JPS6247182A - 半導体レ−ザの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は低しきい値電流及び安定な横基本モードで発
振するＧａＩｎＡｓＰ／ＩｎＰ半導体レーザを液相エピ
タキシャル成長法を用いて製造する方法に関する。

（従来の技術） このような液相エピタキシャル成長Ｊノ、を用いた従来
のＧａＩｎＡｓＰ／ＩｎＰ半導体レーザの製造方法は文
献（［アプライド　フィジクス　レターズ（Ａｐｐｌ、
　Ｐｈｙｓ、　Ｌｅｔｔ、　）　Ｊ　４５　（３）　（
ＩＥ１８４）　。

ｐ２８２〜２８３）に開示されており、これにつき第２
図を参照して説明する。

従来においては、第２図に示すように、基板表面が（１
００）面であるｐ−ＩｎＰ基板１０を液相エピタキシャ
ル成長炉に入れ、この基板１０の上側表面１０ａ上に、
先ず、ｐ−ＩｎＰｎ−バー７層１１、ｎ−ＩｎＰ電流ブ
ロック層１２、ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層１３の三層を
順次に成長させる。

次に、このウェハを成長炉から取り出し、通常のフォト
リソ及び化学エツチング工程を用いて、このｐ−ＩｎＰ
電流ブロック層１３の表面からバッファ層ＩＩに達する
深さに、ストライプ方向が［０１１］方向に延在しかつ
ストライブ方向に直交する断面形状がＶ字状のいわゆる
Ｖ溝１４を形成する。

次に二回目の液相エピタキシャル成長を行ってＶ溝イ１
きウェハ上にｐ−ＩｎＰ下側クラッド層１５、ＧａＩ　
ｎＡｓＰ活性層１Ｂ及びｎ−ＩｎＰ上側クラッド層１７
の三層を順次に成長させる。

次いで、図には示していないが、基板１０の下面１０ｂ
及び」−側クラッド層１７上に十及び−のオーミック電
極を夫々形成する。

これら電極間に電圧を印加して電流を注入させると、ｎ
型電流ブロック層１２及びＰ型電流ブロック層１３との
間の界面が逆バイアスとなるため、■溝１４内の上下の
クラッド層１５．１７及び活性層１６の部分に電流が効
率良く集中して流れ、Ｖ溝１４以外の領域には電流が流
れない。従って、この半導体レーザ素子は低しきい値電
流で発振する。

また、Ｖ　Ｉ１１！＋４（７）二ツ（７）傾斜面間ｃ７
）ＧａＩｎＡｓＰ活性層１６の幅を例えば約１．７ｇｍ
以下にすると、安定な基本横モード発振をするようにな
る。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上述した従来の製造方法によれば、主と
して電流ブロック層を成長させるための液相エピタキシ
ャル成長工程と、主として活性層及びクラッド層をＪ＆
長させるための液相エピタキシャル成長工程との二回の
成長が必要であり、その間にウェハを−・１成長炉外へ
取り出してＶ溝をエツチング形成するので、この二回の
成長の界面が劣化され易いという問題点があった。

さらに、二回の成長工程のため歩留まりが悪いという問
題点があった。

この発明の目的は、このような従来の欠点を除去するた
め、−回の連続した液相エピタキシャル成長で、低しき
い値電波でしかも安定化した横基本モードで発振出来る
屈折率導波構造の半導体レーザを製造する方法を提供す
ることにある。

（問題点を解決するための手段） この目的の達成を図るため、この発明によればＩｎＰ基
板の（１００）面から（１１１）Ａ面を側面とする溝を
形成する工程と、 この溝付きＩｎＰ基板−Ｌに成長速度の面方位依存性を
利用した電流ブロック層の成長と、これに統＜ＧａＩ　
ｎＡｓＰバッフ　７層、ＩｎＰ下側クラッド層、ＧａＩ
ｎＡｓＰ活性層、ＧａＩ　ｎＡｓＰ光導波層及びＩ　ｎ
　Ｐ−に二側クラッド層の成長とを、−回の液相エピタ
キシャル成長で連続して行う工程と、 この」二側クラッド層をエツチングして■−述の溝の１
−側部分に残存した一Ｌ側クりッド層部分から成るリッ
ジ部を形成する工程と を含むことを特徴とするものである。

（作用） このように構成すれば、基板に溝を形成した後は一回の
液相エピタキシャル成長工程によって電流ブロック層及
び下側クラッドから上側クラッド層までの各層を成長さ
せることが出来るので、この発明で得られた半導体レー
ザは従来のような劣化し易い界面を有しない。

さらに、この半導体レーザを一回の液相エピタキシャル
成長で形成するので、従来よりも製造歩留まりが良い。

さらに、活性層上に先導波路を設け、その−１−側の−
１；側クラッド層をエツチングして少なくとも溝の上方
にストライブ状のりッジ部を残存させた構造とするので
、得られたレーザは屈折率差をイ１けた屈折率導波型構
造となり、安定な横基本モード発振が得られる。

さらに、内部電流ブロック層を具えるので、電流注入効
率が上り、よって低しきい値電流発振が可能となる。

（実施例） 以下、第１図（Ａ）〜（Ｃ）を参照しながらこの発明の
半導体レーザの製造方法の一実施例につき説明する。尚
、図は製造工程中の主要工程段階でのウェハ構造を概略
的に示す図であり、従って、各構成成分の形状、寸法及
び配置関係は図示例及び以下の説明にのみ限定されるも
のでないことを理解されたい。

第１図（Ａ）は溝イ１きＩｎＰ半導体基板を示す斜視図
で、（Ｂ）及び（Ｃ）はレーザの臂開面またはこの臂開
面と平行な面での断面で夫々示す。また、図中、断面を
表わすハツチングを省略して示しである。

先ず、ｐ−ＩｎＰ基板１０のに側表面１０ａである（１
００）面に［０１１］方向のストライプ溝２０をエツチ
ング形成する。このエツチングはＩｎＰ材料に対して通
常の適切なエラチャン］・を用いて行うことが出来る。

この溝２０の側面はｃｔ　ｔ　１）Ａ面（Ｉｎ原子で構
成された面）となっており、その深さを例えば基板面１
０ａから０．２ｇｍ程度とし、基板面１０ａでの幅を１
．５ｐＬｍ程度とする。

次に、この溝２０イ１きの基板１０を液相エピタキシャ
ル成長炉中に入れ、−回の液相エピタキシャル成長で、
ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層２＋、ｐ−ＧａＩｎＡｓＰｚ
＜９７７層２２．ｐ　−Ｉｎｋ’）’側クラッド層２３
、ＧａＩ　ｎＡｓＰ活性層２４、ｎ−ＧａＩｎＡｓＰ光
導波路層２５及びｎ−ＩｎＰ−１−側クラッド層２Ｂの
六層を順次に成長させて第１図（Ｂ）に示すようなウェ
ハ構造を得る。

この場合のエピタキシャル成長は６００層程度の低温で
行う。従って、基板ｌＯの溝２０の内部においてはＩｎ
Ｐ成長時に核の発生が困難であるため、この溝２０内に
はＩｎＰは全く成長しない。

従って、ＩｎＰ電流ブロック層２１は成長速度の面方位
依存性により、溝２０外の基板面＋ｏａ−１−にのみ成
長して形成される。

この電流ブロック層２１に続いて成長させるバッファ層
２２のためのＧａｒｎＡｓＰは溝２０内でも核が発生し
易く、従って、成長が可能である。このＧａＩｎＡｓＰ
のバッファ層２２を電流ブロック層２１に続いて成長さ
せることによって、このバッファ層２２以降の各層２３
〜２８を基板面１０ａの上側の全面」二に成長させるこ
とが可能である。この場合、バッファ層２２の成長の際
、溝２０の内部での方が溝２０の外部よりも速く埋って
いくように成長するが、どのような厚みに成長したとし
ても、基板面１−の全面に成長していれば良い。

また、このエピタキシャル成長工程において、ＧａＩｎ
ＡｓＰ活性層２４＋−、にＧａＩｎＡｓＰ光導波路層２
５を成長させ、その１−、側にＩ　ｎ　Ｐ　、Ｉ−側ク
ラッド／Ｆｆ２６を成長させている。この先導波路層２
５の組成は、バンドギャップ幅（禁制帯幅：Ｅｇ）が活
性層２４のバンドギャップ幅よりも大きく、上側クラッ
ド層２６のバンドギャップ幅と同一がそれよりも小さく
設定するのが好適である。また、この光導波路層２５の
厚みを０．３ｇｍ程度とするのが好適であるが、この層
２５の組成により多少変化する。

このようにして、各液相エピタキシャル成長層２１〜２
６を溝２０４４き基板１０−１−に−回の工程で形成し
た後、これら層を有するウェハを成長炉から取り出し、
上側クラッド層２６の部分的エツチングを行って第１図
（Ｃ）に示すように、少なくともｖｌＩ２゜の−１−側
にクラッド層２Ｂの残存部分からなるストライプ状のり
ッジ部２７を形成する。このエツチングは通常の方法で
行うことが出来る０図示例では、ストライプ状溝２０の
両側の−Ｌ側ツクラフ１層２６部分をエツチングし、溝
２０の上側及び基板面の両端部側の−に側クラッド層２
６の部分を残存させてリッジ部２７を形成した構造とな
っている。

溝２０の−１一方のりッジ部２７の幅を、安定な横基本
モードを得るようにするため、２〜３ｇｍ以下とするの
が良い。

このようにリッジ部２７を形成すると、先導波路層２５
はリッジ部２７のある部分と無い部分とでは屈折率差が
異なるため、レーザは屈折率導波型構造となる。

このように形成した溝２０の上側のりッジ部２７及び基
板！０の下面１０ｂ　ｌに図示せずもオーミック電極を
それぞれ被着形成し、半導体レーザを完成する。

このようにして得られた半導体レーザの両電極間に適切
な電圧を印加して注入電流を流すと、電流ブロック層２
１が電流狭窄層として作用し、これがため、電流は溝部
分にのみ効率良く集中して流れ、横モード閉込めも可能
と成り、また、先導波路層２５によりレーザ光は溝内部
に閉込められ基本横モードの安定化が図られる。

尚、この発明は上述した実施例にのみ限定されるもので
はない。例えば基板及び各エピタキシャル層の導電型を
全部反転させた構造のものでも良い。

また、液相エピタキシャル成長及びエツチングの条件は
通常の条件で良く、また、各層の寸跋、形状の制御も設
Ａ１に応じて適切に行える。

（発明の効果） １−述したこの発明の崖導体レーザの製造方法によれば
、−、−Ｂ、基板をＩＡ長炉中に入れた後、この基板を
その上側に所要の各レーザ層の全てが液相エピタキシャ
ル成長し終るまで成長炉の外へ取り出さないという、−
回の液相エピタキシャル成長工程において、液相エピタ
キシャル成長の面方位依存性を利用して電流ブロック層
を形成することが出来る。従って、従来のような成長層
間の界面での劣化が生じる恐れが著しく低減する。また
、内部電流ブロック層を有したレーザ構造となるので、
低しきい値電流発振が期待出来る。

さらに、先導波路層を設け、その上側にクラッド層でリ
ッジ部を形成すので、レーザが屈折コｌｌ導波構造とな
り、安定な横基本モード発振で発振がＩＩｆ能となる。

さらに、一回の液相エピタキシャル成長工程で各相を成
長させるので、製造が簡単で、時間が掛らず、製造歩留
りがよいという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）〜（Ｃ）はこの発明の半導体レーザの製造
方法の実施例を説明するための製造丁゛程図、第２図は
従来の半導体レーザの製造工程を説明するための断面図
である。 １０・・・ｐ−ＩｎＰ基板 １０ａ・・・基板の１−側表面、　　ＩＯｂ・・・基板
の下面２０・・・溝 ２１・・・ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層 ２２−・−ｐ−ＧａＩｎＡｓＰバッフ　７層２３・・・
ｐ−ＩｎＰ下側クラッド層 ２４・・・ＧａＩｎＡｓＰ活性層 ２５・−ｎ−ＧａＩｎＡｓＰ光導波路層２Ｂ・・−ｎ　
−Ｉ　ｎ　Ｐ−１−側クラッド層２７・・・リッジ部。 特許出願人　　　　沖電気１業株式会社ｒｏｂ：岸財反
の下面 ２Ｇ：　　ｎ−ＩｎＰｋｌ’Ｊ’Ｊ７ラヅドノ脣こが発
明の製Ｌ１才ｒ博

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＧａＩｎＡｓＰ／ＩｎＰ半導体レーザを液相エピタキシ
   ャル成長法を用いて製造するに当り、ＩｎＰ基板の（１
   ００）面から（１１１）Ａ面を側面とする溝を形成する
   工程と、 該溝付きＩｎＰ基板上に成長速度の面方位依存性を利用
   した電流ブロック層の成長と、これに続くＧａＩｎＡｓ
   Ｐバッファ層、ＩｎＰ下側クラッド層、ＧａＩｎＡｓＰ
   活性層、ＧａＩｎＡｓＰ光導波層及びＩｎＰ上側クラッ
   ド層の成長とを、一回の液相エピタキシャル成長で連続
   して行う工程と、 前記上側クラッド層をエッチングして前記溝の上側部分
   に残存した上側クラッド層部分から成るリッジ部を形成
   する工程と を含むことを特徴とする半導体レーザの製造方法。