JPS6248917B2 - - Google Patents
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- JPS6248917B2 JPS6248917B2 JP3757281A JP3757281A JPS6248917B2 JP S6248917 B2 JPS6248917 B2 JP S6248917B2 JP 3757281 A JP3757281 A JP 3757281A JP 3757281 A JP3757281 A JP 3757281A JP S6248917 B2 JPS6248917 B2 JP S6248917B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
- H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
- H01S5/4031—Edge-emitting structures
- H01S5/4043—Edge-emitting structures with vertically stacked active layers
-
- H—ELECTRICITY
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
- H01S5/2275—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Geometry (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は同一基板上に発光波長の異なる複数の
埋め込みヘテロ構造半導体レーザを集積化した多
波長集積化半導体発光装置の製造方法に関する。
埋め込みヘテロ構造半導体レーザを集積化した多
波長集積化半導体発光装置の製造方法に関する。
最近、シリカガラス系光フアイバのOH含有量
が低減され波長1.25μｍ，1.40μｍ帯のOH吸収
損失ピークが見られなくなり、波長1.1μｍから
1.6μｍの広帯域に亘り伝送損失0.5dB／Kmとい
う低損失光フアイバが得られる様になつた。これ
に伴い、伝送可能波長領域を有効に利用し長距
離、大容量の伝送システムを構成できる光フアイ
バ波長分割多重伝送システムの重要性が増々大き
くなつて来た。光フアイバ波長分割多重伝送シス
テム用光源として、発光波長の異なる複数の半導
体レーザを同一基板上に構成した多波長集積化半
導体発光装置は光源形状の小形化、低価格化、性
能の安定性、信頼性の向上といつた利点を有して
おり、波長分割多重伝送システムの一層の高性能
化を図る上で有用な素子である。本願の発明者は
特願昭55−61671に記載し、出願したように多波
長集積化半導体発光装置を発明した。この多波長
集積化半導体発光装置は、第１図に示す様に、禁
制帯の異なる複数のInGaAsP層３−１〜３−３
を活性層とし、波長1.1μｍから1.6μｍまで任意
の波長の複数個の半導体レーザを集積できるこ
と、半導体レーザの構造は埋め込みヘテロ構造で
あり、低発振電流閾値での室温CW発振、等方的
な出射ビーム、安定な単一基本横モード発振等の
特性を有すること等の特徴を有している。しかし
ながら、第１図に示す多波長集積化半導体発光装
置の製造工程はInP基板１に、活性層となる複数
のInGaAsP層３−１〜３−３を含む多層膜を形
成する第１回目の液相エピタキシヤル成長（以下
LPEという）工程と、次にメサエツチングを施し
た後、電流閉じ込め層を形成する第２のLPE工程
と、全体を埋め込む第３のLPE工程との合計３回
のLPE工程を必要とし、全体の製造工程が長く、
必要工数が多くなるという欠点があつた。
が低減され波長1.25μｍ，1.40μｍ帯のOH吸収
損失ピークが見られなくなり、波長1.1μｍから
1.6μｍの広帯域に亘り伝送損失0.5dB／Kmとい
う低損失光フアイバが得られる様になつた。これ
に伴い、伝送可能波長領域を有効に利用し長距
離、大容量の伝送システムを構成できる光フアイ
バ波長分割多重伝送システムの重要性が増々大き
くなつて来た。光フアイバ波長分割多重伝送シス
テム用光源として、発光波長の異なる複数の半導
体レーザを同一基板上に構成した多波長集積化半
導体発光装置は光源形状の小形化、低価格化、性
能の安定性、信頼性の向上といつた利点を有して
おり、波長分割多重伝送システムの一層の高性能
化を図る上で有用な素子である。本願の発明者は
特願昭55−61671に記載し、出願したように多波
長集積化半導体発光装置を発明した。この多波長
集積化半導体発光装置は、第１図に示す様に、禁
制帯の異なる複数のInGaAsP層３−１〜３−３
を活性層とし、波長1.1μｍから1.6μｍまで任意
の波長の複数個の半導体レーザを集積できるこ
と、半導体レーザの構造は埋め込みヘテロ構造で
あり、低発振電流閾値での室温CW発振、等方的
な出射ビーム、安定な単一基本横モード発振等の
特性を有すること等の特徴を有している。しかし
ながら、第１図に示す多波長集積化半導体発光装
置の製造工程はInP基板１に、活性層となる複数
のInGaAsP層３−１〜３−３を含む多層膜を形
成する第１回目の液相エピタキシヤル成長（以下
LPEという）工程と、次にメサエツチングを施し
た後、電流閉じ込め層を形成する第２のLPE工程
と、全体を埋め込む第３のLPE工程との合計３回
のLPE工程を必要とし、全体の製造工程が長く、
必要工数が多くなるという欠点があつた。
本発明は上記欠点を除き、液相エピタキシヤル
工程の数を減らし、全体の製造工程を短かくした
多波長集積化半導体発光装置の製造方法を提供す
るものである。
工程の数を減らし、全体の製造工程を短かくした
多波長集積化半導体発光装置の製造方法を提供す
るものである。
本発明の多波長集積化半導体発光装置の製造方
法は、半導体基板上に禁制帯幅が互に異なり互い
に接してはいない少くとも２層の活性層を含む複
数の半導体層をエピタキシヤル成長させて半導体
積層体を形成する第１のエピタキシヤル成長工程
と、前記半導体積層体を前記少くとも２層の活性
層のうちのそれぞれ一つの活性層の上面の少くと
も近傍付近までは個々に除去できるように一方向
に順次互いに異なつた深さでエツチングして段の
ついた半導体積層体を形成するエツチング工程
と、前記段の付いた半導体積層体の各段の表面上
に前記一方向に垂直な方向にストライプマスクを
形成する工程と前記ストライプマスクの形成され
ていない表面部分から前記少なくとも２層の活性
層の前記表面部分に対応する部分がおのおの除去
されるまでエツチングして少くとも２つの帯状メ
サ構造を形成するメサエツチング工程と、前記ス
トライプマスクを除去した後に前記少くとも２つ
の帯状メサストライプの上面のみを除いて前記半
導体基板と反対導電形の半導体層及び前記半導体
基板と同一導電形の半導体層を連続して積層した
後前記半導体基板と反対導電形の半導体層を全面
に亘つて繋がつて積層させる第２のエピタキシヤ
ル成長工程とを含んで構成される。
法は、半導体基板上に禁制帯幅が互に異なり互い
に接してはいない少くとも２層の活性層を含む複
数の半導体層をエピタキシヤル成長させて半導体
積層体を形成する第１のエピタキシヤル成長工程
と、前記半導体積層体を前記少くとも２層の活性
層のうちのそれぞれ一つの活性層の上面の少くと
も近傍付近までは個々に除去できるように一方向
に順次互いに異なつた深さでエツチングして段の
ついた半導体積層体を形成するエツチング工程
と、前記段の付いた半導体積層体の各段の表面上
に前記一方向に垂直な方向にストライプマスクを
形成する工程と前記ストライプマスクの形成され
ていない表面部分から前記少なくとも２層の活性
層の前記表面部分に対応する部分がおのおの除去
されるまでエツチングして少くとも２つの帯状メ
サ構造を形成するメサエツチング工程と、前記ス
トライプマスクを除去した後に前記少くとも２つ
の帯状メサストライプの上面のみを除いて前記半
導体基板と反対導電形の半導体層及び前記半導体
基板と同一導電形の半導体層を連続して積層した
後前記半導体基板と反対導電形の半導体層を全面
に亘つて繋がつて積層させる第２のエピタキシヤ
ル成長工程とを含んで構成される。
本発明の多波長集積化半導体発光装置の製造方
法は、前記段の付いた半導体積層体を形成するエ
ツチング工程と前記ストライプマスクを形成する
工程との間に、前記段の付いた表面部分に対応す
るそれぞれの活性層よりも少なくとも上の部分を
前記半導体基板と反対導電形に反転させる不純物
拡散工程を追加して構成することができる。
法は、前記段の付いた半導体積層体を形成するエ
ツチング工程と前記ストライプマスクを形成する
工程との間に、前記段の付いた表面部分に対応す
るそれぞれの活性層よりも少なくとも上の部分を
前記半導体基板と反対導電形に反転させる不純物
拡散工程を追加して構成することができる。
上記２つの多波長集積化半導体発光装置の製造
方法に於て、前記半導体基板に面方位（001）の
InP基板を用い、前記活性層にIn1-xGaxAsyP1-y
（０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦１）層を用い、前記一方
向が＜１１０＞方向とすることが好ましい。
方法に於て、前記半導体基板に面方位（001）の
InP基板を用い、前記活性層にIn1-xGaxAsyP1-y
（０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦１）層を用い、前記一方
向が＜１１０＞方向とすることが好ましい。
本発明の基礎となる事項をまず説明し、次に本
発明の実施例について説明することにする。
発明の実施例について説明することにする。
まず、本発明の基礎となる事項を、面方位が
（001）のInP基板上に形成した＜110＞方向に伸
びるメサストライプを液相エピタキシヤル成長法
を用いてInP層で埋込み積層形状を形成する場合
を例にとつて、第２図ａ〜ｃを用いて説明する。
（001）のInP基板上に形成した＜110＞方向に伸
びるメサストライプを液相エピタキシヤル成長法
を用いてInP層で埋込み積層形状を形成する場合
を例にとつて、第２図ａ〜ｃを用いて説明する。
まず、第２図ａに示すように、面方位（100）
のInP基板１２の上にメサ上部幅約1.5μｍ、メサ
の深さ約２μｍのメサストライプ１３を形成す
る。
のInP基板１２の上にメサ上部幅約1.5μｍ、メサ
の深さ約２μｍのメサストライプ１３を形成す
る。
次に、第２図ｂに示すように、InP多結晶のIn
溶液への溶かし込み温度を610℃、冷却速度0.7
℃／分で温度降下させ、600℃の温度から２相溶
液状態で、メサ基板上にInP層を積層させる。こ
の場合に成長層厚を比較的薄くすると、各々0.6
μｍ程度の膜厚のｐ形InP層１４、ｎ形InP層１
５の２層を積層させても、メサ上面部には積層し
ない。これは、メサ側面部でのInP層の成長が速
く基板に接触しているIn溶液中のＰ濃度がメサ側
面部周囲、特にメサ上面部で減少することによる
ものと考えられる。
溶液への溶かし込み温度を610℃、冷却速度0.7
℃／分で温度降下させ、600℃の温度から２相溶
液状態で、メサ基板上にInP層を積層させる。こ
の場合に成長層厚を比較的薄くすると、各々0.6
μｍ程度の膜厚のｐ形InP層１４、ｎ形InP層１
５の２層を積層させても、メサ上面部には積層し
ない。これは、メサ側面部でのInP層の成長が速
く基板に接触しているIn溶液中のＰ濃度がメサ側
面部周囲、特にメサ上面部で減少することによる
ものと考えられる。
第２図ｃに示すようにInP層の成長膜厚を厚く
すれば、メサ上面部にも次第に積層し全体はメサ
部以外の平坦部で３μｍ程度の膜厚のｐ形InP層
１６でほぼ平坦に埋められる。第２図ｃに示す埋
め込み形状は、後述する様に、メサ部のみに電流
が集中して流れる構造になつており、１回の埋め
込みLPE工程で以つて埋め込みヘテロ構造の半導
体レーザを作製することができる都合の良い形状
である。本発明は、上記のメサ基板上へのLPE成
長で以つて形成される層形状を利用したものであ
る。
すれば、メサ上面部にも次第に積層し全体はメサ
部以外の平坦部で３μｍ程度の膜厚のｐ形InP層
１６でほぼ平坦に埋められる。第２図ｃに示す埋
め込み形状は、後述する様に、メサ部のみに電流
が集中して流れる構造になつており、１回の埋め
込みLPE工程で以つて埋め込みヘテロ構造の半導
体レーザを作製することができる都合の良い形状
である。本発明は、上記のメサ基板上へのLPE成
長で以つて形成される層形状を利用したものであ
る。
次に、本発明の実施例について説明する。
第３図ａ〜ｄは本発明の一実施例を説明するた
めの製造工程における斜視図である。
めの製造工程における斜視図である。
まず、第１図ａに示すように、（001）面方位を
有し、SnでドープしたInP基板１の上に第１回目
のLPE工程により、順次にｎ形InPバツフア層２
（Teドープ、厚さ約５μｍ）及びInGaAsP第１活
性層３−１（λ＝1.2μｍ、ノンドープ、厚さ0.2
μｍ）、ｎ形InP第１中間層４−１（Teドープ、
厚さ0.5μｍ）、InGaAsP第２活性層３−２（λ＝
1.3μｍ、ノンドープ、厚さ0.2μｍ）、ｎ形InP第
２中間層４−２（Teドープ、厚さ0.5μｍ）、
InGaAsP第３活性層３−３（λ＝1.55μｍ、ノン
ドープ、厚さ0.2μｍ）を順次積層した多層膜ウ
エハを形成する。成長温度は630℃、冷却速度は
0.7℃／分である。各々のInGaAsP活性層とInP層
との格子整合は△ａ／ａ0.1％である。
有し、SnでドープしたInP基板１の上に第１回目
のLPE工程により、順次にｎ形InPバツフア層２
（Teドープ、厚さ約５μｍ）及びInGaAsP第１活
性層３−１（λ＝1.2μｍ、ノンドープ、厚さ0.2
μｍ）、ｎ形InP第１中間層４−１（Teドープ、
厚さ0.5μｍ）、InGaAsP第２活性層３−２（λ＝
1.3μｍ、ノンドープ、厚さ0.2μｍ）、ｎ形InP第
２中間層４−２（Teドープ、厚さ0.5μｍ）、
InGaAsP第３活性層３−３（λ＝1.55μｍ、ノン
ドープ、厚さ0.2μｍ）を順次積層した多層膜ウ
エハを形成する。成長温度は630℃、冷却速度は
0.7℃／分である。各々のInGaAsP活性層とInP層
との格子整合は△ａ／ａ0.1％である。
次に、第３図ｂに示すように、多層膜ウエハを
フオトレジストのマスクを用いてInGaAsPの第
１から第３の活性層３−１，３−２，３−３の
各々が200μｍ間隔で、InGaAsP第１活性層３−
１、InGaAsP第２活性層３−２、InGaAsP第３
活性層３−３の繰り返して表面に露出するように
選択性のエツチング液でエピタキシヤル表面をエ
ツチングする。この時繰り返し方向に直交する方
位は＜110＞になる様に選ぶ。
フオトレジストのマスクを用いてInGaAsPの第
１から第３の活性層３−１，３−２，３−３の
各々が200μｍ間隔で、InGaAsP第１活性層３−
１、InGaAsP第２活性層３−２、InGaAsP第３
活性層３−３の繰り返して表面に露出するように
選択性のエツチング液でエピタキシヤル表面をエ
ツチングする。この時繰り返し方向に直交する方
位は＜110＞になる様に選ぶ。
次に、第３図ｃに示すように、＜110＞に平行に
幅２〜３μｍのフオトレジストのストライプ１７
を表面に200μｍ間隔の繰り返して露出した
InGaAsPの第１から第３の活性層３−１，３−
２，３−３のほぼ中央に位置して形成した後、こ
れをマスクとしてBr−メチルアルコールを用い
て約２μｍの深さでメサエツチングし、第１、第
２、第３のメサストライプ１８−１，１８−２，
１８−３が繰り返して形成されたメサ基板を作成
する。
幅２〜３μｍのフオトレジストのストライプ１７
を表面に200μｍ間隔の繰り返して露出した
InGaAsPの第１から第３の活性層３−１，３−
２，３−３のほぼ中央に位置して形成した後、こ
れをマスクとしてBr−メチルアルコールを用い
て約２μｍの深さでメサエツチングし、第１、第
２、第３のメサストライプ１８−１，１８−２，
１８−３が繰り返して形成されたメサ基板を作成
する。
次に、第３図ｄに示すように、エツチングマス
クとして使用したフオトレジストを剥離した後に
第２回目のLPE工程を行う。このLPE工程は第２
図で示したLPE成長と同様の条件で行う。即ちｐ
形InP電流ブロツク層５（Znドープ、平坦部での
厚さ0.6μｍ）、及びｎ形InP電流閉じ込め層６
（Teドープ、平坦部での厚さ0.6μｍ）をメサス
トライプの上面に積層させずそれ以外の部分では
連続して積層させ、その後ｐ形InP埋め込み層７
（Znドープ、平坦部での厚さ３μｍ）を全面に亘
つて連続して積層し、最後にｎ形InGaAsP電極
形成層８（Teドープ、厚さ0.5μｍ）を積層させ
多波長構造ウエハを作成し終える。
クとして使用したフオトレジストを剥離した後に
第２回目のLPE工程を行う。このLPE工程は第２
図で示したLPE成長と同様の条件で行う。即ちｐ
形InP電流ブロツク層５（Znドープ、平坦部での
厚さ0.6μｍ）、及びｎ形InP電流閉じ込め層６
（Teドープ、平坦部での厚さ0.6μｍ）をメサス
トライプの上面に積層させずそれ以外の部分では
連続して積層させ、その後ｐ形InP埋め込み層７
（Znドープ、平坦部での厚さ３μｍ）を全面に亘
つて連続して積層し、最後にｎ形InGaAsP電極
形成層８（Teドープ、厚さ0.5μｍ）を積層させ
多波長構造ウエハを作成し終える。
以上の工程が本発明による第１の実施例である
が、LPE工程が２回と、従来の３回のLPE工程に
比べ減少していることがわかる。
が、LPE工程が２回と、従来の３回のLPE工程に
比べ減少していることがわかる。
第４図は第１の実施例の製造方法を用いて製造
した多波長集積化半導体発光装置の斜視図であ
る。
した多波長集積化半導体発光装置の斜視図であ
る。
第１の実施例の製造方法により得られた多波長
構造ウエハに通常の方法により、SiO2・CVD膜
１０を選択拡散マスクとして10μｍの幅でｐ形
InP埋め込み層７に達する深さの第１、第２、第
３の選択Zn拡散層９−１，９−２，９−３を形
成し、その後ｎ側にはAu−Ge−Niオーミツク性
電極１１ａ、ｐ側には第１から第３のAu−Znオ
ーミツク性電極１１−１，１１−２，１１−３を
切り離して形成し、（110）面がフアブリーペロー
（Fabry−Perot）共振器の共振器面となる様に劈
開して多波長集積化半導体発光装置を製造する。
第４図の紙面左側から発光波長が1.2μｍ、1.3μ
ｍ，1.5μｍの３個の埋め込みヘテロ構造半導体
レーザが同一基板上に形成された構造をしてお
り、ｐ側電極が各々切り離されているため、それ
ぞれ独立に駆動することができる。発光波長1.3
μｍのレーザを例にとると第２のｐ側電極１１−
２を正、ｎ側電極１１ａを負とするバイアス電圧
を加えるとInGaAsP第２活性層３−２の部分は
pn接合の順バイアスであり、発光再結合が生じ
る。InGaAsP第２活性層３−２の下にある
InGaAsP第１活性層３−１の部分にはpn接合が
形成されていないため発光再結合は生じない。ま
た、InGaAsP第２活性層３−２以外の部分は
pnpn接合であり、負性抵抗の特性を示しターン
オン電圧以下では電流が殆んど流れない。従つ
て、電流はInGaAsP第２活性層３−２に集中し
て流れる。また、InGaAsP第２活性層３−２は
禁制帯幅の大きなInP層で周囲をり囲まれている
ためキヤリアの漏洩も少なく、室温での発振電流
閾値は20mA程度の低い値が得られた。更にま
た、発振横モードは単一基本モード発振であり、
注入電流を閾値の５倍程度まで大きくしても横モ
ードの形は変形しない。電流ブロツク層５電流閉
じ込め層６は、高温でのInGaAsP第１活性層３
−１周辺のInPのpn接合を介して流れる洩れ電流
の増加を抑制しておりその結果100℃程度まで連
続発振が可能である。発光波長1.3μｍ、1.5μｍ
レーザも上記の発光波長1.2μｍのレーザと同様
の特性を示す。
構造ウエハに通常の方法により、SiO2・CVD膜
１０を選択拡散マスクとして10μｍの幅でｐ形
InP埋め込み層７に達する深さの第１、第２、第
３の選択Zn拡散層９−１，９−２，９−３を形
成し、その後ｎ側にはAu−Ge−Niオーミツク性
電極１１ａ、ｐ側には第１から第３のAu−Znオ
ーミツク性電極１１−１，１１−２，１１−３を
切り離して形成し、（110）面がフアブリーペロー
（Fabry−Perot）共振器の共振器面となる様に劈
開して多波長集積化半導体発光装置を製造する。
第４図の紙面左側から発光波長が1.2μｍ、1.3μ
ｍ，1.5μｍの３個の埋め込みヘテロ構造半導体
レーザが同一基板上に形成された構造をしてお
り、ｐ側電極が各々切り離されているため、それ
ぞれ独立に駆動することができる。発光波長1.3
μｍのレーザを例にとると第２のｐ側電極１１−
２を正、ｎ側電極１１ａを負とするバイアス電圧
を加えるとInGaAsP第２活性層３−２の部分は
pn接合の順バイアスであり、発光再結合が生じ
る。InGaAsP第２活性層３−２の下にある
InGaAsP第１活性層３−１の部分にはpn接合が
形成されていないため発光再結合は生じない。ま
た、InGaAsP第２活性層３−２以外の部分は
pnpn接合であり、負性抵抗の特性を示しターン
オン電圧以下では電流が殆んど流れない。従つ
て、電流はInGaAsP第２活性層３−２に集中し
て流れる。また、InGaAsP第２活性層３−２は
禁制帯幅の大きなInP層で周囲をり囲まれている
ためキヤリアの漏洩も少なく、室温での発振電流
閾値は20mA程度の低い値が得られた。更にま
た、発振横モードは単一基本モード発振であり、
注入電流を閾値の５倍程度まで大きくしても横モ
ードの形は変形しない。電流ブロツク層５電流閉
じ込め層６は、高温でのInGaAsP第１活性層３
−１周辺のInPのpn接合を介して流れる洩れ電流
の増加を抑制しておりその結果100℃程度まで連
続発振が可能である。発光波長1.3μｍ、1.5μｍ
レーザも上記の発光波長1.2μｍのレーザと同様
の特性を示す。
第５図ａ〜ｅは本発明の第２の実施例を説明す
るための主な製造工程における断面図である。
るための主な製造工程における断面図である。
第１の実施例と異なる点は、第１回目のLPE工
程で形成したInGaAsP活性層を表面に露出させ
ないことである。
程で形成したInGaAsP活性層を表面に露出させ
ないことである。
第５図ａに示すように、第１の実施例の多層膜
ウエハに付け加えｎ形InP第３中間層４−３（Te
ドープ、厚さ0.5μｍ）を第１回目のLPE工程で
積層させ、InGaAsP活性層を露出させないよう
に覆う。
ウエハに付け加えｎ形InP第３中間層４−３（Te
ドープ、厚さ0.5μｍ）を第１回目のLPE工程で
積層させ、InGaAsP活性層を露出させないよう
に覆う。
次に、第５図ｂに示すように、この多層膜ウエ
ハにフオトレジストをマスクとして、200μｍお
きに、ｎ形InP第１中間層４−１、ｎ形InP第２
中間層４−２、ｎ形InP第３中間層４−３が繰り
返して露出するように選択性のエツチング液を用
いてエピタキシヤル表面をエツチングする。繰り
返しの方位は第１の実施例の場合と同じである。
ハにフオトレジストをマスクとして、200μｍお
きに、ｎ形InP第１中間層４−１、ｎ形InP第２
中間層４−２、ｎ形InP第３中間層４−３が繰り
返して露出するように選択性のエツチング液を用
いてエピタキシヤル表面をエツチングする。繰り
返しの方位は第１の実施例の場合と同じである。
次に、第５図ｃに示すように、表面から露出し
たｎ形InPの第１から第３の中間層４−１，４−
２，４−３の導電形をｐ形InPの第１、第２、第
３クラツド層１９−１，１９−２，１９−３へと
反転する。
たｎ形InPの第１から第３の中間層４−１，４−
２，４−３の導電形をｐ形InPの第１、第２、第
３クラツド層１９−１，１９−２，１９−３へと
反転する。
次に、第５図ｄに示すように、メサエツチング
を施し、メサ基板を形成する。
を施し、メサ基板を形成する。
次に、第５図ｅに示すように、第２回目のLPE
工程を行つてメサ基板をInP層で埋め込み、多波
長構造ウエハを形成する。
工程を行つてメサ基板をInP層で埋め込み、多波
長構造ウエハを形成する。
以上の工程は、第１の実施例の場合と似通つて
いるがInGaAsP活性層を表面に露出させないこ
とにより、製造工程中にInGaAsP活性層に機械
的損傷もしくは熱的な損傷を与える危険性が第１
の実施例の場合に比較して少なくなつている。
いるがInGaAsP活性層を表面に露出させないこ
とにより、製造工程中にInGaAsP活性層に機械
的損傷もしくは熱的な損傷を与える危険性が第１
の実施例の場合に比較して少なくなつている。
第６図は第２の実施例の製造方法を用いて製造
した多波長集積化半導体発光装置の斜視図であ
る。
した多波長集積化半導体発光装置の斜視図であ
る。
第１の実施例の場合の多波長集積化半導体発光
装置と異なる点はInGaAsPの第１から第３の活
性層３−１，３−２，３−３の上に0.5μｍの厚
さのｐ形InPの第１から第３のクラツド層１９−
１，１９−２，１９−３が挿入された点であるが
各個別の半導体レーザの特性は第１の実施例の場
合と同様であり、発振電流閾値は20mA程度で、
又単一基横モード発振を示した。
装置と異なる点はInGaAsPの第１から第３の活
性層３−１，３−２，３−３の上に0.5μｍの厚
さのｐ形InPの第１から第３のクラツド層１９−
１，１９−２，１９−３が挿入された点であるが
各個別の半導体レーザの特性は第１の実施例の場
合と同様であり、発振電流閾値は20mA程度で、
又単一基横モード発振を示した。
本発明は上記の基本的な２つの実施例の他にい
くつかの変形が可能である。まず、発光波長は
1.2μｍ，1.3μｍ，1.5μｍのみに限定されること
はなく他の波長でも良い。次、InGaAsP活性層
は発光波長が1.2μｍ，1.3μｍ，1.5μｍの順序で
積層されているがこの順序に限定されるものでは
ない。ｎ形InP電流閉じ込め層６は電流を
InGaAsP活性層に集中させる機能を有していれ
ば良いので、ｎ形のInGaAsP層または半絶縁性
のInP層もしくはInGaAsP層であつても構わな
い。また、材料はInGaAsP系に限らず、GaAlAs
系、等の化合物半導体でも構わない。
くつかの変形が可能である。まず、発光波長は
1.2μｍ，1.3μｍ，1.5μｍのみに限定されること
はなく他の波長でも良い。次、InGaAsP活性層
は発光波長が1.2μｍ，1.3μｍ，1.5μｍの順序で
積層されているがこの順序に限定されるものでは
ない。ｎ形InP電流閉じ込め層６は電流を
InGaAsP活性層に集中させる機能を有していれ
ば良いので、ｎ形のInGaAsP層または半絶縁性
のInP層もしくはInGaAsP層であつても構わな
い。また、材料はInGaAsP系に限らず、GaAlAs
系、等の化合物半導体でも構わない。
以上詳細に説明しように、本発明によれば、従
来よりも液相エピタキシヤル成長工程数を減少さ
せ、低発振電流閾値、単一基本横モード発振など
の優れた特性を有する多波長集積化半導体発光装
置の製造方法が得られるのでその効果は大きい。
来よりも液相エピタキシヤル成長工程数を減少さ
せ、低発振電流閾値、単一基本横モード発振など
の優れた特性を有する多波長集積化半導体発光装
置の製造方法が得られるのでその効果は大きい。
第１図は従来の多波長集積化半導体発光装置の
一例の斜視図、第２図ａ〜ｃは本発明の基礎とな
る事項を説明するための斜視図、第３図ａ〜ｄは
本発明の第１の実施例を説明するための製造工程
における斜視図、第４図は第１の実施例を用いて
製造した多波長集積化半導体発光装置の斜視図、
第５図ａ〜ｅは本発明の第２の実施例を説明する
ための製造工程における斜視図、第６図は第２の
実施例を用いて製造した多波長集積化半導体発光
装置の斜視図である。 １……ｎ形InP基板、２……ｎ形InPバツフア
層、３−１……発光波長1.2μｍのInGaAsP第１
活性層、３−２……発光波長1.3μｍのInGaAsP
第２活性層、３−３……発光波長1.5μｍのInG−
aAsP第３活性層、４−１……ｎ形InP第１中間
層、４−２……ｎ形InP第２中間層、４−３……
ｎ形InP第３中間層、５……ｐ形InP電流ブロツ
ク層、６……ｎ形InP電流閉じ込め層、７……ｐ
形InP埋め込み層、８……ｎ形InGaAsP電極形成
層、９−１，９−２，９−３……Zn拡散領域、
１０……SiO2CVD膜、１１−１，１１−２，１
１−３……Au−Znオーミツク性電極、１１ａ…
…Au−Ge−Niオーミツク性電極、１２……ｎ形
InP基板、１３……InPメサストライプ、１４…
…ｐ形InP層、１５……ｎ形InP層、１６……ｐ
形InP層、１７……フオトレジストのストライプ
膜、１８−１，１８−２，１８−３……活性層を
含むメサストライプ１９−１，１９−２，１９−
３……ｐ形InP第１、第２、第３クラツド層。
一例の斜視図、第２図ａ〜ｃは本発明の基礎とな
る事項を説明するための斜視図、第３図ａ〜ｄは
本発明の第１の実施例を説明するための製造工程
における斜視図、第４図は第１の実施例を用いて
製造した多波長集積化半導体発光装置の斜視図、
第５図ａ〜ｅは本発明の第２の実施例を説明する
ための製造工程における斜視図、第６図は第２の
実施例を用いて製造した多波長集積化半導体発光
装置の斜視図である。 １……ｎ形InP基板、２……ｎ形InPバツフア
層、３−１……発光波長1.2μｍのInGaAsP第１
活性層、３−２……発光波長1.3μｍのInGaAsP
第２活性層、３−３……発光波長1.5μｍのInG−
aAsP第３活性層、４−１……ｎ形InP第１中間
層、４−２……ｎ形InP第２中間層、４−３……
ｎ形InP第３中間層、５……ｐ形InP電流ブロツ
ク層、６……ｎ形InP電流閉じ込め層、７……ｐ
形InP埋め込み層、８……ｎ形InGaAsP電極形成
層、９−１，９−２，９−３……Zn拡散領域、
１０……SiO2CVD膜、１１−１，１１−２，１
１−３……Au−Znオーミツク性電極、１１ａ…
…Au−Ge−Niオーミツク性電極、１２……ｎ形
InP基板、１３……InPメサストライプ、１４…
…ｐ形InP層、１５……ｎ形InP層、１６……ｐ
形InP層、１７……フオトレジストのストライプ
膜、１８−１，１８−２，１８−３……活性層を
含むメサストライプ１９−１，１９−２，１９−
３……ｐ形InP第１、第２、第３クラツド層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 半導体基板上に、禁制帯幅が互いに異なり互
いに接してはいない少くとも２層の活性層を含む
複数の半導体層をエピタキシヤル成長させて半導
体積層体を形成する第１のエピタキシヤル成長工
程と、前記半導体積層体を、前記少くとも２層の
活性層のうちのそれぞれ一つの活性層の上面の少
くとも近傍付近までは個々に除去できるように一
方向に順次互いに異なつた深さでエツチングして
段のついた半導体積層体を形成するエツチング工
程と、前記段の付いた半導体積層体の各段の表面
上に前記一方に垂直な方向にストライプマスクを
形成する工程と、前記ストライプマスクの形成さ
れた段付き半導体積層体を前記ストライプマスク
の形成されていない表面部分から前記少なくとも
２層の活性層の前記表面部分に対応する部分がお
のおの除去されるまでエツチングして少くとも２
つの帯状メサ構造を形成するメサエツチング工程
と、前記ストライプマスクを除去した後に前記少
くとも２つの帯状メサストライプの上面のみを除
いて前記半導体基板と反対導電形の半導体層及び
前記半導体基板と同一導電形の半導体層を連続し
て積層した後前記半導体基板と反対導電形の半導
体層を全面に亘つて繋がつて積層させる第２のエ
ピタキシヤル成長工程とを含むことを特徴とする
多波長集積化半導体発光装置の製造方法。 ２ 半導体基板上に、禁制帯幅が互いに異なり互
いに接してはいない少くとも２層の活性層を含む
複数の半導体層をエピタキシヤル成長させて半導
体積層体を形成する第１のエピタキシヤル成長工
程と、前記半導体積層体を、前記少くとも２層の
活性層のうちのそれぞれ一つの活性層の上面の少
くとも近傍付近までは個々に除去できるように一
方向に順次互いに異なつた深さでエツチングして
段のついた半導体積層体を形成するエツチング工
程と、前記段の付いた表面部分に対応するそれぞ
れの活性層よりも少なくとも上の部分を前記半導
体基板と反対導電形に反転させる不純物拡散工程
と、前記段の付いた半導体積層体の各段の表面上
に前記一方向に垂直な方向にストライプマスクを
形成する工程と、前記ストライプマスクの形成さ
れた段付き半導体積層体を前記ストライプマスク
の形成されていない表面部分から前記少なくとも
２層の活性層の前記表面部分に対応する部分がお
のおの除去されるまでエツチングして少くとも２
つの帯状メサ構造を形成するメサエツチング工程
と、前記ストライプマスクを除去した後に前記少
くとも２つの帯状メサストライプの上面のみを除
いて前記半導体基板と反対導電形の半導体層及び
前記半導体基板と同一導電形の半導体層を連続し
て積層した後前記半導体基板と反対導電形の半導
体層を全面に亘つて繋がつて積層させる第２のエ
ピタキシヤル成長工程とを含むことを特徴とする
多波長集積化半導体発光装置の製造方法。 ３ 前記半導体基板が面方位（001）のInP基板
であり、前記活性層がIn1-xGaxAsyP1-y（０＜ｘ
＜１，０＜ｙ≦１）層であり、前記一方向が＜１
１０＞方向であることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の多波長集積化半導体発光装置の製
造方法。 ４ 前記半導体基板が面方位（001）のInP基板
であり、前記活性層がIn1-XGaxAsyP1-Y（０＜ｘ
＜１，０＜ｙ≦１）層であり、前記一方向が＜１
１０＞方向であることを特徴とする特許請求の範
囲第２項記載の多波長集積化半導体発光装置の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3757281A JPS57152183A (en) | 1981-03-16 | 1981-03-16 | Manufacture of multiple wave length integrated semiconductor light emitting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3757281A JPS57152183A (en) | 1981-03-16 | 1981-03-16 | Manufacture of multiple wave length integrated semiconductor light emitting device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57152183A JPS57152183A (en) | 1982-09-20 |
| JPS6248917B2 true JPS6248917B2 (ja) | 1987-10-16 |
Family
ID=12501238
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3757281A Granted JPS57152183A (en) | 1981-03-16 | 1981-03-16 | Manufacture of multiple wave length integrated semiconductor light emitting device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57152183A (ja) |
-
1981
- 1981-03-16 JP JP3757281A patent/JPS57152183A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57152183A (en) | 1982-09-20 |
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