JPS63169785A - 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） 本発明は、動作電流が低く、放射ビームの横断面形状が
円形に近い半導体レーザを高い量産性で得ることのでき
る半導体レーザの製造方法に関する。

（従来の技術） ここでは、有機金属気相成長法（シ完１−Ｏｒｇａｎｉ
ｃＶ１−０ｒ　Ｐｈａｓｅ　Ｅｐｉｔａｘｙ法、以下Ｍ
ＯＶＰＥ法と略記する）を用いたＡＪＩＧａＡｓ／Ｇａ
Ａｓ半導体レーザを例にとって説明する。第３図は、従
来技術による半導体レーザの構造（たとえばＩＥＤＭ　
’８３　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｐｐ２９２−２９５　
’）を示す断面図、第４図はその製造工程を示す断面図
である。ｎ型ＧａＡｓ基板１２上にＭＯＶＰＥ法により
ｎ型Ａｌｌ　ａ　、　ａ　ｇＧａｓ　、　＠　ＪＩＢ層
１３、ＡＱ　ｅ　、　１５ＧＪｌｅ、ｓＪＳ活性層１４
、ｐ型ＡＱ　＊　、　ａ　ｇＧａｓ　、　ｓ　ｓＡｓ層
１５、ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層１６を順次積層しく
第４図（ａ））、ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層１６を貫
通する溝１７を選択エツチングにより形成する（第４図
（ｂ））、その後、ＭＯＶＰＥ法によりｐ型ＡＪＩ　＠
　、　４　ＢＧａ、、、、Ａｓ層１８、ｐ型ＧａＡｓ層
１９を形成しく第４図（Ｃ））、最後にｐ電極２０、ｎ
ｔ電極２１形成して第３図の半導体レーザは完成する（
第３図）、電流ブロック層１６により電流狭窄を行ない
、また溝１７の領域とその他の領域の実効的な屈折率お
よび光吸収率の差によってレーザ光の横モードを基本モ
ードとしている。

（発明が解決しようとする問題点） この半導体レーザは、溝１７に接する領域においてレー
ザ光が大きな吸収を受けるから、横モードは安定するが
、その反面、発振閾値はそれほど小さくできず、また外
部微分量子効率も低い、しきい値が最低になるように溝
１７の幅を決めればレーザビームは活性層に垂直方向に
長い楕円形になってしまう、また、電流狭窄については
、溝１７に接するｐ型Ａｌｌ　＊　、　ａ　５Ｇａｓ　
、　ｓ　ｉＡｓＡｓ層化５いて電流が広がってしまうか
ら、発振閾値を小さくするためにはｐ型ＡＪＩ　ｅ　、
　ａ　５ＧＪｉ＊　、　ｓ　１Ａｓｙａ１５を薄くする
必要があるが、この時レーザ光はさらに大きい吸収を受
けるので、発振閾値は下がらない、さらに、従来の製造
方法ではｐ型ｕ＊、ａｓＧａｅ、５ｓＡ９Ｊ１１Ｂ及び
ｐ型ＧａＡｓ層１９は大気にさらされ酸化したｐ型Ａｊ
ｌｏ、ａｓＧａｅ、ａｓＡｓ層１５上に形成されるから
、成長層は結晶転位をふくんだものとなり、ｐ型Ａｊｌ
ｅ、　４ｓＧａ＊、　ａａＡｓ層１５の酸化がはなはだ
しい場合は、レーザの電流−電圧特性に負性抵抗が見ら
れる。

そこで、本発明の目的は、基本横モードで発振し、発振
閾値が低く、信頼性が高い半導体レーザが得られる方法
の提供にある。

（問題点を解決するための手段） 本発明の半導体レーザの製造方法は、第１導電型の半導
体基板上に、第１導電型の第１半導体層と、前記第１半
導体層よりもバンドギャップの小さい活性層とこの活性
層よりもバンドギャップの大きい第２半導体層とを交互
に積層してなり前記活性層および第２半導体層の層厚が
いずれも２００Å以下である超格子層と、前記活性層よ
りもバンドギャップが大きい第２導電型の第３半導体層
とを順次に成長して半導体基板結晶を形成する第１の結
晶成長工程と、前記半導体基板結晶のストライプ状の領
域以外の領域に前記超格子層に達する深さまで第２導電
型の不純物の拡散またはイオンの注入を行なって前記超
格子層の組成を平均化する工程と、前記ストライプ状の
領域を残して前記第３半導体層を貫通しないでこの第３
半導体層の途中に到る深きまで選択的にエツチングを行
なうエツチング工程と、前記ストライプ状の領域以外の
領域に選択的に高抵抗または第１導電型の半導体層を含
む半導体層を形成する第２の結晶成長工程とを含むこと
を特徴とする。

（作用） 本発明では、活性領域となる超格子層は、ストライプ状
の領域を除いて、不純物拡散またはイオン注入のプロセ
スによって組成を平均化する。このように形成された平
均化層より超格子層のほうが屈折率が高いから、本発明
の方法で形成きれる半導体レーザにおいては活性領域に
水平方向に屈折率のステップが形成される。すなわち、
この半導体レーザでは、レーザ光は水平および垂直の双
方から屈折率差により活性領域に導波され、レーザビー
ムを円形にすることができる。また、第１導電型の不純
物拡散またはイオン注入された領域は第１導電型の半導
体層と接するからサイリスクを形成し、活性領域に効果
的に電流狭窄を行なうことができる。

（実施例） 第１図は、本発明にかかる半導体レーザの製造方法によ
ってえられる半導体レーザの構造の一例を示す断面図、
第２図（１ｍ）〜（ｄ）はその製法を示す工程図である
。はじめに第１のＭＯＶＰＥ成長を行なってｎ型ＧａＡ
ｓ基板１上にｎ型Ａ１１ｏ、４ｇＧａ＊、ｇｓＡｓ層２
、層厚８０人のＡｊｌＡｓ層と層厚８０人のＧａＡｓ１
ｌを交互に積層した超格子層３、ｐ型Ａｊｌｓ、　４ｓ
Ｇａ＊、　１１Ａ！Ｓ層４、ｐ型ＧａＡｓＭ５を順次形
成する（第２！５０（ａ））、−ｑぎに、５ｉ０＊膜１
０をマスクとしテストライプ状の領域を残して超格子層
３に達する深さのＺｎ拡散層６を形成し、超格子層３の
組成を平均化する（第２図（ｂ））、この後、ＳｉＯ□
膜１０をマスクとして超格子層３に達しない深きまで選
択エツチングを行なってメサ１１を形成する（第２図（
Ｃ））、さらに第２のＭＯＶＰＥ成長を行なってｎ型Ｇ
ａＡｓ　７を形成しく第２図（ｄ））、最後にｐ電！８
、ｎｔ電極を形成して半導体レーザは完成する（第１図
）。

本発明を適用して製造した第１図の半導体レーザにおい
ては、超格子層３よりもＺｎ拡散を行なって超格子ＨＪ
３のｍ成を平均化したＺｎ拡散層６の方が屈折率が小さ
くなるから活性領域の水平方向に屈折率差がつく、その
ため、活性層水平方向と垂直方向の双方が屈折率ガイド
される構造であり、非点収差が小さく、かつ安定な基本
横モードとなる。Ｚｎ拡散の幅を制御することによりレ
ーザビームの横断面形状を円形にすることもできる。ま
た、ｎ型Ａｊｌ＊、ａｓＧａｏ、５ｇＡｓ層２、Ｚｎ拡
散層６、ｎ型ＧａＡｓ　７はＮ−Ｐ−Ｎサイリスクを形
成するから、電流ブロック層となる。したがって、第１
図の半導体レーザにおいてはキャリアと光の双方が効果
的に活性領域に閉じ込められ、発振閾値が低く、かつ高
い光出力まで安定な基本横モード発振を行なうことがで
きる。さらに、本発明の製造工程において活性領域が大
気にさらされ酸化することがなく、高い信頼性の半導体
レーザを得ることができる。　なお、本発明の説明にお
いて、ＭＯＶＰＥ法を用いたＡｊｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ
半導体レーザを例にとって説明したが、ＭＯＶＰＥ法以
外の法相外長法あるいは分子ビームエピタキシャル法を
用いた、他の材料系の半導体レーザに本発明が適用でき
ることは言うまでもない。

（発明の効果） 以上に説明したように、本発明の方法によれば、基本横
モードで発振し、発振閾値が低く、信頼性が高い半導体
レーザが製造できる。

【図面の簡単な説明】

第１ＩｙＪは本発明の製造方法により得られる半導体レ
ーザの一例を示す断面図、第２図はその製造方法の一例
を示す工程図、第３図は従来技術による半導体レーザの
構造の一例を示す断面図、第４図は第３図の構造の製造
方法を示す工程図である。 １　、１２・・・ｎ型ＧａＡｓ基板、２　、１３・・・
ｎ型Ｍ８．。 Ｇａｅ１ｇＪ３層、３・・・超格子層、４　、１５　、
１ｇ”−ｐ型Ａｊ）ｏ、ａｓＧａｏ、５ｇＡｓ層、５　
、１９−ｐ型ＧａＡｓ層、６・・・不純物拡散層、７，
１６＝ｎ型ＧａＡｓ暦、８　、２０−ｐ電極、９　、２
１・・・ｎ電極、１０・・・５ｔＯａ膜、１１・／’す
、１４”’／’Ｊｌｅ、ｔａＧａ＊、ａｉＡＳ活性層、
１７川溝。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第１導電型の半導体基板上に、第１導電型の第１半導体
   層と、前記第１半導体層よりもバンドギャップの小さい
   活性層とこの活性層よりもバンドギャップの大きい第２
   半導体層とを交互に積層してなり前記活性層および第２
   半導体層の層厚がいずれも２００Å以下である超格子層
   と、前記活性層よりもバンドギャップが大きい第２導電
   型の第３半導体層とを順次に成長して半導体基板結晶を
   形成する第１の結晶成長工程と、前記半導体基板結晶の
   ストライプ状の領域以外の領域に前記超格子層に達する
   深さまで第２導電型の不純物の拡散またはイオンの注入
   を行なって前記超格子層の組成を平均化する工程と、前
   記ストライプ状の領域を残して前記第３半導体層を貫通
   しないでこの第３半導体層の途中に到る深さまで選択的
   にエッチングを行なうエッチング工程と、前記ストライ
   プ状の領域以外の領域に選択的に高抵抗または第１導電
   型の半導体層を含む半導体層を形成する第２の結晶成長
   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
   。