JP2003163401A - 半導体レーザ素子およびその製造方法 - Google Patents
半導体レーザ素子およびその製造方法Info
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- JP2003163401A JP2003163401A JP2001360294A JP2001360294A JP2003163401A JP 2003163401 A JP2003163401 A JP 2003163401A JP 2001360294 A JP2001360294 A JP 2001360294A JP 2001360294 A JP2001360294 A JP 2001360294A JP 2003163401 A JP2003163401 A JP 2003163401A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 溝あるいは一部が除去された端部を有する半
導体レーザ素子において、絶縁層および金属層の被覆性
を向上させる。 【解決手段】 n-GaAsバッファ層2、n-Al0.48Ga0.52As
下部クラッド層3、活性層4、p-In0.5Ga0.5P上部第1クラ
ッド層5、InGaAsPエッチングストップ層6、n-In 0.5Ga
0.5P電流狭窄層７、p-Al0.48Ga0.52As上部第2クラッド
層8、p-GaAsコンタクト層9を形成し、エッチングマスク
材となる絶縁膜10を用いて酒石酸水溶液と過酸化水素水
との混合液を用いてコンタクト層9と上部第2クラッド層
8とをエッチングし、電流狭窄層7を塩酸溶液でエッチン
グし、NH4OH水溶液と過酸化水素水との混合液にてコン
タクト層9のみを選択的に後退させる。臭素とメタノー
ルとの混合液で、エッチングストップ層6、上部第1クラ
ッド層5、活性層4、n-Al0.48Ga0.52As下部クラッド層
3、バッファ層2の各層をエッチングし、ＨＣｌ水溶液に
て電流狭窄層７に残る突起部分等を選択除去する。
導体レーザ素子において、絶縁層および金属層の被覆性
を向上させる。 【解決手段】 n-GaAsバッファ層2、n-Al0.48Ga0.52As
下部クラッド層3、活性層4、p-In0.5Ga0.5P上部第1クラ
ッド層5、InGaAsPエッチングストップ層6、n-In 0.5Ga
0.5P電流狭窄層７、p-Al0.48Ga0.52As上部第2クラッド
層8、p-GaAsコンタクト層9を形成し、エッチングマスク
材となる絶縁膜10を用いて酒石酸水溶液と過酸化水素水
との混合液を用いてコンタクト層9と上部第2クラッド層
8とをエッチングし、電流狭窄層7を塩酸溶液でエッチン
グし、NH4OH水溶液と過酸化水素水との混合液にてコン
タクト層9のみを選択的に後退させる。臭素とメタノー
ルとの混合液で、エッチングストップ層6、上部第1クラ
ッド層5、活性層4、n-Al0.48Ga0.52As下部クラッド層
3、バッファ層2の各層をエッチングし、ＨＣｌ水溶液に
て電流狭窄層７に残る突起部分等を選択除去する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光領域以外の領
域に溝を備えた半導体レーザ素子、素子の端部の一部が
除去されている半導体レーザ素子およびその製造方法に
関するものである。
域に溝を備えた半導体レーザ素子、素子の端部の一部が
除去されている半導体レーザ素子およびその製造方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザ素子への溝形成は、レーザ
発振効率向上のためのリッジ導波路の形成、高周波特性
の改善のためのクラッド層の電気容量の低減、へき開性
向上のためのチップ化の容易化等様々な目的のために用
いられている。溝は半導体レーザを構成するエピタキシ
ャル結晶材料に対応したエッチング液を選択して形成さ
れるが、複数の材料が積層した構造では、エッチングさ
れた溝の側壁が後退し溝の側壁が凹凸形状となる場合、
あるいは側壁が垂直に切り立った形状となる場合があ
る。通常、これらの溝には電気的に絶縁を行うために、
ＳｉＯ2あるいはＳｉＮ等の絶縁膜が被覆され、さらに
電極材が上層に形成される。先述した側壁形状が凹凸あ
るいは垂直となっていると、絶縁膜および電極層の被覆
性が著しく低下し、ショートもしくは断線といった電気
的特性において問題を生じさせることがある。
発振効率向上のためのリッジ導波路の形成、高周波特性
の改善のためのクラッド層の電気容量の低減、へき開性
向上のためのチップ化の容易化等様々な目的のために用
いられている。溝は半導体レーザを構成するエピタキシ
ャル結晶材料に対応したエッチング液を選択して形成さ
れるが、複数の材料が積層した構造では、エッチングさ
れた溝の側壁が後退し溝の側壁が凹凸形状となる場合、
あるいは側壁が垂直に切り立った形状となる場合があ
る。通常、これらの溝には電気的に絶縁を行うために、
ＳｉＯ2あるいはＳｉＮ等の絶縁膜が被覆され、さらに
電極材が上層に形成される。先述した側壁形状が凹凸あ
るいは垂直となっていると、絶縁膜および電極層の被覆
性が著しく低下し、ショートもしくは断線といった電気
的特性において問題を生じさせることがある。
【０００３】例えば、従来の９５０ｎｍ半導体レーザ素
子は、図４に示すように、次のエピタキシャル結晶材料
構成からなっている。ｎ−ＧａＡｓ基板41上に、ｎ−Ｇ
ａＡｓバッファ層42、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層43、
ＧａＡｓと格子整合しバンドギャップが1.6eＶのｉまた
はｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光導波層44、ＩｎＧａＡｓ活性層
45、ＧａＡｓと格子整合しバンドギャップが1.6eＶのｉ
またはｐ−ＩｎＧａＡｓＰ光導波層46、ｐ−ＩｎＧａＰ
クラッド層47、ＩｎＧａＡｓＰエッチングストップ層4
8、ｎ−ＩｎＧａＰ電流狭窄層49、ｐ−ＡｌＧａＡｓク
ラッド層50およびｐ−ＧａＡｓコンタクト層51をこの順
に積層してなるものである。このエピタキシャル結晶材
に、メタノールと臭素との混合液を用いて、ｎ−ＧａＡ
ｓ基板41までエッチングして、溝形成を行うと、ｐ−Ａ
ｌＧａＡｓクラッド層50とｐ−ＧａＡｓコンタクト層51
が垂直形状となってしまう。その上に絶縁膜52をプラズ
マＣＶＤ法により形成し、電極層53をＥＢ蒸着法で形成
すると、絶縁膜52が薄膜化し、電極層53が被覆しないと
いう問題が生じた。
子は、図４に示すように、次のエピタキシャル結晶材料
構成からなっている。ｎ−ＧａＡｓ基板41上に、ｎ−Ｇ
ａＡｓバッファ層42、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層43、
ＧａＡｓと格子整合しバンドギャップが1.6eＶのｉまた
はｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光導波層44、ＩｎＧａＡｓ活性層
45、ＧａＡｓと格子整合しバンドギャップが1.6eＶのｉ
またはｐ−ＩｎＧａＡｓＰ光導波層46、ｐ−ＩｎＧａＰ
クラッド層47、ＩｎＧａＡｓＰエッチングストップ層4
8、ｎ−ＩｎＧａＰ電流狭窄層49、ｐ−ＡｌＧａＡｓク
ラッド層50およびｐ−ＧａＡｓコンタクト層51をこの順
に積層してなるものである。このエピタキシャル結晶材
に、メタノールと臭素との混合液を用いて、ｎ−ＧａＡ
ｓ基板41までエッチングして、溝形成を行うと、ｐ−Ａ
ｌＧａＡｓクラッド層50とｐ−ＧａＡｓコンタクト層51
が垂直形状となってしまう。その上に絶縁膜52をプラズ
マＣＶＤ法により形成し、電極層53をＥＢ蒸着法で形成
すると、絶縁膜52が薄膜化し、電極層53が被覆しないと
いう問題が生じた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者は、
この垂直形状を改善するために、ｐ−ＧａＡｓコンタク
ト層51およびｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層50を酒石酸水
溶液と過酸化水素水との混合液でエッチング加工し、ｎ
−ＩｎＧａＰ電流狭窄層49をＨＣｌ水溶液でエッチング
した後、メタノールと臭素との混合液で溝加工を試みた
ところ、図５に示すように、ｎ−ＩｎＧａＰ電流狭窄層
49に角状の突き出し55が生じ、その上に絶縁膜52および
電極層53を形成すると、この突き出した部分で電極層53
が被覆されず電気的導通が得られないという問題が生じ
た。従って、電気特性が安定な半導体レーザ素子を得る
ために、絶縁膜および電極層の被覆が良好に行うことが
できる溝を得るような製造方法および半導体レーザ素子
を新たに考案する必要がある。
この垂直形状を改善するために、ｐ−ＧａＡｓコンタク
ト層51およびｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層50を酒石酸水
溶液と過酸化水素水との混合液でエッチング加工し、ｎ
−ＩｎＧａＰ電流狭窄層49をＨＣｌ水溶液でエッチング
した後、メタノールと臭素との混合液で溝加工を試みた
ところ、図５に示すように、ｎ−ＩｎＧａＰ電流狭窄層
49に角状の突き出し55が生じ、その上に絶縁膜52および
電極層53を形成すると、この突き出した部分で電極層53
が被覆されず電気的導通が得られないという問題が生じ
た。従って、電気特性が安定な半導体レーザ素子を得る
ために、絶縁膜および電極層の被覆が良好に行うことが
できる溝を得るような製造方法および半導体レーザ素子
を新たに考案する必要がある。
【０００５】本発明は上記事情に鑑みて、溝を備えた半
導体レーザ素子あるいは素子の端部の一部が除去されて
いる半導体レーザ素子であって、溝上あるいは該一部が
除去された領域上に形成する絶縁膜および金属層の被覆
が良好な信頼性の高い半導体レーザ素子、および、絶縁
膜および金属層の被覆を良好に行うことができる半導体
レーザ素子の製造方法を提供することを目的とするもの
である。
導体レーザ素子あるいは素子の端部の一部が除去されて
いる半導体レーザ素子であって、溝上あるいは該一部が
除去された領域上に形成する絶縁膜および金属層の被覆
が良好な信頼性の高い半導体レーザ素子、および、絶縁
膜および金属層の被覆を良好に行うことができる半導体
レーザ素子の製造方法を提供することを目的とするもの
である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ素
子は、活性層を含み、互いに異なる半導体材料からなる
複数の層が積層されてなる積層体からなり、該積層体の
電流注入領域以外の領域に、該積層体上面から少なくと
も活性層を貫通する深さの溝が設けられており、該溝が
設けられた積層体の上に絶縁膜および金属層をこの順に
備えた半導体レーザ素子において、溝の幅が溝の底面に
向かって次第に狭くなっており、該溝の側壁上の絶縁膜
および金属層が、５０％以上のステップカバレッジを有
することを特徴とするものである。
子は、活性層を含み、互いに異なる半導体材料からなる
複数の層が積層されてなる積層体からなり、該積層体の
電流注入領域以外の領域に、該積層体上面から少なくと
も活性層を貫通する深さの溝が設けられており、該溝が
設けられた積層体の上に絶縁膜および金属層をこの順に
備えた半導体レーザ素子において、溝の幅が溝の底面に
向かって次第に狭くなっており、該溝の側壁上の絶縁膜
および金属層が、５０％以上のステップカバレッジを有
することを特徴とするものである。
【０００７】また、本発明の別の半導体レーザ素子は、
活性層を含み、互いに異なる半導体材料からなる複数の
層が積層されてなる、電流注入のためのストライプを備
えた積層体からなり、該積層体の上に絶縁膜および金属
層をこの順に備えた半導体レーザ素子において、積層体
のストライプに平行な少なくとも一方の端部に、該積層
体の幅が該積層体の下層に向かって次第に広がるような
傾斜面を有しており、該端部上の絶縁膜および金属層
が、５０％以上のステップカバレッジを有することを特
徴とするものである。
活性層を含み、互いに異なる半導体材料からなる複数の
層が積層されてなる、電流注入のためのストライプを備
えた積層体からなり、該積層体の上に絶縁膜および金属
層をこの順に備えた半導体レーザ素子において、積層体
のストライプに平行な少なくとも一方の端部に、該積層
体の幅が該積層体の下層に向かって次第に広がるような
傾斜面を有しており、該端部上の絶縁膜および金属層
が、５０％以上のステップカバレッジを有することを特
徴とするものである。
【０００８】なお、積層体は、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡ
ｓ、ＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＡｓおよびＩｎＧａＡｓＰか
らなることが望ましい。
ｓ、ＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＡｓおよびＩｎＧａＡｓＰか
らなることが望ましい。
【０００９】さらに、積層体は、第１ＧａＡｓ結晶層、
第１ＡｌＧａＡｓ結晶層、第１ＩｎＧａＡｓＰ結晶層、
ＩｎＧａＡｓ結晶層、第２ＩｎＧａＡｓＰ結晶層、第１
ＩｎＧａＰ結晶層、第３ＩｎＧａＡｓＰ結晶層、第２Ｉ
ｎＧａＰ結晶層、第２ＡｌＧａＡｓ結晶層および第２Ｇ
ａＡｓ結晶層をこの順に積層されてなることが望まし
い。
第１ＡｌＧａＡｓ結晶層、第１ＩｎＧａＡｓＰ結晶層、
ＩｎＧａＡｓ結晶層、第２ＩｎＧａＡｓＰ結晶層、第１
ＩｎＧａＰ結晶層、第３ＩｎＧａＡｓＰ結晶層、第２Ｉ
ｎＧａＰ結晶層、第２ＡｌＧａＡｓ結晶層および第２Ｇ
ａＡｓ結晶層をこの順に積層されてなることが望まし
い。
【００１０】金属層は、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄおよび
Ｍｏの少なくとも１つを含む金属からなることが望まし
い。
Ｍｏの少なくとも１つを含む金属からなることが望まし
い。
【００１１】本発明の半導体レーザ素子の製造方法は、
第１ＧａＡｓ結晶層上に、第１ＡｌＧａＡｓ結晶層、第
１ＩｎＧａＡｓＰ結晶層、ＩｎＧａＡｓ結晶層、第２Ｉ
ｎＧａＡｓＰ結晶層、第１ＩｎＧａＰ結晶層、第３Ｉｎ
ＧａＡｓＰ結晶層、第２ＩｎＧａＰ結晶層、第２ＡｌＧ
ａＡｓ結晶層および第２ＧａＡｓ結晶層をこの順に積層
してなる積層体を形成し、積層体の電流注入領域以外の
領域に開口を有するマスクを用いて、積層体上面から、
エッチング溶液として酒石酸水溶液と過酸化水素水との
混合液、ＨＣｌ水溶液、ＮＨ4ＯＨ水溶液と過酸化水素
水との混合液、臭素とメタノールとの混合液およびＨＣ
ｌ水溶液をこの順に用いて、少なくとも第１ＩｎＧａＡ
ｓＰ結晶層を貫通するまでエッチングして溝を形成し、
該溝が形成された積層体の上に絶縁膜および金属層をこ
の順に形成することを特徴とするものである。
第１ＧａＡｓ結晶層上に、第１ＡｌＧａＡｓ結晶層、第
１ＩｎＧａＡｓＰ結晶層、ＩｎＧａＡｓ結晶層、第２Ｉ
ｎＧａＡｓＰ結晶層、第１ＩｎＧａＰ結晶層、第３Ｉｎ
ＧａＡｓＰ結晶層、第２ＩｎＧａＰ結晶層、第２ＡｌＧ
ａＡｓ結晶層および第２ＧａＡｓ結晶層をこの順に積層
してなる積層体を形成し、積層体の電流注入領域以外の
領域に開口を有するマスクを用いて、積層体上面から、
エッチング溶液として酒石酸水溶液と過酸化水素水との
混合液、ＨＣｌ水溶液、ＮＨ4ＯＨ水溶液と過酸化水素
水との混合液、臭素とメタノールとの混合液およびＨＣ
ｌ水溶液をこの順に用いて、少なくとも第１ＩｎＧａＡ
ｓＰ結晶層を貫通するまでエッチングして溝を形成し、
該溝が形成された積層体の上に絶縁膜および金属層をこ
の順に形成することを特徴とするものである。
【００１２】なお、上記「溝」とは、最終的に各素子に
分離するためにへき開予定位置に形成される溝、リッジ
導波路を形成するための溝、クラッド層の容量低減のた
めの溝を含む。
分離するためにへき開予定位置に形成される溝、リッジ
導波路を形成するための溝、クラッド層の容量低減のた
めの溝を含む。
【００１３】
【発明の効果】本発明の半導体レーザ素子によれば、素
子に形成されている溝の幅が、溝の底面に向かって次第
に狭くなっており、溝の側壁上の絶縁膜および金属層
が、５０％以上のステップカバレッジを有することによ
り、ショートあるいは断線等が無く電気特性が安定して
いるので高い信頼性を得ることができる。
子に形成されている溝の幅が、溝の底面に向かって次第
に狭くなっており、溝の側壁上の絶縁膜および金属層
が、５０％以上のステップカバレッジを有することによ
り、ショートあるいは断線等が無く電気特性が安定して
いるので高い信頼性を得ることができる。
【００１４】また、本発明の別の半導体レーザ素子によ
れば、積層体のストライプに平行な少なくとも一方の端
部に、該積層体の幅が該積層体の下層に向かって次第に
広がるような傾斜面を有しており、該端部上の絶縁膜お
よび金属層が、５０％以上のステップカバレッジを有す
ることにより、上記同様、ショートあるいは断線等が無
く電気特性が安定しているので高い信頼性を得ることが
できる。
れば、積層体のストライプに平行な少なくとも一方の端
部に、該積層体の幅が該積層体の下層に向かって次第に
広がるような傾斜面を有しており、該端部上の絶縁膜お
よび金属層が、５０％以上のステップカバレッジを有す
ることにより、上記同様、ショートあるいは断線等が無
く電気特性が安定しているので高い信頼性を得ることが
できる。
【００１５】また、本発明の半導体レーザ素子の製造方
法によれば、上記のような積層体に上記のようなエッチ
ング溶液を記載順に用いることによって、自動的に、突
起あるいは垂直面のない、次第に幅が狭くなっている溝
を得ることができるので、溝側壁上に形成する絶縁膜お
よび金属層の被覆を良好に行うことができ、電気特性が
安定した信頼性の高い半導体レーザ素子を得ることがで
きる。
法によれば、上記のような積層体に上記のようなエッチ
ング溶液を記載順に用いることによって、自動的に、突
起あるいは垂直面のない、次第に幅が狭くなっている溝
を得ることができるので、溝側壁上に形成する絶縁膜お
よび金属層の被覆を良好に行うことができ、電気特性が
安定した信頼性の高い半導体レーザ素子を得ることがで
きる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて詳細に説明する。
を用いて詳細に説明する。
【００１７】本発明の第１の実施の形態による半導体レ
ーザ素子についてその製造方法に沿って説明する。図１
(a)にその半導体レーザ素子の２素子分の断面図を示
し、図１(b)に活性層４の詳細を示す。また、図２にそ
の半導体レーザ素子の実装図を示す。
ーザ素子についてその製造方法に沿って説明する。図１
(a)にその半導体レーザ素子の２素子分の断面図を示
し、図１(b)に活性層４の詳細を示す。また、図２にそ
の半導体レーザ素子の実装図を示す。
【００１８】図１(a)に示すように、減圧ＭＯＣＶＤ法
により、ｎ−ＧａＡｓ基板１（1.0.0面方位、Ｓｉ＝２
×１０18ｃｍ-3ドープ）の上にｎ−ＧａＡｓバッファ層
２（Ｓｉ＝５×１０17ｃｍ-3ドープ、厚さ0.5μｍ）、
ｎ−Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓ下部クラッド層３（Ｓｉ＝５
×１０17ｃｍ-3ドープ、厚さ１μｍ）、アンドープＳＣ
Ｈ（Separate Confinement Heterostructure）活性層
４、ｐ−Ｉｎ0.5Ｇａ0.5Ｐ上部第１クラッド層５（Ｚｎ
＝７×１０17ｃｍドープ、厚さ0.2μｍ）、ＩｎＧａＡ
ｓＰエッチングストップ層６、ｎ−Ｉｎ0.5Ｇａ0.5Ｐ電
流狭窄層７（厚さ0.5μｍ）、ＧａＡｓキャップ層（厚
さ0.2μｍ、図示せず）を形成する。フォトリソグラフ
ィ法によってオリフラに平行に３μｍ幅のストライプ開
口を形成し、酒石酸水溶液と過酸化水素水との混合液を
用いて、ＧａＡｓキャップ層をエッチング除去する。レ
ジストを剥離し、ＧａＡｓキャップ層をマスクにして、
ＨＣｌ水溶液で、ｎ−Ｉｎ0.5Ｇａ0.5Ｐ電流狭窄層７を
エッチング除去する。続いて、酒石酸水溶液と過酸化水
素水との混合液を用いてＩｎＧａＡｓＰエッチングスト
ップ層６および残っているＧａＡｓキャップ層を除去し
て、電流注入領域を形成する。
により、ｎ−ＧａＡｓ基板１（1.0.0面方位、Ｓｉ＝２
×１０18ｃｍ-3ドープ）の上にｎ−ＧａＡｓバッファ層
２（Ｓｉ＝５×１０17ｃｍ-3ドープ、厚さ0.5μｍ）、
ｎ−Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓ下部クラッド層３（Ｓｉ＝５
×１０17ｃｍ-3ドープ、厚さ１μｍ）、アンドープＳＣ
Ｈ（Separate Confinement Heterostructure）活性層
４、ｐ−Ｉｎ0.5Ｇａ0.5Ｐ上部第１クラッド層５（Ｚｎ
＝７×１０17ｃｍドープ、厚さ0.2μｍ）、ＩｎＧａＡ
ｓＰエッチングストップ層６、ｎ−Ｉｎ0.5Ｇａ0.5Ｐ電
流狭窄層７（厚さ0.5μｍ）、ＧａＡｓキャップ層（厚
さ0.2μｍ、図示せず）を形成する。フォトリソグラフ
ィ法によってオリフラに平行に３μｍ幅のストライプ開
口を形成し、酒石酸水溶液と過酸化水素水との混合液を
用いて、ＧａＡｓキャップ層をエッチング除去する。レ
ジストを剥離し、ＧａＡｓキャップ層をマスクにして、
ＨＣｌ水溶液で、ｎ−Ｉｎ0.5Ｇａ0.5Ｐ電流狭窄層７を
エッチング除去する。続いて、酒石酸水溶液と過酸化水
素水との混合液を用いてＩｎＧａＡｓＰエッチングスト
ップ層６および残っているＧａＡｓキャップ層を除去し
て、電流注入領域を形成する。
【００１９】次に、ｐ−Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓ上部第２
クラッド層８（Ｚｎ＝７×１０17ｃｍ-3ドープ、厚さ２
μｍ ）、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層９（Ｚｎ＝２×１
０19ｃｍ-3ドープ、厚さ0.3μｍ ）を形成する。
クラッド層８（Ｚｎ＝７×１０17ｃｍ-3ドープ、厚さ２
μｍ ）、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層９（Ｚｎ＝２×１
０19ｃｍ-3ドープ、厚さ0.3μｍ ）を形成する。
【００２０】なお、アンドープＳＣＨ活性層４は、図１
(b)に示すように、ＧａＡｓと格子整合し、バンドギャ
ップが1.6ｅＶのｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光導波層４c、Ｉｎ
0.13Ｇａ0.87Ａｓ量子井戸層４b、ＧａＡｓと格子整合
し、バンドギャップが1.6ｅＶのｐ−Ｉｎ0.48Ｇａ0.52
Ｐ光導波層４aからなる。
(b)に示すように、ＧａＡｓと格子整合し、バンドギャ
ップが1.6ｅＶのｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光導波層４c、Ｉｎ
0.13Ｇａ0.87Ａｓ量子井戸層４b、ＧａＡｓと格子整合
し、バンドギャップが1.6ｅＶのｐ−Ｉｎ0.48Ｇａ0.52
Ｐ光導波層４aからなる。
【００２１】次に、溝形成として、ｐ−ＧａＡｓコンタ
クト層９上に、エッチングマスク材ＳｉＯ2、窒化珪素
またはＡｌ2Ｏ3からなる絶縁膜を形成し、フォトリソグ
ラフィ法によって、電流注入領域のストライプに平行
で、かつこのストライプの間に溝が形成されるように、
溝ストライプパターンの開口を形成し、バッファードフ
ッ酸溶液にて絶縁膜を選択除去した後にレジストマスク
を剥離する。
クト層９上に、エッチングマスク材ＳｉＯ2、窒化珪素
またはＡｌ2Ｏ3からなる絶縁膜を形成し、フォトリソグ
ラフィ法によって、電流注入領域のストライプに平行
で、かつこのストライプの間に溝が形成されるように、
溝ストライプパターンの開口を形成し、バッファードフ
ッ酸溶液にて絶縁膜を選択除去した後にレジストマスク
を剥離する。
【００２２】そして、開口された絶縁膜をマスクとし
て、酒石酸水溶液と過酸化水素水との混合液を用いて、
ｐ−ＧａＡｓコンタクト層９とｐ−Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａ
ｓ上部第２クラッド層８とを同時にエッチング除去す
る。このときｎ−Ｉｎ0.5Ｇａ0.5Ｐ電流狭窄層７に達す
ると酒石酸水溶液と過酸化水素水との混合液ではエッチ
ングは進行せず、ここで第１段階の溝形成が行われる。
て、酒石酸水溶液と過酸化水素水との混合液を用いて、
ｐ−ＧａＡｓコンタクト層９とｐ−Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａ
ｓ上部第２クラッド層８とを同時にエッチング除去す
る。このときｎ−Ｉｎ0.5Ｇａ0.5Ｐ電流狭窄層７に達す
ると酒石酸水溶液と過酸化水素水との混合液ではエッチ
ングは進行せず、ここで第１段階の溝形成が行われる。
【００２３】次に、ｎ−Ｉｎ0.5Ｇａ0.5Ｐ電流狭窄層７
を結晶方位面が得られるＨＣｌ水溶液にて、選択エッチ
ングを行い、ＩｎＧａＡｓＰエッチングストップ層６で
停止させて第２段階の溝形成が行われる。その後、ＮＨ
4ＯＨ水溶液と過酸化水素水との混合液にてｐ−ＧａＡ
ｓコンタクト層９のみを選択的に後退エッチングさせ
る。
を結晶方位面が得られるＨＣｌ水溶液にて、選択エッチ
ングを行い、ＩｎＧａＡｓＰエッチングストップ層６で
停止させて第２段階の溝形成が行われる。その後、ＮＨ
4ＯＨ水溶液と過酸化水素水との混合液にてｐ−ＧａＡ
ｓコンタクト層９のみを選択的に後退エッチングさせ
る。
【００２４】次に、メタノールと臭素との混合液にて、
ＩｎＧａＡｓＰエッチングストップ層６、ｐ−Ａｌ0.48
Ｇａ0.52Ａｓ上部第１クラッド層５、アンドープＳＣＨ
活性層４、ｎ−Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓ下部クラッド層３
およびｎ−ＧａＡｓバッファ層２を、同時にエッチング
除去し、第３段階の溝形成が行われる。
ＩｎＧａＡｓＰエッチングストップ層６、ｐ−Ａｌ0.48
Ｇａ0.52Ａｓ上部第１クラッド層５、アンドープＳＣＨ
活性層４、ｎ−Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓ下部クラッド層３
およびｎ−ＧａＡｓバッファ層２を、同時にエッチング
除去し、第３段階の溝形成が行われる。
【００２５】最後に結晶方位面が得られるＨＣｌ水溶液
にて、ｎ−ＩｎＧａＰ電流狭窄層７に残る突起部分等を
選択除去することにより、溝底面に向かって次第に狭く
なる溝が形成される。
にて、ｎ−ＩｎＧａＰ電流狭窄層７に残る突起部分等を
選択除去することにより、溝底面に向かって次第に狭く
なる溝が形成される。
【００２６】次に、マスクとして使用した絶縁膜を除去
した後、新たに絶縁膜10を被覆処理してからフォトリソ
グラフィ法によって電流注入領域をエッチング開口し、
ｐ電極層11を形成し、全体の厚さを１００μｍ程度に研
磨した後、ｎ−ＧａＡｓ基板側にｎ電極層12を形成す
る。このようにして作製された試料をバー状にへき開分
離し、共振器端面の一方に10％低反射（ＬＲ）パッシベ
ーション膜13、他方に９５％高反射（ＨＲ）パッシベー
ション膜14を形成する。次に、溝15でへき開し、各素子
に分離して半導体レーザ素子16を完成させる。
した後、新たに絶縁膜10を被覆処理してからフォトリソ
グラフィ法によって電流注入領域をエッチング開口し、
ｐ電極層11を形成し、全体の厚さを１００μｍ程度に研
磨した後、ｎ−ＧａＡｓ基板側にｎ電極層12を形成す
る。このようにして作製された試料をバー状にへき開分
離し、共振器端面の一方に10％低反射（ＬＲ）パッシベ
ーション膜13、他方に９５％高反射（ＨＲ）パッシベー
ション膜14を形成する。次に、溝15でへき開し、各素子
に分離して半導体レーザ素子16を完成させる。
【００２７】なお、酒石酸水溶液と過酸化水素水との混
合液において、体積混合比率は、５０％酒石酸水溶液１
〜３に対して３０％過酸化水素水１が好ましい。
合液において、体積混合比率は、５０％酒石酸水溶液１
〜３に対して３０％過酸化水素水１が好ましい。
【００２８】また、メタノールと臭素との混合液におい
て、体積混合比率は、メタノール1000に対して臭素２〜
８が好ましい。
て、体積混合比率は、メタノール1000に対して臭素２〜
８が好ましい。
【００２９】また、ＨＣｌ水溶液の濃度は３６重量％程
度が好ましい。
度が好ましい。
【００３０】また、ＮＨ4ＯＨ水溶液と過酸化水素水と
の混合液において、体積混合比率は、２９％ＮＨ4ＯＨ
水溶液１に対して３０％過酸化水素水４０〜６０が好ま
しい。
の混合液において、体積混合比率は、２９％ＮＨ4ＯＨ
水溶液１に対して３０％過酸化水素水４０〜６０が好ま
しい。
【００３１】また、ｐ電極の積層構造としては、積層順
に、Ｔｉ/Ｐｔ/Ａｕ、Ｔｉ/Ｐｔ/Ｔｉ/Ｐｔ/Ａｕ、Ｔｉ
/Ｐｄ/Ａｕ、Ｔｉ/Ｐｄ/Ａｕ/Ｍｏ/Ａｕ、あるいはＴｉ
/Ｐｔ/Ａｕ/Ｍｏ/Ａｕ等が好ましい。
に、Ｔｉ/Ｐｔ/Ａｕ、Ｔｉ/Ｐｔ/Ｔｉ/Ｐｔ/Ａｕ、Ｔｉ
/Ｐｄ/Ａｕ、Ｔｉ/Ｐｄ/Ａｕ/Ｍｏ/Ａｕ、あるいはＴｉ
/Ｐｔ/Ａｕ/Ｍｏ/Ａｕ等が好ましい。
【００３２】本実施の形態による半導体レーザ素子は、
ｎ−ＧａＡｓ基板１およびｎ−ＧａＡｓバッファ層２か
らなる第１ＧａＡｓ結晶層、ｎ−Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓ
下部クラッド層３からなる第１ＡｌＧａＡｓ結晶層、ア
ンドープＳＣＨ活性層４からなる第１ＩｎＧａＡｓＰ結
晶層、ＩｎＧａＡｓ結晶層および第２ＩｎＧａＡｓＰ結
晶層、ｐ−Ｉｎ0.5Ｇａ0.5Ｐ上部第１クラッド層５から
なる第１ＩｎＧａＰ結晶層、ＩｎＧａＡｓＰエッチング
ストップ層６からなる第３ＩｎＧａＡｓＰ結晶層、ｎ−
Ｉｎ0.5Ｇａ0.5Ｐ電流狭窄層７からなる第２ＩｎＧａＰ
結晶層、ｐ−Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓ上部第２クラッド層
８からなる第２ＡｌＧａＡｓ結晶層、ｐ−ＧａＡｓコン
タクト層９からなる第２ＧａＡｓ結晶層をこの順に積層
してなる積層体からなるものであり、素子の端部に、該
積層体の幅が該積層体の下層に向かって次第に広がるよ
うな傾斜面を有しているので、絶縁膜10およびｐ電極層
11において良好な被覆性を得ることができる。絶縁膜10
の平坦な場所での膜厚をｄ ｉとし、溝側壁での絶縁膜10
の膜厚をｄｉ１とすると、溝側壁での絶縁膜のステップ
カバレッジ（％）はｄｉ1／ｄｉ×１００で表され、そ
の値は５０％以上である。また、ｐ電極層11の平坦な場
所での膜厚をｄｍとし、溝側壁でのｐ電極層11の膜厚を
ｄｍ１とすると、溝側壁でのｐ電極層11のステップカバ
レッジはｄｍ １／ｄｍ×１００で表され、その値は５０
％以上である。
ｎ−ＧａＡｓ基板１およびｎ−ＧａＡｓバッファ層２か
らなる第１ＧａＡｓ結晶層、ｎ−Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓ
下部クラッド層３からなる第１ＡｌＧａＡｓ結晶層、ア
ンドープＳＣＨ活性層４からなる第１ＩｎＧａＡｓＰ結
晶層、ＩｎＧａＡｓ結晶層および第２ＩｎＧａＡｓＰ結
晶層、ｐ−Ｉｎ0.5Ｇａ0.5Ｐ上部第１クラッド層５から
なる第１ＩｎＧａＰ結晶層、ＩｎＧａＡｓＰエッチング
ストップ層６からなる第３ＩｎＧａＡｓＰ結晶層、ｎ−
Ｉｎ0.5Ｇａ0.5Ｐ電流狭窄層７からなる第２ＩｎＧａＰ
結晶層、ｐ−Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓ上部第２クラッド層
８からなる第２ＡｌＧａＡｓ結晶層、ｐ−ＧａＡｓコン
タクト層９からなる第２ＧａＡｓ結晶層をこの順に積層
してなる積層体からなるものであり、素子の端部に、該
積層体の幅が該積層体の下層に向かって次第に広がるよ
うな傾斜面を有しているので、絶縁膜10およびｐ電極層
11において良好な被覆性を得ることができる。絶縁膜10
の平坦な場所での膜厚をｄ ｉとし、溝側壁での絶縁膜10
の膜厚をｄｉ１とすると、溝側壁での絶縁膜のステップ
カバレッジ（％）はｄｉ1／ｄｉ×１００で表され、そ
の値は５０％以上である。また、ｐ電極層11の平坦な場
所での膜厚をｄｍとし、溝側壁でのｐ電極層11の膜厚を
ｄｍ１とすると、溝側壁でのｐ電極層11のステップカバ
レッジはｄｍ １／ｄｍ×１００で表され、その値は５０
％以上である。
【００３３】また、本発明の半導体レーザ素子の製造方
法は、積層体を、積層体上面から、エッチング液とし
て、酒石酸水溶液と過酸化水素水との混合液、ＨＣｌ水
溶液、ＮＨ4ＯＨ水溶液と過酸化水素水との混合液、臭
素とメタノールとの混合液およびＨＣｌ水溶液をこの順
に用いることにより、自動的に、ｎ−ＧａＡｓ基板１ま
で達する深さの、幅が溝底面に向かって次第に狭くなっ
ている溝15を形成するものである。
法は、積層体を、積層体上面から、エッチング液とし
て、酒石酸水溶液と過酸化水素水との混合液、ＨＣｌ水
溶液、ＮＨ4ＯＨ水溶液と過酸化水素水との混合液、臭
素とメタノールとの混合液およびＨＣｌ水溶液をこの順
に用いることにより、自動的に、ｎ−ＧａＡｓ基板１ま
で達する深さの、幅が溝底面に向かって次第に狭くなっ
ている溝15を形成するものである。
【００３４】本半導体レーザ素子に形成された溝15は、
ｎ−ＧａＡｓ基板１まで到達する深さであるので、再現
性の良いチップ分離（へき開）を行うことができる。
ｎ−ＧａＡｓ基板１まで到達する深さであるので、再現
性の良いチップ分離（へき開）を行うことができる。
【００３５】上記半導体レーザ素子の実装形態は、図２
に示すように、半導体レーザ素子16のｐ電極層11面をス
テム17にはんだ材18でボンディングした後、ｎ電極層12
面をＡｕワイヤー19により別端子20にボンディングされ
るものである。
に示すように、半導体レーザ素子16のｐ電極層11面をス
テム17にはんだ材18でボンディングした後、ｎ電極層12
面をＡｕワイヤー19により別端子20にボンディングされ
るものである。
【００３６】本半導体レーザ素子は、従来のように溝側
壁で絶縁膜の被覆不良箇所にはんだ材などが接触して生
じたショートも皆無であり、良好な電気特性を得ること
ができる。
壁で絶縁膜の被覆不良箇所にはんだ材などが接触して生
じたショートも皆無であり、良好な電気特性を得ること
ができる。
【００３７】次に本発明の第２の実施の形態による半導
体レーザ素子について説明する。その半導体レーザ素子
の断面図を図３に示す。第１の実施の形態による半導体
レーザ素子と同要素には同符号を付し、説明を省略す
る。
体レーザ素子について説明する。その半導体レーザ素子
の断面図を図３に示す。第１の実施の形態による半導体
レーザ素子と同要素には同符号を付し、説明を省略す
る。
【００３８】本実施の形態による半導体レーザ素子は、
図３に示すように、上記第１の実施の形態による半導体
レーザ素子と同様に作製されたものであり、２つの溝15
の間に発光領域を１つ有するものである。また実装形態
は、ジャンクションアップ、すなわちｎ電極層12側をス
テム等に設置し、ｐ電極層11側がワイヤー18によってボ
ンディングされるものである。
図３に示すように、上記第１の実施の形態による半導体
レーザ素子と同様に作製されたものであり、２つの溝15
の間に発光領域を１つ有するものである。また実装形態
は、ジャンクションアップ、すなわちｎ電極層12側をス
テム等に設置し、ｐ電極層11側がワイヤー18によってボ
ンディングされるものである。
【００３９】本実施の形態による半導体レーザ素子も上
記第１の実施の形態による半導体レーザ素子と同様、絶
縁膜10とｐ電極層11の溝側壁でのステップカバレッジが
５０％以上であり、被覆性が良いので、良好な電気特性
を得ることができる。
記第１の実施の形態による半導体レーザ素子と同様、絶
縁膜10とｐ電極層11の溝側壁でのステップカバレッジが
５０％以上であり、被覆性が良いので、良好な電気特性
を得ることができる。
【００４０】さらに本半導体レーザ素子は、発光領域上
の狭いｐ電極層11上ではなく、溝15を挟んで隣の積層体
の上にワイヤーボンディングされるので、良好にボンデ
ィングが行われる。また、活性層へのボンディングによ
る歪の影響が少ないので、高い信頼性を得ることができ
る。
の狭いｐ電極層11上ではなく、溝15を挟んで隣の積層体
の上にワイヤーボンディングされるので、良好にボンデ
ィングが行われる。また、活性層へのボンディングによ
る歪の影響が少ないので、高い信頼性を得ることができ
る。
【００４１】本発明の半導体レーザ素子の製造方法は、
チップ分離用のへき開溝、レーザ発振のモード制御のた
めのリッジ導波路形成、および半導体レーザの寄生容量
を低減して高周波特性を改善するための溝などに適用す
ることが可能である。
チップ分離用のへき開溝、レーザ発振のモード制御のた
めのリッジ導波路形成、および半導体レーザの寄生容量
を低減して高周波特性を改善するための溝などに適用す
ることが可能である。
【図１】本発明の第１の実施の形態による半導体レーザ
素子の２素子分を示す断面図
素子の２素子分を示す断面図
【図２】本発明の第１の実施の形態による半導体レーザ
素子を実装した様子を示す概略斜視図
素子を実装した様子を示す概略斜視図
【図３】本発明の第２の実施の形態による半導体レーザ
素子を示す断面図
素子を示す断面図
【図４】従来の半導体レーザ素子を示す断面図
【図５】従来の半導体レーザ素子を示す断面図
１ ｎ−ＧａＡｓ基板
２ ｎ−ＧａＡｓバッファ層
３ ｎ−Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓ下部クラッド層
４ アンドープＳＣＨ活性層
５ ｐ−Ｉｎ0.5Ｇａ0.5Ｐ上部第１クラッド層
６ ＩｎＧａＡｓＰエッチングストップ層
７ ｎ−Ｉｎ0.5Ｇａ0.5Ｐ電流狭窄層
８ ｐ−Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓ上部第２クラッド層
９ ｐ−ＧａＡｓコンタクト層
10 絶縁膜
11 ｐ電極層
12 ｎ電極層
４a ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ光導波層
４b Ｉｎ0.13Ｇａ0.87Ａｓ量子井戸活性層
４c ｎ−Ｉｎ0.48Ｇａ0.52Ｐ光導波層
Claims (3)
- 【請求項１】 活性層を含み、互いに異なる半導体材料
からなる複数の層が積層されてなる積層体からなり、該
積層体の電流注入領域以外の領域に、該積層体上面から
少なくとも前記活性層を貫通する深さの溝が設けられて
おり、該溝が設けられた積層体の上に絶縁膜および金属
層をこの順に備えた半導体レーザ素子において、 前記溝の幅が該溝の底面に向かって次第に狭くなってお
り、該溝の側壁上の前記絶縁膜および金属層が、５０％
以上のステップカバレッジを有することを特徴とする半
導体レーザ素子。 - 【請求項２】 活性層を含み、互いに異なる半導体材料
からなる複数の層が積層されてなる、電流注入のための
ストライプを備えた積層体からなり、該積層体の上に絶
縁膜および金属層をこの順に備えた半導体レーザ素子に
おいて、 前記積層体のストライプに平行な少なくとも一方の端部
に、該積層体の幅が該積層体の下層に向かって次第に広
がるような傾斜面を有しており、該端部上の前記絶縁膜
および金属層が、５０％以上のステップカバレッジを有
することを特徴とする半導体レーザ素子。 - 【請求項３】 第１ＧａＡｓ結晶層上に、第１ＡｌＧａ
Ａｓ結晶層、第１ＩｎＧａＡｓＰ結晶層、ＩｎＧａＡｓ
結晶層、第２ＩｎＧａＡｓＰ結晶層、第１ＩｎＧａＰ結
晶層、第３ＩｎＧａＡｓＰ結晶層、第２ＩｎＧａＰ結晶
層、第２ＡｌＧａＡｓ結晶層および第２ＧａＡｓ結晶層
をこの順に積層してなる積層体を形成し、 前記積層体の電流注入領域以外の領域に開口を有するマ
スクを用いて、前記積層体上面から、エッチング溶液と
して、酒石酸水溶液と過酸化水素水との混合液、ＨＣｌ
水溶液、ＮＨ4ＯＨ水溶液と過酸化水素水との混合液、
臭素とメタノールとの混合液およびＨＣｌ水溶液をこの
順に用いて、少なくとも前記第１ＩｎＧａＡｓＰ結晶層
を貫通するまでエッチングして溝を形成し、 該溝が形成された積層体の上に絶縁膜および金属層をこ
の順に形成することを特徴とする半導体レーザ素子の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001360294A JP2003163401A (ja) | 2001-11-27 | 2001-11-27 | 半導体レーザ素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001360294A JP2003163401A (ja) | 2001-11-27 | 2001-11-27 | 半導体レーザ素子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003163401A true JP2003163401A (ja) | 2003-06-06 |
Family
ID=19171141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001360294A Withdrawn JP2003163401A (ja) | 2001-11-27 | 2001-11-27 | 半導体レーザ素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003163401A (ja) |
-
2001
- 2001-11-27 JP JP2001360294A patent/JP2003163401A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050201 |