JP2003179312A - 半導体レーザーダイオード及びその製造方法 - Google Patents
半導体レーザーダイオード及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体レーザーダイオード及びその製造方法
を提供する。 【解決手段】 基板上の両側に形成されたマスクとマス
ク間の基板上に形成された光発生層とマスク上に形成さ
れた遮断層とを具備する。光発生層と遮断層とは単一成
長過程によって同時に形成され、遮断層は光発生層内の
側方向電流及び光を拘束する役割をする。したがって、
半導体レーザーダイオードの製造工程を単純化させるこ
とができ、レーザー発振のための臨界電流を低めうる。
を提供する。 【解決手段】 基板上の両側に形成されたマスクとマス
ク間の基板上に形成された光発生層とマスク上に形成さ
れた遮断層とを具備する。光発生層と遮断層とは単一成
長過程によって同時に形成され、遮断層は光発生層内の
側方向電流及び光を拘束する役割をする。したがって、
半導体レーザーダイオードの製造工程を単純化させるこ
とができ、レーザー発振のための臨界電流を低めうる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体レーザーダイ
オード及びその製造方法に係り、特に選択的成長技術を
利用して側方向への電気光学的拘束効果を極大化させた
埋込み型ヘテロ構造（ＢＨ；Ｂｕｒｉｅｄ Ｈｅｔｅｒ
ｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）の窒化物半導体レーザーダイオ
ード及びその製造方法に関する。
オード及びその製造方法に係り、特に選択的成長技術を
利用して側方向への電気光学的拘束効果を極大化させた
埋込み型ヘテロ構造（ＢＨ；Ｂｕｒｉｅｄ Ｈｅｔｅｒ
ｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）の窒化物半導体レーザーダイオ
ード及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般的に、半導体レーザーダイオードは
比較的小型で、レーザー発振のための臨界電流が一般の
レーザー装置に比べて小さいという特徴があり、通信分
野や光ディスクが使われるプレーヤーで高速データ伝送
や高速データ記録及び判読のための素子として広く使わ
れている。
比較的小型で、レーザー発振のための臨界電流が一般の
レーザー装置に比べて小さいという特徴があり、通信分
野や光ディスクが使われるプレーヤーで高速データ伝送
や高速データ記録及び判読のための素子として広く使わ
れている。
【０００３】特に、窒化物半導体レーザーダイオードは
緑色から紫外線までの領域のレーザーを発振するため、
高密度の光情報蓄積及び再生、高解像レーザープリン
タ、プロジェクションＴＶなど広範囲な分野に応用され
ている。
緑色から紫外線までの領域のレーザーを発振するため、
高密度の光情報蓄積及び再生、高解像レーザープリン
タ、プロジェクションＴＶなど広範囲な分野に応用され
ている。
【０００４】このように、半導体レーザーダイオードの
適用分野が広く多様になるにつれて、臨界電流が低い高
効率の半導体レーザーダイオードが登場しているが、そ
の代表的なものがリッジ型半導体レーザーダイオードと
ＢＨの半導体レーザーダイオードである。
適用分野が広く多様になるにつれて、臨界電流が低い高
効率の半導体レーザーダイオードが登場しているが、そ
の代表的なものがリッジ型半導体レーザーダイオードと
ＢＨの半導体レーザーダイオードである。
【０００５】図１は、一般のリッジ型半導体レーザーダ
イオードの断面図であって、レーザー発振のための臨界
電流を減らしながらモードの安定を図るためにリッジ部
を具備する半導体レーザーダイオードを示す。
イオードの断面図であって、レーザー発振のための臨界
電流を減らしながらモードの安定を図るためにリッジ部
を具備する半導体レーザーダイオードを示す。
【０００６】図１を参照すれば、リッジ型半導体レーザ
ーダイオードは基板１１上にｎ型クラッド層１３、ｎ型
導波層１５、活性層１７、ｐ型導波層１９、ｐ型クラッ
ド層２１が順次に積層される構造を有する。ｎ型及びｐ
型クラッド層１３、２１の屈折率はｎ型及びｐ型導波層
１５、１９の屈折率より低く、ｎ型及びｐ型導波層１
５、１９の屈折率は活性層１７の屈折率より低い。ｐ型
クラッド層２１は上部の中央に突出したリッジ部２１ａ
を有する。このようなｐ型クラッド層２１のリッジ部２
１ａは電流注入を制限して活性層１７でのレーザー発振
のための共振領域を制限する役割をする。ｐ型クラッド
層２１のリッジ部２１ａの上面にはキャップ層２５が積
層される。前記リッジ部２１ａを除外したｐ型クラッド
層２１の上面は電流遮断層２３で覆われており、前記キ
ャップ層２５の上面は電流通路になる中央部分を除いて
電流遮断層２３で覆われている。一方、ｐ型電極２７が
キャップ層２５上面の中央及びｐ型クラッド層２１の上
面に形成されており、ｎ型電極２９は基板１１の下面に
形成されている。
ーダイオードは基板１１上にｎ型クラッド層１３、ｎ型
導波層１５、活性層１７、ｐ型導波層１９、ｐ型クラッ
ド層２１が順次に積層される構造を有する。ｎ型及びｐ
型クラッド層１３、２１の屈折率はｎ型及びｐ型導波層
１５、１９の屈折率より低く、ｎ型及びｐ型導波層１
５、１９の屈折率は活性層１７の屈折率より低い。ｐ型
クラッド層２１は上部の中央に突出したリッジ部２１ａ
を有する。このようなｐ型クラッド層２１のリッジ部２
１ａは電流注入を制限して活性層１７でのレーザー発振
のための共振領域を制限する役割をする。ｐ型クラッド
層２１のリッジ部２１ａの上面にはキャップ層２５が積
層される。前記リッジ部２１ａを除外したｐ型クラッド
層２１の上面は電流遮断層２３で覆われており、前記キ
ャップ層２５の上面は電流通路になる中央部分を除いて
電流遮断層２３で覆われている。一方、ｐ型電極２７が
キャップ層２５上面の中央及びｐ型クラッド層２１の上
面に形成されており、ｎ型電極２９は基板１１の下面に
形成されている。
【０００７】このようなリッジ型半導体レーザーダイオ
ードは基板１１上にｎ型クラッド層１３、ｎ型導波層１
５、活性層１７、ｐ型導波層１９、ｐ型クラッド層２
１、キャップ層２５を順次に積層成長させ、所定のエッ
チング工程を通じてリッジ構造を形成させた後、電流制
限層２３を再成長させることによって製造される。
ードは基板１１上にｎ型クラッド層１３、ｎ型導波層１
５、活性層１７、ｐ型導波層１９、ｐ型クラッド層２
１、キャップ層２５を順次に積層成長させ、所定のエッ
チング工程を通じてリッジ構造を形成させた後、電流制
限層２３を再成長させることによって製造される。
【０００８】リッジ型半導体レーザーダイオードはリッ
ジ構造によって注入される電流が制限されるにつれて共
振幅が制限されるので、既存の非リッジ構造に比べて光
モードがある程度改善され、レーザー発振のための臨界
電流が低くなるという利点がある。
ジ構造によって注入される電流が制限されるにつれて共
振幅が制限されるので、既存の非リッジ構造に比べて光
モードがある程度改善され、レーザー発振のための臨界
電流が低くなるという利点がある。
【０００９】次に、図２はＢＨの半導体レーザーダイオ
ードの概略的な断面を示す。
ードの概略的な断面を示す。
【００１０】図２を参照すれば、メサ構造を有するｎ型
化合物半導体層３１の上面には活性層３３が形成されて
おり、前記活性層３３を含むメサ構造の両側面には電流
及び光を拘束するためのｐ型及びｎ型電流遮断層３５、
３７が形成されている。前記活性層３３及び電流遮断層
３５、３７の上部にはｐ型化合物半導体層３９が形成さ
れている。一方、ｐ型電極４１はｐ型化合物半導体層３
９の上面に形成され、ｎ型電極４３はｎ型化合物半導体
層３１の下面に形成される。
化合物半導体層３１の上面には活性層３３が形成されて
おり、前記活性層３３を含むメサ構造の両側面には電流
及び光を拘束するためのｐ型及びｎ型電流遮断層３５、
３７が形成されている。前記活性層３３及び電流遮断層
３５、３７の上部にはｐ型化合物半導体層３９が形成さ
れている。一方、ｐ型電極４１はｐ型化合物半導体層３
９の上面に形成され、ｎ型電極４３はｎ型化合物半導体
層３１の下面に形成される。
【００１１】このようなＢＨの半導体レーザーダイオー
ドは、ｎ型化合物半導体層３１上に活性層３３を液状結
晶成長（ＬＰＥ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａ
ｘｙ）または金属有機化学蒸着（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａ
ｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅ
ｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって成長させ、所定のエッチン
グ工程を通じてメサ構造を形成させた後、電流遮断層３
５、３７及びｐ型化合物半導体層３９を再成長させるこ
とによって製造される。
ドは、ｎ型化合物半導体層３１上に活性層３３を液状結
晶成長（ＬＰＥ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａ
ｘｙ）または金属有機化学蒸着（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａ
ｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅ
ｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって成長させ、所定のエッチン
グ工程を通じてメサ構造を形成させた後、電流遮断層３
５、３７及びｐ型化合物半導体層３９を再成長させるこ
とによって製造される。
【００１２】ＢＨの半導体レーザーダイオードは、活性
層３３の上下左右がｎ型及びｐ型化合物半導体層３１、
３９と電流遮断層３５、３７とで囲まれることによって
小さな臨界電流及び安定した発振横モード特性を有する
という長所があり、リッジ型半導体レーザーダイオード
より優秀な性能を有することで知られている。
層３３の上下左右がｎ型及びｐ型化合物半導体層３１、
３９と電流遮断層３５、３７とで囲まれることによって
小さな臨界電流及び安定した発振横モード特性を有する
という長所があり、リッジ型半導体レーザーダイオード
より優秀な性能を有することで知られている。
【００１３】しかし、窒化物半導体レーザーダイオード
は他のＩＩＩ−Ｖ族半導体レーザーダイオードとは異な
り、ＢＨ成長のためのエッチング及び再成長などの工程
が容易でなく、これまでも基本的なリッジ構造に依存し
ているのが実情である。
は他のＩＩＩ−Ｖ族半導体レーザーダイオードとは異な
り、ＢＨ成長のためのエッチング及び再成長などの工程
が容易でなく、これまでも基本的なリッジ構造に依存し
ているのが実情である。
【００１４】これは、窒化物半導体が緑色から紫外線ま
での領域の波長を利用できる一方で、複合材料を構成す
る時には他の粒子との格子定数不一致、高い融点、材料
の硬度などの問題があり、レーザーダイオードの構造成
長時に再成長などの変化が与え難く、湿式エッチングな
ど加工に難しい点があるからである。
での領域の波長を利用できる一方で、複合材料を構成す
る時には他の粒子との格子定数不一致、高い融点、材料
の硬度などの問題があり、レーザーダイオードの構造成
長時に再成長などの変化が与え難く、湿式エッチングな
ど加工に難しい点があるからである。
【００１５】しかし、現在のリッジ型窒化物半導体レー
ザーダイオードは、エッチングの形態及び深さなどによ
る光モード特性の不安定、弱い屈折率導波による臨界電
流の増加、エッチング面の露出による長期間信頼性の弱
化などの問題点を有している。したがって、高密度光記
録再生において要求される低い臨界電流及び高出力レー
ザーダイオードの製作のためにはＢＨのような改善され
た構造の窒化物半導体レーザーダイオードの開発が要求
される。
ザーダイオードは、エッチングの形態及び深さなどによ
る光モード特性の不安定、弱い屈折率導波による臨界電
流の増加、エッチング面の露出による長期間信頼性の弱
化などの問題点を有している。したがって、高密度光記
録再生において要求される低い臨界電流及び高出力レー
ザーダイオードの製作のためにはＢＨのような改善され
た構造の窒化物半導体レーザーダイオードの開発が要求
される。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記のような
問題点を解決するために、マスクを利用した選択的成長
技術と、ＩＩＩ／Ｖ族の化合物質疑混合比率及び成長温
度制御によりマスク上に遮断層を成長させる技術とを融
合して、電流及び光拘束効果を極大化した高効率のＢＨ
の窒化物半導体レーザーダイオードを提供することにそ
の目的がある。
問題点を解決するために、マスクを利用した選択的成長
技術と、ＩＩＩ／Ｖ族の化合物質疑混合比率及び成長温
度制御によりマスク上に遮断層を成長させる技術とを融
合して、電流及び光拘束効果を極大化した高効率のＢＨ
の窒化物半導体レーザーダイオードを提供することにそ
の目的がある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明による半導体レーザーダイオードは、基板
と、前記基板上の両側に各々形成されたマスクと、前記
マスク間の前記基板上に形成された光発生層と、前記マ
スク上に各々形成されて前記光発生層内の側方向電流及
び光を拘束する遮断層と、前記基板の下面及び前記光発
生層の上面に各々形成された第１及び第２電極とを具備
する。
めに、本発明による半導体レーザーダイオードは、基板
と、前記基板上の両側に各々形成されたマスクと、前記
マスク間の前記基板上に形成された光発生層と、前記マ
スク上に各々形成されて前記光発生層内の側方向電流及
び光を拘束する遮断層と、前記基板の下面及び前記光発
生層の上面に各々形成された第１及び第２電極とを具備
する。
【００１８】前記光発生層は、前記基板上に順次に形成
された第１クラッド層、活性層及び第２クラッド層を具
備することが望ましく、前記第１クラッド層と前記活性
層との間に形成された第１導波層と、前記第２クラッド
層と前記活性層との間に形成された第２導波層とをさら
に具備することが望ましい。
された第１クラッド層、活性層及び第２クラッド層を具
備することが望ましく、前記第１クラッド層と前記活性
層との間に形成された第１導波層と、前記第２クラッド
層と前記活性層との間に形成された第２導波層とをさら
に具備することが望ましい。
【００１９】前記光発生層は窒化物系化合物半導体層で
あって、ＧａＮ系化合物半導体層であることが望まし
い。前記マスクはＳｉＯ2マスクであり、前記遮断層は
ｐｏｌｙ−ＡｌＧａＮ層またはａ−ＡｌＧａＮ層である
ことが望ましい。
あって、ＧａＮ系化合物半導体層であることが望まし
い。前記マスクはＳｉＯ2マスクであり、前記遮断層は
ｐｏｌｙ−ＡｌＧａＮ層またはａ−ＡｌＧａＮ層である
ことが望ましい。
【００２０】また、前記第２電極と前記光発生層との間
に電流制限層をさらに具備し、前記電流制限層はポリイ
ミド層であることが望ましい。
に電流制限層をさらに具備し、前記電流制限層はポリイ
ミド層であることが望ましい。
【００２１】一方、本発明による半導体レーザーダイオ
ードの製造方法は、基板上の両側に各々マスクを形成す
る段階と、前記マスク間の前記基板上及び前記マスク上
に各々光発生層及び遮断層を同時に形成する段階と、前
記基板の下面及び前記光発生層の上面に各々第１及び第
２電極を形成する段階とを含む。
ードの製造方法は、基板上の両側に各々マスクを形成す
る段階と、前記マスク間の前記基板上及び前記マスク上
に各々光発生層及び遮断層を同時に形成する段階と、前
記基板の下面及び前記光発生層の上面に各々第１及び第
２電極を形成する段階とを含む。
【００２２】前記光発生層を形成する段階は、前記基板
上に第１クラッド層、活性層及び第２クラッド層を順次
に形成する段階を含むことが望ましく、前記第１クラッ
ド層と前記活性層との間に第１導波層を形成する段階及
び、前記第２クラッド層と前記活性層との間に第２導波
層を形成する段階をさらに含むことが望ましい。また、
前記第１及び第２電極を形成する前に、前記光発生層上
に前記第２電極から流れる電流を制限する電流制限層を
形成することが望ましく、前記電流制限層はポリイミド
で形成することが望ましい。
上に第１クラッド層、活性層及び第２クラッド層を順次
に形成する段階を含むことが望ましく、前記第１クラッ
ド層と前記活性層との間に第１導波層を形成する段階及
び、前記第２クラッド層と前記活性層との間に第２導波
層を形成する段階をさらに含むことが望ましい。また、
前記第１及び第２電極を形成する前に、前記光発生層上
に前記第２電極から流れる電流を制限する電流制限層を
形成することが望ましく、前記電流制限層はポリイミド
で形成することが望ましい。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面を参照して、
本発明による望ましい実施の形態を詳細に説明する。
本発明による望ましい実施の形態を詳細に説明する。
【００２４】図３は、本発明による半導体レーザーダイ
オードの断面を示した図面である。図３を参照すれば、
基板１００上の両側に各々マスク１１４が形成されてい
る。基板１００はガリウムナイトライトやその系列の物
質を成長させうる基板で形成することが望ましい。した
がって、基板１００はＧａＮ基板やサファイア基板であ
ることが望ましい。前記マスク１１４はＳｉＯ2で形成
されることが望ましい。前記マスク１１４間の基板１０
０上には第１化合物半導体層１０２、第１クラッド層１
０４、第１導波層１０６、活性層１０８、第２導波層１
１０、第２クラッド層１１１及び第２化合物半導体層１
１２が順次に積層されてメサ型の光発生層を形成する。
第１及び第２化合物半導体層１０２、１１２はＧａＮ系
列のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層であって、各々ｎ−Ｇ
ａＮ層及びｐ−ＧａＮ層で構成され、第１及び第２クラ
ッド層１０４、１１１は各々ｎ−ＡｌＧａＮ／ＧａＮ層
及びｐ−ＡｌＧａＮ／ＧａＮ層で構成される。レーザー
発振を案内する第１及び第２導波層１０６、１１０は前
記クラッド層１０４、１１１の屈折率より高い屈折率を
有する化合物半導体層であって、各々ｎ−ＧａＮ層及び
ｐ−ＧａＮ層で構成される。一方、レーザー発振を起こ
す活性層１０８は前記導波層１０６、１１０の屈折率よ
り高い屈折率を有する化合物半導体層であって、ＧａＮ
層またはＩｎＧａＮ層で構成される。
オードの断面を示した図面である。図３を参照すれば、
基板１００上の両側に各々マスク１１４が形成されてい
る。基板１００はガリウムナイトライトやその系列の物
質を成長させうる基板で形成することが望ましい。した
がって、基板１００はＧａＮ基板やサファイア基板であ
ることが望ましい。前記マスク１１４はＳｉＯ2で形成
されることが望ましい。前記マスク１１４間の基板１０
０上には第１化合物半導体層１０２、第１クラッド層１
０４、第１導波層１０６、活性層１０８、第２導波層１
１０、第２クラッド層１１１及び第２化合物半導体層１
１２が順次に積層されてメサ型の光発生層を形成する。
第１及び第２化合物半導体層１０２、１１２はＧａＮ系
列のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層であって、各々ｎ−Ｇ
ａＮ層及びｐ−ＧａＮ層で構成され、第１及び第２クラ
ッド層１０４、１１１は各々ｎ−ＡｌＧａＮ／ＧａＮ層
及びｐ−ＡｌＧａＮ／ＧａＮ層で構成される。レーザー
発振を案内する第１及び第２導波層１０６、１１０は前
記クラッド層１０４、１１１の屈折率より高い屈折率を
有する化合物半導体層であって、各々ｎ−ＧａＮ層及び
ｐ−ＧａＮ層で構成される。一方、レーザー発振を起こ
す活性層１０８は前記導波層１０６、１１０の屈折率よ
り高い屈折率を有する化合物半導体層であって、ＧａＮ
層またはＩｎＧａＮ層で構成される。
【００２５】一方、メサ構造を有する光発生層の両側に
は電流遮断層１１６が形成されている。遮断層１１６は
前記活性層１０８の屈折率より低い屈折率を有する絶縁
体層であって、ＳｉＯ2マスク１１４上で成長形成され
る。前記遮断層１１６はＳｉＯ2マスク１１４上の成長
条件によって多結晶ＡｌＧａＮ（以下、ｐｏｌｙ−Ａｌ
ＧａＮ）層または非晶質ＡｌＧａＮ（以下、ａ−ＡｌＧ
ａＮ）層になりうる。
は電流遮断層１１６が形成されている。遮断層１１６は
前記活性層１０８の屈折率より低い屈折率を有する絶縁
体層であって、ＳｉＯ2マスク１１４上で成長形成され
る。前記遮断層１１６はＳｉＯ2マスク１１４上の成長
条件によって多結晶ＡｌＧａＮ（以下、ｐｏｌｙ−Ａｌ
ＧａＮ）層または非晶質ＡｌＧａＮ（以下、ａ−ＡｌＧ
ａＮ）層になりうる。
【００２６】前記第２化合物半導体層１１２及び遮断層
１１６の上面は、電流が通過する第２化合物半導体層１
１２上の中央領域を除いては電流制限層１１８で覆われ
ている。電流制限層１１８は光発生層を流れる電流を制
限して臨界電流を低める役割をし、ポリイミド層で構成
されている。
１１６の上面は、電流が通過する第２化合物半導体層１
１２上の中央領域を除いては電流制限層１１８で覆われ
ている。電流制限層１１８は光発生層を流れる電流を制
限して臨界電流を低める役割をし、ポリイミド層で構成
されている。
【００２７】第２化合物半導体層１１２の電流通過領域
及び電流制限層１１８の上面にはｐ型電極の第２電極１
２０が形成され、基板１００の下面にはｎ型電極の第１
電極１２２が形成されている。
及び電流制限層１１８の上面にはｐ型電極の第２電極１
２０が形成され、基板１００の下面にはｎ型電極の第１
電極１２２が形成されている。
【００２８】前記構造を有する半導体レーザーダイオー
ドで、ＳｉＯ2マスク１１４上に成長形成された遮断層
１１６は活性層１０８より低い屈折率を有する絶縁体層
であるため、活性層１０８内の側方向レーザー光を拘束
すると同時に、第１電極１２０だけでなく基板１００の
下面に形成された第２電極１２２から光発生層に流れる
電流も遮断する役割をする。また、前記遮断層１１６は
水平方向に隣り合う半導体レーザーダイオード素子を電
気的に隔離させる。
ドで、ＳｉＯ2マスク１１４上に成長形成された遮断層
１１６は活性層１０８より低い屈折率を有する絶縁体層
であるため、活性層１０８内の側方向レーザー光を拘束
すると同時に、第１電極１２０だけでなく基板１００の
下面に形成された第２電極１２２から光発生層に流れる
電流も遮断する役割をする。また、前記遮断層１１６は
水平方向に隣り合う半導体レーザーダイオード素子を電
気的に隔離させる。
【００２９】図４ないし図７は、図３の半導体レーザー
ダイオードの製造工程を示す。図面を参照すれば、まず
基板（ＧａＮ基板またはサファイア基板）１００上の両
側にＳｉＯ2マスク１１４を形成する（図４）。
ダイオードの製造工程を示す。図面を参照すれば、まず
基板（ＧａＮ基板またはサファイア基板）１００上の両
側にＳｉＯ2マスク１１４を形成する（図４）。
【００３０】次に、マスク１１４間の基板１００上及び
マスク１１４上に各々光発生層及び遮断層１１６をＭＯ
ＣＶＤ工程によって同時にエピタキシャル成長させる
（図５）。マスク１１４間の基板１００上に形成される
光発生層はＧａＮ系化合物半導体層であって、基板１０
０上に順次に積層形成される第１化合物半導体層（ｎ−
ＧａＮ層）１０２、第１クラッド層（ｎ−ＡｌＧａＮ／
ＧａＮ層）１０４、第１導波層（ｎ−ＧａＮ層）１０
６、活性層（ＧａＮ層またはＩｎＧａＮ層）１０８、第
２導波層（ｐ−ＧａＮ層）１１０、第２クラッド層（ｐ
−ＡｌＧａＮ／ＧａＮ層）１１１及び第２化合物半導体
層（ｐ−ＧａＮ層）１１２を具備する。前記光発生層は
マスク１１４間の基板１００上にメサ型の単結晶層で形
成され、図８では前記光発生層が窒素雰囲気でＳｉＯ2
マスク１１４間でメサ構造で成長されることを示してい
る。
マスク１１４上に各々光発生層及び遮断層１１６をＭＯ
ＣＶＤ工程によって同時にエピタキシャル成長させる
（図５）。マスク１１４間の基板１００上に形成される
光発生層はＧａＮ系化合物半導体層であって、基板１０
０上に順次に積層形成される第１化合物半導体層（ｎ−
ＧａＮ層）１０２、第１クラッド層（ｎ−ＡｌＧａＮ／
ＧａＮ層）１０４、第１導波層（ｎ−ＧａＮ層）１０
６、活性層（ＧａＮ層またはＩｎＧａＮ層）１０８、第
２導波層（ｐ−ＧａＮ層）１１０、第２クラッド層（ｐ
−ＡｌＧａＮ／ＧａＮ層）１１１及び第２化合物半導体
層（ｐ−ＧａＮ層）１１２を具備する。前記光発生層は
マスク１１４間の基板１００上にメサ型の単結晶層で形
成され、図８では前記光発生層が窒素雰囲気でＳｉＯ2
マスク１１４間でメサ構造で成長されることを示してい
る。
【００３１】マスク１１４上に垂直方向に形成される遮
断層１１６は絶縁体であるｐｏｌｙ−ＡｌＧａＮ層やａ
−ＡｌＧａＮ層が望ましく、これは光発生層内の側方向
電流及び光を拘束する役割をする。原則的には、前記Ｓ
ｉＯ2マスク１１４上には成長核が存在せずに垂直方向
への結晶成長が難しい。しかし、Ｖ／ＩＩＩ族の比率を
高めて成長温度を低めれば、ＳｉＯ2マスク１１４上に
はＡｌとＧａ粒子が残る。したがって、残ったＡｌとＧ
ａ粒子を成長核として二次元的にＡｌＧａＮが成長して
多結晶のｐｏｌｙ−ＡｌＧａＮ層や非晶質のａ−ＡｌＧ
ａＮ層を形成する。図９は、高いＶ／ＩＩＩ族の比率ま
たは低い成長温度などの条件で成長核が存在しない絶縁
体（ＳｉＯ2マスク）上にもｐｏｌｙ−ＡｌＧａＮが形
成されることを示している。
断層１１６は絶縁体であるｐｏｌｙ−ＡｌＧａＮ層やａ
−ＡｌＧａＮ層が望ましく、これは光発生層内の側方向
電流及び光を拘束する役割をする。原則的には、前記Ｓ
ｉＯ2マスク１１４上には成長核が存在せずに垂直方向
への結晶成長が難しい。しかし、Ｖ／ＩＩＩ族の比率を
高めて成長温度を低めれば、ＳｉＯ2マスク１１４上に
はＡｌとＧａ粒子が残る。したがって、残ったＡｌとＧ
ａ粒子を成長核として二次元的にＡｌＧａＮが成長して
多結晶のｐｏｌｙ−ＡｌＧａＮ層や非晶質のａ−ＡｌＧ
ａＮ層を形成する。図９は、高いＶ／ＩＩＩ族の比率ま
たは低い成長温度などの条件で成長核が存在しない絶縁
体（ＳｉＯ2マスク）上にもｐｏｌｙ−ＡｌＧａＮが形
成されることを示している。
【００３２】前記のように、光発生層と遮断層１１６と
を同時に形成する工程は、ＳｉＯ2マスク１１４を利用
した選択的成長技術と、Ｖ／ＩＩＩ族の比率及び成長温
度制御によるＳｉＯ2マスク１１４上のｐｏｌｙ−Ａｌ
ＧａＮまたはａ−ＡｌＧａＮの成長技術とによって行わ
れる。したがって、良質の半導体レーザーダイオードを
製作するためには、ＳｉＯ2マスク１１４上に絶縁体の
ｐｏｌｙ−ＡｌＧａＮまたはａ−ＡｌＧａＮが形成され
ながら基板１００上のマスク１１４間の領域では良質の
単結晶が形成される条件、すなわち、最適のＶ／ＩＩＩ
族の比率及び成長温度を決定することが重要である。
を同時に形成する工程は、ＳｉＯ2マスク１１４を利用
した選択的成長技術と、Ｖ／ＩＩＩ族の比率及び成長温
度制御によるＳｉＯ2マスク１１４上のｐｏｌｙ−Ａｌ
ＧａＮまたはａ−ＡｌＧａＮの成長技術とによって行わ
れる。したがって、良質の半導体レーザーダイオードを
製作するためには、ＳｉＯ2マスク１１４上に絶縁体の
ｐｏｌｙ−ＡｌＧａＮまたはａ−ＡｌＧａＮが形成され
ながら基板１００上のマスク１１４間の領域では良質の
単結晶が形成される条件、すなわち、最適のＶ／ＩＩＩ
族の比率及び成長温度を決定することが重要である。
【００３３】次に、前記光発生層及び遮断層１１６の上
面に電流制限層１１８を形成する（図６）。前記電流制
限層１１８は光発生層及び遮断層１１６の上面にポリイ
ミドをコーティングした後、現像またはＯ2アッシング
などの方法によって光発生層の上部に電流通路を備える
ことによって図６のような形態で形成される。
面に電流制限層１１８を形成する（図６）。前記電流制
限層１１８は光発生層及び遮断層１１６の上面にポリイ
ミドをコーティングした後、現像またはＯ2アッシング
などの方法によって光発生層の上部に電流通路を備える
ことによって図６のような形態で形成される。
【００３４】最後に、電流通路が形成された光発生層の
上部にｐ型電極の第２電極１２０を形成し、基板１００
の下面にｎ型電極である第１電極１２２を形成する（図
７）。
上部にｐ型電極の第２電極１２０を形成し、基板１００
の下面にｎ型電極である第１電極１２２を形成する（図
７）。
【００３５】
【発明の効果】以上のように製造されるＢＨの半導体レ
ーザーダイオードは単一成長により光発生層及び遮断層
を形成することによって、リッジ型構造成長のための化
学的イオンビームエッチング（ＣＡＩＢＥ：Ｃｈｅｍｉ
ｃａｌｌｙ ＡｓｓｉｓｔｅｄＩｏｎ Ｂｅａｍ Ｅｔｃ
ｈｉｎｇ）などの乾式エッチング工程や従来埋込み型構
造成長のためのエッチング及び再成長工程が不要にな
る。
ーザーダイオードは単一成長により光発生層及び遮断層
を形成することによって、リッジ型構造成長のための化
学的イオンビームエッチング（ＣＡＩＢＥ：Ｃｈｅｍｉ
ｃａｌｌｙ ＡｓｓｉｓｔｅｄＩｏｎ Ｂｅａｍ Ｅｔｃ
ｈｉｎｇ）などの乾式エッチング工程や従来埋込み型構
造成長のためのエッチング及び再成長工程が不要にな
る。
【００３６】以上説明したように、本発明によるＢＨの
半導体レーザーダイオードはバイアス印加時に活性層内
の光拘束効果を増大させ、また２重に電流を拘束するこ
とによって活性層の外に漏れる電流を効果的に防止でき
る。また、ＳｉＯ2マスク上に形成された遮断層（ｐｏ
ｌｙ−ＡｌＧａＮ層またはａ−ＡｌＧａＮ層）により隣
り合う素子間の電気的な隔離効果も得られる。
半導体レーザーダイオードはバイアス印加時に活性層内
の光拘束効果を増大させ、また２重に電流を拘束するこ
とによって活性層の外に漏れる電流を効果的に防止でき
る。また、ＳｉＯ2マスク上に形成された遮断層（ｐｏ
ｌｙ−ＡｌＧａＮ層またはａ−ＡｌＧａＮ層）により隣
り合う素子間の電気的な隔離効果も得られる。
【００３７】一方、本発明はＳｉＯ2マスクを利用して
基板及びＳｉＯ2マスク上に各々光発生層と遮断層とを
単一成長によって同時に成長させることによって製造工
程を単純化できるので、結局、コスト節減及び収率向上
を図りうる。また、他の半導体レーザーダイオードの製
造に使われるエッチング及び再成長などの工程が不要に
なって、既存の成長方法をそのまま使用して製造でき
る。
基板及びＳｉＯ2マスク上に各々光発生層と遮断層とを
単一成長によって同時に成長させることによって製造工
程を単純化できるので、結局、コスト節減及び収率向上
を図りうる。また、他の半導体レーザーダイオードの製
造に使われるエッチング及び再成長などの工程が不要に
なって、既存の成長方法をそのまま使用して製造でき
る。
【００３８】したがって、安定した光モード、低臨界電
流及び高出力を有する高効率のＢＨの半導体レーザーダ
イオードを具現できる。
流及び高出力を有する高効率のＢＨの半導体レーザーダ
イオードを具現できる。
【図１】一般のリッジ型半導体レーザーダイオードの断
面図である。
面図である。
【図２】ＢＨの半導体レーザーダイオードの概略的な断
面図である。
面図である。
【図３】本発明の実施例による半導体レーザーダイオー
ドの断面図である。
ドの断面図である。
【図４】図３の半導体レーザーダイオードの製造工程図
である。
である。
【図５】図３の半導体レーザーダイオードの製造工程図
である。
である。
【図６】図３の半導体レーザーダイオードの製造工程図
である。
である。
【図７】図３の半導体レーザーダイオードの製造工程図
である。
である。
【図８】マスク間の基板上でメサ構造成長メカニズムを
示す図面である。
示す図面である。
【図９】マスク上にｐｏｌｙ−ＡｌＧａＮ層が形成され
ることを示す図面である。
ることを示す図面である。
１００ 基板
１０２ 第１化合物半導体層
１０４ 第１クラッド層
１０６ 第１導波層
１０８ 活性層
１１０ 第２導波層
１１１ 第２クラッド層
１１２ 第２化合物半導体層
１１４ マスク
１１６ 電流遮断層
１１８ 電流制限層
１２０ ｐ型電極の第２電極
１２２ ｎ型電極の第１電極
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5F058 BA20 BC20 BF06 BJ04
5F073 AA22 CA02 CA07 DA35 EA15
EA23
Claims (18)
- 【請求項１】 基板と、 前記基板上の両側に各々形成されたマスクと、 前記マスク間の前記基板上に形成された光発生層と、 前記マスク上に各々形成されて前記光発生層内の側方向
電流及び光を拘束する遮断層と、 前記基板の下面及び前記光発生層の上面に各々形成され
た第１及び第２電極とを具備することを特徴とする半導
体レーザーダイオード。 - 【請求項２】 前記光発生層は、前記基板上に順次に形
成された第１クラッド層、活性層及び第２クラッド層を
具備することを特徴とする請求項１に記載の半導体レー
ザーダイオード。 - 【請求項３】 前記光発生層は、前記第１クラッド層と
前記活性層との間に形成された第１導波層と、前記第２
クラッド層と前記活性層との間に形成された第２導波層
とをさらに具備することを特徴とする請求項２に記載の
半導体レーザーダイオード。 - 【請求項４】 前記光発生層は窒化物系化合物半導体層
であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに
記載の半導体レーザーダイオード。 - 【請求項５】 前記窒化物系化合物半導体層はＧａＮ系
化合物半導体層であることを特徴とする請求項４に記載
の半導体レーザーダイオード。 - 【請求項６】 前記マスクはＳｉＯ2マスクであること
を特徴とする請求項１に記載の半導体レーザーダイオー
ド。 - 【請求項７】 前記遮断層はｐｏｌｙ−ＡｌＧａＮ層ま
たはａ−ＡｌＧａＮ層であることを特徴とする請求項１
に記載の半導体レーザーダイオード。 - 【請求項８】 前記第２電極と前記光発生層との間に電
流制限層をさらに具備することを特徴とする請求項１に
記載の半導体レーザーダイオード。 - 【請求項９】 前記電流制限層はポリイミド層であるこ
とを特徴とする請求項８に記載の半導体レーザーダイオ
ード。 - 【請求項１０】 基板上の両側に各々マスクを形成する
段階と、 前記マスク間の前記基板上及び前記マスク上に各々光発
生層及び遮断層を同時に形成する段階と、 前記基板の下面及び前記光発生層の上面に各々第１及び
第２電極を形成する段階とを含むことを特徴とする半導
体レーザーダイオードの製造方法。 - 【請求項１１】 前記光発生層を形成する段階は、前記
基板上に第１クラッド層、活性層及び第２クラッド層を
順次に形成する段階を含むことを特徴とする請求項１０
に記載の半導体レーザーダイオードの製造方法。 - 【請求項１２】 前記第１クラッド層と前記活性層との
間に第１導波層を形成する段階をさらに含むことを特徴
とする請求項１１に記載の半導体レーザーダイオードの
製造方法。 - 【請求項１３】 前記第２クラッド層と前記活性層との
間に第２導波層を形成する段階をさらに含むことを特徴
とする請求項１１に記載の半導体レーザーダイオードの
製造方法。 - 【請求項１４】 前記光発生層は窒化物系化合物半導体
層で形成することを特徴とする請求項１０に記載の半導
体レーザーダイオードの製造方法。 - 【請求項１５】 前記マスクはＳｉＯ2で形成すること
を特徴とする請求項１０に記載の半導体レーザーダイオ
ードの製造方法。 - 【請求項１６】 前記遮断層はｐｏｌｙ−ＡｌＧａＮま
たはａ−ＡｌＧａＮで形成することを特徴とする請求項
１０に記載の半導体レーザーダイオードの製造方法。 - 【請求項１７】 前記第１及び第２電極を形成する前
に、前記光発生層上に前記第２電極から流れる電流を制
限する電流制限層を形成することを特徴とする請求項１
０に記載の半導体レーザーダイオードの製造方法。 - 【請求項１８】 前記電流制限層はポリイミドで形成す
ることを特徴とする請求項１７に記載の半導体レーザー
ダイオードの製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR2001-062079 | 2001-10-09 | ||
| KR10-2001-0062079A KR100446615B1 (ko) | 2001-10-09 | 2001-10-09 | 반도체 레이저 다이오드 및 그 제조방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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ID=19714974
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002296147A Pending JP2003179312A (ja) | 2001-10-09 | 2002-10-09 | 半導体レーザーダイオード及びその製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP1317036A3 (ja) |
| JP (1) | JP2003179312A (ja) |
| KR (1) | KR100446615B1 (ja) |
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| KR20060122615A (ko) * | 2005-05-27 | 2006-11-30 | 삼성전자주식회사 | 질화물계 반도체 레이저 다이오드 및 그 제조방법 |
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| JP2013149724A (ja) * | 2012-01-18 | 2013-08-01 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光集積素子の製造方法 |
| JP5880063B2 (ja) * | 2012-01-18 | 2016-03-08 | 住友電気工業株式会社 | 光集積素子の製造方法 |
| JP5880065B2 (ja) | 2012-01-18 | 2016-03-08 | 住友電気工業株式会社 | 光集積素子の製造方法 |
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| JP2799372B2 (ja) | 1991-03-28 | 1998-09-17 | 光技術研究開発株式会社 | 量子細線レーザ及びその製造方法 |
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| US5656539A (en) * | 1994-07-25 | 1997-08-12 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of fabricating a semiconductor laser |
| KR100366041B1 (ko) * | 1995-06-16 | 2003-03-03 | 삼성전자 주식회사 | 반도체레이저다이오드및그제조방법 |
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