JP2006245342A - Method of manufacturing semiconductor laser - Google Patents

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徹 太田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a semiconductor laser wherein an n-n connection is prevented from being made between an n-type InP clad layer or an n-type InP contact layer and an n-type InP block layer so as to reduce a leakage current. <P>SOLUTION: A p-type InP buffer layer 2, an active layer 3, and an n-type InP clad layer 4 formed on a p-type InP substrate 1 are processed through a first dry etching process for the formation of a ridge 6. Then, after a p-type InP block layer 7 and an n-type InP block layer 8 are formed on both the sides of a ridge 6, the n-type InP block layer 8 formed on the (111) B surface of the p-type InP block layer 7 is removed by a second dry etching process. The second dry etching process can be carried out using HCl gas. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体レーザの製造方法に関し、より詳細には、InP系の半導体レーザの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor laser, and more particularly to a method for manufacturing an InP semiconductor laser.

図8〜図12を用いて、従来法によるInP系半導体レーザの製造方法について説明する。   A conventional method of manufacturing an InP semiconductor laser will be described with reference to FIGS.

まず、p型InP基板11の上に、p型InPバッファ層12、多重量子井戸活性層13およびn型InPクラッド層14をこの順に積層する(図8)。   First, a p-type InP buffer layer 12, a multiple quantum well active layer 13, and an n-type InP clad layer 14 are stacked in this order on a p-type InP substrate 11 (FIG. 8).

次に、n型InPクラッド層14の上に、SiO膜15をスパッタ法などによって形成した後、フォトリソグラフィー法によって、幅1μm程度のライン状にSiO膜15をパターニングする(図9)。 Next, after forming the SiO 2 film 15 on the n-type InP clad layer 14 by sputtering or the like, the SiO 2 film 15 is patterned into a line having a width of about 1 μm by photolithography (FIG. 9).

次いで、SiO膜15をマスクとしたRIE(Reactive Ion Etching)法により、n型InPクラッド層14および多重量子井戸活性層13を順にドライエッチングした後、さらに、p型InPバッファ層12を所定の膜厚までドライエッチングする。これにより、図10に示すように、p型InPバッファ層12、多重量子井戸活性層13およびn型InPクラッド層14からなるリッジ形状の部分(以下、リッジ部と称す。)16が形成される。 Next, the n-type InP cladding layer 14 and the multiple quantum well active layer 13 are sequentially dry-etched by RIE (Reactive Ion Etching) using the SiO 2 film 15 as a mask, and then the p-type InP buffer layer 12 is further removed in a predetermined manner. Dry etching to film thickness. Thus, as shown in FIG. 10, a ridge-shaped portion (hereinafter referred to as a ridge portion) 16 composed of the p-type InP buffer layer 12, the multiple quantum well active layer 13, and the n-type InP cladding layer 14 is formed. .

次に、InPブロック層の成長を行う。この場合、SiO膜15の上にはInP層は成長しないので、リッジ部16の周囲にのみInP層を選択成長させることができる。 Next, the InP block layer is grown. In this case, since the InP layer does not grow on the SiO 2 film 15, the InP layer can be selectively grown only around the ridge portion 16.

具体的には、電流ブロック効果を得るために、p型InPブロック層17、n型InPブロック層18およびp型InPブロック層19の順で形成する(図11)。このとき、p型Inpブロック層17は、SiO膜15とリッジ部16との界面から(111)B面を形成しながら成長していく。そして、これに続いて、n型InPブロック層18およびp型InPブロック層19が成長する。 Specifically, in order to obtain the current blocking effect, the p-type InP block layer 17, the n-type InP block layer 18, and the p-type InP block layer 19 are formed in this order (FIG. 11). At this time, the p-type Inp block layer 17 grows while forming a (111) B surface from the interface between the SiO 2 film 15 and the ridge portion 16. Subsequently, an n-type InP block layer 18 and a p-type InP block layer 19 are grown.

しかしながら、上記のInPブロック層の成長工程では次のような問題があった。   However, the above InP block layer growth process has the following problems.

上述したように、p型InPブロック層は(111)B面を形成しながら成長していく性質を有している。ここで、(111)B面上でのn型InPブロック層の成長は非常に遅いので、(111)B面は、n型InPブロック層に対して成長停止面となる。   As described above, the p-type InP block layer has the property of growing while forming the (111) B plane. Here, since the growth of the n-type InP block layer on the (111) B plane is very slow, the (111) B plane becomes a growth stop plane with respect to the n-type InP block layer.

しかし、ドライエッチングによって逆メサ方位にリッジ部16を形成した場合、リッジ部16の幅方向でのうねりや、SiO膜15の側から拡散したInなどの影響によって、(111)B面が平坦に形成されず、成長停止面としての役割を十分に果たすことができない。このため、SiO膜15の近傍でn型InPブロック層18の成長速度が速くなり、(111)B面の上に僅かながらn型InPブロック層18が形成される。 However, when the ridge portion 16 is formed in the reverse mesa direction by dry etching, the (111) B surface is flat due to the influence of the ridge in the width direction of the ridge portion 16 or In diffused from the SiO 2 film 15 side. In other words, it cannot be used as a growth stop surface. For this reason, the growth rate of the n-type InP block layer 18 is increased in the vicinity of the SiO 2 film 15, and the n-type InP block layer 18 is slightly formed on the (111) B plane.

これにより、図11に示すように、n型InPクラッド層14とn型InPブロック層18とが電気的に接続してしまうという問題があった。また、p型InPブロック層19を形成した後は、SiO膜15を除去してからn型InPコンタクト層20を形成するが(図12)、n型InPコンタクト層20についてもn型InPブロック層18と電気的に接続してしまうという問題があった。 As a result, as shown in FIG. 11, there is a problem that the n-type InP cladding layer 14 and the n-type InP block layer 18 are electrically connected. After the p-type InP block layer 19 is formed, the SiO 2 film 15 is removed and then the n-type InP contact layer 20 is formed (FIG. 12). The n-type InP contact layer 20 is also formed of the n-type InP block. There was a problem of being electrically connected to the layer 18.

こうした電気的な接続(n−n接続)が生じると、半導体レーザに電流を注入する際にリーク電流が発生するために、十分な電流ブロック効果を得ることができなくなる。したがって、所望とするレーザ特性を実現することができない。   When such an electrical connection (nn connection) occurs, a leak current is generated when current is injected into the semiconductor laser, so that a sufficient current blocking effect cannot be obtained. Therefore, desired laser characteristics cannot be realized.

この問題に対しては、成長表面が(133)面になるまでp型InPブロック層を成長させた後に、n型InPブロック層を成長させることによって、n型InPブロック層でp型InPブロック層を囲んでリーク電流を低減する技術が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。   To solve this problem, the p-type InP block layer is grown by growing the n-type InP block layer after growing the p-type InP block layer until the growth surface becomes the (133) plane. Has been disclosed (see, for example, Patent Document 1).

特開平6−125131号公報JP-A-6-125131

しかしながら、上記の技術においては、(111)B面の形成と同様に、(133)面の上にも僅かながらn型InPブロック層が形成されると考えられる。したがってこの方法では、上述した問題を十分に解決するには至らない。   However, in the above technique, it is considered that an n-type InP block layer is slightly formed on the (133) plane as in the formation of the (111) B plane. Therefore, this method does not sufficiently solve the above-described problem.

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、n型InPクラッド層またはn型InPコンタクト層と、n型InPブロック層との間でn−n接続が起こるのを防いで、リーク電流を低減することのできる半導体レーザの製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems. That is, an object of the present invention is to provide a semiconductor capable of reducing leakage current by preventing nn connection between the n-type InP cladding layer or n-type InP contact layer and the n-type InP block layer. The object is to provide a method of manufacturing a laser.

本発明の他の目的および利点は以下の記載から明らかとなるであろう。   Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description.

本発明は、第1導電型のInP基板の上に第1導電型のInPバッファ層を形成する工程と、このInPバッファ層の上に活性層を形成する工程と、この活性層の上に第2導電型のInPクラッド層を形成する工程と、このInPクラッド層の上にSiO膜を形成する工程と、フォトリソグラフィー法によりSiO膜を所定のパターンに加工する工程と、加工後のSiO膜をマスクとした第1のドライエッチングによって、InPクラッド層、活性層およびInPバッファ層をリッジ形状に加工する工程と、このリッジ形状の部分の両側に第1導電型の第1のInPブロック層を形成する工程と、この第1のInPブロック層の上に第2導電型の第2のInPブロック層を形成する工程と、第1のInPブロック層の(111)B面の上に形成された第2のInPブロック層を第2のドライエッチングによって除去する工程と、第2のドライエッチングを終えた後で、第1のInPブロック層および第2のInPブロック層の上に、第1導電型の第3のInPブロック層を形成する工程と、SiO膜を除去する工程と、SiO膜の除去により露出したInPクラッド層と、第3のInPブロック層との上に、第2導電型のInPコンタクト層を形成する工程とを有することを特徴とする半導体レーザの製造方法に関する。 The present invention includes a step of forming a first conductivity type InP buffer layer on a first conductivity type InP substrate, a step of forming an active layer on the InP buffer layer, and a step of forming a first conductivity type InP buffer layer on the active layer. A step of forming a two-conductivity type InP cladding layer, a step of forming a SiO 2 film on the InP cladding layer, a step of processing the SiO 2 film into a predetermined pattern by a photolithography method, and a post-processing SiO 2 layer A step of processing the InP cladding layer, the active layer, and the InP buffer layer into a ridge shape by first dry etching using the two films as a mask, and a first InP block of the first conductivity type on both sides of the ridge-shaped portion Forming a layer, forming a second conductivity type second InP block layer on the first InP block layer, and a (111) B surface of the first InP block layer The step of removing the second InP block layer formed thereon by the second dry etching, and after finishing the second dry etching, on the first InP block layer and the second InP block layer and forming a third InP blocking layer of the first conductivity type, and removing the SiO 2 film, and the InP cladding layer exposed by the removal of the SiO 2 film, on the third InP blocking layer And a step of forming a second conductivity type InP contact layer.

本発明によれば、(111)B面の上に成長した第2のInPブロック層を第2のドライエッチングによって除去するので、第1および第3のInPブロック層によって第2のInPブロック層を取り囲むことができる。したがって、InPクラッド層またはInPコンタクト層と、第2のInPブロック層との間でn−n接続が起こるのを防いで、リーク電流を低減できる半導体レーザを提供することが可能となる。   According to the present invention, since the second InP block layer grown on the (111) B plane is removed by the second dry etching, the second InP block layer is formed by the first and third InP block layers. Can be surrounded. Therefore, it is possible to provide a semiconductor laser capable of preventing a nn connection between the InP cladding layer or the InP contact layer and the second InP block layer and reducing the leakage current.

図1〜図7を用いて、本実施の形態における半導体レーザの製造方法を説明する。尚、これらの図において、同じ符号を付した部分は同じものであることを示してる。   A method for manufacturing a semiconductor laser in the present embodiment will be described with reference to FIGS. In these drawings, the same reference numerals indicate the same parts.

まず、p型InP基板1の上に、p型InPバッファ層2、多重量子井戸活性層3およびn型InPクラッド層4をこの順に積層する(図1)。   First, a p-type InP buffer layer 2, a multiple quantum well active layer 3, and an n-type InP clad layer 4 are laminated in this order on a p-type InP substrate 1 (FIG. 1).

次に、n型InPクラッド層4の上に、SiO膜5をスパッタ法などによって形成した後、フォトリソグラフィー法によって、幅1μm程度のライン状にSiO膜5をパターニングする(図2)。 Next, after the SiO 2 film 5 is formed on the n-type InP clad layer 4 by sputtering or the like, the SiO 2 film 5 is patterned into a line having a width of about 1 μm by photolithography (FIG. 2).

次いで、SiO膜5をマスクとしたRIE(Reactive Ion Etching)法により、n型InPクラッド層4および多重量子井戸活性層3を順にドライエッチングした後、さらに、p型InPバッファ層2を所定の膜厚までドライエッチングする(第1のドライエッチング)。これにより、図3に示すように、p型InPバッファ層2、多重量子井戸活性層3およびn型InPクラッド層4からなるリッジ形状の部分(以下、リッジ部と称す。)6が形成される。尚、本実施の形態においては、p型InP基板1が完全に露出するまで、p型InPバッファ層2をドライエッチングしてもよい。 Next, after the n-type InP cladding layer 4 and the multiple quantum well active layer 3 are sequentially dry-etched by RIE (Reactive Ion Etching) using the SiO 2 film 5 as a mask, the p-type InP buffer layer 2 is further subjected to a predetermined process. Dry etching is performed to a film thickness (first dry etching). As a result, as shown in FIG. 3, a ridge-shaped portion (hereinafter referred to as a ridge portion) 6 composed of the p-type InP buffer layer 2, the multiple quantum well active layer 3, and the n-type InP cladding layer 4 is formed. . In the present embodiment, the p-type InP buffer layer 2 may be dry-etched until the p-type InP substrate 1 is completely exposed.

次に、InPブロック層の成長を行う。   Next, the InP block layer is grown.

まず、第1のInPブロック層としてのp型InPブロック層7を形成し、続いて、この上に、第2のInPブロック層としてのn型InPブロック層8を形成する。このとき、図4に示すように、p型InPブロック層7の(111)B面の上に、n型InPブロック層8が僅かながら成長する。   First, a p-type InP block layer 7 as a first InP block layer is formed, and then an n-type InP block layer 8 as a second InP block layer is formed thereon. At this time, as shown in FIG. 4, the n-type InP block layer 8 is slightly grown on the (111) B surface of the p-type InP block layer 7.

本発明においては、n型InPブロック層8を形成した後に、この表面をドライエッチングして(第2のドライエッチング)、(111)B面の上に成長したn型InPブロック層8を除去することを特徴としている(図5)。(111)B面の上に成長したn型InPブロック層8は、(111)方向のエッチングレートを有しているので、HClガスなどのエッチングガスによって除去することが可能である。   In the present invention, after the n-type InP blocking layer 8 is formed, this surface is dry-etched (second dry etching) to remove the n-type InP blocking layer 8 grown on the (111) B plane. (Fig. 5). Since the n-type InP blocking layer 8 grown on the (111) B surface has an etching rate in the (111) direction, it can be removed by an etching gas such as HCl gas.

例えば、p型InPブロック層7およびn型InPブロック層8を形成した後に、同じ反応チャンバ内にHClガスを導入して第2のドライエッチングを行うことができる。   For example, after forming the p-type InP block layer 7 and the n-type InP block layer 8, the second dry etching can be performed by introducing HCl gas into the same reaction chamber.

第2のドライエッチングを終えた後は、p型InPブロック層7とn型InPブロック層8の上に、第3のInP層としてのp型InPブロック層9を形成する(図6)。これにより、n型InPブロック層8を、p型InPブロック層7とp型InPブロック層9によって完全に取り囲むことができる。したがって、n型InPクラッド層4とn型InPブロック層8とが電気的に接続するのを防ぐことができる。   After the second dry etching is finished, a p-type InP block layer 9 as a third InP layer is formed on the p-type InP block layer 7 and the n-type InP block layer 8 (FIG. 6). Thus, the n-type InP block layer 8 can be completely surrounded by the p-type InP block layer 7 and the p-type InP block layer 9. Therefore, it is possible to prevent the n-type InP cladding layer 4 and the n-type InP block layer 8 from being electrically connected.

次に、不要となったSiO膜5を除去した後、リッジ部6およびp型InPブロック層9の上に、n型InPコンタクト層10を形成する(図7)。本実施の形態によれば、n型InPブロック層8は、p型InPブロック層7とp型InPブロック層9によって完全に取り囲まれているので、n型InPコンタクト層10とn型InPブロック層8とが電気的に接続することはない。 Next, after the unnecessary SiO 2 film 5 is removed, an n-type InP contact layer 10 is formed on the ridge portion 6 and the p-type InP block layer 9 (FIG. 7). According to the present embodiment, since the n-type InP block layer 8 is completely surrounded by the p-type InP block layer 7 and the p-type InP block layer 9, the n-type InP contact layer 10 and the n-type InP block layer 8 is not electrically connected.

以上述べたように、本発明によれば、(111)B面の上に成長したn型InPブロック層をドライエッチングによって除去するので、p型InPブロック層によってn型InPブロック層を完全に取り囲むことができる。これにより、n−n接続が生じるのを防いで、十分な電流ブロック効果を得ることができる。したがって、リーク電流を低減して、所望のレーザ特性を実現することが可能となる。   As described above, according to the present invention, since the n-type InP block layer grown on the (111) B plane is removed by dry etching, the p-type InP block layer completely surrounds the n-type InP block layer. be able to. Thereby, it is possible to prevent a nn connection from occurring and obtain a sufficient current blocking effect. Therefore, it is possible to reduce the leakage current and realize desired laser characteristics.

尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々変形して実施することができる。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

例えば、成長表面が(133)面になるまでp型InP層を成長させた後に、連続してn型InP層を成長させる場合にも本発明を適用することが可能である。すなわち、p型InP層の(133)面の上に成長したn型InPブロック層をドライエッチングにより除去してから、この上にp型InP層を形成することができる。このようにすることによって、n型InP層をp型InP層で完全に取り囲むことができるので、リーク電流を一層低減して優れたレーザ特性を得ることが可能となる。   For example, the present invention can be applied to a case where an n-type InP layer is continuously grown after growing a p-type InP layer until the growth surface becomes a (133) plane. That is, after removing the n-type InP block layer grown on the (133) plane of the p-type InP layer by dry etching, the p-type InP layer can be formed thereon. By doing so, since the n-type InP layer can be completely surrounded by the p-type InP layer, the leakage current can be further reduced and excellent laser characteristics can be obtained.

本実施の形態における半導体レーザの製造方法の説明図である。It is explanatory drawing of the manufacturing method of the semiconductor laser in this Embodiment. 本実施の形態における半導体レーザの製造方法の説明図である。It is explanatory drawing of the manufacturing method of the semiconductor laser in this Embodiment. 本実施の形態における半導体レーザの製造方法の説明図である。It is explanatory drawing of the manufacturing method of the semiconductor laser in this Embodiment. 本実施の形態における半導体レーザの製造方法の説明図である。It is explanatory drawing of the manufacturing method of the semiconductor laser in this Embodiment. 本実施の形態における半導体レーザの製造方法の説明図である。It is explanatory drawing of the manufacturing method of the semiconductor laser in this Embodiment. 本実施の形態における半導体レーザの製造方法の説明図である。It is explanatory drawing of the manufacturing method of the semiconductor laser in this Embodiment. 本実施の形態における半導体レーザの製造方法の説明図である。It is explanatory drawing of the manufacturing method of the semiconductor laser in this Embodiment. 従来法による半導体レーザの製造方法の説明図である。It is explanatory drawing of the manufacturing method of the semiconductor laser by a conventional method. 従来法による半導体レーザの製造方法の説明図である。It is explanatory drawing of the manufacturing method of the semiconductor laser by a conventional method. 従来法による半導体レーザの製造方法の説明図である。It is explanatory drawing of the manufacturing method of the semiconductor laser by a conventional method. 従来法による半導体レーザの製造方法の説明図である。It is explanatory drawing of the manufacturing method of the semiconductor laser by a conventional method. 従来法による半導体レーザの製造方法の説明図である。It is explanatory drawing of the manufacturing method of the semiconductor laser by a conventional method.

符号の説明Explanation of symbols

1,11 p型InP基板
2,12 p型InPバッファ層
3,13 多重量子井戸活性層
4,14 n型InPクラッド層
5,15 SiO
6,16 リッジ部
7,17 p型InPブロック層
8,18 n型InPブロック層
9,19 p型InPブロック層
10,20 n型InPコンタクト層
1,11 p-type InP substrate 2,12 p-type InP buffer layer 3,13 multiple quantum well active layer 4,14 n-type InP clad layer 5,15 SiO 2 film 6,16 ridge portion 7,17 p-type InP block layer 8, 18 n-type InP block layer 9, 19 p-type InP block layer 10, 20 n-type InP contact layer

Claims (2)

第1導電型のInP基板の上に第1導電型のInPバッファ層を形成する工程と、
前記InPバッファ層の上に活性層を形成する工程と、
前記活性層の上に第2導電型のInPクラッド層を形成する工程と、
前記InPクラッド層の上にSiO膜を形成する工程と、
フォトリソグラフィー法により前記SiO膜を所定のパターンに加工する工程と、
前記加工後のSiO膜をマスクとした第1のドライエッチングによって、前記InPクラッド層、前記活性層および前記InPバッファ層をリッジ形状に加工する工程と、
前記リッジ形状の部分の両側に第1導電型の第1のInPブロック層を形成する工程と、
前記第1のInPブロック層の上に第2導電型の第2のInPブロック層を形成する工程と、
前記第1のInPブロック層の(111)B面の上に形成された前記第2のInPブロック層を第2のドライエッチングによって除去する工程と、
前記第2のドライエッチングを終えた後で、前記第1のInPブロック層および前記第2のInPブロック層の上に、第1導電型の第3のInPブロック層を形成する工程と、
前記SiO膜を除去する工程と、
前記SiO膜の除去により露出した前記InPクラッド層と、前記第3のInPブロック層との上に、第2導電型のInPコンタクト層を形成する工程とを有することを特徴とする半導体レーザの製造方法。
Forming a first conductivity type InP buffer layer on a first conductivity type InP substrate;
Forming an active layer on the InP buffer layer;
Forming a second conductivity type InP cladding layer on the active layer;
Forming a SiO 2 film on the InP cladding layer;
A step of processing the SiO 2 film into a predetermined pattern by a photolithography method;
Processing the InP cladding layer, the active layer, and the InP buffer layer into a ridge shape by first dry etching using the processed SiO 2 film as a mask;
Forming a first InP block layer of a first conductivity type on both sides of the ridge-shaped portion;
Forming a second InP block layer of a second conductivity type on the first InP block layer;
Removing the second InP block layer formed on the (111) B surface of the first InP block layer by a second dry etching;
Forming a third conductivity type third InP block layer on the first InP block layer and the second InP block layer after finishing the second dry etching;
Removing the SiO 2 film;
Forming a second conductivity type InP contact layer on the InP cladding layer exposed by the removal of the SiO 2 film and the third InP block layer; Production method.
前記第2のドライエッチングはHClガスを用いて行う請求項1に記載の半導体レーザの製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor laser according to claim 1, wherein the second dry etching is performed using HCl gas.
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