JP2007048992A

JP2007048992A - 半導体レーザの窓形成方法

Info

Publication number: JP2007048992A
Application number: JP2005232795A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Sakuma; 仁佐久間
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-08-11
Filing date: 2005-08-11
Publication date: 2007-02-22

Abstract

【課題】拡散源膜を従来方法よりも活性層の近くに配置することができ、拡散領域をより安定的に制御することができる半導体レーザの窓形成方法を提供する。
【解決手段】半導体基板１上に、第１導電型下クラッド層２と活性層３と第２導電型上クラッド層４を含む半導体結晶層を形成する工程、第２導電型上クラッド層４をエッチングしてリッジ４Ａを形成する工程、リッジ形成後に第２導電型上クラッド層４上にSiNマスク膜５を形成すると共に、エッチングによって拡散マスクとなる開口部５Ａを形成する工程、SiNマスク膜５及び開口部５Ａ上に拡散源膜となるZnO,SiO_２混晶膜６を形成する工程、ZnO,SiO_２混晶膜６上にSiO_２膜からなるキャップ層７を形成する工程及びキャップ層形成後に熱処理を行ない、開口部５Ａを経て第２導電型上クラッド層４、活性層３及び第１導電型下クラッド層２にZnの拡散層を形成して窓を形成する工程を含む。
【選択図】図１

Description

この発明は半導体レーザ、特にリッジ型半導体レーザにおいて、光出射方向の両端部に窓を形成する方法に関するものである。

図４は、従来のリッジ型半導体レーザにおける窓形成方法を工程順に示す図で、（ａ）（ｂ）（ｃ）は各工程における構造図を示すものである。図４（ａ）に示すように、半導体基板１上に、第１導電型下クラッド層２、活性層３、及び第２導電型上クラッド層４を含む半導体結晶層を積層した上にSiN マスク膜５を熱CVD 装置により均一に形成し、写真製版技術により固相拡散すべき部分のみ反応性イオンエッチング(RIE) でエッチングして開口部５Ａを形成し、拡散マスクとする。

次に、図４（ｂ）に示すように、SiN マスク膜５及び開口部５Ａ上に拡散源膜となるZnO,SiO_２混晶膜６を約700Å、RFスパッタ法によって成膜し、更にその上にSiO_２膜からなるキャップ層７を約1000Å成膜する。次いで、N_２ガス中にて、500度前後の温度で数十分間程度熱処理をすることにより、上記開口部５Ａを経てZnの拡散を行ない、第２導電型上クラッド層４、活性層３及び第１導電型下クラッド層２にP型領域８を形成して窓を形成する。

Znを高濃度に拡散させると自然超格子構造が無秩序化して、この領域の実効的なバンドギャップが大きくなり、端面での熱の吸収を抑制することによりCOD(Catastrophic Optical Damage：光学損傷)劣化を防ぐことができる。その後、図４（ｃ）に示すように、キャップ層７、拡散源膜６、SiNマスク膜５をフッ酸によりエッチング除去し、その後、図示していないがリッジが形成されるものである。（例えば特許文献１参照）。

特開平７−２２１３８６号公報

従来のリッジ型半導体レーザにおける窓形成方法は上記のように構成され、第２導電型上クラッド層４の上部に形成された拡散源膜であるZnO,SiO_２混晶膜６から熱処理によってZnを活性層３まで固相拡散させて窓を形成するようにしているが、拡散源膜６と無秩序化したい活性層３との間に第２導電型上クラッド層４が位置し、両者の距離が大きいため、熱処理が高温かつ長時間になり、Znの横方向への拡散を制御するのが難しいという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、拡散源膜を従来方法よりも活性層の近くに配置することができ、拡散領域をより安定的に制御することができる半導体レーザの窓形成方法を提供することを目的とする。

この発明に係る半導体レーザの窓形成方法は、半導体基板上に、第１導電型下クラッド層と活性層と第２導電型上クラッド層を含む半導体結晶層を形成する工程、上記第２導電型上クラッド層をエッチングしてリッジを形成する工程、上記リッジ形成後に第２導電型上クラッド層上にSiNマスク膜を形成すると共に、エッチングによって拡散マスクとなる開口部を形成する工程、上記SiNマスク膜及び開口部上に拡散源膜となるZnO,SiO_２混晶膜を形成する工程、上記ZnO,SiO_２混晶膜上にSiO_２膜からなるキャップ層を形成する工程及び上記キャップ層形成後に熱処理を行ない、上記開口部を経て上記第２導電型上クラッド層、活性層及び第１導電型下クラッド層にZnの拡散層を形成して窓を形成する工程を含むものである。

この発明に係る半導体レーザの窓形成方法は上記のように構成され、拡散源膜であるZnO,SiO_２混晶膜を従来方法よりも活性層の近くに配置することができるため、拡散領域、特に横方向への拡散をより安定的に制御することができる。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図にもとづいて説明する。図１は、実施の形態１の方法を工程順に示す図で、（ａ）（ｂ）（ｃ）は各工程における構造図を示すものである。なお、（ｂ）工程における（ｂ−１）は正面図、（ｂ−２）は側面図を示し、（ｃ）工程における（ｃ−１）は正面図、（ｃ−２）は側面図を示す。
実施の形態１の形成方法は、図１（ａ）に示すように、半導体基板１上に、第１導電型下クラッド層２、活性層３、及び第２導電型上クラッド層４を含む半導体結晶層を積層する。

次に、図１（ｂ−１）（ｂ−２）では図示を省略しているが、第２導電型上クラッド層４の上にレジストマスクを形成した後、エッチングを行ないリッジ４Ａを形成する。この場合、リッジ４Ａ以外の第２導電型上クラッド層４はエッチングによって厚さが薄くなる。

その後、図１（ｂ−２）に示すように、薄くなった第２導電型上クラッド層４及びリッジ４Ａ上に図４（ａ）と同様にSiNマスク膜５を熱CVD 装置により均一に形成し、写真製版技術により固相拡散すべき部分のみRIEでエッチングして図４（ａ）と同様な開口部５Ａを形成し、拡散マスクとする。その後、図１（ｃ−２）に示すように、SiNマスク膜５及び開口部５Ａ上に拡散源膜となるZnO,SiO_２混晶膜６を約700Å、RFスパッタ法によって成膜し、更にその上にSiO_２膜からなるキャップ層７を約1000Å成膜する。（図１（ｃ−１）ではSiN マスク膜５の図示を省略している。）

次いで、N_２ガス中にて、500度前後の温度で数十分間程度熱処理をすることにより、上記開口部５Ａを経てZnの拡散を行ない、第２導電型上クラッド層４、活性層３及び第１導電型下クラッド層２に図１（ｃ−２）に示すように、P型領域８を形成して窓を形成する。

この方法によれば、窓を形成してからリッジを形成する従来方法と比較して第２導電型上クラッド層４が薄いため、拡散源膜であるZnO,SiO_２混晶膜６を活性層３の近くに配置することができる結果、拡散領域、特に横方向への拡散をより安定的に制御することができる。

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２を図にもとづいて説明する。図２は、実施の形態２の方法を工程順に示す図で、（ａ）（ｂ）（ｃ）は各工程における構造図を示すものである。
実施の形態２の形成方法は、図２（ａ）に示すように、半導体基板１上に、第１導電型下クラッド層２及び活性層３を積層し、その上に図には示していないが図４（ａ）と同様なSiNマスク膜５を熱CVD 装置により均一に形成し、写真製版技術により固相拡散すべき部分のみRIEでエッチングして図４（ａ）と同様な開口部５Ａを形成し、拡散マスクとする。

その後、図２（ｂ）に示すように、SiNマスク膜５及び開口部５Ａ上に拡散源膜となるZnO,SiO_２混晶膜６を約700Å、RFスパッタ法によって成膜し、更にその上にSiO_２膜からなるキャップ層７を約1000Å成膜する。

次いで、N_２ガス中にて、500度前後の温度で数十分間程度熱処理をすることにより、上記開口部５Ａを経てZnの拡散を行ない、活性層３及び第１導電型下クラッド層２にP型領域８を形成して窓を形成する。

その後、キャップ層７、拡散源膜６及びSiNマスク膜５をフッ酸によりエッチング除去し、図２（ｃ）に示すように、活性層３の上に上クラッド層４を再成長させる。その後、図示していないが上クラッド層４に図１（ｂ）と同様なリッジ４Ａを形成する。

実施の形態２によれば、上クラッド層４を形成する前に活性層３の上に拡散源膜であるZnO,SiO_２混晶膜６を形成するため、拡散源膜６を活性層３の近くに配置することができ、従来方法のように上クラッド層からZnを拡散させて窓を形成する場合に比して拡散領域をより安定的に制御することができる。

実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３を図にもとづいて説明する。図３は、実施の形態３の方法を説明するための構造図である。図３に示すように、半導体基板１上に、第１導電型下クラッド層２、活性層３、及び第２導電型上クラッド層４を含む半導体結晶層を積層した上に図示していないがレジストマスクを形成し、これをマスクとしてエッチングを行なうことにより第２導電型上クラッド層４にリッジを形成する。

その後、へき開を実施して光出射方向の両側端面を露出させ、この側端面に拡散源膜となるZnO,SiO_２混晶膜６を直接堆積し、更にその上にSiO_２膜からなるキャップ層７を形成する。その後、熱処理を行ない拡散源膜６からZnを拡散させて窓を形成する。
実施の形態３は第２導電型上クラッド層４を経ずにZnを拡散することができるため、拡散領域をより安定的に制御することができる。

この発明の実施の形態１の方法を工程順に示す図である。この発明の実施の形態２の方法を工程順に示す図である。この発明の実施の形態３の方法を説明するための構造図である。従来のリッジ型半導体レーザにおける窓形成方法を工程順に示す図である。

符号の説明

１半導体基板、２第１導電型下クラッド層、３活性層、４第２導電型上クラッド層、４Ａリッジ、５ SiNマスク膜、５Ａ開口部、６拡散源膜、７キャップ層、８Ｐ型領域。

Claims

半導体基板上に、第１導電型下クラッド層と活性層と第２導電型上クラッド層を含む半導体結晶層を形成する工程、上記第２導電型上クラッド層をエッチングしてリッジを形成する工程、上記リッジ形成後に第２導電型上クラッド層上にSiNマスク膜を形成すると共に、エッチングによって拡散マスクとなる開口部を形成する工程、上記SiNマスク膜及び開口部上に拡散源膜となるZnO,SiO_２混晶膜を形成する工程、上記ZnO,SiO_２混晶膜上にSiO_２膜からなるキャップ層を形成する工程及び上記キャップ層形成後に熱処理を行ない、上記開口部を経て上記第２導電型上クラッド層、活性層及び第１導電型下クラッド層にZnの拡散層を形成して窓を形成する工程を含む半導体レーザの窓形成方法。
半導体基板上に、第１導電型下クラッド層と活性層を含む半導体結晶層を形成する工程、上記半導体結晶層の上にSiNマスク膜を形成すると共に、エッチングによって拡散マスクとなる開口部を形成する工程、上記SiNマスク膜及び開口部上に拡散源膜となるZnO,SiO_２混晶膜を形成する工程、上記ZnO,SiO_２混晶膜上にSiO_２膜からなるキャップ層を形成する工程、上記キャップ層形成後に熱処理を行ない、上記開口部を経て上記活性層及び第１導電型下クラッド層にZnの拡散層を形成して窓を形成する工程、上記キャップ層、ZnO,SiO_２混晶膜及びSiNマスク膜をエッチング除去し、上記半導体結晶層上に第２導電型上クラッド層を形成する工程及び上記第２導電型上クラッド層をエッチングしてリッジを形成する工程を含む半導体レーザの窓形成方法。
半導体基板上に、第１導電型下クラッド層と活性層と第２導電型上クラッド層を含む半導体結晶層を形成する工程、上記第２導電型上クラッド層をエッチングしてリッジを形成する工程、上記リッジ形成後にへき開を実施して光出射方向の両側端面を露出させる工程、上記両側端面に拡散源膜となるZnO,SiO_２混晶膜を堆積させる工程、上記ZnO,SiO_２混晶膜上にSiO_２膜からなるキャップ層を形成する工程及び上記キャップ層形成後に熱処理を行ない、上記活性層及び第１導電型下クラッド層にZnの拡散層を形成して窓を形成する工程を含む半導体レーザの窓形成方法。