JP2525617B2 - 半導体レ−ザの製造方法 - Google Patents
半導体レ−ザの製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体レーザの製造方法に関する。
III−Ｖ族化合物半導体よりなるリブ状の光導波路を
有し、かつその側面に選択的に単結晶化合物半導体層で
埋め込んだ構造の半導体レーザの従来の製造方法の一例
について、第３図を用いて説明する。
有し、かつその側面に選択的に単結晶化合物半導体層で
埋め込んだ構造の半導体レーザの従来の製造方法の一例
について、第３図を用いて説明する。
まず、第３図（ａ）に示すように、AlGaAs−GaAs系二
重異種接合構造を有するGaAs基板上にSiO2層307を積層
させる。このSiO2層307は後工程の埋込み層形成におい
て選択成長用マスクとして用いるものである。
重異種接合構造を有するGaAs基板上にSiO2層307を積層
させる。このSiO2層307は後工程の埋込み層形成におい
て選択成長用マスクとして用いるものである。
次に、第３図（ｂ）のように、フォト工程により光導
波路形成部をストライプ状のフォトレジスト308でマス
クし、SiO2307層をフッ酸系エッチング液で除去する。
波路形成部をストライプ状のフォトレジスト308でマス
クし、SiO2307層をフッ酸系エッチング液で除去する。
この後、フォトレジスト308をハクリし、第３図
（ｃ）に示すように、ケミカル・エッチングによりSiO2
307をマスクとして上部クラッド層305の途中までエッチ
ングを行い、リブ状の光導波路を形成する。
（ｃ）に示すように、ケミカル・エッチングによりSiO2
307をマスクとして上部クラッド層305の途中までエッチ
ングを行い、リブ状の光導波路を形成する。
次に、リブ上部のSiO2層307を残したまま、II−IV族
化合物半導体であるZuSeの成長を行う。
化合物半導体であるZuSeの成長を行う。
ZnSe層は、GaAS、AlGaAsに対して低屈折率、かつ高抵
抗であり、埋め込み層として利用する場合、光の閉じ込
め層、あるいは、電流狭窄層として非常に有効である。
抗であり、埋め込み層として利用する場合、光の閉じ込
め層、あるいは、電流狭窄層として非常に有効である。
有機金属気相成長法、（以下MOCVD法と記す）によ
り、ZnSe層の成長を行えば、SiO2マスク上には多結晶Zn
Se310が、それ以外の領域には単結晶ZnSe309が成長す
る。（第３図（ｄ）） さらに第３図（ｅ）に示すように、リブ上部のZnSe層
をエッチング除去する。このとき、単結晶SnSeと多結晶
ZnSeとの間にエッチング速度が異なるエッチング液を用
いると、自己整合的にリブ上部のZnSe層が取り除ける。
（以下選択エッチングと記す） さらに、このMOCVD法により、減圧下である条件の下
では、SiO2上には全くZnSe層が成長しないようにするこ
とも可能である。
り、ZnSe層の成長を行えば、SiO2マスク上には多結晶Zn
Se310が、それ以外の領域には単結晶ZnSe309が成長す
る。（第３図（ｄ）） さらに第３図（ｅ）に示すように、リブ上部のZnSe層
をエッチング除去する。このとき、単結晶SnSeと多結晶
ZnSeとの間にエッチング速度が異なるエッチング液を用
いると、自己整合的にリブ上部のZnSe層が取り除ける。
（以下選択エッチングと記す） さらに、このMOCVD法により、減圧下である条件の下
では、SiO2上には全くZnSe層が成長しないようにするこ
とも可能である。
また、IV−Ｖ族化合物半導体の高抵抗、低屈折率層を
埋め込み層として用いるときでも同様のことが可能であ
る。
埋め込み層として用いるときでも同様のことが可能であ
る。
このように、リブ上部にSiO2などの単結晶化合物半導
体が成長しない膜をマスクとして、埋め込み層を形成す
る方法は、半導体レーザを製造するにあたっては、その
後の工程が簡略化でき、非常に有効である。
体が成長しない膜をマスクとして、埋め込み層を形成す
る方法は、半導体レーザを製造するにあたっては、その
後の工程が簡略化でき、非常に有効である。
ところが、前記従来例の工程で半導体レーザを作製す
れば以下の問題が生ずる。
れば以下の問題が生ずる。
第３図（ｃ）に示す、リブ状光導波路形成のエッチン
グ工程において、ケミカル・エッチングでは、基板に垂
直な方向のみならず、水平な方向にも、エッチングは、
進行する。そのため、第３図（ｃ）のように、リブ幅に
対して、SiO2307のマスク幅が大きくなり、SiO2307が突
出した形となる。このような形状のままで、埋め込み層
の選択成長を行えば、第３図（ｄ）のように、突出部の
まわりに多結晶ZnSe310が形成され、選択エッチングを
行うと、リブ側面近傍に大きな凹部が形成され、極端な
場合では、リブ近傍の単結晶ZnSe309がなくなってしま
うことがある。このような素子形状では、ZnSeを埋め込
んだ効果がなくなり、半導体レーザの素子特性が大きく
悪化する。さらに上部電極とｐ−ｎジャンクション304
との距離が近くなってしまうため、実装時に、ハンダ剤
などのしみ出しによるリークが起こりやすく、歩留まり
も、低下する。
グ工程において、ケミカル・エッチングでは、基板に垂
直な方向のみならず、水平な方向にも、エッチングは、
進行する。そのため、第３図（ｃ）のように、リブ幅に
対して、SiO2307のマスク幅が大きくなり、SiO2307が突
出した形となる。このような形状のままで、埋め込み層
の選択成長を行えば、第３図（ｄ）のように、突出部の
まわりに多結晶ZnSe310が形成され、選択エッチングを
行うと、リブ側面近傍に大きな凹部が形成され、極端な
場合では、リブ近傍の単結晶ZnSe309がなくなってしま
うことがある。このような素子形状では、ZnSeを埋め込
んだ効果がなくなり、半導体レーザの素子特性が大きく
悪化する。さらに上部電極とｐ−ｎジャンクション304
との距離が近くなってしまうため、実装時に、ハンダ剤
などのしみ出しによるリークが起こりやすく、歩留まり
も、低下する。
また、SiO2層上に全く単結晶化合物半導体層を積層し
ない条件で成長を行っても、SiO2マスク突出部の下部付
近や、リブ側面に多結晶半導体層が成長し、界面の整合
性が悪くなり、素子特性の大きな悪化の原因となる。
ない条件で成長を行っても、SiO2マスク突出部の下部付
近や、リブ側面に多結晶半導体層が成長し、界面の整合
性が悪くなり、素子特性の大きな悪化の原因となる。
そこで本発明は、上記のような問題点を解決するもの
で、その目的とするところは、埋め込み層の成長をリブ
上部以外の領域、特にリブ側面において均一に行なわ
せ、低しきい値発振、安定な横モード特性など、良好な
素子特性を有する半導体レーザを高い歩留まりで提供す
ることにある。
で、その目的とするところは、埋め込み層の成長をリブ
上部以外の領域、特にリブ側面において均一に行なわ
せ、低しきい値発振、安定な横モード特性など、良好な
素子特性を有する半導体レーザを高い歩留まりで提供す
ることにある。
本発明の半導体レーザの製造方法は、III−Ｖ族化合
物半導体よりなるリブ状の光導波路を有し、前記光導波
路側面を単結晶化合物半導体層で埋め込んだ構造の半導
体レーザにおいて、二重異種接合構造を有するIII−Ｖ
族化合物半導体基板上に、単結晶化合物半導体層が積層
されない物質から成る選択成長用マスクを成膜させる工
程と、前記基板上の一部をフォトレジストによりおお
い、前記選択成長用マスクをエッチング除去する工程
と、前記基板をエッチングし、前記光導波路を作製する
工程と、前記光導波路作製工程により生じた前記選択成
長用膜の突出部をエッチング除去し、前記選択成長用膜
の幅を、前記リブ最上部の幅以下にする工程とを含むこ
とを特徴とする。
物半導体よりなるリブ状の光導波路を有し、前記光導波
路側面を単結晶化合物半導体層で埋め込んだ構造の半導
体レーザにおいて、二重異種接合構造を有するIII−Ｖ
族化合物半導体基板上に、単結晶化合物半導体層が積層
されない物質から成る選択成長用マスクを成膜させる工
程と、前記基板上の一部をフォトレジストによりおお
い、前記選択成長用マスクをエッチング除去する工程
と、前記基板をエッチングし、前記光導波路を作製する
工程と、前記光導波路作製工程により生じた前記選択成
長用膜の突出部をエッチング除去し、前記選択成長用膜
の幅を、前記リブ最上部の幅以下にする工程とを含むこ
とを特徴とする。
本発明により作製される半導体レーザの一実施例につ
いてその要部断面図を第１図に示す。
いてその要部断面図を第１図に示す。
101はｎ型GaAs基板、102はｎ型GaAsバッファ層、103
はｎ型AlxGa1-xAs（０＜ｘ＜１）下部クラッド層、104
はノンドープAlyGa1-yAs（０＜ｙ＜１、ｘ＞ｙ）活性
層、105はＰ型AlzDa1-zAs（０＜ｚ＜１、ｚ＞ｙ）上部
クラッド層、106はＰ型GaAsコンタクト層、107はZnSe
層、108はＰ型オーミック電極（例えばAuZn/Au）、109
はｎ側オーミック電極（例えばNi/AuGe/Au）である。リ
ブ状の光導波路幅及び、リブ状の光導波路エッチングの
上部クラッド層の残り厚は、横基本モードとなるように
設定される。
はｎ型AlxGa1-xAs（０＜ｘ＜１）下部クラッド層、104
はノンドープAlyGa1-yAs（０＜ｙ＜１、ｘ＞ｙ）活性
層、105はＰ型AlzDa1-zAs（０＜ｚ＜１、ｚ＞ｙ）上部
クラッド層、106はＰ型GaAsコンタクト層、107はZnSe
層、108はＰ型オーミック電極（例えばAuZn/Au）、109
はｎ側オーミック電極（例えばNi/AuGe/Au）である。リ
ブ状の光導波路幅及び、リブ状の光導波路エッチングの
上部クラッド層の残り厚は、横基本モードとなるように
設定される。
以下、第１図の実施例の具体的な製造工程を第２図を
用いて説明する。
用いて説明する。
ｎ型GaAs基板201上に、ｎ型GaAsバッファ層202を0.5
μｍ、ｎ型AlxGa1-xAs（０＜ｘ＜１）下部クラッド層20
3を1.5μｍ、ｐ型AlzGa1-zAs（０＜ｚ＜１）上部クラッ
ド層205を1.5μｍ、ｐ型GaAsコンタクト層206を0.5μｍ
を順次連続してエピタキシャル成長にて積層させる、成
長方法としてはMOCVD法、液相成長法（LPE法）、分子線
成長法（MBE法）等のいかなる方法でも可能である。
μｍ、ｎ型AlxGa1-xAs（０＜ｘ＜１）下部クラッド層20
3を1.5μｍ、ｐ型AlzGa1-zAs（０＜ｚ＜１）上部クラッ
ド層205を1.5μｍ、ｐ型GaAsコンタクト層206を0.5μｍ
を順次連続してエピタキシャル成長にて積層させる、成
長方法としてはMOCVD法、液相成長法（LPE法）、分子線
成長法（MBE法）等のいかなる方法でも可能である。
次に選択成長用マスク207を形成する。マスク材料と
して、本実施例ではSiO2を、熱くVD法により、約3000A
積層させる。（第２図（ａ））、次いでフォト工程によ
りリブ形成用マスクをフォトレジスト208により形成
し、SiO2層207を選択的に第２図（ｂ）に示すように除
去する。このときのエッチング液として、HF−NH4F系の
液を用いている。次にH2SO4−H2O2系等のエッチング液
を用いて、ｐ型GaAsコンタクト層206およびｐ型AlzGa
1-zAs上部クラッド層205の一部を除去する。（第２図
（ｃ））。いま、活性層204をGaAs、上部及び下部クラ
ッド層のAlの組成をｘ＝ｚ＝0.4とし、埋め込み層とし
てZnSeを用いた場合、例えば上部クラッド層205の残り
の厚さを0.4μｍ、リブ状光導波路のウエスト部の幅を
４μｍと設定すれば、横基本モード特性が得られる。こ
こでは、エッチング液としてH2SO4−H2O2系を用いてい
るが、Br2−CH3OH系、NH4OH−H2O2系なども可能であ
る。
して、本実施例ではSiO2を、熱くVD法により、約3000A
積層させる。（第２図（ａ））、次いでフォト工程によ
りリブ形成用マスクをフォトレジスト208により形成
し、SiO2層207を選択的に第２図（ｂ）に示すように除
去する。このときのエッチング液として、HF−NH4F系の
液を用いている。次にH2SO4−H2O2系等のエッチング液
を用いて、ｐ型GaAsコンタクト層206およびｐ型AlzGa
1-zAs上部クラッド層205の一部を除去する。（第２図
（ｃ））。いま、活性層204をGaAs、上部及び下部クラ
ッド層のAlの組成をｘ＝ｚ＝0.4とし、埋め込み層とし
てZnSeを用いた場合、例えば上部クラッド層205の残り
の厚さを0.4μｍ、リブ状光導波路のウエスト部の幅を
４μｍと設定すれば、横基本モード特性が得られる。こ
こでは、エッチング液としてH2SO4−H2O2系を用いてい
るが、Br2−CH3OH系、NH4OH−H2O2系なども可能であ
る。
以上のような、ケミカル・エッチングにおいては、前
述のように、エッチングは、基板に垂直な方向だけでは
なく、水平な方向にも進行し、第２図（ｃ）のようにリ
ブ上の選択成長用マスクのSiO2207が、リブに対して、
突出した形となる。この状態では、その後の工程におい
て非常な不具合が生じる。よって次の工程で、この突出
したSiO2207をエッチング除去する。前工程ですでにリ
ブ状の光導波路を形成しているので、ここで使用するSi
O2のエッチング液は、AlGaAsあるいはGaAsがエッチング
されないものでなければならない。前出のHF−NH4系エ
ッチング液は、この条件を満足する。上記エッチング液
を用い、第３図（ｄ）に示すように、突出部のSiO2207
をエッチング除去する。このときのSiO2マスク207の幅
は、リブ上部の幅より多少せまくなるように（片側で0.
2〜0.3μｍ）する。
述のように、エッチングは、基板に垂直な方向だけでは
なく、水平な方向にも進行し、第２図（ｃ）のようにリ
ブ上の選択成長用マスクのSiO2207が、リブに対して、
突出した形となる。この状態では、その後の工程におい
て非常な不具合が生じる。よって次の工程で、この突出
したSiO2207をエッチング除去する。前工程ですでにリ
ブ状の光導波路を形成しているので、ここで使用するSi
O2のエッチング液は、AlGaAsあるいはGaAsがエッチング
されないものでなければならない。前出のHF−NH4系エ
ッチング液は、この条件を満足する。上記エッチング液
を用い、第３図（ｄ）に示すように、突出部のSiO2207
をエッチング除去する。このときのSiO2マスク207の幅
は、リブ上部の幅より多少せまくなるように（片側で0.
2〜0.3μｍ）する。
この後、フォトレジスト208をハクリし、MOCVD法によ
り、ZnSe層の成長を行うと、SiO2マスク上には、多結晶
ZnSe層210が、それ以外の領域には単結晶ZnSe層209が積
層する。（第２図（ｅ）） 次にNaOH溶液を用いて、リブ上部の多結晶ZnSe210を
エッチング除去する。NaOH溶液を用いてエッチングを行
うと、多結晶ZnSe210は単結晶ZnSe209に比べエッチング
速度が速いため、外結晶ZnSeを選択的にエッチングでき
る。すなわち、自己整合的にリブ上部のZnSe層のエッチ
ングが行えるため、フォト工程が不要となる。第２図
（ｆ）のようにリブ上の多結晶ZnSe210を完全に取り除
き、リブ側面の単結晶ZnSe層209の厚さをリブの高さ
と、ほぼ同じ程度になるまでエッチングを行う。多結晶
ZnSe210が完全にエッチングされた後、SiO2マスク208
は、上記エッチング液によりエッチングされてしまう
が、GaAsコンタクト層206はほとんどエッチングされな
いので、エッチング時間については、あまり厳密性は要
求されない。また、この工程で単結ZnSe層209も多少エ
ッチングされてしまうため、第２図（ｅ）のZnSeの積層
工程で、単結晶ZnSe層209は、リブの高さよりも厚く成
長させる必要がある。また、SiO2マスク207の幅をリブ
上部の幅よりセまくしておく理由はZnSe層のエッチング
をリブ側面に進行させないためである。
り、ZnSe層の成長を行うと、SiO2マスク上には、多結晶
ZnSe層210が、それ以外の領域には単結晶ZnSe層209が積
層する。（第２図（ｅ）） 次にNaOH溶液を用いて、リブ上部の多結晶ZnSe210を
エッチング除去する。NaOH溶液を用いてエッチングを行
うと、多結晶ZnSe210は単結晶ZnSe209に比べエッチング
速度が速いため、外結晶ZnSeを選択的にエッチングでき
る。すなわち、自己整合的にリブ上部のZnSe層のエッチ
ングが行えるため、フォト工程が不要となる。第２図
（ｆ）のようにリブ上の多結晶ZnSe210を完全に取り除
き、リブ側面の単結晶ZnSe層209の厚さをリブの高さ
と、ほぼ同じ程度になるまでエッチングを行う。多結晶
ZnSe210が完全にエッチングされた後、SiO2マスク208
は、上記エッチング液によりエッチングされてしまう
が、GaAsコンタクト層206はほとんどエッチングされな
いので、エッチング時間については、あまり厳密性は要
求されない。また、この工程で単結ZnSe層209も多少エ
ッチングされてしまうため、第２図（ｅ）のZnSeの積層
工程で、単結晶ZnSe層209は、リブの高さよりも厚く成
長させる必要がある。また、SiO2マスク207の幅をリブ
上部の幅よりセまくしておく理由はZnSe層のエッチング
をリブ側面に進行させないためである。
この後、ｐ型オーミック電極として、例えば、AuZn/A
uを、ｎ型オーミック電極として、例えばNi/AuGe/Auを
蒸着などにより形成すれば、第１図に示した半導体レー
ザができ上る。
uを、ｎ型オーミック電極として、例えばNi/AuGe/Auを
蒸着などにより形成すれば、第１図に示した半導体レー
ザができ上る。
本実施例においては、埋め込み層の選択成長を単結晶
−多結晶ZnSeの成長を例にとって説明したが、他のII−
IV族化合物半導体やIII−Ｖ族半導体も可能である。ま
たMOCVD法の減圧下のある条件の下で、選択成長用マス
ク上には全く成長させない成長法等にも適用できる。
−多結晶ZnSeの成長を例にとって説明したが、他のII−
IV族化合物半導体やIII−Ｖ族半導体も可能である。ま
たMOCVD法の減圧下のある条件の下で、選択成長用マス
ク上には全く成長させない成長法等にも適用できる。
また選択成長用マスクとしてSiO2を用いているが、他
の選択成長が可能な材質のもの、例えばSi3N4等も用い
ることができる。
の選択成長が可能な材質のもの、例えばSi3N4等も用い
ることができる。
以上述べたように本発明によれば、以下の効果を有す
る。
る。
単純な工程を付け加えるだけで、リブ付近の埋め込み
層に凹部、あるいはリブ側面に多結晶半導体層が形成さ
れることが皆無となる。
層に凹部、あるいはリブ側面に多結晶半導体層が形成さ
れることが皆無となる。
このため、埋め込み層の特性を最大限に生かすことが
でき、またリブ側面と埋め込み層との界面が良好なもの
となるので、低しきい値発振、安定な横モード特性、あ
るいは高信頼性など良好な特性を有する半導体レーザを
高い歩留まりを提供できる。
でき、またリブ側面と埋め込み層との界面が良好なもの
となるので、低しきい値発振、安定な横モード特性、あ
るいは高信頼性など良好な特性を有する半導体レーザを
高い歩留まりを提供できる。
第１図は本発明により作製された一実施例を示す半導体
レーザの主要断面図。 第２図（ａ）〜（ｆ）は一実施例における半導体レーザ
の作製工程図。 第３図（ａ）〜（ｅ）は従来例における半導体レーザの
作製工程図。 101、201、301……ｎ型GaAs基板 102、202、302……ｎ型GaAsバッファ層 103、203、303……ｎ型AlGaAsクラッド層 104、204、304……AlGaAsあるいはGaAs活性層 105、205、305……ｐ型AlGaAsクラッド層 106、206、306……ｐ型GaAsコンタクト層 107、209、309……単結晶ZnSe層 210、310……多結晶ZnSe層 108……ｐ型オーミック電極 109……ｎ型オーミック電極 207、307……SiO2層 208、308……フォトレジスト
レーザの主要断面図。 第２図（ａ）〜（ｆ）は一実施例における半導体レーザ
の作製工程図。 第３図（ａ）〜（ｅ）は従来例における半導体レーザの
作製工程図。 101、201、301……ｎ型GaAs基板 102、202、302……ｎ型GaAsバッファ層 103、203、303……ｎ型AlGaAsクラッド層 104、204、304……AlGaAsあるいはGaAs活性層 105、205、305……ｐ型AlGaAsクラッド層 106、206、306……ｐ型GaAsコンタクト層 107、209、309……単結晶ZnSe層 210、310……多結晶ZnSe層 108……ｐ型オーミック電極 109……ｎ型オーミック電極 207、307……SiO2層 208、308……フォトレジスト
Claims (1)
- 【請求項１】III−Ｖ族化合物半導体よりなるリブ状の
光導波路を形成し、前記光導波路側面を単結晶化合物半
導体層で埋め込む半導体レーザの製造方法において、二
重異種接合構造を有するIII−Ｖ族化合物半導体基板上
に、単結晶化合物半導体層が積層されない物質から成る
選択成長用マスクを成膜させる工程と、前記基板上の一
部をフォトレジストによりマスクし、前記選択成長用マ
スクをエッチング除去する工程と、前記基板をエッチン
グし、前記光導波路を作製する工程と、前記光導波路作
製工程により生じた前記選択成長用膜の突出部をエッチ
ング除去し、前記選択成長用膜の幅を、前記リブ最長部
の幅以下にする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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62213925A JP2525617B2 (ja) | 1987-08-27 | 1987-08-27 | 半導体レ−ザの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62213925A JP2525617B2 (ja) | 1987-08-27 | 1987-08-27 | 半導体レ−ザの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6455892A JPS6455892A (en) | 1989-03-02 |
| JP2525617B2 true JP2525617B2 (ja) | 1996-08-21 |
Family
ID=16647317
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62213925A Expired - Lifetime JP2525617B2 (ja) | 1987-08-27 | 1987-08-27 | 半導体レ−ザの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2525617B2 (ja) |
-
1987
- 1987-08-27 JP JP62213925A patent/JP2525617B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6455892A (en) | 1989-03-02 |
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