JP2547464B2 - 半導体レーザ素子の製造方法 - Google Patents
半導体レーザ素子の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は信頼性の高いAlGaAs系半導体レーザ素子の製
造方法に関する。
造方法に関する。
（従来の技術） 従来、電流注入路を形成する溝を埋め込んだ、いわゆ
る埋込み型の半導体レーザ素子が広く用いられている。
このような半導体レーザの一般的な製造方法を第３図
（ａ）〜（ｃ）に示す。
る埋込み型の半導体レーザ素子が広く用いられている。
このような半導体レーザの一般的な製造方法を第３図
（ａ）〜（ｃ）に示す。
まず、第３図（ａ）に示すように、ｎ−GaAs基板１上
に、ｎ−Al0.5Ga0.5As第１クラッド層21、Al0.14Ga0.86
As活性層３、ｐ−Al0.5Ga0.5As第２クラッド層22、およ
びｎ−GaAs電流阻止層62をエピタキシャル成長法により
順次積層する。次に、ストライプ状の開口部を有するホ
トレジストパターン102を形成し、ｎ−GaAs電流阻止層6
2をｐ−Al0.5Ga0.5As第２クラッド層22の上で止まるよ
うに選択的にエッチングして、第３図（ｂ）に示すよう
なストライプ状の溝を形成する。ホトレジストパターン
102を除去した後、ｐ−Al0.5Ga0.5As第３クラッド層23
およびｐ−GaAsコンタクト層７を、エピタキシャル成長
法によって第３図（ｃ）に示すように順次積層する。最
後に、ｎ−GaAs基板１の下面にｎ側電極を形成し、ｐ−
GaAsコンタクト層７の上面にｐ側電極を形成することに
よって、半導体レーザ素子が得られる。
に、ｎ−Al0.5Ga0.5As第１クラッド層21、Al0.14Ga0.86
As活性層３、ｐ−Al0.5Ga0.5As第２クラッド層22、およ
びｎ−GaAs電流阻止層62をエピタキシャル成長法により
順次積層する。次に、ストライプ状の開口部を有するホ
トレジストパターン102を形成し、ｎ−GaAs電流阻止層6
2をｐ−Al0.5Ga0.5As第２クラッド層22の上で止まるよ
うに選択的にエッチングして、第３図（ｂ）に示すよう
なストライプ状の溝を形成する。ホトレジストパターン
102を除去した後、ｐ−Al0.5Ga0.5As第３クラッド層23
およびｐ−GaAsコンタクト層７を、エピタキシャル成長
法によって第３図（ｃ）に示すように順次積層する。最
後に、ｎ−GaAs基板１の下面にｎ側電極を形成し、ｐ−
GaAsコンタクト層７の上面にｐ側電極を形成することに
よって、半導体レーザ素子が得られる。
しかし、この製造方法では、ｎ−GaAs電流阻止層62を
エッチングした後、ｐ−Al0.5Ga0.5As第３クラッド層23
およびｐ−GaAsコンタクト層７が積層されるまでの間
に、ストライプ状溝の底部におけるｐ−Al0.5Ga0.5As第
２クラッド層22の表面が外気に曝され、酸化されてしま
う。酸化されたｐ−Al0.5Ga0.5As第２クラッド層22の上
部にエピタキシャル成長法によって形成された層は、再
成長界面近傍に多くの結晶欠陥を有する。このような問
題は、液相成長法（LPE法）、分子線エピタキシャル成
長法（MBE法）、有機金属熱分解法（MOCVD法）などのい
ずれのエピタキシャル成長法を用いても発生する。そし
て、これらの結晶欠陥の多くは深いエネルギー準位を構
成し、このらような半導体レーザ素子を動作させた場
合、発生するレーザ光の一部がこの深い準位にトラップ
されて熱に交換されるので、活性層近傍の温度が上昇す
る。さらに、これらの結晶欠陥は、非発光結合中心とし
て働き、発光量の低下を引き起こすので、素子特性が劣
化する原因となる。
エッチングした後、ｐ−Al0.5Ga0.5As第３クラッド層23
およびｐ−GaAsコンタクト層７が積層されるまでの間
に、ストライプ状溝の底部におけるｐ−Al0.5Ga0.5As第
２クラッド層22の表面が外気に曝され、酸化されてしま
う。酸化されたｐ−Al0.5Ga0.5As第２クラッド層22の上
部にエピタキシャル成長法によって形成された層は、再
成長界面近傍に多くの結晶欠陥を有する。このような問
題は、液相成長法（LPE法）、分子線エピタキシャル成
長法（MBE法）、有機金属熱分解法（MOCVD法）などのい
ずれのエピタキシャル成長法を用いても発生する。そし
て、これらの結晶欠陥の多くは深いエネルギー準位を構
成し、このらような半導体レーザ素子を動作させた場
合、発生するレーザ光の一部がこの深い準位にトラップ
されて熱に交換されるので、活性層近傍の温度が上昇す
る。さらに、これらの結晶欠陥は、非発光結合中心とし
て働き、発光量の低下を引き起こすので、素子特性が劣
化する原因となる。
このような問題点を解決する手段として、LPE法にお
いてGaAsがメルトバックしやすいという性質を利用した
方法が知られている。例えば、第４図（ａ）〜（ｅ）に
示すような工程によって、AlGaAs系の半導体レーザ装置
が製造される。まず第４図（ａ）に示すように、ｎ−Ga
As基板１上に、ｎ−Al0.5Ga0.5As第１クラッド層21、Al
0.14Ga0.86As活性層３、ｐ−Al0.5Ga0.5As第２クラッド
層22、ｐ−GaAsバッファ層４、ｐ−Al0.5Ga0.5Asエッチ
ングストッパ層５、およびｎ−GaAs電流阻止層62を、適
当なエピタキシャル成長法を用いて順次積層する。次
に、ｎ−GaAs電流阻止層62の上面にストライプ状の開口
部を有するホトレジストパターン102を形成し、アンモ
ニア系エッチャントを用いてｎ−GaAs電流阻止層62をｐ
−Al0.5Ga0.5Asエッチングストッパ層５に達するまで選
択的にエッチングして、第４図（ｂ）に示すようなスト
ライプ状の溝を形成する。次いで、ホトレジストパター
ン102を除去した後、フッ化水素酸の水溶液に浸すこと
により、第４図（ｃ）に示すように、ストライプ溝の底
部におけるｐ−Al0.50Ga0.5Asエッチングストッパ層５
を除去する。このように処理されたウェハをLPE装置内
に挿入し、Ga−Al−As系融液に接触させることによっ
て、ｎ−GaAs電流阻止層62の表面およびストライプ状溝
の底部のｐ−GaAsバッファ層４がメルトバックし、溝の
底部にｐ−Al0.5Ga0.5As第２クラッド層22が露出する。
引き続いて、同一のLPE装置を用いて、さらにｐ−AlGaA
s第３クラッド層23およびｐ−GaAsコンタクト層７を順
次積層する。最後に、ｎ−GaAs基板１の下面にｎ側電極
92を形成し、ｐ−GaAsコンタクト層７の上面にｐ側電極
91を形成することによって、第４図（ｄ）の半導体レー
ザ素子が得られる。
いてGaAsがメルトバックしやすいという性質を利用した
方法が知られている。例えば、第４図（ａ）〜（ｅ）に
示すような工程によって、AlGaAs系の半導体レーザ装置
が製造される。まず第４図（ａ）に示すように、ｎ−Ga
As基板１上に、ｎ−Al0.5Ga0.5As第１クラッド層21、Al
0.14Ga0.86As活性層３、ｐ−Al0.5Ga0.5As第２クラッド
層22、ｐ−GaAsバッファ層４、ｐ−Al0.5Ga0.5Asエッチ
ングストッパ層５、およびｎ−GaAs電流阻止層62を、適
当なエピタキシャル成長法を用いて順次積層する。次
に、ｎ−GaAs電流阻止層62の上面にストライプ状の開口
部を有するホトレジストパターン102を形成し、アンモ
ニア系エッチャントを用いてｎ−GaAs電流阻止層62をｐ
−Al0.5Ga0.5Asエッチングストッパ層５に達するまで選
択的にエッチングして、第４図（ｂ）に示すようなスト
ライプ状の溝を形成する。次いで、ホトレジストパター
ン102を除去した後、フッ化水素酸の水溶液に浸すこと
により、第４図（ｃ）に示すように、ストライプ溝の底
部におけるｐ−Al0.50Ga0.5Asエッチングストッパ層５
を除去する。このように処理されたウェハをLPE装置内
に挿入し、Ga−Al−As系融液に接触させることによっ
て、ｎ−GaAs電流阻止層62の表面およびストライプ状溝
の底部のｐ−GaAsバッファ層４がメルトバックし、溝の
底部にｐ−Al0.5Ga0.5As第２クラッド層22が露出する。
引き続いて、同一のLPE装置を用いて、さらにｐ−AlGaA
s第３クラッド層23およびｐ−GaAsコンタクト層７を順
次積層する。最後に、ｎ−GaAs基板１の下面にｎ側電極
92を形成し、ｐ−GaAsコンタクト層７の上面にｐ側電極
91を形成することによって、第４図（ｄ）の半導体レー
ザ素子が得られる。
（発明が解決しようとする課題） 上記のような従来の製造方法では、Ga−Al−As系融液
によるメルトバックにおいて、溝の底部に存在するｐ−
GaAsバッファ層４があまりメルトバックせず、溝の肩部
のｎ−GaAs電流阻止層62が大きくメルトバックする。例
えば、ｐ−GaAsバッファ層４は、ほとんどメルトバック
せずに残り、溝の肩部のｎ−GaAs電流阻止層62がメルト
バックして、溝の幅が広くなり、得られるレーザ素子
は、第４図（ｅ）に示すような構造となる。さらに、こ
のストライプ状溝の幅は、Ga−Al−As系融液の過飽和度
の分布などに依存し、同一ウェハ内でもばらつきが生じ
る。そして、溝の底部に残ったｐ−GaAsバッファ層４
は、Al0.14Ga0.86As活性層３で発生した光を吸収するの
で、発光強度の低下を引き起こす。ｐ−GaAsバッファ層
４を非常に薄くして完全にメルトバックさせても、溝の
幅にばらつきが生じるので、閾値電流にばらつきが生
じ、製品の歩留りが低下する。
によるメルトバックにおいて、溝の底部に存在するｐ−
GaAsバッファ層４があまりメルトバックせず、溝の肩部
のｎ−GaAs電流阻止層62が大きくメルトバックする。例
えば、ｐ−GaAsバッファ層４は、ほとんどメルトバック
せずに残り、溝の肩部のｎ−GaAs電流阻止層62がメルト
バックして、溝の幅が広くなり、得られるレーザ素子
は、第４図（ｅ）に示すような構造となる。さらに、こ
のストライプ状溝の幅は、Ga−Al−As系融液の過飽和度
の分布などに依存し、同一ウェハ内でもばらつきが生じ
る。そして、溝の底部に残ったｐ−GaAsバッファ層４
は、Al0.14Ga0.86As活性層３で発生した光を吸収するの
で、発光強度の低下を引き起こす。ｐ−GaAsバッファ層
４を非常に薄くして完全にメルトバックさせても、溝の
幅にばらつきが生じるので、閾値電流にばらつきが生
じ、製品の歩留りが低下する。
本発明は上記従来の問題点を解決するものであり、そ
の目的とするところは、信頼性の高いAlGaAs系半導体レ
ーザ素子の製造方法を提供することにある。
の目的とするところは、信頼性の高いAlGaAs系半導体レ
ーザ素子の製造方法を提供することにある。
（課題を解決するための手段） 本発明による半導体レーザ素子の製造方法は、ｎ−Ga
As基板上に、ｎ−AlGaAs第１クラッド層、AlGaAs活性
層、ｐ−AlGaAs第２クラッド層、ｐ−GaAsバッファ層、
ｎ−AlGaAsエッチングストッパ層、ｎ−AlGaAs（Al組成
比が0.01以上0.4以下）電流阻止層およびｎ−GaAs保護
層をエピタキシャル成長法により順次積層する工程と；
該ｎ−GaAs保護層と該ｎ−AlGaAs電流阻止層とをエッチ
ングしてストライプ状の溝を形成する工程と；該ストラ
イプ状溝の底部における該ｎ−AlGaAsエッチングストッ
パ層を除去する工程と；該ストライプ状溝の底部におけ
る該ｐ−GaAsバッファ層およびｎ−GaAs保護層の少なく
とも一部を、液相エッチングによるメルトバックにより
除去する工程と；引き続いて、ｐ−AlGaAs第３クラッド
層およびｐ−GaAsコンタクト層をエピタキシャル成長法
により順次積層する工程と；を包含し、そのことにより
上記目的が達成される。
As基板上に、ｎ−AlGaAs第１クラッド層、AlGaAs活性
層、ｐ−AlGaAs第２クラッド層、ｐ−GaAsバッファ層、
ｎ−AlGaAsエッチングストッパ層、ｎ−AlGaAs（Al組成
比が0.01以上0.4以下）電流阻止層およびｎ−GaAs保護
層をエピタキシャル成長法により順次積層する工程と；
該ｎ−GaAs保護層と該ｎ−AlGaAs電流阻止層とをエッチ
ングしてストライプ状の溝を形成する工程と；該ストラ
イプ状溝の底部における該ｎ−AlGaAsエッチングストッ
パ層を除去する工程と；該ストライプ状溝の底部におけ
る該ｐ−GaAsバッファ層およびｎ−GaAs保護層の少なく
とも一部を、液相エッチングによるメルトバックにより
除去する工程と；引き続いて、ｐ−AlGaAs第３クラッド
層およびｐ−GaAsコンタクト層をエピタキシャル成長法
により順次積層する工程と；を包含し、そのことにより
上記目的が達成される。
本発明の方法によれば、電流阻止層がｎ−AlGaAsから
なるので、Ga−Al−As系融液によって電流阻止層がメル
トバックすることがない。したがって、ｐ−GaAsバッフ
ァ層を完全にメルトバックすることが可能であり。、電
流注入路の幅にばらつきが生じない。溝の底部にバッフ
ァ層が残存しないので、バッファ層が活性層から発生し
た光を吸収して発光量を低下させることがない。さら
に、バッファ層のメルトバックから、第３クラッド層の
積層を引き続いて行うので、第３クラッド層の成長界面
近傍に結晶欠陥が生じることなく、結晶欠陥に起因する
問題点もない。
なるので、Ga−Al−As系融液によって電流阻止層がメル
トバックすることがない。したがって、ｐ−GaAsバッフ
ァ層を完全にメルトバックすることが可能であり。、電
流注入路の幅にばらつきが生じない。溝の底部にバッフ
ァ層が残存しないので、バッファ層が活性層から発生し
た光を吸収して発光量を低下させることがない。さら
に、バッファ層のメルトバックから、第３クラッド層の
積層を引き続いて行うので、第３クラッド層の成長界面
近傍に結晶欠陥が生じることなく、結晶欠陥に起因する
問題点もない。
本発明の電流阻止層のAl組成比は、溝のエッチング条
件やエッチングストッパ層の組成に依存するが、0.01〜
0.40であることが好ましい。
件やエッチングストッパ層の組成に依存するが、0.01〜
0.40であることが好ましい。
電流阻止層のAl組成比が0.2を越える場合、以下のよ
うな問題点が生じる場合がある。ストライプ状溝をエッ
チングした後、ｎ−AlGaAsエッチングストッパ層を、例
えば、フッ化水素酸水溶液で除去するが、このとき溝の
底部のエッチングストッパ層を完全に除去して、ｐ−Ga
Asバッファ層を露出しておかなければ、次の工程で、ｐ
−GaAsバッファ層をメルトバックすることが困難とな
る。したがって、ｎ−AlGaAsエッチングストッパ層を除
去する場合は、第５図（ａ）に示すようなオーバーエッ
チングの状態になり易い。このようなオーバーエッチン
グの状態にあるウェハをGa−Al−As系融液でメルトバッ
クした場合、ｎ−AlGaAs電流阻止層がメルトバックされ
にくいため、第５図（ｂ）に示すように、ｎ−AlGaAsエ
ッチングストッパ層とｐ−GaAsバッファ層とがへこんだ
状態になる。この状態でｐ−AlGaAs第３クラッド層およ
びｐ−GaAsコンタクト層の積層を行うと、このへこみ部
分での結晶の成長状態が悪くなり、エピタキシャル欠陥
が発生し易くなる。
うな問題点が生じる場合がある。ストライプ状溝をエッ
チングした後、ｎ−AlGaAsエッチングストッパ層を、例
えば、フッ化水素酸水溶液で除去するが、このとき溝の
底部のエッチングストッパ層を完全に除去して、ｐ−Ga
Asバッファ層を露出しておかなければ、次の工程で、ｐ
−GaAsバッファ層をメルトバックすることが困難とな
る。したがって、ｎ−AlGaAsエッチングストッパ層を除
去する場合は、第５図（ａ）に示すようなオーバーエッ
チングの状態になり易い。このようなオーバーエッチン
グの状態にあるウェハをGa−Al−As系融液でメルトバッ
クした場合、ｎ−AlGaAs電流阻止層がメルトバックされ
にくいため、第５図（ｂ）に示すように、ｎ−AlGaAsエ
ッチングストッパ層とｐ−GaAsバッファ層とがへこんだ
状態になる。この状態でｐ−AlGaAs第３クラッド層およ
びｐ−GaAsコンタクト層の積層を行うと、このへこみ部
分での結晶の成長状態が悪くなり、エピタキシャル欠陥
が発生し易くなる。
このような問題を解決する手段として、電流阻止層の
下側に、ｎ−GaAsからなる光吸収層を設けてもよい。こ
の光吸収層は、ｎ−GaAsバッファ層とともにメルトバッ
クするので、エッチングストッパ層のへこみを解決する
ことが出来る。
下側に、ｎ−GaAsからなる光吸収層を設けてもよい。こ
の光吸収層は、ｎ−GaAsバッファ層とともにメルトバッ
クするので、エッチングストッパ層のへこみを解決する
ことが出来る。
（実施例） 以下に、本発明の実施例について説明する。なお、以
下の実施例において、AlGaAsからなる各層のAl組成比は
適宜変更され得る。
下の実施例において、AlGaAsからなる各層のAl組成比は
適宜変更され得る。
実施例１ 第１図（ａ）〜（ｄ）に、本発明による半導体レーザ
素子の一実施例の製造工程を示す。以下に、これらの図
にしたがって、本実施例の半導体レーザ素子の製造方法
を説明する。
素子の一実施例の製造工程を示す。以下に、これらの図
にしたがって、本実施例の半導体レーザ素子の製造方法
を説明する。
（１）ｎ−GaAs基板１上に、ｎ−GaAsバッファ層、ｎ−
Al0.50Ga0.50As第１クラッド層21、Al0.14Ga0.86As活性
層３、ｐ−Al0.50Ga0.50As第２クラッド層22、ｐ−GaAs
バッファ層４、ｎ−Al0.60Ga0.40Asエッチングストッパ
層５、ｎ−Al0.10Ga0.90As電流阻止層61、およびｎ−Ga
As保護層101を、MBE法により順次積層した（第１図
（ａ））。MBE法は、界面が急峻であるので、超格子構
造を有する活性層を得ることができる。さらに、第１お
よび第２クラッド層にSCH構造あるいはGAIN−SCH構造を
形成することができる。しかし、他のエピタキシャル成
長法、例えばMOCVD法、LPE法を用いることも可能であ
る。
Al0.50Ga0.50As第１クラッド層21、Al0.14Ga0.86As活性
層３、ｐ−Al0.50Ga0.50As第２クラッド層22、ｐ−GaAs
バッファ層４、ｎ−Al0.60Ga0.40Asエッチングストッパ
層５、ｎ−Al0.10Ga0.90As電流阻止層61、およびｎ−Ga
As保護層101を、MBE法により順次積層した（第１図
（ａ））。MBE法は、界面が急峻であるので、超格子構
造を有する活性層を得ることができる。さらに、第１お
よび第２クラッド層にSCH構造あるいはGAIN−SCH構造を
形成することができる。しかし、他のエピタキシャル成
長法、例えばMOCVD法、LPE法を用いることも可能であ
る。
（２）ｎ−GaAs保護層101上に、ストライプ状の開口部
を有するホトレジストパターン102を形成し、これをエ
ッチングマスクとして、ホトリソグラフィ技術により、
ｎ−GaAs保護層101およびｎ−Al0.10Ga0.90As電流阻止
層61をエッチングして、ｎ−Al0.60Ga0.40Asエッチング
ストッパ層５に達するストライプ状の溝を形成した（第
１図（ｂ））。このとき、エッチング液としては、アン
モニア水と過酸化水素との混合液などのGaAs選択エッチ
ング液を用いた。電流阻止層のAl組成比が0.3以下であ
れば、このようなエッチング液で電流阻止層をエッチン
グすることが可能である。Al組成比が、0.3より大きい
場合は、エッチング液として、硫酸と過酸化水素水との
混合水溶液、または塩酸水溶液などを用いる。第１図
（ｂ）に示したストライプ状溝の断面形状はメサ形であ
るが、逆メサ形であってもよい。
を有するホトレジストパターン102を形成し、これをエ
ッチングマスクとして、ホトリソグラフィ技術により、
ｎ−GaAs保護層101およびｎ−Al0.10Ga0.90As電流阻止
層61をエッチングして、ｎ−Al0.60Ga0.40Asエッチング
ストッパ層５に達するストライプ状の溝を形成した（第
１図（ｂ））。このとき、エッチング液としては、アン
モニア水と過酸化水素との混合液などのGaAs選択エッチ
ング液を用いた。電流阻止層のAl組成比が0.3以下であ
れば、このようなエッチング液で電流阻止層をエッチン
グすることが可能である。Al組成比が、0.3より大きい
場合は、エッチング液として、硫酸と過酸化水素水との
混合水溶液、または塩酸水溶液などを用いる。第１図
（ｂ）に示したストライプ状溝の断面形状はメサ形であ
るが、逆メサ形であってもよい。
（３）ホトレジストパターン102を除去した後、フッ化
水素酸水溶液などのAlGaAs選択エッチング液に上記のウ
ェハを浸漬することにより、溝の底部におけるｎ−Al
0.60Ga0.40Asエッチングストッパ層５を除去した（第１
図（ｃ））。このとき、電流阻止層が同時にエッチング
されないように、電流阻止層のAl組成比は0.40以下であ
ることが好ましい。
水素酸水溶液などのAlGaAs選択エッチング液に上記のウ
ェハを浸漬することにより、溝の底部におけるｎ−Al
0.60Ga0.40Asエッチングストッパ層５を除去した（第１
図（ｃ））。このとき、電流阻止層が同時にエッチング
されないように、電流阻止層のAl組成比は0.40以下であ
ることが好ましい。
（４）上記のウェハをLPE装置内に挿入し、Ga−Al−As
系融液に接触させることにより、GaAs層をメルトバック
させた。AlGaAs層は、たとえAl組成比が低くてもメルト
バックされにくい。したがって、ｎ−GaAs保護層101お
よび溝の底部におけるｐ−GaAsバッファ層４がメルトバ
ックにより、除去された（第１図（ｄ））。保護層は、
必ずしもその全てが除去される必要はない。溝の底部に
おけるバッファ層は完全に除かれて、溝の底部に第２ク
ラッド層が露出することが望ましい。しかし、バッファ
層が、第２クラッド層および後述の第３図クラッド層と
同一の導電型であり、メルトバック後、バッファ層が残
存しても、半導体レーザ素子の直列抵抗が大きくなるよ
うな電気的特性の悪化を引き起こすことがないので、バ
ッファ層の光吸収による発光量の低下が小さい範囲であ
れば、多少バッファ層が残存していてもよい。
系融液に接触させることにより、GaAs層をメルトバック
させた。AlGaAs層は、たとえAl組成比が低くてもメルト
バックされにくい。したがって、ｎ−GaAs保護層101お
よび溝の底部におけるｐ−GaAsバッファ層４がメルトバ
ックにより、除去された（第１図（ｄ））。保護層は、
必ずしもその全てが除去される必要はない。溝の底部に
おけるバッファ層は完全に除かれて、溝の底部に第２ク
ラッド層が露出することが望ましい。しかし、バッファ
層が、第２クラッド層および後述の第３図クラッド層と
同一の導電型であり、メルトバック後、バッファ層が残
存しても、半導体レーザ素子の直列抵抗が大きくなるよ
うな電気的特性の悪化を引き起こすことがないので、バ
ッファ層の光吸収による発光量の低下が小さい範囲であ
れば、多少バッファ層が残存していてもよい。
（５）引き続いて、同一のLPE装置内で、ｐ−Al0.50Ga
0.50As第３クラッド層23およびｐ−GaAsコンタクト層７
を順次積層した。さらにｎ−GaAs基板１の下面にｎ側電
極92を形成し、ｐ−GaAsコンタクト層の上面にｐ側電極
91を形成して、半導体レーザ素子を得た（第１図
（ｅ））。
0.50As第３クラッド層23およびｐ−GaAsコンタクト層７
を順次積層した。さらにｎ−GaAs基板１の下面にｎ側電
極92を形成し、ｐ−GaAsコンタクト層の上面にｐ側電極
91を形成して、半導体レーザ素子を得た（第１図
（ｅ））。
上記のようにして製造された本発明の半導体レーザ素
子は、上記工程（３）でエッチングストッパ層が除去さ
れた後、空気中に露出されて酸化したｐ−GaAsバッファ
層とｎ−GaAs保護層とがメルトバックにより除去されて
いるので、工程（５）で第２回目のエピタキシャル成長
法を行った際、成長界面近傍に結晶欠陥が生じず、結晶
欠陥に起因する深い準位や非発光再結合中心がなく、信
頼性の高い半導体レーザ素子である。さらに、電流阻止
層がGa−Al−As系融液によってメルトバックされ難いの
で、メルトバックを行うことによって、溝の幅が広くな
ることがなく、同一ウェハ内で素子の閾値電流値がばら
つくなどの問題が生じない。
子は、上記工程（３）でエッチングストッパ層が除去さ
れた後、空気中に露出されて酸化したｐ−GaAsバッファ
層とｎ−GaAs保護層とがメルトバックにより除去されて
いるので、工程（５）で第２回目のエピタキシャル成長
法を行った際、成長界面近傍に結晶欠陥が生じず、結晶
欠陥に起因する深い準位や非発光再結合中心がなく、信
頼性の高い半導体レーザ素子である。さらに、電流阻止
層がGa−Al−As系融液によってメルトバックされ難いの
で、メルトバックを行うことによって、溝の幅が広くな
ることがなく、同一ウェハ内で素子の閾値電流値がばら
つくなどの問題が生じない。
実施例２ 第２図（ａ）〜（ｅ）に、本発明の他の半導体レーザ
素子の製造工程を示す。以下に、これらの図にしたがっ
て、本実施例の半導体レーザ素子の製造方法を説明す
る。
素子の製造工程を示す。以下に、これらの図にしたがっ
て、本実施例の半導体レーザ素子の製造方法を説明す
る。
まず、第２図に示すように、ｎ−GaAs基板１上に、ｎ
−GaAsバッファ層、ｎ−Al0.50Ga0.50As第１クラッド層
21、Al0.14Ga0.86As活性層３、ｐ−Al0.50Ga0.50As第２
クラッド層22、ｐ−GaAsバッファ層４、ｐ−Al0.60Ga
0.40Asエッチングストッパ層５、ｎ−GaAs光吸収層８、
ｎ−Al0.20Ga0.80As電流素子層61、およびｎ−GaAs保護
層101を、MBE法により、順次積層した。電流阻止層のAl
組成比は、0.05〜0.40であることが好ましい。
−GaAsバッファ層、ｎ−Al0.50Ga0.50As第１クラッド層
21、Al0.14Ga0.86As活性層３、ｐ−Al0.50Ga0.50As第２
クラッド層22、ｐ−GaAsバッファ層４、ｐ−Al0.60Ga
0.40Asエッチングストッパ層５、ｎ−GaAs光吸収層８、
ｎ−Al0.20Ga0.80As電流素子層61、およびｎ−GaAs保護
層101を、MBE法により、順次積層した。電流阻止層のAl
組成比は、0.05〜0.40であることが好ましい。
（２）ｎ−GaAs保護層101上に、ストライプ状の開口部
を有するホトレジストパターン102を形成し、これをエ
ッチングマスクとして、ホトリソグラフィ技術により、
ｎ−GaAs保護層101、ｎ−Al0.20Ga0.80As電流阻止層61
およびｎ−GaAs光吸収層８をエッチングして、ｐ−Al
0.60Ga0.40Asエッチングストッパ層５に達するストライ
プ状の溝を形成した（第２図（ｂ））。このとき、エッ
チング液としては、アンモニア水と過酸化水素水との混
合液などのGaAs選択エッチング液を用いる。電流阻止層
のAl組成比が0.3以下であれば、このようなエッチング
液で電流阻止層をエッチングすることが可能である。Al
組成比が、0.3より大きい場合は、電流阻止層のエッチ
ング液として硫酸と過酸化水素水との混合水溶液、また
は塩酸水溶液などを用いる。このときの溝の形状はメサ
形であって逆メサ形であってもよい。
を有するホトレジストパターン102を形成し、これをエ
ッチングマスクとして、ホトリソグラフィ技術により、
ｎ−GaAs保護層101、ｎ−Al0.20Ga0.80As電流阻止層61
およびｎ−GaAs光吸収層８をエッチングして、ｐ−Al
0.60Ga0.40Asエッチングストッパ層５に達するストライ
プ状の溝を形成した（第２図（ｂ））。このとき、エッ
チング液としては、アンモニア水と過酸化水素水との混
合液などのGaAs選択エッチング液を用いる。電流阻止層
のAl組成比が0.3以下であれば、このようなエッチング
液で電流阻止層をエッチングすることが可能である。Al
組成比が、0.3より大きい場合は、電流阻止層のエッチ
ング液として硫酸と過酸化水素水との混合水溶液、また
は塩酸水溶液などを用いる。このときの溝の形状はメサ
形であって逆メサ形であってもよい。
（３）ホトレジストパターン102を除去した後、フッ化
水素酸水溶液などのAlGaAs選択エッチング液に上記のウ
ェハを浸漬することにより、溝の底部におけるｐ−Al
0.60Ga0.40Asエッチングストッパ層５を除去した（第２
図（ｃ））。
水素酸水溶液などのAlGaAs選択エッチング液に上記のウ
ェハを浸漬することにより、溝の底部におけるｐ−Al
0.60Ga0.40Asエッチングストッパ層５を除去した（第２
図（ｃ））。
（４）上記ウェハをLPE装置内に挿入し、Ga−Al−As系
融液に接触させると、GaAs層がメルトバックすする。Al
GaAs層は、たとえAl組成比が低くてもメルトバックしな
い。したがって、ｎ−GaAs保護層101、ｎ−GaAs光吸収
層８、および溝の底部におけるｎ−GaAsバッファ層４が
メルトバックする。上記工程（３）で、ｐ−Al0.60Ga
0.40Asエッチングストッパ層５が、過剰にエッチングさ
れて、溝の側部におけるｐ−Al0.60Ga0.40Asエッチング
ストッパ層５にへこみがある場合、この工程でｎ−GaAs
光吸収層８がメルトバックによって後退し、ｐ−Al0.60
Ga0.40Asエッチングストッパ層５のへこみが解消される
（第２図（ｄ））。
融液に接触させると、GaAs層がメルトバックすする。Al
GaAs層は、たとえAl組成比が低くてもメルトバックしな
い。したがって、ｎ−GaAs保護層101、ｎ−GaAs光吸収
層８、および溝の底部におけるｎ−GaAsバッファ層４が
メルトバックする。上記工程（３）で、ｐ−Al0.60Ga
0.40Asエッチングストッパ層５が、過剰にエッチングさ
れて、溝の側部におけるｐ−Al0.60Ga0.40Asエッチング
ストッパ層５にへこみがある場合、この工程でｎ−GaAs
光吸収層８がメルトバックによって後退し、ｐ−Al0.60
Ga0.40Asエッチングストッパ層５のへこみが解消される
（第２図（ｄ））。
（５）引き続いて、同一のLPE装置内で、ｐ−0.50Ga
0.50As第３クラッド層23およびｐ−GaAsコンタクト層７
を順次積層した。さらにｎ−GaAs基板１の下面にｎ側電
極92を形成し、ｐ−GaAsコンタクト層の上面にｐ側電極
91を形成して、半導体レーザ素子を得た（第２図
（ｅ））。
0.50As第３クラッド層23およびｐ−GaAsコンタクト層７
を順次積層した。さらにｎ−GaAs基板１の下面にｎ側電
極92を形成し、ｐ−GaAsコンタクト層の上面にｐ側電極
91を形成して、半導体レーザ素子を得た（第２図
（ｅ））。
このようにして得られた本実施例の半導体レーザ素子
は、電流阻止層の下側に、Ga−Al−As系融液によってメ
ルトバックしやすいｎ−GaAs光吸収層を有する。そのた
め、電流阻止層のAl組成比が大きい場合、エッチングス
トッパ層のオーバーエッチングに起因して電流阻止層の
下に生じる、溝側部のエッチングストッパ層とバッファ
層とのへこみがない。したがって、このへこみ部分で生
じやすい結晶成長の不良がなく、信頼性の高い半導体レ
ーザ素子である。
は、電流阻止層の下側に、Ga−Al−As系融液によってメ
ルトバックしやすいｎ−GaAs光吸収層を有する。そのた
め、電流阻止層のAl組成比が大きい場合、エッチングス
トッパ層のオーバーエッチングに起因して電流阻止層の
下に生じる、溝側部のエッチングストッパ層とバッファ
層とのへこみがない。したがって、このへこみ部分で生
じやすい結晶成長の不良がなく、信頼性の高い半導体レ
ーザ素子である。
（発明の効果） このように本発明のAlGaAs系半導体レーザ素子は、結
晶欠陥に起因する活性層近傍の温度上昇や発光量の低下
がなく、電流注入路の幅にばらつきがない。そして、本
発明の製造方法によれば、このような信頼性の高いAlGa
As系半導体レーザ素子が、歩留り良く製造され得る。
晶欠陥に起因する活性層近傍の温度上昇や発光量の低下
がなく、電流注入路の幅にばらつきがない。そして、本
発明の製造方法によれば、このような信頼性の高いAlGa
As系半導体レーザ素子が、歩留り良く製造され得る。
第１図（ａ）〜（ｅ）は、本発明による半導体レーザ素
子の一実施例の製造方法を示す断面図、第２図（ａ）〜
（ｅ）は、本発明による半導体レーザ素子の他の実施例
の製造方法を示す断面図、第３図（ａ）〜（ｃ）および
第４図（ａ）〜（ｅ）は、いずれも従来の半導体レーザ
素子の製造方法を示す断面図、第５図（ａ）〜（ｂ）
は、第１図（ａ）〜（ｅ）の半導体レーザ素子の製造方
法において、電流阻止層62のAl組成比が大きい場合に生
じる問題点を示す断面図である。 １……ｎ−GaAs基板、21……ｎ−AlGaAs第１クラッド
層、22……ｐ−AlGaAs第２クラッド層、23……ｐ−AlGa
As第３クラッド層、３……AlGaAs活性層、４……ｐ−Ga
Asバッファ層、５……ｐ−AlGaAsエッチングストッパ
層、61……ｎ−AlGaAs電流阻止層、62……ｎ−GaAs電流
阻止層、７……ｐ−GaAsコンタクト層、８……光吸収
層、91……ｐ側電極、92……ｎ側電極、101……ｎ−GaA
s保護層、102……ホトレジストパターン。
子の一実施例の製造方法を示す断面図、第２図（ａ）〜
（ｅ）は、本発明による半導体レーザ素子の他の実施例
の製造方法を示す断面図、第３図（ａ）〜（ｃ）および
第４図（ａ）〜（ｅ）は、いずれも従来の半導体レーザ
素子の製造方法を示す断面図、第５図（ａ）〜（ｂ）
は、第１図（ａ）〜（ｅ）の半導体レーザ素子の製造方
法において、電流阻止層62のAl組成比が大きい場合に生
じる問題点を示す断面図である。 １……ｎ−GaAs基板、21……ｎ−AlGaAs第１クラッド
層、22……ｐ−AlGaAs第２クラッド層、23……ｐ−AlGa
As第３クラッド層、３……AlGaAs活性層、４……ｐ−Ga
Asバッファ層、５……ｐ−AlGaAsエッチングストッパ
層、61……ｎ−AlGaAs電流阻止層、62……ｎ−GaAs電流
阻止層、７……ｐ−GaAsコンタクト層、８……光吸収
層、91……ｐ側電極、92……ｎ側電極、101……ｎ−GaA
s保護層、102……ホトレジストパターン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近藤 雅文 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 須山 尚宏 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 松井 完益 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−63183（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−45993（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−3181（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−3178（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−202085（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】ｎ−GaAs基板上に、ｎ−AlGaAs第１クラッ
ド層、AlGaAs活性層、ｐ−AlGaAs第２クラッド層、ｐ−
GaAsバッファ層、ｎ−AlGaAsエッチングストッパ層、ｎ
−AlGaAs（Al組成比が0.01以上0.4以下）電流阻止層お
よびｎ−GaAs保護層をエピタキシャル成長法により順次
積層する工程と； 該ｎ−GaAs保護層と該ｎ−AlGaAs電流阻止層とをエッチ
ングしてストライプ状の溝を形成する工程と； 該ストライプ状溝の底部における該ｎ−AlGaAsエッチン
グストッパ層を除去する工程と； 該ストライプ状溝の底部における該ｐ−GaAsバッファ層
およびｎ−GaAs保護層の少なくとも一部を、液相エッチ
ングによるメルトバックにより除去する工程と； 引き続いて、ｐ−AlGaAs第３クラッド層およびｐ−GaAs
コンタクト層をエピタキシャル成長法により順次積層す
る工程と；を包含する半導体レーザ素子の製造方法。 - 【請求項２】前記ｎ−AlGaAs電流阻止層のAl組成比が0.
2より大である場合は、前記ｎ−AlGaAsエッチングスト
ッパ層とｎ−AlGaAs電流阻止層とを積層する工程におい
て、該ｎ−AlGaAs電流阻止層の下側にｎ−GaAs光吸収層
を積層し、そして、前記ストライプ状の溝を形成する工
程において、前記ｎ−GaAs保護層、該ｎ−GaAs光吸収層
およびｎ−AlGaAs電流阻止層とをエッチングする、前記
請求項１に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2099012A JP2547464B2 (ja) | 1990-04-13 | 1990-04-13 | 半導体レーザ素子の製造方法 |
| US07/685,415 US5111470A (en) | 1990-04-13 | 1991-04-12 | Semiconductor laser device and a method of fabricating the same |
| DE91303258T DE69100963T2 (de) | 1990-04-13 | 1991-04-12 | Herstellungsmethode für eine Halbleiterlaser-Vorrichtung. |
| EP91303258A EP0452146B1 (en) | 1990-04-13 | 1991-04-12 | Method of fabricating a semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2099012A JP2547464B2 (ja) | 1990-04-13 | 1990-04-13 | 半導体レーザ素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03296290A JPH03296290A (ja) | 1991-12-26 |
| JP2547464B2 true JP2547464B2 (ja) | 1996-10-23 |
Family
ID=14235194
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2099012A Expired - Fee Related JP2547464B2 (ja) | 1990-04-13 | 1990-04-13 | 半導体レーザ素子の製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5111470A (ja) |
| EP (1) | EP0452146B1 (ja) |
| JP (1) | JP2547464B2 (ja) |
| DE (1) | DE69100963T2 (ja) |
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| JPH06314841A (ja) * | 1993-04-28 | 1994-11-08 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ及びその製造方法 |
| JP3489878B2 (ja) * | 1993-10-22 | 2004-01-26 | シャープ株式会社 | 半導体レーザ素子およびその自励発振強度の調整方法 |
| TW291585B (ja) * | 1994-07-04 | 1996-11-21 | Mitsubishi Chem Corp | |
| JPH08222815A (ja) * | 1994-12-13 | 1996-08-30 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置の製造方法、及び半導体レーザ装置 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4190813A (en) * | 1977-12-28 | 1980-02-26 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Strip buried heterostructure laser |
| JPS603178A (ja) * | 1983-06-21 | 1985-01-09 | Toshiba Corp | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS603181A (ja) * | 1983-06-21 | 1985-01-09 | Toshiba Corp | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS60110188A (ja) * | 1983-11-18 | 1985-06-15 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
| JPS62169389A (ja) * | 1986-01-21 | 1987-07-25 | Sharp Corp | 半導体レ−ザアレイ装置 |
| US4868838A (en) * | 1986-07-10 | 1989-09-19 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device |
| FR2606223B1 (fr) * | 1986-10-29 | 1996-03-01 | Seiko Epson Corp | Laser a semiconducteur et son procede de fabrication |
| JPH0245993A (ja) * | 1988-08-06 | 1990-02-15 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置の製造方法 |
| JPH0263183A (ja) * | 1988-08-29 | 1990-03-02 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置およびその製造方法 |
| JPH0279486A (ja) * | 1988-09-14 | 1990-03-20 | Sharp Corp | 半導体レーザ素子 |
| JPH02202085A (ja) * | 1989-01-31 | 1990-08-10 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置の製造方法 |
| DE69031401T2 (de) * | 1989-04-28 | 1998-03-19 | Sharp Kk | Halbleiterlaser, Halbleiter-Wafer und Verfahren zur Herstellung derselben |
-
1990
- 1990-04-13 JP JP2099012A patent/JP2547464B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-04-12 DE DE91303258T patent/DE69100963T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-04-12 EP EP91303258A patent/EP0452146B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-04-12 US US07/685,415 patent/US5111470A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0452146B1 (en) | 1994-01-12 |
| JPH03296290A (ja) | 1991-12-26 |
| DE69100963T2 (de) | 1994-05-05 |
| EP0452146A1 (en) | 1991-10-16 |
| US5111470A (en) | 1992-05-05 |
| DE69100963D1 (de) | 1994-02-24 |
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