JP2629194B2 - 半導体レーザの製造方法 - Google Patents

半導体レーザの製造方法

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JP2629194B2 JP62214463A JP21446387A JP2629194B2 JP 2629194 B2 JP2629194 B2 JP 2629194B2 JP 62214463 A JP62214463 A JP 62214463A JP 21446387 A JP21446387 A JP 21446387A JP 2629194 B2 JP2629194 B2 JP 2629194B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、共振器端面の劣化を防止した半導体レーザ
の製造方法に関するものである。
〔従来の技術〕
従来のウインド形ダブルヘテロ半導体レーザは第7図
に示すようなものであった。(702)のn型GaAs基板上
に(703)のn型GaAsバッファ層、(704)のn型Al0.4G
a0.6Asクラッド層、(709)のAl0.15Ga0.85As活性層、
(705)のp型Al0.4Ga0.6Asクラッド層、(706)のp型
GaAsキャップ層、(707)のn型GaAsブロッキング層を
順次、有機金属を原料とする化学気相成長法(以下MOCV
D法と記す)で積層形成する。活性層を形成する時に
は、劈開面近傍のみに紫外光を照射することにより、MO
CVD法のIII族原料であるトリメチルガリウム(以下TMG
と記す)、トリメチルアルミニウム(以下TMAと記
す)、等の有機金属原料の分解効率が光照射部のみで異
なるため、劈開面近傍のみ、アルミニウム含有量の多い
AlxGa1-xAs層(x<0.15)が(710)の部分に形成され
る。しかるのち(707)のブロッキング層をストライプ
状にエッチングして、(708)のp型オーミック電極、
(701)のn型オーミック電極を形成し、前記の光照射
部近傍で劈開して共振器を形成して、利得導波型の半導
体レーザが得られる。その結果、共振器端面近傍のウイ
ンド領域は、アルミニウムの含有量が多い組成となるた
め、ウインド領域のバンドギャップ(以下Egと記す)は
発光領域のEgよりも十分大きくなり、レーザ発振光が端
面近傍で吸収されず、端面の破壊が防止され、半導体レ
ーザの最大出力を大きく、かつ寿命を延ばすことができ
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし前述の従来技術では、ウインド型ダブルヘテロ
構造半導体レーザを構成する化合物半導体薄膜をMOCVD
法で製造した後、レーザーチップに劈開する際、活性層
中のウインド領域の場所が外観上判別できないため、あ
らかじめ成長前の単結晶化合物半導体基板に目印となる
溝を、エッチングにより形成し、紫外光をそれに合わせ
て照射しているが、基板のエッチングに手間がかかる
上、照射光が紫外光であるため、マスク合せがしにくい
という問題点を有していた。そこで本発明はこのような
問題点を解決するもので、その目的とするところは、MO
CVD法で化合物半導体薄膜を成長した際、活性層中のウ
インド領域の場所を簡単に判別できる製造方法を提供す
るところにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の半導体レーザの製造方法は、III族元素を含
む有機金属化合物を原料とするMOCVD法によって、 単結晶半導体基板上に第1のクラッド層を形成する第
1の工程と、 前記第1のクラッド層上に、発光領域とウィンド領域
とから成る活性層を形成する第2の工程と、 前記活性層上に第2のクラッド層を形成する第3の工
程と、 を少なくとも含む化合物半導体薄膜の形成工程を実施
し、 前記第2の工程では、前記発光領域を形成すると同時
に、共振器の端面となる近傍のみに紫外光を照射して、
前記発光領域よりもバンドギャップエネルギーの大きな
前記ウィンド領域を形成し、 最上層に位置する前記化合物半導体薄膜の形成時に、
前記紫外光の光強度を増加させて、前記ウィンド領域の
上部に位置する前記最上層の前記化合物半導体薄膜に前
記紫外光を照射してその表面に損傷を与えることを特徴
とする。
〔作用〕
本発明の上記の構成によれば、活性層の成長中に共振
器の端面となる近傍のみに紫外光を照射することで、共
振器端面を劣化することなく、発光領域よりもバンドギ
ャップエネルギーの大きなウィンド領域を形成すること
ができる。しかも、最上層に位置する化合物半導体薄膜
の形成時に、紫外光の光強度を増加させて、ウィンド領
域の上部に位置する最上層の化合物半導体薄膜に紫外光
を照射して、その表面に損傷を与えて損傷部を形成して
いる。この損傷部の直下にはウインド領域が形成されて
いるので、損傷部を目印にレーザチップに劈開すること
ができる。
〔実施例〕
第1図は、本発明の実施例におけるウインド型ダブル
ヘテロ半導体レーザの主要断面図である。(102)のn
型GaAs基板上に、(103)のn型GaAsバッファ層、(10
4)のn型Al0.4Ga0.6Asクラッド層、(109)のAl0.15Ga
0.85As活性層、(105)の、p型Al0.4Ga0.6Asクラッド
層、(106)のp型GaAsキャップ層、(107)のn型GaAs
ブロッキング層を順次、MOCVD法で積層形成する。活性
層を形成する時には、劈開面近傍に紫外光を照射するこ
とにより、MOCVD法のIII族原料であるTMG、TMA等の有機
金属原料の分解効率が、光照射部のみで異なるため、劈
開面近傍のみをアルミニウム含有量の多いAl0.2Ga0.8As
ウインド領域が(110)の部分に形成される。さらに(1
07)のn型ブロッキング層を形成する時に光強度を上げ
て紫外光を照射し、劈開面近傍の表面に損傷を与え、
(112)の表面損傷領域を形成する。しかるのち(107)
のブロッキング層をストライプ状にエッチングして、
(108)のp型オーミック電極、(101)のn型オーミッ
ク電極を形成し、第2図に示す劈開前のウインド型ダブ
ルヘテロ構造半導体レーザのウェハーを製造する。その
後、劈開面近傍の(211)の表面損傷領域に沿って、劈
開を行ない、共振器を形成して利得導波型のウインド型
ダブルヘテロ構造半導体レーザが得られる。
第3図に、ウインド型ダブルヘテロ構造半導体レーザ
製造装置の主要構成図を示す。(309)の原料ガス導入
系から(310)の反応管中に原料ガスを入れ、(311)の
加熱された基板上に流して化合物半導体薄膜を成長させ
る。ウインド領域の形成には、活性層成長中に、(30
1)のエキシマーレーザからの紫外光を、(302)のシリ
ンドリカルレンズで整形して、(303)のミラーで反射
させ(304)、(305)の合成石英レンズで平行ビームと
する。(306)のストライプパターンを形成したマスク
を通し、(307)の縮小レンズで基板上にストライプパ
ターンの焦点を結ばせる。
第1図の活性層のエネルギーバンドの光共振器方向の
分布を第4図に示す。劈開面近傍のウインド領域はアル
ミニウムの含有量が多い組成となっているため、発光領
域のEgはウインド領域のEgよりも十分大きくなる。その
結果、レーザ光は劈開面近傍ではほとんど吸収されるこ
とがない。従って共振器端面の破壊の原因となる光電力
の集中がなく、半導体レーザの最大出力は大きく、かつ
寿命を飛躍的に延ばすことができる。
第5図は本発明の他の実施例におけるウインド型ダブ
ルヘテロ構造半導体レーザの主要断面図である。(50
2)のn型GaAs基板上に(503)のn型GaAsバッファ層、
(504)のn型Al0.4Ga0.6Asクラッド層、(509)のAl
0.15Ga0.85As活性層と、(505)の逆メサ形状リブ型に
形成されたp型Al0.4Ga0.6Asクラッド層及び(508)の
p型GaAsコンタクト層から成り、活性層の劈開面近傍の
(510)の部分にAl0.22Ga0.78Asウインド領域が形成さ
れていいる。さらに(510)ウインド領域の上部に(50
8)の表面に損傷のあるp型GaAsコンタクト層が形成さ
れている。リブの両端は(506)のZnSe等のII−VI族化
合物半導体で埋め込まれている。(508)のコンタクト
層の上面のZnSe層は、エッチング工程によってとられて
おり(507)のp型オーミック電極が形成されている。
(501)のn型オーミック電極が形成され、(507)と
(501)の電極の間に電流を順方向に流すことにより(5
09)の活性層に電荷注入が起こり、キャリア再結合の発
光が共振器端面間で増幅されてレーザ光が発振される。
その場合(506)のZnSe層は10MΩcm以上の比抵抗を有し
ており、注入電流はリブの部分以外を流れることはほと
んどない。従ってレーザ発振はリブ直下の活性層のみで
おこりむだな電流が流れないので、しきい電流は減少す
る。また、ZnSe層の屈折率は2.53であり、活性層のAlGa
Asの屈折率より小さい。従って、リブ直下部と、それ以
外の部分の有効屈折率は、外側で小となるため、光閉じ
込め型の導波路が形成される。従って、発振光の横モー
ドは基本横モードのみの発振が可能となる。更に活性層
の共振器対面近傍に発光領域よりもEgの大きなウインド
領域を有するためレーザ発振光は端面近傍で吸収され
ず、端面の破壊が防止され半導体レーザの最大光出力は
大きくなり寿命も飛躍的に延びる。
第6図は第5図のウインド型ダブルヘテロ半導体レー
ザの製造工程を示す図である。(601)のn型GaAsバッ
ファ層(605)のn型Al0.4Ga0.6Asクラッド層、(607)
の、Al0.15Ga0.85As活性層、(603)のp型Al0.4Ga0.6A
sクラッド層、(602)のp型GaAsコンタクト層を順次積
層する。活性層を形成する時には、劈開面近傍に紫外光
を照射することにより、MOCVD法のIII族原料であるTM
G、TMA等の有機金属原料の分解効率が、光照射部のみで
異なるため、劈開面近傍のみをアルミニウム含有量の多
いAl0.22Ga0.78As層が(604)の部分に形成される。さ
らに(602)のp型GaAsコンタクト層を形成する時に光
強度を上げて紫外光を照射し、劈開面近傍の表面に損傷
を与える。(第6図(b)) 次に通常のフォト工程によってストライプ状のリブを
形成する(第6図(c))。次にまたMOCVD法により(6
08)のZnSe層を埋め込み成長する(第6図(d))。次
に再度フォト工程によりリブの上のZnSe層をエッチング
する(第6図(e))。次に(609)のp型オーミック
電極、(610)のn型オーミック電極を形成し、劈開前
のウインド型ダブルヘテロ構造レーザのウエハーを製造
する。その後、劈開面近傍の表面損傷領域に沿って、劈
開を行ない共振器を形成してウインド型ダブルヘテロ構
造半導体レーザが得られる。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明によれば、ウインド領域の成
長後、紫外光の光強度を増加させてウインド領域上部の
化合物半導体薄膜の表面に損傷を与える工程を含むこと
により、MOCVD法でウインド法ダブルヘテロ構造をもつ
ウエハーを成長後、レーザチップに劈開する際、ウイン
ド領域の場所が外観で判別できるため、成長前に単結晶
化合物半導体基板に目印となる溝をエッチングにより形
成する工程や、前記の溝に合わせて紫外光を照射する工
程が必要なくなり、製造工程の大幅な短縮が行なえる。
その結果、歩留りも向上し、共振器端面の劣化のなく、
最大光出力の大きい長寿命の半導体レーザを簡単に低い
製造コストで製造できるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(c)は本発明のウインド型ダブルヘテ
ロ構造半導体レーザの実施例を示す主要断面図である。 第2図は本発明の、劈開前のウインド型ダブルヘテロ構
造半導体レーザのウエハーを示す斜視図である。 第3図は本発明のウインド型ダブルヘテロ構造半導体レ
ーザの製造装置の主要構成図である。 第4図は本発明のウインド型ダブルヘテロ構造半導体レ
ーザの活性層共振器のエネルギバンド分布図である。 第5図(a)〜(c)は本発明のウインド型ダブルヘテ
ロ構造半導体レーザの他の実施例を示す主要断面図であ
る。 第6図(a)〜(g)は本発明のウインド型ダブルヘテ
ロ構造半導体レーザの他の実施例を示す製造工程図であ
る。 第7図(a)〜(c)は従来のウインド型ダブルヘテロ
構造半導体レーザの主要断面図である。 (101)、(201)、(501)、(610)、(701)……n
型オーミック電極 (103)、(203)、(503)、(606)、(703)……n
型GaAsバッファ層 (106)、(206)、(706)……p型GaAsキャップ層 (107)、(207)、(707)……n型GaAsブロッキング
層 (108)、(208)、(507)、(609)、(708)……p
型オーミック電極 (506)、(608)……ZnSe埋め込み層 (508)、(602)……p型GaAsコンタクト層 (112)、(211)、(512)……表面損傷領域 (302)……シリンドリカルレンズ (303)……誘電多層膜ミラー (304)……合成石英凹レンズ (305)……合成石英凸レンズ (308)……高周波発振器 (309)……ガス供給系 (310)……反応管 (312)……排気系

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】III族元素を含む有機金属化合物を原料と
    するMOCVD法によって、 単結晶半導体基板上に第1のクラッド層を形成する第1
    の工程と、 前記第1のクラッド層上に、発光領域とウィンド領域と
    から成る活性層を形成する第2の工程と、 前記活性層上に第2のクラッド層を形成する第3の工程
    と、 を少なくとも含む化合物半導体薄膜の形成工程を実施
    し、 前記第2の工程では、前記発光領域を形成すると同時
    に、共振器の端面となる近傍のみに紫外光を照射して、
    前記発光領域よりもバンドギャップエネルギーの大きな
    前記ウィンド領域を形成し、 最上層に位置する前記化合物半導体薄膜の形成時に、前
    記紫外光の光強度を増加させて、前記ウィンド領域の上
    部に位置する前記最上層の前記化合物半導体薄膜に前記
    紫外光を照射してその表面に損傷を与えることを特徴と
    する半導体レーザの製造方法。
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