JP2656397B2 - 可視光レーザダイオードの製造方法 - Google Patents

可視光レーザダイオードの製造方法

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JP2656397B2 JP3106783A JP10678391A JP2656397B2 JP 2656397 B2 JP2656397 B2 JP 2656397B2 JP 3106783 A JP3106783 A JP 3106783A JP 10678391 A JP10678391 A JP 10678391A JP 2656397 B2 JP2656397 B2 JP 2656397B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は可視光レーザダイオー
ドの製造方法に関し、特にリッジ導波路型の半導体レー
ザのリッジ埋め込み工程時にリン抜け等に起因するダブ
ルヘテロ構造の劣化を防止できる可視光レーザダイオー
ドの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図３はＡｌＧａＩｎＰ系のダブルヘテロ
構造を有する従来のリッジ導波路型可視光レーザダイオ
ードを示す斜視図であり、図において、１はｎ型ＧａＡ
ｓ基板である。ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ下クラッド層２は基
板１上に配置され、ＧａＩｎＰ活性層３は下クラッド層
２上に配置され、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ光ガイド層４は活
性層３上に配置され、ｐ型ＧａＩｎＰエッチングストッ
パ層５は光ガイド層４上に配置され、ｐ型ＡｌＧａＩｎ
Ｐ上クラッド層６はエッチングストッパ層５上に配置さ
れ、ｐ型ＧａＡｓキャップ層７は上クラッド層６上に配
置される。上クラッド層６及びキャップ層７はエッチン
グストッパ層を利用した選択エッチングによりエッチン
グ成形され、共振器端面１３，１４をつなぐストライプ
状のリッジ１０が形成されている。ｎ型ＧａＡｓ電流ブ
ロック層８はこのリッジ部１０を埋め込むようにエッチ
ングストッパ層５上に配置され、ｐ型ＧａＡｓコンタク
ト層９は電流ブロック層８上及びリッジ部１０上に配置
される。ｎ側電極１１及びｐ側電極１２は基板１裏面及
びコンタクト層９上にそれぞれ設けられる。
【０００３】次にこの従来の可視光レーザダイオードの
製造工程について説明する。図４及び図５は図３の可視
光半導体レーザの製造フローを示す断面工程図であり、
これら図において、図３と同一符号は同一又は相当部分
であり、２０はＳｉＮx 膜、２１はＡｓソースとして供
給されるアルシン（ＡｓＨ3 ）、２２はＧａソースとし
て供給されるトリメチルガリウム（ＴＭＧ）である。
【０００４】まず、図４(a) に示すように、ｎ型ＧａＡ
ｓ基板１上に、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ下クラッド層２，Ｇ
ａＩｎＰ活性層３，ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ光ガイド層４，
ｐ型ＧａＩｎＰエッチングストッパ層５，ｐ型ＡｌＧａ
ＩｎＰ上クラッド層６，及びｐ型ＧａＡｓキャップ層７
を結晶成長する。この後キャップ層７上に図４(b) に示
すようにＳｉＮX 膜２０を蒸着し、これを写真製版とエ
ッチング技術を用いて図４(c) に示すようにストライプ
状にパターニングする。そして、パターニングされたＳ
ｉＮx 膜２０をマスクとして、図４(d) に示すようにエ
ッチングストッパ層５を利用した選択エッチングにより
ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ上クラッド層６，及びｐ型ＧａＡｓ
キャップ層７の一部をエッチング除去してリッジ１０を
形成する。次に、リッジ１０上のＳｉＮX 膜２０を選択
成長のマスクとして、ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層を選
択成長（ＳｉＮX 膜４上以外の領域上にｎ型ＧａＡｓは
成長する）して、リッジ１０を埋め込む。この時、Ａｓ
ソースとしてはＡｓＨ3 が、ＧａソースとしてはＴＭＧ
が用いられるが、ＧａソースとしてＴＭＧを用いると図
５(a) に示すようにＡｌＧａＩｎＰ系の材料のリッジ１
０の側壁上にはｎ型ＧａＡｓ層は成長せず、ＧａＩｎＰ
エッチングストッパ層５平面上に平坦に成長していく。
こうして図５(b) に示すようにｎ型ＧａＡｓ電流ブロッ
ク層８の成長が終了した後、ＳｉＮx 膜２０は除去し、
３回目の結晶成長により図５(c) に示すように電流ブロ
ック層８上及びリッジ部１０上にｐ型ＧａＡｓコンタク
ト層９を形成する。このような結晶成長工程の後、コン
タクト層９上及び基板１裏面に電極をスパッタ等により
形成し、さらに個々のチップに分割することにより図３
に示す可視光レーザダイオードが完成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の可視光レーザダ
イオードの製造方法は以上のように構成されており、２
回目の結晶成長によるｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層の形
成工程において、そのガリウムソースとしてＴＭＧを用
いているため、ＧａＡｓがＡｌＧａＩｎＰ系の材料で構
成されるリッジの側壁上に成長せず、このため２回目エ
ピタキシャル成長工程時にリッジサイドがＡｓＨ3 圧中
で長時間高温にさらされるため、リン抜けが生じ、ダブ
ルヘテロ構造がダメージを受け素子特性が劣化するとい
う問題点があった。
【０００６】ところで、ＧａＡｓ埋め込み層を形成する
際、図６に示すようにガリウムソースとしてトリエチル
ガリウム（ＴＥＧ）２５を用いれば、リッジの両側壁上
にＧａＡｓ８′を成長させることができ、これにより、
リッジの両側壁をＧａＡｓでカバーできるが、図６(a)
に示すようにエッチングストッパ層平面上とリッジ側壁
上の両方から成長が進行するため、図６(b) に示すよう
に埋め込み層８′内に空洞３０が形成され、このため電
流ブロック特性に悪影響を与えるという問題がある。
【０００７】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、２回目エピタキシャル成長工
程時、すなわち、ｎ型ＧａＡｓを選択成長する時、Ａｌ
ＧａＩｎＰ系のリッジ側壁がＡｓＨ3 圧中で高温にさら
され、リッジ側壁よりリン抜け等が生じ、ダブルヘテロ
構造がダメージを受けることを防ぐことができ、かつ信
頼性の高い埋め込みブロック層を形成できる可視光レー
ザダイオードの製造方法を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明に係る可視光レ
ーザダイオードの製造方法は、リッジサイドをＧａＡｓ
層により埋め込む２回目エピタキシャル成長工程を、ト
リエチルガリウム（ＴＥＧ）をガリウムソースとして第
１層目のＧａＡｓ層を形成する工程と、該第１層目のＧ
ａＡｓ層上にトリメチルガリウム（ＴＭＧ）をガリウム
ソースとして第２層目のＧａＡｓ層を形成する工程とを
含む２層結晶成長としたものである。
【０００９】
【作用】この発明においては、ＧａＡｓ電流ブロック層
を、トリエチルガリウム（ＴＥＧ）をガリウムソースと
して第１層目のＧａＡｓ層を成長し、この後、該第１層
目のＧａＡｓ層上にトリメチルガリウム（ＴＭＧ）をガ
リウムソースとして第２層目のＧａＡｓ層を成長して形
成するにようにしたから、１層目のＧａＡｓ層のＧａソ
ースとしてＴＥＧを用いることによって、リッジに両側
壁上にＧａＡｓを成長させることができ、これにより、
リッジの両側壁をＧａＡｓでカバーできるので、リッジ
の両側壁がＡｓＨ3 雰囲気中で長時間高温にさらされる
ことを防止してダブルヘテロ構造のダメージを低減でき
るとともに、２層目のＧａＡｓ層のＧａソースとしてＴ
ＭＧを用いることによって、全体をＴＥＧを用いて埋め
込んだ場合に問題となる埋め込み層内の空洞の発生を防
止できる。
【００１０】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１は本発明の一実施例による可視光レーザダイ
オードの製造方法により作製した可視光レーザダイオー
ドの構造を示す斜視図である。図において、１はｎ型Ｇ
ａＡｓ基板である。ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ下クラッド層２
は基板１上に配置され、ＧａＩｎＰ活性層３は下クラッ
ド層２上に配置され、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ光ガイド層４
は活性層３上に配置され、ｐ型ＧａＩｎＰエッチングス
トッパ層５は光ガイド層４上に配置され、ｐ型ＡｌＧａ
ＩｎＰ上クラッド層６はエッチングストッパ層５上に配
置され、ｐ型ＧａＡｓキャップ層７は上クラッド層６上
に配置される。上クラッド層６及びキャップ層７はエッ
チングストッパ層を利用した選択エッチングによりエッ
チング成形され、共振器端面１３，１４をつなぐストラ
イプ状のリッジ１０が形成されている。ｎ型ＧａＡｓ電
流ブロック層８を構成する第１のＧａＡｓ層８１はこの
リッジ部１０を埋め込むようにエッチングストッパ層５
上およびリッジ１０の側壁上に配置され、ｎ型ＧａＡｓ
電流ブロック層８を構成する第２のＧａＡｓ層８２は第
１のＧａＡｓ層８１上に配置される。ｐ型ＧａＡｓコン
タクト層９は電流ブロック層８上及びリッジ部１０上に
配置される。ｎ側電極１１及びｐ側電極１２は基板１裏
面及びコンタクト層９上にそれぞれ設けられる。
【００１１】図２は本発明の一実施例による可視光レー
ザダイオードの製造方法を示す断面工程図であり、図に
おいて、図１と同一符号は同一又は相当部分であり、２
０はＳｉＮx 膜、２１はＡｓソースとして供給されるア
ルシン（ＡｓＨ3 ）、２５は第１のＧａＡｓ層を成長す
る際のＧａソースとして供給されるトリエチルガリウム
（ＴＥＧ）、２２は第２のＧａＡｓ層を成長する際のＧ
ａソースとして供給されるトリメチルガリウム（ＴＭ
Ｇ）である。
【００１２】次に本実施例による製造工程について説明
する。第１回目エピタキシャル成長工程及びこれにつづ
くリッジ形成のためのエッチング工程は従来と全く同様
である。即ち、まず、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、層厚約
１．０ミクロンのｐ型ＡｌＧａＩｎＰ下クラッド層２，
層厚約０．０７ミクロンのＧａＩｎＰ活性層３，層厚が
０．３〜０．４ミクロンのｐ型ＡｌＧａＩｎＰ光ガイド
層４，層厚５０〜１００オングストロームのｐ型ＧａＩ
ｎＰエッチングストッパ層５，層厚約０．７ミクロンの
ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ上クラッド層６，及び層厚０．３〜
０．４ミクロンのｐ型ＧａＡｓキャップ層７を結晶成長
する。結晶成長方法としては有機金属気相成長（ＭＯＣ
ＶＤ）法を用いる。この後キャップ層７上にＳｉＮX 膜
２０を蒸着し、これを写真製版とエッチング技術を用い
てストライプ状にパターニングする。そして、パターニ
ングされたＳｉＮx 膜２０をマスクとして、エッチング
ストッパ層５を利用した選択エッチングによりｐ型Ａｌ
ＧａＩｎＰ上クラッド層６，及びｐ型ＧａＡｓキャップ
層７の一部をエッチング除去してリッジ１０を形成す
る。
【００１３】次に、本実施例における２回目エピタキシ
ャル成長工程、即ち、リッジ１０上のＳｉＮX 膜２０を
選択成長のマスクとして、ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層
８０を選択成長（ＳｉＮX 膜４上以外の領域上にｎ型Ｇ
ａＡｓは成長する）して、リッジ１０を埋め込む工程に
ついて説明する。
【００１４】本実施例では、このｎ型ＧａＡｓブロック
層８０を２層のＧａＡｓ層からなるものとし、第１のｎ
型ＧａＡｓ８１はガリウムソースとしてＴＥＧを用いて
成長し、第２のｎ型ＧａＡｓ８２はガリウムソースとし
てＴＭＧを用いて成長している。結晶成長方法はいずれ
もＭＯＣＶＤ法である。
【００１５】まず、ＳｉＮX 膜２０を選択成長のマスク
として、ＡｓソースとしてＡｓＨ3 ２０を、Ｇａソース
としてＴＥＧ２５を用いて結晶成長を行うと、図２(a)
に示すように、ＡｌＧａＩｎＰ等のリンを含む材料から
なるリッジ１０の両側壁２３上にもｎ型ＧａＡｓは成長
する。その結果、結晶成長の初期の段階で、リッジ側壁
２３はｎ型ＧａＡｓ層８２でカバーされることとなり、
２回目のエピタキシャル成長工程において、リッジ側壁
２３がＡｓ雰囲気中で長時間高温にさらされることがな
く、リン系材料からなるリッジの側壁からリンが抜ける
ことを防止できる。
【００１６】ダブルヘテロ構造がダメージを受けない程
度の層厚、例えば０．５ミクロン程度の層厚のｎ型Ｇａ
Ａｓ層８１でリッジ側壁２３をカバーした後、Ｇａソー
スをＴＥＧ２５からＴＭＧ２２に切り替えて、引き続い
て第２のＧａＡｓ層８２を成長する。Ｇａソースとして
ＴＭＧ２２を用いた場合は、従来例の図５で示したよう
に、ｎ型ＧａＡｓは平面（（１００）面）上にのみ結晶
成長し、リッジ側壁上には成長しないため、図２(b) に
示すようにリッジ部１０を平坦に埋め込むことができ、
図６に示すような埋め込み層中の空間３０は生じない。
電流ブロック層８０のトータルの層厚は１．０ミクロン
程度である。
【００１７】第２のＧａＡｓ層８２の成長が終了した後
は、従来例と同様、ＳｉＮx 膜２０を除去して、３回目
のエピタキシャル成長により、電流ブロック層８０上及
びリッジ部１０上に、層厚約３ミクロンのｐ型ＧａＡｓ
コンタクト層を形成する。成長方法はＭＯＣＶＤ法であ
る。このような結晶成長工程の後、コンタクト層９上及
び基板１裏面に電極をスパッタ等により形成し、さらに
個々のチップに分割することにより図１に示す可視光レ
ーザダイオードが完成する。
【００１８】このように本実施例では、ｎ型ＧａＡｓ電
流ブロック層８０を、ＴＥＧをＧａソースとして第１層
目のＧａＡｓ層８１を成長し、この後、該第１層目のＧ
ａＡｓ層８１上にＴＭＧをＧａソースとして第２層目の
ＧａＡｓ層８２を成長して形成するにようにしたから、
リッジの両側壁がＡｓＨ3 雰囲気中で長時間高温にさら
されることを防止してダブルヘテロ構造のダメージを低
減できるとともに、埋め込み層内の空洞の発生を防止で
きる。
【００１９】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、リッ
ジ導波路型の可視光レーザダイオードの製造方法におい
て、リッジサイドをＧａＡｓ層により埋め込む２回目エ
ピタキシャル成長工程を、トリエチルガリウム（ＴＥ
Ｇ）をガリウムソースとして第１層目のＧａＡｓ層を形
成する工程と、該第１層目のＧａＡｓ層上にトリメチル
ガリウム（ＴＭＧ）をガリウムソースとして第２層目の
ＧａＡｓ層を形成する工程とを含む２層結晶成長とした
から、１層目のＧａＡｓ層によりリッジの両側壁をＧａ
Ａｓでカバーでき、リッジの両側壁がＡｓＨ3 雰囲気中
で長時間高温にさらされることを防止してダブルヘテロ
構造のダメージを低減できるとともに、２層目のＧａＡ
ｓ層のＧａソースとしてＴＭＧを用いることによって、
全体をＴＥＧを用いて埋め込んだ場合に問題となる埋め
込み層内の空洞の発生を防止できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例による可視光レーザダイオ
ードの製造方法により作製した可視光レーザダイオード
の構造を示す斜視図である。
【図２】この発明の一実施例による可視光レーザダイオ
ードの製造方法を示す断面工程図である。
【図３】従来の可視光レーザダイオードの構造を示す斜
視図である。
【図４】図３の可視光レーザダイオードの製造工程の一
部を示す断面図である。
【図５】図３の可視光レーザダイオードの製造工程の一
部を示す断面図である。
【図６】ＧａソースとしてＴＥＧを用いてＧａＡｓ電流
ブロック層を成長した際の問題点を説明するための図で
ある。
【符号の説明】
１ ｎ型ＧａＡｓ基板 ２ ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ下クラッド層 ３ ＧａＩｎＰ活性層 ４ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ光ガイド層 ５ ｐ型ＧａＩｎＰエッチングストッパ層 ６ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ上クラッド層 ７ ｐ型ＧａＩｎＰキャップ層 ８０ ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層 ８１ 第１のＧａＡｓ層 ８２ 第２のＧａＡｓ層

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ＧａＡｓ基板上に結晶成長を行いＡｌＧ
    ａＩｎＰ／ＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰのダブルヘテロ
    構造を形成したウエハに、誘電体膜をマスクとしてスト
    ライプ状にリッジを形成した後、上記誘電体膜を選択成
    長のマスクとして有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法を
    用いてＧａＡｓの選択成長を行い、リッジサイドを埋め
    込むＧａＡｓ電流ブロック層を形成した後、上記誘電体
    膜を除去し、再度成長を行い上記電流ブロック層上およ
    びリッジ上にＧａＡｓコンタクト層を形成する可視光レ
    ーザダイオードの製造方法において、上記ＧａＡｓブロ
    ック層を選択成長する工程は、トリエチルガリウム（Ｔ
    ＥＧ）をガリウムソースとして上記リッジサイドの平面
    上及びリッジの側壁上に第１層目のＧａＡｓ層を形成す
    る工程と、該第１層目のＧａＡｓ層の平面上にトリメチ
    ルガリウム（ＴＭＧ）をガリウムソースとして第２層目
    のＧａＡｓ層を形成する工程とを含むことを特徴とする
    可視光レーザダイオードの製造方法。
JP3106783A 1991-04-09 1991-04-09 可視光レーザダイオードの製造方法 Expired - Lifetime JP2656397B2 (ja)

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