JP2669142B2 - ウィンドウ構造半導体レーザの製造方法 - Google Patents
ウィンドウ構造半導体レーザの製造方法Info
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- JP2669142B2 JP2669142B2 JP30958790A JP30958790A JP2669142B2 JP 2669142 B2 JP2669142 B2 JP 2669142B2 JP 30958790 A JP30958790 A JP 30958790A JP 30958790 A JP30958790 A JP 30958790A JP 2669142 B2 JP2669142 B2 JP 2669142B2
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- semiconductor laser
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高出力動作に適するウィンドウ構造半導体レ
ーザの製造方法に関する。
ーザの製造方法に関する。
半導体レーザは光通信・光情報処理用光源等に広く用
いられている。光情報処理用光源に用いられる短波長系
半導体レーザにはキャタストロフィクオプティカルダメ
ージ（COD）と呼ばれる端面破壊が起こり、高出力動作
上の大きな問題があり、種々のウィンドウ構造半導体レ
ーザが研究開発及び試作されている。
いられている。光情報処理用光源に用いられる短波長系
半導体レーザにはキャタストロフィクオプティカルダメ
ージ（COD）と呼ばれる端面破壊が起こり、高出力動作
上の大きな問題があり、種々のウィンドウ構造半導体レ
ーザが研究開発及び試作されている。
ウィンドウ構造半導体レーザの単純な概念図を第３図
に示す。レーザ共振器端面60の近傍61には、活性層より
バンドギャップの大きな材料を配し、光の吸収を押える
ものである。その最も単純な構成は端面近傍において活
性層40を消失させることである。しかしながら、一般に
は活性層を部分的に消失させるには一様に形成された活
性層を部分的に除去するプロセスや、除去後にバンドギ
ャップの大きな半導体層を付加する等の複雑な製造プロ
セスを必要とする。このため、一様に作製した活性層の
バンドギャップを部分的に高める製造プロセス等がその
解決策としてとられてもいる。しかしながら、活性層を
エピタキシャル成長する際に部分的かつ自動的に消失す
る工程を確立すれば容易に第３図に記載されたウィンド
ウ構造を形成でき、除去等の製造プロセスを必要としな
くなる。本発明の目的は、レーザ共振器端面近傍におけ
る活性層の消失を、活性層のエピタキシャル成長工程で
行なえるようにしたウィンドウ構造半導体レーザの製造
方法を提供することにある。
に示す。レーザ共振器端面60の近傍61には、活性層より
バンドギャップの大きな材料を配し、光の吸収を押える
ものである。その最も単純な構成は端面近傍において活
性層40を消失させることである。しかしながら、一般に
は活性層を部分的に消失させるには一様に形成された活
性層を部分的に除去するプロセスや、除去後にバンドギ
ャップの大きな半導体層を付加する等の複雑な製造プロ
セスを必要とする。このため、一様に作製した活性層の
バンドギャップを部分的に高める製造プロセス等がその
解決策としてとられてもいる。しかしながら、活性層を
エピタキシャル成長する際に部分的かつ自動的に消失す
る工程を確立すれば容易に第３図に記載されたウィンド
ウ構造を形成でき、除去等の製造プロセスを必要としな
くなる。本発明の目的は、レーザ共振器端面近傍におけ
る活性層の消失を、活性層のエピタキシャル成長工程で
行なえるようにしたウィンドウ構造半導体レーザの製造
方法を提供することにある。
上記目的を達成するための本発明のウィンドウ構造半
導体レーザの製造方法は、２つの選択エピタキシャル成
長用のマスクにより挟まれたストライプ状の窓領域がス
トライプ方向で幅が周期的に異なる形状のマスクパター
ンが形成された半導体ウェハ上に、有機金属気相成長法
または分子線エピタキシ，ガスソース分子線エピタキシ
法あるいはケミカルビームエピタキシ法等により活性層
を含む半導体レーザの多層ヘテロ構造をエピタキシャル
成長することにより、前記活性層を前記ストライプ状の
窓領域内で周期的に存在・消失せしめ、前記活性層が消
失した部分において、レーザ共振器端面を形成すること
を特徴とする。また、選択エピタキシャル成長を行なう
際選択エピタキシャル用のマスクパターン上に結晶が析
出し、上記手段に障害が生じる場合においては、エピタ
キシャル成長に用いる原料ガス中にハロゲン元素を含む
ガス及び原料を付加し、上記手段が有効に幅広く応用で
きるようにする手段をも与えるものである。
導体レーザの製造方法は、２つの選択エピタキシャル成
長用のマスクにより挟まれたストライプ状の窓領域がス
トライプ方向で幅が周期的に異なる形状のマスクパター
ンが形成された半導体ウェハ上に、有機金属気相成長法
または分子線エピタキシ，ガスソース分子線エピタキシ
法あるいはケミカルビームエピタキシ法等により活性層
を含む半導体レーザの多層ヘテロ構造をエピタキシャル
成長することにより、前記活性層を前記ストライプ状の
窓領域内で周期的に存在・消失せしめ、前記活性層が消
失した部分において、レーザ共振器端面を形成すること
を特徴とする。また、選択エピタキシャル成長を行なう
際選択エピタキシャル用のマスクパターン上に結晶が析
出し、上記手段に障害が生じる場合においては、エピタ
キシャル成長に用いる原料ガス中にハロゲン元素を含む
ガス及び原料を付加し、上記手段が有効に幅広く応用で
きるようにする手段をも与えるものである。
本発明の作用を第２図を用いて説明する。選択エピタ
キシャル成長においては、成長層の形状はある面方位に
より決まる特徴を呈する。第２図は（001）ウェハ10上
に（110）方向に長いストライプ状の窓領域20aをもつマ
スク20を用いて選択エピタキシャル成長したときの様子
を示す。窓領域の20aの幅により、ある厚さのエピタキ
シャル層を形成した場合、厚さに差が生じる、幅が狭い
ときには三角形状の成長が行なわれ、その状態で成長は
停止する。一方幅が広い時にはまた台形形状にあり、さ
らに、その上にエピタキシャル成長が可能である。当然
成長を続ければ同様に三角形状をなし成長が停止する。
三角形状と台形形状が混存する状況下で活性層を成長す
れば、第２図に示すように台形形状のメサ上には活性層
が存在し、三角形状のメサ上には活性層はエピタキシャ
ル成長しない。この状況をレーザの共振器方向に生じさ
せるものが本発明の根本的な手段である。
キシャル成長においては、成長層の形状はある面方位に
より決まる特徴を呈する。第２図は（001）ウェハ10上
に（110）方向に長いストライプ状の窓領域20aをもつマ
スク20を用いて選択エピタキシャル成長したときの様子
を示す。窓領域の20aの幅により、ある厚さのエピタキ
シャル層を形成した場合、厚さに差が生じる、幅が狭い
ときには三角形状の成長が行なわれ、その状態で成長は
停止する。一方幅が広い時にはまた台形形状にあり、さ
らに、その上にエピタキシャル成長が可能である。当然
成長を続ければ同様に三角形状をなし成長が停止する。
三角形状と台形形状が混存する状況下で活性層を成長す
れば、第２図に示すように台形形状のメサ上には活性層
が存在し、三角形状のメサ上には活性層はエピタキシャ
ル成長しない。この状況をレーザの共振器方向に生じさ
せるものが本発明の根本的な手段である。
第１図を用いてさらに説明していく。半導体ウェハ10
上には選択エピタキシャル用マスク20により形成された
幅が周期的に変化するマスクパターンが形成されている
（第１図（ａ））。Ａの領域は幅がせまく、Ｂの領域で
広くなっている。このマスク上に選択エピタキシャル成
長すると、エピタキシャル成長層30は、第１図（ｂ）に
示すように、幅のせまいＡ領域では三角形状に、Ｂ領域
では台形状になる。この状況下で活性層をエピタキシャ
ル成長すればＢ領域にのみ活性層が存在する。さらに活
性層上にエピタキシャル成長をした後に選択エピタキシ
ャル用マスクを除去し、一様にエピタキシャル成長層を
ウェハ全体に形成すれば、第３図に示したウィンドウ構
造半導体レーザが作製される。当然、共振器端面はＡの
領域でへき開により形成する。
上には選択エピタキシャル用マスク20により形成された
幅が周期的に変化するマスクパターンが形成されている
（第１図（ａ））。Ａの領域は幅がせまく、Ｂの領域で
広くなっている。このマスク上に選択エピタキシャル成
長すると、エピタキシャル成長層30は、第１図（ｂ）に
示すように、幅のせまいＡ領域では三角形状に、Ｂ領域
では台形状になる。この状況下で活性層をエピタキシャ
ル成長すればＢ領域にのみ活性層が存在する。さらに活
性層上にエピタキシャル成長をした後に選択エピタキシ
ャル用マスクを除去し、一様にエピタキシャル成長層を
ウェハ全体に形成すれば、第３図に示したウィンドウ構
造半導体レーザが作製される。当然、共振器端面はＡの
領域でへき開により形成する。
以下実施例を用いて説明する。GaAsウェハ10上に、最
初に、第１図（ａ）に示すように、選択エピタキシャル
用マスク20をSiO2で形成した。窓領域幅は、狭いＡの領
域では２μm,Bの領域では５μｍとした。このウェハ上
にGa0.5In0.5Pでなる厚さ1.5μｍのｎ型のクラッド層，
Ga0.87In0.13As0.75P0.25でなる厚さ800Åの活性層，Ga
0.5In0.5PでなるＰ型のクラッド層,GaAsでなる厚さ0.3
μｍのキャップ層を形成した、このときＡ領域ではｎ型
のクラッド層を成長した時点で三角形状を呈し、活性層
はＡ領域から消失した。さらに選択エピタキシャル用マ
スクを除去後、ｎ型のGa0.5In0.5Pでなる層とＰ型GaAs
でなる層を一様に積層し、Zn拡散により電流注入領域を
決定した。
初に、第１図（ａ）に示すように、選択エピタキシャル
用マスク20をSiO2で形成した。窓領域幅は、狭いＡの領
域では２μm,Bの領域では５μｍとした。このウェハ上
にGa0.5In0.5Pでなる厚さ1.5μｍのｎ型のクラッド層，
Ga0.87In0.13As0.75P0.25でなる厚さ800Åの活性層，Ga
0.5In0.5PでなるＰ型のクラッド層,GaAsでなる厚さ0.3
μｍのキャップ層を形成した、このときＡ領域ではｎ型
のクラッド層を成長した時点で三角形状を呈し、活性層
はＡ領域から消失した。さらに選択エピタキシャル用マ
スクを除去後、ｎ型のGa0.5In0.5Pでなる層とＰ型GaAs
でなる層を一様に積層し、Zn拡散により電流注入領域を
決定した。
上記のエピタキシャル成長は減圧70Torrでの有機金属
気相成長法により行った。上述の材料系はGaAsに格子整
合するInGaAsP系である。しかしながらGaAs上のAlGaAs
系によるレーザには選択エピタキシャル用マスク上に多
結晶が析出するため、70Torrの減圧有機金属気相成長法
では所望の形状が得られない。そこでAlGaAs系のレーザ
に対しては以下の実施方法によってウィンドウ構造レー
ザを試作した。
気相成長法により行った。上述の材料系はGaAsに格子整
合するInGaAsP系である。しかしながらGaAs上のAlGaAs
系によるレーザには選択エピタキシャル用マスク上に多
結晶が析出するため、70Torrの減圧有機金属気相成長法
では所望の形状が得られない。そこでAlGaAs系のレーザ
に対しては以下の実施方法によってウィンドウ構造レー
ザを試作した。
半導体ウェハ10としてはGaAs基板上にGa0.5In0.5Pが
一様に成長されたエピタキシャル成長ウェハを用いた。
マスクのパターンの形成に関しては前述と同じである。
選択エピタキシャル用マスクを形成した半導体ウェハ上
にAl0.4Ga0.6Asでなる厚さ1.5μｍのｎ型クラッド層,Ga
Asでなる厚さ800Åの活性層、Al0.4Ga0.6Asでなる厚さ
１μｍのＰ型のクラッド層、GaAsでなる厚さ0.3μｍの
キャップ層を形成した。この結晶成長の工程においては
少量のH2で希釈したHClガスを原料ガスとともに反応管
に導入した。これにより70Torrの減圧有機金属気相成長
法によっても選択エピタキシャル用マスク上への多結晶
析出が防げ、所望の形状が得られるようになった。選択
エピタキシャル用マスクを除去後、ｎ型のAl0.4Ga0.6As
でなる層とＰ型のGaAsでなる層を一様に積層し、InGaAs
P/GaAsレーザの実施例のときと同様にZn拡散により電流
注入領域を制限し半導体レーザとした。
一様に成長されたエピタキシャル成長ウェハを用いた。
マスクのパターンの形成に関しては前述と同じである。
選択エピタキシャル用マスクを形成した半導体ウェハ上
にAl0.4Ga0.6Asでなる厚さ1.5μｍのｎ型クラッド層,Ga
Asでなる厚さ800Åの活性層、Al0.4Ga0.6Asでなる厚さ
１μｍのＰ型のクラッド層、GaAsでなる厚さ0.3μｍの
キャップ層を形成した。この結晶成長の工程においては
少量のH2で希釈したHClガスを原料ガスとともに反応管
に導入した。これにより70Torrの減圧有機金属気相成長
法によっても選択エピタキシャル用マスク上への多結晶
析出が防げ、所望の形状が得られるようになった。選択
エピタキシャル用マスクを除去後、ｎ型のAl0.4Ga0.6As
でなる層とＰ型のGaAsでなる層を一様に積層し、InGaAs
P/GaAsレーザの実施例のときと同様にZn拡散により電流
注入領域を制限し半導体レーザとした。
本実施例では半導体レーザの多層膜ヘテロ構造のエピ
タキシャル成長は有機金属気相成長法を用いたが、分子
線エピタキシ法（MBE）、ガスソース分子線エピタキシ
ャル法、あるいはケミカルビームエピタキシ法を用いて
もよい。
タキシャル成長は有機金属気相成長法を用いたが、分子
線エピタキシ法（MBE）、ガスソース分子線エピタキシ
ャル法、あるいはケミカルビームエピタキシ法を用いて
もよい。
〔発明の効果〕 以上説明したように、エピタキシャル成長中に活性層
を周期的に存損消失せしめることが容易にでき、第３図
に記載される最も単純なウィンドウ構造半導体レーザを
工程数を少なくして作製できる。
を周期的に存損消失せしめることが容易にでき、第３図
に記載される最も単純なウィンドウ構造半導体レーザを
工程数を少なくして作製できる。
第１図は本発明の製造方法の簡単な説明図、第２図は本
発明の作用を表わす簡単な説明図、第３図はウィンドウ
構造半導体レーザの単純な概念図である。 10……半導体ウェハ、20……選択エピタキシャル用マス
ク、30,50……エピタキシャル層、40……活性層であ
る。
発明の作用を表わす簡単な説明図、第３図はウィンドウ
構造半導体レーザの単純な概念図である。 10……半導体ウェハ、20……選択エピタキシャル用マス
ク、30,50……エピタキシャル層、40……活性層であ
る。
Claims (2)
- 【請求項１】ストライプ状の開口部（窓領域）がストラ
イプ長手方向で幅が周期的に異なるパターンを有する選
択エピタキシャル用マスクを半導体ウェハ上に形成する
工程と、ウェハ上の１層目の半導体層の断面形状が、幅
の狭い窓領域で三角形，幅の広い窓領域で台形状となる
ようエピタキシャル成長し、さらに続いて台形状半導体
層上に活性層を含む多層構造を積層する選択エピタキシ
ャル成長工程と、前記選択エピタキシャル用マスクを除
去した後、再度エピタキシャル成長し、前記活性層を含
む半導体層を埋め込む工程と、前記幅の狭い窓領域部分
で個々のチップに分離する工程とを少くとも備えたこと
を特徴とするウィンドウ構造半導体レーザの製造方法。 - 【請求項２】請求項１記載の半導体レーザの製造方法に
おいて、前記選択エピタキシャル成長工程を、ハロゲン
元素を含むガス、あるいはハロゲン元素を分子に含む有
機原料を添加あるいは使用した有機金属気相成長法によ
り行うことを特徴とするウィンドウ構造半導体レーザの
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30958790A JP2669142B2 (ja) | 1990-11-15 | 1990-11-15 | ウィンドウ構造半導体レーザの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30958790A JP2669142B2 (ja) | 1990-11-15 | 1990-11-15 | ウィンドウ構造半導体レーザの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04180686A JPH04180686A (ja) | 1992-06-26 |
| JP2669142B2 true JP2669142B2 (ja) | 1997-10-27 |
Family
ID=17994832
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30958790A Expired - Fee Related JP2669142B2 (ja) | 1990-11-15 | 1990-11-15 | ウィンドウ構造半導体レーザの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2669142B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07226566A (ja) * | 1994-02-10 | 1995-08-22 | Nec Corp | 量子井戸半導体レーザおよびその製造方法 |
| US5574742A (en) * | 1994-05-31 | 1996-11-12 | Lucent Technologies Inc. | Tapered beam expander waveguide integrated with a diode laser |
| KR100558678B1 (ko) | 2001-06-01 | 2006-03-10 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 폴리실리콘 결정화방법 |
| TW548717B (en) * | 2001-07-27 | 2003-08-21 | Toshiba Kk | Method and mask for manufacturing array substrate |
-
1990
- 1990-11-15 JP JP30958790A patent/JP2669142B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04180686A (ja) | 1992-06-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |