JP2736382B2 - Embedded semiconductor laser and method of manufacturing the same - Google Patents

Embedded semiconductor laser and method of manufacturing the same

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    • H01S5/2275Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光通信、光計測その他に用いられるレーザ光
源に関する。特に、AlGaAs系の埋め込み型半導体レーザ
に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a laser light source used for optical communication, optical measurement, and the like. In particular, it relates to an AlGaAs-based embedded semiconductor laser.

〔概要〕〔Overview〕

本発明は、活性層を含むメサ構造の側面に埋め込み層
が形成された構造の埋め込み型半導体レーザおよびその
製造方法において、 結晶面を利用して埋め込み層を選択成長させることに
より、 マスクを使用せずに高精度の埋め込み型半導体レーザ
を製造するものである。
The present invention provides a buried semiconductor laser having a structure in which a buried layer is formed on a side surface of a mesa structure including an active layer, and a method for manufacturing the same, wherein a mask is used by selectively growing a buried layer using a crystal plane. Instead, a highly accurate embedded semiconductor laser is manufactured.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

埋め込み型半導体レーザは、活性層を含むストライプ
状のメサ構造が低屈折率の材料により埋め込まれた構造
をもつ。活性層の領域に電流を流し他の領域には電流が
流れないようにするため、メサ構造の側面に高抵抗の埋
め込み層を選択成長させるか、または亜鉛その他の不純
物を拡散させて活性層の領域への電流通路を形成するこ
とが行われている。
The buried semiconductor laser has a structure in which a striped mesa structure including an active layer is buried with a material having a low refractive index. In order to allow a current to flow in the active layer region and prevent the current from flowing in other regions, a high resistance buried layer is selectively grown on the side surface of the mesa structure, or zinc and other impurities are diffused to form an active layer. The formation of a current path to the area has been performed.

第6図は選択成長による埋め込み型半導体レーザの製
造方法を示す図であり、二つの工程における断面図を示
す。ここでは、基板としてn型GaAsを用い、この基板上
にAlGaAs系の埋め込み型半導体レーザを形成する場合に
ついて説明する。
FIG. 6 is a view showing a method of manufacturing a buried type semiconductor laser by selective growth, and shows sectional views in two steps. Here, a case where n-type GaAs is used as a substrate and an AlGaAs-based buried semiconductor laser is formed on the substrate will be described.

まず、n型GaAs基板61上にn型バッファ層62、n型ク
ラッド層63、活性層64およびp型ガイド層65をこの順序
で結晶成長させる。この後に、p型ガイド層65上にスト
ライプ状のマスク66を取り付け、p型ガイド層65、活性
層64およびn型クラッド層63の一部をエッチングする。
これにより、第6図(a)に示すようなメサ構造が得ら
れる。
First, an n-type buffer layer 62, an n-type cladding layer 63, an active layer 64, and a p-type guide layer 65 are grown on an n-type GaAs substrate 61 in this order. Thereafter, a stripe-shaped mask 66 is attached on the p-type guide layer 65, and a part of the p-type guide layer 65, the active layer 64, and a part of the n-type clad layer 63 are etched.
Thus, a mesa structure as shown in FIG. 6A is obtained.

この後、第6図(b)に示すように、メサ構造の側
面、すなわちエッチングされた領域に、高抵抗の埋め込
み層67を選択成長させる。埋め込み層67としては、それ
自身が高抵抗のものだけでなく、動作時に逆バイアスと
なるpn接合を用いることもできる。
Thereafter, as shown in FIG. 6B, a high-resistance buried layer 67 is selectively grown on the side surface of the mesa structure, that is, on the etched region. As the buried layer 67, not only a buried layer itself but also a pn junction which becomes reverse biased during operation can be used.

さらに、第6図(c)に示すように、マスク66を除去
してp型クラッド層68、p型キャップ層69を生成し、p
型キャップ層69の上およびn型GaAs基板61の裏面に電極
(図示せず)を設ける。
Further, as shown in FIG. 6 (c), the mask 66 is removed to form a p-type cladding layer 68 and a p-type cap layer 69.
An electrode (not shown) is provided on the mold cap layer 69 and on the back surface of the n-type GaAs substrate 61.

第7図は不純物拡散による埋め込み型半導体レーザの
製造方法を示す図であり、三つの工程における断面図を
示す。
FIG. 7 is a view showing a method of manufacturing a buried semiconductor laser by impurity diffusion, and shows sectional views in three steps.

この方法では、まず、第7図(a)に示すように、選
択成長による場合と同様にしてメサ構造を形成する。こ
の後に、エッチングに用いたマスクを除去する。
In this method, first, as shown in FIG. 7A, a mesa structure is formed in the same manner as in the case of selective growth. Thereafter, the mask used for the etching is removed.

次に、第7図(b)に示すように、メサ構造およびn
型クラッド層63の表面にp型クラッド層71、n型電流ブ
ロック層72、p型クラッド層73およびp型キャップ層74
を成長させる。
Next, as shown in FIG. 7 (b), the mesa structure and n
A p-type cladding layer 71, an n-type current blocking layer 72, a p-type cladding layer 73 and a p-type cap layer 74 are formed on the surface of the type cladding layer 63.
Grow.

この後、第7図(c)に示すように、p型キャップ層
74の表面にSiNx膜75を堆積させ、活性層64の領域に窓を
開けて亜鉛を拡散させて亜鉛拡散領域76を形成する。こ
れにより、この領域の電流ブロック層72がp型半導体と
なり、動作時にこの領域に電流を集中させることができ
る。
Thereafter, as shown in FIG. 7 (c), the p-type cap layer
A SiN x film 75 is deposited on the surface of 74, a window is opened in the region of the active layer 64, and zinc is diffused to form a zinc diffusion region 76. Thus, the current block layer 72 in this region becomes a p-type semiconductor, and current can be concentrated in this region during operation.

亜鉛拡散領域76を形成した後、p型キャップ層74の露
出した部分およびSiNx膜75の表面と、n型GaAs基板61の
裏面とに、電極(図示せず)を設ける。
After forming the zinc diffusion region 76, electrodes (not shown) are provided on the exposed portion of the p-type cap layer 74, the surface of the SiN x film 75, and the back surface of the n-type GaAs substrate 61.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

選択成長の場合には、マスク上に付着物が生じないこ
と、および選択成長後にマスクを除去できることが必要
である。しかし、埋め込み層としてAl組成比の高いAlGa
Asを用いると、マスク上に付着物が生じ、しかも、埋め
込み層をエッチングすることなくマスクを除去できるエ
ッチング剤の選択が困難である。
In the case of selective growth, it is necessary that no deposits are formed on the mask and that the mask can be removed after the selective growth. However, AlGa having a high Al composition ratio is used as the buried layer.
If As is used, it is difficult to select an etchant that can remove the mask without etching the buried layer, since an adhering substance is generated on the mask.

また、不純物拡散の場合には、電流を流す領域を狭く
するために、拡散の場所および深さの精度を高める必要
がある。しかし、場所については、SiNx膜に窓を開ける
ためのマスク合わせが必要であり、深さについては、拡
散条件の制御が複雑となるなど、精度がそれほど十分で
はなく、活性層(およびメサ構造)の幅をあまり狭くで
きない欠点があった。
In the case of impurity diffusion, it is necessary to increase the accuracy of the diffusion location and depth in order to narrow the region through which current flows. However, the location requires mask alignment to open a window in the SiN x film, and the depth is not precise enough, such as complicated control of diffusion conditions, and the active layer (and mesa structure) ) Had the drawback that the width could not be reduced too much.

本発明は、以上の問題点を解決し、マスクを用いる必
要なしに選択成長が可能な埋め込み型半導体レーザの構
造およびその製造方法を提供するものである。
The present invention solves the above problems and provides a structure of a buried semiconductor laser capable of selective growth without using a mask and a method of manufacturing the same.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明の第一の観点は埋め込み型半導体レーザの製造
方法であり、メサ構造の側面に第一の材料の層を結晶成
長されるとともに、この第一の材料により上記メサ構造
の上に{111}B面で囲まれた屋根形構造を形成する工
程と、この屋根形構造の{111}B面における結晶成長
が停止した状態で、メサ構造の側面に第一の材料と異な
る第二の材料の層を結晶成長させる工程とを含むことを
特徴とする。
A first aspect of the present invention is a method of manufacturing a buried type semiconductor laser, in which a layer of a first material is crystal-grown on the side surface of a mesa structure, and the first material is used to form a {111 A step of forming a roof-shaped structure surrounded by the {B-plane, and a second material different from the first material on the side of the mesa structure in a state where crystal growth on the {111} B-plane of the roof-shaped structure is stopped. And crystal growing the layer.

メサ構造は活性層を含む層構造をエッチングすること
により得られる。本発明では、(100)GaAs基板上に〈1
10〉方向に沿ってストライプ状に形成したものを用い
る。ここで、( )は結晶面を表し、〈 〉は結晶方向
を表す。また、{ }は等価な結晶面を表す。
The mesa structure is obtained by etching a layer structure including an active layer. According to the present invention, the <1
10> A stripe formed along the direction is used. Here, () indicates a crystal plane, and <> indicates a crystal direction. Further, {} represents an equivalent crystal plane.

本明細書において、「上」とは、基板から離れる方向
をいうものとする。また、「下〕、「横」、「側面」も
同様に、基板を基準とした方向をいうものとする。
In this specification, "up" means a direction away from the substrate. Similarly, “bottom”, “lateral”, and “side” also refer to directions with respect to the substrate.

本発明の第二の観点は上述の方法により製造される埋
め込み型半導体レーザであり、メサ構造の上面に接して
{111}B面で囲まれた屋根形構造を備えたことを特徴
とする。
A second aspect of the present invention is a buried semiconductor laser manufactured by the above-described method, which has a roof-shaped structure in contact with the upper surface of the mesa structure and surrounded by a {111} B plane.

〔作用〕[Action]

(100)GaAs基板上に〈110〉方向に沿ってメサ構造を
形成し、メサ構造の上端部の角度θを125°以下とする
と、成長条件を選択することにより、メサ構造の上に
{111}B面が形成される。この面は、メサ構造の側面
に成長した層の高さがメサ構造の高さと一致するまで、
それ以上に成長することはない。そこで、屋根形構造が
形成された後に、メサ構造の側面に、屋根形構造を形成
した材料と異なる材料の層を選択成長させることができ
る。
If a mesa structure is formed along the <110> direction on a (100) GaAs substrate, and the angle θ of the upper end of the mesa structure is set to 125 ° or less, the growth condition is selected, so that a {111 } The B surface is formed. This plane is maintained until the height of the layer grown on the side of the mesa structure matches the height of the mesa structure.
There is no further growth. Therefore, after the roof structure is formed, a layer of a material different from the material forming the roof structure can be selectively grown on the side surface of the mesa structure.

すなわち、マスクを使用することなく選択成長を行う
ことができる。したがって、選択成長の後にマスクだけ
を除去する必要がなく、埋め込み層の組成に制限がなく
なる。また、マスク合わせの工程が不要となる。
That is, selective growth can be performed without using a mask. Therefore, it is not necessary to remove only the mask after the selective growth, and the composition of the buried layer is not limited. Further, the step of mask alignment becomes unnecessary.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明第一実施例埋め込み型半導体レーザの
製造方法を示す。この例では、基板としてn型GaAsを用
いたものについて説明する。
FIG. 1 shows a method of manufacturing a buried semiconductor laser according to a first embodiment of the present invention. In this example, a substrate using n-type GaAs as a substrate will be described.

まず、第一工程として、(100)n型GaAs基板1上に
活性層4を含む層構造、すなわちn型バッファ層2、p
型クラッド層3、活性層4およびp型ガイド層5をこの
順に結晶成長させる。結晶成長の方法としては、MOCVD
(有機金属化学気相成長法)、MBE(分子線エピタキシ
法)、LPE(液相成長法)その他の従来から用いられて
いる方法を利用できる。
First, as a first step, a layer structure including an active layer 4 on a (100) n-type GaAs substrate 1, that is, an n-type buffer layer 2, p-type
The type clad layer 3, the active layer 4, and the p-type guide layer 5 are grown in this order. MOCVD is used for crystal growth.
(Organic metal chemical vapor deposition), MBE (Molecular beam epitaxy), LPE (Liquid phase epitaxy), and other conventionally used methods can be used.

次に、第二工程として、n型クラッド層3の一部、活
性層4およびp型ガイド層5をエッチングし、層構造
〈110〉方向に沿ったストライプ状のメサ構造に形成す
る。このとき、メサ構造の上端部の角度θを125°以下
となるようにする。
Next, as a second step, a part of the n-type cladding layer 3, the active layer 4 and the p-type guide layer 5 are etched to form a stripe-shaped mesa structure along the layer structure <110> direction. At this time, the angle θ of the upper end of the mesa structure is set to 125 ° or less.

また、メサ構造の幅Wと深さdとの関係については、 d>〔W/2〕tan54°+b を満たすことが必要である。ここで、bは後の工程で形
成される電流ブロック層の厚さである。
The relationship between the width W and the depth d of the mesa structure needs to satisfy d> [W / 2] tan54 ° + b. Here, b is the thickness of the current block layer formed in a later step.

以上の工程により、第1図(a)に示す構造が得られ
る。
Through the above steps, the structure shown in FIG. 1A is obtained.

次に、第三工程として、メサ構造の側面に埋め込み層
を選択成長させる。
Next, as a third step, a buried layer is selectively grown on the side surface of the mesa structure.

第一段階として、MOCVDにより、メサ構造の側面に第
一の材料の層としてp型クラッド層6を結晶成長させる
とともに、この材料によりメサ構造の上に{111}B面
で囲まれた屋根形構造7を形成する。これにより得られ
る構造を第1図(b)に示す。
In the first step, a p-type cladding layer 6 is grown as a first material layer on the side surfaces of the mesa structure by MOCVD, and a roof-shaped structure surrounded by {111} B planes is formed on the mesa structure by this material. Form structure 7. The resulting structure is shown in FIG.

{100}面と{111}B面とのなす角が54°なので、幅
Wの屋根形構造7の高さhは、 h=〔W/2〕tan54° となる。屋根形構造7が形成されると、メサ構造の上面
と側面の層との高さが一致するまで、その表面における
結晶成長が停止する。p型クラッド層6の厚さaはa>
hとなる。
Since the angle between the {100} plane and the {111} B plane is 54 °, the height h of the roof-shaped structure 7 having the width W is h = [W / 2] tan 54 °. When the roof-shaped structure 7 is formed, crystal growth on the surface of the mesa structure is stopped until the heights of the upper surface and the side surface layer of the mesa structure match. The thickness a of the p-type cladding layer 6 is a>
h.

第二段階として、屋根形構造7の{111}B面におけ
る結晶成長が停止した状態で、メサ構造の側面に第一の
材料と異なる第二の材料の層として、厚さbのn型電流
ブロック層8を結晶成長させる。
As a second step, while crystal growth on the {111} B plane of the roof-shaped structure 7 is stopped, an n-type current having a thickness b is formed on a side surface of the mesa structure as a layer of a second material different from the first material. The block layer 8 is crystal-grown.

さらに、第三工程に続く工程として、屋根形構造7お
よびn型電流ブロック層8の上にp型クラッド層9およ
びp型キャップ層10を結晶成長させる。この後に、p型
キャップ層10の上表面および(100)n型GaAs基板1の
裏面に、それぞれ電極11、12を設ける。これにより得ら
れる構造を第1図(c)に示す。
Further, as a step following the third step, a p-type cladding layer 9 and a p-type cap layer 10 are crystal-grown on the roof structure 7 and the n-type current blocking layer 8. Thereafter, electrodes 11 and 12 are provided on the upper surface of the p-type cap layer 10 and the rear surface of the (100) n-type GaAs substrate 1, respectively. The resulting structure is shown in FIG. 1 (c).

n型電流ブロック層8を形成する材料は、その高さが
メサ構造の高さに一致するまで、屋根形構造7の上には
成長できない。したがって、屋根形構造7の領域を上下
に見ると、活性層4を含むpinダブルヘテロ構造が形成
される。また、その他の領域を上下にみると、pnpn構造
が形成される。さらに、n型電流ブロック層8が活性層
4に近接しているため、活性層4の領域を通過しない電
流成分を非常に小さくすることができる。これにより、
活性層4の領域に電流を集中させることができる。
The material forming the n-type current blocking layer 8 cannot grow on the roof structure 7 until its height matches the height of the mesa structure. Therefore, when the area of the roof-shaped structure 7 is viewed up and down, a pin double heterostructure including the active layer 4 is formed. When the other region is viewed up and down, a pnpn structure is formed. Further, since the n-type current blocking layer 8 is close to the active layer 4, a current component that does not pass through the region of the active layer 4 can be extremely reduced. This allows
The current can be concentrated on the region of the active layer 4.

また、メサ構造の両側のp型クラッド層6の材料とし
て、低屈折率のものを用いることにより、光閉じ込めを
良好に行うことができる。
Further, by using a material having a low refractive index as the material of the p-type cladding layers 6 on both sides of the mesa structure, light can be confined satisfactorily.

第一工程において、p型ガイド層5の上部に回折格子
を形成することもできる。これにより、分布帰還型の埋
め込み型半導体レーザが得られる。
In the first step, a diffraction grating can be formed on the p-type guide layer 5. Thereby, a distributed feedback type embedded semiconductor laser is obtained.

第2図は以上の工程により実際に得られた埋め込み型
半導体レーザの断面の走査電子顕微鏡写真を示す。この
例では、成長のようすを調べるため、不純物濃度を変化
させてp型クラッド層9を三層構造にしている。
FIG. 2 shows a scanning electron micrograph of a cross section of the embedded semiconductor laser actually obtained by the above steps. In this example, the p-type cladding layer 9 has a three-layer structure by changing the impurity concentration in order to check the state of growth.

第3図は本発明第二実施例埋め込み型半導体レーザの
断面図を示す。
FIG. 3 is a sectional view of a buried semiconductor laser according to a second embodiment of the present invention.

この実施例は、活性層の上側のクラッド層およびキャ
ップ層が、ブロック層および屋根型構造の上ではなくメ
サ構造内に設けられたことが第一実施例と異なる。ま
た、基板としてp型GaAsを用い、これに伴って各層の導
電型も第一実施例と異なる。
This embodiment differs from the first embodiment in that the cladding layer and the cap layer above the active layer are provided in the mesa structure rather than on the block layer and the roof type structure. Further, p-type GaAs is used as the substrate, and accordingly, the conductivity type of each layer is different from that of the first embodiment.

この半導体レーザを製造するには、第一工程として、
(100)p型GaAs基板31上に、活性層を含む層構造とし
てp型バッファ層32、p型クラッド層33、活性層34、n
型ガイド層35、n型クラッド層36およびn型キャップ層
37を結晶成長させる。第二工程として、p型クラッド層
33の一部、活性層34、n型ガイド層35、n型クラッド層
36およびn型キャップ層37を〈110〉方向に沿ったスト
ライプ状のメサ構造に形成する。第三工程として、メサ
構造の側面に埋め込み層としてn型クラッド層38および
p型電流ブロック層40を選択成長させる。
To manufacture this semiconductor laser, as a first step,
On a (100) p-type GaAs substrate 31, a p-type buffer layer 32, a p-type cladding layer 33, an active layer 34, an n-type
Mold guide layer 35, n-type cladding layer 36 and n-type cap layer
37 is grown. As a second step, a p-type cladding layer
33, active layer 34, n-type guide layer 35, n-type cladding layer
36 and the n-type cap layer 37 are formed in a stripe-shaped mesa structure along the <110> direction. As a third step, an n-type cladding layer 38 and a p-type current blocking layer 40 are selectively grown as buried layers on the side surfaces of the mesa structure.

この第三工程では、メサ構造の側面に第一の材料の層
としてn型クラッド層38を結晶成長させるとともに、こ
の第一の材料によりn型キャップ層37の上に{111}B
面で囲まれた屋根形構造39を形成し、この屋根形構造39
の{111}B面における結晶成長が停止した状態で、n
型キャップ層37の側面に第一の材料と異なる第二の材料
の層としてp型電流ブロック層40を結晶成長させる。
In the third step, an n-type cladding layer 38 is grown as a first material layer on the side surface of the mesa structure, and {111} B
Form a roof-shaped structure 39 surrounded by surfaces.
In the state where crystal growth on the {111} B plane has stopped, n
On the side surface of the mold cap layer 37, a p-type current blocking layer 40 is grown as a layer of a second material different from the first material.

屋根形構造39の表面およびp型電流ブロック層40の表
面と、(100)p型GaAs基板31の裏面とには、第一実施
例と同様に電極(図示せず)を設ける。
Electrodes (not shown) are provided on the surface of the roof-shaped structure 39, the surface of the p-type current blocking layer 40, and the back surface of the (100) p-type GaAs substrate 31, as in the first embodiment.

これにより、メサ構造の領域がnipダブルヘテロ構造
となり、それ以外の領域がpnp構造となって、活性層34
のある領域に電流を集中させることができる。
As a result, the mesa structure region becomes a nip double hetero structure, and the other region becomes a pnp structure, and the active layer 34
Current can be concentrated in a certain area.

第4図は本発明第三実施例埋め込み型半導体レーザの
断面図を示す。
FIG. 4 is a sectional view of a buried semiconductor laser according to a third embodiment of the present invention.

この実施例は、基板としてn型GaAsを用いたこと、屋
根形構造を取り除いたこと、および埋め込み層として高
抵抗クラッド層を用いたことが第二実施例と異なる。
This embodiment is different from the second embodiment in that n-type GaAs is used as a substrate, a roof-shaped structure is removed, and a high-resistance cladding layer is used as a buried layer.

この半導体レーザを製造するには、第一工程として、
(100)n型GaAs基板1上に、活性層を含む層構造とし
てn型バッファ層2、n型クラッド層3、活性層4、p
型ガイド層5、p型クラッド層41およびp型キャップ層
42を結晶成長させる。第二工程として、n型クラッド層
3の一部、活性層4、p型ガイド層5、p型クラッド層
41およびp型キャップ層42を〈110〉方向に沿ったスト
ライプ状のメサ構造に形成する。第三工程として、メサ
構造の側面に、埋め込み層として高抵抗クラッド層43お
よびGaAsキャップ層44を選択成長させる。
To manufacture this semiconductor laser, as a first step,
(100) On an n-type GaAs substrate 1, an n-type buffer layer 2, an n-type cladding layer 3, an active layer 4, a p-type
Mold guide layer 5, p-type cladding layer 41 and p-type cap layer
42 is grown. As a second step, a part of the n-type cladding layer 3, the active layer 4, the p-type guide layer 5, the p-type cladding layer
41 and the p-type cap layer 42 are formed in a stripe-shaped mesa structure along the <110> direction. As a third step, a high resistance cladding layer 43 and a GaAs cap layer 44 are selectively grown as buried layers on the side surfaces of the mesa structure.

この第三工程では、メサ構造の側面に第一の材料の層
として高抵抗クラッド層43を結晶成長させるとともに、
この第一の材料によりp型キャップ層42上に{111}B
面で囲まれた屋根形構造を形成し、この屋根形構造の
{111}B面における結晶成長が停止した状態で、p型
キャップ層42の側面に第一の材料と異なる第二の材料の
層としてGaAsキャップ層44を結晶成長させる。
In the third step, a high-resistance clad layer 43 is grown as a first material layer on the side surface of the mesa structure,
With this first material, {111} B
In the state where the crystal growth on the {111} B plane of the roof-shaped structure is stopped, the side surface of the p-type cap layer 42 is formed of a second material different from the first material. A GaAs cap layer 44 is grown as a layer.

さらに、第三工程に続いて、屋根形構造を選択的にエ
ッチングにより除去する。このためには、屋根形構造お
よび高抵抗クラッド層43の材料として、AlxGa1-xAs(た
だしx>0.4)を用いる。この材料であれば、GaAsに対
するエッチング速度が速いエッチング剤が容易に得られ
る。したがって、GaAsキャップ層44をエッチングするこ
となく、屋根形構造だけを選択的にエッチングすること
ができる。エッチング剤としては、例えばHF、加熱され
たHClその他を用いる。
Further, following the third step, the roof-shaped structure is selectively removed by etching. For this purpose, Al x Ga 1 -x As (where x> 0.4) is used as the material of the roof-shaped structure and the high-resistance cladding layer 43. With this material, an etching agent having a high etching rate for GaAs can be easily obtained. Therefore, only the roof-shaped structure can be selectively etched without etching the GaAs cap layer 44. As an etching agent, for example, HF, heated HCl or the like is used.

p型キャップ層42の表面およびGaAsキャップ層44の表
面と、(100)n型GaAs基板1の裏面とには、第一実施
例および第二実施例と同様に、電極(図示せず)を設け
る。
Electrodes (not shown) are provided on the surface of the p-type cap layer 42 and the surface of the GaAs cap layer 44, and on the back surface of the (100) n-type GaAs substrate 1, as in the first and second embodiments. Provide.

第一工程において、p型ガイド層5とp型クラッド層
41との間に回折格子を設け、分布帰還型の埋め込み型半
導体レーザを製造することもできる。
In the first step, the p-type guide layer 5 and the p-type clad layer
By providing a diffraction grating between the semiconductor laser and the semiconductor laser 41, a distributed feedback embedded semiconductor laser can be manufactured.

第5図は本発明第四実施例埋め込み型半導体レーザの
断面図を示す。
FIG. 5 is a sectional view of a buried semiconductor laser according to a fourth embodiment of the present invention.

この実施例は、屋根型構造をエッチングせず、屋根形
構造およびGaAsキャップ層44の一部に、p型不純物とし
て亜鉛を拡散させたことが第三実施例と異なる。AlGaAs
中では、GaAs中に比較して亜鉛の拡散速度が3〜4倍速
い。そこで、屋根型構造とGaAsキャップ層44との表面全
体に亜鉛を拡散させると、屋根型構造全体とGaAsキャッ
プ層44の一部とに、亜鉛拡散領域51が形成される。亜鉛
拡散領域51の表面と、(100)n型GaAs基板1の裏面と
には、上述の各実施例と同様に電極(図示せず)を設け
る。
This embodiment differs from the third embodiment in that zinc is diffused as a p-type impurity in the roof structure and a part of the GaAs cap layer 44 without etching the roof structure. AlGaAs
Inside, the diffusion rate of zinc is three to four times faster than in GaAs. Therefore, when zinc is diffused to the entire surface of the roof-type structure and the GaAs cap layer 44, zinc diffusion regions 51 are formed in the entire roof-type structure and a part of the GaAs cap layer 44. Electrodes (not shown) are provided on the surface of the zinc diffusion region 51 and on the back surface of the (100) n-type GaAs substrate 1 as in the above-described embodiments.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明の方法によれば、MOCVD
法では困難であったAl組成の高い埋め込み層を用いた埋
め込み型半導体レーザが、マスク合わせの工程なしに製
造できる。さらに、活性層を含む構造をストライプ状の
メサ構造に形成しているため、活性層の上に回折格子が
設けられたガイド層を形成して分布帰還型のレーザとす
ることもできる。
As described above, according to the method of the present invention, MOCVD
A buried semiconductor laser using a buried layer having a high Al composition, which has been difficult by the method, can be manufactured without a mask alignment step. Further, since the structure including the active layer is formed in a stripe-shaped mesa structure, a distributed feedback laser can be formed by forming a guide layer provided with a diffraction grating on the active layer.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明第一実施例埋め込み型半導体レーザの製
造方法を示す図。 第2図は実際に得られた埋め込み型半導体レーザの断面
の結晶構造を示す走査電子顕微鏡写真。 第3図は本発明第二実施例埋め込み型半導体レーザの断
面図。 第4図は本発明第三実施例埋め込み型半導体レーザの断
面図。 第5図は本発明第四実施例埋め込み型半導体レーザの断
面図。 第6図は選択成長による埋め込み型半導体レーザの製造
方法を示す図。 第7図は不純物拡散による埋め込み型半導体レーザの製
造方法を示す図。 1…(100)n型GaAs基板、2、62…n型バッファ層、
3、36、38、63…n型クラッド層、4、64、34…活性
層、5、65…p型ガイド層、6、9、33、41、68、71、
73…p型クラッド層、7、39…屋根形構造、8、72…n
型電流ブロック層、10、42、69、74…p型キャップ層、
11、12…電極、31…(100)p型GaAs基板、32…p型バ
ッファ層、35…n型ガイド層、37…n型キャップ層、40
…p型電流ブロック層、43…高抵抗クラッド層、44…Ga
Asキャップ層、51、76…亜鉛拡散領域、61…n型GaAs基
板、66…マスク、67…埋め込み層、75…SiNx膜。
FIG. 1 is a diagram showing a method of manufacturing a buried semiconductor laser according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a scanning electron micrograph showing the crystal structure of the cross section of the actually obtained embedded semiconductor laser. FIG. 3 is a sectional view of a buried semiconductor laser according to a second embodiment of the present invention. FIG. 4 is a sectional view of a buried semiconductor laser according to a third embodiment of the present invention. FIG. 5 is a sectional view of a buried semiconductor laser according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 6 is a view showing a method of manufacturing a buried semiconductor laser by selective growth. FIG. 7 is a view showing a method of manufacturing a buried semiconductor laser by impurity diffusion. 1 ... (100) n-type GaAs substrate, 2, 62 ... n-type buffer layer,
3, 36, 38, 63 ... n-type cladding layer, 4, 64, 34 ... active layer, 5, 65 ... p-type guide layer, 6, 9, 33, 41, 68, 71,
73 ... p-type cladding layer, 7, 39 ... roof structure, 8, 72 ... n
Type current block layer, 10, 42, 69, 74 ... p-type cap layer,
11, 12 ... electrodes, 31 ... (100) p-type GaAs substrate, 32 ... p-type buffer layer, 35 ... n-type guide layer, 37 ... n-type cap layer, 40
... p-type current block layer, 43 ... high resistance cladding layer, 44 ... Ga
As cap layers, 51, 76: zinc diffusion region, 61: n-type GaAs substrate, 66: mask, 67: buried layer, 75: SiN x film.

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】(100)GaAs基板上に活性層を含む層構造
を結晶成長させる第一工程と、 この層構造を〈110〉方向に沿ったストライプ状のメサ
構造に形成する第二工程と、 このメサ構造の側面に埋め込み層を選択成長させる第三
工程と を含む埋め込み型半導体レーザの製造方法において、 上記第三工程は、 上記メサ構造の側面に第一の材料の層を結晶成長させる
とともに、この第一の材料により上記メサ構造の上に
{111}B面で囲まれた屋根形構造を形成する工程と、 この屋根形構造の{111}B面における結晶成長が停止
した状態で、上記メサ構造の側面に上記第一の材料と異
なる第二の材料の層を結晶成長させる工程と を含む ことを特徴とする埋め込み型半導体レーザの製造方法。
1. A first step of crystal-growing a layer structure including an active layer on a (100) GaAs substrate, and a second step of forming the layer structure into a stripe-shaped mesa structure along a <110> direction. A third step of selectively growing a buried layer on the side surface of the mesa structure, wherein the third step comprises crystal-growing a layer of a first material on the side surface of the mesa structure. And forming a roof-shaped structure surrounded by the {111} B surface on the mesa structure with the first material, and in a state where crystal growth on the {111} B surface of the roof-shaped structure is stopped. Growing a layer of a second material different from the first material on the side surface of the mesa structure.
【請求項2】第一工程は活性層の上にガイド層を結晶成
長させる工程を含み、 第三工程に続いて屋根型構造および第二の材料の層の上
にクラッド層およびキャップ層を結晶成長させる工程を
含む 請求項1記載の埋め込み型半導体レーザの製造方法。
2. The method of claim 1, wherein the first step comprises crystal growing a guide layer on the active layer, and the third step comprises crystallizing a cladding layer and a cap layer on the roof-type structure and the second material layer. The method for manufacturing a buried semiconductor laser according to claim 1, comprising a step of growing.
【請求項3】第一工程は活性層の上にガイド層、クラッ
ド層およびキャップ層を結晶成長させる工程を含む請求
項1記載の埋め込み型半導体レーザの製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein the first step includes a step of crystal-growing a guide layer, a clad layer, and a cap layer on the active layer.
【請求項4】第三工程に続いて屋根形構造を選択的なエ
ッチングにより除去する工程を含む請求項3記載の埋め
込み型半導体レーザの製造方法。
4. The method for manufacturing a buried semiconductor laser according to claim 3, further comprising a step of removing the roof-shaped structure by selective etching, following the third step.
【請求項5】第一の材料はAlxGa1-xAs(ただしx>0.
4)であり、この材料をHFまたは加熱されたHClによりエ
ッチングする請求項4記載の埋め込み型半導体レーザの
製造方法。
5. The first material is Al x Ga 1 -x As (where x> 0.
5. The method according to claim 4, wherein said material is etched with HF or heated HCl.
【請求項6】第三工程に続いて屋根形構造および第二の
材料の層にp型不純物を拡散させる工程を含む請求項3
記載の埋め込み型半導体レーザの製造方法。
6. The method of claim 3, further comprising the step of: diffusing p-type impurities into the roof-shaped structure and the layer of the second material.
A method for manufacturing the embedded semiconductor laser according to the above.
【請求項7】(100)GaAs基板上に〈110〉方向に沿って
形成されたストライプ状のメサ構造と、 このメサ構造の側面に形成された埋め込み層とを備え、 上記メサ構造に活性層を備えた 埋め込み型半導体レーザにおいて、 上記メサ構造の上面に接して{111}B面で囲まれた屋
根形構造を備えた ことを特徴とする埋め込み型半導体レーザ。
7. A (100) GaAs substrate comprising: a stripe-shaped mesa structure formed along the <110>direction; and a buried layer formed on a side surface of the mesa structure. A buried semiconductor laser comprising: a buried structure surrounded by a {111} B surface in contact with an upper surface of the mesa structure.
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