JP2849501B2 - 半導体レーザの製造方法 - Google Patents
半導体レーザの製造方法Info
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- JP2849501B2 JP2849501B2 JP4697692A JP4697692A JP2849501B2 JP 2849501 B2 JP2849501 B2 JP 2849501B2 JP 4697692 A JP4697692 A JP 4697692A JP 4697692 A JP4697692 A JP 4697692A JP 2849501 B2 JP2849501 B2 JP 2849501B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光ディスク用、第２高
調波発生用、固体レーザ励起用、レーザビームプリンタ
用、光ファイバ増幅器励起用、光通信用、レーザ加工
用、レーザ治療用などに用いられる高出力半導体レーザ
の製造方法に関する。
調波発生用、固体レーザ励起用、レーザビームプリンタ
用、光ファイバ増幅器励起用、光通信用、レーザ加工
用、レーザ治療用などに用いられる高出力半導体レーザ
の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、小型・高効率・低価格といった利
点を有する半導体レーザの実用化によって、従来レーザ
光源の使用が困難であった一般産業機器、民生機器への
レーザ応用が進展している。このような多くの利点を有
する半導体レーザをさらに高出力動作可能とすることに
より、光ディスクの高速化、第２高調波あるいは固体レ
ーザ光の効率的発生、レーザビームプリンタの高速化、
光ファイバアンプを用いた光通信システムにおける中継
距離の延長あるいは伝送速度の高速化、レーザ加工機あ
るいはレーザ治療機の大幅な小型化などの用途が期待さ
れている。
点を有する半導体レーザの実用化によって、従来レーザ
光源の使用が困難であった一般産業機器、民生機器への
レーザ応用が進展している。このような多くの利点を有
する半導体レーザをさらに高出力動作可能とすることに
より、光ディスクの高速化、第２高調波あるいは固体レ
ーザ光の効率的発生、レーザビームプリンタの高速化、
光ファイバアンプを用いた光通信システムにおける中継
距離の延長あるいは伝送速度の高速化、レーザ加工機あ
るいはレーザ治療機の大幅な小型化などの用途が期待さ
れている。
【０００３】しかし、半導体レーザは高出力動作時にお
いて、出射端面がその強い光密度のために破壊されてし
まうという問題点を有していた。この点を克服するため
に、以下の方法が有効であることが知られている。
いて、出射端面がその強い光密度のために破壊されてし
まうという問題点を有していた。この点を克服するため
に、以下の方法が有効であることが知られている。
【０００４】 導波ストライプ幅を広げることによっ
て端面の光密度を減少させる。
て端面の光密度を減少させる。
【０００５】 導波ストライプ幅に垂直な方向の光の
広がりを大きくすることによって端面の光密度を減少さ
せる。
広がりを大きくすることによって端面の光密度を減少さ
せる。
【０００６】 端面近傍に電流非注入領域を設ける。
【０００７】 端面近傍に、内部の半導体結晶に対し
て格子整合し、活性層よりもバンドギャップの広い半導
体層を設けることにより、端面に生じている界面準位を
除去し、端面を光非吸収層とする。
て格子整合し、活性層よりもバンドギャップの広い半導
体層を設けることにより、端面に生じている界面準位を
除去し、端面を光非吸収層とする。
【０００８】これらの対策のいくつかを組み合わせるこ
とにより、より一層の高出力化を図ることができる。
とにより、より一層の高出力化を図ることができる。
【０００９】この中のに当たる対策のうち、一旦光出
射面（端面）を劈開あるいはエッチングによって形成
し、その面上にごく薄く光非吸収層（以後窓層と呼ぶ）
を形成する方法は、内部の導波光が出射面で反射されて
再び導波路に結合する際の窓層での光拡散による損失が
ほとんどないため、効率が窓層のない場合に対してほと
んど悪化しないという利点を有している。この窓層形成
は、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）あるいは有機金
属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）などの気相成長法によっ
て行うことができるが、ＭＢＥ法の場合は真空度が高く
回り込み結晶成長がないため、前端面と後端面とで別々
に窓層を形成する必要がある。それに対してＭＯＣＶＤ
法では、真空度が低く回り込み結晶成長を行うため、前
端面と後端面の窓層を同時に形成することができる。
射面（端面）を劈開あるいはエッチングによって形成
し、その面上にごく薄く光非吸収層（以後窓層と呼ぶ）
を形成する方法は、内部の導波光が出射面で反射されて
再び導波路に結合する際の窓層での光拡散による損失が
ほとんどないため、効率が窓層のない場合に対してほと
んど悪化しないという利点を有している。この窓層形成
は、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）あるいは有機金
属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）などの気相成長法によっ
て行うことができるが、ＭＢＥ法の場合は真空度が高く
回り込み結晶成長がないため、前端面と後端面とで別々
に窓層を形成する必要がある。それに対してＭＯＣＶＤ
法では、真空度が低く回り込み結晶成長を行うため、前
端面と後端面の窓層を同時に形成することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】端面に気相成長法によ
って窓層を成長させる方法の一例を図８（ａ）に示す。
ウエハ９０１を劈開して前出射端面、後出射端面を露出
させたバー９０２とし、これをホルダー９０５のスロッ
トに成長面が上、基板面が下になるように挿入し、ＭＯ
ＣＶＤ装置内に置く。成長後のバーの断面図を図８
（ｂ）に示す。バーの前端面、後端面及び成長面にそれ
ぞれ高抵抗ＡｌＧａＡｓ層９３０Ａ，９３０Ｂ，９３０
Ｃが形成されるが、裏面はホルダー９０５に接している
ので高抵抗ＡｌＧａＡｓ層は形成されない。前端面と後
端面に形成された高抵抗ＡｌＧａＡｓ層９３０Ａ，９３
０Ｂは窓層として働くが、成長面に形成された９３０Ｃ
（以下、「不要成長層」と呼ぶ）は半導体レーザの素子
抵抗を増大させ、特に高出力動作時に増大のため、効率
劣化、短寿命化などの問題が生じる。なお、バー９０２
をホルダー９０５に成長面が下になるように設置した場
合には、不要成長層は基板面側に形成され、半導体レー
ザの素子抵抗を増大させる。
って窓層を成長させる方法の一例を図８（ａ）に示す。
ウエハ９０１を劈開して前出射端面、後出射端面を露出
させたバー９０２とし、これをホルダー９０５のスロッ
トに成長面が上、基板面が下になるように挿入し、ＭＯ
ＣＶＤ装置内に置く。成長後のバーの断面図を図８
（ｂ）に示す。バーの前端面、後端面及び成長面にそれ
ぞれ高抵抗ＡｌＧａＡｓ層９３０Ａ，９３０Ｂ，９３０
Ｃが形成されるが、裏面はホルダー９０５に接している
ので高抵抗ＡｌＧａＡｓ層は形成されない。前端面と後
端面に形成された高抵抗ＡｌＧａＡｓ層９３０Ａ，９３
０Ｂは窓層として働くが、成長面に形成された９３０Ｃ
（以下、「不要成長層」と呼ぶ）は半導体レーザの素子
抵抗を増大させ、特に高出力動作時に増大のため、効率
劣化、短寿命化などの問題が生じる。なお、バー９０２
をホルダー９０５に成長面が下になるように設置した場
合には、不要成長層は基板面側に形成され、半導体レー
ザの素子抵抗を増大させる。
【００１１】不要成長層の形成は、バーの表面あるいは
裏面をカバーで覆うことによって防ぐことができる。こ
の方法を図９（ａ）に示す。ＭＯＣＶＤ装置内にホルダ
ー９０５を置き、そのスロット部にバー９０２およびカ
バー９０３を挿入する。カバーの下には原料ガスが供給
されないため、不要な成長層は形成されない。しかし実
際には、バーのスロットへの挿入を容易にするためスロ
ット幅はバー幅よりやや広く設定しており、バー９０２
の幅とカバー９０３の幅が同一としても、その相対位置
にずれが生じる。この位置関係を示す断面図を図９
（ｂ）に示す。このずれによって、２つの端面の一方
（９３０Ａ側）では成長面上に不要層９３０Ｃが成長
し、もう一方の端面（９３０側）ではカバー９０３が原
料ガスの流れを妨げるため、バー９０２とカバー９０３
の位置ずれ量のばらつきに伴い窓層９３０Ａの膜厚がば
らつき、極端な場合には窓層が全く成長しないことがあ
る。
裏面をカバーで覆うことによって防ぐことができる。こ
の方法を図９（ａ）に示す。ＭＯＣＶＤ装置内にホルダ
ー９０５を置き、そのスロット部にバー９０２およびカ
バー９０３を挿入する。カバーの下には原料ガスが供給
されないため、不要な成長層は形成されない。しかし実
際には、バーのスロットへの挿入を容易にするためスロ
ット幅はバー幅よりやや広く設定しており、バー９０２
の幅とカバー９０３の幅が同一としても、その相対位置
にずれが生じる。この位置関係を示す断面図を図９
（ｂ）に示す。このずれによって、２つの端面の一方
（９３０Ａ側）では成長面上に不要層９３０Ｃが成長
し、もう一方の端面（９３０側）ではカバー９０３が原
料ガスの流れを妨げるため、バー９０２とカバー９０３
の位置ずれ量のばらつきに伴い窓層９３０Ａの膜厚がば
らつき、極端な場合には窓層が全く成長しないことがあ
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明では、半導体レー
ザの出射端面および表面（あるいは裏面）に気相成長法
によって窓層および不要成長層を形成した後、両出射面
（前面および後面）に反射膜を形成し、この反射膜層を
ほとんど侵食せず不要成長層を選択的にエッチングする
エッチャントに浸漬することにより、不要成長層を除去
する。
ザの出射端面および表面（あるいは裏面）に気相成長法
によって窓層および不要成長層を形成した後、両出射面
（前面および後面）に反射膜を形成し、この反射膜層を
ほとんど侵食せず不要成長層を選択的にエッチングする
エッチャントに浸漬することにより、不要成長層を除去
する。
【００１３】
【作用】窓層と不要成長層は同一組成であるので、窓層
を残し不要成長層を除去するには、例えば窓層の上に一
旦エッチャントに対する保護層を設け、不要成長層除去
を行った後、該保護層を取り除くなどの工程が必要があ
る。反射膜にこの保護層としての役割を兼ねさすことに
よって、後で保護層を取り除くといった工程の増加を抑
えることができる。また、不要成長層除去を前提とした
プロセスであるので、不要成長層の成長をカバーによっ
て抑制する場合に生じる窓層厚不均一などの問題を生じ
ない。
を残し不要成長層を除去するには、例えば窓層の上に一
旦エッチャントに対する保護層を設け、不要成長層除去
を行った後、該保護層を取り除くなどの工程が必要があ
る。反射膜にこの保護層としての役割を兼ねさすことに
よって、後で保護層を取り除くといった工程の増加を抑
えることができる。また、不要成長層除去を前提とした
プロセスであるので、不要成長層の成長をカバーによっ
て抑制する場合に生じる窓層厚不均一などの問題を生じ
ない。
【００１４】
【実施例】・実施例１ 図１は本発明の第１の実施例である半導体レーザの作製
工程説明図である。まず、半導体レーザ内部構造を表面
側に成長したウエハ１（１２×１２×０．１ｍｍ3）を
作製する（詳細は後述）。次に、ウエハ１をストライプ
（レーザ発振導波路）と垂直方向に劈開し、幅４００μ
ｍ×１２ｍｍのバーに分割する。このバーのストライプ
方向の断面図を図１（ａ）に示す。ただしこの図におい
て内部構造は活性層１６以外省略してある。このバー２
を、レーザ構造成長面（表面）が上になるようにサセプ
タ上に適当な間隔をおいて並べ、有機金属気相成長法
（ＭＯＣＶＤ法）によって、図１（ｂ）に示すように高
抵抗Ａｌ0・5Ｇａ0・5Ａｓ層３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃをそ
れぞれ前端面、後端面、成長面上に０．２μｍ成長す
る。次にバーを前端面が下になるように立てて密着させ
て並べ、前端面にＡｌ2Ｏ3反射防止膜３２を真空蒸着
し、続けてバーの前後を反転させて密着させて並べ、後
端面にＡｌ2Ｏ3／Ｓｉ／Ａｌ2Ｏ3／Ｓｉ／Ａｌ2Ｏ3高反
射率反射膜３４を真空蒸着法によって形成する。この段
階のバーの側面図を図１（ｃ）に示す。
工程説明図である。まず、半導体レーザ内部構造を表面
側に成長したウエハ１（１２×１２×０．１ｍｍ3）を
作製する（詳細は後述）。次に、ウエハ１をストライプ
（レーザ発振導波路）と垂直方向に劈開し、幅４００μ
ｍ×１２ｍｍのバーに分割する。このバーのストライプ
方向の断面図を図１（ａ）に示す。ただしこの図におい
て内部構造は活性層１６以外省略してある。このバー２
を、レーザ構造成長面（表面）が上になるようにサセプ
タ上に適当な間隔をおいて並べ、有機金属気相成長法
（ＭＯＣＶＤ法）によって、図１（ｂ）に示すように高
抵抗Ａｌ0・5Ｇａ0・5Ａｓ層３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃをそ
れぞれ前端面、後端面、成長面上に０．２μｍ成長す
る。次にバーを前端面が下になるように立てて密着させ
て並べ、前端面にＡｌ2Ｏ3反射防止膜３２を真空蒸着
し、続けてバーの前後を反転させて密着させて並べ、後
端面にＡｌ2Ｏ3／Ｓｉ／Ａｌ2Ｏ3／Ｓｉ／Ａｌ2Ｏ3高反
射率反射膜３４を真空蒸着法によって形成する。この段
階のバーの側面図を図１（ｃ）に示す。
【００１５】これらのバーを、硫酸：過酸化水素水：水
＝２：４：１００に混合したエッチャントに浸漬する。
これにより、成長面上のＡｌＧａＡｓ不要成長層３０Ｃ
が除去される。このときＧａＡｓ基板裏面も若干エッチ
ングされる。一方反射防止膜３２および高反射率反射膜
３４の最外層をなすＡｌ2Ｏ3はこの液によってはほとん
どエッチングされない。ＡｌＧａＡｓ不要成長層３０Ｃ
の厚さが０．２μｍ、反射防止膜３２の厚さが０．１１
μｍの時、これらの層のエッチング液浸漬時間と残存膜
厚の関係を図２に示す。またこの段階のバーの側面図を
図１（ｄ）に示す。
＝２：４：１００に混合したエッチャントに浸漬する。
これにより、成長面上のＡｌＧａＡｓ不要成長層３０Ｃ
が除去される。このときＧａＡｓ基板裏面も若干エッチ
ングされる。一方反射防止膜３２および高反射率反射膜
３４の最外層をなすＡｌ2Ｏ3はこの液によってはほとん
どエッチングされない。ＡｌＧａＡｓ不要成長層３０Ｃ
の厚さが０．２μｍ、反射防止膜３２の厚さが０．１１
μｍの時、これらの層のエッチング液浸漬時間と残存膜
厚の関係を図２に示す。またこの段階のバーの側面図を
図１（ｄ）に示す。
【００１６】この後で、バーの両端面近傍以外の表面・
裏面に電極を形成する。すなわち図３（ａ）に示すよう
に、バーの両端を支持するための溝を形成したホルダー
９０１にバー２を成長面が上になる様に挿入し、その上
に図３（ｂ）に示すようにバー幅よりも狭い開口部を有
するマスク９０２を置き、ホルダー９０１とマスク９０
２を動かないように固定する。この状態のまま、真空蒸
着機内にマスク１０２の開口部を下（蒸着源側）にして
置き、ＡｕＧｅ／Ｎｉ表面（成長面）電極４０を真空蒸
着により形成する。マスク９０２・ホルダー９０１を取
り出して両者を分離し、バーの上下を反転して再びホル
ダー９０１へ挿入・マスク９０２を固定後、ＡｕＺｎ裏
面電極４２を真空蒸着する。その後でバーを蒸着機・ホ
ルダー９０１から取り出し、熱処理炉で１０分間４５０
℃に加熱する。再びホルダー９０１上にバー２を成長面
が上になるように置いてマスク９０２を固定し、蒸着機
にセットして、Ｍｏ／Ａｕ表面電極４４を真空蒸着す
る。再びホルダー９０１内のバーの上下を反転した後、
Ａｌ裏面電極４６を真空蒸着する。この段階のバーの側
面図を図１（ｅ）に示す。
裏面に電極を形成する。すなわち図３（ａ）に示すよう
に、バーの両端を支持するための溝を形成したホルダー
９０１にバー２を成長面が上になる様に挿入し、その上
に図３（ｂ）に示すようにバー幅よりも狭い開口部を有
するマスク９０２を置き、ホルダー９０１とマスク９０
２を動かないように固定する。この状態のまま、真空蒸
着機内にマスク１０２の開口部を下（蒸着源側）にして
置き、ＡｕＧｅ／Ｎｉ表面（成長面）電極４０を真空蒸
着により形成する。マスク９０２・ホルダー９０１を取
り出して両者を分離し、バーの上下を反転して再びホル
ダー９０１へ挿入・マスク９０２を固定後、ＡｕＺｎ裏
面電極４２を真空蒸着する。その後でバーを蒸着機・ホ
ルダー９０１から取り出し、熱処理炉で１０分間４５０
℃に加熱する。再びホルダー９０１上にバー２を成長面
が上になるように置いてマスク９０２を固定し、蒸着機
にセットして、Ｍｏ／Ａｕ表面電極４４を真空蒸着す
る。再びホルダー９０１内のバーの上下を反転した後、
Ａｌ裏面電極４６を真空蒸着する。この段階のバーの側
面図を図１（ｅ）に示す。
【００１７】以上のようにして電極が形成されたバーを
チップに分割し、チップの成長面が下になるようにステ
ムにダイボンドし、裏面にリード線をワイヤボンドす
る。その後、窒素雰囲気中でウインド付キャップをシー
ルする。
チップに分割し、チップの成長面が下になるようにステ
ムにダイボンドし、裏面にリード線をワイヤボンドす
る。その後、窒素雰囲気中でウインド付キャップをシー
ルする。
【００１８】図４は、本実施例によって作製された半導
体レーザチップの断面図である。ｐ型ＧａＡｓ基板１０
上にｎ型電流ブロックＧａＡｓ層１２を成長し、エッチ
ングによって基板１０に達するＶ溝を形成する。その上
にｐ型Ａｌ0・45Ｇａ0・55Ａｓ第１クラッド層１４、アン
ドープＡｌ0・15Ｇａ0・85Ａｓ活性層１６、ｎ型Ａｌ0・45
Ｇａ0・55Ａｓ第２クラッド層１８、ｎ型ＧａＡｓキャッ
プ層２０をＬＰＥ法によって成長した。
体レーザチップの断面図である。ｐ型ＧａＡｓ基板１０
上にｎ型電流ブロックＧａＡｓ層１２を成長し、エッチ
ングによって基板１０に達するＶ溝を形成する。その上
にｐ型Ａｌ0・45Ｇａ0・55Ａｓ第１クラッド層１４、アン
ドープＡｌ0・15Ｇａ0・85Ａｓ活性層１６、ｎ型Ａｌ0・45
Ｇａ0・55Ａｓ第２クラッド層１８、ｎ型ＧａＡｓキャッ
プ層２０をＬＰＥ法によって成長した。
【００１９】この半導体レーザは波長７８０ｎｍで発振
し、閾値電流は７０ｍＡ、最大光出力は約３２０ｍＷで
あった。
し、閾値電流は７０ｍＡ、最大光出力は約３２０ｍＷで
あった。
【００２０】・実施例２ 実施例２では、ＩｎＧａＡｌＰ系ブロードエリアレーザ
に本発明を適用した。半導体レーザ内部の断面図を図５
に示す。ｎ型ＧａＡｓ基板１１０にＭＯＣＶＤ法によっ
て、ｎ型Ｉｎ0・5Ａｌ0・5Ｐクラッド層１１２、アンドー
プＩｎ0・5Ｇａ0・5Ｐ活性層１１４、ｐ型Ｉｎ0・5Ａｌ0・5
Ｐクラッド層１１６、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１１８を
形成する。続いて成長面全体にＳｉ3Ｎ4膜１２０をＣＶ
Ｄ法で形成し、幅２００μｍのストライプ状に除去す
る。ウエハを幅４００μｍのバー状に劈開し、バーの成
長面が下になるように並べ、前端面・後端面および裏面
にそれぞれＩｎ0・5（Ｇａ0・8Ａｌ0・2）0・5Ｐ層１３０Ａ
・１３０Ｂ・１３０ＣをＭＯＣＶＤ法により形成する。
前端面にＳｉＯ2反射防止膜１３２、後端面にＳｉＯ2／
ＴｉＯ2／ＳｉＯ2／ＴｉＯ2／ＳｉＯ2高反射率反射膜１
３４を形成する。
に本発明を適用した。半導体レーザ内部の断面図を図５
に示す。ｎ型ＧａＡｓ基板１１０にＭＯＣＶＤ法によっ
て、ｎ型Ｉｎ0・5Ａｌ0・5Ｐクラッド層１１２、アンドー
プＩｎ0・5Ｇａ0・5Ｐ活性層１１４、ｐ型Ｉｎ0・5Ａｌ0・5
Ｐクラッド層１１６、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１１８を
形成する。続いて成長面全体にＳｉ3Ｎ4膜１２０をＣＶ
Ｄ法で形成し、幅２００μｍのストライプ状に除去す
る。ウエハを幅４００μｍのバー状に劈開し、バーの成
長面が下になるように並べ、前端面・後端面および裏面
にそれぞれＩｎ0・5（Ｇａ0・8Ａｌ0・2）0・5Ｐ層１３０Ａ
・１３０Ｂ・１３０ＣをＭＯＣＶＤ法により形成する。
前端面にＳｉＯ2反射防止膜１３２、後端面にＳｉＯ2／
ＴｉＯ2／ＳｉＯ2／ＴｉＯ2／ＳｉＯ2高反射率反射膜１
３４を形成する。
【００２１】これらのバーを、フッ酸と水を混合したエ
ッチャントに浸漬する。これにより、裏面上のＩｎＧａ
ＡｌＰ不要成長層１３０Ｃが除去される。バーの成長面
にＡｕＺｎ電極１４１、裏面にＡｕＧｅ／Ｎｉ電極１４
３を形成する。バーを４５０℃１０分熱処理し、バーの
成長面にＭｏ／Ａｕ電極１４４、１４６を蒸着する。そ
の後各チップに分割しパッケージングする。
ッチャントに浸漬する。これにより、裏面上のＩｎＧａ
ＡｌＰ不要成長層１３０Ｃが除去される。バーの成長面
にＡｕＺｎ電極１４１、裏面にＡｕＧｅ／Ｎｉ電極１４
３を形成する。バーを４５０℃１０分熱処理し、バーの
成長面にＭｏ／Ａｕ電極１４４、１４６を蒸着する。そ
の後各チップに分割しパッケージングする。
【００２２】本素子は、波長６７０ｎｍで発振し、最大
光出力は８８０ｍＷが得られた。
光出力は８８０ｍＷが得られた。
【００２３】本実施例では内部を利得導波型半導体レー
ザとしたが、ストライプ幅を狭くし屈折率導波機構を設
けた素子にも本製造法を適用できる。このような素子は
集光スポット径が小さく、光ディスクやレーザビームプ
リンタに適した光源となる。 ・実施例３ 実施例３は基板にＩｎＰを用いた長波長レーザに本発明
を適用した例である。内部半導体レーザの断面を図６に
示す。ｎ型ＩｎＰ基板２１０上にｎ型ＩｎＰクラッド層
２１２、アンドープＩｎＧａＡｓＰ（バンドギャップ波
長λg＝１．４８μｍ）活性層２１４、ｐ型ＩｎＰクラ
ッド層２１６をＭＯＣＶＤ法により形成し、ストライプ
領域以外をエッチングで除去し、さらにＭＯＣＶＤ法に
よってｐ型ＩｎＰ層２１８、ｎ型ＩｎＰ層２２０でスト
ライプ周囲を埋め込んだ構造をしている。
ザとしたが、ストライプ幅を狭くし屈折率導波機構を設
けた素子にも本製造法を適用できる。このような素子は
集光スポット径が小さく、光ディスクやレーザビームプ
リンタに適した光源となる。 ・実施例３ 実施例３は基板にＩｎＰを用いた長波長レーザに本発明
を適用した例である。内部半導体レーザの断面を図６に
示す。ｎ型ＩｎＰ基板２１０上にｎ型ＩｎＰクラッド層
２１２、アンドープＩｎＧａＡｓＰ（バンドギャップ波
長λg＝１．４８μｍ）活性層２１４、ｐ型ＩｎＰクラ
ッド層２１６をＭＯＣＶＤ法により形成し、ストライプ
領域以外をエッチングで除去し、さらにＭＯＣＶＤ法に
よってｐ型ＩｎＰ層２１８、ｎ型ＩｎＰ層２２０でスト
ライプ周囲を埋め込んだ構造をしている。
【００２４】この成長済ウエハを劈開し、バーの前端面
・後端面および成長面上にそれぞれアンドープＩｎＰ層
２３０Ａ・２３０Ｂ・２３０ＣをＭＯＣＶＤ法によって
形成する。続いて前端面にＡｌ2Ｏ3保護膜２３２、後端
面にＡｌ2Ｏ3／Ｓｉ／Ａｌ2Ｏ3反射膜２３４を形成す
る。これらのバーを、アンモニア：過酸化水素水：水＝
１：５０：５０に混合したエッチャントに浸漬し、成長
面上のＩｎＰ不要成長層２３０Ｃを除去する。
・後端面および成長面上にそれぞれアンドープＩｎＰ層
２３０Ａ・２３０Ｂ・２３０ＣをＭＯＣＶＤ法によって
形成する。続いて前端面にＡｌ2Ｏ3保護膜２３２、後端
面にＡｌ2Ｏ3／Ｓｉ／Ａｌ2Ｏ3反射膜２３４を形成す
る。これらのバーを、アンモニア：過酸化水素水：水＝
１：５０：５０に混合したエッチャントに浸漬し、成長
面上のＩｎＰ不要成長層２３０Ｃを除去する。
【００２５】成長面にｐ側電極２４１、基板面にｎ側電
極２４３を形成し、熱処理を行う。チップ分割、パッケ
ージングを終えた素子は波長１．５１μｍで発振する。
ＩｎＰ系レーザではもともと端面破壊光出力が大きい
が、さらに窓構造を設けることにより長期信頼性が保証
できる光出力として８０ｍＷが得られるので、無中継長
距離伝送用やＥｒドープファイバ励起用として有利とな
る。
極２４３を形成し、熱処理を行う。チップ分割、パッケ
ージングを終えた素子は波長１．５１μｍで発振する。
ＩｎＰ系レーザではもともと端面破壊光出力が大きい
が、さらに窓構造を設けることにより長期信頼性が保証
できる光出力として８０ｍＷが得られるので、無中継長
距離伝送用やＥｒドープファイバ励起用として有利とな
る。
【００２６】・実施例４ 実施例４はＩｎＧａＡｓ歪量子井戸レーザに本製造方法
を適用した例である。内部に歪量子井戸レーザ構造を成
長させたウエハ３０１を幅３００μｍのバー状に劈開す
る。このバーの前端面、後端面および表面に、ＭＯＣＶ
Ｄ法によって、それぞれ厚さ０．５μｍのアンドープＧ
ａＡｓ層３３０Ａ・３３０Ｂ・３３０Ｃを形成する。
を適用した例である。内部に歪量子井戸レーザ構造を成
長させたウエハ３０１を幅３００μｍのバー状に劈開す
る。このバーの前端面、後端面および表面に、ＭＯＣＶ
Ｄ法によって、それぞれ厚さ０．５μｍのアンドープＧ
ａＡｓ層３３０Ａ・３３０Ｂ・３３０Ｃを形成する。
【００２７】前端面にＳｉ3Ｎ4反射防止膜３３２、後端
面にＳｉ3Ｎ4／Ｓｉ／Ｓｉ3Ｎ4／Ｓｉ／Ｓｉ3Ｎ4高反射
率膜３３４をそれぞれ形成する。
面にＳｉ3Ｎ4／Ｓｉ／Ｓｉ3Ｎ4／Ｓｉ／Ｓｉ3Ｎ4高反射
率膜３３４をそれぞれ形成する。
【００２８】硫酸：過酸化水素水：水＝２：４：１００
に混合したエッチャントにバーを浸漬して表面の不要成
長層３３０Ｃを除去する。成長面に電極３４１、裏面に
電極３４３を形成し、熱処理を行う。その後各チップに
分割しパッケージングする。素子断面図を図７に示す。
ｎ型ＧａＡｓ基板３１０にｎ型Ａｌ0・5Ｇａ0・5Ａｓクラ
ッド層３１２、混晶比ｘが徐々に０．５→０へ変化する
ｎ型ＡｌxＧａ1-xＡｓクラッド層３１４、厚さ１００Å
のアンドープＩｎ0・2Ｇａ0・8Ａｓ歪量子井戸活性層３１
６、混晶比ｘが徐々に０→０．５へ変化するｐ型Ａｌx
Ｇａ1-xＡｓクラッド層３１８、ｐ型Ａｌ0・5Ｇａ0・5Ａ
ｓクラッド層３１８、ｐ型Ａｌ0・5Ｇａ0・5Ａｓクラッド
層３２０、ｐ型ＧａＡｓキャップ層３２２をＭＢＥ法に
よって成長する。ｐ型クラッド層３２０、ｐ型キャップ
層３２２を幅３μｍのメサ形状となるようにエッチング
し、ｐ型キャップ層３２２の表面以外をＳｉ3Ｎ4層３２
４で覆う。なお、歪量子井戸活性層３１６に用いたＩｎ
ＧａＡｓは一般には基板と格子整合しないが、この実施
例のように非常に膜厚が薄い場合、結晶が歪むことによ
り格子欠陥のない結晶成長をすることが可能である。
に混合したエッチャントにバーを浸漬して表面の不要成
長層３３０Ｃを除去する。成長面に電極３４１、裏面に
電極３４３を形成し、熱処理を行う。その後各チップに
分割しパッケージングする。素子断面図を図７に示す。
ｎ型ＧａＡｓ基板３１０にｎ型Ａｌ0・5Ｇａ0・5Ａｓクラ
ッド層３１２、混晶比ｘが徐々に０．５→０へ変化する
ｎ型ＡｌxＧａ1-xＡｓクラッド層３１４、厚さ１００Å
のアンドープＩｎ0・2Ｇａ0・8Ａｓ歪量子井戸活性層３１
６、混晶比ｘが徐々に０→０．５へ変化するｐ型Ａｌx
Ｇａ1-xＡｓクラッド層３１８、ｐ型Ａｌ0・5Ｇａ0・5Ａ
ｓクラッド層３１８、ｐ型Ａｌ0・5Ｇａ0・5Ａｓクラッド
層３２０、ｐ型ＧａＡｓキャップ層３２２をＭＢＥ法に
よって成長する。ｐ型クラッド層３２０、ｐ型キャップ
層３２２を幅３μｍのメサ形状となるようにエッチング
し、ｐ型キャップ層３２２の表面以外をＳｉ3Ｎ4層３２
４で覆う。なお、歪量子井戸活性層３１６に用いたＩｎ
ＧａＡｓは一般には基板と格子整合しないが、この実施
例のように非常に膜厚が薄い場合、結晶が歪むことによ
り格子欠陥のない結晶成長をすることが可能である。
【００２９】この半導体レーザは、発光波長が０．９８
μｍであるので、Ｅｒドープ・ファイバの励起用光源と
して用いるのに適している。またＩｎＧａＡｓ層３１６
の混晶比および膜厚を変化させることにより、波長０．
９〜１．１μｍの半導体レーザを作ることが可能であ
る。
μｍであるので、Ｅｒドープ・ファイバの励起用光源と
して用いるのに適している。またＩｎＧａＡｓ層３１６
の混晶比および膜厚を変化させることにより、波長０．
９〜１．１μｍの半導体レーザを作ることが可能であ
る。
【００３０】最大光出力としては、１２０ｍＷが得られ
た。
た。
【００３１】
【発明の効果】本発明の半導体レーザの製造方法は、端
面を露出させてから窓層を形成する高出力レーザを製造
する際において、工程を増やす事なく不要成長層を除去
することができる。また本製造方法を使えば窓層の成長
時に不要成長層が形成されても構わないので、不要成長
層が形成されないように表面を覆うことによって生じる
窓層の不均一性が生じない。
面を露出させてから窓層を形成する高出力レーザを製造
する際において、工程を増やす事なく不要成長層を除去
することができる。また本製造方法を使えば窓層の成長
時に不要成長層が形成されても構わないので、不要成長
層が形成されないように表面を覆うことによって生じる
窓層の不均一性が生じない。
【００３２】本製造方法は、窓を構成する材料がＡｌＧ
ａＡｓ系、ＩｎＧａＡｌＰ系、ＩｎＧａＡｓＰ系などど
れでも適用することができる。
ａＡｓ系、ＩｎＧａＡｌＰ系、ＩｎＧａＡｓＰ系などど
れでも適用することができる。
【００３３】従って本発明は、非常に優れた特性を有す
る窓構造半導体レーザの普及、それを用いた各種機器の
高性能化、低価格化に大いに役立つ。
る窓構造半導体レーザの普及、それを用いた各種機器の
高性能化、低価格化に大いに役立つ。
【図１】第１の実施例による半導体レーザの製造法の工
程を説明するための素子断面図である。
程を説明するための素子断面図である。
【図２】第１の実施例における不要成長層と反射防止膜
のエッチング液浸漬時間と残存膜厚の関係を示す図であ
る。
のエッチング液浸漬時間と残存膜厚の関係を示す図であ
る。
【図３】第１の実施例に用いた電極形成方法の説明図で
ある。
ある。
【図４】第１の実施例に用いた半導体レーザの断面図で
ある。
ある。
【図５】第２の実施例に用いた半導体レーザの断面図で
ある。
ある。
【図６】第３の実施例に用いた半導体レーザの断面図で
ある。
ある。
【図７】第４の実施例に用いた半導体レーザの断面図で
ある。
ある。
【図８】従来例における端面窓層および不要成長層の形
成の説明図である。
成の説明図である。
【図９】従来例における、カバーを用いて不要成長層の
形成を防ぐ方法の説明図である。
形成を防ぐ方法の説明図である。
２・・・内部成長済バー ３０・３０Ｂ・・・窓層 ３０Ｃ・・・不要成
長層 ３２・３４・・・反射膜 ４０・４２・４４
・４６・・・電極
長層 ３２・３４・・・反射膜 ４０・４２・４４
・４６・・・電極
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−115191（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−125887（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−106090（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−130786（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−285380（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01S 3/18
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体基板上に活性層を含む発光構造を
結晶成長させ、前記半導体基板を劈開法によりバー状に
分割してレーザ光の出射端面を露出させた後、前記出射
端面および基板の少なくとも一方の表面に気相成長法で
前記活性層よりも広いバンドギャップを有する半導体層
を再結晶成長させた半導体レーザの製造方法において、 前記再結晶成長半導体層の形成された出射端面上に反射
膜層を設ける工程と、 該反射膜層をマスクとして、 前記基板の少なくとも一方
の表面に再成長形成された半導体層を、該半導体層に比
べて前記反射膜をほとんどエッチングしないエッチャン
トに浸漬することによりエッチングする工程と、 前記基板の表面に電極を形成する工程と、 を少なくとも有してなる ことを特徴とする半導体レーザ
の製造方法。 - 【請求項２】 前記エッチャントとして、硫酸、アンモ
ニア、及びフッ酸のいずれかを含む溶液を用いることを
特徴とする請求項１記載の半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4697692A JP2849501B2 (ja) | 1992-03-04 | 1992-03-04 | 半導体レーザの製造方法 |
| US07/995,064 US5413956A (en) | 1992-03-04 | 1992-12-22 | Method for producing a semiconductor laser device |
| EP92311823A EP0558856B1 (en) | 1992-03-04 | 1992-12-24 | A method for producing a semiconductor laser device |
| DE69230694T DE69230694T2 (de) | 1992-03-04 | 1992-12-24 | Herstellungsverfahren einer Halbleiterlaservorrichtung |
| DE69224617T DE69224617T2 (de) | 1992-03-04 | 1992-12-24 | Herstellungsverfahren für einen Halbleiterlaser |
| EP97106425A EP0789430B1 (en) | 1992-03-04 | 1992-12-24 | A method of producing a semiconductor laser device |
| US08/314,585 US5571750A (en) | 1992-03-04 | 1994-09-28 | Method for producing a semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4697692A JP2849501B2 (ja) | 1992-03-04 | 1992-03-04 | 半導体レーザの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05251825A JPH05251825A (ja) | 1993-09-28 |
| JP2849501B2 true JP2849501B2 (ja) | 1999-01-20 |
Family
ID=12762273
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4697692A Expired - Fee Related JP2849501B2 (ja) | 1992-03-04 | 1992-03-04 | 半導体レーザの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2849501B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3672106B2 (ja) * | 1994-09-28 | 2005-07-13 | シャープ株式会社 | 端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法 |
| JP2018098263A (ja) * | 2016-12-08 | 2018-06-21 | 住友電気工業株式会社 | 量子カスケード半導体レーザ |
-
1992
- 1992-03-04 JP JP4697692A patent/JP2849501B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05251825A (ja) | 1993-09-28 |
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