JP3038424B2 - 埋め込み構造半導体レーザとその製造方法 - Google Patents
埋め込み構造半導体レーザとその製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、有機金属気相成長法
を用いた埋め込み構造半導体レーザおよびその製造方法
に関するものである。
を用いた埋め込み構造半導体レーザおよびその製造方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】レーザを発振する活性領域両側を電流ブ
ロック層で埋め込む埋め込み構造半導体レーザは、低い
閾値で動作して高効率を得られる。この埋め込み構造半
導体レーザの製造では、レーザを発振するメサストライ
プ構造の活性領域を埋め込むために、有機金属気相成長
法やＬＰＥ法などが用いられる。この活性領域を有機金
属気相成長法で埋め込む場合、活性領域上部に選択成長
マスクを形成し、これを用いて活性領域両側に電流ブロ
ック層を形成するようにしている。しかし、有機金属気
相成長法はメサストライプ構造の上部両端に異常成長を
起こし易く、このためこの上を平坦に埋め込むことが困
難であった。
ロック層で埋め込む埋め込み構造半導体レーザは、低い
閾値で動作して高効率を得られる。この埋め込み構造半
導体レーザの製造では、レーザを発振するメサストライ
プ構造の活性領域を埋め込むために、有機金属気相成長
法やＬＰＥ法などが用いられる。この活性領域を有機金
属気相成長法で埋め込む場合、活性領域上部に選択成長
マスクを形成し、これを用いて活性領域両側に電流ブロ
ック層を形成するようにしている。しかし、有機金属気
相成長法はメサストライプ構造の上部両端に異常成長を
起こし易く、このためこの上を平坦に埋め込むことが困
難であった。
【０００３】以上のことにより、従来では、図４に示す
ように埋め込み構造半導体レーザを製造していた。ま
ず、基板４１上にバッファ層４２，活性層４３，クラッ
ド層４４を形成し（図４（ａ））、その上に幅２μｍ程
度の選択成長マスク４５を形成し、これをマスクとして
エッチングして活性領域を高さ約１μｍのメサストライ
プに加工する（図４（ｂ））。その後、図４（ｃ），
（ｄ）に示すように、通常の埋め込み層成長と同様なプ
ロセスにより、電流ブロック層４６，電流閉じ込め層４
７を形成し、選択成長マスクを除去した後、オーバーク
ラッド層４８、キャップ層４９を形成し、埋め込み構造
レーザを製造していた。
ように埋め込み構造半導体レーザを製造していた。ま
ず、基板４１上にバッファ層４２，活性層４３，クラッ
ド層４４を形成し（図４（ａ））、その上に幅２μｍ程
度の選択成長マスク４５を形成し、これをマスクとして
エッチングして活性領域を高さ約１μｍのメサストライ
プに加工する（図４（ｂ））。その後、図４（ｃ），
（ｄ）に示すように、通常の埋め込み層成長と同様なプ
ロセスにより、電流ブロック層４６，電流閉じ込め層４
７を形成し、選択成長マスクを除去した後、オーバーク
ラッド層４８、キャップ層４９を形成し、埋め込み構造
レーザを製造していた。
【０００４】また、従来では図５に示すように、前述と
同様に、基板５１上にバッファ層５２，活性層５３，ク
ラッド層５４，キャップ層５５を形成し（図５
（ａ））、幅４μｍ程度のマスクを用いてエッチングを
行い、このマスク下のサイドエッチングを利用して上部
に庇を有する選択成長マスク５６を有する幅２μｍ程度
高さ２μｍ程度のメサストライプを形成する。（図５
（ｂ））。この後、有機金属気相成長法により、図５
（ｃ）に示すように、この選択成長マスク５６を用いて
異常成長を抑えた状態で電流ブロック層５７，電流閉じ
込め層５８を連続して堆積形成していた。
同様に、基板５１上にバッファ層５２，活性層５３，ク
ラッド層５４，キャップ層５５を形成し（図５
（ａ））、幅４μｍ程度のマスクを用いてエッチングを
行い、このマスク下のサイドエッチングを利用して上部
に庇を有する選択成長マスク５６を有する幅２μｍ程度
高さ２μｍ程度のメサストライプを形成する。（図５
（ｂ））。この後、有機金属気相成長法により、図５
（ｃ）に示すように、この選択成長マスク５６を用いて
異常成長を抑えた状態で電流ブロック層５７，電流閉じ
込め層５８を連続して堆積形成していた。
【０００５】しかし、図４に示す方法では、気相成長を
３回以上行い、加えて、上部に選択成長マスクが形成さ
れているメサストライプ形状の活性領域を形成する必要
がり、工程が複雑であった。また、図５に示す方法で
も、２回以上の気相成長を行い、加えて庇を有する選択
成長マスクを形成しなくてはならず、やはり工程が複雑
であった。そして、活性領域をメサストライプ形状とす
るためにエッチングを用いているので、活性層の側面が
露出することになり、ここにＭＱＷ構造のＩｎＧａＡｓ
／ＩｎＡｌＡｓを用いると、Ａｌを含む層が露出して酸
化するため、側面を良好に埋め込むことが困難であっ
た。
３回以上行い、加えて、上部に選択成長マスクが形成さ
れているメサストライプ形状の活性領域を形成する必要
がり、工程が複雑であった。また、図５に示す方法で
も、２回以上の気相成長を行い、加えて庇を有する選択
成長マスクを形成しなくてはならず、やはり工程が複雑
であった。そして、活性領域をメサストライプ形状とす
るためにエッチングを用いているので、活性層の側面が
露出することになり、ここにＭＱＷ構造のＩｎＧａＡｓ
／ＩｎＡｌＡｓを用いると、Ａｌを含む層が露出して酸
化するため、側面を良好に埋め込むことが困難であっ
た。
【０００６】上記のような問題点を解消するために、１
回の有機金属気相成長により埋め込み構造半導体レーザ
を製造する方法が提案されている。以下、この埋め込み
構造半導体レーザの製造方法を図６を用いて説明する。
この埋め込み構造半導体レーザは、所定の幅のストライ
プパタン６１ａが形成された表面が（１００）結晶面で
ある基板６１上に、有機金属気相成長法によりｎ型Ｉｎ
Ｐ層６２，アンドープＩｎＧａＡｓＰ層６３，ｐ型Ｉｎ
Ｐ層６４を順次堆積させる。このとき、ストライプパタ
ン６１ａ上には、バッファ層６２ａ，活性層６３ａ，ク
ラッド層６４ａは側面が傾いた状態で形成され、これら
の側面は基板６１面に対して約５４°の角度を有する
（１１１）Ｂ結晶面となる。
回の有機金属気相成長により埋め込み構造半導体レーザ
を製造する方法が提案されている。以下、この埋め込み
構造半導体レーザの製造方法を図６を用いて説明する。
この埋め込み構造半導体レーザは、所定の幅のストライ
プパタン６１ａが形成された表面が（１００）結晶面で
ある基板６１上に、有機金属気相成長法によりｎ型Ｉｎ
Ｐ層６２，アンドープＩｎＧａＡｓＰ層６３，ｐ型Ｉｎ
Ｐ層６４を順次堆積させる。このとき、ストライプパタ
ン６１ａ上には、バッファ層６２ａ，活性層６３ａ，ク
ラッド層６４ａは側面が傾いた状態で形成され、これら
の側面は基板６１面に対して約５４°の角度を有する
（１１１）Ｂ結晶面となる。
【０００７】ついで、ｎ型ＩｎＰからなる電流閉じ込め
層６５，ｐ型ＩｎＰからなるオーバークラッド層６６，
ｐ型のＩｎＧａＡｓＰからなるキャップ層６７を順次有
機気相成長法により形成する。有機金属気相成長法で
は、（１１１）Ｂ結晶面には成長反応が起こらないの
で、各層が図６（ａ）に示すように形成される。これに
より、電流閉じ込め層６５は活性層６３ａを挾むように
成長堆積し、電流狭窄構造が形成される。
層６５，ｐ型ＩｎＰからなるオーバークラッド層６６，
ｐ型のＩｎＧａＡｓＰからなるキャップ層６７を順次有
機気相成長法により形成する。有機金属気相成長法で
は、（１１１）Ｂ結晶面には成長反応が起こらないの
で、各層が図６（ａ）に示すように形成される。これに
より、電流閉じ込め層６５は活性層６３ａを挾むように
成長堆積し、電流狭窄構造が形成される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来は、以上のように
構成されていたので、以下に示すような問題があった。
図６において、クラッド層６４ａを形成するためのｐ型
ＩｎＰの成長では、クラッド層６４ａは断面が３角形状
となったところで自動的にその形成を終了するが、この
両側のｐ型ＩｎＰ層６４は成長量を増やせばそれだけ厚
く形成される。従って、このクラッド層６４ａ形成のた
めのｐ型ＩｎＰの成長では、図６（ｂ）に示すように、
ｐ型ＩｎＰ層６４が厚すぎて、電流閉じ込め層６５が活
性層６３ａに対して高い位置に形成される場合と、図６
（ｃ）に示すようにｐ型ＩｎＰ層６４が薄すぎて活性層
６３ａに対して低い位置に形成される場合とが起こる。
構成されていたので、以下に示すような問題があった。
図６において、クラッド層６４ａを形成するためのｐ型
ＩｎＰの成長では、クラッド層６４ａは断面が３角形状
となったところで自動的にその形成を終了するが、この
両側のｐ型ＩｎＰ層６４は成長量を増やせばそれだけ厚
く形成される。従って、このクラッド層６４ａ形成のた
めのｐ型ＩｎＰの成長では、図６（ｂ）に示すように、
ｐ型ＩｎＰ層６４が厚すぎて、電流閉じ込め層６５が活
性層６３ａに対して高い位置に形成される場合と、図６
（ｃ）に示すようにｐ型ＩｎＰ層６４が薄すぎて活性層
６３ａに対して低い位置に形成される場合とが起こる。
【０００９】図６（ｂ）に示すように、電流閉じ込め層
６５が活性層６３ａより上に形成された場合、電流閉じ
込め層６５の間隔が狭くなって電流が流れる領域が狭く
なり、活性層６３ａに対する電流供給量が減少すること
になる。一方、図６（ｃ）に示すように電流閉じ込め層
６５が活性層６３ａより下に形成された場合、ｎ型Ｉｎ
Ｐからなる電流閉じ込め層６５とｎ型ＩｎＰからなるバ
ッファ層６２ａとの接触面積が増加することになり、こ
のためここを通るリーク電流が増加することになる。そ
して、同様のことがメサストライプの高さが変化したと
きにも発生する。すなわち、従来の製造方法では、クラ
ッド層の成長量およびメサストライプの高さを厳密に制
御しなければならないという問題があった。
６５が活性層６３ａより上に形成された場合、電流閉じ
込め層６５の間隔が狭くなって電流が流れる領域が狭く
なり、活性層６３ａに対する電流供給量が減少すること
になる。一方、図６（ｃ）に示すように電流閉じ込め層
６５が活性層６３ａより下に形成された場合、ｎ型Ｉｎ
Ｐからなる電流閉じ込め層６５とｎ型ＩｎＰからなるバ
ッファ層６２ａとの接触面積が増加することになり、こ
のためここを通るリーク電流が増加することになる。そ
して、同様のことがメサストライプの高さが変化したと
きにも発生する。すなわち、従来の製造方法では、クラ
ッド層の成長量およびメサストライプの高さを厳密に制
御しなければならないという問題があった。
【００１０】この発明は、以上のような問題点を解消す
るためになされたものであり、複雑な工程を必要とせず
に低い閾値で動作して高効率を得られる埋め込み構造半
導体レーザが製造できるようにすることを特徴とする。
るためになされたものであり、複雑な工程を必要とせず
に低い閾値で動作して高効率を得られる埋め込み構造半
導体レーザが製造できるようにすることを特徴とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この発明の埋め込み構造
半導体レーザの製造方法は、ｎ型の（１００）結晶面を
有する半導体基板上に半導体基板の＜０１１＞方向にス
トライプ状のメサストライプを形成する第１の工程と、
半導体基板上に有機金属気相成長法により半導体層を成
長させてメサストライプ上の領域がレーザを発振する活
性領域とする第２の工程と、活性領域上の領域の平坦な
面が（１００）結晶面となり、この面に続く側面と半導
体基板面とのなす角が５４°未満となるように半導体層
上に有機金属気相成長法により第１のｐ型半導体層を形
成する第３の工程と、第１のｐ型半導体層の活性領域上
の領域の（１００）結晶面以外に所定の濃度のＶＩ族元
素をドープした第１のｎ型半導体層を選択成長させる第
４の工程と、第１のｐ型半導体層および第２のｎ型半導
体層上に第２のｐ型半導体層を形成する第５の工程と、
第２のｐ型半導体層上に第３のｐ型半導体層を形成する
第６の工程とを有することを特徴とする。
半導体レーザの製造方法は、ｎ型の（１００）結晶面を
有する半導体基板上に半導体基板の＜０１１＞方向にス
トライプ状のメサストライプを形成する第１の工程と、
半導体基板上に有機金属気相成長法により半導体層を成
長させてメサストライプ上の領域がレーザを発振する活
性領域とする第２の工程と、活性領域上の領域の平坦な
面が（１００）結晶面となり、この面に続く側面と半導
体基板面とのなす角が５４°未満となるように半導体層
上に有機金属気相成長法により第１のｐ型半導体層を形
成する第３の工程と、第１のｐ型半導体層の活性領域上
の領域の（１００）結晶面以外に所定の濃度のＶＩ族元
素をドープした第１のｎ型半導体層を選択成長させる第
４の工程と、第１のｐ型半導体層および第２のｎ型半導
体層上に第２のｐ型半導体層を形成する第５の工程と、
第２のｐ型半導体層上に第３のｐ型半導体層を形成する
第６の工程とを有することを特徴とする。
【００１２】また、この発明の埋め込み構造半導体レー
ザは、＜０１１＞方向にストライプ状のメサストライプ
が形成されたｎ型の（１００）結晶面を有する半導体基
板と、半導体基板上に形成され、メサストライプ上の領
域がレーザを発振する活性領域となる半導体層と、半導
体層上に形成され活性領域上の領域の平坦な面が（１０
０）結晶面であり、その面に続く側面と半導体基板面と
のなす角が５４°未満である第１のｐ型半導体層と、こ
の第１のｐ型半導体層の活性領域上の領域の平坦な（１
００）結晶面以外に形成され、（１００）結晶面に連続
する面が平坦な面と同一の平面である所定の濃度のＶＩ
族元素がドープされた第１のｎ型半導体層と、この第２
のｎ型半導体層上に形成された第２のｐ型半導体層と、
この上に形成された第３のｐ型半導体層とを有すること
を特徴とする。
ザは、＜０１１＞方向にストライプ状のメサストライプ
が形成されたｎ型の（１００）結晶面を有する半導体基
板と、半導体基板上に形成され、メサストライプ上の領
域がレーザを発振する活性領域となる半導体層と、半導
体層上に形成され活性領域上の領域の平坦な面が（１０
０）結晶面であり、その面に続く側面と半導体基板面と
のなす角が５４°未満である第１のｐ型半導体層と、こ
の第１のｐ型半導体層の活性領域上の領域の平坦な（１
００）結晶面以外に形成され、（１００）結晶面に連続
する面が平坦な面と同一の平面である所定の濃度のＶＩ
族元素がドープされた第１のｎ型半導体層と、この第２
のｎ型半導体層上に形成された第２のｐ型半導体層と、
この上に形成された第３のｐ型半導体層とを有すること
を特徴とする。
【００１３】
【作用】第１のｎ型半導体層は、第１のｐ型半導体層の
活性層上の領域の（１００）結晶面以外に形成され、活
性層上の領域の（１００）結晶面はメサストライプ幅程
度に広くできるので、第１のｐ型半導体層の活性層上の
電流が流れる領域は狭くならず、活性層には充分な電流
が流れる。そして、第１のｐ型半導体層と第１のｎ型半
導体層は電流狭窄層として機能する。
活性層上の領域の（１００）結晶面以外に形成され、活
性層上の領域の（１００）結晶面はメサストライプ幅程
度に広くできるので、第１のｐ型半導体層の活性層上の
電流が流れる領域は狭くならず、活性層には充分な電流
が流れる。そして、第１のｐ型半導体層と第１のｎ型半
導体層は電流狭窄層として機能する。
【００１４】
【実施例】以下この発明の１実施例を図を参照して説明
する。 実施例１．図１は、この発明の１実施例である半導体レ
ーザの製造方法を示す斜視図である。以下、同図を用い
て、実施例１の埋め込み構造半導体レーザの製造方法を
説明する。まず、（１００）結晶面のｎ型ＩｎＰからな
る基板１上にスパッタリング方によりＳｉＯ2 膜を堆積
する。次いで、フォトリソグラフィ技術とエッチングに
より、このＳｉＯ2 膜を基板１の＜０１１＞方向に伸び
る幅２μｍのストライプ状のストライプマスクに形成す
る。次に、このストライプマスクをマスクとして塩素・
アルゴン系のガスによるリアティブイオンエッチングに
より基板１をエッチングをし、エッチング後ストライプ
マスクをＨＦによって除去し、図１（ａ）に示すよう
に、メサストライプ１ａを形成する
する。 実施例１．図１は、この発明の１実施例である半導体レ
ーザの製造方法を示す斜視図である。以下、同図を用い
て、実施例１の埋め込み構造半導体レーザの製造方法を
説明する。まず、（１００）結晶面のｎ型ＩｎＰからな
る基板１上にスパッタリング方によりＳｉＯ2 膜を堆積
する。次いで、フォトリソグラフィ技術とエッチングに
より、このＳｉＯ2 膜を基板１の＜０１１＞方向に伸び
る幅２μｍのストライプ状のストライプマスクに形成す
る。次に、このストライプマスクをマスクとして塩素・
アルゴン系のガスによるリアティブイオンエッチングに
より基板１をエッチングをし、エッチング後ストライプ
マスクをＨＦによって除去し、図１（ａ）に示すよう
に、メサストライプ１ａを形成する
【００１５】次ぎに、メサストライプ１ａが形成された
基板１上に有機金属気相成長法を用いて、Ｓｅがドープ
されたｎ型ＩｎＰと、アンドープＩｎＧａＡｓＰと、ｐ
型ＩｎＰとＳｅがドープされたｎ型ＩｎＰとｐ型ＩｎＰ
とｐ型ＩｎＧａＡｓＰとを、それぞれ膜厚０．１μｍ，
０．１μｍ，０．８μｍ，０．６μｍ，１．０μｍ，
０．４μｍとなるように、順次ガスを切り換えることに
より形成する。これにより、図１（ｂ）に示すように、
メサストライプ１ａの両側の基板１上にｎ型ＩｎＰ層
２，ＩｎＧａＡｓＰ層３、メサストライプ１ａ上にバッ
ファ層２ａ，波長ギャップ１．５μｍの活性層３ａが形
成され、この上にクラッド層４，電流閉じ込め層５，オ
ーバークラッド層６，キャップ層７が形成される。
基板１上に有機金属気相成長法を用いて、Ｓｅがドープ
されたｎ型ＩｎＰと、アンドープＩｎＧａＡｓＰと、ｐ
型ＩｎＰとＳｅがドープされたｎ型ＩｎＰとｐ型ＩｎＰ
とｐ型ＩｎＧａＡｓＰとを、それぞれ膜厚０．１μｍ，
０．１μｍ，０．８μｍ，０．６μｍ，１．０μｍ，
０．４μｍとなるように、順次ガスを切り換えることに
より形成する。これにより、図１（ｂ）に示すように、
メサストライプ１ａの両側の基板１上にｎ型ＩｎＰ層
２，ＩｎＧａＡｓＰ層３、メサストライプ１ａ上にバッ
ファ層２ａ，波長ギャップ１．５μｍの活性層３ａが形
成され、この上にクラッド層４，電流閉じ込め層５，オ
ーバークラッド層６，キャップ層７が形成される。
【００１６】ここで、電流閉じ込め層５形成時のｎ型Ｉ
ｎＰの気相成長において、ドープするＳｅの濃度を８×
１０18ｃｍ-3以上とすることで、活性層３ａ上の（１０
０）結晶面にはｎ型ＩｎＰが堆積しないようになるこれ
によって、図１（ｂ）に示すように、クラッド層４のメ
サストライプ状の部分の（１００）結晶面を有する上平
面にはｎ型ＩｎＰは成長せず、その両側にクラッド層４
のメサストライプ状の部分の（１００）結晶面を有する
上平面に続く一部がこの平面と同一面となるように、電
流閉じ込め層５が形成される。図２に示すように、幅Ｗ
が１．１μｍのストライプパターン上にｐ型のＩｎＰを
堆積するとこの断面は台形のリッジ構造となる。この上
にＳｅがドーピングされたｎ型のＩｎＰを堆積すると、
リッジ構造上部に堆積する厚さｒと平坦部上に堆積した
厚さｒ０との比はドーピングの濃度が高いほど小さくな
る。
ｎＰの気相成長において、ドープするＳｅの濃度を８×
１０18ｃｍ-3以上とすることで、活性層３ａ上の（１０
０）結晶面にはｎ型ＩｎＰが堆積しないようになるこれ
によって、図１（ｂ）に示すように、クラッド層４のメ
サストライプ状の部分の（１００）結晶面を有する上平
面にはｎ型ＩｎＰは成長せず、その両側にクラッド層４
のメサストライプ状の部分の（１００）結晶面を有する
上平面に続く一部がこの平面と同一面となるように、電
流閉じ込め層５が形成される。図２に示すように、幅Ｗ
が１．１μｍのストライプパターン上にｐ型のＩｎＰを
堆積するとこの断面は台形のリッジ構造となる。この上
にＳｅがドーピングされたｎ型のＩｎＰを堆積すると、
リッジ構造上部に堆積する厚さｒと平坦部上に堆積した
厚さｒ０との比はドーピングの濃度が高いほど小さくな
る。
【００１７】ところで、クラッド層４のメサストライプ
形状の部分の側面が、基板１平面に対して約５４°の角
度を有し、（１１１）Ｂ結晶面となっている場合は、こ
の上に形成する電流閉じ込め層５の成長時に、ｎ型Ｉｎ
Ｐが（１１１）Ｂ結晶面には成長しないので、クラッド
層４のメサストライプ形状の（１００）結晶面を有する
上平面にｎ型ＩｎＰが堆積してしまう。このような状態
となると、活性層３ａに供給する電流が流れないことに
なり、レーザが発振しない。
形状の部分の側面が、基板１平面に対して約５４°の角
度を有し、（１１１）Ｂ結晶面となっている場合は、こ
の上に形成する電流閉じ込め層５の成長時に、ｎ型Ｉｎ
Ｐが（１１１）Ｂ結晶面には成長しないので、クラッド
層４のメサストライプ形状の（１００）結晶面を有する
上平面にｎ型ＩｎＰが堆積してしまう。このような状態
となると、活性層３ａに供給する電流が流れないことに
なり、レーザが発振しない。
【００１８】この実施例１のように形成された埋め込み
構造半導体レーザでは、バッファ層２ａ，活性層３ａの
側面は、基板１平面に対して約５４°の角度を有する
（１１１）Ｂ結晶面となっている。しかし、この上に堆
積形成される、活性層３ａ上の領域の平面が（１００）
結晶面となっているクラッド層４の両側の側面は、基板
１平面に対して５４°未満の角度となり、（１１１）Ｂ
結晶面とはならない。このため、前述したように、クラ
ッド層４のメサストライプ部両側に、クラッド層４のメ
サストライプ部の（１００）結晶面を有する上平面に続
く一部がこの平面と同一面となるように、電流閉じ込め
層５が形成される。
構造半導体レーザでは、バッファ層２ａ，活性層３ａの
側面は、基板１平面に対して約５４°の角度を有する
（１１１）Ｂ結晶面となっている。しかし、この上に堆
積形成される、活性層３ａ上の領域の平面が（１００）
結晶面となっているクラッド層４の両側の側面は、基板
１平面に対して５４°未満の角度となり、（１１１）Ｂ
結晶面とはならない。このため、前述したように、クラ
ッド層４のメサストライプ部両側に、クラッド層４のメ
サストライプ部の（１００）結晶面を有する上平面に続
く一部がこの平面と同一面となるように、電流閉じ込め
層５が形成される。
【００１９】以上示したように、この実施例１によれ
ば、１回の有機金属気相成長法により埋め込み構造半導
体レーザが製造できるので、活性層を含む活性領域形成
と埋め込み層の形成とが、酸素を有する雰囲気に接触せ
ずに行える。このため、ＭＱＷ構造のＩｎＧａＡｓ／Ｉ
ｎＡｌＡｓを活性層に用いても、Ａｌを含む層を酸化な
どさせることがなく、容易に埋め込み構造半導体レーザ
を形成することができる。
ば、１回の有機金属気相成長法により埋め込み構造半導
体レーザが製造できるので、活性層を含む活性領域形成
と埋め込み層の形成とが、酸素を有する雰囲気に接触せ
ずに行える。このため、ＭＱＷ構造のＩｎＧａＡｓ／Ｉ
ｎＡｌＡｓを活性層に用いても、Ａｌを含む層を酸化な
どさせることがなく、容易に埋め込み構造半導体レーザ
を形成することができる。
【００２０】実施例２．図３は、この発明の第２の実施
例である半導体レーザの製造方法を示す斜視図である。
同図を用いて、この実施例２の埋め込み半導体レーザの
製造方法を説明する。まず、図３（ａ）に示すように、
（１００）結晶面を有するｎ型ＩｎＰからなる基板３１
上に、干渉露光法とウェットエッチングを用いて＜０１
１＞方向の回折格子を形成する。次に、実施例１と同様
に、基板３１上にスパッタリング方によりＳｉＯ2 膜を
堆積し、フォトリソグラフィ技術とエッチングにより、
このＳｉＯ2 膜を基板３１の＜０１１＞方向に伸びる幅
２μｍのストライプ状のストライプマスクに形成する。
次いで、このストライプマスクをマスクとして塩素・ア
ルゴン系のガスによるリアティブイオンエッチングによ
り基板３１をエッチングをし、エッチング後ストライプ
マスクをＨＦによって除去し、図２（ｂ）に示すよう
に、メサストライプ３１ａを形成する
例である半導体レーザの製造方法を示す斜視図である。
同図を用いて、この実施例２の埋め込み半導体レーザの
製造方法を説明する。まず、図３（ａ）に示すように、
（１００）結晶面を有するｎ型ＩｎＰからなる基板３１
上に、干渉露光法とウェットエッチングを用いて＜０１
１＞方向の回折格子を形成する。次に、実施例１と同様
に、基板３１上にスパッタリング方によりＳｉＯ2 膜を
堆積し、フォトリソグラフィ技術とエッチングにより、
このＳｉＯ2 膜を基板３１の＜０１１＞方向に伸びる幅
２μｍのストライプ状のストライプマスクに形成する。
次いで、このストライプマスクをマスクとして塩素・ア
ルゴン系のガスによるリアティブイオンエッチングによ
り基板３１をエッチングをし、エッチング後ストライプ
マスクをＨＦによって除去し、図２（ｂ）に示すよう
に、メサストライプ３１ａを形成する
【００２１】次に、このメサストライプ３１ａが形成さ
れた基板３１上に、有機金属気相成長法により、アンド
ープＩｎＧａＡｓＰ、アンドープＩｎＧａＡｓＰ、Ｚｎ
がドープされたｐ型ＩｎＰ、Ｓｅが濃度８×１０18ｃｍ
-3以上ドープされたｎ型ＩｎＰ、ｐ型ＩｎＰ、ｐ型Ｉｎ
ＧａＡｓＰを、それぞれ膜厚０．１μｍ，０．１μｍ，
０．８μｍ，０．６μｍ，１．０μｍ，０．４μｍとな
るように、順次ガスを切り換えることにより形成する。
これにより、図３（ｃ）に示すように、メサストライプ
３１ａの両側の基板３１上にＩｎＧａＡｓＰ層３２，Ｉ
ｎＧａＡｓＰ層３３が形成される。そして、メサストラ
イプ３１ａ上には、波長ギャップ１．３μｍの光導波路
層３２ａ，波長ギャップ１．５μｍの活性層３３ａが形
成され、この上にクラッド層３４，電流閉じ込め層３
５，オーバークラッド層３６，キャップ層３７が形成さ
れる。
れた基板３１上に、有機金属気相成長法により、アンド
ープＩｎＧａＡｓＰ、アンドープＩｎＧａＡｓＰ、Ｚｎ
がドープされたｐ型ＩｎＰ、Ｓｅが濃度８×１０18ｃｍ
-3以上ドープされたｎ型ＩｎＰ、ｐ型ＩｎＰ、ｐ型Ｉｎ
ＧａＡｓＰを、それぞれ膜厚０．１μｍ，０．１μｍ，
０．８μｍ，０．６μｍ，１．０μｍ，０．４μｍとな
るように、順次ガスを切り換えることにより形成する。
これにより、図３（ｃ）に示すように、メサストライプ
３１ａの両側の基板３１上にＩｎＧａＡｓＰ層３２，Ｉ
ｎＧａＡｓＰ層３３が形成される。そして、メサストラ
イプ３１ａ上には、波長ギャップ１．３μｍの光導波路
層３２ａ，波長ギャップ１．５μｍの活性層３３ａが形
成され、この上にクラッド層３４，電流閉じ込め層３
５，オーバークラッド層３６，キャップ層３７が形成さ
れる。
【００２２】以上のことにより、実施例１と同様に、１
回の有機金属気相成長で分布帰還型の埋め込み構造半導
体レーザが製造できる。なお、上記実施例では、基板上
のメサストライプの形成において、塩素アルゴン系のガ
スによるドライエッチングを用いたが、これに限るもの
ではなく、他の方法でメサストライプを形成しても良
い。また、電流閉じ込め層に用いるｎ型ＩｎＰに対する
ドーパント（不純物）はＳｅに限るものではなく、ＶＩ
族の元素を用いても良いことは明かである。また、上記
実施例ではＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ系について示した
が、ＧａＡｓ／アルミニウムＧａＡｓ系の他のＩＩＩ−
Ｖ族半導体材料を用いても良い。
回の有機金属気相成長で分布帰還型の埋め込み構造半導
体レーザが製造できる。なお、上記実施例では、基板上
のメサストライプの形成において、塩素アルゴン系のガ
スによるドライエッチングを用いたが、これに限るもの
ではなく、他の方法でメサストライプを形成しても良
い。また、電流閉じ込め層に用いるｎ型ＩｎＰに対する
ドーパント（不純物）はＳｅに限るものではなく、ＶＩ
族の元素を用いても良いことは明かである。また、上記
実施例ではＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ系について示した
が、ＧａＡｓ／アルミニウムＧａＡｓ系の他のＩＩＩ−
Ｖ族半導体材料を用いても良い。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
１回の有機金属気相成長で埋め込み構造半導体レーザが
製造できるので、大幅な製造工程の簡略化ができるとい
う効果がある。また、従来では困難であった、ＭＱＷ構
造のＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓを活性層に用いること
ができるという効果がある。そして、電流注入領域を広
くでき、メサストライプの構造や、形成層の膜厚が多少
変化した場合でも、同様の電流狭窄特性を得ることがで
きる。
１回の有機金属気相成長で埋め込み構造半導体レーザが
製造できるので、大幅な製造工程の簡略化ができるとい
う効果がある。また、従来では困難であった、ＭＱＷ構
造のＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓを活性層に用いること
ができるという効果がある。そして、電流注入領域を広
くでき、メサストライプの構造や、形成層の膜厚が多少
変化した場合でも、同様の電流狭窄特性を得ることがで
きる。
【図１】この発明の１実施例である埋め込み構造半導体
レーザの製造方法を示す斜視図である。
レーザの製造方法を示す斜視図である。
【図２】ｎ型ＩｎＰをメサストライプ状のｐ型ＩｎＰ上
に堆積したときのｎ型ＩｎＰのＳｅドーピング濃度と堆
積量との相関を示す相関図である。
に堆積したときのｎ型ＩｎＰのＳｅドーピング濃度と堆
積量との相関を示す相関図である。
【図３】この発明の他の実施例である埋め込み構造半導
体レーザの製造方法を示す斜視図である。
体レーザの製造方法を示す斜視図である。
【図４】従来の埋め込み構造半導体レーザの製造方法を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図５】従来の埋め込み構造半導体レーザの製造方法を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図６】従来の埋め込み構造半導体レーザの構成を示す
斜視図である。
斜視図である。
【符号の説明】 １ 基板 １ａ メサストライプ ２ ｎ型ＩｎＰ層 ２ａ バッファ層 ３ ＩｎＧａＡｓＰ層 ３ａ 活性層 ４ クラッド層 ５ 電流閉じ込め層 ６ オーバークラッド層 ７ キャップ層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−299764（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−21891（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−102607（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−275917（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−105385（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−125491（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 5/00 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (4)
- 【請求項１】 ｎ型の（１００）結晶面を有する半導体
基板上に前記半導体基板の＜０１１＞方向にストライプ
状のメサストライプを形成する第１の工程と、 前記半導体基板上に有機金属気相成長法により半導体層
を成長させて前記メサストライプ上の領域がレーザを発
振する活性領域とする第２の工程と、 前記活性領域上の領域の平坦な面が（１００）結晶面と
なり、この面に続く側面と前記半導体基板面とのなす角
が５４°未満となるように前記半導体層上に有機金属気
相成長法により第１のｐ型半導体層を形成する第３の工
程と、 前記第１のｐ型半導体層の前記活性領域上の領域の（１
００）結晶面以外に、所定の濃度のＶＩ族元素をドープ
した第１のｎ型半導体層を選択成長させる第４の工程
と、 前記第１のｐ型半導体層および第１のｎ型半導体層上に
第２のｐ型半導体層を形成する第５の工程と、 前記第２のｐ型半導体層上に第３のｐ型半導体層を形成
する第６の工程とを有することを特徴とする埋め込み構
造半導体レーザの製造方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の埋め込み構造半導体レー
ザの製造方法において、 前記半導体基表面に回折格子を形成する工程と、 前記半導体基板と半導体層との間に第２のｎ型半導体層
を形成する工程とを有することを特徴とする埋め込み構
造半導体レーザの製造方法。 - 【請求項３】 ＜０１１＞方向にストライプ状のメサス
トライプが形成されたｎ型の（１００）結晶面を有する
半導体基板と、 前記半導体基板上に形成され、前記メサストライプ上の
領域がレーザを発振する活性領域となる半導体層と、 前記半導体層上に形成され、前記活性領域上の領域の平
坦な面が（１００）結晶面であり、その（１００）結晶
面に続く側面と前記半導体基板とのなす角が５４°未満
である第１のｐ型半導体層と、 前記第１のｐ型半導体層の前記活性領域上の領域の平坦
な（１００）結晶面以外に形成され、前記（１００）結
晶面に連続する面が前記平坦な面と同一の平面である所
定の濃度のＶＩ族元素がドープされた第１のｎ型半導体
層と、 前記第１のｎ型半導体層上に形成された第２のｐ型半導
体層と、 前記第２のｐ型半導体層上に形成された第３のｐ型半導
体層とを有することを特徴とする埋め込み構造半導体レ
ーザ。 - 【請求項４】 請求項３記載の埋め込み構造半導体レー
ザにおいて、 前記メサストライプ表面に形成された回折格子と、 前記半導体基板と前記半導体層との間に形成された第２
のｎ型半導体層とを有することを特徴とする埋め込み構
造半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5091939A JP3038424B2 (ja) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | 埋め込み構造半導体レーザとその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5091939A JP3038424B2 (ja) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | 埋め込み構造半導体レーザとその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06283816A JPH06283816A (ja) | 1994-10-07 |
| JP3038424B2 true JP3038424B2 (ja) | 2000-05-08 |
Family
ID=14040568
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5091939A Expired - Fee Related JP3038424B2 (ja) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | 埋め込み構造半導体レーザとその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3038424B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6511858B2 (en) | 2000-09-27 | 2003-01-28 | Fujitsu Quantum Devices Limited | Method for fabricating semiconductor device |
| WO2005117217A1 (ja) | 2004-05-26 | 2005-12-08 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | 半導体光素子及びその製造方法 |
| JP2013149665A (ja) * | 2012-01-17 | 2013-08-01 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 量子カスケード半導体レーザ |
-
1993
- 1993-03-29 JP JP5091939A patent/JP3038424B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06283816A (ja) | 1994-10-07 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |