JP3082444B2 - 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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- JP3082444B2 JP3082444B2 JP04184971A JP18497192A JP3082444B2 JP 3082444 B2 JP3082444 B2 JP 3082444B2 JP 04184971 A JP04184971 A JP 04184971A JP 18497192 A JP18497192 A JP 18497192A JP 3082444 B2 JP3082444 B2 JP 3082444B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板結晶上での
１回の半導体膜成長にてレーザ構造を形成した半導体レ
ーザの製造方法に関する。
１回の半導体膜成長にてレーザ構造を形成した半導体レ
ーザの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術とその課題】最近における半導体デバイス
の高度化、高機能化に伴い、その作製プロセスは複雑化
の一途をたどり、このため作製プロセスの簡素化が望ま
れるようになってきた。
の高度化、高機能化に伴い、その作製プロセスは複雑化
の一途をたどり、このため作製プロセスの簡素化が望ま
れるようになってきた。
【０００３】発光素子としての分布帰還型レーザにおい
ても、その製造に当っては、たとえばアプライド フィ
ズックス レター（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ
Ｌｅｔｔｅｒ）５９巻（１９９１年）２３７５頁にある
ように、平坦な半導体基板上に一度半導体薄膜を成長
し、その半導体薄膜を大気にさらし複雑なホトリソグラ
フィ工程を用いてその半導体薄膜をエッチングすること
によって分布帰還型レーザのグレーティングを作製し、
そして、このグレーティング上に再度半導体薄膜を成長
することで分布帰還型レーザ構造を形成していた。
ても、その製造に当っては、たとえばアプライド フィ
ズックス レター（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ
Ｌｅｔｔｅｒ）５９巻（１９９１年）２３７５頁にある
ように、平坦な半導体基板上に一度半導体薄膜を成長
し、その半導体薄膜を大気にさらし複雑なホトリソグラ
フィ工程を用いてその半導体薄膜をエッチングすること
によって分布帰還型レーザのグレーティングを作製し、
そして、このグレーティング上に再度半導体薄膜を成長
することで分布帰還型レーザ構造を形成していた。
【０００４】しかしながら、かかる従来の方法にあって
は、半導体薄膜の成長を２回行なう必要があること、エ
ッチングを用いてグレーティングを作製するとき半導体
薄膜を劣化させてしまうこと、更に、この劣化した半導
体薄膜上に再成長した半導体薄膜はその品質が悪くなる
おそれがあること、という問題を生じている。さらにグ
レーティングの間隔は例えば1.５μｍ帯のレーザーでは
約0.２４μｍと非常に狭いものであり、干渉露光法では
精度が、電子ビーム露光ではスループットが悪く、その
作製には、困難が判った。
は、半導体薄膜の成長を２回行なう必要があること、エ
ッチングを用いてグレーティングを作製するとき半導体
薄膜を劣化させてしまうこと、更に、この劣化した半導
体薄膜上に再成長した半導体薄膜はその品質が悪くなる
おそれがあること、という問題を生じている。さらにグ
レーティングの間隔は例えば1.５μｍ帯のレーザーでは
約0.２４μｍと非常に狭いものであり、干渉露光法では
精度が、電子ビーム露光ではスループットが悪く、その
作製には、困難が判った。
【０００５】本発明は、上述の問題に鑑み半導体薄膜の
成長を１回で済ませ、エッチングによる劣化や品質の悪
化を除くと共に粗い間隔の半導体結晶を用いて製造を容
易とした半導体レーザの製造方法の提供を目的とする。
成長を１回で済ませ、エッチングによる劣化や品質の悪
化を除くと共に粗い間隔の半導体結晶を用いて製造を容
易とした半導体レーザの製造方法の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成する本
発明は、半導体基板上にレーザを形成する方法におい
て、上記半導体基板の平らな結晶表面に実際に形成する
グレーティングの間隔の２倍の間隔を有し、且つ、上記
平らな結晶表面と平行な平らな部分を有する逆台形の溝
を有する段差基板を用い、この段差基板の上記平らな結
晶表面上及び上記逆台形の溝の上記平らな部分に有機金
属分子線エピタキシャル法あるいは有機金属気相成長法
を適用して上記グレーティングを形成することを特徴と
する。
発明は、半導体基板上にレーザを形成する方法におい
て、上記半導体基板の平らな結晶表面に実際に形成する
グレーティングの間隔の２倍の間隔を有し、且つ、上記
平らな結晶表面と平行な平らな部分を有する逆台形の溝
を有する段差基板を用い、この段差基板の上記平らな結
晶表面上及び上記逆台形の溝の上記平らな部分に有機金
属分子線エピタキシャル法あるいは有機金属気相成長法
を適用して上記グレーティングを形成することを特徴と
する。
【０００７】
【作用】実際に形成するグレーティングの間隔の２倍の
間隔を有する逆台形の溝を有する段差基板を用いて有機
金属分子線エピタキシャル法あるいは有機金属気相成長
法を適用することにより、基板表面状態の違いによる成
長速度を異ならしめ、つまり半導体薄膜の原料として有
機金属を用いて三角形断面を形成することとしたため、
グレーティングの形成及びレーザ構造を１回の成長にて
形成できた。また、溝の間隔を２倍長くすることができ
るので、半導体基板の作製が高精度で容易となる。
間隔を有する逆台形の溝を有する段差基板を用いて有機
金属分子線エピタキシャル法あるいは有機金属気相成長
法を適用することにより、基板表面状態の違いによる成
長速度を異ならしめ、つまり半導体薄膜の原料として有
機金属を用いて三角形断面を形成することとしたため、
グレーティングの形成及びレーザ構造を１回の成長にて
形成できた。また、溝の間隔を２倍長くすることができ
るので、半導体基板の作製が高精度で容易となる。
【０００８】
【実施例】ここで、図１（ａ）〜（ｄ）により本発明の
実施例を説明する。本実施例では、図１（ｂ）にて示す
ように実際に形成するグレーティングの間隔の２倍の間
隔で図１（ａ）に示すよう形成された逆台形の溝１ａを
有する段差のある半導体基板結晶上に、有機金属分子線
エピタキシャル法あるいは有機金属気相成長法を用いて
多元系半導体薄膜２あるいは多元系半導体薄膜を含む超
格子層を形成すると、図１（ｂ）に示すように段差表面
の平らな部分と溝の側壁部分とでは多元系半導体薄膜の
成長速度は平らな部分の方が溝の側壁部分にくらべ大き
いため、断面形状が三角形となるグレーティング構造が
形成される。この場合、溝１ａ部分の深さがグレーティ
ングの間隔に比べて充分小さければ、台形上のグレーテ
ィングと逆台形溝１ａ上のグレーティングとの高さのず
れは、実質的に小さくなる。そしてグレーティング形成
後、続けて図１（ｂ）にて示す如く成長した半導体薄膜
と異なる膜組成をもつ半導体薄膜３を成長すると平らな
部分がないため今度は図１（ｃ）に示すようにＶ字形溝
の上に優先的に半導体薄膜が形成されてグレーティング
が半導体薄膜で埋め込まれる。そしてさらに半導体薄膜
成長を続け、図１（ｄ）に示すようにガイド層４、活性
層５、ガイド層６、Ｐ型クラッド層７、Ｐ型コンタクト
層８、を形成することができ１回の半導体薄膜成長で分
布帰還型レーザのレーザ構造が作製できる。
実施例を説明する。本実施例では、図１（ｂ）にて示す
ように実際に形成するグレーティングの間隔の２倍の間
隔で図１（ａ）に示すよう形成された逆台形の溝１ａを
有する段差のある半導体基板結晶上に、有機金属分子線
エピタキシャル法あるいは有機金属気相成長法を用いて
多元系半導体薄膜２あるいは多元系半導体薄膜を含む超
格子層を形成すると、図１（ｂ）に示すように段差表面
の平らな部分と溝の側壁部分とでは多元系半導体薄膜の
成長速度は平らな部分の方が溝の側壁部分にくらべ大き
いため、断面形状が三角形となるグレーティング構造が
形成される。この場合、溝１ａ部分の深さがグレーティ
ングの間隔に比べて充分小さければ、台形上のグレーテ
ィングと逆台形溝１ａ上のグレーティングとの高さのず
れは、実質的に小さくなる。そしてグレーティング形成
後、続けて図１（ｂ）にて示す如く成長した半導体薄膜
と異なる膜組成をもつ半導体薄膜３を成長すると平らな
部分がないため今度は図１（ｃ）に示すようにＶ字形溝
の上に優先的に半導体薄膜が形成されてグレーティング
が半導体薄膜で埋め込まれる。そしてさらに半導体薄膜
成長を続け、図１（ｄ）に示すようにガイド層４、活性
層５、ガイド層６、Ｐ型クラッド層７、Ｐ型コンタクト
層８、を形成することができ１回の半導体薄膜成長で分
布帰還型レーザのレーザ構造が作製できる。
【０００９】ここにおいて、半導体基板１の平らな部分
と側壁で成長速度が異なるのは基板表面状態の違いによ
るもので、平らな部分の上に形成された多元系半導体薄
膜２あるいは多元系半導体薄膜を含む超格子層の断面形
状が三角形となるのは面方位（１００）の結晶表面上に
て半導体薄膜の原料に有機金属を用いた時に見られる現
象である。逆台形溝１ａを持つ段差基板１上に多元系半
導体薄膜を含む超格子層を形成する場合、多元系半導体
薄膜の膜厚と組成を変えることでグレーティングの形状
や屈折率を容易に制御することができる。
と側壁で成長速度が異なるのは基板表面状態の違いによ
るもので、平らな部分の上に形成された多元系半導体薄
膜２あるいは多元系半導体薄膜を含む超格子層の断面形
状が三角形となるのは面方位（１００）の結晶表面上に
て半導体薄膜の原料に有機金属を用いた時に見られる現
象である。逆台形溝１ａを持つ段差基板１上に多元系半
導体薄膜を含む超格子層を形成する場合、多元系半導体
薄膜の膜厚と組成を変えることでグレーティングの形状
や屈折率を容易に制御することができる。
【００１０】＜具体例１＞ ４８００Åの間隔で形成された逆台形の溝を有するｎ型
ＩｎＰ結晶の段差基板上に、有機金属分子線エピタキシ
装置を用いて、ＩＩＩ族原料にトリエチルガリウムとト
リメチルインジウム、Ｖ族原料に熱分解したアルシンと
フォスフィンを用いて、３元混晶のＩｎＧａＡｓ膜を成
長してグレーティングを形成し、次にＩｎＰ膜を成長
し、グレーティングを埋め込んだ後、ＩｎＧａＡｓＰ膜
のガイド層を、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰの多重量
子井戸活性層、ＩｎＧａＡｓＰガイド層、Ｐ型ＩｎＰク
ラッド層とＰ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層を１回の成長
で形成した。これを通常のプロセスでリッジに加工後埋
め込みを行い２４００Åの間隔の一次のグレーティング
を有する1.５μｍ帯の分布帰還型レーザ構造が作製でき
た。
ＩｎＰ結晶の段差基板上に、有機金属分子線エピタキシ
装置を用いて、ＩＩＩ族原料にトリエチルガリウムとト
リメチルインジウム、Ｖ族原料に熱分解したアルシンと
フォスフィンを用いて、３元混晶のＩｎＧａＡｓ膜を成
長してグレーティングを形成し、次にＩｎＰ膜を成長
し、グレーティングを埋め込んだ後、ＩｎＧａＡｓＰ膜
のガイド層を、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰの多重量
子井戸活性層、ＩｎＧａＡｓＰガイド層、Ｐ型ＩｎＰク
ラッド層とＰ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層を１回の成長
で形成した。これを通常のプロセスでリッジに加工後埋
め込みを行い２４００Åの間隔の一次のグレーティング
を有する1.５μｍ帯の分布帰還型レーザ構造が作製でき
た。
【００１１】＜具体例２＞ ４４００Åの間隔の逆台形の溝を有するｎ型ＩｎＰ結晶
の段差基板上に、有機金属気相成長装置を用いて、ＩＩ
Ｉ族原料にトリエチルガリウムとトリメチルインジウ
ム、Ｖ族原料にアルシンとフォスフィンを用いて、４元
混晶のＩｎＧａＡｓＰ膜を成長してグレーティングを形
成し、次にＩｎＰ膜でグレーティングを埋め込んだ後、
ＩｎＧａＡｓＰ膜のガイド層、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａ
ＡｓＰの多重量子井戸活性層、ＩｎＧａＡｓＰガイド
層、Ｐ型ＩｎＰクラッド層とＰ型ＩｎＧａＡｓコンタク
ト層を１回の成長で形成した。これを通常のプロセスで
リッジに加工後埋め込みを行ない、２２００Åの間隔の
一次のグレーティングを有する1.３μｍ帯の分布帰還型
レーザ構造が作製できた。
の段差基板上に、有機金属気相成長装置を用いて、ＩＩ
Ｉ族原料にトリエチルガリウムとトリメチルインジウ
ム、Ｖ族原料にアルシンとフォスフィンを用いて、４元
混晶のＩｎＧａＡｓＰ膜を成長してグレーティングを形
成し、次にＩｎＰ膜でグレーティングを埋め込んだ後、
ＩｎＧａＡｓＰ膜のガイド層、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａ
ＡｓＰの多重量子井戸活性層、ＩｎＧａＡｓＰガイド
層、Ｐ型ＩｎＰクラッド層とＰ型ＩｎＧａＡｓコンタク
ト層を１回の成長で形成した。これを通常のプロセスで
リッジに加工後埋め込みを行ない、２２００Åの間隔の
一次のグレーティングを有する1.３μｍ帯の分布帰還型
レーザ構造が作製できた。
【００１２】＜具体例３＞ ４８００Åの間隔の逆台形の溝を有するｎ型ＩｎＰ結晶
の段差基板上に、有機金属分子線エピタキシ装置を用い
て、ＩＩＩ族原料にトリエチルガリウムとトリメチルイ
ンジウム、Ｖ族原料に熱分解したアルシンとフォスフィ
ンを用いて、ＩｎＰ膜を障壁層とし４元混晶のＩｎＧａ
ＡｓＰ膜を井戸層とした超格子層を成長してグレーティ
ングを形成し、次にＩｎＰ膜でグレーティングを埋め込
んだ後、ＩｎＧａＡｓＰ膜のガイド層、ＩｎＧａＡｓ／
ＩｎＧａＡｓＰの多重量子井戸活性層、ＩｎＧａＡｓＰ
ガイド層、Ｐ型ＩｎＰクラッド層とＰ型ＩｎＧａＡｓコ
ンタクト層を１回の成長で形成した。これを通常のプロ
セスでリッジに加工後埋め込みを行ない、２４００Åの
間隔の一次のグレーティングを有する1.５μｍ帯の分布
帰還型レーザ構造が作製できた。
の段差基板上に、有機金属分子線エピタキシ装置を用い
て、ＩＩＩ族原料にトリエチルガリウムとトリメチルイ
ンジウム、Ｖ族原料に熱分解したアルシンとフォスフィ
ンを用いて、ＩｎＰ膜を障壁層とし４元混晶のＩｎＧａ
ＡｓＰ膜を井戸層とした超格子層を成長してグレーティ
ングを形成し、次にＩｎＰ膜でグレーティングを埋め込
んだ後、ＩｎＧａＡｓＰ膜のガイド層、ＩｎＧａＡｓ／
ＩｎＧａＡｓＰの多重量子井戸活性層、ＩｎＧａＡｓＰ
ガイド層、Ｐ型ＩｎＰクラッド層とＰ型ＩｎＧａＡｓコ
ンタクト層を１回の成長で形成した。これを通常のプロ
セスでリッジに加工後埋め込みを行ない、２４００Åの
間隔の一次のグレーティングを有する1.５μｍ帯の分布
帰還型レーザ構造が作製できた。
【００１３】以上はＩｎＰ膜、ＩｎＧａＡｓ膜とＩｎＧ
ａＡｓＰ膜についての具体例であるが、原料に有機金属
を用いたＩＩＩ−Ｖ族半導体、ＩＩ−ＶＩ族半導体全般
についても同様な効果が期待されることは言うまでもな
い。
ａＡｓＰ膜についての具体例であるが、原料に有機金属
を用いたＩＩＩ−Ｖ族半導体、ＩＩ−ＶＩ族半導体全般
についても同様な効果が期待されることは言うまでもな
い。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、分
布帰還型レーザのレーザ構造を１回の半導体薄膜成長で
形成でき、よって従来の薄膜劣化や品質の悪化もなく、
溝の間隔が大きくなって結晶も精度よく製作容易とな
る。また、分布帰還型レーザを光・電子集積回路（ＯＥ
ＩＣ）のような高機能な半導体デバイスに応用する場合
や利得結合型分布帰還型レーザ、分布反射型レーザの作
製においても有効である。
布帰還型レーザのレーザ構造を１回の半導体薄膜成長で
形成でき、よって従来の薄膜劣化や品質の悪化もなく、
溝の間隔が大きくなって結晶も精度よく製作容易とな
る。また、分布帰還型レーザを光・電子集積回路（ＯＥ
ＩＣ）のような高機能な半導体デバイスに応用する場合
や利得結合型分布帰還型レーザ、分布反射型レーザの作
製においても有効である。
【図１】レーザ構造の製造工程を示す図であって、
（ａ）段差基板、（ｂ）多元系半導体薄膜を成長してグ
レーティングを形成したもの、（ｃ）（ｂ）に続けて半
導体薄膜を成長しグレーティングを埋め込んだ時の膜構
造、（ｄ）レーザ構造を形成した膜構造である。
（ａ）段差基板、（ｂ）多元系半導体薄膜を成長してグ
レーティングを形成したもの、（ｃ）（ｂ）に続けて半
導体薄膜を成長しグレーティングを埋め込んだ時の膜構
造、（ｄ）レーザ構造を形成した膜構造である。
１ 半導体基板（段差基板） １ａ 溝 ２ 多元系半導体薄膜 ３ 半導体薄膜
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−150794（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−186689（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−150794（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−43792（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−29619（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (1)
- 【請求項１】 半導体基板上にレーザを形成する方法に
おいて、 上記半導体基板の平らな結晶表面に実際に形成するグレ
ーティングの間隔の２倍の間隔を有し、且つ、上記平ら
な結晶表面と平行な平らな部分を有する逆台形の溝を有
する段差基板を用い、 この段差基板の上記平らな結晶表面上及び上記逆台形の
溝の上記平らな部分に有機金属分子線エピタキシャル法
あるいは有機金属気相成長法を適用して上記グレーティ
ングを形成することを特徴とする半導体レーザの製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04184971A JP3082444B2 (ja) | 1992-07-13 | 1992-07-13 | 半導体レーザの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04184971A JP3082444B2 (ja) | 1992-07-13 | 1992-07-13 | 半導体レーザの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0629620A JPH0629620A (ja) | 1994-02-04 |
| JP3082444B2 true JP3082444B2 (ja) | 2000-08-28 |
Family
ID=16162558
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04184971A Expired - Fee Related JP3082444B2 (ja) | 1992-07-13 | 1992-07-13 | 半導体レーザの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3082444B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6747313B1 (en) | 1997-12-17 | 2004-06-08 | Hyundai Electronics Industries Co., Ltd. | Thin film transistor |
-
1992
- 1992-07-13 JP JP04184971A patent/JP3082444B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0629620A (ja) | 1994-02-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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