JPH01110788A - 半導体レーザ製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体レーザの製造方法に関し、特に埋込み
形姿波長半導体レーザアレーの製造に有用な方法に関す
る。

（従来の技術） 従来方法による埋込み型ダブルヘテロ構造半導体レーザ
は、例えば第３図に示す構造であった。

第３図の構造の半導体レーザの製造では、第１回ダブル
ヘテロ成長において、ｎ形ＧａＡｓ基板２１上に、ｎ形
ＡＱｙＧａｔ−ｙＡｓＡｓクラッド層２４性層ＡＱｚＧ
ａ＋−ｚＡｓ（ｙ　＞　ｚ　）　２３　、　ｐ形ＡＱ　
、Ｇａ　、　−、Ａｓクラッド層２４、さらにｐ９形Ｇ
ａＡｓキ〜ツブ層２５を順次成長許せた後、フォトリソ
グラフィ技術によりｎ形りラッド層２２内まで逆メサス
トライプ部分を残して除去する。さらに、活性層下部ま
でｐ形ＡＱ、’Ｇａ＋−、’Ａｓ電流ブロックＦ！４２
７、その上部にｎ形ＡＱ、’Ｇａｐ−ｙ’Ａｓ電流ブロ
ック層２８を成長し、逆メサ部分を完全に埋込んだ後、
オーミンク抵抗低減のためにＺｎ拡散を行ない半導体レ
ーザを形成する。

この埋込み型半導体レーザにおいては、活性領域に電流
が効率よく注入され、キャリアの再結合された光は、電
流ブロック層２７　、２８及びクラッド層２２．２４に
より屈折率導波され、モード制御きれた光がストライブ
方向に増幅され、レーザ発振が得られる。

（発明が屏決しようとする問題点） 埋込み型半導体レーザにおいては、埋込み界面の酸化に
起因する漏れ電流の増加及び、活性領域への酸化の進行
が素子の信頼性を著しく低下きせる。又、ストライブ幅
を１−程度に制御することは、歩留上困質である。

そこで、本発明の目的は、モード制御され、発光効率が
高く、温度特性に優れ、出力が高い半導体レーザを１回
の結晶成長で製造できる方法の提供にある。

（問題点を解決するための手段） 前述の問題点を解決するために本発明が提供する手段は
、ｎ形■−ｖ族化合物半導体基板の溝内に埋込まれた１
００Å以下の超格子構造を活性層とするダブルヘテロ構
造半導体レーザの製造方法であって、キャリア注入領域
となる前記溝の幅方向の中央部分を除いて、全面に前記
ｎ形■−ｖ族化合物半導体基板を構成する■族イオンビ
ームを少なくとも基板内まで注入して高抵抗化すること
を特徴とする。

（実施例） 以下に図面を参照して本発明の一実施例を説明する。

第１図は本発明の方法の一実施例により製造した埋込み
型半導体レーザアレーを示す正面図、第２図はその実施
例の方法を実施する際に各工程で製作される構造を工程
順に示す正面図である。この実施例では、まず（１００
）ｎ形ＧａＡｓ基板１上に、絶縁膜１１を３０００人の
厚さに形成し、フォトリングラフィ技術により、３Ｐｒ
ｍ、６−幅、深き５褐の逆メサストライプ溝ｉｏｔ　、
　１０２を形成する（第２図（ａ））。

次に量産性、制御性に優れたＭＯＶＰＥ法技術により、
ｔｏｔｏｒｒの減圧下で、ｎ形ＡＱｏ、４ａＧａｏ、ｓ
ｓＡ！３クラッド［２（Ｓｉドープ、不純物濃度Ｉ　Ｘ
　ＩＱ”　ａｍ−’　）を２−成長し、活性層３として
、ＧａＡｓ／　ＡＱＡｓを５０人７５０人で１０周期の
超格子構造を形成し、さらにｐ形Ｎｏ　、　ａ　ｇＧａ
ｏ　、　ａ　ｓＡｓクラッド層４（Ｚｎドープ、不純物
濃度Ｉ　Ｘ　１０”ｃＴｎ−’　）を２囮成長し、最後
ニル＋形ＧａＡｓｆｆ　５　（Ｚｎドープ、不純物濃度
５　Ｘ　１０”ｃｍ”　）を０．５褐順次に連続に成長
する。以上の各層の層厚は６−幅の逆メサストライプ溝
１０２内における値である。ストライプ溝幅が５　ｐｍ
以下の場合、成長速度が速く、本実施例の場合、６ＪＪ
Ｔ構内の成長速度の１．４倍となる。したがうて３−幅
の逆メサストライプ溝１０１内では活性層３としてＧａ
Ａｓ／　ＡＱＡｓが７０人／７０人の１０周期の超格子
構造が形成きれる（第２図（ｂ））。

次に絶縁膜１１を除去後、再び絶縁膜（ＳｉＯｘ膜）１
２を５０００人形成し、埋込み成長層中央部にだけスト
ライブ状に幅２−残す。この絶縁膜１２上からＧａ”イ
オンビーム（ドーズ量、　４　Ｘ　１０”　ｃｍ−”　
）をｎ形ＧａＡｓ基板１まで注入し、活性層３のＧａ＋
イオンビーム注入領域（絶縁膜１２の直下以外の領域）
を無秩序化しく無秩序化領域は第２図（ｃ）に符号４１
で示す）、７００℃で２０分間アニールする。

（第２図（Ｃ））。

最後に、裏面にｎ形電極８を形成し、絶縁膜１２を除去
し、Ｇａ４イオンビーム注入領域表面に絶縁膜１３を付
け、ホトリソグラフィ技術、イオンミリング技術により
、ストライブ状ｐ形電極７を付け、電極を完全に分離し
、本実施例の埋込み型半導体レーザアレイが完成する。

（実施例の作用効果） 上述した実施例の方法で製造した第１図の構造の半導体
レーザについて以下に動作を説明する。

応用物理学会欧文誌レター２４巻に掲載された平田らの
’Ｇａイオンビーム注入された（：、ＢＡｓエビ結晶の
電気的特性Ｊ　（ＪＪＡＰ、　２４巻レター、　ｐ９６
５（１９８５）’　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅ
ｒｔｉｅｓ　ｏｆ　Ｇａ　Ｉｏｎ　ＢｅａｍＩｍｐｌａ
ｎｔｅｄ　ＧａＡｓ　Ｅｐｉｌａｙｅｒ　Ｊの報告によ
れば、Ｇａ”イオン注入されたｎ影領域４０ではｎ影領
域へのＧａ”イオン注入により、アニール後も抵抗率が
５桁上昇するので、イオン注入領域４０は、完全な電流
ブロック領域となり、ｐ形電極７から注入きれたキャリ
アは領域４０には流れ込むことなく、すべて量子井戸領
域へ流れ込む。そして、この量子井戸領域でキャリアの
再結合により生じた光は、無秩序化きれた領域４１の屈
折率が量子井戸領域の屈折率より低下しているから、量
子井戸領域に光導波され、共振器両端面で光帰還され、
光増幅される。このようにして、第１図の構造において
レーザ発振が得られる。

前述した様に、Ｇａ”イオン注入されたｎ影領域の抵抗
率が高くなっているから、埋込み成長領域で歪、転位、
ａ！成変動の存在する両サイド部でのキャリアの再結合
が生じない。そこで、第１図の構造では、非Ｇａ”イオ
ン注入領域だけでキャリアの再結合が生じ、横モード制
御及び電流狭窄が効率よくでき、高効率動作が得られる
。

また、ストライブ溝幅を変えることにより、成長速度が
異なり、量子井戸幅が異なり、多波長発振が得られる。

第１図の埋込み型半導体レーザアレイにおいては、６１
５ｎストライブ構内での発振波長は、ＭＱＷ活性層３に
おけるＧａＡｓ／　ＡＱＡｓの各層厚が５０人１５０人
であるから、７８０ｎｍであり、３−ストライブ溝内の
場合は、ＭＱＷ活性層３におけるＧａＡｓ　／　ＡＱＡ
ｓの各層厚が７０人／７０人であるから８１６ｎｍであ
る。

さらに、量子井戸構造では、光利得分布に波長選択性が
強いから、スペクトル特性に優れ、温度特性にも通常の
レーザに比べ高性能化が期待できる。

（発明の効果） 本発明の半導体レーザ製造方法によれば、以上に説明し
た様に、量産性、制御性に優れたＭＯＶＰＥ技術を利用
し、１回の成長で埋込み構造の半導体レーザが製造でき
る。この発明の方法で製造された半導体レーザでは活性
領域は超格子構造を有するので、温度特性、スペクトル
特性に優れ、ストライブ幅を変えることにより、超格子
周期を変えることができ、発振波長を変えることができ
る。

また、本発明の方法で製造きれる半導体レーザは、埋込
み構造であるので、モード制御性に優れ、発光効率が高
く、高い出力で発振できる６

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の方法により製造された埋込
み型半導体レーザアレイの構造を概略的に示す正面図で
あり、第２図は本発明の一実施例の製造方法において各
工程で製作される構造を工程順に示す正面図であり、第
３図は従来の方法で製作される埋込み型半導体レーザの
構造を示す正面図である。 １−−−　ｎ型ＧａＡｓ基板、２　＝　ｎ型ＡＱ　ｚＧ
ａ　Ｉ−ｚΔＳクラッド居、３・・・活性５ＧａＡｓ／
ＡＱ、’Ｇａ、−，’ＡｓＭＱＷ構造、４・・・ｐ形Ａ
Ｑ工Ｇａ、−８Ａｓクラッド層、５・・・ｐ＋形ＧａＡ
ｓキャップ層、７・・・ｎ形電極、８・・・ｎ形電極、
１１　、１２　、１３・・・絶縁膜、２１−ｎ形ＧａＡ
ｓ基板、２２−　ｎ形ＡＱ、Ｇａｐ−、Ａｓクラッド層
、２３・・・活性層ＡＱｚＧａ＋−ｚＡｓ、２４−ｐ形
ＭｙＧａｌ−ｙΔＳクラッド層、２５−ｐ”形ＧａＡｓ
キャップ層、２６・・・Ｚｎ拡散領域、２７・・・ｐ形
ＡＱ、’Ｇａ−、ｌ　Ａｓ電流ブロック層、２８・・・
ｎ形ＡＱ、’Ｇａ、−、’Ａｓ電流ブロック層、２９・
・・ｎ形電極、３０・・・ｎ形電極、４０・・・Ｇａ”
イオン注入領域、４１・・・無秩序化領域。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ｎ形III−Ｖ族化合物半導体基板の溝内に埋込まれた
   １００Å以下の超格子構造を活性層とするダブルヘテロ
   構造半導体レーザの製造方法において、キャリア注入領
   域となる前記溝の幅方向の中央部分を除いて、全面に前
   記ｎ形III−Ｖ族化合物半導体基板を構成するIII族イオ
   ンビームを少なくとも基板内まで注入して高抵抗化する
   ことを特徴とする半導体レーザ製造方法。