JPH01120086A - 半導体レーザ装置の製造方法 - Google Patents
半導体レーザ装置の製造方法Info
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- H—ELECTRICITY
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
-
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-
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- H01S5/2275—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
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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。
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
本発明は回折格子を有する構造の半導体レーザ装置の製
造方法に関するものである。
造方法に関するものである。
従来の技術
最近の光ファイバーを伝送経路として用いる光通信技術
の発達に伴ない、高速で長距離の信号伝送を行うために
光源となる半導体装置の改良が成されている。この種の
半導体レーザ装置としては、内部に回折格子を有する分
布帰還型レーザ装置あるいは分布反射型レーザ装置等が
あシ、広く研究開発が行われている。従来、レーザ活性
層の上部に光導波層を有し、かつ光導波層の上部に回折
格子を有する構造の上述したような半導体レーザ装置の
製造方法は、半導体基板上にバッファ層およびレーザ活
性層および光導波層を順次エピタキシャル成長する第１
の結晶成長工程と、光導波層表面を選択的にエツチング
して回折格子を形成する７エ程と、回折格子上部にクラ
ッド層をエピタキシャル成長する第２の結晶成長工程と
、回折格子の溝とは垂直の方向に選択エツチングを行い
ストライブ形状のレーザ共振器構造を形成する工程と、
ストライプの周囲に２層以上の電流閉じ込め層をエピタ
キシャル成長する第３の結晶成長工程とを必要としてい
た。
の発達に伴ない、高速で長距離の信号伝送を行うために
光源となる半導体装置の改良が成されている。この種の
半導体レーザ装置としては、内部に回折格子を有する分
布帰還型レーザ装置あるいは分布反射型レーザ装置等が
あシ、広く研究開発が行われている。従来、レーザ活性
層の上部に光導波層を有し、かつ光導波層の上部に回折
格子を有する構造の上述したような半導体レーザ装置の
製造方法は、半導体基板上にバッファ層およびレーザ活
性層および光導波層を順次エピタキシャル成長する第１
の結晶成長工程と、光導波層表面を選択的にエツチング
して回折格子を形成する７エ程と、回折格子上部にクラ
ッド層をエピタキシャル成長する第２の結晶成長工程と
、回折格子の溝とは垂直の方向に選択エツチングを行い
ストライブ形状のレーザ共振器構造を形成する工程と、
ストライプの周囲に２層以上の電流閉じ込め層をエピタ
キシャル成長する第３の結晶成長工程とを必要としてい
た。
発明が解決しようとする問題点
ところが前述したような従来の製造方法においては液相
による結晶成長方法が用いられておシ、回折格子の熱変
形とメルトバックを抑制するための回折格子上部への第
２の結晶成長工程は５５０℃以下の低温結晶成長を行う
必要があシ、７トライプの周囲に電流閉じ込め層を成長
する第３の結晶成長工程は５５０℃以上の高温結晶成長
を行う必要があった。このため第２の結晶成長工程を闇
路化して１回の結晶成長工程で行うことは困難であり、
本質的に合計３回の結晶成長工程を必要とし、半導体レ
ーザ装置の歩留シが低い、工程数が多い、活性層のスト
ライプ幅制御が難しい等の問題点があった。
による結晶成長方法が用いられておシ、回折格子の熱変
形とメルトバックを抑制するための回折格子上部への第
２の結晶成長工程は５５０℃以下の低温結晶成長を行う
必要があシ、７トライプの周囲に電流閉じ込め層を成長
する第３の結晶成長工程は５５０℃以上の高温結晶成長
を行う必要があった。このため第２の結晶成長工程を闇
路化して１回の結晶成長工程で行うことは困難であり、
本質的に合計３回の結晶成長工程を必要とし、半導体レ
ーザ装置の歩留シが低い、工程数が多い、活性層のスト
ライプ幅制御が難しい等の問題点があった。
問題点を解決するための手段
すなわち本発明は、第１の導電型の化合物半導体基板上
に、第１の導電型の第１の半導体層およびレーザ活性層
となる第１の導電型の第２の半導体層およびレーザ導波
層となる第２の導電型の第３の半導体層を順次エピタキ
シャル成長する第１の結晶成長工程と、前記第３の半導
体層表面を選択的にエツチングして回折格子を形成する
工程と、前記回折格子の溝とは垂直の方向に前記エピタ
キシャル成長した層のすくなくとも前記第１の半導体層
にいたる層を選択的にエツチングしてストライプ形状の
レーザ共振器構造を形成する工程と、かかる半導体表面
に第２の導電型の第４の半導体層と第１の導電型の第５
の半導体層を気相の結晶成長方法によりエピタキシャル
成長する第２の結晶成長工程と、前記ストライブ形状の
レーザ共振器構造上部に前記第５の半導体層表面からす
くなくとも前記第４の半導体層にいたるまで第２の導電
型となる第１の不純物を拡散する工程とを含む半導体レ
ーザ装置の製造方法により、前述した問題点を解決する
ものである。
に、第１の導電型の第１の半導体層およびレーザ活性層
となる第１の導電型の第２の半導体層およびレーザ導波
層となる第２の導電型の第３の半導体層を順次エピタキ
シャル成長する第１の結晶成長工程と、前記第３の半導
体層表面を選択的にエツチングして回折格子を形成する
工程と、前記回折格子の溝とは垂直の方向に前記エピタ
キシャル成長した層のすくなくとも前記第１の半導体層
にいたる層を選択的にエツチングしてストライプ形状の
レーザ共振器構造を形成する工程と、かかる半導体表面
に第２の導電型の第４の半導体層と第１の導電型の第５
の半導体層を気相の結晶成長方法によりエピタキシャル
成長する第２の結晶成長工程と、前記ストライブ形状の
レーザ共振器構造上部に前記第５の半導体層表面からす
くなくとも前記第４の半導体層にいたるまで第２の導電
型となる第１の不純物を拡散する工程とを含む半導体レ
ーザ装置の製造方法により、前述した問題点を解決する
ものである。
作 用
本発明は前記手段において、気相の結晶成長方法を用い
ることにより、回折格子の熱変形とメルトバックをほと
んど生じることなく回折格子上に半導体層を結晶成長し
、同時に電流閉込構造の結晶成長を行うものである。
ることにより、回折格子の熱変形とメルトバックをほと
んど生じることなく回折格子上に半導体層を結晶成長し
、同時に電流閉込構造の結晶成長を行うものである。
実施例
第１図および第２図を用いて本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明の第１の実施例の製造方法を工程順に示
すものである。なお本実施例は１．３７１ｍの波長で発
振するＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ系分布帰還型半導体レー
ザの製造方法についてである。
すものである。なお本実施例は１．３７１ｍの波長で発
振するＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ系分布帰還型半導体レー
ザの製造方法についてである。
第１図において、１はＮ型ＩｎＰ基板（Ｓｎ ドープ
。
。
Ｎ〜３×１０ｃｒｎ）、２はＮ型ＩｎＰクラッド層（Ｔ
ｅ ドープ、Ｎ〜１×１ｏ ｃｒｎ）、３はＮ型Ｉ
ｎＧａＡｓＰ活性層（ノンドープ、λｇ〜１．３１ｔｍ
）、４はＰ型１ｎＧａＡｓＰ導波層（Ｚｎ ドープ、
Ｐ〜５ Ｘｌ ０ ｆｆｉ 、７９〜１．１１１ｍ
）、５は周期が２０００人の回折格子、６は活性層３お
よび導波層４を選択的にエツチングしたレーザ共振器構
造、７はｐ型ＩｎＰ電流閉じ込め層（Ｚｎ ドープ、
Ｐ〜１×１０１８ｄ５）、８はＮ型ＩｎＰ電流閉じ込め
層（Ｔｅ ドープ、Ｎ〜１×１ｏ１８ｄ５）、９はＺ
ｎ拡散領域、１ＱはＡ ｕ ／Ｓ ｎ ／Ａ ｕオーミ
ック電極、１１はＡ ｕ ／Ｚ ｎ ／Ａ ｕオーミッ
ク電極である。
ｅ ドープ、Ｎ〜１×１ｏ ｃｒｎ）、３はＮ型Ｉ
ｎＧａＡｓＰ活性層（ノンドープ、λｇ〜１．３１ｔｍ
）、４はＰ型１ｎＧａＡｓＰ導波層（Ｚｎ ドープ、
Ｐ〜５ Ｘｌ ０ ｆｆｉ 、７９〜１．１１１ｍ
）、５は周期が２０００人の回折格子、６は活性層３お
よび導波層４を選択的にエツチングしたレーザ共振器構
造、７はｐ型ＩｎＰ電流閉じ込め層（Ｚｎ ドープ、
Ｐ〜１×１０１８ｄ５）、８はＮ型ＩｎＰ電流閉じ込め
層（Ｔｅ ドープ、Ｎ〜１×１ｏ１８ｄ５）、９はＺ
ｎ拡散領域、１ＱはＡ ｕ ／Ｓ ｎ ／Ａ ｕオーミ
ック電極、１１はＡ ｕ ／Ｚ ｎ ／Ａ ｕオーミッ
ク電極である。
次に本発明の製造方法を工程ごとに順を追って説明する
。第１図ａは従来法の液相エピタキシャル法により基板
１上にクラッド層２および活性層３および導波層４を順
次結晶成長する第１の結晶成長工程後の構造である。次
に導波層４上にフォトレジストを約１０００人の厚みで
塗布してＨｅ−Ｃｄレーザ（波長３４５０人）の三光束
干渉露光法により回折格子パターンを形成した後、飽和
臭素水と燐酸と水との混合液を用いて導波層４表面を回
折格子パターンにより選択エツチングする。フォトレジ
ストを有機溶剤で除去して回折格子を形成する工程を終
え第１図すの構造金得る。
。第１図ａは従来法の液相エピタキシャル法により基板
１上にクラッド層２および活性層３および導波層４を順
次結晶成長する第１の結晶成長工程後の構造である。次
に導波層４上にフォトレジストを約１０００人の厚みで
塗布してＨｅ−Ｃｄレーザ（波長３４５０人）の三光束
干渉露光法により回折格子パターンを形成した後、飽和
臭素水と燐酸と水との混合液を用いて導波層４表面を回
折格子パターンにより選択エツチングする。フォトレジ
ストを有機溶剤で除去して回折格子を形成する工程を終
え第１図すの構造金得る。
次に回折格子５を形成した導波層４の表面に再びフォト
レジヌトを約１７１ｍの厚みで塗布して回折格子の溝と
垂直の方向に約１１ｔｍＯ幅のストライプパターンを従
来法のマスク露光法で形成する。
レジヌトを約１７１ｍの厚みで塗布して回折格子の溝と
垂直の方向に約１１ｔｍＯ幅のストライプパターンを従
来法のマスク露光法で形成する。
次に７オトレジストのストライプパターンをマスクにし
て飽和臭素水と燐酸と水の混合液および硫酸と過酸化水
素水と水の混合液により選択的に導波層４および活性層
３をエツチングした後フォトレジストを有機溶剤で除去
し、ストライプ形状のレーザ共振器を形成する工程を終
了し、第１図Ｃの構造を得る。次に従来法の気相の結晶
成長方法であるＭＯＶ、ＰＥ法を用いて、電流閉じ込め
層７、電流閉じ込め層８、を順次結晶成長し、第２の結
晶成長工程を終了し第１図ｄの構造を得る。次に電流閉
じ込め層８の表面にストライプ形状の開口を有するシリ
コン窒化膜？マスクとして従来法の封管法によｐＺｎを
熱拡散（６００℃、２０分）後、フッ酸によりシリコン
窒化膜を除去する。
て飽和臭素水と燐酸と水の混合液および硫酸と過酸化水
素水と水の混合液により選択的に導波層４および活性層
３をエツチングした後フォトレジストを有機溶剤で除去
し、ストライプ形状のレーザ共振器を形成する工程を終
了し、第１図Ｃの構造を得る。次に従来法の気相の結晶
成長方法であるＭＯＶ、ＰＥ法を用いて、電流閉じ込め
層７、電流閉じ込め層８、を順次結晶成長し、第２の結
晶成長工程を終了し第１図ｄの構造を得る。次に電流閉
じ込め層８の表面にストライプ形状の開口を有するシリ
コン窒化膜？マスクとして従来法の封管法によｐＺｎを
熱拡散（６００℃、２０分）後、フッ酸によりシリコン
窒化膜を除去する。
Ｚｎの拡散フロントは電流閉じ込め層７に到達している
。以上で第１の不純物を拡散する工程を終了し第１図ｅ
の構造金得る。次にコンタクト層９の表面にオーミック
電極１２を、基板１の裏面にオーミック電極１１を蒸着
し、水素雰囲気中で４６０℃、６分間のシンターを行い
第１図ｆの構造を得る。しかる後ウニ・・−を骨間によ
り素子ごとに分割して半導体レーザ装置の製造工程を終
了する。
。以上で第１の不純物を拡散する工程を終了し第１図ｅ
の構造金得る。次にコンタクト層９の表面にオーミック
電極１２を、基板１の裏面にオーミック電極１１を蒸着
し、水素雰囲気中で４６０℃、６分間のシンターを行い
第１図ｆの構造を得る。しかる後ウニ・・−を骨間によ
り素子ごとに分割して半導体レーザ装置の製造工程を終
了する。
次に本発明の第２の実施例を第２図を用いて説明する。
第２図は製造工程終了後の半導体レーザ装置の構造であ
り、第２図において、２０はストライプ形状のレーザ共
振器構造６を形成する際に導波層４および活性層３およ
びクラッド層２の一部をエツチングした溝である。なお
既発明と同一の箇所には同一の番号を付し説明を省略す
る。第２の実施例も第１の実施例と同様の材料および同
様の製造方法を用いた１、３７１ｍ帯の分布帰還型半導
体レーザ装置である。
り、第２図において、２０はストライプ形状のレーザ共
振器構造６を形成する際に導波層４および活性層３およ
びクラッド層２の一部をエツチングした溝である。なお
既発明と同一の箇所には同一の番号を付し説明を省略す
る。第２の実施例も第１の実施例と同様の材料および同
様の製造方法を用いた１、３７１ｍ帯の分布帰還型半導
体レーザ装置である。
以上の実施例の半導体レーザ装置の製造方法により製造
工程が簡略化され同時に素子の歩留まりが大幅に向上し
た。
工程が簡略化され同時に素子の歩留まりが大幅に向上し
た。
なお本実施例においては、１．３７ｚｍ帯の発振波長を
有するＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ系分布帰還型半導体レー
ザ装置の製造方法について述べたが、Ｇ ａ Ａ ｓ
／Ａ Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓ糸材料やＩｎＧａＰ／ＡｌＧ
ａＩｎＰ系材料などの他の半導体材料を用いても良いし
、分布反射型半導体レーザ装置等の回折格子を内部に有
する種類の半導体レーザにおいても同様に本発明を適用
できることは言うまでもない。
有するＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ系分布帰還型半導体レー
ザ装置の製造方法について述べたが、Ｇ ａ Ａ ｓ
／Ａ Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓ糸材料やＩｎＧａＰ／ＡｌＧ
ａＩｎＰ系材料などの他の半導体材料を用いても良いし
、分布反射型半導体レーザ装置等の回折格子を内部に有
する種類の半導体レーザにおいても同様に本発明を適用
できることは言うまでもない。
またＮ型ＩｎＰで示した第１の導電型の第５の半導体層
はＮ型ＩｎＰとＮ型ＩｎＧａＡｓＰ 等の複数の層で
構成されても良い。
はＮ型ＩｎＰとＮ型ＩｎＧａＡｓＰ 等の複数の層で
構成されても良い。
発明の効果
本発明は、気相の結晶成長方法を用いて２回の結晶成長
工程により回折格子を有する半導体レーザ装置を形成す
るものであり、製造工程が簡略化される、素子の歩留ま
りが大幅に向上するという効果の他に、回折格子が結晶
成長時にメルトノ（ツクの影響を受けないために光と回
折格子の結合係数の大きな良好に単一縦モード発振する
半導体レーザ装置が得られるという効果を有し、半導体
し一部の製造に大きく貢献するものである。
工程により回折格子を有する半導体レーザ装置を形成す
るものであり、製造工程が簡略化される、素子の歩留ま
りが大幅に向上するという効果の他に、回折格子が結晶
成長時にメルトノ（ツクの影響を受けないために光と回
折格子の結合係数の大きな良好に単一縦モード発振する
半導体レーザ装置が得られるという効果を有し、半導体
し一部の製造に大きく貢献するものである。
第１図は本発明の第１の実施例の半導体レーザ装置の製
造方法を工程順に示す斜視図、第２図は本発明の第２の
実施例方法による半導体レーザ装置の構造を示す斜視図
である。 １・・・・・・基板、２・・・・・・クラッド層、３・
・・・・・活性層、４・・・・・・導波層、６・・・・
・・回折格子、６・・・・・・レーザ共振器構造、７・
・・・・・Ｐ型電流閉じ込め層、８・・・・・・Ｎ型電
流閉じ込め層、９・・・・・・Ｚｎ拡散領域、１０゜１
１・・・・・・オーミック電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名／−
Ｎ型ＩハＰ五載 ２−Ｎ型ＩｙＩＦクラッド眉 （ｃＬ） ６−−− シーソ）Ｕ及Ｂ、１４
造（ｂ） （Ｃ）
造方法を工程順に示す斜視図、第２図は本発明の第２の
実施例方法による半導体レーザ装置の構造を示す斜視図
である。 １・・・・・・基板、２・・・・・・クラッド層、３・
・・・・・活性層、４・・・・・・導波層、６・・・・
・・回折格子、６・・・・・・レーザ共振器構造、７・
・・・・・Ｐ型電流閉じ込め層、８・・・・・・Ｎ型電
流閉じ込め層、９・・・・・・Ｚｎ拡散領域、１０゜１
１・・・・・・オーミック電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名／−
Ｎ型ＩハＰ五載 ２−Ｎ型ＩｙＩＦクラッド眉 （ｃＬ） ６−−− シーソ）Ｕ及Ｂ、１４
造（ｂ） （Ｃ）
Claims (1)
- 第１の導電型の化合物半導体基板上に、第１の導電型の
第１の半導体層およびレーザ活性層となる第１の導電型
の第２の半導体層およびレーザ導波層となる第２の導電
型の第３の半導体層を順次エピタキシャル成長する第１
の結晶成長工程と、前記第３の半導体層表面を選択的に
エッチングして回折格子を形成する工程と、前記回折格
子の溝とは垂直方向に前記エピタキシャル成長した層の
すくなくとも前記第１の半導体層にいたる層を選択的に
エッチングしてストライプ形状のレーザ共振器構造を形
成する工程と、かかる半導体表面に第２の導電型の第４
の半導体層と第１の導電型の第５の半導体層を気相の結
晶成長方法によりエピタキシャル成長する第２の結晶成
長工程と、前記ストライプ形状のレーザ共振器構造上部
に前記第５の半導体層表面からすくなくとも前記第４の
半導体層にいたるまで第２の導電型となる第１の不純物
を拡散する工程とを含むことを特徴とする半導体レーザ
装置の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62277625A JPH01120086A (ja) | 1987-11-02 | 1987-11-02 | 半導体レーザ装置の製造方法 |
| EP87311426A EP0273730B1 (en) | 1986-12-26 | 1987-12-23 | Method of fabricating semiconductor laser device |
| DE8787311426T DE3783226T2 (de) | 1986-12-26 | 1987-12-23 | Verfahren zur herstellung einer halbleitervorrichtung. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62277625A JPH01120086A (ja) | 1987-11-02 | 1987-11-02 | 半導体レーザ装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01120086A true JPH01120086A (ja) | 1989-05-12 |
Family
ID=17586032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62277625A Pending JPH01120086A (ja) | 1986-12-26 | 1987-11-02 | 半導体レーザ装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01120086A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03276688A (ja) * | 1990-03-26 | 1991-12-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レーザ装置およびその製造方法 |
-
1987
- 1987-11-02 JP JP62277625A patent/JPH01120086A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03276688A (ja) * | 1990-03-26 | 1991-12-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レーザ装置およびその製造方法 |
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