JPH01226191A - ＡｌＧａＩｎＰ埋め込み構造半導体レーザの製造方法 - Google Patents
ＡｌＧａＩｎＰ埋め込み構造半導体レーザの製造方法Info
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- JPH01226191A JPH01226191A JP5325988A JP5325988A JPH01226191A JP H01226191 A JPH01226191 A JP H01226191A JP 5325988 A JP5325988 A JP 5325988A JP 5325988 A JP5325988 A JP 5325988A JP H01226191 A JPH01226191 A JP H01226191A
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
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）
本発明は活性層が活性層より禁制帯幅が大きな半導体層
内に埋め込まれたｌｌ１ｍを有するＡｌＧａＩｎＰ可視
光半導体レーザに関するものである。
内に埋め込まれたｌｌ１ｍを有するＡｌＧａＩｎＰ可視
光半導体レーザに関するものである。
この構造を有する半導体レーザは一般に埋め込み構造半
導体レーザと呼ばれ、出射ビーム特性がすぐれたレーザ
である。
導体レーザと呼ばれ、出射ビーム特性がすぐれたレーザ
である。
（従来の技術）
、従来、埋め込み構造レーザは液相成長を用いて作製さ
れることが多く、最近有機金属気相成長法（以下ＭＯＶ
ＰＥと略記）によっても作製されるようになってきた。
れることが多く、最近有機金属気相成長法（以下ＭＯＶ
ＰＥと略記）によっても作製されるようになってきた。
典型的な埋め込み構造半導体レーザの断面図を第４図に
示す、この半導体レーザは、活性層１が活性層より禁制
帯幅の大きなりラッド層２．３と電流ブロック層７，８
に囲まれ、その中に埋め込まれた構造となっている。
示す、この半導体レーザは、活性層１が活性層より禁制
帯幅の大きなりラッド層２．３と電流ブロック層７，８
に囲まれ、その中に埋め込まれた構造となっている。
このレーザの従来の製造方法を第３図に示す。
本図において、（ａ）はダブルヘテロ構造ウェファの作
製の工程を示し、（ｂ）はメサ構造を作製し活性層の幅
を規定する工程で、（ｃ）はメサ上部を５ｉ０２等の絶
縁膜で覆いメサ側面に活性層より禁制帯幅の大きな半導
体層を選択成長する工程であり、（ｄ）は半導体レーザ
の電極面積を大きくするためのキャップ層成長の工程で
あり、以上の工程によりレーザ構造が完成される。
製の工程を示し、（ｂ）はメサ構造を作製し活性層の幅
を規定する工程で、（ｃ）はメサ上部を５ｉ０２等の絶
縁膜で覆いメサ側面に活性層より禁制帯幅の大きな半導
体層を選択成長する工程であり、（ｄ）は半導体レーザ
の電極面積を大きくするためのキャップ層成長の工程で
あり、以上の工程によりレーザ構造が完成される。
（発明が解決しようとする課題）
この従来の製造方法をＡ、ｌ！Ｇａ１ｎＰに適用すると
、以下の問題点が生じる。ＡｕＧａ１ｎＰ混晶はＭＯＶ
ＰＥあるいは分子線エピタキ−（以下ＭＢＥと略記）等
の非平衡なエピタキシャル成長だけによって作製できる
混晶であり、第３図の工程に用いる結晶成長はＭＯＶＰ
ＥあるいはＭＢＥによって行なう、第３図（ｂ）の工程
においてメサ＃ｌ造の側面は空気に触れることになり、
活性層１の側面とクラッド層３の側面とクラッド層２の
側面および表面は酸化されてしまう、しかも、Ａｊ！Ｇ
ａ１ｎＰ混晶はＡρを含むから非常に酸化されやすい。
、以下の問題点が生じる。ＡｕＧａ１ｎＰ混晶はＭＯＶ
ＰＥあるいは分子線エピタキ−（以下ＭＢＥと略記）等
の非平衡なエピタキシャル成長だけによって作製できる
混晶であり、第３図の工程に用いる結晶成長はＭＯＶＰ
ＥあるいはＭＢＥによって行なう、第３図（ｂ）の工程
においてメサ＃ｌ造の側面は空気に触れることになり、
活性層１の側面とクラッド層３の側面とクラッド層２の
側面および表面は酸化されてしまう、しかも、Ａｊ！Ｇ
ａ１ｎＰ混晶はＡρを含むから非常に酸化されやすい。
すなわち活性層１の側面と活性層近傍のクラッド層２．
３の側面が容易に酸化されてしまい、半導体レーザに大
きな劣化要因を生じさせてしまう、また（Ｃ）の工程に
おいてはＳｔ０２Ｍ２０上に半導体結晶の析出があり、
この除去が非常に難しく、現状では半導体ウェファにダ
メージを与えることなく除去する方法がない。
３の側面が容易に酸化されてしまい、半導体レーザに大
きな劣化要因を生じさせてしまう、また（Ｃ）の工程に
おいてはＳｔ０２Ｍ２０上に半導体結晶の析出があり、
この除去が非常に難しく、現状では半導体ウェファにダ
メージを与えることなく除去する方法がない。
本発明の目的は、ＡｌＧａ１ｎＰ結晶のエツチング特性
の特徴を用い上記酸化の問題を低減し作成容易でかつ信
頼性の高いＡＪＧａｌｎＰ半導体レーザの製造方法を提
供することにある。
の特徴を用い上記酸化の問題を低減し作成容易でかつ信
頼性の高いＡＪＧａｌｎＰ半導体レーザの製造方法を提
供することにある。
（課題を解決するための手段）
上記課題を解決するために、本発明が提供するＡｌＧａ
１ｎＰ埋め込みＰＡ造半導体レーザの製造方法は−Ｇａ
ｌｎＰ又はＡｌＧａ１ｎＰでなる活性層を前記活性層よ
り禁制帯幅が広くＡ１組成比の高いＡｌＧａＩｎＰでな
るクラッド層で挟み込んだダブルヘテロ構造と前記ダブ
ルヘテロ構造の表面を被覆するＧａＡｓ保護層とをＧａ
Ａｓ基板上に順に積層する第１の工程と、前記活性層の
上部のクラッド層と保護層を部分的にエツチングしメサ
構造を作製する第２工程と、前記メサの上部に残存した
保護層と前記メサの両側に露出した活性層とを除去する
第３の工程と、前記メサ上部の保護層とメサ両側の活性
層が除去された基板表面上に前記活性層より禁制帯幅が
大きなＡｌＧａＩｎＰでなるクラッド層とＧａＡｓでな
るキャップ層とを順に′ＭＩ層する第４の工程とをこの
順に含み、かつ第３の工程と第４の工程とを同一反応管
内で反応管内に流ずガス種を切り替えることにより連続
して行なうことを特徴とする。
１ｎＰ埋め込みＰＡ造半導体レーザの製造方法は−Ｇａ
ｌｎＰ又はＡｌＧａ１ｎＰでなる活性層を前記活性層よ
り禁制帯幅が広くＡ１組成比の高いＡｌＧａＩｎＰでな
るクラッド層で挟み込んだダブルヘテロ構造と前記ダブ
ルヘテロ構造の表面を被覆するＧａＡｓ保護層とをＧａ
Ａｓ基板上に順に積層する第１の工程と、前記活性層の
上部のクラッド層と保護層を部分的にエツチングしメサ
構造を作製する第２工程と、前記メサの上部に残存した
保護層と前記メサの両側に露出した活性層とを除去する
第３の工程と、前記メサ上部の保護層とメサ両側の活性
層が除去された基板表面上に前記活性層より禁制帯幅が
大きなＡｌＧａＩｎＰでなるクラッド層とＧａＡｓでな
るキャップ層とを順に′ＭＩ層する第４の工程とをこの
順に含み、かつ第３の工程と第４の工程とを同一反応管
内で反応管内に流ずガス種を切り替えることにより連続
して行なうことを特徴とする。
（作用）
本発明の手法によれは活性層側面の酸化を防ぐことがで
き、かつクラッド層の酸化も低減されるとともにその表
面の浄化も行なわれる。またＳ ｉ Ｏを等のマスクを
用いた選択エビを必要としないから、不必要な析出物も
生じない、第１図は後に詳しく説明する本発明の一実施
例の工程図であるが、ここでは本図を参照しながら本発
明の製造工程を説明する。
き、かつクラッド層の酸化も低減されるとともにその表
面の浄化も行なわれる。またＳ ｉ Ｏを等のマスクを
用いた選択エビを必要としないから、不必要な析出物も
生じない、第１図は後に詳しく説明する本発明の一実施
例の工程図であるが、ここでは本図を参照しながら本発
明の製造工程を説明する。
第１図（ａ）はＡｌＧａ１ｎＰでなるダブルヘテロ構造
とＧａＡｓでなる保護層の結晶を成長する工程の図であ
る。第２図（ｂ）は保護層５とクラッド層３をメサエッ
チングする工程の図である。メサ低辺の幅が埋め込まれ
る活性層幅を決める。このときウェハは外気に触れるが
、活性層１で覆われているクラッド層２は外気には触れ
ない。
とＧａＡｓでなる保護層の結晶を成長する工程の図であ
る。第２図（ｂ）は保護層５とクラッド層３をメサエッ
チングする工程の図である。メサ低辺の幅が埋め込まれ
る活性層幅を決める。このときウェハは外気に触れるが
、活性層１で覆われているクラッド層２は外気には触れ
ない。
この状態では活性層１はエツチングされていないので側
面をもたない、クラッド層３の側面は外気と触れるが、
メサ側面は非常に小さくすることができる０本発明では
０．ＩＩＪｍ程度厚さのクラッド層３で十分であり、従
来はレーザからの要求により１ ｕｓ程度必要であった
。これにより側面面積の縮少により酸化による欠陥発生
確率は小さくなる。
面をもたない、クラッド層３の側面は外気と触れるが、
メサ側面は非常に小さくすることができる０本発明では
０．ＩＩＪｍ程度厚さのクラッド層３で十分であり、従
来はレーザからの要求により１ ｕｓ程度必要であった
。これにより側面面積の縮少により酸化による欠陥発生
確率は小さくなる。
さらにこのエツチング工程はＡ！Ｊ組成比の違いによる
選択性のあるエツチング液により非常に容易な工程であ
る。
選択性のあるエツチング液により非常に容易な工程であ
る。
第１図（ｃ）と（ｄ）の工程は同一反応管内で行なう。
（ｃ）の工程はメサ上部の保護層５とメサ両側の活性層
１を除去する工程でＨＣρやハロゲンカス等を高温下で
流すことにより行なう。
１を除去する工程でＨＣρやハロゲンカス等を高温下で
流すことにより行なう。
このときＧａＡｓと低Ａρ組成の活性層だけがエツチン
グされる。高Ａρ組成のＡｌＧａＩｎＰは非常にエツチ
ングレートが遅い、しかしクラッド層３のメサ側面はわ
ずかながらエツチングされ、酸化膜を除去あるいは減少
させる。クラッド層３はレーザからの要求で（Ａρ。、
、 Ｇａｏ、ｔ ）。。
グされる。高Ａρ組成のＡｌＧａＩｎＰは非常にエツチ
ングレートが遅い、しかしクラッド層３のメサ側面はわ
ずかながらエツチングされ、酸化膜を除去あるいは減少
させる。クラッド層３はレーザからの要求で（Ａρ。、
、 Ｇａｏ、ｔ ）。。
Ｉｎｏ、ｓＰよりＡ１組成比の高い結晶である。
この工程で活性層が限定され活性層に側面を生じる。し
かしながらこのまま（ｄ）の工程に移るからその側面は
酸化されない、（ｄ）の工程へは、ガス種をＨＣρやハ
ロゲンガス等のエツチングガスからトリエチルガリウム
、トリメチルインジウム等の有機金属を含むガスとＰ
）Ｉ 、あるいはＡ ｓ Ｈｓ等の結晶成長に必要な原
料ガスに切り替えることにより行う、この操作により（
ｄ）のクラッド層４とキャップ層６の積層工程が行なわ
れる。このときメサー上部には５ｉ０２等のマスクがな
く、メサ上部にはクラッド層４が積層し、クラッド層３
と共に活性層１のクラッドの働きをする。すなわち従来
のような除去すべき析出物は生じない。
かしながらこのまま（ｄ）の工程に移るからその側面は
酸化されない、（ｄ）の工程へは、ガス種をＨＣρやハ
ロゲンガス等のエツチングガスからトリエチルガリウム
、トリメチルインジウム等の有機金属を含むガスとＰ
）Ｉ 、あるいはＡ ｓ Ｈｓ等の結晶成長に必要な原
料ガスに切り替えることにより行う、この操作により（
ｄ）のクラッド層４とキャップ層６の積層工程が行なわ
れる。このときメサー上部には５ｉ０２等のマスクがな
く、メサ上部にはクラッド層４が積層し、クラッド層３
と共に活性層１のクラッドの働きをする。すなわち従来
のような除去すべき析出物は生じない。
（実施例）
以下に実施例を挙げ、本発明を一層詳しく説明する。
第１図は本発明の一実施例を示す工程図である。
この実施例では、まずＳｌドープＧａＡｓ基板１０上に
ＧａＡｓバッファー層を介して、Ｓｅドープ＜Ａ２ｏ、
＊ Ｇａｏ、ｉ ） ｏ、ｓ Ｉ ｎｏ、ｓ Ｐでなる
厚さ１−のクラッド層２とアンドープＧａｏ、５ｌｙ１
゜、Ｐでなる厚さ０．０５−の活性層１とＭｇドープ（
Ａｇ３．４０ａｏ、ａ ） ｏ、ｓ Ｉ ｎｏ、ｓ Ｐ
でなる厚さ０．１＆ＩｍのクラッドＭ３とＺｎドープＧ
ａＡＳでなる厚さ０．２四の保護層５をＭＯＶＰＥ法に
より順次に積層し、第１図（ａ）に示すＤＨウェファを
作製した。次に幅１．５１ＪｍのＳ ｉ ０２をマスク
としＨ２ＳＯ，とＨ２０２とＨ２Ｏの混液によりＧａＡ
ｓＣ１ｊ護層５ＨＣ１！と１−１２０の混液によりクラ
ッド層３をエツチングし、さらにＳ ｉ Ｏｔマスクを
ＨＦにより除去し、第１図（ｂ）に示ずメサ構造を作製
した。このときＨＣＩとＨ２Ｏの混合比を１＝５にとる
とエツチングは活性Ｎ１の表面で非常に制御性よく停止
させることができた。
ＧａＡｓバッファー層を介して、Ｓｅドープ＜Ａ２ｏ、
＊ Ｇａｏ、ｉ ） ｏ、ｓ Ｉ ｎｏ、ｓ Ｐでなる
厚さ１−のクラッド層２とアンドープＧａｏ、５ｌｙ１
゜、Ｐでなる厚さ０．０５−の活性層１とＭｇドープ（
Ａｇ３．４０ａｏ、ａ ） ｏ、ｓ Ｉ ｎｏ、ｓ Ｐ
でなる厚さ０．１＆ＩｍのクラッドＭ３とＺｎドープＧ
ａＡＳでなる厚さ０．２四の保護層５をＭＯＶＰＥ法に
より順次に積層し、第１図（ａ）に示すＤＨウェファを
作製した。次に幅１．５１ＪｍのＳ ｉ ０２をマスク
としＨ２ＳＯ，とＨ２０２とＨ２Ｏの混液によりＧａＡ
ｓＣ１ｊ護層５ＨＣ１！と１−１２０の混液によりクラ
ッド層３をエツチングし、さらにＳ ｉ Ｏｔマスクを
ＨＦにより除去し、第１図（ｂ）に示ずメサ構造を作製
した。このときＨＣＩとＨ２Ｏの混合比を１＝５にとる
とエツチングは活性Ｎ１の表面で非常に制御性よく停止
させることができた。
次にこのウェファをＭＯＶＰＥ炉に入れ第１図（Ｃ）、
（ｄ）の工程を行った。このとき第１図（ｂ）のウェフ
ァは空気に触れるが、その触れた表面のほとんどは第１
図（ｃ）の工程で除去される表面である。反応管に挿入
後基板温度７００℃で塩化水素ガスとＰ Ｈ、とＨ２を
３分間流し塩化水素ガスを止め、Ｇ ａ Ａ ｓ ｃＡ
Ｍ Ｎ ５とメサ両側の活性層１を除去し、第１図（ｃ
）のウェファ形状を作成した９次にトリメチルインジウ
ムと１−リエチルガリウムとトリメチルアルミニウムを
含む）（ｚガスとＰ Ｈｓさらにミクロペンタジェニル
マグネシウムを含むＨ２ガスを反応管に流し、Ｍｇドー
プ（Ａ１ｏ４Ｇａｏ、＊ ） ｏ、ｓ Ｉ ｎｏ、ｓ
Ｐでなる厚さ１１ａ＋のクラッドＭ４を積層し、引き
続いて原料ガスを変えＺｎドープＧａＡｓでなる厚さＩ
ＩＪＩＩのキャップ層６を積層した０本発明の方法では
、このように（ｃ）と（ｄ）の工程を同一反応管内で行
なうことによって活性層側面の酸化を防ぐことができ、
かつ（ｄ）の工程での成長開始の表面の清浄効果を持た
せ、信頼性の高いＡｌＧａＩｎＰ埋め込み構造半導体レ
ーザが作製される。
（ｄ）の工程を行った。このとき第１図（ｂ）のウェフ
ァは空気に触れるが、その触れた表面のほとんどは第１
図（ｃ）の工程で除去される表面である。反応管に挿入
後基板温度７００℃で塩化水素ガスとＰ Ｈ、とＨ２を
３分間流し塩化水素ガスを止め、Ｇ ａ Ａ ｓ ｃＡ
Ｍ Ｎ ５とメサ両側の活性層１を除去し、第１図（ｃ
）のウェファ形状を作成した９次にトリメチルインジウ
ムと１−リエチルガリウムとトリメチルアルミニウムを
含む）（ｚガスとＰ Ｈｓさらにミクロペンタジェニル
マグネシウムを含むＨ２ガスを反応管に流し、Ｍｇドー
プ（Ａ１ｏ４Ｇａｏ、＊ ） ｏ、ｓ Ｉ ｎｏ、ｓ
Ｐでなる厚さ１１ａ＋のクラッドＭ４を積層し、引き
続いて原料ガスを変えＺｎドープＧａＡｓでなる厚さＩ
ＩＪＩＩのキャップ層６を積層した０本発明の方法では
、このように（ｃ）と（ｄ）の工程を同一反応管内で行
なうことによって活性層側面の酸化を防ぐことができ、
かつ（ｄ）の工程での成長開始の表面の清浄効果を持た
せ、信頼性の高いＡｌＧａＩｎＰ埋め込み構造半導体レ
ーザが作製される。
（発明の効果）
第１図の本発明の製造方法で作製されたＡ！ＪＧａＩｎ
Ｐ可視光半導体レーザの断面図を第２図に示す、この半
導体レーザでは、活性層１が活性層１より禁制帯幅の大
きな半導体層中に埋め込まれ、第４図に示す従来の半導
体レーザと同等な光導波特性を有する。活性層への電流
注入の効率を上げるための構造は第４図の従来の構造と
は異なるが、ｐｎ接合の電流−電圧特性から本発明にお
いても十分に効率のよい注入が行なわれる。
Ｐ可視光半導体レーザの断面図を第２図に示す、この半
導体レーザでは、活性層１が活性層１より禁制帯幅の大
きな半導体層中に埋め込まれ、第４図に示す従来の半導
体レーザと同等な光導波特性を有する。活性層への電流
注入の効率を上げるための構造は第４図の従来の構造と
は異なるが、ｐｎ接合の電流−電圧特性から本発明にお
いても十分に効率のよい注入が行なわれる。
以上に詳しく述べたように、本発明の製造方法によれば
、従来の製造方法における酸化の問題を解決し、高い信
頼性有するＡＪＧａｌｎＰ埋め込み構造半導体レーザが
容易に作製される。
、従来の製造方法における酸化の問題を解決し、高い信
頼性有するＡＪＧａｌｎＰ埋め込み構造半導体レーザが
容易に作製される。
第１図は本発明の一実施例の工程を示す図、第２図は第
１図の製造方法により作製される半導体レーザの断面図
、第３図は埋め込み構造半導体レーザの従来の製造方法
を示す工程図、第４図は第３図の製造方法で製造される
半導体レーザの断面図である。 図中、１は活性層、２．３．４はクラッド層、５は保護
層、６はキャップ層、７．８は電流ブロック層、１０は
基板である。
１図の製造方法により作製される半導体レーザの断面図
、第３図は埋め込み構造半導体レーザの従来の製造方法
を示す工程図、第４図は第３図の製造方法で製造される
半導体レーザの断面図である。 図中、１は活性層、２．３．４はクラッド層、５は保護
層、６はキャップ層、７．８は電流ブロック層、１０は
基板である。
Claims (1)
- ＧａＩｎＰ又はＡｌＧａＩｎＰでなる活性層を前記活
性層より禁制帯幅が広くＡｌ組成比の高いＡｌＧａＩｎ
Ｐでなるクラッド層で挟み込んだダブルヘテロ構造と前
記ダブルヘテロ構造の表面を被覆するＧａＡｓ保護層と
をＧａＡｓ基板上に順に積層する第１の工程と、前記活
性層の上部のクラッド層と保護層とを部分的にエッチン
グしメサ構造を作製する第２の工程と、前記メサの上部
に残存した保護層と前記メサの両側に露出した活性層と
を除去する第３の工程と、前記メサ上部の保護層とメサ
両側の活性層が除去された基板表面上に前記活性層より
禁制帯幅が大きなＡｌＧａＩｎＰでなるクラッド層とＧ
ａＡｓでなるキャップ層とを順に積層する第４の工程と
をこの順に含み、かつ第３の工程と第４の工程とを同一
反応管内で反応管内に流すガス種を切り替えることによ
り連続して行なうことを特徴とするＡｌＧａＩｎＰ埋め
込み構造半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5325988A JPH01226191A (ja) | 1988-03-07 | 1988-03-07 | ＡｌＧａＩｎＰ埋め込み構造半導体レーザの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5325988A JPH01226191A (ja) | 1988-03-07 | 1988-03-07 | ＡｌＧａＩｎＰ埋め込み構造半導体レーザの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01226191A true JPH01226191A (ja) | 1989-09-08 |
Family
ID=12937784
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5325988A Pending JPH01226191A (ja) | 1988-03-07 | 1988-03-07 | ＡｌＧａＩｎＰ埋め込み構造半導体レーザの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01226191A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02121562A (ja) * | 1988-10-31 | 1990-05-09 | Nec Corp | 密着型イメージセンサ |
| JP2001230496A (ja) * | 1999-12-10 | 2001-08-24 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 半導体レーザ素子 |
-
1988
- 1988-03-07 JP JP5325988A patent/JPH01226191A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02121562A (ja) * | 1988-10-31 | 1990-05-09 | Nec Corp | 密着型イメージセンサ |
| JP2001230496A (ja) * | 1999-12-10 | 2001-08-24 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 半導体レーザ素子 |
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