JPH01251684A - 半導体レーザ装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体レーザ装置及びその製造方法

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JPH01251684A
JPH01251684A JP7608988A JP7608988A JPH01251684A JP H01251684 A JPH01251684 A JP H01251684A JP 7608988 A JP7608988 A JP 7608988A JP 7608988 A JP7608988 A JP 7608988A JP H01251684 A JPH01251684 A JP H01251684A
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JP
Japan
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layer
xaix
cladding layer
ingaalp
conductivity type
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JP7608988A
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English (en)
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Yukio Watanabe
幸雄 渡辺
Masayuki Ishikawa
正行 石川
Kazuhiko Itaya
和彦 板谷
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は電流狭窄効果と光導波効果を有するInGaA
IP系半導体レーザ装置に係わり、特に有機金属を用い
た化学気層成長法(以下MOCVD法と略す)による半
導体レーザ装置及びその製造方法に関する。
(従来の技術) 近年、MOCVD法の結晶成長技術の向上に伴い、He
−Neレーザと同程度の発振波長が得られるInGaA
IF化合物半導体を使用した半導体レーザが作られるよ
うになってきている(NIKKEI  MICRODE
VICE8 1985年11月号)。
ところで、これらの半導体レーザを、近年注目されてい
るところのビデオディスクやレーザプリジターの光源と
して使用する場合、解決しなけれ、  ばならない問題
があった。すなわち、光の損失とむだな再結合を最小と
するため特定領域に光エネルギー及び注入電流を閉じ込
める構造に加え、1μmオーダの微少スポットに絞り込
む必要があるため半導体レーザの活性層に平行方向の光
の閉じ込めすなわち横モードの制御が必要であった。そ
こで本発明者等は、これらの条件を満たすレーザ構造と
して、リッジ埋め込み型のレーザを作製し基本横モード
発振することを確認した(参考文献;第33回応用物理
学関係連合講演会講演予稿集4pk−に−14p−17
3’)。まず、このリッジ埋め込み型のレーザの概略断
面を第2図(d)に示し、その構造及び製法について第
2図(a) 、(b)、(C)、(d)をもちいて簡単
に説明する。このリッジ埋め込み型のレーザは、n−G
aAs半導体基板(1)上にn−GaASバッフ7−#
(2)及びn−InGa P t< ッ77−層(3)
 、 n −I n G a A I P り5 yド
層(4) 、  I n G a P活性JW(5)、
P −InGaAIPクラ、ド層(5)、P−GaAs
オー ミックコンタクト層(7)を順次形成したのち、
st0.(8)をマスクにp−GaAsオーミックコン
タクト層をSHエツチング液(硫酸8+過酸化水素水1
+水lの混合液)によりエツチングしストライブ状のメ
サを形成し、次いでこれをマスクに熱硫酸を用いた選択
エツチングによりp−InGaAIFクラ、ド層の一部
に達する深いエツチングで、厚さhだけp−InGaA
IPクラッド層を残し、P−GaAsオーミックコンタ
クト層を含むストライプ状のメサ(7)を形成する。次
いで、このSin、を選択成長用マスクとして減圧MO
CVD法を用いた選択成長(参考文献:応用物理学会結
晶工学分科会第2回結晶工学シンポジウム講演集p11
(1985))により5tOtマスクのある部分を除き
n −GaAsオー(Iで埋め込む。
次に、p型電極αB及びn型電極αのを形成して完成す
る。ところで、この構造のレーザは第2図(b)に示し
たストライプ状のメサの幅及びp −InGaAIFク
ラッド層の厚さhによって特性は大きく変化してしまう
ため、このメサの幅及び厚さhを精度良く制御すること
は、プロセス上重要なこととなっている。また、選択成
長の際n−GaAsJlを結晶性良く成長させることは
n−GaAS層を通って流れる無効電流を抑えストライ
ブ状のメサ部のみに電流を効率良く流す為にもマウント
した際に表面からの熱を効率良く逃がす為にも重要なこ
ととなっている。ところが従来の製法ではp −InG
aAIPクラッド層の厚さhの制御はエツチングの時間
で行っていたためにその制御は非常に困難であった。
厚さhの制御を時間で行なう場合ウェーハの場所によっ
ては既に所望の厚みhが得られているにもかかわらず他
の場所ではまだ所望の厚みに達していないことがあった
。近年、より−1の特性改善のため、電流狭窄層のn型
不純物濃度をあげ、かつ、厚みも厚くすることが試みら
れる様になった。
すなわち、不純物濃度をあげることにより、吸収光によ
り発生したキャリアを捕獲してしまうことにより電流狭
窄効果を上げかつ、厚みを厚くすることにより前述した
効果を高めることが出来、また、マウント時における活
性層の短絡故障を防ぐ効果もあり、大幅な歩留り向上が
期待される。ところが、ここで、n不純物濃度の増加及
び結晶成長時間の増加によって新たな問題として、この
n型不純物がp−InGaAIP クラッド層に拡散す
るという問題が発生した。
(発明が解決しようとする課題) [[べたようにストライプ幅及びhを精度良くエツチン
グすることが必要であり、かつ上記したように、特性向
上のための方策によるn型不純物の拡散をふせぐ必要が
あった。
本発明は、これらの問題についてなされたものでストラ
イプ幅及びhを精度良くエツチングすることが可能であ
り、かつ特性向上のための方策によりn型不純物の拡散
をふせぐことか可能である半導体レーザ装置及びその製
造方法を提供することを目的とする。
〔発明の構成〕
(3題を解決するための手段) 上記問題点を解決するための手段として、われわれは、
実験によりエツチングストップ層及び拡散ストラフ層ト
シCp−I n 0.s (Ga 1−XAIX)0.
5Pクラッド層に対してX−y≧2・、 5〉Y>Ol
のp−I n 0.s (Ga1−yAIy)0.sP
層が有効であることを見いだした。そして、これをp−
In 0.5(Ga 1−XAIX)0.5Pとp−I
n0.s  (Gal−yAIy)0.s Pの選択エ
ツチング液である熱硫酸でエツチングすることによりエ
ツチングストップ層及び拡散ストップ層として働くこと
を確認した0 (作用) p−I n 0.s (Ga 1−XAIX) 0.s
 Pクラッド層の中間にx−y≧2.s>y>0.のp
−In0.5 (Gax−XAIX)0.s P層を設
けることにより所望のストライプ幅及びhを得ることが
でき、また再成長後の表面状態及び結晶性も確保され、
かつn型不純物の拡散を防ぐことを可能にする。
(実施例) 本発明による実施例を第1図(a)、(b)、(C)、
(d)を用いて以下具体的に説明する。第1図(d)は
本発明の一実施例に係わる半導体レーザ装置の概略構造
を第1図(a)、(b)、(C)、(d)は上記レーザ
の製造工程を示す図である。まず第1図に示すようにn
 −GaAs半導体基板(1)上にn  G a A 
s t< ツ77−N(2)及びn −I n G a
 P t< ツ7 アー層(3)、n−I n 0.s
 (Ga 1−XAIX) 0.s Pり5 yド層X
 = 0. 7 (4)、InGaP活性N 活性)を
成長後、所望の値すなわちhだけ第一〇p−I n 0
.5(Ga 1 −XAIX)0.sPクラッド層α3
を成長し、次いでエツチングストッパー及び拡散阻止層
としてp−In0.5(Gal−yAIy)0.sP、
y=0.5Iを約Q、Q1μm、次いで第二のp−In
0.5 (Gal−XAIX)0.s Pり5ツドff
j(15Sp−〇aAsオーミックコンタクト層(6)
を順次形成した。次イテ、5i02f8)をT スクニ
p−G a A sオーミックコンタクト層をSHエツ
チング液(硫酸8+過酸化水素水l十水1の混合液)に
よりエツチングし、ストライプ状のメサを形成する。次
イテ、In0.5(Ga1−XAIX)0.s P  
X=0,7及びI n 0.s (Ga 1−yAI 
y ) 0.sPY = 0.5 及ヒG a A s
とに選択性がある熱硫酸を用いてエツチングストッパー
及び拡散阻止層としてのp−In0.s  (Gal−
yAIy)0.sP  y:= 0. 5 +1に達す
るまでエツチングを行いストライプ状のメサを形成した
。この時、熱硫酸は人1混晶比X = 0.7に対しA
t混晶比y = 0.5のエツチング速度が約1/4で
あり、その差が0.2以上ある場合にはIn 0.s 
 (Ga 1−yAI y ) 0.5PY = 0.
5層がウェハー全体に渡って露出するまでエツチングを
行うことができ、それにより所望のhを得ることができ
た。なお、このAl混晶比が0.2以下になると選択比
が小さくなりhの制御は次第に困難となった。次いで、
このSin、を選択成長用マスクとして減圧MOCVD
法を用いた選択成長によりSin、マスクのある部分を
除きn −G a A s (8)で埋め込むこの時エ
ツチングストッパー及び拡散阻止層としてのp−■n0
.5(Ga 1−yAIy )0.5Py=0.5層は
In0.5(Ga 1−XA I X ) 0.sP 
X=0.7と異:’j’)Alのm酸比が小さい為、エ
ツチング後大気に曝しても表面の酸化が少なくその上に
再成長をおこなったとしても問題がなく、我々のさらな
る研究の結果その表面がIn0.s (Ga 1−yA
Iy )0.5PY>0.5である場合に比較して格段
に結晶性の改善が見られた。次にn型電極(111及び
n型電極(1zを形成して完成した。本実施例によれば
エツチングによるhの均一性は確保され、また再成長後
の表面状態及び結晶性も確保され、また、エツチングス
トッパー及び拡散阻止層としてのp−In0.s  (
Ga 1−yAI y ) 0.5P  y=0.5層
は約0.01μmと薄く、また、I n G a P活
性層より、バンドギャップが大きい為発振光を吸収する
ことなく光のモードに対する影響は少なかった。そして
、このエツチングストッパー及び拡散阻止層としてノp
−I n 0.s  (Ga 1−yAI y ) 0
.sP ニ対してn型不純物の拡散の程度をAIの組成
比を変え調べてみたところAIを含む組成であれば実用
上、無視出来る程度にしかならないことがわかった。
すなわち、InGaALPが表面にある場合とInGa
Pが表面にある場合とでは、その下の層への拡散の速度
が大幅に異なることがわかった。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によればエツチングによるhの均一
性は確保され、また再成長後の表面状態及び結晶性も確
保され、また、エツチングストッパー及び拡散阻止層と
しての効果をもたせることも可能であり、n型不純物の
拡散がおさえられることにより、電流狭窄効果を上げか
つ、厚みを厚くすることができるため、マウント時にお
ける短絡故障を防ぐことができ、大幅な歩留り向上及び
特性の向上が可能になった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す工程断面図、第2図は従
来技術の工程断面図である。 1・・・n−GaAs半導体基板、 2 ・・・n  G a A S ハ:/ 77− 層
、3 ・・・n  I n G a P ハラ77 7
71 %4−−−n−I nGaAl Pクラy )’
層15−−− I n G a P活性層、6−−− 
p −I n G a A I Pクラ21層、7°−
p −Oa A sオーミックコンタクト層、8・・・
S 1027スク、 9・・・ストライブ状メサ(リッジ)S10・・・n−
GaASl 11・・・p型電極、 12・・・n型電極、 13−・・第1のInGaAIPj ラyl’ 層、1
4・・・ストッパー及び拡散阻止層としてのI nGa
A I P層1 15・・・第2のI n G a A I Pクラ21
層。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同      松  山  光  之 第1図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)導電型半導体基板上に、第一導電型のIn_0_
    ._5(Ga1−XAIX)_0_._5Pクラッド層
    、InGaP活性層、第二導電型のIn_0_._5(
    Ga1−XAIX)_0_._5Pクラッド層、オーミ
    ックコンタクト層を順次形成後、前記第二導電型のIn
    _0_._5(Ga1−XAIX)_0_._5Pクラ
    ッド層の途中まで選択エッチングを行い、凸状のストラ
    イプを形成し、次いで凸状のストライプ部を除き電流阻
    止層を形成してなる半導体レーザ装置に於て、前記第二
    導電型のIn_0_._5(Ga1−XAIX)_0_
    ._5Pクラッド層の中間にはAI混晶比.5>y>0
    である第二導電型のIn_0_._5(Ga1−yAI
    y)_0_._5P層が設けられてることを特徴とする
    半導体レーザ装置。
  2. (2)前記第二導電型のIn_0_._5(Ga1−X
    AIX)_0_._5Pクラッド層及びIn_0_._
    5(Ga1−yAIy)_0_._5P層のAI混晶比
    は、X−y≧0.2である請求項1記載の半導体レーザ
    装置。
  3. (3)導電型半導体基板上に、第一導電型のIn_0_
    ._5(Ga1−XAIX)_0_._5Pクラッド層
    、InGaP活性層、第二導電型のIn_0_._5(
    Ga1−XAIX)_0_._5Pクラッド層、オーミ
    ックコンタクト層を順次形成後、前記第二導電型のIn
    _0_._5(Ga1−XAIX)_0_._5Pクラ
    ッド層の途中まで選択エッチングを行い、凸状のストラ
    イプを形成し、次いで凸状のストライプ部を除き電流阻
    止層を形成してなる半導体レーザ装置に於て、前記第二
    導電型のIn_0_._5(Ga1−XAIX)_0_
    ._5Pクラッド層の中間にはAI混晶比.5>y>0
    である第二導電型のIn_0_._5(Ga1−yAI
    y)_0_._5P層を設け、前記クラッド層の凸部の
    形成には熱硫酸を用いることを特徴とする半導体レーザ
    装置の製造方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0449553A2 (en) * 1990-03-27 1991-10-02 Sony Corporation Semiconductor lasers
JPH04253389A (ja) * 1991-01-29 1992-09-09 Mitsubishi Electric Corp 半導体発光素子及びその製造方法
US5357535A (en) * 1992-01-14 1994-10-18 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor laser including an aluminum-rich AlGaAs etch stopping layer
US7042023B2 (en) * 2002-07-23 2006-05-09 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor light emitting device and method for producing the same

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