JPH0158676B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、微細パターン加工工程を施して半導
体レーザ等を実現する光半導体素子及びその製造
方法に関する。

近時、発光素子や受光素子等の光半導体素子の
高性能化に伴つて、導波路構造や能動領域の形成
を行う微細パターン加工技術が重要な問題となつ
ている。

液相成長により光半導体素子を製造する場合、
結晶成長基板、或いはその上に１度結晶成長を行
つた結晶成長基板上にパターン加工を施して結晶
成長を行う方法が一般的である。しかし、この方
法では形成された微細パターンがパターン加工時
の欠陥や歪を有しており、また結晶成長前に高温
ガス中に曝されるためガスエツチングによる欠陥
を有しており、結晶的に良質のものではない。こ
のため、素子化して動作させる場合、上記欠陥や
歪が素子の寿命および特性等に悪影響を及ぼすと
云う問題があつた。

第１図ａ〜ｃは従来の半導体レーザ素子の製造
工程を示す断面模式図である。まず、第１図ａに
示す如くＮ―InP基板（結晶成長基板）１上にＮ
―InP層（バツフア層）２、Ｎ―InGaAsP（活性
層）３およびＰ―InP層（クラツド層）４を上記
順に結晶成長する。次に、ホトリソグラフイ技術
を用い第１図ｂに示す如く各層２，３，４をスト
ライプ状にエツチングし、その後上記エツチング
された領域に同図ｃに示す如くＮ―InP層（埋め
込みクラツド層）５を結晶成長する。しかるの
ち、第１図ｄに示す如く電極６，７を被着するこ
とによつて、埋め込み導波型の半導体レーザ素子
が形成される。

かくして形成された半導体レーザ素子では、第
１図ｂに示すエツチング工程により同図中×印で
示す部分に欠陥や歪が発生する。そして、この欠
陥や歪は第１図ｄに示す如く最後まで残ることに
なり、好ましくない。しかもこの場合、発光領域
をなす活性層３が欠陥や歪を直接受けることにな
り、素子の寿命および特性に及ぼす悪影響が大き
かつた。

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、
その目的とするところは、微細加工時に欠陥や歪
が生じることを防止でき、素子特性の向上および
長寿命化をはかり得る光半導体素子及びその製造
方法を提供することにある。

まず、本発明の概要を説明する。本発明は、半
導体基板上にメルトバツクされ易い結晶からなる
微細パターンを形成したのち、上記半導体基板上
に第１の半導体結晶層を成長形成し、次いで上記
メルトバツクされ易い結晶からなる微細パターン
をメルトバツクにより除去し、しかるのち上記半
導体基板上に第２の半導体結晶層を成長形成する
ようにした方法である。したがつて、上記第１お
よび第２の半導体結晶層にエツチングを施す必要
がなく、これらの結晶層に欠陥や歪が生じること
を防止できる。このため、素子特性の向上および
長寿命化をはかり得る等の効果を奏する。

以下、本発明の詳細を図示の実施例によつて説
明する。

第２図ａ〜ｄは本発明の一実施例に係わる半導
体レーザ素子の製造工程を示す断面模式図であ
る。なお、第１図ａ〜ｄと同一部材には同一符号
を付して、その詳しい説明は省略する。まず、Ｎ
―InP基板１上に第２図ａに示す如くメルトバツ
クされ易い結晶層、例えばInGaAsやInGaAsPに
よるストライプ状パターン１１を形成する。ここ
で、上記パターン１１は後に形成するストライプ
状の発光領域と逆パターンに形成される。また、
上記パターン表面には×印で示す如く欠陥や歪が
存在している。

次に、第１の半導体結晶層として第２図ｂに示
す如く基板１上に前記バツフア層（クラツド層）
２、活性層３およびクラツド層４を順次成長せし
める。ここで、ストライプ状パターン１１をなす
結晶層は３〔μm〕以下の線幅に形成されているた
め、上記第１の半導体結晶層の結晶成長では該パ
ターン１１の上には全く結晶成長が行われない。
これは、微小領域の凸部では、Ｐの過飽和度が低
くなるため結晶成長が行われ難いためである。

次に、第２図ｃに示す如く前記ストライプ状パ
ターン１１をメルトバツクにより取り除く。続い
て、第２図ｄに示す如く第２の半導体結晶層とし
ての埋め込みクラツド層５およびＮ―InGaAsP
層（オーミツクコンタクト層）１２を成長形成
し、さらにＰ形不純物拡散による電流注入窓１３
を設ける。しかるのち、オーミツクコンタクト層
１２の上面および基板１の下面に前記電極６，７
をそれぞれ被着することによつて、埋み込み導波
型半導体レーザ素子が形成されることになる。

かくして本実施例によれば、活性層３がエツチ
ングや高温ガスによる影響を受けることなく、活
性層３に欠陥や歪が生じる等の不都合を避けるこ
とができる。このため、素子特性の向上および長
寿命化をはかり得る。

第３図ａ〜ｄは他の実施例に係わる半導体レー
ザ素子の製造工程を示す断面模式図である。な
お、第２図ａ〜ｄと同一部材には同一符号を付し
て、その詳しい説明は省略する。この実施例が先
に説明した実施例と異なる点は、最初に第１の半
導体結晶層としての電流狭窄層を設け、次いで第
２の半導体結晶層として発光領域を形成するよう
にしたことである。まず、第３図ａに示す如くＮ
―InP基板１上にメルトバツクされ易い結晶から
なるストライプ状パターン１１を、発光領域と同
パターンに形成する。次に、基板１上に第３図ｂ
に示す如くＰ―InP層（ブロツキング層）１４お
よびＮ―InP層（ブロツキング層）１５を順次成
長形成し、続いて同図ｃに示す如くパターン１１
をメルトバツクにより除去する。しかるのち、第
３図ｄに示す如く基板１上およびブロツキング層
１４上に前記各層２，３，４，１２を順次成長形
成し、続いて前記電極６，７等を設けることによ
つて埋め込み型半導体レーザ素子が形成されるこ
とになる。

かくして本実施例によれば、先の実施例と同様
に活性層３に欠陥や歪が生じる等の不都合を防止
することができる。したがつて、先の実施例と同
様の効果を奏する。また、本実施例では活性層３
が三日月状に湾曲しているため、三日月状部分の
中心部に等価屈折率の中心を持たせることも可能
である。なお、成長層の形状決定はストライプ方
向によつて決定可能であり、〔１００〕面上にお
いて第２図では＜１１０＞方向、第３図では＜１
１０＞方向にすればよい。

なお、本発明は上述した各実施例に限定される
ものではない。実施例では半導体レーザ素子のみ
について説明したが、発光素子および受光素子、
その他各種の光半導体素子に適用できるのは勿論
のことである。また、素子材料に関してはInP，
InGaAsおよびInGaAsPに限定されるものではな
く、メルトバツク差の生じる材料であれば用いる
ことが可能である。その他、本発明の要旨を逸脱
しない範囲で、種々変形して実施することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ〜ｄは従来の半導体レーザ素子の製造
工程を示す図で、第２図ａ〜ｄは本発明の一実施
例に係わる半導体レーザ素子の製造工程を示す
図、第３図ａ〜ｄは他の実施例に係わる製造工程
を示す図である。 １…Ｎ―InP基板（半導体基板）、２…Ｎ―InP
層（バツフア層）、３…Ｎ―InGaAsP（活性層）、
４…Ｐ―InP層（クラツド層）、５…Ｎ―InP層
（埋め込みクラツド層）、６，７…電極、１１…ス
トライプ状パターン、１２…Ｎ―InGaAsP層
（オーミツクコンタクト層）、１３…電流注入窓、
１４…Ｐ―InP層（ブロツキング層）、１５…Ｎ
―InP層（ブロツキング層）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 半導体基板上にメルトバツクされ易い結晶か
   らなる微細パターンを形成したのち、上記半導体
   基板上に第１の半導体結晶層を成長形成し、次い
   で前記メルトバツクされ易い結晶からなる微細パ
   ターンをメルトバツクにより除去し、しかるのち
   前記半導体基板上に第２の半導体結晶層を成長形
   成するようにしたことを特徴とする光半導体素子
   の製造方法。 ２ 前記メルトバツクされ易い結晶からなる微細
   パターンは、3μm以下の線幅或いは直径のもので
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の光半導体素子の製造方法。 ３ 前記メルトバツクされ易い結晶からなる微細
   パターンはストライプ状の発光領域と逆パターン
   に形成され、前記第１の半導体結晶層は活性層を
   含む発光領域をなし、前記第２の半導体結晶層は
   埋め込み層をなすものであることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の光半導体素子の製造方
   法。 ４ 前記メルトバツクされ易い結晶からなる微細
   パターンはストライプ状の発光領域と同パターン
   に形成され、前記第１の半導体結晶層は埋め込み
   層をなし、前記第２の半導体結晶層は活性層を含
   む発光領域をなすものであることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の光半導体素子の製造方
   法。 ５ 第１導電型の半導体基板上に第１導電型のク
   ラツド層、活性層及び第２導電型のクラツド層を
   順次形成してなり、且つ所定幅のストライプを挟
   んで基板に達する溝が形成されたダブルヘテロ接
   合部と、前記溝内に形成された埋め込みクラツド
   層とを具備してなることを特徴とする光半導体素
   子。