JPH0193191A - 半導体レーザの製造方法 - 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】 皮果よ立肌里立丘 光通信や光情報処理に用いる半導体レーザ、殊にリッジ
構造をもった半導体レーザの製造方法に関する。

征沸Ｍ拵 半導体レーザにおける光の横方向への閉じ込め構造の一
つとして、リッジ構造がある。その作製方法として、従
来通常のレーザのストライプ中３〜５μｍをレジストで
マスクした後、イオンビームでエツチングする方法が知
られている（参考文献　　Ｊａｐａｎｅｓｅ　　Ｊｏｕ
ｎａｌ　　八ｐρｌ１ｅｄ　　Ｐｈｙｓｉｃｓ　　ｖｏ
ｌ　　２　５　。

隘９．Ｐ１４４３　１９８６）。

ところで、リッジ構造の半導体レーザにおいて、横方向
に屈折率差を付けて光の閉じ込めを行うためには、活性
層上０．１〜０．３μｍの所まで成長層表面（キャップ
層）からエツチング除去することが必要である。このこ
とは第５図のモデルにおいて、活性層上エツチング除去
されないで残ったクラッド層の厚みｔを種々変化した場
合の横方向屈折率差の解析結果（第６図）からも明らか
である。即ち、図によれば、屈折率差は実線ａで示すよ
うに変化するが、駆動電流が流れるとその電流の大きさ
によっては図に破線で示すところまで屈折率差が負に転
じるので、ｔ≦０．３μｍのところまでエツチング除去
しないと、横方向への光の閉じ込め効果がなくなる。

そこで、従来はイオンビームを一定時間照射して目的の
深さまでエツチングするのであるが、その場合、イオン
ビームの安定度、エツチング装置内の残留水分等によっ
てエツチング速度が異なるため、常にｔ≦０．３μｍの
ところまでエツチング除去できるとは限らないものであ
る。例えば、イオンビームに５％の変動があれば、０．
１μｍの深さが異なるので、ｔ＝０．３μｍを目標値に
°していても実際にはｔ＝０．４μｍの場合が起こり得
、その結果目的とする横方向への光の閉じ込め効果が得
られないものである。

本発明はこのような問題点に鑑み、容易に目的とする深
さまでエツチング除去できて、横方向への光閉じ込め効
果の優れたりフジ構造の半導体レーザの製造方法を提供
することを目的とする。

ｐ　占　”′　るための 上記目的を達成するため本発明は、リッジ構造をもつ半
導体レーザの作製において、クラッド層とキャップ層の
間に組成がクラッド層の組成からキャップ層の組成に漸
時変化する組成変化層を形成すると共に、キャップ層形
成後所定範囲に前記クラッド層に達する深さまでイオン
注入を行い、しかる後イオン注入部のみエツチングによ
って選択的に除去することを特徴としている。

作−Ｕ キャップ層、クラッド膚といった結晶成長層にイオン注
入を行うと、注入領域の結晶性が悪くなるので、エツチ
ング速度が非注入領域に比べて非常に大きくなる。従っ
て、ウェットエツチングといった方法によって、イオン
注入領域のみエツチング除去することができる。尚、イ
オンの注入深さはイオンの加速電圧のみで決定されるの
で、加速電圧を適当に設定することによりエツチング深
さを正確に目的とする深さまでコントロールできる。

但し、通常の半導体レーザに対してイオン注入を行うと
、第７図（イ）に示すようにキャップ層とその下にある
クラッド層との界面において注入イオンが界面に沿って
拡がる現像を生じる。この原因は前記界面の応力による
ものと考えられるが、この界面でのイオンの拡がりのた
めに、通常の半導体レーザをイオン注入後エツチング処
理すれば、第７図（ロ）に示すようなサイドエツチング
が生じ、後の電極付工程において絶縁膜の形成不良や電
極配線の不良（脱線）を生じる。

そこで、本発明では、クラッド層とキャップ層との間に
、組成がクラッドＮ組成からキャップ層組成に漸時変化
する層を形成し、通常の半導体レーザにおいて存在する
クラッド層とキャップ層の界面そのものをなくし、イオ
ン注入の際イオンの界面に沿う拡がりを防止した。従っ
て、本発明によれば、サイドエツチングを生じることな
く目的とする深さまでキャップ層、組成変化層、クラッ
ド層をエツチング除去でき、それ故特性の良好な半導体
レーザを製造できる。

実−隻一斑 以下、本発明の実施例を述べる。

先ず、ｎ型ＧａＡｓ基板を用い、その（１００）方位の
面に分子線エピタキシャル（ＭＢＥ）法を用いて下表に
示す各層をその順番に連続して結晶成長させた。但し、
基板温度は６８０℃とした。

〔以下、余白〕

＋Ｉ　　　　ｅｌＪ　　　　曽　　　　寸　　　　−の
上表中（５）の組成変化層は、ＡＩとＧａのモル比χを
最初はクラフト層のそれと同じ（χ＝０．３）にし、徐
々に減少して最終的に零、つまり次に成長させるキャッ
プ層のそれと同一にした。ＭＢＥ法においてこのような
モル比χの変化は、ＧａとＡＩの蒸発量の比を制御する
ことにより可能である。

上表の全ての層を形成した後、ＣＶＤ法によってＳｉｎ
、を５０００人の厚みに形成し、更にその上にＡｕを５
０００人の厚みに形成する。そして、このＳｉＯ□とＡ
ｕの膜をホトエツチングにより中央部分４μｍの幅だけ
残して除去する。第１図はこの段階での半導体レーザ（
半完成品）の構成を示している。７は前記ホトエツチン
グにより除去されないで残ったＳｉｎｇとＡｕの膜で、
次のイオン注入時におけるマスクとして機能する。

続いて、この半導体レーザに上方から加速電圧１４０Ｋ
Ｖ、　ドープ１１１０ＩＳｃＩ１１−２の条件でイオン
注入を行う。第１図中の破線で囲んだ領域８はイオンが
注入された領域を示している。上記イオン注入後、半導
体レーザをフッ酸エツチング液（ＨＦ＋１０Ｈ２０）を
用いて室温で２０秒間エツチングした。このエツチング
処理によりイオン注入領域のみが選択的に除去され、非
注入領域は全く除去されないので、所望のりフジ形状を
得ることができる。第２図にこのときの半導体のレーザ
の構成を示す。エツチング処理後、イオン注入マスク７
を除去して後、Ｓｉｎ、から成る絶縁膜を成長層表面全
面に形成する。そして、リッジ上部のみ３μｍ幅のスト
ライプ状に窓あけして、Ａｕ／Ｚ　ｎ　／　Ａ　ｕの順
に電極付けを行った。又、ＧａＡＳ基板側を１００μｍ
厚まで研磨し、Ｎ　ｉ　／　Ｑ　６／　Ａ　ｕの順に電
極付けを行った。

第３図、第４図に上記の如くして作製した半導体レーザ
（共振器長４００μｍ）の遠視野像（横方向）と、光出
力対電流特性を示す。第３図から、レーザ光が横方向に
単峰なピークをもって閉じ込められていることがわかる
。このことから、上記実施例の製法によって活性層上０
．３μｍ以内のところまで正確にエツチング除去された
半導体し一ザが得られたことが理解される。また、第４
図の電流対光出力特性において、外部微分量子効率３５
％（片面）を得た。これは、共振器長４００μｍの素子
としては、理論値に極めて近い値であり、良好に素子加
工ができていると判断できる。

尚、上記実施例では、ＭＢＥ法で結晶成長を行っている
が、他に公知の方法にて結晶成長を行ってもよいことは
勿論である。

全■東着来 以上説明したように本発明によれば、クラッド層とキャ
ップ層の間に組成変化層を介在してので、従来の半導体
レーザにおけるようなりラッド層とキャップ層の間の界
面が存在しなくなり、従ってイオン注入時にイオンが横
方向に拡がったすせず、イオン加速電圧によって決まる
負荷さて正確にイオンの注入を行うことができる。

そして、イオン注入によって結晶性を悪くした状態でエ
ツチングするので、イオン注入領域のみエツチング除去
することができ、エツチング深さのバラツキが少なくな
り、横方向への光の閉じ込め効果の優れたりフジ構造の
半導体レーザを安定して製作できるという効果がある。

加えて、エツチング深さは、イオン注入時の加速電圧に
よってコントロールできるので、従来のようにイオンビ
ームの安定度、残留ガスの影響がなくなり、従って、エ
ツチング装置の厳密な管理が不要となり、半導体レーザ
の製作の容易化及びコストダウンが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１回、第２図は本発明方法によって半導体レーザを製
作する手順を説明する図、第３図、第４図は本発明方法
によって製作された半導体レーザの遠視野層（横方向）
、及び光出力対電流特性を示す図、第５図及び第６図は
エツチング深さが変化した場合における屈折率差の変化
を説明するための図、第７図は組成変化層を形成しない
で°イオン注入した場合の問題点を指摘する図である。 ４・・・クラッド層、５・・・組成傾斜層、６・・・キ
ャップ層、８・・・イオン注入領域。 第１図 第２図 第３図 角Ａ幡） 第４図 ’０　　２０　　４０　　　！０　８０電九（ｍＡ） 第５図 第６図 ３みｔ　（１，＋ｍ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）リッジ構造をもつ半導体レーザの作製において、
   クラッド層とキャップ層の間に組成がクラッド層の組成
   からキャップ層の組成に漸時変化する組成変化層を形成
   すると共に、キャップ層形成後所定範囲に前記クラッド
   層に達する深さまでイオン注入を行い、しかる後イオン
   注入部のみエッチングによって選択的に除去することを
   特徴とする半導体レーザの製造方法。
2. （２）前記エッチングがウェットエッチングであること
   を特徴とする特許請求の範囲第（１）項に記載の半導体
   レーザの製造方法。