JPH03296290A - 半導体レーザ素子の製造方法 - Google Patents
半導体レーザ素子の製造方法Info
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- 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
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-
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- H01S5/2081—Methods of obtaining the confinement using special etching techniques
- H01S5/209—Methods of obtaining the confinement using special etching techniques special etch stop layers
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は信頼性の高いA lGaAs系半導体レーザ素
子およびその製造方法に関する。
子およびその製造方法に関する。
(従来の技術)
従来、電流注入路を形成する溝を埋め込んだ、いわゆる
埋込み型の半導体レーザ素子が広く用いられている。こ
のような半導体レーザの一般的な製造方法を第3図(a
)〜(c)に示す。
埋込み型の半導体レーザ素子が広く用いられている。こ
のような半導体レーザの一般的な製造方法を第3図(a
)〜(c)に示す。
まず、第3図(a)に示すように、n−GaAs基板1
上に、n−Al@、5Ga、B、5As第1クラッド層
21、A1.、 I4Ga!118As活性層3 、
p−Al1+、6Gag、5As第2クラッド層22、
およびn−GaAsN流阻止層62をエピタキシャル成
長法により順次積層する。次に、ストライプ状の開口部
を有するホトレジストパターン102を形成し、n−G
aAs電流阻止層62をI)−A1[1,5Ga11.
5ASAs第2クラツド2の上で止まるように選択的に
エツチングして、第3図(b)に示すようなストライプ
状の溝を形成する。ホトレジストパターン102を除去
した後、p−AIB、5Gag、5As第3クラッド層
23およびp−GaAsコンタクト層7を、エピタキシ
ャル成長法によって第3図(e)に示すように順次積層
する。
上に、n−Al@、5Ga、B、5As第1クラッド層
21、A1.、 I4Ga!118As活性層3 、
p−Al1+、6Gag、5As第2クラッド層22、
およびn−GaAsN流阻止層62をエピタキシャル成
長法により順次積層する。次に、ストライプ状の開口部
を有するホトレジストパターン102を形成し、n−G
aAs電流阻止層62をI)−A1[1,5Ga11.
5ASAs第2クラツド2の上で止まるように選択的に
エツチングして、第3図(b)に示すようなストライプ
状の溝を形成する。ホトレジストパターン102を除去
した後、p−AIB、5Gag、5As第3クラッド層
23およびp−GaAsコンタクト層7を、エピタキシ
ャル成長法によって第3図(e)に示すように順次積層
する。
最後に、n−GaAs基板1の下面にn側電極を形成し
、p−GaAsコンタクト層7の上面にp側電極を形成
することによって、半導体レーザ素子か得られる。
、p−GaAsコンタクト層7の上面にp側電極を形成
することによって、半導体レーザ素子か得られる。
しかし、この製造方法では、n−GaAs電流阻止層6
2をx ’yチングした後、1)−Als、sGa++
、sAS第3クラッド層23およびp−GaAsコンタ
クト層7が積層されるまでの間に、ストライプ状溝の底
部におけるpAlg、5GaB、5As第2クラッド層
22の表面が外気に曝され、酸化されてしまう。酸化さ
れたp−Al2 、5Ga26As第2クラツド層22
の上部にエピタキシャル成長法によって形成された層は
、再成長界面近傍に多くの結晶欠陥を有する。このよう
な問題は、液相成長法(LPE法)、分子線エピタキシ
ャル成長法(MBE法)、有機金属熱分解法(MOCV
D法)などのいずれのエピタキシャル成長法を用いても
発生する。
2をx ’yチングした後、1)−Als、sGa++
、sAS第3クラッド層23およびp−GaAsコンタ
クト層7が積層されるまでの間に、ストライプ状溝の底
部におけるpAlg、5GaB、5As第2クラッド層
22の表面が外気に曝され、酸化されてしまう。酸化さ
れたp−Al2 、5Ga26As第2クラツド層22
の上部にエピタキシャル成長法によって形成された層は
、再成長界面近傍に多くの結晶欠陥を有する。このよう
な問題は、液相成長法(LPE法)、分子線エピタキシ
ャル成長法(MBE法)、有機金属熱分解法(MOCV
D法)などのいずれのエピタキシャル成長法を用いても
発生する。
そして、これらの結晶欠陥の多くは深いエネルギー準位
を構成し、このらような半導体レーザ素子を動作させた
場合、発生するレーザ光の一部がこの深い準位にトラッ
プされて熱に変換されるので、活性層近傍の温度が上昇
する。さらに、これらの結晶欠陥は、非発光結合中心と
して働き、発光量の低下を引き起こすので、素子特性が
劣化する原因となる。
を構成し、このらような半導体レーザ素子を動作させた
場合、発生するレーザ光の一部がこの深い準位にトラッ
プされて熱に変換されるので、活性層近傍の温度が上昇
する。さらに、これらの結晶欠陥は、非発光結合中心と
して働き、発光量の低下を引き起こすので、素子特性が
劣化する原因となる。
このような問題点を解決する手段として、LPE法にお
いてGaAsがメルトバックしやすいという性質を利用
した方法が知られている。例えば、第4図(a)〜(e
)に示すような工程によって、AlGaAs系の半導体
レーザ装置が製造される。まず第4図(a)に示すよう
に、n−GaAs基板1上に、n−Ala、5Gae5
As第1クラツド層21、Als、+4Gae、eeA
s活性層3、p−Al、、5Ga6.5As第2クラッ
ド層22、p−GaAsバッファ層4、p−Al2.5
0aB、5As工ツチングストツパ層5、およびn−G
aAs電流阻止層62を、適当なエピタキシャル成長法
を用いて順次積層する。次に、n−GaAs電流阻止層
62の上面にストライプ状の開口部を有するホトレジス
トパターン102を形成し、アンモニア系エッチャント
を用いてn−GaAs1流阻止層62ヲp−Al8,5
Ga6,5As工ツチングストツパ層5に達するまで選
択的にエツチングして、第4図(b)に示すようなスト
ライプ状の溝を形成する。次いで、ホトレジストパター
ン102を除去した後、フッ化水素酸の水溶液に浸すこ
とにより、第4図(c)に示すように、ストライプ溝の
底部におけるpp−Al256Ga、5As工ツチング
ストツパ層5を除去する。このように処理されたウェハ
をLPE装置内に挿入し、Ga−Al−As系融液に接
触させることによって、n−GaAs’l流阻止層62
の表面およびストライプ状溝の底部のp−GaAsバッ
ファ層4がメルトバックし、溝の底部にp−Ale、5
Gae’、 5As第2クラッド層22が露出する。引
き続いて、同一のLPE装置を用いて、さらにp−A
lGaAs第3クラッド層23およびp−GaAsコン
タクト層7を順次積層する。最後に、n−GaAs基板
1の下面にn(lllJi極92を形成し、p−GaA
sコンタクト層7の上面にp側電極91を形成すること
によって、第4図(d)の半導体レーザ素子が得られる
。
いてGaAsがメルトバックしやすいという性質を利用
した方法が知られている。例えば、第4図(a)〜(e
)に示すような工程によって、AlGaAs系の半導体
レーザ装置が製造される。まず第4図(a)に示すよう
に、n−GaAs基板1上に、n−Ala、5Gae5
As第1クラツド層21、Als、+4Gae、eeA
s活性層3、p−Al、、5Ga6.5As第2クラッ
ド層22、p−GaAsバッファ層4、p−Al2.5
0aB、5As工ツチングストツパ層5、およびn−G
aAs電流阻止層62を、適当なエピタキシャル成長法
を用いて順次積層する。次に、n−GaAs電流阻止層
62の上面にストライプ状の開口部を有するホトレジス
トパターン102を形成し、アンモニア系エッチャント
を用いてn−GaAs1流阻止層62ヲp−Al8,5
Ga6,5As工ツチングストツパ層5に達するまで選
択的にエツチングして、第4図(b)に示すようなスト
ライプ状の溝を形成する。次いで、ホトレジストパター
ン102を除去した後、フッ化水素酸の水溶液に浸すこ
とにより、第4図(c)に示すように、ストライプ溝の
底部におけるpp−Al256Ga、5As工ツチング
ストツパ層5を除去する。このように処理されたウェハ
をLPE装置内に挿入し、Ga−Al−As系融液に接
触させることによって、n−GaAs’l流阻止層62
の表面およびストライプ状溝の底部のp−GaAsバッ
ファ層4がメルトバックし、溝の底部にp−Ale、5
Gae’、 5As第2クラッド層22が露出する。引
き続いて、同一のLPE装置を用いて、さらにp−A
lGaAs第3クラッド層23およびp−GaAsコン
タクト層7を順次積層する。最後に、n−GaAs基板
1の下面にn(lllJi極92を形成し、p−GaA
sコンタクト層7の上面にp側電極91を形成すること
によって、第4図(d)の半導体レーザ素子が得られる
。
(発明が解決しようとする課題)
上記のような従来の製造方法では、Ga−Al−As系
融液によるメルトバックにおいて、溝の底部に存在する
1)−GaAsバッファ層4があまりメルトバ・7りせ
ず、溝の肩部のn−GaAs’l流阻止層62が大きく
メルトバノクする。例えば、p GaAsバッファ層4
は、はとんどメルトバックせずに残り、溝の肩部のnG
aAs電流阻止層62かメルトバックして、溝の幅が広
くなり、得られるレーザ素子は、第4図(e)に示すよ
うな構造となる。さらに、このストライプ状溝の幅は、
Ga−Al−As系融液の過飽和度の分布などに依存し
、同一ウエバ内でもばらつきが生じる。
融液によるメルトバックにおいて、溝の底部に存在する
1)−GaAsバッファ層4があまりメルトバ・7りせ
ず、溝の肩部のn−GaAs’l流阻止層62が大きく
メルトバノクする。例えば、p GaAsバッファ層4
は、はとんどメルトバックせずに残り、溝の肩部のnG
aAs電流阻止層62かメルトバックして、溝の幅が広
くなり、得られるレーザ素子は、第4図(e)に示すよ
うな構造となる。さらに、このストライプ状溝の幅は、
Ga−Al−As系融液の過飽和度の分布などに依存し
、同一ウエバ内でもばらつきが生じる。
そして、溝の底部に残ったI)−GaA sバッファ層
4は、Ala、+4Ga6.g6As活性層3で発生し
た光を吸収するので、発光強度の低下を引き起こす。p
−GaASバッファ層4を非常に薄くして完全にメルト
バックさきでも、溝の幅にばらつきが生じるので、閾値
電流にばらつきが生じ、製品の歩留りが低下する。
4は、Ala、+4Ga6.g6As活性層3で発生し
た光を吸収するので、発光強度の低下を引き起こす。p
−GaASバッファ層4を非常に薄くして完全にメルト
バックさきでも、溝の幅にばらつきが生じるので、閾値
電流にばらつきが生じ、製品の歩留りが低下する。
本発明は上記従来の問題点を解決するものであり、その
目的とするところは、信頼性の高いAlGaAs系半導
体レーザ素子を提供することにある。本発明の池の目的
は、このような信頼性の高いAlGaAs系半導体レー
ザ素子を歩留り良く製造し得る製造方法を提供すること
にある。
目的とするところは、信頼性の高いAlGaAs系半導
体レーザ素子を提供することにある。本発明の池の目的
は、このような信頼性の高いAlGaAs系半導体レー
ザ素子を歩留り良く製造し得る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)
本発明の半導体レーザ素子は、半導体基板の上方に順次
形成された、n−A lGaAs第1クラッド層、Al
GaAs活性層、p−AlGaAs第2クラッド層、お
よび電流阻止層を含む積層構造を宵する半導体レーザ素
子であって、該電流阻止層がn−AlGaAsからなり
。
形成された、n−A lGaAs第1クラッド層、Al
GaAs活性層、p−AlGaAs第2クラッド層、お
よび電流阻止層を含む積層構造を宵する半導体レーザ素
子であって、該電流阻止層がn−AlGaAsからなり
。
ストライプ状の電流注入路を構成し、そのことにより上
記目的が達成される。
記目的が達成される。
好ましい実施態様によれば、本発明の半導体レーザ素子
は、前記電流阻止層の下側に、1−GaAsからなる光
吸収層を有し、そのことにより上記目的が達成される。
は、前記電流阻止層の下側に、1−GaAsからなる光
吸収層を有し、そのことにより上記目的が達成される。
本発明による半導体レーザ素子の製造方法は、n−Ga
As基板上に、n−AlGaAs第1クラッド層、Al
GaAs活性層、p−AlGaAs第2クラッド層、p
−GaAsバッファ層、n−AlGaAsエツチングス
トッパ層、必要に応じてn−GaAs光吸収層、n−A
lGaAs電流阻止層およびn−GaAs保護層をエピ
タキシャル成長法により順次積層する工程と;該n−G
aAs保護層、n−GaAs光吸収層、およびn−Al
GaAs電流阻止層とをエツチングしてストライプ状の
溝を形成する工程と;該ストアー =8− ライブ状溝の底部における該n−AlGaAsエツチン
グストッパ層を除去する工程と;該ストライプ状溝の底
部における該p−GaAsバッファ層およびn−GaA
s保護層の少なくとも一部を、メルトバックにより除去
する工程と;引き続いて、p−AlGaAs第3クラッ
ド層およびp−GaAsコンタクト層をエピタキシャル
成長法により順次積層する工程と;を包含し、そのこと
により上記目的が達成される。
As基板上に、n−AlGaAs第1クラッド層、Al
GaAs活性層、p−AlGaAs第2クラッド層、p
−GaAsバッファ層、n−AlGaAsエツチングス
トッパ層、必要に応じてn−GaAs光吸収層、n−A
lGaAs電流阻止層およびn−GaAs保護層をエピ
タキシャル成長法により順次積層する工程と;該n−G
aAs保護層、n−GaAs光吸収層、およびn−Al
GaAs電流阻止層とをエツチングしてストライプ状の
溝を形成する工程と;該ストアー =8− ライブ状溝の底部における該n−AlGaAsエツチン
グストッパ層を除去する工程と;該ストライプ状溝の底
部における該p−GaAsバッファ層およびn−GaA
s保護層の少なくとも一部を、メルトバックにより除去
する工程と;引き続いて、p−AlGaAs第3クラッ
ド層およびp−GaAsコンタクト層をエピタキシャル
成長法により順次積層する工程と;を包含し、そのこと
により上記目的が達成される。
本発明の方法によれば、電流阻止層がn−AlGaAs
からなるので、Ga−Al−As系融液によって電流阻
止層がメルトバックすることがない。したがって、p−
GaAsバッファ層を完全にメルトバックすることが可
能であり。、電流注入路の幅にばらつきが生じない。溝
の底部にバッファ層が残存しないので、バッファ層が活
性層から発生した光を吸収して発光量を低下させること
がない。さらに、バッファ層のメルトバックから、第3
クラッド層の積層を引き続いて行うので、第3クラッド
層の成長界面近傍に結晶欠陥が生じることなく、結晶欠
陥に起因する問題点もない。
からなるので、Ga−Al−As系融液によって電流阻
止層がメルトバックすることがない。したがって、p−
GaAsバッファ層を完全にメルトバックすることが可
能であり。、電流注入路の幅にばらつきが生じない。溝
の底部にバッファ層が残存しないので、バッファ層が活
性層から発生した光を吸収して発光量を低下させること
がない。さらに、バッファ層のメルトバックから、第3
クラッド層の積層を引き続いて行うので、第3クラッド
層の成長界面近傍に結晶欠陥が生じることなく、結晶欠
陥に起因する問題点もない。
本発明の電流阻止層のA1組成比は、溝のエツチング条
件やエツチングストッパ層の組成に依存するが、0.0
1〜0.40であることが好ましい。
件やエツチングストッパ層の組成に依存するが、0.0
1〜0.40であることが好ましい。
電流阻止層のA1組成比が0.2を越える場合、以下の
ような問題点が生じる場合がある。ストライプ状溝をエ
ツチングした後、n−AlGaAsエツチングストッパ
層を、例えば、フッ化水素酸水溶液で除去するが、この
とき溝の底部のエツチングストッパ層を完全に除去して
、p−GaAsバッファ層を露出しておかなければ、次
の工程で、p−GaAsバッファ層をメルトバックする
ことが困難となる。したがって、n−AlGaAsエツ
チングストッパ層を除去する場合は、第5図(a)に示
すようなオーバーエツチングの状態になり易い。このよ
うなオーバーエツチングの状態にあるウェハをGa−A
l−As系融液でメルトバックした場合、n AlGa
As電流阻止層がメルトバックされにくいため、第5図
(b)に示すように、nAlGaAsエツチングストッ
パFm トルーGaAsバッファ層とがへこんだ状態に
なる。この状態でp−AlGaAs第3クラッド層およ
びp−GaAsコンタクト層の積層を一 1〇− 行うと、このへこみ部分での結晶の成長状態が悪くなり
、エピタキシャル欠陥が発生し易くなる。
ような問題点が生じる場合がある。ストライプ状溝をエ
ツチングした後、n−AlGaAsエツチングストッパ
層を、例えば、フッ化水素酸水溶液で除去するが、この
とき溝の底部のエツチングストッパ層を完全に除去して
、p−GaAsバッファ層を露出しておかなければ、次
の工程で、p−GaAsバッファ層をメルトバックする
ことが困難となる。したがって、n−AlGaAsエツ
チングストッパ層を除去する場合は、第5図(a)に示
すようなオーバーエツチングの状態になり易い。このよ
うなオーバーエツチングの状態にあるウェハをGa−A
l−As系融液でメルトバックした場合、n AlGa
As電流阻止層がメルトバックされにくいため、第5図
(b)に示すように、nAlGaAsエツチングストッ
パFm トルーGaAsバッファ層とがへこんだ状態に
なる。この状態でp−AlGaAs第3クラッド層およ
びp−GaAsコンタクト層の積層を一 1〇− 行うと、このへこみ部分での結晶の成長状態が悪くなり
、エピタキシャル欠陥が発生し易くなる。
このような問題を解決する手段として、電流阻止層の下
側に、n−GaAsからなる光吸収層を設けてもよい。
側に、n−GaAsからなる光吸収層を設けてもよい。
この光吸収層は、n−GaAsバッファ層とともにメル
トバックするので、エツチングストッパ層のへこみを解
決することが出来る。
トバックするので、エツチングストッパ層のへこみを解
決することが出来る。
(実施例)
以下に、本発明の実施例について説明する。なお、以下
の実施例において、AlGaAsからなる各層のA1組
成比は適宜変更され得る。
の実施例において、AlGaAsからなる各層のA1組
成比は適宜変更され得る。
灸皿匠よ
第1図(a)〜(d)に、本発明による半導体レーザ素
子の一実施例の製造工程を示す。以下に、これらの図に
したがって、本実施例の半導体レーザ素子の製造方法を
説明する。
子の一実施例の製造工程を示す。以下に、これらの図に
したがって、本実施例の半導体レーザ素子の製造方法を
説明する。
(1)n−GaAs基板1上に、n−GaAsバッファ
層、n−Ala、5[IGa[!、51!AS第1クラ
ッド層21、A111.l4Ga11.86AS活性層
3、l) AI[! 5[IGa+!、5[IAS第2
クラッド層22、p−GaAsバッファ層4、n−Al
g、61IGaB、42As工ツチングストツパ層5、
n−AIII、IBGa2.gBAs電流阻止層61、
およびn−GaAs保護層101を、MBE法により順
次積層した(第1図(a))。MBE法は、界面が急峻
であるので、超格子構造を有する活性層を得ることがで
きる。さらに、第1および第2クラッド層に5C11構
造あるいはGAIIJ−3CH構造を形成することがで
きる。
層、n−Ala、5[IGa[!、51!AS第1クラ
ッド層21、A111.l4Ga11.86AS活性層
3、l) AI[! 5[IGa+!、5[IAS第2
クラッド層22、p−GaAsバッファ層4、n−Al
g、61IGaB、42As工ツチングストツパ層5、
n−AIII、IBGa2.gBAs電流阻止層61、
およびn−GaAs保護層101を、MBE法により順
次積層した(第1図(a))。MBE法は、界面が急峻
であるので、超格子構造を有する活性層を得ることがで
きる。さらに、第1および第2クラッド層に5C11構
造あるいはGAIIJ−3CH構造を形成することがで
きる。
しかし、他のエピタキシャル成長法、例えばMOCVD
法、LPE法を用いることも可能である。
法、LPE法を用いることも可能である。
(2)n−GaAs保護層101上に、ストライプ状の
開口部を有するホトレジストパターン102を形成し、
これをエツチングマスクとして、ホトリソグラフィ技術
により、n−GaAs保護層101およびn−Al6,
120ai1.9[IAs電流阻止層61をエツチング
して、n−Al!!、61!Gag、42Asエツチン
グストッパ層5に達するストライプ状の溝を形成した(
第1図(b))。このとき、エツチング液としては、ア
ンモニア水と過酸化水素との混合液などのGaAs選択
エツチング液を用いた。電流阻止層のA1組成比が0.
3以下であれば、このようなエツチング液で電流阻止層
をエツチングすることが可能である。A1組成比が、
03より大きい場合は、エツチング液として、硫酸と過
酸化水素水との混合水溶液、または塩酸水溶液などを用
いる。第1図(b)に示したストライプ状溝の断面形状
はメサ形であるが、逆メサ形であってもよい。
開口部を有するホトレジストパターン102を形成し、
これをエツチングマスクとして、ホトリソグラフィ技術
により、n−GaAs保護層101およびn−Al6,
120ai1.9[IAs電流阻止層61をエツチング
して、n−Al!!、61!Gag、42Asエツチン
グストッパ層5に達するストライプ状の溝を形成した(
第1図(b))。このとき、エツチング液としては、ア
ンモニア水と過酸化水素との混合液などのGaAs選択
エツチング液を用いた。電流阻止層のA1組成比が0.
3以下であれば、このようなエツチング液で電流阻止層
をエツチングすることが可能である。A1組成比が、
03より大きい場合は、エツチング液として、硫酸と過
酸化水素水との混合水溶液、または塩酸水溶液などを用
いる。第1図(b)に示したストライプ状溝の断面形状
はメサ形であるが、逆メサ形であってもよい。
(3)ホトレジストパターン102を除去した後、フッ
化水素酸水溶液などのAlGaAs選択エツチング液に
上記のウェハを浸漬することにより、溝の底部における
n−A 16.6eGaθ、41]As工ツチングスト
ツパ層5を除去した(第1図(C))。このとき、電流
阻止層か同時にエツチングされないように、電流阻止層
のA1組成比は0.40以下であることが好ましい。
化水素酸水溶液などのAlGaAs選択エツチング液に
上記のウェハを浸漬することにより、溝の底部における
n−A 16.6eGaθ、41]As工ツチングスト
ツパ層5を除去した(第1図(C))。このとき、電流
阻止層か同時にエツチングされないように、電流阻止層
のA1組成比は0.40以下であることが好ましい。
(4)上記のウェハをLPE装置内に挿入し、Ga−A
lAs系融液に接触させることにより、GaAs層をメ
ルトバックさせた。AlGaAs層は、たとえA1組成
比が低くてもメルトバックされにくい。したがって、1
−GaAs保護層101および溝の底部におけるp−G
aAsバッファ層4がメルトバックにより、除去された
(第1図(d))。保護層は、必ずしもその全てが除去
される必要はない。溝の底部におけるバッファ層は完全
に除かれて、溝の底部に第2クラッド層が露出すること
か望ましい。しかし、バッファ層が、第2クラッド層お
よび後述の第3図クラッド層と同一の導電型であり、メ
ルトバック後、バッファ層が残存しても、半導体レーザ
素子の直列抵抗が大きくなるような電気的特性の悪化を
引き起こすことがないので、バッファ層の光吸収による
発光量の低下か小さい範囲であれば、多少バッファ層が
残存していてもよい。
lAs系融液に接触させることにより、GaAs層をメ
ルトバックさせた。AlGaAs層は、たとえA1組成
比が低くてもメルトバックされにくい。したがって、1
−GaAs保護層101および溝の底部におけるp−G
aAsバッファ層4がメルトバックにより、除去された
(第1図(d))。保護層は、必ずしもその全てが除去
される必要はない。溝の底部におけるバッファ層は完全
に除かれて、溝の底部に第2クラッド層が露出すること
か望ましい。しかし、バッファ層が、第2クラッド層お
よび後述の第3図クラッド層と同一の導電型であり、メ
ルトバック後、バッファ層が残存しても、半導体レーザ
素子の直列抵抗が大きくなるような電気的特性の悪化を
引き起こすことがないので、バッファ層の光吸収による
発光量の低下か小さい範囲であれば、多少バッファ層が
残存していてもよい。
(5)引き続いて、同一のLPE装置内で、p−Alz
、5sGag 、 5eAs第3クラッド層23および
p−GaAs:Iンタクト層7を順次積層した。さらに
n−GaAs基板1の下面にn側電極92を形成し、p
−GaA sコンタクト層の上面にp(lll’l極9
1を形成して、半導体レーザ素子を得た(第1図(e)
)。
、5sGag 、 5eAs第3クラッド層23および
p−GaAs:Iンタクト層7を順次積層した。さらに
n−GaAs基板1の下面にn側電極92を形成し、p
−GaA sコンタクト層の上面にp(lll’l極9
1を形成して、半導体レーザ素子を得た(第1図(e)
)。
上記のようにして製造された本発明の半導体レーザ素子
は、上記工程(3)でエツチングストッパ層が除去され
た後、空気中に露出されて酸化したpGaAsGaAs
バッファ層aAs保護層とがメルトバ・ツクにより除去
されているのて、工程(5)で第2回目のエピタキシャ
ル成長法を行った際、成長界面近傍に結晶欠陥が生じず
、結晶欠陥に起因する深い準位や非発光再結合中心がな
く、信頼性の高い半導体レーザ素子である。さらに、電
流阻止層がGa−Al−As系融液によってメルトバッ
クされ難いので、メルトバックを行うことによって、溝
の幅が広くなることがなく、同一ウエバ内で素子の閾値
電流値がばらつくなどの問題が生じない。
は、上記工程(3)でエツチングストッパ層が除去され
た後、空気中に露出されて酸化したpGaAsGaAs
バッファ層aAs保護層とがメルトバ・ツクにより除去
されているのて、工程(5)で第2回目のエピタキシャ
ル成長法を行った際、成長界面近傍に結晶欠陥が生じず
、結晶欠陥に起因する深い準位や非発光再結合中心がな
く、信頼性の高い半導体レーザ素子である。さらに、電
流阻止層がGa−Al−As系融液によってメルトバッ
クされ難いので、メルトバックを行うことによって、溝
の幅が広くなることがなく、同一ウエバ内で素子の閾値
電流値がばらつくなどの問題が生じない。
実屓[鳳」−
第2図(a)〜(e)に、本発明の他の半導体レーザ素
子の製造工程を示す。以下に、これらの図にしたがって
、本実施例の半導体レーザ素子の製造方法を説明する。
子の製造工程を示す。以下に、これらの図にしたがって
、本実施例の半導体レーザ素子の製造方法を説明する。
まず、第2図に示すように、n−GaAs基板1上に、
n−GaAsバッファ層、n−Alg、56Ga2,5
2As第1クラッド層21、A16,140al1.B
6As活性層3.1)−All!、 5[IGa[16
[IAS第2クラッド層22、p−GaAsバッファ層
4、p−AlB、63Ga3,4gASエツチングスト
ッパ層5、n−GaAs光吸収層8、n=”!!、21
3GaI]、8[IAS電流素子層61、およびn−G
aAs保護層101を、MBE法により、順次積層した
。電流阻止層のA1組成比は、0.05〜0.40であ
ることが好ましい。
n−GaAsバッファ層、n−Alg、56Ga2,5
2As第1クラッド層21、A16,140al1.B
6As活性層3.1)−All!、 5[IGa[16
[IAS第2クラッド層22、p−GaAsバッファ層
4、p−AlB、63Ga3,4gASエツチングスト
ッパ層5、n−GaAs光吸収層8、n=”!!、21
3GaI]、8[IAS電流素子層61、およびn−G
aAs保護層101を、MBE法により、順次積層した
。電流阻止層のA1組成比は、0.05〜0.40であ
ることが好ましい。
(2)n−GaAs保護層101上に、ストライプ状の
開口部を有するホトレジストパターン102を形成し、
これをエツチングマスクとして、ホトリソグラフィ技術
により、n−GaAs保護層101、n−Al2,22
Ga2.BAs?lfi流阻止層61流上止層61aA
s光吸収層8をエツチングして、り−Alf!、e6G
a6,42ASエソチンゲストツバ層5に達するストラ
イプ状の溝を形成した(第2図(b))。このとき、エ
ツチング液としては、アンモニア水と過酸化水素水との
混合液などのGaAs選択エツチング液を用いる。電流
阻止層のA1組成比が03以下であれば、このようなエ
ツチング液で電流阻止層をエツチングすることが可能で
ある。A1組成比が、 0.3より大きい場合は、電流
阻止層のエツチング液として硫酸と過酸化水素水との混
合水溶液、または塩酸水溶液などを用いる。このときの
溝の形状はメサ形であって逆メサ形であってもよい。
開口部を有するホトレジストパターン102を形成し、
これをエツチングマスクとして、ホトリソグラフィ技術
により、n−GaAs保護層101、n−Al2,22
Ga2.BAs?lfi流阻止層61流上止層61aA
s光吸収層8をエツチングして、り−Alf!、e6G
a6,42ASエソチンゲストツバ層5に達するストラ
イプ状の溝を形成した(第2図(b))。このとき、エ
ツチング液としては、アンモニア水と過酸化水素水との
混合液などのGaAs選択エツチング液を用いる。電流
阻止層のA1組成比が03以下であれば、このようなエ
ツチング液で電流阻止層をエツチングすることが可能で
ある。A1組成比が、 0.3より大きい場合は、電流
阻止層のエツチング液として硫酸と過酸化水素水との混
合水溶液、または塩酸水溶液などを用いる。このときの
溝の形状はメサ形であって逆メサ形であってもよい。
(3)ホトレジストパターン102を除去した後、フ−
15= フ化水素酸水溶液などのAlGaAs選択エツチング液
に上記のウェハを浸漬することにより、溝の底部におけ
るp”e、61!Gata、4゜Asエツチングストッ
パ層5を除去した(第2図(C))。
15= フ化水素酸水溶液などのAlGaAs選択エツチング液
に上記のウェハを浸漬することにより、溝の底部におけ
るp”e、61!Gata、4゜Asエツチングストッ
パ層5を除去した(第2図(C))。
(4)上記ウェハをLPE装置内に挿入し、Ga−AI
−As系融液に接触させると、GaAs層がメルトバッ
クすする。AlGaAs層は、たとえA1組成比が低く
てもメルトバックしない。したがって、n−GaAs保
護層101 、n−GaAs光吸収層8、および溝の底
部におけるn−GaAsバッファ層4がメルトバックす
る。上記工程(3)て、p−Alu、eBGal!、a
eASエツチングストッパ層5が、過剰にエツチングさ
れて、溝の側部におけるl) A’i1.62Gall
、42AS工ツチングストツバ層5にへこみがある場合
、この工程でn−GaAs光吸収層8がメルトバックに
よって後退し、I)−A1.!、a[IGae、4eA
s工ツチングストツパ層5のへこみが解消される(第2
図(d))。
−As系融液に接触させると、GaAs層がメルトバッ
クすする。AlGaAs層は、たとえA1組成比が低く
てもメルトバックしない。したがって、n−GaAs保
護層101 、n−GaAs光吸収層8、および溝の底
部におけるn−GaAsバッファ層4がメルトバックす
る。上記工程(3)て、p−Alu、eBGal!、a
eASエツチングストッパ層5が、過剰にエツチングさ
れて、溝の側部におけるl) A’i1.62Gall
、42AS工ツチングストツバ層5にへこみがある場合
、この工程でn−GaAs光吸収層8がメルトバックに
よって後退し、I)−A1.!、a[IGae、4eA
s工ツチングストツパ層5のへこみが解消される(第2
図(d))。
(5)引き続いて、同一のLPE装置内で、り−s、5
sGa1!、5!IAS第3クラッド層23およびp−
GaAsDンタクト層7を順次積層した。さらにn−G
aAs基板1の下面にn側電極92を形成し、p−Ga
Asコンタクト層の上面にp側電極91を形成して、半
導体レーザ素子を得た(第2図(e))。
sGa1!、5!IAS第3クラッド層23およびp−
GaAsDンタクト層7を順次積層した。さらにn−G
aAs基板1の下面にn側電極92を形成し、p−Ga
Asコンタクト層の上面にp側電極91を形成して、半
導体レーザ素子を得た(第2図(e))。
このようにして得られた本実施例の半導体レーザ素子は
、電流阻止層の下側に、Ga−A l−As系融液によ
ってメルトバックしやすいn−GaAs光吸収層を有す
る。そのため、電流阻止層のA1組成比が大きい場合、
エツチングストッパ層のオーバーエツチングに起因して
電流阻止層の下に生じる、溝側部のエツチングストッパ
層とバッファ層とのへこみがない。したがって、このへ
こみ部分で生じやすい結晶成長の不良がなく、信頼性の
高い半導体レザ素子である。
、電流阻止層の下側に、Ga−A l−As系融液によ
ってメルトバックしやすいn−GaAs光吸収層を有す
る。そのため、電流阻止層のA1組成比が大きい場合、
エツチングストッパ層のオーバーエツチングに起因して
電流阻止層の下に生じる、溝側部のエツチングストッパ
層とバッファ層とのへこみがない。したがって、このへ
こみ部分で生じやすい結晶成長の不良がなく、信頼性の
高い半導体レザ素子である。
(発明の効果)
このように本発明のAlGaAs系半導体レーザ素子は
、結晶欠陥に起因する活性層近傍の温度上昇や発光量の
低下がなく、電流注入路の幅にばらつきがない。そして
、本発明の製造方法によれば、このような信頼性の高い
AlGaAs系半導体レーザ素子が、歩留り良く製造さ
れ得る。
、結晶欠陥に起因する活性層近傍の温度上昇や発光量の
低下がなく、電流注入路の幅にばらつきがない。そして
、本発明の製造方法によれば、このような信頼性の高い
AlGaAs系半導体レーザ素子が、歩留り良く製造さ
れ得る。
=17
迭−一図jド11隼L」咋咀
第1図(a)〜(e)は、本発明による半導体レーザ素
子の一実施例の製造方法を示す断面図、第2図(a)〜
(e)は、本発明による半導体レーザ素子の他の実施例
の製造方法を示す断面図、第3図(a)〜(c)および
第4図(a)〜(e)は、いずれも従来の半導体レーザ
素子の製造方法を示す断面図、第5図(a)〜(b)は
、第1図(a)〜(e)の半導体レーザ素子の製造方法
において、電流阻止層62のA1組成比が大きい場合に
生じる問題点を示す断面図である。
子の一実施例の製造方法を示す断面図、第2図(a)〜
(e)は、本発明による半導体レーザ素子の他の実施例
の製造方法を示す断面図、第3図(a)〜(c)および
第4図(a)〜(e)は、いずれも従来の半導体レーザ
素子の製造方法を示す断面図、第5図(a)〜(b)は
、第1図(a)〜(e)の半導体レーザ素子の製造方法
において、電流阻止層62のA1組成比が大きい場合に
生じる問題点を示す断面図である。
1−n−GaAs基板、21・・n−AlGaAs第1
クラッド層、22− p−AlGaAs第2クラッド層
、23 ・p−Δ1GaAs第3クラッド層、3・・・
AlGaAs活性層、4・・・p−GaAsバッファ層
、5・・・p−AlGaAsエツチングストッパ層、6
1− n−A lGaAs電流阻止層、62− n−G
aAs?4流阻止層、7・・・p−GaAsコンタクト
層、8・・・光吸収層、91・・・p側電極、92==
n側電極、101−n−GaAs保護層、102・・・
ホトレンストパターン。
クラッド層、22− p−AlGaAs第2クラッド層
、23 ・p−Δ1GaAs第3クラッド層、3・・・
AlGaAs活性層、4・・・p−GaAsバッファ層
、5・・・p−AlGaAsエツチングストッパ層、6
1− n−A lGaAs電流阻止層、62− n−G
aAs?4流阻止層、7・・・p−GaAsコンタクト
層、8・・・光吸収層、91・・・p側電極、92==
n側電極、101−n−GaAs保護層、102・・・
ホトレンストパターン。
以上
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、半導体基板の上方に順次形成された、n−AlGa
As第1クラッド層、AlGaAs活性層、p−AlG
aAs第2クラッド層、および電流阻止層を含む積層構
造を有する半導体レーザ素子であって、 該電流阻止層がn−AlGaAsからなり、ストライプ
状の電流注入路を構成する、 半導体レーザ素子。 2、前記電流阻止層の下側に、n−GaAsからなる光
吸収層を有する、請求項1に記載の半導体レーザ素子。 3、n−GaAs基板上に、n−AlGaAs第1クラ
ッド層、AlGaAs活性層、p−AlGaAs第2ク
ラッド層、p−GaAsバッファ層、n−AlGaAs
エッチングストッパ層、n−AlGaAs電流阻止層お
よびn−GaAs保護層をエピタキシャル成長法により
順次積層する工程と; 該n−GaAs保護層とn−AlGaAs電流阻止層と
をエッチングしてストライプ状の溝を形成する工程と;
該ストライプ状溝の底部における該n−AlGaAsエ
ッチングストッパ層を除去する工程と; 該ストライプ状溝の底部における該p−GaAsバッフ
ァ層およびn−GaAs保護層の少なくとも一部を、メ
ルトバックにより除去する工程と; 引き続いて、p−AlGaAs第3クラッド層およびp
−GaAsコンタクト層をエピタキシャル成長法により
順次積層する工程と;を包含する半導体レーザ素子の製
造方法。 4、前記n−AlGaAsエッチングストッパ層とn−
AlGaAs電流阻止層とを積層する工程において、該
n−AlGaAs電流阻止層の下側にn−GaAs光吸
収層を積層し、そして、前記ストライプ状の溝を形成す
る工程において、前記n−GaAs保護層、該n−Ga
As光吸収層およびn−AlGaAs電流阻止層とをエ
ッチングする、前記請求項3に記載の半導体レーザ素子
の製造方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2099012A JP2547464B2 (ja) | 1990-04-13 | 1990-04-13 | 半導体レーザ素子の製造方法 |
US07/685,415 US5111470A (en) | 1990-04-13 | 1991-04-12 | Semiconductor laser device and a method of fabricating the same |
DE91303258T DE69100963T2 (de) | 1990-04-13 | 1991-04-12 | Herstellungsmethode für eine Halbleiterlaser-Vorrichtung. |
EP91303258A EP0452146B1 (en) | 1990-04-13 | 1991-04-12 | Method of fabricating a semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2099012A JP2547464B2 (ja) | 1990-04-13 | 1990-04-13 | 半導体レーザ素子の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03296290A true JPH03296290A (ja) | 1991-12-26 |
JP2547464B2 JP2547464B2 (ja) | 1996-10-23 |
Family
ID=14235194
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2099012A Expired - Fee Related JP2547464B2 (ja) | 1990-04-13 | 1990-04-13 | 半導体レーザ素子の製造方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5111470A (ja) |
EP (1) | EP0452146B1 (ja) |
JP (1) | JP2547464B2 (ja) |
DE (1) | DE69100963T2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5175740A (en) * | 1991-07-24 | 1992-12-29 | Gte Laboratories Incorporated | Semiconductor laser and method of fabricating same |
JPH06314841A (ja) * | 1993-04-28 | 1994-11-08 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ及びその製造方法 |
JP3489878B2 (ja) * | 1993-10-22 | 2004-01-26 | シャープ株式会社 | 半導体レーザ素子およびその自励発振強度の調整方法 |
EP0695007B1 (en) * | 1994-07-04 | 2000-06-14 | Mitsubishi Chemical Corporation | Semiconductor device and its fabrication process |
JPH08222815A (ja) * | 1994-12-13 | 1996-08-30 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置の製造方法、及び半導体レーザ装置 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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