JPH04115589A - 半導体レーザ製造方法 - Google Patents
半導体レーザ製造方法Info
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- JPH04115589A JPH04115589A JP23480490A JP23480490A JPH04115589A JP H04115589 A JPH04115589 A JP H04115589A JP 23480490 A JP23480490 A JP 23480490A JP 23480490 A JP23480490 A JP 23480490A JP H04115589 A JPH04115589 A JP H04115589A
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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。
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、光通信などに用いられる、半導体レーザの製
造方法に関する。
造方法に関する。
光通信などの光源として用いられる半導体レーザの構造
には、用途に応じてさまざまな種類のものがあるが、Ｇ
ｂ ／ ｓ帯での高速変調を可能にするためには、素
子の容量を低減する必要がある。
には、用途に応じてさまざまな種類のものがあるが、Ｇ
ｂ ／ ｓ帯での高速変調を可能にするためには、素
子の容量を低減する必要がある。
その一つの方法として、高抵抗半導体を利用したものが
ある。
ある。
従来の高抵抗半導体を利用した半導体レーザの構造を第
３図（ａ）、 （ｂ）に示す。第３図（ａ）はあらかじ
めＩｎＰ基板１上に高抵抗ＩｎＰ層２（一般にはＦｅド
ープ）を成長し、エツチングにより溝を形成してから、
ＩｎＧａＡｓＰ活性層４を含むダブルヘテロ（Ｄ Ｈ）
構造を成長し、溝内に活性層を埋め込んでいる。結晶成
長には液相エビタキになることから、ＢＣ（ベリード・
タレセント）構造と呼ばれることが多い。ＬＰＥ特有の
成長機構から、活性層４が溝の内外で接触せず、高抵抗
ＩｎＰ層２により素子容量を低減して高速変調を実現す
るとともに、電流を効果的に狭窄して高出力動作を達成
している。なお、高抵抗ＩｎＰにＦｅドープを用いる場
合、Ｆｅはアクセフリとして働くため、注入された電子
は捕獲するものの、正孔は捕獲せず、電子と再結合して
電流として流れてしまうという、ダブル・インジェクシ
ョンの効果が指摘されている。これを防ぐためにｐ型Ｉ
ｎＰ基板１と高抵抗ＩｎＰ層２の間にｎ型ＩｎＰ層を挿
入して漏れ電流を抑制する構造が検討されており、波長
１．３μｍのＩ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ Ｐ ／ Ｉ ｎ
Ｐ半導体レーザにおいて、１８０ｍＷの最大光出力が
報告されている（Ｈ，Ｈｏｒｉｋａｗａ ｅｔ ａｌ、
、ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、５
４．１９８９、ｐ、１０７７）。なお、１ｎＰ基板がｎ
型の場合は、もともと高抵抗ＩｎＰ層はｎ型ＩｎＰには
さまれるので、特に新しい層を付は加える必要はない。
３図（ａ）、 （ｂ）に示す。第３図（ａ）はあらかじ
めＩｎＰ基板１上に高抵抗ＩｎＰ層２（一般にはＦｅド
ープ）を成長し、エツチングにより溝を形成してから、
ＩｎＧａＡｓＰ活性層４を含むダブルヘテロ（Ｄ Ｈ）
構造を成長し、溝内に活性層を埋め込んでいる。結晶成
長には液相エビタキになることから、ＢＣ（ベリード・
タレセント）構造と呼ばれることが多い。ＬＰＥ特有の
成長機構から、活性層４が溝の内外で接触せず、高抵抗
ＩｎＰ層２により素子容量を低減して高速変調を実現す
るとともに、電流を効果的に狭窄して高出力動作を達成
している。なお、高抵抗ＩｎＰにＦｅドープを用いる場
合、Ｆｅはアクセフリとして働くため、注入された電子
は捕獲するものの、正孔は捕獲せず、電子と再結合して
電流として流れてしまうという、ダブル・インジェクシ
ョンの効果が指摘されている。これを防ぐためにｐ型Ｉ
ｎＰ基板１と高抵抗ＩｎＰ層２の間にｎ型ＩｎＰ層を挿
入して漏れ電流を抑制する構造が検討されており、波長
１．３μｍのＩ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ Ｐ ／ Ｉ ｎ
Ｐ半導体レーザにおいて、１８０ｍＷの最大光出力が
報告されている（Ｈ，Ｈｏｒｉｋａｗａ ｅｔ ａｌ、
、ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、５
４．１９８９、ｐ、１０７７）。なお、１ｎＰ基板がｎ
型の場合は、もともと高抵抗ＩｎＰ層はｎ型ＩｎＰには
さまれるので、特に新しい層を付は加える必要はない。
第３図（ｂ）はメサエッチングしたＤＨ構造に、高抵抗
ＩｎＰ層２を埋め込み成長した、高抵抗埋め込み（ＳＩ
−ＢＨ）構造である。本構造は、ＬＰＥでなくても、大
面積均一成長が可能で、生産性に優れた、有機金属気相
成長法（ＭＯＶＰＥ ：メタル・オーガニック・ヴエイ
パー・フェイズ・エピタキシー）でも作製可能である。
ＩｎＰ層２を埋め込み成長した、高抵抗埋め込み（ＳＩ
−ＢＨ）構造である。本構造は、ＬＰＥでなくても、大
面積均一成長が可能で、生産性に優れた、有機金属気相
成長法（ＭＯＶＰＥ ：メタル・オーガニック・ヴエイ
パー・フェイズ・エピタキシー）でも作製可能である。
また、本構造は、単一モード波長で発振する、分布帰還
型（ＤＦＢ）半導体レーザにも適用可能である。なお、
第３図（ａ）と同様に、ｎ型ＩｎＰ層を高抵抗ＩｎＰ層
２とｐ型ＩｎＰ層８の間に挿入して漏り電流を抑制する
試みもなされている。
型（ＤＦＢ）半導体レーザにも適用可能である。なお、
第３図（ａ）と同様に、ｎ型ＩｎＰ層を高抵抗ＩｎＰ層
２とｐ型ＩｎＰ層８の間に挿入して漏り電流を抑制する
試みもなされている。
最大光出力の点で、第３図（ａ）のＢＣ構造の方が、第
３図（ｂ）のＳ Ｉ −ＢＨ構造に比べて優れた結果が
出ている。この理由として、ｐ型基板を用いることが可
能なこと、および、高抵抗層を平坦な基板上に成長する
ことにより、高抵抗層の結晶性が優れることなどが考え
られる。一方、ＢＣ構造の欠点としては、ＬＰＩでしか
成長できないこと、ＤＦＢ構造にできないことが挙げら
れる。そのため、両者の特徴を合わせ持つ半導体レーザ
が求められていた。
３図（ｂ）のＳ Ｉ −ＢＨ構造に比べて優れた結果が
出ている。この理由として、ｐ型基板を用いることが可
能なこと、および、高抵抗層を平坦な基板上に成長する
ことにより、高抵抗層の結晶性が優れることなどが考え
られる。一方、ＢＣ構造の欠点としては、ＬＰＩでしか
成長できないこと、ＤＦＢ構造にできないことが挙げら
れる。そのため、両者の特徴を合わせ持つ半導体レーザ
が求められていた。
本発明の目的は高出力動作が可能で、がっＤＦＢ構造も
適用できるような比較的平坦な活性層を有し、高歩留り
な半導体レーザを製造するための方法を提供することに
ある。
適用できるような比較的平坦な活性層を有し、高歩留り
な半導体レーザを製造するための方法を提供することに
ある。
上記の課題を解決する半導体レーザの製造方法は、
第１導電型半導体基板上に、少なくとも高抵抗半導体層
を成長する工程と、成長した半導体層表面に、誘電体膜
などの薄膜を近接した２本のストライプ状に形成する工
程と、前記薄膜が形成されていない領域をエツチングし
て、少なくとも前記高抵抗半導体層を除去して溝を形成
する工程と、少なくとも第１導電型半導体層、半導体活
性層。
を成長する工程と、成長した半導体層表面に、誘電体膜
などの薄膜を近接した２本のストライプ状に形成する工
程と、前記薄膜が形成されていない領域をエツチングし
て、少なくとも前記高抵抗半導体層を除去して溝を形成
する工程と、少なくとも第１導電型半導体層、半導体活
性層。
第２導電型半導体層を含むダブルヘテロ構造を前記溝部
に選択的に成長する工程と、全面に第２導用いること、
ならびに前記半導体活性層が前記薄膜ストライプと同一
平面上、またはそれより上部に位置し、平坦な断面を有
することを特徴とする、半導体レーザの製造方法、とい
うものである。
に選択的に成長する工程と、全面に第２導用いること、
ならびに前記半導体活性層が前記薄膜ストライプと同一
平面上、またはそれより上部に位置し、平坦な断面を有
することを特徴とする、半導体レーザの製造方法、とい
うものである。
第２図に、（１００）方位ＩｎＰ基板１上に〈０１１〉
方向に形成した側面が垂直な溝を、ＩｎＰ層１１および
Ｉ ｎＧａＡｓＰ層１２で交互に埋め込んだ構造の断面
図を表わす。結晶成長にはＭＯＶＰＥ法を用いた。溝の
底部が平坦な（１００）面の場合、比較的平坦に埋め込
まれていくが、側面では屈曲した形状となり、活性層と
して使用できる状態にはない。しかし、ＩｎＰ基板１の
表面との同一平面上ではほとんど平坦となる。さらに成
長を続行すると、（１１１） Ｂ面が形成され、（１０
０）面の占める割合は減少していく。このように、ＭＯ
ＶＰＥ法を用いても、活性層を溝の上部に設けることに
より、半導体レーザ構造への適用が可能であり、ＤＦＢ
レーサへの展開も容易である。
方向に形成した側面が垂直な溝を、ＩｎＰ層１１および
Ｉ ｎＧａＡｓＰ層１２で交互に埋め込んだ構造の断面
図を表わす。結晶成長にはＭＯＶＰＥ法を用いた。溝の
底部が平坦な（１００）面の場合、比較的平坦に埋め込
まれていくが、側面では屈曲した形状となり、活性層と
して使用できる状態にはない。しかし、ＩｎＰ基板１の
表面との同一平面上ではほとんど平坦となる。さらに成
長を続行すると、（１１１） Ｂ面が形成され、（１０
０）面の占める割合は減少していく。このように、ＭＯ
ＶＰＥ法を用いても、活性層を溝の上部に設けることに
より、半導体レーザ構造への適用が可能であり、ＤＦＢ
レーサへの展開も容易である。
以下、本発明を用いて実際に半導体レーザを作製した結
果について述べる。第１図は作製工程を示す図である。
果について述べる。第１図は作製工程を示す図である。
まず、（１００）方位のｐ型ＩｎＰ基板１ （キャリア
濃度Ｉ Ｘ １０ ”ｃｔｎ−り上に、ＭＯＶＰＥ法に
より、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰｚッチングストップ層１０（
波長１．１５μｍ組成、キャリア濃度Ｉ Ｘ １０ ”
ｃｍ−３、層厚０．０１μｍ）、Ｆｅドープ高抵抗Ｉｎ
Ｐ層２（層厚２μｍ、抵抗率１×１０９Ω・ｃｍ）を成
長した。次に、５ｉ０２膜２１ （膜厚０．２μｍ）を
形成し、＜０１１＞方向に幅２０μｍ１間隔２μｍのダ
ブルスドライブ状に加工した（第１図（ａ））。続いて
、塩酸と燐酸の混合液を用いて、高抵抗ＩｎＰ層をエツ
チングした。
濃度Ｉ Ｘ １０ ”ｃｔｎ−り上に、ＭＯＶＰＥ法に
より、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰｚッチングストップ層１０（
波長１．１５μｍ組成、キャリア濃度Ｉ Ｘ １０ ”
ｃｍ−３、層厚０．０１μｍ）、Ｆｅドープ高抵抗Ｉｎ
Ｐ層２（層厚２μｍ、抵抗率１×１０９Ω・ｃｍ）を成
長した。次に、５ｉ０２膜２１ （膜厚０．２μｍ）を
形成し、＜０１１＞方向に幅２０μｍ１間隔２μｍのダ
ブルスドライブ状に加工した（第１図（ａ））。続いて
、塩酸と燐酸の混合液を用いて、高抵抗ＩｎＰ層をエツ
チングした。
底面は（１００）面となってＩ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ
Ｐ ：ｘ−ッチングストップ層１０が露出した（第１図
（ｂ））。
Ｐ ：ｘ−ッチングストップ層１０が露出した（第１図
（ｂ））。
次に、ｐ型ＩｎＰクラッド層３（キャリア濃度５Ｘ１０
１７ｃｍ−３、層厚２μｍ、ＩｎＧａＡｓＰ活性層４（
波長１．３μｍ組成、層厚０．１μｍ）、ｎ型ＩｎＰク
ラッド層５（キャリア濃度ｌＸｌ０”ｃｍ−３、層厚０
．２μｍ）を溝部に埋め込み成長した。
１７ｃｍ−３、層厚２μｍ、ＩｎＧａＡｓＰ活性層４（
波長１．３μｍ組成、層厚０．１μｍ）、ｎ型ＩｎＰク
ラッド層５（キャリア濃度ｌＸｌ０”ｃｍ−３、層厚０
．２μｍ）を溝部に埋め込み成長した。
活性層４はほぼ基板１の表面と同一平面上に位置し、平
坦であった（第１図（Ｃ））。最後にＳ ＩＯ２膜２１
を除去し、ｎ型ＩｎＰ層６（キャリア濃度Ｉ Ｘ １０
”ｃｍ−３、層厚１．５ ｐ ｍ）を成長した（第１
図（ｄ乃。こうして成長した後は、メサエッチングを基
板ｌまで施してから、５ｉｎ２膜を形成し、活性層４の
直上７μｍ幅の部分を窓開けして、ｐ側パッド電極２２
を蒸着した。さらに基板研磨後、ｎ側電極２３を蒸着し
た（第１図（ｅ））。
坦であった（第１図（Ｃ））。最後にＳ ＩＯ２膜２１
を除去し、ｎ型ＩｎＰ層６（キャリア濃度Ｉ Ｘ １０
”ｃｍ−３、層厚１．５ ｐ ｍ）を成長した（第１
図（ｄ乃。こうして成長した後は、メサエッチングを基
板ｌまで施してから、５ｉｎ２膜を形成し、活性層４の
直上７μｍ幅の部分を窓開けして、ｐ側パッド電極２２
を蒸着した。さらに基板研磨後、ｎ側電極２３を蒸着し
た（第１図（ｅ））。
こうして作製したレーザは共振器長３００μｍで評価し
た。しきい値電流は平均１８ｍＡで、最大光出力はｌｏ
ｏｍＷであった。また、高抵抗ＩｎＰ層２とＩｎＧａＡ
ｓＰエツチングスト７７層１０の間に、ｎ型ＩｎＰ層（
キャリア濃度４Ｘ１０”ｃｍ−３、層厚０．８μｍ）を
はさみ、同様に活性層４が基板１と同一平面にくるよう
にｐ型ＩｎＰクラッド層３の層厚を制御した素子を作製
したところ、しきい値電流平均１５ｍＡ、最大光出力１
９０ｍＷを得た。また、最大変調帯域として、１６ＧＩ
（ｚを得た。これらの結果はＬＰＥ成長成長レーザで報
告されている値と同等以上であり、大面積で均一成長が
可能なＭＯＶＰＥ法を用いて、高速性、高出力性に優れ
た半導体レーザが容易に作製できることが確認された。
た。しきい値電流は平均１８ｍＡで、最大光出力はｌｏ
ｏｍＷであった。また、高抵抗ＩｎＰ層２とＩｎＧａＡ
ｓＰエツチングスト７７層１０の間に、ｎ型ＩｎＰ層（
キャリア濃度４Ｘ１０”ｃｍ−３、層厚０．８μｍ）を
はさみ、同様に活性層４が基板１と同一平面にくるよう
にｐ型ＩｎＰクラッド層３の層厚を制御した素子を作製
したところ、しきい値電流平均１５ｍＡ、最大光出力１
９０ｍＷを得た。また、最大変調帯域として、１６ＧＩ
（ｚを得た。これらの結果はＬＰＥ成長成長レーザで報
告されている値と同等以上であり、大面積で均一成長が
可能なＭＯＶＰＥ法を用いて、高速性、高出力性に優れ
た半導体レーザが容易に作製できることが確認された。
なお、活性層の上にガイド層を設け、その上にグレーテ
ィングを形成すれば、ＤＦＢレーザも製造可能である。
ィングを形成すれば、ＤＦＢレーザも製造可能である。
上記のレーザ構造において素子の特性歩留りは従来型Ｂ
Ｃレーザが約３０％であったのに対し、本発明では７０
％と大幅に向上した。
Ｃレーザが約３０％であったのに対し、本発明では７０
％と大幅に向上した。
以上述べたように、本発明を用いることにより、高速性
に優れた光通信用半導体レーザを大量に製造することが
可能となった。
に優れた光通信用半導体レーザを大量に製造することが
可能となった。
第１図は本発明の半導体レーザの製造工程を表わす図で
ある。第２図は本発明の原理を表わす、溝を形成した半
導体に埋め込み成長した様子を示した断面図である。第
３図は従来の高抵抗半導体を用いた半導体レーザの構造
を表わす断面図である。 図中、１・・・・・・ｐ型ＩｎＰ基板、２・・・・・・
高抵抗ＩｎＰ層、３・・・・・・ｐ型ＩｎＰクラッド層
、４・・・・・・ＩｎＧａＡｓＰ活性層、５・・・・・
・ｎ型ＩｎＰクラッド層、６・・・・・・ｎ型ＩｎＰ層
、８・・・・・・ｐ型ＩｎＰ層、１０・・・・・・ｐ
型Ｉ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ Ｐエツチングストラフ層、
ｌ １− Ｉ ｎ Ｐ層、１２−Ｉ ｎＧａＡ ｓ Ｐ
層、２１・・・・・・ＳｉＯ２膜、２２・・・・・・ｐ
側電極、２３・・・・・・ｎ側電極、である。 代理人 弁理士 内 原 晋 井 凹
ある。第２図は本発明の原理を表わす、溝を形成した半
導体に埋め込み成長した様子を示した断面図である。第
３図は従来の高抵抗半導体を用いた半導体レーザの構造
を表わす断面図である。 図中、１・・・・・・ｐ型ＩｎＰ基板、２・・・・・・
高抵抗ＩｎＰ層、３・・・・・・ｐ型ＩｎＰクラッド層
、４・・・・・・ＩｎＧａＡｓＰ活性層、５・・・・・
・ｎ型ＩｎＰクラッド層、６・・・・・・ｎ型ＩｎＰ層
、８・・・・・・ｐ型ＩｎＰ層、１０・・・・・・ｐ
型Ｉ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ Ｐエツチングストラフ層、
ｌ １− Ｉ ｎ Ｐ層、１２−Ｉ ｎＧａＡ ｓ Ｐ
層、２１・・・・・・ＳｉＯ２膜、２２・・・・・・ｐ
側電極、２３・・・・・・ｎ側電極、である。 代理人 弁理士 内 原 晋 井 凹
Claims (1)
- 第１導電型半導体基板上に、少なくとも高抵抗半導体層
を成長する工程と、成長した半導体層表面に、誘電体膜
などの薄膜を近接した２本のストライプ状に形成する工
程と、前記薄膜が形成されていない領域をエッチングし
て、少なくとも前記高抵抗半導体層を除去して溝を形成
する工程と、少なくとも第１導電型半導体層、半導体活
性層、第２導電型半導体層を含むダブルヘテロ構造を前
記溝部に選択的に成長する工程と、全面に第２導電型半
導体層を成長する工程からなる、半導体レーザの製造方
法において、結晶成長に気相成長法を用いること、なら
びに前記半導体活性層が前記薄膜ストライプと同一平面
上、またはそれより上部に位置し、平坦な断面を有する
ことを特徴とする、半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23480490A JPH04115589A (ja) | 1990-09-05 | 1990-09-05 | 半導体レーザ製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23480490A JPH04115589A (ja) | 1990-09-05 | 1990-09-05 | 半導体レーザ製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04115589A true JPH04115589A (ja) | 1992-04-16 |
Family
ID=16976649
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23480490A Pending JPH04115589A (ja) | 1990-09-05 | 1990-09-05 | 半導体レーザ製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04115589A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6281782A (ja) * | 1985-10-07 | 1987-04-15 | Fujitsu Ltd | 半導体発光装置 |
| JPS63187A (ja) * | 1986-06-19 | 1988-01-05 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体レ−ザ及びその製造方法 |
-
1990
- 1990-09-05 JP JP23480490A patent/JPH04115589A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6281782A (ja) * | 1985-10-07 | 1987-04-15 | Fujitsu Ltd | 半導体発光装置 |
| JPS63187A (ja) * | 1986-06-19 | 1988-01-05 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体レ−ザ及びその製造方法 |
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