JPH04206985A - 光半導体素子の製造方法 - Google Patents
光半導体素子の製造方法Info
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- JPH04206985A JPH04206985A JP33917490A JP33917490A JPH04206985A JP H04206985 A JPH04206985 A JP H04206985A JP 33917490 A JP33917490 A JP 33917490A JP 33917490 A JP33917490 A JP 33917490A JP H04206985 A JPH04206985 A JP H04206985A
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
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、光情報処理などに用いられる、半導
体レーザや光導波路などの単体、あるいはそれらを集積
した光半導体素子の製造方法に関する。
体レーザや光導波路などの単体、あるいはそれらを集積
した光半導体素子の製造方法に関する。
（従来の技術）
光通信などに用いられる半導体レーザの構造としては、
埋め込みへテロ構造（Ｂ Ｈ）が−船釣である。
埋め込みへテロ構造（Ｂ Ｈ）が−船釣である。
例えば、代表的な埋め込み構造半導体レーザである、２
重チャンネルプレーナ埋め込みへテロ楕造（ＤＣ−ＰＢ
Ｈ）半導体レーザの作製プロセスを第２図に示す。この
作製プロセスでは、ｎ−Ｔｎ Ｐ基板１の上にｎ−Ｉｎ
Ｐクラッド層２、ＩｎＧａＡｓＰ活性層３、ｐ −Ｉ
ｎ、 Ｐクラッド層４を成長しな（ａ）後、レジスト膜
２２を２木のス１〜ライブ状にパターニングし、メサエ
ッチングを行う（ｂ）、そしてｐ−１ｎ Ｐ ７’ ０
ツク層７、ｎ−ＴｎＰブロック層８．、ｐ−ＴｎＰ層
５およびＰｌ−ＴｎＧａＡｓＰキャップ層６を全面に成
長し、最後にＰ側電極３２およびｎ側電極３３を形成す
る（ｃ）。この構造は、埋め込み領域を一般的なｐｎｐ
ｎザイリスタ８ｍとするたけでなく、活性層を間に挿入
して耐圧を高めているなめ、高出力、高効率動作か実現
できるという特徴をもつ。たたし、結晶成長は液相エピ
タキシャル成長法（ＬＰＥ）に限定される。また、第３
１２１は、埋め込みリッジ構造半導体レーザの作製プロ
セス図であり、タプルへテロ（Ｄ Ｈ）構造を成長した
（ ａ、 ）後、Ｓ ｊ Ｏ２膜ストライプ２３を形成
し、活性層３の下までメ→ノ゛エツチングしブご（ｂ）
後、全面にｐ−ＩｎＰクラッド９５ Ｐ” −Ｉ ｎ
、ＧａＡｓ Ｐキャップ層６を成長している（Ｃ）。こ
の構造は、ｐｎホモ接合で電流をブロックしている。
重チャンネルプレーナ埋め込みへテロ楕造（ＤＣ−ＰＢ
Ｈ）半導体レーザの作製プロセスを第２図に示す。この
作製プロセスでは、ｎ−Ｔｎ Ｐ基板１の上にｎ−Ｉｎ
Ｐクラッド層２、ＩｎＧａＡｓＰ活性層３、ｐ −Ｉ
ｎ、 Ｐクラッド層４を成長しな（ａ）後、レジスト膜
２２を２木のス１〜ライブ状にパターニングし、メサエ
ッチングを行う（ｂ）、そしてｐ−１ｎ Ｐ ７’ ０
ツク層７、ｎ−ＴｎＰブロック層８．、ｐ−ＴｎＰ層
５およびＰｌ−ＴｎＧａＡｓＰキャップ層６を全面に成
長し、最後にＰ側電極３２およびｎ側電極３３を形成す
る（ｃ）。この構造は、埋め込み領域を一般的なｐｎｐ
ｎザイリスタ８ｍとするたけでなく、活性層を間に挿入
して耐圧を高めているなめ、高出力、高効率動作か実現
できるという特徴をもつ。たたし、結晶成長は液相エピ
タキシャル成長法（ＬＰＥ）に限定される。また、第３
１２１は、埋め込みリッジ構造半導体レーザの作製プロ
セス図であり、タプルへテロ（Ｄ Ｈ）構造を成長した
（ ａ、 ）後、Ｓ ｊ Ｏ２膜ストライプ２３を形成
し、活性層３の下までメ→ノ゛エツチングしブご（ｂ）
後、全面にｐ−ＩｎＰクラッド９５ Ｐ” −Ｉ ｎ
、ＧａＡｓ Ｐキャップ層６を成長している（Ｃ）。こ
の構造は、ｐｎホモ接合で電流をブロックしている。
（発明が解決しようとする課題）
このような半導体レーザを制御性、再現性よく作製する
には、層構造を精密に制御することが重要である。層厚
はＭＯＶＰＥなどの気相成長法を用いれは充分に制御か
可能である。しかし、活性層幅は従来Ｓ ｉ、 ０２膜
などをマスクとして用いたメサエッチングにより制御し
ており、メサエッヂンクではザイドエツヂンクなどによ
り充分な制御性が得られない。
には、層構造を精密に制御することが重要である。層厚
はＭＯＶＰＥなどの気相成長法を用いれは充分に制御か
可能である。しかし、活性層幅は従来Ｓ ｉ、 ０２膜
などをマスクとして用いたメサエッチングにより制御し
ており、メサエッヂンクではザイドエツヂンクなどによ
り充分な制御性が得られない。
これらのメサエッチングにおいて、レジスト膜としての
ＳｉＯ□膜の幅が丁確な設計値になっていても、メサ構
造のばらつきや活性層エッヂツク時のザイドエツヂンク
により、活性層幅はばらついてしまう。特に２インチ基
板などの大口径ウェハを用いたプロセスではウェハ面内
のばらつきはかなり大きくなる。活性層、導波路幅のば
らつきはしきい値電流、発振波長、ビームパターンなど
の索子特性に影響を与−えるから、素子の歩留まりを低
下させるだけでなく、設計通りの動作が得られにくいな
どの問題かあり、改善か必要であっな。
ＳｉＯ□膜の幅が丁確な設計値になっていても、メサ構
造のばらつきや活性層エッヂツク時のザイドエツヂンク
により、活性層幅はばらついてしまう。特に２インチ基
板などの大口径ウェハを用いたプロセスではウェハ面内
のばらつきはかなり大きくなる。活性層、導波路幅のば
らつきはしきい値電流、発振波長、ビームパターンなど
の索子特性に影響を与−えるから、素子の歩留まりを低
下させるだけでなく、設計通りの動作が得られにくいな
どの問題かあり、改善か必要であっな。
このように、従来の光半導体素子の製造方法においては
、活性層や光導波路の幅の制御において解決すべき課題
かあった。本発明は活性Ｊ−や光導波路の幅を精密に制
御できる光半導体素子の゛製造方法の提供にある。
、活性層や光導波路の幅の制御において解決すべき課題
かあった。本発明は活性Ｊ−や光導波路の幅を精密に制
御できる光半導体素子の゛製造方法の提供にある。
（Ｂ題を解決するための手段）
上記の課題を解決するための光半導体素子の製造方法は
、 平坦な半導体表面にＳ ｉ Ｏ２などの薄膜を形成した
後、この薄膜を２本の平行なストライプ状に加工し、該
薄膜が形成されていない領域の前記半導体表面に選択的
に半導体結晶の成長を行い、前記ス）−ライプにはさま
れた領域に成長した半導体層を半導体レーザの活性層や
光導波路などに用いる光半導体素子の製造方法において
、 （１，ＯＯ）第１導電型半導体基板上に２本の薄膜スＩ
〜ライブを＜ ０１．１． ＞方向に形成した後、第一
４ − １導電型半導体クラッド層、半導体活性層、第２導電型
半導体クラッド層及び第１導電型半導体ブロック層を前
記半導体結晶として選択的に連続成長し、その際２本の
薄膜ストライプにかこまれた領域の成長層では、前記第
２導電型半導体クラッド層で成長が停止するとともに、
一方２木の薄膜ストライプの外側の領域では前記第１導
電型半導体ブロック層か形成されるまで前記半導体結晶
の成長］二程を継続し さらに薄、暎ストライプを除去
した後、少なくとも全面に第２導電型半導体クラッド層
および第２導電型半導体コンタクト層を成長してなる光
半導体素子の製造方法である。
、 平坦な半導体表面にＳ ｉ Ｏ２などの薄膜を形成した
後、この薄膜を２本の平行なストライプ状に加工し、該
薄膜が形成されていない領域の前記半導体表面に選択的
に半導体結晶の成長を行い、前記ス）−ライプにはさま
れた領域に成長した半導体層を半導体レーザの活性層や
光導波路などに用いる光半導体素子の製造方法において
、 （１，ＯＯ）第１導電型半導体基板上に２本の薄膜スＩ
〜ライブを＜ ０１．１． ＞方向に形成した後、第一
４ − １導電型半導体クラッド層、半導体活性層、第２導電型
半導体クラッド層及び第１導電型半導体ブロック層を前
記半導体結晶として選択的に連続成長し、その際２本の
薄膜ストライプにかこまれた領域の成長層では、前記第
２導電型半導体クラッド層で成長が停止するとともに、
一方２木の薄膜ストライプの外側の領域では前記第１導
電型半導体ブロック層か形成されるまで前記半導体結晶
の成長］二程を継続し さらに薄、暎ストライプを除去
した後、少なくとも全面に第２導電型半導体クラッド層
および第２導電型半導体コンタクト層を成長してなる光
半導体素子の製造方法である。
（作用）
本発明の根本をなす平坦基板上の選択成長の様子を第４
図に示す。同図（ａ）に示すように（１００）方位半導
体基板１上に、＜０１１＞方向のス１〜ライブ状に薄膜
２１を選択的に形成し、ＭＯＶＰＥによって結晶成長を
すると、同図（ｂ）に示すように成長層の側面は（１，
１，１，＞ ８面か形成される。また各成長層の表面は
（１，ＯＯ）面を形吸し、ており 界面も非常にフラッ
トである。混晶を成長したときの組成も、薄膜のストラ
イプ幅が極端に広くなりれは面内で均一・であり、光半
導体素子の活性層や導波ｔＩ＠層に充分に適用できる。
図に示す。同図（ａ）に示すように（１００）方位半導
体基板１上に、＜０１１＞方向のス１〜ライブ状に薄膜
２１を選択的に形成し、ＭＯＶＰＥによって結晶成長を
すると、同図（ｂ）に示すように成長層の側面は（１，
１，１，＞ ８面か形成される。また各成長層の表面は
（１，ＯＯ）面を形吸し、ており 界面も非常にフラッ
トである。混晶を成長したときの組成も、薄膜のストラ
イプ幅が極端に広くなりれは面内で均一・であり、光半
導体素子の活性層や導波ｔＩ＠層に充分に適用できる。
また側面は＜ １．１．１． ）面となるから、５ｉＯ
２ｐｌＡのバターニングか精密であれば、成長層幅の制
御′トＬも非常によくなるという特徴かある。
２ｐｌＡのバターニングか精密であれば、成長層幅の制
御′トＬも非常によくなるという特徴かある。
成長を続（′）ていくと（１００）表面の面積は除々に
小さくなり、最後には両側の（１１１） ８面かつなか
って成長は終了し、これ以上原料を供給しても成長は行
われない。このことを利用すれば、活性層以外の領域の
みにｎ−１ｎＰブロック層を成長することかでき、第２
図のＤ Ｃ−Ｐ １３ Ｈ構造と同様の効果を有する構
造か作製できる。
小さくなり、最後には両側の（１１１） ８面かつなか
って成長は終了し、これ以上原料を供給しても成長は行
われない。このことを利用すれば、活性層以外の領域の
みにｎ−１ｎＰブロック層を成長することかでき、第２
図のＤ Ｃ−Ｐ １３ Ｈ構造と同様の効果を有する構
造か作製できる。
（実施例）
まず、第１図に本発明の半導体レーザの作製プロセスを
示す。（１００）方位のｎ−ＴｎＰ基板１内表面にＣＶ
Ｄ法を用いてＳ ｊＯ２膜２１（厚さ約０．２．ｉｔｍ
）を堆積し、フ４トリソグラフイの手法を用いて幅２μ
ｍ、間隔２μｍの２本のストライプを形成しな（ａ、）
。そして、減圧ＭＯＶＰＥ法により、Ｓｉドープｎ−Ｔ
ｎＰクラッド層２（層厚０，１μｍ、キャリア濃度１×
１０１８ｄｌ） 、Ｔ ｎＧａＡｓＰ活性層３Ｎ−，５
５μｍ組成、層厚０．０８μｍ） 、Ｚｎドープｐ −
ＴｎＰクラッド層４（層厚１５μｍ、、−ｆｆヤリア濃
度７ｘ １０”ａｆｌ） 、Ｓ ＸドープＴｎＰブロッ
ク層８（層厚０，８μｍ、キャリア濃度ｌＸｌ０”−）
を選択成長しな（ｂ）。Ｓ１０□膜２１にはさまれた領
域にはｒ＋−ＩｎＰブロック層８は成長し、ないように
することかできた。次にＳｉＯ２膜２１全２１し、全面
にｐ−１ｎＰＮ５（層厚０．５μｍ、−’ｉ−ヤリア濃
度７Ｘ１０１７ａｌｌ） 、ｐ″−Ｉ ｎ Ｇ ａ、
Ａ ｓ ”ｅ ヤップ層６（層厚０．３μｍ、キャリア
濃度Ｉ Ｘ ］、 Ｏ１９ｃｒａ ）を成長した。最後
にＳ ｉ ０２ ｇ！２４を形成して活性層直上部を除
去し、ｐ側電極３２を形成し、基板側にもｎ側電極３３
を形成してレーザを完成した（ｃ）。
示す。（１００）方位のｎ−ＴｎＰ基板１内表面にＣＶ
Ｄ法を用いてＳ ｊＯ２膜２１（厚さ約０．２．ｉｔｍ
）を堆積し、フ４トリソグラフイの手法を用いて幅２μ
ｍ、間隔２μｍの２本のストライプを形成しな（ａ、）
。そして、減圧ＭＯＶＰＥ法により、Ｓｉドープｎ−Ｔ
ｎＰクラッド層２（層厚０，１μｍ、キャリア濃度１×
１０１８ｄｌ） 、Ｔ ｎＧａＡｓＰ活性層３Ｎ−，５
５μｍ組成、層厚０．０８μｍ） 、Ｚｎドープｐ −
ＴｎＰクラッド層４（層厚１５μｍ、、−ｆｆヤリア濃
度７ｘ １０”ａｆｌ） 、Ｓ ＸドープＴｎＰブロッ
ク層８（層厚０，８μｍ、キャリア濃度ｌＸｌ０”−）
を選択成長しな（ｂ）。Ｓ１０□膜２１にはさまれた領
域にはｒ＋−ＩｎＰブロック層８は成長し、ないように
することかできた。次にＳｉＯ２膜２１全２１し、全面
にｐ−１ｎＰＮ５（層厚０．５μｍ、−’ｉ−ヤリア濃
度７Ｘ１０１７ａｌｌ） 、ｐ″−Ｉ ｎ Ｇ ａ、
Ａ ｓ ”ｅ ヤップ層６（層厚０．３μｍ、キャリア
濃度Ｉ Ｘ ］、 Ｏ１９ｃｒａ ）を成長した。最後
にＳ ｉ ０２ ｇ！２４を形成して活性層直上部を除
去し、ｐ側電極３２を形成し、基板側にもｎ側電極３３
を形成してレーザを完成した（ｃ）。
このレーザを共振器長３００μｍで評価したところ、し
きい値電流は平均１５．２ｍＡ、標＝ ７ −− 準偏差０．６ｍＡ、スロープ効率は平均０．２１Ｗ ／
Ａ 、標準イ場差０．０７Ｗ／Ａであった。ン占・回
層幅は平均１．８２μｍ、標準偏差０．１３μ〕ｎであ
った。この結果から、本発明の、活性層を選択成長する
構造による半導体レーザは、従来の粘性層をメサエッヂ
ンクする構造によるものと比べて、活性層幅の制御性に
優れ、特性のばらつきも少ないものか得られることか確
認された。また最大光出力は１００ｍＷ以上であり、従
来のＩ） Ｃ−Ｐ Ｂ Ｊ−１構造と同様の原理により
、耐圧の高い、高出力動作が実現できることかわかった
。従来のＤ Ｃ−Ｐ Ｂ Ｈ構造と比べ、活性層両脇に
ｎ−ＩｎＰブロック層が存在していないが、活性層直上
以外の領域にｐ−１ｎ Ｐブロツク層およびｎ−Ｉｎ、
Ｐブロツク層を選択成長ずれは、よりＤＣ−Ｐ Ｂ Ｈ
ｗ４造の効果を生じさせることができる。
きい値電流は平均１５．２ｍＡ、標＝ ７ −− 準偏差０．６ｍＡ、スロープ効率は平均０．２１Ｗ ／
Ａ 、標準イ場差０．０７Ｗ／Ａであった。ン占・回
層幅は平均１．８２μｍ、標準偏差０．１３μ〕ｎであ
った。この結果から、本発明の、活性層を選択成長する
構造による半導体レーザは、従来の粘性層をメサエッヂ
ンクする構造によるものと比べて、活性層幅の制御性に
優れ、特性のばらつきも少ないものか得られることか確
認された。また最大光出力は１００ｍＷ以上であり、従
来のＩ） Ｃ−Ｐ Ｂ Ｊ−１構造と同様の原理により
、耐圧の高い、高出力動作が実現できることかわかった
。従来のＤ Ｃ−Ｐ Ｂ Ｈ構造と比べ、活性層両脇に
ｎ−ＩｎＰブロック層が存在していないが、活性層直上
以外の領域にｐ−１ｎ Ｐブロツク層およびｎ−Ｉｎ、
Ｐブロツク層を選択成長ずれは、よりＤＣ−Ｐ Ｂ Ｈ
ｗ４造の効果を生じさせることができる。
本実施例では、活性層をバルクのＩｎＧａＡ−ｓＰとし
なか、量子井戸構造を用いることも可能である。また、
クレーテインクを表面に形成した基板上にガイド層を含
むＤＨｉ造を選択成長すれば、分布帰還型（ＤＦＢ）半
導体レーザも作製可能である。さらに、高抵抗ＴｎＰ層
を電流ブロック領域のみに選択成長させることにより、
より漏れ電流の少ない構造にすることも可能である。
なか、量子井戸構造を用いることも可能である。また、
クレーテインクを表面に形成した基板上にガイド層を含
むＤＨｉ造を選択成長すれば、分布帰還型（ＤＦＢ）半
導体レーザも作製可能である。さらに、高抵抗ＴｎＰ層
を電流ブロック領域のみに選択成長させることにより、
より漏れ電流の少ない構造にすることも可能である。
（発明の効果）
以上に述べたように、本発明の光半導体素子の作製方法
を用いれば、メサエンチンクが不要となり、活性層幅の
均一・性、制御性が良好な半導体レーザか作製できる。
を用いれば、メサエンチンクが不要となり、活性層幅の
均一・性、制御性が良好な半導体レーザか作製できる。
大面積均一成長が可能なＭ ＯＶ Ｐ Ｂ成長を用いる
ことにより、素子作製の歩留まりが大幅に向上し、半導
体レーザの製造コス１〜を低減することが可能となる。
ことにより、素子作製の歩留まりが大幅に向上し、半導
体レーザの製造コス１〜を低減することが可能となる。
第１図は本発明を適用して作製した半導体レーザの作製
工程を表す図であり、第２図および第３図はそれぞれ従
来の半導体レーザの作製工程を表す図である。第４図は
本発明の基本となる選択成長の様子を表した図である。 １− ｎ −Ｔ ｎ Ｐ基板、２− ｎ−Ｔ ｎ Ｐク
ララド層、３・・・Ｉｎ、ＧａＡｓＰ活性層、４・・・
Ｐ−ＩｎＰクラッド層、５・・・ｐ−ＴｎＰ層、６・・
・ｐ” Ｔ ｎＧａＡｓキャップ層、７．、、ｐ Ｉｎ
Ｐブロック層、８・・・ｎ−Ｔ ｎ Ｐブロック層、２
１・・・ＳｉＯ□膜、２２・・・レジス）〜膜、２３・
・・Ｓ ｊ Ｏ２膜スｌ〜ライブ、２４・・・３４０．
膜、３２・・Ｐ側電極、３３・・・ｎ側電極。
工程を表す図であり、第２図および第３図はそれぞれ従
来の半導体レーザの作製工程を表す図である。第４図は
本発明の基本となる選択成長の様子を表した図である。 １− ｎ −Ｔ ｎ Ｐ基板、２− ｎ−Ｔ ｎ Ｐク
ララド層、３・・・Ｉｎ、ＧａＡｓＰ活性層、４・・・
Ｐ−ＩｎＰクラッド層、５・・・ｐ−ＴｎＰ層、６・・
・ｐ” Ｔ ｎＧａＡｓキャップ層、７．、、ｐ Ｉｎ
Ｐブロック層、８・・・ｎ−Ｔ ｎ Ｐブロック層、２
１・・・ＳｉＯ□膜、２２・・・レジス）〜膜、２３・
・・Ｓ ｊ Ｏ２膜スｌ〜ライブ、２４・・・３４０．
膜、３２・・Ｐ側電極、３３・・・ｎ側電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 平坦な半導体表面にＳｉＯ＿２などの薄膜を形成した後
、この薄膜を２本の平行なストライプ状に加工し、該薄
膜が形成されていない領域の前記半導体表面に選択的に
半導体結晶の成長を行い、前記ストライプにはさまれた
領域に成長した半導体層を半導体レーザの活性層や光導
波路などに用いる光半導体素子の製造方法において、 （１００）第１導電型半導体基板上に２本の薄膜ストラ
イプを＜０１１＞方向に形成した後、第１導電型半導体
クラッド層、半導体活性層、第２導電型半導体クラッド
層及び第１導電型半導体ブロック層を前記半導体結晶と
して選択的に連続成長し、その際２本の薄膜ストライプ
にかこまれた領域の成長層では、前記第２導電型半導体
クラッド層で成長が停止するとともに、一方２本の薄膜
ストライプの外側の領域では前記第１導電型半導体ブロ
ック層が形成されるまで前記半導体結晶の成長工程を継
続し、さらに薄膜ストライプを除去した後、少なくとも
全面に第２導電型半導体クラッド層および第２導電型半
導体コンタクト層を成長してなる光半導体素子の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33917490A JP2932690B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 光半導体素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33917490A JP2932690B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 光半導体素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04206985A true JPH04206985A (ja) | 1992-07-28 |
| JP2932690B2 JP2932690B2 (ja) | 1999-08-09 |
Family
ID=18324941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33917490A Expired - Lifetime JP2932690B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 光半導体素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2932690B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08234148A (ja) * | 1995-02-28 | 1996-09-13 | Nec Corp | 光半導体装置及びその製造方法 |
-
1990
- 1990-11-30 JP JP33917490A patent/JP2932690B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08234148A (ja) * | 1995-02-28 | 1996-09-13 | Nec Corp | 光半導体装置及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2932690B2 (ja) | 1999-08-09 |
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