JPH04336485A - 埋込みストライプ型プレーナ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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、埋込みストライプ型の
半導体レーザに関する。この種のレーザの半導体構造は
、国際的に「プレーナ型埋込みヘテロ接合（ＰＢＨ＝ｐ
ｌａｎａｒｂｕｒｉｅｄ　　ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉ
ｏｎ）」と呼ばれている。

【０００２】

【従来の技術】この種のレーザの公知の製造方法は、半
導体層の材料のエピタキシャルデポジットによってこれ
らの層の厚さを増加させる層成長ステップを含んでいる
。これは、下記のように要約することができる。

【０００３】基板上に、二元組成半導体層、四元組成半
導体層及び二元組成半導体層の順で半導体層を成長させ
る。その結果、二重ヘテロ構造が得られる。

【０００４】誘電マスクを用いて基板の上表面から化学
的エッチングを行うことにより四元組成層中にレーザス
トライプを規定し、前記レーザストライプを包囲し且つ
埋込むために２つの側方半導体層を成長させる。

【０００５】この側方層成長ステップは、効率が低いと
いったような種々の欠点を有する「選択的」成長方法を
使用し得る。このステップはまた、半導体材料をレーザ
ストライプの側方だけでなく上方でも成長させて寄生凸
部を形成せしめる非選択的成長方法も使用し得る。この
場合は公知のように、レーザストライプを規定する前に
、除去補助層（ｃｏｕｃｈｅ　　ｄ’ａｉｄｅ　　ａｕ
　　ｒｅｔｒａｉｔ、リフトオフ又はステンシルと呼ば
れることもある）を成長させる。この層の前記寄生凸部
の下の実質的部分は、前記凸部を分離しかつ除去するた
めに後で選択的に化学的エッチングすることができる。 この種の方法はＰＡＴＥＮＴ　　ＡＢＳＴＲＡＣＴＳ　
　ＯＦ　　ＪＡＰＡＮ，ｖｏｌ．１２，ｎｏ．４４９（
Ｅ−６８６）；１９８８年１１月２５日及びＪＰ−Ａ−
６３　　１７７　　４９３号（ＮＩＰＰＯＮ　　ＴＥＬ
ＥＧＲ．＆　　ＴＥＬＥＰＨ．ＣＯＲＰ．ＮＴＴ）２１
−０７−１９８８に記載されている。この方法は効率が
一定していないように思われる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は特に下記の目
的を有する：埋込みストライプ型プレーナ半導体レーザ
の製造方法の効率を増加させること、この製造方法で、
効率の高い非選択的成長方法を使用できるようにするこ
と、並びに一般的に、この製造方法で、先行技術の方法
にない利点を示し得る方法を使用できるようにすること
。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明では、非選択的成
長方法によって側方半導体層を形成し、このような非選
択的方法の使用によってレーザストライプの上方に形成
された寄生凸部の下の除去補助バンドを除去するために
選択的エッチング液を通すための間隙を設ける。

【０００８】

【実施例】以下、添付図面に基づき本発明の実施例を説
明する。但し、ここで説明するエレメント及び構成は非
限定的なものにすぎないと理解されたい。同一のエレメ
ントが複数の図面に示されている場合には、そのエレメ
ントに同一の符号を付した。層が数値符号で示されてい
る場合には、その層の一部分が同じ数値にＡを付けて示
されていることがある。

【０００９】本発明の方法はまず、第１のタイプの伝導
率を有する半導体ベース材料からなる下方閉じ込め層１
を形成するステップを含む。この方法は次いで下記のス
テップを含む：活性材料からなる活性層２の成長。

【００１０】第２のタイプの伝導率を有する前記ベース
材料からなる第１の上方閉じ込め層３の成長。

【００１１】ストライプを規定するエッチング。このエ
ッチングは、少なくとも前記活性層と第１の上方閉じ込
め層とを局部的に除去して、前記活性層の残留部分で構
成されたレーザストライプ２Ａの両側に谷２０のような
２つの谷を形成せしめる。前記ストライプ及びその上の
層は、レリーフ状に残り且つ側面２４のような２つの側
面を介して前記２つの谷に接続されるメサ２２を構成す
る。

【００１２】前記レーザストライプを包囲するための側
方材料からなる側方層６、７の成長。

【００１３】これらの閉じ込め層、活性層及び側方層の
屈折率、伝導率タイプ及び電気低効率は、少なくともこ
れらの層の一部分で、前記レーザストライプ内への光閉
じ込めが行われるように、且つこれら閉じ込め層の間の
供給電流の通過がレーザストライプに局限されて、レー
ザが送出しなければならない光を増幅せしめる電荷キャ
リアをこのレーザストライプに注入するように選択する
。

【００１４】その後のステップは、前記供給電流を通過
させるための電気的接続手段３０、３２、３４の形成で
ある。

【００１５】ここで、非選択的成長方法の使用に関連し
た構成を一般論として説明する。

【００１６】前述の第１の上方閉じ込め層成長ステップ
の後で且つ前述のストライプ規定エッチングステップの
前に、２つの成長ステップ、即ち化学的手法により選択
的にエッチングできる除去補助材料からなる除去補助層
４の成長、及び前記除去補助層の上の保護層５の成長を
行う（図１Ａ）。

【００１７】次いでストライプ規定エッチングステップ
により、前記除去補助層及び保護層を、レーザストライ
プ２Ａの上のメサ２２の上部を構成する除去補助バンド
４Ａ及び保護バンド５Ａの形態で前記ストライプ上に残
しながら、該ストライプの両側で除去する。前記メサは
、第１の上方閉じ込め層３の残留部分で構成された上方
閉じ込めバンド３Ａも含む（図１Ｂ）。

【００１８】次いで、前記側方材料を側方層６及び７を
形成するために前記谷内で成長させるだけでなく保護バ
ンド５Ａ上でも成長させて、メサ２２の上に寄生凸部６
Ａ、７Ａを形成せしめる非選択的成長方法により、側方
層成長ステップを実施する。この方法は更に、ストライ
プ規定エッチングステップの後で且つ側方層成長ステッ
プの前に実施されるサブエッチングステップも含む。こ
のサブエッチングステップは、除去補助バンド４Ａの２
つの側方ゾーンを除去するために前記除去補助材料を選
択的にエッチングする除去エッチング液を用いて行われ
る。このステップではこのようにして、寄生凸部６Ａ、
７Ａの各縁部の下に凹部２６（図１Ｃ）のような凹部が
形成され、その結果、次の側方層成長ステップによって
、前記凸部６Ａ、７Ａを構成する側方材料部分と前記２
つの側方層６及び７との間に間隙２８のような２つの間
隙が生じる。これらの間隙は、外部から除去補助バンド
４Ａに向けて開放されており（図２Ｄ）且つ次のステッ
プで使用されることになる通路を構成する。

【００１９】実際、この方法は更に、側方層成長ステッ
プの後で且つ電気的接続形成ステップの前に、前記除去
エッチング液を用いて実施される凸部除去ステップを含
む。このステップでは、前記エッチング液が前記通路２
８を通って除去補助バンド４Ａの縁部に到達し、寄生凸
部６Ａ、７Ａを第１の上方閉じ込めバンド３Ａから分離
すべく前記除去補助バンドを除去する。この分離によっ
て、前記凸部も除去されることになる。

【００２０】本発明は特に、活性材料２が前記除去エッ
チング液に反応しやすい場合に適用される。その場合こ
の方法は、ストライプ規定エッチングステップの後であ
って且つサブエッチングステップの前に、レーザストラ
イプ２Ａの縁部を保護するためのストライプ保護ステッ
プを含む。このストライプ保護ステップは好ましくは、
谷２０のような谷とメサ２２とその側面２４の上に、除
去エッチング液に対する保護を構成する保護用樹脂層３
０をデポジットするステップと、前記樹脂を、前記谷と
前記側面の下部、即ちレーザストライプの縁部を含む部
分とにだけ残るように加減しながら削除するステップと
を含む。

【００２１】更に好ましくは、前記樹脂削除ステップを
メサ２２の上及び該メサの近傍に局限する。その場合は
このステップの後で、樹脂クリープステップを行う。こ
のステップでは、保護用樹脂３０がクリープ条件、即ち
樹脂がその表面張力によってメサ方向へ移動するのに十
分な流動性を樹脂に一時的に与え、メサの側面２４に沿
った樹脂の高さを増加させ且つ均一にするような条件の
下におかれる。このクリープステップは例えば加熱によ
って実施する。

【００２２】これら種々の手法は次の場合、即ち前記ベ
ース材料及び側方材料が二元真性組成（ｃｏｍｐｏｓｉ
ｔｉｏｎ　　ｉｎｔｒｉｎｓｅｑｕｅ　　ｂｉｎａｉｒ
ｅ）を有しており、より特定的には、前述の層を構成す
るために種々の適当なドーピングを行ったリン化インジ
ウム又はヒ化ガリウムで構成されている場合に有利に適
用される。前記活性材料及び除去補助材料は、更にガリ
ウム、アルミニウム及び／又はヒ素をも含む三元及び／
又は四元真性組成物である。

【００２３】ここで前述のステップを、本発明のより特
定的な実施例として、時間的順序に従って説明する。

【００２４】図１Ａは第１の成長ステップの結果を示し
ている。このステップでは、下方閉じ込め層１を構成す
るｎ形にドーピングされたＩｎＰ半導体基板上で種々の
操作、特に下記の層を順次デポジットする操作が行われ
る：例えばＧａＩｎＡｓＰのような材料からなる活性層
２（厚さ１００〜３００ｎｍ）。この層はレーザの二重
ヘテロ構造を形成することになる。

【００２５】第１の上方閉じ込め層３（例えばｐ形にド
ーピングされたＩｎＰのような材料）（８００ｎｍ）。

【００２６】除去補助層４。この層は、国際的に「リフ
トオフ」という名称で知られている除去方法による除去
を可能にするためのものである。この層を構成する除去
補助材料は例えばヒ化インジウム及びヒ化ガリウムＩｎ
ＧａＡｓである（約３００ｎｍ）。

【００２７】保護層５（材料ＩｎＰ）（３００ｎｍ）。 この層は層４を保護することになる。

【００２８】次いで、エッチングステップでレーザスト
ライプ２Ａが規定される。このステップではこれと同時
に、例えば幅１００〜３００ｎｍのメサ２２が形成され
る（図１Ｂ）。一般的なエッチング技術が使用される。

【００２９】次いで、レーザストライプ保護ステップを
実施する。そのためには、前記メサを含むゾーンで加減
しながら削除されることになる保護樹脂をデポジットす
る。この樹脂はクリープステップの後で図１Ｃに示すよ
うな形態をとり、除去補助バンド４Ａの縁部を露出させ
たままレーザストライプ２Ａの縁部の保護を構成する。

【００３０】次いで、公知の組成の除去エッチング液を
用いて（例えばＨ２ＳＯ４、Ｈ２Ｏ２、Ｈ２Ｏをそれぞ
れ１−１及び２０の体積比で室温で２０秒間用いる）、
バンド４Ａのサブエッチングステップを構成する選択的
化学エッチングを行う。その結果、図１Ｃの状態が得ら
れる。

【００３１】それぞれｐ形及びｎ形にドーピングされた
側方層６及び７の成長によりレーザストライプ２Ａが埋
込まれる。これらの層を構成する側方材料はリン化イン
ジウムＩｎＰである。使用する成長方法は選択的性質を
もたないものである。この方法は特に、主に大気圧下で
使用されるＥＪＭ（ｅｐｉｔａｘｉｅ　　ｐａｒ　　ｊ
ｅｔｓ　　ｍｏｌｅｃｕｌａｉｒｅｓ、分子ジェットエ
ピタキシ）及びＥＰＶＯＭ（ｅｐｉｔａｘｉｅ　　ｅｎ
　　ｐｈａｓｅ　　ｖａｐｅｕｒ　　ｄｅｓ　　ｃｏｍ
ｐｏｓｅｓ　　ｏｒｇａｎｏ−ｍｅｔａｌｌｉｑｕｅｓ
、有機金属化合物の気相エピタキシ）であり得る。この
非選択的方法は、メサ２２上、即ちバンド５Ａ上にバン
ド６Ａ及び７Ａで構成された凸部を成長させる。サブエ
ッチングステップによって、この凸部と前記側方層との
間に側方材料の不連続部分が導入される。この不連続部
分は前述の間隙２８のような間隙を構成する。尚、層６
及び７の代わりに、鉄でドーピングした半絶縁性ＩｎＰ
層を含む一連の層を形成してもよい。

【００３２】除去ステップでは、例えば前述のものと同
じエッチング液をより長時間使用してバンド４Ａの選択
的エッチングを行うことにより該バンドが除去され、そ
の結果凸部６Ａ、７Ａが除去される（図１Ｅ）。

【００３３】次いで、第２の上方閉じ込め層８と接触層
９とをデポジットすることからなる成長ステップを実施
する。その結果、ストライプ埋込み型レーザの完全な半
導体構造が得られる（図１Ｆ）。

【００３４】最終的レーザ構成部材の形成は、電気的接
続手段を形成するための誘電層３２のデポジット及びエ
ッチングと電極３０及び３４のデポジットとを含む一般
的な方法で実施される。

【００３５】以上、非限定的実施例として説明してきた
レーザは１．５ミクロンの波長を送出するが、本発明は
このレーザには限定されない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレーザの製造方法の一連のステップに
より得られる状態を示す半導体基板の断面図である。

【符号の説明】

１　　基板 ２Ａ　　レーザストリップ ４Ａ　　除去補助バンド ６Ａ、７Ａ　　寄生凸部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】埋込みストライプ型プレーナ半導体レーザ
   の製造方法であって、第１のタイプの伝導率を有する半
   導体ベース材料からなる下方閉じ込め層を形成するステ
   ップを含み、この方法が下側に隣接する層への半導体層
   のエピタキシャルデポジットのための層成長ステップを
   含む他の引き続くステップを含み、該他のステップが、
   活性材料からなる活性層を成長させるステップ、次いで
   第２のタイプの伝導率を有する前記ベース材料からなる
   第１の上方閉じ込め層を成長させるステップ、次いで化
   学的手法により選択的にエッチングできる除去補助材料
   からなる除去補助層を成長させるステップ、ストライプ
   規定エッチング、即ち少なくとも前記活性層と第１の上
   方閉じ込め層と除去補助層とを局部的に除去して、これ
   らの活性層、第１の上方閉じ込め層及び除去補助層の残
   留部分でそれぞれ構成されたレーザストライプ、上方閉
   じ込めバンド及び除去補助バンドを含むレリーフ状に残
   ったメサの両側に２つの谷が形成され且つ前記メサが２
   つの側面を介してこれらの谷に接続されるようにするエ
   ッチングを行うステップ、前記レーザストライプを包囲
   するための側方材料からなる側方層の成長を、非選択的
   成長方法、即ち前記側方材料を前記側方層の形成のため
   に前記谷で成長させるのみならず保護バンド上でも成長
   させて前記メサ上に寄生凸部を形成する方法によって実
   施するステップであり、前記閉じ込め層、活性層及び側
   方層の屈折率、伝導率タイプ及び電気低効率が、少なく
   ともこれらの層の一部分で、前記レーザストライプ内へ
   の光閉じ込めが行われるように且つ前記閉じ込め層の間
   の供給電流の通過が前記レーザストライプ内に局限され
   て、そこで光を増幅させるように選択され、この方法が
   、次いで、前記除去補助バンドを破壊して前記寄生凸部
   を前記第１の上方閉じ込めバンドから分離するために、
   前記除去補助材料を選択的に腐食する除去エッチング液
   を用いて実施される凸部除去ステップと、前記供給電流
   を通過させるための電気的接続手段を形成するステップ
   とを含み、この方法が更に、前記ストライプ規定エッチ
   ングステップの前に、前記除去補助層上に保護層を成長
   させるステップを含み、そのため該保護層も該ステップ
   の後の前記ストライプ規定エッチングステップで、前記
   レーザストライプ上に前記メサが形成さるように、前記
   レーザストライプ上に保護バンドの形態で残されながら
   該レーザストライプの両側で除去され、この方法が更に
   、前記ストライプ規定エッチングステップの後で且つ前
   記側方層成長ステップの前に、前記除去補助バンドの２
   つの側方ゾーンを除去して前記寄生凸部の各縁部の下に
   凹部を形成すべく前記除去エッチング液を用いて実施さ
   れるサブエッチングステップを含み、これにより該ステ
   ップの後の前記側方層成長ステップで、前記凸部を構成
   する前記側方材料の部分と前記２つの側方層を構成する
   前記側方材料の部分との間に２つの間隙が生じ、前記凸
   部除去ステップ時に前記除去エッチング液が前記除去補
   助バンドを破壊するためにこれらの間隙を通ることを特
   徴とする埋込みストライプ型プレーナ半導体レーザの製
   造方法。
2. 【請求項２】前記活性材料が前記除去エッチング液に対
   して反応しやすく、前記ストライプ規定エッチングステ
   ップの後であって且つ前記サブエッチングステップの前
   に、前記レーザストライプの縁部を保護するためのスト
   ライプ保護ステップを含むことを特徴とする請求項１に
   記載の方法。
3. 【請求項３】前記ストライプ保護ステップが、前記谷と
   前記メサと該メサの前記側面との上に、除去エッチング
   液に対する保護を構成する保護用樹脂層をデポジットす
   るステップと、前記樹脂を、前記谷と前記側面の下部、
   即ちレーザストライプの縁部を含む部分とにだけ残るよ
   うに加減しながら削除するステップとを含むことを特徴
   とする請求項２に記載の方法。
4. 【請求項４】前記樹脂削除ステップをメサの上及び該メ
   サの近傍に局限し、該ステップの後で、前記保護用樹脂
   にその表面張力によってメサ方向へ移動するのに十分な
   流動性を一時的に与えて、前記メサの側面に沿った該樹
   脂の高さを増加させ且つ均等にするようなクリープ条件
   に該樹脂を置く樹脂クリープステップを実施することを
   特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 【請求項５】前記ベース材料及び側方材料が同一の二元
   真性組成材料であり、前記活性材料及び除去補助材料が
   三元及び／又は四元真性組成材料である請求項１に記載
   の方法。
6. 【請求項６】前記ベース材料及び側方材料がリン化イン
   ジウム又はヒ化ガリウムであり、前記活性材料及び除去
   補助材料が更にガリウム、アルミニウム及び／又はヒ素
   をも含んでいる請求項５に記載の方法。