JPH0445589A - 面発光半導体レーザの製造方法 - Google Patents

面発光半導体レーザの製造方法

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JPH0445589A
JPH0445589A JP15456290A JP15456290A JPH0445589A JP H0445589 A JPH0445589 A JP H0445589A JP 15456290 A JP15456290 A JP 15456290A JP 15456290 A JP15456290 A JP 15456290A JP H0445589 A JPH0445589 A JP H0445589A
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    • H01S5/1833Position of the structure with more than one structure

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光交換ないしは光情報処理装置等で利用され
る半導体レーザに間し、特に半導体基板に垂直方向にレ
ーザ発振光が出射される面発光半導体レーザに関する。
〔従来の技術〕
光交換あるいは光情報処理等の分野に用いるために、二
次元集積が可能な面発光レーザが必要ときれており、そ
の−例がJ、L、Jevel 1等によって報告されア
いる( 100C’89 Te#chnical Di
ffest 18B2−6(PD))。
この面発光半導体レーザにおいては、n型GaAs基板
上にn型のGaAsとAjlAsを交互に約20周期程
度積層しなn型半導体多層反射膜と、Ino、z Ga
(、、g As約100Aからなる量子井戸活性層と、
p型のGaAsとAJAsを交互に約20周期程度積層
したp型半導体多層反射膜とを順次形成し、この後に金
及びニッケルをおのおの約1000A程度蒸着し、フォ
トリソグラフィ法によりニッケルを円形にパターニング
した後に、このニッケルをマスクとしてドライエツチン
グにより金及び半導体層をn型GaAs基板に達するま
でエツチング除去することにより電流狭さくを行なう構
造となっている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、上述した従来の面発光半導体レーザにお
いては、量子井戸活性層が表面にむき出しになり、また
ドライエツチングによるダメージ層が表面近傍に形成さ
れたtまであるので、表面非発光再結合、及びダメージ
層での非発光再結合の寄与が大きく、閾値電流が増大す
るという問題点があった。
本発明の目的は、表面非発光再結合及びダメージ層にお
ける非発光再結合の寄与が小さく、閾値電流の小さい面
発光半導体レーザの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〕 本発明は第1導電型で、■−V族化合物半導体からなる
基板上に、第1導電型で高屈折率の半導体層と低屈折率
の半導体層を交互に積層させた第1導電型半導体多層反
射膜を形成し、さらにこの半導体多層反射膜の上に、少
くとも1つの量子井戸を含む量子井戸活性層を形成する
工程と、この量子井戸活性層の上に第2導電型を有する
第2導電型半導体多層反射膜を形成する工程と、この工
程の後に発光領域以外の領域を少くとも量子井戸活性層
に達するまでエツチング除去する工程と、この工程の後
にV族元素のガス雰囲気中で不純物を導入し、V族元素
のガス圧力を制御することにより、側面近傍の量子井戸
活性層を部分的に無秩序化するとともに、該半導体多層
反射膜を精成する高屈折率の半導体層と低屈折率の半導
体層における不純物の拡散速度に相違を生じさせる工程
とを有することを特徴とする面発光半導体レーザの製造
方法である。
〔作用〕
■−v族化合物半導体中に不純物を拡散させる場合には
、高温熱処理中に蒸気圧の高いV族原子の脱離が生じ、
結晶性が著しく劣化するので−これをふせぐために半導
体層の上にキャップ層を付けるか、あるいは、V族元素
のガス(以下V族ガスと記す)雰囲気中で拡散処理を行
うのが一般的である。特に、V族ガス雰囲気中で拡散処
理を行う場合には、拡散速度は拡散させる半導体結晶の
組成だけでなくV族ガス圧力にも大きく依存する。この
原因は拡散現象に大きく寄与する■族原子の空孔密度が
V族ガス圧力に依存するなめである。また半導体結晶の
組成が異なると■族原子の空孔の生成エネルギーが異な
るため、拡散速度のV族ガス圧力依存性も異なってくる
。従って、例えは、GaAs層とAfflGaAs層に
同時に同じ原子を拡散させる場合に、G a A s層
には拡散するが、A 、I G a A s層にはほと
んど拡散しないという■族ガス圧力を選ぶことが出来る
該面発光半導体レーザにおける多層反射膜は、半導体の
組成を変えることにより高屈折率層と低屈折率層を形成
している。従って高屈折率層にのみ不純物が拡散すると
いうV族ガス圧力を選ぶことが8来る。その結果、不純
物導入領域は積層方向に分離しているので不純物導入領
域を通して流れる洩れ電流は生じない。一方、側面近傍
の量子井戸活性層は無秩序化され混晶となる。従って洩
れ電流の発生を伴うことなく埋め込み構造を形成するこ
とが8来る。
〔実施例〕
次に本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明
する。第1図(a)〜(c)は本発明の一実施例を説明
するための面発光半導体レーザの各製造工程における断
面図である。
まず、n型GaAs基板1上にn型AJAs層λ 2及びn型G a A s層3を各々厚さ正nr(λ:
活性層の禁止帯幅でほぼ来まるレーザ発振波長、nr 
:半導体各層の屈折率)だけ形成する。この後に上記工
程を繰り返し約20周期程度積層することによりn型半
導体多層反射膜4を形成する。
次にこのn型半導体多層反射膜4の上にn型クラッド層
5としてn型Afflx Gap−)、As (X=0
.3〜0.7)層を約500A〜1μm形成する。この
n型クラッド層の上に例えば厚さ約100AのI ny
 Gax−y As (y井0. o5〜o。
5)量子井戸層と厚さ約30〜200八〇〇aAS閉じ
込め層からなる量子井戸活性層6を形成する。この量子
井戸活性層6の上にp型クラッド層7としてp型A I
I z G a 1− z A S (Z #0 、3
〜0.7)層を約500A〜1μm形成する。このp型
クラッド層7の上にp型AρAs層8とp型λ GaAs層3を各々厚さT〒7(λ:活性層の禁止帯幅
でほぼ決まるレーザ発振波長、 nr :半導体各層の
屈折率)だけ形成し、上記工程を繰り返し約10〜20
周期程度積層することによりp型半導体多層反射膜10
を形成する。このp型半導体多層反射膜10の上にキャ
ップ層11としてp型GaAsを約10〜100OA形
成する。これまでの工程は、例えば、分子線エピタキシ
ー(MBE)法等の結晶成長方法を用いて行う0次に成
長した基板上にSiC2,SiN等の絶縁膜を約300
0A〜1μm形成し、フォトリソグラフィ法により直径
1〜100μmの円形状に加工することによりマスク1
2を形成する。その後、このマスク12を用いてCJ2
2プラズマによる反応性イオンビームエツチング(RI
BE)法等のドライエツチング技術により、少くとも量
子井戸活性N6が露出するまでエツチングを行うく第1
図(a))。
この後に不純物として例えばSi膜13を厚さ約100
〜500A全面に蒸着する。この工程の後に試料を砒素
粉末とともに石英管中に真空封入し、70o ’c〜9
00 ’Cで1時間程度熱処理し、Siを拡散させるこ
とにより不純物導入領域14を約0.1μm〜0.5程
度形成する。このとき、封入する砒素粉末量を調整する
ことにより、熱処理温度における管内の砒素圧力を決め
ることが出来る。熱処理時の砒素圧力を約0.1気圧〜
ギーの相違からAJAs層にはSiが拡散しないように
することが出来る。従って不純物導入領域14は積層方
向に分離して形成されるので、該不純物導入領域14を
通って流れる電流成分は存在せず、無効電流は生じない
、また、量子井戸活性層6にはSiが拡散するので、側
面近傍の量子井戸活性層6は無秩序化され、埋め込み構
造が形成される(第1図(b))。
次にマスク12及びSi膜13を例えばCF4プラズマ
による反応性イオンエツチング(RTE)法により除去
した後にSi○2膜15全15に形成し、フォトリソグ
ラフィ法により円柱の上部のみSi○2膜15全15す
る。その後にp側電極16としてCr / A uを全
面に形成する。最後にn型GaAs基板1の裏面の発光
領域以外の部分にn@電極17としてA u G e 
N i / A u Niを形成し、第1図(c)に示
す面発光半導体レーザが完成する。
上記実施例において不純物種はSiとしたがこれにかぎ
らず例えばZnなどの他の不純物でも本発明は適用でき
る。
上記実施例において量子井戸活性層は単一量子井戸とし
たがこれにかぎらず多重量子井戸であっても本発明は適
用できる。
上記実施例において材料系はG a A s / A 
I GaAs系としたがこれにかぎらず他の材料系、例
えばInGaAs/InP系においても本発明は適用で
きる。
上記実施例においては拡散は封入による閉管法によると
したがこれに限らず、他の拡散方法、例えばアルシン(
ASH3>、ホスフィン(PH3>などの■族元素を含
んだガスを用いた開管法によっても本発明は適用出来る
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、無効電流の増加
を伴うことなしに埋め込み構造が形成されるため発振閾
値電流の小さい面発光半導体レーザが得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を説明するための面発光半導
体レーザの各製造工程における断面図である0図中、1
はn型GaAs基板、2はn型AfAs層、3はn型G
aAs層、4はn型半導体多層反射膜、5はn型クラッ
ド層、6は量子井戸活性層、7はp型クラッド層、8は
p型AJAs層、9はp型GaAs層、10はp型半導
体多層反射膜、11はキャップ層、12はマスク、13
はSi膜、14は不純物導入領域、15はS i 02
膜、16はp側電極、17はn側電極である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 第1導電型で、III−V族化合物半導体からなる基板上
    に、第1導電型で高屈折率の半導体層と低屈折率の半導
    体層を交互に積層させた第1導電型半導体多層反射膜を
    形成し、さらにこの半導体多層反射膜の上に、少くとも
    1つの量子井戸を含む量子井戸活性層を形成する工程と
    、この量子井戸活性層の上に第2導電型を有する第2導
    電型半導体多層反射膜を形成する工程と、この工程の後
    に発光領域以外の領域を少くとも量子井戸活性層に達す
    るまでエッチング除去する工程と、この工程の後にV族
    元素のガス雰囲気中で不純物を導入し、V族元素のガス
    圧力を制御することにより、側面近傍の量子井戸活性層
    を部分的に無秩序化するとともに、該半導体多層反射膜
    を構成する高屈折率の半導体層と低屈折率の半導体層に
    おける不純物の拡散速度に相違を生じさせる工程とを有
    することを特徴とする面発光半導体レーザの製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1027937A (ja) * 1996-07-10 1998-01-27 Fuji Xerox Co Ltd 面発光型半導体レーザ装置およびその製造方法
JP2000294874A (ja) * 1999-04-09 2000-10-20 Furukawa Electric Co Ltd:The 面発光型半導体レーザ素子
JP2012253271A (ja) * 2011-06-06 2012-12-20 Denso Corp 面発光レーザ素子

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2000294874A (ja) * 1999-04-09 2000-10-20 Furukawa Electric Co Ltd:The 面発光型半導体レーザ素子
JP2012253271A (ja) * 2011-06-06 2012-12-20 Denso Corp 面発光レーザ素子

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