JPH0563302A - 半導体レーザ - Google Patents

半導体レーザ

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JPH0563302A
JPH0563302A JP24465291A JP24465291A JPH0563302A JP H0563302 A JPH0563302 A JP H0563302A JP 24465291 A JP24465291 A JP 24465291A JP 24465291 A JP24465291 A JP 24465291A JP H0563302 A JPH0563302 A JP H0563302A
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JP
Japan
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layer
inp
ingaasp
mask layer
semiconductor laser
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Pending
Application number
JP24465291A
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English (en)
Inventor
Minoru Yamada
実 山田
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Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Publication date
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Publication of JPH0563302A publication Critical patent/JPH0563302A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure 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
    • H01S5/2054Methods of obtaining the confinement
    • H01S5/2081Methods of obtaining the confinement using special etching techniques

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 アローヘッド型溝を精度よく作製できる半導
体レーザを提供する。 【構成】 単結晶基板2上に、バッファ層3、ブロック
層4,5、第2マスク層14、中間層15、第1マスク
層16を結晶成長する。レジスト17をパターニングし
て、第1マスク層16をエッチングし、引き続き中間層
15をエッチングする。底部の第2マスク層14をエッ
チングし、アローヘッド型溝をエッチングする。その
後、埋め込み成長を行ない半導体レーザを作製する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザ、特に、
光通信や情報処理、および、計測の分野などに利用され
る半導体レーザに関するものである。
【0002】
【従来の技術】図5は、従来のPBC(P−subst
rate BuriedCrescent)レーザを説
明するためのものであり、(A)図は断面図、(B)図
および(C)図は製造工程における断面図である。図
中、1はp電極、2はp−InPの単結晶基板、3はp
−InPのバッファ層、4はn−InPのブロック層、
5はp−InPのブロック層、6はInGaAsPのマ
スク層、7はp−InPのクラッド層、8はp−InP
の層、9はInGaAsPの活性層、10はn−InP
のクラッド層、11はn−InGaAsPのキャップ
層、12は絶縁膜、13はn電極である。
【0003】製造工程について説明する。図5(B)に
示すように、p−InPの単結晶基板の(100)面上
に、p−InPのバッファ層3、n−InPのブロック
層4、p−InPのブロック層5、InGaAsPのマ
スク層6の4層を液相成長法あるいは気相成長法で薄膜
結晶成長する。ついで、フォトリソグラフィー技術によ
り、InGaAsPのマスク層6に溝形成部分に対応す
る窓を開け、エッチングにより<011>方向のアロー
ヘッド型溝を形成し、InGaAsPのマスク層6をエ
ッチングにより除去して、図5(C)の断面構造が得ら
れる。アローヘッド型溝の幅は、例えば、1.5μmで
ある。さらにその上に、p−InPクラッド層7、In
GaAsPの活性層9、n−InPクラッド層10、n
−InGaAsPキャップ層11の4層を埋め込み成長
で結晶成長する。p−InPの層8は、p−InPのク
ラッド層7と同時に作成される層であり、この上にIn
GaAsPの層も同様に形成されるが、薄い層であるの
で図示を省略した。その後、n−InGasPのキャッ
プ層11の上に電流領域を制限するための絶縁層12を
付け、絶縁層12のアローヘッド型溝上に、幅20μm
程度のストライプ状の穴をエッチングにより開け、p電
極1とn電極13を成膜し、へき開によりチップ状にし
て、図5(A)に示すPBCレーザが作製できる。
【0004】このような半導体レーザにおいて、ブロッ
ク層ウェハを結晶成長をする際に、液層成長法と気相成
長法の2つの方法があることはすでに述べた。気相成長
法は、膜厚制御が容易である。つまり、均一な膜厚が得
られるから、形成されたブロック層ウェハの表面には凹
凸がなく、きれいな表面が得られる。しかし、その反
面、結晶性に少々問題がある。
【0005】一方、液相成長法で形成されたブロック層
ウェハは、結晶性に大変信頼が持てるが、膜厚制御性が
低いので、ブロック層の表面には、1μm近い凹凸が見
られる。この凹凸のあるウエハの表面に、幅1.5μm
という極細のストライプをフォトリソグラフィ技術によ
って形成するのは、非常な困難を伴うし、線幅の制御性
も良くない。また、フォトリソ工程において、レジスト
によりInGaAsPのマスク層6に細いストライプを
エッチングする際、サイドエッチングによって線幅が広
がってしまうという問題も生じてしまう。したがって、
液相成長法で製作したブロック層ウエハに、幅1.5μ
m程度のアローヘッド型溝を再現性、および、歩留まり
を良く作製することは非常に困難である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した問
題点を解決するためになされたもので、アローヘッド型
溝を精度よく作製できる半導体レーザを提供することを
目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、基板の(10
0)面上に成長したブロック層の上方に電極が形成さ
れ、前記ブロック層にアローヘッド型溝が形成された半
導体レーザにおいて、前記ブロック層上にマスク層と中
間層が形成され、前記マスク層が前記アローヘッド型溝
の開口を形成するとともに、前記中間層に前記開口を底
部とするエッチング溝が形成されていることを特徴とす
るものである。
【0008】
【作用】例えば、p−InPの単結晶基板の(100)
面上に、結晶成長されたInPの層にInGaAsPの
マスク層を用いて、HClによりエッチングを行なう場
合を図2により説明する。図中、21はInPの層、2
2はInGaAsPのマスク層、23はInGaAsP
の層である。エッチングは中心角が71.2゜の斜面と
なるように行なわれるから、エッチング時間の進行につ
れて、(A)図から、(B)図を経て(C)図の断面形
状を呈するように進行する。(D)図に示すように、マ
スク層22の開口がaであり、InPの層21の厚みが
bであり、その下にInGaAsPの層23がある場
合、InPの層21がエッチングされると、等脚台形状
の溝が形成される。この溝の底部がInGaAsPの層
23に達したときの底部の寸法が1.5μmであるため
の、開口aと厚みbとの関係は、図3に示す線図のよう
になる。すなわち、InPの層21の厚さbが決まって
いれば、マスクパターンの開口aにより、エッチング溝
の底部の幅を決まることができる。
【0009】また、凹凸のある表面に幅1.5μm程度
のストライプを、フォトリソグラフィ技術により精度よ
く作製するのは困難であるが、幅が3〜5μm程度あれ
ば容易である。また、ストライプの線幅の制御性も高い
ということができる。
【0010】本発明によれば、第1段階として、幅の広
いマスクパターンを用いて、中間層に第1段目のエッチ
ング溝を形成する。この場合、エッチング溝の底部が中
間層の下のマスク層に達したときの底部の幅は、図3で
説明したように、中間層のエッチングマスクの幅で決め
ることができる。図3の線図は、サイドエッチングの状
況等も勘案して決めることができるので、エッチング溝
の底部を、より精度のよい寸法にすることができる。こ
のエッチング溝の底部により、幅の狭いマスクパターン
を決めて、第2段階として、第2段目のエッチングの溝
の幅を決めることができるので、精度のよいアローヘッ
ド型溝を形成することができる。
【0011】
【実施例】図1は、本発明の半導体レーザの一実施例の
断面図である。図中、1はp電極、2はp−InPの単
結晶基板、3はp−InPのバッファ層、4はn−In
Pのブロック層、5はp−InPのブロック層、7はp
−InPのクラッド層、9はInGaAsPの活性層、
10はn−InPのクラッド層、11はn−InGaA
sPのキャップ層、12は絶縁膜、13はn電極、14
はn−InGaAsPの第2マスク層、15はn−In
Pの中間層である。
【0012】図4は製造工程の説明図である。図中、図
1と同様な部分には同じ符号を付して説明を省略する。
16はn−InGaAsPの第1マスク層、17はレジ
ストである。図4(A)に示すように、p−InPの単
結晶基板2の(100)面上に、p−InPのバッファ
層3、n−InPのブロック層4、p−InPのブロッ
ク層5、n−InGaAsPの第2マスク層14、n−
InPの中間層15、n−InGaAsPの第1マスク
層16を液相成長法で薄膜結晶成長する。
【0013】この実施例において、図5(B)で説明し
た従来のブロック層ウェハと相違する点は、従来のブロ
ック層ウェハでは、InGaAsPのマスク層を用いた
が、この実施例ではnドープしたn−InGaAsPで
第2マスク層14が構成されている点、および、その上
にn−InPの中間層15、n−InGaAsPの第1
マスク層の2層が追加されていることである。
【0014】図4(B)は、ブロック層ウェハに、第1
段目のエッチング溝を形成した断面図である。この工程
は、n−InGaAsPの第1マスク層の上にレジスト
17を付け、幅aのストライプを開けた後、n−InG
aAsPの第1マスク層16をエッチングし、さらに、
n−InPの中間層15をエッチングすることによって
行なわれる。一般に、InGaAsPの薄膜に、KKI
(HCl:CH3 COOH:H2 2 が1:2:1の混
合液)溶液で、基板の〈011〉方向にストライプ状の
穴を開けた後、HClでInGaAsP層の下のInP
層をエッチングすると、その溝の形状は、上述したよう
に、図2(A)〜(C)のような変遷をする。ここで
は、n−InPの中間層の下にn−InGaAsPの第
2マスク層があるため、図2(D)で説明したように、
エッチング溝は等脚台形の形となり、底部の寸法を精度
よく形成できる。この実施例では、エッチング溝の底部
の寸法を1.5μmとしたから、第1回目のエッチング
溝により、n−InGaAsPの第2マスク層14は、
幅1.5μmのストライプ状にむき出ている。
【0015】n−InGaAsPの第2マスク層のむき
出し部分を硫酸系エッチャントなどによりエッチングし
て取り除いたのが図4(C)の状態である。さらに、H
Clでエッチングを行ない、第2段目のエッチング溝と
してアローヘッド型溝を形成する。図4(D)に示すよ
うに、アローヘッド型溝の先端は、n−InPのブロッ
ク層4を突き抜け、p−InPのバッファ層3に達して
いる。この後、レジスト17とn−InGaAsPの第
1マスク層16を除去し、従来のPBCレーザの製造工
程と同様に、p−InPのクラッド層7、InGaAs
Pの活性層9、n−InPのクラッド層10、n−In
GaAsPキャップ層11を埋め込み成長により結晶成
長する。さらに、絶縁膜12を付け、溝状にストライプ
窓を開け、p電極1、n電極13を成膜し、チップ化し
て、図1に示す半導体レーザが作製できる。
【0016】レジスト17を剥離した後、n−InGa
AsPの第1マスク層16を除去したが、n−InGa
AsPの第1マスク層16を残したまま、埋め込み成長
を行なうようにしてもよい。また、埋め込み成長の結晶
成長の際に、溝の側部にも同時に結晶層が形成される
が、図示は省略した。
【0017】なお、上述した実施例は、p型基板を用い
た場合について説明したが、n型基板を用いることがで
きることは勿論である。また、InP系に限らず、他の
系のものにも本発明を適用することができる。
【0018】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の半導体レーザは、エッチング溝が2段に形成されてい
るので、精度のよい埋め込み溝が形成でき、均一な太さ
の幅を持った活性層が広範囲に出来るので歩留まりが向
上できる構造の半導体レーザを提供できるという効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体レーザの一実施例の断面図であ
る。
【図2】エッチング状態の説明図である。
【図3】エッチング層の厚さとエッチング溝の底部の寸
法との関係を示す線図である。
【図4】図1の半導体レーザの製造工程の説明図であ
る。
【図5】従来の半導体レーザの説明図である。
【符号の説明】
1 p電極 2 単結晶基板 3 バッファ層 4,5 ブロック層 7 クラッド層 9 活性層 10 クラッド層 11 キャップ層 12 絶縁膜 13 n電極 14 第2マスク層 15 中間層 16 第1マスク層 17 レジスト

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板の(100)面上に成長したブロッ
    ク層の上方に電極が形成され、前記ブロック層にアロー
    ヘッド型溝が形成された半導体レーザにおいて、前記ブ
    ロック層上にマスク層と中間層が形成され、前記マスク
    層が前記アローヘッド型溝の開口を形成するとともに、
    前記中間層に前記開口を底部とするエッチング溝が形成
    されていることを特徴とする半導体レーザ。
JP24465291A 1991-08-29 1991-08-29 半導体レーザ Pending JPH0563302A (ja)

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JP24465291A JPH0563302A (ja) 1991-08-29 1991-08-29 半導体レーザ

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