JPH058876B2 - - Google Patents
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- JPH058876B2 JPH058876B2 JP14750986A JP14750986A JPH058876B2 JP H058876 B2 JPH058876 B2 JP H058876B2 JP 14750986 A JP14750986 A JP 14750986A JP 14750986 A JP14750986 A JP 14750986A JP H058876 B2 JPH058876 B2 JP H058876B2
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は電子デバイスとりわけ半導体レーザ製
造の分野において利用される。
造の分野において利用される。
（従来の技術）
半導体レーザは小型、低消費電力、高信頼のゆ
えに、様々な利用分野で広く応用されているが、
−族化合物半導体AlGaInPを用いた可視光
半導体レーザは、結晶成長技術が有機金属熱分解
気相成長法（MOVPE法）あるいは分子線エピタ
キシー法（MBE法）によらねば成長が困難で、
液相成長法が使用できないため、レーザの製造プ
ロセスには特有の制限が生じている。そのうちの
一つが所謂横モード制御の問題である。半導体レ
ーザ構造の理想型の代表は埋込型レーザであり、
接合面に垂直方向をダブルヘテロ構造にすると同
時に、平行方向についてもダブルヘテロ構造とし
て、電流および光の閉じ込めを効率よく行うこと
によりレーザの横モードを制御する方法である。
えに、様々な利用分野で広く応用されているが、
−族化合物半導体AlGaInPを用いた可視光
半導体レーザは、結晶成長技術が有機金属熱分解
気相成長法（MOVPE法）あるいは分子線エピタ
キシー法（MBE法）によらねば成長が困難で、
液相成長法が使用できないため、レーザの製造プ
ロセスには特有の制限が生じている。そのうちの
一つが所謂横モード制御の問題である。半導体レ
ーザ構造の理想型の代表は埋込型レーザであり、
接合面に垂直方向をダブルヘテロ構造にすると同
時に、平行方向についてもダブルヘテロ構造とし
て、電流および光の閉じ込めを効率よく行うこと
によりレーザの横モードを制御する方法である。
従来からの通常の方法によれば、GaAs基板上
にAlGaInP、GaInPを順次積層した積層構造を
形成後帯状の開口を有する絶縁層を積層構造上に
形成し、この絶縁層をマスクとしてドライエツチ
ング又はウエツト・エツチング等のエツチング工
程でGaAs基板が露出する積層構造をエツチング
したのち、一旦大気中にウエーハをさらしたのち
に、成長装置内にウエーハを導入し、気相成長に
よりダブルヘテロ構造を形成することとなる。そ
の際、エツチング工程で形成される溝の側面は酸
素や水との反応性の高いアルミニウムを含む層よ
り成つており、次の気相成長工程に移る際に大気
にさらされるために、表面に酸化膜が形成され、
気相成長工程によるダブルヘテロ構造の形成が良
好に行われずこれが界面の電気的、光学的特性に
影響を与え、たとえば電流電圧特性の不良現象を
生起せしめるなどの特性不良の生起する確率が高
く、レーザ製造の歩留りが極めて低いという問題
があつた。
にAlGaInP、GaInPを順次積層した積層構造を
形成後帯状の開口を有する絶縁層を積層構造上に
形成し、この絶縁層をマスクとしてドライエツチ
ング又はウエツト・エツチング等のエツチング工
程でGaAs基板が露出する積層構造をエツチング
したのち、一旦大気中にウエーハをさらしたのち
に、成長装置内にウエーハを導入し、気相成長に
よりダブルヘテロ構造を形成することとなる。そ
の際、エツチング工程で形成される溝の側面は酸
素や水との反応性の高いアルミニウムを含む層よ
り成つており、次の気相成長工程に移る際に大気
にさらされるために、表面に酸化膜が形成され、
気相成長工程によるダブルヘテロ構造の形成が良
好に行われずこれが界面の電気的、光学的特性に
影響を与え、たとえば電流電圧特性の不良現象を
生起せしめるなどの特性不良の生起する確率が高
く、レーザ製造の歩留りが極めて低いという問題
があつた。
本発明は上記のような問題点を改善し、良好な
ヘテロ接合界面を有する埋込型AlGaInP可視光
半導体レーザを再現性よく製作する方法を提供す
ることを目的としている。
ヘテロ接合界面を有する埋込型AlGaInP可視光
半導体レーザを再現性よく製作する方法を提供す
ることを目的としている。
（発明の構成）
本発明は、GaA基板上に（AlxGa1-x）0.5In0.5Ｐ
（０＜ｘ１）とGa0.5In0.5Ｐを少なくとも有する
積層構造を形成する工程及び該Ga0.5In0.5Ｐ上に、
SiO2またはSiNxの如き絶縁物層を形成する工程
よりなる第一の工程と、該絶縁物層のみを選択的
に帯状に除去する第二の工程と、該ウエーハを燐
圧下にてHCl又はHBr又はAsCl3又はPCl3等のガ
スの存在のもとで高温にて第二の工程で形成され
た帯状に露出した半導体層をGaAs基板表面まで
反応管中で気相選択エツチングする第三の工程
と、第三の工程の後、大気中に露することなく、
同一反応管内で有機金属熱分解気相成長法を用い
て組成の異なる複数層の（AlyGa1-y）0.5In0.5Ｐを
Ｐ−Ｎ接合を含むダブルヘテロ型に形成して、第
一の工程で形成した絶縁物層と大略同じ高さまで
結晶成長を行なう第四の工程と少なくとも備えて
いる構成となつている。また、前述の第一工程が
GaAs基板上に（AlxGa1-x）0.5In0.5Ｐを形成するに
先だち、先ずAlyGa1-yAs（０＜ｙ＜１）を形成す
る工程とした構成であつてもよい。
（０＜ｘ１）とGa0.5In0.5Ｐを少なくとも有する
積層構造を形成する工程及び該Ga0.5In0.5Ｐ上に、
SiO2またはSiNxの如き絶縁物層を形成する工程
よりなる第一の工程と、該絶縁物層のみを選択的
に帯状に除去する第二の工程と、該ウエーハを燐
圧下にてHCl又はHBr又はAsCl3又はPCl3等のガ
スの存在のもとで高温にて第二の工程で形成され
た帯状に露出した半導体層をGaAs基板表面まで
反応管中で気相選択エツチングする第三の工程
と、第三の工程の後、大気中に露することなく、
同一反応管内で有機金属熱分解気相成長法を用い
て組成の異なる複数層の（AlyGa1-y）0.5In0.5Ｐを
Ｐ−Ｎ接合を含むダブルヘテロ型に形成して、第
一の工程で形成した絶縁物層と大略同じ高さまで
結晶成長を行なう第四の工程と少なくとも備えて
いる構成となつている。また、前述の第一工程が
GaAs基板上に（AlxGa1-x）0.5In0.5Ｐを形成するに
先だち、先ずAlyGa1-yAs（０＜ｙ＜１）を形成す
る工程とした構成であつてもよい。
（作用・原理）
GaAs基板上に形成される（AlxGa1-x）0.5In0.5Ｐ
は埋め込み層として、主として光の閉じ込め用に
使用される。SiO2下部のGa0.5In0.5Ｐは、SiO2除
去の際に（AlxGa1-x）0.5In0.5Ｐの表面が露出し酸
化が生ずるのをさけるための保護層である。
SiO2等の絶縁膜が帯状に除去されたウエーハ
（第１図ｂ）は気相成長の反応管の中に入れられ、
燐圧下でHCl又はHBr又はAsCl3又はPCl3等のガ
スの下に高温下でさらされる。これにより、
AlGaInP結晶はすみやかに気相エツチングされ
るが、GaAsに対するエツチング速度がはるかに
遅いために、実質的に第１図ｃで示すような、
GaAs基板表面でエツチングが停止した形に整形
される。従つて、エツチングで形成された溝の深
さはほぼAlGaInPとGaInPのエピタキシヤル層
厚の和に等しいように半自動的に決定される。こ
の工程のあとウエーハは反応管外にとり出すこと
なく、ひきつづきレーザ基本となるダブルヘテロ
構造の形成に移行する。この両工程の連続性によ
つて、界面１１には欠陥が少なく空孔等のない良
好な結晶連続性を有する構造が形成される。気相
エツチングにおけるGaAs基板でのエツチング速
度差を更に大きくし、気相エツチングの停止能を
向上させるためにGaAs基板上にAlxGa1-xAsを形
成し、しかるのちにAlGaInPを結晶成長させる
ことによつて、より再現性のよい半導体レーザ構
造の形成を可能とすることができる。GaAs基
板、又は、AlGaAs上で気相エツチングを正確に
とめることによつて、つぎに成長するダブルヘテ
ロ構造の各層の第１図ｃ及びｄに示す溝の中での
層の位置が正確に決定可能となるため所望のレー
ザ構造が正確に実現可能となる。
は埋め込み層として、主として光の閉じ込め用に
使用される。SiO2下部のGa0.5In0.5Ｐは、SiO2除
去の際に（AlxGa1-x）0.5In0.5Ｐの表面が露出し酸
化が生ずるのをさけるための保護層である。
SiO2等の絶縁膜が帯状に除去されたウエーハ
（第１図ｂ）は気相成長の反応管の中に入れられ、
燐圧下でHCl又はHBr又はAsCl3又はPCl3等のガ
スの下に高温下でさらされる。これにより、
AlGaInP結晶はすみやかに気相エツチングされ
るが、GaAsに対するエツチング速度がはるかに
遅いために、実質的に第１図ｃで示すような、
GaAs基板表面でエツチングが停止した形に整形
される。従つて、エツチングで形成された溝の深
さはほぼAlGaInPとGaInPのエピタキシヤル層
厚の和に等しいように半自動的に決定される。こ
の工程のあとウエーハは反応管外にとり出すこと
なく、ひきつづきレーザ基本となるダブルヘテロ
構造の形成に移行する。この両工程の連続性によ
つて、界面１１には欠陥が少なく空孔等のない良
好な結晶連続性を有する構造が形成される。気相
エツチングにおけるGaAs基板でのエツチング速
度差を更に大きくし、気相エツチングの停止能を
向上させるためにGaAs基板上にAlxGa1-xAsを形
成し、しかるのちにAlGaInPを結晶成長させる
ことによつて、より再現性のよい半導体レーザ構
造の形成を可能とすることができる。GaAs基
板、又は、AlGaAs上で気相エツチングを正確に
とめることによつて、つぎに成長するダブルヘテ
ロ構造の各層の第１図ｃ及びｄに示す溝の中での
層の位置が正確に決定可能となるため所望のレー
ザ構造が正確に実現可能となる。
（実施例）
以下に本発明の実施例を述べる。GaAs基板１
の上に、成長温度700℃にて、PH3の分圧が存在
するもとで、Alの原料としてトリメチルアルミ
ニウム（TMAl）、Gaの原料としてトリエチルガ
リウム（TEGa）、Inの原料として（TMIn）を
所望の固相組成（AlxGa1-x）0.5In0.5Ｐに対応する
流量比でH2キヤリアガスによつて流すことによ
つてAlGaInP層２を3μｍ成長し、つづいて同じ
原理に基づいてGa0.5In0.5Ｐ層３を0.5μｍ成長す
る。気相と固相の成分比はほぼ１とすればよい。
しかるのちに、気相成長法またはスパツタ法によ
つてSiO2膜４を0.3μｍ程度形成する。（第１図
ａ）。通常のフオトレジスト工程と液相エツチン
グ工程を用いて巾3μｍ〜5μｍの帯状にSiO2膜を
除去する。（第１図ｂ）。ウエーハをその後、
MOVPE反応炉中に入れ、全水素流量毎分５、
PH3毎分500c.c.、HCl毎分10c.c.、温度700℃で気相
エツチングを行う。約５分で、GaAs基板に達す
る第１図ｃの如き溝６が形成される。HClガスを
止めダブルヘテロ構造の成長に必要なガス組成、
たとえば、（AlpGa1-p）0.5In0.5Ｐ／（AlpGa1-q）0.5
In0.5Ｐ／（AlpGa1-p）0.5In0.5Ｐ（ｐ＝0.5、ｑ＝0.1
）
なる構造に対しては固相組成比と同じ気相組成の
TMAl、TEGa、TMInの流量比を設定して、ダ
ブルヘテロ構造を形成する。成長層の形態は第１
図ｄに示した如きものとなる。活性層８は、左右
両端で折れまがり水平方向の延長上はクラツド層
７となり、これに接して（AlxGa1-x）0.5In0.5Ｐ（ｘ
＞９）層９が位置する。両クラツド層の厚さは各
1μｍ、活性層の厚さは0.1μｍである。光は横方向
に拡がりクラツド層７及びこの（AlxGa1-x）0.5
In0.5Ｐ層９に浸み出すが設定した組成の関係では
屈折率ガイド構造が実現している。コンタクト層
（たとえばGaInP）１０は0.9μｍの層厚とする
AlGaInPとGaAsのHClに対するエツチング速度
は上述の条件下で約１桁異なるため、気相エツチ
ングはGaAs基板１でほぼ停止させることができ
る。この選択性をより強くするためには第１図ａ
において（AlxGa1-x）0.5In0.5ＰとGaAs基板の間に
AlyGa1-yAsを挿入成長させることが有効である。
AlyGa1-yAsはGaAsよりエツチング速度が更に遅
いからである。
の上に、成長温度700℃にて、PH3の分圧が存在
するもとで、Alの原料としてトリメチルアルミ
ニウム（TMAl）、Gaの原料としてトリエチルガ
リウム（TEGa）、Inの原料として（TMIn）を
所望の固相組成（AlxGa1-x）0.5In0.5Ｐに対応する
流量比でH2キヤリアガスによつて流すことによ
つてAlGaInP層２を3μｍ成長し、つづいて同じ
原理に基づいてGa0.5In0.5Ｐ層３を0.5μｍ成長す
る。気相と固相の成分比はほぼ１とすればよい。
しかるのちに、気相成長法またはスパツタ法によ
つてSiO2膜４を0.3μｍ程度形成する。（第１図
ａ）。通常のフオトレジスト工程と液相エツチン
グ工程を用いて巾3μｍ〜5μｍの帯状にSiO2膜を
除去する。（第１図ｂ）。ウエーハをその後、
MOVPE反応炉中に入れ、全水素流量毎分５、
PH3毎分500c.c.、HCl毎分10c.c.、温度700℃で気相
エツチングを行う。約５分で、GaAs基板に達す
る第１図ｃの如き溝６が形成される。HClガスを
止めダブルヘテロ構造の成長に必要なガス組成、
たとえば、（AlpGa1-p）0.5In0.5Ｐ／（AlpGa1-q）0.5
In0.5Ｐ／（AlpGa1-p）0.5In0.5Ｐ（ｐ＝0.5、ｑ＝0.1
）
なる構造に対しては固相組成比と同じ気相組成の
TMAl、TEGa、TMInの流量比を設定して、ダ
ブルヘテロ構造を形成する。成長層の形態は第１
図ｄに示した如きものとなる。活性層８は、左右
両端で折れまがり水平方向の延長上はクラツド層
７となり、これに接して（AlxGa1-x）0.5In0.5Ｐ（ｘ
＞９）層９が位置する。両クラツド層の厚さは各
1μｍ、活性層の厚さは0.1μｍである。光は横方向
に拡がりクラツド層７及びこの（AlxGa1-x）0.5
In0.5Ｐ層９に浸み出すが設定した組成の関係では
屈折率ガイド構造が実現している。コンタクト層
（たとえばGaInP）１０は0.9μｍの層厚とする
AlGaInPとGaAsのHClに対するエツチング速度
は上述の条件下で約１桁異なるため、気相エツチ
ングはGaAs基板１でほぼ停止させることができ
る。この選択性をより強くするためには第１図ａ
において（AlxGa1-x）0.5In0.5ＰとGaAs基板の間に
AlyGa1-yAsを挿入成長させることが有効である。
AlyGa1-yAsはGaAsよりエツチング速度が更に遅
いからである。
（発明の効果）
本発明によれば、横モードがよく制御されて埋
込み型AlGaInP可視光半導体レーザを再現性よ
く得ることができる。
込み型AlGaInP可視光半導体レーザを再現性よ
く得ることができる。
第１図は本発明の半導体レーザの製造方法を工
程順に示した図で、 １……GaAs基板、２……（AlxGa1-x）0.5In0.5
Ｐ、３……Ga0.5In0.5Ｐ、４……SiO2、６……
GaInP、AlGaInP除去部、７，９……クラツド
層、８……活性層、１０……コンタクト層、１１
……界面、をそれぞれ示す。
程順に示した図で、 １……GaAs基板、２……（AlxGa1-x）0.5In0.5
Ｐ、３……Ga0.5In0.5Ｐ、４……SiO2、６……
GaInP、AlGaInP除去部、７，９……クラツド
層、８……活性層、１０……コンタクト層、１１
……界面、をそれぞれ示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ GaAs基板上に（AlxGa1-x）0.5In0.5Ｐ（０＜ｘ
１）とGa0.5In0.5Ｐを少なくとも有する積層構
造を形成する工程および該Ga0.5In0.5Ｐ上に、
SiO2またはSiNxの如き絶縁物層を形成する工程
よりなる第一の工程と、該絶縁物層のみを選択的
に帯状に除去する第二の工程と、該ウエーハを燐
圧下にてHCl又はHBr又はAsCl3又はPCl3のガス
の存在のもとで高温にて第二の工程で形成された
帯状に露出した半導体層をGaAs基板表面まで反
応管中で気相選択エツチングする第三の工程と、
第三の工程の後、大気中にさらすことなく、同一
反応管内で有機金属熱分解気相成長法を用いて組
成の異なる複数層の（AlyGa1-y）0.5In0.5ＰをＰ−
Ｎ接合を含むダブルヘテロ型に形成して、第一の
工程で形成した絶縁物層と大略同じ高さまで結晶
成長を行なう第四の工程とを含むことを特徴とす
る半導体レーザの製造方法。 ２ 特許請求範囲第１項の製造方法において、第
一工程中にGaAs基板上に（AlxGa1-x）0.5In0.5Ｐを
形成するに先だち、先ずAlyGa1-yAs（０＜ｙ＜
１）を形成する工程を有していることを特徴とす
る半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14750986A JPS633484A (ja) | 1986-06-23 | 1986-06-23 | 半導体レ−ザの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14750986A JPS633484A (ja) | 1986-06-23 | 1986-06-23 | 半導体レ−ザの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS633484A JPS633484A (ja) | 1988-01-08 |
| JPH058876B2 true JPH058876B2 (ja) | 1993-02-03 |
Family
ID=15431964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14750986A Granted JPS633484A (ja) | 1986-06-23 | 1986-06-23 | 半導体レ−ザの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS633484A (ja) |
-
1986
- 1986-06-23 JP JP14750986A patent/JPS633484A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS633484A (ja) | 1988-01-08 |
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