JPH06112592A - 半導体レーザ素子の製造方法 - Google Patents
半導体レーザ素子の製造方法Info
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- JPH06112592A JPH06112592A JP25871292A JP25871292A JPH06112592A JP H06112592 A JPH06112592 A JP H06112592A JP 25871292 A JP25871292 A JP 25871292A JP 25871292 A JP25871292 A JP 25871292A JP H06112592 A JPH06112592 A JP H06112592A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】メサ部形成後の第二クラッド層の寸法精度を高
める。 【構成】第二クラッド層として下部第二クラッド層，Ｇ
ａＡｓとＡｌX Ｇａ 1-x Ａｓからなる多重量子井戸構造
を有するエッチングストップ層，上部第二クラッド層の
順に積層した後、沃素系のエッチング液を用い、ＧａＡ
ｓとＡｌX Ｇａ1-x Ａｓのエッチング速度の差を利用し
て、エッチングを確実に下部第二クラッド層で停止させ
ることにより、第二クラッド層の厚さを高精度に制御す
る。また、多重量子井戸構造のエッチングストップ層
は、多重量子障壁層の役割も兼備するので、活性層とク
ラッド層の障壁を高くし、電流の閉じ込めを強めること
ができる。
める。 【構成】第二クラッド層として下部第二クラッド層，Ｇ
ａＡｓとＡｌX Ｇａ 1-x Ａｓからなる多重量子井戸構造
を有するエッチングストップ層，上部第二クラッド層の
順に積層した後、沃素系のエッチング液を用い、ＧａＡ
ｓとＡｌX Ｇａ1-x Ａｓのエッチング速度の差を利用し
て、エッチングを確実に下部第二クラッド層で停止させ
ることにより、第二クラッド層の厚さを高精度に制御す
る。また、多重量子井戸構造のエッチングストップ層
は、多重量子障壁層の役割も兼備するので、活性層とク
ラッド層の障壁を高くし、電流の閉じ込めを強めること
ができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体レーザ素子の製造
方法に関する。
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、半導体レーザ素子は、コンパク
トディスクやビデオディスク等の光源として利用される
ので、素子の構造は光の損失と無駄な再結合をできるだ
け少なくするために、特定の領域に光エネルギーおよび
注入電流を閉じ込めること、さらに１μｍオーダーの微
小スポットに光を絞り込む必要があり、素子の活性層に
平行な方向の光の閉じ込め、即ち横モード発振の制御可
能な構造を有する。実際にはこれらの構造条件を満たす
リッジ埋め込み型の半導体レーザ素子が有効であること
が知られている。
トディスクやビデオディスク等の光源として利用される
ので、素子の構造は光の損失と無駄な再結合をできるだ
け少なくするために、特定の領域に光エネルギーおよび
注入電流を閉じ込めること、さらに１μｍオーダーの微
小スポットに光を絞り込む必要があり、素子の活性層に
平行な方向の光の閉じ込め、即ち横モード発振の制御可
能な構造を有する。実際にはこれらの構造条件を満たす
リッジ埋め込み型の半導体レーザ素子が有効であること
が知られている。
【０００３】図２（ａ）〜（ｄ）に、このリッジ埋め込
み型半導体レーザ素子の主な製造工程を示す。まず、ｎ
型ＧａＡｓの基板１の上に、ｎ型ＡｌＧａＡｓのバッフ
ァ層２を形成し、さらにその上にｎ型ＡｌX Ｇａ1-x Ａ
ｓの第一クラッド層３，ＡｌY Ｇａ1- Y Ａｓ（０＜Ｙ＜
Ｘ＜１）の活性層４，ｐ型ＡｌX Ｇａ1-x Ａｓの第二ク
ラッド層５，ｐ型ＧａＡｓのオーミックコンタクト層６
をこの順に積層した後、この積層体上の必要な部分にＳ
ｉＯ2 マスク７を形成する［図２（ａ）］。
み型半導体レーザ素子の主な製造工程を示す。まず、ｎ
型ＧａＡｓの基板１の上に、ｎ型ＡｌＧａＡｓのバッフ
ァ層２を形成し、さらにその上にｎ型ＡｌX Ｇａ1-x Ａ
ｓの第一クラッド層３，ＡｌY Ｇａ1- Y Ａｓ（０＜Ｙ＜
Ｘ＜１）の活性層４，ｐ型ＡｌX Ｇａ1-x Ａｓの第二ク
ラッド層５，ｐ型ＧａＡｓのオーミックコンタクト層６
をこの順に積層した後、この積層体上の必要な部分にＳ
ｉＯ2 マスク７を形成する［図２（ａ）］。
【０００４】次に、硫酸と過酸化水素水の混合水溶液で
あるＳＨエッチング液を用いて、第二クラッド層５を厚
さｈの部分だけを残すように選択エッチングを行ない、
第二クラッド層５の幅ｗを持つ残余の部分に、コンタク
ト層６を含む条状のメサ部８を形成する［図２
（ｂ）］。次いで、減圧有機金属化学気相成長（ＭＯＣ
ＶＤ）法を用い、メサ部８の側面に接するように、Ｓｉ
Ｏ2 マスク７により選択成長させたｎ型ＧａＡｓからな
る電流阻止層９を埋め込む［図２（ｃ）］。
あるＳＨエッチング液を用いて、第二クラッド層５を厚
さｈの部分だけを残すように選択エッチングを行ない、
第二クラッド層５の幅ｗを持つ残余の部分に、コンタク
ト層６を含む条状のメサ部８を形成する［図２
（ｂ）］。次いで、減圧有機金属化学気相成長（ＭＯＣ
ＶＤ）法を用い、メサ部８の側面に接するように、Ｓｉ
Ｏ2 マスク７により選択成長させたｎ型ＧａＡｓからな
る電流阻止層９を埋め込む［図２（ｃ）］。
【０００５】最後にＳｉＯ2 マスク７を除去し、この積
層体の上下にｎ型電極１０およびｐ型電極１１を形成す
ることにより、リッジ埋め込み型半導体レーザ素子を得
ることができる。［図２（ｄ）］。このような半導体レ
ーザ素子の製造過程において、同様の構造を有し導電型
を逆にした素子を製造することも勿論可能である。
層体の上下にｎ型電極１０およびｐ型電極１１を形成す
ることにより、リッジ埋め込み型半導体レーザ素子を得
ることができる。［図２（ｄ）］。このような半導体レ
ーザ素子の製造過程において、同様の構造を有し導電型
を逆にした素子を製造することも勿論可能である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、以上の製造方
法にはつぎのような問題がある。即ち、メサ部８の幅
ｗ、およびエッチングで残された第二クラッド層５の厚
さｈの精度を高めること、そして良好な電流素子層９を
形成することは、素子に所望の特性を付与する上で重要
であり、これに対してメサ部８の幅ｗはマスク７の寸法
により制御することができるが、第二クラッド層５の厚
さｈを制御するには、エッチング時間によって行なわな
ければならないことである。そのため、第二クラッド層
５が所望の厚さに達している所と達していない所が生
じ、第二クラッド層５の厚さｈの設定に対して再現性が
乏しく、その厚さｈを高精度に制御することが困難とな
り、したがって得られた素子の特性のばらつきも大きく
なるという問題が起きる。
法にはつぎのような問題がある。即ち、メサ部８の幅
ｗ、およびエッチングで残された第二クラッド層５の厚
さｈの精度を高めること、そして良好な電流素子層９を
形成することは、素子に所望の特性を付与する上で重要
であり、これに対してメサ部８の幅ｗはマスク７の寸法
により制御することができるが、第二クラッド層５の厚
さｈを制御するには、エッチング時間によって行なわな
ければならないことである。そのため、第二クラッド層
５が所望の厚さに達している所と達していない所が生
じ、第二クラッド層５の厚さｈの設定に対して再現性が
乏しく、その厚さｈを高精度に制御することが困難とな
り、したがって得られた素子の特性のばらつきも大きく
なるという問題が起きる。
【０００７】本発明は上述の点に鑑みてなされたもので
あり、その目的はエッチングによって残された領域の第
二クラッド層５の厚さを精度よく制御し、特性に大きな
ばらつきを生じない半導体レーザ素子の製造方法を提供
することにある。
あり、その目的はエッチングによって残された領域の第
二クラッド層５の厚さを精度よく制御し、特性に大きな
ばらつきを生じない半導体レーザ素子の製造方法を提供
することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の方法は、第二クラッド層として下部第二
クラッド層，多重量子井戸構造を有するエッチングスト
ップ層，上部第二クラッド層の順に積層した後、沃素系
のエッチング液を用いてエッチングストップ層まで選択
エッチングを行ない、第二クラッド層とコンタクト層を
有するメサ部を形成し、このメサ部側面に電流阻止層を
埋め込むものである。
めに、本発明の方法は、第二クラッド層として下部第二
クラッド層，多重量子井戸構造を有するエッチングスト
ップ層，上部第二クラッド層の順に積層した後、沃素系
のエッチング液を用いてエッチングストップ層まで選択
エッチングを行ない、第二クラッド層とコンタクト層を
有するメサ部を形成し、このメサ部側面に電流阻止層を
埋め込むものである。
【０００９】
【作用】上記のように、本発明の方法では下部第二クラ
ッド層と上部第二クラッド層との間にＧａＡｓとＡｌX
Ｇａ1-x Ａｓからなる多重量子井戸構造のエッチングス
トップ層を挟むようにして介在させ、ＧａＡｓとＡｌX
Ｇａ1-x Ａｓのエッチング速度の大きな差を利用してス
トップエッチングを行なっているので、エッチングは確
実に下部第二クラッド層で停止させることができ、第二
クラッド層の厚さを高精度に制御することが可能とな
る。
ッド層と上部第二クラッド層との間にＧａＡｓとＡｌX
Ｇａ1-x Ａｓからなる多重量子井戸構造のエッチングス
トップ層を挟むようにして介在させ、ＧａＡｓとＡｌX
Ｇａ1-x Ａｓのエッチング速度の大きな差を利用してス
トップエッチングを行なっているので、エッチングは確
実に下部第二クラッド層で停止させることができ、第二
クラッド層の厚さを高精度に制御することが可能とな
る。
【００１０】また、多重量子井戸構造のエッチングスト
ップ層は、多重量子障壁層の役割も兼備するので、活性
層とクラッド層の障壁を高くし、電流の閉じ込めを強め
ることができる。
ップ層は、多重量子障壁層の役割も兼備するので、活性
層とクラッド層の障壁を高くし、電流の閉じ込めを強め
ることができる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づき説明する。図
１（ａ）〜（ｄ）は本発明の方法による半導体レーザ素
子の主な製造工程を示し、図２（ａ）〜（ｄ）と共通す
る部分を同一符号で表わしてある。まず、ｎ型ＧａＡｓ
の基板１の上に、ｎ型ＡｌＧａＡｓのバッファ層２を形
成し、その上にｎ型ＡｌX Ｇａ1-x Ａｓの第一クラッド
層３，ＡｌY Ｇａ1-Y Ａｓの活性層４，ｐ型ＡｌX Ｇａ
1-x Ａｓの下部第二クラッド層５ａをＭＯＣＶＤ法によ
り順次成長させた後、エッチングストップ層１２を形成
する。このエッチングストップ層１２は、井戸部ＧａＡ
ｓが５０Å，障壁部ＡｌX Ｇａ1-x Ａｓが５０Åであ
り、井戸数５の多重量子井戸構造からなる超格子層であ
る。さらにその上にｐ型ＡｌX Ｇａ1-x Ａｓの上部第二
クラッド層５ｂと、ｐ型ＧａＡｓのオーミックコンタク
ト層６を順次積層した後、この積層体上の必要な部分に
ＳｉＯ2マスク７を形成する［図１（ａ）］。
１（ａ）〜（ｄ）は本発明の方法による半導体レーザ素
子の主な製造工程を示し、図２（ａ）〜（ｄ）と共通す
る部分を同一符号で表わしてある。まず、ｎ型ＧａＡｓ
の基板１の上に、ｎ型ＡｌＧａＡｓのバッファ層２を形
成し、その上にｎ型ＡｌX Ｇａ1-x Ａｓの第一クラッド
層３，ＡｌY Ｇａ1-Y Ａｓの活性層４，ｐ型ＡｌX Ｇａ
1-x Ａｓの下部第二クラッド層５ａをＭＯＣＶＤ法によ
り順次成長させた後、エッチングストップ層１２を形成
する。このエッチングストップ層１２は、井戸部ＧａＡ
ｓが５０Å，障壁部ＡｌX Ｇａ1-x Ａｓが５０Åであ
り、井戸数５の多重量子井戸構造からなる超格子層であ
る。さらにその上にｐ型ＡｌX Ｇａ1-x Ａｓの上部第二
クラッド層５ｂと、ｐ型ＧａＡｓのオーミックコンタク
ト層６を順次積層した後、この積層体上の必要な部分に
ＳｉＯ2マスク７を形成する［図１（ａ）］。
【００１２】次に、ＳｉＯ2 マスク７に覆われていない
部分のコンタクト層６および上部第二クラッド層５ｂを
沃素系エッチング液を用いてエッチングする。沃素系エ
ッチング液を用いるとき、ＧａＡｓに対してＡｌX Ｇａ
1-x Ａｓは３０倍のエッチングレートを持っており、エ
ッチングの際は、エッチングストップ層１２に達した時
点でストップする。したがって、精度よく所望の厚さの
下部第二クラッド層５ａを残し、条状のメサ部８を形成
することができる。このとき、エッチングストップ層１
２の井戸部は５０Åで非常に薄いが、５層からなってい
るので、ウエハ面内のエッチングの進行のばらつきは完
全に吸収される［図１（ｂ）］。
部分のコンタクト層６および上部第二クラッド層５ｂを
沃素系エッチング液を用いてエッチングする。沃素系エ
ッチング液を用いるとき、ＧａＡｓに対してＡｌX Ｇａ
1-x Ａｓは３０倍のエッチングレートを持っており、エ
ッチングの際は、エッチングストップ層１２に達した時
点でストップする。したがって、精度よく所望の厚さの
下部第二クラッド層５ａを残し、条状のメサ部８を形成
することができる。このとき、エッチングストップ層１
２の井戸部は５０Åで非常に薄いが、５層からなってい
るので、ウエハ面内のエッチングの進行のばらつきは完
全に吸収される［図１（ｂ）］。
【００１３】次いで、減圧ＭＯＣＶＤ法を用い、メサ部
８の側面に接するように、ＳｉＯ2マスク７により選択
成長させたｎ型ＧａＡｓからなる電流阻止層９を埋め込
む［図１（ｃ）］。最後に図２（ｄ）の場合と同様に、
ＳｉＯ2 マスク７を除去し、この積層体の上下にｎ型電
極１０およびｐ型電極１１を形成することにより、リッ
ジ埋め込み型半導体レーザ素子を得ることができる。
［図１（ｄ）］。
８の側面に接するように、ＳｉＯ2マスク７により選択
成長させたｎ型ＧａＡｓからなる電流阻止層９を埋め込
む［図１（ｃ）］。最後に図２（ｄ）の場合と同様に、
ＳｉＯ2 マスク７を除去し、この積層体の上下にｎ型電
極１０およびｐ型電極１１を形成することにより、リッ
ジ埋め込み型半導体レーザ素子を得ることができる。
［図１（ｄ）］。
【００１４】以上のように、本発明の方法が従来と異な
るところは、第二クラッド層を下部第二クラッド層５ａ
と上部第二クラッド層５ｂとに分け、それらの間にエッ
チングストップ層１２を挟むようにして介在させ、Ｇａ
ＡｓとＡｌX Ｇａ1-x Ａｓのエッチング速度の差を利用
してストップエッチングを行なうものであり、メサ部８
は上部第二クラッド層５ｂとコンタクト層６により形成
されるので、素子の構成上はエッチングストップ層１２
が残ることになるが、このエッチングストップ層１２
は、多重量子障壁層の役割も兼備しており、エネルギー
禁制帯幅が活性層４より大きく、メサ部８に絞り込まれ
る光のモードは影響を受けず、上記のストップエッチン
グ効果だけでなく、電流の閉じ込めを強くするという相
乗効果を発揮させることができるものである。
るところは、第二クラッド層を下部第二クラッド層５ａ
と上部第二クラッド層５ｂとに分け、それらの間にエッ
チングストップ層１２を挟むようにして介在させ、Ｇａ
ＡｓとＡｌX Ｇａ1-x Ａｓのエッチング速度の差を利用
してストップエッチングを行なうものであり、メサ部８
は上部第二クラッド層５ｂとコンタクト層６により形成
されるので、素子の構成上はエッチングストップ層１２
が残ることになるが、このエッチングストップ層１２
は、多重量子障壁層の役割も兼備しており、エネルギー
禁制帯幅が活性層４より大きく、メサ部８に絞り込まれ
る光のモードは影響を受けず、上記のストップエッチン
グ効果だけでなく、電流の閉じ込めを強くするという相
乗効果を発揮させることができるものである。
【００１５】
【発明の効果】リッジ埋め込み型半導体レーザ素子の製
造工程におけるメサ部の形成時に、従来第二クラッド層
の厚さの寸法精度が低く、素子特性のばらつきも大きか
ったが、本発明の方法によれば実施例で述べた如く、第
二クラッド層を下部第二クラッド層と上部第二クラッド
層とに分け、その間にＧａＡｓとＡｌX Ｇａ1-x Ａｓか
らなる多重量子井戸構造のエッチングストップ層を挟む
ようにして介在させ、メサ部を形成するとき、ＧａＡｓ
とＡｌX Ｇａ1-x Ａｓのエッチング速度の大きな差を利
用してストップエッチングを行なうようにしたため、第
二クラッド層の厚さを高精度に制御することが可能とな
り、再現性のよい均一な特性を持つ近赤外半導体レーザ
素子を得ることができる。
造工程におけるメサ部の形成時に、従来第二クラッド層
の厚さの寸法精度が低く、素子特性のばらつきも大きか
ったが、本発明の方法によれば実施例で述べた如く、第
二クラッド層を下部第二クラッド層と上部第二クラッド
層とに分け、その間にＧａＡｓとＡｌX Ｇａ1-x Ａｓか
らなる多重量子井戸構造のエッチングストップ層を挟む
ようにして介在させ、メサ部を形成するとき、ＧａＡｓ
とＡｌX Ｇａ1-x Ａｓのエッチング速度の大きな差を利
用してストップエッチングを行なうようにしたため、第
二クラッド層の厚さを高精度に制御することが可能とな
り、再現性のよい均一な特性を持つ近赤外半導体レーザ
素子を得ることができる。
【００１６】また、エッチングストップ層として用いる
多重量子井戸構造は多重量子障壁層の役割も兼備するの
で、素子の温度特性と効率を向上させることに大きく寄
与している。
多重量子井戸構造は多重量子障壁層の役割も兼備するの
で、素子の温度特性と効率を向上させることに大きく寄
与している。
【図１】本発明の方法による半導体レーザ素子の主な製
造工程を示し、それぞれ（ａ）は各半導体の積層状態，
（ｂ）はメサ部を形成した状態，（ｃ）は電流阻止層を
埋め込んだ状態，（ｄ）は上下電極を取り付けた状態を
表わす模式断面図
造工程を示し、それぞれ（ａ）は各半導体の積層状態，
（ｂ）はメサ部を形成した状態，（ｃ）は電流阻止層を
埋め込んだ状態，（ｄ）は上下電極を取り付けた状態を
表わす模式断面図
【図２】従来の方法による半導体レーザ素子の主な製造
工程を示し、それぞれ（ａ）は各半導体の積層状態，
（ｂ）はメサ部を形成した状態，（ｃ）は電流阻止層を
埋め込んだ状態，（ｄ）は上下電極を取り付けた状態を
表わす模式断面図
工程を示し、それぞれ（ａ）は各半導体の積層状態，
（ｂ）はメサ部を形成した状態，（ｃ）は電流阻止層を
埋め込んだ状態，（ｄ）は上下電極を取り付けた状態を
表わす模式断面図
１ 基板 ２ バッファ層 ３ 第一クラッド層 ４ 活性層４ ５ 第二クラッド層 ５ａ 下部第二クラッド層 ５ｂ 上部第二クラッド層 ６ コンタクト層 ７ ＳｉＯ2 マスク８ メサ部 ９ 電流阻止層 １０ ｎ型電極１０ １１ ｐ型電極１１ １２ エッチングストップ層
Claims (3)
- 【請求項１】第一導電型半導体基板の一主面上に第一導
電型のＡｌX Ｇａ1- x Ａｓ第一クラッド層，ＡｌY Ｇａ
1-Y Ａｓ（０＜Ｙ＜Ｘ＜１）活性層，第二導電型のＡｌ
X Ｇａ1-x Ａｓ第二クラッド層，第二導電型のＧａＡｓ
オーミックコンタクト層を順次積層した後、選択エッチ
ングにより前記第二クラッド層と前記オーミックコンタ
クト層を含む条状メサ部を形成し、このメサ部側面に第
一導電型の電流阻止層を埋め込む半導体レーザ素子の製
造方法であって、前記第二クラッド層として下部第二ク
ラッド層，ＧａＡｓとＡｌX Ｇａ1-x Ａｓからなり多重
量子井戸構造を有するエッチングストップ層，上部第二
クラッド層の順に積層し、前記エッチングストップ層ま
で選択エッチングを行ない前記メサ部を形成することを
特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。 - 【請求項２】請求項１記載の方法において、多重量子井
戸構造を有するエッチングストップ層は多重量子障壁層
を兼ねることを特徴とする半導体レーザ素子の製造方
法。 - 【請求項３】請求項１または２記載の方法において、メ
サ部を形成する選択エッチング液は沃素系のエッチング
液を用いることを特徴とする半導体レーザ素子の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25871292A JPH06112592A (ja) | 1992-09-29 | 1992-09-29 | 半導体レーザ素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25871292A JPH06112592A (ja) | 1992-09-29 | 1992-09-29 | 半導体レーザ素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06112592A true JPH06112592A (ja) | 1994-04-22 |
Family
ID=17324051
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25871292A Pending JPH06112592A (ja) | 1992-09-29 | 1992-09-29 | 半導体レーザ素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06112592A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003338662A (ja) * | 2002-05-22 | 2003-11-28 | Sharp Corp | 発光素子の製造方法およびその方法により製造される発光素子 |
| US6711196B2 (en) * | 2002-01-22 | 2004-03-23 | Sharp Kabushiki Kaisha | Stripe waveguide structure type semiconductor laser device and fabricating method therefor |
| JP2015039003A (ja) * | 2006-11-03 | 2015-02-26 | エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド | 光抽出構造を備えた垂直型発光素子 |
| US9567193B2 (en) | 2007-04-19 | 2017-02-14 | Liebherr-Werk Nenzing Gmbh | Method for controlling a load-moving device and controller of a load-moving device |
-
1992
- 1992-09-29 JP JP25871292A patent/JPH06112592A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6711196B2 (en) * | 2002-01-22 | 2004-03-23 | Sharp Kabushiki Kaisha | Stripe waveguide structure type semiconductor laser device and fabricating method therefor |
| JP2003338662A (ja) * | 2002-05-22 | 2003-11-28 | Sharp Corp | 発光素子の製造方法およびその方法により製造される発光素子 |
| JP2015039003A (ja) * | 2006-11-03 | 2015-02-26 | エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド | 光抽出構造を備えた垂直型発光素子 |
| US9567193B2 (en) | 2007-04-19 | 2017-02-14 | Liebherr-Werk Nenzing Gmbh | Method for controlling a load-moving device and controller of a load-moving device |
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