JPH06177482A - Manufacture of semiconductor laser - Google Patents

Manufacture of semiconductor laser

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JPH06177482A
JPH06177482A JP33027692A JP33027692A JPH06177482A JP H06177482 A JPH06177482 A JP H06177482A JP 33027692 A JP33027692 A JP 33027692A JP 33027692 A JP33027692 A JP 33027692A JP H06177482 A JPH06177482 A JP H06177482A
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JP
Japan
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type
layer
mesa
semiconductor laser
type inp
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP33027692A
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Japanese (ja)
Inventor
Tetsushi Odakawa
哲史 小田川
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To form a semiconductor laser having self-alignment buried structure by using a P-type semiconductor substrate while growing a crystal once. CONSTITUTION:The surface of a P-type semiconductor substrate 11 is mesa- etched to form a striped mesa 11A, and an N-type InP current constriction layer 13 containing selenium in high concentration is grown on the P-type semiconductor substrate 11, to which the mesa 11A is shaped, and the mesa 11A is self-aligned and buried. Various semiconductor layers required for constituting a semiconductor laser, a P-type InP clad layer 14, an InGaAsP active layer 15, an N-type InP clad layer 16, an N-type InGaAsP contact layer 17, etc., are grown, and an insulating film with an electrode contact window and an N-side electrode and a P-side electrode are formed by applying a normal technique.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光通信或いは光ネット
・ワークなどに於ける光源として用いられている半導体
レーザを製造する方法の改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement in a method of manufacturing a semiconductor laser used as a light source in optical communication or optical network.

【0002】一般に、半導体レーザは発光の為の領域及
び電流狭窄の為の領域という機能が全く異なった領域を
併せもたなければならないので、通常は最低で三回の結
晶成長が行われ、しかも、その成長の間にはマスク付け
やエッチングなどのプロセスも必要であって、その複雑
さが製造歩留りの低下、従って、コストの上昇を招来し
ているので、このような問題を解消しなければならな
い。
In general, a semiconductor laser must have a region for emitting light and a region for confining current, which have completely different functions. Therefore, normally, at least three crystal growths are performed, and However, a process such as masking and etching is also required during its growth, and its complexity leads to a decrease in manufacturing yield and therefore an increase in cost. I won't.

【0003】[0003]

【従来の技術】前記のような問題を解消するには、結晶
成長の回数を減少させることが有効であり、これについ
て、今までに種々な技術が報告されている。図2乃至図
4は結晶成長の回数を減少させた従来例(要すれば、1
992年春季第39回応用物理学関係連合講演会 30
a−SF−28 近藤他「MOVPE法を用いた1.5
5μm帯自己整合埋込み構造レーザの作製」を参照)を
解説する為の工程要所に於ける半導体レーザを表した要
部切断正面図であり、以下、これ等の図を参照しつつ説
明する。
2. Description of the Related Art To solve the above problems, it is effective to reduce the number of crystal growths, and various techniques have been reported so far. 2 to 4 show a conventional example in which the number of times of crystal growth is reduced (1
1992 Spring 39th Joint Lecture on Applied Physics 30
a-SF-28 Kondo et al., “1.5 Using MOVPE Method”
5 is a fragmentary front view showing a semiconductor laser in a process key point for explaining "Preparation of 5 .mu.m band self-aligned buried structure laser"), which will be described below with reference to these figures.

【0004】図2参照 2−(1) n型InP基板1上にInGaAsP活性層2及びp型
InPクラッド層3を成長させる(一回目の成長)。 2−(2) p型InPクラッド層3、InGaAsP活性層2、n
型InP基板1の一部をエッチングして幅が例えば1.
5〔μm〕のメサ部分を形成する。
See FIG. 2 2- (1) An InGaAsP active layer 2 and a p-type InP clad layer 3 are grown on an n-type InP substrate 1 (first growth). 2- (2) p-type InP clad layer 3, InGaAsP active layer 2, n
A part of the type InP substrate 1 is etched to have a width of, for example, 1.
A mesa portion of 5 [μm] is formed.

【0005】図3参照 3−(1) p型InPクラッド層4、ドーパントとして高濃度のセ
レン(Se)を含有したn型InP電流狭窄層5を成長
させる。高濃度のSeを含むInPは、面指数が(10
0)であるメサ頂面の微小な領域には成長しない性質が
あるので、n型InP電流狭窄層5は、図示されている
ように、メサ部分の両側のみに成長する。
See FIG. 3 3- (1) A p-type InP clad layer 4 and an n-type InP current constriction layer 5 containing a high concentration of selenium (Se) as a dopant are grown. InP containing a high concentration of Se has a surface index (10
The n-type InP current confinement layer 5 grows only on both sides of the mesa portion, as shown in the drawing, because the n-type InP current confinement layer 5 has a property that it does not grow in the minute region of the mesa top surface (0).

【0006】図4参照 4−(1) p型InPクラッド層6とp型InGaAsPコンタク
ト層7を形成する。
4- (1) A p-type InP clad layer 6 and a p-type InGaAsP contact layer 7 are formed.

【0007】このように、半導体レーザに必要な発光の
為の領域と電流狭窄の為の領域を持った構成を二回の結
晶成長で作成することができる。
As described above, a structure having a region for light emission and a region for current constriction necessary for a semiconductor laser can be formed by performing crystal growth twice.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】前記従来の技術に於い
て、n型InP電流狭窄層5を図示のような自己整合埋
め込み構造に形成できる理由は、前記したように、ドー
パントとしてSeを用いたことに起因している。Seは
InPに対してn型を示すところから、p型InP基板
を用いてp・nの導電型のみを反転させた前記構成の半
導体レーザは得ることはできず、また、結晶成長の回数
も従来の技術と比較すると一回減少しただけである。
In the prior art, the reason why the n-type InP current confinement layer 5 can be formed in the self-aligned buried structure as shown is that Se is used as the dopant as described above. It is due to that. Since Se exhibits n-type with respect to InP, it is not possible to obtain the semiconductor laser having the above-mentioned structure in which only the p-type conductivity type is inverted using the p-type InP substrate, and the number of crystal growth is also increased. It is only reduced once compared with the conventional technology.

【0009】本発明は、自己整合埋め込み構造の半導体
レーザをp型半導体基板を用いて形成することを可能に
すると共に結晶成長を一回で済ませることができるよう
にする。
The present invention makes it possible to form a semiconductor laser having a self-aligned buried structure by using a p-type semiconductor substrate and to perform crystal growth only once.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明では、自己整合埋
め込み構造の半導体レーザの製造プロセス順序に僅かな
改変を加えることで、p型半導体基板上に一回のみの連
続結晶成長を行って、この種の半導体レーザに必要な半
導体結晶層構成を得られるようにすることが基本になっ
ている。
In the present invention, a slight modification is made to the manufacturing process sequence of a semiconductor laser having a self-aligned buried structure so that continuous crystal growth is performed only once on a p-type semiconductor substrate. Basically, it is necessary to obtain a semiconductor crystal layer structure necessary for this type of semiconductor laser.

【0011】即ち、本発明に依る半導体レーザの製造方
法に於いては、p型半導体基板(例えばp型InP基板
11)の表面をメサ・エッチングしてストライプのメサ
(例えばメサ11A)を形成する工程と、次いで、前記
メサが形成されたp型半導体基板上に高濃度にセレンを
含有した半導体電流狭窄層(例えばn型InP電流狭窄
層13)を成長させて前記メサを自己整合埋め込みして
から引き続いて半導体レーザを構成するのに必要な活性
層を含む諸半導体層(例えばp型InPクラッド層1
4、InGaAsP活性層15、n型InPクラッド層
16、n型InGaAsPコンタクト層17など)を成
長させる工程が含まれてなることを特徴とする。
That is, in the method of manufacturing a semiconductor laser according to the present invention, the surface of a p-type semiconductor substrate (eg, p-type InP substrate 11) is mesa-etched to form stripe mesas (eg, mesa 11A). Then, a semiconductor current confinement layer (for example, an n-type InP current constriction layer 13) containing selenium at a high concentration is grown on the p-type semiconductor substrate having the mesas, and the mesas are self-aligned and embedded. Subsequently, various semiconductor layers including an active layer necessary for constituting a semiconductor laser (for example, p-type InP clad layer 1
4, the InGaAsP active layer 15, the n-type InP cladding layer 16, the n-type InGaAsP contact layer 17, etc.) are grown.

【0012】[0012]

【作用】前記手段を採ることに依り、自己整合埋め込み
構造の半導体レーザをp型半導体基板を用いて作成する
ことができると共に半導体レーザを構成するのに必要な
半導体層を一回の連続成長で実現することができるの
で、その製造工程は著しく簡単化され、従って、製造歩
留りの向上、コストの低減に大きく寄与することができ
る。
By adopting the above means, a semiconductor laser having a self-aligned buried structure can be produced using a p-type semiconductor substrate, and a semiconductor layer necessary for constructing the semiconductor laser can be grown once at a time. Since it can be realized, the manufacturing process can be remarkably simplified, and therefore, it can greatly contribute to the improvement of manufacturing yield and the reduction of cost.

【0013】[0013]

【実施例】図1は本発明一実施例を解説する為の工程要
所に於ける半導体レーザを表す要部切断正面図であり、
以下、この図を参照しつつ説明する。 (1)リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセス並
びにドライ・エッチング法を適用することに依り、p型
InP基板11のメサ・エッチングを行って幅が例えば
1〔μm〕、高さが例えば1.5〔μm〕のストライプ
のメサ11Aを形成する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a fragmentary front view showing a semiconductor laser in process steps for explaining one embodiment of the present invention.
Hereinafter, description will be given with reference to this figure. (1) The p-type InP substrate 11 is mesa-etched by applying a resist process and a dry etching method in the lithography technique to have a width of 1 [μm] and a height of 1.5, for example. A mesa 11A having a stripe of [μm] is formed.

【0014】(2)有機金属気相堆積(metalor
ganic vapor phase epitax
y:MOVPE)法を適用することに依って、メサ11
Aをもったp型InP基板11上にp型InPクラッド
層12、n型InP電流狭窄層13、p型InPクラッ
ド層14、InGaAsP活性層15、n型InPクラ
ッド層16、n型InGaAsPコンタクト層17を形
成する。
(2) Metal-organic vapor deposition
ganic vapor phase epitax
y: MOVPE) method to apply the mesa 11
On p-type InP substrate 11 having A, p-type InP clad layer 12, n-type InP current confinement layer 13, p-type InP clad layer 14, InGaAsP active layer 15, n-type InP clad layer 16, n-type InGaAsP contact layer. Form 17.

【0015】ここで、各半導体層に関する主要なデータ
を例示すると次の通りである。 p型InP基板11について 不純物濃度:1×1018〔cm-3〕 p型InPクラッド層12について 不純物濃度:1×1018〔cm-3〕 厚さ:1〔μm〕(メサ11Aの頂面に於いて) n型InP電流狭窄層13について 不純物:Se 不純物濃度:1×1019〔cm-3〕 厚さ:1〔μm〕 p型InPクラッド層14について 不純物濃度:1×1018〔cm-3〕 厚さ:0.5〔μm〕 InGaAsP活性層15について 厚さ:0.1〔μm〕 n型InPクラッド層16について 不純物濃度:1×1018〔cm-3〕 厚さ:2〔μm〕 n型InGaAsPコンタクト層17について 不純物濃度:3×1018〔cm-3〕 厚さ:0.2〔μm〕
Here, the main data regarding each semiconductor layer will be exemplified as follows. For p-type InP substrate 11 Impurity concentration: 1 × 10 18 [cm −3 ] For p-type InP clad layer 12 Impurity concentration: 1 × 10 18 [cm −3 ] Thickness: 1 μm (top surface of mesa 11A) Regarding the n-type InP current constriction layer 13 Impurity: Se Impurity concentration: 1 × 10 19 [cm −3 ] Thickness: 1 [μm] About p-type InP clad layer 14 Impurity concentration: 1 × 10 18 [cm -3 ] Thickness: 0.5 [μm] InGaAsP active layer 15 Thickness: 0.1 [μm] n-type InP cladding layer 16 Impurity concentration: 1 × 10 18 [cm −3 ] Thickness: 2 [ μm] About n-type InGaAsP contact layer 17 Impurity concentration: 3 × 10 18 [cm −3 ] Thickness: 0.2 [μm]

【0016】(3)プラズマ化学気相堆積(plasm
a chemical vapour deposit
ion:P−CVD)法を適用することに依り、厚さ例
えば300〔nm〕のSiO2 からなる絶縁膜18を形
成する。
(3) Plasma chemical vapor deposition (plasm)
a chemical vapor deposit
ion: P-CVD) method, the insulating film 18 made of SiO 2 having a thickness of, for example, 300 [nm] is formed.

【0017】(4)リソグラフィ技術に於けるレジスト
・プロセス及びエッチャントをフッ化水素酸とするウエ
ット・エッチング法を適用することに依り、SiO2
らなる絶縁膜18の選択的エッチングを行ってストライ
プの電極コンタクト窓を形成する。この電極コンタクト
窓内には、勿論、n型InGaAsPコンタクト層17
の一部が表出される。
(4) By applying a resist process in the lithography technique and a wet etching method using hydrofluoric acid as an etchant, the insulating film 18 made of SiO 2 is selectively etched to form a stripe pattern. An electrode contact window is formed. In this electrode contact window, of course, the n-type InGaAsP contact layer 17 is formed.
Is partly expressed.

【0018】(5)真空蒸着法を適用することに依っ
て、厚さ例えば100〔nm〕/100〔nm〕のAu
Ge/Auからなるn側電極19を形成する。
(5) Au having a thickness of, for example, 100 [nm] / 100 [nm] is applied by applying the vacuum deposition method.
An n-side electrode 19 made of Ge / Au is formed.

【0019】(6)真空蒸着法を適用することに依っ
て、厚さ例えば100〔nm〕/100〔nm〕/20
0〔nm〕のAu/Zn/Auからなるp側電極20を
形成する。
(6) By applying the vacuum deposition method, the thickness is, for example, 100 [nm] / 100 [nm] / 20.
A p-side electrode 20 made of Au / Zn / Au of 0 [nm] is formed.

【0020】前記したところから明らかなように、半導
体レーザを構成するのに必要な結晶成長は僅か一回で済
んでいる。
As is clear from the above description, the crystal growth required to form the semiconductor laser is required only once.

【0021】本発明は前記実施例に限定されることな
く、他に多くの改変を行うことが可能である。
The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and many other modifications can be made.

【0022】例えば、n型InP電流狭窄層13の上に
は、InGaAsP活性層15のみでなく、その屈折率
を制御する為の光ガイド層をもつものを形成することも
可能である。但し、このような構成のものでは、結晶成
長を二回必要とする場合もあるが、その場合、若し、本
発明を用いなければ結晶成長は更に一回、従って、合計
三回必要となる筈である。
For example, not only the InGaAsP active layer 15 but also an optical guide layer for controlling the refractive index of the InGaAsP active layer 15 may be formed on the n-type InP current confinement layer 13. However, in such a structure, there are cases where the crystal growth is required twice, but in that case, if the present invention is not used, the crystal growth is required once more, so that a total of three times is required. It should be.

【0023】[0023]

【発明の効果】本発明に依る半導体レーザの製造方法に
於いては、p型半導体基板の表面をメサ・エッチングし
てストライプのメサを形成し、そのメサが形成されたp
型半導体基板上に高濃度にセレンを含有した半導体電流
狭窄層を成長させて前記メサを自己整合埋め込みしてか
ら引き続いて半導体レーザを構成するのに必要な活性層
を含む諸半導体層を成長させる。
In the method of manufacturing a semiconductor laser according to the present invention, the surface of the p-type semiconductor substrate is mesa-etched to form stripe mesas, and the p-shaped mesas are formed.
A semiconductor current confinement layer containing a high concentration of selenium is grown on a type semiconductor substrate, the mesa is self-aligned and buried, and then various semiconductor layers including an active layer necessary for forming a semiconductor laser are grown. .

【0024】前記構成を採ることに依り、自己整合埋め
込み構造の半導体レーザをp型半導体基板を用いて作成
することができると共に半導体レーザを構成するのに必
要な半導体層を一回の連続成長で実現することができる
ので、その製造工程は著しく簡単化され、従って、製造
歩留りの向上、コストの低減に大きく寄与することがで
きる。
By adopting the above structure, a semiconductor laser having a self-aligned buried structure can be formed using a p-type semiconductor substrate, and a semiconductor layer necessary for forming the semiconductor laser can be formed by one continuous growth. Since it can be realized, the manufacturing process can be remarkably simplified, and therefore, it can greatly contribute to the improvement of manufacturing yield and the reduction of cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明一実施例を解説する為の工程要所に於け
る半導体レーザを表す要部切断正面図である。
FIG. 1 is a fragmentary front view showing a semiconductor laser in a process essential part for explaining an embodiment of the present invention.

【図2】結晶成長の回数を減少させた従来例を解説する
為の工程要所に於ける半導体レーザを表した要部切断正
面図である。
FIG. 2 is a fragmentary front view showing a semiconductor laser in a process key point for explaining a conventional example in which the number of crystal growths is reduced.

【図3】結晶成長の回数を減少させた従来例を解説する
為の工程要所に於ける半導体レーザを表した要部切断正
面図である。
FIG. 3 is a fragmentary front view showing a semiconductor laser in a process key point for explaining a conventional example in which the number of crystal growth is reduced.

【図4】結晶成長の回数を減少させた従来例を解説する
為の工程要所に於ける半導体レーザを表した要部切断正
面図である。
FIG. 4 is a fragmentary front view showing a semiconductor laser in a process key point for explaining a conventional example in which the number of crystal growth is reduced.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 p型InP基板 11A メサ 12 p型InPクラッド層 13 n型InP電流狭窄層 14 p型InPクラッド層 15 InGaAsP活性層 16 n型InPクラッド層 17 n型InGaAsPコンタクト層 18 絶縁膜 19 n側電極 20 p側電極 11 p-type InP substrate 11A mesa 12 p-type InP clad layer 13 n-type InP current confinement layer 14 p-type InP clad layer 15 InGaAsP active layer 16 n-type InP clad layer 17 n-type InGaAsP contact layer 18 insulating film 19 n-side electrode 20 p-side electrode

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】p型半導体基板の表面をメサ・エッチング
してストライプのメサを形成する工程と、 次いで、前記メサが形成されたp型半導体基板上に高濃
度にセレンを含有した半導体電流狭窄層を成長させて前
記メサを自己整合埋め込みしてから引き続いて半導体レ
ーザを構成するのに必要な活性層を含む諸半導体層を成
長させる工程が含まれてなることを特徴とする半導体レ
ーザの製造方法。
1. A step of forming a stripe mesa by mesa-etching the surface of a p-type semiconductor substrate, and then, a semiconductor current confinement containing selenium at a high concentration on the p-type semiconductor substrate on which the mesa is formed. Producing a semiconductor laser comprising the steps of growing a layer to self-align the mesas and subsequently growing various semiconductor layers, including the active layers required to form the semiconductor laser. Method.
JP33027692A 1992-12-10 1992-12-10 Manufacture of semiconductor laser Withdrawn JPH06177482A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7701993B2 (en) 2004-05-26 2010-04-20 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Semiconductor optical device and a method of fabricating the same

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