JPH06268317A - 半導体レーザの製造方法 - Google Patents

半導体レーザの製造方法

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JPH06268317A
JPH06268317A JP5188393A JP5188393A JPH06268317A JP H06268317 A JPH06268317 A JP H06268317A JP 5188393 A JP5188393 A JP 5188393A JP 5188393 A JP5188393 A JP 5188393A JP H06268317 A JPH06268317 A JP H06268317A
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JP
Japan
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layer
gaas
mask
stripe
etching
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Pending
Application number
JP5188393A
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English (en)
Inventor
Akihiko Ishibashi
明彦 石橋
Isao Kidoguchi
勳 木戸口
Hiroyuki Ota
啓之 大田
Seiji Onaka
清司 大仲
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 再結晶界面に欠陥を生成することなくリッジ
埋め込み構造を作成し、単一横モード制御型半導体レー
ザを高歩留まりで製造する。 【構成】 n-GaAs基板1上にn-バッファ層2、n-クラッ
ド層3、活性層4、p-クラッド層5、p-中間層6、p-キ
ャップ層7を順次堆積する。次にSiO2マスク8及びレジ
ストを堆積し、レジストをストライプ状に形成する。ス
トライプ以外のSiO2マスク8をエッチングする。次にウ
エット及びドライエッチングによりストライプ部分を除
くすべてのp-キャップ層7、p-中間層6、及び一部のp-
Pクラッド層5をエッチング除去しリッジ形状にする。S
iO2マスク8はエッチングされて、その幅はリッジスト
ライプの幅よりも小さくなり、リッジストライプ形成時
にp-キャップ層7のサイドエッチによって生じた隙間を
小さくできる。SiO2マスク8の下に欠陥の多いn-GaAs結
晶がn-電流狭窄層9から分離して堆積しない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は単一横モード制御型半導
体レーザを高歩留まりで製造することを目的とする。特
に(AlXGa1-X)YInI-YP系半導体レーザに関する。
【0002】
【従来の技術】(AlXGa1-X)YInI-YP系半導体レーザは可
視光領域で発振し、バーコードリーダ、レーザビームプ
リンターや光ディスク等の光情報処理用光源としての用
途があり、最近ますますその重要性を増している。
【0003】以下、従来例を用いてダブルヘテロ構造の
横モード制御型赤色半導体レーザの構造及び製造方法に
ついて説明する。
【0004】図5に示すようにn-GaAs基板1上にn-GaAs
バッファ層2、n-(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pクラッド層
3、Ga0.5In0.5P活性層4、p-(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pク
ラッド層5、p-Ga0.5In0.5P中間層6、p-GaAsキャップ
層7を第一の結晶成長で有機金属気相成長法(MOVP
E法)等の結晶成長技術を用いて堆積する(図5、
a)。次にSiO2等の誘電体マスク8及びレジスト11を
堆積した後(図5、b)、マスクを用いてフォトリソグ
ラフィー技術によりレジスト11をストライプ状に形成
する(図5、c)。次にドライエッチングによりストラ
イプ以外のSiO2マスク8をエッチングした後、ストライ
プ上のレジストを除去する(図5、d)。次にウエット
エッチング及びドライエッチングによりストライプ部分
を除くすべてのp-GaAsキャップ層7、p-Ga0.5In0.5P中
間層6、及び一部のp-(Al0.7Ga0.3)0.5In 0.5Pクラッド
層5をエッチング除去し、ストライプ部分をリッジ形状
にする(図5、e、f)。次に図7に示すように第二の
結晶成長によりn-GaAs電流狭窄層9をSiO2マスク8以外
に選択的に堆積した後、図8のようにSiO2マスク8を除
去し、第三の結晶成長によりp-GaAsコンタクト層10を
堆積する。
【0005】このような半導体レーザの構造ではn-GaAs
電流狭窄層9により注入キャリアを活性層中心に狭窄で
き、またリッジ形状の最適化により単一横モード条件を
満足する実効屈折率差をリッジストライプ内外につける
ことができるので光を効果的にストライプ内の活性層近
傍に閉じ込めることができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の製造
方法ではリッジストライプを形成する際のウエットエッ
チング時にSiO2マスク8で覆われたp-GaAsキャップ層7
の一部分(図6,A領域)がサイドエッチングされる。
そしてこのままひき続いて第二の結晶成長を行うと図7
に示すように本来のn-GaAs電流狭窄層9から分離してA
領域にn-GaAs結晶が成長し、B領域に空洞ができてしま
う。MOVPE法による結晶成長ではV族元素の原料と
してAsH3等を使用するが、第二の結晶成長時にB領域の
ような空洞ができるとB領域の表面においてV族解離を
防止するのに十分なAsH3を供給することができないの
で、B領域表面はV族の空格子欠陥の多い質の悪い結晶
となる。さらに、SiO2マスク8を除去した後、第三の結
晶成長によりp-GaAsコンタクト層10を堆積すると図8
に示すようにB領域に空洞が生じたり、あるいは空洞が
生じなくても、もともとB領域表面の結晶性は悪いので
B領域の再成長界面には多くの欠陥が生成し、レーザ動
作時にキャリアを注入した場合、B領域で非発光再結合
が生じてしきい値電流が上がってしまうという問題があ
った。
【0007】また第二の結晶成長で本来のn-GaAs電流狭
窄層9から分離してA領域に成長するn-GaAs結晶の形状
及び大きさはp-GaAsキャップ層7のサイドエッチング状
態の僅かなバラツキによって異なり、ストライプ上でキ
ャリアが活性層側に通過できる実効的なストライプ幅に
バラツキが生じるので、レーザしきい値電流はバラツキ
を持つ。したがってレーザチップの歩留まりが低下する
という問題があった。
【0008】この発明の目的は、以上のような課題を解
決し、リッジストライプ構造を持った単一横モード制御
型半導体レーザを歩留まり良く製造する方法を提供する
ことである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段としてリッジストライプ構造を有する段差基板上
の選択成長において、エッチング除去により誘電体マス
クの幅をリッジストライプ幅よりも狭くすることによ
り、リッジストライプ形成時に誘電体マスク下部の半導
体膜の一部がサイドエッチングされたことによって生じ
た隙間を小さくする。
【0010】
【作用】上記本発明の半導体レーザの製造方法によれ
ば、エッチング除去により誘電体マスクの幅をリッジス
トライプ幅よりも狭くすることによりリッジストライプ
形成時に誘電体マスク下部の半導体膜の一部がサイドエ
ッチングされたことによって生じた隙間を小さくするこ
とができるので、第二の結晶成長でn-GaAs電流狭窄層9
を堆積するときに小さなn-GaAs結晶がn-GaAs電流狭窄層
9から分離して成長することがないので、いかなる第二
の結晶成長においても安定して決まったn-GaAs電流狭窄
層9の形状が得られる。さらに第三の結晶成長時におい
て再結晶界面に空洞や欠陥を誘起することがない。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。
【0012】図2に示すように、例えばMOVPE法の
結晶成長方法を用いて、まず第一の結晶成長によりn-Ga
As基板1上にn-GaAsバッファ層2、n-(Al0.7Ga0.3)0.5I
n0.5Pクラッド層3、Ga0.5In0.5P活性層4、p-(Al0.7Ga
0.3)0.5In0.5Pクラッド層5、p-Ga0.5In0.5P中間層6、
p-GaAsキャップ層7を順次堆積する(図2、a)。原料
ガスとしてはTMG(トリメチルガリウム)、TMA(トリメ
チルアルミニウム)、TMI(トリメチルインジウム)、A
sH3(アルシン)、PH3(ホスフィン)、SiH4(モノシラ
ン)、DEZ(ジエチルジンク)を用いた。次にSiO2マス
ク8及びレジスト11を堆積した後(図2、b)、マス
クを用いてフォトリソグラフィー技術によりレジスト1
1をストライプ状に形成する(図2、c)。次にドライ
エッチングによりストライプ以外のSiO2マスク8をエッ
チングした後、ストライプ上のレジストを除去する(図
2、d)。次にウエットエッチング及びドライエッチン
グによりストライプ部分を除くすべてのp-GaAsキャップ
層7、p-Ga0.5In0.5P中間層6、及び一部のp-(Al0.7Ga
0.3)0.5In0.5Pクラッド層5をエッチング除去し、スト
ライプ部分をリッジ形状にする(図2、e、f)。次に
HF:NH4F=1:5の液を用いて20秒間エッチングする。これ
によりSiO2マスク8はエッチングされて、その幅は図3
のようにリッジストライプの幅よりも小さくなり、リッ
ジストライプ形成時にp-GaAsキャップ層7のサイドエッ
チングによって生じた隙間(A領域)を小さくできる。
図3の破線はSiO2マスク8のエッチング前の形状であ
る。次に図1に示すように第二の結晶成長によりn-GaAs
電流狭窄層9をSiO2マスク8以外に選択的に堆積した
後、SiO2マスク8を除去する。次に図4に示すように第
三の結晶成長によりp-GaAsコンタクト層10を堆積す
る。最後にp-GaAsコンタクト層10側に陽電極、n-GaAs
基板1側に陰電極を形成する。
【0013】SiO2マスク8をエッチングし、リッジスト
ライプ形成時にp-GaAsキャップ層7のサイドエッチング
によって生じた隙間(図3,A領域)を小さくすると、
図1に示すように、第二の結晶成長時においてn-GaAs電
流狭窄層9はSiO2マスク8の下部で分離して堆積するこ
とがない。
【0014】ところが従来の製造方法のようにp-GaAsキ
ャップ層7のサイドエッチングで生じた隙間(図3,A
領域)をそのままにして第二の結晶成長を行うと図7に
示すように本来のn-GaAs電流狭窄層9から分離してA領
域にn-GaAs結晶が成長し、B領域に空洞ができてしま
う。MOVPE法による結晶成長ではV族元素の原料と
してAsH3等を使用するが、第二の結晶成長時にB領域の
ような空洞ができるとB領域の表面においてV族解離を
防止するのに十分なAsH3を供給することができないの
で、B領域表面はV族の空格子欠陥の多い質の悪い結晶
となる。この基板に対しSiO2マスク8を除去した後、第
三の結晶成長によりp-GaAsコンタクト層10を堆積する
と図8に示すようにB領域に空洞が生じたり、あるいは
もともとB領域表面の結晶性は悪いのでB領域の再成長
界面には多くの欠陥が生成し、レーザ動作時にキャリア
を注入した場合、B領域で非発光再結合が生じてしきい
値電流が上がってしまう。
【0015】本発明のように第二の結晶成長時において
n-GaAs電流狭窄層9がSiO2マスク8の下部で分離して堆
積することがないとn-GaAs電流狭窄層9の表面全体に対
し、成長のほぼ終了時までV族元素の原料であるAsH3
供給でき、図1のX領域にあるn-GaAs電流狭窄層9表面
にも欠陥が生じにくい。さらに図4に示すようにこの基
板に対しSiO2マスク8を除去した後、第三の結晶成長を
行った場合、n-GaAs電流狭窄層9の表面には小さな空洞
がないのでp-GaAsコンタクト層10の堆積時に再結晶成
長界面に空洞や欠陥が生じたりすることがない。したが
って、無用な非発光再結合がなくなるので、レーザしき
い値の上昇が回避できる。
【0016】また、本発明によればリッジストライプ形
成時のサイドエッチングによって生じた隙間を小さくす
ることができ、第二の結晶成長でn-GaAs電流狭窄層9を
堆積するときに小さなn-GaAs結晶がn-GaAs電流狭窄層9
から分離して成長することがないので、いかなる第二の
結晶成長においても安定して決まったn-GaAs電流狭窄層
9の形状が得られる。したがって従来のようにA領域に
小さなn-GaAs結晶がn-GaAs電流狭窄層9から分離して堆
積した場合、その形状はA領域のサイドエッチングの状
態に依存して異なるので、注入キャリアが通過する実効
的なストライプ幅にバラツキが生じるということがなく
なるので、レーザチップの歩留まりが上がる。
【0017】なお、本実施例ではSiO2マスク8の幅はサ
イドエッチングされたp-GaAsキャップ層7の幅の大きさ
とリッジストライプの幅の大きさの間で説明したが、Si
O2マスク8の幅の大きさをサイドエッチングされたp-Ga
Asキャップ層7の幅の大きさと同じにしても同様の効果
があることは言うまでもない。
【0018】また本実施例ではIII-V族化合物半導体で
説明したが他のII-VI族化合物半導体でも同様の効果が
得られることは勿論である。
【0019】
【発明の効果】本発明の半導体レーザの製造方法によれ
ばSiO2マスク8をエッチングし、リッジストライプ形成
時にp-GaAsキャップ層7のサイドエッチングによって生
じた隙間を小さくすることにより第二の結晶成長時にお
いてn-GaAs電流狭窄層9をSiO2マスク8の下部に分離し
て堆積することがないので、再結晶成長界面に空洞や欠
陥を生成することがない。したがって非発光再結合がほ
とんど起こらない良質な結晶成長ができるのでレーザし
きい値電流の上昇を回避できる。
【0020】さらに本発明によれば、リッジストライプ
形成時のサイドエッチングによって生じた隙間を小さく
することができ、第二の結晶成長でn-GaAs電流狭窄層9
を堆積するときに小さなn-GaAs結晶がn-GaAs電流狭窄層
9から分離して成長することがないので、いかなる第二
の結晶成長においても安定して決まったn-GaAs電流狭窄
層9の形状が得られる。したがって注入キャリアが通過
する実効的なストライプ幅にバラツキが生じるというこ
とがなくなるので、レーザチップの歩留まりが上がる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体レーザの製造方法の一工程での
素子断面図
【図2】本発明の半導体レーザの製造工程を表す工程順
断面図
【図3】本発明の半導体レーザの製造方法の一工程での
素子断面図
【図4】本発明の半導体レーザの製造方法の一工程での
素子断面図
【図5】従来の半導体レーザの製造工程を表す工程順断
面図
【図6】従来の半導体レーザの製造方法の一工程での素
子断面図
【図7】従来の半導体レーザの製造方法の一工程での素
子断面図
【図8】従来の半導体レーザの製造方法の一工程での素
子断面図
【符号の説明】
1 n-GaAs基板 2 n-GaAsバッファ層 3 n-(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pクラッド層 4 Ga0.5In0.5P活性層 5 p-(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pクラッド層 6 p-Ga0.5In0.5P中間層 7 p-GaAsキャップ層 8 SiO2マスク 9 n-GaAs電流狭窄層 10 p-GaAsコンタクト層 11 レジスト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大仲 清司 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】活性層とクラッド層を含む半導体多層膜を
    有した基板において、ストライプ状の誘電体膜を形成す
    る工程と、前記誘電体膜をマスクとしてエッチングによ
    り誘電体膜と半導体膜を含むリッジストライプを形成し
    た後、エッチングによりマスク幅を前記ストライプ幅よ
    りも細くする工程と、前記リッジストライプ周囲に電流
    狭窄層を選択成長する工程と、エッチングによりマスク
    を除去した後、電流注入層を形成する工程からなること
    を特徴とする半導体レーザの製造方法。
  2. 【請求項2】エピタキシャル成長が有機金属気相成長法
    である請求項1記載の半導体レーザの製造方法。
JP5188393A 1993-03-12 1993-03-12 半導体レーザの製造方法 Pending JPH06268317A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6870870B2 (en) 2001-06-11 2005-03-22 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor laser device and process for producing the same
US6999488B2 (en) 2002-07-16 2006-02-14 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor laser device capable of preventing a threshold current and an operating current from increasing and manufacturing method therefor

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