JPH07122813A - 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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Publication number
JPH07122813A
JPH07122813A JP26924193A JP26924193A JPH07122813A JP H07122813 A JPH07122813 A JP H07122813A JP 26924193 A JP26924193 A JP 26924193A JP 26924193 A JP26924193 A JP 26924193A JP H07122813 A JPH07122813 A JP H07122813A
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JP
Japan
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layer
conductivity type
semiconductor laser
island
etching
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Pending
Application number
JP26924193A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideaki Horikawa
英明 堀川
Koji Nakamura
幸治 中村
Tetsuhito Nakajima
徹人 中島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 光共振器端部に非光吸収領域を設けて成る半
導体レーザにおいて、動作特性を安定化し発振閾値電圧
を低減する。 【構成】 n-GaAs基板28上に順次にn-InGaP クラッド層
30a 、n-InGaAsP ガイド層32a 、n-InGaP エッチングス
トップ層34a 、InGaAs/GaAs 歪み量子井戸活性層36b 、
p-InGaP 保護層38b 、p-InGaP クラッド層42a 及びp-Ga
Asコンタクト層44b を積層して、メサストライプ構造を
形成する。そしてこの構造両側部のクラッド層30a 上に
順次にp-InGaP 電流ブロック層及びn-InGaP 電流ブロッ
ク層を積層する。酸化しにくいInGaAsP 系半導体材料を
用いるので動作特性を安定化でき、またメサストライプ
構造を電流ブロック層で埋め込むので発振閾値電圧を低
減できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は半導体レーザ、特に光
共振器端面の光学的損傷を抑制するようにした構造の半
導体レーザの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、この種の半導体レーザとし
て、文献1:IEEE JOURNAL OF QUANTUMELECTRONICS VO
L.25, NO.6, pp1495 〜1499, JUNE 1989 に開示されて
いるものがある。図11及び図12はこの従来の半導体
レーザの製造工程を概略的に示す斜視図である。
【0003】その製造に当っては、まず、p−GaAs
基板10の(100)基板面をエッチングして、メサ島
状体10aを形成する。メサ島状体10aを基板10の
両端面からそれぞれ離間させる(図11(A))。次
に、LPE(Liquid Phase Epitaxial)法により、メサ
島状体10a上にn−GaAs電流ブロック層12を成
長させる(図11(B))。次に、電流ブロック層12
をエッチングして、並列する2本のリッジ12a及び1
2bを形成する。これらリッジ12a及び12bの間で
メサ島状体10aを露出させる(図11(C))。次
に、LPE法により、リッジ12a及び12b上に、順
次に、p−GaAlAs下側クラッド層14、p−Ga
AlAsガイド層16、アンドープGaAlAs活性層
18、n−GaAlAs閉じ込め層20及びn−GaA
lAsバッファ層22を積層する(図11(D))。次
に、バッファ層22、閉じ込め層20及び活性層18を
順次にエッチングし、光共振器の一方の端面側の非光吸
収量A及び他方の端面側の非光吸収領域Bの間に島状バ
ッファ層22a、島状閉じ込め層20a及び島状活性層
18aを形成する(図12(A))。非光吸収量領域A
及びBから各層22、20及び18を除去し、これら領
域A及びBにおいてガイド層16を露出させる。次に、
MOVPE(Metal Organic Vapor Phase Epitaxy )法
により、ガイド層16上に順次に、n−GaAlAs上
側クラッド層24及びn−GaAsコンタクト層26を
積層する(図12(B))。島状のバッファ層22a、
閉じ込め層20a及び活性層18aを、上側クラッド層
24で埋め込む。次に、図示せずも、基板裏面側にp側
電極及びコンタクト層26上にn側電極を形成し、さら
に光共振器の一方の端面に低反射膜(Antireflecting F
ilm )を及び他方の端面に高反射膜(High Reflecting
Film)を形成して、半導体レーザを完成する。
【0004】この半導体レーザでは、非光吸収領域A、
Bから活性層18を除去することによりNAM(Non-ab
sorbing mirrors )構造を形成すると共に非光吸収領域
A、Bへの電流注入をなくすために電流ブロック層12
を設ける。非光吸収領域A、Bにおいて光吸収及び電流
注入による発熱を減少させることにより、光共振器端面
の光学的損傷(COD:Catastrophic Optical Damage
)を抑制する。CODの抑制により、高出力でしかも
長寿命な半導体レーザを提供できる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
従来技術では、MOVPE法により、p−GaAlAs
下側クラッド層16上にn−GaAlAs上側クラッド
層24を積層する。MOVPE法を用いるのは、LPE
法では、露出させたGaAlAs上側クラッド層24上
に結晶成長させることが困難であることによる。しかし
MOVPE法を用いるとAlが酸化し易い。Alが酸化
すると下側及び上側クラッド層16及び18の結晶界面
が荒れ従って結晶欠陥を生じるので、半導体レーザの動
作特性を長期間にわたり安定に維持することが難しくな
る。
【0006】また上述した従来技術では、活性層横方向
(リッジ12a、12bの配列方向)に活性層18aを
幅広く延在させて設けているので、活性層横方向おける
電流の閉じ込めが弱く、その結果、発振閾値電圧が高く
なる。
【0007】この発明は上述した従来の問題点を解決す
るため、結晶界面の荒れを減少させることができしかも
活性層横方向における電流の閉じ込めを強くすることの
できる半導体レーザ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】この目的を達成するた
め、第一発明の半導体レーザの製造方法は、光共振器の
一方の共振器端面の側及び他方の共振器端面の側にそれ
ぞれ非光吸収領域を設けて成る半導体レーザを製造する
に当り、第一導電型GaAs基板上に順次に、第一導電
型下側クラッド層、アンドープInGaAsPガイド
層、アンドープInGaPエッチングストップ層、活性
層及び第一導電型とは反対導電型の第二導電型InGa
P保護層を積層する工程と、保護層及び活性層をエッチ
ングし、一方及び他方の非光吸収領域の間に、島状保護
層及び島状活性層を形成する工程と、島状保護層上に順
次に、第二導電型上側クラッド層及び第二導電型GaA
sコンタクト層を積層する工程と、コンタクト層から下
側クラッド層までの各層をエッチングして、メサストラ
イプ構造を一方の共振器端面位置から他方の共振器端面
位置まで形成する工程と、メサストライプ構造両側部の
下側クラッド層上に順次に、第二導電型下側ブロック層
及び第一導電型上側ブロックを積層し、これらブロック
層でメサストライプ構造両側部を埋め込む工程と、メサ
ストライプ構造のコンタクト層をエッチングして、一方
及び他方の非光吸収領域の間に島状コンタクト層を形成
する工程とを含んで成ることを特徴とする。
【0009】第二発明の半導体レーザの製造方法は、光
共振器の一方の共振器端面の側及び他方の共振器端面の
側にそれぞれ非光吸収領域を設けて成る半導体レーザを
製造するに当り、第一導電型GaAs基板上に順次に、
第一導電型下側クラッド層、第一導電型InGaAsP
ガイド層、第一導電型InGaPエッチングストップ
層、活性層及び第一導電型とは反対導電型の第二導電型
InGaP保護層を積層する工程と、保護層及び活性層
をエッチングし、一方及び他方の非光吸収領域の間に、
島状保護層及び島状活性層を形成する工程と、島状保護
層上に順次に、第二導電型上側クラッド層及び第二導電
型GaAsコンタクト層を積層する工程と、コンタクト
層から下側クラッド層までの各層をエッチングして、メ
サストライプ構造を一方の共振器端面位置から他方の共
振器端面位置まで形成する工程と、メサストライプ構造
両側部の下側クラッド層上に順次に、第二導電型下側ブ
ロック層及び第一導電型上側ブロックを積層し、これら
ブロック層でメサストライプ構造両側部を埋め込む工程
と、メサストライプ構造のコンタクト層をエッチングし
て、一方及び他方の非光吸収領域の間に島状コンタクト
層を形成する工程とを含んで成ることを特徴とする。
【0010】第一発明のアンドープInGaAsPガイ
ド層及びアンドープInGaPエッチングストップ層を
それぞれ、第一導電型InGaAsPガイド層及び第一
導電型InGaPエッチングストップ層に置き換えたも
のが第二発明である。
【0011】第一及び第二発明いずれの場合も、下側ク
ラッド層及び上側クラッド層をInGaP層とし、又
は、下側クラッド層及び上側クラッド層をInGaAs
P層とすることができる。
【0012】また第一及び第二発明いずれの場合も、下
側ブロック層及び上側ブロック層をInGaP層とし、
又は、下側ブロック層及び上側ブロック層をInGaA
sP層とすることができる。
【0013】さらに第一及び第二発明いずれの場合も、
活性層を、InGaAs/GaAs歪み量子井戸層、I
nGaAsP/GaAs歪み量子井戸層、InGaAs
P/InGaAs歪み量子井戸層、InGaAsP/I
nGaAs/GaAs歪み量子井戸層、InGaAsP
層及びGaAs層のいずれかひとつとすることができ
る。
【0014】
【作用】第一及び第二発明によれば、Alを含まないI
nGaAsP系半導体材料を用いて、半導体レーザを製
造するので、結晶成長界面の荒れを少なくすることがで
きる。
【0015】また活性層を含むメサストライプ構造を形
成し、この構造の両側部をそれぞれ下側及び上側ブロッ
ク層で埋め込むので、活性層横方向における電流の閉じ
込めを強くすることができる。
【0016】さらにメサストライプ構造のコンタクト層
をエッチングして、一方及び他方の非光吸収領域の間に
島状コンタクト層を形成する。従ってメサストライプ構
造の活性層に島状コンタクト層を介して電流を注入する
際に、一方及び他方の非光吸収領域に電流が注入される
のを実質的に無くせる。
【0017】
【実施例】以下、図面を参照し、発明の実施例につき説
明する。尚、図面は発明が理解できる程度に概略的に示
してあるにすぎず、従って発明を図示例に限定するもの
ではない。
【0018】図1〜図9は実施例の説明図であって主要
な製造工程を段階的に示す。図2、図5及び図7は平面
図、図1、図3及び図4は図2のII−II線に沿って取っ
た断面に対応する断面図、図6は図5のV−V線に沿っ
て取った断面に対応する断面図、図8及び図9は図7の
VII −VII 線に沿って取った断面に対応する断面図であ
る。まず、第一発明の実施例につき説明する。
【0019】(1−1)光共振器の一方の共振器端面の
側及び他方の共振器端面の側にそれぞれ非光吸収領域A
及びBを設けて成る半導体レーザを製造するに当り、ま
ず、第一導電型GaAs基板28上に順次に、第一導電
型InGaP下側クラッド層30、アンドープInGa
AsPガイド層32、アンドープInGaPエッチング
ストップ層34、活性層36及び第一導電型とは反対導
電型の第二導電型InGaP保護層38を積層する。
【0020】この実施例では、第一導電型をn型及び第
二導電型をp型とするものであって、MOVPE法によ
り、n−GaAs基板28の(100)基板面28a上
に順次に、n−InGaP下側クラッド層30、アンド
ープInGaAsPガイド層32、アンドープInGa
Pエッチングストップ層34、InGaAs/GaAs
歪み量子井戸活性層36及びp−InGaP保護層38
をエピタキシャル成長させる(図1)。これら各層3
2、34、36及び38を、(100)基板面28aに
格子整合させながら連続した結晶として順次に成長させ
る。
【0021】ガイド層32の組成及び厚さは半導体レー
ザの発振特性に影響を与えるので、その組成及び厚さを
適正な値に決定する必要がある。ここでは、ガイド層3
2のバンドギャップ波長を760〜830nm程度とす
るようにガイド層32の組成を定め、ガイド層32の厚
さを0.1〜0.2μm程度とする。
【0022】活性層36は歪み超格子より成る量子井戸
構造を有し、アンドープGaAs層の間にアンドープI
nGaAs層を挟むようにこれらInGaAs層及びG
aAs層を交互に積層して歪み超格子を形成する。この
場合、歪み超格子を形成するアンドープInGaAs層
の組成及び厚さを適宜決定することにより、半導体レー
ザの発振波長を制御できる。例えば発振波長を980n
m程度とするには、厚さ6〜7nm程度のアンドープI
X Ga1-X As層(但し0.15≦X≦0.18)を
形成すれば良い。
【0023】(1−2)次に、保護層38及び活性層3
6をエッチングし、一方及び他方の非光吸収領域A及び
Bの間に、島状保護層38a及び島状活性層36aを形
成する。
【0024】この実施例では、保護層38上に保護層全
面にわたって、エッチングマスク材料例えばSiO2
積層する。然る後、フォトリソ及びエッチング技術によ
り、エッチングマスク材料をエッチングし、エッチング
マスク40を形成する(図2)。好ましくは、保護層3
8をエッチングしないようにエッチングマスク材料のみ
を選択的にエッチングする。
【0025】エッチングマスク40は島状保護層38a
及び島状活性層38aに対応する領域を覆い、非光吸収
領域A、Bを露出する。半導体レーザ一素子を構成する
ための光共振器の一方及び他方の共振器端面の位置を符
号Cを付して示せば、レーザ光出射方向イにおいて、こ
れら一方及び他方の共振器端面位置Cが挟む領域内の中
央部をエッチングマスク40で覆う。そしてエッチング
マスク40と一方の共振器端面位置Cとを距離T1だけ
離間させ、エッチングマスク40から一方の共振器端面
位置Cまでの領域を非光吸収領域Aとして露出させる。
またエッチングマスク40と他方の共振器端面位置Cと
を距離T2だけ離間させ、エッチングマスク40から他
方の共振器端面位置Cまでの領域を非光吸収領域Bとし
て露出させる。従って出射方向イにおけるこれら領域A
及びBの幅はそれぞれT1及びT2である。出射方向イ
におけるエッチングマスク40の幅T3は出射方向イに
おける島状活性層36aの長さを決定するものであっ
て、従って幅T3は半導体レーザの発振閾値電圧、発振
効率及び最高出力に密接に関与する。ここではこれを考
慮して幅T3=500〜700μm程度とする。
【0026】また複数の半導体レーザを並行して同一プ
ロセスで製造すべく、複数のエッチングマスク40をレ
ーザ発振光の出射方向イに所定間隔T0で離間させて並
列配置し、これらエッチングマスク40をそれぞれ出射
方向イと直交する方向ロにストライプ状に延在させる。
この場合、間隔T0は、非光吸収領域Aの幅T1と非光
吸収領域Bの幅T2との和に等しく、例えばT1及びT
2を従来技術の場合と同様にT1=T2=25μmとす
れば、T0=50μmである。方向イ及びロはそれぞ
れ、例えば、後掲の表1に示す方向に平行な方向であ
る。
【0027】エッチングマスク40を形成し終えたら、
次いで、活性層36をエッチングしないように保護層3
8を選択的にエッチングして、島状保護層38aを形成
する(図3(A))。非光吸収領域A、Bに対応する領
域の保護層38を活性層36に至る深さまでエッチング
除去し、エッチングマスク40に対応する領域に残存す
る保護層38より成る島状保護層38aを得る。このよ
うな選択的エッチングは、例えば塩素系エッチャントを
用いたウェットエッチングにより、行なうことができ
る。塩素系エッチャントとしては、例えば市販の電子工
業用HClとH2Oとを体積比4:1で混合したものを
用いれば良い。然る後、エッチングマスク40をエッチ
ング除去する。好ましくは、活性層36及び島状保護層
38aをエッチングしないようにエッチングマスク40
を選択的にエッチング除去する。この選択的エッチング
は、例えばエッチャントとして沸酸を用いたウェットエ
ッチングにより、行なうことができる。
【0028】次いで、エッチングマスクとして島状保護
層38aを用い、この層38aをエッチングしないよう
に活性層36を選択的にエッチングして、島状活性層3
6aを形成する(図3(B))。非光吸収領域A、Bに
対応する領域の活性層36をエッチングストップ層32
に至る深さまでエッチング除去し、島状保護層38aに
対応する領域に残存する活性層36から成る島状活性層
36aを得る。このような選択的エッチングは、例えば
エッチャントとしてアンモニア及び過酸化水素の混合液
を用いたウエットエッチングにより、行なうことができ
る。アンモニア及び過酸化水素の混合液としては、例え
ば市販の電子工業用アンモニア水と市販の電子工業用過
酸化水素水と純水とを体積比1:4:15で混合したも
のを用いれば良いが、この場合、活性層36を深さ方向
にエッチングした後に横方向(活性層36に沿う方向)
にもエッチングが進む。そこで非光吸収領域A、Bに対
応する領域の活性層36をエッチングストップ層32に
至る深さまでエッチング除去し従って島状活性層36a
を形成できたら、横方向のエッチングを極力抑制すべく
その後速やかにエッチャントを水で洗い流す。アンモニ
ア、過酸化水素及び水をモル比1:4:15で混合した
エッチャントの場合、エッチャントの温度を20℃にし
て約10秒間選択エッチングを行なうことにより島状活
性層36aを形成できるので、約10秒間のエッチング
の後速やかにエッチャントを水で洗い流せば良い。
【0029】上述のようにして非光吸収領域A、Bから
活性層36を除去しこれら領域A、Bの間に島状活性層
36aを形成することにより、NAM(Non-absorbing
Mirros)構造を形成できる。
【0030】(1−3)次に、島状保護層38a上に順
次に、第二導電型InGaP上側クラッド層42及び第
二導電型GaAsコンタクト層44を積層する。
【0031】この実施例では、MOVPE法により、島
状保護層38a上に順次に、p−InGaP上側クラッ
ド層42及びp−GaAsコンタクト層44をエピタキ
シャル成長させる(図4)。これら各層42及び44
を、(100)基板面28aに格子整合させながら連続
した結晶として順次に成長させる。
【0032】レーザ発振光は島状活性層36aから出射
され非光吸収領域A或はBを伝搬して共振器端面に至
り、共振器端面で反射されて再び島状活性層36aに入
射する。この再入射の際にレーザ発振光を効率良く島状
活性層36aに入射させるため、ガイド層32のバンド
ギャップを、下側クラッド層30、エッチングストップ
層34及び上側クラッド層42よりも小さくすると共に
島状活性層36よりも大きくする。これと共にガイド層
32を後述するようにメサストライプ構造とすることに
より、このメサストライプ構造に沿って光の導波構造を
形成することができ、その結果、レーザ発振光を効率良
く島状活性層36へ再入射させることができる。
【0033】また下側クラッド層30、ガイド層32、
エッチングストップ層34及び上側クラッド層42を発
振波長に対して透明とすることにより、非光吸収領域
A、Bにおけるレーザ発振光の吸収を抑制する。この結
果、光吸収による光共振器の破壊を抑制できる。
【0034】(1−4)次に、コンタクト層44から下
側クラッド層30までの各層をエッチングして、メサス
トライプ構造46を一方の共振器端面位置Cから他方の
共振器端面位置Cまで形成する。
【0035】この実施例では、コンタクト層44上にコ
ンタクト層全面にわたって、エッチングマスク材料例え
ばSiO2 を積層する。然る後、フォトリソ及びエッチ
ング技術により、エッチングマスク材料をエッチング
し、エッチングマスク48を形成する(図5)。好まし
くは、コンタクト層44をエッチングしないようにエッ
チングマスク材料のみを選択的にエッチングする。
【0036】エッチングマスク48はメサストライプ構
造46に対応する領域(以下、メサストライプ形成領域
D)を覆い、それ以外の領域(以下、メサストライプ非
形成領域E)を露出する。半導体レーザ一素子を形成す
る領域の方向ロにおける一方及び他方の端縁位置を符号
Dを付して示せば、方向ロにおいて、これら一方及び他
方の端縁位置Dが挟む領域内の中央部をエッチングマス
ク48で覆う。そしてエッチングマスク48と一方の端
縁位置Dとを所定距離だけ離間させ、エッチングマスク
48から一方の端縁位置Dまでの領域を一方のメサスト
ライプ非形成領域Eとして露出させる。またエッチング
マスク48と他方の端縁位置Dとを所定距離だけ離間さ
せ、エッチングマスク48から他方の端縁位置Dまでの
領域を他方のメサストライプ非形成領域Eとして露出さ
せる。
【0037】また複数の半導体レーザを並行して同一プ
ロセスで製造すべく、複数のエッチングマスク48を方
向ロに所定間隔例えば350μm間隔で離間させて並列
配置し、これらエッチングマスク48を出射方向イにス
トライプ状に延在させる。
【0038】エッチングマスク48を形成し終えたら、
次いで、ウエットエッチングにより、コンタクト層4
4、上側クラッド層42、島状保護層38a、島状活性
層36a、エッチングストップ層34、ガイド層32及
び下側クラッド層30の各層を順次にエッチングして、
それぞれ断面形状がメサ形状のメサコンタクト層44
a、メサ上側クラッド層42a、メサ保護層38b、メ
サ活性層36b、メサエッチングストップ層34a、メ
サガイド層32a及びメサ下側クラッド層30aより成
るメサストライプ構造46を形成する(図6(A))。
下側クラッド層30はメサ下側クラッド層30aとこれ
よりも層厚の薄い平坦部30bを有する平凸型の層に形
成する。平坦部30bほぼ平坦な表面を有する。
【0039】このようなエッチングは、例えばHBr、
2 2 及びH2 Oの混合液より成るエッチャントを用
いることにより、行なうことができる。方向ロにおける
エッチングマスク48の幅を3〜5μmとすることによ
り、方向ロにおける幅が1〜2μm程度のメサ活性層3
6bを形成する。
【0040】(1−5)次に、メサストライプ構造46
の両側部の下側クラッド層30上に順次に、第二導電型
InGaP下側ブロック層50及び第一導電型InGa
P上側ブロック52を積層し、これらブロック層50、
52でメサストライプ構造46の両側部を埋め込む。
【0041】この実施例では、MOVPE法により、下
側クラッド層30の平坦部30b上に順次に、p−In
GaP下側ブロック層50及びn−InGaP上側ブロ
ック層52をエピタキシャル成長させる(図6
(B))。これら各層50及び52を、(100)基板
面28aに格子整合させながら連続した結晶として順次
に成長させる。然る後、エッチングマスク48をエッチ
ング除去する。好ましくは、上側ブロック層52をエッ
チングしないようにエッチングマスク48を選択的にエ
ッチング除去する。
【0042】下側ブロック層50及び上側ブロック層5
2はメサストライプ非形成領域Eにpn接合を形成しメ
サストライプ形成領域Dにpn接合を形成していないの
で、メサ活性層36bへの電流注入効率を高めることが
できる。
【0043】(1−6)次に、メサストライプ構造46
のコンタクト層44をエッチングして、一方及び他方の
非光吸収領域の間に島状コンタクト層44bを形成す
る。
【0044】この実施例では、メサストライプ構造46
のコンタクト層44すなわちメサコンタクト層44a及
び上側ブロック層52上にこれら層全面にわたって、エ
ッチングマスク材料例えばSiO2 を積層する。然る
後、フォトリソ及びエッチング技術により、エッチング
マスク材料をエッチングし、エッチングマスク54を形
成する(図7)。好ましくは、メサコンタクト層44a
及び上側ブロック層52をエッチングしないようにエッ
チングマスク材料のみを選択的にエッチングする。
【0045】エッチングマスク54は平面的に見てメサ
活性層36bとほぼ重なり合う領域のメサコンタクト4
4aを覆い、それ以外の領域のメサコンタクト層44a
を露出する。
【0046】また複数の半導体レーザを並行して同一プ
ロセスで製造すべく、複数のエッチングマスク54を出
射方向イに所定間隔で離間させて並列配置し、これらエ
ッチングマスク54を方向ロにストライプ状に延在させ
る。
【0047】エッチングマスク54を形成し終えたら、
次いで、ウエットエッチングにより、メサコンタクト層
44aをエッチングし、平面的に見てメサ活性層36b
と重なり合う領域に島状に残存する島状コンタクト層4
4bを形成する(図8(A))。好ましくは、上側ブロ
ック層52をエッチングしないようにメサコンタクト層
44aを選択的にエッチングする。然る後、エッチング
マスク54をエッチング除去する。
【0048】(1−7)次いで、図8(B)にも示すよ
うに、島状コンタクト層44b及び上側ブロック層52
上にこれら各層44b及び52を覆う絶縁膜56例えば
SiO2 を形成し、然る後、この絶縁膜56に島状コン
タクト層44bを露出する窓56aを形成する。次い
で、窓56aを介し露出する島状コンタクト層44b上
に電極58を形成する。また基板裏面に電極60を形成
する。この実施例では第一導電型をn型及び第二導電型
をp型とするので、電極58はp側電極及び電極60は
n側電極となる。
【0049】島状コンタクト層44bを、平面的に見て
メサ活性層36bとほぼ重なり合う領域に形成しそれ以
外の領域には形成していないので、一方及び他方の非光
吸収領域A及びBには電流が注入されない。その結果、
電流注入による光共振器の破壊を抑制できる。
【0050】次いで、図9にも示すように、一方及び他
方の共振器端面位置Cで劈開し、然る後、一方の共振器
端面に高反射膜(High Reflecting Film)62を形成す
ると共に他方の共振器端面に低反射膜(Anti-Reflectin
g Film)64を形成する。然る後、一方及び他方の端縁
位置Fで劈開し半導体レーザを個々の素子に分離して、
半導体レーザを完成する。
【0051】上述した実施例においては、第一導電型を
n型及び第二導電型をp型とするほか、第一導電型をp
型及び第二導電型をn型とすることができる。或は、下
側クラッド層30及び上側クラッド層42を、InGa
P層とするほかInGaAsP層とすることができる。
或は、下側ブロック層50及び上側ブロック層52を、
InGaP層とするほかInGaAsP層とすることが
できる。或は、活性層36を、InGaAs/GaAs
歪み量子井戸層とするほかInGaAsP/GaAs歪
み量子井戸層(InGaAsP及びGaAsを用いて形
成した歪み超格子より成る量子井戸層)、InGaAs
P/InGaAs歪み量子井戸層(InGaAsP及び
InGaAsを用いて形成した歪み超格子より成る量子
井戸層)、InGaAsP/InGaAs/GaAs歪
み量子井戸層(InGaAsP、InGaAs及びGa
Asを用いて形成した歪み超格子より成る量子井戸
層)、InGaAsP層及びGaAs層のいずれかひと
つとすることができる。活性層36はアンドープとして
良いし、活性層36を第一導電型或は第二導電型の活性
層としても良い。
【0052】図10は上述した第一発明の実施例で製造
した半導体レーザに関わる光出力−動作電流特性の一例
を示す図であって、縦軸に光出力(mW)及び横軸に動
作電流(mA)を取って示す。同図に示す例では、出射
方向イにおけるメサ活性層36bの長さを700μm、
非光吸収領域A及びBの幅T1及びT2をそれぞれ40
μmとし、従って光共振器長を780μmとした半導体
レーザを製造した。そしてこの半導体レーザを室温20
℃において連続動作して光出力−動作電流特性を計測し
た。メサストライプ構造46を電流ブロック層50、5
2で埋め込んだ埋込構造としているので、発振閾値は5
〜7mAである。従来技術の項で述べた文献1の場合に
は発振閾値が40mAであったのと比較すると、この実
施例の場合は半導体レーザの発振閾値を大幅に小さくす
ることができる。またこの実施例の場合、最高出力の1
80mA付近までCODは観測されず従ってNAM構造
を効果的に形成できていることが理解できる。
【0053】次に第二発明の実施例につき説明する。こ
の実施例は、上述した第一発明の実施例のアンドープI
nGaAsPガイド層32及びアンドープInGaPエ
ッチングストップ層34をそれぞれ、第一導電型InG
aAsPガイド層32及び第一導電型InGaPエッチ
ングストップ層34に置き換えた例であって、そのほか
は上述した第一発明の実施例と同様である。以下、第一
発明の実施例と同様の点についてはその詳細な説明を省
略する。
【0054】(2−1)光共振器の一方の共振器端面の
側及び他方の共振器端面の側にそれぞれ非光吸収領域A
及びBを設けて成る半導体レーザを製造するに当り、ま
ず、第一導電型GaAs基板28上に順次に、第一導電
型InGaP下側クラッド層30、第一導電型InGa
AsPガイド層32、第一導電型InGaPエッチング
ストップ層34、活性層36及び第一導電型とは反対導
電型の第二導電型InGaP保護層38を積層する。
【0055】この実施例では、第一導電型をn型及び第
二導電型をp型とするものであって、MOVPE法によ
り、n−GaAs基板28の(100)基板面28a上
に順次に、n−InGaP下側クラッド層30、n−I
nGaAsPガイド層32、n−InGaPエッチング
ストップ層34、InGaAs/GaAs歪み量子井戸
活性層36及びp−InGaP保護層38をエピタキシ
ャル成長させる(図1)。
【0056】(2−2)次に、保護層38及び活性層3
6をエッチングし、一方及び他方の非光吸収領域A及び
Bの間に、島状保護層38a及び島状活性層36aを形
成する。
【0057】この実施例では、保護層38上にエッチン
グマスク40を形成する(図2)。エッチングマスク4
0は島状保護層38a及び島状活性層38aに対応する
領域を覆い、非光吸収領域A、Bを露出する。次いで、
活性層36をエッチングしないように保護層38を選択
的にエッチングして、島状保護層38aを形成する(図
3(A))。然る後、エッチングマスク40をエッチン
グ除去する。次いで、エッチングマスクとして島状保護
層38aを用い、この層38aをエッチングしないよう
に活性層36を選択的にエッチングして、島状活性層3
6aを形成する(図3(B))。
【0058】(2−3)次に、島状保護層38a上に順
次に、第二導電型InGaP上側クラッド層42及び第
二導電型GaAsコンタクト層44を積層する。
【0059】この実施例では、MOVPE法により、島
状保護層38a上に順次に、p−InGaP上側クラッ
ド層42及びp−GaAsコンタクト層44をエピタキ
シャル成長させる(図4)。
【0060】(2−4)次に、コンタクト層44から下
側クラッド層30までの各層をエッチングして、メサス
トライプ構造46を一方の共振器端面位置Cから他方の
共振器端面位置Cまで形成する。
【0061】この実施例では、コンタクト層44上にエ
ッチングマスク48を形成する(図5)。エッチングマ
スク48はメサストライプ構造46に対応する領域(メ
サストライプ形成領域D)を覆い、それ以外の領域(メ
サストライプ非形成領域E)を露出する。次いで、ウエ
ットエッチングにより、コンタクト層44、上側クラッ
ド層42、島状保護層38a、島状活性層36a、エッ
チングストップ層34、ガイド層32及び下側クラッド
層30の各層を順次にエッチングして、それぞれ断面形
状がメサ形状のメサコンタクト層44a、メサ上側クラ
ッド層42a、メサ保護層38b、メサ活性層36b、
メサエッチングストップ層34a、メサガイド層32a
及びメサ下側クラッド層30aより成るメサストライプ
構造46を形成する(図6(A))。
【0062】(2−5)次に、メサストライプ構造46
両側部の下側クラッド層30上に順次に、第二導電型I
nGaP下側ブロック層50及び第一導電型InGaP
上側ブロック52を積層し、これらブロック層50、5
2でメサストライプ構造46両側部を埋め込む。
【0063】この実施例では、MOVPE法により、下
側クラッド層30の平坦部30b状に順次に、p−In
GaP下側ブロック層50及びn−InGaP上側ブロ
ック層52をエピタキシャル成長させる(図6
(B))。
【0064】(2−6)次に、メサストライプ構造46
のコンタクト層44をエッチングして、一方及び他方の
非光吸収領域A及びBの間に島状コンタクト層44bを
形成する。
【0065】この実施例では、メサストライプ構造46
のコンタクト層44すなわちメサコンタクト層44a上
にエッチングマスク54を形成する(図7)。エッチン
グマスク54は平面的に見てメサ活性層36bとほぼ重
なり合う領域のメサコンタクト44aを覆い、それ以外
の領域のメサコンタクト層44aを露出する。次いで、
ウエットエッチングにより、メサコンタクト層44aを
エッチングし、平面的に見てメサ活性層36bと重なり
合う領域に島状に残存する島状コンタクト層44bを形
成する(図8(A))。
【0066】(2−7)次いで、図8(B)にも示すよ
うに、上側ブロック層52を絶縁膜56で覆う。絶縁膜
56は、島状コンタクト層44bを露出する窓56aを
有する。次いで、窓56aを介し露出する島状コンタク
ト層44b上に電極58を形成する。また基板裏面に電
極60を形成する。
【0067】次いで、図9にも示すように、一方及び他
方の共振器端面位置Cで劈開し、然る後、一方の共振器
端面に高反射膜62を形成すると共に他方の共振器端面
に低反射膜64を形成する。然る後、一方及び他方の端
縁位置Fで劈開し半導体レーザを個々の素子に分離し
て、半導体レーザを完成する。
【0068】上述した実施例においては、第一導電型を
n型及び第二導電型をp型とするほか、第一導電型をp
型及び第二導電型をn型とすることができる。或は、下
側クラッド層30及び上側クラッド層42を、InGa
P層とするほかInGaAsP層とすることができる。
或は、下側ブロック層50及び上側ブロック層52を、
InGaP層とするほかInGaAsP層とすることが
できる。或は、活性層36を、InGaAs/GaAs
歪み量子井戸層とするほか、InGaAsP/GaAs
歪み量子井戸層(InGaAsP及びGaAsを用いて
形成した歪み超格子より成る量子井戸層)、InGaA
sP/InGaAs歪み量子井戸層(InGaAsP及
びInGaAsを用いて形成した歪み超格子より成る量
子井戸層)、InGaAsP/InGaAs/GaAs
歪み量子井戸層(InGaAsP、InGaAs及びG
aAsを用いて形成した歪み超格子より成る量子井戸
層)、InGaAsP層及びGaAs層のいずれかひと
つとすることができる。活性層36をアンドープとして
も良いし、活性層36を第一導電型或は第二導電型の活
性層としても良い。
【0069】発明は上述した実施例にのみ限定されるも
のではなく、従って各構成成分の形状、寸法、配設位
置、形成材料、組成、数値的条件及びそのほかを任意好
適に変更できる。
【0070】
【表1】
【0071】
【発明の効果】上述した説明からも明らかなように、第
一及び第二発明の半導体レーザの製造方法によれば、A
lを含まないInGaAsP系半導体材料を用いて、半
導体レーザを製造するので、結晶成長界面の荒れを少な
くすることができる。しかも活性層を含むメサストライ
プ構造を形成し、この構造の両側部をそれぞれ下側及び
上側ブロック層で埋め込むので、活性層横方向における
電流の閉じ込めを強くすることができる。これがため、
半導体レーザの動作特性を長期間にわたって従来よりも
安定に維持することができ、しかも発振閾値電圧を従来
よりも低減できる。
【0072】さらにメサストライプ構造のコンタクト層
をエッチングして、一方及び他方の非光吸収領域の間に
島状コンタクト層を形成する。従ってメサストライプ構
造の活性層に島状コンタクト層を介して電流を注入する
際に、一方及び他方の非光吸収領域に電流が注入される
のを実質的に無くせる。これがため、電流注入による光
共振器端面の破壊を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の説明に供する製造工程図である。
【図2】実施例の説明に供する製造工程図である。
【図3】(A)〜(B)は実施例の説明に供する製造工
程図である。
【図4】実施例の説明に供する製造工程図である。
【図5】実施例の説明に供する製造工程図である。
【図6】(A)〜(B)は実施例の説明に供する製造工
程図である。
【図7】実施例の説明に供する製造工程図である。
【図8】(A)〜(B)は実施例の説明に供する製造工
程図である。
【図9】実施例の説明に供する製造工程図である。
【図10】実施例の半導体レーザの光出力−動作電流特
性を示す図である。
【図11】(A)〜(D)は従来技術の説明に供する製
造工程図である。
【図12】(A)〜(B)は従来技術の説明に供する製
造工程図である。
【符号の説明】
28:基板 30:下側クラッド層 32:ガイド層 34:エッチングストップ層 36:活性層 36a:島状活性層 38:保護層 38a:島状保護層 42:上側クラッド層 44:コンタクト層 46:メサストライプ構造 50:下側ブロック層 52:上側ブロック層

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光共振器の一方の共振器端面の側及び他
    方の共振器端面の側にそれぞれ非光吸収領域を設けて成
    る半導体レーザを製造するに当り、 第一導電型GaAs基板上に順次に、第一導電型下側ク
    ラッド層、アンドープInGaAsPガイド層、アンド
    ープInGaPエッチングストップ層、活性層及び第一
    導電型とは反対導電型の第二導電型InGaP保護層を
    積層する工程と、 前記保護層及び活性層をエッチングし、一方及び他方の
    非光吸収領域の間に、島状保護層及び島状活性層を形成
    する工程と、 前記島状保護層上に順次に、第二導電型上側クラッド層
    及び第二導電型GaAsコンタクト層を積層する工程
    と、 前記コンタクト層から下側クラッド層までの各層をエッ
    チングして、メサストライプ構造を一方の共振器端面位
    置から他方の共振器端面位置まで形成する工程と、 前記メサストライプ構造両側部の下側クラッド層上に順
    次に、第二導電型下側ブロック層及び第一導電型上側ブ
    ロックを積層し、これらブロック層で前記メサストライ
    プ構造両側部を埋め込む工程と、 前記メサストライプ構造のコンタクト層をエッチングし
    て、一方及び他方の非光吸収領域の間に島状コンタクト
    層を形成する工程とを含んで成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】 光共振器の一方の共振器端面の側及び他
    方の共振器端面の側にそれぞれ非光吸収領域を設けて成
    る半導体レーザを製造するに当り、 第一導電型GaAs基板上に順次に、第一導電型下側ク
    ラッド層、第一導電型InGaAsPガイド層、第一導
    電型InGaPエッチングストップ層、活性層及び第一
    導電型とは反対導電型の第二導電型InGaP保護層を
    積層する工程と、 前記保護層及び活性層をエッチングし、一方及び他方の
    非光吸収領域の間に、島状保護層及び島状活性層を形成
    する工程と、 前記島状保護層上に順次に、第二導電型上側クラッド層
    及び第二導電型GaAsコンタクト層を積層する工程
    と、 前記コンタクト層から下側クラッド層までの各層をエッ
    チングして、メサストライプ構造を一方の共振器端面位
    置から他方の共振器端面位置まで形成する工程と、 前記メサストライプ構造両側部の下側クラッド層上に順
    次に、第二導電型下側ブロック層及び第一導電型上側ブ
    ロックを積層し、これらブロック層で前記メサストライ
    プ構造両側部を埋め込む工程と、 前記メサストライプ構造のコンタクト層をエッチングし
    て、一方及び他方の非光吸収領域の間に島状コンタクト
    層を形成する工程とを含んで成ることを特徴とする半導
    体レーザの製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載の半導体レーザの製
    造方法において、 下側クラッド層及び上側クラッド層をInGaP層と
    し、又は、下側クラッド層及び上側クラッド層をInG
    aAsP層としたことを特徴とする半導体レーザの製造
    方法。
  4. 【請求項4】 請求項1又は2記載の半導体レーザの製
    造方法において、 下側ブロック層及び上側ブロック層をInGaP層と
    し、又は、下側ブロック層及び上側ブロック層をInG
    aAsP層としたことを特徴とする半導体レーザの製造
    方法。
  5. 【請求項5】 請求項1又は2記載の半導体レーザの製
    造方法において、 活性層を、InGaAs/GaAs歪み量子井戸層、I
    nGaAsP/GaAs歪み量子井戸層、InGaAs
    P/InGaAs歪み量子井戸層、InGaAsP/I
    nGaAs/GaAs歪み量子井戸層、InGaAsP
    層及びGaAs層のいずれかひとつとしたことを特徴と
    する半導体レーザの製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1081817A2 (en) * 1999-09-01 2001-03-07 Sharp Kabushiki Kaisha A semiconductor device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1081817A2 (en) * 1999-09-01 2001-03-07 Sharp Kabushiki Kaisha A semiconductor device
EP1081817A3 (en) * 1999-09-01 2002-09-04 Sharp Kabushiki Kaisha A semiconductor device
US6486491B1 (en) 1999-09-01 2002-11-26 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor device

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