JPH07122820A - 半導体レーザー素子及びその製造方法 - Google Patents

半導体レーザー素子及びその製造方法

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JPH07122820A
JPH07122820A JP26767293A JP26767293A JPH07122820A JP H07122820 A JPH07122820 A JP H07122820A JP 26767293 A JP26767293 A JP 26767293A JP 26767293 A JP26767293 A JP 26767293A JP H07122820 A JPH07122820 A JP H07122820A
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JP
Japan
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inp
layer
semiconductor laser
laser device
mesa
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JP26767293A
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English (en)
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隆 ▲吉▼田
Takashi Yoshida
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 活性層の幅が狭く、メサが高く、リークパス
の無い、高温動作特性と高出力特性の優れた半導体レー
ザーを製造する。 【構成】 p−InP基板11上にp−InPバッファ
層12、活性層13、第1のn−InPクラッド層14
を順次堆積し、クラッド層14上にSiO2 マスクパタ
ーン15aを形成し、少なくともHBrとH2 2 を含
むエッチング液によって活性層13の幅が狭く、かつ高
いメサを形成する。次にp−InP基板11及びp−I
nPバッファ層12に接触するn−InPブロック層1
6を形成し、活性層13及び第1のn−InPクラッド
層14に接触するp−InPブロック層17を形成す
る。次にSiO2 マスクパターン15aを除去し、第1
のn−InPクラッド層14及びp−InPブロック層
17上に第2のn−InPクラッド層18を形成する。
さらに第2のn−InPクラッド層18上にn−InG
aAsPのコンタクト層19を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信用半導体レーザ
ー素子の構造及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、このような分野の半導体レーザー
素子の製造方法としては、以下に示すようなものがあっ
た。図4はかかる従来の半導体レーザー素子の製造工程
図(その1)、図5はその半導体レーザー素子の製造工
程図(その2)である。
【0003】以下、従来の半導体レーザー素子の製造方
法について、図4及び図5を用いて説明する。 (1)まず、図4(a)に示すように、p−InP基板
1上に、p−InPバッファ層2、InGaAsP活性
層3、n−InP層4を順次成長する。このときの成長
法には、液相エピタキシャル成長法(LPE法)、有機
金属化合物の熱分解を用いるMOCVD法(Metal
organic CVD法)、分子線エピタキシャル法
(MBE法)が考えられるが、そのいずれでもよい。
【0004】(2)次いで、図4(b)に示すように、
n−InP層4上に、SiO2 膜5をCVD法により形
成する。 (3)次に、図4(c)に示すように、ホトリソグラフ
ィ法によりストライプ状のパターン(SiO2 膜)5a
を、n−InP層4の表面である(100)面上に〔0
1−1)面と平行な方向に形成する。
【0005】(4)次に、図5(a)に示すように、上
記ウエハをBr・CH3 OH液でエッチングし、InG
aAsP活性層3の下、所望の深さまでエッチングし、
逆メサを形成する。なお、この時、n−InP層4、I
nGaAsP活性層3、p−InPバッファ層2、p−
InP基板1の側面にはn−InP層4の表面である
(100)に対して、54.84°の面(エッチング角
度θが125.16°)が現れる。
【0006】(5)次に、図5(b)に示すように、以
上のような工程を施したウエハを、LPE法でn−In
Pブロック層6、p−InPブロック層7をメサ側面に
選択成長する。このとき、n−InP層4上には、Si
2 膜のパターン5aが存在するため成長はおこらな
い。 (6)次に、図5(c)に示すように、SiO2 膜のパ
ターン5aを除去し、n−InPクラッド層8、n−I
nGaAsPコンタクト層9を成長する。この時の結晶
成長法は、LPE法,MOCVD法,MBE法のいずれ
でも良い。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上述
べた方法では、サイドエッチングレートが遅いため、I
nGaAsP活性層3の幅を狭くし、同時に高い寸法の
メサを得ようとすると、活性層下部のくびれ部分が切れ
てしまうので、上述の寸法の高いメサを形成できない。
【0008】そのため、電流ブロック構造形成時にn−
InP層4とn−InPブロック層6が接触し、n−n
間リークパスができてしまい、高温・高出力動作が難し
くなるという欠点があった。本発明は、以上述べた、I
nGaAsP活性層3の幅を狭くすると高い寸法のメサ
が形成できず、そのため、電流阻止構造形成時にn−n
間リークパスができてしまうといった欠点を除去するた
め、エッチング液を改善し、サイドエッチングレートを
大きくすることにより、InGaAsP活性層の幅を狭
くし、かつ高い寸法のメサを形成し、しかもn−n間リ
ークパスの形成を防ぎ、高温動作特性及び高出力特性が
優れた、半導体レーザー素子及びその製造方法を提供す
ることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的を達成するために、ダブルヘテロ接合のメサ構造を有
する半導体レーザー素子において、活性層の上部のn−
InPクラッド層に(100)面に対してエッチング角
度θの大きい逆メサ形状を有するとともに、活性層の下
部のInP層はメサ形状を有する活性層の幅が狭く、か
つ高い寸法の略鼓形状のメサを有し、前記n−InPク
ラッド層と接触しないようにn−InPブロック層がp
−InP基板上に形成されるようにしたものである。
【0010】また、ダブルヘテロ接合のメサ構造を有す
る半導体レーザー素子の製造方法において、p−InP
基板上にp−InPバッファ層、活性層、第1のn−I
nPクラッド層を順次堆積する工程と、前記第1のn−
InPクラッド層上にマスクパターンを形成する工程
と、該マスクパターンをマスクにして、少なくともHB
rとH2 2 を含むエッチング液によって活性層の幅が
狭く、かつ高い寸法の略鼓形状のメサを形成する工程
と、前記p−InP基板及びp−InPバッファ層に接
触するn−InPブロック層を形成する工程と、前記活
性層及び第1のn−InPクラッド層に接触するp−I
nPブロック層を形成する工程と、前記マスクパターン
を除去する工程と、前記第1のn−InPクラッド層及
びp−InPブロック層上に第2のn−InPクラッド
層を形成する工程と、該第2のn−InPクラッド層上
にコンタクト層を形成する工程とを順次施すようにした
ものである。
【0011】
【作用】本発明によれば、上記したように、活性層の上
部のn−InPクラッド層に(100)面に対して、エ
ッチング角度θの大きい逆メサを形成する。その際の逆
メサ形成時のエッチング液に、従来のBr・CH3 OH
混合液に替えて、HBr・H2 2 ・H2 O混合液を用
いることにより、活性層の幅が狭く、しかもメサ高を高
くすることができる。
【0012】それによって、n−n間リークパスの形成
を阻止し、高温での動作及び高出力動作が可能な半導体
レーザー素子を得ることができる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例について図を参照しな
がら詳細に説明する。図1は本発明の半導体レーザー素
子の製造工程図(その1)、図2はその半導体レーザー
素子の製造工程図(その2)、図3はその半導体レーザ
ー素子の逆メサの形成の様子を示す図である。
【0014】(1)まず、図1(a)に示すように、p
−InP基板11上に、p−InPバッファ層12、I
nGaAsP活性層13、第1のn−InPクラッド層
14を順次形成する。この時の結晶成長法は、LPE
法、MOCVD法、MBE法のいずれでも構わない。 (2)次に、図1(b)に示すように、上記ウエハ上に
SiO2 膜15をCVD法によって形成する。
【0015】(3)次に、図1(c)に示すように、ホ
トリソグラフィで、第1のn−InPクラッド層14の
表面である(100)面上に(01−1)面と平行な方
向にストライプ状のSiO2 パターンを形成し、これを
エッチングのためのSiO2マスクパターン15aとす
る。 (4)次に、図2(a)に示すように、上記ウエハをH
Br・H2 2 ・H2O混合液(容積比は、例えば2:
1:10)でエッチングし、n−InP層4のエッチン
グ(除去)角度θの大きい。つまり、第1のn−InP
クラッド層14の側面には、このn−InPクラッド層
14の上面である(100)に対して、約36°の面
(エッチング角度θが144°)を有する逆メサが形成
される。この時、サイドエッチングと基板方向へのエッ
チングが同時に進行するため、SiO2 マスクパターン
15aの幅を適当な値とすることで、InGaAsP活
性層13の幅が狭い、略鼓形状をなし、しかもメサの高
さを高くすることが可能である。
【0016】このようなエッチングの進む様子を図3に
示す。すなわち、サイドエッチングと基板方向へのエッ
チングが同時に進行し、InGaAsP活性層13の幅
を狭く、メサの高さを高くすることができる好ましいエ
ッチングを行うことができる。(5)次いで、図2
(b)に示すように、上記工程を経たウエハにLPE法
でn−InPブロック層16、p−InPブロック層1
7を成長させる。この時、メサ高さ及び成長条件が適当
であれば、n−InPブロック層16はInGaAsP
活性層13より基板側にしか成長しないことが実験的に
確かめられており、これによって、第1のn−InPク
ラッド層14とn−InPブロック層16とは接触する
ことはなくなり、従来のような、n−n間リークパスの
形成を防ぐことができる。
【0017】(6)次いで、図2(c)に示すように、
メサ上部のSiO2 マスクパターン15aを除去後、第
2のn−InPクラッド層18、コンタクト層であるn
−InGaAsP層19を成長する。この時の結晶成長
法は、LPE法、MOCV法、MBE法のいずれでもよ
い。なお、上記のn−n間リークパスの形成について述
べると、これまでに述べたような電流阻止構造は、p−
InP基板11、n−InPブロック層16、p−In
Pブロック層17、n−InPクラッド層18からな
る、図6に示すように、1種のサイリスタと考えられ
る。
【0018】ところが、従来のレーザー素子の構造(図
5参照)では、n−InPブロック層6とn−InPク
ラッド層8が接触するために、図7に示すように、n−
n間にリークパスが形成され、n−InPクラッド層8
からn−InPブロック層6に漏れ電流が流れ込むこと
によって、このサイリスタは容易にターンオンしてしま
う。すなわち、ある電流値を越えると、このサイリスタ
はオン状態になるため、電流阻止が十分でなくなり、活
性層に注入される電流が減少してしまい、高電流を流す
ことができなくなり、活性層に高電流を流すこと必要な
高出力動作及び高温動作が難しくなってしまう。
【0019】上記したように、本発明の半導体レーザー
素子の構造によれば、n−InPブロック層に流れ込む
電流を減少させることができ、高出力・高温での動作を
行わせることができる。なお、本発明は上記実施例に限
定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変
形が可能であり、それらを本発明の範囲から排除するも
のではない。
【0020】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、半導体レーザー素子の活性層であるInGaA
sP層の幅を狭く、しかも高い寸法のメサを形成するこ
とができる。また、それによって、n−n間リークパス
の形成を防ぐことができる。そのため、高温での動作及
び高出力動作が可能な半導体レーザー素子を提供するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す半導体レーザー素子の製
造工程図(その1)である。
【図2】本発明の実施例を示す半導体レーザー素子の製
造工程図(その2)である。
【図3】本発明の実施例を示す半導体レーザー素子の逆
メサの形成の様子を示す図である。
【図4】従来の半導体レーザー素子の製造工程図(その
1)である。
【図5】従来の半導体レーザー素子の製造工程図(その
2)である。
【図6】本発明の実施例を示す半導体レーザー素子のリ
ークパスがない場合を示す図である。
【図7】従来の半導体レーザー素子のリークパスがある
場合を示す図である。
【符号の説明】
11 p−InP基板 12 p−InPバッファ層 13 InGaAsP活性層 14,18 n−InPクラッド層 15 SiO2 膜 15a SiO2 マスクパターン 16 n−InPブロック層 17 p−InPブロック層 19 n−InGaAsP層

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ダブルヘテロ接合のメサ構造を有する半
    導体レーザー素子において、 活性層の上部のn−InPクラッド層に(100)面に
    対してエッチング角度θの大きい逆メサ形状を有すると
    ともに、活性層の下部のInP層はメサ形状を有する活
    性層の幅が狭く、かつ高い寸法の略鼓形状のメサを有
    し、前記n−InPクラッド層と接触しないようにn−
    InPブロック層がp−InP基板上に形成されること
    を特徴とする半導体レーザー素子。
  2. 【請求項2】 前記エッチング角度θが約144°であ
    る請求項1記載の半導体レーザー素子。
  3. 【請求項3】 ダブルヘテロ接合のメサ構造を有する半
    導体レーザー素子の製造方法において、 (a)p−InP基板上にp−InPバッファ層、活性
    層、第1のn−InPクラッド層を順次堆積する工程
    と、 (b)前記第1のn−InPクラッド層上にマスクパタ
    ーンを形成する工程と、 (c)該マスクパターンをマスクにして、少なくともH
    BrとH2 2 を含むエッチング液によって活性層の幅
    が狭く、かつ高い寸法の略鼓形状のメサを形成する工程
    と、 (d)前記p−InP基板及びp−InPバッファ層に
    接触するn−InPブロック層を形成する工程と、 (e)前記活性層及び第1のn−InPクラッド層に接
    触するp−InPブロック層を形成する工程と、 (f)前記マスクパターンを除去する工程と、 (g)前記第1のn−InPクラッド層及びp−InP
    ブロック層上に第2のn−InPクラッド層を形成する
    工程と、 (h)該第2のn−InPクラッド層上にコンタクト層
    を形成する工程とを順次施すことを特徴とする半導体レ
    ーザー素子の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記エッチング液はHBr:H2 2
    2 Oからなり、その容積比が2:1:10であること
    を特徴とする請求項3記載の半導体レーザー素子の製造
    方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09252165A (ja) * 1996-03-18 1997-09-22 Fujitsu Ltd 化合物半導体装置の製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09252165A (ja) * 1996-03-18 1997-09-22 Fujitsu Ltd 化合物半導体装置の製造方法

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