JPH07162093A - 半導体レーザ及びその製造方法 - Google Patents
半導体レーザ及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は選択埋め込み成長を利用するリッジ
型半導体レーザとその製造方法に関し、メサ脇での電流
ブロック層の組成比ずれによるストレスを低減し、高信
頼な半導体レーザとその製造方法に関する。 【構成】 半導体レーザは、クラッド層２がメサストラ
イプ状に加工されたダブルへテロ構造と、そのクラッド
層２のメサ側面及び底面を選択的に埋め込む電流ブロッ
ク層８を有する。電流ブロック層８を選択成長させると
きに用いる原料ガスに微量のＨＣｌガスを混入すること
により、選択マスク上での原料種の再蒸発を促進する。
これにより、選択マスク端での組成比ずれを低減し、メ
サ側面での電流ブロック層の突起厚さが電流ブロック層
の平坦部での厚さの１０％以下とする。
型半導体レーザとその製造方法に関し、メサ脇での電流
ブロック層の組成比ずれによるストレスを低減し、高信
頼な半導体レーザとその製造方法に関する。 【構成】 半導体レーザは、クラッド層２がメサストラ
イプ状に加工されたダブルへテロ構造と、そのクラッド
層２のメサ側面及び底面を選択的に埋め込む電流ブロッ
ク層８を有する。電流ブロック層８を選択成長させると
きに用いる原料ガスに微量のＨＣｌガスを混入すること
により、選択マスク上での原料種の再蒸発を促進する。
これにより、選択マスク端での組成比ずれを低減し、メ
サ側面での電流ブロック層の突起厚さが電流ブロック層
の平坦部での厚さの１０％以下とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体レーザ及びその製
造方法に係り、特に選択埋め込み成長を利用するリッジ
型半導体レーザとその製造方法に関する。
造方法に係り、特に選択埋め込み成長を利用するリッジ
型半導体レーザとその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＧａＩｎＰ又はＡｌＧａＩｎＰを
発光層とする可視光半導体レーザの高出力化、短波長化
の研究が盛んに行われている。高出力化の一例では５０
°Ｃ、３０ｍＷでの高信頼動作が報告されている（エレ
クトロニクス・レターズ誌、ｖｏｌ．２８，ｐｐ．８６
０−８６１，１９９２）。また、短波長化の一例として
は６３２．７ｎｍでのＣＷ発振（２０°Ｃ）が報告され
ている（ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド
・フィジックス（ＪＪＡＰ）誌、ｖｏｌ．２９，ｐｐ．
Ｌ１６６９−１６７１，１９９０）。
発光層とする可視光半導体レーザの高出力化、短波長化
の研究が盛んに行われている。高出力化の一例では５０
°Ｃ、３０ｍＷでの高信頼動作が報告されている（エレ
クトロニクス・レターズ誌、ｖｏｌ．２８，ｐｐ．８６
０−８６１，１９９２）。また、短波長化の一例として
は６３２．７ｎｍでのＣＷ発振（２０°Ｃ）が報告され
ている（ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド
・フィジックス（ＪＪＡＰ）誌、ｖｏｌ．２９，ｐｐ．
Ｌ１６６９−１６７１，１９９０）。
【０００３】これらのＡｌＧａＩｎＰを発光層とする可
視光半導体レーザはリッジ導波路を選択的にＧａＡｓ電
流ブロック層で埋め込んだ構造をしており、このＧａＡ
ｓ電流ブロック層が光導波に対して大きな吸収損失をも
たらす。この吸収損失はこの半導体レーザの更なる低閾
値化、高性能化を著しく阻害している。そこで、本発明
者はこの電流ブロック層に、ＧａＡｓに代えて発振波長
に対し透明なＡｌＧａＩｎＰを用いることを試みた。
視光半導体レーザはリッジ導波路を選択的にＧａＡｓ電
流ブロック層で埋め込んだ構造をしており、このＧａＡ
ｓ電流ブロック層が光導波に対して大きな吸収損失をも
たらす。この吸収損失はこの半導体レーザの更なる低閾
値化、高性能化を著しく阻害している。そこで、本発明
者はこの電流ブロック層に、ＧａＡｓに代えて発振波長
に対し透明なＡｌＧａＩｎＰを用いることを試みた。
【０００４】図３（Ａ）は従来の半導体レーザの一例の
構造図、同図（Ｂ）は電流ブロック層中の（Ａｌ＋Ｇ
ａ）／Ｉｎ組成比を示す。同図（Ａ）において、電流ブ
ロック層１１がｎ−ＡｌＧａＩｎＰにより構成されてい
る。また、この半導体レーザは、ＭＱＷ活性層４を上下
よりＡｌＧａＩｎＰクラッド層５及び３で挟み込み、上
部クラッド層５がメサストライプ状に加工されたダブル
へテロ構造と、上部クラッド層５のメサ側面及び底面を
選択的に埋め込む電流ブロック層１１を有する。また、
１はｎ−ＧａＡｓ基板、２はｎ−ＧａＡｓバッファ層、
６はｐ−ＧａＩｎＰキャップ層、８はｐ−ＧａＡｓコン
タクト層、９はｐ電極、１０はｎ電極を示す。
構造図、同図（Ｂ）は電流ブロック層中の（Ａｌ＋Ｇ
ａ）／Ｉｎ組成比を示す。同図（Ａ）において、電流ブ
ロック層１１がｎ−ＡｌＧａＩｎＰにより構成されてい
る。また、この半導体レーザは、ＭＱＷ活性層４を上下
よりＡｌＧａＩｎＰクラッド層５及び３で挟み込み、上
部クラッド層５がメサストライプ状に加工されたダブル
へテロ構造と、上部クラッド層５のメサ側面及び底面を
選択的に埋め込む電流ブロック層１１を有する。また、
１はｎ−ＧａＡｓ基板、２はｎ−ＧａＡｓバッファ層、
６はｐ−ＧａＩｎＰキャップ層、８はｐ−ＧａＡｓコン
タクト層、９はｐ電極、１０はｎ電極を示す。
【０００５】この従来の半導体レーザは、キャップ層６
とクラッド層５とをエッチングによりメサストライプ状
に形成した後、塩化水素（ＨＣｌ）を添加しない通常の
有機金属気相エピタキシャル法（ＭＯＶＰＥ法）によ
り、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰの電流ブロック層１１を選択成
長させて作成される。
とクラッド層５とをエッチングによりメサストライプ状
に形成した後、塩化水素（ＨＣｌ）を添加しない通常の
有機金属気相エピタキシャル法（ＭＯＶＰＥ法）によ
り、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰの電流ブロック層１１を選択成
長させて作成される。
【０００６】一方、同じアルミニウム（Ａｌ）を含む材
料系であるＡｌＧａＡｓを選択的に成長する方法とし
て、三菱化成のグループからＨＣｌを用いたＡｌＧａＡ
ｓ選択成長の方法が知られている（Ｊ．Ｃｒｙｓｔａｌ
Ｇｒｏｗｔｈ，ｖｏｌ．１２４，ｐｐ．２３５−２４
２，１９９２）。この方法は、ＭＯＶＰＥ法による成長
にＨＣｌを添加することにより、ＡｌＧａＡｓの選択成
長度を高めるというものである。
料系であるＡｌＧａＡｓを選択的に成長する方法とし
て、三菱化成のグループからＨＣｌを用いたＡｌＧａＡ
ｓ選択成長の方法が知られている（Ｊ．Ｃｒｙｓｔａｌ
Ｇｒｏｗｔｈ，ｖｏｌ．１２４，ｐｐ．２３５−２４
２，１９９２）。この方法は、ＭＯＶＰＥ法による成長
にＨＣｌを添加することにより、ＡｌＧａＡｓの選択成
長度を高めるというものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、図３（Ａ）
に示した従来の半導体レーザは、そのｎ−ＡｌＧａＩｎ
Ｐの電流ブロック層１１中での（Ａｌ＋Ｇａ）／Ｉｎ組
成比をＥＤＸで測定すると、図３（Ｂ）に示すようにメ
サ側面部分で大きく１からずれる問題がある。ＡｌＧａ
ＩｎＰ材料は基板１のＧａＡｓに格子整合するために
は、（Ａｌ＋Ｇａ）／Ｉｎ組成比が１でなければならな
いので、この組成比が１から大きくずれるということ
は、メサ脇に格子不整合による大きなストレスが導入さ
れることとなり、劣化の原因となる。
に示した従来の半導体レーザは、そのｎ−ＡｌＧａＩｎ
Ｐの電流ブロック層１１中での（Ａｌ＋Ｇａ）／Ｉｎ組
成比をＥＤＸで測定すると、図３（Ｂ）に示すようにメ
サ側面部分で大きく１からずれる問題がある。ＡｌＧａ
ＩｎＰ材料は基板１のＧａＡｓに格子整合するために
は、（Ａｌ＋Ｇａ）／Ｉｎ組成比が１でなければならな
いので、この組成比が１から大きくずれるということ
は、メサ脇に格子不整合による大きなストレスが導入さ
れることとなり、劣化の原因となる。
【０００８】この組成比ずれがなぜメサ脇で生じるのか
の原因は、おそらく選択マスク上での各原料種の拡散係
数の違いによると推測される。すなわち、選択マスク上
での拡散がＩｎ原料種に比べ、Ａｌ原料種、Ｇａ原料種
の方が大きいため、メサ側面部分で（Ａｌ＋Ｇａ）／Ｉ
ｎ組成比が１より大きい方にずれると考えられる。
の原因は、おそらく選択マスク上での各原料種の拡散係
数の違いによると推測される。すなわち、選択マスク上
での拡散がＩｎ原料種に比べ、Ａｌ原料種、Ｇａ原料種
の方が大きいため、メサ側面部分で（Ａｌ＋Ｇａ）／Ｉ
ｎ組成比が１より大きい方にずれると考えられる。
【０００９】なお、この組成比ずれは、図３（Ａ）に示
すメサ脇での電流ブロック層の盛り上がりと良い相関を
持っている。これは選択マスク上の原料種が成長中にメ
サ脇に拡散し、メサ脇での成長レートが平坦部よりも増
加したことに対応している。
すメサ脇での電流ブロック層の盛り上がりと良い相関を
持っている。これは選択マスク上の原料種が成長中にメ
サ脇に拡散し、メサ脇での成長レートが平坦部よりも増
加したことに対応している。
【００１０】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
メサ脇での電流ブロック層の組成比ずれによるストレス
を低減することにより、高信頼な半導体レーザ及びその
製造方法を提供することを目的とする。
メサ脇での電流ブロック層の組成比ずれによるストレス
を低減することにより、高信頼な半導体レーザ及びその
製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の半導体レーザは、活性層と、活性層を挟み
込む第１及び第２のクラッド層と、活性層に対して基板
と反対側に形成された該第１のクラッド層のメサ側面及
び底面を選択的に埋め込む電流ブロック層とを少なくと
も有し、第１のクラッド層がメサストライプ状に加工さ
れたダブルへテロ構造とされた半導体レーザにおいて、
メサ側面での電流ブロック層の突起厚さが電流ブロック
層の平坦部での厚さの１０％以下である構造としたもの
である。
め、本発明の半導体レーザは、活性層と、活性層を挟み
込む第１及び第２のクラッド層と、活性層に対して基板
と反対側に形成された該第１のクラッド層のメサ側面及
び底面を選択的に埋め込む電流ブロック層とを少なくと
も有し、第１のクラッド層がメサストライプ状に加工さ
れたダブルへテロ構造とされた半導体レーザにおいて、
メサ側面での電流ブロック層の突起厚さが電流ブロック
層の平坦部での厚さの１０％以下である構造としたもの
である。
【００１２】また、本発明の半導体レーザの製造方法に
よれば、基板上に第２のクラッド層、活性層、第１のク
ラッド層及びキャップ層の順で成長を行う第１の工程
と、第１のクラッド層及び該キャップ層をそれぞれメサ
ストライプ状にエッチングする第２の工程と、第１のク
ラッド層上に電流ブロック層を有機金属気相エピタキシ
ャル法により選択成長する第３の工程と、電流ブロック
層及び前記キャップ層の各表面にそれぞれコンタクト層
を成長する第４の工程とを含み、前記第３の工程におい
て使用するガス中にＨＣｌを、［ＨＣｌ］／［ＩＩＩ族
ガス］比で０．２〜２の範囲内の濃度で混入して選択成
長を行うものである。
よれば、基板上に第２のクラッド層、活性層、第１のク
ラッド層及びキャップ層の順で成長を行う第１の工程
と、第１のクラッド層及び該キャップ層をそれぞれメサ
ストライプ状にエッチングする第２の工程と、第１のク
ラッド層上に電流ブロック層を有機金属気相エピタキシ
ャル法により選択成長する第３の工程と、電流ブロック
層及び前記キャップ層の各表面にそれぞれコンタクト層
を成長する第４の工程とを含み、前記第３の工程におい
て使用するガス中にＨＣｌを、［ＨＣｌ］／［ＩＩＩ族
ガス］比で０．２〜２の範囲内の濃度で混入して選択成
長を行うものである。
【００１３】
【作用】前記したように、従来の半導体レーザでは、選
択マスク上での原料種の拡散係数の違いにより、メサ側
面部分で（Ａｌ＋Ｇａ）／Ｉｎ組成比が１より大きい方
にずれると考えられるために、メサ脇で電流ブロック層
の組成比ずれが生じ、信頼性に悪影響を与えている。ま
た、従来の半導体レーザでは、この組成比ずれと良い相
関をもってメサ脇での電流ブロック層に突起が見られ
る。これは、選択マスク上の原料種が成長中にメサ脇に
拡散したことにより、メサ脇での成長レートが平坦部よ
りも増加したことによると考えられる。
択マスク上での原料種の拡散係数の違いにより、メサ側
面部分で（Ａｌ＋Ｇａ）／Ｉｎ組成比が１より大きい方
にずれると考えられるために、メサ脇で電流ブロック層
の組成比ずれが生じ、信頼性に悪影響を与えている。ま
た、従来の半導体レーザでは、この組成比ずれと良い相
関をもってメサ脇での電流ブロック層に突起が見られ
る。これは、選択マスク上の原料種が成長中にメサ脇に
拡散したことにより、メサ脇での成長レートが平坦部よ
りも増加したことによると考えられる。
【００１４】従って、メサ脇での格子不整合によるスト
レスを抑え、高信頼な半導体レーザを得るためには、メ
サ脇での電流ブロック層の盛り上がりがないように、選
択マスク上での原料種の再蒸発を促せばよいことがわか
る。
レスを抑え、高信頼な半導体レーザを得るためには、メ
サ脇での電流ブロック層の盛り上がりがないように、選
択マスク上での原料種の再蒸発を促せばよいことがわか
る。
【００１５】選択マスク上での原料種の再蒸発を促す方
法としては、いくつか考えられる。まず、第一にはＭＯ
ＶＰＥ法の成長パラメータを変える方法である。具体的
には、成長を減圧、例えば１ｔｏｒｒ程度の超減圧下で
行うことにより、選択マスク上を拡散する原料種の再蒸
発が促進されて、メサ脇での埋め込み層であるｎ−Ａｌ
ＧａＩｎＰ電流ブロック層の盛り上がりが抑えられ、そ
の結果ストレスも低減される。
法としては、いくつか考えられる。まず、第一にはＭＯ
ＶＰＥ法の成長パラメータを変える方法である。具体的
には、成長を減圧、例えば１ｔｏｒｒ程度の超減圧下で
行うことにより、選択マスク上を拡散する原料種の再蒸
発が促進されて、メサ脇での埋め込み層であるｎ−Ａｌ
ＧａＩｎＰ電流ブロック層の盛り上がりが抑えられ、そ
の結果ストレスも低減される。
【００１６】また、成長レートを０．１μｍ／ｈ程度の
非常に遅い成長レートで成長を行う方法である。この場
合にも上記と同様の効果が期待できる。更には、成長温
度を８５０℃以上の高温において行っても同様である。
このような各種の成長パラメータを変える方法がまず考
えられる。
非常に遅い成長レートで成長を行う方法である。この場
合にも上記と同様の効果が期待できる。更には、成長温
度を８５０℃以上の高温において行っても同様である。
このような各種の成長パラメータを変える方法がまず考
えられる。
【００１７】次に、選択マスク上での原料種の再蒸発を
促すための第二の方法としては、Ｃｌを含む有機金属あ
るいはＨＣｌを原料ガスに混入する方法も効果的であ
る。ＨＣｌを原料ガスに混入する方法は、前記したよう
に、三菱化成のグループが選択度を上げる方法として前
記した文献にて報告している。
促すための第二の方法としては、Ｃｌを含む有機金属あ
るいはＨＣｌを原料ガスに混入する方法も効果的であ
る。ＨＣｌを原料ガスに混入する方法は、前記したよう
に、三菱化成のグループが選択度を上げる方法として前
記した文献にて報告している。
【００１８】しかし、この報告は選択成長させるのがＡ
ｌＧａＡｓ系であるため、ＡｌとＧａとの組成比がたと
えずれたとしても、格子のずれは生じず問題ない（厳密
に言うと、格子のずれの量がかなり小さく問題ない）。
つまり、この報告ではＡｌＧａＩｎＰ電流ブロック層を
選択成長させるときに問題となる、（Ａｌ＋Ｇａ）／Ｉ
ｎ組成比のずれに関してはなんら考慮されていない。
ｌＧａＡｓ系であるため、ＡｌとＧａとの組成比がたと
えずれたとしても、格子のずれは生じず問題ない（厳密
に言うと、格子のずれの量がかなり小さく問題ない）。
つまり、この報告ではＡｌＧａＩｎＰ電流ブロック層を
選択成長させるときに問題となる、（Ａｌ＋Ｇａ）／Ｉ
ｎ組成比のずれに関してはなんら考慮されていない。
【００１９】本発明では、前記した第１の工程により基
板上に第２のクラッド層、活性層、第１のクラッド層及
びキャップ層の順で成長が行われた後、第２の工程によ
り第１のクラッド層及びキャップ層をそれぞれメサスト
ライプ状にエッチングする。このとき光導波路を形成す
るため第１のクラッド層の途中までエッチングされる。
板上に第２のクラッド層、活性層、第１のクラッド層及
びキャップ層の順で成長が行われた後、第２の工程によ
り第１のクラッド層及びキャップ層をそれぞれメサスト
ライプ状にエッチングする。このとき光導波路を形成す
るため第１のクラッド層の途中までエッチングされる。
【００２０】次に、第３の工程により第１のクラッド層
上に電流ブロック層を有機金属気相エピタキシャル法
（ＭＯＶＰＥ法）により選択成長する。このとき使用す
る原料は有機金属とＰＨ３ ガスと共にＨＣｌを、［Ｈ
Ｃｌ］／［ＩＩＩ族ガス］比で０．２〜２の範囲内の濃
度で混入した混合ガスを使用する。そして、第４の工程
により電流ブロック層及び前記キャップ層の各表面にそ
れぞれコンタクト層が成長される。
上に電流ブロック層を有機金属気相エピタキシャル法
（ＭＯＶＰＥ法）により選択成長する。このとき使用す
る原料は有機金属とＰＨ３ ガスと共にＨＣｌを、［Ｈ
Ｃｌ］／［ＩＩＩ族ガス］比で０．２〜２の範囲内の濃
度で混入した混合ガスを使用する。そして、第４の工程
により電流ブロック層及び前記キャップ層の各表面にそ
れぞれコンタクト層が成長される。
【００２１】これにより、本発明では上記の電流ブロッ
ク層をＭＯＶＰＥ法により選択成長する時に、選択マス
ク上での原料種の再蒸発が促され、その結果、メサ側面
での電流ブロック層の突起厚さが電流ブロック層の平坦
部での厚さの１０％以下とすることができる。
ク層をＭＯＶＰＥ法により選択成長する時に、選択マス
ク上での原料種の再蒸発が促され、その結果、メサ側面
での電流ブロック層の突起厚さが電流ブロック層の平坦
部での厚さの１０％以下とすることができる。
【００２２】なお、このようにＭＯＶＰＥ法により半導
体レーザの電流ブロック層を選択成長させると、選択マ
スク端で角状の異常成長（メサ脇での盛り上がり）が生
ずること自体は、従来より知られている（特開昭６３−
１７７４９３号公報）。
体レーザの電流ブロック層を選択成長させると、選択マ
スク端で角状の異常成長（メサ脇での盛り上がり）が生
ずること自体は、従来より知られている（特開昭６３−
１７７４９３号公報）。
【００２３】
【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。図
１（Ａ）は本発明になる半導体レーザの一実施例の構造
図、同図（Ｂ）は電流ブロック層中の（Ａｌ＋Ｇａ）／
Ｉｎ組成比を示す。ＡｌＧａＩｎＰ系材料では、（Ａｌ
＋Ｇａ）／Ｉｎがほぼ１のときに基板のＧａＡｓに格子
整合しストレスがかからず、一方、（Ａｌ＋Ｇａ）／Ｉ
ｎが１から大きくずれると格子不整合が大きくなり、活
性層に大きなストレスがかかる。
１（Ａ）は本発明になる半導体レーザの一実施例の構造
図、同図（Ｂ）は電流ブロック層中の（Ａｌ＋Ｇａ）／
Ｉｎ組成比を示す。ＡｌＧａＩｎＰ系材料では、（Ａｌ
＋Ｇａ）／Ｉｎがほぼ１のときに基板のＧａＡｓに格子
整合しストレスがかからず、一方、（Ａｌ＋Ｇａ）／Ｉ
ｎが１から大きくずれると格子不整合が大きくなり、活
性層に大きなストレスがかかる。
【００２４】図１（Ａ）において、１はｎ−ＧａＡｓ基
板、２はｎ−ＧａＡｓバッファ層、３はｎ−ＡｌＧａＩ
ｎＰクラッド層、４はＭＱＷ活性層、５はｐ−ＡｌＧａ
ＩｎＰクラッド層、６はｐ−ＧａＩｎＰキャップ層、７
はｎ−ＡｌＧａＩｎＰ電流ブロック層、８はｐ−ＧａＡ
ｓコンタクト層、９はｐ電極、１０はｎ電極を示す。す
なわち、本実施例の半導体レーザは、ＭＱＷ活性層４を
上下よりＡｌＧａＩｎＰクラッド層５及び３で挟み込
み、上部クラッド層５がメサストライプ状に加工された
ダブルへテロ構造と、上部クラッド層５のメサ側面及び
底面を選択的に埋め込む電流ブロック層７を有する半導
体レーザにおいて、上部クラッド層５のメサ側面での電
流ブロック層７の突起厚さが電流ブロック層７の平坦部
での厚さの１０％以下とされている。
板、２はｎ−ＧａＡｓバッファ層、３はｎ−ＡｌＧａＩ
ｎＰクラッド層、４はＭＱＷ活性層、５はｐ−ＡｌＧａ
ＩｎＰクラッド層、６はｐ−ＧａＩｎＰキャップ層、７
はｎ−ＡｌＧａＩｎＰ電流ブロック層、８はｐ−ＧａＡ
ｓコンタクト層、９はｐ電極、１０はｎ電極を示す。す
なわち、本実施例の半導体レーザは、ＭＱＷ活性層４を
上下よりＡｌＧａＩｎＰクラッド層５及び３で挟み込
み、上部クラッド層５がメサストライプ状に加工された
ダブルへテロ構造と、上部クラッド層５のメサ側面及び
底面を選択的に埋め込む電流ブロック層７を有する半導
体レーザにおいて、上部クラッド層５のメサ側面での電
流ブロック層７の突起厚さが電流ブロック層７の平坦部
での厚さの１０％以下とされている。
【００２５】次に、本実施例の半導体レーザの製造方法
について図２と共に説明する。本実施例の半導体レーザ
は１回の選択ＭＯＶＰＥ成長を含む３回のＭＯＶＰＥ成
長で作成される。これらＭＯＶＰＥ成長はすべて７６ｔ
ｏｒｒの減圧成長である。また、成長温度はすべて７０
０℃とした。
について図２と共に説明する。本実施例の半導体レーザ
は１回の選択ＭＯＶＰＥ成長を含む３回のＭＯＶＰＥ成
長で作成される。これらＭＯＶＰＥ成長はすべて７６ｔ
ｏｒｒの減圧成長である。また、成長温度はすべて７０
０℃とした。
【００２６】まず、図２（Ａ）に示すように、１回目の
成長により、ｎ−ＧａＡｓ基板１上にｎ−ＧａＡｓバッ
ファ層２、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３、ＭＱＷ活
性層４、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５、ｐ−ＧａＩ
ｎＰキャップ層６が順次に積層され、ＭＱＷ活性層４を
含むダブルへテロ構造が形成される。ここで、ＭＱＷ活
性層４は厚さ８ｎｍのウェル層を８枚含む構造である。
発振波長は約６７０ｎｍを目標とした。
成長により、ｎ−ＧａＡｓ基板１上にｎ−ＧａＡｓバッ
ファ層２、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３、ＭＱＷ活
性層４、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５、ｐ−ＧａＩ
ｎＰキャップ層６が順次に積層され、ＭＱＷ活性層４を
含むダブルへテロ構造が形成される。ここで、ＭＱＷ活
性層４は厚さ８ｎｍのウェル層を８枚含む構造である。
発振波長は約６７０ｎｍを目標とした。
【００２７】次に、キャップ層６の上にストライプ状の
マスクパターンをフォトリソグラフィで形成する。マス
クはプラズマＣＶＤでデポジションした窒化シリコン
（ＳｉＮｘ）を用いた。このマスクを用いて図２（Ｂ）
に示す如く、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５とキャッ
プ層６とがエッチングによりメサストライプ状に加工さ
れる。このエッチングは、硫酸系のウェットエッチング
で、光導波路を形成するため、図２（Ｂ）に示すように
クラッド層５の途中まで行われる。
マスクパターンをフォトリソグラフィで形成する。マス
クはプラズマＣＶＤでデポジションした窒化シリコン
（ＳｉＮｘ）を用いた。このマスクを用いて図２（Ｂ）
に示す如く、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５とキャッ
プ層６とがエッチングによりメサストライプ状に加工さ
れる。このエッチングは、硫酸系のウェットエッチング
で、光導波路を形成するため、図２（Ｂ）に示すように
クラッド層５の途中まで行われる。
【００２８】次に、このマスクを選択成長マスクとして
も使用し、図２（Ｃ）に示すようにｎ−ＡｌＧａＩｎＰ
電流ブロック層７を選択成長にて形成する。このときＡ
ｌ混晶比は（Ａｌ０．８５Ｇａ０．１５）０．５Ｉｎ
０．５Ｐとして、発振光に対して透明となり、レーザが
実屈折率ガイドとなるように設計しておく。この選択成
長に使用する原料はＴＭＡｌ、ＴＥＧａ、ＴＭＩｎの有
機金属、ＰＨ３ ガスと共に、ＨＣｌガスを混入したも
のを用いる。この場合、ＨＣｌの濃度は、モル比で［Ｈ
Ｃｌ］／［ＩＩＩ族ガス］比で”１”である。
も使用し、図２（Ｃ）に示すようにｎ−ＡｌＧａＩｎＰ
電流ブロック層７を選択成長にて形成する。このときＡ
ｌ混晶比は（Ａｌ０．８５Ｇａ０．１５）０．５Ｉｎ
０．５Ｐとして、発振光に対して透明となり、レーザが
実屈折率ガイドとなるように設計しておく。この選択成
長に使用する原料はＴＭＡｌ、ＴＥＧａ、ＴＭＩｎの有
機金属、ＰＨ３ ガスと共に、ＨＣｌガスを混入したも
のを用いる。この場合、ＨＣｌの濃度は、モル比で［Ｈ
Ｃｌ］／［ＩＩＩ族ガス］比で”１”である。
【００２９】本発明者の実験結果によれば、上記のｎ−
ＡｌＧａＩｎＰ電流ブロック層７の選択成長に使用する
混合ガス中のＨＣｌの濃度は、前記モル比の表記で、”
０．２”から”２”の範囲が最適で、これよりも小さい
とメサ脇の組成比ずれが多少大きくなり、逆にこれより
も大きいとＨＣｌが多過ぎることによるｎ−ＡｌＧａＩ
ｎＰ電流ブロック層７表面モホロジーの悪化が徐々に現
われることが確かめられた。
ＡｌＧａＩｎＰ電流ブロック層７の選択成長に使用する
混合ガス中のＨＣｌの濃度は、前記モル比の表記で、”
０．２”から”２”の範囲が最適で、これよりも小さい
とメサ脇の組成比ずれが多少大きくなり、逆にこれより
も大きいとＨＣｌが多過ぎることによるｎ−ＡｌＧａＩ
ｎＰ電流ブロック層７表面モホロジーの悪化が徐々に現
われることが確かめられた。
【００３０】これにより、本実施例によれば、前記モル
比が”１”のＨＣｌが混入された混合ガスと有機金属と
を用いたＭＯＶＰＥ選択成長により、図１（Ａ）及び図
２（Ｃ）に示すようにメサ脇での盛り上りが小さく、組
成比ずれの小さいｎ−ＡｌＧａＩｎＰ電流ブロック層７
の埋め込み成長が可能となった。
比が”１”のＨＣｌが混入された混合ガスと有機金属と
を用いたＭＯＶＰＥ選択成長により、図１（Ａ）及び図
２（Ｃ）に示すようにメサ脇での盛り上りが小さく、組
成比ずれの小さいｎ−ＡｌＧａＩｎＰ電流ブロック層７
の埋め込み成長が可能となった。
【００３１】次に上記の選択マスクを除去し、３回目の
ＭＯＶＰＥ成長で図２（Ｄ）に示す如くｐ−ＧａＡｓコ
ンタクト層８を所定の膜厚に成長する。最後に、図２
（Ｅ）に示す如く、コンタクト層８の表面と基板１の底
面にそれぞれｐ電極９とｎ電極１０とを形成する。すな
わち、まずコンタクト層８上にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極を
真空蒸着し、熱処理してｐ電極９を形成した後、ｐ電極
９を保護しながら基板１の表面をある程度研磨し、その
後基板１上にＡｕ／Ｇｅ／Ｎｉ電極を真空蒸着し更に熱
処理してｎ電極１０を形成する。このようにして、本実
施例の半導体レーザが作成される。
ＭＯＶＰＥ成長で図２（Ｄ）に示す如くｐ−ＧａＡｓコ
ンタクト層８を所定の膜厚に成長する。最後に、図２
（Ｅ）に示す如く、コンタクト層８の表面と基板１の底
面にそれぞれｐ電極９とｎ電極１０とを形成する。すな
わち、まずコンタクト層８上にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極を
真空蒸着し、熱処理してｐ電極９を形成した後、ｐ電極
９を保護しながら基板１の表面をある程度研磨し、その
後基板１上にＡｕ／Ｇｅ／Ｎｉ電極を真空蒸着し更に熱
処理してｎ電極１０を形成する。このようにして、本実
施例の半導体レーザが作成される。
【００３２】本実施例では、このように、電流ブロック
層７の選択成長の際に用いる原料ガスに、微量のＨＣｌ
ガスを混入することにより、原料種の選択マスク上での
再蒸発を促進し、選択マスクからマスク端への原料種の
供給を低減するようにしたため、図１（Ｂ）に示すよう
に、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰ電流ブロック層７のメサ脇にお
ける突起厚さ（盛り上がり）は平坦部での厚さの５％以
下に抑えられた。また、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰ電流ブロッ
ク層７中での（Ａｌ＋Ｇａ）／Ｉｎ組成比が”１．０
５”であり、従来の”１．５”に比べ大幅に抑えること
ができた。
層７の選択成長の際に用いる原料ガスに、微量のＨＣｌ
ガスを混入することにより、原料種の選択マスク上での
再蒸発を促進し、選択マスクからマスク端への原料種の
供給を低減するようにしたため、図１（Ｂ）に示すよう
に、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰ電流ブロック層７のメサ脇にお
ける突起厚さ（盛り上がり）は平坦部での厚さの５％以
下に抑えられた。また、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰ電流ブロッ
ク層７中での（Ａｌ＋Ｇａ）／Ｉｎ組成比が”１．０
５”であり、従来の”１．５”に比べ大幅に抑えること
ができた。
【００３３】これにより、ＭＱＷ活性層４にかかるスト
レスは大幅に軽減される。このように、本実施例によれ
ば、メサ脇での電流ブロック層７の盛り上がりを５％以
下に抑えることで、メサ脇での電流ブロック層７の組成
比ずれを”１．０５”以下に抑えられることが確認され
た。
レスは大幅に軽減される。このように、本実施例によれ
ば、メサ脇での電流ブロック層７の盛り上がりを５％以
下に抑えることで、メサ脇での電流ブロック層７の組成
比ずれを”１．０５”以下に抑えられることが確認され
た。
【００３４】また、本実施例の半導体レーザと従来のＨ
Ｃｌを添加しない選択成長で作成した半導体レーザを５
０℃、３ｍＷの条件で通電試験して比較したところ、従
来の半導体レーザでは数百時間の間に突発劣化が多発し
たが、本実施例の半導体レーザでは劣化が見られず、３
０００時間安定動作した。なお、組成の測定はＥＤＸに
より行っている。
Ｃｌを添加しない選択成長で作成した半導体レーザを５
０℃、３ｍＷの条件で通電試験して比較したところ、従
来の半導体レーザでは数百時間の間に突発劣化が多発し
たが、本実施例の半導体レーザでは劣化が見られず、３
０００時間安定動作した。なお、組成の測定はＥＤＸに
より行っている。
【００３５】なお、上記の実施例では上記のｎ−ＡｌＧ
ａＩｎＰ電流ブロック層７の選択成長に使用する混合ガ
ス中のＨＣｌの濃度は、前記モル比の表記で”１”とし
ているが、”０．２”から”２”の範囲であれば、メサ
脇における突起厚さを平坦部での厚さの１０％以下に抑
えることができる。
ａＩｎＰ電流ブロック層７の選択成長に使用する混合ガ
ス中のＨＣｌの濃度は、前記モル比の表記で”１”とし
ているが、”０．２”から”２”の範囲であれば、メサ
脇における突起厚さを平坦部での厚さの１０％以下に抑
えることができる。
【００３６】また、実施例ではＡｌＧａＩｎＰ可視光半
導体レーザをｎ−ＡｌＧａＩｎＰ電流ブロック層７で埋
め込んだ構造としているが、本発明はこれに限定される
ものではなく、例えば電流ブロック層７としてＡｌＩｎ
Ｐを含む構成や活性層４にＧａＩｎＰを含む構成でもよ
く、またＩｎＧａＡｓを活性層とする０．９８〜１．０
２μｍ帯レーザを、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ又はＡ
ｌＩｎＰを含む電流ブロック層で埋め込んだ構造のもの
にも適用することができるものである。
導体レーザをｎ−ＡｌＧａＩｎＰ電流ブロック層７で埋
め込んだ構造としているが、本発明はこれに限定される
ものではなく、例えば電流ブロック層７としてＡｌＩｎ
Ｐを含む構成や活性層４にＧａＩｎＰを含む構成でもよ
く、またＩｎＧａＡｓを活性層とする０．９８〜１．０
２μｍ帯レーザを、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ又はＡ
ｌＩｎＰを含む電流ブロック層で埋め込んだ構造のもの
にも適用することができるものである。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体レーザのメサ側面での電流ブロック層の突起厚さ
が電流ブロック層の平坦部での厚さの１０％以下とする
ようにしたため、メサ脇での格子不整合によるストレス
を抑えることができ、従来よりも半導体レーザの信頼性
を向上することができる。
半導体レーザのメサ側面での電流ブロック層の突起厚さ
が電流ブロック層の平坦部での厚さの１０％以下とする
ようにしたため、メサ脇での格子不整合によるストレス
を抑えることができ、従来よりも半導体レーザの信頼性
を向上することができる。
【００３８】また、本発明方法によれば、前記した公報
では電流ブロック層の盛り上がりを低減するために、最
初にステンシル層をメサ領域の最上面に形成し、メサ領
域形成後ステンシル層をエッチング除去することでメサ
領域上面に成長した積層を除去して表面の平坦化を図る
従来方法に比べ、ステンシル層の形成及び除去が不要な
分、工程数を削減することができる。
では電流ブロック層の盛り上がりを低減するために、最
初にステンシル層をメサ領域の最上面に形成し、メサ領
域形成後ステンシル層をエッチング除去することでメサ
領域上面に成長した積層を除去して表面の平坦化を図る
従来方法に比べ、ステンシル層の形成及び除去が不要な
分、工程数を削減することができる。
【図１】本発明の半導体レーザの一実施例の構造図とそ
の電流ブロック層中での（Ａｌ＋Ｇａ）／Ｉｎ組成比を
示す図である。
の電流ブロック層中での（Ａｌ＋Ｇａ）／Ｉｎ組成比を
示す図である。
【図２】本発明方法の一実施例の説明用の各工程での断
面図である。
面図である。
【図３】従来の半導体レーザの一例の構造図とその電流
ブロック層中での（Ａｌ＋Ｇａ）／Ｉｎ組成比を示す図
である。
ブロック層中での（Ａｌ＋Ｇａ）／Ｉｎ組成比を示す図
である。
１ ｎ−ＧａＡｓ基板 ２ ｎ−ＧａＡｓバッファ層 ３ ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 ４ ＭＱＷ活性層 ５ ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 ６ ｐ−ＧａＩｎＰキャップ層 ７、１１ ｎ−ＡｌＧａＩｎＰ電流ブロック層 ８ ｐ−ＧａＡｓコンタクト層 ９、１０ 電極
Claims (6)
- 【請求項１】 活性層と、該活性層を挟み込む第１及び
第２のクラッド層と、該活性層に対して基板と反対側に
形成された該第１のクラッド層のメサ側面及び底面を選
択的に埋め込む電流ブロック層とを少なくとも有し、該
第１のクラッド層がメサストライプ状に加工されたダブ
ルへテロ構造とされた半導体レーザにおいて、 該メサ側面での該電流ブロック層の突起厚さが該電流ブ
ロック層の平坦部での厚さの１０％以下であることを特
徴とする半導体レーザ。 - 【請求項２】 前記活性層はＧａＩｎＰ又はＡｌＧａＩ
ｎＰを含み、前記電流ブロック層はＡｌＧａＩｎＰ又は
ＡｌＩｎＰを含むことを特徴とする請求項１記載の半導
体レーザ。 - 【請求項３】 前記活性層はＩｎＧａＡｓを含み、前記
電流ブロック層はＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ又はＡｌ
ＩｎＰを含むことを特徴とする請求項１記載の半導体レ
ーザ。 - 【請求項４】 基板上に第２のクラッド層、活性層、第
１のクラッド層及びキャップ層の順で成長を行う第１の
工程と、 該第１のクラッド層及び該キャップ層をそれぞれメサス
トライプ状にエッチングする第２の工程と、 該第１のクラッド層上に電流ブロック層を有機金属気相
エピタキシャル法により選択成長する第３の工程と、 該電流ブロック層及び前記キャップ層の各表面にそれぞ
れコンタクト層を成長する第４の工程とを含み、前記第
３の工程において使用するガス中にＨＣｌを、［ＨＣ
ｌ］／［ＩＩＩ族ガス］比で０．２〜２の範囲内の濃度
で混入して選択成長を行うことを特徴とする半導体レー
ザの製造方法。 - 【請求項５】 前記活性層はＧａＩｎＰ又はＡｌＧａＩ
ｎＰを含み、前記電流ブロック層はＡｌＧａＩｎＰ又は
ＡｌＩｎＰを含むことを特徴とする請求項４記載の半導
体レーザの製造方法。 - 【請求項６】 前記活性層はＩｎＧａＡｓを含み、前記
電流ブロック層はＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ又はＡｌ
ＩｎＰを含むことを特徴とする請求項４記載の半導体レ
ーザの製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5341316A JP2822868B2 (ja) | 1993-12-10 | 1993-12-10 | 半導体レーザの製造方法 |
| US08/350,886 US5478775A (en) | 1993-12-10 | 1994-12-07 | Ridge stripe type laser diode and method for fabricating the same |
| EP94119425A EP0657977B1 (en) | 1993-12-10 | 1994-12-08 | Ridge stripe type laser diode and method for fabricating the same |
| DE69404432T DE69404432T2 (de) | 1993-12-10 | 1994-12-08 | Laser mit Streifenstruktur und Herstellungsverfahren |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5341316A JP2822868B2 (ja) | 1993-12-10 | 1993-12-10 | 半導体レーザの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07162093A true JPH07162093A (ja) | 1995-06-23 |
| JP2822868B2 JP2822868B2 (ja) | 1998-11-11 |
Family
ID=18345119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5341316A Expired - Fee Related JP2822868B2 (ja) | 1993-12-10 | 1993-12-10 | 半導体レーザの製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5478775A (ja) |
| EP (1) | EP0657977B1 (ja) |
| JP (1) | JP2822868B2 (ja) |
| DE (1) | DE69404432T2 (ja) |
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| US6498076B1 (en) | 1999-06-17 | 2002-12-24 | Nec Corporation | Method for manufacturing a semiconductor laser |
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| JP5183012B2 (ja) | 2002-12-20 | 2013-04-17 | クリー インコーポレイテッド | メサ構造および多重パッシベーション層を備える半導体デバイスならびに関連するデバイスの形成方法 |
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