JPH07263802A - 半導体発光素子の製造方法 - Google Patents

半導体発光素子の製造方法

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JPH07263802A
JPH07263802A JP4663994A JP4663994A JPH07263802A JP H07263802 A JPH07263802 A JP H07263802A JP 4663994 A JP4663994 A JP 4663994A JP 4663994 A JP4663994 A JP 4663994A JP H07263802 A JPH07263802 A JP H07263802A
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JP
Japan
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layer
diffraction grating
type
clad layer
region
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Pending
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JP4663994A
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English (en)
Inventor
Hideki Asano
英樹 浅野
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Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 発振領域等の発光に係わる領域の結晶性が優
れた回折格子内包型の半導体発光素子を製造可能な方法
を得る。 【構成】 半導体基板1上に、第1導電型クラッド層
2、活性層3、光ガイド層4、エッチングストップ層5
および第2導電型クラッド層6を1回目の結晶成長によ
り形成し、上記第2導電型クラッド層6の一部領域を選
択的にエッチングし、このエッチングされた領域におい
てエッチングストップ層5の上に回折格子18を形成し、
この回折格子18の上に、2回目の結晶成長により再度第
2導電型クラッド層10を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体レーザー等の半導
体発光素子を製造する方法に関し、特に詳細には、分布
ブラッグ反射型(DBR:distributed Bragg reflecto
r )レーザーや分布帰還型(DFB:distributed feed
back)レーザーのように、内部に回折格子を有する半導
体発光素子を製造する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】発振波長が0.6 〜1.1 μm帯にある半導
体発光素子にあっては、例えば情報処理、画像処理の高
機能化等のために、ビーム品質の向上が求められてい
る。そしてこのような要求に応えるために、分布ブラッ
グ反射型(DBR)レーザーの応用が考えられている。
【0003】従来、このDBRレーザーのように内部に
回折格子を有する半導体発光素子を製造する方法として
は、例えば文献Japanese Journal of Applied Physics,
Vol.29, No.6,pp.L961〜 963(1990)に示される方法が知
られている。この方法を図5を参照して説明すると、ま
ず同図(a)のようにGaAs基板1上にn型AlGa
Asクラッド層(第1導電型クラッド層)2、活性層
3、AlGaAs光ガイド層4を結晶成長により形成
し、その後同図(b)のように電子ビーム露光法等によ
りレジストによる回折格子パターン9を形成し、次いで
同図(c)のようにこの回折格子パターン9をマスクと
してエッチングを行なって面内に選択的に回折格子18を
形成し、続いで同図(d)のようにその上に2回目の結
晶成長により、p型AlGaAsクラッド層(第2導電
型クラッド層)10、p型GaAsコンタクト層11を形成
する、というものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来方法
で製造される半導体発光素子においては、発光に係わる
発振領域16の活性層3上のp型AlGaAsクラッド層
10が、酸化したAlGaAs光ガイド層4の上に再成長
させて形成されるため、その結晶品質が非常に悪いとい
う問題が認められている。このp型AlGaAsクラッ
ド層10の結晶品質が悪いと、導波損失が大きくなるばか
りでなく、それとAlGaAs光ガイド層4との界面か
らの転位により素子寿命が短くなるという不具合も生じ
る。
【0005】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、発振領域等の発光に係わる領域の結晶性が優れ
た回折格子内包型の半導体発光素子を製造可能な方法を
提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明による第1の半導
体発光素子の製造方法は、半導体基板上に、第1導電型
クラッド層、活性層、光ガイド層および第2導電型クラ
ッド層を1回目の結晶成長により形成し、上記第2導電
型クラッド層の一部領域を選択的にエッチングし、この
エッチングされた領域において上記光ガイド層の上に回
折格子を形成し、この回折格子の上に、2回目の結晶成
長により再度第2導電型クラッド層を形成することを特
徴とするものである。
【0007】また本発明による第2の半導体発光素子の
製造方法は、半導体基板上に、第1導電型クラッド層、
活性層、光ガイド層、エッチングストップ層および第2
導電型クラッド層を1回目の結晶成長により形成し、上
記第2導電型クラッド層の一部領域を選択的にエッチン
グし、このエッチングされた領域において上記エッチン
グストップ層の上に回折格子を形成し、この回折格子の
上に、2回目の結晶成長により再度第2導電型クラッド
層を形成することを特徴とするものである。
【0008】
【作用および発明の効果】上記の各方法で形成される半
導体発光素子においては、選択的エッチングがなされた
後に回折格子が形成された領域以外が、発振領域等の発
光に係わる領域となり得る。そしてこの発光に係わる領
域に関しては、第1導電型クラッド層から第2導電型ク
ラッド層までの全ての層が1回目の結晶成長で形成され
るので、光ガイド層が酸化することを回避でき、よって
その上に、この酸化の影響を受けない優れた結晶品質の
第2導電型クラッド層を形成可能となる。
【0009】以上のように、発光に最も寄与する領域の
第2導電型クラッド層の結晶品質を高めることができれ
ば、導波損失が小さく、かつ信頼性の高い回折格子内包
型の半導体発光素子が得られるようになる。
【0010】なお、特に上記第2の方法では、1回目の
結晶成長において光ガイド層と第2導電型クラッド層と
の間にエッチングストップ層を形成しているので、その
後第2導電型クラッド層を選択的にエッチングする際
に、エッチング深さを、光ガイド層まで届かないで第2
導電型クラッド層は全てエッチングされるような適正深
さに容易に設定できるようになる。
【0011】第1の方法では、このようなエッチングス
トップ層を形成していないが、その場合はエッチング時
間を制御することによって、エッチング深さを適正深さ
に設定すればよい。
【0012】
【実施例】以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を
詳細に説明する。まず図1を参照して、本発明の第1実
施例によりDBRレーザーを製造する方法を説明する。
【0013】同図(a)に示すように、まずn型GaA
s基板1の上に、有機金属気相成長法等により、n型A
lGaAsクラッド層(第1導電型クラッド層)2、活
性層3、AlGaAs光ガイド層4、GaInPエッチ
ングストップ層5、p型AlGaAsクラッド層(第2
導電型クラッド層)6およびp型GaAsコンタクト層
7を連続成長させる。
【0014】続いて上記p型GaAsコンタクト層7の
上にSiO2 等からなる絶縁膜8を公知の成膜技術によ
り形成した後、同図(b)に示すように、フォトリソグ
ラフィ技術によりこの絶縁膜8の発振領域以外の部分を
除去する。
【0015】続いて同図(c)に示すように、上記絶縁
膜8をマスクとして、p型GaAsコンタクト層7およ
びp型AlGaAsクラッド層6を液相エッチングによ
り選択的に除去する。ここで、p型AlGaAsクラッ
ド層6とAlGaAs光ガイド層4との間にはGaIn
Pエッチングストップ層5が介在しているので、AlG
aAs光ガイド層4までエッチングすることなく、容易
にp型GaAsコンタクト層7とp型AlGaAsクラ
ッド層6のみを除去することができる。なお、上述のよ
うなエッチングストップ層5を特に設けないで、エッチ
ング時間を制御することによってエッチング深さを適正
深さに設定することもできる。
【0016】続いて同図(d)に示すように、上記Ga
InPエッチングストップ層5の上に、公知の電子ビー
ム露光法や干渉露光法等を用いて、レジストによる回折
格子パターン9を形成する。この際、露光条件を最適化
することにより、図示のように回折格子パターン9を平
らな部分のみに形成することができる。
【0017】次に上記回折格子パターン9をマスクとし
て、GaInPのみを選択的にエッチングする薬液を用
いてエッチングする。それにより同図(e)に示すよう
に、GaInPエッチングストップ層5の上のみに回折
格子18が形成される。
【0018】次いでレジストによる回折格子パターン9
を剥離した後、同図(f)に示すように、GaInPエ
ッチングストップ層5の上に2回目の結晶成長により、
p型AlGaAsクラッド層(第2導電型クラッド層)
10、p型GaAsコンタクト層11を選択埋め込み成長さ
せる。
【0019】次に図2に示すように、リッジ構造にする
ための溝13を形成した後、SiO2等からなる絶縁膜12
を選択的に形成し、さらにp側電極14およびn側電極15
を形成して、同図に示すような全体形状のDBRレーザ
ー30が完成する。
【0020】上記の方法で形成されたDBRレーザー30
においては、回折格子18が形成されたDBR領域17以外
が発振領域16となる。そしてこの発振領域16に関して
は、n型AlGaAsクラッド層2、活性層3、AlG
aAs光ガイド層4、GaInPエッチングストップ層
5、p型AlGaAsクラッド層6およびp型GaAs
コンタクト層7までが全て1回目の結晶成長で形成され
るので、光ガイド層4が酸化することを回避でき、よっ
てその上に、このような酸化の影響を受けないで結晶品
質が高く保たれたp型AlGaAsクラッド層6を形成
可能となる。
【0021】以上のように、発光に最も寄与する発振領
域16のp型AlGaAsクラッド層6の結晶品質を高め
ることができれば、導波損失が小さく、かつ信頼性の高
いDBRレーザー30が得られる。
【0022】また本発明は、上に述べたようなDBRレ
ーザーに限らず、DFBレーザーや、DBRレーザーあ
るいはDFBレーザーと光増幅器、光変調器、光スイッ
チ、電子回路等を集積化してなる半導体発光素子を製造
する際にも、同様に適用可能である。以下、そのような
集積化半導体発光素子の製造に適用された本発明の第2
実施例を、図3を参照して説明する。
【0023】この第2実施例の方法によって製造される
半導体発光素子は、DFBレーザーと光増幅器とが1チ
ップに集積されてなる集積化光源である。まず図3
(a)に示すように、n型GaAs基板1の上に、有機
金属気相成長法等により、n型AlGaAsクラッド層
(第1導電型クラッド層)2、活性層3、AlGaAs
光ガイド層4、GaInPエッチングストップ層5、p
型AlGaAsクラッド層(第2導電型クラッド層)6
およびp型GaAsコンタクト層7を連続成長させ、そ
の後上記p型GaAsコンタクト層7の上に、SiO2
等からなる絶縁膜8を選択的に形成する。
【0024】続いて同図(b)に示すように、上記絶縁
膜8をマスクとして、p型GaAsコンタクト層7およ
びp型AlGaAsクラッド層6を液相エッチングによ
り選択的に除去する。この場合も、p型AlGaAsク
ラッド層6とAlGaAs光ガイド層4との間にはGa
InPエッチングストップ層5が介在しているので、A
lGaAs光ガイド層4までエッチングすることなく、
容易にp型GaAsコンタクト層7とp型AlGaAs
クラッド層6のみを除去することができる。
【0025】続いて同図(c)に示すように、上記Ga
InPエッチングストップ層5の上に、公知の電子ビー
ム露光法や干渉露光法等を用いて、レジストによる回折
格子パターン9を形成する。この際、露光条件を最適化
することにより、図示のように回折格子パターン9を平
らな部分のみに形成することができる。
【0026】次に上記回折格子パターン9をマスクとし
て、GaInPのみを選択的にエッチングする薬液を用
いてエッチングする。それにより同図(d)に示すよう
に、GaInPエッチングストップ層5の上のみに回折
格子18が形成される。
【0027】次いでレジストによる回折格子パターン9
を剥離した後、同図(e)に示すように、GaInPエ
ッチングストップ層5の上に2回目の結晶成長により、
p型AlGaAsクラッド層(第2導電型クラッド層)
10、p型GaAsコンタクト層11を選択埋め込み成長さ
せる。
【0028】続いて図4に示すように、DFB領域19を
リッジ構造にするとともに、光増幅領域20をテーパ構造
にするための溝13を形成した後、SiO2 等からなる絶
縁膜12を選択的に形成し、さらにp側電極14およびn側
電極15を形成して、同図に示すような全体形状の集積化
光源40が完成する。
【0029】上記の方法で形成された集積化光源40にお
いても、光増幅領域20に関しては、n型AlGaAsク
ラッド層2、活性層3、AlGaAs光ガイド層4、G
aInPエッチングストップ層5、p型AlGaAsク
ラッド層6およびp型GaAsコンタクト層7までが全
て1回目の結晶成長で形成されるので、光ガイド層4が
酸化することを回避でき、よってその上に、このような
酸化の影響を受けないで結晶品質が高く保たれたp型A
lGaAsクラッド層6を形成可能となる。
【0030】以上のように、発光に最も寄与する光増幅
領域20のp型AlGaAsクラッド層6の結晶品質を高
めることができれば、導波損失が小さく、かつ信頼性の
高い集積化光源40が得られる。
【0031】なお、上述した2つの実施例ではn型基板
1を用いているが、本発明の方法はp型基板を用いて半
導体発光素子を製造する際にも適用可能であり、その場
合にも上記と同様の作用、効果を奏するものである。ま
た活性層3の構造は、バルク構造、量子井戸構造、歪量
子井戸構造のいずれであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の方法によりDBRレーザ
ーを作製する途中の工程を示す概略図
【図2】完成した上記DBRレーザーを示す斜視図
【図3】本発明の第2実施例の方法により、DFBレー
ザーを含む集積化光源を作製する途中の工程を示す概略
【図4】完成した上記集積化光源を示す概略斜視図
【図5】従来の半導体発光素子の製造方法を説明する概
略図
【符号の説明】
1 n型GaAs基板 2 n型AlGaAsクラッド層(第1導電型クラッ
ド層) 3 活性層 4 AlGaAs光ガイド層 5 GaInPエッチングストップ層 6 p型AlGaAsクラッド層(第2導電型クラッ
ド層) 7 p型GaAsコンタクト層 8、12 絶縁膜 9 レジストによる回折格子パターン 10 p型AlGaAsクラッド層(第2導電型クラッ
ド層) 11 p型GaAsコンタクト層 13 溝 14 p側電極 15 n側電極 16 発振領域 17 DBR領域 18 回折格子 19 DFB領域 20 光増幅領域 30 DBRレーザー 40 集積化光源

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回折格子を内包する半導体発光素子の製
    造方法であって、 半導体基板上に、第1導電型クラッド層、活性層、光ガ
    イド層および第2導電型クラッド層を1回目の結晶成長
    により形成し、 前記第2導電型クラッド層の一部領域を選択的にエッチ
    ングし、 このエッチングされた領域において前記光ガイド層の上
    に回折格子を形成し、 この回折格子の上に、2回目の結晶成長により再度第2
    導電型クラッド層を形成することを特徴とする半導体発
    光素子の製造方法。
  2. 【請求項2】 回折格子を内包する半導体発光素子の製
    造方法であって、 半導体基板上に、第1導電型クラッド層、活性層、光ガ
    イド層、エッチングストップ層および第2導電型クラッ
    ド層を1回目の結晶成長により形成し、 前記第2導電型クラッド層の一部領域を選択的にエッチ
    ングし、 このエッチングされた領域において前記エッチングスト
    ップ層の上に回折格子を形成し、 この回折格子の上に、2回目の結晶成長により再度第2
    導電型クラッド層を形成することを特徴とする半導体発
    光素子の製造方法。
JP4663994A 1994-03-17 1994-03-17 半導体発光素子の製造方法 Pending JPH07263802A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007243072A (ja) * 2006-03-10 2007-09-20 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 半導体光増幅器複合半導体レーザー装置
JP2011029667A (ja) * 1996-03-22 2011-02-10 Philips Lumileds Lightng Co Llc 発光素子
JP2013077744A (ja) * 2011-09-30 2013-04-25 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザ及びその製造方法

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Effective date: 20030318