JPH0736461B2 - Method of manufacturing semiconductor laser device - Google Patents

Method of manufacturing semiconductor laser device

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JPH0736461B2
JPH0736461B2 JP60025255A JP2525585A JPH0736461B2 JP H0736461 B2 JPH0736461 B2 JP H0736461B2 JP 60025255 A JP60025255 A JP 60025255A JP 2525585 A JP2525585 A JP 2525585A JP H0736461 B2 JPH0736461 B2 JP H0736461B2
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superlattice structure
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憲一 山中
紀昭 塚田
恂 石井
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工業技術院長
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/11Comprising a photonic bandgap structure

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Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は回折格子構造を有する分布定数帰還型半導体レ
ーザ装置の製造方法に関するものである。
The present invention relates to a method for manufacturing a distributed constant feedback type semiconductor laser device having a diffraction grating structure.

〈従来の技術〉 半導体レーザ装置の製造方法は、発振方法によってファ
ブリペロー共振型、分布定数帰還型及びブラッグ反射型
の三つに大別される。これらの半導体レーザ装置のう
ち、分布定数帰還型及びブラッグ反射型は動的単一モー
ド動作が安定で、発振波長の温度係数が小さい等の特徴
を有するが、反射のための回折格子を作る必要があり、
ファブリペロー共振型に比べて製造工程が複雑である。
<Prior Art> Manufacturing methods of semiconductor laser devices are roughly classified into three types, that is, a Fabry-Perot resonance type, a distributed constant feedback type, and a Bragg reflection type, depending on the oscillation method. Among these semiconductor laser devices, the distributed constant feedback type and the Bragg reflection type have features such as stable dynamic single-mode operation and a small temperature coefficient of the oscillation wavelength, but it is necessary to form a diffraction grating for reflection. There is
The manufacturing process is more complicated than the Fabry-Perot resonance type.

第5図は公知の分布定数帰還型の半導体レーザ装置の製
造方法の概略図であって、レーザ発振を行う活性層1の
一側方(第5図においては上方)に光しみ出し層2を挟
んで回折格子3が設けられており、光しみ出し層2にし
み出した光(活性層1へ供給された電子が導電帯から荷
電子帯へ遷移する際に放出されるエネルギーによって生
ずる超高速波数の電磁波)が回折格子3により周期的に
反射され、定在波となって発振する。形成する回折格子
の周期(ピッチ)dは発振波長をλ、屈折率をnとする
と、 で表わされる(なお、mは定数であり、通常1或いは3
である)。
FIG. 5 is a schematic view of a method of manufacturing a known distributed constant feedback type semiconductor laser device, in which a light bleeding layer 2 is provided on one side (upper side in FIG. 5) of an active layer 1 for laser oscillation. The diffraction grating 3 is sandwiched between them, and the light exuding into the light exuding layer 2 (ultra-high speed generated by the energy emitted when the electrons supplied to the active layer 1 transit from the conduction band to the valence band) Electromagnetic waves having a wave number) are periodically reflected by the diffraction grating 3 to become standing waves and oscillate. When the oscillation wavelength is λ and the refractive index is n, the period (pitch) d of the diffraction grating to be formed is (Where m is a constant, usually 1 or 3
Is).

前記した半導体レーザ装置の製造方法では、発振波長λ
は通常1.5μm以下であり、GaAs系レーザ装置では0.85
μm程度である。したがって、屈折率nを3.5とする
と、GaAsを活性層とした半導体レーザ装置では回折格子
のピッチdは一次(m=1)で0.12μm、三次(m=
3)でも0.36μm程度と非常に小さな値となる。
In the method of manufacturing a semiconductor laser device described above, the oscillation wavelength λ
Is usually less than 1.5 μm and 0.85 for GaAs laser devices.
It is about μm. Therefore, when the refractive index n is 3.5, the pitch d of the diffraction grating is 0.12 μm in the first order (m = 1) and the third order (m =
Even in 3), it is a very small value of about 0.36 μm.

〈発明が解決しようとする課題〉 上述の如き微細な回折格子パターンは通常のフォトリソ
グラフィ法では形成することが困難で、レーザ光の干渉
を利用してフォトレジストによりマスクを形成し、半導
体表面をエッチングして凹凸を付け回折格子を形成して
いたが、工程が複雑で高度の技術を要し、再現性が悪か
った。さらに、形成した回折格子の上に半導体層を成長
させると、成長中に回折格子が変形してしまうといった
不具合が生ずることもある。
<Problems to be Solved by the Invention> It is difficult to form a fine diffraction grating pattern as described above by an ordinary photolithography method, and a mask is formed by a photoresist using the interference of laser light to form a semiconductor surface. Although it was etched to form unevenness to form a diffraction grating, the process was complicated and required high technology, resulting in poor reproducibility. Furthermore, when a semiconductor layer is grown on the formed diffraction grating, the diffraction grating may be deformed during the growth.

また、活性層への電子供給を行う必要があるために、他
の電子デバイスと同一の基板に半導体レーザ装置の製造
方法を形成する場合には、他の電子デバイスとの良好な
電気的絶縁が図れず、光−電子デバイスの高集積化が実
現されていない。
Further, since it is necessary to supply electrons to the active layer, good electrical insulation from other electronic devices can be obtained when the method of manufacturing a semiconductor laser device is formed on the same substrate as other electronic devices. As a result, high integration of opto-electronic devices has not been realized.

そこで、半導体レーザ装置の製造方法における微細な回
折格子を高再現性をもって容易に形成できると共に、他
の電子デバイスと同一基板状に形成することが可能な半
導体レーザ装置の製造方法の開発が望まれている。
Therefore, it is desired to develop a method for manufacturing a semiconductor laser device, which can easily form a fine diffraction grating with high reproducibility in the method for manufacturing a semiconductor laser device and can be formed on the same substrate as other electronic devices. ing.

〈課題を解決するための手段〉 本発明は上記に鑑み提案されたもので、活性層の一側方
に回折格子を有する半導体レーザ装置の製造方法におい
て、 超格子構造領域と該超格子構造領域への第1の不純物イ
オン注入により形成した第1非超格子構造領域により上
記回折格子を形成すると共に、該回折格子の両側への第
2の不純物イオン注入により第2非超格子構造領域を構
成して上記回折格子をストライプ状と成し、該ストライ
プ状の回折格子の側方へ第3の不純物イオンを高濃度で
注入することにより高濃度不純物注入領域を形成し、上
記ストライプ状の回折格子、非超格子構造領域及び高濃
度不純物注入領域から成る上記超格子層の不純物イオン
注入側の面に半導体層を結晶成長させ、該半導体層に生
じた欠陥層をエッチングにより除去して電気的絶縁領域
を形成するようにしたことにある。
<Means for Solving the Problems> The present invention has been proposed in view of the above, and in a method for manufacturing a semiconductor laser device having a diffraction grating on one side of an active layer, a superlattice structure region and the superlattice structure region are provided. The above-mentioned diffraction grating is formed by the first non-superlattice structure region formed by the first impurity ion implantation into the above, and the second non-superlattice structure region is formed by performing the second impurity ion implantation on both sides of the diffraction grating. Then, the diffraction grating is formed in a stripe shape, and a high-concentration impurity implantation region is formed by implanting a third impurity ion at a high concentration to the side of the stripe-shaped diffraction grating, and the stripe-shaped diffraction grating is formed. , A semiconductor layer is crystal-grown on the surface of the superlattice layer, which is composed of the non-superlattice structure region and the high-concentration impurity implantation region, on the impurity ion implantation side, and the defect layer generated in the semiconductor layer is removed by etching In that in order to form an electrically insulating region Te.

〈作用〉 超格子構造領域へ集束イオンビームとして第1,第2不純
物イオンを注入することにより、第1,第2非超格子構造
領域を構成することによって、半導体レーザ装置の製造
方法における微細な回折格子を高再現性をもって形成で
きる。
<Operation> By injecting the first and second impurity ions as a focused ion beam into the superlattice structure region to form the first and second non-superlattice structure regions, it is possible to reduce the size The diffraction grating can be formed with high reproducibility.

超格子構造領域へ集束イオンビームとして第3不純物イ
オンを注入することにより、超格子層の不純物イオン注
入側の面に結晶成長させた半導体層には欠陥層が生じ、
該欠陥層は他の結晶層に比して容易にエッチングにより
除去でき、電気的絶縁領域として機能する。
By implanting the third impurity ions as a focused ion beam into the superlattice structure region, a defect layer is generated in the semiconductor layer crystal-grown on the surface of the superlattice layer on the impurity ion implantation side,
The defect layer can be easily removed by etching as compared with other crystal layers, and functions as an electrically insulating region.

〈実施例〉 次に、本発明の一実施例を添付図面に基づいて詳細に説
明する。
<Example> Next, an example of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

第1図および第2図は本発明によって製造されたGaAs系
の分布定数帰還型半導体レーザ装置の製造方法を示すも
のであり、例えばn+型GaAsよりなる基板4の上にはn型
GaAsよりなるバッファ層5を介して下部にn型GaAsより
なるクラッド層6があり、その上に光を放出する活性層
1がある。この活性層1はAlGaAs層、GaAsとAlGaAs(或
いはAlAs)の組成の異なる二種の半導体超薄膜から成る
単一層量子井戸型構造、或いは交互に多数積重ねた多層
量子井戸型構造としてもよい。
1 and 2 show a method of manufacturing a GaAs-based distributed constant feedback semiconductor laser device manufactured by the present invention. For example, an n-type is provided on a substrate 4 made of n + -type GaAs.
A clad layer 6 made of n-type GaAs is provided below the buffer layer 5 made of GaAs, and an active layer 1 for emitting light is provided thereon. The active layer 1 may have an AlGaAs layer, a single-layer quantum well structure composed of two kinds of semiconductor ultrathin films having different compositions of GaAs and AlGaAs (or AlAs), or a multilayer quantum well structure in which a large number of layers are alternately stacked.

活性層1の上にはp型AlGaAsよりなる光しみ出し層3が
あり、その上には例えば100オングストローム厚のGaAs
層と例えば100オングストローム厚のAlGaAs層の多層構
造体にp型不純物としてBeを添加したp型の超格子層
7、p型AlGaAs層8、p+GaAs層9が順に形成され、最上
層上及び基板底面にはそれぞれ電極13,14が設けられて
いる。
On the active layer 1, there is a light seepage layer 3 made of p-type AlGaAs, and on top of that, for example, 100 angstrom thick GaAs.
Layer, and a p-type superlattice layer 7, p-type AlGaAs layer 8 and p + GaAs layer 9 in which Be is added as a p-type impurity in a multilayer structure of an AlGaAs layer having a thickness of 100 Å, for example, are formed in order on the uppermost layer and Electrodes 13 and 14 are provided on the bottom surface of the substrate, respectively.

超格子層7は、第2図に示すように、中央部分に所定の
間隔を隔てて設けられた超格子構造領域10と、上記超格
子構造領域10を除いて超格子層7のp型不純物以上の濃
度のSiイオンを注入したn型の第1非超格子構造領域11
及び第2非超格子構造領域11′とから成る。上記第1,第
2非超格子構造領域11,11′を形成するための不純物は
超格子構造と異なった導電型を形成する原子が好ましい
が、同一導電型を形成する不純物でも良い。同一導電型
を形成する不純物を用いる場合は後述するごとく超格子
構造での電流の閉じ込めが超格子構造と非超格子構造の
各領域の組成の違いのみによるが、異なった導電型の場
合にはpn接合による電流の閉じ込めが出来るので有利で
ある。
As shown in FIG. 2, the superlattice layer 7 includes a superlattice structure region 10 provided at a predetermined interval in the central portion, and a p-type impurity of the superlattice layer 7 except for the superlattice structure region 10. The n-type first non-superlattice structure region 11 into which Si ions having the above concentrations are implanted
And a second non-superlattice structure region 11 '. The impurities for forming the first and second non-superlattice structure regions 11 and 11 'are preferably atoms forming a conductivity type different from that of the superlattice structure, but may be impurities forming the same conductivity type. When impurities that form the same conductivity type are used, the current confinement in the superlattice structure depends only on the difference in the composition of each region of the superlattice structure and the non-superlattice structure, as described below. This is advantageous because the current can be confined by the pn junction.

上記の超格子層7の中央領域の超格子構造領域10と第1
非超格子構造領域11とによって、回折格子構造をストラ
イプ状に形成するのであり、具体的には発振方向と垂直
な方向に所定の間隔(d=m・λ/2n)で超格子層に不
純物のイオン注入を行い、熱処理によって超格子構造を
崩して超格子構造よりも小さな屈折率を持つ非超格子混
晶領域を作り、実効的な回折格子を形成している。上述
の不純物イオンの注入は径をサブミクロンのオーダで制
御された集束イオンビームで行うことができるので、上
述の間隔がサブミクロンのオーダであっても、正確に不
純物イオンの注入を行うことができる。したがって、半
導体レーザ装置の製造方法における微細な回折格子の高
再現性をもって容易に形成することが可能となる。
The superlattice structure region 10 in the central region of the superlattice layer 7 and the first
The diffraction grating structure is formed in a stripe shape by the non-superlattice structure region 11, and more specifically, impurities are added to the superlattice layer at a predetermined interval (d = m · λ / 2n) in the direction perpendicular to the oscillation direction. Ion implantation is performed, and the superlattice structure is destroyed by heat treatment to form a non-superlattice mixed crystal region having a smaller refractive index than the superlattice structure, thereby forming an effective diffraction grating. Since the above-mentioned impurity ion implantation can be performed by a focused ion beam whose diameter is controlled on the order of submicron, it is possible to perform the impurity ion implantation accurately even when the above-mentioned interval is on the order of submicron. it can. Therefore, it is possible to easily form a fine diffraction grating with high reproducibility in the method of manufacturing a semiconductor laser device.

上記回折格子として作用する超格子層7の中央領域を除
いた両側の第2非超格子構造領域11′(不純物イオンの
注入によって非超格子化)は電気と光の横方向の閉じ込
め機能を有する。
The second non-superlattice structure regions 11 '(non-superlattice formed by implantation of impurity ions) on both sides except the central region of the superlattice layer 7 acting as the diffraction grating have a lateral confinement function for electricity and light. .

更に、上記の第2非超格子構造領域11′の例えば両側部
に第3の不純物イオンとしてSi,Be等のイオンを1014/c
m2以上の高濃度で注した高濃度不純物注入領域12を回折
格子と平行にレーザの発振方向に形成し、しかる後にp
型AlGaAs層8、p+型GaAs層9を結晶成長させると、この
高濃度不純物注入領域12上には多結晶層等の欠陥層15が
形成されることになり、この欠陥層15をエッチング除去
することにより、隣接する領域に形成された電子デバイ
スと電気的に分離されることになる。従って、半導体レ
ーザ装置の製造方法と他の電子デバイスとを同一の基板
上に形成したとしても、良好な電気的絶縁を期せるの
で、光−電子デバイスの高集積化を実現することが可能
となる。
Further, ions such as Si and Be of 10 14 / c are provided as third impurity ions on both sides of the second non-superlattice structure region 11 ′, for example.
A high-concentration impurity-implanted region 12 injected at a high concentration of m 2 or more is formed parallel to the diffraction grating in the laser oscillation direction, and then p
When the type AlGaAs layer 8 and the p + type GaAs layer 9 are crystal-grown, a defect layer 15 such as a polycrystalline layer is formed on the high concentration impurity implantation region 12, and the defect layer 15 is removed by etching. By doing so, it is electrically separated from the electronic device formed in the adjacent region. Therefore, even if the manufacturing method of the semiconductor laser device and the other electronic device are formed on the same substrate, good electrical insulation can be achieved, and high integration of the opto-electronic device can be realized. Become.

なお、上記説明ではGaAs系半導体レーザ装置の製造方法
について述べたが、GaAs系に限らず、他の化合物半導体
レーザ装置の製造方法についても同様な効果を期待でき
る。
In the above description, the method of manufacturing a GaAs-based semiconductor laser device has been described, but similar effects can be expected not only in the GaAs-based method but also in other compound semiconductor laser device manufacturing methods.

上記方法で製造された半導体レーザ装置の製造方法の電
極13,14に電流を供給すると、電極13から注入された正
孔と電極14から注入された電子は活性層1で結合して光
を放出する。放出された光のうち、活性層1の一側方
(図中においては上方)に設けた光しみ出し層3にしみ
出した光はストライプ状の回折格子によって反射され、
定在波が形成され発振現象が起こる。
When a current is supplied to the electrodes 13 and 14 of the method for manufacturing the semiconductor laser device manufactured by the above method, the holes injected from the electrode 13 and the electrons injected from the electrode 14 are combined in the active layer 1 to emit light. To do. Of the emitted light, the light that exudes to the light exuding layer 3 provided on one side (upper side in the drawing) of the active layer 1 is reflected by the stripe-shaped diffraction grating,
A standing wave is formed and an oscillation phenomenon occurs.

このとき、本発明により製造した半導体レーザ装置の如
く、回折格子を形成する超格子層7の導電型をp型に非
超格子構造領域をGaAsとAlGaAsが混じり合ったAlGaAs結
晶でn型にしておくと、電極13から注入された正孔は非
超格子構造領域は通らず、超格子領域のみを通ることに
なる。そこで、非超格子構造領域のピッチdをλ/2nと
すると、超格子構造領域と非超格子構造領域からなる回
折格子では、非超格子構造領域の屈折率が超格子構造領
域の屈折率よりも小さくなるため、非超格子構造領域付
近を節として定在波が形成される。
At this time, as in the semiconductor laser device manufactured by the present invention, the conductivity type of the superlattice layer 7 forming the diffraction grating is p-type, and the non-superlattice structure region is n-type with an AlGaAs crystal in which GaAs and AlGaAs are mixed. If so, the holes injected from the electrode 13 will not pass through the non-superlattice structure region but only through the superlattice region. Therefore, assuming that the pitch d of the non-superlattice structure region is λ / 2n, in the diffraction grating including the superlattice structure region and the non-superlattice structure region, the refractive index of the non-superlattice structure region is greater than the refractive index of the superlattice structure region. Therefore, a standing wave is formed with nodes near the non-superlattice structure region as nodes.

このとき、電流は上述のように超格子構造領域のみを流
れ、この超格子構造領域の下の光しみ出し層3は定在波
の電界強度の強い領域であるため、利得が増え、発振効
率が向上する。
At this time, the current flows only in the superlattice structure region as described above, and the light exuding layer 3 below this superlattice structure region is a region in which the electric field strength of the standing wave is strong, so that the gain is increased and the oscillation efficiency is increased. Is improved.

また、超格子層7はGaAsとAlGaAsの繰り返しで形成され
ているため、GaAsとAlGaAsの禁制帯幅の差は流れる電子
あるいは正孔のポテンシャルバリアとなるため出来るだ
け小さい方が望ましいが、一方禁制帯の幅の差を小さく
すると不純物のイオン注入によって混晶化した時に超格
子構造領域との差が小さくなり光の閉じ込め上不利であ
る。GaAs−AlGaAs超格子のポテンシャルバリアは電子の
バリアが正孔のバリアの5倍程度あり大きいとされてい
る。そこで、超格子構造領域はポテンシャルバリアの大
きなn型とするよりはポテンシャルバリアの小さなn型
とする方が抵抗が下がり有利である。
Since the superlattice layer 7 is formed by repeating GaAs and AlGaAs, the difference in the forbidden band width between GaAs and AlGaAs serves as a potential barrier for flowing electrons or holes. If the band width difference is made small, the difference with the superlattice structure region becomes small when mixed crystals are formed by ion implantation of impurities, which is disadvantageous in confining light. The potential barrier of the GaAs-AlGaAs superlattice is said to be as large as the electron barrier is about five times the hole barrier. Therefore, it is advantageous that the superlattice structure region is an n-type having a small potential barrier rather than an n-type having a large potential barrier, because the resistance is reduced.

次に、上記したGaAs系の分布定数帰還型半導体レーザ装
置の製造方法の一実施例を第3図に基づいて説明する。
Next, one embodiment of a method of manufacturing the above-mentioned GaAs-based distributed constant feedback type semiconductor laser device will be described with reference to FIG.

基板4上にn型不純物を5×1017/cm3添加したGaAsよ
りなるバッファ層5、n型不純物を5×1017/cm3添加
したAl0.35Ga0.65Asよりなるクラッド層6、0.1μm厚
のGaAsよりなる活性層1、p型不純物を5×1017/cm3
添加した0.6μm厚のAl0.15Ga0.85Asよりなる光しみ出
し層3、不純物を2×1017/cm3添加したp型GaAs(100
オングストローム厚)−Al0.4Ga0.6As(100オングスト
ローム厚)20層の超格子層7を順次分子線結晶成長方法
で成長する(第3図(a))。
Substrate 4 n-type impurity 5 × 10 on 17 / cm 3 consisting of the added buffer layer 5 made of GaAs, the n-type impurity 5 × 10 17 / cm 3 is added to the Al 0.35 Ga 0.65 As clad layer 6,0.1μm Thick active layer 1 made of GaAs, p-type impurities 5 × 10 17 / cm 3
0.6 μm thick Al 0.15 Ga 0.85 As doped light-exuding layer 3, p-type GaAs (100 μm) doped with impurities of 2 × 10 17 / cm 3
20 Angstrom thick) -Al 0.4 Ga 0.6 As (100 Angstrom thick) superlattice layers 7 are sequentially grown by the molecular beam crystal growth method (FIG. 3A).

次いで、10-10トール以上の高真空下でビーム径を0.1μ
mに集束したイオンビームを用いてマスクを使用せずに
Siを100KeVの加速エネルギーで6×1013/cm2濃度で超
格子層7に所定の間隔を保って注入する(第3図
(b))。この第1非超格子構造領域16のピッチを0.36
μmとすると、三次の回折格子が得られることになる。
更に、同じように不純物を中央の回折格子をストライプ
状に残して、該回折格子の両側方にイオンビームでSiを
注入し、第2非超格子構造領域17を形成する(第3図
(c))。その結果、この第2非超格子構造領域17によ
り横方向の電流と光の閉じ込めが行われることになる。
Next, the beam diameter is 0.1μ under high vacuum of 10 -10 Torr or more.
Without using a mask with an ion beam focused on m
Si is injected into the superlattice layer 7 at a concentration of 6 × 10 13 / cm 2 with an acceleration energy of 100 KeV at a predetermined interval (FIG. 3 (b)). The pitch of this first non-superlattice structure region 16 is 0.36
If the thickness is μm, a third-order diffraction grating will be obtained.
Further, similarly, impurities are left in the center of the diffraction grating in a stripe shape, and Si is injected into the both sides of the diffraction grating by an ion beam to form a second non-superlattice structure region 17 (see FIG. 3 (c). )). As a result, the current and light in the lateral direction are confined by the second non-superlattice structure region 17.

更に、形成された半導体レーザ装置の製造方法を同一基
板上に形成された他のデバイスから電気的に分離するた
め、基板上の境界となる位置に1014/cm2以上の高濃度
でSi、Be等の不純物を注入して高濃度不純物注入領域12
を形成する(第3図(d))。上述の集束イオンビーム
による不純物イオンの注入はマスクを用いずに連続して
行うことができる。さらに、上記回折格子形成の際に位
相調整用の部分的にピッチの異なる部分を作ることも容
易である。
Further, in order to electrically separate the formed semiconductor laser device manufacturing method from other devices formed on the same substrate, Si at a high concentration of 10 14 / cm 2 or more at the boundary position on the substrate, High concentration impurity implantation region 12 by implanting impurities such as Be
Are formed (FIG. 3 (d)). The above-described implantation of impurity ions by the focused ion beam can be continuously performed without using a mask. Further, it is also easy to form a part having a different pitch for phase adjustment when forming the diffraction grating.

上述のように、超格子層7に第1〜第3の不純物イオン
を注入して第1非超格子構造領域11、第2非超格子構造
領域11′、高濃度不純物注入領域12を形成したら、超格
子層7の不純物注入側の面(図中上面)に不純物を5×
1017/cm2添加したp型AlGaAsよりなるp型AlGaAs層
8、不純物を1×1019/cm2添加したp型GaAsよりなるP
+型GaAs層9を連続して高真空下で結晶成長させ、最後
に最上層上に金属を蒸着して電極13とする(第3図
(e))。不純物の活性化或いは不純物注入部分の非超
格子化のため、上記の電極形成前に800℃30分程度のア
ニール処理を行う。
As described above, if the first to third impurity ions are implanted into the superlattice layer 7 to form the first non-superlattice structure region 11, the second non-superlattice structure region 11 ′, and the high-concentration impurity implantation region 12. , 5 × impurities on the surface of the superlattice layer 7 on the impurity injection side (upper surface in the figure).
10 17 / cm 2 the added p-type p-type AlGaAs layer 8 made of AlGaAs, impurities consisting of the 1 × 10 19 / cm 2 the added p-type GaAs P
The + -type GaAs layer 9 is continuously crystal-grown under high vacuum, and finally a metal is vapor-deposited on the uppermost layer to form the electrode 13 (FIG. 3 (e)). In order to activate the impurities or to make the impurity-implanted portion non-superlattice, an annealing treatment is performed at 800 ° C. for about 30 minutes before forming the electrodes.

更に、超格子層7上に結晶成長させたp型AlGaAs層8及
びP+型GaAs層9における高濃度不純物注入領域12上に成
長させた部分は、多結晶等の欠陥層15であって、H2SO4-
H2O2-H2O系水溶液に対し、正常な結晶層に比してエッチ
ング速度が速いので、容易に他の領域と区別してエッチ
ングにより除去することができ、電気的絶縁領域として
機能するので隣接した基板に形成されたデバイスと容易
に電気的に分離することができる。
Further, in the p-type AlGaAs layer 8 and the P + -type GaAs layer 9 which are crystal-grown on the superlattice layer 7, the portion grown on the high-concentration impurity implantation region 12 is a defect layer 15 such as a polycrystal, H 2 SO 4 -
Since the etching rate of H 2 O 2 -H 2 O-based aqueous solution is faster than that of a normal crystal layer, it can be easily distinguished from other regions by etching, and functions as an electrically insulating region. Therefore, it can be easily electrically separated from the device formed on the adjacent substrate.

第4図はその一実施例として、単一の基板4上に二つの
デバイスを形成するもので、レーザ装置形成領域18と電
子デバイス形成領域19の境界部分には高濃度不純物注入
領域12を設け、更に結晶成長させた後に夫々の領域にデ
バイスを形成し、しかる後に高濃度不純物注入領域12上
に成長させた結晶領域等の欠陥層15をエッチングにより
除去することによって、両デバイスは電気的に分離され
ることとなる。他のデバイスを作る関係上、P+型GaAs層
9をn型或いは高抵抗のGaAs層、AlGaAs層、更にはこれ
らの組み合わせによる多層とすることが好ましいとき
は、形成した層の電極13が設けられる位置の下部に亜鉛
を拡散させて導電状態とすればよい。
As one example thereof, FIG. 4 shows two devices formed on a single substrate 4. A high-concentration impurity implantation region 12 is provided at the boundary between the laser device forming region 18 and the electronic device forming region 19. , After further crystal growth, a device is formed in each region, and thereafter, the defect layer 15 such as a crystal region grown on the high-concentration impurity implantation region 12 is removed by etching, whereby both devices are electrically connected. Will be separated. When it is desirable to form the P + -type GaAs layer 9 as an n-type or high-resistance GaAs layer, an AlGaAs layer, or a combination of these layers in order to form another device, the electrode 13 of the formed layer is provided. It suffices to diffuse zinc into the lower part of the position where it is made conductive.

なお、図示の実施例では回折格子の両側方に高濃度不純
物注入領域12を形成するものとしたが、一側方のみに電
子デバイスを設ける場合には、該電子デバイスを設ける
側にのみ高濃度不純物注入領域12を形成するようにして
もよい。また、超格子層を構成するGaAsとAlGaAsの厚さ
或いは層数等は上述の実施例に限定されるものではな
い。
In the illustrated embodiment, the high-concentration impurity-implanted regions 12 are formed on both sides of the diffraction grating. However, when an electronic device is provided only on one side, the high-concentration impurity-implanted region 12 is provided only on the side on which the electronic device is provided. The impurity-implanted region 12 may be formed. Further, the thickness or the number of layers of GaAs and AlGaAs forming the superlattice layer are not limited to those in the above embodiment.

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、これまで形成が面
倒であった回折格子構造を、超格子構造領域に第1,第2
の不純物イオンを注入することにより形成するので、微
細な回折格子を高再現性をもって容易に形成することが
可能となる。また、電流は回折格子領域にのみ流れて、
発生する定在波に影響を与えて利得が増え、発振効率が
向上する。
<Effects of the Invention> As described above, according to the present invention, the diffraction grating structure, which has been troublesome to form until now, is formed in the superlattice structure region in the first and second regions.
Since it is formed by implanting the impurity ions of, it is possible to easily form a fine diffraction grating with high reproducibility. Also, the current flows only in the diffraction grating region,
The generated standing wave is affected, the gain is increased, and the oscillation efficiency is improved.

更に、該回折格子の側方へ第3の不純物イオンを高濃度
で注入することにより、超格子層に結晶成長させた半導
体層に欠陥層を生じさせ、該欠陥層をエッチングにより
除去するので、同一基板上に設ける他の電子デバイスと
半導体レーザ装置の製造方法との電気的絶縁を良好に行
うことができ、光−電子デバイスの高集積化に大いに貢
献するものである。
Furthermore, by injecting a third impurity ion at a high concentration to the side of the diffraction grating, a defect layer is generated in the semiconductor layer crystal-grown in the superlattice layer, and the defect layer is removed by etching. This allows good electrical insulation between another electronic device provided on the same substrate and the method for manufacturing the semiconductor laser device, which greatly contributes to high integration of the opto-electronic device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

図面は本発明の一実施例を示すもので、第1図はこの発
明によって製造された半導体レーザ装置の製造方法の斜
視図、第2図は一部を欠切した同レーザ装置の斜視図、
第3図(a)〜(e)は半導体レーザ装置の製造方法の
製造工程の概略を示す図、第4図は同一基板に他の電子
デバイスを形成した状態を示す斜視図、第5図は従来の
分布定数帰還型半導体レーザ装置の製造方法の斜視図で
ある。 図中、1は活性層、7は超格子層、8はp型AlGaAs層、
9はp+型GaAs層、10は超格子構造領域、11は第1非超格
子構造領域、11′は第2非超格子構造領域、12は高濃度
不純物注入領域、15は欠陥層である。
The drawings show one embodiment of the present invention. FIG. 1 is a perspective view of a method for manufacturing a semiconductor laser device manufactured by the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of the laser device with a part cut away,
3 (a) to 3 (e) are views showing the outline of the manufacturing steps of the method for manufacturing a semiconductor laser device, FIG. 4 is a perspective view showing a state in which another electronic device is formed on the same substrate, and FIG. It is a perspective view of the manufacturing method of the conventional distributed constant feedback type semiconductor laser device. In the figure, 1 is an active layer, 7 is a superlattice layer, 8 is a p-type AlGaAs layer,
9 is a p + type GaAs layer, 10 is a superlattice structure region, 11 is a first non-superlattice structure region, 11 'is a second non-superlattice structure region, 12 is a high-concentration impurity implantation region, and 15 is a defect layer. .

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審判の合議体 審判長 遠藤 政明 審判官 左村 義弘 審判官 河合 章 (56)参考文献 特開 昭60−7190(JP,A) 特開 昭61−184894(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── --Continued from the front page Judgment body for referee Judge Masaaki Endo Judge Yoshihiro Samura Judge Akira Kawai (56) References JP60-7190 (JP, A) JP61-184894 (JP, A) )

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】活性層の一側方に回折格子を有する半導体
レーザ装置の製造方法において、 超格子構造領域と該超格子構造領域への第1の不純物イ
オン注入により形成した第1非超格子構造領域により上
記回折格子を形成する工程、該回折格子の両側への第2
の不純物イオン注入により第2非超格子構造領域を構成
して上記回折格子をストライプ状とする工程、該ストラ
イプ状の回折格子の側方へ第3の不純物イオンを高濃度
で注入することにより高濃度不純物注入領域を形成する
工程、上記ストライプ状の回折格子、非超格子構造領域
及び高濃度不純物注入領域から成る上記超格子層の不純
物イオン注入側の面に半導体を結晶成長させる工程、該
半導体層に生じた欠陥層をエッチングにより除去して電
気的絶縁領域を形成する工程を含むことを特徴とする半
導体レーザ装置の製造方法。
1. A method of manufacturing a semiconductor laser device having a diffraction grating on one side of an active layer, comprising: a superlattice structure region; and a first non-superlattice formed by first impurity ion implantation into the superlattice structure region. A step of forming the diffraction grating by the structural region, a second step on each side of the diffraction grating
Of the second non-superlattice structure region by implanting the impurity ion to form the diffraction grating in a stripe shape, and by implanting the third impurity ion at a high concentration to the side of the stripe-shaped diffraction grating, A step of forming a high-concentration impurity-implanted region, a step of crystal-growing a semiconductor on the surface of the superlattice layer including the stripe-shaped diffraction grating, the non-superlattice structure region and the high-concentration impurity-implanted region on the impurity ion-implanted side, A method of manufacturing a semiconductor laser device, comprising the step of removing a defective layer formed in a layer by etching to form an electrically insulating region.
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