JPH0738486B2 - 半導体レ−ザ装置の製造方法 - Google Patents
半導体レ−ザ装置の製造方法Info
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- JPH0738486B2 JPH0738486B2 JP61312015A JP31201586A JPH0738486B2 JP H0738486 B2 JPH0738486 B2 JP H0738486B2 JP 61312015 A JP61312015 A JP 61312015A JP 31201586 A JP31201586 A JP 31201586A JP H0738486 B2 JPH0738486 B2 JP H0738486B2
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- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は回折格子を有する構造の半導体レーザ装置の製
造方法に関するものである。
造方法に関するものである。
従来の技術 最近の光ファイバーを伝送経路として用いる光通信技術
の発達に伴ない、高速で長距離の信号伝送を行なうため
に光源となる半導体装置の改良が成されている。この種
の半導体レーザ装置としては、内部に回折格子を有する
分布帰還型レーザ装置あるいは分布反射型レーザ装置等
があり、広く研究開発が行なわれている。従来、レーザ
活性層の上部に光導波層を有し、かつ光導波層の上部に
回折格子を有する構造の上記のような半導体レーザ装置
の製造方法は、半導体基板上にバッファ層およびレーザ
活性層および光導波層を順次エピタキシャル成長する第
１の結晶成長工程と、光導波層表面を選択的にエッチン
グして回折格子を形成する工程と、回折格子上部にクラ
ッド層をエピタキシャル成長する第２の結晶成長工程
と、回折格子の溝とは垂直の方向に選択エッチングを行
ないストライプ形状のレーザ共振器構造を形成する工程
と、ストライプの周囲に２層以上の電流閉じ込め層をエ
ピタキシャル成長する第３の結晶成長工程とを必要とし
ていた。
の発達に伴ない、高速で長距離の信号伝送を行なうため
に光源となる半導体装置の改良が成されている。この種
の半導体レーザ装置としては、内部に回折格子を有する
分布帰還型レーザ装置あるいは分布反射型レーザ装置等
があり、広く研究開発が行なわれている。従来、レーザ
活性層の上部に光導波層を有し、かつ光導波層の上部に
回折格子を有する構造の上記のような半導体レーザ装置
の製造方法は、半導体基板上にバッファ層およびレーザ
活性層および光導波層を順次エピタキシャル成長する第
１の結晶成長工程と、光導波層表面を選択的にエッチン
グして回折格子を形成する工程と、回折格子上部にクラ
ッド層をエピタキシャル成長する第２の結晶成長工程
と、回折格子の溝とは垂直の方向に選択エッチングを行
ないストライプ形状のレーザ共振器構造を形成する工程
と、ストライプの周囲に２層以上の電流閉じ込め層をエ
ピタキシャル成長する第３の結晶成長工程とを必要とし
ていた。
発明が解決しようとする問題点 ところが前述したような従来の製造方法においては液相
による結晶成長方法が用いられており、回折格子の熱変
形とメルトバックを抑制するための回折格子上部への第
２の結晶工程は550℃以下の低温結晶を行なう必要があ
り、ストライプの周囲に電流閉じ込め層を成長する第３
の結晶成長工程は550℃以上の高温結晶成長を行なう必
要があった。このため第２の結晶成長工程と第３の結晶
成長工程を簡略化して１回の結晶成長工程で行なうこと
は困難であり、本質的に合計３回の結晶成長工程を必要
とし、半導体レーザ装置の歩留りが低い、工程数が多
い、活性層のストライプ幅制御が難しい等の問題点があ
った。
による結晶成長方法が用いられており、回折格子の熱変
形とメルトバックを抑制するための回折格子上部への第
２の結晶工程は550℃以下の低温結晶を行なう必要があ
り、ストライプの周囲に電流閉じ込め層を成長する第３
の結晶成長工程は550℃以上の高温結晶成長を行なう必
要があった。このため第２の結晶成長工程と第３の結晶
成長工程を簡略化して１回の結晶成長工程で行なうこと
は困難であり、本質的に合計３回の結晶成長工程を必要
とし、半導体レーザ装置の歩留りが低い、工程数が多
い、活性層のストライプ幅制御が難しい等の問題点があ
った。
問題点を解決するための手段 すなわち本発明は、第１の導電型の化合物半導体基板上
に、第１の導電型の第１の半導体層およびレーザ活性層
となる第１の導電型の第２の半導体層およびレーザ導波
層となる第２の導電型の第３の半導体層を順次エピタキ
シャル成長する第１の結晶成長工程と、前記第３の半導
体層表面を選択的にエッチングして回折格子を形成する
工程と、前記回折格子の溝とは垂直の方向に前記エピタ
キシャル成長した層の少なくとも前記第１の半導体層に
いたる層を選択的にエッチングしてストライプ形状のレ
ーザ共振器構造を形成する工程と、かかる半導体表面に
第２の導電型の第４の半導体層および第１の導電型の第
５の半導体層および少なくとも１層以上で構成される第
２の導電型の第６の半導体層を順次気相の結晶成長方法
によりエピタキシャル成長する第２の結晶成長工程と、
前記レーザ共振器構造上部に前記第６の半導体層表面か
らすくなくとも前記第４の半導体層にいたるまで第２の
導電型となる不純物を拡散する工程とを含む半導体レー
ザ装置の製造方法により、前述したような問題点を解決
するものである。
に、第１の導電型の第１の半導体層およびレーザ活性層
となる第１の導電型の第２の半導体層およびレーザ導波
層となる第２の導電型の第３の半導体層を順次エピタキ
シャル成長する第１の結晶成長工程と、前記第３の半導
体層表面を選択的にエッチングして回折格子を形成する
工程と、前記回折格子の溝とは垂直の方向に前記エピタ
キシャル成長した層の少なくとも前記第１の半導体層に
いたる層を選択的にエッチングしてストライプ形状のレ
ーザ共振器構造を形成する工程と、かかる半導体表面に
第２の導電型の第４の半導体層および第１の導電型の第
５の半導体層および少なくとも１層以上で構成される第
２の導電型の第６の半導体層を順次気相の結晶成長方法
によりエピタキシャル成長する第２の結晶成長工程と、
前記レーザ共振器構造上部に前記第６の半導体層表面か
らすくなくとも前記第４の半導体層にいたるまで第２の
導電型となる不純物を拡散する工程とを含む半導体レー
ザ装置の製造方法により、前述したような問題点を解決
するものである。
作用 本発明は前記手段において、気相の結晶成長方法を用い
ることにより、回折格子の熱変形とメルトバックをほと
んど生じることなく回折格子上に半導体層を結晶成長
し、同時に電流閉じ込め構造の結晶成長を行なうもので
ある。
ることにより、回折格子の熱変形とメルトバックをほと
んど生じることなく回折格子上に半導体層を結晶成長
し、同時に電流閉じ込め構造の結晶成長を行なうもので
ある。
実施例 第１図および第２図を用いて本発明の実施例を説明す
る。第１図は本発明の第１の実施例の製造方法を工程順
に示すものである。なお本実施例は1.3μｍの波長で発
振するInP/InGaAsP系分布帰還型半導体レーザの製造方
法についてである。第１図において、１はＮ型InP基板
（Snドープ、Ｎ〜３×1018cm-3）、２はＮ型InPクラッ
ド層（Teドープ、Ｎ〜１×1018cm-3）、３はＮ型InGaAs
P活性層（ノンドープ、λｇ〜1.3μｍ）、４はＰ型InGa
AsP導波層（Znドープ、Ｐ〜５×1017cm-3、λｇ〜1.1μ
ｍ）、５は周期が2000Åの回折格子、６は活性層３およ
び導波層４を選択的にエッチングしたレーザ共振器構
造、７はＰ型InP電流閉込め層（Znドープ、Ｐ〜１×10
18cm-3）、８はＮ型InP電流閉込め層（Teドープ、Ｎ〜
１×1018cm-3）９はＰ型InPクラッド層（Znドープ、Ｐ
〜１×1018cm-3）およびＰ型InGaAsPコンタクト層（Zn
ドープ、Ｐ〜３×1018cm-3、λｇ〜1.3μｍ）、10はZn
拡散領域、11はAu/Sn/Auオーミック電極、12はAu/Zn/Au
オーミック電極である。
る。第１図は本発明の第１の実施例の製造方法を工程順
に示すものである。なお本実施例は1.3μｍの波長で発
振するInP/InGaAsP系分布帰還型半導体レーザの製造方
法についてである。第１図において、１はＮ型InP基板
（Snドープ、Ｎ〜３×1018cm-3）、２はＮ型InPクラッ
ド層（Teドープ、Ｎ〜１×1018cm-3）、３はＮ型InGaAs
P活性層（ノンドープ、λｇ〜1.3μｍ）、４はＰ型InGa
AsP導波層（Znドープ、Ｐ〜５×1017cm-3、λｇ〜1.1μ
ｍ）、５は周期が2000Åの回折格子、６は活性層３およ
び導波層４を選択的にエッチングしたレーザ共振器構
造、７はＰ型InP電流閉込め層（Znドープ、Ｐ〜１×10
18cm-3）、８はＮ型InP電流閉込め層（Teドープ、Ｎ〜
１×1018cm-3）９はＰ型InPクラッド層（Znドープ、Ｐ
〜１×1018cm-3）およびＰ型InGaAsPコンタクト層（Zn
ドープ、Ｐ〜３×1018cm-3、λｇ〜1.3μｍ）、10はZn
拡散領域、11はAu/Sn/Auオーミック電極、12はAu/Zn/Au
オーミック電極である。
次に本発明の製造方法を工程ごとに順を追って説明す
る。第１図ａは従来法の液相エピタキシャル法により基
板１上にクラッド層２および活性層３および導波層４を
順次結晶する第１の結晶成長工程後の構造である。次に
導波層４上にフォトレジストを約1000Åの厚みで塗布し
てHe−Cdレーザ（波長345nm）の二光束干渉露光法によ
り回折格子パターンを形成した後、飽和臭素水と燐酸と
水の混合液を用いた導波層４表面を回折格子パターンに
より選択エッチングする。フォトレジストを有機溶剤で
除去して回折格子を形成する工程を終え第１図ｂの構造
を得る。次に回折格子５を形成した導波層４の表面に再
びフォトジストを約１μｍの厚みで塗布して回折格子の
溝と垂直の方向に約１μｍの幅のストライプパターンを
従来法のマスク露光法で形成する。
る。第１図ａは従来法の液相エピタキシャル法により基
板１上にクラッド層２および活性層３および導波層４を
順次結晶する第１の結晶成長工程後の構造である。次に
導波層４上にフォトレジストを約1000Åの厚みで塗布し
てHe−Cdレーザ（波長345nm）の二光束干渉露光法によ
り回折格子パターンを形成した後、飽和臭素水と燐酸と
水の混合液を用いた導波層４表面を回折格子パターンに
より選択エッチングする。フォトレジストを有機溶剤で
除去して回折格子を形成する工程を終え第１図ｂの構造
を得る。次に回折格子５を形成した導波層４の表面に再
びフォトジストを約１μｍの厚みで塗布して回折格子の
溝と垂直の方向に約１μｍの幅のストライプパターンを
従来法のマスク露光法で形成する。
次にフォトレジストのストライプパターンをマスクにし
て飽和臭素水と燐酸と水の混合液および硫酸と過酸化水
素水と水の混合液により選択的に導波層４および活性層
３をエッチングした後フォトレジストを有機溶剤で除去
し、ストライプ形状のレーザ共振器を形成する工程を終
了し、第１図ｃの構造を得る。次に従来法の気相の結晶
成長方法であるMO−VPE法を用いて、電流閉込め層7,電
流閉込め層8,クラッド層およびコンタクト層９を順次結
晶成長し、第２の結晶成長工程を終了し第１図ｄの構造
を得る。次にコンタクト層９の表面にストライプ状の開
口を有するシリコン窒化膜をマスクとして従来法の封管
法によりZnを熱拡散（500℃,20分）後、フッ酸によりシ
リコン窒化膜を除去する。Znの拡散フロントは電流閉込
め層７に到達している。
て飽和臭素水と燐酸と水の混合液および硫酸と過酸化水
素水と水の混合液により選択的に導波層４および活性層
３をエッチングした後フォトレジストを有機溶剤で除去
し、ストライプ形状のレーザ共振器を形成する工程を終
了し、第１図ｃの構造を得る。次に従来法の気相の結晶
成長方法であるMO−VPE法を用いて、電流閉込め層7,電
流閉込め層8,クラッド層およびコンタクト層９を順次結
晶成長し、第２の結晶成長工程を終了し第１図ｄの構造
を得る。次にコンタクト層９の表面にストライプ状の開
口を有するシリコン窒化膜をマスクとして従来法の封管
法によりZnを熱拡散（500℃,20分）後、フッ酸によりシ
リコン窒化膜を除去する。Znの拡散フロントは電流閉込
め層７に到達している。
以上で第１の不純物を拡散する工程を終了し第１図ｅの
構造を得る。次にコンタクト層９の表面にオーミック電
極12を、基板１の裏面にオーミック電極11を蒸着し、水
素雰囲気中で450℃,5分間のシンターを行ない第１図ｆ
の構造を得る。しかる後ウエハーを劈開により素子ごと
に分割して半導体レーザ装置の製造工程を終了する。
構造を得る。次にコンタクト層９の表面にオーミック電
極12を、基板１の裏面にオーミック電極11を蒸着し、水
素雰囲気中で450℃,5分間のシンターを行ない第１図ｆ
の構造を得る。しかる後ウエハーを劈開により素子ごと
に分割して半導体レーザ装置の製造工程を終了する。
次に本発明の第２の実施例を第２図を用いて説明する。
第２図は製造工程終了後の半導体レーザ装置の構造であ
り、第２図において、20はストライプ形状のレーザ共振
器構造６を形成する際に導波層４および活性層３および
クラッド層２の一部をエッチングした溝である。なお既
説明と同一の箇所には同一の番号を付し説明を省略し
た。第２の実施例も第１の実施例と同様の材料および同
様の製造方法を用いれば、1.3μｍ帯の分布帰還型半導
体レーザ装置を得ることができる。
第２図は製造工程終了後の半導体レーザ装置の構造であ
り、第２図において、20はストライプ形状のレーザ共振
器構造６を形成する際に導波層４および活性層３および
クラッド層２の一部をエッチングした溝である。なお既
説明と同一の箇所には同一の番号を付し説明を省略し
た。第２の実施例も第１の実施例と同様の材料および同
様の製造方法を用いれば、1.3μｍ帯の分布帰還型半導
体レーザ装置を得ることができる。
以上の実施例に示すとおりに分布帰還型半導体レーザ装
置を製造したところ、製造工程が簡略化され同時に素子
の歩留まりが大幅に向上した。
置を製造したところ、製造工程が簡略化され同時に素子
の歩留まりが大幅に向上した。
発明の効果 本発明は、気相の結晶成長方法を用いて２回の結晶成長
工程により回折格子を有する半導体レーザ装置を形成す
るものであり、製造工程が簡略化される、素子の歩留ま
りが大幅に向上するという効果の他に、回折格子が結晶
成長時にメルトバックの影響を受けないために光と回折
格子の結合係数の大きな良好に単一縦モード発振する半
導体レーザ装置が得られるという効果を有し、半導体レ
ーザの製造に大きく貢献するものである。
工程により回折格子を有する半導体レーザ装置を形成す
るものであり、製造工程が簡略化される、素子の歩留ま
りが大幅に向上するという効果の他に、回折格子が結晶
成長時にメルトバックの影響を受けないために光と回折
格子の結合係数の大きな良好に単一縦モード発振する半
導体レーザ装置が得られるという効果を有し、半導体レ
ーザの製造に大きく貢献するものである。
第１図ａ〜ｆは本発明の第１の実施例の半導体レーザ装
置の製造方法を工程順に示す斜視図、第２図は本発明の
第２の実施例による半導体レーザ装置の斜視図である。 １……基板、２……クラッド層、３……活性層、４……
導波層、５……回折格子、６……レーザ共振器構造、7,
8……電流閉込め層、９……クラッド層およびコンタク
ト層、10……Zn拡散領域、11,12……電極、20……エッ
チング溝。
置の製造方法を工程順に示す斜視図、第２図は本発明の
第２の実施例による半導体レーザ装置の斜視図である。 １……基板、２……クラッド層、３……活性層、４……
導波層、５……回折格子、６……レーザ共振器構造、7,
8……電流閉込め層、９……クラッド層およびコンタク
ト層、10……Zn拡散領域、11,12……電極、20……エッ
チング溝。
Claims (4)
- 【請求項１】第１の導電型の化合物半導体基板上に、第
１の導電型の第１の半導体層およびレーザ活性層となる
第１の導電型の第２の半導体層およびレーザ導波層とな
る第２の導電型の第３の半導体層を順次エピタキシャル
成長する第１の結晶成長工程と、前記第３の半導体層表
面を選択的にエッチングして回折格子を形成する工程
と、前記回折格子の溝とは垂直の方向に前記エピタキシ
ャル成長した層のすくなくとも前記第１の半導体層にい
たる層を選択的にエッチングしてストライプ形状のレー
ザ共振器構造を形成する工程と、かかる半導体表面に第
２の導電型の第４の半導体層および第１の導電型の第５
の半導体層およびすくなくとも１層以上で構成される第
２の導電型の第６の半導体層を順次気相の結晶成長方法
によりエピタキシャル成長する第２の結晶成長工程と、
前記レーザ共振器構造上部に前記第６の半導体層表面か
らすくなくとも前記第４の半導体層にいたるまで第２の
導電型となる第１の不純物を拡散する工程とを含んでな
る半導体レーザ装置の製造方法。 - 【請求項２】第1,第4,第５の半導体層がInP化合物半導
体層であり、第2,第３の半導体層が第２の半導体層の禁
制帯幅が第３の半導体層の禁制帯幅よりも小である組成
の異なる化合物半導体層であり、第６の半導体層がInP
あるいはInGaAsPあるいはInPとInGaAsPからなる化合物
半導体層である特許請求の範囲第１項記載の半導体レー
ザ装置の製造方法。 - 【請求項３】第１の導電型がＮ型であり、第２の導電型
がＰ型であり、第１の不純物がZnもしくはCdである特許
請求の範囲第２項記載の半導体レーザ装置の製造方法。 - 【請求項４】半導体レーザ装置が分布帰還型である特許
請求の範囲第１項記載の半導体レーザ装置の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61312015A JPH0738486B2 (ja) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | 半導体レ−ザ装置の製造方法 |
| EP87311426A EP0273730B1 (en) | 1986-12-26 | 1987-12-23 | Method of fabricating semiconductor laser device |
| DE8787311426T DE3783226T2 (de) | 1986-12-26 | 1987-12-23 | Verfahren zur herstellung einer halbleitervorrichtung. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61312015A JPH0738486B2 (ja) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | 半導体レ−ザ装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63164378A JPS63164378A (ja) | 1988-07-07 |
| JPH0738486B2 true JPH0738486B2 (ja) | 1995-04-26 |
Family
ID=18024185
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61312015A Expired - Lifetime JPH0738486B2 (ja) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | 半導体レ−ザ装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0738486B2 (ja) |
-
1986
- 1986-12-26 JP JP61312015A patent/JPH0738486B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63164378A (ja) | 1988-07-07 |
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| EXPY | Cancellation because of completion of term |