JPH077220A - 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

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＺｎＳｅ系等のII−VI族化合物半導体レーザ
において、放熱特性を改善し、長時間動作を可能とす
る。またその製造の簡易化をはかって生産性の向上をは
かる。 【構成】 活性層がII−VI族化合物半導体材料より成る
半導体レーザの電流狭窄層を、熱伝導率が０．０１ｃａ
ｌ／ｃｍ・ｓ・℃以上の金属酸化物により構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザ特に少な
くとも活性層がII−VI族化合物半導体材料より成る半導
体レーザ及びその製造方法に係わる。
【０００２】
【従来の技術】ＺｎＳｅ系等のII−VI族化合物半導体材
料を用いる半導体レーザは、良好なｐ側のオーミックコ
ンタクトを得ることが難しく、従来コンタクト部での発
熱による電極劣化を招いたり、素子の温度上昇によって
長時間動作が困難となるなどの不都合を有する。
【０００３】一例としてＺｎＳｅ系の半導体レーザの構
成を、その製造工程を示す図４Ａ〜Ｄを参照して説明す
る。この場合、先ず図４Ａに示すように、ｎ型のＧａＡ
ｓ等より成る基板１の上に、ｎ型のＺｎＭｇＳＳｅ等よ
り成る第１のクラッド層２、ノンドープのＺｎＣｄＳｅ
等より成る活性層３、ｐ型のＺｎＭｇＳＳｅ等より成る
第２のクラッド層４、ｐ型ＺｎＳｅ等より成るバッファ
層５、更に例えばｐ型のＺｎＳｅ／ＺｎＴｅ超格子構造
のコンタクト層６を順次エピタキシャル成長させる。そ
してこのコンタクト層６の上にフォトレジスト１０を塗
布し、これを電流ストライプ通路を形成すべき領域の上
を覆うようにストライプ状にパターン露光、現像により
パターニングし、これをレジストマスクとして、化学的
エッチング等によりコンタクト層６をストライプ状にパ
ターニングする。このときコンタクト層６の両側のバッ
ファ層５の一部が除去されるまでそのエッチングを行
う。
【０００４】そしてこの上にポリイミド１１を全面的に
塗布した後、図４Ｂに示すように、等方性エッチング等
を施してコンタクト層６を露出させ、表面を平坦化す
る。次に図４Ｃに示すように、ポリイミド１１及びコン
タクト層６の上を覆って全面的にＰｄ／Ｐｔ／Ａｕ多層
膜等より成る電極８を真空蒸着等により形成する。９は
例えば予め基板１の裏面に塗布等により形成されるＩｎ
等より成る電極を示す。
【０００５】このようにして、ポリイミド１１によって
電流が阻止され、このポリイミド１１に挟まれた領域を
ストライプ状の電流通路とし、利得導波型の半導体レー
ザが構成される。
【０００６】このポリイミド１１はＺｎＳｅやｐ側の電
極との密着性に優れ、また比較的低温のプロセスでの成
膜が可能であり、他部の結晶性を損ねることがないとい
う利点を有する。
【０００７】ところが上述の利得導波型の半導体レーザ
では、コンタクト抵抗の大きい電極直下で最も注入電流
が集中することから、この電極付近で発生したジュール
熱によって電極部の劣化やレーザ素子全体の温度上昇が
避けられないという不都合を有する。
【０００８】これに対し、例えば素子の温度上昇を抑制
するためにｐ側の電極を下にして熱伝導率の極めて高い
ヒートシンクにマウントする方法が考えられるが、上述
したようにポリイミド１１がｐ側電極とクラッド層との
間の比較的大きい面積に設けられるため、熱を効果的に
排出できないという問題がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、特にＺｎＳ
ｅ系等のII−VI族化合物半導体レーザにおいて放熱特性
を改善し、長時間動作を可能とする。またその製造の簡
易化をはかって生産性の向上をはかる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、その一例の略
線的拡大断面図を図１に示すように、活性層がII−VI族
化合物半導体材料より成る半導体レーザの電流狭窄層
を、熱伝導率が０．０１ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・℃以上の金
属酸化物により構成する。
【００１１】また本発明は上述の構成において電流狭窄
層７と電極８との間にシリコン層を設ける構成とする。
更に本発明は、上述の構成において電流狭窄層７をｐ型
半導体層の上部に位置する構成とする。
【００１２】また本発明は、活性層４がII−VI族化合物
半導体材料より成る半導体レーザの電流狭窄層７を、電
流ストライプ通路上のレジストをマスクとして、熱伝導
率が０．０１ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・℃以上の金属酸化物に
より自己整合的に形成する。
【００１３】更にまた本発明は、上述の製造方法におい
て、電流狭窄層７の上にシリコン層１２を設ける。また
本発明は、上述の製造方法において、電流狭窄層７をｐ
型半導体層の上部に形成する。
【００１４】
【作用】II−VI族化合物半導体レーザを構成するにあた
って特にその電流狭窄層７の材料として、特に１００℃
での熱伝導率が０．０１ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・℃以上の熱
伝導率の良好な金属酸化物を用いることによって充分な
放熱特性が得られ、素子の長時間動作が可能となること
が本発明者の鋭意考察研究の結果判明した。
【００１５】また、このような金属酸化物より成る電流
狭窄層７と、この上の電極８との間にシリコン層を設け
ることによって、金属酸化物より成る電流狭窄層７と電
極８との密着性を改善し、剥れ等の発生を回避して信頼
性の高い半導体レーザを提供することができる。
【００１６】またこのような電流狭窄層７を、図２Ａ〜
Ｃにその一例の製造工程を示すように、電流ストライプ
通路上のレジスト１０をマスクとして自己整合的に形成
することによって、コンタクト層６との位置ずれを抑え
ると共に製造工程数の低減化、生産性の向上をはかるこ
とができる。
【００１７】
【実施例】以下本発明実施例を図面を参照して詳細に説
明する。この例においては、ＧａＡｓ基板上に、ＺｎＳ
ｅ系の化合物半導体レーザを構成する場合で、先ずその
製造方法の一例を図２Ａ〜Ｃを参照して詳細に説明す
る。
【００１８】図２Ａにおいて１は例えばｎ型のＧａＡｓ
より成る基板で、その裏面側には例えばｎ側電極として
Ｉｎ等より成る電極９が塗布されて成り、この後の結晶
成長過程で加熱溶融されて形成されて成る。そして基板
１の上に、ｎ型のＺｎＭｇＳＳｅ等より成る第１のクラ
ッド層２、ノンドープのＺｎＣｄＳｅ等より成る活性層
３、ｐ型のＺｎＭｇＳＳｅ等より成る第２のクラッド層
４、ｐ型ＺｎＳｅ等より成るバッファ層５、更に例えば
ｐ型のＺｎＳｅ／ＺｎＴｅ超格子構造とされたコンタク
ト層６を順次ＭＯＣＶＤ（有機金属による化学的気相成
長法）、ＭＢＥ（分子線エピタキシー法）等によりエピ
タキシャル成長させる。
【００１９】次にこのコンタクト層６の上にフォトレジ
スト１０を塗布し、これを電流ストライプ通路を形成す
べき領域を覆うようにストライプ状にパターン露光、現
像によりパターニングし、これをレジストマスクとし
て、化学的エッチング等によりコンタクト層６をストラ
イプ状にパターニングする。このときコンタクト層６の
両側のバッファ層５の一部が除去されるまでそのエッチ
ングを行う。
【００２０】次に図２Ｂに示すように、このレジスト１
０を残したままでこの上に１００℃での熱伝導率が０．
０１ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・℃以上の金属酸化物、例えば熱
伝導率が０．０７ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・℃（１００℃にお
ける値、以下の本明細書において熱伝導率は１００℃に
おける値を示す）のＡｌ2 Ｏ3 より成る電流狭窄層７を
真空蒸着等により全面的に被着する。
【００２１】そして図２Ｃに示すように、等方性エッチ
ング等を施してコンタクト層６を露出させ、表面を平坦
化した後、図１に示すように、この上に全面的にＰｄ／
Ｐｔ／Ａｕ多層膜等より成る電極８を真空蒸着等により
形成する。このようにして、上述の金属酸化物より成る
電流狭窄層７によって挟まれた領域をストライプ状の電
流通路とする利得導波型の半導体レーザが構成される。
【００２２】この場合フォトリソグラフィ工程が１回と
なり、コンタクト層６のパターニングと同時に電流狭窄
層７を自己整合的に形成することができて、コンタクト
層６と電流狭窄層７との位置ずれを抑制することができ
る。
【００２３】即ち従来ｐ型半導体層上の電流狭窄層とし
てポリイミドを用いる場合には、その製造工程を前述の
図４Ａ〜Ｃにおいて説明したように２回のフォトリソグ
ラフィを必要としたものであるが、上述したように本発
明によれば、フォトリソグラフィ工程を１回とすること
ができて、製造工程数の低減化をはかることができ、ひ
いては生産性の向上をはかることができる。
【００２４】また、図３に示すように、電流狭窄層７と
電極８との間に、シリコン層１２を設けることによっ
て、この部分の密着性を充分大とすることができる。こ
のシリコン層１２の形成方法は、例えば上述の図２Ｂの
工程において、金属酸化物より成る電流狭窄層７の蒸着
に続いて全面的に蒸着を行い、同様にレジスト除去によ
って自己整合的に形成することができる。シリコンはＡ
ｌ2 Ｏ3 等の金属酸化物に比し熱伝導率が高く、金属酸
化物のみを用いる場合に比し放熱特性が著しく劣化する
ことを回避できる。
【００２５】尚、電流狭窄層７の材料としては上述のＡ
ｌ2 Ｏ3 の他、熱伝導率が０．０１ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・
℃以上であれば良く、特に自己整合を可能とし、即ち真
空蒸着が可能な材料としては、熱伝導率がそれぞれ０．
０９ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・℃のＭｇＯ、０．５３ｃａｌ／
ｃｍ・ｓ・℃のＢｅＯ等の材料を用いることができる。
【００２６】また、ポリイミドの熱伝導率は０．０００
３〜０．０００５ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・℃、これより熱伝
導率の高い絶縁材料として例えばＳｉＯ2 があるが、そ
の熱伝導率は０．００５ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・℃であり、
これを上述のII−VI族化合物半導体より成る活性層を有
する半導体レーザの電流狭窄層として用いた場合は充分
な放熱特性が得られなかった。従って本発明において
は、熱伝導率が０．０１ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・℃以上の金
属酸化物を用いるものである。
【００２７】また更に本発明は、上述の実施例に限定さ
れることなく、本発明構成を逸脱しない範囲で種々の変
形変更が可能であることはいうまでもない。
【００２８】
【発明の効果】上述したように本発明によれば、ＺｎＳ
ｅ系等のII−VI族化合物半導体より成る半導体レーザに
おいてその放熱特性を改善し、長時間動作を可能とする
ことができる。
【００２９】またその製造にあたってリソグラフィ工程
を１回とすることができることから、製造工程数の低減
化をはかり、生産性の向上をはかることができる。
【００３０】更にまた、電流狭窄層と電極との間にシリ
コン層を設けることによって密着性を改善させ、より信
頼性の高い半導体レーザを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例の略線的拡大断面図である。
【図２】本発明実施例の製造工程図である。
【図３】本発明の他の実施例の略線的拡大断面図であ
る。
【図４】従来の半導体レーザの一例の製造工程図であ
る。
【符号の説明】
１ 基板 ２ 第１のクラッド層 ３ 活性層 ４ 第２のクラッド層 ５ バッファ層 ６ コンタクト層 ７ 電流狭窄層 ８ 電極 ９ 電極
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年４月２５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００３】一例としてＺｎＳｅ系の半導体レーザの構
成を、その製造工程を示す図４Ａ〜Ｃを参照して説明す
る。この場合、先ず図４Ａに示すように、ｎ型のＧａＡ
ｓ等より成る基板１の上に、ｎ型のＺｎＭｇＳＳｅ等よ
り成る第１のクラッド層２、ノンドープのＺｎＣｄＳｅ
等より成る活性層３、ｐ型のＺｎＭｇＳＳｅ等より成る
第２のクラッド層４、ｐ型ＺｎＳｅ等より成るバッファ
層５、更に例えばｐ型のＺｎＳｅ／ＺｎＴｅ超格子構造
のコンタクト層６を順次エピタキシャル成長させる。そ
してこのコンタクト層６の上にフォトレジスト１０を塗
布し、これを電流ストライプ通路を形成すべき領域の上
を覆うようにストライプ状にパターン露光、現像により
パターニングし、これをレジストマスクとして、化学的
エッチング等によりコンタクト層６をストライプ状にパ
ターニングする。このときコンタクト層６の両側のバッ
ファ層５の一部が除去されるまでそのエッチングを行
う。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００４】そしてフォトレジストを除去してからこの
上にポリイミド１１を全面的に塗布した後、図４Ｂに示
すように、適当なフォトリソグラフィ技術によってコン
タクト層６のみを露出させる。次に図４Ｃに示すよう
に、ポリイミド１１及びコンタクト層６の上を覆って全
面的にＰｄ／Ｐｔ／Ａｕ多層膜等より成る電極８を真空
蒸着等により形成する。９は例えば予め基板１の裏面に
塗布等により形成されるＩｎ等より成る電極を示す。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２１】そして図２Ｃに示すように、レジストとそ
の上のＡｌ2 Ｏ3 を除去してコンタクト層６を露出させ
た後、図１に示すように、この上に全面的にＰｄ／Ｐｔ
／Ａｕ多層膜等より成る電極８を真空蒸着等により形成
する。このようにして、上述の金属酸化物より成る電流
狭窄層７によって挟まれた領域をストライプ状の電流通
路とする利得導波型の半導体レーザが構成される。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 活性層がII−VI族化合物半導体材料より
    成る半導体レーザの電流狭窄層が、熱伝導率が０．０１
    ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・℃以上の金属酸化物により形成され
    て成ることを特徴とする半導体レーザ。
  2. 【請求項２】 上記電流狭窄層と電極との間にシリコン
    層が設けられて成ることを特徴とする上記請求項１に記
    載の半導体レーザ。
  3. 【請求項３】 上記電流狭窄層がｐ型半導体層の上部に
    設けられて成ることを特徴とする上記請求項１又は２に
    記載の半導体レーザ。
  4. 【請求項４】 活性層がII−VI族化合物半導体材料より
    成る半導体レーザの電流狭窄層を、電流ストライプ通路
    上のレジストをマスクとして、熱伝導率が０．０１ｃａ
    ｌ／ｃｍ・ｓ・℃以上の金属酸化物により自己整合的に
    形成することを特徴とする半導体レーザの製造方法。
  5. 【請求項５】 上記電流狭窄層の上にシリコン層を形成
    することを特徴とする上記請求項４に記載の半導体レー
    ザの製造方法。
  6. 【請求項６】 上記電流狭窄層をｐ型半導体層上に形成
    することを特徴とする上記請求項４又は５に記載の半導
    体レーザの製造方法。
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