JPH0786698A - Etching method and manufacture of semiconductor laser based on the etching method - Google Patents

Etching method and manufacture of semiconductor laser based on the etching method

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JPH0786698A
JPH0786698A JP16927294A JP16927294A JPH0786698A JP H0786698 A JPH0786698 A JP H0786698A JP 16927294 A JP16927294 A JP 16927294A JP 16927294 A JP16927294 A JP 16927294A JP H0786698 A JPH0786698 A JP H0786698A
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Abstract

PURPOSE:To manufacture a semiconductor laser which is low in a threshold current and stable in horizontal mode by holding back the expansion of the bottom of a ridge. CONSTITUTION:A n-type clad layer 106, an active layer 107, a first p-type clad layer 108, an etching stop layer 105 and a second p-type clad layer 104 makes an epitaxial growth one after another on an n-type semiconductor substrate 101. A ridge is formed with a mask 102 formed in the shape of stripes. During the formation of the ridge, the substrate is etched with a diffusion rate controllable etching solution on the way to the second p-type clad layer 104 as a first stage. As a second stage, the etching stop layer 105 is etched with a selectable etching solution. This construction makes it possible to inhibit the expansion of the bottom of the ridge, and to fix the depth of the etching and manufacture a semiconductor laser which is lower in a threshold current and stable in horizontal mode.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体層のエッチング
方法及びそれを用いた半導体レーザの製造方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for etching a semiconductor layer and a method for manufacturing a semiconductor laser using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】AlGaInP/GaAs系赤色発光装
置の発光波長は、6μm帯にある。このことから、Al
GaInP/GaAs系赤色発光装置は、バーコードリ
ーダ、レーザビームプリンタ、光ディスク、ディスプレ
イ等の光源として盛んに開発が進められている。従来こ
の種の発光装置は、電子情報通信学会OQE91−24
に示されるような構成が一般的であった。以下に従来の
赤色半導体レーザの製造方法の第一の従来例について説
明する。
2. Description of the Related Art The emission wavelength of an AlGaInP / GaAs red light emitting device is in the 6 μm band. From this, Al
The GaInP / GaAs-based red light emitting device is being actively developed as a light source for a bar code reader, a laser beam printer, an optical disk, a display and the like. Conventionally, this type of light emitting device has been used in the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers OQE91-24
The configuration as shown in (1) was common. A first conventional example of a conventional method for manufacturing a red semiconductor laser will be described below.

【0003】図8を参照しながら、従来の赤色半導体レ
ーザの製造工程を説明する。まず、有機金属気相成長法
を用いて、GaAsからなるn型半導体基板801上に
AlGaInPからなるn型クラッド層802、GaI
nPバルクまたは量子井戸からなる活性層803、Al
GaInPからなる第一のp型クラッド層804、Ga
InP単一量子井戸からなるエッチング停止層805、
AlGaInPからなる第二のp型クラッド層806を
順次エピタキシャル成長する。GaInPからなる抵抗
低減層やGaAsからなるキャップ層などの形成が追加
されることが多いが、ここでは説明を省略する。
A manufacturing process of a conventional red semiconductor laser will be described with reference to FIG. First, the n-type cladding layer 802 made of AlGaInP and GaI are formed on the n-type semiconductor substrate 801 made of GaAs by using the metal organic chemical vapor deposition method.
nP bulk or quantum well active layer 803, Al
First p-type cladding layer 804 made of GaInP, Ga
An etch stop layer 805 consisting of an InP single quantum well,
A second p-type cladding layer 806 made of AlGaInP is sequentially epitaxially grown. Although a resistance reduction layer made of GaInP and a cap layer made of GaAs are often added, the description thereof is omitted here.

【0004】次に、酸化ケイ素膜を第二のp型クラッド
層806上に堆積した後、酸化ケイ素膜をストライプ状
にパターン化することによりマスク807を形成する
(図8(a))。次に、硫酸系のエッチング液を用いて
前記第二のp型クラッド層806をエッチングすること
により、リッジ808を形成する(図8(b))。この
とき、前記エッチング停止層805は前記第二のp型ク
ラッド層806よりも、硫酸系エッチング液に対するエ
ッチングレートが約10分の1と遅いことを利用する。
その後、前記マスク807を利用しn型埋め込み層80
9を選択成長する(図8(c))。前記マスク807を
除去した後、p型埋め込み層810を成長する。最後
に、Au―Ge/Niからなる第一の電極811、Cr
/Au/Pt/Auからなる第二の電極812を形成す
る(図8(d))。
Next, after depositing a silicon oxide film on the second p-type cladding layer 806, the mask 807 is formed by patterning the silicon oxide film into stripes (FIG. 8A). Next, the ridge 808 is formed by etching the second p-type cladding layer 806 with a sulfuric acid-based etching solution (FIG. 8B). At this time, the etching stop layer 805 takes advantage of the fact that the etching rate with respect to the sulfuric acid-based etching solution is about one-tenth that of the second p-type cladding layer 806.
Then, the n-type buried layer 80 is formed using the mask 807.
9 is selectively grown (FIG. 8C). After removing the mask 807, a p-type buried layer 810 is grown. Finally, the first electrode 811 made of Au-Ge / Ni, Cr
A second electrode 812 made of / Au / Pt / Au is formed (FIG. 8D).

【0005】以上の工程の結果得られる構成では、実効
屈折率が前記活性層803のうち前記リッジ808が形
成されていない部分の下部の方が、前記リッジ808が
形成された部分の下部よりも低くなるため、横モードが
閉じ込められる。
In the structure obtained as a result of the above steps, the lower portion of the active layer 803 where the ridge 808 is not formed is lower than the lower portion of the active layer 803 where the ridge 808 is formed. Since it becomes low, the transverse mode is confined.

【0006】続いて第二の従来例について説明する。A
lGaInP/GaAs系を用いてさらに短波長化を行
う場合、この系特有のオーダリングが問題となってく
る。オーダリングが生じるとエネルギーギャップが小さ
くなり短波長化が困難となる。ところが、表面が(10
0)面ではなく、(100)面から数度だけ[011]
方向に傾斜した基板を用いると、オーダリングを防ぐこ
とが可能となる。通常の(100)基板の上面(主
面)、すなわち、(100)面は、[011]方向に平
行な直線を含む面である。なお、[0−1−1]方向
は、[011]方向の反対方向であるので、[0−1−
1]方向に平行な直線も(100)面に含まれる。本明
細書において、「(100)面から[011]方向に傾
斜した基板」とは、基板の上面の法線が、[100]方
向に向いておらず、該法線が[100]方向から[01
1]方向叉は[0−1−1]方向へ所定の角度だけ回転
している基板のことをいう。また、上記法線と[10
0]方向とのなす角度を「オフ角度」と呼ぶこととし、
オフ角度が0度でない基板を「傾斜基板」とする。
Next, a second conventional example will be described. A
When the wavelength is further shortened by using the 1GaInP / GaAs system, the ordering peculiar to this system becomes a problem. When ordering occurs, the energy gap becomes small and it becomes difficult to shorten the wavelength. However, the surface is (10
Only a few degrees from the (100) plane, not the 0) plane [011]
When a substrate inclined in the direction is used, ordering can be prevented. The upper surface (main surface) of a normal (100) substrate, that is, the (100) surface is a surface including a straight line parallel to the [011] direction. Since the [0-1-1] direction is opposite to the [011] direction, [0-1-
A straight line parallel to the [1] direction is also included in the (100) plane. In the present specification, “a substrate tilted from the (100) plane in the [011] direction” means that the normal line of the upper surface of the substrate is not oriented in the [100] direction and the normal line is from the [100] direction. [01
It means a substrate which is rotated by a predetermined angle in the [1] direction or the [0-1-1] direction. In addition, the above normal and [10
The angle formed with the [0] direction is called an "off angle",
A substrate whose off-angle is not 0 degree is referred to as an “inclined substrate”.

【0007】このような基板を用いると発光波長を短く
し、さらに、より高いキャリア濃度を実現することがで
きる。その結果、波長640nmの赤色半導体レーザを
作製することができる。用いる基板が異なる点を除け
ば、第二の従来例の各製造工程は、第一の従来例の各製
造工程と同様である。
When such a substrate is used, the emission wavelength can be shortened and a higher carrier concentration can be realized. As a result, a red semiconductor laser with a wavelength of 640 nm can be manufactured. Each manufacturing process of the second conventional example is the same as each manufacturing process of the first conventional example except that the substrate used is different.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】図9(a)及び(b)
は、従来の方法で製造した赤色半導体レーザのリッジ部
の詳細図である。図9(a)は通常のn型(100)基
板901を用いた場合、図9(b)はn型傾斜基板90
9を用いた場合を示している。図9(a)及び(b)
は、それぞれ、n型半導体基板901叉は909上に、
AlGaInPからなるn型クラッド層903、活性層
904、AlGaInPからなる第一のp型クラッド層
905、GaInP単一量子井戸からなるエッチング停
止層906、AlGaInPからなる第二のp型クラッ
ド層907を形成した後、マスク908叉は906を用
いて第二のp型クラッド層907をエッチングした状態
を示している。
Problems to be Solved by the Invention FIGS. 9 (a) and 9 (b)
FIG. 4 is a detailed view of a ridge portion of a red semiconductor laser manufactured by a conventional method. 9A shows a case where a normal n-type (100) substrate 901 is used, and FIG. 9B shows an n-type tilted substrate 90.
The case where 9 is used is shown. 9 (a) and 9 (b)
Respectively on the n-type semiconductor substrate 901 or 909,
An n-type clad layer 903 made of AlGaInP, an active layer 904, a first p-type clad layer 905 made of AlGaInP, an etching stop layer 906 made of a GaInP single quantum well, and a second p-type clad layer 907 made of AlGaInP are formed. After that, the second p-type cladding layer 907 is etched using the mask 908 or 906.

【0009】図9(a)に示されるように、リッジ90
2の形成時に硫酸系エッチング液を用いると、リッジ9
02の底部が広がり、その結果しきい値電流が増加し、
横モードが不安定になる。特に、傾斜基板を使用する
と、図9(b)に示されるように、リッジ910の底部
の図中右側の側面の傾斜が緩やかとなり、リッジ910
の底部は図中右側に顕著に広がる。その結果、リッジ9
10に非対称性が生じ、横モードの不安定性はさらに増
大する。なお、基板表面の法線が[0−1−1]方向に
回転している場合は、リッジ910の底部は[0−1−
1]方向に広がるが、基板表面の法線が[011]方向
に回転している場合は、[011]方向に広がる。
As shown in FIG. 9A, a ridge 90 is formed.
If a sulfuric acid-based etching solution is used when forming
02 bottom widens, resulting in an increase in threshold current,
Transverse mode becomes unstable. In particular, when a tilted substrate is used, as shown in FIG. 9B, the side surface on the right side of the bottom of the ridge 910 in the figure becomes gentle, so that the ridge 910 is not inclined.
The bottom of the figure spreads out to the right in the figure. As a result, ridge 9
Asymmetry occurs in 10 and transverse mode instability is further increased. In addition, when the normal line of the substrate surface is rotating in the [0-1-1] direction, the bottom of the ridge 910 is [0-1-
1] direction, but when the normal to the substrate surface is rotating in the [011] direction, it spreads in the [011] direction.

【0010】従来技術の持つ他の問題点は、前記エッチ
ング停止層906が薄いためエッチング停止時間が短い
という問題、さらにエッチング終了の判断が困難という
問題である。前記エッチング停止層906には、選択性
を確保するため前記第二のpクラッド層907とは十分
に組成の異なったGaInPを用いている。この場合発
光を吸収しないよう活性層よりも薄い量子井戸層である
ことが要求される。従って材料の選択比が十分であって
も実際のエッチング停止時間は非常に短くなる。また、
エッチング停止層が露出したときの干渉色の変化が非常
に少ないので、エッチング終了の判断が困難である。
Another problem of the prior art is that the etching stop layer 906 is thin and thus the etching stop time is short, and it is difficult to judge the end of etching. The etching stop layer 906 is made of GaInP having a composition sufficiently different from that of the second p-clad layer 907 in order to secure selectivity. In this case, the quantum well layer is required to be thinner than the active layer so as not to absorb light emission. Therefore, the actual etching stop time becomes very short even if the material selection ratio is sufficient. Also,
Since the change in interference color when the etching stopper layer is exposed is very small, it is difficult to judge the end of etching.

【0011】本発明は上記課題を解決するために成され
たものであり、その目的とするとところは、リッジ底部
の広がりが低減されるエッチング方法および半導体レー
ザの製造方法を提供することである。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide an etching method and a semiconductor laser manufacturing method in which the spread of the ridge bottom is reduced.

【0012】本発明の他の目的は、傾斜基板が使用され
た場合において、リッジ底部の対称性が維持されるエッ
チング方法および半導体レーザの製造方法を提供するこ
とである。
Another object of the present invention is to provide an etching method and a semiconductor laser manufacturing method in which the symmetry of the bottom of the ridge is maintained when an inclined substrate is used.

【0013】本発明の更に他の目的は、エッチング停止
時間が十分長く、エッチング停止の判断が容易であるよ
うなエッチング方法および半導体レーザの製造方法を提
供することである。
Still another object of the present invention is to provide an etching method and a semiconductor laser manufacturing method in which the etching stop time is sufficiently long and the judgment of the etching stop is easy.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明のエッチング方法
は、第1の半導体層と該第1の半導体層の上面に接触す
る第2の半導体層と含む多層構造を、半導体基板上にエ
ピタキシャル成長させる工程と、該多層構造上にマスク
を形成する工程と、拡散律速型の第1のエッチング液を
用いて、該第2の半導体層の一部を選択的にエッチング
する第1エッチング工程と、該第1の半導体層よりも該
第2の半導体層を優先的にエッチングする第2のエッチ
ング液を用いて、該第2の半導体層を該第1の半導体層
の該上面に至るまでエッチングする第2エッチング工程
と、を包含しており、そのことにより上記目的が達成さ
れる。
According to the etching method of the present invention, a multilayer structure including a first semiconductor layer and a second semiconductor layer in contact with the upper surface of the first semiconductor layer is epitaxially grown on a semiconductor substrate. A step of forming a mask on the multilayer structure, a first etching step of selectively etching a part of the second semiconductor layer using a diffusion-controlled first etching solution, A second etching solution that preferentially etches the second semiconductor layer over the first semiconductor layer is used to etch the second semiconductor layer up to the upper surface of the first semiconductor layer. 2 etching steps are included, whereby the above object is achieved.

【0015】前記半導体基板として、表面が(100)
面から傾斜した傾斜基板を用いてもよい。
The surface of the semiconductor substrate is (100)
A tilted substrate tilted from the plane may be used.

【0016】本発明の半導体レーザの製造方法は、第1
導電型クラッド層、活性層、第1の第2導電型クラッド
層、エッチング停止層、及び第2の第2導電型クラッド
層をこの順序で半導体基板上にエピタキシャル成長する
工程と、該第2の第2導電型クラッド層上にマスクを形
成する工程と、拡散律速型の第1のエッチング液を用い
て、該第2の第2導電型クラッド層の一部を選択的にエ
ッチングする第1エッチング工程と、該エッチング停止
層よりも該第2の第2導電型クラッド層を優先的にエッ
チングする第2のエッチング液を用いて、該第2の第2
導電型クラッド層を該エッチング停止層の上面に至るま
でエッチングする第2エッチング工程と、とを包含して
おり、そのことにより上記目的が達成される。
A method of manufacturing a semiconductor laser according to the present invention is a first method.
A step of epitaxially growing a conductivity type clad layer, an active layer, a first second conductivity type clad layer, an etching stop layer, and a second second conductivity type clad layer in this order on a semiconductor substrate; A step of forming a mask on the second conductivity type clad layer, and a first etching step of selectively etching a part of the second second conductivity type clad layer using a diffusion-controlled first etching solution And using the second etching solution that preferentially etches the second second-conductivity-type cladding layer over the etching stopper layer,
A second etching step of etching the conductive clad layer to reach the upper surface of the etching stop layer is included, whereby the above object is achieved.

【0017】前記半導体基板として、表面が(100)
面から[011]方向に傾斜した傾斜基板を用いてもよ
い。
The semiconductor substrate has a surface of (100)
A tilted substrate tilted in the [011] direction from the plane may be used.

【0018】ある実施態様では、[011]方向に垂直
な方向に沿ったストライプ状の第1のマスクを前記第2
の第2導電型クラッド層上に形成する工程と、該第1の
マスク上に該第1のマスクの2本の長辺のうち[01
1]方向側叉は[0−1−1]方向側の一辺を覆う第2
のマスクを、該第2の第2導電型クラッド層上に形成す
る工程と、を更に備えており、前記第1エッチング工程
は、該第1及び第2のマスクを用いて該第2の第2導電
型クラッド層の一部を選択的にエッチングする工程であ
り、前記第2エッチング工程は、該第2のマスクを除去
した後、該第1のマスクを用いて、該第2の第2導電型
クラッド層を該エッチング停止層の表面に至るまでエッ
チングする工程である。
In one embodiment, the stripe-shaped first mask along the direction perpendicular to the [011] direction is used as the second mask.
On the second conductive type clad layer, and [01]
A second side covering the side of the [1] direction or one side of the [0-1-1] direction
Forming a mask on the second second-conductivity-type cladding layer, and the first etching step uses the first and second masks to remove the second mask. In the second etching step, the second mask is removed and then the second mask is used to selectively etch a part of the second conductivity type cladding layer. This is a step of etching the conductive clad layer to the surface of the etching stopper layer.

【0019】ある実施態様では、前記第1エッチング工
程及び第2エッチング工程の少なくとも何れかの工程に
おいて、前記半導体基板の表面に平行な方向に前記第1
エッチング液または第2エッチング液の流れをつくる工
程を包含する。
In one embodiment, in at least one of the first etching step and the second etching step, the first etching step is performed in a direction parallel to the surface of the semiconductor substrate.
The step of forming a flow of the etching liquid or the second etching liquid is included.

【0020】ある実施態様では、前記第1エッチング工
程及び第2エッチング工程の少なくとも何れかの工程に
おいて、前記半導体基板に対して斜め方向から光を照射
し、前記マスクによって影となる部分を形成する工程を
包含する。
In one embodiment, in at least one of the first etching step and the second etching step, the semiconductor substrate is irradiated with light from an oblique direction to form a shadowed portion by the mask. Including steps.

【0021】ある実施態様では、前記エッチング停止層
として多重量子井戸層を成長する工程と、該エッチング
停止層の干渉色の変化をに基づいて、エッチング終了時
点を決める工程と、を包含する。
In one embodiment, a step of growing a multiple quantum well layer as the etching stop layer and a step of determining an etching end point based on a change in interference color of the etching stop layer are included.

【0022】[0022]

【作用】本発明によるエッチング方法では、拡散律速型
の第1のエッチング液を用いて、第1の半導体層の上面
に接触する第2の半導体層の一部を選択的にエッチング
する。第1エッチング液が拡散律速型であることによ
り、第2の半導体層のエッチングされた部分には、相対
的に深くエッチングされた窪みが形成される。この窪み
は、第2の半導体層のエッチングされない部分に隣接し
た領域に形成される。第2の半導体層のエッチングされ
ない部分に隣接した領域には、第1エッチング液のエッ
チャントが相対的に多く供給される。これは、第2の半
導体層のエッチングされない部分において、第1エッチ
ング液のエッチャントが消費されないためである。表面
反応律速型のエッチング液を用いた場合、上記窪みは形
成されない。
In the etching method according to the present invention, a part of the second semiconductor layer which is in contact with the upper surface of the first semiconductor layer is selectively etched by using the diffusion-controlled first etching solution. Since the first etchant is diffusion-controlled, a relatively deeply etched recess is formed in the etched portion of the second semiconductor layer. The depression is formed in a region adjacent to the non-etched portion of the second semiconductor layer. A relatively large amount of the etchant of the first etching liquid is supplied to the region adjacent to the non-etched portion of the second semiconductor layer. This is because the etchant of the first etching liquid is not consumed in the non-etched portion of the second semiconductor layer. When the surface reaction rate-controlling etching solution is used, the above-mentioned depression is not formed.

【0023】第2の半導体層のエッチングされない部分
に隣接した領域に窪みを形成した後、第2の半導体層に
対する第2のエッチングを行う。この第2のエッチング
は、第1の半導体層よりも第2の半導体層を優先的にエ
ッチングする第2のエッチング液を用いて行う。第1の
半導体層よりも第2の半導体層を優先的にエッチングす
るとは、第1の半導体層に対する第2の半導体層のエッ
チング選択比が大きいことを意味する。第2のエッチン
グの結果、第2の半導体層から底部の広がりが抑制され
た部分が形成され、第1の半導体層上に残される。
After forming a recess in a region adjacent to the unetched portion of the second semiconductor layer, a second etching is performed on the second semiconductor layer. This second etching is performed using a second etching solution that preferentially etches the second semiconductor layer over the first semiconductor layer. The preferential etching of the second semiconductor layer over the first semiconductor layer means that the etching selection ratio of the second semiconductor layer to the first semiconductor layer is large. As a result of the second etching, a portion in which the spread of the bottom portion is suppressed is formed from the second semiconductor layer and is left on the first semiconductor layer.

【0024】本発明による半導体レーザの製造方法は、
第1導電型クラッド層、活性層、第1の第2導電型クラ
ッド層、エッチング停止層、及び第2の第2導電型クラ
ッド層をこの順序で半導体基板上にエピタキシャル成長
した後、第2の第2導電型クラッド層上にマスクを形成
する。その後、上記エッチング方法を実行する。その結
果、エッチング停止層上に、マスクで形状の規定された
第2の第2導電型クラッド層が得られる。上述した作用
と同様の作用により、第2の第2導電型クラッド層の底
部の横方向への広がりは抑制される。上記エッチングに
よりパターニングされた第2の第2導電型クラッド層
と、エッチングされていない第1の第2導電型クラッド
層とによって、リッジ部を有する第2導電型クラッド層
が構成される。リッジ部の底部が横方向に広がらないた
め、リッジ部の底部が横方向に広がらることから生じる
従来技術の問題が解決される。リッジ部の底部が横方向
に広がらないため、傾斜基板を用いた場合でもリッジの
対称性がほとんど壊れない。
A method of manufacturing a semiconductor laser according to the present invention is
After epitaxially growing the first conductivity type clad layer, the active layer, the first second conductivity type clad layer, the etching stopper layer, and the second second conductivity type clad layer in this order on the semiconductor substrate, the second conductivity type clad layer is formed. A mask is formed on the second conductivity type clad layer. Then, the above etching method is performed. As a result, a second second-conductivity-type cladding layer whose shape is defined by a mask is obtained on the etching stopper layer. Due to the same action as that described above, the lateral spread of the bottom of the second second-conductivity-type cladding layer is suppressed. The second second-conductivity-type cladding layer patterned by the etching and the unetched first second-conductivity-type cladding layer constitute a second-conductivity-type cladding layer having a ridge portion. Since the bottom of the ridge does not spread laterally, the problems of the prior art resulting from the lateral spread of the bottom of the ridge are solved. Since the bottom of the ridge does not spread laterally, the ridge symmetry is hardly broken even when an inclined substrate is used.

【0025】[011]方向に垂直な方向に沿ったスト
ライプ状の第1のマスクを第2の第2導電型クラッド層
上に形成すれば、[011]方向に垂直な方向に沿った
リッジを有する第2導電型クラッド層が得られる。第1
のマスクの2本の長辺のうち[011]方向側に位置す
る一辺を覆う第2のマスクを第2の第2導電型クラッド
層上に形成した後、第1及び第2のマスクを用いて該第
2の第2導電型クラッド層の一部を選択的にエッチング
すれば、第2のマスクからみて[0−1−1]方向側に
選択的に窪みを形成することができる。こうして、リッ
ジの傾斜がより緩やかな方の側壁のエッチング量を他方
の側のエッチング量よりも多くすることができ、リッジ
の非対称性を抑えることができる。
By forming a stripe-shaped first mask along the direction perpendicular to the [011] direction on the second second-conductivity-type cladding layer, a ridge along the direction perpendicular to the [011] direction is formed. A second conductivity type cladding layer having the same is obtained. First
Forming a second mask covering one of the two long sides located on the [011] direction side of the mask on the second second-conductivity-type cladding layer, and then using the first and second masks. By selectively etching a part of the second second-conductivity-type cladding layer, a recess can be selectively formed on the [0-1-1] direction side as viewed from the second mask. In this way, the etching amount of the side wall where the ridge has a gentler slope can be made larger than the etching amount of the other side, and the asymmetry of the ridge can be suppressed.

【0026】リッジを横切るエッチング液の流れをつく
ると、流れに対して下流のリッジ側壁部分ではリッジ自
身によって生じる渦によってエッチング液が留まり、上
流では常に新しいエッチング液が供給される。これによ
り傾斜基板を用いた場合のリッジの対称性が向上する。
When a flow of the etching solution is created across the ridge, the etching solution is retained by the vortex generated by the ridge itself on the ridge side wall portion downstream of the flow, and fresh etching solution is always supplied upstream. This improves the symmetry of the ridge when the inclined substrate is used.

【0027】材料およびエッチング液に依存するある特
定の波長の光を照射することによりエッチング速度を低
下させることができる。こうして、基板上の特定の部分
のみのエッチング量を減少させれば、傾斜基板を用いた
場合のリッジの対称性が向上する。
The etching rate can be reduced by irradiating light with a specific wavelength depending on the material and the etching solution. Thus, reducing the etching amount of only a specific portion on the substrate improves the symmetry of the ridge when the inclined substrate is used.

【0028】エッチング停止層に多重量子井戸構造を導
入すれば、エッチングによる表面近傍での組成および屈
折率の変化による干渉色の変化に基づいて、エッチング
停止の判断を容易にすることができる。多重量子井戸構
造によれば、エッチング停止層の合計の膜厚を厚くする
ことができる。
If a multiple quantum well structure is introduced into the etching stop layer, it is possible to easily judge the etching stop based on the change of the interference color due to the change of the composition and the refractive index in the vicinity of the surface due to the etching. According to the multiple quantum well structure, the total film thickness of the etching stopper layer can be increased.

【0029】[0029]

【実施例】図1(a)及び(b)は、本発明による、赤
色半導体レーザのリッジ形成時の製造工程を示す断面図
である。はじめにn型GaAs半導体基板101上にn
型(Al0.6Ga0.4)0.5In0.5P(1μm)からなる
n型クラッド層106、Ga0.5In0.5P(100オンク゛ストロ
ーム)/(Al0.6Ga0.4)In0.5P(40オンク゛ストローム)の
多重量子井戸からなる活性層107、p型(Al0.6G
a0.4)In0.5P(0.25μm)からなる第1のp型クラ
ッド層108、p型Ga0.5In0.5P(60オンク゛ストローム)
からなるエッチング停止層105、p型(Al0.6Ga
0.4)In0.5P(0.9μm)からなる第2のp型クラッ
ド層104を順次エピタキシャル成長する。
1 (a) and 1 (b) are sectional views showing a manufacturing process for forming a ridge of a red semiconductor laser according to the present invention. First, n on the n-type GaAs semiconductor substrate 101.
-Type (Al0.6Ga0.4) 0.5In0.5P (1 μm) n-type cladding layer 106, multiple quantum of Ga0.5In0.5P (100 angstrom) / (Al0.6Ga0.4) In0.5P (40 angstrom) Active layer 107 consisting of wells, p-type (Al0.6G
a0.4) In0.5P (0.25 μm) first p-type cladding layer 108, p-type Ga0.5In0.5P (60 Å)
Etching stop layer 105 made of p-type (Al0.6Ga
0.4) A second p-type cladding layer 104 made of In0.5P (0.9 μm) is sequentially epitaxially grown.

【0030】続いてストライプ状のマスク102を形成
する。これは例えば酸化ケイ素膜からなるが窒化ケイ素
膜でもかまわない。次に、エッチングを行うことにより
前記マスク102を用いてリッジ903を形成する。こ
の際、第1段階としてエッチング反応が生じるときに拡
散現象がその反応を律速する拡散律速性の第1のエッチ
ング液を用いて、第2のp型クラッド層104の途中ま
でエッチングする。第1のエッチング液として、酢酸と
塩酸と過酸化水素を36対3対1の割合で混合した液を
用いた。第1のエッチング液としては、他に、ブロム
(Br)とメタノール(CH3OH)とを1:100の
割合で混合した液を用いても良い。ここでは前記第2の
p型クラッド層4の厚さ0.9μmに対して約0.5μmエッ
チングした。次に第2段階として、AlGaInPとG
aInPとに対して選択性を持つ硫酸からなる第2のエ
ッチング液を用いてエッチングを行う。このエッチング
はエッチング停止層105に達した時点で終了する。
Then, a stripe-shaped mask 102 is formed. This is made of, for example, a silicon oxide film, but a silicon nitride film may be used. Then, etching is performed to form a ridge 903 using the mask 102. At this time, as a first step, the second p-type cladding layer 104 is etched halfway by using the first diffusion-controlling etching liquid whose diffusion phenomenon controls the reaction when the etching reaction occurs. As the first etching liquid, a liquid in which acetic acid, hydrochloric acid, and hydrogen peroxide were mixed at a ratio of 36: 3: 1 was used. Alternatively, as the first etching liquid, a liquid obtained by mixing bromine (Br) and methanol (CH 3 OH) at a ratio of 1: 100 may be used. Here, the thickness of the second p-type cladding layer 4 was 0.9 μm, and etching was performed by about 0.5 μm. Next, as a second step, AlGaInP and G
Etching is carried out using a second etching solution composed of sulfuric acid having selectivity for aInP. This etching ends when it reaches the etching stop layer 105.

【0031】上記の方法によって得られたリッジの形状
と第1のエッチング液によるエッチング量との関係を図
2に示す。図2において、縦軸はリッジ201の側壁の
傾斜の度合を示しており、hは挿入図に示されるように
リッジ201の高さを表している。また、cはリッジ2
01底部での広がり幅を表している。なお、このリッジ
形状はエッチング停止層までエッチングされた図1
(b)の状態を示している。横軸は上記第1のエッチン
グ液を用いた第1段階のエッチング量を示しており、例
えばGaAs半導体基板(オフ角度0゜)の場合、第1
段階のエッチング量が0μm、すなわち全てのエッチン
グを第2のエッチング液を用いて行った場合、c/hが
1.0となる。それに対して第1段階のエッチング量を0.5
μmとした場合、c/hが約0.7となる。これは丁度
(111)面が側壁の表面に現れていることを示してい
る。一方、表面が(100)面から[011]方向に傾
斜した半導体傾斜基板(オフ角度10゜)を用いた場
合、リッジ902の[0−1−1]方向の側面の傾斜の
度合は図に示されるとおりであり、第1段階のエッチン
グを行わない場合c/hは2.0と大きな値をとる。それ
に対して第1段階のエッチングを0.5μm行うと、c/
hは1.0となり対称性はかなり改善された。これらの効
果は、拡散律速性のエッチング液を用いたことによるリ
ッジ201底部での窪みが広がりを抑制するために得ら
れるものである。その結果改善された特性について以下
に説明する。
FIG. 2 shows the relationship between the shape of the ridge obtained by the above method and the etching amount of the first etching liquid. In FIG. 2, the vertical axis represents the degree of inclination of the side wall of the ridge 201, and h represents the height of the ridge 201 as shown in the inset. Also, c is ridge 2
01 represents the spread width at the bottom. It should be noted that this ridge shape is etched to the etching stop layer in FIG.
The state of (b) is shown. The horizontal axis represents the etching amount of the first step using the first etching solution, and for example, in the case of a GaAs semiconductor substrate (off angle 0 °),
When the etching amount in the step is 0 μm, that is, when all etching is performed using the second etching solution, c / h is
It becomes 1.0. On the other hand, the etching amount of the first step is 0.5
When it is set to μm, c / h is about 0.7. This indicates that just the (111) plane appears on the surface of the side wall. On the other hand, when a semiconductor tilted substrate whose surface is tilted in the [011] direction from the (100) plane (off angle 10 °) is used, the degree of tilt of the side surface of the ridge 902 in the [0-1-1] direction is shown in the figure. As shown, c / h takes a large value of 2.0 when the first-stage etching is not performed. On the other hand, when the first-stage etching is performed by 0.5 μm, c /
The h was 1.0, and the symmetry was considerably improved. These effects are obtained because the depression at the bottom of the ridge 201 is suppressed from expanding due to the use of the diffusion-controlling etchant. The characteristics improved as a result will be described below.

【0032】図3はGaAs半導体傾斜基板を用いた場
合の従来例と実施例の赤色半導体レーザの電流対光出力
特性図である。このようにしきい値電流が低減した。従
来、横モードの不安定性によって生じていたキンクが、
横モードが安定したことで瞬時光学損傷(COD)が発
生するまで検出されなかった。なお、伝導型については
極性が反転してもよいことは言うまでもない。
FIG. 3 is a current vs. light output characteristic diagram of the red semiconductor lasers of the conventional example and the example when the GaAs semiconductor tilted substrate is used. Thus, the threshold current was reduced. Traditionally, the kink that was caused by the instability of the transverse mode,
The transverse mode was stable and was not detected until instantaneous optical damage (COD) occurred. Needless to say, the conductivity type may be reversed in polarity.

【0033】本発明の実施例と従来例について、他の特
性を評価した。評価した特性は、ファーフィールドパタ
ーン(FFP)の温度依存性、フォトルミネッセンス
(PL)強度の基板オフ角度依存性、及び、半導体レー
ザの素子寿命である。
Other characteristics of the example of the present invention and the conventional example were evaluated. The characteristics evaluated are the temperature dependence of the far field pattern (FFP), the substrate off angle dependence of the photoluminescence (PL) intensity, and the device life of the semiconductor laser.

【0034】以下、図面を参照しながら、評価結果を説
明する。図10(a)は、従来例のFFPを示し、図1
0(b)は、本実施例のFFPを示している。図中にお
いて、実線は活性層に垂直な方向に沿った光強度分布を
示し、破線は活性層に平行な方向に沿った光強度分布を
示している。FFPの測定は、20から50℃の範囲で
行った。図では、従来例のFFPが比較的太い曲線で示
されている。これは、曲線が太くなるのは、測定温度に
よってFFPが変化したことを表している。
The evaluation results will be described below with reference to the drawings. FIG. 10A shows a conventional FFP, and FIG.
0 (b) indicates the FFP of this embodiment. In the figure, the solid line shows the light intensity distribution along the direction perpendicular to the active layer, and the broken line shows the light intensity distribution along the direction parallel to the active layer. The FFP measurement was performed in the range of 20 to 50 ° C. In the figure, the FFP of the conventional example is shown by a relatively thick curve. This means that the thicker curve indicates that the FFP changes depending on the measured temperature.

【0035】図11は、FFPの半値全幅FWHM(Fu
ll Width at Half Maximum)の温度依存性を示してい
る。図からわかるように、本発明によるエッチング方法
を用いて作成した半導体レーザのFFPは、従来例に比
較して、温度依存性が小さい。従来例が温度に依存して
大きく変化するFFPを持つ理由は、温度が高くなるほ
ど、非対称なストライプ状リッジ内を横方向に広がって
電流が流れるためである。本発明のエッチング法によれ
ば、ストライプ状リッジ部の形状が整えられるため、リ
ッジ内の電流の広がりによる問題が生じにくくなる。
FIG. 11 shows the full width at half maximum of FFP FWHM (Fu
ll Width at Half Maximum). As can be seen from the figure, the FFP of the semiconductor laser produced by using the etching method according to the present invention has a smaller temperature dependence than the conventional example. The reason that the conventional example has an FFP that greatly changes depending on the temperature is that as the temperature rises, the current spreads laterally in the asymmetric stripe ridge and the current flows. According to the etching method of the present invention, since the shape of the stripe-shaped ridge portion is adjusted, the problem due to the spread of the current in the ridge hardly occurs.

【0036】図12は、活性層が量子井戸構造を有する
半導体レーザについて、フォトルミネッセンス(PL)
強度が基板オフ角度に依存性してどのように変化するか
を示している。図6において、記号「○」、「△」、
「□」及び「▽」は、それぞれ、活性層に含まれる井戸
層の厚さが、1nm、2.5nm、5nm、及び10n
mの場合のデータを示している。図12からわかるよう
に、基板オフ角度が大きいほど、PL強度は強い。これ
は、基板オフ角度が大きくなるほど、活性層のバンドキ
ャップが大きくなることを意味している。短波長半導体
レーザを実現するためには、基板オフ角度が8度以上で
あることが好ましい。従来のエッチング方法によれば、
オフ角度が8度以上の基板を用いれば、対称性の高いス
トライプ状リッジが得られないため、発振波長の短くす
ることが困難であった。
FIG. 12 shows the photoluminescence (PL) of a semiconductor laser whose active layer has a quantum well structure.
It shows how the intensity changes depending on the substrate off-angle. In FIG. 6, symbols “○”, “△”,
"□" and "▽" indicate that the thickness of the well layer included in the active layer is 1 nm, 2.5 nm, 5 nm, and 10 n, respectively.
The data in the case of m is shown. As can be seen from FIG. 12, the larger the substrate off angle, the stronger the PL intensity. This means that the band cap of the active layer increases as the substrate off angle increases. In order to realize a short wavelength semiconductor laser, the substrate off angle is preferably 8 degrees or more. According to the conventional etching method,
If a substrate having an off angle of 8 degrees or more is used, a striped ridge with high symmetry cannot be obtained, and it is difficult to shorten the oscillation wavelength.

【0037】図13は、素子寿命を示すグラフである。
図13は、3mWの光出力を得るために必要な駆動電流
(mW)が動作時間に応じてどのように変化したかを示
している(動作温度50℃)。図からわかるように、駆
動電流は、実験した動作時間の全範囲で安定していた。
FIG. 13 is a graph showing the life of the device.
FIG. 13 shows how the drive current (mW) required to obtain a light output of 3 mW changed according to the operating time (operating temperature 50 ° C.). As can be seen from the figure, the drive current was stable over the entire operating time range tested.

【0038】上記実施例では、リッジの裾が広がらない
方の側壁もエッチングされすぎるということが挙げられ
る。その結果、傾斜基板を用いた場合対称性の改善には
限界が生じる。対称性をさらに向上させるためにいくつ
かの新しい方法を検討した。その一つは、2つのマスク
を用いてリッジの両側でエッチングの量を変化させる方
法である。傾斜が緩やかな方の側壁に対して予めエッチ
ングを行い、急な方の側壁よりも多くのエッチングがな
されるようにする。
In the above embodiment, it can be mentioned that the side wall where the ridge skirt does not spread is also etched too much. As a result, there is a limit to the improvement of symmetry when using a tilted substrate. Some new methods were investigated to further improve the symmetry. One is to change the amount of etching on both sides of the ridge using two masks. Etching is performed in advance on the side wall with a gentle slope so that more etching is performed than on the side wall with a steep slope.

【0039】図4(a)から(d)に製造工程の断面図
を示す。n型GaAs半導体基板401上にn型クラッ
ド層405、活性層406、第1のp型クラッド層40
7、エッチング停止層408、第2のp型クラッド層4
09をエピタキシャル成長した後、[0−11]方向に
沿ったストライプ状の酸化ケイ素膜からなる第1のマス
ク402を形成する。
4A to 4D are sectional views of the manufacturing process. On the n-type GaAs semiconductor substrate 401, the n-type clad layer 405, the active layer 406, and the first p-type clad layer 40.
7, etching stop layer 408, second p-type cladding layer 4
After epitaxially growing 09, a first mask 402 made of a stripe-shaped silicon oxide film along the [0-11] direction is formed.

【0040】続いて、第1のマスク402の[011]
方向側(図中左側)の辺を被覆するレジストからなる第
2のマスク403を形成する(図4(a))。ここで前
記第1段階のエッチングを行い、[0−1−1]方向側
(図中右側)のリッジ側壁のみをエッチングしておく
(図4(b))。なお、傾斜方向によっては、第1段階
のエッチングにより[011]方向側のリッジ側壁のみ
をエッチングしておく。その後、第2のマスク403を
除去し(図4(c))、最後に前記第2段階のエッチン
グを行う(図4(d))。上記のように、基板が傾斜し
ているために本質的に非対称となるリッジの、傾斜の緩
やかな方(図中右側)の側壁のみをあらかじめエッチン
グしておくことによって、対称性を向上させることがで
きる。
Then, [011] of the first mask 402.
A second mask 403 made of a resist that covers the side on the direction side (left side in the drawing) is formed (FIG. 4A). Here, the first-stage etching is performed to etch only the ridge sidewall on the [0-1-1] direction side (right side in the figure) (FIG. 4B). Depending on the inclination direction, only the side wall of the ridge on the [011] direction side is etched by the first-stage etching. After that, the second mask 403 is removed (FIG. 4C), and finally the second-stage etching is performed (FIG. 4D). As described above, the symmetry is improved by pre-etching only the side wall of the ridge, which is essentially asymmetric due to the inclination of the substrate, on the side with a gentle inclination (right side in the figure). You can

【0041】対称性をさらに向上させる2つめの方法と
して、エッチング液の流れを利用する方法を検討した。
拡散律速性のエッチング液の場合、被エッチング部分へ
の未反応なエッチング種の供給量がエッチング速度に大
きな影響を与える。エッチング液に流れをつくり、傾斜
の急な側壁部分のエッチング速度を減少する事により対
称性を向上させることができる。図5(a)はその実施
方法の概略図、図5(b)はエッチング時の断面図を示
している。これはエッチング時に基板表面に平行な流れ
をつくりエッチング形状を制御するエッチング方法であ
る。ビーカー501にエッチング液を満たしスターラー
502によってエッチング液の流れ503をつくる。ス
トライプ状のマスクが形成された基板504を図のよう
な基板支持具505に固定し、ビーカー501の側面に
沿うように設定する。このときストライプの方向がエッ
チング液の流れ503に対して垂直となるようにする。
図5(b)に示されるように、基板506表面でのエッ
チング液の流れ507はマスク508およびエッチング
によって形成されるリッジ509に対して図のような流
線を形成する。その結果、リッジ509の直後で渦10
が生じる。この部分では未反応な新しいエッチング液の
供給が少なくなりエッチング速度が減少する。この現象
を利用して、傾斜が急になる側面に渦511が生じるよ
うに設定すると、その部分のエッチング速度が減少し対
称性を向上させることが可能となる。
As a second method for further improving the symmetry, a method using the flow of the etching solution was examined.
In the case of a diffusion-controlled etching solution, the amount of unreacted etching species supplied to the portion to be etched greatly affects the etching rate. The symmetry can be improved by forming a flow in the etching solution and reducing the etching rate of the side wall portion having a steep slope. FIG. 5A is a schematic view of the method for carrying out the method, and FIG. 5B is a sectional view at the time of etching. This is an etching method that controls the etching shape by creating a flow parallel to the substrate surface during etching. The beaker 501 is filled with the etching solution and the stirrer 502 creates a flow 503 of the etching solution. A substrate 504 on which a stripe-shaped mask is formed is fixed to a substrate support 505 as shown in the figure, and set along the side surface of the beaker 501. At this time, the stripe direction is set to be perpendicular to the flow 503 of the etching solution.
As shown in FIG. 5B, the flow 507 of the etching solution on the surface of the substrate 506 forms streamlines as shown with respect to the mask 508 and the ridge 509 formed by etching. As a result, immediately after the ridge 509, the vortex 10
Occurs. In this portion, the supply of unreacted new etching solution is reduced and the etching rate is reduced. If this phenomenon is utilized and setting is made so that the vortex 511 is generated on the side surface where the inclination becomes steep, the etching rate at that portion is reduced and the symmetry can be improved.

【0042】対称性を向上させる3つめの方法として、
光を照射することによるエッチング速度の減少を利用す
る方法がある。図6はその方法を示す断面図である。我
々はAlGaInP結晶を硫酸でエッチングする場合、
波長が600nm程度の光を照射すると、照射された部
分のエッチング速度が約1/2程度に減少することを確
認している。この現象を利用して形状を制御するエッチ
ングを行うことができる。ストライプ状のマスク601
を基板602上に形成し、エッチング液に前記基板60
2を浸す。そして図55のように基板602に対して斜
めの方向から光603を照射する。このような構成を用
いると、エッチングが進行するにつれて一方のリッジ6
04の側面にのみ光603に対して影となる部分605
が形成される。この影となる部分605は他の基板表面
よりもエッチング速度が速くなる。その結果、リッジ6
04の形状を制御することが可能となる。例えば本発明
の第1の実施例に示したような傾斜基板を用いた場合、
傾斜が緩やかとなる側面に影が生じるように配置すると
その部分のエッチングが他の部分に比較して速く行わ
れ、リッジの対称性が向上する。
As a third method for improving symmetry,
There is a method that utilizes the decrease in etching rate due to irradiation with light. FIG. 6 is a sectional view showing the method. When we etch AlGaInP crystals with sulfuric acid,
It has been confirmed that when the light having a wavelength of about 600 nm is irradiated, the etching rate of the irradiated portion is reduced to about 1/2. By utilizing this phenomenon, etching for controlling the shape can be performed. Striped mask 601
Is formed on the substrate 602, and the substrate 60 is exposed to the etching solution.
Dip 2 Then, as shown in FIG. 55, the substrate 602 is irradiated with light 603 from an oblique direction. With such a structure, one ridge 6 is formed as the etching progresses.
A portion 605 which is a shadow for the light 603 only on the side surface of 04.
Is formed. The shadowed portion 605 has a higher etching rate than other substrate surfaces. As a result, ridge 6
It is possible to control the shape of 04. For example, when an inclined substrate as shown in the first embodiment of the present invention is used,
If the side surface having a gentle inclination is arranged so as to form a shadow, the etching of that portion is performed faster than other portions, and the symmetry of the ridge is improved.

【0043】以上の方法で傾斜基板上に形成されるリッ
ジの対称性を向上させることができた。しかしながら上
記3つの方法はすべてリッジの両側でエッチング速度を
変化させるため、エッチング停止層に達する時間が異な
ってくる。その結果、エッチング停止層でのエッチング
停止時間が短いとエッチング停止層を突き抜けて下部の
層をエッチングしてしまう可能性が生じる。この点を解
決するために、多重量子井戸層の導入を検討した。
By the above method, the symmetry of the ridge formed on the tilted substrate could be improved. However, since the above three methods all change the etching rate on both sides of the ridge, the time to reach the etching stop layer is different. As a result, if the etching stop time in the etching stop layer is short, there is a possibility that the lower layer is etched through the etching stop layer. In order to solve this point, the introduction of multiple quantum well layers was examined.

【0044】図7は本発明の第2の実施例のエッチング
停止層の構造を示すものである。図7(a)は従来のエ
ッチング停止層およびその上下の層構造を示しており、
エッチング停止層であるGaInP単一量子井戸層70
1がAlGaInPクラッド層702、703に挟まれ
た構造となっている。ここでは組成の違いによるエッチ
ング速度の違いを利用して選択エッチングを行うために
GaInPが用いられている。しかしながら、この材料
はバルクであると活性層からの発光を吸収してしまうた
めに、量子井戸とし量子効果によってエネルギーギャッ
プを増大して吸収を抑えなければならない。その結果、
膜厚が数十オングストロームとなり、エッチング停止時
間が短くなってしまう。また、表面の干渉色の変化が乏
しいためにエッチング停止層までエッチングが達したと
いう判断が困難である。
FIG. 7 shows the structure of the etching stop layer according to the second embodiment of the present invention. FIG. 7A shows a conventional etching stop layer and the layer structure above and below it,
GaInP single quantum well layer 70 as an etching stop layer
1 is sandwiched between AlGaInP cladding layers 702 and 703. Here, GaInP is used to perform selective etching by utilizing the difference in etching rate due to the difference in composition. However, since this material absorbs light emitted from the active layer when it is a bulk, it must be made into a quantum well and the energy gap must be increased by the quantum effect to suppress the absorption. as a result,
The film thickness becomes several tens of angstroms and the etching stop time becomes short. Further, it is difficult to judge that the etching reaches the etching stop layer because the change of the interference color on the surface is poor.

【0045】本発明の実施例では、図7(b)に示すよ
うに、エッチング停止層をGaInP多重量子井戸層7
04とする。GaInP多重量子井戸層704はAlG
aInPバリア層(40オンク゛ストローム)4層とGaInP井
戸層(60オンク゛ストローム)5層から構成されている。その結
果、活性層からの発光を吸収することなくエッチング停
止時間を長くすることができる。先に述べたように、こ
れは傾斜基板のエッチングに対して非常に有効である。
また、多重量子井戸層構造であるのでエッチングが屈折
率の異なる層に達する度に干渉色が変化し、単一量子井
戸層の場合よりも急激な変化が生じる。その結果、エッ
チング終了の判断が容易となる。
In the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 7B, the etching stop layer is a GaInP multiple quantum well layer 7.
04. The GaInP multiple quantum well layer 704 is made of AlG.
It is composed of four aInP barrier layers (40 Å) and five GaInP well layers (60 Å). As a result, the etching stop time can be extended without absorbing the light emitted from the active layer. As mentioned earlier, this is very effective for etching tilted substrates.
In addition, since the structure is a multiple quantum well layer structure, the interference color changes every time etching reaches a layer having a different refractive index, and a sharper change occurs than in the case of a single quantum well layer. As a result, it becomes easy to determine the end of etching.

【0046】[0046]

【発明の効果】本発明のエッチング方法によれば、拡散
律速型エッチング液を用いる第1のエッチングと、選択
エッチングが可能なエッチング液を用いる第2のエッチ
ングとを組み合わせることにより、リッジ底部の広がり
を抑えることができる。半導体傾斜基板を用いた場合は
その効果が大きく、リッジ底部の断面対称性が維持され
る。本エッチング方法を用いて半導体レーザのストライ
プ状リッジを形成すれば、しきい値電流の低減および横
モードの安定化が達成される。
According to the etching method of the present invention, the first etching using the diffusion-controlled etching solution and the second etching using the etching solution capable of selective etching are combined to spread the bottom of the ridge. Can be suppressed. The effect is large when the semiconductor inclined substrate is used, and the symmetry of the cross section of the bottom of the ridge is maintained. If the stripe ridge of the semiconductor laser is formed by using this etching method, the reduction of the threshold current and the stabilization of the transverse mode can be achieved.

【0047】また、2つのマスクを用いた2段階のエッ
チング工程を用いることにより、傾斜基板上に、更に対
称性の良いリッジを形成することができる。ストライプ
状に形成されたマスクに対して垂直にエッチング液の流
れをつくれば、リッジ下流に於いて渦を形成し、リッジ
の形状を制御することができる。基板に対して斜めの方
向から光を照射することによりエッチング速度を制御
し、リッジの形状を制御することが可能となる。エッチ
ング停止層に多重量子井戸層を導入することにより、エ
ッチング停止時間を長くすることができる。さらに、干
渉色の変化によりエッチング終了の判断を容易にするこ
とができる。
Further, by using a two-step etching process using two masks, a ridge having better symmetry can be formed on the inclined substrate. If the etching liquid flows perpendicularly to the mask formed in a stripe shape, a vortex is formed downstream of the ridge and the shape of the ridge can be controlled. By irradiating the substrate with light from an oblique direction, the etching rate can be controlled and the shape of the ridge can be controlled. By introducing the multiple quantum well layer in the etching stop layer, the etching stop time can be lengthened. Furthermore, it is possible to easily determine the end of etching by changing the interference color.

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

【図1】本発明の実施例における製造工程を示す断面図FIG. 1 is a sectional view showing a manufacturing process in an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例におけるエッチング深さと形状
の特性図
FIG. 2 is a characteristic diagram of etching depth and shape in an example of the present invention.

【図3】本発明の実施例における発光装置の電流対光出
力特性図
FIG. 3 is a current versus light output characteristic diagram of the light emitting device in the embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例における2つのマスクを用いた
製造工程を示す断面図
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a manufacturing process using two masks in an example of the present invention.

【図5】(a)は、本発明の実施例における流れを用い
たエッチング装置の概略図(b)はリッジ形成のための
エッチングを説明する断面図
FIG. 5A is a schematic view of an etching apparatus using a flow in an embodiment of the present invention, and FIG. 5B is a cross-sectional view illustrating etching for forming a ridge.

【図6】本発明の実施例における光を用いた製造方法を
示す断面図
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a manufacturing method using light in an example of the present invention.

【図7】本発明の実施例におけるエッチング停止層の構
造図
FIG. 7 is a structural diagram of an etching stop layer according to an embodiment of the present invention.

【図8】従来の製造工程を示す断面図FIG. 8 is a sectional view showing a conventional manufacturing process.

【図9】従来の発光装置の形状を示す断面図FIG. 9 is a sectional view showing the shape of a conventional light emitting device.

【図10】(a)は、従来例のFFPにおける活性層に
垂直な方向に沿った光強度分布図 (b)は、本実施例のFFPにおける活性層に垂直な方
向に沿った光強度分布図
10A is a light intensity distribution diagram along a direction perpendicular to an active layer in a conventional FFP, and FIG. 10B is a light intensity distribution along a direction perpendicular to an active layer in the FFP of the present embodiment. Figure

【図11】FFPの半値全幅FWHM(Full Width at
Half Maximum)の温度依存性を示す図
FIG. 11 is a full width at half maximum FWHM (Full Width at) of FFP.
Figure showing temperature dependence of Half Maximum)

【図12】活性層が量子井戸構造を有する半導体レーザ
について、フォトルミネッセンス(PL)強度が基板オ
フ角度に依存性してどのように変化するかを示した図
FIG. 12 is a diagram showing how the photoluminescence (PL) intensity changes depending on the substrate off angle in a semiconductor laser whose active layer has a quantum well structure.

【図13】3mWの光出力を得るために必要な駆動電流
(mW)が動作時間に応じてどのように変化したかを示
す図
FIG. 13 is a diagram showing how the drive current (mW) required to obtain an optical output of 3 mW changed according to the operation time.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 n型半導体基板101 102 マスク102 103 リッジ103 104 第二のp型クラッド層 105 エッチング停止層 201 リッジ 401 n型半導体基板 402 第一のマスク 403 第二のマスク 404 リッジ 501 ビーカー 502 スターラー 503 エッチング液の流れ 504 基板 505 基板支持具 506 基板 507 エッチング液の流れ 508 マスク 509 リッジ 510 渦 601 マスク 602 基板 603 光 604 リッジ 605 影となる部分 701 GaInP単一量子井戸層 702 AlGaInPクラッド層 703 AlGaInPクラッド層 704 GaInP多重量子井戸層 801 n型半導体基板 802 n型クラッド層 803 活性層 804 第一のp型クラッド層 805 エッチング停止層 806 第二のp型クラッド層 807 マスク 808 リッジ 809 n型埋め込み層 810 p型埋め込み層 811 第一の電極 812 第二の電極 901 n型半導体基板 909 n型半導体傾斜基板 910 非対称なリッジ 101 n-type semiconductor substrate 101 102 mask 102 103 ridge 103 104 second p-type cladding layer 105 etching stop layer 201 ridge 401 n-type semiconductor substrate 402 first mask 403 second mask 404 ridge 501 beaker 502 stirrer 503 etching solution Flow 504 Substrate 505 Substrate support 506 Substrate 507 Flow of etching liquid 508 Mask 509 Ridge 510 Vortex 601 Mask 602 Substrate 603 Light 604 Ridge 605 Shadow part 701 GaInP single quantum well layer 702 AlGaInP clad layer In703 Pd layer In703 GaInP multiple quantum well layer 801 n-type semiconductor substrate 802 n-type clad layer 803 active layer 804 first p-type clad layer 805 etching stop layer 80 The second p-type cladding layer 807 mask 808 ridge 809 n-type buried layer 810 p-type buried layer 811 first electrode 812 second electrode 901 n-type semiconductor substrate 909 n-type semiconductor inclined substrate 910 asymmetric ridges

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第1の半導体層と該第1の半導体層の上面
に接触する第2の半導体層と含む多層構造を、半導体基
板上にエピタキシャル成長させる工程と、 該多層構造上にマスクを形成する工程と、 拡散律速型の第1のエッチング液を用いて、該第2の半
導体層の一部を選択的にエッチングする第1エッチング
工程と、 該第1の半導体層よりも該第2の半導体層を優先的にエ
ッチングする第2のエッチング液を用いて、該第2の半
導体層を該第1の半導体層の該上面に至るまでエッチン
グする第2エッチング工程と、 を包含するエッチング方法。
1. A step of epitaxially growing a multilayer structure including a first semiconductor layer and a second semiconductor layer in contact with an upper surface of the first semiconductor layer on a semiconductor substrate, and forming a mask on the multilayer structure. A first etching step of selectively etching a part of the second semiconductor layer using a diffusion-controlled first etching solution, and a second etching step of the second semiconductor layer rather than the first semiconductor layer. A second etching step of etching the second semiconductor layer to reach the upper surface of the first semiconductor layer by using a second etching liquid that preferentially etches the semiconductor layer.
【請求項2】前記半導体基板として、表面が(100)
面から傾斜した傾斜基板を用いる請求項1記載のエッチ
ング方法。
2. The semiconductor substrate has a surface of (100)
The etching method according to claim 1, wherein an inclined substrate inclined from the surface is used.
【請求項3】第1導電型クラッド層、活性層、第1の第
2導電型クラッド層、エッチング停止層、及び第2の第
2導電型クラッド層をこの順序で半導体基板上にエピタ
キシャル成長する工程と、 該第2の第2導電型クラッド層上にマスクを形成する工
程と、 拡散律速型の第1のエッチング液を用いて、該第2の第
2導電型クラッド層の一部を選択的にエッチングする第
1エッチング工程と、 該エッチング停止層よりも該第2の第2導電型クラッド
層を優先的にエッチングする第2のエッチング液を用い
て、該第2の第2導電型クラッド層を該エッチング停止
層の上面に至るまでエッチングする第2エッチング工程
と、 とを包含する半導体レーザの製造方法。
3. A step of epitaxially growing a first conductivity type clad layer, an active layer, a first second conductivity type clad layer, an etching stop layer, and a second second conductivity type clad layer in this order on a semiconductor substrate. And a step of forming a mask on the second second-conductivity-type cladding layer, and selectively using a diffusion-controlled first etching solution to selectively remove a part of the second second-conductivity-type cladding layer. And a second etching solution that preferentially etches the second second-conductivity-type cladding layer over the etching-stopping layer, and the second second-conductivity-type cladding layer. And a second etching step of etching to reach the upper surface of the etching stop layer.
【請求項4】前記半導体基板として、表面が(100)
面から[011]方向に傾斜した傾斜基板を用いる請求
項3記載の半導体レーザの製造方法。
4. The semiconductor substrate has a surface of (100).
The method of manufacturing a semiconductor laser according to claim 3, wherein a tilted substrate tilted in the [011] direction from the plane is used.
【請求項5】[011]方向に垂直な方向に沿ったスト
ライプ状の第1のマスクを前記第2の第2導電型クラッ
ド層上に形成する工程と、 該第1のマスクの2本の長辺のうち[011]方向側叉
は[0−1−1]方向側の一辺を覆う第2のマスクを、
該第2の第2導電型クラッド層上に形成する工程と、を
更に備えており、 前記第1エッチング工程は、該第1及び第2のマスクを
用いて該第2の第2導電型クラッド層の一部を選択的に
エッチングする工程であり、 前記第2エッチング工程は、該第2のマスクを除去した
後、該第1のマスクを用いて、該第2の第2導電型クラ
ッド層を該エッチング停止層の表面に至るまでエッチン
グする工程である請求項4記載の半導体レーザの製造方
法。
5. A step of forming a stripe-shaped first mask along a direction perpendicular to the [011] direction on the second second-conductivity-type cladding layer, and two steps of the first mask. A second mask that covers one of the long sides in the [011] direction or in the [0-1-1] direction is
And a step of forming it on the second second-conductivity-type cladding layer, wherein the first etching step uses the first and second masks to form the second second-conductivity-type cladding layer. A step of selectively etching a part of the layer, wherein in the second etching step, after removing the second mask, the second mask of the second conductivity type is formed using the first mask. The method of manufacturing a semiconductor laser according to claim 4, which is a step of etching the substrate to the surface of the etching stop layer.
【請求項6】前記第1エッチング工程及び第2エッチン
グ工程の少なくとも何れかの工程において、前記半導体
基板の表面に平行な方向に前記第1エッチング液または
第2エッチング液の流れをつくる工程を包含する請求項
1記載のエッチング方法。
6. A step of forming a flow of the first etching solution or the second etching solution in a direction parallel to a surface of the semiconductor substrate in at least one of the first etching step and the second etching step. The etching method according to claim 1.
【請求項7】前記第1エッチング工程及び第2エッチン
グ工程の少なくとも何れかの工程において、前記半導体
基板に対して斜め方向から光を照射し、前記マスクによ
って影となる部分を形成する工程を包含する請求項1記
載のエッチング方法。
7. A step of irradiating the semiconductor substrate with light from an oblique direction to form a shadowed portion by the mask in at least one of the first etching step and the second etching step. The etching method according to claim 1.
【請求項8】前記エッチング停止層として多重量子井戸
層を成長する工程と、 該エッチング停止層の干渉色の変化をに基づいて、エッ
チング終了時点を決める工程と、 を包含する請求項1記載の半導体レーザの製造方法。
8. The method according to claim 1, further comprising: a step of growing a multi-quantum well layer as the etching stop layer; and a step of determining an etching end point based on a change in interference color of the etching stop layer. Manufacturing method of semiconductor laser.
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