JPH0794828A - Method for manufacturing semiconductor laser in buried structure - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor laser in buried structure

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JPH0794828A
JPH0794828A JP25893493A JP25893493A JPH0794828A JP H0794828 A JPH0794828 A JP H0794828A JP 25893493 A JP25893493 A JP 25893493A JP 25893493 A JP25893493 A JP 25893493A JP H0794828 A JPH0794828 A JP H0794828A
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Yasuhiro Kondo
康洋 近藤
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Abstract

PURPOSE:To manufacture a semiconductor laser in buried structure which shows improved oscillation characteristics in a simple manufacturing process within a wide range (mesa structure, growth conditions), is not affected by the change in growth conditions, etc., have an improved reproducibility, and has a high yield. CONSTITUTION:Se-doped n-type InP buffer layer 3, undoped InGaAsP activated layer 4, and p-type InP clad layer 5 are grown on n-type InP substrate 1 by MOVPE and mesa stripe structure is grown in <011> direction by the photolithography and selective etching. Further, p-type InP current block layer 6 and Se-doped n-type InP current concealment layer 7 are deposited on the entire surface of the n-type InP substrate 1 by MOVPE and then the surface of the n-type InP substrate 1 is etched for enabling the p-type InP current block layer 6 to appear only on the upper surface of the mesa stripe. Then, p-type InP overclad layer 8 and p-type InGaAsP cap layer 9 are deposited on the p-type InP current block layer 6 and the n-type InP current confinement layer 7.

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、有機金属気相成長法を
用いた埋め込み構造半導体レーザの製造方法に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a buried structure semiconductor laser using a metal organic chemical vapor deposition method.

【0002】[0002]

【従来の技術】通常、低閾値電流,高効率の半導体レー
ザを作製するためには、埋め込み構造を形成することが
必要である。一般に有機金属気相成長法で埋め込み構造
を形成するためには、上部に選択成長マスクを有する活
性領域を含んだメサストライプの形成および選択成長に
よるメサストライプの埋め込み工程が必要であり、作製
工程が複雑になる。レーザ作製プロセスを簡略化するた
めに選択成長マスクを使用しないで活性層を有するメサ
構造を埋め込む技術が重要になる。
2. Description of the Related Art Usually, in order to manufacture a semiconductor laser having a low threshold current and a high efficiency, it is necessary to form a buried structure. Generally, in order to form a buried structure by a metal organic chemical vapor deposition method, it is necessary to form a mesa stripe including an active region having a selective growth mask in the upper part and to form a mesa stripe by selective growth. It gets complicated. In order to simplify the laser manufacturing process, a technique for embedding a mesa structure having an active layer without using a selective growth mask is important.

【0003】図4は、例えば特願平3−285470号
公報に開示された半導体レーザおよびその製造方法を説
明する工程の斜視図である。同図において、まず、図4
(a)に示すように(100)面n形InP基板1上に
n形InPバッファ層3,アンドープInGaAsP活
性層4およびp形InPクラッド層5を有機金属気相成
長法(MOVPE)法によって成長する。
FIG. 4 is a perspective view of steps for explaining a semiconductor laser disclosed in, for example, Japanese Patent Application No. 3-285470 and its manufacturing method. Referring to FIG.
As shown in (a), an n-type InP buffer layer 3, an undoped InGaAsP active layer 4 and a p-type InP clad layer 5 are grown on a (100) plane n-type InP substrate 1 by a metal organic chemical vapor deposition (MOVPE) method. To do.

【0004】次に図4(b)に示すようにフォトリソグ
ラフ技術と選択エッチングとによって〈011〉方向に
ストライプ幅1.5μm,高さ1.0μm程度のメサ構
造を形成する。
Next, as shown in FIG. 4B, a mesa structure having a stripe width of 1.5 μm and a height of about 1.0 μm is formed in the <011> direction by photolithography and selective etching.

【0005】次に図4(c)に示すようにMOVPE法
を用いてp形InP電流ブロック層6,Seドープn形
InP電流閉じ込め層7を成長する。このとき、n形I
nP層7のSeドーピング濃度を8×1018cm-3以上
にすると、メサ構造上部のn形InP層7の成長が完全
に抑制され、メサ構造上部にn形InP層7は堆積せ
ず、p形InP層6が表面に出ている層構造になる。ま
た、メサ構造上部以外はn形InP層7が残っているた
め、p形InP層6,n形InP層7はメサ構造の活性
層に対して電流狭窄層および光閉じ込め層として働く。
Next, as shown in FIG. 4C, the p-type InP current blocking layer 6 and the Se-doped n-type InP current confinement layer 7 are grown by using the MOVPE method. At this time, n type I
When the Se doping concentration of the nP layer 7 is 8 × 10 18 cm −3 or more, the growth of the n-type InP layer 7 on the upper part of the mesa structure is completely suppressed, and the n-type InP layer 7 is not deposited on the upper part of the mesa structure. It has a layered structure in which the p-type InP layer 6 is exposed. Further, since the n-type InP layer 7 remains except the upper portion of the mesa structure, the p-type InP layer 6 and the n-type InP layer 7 act as a current confinement layer and a light confinement layer with respect to the active layer of the mesa structure.

【0006】次に図4(d)に示すようにp形InPオ
ーバークラッド層8,p形InGaAsPキャップ層9
を成長する。
Next, as shown in FIG. 4D, a p-type InP overclad layer 8 and a p-type InGaAsP cap layer 9 are formed.
To grow.

【0007】このようにして製作した素子は、選択成長
マスクを用いた埋め込み成長を行う工程が不要として簡
単な製作工程で埋め込み構造レーザ素子を製作すること
ができる。
The device manufactured as described above does not require a step of performing buried growth using a selective growth mask, and a buried structure laser device can be manufactured by a simple manufacturing process.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】前述した埋め込み構造
半導体レーザの製造方法は、図5(a),(b)に示す
実験結果を基にVI族ドーパントをドーピングしたn形半
導体の成長速度がメサ構造上部とメサから離れた場所で
異なることを利用したものである。しかしながら、メサ
形状や寸法,成長条件などが変化すると、メサ構造上部
のn形半導体層の成長を完全に抑制することができなく
なる(図5参照)。もし、メサ構造上部(図4中Aの部
分)にn形半導体層が成長すると、素子抵抗が大きくな
り、半導体レーザの発振特性が劣化してしまう。このた
め、メサ構造などの制限による応用できる素子構造の限
定または成長条件の変化などに伴う発振特性の再現性,
歩留まりの低下という問題点がある。
In the method of manufacturing the buried structure semiconductor laser described above, the growth rate of the n-type semiconductor doped with the group VI dopant is mesa based on the experimental results shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b). It takes advantage of the difference between the upper part of the structure and the place away from the mesa. However, if the mesa shape, size, growth conditions, etc. change, the growth of the n-type semiconductor layer above the mesa structure cannot be completely suppressed (see FIG. 5). If the n-type semiconductor layer grows on the upper part of the mesa structure (portion A in FIG. 4), the device resistance increases and the oscillation characteristics of the semiconductor laser deteriorate. Therefore, the reproducibility of the oscillation characteristics due to the limitation of the applicable element structure due to the limitation of the mesa structure or the change of the growth condition,
There is a problem that the yield decreases.

【0009】したがって、本発明は、前述した従来の課
題を解決するためになされたものであり、その目的は、
広い範囲(メサ構造,成長条件)において、簡単な製作
工程で良好な発振特性を示す埋め込み構造半導体レーザ
を作製することができる埋め込み構造半導体レーザの製
造方法を提供することにある。また、本発明の他の目的
は、成長条件などの変化に影響されることなく、再現性
良く、高い歩留まりで埋め込み構造半導体レーザを作製
することができる埋め込み構造半導体レーザの製造方法
を提供することにある。
Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and its purpose is to:
An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a buried structure semiconductor laser capable of manufacturing a buried structure semiconductor laser exhibiting good oscillation characteristics in a wide range (mesa structure, growth condition) by a simple manufacturing process. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a buried structure semiconductor laser capable of manufacturing a buried structure semiconductor laser with good reproducibility and high yield without being affected by changes in growth conditions and the like. It is in.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明による埋め込み構造半導体レーザの製造
方法は、n形(100)III-V 族化合物半導体基板上に
活性領域を有する〈011〉方向のメサストライプを形
成する第1の工程と、半導体基板全面に有機金属気相成
長法によりp形半導体電流ブロック層,所定の濃度のVI
族元素をドーピングしたn形半導体電流閉じ込め層を堆
積する第2の工程と、半導体基板表面をエッチングして
メサストライプ上部表面のみにp形半導体電流ブロック
層が現れるように加工する第3の工程と、p形半導体電
流ブロック層およびn形半導体電流閉じ込め層上にp形
半導体オーバークラッド層,p形半導体キャップ層を堆
積する第4の工程とを有している。
In order to achieve such an object, the method of manufacturing a buried structure semiconductor laser according to the present invention has an active region on an n-type (100) III-V group compound semiconductor substrate <011. The first step of forming a mesa stripe in the> direction, a p-type semiconductor current blocking layer, and a predetermined concentration of VI on the entire surface of the semiconductor substrate by metal organic chemical vapor deposition.
A second step of depositing an n-type semiconductor current confinement layer doped with a group element, and a third step of etching the semiconductor substrate surface so that the p-type semiconductor current block layer appears only on the upper surface of the mesa stripe. , A fourth step of depositing a p-type semiconductor overclad layer and a p-type semiconductor cap layer on the p-type semiconductor current blocking layer and the n-type semiconductor current confinement layer.

【0011】また、本発明による他の埋め込み構造半導
体レーザの製造方法は、n形(100)III-V 族化合物
半導体基板上に〈011〉方向のメサストライプを形成
する第1の工程と、半導体基板全面に有機金属気相成長
法により活性層,p形半導体電流ブロック層,所定の濃
度のVI族元素をドーピングしたn形半導体電流閉じ込め
層を堆積する第2の工程と、半導体基板表面をエッチン
グしてメサストライプ上部表面のみに前記p形半導体電
流ブロック層が現れるように加工する第3の工程と、p
形半導体電流ブロック層およびn形半導体電流ブロック
層上にp形半導体オーバークラッド層,p形半導体キャ
ップ層を堆積する第4の工程とを有している。
Another method of manufacturing a buried structure semiconductor laser according to the present invention comprises a first step of forming a mesa stripe in the <011> direction on an n-type (100) III-V group compound semiconductor substrate, and a semiconductor A second step of depositing an active layer, a p-type semiconductor current blocking layer, and an n-type semiconductor current confinement layer doped with a predetermined concentration of group VI element on the entire surface of the substrate by metalorganic vapor phase epitaxy, and etching the semiconductor substrate surface And a third step of processing so that the p-type semiconductor current block layer appears only on the upper surface of the mesa stripe, and p
A fourth step of depositing a p-type semiconductor overclad layer and a p-type semiconductor cap layer on the n-type semiconductor current blocking layer and the n-type semiconductor current blocking layer.

【0012】ここで、前述した埋め込み構造半導体レー
ザの製造方法を説明すると、次のようになる。前述した
方法でメサ上のn形層の成長を完全に抑制するために
は、メサ形状や寸法,成長条件の許容範囲が狭くなる
(例えば図5に示したメサ幅W1.1μm程度,Se濃
度が8×1018cm-3以上のn形InPで埋め込む場
合)。しかし、n形層の成長を完全に抑制できなくて
も、メサ構造上部のn形成長層と他の領域のn形成長層
とで十分な膜厚の違いを実現することは可能である。例
えば図5に示すようにメサ幅Wが広く約3.5μm程度
であってもVI族ドーパント濃度が8×1018cm-3以上
の場合、また、メサ幅Wが1.1μm程度であれば、VI
族ドーパント濃度が5×1018cm-3以上の場合は、メ
サ上のn形InPの成長速度は1/2以下に抑制され、
他の領域と十分な膜厚の違いを実現できる。そこでn形
層まで成長した後、全面エッチングすることにより、メ
サ上のn形層のみを除去してp形層を表面に出すことが
できる。したがって、その後、基板全面にp形オーバー
クラッド層,キャップ層を形成することにより、素子抵
抗は小さく、メサ領域以外の部分で十分な電流ブロック
ができる構造を形成できる。また、基板全面をエッチン
グするため、エッチング工程はパターンニングなどの前
処理が必要でなく、反応炉内でのエッチング性ガスを用
いたエッチングなどにより、簡単に行うことが可能であ
る。
A method of manufacturing the above-mentioned buried structure semiconductor laser will be described below. In order to completely suppress the growth of the n-type layer on the mesa by the above-mentioned method, the mesa shape, size, and allowable range of growth conditions are narrowed (for example, mesa width W1.1 μm shown in FIG. 5, Se concentration, Se concentration). Of 8 × 10 18 cm −3 or more when embedded with n-type InP). However, even if the growth of the n-type layer cannot be completely suppressed, it is possible to realize a sufficient film thickness difference between the n-formed long layer in the upper part of the mesa structure and the n-formed long layer in the other region. For example, as shown in FIG. 5, even if the mesa width W is wide and about 3.5 μm, if the group VI dopant concentration is 8 × 10 18 cm −3 or more, and if the mesa width W is about 1.1 μm. , VI
When the group dopant concentration is 5 × 10 18 cm −3 or more, the growth rate of n-type InP on the mesa is suppressed to 1/2 or less,
A sufficient difference in film thickness from other regions can be realized. Therefore, after growing up to the n-type layer, by etching the entire surface, only the n-type layer on the mesa can be removed to expose the p-type layer on the surface. Therefore, after that, by forming the p-type over cladding layer and the cap layer on the entire surface of the substrate, the element resistance is small, and a structure capable of sufficiently blocking the current can be formed in the portion other than the mesa region. Further, since the entire surface of the substrate is etched, the etching process does not require pretreatment such as patterning and can be easily performed by etching using an etching gas in the reaction furnace.

【0013】[0013]

【作用】本発明における埋め込み構造半導体レーザの製
造方法は、選択成長マスクを用いた埋め込み成長を行う
工程を不要として簡単な作製工程で埋め込み構造半導体
レーザを製作できる。また、n形半導体電流閉じ込め層
の堆積工程において、メサ上での完全な成長抑制を不要
として広い作製条件で高い再現性,歩留まりが実現でき
る。
According to the method of manufacturing a buried structure semiconductor laser of the present invention, the buried structure semiconductor laser can be manufactured by a simple manufacturing process without the step of performing the buried growth using the selective growth mask. Further, in the step of depositing the n-type semiconductor current confinement layer, it is not necessary to completely suppress growth on the mesa, and high reproducibility and yield can be realized under a wide range of manufacturing conditions.

【0014】[0014]

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に
説明する。 (実施例1)図1(a)〜図1(e)は、本発明による
埋め込み構造半導体レーザの製造方法の一実施例を説明
する工程の斜視図である。同図において、図1(a)に
示すように(100)面n形InP基板1上に膜厚d=
1.0μmのSeドープn形InPバッファ層3,膜厚
d=0.1μmのアンドープInGaAsP活性層4お
よび膜厚d=0.3μmのp形InPクラッド層5をM
OVPE法によって成長する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. (Embodiment 1) FIGS. 1A to 1E are perspective views of steps for explaining an embodiment of a method for manufacturing a buried structure semiconductor laser according to the present invention. In the figure, as shown in FIG. 1A, the film thickness d = on the (100) plane n-type InP substrate 1.
A 1.0 μm Se-doped n-type InP buffer layer 3, an undoped InGaAsP active layer 4 with a film thickness d = 0.1 μm, and a p-type InP clad layer 5 with a film thickness d = 0.3 μm are M
It grows by the OVPE method.

【0015】次に図1(b)に示すようにフォトリソグ
ラフィ技術および選択エッチングによって〈011〉方
向にストライプ幅約1.5μm,高さ約1.0μm程度
のメサ構造を形成する。
Next, as shown in FIG. 1B, a mesa structure having a stripe width of about 1.5 μm and a height of about 1.0 μm is formed in the <011> direction by photolithography and selective etching.

【0016】次に図1(c)に示すようにMOVPE法
を用いて膜厚d=0.8μmのZnドープp形InP電
流ブロック層6,膜厚d=1.0μmのSeドープn形
InP電流閉じ込め層7を成長する。このとき、n形I
nP電流閉じ込め層7のSeドーピング濃度を5×10
18cm-3以上にすると、メサ構造上部のn形InP電流
閉じ込め層7の成長が抑制され、メサ構造上部ではそれ
以外のn形InP電流閉じ込め層7の約1/2以下の厚
さしか堆積しない。
Next, as shown in FIG. 1C, a Zn-doped p-type InP current block layer 6 having a film thickness d = 0.8 μm and a Se-doped n-type InP film having a film thickness d = 1.0 μm are formed by using the MOVPE method. The current confinement layer 7 is grown. At this time, n type I
The Se doping concentration of the nP current confinement layer 7 is set to 5 × 10.
When it is 18 cm −3 or more, the growth of the n-type InP current confinement layer 7 on the upper part of the mesa structure is suppressed, and the thickness of the n-type InP current confinement layer 7 other than that is deposited on the upper part of the mesa structure to be less than about ½. do not do.

【0017】次に図1(d)に示すように反応管中に塩
化水素ガスを流し、成長面全面を約0.5μmエッチン
グする。このとき、メサ構造上部はn形InP電流閉じ
込め層7が成長抑制され、その膜厚は約0.5μm以下
になっているため、p形InP電流ブロック層6が表面
に現れる。また、メサ構造上部以外はn形InP電流閉
じ込め層7が残っているため、p形InP電流ブロック
層6,n形InP電流閉じ込め層7はメサ構造の活性層
に対して電流狭窄層および光閉じ込め層として働く。
Next, as shown in FIG. 1D, hydrogen chloride gas is flown into the reaction tube to etch the entire growth surface by about 0.5 μm. At this time, the growth of the n-type InP current confinement layer 7 is suppressed on the upper portion of the mesa structure, and the film thickness thereof is about 0.5 μm or less, so that the p-type InP current blocking layer 6 appears on the surface. Further, since the n-type InP current confinement layer 7 remains except for the upper part of the mesa structure, the p-type InP current blocking layer 6 and the n-type InP current confinement layer 7 are different from the active layer of the mesa structure in the current confinement layer and the optical confinement layer. Work as a layer.

【0018】次に図1(e)に示すように膜厚d=1.
0μmのp形InPオーバークラッド層8,膜厚d=
0.4μmのp形InGaAsPキャップ層9を成長す
る。
Next, as shown in FIG. 1E, the film thickness d = 1.
0 μm p-type InP over cladding layer 8, film thickness d =
A 0.4 μm p-type InGaAsP cap layer 9 is grown.

【0019】このようにして製作された素子は、選択成
長マスクを用いた埋め込み成長を行う工程が必要でな
く、簡単な製作工程で埋め込み構造レーザ素子を製作す
ることができる。また、n形InP電流閉じ込め層7の
堆積において、メサ上での完全な成長抑制は必要ないの
で、広い作製条件(メサ構造,成長条件)において、高
い再現性,歩留まりが実現できる。
The device manufactured in this manner does not require a step of performing buried growth using a selective growth mask, and a buried structure laser device can be manufactured by a simple manufacturing process. Further, in the deposition of the n-type InP current confinement layer 7, it is not necessary to completely suppress growth on the mesa, so that high reproducibility and yield can be realized under a wide range of manufacturing conditions (mesa structure, growth condition).

【0020】(実施例2)図2(a)〜図2(e)は、
本発明による埋め込み構造半導体レーザの製造方法の他
の実施例を説明する工程の斜視図である。同図におい
て、図2(a)に示すように(100)面n形InP基
板1上にスパッタリング法によってSiO2膜を堆積
し、フォトリソグラフィ技術によって〈011〉方向に
ストライプ幅約2.5μmの選択成長領域を有するSi
2 成長マスク2を形成する。
(Embodiment 2) FIGS. 2 (a) to 2 (e)
FIG. 7 is a perspective view of a step for explaining another embodiment of the method for manufacturing the embedded structure semiconductor laser according to the present invention. As shown in FIG. 2A, a SiO 2 film is deposited on the (100) plane n-type InP substrate 1 by a sputtering method, and a stripe width of about 2.5 μm is formed in the <011> direction by a photolithography technique. Si with selective growth region
The O 2 growth mask 2 is formed.

【0021】次に図2(b)に示すように膜厚d=0.
6μmのSeドープn形InPバッファ層3,膜厚d=
0.1μmのアンドープInGaAsP活性層4および
膜厚d=0.3μmのp形InPクラッド層5をMOV
PE法によって成長する。
Next, as shown in FIG. 2B, the film thickness d = 0.
6 μm Se-doped n-type InP buffer layer 3, film thickness d =
The undoped InGaAsP active layer 4 having a thickness of 0.1 μm and the p-type InP clad layer 5 having a thickness d = 0.3 μm are formed by MOV.
It grows by the PE method.

【0022】次に図2(c)に示すようにSiO2 選択
成長マスク2をHFによって除去した後、MOVPE法
を用いて膜厚d=0.8μmのZnドープp形InP電
流ブロック層6,膜厚d=1.0μmのSeドープn形
InP電流閉じ込め層7を成長する。このとき、n形I
nP電流閉じ込め層7のSeドーピング濃度を5×10
18cm-3以上にすると、メサ構造上部のn形構造上部の
n形InP電流閉じ込め層7の成長が抑制され、メサ構
造上部以外のn形InP電流閉じ込め層7の約1/2以
下の厚さしか堆積しない。
Next, as shown in FIG. 2C, after removing the SiO 2 selective growth mask 2 by HF, the Zn-doped p-type InP current blocking layer 6 having a film thickness d = 0.8 μm is formed by MOVPE method. A Se-doped n-type InP current confinement layer 7 having a film thickness d = 1.0 μm is grown. At this time, n type I
The Se doping concentration of the nP current confinement layer 7 is set to 5 × 10.
When it is 18 cm −3 or more, the growth of the n-type InP current confinement layer 7 on the n-type structure upper part above the mesa structure is suppressed, and the thickness is about 1/2 or less of the n-type InP current confinement layer 7 other than the mesa structure upper part. Only deposits.

【0023】次に図2(d)に示すように反応管中に塩
化水素ガスを流し、成長面全面を約0.5μm程度エッ
チングする。このとき、メサ構造上部はn形InP電流
閉じ込め層7が成長抑制され、その膜厚は約0.5μm
以下になっており、p形InP電流ブロック層6が表面
に現れる。また、メサ構造上部以外はn形InP電流閉
じ込め層7が残っているため、p形InP電流ブロック
層6,n形InP電流閉じ込め層7はメサ構造の活性層
に対して電流狭窄層および光閉じ込め層として働く。
Next, as shown in FIG. 2D, hydrogen chloride gas is flown into the reaction tube to etch the entire growth surface by about 0.5 μm. At this time, the growth of the n-type InP current confinement layer 7 is suppressed on the upper portion of the mesa structure, and the film thickness thereof is about 0.5 μm.
Below, the p-type InP current blocking layer 6 appears on the surface. Further, since the n-type InP current confinement layer 7 remains except for the upper part of the mesa structure, the p-type InP current blocking layer 6 and the n-type InP current confinement layer 7 are different from the active layer of the mesa structure in the current confinement layer and the optical confinement layer. Work as a layer.

【0024】次に図2(e)に示すように膜厚d=1.
0μmのp形InPオーバークラッド層8,膜厚d=
0.4μmのp形InGaAsPキャップ層9を成長す
る。
Next, as shown in FIG. 2E, the film thickness d = 1.
0 μm p-type InP over cladding layer 8, film thickness d =
A 0.4 μm p-type InGaAsP cap layer 9 is grown.

【0025】このようにして製作した素子は、選択成長
マスクを用いた埋め込み成長を行う工程が必要ではな
く、簡単な作製工程で埋め込み構造レーザ素子を作製す
ることができる。また、n形InP電流閉じ込め層7の
堆積においてメサ上での完全な成長抑制は必要ないの
で、広い作製条件(メサ構造,成長条件)において、高
い再現性,歩留まりが実現できる。
The device manufactured in this manner does not require a step of performing buried growth using a selective growth mask, and a buried structure laser device can be manufactured by a simple manufacturing process. In addition, since it is not necessary to completely suppress growth on the mesa in depositing the n-type InP current confinement layer 7, high reproducibility and yield can be realized under a wide range of manufacturing conditions (mesa structure, growth condition).

【0026】(実施例3)図3(a)〜図3(d)は、
本発明による埋め込み構造半導体レーザの製造方法のさ
らに他の実施例を説明する工程の斜視図である。同図に
おいて、図3(a)に示すように(100)面n形In
P基板1上にフォトリソグラフィ技術と選択エッチング
とによって〈011〉方向にストライプ幅約2.0μ
m,高さ約1.0μm程度のメサ構造を形成する。
(Embodiment 3) FIGS. 3 (a) to 3 (d) show
FIG. 9 is a perspective view of a step for explaining still another embodiment of the method for manufacturing the embedded structure semiconductor laser according to the present invention. In the figure, as shown in FIG. 3A, the (100) plane n-type In
A stripe width of about 2.0 μ is formed in the <011> direction on the P substrate 1 by photolithography and selective etching.
A mesa structure with a height of about 1.0 μm is formed.

【0027】次に図3(b)に示すようにMOVPE法
を用いて膜厚d=0.1μmのSeドープn形InPバ
ッファ層3,膜厚d=0.1μmのアンドープInGa
AsP活性層4,膜厚d=0.8μmのp形InPクラ
ッド層5および膜厚d=1.0μmのSeドープn形I
nP電流閉じ込め層7を成長する。このとき、n形In
P電流閉じ込め層7のSeドーピング濃度5×1018
-3以上にすると、メサ構造上部のn形InP電流閉じ
込め層7の成長が抑制され、メサ構造上部以外のn形I
nP電流閉じ込め層7の約1/2以下の厚さしか堆積し
ない。
Next, as shown in FIG. 3B, the Se-doped n-type InP buffer layer 3 having a film thickness d = 0.1 μm and the undoped InGa film having a film thickness d = 0.1 μm are formed by using the MOVPE method.
AsP active layer 4, p-type InP clad layer 5 with film thickness d = 0.8 μm, and Se-doped n-type I with film thickness d = 1.0 μm
The nP current confinement layer 7 is grown. At this time, n-type In
Se doping concentration of the P current confinement layer 7 is 5 × 10 18 c
When m −3 or more, the growth of the n-type InP current confinement layer 7 on the upper part of the mesa structure is suppressed, and the n-type I except the upper part of the mesa structure is formed.
Only a thickness less than about 1/2 of the nP current confinement layer 7 is deposited.

【0028】次に図3(c)に示すように反応管中に塩
化水素ガスを流し、成長面全面を約0.5μm程度エッ
チングする。このとき、メサ構造上部はn形InP電流
閉じ込め層7が成長抑制され、その膜厚は約0.5μm
以下になっており、p形InPクラッド層5が表面に現
れる。また、メサ構造上部以外は、n形InP電流閉じ
込め層7が残っているため、p形InPクラッド層5お
よびn形InP電流閉じ込め層7はメサ構造の活性層に
対して電流狭窄層および光閉じ込め層として働く。
Next, as shown in FIG. 3C, hydrogen chloride gas is flown into the reaction tube to etch the entire growth surface by about 0.5 μm. At this time, the growth of the n-type InP current confinement layer 7 is suppressed on the upper portion of the mesa structure, and the film thickness thereof is about 0.5 μm.
Below, the p-type InP clad layer 5 appears on the surface. Further, since the n-type InP current confinement layer 7 remains except for the upper part of the mesa structure, the p-type InP clad layer 5 and the n-type InP current confinement layer 7 have a current confinement layer and an optical confinement layer with respect to the active layer of the mesa structure. Work as a layer.

【0029】次に図3(d)に示すように膜厚d=1.
0μmのp形InPオーバークラッド層8,膜厚d=
0.4μmのp形InGaAsPキャップ層9を成長す
る。
Next, as shown in FIG. 3D, the film thickness d = 1.
0 μm p-type InP over cladding layer 8, film thickness d =
A 0.4 μm p-type InGaAsP cap layer 9 is grown.

【0030】このようにして製作された素子は、選択成
長マスクを用いた埋め込み成長を行う工程が必要でな
く、簡単な作製工程で埋め込み構造レーザ素子を製作す
ることができる。また、n形InP電流閉じ込め層7の
堆積において、メサ上での完全な成長抑制は必要ないの
で、広い作製条件(メサ構造,成長条件)において、高
い再現性,歩留まりが実現できる。
The device manufactured in this manner does not require a step of performing buried growth using a selective growth mask, and a buried structure laser device can be manufactured by a simple manufacturing process. Further, in the deposition of the n-type InP current confinement layer 7, it is not necessary to completely suppress growth on the mesa, so that high reproducibility and yield can be realized under a wide range of manufacturing conditions (mesa structure, growth condition).

【0031】なお、前述した実施例1〜実施例3におい
ては、塩素ガスを用いてn形InP電流閉じ込め層7の
エッチングを行ったが、他のエッチングガスを用いる
か、または反応管から一旦取り出し、ウエットエッチン
グ方法を用いても、同様の効果が得られる。
Although the n-type InP current confinement layer 7 was etched using chlorine gas in the above-described Examples 1 to 3, another etching gas was used or it was once taken out from the reaction tube. The same effect can be obtained by using the wet etching method.

【0032】また、前述した実施例1〜実施例3におい
ては、n形InP電流閉じ込め層7に使用するドーパン
トはSeなどの他のVI族ドーパントであっても良いこと
は明かである。
Further, in the above-described Examples 1 to 3, it is apparent that the dopant used for the n-type InP current confinement layer 7 may be another group VI dopant such as Se.

【0033】また、前述した実施例1〜実施例3におい
ては、InP系の半導体レーザについて説明したが、G
aAs系などの他のIII-V族化合物半導体レーザであっ
ても良い。
In addition, in the first to third embodiments described above, the InP semiconductor laser has been described.
Other III-V group compound semiconductor lasers such as aAs system may be used.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
埋め込み構造半導体レーザを、選択成長マスクを用いた
埋め込み成長工程が必要ではなく、簡単な作製工程で製
作することができる。また、n形電流閉じ込め層の堆積
においてメサ上での完全な成長抑制は必要でないので、
広い範囲(メサ構造,成長条件)においてレーザ素子を
作製可能であり、各種の素子に応用可能である。さらに
成長条件の変化などに影響を受けにくいので、高い再現
性,歩留まりが実現できるなどの極めて優れた効果が得
られる。
As described above, according to the present invention,
The buried structure semiconductor laser does not need a buried growth step using a selective growth mask, and can be manufactured by a simple manufacturing process. Also, complete deposition suppression on the mesas is not required for deposition of the n-type current confinement layer,
Laser devices can be manufactured in a wide range (mesa structure, growth conditions) and can be applied to various devices. Furthermore, since it is not easily affected by changes in growth conditions, high reproducibility and yield can be realized, and extremely excellent effects can be obtained.

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

【図1】本発明による埋め込み構造半導体レーザの製造
方法の一実施例を説明する工程の断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a step illustrating an embodiment of a method of manufacturing a buried structure semiconductor laser according to the present invention.

【図2】本発明による埋め込み構造半導体レーザの製造
方法の他の実施例を説明する工程の断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a process illustrating another embodiment of the method for manufacturing a buried structure semiconductor laser according to the present invention.

【図3】本発明による埋め込み構造半導体レーザの製造
方法のさらに他の実施例を説明する工程の断面図であ
る。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a process for explaining still another embodiment of the method for manufacturing a buried structure semiconductor laser according to the present invention.

【図4】従来の埋め込み構造半導体レーザの製造方法の
さらに他の実施例を説明する工程の断面図である。
FIG. 4 is a sectional view of a step for explaining still another embodiment of the conventional method for manufacturing a semiconductor laser with a buried structure.

【図5】メサ上に成長したn形InP層厚のドーピング
濃度依存性を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing the doping concentration dependence of the thickness of an n-type InP layer grown on a mesa.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 n形InP基板 2 SiO2選択成長マスク 3 Seドープn形InPバッファ層 4 アンドープInGaAsP活性層 5 p形InPクラッド層 6 Znドープp形InP電流ブロック層 7 Seドープn形InP電流閉じ込め層 8 p形InPオーバークラッド層 9 p形InGaAsPキャップ層1 n-type InP substrate 2 SiO 2 selective growth mask 3 Se-doped n-type InP buffer layer 4 undoped InGaAsP active layer 5 p-type InP clad layer 6 Zn-doped p-type InP current blocking layer 7 Se-doped n-type InP current confinement layer 8 p InP overclad layer 9 p-type InGaAsP cap layer

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 n形(100)III-V 族化合物半導体基
板上に活性領域を有する〈011〉方向のメサストライ
プを形成する第1の工程と、 前記半導体基板全面に有機金属気相成長法によりp形半
導体電流ブロック層,所定の濃度のVI族元素をドーピン
グしたn形半導体電流閉じ込め層を堆積する第2の工程
と、 前記半導体基板表面をエッチングして前記メサストライ
プ上部表面のみに前記p形半導体電流ブロック層が現れ
るように加工する第3の工程と、 前記p形半導体電流ブロック層およびn形半導体電流閉
じ込め層上にp形半導体オーバークラッド層,p形半導
体キャップ層を堆積する第4の工程と、 を有することを特徴とする埋め込み構造半導体レーザの
製造方法。
1. A first step of forming a <011> direction mesa stripe having an active region on an n-type (100) III-V group compound semiconductor substrate, and a metal organic chemical vapor deposition method on the entire surface of the semiconductor substrate. And a second step of depositing a p-type semiconductor current blocking layer and an n-type semiconductor current confinement layer doped with a predetermined concentration of a group VI element, and etching the semiconductor substrate surface to form the p-type semiconductor current confinement layer only on the upper surface of the mesa stripe. A third step of processing so that a p-type semiconductor current blocking layer appears, and a fourth step of depositing a p-type semiconductor overclad layer and a p-type semiconductor cap layer on the p-type semiconductor current blocking layer and the n-type semiconductor current confinement layer The method of manufacturing a buried structure semiconductor laser, comprising:
【請求項2】 請求項1において、前記第3の工程を、
前記半導体基板表面のエッチングを有機金属気相成長装
置内でエッチング性ガスを使用して行うことを特徴とす
る埋め込み構造半導体レーザの製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the third step is
A method of manufacturing a buried structure semiconductor laser, wherein etching of the surface of the semiconductor substrate is performed in an organic metal vapor phase epitaxy apparatus using an etching gas.
【請求項3】 n形(100)III-V 族化合物半導体基
板上に〈011〉方向のメサストライプを形成する第1
の工程と、 前記半導体基板全面に有機金属気相成長法により活性
層,p形半導体電流ブロック層,所定の濃度のVI族元素
をドーピングしたn形半導体電流閉じ込め層を堆積する
第2の工程と、 前記半導体基板表面をエッチングして前記メサストライ
プ上部表面のみに前記p形半導体電流ブロック層が現れ
るように加工する第3の工程と、 前記p形半導体電流ブロック層およびn形半導体電流ブ
ロック層上にp形半導体オーバークラッド層,p形半導
体キャップ層を堆積する第4の工程と、 を有することを特徴とする埋め込み構造半導体レーザの
製造方法。
3. A first method for forming a mesa stripe in the <011> direction on an n-type (100) III-V group compound semiconductor substrate.
And a second step of depositing an active layer, a p-type semiconductor current blocking layer, and an n-type semiconductor current confinement layer doped with a predetermined concentration of group VI element by metalorganic vapor phase epitaxy on the entire surface of the semiconductor substrate. A third step of etching the surface of the semiconductor substrate so that the p-type semiconductor current block layer appears only on the upper surface of the mesa stripe, and on the p-type semiconductor current block layer and the n-type semiconductor current block layer. And a fourth step of depositing a p-type semiconductor over-cladding layer and a p-type semiconductor cap layer on the substrate.
【請求項4】 請求項3において、前記第3の工程を、
前記半導体基板表面のエッチングを有機金属気相成長装
置内でエッチング性ガスを使用して行うことを特徴とす
る埋め込み構造半導体レーザの製造方法。
4. The method according to claim 3, wherein the third step is
A method of manufacturing a buried structure semiconductor laser, wherein etching of the surface of the semiconductor substrate is performed in an organic metal vapor phase epitaxy apparatus using an etching gas.
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JPH1174563A (en) * 1997-06-16 1999-03-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd Manufacture of semiconductor, semiconductor device and semiconductor substrate

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