JPH0824208B2 - Manufacturing method of semiconductor laser - Google Patents
Manufacturing method of semiconductor laserInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は光ファイバ通信等の光源として用いられる半
導体レーザの製造法に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor laser used as a light source for optical fiber communication and the like.
従来の技術 最近半導体レーザは光ファイバ通信システムの実用化
が進む中で光源としてますます重要性を増している。光
ファイバ通信を目的とした半導体レーザは光ファイバと
の結合において不可欠な単一横モード発振や、高出力，
低しきい値電流及び良好な温度特性等が要求される。こ
れらの要求を満たす半導体レーザは一般にプレ−ナスト
ライプ構造を有しており、BC構造半導体レーザがその代
表例として上げられる。2. Description of the Related Art Recently, semiconductor lasers are becoming more and more important as light sources as optical fiber communication systems are put to practical use. Semiconductor lasers for optical fiber communication are required for single transverse mode oscillation, high output, and
Low threshold current and good temperature characteristics are required. A semiconductor laser satisfying these requirements generally has a planar stripe structure, and a BC structure semiconductor laser is a typical example thereof.
第２図ａ〜ｆはBC構造半導体レーザの製造工程を示す
図で、以下第２図を参照して従来の半導体レーザの製造
法について説明する。BC構造半導体レーザの製造工程は
例えば文献エツジ オオムラ（ETSUJI OOMURA） et al,
“InGaAsP/InP バリイド クレセント レーザ ダイ
オード エミッティング（Buried Crescent Laser Diod
e Emitting） at 1.3μｍ ウエイブレングス アイト
リプルイー カンタム エレクトロン（Wavelength,"IE
EE J.Quantum Electron.）,vol.QE−20,PP.866−874,Au
gust 1984.のP866〜867に記載されている。2A to 2F are views showing a manufacturing process of a BC structure semiconductor laser, and a conventional method of manufacturing a semiconductor laser will be described below with reference to FIG. The manufacturing process of a BC structure semiconductor laser is described in, for example, the document ETSUJI OOMURA et al,
“InGaAsP / InP Varied Crescent Laser Diode Emitting (Buried Crescent Laser Diod
e Emitting) at 1.3 μm Wavelength Eye Triple E Quantum Electron (Wavelength, "IE
EE J. Quantum Electron.), Vol.QE-20, PP.866-874, Au
gust 1984., P866-867.
第２図ａにおいて201は（001）面方位をもつｎ−InP
基板、202はｎ−InPバッファ層、203はｐ−InP層、204
はｎ−InP層、205はｎ−InGaAsPマスク層であり、各層2
02〜205は液相エピタキシャル成長にて成長される。続
いてｂに示すように通常のフォトリソグラフィ技術を用
いてフォトレジスト206をマスクとして〔110〕方向スト
ライプ状にｎ−InGaAsPマスク層205のみをエッチング除
去する。この際のエッチャントは例えばH2SO4：H2O2：H
2O（3:1:1）のようなInGaAsP4元混晶を選択的にエッチ
ングし、InP2元層をエッチングしないものを使う。続い
てフォトレジスト206を除去し今度はｎ−InGaAsPマスク
層205をマスクとしてｃに示すようにｎ−InPバッファ層
202に達する溝をエッチングにより形成する。この際の
エッチャントは前述とは逆の選択性をもったHClを用い
る。溝形成後はｄに示すようにｎ−InGaAsPマスク層205
を完全に除去する。続いて２回目の液相エピタキシャル
成長にてｅに示すようにｎ−InPクラッド層207,n−InGa
AsP活性層208,p−InPクラッド層209,p−InGaAsPキャッ
プ層210と成長し、最後にｆに示すようにｐ型電極211及
びｎ型電極212を設けチップ化する。以上のような工程
において、２回目の液相エピタキシャル成長前にｄに示
したようにｎ−InGaAsPマスク層205を除去してしまうの
は、前の工程まで上にのっていたフォトレジスト206が
完全には除去しきれずにどうしてもｎ−InGaAsPマスク
層205の表面に残り、２回目の液相エピタキシャル成長
に悪影響を及ぼすためである。In FIG. 2a, 201 is an n-InP having a (001) plane orientation.
Substrate, 202 is n-InP buffer layer, 203 is p-InP layer, 204
Is an n-InP layer, 205 is an n-InGaAsP mask layer, each layer 2
02 to 205 are grown by liquid phase epitaxial growth. Then, as shown in b, only the n-InGaAsP mask layer 205 is etched away in a stripe pattern in the [110] direction using the photoresist 206 as a mask by using a normal photolithography technique. The etchant at this time is, for example, H 2 SO 4 : H 2 O 2 : H
Use one that selectively etches InGaAsP quaternary mixed crystals, such as 2 O (3: 1: 1), but not the InP quaternary layer. Then, the photoresist 206 is removed, and this time using the n-InGaAsP mask layer 205 as a mask, as shown in c, an n-InP buffer layer.
A groove reaching 202 is formed by etching. The etchant used at this time is HCl, which has the opposite selectivity to the above. After forming the groove, as shown in d, the n-InGaAsP mask layer 205 is formed.
Is completely removed. Then, in the second liquid phase epitaxial growth, as shown by e, the n-InP clad layer 207, n-InGa
AsP active layer 208, p-InP cladding layer 209, and p-InGaAsP cap layer 210 are grown, and finally, as shown in f, a p-type electrode 211 and an n-type electrode 212 are provided to form a chip. In the steps described above, the reason why the n-InGaAsP mask layer 205 is removed before the second liquid phase epitaxial growth is as shown in d is that the photoresist 206 which has been deposited up to the previous step is completely removed. This is because it cannot be completely removed and remains on the surface of the n-InGaAsP mask layer 205, which adversely affects the second liquid phase epitaxial growth.
発明が解決しようとする問題点 しかし以上のような構成からなる半導体レーザの製造
法においては２回目の液相エピタキシャル成長におい
て、ストライプ状に形成された溝が変形しないように、
成長雰囲気中のｐ原子の蒸気圧を制御しなければならな
い。すなわち第２図ｄに示したようにすべて表面がInP
層となっている状態では、液相エピタキシャル成長の溶
液とかし込み時の高温状態で、ｐ原子の蒸発により表面
が荒れるとともに溝開口部が広がって変形してしまうの
で、通常は成長雰囲気ガスH2にPH3を加える等のｐ原子
の蒸気圧を制御する方法がとられる。DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention However, in the method of manufacturing a semiconductor laser having the above-described structure, in the second liquid-phase epitaxial growth, the stripe-shaped grooves are prevented from being deformed,
The vapor pressure of p atoms in the growth atmosphere must be controlled. That is, as shown in FIG.
In the state in which a layer, in a high temperature state in narrowing dissolved solution of liquid phase epitaxial growth, the surface by evaporation of the p atoms is deformed spreads out groove opening with rough, usually the growth atmosphere gas H 2 A method of controlling the vapor pressure of p atoms such as adding PH 3 is adopted.
一般に液相エピタキシャル成長における昇温中のInP
基板表面の保護は、InP基板上に表面を覆うように別のI
nP基板を置くことで行なっているが、これだけでは第２
図ｄのような溝の変形を完全に防ぐことはできない。し
たがって前記のようなPH3を成長雰囲気ガスに加えて流
しｐ原子の蒸気圧を制御する等の方法が採られるが、PH
3が有毒ガスであるため取扱いに注意を要する。InP during liquid phase epitaxial growth in general
Substrate surface protection is provided by another I over the surface on the InP substrate.
It is done by placing the nP substrate, but this is the second
It is not possible to completely prevent the deformation of the groove as shown in FIG. Therefore, the above-mentioned method of adding PH 3 to the growth atmosphere gas and flowing it to control the vapor pressure of p atoms is adopted.
Since 3 is a toxic gas, it requires careful handling.
本発明は溝を形成したInP基板にInGaAsP活性層を含む
ダブルヘテロ構造を液相エピタキシャル成長にて埋込み
成長する際、前記のようにｐ原子の蒸気圧を特に制御す
ることなく、基板上に別の保護用InP基板を置くのみで
溝の変形が起きることなく良好な埋込み成長を可能とす
る半導体レーザの製造方法を提供するものである。According to the present invention, when a double heterostructure including an InGaAsP active layer is embedded and grown in a grooved InP substrate by liquid phase epitaxial growth, another vapor deposition method is performed on the substrate without particularly controlling the vapor pressure of p atoms as described above. The present invention provides a method for manufacturing a semiconductor laser that enables good buried growth without deformation of the groove only by placing a protective InP substrate.
問題点を解決するための手段 本発明はInP基板上に電流ブロッキング層を成長する
第１の液相エピタキシャル成長工程と、該エピタキシャ
ル成長基板に電流ブロッキング層を貫くストライプ状溝
を形成する溝形成工程と、該溝中にInGaAsP活性層を含
むInP/InGaAsPダブルヘテロ構造をプレーナ埋込み成長
する第２の液相エピタキシャル成長工程を有する半導体
レーザの製造法において、第１の液相エピタキシャル成
長工程において最上層及びその直下の層を組成の異なる
InGaAsP層とし、続く溝形成工程においてフォトリソグ
ラフィ技術を用いてストライプ状溝を形成した後、前記
組成の異なる２つのInGaAsP層のうち、最上層のInGaAsP
層のみを除去してから続く第２の液相エピタキシャル成
長を行なうことで上記目的を達成するものである。Means for Solving the Problems The present invention includes a first liquid phase epitaxial growth step of growing a current blocking layer on an InP substrate, and a groove forming step of forming a stripe-shaped groove penetrating the current blocking layer on the epitaxial growth substrate. In a method of manufacturing a semiconductor laser having a second liquid phase epitaxial growth step of planarly growing an InP / InGaAsP double heterostructure including an InGaAsP active layer in the groove, in the first liquid phase epitaxial growth step, a top layer and a layer immediately below it are formed. Layers of different composition
An InGaAsP layer is formed, and a stripe-shaped groove is formed by using a photolithography technique in the subsequent groove forming step, and then the uppermost InGaAsP layer of the two InGaAsP layers having different compositions is formed.
The above object is achieved by removing only the layer and then performing the second liquid phase epitaxial growth.
作用 本発明は上記構成により、前記溝形成工程において用
いられるフォトレジストの残留による第２の液相エピタ
キシャル成長への悪影響をなくすと同時に、高温におい
てｐ原子の蒸発の少ないInGaAsP層を溝部以外の平坦部
に残してあるために、第２の液相エピタキシャル成長工
程中に特にｐ原子の蒸気圧を制御するような方法をとら
なくとも、溝形成基板上に熱保護用のInP基板を置くの
みで溝の変形を起させず、良好な埋込み成長を可能とし
たものである。Effect The present invention has the above-described structure to eliminate the adverse effect on the second liquid phase epitaxial growth due to the residual photoresist used in the groove forming step, and at the same time, to form the InGaAsP layer in which the evaporation of p atoms is small at a high temperature in the flat portion other than the groove portion. Therefore, even if a method of controlling the vapor pressure of p atoms is not particularly adopted during the second liquid phase epitaxial growth step, it is only necessary to place the InP substrate for thermal protection on the groove forming substrate to form the groove. This enables good buried growth without causing deformation.
実施例 第１図は本発明の一実施例における半導体レーザの製
造工程図である。第１図ａにおいて101は（001）面方向
をもつｎ−InP基板、102はｎ−InPバッファ層、103はｐ
−InP層、104はｎ−InP層、105は波長が1.1μｍに相当
する組成を持ったｎ−InGaAsP層、106は波長が1.3μｍ
に相当する組成を持ったｎ−InGaAsP層であり、各層102
〜106は液相エピタキシャル成長にて成長される。Embodiment 1 FIG. 1 is a manufacturing process drawing of a semiconductor laser according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1a, 101 is an n-InP substrate having a (001) plane direction, 102 is an n-InP buffer layer, and 103 is p.
-InP layer, 104 is an n-InP layer, 105 is an n-InGaAsP layer having a composition equivalent to a wavelength of 1.1 μm, 106 is a wavelength of 1.3 μm
N-InGaAsP layer having a composition corresponding to
~ 106 are grown by liquid phase epitaxial growth.
次にｎ−InGaAsP（1.3μｍ）層106上にフォトレジス
ト107を設け、フォトリソグラフィ技術を用いて〔110〕
方向に幅約２μｍのストライプ状窓を形成する。フォト
レジスト107をマスクとしてInPとInGaAsPとで選択性の
ないエッチャント、例えばBr−CH3OH（0.1％）を用いて
ｎ−InGaAsP層105,106を貫きわずかにｎ−InP層104に達
するまでエッチングする。この状態が第１図ｂである。Next, a photoresist 107 is provided on the n-InGaAsP (1.3 μm) layer 106, and the photolithography technique is used to [110].
A striped window having a width of about 2 μm is formed in the direction. Using the photoresist 107 as a mask, an etchant having no selectivity between InP and InGaAsP, for example, Br—CH 3 OH (0.1%) is used to etch through the n-InGaAsP layers 105 and 106 until the n-InP layer 104 is slightly reached. This state is shown in FIG. 1b.
ここでフォトレジスト107を除去し、今度はｎ−InGaA
sP層106,107をマスクにHClを用いてｎ−InPバッファ層1
02に達するまでエッチングを行なうと第１図ｃのように
なる。Then, the photoresist 107 is removed, and this time, n-InGaA
Using the sP layers 106 and 107 as a mask, HCl was used to n-InP buffer layer 1
When etching is performed until the temperature reaches 02, the result is as shown in FIG. 1c.
この一連の溝形成工程において２種類のエッチャント
を用いているが、これはInP層をエッチングする場合にI
nP層に格子整合したInGaAsP層をマスクとする方がフォ
トレジストやSiO2膜等をマスクとするよりも横方向のオ
ーバーエッチが少なく幅の狭い溝を形成できるからであ
る。すなわち、フォトレジスト107をマスクにBr−CH3OH
（0.1％）等の選択性のないエッチャントでInGaAsP層,I
nP層とエッチングしていくとオーバーエッチが大きくな
り深くエッチングするほど幅も広がってしまうためであ
る。Two kinds of etchants are used in this series of groove formation process. This is used when etching the InP layer.
This is because using the InGaAsP layer lattice-matched with the nP layer as a mask can form a narrow groove with less lateral overetching than using a photoresist or a SiO 2 film as a mask. That is, using the photoresist 107 as a mask, Br-CH 3 OH
(0.1%) Etchant with no selectivity, InGaAsP layer, I
This is because overetching becomes larger as the nP layer is etched, and the width becomes wider as it is deeply etched.
ここではBr−CH3OH（0.1％）を用いてｎ−InGaAsP層1
05,106をエッチングしたが、例えば反応イオンエッチン
グ等のドライエッチングでまでｎ−InGaAsP層105,106を
エッチングし、その後上記のようにHClを用いてエッチ
ングを行なっても良い。さらにｎ−InGaAsP層105,106は
横方向のオーバーエッチを少なくするためにそれぞれ0.
2μｍ程度に薄くしておくと良い。Here, Br-CH 3 OH (0.1%) is used to n-InGaAsP layer 1
Although 05 and 106 are etched, the n-InGaAsP layers 105 and 106 may be etched by dry etching such as reactive ion etching, and thereafter, etching may be performed using HCl as described above. Further, the n-InGaAsP layers 105 and 106 are each made to have a thickness of 0.
It is good to make it thin to about 2 μm.
次に溝中にダブルヘテロ構造を形成する前にH2SO4：H
2O2：H2O（3:1:1）を用いてｎ−InGaAsP（1.3μｍ）層1
06のみエッチングにて除去する。これは残留フォトレジ
ストの第２の液相エピタキシャル成長への悪影響をなく
すために除去する。エッチャントのH2SO4：H2O2：H2O
（3:1:1）は前述のようにInGaAsP層を選択的にエッチン
グしInP層はエッチングしない。Next, before forming a double heterostructure in the groove, H 2 SO 4 : H
N-InGaAsP (1.3 μm) layer 1 using 2 O 2 : H 2 O (3: 1: 1)
Only 06 is removed by etching. This is removed to eliminate the adverse effect on the second liquid phase epitaxial growth of the residual photoresist. Etchant H 2 SO 4 : H 2 O 2 : H 2 O
As described above, (3: 1: 1) selectively etches the InGaAsP layer and does not etch the InP layer.
さらに同じInGaAsP層でもその組成でエッチングレー
トが変化する。本実施例では第１の液相エピタキシャル
成長において最上層に波長にして1.3μｍに相当する組
成のｎ−InGaAsP層106,その直下に1.1μｍに相当する組
成のｎ−InGaAsP層105を設けているが、この２つのｎ−
InGaAsP層のエッチレート比は〜10と1.3μｍに相当する
組成のｎ−InGaAsP層106が10倍程度速い。したがってｎ
−InGaAsP層106の厚みをもとにｎ−InGaAsP層106のみを
除去してｎ−InGaAsP層105を残すことができる。この状
態が第１図ｄである。Further, even in the same InGaAsP layer, the etching rate changes depending on its composition. In this embodiment, in the first liquid phase epitaxial growth, the n-InGaAsP layer 106 having a composition corresponding to a wavelength of 1.3 μm and the n-InGaAsP layer 105 having a composition corresponding to 1.1 μm are provided as the uppermost layer. , These two n-
The etching rate ratio of the InGaAsP layer is about 10 and the n-InGaAsP layer 106 having a composition corresponding to 1.3 μm is about 10 times faster. Therefore n
Based on the thickness of the -InGaAsP layer 106, it is possible to remove only the n-InGaAsP layer 106 and leave the n-InGaAsP layer 105. This state is shown in FIG. 1d.
次に第２の液相エピタキシャル成長にて第１図ｅに示
すように、ｎ−InPクラッド層108、ｎ−InGaAsP活性層1
09、ｐ−InPクラッド層110、ｐ−InGaAsPキャップ層111
とプレーナ埋込み成長をする。InGaAsPはInPに比べｐ原
子の蒸気圧が低いので成長工程において成長溶液とかし
込み時の高温状態にある際、溝の変形、特に開口部端の
だれが生じにくい。したがって溝の変形を防止するため
に特にｐ原子の蒸気圧を制御する方法をとらなくても、
溝形成基板上に熱保護用のInP基板を載せておくだけで
十分溝の劣化，変形が生じず、再現性良くプレーナ埋込
み成長を行なうことが可能となる。最後に第１図ｆに示
すようにｐ型電極112及びｎ型電極113を設け、チップ化
する。Next, as shown in FIG. 1e, the n-InP clad layer 108 and the n-InGaAsP active layer 1 are formed by the second liquid phase epitaxial growth.
09, p-InP clad layer 110, p-InGaAsP cap layer 111
And planar embedded growth. Since InGaAsP has a lower vapor pressure of p atoms than InP, groove deformation, particularly sagging at the edge of the opening, is less likely to occur when the growth solution is in a high temperature state when it is crimped with the growth solution. Therefore, even if a method of controlling the vapor pressure of p atom is not particularly taken in order to prevent the deformation of the groove,
Only by placing an InP substrate for heat protection on the groove forming substrate, the groove is not sufficiently deteriorated or deformed, and the planar buried growth can be performed with good reproducibility. Finally, a p-type electrode 112 and an n-type electrode 113 are provided as shown in FIG.
以上本実施例はBC構造半導体レーザの場合について説
明したが、溝形状がＶ字状であるVSBレーザの場合につ
いても同様の効果がある。Although the present embodiment has been described in the case of the BC structure semiconductor laser, the same effect can be obtained in the case of a VSB laser having a V-shaped groove.
発明の効果 以上のように本発明は溝形成基板にInP/InGaAsPダブ
ルヘテロ構造をプレーナ埋込み成長する際、特にｐ原子
の蒸気圧を制御する方法を採らなくとも溝形成基板上に
熱保護用のInP基板を載置しておくだけで溝の劣化，変
形を防ぎ、再現性良くプレーナ埋込み成長が可能とな
り、歩留り向上に大きな効果を有する。EFFECTS OF THE INVENTION As described above, according to the present invention, when the InP / InGaAsP double heterostructure is grown by planar burying on the groove-forming substrate, it is possible to perform thermal protection on the groove-forming substrate without using a method of controlling the vapor pressure of p atoms. Deposition and deformation of the groove can be prevented just by placing the InP substrate, and planar embedded growth can be performed with good reproducibility, which has a great effect on the yield improvement.
第１図は本発明の一実施例における半導体レーザの製造
法の工程図、第２図は従来例のBC構造半導体レーザの製
造法の工程図である。 101,201……ｎ−InP基板、102,202……ｎ−InPバッファ
層、103,203……ｐ−InP層、104,204……ｎ−InP層、10
5,106,205……ｎ−InGaAsP層、107,206……フォトレジ
スト、108,207……ｎ−InPクラッド層、109,208……ｎ
−InGaAsP活性層、110,209……ｐ−InPクラッド層、11
1,210……ｐ−InGaAsPキャップ層、112,211……ｐ型電
極、113,212……ｎ型電極。FIG. 1 is a process drawing of a method for manufacturing a semiconductor laser according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a process drawing of a manufacturing method for a conventional BC structure semiconductor laser. 101,201 ... n-InP substrate, 102,202 ... n-InP buffer layer, 103,203 ... p-InP layer, 104,204 ... n-InP layer, 10
5,106,205 ... n-InGaAsP layer, 107,206 ... photoresist, 108,207 ... n-InP clad layer, 109,208 ... n
-InGaAsP active layer, 110,209 ... p-InP clad layer, 11
1,210 ... p-InGaAsP cap layer, 112,211 ... p-type electrode, 113,212 ... n-type electrode.
Claims (1)
る第１の液相エピタキシャル成長工程と、前記エピタキ
シャル成長基板に電流ブロッキング層を貫くストライプ
状溝を形成する溝形成工程と、前記溝中にInGaAsP活性
層を含むInP/InGaAsPダブルヘテロ構造をプレーナ埋込
み成長する第２の液相エピタキシャル成長工程を有し、
前記第１の液相エピタキシャル成長工程において最上層
及びその直下の層を組成の異なるInGaAsP層とし、続く
溝形成工程においてフォトリソグラフィ技術を用いてス
トライプ状溝を形成した後、前記組成の異なる２つのIn
GaAsP層のうち、最上層のInGaAsP層のみを除去してから
続く第２の液相エピタキシャル成長を行なうことを特徴
とする半導体レーザの製造法。1. A first liquid phase epitaxial growth step of growing a current blocking layer on an InP substrate, a groove forming step of forming a stripe-shaped groove penetrating the current blocking layer on the epitaxial growth substrate, and InGaAsP activation in the groove. Having a second liquid phase epitaxial growth step of planar buried growth of an InP / InGaAsP double heterostructure including a layer,
In the first liquid phase epitaxial growth step, the uppermost layer and the layer immediately thereunder are InGaAsP layers having different compositions, and in the subsequent groove forming step, a stripe-shaped groove is formed by using a photolithography technique.
A method for manufacturing a semiconductor laser, which comprises removing only the uppermost InGaAsP layer of the GaAsP layer and then performing a second liquid phase epitaxial growth.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4197487A JPH0824208B2 (en) | 1987-02-25 | 1987-02-25 | Manufacturing method of semiconductor laser |
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| JP4197487A JPH0824208B2 (en) | 1987-02-25 | 1987-02-25 | Manufacturing method of semiconductor laser |
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|---|---|
| JPS63209189A JPS63209189A (en) | 1988-08-30 |
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| JP (1) | JPH0824208B2 (en) |
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| US9044185B2 (en) | 2007-04-10 | 2015-06-02 | Avantis Medical Systems, Inc. | Method and device for examining or imaging an interior surface of a cavity |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63209189A (en) | 1988-08-30 |
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