JPH1174624A - レーザダイオード及びその製造方法 - Google Patents
レーザダイオード及びその製造方法Info
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- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
- H01S5/2275—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 水平放射角が大きく、且つ低電流発振が可能
なレーザダイオード及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 レーザダイオードの製造方法は、第１導
電型の基板上に、第１導電型のクラッド層、活性層、第
２導電型の第１クラッド層、エッチストップ層、第２導
電型の第２クラッド層、第２導電型の第１キャップ層を
順次形成するステップと、第２導電型の第１キャップ層
上の所定領域にフォトレジストパターンを形成し、フォ
トレジストパターンをマスクとして用いて第２導電型の
第１キャップ層及び第２導電型の第２クラッド層を順次
除去してエッチストップ層を露出させるステップと、フ
ォトレジストパターンを除去し、エッチストップ層を含
んだ全面に電流遮断層を形成するステップと、残ってい
る第２導電型の第２クラッド層の上部の電流遮断層及び
第２導電型の第１キャップ層の一部のみを除去するステ
ップと、電流遮断層を含んだ全面に第２導電型の第２キ
ャップ層を形成し、第１導電型の基板の下部に第１電極
を、第２導電型の第２キャップ層上に第２電極を形成す
るステップとを備える。
なレーザダイオード及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 レーザダイオードの製造方法は、第１導
電型の基板上に、第１導電型のクラッド層、活性層、第
２導電型の第１クラッド層、エッチストップ層、第２導
電型の第２クラッド層、第２導電型の第１キャップ層を
順次形成するステップと、第２導電型の第１キャップ層
上の所定領域にフォトレジストパターンを形成し、フォ
トレジストパターンをマスクとして用いて第２導電型の
第１キャップ層及び第２導電型の第２クラッド層を順次
除去してエッチストップ層を露出させるステップと、フ
ォトレジストパターンを除去し、エッチストップ層を含
んだ全面に電流遮断層を形成するステップと、残ってい
る第２導電型の第２クラッド層の上部の電流遮断層及び
第２導電型の第１キャップ層の一部のみを除去するステ
ップと、電流遮断層を含んだ全面に第２導電型の第２キ
ャップ層を形成し、第１導電型の基板の下部に第１電極
を、第２導電型の第２キャップ層上に第２電極を形成す
るステップとを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はレーザダイオードに
関し、特に水平放射角が大きく且つ低電流発振が可能な
レーザダイオード及びその製造方法に関する。
関し、特に水平放射角が大きく且つ低電流発振が可能な
レーザダイオード及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、レーザダイオードのレーザ光
は、周波数幅が狭くて指向性が尖鋭するため、光通信、
多重通信、宇宙通信等の分野で実用化されている。光通
信と共に、レーザダイオードの主な応用分野中の一つは
光ディスクである。最近、コンパクトディスクプレーヤ
ー(compact disk palyer)及びコンパクトディスク再生
／記録(compact disk read/write)装置では、水平放射
角が大きく、低電流発振が可能であり、長時間の寿命動
作試験をパスする優れた特性を有するレーザダイオード
が要求されている。
は、周波数幅が狭くて指向性が尖鋭するため、光通信、
多重通信、宇宙通信等の分野で実用化されている。光通
信と共に、レーザダイオードの主な応用分野中の一つは
光ディスクである。最近、コンパクトディスクプレーヤ
ー(compact disk palyer)及びコンパクトディスク再生
／記録(compact disk read/write)装置では、水平放射
角が大きく、低電流発振が可能であり、長時間の寿命動
作試験をパスする優れた特性を有するレーザダイオード
が要求されている。
【０００３】以下、添付図面を参照して従来の技術のレ
ーザダイオード及びその製造方法を説明する。
ーザダイオード及びその製造方法を説明する。
【０００４】図１ａ〜図１ｃは従来の技術のＶＳＩＳ(V
grooved Substrate Inner Stripe)構造を有するレーザ
ダイオードの製造工程を示す工程断面図である。
grooved Substrate Inner Stripe)構造を有するレーザ
ダイオードの製造工程を示す工程断面図である。
【０００５】図１ａに示すように、まず、ｐ型のＧａＡ
ｓ基板１上にｎ型のＧａＡｓ電流遮断層２を成長させ
る。
ｓ基板１上にｎ型のＧａＡｓ電流遮断層２を成長させ
る。
【０００６】この後、図１ｂに示すように、フォトリソ
グラフィー(photolithography)及びエッチ工程で電流遮
断層２の一部を除去してチャネル領域を形成する。
グラフィー(photolithography)及びエッチ工程で電流遮
断層２の一部を除去してチャネル領域を形成する。
【０００７】次いで、図１ｃに示すように、電流遮断層
２上に、ダブルヘテロ構造(doublehetero structure)を
有するように、液相成長法を用いてｐ型のＡｌＧａＡｓ
クラッド(clad)層３、活性層４、ｎ型のＡｌＧａＡｓク
ラッド層５、ｎ型のＧａＡｓキャップ層６を順次成長さ
せることにより、レーザダイオードを制作する。
２上に、ダブルヘテロ構造(doublehetero structure)を
有するように、液相成長法を用いてｐ型のＡｌＧａＡｓ
クラッド(clad)層３、活性層４、ｎ型のＡｌＧａＡｓク
ラッド層５、ｎ型のＧａＡｓキャップ層６を順次成長さ
せることにより、レーザダイオードを制作する。
【０００８】ここで、チャネル領域は活性層４への電流
の流れ通路となり、電流遮断層２の残っているチャネル
領域以外の部分へは電流が流れない。このため、チャネ
ル幅Ｗを狭く調節すると、低電流発振可能なレーザダイ
オードを制作することができる。
の流れ通路となり、電流遮断層２の残っているチャネル
領域以外の部分へは電流が流れない。このため、チャネ
ル幅Ｗを狭く調節すると、低電流発振可能なレーザダイ
オードを制作することができる。
【０００９】すなわち、ＶＳＩＳ構造を用いて良い特性
のレーザダイオードを制作するためには、電流遮断層２
が完全に電流を遮断しなければならない。この際、電流
遮断層２の厚さが厚いほど、電流遮断層２のｎ型のドー
ピング(doping)濃度が高いほど、電流遮断がよくなり、
良いレーザダイオードを制作することができる。
のレーザダイオードを制作するためには、電流遮断層２
が完全に電流を遮断しなければならない。この際、電流
遮断層２の厚さが厚いほど、電流遮断層２のｎ型のドー
ピング(doping)濃度が高いほど、電流遮断がよくなり、
良いレーザダイオードを制作することができる。
【００１０】このように、電流が電流遮断層２を通過し
ない理由は次の通りである。
ない理由は次の通りである。
【００１１】図１ｃに示すように、液相成長法によって
ダブルヘテロ構造に成長すると、レーザダイオードは、
チャネル部分とチャネル以外の部分とが互いに異なる構
造を有することになるのが判る。
ダブルヘテロ構造に成長すると、レーザダイオードは、
チャネル部分とチャネル以外の部分とが互いに異なる構
造を有することになるのが判る。
【００１２】チャネル部は、正常なＰ−Ｎ接合のダイオ
ード構造を有するので、順方向電圧を印加する場合に電
流が流れる。しかし、チャネル以外の部分は、中間に電
流遮断層２を残してありＰ−Ｎ−Ｐ−Ｎのサイリスタ(t
hyristor)構造を有するので、順方向電圧を印加しても
電流が流れない。ゆえに、図１ｂに示すように、チャネ
ル幅（Ｗ１、Ｗ２）と電流遮断層２の厚さ（ｄ）はＶＳ
ＩＳ構造のレーザダイオードにおいて極めて重要な工程
変数となる。
ード構造を有するので、順方向電圧を印加する場合に電
流が流れる。しかし、チャネル以外の部分は、中間に電
流遮断層２を残してありＰ−Ｎ−Ｐ−Ｎのサイリスタ(t
hyristor)構造を有するので、順方向電圧を印加しても
電流が流れない。ゆえに、図１ｂに示すように、チャネ
ル幅（Ｗ１、Ｗ２）と電流遮断層２の厚さ（ｄ）はＶＳ
ＩＳ構造のレーザダイオードにおいて極めて重要な工程
変数となる。
【００１３】仮に、更に完全に電流遮断するために電流
遮断層２の厚さ（ｄ）を厚く形成すると、チャネル形成
に際して基板１まで電流遮断層２を除去すべきなので、
チャネル幅（Ｗ１）が広がる。こうなると、活性層４の
広い領域で発振が起こるため、レーザダイオードの光電
特性が悪くなる。
遮断層２の厚さ（ｄ）を厚く形成すると、チャネル形成
に際して基板１まで電流遮断層２を除去すべきなので、
チャネル幅（Ｗ１）が広がる。こうなると、活性層４の
広い領域で発振が起こるため、レーザダイオードの光電
特性が悪くなる。
【００１４】又、完全な電流遮断のためにｎ型のドーピ
ング濃度を高くすることも、成長装備の特性上２〜３×
１０１８／ｃｍ３程度に限られる。工程上、適当な電流
遮断層２の厚さ及びドーピングの濃度はそれぞれ１．０
μｍ、２×１０１８／ｃｍ３であり、この時のチャネル
幅Ｗ１、Ｗ２はそれぞれ５．０μｍ、２．０μｍ程度に
限定される。
ング濃度を高くすることも、成長装備の特性上２〜３×
１０１８／ｃｍ３程度に限られる。工程上、適当な電流
遮断層２の厚さ及びドーピングの濃度はそれぞれ１．０
μｍ、２×１０１８／ｃｍ３であり、この時のチャネル
幅Ｗ１、Ｗ２はそれぞれ５．０μｍ、２．０μｍ程度に
限定される。
【００１５】尚、ＶＳＩＳ構造の最も大きな短所は、ダ
ブルヘテロ構造の成長を液相成長法を用いて行う点であ
る。液相成長法は、チャネル内での成長率がチャネル以
外の平坦部の成長率よりも大きいことから、図１ｃに示
すようにダブルヘテロ構造の成長時に全層が平らになる
ため、ＶＳＩＳ構造を作ることのできる可能性を提供す
る反面に、レーザダイオードの特性を向上させることの
できる量子井戸構造等の薄い層は成長し難い。このた
め、レーザダイオードの特性の向上には限界を有する。
ブルヘテロ構造の成長を液相成長法を用いて行う点であ
る。液相成長法は、チャネル内での成長率がチャネル以
外の平坦部の成長率よりも大きいことから、図１ｃに示
すようにダブルヘテロ構造の成長時に全層が平らになる
ため、ＶＳＩＳ構造を作ることのできる可能性を提供す
る反面に、レーザダイオードの特性を向上させることの
できる量子井戸構造等の薄い層は成長し難い。このた
め、レーザダイオードの特性の向上には限界を有する。
【００１６】又、近頃開発されているレーザダイオード
の放射角の条件としては、水平放射角の場合、約１１．
５度以上であることが要求される。水平放射角を広くす
るためにはチャネル幅を狭くしなければならない。しか
し、チャネル幅が限定されているため、水平放射角を広
くするのが難しい。
の放射角の条件としては、水平放射角の場合、約１１．
５度以上であることが要求される。水平放射角を広くす
るためにはチャネル幅を狭くしなければならない。しか
し、チャネル幅が限定されているため、水平放射角を広
くするのが難しい。
【００１７】図２ａ〜図２ｄは従来の技術のＳＢＲ(Sel
ective Buried Ridge)構造を有するレーザダイオードの
製造工程を示す工程断面図である。
ective Buried Ridge)構造を有するレーザダイオードの
製造工程を示す工程断面図である。
【００１８】図２ａに示すように、ｎ型のＧａＡｓ基板
１１上に、ダブルヘテロ構造を有するように、気相成長
装備中の一つであるＭＯＣＶＤ(Metal Organic CVD)装
備を用いてｎ型のＡｌＧａＡｓクラッド層１２、活性層
１３、ｐ型のＡｌＧａＡｓクラッド層１４を順次に成長
させる。そして、成長されたｐ型のＡｌＧａＡｓクラッ
ド層１４上に誘電膜１５を蒸着する。ここで、活性層１
３は、レーザダイオードの特性を向上させるために量子
井戸構造を使用する。
１１上に、ダブルヘテロ構造を有するように、気相成長
装備中の一つであるＭＯＣＶＤ(Metal Organic CVD)装
備を用いてｎ型のＡｌＧａＡｓクラッド層１２、活性層
１３、ｐ型のＡｌＧａＡｓクラッド層１４を順次に成長
させる。そして、成長されたｐ型のＡｌＧａＡｓクラッ
ド層１４上に誘電膜１５を蒸着する。ここで、活性層１
３は、レーザダイオードの特性を向上させるために量子
井戸構造を使用する。
【００１９】次いで、図２ｂに示すように、フォトリソ
グラフィー工程及びエッチ工程で誘電膜１５を一部分の
み残るように除去してｐ型のＡｌＧａＡｓクラッド層１
４を露出させた後、エッチ工程でｐ型のＡｌＧａＡｓク
ラッド層１４を所定の深さに除去してリッジ(ridge)形
態にする。
グラフィー工程及びエッチ工程で誘電膜１５を一部分の
み残るように除去してｐ型のＡｌＧａＡｓクラッド層１
４を露出させた後、エッチ工程でｐ型のＡｌＧａＡｓク
ラッド層１４を所定の深さに除去してリッジ(ridge)形
態にする。
【００２０】図２ｃに示すように、ＭＯＣＶＤ装備を用
いてｐ型のＡｌＧａＡｓクラッド層１４上に電流遮断層
１６を選択的に再成長(selective growth)させる。ここ
で、選択的な再成長とは、ＭＯＣＶＤ装備の成長特性に
因って誘電膜１５上には薄膜成長されないことを意味す
る。
いてｐ型のＡｌＧａＡｓクラッド層１４上に電流遮断層
１６を選択的に再成長(selective growth)させる。ここ
で、選択的な再成長とは、ＭＯＣＶＤ装備の成長特性に
因って誘電膜１５上には薄膜成長されないことを意味す
る。
【００２１】次いで、図２ｄに示すように、選択的な再
成長が終わると、残っている誘電膜１５を除去する。そ
して、ＭＯＣＶＤ装備を用いてｐ型のＡｌＧａＡｓクラ
ッド層１４及び電流遮断層１６上にｐ型のＧａＡｓキャ
ップ層１７を成長させることにより、レーザダイオード
を制作する。
成長が終わると、残っている誘電膜１５を除去する。そ
して、ＭＯＣＶＤ装備を用いてｐ型のＡｌＧａＡｓクラ
ッド層１４及び電流遮断層１６上にｐ型のＧａＡｓキャ
ップ層１７を成長させることにより、レーザダイオード
を制作する。
【００２２】このような構造のレーザダイオードは、Ｍ
ＯＣＶＤ法を用いるから、薄い層を成長させることがで
き、量子井戸を活性層１３として使用することができ
る。これにより、レーザダイオードの特性が向上する。
ＯＣＶＤ法を用いるから、薄い層を成長させることがで
き、量子井戸を活性層１３として使用することができ
る。これにより、レーザダイオードの特性が向上する。
【００２３】しかしながら、図２ｂに示すようにリッジ
の形成時に、リッジ幅（Ｗ）とｐ型のＡｌＧａＡｓクラ
ッド層１４の残余厚さ（ｄ）を調節し難い。すなわち、
レーザダイオードの特性をよくするためには、ｐ型のＡ
ｌＧａＡｓクラッド層１４の残余厚さ（ｄ）は一定に維
持しながらリッジ幅（Ｗ）を狭くしなければならない
が、ＳＢＲ構造においてリッジ幅（Ｗ）を狭めるために
はエッチ時間を増加させなければならない。このエッチ
時間を増加させると、ｐ型のＡｌＧａＡｓクラッド層１
４の残余厚さ（ｄ）も薄くなるため、調節が容易でな
い。
の形成時に、リッジ幅（Ｗ）とｐ型のＡｌＧａＡｓクラ
ッド層１４の残余厚さ（ｄ）を調節し難い。すなわち、
レーザダイオードの特性をよくするためには、ｐ型のＡ
ｌＧａＡｓクラッド層１４の残余厚さ（ｄ）は一定に維
持しながらリッジ幅（Ｗ）を狭くしなければならない
が、ＳＢＲ構造においてリッジ幅（Ｗ）を狭めるために
はエッチ時間を増加させなければならない。このエッチ
時間を増加させると、ｐ型のＡｌＧａＡｓクラッド層１
４の残余厚さ（ｄ）も薄くなるため、調節が容易でな
い。
【００２４】又、リッジ幅（Ｗ）が減少しなければ水平
放射角が増加しないが、これを満足させることも難し
い。
放射角が増加しないが、これを満足させることも難し
い。
【００２５】更に、図２ｂのようにリッジエッチ後、ｐ
型のＡｌＧａＡｓクラッド層１４が空気中に露出される
ことで酸素と結合して酸化されるため、レーザダイオー
ドの寿命が短縮される。のみならず、選択成長を行うた
めには誘電膜１５蒸着工程を必要とするため、工程が複
雑となる。
型のＡｌＧａＡｓクラッド層１４が空気中に露出される
ことで酸素と結合して酸化されるため、レーザダイオー
ドの寿命が短縮される。のみならず、選択成長を行うた
めには誘電膜１５蒸着工程を必要とするため、工程が複
雑となる。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術によるレー
ザダイオード及びその製造方法においては以下のような
問題点があった。
ザダイオード及びその製造方法においては以下のような
問題点があった。
【００２７】ＶＳＩＳ構造のレーザダイオードは、 電流遮断層の厚さ及び電流遮断層のドーピング濃度が
制限され、ダブルヘテロ構造を液相成長させるため、良
い特性を有するレーザダイオードの制作には限界があ
る。
制限され、ダブルヘテロ構造を液相成長させるため、良
い特性を有するレーザダイオードの制作には限界があ
る。
【００２８】チャネル幅が限定されているため、水平
放射角を広くするのが難しい。
放射角を広くするのが難しい。
【００２９】ＳＢＲ構造のレーザダイオードは、 ｐ型のＡｌＧａＡｓクラッド層の厚さ（ｄ）を一定に
維持しながらリッジ幅を狭くし難いため、良い特性のレ
ーザダイオードを制作し難く、水平放射角の増加には限
界がある。
維持しながらリッジ幅を狭くし難いため、良い特性のレ
ーザダイオードを制作し難く、水平放射角の増加には限
界がある。
【００３０】ｐ型のＡｌＧａＡｓクラッド層がリッジ
の形成時に空気中に露出されることによりレーザダイオ
ードの寿命が短縮される。
の形成時に空気中に露出されることによりレーザダイオ
ードの寿命が短縮される。
【００３１】選択成長のためには誘電膜蒸着工程が必
要なので、工程が複雑である。
要なので、工程が複雑である。
【００３２】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたものであり、その目的は、リッジ幅の調整を容易
にして水平放射角の大きく且つ低電流発振の可能なレー
ザダイオード及びその製造方法を提供することにある。
されたものであり、その目的は、リッジ幅の調整を容易
にして水平放射角の大きく且つ低電流発振の可能なレー
ザダイオード及びその製造方法を提供することにある。
【００３３】本発明の他の目的は、工程中の酸化現象の
発生を防止することにより、寿命を向上させ得るレーザ
ダイオード及びその製造方法を提供することにある。
発生を防止することにより、寿命を向上させ得るレーザ
ダイオード及びその製造方法を提供することにある。
【００３４】本発明の又他の目的は、誘電膜蒸着工程を
排除して工程を単純化できるレーザダイオード及びその
製造方法を提供することにある。
排除して工程を単純化できるレーザダイオード及びその
製造方法を提供することにある。
【００３５】
【課題を解決するための手段】本発明によるレーザダイ
オードの製造方法は、第１導電型の基板上に、第１導電
型のクラッド層、活性層、第２導電型の第１クラッド
層、エッチストップ層、第２導電型の第２クラッド層、
第２導電型の第１キャップ層を順次形成するステップ
と、第２導電型の第１キャップ層上の所定領域にフォト
レジストパターンを形成し、フォトレジストパターンを
マスクとして用いて第２導電型の第１キャップ層及び第
２導電型の第２クラッド層を順次除去してエッチストッ
プ層を露出させるステップと、フォトレジストパターン
を除去し、エッチストップ層を含んだ全面に電流遮断層
を形成するステップと、残っている第２導電型の第２ク
ラッド層の上部の電流遮断層及び第２導電型の第１キャ
ップ層の一部のみを除去するステップと、電流遮断層を
含んだ全面に第２導電型の第２キャップ層を形成し、第
１導電型の基板の下部に第１電極を、第２導電型の第２
キャップ層上に第２電極を形成するステップとを包含
し、このことにより、上記の目的が達成される。
オードの製造方法は、第１導電型の基板上に、第１導電
型のクラッド層、活性層、第２導電型の第１クラッド
層、エッチストップ層、第２導電型の第２クラッド層、
第２導電型の第１キャップ層を順次形成するステップ
と、第２導電型の第１キャップ層上の所定領域にフォト
レジストパターンを形成し、フォトレジストパターンを
マスクとして用いて第２導電型の第１キャップ層及び第
２導電型の第２クラッド層を順次除去してエッチストッ
プ層を露出させるステップと、フォトレジストパターン
を除去し、エッチストップ層を含んだ全面に電流遮断層
を形成するステップと、残っている第２導電型の第２ク
ラッド層の上部の電流遮断層及び第２導電型の第１キャ
ップ層の一部のみを除去するステップと、電流遮断層を
含んだ全面に第２導電型の第２キャップ層を形成し、第
１導電型の基板の下部に第１電極を、第２導電型の第２
キャップ層上に第２電極を形成するステップとを包含
し、このことにより、上記の目的が達成される。
【００３６】前記ＩｎＧａＰはＩｎ０．４９Ｇａ０．５
１Ｐであってもよい。
１Ｐであってもよい。
【００３７】前記基板、キャップ層、電流遮断層はＧａ
Ａｓで形成してもよい。
Ａｓで形成してもよい。
【００３８】前記クラッド層はＡｌＧａＡｓで形成して
もよい。
もよい。
【００３９】本発明によるレーザダイオードは、基板上
に順次形成される第１クラッド層、活性層、第２クラッ
ド層と、第２クラッド層上に形成されるエッチストップ
層と、エッチストップ層上の所定領域に形成される第３
クラッド層と、第３クラッド層の両側面に形成される電
流遮断層と、電流遮断層及び第３クラッド層上に形成さ
れるキャップ層と、基板の下部及びキャップ層の上部に
形成される電極とを備え、このことにより、上記の目的
が達成される。
に順次形成される第１クラッド層、活性層、第２クラッ
ド層と、第２クラッド層上に形成されるエッチストップ
層と、エッチストップ層上の所定領域に形成される第３
クラッド層と、第３クラッド層の両側面に形成される電
流遮断層と、電流遮断層及び第３クラッド層上に形成さ
れるキャップ層と、基板の下部及びキャップ層の上部に
形成される電極とを備え、このことにより、上記の目的
が達成される。
【００４０】
【発明の実施の形態】以下、上記特徴を有する本発明に
よるレーザダイオード及びその製造方法を添付図面に基
づき説明する。
よるレーザダイオード及びその製造方法を添付図面に基
づき説明する。
【００４１】図３ａ〜図３ｌは本発明によるレーザダイ
オードの製造工程を示す工程断面図である。
オードの製造工程を示す工程断面図である。
【００４２】図３ａに示すように、ｎ型のＧａＡｓ基板
２１上に、ＭＯＣＶＤ装置を用いてｎ型のＧａＡｓバッ
ファ層２２、ｎ型のＡｌＧａＡｓクラッド層２３、活性
層２４、ｐ型の１次ＡｌＧａＡｓクラッド層２５、ｐ型
のＩｎＧａＰエッチストップ層２６、ｐ型の２次ＡｌＧ
ａＡｓクラッド層２７、ｐ型の１次ＧａＡｓキャップ層
２８を順次に１次成長させる。
２１上に、ＭＯＣＶＤ装置を用いてｎ型のＧａＡｓバッ
ファ層２２、ｎ型のＡｌＧａＡｓクラッド層２３、活性
層２４、ｐ型の１次ＡｌＧａＡｓクラッド層２５、ｐ型
のＩｎＧａＰエッチストップ層２６、ｐ型の２次ＡｌＧ
ａＡｓクラッド層２７、ｐ型の１次ＧａＡｓキャップ層
２８を順次に１次成長させる。
【００４３】ここで、活性層２４は、レーザダイオード
の特性を向上させるために量子井戸構造を用いたＳＣＨ
(Seperated Confinement Heterostructure)或いはＧＲ
ＩＮ−ＳＣＨ(Graded Index-SCH)構造に形成する。又、
エッチストップ層２６として使用されるＩｎＧａＰはＧ
ａＡｓにラチスマッチ(lattice match)されるＩｎ０．
４９Ｇａ０．５１Ｐを使用する。エッチストップ層２６
としてＩｎ０．４９Ｇａ０．５１Ｐを使用する理由は、
欠陥(defect)の発生がなく、発振波長を吸収しないエネ
ルギーギャップを有するからである。エッチストップ層
２６を形成すべき理由については後述する。
の特性を向上させるために量子井戸構造を用いたＳＣＨ
(Seperated Confinement Heterostructure)或いはＧＲ
ＩＮ−ＳＣＨ(Graded Index-SCH)構造に形成する。又、
エッチストップ層２６として使用されるＩｎＧａＰはＧ
ａＡｓにラチスマッチ(lattice match)されるＩｎ０．
４９Ｇａ０．５１Ｐを使用する。エッチストップ層２６
としてＩｎ０．４９Ｇａ０．５１Ｐを使用する理由は、
欠陥(defect)の発生がなく、発振波長を吸収しないエネ
ルギーギャップを有するからである。エッチストップ層
２６を形成すべき理由については後述する。
【００４４】次いで、図３ｂに示すように、成長された
ｐ型の１次ＧａＡｓキャップ層２８上に第１フォトレジ
スト２９を形成する。
ｐ型の１次ＧａＡｓキャップ層２８上に第１フォトレジ
スト２９を形成する。
【００４５】図３ｃに示すように、フォトリソグラフィ
ー工程によりｐ型の１次ＧａＡｓキャップ層２８の所定
領域に第１フォトレジスト２９パターンを形成する。
ー工程によりｐ型の１次ＧａＡｓキャップ層２８の所定
領域に第１フォトレジスト２９パターンを形成する。
【００４６】図３ｄに示すように、リッジ(ridge)を形
成するために、第１フォトレジスト２９パターンをマス
クとして用いてｐ型の１次ＧａＡｓキャップ層２８及び
ｐ型の２次ＡｌＧａＡｓクラッド層２７を順次除去して
エッチストップ層２６を露出させる。
成するために、第１フォトレジスト２９パターンをマス
クとして用いてｐ型の１次ＧａＡｓキャップ層２８及び
ｐ型の２次ＡｌＧａＡｓクラッド層２７を順次除去して
エッチストップ層２６を露出させる。
【００４７】ここで、リッジ幅（Ｗ）、ｐ型の１次Ａｌ
ＧａＡｓクラッド層２５の厚さ（ｔ）は、レーザダイオ
ードの制作に際して重要な工程変数となる。
ＧａＡｓクラッド層２５の厚さ（ｔ）は、レーザダイオ
ードの制作に際して重要な工程変数となる。
【００４８】すなわち、Ｗが狭くなる程、発振する活性
層２４領域が狭くなり、低電流発振が容易となり、水平
放射角が大きくなるので、良いレーザダイオードの特性
を有することになる。そして、ｐ型の１次ＡｌＧａＡｓ
クラッド層２５の厚さ（ｔ）は発振波長のモード(mode)
を決めるため、応用分野に応じて適切に調節すべきであ
る。
層２４領域が狭くなり、低電流発振が容易となり、水平
放射角が大きくなるので、良いレーザダイオードの特性
を有することになる。そして、ｐ型の１次ＡｌＧａＡｓ
クラッド層２５の厚さ（ｔ）は発振波長のモード(mode)
を決めるため、応用分野に応じて適切に調節すべきであ
る。
【００４９】上記のような理由に因ってリッジ幅（Ｗ）
とｐ型の１次ＡｌＧａＡｓクラッド層２５の厚さ（ｔ）
を調節できる工程の開発が要求されるが、これが、本発
明でエッチストップ層２６を形成する理由である。
とｐ型の１次ＡｌＧａＡｓクラッド層２５の厚さ（ｔ）
を調節できる工程の開発が要求されるが、これが、本発
明でエッチストップ層２６を形成する理由である。
【００５０】すなわち、エッチストップ層２６を形成す
ると、リッジ幅（Ｗ）を正確に調節することができ、低
電流発振可能であり、水平放射角を大きくすることがで
き、更にｐ型の１次ＡｌＧａＡｓクラッド層２５の厚さ
（ｔ）を図３ａのように１次成長時に調節可能であって
様々な発振波長のモードを有するレーザダイオードを制
作することができる。
ると、リッジ幅（Ｗ）を正確に調節することができ、低
電流発振可能であり、水平放射角を大きくすることがで
き、更にｐ型の１次ＡｌＧａＡｓクラッド層２５の厚さ
（ｔ）を図３ａのように１次成長時に調節可能であって
様々な発振波長のモードを有するレーザダイオードを制
作することができる。
【００５１】エッチストップ層２６の原理は、ある種類
のエッチ液によってエッチされる半導体物質とエッチさ
れない半導体物質とが存するという選択的エッチ特性を
利用することである。本発明では、アンモニア系のエッ
チ液にＧａＡｓとＡｌＧａＡｓはエッチされ、ＩｎＧａ
Ｐはエッチされない性質を利用する。
のエッチ液によってエッチされる半導体物質とエッチさ
れない半導体物質とが存するという選択的エッチ特性を
利用することである。本発明では、アンモニア系のエッ
チ液にＧａＡｓとＡｌＧａＡｓはエッチされ、ＩｎＧａ
Ｐはエッチされない性質を利用する。
【００５２】すなわち、図３ｄに示すように、リッジの
形成のためにアンモニア系のエッチ液でエッチを行う
と、エッチストップ層２６の表面上のみまでエッチされ
る。この後には、深さ方向にはエッチされない反面、時
間が経つほど水平方向のみへエッチされるので、リッジ
幅（Ｗ）は狭くなる。このような特性により、単にエッ
チ時間さえ調節すれば、所望するリッジ幅（Ｗ）に正確
に調節することができる。又、ｐ型の１次ＡｌＧａＡｓ
クラッド層２５の厚さ（ｔ）は、図３ａで１次成長した
厚さをそのまま維持することができる。
形成のためにアンモニア系のエッチ液でエッチを行う
と、エッチストップ層２６の表面上のみまでエッチされ
る。この後には、深さ方向にはエッチされない反面、時
間が経つほど水平方向のみへエッチされるので、リッジ
幅（Ｗ）は狭くなる。このような特性により、単にエッ
チ時間さえ調節すれば、所望するリッジ幅（Ｗ）に正確
に調節することができる。又、ｐ型の１次ＡｌＧａＡｓ
クラッド層２５の厚さ（ｔ）は、図３ａで１次成長した
厚さをそのまま維持することができる。
【００５３】エッチストップ層２６のない一般的なレー
ザダイオードの場合、ｐ型の１次ＡｌＧａＡｓクラッド
層２５の厚さ（ｔ）はエッチにより調節される。しか
し、本発明ではエッチ率よりはＭＯＣＶＤによる成長率
を利用するので、一層精密にｐ型の１次ＡｌＧａＡｓク
ラッド層２５の厚さ（ｔ）を調節することができる。
ザダイオードの場合、ｐ型の１次ＡｌＧａＡｓクラッド
層２５の厚さ（ｔ）はエッチにより調節される。しか
し、本発明ではエッチ率よりはＭＯＣＶＤによる成長率
を利用するので、一層精密にｐ型の１次ＡｌＧａＡｓク
ラッド層２５の厚さ（ｔ）を調節することができる。
【００５４】そして、エッチ後に露出されたエッチスト
ップ層２６の表面がＡｌのないＩｎＧａＰなので、空気
中の酸素と結合する酸化等の問題が発生しない。これに
より、レーザダイオードの寿命が延長されるという長所
がある。
ップ層２６の表面がＡｌのないＩｎＧａＰなので、空気
中の酸素と結合する酸化等の問題が発生しない。これに
より、レーザダイオードの寿命が延長されるという長所
がある。
【００５５】次いで、図３ｅに示すように、ｐ型の１次
ＧａＡｓキャップ層２８上に残っている第１フォトレジ
スト２９を除去する。
ＧａＡｓキャップ層２８上に残っている第１フォトレジ
スト２９を除去する。
【００５６】図３ｆに示すように、ｎ型のＧａＡｓ電流
遮断層３０を、ＭＯＣＶＤ装備を用いてリッジを含んだ
全面に成長させる。
遮断層３０を、ＭＯＣＶＤ装備を用いてリッジを含んだ
全面に成長させる。
【００５７】ここで、電流遮断層３０を全面に形成する
理由は、従来のＳＢＲ構造のレーザダイオードで必要と
する誘電膜蒸着工程を排除することができて、工程を単
純化することができるからである。
理由は、従来のＳＢＲ構造のレーザダイオードで必要と
する誘電膜蒸着工程を排除することができて、工程を単
純化することができるからである。
【００５８】図３ｇに示すように、電流遮断層３０上に
第２フォトレジスト３１を形成する。 図３ｈに示すよ
うに、リッジ領域の電流遮断層３０が露出されるよう
に、フォトリソグラフィー工程で第２フォトレジスト３
１を除去することにより、第２フォトレジスト３１パタ
ーンを形成する。
第２フォトレジスト３１を形成する。 図３ｈに示すよ
うに、リッジ領域の電流遮断層３０が露出されるよう
に、フォトリソグラフィー工程で第２フォトレジスト３
１を除去することにより、第２フォトレジスト３１パタ
ーンを形成する。
【００５９】次いで、図３ｉに示すように、第２フォト
レジスト３１パターンをマスクとして用いて、露出され
た電流遮断層３０及び電流遮断層３０の下部のｐ型の１
次ＧａＡｓキャップ層２８の一部分までエッチする。こ
のようにして形成されたチャネルにはレーザダイオード
の駆動時に電流が流れる。
レジスト３１パターンをマスクとして用いて、露出され
た電流遮断層３０及び電流遮断層３０の下部のｐ型の１
次ＧａＡｓキャップ層２８の一部分までエッチする。こ
のようにして形成されたチャネルにはレーザダイオード
の駆動時に電流が流れる。
【００６０】図３ｊに示すように、電流遮断層３０上に
残っている第２フォトレジスト３１パターンを除去す
る。
残っている第２フォトレジスト３１パターンを除去す
る。
【００６１】図３ｋに示すように、ＭＯＣＶＤ装置を用
いて電流遮断層３０を含んだ全面にｐ型の２次ＧａＡｓ
キャップ層３２を成長させる。
いて電流遮断層３０を含んだ全面にｐ型の２次ＧａＡｓ
キャップ層３２を成長させる。
【００６２】図３ｌに示すように、ｐ型の２次ＧａＡｓ
キャップ層３２上にｐ型のメタル電極３３を形成し、基
板２１の下部にｎ型のメタル電極３４を形成して、レー
ザダイオードの制作を完了する。
キャップ層３２上にｐ型のメタル電極３３を形成し、基
板２１の下部にｎ型のメタル電極３４を形成して、レー
ザダイオードの制作を完了する。
【００６３】このようにして制作された本発明によるレ
ーザダイオードの構造を察してみると、図３ｌに示すよ
うに、ｎ型のＧａＡｓ基板２１上に、ｎ型のＧａＡｓバ
ッファ層２２、ｎ型のＡｌＧａＡｓクラッド層２３、活
性層２４、ｐ型の１次ＡｌＧａＡｓクラッド層２５、ｐ
型のＩｎＧａＰエッチストップ層２６が順次形成され、
ｐ型のＩｎＧａＰエッチストップ層２６上の所定領域に
ｐ型の２次ＡｌＧａＡｓクラッド層２７が形成され、ｐ
型の２次ＡｌＧａＡｓクラッド層２７の両側面に電流遮
断層３０が形成される。そして、電流遮断層３０を含ん
だ全面にｐ型の２次ＧａＡｓキャップ層３２が形成さ
れ、ｐ型の２次ＧａＡｓキャップ層３２の上部にはｐ型
のメタル電極３３が形成され、基板２１の下部にはｎ型
のメタル電極３４が形成される。
ーザダイオードの構造を察してみると、図３ｌに示すよ
うに、ｎ型のＧａＡｓ基板２１上に、ｎ型のＧａＡｓバ
ッファ層２２、ｎ型のＡｌＧａＡｓクラッド層２３、活
性層２４、ｐ型の１次ＡｌＧａＡｓクラッド層２５、ｐ
型のＩｎＧａＰエッチストップ層２６が順次形成され、
ｐ型のＩｎＧａＰエッチストップ層２６上の所定領域に
ｐ型の２次ＡｌＧａＡｓクラッド層２７が形成され、ｐ
型の２次ＡｌＧａＡｓクラッド層２７の両側面に電流遮
断層３０が形成される。そして、電流遮断層３０を含ん
だ全面にｐ型の２次ＧａＡｓキャップ層３２が形成さ
れ、ｐ型の２次ＧａＡｓキャップ層３２の上部にはｐ型
のメタル電極３３が形成され、基板２１の下部にはｎ型
のメタル電極３４が形成される。
【００６４】図４は本発明によるレーザダイオードの光
電特性を示すグラフである。図４に示すように、レーザ
ダイオードの駆動時に、発振開始電流が２０ｍＡくらい
である低い電流駆動が実現されていることが判る。
電特性を示すグラフである。図４に示すように、レーザ
ダイオードの駆動時に、発振開始電流が２０ｍＡくらい
である低い電流駆動が実現されていることが判る。
【００６５】図５は本発明によるレーザダイオードの動
作時間に応ずる動作電流の変化を示すグラフである。図
５に示すように、レーザダイオードを光出力３ｍＷ、７
０℃で寿命実験を施してみると、５００時間の寿命実験
の以後にも動作電流の変化が殆ど無いのが判る。
作時間に応ずる動作電流の変化を示すグラフである。図
５に示すように、レーザダイオードを光出力３ｍＷ、７
０℃で寿命実験を施してみると、５００時間の寿命実験
の以後にも動作電流の変化が殆ど無いのが判る。
【００６６】
【発明の効果】本発明によるレーザダイオード及びその
製造方法においては以下のような効果がある。
製造方法においては以下のような効果がある。
【００６７】エッチストップ層を導入してリッジ幅を
容易に調節することにより、水平放射角が大きく且つ低
電流発振が可能なレーザダイオードを制作することがで
きる。
容易に調節することにより、水平放射角が大きく且つ低
電流発振が可能なレーザダイオードを制作することがで
きる。
【００６８】エッチストップ層がＡｌのないＩｎＧａ
Ｐからなるため、空気中に露出されても酸素と結合する
酸化等の問題が発生しない。これにより、レーザダイオ
ードの寿命を延長させることができる。
Ｐからなるため、空気中に露出されても酸素と結合する
酸化等の問題が発生しない。これにより、レーザダイオ
ードの寿命を延長させることができる。
【００６９】電流遮断層を全面成長(total growth)さ
せるため、選択成長時に必要とする誘電膜蒸着工程を排
除することができて工程を単純化することができると共
に、誘電膜から発生することのある欠陥(defect)を無く
すことができる。
せるため、選択成長時に必要とする誘電膜蒸着工程を排
除することができて工程を単純化することができると共
に、誘電膜から発生することのある欠陥(defect)を無く
すことができる。
【図１ａ】従来の技術のＶＳＩＳ(V grooved Substrate
Inner Strip)構造を有するレーザダイオードの製造工
程を示す工程断面図である。
Inner Strip)構造を有するレーザダイオードの製造工
程を示す工程断面図である。
【図１ｂ】従来の技術のＶＳＩＳ構造を有するレーザダ
イオードの製造工程を示す工程断面図である。
イオードの製造工程を示す工程断面図である。
【図１ｃ】従来の技術のＶＳＩＳ構造を有するレーザダ
イオードの製造工程を示す工程断面図である。
イオードの製造工程を示す工程断面図である。
【図２ａ】従来の技術のＳＢＲ(Selective Buried Ridg
e)構造を有するレーザダイオードの製造工程を示す工程
断面図である。
e)構造を有するレーザダイオードの製造工程を示す工程
断面図である。
【図２ｂ】従来の技術のＳＢＲ(Selective Buried Ridg
e)構造を有するレーザダイオードの製造工程を示す工程
断面図である。
e)構造を有するレーザダイオードの製造工程を示す工程
断面図である。
【図２ｃ】従来の技術のＳＢＲ(Selective Buried Ridg
e)構造を有するレーザダイオードの製造工程を示す工程
断面図である。
e)構造を有するレーザダイオードの製造工程を示す工程
断面図である。
【図２ｄ】従来の技術のＳＢＲ(Selective Buried Ridg
e)構造を有するレーザダイオードの製造工程を示す工程
断面図である。
e)構造を有するレーザダイオードの製造工程を示す工程
断面図である。
【図３ａ】本発明によるレーザダイオードの製造工程を
示す工程断面図である。
示す工程断面図である。
【図３ｂ】本発明によるレーザダイオードの製造工程を
示す工程断面図である。
示す工程断面図である。
【図３ｃ】本発明によるレーザダイオードの製造工程を
示す工程断面図である。
示す工程断面図である。
【図３ｄ】本発明によるレーザダイオードの製造工程を
示す工程断面図である。
示す工程断面図である。
【図３ｅ】本発明によるレーザダイオードの製造工程を
示す工程断面図である。
示す工程断面図である。
【図３ｆ】本発明によるレーザダイオードの製造工程を
示す工程断面図である。
示す工程断面図である。
【図３ｇ】本発明によるレーザダイオードの製造工程を
示す工程断面図である。
示す工程断面図である。
【図３ｈ】本発明によるレーザダイオードの製造工程を
示す工程断面図である。
示す工程断面図である。
【図３ｉ】本発明によるレーザダイオードの製造工程を
示す工程断面図である。
示す工程断面図である。
【図３ｊ】本発明によるレーザダイオードの製造工程を
示す工程断面図である。
示す工程断面図である。
【図３ｋ】本発明によるレーザダイオードの製造工程を
示す工程断面図である。
示す工程断面図である。
【図３ｌ】本発明によるレーザダイオードの製造工程を
示す工程断面図である。
示す工程断面図である。
【図４】本発明によるレーザダイオードの光電特性グラ
フである。
フである。
【図５】本発明によるレーザダイオードの動作時間：動
作電流の変化のグラフである。
作電流の変化のグラフである。
２１ ｎ型のＧａＡｓ基板 ２２ ｎ型のＧａＡｓバッファ層 ２３ ｎ型のＡｌＧａＡｓクラッド層 ２４ 活性層 ２５ ｐ型の１次ＡｌＧａＡｓクラッド層 ２６ ｐ型のＩｎＧａＰエッチストップ層 ２７ ｐ型の２次ＡｌＧａＡｓクラッド層 ２８ ｐ型の１次ＧａＡｓキャップ層 ２９ 第１フォトレジスト ３０ ｎ型のＧａＡｓ電流遮断層 ３１ 第２フォトレジスト ３２ ｐ型の２次ＧａＡｓキャップ層 ３３ ｐ型のメタル電極 ３４ ｎ型のメタル電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ホァン ゾンスン 大韓民國， ソウル， ソチョ−グ， ウ ミョン−ドン，46−16
Claims (6)
- 【請求項１】 第１導電型の基板上に、第１導電型のク
ラッド層、活性層、第２導電型の第１クラッド層、エッ
チストップ層、第２導電型の第２クラッド層、第２導電
型の第１キャップ層を順次形成するステップと、 前記第２導電型の第１キャップ層上の所定領域にフォト
レジストパターンを形成し、フォトレジストパターンを
マスクとして用いて第２導電型の第１キャップ層及び第
２導電型の第２クラッド層を順次除去して前記エッチス
トップ層を露出させるステップと、 前記フォトレジストパターンを除去し、エッチストップ
層を含んだ全面に電流遮断層を形成するステップと、 前記残っている第２導電型の第２クラッド層の上部の電
流遮断層及び第２導電型の第１キャップ層の一部のみを
除去するステップと、 前記電流遮断層を含んだ全面に第２導電型の第２キャッ
プ層を形成し、第１導電型の基板の下部に第１電極を、
第２導電型の第２キャップ層上に第２電極を形成するス
テップとを備えることを特徴とするレーザダイオードの
製造方法。 - 【請求項２】 前記エッチストップ層はＩｎＧａＰで形
成することを特徴とする請求項１に記載のレーザダイオ
ードの製造方法。 - 【請求項３】 前記ＩｎＧａＰはＩｎ０．４９Ｇａ０．
５１Ｐであることを特徴とする請求項２に記載のレーザ
ダイオードの製造方法。 - 【請求項４】 前記基板、キャップ層、電流遮断層はＧ
ａＡｓで形成することを特徴とする請求項１に記載のレ
ーザダイオードの製造方法。 - 【請求項５】 前記クラッド層はＡｌＧａＡｓで形成す
ることを特徴とする請求項１に記載のレーザダイオード
の製造方法。 - 【請求項６】 基板と、 前記基板上に形成される第１クラッド層と、 前記第１クラッド層上に形成される活性層と、 前記活性層上に形成される第２クラッド層と、 前記第２クラッド層上に形成されるエッチストップ層
と、 前記エッチストップ層上の所定領域に形成される第３ク
ラッド層と、 前記第３クラッド層の両側面に形成される電流遮断層
と、 前記電流遮断層及び第３クラッド層上に形成されるキャ
ップ層と、 前記基板の下部及びキャップ層の上部に形成される電極
とを備えることを特徴とするレーザダイオード。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1997-32003 | 1997-07-10 | ||
| KR1019970032003A KR19990009567A (ko) | 1997-07-10 | 1997-07-10 | 레이저 다이오드 및 그 제조방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1174624A true JPH1174624A (ja) | 1999-03-16 |
Family
ID=19514023
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18843198A Pending JPH1174624A (ja) | 1997-07-10 | 1998-07-03 | レーザダイオード及びその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1174624A (ja) |
| KR (1) | KR19990009567A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2364599A (en) * | 2000-01-07 | 2002-01-30 | Lucent Technologies Inc | Diffusion barrier spike in layer not forming a pn junction |
| JP2005129857A (ja) * | 2003-10-27 | 2005-05-19 | Sony Corp | 半導体発光装置とその製造方法 |
| JP2008288546A (ja) * | 2007-04-16 | 2008-11-27 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体光装置の製造方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100429105B1 (ko) * | 2002-03-09 | 2004-04-29 | 엘지전자 주식회사 | 반도체 레이저 다이오드 및 그의 제조 방법 |
-
1997
- 1997-07-10 KR KR1019970032003A patent/KR19990009567A/ko not_active Application Discontinuation
-
1998
- 1998-07-03 JP JP18843198A patent/JPH1174624A/ja active Pending
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| US6437372B1 (en) | 2000-01-07 | 2002-08-20 | Agere Systems Guardian Corp. | Diffusion barrier spikes for III-V structures |
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| JP2005129857A (ja) * | 2003-10-27 | 2005-05-19 | Sony Corp | 半導体発光装置とその製造方法 |
| JP4492093B2 (ja) * | 2003-10-27 | 2010-06-30 | ソニー株式会社 | 半導体発光装置とその製造方法 |
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