JPS59232476A - 半導体レ−ザ−素子の製造方法 - Google Patents

半導体レ−ザ−素子の製造方法

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JPS59232476A
JPS59232476A JP10584283A JP10584283A JPS59232476A JP S59232476 A JPS59232476 A JP S59232476A JP 10584283 A JP10584283 A JP 10584283A JP 10584283 A JP10584283 A JP 10584283A JP S59232476 A JPS59232476 A JP S59232476A
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JP
Japan
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layer
buried
semiconductor laser
ohmic contact
wafer
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JP10584283A
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Hiroshi Naka
弘 仲
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure 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
    • H01S5/22Structure 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
    • H01S5/227Buried mesa structure ; Striped active layer
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は半導体レーザー素子の製造方法に関する。
〔背景技術〕
半導体レーザーとしては、GaAlAs系化合物半導体
で構成される可視光および赤外元手導体レーザーあるい
は工nGaAc+P系化合物半導体で構成される長波長
帯半導体レーザーが一般に知られている。捷だ、半導体
レーザー素子の一つの構造として、埋込みへテロ構造[
B H(buried−heter。
5tructure) 〕の半導体レーザー素子が開発
されている(たとえば、1979年4月1日付発行の電
子材料26〜28にけGaA、dAe系半導体レーザー
が紹介されている。また、同誌の1979年12月号5
8〜6エ員にはInGaAsP系の半導体レーザーが紹
介されている。)。BH半導体レーザー素子の素子構造
はGaAlAs系およびInGaAsP系ともに略同−
構造となっている。第1図はInGaAsP系の素子(
テソグ)構造を示すものである。
すなわち、この半導体レーザー素子(チップ)1はn−
工nPの基板2を基に形成されていて、中央にストライ
プ状に延在するダブルへテロ接合構造3を有している。
このダブルへテロ接合構造3は基板2の上に順次形成さ
れるn−4nPのバックァ層4 、 工nGaAsPの
活性)VH2,−p−1nPのクラッド層6からなって
いて、クラッド層6けp−工nGaAsPからなるキャ
ンプ層7で彷われている。甘た、ダブルへテロ接合構造
3およびキャンプ層7からなるストライプ部8の両側は
p−■nPのブロッキング層9、n−工nPの坤込み層
10 、 p−工nGaAsPの埋込みキャップ層11
からなる多層埋込みN12によって埋め込まれている。
そして、活性層5の両側は埋込み層10との間に埋込み
へテロ接合構造13を構成している。また、ストライプ
部8の表面層には絶縁膜(5in2膜)14をマスクと
してZnが拡散されてp形のオーミックコンタクト層1
5が形成されている。このオーミックコンタクト層15
はクラッド層6の途中に寸で達している。そして、チッ
プ1の主面すなわち多層成長層16が設けられている側
の面にはAu/Crのp形電極17が設けられ、裏面に
けAu/Pa/Au−Ge−Niのn形電極18が設け
られている。
このようなチップ1はn−工nP基板2の(100)上
に液相エピタキシャル法によって順次バッファ層4.活
性層5.クラッド層6.キャップ層7と多層成長層16
を成長させたウェハを用いて製造される。すなわち、ウ
ェハはその主面を気相化学成長(OVD)法およびリン
グラフィ法によって形成されたストライプ状のSiO□
膜をマスクとしてメザエソチングされ、複数条のストラ
イプ部8が形成される。つぎに、ウェハのエツチング除
去部にブロッキング層9.埋込み層10.埋込みキャッ
プ層11とからなる多層埋込み層12が液相エピタキシ
ャル法によって形成される。また、ウェハの主面はCV
D法によって形成されるSiO膜14で被われる。そこ
で、このS j、 02膜14をホトリングラフィ技術
によってストライプ状に除去した後、Zn拡散を行なっ
てストライプ部8の表層部、すなわちクラッド層6に達
するオーミックコンタクト層15を形成する。!、た、
その後、ウェハはその主面にp形電極17としてAu、
10rが、その裏面にn形電極18としてAu/Pa/
Au・Ge*N土が蒸着アロイによって形成される。そ
こで、次にウェハはストライプ部8が延在する方向に直
交する方向に沿う結晶の骨間面で骨間された後、多層埋
込み成長層の中間部でストライプ部8の延在する方向に
沿って切断され、たとえば厚さ100μm、縦横が30
0〜400μm程度の大きさの複数のチップ1となる。
しかし、このような半導体レーザー素子1は、以下の理
由からリーク電流が発生し、素子劣化に繋る動作電流の
増大が生じるという問題点が本発明者によってあきらか
とされた。
すなわち、前述のように、オーミックコンタクト層]5
の形成において、Zn を拡散した際、Znはキャップ
層7およびクラッド層6部分にのみ入らず、両側の埋込
みキャップ層11および埋込みIC410Kまで入って
し甘う。捷だ、各層間におけるPn接合部分は逆バイア
スが印加された際、電流が流れないようになっている。
しかし、本発明者の実験等において、リーク電流が発生
することが認められた。これは、埋込み層10に形成さ
れてしまうオーミックコンタクト層部分、埋込み層10
、ブロッキング層9.バッファ層4を通るリーク電流と
考えられ、実際にもオーミックコンタクト層15が深く
埋込み層10に入るに伴なってリーク電流も増大するこ
とが認められた。
一方、■nPに対するZnの拡散速度は早いため、また
、Znはウェハの主面から05〜1.5μmと極めて浅
く拡散することから、拡散時間は数分と短時間で行なっ
ている。しかし、このような数分の拡散処理時間では拡
散温度が所望温度(平衡温度)に達するか否かの状態で
拡散を終了しなければならず、シリコン中にZnを拡散
する際の平衡温度を紺持しての拡散に比較して再現性が
悪い。
このため、オーミックコンタクト層15は深くなったり
浅くなったりする。
他方、本発明者は埋込み層lOにおけるオーミックコン
タクト層15が浅くかつ少なくなるにつれて、リーク電
流が減少する事実から、埋込み層10にはZnを拡散さ
せないことが動作電流の低減化となることに気が付き本
発明を成した。
〔発明の目的〕
本発明はリーク電流が生じ難い構造の半導体し−ザー素
子を製造する方法を提供することによって、閾値電流お
よび動作電流が低く、温度特性が良好な信頼度の高い半
導体レーザー素子を提供することにある。
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。
〔発明の概要〕
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明ずれば、下記のとおりである。
ずなわぢ、本発明はオーミックコンタクトをとる/ζめ
に拡散する不純物は、埋込み層を形成する前にダブルへ
テロ接合構造のクラッド層に設けておくことによって、
押込み層を経過するリーク電流の発生防止が図られるこ
とから、閾値電流および動作電流の低下が図れ、温度特
性が良好な信頼度の高い半導体レーザー素子の提供が達
成できる。
〔実施例〕
第2図(a)〜(f)は本発明の一実施例によるBH半
導体レーザー素子の製造方法を示す断面図である。
この実施例では同図(1)に示すようなウェハ19を用
意する。このウェハ19 kl: n−InP基板2の
(100)上に液相エピタキシャル法によって順次n−
InP のバッファ層4.  InGa、A日Pの活性
層。
5、p−工nPのクランド層6.  p−工nGaAe
Pのキャップ層7からなる多層成長層16が形成され、
バッファ104.活性層5.クラッド層6によってダブ
ルへテロ接合構造3が形成されている。基板2ば100
μm程度の厚さで多層成長層16の各層は数千A〜数μ
m程度の厚さである。このようなウェハ19はその主面
(多層成長層16が形成された面側で図では上面)にオ
ーミックコンタクトをとるだめの不純物、たとえばZn
が拡散される。ZnけキャップM7を突き抜けてクラッ
ド層6の途中に1で達し、図中底面を一点録線で示すオ
ーミックコンタクトN15が形成される。〔同図(b)
参照〕。
つぎに、同図(Clに示すように、ウェハ19の主面に
OVD法で絶縁膜(S10□膜)を形成した後、リソグ
ラフィによりこの8102膜を部分的に除去し、ストラ
イプ状マスク20を形成する。このストライプ状マスク
20はレーザー光を出射する結晶の弁開面と直交する方
向に延在するように平行に複数設ける。つぎに、メサエ
ッチングを行なってストライプ状マスク20の下部に逆
メサ構造のストライプ部8を形成する。このメサエッチ
ングはバッファ層4に寸で到達させる。
つぎに、ストライプ部8の上のストライプ状マスク20
をエツチング除去した後、同図(d)で示すように液相
エピタキシャル法によって、エツチングされた溝部分に
p−Ir+P  のブロッキング層9゜n−Inpの埋
込み#i10 +  p−工nGaAsPの埋込みキャ
ップ層11からなる多層埋込み層12が形成される。活
性層5は両側で狸込み層10との間に埋込みへテロ接合
構造13が形成される。
つぎに、同図(θ)に示すように、ウェハ19の主面に
OVD法で絶縁膜(S10□膜)14を形成した後、こ
のfEio□膜14をホトリソグラフィによって部分的
に除去し、キャップ層7を露出させる。
1だ、その後、蒸着アロイによってウェハ19の主面に
はCr/Au  のp形電極17が設けられ、裏面には
A u/S nのn形電極18が設けられる。才た、こ
のウェハ19け弁開および切断によって同図(f)に示
すようなチップ1とされる。
〔効果〕
(1)本発明によれば、多層埋込み層12を形成する前
に、Zn をキャップ層7およびクラッドWr 6に拡
散していることから、埋込み層10にはZnは拡散され
ない。このため、レーザー発振時、電流はオーミックコ
ンタクト層15.クラッド層6゜活性層5.バッファ層
4と順次流れ、リーク電流は発生しないことから、半導
体レーザー素子の閾値電流および動作電流は小さくなる
(2)前記(1)のように、閾値電流および動作電流が
小さいことから、発熱が少なくなり、半導体レーザー素
子の温度特性が向上し、信頼性の向上および半導体レー
ザー素子の長寿命化が図れる。
(3)オーミックコンタクト層15の底面はクラッドN
6内であればよいことから、オーミノクコンタグ+一層
15の形成にあってはオーミックコンタクト層底面の位
置精度は厳しくなくともよく、製。
造し易くなる。
(4)本発明によれば、オーミックコンタクト用不純物
の拡散にあっては末だ形成されていない多層埋込み層内
には拡散はされない。したがって、多層埋込み層に前記
不純物が入ることによる製品不良の発生はなくなり、歩
留の向上が図れる。
(5)本発明d−オーミゾクコンタクト用不純物の拡散
はウェハの全面に施すことができるため、従来の選択拡
散によるホトリソグラフィ工程は廃止でき、生産性の向
上を図ることができる。。
(6)  1記(])〜(5)により、さらに歩留が高
くかつ生産性の向上が図れることから生産コストの低減
が図れるという相乗効果が得られる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。たとえば、活性層の下
に光導波路を設けた構造等に適用してもよい。
〔利用分野〕
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である長波長帯半導体レー
ザー技術に適用した場合について説明したが、それに限
定されるものではなく、だl・とえば、GaAlAs系
の可視光、赤外光半導体レーザーにも適用できる。少な
くとも、BH構造の半導体レーザーには適用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のBH半導体レーザー素子を示す断面図。 第2図(a)〜(f)は本発明の一実施例によるBH半
導体レーザー素子の製造方法を示す断面図である。 1・・・半導体レーザー素子(チップ)、2・・・基板
、3・・・ダブルへテロ接合構造、4・・・パン7ア層
、5・・・活性層、6・・・クラッド層、7・・・キャ
ップ層、8・・・ストライプ部、9・・・プロンキング
層、10・・・埋込み層、11・・・埋込みキャップ層
、12・・・多層埋込み層、13・・・埋込みへテロ接
合構造、14・・・絶縁膜(S10□膜)、15・・・
オーミンクコンタクト層、16・・・多層成長層、17
・・・n形電極、18・・・n形電極、19・・・ウェ
ハ、20・・・ストライプ状マスク。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、化合物半導体基板の主面に多層成長層を成長させて
    ダブルへテロ接合構造を形成する工程と、メサエッチン
    グによって結晶の弁開面と直交する方向に延在するスト
    ライプ部を平行に複数形成する工程と、前記エツチング
    による溝に多層埋込み層を成長させて前記ダブルへテロ
    接合を有する活性層との間に埋込みへテロ接合を形成す
    る工程と1を有する半導体レーザー素子の製造方法であ
    って、前記多層埋込み層の形成前に活性層の上層のクラ
    ッド層の途中迄にオーミックコンタクト用の不純物を拡
    散させることを特徴とする半導体レーザー素子の製造方
    法。
JP10584283A 1983-06-15 1983-06-15 半導体レ−ザ−素子の製造方法 Pending JPS59232476A (ja)

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