JPS5925398B2 - 半導体レ−ザの製造方法 - Google Patents

半導体レ−ザの製造方法

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JPS5925398B2
JPS5925398B2 JP14905979A JP14905979A JPS5925398B2 JP S5925398 B2 JPS5925398 B2 JP S5925398B2 JP 14905979 A JP14905979 A JP 14905979A JP 14905979 A JP14905979 A JP 14905979A JP S5925398 B2 JPS5925398 B2 JP S5925398B2
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Japan
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layer
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manufacturing
type inp
semiconductor laser
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JP14905979A
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利夫 室谷
恂 石井
悦司 大村
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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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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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、半導体レーザの製造方法に関するものであ
る。
半導体レーザのしきい値電流を低減する構造はいくつか
知られておわ、埋め込みレーザはその一つである。
この埋め込みレーザは周囲温度の上昇にともなつて発振
に寄与しないもれ電流が増大し、このため、しきい値電
流が急激に増加し、ついには発熱のため発振が停止して
しまう欠点があつた。
以下さらにこの従来例を図面によつて説明する。第1図
は従来の製造方法で作成した埋め込みレーザのレーザ光
の伝播方向に垂直な方向の断面図である。この製造方法
は、n形InP基板1の上に液相エピタキシャル法によ
りn形InGaAsP層2、p形InP層3を順次成長
させ、次にp形InP層3の上にレーザ光の伝播方向に
沿つてストライプ状にSiO2あるいはSi3N4膜な
どの選択成長用のマスク膜を形成し、このウェハを再び
液相エピタキシャル成長装置に導入してメルトバックし
、マスク膜の下が残るように形成した台形状の斜辺部分
にp形InP層5、n形InP層6を順次成長させる。
この時、マスク膜の上にはp形InP層5、n形InP
層6は成長しない。次に、p形InP層3の上のマスク
膜を除去してp側の電極11とn側の電極12を形成す
る。
このようにして作成した半導体レーザの電極11、12
の間に順方向に電圧を印加すると、電流は大部分p形I
nP層3、n形InGaAsP層2、n形InP基板1
を通つて流れ、p形InP層3、p形InP層5、n形
InP基板1を通つて流れる電流は少ない。なぜなら、
InPはInGaAsPより禁制帯幅が広く、このため
InPpn接合の拡散電位はInP−InGaAsPp
n接合の拡散電位より大きいためである。従つて、レー
ザダイオードの活性層となるn形InGaAsP層2に
電流が集中して流れ、注入されたキャリヤと再結合によ
る・ 光は活性層内に閉じ込められる結果、発振しきい
値の低い安定したレーザが得られる。ところが、InP
pn接合の拡散電位が高いとはいつてもこの障壁を越え
て流れる電流も少量ではあるが存在する。
このもれ電流は発振に寄与しないものであり、周囲温度
の上昇にともなつて増加する。このため、周囲温度上昇
とともに、しきい値電流は急速に上昇する。また、従来
の製造方法では表面を平坦にすることが困難で、熱放散
をよくするためにヒートシンクにアツプサイドダウンに
マウントすることが困難である。従来の製造方法で作成
した半導体レーザはこのような欠点を有していた。この
発明は上記従来法の欠点にかんがみなされたもので、N
Ppn接合の面積を最小にし、かつ表面を平坦にして熱
放散をよくしたしきい値電流の低い、温度特性の良い半
導体レーザの製造方法を提供することを目的としている
以下この発明について説明する。第2図はこの発明の半
導体レーザの製造方法の一実施例の製造プロセスを示す
まず、n形1nP基板1上に液相エピタキシヤル法によ
り順次n形1nGaAsP層2、p形1nP層3、卦よ
びInGaAsP層4を成長させる(第2図a)。
次に、レーザ光の伝播する方向に沿つてストライプ状に
レジスト膜14を写真製版法で形成し、このレジスト膜
14をマスクにしてInGa一AsPの選択エツチング
液、例えばH2SO4:H2O:H2O2=3:1:1
のエツチング液を用いてストライプ状の部分を残してI
nGaAsP層4を除去する。次に、InPの選択エツ
チング液、例えばHC′:H2O二2:1のエツチング
液を用いてストライプ状の部分を残してp形1nP層3
を除去する(第2図b)。次に、レジスト膜14を除去
し、液相エピタキシヤル成長装置内に導入し、半導体層
成長の前に未飽和のpを含むIn溶液でメルトバツクす
る。このメルトバツクは、成長の前に高温に保持され、
熱的に損傷を受けた部分を除去する目的で行うが、この
時1nGaAsP層4はメルトバツクされすぎて、メサ
構造が消失されてしまうことを防いでいる。すなわち、
In溶液でメルトバツクする際、InGaAsP層4が
In溶液中に溶け込むと、局部的にGa,Asの濃度が
上昇し、このGaAsの溶け込んだ液でInPは溶け込
みにくくなることを利用している。この結果、InGa
AsP層4の下のp形1nP層3のメルトバツク量は極
くわずかとなる。同様に、n形1n一GaAsP層2の
下のn形1nP基板1のメルトバツク量も抑制される。
この結果、メルトバツク量を抑制しなくても自動的にI
nGaAsP層4の下で溶解は止まるので、再現性良く
n形1nGaAsP層2およびp形1nP層3をストラ
イプ状に残すことができる。メルトバツクした表面に順
次p形InP層5,n形1nP層6,1nGaAsP層
7を液相エピタキシヤル法で成長させる(第2図c)。
このような成長法でInGaAsP層7は容易に平坦に
できる。次に、InGaAsP層7の表面からp形ドー
パントであるCdあるいはZnなどをp形InP層3に
達する深さ10まで拡散してn形InP層6の一部をp
形に変換してp形1nP層8とし、InGaAsP層7
をp形に変換してp形InGaAsP層9とする(第2
図d)。第3図は、第2図で説明した製造方法によつて
得たウエハを用いて作成した半導体レーザの光の伝播方
向に垂直な断面図である。
この図で、11,12はそれぞれp側、n側の電極であ
る。このレーザダイオードの電極11,12の間に順方
向に電圧を印加すると、電流はn形1nP層6でプロツ
クされるので、矢印に示したように電流は流れる。
ここで、もれ電流はP8lnP層5を通つて流れるもの
だけで、この層を充分薄く、0.5μm以下にすること
により、活性領域1〜5μmのストライプ幅より充分小
さくすることができる。さらに、p形1nP層5からn
形1nP基板1に流れ込む電流はInPpn接合とIn
P−1n一GaAsPpn接合の拡散電位の差を渚慮す
ると無視できる程小さくなる。第4図はこの発明の他の
実施例の製造方法により得られた半導体レーザの光の伝
播方向に垂直な断面図である。
この実施例では、第2図cの構造に、選択拡散法により
活性領域となるInGaAsP層2の真上のn形1nP
層6およびInGaAsP層7をp形に変換してp形1
nP層13、p形InGaAsP層9としている。動作
原理は、第3図の実施例と同様である。以上説明したよ
うにこの発明によれば、活性領域となるInGaAsP
層の側面KInPを成長する前にメルトバツクして熱的
に損傷した部分を除去して成長して}り、欠陥の少ない
長寿命のレーザが得られる。
また、SiO2やSi3N4などの選択成長用のマスク
を使用していないので余分なストレスがなく結晶成長の
再現性が良い。さらに表面を平坦にできるので熱放散の
良いマウント法が適用でき、しきい値電流が低く、温度
特性のよい半導体レーザが作製できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の製造方法による埋め込みへゼロ構造の半
導体レーザの概要を示す断面図、第2図a−dはこの発
明の製造方法の一実施例の工程を示す断面図、第3図,
第4図はこの発明の製造方法による埋め込みへゼロ構造
の半導体レーザの概要を示す断面図である。 図中、1はn形1nP基板、2はn形1nGa一AsP
層、4,7はInGaAsP層、9はp形1nGa一A
sP層、3,5,8,13はp形1nP層、6はn形I
nP層、10は深さ、11,12は電極、14はレジス
ト膜である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 n形InP基板主面上にn形In_1_−_xGa
    _x−As_yP_1_−_y層、P形InP層および
    In_1_−_x′Ga_x′−As_y′P_1_−
    _y′層を順次成長させる工程と、前記n形In_1_
    −_xGa_xAs_yP_1_−_y層に達する深さ
    までメサエツチングを行い、レーザ光の伝播方向に沿つ
    た両側面を形成する工程と、表面よりメルトバックして
    前記p形InP層とn形In_1_−_xGa_xAs
    _y−P_1_−_y層を残し、その上にp形InP層
    、n形InP層およびIn_1_−_x″Ga_x″A
    S_y″P_1_−_y″層を順次成長させる工程と、
    表面よりストライプ状のメサ頂上のp形InP層に達す
    る深さにまでp形ドーパントを拡散させる工程とを含む
    ことを特徴とする半導体レーザの製造方法。
JP14905979A 1979-11-14 1979-11-14 半導体レ−ザの製造方法 Expired JPS5925398B2 (ja)

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US4536940A (en) * 1981-06-12 1985-08-27 At&T Bell Laboratories Method of making a loss stabilized buried heterostructure laser

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