JPS599990A - 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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JPS599990A
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良一 平野
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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】 本発明は、低しきい値を有し発振モード特性に優れた半
導体レーザの製造方法に関するものである。
発振モードを制御するためには、活性領域が光の導波路
となるよう屈折率(又は利得)に空間的な分布をつける
ことが会費である。分布をつける方法にはいろいろな方
法が知られているが、太きく分けて二つの方法が考えら
れている。
第1の方法は、BE型の半導体レーザと呼ばれる構造を
製造する方法で、ツカダ(T、 Tsukada)によ
りジャーナル・オプ・アプライド・フイズツクス(Jo
urnal of applied Physics)
の第45巻、1974年、4899頁に発表されている
。この製造方法を要約すると、まず、第1図(a)に示
すように、第1回目の成長で活性領域が形成される層(
11をこれより屈折率の低い層(2)で挾むような通常
のダブルヘテロ接合構造をエピタキシャル成長し、し力
)る後に第1図(1))に示すように、明示のため又差
斜線を施した活性領域(la)となる部分およびこれを
挾むR(2a)以外をエツチング除去する。そののち、
第1図(C)に示すように、第2回目の成長として、活
性領域(1a)の両側面をこれより屈折率の低い物質(
3)で埋め込むものである。
2])2の方法は、Be型の半導体レーザと呼ばれる構
造を製造する方法で、ムロタニ(T、 Murotan
i)らによりエレクトロニクス・レターズ(、に1ec
tronicsLetters)の第16巻1980年
556頁に発表されている。この製造方法を要約すると
、まず、第2図(a)(→ 、(b)に示すように基板−にストライプ状の溝(4a
)を形成し、その溝(4a)中に通常の活性領域(1a
)およびこれを挾む層(2a)からなるタプルヘテロ接
したレーザを製作する場合について説明する。前述のム
ロタニらの文献によるとBe型の半導体レーザの製作の
際に形成するストライプ状の溝(4a)は(100)面
の表面に対し−C(011,1]方向に沿って鳩尾(d
ovetail)秋の1面形状(第2図参照)を有する
ものとすることが述べられている。この鳩尾(dove
tail)状の断面形状中にダブルへテロ接合構造を形
成すると、工nGaAsPからなる活性領域(la)は
三日月状に再現性よく形成される。このように、Be型
半導体レーザの特長は、(100)面の表面に対し〔0
11〕方向に沿った鳩尾(dove ta 11 )状
の断面形状中にダブルへテロ接合を形成するところにあ
る。
このBe型半導体レーザは鳩尾(dovetail)状
の溝を形成すれば、成長が比較的容易で再現性よく低し
きい値、高効率の素子が得られる、という特長を持ち、
その点では満足のいくものであるが、発振モード特性の
点で欠点があった。ずなわぢ、発振モード特性の良好な
素子を得るために活性領域(1a)の厚さを0.1μm
程度としようとする場合、溝(4a)の横幅を2.0μ
m程度以下に制御する必要があるが、鳩尾(dovet
ail )状の溝(4a)の歯割よm溝幅が表面から溝
内部にかけて広がるため及び溝側面方向のエツチング(
サイド・エラチンこれは光学式マスクアライナ−の抜く
ことができる限界のストライプ幅であり、このことは鳩
尾(dovetail)状の溝(4a)の底面における
溝幅を2.0μm程度以下に再現性よく作成することを
困難にし、発振モード特性の良好な素子を得ることかむ
すかしさせる、という欠点ヲ有する。
一方、第3図に示すように、ストライプ状の溝(4b)
を(ijio)面の表面に対して(oxi)方向に沿っ
て、■状の断面形状に作成した場合には、鳩尾(dov
etail)状の溝(4a)を作成した場合と比較して
、(イ)結晶表面から内部にひかつて溝幅が狭くなる0
(0)V状の溝(4b) (D7Ml!’を面カ(11
−1) A 面トナリ、表面がエツチングに対して安定
なため、サイド・エツチングがほとんどない。(ハ)(
111) A面は平坦な表面が得られやすく、このこと
は、この溝(4b)中に活性領域を成長した場合、均一
な1面を有する層が得られ、素子特性の安定化に貢献す
る。などの利点がある。しかしながら、V状の溝(4b
)を形成した基板士に液相エビクキシャル戒長を行うと
、溝(4b)内部における成長が行なわれにくく、壕だ
、たまたま成長しても成長層の厚さも溝毎によって違な
る、という構成長の困難さに、致命的な欠陥があった。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、V状
の溝を底付き溝にすることによってV状の溝形成の長所
をそのまま生かし、しかも、溝内における液相エピタキ
シャル成長が容易にかつ制御性よく行われるようにした
半導体レーザの製造方法を提供することを目的としたも
のである。
以下、実施例に基ついてこの発明を説明する〇第4図(
a)〜(C)は本発明の一実施例の快点の工程における
状態を示ず障1面図である。まず、h’> ’図(a)
に示すように、第1回目の成長として、InP基板(4
)上に工nGaAsP N(51、InP 層(61を
順次成長憾する。この場合は、InP基板(4)、工n
GaAeP膚(5)およびInP層(6)が半導体基体
(7)を構成する。次に、第4図(b)に示すように、
通常の写真製版法により、(10り而の表面に対し〔0
11〕方向に沿った方向に数μm幅にストライプ窓を抜
き反応計速型エツチング液を用いてV状の溝(8)を形
成する。この際、V状の溝(8)の底部はInGaAs
P層(5)に達して止まるようにエツチング液を選ぶこ
とが重要である。これはInGaAF3P/InP系の
エツチングに関しては例えば塩酸(HO7)をエツチン
グ液として使用し7、■na a A sk層(5)ま
で工nP層をエツチングすれはよい。
(以下、便宜のために、このような溝を゛庇付きV溝”
これに対して底部が7字になっている場合を底なし 、
M4と呼ぶことにする)0次に、第4図(C)に示すよ
うに、第2回目成長として底付きV溝を設けた半導体基
体(7)に通常のダブルへテロ接合構造を成長させる。
この成長は容易に行なわれ、成長層の厚さの再現性も良
好であることが明らかになった。
上記のように基体に底付きV溝を設けた場合、成長が容
易に行なわれ、成長層の厚さの再現性も良好になる理由
は、次の根拠に帰因する。すなわち、単なる底なし■溝
基体(第3図)では、溝表面が(111)A面であり、
この表面は二次元核の生成が行われにくく、従ってエピ
タキシャル成長が行われにくい性質を持っていることが
知られてし)る。一方、底付きV溝基体では、溝(8)
の底面が(100)面であるため、成長が行われやすく
、加えて底を構成するInGaAsP層(51が、その
As濃度が大きくなるに従って第2回目成長の第1層で
ある工nP層(2)成長前に成長融液に融は去る性質が
顕著となり、表面清浄なInP基板(4)が穿出される
という性質があるため工nGaAeP表面の状態によら
ず、成長が再現性よく行われるからである。
上記の実施例では工n G a A s P/I n 
P系の半導体レーザの製造方法の例を説明したが、他の
+U −V族化合物半導体による半導体レーザ、IT−
Vl族化合物半導体による半導体レーザなどの製法にも
適用できる。また、上記の説明では溝を形成する基体中
に異極の層をはさみ、そのノーでV溝が自動的に場合も
含まれることはいうまでもない。この場合、半導体基板
そのものを半導体基体とすることが可能である。
以上のように、本発明による半導体レーザの製造方法に
は、 Q()  形成溝が基板表面から内部に同って、狭くな
るため、狭い幅の活性層の成長が行える。
(ロ)上記v溝のエツチングは、横方向のエツチング広
がり(ザイド・エツチング)がほとんどないために、狭
い幅の溝が再現性よく形成することができる。
(/ウ  溝側面は平坦性の良い(11,1) A面の
ため、この溝内に成長した活性領域は均一な断面を有す
る層が得られる。
に) 底面が成長が容易な(100)面となっているた
め、成長は容易に行われ、しかも、成長層の厚さの再現
性がよい。
(Jう InC1aAsP/InP半導体レーザの製造
の場合、底のInGaAsP層が成長融液に融は込んで
清浄なTnP層が露出されることか多く、この上にエピ
タキシャル成長が行われるため、結晶性良好なエピタキ
シャル成長が再現性よく得られる。
という効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(C)はBH型の半導体レーザを製造す
る方法の主要工程における状態を示す断面図、第2図(
a) 、 (b>はBe型半導体レーザを製造する方法
の主要工程における状態を示す断面図、第3図は基板に
V溝を形成した状態を示す断面図、第4図(a)〜(0
)は本発明による半導体レーザの製造方法の一実施例の
主要段階における状態を示す断面図である。 図において、+11は活性領域を形成する層、(la)
は活性領域、(2)は活性領域(la)よりも屈折率が
低い物質による膚、(4)はInP基板(半導体基板)
、(5)はInGaAsP層、(6)はInP層、(7
)は半導体基体、(8)は底付き■溝である。 なお、図中同一符号はそれぞれ同一または相当部分を示
す。 代理人   葛 野 信 −(外1名)第1図 第2図 2久 第3図 手続補正書(自発) 特許庁長官殿 1 事件の表示    b゛願昭57−119362号
2・ 発明の名称    半導体レーザの製造方法36
  補正をする者 代表者片山仁へ部 4、代理人 6、補正の内容 (1)明細書の第2頁第6行および同頁第17行の「屈
折率」を「屈折率」に訂正する。 (2)  同、第5頁第6行の「すかしさせる」を「ず
かしくさせる」に訂正する。 (3)  同、第7頁第2行の「エツチング液を選ぶ」
を「エツチング液とストライプ窓の幅とを選ぶ」に訂正
する。 以  上 41

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)溝付き化合物半導体基体上に通常のダブルへテロ
    接合m 造のエピタキシャル成長を行い溝中に活性層を
    形成する方法において、化合物半導体基体の表面が(1
    00)になるようにすると共に、溝を(oxi)方向に
    沿った方向に形成し、かつ、上記溝が(100)面の底
    面を有するようにすることを%徴とする半導体レーザの
    製造方法。 +21  (1,00)面の底面を有する溝を形成する
    ために、化合物半導体基体内にエツチング阻止層を形成
    することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導
    体レーザの製造方法。 (3)タプルヘテロ接合構造としてInk/工nGaA
    sP/工nPを用い、エツチング阻止層として工n G
     a A、 s Pを用い、溝形成用のエツチング液と
    して塩酸を用いることを特徴とする特許請求の範囲第2
    項記載の半導体レーザの製造方法。
JP57119362A 1982-07-07 1982-07-07 半導体レ−ザの製造方法 Pending JPS599990A (ja)

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