JPS60223185A - 半導体レ−ザ−の製造方法 - Google Patents
半導体レ−ザ−の製造方法Info
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- JPS60223185A JPS60223185A JP7894984A JP7894984A JPS60223185A JP S60223185 A JPS60223185 A JP S60223185A JP 7894984 A JP7894984 A JP 7894984A JP 7894984 A JP7894984 A JP 7894984A JP S60223185 A JPS60223185 A JP S60223185A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
- H01S5/0421—Electrical excitation ; Circuits therefor characterised by the semiconducting contacting layers
- H01S5/0422—Electrical excitation ; Circuits therefor characterised by the semiconducting contacting layers with n- and p-contacts on the same side of the active layer
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
- H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
- H01S5/4031—Edge-emitting structures
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。
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の製造方法に関する。
活性層埋込型化合物半導体レーザー（以下「埋込型レー
ザー」と称する。）は、発振横モードが良好に制御でき
る点ですぐれた特性を有しており、通信用レーザダイオ
ード、一般光源用レーザーダイオードとして広く利用さ
れている。従来これら埋込型レーザーは、ま、ずはじめ
に基板結晶上にダブルへテロ構造を含むプレーナー構造
を結晶成長し、しかる後に、レーザーのストライプ構造
部分をなす部分のみを、適当な被覆材料にて覆った後化
学エツチング法、又は、ドライエツチング法等で適当な
深さまでエツチングをおこなってメサ型構造を形成し、
しかるのち、液相成長法にて、メサ型構造を適当な組成
の結晶で埋込んで、利得導波型又は屈折率導波型のスト
ライプレーザーを形成するのが常であった。このとき、
化学エツチング法にせよ、ドライエツチング法にせよ、
メサ型にエツチングされた側面は必ずしも鏡面状にエッ
チングされず、化学エツチングの特性又は、ドライエツ
チングの特性等を反映して凸凹のみられるのが普通であ
る。これは、埋込構造レーザーを作ったときに、光の散
乱中心となり、従ってレーザーにとっては損失と々ジ発
振閘値を増大させる働きをする。更に、凸凹のメサ側面
に埋込みをおこなって出来るレーザーは該メサ側面と埋
込層との界面に多くの結晶欠陥が導入され信頼性の点で
満足できる結果を再現性よく得ることが出来がかった。
ザー」と称する。）は、発振横モードが良好に制御でき
る点ですぐれた特性を有しており、通信用レーザダイオ
ード、一般光源用レーザーダイオードとして広く利用さ
れている。従来これら埋込型レーザーは、ま、ずはじめ
に基板結晶上にダブルへテロ構造を含むプレーナー構造
を結晶成長し、しかる後に、レーザーのストライプ構造
部分をなす部分のみを、適当な被覆材料にて覆った後化
学エツチング法、又は、ドライエツチング法等で適当な
深さまでエツチングをおこなってメサ型構造を形成し、
しかるのち、液相成長法にて、メサ型構造を適当な組成
の結晶で埋込んで、利得導波型又は屈折率導波型のスト
ライプレーザーを形成するのが常であった。このとき、
化学エツチング法にせよ、ドライエツチング法にせよ、
メサ型にエツチングされた側面は必ずしも鏡面状にエッ
チングされず、化学エツチングの特性又は、ドライエツ
チングの特性等を反映して凸凹のみられるのが普通であ
る。これは、埋込構造レーザーを作ったときに、光の散
乱中心となり、従ってレーザーにとっては損失と々ジ発
振閘値を増大させる働きをする。更に、凸凹のメサ側面
に埋込みをおこなって出来るレーザーは該メサ側面と埋
込層との界面に多くの結晶欠陥が導入され信頼性の点で
満足できる結果を再現性よく得ることが出来がかった。
（発明の目的）
本発明は以上の従来法の欠点を克服するものであり、低
い発振閾値を有する高信頼埋込型レーザーを再現性・歩
留まりよく得る方法を提供するものである。
い発振閾値を有する高信頼埋込型レーザーを再現性・歩
留まりよく得る方法を提供するものである。
（発明の構成）
本発明は気相エツチングの方法によりダブルへテロ接合
を有するウェハーにメサ型構造を形成し、エツチングさ
れた溝の一部又は全部を新らたに化金物半導体を気相成
長して埋めることにより形成する埋込型レーザ形成方法
である。本発明によれば、極めて良好なメサ構造埋込層
界面を有する、従って、発振閾値の低い、高信頼性を有
する埋込型レーザーを容易に再現性よく得ることができ
る。
を有するウェハーにメサ型構造を形成し、エツチングさ
れた溝の一部又は全部を新らたに化金物半導体を気相成
長して埋めることにより形成する埋込型レーザ形成方法
である。本発明によれば、極めて良好なメサ構造埋込層
界面を有する、従って、発振閾値の低い、高信頼性を有
する埋込型レーザーを容易に再現性よく得ることができ
る。
以下本発明を図面を用いて説明する。第１図は従来の化
学エツチング法によって形成されたダブルへテロウェハ
ーのメサ型構造である。メサ側面１３は鏡面に々らず第
１図に示したように微細構造がみられるのが常である。
学エツチング法によって形成されたダブルへテロウェハ
ーのメサ型構造である。メサ側面１３は鏡面に々らず第
１図に示したように微細構造がみられるのが常である。
これがレーザーを形成したとき光散乱の中心となり共振
器の損失を大きくする。又、メサ側面は複雑な形を示す
ことが多く、再現性も充分高くない。これは化学エツチ
ングは液体を使うため、メサ型エツチングを行なうとき
、メサ側溝が深くなるにつれ、新鮮なエツチング液がメ
サ底面にとどきにくくなるため エツチング速度が変化
することも原因の一つである。
器の損失を大きくする。又、メサ側面は複雑な形を示す
ことが多く、再現性も充分高くない。これは化学エツチ
ングは液体を使うため、メサ型エツチングを行なうとき
、メサ側溝が深くなるにつれ、新鮮なエツチング液がメ
サ底面にとどきにくくなるため エツチング速度が変化
することも原因の一つである。
第２図にドライエツチングをほどこしたダブルヘテロ構
造を有するウェハーのメサ構造を示す。
造を有するウェハーのメサ構造を示す。
この場合、エツチングはイオンエツチングの性質を多か
れ少なかれ有するため、加速されたイオンがメサ側面２
３を打撃する。このためメサ側壁はイオンにより衝撃を
受け結晶欠陥が導入される。
れ少なかれ有するため、加速されたイオンがメサ側面２
３を打撃する。このためメサ側壁はイオンにより衝撃を
受け結晶欠陥が導入される。
又、側壁を鏡面にするのは容易ではない。
（実施例）
つぎに本発明の実施例につき説明を加える。
第３図は本発明を構成する一要素であるエツチングによ
り形成されたメサ構造を示し、側面３３の鏡面性の良好
なメサ構造が得られていることがわかる。Ｇ ａ Ａ
ｓ基板に８ｉ０．又はｆ３ ｉ＠Ｎ４等の被膜３２をス
トライプ状に形成し、しかるのち、開管式石英製反応管
中にカーボン製ザセブターホールダーに該基板をのせて
挿入し、ＧａＡｓの分解防止用にＡ Ｓ Ｈｓを、エツ
チングガスとして第３図の構造が得られる。
り形成されたメサ構造を示し、側面３３の鏡面性の良好
なメサ構造が得られていることがわかる。Ｇ ａ Ａ
ｓ基板に８ｉ０．又はｆ３ ｉ＠Ｎ４等の被膜３２をス
トライプ状に形成し、しかるのち、開管式石英製反応管
中にカーボン製ザセブターホールダーに該基板をのせて
挿入し、ＧａＡｓの分解防止用にＡ Ｓ Ｈｓを、エツ
チングガスとして第３図の構造が得られる。
これは塩酸によるガスエツチングがメサ構造の側溝にお
いてもガスの流動性、粘性が小さいためメサ底面に到る
まで充分にエラチン夛ガスが供給されること、又、化学
的彦反応を利用したエツチングであるため、エツチング
面への損傷を極小にすることができるものである。
いてもガスの流動性、粘性が小さいためメサ底面に到る
まで充分にエラチン夛ガスが供給されること、又、化学
的彦反応を利用したエツチングであるため、エツチング
面への損傷を極小にすることができるものである。
上記の如きエツチングを行なったウェーッ・−に対して
、次に、有機金属熱分解法によってＡＡ！ ｏ、５Ｇａ
ｏ、Ａｓをメサ側面に成長させる。すなわち、高周波加
熱されたカーボンブロック上に上記メサエッチングされ
たＳｉｎ、ストライプ付ウェーッー−をのせ、温度５０
０℃以上においてＡＳＨＩガスを流して基板の保護を行
ない、所定の成長温度たとえば、７５０℃まで昇温を行
なったのち、トリメチルガリウム（ＣＨａ） Ｍ Ｇａ
（以下ＴＭＧと略記）及びトリメチルアルミニウム（
ＣＨ，） 轟ＡＡ！ （以下ＴＭＡと略記）蒸気を加熱
されたウェーッ・−上に流す。
、次に、有機金属熱分解法によってＡＡ！ ｏ、５Ｇａ
ｏ、Ａｓをメサ側面に成長させる。すなわち、高周波加
熱されたカーボンブロック上に上記メサエッチングされ
たＳｉｎ、ストライプ付ウェーッー−をのせ、温度５０
０℃以上においてＡＳＨＩガスを流して基板の保護を行
ない、所定の成長温度たとえば、７５０℃まで昇温を行
なったのち、トリメチルガリウム（ＣＨａ） Ｍ Ｇａ
（以下ＴＭＧと略記）及びトリメチルアルミニウム（
ＣＨ，） 轟ＡＡ！ （以下ＴＭＡと略記）蒸気を加熱
されたウェーッ・−上に流す。
ガス種Ｘのモル濃度を（Ｘ）で表わすとき、（ＴＭＡ）
／（（ＴＭＡ）＋（ＴＭＧ））二Ｑ、３ 、（ＡＳＨ亀
〕／（（ＴＭＡ）＋（ＴＭＧ））本発明の実施例の一部
を構成する第３図に示したメサ構造を形成した後、気相
成長法で埋込層を形成することにより、界面特性の優れ
た半導体レーザーを得ることができる。
／（（ＴＭＡ）＋（ＴＭＧ））二Ｑ、３ 、（ＡＳＨ亀
〕／（（ＴＭＡ）＋（ＴＭＧ））本発明の実施例の一部
を構成する第３図に示したメサ構造を形成した後、気相
成長法で埋込層を形成することにより、界面特性の優れ
た半導体レーザーを得ることができる。
以下、本発明の実施例の一つを工程を追って説明する。
１０” ｃｍ−”程度に間濃度にＮ型ドーピングされた
ＧａＡｓ結晶（１００面）４１上に順次ｎ −Ａ１０．
、Ｇａｏ、ｔ Ａ ｓ ４４を２ｔｉｎｔ、アンドープ
ＧａＡｓ４５をＱ、ｌ ａｍｐ ｋｌ ｏ、ｏ ａＯ７
Ａ、ｓ４６を２７’ｆ７Ｚ ｐ” ＧａＡｓ４７を１μ
ｍ続々にエピタキシャル成長し、ダブルへテロ型ウェハ
ーを形成する。その後スパッタ法又はＣＶＤ法により、
２酸化シリコンＳｉｎ、又は窒化シリコン５１ｍＮ４４
２をヘテロウェハー上に約３００ＯＡ成膜する。しかる
後、フォトレジスト工程を適用Ｓｉｎ露をＩ去する。
ＧａＡｓ結晶（１００面）４１上に順次ｎ −Ａ１０．
、Ｇａｏ、ｔ Ａ ｓ ４４を２ｔｉｎｔ、アンドープ
ＧａＡｓ４５をＱ、ｌ ａｍｐ ｋｌ ｏ、ｏ ａＯ７
Ａ、ｓ４６を２７’ｆ７Ｚ ｐ” ＧａＡｓ４７を１μ
ｍ続々にエピタキシャル成長し、ダブルへテロ型ウェハ
ーを形成する。その後スパッタ法又はＣＶＤ法により、
２酸化シリコンＳｉｎ、又は窒化シリコン５１ｍＮ４４
２をヘテロウェハー上に約３００ＯＡ成膜する。しかる
後、フォトレジスト工程を適用Ｓｉｎ露をＩ去する。
上記の如（Ｓｉｎ、をかぶったヘテロウニ・・−を開管
式石英製反応管中にカーボン製サセプターホルダーに該
基板ｔのせて挿入し、ＧａＡｓの分解防止用にＡｓｈｓ
を、エツチング用に塩酸ガスを流し、３００℃以上の高
温に保持することにより、良好なメサ側面をもった、鏡
面性を有し結晶欠陥の極めて少ない良好なメサコ１０、
としたとき、第４図に示すような埋込層４３、が形成
される。このあとＳｉｎ、をハクリし、ｐ型電極を形成
するためＡｕ／Ｚｎを５ｉｎｓが被覆していたストライ
プの上に蒸着し、４００℃でアニールする。なお、埋込
層形成時に、気相中に極く微量の酸素を導入することで
確実に高抵抗とすることができるので、埋込層でのリー
ク電流を低減するためにはこの工程は有用である。かく
して得られたウェーッ・から素子分離を行ない、牛導体
レーザーを得ることができる。
式石英製反応管中にカーボン製サセプターホルダーに該
基板ｔのせて挿入し、ＧａＡｓの分解防止用にＡｓｈｓ
を、エツチング用に塩酸ガスを流し、３００℃以上の高
温に保持することにより、良好なメサ側面をもった、鏡
面性を有し結晶欠陥の極めて少ない良好なメサコ１０、
としたとき、第４図に示すような埋込層４３、が形成
される。このあとＳｉｎ、をハクリし、ｐ型電極を形成
するためＡｕ／Ｚｎを５ｉｎｓが被覆していたストライ
プの上に蒸着し、４００℃でアニールする。なお、埋込
層形成時に、気相中に極く微量の酸素を導入することで
確実に高抵抗とすることができるので、埋込層でのリー
ク電流を低減するためにはこの工程は有用である。かく
して得られたウェーッ・から素子分離を行ない、牛導体
レーザーを得ることができる。
上記ガスエツチングの工程のあと、気相成長によって埋
込成長をおこなう際、大気に曝すことがあると、メサ側
面が酸化される。この酸化膜はメサ構成元素と酸素との
結合が強く蒸気圧が低いと強固な被膜を形成して、気相
成長による埋込成長時に異常成長の核となシ得る。これ
は、レーザー素子の特性（発振閾値、発振モード等）を
劣化させ、信頼性に悪影響を与えることがわかった。こ
れはＡｌを含んだ結晶系たとえばＡＡ！ＧａＡｓ、ＡＪ
Ｇａ Ｉ ｎ Ｐ系の場合特に重大であった。ガスエ
ツチング工程の後に、ウェハーを大気に曝すことなく、
広くは酸素、水分等に曝すことなく、次の気相成長によ
る埋込工程に移行することにより、再現性よく良質の埋
込構造が得られた。
込成長をおこなう際、大気に曝すことがあると、メサ側
面が酸化される。この酸化膜はメサ構成元素と酸素との
結合が強く蒸気圧が低いと強固な被膜を形成して、気相
成長による埋込成長時に異常成長の核となシ得る。これ
は、レーザー素子の特性（発振閾値、発振モード等）を
劣化させ、信頼性に悪影響を与えることがわかった。こ
れはＡｌを含んだ結晶系たとえばＡＡ！ＧａＡｓ、ＡＪ
Ｇａ Ｉ ｎ Ｐ系の場合特に重大であった。ガスエ
ツチング工程の後に、ウェハーを大気に曝すことなく、
広くは酸素、水分等に曝すことなく、次の気相成長によ
る埋込工程に移行することにより、再現性よく良質の埋
込構造が得られた。
エツチングガスとして塩酸のかわりにＣム、Ｂｒ１、Ｈ
Ｂｒ１ Ｖ族の塩化物、たとえば、ＡＳＣＩｓ、ＰＣＩ
ａ等を用いても同様の効果が得られる。
Ｂｒ１ Ｖ族の塩化物、たとえば、ＡＳＣＩｓ、ＰＣＩ
ａ等を用いても同様の効果が得られる。
エツチングをおこなう際、雰囲気ガス圧を大気圧以下に
保つことにより、エツチング特性の再現性は更に向上す
る。
保つことにより、エツチング特性の再現性は更に向上す
る。
これはガスの粘性が更に低下するからである。
気相結晶成長時のガスの圧力を大気圧より低くすること
で埋込形成時の成長形状は安定し６、再現性が向上する
。これも上記と同様、ガスの粘性の低下等によるもので
ある。
で埋込形成時の成長形状は安定し６、再現性が向上する
。これも上記と同様、ガスの粘性の低下等によるもので
ある。
以上、本発明全実施することによって、共振器の光損失
が小さく、発振閾値の低い、良質の埋込型レーザー素子
を歩留まりよく得ることができることがわかる。
が小さく、発振閾値の低い、良質の埋込型レーザー素子
を歩留まりよく得ることができることがわかる。
第１図は化学エツチング液によりストライプ状のメサエ
ッチングを行なった結果を示す図であシ、１３・・・・
・・・・・メサ側面 を示す。 第２図はドライエツチングにより形成したストライプ状
メサの典型例を示す図であり、ｎ・・・・・・・・・メ
サ側面 を示す。 第３図はガスエツチングによって得られるメサ構造を示
す図 ３２・・・・・・・・・ストライプ形成用被膜３３・・
・・・・・・・メサ側面 を示す。 第４図は本発明の実施によって得られた叩込型半導体レ
ーザーの構造を示す図であり、４１・・・・・・・・・
・・・基板結晶４２・・・・・・・・・・・・ストライ
プ形成用被膜４３・・・・・・・・・・・・埋込結晶層
祠、４６・・・・・・レーザの光及びキアリアとぢ閉め
層 ４５・・・・・・・・・・・・レーザの活性層４７・・
・・・・・・・・・レーザのオーム電極層。 を示す。 第１図 第２図 第３図 ３
ッチングを行なった結果を示す図であシ、１３・・・・
・・・・・メサ側面 を示す。 第２図はドライエツチングにより形成したストライプ状
メサの典型例を示す図であり、ｎ・・・・・・・・・メ
サ側面 を示す。 第３図はガスエツチングによって得られるメサ構造を示
す図 ３２・・・・・・・・・ストライプ形成用被膜３３・・
・・・・・・・メサ側面 を示す。 第４図は本発明の実施によって得られた叩込型半導体レ
ーザーの構造を示す図であり、４１・・・・・・・・・
・・・基板結晶４２・・・・・・・・・・・・ストライ
プ形成用被膜４３・・・・・・・・・・・・埋込結晶層
祠、４６・・・・・・レーザの光及びキアリアとぢ閉め
層 ４５・・・・・・・・・・・・レーザの活性層４７・・
・・・・・・・・・レーザのオーム電極層。 を示す。 第１図 第２図 第３図 ３
Claims (1)
- 活性層を２つのクラッド層で挟んだダブルへテロ構造を
少なくとも形成する結晶成長工程と、前記ダブルへテロ
構造を形成したレーザー結晶表面にレーザーを構成する
共振器長方向にストライプ状に耐塩酸性被膜を形成した
後、構成結晶の１つ又は複数の■族元素の蒸気圧下にて
当該績Ｊｌ［酸ガｘ、ＨＢｒ、Ｃ１ｍ 、Ｂｒ會、Ｖ族
の塩化物ガスのいづれかの雰囲気に曝し、上記被膜に覆
われた領域以外の結晶部分をエツチングする工程と、エ
ツチングされた結晶を大気に曝すことなく形成されたス
トライプを気相成長にて埋め込む結晶成長工程とを有す
ることを特徴とする半導体レーザーの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7894984A JPS60223185A (ja) | 1984-04-19 | 1984-04-19 | 半導体レ−ザ−の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7894984A JPS60223185A (ja) | 1984-04-19 | 1984-04-19 | 半導体レ−ザ−の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60223185A true JPS60223185A (ja) | 1985-11-07 |
Family
ID=13676136
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7894984A Pending JPS60223185A (ja) | 1984-04-19 | 1984-04-19 | 半導体レ−ザ−の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60223185A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5077878A (en) * | 1990-07-11 | 1992-01-07 | Gte Laboratories Incorporated | Method and device for passive alignment of diode lasers and optical fibers |
| US5163108A (en) * | 1990-07-11 | 1992-11-10 | Gte Laboratories Incorporated | Method and device for passive alignment of diode lasers and optical fibers |
| US5182782A (en) * | 1990-07-11 | 1993-01-26 | Gte Laboratories Incorporated | Waferboard structure and method of fabricating |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58143569A (ja) * | 1982-02-22 | 1983-08-26 | Toshiba Corp | 半導体素子 |
| JPS58143596A (ja) * | 1982-02-22 | 1983-08-26 | Toshiba Corp | 化合物半導体装置の製造方法 |
-
1984
- 1984-04-19 JP JP7894984A patent/JPS60223185A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58143569A (ja) * | 1982-02-22 | 1983-08-26 | Toshiba Corp | 半導体素子 |
| JPS58143596A (ja) * | 1982-02-22 | 1983-08-26 | Toshiba Corp | 化合物半導体装置の製造方法 |
Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| US5077878A (en) * | 1990-07-11 | 1992-01-07 | Gte Laboratories Incorporated | Method and device for passive alignment of diode lasers and optical fibers |
| US5163108A (en) * | 1990-07-11 | 1992-11-10 | Gte Laboratories Incorporated | Method and device for passive alignment of diode lasers and optical fibers |
| US5182782A (en) * | 1990-07-11 | 1993-01-26 | Gte Laboratories Incorporated | Waferboard structure and method of fabricating |
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