JPS61104687A - 埋込み型半導体レ−ザの製造方法 - Google Patents

埋込み型半導体レ−ザの製造方法

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JPS61104687A
JPS61104687A JP22740184A JP22740184A JPS61104687A JP S61104687 A JPS61104687 A JP S61104687A JP 22740184 A JP22740184 A JP 22740184A JP 22740184 A JP22740184 A JP 22740184A JP S61104687 A JPS61104687 A JP S61104687A
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JP
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active layer
film
semiconductor laser
type
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JP22740184A
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Kuniaki Konno
紺野 邦明
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、ヘテロ接合型の半導体レーザに係わり、特に
活性層以外を流れるリーク電流の量を極力減少させるこ
とを目的とした埋込み型半導体レーザの製造方法に関す
る。
〔発明の技術的前頭とその問題点〕
近年、化合物半導体を用いた各種の半導体レーザ素子が
研究開発されており、その−例としてInGaAsP/
InP系埋込み構造がある。この構造にJ:るレーザ素
子は、発光部をPN接合を持った埋込み層で埋込まれて
おり、電流の通路を活性層であることろの発光部のみに
集中し、且つ埋込み層と発光部との屈折率差により光の
閉込めを行っている。これにより、低しきい値で高いレ
ーザ利得が得られると同時に、安定な基本横モード発振
も可能である等の優れた性能を有する。そして、上記の
埋込み型半導体レーザは、次のような方法で作られる。
まず、第3図(a)に示す如く1回目のエピタキシャル
成長(L P E ) T−1百方位(100)のN型
rnP基板31上にN型1nPバツフア厨32、Ir+
GaAsp活性層33.P型1 n pクラッド層34
及びP型I nGaAsPオーミック]ンタクト層35
を上記類にエピタキシャル成長させる。次いで、第3図
(b)に示す如くフッ11〜リソグラフイにより<01
1>方向と平行に幅5〜6[μm]の5iQ2膜36を
ストライプ状に形成し、この5iO211I36をマス
クとしてバッファ層32に到達するまでメサエッチング
を行い、逆メサ状のストライプ37を形成する。次いで
、第3図(C)に示す如く2回目のL P Eにより、
5i02膜36を残したまま最初にP型1nP電流ブロ
ック層38を成長し、さらにN型InPIi流閉込め層
39を成長し、これらの層38.39で上記ストライプ
37を埋込む。続いて、5iO2膜36を一旦除去した
後、S i 02膜4oを表面全面に形成し、この5i
02膜4oのコンタクト層35上に窓を開ける。そして
、この窓内にAu−7n系の[)型A−ミック電極41
を形成し、[)側電極としてのCr−Au膜42で表面
全面を覆う。、さらに、基板41の下面側にN型電極ど
してA IJ−Q e膜43を形成することによって、
埋込み型半導体レーザが完成することになる。
しかしながら、この種の方法にあっては次のよう2)問
題があった。即ち、本来逆メサエツチングにより決定さ
れる活性層33の幅は、オーミックニ]ンタクi・層3
5上のS i 02膜36の幅と、該SiO2膜36か
らバッファ層32までのエツチング深さとの関係により
制御されるが、このエツチングを精度良く目つシャープ
に行うことは甚だ困ガである。このため、ストライプ方
向の活性層33の側面に凹凸が生じ、素子特性の一つで
あるn−入電流一光出力特性にキンクが発生して安定な
横モード発振を阻止したり、遠視野像の形を乱してしま
う虞れがある。
また、電流ブロッキング領域である埋込みM2S、39
は、活性層光導波路領域を含むメ1ノストライプを形成
した後のエツチングにより露出されたバッファ層32上
と、該メサストライプ側面とを埋込む形で成長を行うた
め、埋込み層38.39の界面の位置を再現性良くクラ
ッド層34の側面に合わせることが難しい。このため、
発光部である活性層33を通らない電流が増加し、発振
しきい値電流を上昇させてしまう。さらには、ブロック
層38から不純物である70等がバッフ1層32及び活
性層33等に人込み、埋込み層38゜39のPN特性が
悪化し、電流ブロック層の役目を果せなくなる等の問題
があった。
このような理由で、特性の良好なInGaASP/In
P系の埋込みレーザ素子を歩留り良く製造することは困
難であった。
(発明の目的〕 本発明の目的は、活性層の幅を精密に制御すると共に活
性層光導波路の側面から凹凸をなくすことができ、且つ
埋込み層の良好なPN特性を保つことができ、良好な素
子特性が得られ素子製造歩留りの向上をはかり得る埋込
み型半導体レーザの製造方法を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明の骨子は、マス・トランスボートと称される熱変
形処理方法を用い、活性層の側面をクラッド層形成物質
で囲繞して、活性層の光閉込めと活性層以外に電流が流
れるのを阻止する電流ブロッキングとを行うことにある
ここで、上記の熱変形処理とは、次のような現象を用い
た方法である。例えば、第2図(a)に示す如く表面に
幅が狭く浅い溝25が形成されているlnP結晶26を
、水素雰囲気中で燐圧を加えながら加熱すると、該満2
5の肩27付近の燐分子が気相中へ拡散され、また同所
のインジウム分子は表面拡散により底部28に移動する
。これと同時に、気相中の燐分子がインジウム分子と再
結合して、第2図(b)に示す如く溝25の底部28の
みにInP結晶が形成され、これにより溝25が埋込ま
れることになる。
本発明はこのような点に着目し、埋込み型半導体レーザ
を製造する方法において、半導体基板上に少なくとも第
1導電型のバッフ1層を成長したのち、このバッファ層
上に所望の幅だけストライプ状に残して絶縁膜を形成し
、次いでストライプ状窓 型のクラッド層を順次成長し、次いで上記絶縁膜をエツ
チングにより除去し、しかるのち熱処理を施すことによ
り前記活性層の側部を前記クラッド層形成物質で囲繞す
るようにした方法である。
(発明の効果〕 本発明によれば、マス・トランスボートと称される熱変
形処理方法を用いて活性層の側部を埋込むことにより、
次の■〜■のような効果が1qられる。
■ 従来方法のように深い逆メサエツチングを行うこと
なく、単にSiO2等の絶縁膜の窓部のフォトリソグラ
フィと該絶縁膜のエツチングとにより活性層の幅が決定
されるので、活性層の幅を高い16度で設定することが
できる。さらに、活性層側面からの凹凸もなくなり、注
入電流−光出力特性においてキングの発生は見られず、
かなりの高注入レベルまで安定な横モード発振が可能と
なった。そして、遠視野像もきれいな形となった。
■ クラッド層形成物質からなる埋込み層の位置が絶縁
膜の膜厚のみで決定されるので、電流ブロッキングを簡
単且つ確実に行うことができ、電流を全て活性層のみへ
注入できるので、低しきい値での発振が可能となる。
■ 熱変形処理方法による埋込み閣には不純物を意識的
にドープしていないので、従来のように拡散により不純
物が活性層やバッファ層へ入込まなくなり、レーザ発振
の低しきい値化や発振効率の向トをはかり得る。
■ 製造T稈における精度が良くなったことから、レー
ザ素子の製造歩留りが大幅に向上する。
以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。
第1図(a)〜(f)は本発明の一実施例方法に係わる
埋込み型半導体レーザの製造工程を示す断面図である。
まず、第1図(a)に示す如く面方位(100)で不純
物濃度2X 10”  [crn” ]のN型InP基
板(半導体基板)11上に、1回目のLPE成艮T11
x10” T Ecm’ ]の不純物濃度からなるN型
1nPバッファ層12を2[μm]程度の厚さに形成す
る。次いで、第1図(b)に示す如くバッファ層12上
に厚さ0.2[μm]の5102膜(絶縁膜)13を形
成し、このSiO2膜13にフォトリソグラフィにより
幅が2.0[μm]のストライプ状の窓14を<011
>方向に開口する。
次に、第1図(C)に示す如く2回目のLPE成長で、
バッファ層12上に格子整合のとれた発光波長にして1
.3[μm]のバンドギャップエネルギを有するI n
GaAsP活性層15(膜厚0.15μm)、P型Tn
Pクラッド層16(膜厚5μTrL)及びInPに整合
のとれた発光波長にして1.15[μm]組成のP型I
nGaAsPオーミックコンタクト層17(膜厚0.7
μm。
Zn不純物濃度2X1018cm” )の3層を連続成
長する。なお、本発明者等は上記説明の如く、(100
)面1nP上においT<011>方向に形成された2[
μm]程度のSiO2窓部へInG a A S P層
を薄く、続いてInP層を十分に厚く成長させた際、該
InP層は5i021!上を<011>方向にも成長が
進行する事実を実験の結采見出している。
次に、第1図((1)に示す如<SiO2膜13をエツ
チングにより除去したのち、前述の熱変形処理を施し同
図(e)に示す如く活性層15の側面をInP埋込み層
18で埋込む。この熱変形によって形成された埋込み層
18の結晶性は多結晶に近く、導電性に乏しいので、電
流は殆ど流れないことも確認している。これ以降は、通
常の工程と同様に、SiO2膜19.Au−Znオーミ
ック電極20.P側電極としてのCr−Au膜21及び
N側電極としてのALI−Gellを形成することによ
って、埋込み型半導体レーザが完成することになる。
かしくて作成されたレーザは、活性層15の幅が5i0
21113のストライプ状窓14の幅で確実に規定され
たものとなり、活性層15の側面に凹凸が生じる等の不
都合は全く見られなかった。
そして、キンクの発生もなく、低しきい値化が可能であ
り、さらに安定した横モード発振を得ることができた。
なお、本発明は上述した実施例方法に限定されるもので
はない。例えば、前記各層の厚さは前述した値に何等限
定されるものではなく、仕様に応じて適宜変更可能であ
る。さらに、前記バッファ゛層上に形成する絶縁膜の厚
さは、その後に成長形成すべき活性層の厚さより厚いも
のであればよい。
また、前記InP基板はN型に限るものではなく、P型
であってもよい。この場合、各層の導電型も逆にすれば
よい。さらに、使用する半導体材料はI nGaAsP
/I np系に限るものではなく、前述した熱変形処理
により溝が埋込まれる性質を有する化合物半導体であれ
ばよい。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種
々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(f)は本発明の一実施例方法に係わる
埋込み型半導体レーザの製造■稈を示す断面図、第2図
(a)(b)は本発明の詳細な説明するための断面図、
第3図(a)〜(C)は従来の半導体レーザ製造工程を
示す断面図である。 11・・・N−1np基板(半導体基板)、12・・・
N−1nPバッファ層、13−8 i 02膜(絶縁膜
)、14・・・ストライプ状窓、15・・・InGaA
sp活性層、16−P−1nPクラッド層、17・・・
P−1nGaAsPオーミックコンタク1へ層、18 
・I n P埋込み層、19 ・=S i 02膜、2
0=・A u −z nオーミック電極、21−Cr 
−A U膜(P側電極) 、22・Au−Ge膜(N(
l!1ITf極)出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 、−(N” 1)               、0^     
                         
    八へ                   
   、0;           −

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板上に少なくとも第1導電型のバッファ
    層を成長する工程と、上記バッファ層上に所望の幅だけ
    ストライプ状に残して絶縁膜を形成する工程と、ストラ
    イプ状に露出したバッファ層から活性層及び第2導電型
    のクラッド層を順次成長する工程と、次いで上記絶縁膜
    をエッチングにより除去する工程と、次いで熱処理を施
    すことにより前記活性層の側部を前記バッファ層の形成
    物質で囲繞する工程とを含むことを特徴とする埋込み型
    半導体レーザの製造方法。
  2. (2)前記絶縁膜の厚さを、前記活性層の厚さ以上にし
    たことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の埋込み
    型半導体レーザの製造方法。
  3. (3)前記基板及び各層の材料として、InGaAsP
    /InP系のIII−V族化合物半導体を用いたことを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の埋込み型半導体レ
    ーザの製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0472221A2 (en) * 1990-08-24 1992-02-26 Nec Corporation Method for fabricating an optical semiconductor device
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US5912475A (en) * 1996-06-12 1999-06-15 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Optical semiconductor device with InP

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