JPS61187388A - 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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- JPS61187388A JPS61187388A JP2622985A JP2622985A JPS61187388A JP S61187388 A JPS61187388 A JP S61187388A JP 2622985 A JP2622985 A JP 2622985A JP 2622985 A JP2622985 A JP 2622985A JP S61187388 A JPS61187388 A JP S61187388A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は有機金属熱分解法で形成する内部ストライプ自
己整合型半導体レーザの製造方法に係り、特に埋め込み
エピタキシ時の界面変成層を防止する方法に関する。
己整合型半導体レーザの製造方法に係り、特に埋め込み
エピタキシ時の界面変成層を防止する方法に関する。
従来の有機金属熱分解法による半導体レーザは文献（Ａ
、Ｐ、Ｌ王７ （３） Ｐ−２６２，１９８０）に記載
のように横モード制御のためのダブルへテロ接合上の電
流狭窄層（ｎ−ＧａＡｓ）形成に化学エツチング法を用
い、既ｎ−ＧａＡｓ層を選択エツチング除去し電流通過
領域（ストライプ）を形成し、しかる後ｐ形ＧａＡＭＡ
ｓクラッド層とｐ”ＧａＡｓキャップ層で埋め込む工程
を用いていた。しかしこの工程ではエツチング後に露呈
されるｐ −ＧａＡ Ｑ Ａ８クラッド層表面に変成層
がしばしば形成され、レーザの電気、光特性の不安定性
をもたらしていた。
、Ｐ、Ｌ王７ （３） Ｐ−２６２，１９８０）に記載
のように横モード制御のためのダブルへテロ接合上の電
流狭窄層（ｎ−ＧａＡｓ）形成に化学エツチング法を用
い、既ｎ−ＧａＡｓ層を選択エツチング除去し電流通過
領域（ストライプ）を形成し、しかる後ｐ形ＧａＡＭＡ
ｓクラッド層とｐ”ＧａＡｓキャップ層で埋め込む工程
を用いていた。しかしこの工程ではエツチング後に露呈
されるｐ −ＧａＡ Ｑ Ａ８クラッド層表面に変成層
がしばしば形成され、レーザの電気、光特性の不安定性
をもたらしていた。
本発明の目的は、上記の欠点を除去し、再現性良くかつ
、安定して半導体レーザの電気、光特性を得るための製
造方法を提供することにある。特にレーザ結晶の作製法
として特に有機金属の熱分解法を用いる半導体レーザの
製造方法として優れた工程を提供することにある。
、安定して半導体レーザの電気、光特性を得るための製
造方法を提供することにある。特にレーザ結晶の作製法
として特に有機金属の熱分解法を用いる半導体レーザの
製造方法として優れた工程を提供することにある。
従来の有機金属熱分解法を用いた横モード制御構造をも
つ半導体レーザではｎ −Ｇ ａ Ａ ｓ電流狭窄層を
化学エツチング法でエッチ除去し、ｐ形ＧａＡｆｉＡｓ
クラッド層を露呈せしめ、しかる後。
つ半導体レーザではｎ −Ｇ ａ Ａ ｓ電流狭窄層を
化学エツチング法でエッチ除去し、ｐ形ＧａＡｆｉＡｓ
クラッド層を露呈せしめ、しかる後。
埋込みエピタキシャル法によりレーザ構造を形成したた
め、エツチング時に形成される界面変成層が電気・光特
性の不安定性を誘起していた。このレーザ製作工程を大
巾に変更し、上記不安定要因を除去するための一方法と
して第１図に示す有機金属熱分解法による選択エピタキ
シャル成長を説明する。第１図（ａ）はＧ ａ Ａ ＊
基板１上に化学蒸着法、写真食刻法で形成したストライ
ブ巾ｔの絶縁性のマスク、パターン（Ｓｉｎ、膜） ２
をマスクとしてＧ ａ Ａ ｓ層３を選択成長した例を
示す、たとえば、成長温度７００℃、ＳｉＯ□膜厚み３
０００人の例である。この時のＳ ｉ Ｏ，パターンサ
イズｄと成長層厚み（ａ＋ｂ）の関係を調べた結果を第
１図（ｂ）に示す。この図よりＳ ｉ Ｏ，パターンサ
イズがレーザのストライプ巾である３〜１０μｍ程度で
はいわゆるＳ ｉ Ｏ，端部の結晶のりツヂグロースが
殆どなく、またＳｉＯ□上の多結晶□ 成長のない平坦な表面をもつ選択成長層が得られること
が明らかで、この選択成長の特徴を活かした新しい電流
狭や層が形成可能である。つまり従来一様に成長したｎ
−ＧａＡｓを選択化学エッチによりストライプを形成し
たのに対し、本発明では逆にＳ ｉ Ｏ，ストライプを
マスクとしたｎ −ＧａＡｓの選択結晶成長法により電
流狭窄層を形成する方法である。以下本発明による半導
体レーザの製造方法につき、実施例により具体的に説明
する。
め、エツチング時に形成される界面変成層が電気・光特
性の不安定性を誘起していた。このレーザ製作工程を大
巾に変更し、上記不安定要因を除去するための一方法と
して第１図に示す有機金属熱分解法による選択エピタキ
シャル成長を説明する。第１図（ａ）はＧ ａ Ａ ＊
基板１上に化学蒸着法、写真食刻法で形成したストライ
ブ巾ｔの絶縁性のマスク、パターン（Ｓｉｎ、膜） ２
をマスクとしてＧ ａ Ａ ｓ層３を選択成長した例を
示す、たとえば、成長温度７００℃、ＳｉＯ□膜厚み３
０００人の例である。この時のＳ ｉ Ｏ，パターンサ
イズｄと成長層厚み（ａ＋ｂ）の関係を調べた結果を第
１図（ｂ）に示す。この図よりＳ ｉ Ｏ，パターンサ
イズがレーザのストライプ巾である３〜１０μｍ程度で
はいわゆるＳ ｉ Ｏ，端部の結晶のりツヂグロースが
殆どなく、またＳｉＯ□上の多結晶□ 成長のない平坦な表面をもつ選択成長層が得られること
が明らかで、この選択成長の特徴を活かした新しい電流
狭や層が形成可能である。つまり従来一様に成長したｎ
−ＧａＡｓを選択化学エッチによりストライプを形成し
たのに対し、本発明では逆にＳ ｉ Ｏ，ストライプを
マスクとしたｎ −ＧａＡｓの選択結晶成長法により電
流狭窄層を形成する方法である。以下本発明による半導
体レーザの製造方法につき、実施例により具体的に説明
する。
実施例１）
選択成長マスク（ＳｉＯ□）を化学エッチ法で除去する
場合。
場合。
ｎ”−ＧａＡｓ基板１１を前処理エッチ、洗浄した後、
有機金属熱分解炉にセラ］・、Ｈ２ガスで十分に置換し
た後、基板を高周波誘導加熱方式により５００℃まで加
熱した時点でＡｓＨ３ガスを導入、その後基板温度を７
５０℃に保持する。約５分間後、有機金属であるトリメ
チルガリウム（ＴＭＧ）、 トリメチルアルミニウム
（ＴＭＡ）、ジメチル亜鉛（ＤＭＡ、Ｐ形ドーパント）
、■放水素化物であるセレン化水素（Ｈ，Ｓｅ、 ｎ
形ドーパント）等を用い、第２図（ａ）に示すようにｎ
Ｇ ａ６．ｓｃＡ １．．４ｓＡ Ｂ （厚さ１
．５μｍ 、 ｎ〜１ｘ１０１″１″３） １２．
ｕｎｄｏｐａ −Ｑ ａ ６ 、ＩＩＧ Ａ Ｑ ６．
１４ Ａ Ｓ （厚さ０．０８ｐｍ）１３゜ｐ −Ｇ
ａ６，５ｓ Ａ ４１６，４１Ａ ８ （厚さ０．
２５ μｍ 、ｐｍ５ Ｘ １０１７ａｍ−”） １
４． ｎ −ＧａＡｓ （厚さ０．０５ ｐｍ、 ｎ
−１Ｘ １０”Ｑｌ−” ） １５の４層を順次成長す
る１次いで、化学蒸着法により約２０００人のＳ ｉ
Ｏ，膜をエビ層を設けたウェーハ全面に形成、しかる後
、写真食刻法によりストライプ巾３〜５ｐｍのＳｉｎ、
［１６を形成する（第２図（ｂ））、このウェーハを再
び炉の中にセットし、成長温度７００℃で１０分間、
Ａ ｓ Ｈｓ トＴＭＧ、Ｈ，，Ｓｓ の熱分解反応
により厚さ０．５ｐ ｍ、 ｎ 〜Ｉ Ｘ Ｉ Ｑ”ａ
ｍ−”の選択エピタキシャル電流狭窄層１７を形成する
。この時、Ｓｉｎ、マスク上には台形状の凹み部、つま
りストライプ溝１８が形成される（第２図（Ｑ））、こ
の後、ＨＦ−ＮＨ，Ｆ （１： ６） 液により既Ｓ
ｉ Ｏ，膜をエッチ除去、さらにＨ，ＰＯ４，Ｈ，Ｏ
，、エチレングリコール系のエツチング液によりｎ Ｇ
ａＡｓ層１７の表面１９及びＳｉｎ、膜面下のｎ−Ｇａ
Ａｓ層２０をエッチ除去する０次いでこのウェーハを前
処現洗浄した後、再び炉内にセット。
有機金属熱分解炉にセラ］・、Ｈ２ガスで十分に置換し
た後、基板を高周波誘導加熱方式により５００℃まで加
熱した時点でＡｓＨ３ガスを導入、その後基板温度を７
５０℃に保持する。約５分間後、有機金属であるトリメ
チルガリウム（ＴＭＧ）、 トリメチルアルミニウム
（ＴＭＡ）、ジメチル亜鉛（ＤＭＡ、Ｐ形ドーパント）
、■放水素化物であるセレン化水素（Ｈ，Ｓｅ、 ｎ
形ドーパント）等を用い、第２図（ａ）に示すようにｎ
Ｇ ａ６．ｓｃＡ １．．４ｓＡ Ｂ （厚さ１
．５μｍ 、 ｎ〜１ｘ１０１″１″３） １２．
ｕｎｄｏｐａ −Ｑ ａ ６ 、ＩＩＧ Ａ Ｑ ６．
１４ Ａ Ｓ （厚さ０．０８ｐｍ）１３゜ｐ −Ｇ
ａ６，５ｓ Ａ ４１６，４１Ａ ８ （厚さ０．
２５ μｍ 、ｐｍ５ Ｘ １０１７ａｍ−”） １
４． ｎ −ＧａＡｓ （厚さ０．０５ ｐｍ、 ｎ
−１Ｘ １０”Ｑｌ−” ） １５の４層を順次成長す
る１次いで、化学蒸着法により約２０００人のＳ ｉ
Ｏ，膜をエビ層を設けたウェーハ全面に形成、しかる後
、写真食刻法によりストライプ巾３〜５ｐｍのＳｉｎ、
［１６を形成する（第２図（ｂ））、このウェーハを再
び炉の中にセットし、成長温度７００℃で１０分間、
Ａ ｓ Ｈｓ トＴＭＧ、Ｈ，，Ｓｓ の熱分解反応
により厚さ０．５ｐ ｍ、 ｎ 〜Ｉ Ｘ Ｉ Ｑ”ａ
ｍ−”の選択エピタキシャル電流狭窄層１７を形成する
。この時、Ｓｉｎ、マスク上には台形状の凹み部、つま
りストライプ溝１８が形成される（第２図（Ｑ））、こ
の後、ＨＦ−ＮＨ，Ｆ （１： ６） 液により既Ｓ
ｉ Ｏ，膜をエッチ除去、さらにＨ，ＰＯ４，Ｈ，Ｏ
，、エチレングリコール系のエツチング液によりｎ Ｇ
ａＡｓ層１７の表面１９及びＳｉｎ、膜面下のｎ−Ｇａ
Ａｓ層２０をエッチ除去する０次いでこのウェーハを前
処現洗浄した後、再び炉内にセット。
７５０℃においてｐ Ｇ ａ ６ 、ｇ５ Ａ ｎ
６．４１ Ａ Ｓクラッド層（厚さ１．５ ｐｍ 、
ｐｍ５ Ｘ １０”Ｃ２Ｓ−”）２１およびｐ” −
ＧａＡｓキャップ層（厚さ０．５μｍ、ｐｍＩ Ｘ １
０”３−’） ２２を連続的にエピタキシャル成長する
（第２図（ｄ））、このウェーハにｐ電極２３．ｎ電極
２４を形成後、３００μｍの共振器長にへき開法により
半導体レーザチップを形成した（第２図（ｅ））。この
レーザに通電したところ、発振しきい値５０ｍＡ、発振
波長７８０ｎｍ、光出力２０ｍＷ迄横モ−Ｈの安定な可
視半導体レーザが得られた。また７０℃における信頼度
試験において、２０００時間を越えても顕著な光出力の
劣化は観測されなかった。
６．４１ Ａ Ｓクラッド層（厚さ１．５ ｐｍ 、
ｐｍ５ Ｘ １０”Ｃ２Ｓ−”）２１およびｐ” −
ＧａＡｓキャップ層（厚さ０．５μｍ、ｐｍＩ Ｘ １
０”３−’） ２２を連続的にエピタキシャル成長する
（第２図（ｄ））、このウェーハにｐ電極２３．ｎ電極
２４を形成後、３００μｍの共振器長にへき開法により
半導体レーザチップを形成した（第２図（ｅ））。この
レーザに通電したところ、発振しきい値５０ｍＡ、発振
波長７８０ｎｍ、光出力２０ｍＷ迄横モ−Ｈの安定な可
視半導体レーザが得られた。また７０℃における信頼度
試験において、２０００時間を越えても顕著な光出力の
劣化は観測されなかった。
実施例２）
選択成長マスク（Ｓ ｉ Ｏ，） をドライエッチ法
で除去する場合。
で除去する場合。
実施例１）において炉内で電流狭窄層１７を形成した後
、同炉内に機能を有する酸化膜のドライエツチング（ガ
スとしてＣＦ４を用いる）装置により２０００人のＳｉ
Ｏ□膜１８をエッチ除去する。
、同炉内に機能を有する酸化膜のドライエツチング（ガ
スとしてＣＦ４を用いる）装置により２０００人のＳｉ
Ｏ□膜１８をエッチ除去する。
この時ｎ型Ｇ ａ Ａ ｓと５ｉ０２膜のＣＦ４ガスに
よる選択比は約１／２ｏであり、ｎ−ＧａＡｓ層は約５
０人エッチされているに過ぎない、この後、やはり同炉
内に機能するＡ ｓ Ｃｎ ｓ ガスによる気相エツチ
ング装置により約４５０人のｎ−ＧａＡｓ（電流狭窄層
１９及びＳｉｎ、膜面下のｎ −Ｇ ａ Ａ ｓ層２０
を気相エッチ法にて除去、ドライダメージ層を取り除く
、シかる後、連続的に同炉内において有機金属熱分解法
によりｐ −Ｇａ０．、、ＡＱ、、、、ＡＢクラッド層
２１、ｐｏ−Ｇ ａ Ａ ｓキャップ層２２を形成した
。このウェーハにｐ電極２３、ｎ電極２４を被着アロイ
した後。
よる選択比は約１／２ｏであり、ｎ−ＧａＡｓ層は約５
０人エッチされているに過ぎない、この後、やはり同炉
内に機能するＡ ｓ Ｃｎ ｓ ガスによる気相エツチ
ング装置により約４５０人のｎ−ＧａＡｓ（電流狭窄層
１９及びＳｉｎ、膜面下のｎ −Ｇ ａ Ａ ｓ層２０
を気相エッチ法にて除去、ドライダメージ層を取り除く
、シかる後、連続的に同炉内において有機金属熱分解法
によりｐ −Ｇａ０．、、ＡＱ、、、、ＡＢクラッド層
２１、ｐｏ−Ｇ ａ Ａ ｓキャップ層２２を形成した
。このウェーハにｐ電極２３、ｎ電極２４を被着アロイ
した後。
へき開法により共振器長３００μｍのレーザチップを作
製した。このレーザに通電したところ、発振しきい値５
０ ｍ Ａ 、発振波長７８０ｎｍ、光出力２０ ｍ
Ｗ迄横モードの安定な可視半導体レーザが得られる。ま
た７０”Ｃにおける信頼度試験の結果、２０００時間を
越えても顕著な光出力の低下は認められず、素子寿命の
高いことがわかった。
製した。このレーザに通電したところ、発振しきい値５
０ ｍ Ａ 、発振波長７８０ｎｍ、光出力２０ ｍ
Ｗ迄横モードの安定な可視半導体レーザが得られる。ま
た７０”Ｃにおける信頼度試験の結果、２０００時間を
越えても顕著な光出力の低下は認められず、素子寿命の
高いことがわかった。
以上、本実施例においてはｕｎｄｏｐｅ −Ｇ ａＢ６
．＠Ａ ｆｆ１６，１４Ａ ｓ活性層直上のｐ−Ｇ ａ
Ｂ、ｓｓＡ Ｑａ、ｓｓＡ Ｂクラッド層厚みが０．２
５μｍと薄く設計された屈折率導波型半導体レーザにつ
いて述べたが、上記クラッド層厚みが０．４μｍ以上の
利得導波型半導体レーザにおいても同様に実施できる。
．＠Ａ ｆｆ１６，１４Ａ ｓ活性層直上のｐ−Ｇ ａ
Ｂ、ｓｓＡ Ｑａ、ｓｓＡ Ｂクラッド層厚みが０．２
５μｍと薄く設計された屈折率導波型半導体レーザにつ
いて述べたが、上記クラッド層厚みが０．４μｍ以上の
利得導波型半導体レーザにおいても同様に実施できる。
また活性層がＧ ａ Ａ ｓ井戸層とＧａＡ Ｑ Ａｓ
障壁層から成る。多重量子井戸構造を有する場合にもや
はり同様に実施できることはいうまでもない、その種本
実施例ではＧ ａ Ａ ｓ ／ＧａＡ Ｑ Ａｓ系に限
定して述べたがＩｎＰ／ＩｎＧａＡｇＰ系やＩｎＧａＰ
／ＩｎＧａＡＱＰ系など他の材料の組合せにおいても同
様の方法により本発明の内容を実施できる。
障壁層から成る。多重量子井戸構造を有する場合にもや
はり同様に実施できることはいうまでもない、その種本
実施例ではＧ ａ Ａ ｓ ／ＧａＡ Ｑ Ａｓ系に限
定して述べたがＩｎＰ／ＩｎＧａＡｇＰ系やＩｎＧａＰ
／ＩｎＧａＡＱＰ系など他の材料の組合せにおいても同
様の方法により本発明の内容を実施できる。
本発明によれば、有機金属熱分解法による半導体レーザ
の製造工程において、内部ストライプ構造のためのｎ−
ＧａＡｓ電流狭窄層形成にＳ ｉ Ｏ２マスクを用いた
選択成長方法を用いるため、従来法の欠点であった界面
変成層の問題がなくなった。
の製造工程において、内部ストライプ構造のためのｎ−
ＧａＡｓ電流狭窄層形成にＳ ｉ Ｏ２マスクを用いた
選択成長方法を用いるため、従来法の欠点であった界面
変成層の問題がなくなった。
これにより半導体レーザダイオードの電気特性。
光特性も安定し、高歩留りの製造プロセスが実現できる
ので、安価で価格競争力の強い民生用や情報端末用の半
導体レーザとして効果が大きい。
ので、安価で価格競争力の強い民生用や情報端末用の半
導体レーザとして効果が大きい。
第１図（ａ）はＳ ｉ Ｏ，をマスクとしたＧ ａ Ａ
ｓの選択成長の実験結果を示す基体断面図、第１図（
ｂ）はマイクパターンのサイズと成長層の厚み（ａ、ｂ
）の関係を示す図、第２図は本発明の一実施例を説明す
るためレーザ製造工程（レーザ断面構造）を示す図であ
る。 １−ＧａＡｓ基板、２，１６・・・ＳｉＯ２マスク、３
− Ｇ ａ Ａ ｓ選択成長・層、１１−ｎ−ＧａＡｇ
基板、１２”’ｎ−Ｇａ０．５ＡＱｎ、、、Ａｓクラッ
ド層、１３−ｕｎｄｏｐｅ−Ｇ ａｎ、ｓｓＡ Ｑｏ、
□、Ａ ｓ活性層、１４−ｐ Ｇａａ、５ｉＡｕｏ、
＊ｓＡＳクラッド層。 １５−ｎ−ＧａＡｓ層、１７−ｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層
、２１ ”’ Ｐ Ｇ ａｏ、、、Ａ Ｑ、、４．Ａ
Ｓクラッド層、２２・・・Ｐ” ＧａＡｓキャップ層
。
ｓの選択成長の実験結果を示す基体断面図、第１図（
ｂ）はマイクパターンのサイズと成長層の厚み（ａ、ｂ
）の関係を示す図、第２図は本発明の一実施例を説明す
るためレーザ製造工程（レーザ断面構造）を示す図であ
る。 １−ＧａＡｓ基板、２，１６・・・ＳｉＯ２マスク、３
− Ｇ ａ Ａ ｓ選択成長・層、１１−ｎ−ＧａＡｇ
基板、１２”’ｎ−Ｇａ０．５ＡＱｎ、、、Ａｓクラッ
ド層、１３−ｕｎｄｏｐｅ−Ｇ ａｎ、ｓｓＡ Ｑｏ、
□、Ａ ｓ活性層、１４−ｐ Ｇａａ、５ｉＡｕｏ、
＊ｓＡＳクラッド層。 １５−ｎ−ＧａＡｓ層、１７−ｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層
、２１ ”’ Ｐ Ｇ ａｏ、、、Ａ Ｑ、、４．Ａ
Ｓクラッド層、２２・・・Ｐ” ＧａＡｓキャップ層
。
Claims (1)
- 所定の半導体層上に絶縁性のマスク・パターンを形成
し、こうして準備した半導体基体上の当該マスク・パタ
ーン外に半導体層を形成し、前記絶縁性のマスク・パタ
ーンを除去し、更に所望の半導体層を形成する工程を有
することを特徴とする半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2622985A JPS61187388A (ja) | 1985-02-15 | 1985-02-15 | 半導体レ−ザの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2622985A JPS61187388A (ja) | 1985-02-15 | 1985-02-15 | 半導体レ−ザの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61187388A true JPS61187388A (ja) | 1986-08-21 |
Family
ID=12187515
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2622985A Pending JPS61187388A (ja) | 1985-02-15 | 1985-02-15 | 半導体レ−ザの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61187388A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63224281A (ja) * | 1987-03-12 | 1988-09-19 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体レ−ザの製造方法 |
| WO2004098007A1 (ja) * | 2003-04-28 | 2004-11-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 半導体発光素子およびその製造方法 |
-
1985
- 1985-02-15 JP JP2622985A patent/JPS61187388A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63224281A (ja) * | 1987-03-12 | 1988-09-19 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体レ−ザの製造方法 |
| WO2004098007A1 (ja) * | 2003-04-28 | 2004-11-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 半導体発光素子およびその製造方法 |
| US7396697B2 (en) | 2003-04-28 | 2008-07-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor light-emitting device and method for manufacturing the same |
| US7622749B2 (en) | 2003-04-28 | 2009-11-24 | Panasonic Corporation | Semiconductor light-emitting element and method for fabricating the same |
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