JPS6118877B2 - - Google Patents
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- JPS6118877B2 JPS6118877B2 JP11679078A JP11679078A JPS6118877B2 JP S6118877 B2 JPS6118877 B2 JP S6118877B2 JP 11679078 A JP11679078 A JP 11679078A JP 11679078 A JP11679078 A JP 11679078A JP S6118877 B2 JPS6118877 B2 JP S6118877B2
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は埋込みヘテロ構造を有する半導体接合
レーザの製造方法に関する。
レーザの製造方法に関する。
半導体レーザを高温下において連続発振させる
ためには、その接合部から熱を除去する最良の熱
経路を与え、かつ同時に光の損失とむだな両結合
を最小にする特定領域に光エネルギーおよび注入
電流を閉じ込める、いわゆる電極ストライプ型半
導体レーザが出現した。
ためには、その接合部から熱を除去する最良の熱
経路を与え、かつ同時に光の損失とむだな両結合
を最小にする特定領域に光エネルギーおよび注入
電流を閉じ込める、いわゆる電極ストライプ型半
導体レーザが出現した。
しかし、ストライプ電極幅をある程度以上狭く
しても、活性層では電流が電極幅に比べて大きく
拡がるため電流閉じ込め効果が不充分となり、そ
の結果、充分なモード制御が行ない得ない欠点を
有していた。更に、この電極ストライプ型の欠点
を補う半導体レーザが提案された。いわゆる埋込
みヘテロ構造の半導体レーザがこれである。
しても、活性層では電流が電極幅に比べて大きく
拡がるため電流閉じ込め効果が不充分となり、そ
の結果、充分なモード制御が行ない得ない欠点を
有していた。更に、この電極ストライプ型の欠点
を補う半導体レーザが提案された。いわゆる埋込
みヘテロ構造の半導体レーザがこれである。
この構造は活性層領域が低屈折率物質によつて
補完的に取り囲まれ、すなわちAlGaAs層によつ
て包囲されている。
補完的に取り囲まれ、すなわちAlGaAs層によつ
て包囲されている。
以下この型の半導体レーザの製法に付いて第１
図に示す工程にしたがい簡単に説明する。
図に示す工程にしたがい簡単に説明する。
例えばｎ型GaAsでなる半導体基体１（第１図
Ａ）上に第１の液相エピタキシヤル成長工程によ
つて順次ｎ型Al0.3Ga0.7As層２、ｐ型GaAs活性
層３、ｐ型Al0.3Ga0.7As層４とを形成し（第１図
Ｂ）次にｐ型Al0.3Ga0.7As層４の裏面より半導体
基体１に達する深さの選択エツチング処理をなし
（第１図Ｃ）然る后第２の液相エピタキシヤル成
長工程によつてｎ型Al0.3Ga0.7As層５を成長せし
め（第１図Ｄ）で、活性層３の一部による層３′
がAl0.3Ga0.7As層２，４の一部による層２′、及
び４′により狭まれ且、層３′の側面部が
Al0.3Ga0.7As層５にて取囲まれてなる構成を得る
様になされた製法が提案されている。
Ａ）上に第１の液相エピタキシヤル成長工程によ
つて順次ｎ型Al0.3Ga0.7As層２、ｐ型GaAs活性
層３、ｐ型Al0.3Ga0.7As層４とを形成し（第１図
Ｂ）次にｐ型Al0.3Ga0.7As層４の裏面より半導体
基体１に達する深さの選択エツチング処理をなし
（第１図Ｃ）然る后第２の液相エピタキシヤル成
長工程によつてｎ型Al0.3Ga0.7As層５を成長せし
め（第１図Ｄ）で、活性層３の一部による層３′
がAl0.3Ga0.7As層２，４の一部による層２′、及
び４′により狭まれ且、層３′の側面部が
Al0.3Ga0.7As層５にて取囲まれてなる構成を得る
様になされた製法が提案されている。
しかし、この製法による場合、選択エツチング
工程に於ける、エツチングすべき部分が残す部分
に比して非常に大なるため、均一性の良好なエツ
チング処理は、難かしい。エツチング深さの均一
性が一様でないと第２の液相エピタキシヤル成長
によるAl0.3Ga0.7As層５の厚さが一様にならな
い。これは製作上の歩留り低下の大きな原因とな
る。
工程に於ける、エツチングすべき部分が残す部分
に比して非常に大なるため、均一性の良好なエツ
チング処理は、難かしい。エツチング深さの均一
性が一様でないと第２の液相エピタキシヤル成長
によるAl0.3Ga0.7As層５の厚さが一様にならな
い。これは製作上の歩留り低下の大きな原因とな
る。
更にこの製法による場合、第２のエピタキシヤ
ル成長工程の間、メサ形にエツチングされた活性
層３′は高温の水素雰囲気中に長時間さらされ
る。GaAs等の化合物半導体は温度に対して、不
安定な性質を有するため、加熱放置の間に活性層
３′は熱分解反応が進み、特にその側面は直接雰
囲気ガスと接しているため、その影響は大きく、
As原子の解離によるAs空格子点が多数発生した
結晶層になり、格子欠陥の発生の原因となる。こ
の事実は、第１のエピタキシヤル成長でいかに良
質な活性層を成長させても、前記の様な成長条件
を経験すれば、良質の活性層が得られないという
ことであり、このような欠点は信頼性向上のため
に必ず除去せねばならない問題である。
ル成長工程の間、メサ形にエツチングされた活性
層３′は高温の水素雰囲気中に長時間さらされ
る。GaAs等の化合物半導体は温度に対して、不
安定な性質を有するため、加熱放置の間に活性層
３′は熱分解反応が進み、特にその側面は直接雰
囲気ガスと接しているため、その影響は大きく、
As原子の解離によるAs空格子点が多数発生した
結晶層になり、格子欠陥の発生の原因となる。こ
の事実は、第１のエピタキシヤル成長でいかに良
質な活性層を成長させても、前記の様な成長条件
を経験すれば、良質の活性層が得られないという
ことであり、このような欠点は信頼性向上のため
に必ず除去せねばならない問題である。
本発明は上記従来方法における上前難点を持た
ない埋込みヘテロ構造の製造方法を提供すること
を目的とする。
ない埋込みヘテロ構造の製造方法を提供すること
を目的とする。
本発明の骨子は第一段階の成長で活性領域とな
る２層の上に別の層を成長させて上部の埋込みを
確保して、第２段階の成長で所定幅はなれて平行
に設けられた幅せまい溝の部分の活性層をメルト
バツクし、再度その上に層を成長させ、側面の埋
込みを完了しようとするものである。
る２層の上に別の層を成長させて上部の埋込みを
確保して、第２段階の成長で所定幅はなれて平行
に設けられた幅せまい溝の部分の活性層をメルト
バツクし、再度その上に層を成長させ、側面の埋
込みを完了しようとするものである。
以下この発明の実施例について図面を参照して
説明する。
説明する。
第２図は本発明を実施した場合の各主要部の製
造過程を示す略線的工程図である。
造過程を示す略線的工程図である。
先ず第２図Ａに示すｎ型GaAsでなる半導体基
体９上にｎ型Al0.3Ga0.7As層１０、GaAs活性層
１１ｐ型Al0.3（Ta0.6As）層１２を第１の液相エ
ピタキシヤル法により成長させる（第２図Ｂ）、
次に第２図Ｃに示す如くｐ型Al0.3Ga0.7As層１２
のその上面側に５μｍ幅の帯状領域１６の両側に
20μｍ幅の溝が選択的にエツチングされるような
メサエツチング用マスクを用意し、半導体基体上
に形成されたｐ型Al0.3Ga0.7As層１２をエッチン
グする。20μｍ幅のエッチング溝は活性層１１に
達する深さにし、マスクとして用いた酸化膜を除
去し、結晶表面の洗浄を行なつた後に、第２段階
の液相エピタキシヤル成長を行う。この第２回目
の成長に先立ち、ｐ−GaAs活性層１１をメルト
バツクし、ｎ型Al0.3Ga0.7As１０の表面に達した
ところでメルトバツクを中止し、その後に成長を
行う。成長させる結晶はｐ−Al0.3Ga0.7As１３、
ｎ型Al0.3Ga0.7As層１４、である。（第２図Ｄ）
成長温度と冷去速度を一定にした時、成長時間を
適当に制御すれば、第２図Ｄに示したように結晶
表面を平担にすることができる。成長時間が長す
ぎると、第２段階で成長させた結晶の方が厚く成
長し、溝部分が凸起となり、成長時間が短すぎる
と溝部分が凹となる。いずれの場合も凹凸が極端
でなければ、あまり問題にならないが、ない方が
望ましいことはいうまでもない。なお一且空気に
さらしたAlGaAs上には次のエピタキシヤル成長
ができないので、第２の液相エピタキシヤル成長
工程ではｐ型Al0.3Ga0.7As層の上には成長層が積
らない。
体９上にｎ型Al0.3Ga0.7As層１０、GaAs活性層
１１ｐ型Al0.3（Ta0.6As）層１２を第１の液相エ
ピタキシヤル法により成長させる（第２図Ｂ）、
次に第２図Ｃに示す如くｐ型Al0.3Ga0.7As層１２
のその上面側に５μｍ幅の帯状領域１６の両側に
20μｍ幅の溝が選択的にエツチングされるような
メサエツチング用マスクを用意し、半導体基体上
に形成されたｐ型Al0.3Ga0.7As層１２をエッチン
グする。20μｍ幅のエッチング溝は活性層１１に
達する深さにし、マスクとして用いた酸化膜を除
去し、結晶表面の洗浄を行なつた後に、第２段階
の液相エピタキシヤル成長を行う。この第２回目
の成長に先立ち、ｐ−GaAs活性層１１をメルト
バツクし、ｎ型Al0.3Ga0.7As１０の表面に達した
ところでメルトバツクを中止し、その後に成長を
行う。成長させる結晶はｐ−Al0.3Ga0.7As１３、
ｎ型Al0.3Ga0.7As層１４、である。（第２図Ｄ）
成長温度と冷去速度を一定にした時、成長時間を
適当に制御すれば、第２図Ｄに示したように結晶
表面を平担にすることができる。成長時間が長す
ぎると、第２段階で成長させた結晶の方が厚く成
長し、溝部分が凸起となり、成長時間が短すぎる
と溝部分が凹となる。いずれの場合も凹凸が極端
でなければ、あまり問題にならないが、ない方が
望ましいことはいうまでもない。なお一且空気に
さらしたAlGaAs上には次のエピタキシヤル成長
ができないので、第２の液相エピタキシヤル成長
工程ではｐ型Al0.3Ga0.7As層の上には成長層が積
らない。
このようにして成長した結晶に電極１８，１９
を形成して目的とする埋込み型半導体接合レーザ
が出来あがる。（第２図Ｅ） このようにして製作した半導体接合レーザの電
極１８に正、電極１９に負の電圧を印加すれば、
層１５内で発光が得られそして、この光が同様に
層１５に閉じ込められた状態で伝播して層１５の
端面より外部に導出されることとなる。
を形成して目的とする埋込み型半導体接合レーザ
が出来あがる。（第２図Ｅ） このようにして製作した半導体接合レーザの電
極１８に正、電極１９に負の電圧を印加すれば、
層１５内で発光が得られそして、この光が同様に
層１５に閉じ込められた状態で伝播して層１５の
端面より外部に導出されることとなる。
ところで、本実施例の第２図にて上述せる製法
によれば、第２回目の液相エピタキシヤル成長工
程で層１３，１４が形成されるので、第１図にて
上述せる従来の方法による場合と異なり、エッチ
ング処理は層１３，１４の成長するストライプ状
溝を設けるのみですむ。故に広面積のエッチング
に比較して、ストライプ状溝を形成するエッチン
グは、特にその幅が100μｍ以下である場合、そ
の条件の確立が容易で又その制御性にもすぐれて
いる。結晶成長の際も同じ様な特徴を呈する。依
つて歩留りの高い、再現性が良好な埋込み型半導
体接合レーザが容易に得られる大なる特徴を有す
るものである。
によれば、第２回目の液相エピタキシヤル成長工
程で層１３，１４が形成されるので、第１図にて
上述せる従来の方法による場合と異なり、エッチ
ング処理は層１３，１４の成長するストライプ状
溝を設けるのみですむ。故に広面積のエッチング
に比較して、ストライプ状溝を形成するエッチン
グは、特にその幅が100μｍ以下である場合、そ
の条件の確立が容易で又その制御性にもすぐれて
いる。結晶成長の際も同じ様な特徴を呈する。依
つて歩留りの高い、再現性が良好な埋込み型半導
体接合レーザが容易に得られる大なる特徴を有す
るものである。
さらに、本発明の実施によれば、第２回目の液
相エピタキシヤル成長処理にて層１３と層１４間
にｐ−ｎ接合が形成されるため、電極１８に正、
電極１９に負の順方向電圧を印加した場合、層１
３と層１４間に形成されるｐ−ｎ接合が逆方向電
圧となるため、活性層が発光するに必要な電圧下
では電流のほとんどが層１５のみ狭穿されて流れ
る。したがつて発光に寄与する電流の変換効率が
高まる特徴も有する。
相エピタキシヤル成長処理にて層１３と層１４間
にｐ−ｎ接合が形成されるため、電極１８に正、
電極１９に負の順方向電圧を印加した場合、層１
３と層１４間に形成されるｐ−ｎ接合が逆方向電
圧となるため、活性層が発光するに必要な電圧下
では電流のほとんどが層１５のみ狭穿されて流れ
る。したがつて発光に寄与する電流の変換効率が
高まる特徴も有する。
上記、電流狭穿をより効率より働かすには活性
層１５が層１３内にその位置をとどめる様な構造
にするのが望ましい。又、本発明によれば第２回
目の液相エピタキシヤル成長工程の間、発光部に
たずさわる活性層１５は高温の雰囲気中に直接さ
らされることはない。熱分解を受ける活性層１１
は成長過程で、メルト、バツクされるため、上述
せる従来の方法による場合の如く、As原子の解
離したAs空格子点が多数発生する様なことがな
くなる。故に信頼性の高い埋込み型半導体接合レ
ーザが容易に得られる大なる特徴を有する。
層１５が層１３内にその位置をとどめる様な構造
にするのが望ましい。又、本発明によれば第２回
目の液相エピタキシヤル成長工程の間、発光部に
たずさわる活性層１５は高温の雰囲気中に直接さ
らされることはない。熱分解を受ける活性層１１
は成長過程で、メルト、バツクされるため、上述
せる従来の方法による場合の如く、As原子の解
離したAs空格子点が多数発生する様なことがな
くなる。故に信頼性の高い埋込み型半導体接合レ
ーザが容易に得られる大なる特徴を有する。
第３図は本発明の別の実施例を示したもので、
連続動作用のレーザを作るためのものである。こ
の場合、直列抵抗を下げるためにp+拡散20をｐ
型Al0.3Ga0.7As層１６の表面に施す点が最初の実
施例において述べた所と異なる。直列抵抗を下げ
ることは途分は発熱源を持たないため、連続動作
ないし、高いデユーテイサイクルでの動作に適す
るものである。
連続動作用のレーザを作るためのものである。こ
の場合、直列抵抗を下げるためにp+拡散20をｐ
型Al0.3Ga0.7As層１６の表面に施す点が最初の実
施例において述べた所と異なる。直列抵抗を下げ
ることは途分は発熱源を持たないため、連続動作
ないし、高いデユーテイサイクルでの動作に適す
るものである。
以上述べたように本発明の実施例にかかる製法
によつて得られる第２図Ｅに示す装置によれば、
それが第１図Ｅに示すと全く同様の装置として得
られるので、詳細説明はこれを省略する。第２図
にて上述せると同様の優れた特徴を有するもので
あると共に電流を狭穿する構造が容易に作りい
る。したがつて動作電流も小さくできる点におい
ては従来の素子に比して格段に進んだものであ
る。
によつて得られる第２図Ｅに示す装置によれば、
それが第１図Ｅに示すと全く同様の装置として得
られるので、詳細説明はこれを省略する。第２図
にて上述せると同様の優れた特徴を有するもので
あると共に電流を狭穿する構造が容易に作りい
る。したがつて動作電流も小さくできる点におい
ては従来の素子に比して格段に進んだものであ
る。
なお以上の実施例では活性領域はGaAs、それ
をかこむ領域はAl0.3Ga0.7Asを用いたが、これは
AlxGa−lxAs（０＜ｘ１）であつてもよいし、
さらに基体としてGaAsを用いたが他の−化
合物半導体、たとえばＩoＰ等のものでも良く、
また発光領域の物質としてGaAsを用いたが、こ
の物質としてInxGa1−xAsyP1＝ｙ等の４元系結
晶であつても良いことは言うまでもない。
をかこむ領域はAl0.3Ga0.7Asを用いたが、これは
AlxGa−lxAs（０＜ｘ１）であつてもよいし、
さらに基体としてGaAsを用いたが他の−化
合物半導体、たとえばＩoＰ等のものでも良く、
また発光領域の物質としてGaAsを用いたが、こ
の物質としてInxGa1−xAsyP1＝ｙ等の４元系結
晶であつても良いことは言うまでもない。
Inp系の場合、半導体基体９にｎ型InP基体、
層１０にｎ型InP層、層１５にｐ型InxGa1−
xAsyP1−ｙ活性層、層１６にｐ型InP層、層１３
にｐ型InP層、層１４にｎ型InP層としても、ま
つたく同様な効果が得られる。
層１０にｎ型InP層、層１５にｐ型InxGa1−
xAsyP1−ｙ活性層、層１６にｐ型InP層、層１３
にｐ型InP層、層１４にｎ型InP層としても、ま
つたく同様な効果が得られる。
第１図は従来の埋込み型半導体接合レーザの製
法を示す略線的工程図、第２図は本発明のレーザ
の製法を示す略線的工程図、第３図は本発明の他
の実施例の概略的断面図をそれぞれ示す。 図において１，９……ｎ型GaAs基体、２′，１
０……ｎ型Al0.3Ga0.7As、３′，１１，１５……
ｐ型GaAs活性層、４，１２，１６……ｐ型
Al0.3Ga0.7As、５……ｎ型Al0.3Ga0.7As、１３…
…ｐ型Al0.3Ga0.7As、１４……ｎ型
Al0.3Ga0.7As、１７……SiO2膜、１９……ｎ型電
極、１８……ｐ型電極、２０……領域１６および
１４内に形成したp+領域をそれぞれ示す。
法を示す略線的工程図、第２図は本発明のレーザ
の製法を示す略線的工程図、第３図は本発明の他
の実施例の概略的断面図をそれぞれ示す。 図において１，９……ｎ型GaAs基体、２′，１
０……ｎ型Al0.3Ga0.7As、３′，１１，１５……
ｐ型GaAs活性層、４，１２，１６……ｐ型
Al0.3Ga0.7As、５……ｎ型Al0.3Ga0.7As、１３…
…ｐ型Al0.3Ga0.7As、１４……ｎ型
Al0.3Ga0.7As、１７……SiO2膜、１９……ｎ型電
極、１８……ｐ型電極、２０……領域１６および
１４内に形成したp+領域をそれぞれ示す。
Claims (1)
- １ 半導体基板上に第１半導体層と該第１半導体
層に比して光屈折率の大きな活性層と該活性層に
比して光屈折率の小さい第２の半導体層の少くと
も３層を順次形成する第１の液相エピタキシヤル
成長工程と、前記第２半導体層側より前記活性層
に達する深さで、かつ幅が100μｍ以下の溝を２
本平行に設ける選択エツチング工程と、前記溝部
に露出した活性層を第１半導体層に達するまでメ
ルトバツクした後に前記溝内部に前記活性層に比
して光屈折率が小さく、前記半導体基体と異なる
伝導型を示す第３半導体層と前記活性層に比して
光屈折率が小さく、かつ前記半導体基体と同一伝
導型を示す第４半導体の少なくとも２層を順次形
成し、前記活性層の側面部が前記第３半導体層に
よつて少なくとも覆われている構造を構成する第
２の液相エピタキシヤル成長工程とから成ること
を特徴とする半導体接合レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11679078A JPS5548990A (en) | 1978-09-21 | 1978-09-21 | Semiconductor joining laser forming method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11679078A JPS5548990A (en) | 1978-09-21 | 1978-09-21 | Semiconductor joining laser forming method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5548990A JPS5548990A (en) | 1980-04-08 |
| JPS6118877B2 true JPS6118877B2 (ja) | 1986-05-14 |
Family
ID=14695752
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11679078A Granted JPS5548990A (en) | 1978-09-21 | 1978-09-21 | Semiconductor joining laser forming method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5548990A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5864086A (ja) * | 1981-10-13 | 1983-04-16 | Nec Corp | 埋め込みヘテロ構造半導体レ−ザ |
| JPS5882589A (ja) * | 1981-11-12 | 1983-05-18 | Nec Corp | 半導体レ−ザ |
-
1978
- 1978-09-21 JP JP11679078A patent/JPS5548990A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5548990A (en) | 1980-04-08 |
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