JPS618985A - 半導体発光素子の製造方法 - Google Patents

半導体発光素子の製造方法

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JPS618985A
JPS618985A JP13041084A JP13041084A JPS618985A JP S618985 A JPS618985 A JP S618985A JP 13041084 A JP13041084 A JP 13041084A JP 13041084 A JP13041084 A JP 13041084A JP S618985 A JPS618985 A JP S618985A
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JP
Japan
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layer
groove
gaas
active layer
light emitting
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Application number
JP13041084A
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English (en)
Inventor
Koichi Imanaka
今仲 行一
Hideaki Horikawa
英明 堀川
Kazuya Sano
一也 佐野
Akira Watanabe
彰 渡辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • H01S5/2202Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure by making a groove in the upper laser structure
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/30Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/32Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
    • H01S5/323Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/32308Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm

Landscapes

  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

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】 (産業上の利用分野) この発明は情報処理用又は通信用AQGaAs/GaA
g系半導体発光素子の製造方法に関する。
(従来の技術) この種のAQ GaAs/GaAs系半導体発光素子は
種々の構造のものが提案されている0文献(Appli
edPbysics Letter  40(5) 、
(11182) 、 p、372〜374)にその−例
としてV溝付き半導体レーザ素子が開示されている。第
2図にその臂開端面を路線的に示す、この構造において
、20はp −GaAs基板であり、21はn −Ga
As電流狭窄層、22はp−AQGaAs下部クラッド
層り23はp−AlGaAs活性層、24はn−MGa
As上部クラッドり、25はn −CiaAgオーミッ
ク接触層(又はキャップ層ともいう)であり、これら各
層は基板20上に液相エピタキシャル成長により形成さ
れている。
ところで、この液相エピタキシャル成長を行う際、低し
きい値、高出力動作可能で、しかも、戻り光雑音を少な
くするために、以下の条件をみたすことが必要である。
(1)活性層23を平担−にすること。活性層23がV
溝26側粁湾曲する劣屈折率導波効果によつ、て男り光
雑音を強く誘起してしまうからである。
(2)■溝?B外の電流狭窄層21上の下部クラッド層
の厚さdlを薄く(例えば、発振波長を780n■とす
るときには0.3−p−1程度とするのが適当である)
すること。これはV溝の外側に漏れ出た光が電流狭窄層
21に吸収されることにより、活性層23のV溝28の
外側部での屈折率がV溝2Bの上側に位置する中央部よ
り小さくなるようにし、実効的な屈折率導波を行わせる
ようにするためである。  。
(3)活性層23の厚みd2をO,,07p層程度とす
ること、これは、光を上下に〜充分漏れ出るようにして
上述の実効的な屈折率溝−の効果を効率良く引き起すこ
が出来るようにすると共に、発光スポットを円形に近く
するためである。
、           (発明が解決しようとする問
題点)しかしながら、上述したような三つの条件を満た
すようにするためには、液相エピタキシャル成長におい
て層厚を薄く制御する必要があり、その゛ため、超精密
な温度制御、過冷却度制御、成長時間、制御がi要とな
るので製造歩留まりが向上しないという欠点があった。
さらに、活性層が光を吸収する構造となっているため、
光吸収の結果高電流動作時にターン・オ′ンするという
欠点があった。
このへ発明の目的は下部クラ−2ド層及び活性層を薄く
制御出来、活性層を平担にし、しかも、高出力動作を可
能にした半導体発光素子の製造方法を提供することにあ
る。
(問題点を解決するための手段) この目的の達成を図るた−め、この発明によれば、  
− GaAs基板上にAQGaAs電流極窄層と、ダブルヘ
テロ構造を形成しそれぞれAQGaAgから成る下部ク
ラッド層、活性層及び上部クラッド層とを具える”°°
”′°°”′″*i#″i″s“tm!t6<i   
  、グリ。
基板平担面上に下部クラッド層、活性層、上部クラッド
層、GaAs光吸収層、該活性層のエネルギーギャップ
より大きなエネルギーギャップを有する電流狭、9層及
びGaAs表面′表面層保護層にエピタキシャル成長さ
せる工程と、 該表面保護層から前記光吸収層に達する溝を形成した後
、AQGaAsとGaAgとのメルトエッチ速度差を利
用して前記表面保護層を除去しかつ前記溝の底部の光吸
収層を前記上部クラッド層まで除去する工程と を具えること、を特徴とする。
(作用) このように、この発明によ・れば、平担な基板面上に、
下部クラッド層及び活性層をエピタキシャル成長させる
ため、これらの層厚を簡単かつ容易に薄く平担に制御出
来る。
さらに、電流狭窄層と、光吸収層kをそれぞれ別の層と
して構成しかつ電流狭窄層のエネルギーギャップを活性
層のエネルギーギャップよりも大きくしたので、ターン
・オン現象が起らず、従って、高出力動作が可能となる
(実施例) 以下、図面を参照して、この発明の実施例をMGaAs
/GaAs系半導体レーザ素子につき説明する。
第1図(A)〜(D)はこの発明の半導体レーザ素子の
製造方法を説明するた−めの製・造工程図である。尚、
各図はこの工程の主要製造段階でのウェハ構造の状態を
路線的に示している。
先ず、第1図(A)に示す工程では、(+00)面方位
のn = GaAsの、基板1を用意し、この基板1の
平担面上にn−AQxGai−xAg下部クラッド層2
゜AQ 2Ga z−yAs活性層3、p −AQ z
Ga /−2AS上部クラッド層4、GaAs光吸収層
5、n −MJwGat−wAs電流狭窄層6、GaA
s表面保護層7を順次に液相エピタキシャル成長させる
。この場合、活性層3.光吸収層5及び表面保護層7の
一導電型はn型でもp型でも或いはアンドープ型であっ
ても良い。さらに。
組成比はXαz>y、w>yと設定して活性層3のエネ
ルギーギャップを電流狭窄層6のエネルギーギャップよ
りも小さくする。
ここで、各層の厚みと組成比x −wを例示すると以下
のようになる。
例えば、発振波長を78on腸とすると、下部クラッド
層2の厚みは3pL+iでx = 0.45.活性層3
の厚みは0.0? p、 tsでy=o、ta、上部ク
ラッド層4の厚みは0.3 p−vaでz=0.45、
光吸収層5の厚みは1JLI1.電流狭窄層6の厚みは
ip、mでw = 0.457zm及び表面保護層7の
厚みは0.5 JL鵬である。
この液相エピタキシャル成長法において、GaAs光吸
収光吸収層表面保護層7をそれぞれの下側に位置するA
QGaAs上部クラッド層4及び電流狭窄層6の(10
0)面上に設けているが、その理由は、液相エピタキシ
ャル成長が表面酸化により困難とならないように、各層
4及び6の表面が酸素−囲気に露出するのを防止するた
めである。
次に、第1図(B)に示すように、化学又はドライエツ
チングによって、表面保護層7の表面からl     
  光吸収層5に達する溝加工を行い、図に示すような
溝8、例えば、ストライプ状溝が形成されたウェハ構造
を得る。
次に、この溝付きウェハを成長炉中にセットして二回目
の液相エピタキシャル成長を行い、第1図(C)に示す
よ′うに、前述の溝8をさらに上部クラッドM4にまで
堀下げ、溝9を形成する。この溝9は未飽和溶液例えば
未飽和度5℃のGa−GaAsメルトによって約30秒
間メルトエッチして形成する。AQGaAsとGaAs
とのメルトエッチ速度差はGaAsの方が数十倍大きい
ので、電流狭窄層6及び上部クラッド層4はほとんどメ
ル) 工+7チされないが、表面保護層7は全体的にエ
ツチングされ及び光吸収層5は溝8の底部の部分のみが
エツチングされるため、第1図(G)に示すよに上部ク
ラッド層4の表面に達する溝9が形成されると共に、表
面保護層7は除去される。従って、このメルトエッチに
よって、反応炉中で、この溝9の底に対応する上部クラ
ッド層4の表面が露出すると共に、電流狭窄層7の表面
が露出する。
と 次に・第1図(D)に示すように・溝9が形成さ   
   fれたウェハの全面に、この溝9を埋込むように
、p −AQ uGa /−uAs電流路形成層10を
成長させ(u=z)、その上にp −GaAgオーミッ
ク接触層11を成長させる。その後、図示せずも、ウェ
ハの上下に電極を蒸着した後・、臂開により端面を形成
し、ファブリ・ベロー型半導体レーザ素子が完成する。
この半導体レーザ素子の電極間にバイアス電圧を印加し
て電流を注入すると、この電流は電流狭窄層6によって
、溝9の中央部にのみ狭窄され、活性層3の中央部に効
率良く集中する。また、光吸収層5により活性層3の溝
9の部分から漏れ出た光を吸収するので、光閉じ込めが
効果的に行われる。
尚、上述した実施例では基板の導電型をn型としたがp
型基板を用い、これに対応して各層の導電型を反転させ
た構造のレーザ素子を製造するこ′  とも出来る。
また、溝8の形状を上述のストライプ状とは異なり、円
形状にすると、円形状の発光面を有する面発光型の発光
ダイオードを形成することが出来る。
(発明の効果) 上述した実施例からも明らかなように、この発明によれ
ば、溝形成前に、基板の平担面上に活性層と両クラッド
層とを成長させるので、これらの層厚を簡単容易に薄く
制御出来ると共に、これら各層を平担に成長させること
が出来る。これがため、製造歩留まりが向上すると共に
、戻り光雑音を少なくして実効的な屈折率導波効果を高
めることが出来る。
また、光吸収層と電流狭窄層とをそれぞれ別の層として
形成し、電流狭窄層のエネルギーギャップを活性層のエ
ネルギーギャップよりも大きく形成するので、光吸収に
よるターン・オン現象の発生を抑えることが出来、従っ
て、高出方動作させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)〜(D)はこの発明による半導体発光素子
の製造方法の一例を示す製造工程図。 第2図は従来の半導体発光素子の製造方法を説明するた
めの断面図である。 l・・・基板、      2・・・下部クラッド層3
・・・活性層、      4・・・上部クラッド層5
・・・光吸収層、    6・・・電流狭窄層7・・・
表面保護層、   8.9・・・溝10・・・電流路形
成層、  11・・・オーミック接触層。 特許出願人     沖電気工業株式会社第1図 ざ2q 港

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. GaAs基板上にAlGaAs電流狭窄層と、ダブルヘ
    テロ構造を形成しそれぞれAlGaAsから成る下部ク
    ラッド層、活性層及び上部クラッド層とを具えるAlG
    aAs/GaAs系半導体発光素子を製造するに当り、
    基板平担面上に下部クラッド層、活性層、上部クラッド
    層、GaAs光吸収層、該活性層のエネルギーギャップ
    より大きなエネルギーギャップを有する電流狭窄層及び
    GaAs表面保護層を順次にエピタキシャル成長させる
    工程と、該表面保護層から前記光吸収層に達する溝を形
    成した後、AlGaAsとGaAsとのメルトエッチ速
    度差を利用して前記表面保護層を除去しかつ前記溝の底
    部の光吸収層部分を前記上部クラッド層まで除去する工
    程とを具えることを特徴とする半導体発光素子の製造方
    法。
JP13041084A 1984-06-23 1984-06-23 半導体発光素子の製造方法 Pending JPS618985A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02181486A (ja) * 1989-01-06 1990-07-16 Hitachi Ltd 半導体レーザ素子及び半導体レーザアレイ

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5861695A (ja) * 1981-10-09 1983-04-12 Hitachi Ltd 半導体レ−ザ素子

Patent Citations (1)

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