JPS63222488A - 半導体レ−ザの製造方法 - Google Patents

半導体レ−ザの製造方法

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JPS63222488A
JPS63222488A JP5624287A JP5624287A JPS63222488A JP S63222488 A JPS63222488 A JP S63222488A JP 5624287 A JP5624287 A JP 5624287A JP 5624287 A JP5624287 A JP 5624287A JP S63222488 A JPS63222488 A JP S63222488A
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幸男 尺田
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楠 薫
Katsuhiko Igawa
克彦 井川
Yuji Ishida
祐士 石田
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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】 (a)産業上の利用分野 この発明は、半導体レーザの製造方法に関する(bl従
来の技術 従来より半導体レーザは光情報処理や光通信用の電子部
品として用いられており、その応用分野は多枝に渡ろう
としている。半導体レーザに要求される特性の一つとし
てしきい値電流すなわち自然発光状態からレーザ発振状
態に変化する半導体レーザの順方向電流をいかに低減す
るかが技術的課題の一つであった。
第6図(A)、  (B)は従来の半導体レーザの製造
方法を表す断面図である。同図(A)において1はn型
GaAsの基板、2はn型AlGaASのクラッド層、
3は不純物を含まないAffiGaAsの活性層、4は
p型AfGaAsのクラッド層、8はp型のGaAsの
キャップ層をそれぞれ表している。このように基板上に
各層を成長させた後、同図(B)に示すようにプロトン
などを打ち込むことにより電流阻止領域9を形成する。
このようにして電流阻止領域間(以下ストライプという
。)における活性層での電流の集中度を高めている。
ところが、電流阻止領域をプロトンの打ち込みなどによ
り絶縁化したことにより、活性層の結晶性が乱れ、寿命
などに悪影響を及ぼしていた。そこでクラッド層の一部
分を逆の伝導型にすることにより電流阻止領域を形成す
れば、この問題を解消することができる。第7図(A)
、  CB)はその例を表している。同図(A)は第6
図(A)に示したものと同様の構成であり、基板上に各
層を成長させた後、第7図CB)に示すようにストライ
プを形成すべき個所以外に不純物を拡散またはイオン打
ち込みを行うことによりn型の電流阻止領域10を形成
している。
(C1発明が解決しようとする問題点 ところが、第7図(B)に示した従来の半導体レーザに
おいては、活性層において光励起が行われてレーザ発光
するため、活性層での電流の集中度を高める必要がある
。そのためには図中tの寸法をできるだけ小さくしなけ
ればならない、一方、p型クラッド1!4は光の導波路
となるのである程度厚くなければ光損失が大きくなる。
また、キャップ層8はヒートシンクとの半田付けの際半
田材の弔活性層への影響を防止し、さらに、電極金属の
影響を防止するためある程度厚くなければ実用上問題が
発生する。そこでこれらの二つの層で3〜数μmの厚さ
が必要である。ところが、拡散、イオン打ち込みともに
3〜数μmの深さにおいて100人程度の精度をもたせ
ることは困難であり、したがって活性層のごく近傍まで
電流阻止領域10を形成することが困難である。
さらに、p型りラッド層4とp型キャンプ層8とで3〜
数μmの厚さになり、電流の集中するストライプの層が
厚り、抵抗値が高(なる。
このような理由でしきい値電流は低減されず、動作電圧
の上昇および発熱の問題があった。この発明の目的は、
前述のtの寸法を容易に小さくし、しきい値電流の低い
半導体レーザを得ることのできる半導体レーザの製造方
法を提供することにある。
(d1問題点を解決するための手段 この発明の半導体レーザの製造方法は、基板上に下部ク
ラッド層、活性層、上部第1クラッド層をこの順に形成
した後、表面から上記下部クラッド層に達しない深さに
不純物をイオン打ち込みまたは拡散してストライプ部を
形成する工程と、上記第1クラッド層上に上記ストライ
プ部と同伝導型の上部第2クラッド層とキャップ層をこ
の順に形成する工程からなることを特徴としている。
(Q)作用 この発°明の半導体レーザの製造方法においては、基板
上に下部クラッド層、活性層、上部第1クラッド層をこ
の順に形成した段階で、表面から下部クラッド層に達し
ない深さに不純物をイオン打ち込みまたは拡散すること
によりストライプ部が形成される。その後、上部第1ク
ラッド層上に上記ストライプ部と同伝導型の上部第2ク
ラッド層とキャップ層がこの順に形成される。このよう
に所定厚さの上部クラッド層とキャンプ層を形成する前
の中間段階で、不純物のイオン打ち込みまたは拡散によ
り電流阻止領域を形成するため、電流阻止領域の寸法精
度が高まり、前述のtの小さな半導体レーザが得られる
(f)実施例 第1図(A)〜(D)はこの発明の実施例である半導体
レーザの製造方法を表す各工程における断面図である。
同図(A)において1は縦250μm、横250 t’
 m +厚さ200μmのn型GaAs基板、2は厚さ
1.5#mのn型A 12 o、b G a o、a 
A sの下部クラッド層、3は厚さ800人で不純物を
含まないA II o、 +sG a o、 ssA 
Sの活性層、4は厚さ0.4μmのp型Alto、b 
Gao、a Asの上部第1クラッド層、5は厚さ40
0人の不純物を含まないGaASの保護層をそれぞれ表
している。これらの各層は基板1の上部に分子線エピタ
キシャル法によってそれぞれ順に成長させる。
次に同図CB)に示すように成長させたウェハを取り出
し、フォトリソグラフィにより、ストライプ部を形成す
べき上部に厚さ1.5μm幅4μmのレジストを付着さ
せる。その後、Stイオンを加速電圧150KeV、 
 ドーズ量lXl0”G111−2の条件で打ち込む。
この時の打ち込み深さは0.4μmである。この程度の
浅いイオン打ち込みまたは拡散であれば、約100人の
正確さでtを制御することができる。このようにして上
部第1クラッド層にn型の電流阻止領域4bが形成され
る。この電流阻止領域間4aがストライプ部となる。
次に、を機洗浄によってレジスト6を除去した後、分子
線エピタキシャル成長室に入れる。ウェハに対してAs
の分子線をあてながら、温度を750〜760℃で約3
0分間保持する。保護層であるGaAsの蒸発速度は0
.7〜1.0μm/hであるのに対し、A I!o、b
G a o、a A sである上部第1クラッド層の蒸
発速度は0.05μm/h以下である。このため、第1
図(C)に示すように保護層が選択的に蒸発される。ま
た、このとき第1図(B)に示した工程で打ち込まれた
Siイオンがアニール効果で活性化して、p型クラッド
層のストライプ部4a以外の領域4bがn型化する。な
お、分子線エピタキシャル装置の成長室内は超高真空状
態であり、クラッド層のA2が酸化することなく、次に
述べるようにこのクラッド層上に上部第2クラッド層を
そのまま成長させることができる。
第1図CD)に示すように上部第1クラッド層上にさら
にp型のAβ。、b G a o、a A Sの上部第
2クラッド層7を厚さ1.1μmになるまで分子線エピ
タキシ成長させ、さらにその表面にp型のGaAsのキ
ャンプN8を厚さ2μmになるまで分子線エピタキシ成
長させる。
以上のようにして活性層3と電流阻止領域4bとの隙間
tが小さく、しかも所定厚さの上部クラッド層が形成さ
れた半導体レーザが製造される。
なお、この実施例においては、電流阻止領域4bがクラ
ッド層と同じ組成のAgGaAsであるため、活性層か
ら広がる光がこの阻止領域で吸収されることがな(、し
たがってストライプ部の幅を狭くし、tを薄くすること
によりしきい値電流などを容易に改善することができる
上記実施例は上部第1クラッド層にAgGaAsの均一
な組成から構成した例であったが、この部分に超格子構
造とすることにより新たな効果を付加することができる
。第2図(A)、(B)はその例を表す断面図である。
同図(A)において4はAgGaAsとGaAsの異な
る組成を持つ層を周期的に配列して超格子構造にした上
部第1クラッド層を表している。前述の第1図CB)に
示したと同様にストライプ部を形成すべき個所にレジス
ト6を付着させ、St、Znなどのイオンを打ちこんで
熱処理を行うことにより、レジストが付着されていない
領域が混晶状態となり、同図(B)に示すように屈折率
の高いストライプ部4aが屈折率の低い電流阻止領域4
b間に挾まれた構造となり、その結果レーザ光の導波路
としての特性(遠視野像、非点収差)を独立に制御する
ことができる。
上記いずれの実施例も上部第1クラッド層に不純物を打
ち込み、所定個所に電流阻止領域を形成することにより
、ストライプ部を設けた例であったが、ストライプ部に
イオンを打ち込むことによりあるいは拡散を行うことに
よりストライプ部を形成することも可能である。第3図
(A)〜(D)はその例について表している。第1図に
示した場合と異なる点は、上部第1クラッド層4がn型
であり、ストライプ部となるべき領域に不純物をイオン
打ち込みまたは拡散する点である。すなわち第3図(A
)に示すようにn型基板1上にn型の下部クラッドN2
.活性層3.n型上部第1クラッドN4.保護層5を順
に成長させ、同図(B)に示すように電流阻止領域の上
部にレジスト6を付着させ、Mgイオンを加速電圧12
0KeV、ドーズ11 X 10 ”cm−”の条件で
打ち込むことにより、活性N3までp型のストライプ部
4aを形成する。その後は第1図(C)、  (D)に
示したと同様にレジスト6および保護N5を除去し、上
部第2クラッド層7とキャップN8を成長させることに
より、半導体レーザを製造する。
なお、上記実施例はいずれもイオン打ち込み又は拡散を
上記第1クラッド層や活性層まで行った例であるが、活
性層の結晶を損なわない限り、少なくとも下部クラッド
層に達しない深さまでイオン打ち込み又は拡散すること
ができる。
さらに、上記実施例においてはストライプ部のパターン
として所定幅の単純なパターンを形成する例であったが
ストライプ内に一部電流を阻止する領域を形成すること
により、ストライプ内の光励起の分布を制御することが
可能である。第4図(A)、  (B)および第5図(
A)、  (B)はそのいくつか“の例について表して
いる。第4図(A)、(B)は半導体レーザの分解斜視
図を表し、同図(A)に示すように4aはストライプ部
を表し、その途中に電流を阻止する電流阻止領域4bが
形成されている。また第5図(A)、  (B)はさら
に他の例を表す上面図(上部第2クラッド層およびキャ
ップ層を形成する前の状B)を表している。このように
細かな電流阻止領域をパターン化することが可能であり
、これによりパルセーションモードが発生され、自己干
渉せず分光特性や雑音特性の改善が容易に実現できる。
(g)発明の効果 以上のようにこの発明によれば、ストライプ部の厚みを
高い寸法精度により形成することができるため、活性層
と電流阻止層との隙間tを小さくすることができる。ま
たストライプ部の厚みを薄くし、しかも上部クラッド層
の厚みを所定寸法に形成することができるため、ストラ
イプ部にのみ電流を集中させることができ、しきい値電
流を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)〜(D)はこの発明の実施例である半導体
レーザの製造方法の各工程を表す断面図、第2図(A)
、  (B)と第3図(A)〜(D)は他の実施例に係
る半導体レーザの製造方法を表す断面図、第4図(A)
、  (B)および第5図(A)、(B)はさらに他の
実施例に係る半導体レーザの構造を表す図、第6図(A
)、(B)および第7図(A)、  (B)は従来の半
導体レーザの製造方法を表す断面図である。 1一基板 2−下部クラッド層、 3−活性層、 4−上部第1クラッド層、 4a−ストライプ部、 4b−電流阻止領域、 7−上部第2クラッド層、 8−キャップ層。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基板上に下部クラッド層、活性層、上部第1クラ
    ッド層をこの順に形成した後、表面から上記下部クラッ
    ド層に達しない深さに不純物をイオン打ち込みまたは拡
    散してストライプ部を形成する工程と、上記第1クラッ
    ド層上に上記ストライプ部と同伝導型の上部第2クラッ
    ド層とキャップ層をこの順に形成する工程からなる半導
    体レーザの製造方法。
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