JPS63306684A - 半導体レ−ザの製造方法 - Google Patents

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） この発明は超格子構造全利用した半導体レーザの製造方
法に関するものである。

（従来の技術） 従来の半導体レーザの製造方法は１例えば文献アプライ
ド　フィゾックス　レター：　Ａｐｐｌ、　Ｐｈｙｓ、
　Ｌｅｔｔ、　４５（８）　＋　１５０ｃｔｏｂｅｒ　
１９８４　＠Ｈｉｇｈ−ｐｏｗｅｒ　ｏｐｅｒａｔｉｏ
ｎ　ｏｆｉｎｄｅｘ−ｇｕｉｄｅｄ　ｖｉｓｉｂｌｅ　
ＧａＡｓ／ＧａＡ／Ａａ　ｍｕｌｔｉｑｕａｎｔｕｍｗ
ｅｌｌ　１ａｌｅｒａ”に開示されているものがある。

第２図（ａ）はその製法で作られた半導体レーザの断面
金示し、第２図（ｂ）は第２図（ａ）の円内の部分を拡
大して示した図である。仁の半導体レーザはクラッド層
となるＡｔＧａ　Ａｓ結晶上のＡＩ！ＧａＡａ結晶層の
再成長を作製工程に含むセルファライン型の構造を有す
るものである。以下にこの半導体レーザの製造方法につ
いて第２図を用いて説明する。この半導体Ｖ−ザは２段
階のエピタキシャルＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長法）
技術によって製造された。まず第１段階で、ｎ型ＧａＡ
ｓ基板１００上にｎ型Ｇａ　Ａｓ緩衝層全介してｎ型Ｇ
ａａｓｓＡＩ！ｏＡｓＡｇ下側クラッドｔｄｉｏ１を１
．５μｍ厚に形成し、次に６つの５ｎｍ厚のＧａ　ｏ、
ａＡ！　Ｑ、２　Ａｓバリアによって分離された７つの
３ｎｍ厚のＧａＡｓウェルから成るＭＱＷ（マルチクオ
ンタムウェル）層１０２を５１ｎｍ厚に形成し、次Ｋｐ
型Ｇａ　ａｓｓ　ＭｏＡｓＡｓ上側クラッド層１０３を
０．２μｍ厚に形成し、次にｎ＋型Ｇａ　Ａｓ層を０．
８μｍ厚に形成して後にｐ型り２ラド層１０３が幅約５
μｍ露出する迄上記ｎ＋型ＧａＡａ層を２０℃のＨａ　
ＰＯ４：　Ｈｏｏｔ　：　Ｈｓ　Ｏ（１：　１　：　６
　）のエッチ液を用いてエツチングしてｎ中型ＧａＡｓ
電流狭窄層１０４を形成する。

次に第２段階として、ｐ型Ｑａ　ａｓｓ　Ａｌ！ｏＡｓ
　Ａｓクラッド層１０５とｐ十型Ｇａ　Ａｓキャッグ層
１０６とを各々１．５μｍ、Ｑ、３μｍ厚に形成する。

最後にｐ側、ｎ側に電極を形成し、端面をへき開によっ
て形成することによシ半導体レーザを形成していた。

この他にもＭＯＣＶＤの代りに分子線エビタ午シャル法
を用いて上記と同様にして半導体レーザを同様に製造す
る方法もあるが、活性層としては上記のようなＭ　Ｑ　
Ｗ層１０２のような超格子構造を利用するものや適当な
混晶比をもつ結晶を用いるが、クラッド層には通常活性
層よりエネルギーバンド幅の広い混晶が利用されていた
。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、以上述べた方法であっても例えばＧａＡａ／Ａ
／　Ｇａ　Ａｓ系の半導体レーザの場合、クラッド層と
してＭの混晶比の高い結晶層を用いるために電流狭窄層
形成のためのエツチング終了時にクラッド層が露出し、
この露出面の酸化によシ再成長界面に高抵抗層が形成さ
れるので、通電時に上記高抵抗層が発熱して出力の低下
を招き、この出力の低下を防ぐためにさらに電流を増大
させるとさらに発熱し出力低下の原因となって悪循環と
なシ素子劣化を招く原因とな９、又、上記高抵抗層が存
在すると通常のＰＮ接合の電流−電圧特性とならず。

その特性の良くない素子ができ、又、上記高抵抗層にＭ
の酸化物が存在するので光がこれによシ散乱され１発振
起動時におけるフィードバックがかからず、発振させる
ための電流閾値が大きくなると云う問題点からシ、さら
に、横モード制御を行うための有効屈折率差を５　Ｘ　
１０−３以上にするには例えば活性層の厚さを０．１μ
ｍとした場合に光の吸収を少なくするためにクラッド層
の厚さを３０００λ以上にはできないので再成長界面が
活性層の近傍にくるため上記問題点が著るしく発生し、
素子の信頼性が低下すると云う問題点があった。

この発明は再成長による高抵抗層の形成が原因となる上
記種々の問題点を除去し、横基本モード制御のできる信
頼性の優れた半導体レーザを得ることができる半導体レ
ーザの製造方法を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） この発明に係る半導体レーザの製造方法は、活性層上の
上側クラッド層を超格子構造にし、上側クラッド層の露
出面を非酸化性の薄膜にし、露出面上のクラッド層の再
成長時に電流狭窄層に添加された不純物をその下の上側
クラッド層の部分に熱拡散させてその部分を無秩序化さ
せるようにしたものである。

〔作用） この発明における半導体レーザの製造方法は、再成長界
面に非酸化性の薄膜が存在するので再成長時に界面が酸
化されることなく高抵抗層が形成されず、又、上側クラ
ッド層の両側部分に電流狭窄層からの不純物が拡散して
その部分の屈折率全低くシ、これによって横方向に有効
屈折率分布差ができ、横基本モードの発振の制御を可能
にする。

（実施例） 以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。第１図（ａ）〜（ｅ）はこの発明の一実施例によ
る各工程における断面を示し、第１図（ａ）〜（ｅ）の
各々において右側の図は左側の図の部分を拡大して示し
たものである。まず、第１図（ａ）において、ｐ型Ｇａ
Ａｓ基板ｌ上ｒｃｐ型ＩＵ　ｕＧａ　ａｔ　Ａｓクラッ
ド層２、活性層ａ、ｎｕ超格子り２ラド層４．ｐ型Ｇａ
　Ａｓ系５をこの順にＭＯＣＶＤや分子線エピタキシャ
ル成長法によって成長させる。この時、活性層３には不
純物を添加しないＧａ　Ａｓ層を用いる。また、ｎ型超
格子り２ラド層４は、Ａ／ＡＩ層またはＡＪ！ｘＧａｌ
−ｘＡｓ層（但し、Ｘ≧０．３）としての薄膜６と非酸
化性の薄膜としてのＧａＡｓ薄膜７とを交互に積層した
ものから成り、活性層３やｐ型ＧａＡｓ層５に接してい
るのが薄膜６である。このｎ型超格子クラッド層４は、
層中のＭの比率が０．３以上となるようにＡｔ　Ａｓと
Ｇａ　Ａｓｓとの厚みの比をきめると同時に各薄膜の厚
みを７０λ以下に設けである。又、そのｎ型不純物濃度
はＩ　Ｘ　１０−”−程度とし、拡散係数の小さいＳｅ
やＳｔ等を用いる。又、ｐ型Ｇａ　Ａｓｓ層５の形成は
ｐ型不純物拡散が起きる温度以下の低温で行う。この時
、そのｐ型不純物としてはＺｎ等が適当である。

次に第１図（ｂ）に示したように、上記ｐ型Ｇａ　Ａｓ
層５をホトリングラフィの技術により所定のストライブ
幅にパターニングした後に硫酸系エッチ液により断面が
逆台形状のストライブ状にエツチングし、ｎ型超格子ク
ラッド層４の上面を露出させるように例えば露出幅６μ
ｍのストライブ溝８を形成する。この時にＡｔ　ＧａＡ
ｓとＧａＡｓの選択エッチ液を用いる事により精度よく
制御する事ができる。

また、最上層の薄膜６ｆ：再成長前にフッ酸系のエッチ
液によってエツチングし、ｎ型超格子り２ラド層４中の
Ｇａ　Ａｓ層７を露出させる。このように上記ｐ　Ｈａ
　ＧａＡｓ　層５をエツチングしてストライブ溝８を形
成すると共に上記ｐ型Ｇａ　Ａｓ層５の残部を電流狭窄
層５′にする。

次に第１図（ｅ）に示したように、電流狭窄層５′やｎ
型超格子クラッド層４のＧａ　Ａｓ薄膜７の露出面上に
ｎ型超格子クラッド層９をＭの比率がｎ型超格子クラッ
ド層４と同じ比率となるように再成長させた後、ｎ型Ｇ
ａ　Ａｓオーミックコンタクト層ｌＯを所定の厚さにそ
の上に成長させる。上記ｎ型超格子クラッド層４の厚さ
はこの時５ｏｏｏＡ〜１μｍ程度とし、又、ｎ型超格子
クラッド層９の厚さは１μｍ程度にする。又、ｎ型Ｇａ
　Ａｓオーミックコンタクト層ｌＯの厚さは３０００〜
４０００＾で充分である。

そのｎ型不純物としては拡散係数の小さいＳｅ等が適当
である。又、この再成長ではｎ型超格子クラッド層４の
無秩序化による低屈折率化させたｎ型拡散クラッド層１
１を電流狭窄層５′下に形成するためにｐ型の不純物で
あるＺｎ等が充分に電流狭窄層ダからその下にあるｎ型
超格子クラッド層４の左右両側部分内に拡散するような
高温（例えば８００℃程度）で上記再成長を行う。この
ように形成されたｎ型拡散クラッド層１１間のｎ型超格
子クラッド層４の残部はそのま＼ｎ型超格子クラッド層
４′となる。次に全体の厚さが１００〜１２０μｍ程度
になるように研磨した後に、ｐ型、ｎ型電極１２．１３
をｐ型Ｇａ　Ａｓ基板ｌの下面下及びｎ型オーミックコ
ンタクト層ｌＯ上に蒸着法によシ形成する。なお、上記
ｎ型超格子クラッド層９及びｎ型オーミックコンタクト
層ｌＯの形成には例えばＭＯＣＶＤや分子線エピタキシ
ャル法等を用いる。

なお、上記実施例において、ｐ　ＭｌｌＧａＡｓ基板上
のＧａ　Ａｓ／Ａｔ　Ｇａ　Ａｓ系について説明したが
別の物質系（例えばＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ系）の半導
体レーザの製造方法にこの発明を適用しても有効である
。

又、用いる基板の極性は適当な不純物の選択により随意
に選んでもよく、上記実施例においてｐ型とｎ型を逆に
形成してもよい。

（発明の効果） 以上、詳細に説明したようにこの発明によれば、活性層
の成長後に成長させるクラッド層を非酸化性の薄膜を含
む薄膜を多数積層してなる超格子構造にして厚味をもた
せることＫよシ再成長界面を活性層から隔て、超格子構
造の非酸化性の薄膜を露出させ、この状態でクラッド層
を再成長させ、この再成長時に超格子構造上の電流狭窄
層からの超格子構造への不純物の拡散を行って超格子構
造の左右両側を無秩序化して低屈折率化するようにした
ので、非酸化性の薄膜により再成長時に界面酸化層を形
成することがなく、又、電流狭窄層下の超格子構造無秩
序化部分は中央部の超格子構造部分よシ低屈折率となっ
ているので横方向の有効屈折率差を大きく設けることが
でき、このために横基本モード発振の制御を可能にし、
素子の信頼性の著るしい向上が期待される。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による各工程における断面
図、第２図（＆）は従来例の半導体レーザの断面図、第
２図（ｂ）は第２図（ａ）の円内の拡大説明図である。 １　＝　ｐ型Ｇａ　Ａｓ基板、２　・ｐ型Ａｌｕ　Ｇａ
　ａｔ　Ａｓクラッド層、３・・・活性層、’　４　、
４’・・・ｎ型超格子クラッド層、５′・・・電流狭窄
層、６・・・薄膜、７・・・非酸化性の薄膜、９・・・
ｎ型超格子クラッド層、１０・−ｎ型ＧａＡａオーξツ
クコンタクト層、１１・”ｎ型拡散クラッド層、１２・
・・ｐ型電極、１３・・・ｎ型電極。 （ａ） ０　０．２　０．４５ 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 半導体基板上に、下側クラッド層、活性層、上側クラッ
   ド層、電流狭窄層を順に積層し、上側クラッド層の露出
   面上及び電流狭窄層上にクラッド層を再成長させる半導
   体レーザの製造方法において、 上記上側クラッド層を非酸化性の薄膜を含む多数の薄膜
   を積層してなる超格子構造に形成する第１の工程と、 上記上側クラッド層の露出面を上記非酸化性の薄膜面に
   する第２の工程と、 上記電流狭窄層内に含まれる不純物を下方の上記超格子
   クラッド層の部分に熱拡散させると共に上記クラッド層
   を超格子構造に再成長させる第３の工程とを備えたこと
   を特徴とする半導体レーザの製造方法。