JPS633484A - 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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- JPS633484A JPS633484A JP14750986A JP14750986A JPS633484A JP S633484 A JPS633484 A JP S633484A JP 14750986 A JP14750986 A JP 14750986A JP 14750986 A JP14750986 A JP 14750986A JP S633484 A JPS633484 A JP S633484A
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- Semiconductor Lasers (AREA)
- Drying Of Semiconductors (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。
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）
本発明は電子デバイスとりわけ半導体レーザ製造の分野
において利用される。
において利用される。
（従来の技術）
半導体レーザは小型、低消費電力、高信頼のゆえに、様
々な利用分野で広く応用されているが、ＩＩＩ −Ｖ族
化合物半導体ＡＩＧａＩｎＰを用いた可視光半導体レー
ザは、結晶成長技術が有機金属熱分解気相成長法（ＭＯ
ＶＰＥ法）あるいは分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）
によらねば成長が困難で、液相成長法が使用できないた
め、レーザの製造プロセスには特有の制限が生じている
。そのうちの一つが所謂横モード制御の問題である。半
導体レーザ構造の理想型の代表は埋込型レーザであり、
接合面に垂直方向をダブルヘテロ構造にすると同時に、
平行方向についてもダブルヘテロ構造として、電流およ
び光の閉じ込めを効率よ（行うことによりレーザの横モ
ードを制御する方法である。
々な利用分野で広く応用されているが、ＩＩＩ −Ｖ族
化合物半導体ＡＩＧａＩｎＰを用いた可視光半導体レー
ザは、結晶成長技術が有機金属熱分解気相成長法（ＭＯ
ＶＰＥ法）あるいは分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）
によらねば成長が困難で、液相成長法が使用できないた
め、レーザの製造プロセスには特有の制限が生じている
。そのうちの一つが所謂横モード制御の問題である。半
導体レーザ構造の理想型の代表は埋込型レーザであり、
接合面に垂直方向をダブルヘテロ構造にすると同時に、
平行方向についてもダブルヘテロ構造として、電流およ
び光の閉じ込めを効率よ（行うことによりレーザの横モ
ードを制御する方法である。
従来からの通常の方法によれば、ＧａＡｓ基板上にＡＩ
ＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＰを順次積層した積層構造を形成
後帯状の開口を有する絶縁層を積層溝道上に形成し、こ
の絶縁層をマスクとしてドライエツチング又はウェット
・エツチング等のエツチング工程でＧａＡｓ基板が露出
する積層構造をエツチングしたのち、−旦大気中にウェ
ーハをさらしたのちに、成長装置内にウェーハを導入し
、気相成長によりダブルヘテロ構造を形成することとな
る。その際、エツチング工程で形成される溝の側面は酸
素や水との反応性の高いアルミニウムを含む層より成っ
ており、次の気相成長工程に移る際に大気にさらされる
ために、表面に酸化膜が形成され、気相成長工程による
ダブルヘテロ構造の形成が良好に行われずこれが界面の
電気的、光学的特性に影響を与え、たとえば電流電圧特
性の不良現象を生起せしめるなどの特性不良の生起する
確率が高く、レーザ製造の歩留りが極めて低いという問
題があった。
ＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＰを順次積層した積層構造を形成
後帯状の開口を有する絶縁層を積層溝道上に形成し、こ
の絶縁層をマスクとしてドライエツチング又はウェット
・エツチング等のエツチング工程でＧａＡｓ基板が露出
する積層構造をエツチングしたのち、−旦大気中にウェ
ーハをさらしたのちに、成長装置内にウェーハを導入し
、気相成長によりダブルヘテロ構造を形成することとな
る。その際、エツチング工程で形成される溝の側面は酸
素や水との反応性の高いアルミニウムを含む層より成っ
ており、次の気相成長工程に移る際に大気にさらされる
ために、表面に酸化膜が形成され、気相成長工程による
ダブルヘテロ構造の形成が良好に行われずこれが界面の
電気的、光学的特性に影響を与え、たとえば電流電圧特
性の不良現象を生起せしめるなどの特性不良の生起する
確率が高く、レーザ製造の歩留りが極めて低いという問
題があった。
本発明は上記のような問題点を改善し、良好なヘテロ接
合界面を有する埋込型ＡＩＧａＩｎＰ可視光半導体レー
ザを再現性よく製作する方法を提供することを目的とし
ている。
合界面を有する埋込型ＡＩＧａＩｎＰ可視光半導体レー
ザを再現性よく製作する方法を提供することを目的とし
ている。
（発明の構成）
本発明は、ＧａＡ基板上に（ＡｌｘＧａｘ−ｘ）０．５
Ｉｎ０．５Ｐ（０くｘ≦１）とＧａ０．５Ｉｎ０．５Ｐ
を少なくとも有する積層構造を形成する工程および該Ｇ
ａ４）、５Ｉｎ。５Ｐ上に、ＳｉＯ２または５ｉＮＸの
如き絶縁物層を形成する工程よりなる第一の工程と、該
絶縁物層のみを選択的に帯状に除去する第二の工程と、
該ウェーハを燐圧下にてＨＣｌ又はＨＢｒ又はＡｓＣｌ
３又はＰＣｌ３等のガスの存在のもとで高温にて第二の
工程で形成された帯状にバ出した半導体層をＧａＡｓ基
板表面まで反応管中で気相選択エツチングする第三の工
程と、第三の工程の後、大気中に露することなく、同一
反応管内で有機金属熱分解気相成長法を用いて組成の異
なる複数層の（ＡｌｙＧａ□−ｙ）０．５Ｉｎ０．ｓＰ
をＰ−Ｎ接合を含むダブルヘテロ型に形成して、第一の
工程で形成した絶縁物層と大略同じ高さまで結晶成長を
行なう第四の工程とを少なくとも備えている構成となっ
ている。また、前述の第一工程がＧａＡｓ基板上に（Ａ
ｌｘＧａｘ−ｘ）０．ｄｎ０．ｓＰを形成するに先だち
、先ずＡｌｙＧａ１ 、−ｙＡｓ（０＜ ｙ ＜ １）
を形成する工程とした構成であってもよい。
Ｉｎ０．５Ｐ（０くｘ≦１）とＧａ０．５Ｉｎ０．５Ｐ
を少なくとも有する積層構造を形成する工程および該Ｇ
ａ４）、５Ｉｎ。５Ｐ上に、ＳｉＯ２または５ｉＮＸの
如き絶縁物層を形成する工程よりなる第一の工程と、該
絶縁物層のみを選択的に帯状に除去する第二の工程と、
該ウェーハを燐圧下にてＨＣｌ又はＨＢｒ又はＡｓＣｌ
３又はＰＣｌ３等のガスの存在のもとで高温にて第二の
工程で形成された帯状にバ出した半導体層をＧａＡｓ基
板表面まで反応管中で気相選択エツチングする第三の工
程と、第三の工程の後、大気中に露することなく、同一
反応管内で有機金属熱分解気相成長法を用いて組成の異
なる複数層の（ＡｌｙＧａ□−ｙ）０．５Ｉｎ０．ｓＰ
をＰ−Ｎ接合を含むダブルヘテロ型に形成して、第一の
工程で形成した絶縁物層と大略同じ高さまで結晶成長を
行なう第四の工程とを少なくとも備えている構成となっ
ている。また、前述の第一工程がＧａＡｓ基板上に（Ａ
ｌｘＧａｘ−ｘ）０．ｄｎ０．ｓＰを形成するに先だち
、先ずＡｌｙＧａ１ 、−ｙＡｓ（０＜ ｙ ＜ １）
を形成する工程とした構成であってもよい。
（作用・原理）
ＧａＡｓ基板上に形成される（ＡＩＸＧａｌ−Ｘ）０．
５Ｉｎ０．５Ｐは埋め込み層として、主として光の閉じ
込め用に使用される。ＳｉＯ２下部のＧａ０．５Ｉｎ０
．５Ｐは、ＳｉＯ２除去の際に（ＡｌｘＧａ１−ｘ）。
５Ｉｎ０．５Ｐは埋め込み層として、主として光の閉じ
込め用に使用される。ＳｉＯ２下部のＧａ０．５Ｉｎ０
．５Ｐは、ＳｉＯ２除去の際に（ＡｌｘＧａ１−ｘ）。
５Ｉｎ０．５Ｐの表面が露出し酸化が生ずるのをさける
ための保護層である。ＳｉＯ２等の絶縁膜が帯状に除去
されたウェーハ（第１図（ｂ））は気相成長の反応管の
中に入れられ、燐圧下でＨＣｌ又はＨＢｒ又はＡｓＣｌ
３又はＰＣｌ３等のガスの下に高温下でさらされる。こ
れにより、ＡＩＧａＩｎＰ結晶はすみやかに気相エツチ
ングされるが、ＧａＡｓに対するエツチング速度がはる
かに遅いために、実質的に第１図（Ｃ）で示すような、
ＧａＡｓ基板表面でエツチングが停止した形に整形され
る。従って、エツチングで形成された溝の深さはほぼＡ
ＩＧａＩｎＰとＧａＩｎＰのエピタキシャル層厚の和に
等しいように半自動的に決定される。
ための保護層である。ＳｉＯ２等の絶縁膜が帯状に除去
されたウェーハ（第１図（ｂ））は気相成長の反応管の
中に入れられ、燐圧下でＨＣｌ又はＨＢｒ又はＡｓＣｌ
３又はＰＣｌ３等のガスの下に高温下でさらされる。こ
れにより、ＡＩＧａＩｎＰ結晶はすみやかに気相エツチ
ングされるが、ＧａＡｓに対するエツチング速度がはる
かに遅いために、実質的に第１図（Ｃ）で示すような、
ＧａＡｓ基板表面でエツチングが停止した形に整形され
る。従って、エツチングで形成された溝の深さはほぼＡ
ＩＧａＩｎＰとＧａＩｎＰのエピタキシャル層厚の和に
等しいように半自動的に決定される。
この工程のあとウェーハは反応管外にとり出すことなく
、ひきつづきレーザ基本となるダブルヘテロ構造の形成
に移行する。この両工程の連続性によって、界面１１に
は欠陥が少なく空孔等のない良好な結晶連続性を有する
構造が形成される。気相エツチングにおけるＧａＡｓ基
板でのエツチング速度差を更に大きくし、気相エツチン
グの停止能を向上させるためにＧａＡｓ基板上にＡｌｘ
ＧａＬ−ＸＡｓを形成し、しかるのちにＡＩＧａＩｎＰ
を結晶成長させることによって、より再現性のよい半導
体レーザ構造の形成を可能とすることができる。ＧａＡ
ｓ基板、又は、ＡｌＧａＡｓ上で気相エツチングを正確
にとめることによって、つぎに成長するダブルヘテロ構
造の各層の第１図（Ｃ）及び（ｄ）に示す溝の中での層
の位置が正確に決定可能となるため所望のレーザ構造が
正確に実現可能となる。
、ひきつづきレーザ基本となるダブルヘテロ構造の形成
に移行する。この両工程の連続性によって、界面１１に
は欠陥が少なく空孔等のない良好な結晶連続性を有する
構造が形成される。気相エツチングにおけるＧａＡｓ基
板でのエツチング速度差を更に大きくし、気相エツチン
グの停止能を向上させるためにＧａＡｓ基板上にＡｌｘ
ＧａＬ−ＸＡｓを形成し、しかるのちにＡＩＧａＩｎＰ
を結晶成長させることによって、より再現性のよい半導
体レーザ構造の形成を可能とすることができる。ＧａＡ
ｓ基板、又は、ＡｌＧａＡｓ上で気相エツチングを正確
にとめることによって、つぎに成長するダブルヘテロ構
造の各層の第１図（Ｃ）及び（ｄ）に示す溝の中での層
の位置が正確に決定可能となるため所望のレーザ構造が
正確に実現可能となる。
（実施例）
以下に本発明の実施例を述べる。ＧａＡｓ基板１の上に
、成長温度７００°Ｃにて、ＰＨ３の分圧が存在するも
とで、Ａ１の原料としてトリメチルアルミニウム（ＴＭ
ＡＩ）、Ｇａの原料としてトリエチルガリウム（ＴＥＧ
ａ）、Ｉｎの原料として（ＴＭＩｎ）を所望の固相組成
（ＡＩＸＧａｌ −Ｘ）０．５Ｉｎ０．５Ｐに対応する
流量比でＨ２キャリアガスによって流すことによってＡ
ＩＧａＩｎＰ層２を３ｐｍ成長し、つづいて同じ原理に
基づいてＧａｇ、５Ｉｎ０．５ｐ層３を０．５ｐｍ成長
する。気相と固相の成分比はほぼ１とすればよい。しか
るのちに、気相成長法またはスパッタ法によってＳｉＯ
２膜４を０．３ｐｍ程度形成する。
、成長温度７００°Ｃにて、ＰＨ３の分圧が存在するも
とで、Ａ１の原料としてトリメチルアルミニウム（ＴＭ
ＡＩ）、Ｇａの原料としてトリエチルガリウム（ＴＥＧ
ａ）、Ｉｎの原料として（ＴＭＩｎ）を所望の固相組成
（ＡＩＸＧａｌ −Ｘ）０．５Ｉｎ０．５Ｐに対応する
流量比でＨ２キャリアガスによって流すことによってＡ
ＩＧａＩｎＰ層２を３ｐｍ成長し、つづいて同じ原理に
基づいてＧａｇ、５Ｉｎ０．５ｐ層３を０．５ｐｍ成長
する。気相と固相の成分比はほぼ１とすればよい。しか
るのちに、気相成長法またはスパッタ法によってＳｉＯ
２膜４を０．３ｐｍ程度形成する。
（第１図（ａ））。通常の７オトレジストエ程と液相エ
ツチング工程を用いて巾３ｐｍ〜５ｐｍの帯状にＳｉＯ
２膜を除去する。（第１図（ｂ））。ウェーハをその後
、ＭＯＶＰＥ反応炉中に入れ、全水素流量毎分５ｅ、Ｐ
Ｈ３毎分５００ｃｃ、 ＨＣｌ毎分１０ｃｃ、温度７０
０°Ｃで気相エツチングを行う。約５分で、ＧａＡｓ基
板に達する第１図（Ｃ）の如き溝６が形成される。ＨＣ
ｌガスを止めダブルヘテロ構造の成長に必要なガス組成
、たとえば、（ＡｌｐＧａｉ−、）０．５Ｉｎ０．５Ｐ
／（ＡｌｑＧａｘ−Ｑ）０．５Ｉｎ０．５Ｐ／（Ａｌｙ
Ｇａ□−ｐ）０．５Ｉｎ０．５Ｐ（ｐ＝０．５．ｑ＝０
．１）なる構造に対しては同相組成比と同じ気相組成の
ＴＭＡＩ、ＴＥＧａ。
ツチング工程を用いて巾３ｐｍ〜５ｐｍの帯状にＳｉＯ
２膜を除去する。（第１図（ｂ））。ウェーハをその後
、ＭＯＶＰＥ反応炉中に入れ、全水素流量毎分５ｅ、Ｐ
Ｈ３毎分５００ｃｃ、 ＨＣｌ毎分１０ｃｃ、温度７０
０°Ｃで気相エツチングを行う。約５分で、ＧａＡｓ基
板に達する第１図（Ｃ）の如き溝６が形成される。ＨＣ
ｌガスを止めダブルヘテロ構造の成長に必要なガス組成
、たとえば、（ＡｌｐＧａｉ−、）０．５Ｉｎ０．５Ｐ
／（ＡｌｑＧａｘ−Ｑ）０．５Ｉｎ０．５Ｐ／（Ａｌｙ
Ｇａ□−ｐ）０．５Ｉｎ０．５Ｐ（ｐ＝０．５．ｑ＝０
．１）なる構造に対しては同相組成比と同じ気相組成の
ＴＭＡＩ、ＴＥＧａ。
ＴＭＩｎの流量比を設定して、ダブルヘテロ構造を形成
する。成長層の形態は第１図（ｄ）に示した如きものと
なる。活性層（８）は、左右両端で折れまがり水平方向
の延長上はクラッド層（７）となり、これに接して（Ａ
ｌｘＧａｘ−ｘ）０．５工ｎ０．５Ｐ（ｘ＞９）層９が
位置する。両クラッド層の厚さは各１ｐｍ、活性層の厚
さは０．１ｐｍである。光は横方向に拡がりクラッド層
７及びこの（ＡｌｘＧａｔ−ｘ）０．５Ｉｎ０．ｓＰＰ
Ｏ２浸み出すが設定した組成の関係では屈折率ガイド構
造が実現している。コンタクト層（たとえばＧａＩｎＰ
）１０は０．９ｐｍの層厚とするＡＩＧａＩｎＰとＧａ
ＡｓのＨＣｌに対するエツチング速度は上述の条件下で
約１桁異なるため、気相エツチングはＧａＡｓ基板１で
ほぼ停止させることができる。この選択性をより強くす
るためには第１図（ａ）において（ＡｌｘＧａｔ−ｘ）
０．ｓＬ’ｌ０．ｓＰとＧａＡｓ基板の間にＡｌｙＧａ
１−−ｙＡｓを挿入成長させることが有効である。Ａｌ
、Ｇａ１ −ｙＡｓはＧａＡｓよりエツチング速度が更
に遅いからである。
する。成長層の形態は第１図（ｄ）に示した如きものと
なる。活性層（８）は、左右両端で折れまがり水平方向
の延長上はクラッド層（７）となり、これに接して（Ａ
ｌｘＧａｘ−ｘ）０．５工ｎ０．５Ｐ（ｘ＞９）層９が
位置する。両クラッド層の厚さは各１ｐｍ、活性層の厚
さは０．１ｐｍである。光は横方向に拡がりクラッド層
７及びこの（ＡｌｘＧａｔ−ｘ）０．５Ｉｎ０．ｓＰＰ
Ｏ２浸み出すが設定した組成の関係では屈折率ガイド構
造が実現している。コンタクト層（たとえばＧａＩｎＰ
）１０は０．９ｐｍの層厚とするＡＩＧａＩｎＰとＧａ
ＡｓのＨＣｌに対するエツチング速度は上述の条件下で
約１桁異なるため、気相エツチングはＧａＡｓ基板１で
ほぼ停止させることができる。この選択性をより強くす
るためには第１図（ａ）において（ＡｌｘＧａｔ−ｘ）
０．ｓＬ’ｌ０．ｓＰとＧａＡｓ基板の間にＡｌｙＧａ
１−−ｙＡｓを挿入成長させることが有効である。Ａｌ
、Ｇａ１ −ｙＡｓはＧａＡｓよりエツチング速度が更
に遅いからである。
（発明の効果）
本発明によれば、横モードがよく制御されて埋込み型Ａ
ＩＧａＩｎＰ可視光半導体レーザを再現性よく得ること
ができる。
ＩＧａＩｎＰ可視光半導体レーザを再現性よく得ること
ができる。
第１図は本発明の半導体レーザの製造方法を工程順に示
した図で、 １・・・ＧａＡｓ基板、 ２−（ＡｌｘＧａｌ
−Ｊ０．５Ｉｎ０．５Ｐ、３−Ｇａ０．５Ｉｎ０．５Ｐ
、 ！・・ＳｉＯ２．６・ＧａＩｎＰ、 Ａｌ
Ｇａ１ｎＰ除去部、７．９・・・クラッド層、 ８
９．・活１生層、茅 ｌ 図
した図で、 １・・・ＧａＡｓ基板、 ２−（ＡｌｘＧａｌ
−Ｊ０．５Ｉｎ０．５Ｐ、３−Ｇａ０．５Ｉｎ０．５Ｐ
、 ！・・ＳｉＯ２．６・ＧａＩｎＰ、 Ａｌ
Ｇａ１ｎＰ除去部、７．９・・・クラッド層、 ８
９．・活１生層、茅 ｌ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）ＧａＡｓ基板上に（Ａｌ＿ｘＧａ＿１＿−＿ｘ）＿
０＿．＿５Ｉｎ＿０＿．＿５Ｐ（０＜ｘ≦１）とＧａ＿
０＿．＿５Ｉｎ＿０＿．＿５Ｐを少なくとも有する積層
構造を形成する工程および該Ｇａ＿０＿．＿５Ｉｎ＿０
＿．＿５Ｐ上に、ＳｉＯ＿２またはＳｉＮ＿ｘの如き絶
縁物層を形成する工程よりなる第一の工程と、該絶縁物
層のみを選択的に帯状に除去する第二の工程と、該ウェ
ーハを燐圧下にてＨＣｌ又はＨＢｒ又はＡｓＣｌ＿３又
はＰＣｌ＿３のガスの存在のもとで高温にて第二の工程
で形成された帯状に露出した半導体層をＧａＡｓ基板表
面まで反応管中で気相選択エッチングする第三の工程と
、第三の工程の後、大気中にさらすことなく、同一反応
管内で有機金属熱分解気相成長法を用いて組成の異なる
複数層の（Ａｌ＿ｙＧａ＿１＿−＿ｙ）＿０＿．＿５Ｉ
ｎ＿０＿．＿５ＰをＰ−Ｎ接合を含むダブルヘテロ型に
形成して、第一の工程で形成した絶縁物層と大略同じ高
さまで結晶成長を行なう第四の工程とを含むことを特徴
とする半導体レーザの製造方法。 ２）特許請求範囲第１項の製造方法において、第一工程
中にＧａＡｓ基板上に（Ａｌ＿ｘＧａ＿１＿−＿ｘ）＿
０＿．＿５Ｉｎ＿０＿．＿５Ｐを形成するに先だち、先
ずＡｌ＿ｙＧａ＿１＿−＿ｙＡｓ（０＜ｙ＜１）を形成
する工程を有してい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 |
|---|---|---|---|
| JP14750986A JPS633484A (ja) | 1986-06-23 | 1986-06-23 | 半導体レ−ザの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14750986A JPS633484A (ja) | 1986-06-23 | 1986-06-23 | 半導体レ−ザの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS633484A true JPS633484A (ja) | 1988-01-08 |
| JPH058876B2 JPH058876B2 (ja) | 1993-02-03 |
Family
ID=15431964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14750986A Granted JPS633484A (ja) | 1986-06-23 | 1986-06-23 | 半導体レ−ザの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS633484A (ja) |
-
1986
- 1986-06-23 JP JP14750986A patent/JPS633484A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH058876B2 (ja) | 1993-02-03 |
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