JPS6344311B2 - - Google Patents
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- JPS6344311B2 JPS6344311B2 JP8704780A JP8704780A JPS6344311B2 JP S6344311 B2 JPS6344311 B2 JP S6344311B2 JP 8704780 A JP8704780 A JP 8704780A JP 8704780 A JP8704780 A JP 8704780A JP S6344311 B2 JPS6344311 B2 JP S6344311B2
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- Japan
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- cladding layer
- upper cladding
- laser device
- layer
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure 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
- H01S5/22—Structure 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
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
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- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は光フアイバ通信用に適した半導体レー
ザ素子の特に、埋め込み形へテロ接合レーザ素子
の製造方法の改良に関する。
ザ素子の特に、埋め込み形へテロ接合レーザ素子
の製造方法の改良に関する。
GaAlAs系あるいはInGaAsP系等の―族化
合物半導体混晶を組成とし、ダブルヘテロ接合構
造をもつダイオードは、電流注入型の半導体レー
ザとして、、その高効率、低消費電力及び小形・
軽量の特徴により、広く光フアイバ通信装置内で
使用されている。中でも、レーザ作用領域である
活性半導体領域が、それよりも広い禁制帯幅と低
い屈折率を有する半導体によつて埋め込まれた構
造を有する。いわゆる埋め込み形へテロ接合レー
ザ素子は発振闘電流値の低さと発振モードの安定
性とによつて注目されている半導体レーザ素子で
ある。
合物半導体混晶を組成とし、ダブルヘテロ接合構
造をもつダイオードは、電流注入型の半導体レー
ザとして、、その高効率、低消費電力及び小形・
軽量の特徴により、広く光フアイバ通信装置内で
使用されている。中でも、レーザ作用領域である
活性半導体領域が、それよりも広い禁制帯幅と低
い屈折率を有する半導体によつて埋め込まれた構
造を有する。いわゆる埋め込み形へテロ接合レー
ザ素子は発振闘電流値の低さと発振モードの安定
性とによつて注目されている半導体レーザ素子で
ある。
従来、埋め込み形へテロ接合レーザ素子は主と
して二つの方法によつて製造されていた。その第
一はInPもしくはGaAs単結晶基板上に液相ない
し気相エピタキシヤル成長された活性半導体層を
含むウエハーを活性半導体層を含んでストライプ
状メサ構造にエツチングし、しかる後、活性半導
体層を再びエピタキシヤル成長法によつて半導体
中に埋め込む方法である。その第二はInP等の単
結晶基板上にストライプ状メサ構造をエツチング
形成し、しかる後、そのストライプ状メサ構造上
に活性半導体層及び上部クラツド層を液相エピタ
キシヤル成長する方法である。しかしながら従来
の方法では例えば第一の方法ではエツチング工程
に続く第二のエピタキシヤル成長が不可欠である
こと、また第一のエピタキシヤル成長後１〜2μm
という微小幅のストライプ状メサ構造のエツチン
グ工程を必要とするなど、高度な加工プロセス技
術を要し歩留りが向上しないという欠点が見られ
た。一方、第二の従来方法では、一回のエピタキ
シヤル成長ですむという利点の反面、１〜2μmと
いう微小幅のストライプ状メサ構造上の形成した
活性半導体層、即ち活性半導体領域へ効率的に電
流注入を行うべく、活性半導体領域上の上部クラ
ツド層へ微小幅のストライプ状不純物拡散を施し
ていたため、電極抵抗の増大を招きやすく、また
エピタキシヤル成長後の不純物拡散工程において
拡散マスク形成工程とその工程において微細なパ
ターン合せが必要となるという欠点が見られた。
して二つの方法によつて製造されていた。その第
一はInPもしくはGaAs単結晶基板上に液相ない
し気相エピタキシヤル成長された活性半導体層を
含むウエハーを活性半導体層を含んでストライプ
状メサ構造にエツチングし、しかる後、活性半導
体層を再びエピタキシヤル成長法によつて半導体
中に埋め込む方法である。その第二はInP等の単
結晶基板上にストライプ状メサ構造をエツチング
形成し、しかる後、そのストライプ状メサ構造上
に活性半導体層及び上部クラツド層を液相エピタ
キシヤル成長する方法である。しかしながら従来
の方法では例えば第一の方法ではエツチング工程
に続く第二のエピタキシヤル成長が不可欠である
こと、また第一のエピタキシヤル成長後１〜2μm
という微小幅のストライプ状メサ構造のエツチン
グ工程を必要とするなど、高度な加工プロセス技
術を要し歩留りが向上しないという欠点が見られ
た。一方、第二の従来方法では、一回のエピタキ
シヤル成長ですむという利点の反面、１〜2μmと
いう微小幅のストライプ状メサ構造上の形成した
活性半導体層、即ち活性半導体領域へ効率的に電
流注入を行うべく、活性半導体領域上の上部クラ
ツド層へ微小幅のストライプ状不純物拡散を施し
ていたため、電極抵抗の増大を招きやすく、また
エピタキシヤル成長後の不純物拡散工程において
拡散マスク形成工程とその工程において微細なパ
ターン合せが必要となるという欠点が見られた。
本発明の目的は、エピタキシヤル成長工程にお
いて、半導体層構造の適切な層厚設定を行うこと
によつて上述の第二の従来方法を改良し、上述の
欠点を除去しかつ簡易化された工程を通じ高性能
な埋め込み形へテロ接合レーザ素子を高い歩留り
で得ることのできる埋め込み形へテロ接合レーザ
素子の製造方法を提供することにある。
いて、半導体層構造の適切な層厚設定を行うこと
によつて上述の第二の従来方法を改良し、上述の
欠点を除去しかつ簡易化された工程を通じ高性能
な埋め込み形へテロ接合レーザ素子を高い歩留り
で得ることのできる埋め込み形へテロ接合レーザ
素子の製造方法を提供することにある。
本発明によれば、ストライプ状メサ構造を有す
る半導体基板上に活性半導体領域とクラツド領域
とをエピタキシヤル成長によつて形成する埋め込
み形へテロ接合レーザ素子の製造方法において、
活性半導体領域のエピタキシヤル成長に続く第一
の上部クラツド層のエピタキシヤル成長厚を前記
半導体基板のストライプ状メサ構造の高さよりも
小さく形成し、次いで前記第一の上部クラツド層
と反対の導電形を有する第二のクラツド層を含む
活性半導体上部層のエピタキシヤル成長によつて
前記ストライプ状メサ構造を埋め込み、更に前記
第二の上部クラツド層の一部へ該第二の上部クラ
ツド層の導電形を反転する不純物導入を行い、前
記第一の上部クラツド層及び活性半導体領域への
電流通路を形成することをもつて特徴とする埋め
込み形へテロ接合レーザ素子の製造方法が得られ
る。
る半導体基板上に活性半導体領域とクラツド領域
とをエピタキシヤル成長によつて形成する埋め込
み形へテロ接合レーザ素子の製造方法において、
活性半導体領域のエピタキシヤル成長に続く第一
の上部クラツド層のエピタキシヤル成長厚を前記
半導体基板のストライプ状メサ構造の高さよりも
小さく形成し、次いで前記第一の上部クラツド層
と反対の導電形を有する第二のクラツド層を含む
活性半導体上部層のエピタキシヤル成長によつて
前記ストライプ状メサ構造を埋め込み、更に前記
第二の上部クラツド層の一部へ該第二の上部クラ
ツド層の導電形を反転する不純物導入を行い、前
記第一の上部クラツド層及び活性半導体領域への
電流通路を形成することをもつて特徴とする埋め
込み形へテロ接合レーザ素子の製造方法が得られ
る。
次に図面を参照して本発明を詳細に説明する。
図面は本発明にもとづく一実施例によつて得られ
た埋め込み形へテロ接合レーザ素子の光ビーム出
射方向に垂直な断面の構造を表わすものである。
片面が鏡面仕上げされた導電形がｎ形でかつ面方
位が（100）のInP単結晶基板１を用意し、鏡面
側にフオトレジストをマスクとした塩酸による化
学エツチングでストライプ状メサ構造１ａを形成
する。ストライプ状メサ構造１ａはInP単結晶基
板１のへき開面と平行な方向にストライプ状メサ
構造上部の幅を約2μmかつ高さ約3μmに形成す
る。次いでストライプ状メサ構造１ａを有する
InP単結晶基板１の上に液相エピタキシヤル成長
法にもとづき順次活性半導体領域２ａを含む活性
半導体層２、導電形がＰ形の第一の上部クラツド
層３、導電形がｎ形の第二の上部クラツド層４、
及び電極形成層５を形成する。活性半導体層２は
発振波長1.3μmに相当するI0.74Ga0.26As0.56P0.44を
組成とし、成長厚は活性半導体領域２ａにおいて
約0.3μm，第一の上部クラツド層３はCdドープの
InPで成長厚はストライプ状メサ構造１ａの高さ
より小さより１〜2μm、第二の上部クラツド層４
はSnドープのInPでストライプ状メサ構造１ａを
完全に埋め込む成長厚約4μm，電極形成層５はノ
ンドープのIn0.74Ga0.26As0.56P0.44を組成とし成長
厚約0.5μmである。液相エピタキシヤル成長にお
ける条件の相違により若干の変化は見られるが、
通常、ストライプ状メサ構造１ａの傾斜部分の成
長が抑制され、ストライプ状メサ構造１ａの上部
及び底部に続く平坦部に結晶成長が行なわれる。
成長の進行につれてストライプ状メサ構造１ａの
上部平坦部の幅が狭くなるとその部分における成
長も抑制傾向となり、結果として概略図面の断面
構造を有するウエハーが得られる。液相エピタキ
シヤル成長工程の後、電極形成層５の表面から
Znの熱拡散を行い、第一の上部クラツド層３の
メサ上部クラツド領域３ａに達する深さの導電形
反転層６を形成する。最後にAu―Zn合金から成
るｐ側電極７を真空蒸着により形成後、InP単結
晶基板１の面から研磨し厚さ70〜80μmのウエハ
ーとした後、再び真空蒸着によつてAu―Sn合金
から成るｎ側電極８を形成し、ストライプ状メサ
構造１ａの長さ、即ちレーザ共振器長が200〜
300μmとなるようにへき開して埋め込み形へテロ
接合レーザ素子を切り出す。
図面は本発明にもとづく一実施例によつて得られ
た埋め込み形へテロ接合レーザ素子の光ビーム出
射方向に垂直な断面の構造を表わすものである。
片面が鏡面仕上げされた導電形がｎ形でかつ面方
位が（100）のInP単結晶基板１を用意し、鏡面
側にフオトレジストをマスクとした塩酸による化
学エツチングでストライプ状メサ構造１ａを形成
する。ストライプ状メサ構造１ａはInP単結晶基
板１のへき開面と平行な方向にストライプ状メサ
構造上部の幅を約2μmかつ高さ約3μmに形成す
る。次いでストライプ状メサ構造１ａを有する
InP単結晶基板１の上に液相エピタキシヤル成長
法にもとづき順次活性半導体領域２ａを含む活性
半導体層２、導電形がＰ形の第一の上部クラツド
層３、導電形がｎ形の第二の上部クラツド層４、
及び電極形成層５を形成する。活性半導体層２は
発振波長1.3μmに相当するI0.74Ga0.26As0.56P0.44を
組成とし、成長厚は活性半導体領域２ａにおいて
約0.3μm，第一の上部クラツド層３はCdドープの
InPで成長厚はストライプ状メサ構造１ａの高さ
より小さより１〜2μm、第二の上部クラツド層４
はSnドープのInPでストライプ状メサ構造１ａを
完全に埋め込む成長厚約4μm，電極形成層５はノ
ンドープのIn0.74Ga0.26As0.56P0.44を組成とし成長
厚約0.5μmである。液相エピタキシヤル成長にお
ける条件の相違により若干の変化は見られるが、
通常、ストライプ状メサ構造１ａの傾斜部分の成
長が抑制され、ストライプ状メサ構造１ａの上部
及び底部に続く平坦部に結晶成長が行なわれる。
成長の進行につれてストライプ状メサ構造１ａの
上部平坦部の幅が狭くなるとその部分における成
長も抑制傾向となり、結果として概略図面の断面
構造を有するウエハーが得られる。液相エピタキ
シヤル成長工程の後、電極形成層５の表面から
Znの熱拡散を行い、第一の上部クラツド層３の
メサ上部クラツド領域３ａに達する深さの導電形
反転層６を形成する。最後にAu―Zn合金から成
るｐ側電極７を真空蒸着により形成後、InP単結
晶基板１の面から研磨し厚さ70〜80μmのウエハ
ーとした後、再び真空蒸着によつてAu―Sn合金
から成るｎ側電極８を形成し、ストライプ状メサ
構造１ａの長さ、即ちレーザ共振器長が200〜
300μmとなるようにへき開して埋め込み形へテロ
接合レーザ素子を切り出す。
本実施例によつて製造された埋め込み形へテロ
接合レーザ素子には導電形反転層６の存在により
活性半導体領域２ａの近傍のメサ上部クラツド領
域３ａ中にほぼ活性半導体領域２ａの幅に対応し
た狭い電流通路が自動的に形成されている。従つ
て本実施例によれば高度な微細パターン合せ技術
を要する拡散マスク形成工程が不要となり、しか
も一回のエピタキシヤル成長工程で高性能な埋め
込み形へテロ接合レーザ素子が得られる。
接合レーザ素子には導電形反転層６の存在により
活性半導体領域２ａの近傍のメサ上部クラツド領
域３ａ中にほぼ活性半導体領域２ａの幅に対応し
た狭い電流通路が自動的に形成されている。従つ
て本実施例によれば高度な微細パターン合せ技術
を要する拡散マスク形成工程が不要となり、しか
も一回のエピタキシヤル成長工程で高性能な埋め
込み形へテロ接合レーザ素子が得られる。
なお上述の実施例における半導体各層の成形厚
は必ずしもそれに限定するものではないが、拡散
マスクを不要とするウエハー表面からの一様な不
純物導入によつて有効な電流通路を形成するため
には、第１の上部クラツド層３の上部界面が少く
も活性半導体領域２ａの上部界面に対し著しく上
部に位置しないことが重要である。また第一の上
部クラツド層３における横方向電流拡がりによつ
て無効電流が増大しないためにも、第一の上部ク
ラツド層３のストライプ状メサ構造１ａの傾斜部
分における厚みは必要以上に厚くしない方が好ま
しい。半導体各層へ導入される不純物の種類につ
いては指定した導電形を実現するものであれば特
に限定されるものではない。上述の実施例におい
ては電極形成層５はノンドーブのIn0.74Ga0.26
As0.56P0.44であるとしたが、Znドープの組成とし
エピタキシヤル成長中の不純物拡散によつて導電
形反転層６を形成しても良い。活性半導体領域の
組成については、もちろん実施例に限定するもの
ではなく、例えば複合層構造を有するものでも良
い。
は必ずしもそれに限定するものではないが、拡散
マスクを不要とするウエハー表面からの一様な不
純物導入によつて有効な電流通路を形成するため
には、第１の上部クラツド層３の上部界面が少く
も活性半導体領域２ａの上部界面に対し著しく上
部に位置しないことが重要である。また第一の上
部クラツド層３における横方向電流拡がりによつ
て無効電流が増大しないためにも、第一の上部ク
ラツド層３のストライプ状メサ構造１ａの傾斜部
分における厚みは必要以上に厚くしない方が好ま
しい。半導体各層へ導入される不純物の種類につ
いては指定した導電形を実現するものであれば特
に限定されるものではない。上述の実施例におい
ては電極形成層５はノンドーブのIn0.74Ga0.26
As0.56P0.44であるとしたが、Znドープの組成とし
エピタキシヤル成長中の不純物拡散によつて導電
形反転層６を形成しても良い。活性半導体領域の
組成については、もちろん実施例に限定するもの
ではなく、例えば複合層構造を有するものでも良
い。
最後に本発明が有する特徴を要約すれば、一回
のエピタキシヤル成長と拡散マスク形成工程を省
略した簡易化された工程により高性能な埋め込み
形へテロ接合レーザ素子が歩留り良く製造できる
ことである。
のエピタキシヤル成長と拡散マスク形成工程を省
略した簡易化された工程により高性能な埋め込み
形へテロ接合レーザ素子が歩留り良く製造できる
ことである。
図面は本発明の一実施例によつて得られた埋め
込み形へテロ接合レーザ素子の断面図である。 図中、１……InP単結晶基板、１ａ……ストラ
イプ状メサ構造、２……活性半導体層、２ａ……
活性半導体領域、３……第一の上部クラツド層、
３ａ……メサ上部クラツド領域、４……第二の上
部クラツド層、５……電極形成層、６……導電形
反転層、７……ｐ側電極、８……ｎ側電極であ
る。
込み形へテロ接合レーザ素子の断面図である。 図中、１……InP単結晶基板、１ａ……ストラ
イプ状メサ構造、２……活性半導体層、２ａ……
活性半導体領域、３……第一の上部クラツド層、
３ａ……メサ上部クラツド領域、４……第二の上
部クラツド層、５……電極形成層、６……導電形
反転層、７……ｐ側電極、８……ｎ側電極であ
る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ストライプ状メサ構造を有する半導体基板上
に活性半導体領域とクラツド領域とをエピタキシ
ヤル成長によつて形成する埋め込み形へテロ接合
レーザ素子の製造方法において、活性半導体領域
のエピタキシヤル成長に続く第一の上部クラツド
層のエピタキシヤル成長厚を前記半導体基板のス
トライプ状メサ構造の高さよりも小さく形成し、
次いで前記第一の上部クラツド層と反対の導電形
を有する第二の上部クラツド層を含む活性半導体
上部層のエピタキシヤル成長によつて前記ストラ
イプ状メサ構造を埋め込み、更に前記第二の上部
クラツド層の一部へ該第二の上部クラツド層の導
電形を反転する不純物導入を行い、前記第一の上
部クラツド層及び活性半導体領域への電流通路を
形成することをもつて特徴とする埋め込み形へテ
ロ接合レーザ素子の製造方法。 ２ 半導体基板がｎ形導電形を有する面方位
（100）のInP単結晶であり、かつ活性半導体領域
がInGaAsP系混晶及び第一の上部クラツド層が
Ｐ形導電形のInPを含むInGaAsP系混晶である特
許請求の範囲第１項記載の埋め込み形へテロ接合
レーザ素子の製造方法。 ３ エピタキシヤル成長が液相法によつて行なわ
れる特許請求の範囲第１項または第２項記載の埋
め込み形へテロ接合レーザ素子の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8704780A JPS5712588A (en) | 1980-06-26 | 1980-06-26 | Manufacture of buried type heterojunction laser element |
| US06/277,508 US4429397A (en) | 1980-06-26 | 1981-06-26 | Buried heterostructure laser diode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8704780A JPS5712588A (en) | 1980-06-26 | 1980-06-26 | Manufacture of buried type heterojunction laser element |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5712588A JPS5712588A (en) | 1982-01-22 |
| JPS6344311B2 true JPS6344311B2 (ja) | 1988-09-05 |
Family
ID=13904020
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8704780A Granted JPS5712588A (en) | 1980-06-26 | 1980-06-26 | Manufacture of buried type heterojunction laser element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5712588A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2716693B2 (ja) * | 1985-02-08 | 1998-02-18 | ソニー株式会社 | 半導体レーザー |
| JPS6373690A (ja) * | 1986-09-17 | 1988-04-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
| FR2637743B1 (fr) * | 1988-10-06 | 1994-07-29 | France Etat | Laser a semiconducteur a ruban enterre et a couche bloquante et procede de fabrication de ce laser |
-
1980
- 1980-06-26 JP JP8704780A patent/JPS5712588A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5712588A (en) | 1982-01-22 |
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