JPS6390879A - 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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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
-
- 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
- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2231—Buried stripe structure with inner confining structure only between the active layer and the upper electrode
Landscapes
- 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。
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、横モードが制御された半導体レーザの製造方
法、特にリッヂ構造を有する半導体レーザの製造方法に
関する。
法、特にリッヂ構造を有する半導体レーザの製造方法に
関する。
第２図に従来のリッヂ構造により横モード制御する半導
体レーザの製造方法を示す。
体レーザの製造方法を示す。
最初に第２図（ａｌに示すように、半導体基板１０上に
活性層１を活性層１より禁制帯幅が大きいクラッド層２
，３で挟み込まれたダブルヘテロ構造を形成し、その上
にキャップ層４を積層する。次に第２図（ｂｌに示すよ
うに、エツチング用マスク２０を用いキャップ層４を含
みクラッド層３の途中まで化学エツチングの手法により
除去し２つの平行する溝５０を形成する。次に第２図（
Ｃ１に示すように、電流をメサ４０下部の活性層ｌに効
果的に注入させるための絶縁膜３０でウェファ表面を被
覆し、最後に第２図ｆｄｌに示すように、メサ４０上部
の絶縁膜３０を除去し、電極金属６０により電極を形成
する。
活性層１を活性層１より禁制帯幅が大きいクラッド層２
，３で挟み込まれたダブルヘテロ構造を形成し、その上
にキャップ層４を積層する。次に第２図（ｂｌに示すよ
うに、エツチング用マスク２０を用いキャップ層４を含
みクラッド層３の途中まで化学エツチングの手法により
除去し２つの平行する溝５０を形成する。次に第２図（
Ｃ１に示すように、電流をメサ４０下部の活性層ｌに効
果的に注入させるための絶縁膜３０でウェファ表面を被
覆し、最後に第２図ｆｄｌに示すように、メサ４０上部
の絶縁膜３０を除去し、電極金属６０により電極を形成
する。
以上のような工程で製造される半導体レーザの横モード
特性は、前述した第２図（ｂｌの工程で作製される２つ
の溝５０で挟まれて形成されるメサ構造４０の形状によ
って決定される。横モード特性はメサ４０の幅と、溝５
０の底面と活性層１との距離ｄにより決まる。メサ４０
の幅が広（なると、高次横モードが励振され、また距離
ｄが厚（なるとリッヂ構造の屈折率導波型から利得導波
型になり実用的に使用しがたいレーザとなり、さらにキ
ャリアの横方向への拡散によりしきい値電流の上昇が起
こると共に高次モードが励振されやす（なる。すなわち
横モード特性を基本横モード発振とし、それを安定させ
、かつ素子間のばらつきを小さくするためにはメサ４０
の幅と距離ｄを精度よく制御しなければならない。通常
メサ４０の幅は約２μｍ、距＾［ｄは約０．３μｍ程度
である。素子間のばらつきまで考慮に入れると従来の製
造方法では、すなわち第２図（ｂ）の工程では十分に制
御することはできなかった。特に距Ｌ’ｄ ｄの制御性
の問題があった。
特性は、前述した第２図（ｂｌの工程で作製される２つ
の溝５０で挟まれて形成されるメサ構造４０の形状によ
って決定される。横モード特性はメサ４０の幅と、溝５
０の底面と活性層１との距離ｄにより決まる。メサ４０
の幅が広（なると、高次横モードが励振され、また距離
ｄが厚（なるとリッヂ構造の屈折率導波型から利得導波
型になり実用的に使用しがたいレーザとなり、さらにキ
ャリアの横方向への拡散によりしきい値電流の上昇が起
こると共に高次モードが励振されやす（なる。すなわち
横モード特性を基本横モード発振とし、それを安定させ
、かつ素子間のばらつきを小さくするためにはメサ４０
の幅と距離ｄを精度よく制御しなければならない。通常
メサ４０の幅は約２μｍ、距＾［ｄは約０．３μｍ程度
である。素子間のばらつきまで考慮に入れると従来の製
造方法では、すなわち第２図（ｂ）の工程では十分に制
御することはできなかった。特に距Ｌ’ｄ ｄの制御性
の問題があった。
これは化学エツチングのエツチング速度の製作ごとのば
らつきと、クラッドＮ３とキャップ層４の層厚のばらつ
きによるものである。この問題点によりこの形のレーザ
は量産には不向きとされている。
らつきと、クラッドＮ３とキャップ層４の層厚のばらつ
きによるものである。この問題点によりこの形のレーザ
は量産には不向きとされている。
本発明の目的は上記の問題点を除き、安定した基本横モ
ード発振するリッヂ構造の半導体レーザの量産に適した
製造方法を提供することにある。
ード発振するリッヂ構造の半導体レーザの量産に適した
製造方法を提供することにある。
本発明の半導体レーザの製造方法は、半導体基板上に、
活性層をこの活性層より禁制帯幅が大きいクラッド層で
挟み込んだダブルヘテロ構造を含む半導体多層膜を積層
する工程と、 前記ダブルヘテロ構造上に２本の平行する絶縁膜ストラ
イプを形成する工程と、 前記絶縁膜ストライプを有するダブルヘテロ構造上に気
相エピタキシャル成長により前記活性層より禁制帯幅が
大きい半導体層を含む半導体多層膜を形成し、前記絶縁
膜ストライプを底面とする２つの溝に挾まれたメサ構造
を形成する工程と、前記メサ構造を有するダブルヘテロ
構造ウェファ表面を絶縁膜で被覆する工程と、 前記メサ構造上部の絶縁膜を除去し前記ダブルヘテロ構
造ウェファ表面を電極金属で被覆し電極を形成する工程
とを含むことを特徴とする。
活性層をこの活性層より禁制帯幅が大きいクラッド層で
挟み込んだダブルヘテロ構造を含む半導体多層膜を積層
する工程と、 前記ダブルヘテロ構造上に２本の平行する絶縁膜ストラ
イプを形成する工程と、 前記絶縁膜ストライプを有するダブルヘテロ構造上に気
相エピタキシャル成長により前記活性層より禁制帯幅が
大きい半導体層を含む半導体多層膜を形成し、前記絶縁
膜ストライプを底面とする２つの溝に挾まれたメサ構造
を形成する工程と、前記メサ構造を有するダブルヘテロ
構造ウェファ表面を絶縁膜で被覆する工程と、 前記メサ構造上部の絶縁膜を除去し前記ダブルヘテロ構
造ウェファ表面を電極金属で被覆し電極を形成する工程
とを含むことを特徴とする。
本発明の製造方法は従来技術で問題になっている半導体
の化学エツチング速度を除き、それにかわる工程として
制御性の高い気相エピタキシャル成長によってリッヂ構
造を製作するものである。
の化学エツチング速度を除き、それにかわる工程として
制御性の高い気相エピタキシャル成長によってリッヂ構
造を製作するものである。
本発明を図を用いて詳しく説明する。第１図が本発明の
半導体レーザの製造方法の工程図である。
半導体レーザの製造方法の工程図である。
最初に第１図（ａ）に示すように、半導体基板１０上に
活性層ｌとクラッド層２，３ａよりなるダブルヘテロ構
造ウェファを作製し、その上に２本の平行する絶縁膜ス
トライプ７０を形成する。この２木のストライプの間隔
が後述のメサ幅を決定する。
活性層ｌとクラッド層２，３ａよりなるダブルヘテロ構
造ウェファを作製し、その上に２本の平行する絶縁膜ス
トライプ７０を形成する。この２木のストライプの間隔
が後述のメサ幅を決定する。
次に第１図（ｂ）に示すように、絶縁膜ストライプを形
成したウェファ上に気相エピタキシャル成長によりクラ
ッド層３ｂとキャンプ層４を積層する。
成したウェファ上に気相エピタキシャル成長によりクラ
ッド層３ｂとキャンプ層４を積層する。
このとき絶縁膜ストライプ７０上にはなんらの積層も起
こらず、自然に２つの溝５０に挟まれたメサ４０が形成
される。このとき横モード特性を決定するメサ４０の幅
と、？Ｒ５０の底面と活性層１までの距離ｄは精密に制
御されている。メサ幅に関しては第１図（ａ）の２本の
絶縁膜ストライプ７０の間隔がそのままメサ幅となり、
従来の化学エツチングの手法によるときの制御が比較的
離しいサイドエツチング量を見積もる必要はなく一意的
に決定される。
こらず、自然に２つの溝５０に挟まれたメサ４０が形成
される。このとき横モード特性を決定するメサ４０の幅
と、？Ｒ５０の底面と活性層１までの距離ｄは精密に制
御されている。メサ幅に関しては第１図（ａ）の２本の
絶縁膜ストライプ７０の間隔がそのままメサ幅となり、
従来の化学エツチングの手法によるときの制御が比較的
離しいサイドエツチング量を見積もる必要はなく一意的
に決定される。
また距離ｄに関しては結晶成長されるクラッド層３ａの
層厚がそのままｄとなる。その制御性は結晶成長の制御
性で決まり、０．３ μｍの層厚では再現性及び面内均
一性を考慮して数１００人で制御ｌｌＩができる。
層厚がそのままｄとなる。その制御性は結晶成長の制御
性で決まり、０．３ μｍの層厚では再現性及び面内均
一性を考慮して数１００人で制御ｌｌＩができる。
次に第１図（Ｃ）に示すように、電流をメサ４０下部の
活性層１に効果的に注入させるための絶縁膜３０でウェ
ファ表面を被覆し、最後に第１図ｉｄ）に示すように、
メサ４０上部の絶縁膜３０を除去し、電極金属６０によ
り電極を形成する。第１図（Ｃ１，（ｄ）の工程は従来
とほぼ同様の工程であり、第２図の（Ｃ）、 （ｄ）の
工程に対応する。しかしながら本発明では溝５０の底面
での絶縁膜の厚さは絶縁膜７０と絶縁膜３０の層厚の和
であり、従来の工程によるときと比較して厚くなる。こ
のことはメサ上部の絶縁膜３０を除去する際、溝底面の
絶縁膜は除去されに＜＜、必ず再現性よく残すことがで
きることを意味している。メサ上部だけの絶縁膜を除去
することは絶縁膜の厚さが一様であると非常に難しく、
しばしば溝底面の絶縁膜も除去あるいは部分的に除去さ
れてしまう。このことは発振しきい値の上昇横モードの
不安定を引き起こす。しかし本発明ではそのようなこと
は絶縁膜の厚さの差により起こりにくｌ／）・ 〔実施例〕 本発明の実施例を第１図を参照しながら以下詳しく説明
する。
活性層１に効果的に注入させるための絶縁膜３０でウェ
ファ表面を被覆し、最後に第１図ｉｄ）に示すように、
メサ４０上部の絶縁膜３０を除去し、電極金属６０によ
り電極を形成する。第１図（Ｃ１，（ｄ）の工程は従来
とほぼ同様の工程であり、第２図の（Ｃ）、 （ｄ）の
工程に対応する。しかしながら本発明では溝５０の底面
での絶縁膜の厚さは絶縁膜７０と絶縁膜３０の層厚の和
であり、従来の工程によるときと比較して厚くなる。こ
のことはメサ上部の絶縁膜３０を除去する際、溝底面の
絶縁膜は除去されに＜＜、必ず再現性よく残すことがで
きることを意味している。メサ上部だけの絶縁膜を除去
することは絶縁膜の厚さが一様であると非常に難しく、
しばしば溝底面の絶縁膜も除去あるいは部分的に除去さ
れてしまう。このことは発振しきい値の上昇横モードの
不安定を引き起こす。しかし本発明ではそのようなこと
は絶縁膜の厚さの差により起こりにくｌ／）・ 〔実施例〕 本発明の実施例を第１図を参照しながら以下詳しく説明
する。
ｎ型のＧａＡｓ基板上にＧａＡＳバッファ層を積層後、
クラッド層２となるＳｅドープのΔ１０．３Ｇａ、、７
ΔＳ層を１．２μｍ、活性層１となるノンドープのＧａ
Ａｓ層を０．１ μｍ 、クラッド層３ａとなるＺｎド
ープのＡｊ！ｏ、３Ｇａ６．、Ａｓ層を０．３μｍ積層
し、その上にＳ ｉ Ｏｚで厚さ２０００人の２本の平
行する絶縁膜ストライプ７０を形成した。その幅は３μ
ｍで間隔は２μｍとした。ここで半導体多層■りの形成
には有機金属分解成長法（以下Ｎ１０ＶＰＥ法と略記）
により行い、クラッド層３ａの層厚は再現性１面内均一
性を考慮して０．３±０．０３μｍ作製されている。以
上の工程は第１図（ａ）の工程に相当する。
クラッド層２となるＳｅドープのΔ１０．３Ｇａ、、７
ΔＳ層を１．２μｍ、活性層１となるノンドープのＧａ
Ａｓ層を０．１ μｍ 、クラッド層３ａとなるＺｎド
ープのＡｊ！ｏ、３Ｇａ６．、Ａｓ層を０．３μｍ積層
し、その上にＳ ｉ Ｏｚで厚さ２０００人の２本の平
行する絶縁膜ストライプ７０を形成した。その幅は３μ
ｍで間隔は２μｍとした。ここで半導体多層■りの形成
には有機金属分解成長法（以下Ｎ１０ＶＰＥ法と略記）
により行い、クラッド層３ａの層厚は再現性１面内均一
性を考慮して０．３±０．０３μｍ作製されている。以
上の工程は第１図（ａ）の工程に相当する。
次に第１図（ｂｌに示すように、ＭＯＶＰＥ法によりク
ラッド層３ｂとなるＺｎドープのへβ０．３Ｇａ６．ｑ
ＡＳ層を０．７ ｐｍ 、キャップ層４となるＺｎドー
プのＧａＡｓ層を積層した。これらクラッドｆｉ３ｂと
キャップ層４の層厚の制御は適当でよい。これは第２図
で説明した従来技術と比べ、この後の化学エツチング工
程がないことによる。
ラッド層３ｂとなるＺｎドープのへβ０．３Ｇａ６．ｑ
ＡＳ層を０．７ ｐｍ 、キャップ層４となるＺｎドー
プのＧａＡｓ層を積層した。これらクラッドｆｉ３ｂと
キャップ層４の層厚の制御は適当でよい。これは第２図
で説明した従来技術と比べ、この後の化学エツチング工
程がないことによる。
次に第１図（Ｃ１に示すように、ＳｉＯ２よりなる絶縁
膜３０を３０００人の厚さで形成した。このとき、メサ
４０上部の絶縁膜の厚さは３０００人で、溝５０の底面
での絶縁膜の厚さは５０００人となっている。
膜３０を３０００人の厚さで形成した。このとき、メサ
４０上部の絶縁膜の厚さは３０００人で、溝５０の底面
での絶縁膜の厚さは５０００人となっている。
次に第１図（ｄ＋に示すように、メサ上部の絶縁膜３０
を除去し、ＴｉとｐｔとＡｕでなる電極６０を形成した
。図示していないが半導体基板１０側にも電極を形成し
レーザとした。
を除去し、ＴｉとｐｔとＡｕでなる電極６０を形成した
。図示していないが半導体基板１０側にも電極を形成し
レーザとした。
以上の実施例はＡＪＧａＡｓ系のレーザによるものであ
るが、本発明はその他の材料系例えばＡＪＧａｌｎＰ系
のレーザ等にも適用できる。またさらに、クラッド層３
ａが酸化されやすい結晶の場合はクラッド層３ａ上にご
くコい酸化されにくい結晶を導入することもできる。
るが、本発明はその他の材料系例えばＡＪＧａｌｎＰ系
のレーザ等にも適用できる。またさらに、クラッド層３
ａが酸化されやすい結晶の場合はクラッド層３ａ上にご
くコい酸化されにくい結晶を導入することもできる。
本発明により、上述したように安定した基本横モード発
振するリッヂ構造の半導体レーザが再現性よく作製でき
る。また本発明の半導体レーザの製造方法は、高い制？
１１１性を必要とする半導体のエツチングを用いないた
めに量産性に優れている。
振するリッヂ構造の半導体レーザが再現性よく作製でき
る。また本発明の半導体レーザの製造方法は、高い制？
１１１性を必要とする半導体のエツチングを用いないた
めに量産性に優れている。
第１図は本発明の半導体レーザの製造方法の工程図、
第２図は従来の半導体レーザの製造方法の工程図である
。 １・・・活性層 ２．３ａ、３ｂ・・・クラッド層 ４・・・キャップ層 １０・・・半導体基板 ３０、７０・・・絶縁膜 ４０・・・メサ ５０・・・溝 ６０・・・電極金属
。 １・・・活性層 ２．３ａ、３ｂ・・・クラッド層 ４・・・キャップ層 １０・・・半導体基板 ３０、７０・・・絶縁膜 ４０・・・メサ ５０・・・溝 ６０・・・電極金属
Claims (1)
- （１）半導体基板上に、活性層をこの活性層より禁制帯
幅が大きいクラッド層で挟み込んだダブルヘテロ構造を
含む半導体多層膜を積層する工程と、前記ダブルヘテロ
構造上に２本の平行する絶縁膜ストライプを形成する工
程と、 前記絶縁膜ストライプを有するダブルヘテロ構造上に気
相エピタキシャル成長により前記活性層より禁制帯幅が
大きい半導体層を含む半導体多層膜を形成し、前記絶縁
膜ストライプを底面とする２つの溝に挟まれたメサ構造
を形成する工程と、前記メサ構造を有するダブルヘテロ
構造ウェファ表面を絶縁膜で被覆する工程と、 前記メサ構造上部の絶縁膜を除去し前記ダブルヘテロ構
造ウェファ表面を電極金属で被覆し電極を形成する工程
とを含むことを特徴とする半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23620486A JPS6390879A (ja) | 1986-10-06 | 1986-10-06 | 半導体レ−ザの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23620486A JPS6390879A (ja) | 1986-10-06 | 1986-10-06 | 半導体レ−ザの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6390879A true JPS6390879A (ja) | 1988-04-21 |
Family
ID=16997323
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23620486A Pending JPS6390879A (ja) | 1986-10-06 | 1986-10-06 | 半導体レ−ザの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6390879A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04243216A (ja) * | 1991-01-17 | 1992-08-31 | Nec Corp | 光導波路の製造方法ならびに光集積素子及びその製造方法 |
| EP0503729A2 (en) * | 1991-03-15 | 1992-09-16 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Optoelectronic semiconductor device and method of manufacturing such a device |
| US5345464A (en) * | 1992-12-21 | 1994-09-06 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser |
-
1986
- 1986-10-06 JP JP23620486A patent/JPS6390879A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04243216A (ja) * | 1991-01-17 | 1992-08-31 | Nec Corp | 光導波路の製造方法ならびに光集積素子及びその製造方法 |
| EP0503729A2 (en) * | 1991-03-15 | 1992-09-16 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Optoelectronic semiconductor device and method of manufacturing such a device |
| JPH04337689A (ja) * | 1991-03-15 | 1992-11-25 | Philips Gloeilampenfab:Nv | オプトエレクトロニクス半導体装置及びその製造方法 |
| US5399885A (en) * | 1991-03-15 | 1995-03-21 | U.S. Philips Corporation | Optoelectronic semiconductor device having plural mesas |
| US5345464A (en) * | 1992-12-21 | 1994-09-06 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser |
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