JPH09199789A - 自励発振型半導体レーザの製造方法 - Google Patents
自励発振型半導体レーザの製造方法Info
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- JPH09199789A JPH09199789A JP733896A JP733896A JPH09199789A JP H09199789 A JPH09199789 A JP H09199789A JP 733896 A JP733896 A JP 733896A JP 733896 A JP733896 A JP 733896A JP H09199789 A JPH09199789 A JP H09199789A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 しきい値電流の上昇を抑え、信頼性の高い自
励発振型半導体レーザを歩留まり良く容易に作製できる
製造方法を実現すること。 【解決手段】 第１導電型GaAs基板上に、第１導電型Al
InPまたはAlGaInPクラッド層、活性層、第２導電型AlIn
PまたはAlGaInPクラッド層を順次結晶成長させ、ダブル
ヘテロ構造を作製する工程と、ダブルヘテロ構造上に絶
縁膜を堆積させ、選択的にエッチングしてストライプ状
のマスクを形成する工程と、マスクを用いて第２導電型
クラッド層を途中まで選択的にエッチングし、該第２導
電型クラッド層にリッジを形成する工程と、マスクが搭
載された状態で、リッジが形成された第２導電型クラッ
ド層上に更に半導体層を積層させ、該リッジ構造を該半
導体層に埋め込む選択埋め込み成長を行う工程と、電流
が注入されるリッジ直下を除く活性層に半導体層間での
不純物の拡散を用いて不純物を添加する工程と、を有す
る。
励発振型半導体レーザを歩留まり良く容易に作製できる
製造方法を実現すること。 【解決手段】 第１導電型GaAs基板上に、第１導電型Al
InPまたはAlGaInPクラッド層、活性層、第２導電型AlIn
PまたはAlGaInPクラッド層を順次結晶成長させ、ダブル
ヘテロ構造を作製する工程と、ダブルヘテロ構造上に絶
縁膜を堆積させ、選択的にエッチングしてストライプ状
のマスクを形成する工程と、マスクを用いて第２導電型
クラッド層を途中まで選択的にエッチングし、該第２導
電型クラッド層にリッジを形成する工程と、マスクが搭
載された状態で、リッジが形成された第２導電型クラッ
ド層上に更に半導体層を積層させ、該リッジ構造を該半
導体層に埋め込む選択埋め込み成長を行う工程と、電流
が注入されるリッジ直下を除く活性層に半導体層間での
不純物の拡散を用いて不純物を添加する工程と、を有す
る。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自励発振型ＡｌＧ
ａＩｎＰ系赤色半導体レーザの製造方法に関する。
ａＩｎＰ系赤色半導体レーザの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】６３０〜６９０ｎｍで発振するＡｌＧａ
ＩｎＰ系赤色半導体レーザは、バーコードリーダー、ポ
インター用光源として実用化されている。更に今後、高
密度ＣＤ−ＲＯＭやデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）
用光源として用途を広げていくためには、６３０〜６５
０ｎｍに発振波長を持ち、戻り光の影響を受けにくい半
導体レーザが必要である。このような半導体レーザとし
ては、可飽和吸収層における光損失によって自励発振現
象を発生する自励発振型のものが挙げられる。
ＩｎＰ系赤色半導体レーザは、バーコードリーダー、ポ
インター用光源として実用化されている。更に今後、高
密度ＣＤ−ＲＯＭやデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）
用光源として用途を広げていくためには、６３０〜６５
０ｎｍに発振波長を持ち、戻り光の影響を受けにくい半
導体レーザが必要である。このような半導体レーザとし
ては、可飽和吸収層における光損失によって自励発振現
象を発生する自励発振型のものが挙げられる。
【０００３】上記のような自励発振型の半導体レーザと
しては、以下のものがある。
しては、以下のものがある。
【０００４】１．活性層の井戸（ウェル）数を通常のレ
ーザに比べて多くすることにより光損失（吸収）を増大
させ、自励発振を得る。
ーザに比べて多くすることにより光損失（吸収）を増大
させ、自励発振を得る。
【０００５】２．活性層を形成するリッジ下部を除いた
領域（電流非注入の活性層領域）を可飽和吸収層として
自励発振を得る。
領域（電流非注入の活性層領域）を可飽和吸収層として
自励発振を得る。
【０００６】図５は、第１１回半導体レーザシンポジウ
ム（１９９４年３月８日）予稿集に開示されるＡｌＧａ
ＩｎＰ系レーザの構造を示す図であり、図４（ａ），
（ｂ）は特開昭６２−９７３８９号公報に記載のＡｌＧ
ａＡｓ系自励発振型レーザの構造を示す図である。
ム（１９９４年３月８日）予稿集に開示されるＡｌＧａ
ＩｎＰ系レーザの構造を示す図であり、図４（ａ），
（ｂ）は特開昭６２−９７３８９号公報に記載のＡｌＧ
ａＡｓ系自励発振型レーザの構造を示す図である。
【０００７】まず、図５に示したＡｌＧａＩｎＰ系レー
ザの製造方法を簡単に説明する。まず、有機金属気相成
長（以下、ＭＯＶＰＥと記す）装置を用いてｎ型ＧａＡ
ｓ基板５０１上にｎ型ＧａＩｎＰバッファ層５０２、ｎ
型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層５０３、
Ｇａ0.58Ｉｎ0.42Ｐと（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0. 5Ｐ
からなる歪多重量子井戸活性層５０４、ｐ型多重量子障
壁層５０５を挿入したｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ
0.5Ｐクラッド層５０６、ｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐコンタ
クト層５０７を順次成長させる。
ザの製造方法を簡単に説明する。まず、有機金属気相成
長（以下、ＭＯＶＰＥと記す）装置を用いてｎ型ＧａＡ
ｓ基板５０１上にｎ型ＧａＩｎＰバッファ層５０２、ｎ
型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層５０３、
Ｇａ0.58Ｉｎ0.42Ｐと（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0. 5Ｐ
からなる歪多重量子井戸活性層５０４、ｐ型多重量子障
壁層５０５を挿入したｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ
0.5Ｐクラッド層５０６、ｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐコンタ
クト層５０７を順次成長させる。
【０００８】次に、このへテロ構造基板をＭＯＶＰＥ装
置から取り出し、酸化シリコン膜を堆積させる。続いて
フォトリソグラフイ法を用いて酸化シリコン膜を５μｍ
幅のストライプ状に加工する。更に、この酸化シリコン
膜をマスクに用いてヘテロ構造基板にリッジを形成し、
再びＭＯＶＰＥ装置に導入してｎ型ＧａＡｓ電流ブロッ
ク層５０８を選択成長させる。そしてＭＯＶＰＥ装置か
ら取り出し、酸化シリコンマスクを除去した後、再度Ｍ
ＯＶＰＥ装置でｐ型ＧａＡｓコンタクト層５０９を成長
させる。そしてｎ側電極５１０とｐ側電極５１１を形成
することにより図５に示すレーザ構造が得られる。この
ような製造方法は、通常のリッジストライプ型半導体レ
ーザの製造方法と全く同じである。
置から取り出し、酸化シリコン膜を堆積させる。続いて
フォトリソグラフイ法を用いて酸化シリコン膜を５μｍ
幅のストライプ状に加工する。更に、この酸化シリコン
膜をマスクに用いてヘテロ構造基板にリッジを形成し、
再びＭＯＶＰＥ装置に導入してｎ型ＧａＡｓ電流ブロッ
ク層５０８を選択成長させる。そしてＭＯＶＰＥ装置か
ら取り出し、酸化シリコンマスクを除去した後、再度Ｍ
ＯＶＰＥ装置でｐ型ＧａＡｓコンタクト層５０９を成長
させる。そしてｎ側電極５１０とｐ側電極５１１を形成
することにより図５に示すレーザ構造が得られる。この
ような製造方法は、通常のリッジストライプ型半導体レ
ーザの製造方法と全く同じである。
【０００９】次に、図４に示される特開昭６２−９７３
８９号公報に記載のＡｌＧａＡｓ系自励発振型レーザに
ついて説明する。この半導体レーザでは、電流非注入の
活性層の一部にＺｎを拡散し、この領域におけるキャリ
アライフタイムを小さくすることによって可飽和吸収層
として用いている。このレーザの製造方法では、Ｚｎを
拡散するための酸化シリコン膜の堆積とストライプ状の
窓開けという工程が必要となる。
８９号公報に記載のＡｌＧａＡｓ系自励発振型レーザに
ついて説明する。この半導体レーザでは、電流非注入の
活性層の一部にＺｎを拡散し、この領域におけるキャリ
アライフタイムを小さくすることによって可飽和吸収層
として用いている。このレーザの製造方法では、Ｚｎを
拡散するための酸化シリコン膜の堆積とストライプ状の
窓開けという工程が必要となる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】図５に示した活性層を
可飽和吸収層とする自励発振型レーザでは、活性層のウ
ェル数を増加させることにより自励発振を得ているため
に、レーザ発振を得るための電流（しきい値電流）が増
大してしまうという問題がある。しきい値電流の増加
は、レーザの信頼性を低下させる。事実、論文・学会等
でこのような構造を持つ自励発振型レーザの信頼性につ
いては報告されていない。
可飽和吸収層とする自励発振型レーザでは、活性層のウ
ェル数を増加させることにより自励発振を得ているため
に、レーザ発振を得るための電流（しきい値電流）が増
大してしまうという問題がある。しきい値電流の増加
は、レーザの信頼性を低下させる。事実、論文・学会等
でこのような構造を持つ自励発振型レーザの信頼性につ
いては報告されていない。
【００１１】また、図４に示したＺｎを拡散した活性層
の一部を可飽和吸収層とするレーザでは、新たにＺｎを
選択的に拡散させるための工程が必要であるため、製造
方法の複雑化による歩留まりの低下することが問題であ
る。
の一部を可飽和吸収層とするレーザでは、新たにＺｎを
選択的に拡散させるための工程が必要であるため、製造
方法の複雑化による歩留まりの低下することが問題であ
る。
【００１２】本発明は、上述したような従来の技術が有
する問題点に鑑みてなされたものであって、しきい値電
流の上昇を抑え、信頼性の高い自励発振型半導体レーザ
を歩留まり良く容易に作製できる製造方法を実現するこ
とを目的とする。
する問題点に鑑みてなされたものであって、しきい値電
流の上昇を抑え、信頼性の高い自励発振型半導体レーザ
を歩留まり良く容易に作製できる製造方法を実現するこ
とを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の自励発振型半導
体レーザの製造方法は、第１導電型ＧａＡｓ基板上に、
第１導電型ＡｌＩｎＰまたはＡｌＧａＩｎＰクラッド
層、活性層、第２導電型ＡｌＩｎＰまたはＡｌＧａＩｎ
Ｐクラッド層を順次結晶成長させ、ダブルヘテロ構造を
作製する第１の工程と、前記第１の工程により作製され
たダブルヘテロ構造上に絶縁膜を堆積させ、選択的にエ
ッチングしてストライプ状のマスクを形成する第２の工
程と、前記マスクを用いて前記第２導電型クラッド層を
途中まで選択的にエッチングし、該第２導電型クラッド
層にリッジを形成する第３の工程と、前記マスクが搭載
された状態で、リッジが形成された前記第２導電型クラ
ッド層上に更に半導体層を積層させ、該リッジ構造を該
半導体層に埋め込む選択埋め込み成長を行う第４の工程
と、活性層のうち電流が注入されるリッジ直下の活性層
を除く部分に半導体層間での不純物の拡散を用いて不純
物を添加する第５の工程と、を有することを特徴とす
る。
体レーザの製造方法は、第１導電型ＧａＡｓ基板上に、
第１導電型ＡｌＩｎＰまたはＡｌＧａＩｎＰクラッド
層、活性層、第２導電型ＡｌＩｎＰまたはＡｌＧａＩｎ
Ｐクラッド層を順次結晶成長させ、ダブルヘテロ構造を
作製する第１の工程と、前記第１の工程により作製され
たダブルヘテロ構造上に絶縁膜を堆積させ、選択的にエ
ッチングしてストライプ状のマスクを形成する第２の工
程と、前記マスクを用いて前記第２導電型クラッド層を
途中まで選択的にエッチングし、該第２導電型クラッド
層にリッジを形成する第３の工程と、前記マスクが搭載
された状態で、リッジが形成された前記第２導電型クラ
ッド層上に更に半導体層を積層させ、該リッジ構造を該
半導体層に埋め込む選択埋め込み成長を行う第４の工程
と、活性層のうち電流が注入されるリッジ直下の活性層
を除く部分に半導体層間での不純物の拡散を用いて不純
物を添加する第５の工程と、を有することを特徴とす
る。
【００１４】この場合、ストライプ状のマスクを用いて
リッジを形成した第２導電型クラッド層上にさらに半導
体を積層する第４の工程のときに、リッジ近傍の平坦部
にのみ歪みを添加することによって、続いて行われる第
５の工程のときに該第２導電型クラッド層にドープした
不純物を活性層の電流が注入されるリッジ直下以外の部
分に拡散させることとしてもよい。
リッジを形成した第２導電型クラッド層上にさらに半導
体を積層する第４の工程のときに、リッジ近傍の平坦部
にのみ歪みを添加することによって、続いて行われる第
５の工程のときに該第２導電型クラッド層にドープした
不純物を活性層の電流が注入されるリッジ直下以外の部
分に拡散させることとしてもよい。
【００１５】また、ストライプ状のマスクを用いてリッ
ジを形成した第２導電型クラッド層上にさらに半導体を
積層する第４の工程のときに、平坦部での組成が（Ａｌ
YＧａ1-Y）XＩｎ1-XＰ（Ｙ＝０〜１、Ｘ＝０．１５〜
０．４または０．６５〜０．９）である層を選択埋め込
み成長させることによって、続いて行われる第５の工程
のときに該第２導電型クラッド層にドープした不純物を
活性層の電流が注入されるリッジ直下以外の部分に拡散
させることとしてもよい。
ジを形成した第２導電型クラッド層上にさらに半導体を
積層する第４の工程のときに、平坦部での組成が（Ａｌ
YＧａ1-Y）XＩｎ1-XＰ（Ｙ＝０〜１、Ｘ＝０．１５〜
０．４または０．６５〜０．９）である層を選択埋め込
み成長させることによって、続いて行われる第５の工程
のときに該第２導電型クラッド層にドープした不純物を
活性層の電流が注入されるリッジ直下以外の部分に拡散
させることとしてもよい。
【００１６】さらに、ストライプ状のマスクを用いてリ
ッジを形成した第２導電型クラッド層上にさらに半導体
を積層する第４の工程のときに、第２導電型ＡｌＧａＩ
ｎＰを選択埋め込み成長することによって、続いて行わ
れる第５の工程のときに該第２導電型クラッド層にドー
プした不純物を活性層の電流が注入されるリッジ直下以
外の部分に拡散させることとしてもよい。
ッジを形成した第２導電型クラッド層上にさらに半導体
を積層する第４の工程のときに、第２導電型ＡｌＧａＩ
ｎＰを選択埋め込み成長することによって、続いて行わ
れる第５の工程のときに該第２導電型クラッド層にドー
プした不純物を活性層の電流が注入されるリッジ直下以
外の部分に拡散させることとしてもよい。
【００１７】「作用」以下に上記のように構成される本
発明の自励発振型半導体レーザの製造方法の作用につい
て説明する。
発明の自励発振型半導体レーザの製造方法の作用につい
て説明する。
【００１８】図２は本発明による製造方法で作製した自
励発振型ＡｌＧａＩｎＰ系レーザの構造を示す図であ
る。基本的には図５に示したレーザと同様にリッジスト
ライプ型の構造であるが、選択埋め込み層としてＡｌ
0.25Ｉｎ0.75Ｐが用いられている。また、電流非注入領
域の活性層には、ｐ型クラッド層のドーパントとして一
般的なＺｎを用いたＺｎドープＡｌＧａＩｎＰクラッド
層からＺｎが拡散して可飽和吸収層が形成されている。
励発振型ＡｌＧａＩｎＰ系レーザの構造を示す図であ
る。基本的には図５に示したレーザと同様にリッジスト
ライプ型の構造であるが、選択埋め込み層としてＡｌ
0.25Ｉｎ0.75Ｐが用いられている。また、電流非注入領
域の活性層には、ｐ型クラッド層のドーパントとして一
般的なＺｎを用いたＺｎドープＡｌＧａＩｎＰクラッド
層からＺｎが拡散して可飽和吸収層が形成されている。
【００１９】図３はＳｉドープＡｌXＩｎ1-XＰ／Ｚｎド
ープ（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ／ノンドープＧａ
0.5Ｉｎ0.5Ｐ／ＧａＡｓ基板の多層構造におけるＺｎ濃
度のプロファイルを示す。
ープ（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ／ノンドープＧａ
0.5Ｉｎ0.5Ｐ／ＧａＡｓ基板の多層構造におけるＺｎ濃
度のプロファイルを示す。
【００２０】ＡｌＩｎＰの組成が格子整合している場合
（Ｘ＝０．５）では、ＧａＩｎＰ中へのＺｎ拡散は小さ
い。それに対して、Ｘ＝０．２５で格子整合していない
場合には、ＧａＩｎＰ中に深くＺｎが拡散している。こ
れは、格子不整合による引っ張り歪がＺｎドープのＡｌ
ＧａＩｎＰに作用し、Ｚｎ拡散が促進されたためであ
る。従って、図２に示したように選択埋め込み層として
格子整合条件からずれたＡｌＩｎＰ層を採用することに
より、Ｚｎを拡散を促進することができる。そして、そ
の場合の組成もＸ＝０．１５〜０．４または０．６５〜
０．９に設定することによって電流非注入の活性層領域
にだけＺｎ拡散が促進される。
（Ｘ＝０．５）では、ＧａＩｎＰ中へのＺｎ拡散は小さ
い。それに対して、Ｘ＝０．２５で格子整合していない
場合には、ＧａＩｎＰ中に深くＺｎが拡散している。こ
れは、格子不整合による引っ張り歪がＺｎドープのＡｌ
ＧａＩｎＰに作用し、Ｚｎ拡散が促進されたためであ
る。従って、図２に示したように選択埋め込み層として
格子整合条件からずれたＡｌＩｎＰ層を採用することに
より、Ｚｎを拡散を促進することができる。そして、そ
の場合の組成もＸ＝０．１５〜０．４または０．６５〜
０．９に設定することによって電流非注入の活性層領域
にだけＺｎ拡散が促進される。
【００２１】上記の理由としては、通常、基板面として
用いられる（００１）面と同じ平坦部と（１１１）Ａ面
で形成されるリッジ側面では、ＡｌとＩｎの取り込まれ
率が違うために組成が異なることによる。基板上に形成
されたリッジとリッジの間隔が１００μｍ以上の場合、
（００１）面での組成が格子整合条件からずれたＡｌ組
成Ｘ＝０．１５〜０．４のとき、（１１１）Ａ面での組
成は格子整合条件に近いＸ＝０．４５〜０．５５であ
り、リッジ下部ではＺｎ拡散が起こりにくいためであ
る。また、リッジとリッジの間隔が５０μｍ以下の場
合、（００１）面での組成が格子整合条件からずれたＡ
ｌ組成Ｘ＝０．６５〜０．９のとき、（１１１）Ａ面で
の組成は格子整合条件に近いＸ＝０．４５〜０．５５で
あり、同様にリッジ下部ではＺｎ拡散が起こりにくいた
めである。
用いられる（００１）面と同じ平坦部と（１１１）Ａ面
で形成されるリッジ側面では、ＡｌとＩｎの取り込まれ
率が違うために組成が異なることによる。基板上に形成
されたリッジとリッジの間隔が１００μｍ以上の場合、
（００１）面での組成が格子整合条件からずれたＡｌ組
成Ｘ＝０．１５〜０．４のとき、（１１１）Ａ面での組
成は格子整合条件に近いＸ＝０．４５〜０．５５であ
り、リッジ下部ではＺｎ拡散が起こりにくいためであ
る。また、リッジとリッジの間隔が５０μｍ以下の場
合、（００１）面での組成が格子整合条件からずれたＡ
ｌ組成Ｘ＝０．６５〜０．９のとき、（１１１）Ａ面で
の組成は格子整合条件に近いＸ＝０．４５〜０．５５で
あり、同様にリッジ下部ではＺｎ拡散が起こりにくいた
めである。
【００２２】本発明による製造方法ではＺｎを選択的に
拡散させる工程を新たに追加していないために、従来の
リッジストライプ型レーザの製造方法と同じ工程で容易
に自励発振型レーザを作製できる。
拡散させる工程を新たに追加していないために、従来の
リッジストライプ型レーザの製造方法と同じ工程で容易
に自励発振型レーザを作製できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例について図
面を参照して説明する。
面を参照して説明する。
【００２４】図２は本発明の製造方法で作製された６３
０ｎｍ帯ＡｌＧａＩｎＰ系自励発振型半導体レーザの構
造を示す断面である。
０ｎｍ帯ＡｌＧａＩｎＰ系自励発振型半導体レーザの構
造を示す断面である。
【００２５】図２に示されるように、本半導体レーザ
は、Ｓｉドープｎ型ＧａＡｓ基板２０１上にＳｉドープ
ｎ型ＧａＡｓバッファ層２０２（膜厚：ｄ＝０．５μ
ｍ）、Ｓｉドープｎ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ
クラッド層２０３（ｄ＝０．８μｍ）、ノンドープ（Ａ
ｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ光ガイド層２０４（ｄ＝５
０ｎｍ）、活性層２０５としてノンドープＧａ0.58Ｉｎ
0.42Ｐウェル（ｄ＝８ｎｍ＝４層）とノンドープ（Ａｌ
0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐバリア（ｄ＝５ｎｍ：３層）
からなる歪多重量子井戸層、ノンドープ（Ａｌ0.5Ｇａ
0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ光ガイド層２０６（ｄ＝５０ｎ
ｍ）、Ｚｎドープｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0 .5Ｐ
クラッド層２０７（ｄ＝０．８μｍ）、Ｚｎドープｐ型
Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐヘテロバッファ層２０８（ｄ＝０．１
μｍ）、ノンドープＡｌ0.25Ｉｎ0.75Ｐ埋め込み層２０
９（ｄ＝０．２μｍ）、Ｓｉドープｎ型ＧａＡｓ電流ブ
ロック層２１０（ｄ＝０．５μｍ）、Ｚｎドープｐ型Ｇ
ａＡｓコンタクト層２１１ （ｄ＝３μｍ）を有し、更
に基板裏面にｎ側電極２１２、ｐ型コンタクト層２１１
上にｐ側電極２１３を有する選択埋め込み型リッジスト
ライプ構造となっている。
は、Ｓｉドープｎ型ＧａＡｓ基板２０１上にＳｉドープ
ｎ型ＧａＡｓバッファ層２０２（膜厚：ｄ＝０．５μ
ｍ）、Ｓｉドープｎ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ
クラッド層２０３（ｄ＝０．８μｍ）、ノンドープ（Ａ
ｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ光ガイド層２０４（ｄ＝５
０ｎｍ）、活性層２０５としてノンドープＧａ0.58Ｉｎ
0.42Ｐウェル（ｄ＝８ｎｍ＝４層）とノンドープ（Ａｌ
0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐバリア（ｄ＝５ｎｍ：３層）
からなる歪多重量子井戸層、ノンドープ（Ａｌ0.5Ｇａ
0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ光ガイド層２０６（ｄ＝５０ｎ
ｍ）、Ｚｎドープｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0 .5Ｐ
クラッド層２０７（ｄ＝０．８μｍ）、Ｚｎドープｐ型
Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐヘテロバッファ層２０８（ｄ＝０．１
μｍ）、ノンドープＡｌ0.25Ｉｎ0.75Ｐ埋め込み層２０
９（ｄ＝０．２μｍ）、Ｓｉドープｎ型ＧａＡｓ電流ブ
ロック層２１０（ｄ＝０．５μｍ）、Ｚｎドープｐ型Ｇ
ａＡｓコンタクト層２１１ （ｄ＝３μｍ）を有し、更
に基板裏面にｎ側電極２１２、ｐ型コンタクト層２１１
上にｐ側電極２１３を有する選択埋め込み型リッジスト
ライプ構造となっている。
【００２６】次に、本発明の製造方法について説明す
る。図１（ａ）〜（ｄ）は、本実施例の製造方法を行程
順に示す断面図である。
る。図１（ａ）〜（ｄ）は、本実施例の製造方法を行程
順に示す断面図である。
【００２７】本実施例の半導体レーザは、３回のＭＯＶ
ＰＥ結晶成長で作製される。反応管は水冷式横型で、基
板の加熱にはＲＦコイルを用いた。原料としてＡｌＧａ
ＩｎＰ、ＧａＩｎＰ、ＡｌＩｎＰ成長には、トリメチル
アルミニウム（ＴＭＡｌ）、トリエチルガリウム（ＴＥ
Ｇａ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、フォスフ
ィン（ＰＨ3）を用い、ＧａＡｓ成長にはトリメチルガ
リウム（ＴＭＧａ）とアルシン（ＡｓＨ3）を用いた。
ＰＥ結晶成長で作製される。反応管は水冷式横型で、基
板の加熱にはＲＦコイルを用いた。原料としてＡｌＧａ
ＩｎＰ、ＧａＩｎＰ、ＡｌＩｎＰ成長には、トリメチル
アルミニウム（ＴＭＡｌ）、トリエチルガリウム（ＴＥ
Ｇａ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、フォスフ
ィン（ＰＨ3）を用い、ＧａＡｓ成長にはトリメチルガ
リウム（ＴＭＧａ）とアルシン（ＡｓＨ3）を用いた。
【００２８】また、ｎ型およびｐ型ドーパントとしては
ジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）とジエチル亜鉛（ＤＥＺｎ）を用
いた。成長温度は６６０℃、成長圧力は７０ｔｏｒｒと
した。成長速度はＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＩｎＰ、ＧａＩ
ｎＰで１．８μｍ／ｈｒ、ＧａＡｓで４．５μｍ／ｈｒ
である。
ジシラン（Ｓｉ2Ｈ6）とジエチル亜鉛（ＤＥＺｎ）を用
いた。成長温度は６６０℃、成長圧力は７０ｔｏｒｒと
した。成長速度はＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＩｎＰ、ＧａＩ
ｎＰで１．８μｍ／ｈｒ、ＧａＡｓで４．５μｍ／ｈｒ
である。
【００２９】まず、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１を硫酸系溶
液でエッチングして表面を清浄化した後、ＭＯＶＰＥ反
応管中に設置し、ｎ型ＧａＡｓバッファ層１０２、ｎ型
（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層１０３、ノ
ンドープ（Ａｌ0.5Ｇａ0.5） 0.5Ｉｎ0.5Ｐ光ガイド層１
０４、活性層１０５、ノンドープＡｌ0.5Ｇａ0.5）0. 5
Ｉｎ0.5Ｐ光ガイド層１０６、ｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）
0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層１０７、ｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ
ヘテロバッファ層１０８を順次成長させ、図１（ａ）に
示すへテロ構造を得る。
液でエッチングして表面を清浄化した後、ＭＯＶＰＥ反
応管中に設置し、ｎ型ＧａＡｓバッファ層１０２、ｎ型
（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層１０３、ノ
ンドープ（Ａｌ0.5Ｇａ0.5） 0.5Ｉｎ0.5Ｐ光ガイド層１
０４、活性層１０５、ノンドープＡｌ0.5Ｇａ0.5）0. 5
Ｉｎ0.5Ｐ光ガイド層１０６、ｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）
0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層１０７、ｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ
ヘテロバッファ層１０８を順次成長させ、図１（ａ）に
示すへテロ構造を得る。
【００３０】反応管から取り出した後、熱ＣＶＤ（４０
０℃）で酸化シリコンを０．３μｍの膜厚まで堆積させ
る。次に、この酸化シリコンをフォトリソグラフイ技術
により４μｍ幅のストライプ状にエッチングし、酸化シ
リコンマスク１１４を形成し、図１（ｂ）に示す構造を
得る。
０℃）で酸化シリコンを０．３μｍの膜厚まで堆積させ
る。次に、この酸化シリコンをフォトリソグラフイ技術
により４μｍ幅のストライプ状にエッチングし、酸化シ
リコンマスク１１４を形成し、図１（ｂ）に示す構造を
得る。
【００３１】次いで、酸化シリコンマスク１１４をマス
クとしてｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐヘテロバッファ層１０
８、ｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層１
０７を選択的にエッチングして図１（ｃ）に示すリッジ
構造を形成する。
クとしてｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐヘテロバッファ層１０
８、ｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層１
０７を選択的にエッチングして図１（ｃ）に示すリッジ
構造を形成する。
【００３２】この基板を再び反応管に設置し、酸化シリ
コンマスク１１４を用いてノンドープＡｌ0.25Ｉｎ0.75
Ｐ埋め込み層１０９、ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層１１
０を連続的に選択成長して図１（ｄ）に示す構造が得ら
れる。ここで（１１１）Ａ面であるリッジ側面に成長し
たＡｌXＩｎ1-XＰはＡｌ組成ｘ＝０．５で格子整合して
いるのに対して、（００１）面の平坦部ではＸ＝０．２
５であるためにｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐク
ラッド層には格子不整合による引っ張り歪が作用する。
コンマスク１１４を用いてノンドープＡｌ0.25Ｉｎ0.75
Ｐ埋め込み層１０９、ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層１１
０を連続的に選択成長して図１（ｄ）に示す構造が得ら
れる。ここで（１１１）Ａ面であるリッジ側面に成長し
たＡｌXＩｎ1-XＰはＡｌ組成ｘ＝０．５で格子整合して
いるのに対して、（００１）面の平坦部ではＸ＝０．２
５であるためにｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐク
ラッド層には格子不整合による引っ張り歪が作用する。
【００３３】その後、反応管から取り出して酸化シリコ
ンマスク１１４を除去した後、再び反応管に設置してｐ
型ＧａＡｓコンタクト層を成長させる。この過程で歪み
のかかっている電流非注入領域のｐ型（Ａｌ0.7Ｇ
ａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層１０７から活性層１０
５にＺｎが拡散する。そして反応管から取り出して基板
１０１を研磨後に基板裏面ｎ側電極を、ｐ型ＧａＡｓコ
ンタクト層上にｐ側電極を形成して図２に示す構造を持
つ半導体レーザを得る。
ンマスク１１４を除去した後、再び反応管に設置してｐ
型ＧａＡｓコンタクト層を成長させる。この過程で歪み
のかかっている電流非注入領域のｐ型（Ａｌ0.7Ｇ
ａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層１０７から活性層１０
５にＺｎが拡散する。そして反応管から取り出して基板
１０１を研磨後に基板裏面ｎ側電極を、ｐ型ＧａＡｓコ
ンタクト層上にｐ側電極を形成して図２に示す構造を持
つ半導体レーザを得る。
【００３４】作製したレーザは、共振器長を５００μｍ
とし、３０％−８０％の端面コーテイングを施した。発
振スペクトルを測定したところ、自励発振特有のスペク
トル幅の広いマルチ縦モード発振が得られ、中心発振波
長は６３７ｎｍであった。電流−光出力特性を測定した
ところ。室温でのしきい値電流は４５ｍＡであり、図５
の従来例で示した活性層のウェル数を増加させて自励発
振を得る従来のレーザに比べて低しきい値でレーザ発振
が得られた。また、自励発振は光出力７ｍＷまで得られ
た。更に、２インチ基板の１／４サイズのウェハから１
００個のレーザを取り出して特性を評価したところ、し
きい値電流５０ｍＡ以下で発振するレーザの割合は８０
％以上であり、通常のレーザの歩留まりと変わりなかっ
た。
とし、３０％−８０％の端面コーテイングを施した。発
振スペクトルを測定したところ、自励発振特有のスペク
トル幅の広いマルチ縦モード発振が得られ、中心発振波
長は６３７ｎｍであった。電流−光出力特性を測定した
ところ。室温でのしきい値電流は４５ｍＡであり、図５
の従来例で示した活性層のウェル数を増加させて自励発
振を得る従来のレーザに比べて低しきい値でレーザ発振
が得られた。また、自励発振は光出力７ｍＷまで得られ
た。更に、２インチ基板の１／４サイズのウェハから１
００個のレーザを取り出して特性を評価したところ、し
きい値電流５０ｍＡ以下で発振するレーザの割合は８０
％以上であり、通常のレーザの歩留まりと変わりなかっ
た。
【００３５】以上説明した実施例においては、ＡｌＩｎ
Ｐを埋め込み層に用いた場合を示したが、ＧａＩｎＰを
用いた場合でも同じ構造が得られる。ＧａXＩｎ1-XＰを
埋め込み層に用いた揚合は、平坦部である（００１）面
上でのＧａ組成Ｘ＝０．３となるように設定する。この
場合、リッジ側面である（１１１）Ａ面上での組成はＸ
＝０．５となり格子整合する。その結果、電流非注入の
活性層領域にのみＺｎが拡散し、所望の構造が得られ
る。しかし、ＧａXＩｎ1-XＰはＡｌXＩｎ1-XＰに比べて
バンドギャップが小さく屈折率も大きいため、６５０〜
６８０ｎｍに発振波長を持つレーザに用いることができ
る。
Ｐを埋め込み層に用いた場合を示したが、ＧａＩｎＰを
用いた場合でも同じ構造が得られる。ＧａXＩｎ1-XＰを
埋め込み層に用いた揚合は、平坦部である（００１）面
上でのＧａ組成Ｘ＝０．３となるように設定する。この
場合、リッジ側面である（１１１）Ａ面上での組成はＸ
＝０．５となり格子整合する。その結果、電流非注入の
活性層領域にのみＺｎが拡散し、所望の構造が得られ
る。しかし、ＧａXＩｎ1-XＰはＡｌXＩｎ1-XＰに比べて
バンドギャップが小さく屈折率も大きいため、６５０〜
６８０ｎｍに発振波長を持つレーザに用いることができ
る。
【００３６】また、（ＡｌYＧａ1-Y）XＩｎ1-XＰを用い
た場合も、Ｘ＝０．１５〜０．４または０．６５〜０．
９にすることによって所望の構造が得られるが、Ａｌと
Ｇａの比（Ｙ）を変化させることにより屈折率を変化さ
せることができるので、横モード制御に自由度を持たせ
ることができる。
た場合も、Ｘ＝０．１５〜０．４または０．６５〜０．
９にすることによって所望の構造が得られるが、Ａｌと
Ｇａの比（Ｙ）を変化させることにより屈折率を変化さ
せることができるので、横モード制御に自由度を持たせ
ることができる。
【００３７】本実施例では、図１（ｄ）の工程で埋め込
み層１０９としてノンドープのＡｌＩｎＰを用いた場合
を述べたが、ＺｎドープＡｌＩｎＰを用いた揚合でも所
望の構造が得られる。特にＺｎドープＡｌＩｎＰを用い
た場合は、格子歪の効果に加え、ＡｌＩｎＰ層にドープ
したＺｎにより押し出し拡散の効果が加わるために、少
ない格子歪でＺｎ拡散が促進できる。
み層１０９としてノンドープのＡｌＩｎＰを用いた場合
を述べたが、ＺｎドープＡｌＩｎＰを用いた揚合でも所
望の構造が得られる。特にＺｎドープＡｌＩｎＰを用い
た場合は、格子歪の効果に加え、ＡｌＩｎＰ層にドープ
したＺｎにより押し出し拡散の効果が加わるために、少
ない格子歪でＺｎ拡散が促進できる。
【００３８】また、本実施例ではウエットエッチングに
より（１１１）Ａ面を形成した台形状のリッジを有する
場合について述べたが、反応性イオンエッチングなどド
ライエッチングで矩形状のリッジを形成した場合でも本
製造方法が適用できる。この場合、リッジ側面は（１１
０）面になり平坦部である（００１）面で格子不整合さ
せ（１１０）面で格子整合させることによって本実施例
と同様に所望の構造が容易に得られる。
より（１１１）Ａ面を形成した台形状のリッジを有する
場合について述べたが、反応性イオンエッチングなどド
ライエッチングで矩形状のリッジを形成した場合でも本
製造方法が適用できる。この場合、リッジ側面は（１１
０）面になり平坦部である（００１）面で格子不整合さ
せ（１１０）面で格子整合させることによって本実施例
と同様に所望の構造が容易に得られる。
【００３９】更に本実施例では、ｐ型クラッド層のドー
パントとしてＺｎを用いたが、マグネシウム（Ｍｇ）、
ベリリウム（Ｂｅ）を用いても同様な製造工程で所望の
構造が作製できる。また、材料としてもＡｌＧａＩｎＰ
系の場合を述ベたが、この系と同様にＧａＡｓ基板に格
子整合するＡｌＧａＡｓ系のレーザにも本発明が適用で
きる。
パントとしてＺｎを用いたが、マグネシウム（Ｍｇ）、
ベリリウム（Ｂｅ）を用いても同様な製造工程で所望の
構造が作製できる。また、材料としてもＡｌＧａＩｎＰ
系の場合を述ベたが、この系と同様にＧａＡｓ基板に格
子整合するＡｌＧａＡｓ系のレーザにも本発明が適用で
きる。
【００４０】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成するこ
とにより、以下に記載するような効果を奏する。
とにより、以下に記載するような効果を奏する。
【００４１】本発明による製造方法では、電流非注入の
活性層領域に不純物をドープすることによってその領域
における光損失（吸収）を増大させ、従来の自励発振型
レーザに比べて低しきい値で信頼性の高い自励発振型半
導体レーザを製造できる効果がある。
活性層領域に不純物をドープすることによってその領域
における光損失（吸収）を増大させ、従来の自励発振型
レーザに比べて低しきい値で信頼性の高い自励発振型半
導体レーザを製造できる効果がある。
【００４２】また、選択埋め込み層としてリッジ近傍の
平坦部で格子不整合させたＡｌＩｎＰ、ＧａＩｎＰ、Ａ
ｌＧａＩｎＰを用いてｐ型クラッド層にドープした不純
物をリッジ下部を除いた活性層領域に拡散させることに
より、従来と同じ製造工程で歩留まり良く容易に自励発
振型半導体レーザを製造することができる効果がある。
平坦部で格子不整合させたＡｌＩｎＰ、ＧａＩｎＰ、Ａ
ｌＧａＩｎＰを用いてｐ型クラッド層にドープした不純
物をリッジ下部を除いた活性層領域に拡散させることに
より、従来と同じ製造工程で歩留まり良く容易に自励発
振型半導体レーザを製造することができる効果がある。
【図１】（ａ）〜（ｄ）のそれぞれは本発明の製造方法
を説明するための工程順断面図である。
を説明するための工程順断面図である。
【図２】本発明の製造方法で作製された半導体レーザの
断面図である。
断面図である。
【図３】Ｓｉ−ＡｌＩｎＰ／Ｚｎ−ＡｌＧａＩｎＰ／Ｇ
ａＩｎＰ／ＧａＡｓ基板の多層構造におけるＺｎプロフ
ァイルである。
ａＩｎＰ／ＧａＡｓ基板の多層構造におけるＺｎプロフ
ァイルである。
【図４】Ｚｎ拡散した活性層の一部を可飽和吸収層とす
るＡｌＧａＡｓ系自励発振レーザの構成を示す図であ
る。
るＡｌＧａＡｓ系自励発振レーザの構成を示す図であ
る。
【図５】活性層を可飽和吸収層とするリッジストライプ
型ＡｌＧａＩｎＰ系自励発振レーザの構成を示す図であ
る。
型ＡｌＧａＩｎＰ系自励発振レーザの構成を示す図であ
る。
１０１、２０１ ｎ型ＧａＡｓ基板 １０２、２０２ ｎ型ＧａＡｓバッファ層 １０３、２０３ ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 １０４、２０４ ノンドープＡｌＧａＩｎＰ光ガイド
層 １０５、２０５ 歪多重量子井戸清性層 １０６、２０６ ノンドープＡｌＧａＩｎＰ光ガイド
層 １０７、２０７ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 １０８、２０８ ｐ型ＧａＩｎＰヘテロバッファ層 １０９、２０９ ノンドープＡｌＩｎＰ埋め込み層 １１０、２１０ ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層 １１４ 酸化シリコンマスク ２１１ ｐ型ＧａＡｓコンタクト層 ２１２ ｎ側電極 ２１３ ｐ側電極
層 １０５、２０５ 歪多重量子井戸清性層 １０６、２０６ ノンドープＡｌＧａＩｎＰ光ガイド
層 １０７、２０７ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 １０８、２０８ ｐ型ＧａＩｎＰヘテロバッファ層 １０９、２０９ ノンドープＡｌＩｎＰ埋め込み層 １１０、２１０ ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層 １１４ 酸化シリコンマスク ２１１ ｐ型ＧａＡｓコンタクト層 ２１２ ｎ側電極 ２１３ ｐ側電極
Claims (4)
- 【請求項１】 第１導電型ＧａＡｓ基板上に、第１導電
型ＡｌＩｎＰまたはＡｌＧａＩｎＰクラッド層、活性
層、第２導電型ＡｌＩｎＰまたはＡｌＧａＩｎＰクラッ
ド層を順次結晶成長させ、ダブルヘテロ構造を作製する
第１の工程と、 前記第１の工程により作製されたダブルヘテロ構造上に
絶縁膜を堆積させ、選択的にエッチングしてストライプ
状のマスクを形成する第２の工程と、 前記マスクを用いて前記第２導電型クラッド層を途中ま
で選択的にエッチングし、該第２導電型クラッド層にリ
ッジを形成する第３の工程と、 前記マスクが搭載された状態で、リッジが形成された前
記第２導電型クラッド層上に更に半導体層を積層させ、
該リッジ構造を該半導体層に埋め込む選択埋め込み成長
を行う第４の工程と、 活性層のうち電流が注入されるリッジ直下の活性層を除
く部分に半導体層間での不純物の拡散を用いて不純物を
添加する第５の工程と、を有することを特徴とする自励
発振型半導体レーザの製造方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の自励発振型半導体レーザ
の製造方法において、 ストライプ状のマスクを用いてリッジを形成した第２導
電型クラッド層上にさらに半導体を積層する第４の工程
のときに、リッジ近傍の平坦部にのみ歪みを添加するこ
とによって、続いて行われる第５の工程のときに該第２
導電型クラッド層にドープした不純物を活性層の電流が
注入されるリッジ直下以外の部分に拡散させることを特
徴とする自励発振型半導体レーザの製造方法。 - 【請求項３】 請求項１記載の自励発振型半導体レーザ
の製造方法において、 ストライプ状のマスクを用いてリッジを形成した第２導
電型クラッド層上にさらに半導体を積層する第４の工程
のときに、平坦部での組成が（ＡｌYＧａ1-Y） XＩｎ1-X
Ｐ（Ｙ＝０〜１、Ｘ＝０．１５〜０．４または０．６５
〜０．９）である層を選択埋め込み成長させることによ
って、続いて行われる第５の工程のときに該第２導電型
クラッド層にドープした不純物を活性層の電流が注入さ
れるリッジ直下以外の部分に拡散させることを特徴とす
る自励発振型半導体レーザの製造方法。 - 【請求項４】 請求項１記載の自励発振型半導体レーザ
の製造方法において、 ストライプ状のマスクを用いてリッジを形成した第２導
電型クラッド層上にさらに半導体を積層する第４の工程
のときに、第２導電型ＡｌＧａＩｎＰを選択埋め込み成
長することによって、続いて行われる第５の工程のとき
に該第２導電型クラッド層にドープした不純物を活性層
の電流が注入されるリッジ直下以外の部分に拡散させる
ことを特徴とする自励発振型半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8007338A JP2830813B2 (ja) | 1996-01-19 | 1996-01-19 | 自励発振型半導体レーザの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8007338A JP2830813B2 (ja) | 1996-01-19 | 1996-01-19 | 自励発振型半導体レーザの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09199789A true JPH09199789A (ja) | 1997-07-31 |
| JP2830813B2 JP2830813B2 (ja) | 1998-12-02 |
Family
ID=11663166
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8007338A Expired - Lifetime JP2830813B2 (ja) | 1996-01-19 | 1996-01-19 | 自励発振型半導体レーザの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2830813B2 (ja) |
-
1996
- 1996-01-19 JP JP8007338A patent/JP2830813B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2830813B2 (ja) | 1998-12-02 |
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