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JPH03112185A - 半導体レーザの製造方法 - Google Patents

半導体レーザの製造方法

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JPH03112185A
JPH03112185A JP1251079A JP25107989A JPH03112185A JP H03112185 A JPH03112185 A JP H03112185A JP 1251079 A JP1251079 A JP 1251079A JP 25107989 A JP25107989 A JP 25107989A JP H03112185 A JPH03112185 A JP H03112185A
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mesa
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etching
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英徳 亀井
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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〕 本発明は、半導体レーザ、特にメサ埋め込み型半導体レ
ーザの製造方法に関するものである。
〔従来の技術〕
有機金属気相成長法等によるメサ埋め込み型半導体レー
ザ(特にInP系長波長波長帯レーザ製造方法としては
次のようなものがある。
すなわち、第3図(A)に示すようにInPクラッド層
2層上1上成したストライプ状のマスク22をエツチン
グマスクとして逆メサ23を形成し、同図(B)に示す
ように埋込層24でこの逆メサ23を埋め込もうとする
方法がある。この方法は、ジャーナル オブ アプライ
ド フィジックス(Journal of’ Appl
ied Pyslcs vol、64(1988)p3
684−3888)に開示されている。
別の従来技術として、第4図(A)に示すように垂直メ
サ31を形成し、同図(B)に示すようにこれを埋め込
む方法もある。この方法は、上述のジャーナル オブ 
アプライド フィジックス(Journal of’ 
Applied Pysfcs vol、84(198
8)p3684−3688)やジャーナル オブ クリ
スタルダルース(Journal ofCrystal
 Growth vol、93(1988)l)248
−253)に開示されている。
さらに別の従来技術として、順メサを形成し、これを埋
め込む方法もある。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、上記第1の従来技術によると、第3図(B)に
示すように、埋込層24には逆メサ23の付は根付近に
、気相からの原料拡散不足に起因する成長残しく溝)2
5が形成され易い。
上記第2の従来技術は、第1の従来技術を用いるよりは
、成長残しく溝)が生じにくい。しかし、そのためには
メサ31の高さ32とマスク34の下のアンダーカット
量33を一定の範囲内に収めなければならないという制
約を伴う。前述の文献によれば、メサ高さは3μm以内
、アンダーカット量はメサ高さが2.5μmの場合で約
1μmと示されている。
また、順メサを形成する結晶方位で埋め込み成長を行う
上記第3の従来技術によれば、第5図に示すように、埋
込層41が(111)A面を形成し、その結晶面に沿っ
てマスク42の上に埋込層41が成長してしまう。した
がって、表面の平坦化ができない。
本発明の課題は、このような問題点を解消することにあ
る。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題を解決するために、本発明の半導体レーザは、
第1導電型半導体基板の(001)面上に、第1導電型
の第1クラッド層、活性層、第2導電型の第2クラッド
層およびこれらの各層よりもサイドエッチの生じやすい
キャップ層を順次積層する工程と、この積層基板上に<
011>方向に伸びるストライプ状のマスクを形成する
工程と、マスクを耐エツチング材として前記積層基板を
その表面から第1クラッド層に達するまでエツチングす
る工程と、マスクを選択成長マスクとしてエツチング工
程により除去された領域に埋込層を形成する工程と、マ
スクおよびキャップ層を除去した後、表面に第2導電型
の第3クラッド層および第2導電型のコンタクト層を積
層する工程を含むものである。
〔作用〕
キャップ層上に形成されたマスクの方向は、本来なら次
のエツチング工程において逆メサを形成する方向である
が、キャップ層にサイドエツチングが生じやすい材料が
用いられているため、上部に行く程細い順メサが形成さ
れる。そのため、次の埋め込み工程において、メサの付
は根に成長残しが生じない。しかも、本来の順メサを形
成する結晶方位で埋め込み成長を行うときとは異なり(
111)A面が形成されないのでマスク上への異常成長
もなく、表面の平坦な埋込層が形成される。
〔実施例〕
以下、第1図を用いて本発明の一実施例を説明する。
まず、減圧有機金属気相成長法(OMVPE法)によっ
て、Snドープのn型InP(100)基板1上に、S
tドープのn型1nP第1クラッド層2、アンドープG
aInAsP活性層3、Znドープのp型InP第2ク
ラッド層4およびZnドープのp型GaInAsキャッ
プ層5を順に成長させ、積層基板6を形成する(第1図
(A)参照)。各層の厚さは、n型1nP第1クラッド
層2がi p m sアンドープGa I nAs P
活性層3が0.15.czm、p型1nP第2クラッド
層4が0.4μm%p型GaInAsキャップ層5が0
.2μmである。
次に、積層基板6上に熱CVD法によりSiO膜をデポ
ジションする。そして、51021N上にレジストを塗
布し、フォトリソグラフィ法により、<011>方向(
図面に垂直な方向)すなわち逆メサを形成する方向に幅
6μmのレジストのストライプパターンを形成する。こ
のレジストをマスクとして、バッファ弗酸によりS l
 02膜を選択エツチングしてストライプS io 2
膜7を形成し、残余のレジストを除去する(第1図CB
)参照)。このときのストライプS iO2膜7の幅は
、サイドエツチングによりやや狭くなり5μm程度とな
っている。
次に、氷水で十分に冷却したBr・メタノールのエッチ
ャント(Br :メタノールー2.5:1000)によ
り、ストライプ5102膜7をマスクとして各層2〜5
を選択エツチングする。エツチングは、エッチャントを
攪拌しながら約5分間行い、深さ12が約2.5μm、
サイドエツチングfilk(アンダーカット量)11が
約1.7μmのメサを形成する(第1図(C)参照)。
本発明者の実験では、氷水で冷却したBr拳メタノール
エッチャント(Br  :メタノール−2,5:100
0)によると、エツチング深さ1に対してアンダーカッ
ト量が0.5〜0.7という結果が得られている。本来
ならBr番メタノールエッチャントによるエツチングに
おいて、逆メサを形成する結晶方位であるにもかかわら
ず、ここでは、図示のような上部はど細い順メサ形状が
得られる。
これは、選択エツチング用のストライプS I O2膜
7の直ぐ下に、Brφメタノールによりサイドエツチン
グの生じやすいキャップ層5が形成されているからであ
る。なお、本実施例の活性層3の幅は、単一モード発振
が可能となる1、5μmである。
次に、ストライプS i O2膜7を選択成長マスクと
して用い、減圧OMVPE法によりZnドープp型1n
P層(厚さ約1μm)8及びSiドープn型1nP層(
厚さ約1μm)9からなる積層埋込層10をデポジショ
ンする(第1図(D)参照)。埋込層10を構成するI
nP層8および9は、メサの下部から上部に向かうにつ
れて徐々に薄くなっており、したがって、埋込層10を
その表面が基板1の表面とほぼ平行となるように形成す
ることができる。しかも、埋込層10は、メサ側面のい
かなる場所においても、必ず順序正しく2層構造となっ
ている。したがって、後に形成される第2クラッド層1
3、埋込1nP層9.8および第1クラッド層2により
メサの外側全体に渡って確実にpnpn構造(サイリス
タ)が形成され、P型1nP層8およびn型1nP層9
を電流ブロック層として機能させることができる。その
うえ、p型InP層8がメサ側面において上部にゆくほ
ど薄くなっているため、第2クラッド層4からp型1n
P層8を経由して第1クラッド層2へ抜けるリーク電流
の経路が狭く、リーク電流の低減に非常に効果的な構造
となっている。
なお、本発明者は、この埋め込み成長においては、平坦
に埋め込むためのメサ深さ制約はないことを確認してい
る。また、本発明者は、この埋め込み成長において、マ
スク7直下のキャップ層(Ga InAs)5の側面に
は、埋込層10の成長が生じないことを確認している。
そのため、埋め込み成長が進んでも、ストライプ5iO
9膜7の下のアンダーカット部に気相領域を十分に残し
ておくことができ、原料拡散不足を防止できる。
この埋め込み成長においては、埋込層10の表面の高さ
をストライプS l 02膜7のそれを越えないように
することが、後の工程で形成される第3クラッド層およ
びコンタクト層の表面を平坦化する上で重要である。す
なわち、埋込層10の表面高さがストライプS 102
膜7の表面高さを大きく越えた場合、第2図(A)に示
すように埋込層10が(111)B面を形成してしまう
。そして、(111)B面においては第3クラッド層お
よびコンタクト層の成長が他の面に比べて遅いため、第
2図(B)に示すように表面にrWJ字状の溝が形成さ
れ、平坦化できない。したがって、換言すれば、埋込層
10の表面がストライプ5tO2膜7の表面高さを越え
る場合でも、(111)B面を形成しない程度であれば
、第3クラッド層およびコンタクト層の成長に支障がな
い。rWJ字状の溝は、不良および信頼性の低下の原因
となり、特に、(111)8面上のコンタクト層が薄く
なるため、デバイスとしてのコンタクト抵抗が大きくな
り、特性劣化をもたらす。
最後に、バッファ弗酸を用いてストライプ5tO2膜7
を除去し、ついでキャップ層5を燐酸二過酸化水素−5
:1からなるエッチャントにより除去する。その後、減
圧OMVPE法によりZnドープp梨型1nP3クラッ
ド層(厚さ約1.5μm)13及びZnドープp梨型G
anAs=7ンタクト層(厚さ約0.5μm)14を順
次成長させる(第1図(E)参照)。
なお、本実施例では埋込層10は導電型の異なる2層構
造であり、これによりpn接合を利用したブロック層が
形作られているが、これに代えて埋込層10を高抵抗層
とするか、若しくは高抵抗層を含む積層構造とすること
により抵抗体によるブロック層を構成してもよい。
また、InP基板1、第1〜第3クラツド層およびコン
タクト層の各導電型を逆にしてもよい。
その場合の埋込層10は、p型1nP層、n型InP層
およびp型1nP層を積層した構造とするか、またはそ
れに代えて高抵抗層を含む構造とする。
さらに、キャップ層はGa I nAs層に限定される
ものではなく、たとえば、G a  I n tっAs
  P   (x=−0,47y)であってもよい。
yトy 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明の半導体レーザの製造方法
によれば、キャップ層にサイドエツチングが生じやすい
材料を用い、本来は逆メサとなる結晶方位で選択エツチ
ングを行うことにより、最適形状の順メサを作ることが
できる。そのため、成長残しのない、しかも表面の平坦
な埋込層を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す工程断面図、第2図は
埋込層の適切な高さを説明するための断面図、第3図か
ら第5図はそれぞれ従来技術を示す断面図である。 1−8 nドープのn!ulnP(100)基板、2・
・・Siドープのn型1nP第1クラッド層、3・・・
アンドープGa 1 nAs P活性層、4・・・Zn
ドープのp型1nP第2クラッド層、5・・・Znドー
プのp型Ga I nAsキャップ層、6・・・積層基
板、7・・・ストライプS io 2膜、8・・・Zn
ドープのp型1nP層、9−S iドープのn型1nP
層、10・・・埋込層、13・・・Znドープp梨型1
nP3クラッド層、14・・・Znnドープ型Ga I
 nAsコンタクト層。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、第1導電型半導体基板の(001)面上に、第1導
    電型の第1クラッド層、活性層、第2導電型の第2クラ
    ッド層およびこれらの各層よりもサイドエッチの生じや
    すいキャップ層を順次積層する工程と、 この積層基板上に<011>方向に伸びるストライプ状
    のマスクを形成する工程と、 前記マスクを耐エッチング材として前記積層基板をその
    表面から前記第1クラッド層に達するまでエッチングす
    る工程と、 前記マスクを選択成長マスクとして前記エッチング工程
    により除去された領域に埋込層を形成する工程と、 前記マスクおよびキャップ層を除去した後、表面に第2
    導電型の第3クラッド層および第2導電型のコンタクト
    層を積層する工程 を含む半導体レーザの製造方法。 2、前記埋込層の成長方法が有機金属気相成長法である
    請求項1に記載の半導体レーザの製造方法。 3、前記半導体基板、第1、第2および第3クラッド層
    がInPであり、前記キャップ層がGaInAsである
    請求項2に記載の半導体レーザの製造方法。 4、前記エッチングにおけるエッチャントがBr・メタ
    ノール系である請求項3に記載の半導体レーザの製造方
    法。
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