JP2545233B2 - Method for manufacturing semiconductor laser - Google Patents
Method for manufacturing semiconductor laserInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、共振器端面の劣化を防止した半導体レーザ
の製造方法に関するものである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor laser in which a cavity facet is prevented from being deteriorated.
従来のウインド形ダブルヘテロ半導体レーザは第７図
に示すようなものであった。（702）のｎ型GaAs基板上
に（703）のｎ型GaAsバッファ層、（704）のｎ型Al0.4G
a0.6Asクラッド層、（709）のAl0.15Ga0.85As活性層、
（705）のＰ型Al0.4Ga0.6Asクラッド層、（706）のＰ型
GaAsキャップ層、（707）のｎ型GaAsブロッキング層を
順次、MOCVD法で積層形成する。活性層を形成する時に
は、劈開面近傍のみに紫外光を照射することにより、MO
CVD法のIII族原料であるトリメチルガリウム（以下TMG
と記す）、トリメチルアルミニウム（以下TMAと記す）
等の有機金属原料の分解効率が、光照射部のみで異なる
ため、劈開面近傍のみ、アルミニウム含有量の多いAlxG
a1-xAs（ｘ＞0.15）層が、（710）の部分に形成され
る。しかるのち（707）のブロッキング層をストライプ
状にエッチングして、（708）のＰ型オーミック電極、
（701）のｎ型オーミック電極を形成し、前記の光照射
部近傍で劈開して共振器を形成して、利得導波型の半導
体レーザが得られる。その結果、共振器端面近傍のウイ
ンド領域はアルミニウムの含有量が多い組成となるた
め、ウインド領域のEgは発光領域のEgよりも十分大きく
なり、レーザ発振光が端面近傍で吸収されず、端面の破
壊が防止され半導体レーザの最大出力を大きく、寿命を
延ばすことができる。A conventional window type double hetero semiconductor laser is as shown in FIG. An n-type GaAs buffer layer of (703) on an n-type GaAs substrate of (702), and an n-type Al 0.4 G of (704)
a 0.6 As clad layer, (709) Al 0.15 Ga 0.85 As active layer,
(705) P-type Al 0.4 Ga 0.6 As cladding layer, (706) P-type
A GaAs cap layer and an n-type GaAs blocking layer (707) are sequentially formed by MOCVD. When the active layer is formed, only the vicinity of the cleavage plane is irradiated with ultraviolet light,
Trimethyl gallium (hereinafter referred to as TMG)
), Trimethyl aluminum (hereinafter referred to as TMA)
Since the decomposition efficiency of organometallic raw materials such as is different only in the light irradiation part, Al x G with a high aluminum content only in the vicinity of the cleavage plane
a 1-x As (x> 0.15) layer is formed in the portion of (710). Thereafter, the blocking layer of (707) is etched into a stripe shape, and the P-type ohmic electrode of (708)
The n-type ohmic electrode of (701) is formed, and cleaved near the light-irradiated portion to form a resonator, thereby obtaining a gain-guided semiconductor laser. As a result, the window region near the cavity facet has a composition with a high aluminum content, so the Eg of the window region is sufficiently larger than the Eg of the light emission region, and laser oscillation light is not absorbed near the facet and The destruction can be prevented, the maximum output of the semiconductor laser can be increased, and the life can be extended.
しかし前述の従来技術では、劈開面近傍に照射する光
が単に紫外光とされているため、照射光の波長によって
はTMG,TMAの分解効率が光照射部で変化せず発光領域に
比べウインド領域のアルミニウム含有量が十分に増加し
ないためウインド領域のEgが発光領域に比べ大きくなら
ず共振器端面近傍でのレーザ発振光の吸収を防止できな
いという問題点を有していた。そこで本発明はこのよう
な問題点を解決するもので、その目的とするところは、
ウインド領域のEgが発光領域に比べ十分に大きいため最
高光出力が大きく、寿命が長く信頼性の高い半導体レー
ザを再現性よく簡単に製造する方法を提供するところに
ある。However, in the above-mentioned conventional technology, the light irradiating the vicinity of the cleavage plane is simply ultraviolet light, so that the decomposition efficiency of TMG, TMA does not change in the light irradiation part depending on the wavelength of the irradiation light, and the wind However, since the aluminum content of Al does not increase sufficiently, the Eg in the window region is not larger than that in the light emitting region, and absorption of laser oscillation light in the vicinity of the cavity facet cannot be prevented. Therefore, the present invention solves such a problem, and its purpose is to:
Since Eg in the window region is sufficiently larger than that in the light emitting region, the maximum light output is large, and a method for easily manufacturing a semiconductor laser having a long life and high reliability with good reproducibility is provided.
本発明の半導体レーザの製造方法は、少なくとも、ア
ルミニウムを含む第１有機金属化合物とアルミニウム以
外のIII族の元素を含む第２有機金属化合物とを原料と
するMOCVD法によって、（ａ）単結晶半導体基板上方に
第１のクラッド層を成長させる工程、（ｂ）共振器端面
のウインド領域となる領域に前記第１有機金属化合物の
光吸収領域に相当する波長を有する紫外光を照射するこ
とによって、前記第１のクラッド層上に活性層を成長さ
せると同時に、前記活性層内にウインド領域を成長させ
る工程、（ｃ）前記活性層上に第２のクラッド層を成長
させる工程、を含むことを特徴とする。The method of manufacturing a semiconductor laser according to the present invention comprises (a) a single crystal semiconductor by a MOCVD method using at least a first organometallic compound containing aluminum and a second organometallic compound containing a Group III element other than aluminum as raw materials. Growing a first cladding layer above the substrate, and (b) irradiating a region of the cavity facet to be a window region with ultraviolet light having a wavelength corresponding to the light absorption region of the first organometallic compound, Growing an active layer on the first cladding layer and at the same time growing a window region in the active layer; and (c) growing a second cladding layer on the active layer. Characterize.
本発明の構成では、活性層成長中にアルミニウムを含
む有機金属化合物の光吸収領域内に相当する波長の紫外
光を照射するので、光照射したウインド領域ではアルミ
ニウムを含む有機金属化合物の分解効率が大きく促進さ
れ、アルミニウムの含有量が発光領域に比べ増加し、大
きなEgの違いを得られる。その結果、ウインド領域にキ
ャリアの注入はなくまた、レーザ発振光の端面近傍での
光吸収はほとんどなくなり、劈開面のマイクロクラック
に生ずる発熱作用もないため、レーザ発振光の最高光出
力は高くなり、更に、連続発振時の寿命も飛躍的に延ば
すことができる。In the constitution of the present invention, since ultraviolet light of a wavelength corresponding to the light absorption region of the organometallic compound containing aluminum is irradiated during active layer growth, the decomposition efficiency of the organometallic compound containing aluminum is increased in the light-irradiated window region. It is greatly promoted, the aluminum content is increased compared to the light emitting region, and a large Eg difference is obtained. As a result, there is no carrier injection into the window region, there is almost no light absorption near the end face of the laser oscillation light, and there is no heat generation effect that occurs in the microcracks on the cleavage plane, so the maximum optical output of the laser oscillation light increases. Moreover, the life during continuous oscillation can be dramatically extended.
〔実施例〕 第１図は本発明の実施例におけるウインド形ダブルヘ
テロ半導体レーザの主要断面図である。（102）のｎ型G
aAs基板上に（103）のｎ型GaAsバッファ層、（104）の
ｎ型Al0.4Ga0.6Asクラッド層、（109）のAl0.15Ga0.85A
s活性層、（105）の、Ｐ型Al0.4Ga0.6Asクラッド層、
（106）のＰ型GaAsキャップ層、（107）のｎ型GaAsブロ
ッキング層を順次、MOCVD法で積層形成する。活性層を
形成する時には、劈開面近傍には波長222nmのKrClエキ
シマレーザ光を照射することにより、MOCVD法のIII族原
料であるTMG、TMA等の有機金属原料の分解効率が、光照
射部のみで異なるため、劈開面近傍のみをアルミニウム
含有量の多いAl0.2Ga0.8As層が（110）の部分に形成さ
れる。しかるのち（107）のブロッキング層をストライ
プ状にエッチングして、（108）のＰ型オーミック電
極、（101）のｎ型オーミック電極を形成し、前記の光
照射部近傍で劈開して共振器を形成して、利得導波型の
半導体レーザが得られる。[Embodiment] FIG. 1 is a main sectional view of a window type double hetero semiconductor laser according to an embodiment of the present invention. (102) n-type G
(103) n-type GaAs buffer layer, (104) n-type Al 0.4 Ga 0.6 As cladding layer, (109) Al 0.15 Ga 0.85 A on aAs substrate
s active layer, P-type Al 0.4 Ga 0.6 As cladding layer of (105),
A P-type GaAs cap layer (106) and an n-type GaAs blocking layer (107) are sequentially formed by MOCVD. When forming the active layer, by irradiating KrCl excimer laser light with a wavelength of 222 nm in the vicinity of the cleavage plane, the decomposition efficiency of organometallic raw materials such as TMG and TMA, which are group III raw materials of MOCVD method, is limited to the light irradiation part. Therefore, an Al 0.2 Ga 0.8 As layer containing a large amount of aluminum is formed only in the vicinity of the cleavage plane at the (110) portion. Thereafter, the blocking layer of (107) is etched in the form of a stripe to form a P-type ohmic electrode of (108) and an n-type ohmic electrode of (101). Thus, a gain-guided semiconductor laser is obtained.
第２図にウインド型ダブルヘテロ半導体レーザ製造装
置の主要構成図を示す。（209）の原料ガス導入系から
（210）の反応管中に原料ガスを入れ、（211）の加熱さ
れた基板上に流して化合物半導体薄膜を成長する。ウイ
ンド領域の形成には、活性層成長中に、（201）のKrCl
エキシマレーザからの波長222nmの紫外光を、（202）の
シリンドリカルレンズで整形して、（203）のミラーで
反射され（204），（205）の合成石英レンズで、平行ビ
ームとする。（206）のストライプパターンを形成した
マスクを通し、（207）の縮小レンズで基板上にストラ
イプパターンの焦点を結ばせる。FIG. 2 shows a main configuration diagram of a window type double hetero semiconductor laser manufacturing apparatus. A raw material gas is introduced from the raw material gas introduction system of (209) into the reaction tube of (210), and is flown onto the heated substrate of (211) to grow a compound semiconductor thin film. During the active layer growth, (201) KrCl was formed to form the window region.
Ultraviolet light having a wavelength of 222 nm from an excimer laser is shaped by a (202) cylindrical lens and reflected by a (203) mirror to form a parallel beam by a (204) and (205) synthetic quartz lens. The stripe pattern is focused on the substrate by the reduction lens of (207) through the mask on which the stripe pattern of (206) is formed.
第３図にTMAの紫外吸収スペクトルを示す。TMAは波長
222nmのKrClエキシマレーザ光をよく吸収し、基板上の
ストライプパターンの光照射部で分解効率が促進され、
発光領域よりも、アルミニウム含有量が多く、Egの大き
なウインド領域が形成される。第４図は活性層成長の際
TMAとTMGの供給比を変えた場合の、発光領域とウインド
領域のアルミニウム含有量を示したものである。401、4
02、403及び404のそれぞれは、ArFエキシマレーザを照
射して形成されたウインド領域、KrClエキシマレーザを
照射して形成されたウインド領域、XeFエキシマレーザ
を照射して形成されたウインド領域、非照射の発光領域
のアルミニウムの含有量を示している。KrClエキシマレ
ーザ光を照射したウインド領域は、発光領域に比べ大き
くアルミニウム含有量が増加しEgが大きくなる。Figure 3 shows the UV absorption spectrum of TMA. TMA is the wavelength
It absorbs 222nm KrCl excimer laser light well and promotes decomposition efficiency at the light irradiation part of the stripe pattern on the substrate.
A window region having a higher aluminum content and a higher Eg than that of the light emitting region is formed. Figure 4 shows the active layer growth
It shows the aluminum content in the light emitting region and the wind region when the supply ratio of TMA and TMG is changed. 401, 4
Each of 02, 403 and 404 is a window region formed by irradiating ArF excimer laser, a window region formed by irradiating KrCl excimer laser, a window region formed by irradiating XeF excimer laser, non-irradiation 3 shows the content of aluminum in the light emitting region. The window region irradiated with the KrCl excimer laser light has a larger aluminum content and a larger Eg than the light emitting region.
また、KrClエキシマレーザ光に変えて波長193nmのArF
エキシマレーザ光を用いた場合、第３図に示したように
TMAは193nmに吸収をもつのでKrClエキシマレーザ光の場
合同様、第４図に示すようにウインド領域は発光領域に
比べアルミニウム含有量が増加しEgが大きくなる。これ
に対し照射光に波長350nmのXeFエキシマレーザ光を用い
た場合、第３図に示したようにTMAは350nmに吸収をもた
ないため、TMAの分解効率は促進されず、第４図に示す
ように、ウインド領域と発光領域でアルミニウム含有量
は程んど変化せず、Egに差ができない。従って照射光は
TMAの吸収帯に一致しなければ効果がない。更に照射光
に波長157nmのF2エキシマレーザ光を用いた場合は照射
光の光子エネルギーが強すぎるため、光照射部の成長表
面が損傷を受け良好な結晶性をもったウインド領域を得
ることができない。Also, instead of KrCl excimer laser light, ArF with a wavelength of 193 nm was used.
When using an excimer laser beam, as shown in FIG.
Since TMA has absorption at 193 nm, as in the case of KrCl excimer laser light, as shown in FIG. 4, the window region has a higher aluminum content and a higher Eg than the light emitting region. On the other hand, when XeF excimer laser light with a wavelength of 350 nm is used as the irradiation light, TMA does not have absorption at 350 nm as shown in FIG. 3, so the decomposition efficiency of TMA is not promoted, and as shown in FIG. As shown, the aluminum content does not change much between the window region and the light emitting region, and there is no difference in Eg. Therefore, the irradiation light
There is no effect unless it matches the TMA absorption band. Furthermore, when F 2 excimer laser light with a wavelength of 157 nm is used as the irradiation light, the photon energy of the irradiation light is too strong, so that the growth surface of the light irradiation portion is damaged and a window region with good crystallinity can be obtained. Can not.
第１図の活性層のエネルギーバンドの光共振器方向の
分布を第５図に示す。劈開面近傍ウインド領域はアルミ
ニウムの含有量が多い組成となっているため、発光領域
のEgはウインド領域のEgよりも十分大きくなる。その結
果、レーザ光は劈開面近傍ではほとんど吸収されること
がない。従って共振器端面の破壊の原因となる光電力の
集中がなく、第６図に示すように光照射をせずに成長し
たウインド領域をもたない半導体レーザに比べ注入電流
に対する、レーザ光の最大出力は飛躍的に増大し、寿命
も延ばすことができる。FIG. 5 shows the distribution of the energy band of the active layer in FIG. 1 in the direction of the optical resonator. Since the window region near the cleavage plane has a high aluminum content, the Eg of the light emitting region is sufficiently larger than the Eg of the window region. As a result, the laser light is hardly absorbed near the cleavage plane. Therefore, there is no concentration of optical power that causes destruction of the end face of the resonator, and the maximum of the laser light with respect to the injection current is larger than that of the semiconductor laser without the window region grown without light irradiation as shown in FIG. The output is dramatically increased and the life can be extended.
以上述べたように本発明によれば、エネルギギャップ
の大きいウインド領域を形成することにより共振器端面
の劣化がなく、最大出力の大きく長寿命の半導体レーザ
を再現性よく得られるという効果を有する。さらに、紫
外光が照射された部分のみアルミニウムを含む有機金属
化合物の光分解が促進されることによってウインド領域
が形成されるため、活性層及びクラッド層の結晶性を損
なうことなくウインド型半導体レーザを製造することが
できるとともに、１回の結晶成長によってウインド領域
を含めた活性層及びクラッド層を形成できるので、結晶
性及び量産性に優れたウインド型半導体レーザを得るこ
とができる。その結果、高出力半導体レーザの歩留りが
向上する。更に、光共振器を形成する劈開面以外に発光
領域とウインド領域境界には大きな屈折率差ができるた
めに縦モードは単一と成り易いという効果も有する。As described above, according to the present invention, by forming a window region having a large energy gap, there is an effect that a resonator end face is not deteriorated and a semiconductor laser having a large maximum output and a long life can be obtained with good reproducibility. Furthermore, since the window region is formed by promoting the photolysis of the organometallic compound containing aluminum only in the portion irradiated with the ultraviolet light, the window type semiconductor laser can be formed without impairing the crystallinity of the active layer and the cladding layer. Since the active layer and the cladding layer including the window region can be formed by one-time crystal growth, it is possible to obtain a window type semiconductor laser excellent in crystallinity and mass productivity. As a result, the yield of the high-power semiconductor laser is improved. Furthermore, since there is a large difference in refractive index between the light emitting region and the boundary of the window region other than the cleavage plane forming the optical resonator, there is an effect that the longitudinal mode is likely to be single.
【図面の簡単な説明】 第１図（ａ）〜（ｃ）は本発明のウインド型ダブルヘテ
ロ半導体レーザの一実施例を示す主要断面図である。 第２図は本発明のウインド型ダブルヘテロ半導体レーザ
の製造装置の主要構成図である。 第３図はTMAの紫外吸収スペクトルを示した図である。 第４図は本発明の活性層成長においてTMAとTMGの供給比
を変えた場合の発光領域とウインド領域のアルミニウム
組成比を示した図である。 第５図は本発明のウインド型ダブルヘテロ半導体レーザ
の活性層共振器方向のエネルギバンド分布図である。 第６図は本発明のウインド型ダブルヘテロ半導体レーザ
の注入電流と光出力の関係を示した図である。 第７図（ａ）〜（ｃ）は従来のウインド型ダブルヘテロ
半導体レーザの主要断面図である。 （101）（701）……ｎ型オーミック電極 （103）（703）……ｎ型GaAsバッファ層 （106）（706）……Ｐ型GaAsキャップ層 （107）（707）……ｎ型GaAsブロッキング層 （108）（708）……Ｐ型オーミック電極 （202）……シリンドリカルレンズ （203）……誘電多層膜 （204）……合成石英凹レンズ （205）……合成石英凸レンズ （208）……高周波発振器 （209）……ガス供給系 （210）……反応管 （212）……排気系 （401）……ArFエキシマレーザ照射ウインド領域 （402）……KrClエキシマレーザ照射ウインド領域 （403）……XeFエキシマレーザ照射ウインド領域 （404）……非照射 発光領域 （601）……ウインド型ダブルヘテロ半導体レーザ （602）……ダブルヘテロ半導体レーザBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIGS. 1A to 1C are main sectional views showing an embodiment of a window type double hetero semiconductor laser of the present invention. FIG. 2 is a main block diagram of an apparatus for manufacturing a window type double hetero semiconductor laser of the present invention. FIG. 3 is a diagram showing an ultraviolet absorption spectrum of TMA. FIG. 4 is a diagram showing the aluminum composition ratio in the light emitting region and the window region when the supply ratio of TMA and TMG is changed in the growth of the active layer of the present invention. FIG. 5 is an energy band distribution diagram in the active layer cavity direction of the window type double hetero semiconductor laser of the present invention. FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the injection current and the optical output of the window type double hetero semiconductor laser of the present invention. 7A to 7C are main cross-sectional views of a conventional window-type double hetero semiconductor laser. (101) (701) ... n-type ohmic electrode (103) (703) ... n-type GaAs buffer layer (106) (706) ... P-type GaAs cap layer (107) (707) ... n-type GaAs blocking Layer (108) (708) …… P-type ohmic electrode (202) …… Cylindrical lens (203) …… Dielectric multilayer film (204) …… Synthetic quartz concave lens (205) …… Synthetic quartz convex lens (208) …… High frequency Oscillator (209) …… Gas supply system (210) …… Reaction tube (212) …… Exhaust system (401) …… ArF excimer laser irradiation window area (402) …… KrCl excimer laser irradiation window area (403) …… XeF excimer laser irradiation window region (404) …… non-irradiation emission region (601) …… window type double hetero semiconductor laser (602) …… double hetero semiconductor laser
Claims (1)
金属化合物とアルミニウム以外のIII族の元素を含む第
２有機金属化合物とを原料とするMOCVD法によって、 （ａ）単結晶半導体基板上方に第１のクラッド層を成長
させる工程、 （ｂ）共振器端面のウインド領域となる領域に前記第１
有機金属化合物の光吸収領域に相当する波長を有する紫
外光を照射することによって、前記第１のクラッド層上
に活性層を成長させると同時に、前記活性層内にウイン
ド領域を成長させる工程、 （ｃ）前記活性層上に第２のクラッド層を成長させる工
程、 を含むことを特徴とする半導体レーザの製造方法。1. A MOCVD method using at least a first organometallic compound containing aluminum and a second organometallic compound containing a Group III element other than aluminum as a raw material, and The step of growing the clad layer in step (b), where the first region is formed in the window region of the cavity facet.
A step of growing an active layer on the first cladding layer and at the same time growing a window region in the active layer by irradiating ultraviolet light having a wavelength corresponding to the light absorption region of the organometallic compound; c) a step of growing a second cladding layer on the active layer, and a method of manufacturing a semiconductor laser.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62165609A JP2545233B2 (en) | 1987-07-02 | 1987-07-02 | Method for manufacturing semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP62165609A JP2545233B2 (en) | 1987-07-02 | 1987-07-02 | Method for manufacturing semiconductor laser |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS649680A JPS649680A (en) | 1989-01-12 |
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| JP62165609A Expired - Lifetime JP2545233B2 (en) | 1987-07-02 | 1987-07-02 | Method for manufacturing semiconductor laser |
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Families Citing this family (1)
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|---|---|---|---|---|
| US5800880A (en) * | 1997-03-26 | 1998-09-01 | Tetra Laval Holdings & Finance, S.A. | Process for coating the interior wall of a container with a SiOx barrier layer |
Family Cites Families (1)
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|---|---|---|---|---|
| JPS61220394A (en) * | 1985-03-26 | 1986-09-30 | Mitsubishi Electric Corp | Laser diode and manufacture thereof |
-
1987
- 1987-07-02 JP JP62165609A patent/JP2545233B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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Legal Events
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