JP2911270B2 - 可視光レーザダイオード及びその製造方法 - Google Patents

可視光レーザダイオード及びその製造方法

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JP2911270B2 JP27006591A JP27006591A JP2911270B2 JP 2911270 B2 JP2911270 B2 JP 2911270B2 JP 27006591 A JP27006591 A JP 27006591A JP 27006591 A JP27006591 A JP 27006591A JP 2911270 B2 JP2911270 B2 JP 2911270B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は半導体レーザダイオー
ド及びその製造方法に関し、特に、素子特性を向上でき
る可視光レーザダイオード及びその製造方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】図3は従来の可視光レーザダイオードの
断面構造図であり、図において、1はn型GaAs基
板、21はn型AlGaInP下クラッド層、22はア
ンドープGaInP活性層、23はp型AlGaInP
光ガイド層、24はp型GaInPエッチングストッパ
層、25はp型AlGaInP上クラッド層、26はp
型GaAsキャップ層である。この上クラッド層25及
びキャップ層26はリッジ状に加工されている。24は
2回目の結晶成長により選択的に形成したn型GaAs
ブロック層、25は3回目の結晶成長で形成したp型G
aAsコンタクト層、6はn側電極、7はp側電極であ
る。
【0003】図4は図3の可視光レーザダイオードの製
造方法を示す断面工程図である。図において、図3と同
一符号は同一又は相当部分であり、30はSiNX 膜で
ある。
【0004】次に、従来の可視光レーザダイオードの製
造方法について説明する。まず、1回目のエピタキシャ
ル成長により、図4(a) に示すように、n型GaAs基
板1上に、n型AlGaInP下クラッド層21,アン
ドープのGaInP活性層22,p型AlGaInP光
ガイド層23,p型GaInPエッチングストッパ層2
4,p型AlGaInP上クラッド層25,p型GaA
sキャップ層26を連続成長して、ダブルヘテロ(D
H)構造2を形成する。
【0005】次に、このDH構造2上に図4(b) に示す
ように、SiNX 膜30を蒸着し、このSiNX 膜30
を図4(c) に示すようにストライプ状にパターニングし
た後、このSiNX 膜30のパターンをマスクとして、
p型GaAsキャップ層26とp型AlGaInP上ク
ラッド層25をp型AlGaInP層エッチングストッ
パ層24までエッチングして、図4(d) に示すように、
逆メサ型のリッジ3を形成する。
【0006】次に、2回目のエピタキシャル成長によ
り、リッジ3上のSiNX 膜26を選択成長のマスクと
して、SiNX 膜30上以外にn型GaAsを成長する
選択成長を行い、図4(e) に示すように、リッジ3の両
サイドを埋め込むようにn型GaAsブロック層31を
形成する。
【0007】この2回目のエピタキシャル成長後、リッ
ジ3上部のSiNX 膜30をHF等のエッチング液で除
去した後、3回目のエピタキシャル成長を行い、p型G
aAsを成長し、図4(f) に示すようにp型GaAsコ
ンタクト層25を形成する。この後、n側電極6,p側
電極7を蒸着等により形成し、劈開による端面形成工程
等を経て図3に示す可視光レーザダイオードが完成す
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来の可視光レーザダ
イオードは以上のように構成されており、3回目の成長
時、即ち、p型GaAsコンタクト層25を成長する
際、p型AlGaInP層中のZnがp型AlGaIn
P光ガイド層23とアンドープGaInP活性層22の
ヘテロ界面にパイルアップし、レーザの特性を劣化させ
るという問題があった。
【0009】また、2回目のエピタキシャル成長時に、
選択成長のマスクとなるSiNX 膜30が熱変成し、除
去しにくくなったり、p型GaAsキャップ層26に変
成が生じるという問題もあった。
【0010】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、p型GaAsコンタクト層の形
成の際に生じるp型AlGaInP層中のZnの活性層
界面へのパイルアップを防ぐとともに、2回目の成長時
に生じるSiNX 膜の熱変成によるp型GaAsキャッ
プ層の変成を防ぐことができる可視光レーザダイオード
及びその製造方法を得ることを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】この発明に係る可視光レ
ーザダイオードは、第1導電型GaAs基板上に順次結
晶成長された第1導電型AlGaInPクラッド層,G
aInP活性層,及び第2導電型AlGaInPクラッ
ド層と、上記第2導電型クラッド層の一部をエッチング
除去して形成した逆メサ形状のストライプ状リッジ構造
と、上記ストライプ状リッジの両サイド上に配置された
該リッジの上端が突出するような層厚を有する第1導電
型GaAs電流ブロック層と、上記ストライプ状リッジ
頂上全面に、上記逆メサ形状のストライプ状リッジ構造
の形成後に結晶成長により形成された、断面三角形状の
第1導電型GaAs層と、上記電流ブロック層上,電流
ブロック層から突出したリッジ側壁上及び上記断面三角
形状の第1導電型GaAs層上に形成された第2導電型
GaAsコンタクト層とを備えたものである。
【0012】また、この発明に係る可視光レーザダイオ
ードの製造方法は、再成長時に逆メサ形状のストライプ
状リッジの上部に選択成長のマスクをつけずにp型Ga
Asキャップ層表面を露出させておいて、n型GaAs
層,p型GaAs層を1回の成長で順に成長し、リッジ
の上にもn型GaAs層を成長した後、p型GaAsで
全面を埋め込んだものである。
【0013】
【作用】この発明における可視光レーザダイオードは
メサ形状のストライプ状リッジ頂上全面に逆メサ形状
のストライプ状リッジ構造の形成後に結晶成長により形
成された、断面三角形状のn型GaAs層を備えた構成
としたから、コンタクト層形成時に生ずるp型AlGa
InP層中のZnの活性層界面へのパイルアップが抑え
られ、素子特性を向上できる。
【0014】この発明における可視光レーザダイオード
の成長方法は、再成長時に逆メサ形状のストライプ状リ
ッジ上部のp型GaAsキャップ層の上にもn型GaA
sが成長することにより、p型GaAs再成長時に、p
型AlGaInP層中のZnが活性層の界面へパイルア
ップすることを防ぐことができ、ダブルヘテロ構造の特
性の劣化を低減でき、また、2回目の結晶成長をSiN
X 膜を除去した状態で行うようにしたから、SiNX
の熱変成によるp型GaAsキャップ層の変成を防ぐこ
とができる。
【0015】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図1は本発明の一実施例による可視光レーザダイ
オードを示す断面構造図であり、図において、1はn型
GaAs基板、21はn型AlGaInP下クラッド
層、22はアンドープGaInP活性層、23はp型A
lGaInP光ガイド層、24はp型GaInPエッチ
ングストッパ層、25はp型AlGaInP上クラッド
層、26はp型GaAsキャップ層である。4a,4b
は再成長したn型GaAs層であり、4aは電流をブロ
ックするn型GaAsブロック層、4bはp型AlGa
InP層中のZnの活性層界面へパイルアップを防止す
るために、p型AlGaInP上クラッド層25,p型
GaAsキャップ層26からなるリッジ上に断面三角形
状に形成したn型GaAsパイルアップ防止層である。
ここで、ブロック層4aはリッジを完全には埋めておら
ず、少なくともキャップ層26の一部が突出する層厚を
有する。また、5はこのn型GaAs層4a,4bの上
に成長したp型GaAsコンタクト層である。
【0016】図2は図1の可視光レーザダイオードの製
造方法を示す断面工程図であり、図において、図1と同
一符号は同一又は相当部分であり、30はSiNx 膜で
ある。
【0017】次に、本実施例の可視光レーザダイオード
の製造方法について説明する。まず、1回目のエピタキ
シャル成長により、図2(a) に示すように、n型GaA
s基板1の(100)面上に、n型AlGaInP下ク
ラッド層21,アンドープのGaInP活性層22,p
型AlGaInP光ガイド層23,p型GaInPエッ
チングストッパ層24,p型AlGaInP上クラッド
層25,p型GaAsキャップ層26を連続成長して、
ダブルヘテロ構造2を形成する。
【0018】次に、p型GaAsキャップ層26上に図
2(b) に示すようにSiNX 膜30を蒸着し、このSi
X 膜30を図2(c) に示すようにストライプ状にパタ
ーニングした後、これをマスクとして、p型GaAsキ
ャップ層26とp型AlGaInP上クラッド層25を
p型AlGaInP層エッチングストッパ層24までエ
ッチングすることによりリッジ3を形成する。このリッ
ジ3の形成後、リッジ上部のSiNX 膜30はHF等の
エッチング液を用いて図2(d) に示すように除去する。
【0019】その後、2回目の結晶成長を行い、リッジ
3を形成したダブルヘテロ構造2上に、n型GaAs4
及びp型GaAs5を連続成長してリッジ3を埋め込
む。この再結晶成長時に、リッジ3の上には選択成長の
ためのマスクを付けていないので、リッジ3上部のp型
GaAsキャップ層26上にもn型GaAsが成長す
る。
【0020】リッジ3上ではGaAsの成長は(11
1)面方向には進まず、最終的には、図2(e) に示すよ
うに、n型GaAsは断面三角形状に成長して成長がス
トップし、断面三角形状のn型GaAsパイルアップ防
止層4bが形成される。一方、ダブルヘテロ構造2の平
面部、即ち、p型GaInPエッチングストッパ層24
上((100)面上)では、n型GaAsは平坦に積層
成長する。この平面部で、電流をブロックをできる厚さ
以上で、且つリッジ3が完全に埋まらず、少なくともキ
ャップ層26の一部が突出する層厚にn型GaAsを成
長し、n型GaAsブロック層4aを形成する。
【0021】その後、成長中に供給する不純物をn型よ
りp型に代え、p型GaAsを成長して、図2(f) に示
すように、リッジ3及び断面三角形状のn型GaAsパ
イルアップ防止層4bを埋め込むように、且つ突出した
キャップ層26の側面に接するようにp型GaAsコン
タクト層5を形成する。この後、n側電極6,p側電極
7を蒸着等により形成し、劈開による端面形成工程等を
経て図1に示す可視光レーザダイオードが完成する。
【0022】このような本実施例による可視光レーザダ
イオードの製造方法によれば、2回目の結晶成長時にリ
ッジ3の上部に選択成長のマスクをつけずにp型GaA
sキャップ層26の表面を露出させておいて、n型Ga
Asを成長させることにより、リッジ3の両サイドのp
型GaInPエッチングストッパ層24上にn型GaA
sブロック層4aを形成すると同時に、リッジ3のp型
GaAsキャップ層26上にn型GaAsパイルアップ
防止層4bを形成し、さらにこれに続いて、不純物の導
電型をp型に変えてリッジ3及びn型GaAsパイルア
ップ防止層4bを埋め込むようにp型GaAsコンタク
ト層5を形成するようにしたので、p型GaAsコンタ
クト層5の成長時には、リッジ上部のp型GaAsキャ
ップ層26上はn型GaAs層4bにより覆われている
こととなり、これにより、p型GaAsコンタクト層5
の成長時に、p型AlGaInP層中のZnが活性層の
界面へパイルアップすることを防ぐことができ、ダブル
ヘテロ構造の特性の劣化を低減できる。
【0023】また、本実施例の製造方法によれば、リッ
ジ3の形成後、2回目結晶成長前に、リッジ3部上のS
iNX 膜30を除去するようにしたので、従来のよう
に、2回目の結晶成長時にSiNX 膜30の熱変成によ
りp型GaAsキャップ層26に変成が生じるというこ
ともない。
【0024】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、2回
目の結晶成長中に、ダブルヘテロ構造部の逆メサ形状の
ストライプ状リッジの両サイド及びリッジ上部のp型G
aAsキャップ層の上に、逆メサ形状のストライプ状リ
ッジ構造の形成後に結晶成長により、断面三角形状の
型GaAsを成長した後、つづいて、不純物の導電型を
変えてリッジ及びリッジ上のn型GaAs層を埋め込む
ようにp型GaAs層コンタクト層を形成するようにし
たので、p型GaAsコンタクト層を成長する際に、p
型AlGaInP層中のZnが活性層界面にパイルアッ
プすることを防止でき、これによりダブルヘテロ構造部
の特性がp型GaAsコンタクト層の成長中に劣化する
のを防止できる効果がある。
【0025】また、逆メサ形状のストライプ状リッジ部
上のSiNX 膜を選択成長のマスクとして用いることな
くn型GaAsブロック層を形成したので、従来のよう
に2回目の結晶成長時にSiNX 膜の熱変成によるp型
GaAsキャップ層の変成が生じる恐れはなく、さらに
この2回目の結晶成長工程でn型GaAsブロック層及
びp型GaAsコンタクト層を同時に形成することがで
きるので製造工程を簡略化も図れるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例による可視光レーザダイオ
ードを示す断面構造図である。
【図2】図1の可視光レーザダイオードの製造方法を示
す断面工程図である。
【図3】従来の可視光レーザダイオードを示す断面構造
図である。
【図4】図3の可視光レーザダイオードの製造方法を示
す断面工程図である。
【符号の説明】
1 n型GaAs基板 2 n型GaAs基板上に成長したダブルヘテロ構造 21 n型AlGaInP下クラッド層 22 アンドープGaInP活性層 23 p型AlGaInP光ガイド層 24 p型GaInPエッチングストッパ層 25 p型AlGaInP上クラッド層 26 p型GaAsキャップ層 3 ダブルヘテロ構造2に形成したリッジ 4 再成長したn型GaAs層 4a n型GaAsブロック層 4b n型GaAsパイルアップ防止層 5 p型GaAsコンタクト層 30 SiNX

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1導電型GaAs基板上に順次結晶成
    長された第1導電型AlGaInPクラッド層,GaI
    nP活性層,及び第2導電型AlGaInPクラッド層
    と、 上記第2導電型クラッド層の一部をエッチング除去して
    形成した逆メサ形状のストライプ状リッジ構造と、 上記ストライプ状リッジの両サイド上に配置された、該
    リッジの上端が突出するような層厚を有する第1導電型
    GaAs電流ブロック層と、 上記ストライプ状リッジ頂上全面に、上記逆メサ形状の
    ストライプ状リッジ構造の形成後に結晶成長により形成
    された、断面三角形状の第1導電型GaAs層と、 上記電流ブロック層上,電流ブロック層から突出したリ
    ッジ側壁上及び上記断面三角形状の第1導電型GaAs
    層上に形成された第2導電型GaAsコンタクト層とを
    備えたことを特徴とする可視光レーザダイオード。
  2. 【請求項2】 n型GaAs基板上にn型AlGaIn
    P層,GaInP層,p型AlGaInP層のダブルヘ
    テロ構造を連続成長する1回目の結晶成長工程と、 この成長基板上にストライプ状にパターニングした誘電
    体膜を設け、該誘電体膜をマスクとしてp型AlGaI
    nP層の一部を除去して逆メサ形状のストライプ状のリ
    ッジを形成する工程と、 上記誘電体膜を除去した後、ウエハ全面に対して、n型
    GaAsを結晶成長させ、リッジサイドをリッジ上端が
    突出するようにn型GaAsで埋め込むとともに、リッ
    ジ頂上部全面に断面三角形状のn型GaAs層を形成す
    る工程と、 上記n型GaAs成長に連続して、供給する不純物をn
    型よりp型に変えることによりp型GaAs成長し、上
    記リッジ上端部及びリッジ上のn型GaAs層を埋め込
    むようにp型GaAsコンタクト層を形成する工程とを
    含むことを特徴とする可視光レーザダイオードの製造方
    法。
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