JP3200507B2 - 半導体レーザの製造方法 - Google Patents
半導体レーザの製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体レーザの製造
方法に関するものである。
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＡｓ系半導体レー
ザは、発振波長が６８０ｎｍ付近にあることから、レー
ザビームプリンター、光ディスク等の光源として注目さ
れており、その高出力化がますます必要とされている。
しかし、半導体レーザにおいては光出力限界（ＣＯＤレ
ベル）を超えると瞬時に発振不能に至る破局的損傷を起
こす。これは共振器を構成している結晶端面では表面準
位のため再結合速度が速くなり、実質的バンドギャップ
が狭くなってレーザ光の吸収が大きくなるので、レーザ
光出力が大きくなるとこの部分の発熱が大きくなり、つ
いには結晶が破壊されるからである。
ザは、発振波長が６８０ｎｍ付近にあることから、レー
ザビームプリンター、光ディスク等の光源として注目さ
れており、その高出力化がますます必要とされている。
しかし、半導体レーザにおいては光出力限界（ＣＯＤレ
ベル）を超えると瞬時に発振不能に至る破局的損傷を起
こす。これは共振器を構成している結晶端面では表面準
位のため再結合速度が速くなり、実質的バンドギャップ
が狭くなってレーザ光の吸収が大きくなるので、レーザ
光出力が大きくなるとこの部分の発熱が大きくなり、つ
いには結晶が破壊されるからである。
【０００３】そこで、従来これを防ぐために半導体レー
ザを高出力化する方法として、活性層共振器端面のバン
ドギャップを増大させ端面での光吸収を低減させる方法
が提案されている。例えば、IEEE JOURNAL OF QUANTUM
ELECTRONICS VOL.27 1496 には図８に示すように、Ａｌ
ＧａＩｎＰ系の半導体レーザに対して次のような製造方
法が提案されている。
ザを高出力化する方法として、活性層共振器端面のバン
ドギャップを増大させ端面での光吸収を低減させる方法
が提案されている。例えば、IEEE JOURNAL OF QUANTUM
ELECTRONICS VOL.27 1496 には図８に示すように、Ａｌ
ＧａＩｎＰ系の半導体レーザに対して次のような製造方
法が提案されている。
【０００４】ｎ−ＧａＡｓ基板１上に、ｎ−ＡｌＧａＩ
ｎＰクラッド層２、ＧａＩｎＰ活性層３、ｐ−ＡｌＧａ
ＩｎＰクラッド層４、ｎ−ＧａＡｓ層８１を堆積した
後、フォトエッチング技術を用いてｎ−ＧａＡｓ層８１
の一部をストライプ状にエッチング除去する。このと
き、共振器端面近傍にｎ−ＧａＡｓ層８１を残すことが
重要である。次にｐ−ＧａＡｓコンタクト層９を再成長
する。ｐ−ＧａＡｓコンタクト層９再成長時にｎ−Ｇａ
Ａｓ層８１下部のｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４中の
ＺｎがＧａＩｎＰ活性層３に拡散する。この拡散により
ＧａＩｎＰ活性層３に存在する自然超格子が無秩序化さ
れ、共振器端面のバンドギャップが増大できる。
ｎＰクラッド層２、ＧａＩｎＰ活性層３、ｐ−ＡｌＧａ
ＩｎＰクラッド層４、ｎ−ＧａＡｓ層８１を堆積した
後、フォトエッチング技術を用いてｎ−ＧａＡｓ層８１
の一部をストライプ状にエッチング除去する。このと
き、共振器端面近傍にｎ−ＧａＡｓ層８１を残すことが
重要である。次にｐ−ＧａＡｓコンタクト層９を再成長
する。ｐ−ＧａＡｓコンタクト層９再成長時にｎ−Ｇａ
Ａｓ層８１下部のｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４中の
ＺｎがＧａＩｎＰ活性層３に拡散する。この拡散により
ＧａＩｎＰ活性層３に存在する自然超格子が無秩序化さ
れ、共振器端面のバンドギャップが増大できる。
【０００５】この製造方法によると室温ＣＷ発振におい
てＣＯＤレベルを約５倍程度増大できる。
てＣＯＤレベルを約５倍程度増大できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
製造方法では拡散の効果を有効的にするため、ｐ−Ａｌ
ＧａＩｎＰクラッド層４中のドーパントであるＺｎを過
剰にドープする必要があり、この不活性なＺｎがキャリ
アの非発光再結合を促進してしきい値電流の増大を招く
可能性があった。また、ＧａＩｎＰ活性層３において共
振器端面近傍以外の領域にもＺｎが拡散するため、端面
以外の不純物は点欠陥を招き非発光再結合の促進やレー
ザ寿命の短縮等の信頼性においても問題となった。
製造方法では拡散の効果を有効的にするため、ｐ−Ａｌ
ＧａＩｎＰクラッド層４中のドーパントであるＺｎを過
剰にドープする必要があり、この不活性なＺｎがキャリ
アの非発光再結合を促進してしきい値電流の増大を招く
可能性があった。また、ＧａＩｎＰ活性層３において共
振器端面近傍以外の領域にもＺｎが拡散するため、端面
以外の不純物は点欠陥を招き非発光再結合の促進やレー
ザ寿命の短縮等の信頼性においても問題となった。
【０００７】したがって、この発明の目的は、上記の課
題を解消し、信頼性に優れた高出力動作可能な半導体レ
ーザ製造方法を提供することである。
題を解消し、信頼性に優れた高出力動作可能な半導体レ
ーザ製造方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１の半導体レーザ
の製造方法は、ドーパントを有するクラッド層と活性層
とを基板の上に堆積した半導体レーザ用ウエハに、水素
原子が非透過の誘電体膜を共振器長間隔毎に堆積する第
一の工程と、水素原子を含む雰囲気で前記ウエハを熱処
理する第二の工程とを有する半導体レーザの製造方法で
あって、前記第二の工程は、前記誘電体膜下方の活性層
中に前記ドーパントを拡散させる工程であることを特徴
とする。
の製造方法は、ドーパントを有するクラッド層と活性層
とを基板の上に堆積した半導体レーザ用ウエハに、水素
原子が非透過の誘電体膜を共振器長間隔毎に堆積する第
一の工程と、水素原子を含む雰囲気で前記ウエハを熱処
理する第二の工程とを有する半導体レーザの製造方法で
あって、前記第二の工程は、前記誘電体膜下方の活性層
中に前記ドーパントを拡散させる工程であることを特徴
とする。
【０００９】請求項２の半導体レーザの製造方法は、請
求項１において、半導体レーザ用ウエハがキャップ層を
有し、熱処理雰囲気が前記キャップ層の構成元素を含む
ことを特徴とするものである。
求項１において、半導体レーザ用ウエハがキャップ層を
有し、熱処理雰囲気が前記キャップ層の構成元素を含む
ことを特徴とするものである。
【００１０】
【作用】この発明の構成によれば、活性層およびクラッ
ド層を有するウエハに水素原子が非透過の誘電体膜を共
振器長間隔毎に堆積した後、ウエハを水素原子を含む雰
囲気において熱処理すると、結晶成長温度以上の高温に
おいても水素原子が透過する部分では不純物拡散を誘起
する欠陥や不純物周辺のダングリングボンドを結晶中に
侵入した水素原子が終端し、拡散を抑制する。また、誘
電体膜を堆積した水素原子の侵入しない領域である共振
器端面近傍では高温熱処理のため、不純物が活性層に拡
散し活性層に存在する自然超格子を無秩序化する。した
がって、クラッド層、活性層には不活性な不純物が存在
せず、かつ共振器端面近傍だけがレーザ光吸収の無いバ
ンドギャップの大きい領域が実現できるので信頼性に優
れた高出力半導体レーザを製造できる。
ド層を有するウエハに水素原子が非透過の誘電体膜を共
振器長間隔毎に堆積した後、ウエハを水素原子を含む雰
囲気において熱処理すると、結晶成長温度以上の高温に
おいても水素原子が透過する部分では不純物拡散を誘起
する欠陥や不純物周辺のダングリングボンドを結晶中に
侵入した水素原子が終端し、拡散を抑制する。また、誘
電体膜を堆積した水素原子の侵入しない領域である共振
器端面近傍では高温熱処理のため、不純物が活性層に拡
散し活性層に存在する自然超格子を無秩序化する。した
がって、クラッド層、活性層には不活性な不純物が存在
せず、かつ共振器端面近傍だけがレーザ光吸収の無いバ
ンドギャップの大きい領域が実現できるので信頼性に優
れた高出力半導体レーザを製造できる。
【００１１】請求項２では、熱処理雰囲気が前記キャッ
プ層の構成元素を含むので、水素原子の侵入の促進およ
びキャップ層の構成元素の抜けによる欠陥生成の抑制が
同時にできるので効果的である。
プ層の構成元素を含むので、水素原子の侵入の促進およ
びキャップ層の構成元素の抜けによる欠陥生成の抑制が
同時にできるので効果的である。
【００１２】
【実施例】この発明の一実施例を図１ないし図７に基づ
いて説明する。図２の素子断面図に示すように減圧有機
金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ）を用いて、まず第一の結
晶成長により（１００）ｎ−ＧａＡｓ基板１上にｎ−
（Ａｌ0. 6 Ｇａ0.4 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐクラッド層２、ア
ンドープＧａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ活性層３、ｐ−（Ａｌ0.6
Ｇａ0.4 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐクラッド層４、ｐ−Ｇａ0.5
Ｉｎ0.5 Ｐ中間層５、ｐ−ＧａＡｓキャップ層６を順次
堆積しウエハを形成する。成長温度は７２０℃、圧力は
７６Ｔｏｒｒである。この結晶成長条件では、アンドー
プＧａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ活性層３中にIII 族副格子上に同
種原子が秩序配列する自然超格子が存在する。自然超格
子の存在でバンドギャップが縮小される。自然超格子を
無秩序化するとその度合いに応じ最大約５０ｍｅＶバン
ドギャップを増大できる。
いて説明する。図２の素子断面図に示すように減圧有機
金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ）を用いて、まず第一の結
晶成長により（１００）ｎ−ＧａＡｓ基板１上にｎ−
（Ａｌ0. 6 Ｇａ0.4 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐクラッド層２、ア
ンドープＧａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ活性層３、ｐ−（Ａｌ0.6
Ｇａ0.4 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐクラッド層４、ｐ−Ｇａ0.5
Ｉｎ0.5 Ｐ中間層５、ｐ−ＧａＡｓキャップ層６を順次
堆積しウエハを形成する。成長温度は７２０℃、圧力は
７６Ｔｏｒｒである。この結晶成長条件では、アンドー
プＧａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ活性層３中にIII 族副格子上に同
種原子が秩序配列する自然超格子が存在する。自然超格
子の存在でバンドギャップが縮小される。自然超格子を
無秩序化するとその度合いに応じ最大約５０ｍｅＶバン
ドギャップを増大できる。
【００１３】ここで原料ガスとしてＴＭＧ（トリメチル
ガリウム）、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、ＴＭ
Ｉ（トリメチルインジウム）、ＡｓＨ3 （アルシン）、
ＰＨ 3 （ホスフィン）、Ｓｉ2 Ｈ6 （ジシラン）、ＤＭ
Ｚ（ジメチル亜鉛）を用いた。つぎに、図３に示すよう
に、前記ウエハをレーザ共振器長間隔（３５０μｍ）毎
にＳｉＯ2 誘電体膜７を幅２０μｍ、厚み0.6 μｍとし
て堆積する。このとき、へき開時の目印のためウエハの
端にポイントスクライブ等でマーキングを付ける。そし
て、この誘電体膜７を堆積したウエハを、７５０℃、７
６ＴｏｒｒのＡｓＨ3 ＋Ｈ2 混合雰囲気で３０分熱処理
する。
ガリウム）、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、ＴＭ
Ｉ（トリメチルインジウム）、ＡｓＨ3 （アルシン）、
ＰＨ 3 （ホスフィン）、Ｓｉ2 Ｈ6 （ジシラン）、ＤＭ
Ｚ（ジメチル亜鉛）を用いた。つぎに、図３に示すよう
に、前記ウエハをレーザ共振器長間隔（３５０μｍ）毎
にＳｉＯ2 誘電体膜７を幅２０μｍ、厚み0.6 μｍとし
て堆積する。このとき、へき開時の目印のためウエハの
端にポイントスクライブ等でマーキングを付ける。そし
て、この誘電体膜７を堆積したウエハを、７５０℃、７
６ＴｏｒｒのＡｓＨ3 ＋Ｈ2 混合雰囲気で３０分熱処理
する。
【００１４】このとき、図１（ｂ）（図３のＺ−Ｚ断面
図）に示すように、ｐ−ＧａＡｓキャップ層６のＳｉＯ
2 誘電体膜７を堆積していない部分からは、気相中に存
在するＡｓＨ3 の熱分解で生じた水素原子Ｈが侵入す
る。ｐ−（Ａｌ0.6 Ｇａ0.4 ） 0.5 Ｉｎ0.5 Ｐクラッド
層４中に結晶内に侵入した水素原子Ｈは不純物拡散を誘
起する欠陥や不純物周辺のダングリングボンドを終端
し、拡散を抑制する。したがって、アンドープＧａ0.5
Ｉｎ0.5 Ｐ活性層３のＢ領域には、ｐ−（Ａｌ0.6Ｇａ
0.4 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐクラッド層４中のドーパントであ
るＺｎが拡散せず自然超格子の無秩序化が生じない。他
方、ＳｉＯ2 誘電体膜７を堆積している領域からは水素
原子Ｈの侵入が無いので結晶成長温度より高い熱処理温
度では、活性なＺｎも空格子等と対を成してアンドープ
Ｇａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ活性層３のＡ領域に拡散し、自然超
格子の無秩序化を起こす。すなわち、図１（ａ）に示す
ようにアンドープＧａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ活性層３のレーザ
共振器端面のみがバンドギャップの大きい無秩序化した
領域を持った素子構造が実現できる。
図）に示すように、ｐ−ＧａＡｓキャップ層６のＳｉＯ
2 誘電体膜７を堆積していない部分からは、気相中に存
在するＡｓＨ3 の熱分解で生じた水素原子Ｈが侵入す
る。ｐ−（Ａｌ0.6 Ｇａ0.4 ） 0.5 Ｉｎ0.5 Ｐクラッド
層４中に結晶内に侵入した水素原子Ｈは不純物拡散を誘
起する欠陥や不純物周辺のダングリングボンドを終端
し、拡散を抑制する。したがって、アンドープＧａ0.5
Ｉｎ0.5 Ｐ活性層３のＢ領域には、ｐ−（Ａｌ0.6Ｇａ
0.4 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐクラッド層４中のドーパントであ
るＺｎが拡散せず自然超格子の無秩序化が生じない。他
方、ＳｉＯ2 誘電体膜７を堆積している領域からは水素
原子Ｈの侵入が無いので結晶成長温度より高い熱処理温
度では、活性なＺｎも空格子等と対を成してアンドープ
Ｇａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ活性層３のＡ領域に拡散し、自然超
格子の無秩序化を起こす。すなわち、図１（ａ）に示す
ようにアンドープＧａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ活性層３のレーザ
共振器端面のみがバンドギャップの大きい無秩序化した
領域を持った素子構造が実現できる。
【００１５】ここで水素原子とＺｎ拡散について説明す
る。図５はｐ−（Ａｌ0.6 Ｇａ0.4 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐク
ラッド層４のＺｎ濃度（実線）とキャリア濃度（破線）
のデプスプロファイルを示す。（ａ）はＳｉＯ2 誘電体
膜７が無い場合、（ｂ）は有る場合を示す。図５（ａ）
のＳｉＯ2 誘電体膜７が無い場合では熱処理の前後でＺ
ｎ濃度（実線）、キャリア濃度（破線）は変化せず、拡
散が起こっていない。キャリア濃度がＺｎ濃度の約半分
になっているのは、ＡｓＨ3 の熱分解で生じた水素原子
がＺｎの周辺のダングリングボンドを終端して不活性化
させるためである。他方、図５（ｂ）のＳｉＯ2 誘電体
膜７が有る場合では、熱処理を行うとＺｎ濃度が減少し
拡散が起こっていることがわかる。熱処理の前後でＺｎ
濃度とキャリア濃度が等しいのは、それぞれの状態でＺ
ｎがほぼ１００％活性化していることを示す。Ｚｎがほ
ぼ１００％活性化していることによりキャリアの非発光
再結合が回避でき発振しきい値電流の上昇が回避できる
ことがわかる。
る。図５はｐ−（Ａｌ0.6 Ｇａ0.4 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐク
ラッド層４のＺｎ濃度（実線）とキャリア濃度（破線）
のデプスプロファイルを示す。（ａ）はＳｉＯ2 誘電体
膜７が無い場合、（ｂ）は有る場合を示す。図５（ａ）
のＳｉＯ2 誘電体膜７が無い場合では熱処理の前後でＺ
ｎ濃度（実線）、キャリア濃度（破線）は変化せず、拡
散が起こっていない。キャリア濃度がＺｎ濃度の約半分
になっているのは、ＡｓＨ3 の熱分解で生じた水素原子
がＺｎの周辺のダングリングボンドを終端して不活性化
させるためである。他方、図５（ｂ）のＳｉＯ2 誘電体
膜７が有る場合では、熱処理を行うとＺｎ濃度が減少し
拡散が起こっていることがわかる。熱処理の前後でＺｎ
濃度とキャリア濃度が等しいのは、それぞれの状態でＺ
ｎがほぼ１００％活性化していることを示す。Ｚｎがほ
ぼ１００％活性化していることによりキャリアの非発光
再結合が回避でき発振しきい値電流の上昇が回避できる
ことがわかる。
【００１６】このとき、アンドープＧａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ
活性層３のフォトルミネッセンスから調べたバンドギャ
ップ変化の熱処理時間依存性を調べると図６のようにな
る。ＳｉＯ2 誘電体膜７を付けた試料Ｅでは自然超格子
の無秩序化により高エネルギーシフトするのに対し、付
けない試料Ｆではほとんど変化しない。したがって、図
１の共振器端面領域Ａではバンドギャップの大きい光吸
収の無い領域となる。
活性層３のフォトルミネッセンスから調べたバンドギャ
ップ変化の熱処理時間依存性を調べると図６のようにな
る。ＳｉＯ2 誘電体膜７を付けた試料Ｅでは自然超格子
の無秩序化により高エネルギーシフトするのに対し、付
けない試料Ｆではほとんど変化しない。したがって、図
１の共振器端面領域Ａではバンドギャップの大きい光吸
収の無い領域となる。
【００１７】つぎに、図４に示すように前記ウエハをフ
ッ酸でエッチングしＳｉＯ2 誘電体膜７を除去した後、
ＳｉＯ2 マスクを用いてｐ−（Ａｌ0.6 Ｇａ0.4 ）0.5
Ｉｎ 0.5 Ｐクラッド層４をエッチングして台形状の〈１
−１０〉方向のメサストライプを形成する。つぎに、第
二の結晶成長工程で前記メサストライプの両側面にｎ−
ＧａＡｓ電流狭窄層８を選択埋め込み成長した後、Ｓｉ
Ｏ2 マスクを除去する。つぎに第三の結晶成長工程でｐ
−ＧａＡｓコンタクト層９を堆積した後、陽電極１０及
び陰電極１１を形成する。最後に、前記結晶成長工程で
作成したウエハから共振器長３５０μｍのレーザバーを
へき開により作成し、レーザチップにする。このように
して得られたレーザチップのＩ−Ｌ特性を調べたとこ
ろ、図７に示すように、従来より低しきい値電流でＣＯ
Ｄレベルの高い半導体レーザが得られた。なお、破線は
Ｚｎ拡散が無い場合を示す。
ッ酸でエッチングしＳｉＯ2 誘電体膜７を除去した後、
ＳｉＯ2 マスクを用いてｐ−（Ａｌ0.6 Ｇａ0.4 ）0.5
Ｉｎ 0.5 Ｐクラッド層４をエッチングして台形状の〈１
−１０〉方向のメサストライプを形成する。つぎに、第
二の結晶成長工程で前記メサストライプの両側面にｎ−
ＧａＡｓ電流狭窄層８を選択埋め込み成長した後、Ｓｉ
Ｏ2 マスクを除去する。つぎに第三の結晶成長工程でｐ
−ＧａＡｓコンタクト層９を堆積した後、陽電極１０及
び陰電極１１を形成する。最後に、前記結晶成長工程で
作成したウエハから共振器長３５０μｍのレーザバーを
へき開により作成し、レーザチップにする。このように
して得られたレーザチップのＩ−Ｌ特性を調べたとこ
ろ、図７に示すように、従来より低しきい値電流でＣＯ
Ｄレベルの高い半導体レーザが得られた。なお、破線は
Ｚｎ拡散が無い場合を示す。
【００１８】この実施例によれば、Ｚｎの拡散領域はア
ンドープＧａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ活性層３の共振器端面近傍
のみであるので従来のように活性層に無用な非発光再結
合をもたらす格子間原子等の点欠陥を生じることがな
い。また、レーザ用ウエハにｐ−ＧａＡｓキャップ層６
を堆積した後、キャップ層６の構成元素であるＡｓと水
素を含む雰囲気であるＡｓＨ3 ＋Ｈ2 混合雰囲気で熱処
理したので、水素原子の侵入の促進およびＡｓ抜けによ
る欠陥生成の抑制が同時にできるので効果的である。
ンドープＧａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ活性層３の共振器端面近傍
のみであるので従来のように活性層に無用な非発光再結
合をもたらす格子間原子等の点欠陥を生じることがな
い。また、レーザ用ウエハにｐ−ＧａＡｓキャップ層６
を堆積した後、キャップ層６の構成元素であるＡｓと水
素を含む雰囲気であるＡｓＨ3 ＋Ｈ2 混合雰囲気で熱処
理したので、水素原子の侵入の促進およびＡｓ抜けによ
る欠陥生成の抑制が同時にできるので効果的である。
【００１９】なお、この実施例では熱処理雰囲気とし
て、上記のようにキャップ層の構成元素を含むＡｓＨ3
＋Ｈ2 混合雰囲気を用いたが、水素原子のダングリング
ボンド終端（水素パッシヴェーション）が不純物拡散を
抑制する効果を利用できる雰囲気であれば同様の効果が
あることは明白である。例えば水素プラズマ、ＰＨ3 、
Ｈ2 や他の水素化物ガス等の原子状水素を含む雰囲気が
挙げられる。
て、上記のようにキャップ層の構成元素を含むＡｓＨ3
＋Ｈ2 混合雰囲気を用いたが、水素原子のダングリング
ボンド終端（水素パッシヴェーション）が不純物拡散を
抑制する効果を利用できる雰囲気であれば同様の効果が
あることは明白である。例えば水素プラズマ、ＰＨ3 、
Ｈ2 や他の水素化物ガス等の原子状水素を含む雰囲気が
挙げられる。
【００２０】また、水素原子が非透過の膜としてＳｉＯ
2 誘電体膜７を用いたが、これが他の熱処理中に水素原
子が透過しない膜や水素原子が透過しないアンドープま
たはＮ型の半導体膜でも同様の効果が得られるのは明白
である。さらに、活性層としてＧａＩｎＰ混晶で説明し
たが、自然超格子を形成するＡｌＧａＩｎＰやII-VI 化
合物半導体混晶でも同様の効果が得られる。
2 誘電体膜７を用いたが、これが他の熱処理中に水素原
子が透過しない膜や水素原子が透過しないアンドープま
たはＮ型の半導体膜でも同様の効果が得られるのは明白
である。さらに、活性層としてＧａＩｎＰ混晶で説明し
たが、自然超格子を形成するＡｌＧａＩｎＰやII-VI 化
合物半導体混晶でも同様の効果が得られる。
【００２１】
【発明の効果】この発明の半導体レーザの製造方法によ
れば、活性層およびクラッド層を有するウエハに水素原
子が非透過の誘電体膜を共振器長間隔毎に堆積した後、
ウエハを水素原子を含む雰囲気において熱処理すると、
結晶成長温度以上の高温においても水素原子が透過する
部分では不純物拡散を誘起する欠陥や不純物周辺のダン
グリングボンドを結晶中に侵入した水素原子が終端し、
拡散を抑制する。また、誘電体膜を堆積した水素原子の
侵入しない領域である共振器端面近傍では高温熱処理の
ため、不純物が活性層に拡散し活性層に存在する自然超
格子を無秩序化する。したがって、クラッド層、活性層
には不活性な不純物が存在せず無用な非発光再結合をも
たらす点欠陥を生じさせることがない。また、共振器端
面近傍だけがレーザ光吸収の無いバンドギャップの大き
い領域が実現できるので、その結果低しきい値電流で信
頼性に優れた高出力半導体レーザを製造できる。
れば、活性層およびクラッド層を有するウエハに水素原
子が非透過の誘電体膜を共振器長間隔毎に堆積した後、
ウエハを水素原子を含む雰囲気において熱処理すると、
結晶成長温度以上の高温においても水素原子が透過する
部分では不純物拡散を誘起する欠陥や不純物周辺のダン
グリングボンドを結晶中に侵入した水素原子が終端し、
拡散を抑制する。また、誘電体膜を堆積した水素原子の
侵入しない領域である共振器端面近傍では高温熱処理の
ため、不純物が活性層に拡散し活性層に存在する自然超
格子を無秩序化する。したがって、クラッド層、活性層
には不活性な不純物が存在せず無用な非発光再結合をも
たらす点欠陥を生じさせることがない。また、共振器端
面近傍だけがレーザ光吸収の無いバンドギャップの大き
い領域が実現できるので、その結果低しきい値電流で信
頼性に優れた高出力半導体レーザを製造できる。
【００２２】請求項２では、熱処理雰囲気が前記キャッ
プ層の構成元素を含むので、水素原子の侵入の促進およ
びキャップ層の構成元素の抜けによる欠陥生成の抑制が
同時にできるので効果的である。
プ層の構成元素を含むので、水素原子の侵入の促進およ
びキャップ層の構成元素の抜けによる欠陥生成の抑制が
同時にできるので効果的である。
【図１】（ａ）はこの発明の一実施例の断面図である。
（ｂ）はその作用説明図である。
（ｂ）はその作用説明図である。
【図２】キャップ層を堆積した半導体レーザの断面図で
ある。
ある。
【図３】誘電体膜を堆積した半導体レーザの斜視図であ
る。
る。
【図４】半導体レーザの素子構造を示す断面図である。
【図５】（ａ）は誘電体膜が無い場合のｐ−ＡｌＧａＩ
ｎＰクラッド層におけるＺｎ濃度（実線）とキャリア濃
度（破線）のデプスプロファイルを示すグラフである。
（ｂ）は誘電体膜が有る場合のｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラ
ッド層におけるＺｎ濃度（実線）とキャリア濃度（破
線）のデプスプロファイルを示すグラフである。
ｎＰクラッド層におけるＺｎ濃度（実線）とキャリア濃
度（破線）のデプスプロファイルを示すグラフである。
（ｂ）は誘電体膜が有る場合のｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラ
ッド層におけるＺｎ濃度（実線）とキャリア濃度（破
線）のデプスプロファイルを示すグラフである。
【図６】アンドープＧａＩｎＰ活性層における熱処理に
よるバンドギャップ変化の熱処理時間依存性を示すグラ
フである。
よるバンドギャップ変化の熱処理時間依存性を示すグラ
フである。
【図７】この実施例の半導体レーザのＩ−Ｌ特性を示す
グラフである。
グラフである。
【図８】従来例の工程図である。
１ ｎ−ＧａＡｓ基板 ３ ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 ４ ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 ６ ｐ−ＧａＡｓキャップ層 ７ ＳｉＯ2 誘電体膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−90714（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−33380（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50
Claims (2)
- 【請求項１】 ドーパントを有するクラッド層と活性層
とを基板の上に堆積した半導体レーザ用ウエハに、水素
原子が非透過の誘電体膜を共振器長間隔毎に堆積する第
一の工程と、水素原子を含む雰囲気で前記ウエハを熱処
理する第二の工程とを有する半導体レーザの製造方法で
あって、前記第二の工程は、前記誘電体膜下方の活性層
中に前記ドーパントを拡散させる工程であることを特徴
とする半導体レーザの製造方法。 - 【請求項２】 半導体レーザ用ウエハがキャップ層を有
し、熱処理雰囲気が前記キャップ層の構成元素を含むこ
とを特徴とする請求項１記載の半導体レーザの製造方
法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20768993A JP3200507B2 (ja) | 1993-08-23 | 1993-08-23 | 半導体レーザの製造方法 |
| US08/280,936 US5546418A (en) | 1993-07-28 | 1994-07-27 | Semiconductor laser having a flat groove for selected crystal planes |
| US08/396,520 US5561080A (en) | 1993-07-28 | 1995-03-01 | Semiconductor laser and method for fabricating the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20768993A JP3200507B2 (ja) | 1993-08-23 | 1993-08-23 | 半導体レーザの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0766486A JPH0766486A (ja) | 1995-03-10 |
| JP3200507B2 true JP3200507B2 (ja) | 2001-08-20 |
Family
ID=16543951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20768993A Expired - Fee Related JP3200507B2 (ja) | 1993-07-28 | 1993-08-23 | 半導体レーザの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3200507B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050105577A1 (en) * | 2003-11-13 | 2005-05-19 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor laser device and manufacturing method for the same |
-
1993
- 1993-08-23 JP JP20768993A patent/JP3200507B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0766486A (ja) | 1995-03-10 |
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