JP3453787B2 - 半導体レーザ及びその製造方法 - Google Patents
半導体レーザ及びその製造方法Info
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Description
くとも活性層がII−VI族化合物半導体材料より成る半導
体レーザ及びその製造方法に係わる。
料を用いる半導体レーザは、良好なp側のオーミックコ
ンタクトを得ることが難しく、従来コンタクト部での発
熱による電極劣化を招いたり、素子の温度上昇によって
長時間動作が困難となるなどの不都合を有する。
成を、その製造工程を示す図4A〜Cを参照して説明す
る。この場合、先ず図4Aに示すように、n型のGaA
s等より成る基板1の上に、n型のZnMgSSe等よ
り成る第1のクラッド層2、ノンドープのZnCdSe
等より成る活性層3、p型のZnMgSSe等より成る
第2のクラッド層4、p型ZnSe等より成るバッファ
層5、更に例えばp型のZnSe/ZnTe超格子構造
のコンタクト層6を順次エピタキシャル成長させる。そ
してこのコンタクト層6の上にフォトレジスト10を塗
布し、これを電流ストライプ通路を形成すべき領域の上
を覆うようにストライプ状にパターン露光、現像により
パターニングし、これをレジストマスクとして、化学的
エッチング等によりコンタクト層6をストライプ状にパ
ターニングする。このときコンタクト層6の両側のバッ
ファ層5の一部が除去されるまでそのエッチングを行
う。
上にポリイミド11を全面的に塗布した後、図4Bに示
すように、適当なフォトリソグラフィ技術によってコン
タクト層6のみを露出させる。次に図4Cに示すよう
に、ポリイミド11及びコンタクト層6の上を覆って全
面的にPd/Pt/Au多層膜等より成る電極8を真空
蒸着等により形成する。9は例えば予め基板1の裏面に
塗布等により形成されるIn等より成る電極を示す。
電流が阻止され、このポリイミド11に挟まれた領域を
ストライプ状の電流通路とし、利得導波型の半導体レー
ザが構成される。
極との密着性に優れ、また比較的低温のプロセスでの成
膜が可能であり、他部の結晶性を損ねることがないとい
う利点を有する。
では、コンタクト抵抗の大きい電極直下で最も注入電流
が集中することから、この電極付近で発生したジュール
熱によって電極部の劣化やレーザ素子全体の温度上昇が
避けられないという不都合を有する。
するためにp側の電極を下にして熱伝導率の極めて高い
ヒートシンクにマウントする方法が考えられるが、上述
したようにポリイミド11がp側電極とクラッド層との
間の比較的大きい面積に設けられるため、熱を効果的に
排出できないという問題がある。
e系等のII−VI族化合物半導体レーザにおいて放熱特性
を改善し、長時間動作を可能とする。またその製造の簡
易化をはかって生産性の向上をはかる。
なくとも第1のクラッド層と、II-VI 族化合物半導体材
料より成る活性層と、第2のクラッド層とが順次積層さ
れて成る半導体レーザにあって、第2のクラッド層の電
流ストライプ通路上に、少なくともII-VI 族化合物半導
体材料より成るコンタクト層を設け、少なくとも電流ス
トライプ通路のコンタクト層を挟んでその両側に、熱伝
導率が0.01cal/cm・s・℃以上の金属酸化物
より成る電流狭窄層と、シリコン層とをこの順に積層し
て設ける構成とする。
2 O3 、MgOまたはBeOのうち1種の材料より構成
する。
のクラッド層と、II-VI 族化合物半導体材料より成る活
性層と、第2のクラッド層とが順次積層されて成る半導
体レーザの製造方法にあって、第2のクラッド層の電流
ストライプ通路上に、少なくともII-VI 族化合物半導体
材料より成るコンタクト層を形成し、このコンタクト層
上のレジストをマスクとして、熱伝導率が0.01ca
l/cm・s・℃以上の金属酸化物より成る電流狭窄層
及びシリコン層を自己整合的に形成する。
2 O3 、MgOまたはBeOのうち1種の材料より形成
する。
って特にその電流狭窄層7の材料として、特に100℃
での熱伝導率が0.01cal/cm・s・℃以上の熱
伝導率の良好な金属酸化物を用いることによって充分な
放熱特性が得られ、素子の長時間動作が可能となること
が本発明者の鋭意考察研究の結果判明した。
狭窄層7と、この上の電極8との間にシリコン層を設け
ることによって、金属酸化物より成る電流狭窄層7と電
極8との密着性を改善し、剥れ等の発生を回避して信頼
性の高い半導体レーザを提供することができる。
Cにその一例の製造工程を示すように、電流ストライプ
通路上のレジスト10をマスクとして自己整合的に形成
することによって、コンタクト層6との位置ずれを抑え
ると共に製造工程数の低減化、生産性の向上をはかるこ
とができる。
参考例を、図2A〜Cの製造工程図を参照して詳細に説
明する。この例においては、GaAs基板上に、ZnS
e系の化合物半導体レーザを構成する場合で、先ずその
製造方法を、図2A〜Cを参照して詳細に説明する。
より成る基板で、その裏面側には例えばn側電極として
In等より成る電極9が塗布されて成り、この後の結晶
成長過程で加熱溶融されて形成されて成る。そして基板
1の上に、n型のZnMgSSe等より成る第1のクラ
ッド層2、ノンドープのZnCdSe等より成る活性層
3、p型のZnMgSSe等より成る第2のクラッド層
4、p型ZnSe等より成るバッファ層5、更に例えば
p型のZnSe/ZnTe超格子構造とされたコンタク
ト層6を順次MOCVD(有機金属による化学的気相成
長法)、MBE(分子線エピタキシー法)等によりエピ
タキシャル成長させる。
スト10を塗布し、これを電流ストライプ通路を形成す
べき領域を覆うようにストライプ状にパターン露光、現
像によりパターニングし、これをレジストマスクとし
て、化学的エッチング等によりコンタクト層6をストラ
イプ状にパターニングする。このときコンタクト層6の
両側のバッファ層5の一部が除去されるまでそのエッチ
ングを行う。
0を残したままでこの上に100℃での熱伝導率が0.
01cal/cm・s・℃以上の金属酸化物、例えば熱
伝導率が0.07cal/cm・s・℃(100℃にお
ける値、以下の本明細書において熱伝導率は100℃に
おける値を示す)のAl2 O3 より成る電流狭窄層7を
真空蒸着等により全面的に被着する。
の上のAl 2 O 3 を除去してコンタクト層6を露出させ
た後、図1に示すように、この上に全面的にPd/Pt
/Au多層膜等より成る電極8を真空蒸着等により形成
する。このようにして、上述の金属酸化物より成る電流
狭窄層7によって挟まれた領域をストライプ状の電流通
路とする利得導波型の半導体レーザが構成される。
なり、コンタクト層6のパターニングと同時に電流狭窄
層7を自己整合的に形成することができて、コンタクト
層6と電流狭窄層7との位置ずれを抑制することができ
る。
てポリイミドを用いる場合には、その製造工程を前述の
図4A〜Cにおいて説明したように2回のフォトリソグ
ラフィを必要としたものであるが、上述したように本発
明によれば、フォトリソグラフィ工程を1回とすること
ができて、製造工程数の低減化をはかることができ、ひ
いては生産性の向上をはかることができる。
うに、電流狭窄層7と電極8との間に、シリコン層12
を設けることによって、この部分の密着性を充分大とす
ることができる。このシリコン層12の形成方法は、例
えば上述の図2Bの工程において、金属酸化物より成る
電流狭窄層7の蒸着に続いて全面的にシリコン層12の
蒸着を行い、同様にレジスト除去によって自己整合的に
形成することができる。シリコンはAl2 O3 等の金属
酸化物に比し熱伝導率が高く、金属酸化物のみを用いる
場合に比し放熱特性が著しく劣化することを回避でき
る。
l2 O3 の他、熱伝導率が0.01cal/cm・s・
℃以上であれば良く、特に自己整合を可能とし、即ち真
空蒸着が可能な材料としては、熱伝導率がそれぞれ0.
09cal/cm・s・℃のMgO、0.53cal/
cm・s・℃のBeO等の材料を用いることができる。
3〜0.0005cal/cm・s・℃、これより熱伝
導率の高い絶縁材料として例えばSiO2 があるが、そ
の熱伝導率は0.005cal/cm・s・℃であり、
これを上述のII−VI族化合物半導体より成る活性層を有
する半導体レーザの電流狭窄層として用いた場合は充分
な放熱特性が得られなかった。従って本発明において
は、熱伝導率が0.01cal/cm・s・℃以上の金
属酸化物を用いるものである。
れることなく、本発明構成を逸脱しない範囲で種々の変
形変更が可能であることはいうまでもない。
e系等のII−VI族化合物半導体より成る半導体レーザに
おいてその放熱特性を改善し、長時間動作を可能とする
ことができる。
を1回とすることができることから、製造工程数の低減
化をはかり、生産性の向上をはかることができる。
コン層を設けることによって密着性を改善させ、より信
頼性の高い半導体レーザを提供することができる。
る。
る。
Claims (4)
- 【請求項1】 基板上に、少なくとも第1のクラッド層
と、II-VI 族化合物半導体材料より成る活性層と、第2
のクラッド層とが順次積層されて成る半導体レーザにあ
って、 上記第2のクラッド層の電流ストライプ通路上に、少な
くともII-VI 族化合物半導体材料より成るコンタクト層
が設けられ、 少なくとも電流ストライプ通路の上記コンタクト層を挟
んでその両側に、熱伝導率が0.01cal/cm・s
・℃以上の金属酸化物より成る電流狭窄層と、シリコン
層とがこの順に積層されて設けられてなることを特徴と
する半導体レーザ。 - 【請求項2】 上記金属酸化物が、Al2 O3 、MgO
またはBeOのうち1種の材料よりなることを特徴とす
る請求項1に記載の半導体レーザ。 - 【請求項3】 基板上に、少なくとも第1のクラッド層
と、II-VI 族化合物半導体材料より成る活性層と、第2
のクラッド層とが順次積層されて成る半導体レーザの製
造方法にあって、 上記第2のクラッド層の電流ストライプ通路上に、少な
くともII-VI 族化合物半導体材料より成るコンタクト層
を形成し、 上記コンタクト層上のレジストをマスクとして、熱伝導
率が0.01cal/cm・s・℃以上の金属酸化物よ
り成る電流狭窄層及びシリコン層を自己整合的に形成す
ることを特徴とする半導体レーザの製造方法。 - 【請求項4】 上記金属酸化物を、Al2 O3 、MgO
またはBeOのうち1種の材料より形成することを特徴
とする請求項3に記載の半導体レーザの製造方法。
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