JPH0521907A - 半導体レーザ素子の製造方法 - Google Patents

半導体レーザ素子の製造方法

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JPH0521907A
JPH0521907A JP3201438A JP20143891A JPH0521907A JP H0521907 A JPH0521907 A JP H0521907A JP 3201438 A JP3201438 A JP 3201438A JP 20143891 A JP20143891 A JP 20143891A JP H0521907 A JPH0521907 A JP H0521907A
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JP
Japan
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layer
growth
type
semiconductor laser
current block
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Pending
Application number
JP3201438A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Imamoto
浩史 今本
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 2回成長によって製作可能とすることによ
り、製作プロセスを簡単にする。又、製作される素子の
熱特性を良好にし、安定した横モードが得られるように
する。 【構成】 第1回目の成長工程で、MOVPE法やMB
E法により、n型GaAs基板11上にn型AlGaI
nP下部クラッド層21、GaInP活性層22、p型
AlGaInPキャリア閉じ込め層23、p型GaIn
Pエッチング停止層24、n型GaAs電流ブロック層
25を順次成長させる。この後、電流ブロック層25を
選択的エッチングしてストライプ溝32を形成する。つ
いで、この半導体基板に硫化アンモニウム処理を施した
後、MBE装置内でAs分子線を照射してサーマルクリ
ーニングする。ついで、第2回目の成長工程において、
MBE法により、半導体基板の表面にp型AlGaAs
上部クラッド層41とp型GaAsキャップ層42を順
次積層する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体レーザ素子の製造
方法に関する。具体的にいうと、本発明は、AlGaI
nP系可視光半導体レーザ素子の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図2は従来のAlGaInP系可視光半
導体レーザ素子を示す断面図である。この半導体レーザ
素子51は、有機金属気相成長法(MOVPE)を用
い、しかも、3回の結晶成長工程(以下、単に成長工程
という。)を経て作製されている(例えば ELECTRONICS
LETTERS,1987 Vol.23 No.18 P.938〜939)。
【0003】すなわち、図2に即して製造順序を説明す
ると、まず、第1回目の成長工程で、GaAs基板52
の上にn−GaAsバッファ層53、n−(Al0.4
0.6)0.5In0.5P下部クラッド層54、Ga0.5In
0.5P活性層55、p−(Al0.4Ga0.60.5In0.5
P内側クラッド層56、p−Ga0.5In0.5Pエッチン
グストップ層57、p−(Al0.6Ga0.40.5In0.5
P外側クラッド層58、p−GaAsキャップ層59を
順次成長させる。この後、キャップ層59上面の中央部
にSiO2マスク(図示せず)を形成し、SiO2マスク
を通してエッチングストップ層57まで選択的化学エッ
チングによってキャップ層59及び外側クラッド層58
をメサ形にエッチングし、リッジ部60を形成する。リ
ッジ部60を形成した後、第2回目の成長工程におい
て、リッジ部60の外側にn−GaAs電流阻止層61
を成長させる。ついで、リッジ部60の上のSiO2
スクを除去した後、第3回目の成長工程において、キャ
ップ層59及び電流阻止層61の上にp−GaAsキャ
ップ層62を再び成長させる。この後、キャップ層62
の上にTi/Pt/Auによるp側電極63を形成し、
GaAs基板52の下面にn側電極64を形成する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】したがって、上記のよ
うな構造の半導体レーザ素子の製造方法にあっては、ウ
エハ上への結晶成長工程が3回必要となり、このため製
造プロセスが複雑になると共に結晶に熱履歴による微小
欠陥等が発生し易くなるという欠点があった。
【0005】さらに、これまでの可視光半導体レーザ素
子では、p側(内側及び外側)クラッド層にAlGaI
nPを用いているが、AlGaInPは比抵抗が大き
く、熱伝導率が小さいため、熱特性に不利で、最高発振
温度が小さい(Tmax≒70℃程度)という問題があっ
た。
【0006】また、従来の屈折率導波型レーザ素子は3
回成長が必要なうえ、リッジ幅のエッチング制御性が悪
いため、FFPθ//(活性層と平行な方向における遠視
野像)などの素子特性のばらつきが大きいという問題が
あった。
【0007】本発明は、叙上の従来例の欠点に鑑みてな
されたものであり、その目的とするところは、2回成長
によって製作可能で製作プロセスが簡単になり、熱特性
にも優れ、しかも、安定した横モードが得られる可視光
半導体レーザ素子の製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体レー
ザ素子の製造方法は、第1回目の成長工程において、活
性層の上方に電流ブロック層を形成し、この後、電流ブ
ロック層の導波路形成部に対応する領域をエッチング除
去し、ついで、硫化アンモニウム処理を施した後、第2
回目の成長工程において、電流ブロック層の上方に分子
線エピタキシャル成長法によりAlGaAsクラッド層
を形成することを特徴としている。
【0009】
【作用】本発明の方法によって製造される半導体レーザ
素子にあっては、電流ブロック層の除去領域(ストライ
プ溝)を通って活性層に電流が注入され、活性層の端面
からレーザ光が出射される。しかも、第1回目の成長工
程を経て導波路形成部に対応する領域で電流ブロック層
をエッチング除去した後、第2回目の成長工程によりそ
の上にクラッド層を形成しているので、2回の成長工程
により半導体レーザ素子を製作することができ、従来の
3回成長法から成長工程を1回減少させることができて
製造プロセスが簡単になる。しかも、成長工程数が減少
することにより、熱履歴等による結晶欠陥を減少させる
こともできる。
【0010】また、AlGaAsクラッド層を用いてい
るので、従来例におけるAlGaInPからなるクラッ
ド層に較べ、比抵抗が小さく、かつ熱伝導率が大きくな
り、この結果、熱抵抗が低減して最高発振温度Tmaxが
向上する。
【0011】さらに、電流ブロック層をエッチングした
後、硫化アンモニウム処理を施しているので、表面に酸
化物が存在せず、こののち分子線エピタキシャル成長法
によって2回目の結晶成長を行なわせることができる。
しかも、2回目の成長工程で分子線エピタキシャル成長
法を用いているので、FFPθ//などの安定性と再現性
に優れている。
【0012】
【実施例】図1(a)〜(c)は本発明の一実施例によ
る屈折率導波型のAlGaInP可視光半導体レーザ素
子1の製造方法を示す断面図であって、そのうち図1
(c)は製造された半導体レーザ素子1を示す断面図で
ある。
【0013】この半導体レーザ素子1の製造方法を図1
(a)〜(c)に従って説明する。まず、第1回目の成
長工程においては、成長装置内で、有機金属気相成長
(MOVPE)法あるいは分子線エピタキシャル成長
(MBE)法により、n型GaAs基板11の上にn型
(Al0.7Ga0.30.5In0.5Pからなる下部クラッド
層21、GaInP活性層22、p型(Al0.7
0.30.5In0.5Pからなるキャリア閉じ込め層2
3、p型GaInP(層厚50Å)からなるエッチング
停止層24、n型GaAsからなる電流ブロック層(光
吸収層)25を順次成長させる。この結果、図1(a)
に示すように、n型GaAs基板11の上に5層からな
る第1成長層20が積層される。
【0014】図1(a)のようにn型GaAs基板11
の上に第1成長層20を形成された半導体基板を成長装
置から取り出した後、電流ブロック層25の上にフォト
レジスト31を塗布し、露光及び現像工程を経て導波路
形成部に対応する領域のフォトレジスト31を剥離さ
せ、電流ブロック層25の導波路形成部に対応する領域
以外をフォトレジスト31で覆う。さらに、熱燐酸(エ
ッチャント)を用い、フォトレジスト31をマスクとし
て電流ブロック層25からエッチング停止層24との界
面まで選択的エッチングし、第1成長層20の表面にス
トライプ溝32を形成する(図1(b))。表面のフォ
トレジスト31は、この後に除去する。
【0015】ついで、フォトレジスト31を除去された
半導体基板を硫化アンモニウム溶液に5分間浸漬した
後、純水洗浄し、さらに窒素乾燥させる。半導体基板
は、硫化アンモニウム処理を施されることにより、表面
の酸化物が硫化物に置き換えられる。
【0016】この後、半導体基板をMBE装置(図示せ
ず)内に納入し、所定位置に装着する。MBE装置に装
着後、半導体基板にAs分子線を照射させながら、半導
体基板を約500℃で加熱し、サーマルクリーニングを
行なう。ここで、半導体基板は硫化アンモニウム処理を
施されていて表面に酸化膜が存在しないので、低温でサ
ーマルクリーニングが可能となる。
【0017】ついで、MBE装置内において、第2回目
の成長工程が実施される。すなわち、MBE法により、
半導体基板の表面(電流ブロック層25及びエッチング
停止層24)にp型Al0.8Ga0.2Asからなる上部ク
ラッド層41と、p型GaAsからなるキャップ層42
を順次積層し、第1成長層20の上に上部クラッド層4
1及びキャップ層42からなる第2成長層40が形成さ
れる。
【0018】最後に、キャップ層42の上にp側電極5
1を形成し、n型GaAs基板11の下面にn側電極5
2を形成し、図1(c)に示すような半導体レーザ素子
1が製作される
【0019】これにより、電流ブロック層25の除去さ
れたストライプ溝32の部分で上部クラッド層41とエ
ッチング停止層24との間に光学的吸収のない、電気的
にも良好な層が得られ、p側電極51から活性層22へ
効率的に電流が注入される。
【0020】また、上部クラッド層41がAlGaAs
によって形成されているので、比抵抗が小さく、熱伝導
率が良好で、熱抵抗が小さく、このため内部で発生した
熱はp側電極51へ伝達されてp側電極51から放熱さ
れる。従って、エピサイドダウン実装することにより効
果的に内部の熱を放熱し、素子の温度上昇を防止するこ
とができる。
【0021】さらに、選択的エッチングとMBE法によ
って屈折率導波型の構造を形成しているので、安定した
横モード特性を得ることができ、FFPθ//などのの素
子特性のばらつきも少なくなる。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、2回の成長工程により
半導体レーザ素子を製作することができ、成長工程数の
減少により製造プロセスが簡単になる。さらに、成長工
程数の減少のため、熱履歴等による結晶欠陥を低減させ
ることができる。
【0023】また、AlGaAsからなるクラッド層を
有しているので、比抵抗が小さく、かつ熱伝導率が大き
く、この結果、熱抵抗が低減して最高発振温度Tmaxを
向上させることができる。
【0024】さらに、電流ブロック層をエッチングした
後、硫化アンモニウム処理を施しているので、表面に酸
化物が存在せず、こののち分子線エピタキシャル成長法
によって2回目の結晶成長を行なわせることができる。
しかも、2回目の成長工程で分子線エピタキシャル法を
用いているので、安定した横モードを得ることができ、
FFPθ//などの安定性と再現性に優れた半導体レーザ
素子を製作できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)(b)(c)は本発明の一実施例による
半導体レーザ素子の製造方法を示す断面図である。
【図2】従来例によるAlGaInP系可視光半導体レ
ーザ素子の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
20 第1成長層 22 活性層 24 エッチング停止層 25 電流ブロック層 32 ストライプ溝 40 第2成長層 41 上部クラッド層 42 キャップ層

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 第1回目の成長工程において、活性層の
    上方に電流ブロック層を形成し、 この後、電流ブロック層の導波路形成部に対応する領域
    をエッチング除去し、 ついで、硫化アンモニウム処理を施した後、 第2回目の成長工程において、電流ブロック層の上方に
    分子線エピタキシャル成長法によりAlGaAsクラッ
    ド層を形成することを特徴とする半導体レーザ素子の製
    造方法。
JP3201438A 1991-07-15 1991-07-15 半導体レーザ素子の製造方法 Pending JPH0521907A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09205249A (ja) * 1996-01-26 1997-08-05 Nec Corp 半導体レーザ
US6879614B2 (en) 1996-08-27 2005-04-12 Ricoh Company, Ltd. Optical semiconductor device having an active layer containing N

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JPH09205249A (ja) * 1996-01-26 1997-08-05 Nec Corp 半導体レーザ
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