JPS5882585A - 半導体レ−ザの製造方法 - Google Patents

半導体レ−ザの製造方法

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JPS5882585A
JPS5882585A JP18050981A JP18050981A JPS5882585A JP S5882585 A JPS5882585 A JP S5882585A JP 18050981 A JP18050981 A JP 18050981A JP 18050981 A JP18050981 A JP 18050981A JP S5882585 A JPS5882585 A JP S5882585A
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JP
Japan
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substrate
mesa
region
meltback
convexed
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JP18050981A
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English (en)
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Ikuo Mito
郁夫 水戸
Kenichi Kobayashi
健一 小林
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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    • H01S5/20Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • H01S5/227Buried mesa structure ; Striped active layer
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は見振横モードを制御した半導体レーザの製造方
法に関する。
半導体レーザの性能を向上する上で発振横モードを制御
することは注入電流−光出力のT[線性會良くシ、又光
ファイバとの結合効率を高めるなどの意味において重要
であることが知らnている。
発振横モードを制御するためには、一般に活性層の発振
領域での有効屈折率が周囲に比較し大きくなる様な屈折
率ステップt−導入することにより。
光導波領域を形成することが必要である。屈折率ステッ
プを導入する方法としてはT J B (’l’ran
s −yerse Junction 5tripe 
)レーザの様に、拡散により、活性層に、キャリア濃度
のステップを形成する方法もあるが、#1とんどは、活
性層そのものの形状を変形させる。もしくは活性層近傍
の半導体層の形状を変形させる方法が用いらnており。
Cb P (Channeld 5ubstrate 
Planer 5tripe )レーザ、 P CW 
()’1ano Convex Waveguide 
) v−ザ。
B H(Buried )ieterostructu
re ) v−ザ等が作製されている。こnらの構造の
レーザを作製する場合には、半導体基板に、凹凸形状を
形成し、その上に、複数の半導体層をエピタキシャル成
長している。この時基板が高温中に長時間さらさnるこ
とによる熱ダメージ層を除去しないと、七〇がそのまま
成長結晶中に残留さnる恐れがあハ素子の信頼性の面に
於て不安が残る。従ってエピタキシャル成長直前に基板
表面の熱ダメージ層や基板表面上に付着する汚1rLt
−取り除くため、メルトバックすることは重装である。
しかしながら凹凸形状は半纏体レーザの横モードを制御
するためにμm単位の鞘度での形状が必要であシ、エピ
タキシャル成長直前にメルトバックすることは基板形状
會大きく変形させるためほとんど不可能であったー。
本発明は、凹凸形状を有する半導体基板をメルトバック
し、初期形状とは異なった所望の凹凸形状を有する半導
体基板管形成した上でエピタキシャル成長し半導体レー
fを作製する方法を提供するものである。
本発明によれば表面に少なくとも1個の凸領域が形成さ
れた半導体基板を、メルトパ、りにより凸領域に対応す
る部分を凹部としその両側を凸部とする凹凸領域を有す
るメルトバック基板を形成する工程と、メルトバック基
板の凹凸領域の少なくとも一部に活性層の一部で6る光
導波路領域を形成する工程とを含むことt特徴とする半
導体レーザの製造方法が得られる。
次に図面を用いて本発明の詳細な説明する。実施例に入
る前に本発明の基礎となるメルトバック方法を説明する
液相エピタキシャル成長で扛、半導体基板上に多層膜を
成長させる場合に、半導体基板を高温雰囲気中に保持し
ておくことにより生じる熱ダメージj−1あるいは半導
体基板表面の汚れ等を払拭するために、未飽和溶液を用
いて半導体基板表面を数μmから数lOμmの深さでメ
ルトバックすることが多い。半導体基板表面が平坦な場
合は、全体ははげ等厚にメルトバックされるが基板表内
に凹凸が形成されている場合は、メルトバックの様子が
異なってくる。第1図(a)は(001)InP基板の
上に〈11O〉方向と平向な上部幅3μm+深さ4μm
のメサストライプ10’e形成したメサ基板1の断面を
示している。このメサ基板1を630°CでPが未飽和
に溶は込んだIn溶液でメルトバ。
りする。1.溶液の飽和点を625°Cに設定し。
未飽和度t−5°Cと比較的小さくするとメサ基板は比
較的ゆっくりした速度でメルトバックさnる。
第1図(b)は、4分伺メルトバックしたメルトバック
メサ基板2の断面を示している。、もとのメサストライ
プlOの位置に対応して、底面部0幅3μmの溝11が
形成さn1両脇に上部幅5μffl+高さ5μmのメサ
ストライプ12*13が形成さnている。纒11の底面
部と平坦部とB#Xぼ同じ高さにある。また平坦部とメ
サ側面とのなす角度θ社約5411であり、メサ側面に
はh (111)面が形成さnている。第1図(Jl)
に示すメサ基板1をメルトバックして第10(b)に示
すメルトバックメサ基板2が形成さnる理由は次の様に
考えることができる。即ち、溶液が湾曲して接触し、接
触する面積割合の高いメサストライプlOの部分が最も
速くメルトバ、りされる。メルトバックさnたlnP 
14溶液中に溶は込みメサストライプ100周辺でのI
n溶液中のPの未飽和度を低くする。
従って、 lfi溶液中にPのIII&分布が形成さn
ることになり適切なメルトバック時間を選ぶことにより
第1図(b)に示す形状が得らnることになり。
tfcメサ側面が(tlx)litであることは、化学
エツチングの場合と同様に、閃亜鉛鉱製構造結晶で原子
間結合の強い面が露出したものと思わnる。
第2図(a)ti、第1図((転)と−じ< (001
)InP基板の上に(110>方向と平行に上部幅3μ
m。
深さ4μmの2本のメサストライプ14.15が中間に
底部幅3#mの溝16t−挾んで形成されたメサ基板3
の断面図である。第1図の場合と同じ条件でメルトバッ
クすると、第2図(b)に示す様に第1図(a)のメサ
基板形状に対応し、中央に上部幅3μmのメサストライ
プ17とその両側に上部幅5μmのメサストライプ18
*19が、底部幅3μmの溝20.21t−介して形成
さnたメルトバックメサ基板4が得らnる。
以上の様にメサ基板をメルトバックすることによハ初期
形状とは異なったメルトバックメサ基板を得ることがで
き、メルトバックメサ基板のメサ幅等の寸法は初期のメ
サ基板の寸法で制御することができる。
次に、第1図、第2図を用いて示したメルトバック方法
を用いて、半導体レーザを作製する本発明の実施例を示
す;第3図は1本発明の第10冥施例による半導体レー
ザの断面図でおる。第1図(b)に示したメルトバック
メサ基板2の上に、n形lnp バッファ層30(平坦
部での厚さ0.5μm)−ノンドープIHG3Ag、P
活性層31(%光波長1.3μ叱 平坦部での厚さ0.
1μm)sp形lnpクラッド層32(平坦部での厚さ
3μm)およびn彰InGaA、Pキャラプ層33(発
光波長にして、1.2μm相当組成、厚さ1μm>ty
a次液相エピタキシャル成長している。n形1npバ、
ファ層30豐ノンドープ1flGlA、P活性層31は
メサストライプ12113により平坦部の領域と溝11
上の、n形inP’バッファ層分離領域301g活性層
光導波路領域31aとに分離して成長される。p@金属
電極40を正、n側金属電極41を負とするバイアス電
圧を印加すると、11流aZnの選択拡散領域50(幅
5μm)を通じ活性層光導波路領域3111に注入さn
て発光再結合する。シー9%振の閾値電流は60111
Aで、横モードの安定性が良く光出力は20mW程度ま
で注入電流に対し直線的に増大した。
次に第4図を用いて第3図の半導体レーザの製造方法を
示す。M 4 回(It’s (001) n形InP
基板100上に輻3μmの7オトレジスト膜のストライ
760t−形成した状態を示しており、この基板を凝度
0.4%のBr−メタノール溶液で旅さ4μmまでエツ
チングした状態が第4図(b)であ)、フォトレジスト
膜を剥離して第4図(C)に示すメサ基板lが得ら牡る
。次に結晶成長を行う。成長開始温度は630°Cで、
最初未飽和度5℃の溶液で4分間メルトバックし第4図
(d)K示すメルトバックメサ基板2を形成し、その後
連続して、多層膜を成長する。n形1nl’バッファ層
30 * 1nG2A3P活性層31は、lnPの多結
晶が過剰に仕込まnて浴は切らず溶液中に浮んでいる所
謂2相浴液から成長する。過飽相反が低いため平坦部と
メサストライプ11(!:13とに秋筐2′した領域が
分離して成長し、活性膚光纒波路31aが形成される。
次のp形lnPり2ツド1#ll32.及びn形lnP
キャップ層33は過飽オロ度10°Cの准溶全用い、全
体を覆い尽して成長する。この成長形状t−M4図(e
)に示す。以後のZnの選択拡散領域50の形成、Au
−Zn k用いたplJl金属電極40. Au−(j
e−Ni k用いたn側金属電極41の形成はその他の
1nUa−AsP半導体レーザと同様であり、最後に伸
開して第4図(f)に示す半導体レーザチップを得る。
以上の製造プロセス、%に結晶成長プロセスで、成長開
始直前に、高温に保持していたメサ基板1をメルトバッ
クし、新しい1nPO面全露出し、又メサ側面は<11
1>面と定まった面が露出するため次のn形1nl’バ
ッファ層30からの多層膜の成長の際の濡nが良く、成
長の再現性は良好であった。
wJ5図は本発明による第2の実施例の半導体レーザの
断面図である。第2図(b)で示したメルトバックメサ
基板4の上にノンドープ1nGaAs)’活性層31(
M光波長1.3nm−平坦部の厚さ0.3μm)sp形
1nPクラッド層32(平坦部での厚さ3μm)sn形
1nGaA、I’キャップ層33(平坦部での厚さ1μ
m)を連続成長する。p形lnPクラッド層32とn形
IHG1ABPキャップ層33の成長は第3図に示す第
1の実施例の場合と同じ条件でめるが。
ノンドープ1nGaAsP活性層34の成長に関しては
、過飽和度5°co溶液から成長することにょシメサス
トライプ17*18*19の上にも0.2μmの厚さで
積層させている。第5図に示した半導体レーザO先導波
路領域となるの鉱上部Znの選択拡散領域を設けた。中
央のメサストライプ17の上のノンドープ1nGaAs
P活性層の領域31bである。兄振電流閾値は60mA
であり、第1の実施例と同様な特性を示した。
以上の2つの実施例を用いて示した様に5本発明の特徴
であるメルトバック法を用いて形成したメサストライプ
に挾まrした#(り部分、もしくはメサストライプの上
部に活性層光導波路領域を形成した半導体レーザを作製
することができる。上記実施例でdlnl’lnl用い
ているが、 G、AlAS等の他の直接遍移型の閂−■
族化合物半導体材料を用いることも可能でおる。
最後に不発明の特徴全列記すると、基板をメルトバック
し、基板状面の熱ダメージ層を払拭した後成長するため
の城長の再現性が良好なこと、累子の信!34性が高い
こと等でしる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a) t (b)及び第2 (W(a) * 
tbJh本発明の基礎となるメルトバック方法を示すた
めOメサ基板の断面図でめL第3図は本発明の第1の実
施例°の半導体レーザの断面図、第4図(a)から(0
は第3図に示す半導体レーザの製造方法を示す図big
5図は不発明の第2の実施例の半導体レーザの断佃図を
示している。 図中、1*2・・・・・・メサ基板、3t4・・・・・
・lおよび2に対応するメルトパックメサ基板h  1
0+14+15・・・・・・化学エツチングによp形成
さnたメサ基板lおよび3上のメサストライプ、12s
13s17+18t19・・・・・・メルトバックによ
り形成さrL’cメサストライプ、16・・・−・メサ
基板2上の溝、1it20 t 21・・・・・・メル
トバックにより形成さnた溝。 30・・・・・・n形1nPバ、7ア層、31・・・・
・・ノンドープ1nGaAsP活性層、32・・・・・
・p彫工nPクラッドfWI、 33・−・−・n形I
n(、+、A、Pキff2ブJili、31mおよび3
1b・・・・・・ノンドープInGaAs)’活性層光
導波路が分離して成長した活性層光導波路領域。 40・・・・・・p@金^電極、41−・・・・・n@
金属電極、50・・・・・・Znの選択拡散領域、60
・・・・・・フォトレジスト編のストライプでるる。 隼 1 図 (α) #3 図 年S図 手続補3..正書(方式) %式% 1、事件の表示   昭和56年特 許 願第1805
09号2、発明の名称  半導体レーザの製造方法3、
補正をする者 事件との関係       出 願 人東京都港区芝五
丁目33番1号 (423)   日本電気株式会社 代表者 関本忠弘 4、代理人 6、補正の対象 図面の第4図 I 補正の内容 第4図の図番を記載した図面を提出します。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、次曲に少なくとも1個の凸領域が形成さ扛た半導体
    基板を、メルトバックにより前記凸領域に対応する部分
    を四部とし、その両側を凸部とする凹凸領域を有するメ
    ルトバック基板を形成する工程と、前記メルトバック基
    板の前記凹凸領域の少なくとも一部に活性層の一部であ
    る光導波路領域を形成する工程とを含むことを特徴とす
    る半導体レーザの製造方法。 2、前記光導彼路顎域が前記メルトバック基板の凹凸領
    域の四部の内部にあ名ことを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の半導体レーザの製造方法。 3、前記光尋波路頒城が前記メルトバック基板の凹凸領
    域の凸部の上部にあるこkを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の半導体レーザの製造方法。 ζ 前記半導体基板が(100)もしくはその近傍の表
    面を有するInP基板であることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の半導体レーザの製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61102086A (ja) * 1984-10-24 1986-05-20 Mitsubishi Electric Corp 半導体レ−ザ
JPS6386594A (ja) * 1986-09-30 1988-04-16 Toshiba Corp 半導体発光素子の製造方法
US9618147B2 (en) 2011-01-22 2017-04-11 Norma Germany Gmbh Connecting assembly and method for producing a connecting assembly

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