JPS624384A - 半導体レ−ザの製造方法 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） この発明は高出力半導体レーザの製造方法に関する。

（従来の技術） 従来より、低しきい値電流で動作し横基本モード発振す
る高出力半導体レーザとして、埋込み構造の半導体レー
ザ（Ｂｕｒｉｅｄ　ＨｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅＬ
ａｓｅｒ　Ｄｅｖｉｓｅ　：　Ｂ　Ｈ型レーザと称する
）が提案されている（文献「ジャーナル　オブ　アプラ
イド７４シツク７、　（Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｐｐ
口ｅｄ　Ｐｂｙｓｉｃｇ）　Ｊ４５（１１）（１９７４
）　ｐ　４８Ｈ〜４９０Ｇ）　。

この従来のＢＨ型レーザの製造方法及びその構造の概略
を第３図（Ａ）〜（Ｃ）及び第４図を参照して説明する
。

第３図（Ａ）〜（Ｃ）は従来のＢＨ型レーザの製造工程
図である。

先ず、基板１１としてｐ−ＩｎＰ基板を用い、この基板
１１上にダブルヘテロ構造を形成する各層の積層体１３
を成長させる。この積層体１３として基板側からｐ−Ｉ
ｎＰ下側クラりド層＋５．ＧａＩｎＡｓＰ活性層１７．
ｎ−ＩｎＰ上側上側ブラフ１層１９長させ、この上側ク
ラッド層１９上にｎ−ＧａＩｎＡｓＰキャップ層２１を
成長させて、第３図（Ａ）に示すようなウェハを得てい
る。

次に、低しきい値電流動作をさせかつ安定な基本横モー
ド発振を得るために、５ｉ０２等のエツチングマスクを
用いてブロムメタノールで、このキャップ層２１の表面
から、キャップ層２１の表面から下側クラッド層１５に
達する部分的なエツチングを行って、ストライプ（［０
１１］方向）状の逆メサ２３を形成し、第３図（Ｂ）に
示すようなウェハ状態を得ている。

次に、エツチングによって露出した下側クラッド層１５
の露出面１５ａ上にｎ−ＩｎＰ第一電流狭窄層２５を逆
メサ２３の活性層１７の位置よりも低い高さで成長させ
、続いてｐ−ＩｎＰ第二電流狭窄層２７を成長させて、
第３図（Ｃ）に示すようなウニ／＼を得ている。

その後、通常の蒸着により、ｐ側電極及びｎ側電極をそ
れぞれ形成しＢＨ型レーザを完成している。

この従来構造では、下側クラッド層！５と第二電流狭窄
層２７とが一部分ｐ−ｐｍ合を形成しているが、この接
合は高抵抗であるため、このｐ−ｐ接合を電流はほとん
ど流れない、そして、ｐ−ＩｎＰ基板１１側を正電極と
し、ｎ−ＧａＩｎＡＳＰキャップ層２１側を負電極とし
て動作させると、第−及び第二電流狭窄層２５及び２７
の界面が逆バイアスとなるため、電流は逆メサ２３の部
分に集中して流れ、活性層１７に効率良く集中し、高出
力が得られる。

この従来構造において、低しきい値電流動作。

高出力及び基本横モード発振を得るためには活性層１７
の厚み及び幅と、第一電流ブロック層２５の厚みを最適
に設定することが必要である。

この点につき、第４図に示した要部断面図を参照して説
明する。

図中、ａは活性層の幅であり、高出力時まで基本横モー
ドを得るためには１．７ｇｍ以下に設定する必要がある
。また、ｂは活性層１７の厚みであり、０．１〜０．２
ＪＬｍ程度である。さらに、Ｃはｎ−ＩｎＰ第一電流狭
窄層２５の厚みであり、電流をブロックさせるという観
点から、０．７ＪＬｍ程度は必要である。ｄは活性層１
７から逆メサ２３の低面（ｎ−ＩｎＰ第一電流狭窄層２
５の下側の面）までの距離モあり、高出力動作をさせる
ためには、第一電流狭窄層２５の厚みＣよりも大きくす
ることが要求される（ｄ＞ｃ）、このことは、活性層１
７の両側を流れる漏れ電流の観点から、第一電流ブロッ
ク層２５が活性層１７の下で成長を終えるように結晶成
長さることが必要であることを意味している。

（発明が解決しようとする問題点） このような従来のＢＨ型レーザの製造方法では、逆メサ
２３を形成するために、ブロムメタノールのエツチング
液を用いている。このエツチング液でエツチングを行う
と、逆メサ２３の傾斜面の傾斜は一定となるので、活性
層１７の幅ａによって。

逆メサのくびれ部分（最も細い部分）２８の幅ｅも決ま
る（ｅｒａ）。

この場合、活性層の幅ａを１．７ＪＬｍ以下としかつｄ
の距離を０．７１Ｌｍよりも大きくすると、くびれ部分
２９の幅ｅは０．５ＪＬｍ以下となる。このように、こ
のくびれ部分２８の＠ｅが狭くなると、強度的に弱くな
るので、ＢＨ型レーザの製造時、特にエツチング工程時
に逆メサ２３の部分がくびれ部分２８のところで折れた
りし、製造歩留まりが低下するという問題点があった。

また、このようにくびれ部分２８か細いと、電流通路が
狭くなりすぎ、結果的にシリーズ抵抗が高くなるという
問題点があった。

この発明の目的は、従来のＢＨ型レーザが有する逆メサ
のくびれ部分が細くなりすぎるという問題点を解決し、
しかも、従来と同様に、低しきい値電流動作を行い、横
基本モードで安定発振しかつ高出力が得られる半導体レ
ーザの製造方法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段及び作用）この目的の達
成を図るため、この発明では次のような工程により半導
体レーザを製造する。

先ず、基板上にストライプ状の突出部を形成する。この
時、突出部の、基板面に平行でかつストライプ方向と直
交する方向の幅を後工程で形成する逆メサの幅よりも大
きく設定するようにするのが良い。

次に、突出部の両側の基板の露出面上の第一電流狭窄層
を成長させる。この場合の成長方法としては通常用いら
れている任意好適な方法を用いることが出来る。この時
、この第一電流狭窄層は突出部の上面には成長させない
ようにする。

次に、突出部及び第一電流狭窄層上にダブルヘテロ構造
を形成する各層から成る積層体を成長させる。この成長
方法も通常の好適な成長方法を用いることが出来る。こ
の場合、一般には、この積層体は下側クラッド層、活性
層及び上側クラッド層とするが、第一電流狭窄層の作り
方に応じて、下側クラッド層を省略することも可能であ
る。また、上側クラッド層上にはキャップ層その他の層
を所要に応じて形成しても良い。

次に、積層体を、突出部の上面よりも深く、逆メサエツ
チングして突出部上に逆メサを形成する。この逆メサエ
ツチングは、各層の材料とエツチング液との好適な組み
合わせにより容易に達成することが出来る。

次にこの、逆メサを第二電流狭窄層で埋込む。

その後、所要の電極を蒸着して設け、半導体レーザ得る
。

このように構成すれば、基板の突出部を形成し、その後
にこの突出部上に埋込み用の逆メサを形成する方法であ
るので、活性層の幅を１．５ｐｍ以下とすることが出来
ると共に、第一電流狭窄層を活性層の位置よりも下側に
形成することが出来るので、高出力時においても安定な
基本横モード発振が可ス敵であり、また、低しきい値電
流で動作することが可能となる。

さらに、活性層を突出部に接近させて形成することが出
来るので、逆メサのくびれ部分の幅を活性層の幅に近い
幅で形成することが出来る。従って、くびれ部分の強度
も強くエツチング時に折れる恐れがなく、製造歩留まり
が向上する。

この発明は基板をｐ型基板とした場合に特に好適である
。

また、突出部を逆メサ又は順メサのいづれの断面形状と
することが出来る。

（実施例） 以下１図面を参照して、この発明の半導体レーザの製造
方法につき説明する。尚、図において、第３図（Ａ）〜
（Ｃ）に示した構成成分と同一の構成成分に対しては同
一の符号を付して説明する。また、各図は、この発明が
理解出来る程度に各構成成分を概略的に示しであるにす
ぎず、従って、以下に説明する実施例は図に示す形状１
寸法及び配置関係にのみ限定されるものではない。

この実施例では、−例として、ＧａＩｎＡｓＰ／　Ｉ　
ｎ　Ｐ系の半導体レーザにつき説明する。

第１図（Ａ）〜（ロ）はこの発明のＢＨ型レーザの製造
方法を説明するための製造工程図である。

先ず、第１図（Ａ）に示すように、基板１１としてのｐ
−ＩｎＰ基板に、通常のフォトリソ・エツチング手法で
、ストライプ状の突出部（リッジともいう）３１を形成
する。この突出部３１のストライプ方向と直交する方向
に取った断面形状は順メサでもまた逆メサでも良く、設
計に応じて設定することが出来る。この第１図（Ａ）に
示す実施例では。

ＩｎＰをブロム、メタノールでエツチングした場合の逆
メサ形状を表わしているが、塩酸・リン酸系エッチャン
トを用いると順メサ形状となる。

次に、このエツチングにより露出した基板１１の露出面
１１ａ上であって、突出部３１の両側に、この突出部３
１の上面３１ａよりも低いか、この上面３１ａと同一面
位置まで、ｎ−ＩｎＰ第一電流狭窄層２５を選択的に成
長させる。続いて、この第−電流狭重層２５上及び突出
部３１の上面３１ａ上にダブルヘテロ構造を形成する積
層体１３の各層、すなわち、Ｐ−Ｉ　ｎＰ下側クりッド
層＋５．ＧａＩｎＡｓＰ活性層１７及びｎ−ＩｎＰ上側
クラッド層１９を順次に成長させ、続いて、この上側ク
ラッド層１９上にｎ−、ＧａＩｎＡｓＰキャップ層２１
を成長させて、第１図（Ｂ）に示すようなウェハを得る
。

この第一電流狭窄層２５の成長は上面３１ａにマスクを
設けて行っても良いし、或いは１次のダブルヘテロ構造
のための積層体１３の成長と合わせて一回の結晶成長工
程で行っても良い、後者の成長方法の場合には、所要に
応じて下側クラッド層１５を省略することが可能である
。その場合には、活性層１７を実質的に突出部３１の上
面３１ａと接触させて形成することが出来る。

次に、キャップ層２１の表面から第一電流狭窄層２５及
び突出部３１に達するまで、従来の好適な方法を用いて
、逆メサエツチングを行う、この逆メサエツチングによ
って、突出部３１の上に逆メサ３３を形成することが出
来、よって、第１図（Ｃ）に示すようなウェハ形状を得
る。この逆メサ３３のくびれ部分を３５で示す。

次に、この逆メサ３３の両側であって、エツチングによ
り露出した第一電流狭窄層２５の露出面２５ａ及び突出
部３１の露出面３１ａ上に１通常の半導体成長技術を用
いて、キャップ層２１と同一の面位置まで第二電流狭窄
層２７を成長させて、第一電流狭窄層２５、突出部３１
及び逆メサ３３のダブルヘテロ構造を埋込み、第１図（
Ｄ）に示すようなウェハ状態を得る。

最後に１図には示していないが１通常の如く電極を蒸着
により形成してＢＨ型半導体レーザを完成する。

次に、第２図を参照して、活性層付近の位置関係及び寸
法関係を説明する。

第２図は第１図の製造工程で得られたＢＨ型レーザの基
板の突出部及びその上側の活性層付近を示す要部断面図
である。

高出力動作時においても基本横モード発振するためには
、既に説明したように、活性層１７の幅ａは１．７７Ｌ
ｍ以下にする必要がある。この場合、下側クラッド層１
５の厚みｂを１例えば、０．１ｐｍ程度に小さくする（
基板１１自体を下側クラッド層としての機能を持たせる
）と、−くびれ部分３５の＠ｅは活性層１５の幅ａとほ
ぼ同程度か或いは少し小さい程度となり、１ｇｍ以上と
することは充分可能である。従って、従来のくびれ部分
よりも幅は借景上とすることが出来るため、強度も強く
なり、従って、エツチング工程の最中に逆メサ３３が折
れたりする恐れがない。

さらに、ｎ−ＩｎＰ第一電流狭窄層２５の厚みＣをいく
ら厚くしても、逆メサエツチングにより突出部３１の上
面３１ａより下側に位置するので、その厚みＣは活性層
１７から第一電流狭窄層２５の下端までの距離ｄよりは
大きくなることはない、従って、この発明の製造方法に
よれば、常にｄ　＞　ｃの関係となるように形成するこ
とが出来、よって。

ｎ−ＩｎＰ第一電流狭窄層２５を活性層１７の下側に位
置させることが出来る。これがため、半導体レーザを漏
れ電流の少ない構造、換言すれば高出方のＢＨ型レーザ
として製作することが出来る。

この発明はＡＲＧａＡｓ／ＧａＡｓ系の半導体レーザ或
いはその他の材料からなる半導体レーザに適用して好適
である。

また、この発明はｐ導電型基板を用いた半導体レーザに
適用して特に好適である。

（発明の効果） 上述した説明からも明らかなように、この発明の半導体
レーザの製造方法によれば、突出部を有する基板上に第
一電流狭窄層を成長させ、続いてダブルヘテロ構造を形
成する積層体を成長させた後、逆メサエツチングを行っ
て埋込み用の逆メサを設けるので、活性層の幅を１．５
ルｍ以下にすることが出来ると同時に、第一電流狭窄層
の上端を活性層の下に必ず位置させることが出来る。

従って、高出力時においても、低しきい値電流動作を行
うと共に、横基本モードで安定して発振させることが出
来る半導体レーザを製造することが出来る。

さらに、この発明の製造方法によれば、逆メサのくびれ
部分を活性層に接近させて作製することが出来るので、
°＜びれ部分の幅は従来よりも多く形成することが出来
、従って、エツチング工程中に逆メサが折れたりする恐
れがなく、半導体レーザの製造歩留まりが向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）〜（Ｄ）はこの発明の半導体レーザのの製
造方法の説明に供する製造工程図、第２図はこの発明の
説明に供する半導体レーザの要部断面図、 第３図（Ａ）〜（Ｃ）は従来の半導体レーザの製造工程
図。 第４図は従来の半導体レーザの説明に供する要部断面図
である。 １１・・・基板、　　　　　　　ｌｌａ・・・（基板の
）露出面１３・・・積層体、　　　　　１５・・・下側
クラッド層１７・・・活性層、　　　　　　１８・・・
上−側クラッド層２１・・・キャップ層、　　　２５・
・・第一電流狭窄層２７・・・第二電流狭窄層、　３１
・・・突出部３１ａ・・・（突出部の）上面 ３３・・・逆メサ、３５・・・くびれ部分。 特許出願人　　　　沖電気工業株式会社；１ ＾　、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　たく　　　　　　＝ 一ノ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　−ノ
４　　　　　、−　ミ　）　ｈ ミコ　　　　−　＼　＼　ゝ ２７：′寥二ｆ須狭窄層 ごの発゛明のβＨヤレーずの啜虐工種Ｊ第■ こゆ腎ｐ月のＢＨ型ムーでＱ要署Ｐ−町・面旧第２図 ｑ 従条ΦＢＨ４ル−での型」、エルの 第３図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上にストライプ状の突出部を形成する工程と
   、 該突出部の両側の基板の露出面上の第一電流狭窄層を成
   長させる工程と、 該突出部及び第一電流狭窄層上にダブルヘテロ構造を形
   成する各層から成る積層体を成長させる工程と、 該積層体を部分的にエッチングして前記突出部上に逆メ
   サを形成する工程と、 該逆メサを第二電流狭窄層で埋込む工程とを有する ことを特徴とする半導体レーザの製造方法。
2. （２）基板をｐ型基板とした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. （３）突出部を逆メサとした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。
4. （４）突出部を順メサとした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。