JPS6266693A - 半導体レ−ザ素子の製造方法 - Google Patents
半導体レ−ザ素子の製造方法Info
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- JPS6266693A JPS6266693A JP20786885A JP20786885A JPS6266693A JP S6266693 A JPS6266693 A JP S6266693A JP 20786885 A JP20786885 A JP 20786885A JP 20786885 A JP20786885 A JP 20786885A JP S6266693 A JPS6266693 A JP S6266693A
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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。
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〉
本発明は半導体レーザ素子に関し、特にレーザ素子の作
製に際してその多溝りの向上を達成するとともに゛１子
特性上の信頼性を確保することを企図した半導体レーザ
素子の製造す法に関するものである。
製に際してその多溝りの向上を達成するとともに゛１子
特性上の信頼性を確保することを企図した半導体レーザ
素子の製造す法に関するものである。
〈従来の技術〉
化合物半導体材料を多層にエピタキシャル成長させてレ
ーザ発振部を形成した半導体レーザにおいて、７０００
Å以下の短波長領域で発振が可能な材料の組み合わせの
１つとして、ガリウム・砒素（ＧａＡｓ）基板上に格子
整合するインジウム・ガリウム・砒素拳燐（Ｉ ｎＧａ
Ａｓ Ｐ ）を活性層に用い、高混晶比のアルミニウム
・ガリウム・砒素（ＡｌＧａＡａ ）をクラッド層に用
いる系が挙げられる。しかしながら、この系を液相エピ
タキシャル成長法により積層する場合、活性層であるイ
ンジウム・ガリウム・砒素・燐（ＩｎＧａＡｓＰ）
層に多数の欠陥が発生し高品′質のエピタキシャル層を
得ることができない。このような結晶性の悪くなった成
長層を半導体レーザ素子の活性層として用いると、その
信頼性や寿命が著しく阻害される場合が生じ実用に供す
ることが不可能となる事態を招く。
ーザ発振部を形成した半導体レーザにおいて、７０００
Å以下の短波長領域で発振が可能な材料の組み合わせの
１つとして、ガリウム・砒素（ＧａＡｓ）基板上に格子
整合するインジウム・ガリウム・砒素拳燐（Ｉ ｎＧａ
Ａｓ Ｐ ）を活性層に用い、高混晶比のアルミニウム
・ガリウム・砒素（ＡｌＧａＡａ ）をクラッド層に用
いる系が挙げられる。しかしながら、この系を液相エピ
タキシャル成長法により積層する場合、活性層であるイ
ンジウム・ガリウム・砒素・燐（ＩｎＧａＡｓＰ）
層に多数の欠陥が発生し高品′質のエピタキシャル層を
得ることができない。このような結晶性の悪くなった成
長層を半導体レーザ素子の活性層として用いると、その
信頼性や寿命が著しく阻害される場合が生じ実用に供す
ることが不可能となる事態を招く。
上述のような欠陥の発生する原因の１つとして、エピタ
キシャル成長過程で、融液にｙＩＡｆｔＡ和度を与える
ために融液を冷却する際に、融液内で発生する微結晶が
基板上に付着しその周囲の融液の組成変動を引き起こす
ことが挙げられる。この微結晶の付着は基板全面で生じ
素子製作上大きな障害となっている。従来、この点を改
善するために融液を成長用下地基板と接触させる直前で
一担結晶板（タミーウェハ）と接触させる方式が採られ
ているが、この場合融液の組成が大きく変化し所望の成
長層が得られない或いは再現性に乏しいという■
発生場所を限定し、高品質の結晶部分のみを使用
欠点があった。
キシャル成長過程で、融液にｙＩＡｆｔＡ和度を与える
ために融液を冷却する際に、融液内で発生する微結晶が
基板上に付着しその周囲の融液の組成変動を引き起こす
ことが挙げられる。この微結晶の付着は基板全面で生じ
素子製作上大きな障害となっている。従来、この点を改
善するために融液を成長用下地基板と接触させる直前で
一担結晶板（タミーウェハ）と接触させる方式が採られ
ているが、この場合融液の組成が大きく変化し所望の成
長層が得られない或いは再現性に乏しいという■
発生場所を限定し、高品質の結晶部分のみを使用
欠点があった。
〈発明の目的〉
本発明は結晶成長用基板として溝部を形成した基板を利
用することにより活性層における欠陥のして埋込み構造
を形成し、横モードの安定な信頼″ 液相
エピタキシャル成長法で半導体レーザ素子性の高い半導
体レーザ素子を作製するための製造方法を提供すること
を目的とするものである。
用することにより活性層における欠陥のして埋込み構造
を形成し、横モードの安定な信頼″ 液相
エピタキシャル成長法で半導体レーザ素子性の高い半導
体レーザ素子を作製するための製造方法を提供すること
を目的とするものである。
〈発明の背景〉
となる多層エピタキシャル成長層を作製する際に、逆メ
サ形のストライプ状溝を形成した基板を用いて通常のダ
ブル・ペテロ接合構造を積層した場合、ストライプ状溝
を有する基板上に成長形成されたインジウム−ガリウム
・砒素・燐（ＩｎＧａＡｓＰ）等から成る活性層におい
てストライプ状溝直上部分に欠陥が集中しそれ以外の部
分では欠陥が減少された高品質の結晶が得られるという
現象が本発明者によって確認された。この高品質部分の
上方に電流通路を拡散やプロトン照射等の方法で限定し
た構造とすれば高品質の結晶部分のみを用いてレーザ発
振励起領域を得ることができ、素子特性め良好なレーザ
素子が得られる。しかしこの場合、横方向の光の閉じ込
めが為されていないので横モードが不安定になるという
欠点があった。
サ形のストライプ状溝を形成した基板を用いて通常のダ
ブル・ペテロ接合構造を積層した場合、ストライプ状溝
を有する基板上に成長形成されたインジウム−ガリウム
・砒素・燐（ＩｎＧａＡｓＰ）等から成る活性層におい
てストライプ状溝直上部分に欠陥が集中しそれ以外の部
分では欠陥が減少された高品質の結晶が得られるという
現象が本発明者によって確認された。この高品質部分の
上方に電流通路を拡散やプロトン照射等の方法で限定し
た構造とすれば高品質の結晶部分のみを用いてレーザ発
振励起領域を得ることができ、素子特性め良好なレーザ
素子が得られる。しかしこの場合、横方向の光の閉じ込
めが為されていないので横モードが不安定になるという
欠点があった。
第２図は上記構造を具備する半導体レーザ素子の模式構
成図である。半導体基板１に逆メサ形の溝１１がストラ
イプ状に２本平行に形成され、この基板面上にｎ型アル
ミニウム・ガリウム・砒素（ＡｌＧａＡｓ）クラッド層
２．ノンドープφインジウム・ガリウム・砒素・燐（Ｉ
ｎＧａＡｓＰ）活性層１ ３・Ｐ型７″ゞ°″
”−＃！Ｊ ’＞Ａ°砒素・： （ＡｌＧ
ａＡｓ） クラッド層４ ａ ｎ壓ガリウム・砒ζ
□１ 素（ＧａＡｓ）キャップ層６が順次多層に堆積され謬：
ている。キャップ層６は逆極性であるた
め電流は、、、ｉ ’ｍ、−“°“”°″
′１°″′＊ ！Ｂ Ｉｃ ｍ Ｅ“６１上位置にはキ
ャップ層６表面よシフラッド層４に］ 達す
る迄Ｚｎが拡散されたストライプ状のＺｎ拡檜 １ 散領域７が形成され、このＺｎ拡散領域
７がＰ型、１ ） Ｋ”ａｈ＊’ｔｉａｇａｙ、ｂ、 ａｏｌ・ゞ
０１、．１Ｏ＠″＃ ３１１Ｑ？−ｆＭｔｉ！１ｆｌＩ
’””９１０６゜、−１活性層３に発生する欠陥は溝１
１の直上部分１ １３に誘引されて集合し、従
って２本の溝１１の虜 １ 間の部分に対応する直上部分は欠陥の減
少した高゛・１ １ 品質の結晶層となる。この部分に集中し
て電流をへ １ 流しレーザ発振励起領域とすることによ
り、素子・： 特性の良好な半導体レーザ素
子となる。しかじな・・： ／°、） ； がら、活性層３内では光をこの励起領域
に閉じ込□ □・、１ めることはできないので光の横方
向拡散に起因し’） ？ｍ％−）、；６、ｉｓｆ
、ｓ Ｃ、＝ ｕｓｅ、ｂ ｚ 、！： ｉ；−’ｃ
＃ ａ゛１ ：、 い。
成図である。半導体基板１に逆メサ形の溝１１がストラ
イプ状に２本平行に形成され、この基板面上にｎ型アル
ミニウム・ガリウム・砒素（ＡｌＧａＡｓ）クラッド層
２．ノンドープφインジウム・ガリウム・砒素・燐（Ｉ
ｎＧａＡｓＰ）活性層１ ３・Ｐ型７″ゞ°″
”−＃！Ｊ ’＞Ａ°砒素・： （ＡｌＧ
ａＡｓ） クラッド層４ ａ ｎ壓ガリウム・砒ζ
□１ 素（ＧａＡｓ）キャップ層６が順次多層に堆積され謬：
ている。キャップ層６は逆極性であるた
め電流は、、、ｉ ’ｍ、−“°“”°″
′１°″′＊ ！Ｂ Ｉｃ ｍ Ｅ“６１上位置にはキ
ャップ層６表面よシフラッド層４に］ 達す
る迄Ｚｎが拡散されたストライプ状のＺｎ拡檜 １ 散領域７が形成され、このＺｎ拡散領域
７がＰ型、１ ） Ｋ”ａｈ＊’ｔｉａｇａｙ、ｂ、 ａｏｌ・ゞ
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’””９１０６゜、−１活性層３に発生する欠陥は溝１
１の直上部分１ １３に誘引されて集合し、従
って２本の溝１１の虜 １ 間の部分に対応する直上部分は欠陥の減
少した高゛・１ １ 品質の結晶層となる。この部分に集中し
て電流をへ １ 流しレーザ発振励起領域とすることによ
り、素子・： 特性の良好な半導体レーザ素
子となる。しかじな・・： ／°、） ； がら、活性層３内では光をこの励起領域
に閉じ込□ □・、１ めることはできないので光の横方
向拡散に起因し’） ？ｍ％−）、；６、ｉｓｆ
、ｓ Ｃ、＝ ｕｓｅ、ｂ ｚ 、！： ｉ；−’ｃ
＃ ａ゛１ ：、 い。
〈発明の概要〉
以上の問題点に鑑み、本発明は逆メサ型に形成されたス
トライプ状溝直上においてインジウム・ガリウム・砒素
・燐（ＩｎＧａＡｓＰ ） 層等成長層中の欠陥が集
中し、それ以外の部分では成長層内で高品質の結晶が得
られるという事実に基いて、ストライプ状の溝部を形成
した第１導電型の結晶成長用半導体基板上にレーザ発掘
用結晶を成長させた後、ストライプ状溝部以外の部分で
その直上に光軸に沿ったストライプ状の第１導電型下部
クラッド層、活性層、第２導電型上部クラッド層から成
るレーザ発振動作部を形成し、このレーザ発振動作部の
両側面を第２導電型下部埋込層、第１導電型上部埋込層
で埋設することにより埋込構造を作製することを特徴と
している。
トライプ状溝直上においてインジウム・ガリウム・砒素
・燐（ＩｎＧａＡｓＰ ） 層等成長層中の欠陥が集
中し、それ以外の部分では成長層内で高品質の結晶が得
られるという事実に基いて、ストライプ状の溝部を形成
した第１導電型の結晶成長用半導体基板上にレーザ発掘
用結晶を成長させた後、ストライプ状溝部以外の部分で
その直上に光軸に沿ったストライプ状の第１導電型下部
クラッド層、活性層、第２導電型上部クラッド層から成
るレーザ発振動作部を形成し、このレーザ発振動作部の
両側面を第２導電型下部埋込層、第１導電型上部埋込層
で埋設することにより埋込構造を作製することを特徴と
している。
このような構成とすることにより、液相エピタキシャル
成長において活性層の融液内で発生した微結晶は基板に
形成された溝部の直上位置へ引き寄せら九、欠陥はこの
部分に集中・することになる。
成長において活性層の融液内で発生した微結晶は基板に
形成された溝部の直上位置へ引き寄せら九、欠陥はこの
部分に集中・することになる。
このためこの欠陥集中部以外の部分を励起領域とする埋
込型ダブルへテロ接合構造を構成することにより高信頼
性でかつ基本横モードで安定に発振する半導体１／−ザ
素子を作製することができる。
込型ダブルへテロ接合構造を構成することにより高信頼
性でかつ基本横モードで安定に発振する半導体１／−ザ
素子を作製することができる。
〈実施例〉
以下本発明の１実施例について図面を参照しながら詳説
する。
する。
第１図ＣＡ）（Ｂ）ｆＣ）Ｃ［））は本発明の１実施例
の説明に供する埋込ヘテロ接合型半導体レーザ素子の製
作工程図である。
の説明に供する埋込ヘテロ接合型半導体レーザ素子の製
作工程図である。
第１図囚に示す如＜（１００）ｎ型ガリウム・砒素（Ｇ
ａＡｓ ）半導体基板１上周知のエツチング法により逆
メサ状の溝部７をストライプ状に形成する。溝部７は電
流通路となる中央部を挾んで左右位置に２本形成する。
ａＡｓ ）半導体基板１上周知のエツチング法により逆
メサ状の溝部７をストライプ状に形成する。溝部７は電
流通路となる中央部を挾んで左右位置に２本形成する。
次いで、液相エピタキシャル成長法によりこの基板ｌ上
にｉｆ図（Ｂ）に示す如くｎ型アルミニウム・ガリウム
・砒素（ＡｌＧａＡｓ）クラッド層２、ノンドープイン
ジウム・ガリウム・砒素・燐（ＩｎＧａＡｓＰ ）
活性層３、Ｐ型アルミニウム・ガリウム拳砒素（ＡｌＣ
ａＡｓ）クラッド層４、Ｐ型ガリウム・砒素（ＧａＡｓ
）キャップ層５を順次積層し、ダブルへテロ接合鎌造の
レーザ発振用多層結晶構造を形成する。この液相エピタ
キシャル成長過程で基板１上に形成されるｎ型クラッド
層２の成長用融液中に発生した微結晶等は溝部１１に引
き寄せられるため、溝部１１の位置に欠陥が集中し、左
右の溝部１１で挾まれた平坦部に成長されるｎ型クラッ
ド層２の結晶性は高品質のものとなる。また、ｎ型クラ
ッド層２は溝１１の形状の影響を受けてこの部分で凹陥
成形される。このｎ型クラッド層２を下地層として成長
される活性層３は同様に成長用融液中に発生した微結晶
がｎ型クラッド層２の凹陥成形部即ち溝１１の直上部分
１３に引き寄せられて集中し、溝１１の間に対応する直
上部分では下地層の良好な結晶性を受は継いで欠陥の減
少された高品質の結晶層となる。即ち、活性層３は溝１
１の直上位置に欠陥が集中し、その間は結晶性の良好な
層となる。
にｉｆ図（Ｂ）に示す如くｎ型アルミニウム・ガリウム
・砒素（ＡｌＧａＡｓ）クラッド層２、ノンドープイン
ジウム・ガリウム・砒素・燐（ＩｎＧａＡｓＰ ）
活性層３、Ｐ型アルミニウム・ガリウム拳砒素（ＡｌＣ
ａＡｓ）クラッド層４、Ｐ型ガリウム・砒素（ＧａＡｓ
）キャップ層５を順次積層し、ダブルへテロ接合鎌造の
レーザ発振用多層結晶構造を形成する。この液相エピタ
キシャル成長過程で基板１上に形成されるｎ型クラッド
層２の成長用融液中に発生した微結晶等は溝部１１に引
き寄せられるため、溝部１１の位置に欠陥が集中し、左
右の溝部１１で挾まれた平坦部に成長されるｎ型クラッ
ド層２の結晶性は高品質のものとなる。また、ｎ型クラ
ッド層２は溝１１の形状の影響を受けてこの部分で凹陥
成形される。このｎ型クラッド層２を下地層として成長
される活性層３は同様に成長用融液中に発生した微結晶
がｎ型クラッド層２の凹陥成形部即ち溝１１の直上部分
１３に引き寄せられて集中し、溝１１の間に対応する直
上部分では下地層の良好な結晶性を受は継いで欠陥の減
少された高品質の結晶層となる。即ち、活性層３は溝１
１の直上位置に欠陥が集中し、その間は結晶性の良好な
層となる。
次に、第１図（Ｃ）に示す如く、周知の化学エツチング
により、この成長形成された多層結晶構造の両側を除去
し、基板溝部１１以外の部分にレーザ発振動作用ストラ
イプ構造２０を形成する。このストライブ構造２０は左
右の溝１１の間の中央部に位置する逆メサ形状に成形す
る。エツチングはキャップ層５より基板１まで到達する
ようにし、このエツチングにより溝１１及び欠陥集中部
１３も取り除かれることになる。
により、この成長形成された多層結晶構造の両側を除去
し、基板溝部１１以外の部分にレーザ発振動作用ストラ
イプ構造２０を形成する。このストライブ構造２０は左
右の溝１１の間の中央部に位置する逆メサ形状に成形す
る。エツチングはキャップ層５より基板１まで到達する
ようにし、このエツチングにより溝１１及び欠陥集中部
１３も取り除かれることになる。
次に、第１図Ｄ）に示す如く２回目のエピタキシャル成
長によってストライブ構造２０の両側に埋込層を成長さ
せてストライブ構造２０を埋設した後、オ開法により共
振端面を作製する。即ち、活性層３よりも屈近率が大き
く光を活性層３内に横方向閉じ込めすることのできる埋
込層としてＰ型アルミニウム・ガリウム・砒素（ＡｌＣ
ａＡｓ） 下部埋込層２１．ｎ型アルミニウム拳ガリ
ウム・砒素（１’ＧａＡｓ）上部埋込層２２を順次積層
する。
長によってストライブ構造２０の両側に埋込層を成長さ
せてストライブ構造２０を埋設した後、オ開法により共
振端面を作製する。即ち、活性層３よりも屈近率が大き
く光を活性層３内に横方向閉じ込めすることのできる埋
込層としてＰ型アルミニウム・ガリウム・砒素（ＡｌＣ
ａＡｓ） 下部埋込層２１．ｎ型アルミニウム拳ガリ
ウム・砒素（１’ＧａＡｓ）上部埋込層２２を順次積層
する。
埋込層２１．２２は電流遮断領域となり、ストライブ構
造２０内にのみ電流が集中して流れ、活性層３内で発生
した光はストライプ状の活性層３内に閉じ込められる。
造２０内にのみ電流が集中して流れ、活性層３内で発生
した光はストライプ状の活性層３内に閉じ込められる。
即ち、活性層３は導波管となシ、この導波管に沿ってレ
ーザ発振用共握器か形成されることになる。
ーザ発振用共握器か形成されることになる。
このようにして得られた埋込ヘテロ接合型半導体レーザ
素子は、従来の構造に比べ発振しきい値電流が半減し素
子の寿命も大幅に向上した。さらに安定な基本横モード
発振を達成することもできたＯ 〈発明の効果〉 以上詳述した如く、本発明によれば励起部の欠陥を大幅
に減らさせ結晶性を向上させることが可能となり半導体
レーザ素子の信頼性・寿命が向上する。さらに得られた
半導体レーザを基本横モードで安定に発振させることが
可能となる。
素子は、従来の構造に比べ発振しきい値電流が半減し素
子の寿命も大幅に向上した。さらに安定な基本横モード
発振を達成することもできたＯ 〈発明の効果〉 以上詳述した如く、本発明によれば励起部の欠陥を大幅
に減らさせ結晶性を向上させることが可能となり半導体
レーザ素子の信頼性・寿命が向上する。さらに得られた
半導体レーザを基本横モードで安定に発振させることが
可能となる。
第１図（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は本発明の１実施例を
示す半導体レーザ素子の製作工程図である。 第２図は基板溝により欠陥を局部的に集積させて作製し
た半導体レーザ素子の模式構成図である・１− ｎ型Ｇ
ａＡｓ基板、 ２−ｎ型ＧａＡＪ’Ａｓクラッド層、
３・・・ＩｎＧａＡｓＰ活性層、４・・・Ｐ型Ｇ
ａＡｊ’Ａｓ クラッド層、 ５・・・Ｐ型ＧａＡｓ
キャップ層、 ６′”ｎ型ＧａＡａキー？７プ層、
７・・・Ｚｎ拡散領域、 １１・・・逆メサ状
溝部、 ２０・・ストライプ構造、 ２１・・・
Ｐ型ＧａＡ／Ａｓ埋込層、 ２２− ｎ型Ｇ’ａＡｌ
Ａｓ埋込層。 代理人 弁理士福 士 愛 彦（他２名）□ １′ ＠１図
示す半導体レーザ素子の製作工程図である。 第２図は基板溝により欠陥を局部的に集積させて作製し
た半導体レーザ素子の模式構成図である・１− ｎ型Ｇ
ａＡｓ基板、 ２−ｎ型ＧａＡＪ’Ａｓクラッド層、
３・・・ＩｎＧａＡｓＰ活性層、４・・・Ｐ型Ｇ
ａＡｊ’Ａｓ クラッド層、 ５・・・Ｐ型ＧａＡｓ
キャップ層、 ６′”ｎ型ＧａＡａキー？７プ層、
７・・・Ｚｎ拡散領域、 １１・・・逆メサ状
溝部、 ２０・・ストライプ構造、 ２１・・・
Ｐ型ＧａＡ／Ａｓ埋込層、 ２２− ｎ型Ｇ’ａＡｌ
Ａｓ埋込層。 代理人 弁理士福 士 愛 彦（他２名）□ １′ ＠１図
Claims (1)
- １、ストライプ状の溝が形成された基板上にレーザ発振
用活性層を有するエピタキシャル成長層を堆積する工程
と、前記溝直上部に対応する部分の前記エピタキシャル
成長層をエッチング除去してストライプ状に成形する工
程と、前記エピタキシャル成長層のエッチング除去され
た部分に埋込層を成長させて前記活性層を導波管とする
工程と、を具備して成る半導体レーザ素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20786885A JPS6266693A (ja) | 1985-09-19 | 1985-09-19 | 半導体レ−ザ素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20786885A JPS6266693A (ja) | 1985-09-19 | 1985-09-19 | 半導体レ−ザ素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6266693A true JPS6266693A (ja) | 1987-03-26 |
Family
ID=16546877
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20786885A Pending JPS6266693A (ja) | 1985-09-19 | 1985-09-19 | 半導体レ−ザ素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6266693A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008263228A (ja) * | 2008-07-08 | 2008-10-30 | Sharp Corp | 半導体発光素子およびその製造方法 |
-
1985
- 1985-09-19 JP JP20786885A patent/JPS6266693A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008263228A (ja) * | 2008-07-08 | 2008-10-30 | Sharp Corp | 半導体発光素子およびその製造方法 |
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