JPS63222489A - 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】 （ａ）産業上の利用分野 この発明は、半導体レーザの製造方法に関する（ｂ）従
来の技術 従来より半導体レーザは光情報処理や光通信用の電子部
品として用いられており、その応用分野は多枝に渡ろう
としている。半導体レーザに要求される特性の一つとし
てしきい値電流すなわち自然発光状態からレーザ発振状
態に変化する半導体レーザの順方向電流をいかに低減す
るかが技術的課題の一つであった。

第２図（Ａ）、　　ＣＢ）は従来の半導体レーザの製造
方法を表す断面図である。同図（Ａ）において１はｎ型
ＧａＡｓの基板、２はｎ型Ａｊ２ＧａＡ３のクラッド層
、３は不純物を含まないＡｌＧａＡｓの活性層、５はｐ
型ＡβＧａＡｓのクラッド層、９はｐ型のＧａＡｓのキ
ャップ層をそれぞれ表している。このように基板上に各
層を成長させた後、同図（Ｂ）に示すようにプロトンな
どを打ち込むことにより電流阻止領域１０を形成する。

このようにして電流阻止領域間（以下ストライプという
。）における活性層での電流の集中度を高めている。

ところが、電流阻止領域をプロトンの打ち込みなどによ
り絶縁化したことにより、活性層の結晶性が乱れ、寿命
などに悪影響を及ぼしていた。そこでクラッド層の一部
分を逆の伝導型にすることにより電流阻止領域を形成す
れば、この問題を解消することができる。第３図（Ａ）
、　　（Ｂ）はその例を表している。同図（Ａ）は第２
図（Ａ）に示したものと同様の構成であり、基板上に各
層を成長させた後、第３図（Ｂ）に示すようにストライ
プを形成すべき個所以外に不純物を拡散またはイオン打
ち込みを行うことによりｎ型の電流阻止領域１１を形成
している。

（Ｃ１発明が解決しようとする問題点 ところが、第３図（Ｂ）に示した従来の半導体レーザに
おいては、活性層において光励起が行われてレーザ発光
するため、活性層での電流の集中度を高める必要がある
。そのためには図中ｔの寸法をできるだけ小さくしなけ
ればならない。一方、ｐ型クラッド層５は光の導波路と
なるのである程度厚くなければ光損失が太き（なる。ま
た、キャップ層９はヒートシンクとの半田付けの際半田
材の手活性層への影響を防止し、さらに、電極金属の影
響を防止するためある程度厚くなければ実用上問題が発
生する。そこでこれらの二つの層で３〜数μｍの厚さが
必要である。ところが、拡散、イオン打ち込みともに３
〜数μｍの深さにおいてｌＯＯ人程度の精度をもたせる
ことは困難であり、したがって活性層のごく近傍まで電
流阻止領域１１を形成することが困難である。

さらに、ｐ型クラッド層５とｐ型キャップ層９とで３〜
数μｍの厚さになり、電流の集中するストライプの層が
厚く、抵抗値が高くなる。

このような理由でしきい値電流は低減されず、動作電圧
の上昇および発熱の問題があった。この発明の目的は、
前述のｔの寸法を容易に小さくし、しきい値電流の低い
半導体レーザを得ることのできる半導体レーザの製造方
法を提供することにある。

＜ｄ）問題点を解決するための手段 この発明の半導体レーザの製造方法は、基板上に下部ク
ラッド層、活性層、下部クラッド層と逆伝導型の上部第
１クラッド層、下部クラッド層と同型の上部第２クラッ
ド層をこの順に形成した後、表面から上部第１クラッド
層まで不純物をイオン打ち込みまたは拡散して上部第２
クラッド層に第１クラッド層と同伝導型のストライプを
形成する工程と、上部第２クラッド層上に上記ストライ
プと同伝導型の上部第３クラッド層とキャップ層をこの
順に形成する工程からなることを特徴としている。

（ｅ）作用 この発明の半導体レーザの製造方法においては、基板上
に下部クラッド層、活性層、上部第１クラッド層および
第２クラッド層をこのような順に形成した段階で、表面
から上部第１クラッド層まで不純物をイオン打込または
拡散することにより上部第２クラッド層にストライプが
形成される。

その後、上部第２クラッド層上にストライプと同伝導型
の上部第３クラッド層とキャップ層がこの順に形成され
る。このように所定厚さの上部クラッド層とキャップ層
を形成する前の中間段階で、不純物のイオン打込または
拡散により電流阻止領域を形成するため、電流阻止領域
の寸法精度が高まり、前述のｔの小さな半導体レーザが
得られる（ｆ）実施例 第１図（Ａ）〜（Ｄ）はこの発明の実施例である半導体
レーザの製造方法を表す各工程における断面図である。

同図（Ａ）において１は［２５０μｍ、横２５Ｑｐｍ、
厚さ２００μｍのｎ型Ｇａ、Ａｓ基板、２は厚さ１．５
．ｃｒｍのｎ型Ａβ（１，６Ｇａ６．４　Ａｓの下部ク
ラッド層、３は厚さ８００人で不純物を含まないＡ　ｌ
　ｏ、　＋ｓＧ　ａ　ｏ、　ａｓＡ　Ｓの活性層、４は
厚さ０．２μｍのｐ型入１ａ、ｂ　Ｇａｏ、４Ａｓの上
部第１クラッド層、５は厚さ０．４μｍのｎ型／１゜、
ｂ　Ｇａｏ、４Ａｓの上部第２クラッド層、６は厚さ４
００人の不純物を含まないＧａＡｓの保護層をそれぞれ
表している。これらの各層は基板１の上部に分子線エピ
タキシャル法によってそれぞれ順に成長させる。

次に同図（Ｂ）に示すように成長させたウェハを取り出
し、フォトリソグラフィ法により、ストライプ部を形成
すべき幅４μｍの領域を除く領域に厚さ１．５μｍのレ
ジストを付着させる。その後Ｍｇイオンを加速電圧１２
０Ｋｅｖ、　　ドーズ量１　×１０１４　ｃｍ−２の条
件で打ち込む。このときの打込深さは０．６μｍである
。この程度の浅いイオン打込または拡散であれば、約１
００人の正確さで深さを制御することができる。従って
電流阻止領域５ｂと活性層３との隙間ｔは上部第１クラ
ッド層４の厚みにより定まるから、イオン打込みまたは
拡散深さの精度に応じてその寸法を小さくすることがで
きる。

次に、有機洗浄によってレジスト７を除去した後、分子
線エピタキシャル成長室に入れる。ウェハに対してＡｓ
の分子線を当てながら、温度を７５０〜７６０℃で約３
０分間保持する。保護層であるＧａＡｓの蒸発速度は０
．７〜１．０μｍ／ｈであるのに対し、Ａ　１０．６　
Ｇ　ａ　ｏ、４　Ａ　ｓである上部第２クラッド層の蒸
発速度は０．０５μｍ／ｈ以下である。このため、第１
図（Ｃ）に示すように保護層が選択的に蒸発される。ま
た、このとき第１図（Ｂ）に示した工程で打ち込まれた
Ｍｇイオンがアニール効果で活性化してストライプ５ａ
の領域がｐ型化する。尚、分子線エピタキシャル装置の
成長室内は超高真空状態であり、クラッド層のＡｌは酸
化することなく、次に述べるようにこのクラッド層上に
上部第３クラッド層をそのまま成長させることができる
。

第１図（Ｄ）に示すように、上部第２クラッド層上に更
にｐ型のＡｌ６．ｈ　Ｇａ６．４　Ａｓの上部第３クラ
ッド層８を厚さ０．９μｍになるまで分子線エピタキシ
成長させ、更にその表面にｐ型のＧａＡｓのキャンプｌ
１ｉ９を厚さ２μｍになるまで分子線エピタキシ成長さ
せる。

以上のようにして活性層と電流阻止領域５ｂとの隙間ｔ
が小さく、しかも所定厚さの上部クラッド層が形成され
た半導体レーザが製造される。

尚、この実施例においては、電流阻止領域５ｂがクラッ
ド層と同じ組成のＡｌＧａＡｓであるため、活性層から
広がる光がこの阻止領域で吸収されることがなく、従っ
てストライプの幅を狭くし、ｔを薄くすることによりし
きい値電流等を容易に改善することができる。

（勢発明の効果 以上のようにこの発明によれば、ストライプの厚みを高
い寸法精度により形成することができるため、活性層と
電流阻止層との隙間ｔを小さくすることかできる。また
ストライプ部の厚みを薄くし、しかも上部クラッド層の
厚みを所定寸法に形成することができるため、ストライ
プにのみ電流を集中させることができ、しきい値電流を
低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）〜（Ｄ）はこの発明の実施例である半導体
レーザの製造方法の各工程を表す断面図、第２図（Ａ）
、　　（Ｂ）と第３図（Ａ）、　　（Ｂ）は従来の半導
体レーザの製造方法を表す断面図である。 １一基板、２−下部クラッド層、 ３−活性層、４−上部第１クラッド層、５−上部第２ク
ラッド層、５ａ−ストライプ、５ｂ−電流阻止領域、８
−上部第３クラッド層、９−キャップ層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上に下部クラッド層、活性層、下部クラッド
   層と逆伝導型の上部第１クラッド層、下部クラッド層と
   同型の上部第２クラッド層をこの順に形成した後、表面
   から上部第１クラッド層まで不純物をイオン打ち込みま
   たは拡散して上部第２クラッド層に第１クラッド層と同
   伝導型のストライプを形成する工程と、上部第２クラッ
   ド層上に上記ストライプと同伝導型の上部第３クラッド
   層とキャップ層をこの順に形成する工程からなる半導体
   レーザの製造方法。