JP2900706B2 - 半導体レーザの製造方法 - Google Patents
半導体レーザの製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高出力動作可能な半導体
レーザの製造方法に関し、特にＡｌＧａＩｎＰ系結晶を
用いた高出力の可視光半導体レーザの製造方法に関す
る。
レーザの製造方法に関し、特にＡｌＧａＩｎＰ系結晶を
用いた高出力の可視光半導体レーザの製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＡｓ系半導体レー
ザは、発振波長が６８０ｎｍ付近にあることから、レー
ザビームプリンター、光ディスク等の光源として注目さ
れており、その高出力化がますます必要とされている。
しかし、半導体レーザにおいては光出力限界（ＣＯＤレ
ベル）を越えると瞬時に発振不能に至る破局的損傷を起
こす。これは共振器を構成している結晶端面では表面準
位のため再結合速度がはやくなり、実質的バンドギャッ
プが狭くなってレーザ光の吸収が大きくなるので、レー
ザ光出力が大きくなるとこの部分の発熱が大きくなり、
ついには結晶が破壊されるからである。
ザは、発振波長が６８０ｎｍ付近にあることから、レー
ザビームプリンター、光ディスク等の光源として注目さ
れており、その高出力化がますます必要とされている。
しかし、半導体レーザにおいては光出力限界（ＣＯＤレ
ベル）を越えると瞬時に発振不能に至る破局的損傷を起
こす。これは共振器を構成している結晶端面では表面準
位のため再結合速度がはやくなり、実質的バンドギャッ
プが狭くなってレーザ光の吸収が大きくなるので、レー
ザ光出力が大きくなるとこの部分の発熱が大きくなり、
ついには結晶が破壊されるからである。
【０００３】そこでこれを防ぐために従来半導体レーザ
を高出力化する構造として、共振器端面に電流非注入領
域を設けた構造が提案されている。
を高出力化する構造として、共振器端面に電流非注入領
域を設けた構造が提案されている。
【０００４】例えば、特開平３ー１５３０９０号公報に
は図５に示すように、ＡｌＧａＩｎＰ系の半導体レーザ
に対して、ｎ−ＧａＡｓ基板４１上に、ｎ−ＧａＩｎＰ
バッファ層４２、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４３、
ＧａＩｎＰ活性層４４の積層構造の上に、共振器内部の
電流注入領域（Ａ領域）ではｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッ
ド層４５、ｐ−ＧａＩｎＰキャップ層４６、ｐ−ＧａＡ
ｓコンタクト層４８が順次積層され（図５（ａ）のＸ−
Ｘ断面で（ｂ）に示す）、端面近傍の電流非注入領域
（Ｂ領域）ではｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４５、ｐ
−ＧａＡｓコンタクト層４８が順次積層される構造を持
つレーザが記載されている。この構造ではｐ−ＡｌＧａ
ＩｎＰクラッド層４５とｐ−ＧａＡｓコンタクト層４８
の間に形成されるヘテロバリアを利用して電流を遮断す
る構造となっている。そしてこの電流非注入領域の形成
方法は、ｎ−ＧａＡｓ基板４１、ｎ−ＧａＩｎＰバッフ
ァ層４２、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４３、ＧａＩ
ｎＰ活性層４４、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４５、
ｐ−ＧａＩｎＰキャップ層４６をＭＯＣＶＤ法により順
次積層する。次に、フォトリソ技術を用い、キャップ層
４６、Ｐ型クラッド層４５のリッジ頂部４５ａ上にＳｉ
Ｏ2マスクを形成し、リッジ頂部４５ａ以外をエッチン
グ除去しストライプを形成した後、ｎ−ＧａＡｓブロッ
ク層４７を選択成長させる。次に前記ＳｉＯ2マスクの
電流注入領域（Ａ領域）の部分以外を除去した後、Ｂ領
域のリッジ頂部４５ａのｐ−ＧａＩｎＰキャップ層４６
を選択エッチングにより除去する。次に、ＳｉＯ2マス
クをすべて除去した後、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層４８
を積層する。最後に陽電極４０、陰電極４９を形成す
る。以上のように形成したウエハに対し、バーへき開、
チップへき開を順次行う。ここに、レーザの共振器長は
５００μｍで、電流非注入領域（Ｂ領域）の長さは３０
μｍである。このレーザでは４０ｍＷまで出力動作可能
である。
は図５に示すように、ＡｌＧａＩｎＰ系の半導体レーザ
に対して、ｎ−ＧａＡｓ基板４１上に、ｎ−ＧａＩｎＰ
バッファ層４２、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４３、
ＧａＩｎＰ活性層４４の積層構造の上に、共振器内部の
電流注入領域（Ａ領域）ではｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッ
ド層４５、ｐ−ＧａＩｎＰキャップ層４６、ｐ−ＧａＡ
ｓコンタクト層４８が順次積層され（図５（ａ）のＸ−
Ｘ断面で（ｂ）に示す）、端面近傍の電流非注入領域
（Ｂ領域）ではｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４５、ｐ
−ＧａＡｓコンタクト層４８が順次積層される構造を持
つレーザが記載されている。この構造ではｐ−ＡｌＧａ
ＩｎＰクラッド層４５とｐ−ＧａＡｓコンタクト層４８
の間に形成されるヘテロバリアを利用して電流を遮断す
る構造となっている。そしてこの電流非注入領域の形成
方法は、ｎ−ＧａＡｓ基板４１、ｎ−ＧａＩｎＰバッフ
ァ層４２、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４３、ＧａＩ
ｎＰ活性層４４、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４５、
ｐ−ＧａＩｎＰキャップ層４６をＭＯＣＶＤ法により順
次積層する。次に、フォトリソ技術を用い、キャップ層
４６、Ｐ型クラッド層４５のリッジ頂部４５ａ上にＳｉ
Ｏ2マスクを形成し、リッジ頂部４５ａ以外をエッチン
グ除去しストライプを形成した後、ｎ−ＧａＡｓブロッ
ク層４７を選択成長させる。次に前記ＳｉＯ2マスクの
電流注入領域（Ａ領域）の部分以外を除去した後、Ｂ領
域のリッジ頂部４５ａのｐ−ＧａＩｎＰキャップ層４６
を選択エッチングにより除去する。次に、ＳｉＯ2マス
クをすべて除去した後、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層４８
を積層する。最後に陽電極４０、陰電極４９を形成す
る。以上のように形成したウエハに対し、バーへき開、
チップへき開を順次行う。ここに、レーザの共振器長は
５００μｍで、電流非注入領域（Ｂ領域）の長さは３０
μｍである。このレーザでは４０ｍＷまで出力動作可能
である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の製造方
法では、図６に示すように電流非注入領域６２の幅はウ
エハ６１をバーへき開する時に生じる３μｍ〜１０μｍ
の長さのバラツキを受けるため、数ミクロンオーダーの
制御が困難であり約２０μｍ以上必要であった。そのた
め、従来のように幅の広い電流非注入領域が共振器端面
に存在すると、過飽和吸収の現象が起こり、図４の
（ｂ）に示すように発振しきい値電流付近でＩ−Ｌ特性
にとびが生じて線形性が悪くなり、かつ、電流非注入領
域では利得がないので駆動電流が大きくなるという問題
点があった。勿論、へき開時に生じる数ミクロンオーダ
ーのバラツキのため、しきい値電流等のレーザの特性に
バラツキが生じるのは、大きな問題であった。
法では、図６に示すように電流非注入領域６２の幅はウ
エハ６１をバーへき開する時に生じる３μｍ〜１０μｍ
の長さのバラツキを受けるため、数ミクロンオーダーの
制御が困難であり約２０μｍ以上必要であった。そのた
め、従来のように幅の広い電流非注入領域が共振器端面
に存在すると、過飽和吸収の現象が起こり、図４の
（ｂ）に示すように発振しきい値電流付近でＩ−Ｌ特性
にとびが生じて線形性が悪くなり、かつ、電流非注入領
域では利得がないので駆動電流が大きくなるという問題
点があった。勿論、へき開時に生じる数ミクロンオーダ
ーのバラツキのため、しきい値電流等のレーザの特性に
バラツキが生じるのは、大きな問題であった。
【０００６】本発明は上記の課題を解消し、共振器端面
近傍において数ミクロンの薄い領域に精度良く電流非注
入領域を作成することによって、信頼性に優れた高出力
半導体レーザを歩留まり良く製造するのに好適な新規の
半導体レーザの製造方法を提供することを目的とする。
近傍において数ミクロンの薄い領域に精度良く電流非注
入領域を作成することによって、信頼性に優れた高出力
半導体レーザを歩留まり良く製造するのに好適な新規の
半導体レーザの製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、共振器面を有したレーザバーに、前記レー
ザバーを構成する元素の活性種と水素の活性種からなる
プラズマを照射し、共振器端面近傍において数ミクロン
の範囲に１μｍ以下の精度で水素原子を注入することを
特徴とする半導体レーザの製造方法である。
に本発明は、共振器面を有したレーザバーに、前記レー
ザバーを構成する元素の活性種と水素の活性種からなる
プラズマを照射し、共振器端面近傍において数ミクロン
の範囲に１μｍ以下の精度で水素原子を注入することを
特徴とする半導体レーザの製造方法である。
【０００８】好ましくは、レーザバーを４００℃以下の
温度範囲に設定して、上記方法を行なう半導体レーザの
製造方法とするものである。
温度範囲に設定して、上記方法を行なう半導体レーザの
製造方法とするものである。
【０００９】特に、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザの製
造方法においては、共振器端面にホスフィンのプラズマ
を照射することを特徴とする。
造方法においては、共振器端面にホスフィンのプラズマ
を照射することを特徴とする。
【００１０】
【作用】活性層がＡｌＧａＩｎＰ結晶、またはＧａＩｎ
Ｐ結晶で、クラッド層がＡｌＧａＩｎＰ結晶で構成され
るレーザバーの共振器端面にホスフィンをプラズマ状態
で照射すると、レーザバーの温度に応じて共振器端面近
傍の一定の深さに水素原子が注入されてドーパントを中
和しその活性化率を下げ、共振器端面近傍の一定の深さ
を高抵抗化する。その結果共振器端面に流れる電流が抑
制できて温度上昇が低減できるので、ＣＯＤレベルを上
げることができる。この際ホスフィンプラズマ中に含ま
れるＨ、Ｐ、Ｐ−Ｈ、Ｐ−Ｈ2、Ｐ−Ｈ3の活性種は、活
性層、クラッド層端面にダメージによるリンの欠陥が生
成されるのを抑制し、レーザバーの温度を変えると水素
原子の侵入範囲を１μｍ以下の精度で制御できるので、
信頼性の高い半導体レーザを高歩留まりで製造できる。
さらに、高抵抗領域はその厚みが数ミクロンの薄い領域
に作成できるので、過飽和吸収の現象が起こらず、良好
なＩ−Ｌ特性が得られる。
Ｐ結晶で、クラッド層がＡｌＧａＩｎＰ結晶で構成され
るレーザバーの共振器端面にホスフィンをプラズマ状態
で照射すると、レーザバーの温度に応じて共振器端面近
傍の一定の深さに水素原子が注入されてドーパントを中
和しその活性化率を下げ、共振器端面近傍の一定の深さ
を高抵抗化する。その結果共振器端面に流れる電流が抑
制できて温度上昇が低減できるので、ＣＯＤレベルを上
げることができる。この際ホスフィンプラズマ中に含ま
れるＨ、Ｐ、Ｐ−Ｈ、Ｐ−Ｈ2、Ｐ−Ｈ3の活性種は、活
性層、クラッド層端面にダメージによるリンの欠陥が生
成されるのを抑制し、レーザバーの温度を変えると水素
原子の侵入範囲を１μｍ以下の精度で制御できるので、
信頼性の高い半導体レーザを高歩留まりで製造できる。
さらに、高抵抗領域はその厚みが数ミクロンの薄い領域
に作成できるので、過飽和吸収の現象が起こらず、良好
なＩ−Ｌ特性が得られる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例について詳細に述べ
る。
る。
【００１２】図１に示すように共振器面を有したレーザ
バー１１をリアクター１４の金属性ターゲット１２にレ
ーザバー共振器端面（Ｒ領域）の一方の面をプラズマ上
流に向けて設置する。リアクター１４に接続されたホス
フィンボンベ１５からホスフィンガスを流し、これを高
周波コイル１３で励起してプラズマ状態にする。ターゲ
ット１２にバイアスをかけ、レーザバー共振器端面（Ｒ
領域）にホスフィンプラズマを照射する。リアクター１
４内の圧力は０．２Ｔｏｒｒで、金属性ターゲット１２
はヒーター１７により３５０℃に保ち、バイアスは−１
００Ｖかける。また高周波コイル１３には１０ＭＨｚの
ＲＦ周波数をかける。処理時間は３０分である。
バー１１をリアクター１４の金属性ターゲット１２にレ
ーザバー共振器端面（Ｒ領域）の一方の面をプラズマ上
流に向けて設置する。リアクター１４に接続されたホス
フィンボンベ１５からホスフィンガスを流し、これを高
周波コイル１３で励起してプラズマ状態にする。ターゲ
ット１２にバイアスをかけ、レーザバー共振器端面（Ｒ
領域）にホスフィンプラズマを照射する。リアクター１
４内の圧力は０．２Ｔｏｒｒで、金属性ターゲット１２
はヒーター１７により３５０℃に保ち、バイアスは−１
００Ｖかける。また高周波コイル１３には１０ＭＨｚの
ＲＦ周波数をかける。処理時間は３０分である。
【００１３】次に、前記レーザバー共振器端面（Ｒ領
域）の他方の面にも、前記ホスフィンプラズマ照射と同
じ工程を施す。
域）の他方の面にも、前記ホスフィンプラズマ照射と同
じ工程を施す。
【００１４】図２は本発明の実施例の製造法に用いたレ
ーザバーの素子構造である。同図（ａ）において２１は
Ａｕ−Ｇｅ／Ｎｉ陰電極、２２はｎ−ＧａＡｓ基板、２
３はｎ−ＧａＡｓバッファ層、２４はｎ−（Ａｌ0.6Ｇ
ａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層、２５はアンドープＧ
ａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ活性層、２６はｐ−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）
0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層、２７はｎ−ＧａＡｓ電流狭窄
層、２８はｐ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐキャップ層、２９はｐ
−ＧａＡｓコンタクト層、３０はＣｒ／Ａｕ／Ｐｔ／Ａ
ｕ陽電極である。
ーザバーの素子構造である。同図（ａ）において２１は
Ａｕ−Ｇｅ／Ｎｉ陰電極、２２はｎ−ＧａＡｓ基板、２
３はｎ−ＧａＡｓバッファ層、２４はｎ−（Ａｌ0.6Ｇ
ａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層、２５はアンドープＧ
ａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ活性層、２６はｐ−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）
0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層、２７はｎ−ＧａＡｓ電流狭窄
層、２８はｐ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐキャップ層、２９はｐ
−ＧａＡｓコンタクト層、３０はＣｒ／Ａｕ／Ｐｔ／Ａ
ｕ陽電極である。
【００１５】以上の素子構造は（１００）ｎ−ＧａＡｓ
基板を用い３回の減圧ＭＯＶＰＥ結晶成長とエッチング
プロセスにより行った。
基板を用い３回の減圧ＭＯＶＰＥ結晶成長とエッチング
プロセスにより行った。
【００１６】原料ガスとしてＴＭＧ（トリメチルガリウ
ム）、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、ＴＭＩ（ト
リメチルインジウム）、ＡｓＨ3（アルシン）、ＰＨ
3（ホスフィン）、Ｓｉ2Ｈ6（ジシラン）、ＤＭＺ（ジ
メチル亜鉛）を用いた。
ム）、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、ＴＭＩ（ト
リメチルインジウム）、ＡｓＨ3（アルシン）、ＰＨ
3（ホスフィン）、Ｓｉ2Ｈ6（ジシラン）、ＤＭＺ（ジ
メチル亜鉛）を用いた。
【００１７】まず第一の結晶成長工程で、ｎ−ＧａＡｓ
基板２２上にｎ−ＧａＡｓバッファ層２３、ｎ−（Ａｌ
0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層２４、Ｇａ0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐ活性層２５、ｐ−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ
0.5Ｐクラッド層２６、ｐ−Ｇａ 0.5Ｉｎ0.5Ｐキャップ
層２８の各層を順次積層する。次にＳｉＯ2マスクを用
いてｐ−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層２
６をエッチングして台形状の〈１−１０〉方向のメサス
トライプを形成した後、第二の結晶成長工程で前記メサ
ストライプの両側面にｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層２５を選
択埋め込み成長させる。次にＳｉＯ2マスクを除去し、
第三の結晶成長工程でｐ−ＧａＡｓコンタクト層２９を
積層した後、マスクを用いて陽電極２１及び陰電極３０
を形成する。
基板２２上にｎ−ＧａＡｓバッファ層２３、ｎ−（Ａｌ
0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層２４、Ｇａ0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐ活性層２５、ｐ−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ
0.5Ｐクラッド層２６、ｐ−Ｇａ 0.5Ｉｎ0.5Ｐキャップ
層２８の各層を順次積層する。次にＳｉＯ2マスクを用
いてｐ−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層２
６をエッチングして台形状の〈１−１０〉方向のメサス
トライプを形成した後、第二の結晶成長工程で前記メサ
ストライプの両側面にｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層２５を選
択埋め込み成長させる。次にＳｉＯ2マスクを除去し、
第三の結晶成長工程でｐ−ＧａＡｓコンタクト層２９を
積層した後、マスクを用いて陽電極２１及び陰電極３０
を形成する。
【００１８】次に、前記結晶成長工程で作成したウエハ
をへき開して、図２に示す共振器長４００μｍの前記レ
ーザバーを作成する。
をへき開して、図２に示す共振器長４００μｍの前記レ
ーザバーを作成する。
【００１９】ホスフィンガスをＲＦコイルで励起すると
Ｈ、Ｐ、Ｐ−Ｈ、Ｐ−Ｈ2、Ｐ−Ｈ3の活性種が生成さ
れ、これをレーザバー共振器端面（Ｒ領域）に照射する
と、前記レーザバー共振器端面（Ｒ領域）に水素原子が
注入され、高抵抗領域を作成することができる。共振器
端面に直接水素を注入する方法としては、水素プラズマ
を使う方法も考えられるが、この方法の場合プラズマ照
射時に共振器端面に水素も注入されるが同時に活性層に
新たな欠陥も生成する。その結果半導体レーザが劣化す
る。活性層に欠陥を作らず水素を共振器端面に注入する
手段として本発明のように、Ｈ、Ｐ、Ｐ−Ｈ、Ｐ−
Ｈ2、Ｐ−Ｈ3の活性種を用いていることによって、ｎ−
（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層２４、アン
ドープＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ活性層２５、ｐ−（Ａｌ0.6Ｇ
ａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層２６に、プラズマ照射
のダメージで生じ易いリンの欠陥の生成を抑制し、この
ような欠陥準位による新たな非発光中心生成を抑制する
ことができ、このことはフォトルミネッセンスの測定等
から確認されている。
Ｈ、Ｐ、Ｐ−Ｈ、Ｐ−Ｈ2、Ｐ−Ｈ3の活性種が生成さ
れ、これをレーザバー共振器端面（Ｒ領域）に照射する
と、前記レーザバー共振器端面（Ｒ領域）に水素原子が
注入され、高抵抗領域を作成することができる。共振器
端面に直接水素を注入する方法としては、水素プラズマ
を使う方法も考えられるが、この方法の場合プラズマ照
射時に共振器端面に水素も注入されるが同時に活性層に
新たな欠陥も生成する。その結果半導体レーザが劣化す
る。活性層に欠陥を作らず水素を共振器端面に注入する
手段として本発明のように、Ｈ、Ｐ、Ｐ−Ｈ、Ｐ−
Ｈ2、Ｐ−Ｈ3の活性種を用いていることによって、ｎ−
（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層２４、アン
ドープＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ活性層２５、ｐ−（Ａｌ0.6Ｇ
ａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層２６に、プラズマ照射
のダメージで生じ易いリンの欠陥の生成を抑制し、この
ような欠陥準位による新たな非発光中心生成を抑制する
ことができ、このことはフォトルミネッセンスの測定等
から確認されている。
【００２０】ホスフィンプラズマを照射することによっ
てレーザバーの共振器端面近傍に水素原子が注入される
が、層を構成する物質が異なったり、また同じ物質でも
ｐ、ｎの特性が異なれば水素のプロファイルは異なる。
ここでは特に電流抑制の効果の最もあるｐ−（Ａｌ0.6
Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層２６における水素原
子のＳＩＭＳによる濃度プロファイルを３００℃、３２
０℃、３５０℃の各温度で測定した結果を図３（ａ）に
示す。このように４００℃以下の範囲で温度制御するこ
とにより、共振器端面から５μｍの範囲内に、１μｍ以
下の精度で急峻な水素原子の注入制御の行えることがわ
かる。また、Ｈ、Ｐ、Ｐ−Ｈ、Ｐ−Ｈ2、Ｐ−Ｈ3の活性
種を用いていることによりレーザバーの温度を３００℃
前後と比較的低温で行える。４００℃以上の高温におい
て水素やホスフィンの雰囲気でアニールを行うとドーパ
ントの拡散やリンの離脱等の問題が生じるので、４００
℃以下の低温で行える本発明の製造方法はこれらの問題
を回避できる。さらに図３（ｂ）にＣ−Ｖ測定によるホ
ールのキャリアプロファイルも示す。ホール濃度は最も
少ないところで１／１０程度に減少しており、共振器端
面においてｐ−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッ
ド層２４と、アンドープＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ活性層２５の
間で電流が抑止されることがわかる。
てレーザバーの共振器端面近傍に水素原子が注入される
が、層を構成する物質が異なったり、また同じ物質でも
ｐ、ｎの特性が異なれば水素のプロファイルは異なる。
ここでは特に電流抑制の効果の最もあるｐ−（Ａｌ0.6
Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層２６における水素原
子のＳＩＭＳによる濃度プロファイルを３００℃、３２
０℃、３５０℃の各温度で測定した結果を図３（ａ）に
示す。このように４００℃以下の範囲で温度制御するこ
とにより、共振器端面から５μｍの範囲内に、１μｍ以
下の精度で急峻な水素原子の注入制御の行えることがわ
かる。また、Ｈ、Ｐ、Ｐ−Ｈ、Ｐ−Ｈ2、Ｐ−Ｈ3の活性
種を用いていることによりレーザバーの温度を３００℃
前後と比較的低温で行える。４００℃以上の高温におい
て水素やホスフィンの雰囲気でアニールを行うとドーパ
ントの拡散やリンの離脱等の問題が生じるので、４００
℃以下の低温で行える本発明の製造方法はこれらの問題
を回避できる。さらに図３（ｂ）にＣ−Ｖ測定によるホ
ールのキャリアプロファイルも示す。ホール濃度は最も
少ないところで１／１０程度に減少しており、共振器端
面においてｐ−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッ
ド層２４と、アンドープＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ活性層２５の
間で電流が抑止されることがわかる。
【００２１】以上述べた本発明の製造方法によれば、図
２（ｂ）に示すように、レーザ共振器端面近傍全体にわ
たりその厚みが５μｍ以下の高抵抗領域（Ｒ領域）を１
μｍ以下の精度で容易に製造できる。その結果、共振器
端面に流れる電流が低減されて温度上昇が抑制されるの
で、半導体レーザのＣＯＤレベルが上がり高出力動作が
可能となるだけでなく、共振器端面から数ミクロンとい
う薄い高抵抗層を精度良く製造できることにより、共振
器端面近傍の電流非注入領域が数１０ミクロンの場合に
起こるしきい値電流付近におけるＩ−Ｌ特性のとびや駆
動電流の上昇は起こらない。また、レーザバーを構成す
るすべてのレーザチップに対して、共振器端面近傍に精
度良く高抵抗層を形成できるので、量産時においてしき
い値電流等の特性が一定の歩留まり良い生産ができる。
２（ｂ）に示すように、レーザ共振器端面近傍全体にわ
たりその厚みが５μｍ以下の高抵抗領域（Ｒ領域）を１
μｍ以下の精度で容易に製造できる。その結果、共振器
端面に流れる電流が低減されて温度上昇が抑制されるの
で、半導体レーザのＣＯＤレベルが上がり高出力動作が
可能となるだけでなく、共振器端面から数ミクロンとい
う薄い高抵抗層を精度良く製造できることにより、共振
器端面近傍の電流非注入領域が数１０ミクロンの場合に
起こるしきい値電流付近におけるＩ−Ｌ特性のとびや駆
動電流の上昇は起こらない。また、レーザバーを構成す
るすべてのレーザチップに対して、共振器端面近傍に精
度良く高抵抗層を形成できるので、量産時においてしき
い値電流等の特性が一定の歩留まり良い生産ができる。
【００２２】このようにして得られたレーザバーからへ
き開（図２ａ、ｂでへき開）によりレーザチップを作成
し、Ｉ−Ｌ特性を調べたところ、図４（ａ）に示すよう
にＣＯＤレベルが５０ｍＷまで高めることができ、か
つ、しきい値付近においてＩ−Ｌ特性にとびが生じるこ
ともなく、駆動電流も上昇しなかった。
き開（図２ａ、ｂでへき開）によりレーザチップを作成
し、Ｉ−Ｌ特性を調べたところ、図４（ａ）に示すよう
にＣＯＤレベルが５０ｍＷまで高めることができ、か
つ、しきい値付近においてＩ−Ｌ特性にとびが生じるこ
ともなく、駆動電流も上昇しなかった。
【００２３】なお、本実施例では半導体レーザを構成す
る元素の活性種としてホスフィンを用いたが、元素の活
性種を供給するガスとして有機リン等を用いても同様の
効果を得ることができる。
る元素の活性種としてホスフィンを用いたが、元素の活
性種を供給するガスとして有機リン等を用いても同様の
効果を得ることができる。
【００２４】また、本実施例ではレーザの積層構造を活
性層がＧａＩｎＰ結晶、クラッド層がＡｌＧａＩｎＰ結
晶で説明したが、より短波長である活性層がＡｌＧａＩ
ｎＰ結晶、クラッド層がＡｌＧａＩｎＰ結晶の半導体レ
ーザでも前記方法で同様の効果を得ることができる。ま
た、活性層、クラッド層がＡｌＧａＡｓ結晶の半導体レ
ーザであれば、ＡｓＨ3（アルシン）プラズマを照射す
ることにより同様の効果が得られることは言うまでもな
い。
性層がＧａＩｎＰ結晶、クラッド層がＡｌＧａＩｎＰ結
晶で説明したが、より短波長である活性層がＡｌＧａＩ
ｎＰ結晶、クラッド層がＡｌＧａＩｎＰ結晶の半導体レ
ーザでも前記方法で同様の効果を得ることができる。ま
た、活性層、クラッド層がＡｌＧａＡｓ結晶の半導体レ
ーザであれば、ＡｓＨ3（アルシン）プラズマを照射す
ることにより同様の効果が得られることは言うまでもな
い。
【００２５】さらに他のII-VI族半導体結晶で構成され
る半導体レーザにおいても、その構成元素の活性種と水
素の活性種を含むプラズマを用いれば同様の効果が得ら
れるのはもちろんである。
る半導体レーザにおいても、その構成元素の活性種と水
素の活性種を含むプラズマを用いれば同様の効果が得ら
れるのはもちろんである。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、半
導体レーザを高出力化する際に、従来の電流非注入領域
を製造するのに必要なフォトリソグラフィーやエッチン
グプロセスの工程を削減でき、かつ、従来のように再成
長時において積層界面に欠陥が生成されることもなく、
容易に高出力半導体レーザを製造できる。また、半導体
レーザの共振器端面の活性層、クラッド層領域に新たな
欠陥準位を作ることなく水素原子を注入でき、かつ、半
導体レーザの共振器端面近傍における高抵抗領域の厚み
を数ミクロンオーダーの薄い範囲において１μｍ以下の
精度で制御できるので、線形性の良いＩ−Ｌ特性を有
し、信頼性に優れたＣＯＤレベルの高い高出力半導体レ
ーザの歩留まりの良い量産が容易に実現可能となる。
導体レーザを高出力化する際に、従来の電流非注入領域
を製造するのに必要なフォトリソグラフィーやエッチン
グプロセスの工程を削減でき、かつ、従来のように再成
長時において積層界面に欠陥が生成されることもなく、
容易に高出力半導体レーザを製造できる。また、半導体
レーザの共振器端面の活性層、クラッド層領域に新たな
欠陥準位を作ることなく水素原子を注入でき、かつ、半
導体レーザの共振器端面近傍における高抵抗領域の厚み
を数ミクロンオーダーの薄い範囲において１μｍ以下の
精度で制御できるので、線形性の良いＩ−Ｌ特性を有
し、信頼性に優れたＣＯＤレベルの高い高出力半導体レ
ーザの歩留まりの良い量産が容易に実現可能となる。
【図１】本発明の実施例に係わるプラズマ照射装置と照
射方法の概略図
射方法の概略図
【図２】本発明の実施例に係わる半導体レーザバーの素
子構造を示す図
子構造を示す図
【図３】本発明の実施例によるｐ型ＡｌＧａＩｎＰ結晶
における水素原子のプロファイルとホールのキャリアプ
ロファイルを示す図
における水素原子のプロファイルとホールのキャリアプ
ロファイルを示す図
【図４】（ａ）は本発明の実施例に係わる半導体レーザ
のＩ−Ｌ特性図 （ｂ）は共振器端面に電流非 注入領域の積層構造を形
成した従来の半導体レーザのＩ−Ｌ特性図
のＩ−Ｌ特性図 （ｂ）は共振器端面に電流非 注入領域の積層構造を形
成した従来の半導体レーザのＩ−Ｌ特性図
【図５】共振器端面に電流非注入領域の積層構造を形成
した従来の素子構造を示す図
した従来の素子構造を示す図
【図６】ウエハの電流非注入領域をバーへき開する位置
のバラツキを示す図
のバラツキを示す図
フロントページの続き (72)発明者 大仲 清司 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭56−112790（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−115587（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01S 3/18
Claims (2)
- 【請求項１】半導体レーザの構成元素の活性種と水素の
活性種を含むプラズマを、前記半導体レーザ共振器面の
少なくとも片面に照射することを特徴とする半導体レー
ザの製造方法。 - 【請求項２】プラズマ照射温度を４００℃以下の温度に
設定する請求項１記載の半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15918392A JP2900706B2 (ja) | 1992-06-18 | 1992-06-18 | 半導体レーザの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15918392A JP2900706B2 (ja) | 1992-06-18 | 1992-06-18 | 半導体レーザの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH065986A JPH065986A (ja) | 1994-01-14 |
| JP2900706B2 true JP2900706B2 (ja) | 1999-06-02 |
Family
ID=15688129
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15918392A Expired - Fee Related JP2900706B2 (ja) | 1992-06-18 | 1992-06-18 | 半導体レーザの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2900706B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6136626A (en) * | 1994-06-09 | 2000-10-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor light-emitting device and production method thereof |
| JP3121617B2 (ja) * | 1994-07-21 | 2001-01-09 | 松下電器産業株式会社 | 半導体発光素子およびその製造方法 |
| JPH1084161A (ja) * | 1996-09-06 | 1998-03-31 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体レーザ及びその製造方法 |
| JP3710627B2 (ja) * | 1997-08-13 | 2005-10-26 | 三菱化学株式会社 | 化合物半導体発光素子 |
| JP4099317B2 (ja) * | 2001-02-28 | 2008-06-11 | シャープ株式会社 | 半導体レーザ素子の製造方法 |
-
1992
- 1992-06-18 JP JP15918392A patent/JP2900706B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH065986A (ja) | 1994-01-14 |
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