JP3521792B2 - 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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- H01S5/20—Structure 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
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスクシステ
ムの光源等に用いられる半導体レーザおよびその製造方
法に関するものである。
ムの光源等に用いられる半導体レーザおよびその製造方
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年実用化されたデジタルビデオディス
ク等の光ディスク機器用の光源として、現在実用レベル
にある半導体レーザの中で最も波長の短いＡｌＧａＩｎ
Ｐ系半導体レーザが用いられている。
ク等の光ディスク機器用の光源として、現在実用レベル
にある半導体レーザの中で最も波長の短いＡｌＧａＩｎ
Ｐ系半導体レーザが用いられている。
【０００３】従来より、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ
としては、図７に示す構造のものが知られている。それ
は、ｎ型ＧａＡｓ基板１の上に、ｎ型のＧａＡｓからな
るバッファ層２、Ａｌ0.35Ｇａ0.15Ｉｎ0.5Ｐからなる
ｎ型クラッド層３、活性層４、Ａｌ0.35Ｇａ0.15Ｉｎ
0.5Ｐからなる第１のｐ型クラッド層５、およびエッチ
ング停止層６が順次形成され、さらにエッチング停止層
６の上にはＡｌ0.35Ｇａ0.15Ｉｎ0.5Ｐからなるリッジ
状の第２のｐ型クラッド層７およびｐ型のＧａ0.5Ｉｎ
0.5Ｐからなるコンタクト層８が順次形成されている。
この第２のｐ型クラッド層７およびコンタクト層８の両
側にはｎ型のＡｌ0.35Ｇａ0.15Ｉｎ0.5Ｐからなる埋込
層９が形成され、コンタクト層８および埋込層９の上に
はｐ型のＧａＡｓからなるキャップ層１０が形成され、
キャップ層１０の上にはｐ電極１１、ｎ型ＧａＡｓ基板
１の裏面にはｎ電極１２がそれぞれ形成されている。第
２のｐ型クラッド層７と埋込層９とで光閉じ込め構造を
形成している。
としては、図７に示す構造のものが知られている。それ
は、ｎ型ＧａＡｓ基板１の上に、ｎ型のＧａＡｓからな
るバッファ層２、Ａｌ0.35Ｇａ0.15Ｉｎ0.5Ｐからなる
ｎ型クラッド層３、活性層４、Ａｌ0.35Ｇａ0.15Ｉｎ
0.5Ｐからなる第１のｐ型クラッド層５、およびエッチ
ング停止層６が順次形成され、さらにエッチング停止層
６の上にはＡｌ0.35Ｇａ0.15Ｉｎ0.5Ｐからなるリッジ
状の第２のｐ型クラッド層７およびｐ型のＧａ0.5Ｉｎ
0.5Ｐからなるコンタクト層８が順次形成されている。
この第２のｐ型クラッド層７およびコンタクト層８の両
側にはｎ型のＡｌ0.35Ｇａ0.15Ｉｎ0.5Ｐからなる埋込
層９が形成され、コンタクト層８および埋込層９の上に
はｐ型のＧａＡｓからなるキャップ層１０が形成され、
キャップ層１０の上にはｐ電極１１、ｎ型ＧａＡｓ基板
１の裏面にはｎ電極１２がそれぞれ形成されている。第
２のｐ型クラッド層７と埋込層９とで光閉じ込め構造を
形成している。
【０００４】このようなＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ
は、通常有機金属気相エピタキシャル成長法（以下ＭＯ
ＶＰＥ法という）により作製されている。また、かかる
光閉じ込め構造は、第２のｐ型クラッド層７にエッチン
グマスクをつけ、エッチングマスクのない部分を、燐酸
を含むエッチング液を用いてエッチング停止層６の手前
までエッチングしてリッジ状に形成した後、エッチング
マスクを除去し、ＭＯＶＰＥ法を用いてｎ型のＡｌ0.35
Ｇａ0.15Ｉｎ0.5Ｐからなる埋込層９を結晶成長するこ
とにより形成される。この埋込層９を結晶成長する前
に、ｎ型ＧａＡｓ基板１の温度を上げてサーマルクリー
ニングを行うが、そのとき第２のｐ型クラッド層７から
燐が脱離するのを防止するためにホスフィン（ＰＨ3）
を供給している。
は、通常有機金属気相エピタキシャル成長法（以下ＭＯ
ＶＰＥ法という）により作製されている。また、かかる
光閉じ込め構造は、第２のｐ型クラッド層７にエッチン
グマスクをつけ、エッチングマスクのない部分を、燐酸
を含むエッチング液を用いてエッチング停止層６の手前
までエッチングしてリッジ状に形成した後、エッチング
マスクを除去し、ＭＯＶＰＥ法を用いてｎ型のＡｌ0.35
Ｇａ0.15Ｉｎ0.5Ｐからなる埋込層９を結晶成長するこ
とにより形成される。この埋込層９を結晶成長する前
に、ｎ型ＧａＡｓ基板１の温度を上げてサーマルクリー
ニングを行うが、そのとき第２のｐ型クラッド層７から
燐が脱離するのを防止するためにホスフィン（ＰＨ3）
を供給している。
【０００５】エッチング停止層６の材料として、（Ａｌ
0.1Ｇａ0.9）0.5Ｉｎ0.5Ｐを用いることが知られてい
る。また、特開平４−２７１８４号公報に開示されてい
るようにエッチング停止層６の材料としてｐ型のＡｌz
Ｇａ1-zＡｓ（０．４≦ｚ≦１）を用い、エッチング停
止層６のバンドギャップを活性層４より大きくし、レー
ザ光の吸収を低減することが知られている。
0.1Ｇａ0.9）0.5Ｉｎ0.5Ｐを用いることが知られてい
る。また、特開平４−２７１８４号公報に開示されてい
るようにエッチング停止層６の材料としてｐ型のＡｌz
Ｇａ1-zＡｓ（０．４≦ｚ≦１）を用い、エッチング停
止層６のバンドギャップを活性層４より大きくし、レー
ザ光の吸収を低減することが知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】光ディスク機器用のＡ
ｌＧａＩｎＰ系半導体レーザでは、単一横モードで発振
させ、かつ発振しきい値電流を低減させる等レーザ特性
の向上を図ることが必要である。それを実現するために
は第１のｐ型クラッド層５および第２のｐ型クラッド層
７の厚さと形状を制御し、かつ埋込層９の結晶性を向上
させることが重要となる。
ｌＧａＩｎＰ系半導体レーザでは、単一横モードで発振
させ、かつ発振しきい値電流を低減させる等レーザ特性
の向上を図ることが必要である。それを実現するために
は第１のｐ型クラッド層５および第２のｐ型クラッド層
７の厚さと形状を制御し、かつ埋込層９の結晶性を向上
させることが重要となる。
【０００７】一般に、良好な結晶性を持ったＡｌＧａＩ
ｎＰ系半導体の結晶膜を得るためには、７００℃以上の
成長温度で結晶成長することが望ましい。ところが、エ
ッチング停止層６の材料として（Ａｌ0.1Ｇａ0.9）0.5
Ｉｎ0.5Ｐを用いた場合、７００℃以上の成長温度では
（Ａｌ0.1Ｇａ0.9）0.5Ｉｎ0.5Ｐの昇華が起こり、エッ
チング停止層６の表面の平坦性が悪くなるために、その
上に良好な結晶性を有する埋込層９を形成することが困
難であった。
ｎＰ系半導体の結晶膜を得るためには、７００℃以上の
成長温度で結晶成長することが望ましい。ところが、エ
ッチング停止層６の材料として（Ａｌ0.1Ｇａ0.9）0.5
Ｉｎ0.5Ｐを用いた場合、７００℃以上の成長温度では
（Ａｌ0.1Ｇａ0.9）0.5Ｉｎ0.5Ｐの昇華が起こり、エッ
チング停止層６の表面の平坦性が悪くなるために、その
上に良好な結晶性を有する埋込層９を形成することが困
難であった。
【０００８】また、エッチング停止層６の材料としてＡ
ｌzＧａ1-zＡｓ（０．４≦ｚ≦１）を用いた場合、埋込
層９を結晶成長する前のサーマルクリーニングにおいて
供給されるホスフィンとＡｌzＧａ1-zＡｓ（０．４≦ｚ
≦１）とが反応してエッチング停止層６の表面に変性層
が形成されるので、その上に良好な結晶性を有する埋込
層９を形成することが困難であった。
ｌzＧａ1-zＡｓ（０．４≦ｚ≦１）を用いた場合、埋込
層９を結晶成長する前のサーマルクリーニングにおいて
供給されるホスフィンとＡｌzＧａ1-zＡｓ（０．４≦ｚ
≦１）とが反応してエッチング停止層６の表面に変性層
が形成されるので、その上に良好な結晶性を有する埋込
層９を形成することが困難であった。
【０００９】さらに、エッチング停止層６の材料として
（ＡｌxＧａ1-x）yＩｎ1-yＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦
１）を用い、かつ第２のｐ型クラッド層７に対してエッ
チング停止層６の手前までエッチングを行うのに燐酸を
含むエッチング液を用いた場合、エッチング停止層６と
第２のｐ型クラッド層７との間のエッチング選択比を大
きくすることができないため、エッチング停止層６の手
前で第２のｐ型クラッド層７のエッチングを止めること
が困難になり、第２のｐ型クラッド層７の上に埋込層９
を均一に形成することが困難であった。
（ＡｌxＧａ1-x）yＩｎ1-yＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦
１）を用い、かつ第２のｐ型クラッド層７に対してエッ
チング停止層６の手前までエッチングを行うのに燐酸を
含むエッチング液を用いた場合、エッチング停止層６と
第２のｐ型クラッド層７との間のエッチング選択比を大
きくすることができないため、エッチング停止層６の手
前で第２のｐ型クラッド層７のエッチングを止めること
が困難になり、第２のｐ型クラッド層７の上に埋込層９
を均一に形成することが困難であった。
【００１０】このように、従来の技術では、均一で、か
つ良好な結晶性を有する埋込層９の形成が困難であるこ
とから、発振しきい値電流の低減等のレーザ特性の向上
に制約を与えていた。
つ良好な結晶性を有する埋込層９の形成が困難であるこ
とから、発振しきい値電流の低減等のレーザ特性の向上
に制約を与えていた。
【００１１】本発明の目的は、発振しきい値電流の低減
等レーザ特性を向上させたＡｌＧａＩｎＰ系半導体レー
ザの製造方法を提供することである。
等レーザ特性を向上させたＡｌＧａＩｎＰ系半導体レー
ザの製造方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の半導体レーザの製造方法は、基板の上に第１
のクラッド層、活性層、第２のクラッド層、エッチング
停止層およびＡｌＧａＩｎＰ系材料からなる第３のクラ
ッド層を順次形成する工程と、前記第３のクラッド層を
前記エッチング停止層の手前までエッチングする工程
と、エッチングされた前記第３のクラッド層および前記
エッチング停止層の表面をホスフィンガスを供給しつつ
サーマルクリーニングした後、埋込層を成長して光閉じ
込め構造を形成する工程とを備え、前記エッチング停止
層に（Ａｌ x Ｇａ 1-x ） y Ｉｎ 1-y Ｐ（０＜ｘ＜０．７、０
≦ｙ≦１、０．０５＜ｘｙ）を用いることを特徴とす
る。
に本発明の半導体レーザの製造方法は、基板の上に第１
のクラッド層、活性層、第２のクラッド層、エッチング
停止層およびＡｌＧａＩｎＰ系材料からなる第３のクラ
ッド層を順次形成する工程と、前記第３のクラッド層を
前記エッチング停止層の手前までエッチングする工程
と、エッチングされた前記第３のクラッド層および前記
エッチング停止層の表面をホスフィンガスを供給しつつ
サーマルクリーニングした後、埋込層を成長して光閉じ
込め構造を形成する工程とを備え、前記エッチング停止
層に（Ａｌ x Ｇａ 1-x ） y Ｉｎ 1-y Ｐ（０＜ｘ＜０．７、０
≦ｙ≦１、０．０５＜ｘｙ）を用いることを特徴とす
る。
【００１３】この構成により、エッチング停止層にＡｌ
組成が０．０５よりも大きい（ＡｌxＧａ1-x）yＩｎ1-y
Ｐを用いているので、７００℃以上の結晶成長温度にお
いても（ＡｌxＧａ1-x）yＩｎ1-yＰの昇華を抑制するこ
とができ、エッチング停止層の表面の平坦性を良好に保
つことができる。
組成が０．０５よりも大きい（ＡｌxＧａ1-x）yＩｎ1-y
Ｐを用いているので、７００℃以上の結晶成長温度にお
いても（ＡｌxＧａ1-x）yＩｎ1-yＰの昇華を抑制するこ
とができ、エッチング停止層の表面の平坦性を良好に保
つことができる。
【００１４】また、この構成により、エッチング停止層
と第２のｐ型クラッド層との間のエッチング選択比を大
きくとることができるので、エッチング停止層の手前で
第２のｐ型クラッド層のエッチングを止めることができ
る。
と第２のｐ型クラッド層との間のエッチング選択比を大
きくとることができるので、エッチング停止層の手前で
第２のｐ型クラッド層のエッチングを止めることができ
る。
【００１５】さらに、この構成により、埋込層を結晶成
長する前のサーマルクリーニングにおいて供給されるホ
スフィンと（ＡｌxＧａ1-x）yＩｎ1-yＰ（０＜ｘ＜０．
７、０≦ｙ≦１、０．０５＜ｘｙ）との反応を防止する
ことができるので、エッチング停止層の表面に変性層が
形成されるのを防止することができる。
長する前のサーマルクリーニングにおいて供給されるホ
スフィンと（ＡｌxＧａ1-x）yＩｎ1-yＰ（０＜ｘ＜０．
７、０≦ｙ≦１、０．０５＜ｘｙ）との反応を防止する
ことができるので、エッチング停止層の表面に変性層が
形成されるのを防止することができる。
【００１６】また、前記製造方法において、エッチング
停止層のバンドギャップが活性層のバンドギャップより
も小さいものである。
停止層のバンドギャップが活性層のバンドギャップより
も小さいものである。
【００１７】この構成により、エッチング停止層のバン
ドギャップを活性層よりも小さくしているので、活性層
において発生した光をエッチング停止層において吸収さ
せることができる。
ドギャップを活性層よりも小さくしているので、活性層
において発生した光をエッチング停止層において吸収さ
せることができる。
【００１８】さらに、前記製造方法において、前記埋込
層成長は７００℃以上の温度で行うものである。
層成長は７００℃以上の温度で行うものである。
【００１９】さらに、本発明の半導体レーザの製造方法
は、前記製造方法において、酒石酸を含む溶液として酒
石酸と塩酸との混合溶液を用いるものである。
は、前記製造方法において、酒石酸を含む溶液として酒
石酸と塩酸との混合溶液を用いるものである。
【００２０】この構成により、エッチング停止層と第２
のｐ型クラッド層との間のエッチング選択比をさらに大
きくとることができるので、エッチング停止層の手前で
第２のｐ型クラッド層のエッチングを止めることがさら
に容易になる。
のｐ型クラッド層との間のエッチング選択比をさらに大
きくとることができるので、エッチング停止層の手前で
第２のｐ型クラッド層のエッチングを止めることがさら
に容易になる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。
て、図面を参照しながら説明する。
【００２２】本発明の実施の形態に係る半導体レーザ
は、図１に示すように（１００）面の面方位から［０１
１］方向へ１０度傾斜した主面を有するｎ型ＧａＡｓ基
板１の上に、ｎ型のＧａＡｓからなるバッファ層２、Ａ
ｌ0.35Ｇａ0.15Ｉｎ0.5Ｐからなるｎ型クラッド層３、
厚さ５０ÅのＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる井戸層と厚さ１
００ÅのＡｌ0.35Ｇａ0.15Ｉｎ0.5Ｐからなるバリア層
とを交互に５回繰り返して形成された多重量子井戸構造
からなる活性層４、Ａｌ0.35Ｇａ0.15Ｉｎ0.5Ｐからな
る第１のｐ型クラッド層５、およびｐ型の（ＡｌxＧａ
1-x）yＩｎ1-yＰ（０＜ｘ＜０．７、０≦ｙ≦１、０．
０５＜ｘｙ）からなるエッチング停止層１３が順次形成
され、その上にＡｌ0.35Ｇａ0.15Ｉｎ0.5Ｐからなるリ
ッジ状の第２のｐ型クラッド層７とｐ型のＧａ0.5Ｉｎ
0.5Ｐからなるコンタクト層８が形成されている。この
第２のｐ型クラッド層７およびコンタクト層８の両側に
はｎ型のＡｌ0.35Ｇａ0.15Ｉｎ0.5Ｐからなり電流ブロ
ック機能を有する埋込層９が形成されている。第２のｐ
型クラッド層７と埋込層９とで光閉じ込め構造を形成し
ている。さらにコンタクト層８と埋込層９の上にはｐ型
のＧａＡｓからなるキャップ層１０が形成されており、
キャップ層１０の上にはｐ電極１１、ｎ型ＧａＡｓ基板
１の裏面にはｎ電極１２がそれぞれ形成されている。各
層のドーピングレベルおよび膜厚は、表１に示すとおり
である。
は、図１に示すように（１００）面の面方位から［０１
１］方向へ１０度傾斜した主面を有するｎ型ＧａＡｓ基
板１の上に、ｎ型のＧａＡｓからなるバッファ層２、Ａ
ｌ0.35Ｇａ0.15Ｉｎ0.5Ｐからなるｎ型クラッド層３、
厚さ５０ÅのＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる井戸層と厚さ１
００ÅのＡｌ0.35Ｇａ0.15Ｉｎ0.5Ｐからなるバリア層
とを交互に５回繰り返して形成された多重量子井戸構造
からなる活性層４、Ａｌ0.35Ｇａ0.15Ｉｎ0.5Ｐからな
る第１のｐ型クラッド層５、およびｐ型の（ＡｌxＧａ
1-x）yＩｎ1-yＰ（０＜ｘ＜０．７、０≦ｙ≦１、０．
０５＜ｘｙ）からなるエッチング停止層１３が順次形成
され、その上にＡｌ0.35Ｇａ0.15Ｉｎ0.5Ｐからなるリ
ッジ状の第２のｐ型クラッド層７とｐ型のＧａ0.5Ｉｎ
0.5Ｐからなるコンタクト層８が形成されている。この
第２のｐ型クラッド層７およびコンタクト層８の両側に
はｎ型のＡｌ0.35Ｇａ0.15Ｉｎ0.5Ｐからなり電流ブロ
ック機能を有する埋込層９が形成されている。第２のｐ
型クラッド層７と埋込層９とで光閉じ込め構造を形成し
ている。さらにコンタクト層８と埋込層９の上にはｐ型
のＧａＡｓからなるキャップ層１０が形成されており、
キャップ層１０の上にはｐ電極１１、ｎ型ＧａＡｓ基板
１の裏面にはｎ電極１２がそれぞれ形成されている。各
層のドーピングレベルおよび膜厚は、表１に示すとおり
である。
【００２３】
【表１】
【００２４】この構成により、エッチング停止層１３に
Ａｌ組成が０．０５よりも大きい（ＡｌxＧａ1-x）yＩ
ｎ1-yＰを用いているので、７６０℃の結晶成長温度に
おいても（ＡｌxＧａ1-x）yＩｎ1-yＰの昇華が起こるこ
とを防止でき、エッチング停止層１３の表面の平坦性を
良好に保つことができる。
Ａｌ組成が０．０５よりも大きい（ＡｌxＧａ1-x）yＩ
ｎ1-yＰを用いているので、７６０℃の結晶成長温度に
おいても（ＡｌxＧａ1-x）yＩｎ1-yＰの昇華が起こるこ
とを防止でき、エッチング停止層１３の表面の平坦性を
良好に保つことができる。
【００２５】また、この構成により、第２のｐ型クラッ
ド層がリッジ形状を有し、かつ埋込層９が電流ブロック
機能を有しているので、半導体レーザに電流を注入した
ときの電流狭窄および光閉じ込めを容易に行うことがで
き、その結果単一横モード閉じ込めレーザを容易に得る
ことができる。
ド層がリッジ形状を有し、かつ埋込層９が電流ブロック
機能を有しているので、半導体レーザに電流を注入した
ときの電流狭窄および光閉じ込めを容易に行うことがで
き、その結果単一横モード閉じ込めレーザを容易に得る
ことができる。
【００２６】次に、本発明の実施の形態に係る半導体レ
ーザの製造方法について、図２に示す工程断面図を用い
て説明する。
ーザの製造方法について、図２に示す工程断面図を用い
て説明する。
【００２７】まず、ｎ型ＧａＡｓ基板１の主面上にバッ
ファ層２からコンタクト層８に至るまでの各層をＭＯＶ
ＰＥ法により形成する（図２（ａ））。そのときの結晶
成長温度は７６０℃である。
ファ層２からコンタクト層８に至るまでの各層をＭＯＶ
ＰＥ法により形成する（図２（ａ））。そのときの結晶
成長温度は７６０℃である。
【００２８】次に、コンタクト層８の上にエッチングマ
スクをつけ、エッチングマスクのない部分を、酒石酸と
塩酸とを１対１に混合したエッチング液を用いてエッチ
ング停止層１３の手前までエッチングしてリッジ状に形
成する。
スクをつけ、エッチングマスクのない部分を、酒石酸と
塩酸とを１対１に混合したエッチング液を用いてエッチ
ング停止層１３の手前までエッチングしてリッジ状に形
成する。
【００２９】その後、ＭＯＶＰＥ法を用いて埋込層９を
結晶成長し、光閉じ込め構造を形成させる。そのときの
結晶成長温度は７６０℃である。この埋込層９を結晶成
長する前に、ｎ型ＧａＡｓ基板１の温度を上げてサーマ
ルクリーニングを行うが、そのときコンタクト層８から
の燐の脱離を防止するためにホスフィンを供給してい
る。その後、エッチングマスクを除去する（図２
（ｂ））。
結晶成長し、光閉じ込め構造を形成させる。そのときの
結晶成長温度は７６０℃である。この埋込層９を結晶成
長する前に、ｎ型ＧａＡｓ基板１の温度を上げてサーマ
ルクリーニングを行うが、そのときコンタクト層８から
の燐の脱離を防止するためにホスフィンを供給してい
る。その後、エッチングマスクを除去する（図２
（ｂ））。
【００３０】そしてキャップ層１０をＭＯＶＰＥ法によ
り、結晶成長温度を７６０℃にして結晶成長し、さらに
キャップ層１０の上にチタンと白金と金とを蒸着してｐ
電極１１を形成し、ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面にニッケ
ルと金とを蒸着してｎ電極１２を形成し、半導体レーザ
を完成させる（図２（ｃ））。
り、結晶成長温度を７６０℃にして結晶成長し、さらに
キャップ層１０の上にチタンと白金と金とを蒸着してｐ
電極１１を形成し、ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面にニッケ
ルと金とを蒸着してｎ電極１２を形成し、半導体レーザ
を完成させる（図２（ｃ））。
【００３１】このような製造方法により、埋込層９を結
晶成長する前のサーマルクリーニングにおいて供給され
るホスフィンと（ＡｌxＧａ1-x）yＩｎ1-yＰ（０≦ｘ≦
１、０≦ｙ≦１）とが反応することを防止することがで
きるので、エッチング停止層１３の表面に変性層が形成
されるのを防止することができる。
晶成長する前のサーマルクリーニングにおいて供給され
るホスフィンと（ＡｌxＧａ1-x）yＩｎ1-yＰ（０≦ｘ≦
１、０≦ｙ≦１）とが反応することを防止することがで
きるので、エッチング停止層１３の表面に変性層が形成
されるのを防止することができる。
【００３２】また、この製造方法により、エッチング停
止層１３と第２のｐ型クラッド層７とのエッチング選択
比を大きくすることができる。特にエッチング液として
酒石酸と塩酸との混合溶液を用いているので、エッチン
グ停止層１３と第２のｐ型クラッド層７との間のエッチ
ング選択比をさらに大きくすることができ、エッチング
停止層１３の手前で第２のｐ型クラッド層７のエッチン
グを停止させることがさらに容易になる。その結果、埋
込層９の結晶性を改善することができ、かつ光閉じ込め
構造を制御よく作製することができるので、従来よりも
良好な特性を持った半導体レーザを得ることができる。
止層１３と第２のｐ型クラッド層７とのエッチング選択
比を大きくすることができる。特にエッチング液として
酒石酸と塩酸との混合溶液を用いているので、エッチン
グ停止層１３と第２のｐ型クラッド層７との間のエッチ
ング選択比をさらに大きくすることができ、エッチング
停止層１３の手前で第２のｐ型クラッド層７のエッチン
グを停止させることがさらに容易になる。その結果、埋
込層９の結晶性を改善することができ、かつ光閉じ込め
構造を制御よく作製することができるので、従来よりも
良好な特性を持った半導体レーザを得ることができる。
【００３３】次に、本発明の実施の形態に係る半導体レ
ーザの製造方法において、エッチング停止層１３の効果
について説明する。
ーザの製造方法において、エッチング停止層１３の効果
について説明する。
【００３４】エッチング停止層１３に（ＡｌxＧａ1-x）
0.5Ｉｎ0.5Ｐを用いた場合のエッチング停止層１３と第
２のクラッド層７との界面の凹凸のｘに対する関係は、
図３に示すとおりになった。それによれば、ｘが０．１
以下すなわちＡｌ組成が０．０５以下になると、界面の
凹凸は３ｎｍ以上になり、かつ急激に大きくなる。これ
は、Ａｌ組成が０．０５以下になると、結晶成長中に７
６０℃という結晶成長温度のために（ＡｌxＧａ1-x）
0.5Ｉｎ0.5Ｐが昇華しやすくなり、それによりエッチン
グ停止層１３の表面に凹凸が生じているものと考えられ
る。
0.5Ｉｎ0.5Ｐを用いた場合のエッチング停止層１３と第
２のクラッド層７との界面の凹凸のｘに対する関係は、
図３に示すとおりになった。それによれば、ｘが０．１
以下すなわちＡｌ組成が０．０５以下になると、界面の
凹凸は３ｎｍ以上になり、かつ急激に大きくなる。これ
は、Ａｌ組成が０．０５以下になると、結晶成長中に７
６０℃という結晶成長温度のために（ＡｌxＧａ1-x）
0.5Ｉｎ0.5Ｐが昇華しやすくなり、それによりエッチン
グ停止層１３の表面に凹凸が生じているものと考えられ
る。
【００３５】エッチング停止層１３としてｘ＝０．２
５、ｙ＝０．５とした本発明の半導体レーザと、ｘ＝
０、ｙ＝０．５とした従来の半導体レーザの電流−光出
力特性は、図４に示すとおりになった。図４において、
曲線Ａが本発明の半導体レーザの、曲線Ｂが従来の半導
体レーザの電流−光出力特性をそれぞれ示す。本発明の
半導体レーザと、従来の半導体レーザとは、ともにキャ
ビティ長が７００μｍ、ストライプ幅が２μｍ、レーザ
の発振波長は６５０ｎｍであった。
５、ｙ＝０．５とした本発明の半導体レーザと、ｘ＝
０、ｙ＝０．５とした従来の半導体レーザの電流−光出
力特性は、図４に示すとおりになった。図４において、
曲線Ａが本発明の半導体レーザの、曲線Ｂが従来の半導
体レーザの電流−光出力特性をそれぞれ示す。本発明の
半導体レーザと、従来の半導体レーザとは、ともにキャ
ビティ長が７００μｍ、ストライプ幅が２μｍ、レーザ
の発振波長は６５０ｎｍであった。
【００３６】図４によれば、本発明の半導体レーザの発
振しきい値電流は従来のものよりも小さく、かつスロー
プ効率が良好であった。これは本発明の半導体レーザの
エッチング停止層の界面が従来よりも平坦であり、その
結果埋込層９の結晶性が改善されたものと考えられる。
振しきい値電流は従来のものよりも小さく、かつスロー
プ効率が良好であった。これは本発明の半導体レーザの
エッチング停止層の界面が従来よりも平坦であり、その
結果埋込層９の結晶性が改善されたものと考えられる。
【００３７】エッチング停止層１３に（ＡｌxＧａ1-x）
0.5Ｉｎ0.5Ｐを用いた場合の、第２のクラッド層７の表
面における欠陥密度のｘに対する関係は、図５に示すと
おりになった。それによると、ｘ＝０．５において欠陥
密度が最小になり、０．７＜ｘで欠陥密度が急激に大き
くなっていることがわかる。これはエッチング停止層１
３において、Ａｌ組成が大きくなるにつれて表面での酸
素の吸着量が大きくなり、欠陥の種になる酸化領域が形
成されているものと考えられる。また、Ａｌ組成の小さ
い所では結晶成長中にエッチング停止層１３からの（Ａ
ｌxＧａ1-x）0.5Ｉｎ0.5Ｐの昇華が起こっているものと
考えられる。
0.5Ｉｎ0.5Ｐを用いた場合の、第２のクラッド層７の表
面における欠陥密度のｘに対する関係は、図５に示すと
おりになった。それによると、ｘ＝０．５において欠陥
密度が最小になり、０．７＜ｘで欠陥密度が急激に大き
くなっていることがわかる。これはエッチング停止層１
３において、Ａｌ組成が大きくなるにつれて表面での酸
素の吸着量が大きくなり、欠陥の種になる酸化領域が形
成されているものと考えられる。また、Ａｌ組成の小さ
い所では結晶成長中にエッチング停止層１３からの（Ａ
ｌxＧａ1-x）0.5Ｉｎ0.5Ｐの昇華が起こっているものと
考えられる。
【００３８】エッチング停止層１３にＡｌxＧａ1-x）
0.5Ｉｎ0.5Ｐを用いた場合のエッチング停止層１３と第
２のクラッド層７とのエッチング選択比のｘに対する関
係は、図６に示すとおりになった。それによると、ｘが
大きくなるにつれてエッチング選択比が小さくなり、ｘ
が０．７以上になると第２のクラッド層７とのエッチン
グ選択比が１以下となることがわかった。このことから
エッチング停止層１３の組成ｘが０．７以上になるとエ
ッチング停止層１３にまでクラッド層７を均一にエッチ
ングすることが困難になると考えられる。なお、ｘ＝０
すなわちＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐをエッチング停止層１３に用
いた場合、エッチング選択比は１０００であり、ｘ＝
０．４の場合、エッチング選択比は５０であった。
0.5Ｉｎ0.5Ｐを用いた場合のエッチング停止層１３と第
２のクラッド層７とのエッチング選択比のｘに対する関
係は、図６に示すとおりになった。それによると、ｘが
大きくなるにつれてエッチング選択比が小さくなり、ｘ
が０．７以上になると第２のクラッド層７とのエッチン
グ選択比が１以下となることがわかった。このことから
エッチング停止層１３の組成ｘが０．７以上になるとエ
ッチング停止層１３にまでクラッド層７を均一にエッチ
ングすることが困難になると考えられる。なお、ｘ＝０
すなわちＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐをエッチング停止層１３に用
いた場合、エッチング選択比は１０００であり、ｘ＝
０．４の場合、エッチング選択比は５０であった。
【００３９】なお、上記実施の形態において、エッチン
グ停止層１３のバンドギャップを活性層４より小さくし
てもよい。そうすることにより上記と同様な効果が得ら
れるとともに活性層４において発生した光をエッチング
停止層１３において吸収させることができるので、自励
発振レーザを実現して小型にすることができ、かつ容易
に製造することができる。
グ停止層１３のバンドギャップを活性層４より小さくし
てもよい。そうすることにより上記と同様な効果が得ら
れるとともに活性層４において発生した光をエッチング
停止層１３において吸収させることができるので、自励
発振レーザを実現して小型にすることができ、かつ容易
に製造することができる。
【００４０】また、上記実施の形態において、ｎ型Ｇａ
Ａｓ基板１およびその上に形成される各層の導電性が逆
であっても同様の効果が得られる。
Ａｓ基板１およびその上に形成される各層の導電性が逆
であっても同様の効果が得られる。
【００４１】さらに、埋め込み構造として、上記実施の
形態においてはリッジ形状を有する第２のクラッド層７
を用いたが、第２のクラッド層７の形状はメサ形状また
は逆メサ形状であってもよい。
形態においてはリッジ形状を有する第２のクラッド層７
を用いたが、第２のクラッド層７の形状はメサ形状また
は逆メサ形状であってもよい。
【００４２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によればエ
ッチング停止層の表面の平坦性を良好に保つことができ
るとともに、エッチング停止層とクラッド層とのエッチ
ング選択比を大きくすることができる。その結果、埋込
層の結晶性を改善することができ、かつ光閉じ込め構造
を制御よく作製することができるので、従来よりも良好
な特性を持った半導体レーザを得ることができる。
ッチング停止層の表面の平坦性を良好に保つことができ
るとともに、エッチング停止層とクラッド層とのエッチ
ング選択比を大きくすることができる。その結果、埋込
層の結晶性を改善することができ、かつ光閉じ込め構造
を制御よく作製することができるので、従来よりも良好
な特性を持った半導体レーザを得ることができる。
【図１】本発明の実施の形態に係る半導体レーザの要部
断面図
断面図
【図２】本発明の実施の形態に係る半導体レーザの製造
方法に関する工程断面図
方法に関する工程断面図
【図３】本発明の実施の形態に係る半導体レーザと従来
の半導体レーザとに関する、エッチング停止層と第２の
クラッド層との界面の凹凸の、組成ｘに対する関係を示
す図
の半導体レーザとに関する、エッチング停止層と第２の
クラッド層との界面の凹凸の、組成ｘに対する関係を示
す図
【図４】本発明の実施の形態に係る半導体レーザの特性
と従来の半導体レーザの特性とを比較して示す図
と従来の半導体レーザの特性とを比較して示す図
【図５】本発明の実施の形態に係る半導体レーザと従来
の半導体レーザとに関する、エッチング停止層における
欠陥密度の組成ｘに対する関係を示す図
の半導体レーザとに関する、エッチング停止層における
欠陥密度の組成ｘに対する関係を示す図
【図６】本発明の実施の形態に係る半導体レーザと従来
の半導体レーザとに関する、ＡｌxＧａ1-x）0.5Ｉｎ0.5
Ｐからなるエッチング停止層と第２のクラッド層とのエ
ッチング選択比の組成ｘに対する関係を示す図
の半導体レーザとに関する、ＡｌxＧａ1-x）0.5Ｉｎ0.5
Ｐからなるエッチング停止層と第２のクラッド層とのエ
ッチング選択比の組成ｘに対する関係を示す図
【図７】従来の半導体レーザの要部断面図
１ ｎ型ＧａＡｓ基板
２ バッファ層
３ ｎ型クラッド層
４ 活性層
５ 第１のｐ型クラッド層
７ 第２のｐ型クラッド層
８ コンタクト層
９ 埋込層
１０ キャップ層
１１ ｐ電極
１２ ｎ電極
１３ エッチング停止層
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平８−56052（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−233552（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−312435（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−75012（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−321395（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−148668（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−204877（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−220488（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01S 5/00 - 5/50
Claims (4)
- 【請求項１】 基板の上に第１のクラッド層、活性層、
第２のクラッド層、エッチング停止層およびＡｌＧａＩ
ｎＰ系材料からなる第３のクラッド層を順次形成する工
程と、 前記第３のクラッド層を前記エッチング停止層の手前ま
でエッチングする工程と、エッチングされた前記第３のクラッド層および前記エッ
チング停止層の表面をホスフィンガスを供給しつつサー
マルクリーニングした後、埋込層を成長して光閉じ込め
構造を形成する工程とを備え、 前記エッチング停止層に（Ａｌ x Ｇａ 1-x ） y Ｉｎ 1-y Ｐ
（０＜ｘ＜０．７、０≦ｙ≦１、０．０５＜ｘｙ）を用
いること を特徴とする半導体レーザの製造方法。 - 【請求項２】 前記エッチング停止層のバンドギャップ
が前記活性層のバンドギャップよりも小さいことを特徴
とする請求項１記載の半導体レーザの製造方法。 - 【請求項３】 前記埋込層成長は７００℃以上の温度で
行うことを特徴とする請求項１または２記載の半導体レ
ーザの製造方法。 - 【請求項４】 前記エッチング工程において、酒石酸と
塩酸との混合溶液を用いることを特徴とする請求項１な
いし３のいずれかに記載の半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05502099A JP3521792B2 (ja) | 1999-03-03 | 1999-03-03 | 半導体レーザの製造方法 |
| EP00301607A EP1035624B1 (en) | 1999-03-03 | 2000-02-29 | Semiconductor laser and a manufacturing method for the same |
| DE60022932T DE60022932T2 (de) | 1999-03-03 | 2000-02-29 | Halbleiterlaser und Herstellungsverfahren |
| US09/515,248 US6631148B1 (en) | 1999-03-03 | 2000-02-29 | Semiconductor laser and a manufacturing method for the same |
| SG200001120A SG95619A1 (en) | 1999-03-03 | 2000-03-01 | Semiconductor laser and a manufacturing method for the same |
| CNB001067214A CN1151592C (zh) | 1999-03-03 | 2000-03-02 | 半导体激光器及其制造方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05502099A JP3521792B2 (ja) | 1999-03-03 | 1999-03-03 | 半導体レーザの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000252587A JP2000252587A (ja) | 2000-09-14 |
| JP3521792B2 true JP3521792B2 (ja) | 2004-04-19 |
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ID=12986996
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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|---|---|
| US (1) | US6631148B1 (ja) |
| EP (1) | EP1035624B1 (ja) |
| JP (1) | JP3521792B2 (ja) |
| CN (1) | CN1151592C (ja) |
| DE (1) | DE60022932T2 (ja) |
| SG (1) | SG95619A1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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