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JPH06104527A - 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

Publication number
JPH06104527A
JPH06104527A JP27659092A JP27659092A JPH06104527A JP H06104527 A JPH06104527 A JP H06104527A JP 27659092 A JP27659092 A JP 27659092A JP 27659092 A JP27659092 A JP 27659092A JP H06104527 A JPH06104527 A JP H06104527A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor
layer
growth
active layer
semiconductor laser
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP27659092A
Other languages
English (en)
Inventor
Tatsuya Sasaki
達也 佐々木
Masayuki Yamaguchi
昌幸 山口
Yasutaka Sakata
康隆 阪田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP27659092A priority Critical patent/JPH06104527A/ja
Publication of JPH06104527A publication Critical patent/JPH06104527A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高温特性や光出力特性に優れた光半導体素子
を均一性、再現性よく製作する。 【構成】 半導体基板上1の表面に活性層3を含むダブ
ルヘテロ構造を選択的に形成し、その両側に半導体ブロ
ック層7,8を埋め込み成長し、さらにダブルヘテロ構
造と半導体ブロック層の上に、半導体クラッド層5と半
導体コンタクト層6を積層する製造方法であり、活性層
を選択成長によって形成するために半導体のエッチング
が不要で、均一性が向上するとともに、活性層の両側に
電流ブロック層を形成しているため、高温特性や光出力
特性において優れた素子が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信、光情報処理な
どに用いられる半導体レーザの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】光通信や光情報処理に用いられる半導体
レーザは、近年の需要の増大により、一層の量産化、低
価格化が要求されている。そのためには、より量産に適
し、高い歩留まりが得られる素子構造とすることが重要
である。
【0003】こうした要求に応えるためには、大面積半
導体ウエハを使用し、一括して結晶成長を行うことが必
要である。結晶成長としても、大面積高均一成長が可能
な、有機金属気相成長法(MOVPE)などの気相成長
法などが用いられる。
【0004】従来生産されている光通信用半導体レーザ
は、いずれも半導体をエッチングにより加工した後に、
付加的な成長によって素子を製造している。しかし、大
面積ウエハのままエッチングを行うと、エッチング形状
にばらつきが生じやすい。そのため、素子特性において
も高い歩留まりを得ることが困難であった。
【0005】こうした背景から、半導体のエッチングを
行わずに半導体レーザを製作する方法として、選択的に
活性層を成長する方法が考案された(特願平03−06
7498)。その発明に基づく半導体レーザーの製作工
程を図5に示す。(100)n型InP基板1の表面
に、SiO2 膜などの誘電体薄膜21を[011]方向
の2本の平行なストライプ状に形成し(図5(a))、
n型InPクラッド層2、活性層3、p型InPクラッ
ド層4からなるダブルヘテロ構造を選択成長する(図5
(b))。SiO2 膜21に挟まれた領域幅を2μm程
度に設定すれば、メサエッチングを用いずに活性層が形
成される。次に、相対したSiO2 膜21の内側を部分
的に除去し(図5(c))、p型InPクラッド層5お
よびp型InGaAsコンタクト層6を活性層を覆うよ
うに選択成長する(図5(d))。こうして2回の結晶
成長を行った後、SiO2 膜21を全面に形成して、活
性層上側のみを窓開けし(図5(e))、p側電極31
およびn側電極32を形成して、半導体レーザとする
(図5(f))。
【0006】この方法を用いれば、半導体のエッチング
を行わずに、SiO2 膜のパターニングと結晶成長のみ
で素子が構成できるため、構造の均一性に優れて量産に
適した半導体レーザが製作できる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述した素子構造は、
量産性に適するという特徴はあるが、活性層の両脇の電
流ブロック構造がInPのホモ接合により形成されてお
り、ダブルヘテロ接合とのビルトイン電圧の差によって
電流を活性層に狭窄する構造となっている。そのため、
注入電流の増加とともにホモ接合領域を流れる漏れ電流
が増加し、充分な高出力特性が得られなかった。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの半導体レーザの製造方法は以下の通りである。第1
導電型半導体基板上に、ストライプ状の2本の成長阻止
マスクを形成し、前記成長阻止マスクに挟まれた導波領
域に半導体活性層を含むダブルヘテロ構造を選択的に成
長する工程を有する半導体レーザの製造方法において、
前記導波領域上面に成長阻止マスクを形成してその両側
に少なくとも第2導電型半導体ブロック層および第1導
電型半導体ブロック層を含む半導体ブロック構造を埋め
込み成長する工程と、さらに前記ダブルヘテロ構造およ
び半導体ブロック構造の上に、少なくとも第2導電型半
導体クラッド層を形成する工程とからなることを特徴と
する半導体レーザの製造方法。
【0009】第1導電型半導体基板上に、ストライプ状
の2本の成長阻止マスクを形成し、前記成長阻止マスク
に挟まれた導波領域に半導体活性層を含むダブルヘテロ
構造を選択的に成長する工程を有する半導体レーザの製
造方法において、前記導波領域上面に成長阻止マスクを
形成してその両側に少なくとも高抵抗半導体ブロック層
を含む半導体ブロック構造を埋め込み成長する工程と、
さらに前記ダブルヘテロ構造および半導体ブロック構造
の上に、少なくとも第2導電型半導体クラッド層を形成
する工程とからなることを特徴とする半導体レーザの製
造方法。
【0010】
【作用】請求項1に記載した発明による半導体レーザの
製造方法を図1に、また請求項2に記載した発明による
半導体レーザの製造方法を図2に示す。従来構造と同様
に選択的に活性層を形成するため、制御性や歩留まりに
優れた構造となっている。さらに活性層3の両脇は、サ
イリスク構造もしくは高抵抗層からなる電流ブロック構
造となっているため、従来構造に比べて、高注入時に活
性層脇を流れる電流は極めて少なくなり、高出力特性が
改善される。図1、図2に示した方法で製作された半導
体レーザの構造を図3、図4に示す。図3(a)および
図4(a)は、高速応答特性を向上させたメサ構造とな
っているが、メサ構造を形成するためのエッチングは特
に精密な精度が要求されるものではないので、特性の均
一性を阻害するものではない。また、図3(b)および
図4(b)は、活性領域外側のダブルヘテロ構造を残し
た構造であり、メサエッチングが不要になるだけでな
く、電流ブロック構造のターンオンを防止して、高出力
動作の向上を図った構造となっている。
【0011】
【実施例】請求項1に記載した発明に相当する実施例と
して、図1の製造方法により、図3(b)に示した構造
を製作した結果について述べる。まず、(100)n型
InP基板1の表面に、SiO2 膜21(層厚150n
m)を形成し、幅5μm、間隔2μmの2本のストライ
プ状にパターニングした(図1(a))。ストライプ方
向は[011]とした。次にMOVPE法により、n型
InPクラッド層(キャリア濃度1×1018cm-3、層
厚0.5μm)、InGaAsウェル(層厚8nm、4
層)およびInGaAsPバリア(1.3μm組成、層
厚10nm)からなる量子井戸活性層3、p型InPク
ラッド層(キャリア濃度7×1017cm-3、層厚0.5
μm)を選択成長した(図1(b))。続いて、SiO
2 膜21を一旦除去した後、再び全面に形成し、今度は
先に形成されたp−InPクラッド層の活性領域上のみ
を残すようにパターニングを行った(図1(c))。そ
して、p型InPブロック層7(キャリア濃度7×10
17cm-3、層厚0.8μm)およびn型InPブロック
層8(キャリア濃度2×1018cm-3、層厚0.8μ
m)を選択埋め込み成長した(図1(d))。最後に、
SiO2 膜21を除去した後、全面にp型InPブロッ
ク層5(キャリア濃度7×1017cm-3、層厚1μm)
およびp型InGaAsコンタクト層6(キャリア濃度
1×1019cm-3、層厚0.3μm)を成長した(図1
(e))。結晶成長プロセスは2インチInP基板を用
いて行った。
【0012】こうして3回の結晶成長により形成された
ウエハ表面にp側電極31およびn側電極32を形成し
た(図1(f))。へき開によって共振器長300μm
の半導体レーザとした。切り出した200個の素子の特
性を測定したところ、発振しきい値電流は平均18.7
mA、偏差2.1mAであり、5mW光出力時の発振波
長は平均1547nm、偏差8.8nmと高い均一性を
示した。また、25℃連続動作時の最大出力は 、平均
62mWであり、100個中78個が50mW以上の光
出力を記録した。一方、従来構造により製作した素子の
最大出力は38mWであり、本構造によって高出力特性
が改善されたことが確認できた。
【0013】次に請求項2に記載した発明に基づく、図
2の製造方法を用いて、図4(a)の半導体レーザを製
作した結果について述べる。先に述べた半導体レーザと
異なるのは、図2(d)の埋め込み成長の過程で、電流
ブロック構造を高抵抗InPブロック層9(Feドー
プ、Fe濃度1×1016cm-3、層厚2μm)およびn
型InP層(キャリア濃度4×1018cm-3、層厚0.
6μm)としたことである。また、幅4μm、深さ3μ
m、間隔15μmの2本のメサ溝22を形成した。この
素子も2インチウエハから切り出した100個について
評価を行ったところ、しきい値電流は平均16.2m
A、偏差2.6mAであり、85個が30mW以上の光
出力を得た。このうち30個について周波数応答特性を
測定したところ、30mW以上の時の帯域として平均1
5GHzを得た。このように、本素子は高抵抗ブロック
構造を有することから、良好な高周波特性を均一性よく
得ることができた。
【0014】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の半導体レー
ザ製造方法は、選択的に形成された活性層の両側を電流
ブロック構造で埋め込んだ構造を製作できるため、高出
力特性や高周波特性に優れる半導体レーザを、均一性よ
く量産することが可能となるという特徴を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1に記載した半導体レーザの製造方法の
一実施例を示す断面図。
【図2】請求項2に記載した半導体レーザの製造方法の
一実施例を示す断面図。
【図3】図1の方法により製作した半導体レーザの構造
を表す断面図。
【図4】図2の方法により製作した半導体レーザの構造
を表す断面図。
【図5】従来の半導体レーザの製造方法を表す断面図。
【符号の説明】
1 n−InP基板 2 n−InPクラッド層 3 活性層 4 p−InPクラッド層 5 p−InPクラッド層 6 p−InGaAsコンタクト層 7 p−InPブロック層 8 n−InPブロック層 9 高抵抗InPブロック層 10 n−InP層 21 SiO2 膜 22 メサ溝 31 p側電極 32 n側電極

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1導電型半導体基板上に、ストライプ
    状の2本の成長阻止マスクを形成し、前記成長阻止マス
    クに挟まれた導波領域に半導体活性層を含むダブルヘテ
    ロ構造を選択的に成長する工程を有する半導体レーザの
    製造方法において、前記導波領域上面に成長阻止マスク
    を形成してその両側に少なくとも第2導電型半導体ブロ
    ック層および第1導電型半導体ブロック層を含む半導体
    ブロック構造を埋め込み成長する工程と、さらに前記ダ
    ブルヘテロ構造および半導体ブロック構造の上に、少な
    くとも第2導電型半導体クラッド層を形成する工程とか
    らなることを特徴とする半導体レーザの製造方法。
  2. 【請求項2】 第1導電型半導体基板上に、ストライプ
    状の2本の成長阻止マスクを形成し、前記成長阻止マス
    クに挟まれた導波領域に半導体活性層を含むダブルヘテ
    ロ構造を選択的に成長する工程を有する半導体レーザの
    製造方法において、前記導波領域上面に成長阻止マスク
    を形成してその両側に少なくとも高抵抗半導体ブロック
    層を含む半導体ブロック構造を埋め込み成長する工程
    と、さらに前記ダブルヘテロ構造および半導体ブロック
    構造の上に、少なくとも第2導電型半導体クラッド層を
    形成する工程とからなることを特徴とする半導体レーザ
    の製造方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08236858A (ja) * 1995-02-24 1996-09-13 Nec Corp p型基板埋め込み型半導体レーザ及びその製造方法
JPH08250809A (ja) * 1995-03-10 1996-09-27 Nec Corp 光半導体素子及びその製造方法
US6134368A (en) * 1996-08-30 2000-10-17 Nec Corporation Optical semiconductor device with a current blocking structure and method for making the same
US6498076B1 (en) 1999-06-17 2002-12-24 Nec Corporation Method for manufacturing a semiconductor laser

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19990209