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JP4123554B2 - Manufacturing method of semiconductor laser - Google Patents
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JP4123554B2 JP00092198A JP92198A JP4123554B2 JP 4123554 B2 JP4123554 B2 JP 4123554B2 JP 00092198 A JP00092198 A JP 00092198A JP 92198 A JP92198 A JP 92198A JP 4123554 B2 JP4123554 B2 JP 4123554B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体レーザの製造方法に関し、特に、いわゆる窓構造を有する半導体レーザの製造に適用して好適なものである。
【0002】
【従来の技術】
AlGaInP系半導体レーザは、AlGaAs系半導体レーザに比べて発光波長が短いため、従来より様々な分野に応用されてきた。このAlGaInP系半導体レーザは、近年では、高密度記録が可能なディジタルビデオディスク(DVD)の記録/再生用の光ディスク装置(DVD装置)のレーザ光源として注目されている。
【0003】
現在、DVD装置用のAlGaInP系半導体レーザは、再生(読み出し)用として出力5mWクラスのものが主であるが、今後は、記録(書き込み)用として30〜50mWクラスの高出力のものが求められている。
【0004】
しかしながら、従来のAlGaInP系半導体レーザ、特に、波長630〜650nm帯のものでは、出力を増大させると、端面破壊が進むため、思うように高出力化を図ることができない。そこで、レーザ共振器の端面をいわゆる窓構造として端面劣化を防ぐことが重要となる。
【0005】
従来、この窓構造の形成に最もよく用いられている方法として、劈開によって端面を形成する前に基板(ウェーハ)上面より、後に劈開によって端面を形成する領域にZnを拡散させて、その領域内における量子井戸構造を破壊するか、あるいは、活性層における自然超格子を破壊することで、端面におけるバンドギャップを局所的に増加させ、端面近傍での光学的損失を低下させる方法がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような従来の窓構造の形成方法は、Zn拡散の制御が難しいことから、Znがレーザ共振器の端面から100μm前後にわたって拡散してしまうため、素子の信頼性を低下させることがあった。また、窓構造を形成するために、通常のAlGaInP系半導体レーザの製造プロセスに加えてZn拡散のプロセスが必要であることから、製造プロセスが煩雑であった。さらに、従来のAlGaInP系半導体レーザは、p型AlGaInPクラッド層の上部をストライプ形状にパターニングし、その両側の部分にn型GaAs電流狭窄層を埋め込んだ電流狭窄構造を有し、いわゆる損失導波型であるため、駆動電流が大きく、端面以外の部分でも劣化が生じやすかった。
【0007】
したがって、この発明の目的は、素子の信頼性を低下させることなく、簡単なプロセスで、窓構造を有し、しかも実屈折率導波型の半導体レーザを製造することができる半導体レーザの製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明の第1の発明による半導体レーザの製造方法は、
基板上に、第1導電型の第1のクラッド層、活性層および第2導電型の第2のクラッド層を含む、レーザ構造を形成する半導体層を成長させる工程と、
ストライプ部となる領域の周囲における半導体層をエッチングすることにより溝を形成し、この際、溝のうちの共振器長方向に延びる部分の深さは活性層に達しない深さとなり、溝のうちの共振器長方向と直交する方向に延びる部分の深さは活性層を超える深さとなるようにする工程と、
溝の内部に活性層よりもバンドギャップが大きい半導体層を成長させて埋め込む工程とを有する
ことを特徴とするものである。
【0009】
この発明の第2の発明による半導体レーザの製造方法は、
基板上に、第1導電型の第1のクラッド層、活性層および第2導電型の第2のクラッド層を含む、レーザ構造を形成する半導体層を成長させる工程と、
半導体層上に、共振器長方向と直交する方向に延び、かつ、共振器長に対応した幅を有するストライプ形状の第1の絶縁膜を形成する工程と、
第1の絶縁膜をマスクとして半導体層を活性層に達しない深さまでエッチングする工程と、
第1の絶縁膜をパターニングすることにより、共振器長方向に延び、かつ、形成すべきストライプ部の幅に対応した幅を有するストライプ形状の第2の絶縁膜を形成する工程と、
第2の絶縁膜をマスクとして上記半導体層をエッチングすることにより溝を形成し、この際、溝のうちの共振器長方向に延びる部分の深さは活性層に達しない深さとなり、溝のうちの共振器長方向と直交する方向に延びる部分の深さは活性層を超える深さとなるようにする工程と、
第2の絶縁膜をマスクとして溝の内部に活性層よりもバンドギャップが大きい半導体層を成長させて埋め込む工程とを有する
ことを特徴とするものである。
【0010】
この発明において、典型的には、溝のうちの共振器長方向に延びる部分の深さは第2のクラッド層の厚さ方向の途中の深さとなり、溝のうちの共振器長方向と直交する方向に延びる部分の深さは第1のクラッド層の厚さ方向の途中の深さとなるようにする。
【0011】
この発明が適用される半導体レーザの具体例を挙げると、AlGaInP系半導体レーザである。この場合、活性層よりもバンドギャップが大きい半導体層としては、例えばAlGaAs層、AlGaInP層、ZnSe層、GaN層などを用いることができる。選択成長のしやすさの点では、これらのうちAlGaAs層が優れている。
【0012】
上述のように構成されたこの発明による半導体レーザの製造方法によれば、レーザ構造を形成する半導体層の成長と、活性層よりもバンドギャップが大きい半導体層の成長との2回の結晶成長で窓構造を有する半導体レーザを製造することができることにより、製造プロセスが簡単である。また、窓構造の形成に拡散プロセスが不要であるため、素子の信頼性の低下の問題が生じない。さらに、活性層よりもバンドギャップが大きい半導体層を電流狭窄層に用いることができるため、実屈折率導波型の半導体レーザを製造することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、実施形態の全図において、同一または対応する部分には同一の符号を付す。
【0014】
図1〜図15はこの発明の第1の実施形態によるAlGaInP系半導体レーザの製造方法を示す。ここで、図1、図2、図4、図7、図9、図11および図14は共振器長方向の断面図、図5、図8、図10、図12および図15は共振器長方向に垂直な断面図、図3および図6は平面図、図13は斜視図である。
【0015】
この第1の実施形態によるAlGaInP系半導体レーザの製造方法においては、まず、図1に示すように、n型GaAs基板1上に、例えば有機金属化学気相成長(MOCVD)法により、例えば600℃程度の成長温度で、n型GaAsバッファ層2、n型GaInPバッファ層3、n型AlGaInPクラッド層4、活性層5、p型AlGaInPクラッド層6、p型GaInP中間層7およびp型GaAsキャップ層8を順次成長させる。ここで、活性層5は、単一量子井戸(SQW)構造、例えばGaInP層を井戸層とし、AlGaInP層を障壁層とする多重量子井戸(MQW)構造、歪みMQW構造のいずれであってもよい。また、n型GaAs基板1としては、例えば、(100)面方位を有するものや、(100)面から例えば5〜15°オフした面を主面とするものが用いられる。ここで、各半導体層の厚さの例を挙げると、n型GaAsバッファ層2は0.3μm、n型GaInPバッファ層3は0.3μm、n型AlGaInPクラッド層4は1μm、p型AlGaInPクラッド層6は1μm、p型GaInP中間層7は0.1μm、p型GaAsキャップ層8は0.3μmである。
【0016】
次に、図2に示すように、例えばCVD法により例えばSiO2 膜やSiNx 膜のような絶縁膜9を形成した後、この絶縁膜9上に、リソグラフィーにより、共振器長方向と直交する方向に延び、かつ、共振器長に対応した所定幅のストライプ形状のレジストパターン(図示せず)を共振器長Lと等しいピッチで形成し、このレジストパターンをマスクとして絶縁膜9を例えば反応性イオンエッチング(RIE)法のようなドライエッチング法またはウエットエッチング法によりエッチングする。この後、レジストパターンを除去する。このようにして、共振器長方向と直交する方向に延び、かつ、共振器長Lよりも2a小さい幅を有するストライプ形状の絶縁膜9がピッチLで形成される。このストライプ形状の絶縁膜9の平面形状を図3に示す。ここで、aは、この絶縁膜9をマスクとして行われる次のエッチング時のパターン変換差に応じて決められる。
【0017】
次に、図4に示すように、上述のようにして形成されたストライプ形状の絶縁膜9をマスクとして例えばウエットエッチング法によりn型AlGaInPクラッド層6の厚さ方向の途中の深さまでエッチングする。
【0018】
次に、ストライプ形状の絶縁膜9上に、リソグラフィーにより、共振器長方向に延び、かつ、最終的に形成すべきストライプ部の幅に対応した所定幅のレジストパターン(図示せず)を形成した後、このレジストパターンをマスクとして絶縁膜9を例えばRIE法のようなドライエッチング法またはウエットエッチング法によりエッチングする。この後、レジストパターンを除去する。このようにして、図5に示すように、共振器長方向に延び、かつ、最終的に形成すべきストライプ部の幅よりも2b大きい幅を有するストライプ形状の絶縁膜9が、最終的に得られるレーザチップの幅と等しいピッチで形成される。このストライプ形状の絶縁膜9の平面形状を図6に示す。ここで、bは、この絶縁膜9をマスクとして行われる次のエッチング時のパターン変換差に応じて決められる。
【0019】
次に、図7および図8に示すように、上述のようにして形成されたストライプ形状の絶縁膜9をマスクとして例えばウエットエッチング法によりエッチングすることにより、絶縁膜9の周囲に溝10を形成する。このエッチングの際には、この溝10のうち、絶縁膜9の長手方向、すなわち共振器長方向に延びる部分の深さはn型AlGaInPクラッド層4に達する深さとなり(図7)、絶縁膜9の幅方向、すなわち共振器長方向と直交する方向に延びる部分の深さはp型AlGaInPクラッド層6の厚さ方向の途中の深さとなるようにする(図8)。
【0020】
次に、図9および図10に示すように、絶縁膜9をマスクとして、例えばMOCVD法により、溝10の内部に活性層5よりもバンドギャップが大きいn型AlGaAs層11を選択成長させて埋め込む。このn型AlGaAs層11は電流狭窄層および窓材料として用いられる。
【0021】
次に、絶縁膜9をエッチング除去した後、図11および図12に示すように、p型GaAsキャップ層8およびn型AlGaAs層11の全面に例えば真空蒸着法により例えばTi膜、Pt膜およびAu膜を順次形成してp側電極12を形成するとともに、n型GaAs基板1の裏面に同様にして例えばAuGe膜およびNi膜を順次形成してn側電極13を形成する。
【0022】
次に、上述のようにしてレーザ構造が形成されたn型GaAs基板1をバー状に劈開して両共振器端面を形成し、さらにこれらの共振器端面に端面コーティング(図示せず)を施した後、このバーを劈開してチップ化する。図13はこのようにして得られたレーザチップを示す。図14および図15はそれぞれこのレーザチップのXIV−XIV線およびXV−XV線に沿っての断面図である。この後、このようにして得られたレーザチップをパッケージングする。
【0023】
このようにして製造されたAlGaInP系半導体レーザは、電流狭窄層となるn型AlGaAs層11は活性層5よりもバンドギャップが大きいことから、実屈折率導波型となる。
【0024】
以上のように、この第1の実施形態によれば、レーザ構造を形成するための半導体層の成長とn型AlGaAs層11の成長との2回の結晶成長で窓構造を有する実屈折率導波型のAlGaInP系半導体レーザを製造することができるので、Zn拡散により窓構造を形成する従来のAlGaInP系半導体レーザの製造方法に比べて製造プロセスが簡単であるとともに、Zn拡散に伴う信頼性の低下の問題がない。また、実屈折率導波型のAlGaInP系半導体レーザを製造することができることから、従来の損失導波型のAlGaInP系半導体レーザに比べて駆動電流を少なくすることができ、したがって端面以外の部分での劣化を抑えることができる。
【0025】
以上により、例えば30〜50mWクラスの高出力でしかも高信頼性かつ長寿命のAlGaInP系半導体レーザを実現することができる。
【0026】
図16はこの発明の第2の実施形態による半導体レーザの製造方法を示す。
【0027】
図16に示すように、この第2の実施形態によるAlGaInP系半導体レーザの製造方法においては、n型AlGaInPクラッド層4の成長の途中でn型GaInPエッチングストップ層14を成長させるとともに、p型AlGaInPクラッド層6の成長の途中でp型GaInPエッチングストップ層15を成長させる。そして、図4に示す工程で絶縁膜9をマスクとして行われるエッチングの際にp型GaInPエッチングストップ層15を用いるとともに、図7および図8に示す工程で絶縁膜9をマスクとして行われるエッチングの際にn型GaInPエッチングストップ層14およびp型GaInPエッチングストップ層15を用いる。その他のことは第1の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【0028】
この第2の実施形態によれば、第1の実施形態と同様な利点を得ることができるほか、絶縁膜9をマスクとして行われるエッチングの制御性が高くなることから製造がより容易になるという利点を有する。
【0029】
次に、上述の第1または第2の実施形態により製造されるAlGaInP系半導体レーザを発光素子として用いた光ディスク再生装置について説明する。図17にこの光ディスク再生装置の構成を示す。
【0030】
図17に示すように、この光ディスク再生装置は、発光素子として半導体レーザ101を備えている。この半導体レーザ101としては、上述の第1または第2の実施形態によるAlGaInP系半導体レーザが用いられる。この光ディスク再生装置はまた、半導体レーザ101の出射光を光ディスクDに導くとともに、この光ディスクDによる反射光(信号光)を再生するための公知の光学系、すなわち、コリメートレンズ102、ビームスプリッタ103、1/4波長板104、対物レンズ105、検出レンズ106、信号光検出用受光素子107および信号光再生回路108を備えている。
【0031】
この光ディスク再生装置においては、半導体レーザ101の出射光Lはコリメートレンズ102によって平行光にされ、さらにビームスプリッタ103を経て1/4波長板104により偏光の具合が調整された後、対物レンズ105により集光されて光ディスクDに入射される。そして、この光ディスクDで反射された信号光L´が対物レンズ105および1/4波長板104を経てビームスプリッタ103で反射された後、検出レンズ106を経て信号光検出用受光素子107に入射し、ここで電気信号に変換された後、信号光再生回路108において、光ディスクDに書き込まれた情報が再生される。
【0032】
なお、ここでは、上述の第1または第2の実施形態によるAlGaInP系半導体レーザを光ディスク再生装置の発光素子に適用した場合について説明したが、光ディスク記録再生装置や光ディスク記録装置の発光素子に適用することも可能であることは勿論、光通信装置などの光装置の発光素子や、高温で動作させる必要のある車載用機器などの発光素子に適用することも可能である。
【0033】
以上、この発明の実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【0034】
例えば、上述の第1および第2の実施形態において挙げた数値、構造、プロセスなどはあくまでも例に過ぎず、必要に応じて、これらと異なる数値、構造、プロセスなどを用いてもよい。
【0035】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明による半導体レーザの製造方法によれば、素子の信頼性を低下させることなく、簡単なプロセスで、窓構造を有し、しかも実屈折率導波型の半導体レーザを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施形態によるAlGaInP系半導体レーザの製造方法を説明するための共振器長方向の断面図である。
【図2】この発明の第1の実施形態によるAlGaInP系半導体レーザの製造方法を説明するための共振器長方向の断面図である。
【図3】この発明の第1の実施形態によるAlGaInP系半導体レーザの製造方法を説明するための平面図である。
【図4】この発明の第1の実施形態によるAlGaInP系半導体レーザの製造方法を説明するための共振器長方向の断面図である。
【図5】この発明の第1の実施形態によるAlGaInP系半導体レーザの製造方法を説明するための共振器長方向に垂直な断面図である。
【図6】この発明の第1の実施形態によるAlGaInP系半導体レーザの製造方法を説明するための平面図である。
【図7】この発明の第1の実施形態によるAlGaInP系半導体レーザの製造方法を説明するための共振器長方向の断面図である。
【図8】この発明の第1の実施形態によるAlGaInP系半導体レーザの製造方法を説明するための共振器長方向に垂直な断面図である。
【図9】この発明の第1の実施形態によるAlGaInP系半導体レーザの製造方法を説明するための共振器長方向の断面図である。
【図10】この発明の第1の実施形態によるAlGaInP系半導体レーザの製造方法を説明するための共振器長方向に垂直な断面図である。
【図11】この発明の第1の実施形態によるAlGaInP系半導体レーザの製造方法を説明するための共振器長方向の断面図である。
【図12】この発明の第1の実施形態によるAlGaInP系半導体レーザの製造方法を説明するための共振器長方向に垂直な断面図である。
【図13】この発明の第1の実施形態により製造されたAlGaInP系半導体レーザを示す斜視図である。
【図14】図13に示すAlGaInP系半導体レーザのXIV−XIV線に沿っての断面図である。
【図15】図13に示すAlGaInP系半導体レーザのXV−XV線に沿っての断面図である。
【図16】この発明の第2の実施形態によるAlGaInP系半導体レーザの製造方法を説明するための共振器長方向の断面図である。
【図17】この発明の第1または第2の実施形態により製造されたAlGaInP系半導体レーザを発光素子として用いた光ディスク再生装置を示す略線図である。
【符号の説明】
1・・・n型GaAs基板、4・・・n型AlGaInPクラッド層、5・・・活性層、6・・・p型AlGaInPクラッド層、7・・・p型GaInP中間層、8・・・p型GaAsキャップ層、9・・・絶縁膜、10・・・溝、11・・・n型AlGaAs層、12・・・p側電極、13・・・n側電極、14・・・n型GaInPエッチングストップ層、15・・・p型AlGaInPエッチングストップ層
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor laser manufacturing method, and is particularly suitable for application to manufacturing a semiconductor laser having a so-called window structure.
[0002]
[Prior art]
AlGaInP-based semiconductor lasers have been applied in various fields since they have a shorter emission wavelength than AlGaAs-based semiconductor lasers. In recent years, this AlGaInP-based semiconductor laser has attracted attention as a laser light source for an optical disc device (DVD device) for recording / reproducing a digital video disc (DVD) capable of high-density recording.
[0003]
At present, AlGaInP semiconductor lasers for DVD devices are mainly those with an output of 5 mW for reproduction (reading), but in the future, those with a high output of 30 to 50 mW for recording (writing) will be required. ing.
[0004]
However, in the case of a conventional AlGaInP semiconductor laser, particularly in the wavelength band of 630 to 650 nm, if the output is increased, the end face breaks down, so that the output cannot be increased as expected. Therefore, it is important to prevent the end face deterioration by using a so-called window structure as the end face of the laser resonator.
[0005]
Conventionally, the most commonly used method for forming this window structure is to diffuse Zn from the upper surface of the substrate (wafer) before forming the end face by cleavage and into the area where the end face is formed by cleavage later. There is a method of locally increasing the band gap at the end face and reducing the optical loss in the vicinity of the end face by destroying the quantum well structure in FIG. 1 or by destroying the natural superlattice in the active layer.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the conventional window structure forming method as described above is difficult to control the Zn diffusion, Zn diffuses from about 100 μm from the end face of the laser resonator, thereby reducing the reliability of the element. there were. Moreover, in order to form the window structure, a Zn diffusion process is required in addition to a normal AlGaInP semiconductor laser manufacturing process, and thus the manufacturing process is complicated. Further, the conventional AlGaInP-based semiconductor laser has a current confinement structure in which the upper part of the p-type AlGaInP clad layer is patterned in a stripe shape, and an n-type GaAs current confinement layer is embedded on both sides thereof, so-called loss waveguide type Therefore, the drive current is large, and deterioration is likely to occur in portions other than the end faces.
[0007]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor laser manufacturing method capable of manufacturing a semiconductor laser having a window structure and an actual refractive index waveguide type by a simple process without degrading the reliability of the element. Is to provide.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a semiconductor laser manufacturing method according to the first aspect of the present invention comprises:
Growing a semiconductor layer forming a laser structure on the substrate, the first layer including a first conductivity type first clad layer, an active layer, and a second conductivity type second clad layer;
A groove is formed by etching the semiconductor layer around the region to be the stripe portion. At this time, the depth of the portion extending in the resonator length direction of the groove is a depth that does not reach the active layer. The depth of the portion extending in the direction perpendicular to the resonator length direction is to exceed the active layer,
And a step of growing and embedding a semiconductor layer having a band gap larger than that of the active layer inside the groove.
[0009]
A method for manufacturing a semiconductor laser according to a second aspect of the present invention comprises:
Growing a semiconductor layer forming a laser structure on the substrate, the first layer including a first conductivity type first clad layer, an active layer, and a second conductivity type second clad layer;
Forming a stripe-shaped first insulating film extending in a direction orthogonal to the resonator length direction and having a width corresponding to the resonator length on the semiconductor layer;
Etching the semiconductor layer to a depth that does not reach the active layer using the first insulating film as a mask;
Patterning the first insulating film to form a stripe-shaped second insulating film extending in the resonator length direction and having a width corresponding to the width of the stripe portion to be formed;
The groove is formed by etching the semiconductor layer using the second insulating film as a mask. At this time, the depth of the portion extending in the resonator length direction of the groove is a depth that does not reach the active layer. The depth of the portion extending in the direction perpendicular to the resonator length direction is a depth exceeding the active layer; and
And a step of growing and embedding a semiconductor layer having a band gap larger than that of the active layer inside the trench using the second insulating film as a mask.
[0010]
In the present invention, typically, the depth of the portion of the groove extending in the resonator length direction is a depth in the middle of the thickness direction of the second cladding layer, and is orthogonal to the resonator length direction of the groove. The depth of the portion extending in the direction in which the first cladding layer is formed is set to the intermediate depth in the thickness direction of the first cladding layer.
[0011]
A specific example of a semiconductor laser to which the present invention is applied is an AlGaInP semiconductor laser. In this case, for example, an AlGaAs layer, an AlGaInP layer, a ZnSe layer, or a GaN layer can be used as the semiconductor layer having a band gap larger than that of the active layer. Of these, the AlGaAs layer is superior in terms of ease of selective growth.
[0012]
According to the method of manufacturing a semiconductor laser according to the present invention configured as described above, the crystal growth is performed twice, that is, the growth of the semiconductor layer forming the laser structure and the growth of the semiconductor layer having a band gap larger than that of the active layer. Since a semiconductor laser having a window structure can be manufactured, the manufacturing process is simple. In addition, since a diffusion process is not necessary for forming the window structure, there is no problem of deterioration of element reliability. Furthermore, since a semiconductor layer having a band gap larger than that of the active layer can be used as the current confinement layer, an actual refractive index guided semiconductor laser can be manufactured.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings of the embodiments, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.
[0014]
1 to 15 show a method of manufacturing an AlGaInP semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention. 1, 2, 4, 7, 9, 11, and 14 are sectional views in the resonator length direction, and FIGS. 5, 8, 10, 12, and 15 are the resonator lengths. Cross-sectional views perpendicular to the direction, FIGS. 3 and 6 are plan views, and FIG. 13 is a perspective view.
[0015]
In the method of manufacturing the AlGaInP semiconductor laser according to the first embodiment, first, as shown in FIG. 1, on the n-type GaAs substrate 1, for example, by a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method, for example, 600 ° C. The n-type GaAs buffer layer 2, the n-type GaInP buffer layer 3, the n-type AlGaInP cladding layer 4, the active layer 5, the p-type AlGaInP cladding layer 6, the p-type GaInP intermediate layer 7 and the p-type GaAs cap layer at a growth temperature of about Grow 8 sequentially. Here, the active layer 5 may have a single quantum well (SQW) structure, for example, a multiple quantum well (MQW) structure having a GaInP layer as a well layer and an AlGaInP layer as a barrier layer, or a strained MQW structure. . Further, as the n-type GaAs substrate 1, for example, a substrate having a (100) plane orientation or a substrate having a main surface that is off, for example, 5 to 15 ° from the (100) plane is used. As an example of the thickness of each semiconductor layer, the n-type GaAs buffer layer 2 is 0.3 μm, the n-type GaInP buffer layer 3 is 0.3 μm, the n-type AlGaInP cladding layer 4 is 1 μm, and the p-type AlGaInP cladding. The layer 6 is 1 μm, the p-type GaInP intermediate layer 7 is 0.1 μm, and the p-type GaAs cap layer 8 is 0.3 μm.
[0016]
Next, as shown in FIG. 2, after an insulating film 9 such as a SiO 2 film or a SiN x film is formed by, for example, a CVD method, on the insulating film 9 is orthogonal to the resonator length direction by lithography. A stripe-shaped resist pattern (not shown) extending in the direction and having a predetermined width corresponding to the resonator length is formed at a pitch equal to the resonator length L, and the insulating film 9 is made, for example, reactive using this resist pattern as a mask. Etching is performed by a dry etching method such as an ion etching (RIE) method or a wet etching method. Thereafter, the resist pattern is removed. In this manner, the stripe-shaped insulating films 9 extending in the direction perpendicular to the resonator length direction and having a width 2a smaller than the resonator length L are formed at the pitch L. The planar shape of the stripe-shaped insulating film 9 is shown in FIG. Here, a is determined according to a pattern conversion difference at the next etching performed using the insulating film 9 as a mask.
[0017]
Next, as shown in FIG. 4, the n-type AlGaInP cladding layer 6 is etched to a depth in the middle of the thickness direction by, for example, a wet etching method using the stripe-shaped insulating film 9 formed as described above as a mask.
[0018]
Next, a resist pattern (not shown) having a predetermined width corresponding to the width of the stripe portion to be finally formed is formed on the stripe-shaped insulating film 9 by lithography. Thereafter, using this resist pattern as a mask, the insulating film 9 is etched by, for example, a dry etching method such as the RIE method or a wet etching method. Thereafter, the resist pattern is removed. In this way, as shown in FIG. 5, a stripe-shaped insulating film 9 extending in the cavity length direction and having a width 2b larger than the width of the stripe portion to be finally formed is finally obtained. The pitch is equal to the width of the laser chip to be formed. The planar shape of the stripe-shaped insulating film 9 is shown in FIG. Here, b is determined according to a pattern conversion difference at the next etching performed using the insulating film 9 as a mask.
[0019]
Next, as shown in FIGS. 7 and 8, a trench 10 is formed around the insulating film 9 by etching, for example, by wet etching using the stripe-shaped insulating film 9 formed as described above as a mask. To do. At the time of this etching, the depth of the portion extending in the longitudinal direction of the insulating film 9, that is, the resonator length direction in the groove 10 reaches the n-type AlGaInP cladding layer 4 (FIG. 7). The depth of the portion extending in the width direction of 9, that is, the direction orthogonal to the resonator length direction is set to a depth in the middle of the thickness direction of the p-type AlGaInP cladding layer 6 (FIG. 8).
[0020]
Next, as shown in FIGS. 9 and 10, using the insulating film 9 as a mask, an n-type AlGaAs layer 11 having a band gap larger than that of the active layer 5 is selectively grown and embedded in the trench 10 by, for example, MOCVD. . This n-type AlGaAs layer 11 is used as a current confinement layer and a window material.
[0021]
Next, after the insulating film 9 is removed by etching, as shown in FIGS. 11 and 12, for example, a Ti film, a Pt film, and an Au film are formed on the entire surface of the p-type GaAs cap layer 8 and the n-type AlGaAs layer 11 by, for example, vacuum deposition. A p-side electrode 12 is formed by sequentially forming a film, and an n-side electrode 13 is formed by sequentially forming, for example, an AuGe film and a Ni film on the back surface of the n-type GaAs substrate 1 in the same manner.
[0022]
Next, the n-type GaAs substrate 1 on which the laser structure is formed as described above is cleaved into bars to form both resonator end faces, and end face coating (not shown) is applied to these resonator end faces. After that, this bar is cleaved to make a chip. FIG. 13 shows the laser chip thus obtained. 14 and 15 are cross-sectional views of the laser chip taken along lines XIV-XIV and XV-XV, respectively. Thereafter, the laser chip thus obtained is packaged.
[0023]
The AlGaInP-based semiconductor laser manufactured in this way is an actual refractive index waveguide type because the n-type AlGaAs layer 11 serving as a current confinement layer has a larger band gap than the active layer 5.
[0024]
As described above, according to the first embodiment, the real refractive index guide having the window structure is formed by the crystal growth of the semiconductor layer for forming the laser structure and the growth of the n-type AlGaAs layer 11 twice. Since a wave-type AlGaInP-based semiconductor laser can be manufactured, the manufacturing process is simpler than the conventional method of manufacturing an AlGaInP-based semiconductor laser in which a window structure is formed by Zn diffusion, and reliability associated with Zn diffusion is improved. There is no problem of decline. In addition, since the real refractive index guided AlGaInP semiconductor laser can be manufactured, the driving current can be reduced as compared with the conventional loss guided AlGaInP semiconductor laser, and therefore, in a portion other than the end face. Can be prevented.
[0025]
As described above, for example, an AlGaInP semiconductor laser having a high output of 30 to 50 mW class and a high reliability and a long life can be realized.
[0026]
FIG. 16 shows a method of manufacturing a semiconductor laser according to the second embodiment of the present invention.
[0027]
As shown in FIG. 16, in the AlGaInP-based semiconductor laser manufacturing method according to the second embodiment, an n-type GaInP etching stop layer 14 is grown during the growth of the n-type AlGaInP cladding layer 4, and a p-type AlGaInP is grown. A p-type GaInP etching stop layer 15 is grown during the growth of the cladding layer 6. Then, the p-type GaInP etching stop layer 15 is used in the etching performed using the insulating film 9 as a mask in the step shown in FIG. 4, and the etching performed using the insulating film 9 as a mask in the steps shown in FIGS. At this time, an n-type GaInP etching stop layer 14 and a p-type GaInP etching stop layer 15 are used. Since other things are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.
[0028]
According to the second embodiment, the same advantages as those of the first embodiment can be obtained, and the controllability of the etching performed using the insulating film 9 as a mask is improved, so that the manufacturing becomes easier. Have advantages.
[0029]
Next, an optical disk reproducing apparatus using the AlGaInP semiconductor laser manufactured according to the first or second embodiment as a light emitting element will be described. FIG. 17 shows the configuration of this optical disk playback apparatus.
[0030]
As shown in FIG. 17, the optical disk reproducing apparatus includes a semiconductor laser 101 as a light emitting element. As this semiconductor laser 101, the AlGaInP semiconductor laser according to the first or second embodiment described above is used. This optical disk reproducing apparatus also guides the light emitted from the semiconductor laser 101 to the optical disk D and reproduces the reflected light (signal light) from the optical disk D, that is, a collimator lens 102, a beam splitter 103, A quarter-wave plate 104, an objective lens 105, a detection lens 106, a signal light detection light receiving element 107, and a signal light reproduction circuit 108 are provided.
[0031]
In this optical disk reproducing apparatus, the emitted light L of the semiconductor laser 101 is converted into parallel light by the collimator lens 102, and further, the degree of polarization is adjusted by the quarter wavelength plate 104 through the beam splitter 103, and then by the objective lens 105. The light is condensed and incident on the optical disk D. Then, the signal light L ′ reflected by the optical disk D is reflected by the beam splitter 103 through the objective lens 105 and the quarter wavelength plate 104, and then enters the light receiving element 107 for detecting signal light through the detection lens 106. Here, after being converted into an electric signal, the information written on the optical disk D is reproduced in the signal light reproducing circuit 108.
[0032]
Here, the case where the AlGaInP semiconductor laser according to the first or second embodiment described above is applied to a light emitting element of an optical disk reproducing device has been described, but the present invention is applied to an optical disk recording / reproducing device or a light emitting element of an optical disk recording device. Of course, the present invention can also be applied to a light emitting element of an optical device such as an optical communication device or a light emitting element of an in-vehicle device that needs to be operated at a high temperature.
[0033]
As mentioned above, although embodiment of this invention was described concretely, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, The various deformation | transformation based on the technical idea of this invention is possible.
[0034]
For example, the numerical values, structures, processes, and the like given in the first and second embodiments are merely examples, and different numerical values, structures, processes, and the like may be used as necessary.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the method of manufacturing a semiconductor laser according to the present invention, a semiconductor laser having a window structure and a real refractive index waveguide type can be obtained by a simple process without reducing the reliability of the element. Can be manufactured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view in a cavity length direction for explaining a method of manufacturing an AlGaInP-based semiconductor laser according to a first embodiment of the invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view in the cavity length direction for explaining the method of manufacturing the AlGaInP semiconductor laser according to the first embodiment of the invention.
FIG. 3 is a plan view for explaining the method for manufacturing the AlGaInP-based semiconductor laser according to the first embodiment of the invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view in the cavity length direction for explaining the method of manufacturing the AlGaInP-based semiconductor laser according to the first embodiment of the invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view perpendicular to the cavity length direction for explaining the method of manufacturing the AlGaInP semiconductor laser according to the first embodiment of the invention.
FIG. 6 is a plan view for explaining the method for manufacturing the AlGaInP-based semiconductor laser according to the first embodiment of the invention.
FIG. 7 is a sectional view in the cavity length direction for explaining the method of manufacturing the AlGaInP-based semiconductor laser according to the first embodiment of the invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view perpendicular to the cavity length direction for explaining the method of manufacturing the AlGaInP semiconductor laser according to the first embodiment of the invention.
FIG. 9 is a sectional view in the cavity length direction for explaining the method of manufacturing the AlGaInP-based semiconductor laser according to the first embodiment of the invention.
FIG. 10 is a cross-sectional view perpendicular to the cavity length direction for explaining the method of manufacturing the AlGaInP semiconductor laser according to the first embodiment of the invention.
11 is a sectional view in the cavity length direction for explaining the method of manufacturing the AlGaInP-based semiconductor laser according to the first embodiment of the invention. FIG.
FIG. 12 is a cross-sectional view perpendicular to the cavity length direction for explaining the method of manufacturing the AlGaInP semiconductor laser according to the first embodiment of the invention.
FIG. 13 is a perspective view showing an AlGaInP-based semiconductor laser manufactured according to the first embodiment of the present invention.
14 is a cross-sectional view taken along line XIV-XIV of the AlGaInP-based semiconductor laser shown in FIG.
15 is a sectional view taken along line XV-XV of the AlGaInP-based semiconductor laser shown in FIG.
FIG. 16 is a cross-sectional view in the cavity length direction for explaining the method of manufacturing the AlGaInP semiconductor laser according to the second embodiment of the invention.
FIG. 17 is a schematic diagram showing an optical disk reproducing apparatus using an AlGaInP semiconductor laser manufactured according to the first or second embodiment of the present invention as a light emitting element;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... n-type GaAs substrate, 4 ... n-type AlGaInP clad layer, 5 ... Active layer, 6 ... p-type AlGaInP clad layer, 7 ... p-type GaInP intermediate layer, 8 ... p-type GaAs cap layer, 9 ... insulating film, 10 ... groove, 11 ... n-type AlGaAs layer, 12 ... p-side electrode, 13 ... n-side electrode, 14 ... n-type GaInP etching stop layer, 15... P-type AlGaInP etching stop layer

Claims (4)

基板上に、第1導電型の第1のクラッド層、活性層および第2導電型の第2のクラッド層を含む、レーザ構造を形成する半導体層を成長させる工程と、Growing a semiconductor layer forming a laser structure on the substrate, the first layer including a first conductivity type first clad layer, an active layer, and a second conductivity type second clad layer;
上記半導体層上に、共振器長方向と直交する方向に延び、かつ、共振器長に対応した幅を有するストライプ形状の第1の絶縁膜を形成する工程と、Forming a stripe-shaped first insulating film extending in a direction perpendicular to the resonator length direction and having a width corresponding to the resonator length on the semiconductor layer;
上記第1の絶縁膜をマスクとして上記半導体層を上記活性層に達しない深さまでエッチングする工程と、Etching the semiconductor layer to a depth that does not reach the active layer using the first insulating film as a mask;
上記第1の絶縁膜をパターニングすることにより、共振器長方向に延び、かつ、形成すべきストライプ部の幅に対応した幅を有するストライプ形状の第2の絶縁膜を形成する工程と、Patterning the first insulating film to form a stripe-shaped second insulating film extending in the resonator length direction and having a width corresponding to the width of the stripe portion to be formed;
上記第2の絶縁膜をマスクとして上記半導体層をエッチングすることにより溝を形成し、この際、上記溝のうちの共振器長方向に延びる部分の深さは上記活性層に達しない深さとなり、上記溝のうちの共振器長方向と直交する方向に延びる部分の深さは上記活性層を超える深さとなるようにする工程と、The groove is formed by etching the semiconductor layer using the second insulating film as a mask. At this time, the depth of the portion extending in the resonator length direction of the groove is a depth that does not reach the active layer. The depth of the portion extending in the direction orthogonal to the resonator length direction in the groove is to be greater than the active layer;
上記第2の絶縁膜をマスクとして上記溝の内部に上記活性層よりもバンドギャップが大きい半導体層を成長させて埋め込む工程とを有するA step of growing and embedding a semiconductor layer having a band gap larger than that of the active layer in the trench using the second insulating film as a mask.
ことを特徴とする半導体レーザの製造方法。A method of manufacturing a semiconductor laser.
上記溝のうちの共振器長方向に延びる部分の深さは上記第2のクラッド層の厚さ方向の途中の深さとなり、上記溝のうちの共振器長方向と直交する方向に延びる部分の深さは上記第1のクラッド層の厚さ方向の途中の深さとなるようにする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。The depth of the portion extending in the resonator length direction of the groove is the depth in the middle of the thickness direction of the second cladding layer, and the portion of the groove extending in the direction orthogonal to the resonator length direction is 2. The method of manufacturing a semiconductor laser according to claim 1, wherein the depth is a depth in the middle of the thickness direction of the first cladding layer. 上記半導体レーザはAlGaInP系半導体レーザである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。2. The method of manufacturing a semiconductor laser according to claim 1, wherein the semiconductor laser is an AlGaInP semiconductor laser. 上記活性層よりもバンドギャップが大きい半導体層はAlGaAs層、AlGaInP層、ZnSe層またはGaN層であることを特徴とする請求項3記載の半導体レーザの製造方法。4. The method for manufacturing a semiconductor laser according to claim 3, wherein the semiconductor layer having a band gap larger than that of the active layer is an AlGaAs layer, an AlGaInP layer, a ZnSe layer, or a GaN layer.
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