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JPS5941317B2 - 半導体レ−ザ装置の製造方法 - Google Patents
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JPS5941317B2 - 半導体レ−ザ装置の製造方法 - Google Patents

半導体レ−ザ装置の製造方法

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JPS5941317B2
JPS5941317B2 JP54130387A JP13038779A JPS5941317B2 JP S5941317 B2 JPS5941317 B2 JP S5941317B2 JP 54130387 A JP54130387 A JP 54130387A JP 13038779 A JP13038779 A JP 13038779A JP S5941317 B2 JPS5941317 B2 JP S5941317B2
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JP
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layer
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semiconductor layer
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laser device
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JP54130387A
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利夫 田中
三郎 高宮
健志 池田
渉 須崎
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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    • H01S5/20Structure 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
    • H01S5/22Structure 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 having a ridge or stripe structure
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    • H01S5/2238Buried stripe structure with a terraced structure
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は低しきい値電流を有し、かつしきい値電流の温
度特性の良い半導体レーザ装置の製造法法に関する。
半導体レーザ装置でレーザ発振を生ずるしきい値電流を
小さくすることは極めて望ましく、このため構造はいく
つか知られているが単一モード発振の得られるTJS形
レーザ装置は特に優れたものである。
第1図は従来のTJSレーザ装置の基本的な構造を示す
斜視図で、図において1はP形砒化ガリウム(GaAs
)基板、2、3、4、5、および6はそれぞれGaAs
基板1の一方の主面上に液相成長法に依つて順次成長さ
れたN形GaAs層、、p形アルミニウム・ガリウム・
砒素(AIGaAs)層、N形AlGaAs層、N形G
aAs活性層、及びN形AlGaAs層である。
7はP形 AlGaAs層、8はこのP形AlGaAs層からGa
As基板1及びエピタキシャル層2〜6にフ P形不純
物を拡散して形成したP形層であり、9は活性層5にP
形不純物を拡散して形成された活性領域である。
また10及び11はそれぞれN側及びP側電極である。
第2図A−Dはこの従来のTJSレーザ装置の5 製造
方法を示すための、その各階段における断面図であるが
、その大略は第1図についての装置の構成から明らかで
あるので、重複を避けて概説に止める。
まずP形GaAs基板1の上に液相エピタキシヤル法に
依つて層2〜6をエピタキシヤル成長させる(第2図A
)。そしてこの様にして得たウエハ上に窒化シリコン(
Si3N4)膜などのマスク15を形成する(第2図B
)。化学エツチング又はエピキシヤル成長前メルトエツ
チングに依りSi3N4膜15を形成していない部分を
GaAs基板1に達するまでエツチングし溝部16を形
成(第2図C)した後、P形AlGaAs層7を構部1
6にのみ選択的にエピタキシヤル成長する。
またP形AlGaAs層7を成長させ、その途中にP形
不純物をGaAs基板1及びエピタキシヤル層2〜6に
拡散させ、そこにP形層8を形成する(第2図D)。
しかる後、Si3N4膜15を除去し、N側及びP側電
極を形成し、チツプ形状に分割して装置は完了する。と
ころが上記従来の装置ではその製造工程において、上述
の第2図Bに示したように、選択成長工程で選択成長マ
スク15を必要とする。
そしてこのマスク15は、通常Si3N4膜を使用する
が、Si3N4膜は下地のAlGaAs又はGaAs層
と熱膨張係数が異なるため、エピタキシヤル成長層に応
力がかかる。特にSi3N4膜の付いた部分と付いてな
い部分との境界部には応力が集中し、 二選択成長工程
中にエピタキシヤル層に欠陥を発生させる。この欠陥は
GaAs活性領域9にまで侵入して、レーザダイオード
の寿命を短かくし、しかも逆方向特性を悪くするなどの
問題があつた。また上記従来の装置ではP−N接合がチ
ツブ表面Jに露出しており、そのためN側電極10がチ
ツプ表面に一溝にしか形成できない。そのため組立には
、レーザ発振動作中に発熱する活性領域9をチツプの上
方に位置させる所謂アツプサイドアツプ法にしか組立て
る事ができない。アツプサイドア5ツプ法では活性領域
9で発生する熱の拡散が厚みの厚い基板1を通してされ
ねばならない。このため従来の半導体レーザ装置では、
そのしきい値電流が増加するばかりでなく、発熱に依る
特性劣化が早く生じるなどの問題があつた。さらに、上
記4従来の装置の製造方法では、選択成長を行うために
一度エピタキシヤル成長したウエハを加工する工程を止
むなくされていた。そのため、選択成長用のマスクパタ
ーン15の形成等の取扱い時にエピタキシヤルウエハに
歪が入つたり、汚染して、半導体レーザ装置の特性に悪
影響をもたらす原因となつた。また、選択成長工程で、
一度エピタキシヤル成長したウエハが再度高温雰囲気に
晒されるため、最初にエピタキシヤル成長したウエハの
表面が熱分解したり酸化して半導体レーザ装置の特性に
悪影響をおよぼすなどの問題があつた。この発明は、上
述の様な点に鑑みてなされたものであつて、エビタキシ
ヤル層への応力の発生原因となるSi3N4膜等のマス
クを全く使用せず、またP−N接合がチツプの表面に形
成されず、従つてその全面に電極取付が可能であり、さ
らに一度のエピタキシヤル成長で活性領域まで形成する
ことのできる半導体レーザ装置の製造方法を提供するも
のである。第3図はこの発明に依る半導体レーザ装置の
一例の構造を示す斜視図である。
12は段差を設けたN形GaAs基板、4はN形AlG
aAs層、5はN形GaAs活性層、6はN形AlGa
As層、3はP形AlGaAs層、2はN形GaAs層
であり、7はP形AlGaAs層、13はP形GaAs
コンタクト層である。
また8はP形AlGaAs層7からエピタキシヤル層4
,5,6,3及び2にP形不純物を拡散したP形層であ
る。14はGaAs基板12に形成されたP形GaAs
層である。
9はGaAs活性層5の一部にP形不純物の拡散により
形成された活性領域である。
また10及び11はそれぞれN側及びP側電極である。
ここでP形GaAs層14及びP形AlGaAs層3は
その各両側をN形層ではさんだN−P−N構造を形成し
ており、レーザ動作時には逆バイアスとなり電流が流れ
ず、活性領域9に有効に電流集中する構造になつている
。第4図A−Dはこの発明になる製造方法の一実施例を
説明するための各段階における断面図である。
まずN形GaAs基板12の表面に拡散又はエピタキシ
ヤル成長にてP形層14を形成したものに、ホトレジス
ト等のマスクを帯状に形成して化学エツチングに依り溝
16を形成後、レジストマスクを除去して表面を清浄に
する(第4図A)。次に上記溝16を設けた基板全面に
、エピタキシヤル成長を行う。まず、GaAs基板12
を設けた溝に添つてN形AlGaAs層4、N形GaA
s活性層5、N形AlGaAs層6、及びP形AlGa
As層3を設け、次に溝16を埋める様に、N形GaA
s層2をエピタキシヤル成長する(第4図B)。
ここでGaAs基板12に設けた溝に添つて成長させる
には、成長時の徐冷速度を0.5de9/Mm以上にす
ればよく、上記溝を埋める様に成長させるには、成長時
の徐冷速度を0.3de9/Mm以下にすればよい。こ
の様にしてエピタキシヤル成長したウエハをその表面か
ら各エピタキシヤル層4,5,6,3,2の少なくとも
各一部に達するまでメルトエツチングに衣り除去し(第
4図C)、引き続いてP形AlGaAs層7及びP形G
aAs層13を成長する。なおP形AlGaAs層7の
ドーパントにはZnやCd等P形不純物でかつ結晶中へ
の拡散速度の早いものを使用することに依り、上記P形
AlGaAs層7及びP形GaAsコンタクト層13の
成長中に前記エピタキシヤル層に拡散されP層8が形成
される。(第4図D)。しかる後、P形GaAsコンタ
クト層13及びN形GaAs基板12にそれぞれP側及
びN側電極を付けチツプ状に分離することに依りレーザ
装置が完成する。尚、上記実施例ではGaAs−AjG
aAs系結晶を用いた場合について述べたが、一般に禁
制帯巾の異なる半導体結晶を用いた半導体レーザ装置に
広く適用できる。
更に各部分の伝導形はこの実施例を逆にしてもよい事は
自明である。またP形GaAs層14及びP形AlGa
As層3は無効電流の流れるのを防止するために形成し
たものであるが、これらの層は10Ω?以上の高比抵抗
層であつても効果は全く同様である。
また上記実施例ではシングルヘテロ接合形TJSレーザ
の構造に限つて述べたが、P形AlGaAs層7をp+
形拡散層とするホモ接合形においても本発明の効果は同
様である。ホモ接合形TJSレーザを製造するには、第
4図Bを形成後、第5図に示すようにエピタキシヤル成
長表面の全面よりp+拡散を行つてp+拡散層17を形
成し、引き続いてドライブに依りP形層を形成すればよ
い。
また上記実施例では活性領域9をヘキ開端面に垂直に直
線状に形成した場合について述べたが、上記P形GaA
s活性領域9は前述の様に、屈折率の小さいAlGaA
s層4,6,7とN形GaAs層5で囲まれているゐで
強いインデイツクスガイデイング構造となる。そのため
活性領域はガイドの強さに応じて曲率を持たせる事がで
き、これを円形にすればリングレーザとして使用する事
も可能である。以上説明した様に、この発明に係る半導
体レーザ装置及びその製造方法では、エピタキシヤル成
長前に基板に溝を形成して、その溝部を利用して活性領
域を形成するため、Si3N4膜などのマスクを必要と
しないので、Si3N4膜と半導体層との熱膨張係数の
差異による悪影響がさけられる。
また、電流を活性領域に効率よく集中させるために、無
効電流の流れやすい部分に逆バイアス層を設けた構造で
ある。また、本発明に依れば、エピタキシヤル成長工程
を一回の成長工程で行えるので、再現性が良くしかも途
中工程での汚染がない。さらに、本構造ではP−N接合
が半導体チツプ表面に出て来ないので、全面に電極が形
成でき、放熱の良いアツプサイドダウンマウント法も可
能となる。以上示した様に本発明に依れば、レーザ発振
時におけるしきい値電流が低く、温度特性が良く、しか
も寿命の長い半導体レーザ装置を製造し得る。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のTJS形半導体レーザ装置の基本的な構
造を示す斜視図、第2図A−Dはこの従来装置の製造方
法を示すためのその各段階における断面図、第3図は本
発明に係る半導体レーザ装置の一例の構造を示す斜視図
、第4図A−Dはこの発明に係る製造方法の一実施例を
説明するためのその各段階における断面図、第5図は本
発明の他の実施例を示す断面図である。 図において、12はN形GaAs基板、16は溝、5は
活性層、4,6はN形AlGaA8層、14,3は無効
電流防止用P形層、7はP形AlGaAs層、8はP形
拡散層、9は活性領域である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 第1の導電形の半導体基板の一方の主面の一部に段
    差を設け、上記半導体基板の上記主面上に上記段差に沿
    つて第1の導電形を有する第1の半導体層と、上記第1
    の半導体層より禁制帯巾の狭い第1の導電形の第2の半
    導体層と、上記第2の半導体層より禁制帯巾の広い第1
    の導電形の第3の半導体層と、上記第2の半導体層より
    禁制帯巾の広い第2の導電形を有する半導体または高比
    抵抗体からなる第4の層を形成し、上記第4の層の表面
    上にその段差を減少するように上記第1の半導体層より
    禁制帯巾の狭い第1の導電形を有する第5の半導体層を
    形成した後、上記第5の半導体層の表面からエッチング
    に依り上記第1乃至第5の層の少なくとも各一部を露出
    させ、その露出表面全面から所定深さに第2の導電形決
    定不純物を導入して、この表面上に上記第2の半導体層
    より禁制帯巾の広い第2の導電形を有する第6の半導体
    層と、上記第6の半導体層より禁制帯巾の狭い第2の導
    電形を有する第7のコンタクト層を形成して成る半導体
    レーザ装置の製造方法。
JP54130387A 1979-10-09 1979-10-09 半導体レ−ザ装置の製造方法 Expired JPS5941317B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62150308A (ja) * 1985-12-25 1987-07-04 Sumitomo Electric Ind Ltd 光フアイバ付き発光素子
JPS62150307A (ja) * 1985-12-25 1987-07-04 Sumitomo Electric Ind Ltd 光フアイバ付受光素子

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62150308A (ja) * 1985-12-25 1987-07-04 Sumitomo Electric Ind Ltd 光フアイバ付き発光素子
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