JPH0212036B2 - - Google Patents
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- JPH0212036B2 JPH0212036B2 JP58174212A JP17421283A JPH0212036B2 JP H0212036 B2 JPH0212036 B2 JP H0212036B2 JP 58174212 A JP58174212 A JP 58174212A JP 17421283 A JP17421283 A JP 17421283A JP H0212036 B2 JPH0212036 B2 JP H0212036B2
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- 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
- H01S5/22—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 having a ridge or stripe structure
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
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- H01S5/22—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 having a ridge or stripe structure
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は埋込みヘテロ構造を有する半導体レー
ザー装置の製造方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor laser device having a buried heterostructure.
従来の−族化合物半導体発光素子は、
GaAsなどの活性領域(発光などに直接寄与する
領域)が組成を異とする他の化合物半導体、例え
ばGaAlAsに上下左右を取り囲まれて構成されて
いる。GaAsの屈折率がGaAlAsのそれに比して
大きい値をもつので光をGaAs中に閉じ込めるこ
とができ、光の導波路として用いることができ
る。一般にこのような構造を埋込みヘテロ構造と
呼ばれる。 The conventional - group compound semiconductor light emitting device is
The active region (region that directly contributes to light emission, etc.) such as GaAs is surrounded on the top, bottom, left and right by other compound semiconductors of different compositions, such as GaAlAs. Since the refractive index of GaAs is larger than that of GaAlAs, light can be confined in GaAs and can be used as a light waveguide. Generally, such a structure is called a buried heterostructure.
実際の製作に当つては、GaAs基板上に
GaAlAsおよびGaAsを液相エピタキシヤル法に
より成長させ、上記エピタキシヤル成長層に対
し、基板に達するメサエツチングを行い、ついで
GaAlAs層を成長させて埋込みヘテロ構造を得て
いる。 In actual production, the
GaAlAs and GaAs are grown by a liquid phase epitaxial method, and the epitaxially grown layer is mesa-etched to reach the substrate.
A buried heterostructure is obtained by growing a GaAlAs layer.
しかし、最近、材料の加工性、強度性の点から
必ずしもGaAsを基礎とした化合物半導体発光素
子は得策でなく、それらに優るInP系化合物半導
体を基礎とする方向に移行してきている。 However, recently, compound semiconductor light-emitting devices based on GaAs are not necessarily a good idea in terms of material processability and strength, and there has been a shift toward using InP-based compound semiconductors as the basis, which are superior to these.
しかしInP系の化合物半導体は一般に加工の際
のエツチング加工に未だ難点がある。例えば、逆
メサ構造におけるInGaAsPで形成された表面層
を所定の形状に形成する際、このInGaAsPのエ
ツチング面方位依存性がInPのそれと著しく異な
るため、第2図に示すような形状となり、活性領
域層の横幅を規定値に押えることが困難となる欠
点があつた。 However, InP-based compound semiconductors generally still have difficulties in etching during processing. For example, when forming a surface layer made of InGaAsP in an inverted mesa structure into a predetermined shape, the etching plane orientation dependence of InGaAsP is significantly different from that of InP. There was a drawback that it was difficult to keep the width of the layer within a specified value.
本発明の目的は上記欠点を排して、加工が容易
で特性の良好な半導体レーザー装置を得ることが
できる半導体レーザー装置の製造方法を提供する
ことにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor laser device, which eliminates the above-mentioned drawbacks and makes it possible to obtain a semiconductor laser device that is easy to process and has good characteristics.
上記目的を達成するための本発明の趣旨とする
点は、半導体レーザーの表面層の化合物半導体を
In1-xGaxAsyP1-y、0≦y≦0.57、0≦x<1の
組成に形成し、ハロゲンのアルコール溶液でメサ
エツチを行うことを特徴とする。 The purpose of the present invention to achieve the above object is to
It is characterized in that it is formed to have a composition of In 1-x Ga x As y P 1-y , 0≦y≦0.57, 0≦x<1, and mesa etching is performed with an alcohol solution of halogen.
上記構成によると、光閉じ込め層(クラツド層
とも別称)InP上に形成されている上記表面層
は、InPと組成が異なつているにも拘わらず、Br
−メタノール系のエツチング液で加工した場合
に、同じエツチング速度でエツチングされること
が実験的に確かめられた。 According to the above structure, the surface layer formed on the optical confinement layer (also known as cladding layer) InP has a composition different from that of InP.
- It has been experimentally confirmed that etching occurs at the same etching speed when processed with a methanol-based etching solution.
ハロゲンのアルコール溶液としては、Br−メ
タノールが好適である。Brは容量比で10%以下、
特に0.1%ないし5%が実用的に特に好ましい。
I2−メタノール等も用いることができる。エツチ
ング時の溶液温度は10℃〜30℃を用いる。本発明
によつて逆メサエツチが特定の面だけ過剰にエツ
チされたり、サイドエツチングさることなく正し
く所望のパターンに精度よく加工することがで
き、良好な電気特性の半導体レーザー装置を実現
することを得た。以下具体的実施例を用いて詳述
する。 Br-methanol is suitable as the halogen alcohol solution. Br is less than 10% in terms of capacity,
In particular, 0.1% to 5% is practically preferred.
I 2 -methanol and the like can also be used. The solution temperature used during etching is 10°C to 30°C. According to the present invention, it is possible to perform reverse mesa etching to accurately form a desired pattern without excessively etching a specific surface or side etching, and it is possible to realize a semiconductor laser device with good electrical characteristics. Ta. This will be explained in detail below using specific examples.
InGaAsP−InP系の半導体レーザーは0.9μmか
ら1.6μmの波長領域で動作し、光フアイバーの低
伝送損失帯域をカバーすることから光通信用光源
として脚光を浴びている。 InGaAsP-InP semiconductor lasers operate in the wavelength range of 0.9 μm to 1.6 μm and cover the low transmission loss band of optical fibers, so they are attracting attention as light sources for optical communications.
光通信用光源としては、発振モードの安定制御
を目的として種々の構造を持つ半導体レーザーが
考案されている内で、横基本モード発振の可能な
埋込みヘテロ構造レーザーは有望な素子である。 As a light source for optical communication, semiconductor lasers with various structures have been devised for the purpose of stably controlling the oscillation mode, and a buried heterostructure laser capable of oscillation in a transverse fundamental mode is a promising element.
上述のInGaAsP−InP系レーザーは第1−a図
に示すように、InP基板1上に成長させた活性層
3(In1-xGaxAsyP1-y、0<x<1、0<y<1)
光閉じ込め層2(InP)、及び電極との電気的接
触を良くするための表面層4(InGaAsP)によ
り構成される。ところで埋込みヘテロ構造レーザ
ーは第1−c図に示す構造を有する。この構造を
製造するには第1−a図に示した多層成長層から
エツチングによつて逆メサ構造を形成し(第1−
b図)、さらに埋込み成長を施すことにより作成
される。逆メサ構造は基本横モード発振に必要な
活性層横幅2μm以下を達成する際に不欠可な構
造である。逆メサ構造の作製は、多層成長後に所
定形状の酸化物のストライプを表面に形成し、エ
ツチング速度が面方位依存性を有するようなエツ
チング液を用いて化学エツチすることで得られ
る。InGaAsP系の組成を次のような組成範囲に
限定することにより、化学エツチングによるエツ
チング速度及び面方位依存性がInPのそれと殆ど
変らなくなり、第1−b図に示すような良好な逆
メサ構造を再現性良く形成することができる。 As shown in Figure 1-a, the above-mentioned InGaAsP-InP laser has an active layer 3 grown on an InP substrate 1 (In 1-x Ga x As y P 1-y , 0<x<1, 0 <y<1)
It is composed of an optical confinement layer 2 (InP) and a surface layer 4 (InGaAsP) for improving electrical contact with the electrode. By the way, a buried heterostructure laser has a structure shown in FIG. 1-c. To manufacture this structure, an inverted mesa structure is formed by etching from the multi-layered growth layer shown in Figure 1-a.
Figure b) is further created by performing buried growth. The inverted mesa structure is an essential structure to achieve the active layer width of 2 μm or less required for fundamental transverse mode oscillation. The inverted mesa structure can be produced by forming oxide stripes of a predetermined shape on the surface after multilayer growth, and chemically etching the oxide using an etching solution whose etching rate is plane orientation dependent. By limiting the composition of the InGaAsP system to the following composition range, the etching rate and surface orientation dependence by chemical etching are almost the same as those of InP, and a good inverted mesa structure as shown in Figure 1-b can be obtained. It can be formed with good reproducibility.
1 In1-xGaxAsyP1-yに化学エツチングにより逆
メサを形成する場合にはこの組成範囲が、0<
y0.57なるものを用いる。1 In 1-x Ga x As y P 1-y When forming an inverted mesa by chemical etching, this composition range is 0<
Use y0.57.
2 In1-xGaxAsyP1-yを表面層とする系において、
化学エツチングにより表面層を通して逆メサを
形成する場合には表面層の組成範囲が0<y
0.57なるものを用いる。2 In a system with In 1-x Ga x As y P 1-y as the surface layer,
When forming an inverted mesa through the surface layer by chemical etching, the composition range of the surface layer is 0<y
Use 0.57.
3 上記に於いて特にInPに格子整合するIn1-x
GaxAsyP1-yには組成にx=0.1894y/(0.4184
−0.0130y)なる関係が知られているが、上記
組成中の組成範囲が0<y0.57、かつ上式を
満たすものを用いる。3 In the above, In 1-x is particularly lattice matched to InP
Ga x As y P 1-y has a composition of x=0.1894y/(0.4184
-0.0130y), but the composition range in the above composition is 0<y0.57 and the one satisfying the above formula is used.
実施例
InP−InGaAsP埋込み型ヘテロ構造レーザーを
作製するに際し、Br−メタノール1%溶液を用
いて、化学エツチングを行い、(111)B面を残す
ことにより逆メサを形成した。InP基板1上に、
第1のクラツド層InP2を2〜5μm、活性層In1-x
GaxAsyP1-y3(x=0.26、y=0.57)を0.3μm、
第2のクラツド層InP2′を2.5μm、更に表面層4
としてIn1-xGaxAsyP1-y(x=0.16、y=0.36)を
0.5μm、通常の液相エピタキシヤル成長法で形成
する。第1図aに示す通りである。この表面層4
の上部にSiO2膜5を厚さ1.0μm、ストライプ幅
5.0μmに形成する。SiO2膜は通常の法で形成すれ
ば良い。酸化膜(SiO2、PSG)ストライプ5の
巾を5.0μmに選ぶことにより、活性層3の巾を再
現性良く2.0μmにすることが出来る。エツチング
後の状態は第1図bに示した通りである。エツチ
ング条件は、以上の条件の下では、20℃5分間で
ある。次いで、上記逆メサを形成したのち、埋込
領域のクラツド層InP2′を通常の液相エピタキ
シヤル法で形成する。次いで、上記クラツド層
2′上にIn0.74Ga0.26As0.75P0.43を通常の液相エピタ
キシヤル法で形成する。第1図cに示す通りであ
る。次いで上記表面層4および4′に通常の手段
でSiO2膜を1μ形成し、ストライプ状の窓を形成
したのちCr−Auなどの金属電極を上記窓に対応
させて形成し、半導体レーザーを形成する。Example When fabricating an InP-InGaAsP buried heterostructure laser, chemical etching was performed using a 1% Br-methanol solution to form an inverted mesa by leaving the (111) B plane. On the InP substrate 1,
The thickness of the first cladding layer InP2 is 2 to 5 μm, and the thickness of the active layer In1 -x
Ga x As y P 1-y 3 (x = 0.26, y = 0.57) is 0.3 μm,
The second cladding layer InP2' is 2.5μm thick, and the surface layer 4
As In 1-x Ga x As y P 1-y (x=0.16, y=0.36)
0.5 μm, formed by normal liquid phase epitaxial growth method. As shown in FIG. 1a. This surface layer 4
SiO 2 film 5 is placed on top of the
Form to 5.0 μm. The SiO 2 film may be formed by a normal method. By selecting the width of the oxide film (SiO 2 , PSG) stripe 5 to be 5.0 μm, the width of the active layer 3 can be made 2.0 μm with good reproducibility. The state after etching is as shown in FIG. 1b. The etching conditions are 20°C for 5 minutes under the above conditions. Next, after forming the above-mentioned inverted mesa, a cladding layer InP2' in the buried region is formed by a conventional liquid phase epitaxial method. Next, In 0.74 Ga 0.26 As 0.75 P 0.43 is formed on the cladding layer 2' by a conventional liquid phase epitaxial method. As shown in FIG. 1c. Next, a 1 μm SiO 2 film is formed on the surface layers 4 and 4' by a conventional method to form striped windows, and then metal electrodes such as Cr-Au are formed corresponding to the windows to form a semiconductor laser. do.
上述の表面層4の組成がx=0.26、y=0.57或
いはx=0.045、y=0.10の場合にも同様に行う
ことが可能であつた。 It was also possible to perform the same process when the composition of the surface layer 4 was x=0.26 and y=0.57 or x=0.045 and y=0.10.
また、実施例では、活性層としてInGaAsPク
ラツド層としてInPを用いたが、これに限定され
ることなく、所定のバンドギヤツプが得られるよ
うに材料または材料の組成比を選定すれば、活性
層、クラツド層共にInGaAsP系材料を用いた半
導体レーザー、またはクラツド層にInGaAsP系
材料、活性層にInGaAs系材料を用いた半導体レ
ーザーの製造に当つても、上述のエツチング技術
を用いることができる。 In addition, although InP was used as the InGaAsP cladding layer for the active layer in the example, the active layer and the cladding layer are not limited to this. The above-mentioned etching technique can also be used to manufacture a semiconductor laser in which both layers are made of InGaAsP material, or a semiconductor laser in which the cladding layer is made of InGaAsP material and the active layer is made of InGaAs material.
以上の実施例においては、埋込みヘテロ構造の
レーザーについてのみ述べたが、これに限らずと
も逆メサ、その他のメサを形成する際に本発明が
適用されることは云うまでもない。また、レーザ
ーに限らず広く発光素子のような化合物半導体で
あつてエツチングを必要とするものに対しても本
発明が適用されることは当業者であれば容易に類
推しうるであろう。 In the above embodiments, only the buried heterostructure laser has been described, but it goes without saying that the present invention is not limited to this and can be applied to the formation of inverted mesas and other mesas. Further, those skilled in the art will easily infer that the present invention is applicable not only to lasers but also to a wide range of compound semiconductors such as light emitting devices that require etching.
第1図は本発明に係る半導体レーザー装置の製
造方法の実施例を説明するための図、第2図は従
来の方法により製造した半導体レーザー装置の断
面図を示す。
1……基板、2……光閉じ込め層、3……活性
層、4……表面層、5……酸化膜ストライプ。
FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of a method for manufacturing a semiconductor laser device according to the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of a semiconductor laser device manufactured by a conventional method. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Substrate, 2... Optical confinement layer, 3... Active layer, 4... Surface layer, 5... Oxide film stripe.
Claims (1)
レーザー装置の製造方法。 (1) 化合物半導体基板上に、この化合物半導体基
板と同導電型の第1の半導体層と、活性領域層
と、上記化合物半導体基板と異導電型でかつ
InPよりなる第2の半導体層とを有する半導体
積層構造を上記順序で成長する第1の工程。 (2) 上記半導体積層構造上に上記化合物半導体基
板と異導電型でかつIn1-xGaxAsyP1-y(但し、
0<y0.57、0<x1.0)よりなる半導体
表面層を成長する第2の工程。 (3) 上記半導体積層構造及び上記半導体表面層の
一部分をBrを容量比で10%以下含むアルコー
ル溶液を用いて化学エツチをし、上記第2の半
導体層及び半導体表面層を含むストライプ状の
逆メサ型半導体積層領域を形成して、該半導体
積層領域に含まれる上前活性領域層の幅を決定
する第3の工程。 (4) 上記ストライプ状半導体層領域の側面を囲ん
で第3の半導体層を成長する第4の工程。 2 特許請求の範囲第1項に記載の半導体レーザ
ー装置の製造方法において、前記化学エツチは前
記ハロゲンのアルコール溶液の温度が10℃〜30℃
の範囲で行なう半導体レーザー装置の製造方法。 3 特許請求の範囲第2項に記載の半導体レーザ
ー装置の製造方法において、前記アルコール溶液
はBr−メタノールである半導体レーザー装置の
製造方法。 4 特許請求の範囲第3項に記載の半導体レーザ
ー装置の製造方法において、前記Br−メタノー
ルは容量比で0.1%ないし5%のBrを含有する半
導体レーザー装置の製造方法。[Scope of Claims] 1. A method for manufacturing a semiconductor laser device, comprising the following steps. (1) On a compound semiconductor substrate, a first semiconductor layer having the same conductivity type as the compound semiconductor substrate, an active region layer, and a first semiconductor layer having a conductivity type different from that of the compound semiconductor substrate.
A first step of growing a semiconductor stacked structure including a second semiconductor layer made of InP in the above order. (2) On the semiconductor stacked structure, a conductivity type different from that of the compound semiconductor substrate and In 1-x Ga x AsyP 1-y (However,
0<y0.57, 0<x1.0) A second step of growing a semiconductor surface layer. (3) A part of the semiconductor stacked structure and the semiconductor surface layer is chemically etched using an alcohol solution containing 10% or less of Br by volume to form a striped inverse structure including the second semiconductor layer and the semiconductor surface layer. A third step of forming a mesa-type semiconductor stacked region and determining the width of the upper front active region layer included in the semiconductor stacked region. (4) A fourth step of growing a third semiconductor layer surrounding the side surfaces of the striped semiconductor layer region. 2. In the method for manufacturing a semiconductor laser device according to claim 1, in the chemical etching, the temperature of the halogen alcohol solution is 10°C to 30°C.
A method for manufacturing a semiconductor laser device within the scope of. 3. The method of manufacturing a semiconductor laser device according to claim 2, wherein the alcohol solution is Br-methanol. 4. The method for manufacturing a semiconductor laser device according to claim 3, wherein the Br-methanol contains 0.1% to 5% Br by volume.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17421283A JPS5976492A (en) | 1983-09-22 | 1983-09-22 | semiconductor laser equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17421283A JPS5976492A (en) | 1983-09-22 | 1983-09-22 | semiconductor laser equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5976492A JPS5976492A (en) | 1984-05-01 |
| JPH0212036B2 true JPH0212036B2 (en) | 1990-03-16 |
Family
ID=15974682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17421283A Granted JPS5976492A (en) | 1983-09-22 | 1983-09-22 | semiconductor laser equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5976492A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3531722B2 (en) * | 1998-12-28 | 2004-05-31 | 信越半導体株式会社 | Light emitting diode manufacturing method |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5329685A (en) * | 1976-08-31 | 1978-03-20 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Photo semiconductor device |
-
1983
- 1983-09-22 JP JP17421283A patent/JPS5976492A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPS5976492A (en) | 1984-05-01 |
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