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JPH0533550B2 - - Google Patents
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JPH0533550B2 - - Google Patents

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JPH0533550B2
JPH0533550B2 JP60007253A JP725385A JPH0533550B2 JP H0533550 B2 JPH0533550 B2 JP H0533550B2 JP 60007253 A JP60007253 A JP 60007253A JP 725385 A JP725385 A JP 725385A JP H0533550 B2 JPH0533550 B2 JP H0533550B2
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JP
Japan
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layer
growth
upper cladding
cladding layer
substrate
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP60007253A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS61166088A (en
Inventor
Haruo Tanaka
Masahito Mushigami
Naotaro Nakada
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.)
Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 この発明は2回のMBE成長工程を必要とする
AlGaAs系ダブルヘテロ接合構造の半導体レーザ
の製造方法に関する。
[Detailed description of the invention] (a) Industrial application field This invention requires two MBE growth steps.
This invention relates to a method for manufacturing a semiconductor laser having an AlGaAs double heterojunction structure.

(ロ) 従来技術 一般にこの種半導体レーザを製造する場合、第
1の成長工程で積層された第1成長層に第1上部
クラツド層の表面が露出される深さのストライプ
溝を形成するエツチング工程を行うことによつ
て、前記第1上部クラツド層の表面に酸化物等の
不純物が直接付着するため、第2の成長工程で積
層される第2成長層の良好な成長は望めなかつ
た。
(b) Prior Art Generally, when manufacturing this type of semiconductor laser, an etching process is performed to form a stripe groove deep enough to expose the surface of the first upper cladding layer in the first growth layer stacked in the first growth process. By carrying out this process, impurities such as oxides are directly attached to the surface of the first upper cladding layer, so that good growth of the second growth layer to be laminated in the second growth step cannot be expected.

そこで、本件出願人は特願昭59−165334号の半
導体レーザの製造方法を提案した。それは、エツ
チング工程において光吸収層を残す深さのストラ
イプ溝を形成し、前記光吸収層でもつて不純物が
第1上部クラツド層の表面に直接付着しないよう
にパシベーシヨン効果を持たせ、前記光吸収層を
いわゆるサーマルクリーニングで蒸発させるよう
にしたものである。
Therefore, the applicant proposed a method for manufacturing a semiconductor laser as disclosed in Japanese Patent Application No. 165334/1982. In the etching process, stripe grooves are formed deep enough to leave the light absorption layer, and the light absorption layer has a passivation effect so that impurities do not directly adhere to the surface of the first upper cladding layer. is evaporated using so-called thermal cleaning.

しかして、基板に砒素分子線を当てながら温度
を上昇させるサーマルクリーニングにおいて、上
記光吸収層を比較的厚く残したときに、光吸収層
がその深さ方向へ蒸発しにくくなると共にストラ
イプ溝の幅方向に蒸発されやすくなることがわか
つた。しかしながら、前記光吸収層を薄く残すこ
とは非常に困難であり、サーマルクリーニングを
行えば前記残した光吸収層を全部蒸発するまでに
光吸収層がストライプ溝の幅方向に蒸発して前記
ストライプ溝が変形してしまう場合があつた。こ
の場合、後に第2成長層を積層すれば前記第2成
長層と変形部分との間に空洞ができ、レーザ特性
が劣化してしまうという問題を生じることとな
る。
However, when the light absorption layer is left relatively thick during thermal cleaning in which the temperature is raised while exposing the substrate to an arsenic molecular beam, it becomes difficult for the light absorption layer to evaporate in the depth direction, and the width of the stripe grooves increases. It was found that evaporation becomes easier in this direction. However, it is very difficult to leave the light absorption layer thin, and if thermal cleaning is performed, the light absorption layer will evaporate in the width direction of the stripe grooves until all the remaining light absorption layer evaporates. There were cases where the was deformed. In this case, if a second grown layer is laminated later, a cavity will be formed between the second grown layer and the deformed portion, resulting in a problem that the laser characteristics will deteriorate.

(ハ) 目的 この発明は、簡便な製造技術でもつて再現性の
良いストライプ溝を形成すると共に第2成長層を
良好に積層することのできる半導体レーザの製造
方法を提供することを目的としている。
(C) Purpose It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor laser, which can form striped grooves with good reproducibility using a simple manufacturing technique, and can also stack a second growth layer well.

(ニ) 構成 この発明は下部クラツド層と、活性層と、第1
上部クラツド層と、P型GaAsよりなる保護層
と、N型AlGaAsよりなる蒸発防止層とで構成さ
れた第1成長層を基板表面に積層する第1の成長
工程と、B≫Pなるエツチングレートを有する溶
剤でもつて前記蒸発防止層を選択エツチングする
ことにより、前記保護層の表面が露出される深さ
で且つ基板側に向かつて幅狭となるテーパ面を有
するストライプ溝を形成するエツチング工程と、
前記エツチング工程を行うことにより第1成長層
上に付着した不純物と前記表面が露出した保護層
とを蒸発させることにより、前記ストライプ溝を
第1上部クラツド層の表面が露出される深さにす
るサーマルクリーニング工程と、前記サーマルク
リーニングを行つた基板にP型AlGaAsよりなる
第2上部クラツド層とP+型GaAsからなるキヤツ
プ層とで構成された第2成長層を積層する第2の
成長工程とを具備したことにある。
(d) Structure This invention comprises a lower cladding layer, an active layer, and a first layer.
A first growth step in which a first growth layer consisting of an upper cladding layer, a protective layer made of P-type GaAs, and an evaporation prevention layer made of N-type AlGaAs is laminated on the substrate surface, and an etching rate where B≫P. an etching step in which the evaporation prevention layer is selectively etched with a solvent having the following properties to form a striped groove having a depth that exposes the surface of the protective layer and a tapered surface that becomes narrower toward the substrate side; ,
By performing the etching process, impurities deposited on the first growth layer and the protective layer whose surface is exposed are evaporated, thereby making the stripe grooves deep enough to expose the surface of the first upper cladding layer. a second growth step of laminating a second growth layer composed of a second upper cladding layer made of P-type AlGaAs and a cap layer made of P + type GaAs on the thermally cleaned substrate; The reason is that it is equipped with the following.

(ホ) 実施例 第1図はこの発明に係る半導体レーザの一実施
例を示す説明図である。同図において、1は半導
体レーザであり、1a,1bはフアブリペロー反
射面を示している。10はN型GaAsからなる基
板、21はN型Al×Ga1-xAs(Al組成x=0.55)
からなる下部クラツド層、22はAl×Ga1-xAs
(Al組成x=0.12)からなる活性層、23はP型
Al×Ga1-xAs(A1組成x=0.55)からなる第1上
部クラツド層、24はP型GaAsからなる保護
層、25はN型Al×Ga1-xAs(Al組成x=0.12)
からなる蒸発防止層、41はP型AlYGa1-YAsか
らなる(Al組成Y=0.55)第2上部クラツド層、
42はP+型GaAsからなるキヤツプ層、50はP
型電極、51はN型電極をそれぞれ示している。
なお前記保護層24は、サーマルクリーニングで
簡単に蒸発しうる膜厚に設定している。
(E) Embodiment FIG. 1 is an explanatory diagram showing an embodiment of a semiconductor laser according to the present invention. In the figure, 1 is a semiconductor laser, and 1a and 1b are Fabry-Perot reflective surfaces. 10 is a substrate made of N-type GaAs, 21 is N-type Al×Ga 1-x As (Al composition x=0.55)
22 is Al×Ga 1-x As
(Al composition x=0.12) active layer, 23 is P type
The first upper cladding layer is made of Al×Ga 1-x As (A1 composition x=0.55), 24 is a protective layer made of P-type GaAs, and 25 is N-type Al×Ga 1-x As (Al composition x=0.12).
41 is a second upper cladding layer made of P-type Al Y Ga 1-Y As (Al composition Y=0.55);
42 is a cap layer made of P + type GaAs, 50 is P
type electrode, 51 indicates an N-type electrode, respectively.
The thickness of the protective layer 24 is set so that it can be easily evaporated by thermal cleaning.

詳しくは、前記下部クラツド層21と活性層2
2と第1上部クラツド層23と保護層24と蒸発
防止層25とで第1成長層20が構成されてい
る。この第1成長層20には、第1上部クラツド
層23の表面が露出される深さで且つ基板10側
に向かつて幅狭となるテーパ面31を有するスト
ライプ溝30′が半導体レーザ1のレーザ共振器
波長に沿つて形成されている。そして前記第2上
部クラツド層41とキヤツプ層42とで第2成長
層40が構成されている。この第2成長層40
は、前記ストライプ溝30′の形状に対応して陥
没する形状で第1成長層20の上部に積層されて
いる。
Specifically, the lower cladding layer 21 and the active layer 2
2, a first upper cladding layer 23, a protective layer 24, and an evaporation prevention layer 25 constitute a first growth layer 20. The first growth layer 20 has a stripe groove 30' having a depth that exposes the surface of the first upper cladding layer 23 and a tapered surface 31 that becomes narrower toward the substrate 10. It is formed along the resonator wavelength. The second upper cladding layer 41 and the cap layer 42 constitute a second growth layer 40. This second growth layer 40
is laminated on top of the first growth layer 20 in a concave shape corresponding to the shape of the striped groove 30'.

第2図はこの発明に係る半導体レーザの製造方
法を説明するための参考図であり、以下同図を参
考に説明する。
FIG. 2 is a reference diagram for explaining the method of manufacturing a semiconductor laser according to the present invention, and the following description will be made with reference to the same diagram.

図示しないMBE装置内に装着した基板10
を所定の方法にて加熱する。蒸発源にそれぞれ
収納された原料物質や不純物を分子線の形で蒸
発させる。この原料等を図示しない質量分析計
でモニターし、図示しないコンピユータで蒸発
源の温度やシヤツタを制御することにより、第
1成長層20を積層させる(第1の成長工程、
第2図a参照)。
Board 10 installed in an MBE device (not shown)
is heated in a prescribed manner. The raw materials and impurities stored in the evaporation sources are evaporated in the form of molecular beams. The first growth layer 20 is laminated by monitoring the raw materials with a mass spectrometer (not shown) and controlling the temperature and shutter of the evaporation source with a computer (not shown).
(See Figure 2a).

なお、保護層24の膜厚は10〜1000Å程度に
設定されているものとする。
It is assumed that the thickness of the protective layer 24 is set to about 10 to 1000 Å.

前記第1成長層20が積層された基板10を
MBE装置から外部に取り出した後、基板10
の裏面をラツピングする、次に、ストライプ溝
を形成すべき部分以外の蒸発防止層25をホト
レジスト60で覆う。このホトレジスト60を
マスクにした基板10を例えばハロゲンランプ
等の光照射下でN≫Pなるエツチングレートを
有する溶液に浸漬し、蒸発防止層25を選択エ
ツチングすることにより、保護層24の表面が
露出される深さで且つ基板10側に向かつて幅
狭となるテーパ面31を有するストライプ溝3
0を形成する(エツチング工程、第2図b参
照)。前記溶液は、1,2−ジハイドロキシベ
ンゼン−3,5−ジスルホニツク酸、2ナトリ
ウム塩水溶液が使用される。
The substrate 10 on which the first growth layer 20 is laminated is
After taking it out from the MBE device, the board 10
Next, the evaporation prevention layer 25 other than the portion where the stripe grooves are to be formed is covered with a photoresist 60. The substrate 10 using the photoresist 60 as a mask is immersed in a solution having an etching rate of N≫P under light irradiation from, for example, a halogen lamp, and the evaporation prevention layer 25 is selectively etched, thereby exposing the surface of the protective layer 24. The stripe groove 3 has a tapered surface 31 that has a depth that is narrower toward the substrate 10 side.
0 (etching step, see FIG. 2b). As the solution, an aqueous solution of 1,2-dihydroxybenzene-3,5-disulfonic acid, disodium salt is used.

前記ホトレジスト50を除去した基板10を
有機洗浄する。その後、前記基板10を再度
MBE装置内に装着する。ここで、基板10に
砒素分子線を当てながら該基板10を約720℃
以上で加熱する。これにより、エツチング工程
において付着した酸化物等の不純物を蒸発させ
ると共に、前記表面が露出した保護層24を蒸
発させて、第1上部クラツド層23の表面が露
出するストライプ溝30′にする(サーマルク
リーニング工程、第2図c参照)。70は蒸発
したところを示している。
The substrate 10 from which the photoresist 50 has been removed is organically cleaned. After that, the substrate 10 is replaced again.
Installed inside the MBE device. Here, the substrate 10 is heated to about 720° C. while applying an arsenic molecular beam to the substrate 10.
Heat above. As a result, impurities such as oxides deposited during the etching process are evaporated, and the protective layer 24 whose surface is exposed is evaporated to form striped grooves 30' where the surface of the first upper cladding layer 23 is exposed (thermal Cleaning step, see Figure 2c). 70 indicates the evaporated area.

工程の状態で基板10の温度を約600℃に
して、工程と同様の方法にて第2成長層40
を積層する(第2の成長工程、第2図d参照)。
In the process, the temperature of the substrate 10 is set to about 600°C, and the second growth layer 40 is grown in the same manner as in the process.
(Second growth step, see FIG. 2d).

以下、通常の半導体レーザの製造方法と同様に
してP型電極、N型電極をそれぞれ形成する。
Thereafter, a P-type electrode and an N-type electrode are respectively formed in the same manner as in a normal semiconductor laser manufacturing method.

しかして、GaAsおよびAlGaAsの温度と蒸発
速度の関係を第3図に示している。同図によれ
ば、温度を上昇させるとAlGaAsは殆ど蒸発しな
いが、GaAsは蒸発速度が速くなることがわか
る。つまりサーマルクリーニングを行つても
AlGaAsからなる蒸発防止層25は殆ど蒸発しな
いからストライプ溝30の変形を最小限に抑えて
いると言える。
FIG. 3 shows the relationship between temperature and evaporation rate of GaAs and AlGaAs. According to the figure, it can be seen that as the temperature increases, AlGaAs hardly evaporates, but GaAs evaporates at a faster rate. In other words, even if you perform thermal cleaning
Since the evaporation prevention layer 25 made of AlGaAs hardly evaporates, it can be said that deformation of the stripe grooves 30 is minimized.

尚、この発明の実施例において、Al×Ga1-xAs
およびAlYGa1-YAsからなる各層のAl組成をそれ
ぞれ記しているが、適宜に変更できることは勿論
である。上記実施例では、下部クラツド層21と
第1上部クラツド層23とのAl組成を0.55にした
から、前記下部クラツド層21と第1上部クラツ
ド層23との光閉じ込め効果を向上させることが
できる。
In addition, in the embodiment of this invention, Al×Ga 1-x As
Although the Al composition of each layer consisting of and Al Y Ga 1-Y As is shown, it is of course possible to change it as appropriate. In the above embodiment, since the Al composition of the lower cladding layer 21 and the first upper cladding layer 23 is set to 0.55, the optical confinement effect of the lower cladding layer 21 and the first upper cladding layer 23 can be improved.

(ヘ) 効果 この発明は上記詳説したように、エツチング工
程で保護層のみを選択的に残すことができるか
ら、前記保護層で第1上部クラツド層にパシベー
シヨン効果を持たせ、不純物を第1上部クラツド
層の表面に直接付着させないので、第2成長層の
積層状態を良好にすることができる。また、サー
マルクリーニングを行つてもストライプ溝の変形
を最小限に抑えることができる。阻ち、この発明
によれば、製造工程において特別に難しい技術を
必要としないから、上記の如く特性を有する半導
体レーザを容易に製造することができる。
(f) Effects As explained in detail above, in this invention, only the protective layer can be selectively left in the etching process, so that the protective layer has a passivation effect on the first upper cladding layer and removes impurities from the first upper cladding layer. Since the second grown layer is not directly attached to the surface of the cladding layer, the laminated state of the second grown layer can be improved. Further, even when thermal cleaning is performed, deformation of the stripe grooves can be minimized. However, according to the present invention, a semiconductor laser having the characteristics described above can be easily manufactured since no particularly difficult technology is required in the manufacturing process.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明に係る半導体レーザの一実施
例を示す説明図、第2図はこの発明に係る半導体
レーザの製造方法を説明するための参考図、第3
図はGaAsおよびAlGaAsの温度と蒸発速度との
関係を示す説明図である。 10…基板、20…第1成長層、21…下部ク
ラツド層、22…活性層、23…第1上部クラツ
ド層、24…保護層、25…蒸発防止層、30,
30′…ストライプ溝、31…テーパ面、40…
第2成長層、41…第2上部クラツド層、42…
キヤツプ層。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing one embodiment of the semiconductor laser according to the present invention, FIG. 2 is a reference diagram for explaining the manufacturing method of the semiconductor laser according to the present invention, and FIG.
The figure is an explanatory diagram showing the relationship between temperature and evaporation rate of GaAs and AlGaAs. DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Substrate, 20... First growth layer, 21... Lower cladding layer, 22... Active layer, 23... First upper cladding layer, 24... Protective layer, 25... Evaporation prevention layer, 30,
30'...stripe groove, 31...tapered surface, 40...
Second growth layer, 41... Second upper cladding layer, 42...
cap layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 下部クラツド層と、活性層と、第1上部クラ
ツド層と、P型GaAsよりなる保護層と、N型
AlGaAsよりなる蒸発防止層とで構成された第1
成長層を基板表面に積層する第1の成長工程と、 N≫Pなるエツチングレートを有する溶剤でも
つて前記蒸発防止層を選択エツチングすることに
より、前記保護層の表面が露出される深さで且つ
基板側に向かつて幅狭となるテーパ面を有するス
トライプ溝を形成するエツチング工程と、 前記エツチング工程を行うことにより第1成長
層上に付着した不純物と前記表面が露出した保護
層とを蒸発させることにより、前記ストライプ溝
を第1上部クラツド層の表面が露出される深さに
するサーマルクリーニング工程と、 前記サーマルクリーニングを行つた基板にP型
AlGaAsよりなる第2上部クラツド層とP+
GaAsからなるキヤツプ層とで構成された第2成
長層を積層する第2の成長工程とを具備したこと
を特徴とする半導体レーザの製造方法。
[Claims] 1. A lower cladding layer, an active layer, a first upper cladding layer, a protective layer made of P-type GaAs, and an N-type GaAs layer.
The first layer consists of an evaporation prevention layer made of AlGaAs.
a first growth step of laminating a growth layer on the substrate surface, and selectively etching the evaporation prevention layer with a solvent having an etching rate of N≫P to a depth where the surface of the protective layer is exposed; an etching step to form a striped groove having a tapered surface that becomes narrower toward the substrate; and by performing the etching step, impurities adhering to the first growth layer and the protective layer whose surface is exposed are evaporated. a thermal cleaning step of making the stripe grooves deep enough to expose the surface of the first upper cladding layer;
Second upper cladding layer made of AlGaAs and P + type
1. A method of manufacturing a semiconductor laser, comprising: a second growth step of laminating a second growth layer composed of a cap layer made of GaAs.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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APPL.PHYS.LETT=1980 *

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