JPH0580836B2 - - Google Patents
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- JPH0580836B2 JPH0580836B2 JP543585A JP543585A JPH0580836B2 JP H0580836 B2 JPH0580836 B2 JP H0580836B2 JP 543585 A JP543585 A JP 543585A JP 543585 A JP543585 A JP 543585A JP H0580836 B2 JPH0580836 B2 JP H0580836B2
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Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は光通信ないしは情報処理装置等に利用
される埋め込み構造半導体レーザの製造方法に関
する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a method for manufacturing a buried structure semiconductor laser used in optical communication or information processing equipment.
(従来技術とその問題点)
埋め込み構造半導体レーザは、低閾値高効率等
の優れた特性を有するための研究開発が盛んに進
められている。埋め込み構造の半導体レーザにお
いては、通常2回の結晶成長を行なつている。ジ
ヤパニーズ・ジヤーナル・オブ・アブライド・フ
イジツクス(JJAP)19巻L591〜L594ページに示
される様に、AlGaAs系材料で埋め込み構造半導
体レーザを形成する場合には、AlGaAsの表面が
非常に酸化しやすいため2回目に液相エピタキシ
ヤル(LPE)法を利用して結晶成長する場合に
AlGaAsの上の結晶成長が困難であるという問題
があつた。この問題を避けるために、2回目の成
長時の基板表面がAlGaAsのAl組成比を小さくす
る事、2回目の成長前のLPE成長用メルトのベ
ーキングを充分行なう事等の工夫が従来から行な
われて来ているがやはり歩留りが悪いという欠点
があつた。又、LPE法でなくMO−CVD法や
MBE法ではAlGaAsの上の成長が比較的良好で
あるという傾向がある。しかしながら、これらの
成長法を用いて2回目の成長を行なう場合に、メ
サエツチングの際に用いるホトレジス等の基板上
の残留物の影響を受けやすく成長の歩留まり、再
現性が悪いという欠点があつた。(Prior Art and Its Problems) Research and development of buried structure semiconductor lasers has been actively conducted in order to have excellent characteristics such as low threshold value and high efficiency. In a buried structure semiconductor laser, crystal growth is normally performed twice. As shown in Japanese Journal of Abrid Physics (JJAP) Volume 19, pages L591-L594, when forming a buried structure semiconductor laser with AlGaAs-based materials, the surface of AlGaAs is very easily oxidized. When crystal growth is performed using the liquid phase epitaxial (LPE) method,
The problem was that crystal growth on AlGaAs was difficult. In order to avoid this problem, measures have been taken in the past, such as reducing the Al composition ratio of AlGaAs on the substrate surface during the second growth, and thoroughly baking the LPE growth melt before the second growth. However, the drawback is that the yield is low. Also, instead of the LPE method, the MO-CVD method
The MBE method tends to grow relatively well on AlGaAs. However, when performing the second growth using these growth methods, there is a drawback that the growth yield and reproducibility are poor because the growth is susceptible to the effects of residues on the substrate such as photoresist used during mesa etching.
以上説明した様に従来の技術を用いてAlGaAs
系材料で埋め込み構造半導体レーザを形成する場
合に2回目の成長時の歩留まり及び再現性が悪い
という欠点があつた。 As explained above, using conventional technology, AlGaAs
When forming a buried structure semiconductor laser using a semiconductor laser based on the above-mentioned materials, there is a drawback that the yield and reproducibility during the second growth are poor.
(発明の目的)
本発明の目的は、上述の欠点を除去し、
AlGaAs系材料において2回目の成長の歩留まり
及び再現性の良好な埋め込み構造半導体レーザの
製造方法を提供することにある。(Object of the invention) The object of the invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks and to
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a buried structure semiconductor laser with good second growth yield and reproducibility using AlGaAs-based materials.
(発明の構成)
本発明の埋め込み構造半導体レーザの製造方法
は、GaAsからなる活性層を形成する工程と、こ
の活性層を形成した後にAlxcGa1-xcAs(Xc≠0)
からなる半導体層を形成する工程と、活性層に達
するまでエツチングを行なうことにより少なくと
も半導体層を含むメサストライプを形成する工程
と、MBE成長室内でメサストライプ以外の領域
の活性層を蒸発させる工程とを含むことを特徴と
する。(Structure of the Invention) The method for manufacturing a buried structure semiconductor laser of the present invention includes a step of forming an active layer made of GaAs, and after forming the active layer Al xc Ga 1-xc As (X c ≠0).
a step of forming a mesa stripe including at least the semiconductor layer by etching until it reaches the active layer; and a step of evaporating the active layer in a region other than the mesa stripe in an MBE growth chamber. It is characterized by including.
(実施例) 次に図面を参照して本発明を詳細に説明する。(Example) Next, the present invention will be explained in detail with reference to the drawings.
第1図は本発明の第1の実施例の製造方法を模
式的に示したものである。図中、1はn−GaAs
基板、2はn型クラツド層(n−AlGaAs,Al組
成比0.2〜0.8)、3,3a,3bは活性層
(GaAs、厚さ<200nm)、4,4aは第1p型クラ
ツド層(p−AlGaAs、Al組成比0.2〜0.8、厚さ
<500nm)、5は第2p型クラツド層(p−
AlGaAs、Al組成比0.2〜0.8、厚さ>0.3μm)、6
はキヤツプ層(p−GaAs)、7はp側電極、8
はn側電極、9はメサストライプ、11はSiO2
膜である。製造工程の最初はa図に示す様にn−
GaAs基板1上にn−クラツド層2、活性層3、
第1p型クラツド層4を順次成長する。次にb図
に示す様に選択エツチング法を用いて第1p型ク
ラツド層4からなるメサストライプ9を形成す
る。このときメサストライプ9以外の領域にはエ
ツチングによつて活性層3bが露出している。次
にc図に示す様にMBE装置内でAsビームをウエ
ハーに当てながら基板温度を700℃以上に保つと
GaAsのみが蒸発することを利用して、活性層3b
のみを蒸発させて除去する。このときにメサエツ
チング後のカーボン系の汚れや残留物等もいつし
ょに除去される。次に同じMBE成長室内で第2p
型クラツド層5及びキヤツプ層6を順次成長す
る。この様に本発明の製造方法においては、2回
目の成長直前に活性層のエツチングを行なうため
このときにメサエツチング等による汚れや残留物
を取り去ることが出来る。又、MBE法による成
長であるのでAlGaAs上においても容易に成長を
行なうことが出来る。このため非常に歩留まり及
び再現性良く2回目の成長を行なうことが出来
た。最後の工程d図ではSiO2膜11、p電極7
及びn電極8の形成及び劈開してペレツトの切出
し及びステムへの取付け等を行なう。 FIG. 1 schematically shows the manufacturing method of the first embodiment of the present invention. In the figure, 1 is n-GaAs
The substrate, 2 is an n-type cladding layer (n-AlGaAs, Al composition ratio 0.2-0.8), 3, 3a, 3b are active layers (GaAs, thickness <200 nm), 4, 4a are the first p-type cladding layer (p- AlGaAs, Al composition ratio 0.2-0.8, thickness <500 nm), 5 is the second p-type cladding layer (p-
AlGaAs, Al composition ratio 0.2 to 0.8, thickness > 0.3 μm), 6
is the cap layer (p-GaAs), 7 is the p-side electrode, 8
is the n-side electrode, 9 is the mesa stripe, 11 is SiO 2
It is a membrane. At the beginning of the manufacturing process, n-
On a GaAs substrate 1, an n-clad layer 2, an active layer 3,
A first p-type cladding layer 4 is sequentially grown. Next, as shown in Figure b, a mesa stripe 9 made of the first p-type cladding layer 4 is formed using a selective etching method. At this time, the active layer 3b is exposed in the area other than the mesa stripe 9 by etching. Next, as shown in figure c, when the As beam is applied to the wafer in the MBE equipment and the substrate temperature is kept at 700℃ or higher,
Using the fact that only GaAs evaporates, the active layer 3 b
Remove only by evaporation. At this time, carbon-based dirt and residue after mesa etching are also removed. Then the 2nd p in the same MBE growth chamber
A mold cladding layer 5 and a cap layer 6 are grown in sequence. As described above, in the manufacturing method of the present invention, since the active layer is etched immediately before the second growth, dirt and residues caused by mesa etching etc. can be removed at this time. Furthermore, since the growth is performed using the MBE method, it can be easily grown on AlGaAs. Therefore, the second growth could be performed with very good yield and reproducibility. In the final step (d), the SiO 2 film 11 and the p-electrode 7 are
Then, the n-electrode 8 is formed and cleaved to cut out pellets and attached to the stem.
この製造方法で形成されたレーザにおいては、
活性層3aが第1p型クラツド層4aとn型クラツ
ド層と第2p型クラツド層5で囲まれており埋め
込み構造が実現しており、低閾値かつ高効率の良
好な特性を示した。 In the laser formed by this manufacturing method,
The active layer 3a is surrounded by the first p-type cladding layer 4a, the n-type cladding layer, and the second p-type cladding layer 5, realizing a buried structure, and exhibiting good characteristics of low threshold value and high efficiency.
第2図は本発明の第2の実施例の製造方法につ
いて模式的に示したものである。製造方法のほと
んどは前述した第1の実施例と同じであるがaの
工程でGaAsからなり活性層とほぼ同じ厚さの保
護層10を形成する点が異なつている。この保護
層はメサエツチングの工程bにおいてメサストラ
イプ9の上の表面におおつており2回目の成長c
の工程において、MBE成長室内において活性層
3bといつしよに蒸発させて除去する。この様に
第2の実施例においては、メサストライプ9以外
の領域のみならずメサストライプ9の上をも成長
室内で蒸発によるエツチングを行なつているため
メサストライプ9の上に残つた汚れ及び残留物も
いつしよに除去することが出来る。そのためこの
第2の実施例の製造方法によれば、2回目の成長
においてメサストライプ9の上でも欠陥が少ない
ため歩留まり良く高性能な埋め込み構造半導体レ
ーザを得ることが出来た。 FIG. 2 schematically shows a manufacturing method of a second embodiment of the present invention. Most of the manufacturing methods are the same as those of the first embodiment described above, except that in step a, a protective layer 10 made of GaAs and having approximately the same thickness as the active layer is formed. This protective layer is coated on the surface of the mesa stripe 9 in the mesa etching step b, and is used for the second growth c.
In the step, the active layer 3b and the active layer 3b are evaporated and removed in the MBE growth chamber. As described above, in the second embodiment, since etching is performed by evaporation not only on the area other than the mesa stripe 9 but also on the mesa stripe 9 in the growth chamber, dirt and residue remaining on the mesa stripe 9 are removed. Objects can also be removed at any time. Therefore, according to the manufacturing method of the second embodiment, there were few defects even on the mesa stripe 9 in the second growth, so that a high-yield, high-performance buried structure semiconductor laser could be obtained.
以上の実施例において、活性層3として厚さ
20nm以下の量子井戸を採用しても良い。この場
合は第3図に示す様に活性層3の両側にクラツド
層2と活性層3の中間の屈折率を有する光ガイド
層12,13を有しており光閉じ込めが良く低閾
値で発振した。これらの第1光ガイド層12、第
2光ガイド層13は膜厚方向で徐々に屈折率を変
化させていわゆるGRIN(Graded Index)構造と
しても良い。この様な量子井戸埋め込み構造半導
体レーザの製造においては、第1の実施例あるい
は第2の実施例のいずれの方法によつても歩留ま
り良く製造出来た。 In the above embodiments, the active layer 3 has a thickness of
A quantum well of 20 nm or less may be used. In this case, as shown in Fig. 3, there are light guide layers 12 and 13 on both sides of the active layer 3, which have a refractive index between the cladding layer 2 and the active layer 3, and the light is well confined and oscillates at a low threshold. . The first optical guide layer 12 and the second optical guide layer 13 may have a so-called GRIN (Graded Index) structure by gradually changing the refractive index in the film thickness direction. In manufacturing such a quantum well buried structure semiconductor laser, it was possible to manufacture the semiconductor laser with a good yield by either the method of the first embodiment or the second embodiment.
以上の実施例においては、SiO2膜11を用い
てメサストライプ9の上にのみ電流を集中させて
いたがこれに限らず他の方法を用いても良い。例
えば、キヤツプ層6をn−GaAsとしてZn拡散を
用いてメサストライプ9の上のキヤツプ層6のみ
をp型に反転して電流通路を形成する方法もあ
る。又、以上の実施例においては、ガイド層及び
クラツド層を単層構造としたがこれに限らず多層
構造としても良い。又AlGaAs混晶のかわりに超
格子を用いても良い。 In the embodiments described above, the SiO 2 film 11 was used to concentrate the current only on the mesa stripe 9, but the current is not limited to this, and other methods may be used. For example, there is a method in which the cap layer 6 is made of n-GaAs and only the cap layer 6 above the mesa stripe 9 is inverted to p-type by using Zn diffusion to form a current path. Further, in the above embodiments, the guide layer and the cladding layer have a single layer structure, but are not limited to this, and may have a multilayer structure. Also, a superlattice may be used instead of the AlGaAs mixed crystal.
(発明の効果)
最後に本発明の有する利点及び効果を要約すれ
ば、2回目の成長が非常に欠陥が少なく再現性良
く行なわれるため歩留まりの良い埋め込み構造半
導体レーザが得られることにある。(Effects of the Invention) Finally, to summarize the advantages and effects of the present invention, the second growth is performed with very few defects and with good reproducibility, so that a buried structure semiconductor laser with a high yield can be obtained.
第1図a〜dは第1の実施例の製造工程の模式
図、第2図a〜dは第2の実施例の製造工程の模
式図、第3図は本発明によつて製造される量子井
戸埋め込み構造レーザの断面図である。
図中、1……n−GaAs基板、2……n型クラ
ツド層、3……活性層、4……第1p型クラツド
層、5……第2p型クラツド層、6……キヤツプ
層、7……p型電極、8……n型電極、9……メ
サストライプ、10……保護層、11……SiO2
膜、12……第1ガイド層、13……第2ガイド
層、14……p型クラツド層である。
Figures 1 a to d are schematic diagrams of the manufacturing process of the first embodiment, Figures 2 a to d are schematic diagrams of the manufacturing process of the second embodiment, and Figure 3 is a schematic diagram of the manufacturing process of the second embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view of a laser with a buried quantum well structure. In the figure, 1... n-GaAs substrate, 2... n-type clad layer, 3... active layer, 4... first p-type clad layer, 5... second p-type clad layer, 6... cap layer, 7 ... p-type electrode, 8 ... n-type electrode, 9 ... mesa stripe, 10 ... protective layer, 11 ... SiO 2
12...first guide layer, 13...second guide layer, 14...p-type cladding layer.
Claims (1)
導体レーザの製造方法において、GaAsからなる
活性層を形成する工程と、この活性層を形成した
後にAlxcGa1-xcAs(Xc≠0)からなる半導体層を
形成する工程と、前記活性層に達するまでエツチ
ングを行なうことにより少なくとも前記半導体層
を含むメサストライプを形成する工程と、MBE
成長室内で前記メサストライプ以外の領域の前記
活性層を蒸発させる工程を含むことを特徴とする
埋め込み構造半導体レーザの製造方法。1 In a manufacturing method of a buried structure semiconductor laser mainly composed of Al ≠0), forming a mesa stripe including at least the semiconductor layer by etching until it reaches the active layer, and MBE.
A method for manufacturing a buried structure semiconductor laser, comprising the step of evaporating the active layer in a region other than the mesa stripe in a growth chamber.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP543585A JPS61164285A (en) | 1985-01-16 | 1985-01-16 | Manufacture of buried structure semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP543585A JPS61164285A (en) | 1985-01-16 | 1985-01-16 | Manufacture of buried structure semiconductor laser |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61164285A JPS61164285A (en) | 1986-07-24 |
| JPH0580836B2 true JPH0580836B2 (en) | 1993-11-10 |
Family
ID=11611115
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP543585A Granted JPS61164285A (en) | 1985-01-16 | 1985-01-16 | Manufacture of buried structure semiconductor laser |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61164285A (en) |
-
1985
- 1985-01-16 JP JP543585A patent/JPS61164285A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61164285A (en) | 1986-07-24 |
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