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JPH0656911B2 - Semiconductor laser manufacturing method - Google Patents
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JPH0656911B2 - Semiconductor laser manufacturing method - Google Patents

Semiconductor laser manufacturing method

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JPH0656911B2
JPH0656911B2 JP1014348A JP1434889A JPH0656911B2 JP H0656911 B2 JPH0656911 B2 JP H0656911B2 JP 1014348 A JP1014348 A JP 1014348A JP 1434889 A JP1434889 A JP 1434889A JP H0656911 B2 JPH0656911 B2 JP H0656911B2
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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、半導体レーザの製造方法に関し、詳しく言
えば、順方向電圧の低い半導体レーザを得ることができ
る製造方法に関する。
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor laser, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor laser having a low forward voltage.

(ロ)従来の技術 従来の半導体レーザの製造方法としては、例えば以下の
ものが知られている。この製造方法は、以下のi〜ivの
工程を備えている。
(B) Conventional Technology As a conventional method for manufacturing a semiconductor laser, for example, the following method is known. This manufacturing method includes the following steps i to iv.

i:MBE(分子線エピタキシ)装置の成長室内に導入
されたGaAs基板の表面に、下部クラッド層と、活性
層と、第1の上部クラッド層と、光吸収層と蒸発防止層
とを積層する第1の成長工程 ii:この積層されたGaAs基板を成長室から取り出
し、前記光吸収層まで達する深さのストライプ溝を形成
するホトエッチング工程 iii:このストライプ溝が形成されたGaAs基板を加
熱して光吸収層を選択的に蒸発させる再蒸発工程 iv:この不純物を蒸発させたGaAs基板に、第2の上
部クラッド層およびキャップ層とを積層する第2の成長
工程。
i: A lower clad layer, an active layer, a first upper clad layer, a light absorption layer and an evaporation prevention layer are laminated on the surface of a GaAs substrate introduced into a growth chamber of an MBE (Molecular Beam Epitaxy) apparatus. First growth step ii: The stacked GaAs substrate is taken out of the growth chamber, and a photo-etching step is performed to form a stripe groove having a depth reaching the light absorption layer. Iii: The GaAs substrate having the stripe groove is heated. Re-evaporation step of selectively evaporating the light absorption layer by means of iv: a second growth step of laminating a second upper cladding layer and a cap layer on the GaAs substrate in which the impurities are evaporated.

(ハ)発明が解決しようとする課題 上記従来の製造方法で製造された半導体レーザでは、ス
トライプ溝で第1の上部クラッド層と、第2の上部クラ
ッド層とが接するが、両者の界面(電流狭窄部)におい
て界面順位が生じ、順方向電圧Vが高くなる問題点が
あった。
(C) Problem to be Solved by the Invention In the semiconductor laser manufactured by the above-described conventional manufacturing method, the first upper clad layer and the second upper clad layer are in contact with each other at the stripe groove, but the interface (current There is a problem in that the interface order occurs in the narrowed portion) and the forward voltage V F becomes high.

この問題点は、第1の上部クラッド層のキャリア濃度を
高めることにより解決できるかにみえる。しかしなが
ら、第1の上部クラッド層のキャリア濃度を高めると、
発振開始電流Ith等他の特性が低下してしまう問題点が
あった。
It seems that this problem can be solved by increasing the carrier concentration of the first upper cladding layer. However, if the carrier concentration of the first upper cladding layer is increased,
There is a problem that other characteristics such as the oscillation start current I th are deteriorated.

この発明は上記に鑑みなされたもので、他の特性を損な
うことなく、順方向電圧Vの低い半導体レーザを製造
する方法の提供を目的としている。
This invention has been made in view of the above, without impairing the other properties, has an object to provide a method of manufacturing a low semiconductor laser forward voltage V F.

(ニ)課題を解決するための手段 上記課題を解決するため、この発明の半導体レーザの製
造方法は、 MBE装置の成長室内に導入された半導体基板の表面に
下部クラッド層と、活性層と、第1の上部クラッド層
と、光吸収層と、蒸発防止層とを積層する第1の成長工
程と、 この積層された半導体基板を成長室から取り出して、前
記光吸収層まで達する深さのストライプ溝を形成するホ
トエッチング工程と、 このストライプ溝を形成された半導体基板をMBE装置
の成長室内に導入し、この半導体基板を加熱して光吸収
層を選択的に蒸発させる再蒸発工程と、 この不純物を蒸発させた半導体基板に第2の上部クラッ
ド層およびキャップ層とを積層する第2の成長工程とを
備えてなるものにおいて、 前記第2の成長工程では、第2の上部クラッド層のキャ
リア濃度を前記第1の上部クラッド層のキャリア濃度よ
り高くして成長させ、この第2の上部クラッド層成長
後、キャップ層成長前にMBE装置成長室内で前記半導
体基板を所定時間加熱して、第1の上部クラッド層の、
第2の上部クラッド層との界面部を高キャリア濃度とす
ることを特徴とするものである。
(D) Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, a method for manufacturing a semiconductor laser according to the present invention is directed to a semiconductor substrate introduced into a growth chamber of an MBE apparatus. A first growth step of stacking a first upper clad layer, a light absorption layer, and an evaporation prevention layer; and a stripe having a depth reaching the light absorption layer by taking out the stacked semiconductor substrate from the growth chamber. A photo-etching step of forming a groove; a re-evaporation step of introducing the semiconductor substrate having the stripe groove formed therein into a growth chamber of an MBE apparatus and heating the semiconductor substrate to selectively evaporate the light absorption layer; A second growth step of stacking a second upper clad layer and a cap layer on a semiconductor substrate from which impurities have been evaporated, wherein the second upper step is performed in the second growth step. The carrier concentration of the first upper clad layer is made higher than that of the first upper clad layer, and the semiconductor substrate is heated in the MBE apparatus growth chamber for a predetermined time after the growth of the second upper clad layer and before the cap layer growth. Then, in the first upper cladding layer,
It is characterized in that the interface portion with the second upper cladding layer has a high carrier concentration.

(ホ)作用 この発明の半導体レーザの製造方法では、第2の上部ク
ラッド層のキャリア濃度が高めにされているので、所定
時間加熱した時に、第2の上部クラッド層より第1の上
部クラッド層へドーパントが拡散していく。このため、
第1の上部クラッド層の界面部のみキャリア濃度が高ま
り、直列抵抗成分が減少して順方向電圧Vが下がる。
しかし、第1の上部クラッド層でキャリア濃度が高くな
るのは界面部だけであるから、発振開始電流Ith等他の
特性が損なわれる危険性は少ない。
(E) Action In the method of manufacturing a semiconductor laser of the present invention, since the carrier concentration of the second upper cladding layer is increased, when the heating is performed for a predetermined time, the second upper cladding layer is more than the first upper cladding layer. The dopant diffuses into. For this reason,
The carrier concentration increases only at the interface of the first upper clad layer, the series resistance component decreases, and the forward voltage V F decreases.
However, since the carrier concentration in the first upper clad layer is high only in the interface portion, there is little risk of damaging other characteristics such as the oscillation start current I th .

(ヘ)実施例 この発明の一実施例に基づいて以下に説明する。(F) Embodiment An embodiment will be described below based on an embodiment.

・第1の成長工程 まず、モリブテン台に装着されたN型GaAs基板2を
MBE装置成長室内に導入する。MBE装置成長室内で
は、蒸発源に入れられた原料物質や不純物(ドーパン
ト)が分子線の形で蒸発させられる。蒸発源のシャッタ
を制御して、以下の各層3〜7が順次成長させる(第1
図参照)。
First Growth Step First, the N-type GaAs substrate 2 mounted on the molybden table is introduced into the MBE apparatus growth chamber. In the growth chamber of the MBE apparatus, the raw material and impurities (dopants) put in the evaporation source are evaporated in the form of molecular beam. By controlling the shutter of the evaporation source, the following layers 3 to 7 are sequentially grown (first
See figure).

すなわち、N型のAla1-X(X=0.6)より
なる下部クラッド層3、Ala1-X(X=0.15)
よりなる活性層4、P型Ala1-X(X=0.
6)よりなる第1の上部クラッド層5、N型GaAsよ
りなる光吸収層6、N型のAla1-X(X=0.1
5)よりなる蒸発防止層7が順に積層されていく。な
お、上に示したAl組織Xの値は一例であり適宜変更可
能である。
Ie, N-type Al X G a1-X A s (X = 0.6) lower cladding layer 3 made of, Al X G a1-X A s (X = 0.15)
Become more active layer 4, P-type Al X G a1-X A s (X = 0.
The first upper cladding layer 5, a light absorbing layer made of N-type GaAs 6, N-type made of 6) Al X G a1-X A s (X = 0.1
The evaporation prevention layer 7 composed of 5) is sequentially laminated. The value of the Al structure X shown above is an example and can be changed as appropriate.

・ホトエッチング工程 前記積層されたGaAs基板2は、MBE装置成長室内
より外部に取り出された後、ストライプ溝が形成される
べき部分以外の蒸発防止層7をホトレジスト8で覆う
(第2図参照)。そして、光吸収層6がわずかに(例え
ば1000Å程度)残るように、蒸発防止層7と光吸収
層6とをそれぞれエッチングしてストライプ溝9を形成
する。
Photo-etching step After the laminated GaAs substrate 2 is taken out from the growth chamber of the MBE apparatus, the evaporation preventing layer 7 other than the portion where the stripe groove is to be formed is covered with the photoresist 8 (see FIG. 2). . Then, the evaporation preventing layer 7 and the light absorbing layer 6 are etched to form the stripe grooves 9 so that the light absorbing layer 6 is slightly left (for example, about 1000 Å).

・再蒸発工程 ホトレジスト8を除去した後、再びGaAs基板2をM
BE装置成長室内に導入し、As分子線を当てつつ、G
aAs基板2を650℃〜850℃程度の温度で加熱す
る。この間GaAs基板に付着した不純物が蒸発し、ま
た、残された光吸収層6も蒸発して第1の上部クラッド
層5がストライプ溝9底部に露出する。
・ Re-evaporation process After removing the photoresist 8, the GaAs substrate 2 is re-evaporated.
Introduced into the BE equipment growth chamber, G
The aAs substrate 2 is heated at a temperature of about 650 ° C to 850 ° C. During this time, the impurities adhering to the GaAs substrate are evaporated, and the remaining light absorption layer 6 is also evaporated so that the first upper cladding layer 5 is exposed at the bottom of the stripe groove 9.

・第2の成長工程 次いで、GaAs基板2上に第2の上部クラッド層10
を成長させる(第3図参照)。この第2の上部クラッド
層10は、P型のAla1-Y(例えばAl組成
Y=0.6)よりなり、第1の上部クラッド層5よりも
キャリア濃度が1桁高くされている。例えば、第1の上
部クラッド層5のキャリア濃度が3×1017cm-3なら
ば、第2の上部クラッド層のキャリア濃度が3×1018
cm-3程度とされる。
Second growth step Next, the second upper cladding layer 10 is formed on the GaAs substrate 2.
Are grown (see FIG. 3). The second upper cladding layer 10 is made of P + -type Al Y G a1-Y A s ( for example, Al composition Y = 0.6), the carrier concentration than the first upper cladding layer 5 order of magnitude higher Has been done. For example, the first upper carrier concentration of the cladding layer 5 if the 3 × 10 17 cm -3, the second 3 carrier concentration of the upper cladding layer of × 10 18
It is about cm -3 .

第2の上部クラッド層10の成長が終了すれば、再びG
aAs基板2の温度を650℃〜850℃(好ましくは
約760℃)まで上昇させ、そのまま数分〜数10分間
保持する(アニール)。この間、第2の上部クラッド層
10より第1の上部クラッド層5へドーパントが拡散し
て行き、上部クラッド層界面部5aのキャリア濃度が高
まる。
When the growth of the second upper cladding layer 10 is completed, G
The temperature of the aAs substrate 2 is raised to 650 ° C. to 850 ° C. (preferably about 760 ° C.) and kept as it is for several minutes to several tens minutes (annealing). During this time, the dopant diffuses from the second upper clad layer 10 to the first upper clad layer 5, and the carrier concentration in the upper clad layer interface 5a increases.

アニールが終了すれば、第2の上部クラッド層10上
に、P型のGaAsよりなるキャップ層11を成長さ
せ、以下従来と同様に電極12a、12bを形成する
(第4図参照)。
When the annealing is completed, the cap layer 11 made of P + -type GaAs is grown on the second upper cladding layer 10 and the electrodes 12a and 12b are formed in the same manner as in the prior art (see FIG. 4).

こうして得られた半導体レーザ1は、第1の上部クラッ
ド層界面部5aのキャリア濃度が高められているから、
直列抵抗成分を抑えることができ順方向電圧Vが低く
なる。一方、第1の上部クラッド層5の界面部5a以外
の部分のキャリア濃度は従来のままであるから、発振開
始電流Ith等他の特性が損なわれることはない。
In the semiconductor laser 1 thus obtained, the carrier concentration in the first upper cladding layer interface 5a is increased,
The series resistance component can be suppressed, and the forward voltage V F becomes low. On the other hand, since the carrier concentration of the portion other than the interface portion 5a of the first upper cladding layer 5 is the same as the conventional one, other characteristics such as the oscillation start current I th are not deteriorated.

(ト)発明の効果 以上説明したように、この発明の半導体レーザの製造方
法は、第2の成長工程で第2の上部クラッド層のキャリ
ア濃度を第1の上部クラッド層のキャリア濃度より高く
して成長させ、この第2の上部クラッド層成長後、キャ
ップ層成長前に前記半導体基板をMBE装置の成長室内
で所定時間加熱して、第1の上部クラッド層の、第2の
上部クラッド層との界面部を高キャリア濃度とすること
を特徴とするものであるから、発振開始電流Ith等他の
特性を損なうことなく、順方向電圧Vの低い半導体レ
ーザを得ることができる利点を有する。また、MBE装
置成長室内で、第2の上部クラッド層より第1の上部ク
ラッド層へのドーパントの拡散が行える利点も有してい
る。
(G) Effect of the Invention As described above, in the method for manufacturing a semiconductor laser of the present invention, the carrier concentration of the second upper cladding layer is made higher than the carrier concentration of the first upper cladding layer in the second growth step. After the growth of the second upper clad layer, the semiconductor substrate is heated in the growth chamber of the MBE apparatus for a predetermined time after the growth of the second upper clad layer to form the second upper clad layer of the first upper clad layer. Is characterized by having a high carrier concentration at the interface portion of, so that there is an advantage that a semiconductor laser having a low forward voltage V F can be obtained without impairing other characteristics such as the oscillation start current I th. . Further, there is an advantage that the dopant can be diffused from the second upper clad layer to the first upper clad layer in the MBE apparatus growth chamber.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図、第2図、第3図及び第4図は、この発明の一実
施例に係る半導体レーザの製造工程を説明する図であ
る。 2:GaAs基板、3:下部クラッド層、 4:活性層、5:第1の上部クラッド層、 5a:界面部、6:光吸収層、 7:蒸発防止層、9:ストライプ溝、 10:第2の上部クラッド層、 11:キャップ層。
1, 2, 3, and 4 are views for explaining a manufacturing process of a semiconductor laser according to an embodiment of the present invention. 2: GaAs substrate, 3: lower cladding layer, 4: active layer, 5: first upper cladding layer, 5a: interface portion, 6: light absorption layer, 7: evaporation preventing layer, 9: stripe groove, 10: first 2 upper clad layer, 11: cap layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】MBE装置の成長室内に導入された半導体
基板の表面に下部クラッド層と、活性層と、第1の上部
クラッド層と、光吸収層と、蒸発防止層とを積層する第
1の成長工程と、 この積層された半導体基板を成長室から取り出して、前
記光吸収層まで達する深さのストライプ溝を形成するホ
トエッチング工程と、 このストライプ溝を形成された半導体基板をMBE装置
の成長室内に導入し、この半導体基板を加熱して光吸収
層を選択的に蒸発させる再蒸発工程と、 この光吸収層を蒸発させた半導体基板に第2の上部クラ
ッド層およびキャップ層とを積層する第2の成長工程と
を備えてなる半導体レーザの製造方法において、 前記第2の成長工程では、第2の上部クラッド層のキャ
リア濃度を前記第1の上部クラッド層のキャリア濃度よ
り高くして成長させ、この第2の上部クラッド層成長
後、キャップ層成長前に前記半導体基板をMBE装置内
の成長室で所定時間加熱して、第1の上部クラッド層
の、第2の上部クラッド層との界面部を高キャリア濃度
とすることを特徴とする半導体レーザの製造方法。
1. A first clad layer in which a lower clad layer, an active layer, a first upper clad layer, a light absorption layer and an evaporation prevention layer are laminated on the surface of a semiconductor substrate introduced into a growth chamber of an MBE apparatus. And a photoetching step of taking out the stacked semiconductor substrate from the growth chamber and forming a stripe groove having a depth reaching the light absorption layer, and the semiconductor substrate having the stripe groove formed in an MBE apparatus. A re-evaporation step of introducing into the growth chamber and heating the semiconductor substrate to selectively evaporate the light absorption layer, and stacking a second upper clad layer and a cap layer on the semiconductor substrate having the light absorption layer evaporated In the method of manufacturing a semiconductor laser, the carrier concentration of the second upper clad layer is changed to the carrier concentration of the first upper clad layer in the second growing step. After the second upper clad layer is grown at a higher temperature, the semiconductor substrate is heated in the growth chamber in the MBE apparatus for a predetermined time after the growth of the second upper clad layer and the second upper clad layer of the second upper clad layer. A method of manufacturing a semiconductor laser, characterized in that an interface portion with an upper clad layer has a high carrier concentration.
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