JPH0634426B2 - 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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JPH0634426B2
JPH0634426B2 JP31509786A JP31509786A JPH0634426B2 JP H0634426 B2 JPH0634426 B2 JP H0634426B2 JP 31509786 A JP31509786 A JP 31509786A JP 31509786 A JP31509786 A JP 31509786A JP H0634426 B2 JPH0634426 B2 JP H0634426B2
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/0201Separation of the wafer into individual elements, e.g. by dicing, cleaving, etching or directly during growth
    • H01S5/0203Etching
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/16Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface
    • H01S5/162Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface with window regions made by diffusion or disordening of the active layer

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、高性能,高出力かつ高信頼度化を可能にす
るNAM(Nonabsorbing Mirror)構造の半導体レーザ
装置の製造方法に関するものである。
〔従来の技術〕
第5図は、例えば特開昭60−101989号公報に示
された従来の半導体レーザ装置の製造方法によって得ら
れた半導体レーザ装置の構造を示す断面図であり、この
図において、12はn形GaAsからなる基板、13はn
形AlGa1-xAs からなる下クラッド層、14はAl
Ga1-yAs−GaAsからなる超格子層、15はp形Al
Ga1-XAsからなる上クラッド層、16はp形GaAsか
らなるコンタクト層、17は超格子が無秩序化された混
晶領域、18はZnよりなる拡散領域、19a,19b
はオーミック電極、20は劈開面である。
次にその動作について説明する。
オーミック電極19a,19b間にpn接合に対して順
方向となる電圧を印加すると、超格子層14に電流が注
入されて発光する。光は超格子層14と下クラッド層1
3および上クラッド層15との間の屈折率差によって導
波され、対向している劈開面20により構成される共振
器によってレーザに至る。
この構成では、拡散によって無秩序化された混晶領域1
7の禁制帯幅が、超格子層14の実効的禁制帯幅よりも
大きくなるので、超格子層14から発光したレーザ光
が、無秩序化された混晶領域17ではほとんど吸収され
ない、いわゆるNAM構造が構成される。このようなN
AM構造によって構成されたAlGaAsを中心とする短
波長帯の半導体レーザ装置においては、最大光出力およ
び寿命を決定している劈開面20における劣化が妨げら
れ高出力動作が可能である。
第6図(a)〜(c)は従来の半導体レーザ装置の製造方法
を説明するための図である。この図において、第5図の
同一符号は同一部分を示し、21はSi3N4膜、22は
ストライプ状の開口である。
次に、その製造工程について説明する。
まず、第6図(a)に示すように、n形GaAsからなる基
板12上に、気相成長法によって下クラッド層13から
コンタクト層16までを順次成長させる。次に、第6図
(b)に示すように、コンタクト層16上にSi3
21を形成し、写真製版の手法を用いてストライプ状の
開口22を形成する。さらにこの開口22によりZnを
拡散させると、拡散領域18内の超格子層14は均一に
無秩序化された混晶領域17となる。次に、第6図(c)
に示すように、Si3膜21を除去した後、劈開し
易いように基版12を研磨してウエハ厚を100μm程
度にし、さらに表裏にオーミック電極19a,19bを
形成する。そして劈開によって共振器鏡として働く劈開
面20を形成した後、各チップに分離する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記のような従来の半導体レーザ装置は、劈開によって
共振器鏡が形成されるので、無秩序化された混晶領域1
7の長さlは劈開の機械的精度によって規定される。こ
の劈開による方法では劈開の精度上、混晶領域17の長
さlを通常は10μm以上にする必要があり、これ以下
に制御するのは困難であった。このため、実効的反射率
が低下し、発振しきい値電流が増大するなどの問題点が
あった。
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、無秩序化された混晶領域の長さを数μm以下に制
御し、実効的反射率を上げて発振しきい値電流を小さく
できる半導体レーザ装置の製造方法を得ることを目的と
する。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係る半導体レーザ装置の製造方法は、半導体
基板上に下クラッド層から上クラッド層までおよびその
上にコンタクト層を成長させた後、コンタクト層上に絶
縁膜を形成し、コンタクト層から少なくとも下クラッド
層までを部分的にエッチングを行って溝を形成し、その
溝の側面にエッチドミラー面を形成する。この後、エッ
チドミラー面より不純物拡散またはイオン注入を行い、
拡散または注入領域内の超格子層または多重量子井戸層
を均一に無秩序化して無秩序化された混晶領域を形成
し、絶縁膜を除去した後、溝より各チップに分離するも
のである。
また、この発明の別の発明に係る半導体レーザ装置の製
造方法は、半導体基板上に下クラッド層から上クラッド
層までおよびその上にコンタクト層を成長させた後、コ
ンタクト層上に絶縁膜を形成し、コンタクト層から超格
子層または多重量子井戸層の近傍までを部分的にエッチ
ングを行って溝を形成し、その溝の表面より不純物拡散
またはイオン注入を行い、拡散または注入領域内の超格
子層または多重量子井戸層を均一に無秩序化して無秩序
化された混晶領域を形成する。そして、溝から少なくと
も下クラッド層に達するまでをさらにエッチングを行っ
てエッチドミラー面を形成し、絶縁膜を除去した後、溝
より各チップに分離するものである。
〔作用〕
この発明においては、コンタクト層から少なくとも下ク
ラッド層までを、エッチングを行って形成された溝の側
面にエッチドミラー面が形成され、このエッチドミラー
面より拡散された不純物または注入されたイオンによっ
て、拡散または注入領域内の超格子層または多重量子井
戸層が均一に無秩序化されて、無秩序化された混晶領域
が形成される。
また、この発明の別の発明においては、コンタクト層か
ら超格子層または多重量子井戸層の近傍までをエッチン
グして形成される溝の表面より拡散された不純物または
注入されたイオンによって、拡散または注入領域内の超
格子層または多重量子井戸層が均一に無秩序化されて、
無秩序化された混晶領域が形成される。また、この後、
この溝から少なくとも下クラッド層まで行われるエッチ
ングによってエッチドミラー面が形成される。
〔実施例〕
第1図はこの発明の半導体レーザ装置の製造方法によっ
て得られた半導体レーザ装置の一実施例の構造を示す断
面図である。
この図において、1はn形GaAsからなる基板、2は
n形AlGa1-xAsからなる下クラッド層、3はAl
Ga1-yAs−GaAsからなる超格子層、4はp形Al
Ga1-xAsからなる上クラッド層、5はp形GaAsか
らなるコンタクト層、6は超格子が無秩序化された混晶
領域、7はZnよりなる拡散領域、8a,8bはオーミ
ック電極、9はエッチドミラー面である。
第2図(a)〜(d)はこの発明の半導体レーザ装置の製造
方法の一実施例を説明するための図である。この図にお
いて、第1図と同一符号は同一部分を示し、10はSi
3膜、11はストライプ状の開口である。
次に、その製造工程について説明する。
まず、第2図(a)に示すように、n形GaAsからなる基
板1上に、気相成長法によって下クラッド層2から上ク
ラド層4までおよびその上にコンタクト層5を順次成長
させる。次に、第2図(b)に示すように、コンタクト
層5上にSi3膜10を形成し、写真製版の手法を
用いてストライプ上の開口11を形成する。次に、この
開口11が形成されているSi3膜10をマスクと
して、Clガスを用いたリアクティブイオンエッチン
グ(RIE)法によって、コンタクト層5から少なくと
も下クラッド層2に達するまでを部分的にエッチングを
行って溝を形成し、その溝の側面にエッチドミラー面9
を形成する。次に、第2図(c)に示すように、エッチ
ドミラー面9からZnを拡散させ、拡散領域7内の超格
子層3を均一に無秩序化して無秩序化された混晶領域6
を形成する。次に、第2図(d)に示すように、Si3
膜10を除去し、オーミク電極8a,8bを形成した
後、各チップに分離する。
すなわち、この発明によって得られる半導体レーザ装置
の動作は従来のものと同様である。しかし、その構造工
程において決定される超格子が無秩序化された混晶領域
6の長さlは、エッチドミラー面9からのZnによる拡
散の深さによって決定され、この拡散の深さは温度と時
間によって1μm以下にでも容易に制御できる。
したがって、実効的反射率の低下を充分に防ぐことがで
き、高性能,高出力、かつ高信頼度の動作が可能にな
る。
第3図はこの発明の別の発明によって得られた半導体レ
ーザ装置の一実施例の構造を示す断面図、第4図(a)〜
(d)はこの発明の別の発明の半導体レーザ装置の製造方
法の一実施例を説明するための図である。
これらの図において、第1図および第2図(a)〜(d)と
同一符号は同一部分を示す。
次に、その製造工程について説明する。
まず、第4図(a)に示すように、n形GaAsからなる基
板1上に、気相成長法によって下クラッド層2から上ク
ラッド層4までおよびその上にコンタクト層5を順次成
長させる。そして、コンタクト層5上にSi3膜1
0を形成し、写真製版の手法を用いてストライプ状の開
口11を形成する。次に、第4図(b)に示すように、こ
の開口11が形成されるSi3膜10をマスクとし
て、RIE法によって、コンタクト層5から超格子層3
の近傍までをエッチングを行って溝を形成する。そし
て、この表面よりZnを拡散させ、拡散領域7内の超格
子層3を均一に無秩序化して無秩序化された混晶領域6
を形成する。次に、第4図(c)に示すように、さらにR
IE法によって溝から基板1までをエッチングし、エッ
チドミラー面9を形成する。次に、第4図(d)に示すよ
うに、Si3膜10を除去し、オーミック電極8
a,8bを形成した後、各チップに分離する。
このようにして得られる第3図の半導体レーザ装置の動
作は、上記した第1図のものと同様である。
しかし、第2図(a)〜(d)に示した実施例では、拡散の
条件によっては拡散面が荒れてしまいレーザの特性に影
響を及ぼす場合があるのに対して、この実施例において
は、レーザ光が出射される領域を拡散を行った後に形成
しているので、拡散による面荒れの心配はなく、レーザ
の特性に影響を及ぼすことがなくなる。
なお、この発明の半導体レーザ装置の製造方法において
は、RIE法によってエッチドミラー面9を形成した
が、例えば硫酸系エッチャント(1HSO4:8H
2:1HO)等を用いたウェットエッチングを適用
することもできる。
また、拡散にはZnを用いたがBe,Mg等を用いても
よく、Si等のn形ドーパントを拡散することもできる
ほか、超格子層3の無秩序化に、イオン注入と高温熱処
理を適用することもできる。
さらに、上記実施例では超格子層を無秩序化する場合に
ついて説明したが、超格子層の代わりに多重量子井戸層
を用いて無秩序化する場合についても同様である。
〔発明の効果〕
この発明は以上説明したとおり、半導体基板上に下クラ
ッド層から上クラッド層までおよびその上にコンタクト
層を成長させた後、コンタクト層上を絶縁膜を形成し、
コンタクト層から少なくとも下クラッド層までを部分的
にエッチングを行って溝を形成し、その溝の側面にエッ
チドミラー面を形成する。この後、エッチドミラー面よ
り不純物拡散またはイオン注入を行い、拡散または注入
領域内の超格子層または多重量子井戸層を均一に無秩序
化して無秩序化された混晶領域を形成し、絶縁膜を除去
した後、溝より各チップに分離するので、実効的反射率
の低下を充分に防ぐことができ、高性能,高出力、かす
高信頼度の半導体レーザ装置が得られるという効果があ
る。
また、この発明の別の発明は、半導体基板上に下クラッ
ド層から上クラッド層までおよびその上にコンタクト層
を成長させた後、コンタクト層上に絶縁膜を形成し、コ
ンタクト層から超格子層または多重量子井戸層の近傍ま
でを部分的にエッチングを行って溝を形成し、その溝の
表面より不純物拡散またはイオン注入を行い、拡散また
は注入領域内の超格子層または多重量子井戸層を均一に
無秩序化して無秩序化された混晶領域を形成する。そし
て、溝から少なくとも下クラッド層に達するまでをさら
にエッチングを行ってエッタドミラー面を形成し、絶縁
膜を除去した後、溝より各チップに分離するので、上記
発明の効果に加えて、拡散による面流れの防止を行える
という効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の半導体レーザ装置の製造方法によっ
て得られた半導体レーザ装置の一実施例の構造を示す断
面図、第2図はこの発明の半導体レーザ装置の製造方法
の一実施例を説明するための図、第3図はこの発明の別
の発明によって得られた半導体レーザ装置の一実施例の
構造を示す断面図、第4図はこの発明の別の発明の半導
体レーザ装置の製造方法の一実施例を説明するための
図、第5図は従来の半導体レーザ装置の構造を示す断面
図、第6図は従来の半導体レーザ装置の製造方法を説明
するための図である。 図において、1は基板、2は下クラッド層、3は超格子
層、4は上クラッド層、5はコンタクト層、6は無秩序
化された混晶領域、7は拡散領域、8a,8bはオーミ
ック電極、9はエッチドミラー面、10はSi3
膜、11はストライプ状の開口である。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板上に少なくとも下クラッド層,
    超格子層または多重量子井戸層および上クラッド層が順
    次形成された積層構造を備える半導体レーザ装置の製造
    方法において、前記下クラッド層までを部分的にエッチ
    ングを行って溝を形成し、その溝の側面にエッチドミラ
    ー面を形成する工程と、前記エッチドミラー面より不純
    物拡散またはイオン注入を行い、拡散または注入領域内
    の前記超格子層または前記多重量子井戸層を均一に無秩
    序化して無秩序化された混晶領域を形成する工程とを含
    むことを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
  2. 【請求項2】半導体基板上に少なくとも下クラッド層,
    超格子層または多重量子井戸層および上クラッド層が順
    次形成された積層構造を備える半導体レーザ装置の製造
    方法において、前記超格子層または前記多重量子井戸層
    の近傍までを部分的にエッチングを行って溝を形成し、
    その溝の表面より不純物拡散またはイオン注入を行い、
    拡散または注入領域内の前記超格子層または前記多重量
    子井戸層を均一に無秩序化して無秩序化された混晶領域
    を形成する工程と、前記溝から少なくとも前記下クラッ
    ド層に達するまでを、さらにエッチングを行ってエッチ
    ドミラー面を形成する工程とを含むことを特徴とする半
    導体レーザ装置の製造方法。
JP31509786A 1986-12-25 1986-12-25 半導体レ−ザ装置の製造方法 Expired - Lifetime JPH0634426B2 (ja)

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JPS63164288A JPS63164288A (ja) 1988-07-07
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