專利名稱：脊型半導體激光器以及脊型半導體激光器的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的脊型半導體激光器的制造方法的特征在于，在所述AlGaInAs層的層積后、所述第一 InGaAsP層的層積前，在AsH3氣體氣氛中使溫度降低。由于化合物AlGaInAs中V族元素為I種(僅有As)，為了保護AlGaInAs層的生長表面，可以僅在AsH3氣體的氣氛中降低生長溫度。即，可以在不考慮氣體的分解效率的情況下保護AlGaInAs層的生長表面。本發(fā)明涉及的脊型半導體激光器的制造方法的特征在于，所述第一 InGaAsP層的層積溫度比所述活性層的層積溫度低X°c (30 < X < 70)。發(fā)明效果本發(fā)明能夠提供具有能改善制造中衍射光柵形成的再現性并且防止蝕刻終止層的結晶品質劣化的構造的脊型半導體激光器以及脊型半導體激光器的制造方法。


圖I是說明本發(fā)明涉及的脊型半導體激光器的制造方法的圖。(I)是第一工序，外延生長工序，(2)是第二工序，衍生光柵形成工序，(3)是第三工序，InP包層和InGaAs接觸層生長工序，(4)是第四工序，脊波導形成工序，(5)是第五工序，絕緣膜和電極膜形成工序。
具體實施例方式下面具體地示出實施方案而詳細說明本發(fā)明，但是本申請的發(fā)明不解釋為限定于以下記載。需要說明的是，在本說明書和附圖中，符號相同的構成要素彼此相同。圖I是說明本實施方案的脊型半導體激光器301的制造工序的框圖。本制造工序由第一工序(I)至第五工序(5)構成。此外，將所述的AlInAs層、AlGaInAs層、第一 InGaAsP層、第一 InP層、第二 InGaAsP層分別作為載體終止層16、包層17、蝕刻終止層18、包層19、衍射光柵層20進行說明。需要說明的是，在本說明書中，基板10的包層19側為上側。第一工序(I)為在η型化合物InP的基板10上層積半導體層的層積工序。該層積工序為在化合物AlGaInAs的活性層14的一側依次層積化合物AlInAs的載體終止層16、化合物AlGaInAs的包層17、化合物InGaAsP的蝕刻終止層18、化合物InP的包層19、化合物InGaAsP的衍射光柵層20、化合物InP的用于形成衍射光柵的掩模層21的工序。例如，該層積工序用MOCVD法在基板10上依次層積化合物InP的包層11、化合物AlInAs的載體終止層12、化合物AlGaInAs的光學限制層13、化合物AlGaInAs的活性層14、化合物AlGaInAs的光學限制層15、化合物Al InAs的載體終止層16、化合物AlGaInAs的包層17、化合物InGaAsP的蝕刻終止層18、化合物InP的包層19、化合物InGaAsP的衍射光柵層20、化合物InP的用于形成衍射光柵的掩模層21。此外，從基板10到光學限制層13是η型的，從光學限制層15到用于形成衍射光柵的掩模層21是P型的。需要說明的是，在以下說明中，從包層11到蝕刻終止層18也稱為激光器構成層30。在層積工序中，使蝕刻終止層18的層積溫度低于包層17的層積溫度。蝕刻終止層18的層積溫度優(yōu)選比活性層14的層積溫度低30度至70度。例如，到包層17為止，在730°C下生長，其上的蝕刻終止層18以上的層在680°C下生長。此時，在包層17的層積后、 蝕刻終止層18的層積前，在AsH3氣體氣氛中使溫度下降。接著說明第二工序(2)。在第二工序(2)中于衍射光柵層20中形成衍射光柵。加工衍射光柵層20上的用于形成衍射光柵的掩模層21而形成衍射光柵圖案(圖省略)，以其為掩模，通過不蝕刻化合物InP而僅蝕刻化合物InGaAsP的選擇性濕蝕刻法形成衍射光柵20’。濕蝕刻液使用硫酸和過氧化氫的水溶液。在本實施方案中，作為用于形成衍射光柵的掩模，使用InP，但是SiO2或SiN也可以作為掩模材料。下面說明第三工序(3)。在第三工序(3)中，通過MOCVD法使化合物InP的包層22生長而埋入衍射光柵20’。進一步，在包層22上使化合物InGaAs的接觸層23生長。下面說明第四工序(4)。在第四工序(4)中，形成脊波導40。首先，在形成用于形成脊的掩模圖案(Si02)、干法蝕刻接觸層23之后，濕法蝕刻包層22和包層19。濕法蝕刻使用不蝕刻蝕刻終止層18的鹽酸和磷酸的水溶液作為蝕刻液。在該工序中，將不具有用于脊的掩模圖案的部分蝕刻至蝕刻終止層18，形成脊波導40。下面說明第五工序(5)。在第五工序(5)中，在形成脊波導40的一側形成絕緣膜24，除去脊波導40的上表面的絕緣膜24。進一步形成P電極25以覆蓋絕緣膜24和脊波導40的上表面。另一方面，在拋光基板10的下部的一部分后形成η電極26。經過以上工序完成了脊型半導體激光器301。即，脊型半導體激光器301是在化合物AlGaInAs的活性層14的一側依次層積化合物Al InAs的載體終止層16、化合物AlGaInAs的包層17、化合物InGaAsP的蝕刻終止層18，在蝕刻終止層18的包層17側的相反側設置脊波導40的半導體激光器，所述脊波導40含有在化合物InP的層中由化合物InGaAsP形成的衍射光柵20’。在脊型半導體激光器301的制造方法中，到載體終止層16為止進行高溫生長，也可以在不形成包層17的情況下降低生長溫度而形成蝕刻終止層18。由于化合物AlInAs的載體終止層16也具有一種V族元素，溫度降低時的表面保護是容易的。載體終止層16起壁壘的作用，以防止注入活性層14的電子溢流而泄露到包層19和22中。特別是對高溫時的電子的溢流的防止有效果。另一方面，對于載體終止層16，為了從P側將空穴有效注入活性層14，優(yōu)選使層厚度盡可能薄。載體終止層16的膜厚越薄，越能夠改善高速特性。為了使載體終止層16滿足所要求的上述要件，要求將化合物AlInAs的結晶品質維持在最佳條件下，優(yōu)選在載體終止層16上形成包層17、在包層17生長后降低溫度，而不是在載體終止層16生長后降溫。符號說明10 :基板11 :包層12 :載體終止層13 :光學限制層14:活性層
15 :光學限制層16 :載體終止層17 :包層18 :蝕刻終止層19 :包層20 :衍射光柵層20’ 衍射光柵21 :用于形成衍射光柵的掩模層22 :包層
23 :接觸層24 :絕緣膜25 p 電極26 n 電極30 :激光器構成層40 :脊波導301 :脊型半導體激光器
權利要求
1.脊型半導體激光器，其在AlGaInAs活性層的一側依次層積有AlInAs層、AlGaInAs層、第一 InGaAsP層,在所述InGaAsP層的所述AlGaInAs層側的相反側設置有脊波導,該脊波導包含第一 InP層、由第二 InGaAsP層形成的衍射光柵、第二 InP層。
2.脊型半導體激光器的制造方法，其包含在AlGaInAs活性層的一側依次層積AlInAs層、AlGaInAs層、第一 InGaAsP層、第一 InP層、第二 InGaAsP層的層積工序，以及蝕刻所述第二 InGaAsP層而形成衍射光柵的工序。
3.權利要求2所述的脊型半導體激光器的制造方法，其特征在于在所述層積工序中，使所述第一 InGaAsP層的層積溫度低于所述AlGaInAs層的層積溫度。
4.權利要求3所述的脊型半導體激光器的制造方法，其特征在于在所述AlGaInAs層的層積后、所述第一 InGaAsP層的層積前，在AsH3氣體氣氛中使溫度降低。
5.權利要求3或4所述的脊型半導體激光器的制造方法，其特征在于所述第一InGaAsP層的層積溫度比所述活性層的層積溫度低X°C (30彡X彡70)。
全文摘要
脊型半導體激光器301是在化合物AlGaInAs的活性層14的一側依次層積化合物AlInAs的載體終止層16、化合物AlGaInAs的包層17、化合物InGaAsP的蝕刻終止層18，在蝕刻終止層18的包層17側的相反側設置脊波導40的半導體激光器，該脊波導40包含在化合物InP的層中由化合物InGaAsP形成的衍射光柵20’。
文檔編號H01S5/12GK102771022SQ20118001086
公開日2012年11月7日 申請日期2011年1月27日 優(yōu)先權日2010年2月26日
發(fā)明者大手康義, 平位謙司, 幸前篤郎, 橫山弘, 淺岡淳一 申請人:Ntt電子股份有限公司