JP3360937B2 - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光情報処理や光計測等の
光源として用いられる半導体レーザに関し、特にInG
aAlP系材料を用いた半導体レーザ及びその製造方法
に関する。
光源として用いられる半導体レーザに関し、特にInG
aAlP系材料を用いた半導体レーザ及びその製造方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、0.6μm帯に発振波長を持つI
nGaAlP系材料を用いた赤色半導体レーザが製品化
され、その応用分野として高密度ディスク装置、レーザ
ビームスプリンタ用光源、バーコードリーダー及び光計
測器等の光源として期待されている。光情報処理速度の
高速化及び光記録密度の高密度化という点で、この系の
半導体レーザには高出力化が要求されている。また、光
ディスクからの読みとりの際に低ノイズ化をはかるた
め、高周波重畳をした動作が必要である。更に、低消費
電力での動作を実現するために、低い動作電圧が望まれ
る。
nGaAlP系材料を用いた赤色半導体レーザが製品化
され、その応用分野として高密度ディスク装置、レーザ
ビームスプリンタ用光源、バーコードリーダー及び光計
測器等の光源として期待されている。光情報処理速度の
高速化及び光記録密度の高密度化という点で、この系の
半導体レーザには高出力化が要求されている。また、光
ディスクからの読みとりの際に低ノイズ化をはかるた
め、高周波重畳をした動作が必要である。更に、低消費
電力での動作を実現するために、低い動作電圧が望まれ
る。
【0003】高出力を得るためには、半導体レ−ザの発
光領域の光閉じこめ係数を小さくすると共に、ストライ
プ幅及び端面反射率の最適化を行えばよい。また、雑音
特性を改善するため、半導体レーザに高周波を重畳す
る。しかし、重畳する信号の周波数が高くなるにつれて
半導体レーザの光出力は低下する。この光出力の低下は
半導体レーザの電流注入部の抵抗と該電流注入部に並列
に存在するヘテロ接合の静電容量の積に起因する。この
積が高ければ高いほど周波数特性は悪くなる。それゆ
え、周波数特性を改善する一方法として、上記電流注入
部のキャリア濃度を高く形成して、上記電流注入部の抵
抗を低減することが提案されている。
光領域の光閉じこめ係数を小さくすると共に、ストライ
プ幅及び端面反射率の最適化を行えばよい。また、雑音
特性を改善するため、半導体レーザに高周波を重畳す
る。しかし、重畳する信号の周波数が高くなるにつれて
半導体レーザの光出力は低下する。この光出力の低下は
半導体レーザの電流注入部の抵抗と該電流注入部に並列
に存在するヘテロ接合の静電容量の積に起因する。この
積が高ければ高いほど周波数特性は悪くなる。それゆ
え、周波数特性を改善する一方法として、上記電流注入
部のキャリア濃度を高く形成して、上記電流注入部の抵
抗を低減することが提案されている。
【0004】以下、図6を参照して、上記電流注入部つ
まりストライプ状のリッジ部の抵抗を低減させた半導体
レーザを製造方法と併せて説明する。本例はAppl.Phys.
Lett.56(18) P1718-1719 (K,Itaya et al)に報告されて
いるHBBレーザである。
まりストライプ状のリッジ部の抵抗を低減させた半導体
レーザを製造方法と併せて説明する。本例はAppl.Phys.
Lett.56(18) P1718-1719 (K,Itaya et al)に報告されて
いるHBBレーザである。
【0005】まず、n−GaAs基板101上に減圧M
OCVD(Metal Organic chemicalVapor Deposition
)法によりn−In0.5 (Ga0.3 Al0.7 )0.5 P
クラッド層(厚さ:1.0μm)102、In0.5 (G
a0.5 Al0.5 )0.5 P光ガイド層(厚さ:0.05μ
m)103、MQW活性層104、In0.5 (Ga0.5
Al0.5 )0.5 P光ガイド層(厚さ:0.05μm)1
05、キャリア濃度を5×1017cm−3とするp−
In0.5 (Ga0.3 Al0.7 )0.5 Pクラッド層(厚
さ:0.2μm)106、In0.5 Ga0.5 Pエッチン
グストップ層(厚さ:5nm)309、キャリア濃度を
2×1018cm−3とするp−In0.5 (Ga0.3 A
l0.7 )0.5 Pクラッド層(厚さ:1.5μm)108
及びIn0.5Ga0.5 P通電容易化層(厚さ:50n
m)109を順次成長形成する。尚、MQW活性層10
4は、In0.5 (Ga0.5 Al0.5 )0.5 P障壁層(厚
さ:4.0nm)を2つのIn0.62Ga0.38P井戸層
(厚さ:6.5nm)で挟んだ形状である。
OCVD(Metal Organic chemicalVapor Deposition
)法によりn−In0.5 (Ga0.3 Al0.7 )0.5 P
クラッド層(厚さ:1.0μm)102、In0.5 (G
a0.5 Al0.5 )0.5 P光ガイド層(厚さ:0.05μ
m)103、MQW活性層104、In0.5 (Ga0.5
Al0.5 )0.5 P光ガイド層(厚さ:0.05μm)1
05、キャリア濃度を5×1017cm−3とするp−
In0.5 (Ga0.3 Al0.7 )0.5 Pクラッド層(厚
さ:0.2μm)106、In0.5 Ga0.5 Pエッチン
グストップ層(厚さ:5nm)309、キャリア濃度を
2×1018cm−3とするp−In0.5 (Ga0.3 A
l0.7 )0.5 Pクラッド層(厚さ:1.5μm)108
及びIn0.5Ga0.5 P通電容易化層(厚さ:50n
m)109を順次成長形成する。尚、MQW活性層10
4は、In0.5 (Ga0.5 Al0.5 )0.5 P障壁層(厚
さ:4.0nm)を2つのIn0.62Ga0.38P井戸層
(厚さ:6.5nm)で挟んだ形状である。
【0006】次に、InGaP通電容易化層109上に
図示しないSiO2膜をストライプ状に形成する。上記
SiO2膜をマスクに用いて、露出部分のInGaP通
電容易化層109、p−InGaAlPクラッド層10
8及びInGaPエッチングストップ層107をそれぞ
れ選択性エッチング液で順次エッチングし、ストライプ
状のリッジ部を形成する。
図示しないSiO2膜をストライプ状に形成する。上記
SiO2膜をマスクに用いて、露出部分のInGaP通
電容易化層109、p−InGaAlPクラッド層10
8及びInGaPエッチングストップ層107をそれぞ
れ選択性エッチング液で順次エッチングし、ストライプ
状のリッジ部を形成する。
【0007】次に、上記SiO2膜を除去した後、全面
にキャリア濃度を5×1018cm−3とするp−Ga
Asコンタクト層(厚さ:3μm)110を形成する。
そして、p−GaAsコンタクト層110上にp側電極
としてAuZn/Au電極111、n−GaAs基板1
01上にn側電極としてAuGe/Au電極112を形
成する。
にキャリア濃度を5×1018cm−3とするp−Ga
Asコンタクト層(厚さ:3μm)110を形成する。
そして、p−GaAsコンタクト層110上にp側電極
としてAuZn/Au電極111、n−GaAs基板1
01上にn側電極としてAuGe/Au電極112を形
成する。
【0008】このような方法でストライプ状のリッジ部
を有する半導体レ−ザを形成する。しかし、リッジ部と
なるp−InGaAlPクラッド層108を高濃度に形
成する際に、p−InGaAlPクラッド層108の高
濃度ドーパントがエッチングストップ層107を通りぬ
け、p−InGaAlPクラッド層106に拡散してし
まい、p−InGaAlPクラッド層106にまで高濃
度の領域を形成することになる。その結果、図7に示さ
れる様に、InGaAlPクラッド層106とGaAs
コンタクト層110とのヘテロ接合によって生じる空乏
層幅が狭くなり、トンネル効果によってリ−ク電流が発
生する。
を有する半導体レ−ザを形成する。しかし、リッジ部と
なるp−InGaAlPクラッド層108を高濃度に形
成する際に、p−InGaAlPクラッド層108の高
濃度ドーパントがエッチングストップ層107を通りぬ
け、p−InGaAlPクラッド層106に拡散してし
まい、p−InGaAlPクラッド層106にまで高濃
度の領域を形成することになる。その結果、図7に示さ
れる様に、InGaAlPクラッド層106とGaAs
コンタクト層110とのヘテロ接合によって生じる空乏
層幅が狭くなり、トンネル効果によってリ−ク電流が発
生する。
【0009】言い換えれば、リッジ部のp−InGaA
lPクラッド層108の抵抗を低減させるため高キャリ
ア濃度に形成すると、一方でp−InGaAlPクラッ
ド層106のキヤリア濃度を高くしてしまい、リッジ部
に並列な部分であるp−GaAs層110とp−InG
aAlPクラッド層106との界面でのヘテロスパイク
の効果が弱くなり、該界面においてリーク電流が発生す
る。そのため、発振しきい値が高くなり、素子特性の低
下を招き問題である。
lPクラッド層108の抵抗を低減させるため高キャリ
ア濃度に形成すると、一方でp−InGaAlPクラッ
ド層106のキヤリア濃度を高くしてしまい、リッジ部
に並列な部分であるp−GaAs層110とp−InG
aAlPクラッド層106との界面でのヘテロスパイク
の効果が弱くなり、該界面においてリーク電流が発生す
る。そのため、発振しきい値が高くなり、素子特性の低
下を招き問題である。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
HBB半導体レ−ザ−において、リッジ部の抵抗の低減
化と、リッジに並列な部分でのヘテロ接合によるリ−ク
電流の抑制を同時に達成することは困難である。
HBB半導体レ−ザ−において、リッジ部の抵抗の低減
化と、リッジに並列な部分でのヘテロ接合によるリ−ク
電流の抑制を同時に達成することは困難である。
【0011】それ故に、本発明の目的はストライプ状の
リッジ部の抵抗を低減すると共に、リッジ部に並列な部
分でのリ−ク電流の発生を抑制しうる半導体レ−ザ及び
その製造方法を提供することである。
リッジ部の抵抗を低減すると共に、リッジ部に並列な部
分でのリ−ク電流の発生を抑制しうる半導体レ−ザ及び
その製造方法を提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体レ−
ザはn−GaAs基板と、その上に順次設けられた第1
のn−InGaAlPクラッド層、活性層及び第2のp
−InGaAlPクラッド層と、上記第2のp−InG
aAlPクラッド層上にストライプ状に順次設けられた
キャリア濃度を9×1017cm−3未満とする第3の
p−InGaAlPクラッド層とキャリア濃度を9×1
017cm−3以上とする第4のp−InGaAlPク
ラッド層とを少なくとも有するリッジ部と、上記第2の
p−InGaAlPクラッド層及びリッジ部上に設けら
れるp−GaAsコンタクト層とを含む。
ザはn−GaAs基板と、その上に順次設けられた第1
のn−InGaAlPクラッド層、活性層及び第2のp
−InGaAlPクラッド層と、上記第2のp−InG
aAlPクラッド層上にストライプ状に順次設けられた
キャリア濃度を9×1017cm−3未満とする第3の
p−InGaAlPクラッド層とキャリア濃度を9×1
017cm−3以上とする第4のp−InGaAlPク
ラッド層とを少なくとも有するリッジ部と、上記第2の
p−InGaAlPクラッド層及びリッジ部上に設けら
れるp−GaAsコンタクト層とを含む。
【0013】また、上記半導体レ−ザの製造方法は、n
−GaAs基板上に第1のn−InGaAlPクラッド
層、活性層、第2のp−InGaAlPクラッド層と、
キャリア濃度を9×1017cm−3未満とする第3の
p−InGaAlPクラッド層及びキャリア濃度を9×
1017cm−3以上とする第4のp−InGaAlP
クラッド層とを順次形成する工程と、上記第4のp−I
nGaAlPクラッド層上にストライプ状のマスクを形
成する工程と、上記マスクを用いて第4のp−InGa
AlPクラッド層及び第3のp−InGaAlPクラッ
ド層を選択的に除去し、第3のp−InGaAlPクラ
ッド層及び第4のp−InGaAlPクラッド層からな
るリッジ部を形成する工程と、上記リッジ部を被覆する
ように上記第2のp−InGaAlPクラッド層上にp
−GaAsコンタクト層とを形成する工程とを含む。
−GaAs基板上に第1のn−InGaAlPクラッド
層、活性層、第2のp−InGaAlPクラッド層と、
キャリア濃度を9×1017cm−3未満とする第3の
p−InGaAlPクラッド層及びキャリア濃度を9×
1017cm−3以上とする第4のp−InGaAlP
クラッド層とを順次形成する工程と、上記第4のp−I
nGaAlPクラッド層上にストライプ状のマスクを形
成する工程と、上記マスクを用いて第4のp−InGa
AlPクラッド層及び第3のp−InGaAlPクラッ
ド層を選択的に除去し、第3のp−InGaAlPクラ
ッド層及び第4のp−InGaAlPクラッド層からな
るリッジ部を形成する工程と、上記リッジ部を被覆する
ように上記第2のp−InGaAlPクラッド層上にp
−GaAsコンタクト層とを形成する工程とを含む。
【0014】
【作用】上記半導体レ−ザ及びその製造方法によれば、
上記リッジ部を低キャリア濃度の第3のp−InGaA
lPクラッド層と高キャリア濃度の第4のp−InGa
AlPクラッド層との積層構造としている。そのため、
第4のp−InGaAlPクラッド層を形成する際に、
ド−パントが第2のp−InGaAlPクラッド層に拡
散することはない。従って、上記リッジ部を高キャリア
濃度に形成すると共に、上記リッジ部に並列な部分にお
ける第2のp−InGaAlPクラッド層とp−GaA
sコンタクト層のヘテロ接合において電流をブロックす
ることができる。
上記リッジ部を低キャリア濃度の第3のp−InGaA
lPクラッド層と高キャリア濃度の第4のp−InGa
AlPクラッド層との積層構造としている。そのため、
第4のp−InGaAlPクラッド層を形成する際に、
ド−パントが第2のp−InGaAlPクラッド層に拡
散することはない。従って、上記リッジ部を高キャリア
濃度に形成すると共に、上記リッジ部に並列な部分にお
ける第2のp−InGaAlPクラッド層とp−GaA
sコンタクト層のヘテロ接合において電流をブロックす
ることができる。
【0015】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
する。
【0016】図1を参照して、第1の実施例に関するH
BB半導体レ−ザを説明する。半導体レ−ザはn−Ga
As基板11と、n−GaAs基板11上に順次設けら
れたn−InGaAlPクラッド層(厚さ:1.7μ
m)12、InGaAlP光ガイド層(厚さ:0.05
μm)13、MQW活性層14、InGaAlP光ガイ
ド層(厚さ:0.05μm)15、例えばキャリア濃度
を5×1017cm−3とするp−InGaAlPクラ
ッド層(厚さ:0.2μm)16と、ストライプ状のI
nGaPエッチングストップ層(厚さ:5nm)17
と、該InGaPエッチングストップ層17上に順次設
けられたキャリア濃度を5×1017cm− 3とするp
−InGaAlPクラッド層(厚さ:0.2μm)18
とキャリア濃度を2×1018cm−3とするp−In
GaAlPクラッド層(厚さ:1.3μm)19との2
層構造からなるストライプ状のリッジ部と、該p−In
GaAlPクラッド層19上に設けられたInGaP通
電容易化層20と、InGaP通電容易化層20を含む
上記ストライプ状のリッジ部を被覆するようにp−In
GaAlPクラッド層16上に設けられたキャリア濃度
を5×1018cm−3とするp−GaAsコンタクト
層(厚さ:3μm)22と、該p−GaAsコンタクト
層22上にp側電極として設けられたAuZn/Au電
極23と、n−GaAs基板11上にn側電極として設
けられたAuGe/Au電極24とからなる。
BB半導体レ−ザを説明する。半導体レ−ザはn−Ga
As基板11と、n−GaAs基板11上に順次設けら
れたn−InGaAlPクラッド層(厚さ:1.7μ
m)12、InGaAlP光ガイド層(厚さ:0.05
μm)13、MQW活性層14、InGaAlP光ガイ
ド層(厚さ:0.05μm)15、例えばキャリア濃度
を5×1017cm−3とするp−InGaAlPクラ
ッド層(厚さ:0.2μm)16と、ストライプ状のI
nGaPエッチングストップ層(厚さ:5nm)17
と、該InGaPエッチングストップ層17上に順次設
けられたキャリア濃度を5×1017cm− 3とするp
−InGaAlPクラッド層(厚さ:0.2μm)18
とキャリア濃度を2×1018cm−3とするp−In
GaAlPクラッド層(厚さ:1.3μm)19との2
層構造からなるストライプ状のリッジ部と、該p−In
GaAlPクラッド層19上に設けられたInGaP通
電容易化層20と、InGaP通電容易化層20を含む
上記ストライプ状のリッジ部を被覆するようにp−In
GaAlPクラッド層16上に設けられたキャリア濃度
を5×1018cm−3とするp−GaAsコンタクト
層(厚さ:3μm)22と、該p−GaAsコンタクト
層22上にp側電極として設けられたAuZn/Au電
極23と、n−GaAs基板11上にn側電極として設
けられたAuGe/Au電極24とからなる。
【0017】ここで、p−InGaAlPクラッド層1
6は、3〜9×1017cm−3の範囲のキャリア濃度
とする。また、p−InGaAlPクラッド層18は、
厚さを0.025μm〜0.3μm、キャリア濃度を9
×1017cm−3未満とする。それにより、p−In
GaAlPクラッド層18を形成する際に、ド−パント
がp−InGaAlPクラッド層16に拡散することが
ないと共に上記リッジ部のキャリア濃度を高くする効果
を損なうことがない。また、p−InGaAlPクラッ
ド層19は、9×1017cm−3以上のキャリア濃度
とする。
6は、3〜9×1017cm−3の範囲のキャリア濃度
とする。また、p−InGaAlPクラッド層18は、
厚さを0.025μm〜0.3μm、キャリア濃度を9
×1017cm−3未満とする。それにより、p−In
GaAlPクラッド層18を形成する際に、ド−パント
がp−InGaAlPクラッド層16に拡散することが
ないと共に上記リッジ部のキャリア濃度を高くする効果
を損なうことがない。また、p−InGaAlPクラッ
ド層19は、9×1017cm−3以上のキャリア濃度
とする。
【0018】MQW活性層14は、In0.62Ga
0.38P井戸層(厚さ6.5nm)とIn0.5(G
a0.5Al0.5)0.5P障壁層(厚さ4nm)と
を積層したものである。
0.38P井戸層(厚さ6.5nm)とIn0.5(G
a0.5Al0.5)0.5P障壁層(厚さ4nm)と
を積層したものである。
【0019】尚、これら各半導体層の組成比は以下の通
りである。 符号12は、n−In0.5(Ga0.3Al0.7)
0.5P 符号13,15は、In0.5(Ga0.5A
l0.5)0.5P 符号16,18,19は、p−In0.5(Ga0.3
Al0.7)0.5P 符号17,20は、In0.5Ga0.5Pである。
りである。 符号12は、n−In0.5(Ga0.3Al0.7)
0.5P 符号13,15は、In0.5(Ga0.5A
l0.5)0.5P 符号16,18,19は、p−In0.5(Ga0.3
Al0.7)0.5P 符号17,20は、In0.5Ga0.5Pである。
【0020】本実施例による半導体レ−ザでは、上記ス
トライプ状のリッジ部をp−InGaAlPクラッド層
18とp−InGaAlPクラッド層19との2層構造
としている。p−InGaAlPクラッド層18のキャ
リア濃度は、p−InGaAlPクラッド層19よりも
低キャリア濃度であり、p−InGaAlPクラッド層
19中のド−パントがp−InGaAlPクラッド層1
6へ拡散するのを防止するに十分な濃度である。従っ
て、上記リッジ部を高キャリア濃度に形成すると共に、
低キャリア濃度のp−InGaAlPクラッド層16と
p−GaAsコンタクト層22との界面でヘテロバリア
により電流をブロックすることができる。
トライプ状のリッジ部をp−InGaAlPクラッド層
18とp−InGaAlPクラッド層19との2層構造
としている。p−InGaAlPクラッド層18のキャ
リア濃度は、p−InGaAlPクラッド層19よりも
低キャリア濃度であり、p−InGaAlPクラッド層
19中のド−パントがp−InGaAlPクラッド層1
6へ拡散するのを防止するに十分な濃度である。従っ
て、上記リッジ部を高キャリア濃度に形成すると共に、
低キャリア濃度のp−InGaAlPクラッド層16と
p−GaAsコンタクト層22との界面でヘテロバリア
により電流をブロックすることができる。
【0021】つまり、図2に示される様に、p−GaA
sコンタクト層22からp−InGaAlP層16に流
入する正孔を、上記界面におけるヘテロ障壁により遮断
することができる。それによりリ−ク電流の発生を抑制
することができる。
sコンタクト層22からp−InGaAlP層16に流
入する正孔を、上記界面におけるヘテロ障壁により遮断
することができる。それによりリ−ク電流の発生を抑制
することができる。
【0022】上記半導体レ−ザによれば、ストライプ状
のリッジ部のキャリア濃度を高くすることにより、スト
ライプ状のリッジ部の抵抗を低減させ高周波動作や低い
動作電圧での駆動を可能にするだけでなく、ヘテロ障壁
により、リーク電流を減少させることができるので、発
振しきい値の上昇を抑えることが可能となる。
のリッジ部のキャリア濃度を高くすることにより、スト
ライプ状のリッジ部の抵抗を低減させ高周波動作や低い
動作電圧での駆動を可能にするだけでなく、ヘテロ障壁
により、リーク電流を減少させることができるので、発
振しきい値の上昇を抑えることが可能となる。
【0023】次に、上記半導体レ−ザの製造方法を図3
乃至図4及び図1を参照して説明する。但し、各層のキ
ャリア濃度及び層厚は上述と同様である。減圧MOCV
D法により、n−GaAs基板11上にn−InGaA
lPクラッド層12、InGaAlP光ガイド層13、
InGaP井戸層及びInGaAlP障壁層及びInG
aP層からなるMQW活性層14、InGaAlP光ガ
イド層15、p−InGaAlPクラッド層16、In
GaPエッチングストップ層17、p−InGaAlP
クラッド層18、p−InGaAlPクラッド層19、
InGaP通電容易化層20を順次形成する(図3)。
乃至図4及び図1を参照して説明する。但し、各層のキ
ャリア濃度及び層厚は上述と同様である。減圧MOCV
D法により、n−GaAs基板11上にn−InGaA
lPクラッド層12、InGaAlP光ガイド層13、
InGaP井戸層及びInGaAlP障壁層及びInG
aP層からなるMQW活性層14、InGaAlP光ガ
イド層15、p−InGaAlPクラッド層16、In
GaPエッチングストップ層17、p−InGaAlP
クラッド層18、p−InGaAlPクラッド層19、
InGaP通電容易化層20を順次形成する(図3)。
【0024】その後、通電容易化層20にCVD法等に
よりSiO2を推積し、続いて該SiO2を選択的にエ
ッチングして、ストライプ状のSiO2膜21を形成す
る。SiO2膜21をマスクに用いて、露出部分のIn
GaP通電容易化層20、p−InGaAlPクラッド
層19、p−InGaAlPクラッド層18、InGa
Pエッチングストップ層17を順次エッチングし、Si
O2膜21に覆われたストライプ状のリッジ部以外の部
分のp−InGaAlPクラッド層16を露出させる。
尚、SiO2膜21として、SiNのような他の誘電体
膜を用いてもよい(図4)。
よりSiO2を推積し、続いて該SiO2を選択的にエ
ッチングして、ストライプ状のSiO2膜21を形成す
る。SiO2膜21をマスクに用いて、露出部分のIn
GaP通電容易化層20、p−InGaAlPクラッド
層19、p−InGaAlPクラッド層18、InGa
Pエッチングストップ層17を順次エッチングし、Si
O2膜21に覆われたストライプ状のリッジ部以外の部
分のp−InGaAlPクラッド層16を露出させる。
尚、SiO2膜21として、SiNのような他の誘電体
膜を用いてもよい(図4)。
【0025】次に、SiO2膜21を除去した後、全面
にp−GaAsコンタクト層22を減圧MOCVD法に
より形成する。p−GaAsコンタクト層22上にp側
電極となるAuZn/Au電極23、n−GaAs基板
11上にn側電極となるAuGe/Au電極24をそれ
ぞれ形成する(図1)。
にp−GaAsコンタクト層22を減圧MOCVD法に
より形成する。p−GaAsコンタクト層22上にp側
電極となるAuZn/Au電極23、n−GaAs基板
11上にn側電極となるAuGe/Au電極24をそれ
ぞれ形成する(図1)。
【0026】上記方法によれば、高キャリア濃度のp−
InGaAlPクラッド層19を形成する際に、p−I
nGaAlPクラッド層19のド−パントはp−InG
aAlPクラッド層18に拡散するのみであり、p−I
nGaAlPクラッド層16のキャリア濃度を高くする
ことを防ぐことができる。
InGaAlPクラッド層19を形成する際に、p−I
nGaAlPクラッド層19のド−パントはp−InG
aAlPクラッド層18に拡散するのみであり、p−I
nGaAlPクラッド層16のキャリア濃度を高くする
ことを防ぐことができる。
【0027】図5を参照して、第2の実施例に関するH
BB半導体レ−ザを説明する。但し第1の実施例と異な
るところのみを説明する。半導体レ−ザは、n−GaA
s基板11と、n−GaAs基板11上に順次設けられ
たn−InGaAlPクラッド層12、InGaAlP
光ガイド層13、MQW活性層14、InGaAlP光
ガイド層15、p−InGaAlPクラッド層16と、
ストライプ状のInGaPエッチングストップ層17
と、該InGaPエッチングストップ層17の上に順次
設けられたp−InGaAlPクラッド層18とp−I
nGaAlPクラッド層19との2層構造からなるスト
ライプ状のリッジ部と、該p−InGaAlPクラッド
層19上に設けられたInGaP通電容易化層20と、
上記リッジ部の両側かつp−InGaAlPクラッド層
16上に順次設けられたキャリア濃度を5×1015c
m−3とするp−GaAs層31(厚さ:1.0μm)
とキャリア濃度を4×1017cm−3とするn−Ga
As層32からなる電流ブロック層30と、InGaP
通電容易化層20及びn−GaAs層32上に設けられ
たp−GaAsコンタクト層22と、該p−GaAsコ
ンタクト層22上にp側電極として設けられたAuZn
/Au電極23と、n−GaAs基板11上にn側電極
として設けられたAuGe/Au電極24とからなる。
BB半導体レ−ザを説明する。但し第1の実施例と異な
るところのみを説明する。半導体レ−ザは、n−GaA
s基板11と、n−GaAs基板11上に順次設けられ
たn−InGaAlPクラッド層12、InGaAlP
光ガイド層13、MQW活性層14、InGaAlP光
ガイド層15、p−InGaAlPクラッド層16と、
ストライプ状のInGaPエッチングストップ層17
と、該InGaPエッチングストップ層17の上に順次
設けられたp−InGaAlPクラッド層18とp−I
nGaAlPクラッド層19との2層構造からなるスト
ライプ状のリッジ部と、該p−InGaAlPクラッド
層19上に設けられたInGaP通電容易化層20と、
上記リッジ部の両側かつp−InGaAlPクラッド層
16上に順次設けられたキャリア濃度を5×1015c
m−3とするp−GaAs層31(厚さ:1.0μm)
とキャリア濃度を4×1017cm−3とするn−Ga
As層32からなる電流ブロック層30と、InGaP
通電容易化層20及びn−GaAs層32上に設けられ
たp−GaAsコンタクト層22と、該p−GaAsコ
ンタクト層22上にp側電極として設けられたAuZn
/Au電極23と、n−GaAs基板11上にn側電極
として設けられたAuGe/Au電極24とからなる。
【0028】本実施例の半導体レ−ザでは、リッジ部の
両側に電流ブロック層30を設けている。但し、電流ブ
ロック層30はp−GaAs層31とn−GaAs層3
2とからなるpn接合構造であり、p−GaAs層31
及びn−GaAs層32のうち少なくとも一方のキャリ
ア濃度を4×1017cm−3以下とすることが望まし
い。尚、電流ブロック層30の構造は本例に限らず、種
々の変形が可能であることはいうまでもない。
両側に電流ブロック層30を設けている。但し、電流ブ
ロック層30はp−GaAs層31とn−GaAs層3
2とからなるpn接合構造であり、p−GaAs層31
及びn−GaAs層32のうち少なくとも一方のキャリ
ア濃度を4×1017cm−3以下とすることが望まし
い。尚、電流ブロック層30の構造は本例に限らず、種
々の変形が可能であることはいうまでもない。
【0029】上記半導体レ−ザに順バイアス方向に電圧
を加えると、p−GaAs層31とn−GaAs層32
との接合面には逆バイアスの電圧がかかる。このとき、
p−GaAs層31はアクセプタ濃度を5×1015c
m−3に形成されており非常に低濃度であるため、上記
接合面の空乏層幅が広がる。
を加えると、p−GaAs層31とn−GaAs層32
との接合面には逆バイアスの電圧がかかる。このとき、
p−GaAs層31はアクセプタ濃度を5×1015c
m−3に形成されており非常に低濃度であるため、上記
接合面の空乏層幅が広がる。
【0030】このように、第2の実施例に示されるよう
に、高キャリア濃度のリッジ部と、上記リッジ部の両側
に設けられた電流ブロック層と有する半導体レ−ザで
は、上記リッジ部での抵抗を低減させ、低い動作電圧で
の駆動を可能にし、かつヘテロ界面でのリーク電流を減
少させ発振しきい値の上昇を抑えることができるのは勿
論のこと、電流阻止に利用するp−GaAs層31とn
−GaAs層32のヘテロ接合容量が小さくなるので、
さらに周波数特性を改善することが可能である。
に、高キャリア濃度のリッジ部と、上記リッジ部の両側
に設けられた電流ブロック層と有する半導体レ−ザで
は、上記リッジ部での抵抗を低減させ、低い動作電圧で
の駆動を可能にし、かつヘテロ界面でのリーク電流を減
少させ発振しきい値の上昇を抑えることができるのは勿
論のこと、電流阻止に利用するp−GaAs層31とn
−GaAs層32のヘテロ接合容量が小さくなるので、
さらに周波数特性を改善することが可能である。
【0031】また、第2の実施例に示す半導体レ−ザの
製造方法は、第1の実施例に示す半導体レ−ザと同様に
形成される。
製造方法は、第1の実施例に示す半導体レ−ザと同様に
形成される。
【0032】尚、本発明の半導体レ−ザにおいて、p−
InGaAlPクラッド層18とp−InGaAlPク
ラッド層19の間に、厚さが0.025μm以上0.3
μm以下であり、キャリア濃度がp−InGaAlPク
ラッド層18のキャリア濃度からp−InGaAlPク
ラッド層19のキャリア濃度まで遷移しているp−In
GaAlPクラッド層を形成することもできる。また、
他のMQW構造やダブルヘテロ構造の半導体レーザにも
応用が可能である。その他、本発明の要旨を逸脱しない
範囲で、種々変形して実施することができる。
InGaAlPクラッド層18とp−InGaAlPク
ラッド層19の間に、厚さが0.025μm以上0.3
μm以下であり、キャリア濃度がp−InGaAlPク
ラッド層18のキャリア濃度からp−InGaAlPク
ラッド層19のキャリア濃度まで遷移しているp−In
GaAlPクラッド層を形成することもできる。また、
他のMQW構造やダブルヘテロ構造の半導体レーザにも
応用が可能である。その他、本発明の要旨を逸脱しない
範囲で、種々変形して実施することができる。
【0033】
【発明の効果】本発明によれば、半導体レーザのストラ
イプ状のリッジ部のクラッド層を低キャリア濃度層と高
キャリア濃度層の2層構造にすることによって、高キャ
リア濃度層のドーパントが活性層とエッチングストップ
層の間にあるクラッド層へ拡散することに起因したリー
ク電流を抑制でき、これにより高キャリア濃度のストラ
イプ状のリッジ部を有する半導体レーザの製造歩留り及
び素子特性の向上を実現することができる。
イプ状のリッジ部のクラッド層を低キャリア濃度層と高
キャリア濃度層の2層構造にすることによって、高キャ
リア濃度層のドーパントが活性層とエッチングストップ
層の間にあるクラッド層へ拡散することに起因したリー
ク電流を抑制でき、これにより高キャリア濃度のストラ
イプ状のリッジ部を有する半導体レーザの製造歩留り及
び素子特性の向上を実現することができる。
【図1】本発明による第1の実施例の半導体レ−ザの素
子構造を示す断面図である。
子構造を示す断面図である。
【図2】第1の実施例におけるp−InGaAlP16
とp−GaAsコンタクト層22とのヘテロ障壁を示す
バンド図である。
とp−GaAsコンタクト層22とのヘテロ障壁を示す
バンド図である。
【図3】第1の実施例の半導体レ−ザの製造方法を示す
第1の工程断面図である。
第1の工程断面図である。
【図4】第1の実施例の半導体レ−ザの製造方法を示す
第2の工程断面図である。
第2の工程断面図である。
【図5】本発明による第2の実施例の半導体レ−ザの素
子構造を示す断面図である。
子構造を示す断面図である。
【図6】従来の半導体レ−ザの素子構造を示す断面図で
ある。
ある。
【図7】従来の半導体レ−ザにおけるp−InGaAl
P106とp−GaAsコンタクト層110とのヘテロ
障壁を示すバンド図である。
P106とp−GaAsコンタクト層110とのヘテロ
障壁を示すバンド図である。
11…n−GaAs基板
12…n−In0.5(Ga0.3Al0.7)0.5
Pクラッド層 13,15…In0.5(Ga0.5Al0.5)
0.5P光ガイド層 14…MQW活性層 16…p−In0.5(Ga0.3Al0.7)0.5
Pクラッド層 17…In0.5Ga0.5Pエッチングストップ層 18,19…p−In0.5(Ga0.3Al0.7)
0.5Pクラッド層 20…In0.5Ga0.5P通電容易化層 21…SiO2膜 22…p−GaAsコンタクト層 23…AuZn/Au電極、24…AuGe/Au電極 30…電流ブロック層、31…p−GaAs層、32…
n−GaAs層
Pクラッド層 13,15…In0.5(Ga0.5Al0.5)
0.5P光ガイド層 14…MQW活性層 16…p−In0.5(Ga0.3Al0.7)0.5
Pクラッド層 17…In0.5Ga0.5Pエッチングストップ層 18,19…p−In0.5(Ga0.3Al0.7)
0.5Pクラッド層 20…In0.5Ga0.5P通電容易化層 21…SiO2膜 22…p−GaAsコンタクト層 23…AuZn/Au電極、24…AuGe/Au電極 30…電流ブロック層、31…p−GaAs層、32…
n−GaAs層
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 島田 直弘
神奈川県川崎市幸区堀川町72番地 株式
会社東芝堀川町工場内
(72)発明者 栗原 春樹
神奈川県川崎市幸区堀川町72番地 株式
会社東芝堀川町工場内
(56)参考文献 特開 平4−154184(JP,A)
特開 平2−152292(JP,A)
特開 平4−142093(JP,A)
Appl.Phys.lett.56
[18](1990)p.1718−1719
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
H01S 5/00 - 5/50
JICSTファイル(JOIS)
Claims (4)
- 【請求項1】 第1導電型の半導体基板と、上記半導体
基板上に順次設けられた第1導電型の第1のクラッド
層、活性層及び第2導電型の第2のクラッド層と、上記
第2のクラッド層上にストライプ状に設けられた少なく
とも2層以上の積層構造からなる第2導電型の積層クラ
ッド層とを具備し、上記積層クラッド層は上記第2のク
ラッド層上に設けられた第3のクラッド層と上記第3の
クラッド層上に設けられた第4のクラッド層とを少なく
とも有し、上記第3のクラッド層のキャリア濃度は9×
10 17 cm −3 未満であり、上記第4のクラッド層の
キャリア濃度は9×10 17 cm −3 以上であることを
特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項2】 上記積層クラッド層の両側かつ上記第2
のクラッド層上に設けられ、第2導電型の第1の半導体
層と第1導電型の第2の半導体層とからなる少なくとも
1つの接合構造を有する電流阻止層とを具備する請求項
1記載の半導体レーザ。 - 【請求項3】 上記第1の半導体層又は上記第2の半導
体層の少なくとも一方のキャリア濃度は4×1016c
m−3以下であることを特徴とする請求項2記載の半導
体レーザ。 - 【請求項4】 基板と、上記基板上に順次設けられた第
1のn型クラッド層、活性層、第2のp型クラッド層
と、上記第2のクラッド層上にストライプ状に順次設け
られた第3のp型InGaAlPクラッド層及び第4の
p型InGaAlPクラッド層とを具備し、上記第3の
クラッド層のキャリア濃度は9× 10 17 cm −3 未満
であり、上記第4のクラッド層のキャリア濃度は9×1
0 17 cm −3 以上であることを特徴とする半導体レー
ザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12872094A JP3360937B2 (ja) | 1994-06-10 | 1994-06-10 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12872094A JP3360937B2 (ja) | 1994-06-10 | 1994-06-10 | 半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07335972A JPH07335972A (ja) | 1995-12-22 |
| JP3360937B2 true JP3360937B2 (ja) | 2003-01-07 |
Family
ID=14991768
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12872094A Expired - Fee Related JP3360937B2 (ja) | 1994-06-10 | 1994-06-10 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3360937B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010080757A (ja) * | 2008-09-26 | 2010-04-08 | Rohm Co Ltd | 半導体発光素子 |
-
1994
- 1994-06-10 JP JP12872094A patent/JP3360937B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Appl.Phys.lett.56[18](1990)p.1718−1719 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07335972A (ja) | 1995-12-22 |
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