JPH01238184A - 埋め込み形半導体レーザ - Google Patents
埋め込み形半導体レーザInfo
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- JPH01238184A JPH01238184A JP6647588A JP6647588A JPH01238184A JP H01238184 A JPH01238184 A JP H01238184A JP 6647588 A JP6647588 A JP 6647588A JP 6647588 A JP6647588 A JP 6647588A JP H01238184 A JPH01238184 A JP H01238184A
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- semiconductor layer
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/0206—Substrates, e.g. growth, shape, material, removal or bonding
- H01S5/0208—Semi-insulating substrates
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
- H01S5/0421—Electrical excitation ; Circuits therefor characterised by the semiconducting contacting layers
- H01S5/0422—Electrical excitation ; Circuits therefor characterised by the semiconducting contacting layers with n- and p-contacts on the same side of the active layer
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
- H01S5/2275—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は半導体レーザ詳しくは埋め込み形半導体レーザ
ーに関するものである。
ーに関するものである。
（従来の技術）
反絶縁性半導体層を電流阻止層に用いた半導体レーザは
電流阻止層での漏れ電流が少なくしかも寄生容量が小さ
いため低閾値、高速動作が期待される。しかもこの様な
半導体レーザのうちｎ形の導電形を有するバッファ層を
半導体基板と活性層との間に用いた半導体レーザの従来
例（エレクトロニクスレターズ誌、第２２巻２３号１２
１４〜１２１５頁、１９８６年）を第２図に示す。第２
図において、活性層１２は上下よりｎ形のバッファ層Ｉ
Ｌ ｐ形のクラッド層１３で、また、左右より半絶縁性
半導体層１８で挟まれ、電流は活性層１２の両脇に位置
する半絶縁性半導体層１８及び８１０２層１７により狭
窄される。従って、電子はｎ形電極１５、ｎ形半導体基
板１ｏｂ、バッファ層１１を経て活性層１２に注入され
、一方正孔はｐ形電極１６、コンタクト層１４、クラッ
ド層１３を経て活性層１２に注入される。この半導体レ
ーザは半絶縁性半導体層を電流阻止層に用いたことによ
り１０ＧＨｚまでの高い周波数応答特性を示す。
電流阻止層での漏れ電流が少なくしかも寄生容量が小さ
いため低閾値、高速動作が期待される。しかもこの様な
半導体レーザのうちｎ形の導電形を有するバッファ層を
半導体基板と活性層との間に用いた半導体レーザの従来
例（エレクトロニクスレターズ誌、第２２巻２３号１２
１４〜１２１５頁、１９８６年）を第２図に示す。第２
図において、活性層１２は上下よりｎ形のバッファ層Ｉ
Ｌ ｐ形のクラッド層１３で、また、左右より半絶縁性
半導体層１８で挟まれ、電流は活性層１２の両脇に位置
する半絶縁性半導体層１８及び８１０２層１７により狭
窄される。従って、電子はｎ形電極１５、ｎ形半導体基
板１ｏｂ、バッファ層１１を経て活性層１２に注入され
、一方正孔はｐ形電極１６、コンタクト層１４、クラッ
ド層１３を経て活性層１２に注入される。この半導体レ
ーザは半絶縁性半導体層を電流阻止層に用いたことによ
り１０ＧＨｚまでの高い周波数応答特性を示す。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、従来の半絶縁性半導体層を用いた半導体
レーザには、歩留りを高くすることが困難であるという
欠点があった。それはダブルへテロ構造との界面である
（１１１）Ａ面に半絶縁性半導体層１８を形成する際気
相成長の特性によってｎ形紙抵抗半導体層１９が生じて
しまい、ｐ形電極１６、ｎ形紙抵抗半導体層１９、バッ
ファ層１１、ｎ形半導体基板１０ｂ、及びｎ形電極１５
を経路とする漏れ電流が発生し、閾値が増大するためで
ある。
レーザには、歩留りを高くすることが困難であるという
欠点があった。それはダブルへテロ構造との界面である
（１１１）Ａ面に半絶縁性半導体層１８を形成する際気
相成長の特性によってｎ形紙抵抗半導体層１９が生じて
しまい、ｐ形電極１６、ｎ形紙抵抗半導体層１９、バッ
ファ層１１、ｎ形半導体基板１０ｂ、及びｎ形電極１５
を経路とする漏れ電流が発生し、閾値が増大するためで
ある。
（発明の目的）
本発明の目的は、電流阻止層での漏れ電流が少なくとも
しかも寄生容量が小さいため低閾値、高速動作が可能で
あり、かつ、また、漏れ電流の発生を抑制できる構造で
あるために高い製造歩留りが期待できる半導体レーザを
提供することにある。
しかも寄生容量が小さいため低閾値、高速動作が可能で
あり、かつ、また、漏れ電流の発生を抑制できる構造で
あるために高い製造歩留りが期待できる半導体レーザを
提供することにある。
（問題点を解決するための手段）
本発明の半導体レーザは、活性領域がこの活性領域の屈
折率より低い屈折率を有しかつ前記活性領域の禁制帯幅
より大きい禁制帯幅を有する半導体層で囲まれ、かつ該
半導体層の導電形が前記活性領域の左右においては半絶
縁性であり、かつ半絶縁性半導体基板上に形成された埋
め込み形半導体レーザにおいて、ｐ形の導電形を有する
半導体層を前記活性層と前記半絶縁性基板との間に用い
ることを特徴としている。
折率より低い屈折率を有しかつ前記活性領域の禁制帯幅
より大きい禁制帯幅を有する半導体層で囲まれ、かつ該
半導体層の導電形が前記活性領域の左右においては半絶
縁性であり、かつ半絶縁性半導体基板上に形成された埋
め込み形半導体レーザにおいて、ｐ形の導電形を有する
半導体層を前記活性層と前記半絶縁性基板との間に用い
ることを特徴としている。
（作用）
本発明による半導体レーザでは、半絶縁性半導体層を形
成する際にダブルへテロ構造の（１１１）Ａ面から生じ
るｎ形紙抵抗半導体層と、半絶縁性半導体基板上のｐ形
バッファ層との間にｐｎ接合が形成される構造となって
いる。このｐｎ接合はダブルへテロ構造でのｐｎ接合に
比べ禁制帯幅の大きい半導体層に形成されているため、
そのビルトインポテンシャルの差により同一の印加電圧
では前者の接合を流れる電流は後者に比べ充分に小さい
。そのため、注入電流は活性層にのみ流れ、漏れ電流は
従来に比べ著しく低減され再現性よく低い閾値が得られ
る。
成する際にダブルへテロ構造の（１１１）Ａ面から生じ
るｎ形紙抵抗半導体層と、半絶縁性半導体基板上のｐ形
バッファ層との間にｐｎ接合が形成される構造となって
いる。このｐｎ接合はダブルへテロ構造でのｐｎ接合に
比べ禁制帯幅の大きい半導体層に形成されているため、
そのビルトインポテンシャルの差により同一の印加電圧
では前者の接合を流れる電流は後者に比べ充分に小さい
。そのため、注入電流は活性層にのみ流れ、漏れ電流は
従来に比べ著しく低減され再現性よく低い閾値が得られ
る。
（実施例）
以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明の一実施例を示す半導体レーザの断面図
である。本実施例では活性層１２に禁制帯幅０．９５ｅ
ＶのアンドープＩｎＧａＡｓＰ層、バッファ層１１に亜
鉛を１×１０１８ｃｍ−３にドープしたＩｎＰ層、クラ
ッド層１３に硫黄をｌＸ１０１８ｃｍ−３にドープした
ＩｎＰ層、コンタクト層１４に硫黄を１×１０１９０ｍ
−３にドープしたＩｎＧａＡｓＰ層、半絶縁性半導体層
１８に鉄をｌＸ１０１６ｃｍ−３にドープしたＩｎＰ層
を用いた。また、半絶縁性半導体基板１０ａには鉄ドー
プＩｎＰ基板を用いた。活性層１２は上下よりバッファ
層ｆ１、クラッド層１３で、また、左右より半絶縁性半
導体層１８で挾まれ、電流は活性層１２の両脇に位置す
る半絶縁性１８及びＳｉＯ□層１７層上７狭窄される。
である。本実施例では活性層１２に禁制帯幅０．９５ｅ
ＶのアンドープＩｎＧａＡｓＰ層、バッファ層１１に亜
鉛を１×１０１８ｃｍ−３にドープしたＩｎＰ層、クラ
ッド層１３に硫黄をｌＸ１０１８ｃｍ−３にドープした
ＩｎＰ層、コンタクト層１４に硫黄を１×１０１９０ｍ
−３にドープしたＩｎＧａＡｓＰ層、半絶縁性半導体層
１８に鉄をｌＸ１０１６ｃｍ−３にドープしたＩｎＰ層
を用いた。また、半絶縁性半導体基板１０ａには鉄ドー
プＩｎＰ基板を用いた。活性層１２は上下よりバッファ
層ｆ１、クラッド層１３で、また、左右より半絶縁性半
導体層１８で挾まれ、電流は活性層１２の両脇に位置す
る半絶縁性１８及びＳｉＯ□層１７層上７狭窄される。
従って、正孔はｐ形電極１６、ｐ形拡散領域２０、バッ
ファ層１１を経て活性層１２に注入され、一方策子はｎ
形電極１５、コンタクト層１４、クラッド層１３を経て
活性層１２に注入される。また、ｎ形紙抵抗半導体層１
９は気相成長で半絶縁性半導体層１８を埋め込み成長す
る際に気相成長によって生じた抵抗率が低い層であり、
（１１１）Ａ面からの成長した埋め込み層の鉄ドープ量
が（１００）面から成長した層に比べ低いことが原因と
なっている。本実施例による半導体レーザでは、このｎ
形紙抵抗半導体層１９はバッファ層１１とｐｎ接合を形
成している。このｐｎ接合はダブルへテロ構造でのｐｎ
接合に比べ禁制帯幅の大きいＩｎＰ層に形成されている
ため、そのビルトインポテンシャルの差により同一の印
加電圧では前者の接合を流れる電流は後者に比べ充分に
小さい。その結果、注入電流は活性層にのみ流れ、漏れ
電流は従来に比べ著しく低減され再現性よ＜１０ｍＡ程
度の低い閾値が得られた。また、寄生容量は半絶縁性半
導体層１８により低減され１０ＧＨｚ以上の変調帯域が
得られた。
ファ層１１を経て活性層１２に注入され、一方策子はｎ
形電極１５、コンタクト層１４、クラッド層１３を経て
活性層１２に注入される。また、ｎ形紙抵抗半導体層１
９は気相成長で半絶縁性半導体層１８を埋め込み成長す
る際に気相成長によって生じた抵抗率が低い層であり、
（１１１）Ａ面からの成長した埋め込み層の鉄ドープ量
が（１００）面から成長した層に比べ低いことが原因と
なっている。本実施例による半導体レーザでは、このｎ
形紙抵抗半導体層１９はバッファ層１１とｐｎ接合を形
成している。このｐｎ接合はダブルへテロ構造でのｐｎ
接合に比べ禁制帯幅の大きいＩｎＰ層に形成されている
ため、そのビルトインポテンシャルの差により同一の印
加電圧では前者の接合を流れる電流は後者に比べ充分に
小さい。その結果、注入電流は活性層にのみ流れ、漏れ
電流は従来に比べ著しく低減され再現性よ＜１０ｍＡ程
度の低い閾値が得られた。また、寄生容量は半絶縁性半
導体層１８により低減され１０ＧＨｚ以上の変調帯域が
得られた。
本実施例ではバッファ層１１に亜鉛を
Ｉ Ｘ １０１８ｃｍ−３にドープしたＩｎＰ層、活性
層１２に禁制帯幅０．９５ｅＶのアンドープＩｎＧａＡ
ｓＰ層、クラッド層１３に硫黄をｌＸ１０１８ｃｍ−３
にドープしたＩｎＰ層、コンタクト層１４に硫黄をｌＸ
１０１９ｃｍ ’にドープしたＩｎＧａＡｓＰ層を用い
、これらの層よりなるダブルヘテロ構造（１００）面鉄
ドーフゴｎＰ基板にハイドライド気相成長で積層した。
層１２に禁制帯幅０．９５ｅＶのアンドープＩｎＧａＡ
ｓＰ層、クラッド層１３に硫黄をｌＸ１０１８ｃｍ−３
にドープしたＩｎＰ層、コンタクト層１４に硫黄をｌＸ
１０１９ｃｍ ’にドープしたＩｎＧａＡｓＰ層を用い
、これらの層よりなるダブルヘテロ構造（１００）面鉄
ドーフゴｎＰ基板にハイドライド気相成長で積層した。
このハイドライド気相成長では成長温度６９０°Ｃとし
、ＩＩＩ族材料およびＶ族材料にＩｎメタル、Ｇａメタ
ル及びアルシン、ホスフィンガスをそれぞれ用いた。次
にこのダブルへテロ構造を有するウェハを通常のホトリ
ソグラフィと化学エツチングを用いて溝幅２０ｐｍ、深
さ２．５ｐｍ、間隔５ｐｍの２本の溝を形成した後、半
絶縁性半導体層１８として鉄を１×１０１６ｃｍ−３に
ドープしたＩｎＰ層をハイドライド気相成長で埋め込み
成長させた。この鉄ドープＩｎＰの鉄ドーパントには、
鉄と塩化水素を高温で反応させて得られるＦｅＣ１□ガ
スを用いた。また、成長温度は６００°Ｃとした。さら
に、活性層から５０ｐｍの間隔において幅２０ｐｍのス
トライプ状の窓を有する絶縁層を形成し、この絶縁層を
マスクとして選択的に亜鉛を拡散しｐ形拡散領域２０を
形成した。
、ＩＩＩ族材料およびＶ族材料にＩｎメタル、Ｇａメタ
ル及びアルシン、ホスフィンガスをそれぞれ用いた。次
にこのダブルへテロ構造を有するウェハを通常のホトリ
ソグラフィと化学エツチングを用いて溝幅２０ｐｍ、深
さ２．５ｐｍ、間隔５ｐｍの２本の溝を形成した後、半
絶縁性半導体層１８として鉄を１×１０１６ｃｍ−３に
ドープしたＩｎＰ層をハイドライド気相成長で埋め込み
成長させた。この鉄ドープＩｎＰの鉄ドーパントには、
鉄と塩化水素を高温で反応させて得られるＦｅＣ１□ガ
スを用いた。また、成長温度は６００°Ｃとした。さら
に、活性層から５０ｐｍの間隔において幅２０ｐｍのス
トライプ状の窓を有する絶縁層を形成し、この絶縁層を
マスクとして選択的に亜鉛を拡散しｐ形拡散領域２０を
形成した。
上記実施例ではハイドライド気相成長法を用いた液相成
長法、有機金属気相成長法、クロライド気相成長法等の
他のエピタキシャル成長法を用いても実現できる。
長法、有機金属気相成長法、クロライド気相成長法等の
他のエピタキシャル成長法を用いても実現できる。
上記実施例ではＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ半導体材料が用
いられたが、ＧａＡｌＡｓ／ＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｌＡ
ｓ／ＩｎＰ等の他のｌ１１−Ｖ族生導体材料から半導体
レーザにも適用が可能である。
いられたが、ＧａＡｌＡｓ／ＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｌＡ
ｓ／ＩｎＰ等の他のｌ１１−Ｖ族生導体材料から半導体
レーザにも適用が可能である。
（発明の効果）
本発明による半導体レーザは、電流阻止層での漏れ電流
が少なくしかも寄生容量が小さいため低閾値、高速動作
が可能であり、また、漏れ電流の発生を抑制できる構造
であるために高い製造歩留りが期待できる。
が少なくしかも寄生容量が小さいため低閾値、高速動作
が可能であり、また、漏れ電流の発生を抑制できる構造
であるために高い製造歩留りが期待できる。
第１図は本発明の一実施例である半導体レーザの断面図
、第２図は従来例を説明する半導体レーザの断面図であ
る。 １０ａ・・・半絶縁性半導体基板 １０ｂ・・・ｎ形半導体基板 １１・・・バッファ層 １２・・・活性層 １３・・・クラッド層 １４・・・コンタクト層 １５・・・ｎ形電極 １６・・・ｐ形電極 １７・・・５１０２層 １８・・・半絶縁性半導体層 １９・・・ｎ形紙抵抗半導体層 ２０・・・ｐ形拡散領域 を、それぞれ示す。
、第２図は従来例を説明する半導体レーザの断面図であ
る。 １０ａ・・・半絶縁性半導体基板 １０ｂ・・・ｎ形半導体基板 １１・・・バッファ層 １２・・・活性層 １３・・・クラッド層 １４・・・コンタクト層 １５・・・ｎ形電極 １６・・・ｐ形電極 １７・・・５１０２層 １８・・・半絶縁性半導体層 １９・・・ｎ形紙抵抗半導体層 ２０・・・ｐ形拡散領域 を、それぞれ示す。
Claims (1)
- 活性領域がこの活性領域の屈折率より低い屈折率を有
しかつ前記活性領域の禁制帯幅より大きい禁制帯幅を有
する半導体層で囲まれ、かつ該半導体層の導電形が前記
活性領域の左右においては半絶縁性であり、かつ半絶縁
性半導体基板上に形成された埋め込み形半導体レーザに
おいて、ｐ形の導電形を有する半導体層を前記活性層と
前記半絶縁性基板との間に用いることを特徴とする埋め
込み形半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6647588A JPH01238184A (ja) | 1988-03-18 | 1988-03-18 | 埋め込み形半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6647588A JPH01238184A (ja) | 1988-03-18 | 1988-03-18 | 埋め込み形半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01238184A true JPH01238184A (ja) | 1989-09-22 |
Family
ID=13316845
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6647588A Pending JPH01238184A (ja) | 1988-03-18 | 1988-03-18 | 埋め込み形半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01238184A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003031901A (ja) * | 2001-07-12 | 2003-01-31 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置及びその製造方法 |
-
1988
- 1988-03-18 JP JP6647588A patent/JPH01238184A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003031901A (ja) * | 2001-07-12 | 2003-01-31 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置及びその製造方法 |
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