JPH01281784A - 半導体レーザの製造方法 - Google Patents
半導体レーザの製造方法Info
- Publication number
- JPH01281784A JPH01281784A JP11080388A JP11080388A JPH01281784A JP H01281784 A JPH01281784 A JP H01281784A JP 11080388 A JP11080388 A JP 11080388A JP 11080388 A JP11080388 A JP 11080388A JP H01281784 A JPH01281784 A JP H01281784A
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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）
この発明は、活性層としてＭ Ｑ Ｗ （Ｍｕｌｔｉ
Ｑｕａｎ−ｔｕｍ Ｗｅｌｌ：多重量子井戸層）を備え
た半導体レーザの製造方法に関するものである。
Ｑｕａｎ−ｔｕｍ Ｗｅｌｌ：多重量子井戸層）を備え
た半導体レーザの製造方法に関するものである。
従来より半導体レーザの低しきい値化に関しては、半導
体レーザ内での電流狭さく効果を構造上の工夫によって
向上させることが行われており、この結果、実用レベル
において１０ｍＡを下まわるものが開発されている。
体レーザ内での電流狭さく効果を構造上の工夫によって
向上させることが行われており、この結果、実用レベル
において１０ｍＡを下まわるものが開発されている。
しかしながら、レーザと電子デバイスとの集積化を考え
た場合、個別素子の時と異り、レーザから発生する熱を
有効に逃す手段がないため、個別の時と同様の電流を流
すことができなくなる。レーザが複数個になると、この
問題は益々深刻なものとなり、レーザの駆動電流として
許されるのは高々１ｍＡ程度であろうと言われており、
このような背景のもとに低しきい値レーザの開発が行わ
れている。
た場合、個別素子の時と異り、レーザから発生する熱を
有効に逃す手段がないため、個別の時と同様の電流を流
すことができなくなる。レーザが複数個になると、この
問題は益々深刻なものとなり、レーザの駆動電流として
許されるのは高々１ｍＡ程度であろうと言われており、
このような背景のもとに低しきい値レーザの開発が行わ
れている。
第３図（ａ）、（ｂ）はＥｌｅｃｔｏｒｏｎｉｃｓ Ｌ
ｅｔｔｅｒｓ■１１１７に示された従来の半導体レーザ
の素子構造およびそのダブルへテロ構造部を示す断面図
である。これらの図において、２１はｎ−ＧａＡｓから
なる基板、２２はｎ−ＡｌＧａＡｓからなる下クラッド
層、２３はＭＱＷ層、２３ａはＧａＡｓ層、２３ｂはＡ
ｌ ｚ Ｇ ａ ｔ−ｇ Ａ ｓ層、２３ｃはＡＩ、
Ｇａ＋−、Ａｓ層、２４はｐ−ＡＩＧａＡｓからなる上
クラッド層、２５はｐ−ＧａＡｓからなるキャップ層、
２６はｐ” −Ｚｎ拡散領域、２７は自然酸化膜、２８
はｐ電極、２９はｎ電極である。
ｅｔｔｅｒｓ■１１１７に示された従来の半導体レーザ
の素子構造およびそのダブルへテロ構造部を示す断面図
である。これらの図において、２１はｎ−ＧａＡｓから
なる基板、２２はｎ−ＡｌＧａＡｓからなる下クラッド
層、２３はＭＱＷ層、２３ａはＧａＡｓ層、２３ｂはＡ
ｌ ｚ Ｇ ａ ｔ−ｇ Ａ ｓ層、２３ｃはＡＩ、
Ｇａ＋−、Ａｓ層、２４はｐ−ＡＩＧａＡｓからなる上
クラッド層、２５はｐ−ＧａＡｓからなるキャップ層、
２６はｐ” −Ｚｎ拡散領域、２７は自然酸化膜、２８
はｐ電極、２９はｎ電極である。
このレーザでは、ＭＱＷ層２層内３内ａＡｓ層２３ａと
ＡＩ、Ｇａｐ−、Ａｓ層２３ｂを活性層としているので
、電子と正孔の状態密度が局在化され、利得が大きくな
るため低しきい値化が図られている。そして活性層の上
下には、ＡＩ、Ｇａ１−ｙＡｓ層２３ｃと上クラッド層
２４、下クラッド層２２を設けているため、垂直方向に
光および注入キャリアが閉じ込められる。また、活性層
の両端はエツチングにより落とされており、その両面か
らのＺｎの拡散によってＭＱＷの一部が無秩序化され、
活性層の狭さく化がなされている。
ＡＩ、Ｇａｐ−、Ａｓ層２３ｂを活性層としているので
、電子と正孔の状態密度が局在化され、利得が大きくな
るため低しきい値化が図られている。そして活性層の上
下には、ＡＩ、Ｇａ１−ｙＡｓ層２３ｃと上クラッド層
２４、下クラッド層２２を設けているため、垂直方向に
光および注入キャリアが閉じ込められる。また、活性層
の両端はエツチングにより落とされており、その両面か
らのＺｎの拡散によってＭＱＷの一部が無秩序化され、
活性層の狭さく化がなされている。
〔発明が解決しようとする課題）
上記のような従来の半導体レーザは、ＭＱＷ構造の採用
と活性層の狭さく化の２つの効果によって１ｍＡ程度の
低しきい値を実現しているが、活性層の両側をエツチン
グすることは技術的に困難であり、また、Ｚｎの拡散も
再現性に乏しいため実用化には適していなかった この発明は、かかる課題を解決するためになされたもの
で、幅の狭いＭＱＷ構造の活性層を容易に実現可能な半
導体レーザの製造方法を得ることを目的とする。
と活性層の狭さく化の２つの効果によって１ｍＡ程度の
低しきい値を実現しているが、活性層の両側をエツチン
グすることは技術的に困難であり、また、Ｚｎの拡散も
再現性に乏しいため実用化には適していなかった この発明は、かかる課題を解決するためになされたもの
で、幅の狭いＭＱＷ構造の活性層を容易に実現可能な半
導体レーザの製造方法を得ることを目的とする。
（課題を解決するための手段〕
この発明に係る半導体レーザの製造方法は、半絶縁性基
板上に下クラッド層、第１の不純物を含むＭＱＷ層、上
クラッド層を順次形成する工程と、この上クラッド層に
溝を形成し、この溝からＭＱＷ層まで第２の不純物を注
入する工程と、ＭＱＷ層の第２の不純物の注入されてい
ない領域のみが無秩序化される温度でアニールを行う工
程とを含むものである。
板上に下クラッド層、第１の不純物を含むＭＱＷ層、上
クラッド層を順次形成する工程と、この上クラッド層に
溝を形成し、この溝からＭＱＷ層まで第２の不純物を注
入する工程と、ＭＱＷ層の第２の不純物の注入されてい
ない領域のみが無秩序化される温度でアニールを行う工
程とを含むものである。
この発明においては、ＭＱＷ層の第２の不純物が注入さ
れた領域のみがアニール工程で無秩序化されず、この領
域が活性層となる。
れた領域のみがアニール工程で無秩序化されず、この領
域が活性層となる。
（実施例〕
第１図（ａ）〜（ｄ）はこの発明の半導体レーザの製造
方法の一実施例を説明するための断面図であり、第２図
（ａ）〜（Ｃ）はこの発明によって得られた半導体レー
ザの構造、ダブルへテロ構造部および無秩序化されたダ
ブルへテロ構造部を示す断面図である。これらの図にお
いて、１は半絶縁性ＧａＡｓからなる基板、２はｐ−Ａ
ＩＸＧａｘ−、Ａｓからなる下クラッド層、３はＭＱＷ
層、３ａはＧａＡｓ層、３ｂはＡｌｌｌＧａ、−。
方法の一実施例を説明するための断面図であり、第２図
（ａ）〜（Ｃ）はこの発明によって得られた半導体レー
ザの構造、ダブルへテロ構造部および無秩序化されたダ
ブルへテロ構造部を示す断面図である。これらの図にお
いて、１は半絶縁性ＧａＡｓからなる基板、２はｐ−Ａ
ＩＸＧａｘ−、Ａｓからなる下クラッド層、３はＭＱＷ
層、３ａはＧａＡｓ層、３ｂはＡｌｌｌＧａ、−。
Ａｓ層、３ｃはＡＩ、Ｇａｐ−、Ａｓ層、３ｄは無秩序
化により生成されたＡＩ、’Ｇａ＋−、’Ａｓ層、３′
は無秩序化されたＭＱＷ層、４はｐ−Ａ １ ｘ Ｇ
ａ Ｉ −Ｘ Ａ Ｓからなる上クラッド層、５はｐ−
ＧａＡｓからなるキャップ層、６はｐ ＋−Ｚｎ拡散領
域、７はｎ”−ＳＬ拡散領域、８は絶縁膜、９はｐ電極
、１０はｎ電極、１１はＶ溝である。
化により生成されたＡＩ、’Ｇａ＋−、’Ａｓ層、３′
は無秩序化されたＭＱＷ層、４はｐ−Ａ １ ｘ Ｇ
ａ Ｉ −Ｘ Ａ Ｓからなる上クラッド層、５はｐ−
ＧａＡｓからなるキャップ層、６はｐ ＋−Ｚｎ拡散領
域、７はｎ”−ＳＬ拡散領域、８は絶縁膜、９はｐ電極
、１０はｎ電極、１１はＶ溝である。
次に、製造工程について説明する。
まず、第２図（ａ）に示すように、基板１上に下クラッ
ド層２からキャップ層５までを分子線エピタキシー法に
より順次成長させる。なお、この時、第１の不純物とし
てのＢｅを活性層となるＭＱＷ層３内のＧａＡｓ層３ａ
、ＡＩ、Ｇａ、−。
ド層２からキャップ層５までを分子線エピタキシー法に
より順次成長させる。なお、この時、第１の不純物とし
てのＢｅを活性層となるＭＱＷ層３内のＧａＡｓ層３ａ
、ＡＩ、Ｇａ、−。
Ａｓ層３ｂにあらかじめドーピングしておく。
次に、第２図（ｂ）に示すように、電極形成部を残すよ
うにキャップ層５を選択的にエツチングしたのち、ＭＱ
Ｗ層３の直上までＶ溝１１を形成する。
うにキャップ層５を選択的にエツチングしたのち、ＭＱ
Ｗ層３の直上までＶ溝１１を形成する。
次に、第２図（Ｃ）に示すように、Ｖ溝１１からＭＱＷ
層３まで到達するように第２の不純物としてのＳｔの注
入を行った後、アニールを行う。
層３まで到達するように第２の不純物としてのＳｔの注
入を行った後、アニールを行う。
この時、ＭＱＷ層３のうちＳｉの注入が行われた領域は
、いわゆる” Ｃｏ−ＤＯＰＥ”効果によりＭＱＷ構造
がそのまま残る。そして、Ｓｔ拡散領域７外では、Ｂｅ
を単独に拡散した場合と同様に、ＧａＡｓ層３ａとＡ
１ ｚ Ｇ ａ Ｉ−ｚ Ａ ｓ層３ｂの相互拡散によ
り無秩序化が起こり、両層の中間的組成のＡＩ、’ Ｇ
ａｐ−、’ Ａｓ層３ｄが生成される（ｏ＜ｚ’ ＜ｚ
）。上記のＳｉの拡散は■溝１１の形状になされるため
、保存されるＭＱＷ領域はごく狭い幅に絞られることに
なる。
、いわゆる” Ｃｏ−ＤＯＰＥ”効果によりＭＱＷ構造
がそのまま残る。そして、Ｓｔ拡散領域７外では、Ｂｅ
を単独に拡散した場合と同様に、ＧａＡｓ層３ａとＡ
１ ｚ Ｇ ａ Ｉ−ｚ Ａ ｓ層３ｂの相互拡散によ
り無秩序化が起こり、両層の中間的組成のＡＩ、’ Ｇ
ａｐ−、’ Ａｓ層３ｄが生成される（ｏ＜ｚ’ ＜ｚ
）。上記のＳｉの拡散は■溝１１の形状になされるため
、保存されるＭＱＷ領域はごく狭い幅に絞られることに
なる。
そして、最後に第２図（ｄ）に示すように、Ｚｎ拡散領
域６を形成した後、絶縁膜８．ｐ側電極９およびｎ側電
極１０を形成すれば素子が完成する。
域６を形成した後、絶縁膜８．ｐ側電極９およびｎ側電
極１０を形成すれば素子が完成する。
次に動作について説明する。
このようにして得られた半導体レーザでは、ＧａＡｓ層
３ａとＡＩ、Ｇａ＋−、Ａｓｓ層ｂからなる活性層の幅
が、■溝１１の先端から拡散されたＳｔ拡散領域７によ
って制限されており、十分幅の狭い活性層を容易に実現
できる。そして、このレーザに順バイアスをかけると、
Ｚｎ拡散領域６から注入された電流は、Ｓｔ拡散領域７
内の無秩序化されておらず、ビルトインポテンシャルの
低い活性層へ両側から選択的に注入される。この活性層
は、従来例で示したもののように、垂直方向に対して電
流、光を閉じ込める機能があるほか、横方向についても
、その両側が無秩序化されて屈折率が低くなっているた
め導波領域として機能する。また、光の増幅領域も制限
されることから、光を有効に閉じ込めることができ、安
定なレーザ発振が可能となっている。
３ａとＡＩ、Ｇａ＋−、Ａｓｓ層ｂからなる活性層の幅
が、■溝１１の先端から拡散されたＳｔ拡散領域７によ
って制限されており、十分幅の狭い活性層を容易に実現
できる。そして、このレーザに順バイアスをかけると、
Ｚｎ拡散領域６から注入された電流は、Ｓｔ拡散領域７
内の無秩序化されておらず、ビルトインポテンシャルの
低い活性層へ両側から選択的に注入される。この活性層
は、従来例で示したもののように、垂直方向に対して電
流、光を閉じ込める機能があるほか、横方向についても
、その両側が無秩序化されて屈折率が低くなっているた
め導波領域として機能する。また、光の増幅領域も制限
されることから、光を有効に閉じ込めることができ、安
定なレーザ発振が可能となっている。
なお、上記実施例ではＧａＡｓ系の半導体レーザを用い
て説明したが、ＩｎＰ系等の他の材料からなる半導体レ
ーザについても適用できる。
て説明したが、ＩｎＰ系等の他の材料からなる半導体レ
ーザについても適用できる。
また、第１の不純物としてのＢｅを、あらかじめ活性層
内にドーピングした場合について説明したが、イオン注
入により結晶成長後にドーピングしてもよい。
内にドーピングした場合について説明したが、イオン注
入により結晶成長後にドーピングしてもよい。
また、第１の不純物としてＢｅ、第２の不純物としてＳ
ｔを用いたが、”Ｃｏ−ＤＯＰＥ″効果が得られるもの
であれば、上記以外の組み合わせのものを用いてもよい
。
ｔを用いたが、”Ｃｏ−ＤＯＰＥ″効果が得られるもの
であれば、上記以外の組み合わせのものを用いてもよい
。
（発明の効果）
この発明は以上説明したとおり、半絶縁性基板上に下ク
ラッド層、第１の不純物を含むＭＱＷ層、上クラッド層
を順次形成する工程と、この上クラッド層に溝を形成し
、この溝からＭＱＷ層まで第２の不純物を注入する工程
と、ＭＱＷ層の第２の不純物の注入されていない領域の
みが無秩序化される温度でアニールを行う工程とを含む
ので、ＭＱＷ構造の活性層の一部のみを容易に無秩序化
でき、幅が狭く低しきい値であり、電子デバイスとの集
積化に適した半導体レーザを再現性よく得られるという
効果がある。
ラッド層、第１の不純物を含むＭＱＷ層、上クラッド層
を順次形成する工程と、この上クラッド層に溝を形成し
、この溝からＭＱＷ層まで第２の不純物を注入する工程
と、ＭＱＷ層の第２の不純物の注入されていない領域の
みが無秩序化される温度でアニールを行う工程とを含む
ので、ＭＱＷ構造の活性層の一部のみを容易に無秩序化
でき、幅が狭く低しきい値であり、電子デバイスとの集
積化に適した半導体レーザを再現性よく得られるという
効果がある。
第１図はこの発明の半導体レーザの製造方法の一実施例
を説明するための断面図、第２図はこの発明によって得
られた半導体レーザの構造を示す断面図、第３図は従来
の半導体レーザの構造を示す断面図である。 図において、１は半絶縁性ＧａＡｓからなる基板、２は
ｐ−ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓからなる下クラッド層、３は
ＭＱＷ層、３ａはＧａＡｓ層、３ｂはＡ１．Ｇａ＋−、
Ａｓ層、３ＣはＡＩ、Ｇａ、−。 Ａｓ層、３ｄは無秩序化により生成されたＡ Ｉ 、’
Ｇ ａ ｒ −ｚ ’ Ａ ｓ層、３′は無秩序化され
たＭＱＷ層、４はｐ−ＡｌｘＧａｐ−ＸＡｓからなる上
クラッド層、５はｐ−ＧａＡｓからなるキャップ層、６
はｐ”−Ｚｎ拡散領域、７はｎ”−Ｓｔ拡散領域、８は
絶縁膜、９はｐ電極、１０はｎ電極、１１はＶ溝である
。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 大 岩 増 雄 （外２名）第１図 ＋１Ｊ、ｎ’蝿壱に 第２図 ３ｄ：’！ａ与イヒにより生成ざ太たＡｈ’Ｇａ＋−ｚ
’Ａｓ／Ｗ（ａ） 「＝＝ ］− １□□−− し くｂ）１ ［ ３図 □−□□□□
を説明するための断面図、第２図はこの発明によって得
られた半導体レーザの構造を示す断面図、第３図は従来
の半導体レーザの構造を示す断面図である。 図において、１は半絶縁性ＧａＡｓからなる基板、２は
ｐ−ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓからなる下クラッド層、３は
ＭＱＷ層、３ａはＧａＡｓ層、３ｂはＡ１．Ｇａ＋−、
Ａｓ層、３ＣはＡＩ、Ｇａ、−。 Ａｓ層、３ｄは無秩序化により生成されたＡ Ｉ 、’
Ｇ ａ ｒ −ｚ ’ Ａ ｓ層、３′は無秩序化され
たＭＱＷ層、４はｐ−ＡｌｘＧａｐ−ＸＡｓからなる上
クラッド層、５はｐ−ＧａＡｓからなるキャップ層、６
はｐ”−Ｚｎ拡散領域、７はｎ”−Ｓｔ拡散領域、８は
絶縁膜、９はｐ電極、１０はｎ電極、１１はＶ溝である
。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 大 岩 増 雄 （外２名）第１図 ＋１Ｊ、ｎ’蝿壱に 第２図 ３ｄ：’！ａ与イヒにより生成ざ太たＡｈ’Ｇａ＋−ｚ
’Ａｓ／Ｗ（ａ） 「＝＝ ］− １□□−− し くｂ）１ ［ ３図 □−□□□□
Claims (1)
- 半絶縁性基板上に下クラッド層、第１の不純物を含む
ＭＱＷ層、上クラッド層を順次形成する工程と、この上
クラッド層に溝を形成し、この溝から前記ＭＱＷ層まで
第２の不純物を注入する工程と、前記ＭＱＷ層の第２の
不純物の注入されていない領域のみが無秩序化される温
度でアニールを行う工程とを含むことを特徴とする半導
体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11080388A JPH01281784A (ja) | 1988-05-07 | 1988-05-07 | 半導体レーザの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11080388A JPH01281784A (ja) | 1988-05-07 | 1988-05-07 | 半導体レーザの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01281784A true JPH01281784A (ja) | 1989-11-13 |
Family
ID=14545050
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11080388A Pending JPH01281784A (ja) | 1988-05-07 | 1988-05-07 | 半導体レーザの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01281784A (ja) |
-
1988
- 1988-05-07 JP JP11080388A patent/JPH01281784A/ja active Pending
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