JPH0213834B2 - - Google Patents

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JPH0213834B2
JPH0213834B2 JP55087050A JP8705080A JPH0213834B2 JP H0213834 B2 JPH0213834 B2 JP H0213834B2 JP 55087050 A JP55087050 A JP 55087050A JP 8705080 A JP8705080 A JP 8705080A JP H0213834 B2 JPH0213834 B2 JP H0213834B2
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JP
Japan
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striped
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JP55087050A
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English (en)
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JPS5735391A (en
Inventor
Mitsunori Sugimoto
Hidenori Nomura
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NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
Priority to JP8705080A priority Critical patent/JPS5735391A/ja
Priority to US06/277,508 priority patent/US4429397A/en
Publication of JPS5735391A publication Critical patent/JPS5735391A/ja
Publication of JPH0213834B2 publication Critical patent/JPH0213834B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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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
    • H01S5/20Structure 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
    • H01S5/22Structure 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
    • H01S5/227Buried mesa structure ; Striped active layer

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光通信に用いられるストライプ型半導
体レーザ特にストライプ状突起を有する基板を用
いた半導体レーザの製造方法に関する。
従来、ストライプ状突起を有する基板を用いた
半導体レーザとしてメサ・サブストレート埋込へ
テロ構造レーザ(Mesa Substrate Buried
Heterostructure、略してMSBレーザ)が知られ
ている。(例えば岸野、末松、板屋Electronics
Lett.vol.15,No.4,pp134)。その構造は、第1
図に示すようにストライプ状突起1を有するn型
基板2上にn型クラツド層3を成長した後、活性
層を成長するとストライプ状突起1の上部の活性
層4aとその両側の活性層4bとが分離して成長
し、最後にP型クラツド層5を成長する。この様
にしてストライプ状突起1の上部の活性層4aが
n型クラツド層3およびP型クラツド層5とで囲
まれた埋め込み構造が実現していた。この様にし
て出来たウエハーの上面にSiO2膜6によつてス
トライプ状突起1の上部のみに電流注入領域を限
定されたP電極7を形成し、ウエハー下面にn電
極8を形成してレーザウエハーが製造されてい
た。第1図のMSBレーザでは、P電極7から流
れる電流が横方向に拡がるためにストライプ状突
起1の両側の活性層4bにも電流が流れてしま
い、レーザ発振に寄与しない無効電流成分が多
く、低しきい値電流の実現は困難であつた。又、
この様な電流拡がりを防ぐには、SiO2膜6の電
流制限構造を活性層に非常に近接して置くことが
考えられるが、電極7が活性層に近過ぎると信頼
性や寿命の点で問題となり、実用上困難であつ
た。
本発明の目的は以上述べた様な電流もれを防ぐ
電流制限構造を、液相成長プロセス中に形成する
半導体レーザの製造方法を提供することにある。
本発明によれば、半導体レーザの製造方法にお
いて、基板上にストライプ状突起を形成する工程
と、前記基板上に活性層と前記基板と反対の導電
型を有するクラツド層を順にエピタキシヤル成長
した後、前記基板と同じ導電型を有する電流阻止
層を前記ストライプ状突起の両側にのみエピタキ
シヤル成長プロセス中に形成する工程とを含むこ
とを特徴とする半導体レーザの製造方法が得られ
る。また、本発明によれば、半導体レーザの製造
方法において、基板上にストライプ状突起を形成
する工程と、前記基板上に、前記基板と反対の導
電型を有する電流阻止層を、前記ストライプ状突
起の両側にのみエピタキシヤル成長プロセス中に
形成した後、前記基板と同じ導電型を有するクラ
ツド層と活性層を順にエピタキシヤル成長する工
程とを含むことを特徴とする半導体レーザの製造
方法が得られる。
従来のMSBレーザにおいては、電流のもれが
多く、電流の閉じ込めが不完全なためしきい値電
流が比較的大きい欠点があつたが、本発明の製造
方法によれば、電流もれを防ぐ電流阻止層を活性
層に非常に近接して(〜0.5μm)設置出来るた
め、電流もれは著しく減少し、低しきい値電流が
実現した。また、電流阻止層は半導体で構成さ
れ、レーザウエハーのエピタキシヤル成長中に形
成されるため、選択拡散等のプロセスを省略する
ことが出来て、工数削減にも効果があつた。
以下図面を参照して、本発明を詳しく説明す
る。
第2図は本発明の第1の実施例によつて製造さ
れた、波長1.3μmのInP/InGaAsP半導体レーザ
の共振軸に垂直な断面を示す。図中、20はn・
InP基板であり、n・InP基板20上にはストラ
イプ状突起21が形成されている。ストライプ状
突起21の上部には、In0.76Ga0.24As0.55P0.45(λ=
1.3μm)からなる活性層23aが形成されてお
り、この活性層の上下には、n側クラツド層の
n・InP層22およびP側クラツド層の第1の
p・InP層24および第2のp・InP層26が位
置している。P電極27より流れた電流は第2の
p・InP層26および第1のp・InP層24を通
つて活性層23aに流れてこれを励起する。スト
ライプ状突起21の両側にある活性層23bの上
部に、n―InPあるいはn―In0.84Ga0.16As0.36
P0.64(λ=1.15μm)からなる電流阻止層25bが
設置されている。電流阻止層25bがpnpn構造
を形成するためにこの層を通つて電流は流れな
い。それ故、P電極27からの電流はストライプ
状突起21の上部に制限される。又、第1のp・
InP層24の横方向に拡がつて流れる電流は、ス
トライプ状突起21の側面における第1のp・
InP層24が極めて薄いためほとんど無視でき
る。したがつて、P電極27からの電流はほとん
どストライプ状突起21の上部の活性層23aに
流れ、これを励起するため、無効電流がなく低し
きい値電流が実現できた。
次にこの半導体レーザ(第2図)の製造方法を
詳しく説明する。第3図は半導体レーザのウエハ
ーの液相成長法によるエピタキシヤル成長プロセ
スを示している。主面が(100)のn―InP基板
20上に結晶方向[011]に沿つてストライプ状
突起21をエツチングによつて形成する。エツチ
ング液に、塩酸を用いるときれいなメサ形の断面
形状が得られた。ストライプ状突起21の方向を
[011]に選んだのは、この方向に沿つたストライ
プ状突起21の上には活性層が成長しやすいため
である。ストライプ状突起21の高さは3μm上部
の幅は2μm程度が適当である。上部の幅を3μm以
上広くすると、活性層幅が広くなり過ぎて、製造
した半導体レーザの横モード安定性が損なわれ
る。次に、通常のスライド式液相成長装置にn・
InP基板20を設置し液相成長を開始する。液相
成長プロセスは少量のホスフイン(PH3)が混合
された水素雰囲気中で行なつた。ホスフインを流
すのは、高温でn・InP基板20からリン(P)
が解離するのを防ぐためである。ソーク温度650
℃にて1時間保つた後、冷却速度0.8℃/minに
て降温する。成長開始温度630℃になつて、成長
を開始し、n・InP層22とIn0.76Ga0.24As0.55
P0.45からなる活性層23aをストライプ状突起2
1の上部にてそれぞれ1μm、0.3μm程度成長す
る。活性層の成長においてストライプ状突起21
の上部の活性層23a(幅〜2μm)とその両側の
活性層23bは分離して成長が行なわれる(第3
図a)。引き続き、第1のp・InP層24を1μm
程度成長し、次にn型In0.84Ga0.16As0.36P0.64から
なる電流阻止層25aおよび25bを成長する
(第3図b)。この場合も活性層と同様に、ストラ
イプ状突起2の上部の電流阻止層25a(厚さ〜
0.3μm)とその両側の電流阻止層25b(厚さ〜
2μm)は分離して成長する。次に表面を平坦にす
るため第2のp・InP層26(厚さ2〜5μm)を
成長する(第3図c)。このとき、第2のp・
InP層26の成長用溶液の過冷却度を極めて小さ
くしておくと、ストライプ状突起21の上部への
成長が成長初期には抑制されるため、n・In0.84
Ga0.16As0.55P0.45からなる電流阻止層25aが溶
解する。一般的にInGaAsP層の上にInP層を液相
成長法によつて積層する場合にInGaAsP層が溶
解しやすい傾向をもつている。溶解するかしない
かは、溶解する速度と上に積むInPの成長速度の
相対関係によつて定まると考えられるが、上述の
様にストライプ状突起21の上部への成長が成長
初期には抑制されるので溶解する速度よりも成長
速度が小さくなり、電流阻止層25aが溶解する
と考えられる。成長用溶液の過冷却度を極めて小
さくするには、In溶液にInPを多量に仕込んで、
InPが溶け切れずにIn溶液中に浮かんだ状態にす
る二相融液法によつて行なつた。本実施例の成長
温度では、In;2gに対してInPを30mg程度仕込
むのが適当であつた。また、二相融液法の代りに
In溶液に成長が始まる直前までダミーのInP基板
を接触させておくSource Seed法によつてもよ
い。第2のp・InP層を表面を平らにするために
比較的厚く(2〜5μm)成長すれば、エピタキシ
ヤル成長プロセスは終了する。終了する前に電極
抵抗を小さくするためのp・In1xGaxAsyP1y
(X,Y≠0)からなるオーミツク層を1μm程度
成長させてもよい。電極として、P側にAu/Zn
を材料としたP電極27およびn個にAu/Snを
材料としたn電極28を真空蒸着によつて形成後
熱処理を450℃で1分程度行なつた。以上述べた
様なプロセスを経て出来たウエハーを共振器長
200〜300μm程度に劈開して共振面を作製し、半
導体レーザを得る(第2図)。この様にして得ら
れた半導体レーザは電流もれが少ないので、しき
い値電流が低く良好な特性が得られた。
第4図は本発明の第2の実施例によつて製造さ
れた半導体レーザの共振軸に垂直な断面を示す。
本実施例においては活性層34bの下に電流阻止
層32bを形成している。図中30はn.InP基板、
31はストライプ状突起、32bはp.InPあるい
はp・In0.84Ga0.16As0.36P0.64からなる電流阻止層、
33はクラツドのn.InP層、34はIn0.76Ga0.24
As0.55P0.45からなる波長1.3μmの活性層、35は
クラツドのp.InP層、36はP電極、37はn電
極である。この半導体レーザも、第1の実施例と
同様に製造できることは明らかである。第2の実
施例半導体レーザではn電極37からの電流を電
流阻止層32bで制限する構造をとつているが効
果は第1の実施例とほぼ同じである。又、第1の
実施例における電流阻止層と第2の実施例におけ
る電流阻止層の両方を備えた半導体レーザは、さ
らに完全な電流閉じ込めが期待できる。
以上述べた実施例においては、過冷却度の小さ
な成長溶液として2相融液を主に用いたが他の過
冷却度の小さな成長溶液であるダミー基板を用い
るSource Seed法による成長溶液を用いても良
い。又、InGaAsP系半導体材料を用いたが、他
の材料であるAlGaAsSb系やInGaAsSb系等の混
晶を用いた半導体材料においても適用することが
出来る。又、実施例においては、活性層が単層構
造であつたがガイド層等を備えた複合構造であつ
てもよい。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のMSBレーザの共振軸に垂直な
断面図、第2図は本発明の第1の実施例によつて
製造される半導体レーザの共振軸に垂直な断面
図、第3図は第1の実施例のエピタキシヤル成長
プロセスを示す断面図、第4図は第2の実施例に
よつて製造される半導体レーザの共振軸に垂直な
断面図を示す。 20…n・InP基板、21…ストライプ状突
起、22…n・InP層、23aおよび23b…活
性層、24…第1のp・InP層、25aおよび2
5b…電流阻止層、26…第2のp・InP層、2
7…P電極、28…n電極、30…n・InP基
板、31…ストライプ状突起、32b…電流阻止
層、33…n・InP層、34aおよび34b…活
性層、35…p・InP層、36…P電極、37…
n電極。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 半導体レーザの製造方法において、基板上に
    ストライプ状突起を形成する工程と、前記ストラ
    イプ状突起を含め前記基板上に基板と同一導電型
    の第1のクラツド層、活性層、前記基板と反対の
    導電型の第2クラツド層を含む半導体層を順にエ
    ピタキシヤル成長した後、前記基板と同じ導電型
    を有する電流阻止層を前記ストライプ状突起の上
    部とその両側に分離して液相エピタキシヤル成長
    し、半導体層の成長用溶液に前記電流阻止層を接
    触せしめ、前記半導体層の成長用溶液の過冷却度
    を極めて小さく設定し、前記ストライプ状突起の
    上部の前記電流阻止層のみを溶解する工程とを含
    むこと特徴とする半導体レーザの製造方法。 2 基板上にストライプ状突起を形成する工程
    と、前記基板上に前記基板と反対の導電型を有す
    る電流阻止層を前記ストライプ状突起の両側にの
    みエピタキシヤル成長プロセス中に形成した後、
    前記基板と同じ導電型を有するクラツド層と活性
    層を順にエピタキシヤル成長する工程を含むこと
    を特徴とする半導体レーザの製造方法において、
    前記ストライプ状突起の両側にのみ前記電流阻止
    層を形成する工程は、電流阻止層をストライプ状
    突起の上部とその両側に分離して液相エピタキシ
    ヤル成長した後、半導体層の成長用溶液に前記電
    流阻止層を接触せしめ、前記半導体層の成長用溶
    液の過冷却度を極めて小さく設定することによつ
    て、前記ストライプ状突起の上部の前記電流阻止
    層のみを溶解する工程を含むことを特徴とする半
    導体レーザの製造方法。
JP8705080A 1980-06-26 1980-06-26 Manufacture of semiconductor laser Granted JPS5735391A (en)

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US06/277,508 US4429397A (en) 1980-06-26 1981-06-26 Buried heterostructure laser diode

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