JPH03208388A - 半導体レーザ及びその製造方法と不純物拡散方法 - Google Patents
半導体レーザ及びその製造方法と不純物拡散方法Info
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- JPH03208388A JPH03208388A JP2003091A JP309190A JPH03208388A JP H03208388 A JPH03208388 A JP H03208388A JP 2003091 A JP2003091 A JP 2003091A JP 309190 A JP309190 A JP 309190A JP H03208388 A JPH03208388 A JP H03208388A
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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
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- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/16—Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface
- H01S5/162—Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface with window regions made by diffusion or disordening of the active layer
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
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- 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
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- H01S5/2231—Buried stripe structure with inner confining structure only between the active layer and the upper electrode
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- H01S5/34326—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer based on InGa(Al)P, e.g. red laser
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- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/3206—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures ordering or disordering the natural superlattice in ternary or quaternary materials
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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）
本発明は情報処理用の高出力半導体レーザとその製造方
法及び半導体デバイスの不純物拡散方法に関するもので
ある。
法及び半導体デバイスの不純物拡散方法に関するもので
ある。
（従来の技術）
近年、光ディスクなどの情報処理機器の光源として半導
体レーザの高出力化が強く望まれ、注目を集めている。
体レーザの高出力化が強く望まれ、注目を集めている。
半導体レーザの高出力化の手法の１つとして、レーザ共
振器端面をウィンドウ構造にして該端面のＣ０Ｄ（Ｃａ
ｔａｓｔｒｏｐｈｉｃ Ｑｐｔｉｃａｌ Ｄａｍａｇｅ
：光学損傷）光出力レベルを向上させる方法が昭和５９
年春季応用物理学会予稿集３１ｐ−Ｍ−９に記載されて
いる。ＣＯＤは半導体レーザの光出力をある限界値（Ｃ
ＯＤ光出力）以上に上げたときに瞬時に起きる劣化現象
で、レーザ共振器端面近傍が局所的に発熱し、発熱によ
るバンドギャップエネルギーの減少が新たな光吸収と発
熱を生んで該共振器端面が熱的に破壊するために起きる
とされている。ウィンドウ構造半導体レーザは、レーザ
共振器端面近傍の活性層のバンドギャップエネルギーを
大きくして端面がＣＯＤ破壊を起こさないようにしたも
のである。さきに挙げた文献では、活性層に多重量子井
戸（ＭＱＷ）を用い、端面近傍の領域に選択的に不純物
を拡散してＭＱＷを無秩序化してバンドギャップエネル
ギーを広げることで、ウィンドウ構造を実現している。
振器端面をウィンドウ構造にして該端面のＣ０Ｄ（Ｃａ
ｔａｓｔｒｏｐｈｉｃ Ｑｐｔｉｃａｌ Ｄａｍａｇｅ
：光学損傷）光出力レベルを向上させる方法が昭和５９
年春季応用物理学会予稿集３１ｐ−Ｍ−９に記載されて
いる。ＣＯＤは半導体レーザの光出力をある限界値（Ｃ
ＯＤ光出力）以上に上げたときに瞬時に起きる劣化現象
で、レーザ共振器端面近傍が局所的に発熱し、発熱によ
るバンドギャップエネルギーの減少が新たな光吸収と発
熱を生んで該共振器端面が熱的に破壊するために起きる
とされている。ウィンドウ構造半導体レーザは、レーザ
共振器端面近傍の活性層のバンドギャップエネルギーを
大きくして端面がＣＯＤ破壊を起こさないようにしたも
のである。さきに挙げた文献では、活性層に多重量子井
戸（ＭＱＷ）を用い、端面近傍の領域に選択的に不純物
を拡散してＭＱＷを無秩序化してバンドギャップエネル
ギーを広げることで、ウィンドウ構造を実現している。
不純物拡散によるＭＱＷ無秩序化については、ホロニヤ
ツクによる文献アプライドフイジツクスレターズ（Ｎ、
Ｈｏ１ｏｎｙａｋ、 Ｊｒ、 ｅｔ ａｌ。
ツクによる文献アプライドフイジツクスレターズ（Ｎ、
Ｈｏ１ｏｎｙａｋ、 Ｊｒ、 ｅｔ ａｌ。
Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ３
９．１０２〜１０４頁（１９８１年）に記載されている
。
９．１０２〜１０４頁（１９８１年）に記載されている
。
また、ＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰ系のエピタキシャル
層の表面から封管法あるいは開管法によって不純物を熱
拡散する際、Ｖ族元素のＰ原子が脱離してＶ族欠陥が生
じないように表面に十分な２分子を供給する。この供給
源は、ＺｎＰ２などのＰ化合物不純物源、ＩｎＰなどの
半導体やＰＨ３などのガスである。
層の表面から封管法あるいは開管法によって不純物を熱
拡散する際、Ｖ族元素のＰ原子が脱離してＶ族欠陥が生
じないように表面に十分な２分子を供給する。この供給
源は、ＺｎＰ２などのＰ化合物不純物源、ＩｎＰなどの
半導体やＰＨ３などのガスである。
（発明が解決しようとする課題）
端面近傍以外の通常の領域（励起領域）と同様な電流注
入をウィンドウ領域に対して行うと、該ウィンドウ領域
ではバンドギャップエネルギーが異なるために注入され
た電子−ホールベアはレーザ発振に寄与できない。さら
に、ＭＱＷを無秩序化するために拡散した多量の不純物
が生成した多量の非発光再結合中心で電子−ホールベア
が非発光再結合して発熱や欠陥反応を起こして共振器端
面の結晶劣化が進み、半導体レーザの信頼性が得られな
い。
入をウィンドウ領域に対して行うと、該ウィンドウ領域
ではバンドギャップエネルギーが異なるために注入され
た電子−ホールベアはレーザ発振に寄与できない。さら
に、ＭＱＷを無秩序化するために拡散した多量の不純物
が生成した多量の非発光再結合中心で電子−ホールベア
が非発光再結合して発熱や欠陥反応を起こして共振器端
面の結晶劣化が進み、半導体レーザの信頼性が得られな
い。
従って、ウィンドウ領域では電流の注入を阻止して、非
発光再結合を抑止しなければならない。
発光再結合を抑止しなければならない。
またＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰ系の半導体レーザの製
造工程において電流注入領域の形成や、ウィンドウ領域
の形成等を目的として不純物拡散が行なわれている。し
かし、ＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰ系結晶は２分子やＰ
化合物で表面を保護していても拡散時にＶ族欠陥が発生
し易く、表面層の品質が劣化する。
造工程において電流注入領域の形成や、ウィンドウ領域
の形成等を目的として不純物拡散が行なわれている。し
かし、ＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰ系結晶は２分子やＰ
化合物で表面を保護していても拡散時にＶ族欠陥が発生
し易く、表面層の品質が劣化する。
本発明の目的は端面劣化を防止し、高出力で高信頼な半
導体レーザを提供することにある。またＡｌＧａＩｎＰ
／ＧａＩｎＰ系の半導体層への不純物拡散において表面
層の劣化を防ぐ拡散方法を提供することにある。
導体レーザを提供することにある。またＡｌＧａＩｎＰ
／ＧａＩｎＰ系の半導体層への不純物拡散において表面
層の劣化を防ぐ拡散方法を提供することにある。
（課題を解決するための手段）
本発明の半導体レーザは、第１伝導型の半導体基板上に
第１伝導型のクラッド層と超格子活性層と第２伝導型の
クラッド層のダブルヘテロ構造をこの順序で含む多層エ
ピタキシャル層からなり、共振器端面近傍の領域におけ
る該活性層がｌＸｌ０ ａｍ 以上のｐ型またはｎ型
の不純物原子を含み、かつ、該領域の第２伝導型クラッ
ド層の上に第１伝導型の半導体層を備えることを特徴と
する。
第１伝導型のクラッド層と超格子活性層と第２伝導型の
クラッド層のダブルヘテロ構造をこの順序で含む多層エ
ピタキシャル層からなり、共振器端面近傍の領域におけ
る該活性層がｌＸｌ０ ａｍ 以上のｐ型またはｎ型
の不純物原子を含み、かつ、該領域の第２伝導型クラッ
ド層の上に第１伝導型の半導体層を備えることを特徴と
する。
また本発明の半導体レーザの製造方法は、第１伝導型の
半導体基板上に第１伝導型のクラッド層と第１伝導型ま
たは第２伝導型活性層と第２伝導型クラッド層のダブル
ヘテロ構造を含む多層エピタキシャル層を成長する工程
と該エピタキシャル層上に誘電体薄膜を形成し、該誘電
体薄膜をバターニングして不純物拡散をする工程と、該
誘電体薄膜をさらにバターニングして光導波路を形成す
る工程と電流ブロック層の選択成長を行う工程とを備え
ることを特徴とする。
半導体基板上に第１伝導型のクラッド層と第１伝導型ま
たは第２伝導型活性層と第２伝導型クラッド層のダブル
ヘテロ構造を含む多層エピタキシャル層を成長する工程
と該エピタキシャル層上に誘電体薄膜を形成し、該誘電
体薄膜をバターニングして不純物拡散をする工程と、該
誘電体薄膜をさらにバターニングして光導波路を形成す
る工程と電流ブロック層の選択成長を行う工程とを備え
ることを特徴とする。
また本発明の不純物拡散方法はＧａＡｓ基板上のＡｌＧ
ａＩｎＰ／ＧａＩｎＰ系多層エピタキシャル層への不純
物拡散においてＧａＡｓまたはＡｌＧａＡｓを表面層と
し、不純物拡散源としてＡｓ化合物を用いて固相拡散す
ることを特徴とする。
ａＩｎＰ／ＧａＩｎＰ系多層エピタキシャル層への不純
物拡散においてＧａＡｓまたはＡｌＧａＡｓを表面層と
し、不純物拡散源としてＡｓ化合物を用いて固相拡散す
ることを特徴とする。
（作用）
ます本発明の半導体レーザの作用について第１図を参照
しながら説明する。第１図はレーザの平面模成因である
。本発明の半導体レーザのレーザ共振器端面６近傍の超
格子活性層はｌＸｌ０ ａｍ 以上のの高濃度の不純
物を含むため、超格子が無秩序化している。このため、
この領域の活性層のバンドギャップエネルギーは他の領
域に比べて大きく、ウィンドウ領域４となる。さらに、
該ウィンドウ領域４では第２伝導型クラッド層が第１伝
導型半導体層で被われているので逆バイアスかがかり、
電流の注入が阻止されている。
しながら説明する。第１図はレーザの平面模成因である
。本発明の半導体レーザのレーザ共振器端面６近傍の超
格子活性層はｌＸｌ０ ａｍ 以上のの高濃度の不純
物を含むため、超格子が無秩序化している。このため、
この領域の活性層のバンドギャップエネルギーは他の領
域に比べて大きく、ウィンドウ領域４となる。さらに、
該ウィンドウ領域４では第２伝導型クラッド層が第１伝
導型半導体層で被われているので逆バイアスかがかり、
電流の注入が阻止されている。
つぎに本発明の半導体レーザの製造方法の作用について
第３図（ａＸｂＸｃＸｄ）を参照しながら説明する。ま
ずクラッド層３６及び３８と超格子活性層３７からなる
ダブルヘテロ構造及びキャップ層４ｏを含む多層エピタ
キシャル層の上に誘電体薄膜を形成し、該誘電体薄膜を
パターニングして第３図（ａ）に示すように誘電体スト
ライプマスク３１を形成したのちに不純物拡散を行い、
不純物拡散領域３２を設ける。このとき不純物拡散領域
３２の超格子活性層３７が高濃度の拡散不純物を含むよ
うに拡散する。第３図（ｂ）に示すように、レジストス
トライプマスク３３を形成してから、誘電体ストライプ
マスク３１とキャップ層４０及び第２導電型クラッド層
３８の途中までをエツチングで除去することで、第３図
（Ｃ，）に示すように凸型のメサ型クラッド層３４が形
成され、これはレーザ共振器を構成する光導波路となる
。ここでレジストストライプマスク３３を有機溶剤で除
去すると、第３図（ｄ）に示すようにさきに拡散マスク
として用いた誘電体薄膜が破線状に残り、誘電体破線状
マスク３９となる。これを選択成長マスクとして電流ブ
ロック層をエピタキシャル成長すると、メサ型クラッド
層３４の外側の領域と不純物拡散をした領域３２である
ウィンドウ領域では電流注入が阻止できる構造が完成す
る。
第３図（ａＸｂＸｃＸｄ）を参照しながら説明する。ま
ずクラッド層３６及び３８と超格子活性層３７からなる
ダブルヘテロ構造及びキャップ層４ｏを含む多層エピタ
キシャル層の上に誘電体薄膜を形成し、該誘電体薄膜を
パターニングして第３図（ａ）に示すように誘電体スト
ライプマスク３１を形成したのちに不純物拡散を行い、
不純物拡散領域３２を設ける。このとき不純物拡散領域
３２の超格子活性層３７が高濃度の拡散不純物を含むよ
うに拡散する。第３図（ｂ）に示すように、レジストス
トライプマスク３３を形成してから、誘電体ストライプ
マスク３１とキャップ層４０及び第２導電型クラッド層
３８の途中までをエツチングで除去することで、第３図
（Ｃ，）に示すように凸型のメサ型クラッド層３４が形
成され、これはレーザ共振器を構成する光導波路となる
。ここでレジストストライプマスク３３を有機溶剤で除
去すると、第３図（ｄ）に示すようにさきに拡散マスク
として用いた誘電体薄膜が破線状に残り、誘電体破線状
マスク３９となる。これを選択成長マスクとして電流ブ
ロック層をエピタキシャル成長すると、メサ型クラッド
層３４の外側の領域と不純物拡散をした領域３２である
ウィンドウ領域では電流注入が阻止できる構造が完成す
る。
次に本発明の不純物の拡散方法の作用について説明する
。
。
ＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰ系多層エピタキシャル層の
表面はＧａＡｓまたはＡｌＧａＡｓ層によって保護され
ている。
表面はＧａＡｓまたはＡｌＧａＡｓ層によって保護され
ている。
該ＧａＡｓまたはＡｌＧａＡｓ層の表面は、不純物拡散
源のＡｓ化合物から供給されるＡｓ分子によって保護さ
れている。Ｐ系エピタキシャル層からのＰ原子の脱離に
くらべてＡｓ系エピタキシャル層からのＡｓ原子の脱離
速度は充分に小さく、該ＧａＡｓまたはＡｌＧａＡｓ層
の表面保護は容易である。
源のＡｓ化合物から供給されるＡｓ分子によって保護さ
れている。Ｐ系エピタキシャル層からのＰ原子の脱離に
くらべてＡｓ系エピタキシャル層からのＡｓ原子の脱離
速度は充分に小さく、該ＧａＡｓまたはＡｌＧａＡｓ層
の表面保護は容易である。
上記の半導体レーザの製造方法において、ウィンドウ領
域を形成するための不純物拡散にこの拡散方法を適用す
ることができる。
域を形成するための不純物拡散にこの拡散方法を適用す
ることができる。
（実施例）
本発明の半導体レーザとその製造方法の一実施例を、半
導体レーザの平面図を示す第１図、断面図を示す第２図
（ａＸｂ）および製造工程を示す第３図（ａＸｂ）（ｃ
Ｘｄ）を参照しながら以下に説明する。
導体レーザの平面図を示す第１図、断面図を示す第２図
（ａＸｂ）および製造工程を示す第３図（ａＸｂ）（ｃ
Ｘｄ）を参照しながら以下に説明する。
まず、第２図に示すようにｎ型ＧａＡｓ基板１１上にｎ
−ＧａＡｓバッファー層１２、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラ
ッド層１３、ＧａＩｎＰ活性層１４、ｐ−ＡｌＧａＩｎ
Ｐインナークラッド層１５、ｐ−ＡＩＧａＬｎＰアウタ
ークラッド層１６、ｐ−ＧａＡｓキャップ層１７を順次
有機金属気相成長法（Ｍｅｔａｌ−ｏｒｇａｎｉｃ Ｖ
ａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ ： ＭＯＶＰ
Ｅ法）により積層成長した。結晶成長法は、ＭＯＶＰＥ
法に限らずＭＢＥ法、ガスソースＭＢＥ法などが可能で
ある。ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１３がら、ｐ−Ａ
ｌＧａＩｎＰアウタークランド層１６までの４層がダブ
ルヘテロ構造となっている。ＧａＩｎＰ活性層１４は（
１１１）方向に自然超格子を形成しているニフイジ力ル
レピューレターズ参照（Ｐｈｙｓ、 Ｒｅｖ、 Ｌｅｔ
、 ６０ （１９８８）２６４５ページ）。この後の工
程は第３図を用いて作用の項で説明したことと同様であ
る。つぎにｐ−ＧａＡｓキャップ層１７の上に誘電体薄
膜を蒸着する。誘電体薄膜はＳｉＯ２を用いた。続いて
フォトリソグラフィーによりこの誘電体薄膜をパターニ
ングして誘電体ストライプマスク第３図３１を形成する
。これを拡散マスクとして封管拡散法で不純物を拡散し
た。不純物拡散源にはＺ」、Ｓ２を用いた。この不純物
拡散領域３２をレーザ光に対する作用を表してウィンド
ウ領域（第１図、第２図参照）と呼ぶことにする。誘電
体ストライプマスク３１の下のＧａＩｎＰ活性層にはＺ
ｎは拡散しない。この領域はレーザ発振に必要な利得を
得るので励起領域（第１図第２図参照）と呼ぶ。次に、
フォトリソグラフィーにより不純物拡散領域３２と直交
する方向にレジストストライプマスク３３を形成し、こ
れをマスクにして誘電体ストライブマスク３１とｐ−Ｇ
ａＡｓキャップ層第２図１７とｐ−ＡｌＧａＩｎＰアウ
タークラッド層１６を順次ウェットエツチングにより除
去する。これにより、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰアウタークラ
ッド層１６とｐ−ＧａＡｓキャップ層１７は凸型のメサ
型クラッド層３４となり、その上に誘電体破線状マスク
３９が形成される。レジストストライプマスク３３を有
機溶剤で除去してからｎ−ＧａＡｓブロック層をエピタ
キシャル成長すると、誘電体薄膜の選択性のために誘電
体破線状マスクを除く領域に該ＧａＡｓ層１８が成長し
た。
−ＧａＡｓバッファー層１２、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラ
ッド層１３、ＧａＩｎＰ活性層１４、ｐ−ＡｌＧａＩｎ
Ｐインナークラッド層１５、ｐ−ＡＩＧａＬｎＰアウタ
ークラッド層１６、ｐ−ＧａＡｓキャップ層１７を順次
有機金属気相成長法（Ｍｅｔａｌ−ｏｒｇａｎｉｃ Ｖ
ａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ ： ＭＯＶＰ
Ｅ法）により積層成長した。結晶成長法は、ＭＯＶＰＥ
法に限らずＭＢＥ法、ガスソースＭＢＥ法などが可能で
ある。ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１３がら、ｐ−Ａ
ｌＧａＩｎＰアウタークランド層１６までの４層がダブ
ルヘテロ構造となっている。ＧａＩｎＰ活性層１４は（
１１１）方向に自然超格子を形成しているニフイジ力ル
レピューレターズ参照（Ｐｈｙｓ、 Ｒｅｖ、 Ｌｅｔ
、 ６０ （１９８８）２６４５ページ）。この後の工
程は第３図を用いて作用の項で説明したことと同様であ
る。つぎにｐ−ＧａＡｓキャップ層１７の上に誘電体薄
膜を蒸着する。誘電体薄膜はＳｉＯ２を用いた。続いて
フォトリソグラフィーによりこの誘電体薄膜をパターニ
ングして誘電体ストライプマスク第３図３１を形成する
。これを拡散マスクとして封管拡散法で不純物を拡散し
た。不純物拡散源にはＺ」、Ｓ２を用いた。この不純物
拡散領域３２をレーザ光に対する作用を表してウィンド
ウ領域（第１図、第２図参照）と呼ぶことにする。誘電
体ストライプマスク３１の下のＧａＩｎＰ活性層にはＺ
ｎは拡散しない。この領域はレーザ発振に必要な利得を
得るので励起領域（第１図第２図参照）と呼ぶ。次に、
フォトリソグラフィーにより不純物拡散領域３２と直交
する方向にレジストストライプマスク３３を形成し、こ
れをマスクにして誘電体ストライブマスク３１とｐ−Ｇ
ａＡｓキャップ層第２図１７とｐ−ＡｌＧａＩｎＰアウ
タークラッド層１６を順次ウェットエツチングにより除
去する。これにより、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰアウタークラ
ッド層１６とｐ−ＧａＡｓキャップ層１７は凸型のメサ
型クラッド層３４となり、その上に誘電体破線状マスク
３９が形成される。レジストストライプマスク３３を有
機溶剤で除去してからｎ−ＧａＡｓブロック層をエピタ
キシャル成長すると、誘電体薄膜の選択性のために誘電
体破線状マスクを除く領域に該ＧａＡｓ層１８が成長し
た。
最後に誘電体破線状マスク３９をフッ酸でエツチングし
て除去してからｐ−ＧａＡｓコンタクト層１９をエピタ
キシャル成長し、ｐ電極２２とｎ電極２１を形成し、レ
ーザウェハが完成した。不純物拡散領域３２内の任意の
箇所で該領域の境界と並行な方向にへき関し、このへき
開面をレーザ共振器端面６とする半導体レーザ素子（第
１図）を得た。また、メサ型クラッド層３４がダブルヘ
テロ構造内に閉じ込められたレーザ光５の横モードを制
御するので、該メサ部が光導波路１となっている。レー
ザ共振器をなす光導波路ｌのうち、レーザ共振器端面６
近傍はウィンドウ領域４に、レーザ共振器中央部は励起
領域３になっている。第２図（ａ）には励起領域の、（
ｂ）にはウィンドウ領域の、それぞれ共振器方向と直交
する面で該半導体レーザを切ったときの断面構造を示し
た。第２図（ａ）の励起領域３では、ｐ−ＧａＡｓコン
タクト層１９から注入されるホールはメサ型クラッド層
をなすｐ−ＧａＡｓキャップ層１７とｐ−ＡｌＧａＩｎ
Ｐアウタークラッド層１６を経てＧａ１ｎＰ活性層１４
へ注入される。これに対して、第２図（ｂ）のウィンド
ウ領域４では、メサ型クラッド層が全てｎ−ＧａＡｓブ
ロック層１８で被われているのでホール注入が阻止され
ている。以上のようにして得られた半導体レーザでは共
振器端面ば光学損傷を受けにくく、従来の半導体レーザ
に比べて２倍以上高い光出力が得られた。また本実施例
では従来導波路を備えているので発振閾値電流密度も低
かった。
て除去してからｐ−ＧａＡｓコンタクト層１９をエピタ
キシャル成長し、ｐ電極２２とｎ電極２１を形成し、レ
ーザウェハが完成した。不純物拡散領域３２内の任意の
箇所で該領域の境界と並行な方向にへき関し、このへき
開面をレーザ共振器端面６とする半導体レーザ素子（第
１図）を得た。また、メサ型クラッド層３４がダブルヘ
テロ構造内に閉じ込められたレーザ光５の横モードを制
御するので、該メサ部が光導波路１となっている。レー
ザ共振器をなす光導波路ｌのうち、レーザ共振器端面６
近傍はウィンドウ領域４に、レーザ共振器中央部は励起
領域３になっている。第２図（ａ）には励起領域の、（
ｂ）にはウィンドウ領域の、それぞれ共振器方向と直交
する面で該半導体レーザを切ったときの断面構造を示し
た。第２図（ａ）の励起領域３では、ｐ−ＧａＡｓコン
タクト層１９から注入されるホールはメサ型クラッド層
をなすｐ−ＧａＡｓキャップ層１７とｐ−ＡｌＧａＩｎ
Ｐアウタークラッド層１６を経てＧａ１ｎＰ活性層１４
へ注入される。これに対して、第２図（ｂ）のウィンド
ウ領域４では、メサ型クラッド層が全てｎ−ＧａＡｓブ
ロック層１８で被われているのでホール注入が阻止され
ている。以上のようにして得られた半導体レーザでは共
振器端面ば光学損傷を受けにくく、従来の半導体レーザ
に比べて２倍以上高い光出力が得られた。また本実施例
では従来導波路を備えているので発振閾値電流密度も低
かった。
また本発明の半導体レーザの製造方法を用いれば、セル
ファラインな加工工程で容易に屈折率導波構造とウィン
ドウ構造を形成できる利点がある。
ファラインな加工工程で容易に屈折率導波構造とウィン
ドウ構造を形成できる利点がある。
本実施例では活性層１４にＧａＩｎＰ自然超格子層を用
いたがＡｌＧａＩｎＰ自然超格子層を用いることもでき
る。あるいは、ＧａＩｎＰ層５０人とＡｌＧａＩｎＰ層
８０人、８周期の多重量子井戸層を用いても同様の効果
があり、高出力レーザが得られる。量子井戸構造の層厚
、層数は目的に応じて設定すればよい。またＧａＡｓ／
ＡｌＧａＡｓ系、ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ系等他の材料
にも適用できる。例えば活性層をＧａＡｓ５０人、 Ａ
ｌＧａＡｓ８０人８周期の多重量子井戸構造としたＡｌ
ＧａＡｓ／ＧａＡｓレーザにも適用でき同様に共振器端
面での光学損傷を抑制できる。
いたがＡｌＧａＩｎＰ自然超格子層を用いることもでき
る。あるいは、ＧａＩｎＰ層５０人とＡｌＧａＩｎＰ層
８０人、８周期の多重量子井戸層を用いても同様の効果
があり、高出力レーザが得られる。量子井戸構造の層厚
、層数は目的に応じて設定すればよい。またＧａＡｓ／
ＡｌＧａＡｓ系、ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ系等他の材料
にも適用できる。例えば活性層をＧａＡｓ５０人、 Ａ
ｌＧａＡｓ８０人８周期の多重量子井戸構造としたＡｌ
ＧａＡｓ／ＧａＡｓレーザにも適用でき同様に共振器端
面での光学損傷を抑制できる。
また本実施例ではウィンドウ領域形成時にＧａＡｓキャ
ップ層を拡散表面とし、ｚｎＡｓ２を用いて固相拡散し
たのでキャップ層のＡｓ原子の欠陥発生が抑制され表面
の品質劣化を防ぐことができた。
ップ層を拡散表面とし、ｚｎＡｓ２を用いて固相拡散し
たのでキャップ層のＡｓ原子の欠陥発生が抑制され表面
の品質劣化を防ぐことができた。
実施例では表面層をＧａＡｓ層としたがＡｌＧａＡｓ層
としてもよい。また不純物拡散源としてｚｎＡｓ２を用
いたがＺｎ２Ａｓ３でもよいし、ＣｄとＡｓの化合物等
、Ａｓを含んだ不純物拡散源であれば適用できる。本発
明の不純物拡散方法は半導体レーザのウィンドウ領域形
成以外にＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰ系半導体デバイス
の電流注大半導体デバイスる不純物拡散領域形成に適用
することができ、拡散表面層の劣化防止に効果がある。
としてもよい。また不純物拡散源としてｚｎＡｓ２を用
いたがＺｎ２Ａｓ３でもよいし、ＣｄとＡｓの化合物等
、Ａｓを含んだ不純物拡散源であれば適用できる。本発
明の不純物拡散方法は半導体レーザのウィンドウ領域形
成以外にＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰ系半導体デバイス
の電流注大半導体デバイスる不純物拡散領域形成に適用
することができ、拡散表面層の劣化防止に効果がある。
（発明の効果）
本発明の半導体レーザおよびその製造方法によれば、発
振閾値電流密度が低く、ＣＯＤ光出力が高く、共振器端
面の劣化が少なく信頼性が高い半導体レーザを得ること
ができる。本発明の製造方法によれば、高出力半導体レ
ーザを簡単なセルファラインな加工工程で製作すること
ができる。
振閾値電流密度が低く、ＣＯＤ光出力が高く、共振器端
面の劣化が少なく信頼性が高い半導体レーザを得ること
ができる。本発明の製造方法によれば、高出力半導体レ
ーザを簡単なセルファラインな加工工程で製作すること
ができる。
また本発明の不純物拡散方法により、不純物拡散表面層
の結晶品質の劣化の少ないウィンドウ領域を形成するこ
とができた。これにより、ウィンドウ構造高出力レーザ
の信頼性を充分に高めることができた。他の半導体デバ
イスの高信頼化にも効果がある。
の結晶品質の劣化の少ないウィンドウ領域を形成するこ
とができた。これにより、ウィンドウ構造高出力レーザ
の信頼性を充分に高めることができた。他の半導体デバ
イスの高信頼化にも効果がある。
第１図は本発明の半導体レーザの作用を示す平面図、第
２図は本発明の半導体レーザの１つの実施例を示す断面
図、第３図（ａ）〜（ｄ）は本発明の半導体レーザの製
造方法の１つの実施例を示す製造工程図である。 図において、１・・・光導波路、２・・・エピタキシャ
ルウェハ、３・・・励起領域、４・・・ウィンドウ領域
、５・・ルーザ光、６・・・レーザ共振器端面、１１・
・・ｎ−ＧａＡｓ基板、１２−ｎ−ＧａＡｓバッファー
層、１３・ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、１４−Ｇａ
ＩｎＰ活性層、１５・・・ｐ−ＡｌＧａＩｎＰインナー
クラッド層、１６・・・ｐ−ＡｌＧａＩｎＰアウターク
ラッド層、１７−ｐ−ＧａＡｓキャップ層、１８・ｎ−
ＧａＡｓブロック層、１９・・・ｐ−ＧａＡｓコンタク
ト層、２１・・・ｎ電極、２２・・・ｐ電極、３１・・
・誘電体マスク、３２・・・Ｚｎ拡散領域、３３・・ル
ジストストライプマスク、３４・・・メサ型クラッド層
、３５・・・第１伝導型半導体基板、３６・・・第１伝
導型クラッド層、３７・・・超格子活性層、３８・・・
第２伝導型クラッド層、３９・・・誘電体破線状マスク
、４０．・・キャンプ層。
２図は本発明の半導体レーザの１つの実施例を示す断面
図、第３図（ａ）〜（ｄ）は本発明の半導体レーザの製
造方法の１つの実施例を示す製造工程図である。 図において、１・・・光導波路、２・・・エピタキシャ
ルウェハ、３・・・励起領域、４・・・ウィンドウ領域
、５・・ルーザ光、６・・・レーザ共振器端面、１１・
・・ｎ−ＧａＡｓ基板、１２−ｎ−ＧａＡｓバッファー
層、１３・ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、１４−Ｇａ
ＩｎＰ活性層、１５・・・ｐ−ＡｌＧａＩｎＰインナー
クラッド層、１６・・・ｐ−ＡｌＧａＩｎＰアウターク
ラッド層、１７−ｐ−ＧａＡｓキャップ層、１８・ｎ−
ＧａＡｓブロック層、１９・・・ｐ−ＧａＡｓコンタク
ト層、２１・・・ｎ電極、２２・・・ｐ電極、３１・・
・誘電体マスク、３２・・・Ｚｎ拡散領域、３３・・ル
ジストストライプマスク、３４・・・メサ型クラッド層
、３５・・・第１伝導型半導体基板、３６・・・第１伝
導型クラッド層、３７・・・超格子活性層、３８・・・
第２伝導型クラッド層、３９・・・誘電体破線状マスク
、４０．・・キャンプ層。
Claims (4)
- （１）第１伝導型の半導体基板上に、第１伝導型クラッ
ド層と超格子活性層と第２伝導型のクラッド層のダブル
ヘテロ構造を備える多層エピタキシャル層からなり、共
振器端面近傍の領域における該活性層が１×１０＾１＾
７ｃｍ＾−＾３以上のｐ型またはｎ型の不純物原子を含
み、かつ、該領域の第２伝導型クラッド層の上に第１伝
導型の半導体層を備えることを特徴とする半導体レーザ
。 - （２）活性層がＧａＩｎＰまたはＡｌＧａＩｎＰの自然
超格子からなることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の半導体レーザ。 - （３）第１伝導型の半導体基板上に第１伝導型クラッド
層と第１伝導型または第２伝導型の超格子活性層と第２
伝導型のクラッド層のダブルヘテロ構造を含む多層エピ
タキシャル層を成長する工程と該エピタキシャル層上に
誘電体薄膜を形成し、該誘電体薄膜をパターニングし、
不純物拡散をする工程と、該誘電体薄膜をさらにパター
ニングして光導波路を形成する工程と電流ブロック層の
選択成長をする工程とを備えることを特徴とする半導体
レーザの製造方法。 - （４）ＧａＡｓ基板上にＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰ系
多層エピタキシャル層と、ＧａＡｓ層またはＡｌＧａＡ
ｓ層の表面層を備えた半導体層に、不純物拡散源として
Ａｓ化合物を用いて拡散することを特徴とする不純物拡
散方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003091A JPH03208388A (ja) | 1990-01-09 | 1990-01-09 | 半導体レーザ及びその製造方法と不純物拡散方法 |
| EP19910100197 EP0437243A3 (en) | 1990-01-09 | 1991-01-08 | Semiconductor laser and process for fabricating the same |
| US07/638,921 US5151913A (en) | 1990-01-09 | 1991-01-09 | Semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003091A JPH03208388A (ja) | 1990-01-09 | 1990-01-09 | 半導体レーザ及びその製造方法と不純物拡散方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03208388A true JPH03208388A (ja) | 1991-09-11 |
Family
ID=11547675
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003091A Pending JPH03208388A (ja) | 1990-01-09 | 1990-01-09 | 半導体レーザ及びその製造方法と不純物拡散方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5151913A (ja) |
| EP (1) | EP0437243A3 (ja) |
| JP (1) | JPH03208388A (ja) |
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| JPH05152675A (ja) * | 1991-11-25 | 1993-06-18 | Nec Corp | 半導体レーザ |
| US5737351A (en) * | 1995-11-16 | 1998-04-07 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser including ridge structure extending between window regions |
| US6671301B1 (en) | 1999-05-07 | 2003-12-30 | Matsushita Electronics Corporation | Semiconductor device and method for producing the same |
| US7430228B2 (en) | 2003-07-22 | 2008-09-30 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device and method of producing the same |
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- 1990-01-09 JP JP2003091A patent/JPH03208388A/ja active Pending
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- 1991-01-09 US US07/638,921 patent/US5151913A/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
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| EP0437243A2 (en) | 1991-07-17 |
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