JPH04162482A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- JPH04162482A JPH04162482A JP28614090A JP28614090A JPH04162482A JP H04162482 A JPH04162482 A JP H04162482A JP 28614090 A JP28614090 A JP 28614090A JP 28614090 A JP28614090 A JP 28614090A JP H04162482 A JPH04162482 A JP H04162482A
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- Japan
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- gainp
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Links
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Landscapes
- 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、単一横モードで発振するＡｌＧａＩｎＰ系の
半導体レーザに関する。
半導体レーザに関する。
最近、有機金属熱分解法（以後ＭＯＶＰＥと略す）によ
る結晶成長により形成されただ単一横モードで発振する
ＡｌＧａＩｎＰ系の半導体レーザとして、第２図に示す
ような構造が報告されている（ジャパニーズ ジャーナ
ル オブ アブライドフィジイックスＵＡＰＡＮＥＳＥ
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＡＰＰＬＩＥＤＰＨＹＳＩＣ３ＶＯ
Ｌ、２７．Ｎα１２，１９８８．ｐｐ、Ｌ２４１４−２
４１６））。この構造は、第一回目の成長でｎ型Ｇ ａ
Ａ ｓ基板上に、ｎ型（Ａρ０．７０ ａ ｏ３）
０．５ Ｉ ｎ ｏ、ｓ Ｐクラ、７Ｆ層２、ＧａＩ
ｎＰ活性層３、ｐ型（Ａ ｊ２ ｏ、＋ Ｇ ａ Ｏ，
３） ｏ、５Ｉｎｏ、ｓＰクラッド層９、ｐ型ＧａＩｎ
Ｐ層７、を順次形成する。
る結晶成長により形成されただ単一横モードで発振する
ＡｌＧａＩｎＰ系の半導体レーザとして、第２図に示す
ような構造が報告されている（ジャパニーズ ジャーナ
ル オブ アブライドフィジイックスＵＡＰＡＮＥＳＥ
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＡＰＰＬＩＥＤＰＨＹＳＩＣ３ＶＯ
Ｌ、２７．Ｎα１２，１９８８．ｐｐ、Ｌ２４１４−２
４１６））。この構造は、第一回目の成長でｎ型Ｇ ａ
Ａ ｓ基板上に、ｎ型（Ａρ０．７０ ａ ｏ３）
０．５ Ｉ ｎ ｏ、ｓ Ｐクラ、７Ｆ層２、ＧａＩ
ｎＰ活性層３、ｐ型（Ａ ｊ２ ｏ、＋ Ｇ ａ Ｏ，
３） ｏ、５Ｉｎｏ、ｓＰクラッド層９、ｐ型ＧａＩｎ
Ｐ層７、を順次形成する。
次にフォトリングラフィによりＳｉＯ□をマスクとして
、メサストライプを形成する。そして５ｉ０２マスクを
除去し、第二回目の成長を行ない、全面にｐ型ＧａＡｓ
コンタクト層８を成長する。
、メサストライプを形成する。そして５ｉ０２マスクを
除去し、第二回目の成長を行ない、全面にｐ型ＧａＡｓ
コンタクト層８を成長する。
この成長を用いると、ｐ型電極（図示省略）から注入さ
れる正孔が活性層に達するには、メサ部ではｐ型Ｇ ａ
Ａ ｓ層ｓ−ｐ型ＧａＩｎＰ層７−ｐ型ＡｌＧａＩｎ
Ｐクラッド層９−ＧａＩｎＰ活性層３、それ以外の部分
ではｐ型Ｇ ａ Ａ ｓ層ｓ−ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラ
ッド層９−ＧａＩｎＰ活性層３を流れなければならない
。このときメサ以外の部分でｐ型Ｇ ａ Ａ ｓ層８と
ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層９との界面では大きなバ
ンド不連続性が価電子帯にエネルギースパイクをつくり
正孔が流れることができず高抵抗となる。メサ部分では
この二層の間にｐ型Ｇ ａ Ｉ ｎ Ｐ層７が挿入され
ているためエネルギースパイクは小さな二つのエネルギ
ースパイクに分割され正孔が流れることができる。こう
して電流はメサ部へのみ注入される。
れる正孔が活性層に達するには、メサ部ではｐ型Ｇ ａ
Ａ ｓ層ｓ−ｐ型ＧａＩｎＰ層７−ｐ型ＡｌＧａＩｎ
Ｐクラッド層９−ＧａＩｎＰ活性層３、それ以外の部分
ではｐ型Ｇ ａ Ａ ｓ層ｓ−ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラ
ッド層９−ＧａＩｎＰ活性層３を流れなければならない
。このときメサ以外の部分でｐ型Ｇ ａ Ａ ｓ層８と
ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層９との界面では大きなバ
ンド不連続性が価電子帯にエネルギースパイクをつくり
正孔が流れることができず高抵抗となる。メサ部分では
この二層の間にｐ型Ｇ ａ Ｉ ｎ Ｐ層７が挿入され
ているためエネルギースパイクは小さな二つのエネルギ
ースパイクに分割され正孔が流れることができる。こう
して電流はメサ部へのみ注入される。
また、メサストライプ形成のエツチングのときに、メサ
ストライプ部以外のｐ型クラッド層９の厚みを光の閉じ
込めには不十分に厚みにまでエツチングするのでｎ型Ｇ
ａ Ａ ｓ層８のある部分では、このｎ型Ｇ ａ Ａ
ｓ層８に光が吸収されメサストライプ部にのみ光は導
波される。このようにこの構造では、電流狭窄機構と光
導波機構が二層という少ない成長回数で同時に作り付け
られる。
ストライプ部以外のｐ型クラッド層９の厚みを光の閉じ
込めには不十分に厚みにまでエツチングするのでｎ型Ｇ
ａ Ａ ｓ層８のある部分では、このｎ型Ｇ ａ Ａ
ｓ層８に光が吸収されメサストライプ部にのみ光は導
波される。このようにこの構造では、電流狭窄機構と光
導波機構が二層という少ない成長回数で同時に作り付け
られる。
上述の構造では、メサストライプ構造を時間制御のエツ
チングで形成するため再現性の悪さが問題となる。
チングで形成するため再現性の悪さが問題となる。
本発明の目的は、上述の問題点を解決し、ＭＯＶＰＥ法
により、少ない工程数で再現性よく製造できる横モード
制御構造のＡ、ＣＧａＩｎＰ系半導体レーザを提供する
ことにある。
により、少ない工程数で再現性よく製造できる横モード
制御構造のＡ、ＣＧａＩｎＰ系半導体レーザを提供する
ことにある。
本発明の半導体レーザは、ｎ型Ｇ ａ Ａ ｓ基板上に
、Ｇ ａ Ｉ ｎ ＰもしくはＡｌ２ＧａＩｎＰもしく
はそれらの量子井戸構造からなる活性層と、この活性層
を挟み活性層よりも屈折率の小さなＡｌ２ＧａＩｎＰも
しくはＡｌＩｎＰからなるクラッド層とからなるダブル
ヘテロ構造が形成してあり、前記活性層の上側のｐ型ク
ラッド層は層厚が光の閉じ込めには不十分であり、その
上にｐ型ＧａＰ層が形成してあり、このｐ型ＧａＰ層上
に一部にメサストライプ状のｐ型ＡｌＧａＩｎＰもしく
はＡ４ＩｎＰ層を有し、前記メサストライプ構造の上に
、ｐ型でバンドギャップが前記ｐ型Ａ、６ＧａＩｎＰも
しくはＡｐＩｎＰ層より小さくＧａＡｓより大きい、Ｇ
ａＩｎＰもしくはＡｌ２ＧａＩｎＰもしくはＡρＧａＡ
ｓを有し、さらに、この構造上の全面にｐ型ＧａＡｓ層
を有することを特徴とする構成になっている。
、Ｇ ａ Ｉ ｎ ＰもしくはＡｌ２ＧａＩｎＰもしく
はそれらの量子井戸構造からなる活性層と、この活性層
を挟み活性層よりも屈折率の小さなＡｌ２ＧａＩｎＰも
しくはＡｌＩｎＰからなるクラッド層とからなるダブル
ヘテロ構造が形成してあり、前記活性層の上側のｐ型ク
ラッド層は層厚が光の閉じ込めには不十分であり、その
上にｐ型ＧａＰ層が形成してあり、このｐ型ＧａＰ層上
に一部にメサストライプ状のｐ型ＡｌＧａＩｎＰもしく
はＡ４ＩｎＰ層を有し、前記メサストライプ構造の上に
、ｐ型でバンドギャップが前記ｐ型Ａ、６ＧａＩｎＰも
しくはＡｐＩｎＰ層より小さくＧａＡｓより大きい、Ｇ
ａＩｎＰもしくはＡｌ２ＧａＩｎＰもしくはＡρＧａＡ
ｓを有し、さらに、この構造上の全面にｐ型ＧａＡｓ層
を有することを特徴とする構成になっている。
上述の本発明の構成を用いると、ｐ型電極から注入され
る正孔が活性層に達するには、メサ部ではｐ型Ｇ ａ
Ａ ｓ層＝ｐ型ＧａＩｎＰ層−ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ層−
ｐ型ＧａＰ層−ｐ型Ａ、ｆｆＧａＩｎ２層−〇ａＩｎＰ
活性層、それ以外の部分ではｐ型ＧａＡｓ層−ｐ型Ｇａ
Ｐ層−ｐ型Ａｊ？ＧａＩｎＰ層−ＧａＩｎＰ活性層を流
れなければならない。
る正孔が活性層に達するには、メサ部ではｐ型Ｇ ａ
Ａ ｓ層＝ｐ型ＧａＩｎＰ層−ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ層−
ｐ型ＧａＰ層−ｐ型Ａ、ｆｆＧａＩｎ２層−〇ａＩｎＰ
活性層、それ以外の部分ではｐ型ＧａＡｓ層−ｐ型Ｇａ
Ｐ層−ｐ型Ａｊ？ＧａＩｎＰ層−ＧａＩｎＰ活性層を流
れなければならない。
このときメサ以外の部分のｐ型ＧａＡｓ層とｐ型ＧａＰ
層との界面では大きなバンド不連続性が価電子帯にエネ
ルギースパイクをつくり正孔が流れることができずに高
抵抗となる。メサ部分では大きなエネルギースパイクの
現われる部分はなく正孔が流れることができる。こうし
て電流はメサ部へのみ注入される。また光の導波機構は
従来とまったく同じである。そしてｐ型ＧａＰ層の存在
によりこの層を結晶の違いによるエツチング速度の差を
用いたエツチング停止層として用いメサストライプを再
現性よく形成することごできる。このときＡ、ｆｆＧａ
ＩｎＰとＧａＰでは格子定数が異なっているが数十オン
グストローム程度の厚みなら問題なく形成できこの程度
の厚みで十分なエツチング速度差を得ることが出来る。
層との界面では大きなバンド不連続性が価電子帯にエネ
ルギースパイクをつくり正孔が流れることができずに高
抵抗となる。メサ部分では大きなエネルギースパイクの
現われる部分はなく正孔が流れることができる。こうし
て電流はメサ部へのみ注入される。また光の導波機構は
従来とまったく同じである。そしてｐ型ＧａＰ層の存在
によりこの層を結晶の違いによるエツチング速度の差を
用いたエツチング停止層として用いメサストライプを再
現性よく形成することごできる。このときＡ、ｆｆＧａ
ＩｎＰとＧａＰでは格子定数が異なっているが数十オン
グストローム程度の厚みなら問題なく形成できこの程度
の厚みで十分なエツチング速度差を得ることが出来る。
本発明の実施例を図面を用いて説明する。
第１図は本発明の半導体レーザの一実施例の断−６＝
面図である。
まず−回めの減圧ＭＯＶＰＥによる成長で、ｎ型ＧａＡ
ｓ基板１（Ｓｉドープ： ｎ＝２Ｘ １０１８ｃｍ−３
）上に、ｎ型（Ａ （ｌ ｏ、ｙ Ｇ ａ Ｏ，３）
０．５ Ｉ ｎ ０．５ Ｐクララド層２ （ｎ＝＝
５ Ｘ １０１７ｃｍ−３：厚み１μｍ）、ＧａＩｎＰ
活性層３（アンドープ；厚み０．１μｍ）、ｐ型（Ａ
ｊ２ ｏ、ｙ Ｇ ａ Ｏ，３） ｏ、ａ Ｉ ｎ ｏ
、ｓ Ｐ下部クラッド層４ （ｐ＝５Ｘ １０１７ｃｍ
”−３；厚み０．３μｍ）、Ｐ型ＧａＰ層５ （ｐ＝Ｉ
Ｘ１０”ｃｍ−３：厚み５０人）、ｐ型（Ａ ４２ ｏ
、ｔ Ｇ ａ ｏ、ｓ） ｏ、５Ｉ ｎ Ｏ，５Ｐ上部
クラッド層６ （ｐ＝５Ｘ１０”ｃｍ−３：厚み０．８
μｍ）、ｐ型ＧａＩｎＰ層７ （ｐ＝ Ｉ Ｘ １０１
８ｃｍ−３：厚み０．３μｍ）を順次形成した。成長条
件は、温度７００℃、圧カフ ０Ｔｏ ｒ ｒ、 Ｖ／
ｎ１＝２００、キャリヤガス（Ｈ２）の全流量１５ρ／
ｍｉｎとした。原料としては、トリメチルインジウム（
ＴＭＩ ： （ＣＨ３）３Ｉｎ）、トリエチルガリウ
ム（ＴＥＧ ： （Ｃ２Ｈ５）３Ｇａ）、トリメチル
アルミニウム（Ｔ Ｍ Ａ ： （ＣＨ３） ３Ａｆｆ
）、アルシン（Ａ ｓ Ｈ３）、ホスフィン（ＰＨ３）
、ｎ型ドーパント：ジシラン（Ｓ ｉ ２Ｈｅ）、ｐ型
ドーパント：ジメチルジンク（ＤＭＺ： （Ｃ２Ｈ５
） ２Ｇａ）を用いた。こうして成長したウェハにフォ
トリングラフィにより幅５μｍのストライプ状のＳｉｇ
ｈマスクを形成した。次にこの５ｉ０２膜をエツチング
マスクとし、Ｂｒメタノールによりｐ型ＧａＩｎＰ層７
を除去しつづいてエツチング速度がアルミ組成が大きい
程速い臭化水素酸を用いて、ｐ型（Ａ １１０．７０
ａ ８．３） ｏ、ｓ Ｉ ｎ ｏ、ｓ Ｐ上部クラッ
ド層６をメサ状にエツチングした。そしてＳｉＯ２マス
クを除去した後に、減圧ＭＯＶＰＥにより二回目の成長
を行ないｐ型ＧａＡｓ層８を形成した。最後に、Ｐｕ１
両電極（図示省略）を形成してキャビティ長３５０μｍ
にへき開し、個々のチップに分離した。
ｓ基板１（Ｓｉドープ： ｎ＝２Ｘ １０１８ｃｍ−３
）上に、ｎ型（Ａ （ｌ ｏ、ｙ Ｇ ａ Ｏ，３）
０．５ Ｉ ｎ ０．５ Ｐクララド層２ （ｎ＝＝
５ Ｘ １０１７ｃｍ−３：厚み１μｍ）、ＧａＩｎＰ
活性層３（アンドープ；厚み０．１μｍ）、ｐ型（Ａ
ｊ２ ｏ、ｙ Ｇ ａ Ｏ，３） ｏ、ａ Ｉ ｎ ｏ
、ｓ Ｐ下部クラッド層４ （ｐ＝５Ｘ １０１７ｃｍ
”−３；厚み０．３μｍ）、Ｐ型ＧａＰ層５ （ｐ＝Ｉ
Ｘ１０”ｃｍ−３：厚み５０人）、ｐ型（Ａ ４２ ｏ
、ｔ Ｇ ａ ｏ、ｓ） ｏ、５Ｉ ｎ Ｏ，５Ｐ上部
クラッド層６ （ｐ＝５Ｘ１０”ｃｍ−３：厚み０．８
μｍ）、ｐ型ＧａＩｎＰ層７ （ｐ＝ Ｉ Ｘ １０１
８ｃｍ−３：厚み０．３μｍ）を順次形成した。成長条
件は、温度７００℃、圧カフ ０Ｔｏ ｒ ｒ、 Ｖ／
ｎ１＝２００、キャリヤガス（Ｈ２）の全流量１５ρ／
ｍｉｎとした。原料としては、トリメチルインジウム（
ＴＭＩ ： （ＣＨ３）３Ｉｎ）、トリエチルガリウ
ム（ＴＥＧ ： （Ｃ２Ｈ５）３Ｇａ）、トリメチル
アルミニウム（Ｔ Ｍ Ａ ： （ＣＨ３） ３Ａｆｆ
）、アルシン（Ａ ｓ Ｈ３）、ホスフィン（ＰＨ３）
、ｎ型ドーパント：ジシラン（Ｓ ｉ ２Ｈｅ）、ｐ型
ドーパント：ジメチルジンク（ＤＭＺ： （Ｃ２Ｈ５
） ２Ｇａ）を用いた。こうして成長したウェハにフォ
トリングラフィにより幅５μｍのストライプ状のＳｉｇ
ｈマスクを形成した。次にこの５ｉ０２膜をエツチング
マスクとし、Ｂｒメタノールによりｐ型ＧａＩｎＰ層７
を除去しつづいてエツチング速度がアルミ組成が大きい
程速い臭化水素酸を用いて、ｐ型（Ａ １１０．７０
ａ ８．３） ｏ、ｓ Ｉ ｎ ｏ、ｓ Ｐ上部クラッ
ド層６をメサ状にエツチングした。そしてＳｉＯ２マス
クを除去した後に、減圧ＭＯＶＰＥにより二回目の成長
を行ないｐ型ＧａＡｓ層８を形成した。最後に、Ｐｕ１
両電極（図示省略）を形成してキャビティ長３５０μｍ
にへき開し、個々のチップに分離した。
こうして製作した本発明の半導体レーザは、成長回数二
層で従来の半導体レーザと同等の発振特性、寿命が従来
構造に比べ再現性よく得られた。
層で従来の半導体レーザと同等の発振特性、寿命が従来
構造に比べ再現性よく得られた。
以上述べた実施例では組成を規定して述べたが他の組成
でも実施可能である。
でも実施可能である。
以上説明したように本発明の半導体レーザは二層の結晶
成長という少ない工程で再現性よく電流狭窄、横モード
制御構造が得られ、良好な発振、寿命特性が得られる。
成長という少ない工程で再現性よく電流狭窄、横モード
制御構造が得られ、良好な発振、寿命特性が得られる。
第１図は本発明の半導体レーザの一実施例の断面図であ
る。第２図は従来の半導体レーザの断面図である。 図において、１はｎ型Ｇ ａ Ａ ｓ基板、２はｎ型（
Ａ ｊ２ ｏ、ｙ Ｇ ａ ０．３） ｏ５Ｉ ｎ ｏ
、ｓ Ｐクラッド層、３はＧａＩｎＰ活性層、４はｐ型
（Ａ ｊ２０．７ Ｇ ａ ｏ３） ｏ、５Ｉｎｏ、ｓ
Ｐ下下部クラド１層５はｐ型Ｇａ’Ｐ層、６はｐ型（Ａ
Ｉｌ ｏ、ｔ Ｇ ａ ｏ３） ｏ、ｓ Ｉ ｎ Ｏ
，６Ｐ上部クラッド層、７はｐ型ＧａＩｎＰ層、８はｐ
型ＧａＡｓ層、９はｐ型（Ａ Ｉｌ ｏ、ｖ Ｇ ａ
ｏ、ｓ） ｏ、ｓ Ｉ ｎ Ｏ，Ｂ Ｐクラッド層であ
る。 代理人 弁理士 内 原 晋
る。第２図は従来の半導体レーザの断面図である。 図において、１はｎ型Ｇ ａ Ａ ｓ基板、２はｎ型（
Ａ ｊ２ ｏ、ｙ Ｇ ａ ０．３） ｏ５Ｉ ｎ ｏ
、ｓ Ｐクラッド層、３はＧａＩｎＰ活性層、４はｐ型
（Ａ ｊ２０．７ Ｇ ａ ｏ３） ｏ、５Ｉｎｏ、ｓ
Ｐ下下部クラド１層５はｐ型Ｇａ’Ｐ層、６はｐ型（Ａ
Ｉｌ ｏ、ｔ Ｇ ａ ｏ３） ｏ、ｓ Ｉ ｎ Ｏ
，６Ｐ上部クラッド層、７はｐ型ＧａＩｎＰ層、８はｐ
型ＧａＡｓ層、９はｐ型（Ａ Ｉｌ ｏ、ｖ Ｇ ａ
ｏ、ｓ） ｏ、ｓ Ｉ ｎ Ｏ，Ｂ Ｐクラッド層であ
る。 代理人 弁理士 内 原 晋
Claims (1)
- ｎ型ＧａＡｓ基板上に、ＧａＩｎＰもしくはＡｌＧａ
ＩｎＰもしくはそれらの量子井戸構造からなる活性層と
、この活性層を挟み活性層よりも屈折率の小さなＡｌＧ
ａＩｎＰもしくはＡｌＩｎＰからなるクラッド層とから
なるダブルヘテロ構造が形成してあり、前記活性層の上
側のｐ型クラッド層は層厚が光の閉じ込めには不十分で
あり、その上にｐ型ＧａＰ層が形成してあり、このｐ型
ＧａＰ層上に一部にメサストライプ状のｐ型ＡｌＧａＩ
ｎＰもしくはＡｌＩｎＰ層を有し、前記メサストライプ
構造の上に、ｐ型でバンドギャップが前記ｐ型ＡｌＧａ
ＩｎＰもしくはＡｌＩｎＰ層より小さくＧａＡｓより大
きい、ＧａＩｎＰもしくはＡｌＧａＩｎＰもしくはＡｌ
ＧａＡｓを有し、この構造上の全面にｐ型ＧａＡｓ層を
有す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 |
|---|---|---|---|
| JP28614090A JPH04162482A (ja) | 1990-10-24 | 1990-10-24 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28614090A JPH04162482A (ja) | 1990-10-24 | 1990-10-24 | 半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04162482A true JPH04162482A (ja) | 1992-06-05 |
Family
ID=17700456
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28614090A Pending JPH04162482A (ja) | 1990-10-24 | 1990-10-24 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04162482A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5468975A (en) * | 1992-05-18 | 1995-11-21 | U.S. Philips Corporation | Optoelectronic semiconductor device |
-
1990
- 1990-10-24 JP JP28614090A patent/JPH04162482A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5468975A (en) * | 1992-05-18 | 1995-11-21 | U.S. Philips Corporation | Optoelectronic semiconductor device |
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