JPH042191A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- JPH042191A JPH042191A JP2102636A JP10263690A JPH042191A JP H042191 A JPH042191 A JP H042191A JP 2102636 A JP2102636 A JP 2102636A JP 10263690 A JP10263690 A JP 10263690A JP H042191 A JPH042191 A JP H042191A
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- semiconductor
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- 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
- H01S5/2203—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 with a transverse junction stripe [TJS] structure
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- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
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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、半導体レーザに関し、特に長波長光で発振
可能な横方向接合ストライプ（ＴＪＳ）型の半導体レー
ザに関するものである。
可能な横方向接合ストライプ（ＴＪＳ）型の半導体レー
ザに関するものである。
〔従来の技術］
光・電子集積デバイス（以後０ＥＩＣと称す）用光源と
しての半導体レーザには、闇値電流が小さい他に、ＦＥ
Ｔなどの電子デバイスとの集積上、ｐ、ｎの二つの電極
が同一平面にありしかもその平面が平坦であることが必
要とされる。この要求を満たす半導体レーザとしては、
発振波長が０．７８μｍないし０．９μｍであるＧａＡ
ｓ系では、横方向接合ストライプ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓ
ｅ−Ｊｕｎｃｔｉｏｎ−Ｓｔｒｉｐｅ：ＴＪｓ）レーザ
がよく知られている。このレーザは、たとえばジャパニ
ーズ ジャーナル オプ アプライド フィジックス（
Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉ
ｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ、 ｖｏｌ、１８ （１９７９）
＋ ５ｕｐｐｌｅ■ｅｎｔ １８−１．ｐｐ、３７１−
３７５）に詳しく記載されているが、ここでは図を用い
て簡単に説明する。第３図はＧａＡｓ系ＴＪＳレーザの
模式断面図である。
しての半導体レーザには、闇値電流が小さい他に、ＦＥ
Ｔなどの電子デバイスとの集積上、ｐ、ｎの二つの電極
が同一平面にありしかもその平面が平坦であることが必
要とされる。この要求を満たす半導体レーザとしては、
発振波長が０．７８μｍないし０．９μｍであるＧａＡ
ｓ系では、横方向接合ストライプ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓ
ｅ−Ｊｕｎｃｔｉｏｎ−Ｓｔｒｉｐｅ：ＴＪｓ）レーザ
がよく知られている。このレーザは、たとえばジャパニ
ーズ ジャーナル オプ アプライド フィジックス（
Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉ
ｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ、 ｖｏｌ、１８ （１９７９）
＋ ５ｕｐｐｌｅ■ｅｎｔ １８−１．ｐｐ、３７１−
３７５）に詳しく記載されているが、ここでは図を用い
て簡単に説明する。第３図はＧａＡｓ系ＴＪＳレーザの
模式断面図である。
図において、３０１は半絶縁性ＧａＡｓ基板、３１０は
基板３０１上に結晶成長されたｎ型Ａ／２ＧａＡｓ下り
ラッド層３０２．ｎ型Ｇ ａ Ａ ｓ活性層３０３、及
びｎ型Ａ １ Ｇ ａ Ａ ｓ上クラッド層３゜４から
なるダブルヘテロ構造である。３ｏ５はダブルヘテロ構
造３１０上に形成されたｎ型ＧａＡ３層である。１０６
はｎ型ＧａＡｓ層３ｏ５．及びダブルヘテロ構造３１０
に選択的に基板まで達するようにｐ型不純物を拡散する
ことにより形成されたｐ領域、１０７はｎ型ＧａＡｓ層
３０５中に形成されたｐｎ接合を除去するために形成さ
れた溝、１０Ｂはｐ側電極、１０９はｎ側電極である。
基板３０１上に結晶成長されたｎ型Ａ／２ＧａＡｓ下り
ラッド層３０２．ｎ型Ｇ ａ Ａ ｓ活性層３０３、及
びｎ型Ａ １ Ｇ ａ Ａ ｓ上クラッド層３゜４から
なるダブルヘテロ構造である。３ｏ５はダブルヘテロ構
造３１０上に形成されたｎ型ＧａＡ３層である。１０６
はｎ型ＧａＡｓ層３ｏ５．及びダブルヘテロ構造３１０
に選択的に基板まで達するようにｐ型不純物を拡散する
ことにより形成されたｐ領域、１０７はｎ型ＧａＡｓ層
３０５中に形成されたｐｎ接合を除去するために形成さ
れた溝、１０Ｂはｐ側電極、１０９はｎ側電極である。
また１１０はｐ領域１０６中のｐ型不純物をドライブイ
ン拡散により２μｍ程度ｎ型の領域に押し出すことによ
り、活性層３０３中に形成されたレーザ活性領域である
。
ン拡散により２μｍ程度ｎ型の領域に押し出すことによ
り、活性層３０３中に形成されたレーザ活性領域である
。
次に本従来例の製造工程について説明する。
ＧａＡｓ基板３０１上にｎ型ＡＡＧａＡｓ下りラッド層
３０２．ｎ型ＣｒａＡｓ活性層３ｏ３．及びｎ型Ａ／！
ＧａＡｓ上りラッド層３０４を順次結晶成長してダブル
ヘテロ構造３１０を形成し、さらにｎ型ＧａＡｓ層３０
５を結晶成長する。次にこのｎ型ＧａＡｓ層３ｏ５．及
びダブルヘテロ構造３１０に選択的に基板まで達するよ
うにｐ型不純物であるＺｎを例えば６５０℃で拡散しｐ
ＳＩ域１０６を形成する。拡散後例えば９３０℃で熱
処理を行いｐ ｅｆｔ域１０６の先端部分を２μｍ程度
ｎ型の結晶の中に押し込む（いわゆるドライブイン拡散
）。エツチングで分離溝１０７を形成することによって
、ｎ型ＧａＡｓ層３０５中にできたｐｎ接合（図示され
ていない）を除去する。この後、ｐ、ｎ電極１０８，１
０９を形成してＴＪＳレーザは完成する。
３０２．ｎ型ＣｒａＡｓ活性層３ｏ３．及びｎ型Ａ／！
ＧａＡｓ上りラッド層３０４を順次結晶成長してダブル
ヘテロ構造３１０を形成し、さらにｎ型ＧａＡｓ層３０
５を結晶成長する。次にこのｎ型ＧａＡｓ層３ｏ５．及
びダブルヘテロ構造３１０に選択的に基板まで達するよ
うにｐ型不純物であるＺｎを例えば６５０℃で拡散しｐ
ＳＩ域１０６を形成する。拡散後例えば９３０℃で熱
処理を行いｐ ｅｆｔ域１０６の先端部分を２μｍ程度
ｎ型の結晶の中に押し込む（いわゆるドライブイン拡散
）。エツチングで分離溝１０７を形成することによって
、ｎ型ＧａＡｓ層３０５中にできたｐｎ接合（図示され
ていない）を除去する。この後、ｐ、ｎ電極１０８，１
０９を形成してＴＪＳレーザは完成する。
次に動作について説明する。
このレーザにｐ ＳＲ域１０６が正になるように電圧を
加えると、電流はｐｎ接合の拡散電位が最も低いｎ−Ｇ
ａＡｓ活性層３０３中に形成された接合部分にのみ流れ
、その結果ｎ−ＧａＡｓ活性層３０３にレーザ発振の生
じる活性領域１１０ができる。レーザ光はこの図面に対
し垂直方向に放射される。
加えると、電流はｐｎ接合の拡散電位が最も低いｎ−Ｇ
ａＡｓ活性層３０３中に形成された接合部分にのみ流れ
、その結果ｎ−ＧａＡｓ活性層３０３にレーザ発振の生
じる活性領域１１０ができる。レーザ光はこの図面に対
し垂直方向に放射される。
通常のレーザのｐ、ｎ両電極はレーザの表面と裏面に対
向して形成されており側電極の間隔は、レーザチップの
厚み程度すなわち１００μｍ程度上下方向に離れている
。一方ＦＥＴのソース、ゲートおよびドレイン電極は基
板表面にあるためＦＥＴと従来の半導体レーザを集積し
ようとすると、光デバイスとＦＥＴの配線は段差を介し
て行う必要があった。段差を乗り越える配線は段差の角
での断線等の問題を生じていた。
向して形成されており側電極の間隔は、レーザチップの
厚み程度すなわち１００μｍ程度上下方向に離れている
。一方ＦＥＴのソース、ゲートおよびドレイン電極は基
板表面にあるためＦＥＴと従来の半導体レーザを集積し
ようとすると、光デバイスとＦＥＴの配線は段差を介し
て行う必要があった。段差を乗り越える配線は段差の角
での断線等の問題を生じていた。
本従来例によるレーザでは、図面からも明らかなように
ｐ、ｎ両電極が同一面上にあるため、上述のような段差
の角での断線等の問題を回避でき、ＦＥＴとの集積を行
う場合に非常に有利である。
ｐ、ｎ両電極が同一面上にあるため、上述のような段差
の角での断線等の問題を回避でき、ＦＥＴとの集積を行
う場合に非常に有利である。
また、レーザの特性において重要な閾値電流についても
、ＧａＡｓ系では既述の文献にも述べられているように
２０ｍＡ以下の低閾値電流が実現されている。
、ＧａＡｓ系では既述の文献にも述べられているように
２０ｍＡ以下の低閾値電流が実現されている。
しかしながら上述もしたようにＧａＡｓ系のレーザの発
振波長は０．７８μｍないし０．９μｍであり、光通信
に用いられる石英ファイバの低損失波長領域には一致し
ていない。この低損失波長領域（１，３μｍないし１．
５μｍのいわゆる長波長帯）に発振波長を持つ材料とし
てＩｎＧａＡｓＰがよく知られている。当然の結果とし
て、長波長帯のレーザ光を出射する、０ＥＩＣにふされ
しい構造をもつ高性能半導体レーザを構成するため、Ｉ
ｎＧａＡｓＰ系にＴＪＳ構造を適用する試みがなされた
。
振波長は０．７８μｍないし０．９μｍであり、光通信
に用いられる石英ファイバの低損失波長領域には一致し
ていない。この低損失波長領域（１，３μｍないし１．
５μｍのいわゆる長波長帯）に発振波長を持つ材料とし
てＩｎＧａＡｓＰがよく知られている。当然の結果とし
て、長波長帯のレーザ光を出射する、０ＥＩＣにふされ
しい構造をもつ高性能半導体レーザを構成するため、Ｉ
ｎＧａＡｓＰ系にＴＪＳ構造を適用する試みがなされた
。
第４図はＩｎＧａＡｓＰ系に適用されたＴＪＳレーザの
構造を示す断面構造図である。これはアイイーイーイー
ジャーナル オブ カンタムエレクトロニクス（ＩＥ
ＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑｕａｎｔｕｎ＋ Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、 Ｖｏｌ、ＧＥ−１５（１９７９
）、 ｐｐ、７１０−７１３）に記載されたもので、図
において、第３図と同一符号は同−又は相当部分であり
、４０１はｎ型ＩｎＰ基板、４０２はｎ型ｌｎＰ下Ｉｎ
Ｐ層、４０３はｎ型１ ｎＧａＡｓＰ活性層、４０４は
ｎ型１ｎＰ上Ｉ ｎ Ｐ層である。この文献に示された
レーザはｎ電極を素子の裏面に設けたものであるが、基
板を半絶縁性とし、素子表面のｎ型の領域にｎ電極を設
けることにより第３図のＴＪＳレーザと同様の構成とす
ることができる。
構造を示す断面構造図である。これはアイイーイーイー
ジャーナル オブ カンタムエレクトロニクス（ＩＥ
ＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑｕａｎｔｕｎ＋ Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、 Ｖｏｌ、ＧＥ−１５（１９７９
）、 ｐｐ、７１０−７１３）に記載されたもので、図
において、第３図と同一符号は同−又は相当部分であり
、４０１はｎ型ＩｎＰ基板、４０２はｎ型ｌｎＰ下Ｉｎ
Ｐ層、４０３はｎ型１ ｎＧａＡｓＰ活性層、４０４は
ｎ型１ｎＰ上Ｉ ｎ Ｐ層である。この文献に示された
レーザはｎ電極を素子の裏面に設けたものであるが、基
板を半絶縁性とし、素子表面のｎ型の領域にｎ電極を設
けることにより第３図のＴＪＳレーザと同様の構成とす
ることができる。
本従来例ではダブルヘテロ構造をＡｆｆｉＧａＡｓ／
Ｇ ａ Ａ ｓの代わりにＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰの組
合わせで実現している。ＩｎＧａＡｓＰのバンドギャッ
プがＩｎＰのそれに比べると狭いため、ＩｎＣｒａＡｓ
Ｐの中に形成されたｐｎ接合に電流が集中する様になっ
ている。動作原理はＧ ａ Ａ、 ｓ系のＴＪＳレーザ
と同じである。ところがこの系でＴＪＳレーザは室温で
の発振が得られず、１００にの低温で１００ｍＡの闇値
が得られているにすぎない。閾値電流が高い理由もこれ
までのところ全く理解されていなった。
Ｇ ａ Ａ ｓの代わりにＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰの組
合わせで実現している。ＩｎＧａＡｓＰのバンドギャッ
プがＩｎＰのそれに比べると狭いため、ＩｎＣｒａＡｓ
Ｐの中に形成されたｐｎ接合に電流が集中する様になっ
ている。動作原理はＧ ａ Ａ、 ｓ系のＴＪＳレーザ
と同じである。ところがこの系でＴＪＳレーザは室温で
の発振が得られず、１００にの低温で１００ｍＡの闇値
が得られているにすぎない。閾値電流が高い理由もこれ
までのところ全く理解されていなった。
発明者らがＩ ｎＧａＡｓ Ｐ系のＴＪＳレーザを追試
作し、閾値電流が高い原因を調べた結果、ｆｎＧａＡｓ
Ｐ系ではＺｎが拡散されたｐ Ｍ域の不純物濃度が高
々５ Ｘ １０ ”ｃｔｓ−”とＧａＡｓ系のそれに比
べると約１桁低く、ｐ ？ｉｉ域の比抵抗が大きいこと
が分かった。ｐ ？ｆＩ域の比抵抗が太き（なると電極
から活性領域に達するまでの電圧降下が著しく、活性領
域に電流を流すために大きな電圧を加える必要が生じ活
性領域以外のＩｎＰ−ｐｎ接合にも拡散電位を越える電
圧がかかることになる。
作し、閾値電流が高い原因を調べた結果、ｆｎＧａＡｓ
Ｐ系ではＺｎが拡散されたｐ Ｍ域の不純物濃度が高
々５ Ｘ １０ ”ｃｔｓ−”とＧａＡｓ系のそれに比
べると約１桁低く、ｐ ？ｉｉ域の比抵抗が大きいこと
が分かった。ｐ ？ｆＩ域の比抵抗が太き（なると電極
から活性領域に達するまでの電圧降下が著しく、活性領
域に電流を流すために大きな電圧を加える必要が生じ活
性領域以外のＩｎＰ−ｐｎ接合にも拡散電位を越える電
圧がかかることになる。
その結果本来電流は流れないように設計されているＩｎ
Ｐ中のｐｎ接合に無効電流が流れ、レーザの発振闇値が
大きくなっていた。
Ｐ中のｐｎ接合に無効電流が流れ、レーザの発振闇値が
大きくなっていた。
従来の長波長系のＴＪＳレーザは以上のように構成され
ているので、室温での発振が得られないばかりか、その
発振閾値も高く、実用的でないという問題点があった。
ているので、室温での発振が得られないばかりか、その
発振閾値も高く、実用的でないという問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、実用的な長波長系のＴＪＳレーザを実現する
ことを目的とする。
たもので、実用的な長波長系のＴＪＳレーザを実現する
ことを目的とする。
この発明に係る半導体レーザは、ＴＪＳ型の半導体レー
ザにおいて、活性層およびクラッド層をＡｌＧａ Ｉ
ｎＡｓ半導体で構成したものである−〔作用〕 本発明においては、活性層およびクラッド層にＡ１Ｇａ
Ｉ ｎＡｓ半導体を用いたており、この人ｆＧａｌｎ
Ａｓ半導体が構成４元素の組成比率を変えることによっ
て発振波長に換算して、およそ０．９μｍから１．５μ
ｍのバンドギャップが得られ長波長レーザの材料半導体
になるものであり、また該ＡｆＧａ Ｉ ｎＡｓ半導体
は、Ｚｎなどの不純物拡散によりＧａＡｓと同じ程度の
高い不純物濃度が得られ、ＴＪＳレーザには不可欠であ
る高い濃度のｐ ｅＩ域を実現することができる材料で
あることにより、実用性のある長波長系ＴＪＳレーザを
実現できる。
ザにおいて、活性層およびクラッド層をＡｌＧａ Ｉ
ｎＡｓ半導体で構成したものである−〔作用〕 本発明においては、活性層およびクラッド層にＡ１Ｇａ
Ｉ ｎＡｓ半導体を用いたており、この人ｆＧａｌｎ
Ａｓ半導体が構成４元素の組成比率を変えることによっ
て発振波長に換算して、およそ０．９μｍから１．５μ
ｍのバンドギャップが得られ長波長レーザの材料半導体
になるものであり、また該ＡｆＧａ Ｉ ｎＡｓ半導体
は、Ｚｎなどの不純物拡散によりＧａＡｓと同じ程度の
高い不純物濃度が得られ、ＴＪＳレーザには不可欠であ
る高い濃度のｐ ｅＩ域を実現することができる材料で
あることにより、実用性のある長波長系ＴＪＳレーザを
実現できる。
ここで、このＡｆＧａ ＩｎＡｓ半導体にＺｎの拡散を
行ったのは発明者らが最初であり、ＡｆＧａｌｎＡｓ半
導体においては高い濃度のｐ ｆｉｌ域が拡散で実現で
きることはこれまで知られていなかった。
行ったのは発明者らが最初であり、ＡｆＧａｌｎＡｓ半
導体においては高い濃度のｐ ｆｉｌ域が拡散で実現で
きることはこれまで知られていなかった。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第１図は本発明の一実施例による半導体レーザを示す模
式断面図であり、図において、１０１は半絶縁性ＩｎＰ
基板、１２０は基板１０１上に順次結晶成長されたｎ型
Ａｌ、 Ｇａ、 Ｉ ｎｌ−ｘ−ｙ ＡＳＳツク５フ
層１０２．ｎ型Ａ１ｗＧａｓ Ｉｎｗ−ｗＡｓａ性層
１０３．及びｎ型Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ 、、−、Ａ ｓ上
りラッド層１０４からなるダブルヘテロ構造、１０５は
ダブルヘテロ構造１２０上に形成されたｎ型１ ｎ ｏ
、 ｓｓＧ ａ ｏ、 ４？Ａ ５層である。
式断面図であり、図において、１０１は半絶縁性ＩｎＰ
基板、１２０は基板１０１上に順次結晶成長されたｎ型
Ａｌ、 Ｇａ、 Ｉ ｎｌ−ｘ−ｙ ＡＳＳツク５フ
層１０２．ｎ型Ａ１ｗＧａｓ Ｉｎｗ−ｗＡｓａ性層
１０３．及びｎ型Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ 、、−、Ａ ｓ上
りラッド層１０４からなるダブルヘテロ構造、１０５は
ダブルヘテロ構造１２０上に形成されたｎ型１ ｎ ｏ
、 ｓｓＧ ａ ｏ、 ４？Ａ ５層である。
１０６はｎ型１ｎｏ、５ｚＧａｏ、ａｔＡＳＪ１１０５
．及びダブルヘテロ構造１２０に選択的に基板まで達す
るようにｐ型不純物を拡散することにより形成されたｐ
ｌ域、１０７はｎ型Ｉ ｎｏ、ｓｚＧ ａ （１，４７
ＡＳ層１０５中に形成されたｐｎ接合を除去するために
形成された溝、１０８はｐ側電極、１０９はｎ側電極で
ある。また１１０はｐ ？ｉｌ域１０６中のｐ型不純物
をドライブイン拡散により２μｍ程度ｎ型の領域に押し
出すことにより、活性層１０３中に形成されたレーザ活
性領域である。
．及びダブルヘテロ構造１２０に選択的に基板まで達す
るようにｐ型不純物を拡散することにより形成されたｐ
ｌ域、１０７はｎ型Ｉ ｎｏ、ｓｚＧ ａ （１，４７
ＡＳ層１０５中に形成されたｐｎ接合を除去するために
形成された溝、１０８はｐ側電極、１０９はｎ側電極で
ある。また１１０はｐ ？ｉｌ域１０６中のｐ型不純物
をドライブイン拡散により２μｍ程度ｎ型の領域に押し
出すことにより、活性層１０３中に形成されたレーザ活
性領域である。
次に本実施例レーザの製造工程について説明する。
まず、半絶縁性ＩｎＰ基板１０１上に、例えば有機金属
気相成長法により順次、ｎ型Ａｆ！、 ＧａＩ ｎ ＋
−１１−１１Ａ Ｓ下クラッド層１０２．ｎ型ＡＩ！。
気相成長法により順次、ｎ型Ａｆ！、 ＧａＩ ｎ ＋
−１１−１１Ａ Ｓ下クラッド層１０２．ｎ型ＡＩ！。
ｗ Ｇａｓ Ｉｎ１−ｗ−ｇ Ａｓ活性層１０３．及
びｎ型Ａ ｉ ｙ Ｃｙ ａ ｘ Ｉ ｎ １−Ｘ−
Ｖ Ａ ｓ上クラッド層１０４を結晶成長し、ダブルヘ
テロ構造１２０を形成し、さらにｎ型Ｉ ｎ ｏ、 ５
ｘ Ｇ ａ ｏ、 ４？Ａ Ｓ層１０５を成長する。こ
れらの層はＩｎＰ基板に格子整合するように成長を行う
。格子整合を満足するためには、ＡｌＧａ ＩｎＡｓを
Ａｎｙ Ｇａｘ Ｉ ｎ＋−Ｘ−ｙ Ａｓと表現したと
きにＸ＋Ｙがほぼ０．４７になるようにすればよいこと
が知られている。即ち、本実施例では下クラッド層１０
２．及び上クラッド層のｘ＋ｙが、また活性層１０３の
ｗ＋ｚがそれぞれ０．４７になるようにすればよい。
びｎ型Ａ ｉ ｙ Ｃｙ ａ ｘ Ｉ ｎ １−Ｘ−
Ｖ Ａ ｓ上クラッド層１０４を結晶成長し、ダブルヘ
テロ構造１２０を形成し、さらにｎ型Ｉ ｎ ｏ、 ５
ｘ Ｇ ａ ｏ、 ４？Ａ Ｓ層１０５を成長する。こ
れらの層はＩｎＰ基板に格子整合するように成長を行う
。格子整合を満足するためには、ＡｌＧａ ＩｎＡｓを
Ａｎｙ Ｇａｘ Ｉ ｎ＋−Ｘ−ｙ Ａｓと表現したと
きにＸ＋Ｙがほぼ０．４７になるようにすればよいこと
が知られている。即ち、本実施例では下クラッド層１０
２．及び上クラッド層のｘ＋ｙが、また活性層１０３の
ｗ＋ｚがそれぞれ０．４７になるようにすればよい。
各層の厚みは、下クラッド層１０２が２．０μｍ、活性
層１０３が０．１２μｍ、上クラッド層１０４が２．５
μｍ、及びＩｎＧａＡｓ層１０５が０．８ａｍ程度が適
当である。また各層のバンドギャップは、活性層１０３
のそれが上下のクラッド層に比べ狭い必要がある。−例
を挙げると、活性領域のバンドギャップは０．９５ｅＶ
（発振波長で１．３μｍ）１、上下クラッド層のそれが
Ｌ３５ｅＶが適当である。上下のクラッド層のバンドギ
ャップは必ずしも等しくする必要はなく、活性領域のそ
れより大きければ任意に選んでも差し支えない。不純物
のタイプはｎ型でその濃度は、上下クラッド層が５ ｘ
１ ｏ １７ａｒ’、活性層が３ Ｘ Ｉ Ｏ１８ｃ
ｍ−”カミ１１当である。不純物としてはＳｉ、Ｓｅあ
るいはＳなどを用いることができる。
層１０３が０．１２μｍ、上クラッド層１０４が２．５
μｍ、及びＩｎＧａＡｓ層１０５が０．８ａｍ程度が適
当である。また各層のバンドギャップは、活性層１０３
のそれが上下のクラッド層に比べ狭い必要がある。−例
を挙げると、活性領域のバンドギャップは０．９５ｅＶ
（発振波長で１．３μｍ）１、上下クラッド層のそれが
Ｌ３５ｅＶが適当である。上下のクラッド層のバンドギ
ャップは必ずしも等しくする必要はなく、活性領域のそ
れより大きければ任意に選んでも差し支えない。不純物
のタイプはｎ型でその濃度は、上下クラッド層が５ ｘ
１ ｏ １７ａｒ’、活性層が３ Ｘ Ｉ Ｏ１８ｃ
ｍ−”カミ１１当である。不純物としてはＳｉ、Ｓｅあ
るいはＳなどを用いることができる。
結晶成長後表面のＩｎＧａＡｓ１ｉ１０６上に例えばＳ
ｉＮ膜を熱ＣＶＤで形成した後に、通常の写真製版法と
化学エツチング法により窓状にＳｉＮ膜を除去する。次
にこの窓を通して下クラッド層１０２あるいは基板１０
１に達するようにＺｎを拡散する。拡散は、いわゆる閉
管拡散法あるいは固相拡散法を用いればよい。
ｉＮ膜を熱ＣＶＤで形成した後に、通常の写真製版法と
化学エツチング法により窓状にＳｉＮ膜を除去する。次
にこの窓を通して下クラッド層１０２あるいは基板１０
１に達するようにＺｎを拡散する。拡散は、いわゆる閉
管拡散法あるいは固相拡散法を用いればよい。
Ａｌ１Ｇａ ＩｎＡｓに対してＺｎの拡散はこれまで行
われたことがなく、この発明に先だって発明者らが行っ
たＺｎ拡散実験がこの発明に結び付いている。発明者ら
が行った方法は固相拡散方法である。以下、固相拡散で
本実施例レーザのＺｎ拡散を行なう方法について説明す
る。
われたことがなく、この発明に先だって発明者らが行っ
たＺｎ拡散実験がこの発明に結び付いている。発明者ら
が行った方法は固相拡散方法である。以下、固相拡散で
本実施例レーザのＺｎ拡散を行なう方法について説明す
る。
第５図は本実施例レーザの製造方法におけるＺｎ拡散工
程を説明するための図であり、図において、第１図と同
一符号は同−又は相当部分であり、５０１はＳｉＮ膜、
５０２はＺｎＯ膜、５０３はＳｉＯ□膜である。
程を説明するための図であり、図において、第１図と同
一符号は同−又は相当部分であり、５０１はＳｉＮ膜、
５０２はＺｎＯ膜、５０３はＳｉＯ□膜である。
窓を有するＳｉＮ膜５０１がＩ ｎＧａＡｓ層１０５表
面に形成されたウェハに、例えばスパッタ法によりＺｎ
Ｏ（酸化亜鉛）膜５０２を１５００人堆積する。ＺｎＯ
膜５０２を保護するためＺｎＯ膜５０２の上にさらにＳ
ｉＯ□膜５０３を形成しておくとよい、このウェハを窒
素雰囲気で６００°Ｃの条件で熱処理を行うと、Ｚｎが
ＡｌｌＧａ ＩｎＡｓ中に拡散される。この時の拡散速
度はおよそ２．２μｍ／ＶＴＦである。したがってこの
条件で基板にＺｎが到達するように拡散するためには４
時間程度拡散すればよい。拡散されたｐ領域１０６の不
純物濃度はおよそ２Ｘ Ｉ Ｏ”Ｃ１１−”で、その比
抵抗は２．５Ｘ１０−’Ω１であることを初めて見いだ
した。この値はＧａＡｓ中のものとほとんど同じであり
、このＡｆＧａ ＩｎＡｓ材料でＴＪＳレーザが実現で
きる。
面に形成されたウェハに、例えばスパッタ法によりＺｎ
Ｏ（酸化亜鉛）膜５０２を１５００人堆積する。ＺｎＯ
膜５０２を保護するためＺｎＯ膜５０２の上にさらにＳ
ｉＯ□膜５０３を形成しておくとよい、このウェハを窒
素雰囲気で６００°Ｃの条件で熱処理を行うと、Ｚｎが
ＡｌｌＧａ ＩｎＡｓ中に拡散される。この時の拡散速
度はおよそ２．２μｍ／ＶＴＦである。したがってこの
条件で基板にＺｎが到達するように拡散するためには４
時間程度拡散すればよい。拡散されたｐ領域１０６の不
純物濃度はおよそ２Ｘ Ｉ Ｏ”Ｃ１１−”で、その比
抵抗は２．５Ｘ１０−’Ω１であることを初めて見いだ
した。この値はＧａＡｓ中のものとほとんど同じであり
、このＡｆＧａ ＩｎＡｓ材料でＴＪＳレーザが実現で
きる。
拡散後は、ＺｎＯおよびＳｉＮを除去し、再びウェハ表
面をＳｉＮで覆い８００ないし９００°Ｃで熱処理を行
い、ＧａＡｓＴＪＳレーザの場合と同様に拡散の先端を
２ないし３μｍ押し込み、不純物濃度が平均して５ Ｘ
１０ ”ｃｍ−’程度のドライブイン拡散領域１２１
を形成する。その結果、活性層１０３内に活性領域１１
０が形成される。ＩｎＣｒａＡｓｎＧａＡｓ層面層１０
５中ｐｎ接合をエツチングにより除去する。エツチング
に用いる溶液としては硫酸−過酸化水素−水を３：１：
１に混合した溶液を用いればよい。この後、ｐ。
面をＳｉＮで覆い８００ないし９００°Ｃで熱処理を行
い、ＧａＡｓＴＪＳレーザの場合と同様に拡散の先端を
２ないし３μｍ押し込み、不純物濃度が平均して５ Ｘ
１０ ”ｃｍ−’程度のドライブイン拡散領域１２１
を形成する。その結果、活性層１０３内に活性領域１１
０が形成される。ＩｎＣｒａＡｓｎＧａＡｓ層面層１０
５中ｐｎ接合をエツチングにより除去する。エツチング
に用いる溶液としては硫酸−過酸化水素−水を３：１：
１に混合した溶液を用いればよい。この後、ｐ。
ｎ電極を形成してＡｆＧａ Ｉ ｎＡｓ−ＴＪＳレーザ
は完成する。電極としてはニッケルー金／ゲルマニウム
ー金の３層構造のもの、あるいは全単層のもの等を用い
ることができる。なお、本実施例では電極の接触抵抗を
下げるためにバンドギャップの狭いＩ ｎＧａＡｓ層を
表面に設けたが、この層は必ずしも必要ではない。この
場合はｐｎ接合を除去する工程は不明となる。
は完成する。電極としてはニッケルー金／ゲルマニウム
ー金の３層構造のもの、あるいは全単層のもの等を用い
ることができる。なお、本実施例では電極の接触抵抗を
下げるためにバンドギャップの狭いＩ ｎＧａＡｓ層を
表面に設けたが、この層は必ずしも必要ではない。この
場合はｐｎ接合を除去する工程は不明となる。
次に動作について説明する。
このＴＪＳレーザに対し、ｐ電極１０８が正となるよう
に電圧を引加すると、第４図に示すＩｎＣａＡｓＰ−Ｔ
ＪＳレーザで見られたような現象（Ｚｎ拡散領域の抵抗
が高く電圧降下が大きい）はなく、第３図に示すＧａＡ
ｓ−ＴＪＳレーザの場合と同様の原理により活性領域に
電流が集中し低い闇値で発振が起こる。
に電圧を引加すると、第４図に示すＩｎＣａＡｓＰ−Ｔ
ＪＳレーザで見られたような現象（Ｚｎ拡散領域の抵抗
が高く電圧降下が大きい）はなく、第３図に示すＧａＡ
ｓ−ＴＪＳレーザの場合と同様の原理により活性領域に
電流が集中し低い闇値で発振が起こる。
このように本実施例では、ＴＪＳレーザの活性層および
クラッド層をＡｌｌＧａ ＩｎＡｓで構成したから、Ｚ
ｎ拡散の不純物濃度を十分高くすることができ、実用的
な長波長ＴＪＳレーザを得ることができる。
クラッド層をＡｌｌＧａ ＩｎＡｓで構成したから、Ｚ
ｎ拡散の不純物濃度を十分高くすることができ、実用的
な長波長ＴＪＳレーザを得ることができる。
第２図は、本発明の第２の実施例による半導体レーザを
示す模式断面図であり、図において、第１図と同一符号
は同−又は相当部分であり、２゜１はｐ型Ａｌ、 Ｇａ
ｔ Ｔ ｎｔ−５−ｔ Ａｓブロック層（ただし、ｓ＋
ｔ′；０．４７）である。
示す模式断面図であり、図において、第１図と同一符号
は同−又は相当部分であり、２゜１はｐ型Ａｌ、 Ｇａ
ｔ Ｔ ｎｔ−５−ｔ Ａｓブロック層（ただし、ｓ＋
ｔ′；０．４７）である。
末弟２の実施例では、下クラッド層１０２と基板１０１
の間にｐ型ｋｌＧａ ＩｎＡｓ層２０１を挿入しである
。この層は半絶縁性ＩｎＰ基板が導電性に変成した場合
に、ｐ−拡散領域１０６から基板を通じて流れる無効電
流を防止するための効果を持っている。従って、末弟２
の実施例の場合は基板は半絶縁性である必要はなく、導
電性であってもさしつかえない、現在の基板製造技術に
よっては、半絶縁性基板より不純物を含む導電性基板の
方が容易に結晶性の高いものが得られる。従って基板と
して結晶性の高いものを用いようとする場合、末弟２の
実施例は極めて有効である。
の間にｐ型ｋｌＧａ ＩｎＡｓ層２０１を挿入しである
。この層は半絶縁性ＩｎＰ基板が導電性に変成した場合
に、ｐ−拡散領域１０６から基板を通じて流れる無効電
流を防止するための効果を持っている。従って、末弟２
の実施例の場合は基板は半絶縁性である必要はなく、導
電性であってもさしつかえない、現在の基板製造技術に
よっては、半絶縁性基板より不純物を含む導電性基板の
方が容易に結晶性の高いものが得られる。従って基板と
して結晶性の高いものを用いようとする場合、末弟２の
実施例は極めて有効である。
以上の説明は、ＩｎＰ基板上にＡ１．Ｇａ Ｉ ｎＡＳ
を成長した場合を述べたが、ＧａＡｓ基板上あるいはＳ
ｉ基板上にバッファ層を介してＴＪＳ構造のＡｊ！Ｇａ
Ｉ ｎＡｓダブルヘテロを成長しても良いことは上記
説明からも明らかである。
を成長した場合を述べたが、ＧａＡｓ基板上あるいはＳ
ｉ基板上にバッファ層を介してＴＪＳ構造のＡｊ！Ｇａ
Ｉ ｎＡｓダブルヘテロを成長しても良いことは上記
説明からも明らかである。
また、従来は実用に供される長波長系半導体レーザとし
ては、２回の結晶成長を行う必要がある埋め込み構造が
用いられていたが、本発明によれば１回の成長で高性能
の長波長半導体が実現でき、歩留向上および製造コスト
の削減が可能となる効果も得られる。
ては、２回の結晶成長を行う必要がある埋め込み構造が
用いられていたが、本発明によれば１回の成長で高性能
の長波長半導体が実現でき、歩留向上および製造コスト
の削減が可能となる効果も得られる。
以上のように、この発明によればＴＪＳ型の半導体レー
ザにおいて、ダブルヘテロ構造をＡｆｆｉＧａｌｎＡｓ
半導体により形成したから、拡散により十分な不純物濃
度を得ることができ、０ＥＩＣに適合する長波長レーザ
を実現することが可能となる効果がある。
ザにおいて、ダブルヘテロ構造をＡｆｆｉＧａｌｎＡｓ
半導体により形成したから、拡散により十分な不純物濃
度を得ることができ、０ＥＩＣに適合する長波長レーザ
を実現することが可能となる効果がある。
第１図はこの発明の第１の実施例による半導体レーザを
示す模式断面図、第２図はこの発明による第２の実施例
による半導体レーザを示す模式断面図、第３図は従来の
ＧａＡｓ系のＴＪＳ型の半導体レーザの構造を示す模式
断面図、第４図は従来のＩ ｎＧａＡｓ Ｐ系のＴＪＳ
型の半導体レーザの構造を示す模式断面図、第５図は固
相拡散方法によりＺｎ拡散を行なう工程を説明するため
の図である。 １０１は半絶縁性ＩｎＰ基板、１０２はｎ型Ａｌ ｙ
Ｇ ａ ＩＩ Ｉ ｎ ｒ−ｘ−ｙ Ａ Ｓ下クラッド
層、１０３はｎ型Ａｆｉｔ Ｇａｓ Ｉｎｌ−ｗ−ｘ
Ａｓ活性層、１゜４はｎ型Ａｆｆｉ、ＧａＸＩｎｋ−
、−、Ａｓ上クラッド層、１２０はダブルヘテロ構造、
１０６はＺｎ拡散領域、１０７は溝、１０８はｐ！極、
１０９はｎ電極、１１０は活性領域、１２１はドライブ
イン拡散領域である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
示す模式断面図、第２図はこの発明による第２の実施例
による半導体レーザを示す模式断面図、第３図は従来の
ＧａＡｓ系のＴＪＳ型の半導体レーザの構造を示す模式
断面図、第４図は従来のＩ ｎＧａＡｓ Ｐ系のＴＪＳ
型の半導体レーザの構造を示す模式断面図、第５図は固
相拡散方法によりＺｎ拡散を行なう工程を説明するため
の図である。 １０１は半絶縁性ＩｎＰ基板、１０２はｎ型Ａｌ ｙ
Ｇ ａ ＩＩ Ｉ ｎ ｒ−ｘ−ｙ Ａ Ｓ下クラッド
層、１０３はｎ型Ａｆｉｔ Ｇａｓ Ｉｎｌ−ｗ−ｘ
Ａｓ活性層、１゜４はｎ型Ａｆｆｉ、ＧａＸＩｎｋ−
、−、Ａｓ上クラッド層、１２０はダブルヘテロ構造、
１０６はＺｎ拡散領域、１０７は溝、１０８はｐ！極、
１０９はｎ電極、１１０は活性領域、１２１はドライブ
イン拡散領域である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (1)
- （１）第１導電型の第１の半導体層、該第１の半導体層
よりバンドギャップの狭い第１導電型の第２の半導体層
、該第２の半導体層よりバンドギャップの広い第１導電
型の第３の半導体層を順次積層して形成したダブルヘテ
ロ構造と、該ダブルヘテロ構造の一部分に、上記第１、
第２、及び第３の半導体層を貫通して形成された第２導
電型の不純物拡散領域とを有する横方向接合ストライプ
（ＴＪＳ）型の半導体レーザにおいて、 上記ダブルヘテロ構造を形成する第１、第２、及び第３
の半導体層にＡｌＧａＩｎＡｓ半導体を用いたことを特
徴とする半導体レーザ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2102636A JPH0834338B2 (ja) | 1990-04-18 | 1990-04-18 | 半導体レーザ |
| GB9017759A GB2243947B (en) | 1990-04-18 | 1990-08-14 | A semiconductor laser |
| US07/567,823 US5073895A (en) | 1990-04-18 | 1990-08-15 | Semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2102636A JPH0834338B2 (ja) | 1990-04-18 | 1990-04-18 | 半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH042191A true JPH042191A (ja) | 1992-01-07 |
| JPH0834338B2 JPH0834338B2 (ja) | 1996-03-29 |
Family
ID=14332732
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2102636A Expired - Lifetime JPH0834338B2 (ja) | 1990-04-18 | 1990-04-18 | 半導体レーザ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5073895A (ja) |
| JP (1) | JPH0834338B2 (ja) |
| GB (1) | GB2243947B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005045162A (ja) * | 2003-07-25 | 2005-02-17 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体素子およびその製造方法 |
| JP2010286418A (ja) * | 2009-06-15 | 2010-12-24 | Sony Corp | 表面プラズモン発生装置およびその製造方法 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5260960A (en) * | 1991-07-26 | 1993-11-09 | Siemens Aktiengesellschaft | Tunable semiconductor laser on a semi-insulating substrate |
| US5745517A (en) * | 1995-12-29 | 1998-04-28 | Xerox Corporation | Alternative doping for AlGaInP laser diodes fabricated by impurity-induced layer disordering (IILD) |
| GB2322002A (en) * | 1997-02-07 | 1998-08-12 | Univ Sheffield | Semiconductor light emitting device |
| US7352788B2 (en) * | 2005-08-15 | 2008-04-01 | Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte, Ltd. | Nitride semiconductor vertical cavity surface emitting laser |
| IT201800001693A1 (it) | 2018-01-23 | 2019-07-23 | St Microelectronics Srl | Metodo di fabbricazione di un transistore hemt di tipo normalmente spento con ridotta resistenza in stato acceso e transistore hemt |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4183038A (en) * | 1978-03-29 | 1980-01-08 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device |
| JPS5527622A (en) * | 1978-08-17 | 1980-02-27 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor laser manufacturing method |
| JPS57199289A (en) * | 1981-06-01 | 1982-12-07 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor laser |
-
1990
- 1990-04-18 JP JP2102636A patent/JPH0834338B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1990-08-14 GB GB9017759A patent/GB2243947B/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-08-15 US US07/567,823 patent/US5073895A/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005045162A (ja) * | 2003-07-25 | 2005-02-17 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体素子およびその製造方法 |
| JP2010286418A (ja) * | 2009-06-15 | 2010-12-24 | Sony Corp | 表面プラズモン発生装置およびその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5073895A (en) | 1991-12-17 |
| GB2243947A (en) | 1991-11-13 |
| GB2243947B (en) | 1993-09-15 |
| JPH0834338B2 (ja) | 1996-03-29 |
| GB9017759D0 (en) | 1990-09-26 |
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