JPH04280491A - 屈折率導波型歪み量子井戸レーザ - Google Patents
屈折率導波型歪み量子井戸レーザInfo
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- JPH04280491A JPH04280491A JP4318591A JP4318591A JPH04280491A JP H04280491 A JPH04280491 A JP H04280491A JP 4318591 A JP4318591 A JP 4318591A JP 4318591 A JP4318591 A JP 4318591A JP H04280491 A JPH04280491 A JP H04280491A
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、化合物半導体の光・電
子デバイスの高性能化に大きく寄与する歪み量子井戸レ
ーザの製造方法に関するものである。即ち、２種類のバ
ンドギャップの違う半導体から構成され、エネルギーギ
ャップが大きい半導体によって他方の半導体が包み込ま
れ、活性層となる量子井戸が基板と格子定数が異なり歪
むことを特徴とした屈折率導波型歪み量子井戸レーザに
関するものである。
子デバイスの高性能化に大きく寄与する歪み量子井戸レ
ーザの製造方法に関するものである。即ち、２種類のバ
ンドギャップの違う半導体から構成され、エネルギーギ
ャップが大きい半導体によって他方の半導体が包み込ま
れ、活性層となる量子井戸が基板と格子定数が異なり歪
むことを特徴とした屈折率導波型歪み量子井戸レーザに
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
例えばＡ．Ｌａｓｓｏｎ，Ｓ．Ｆｏｒｏｕｈａｒ，Ｊ．
Ｃｏｄｙ ａｎｄ Ｒ．Ｊ．Ｌａｎｇ：「９８０ｎ
ｍで発振する高信頼性狭ストライプ・プッシュドモーフ
ィック・単一量子井戸レーザの高出力動作」（Ｈｉｇｈ
−Ｐｏｗｅｒ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｉ
ｇｈｌｙ Ｒｅｌｉａｂｌｅ Ｎａｒｒｏｗ Ｓ
ｔｒｉｐｅ Ｐｓｅｕｄｏｍｏｒｐｈｉｃ Ｓｉｎ
ｇｌｅ Ｑｕａｎｔｕｍ ＷｅｌｌＬａｓｅｒｓ
Ｅｍｉｔｔｉｎｇ ａｔ ９８０ ｎｍ）ＩＥ
ＥＥ ＰＨＯＴＯＮＩＣＳ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
ＬＥＴＴＥＲＳ ＶＯＬ．２，Ｎｏ．５，ＭＡＹ
，１９９０年 Ｐ．３０７−３０９に記載されるもの
があった。
例えばＡ．Ｌａｓｓｏｎ，Ｓ．Ｆｏｒｏｕｈａｒ，Ｊ．
Ｃｏｄｙ ａｎｄ Ｒ．Ｊ．Ｌａｎｇ：「９８０ｎ
ｍで発振する高信頼性狭ストライプ・プッシュドモーフ
ィック・単一量子井戸レーザの高出力動作」（Ｈｉｇｈ
−Ｐｏｗｅｒ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｉ
ｇｈｌｙ Ｒｅｌｉａｂｌｅ Ｎａｒｒｏｗ Ｓ
ｔｒｉｐｅ Ｐｓｅｕｄｏｍｏｒｐｈｉｃ Ｓｉｎ
ｇｌｅ Ｑｕａｎｔｕｍ ＷｅｌｌＬａｓｅｒｓ
Ｅｍｉｔｔｉｎｇ ａｔ ９８０ ｎｍ）ＩＥ
ＥＥ ＰＨＯＴＯＮＩＣＳ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
ＬＥＴＴＥＲＳ ＶＯＬ．２，Ｎｏ．５，ＭＡＹ
，１９９０年 Ｐ．３０７−３０９に記載されるもの
があった。
【０００３】図２はかかる従来の分子線エピタキシャル
（ＭＢＥ）成長ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ
ＧＲＩＮ−ＳＣＨ ＳＱＷの組成プロファイル及
び層厚を示す図、図３はかかる歪み量子井戸レーザの断
面図である。これらの図に示すように、この種の歪み量
子井戸レーザの製造方法としては、分子線エピタキシャ
ル成長によって、ｎ−ＧａＡｓ基板１上にｎ−ＡｌＧａ
Ａｓクラッド層２、ＡｌＧａＡｓ ＧＲＩＮ−ＳＣＨ
（Ｇｒａｔｅｄ ＩｎｄｅｘＳｅｐａｒａｔｅ Ｃ
ｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒａｃｔｕ
ｒｅ）＋ＩｎＧａＡｓ ＳＱＷ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｑ
ｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ）層３、ｐ−ＡｌＧａＡｓク
ラッド層４、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層５を積層した後
、３μｍ程度のストライプの領域を残し、屈折率導波機
構を形成するため、活性層近傍までドライエッチングあ
るいは化学エッチングでｐ−ＧａＡｓコンタクト層５、
ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層４の大部分を除去し、リッ
ジ構造を形成し、その後、絶縁膜６を用い電流狭窄を行
っていた。
（ＭＢＥ）成長ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ
ＧＲＩＮ−ＳＣＨ ＳＱＷの組成プロファイル及
び層厚を示す図、図３はかかる歪み量子井戸レーザの断
面図である。これらの図に示すように、この種の歪み量
子井戸レーザの製造方法としては、分子線エピタキシャ
ル成長によって、ｎ−ＧａＡｓ基板１上にｎ−ＡｌＧａ
Ａｓクラッド層２、ＡｌＧａＡｓ ＧＲＩＮ−ＳＣＨ
（Ｇｒａｔｅｄ ＩｎｄｅｘＳｅｐａｒａｔｅ Ｃ
ｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒａｃｔｕ
ｒｅ）＋ＩｎＧａＡｓ ＳＱＷ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｑ
ｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ）層３、ｐ−ＡｌＧａＡｓク
ラッド層４、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層５を積層した後
、３μｍ程度のストライプの領域を残し、屈折率導波機
構を形成するため、活性層近傍までドライエッチングあ
るいは化学エッチングでｐ−ＧａＡｓコンタクト層５、
ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層４の大部分を除去し、リッ
ジ構造を形成し、その後、絶縁膜６を用い電流狭窄を行
っていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
歪み量子井戸レーザの製造方法では、基板と格子整合し
ないＩｎＧａＡｓが全面に成長しており、発振波長を長
くする時、転位を発生させないで成長できる限界に近い
厚みの活性層を必要とするので、製造プロセス中や高出
力発振時にストレスに起因する欠陥が生じ易く、レーザ
素子が劣化するという欠点があった。
歪み量子井戸レーザの製造方法では、基板と格子整合し
ないＩｎＧａＡｓが全面に成長しており、発振波長を長
くする時、転位を発生させないで成長できる限界に近い
厚みの活性層を必要とするので、製造プロセス中や高出
力発振時にストレスに起因する欠陥が生じ易く、レーザ
素子が劣化するという欠点があった。
【０００５】本発明は、以上に述べた活性層の全面にか
かったストレスが素子を劣化させるという問題点を除去
し、特性の向上を図り、信頼性の高い屈折率導波型歪み
量子井戸レーザを提供することを目的としている
かったストレスが素子を劣化させるという問題点を除去
し、特性の向上を図り、信頼性の高い屈折率導波型歪み
量子井戸レーザを提供することを目的としている
【００
０６】
０６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、屈折率導波型歪み量子井戸レーザにおい
て、（ｎ１１）Ａ面（ｎは１，２，３のいずれかの整数
）を角に有する段差付き基板と、該段差付き基板上に分
子線エピタキシャル成長法により形成される活性層とを
具備し、該基板の段差により活性層のつながりを断ち、
発光領域近傍の活性層にかかるストレスの許容度を大き
くし、成長の基板面方位依存性を利用するようにしたも
のである。
成するために、屈折率導波型歪み量子井戸レーザにおい
て、（ｎ１１）Ａ面（ｎは１，２，３のいずれかの整数
）を角に有する段差付き基板と、該段差付き基板上に分
子線エピタキシャル成長法により形成される活性層とを
具備し、該基板の段差により活性層のつながりを断ち、
発光領域近傍の活性層にかかるストレスの許容度を大き
くし、成長の基板面方位依存性を利用するようにしたも
のである。
【０００７】
【作用】本発明によれば、上記したように、分子線エピ
タキシャル成長装置を用いて、化学及びドライエッチン
グにより形成した段差付き基板上に、半導体レーザ構造
を形成し、段差により活性層のつながりを断ち、発振領
域近傍にかかるストレスの許容度を増大させ、かつ、分
子線エピタキシャル成長の基板面方位依存性を利用して
、屈折率導波機構を作り付けるようにする。
タキシャル成長装置を用いて、化学及びドライエッチン
グにより形成した段差付き基板上に、半導体レーザ構造
を形成し、段差により活性層のつながりを断ち、発振領
域近傍にかかるストレスの許容度を増大させ、かつ、分
子線エピタキシャル成長の基板面方位依存性を利用して
、屈折率導波機構を作り付けるようにする。
【０００８】従って、信頼性の高い低電流動作の歪み量
子井戸半導体レーザを得ることができる。
子井戸半導体レーザを得ることができる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。図１は本発明の実施例を示す歪み量子井戸レ
ーザの製造工程断面図である。まず、図１（ａ）に示す
ように、ｐ−ＧａＡｓ（１００）基板１１上に、ＳｉＯ
２ 膜１２を形成し、レジストを塗布してレジスト膜１
３を形成した後、通常のリソグラフィー技術と化学エッ
チングにより、＜０−１１＞方向に幅５μｍ程度で高さ
０．５μｍ程度の段差のストライプを設ける。このエッ
チング時のＳｉＯ２ 膜１２の下にサイドエッチングが
入り、（２１１）Ａ面１４及び（２−１−１）Ａ面１５
をもつ段差を形成する。
説明する。図１は本発明の実施例を示す歪み量子井戸レ
ーザの製造工程断面図である。まず、図１（ａ）に示す
ように、ｐ−ＧａＡｓ（１００）基板１１上に、ＳｉＯ
２ 膜１２を形成し、レジストを塗布してレジスト膜１
３を形成した後、通常のリソグラフィー技術と化学エッ
チングにより、＜０−１１＞方向に幅５μｍ程度で高さ
０．５μｍ程度の段差のストライプを設ける。このエッ
チング時のＳｉＯ２ 膜１２の下にサイドエッチングが
入り、（２１１）Ａ面１４及び（２−１−１）Ａ面１５
をもつ段差を形成する。
【００１０】その後、図１（ｂ）に示すように、レジス
ト膜１３をマスクとして、ドライエッチングにより、高
さ３μｍ程度の段差部１１ａを形成する。次いで、レジ
スト膜１３とＳｉＯ２ 膜１２を除去し、化学エッチン
グにより、ドライエッチングによる損傷を除いた後、図
１（ｃ）に示すように、分子線エピタキシャル成長によ
り、段差部１１ａ付きｐ−ＧａＡｓ基板１１上に、ｐ−
ＧａＡｓバッファ層１６（０．３μｍ程度）、ｐ−Ａｌ
Ｘ Ｇａ１−Ｘ Ａｓクラッド層１７（約１μｍ）、Ａ
ｌＹ Ｇａ１−Ｙ Ａｓ光導波層１８（約１００ｎｍ）
、ＩｎＶ Ｇａ１−Ｖ Ａｓ量子井戸活性層１９、Ａｌ
Ｙ Ｇａ１−Ｙ Ａｓ光導波層２０（約１００ｎｍ）、
ｎ−ＡｌＸ Ｇａ１−Ｘ Ａｓクラッド層２１（約１μ
ｍ）、ｎ−ＧａＡｓコンタクト層２２（約０．３μｍ）
を順次積層する。
ト膜１３をマスクとして、ドライエッチングにより、高
さ３μｍ程度の段差部１１ａを形成する。次いで、レジ
スト膜１３とＳｉＯ２ 膜１２を除去し、化学エッチン
グにより、ドライエッチングによる損傷を除いた後、図
１（ｃ）に示すように、分子線エピタキシャル成長によ
り、段差部１１ａ付きｐ−ＧａＡｓ基板１１上に、ｐ−
ＧａＡｓバッファ層１６（０．３μｍ程度）、ｐ−Ａｌ
Ｘ Ｇａ１−Ｘ Ａｓクラッド層１７（約１μｍ）、Ａ
ｌＹ Ｇａ１−Ｙ Ａｓ光導波層１８（約１００ｎｍ）
、ＩｎＶ Ｇａ１−Ｖ Ａｓ量子井戸活性層１９、Ａｌ
Ｙ Ｇａ１−Ｙ Ａｓ光導波層２０（約１００ｎｍ）、
ｎ−ＡｌＸ Ｇａ１−Ｘ Ａｓクラッド層２１（約１μ
ｍ）、ｎ−ＧａＡｓコンタクト層２２（約０．３μｍ）
を順次積層する。
【００１１】図中の斜線で示す（２１１）Ａ面１４の上
に成長したＳｉドープの層は、ｐ型となり、ｐ−ＡｌＸ
Ｇａ１−Ｘ Ａｓ電流狭窄層２３及びｐ−ＧａＡｓ電
流狭窄層２４となる。設定された発振波長で、閾値電流
が最小にするという条件で、ＩｎＶ Ｇａ１−Ｖ Ａｓ
量子井戸活性層１９の厚みと組成が決まる。ＡｌＹ Ｇ
ａ１−Ｙ Ａｓ光導波層１８，２０の組成は、活性層で
Ｙ〜０．２程度とし、ＡｌＸ Ｇａ１−Ｘ Ａｓクラッ
ド層でＹ＝Ｘとなるように直線的に変化させる。
に成長したＳｉドープの層は、ｐ型となり、ｐ−ＡｌＸ
Ｇａ１−Ｘ Ａｓ電流狭窄層２３及びｐ−ＧａＡｓ電
流狭窄層２４となる。設定された発振波長で、閾値電流
が最小にするという条件で、ＩｎＶ Ｇａ１−Ｖ Ａｓ
量子井戸活性層１９の厚みと組成が決まる。ＡｌＹ Ｇ
ａ１−Ｙ Ａｓ光導波層１８，２０の組成は、活性層で
Ｙ〜０．２程度とし、ＡｌＸ Ｇａ１−Ｘ Ａｓクラッ
ド層でＹ＝Ｘとなるように直線的に変化させる。
【００１２】次に、図１（ｄ）に示すように、絶縁膜２
５を形成し、通常のリソグラフィー技術を用いて、ｎ−
ＧａＡｓコンタクト層２２上の絶縁膜を取り除き、ｎ側
電極２６を形成する。次に、裏面にｐ側電極２７を形成
し、ドライエッチングあるいはへき開によって、レーザ
端面を形成する。
５を形成し、通常のリソグラフィー技術を用いて、ｎ−
ＧａＡｓコンタクト層２２上の絶縁膜を取り除き、ｎ側
電極２６を形成する。次に、裏面にｐ側電極２７を形成
し、ドライエッチングあるいはへき開によって、レーザ
端面を形成する。
【００１３】Ａ面上でのＧａ及びＩｎの表面移動距離が
大きいため、組成が変化し、ＩｎＶ Ｇａ１−Ｖ Ａｓ
量子井戸活性層１９に横方向に屈折率が変化し、かつ、
（１００）面上の電子及び正孔に対するポテンシャル障
壁がＡ面より低くなるため、ＩｎＶ Ｇａ１−Ｖ Ａｓ
量子井戸活性層１９での光及び電流の閉じ込めも良好と
なる。上記説明では、ｎ−ＧａＡｓ基板上での成長につ
いて説明を行なったが、不純物の選択によって、ｐ−Ｇ
ａＡｓ基板上でも構わない。また、段差部１１ａ以外の
分子線エピタキシャル成長領域もエッチングにより、取
り除いてもよい。また、化学エッチングによって形成す
る（２１１）Ａ面は、（３１１）Ａあるいは（１１１）
Ａ面であってもよい。更に、ＧａＳｂ基板上へのＩｎＧ
ａＳｂ量子井戸レーザ、ＧａＰ基板上へのＧａＩｎＰ量
子井戸レーザ形成等についても応用できる。
大きいため、組成が変化し、ＩｎＶ Ｇａ１−Ｖ Ａｓ
量子井戸活性層１９に横方向に屈折率が変化し、かつ、
（１００）面上の電子及び正孔に対するポテンシャル障
壁がＡ面より低くなるため、ＩｎＶ Ｇａ１−Ｖ Ａｓ
量子井戸活性層１９での光及び電流の閉じ込めも良好と
なる。上記説明では、ｎ−ＧａＡｓ基板上での成長につ
いて説明を行なったが、不純物の選択によって、ｐ−Ｇ
ａＡｓ基板上でも構わない。また、段差部１１ａ以外の
分子線エピタキシャル成長領域もエッチングにより、取
り除いてもよい。また、化学エッチングによって形成す
る（２１１）Ａ面は、（３１１）Ａあるいは（１１１）
Ａ面であってもよい。更に、ＧａＳｂ基板上へのＩｎＧ
ａＳｂ量子井戸レーザ、ＧａＰ基板上へのＧａＩｎＰ量
子井戸レーザ形成等についても応用できる。
【００１４】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
【００１５】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、歪み量子井戸レーザの活性層を段差付き基板上
に成長させることによって、該段差により活性層のつな
がりを断ち、製造工程及びレーザ発振時に生じるストレ
スに対して許容度の大きい、成長の基板面方位依存性を
利用した、歪み量子井戸を活性層とする半導体レーザを
作製することにより、信頼性の高い低電流動作の屈折率
導波型歪み量子井戸半導体レーザを得ることができる。
よれば、歪み量子井戸レーザの活性層を段差付き基板上
に成長させることによって、該段差により活性層のつな
がりを断ち、製造工程及びレーザ発振時に生じるストレ
スに対して許容度の大きい、成長の基板面方位依存性を
利用した、歪み量子井戸を活性層とする半導体レーザを
作製することにより、信頼性の高い低電流動作の屈折率
導波型歪み量子井戸半導体レーザを得ることができる。
【００１６】従って、本発明は、超高速な光情報処理及
び通信等の広い分野に適用することができる。
び通信等の広い分野に適用することができる。
【図１】本発明の実施例を示す歪み量子井戸レーザの製
造工程断面図である。
造工程断面図である。
【図２】従来の分子線エピタキシャル成長ＩｎＧａＡｓ
／ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ ＧＲＩＮ−ＳＣＨ Ｓ
ＱＷの組成プロファイル及び層厚を示す図である。
／ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ ＧＲＩＮ−ＳＣＨ Ｓ
ＱＷの組成プロファイル及び層厚を示す図である。
【図３】従来の歪み量子井戸レーザの断面図である。
１１ ｐ−ＧａＡｓ（１００）基板１２
ＳｉＯ２ 膜 １３ レジスト膜 １４ （２１１）Ａ面 １５ （２−１−１）Ａ面 １１ａ 段差部 １６ ｐ−ＧａＡｓバッファ層 １７ ｐ−ＡｌＸ Ｇａ１−Ｘ Ａｓクラッド層
１８ ＡｌＹ Ｇａ１−Ｙ Ａｓ光導波層１９
ＩｎＶ Ｇａ１−Ｖ Ａｓ量子井戸活性層２０
ＡｌＹ Ｇａ１−Ｙ Ａｓ光導波層２１
ｎ−ＡｌＸ Ｇａ１−Ｘ Ａｓクラッド層２２
ｎ−ＧａＡｓコンタクト層２３ ｐ−ＡｌＸ Ｇ
ａ１−Ｘ Ａｓ電流狭窄層２４ ｐ−ＧａＡｓ電
流狭窄層 ２５ 絶縁膜 ２６ ｎ側電極 ２７ ｐ側電極
ＳｉＯ２ 膜 １３ レジスト膜 １４ （２１１）Ａ面 １５ （２−１−１）Ａ面 １１ａ 段差部 １６ ｐ−ＧａＡｓバッファ層 １７ ｐ−ＡｌＸ Ｇａ１−Ｘ Ａｓクラッド層
１８ ＡｌＹ Ｇａ１−Ｙ Ａｓ光導波層１９
ＩｎＶ Ｇａ１−Ｖ Ａｓ量子井戸活性層２０
ＡｌＹ Ｇａ１−Ｙ Ａｓ光導波層２１
ｎ−ＡｌＸ Ｇａ１−Ｘ Ａｓクラッド層２２
ｎ−ＧａＡｓコンタクト層２３ ｐ−ＡｌＸ Ｇ
ａ１−Ｘ Ａｓ電流狭窄層２４ ｐ−ＧａＡｓ電
流狭窄層 ２５ 絶縁膜 ２６ ｎ側電極 ２７ ｐ側電極
Claims (1)
- 【請求項１】（ａ）（ｎ１１）Ａ面（ｎは１，２，３の
いずれかの整数）を角に有する段差付き基板と、（ｂ）
該段差付き基板上に分子線エピタキシャル成長法により
形成される活性層とを具備し、（ｃ）該基板の段差によ
り活性層のつながりを断ち、発光領域近傍の活性層にか
かるストレスの許容度を大きくし、成長の基板面方位依
存性を利用したことを特徴とする屈折率導波型歪み量子
井戸レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4318591A JPH04280491A (ja) | 1991-03-08 | 1991-03-08 | 屈折率導波型歪み量子井戸レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4318591A JPH04280491A (ja) | 1991-03-08 | 1991-03-08 | 屈折率導波型歪み量子井戸レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04280491A true JPH04280491A (ja) | 1992-10-06 |
Family
ID=12656854
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4318591A Withdrawn JPH04280491A (ja) | 1991-03-08 | 1991-03-08 | 屈折率導波型歪み量子井戸レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04280491A (ja) |
-
1991
- 1991-03-08 JP JP4318591A patent/JPH04280491A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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