JPH04372189A - 半導体レーザの製造方法 - Google Patents

半導体レーザの製造方法

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JPH04372189A
JPH04372189A JP17738991A JP17738991A JPH04372189A JP H04372189 A JPH04372189 A JP H04372189A JP 17738991 A JP17738991 A JP 17738991A JP 17738991 A JP17738991 A JP 17738991A JP H04372189 A JPH04372189 A JP H04372189A
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Hiroyoshi Hamada
弘喜 浜田
Ryoji Hiroyama
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内部電流狭窄型のAl
GaInP 系半導体レーザを製造する方法に関し、特
に、その内部電流狭窄層とキャップ層との製造方法に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】AlGaInP は 0.6μm の発
振波長を有し、可視光半導体レーザの材料として広く用
いられている。 図1は、AlGaInP 系材料を主成分とした屈折率
導波型AlGaInP半導体レーザの構造を示す断面図
である。図中1は、(100) 面から〈011 〉方
向に5°オフしたn−GaAs基板を示す。基板1上に
は、n−GaInP バッファ層2(膜厚0.3μm)
, n−(Al0.65Ga0.35)0.5 In0
.5 P クラッド層3(膜厚 1.0μm),u−(
Al0.15Ga0.85)0.5 In0.5 P 
活性層4(膜厚0.07μm),p−(Al0.65G
a0.35)0.5 In0.5 P クラッド層5(
膜厚 0.2μm)がこの順に積層されている。クラッ
ド層5では、Znをドープしてp型としている。クラッ
ド層5の中央部(高さ1μm)はメサ状をなし、このメ
サ部上にp−GaInP コンタクト層6(膜厚 0.
1μm),p−GaAsコンタクト層7(膜厚 0.3
μm)がこの順に積層されている。また、メサ部を囲む
態様にて、クラッド層5上にn−GaAs電流狭窄層8
(膜厚 0.8μm)が形成されている。コンタクト層
7及び電流狭窄層8上には、p−GaAsキャップ層9
(膜厚 0.8μm)が形成されている。キャップ層9
の上面にはp側電極(Cr/Au)10が設けられ、基
板1の下面にはn側電極(Cr/Sn/Au)11が設
けられている。このような構成をなす半導体レーザは、
波長が630 〜640 nmである可視レーザ光を発
振する。
【0003】ここで、使用するGaAs基板の面方位に
ついて説明する。本発明と同一出願人による特開平2─
168690号公報には、(100)面から〈011 
〉方向に5°以上傾斜したGaAs基板を用いることに
より、基板上に結晶欠陥がないAlGaInP 結晶を
成長でき、製造される半導体レーザの発振しきい値電流
のばらつきを少なくできることが開示されている。また
、本発明と同一出願人による特開平2─260682号
公報には、AlGaInP の半導体層のバンドギャッ
プはGaAs基板の面方位に依存して変化し、(100
) 面から〈011 〉方向に5°以上傾斜したGaA
s基板を用いることにより、基板上に積層されるAlG
aInP 系半導体層のバンドギャップが広がり、Al
GaInP 系半導体レーザの短波長化を図って、発振
しきい値電流の増加を抑え得ることが開示されている。 以上により、AlGaInP 系半導体レーザを製造す
る場合に、(100)面から〈011 〉方向に5°以
上傾斜した(オフした)GaAs基板を使用することが
望ましい。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな構造を有する半導体レーザを製造する場合、図1に
おけるn−GaAs電流狭窄層8及びp−GaAsキャ
ップ層9は、ヘテロ結晶成長温度と同じ温度( 680
〜700 ℃)でGaAs層を成長させて形成している
。ところが、p型クラッド層5にドープされているZn
がアンドープの活性層4に拡散して、活性層4の特性が
劣化するという課題がある。
【0005】図2は、電流狭窄層,キャップ層の成長温
度と電流狭窄層,キャップ層成長後の活性層のPL(p
hotoluminescence)半値幅との関係を
示すグラフである。なお、基板としては(100) 面
から〈011 〉方向に5°オフしたn−GaAs基板
を使用している。図中Aは成長開始前を示し、成長温度
が上昇していくにつれて半値幅は広がることがわかる。 このことにより、クラッド層5から活性層4へのZn拡
散または活性層4中での欠陥の発生が起こっていること
がわかる。
【0006】以上のことにより、従来のように、電流狭
窄層8及びキャップ層9をヘテロ結晶成長温度と同じ高
温にて成長させると、Znの拡散または活性層中の欠陥
の発生により、発光効率が低下し、発振しきい値が上昇
して、寿命が短くなるという問題がある。
【0007】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であり、GaAs電流狭窄層及びGaAsキャップ層の
成長温度を530 〜580℃とすることにより、上述
したような問題を解決して、発振しきい値が低く、信頼
性が高いAlGaInP 系半導体レーザを製造できる
半導体レーザの製造方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体レー
ザの製造方法は、(100) 面から〈011 〉方向
に5°以上傾斜したGaAs基板の主面に、AlGaI
nP 活性層とGaAs電流狭窄層とGaAsキャップ
層とを有するAlGaInP 系半導体レーザを、結晶
成長法を用いて製造する方法において、前記GaAs電
流狭窄層及びGaAsキャップ層の成長温度を530 
〜580 ℃とすることを特徴とする。
【0009】
【作用】図2から、GaAs電流狭窄層及びGaAsキ
ャップ層の成長温度が580 ℃を超えると、活性層に
おけるPL半値幅が急激に広がってその特性が劣化する
ことがわかる。 一方、これらの成長温度が530℃以上である場合には
成長するGaAs層は単結晶となり、この温度未満では
多結晶となる。単結晶である方が、多結晶である場合に
比べて、電流狭窄層としての機能は高く、また熱伝導率
も高くなる。以上のような理由により、本発明では、5
30 〜580 ℃の温度での結晶成長によりGaAs
電流狭窄層及びGaAsキャップ層を形成する。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。本発明の
製造方法を用いて、前述した図1に示すような構造を有
するAlGaInP 系半導体レーザを製造する場合に
ついて説明する。
【0011】まず、(100) 面から〈011 〉方
向に5°オフしたn−GaAs基板1上に、MOCVD
(Metalorganic Chemical Va
por Deposition) 法を用いて、温度を
680 〜700 ℃程度として、バッファ層2,クラ
ッド層3,活性層4,クラッド層5,コンタクト層6,
コンタクト層7となるn−GaInP 層, n−(A
l0.65Ga0.35)0.5 In0.5 P 層
,u−(Al0.15Ga0.85)0.5 In0.
5 P 層,p−(Al0.65Ga0.35)0.5
 In0.5 P 層, p−GaInP 層, p−
GaAs層をこの順に積層形成する。次に、所定幅の例
えばSiO2 層をp−GaAs層の中央部上に形成し
、このSiO2 層をマスクとして、p−GaAs層,
 p−GaInP 層の全部とp−(Al0.65Ga
0.35)0.5 In0.5 P 層の一部とをエッ
チング除去してメサ部を形成する。次に、MOCVD 
法を用いて、温度を530 〜580 ℃として、電流
狭窄層8となるn−GaAs層を積層形成した後、Si
O2 層を除去する。次いで、MOCVD 法を用いて
、温度を530 〜580 ℃として、キャップ層9と
なるp−GaAs層を積層形成する。最後に、p−Ga
As層の上面にCr, Auを、n−GaAs基板1の
下面にはCr,Sn, Auを蒸着形成し、これらを合
金化して、p側電極10, n側電極11を夫々形成す
る。
【0012】上述した製造工程において、n−GaAs
層(電流狭窄層8)のn型ドーパントとしてはSeを用
いる。これは、図3から理解できるように、低温状態(
530 〜580 ℃)においてもSeは効率良くドー
ピングできるからである。電流狭窄層8を形成するまで
は、ダブルヘテロ結晶からのリンの脱離を防止するため
にPH3 を流す。ところが、低温状態(530 〜5
80 ℃)ではPH3 の分解効率が低くて、ダブルヘ
テロ結晶からのリンの脱離が容易に生じ、作製したダブ
ルヘテロ結晶が劣化する可能性がある。従って、本実施
例では、PH3 を予めクラッキング炉にて熱分解し、
熱分解後のPH3 を反応管内に導入して活性なリン雰
囲気中にてn−GaAs層(電流狭窄層8)を成長させ
ることにより、ダブルヘテロ結晶からのリンの脱離に伴
う結晶の劣化を防止している。
【0013】電流狭窄層8及びキャップ層9形成のため
の成長温度を580 ℃以下としたので、図2からも理
解できるように、活性層4の特性劣化は生じない。また
、この結晶成長温度を530 ℃以上としたので、成長
されたn−GaAs層及びp−GaAs層は何れも単結
晶となった。これらが多結晶化すると、電流ブロック層
としての効果は弱く、またこの効果も経時変化が見られ
る、熱伝導率の低下が生じて熱抵抗も約2倍(50→1
00 W/cm・K)に上昇するという難点が発生する
が、本発明では単結晶化するので、これらの難点が問題
とならない。
【0014】次に、電流狭窄層及びキャップ層の成長温
度を530 〜580 ℃とした本発明の製造方法にて
製造した半導体レーザ(以下本発明例という)と、これ
らの成長温度を680 〜700 ℃とした従来の製造
方法にて製造した半導体レーザ(以下従来例という)と
の特性比較について説明する。
【0015】図4は、本発明例((a))と従来例((
b))とにおける電流─光出力特性を示すグラフである
。本発明例では従来例に比べて、発振しきい値を約33
%だけ低減できている。
【0016】図5は、本発明例((a))と従来例((
b))とにおける信頼性試験の結果を示すグラフである
。試験条件は、光出力1mW,25℃, APC(Au
tomatic PowerControl)動作であ
る。本発明例では300 時間経過後も著しい劣化は見
られない。一方、従来例では数十時間以内に劣化してい
る。
【0017】以上の結果から、本発明の製造方法にて製
造した半導体レーザは、発振波長が630 〜640 
nmであり、しきい値電流が低く信頼性が高い。
【0018】
【発明の効果】以上のように、本発明の製造方法では、
電流狭窄層及びキャップ層の成長温度を530 〜58
0 ℃としたので、活性層の特性劣化を防止することが
でき、しきい値電流が低く、しかも信頼性が高くて寿命
が長いAlGaInP 系半導体レーザを容易に製造す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】AlGaInP 系半導体レーザの構造を示す
断面図である。
【図2】n−GaAs層(電流狭窄層)及びp−GaA
s層(キャップ層)の成長温度とn−GaAs層及びp
−GaAs層成長後の活性層のPL半値幅との関係を示
すグラフである。
【図3】Seをドーパントして用いた場合のn−GaA
s層の成長温度とキャリア濃度との関係を示すグラフで
ある。
【図4】本発明例と従来例とにおける電流─光出力特性
を示すグラフである。
【図5】本発明例と従来例とにおける信頼性試験の結果
を示すグラフである。
【符号の説明】
1  基板 2  バッファ層 3  クラッド層 4  活性層 5  クラッド層 6  コンタクト層 7  コンタクト層 8  電流狭窄層 9  キャップ層

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  (100) 面から〈011 〉方向
    に5°以上傾斜したGaAs基板の主面に、AlGaI
    nP 活性層とGaAs電流狭窄層とGaAsキャップ
    層とを有するAlGaInP 系半導体レーザを、結晶
    成長法を用いて製造する方法において、前記GaAs電
    流狭窄層及びGaAsキャップ層の成長温度を530 
    〜580 ℃とすることを特徴とする半導体レーザの製
    造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005175340A (ja) * 2003-12-15 2005-06-30 Hitachi Cable Ltd 半導体レーザ用エピタキシャルウェハ
JP2008294444A (ja) * 2007-05-23 2008-12-04 Osram Opto Semiconductors Gmbh 半導体チップおよび半導体チップの製造方法

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