JPH0449792B2 - - Google Patents
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- JPH0449792B2 JPH0449792B2 JP58175373A JP17537383A JPH0449792B2 JP H0449792 B2 JPH0449792 B2 JP H0449792B2 JP 58175373 A JP58175373 A JP 58175373A JP 17537383 A JP17537383 A JP 17537383A JP H0449792 B2 JPH0449792 B2 JP H0449792B2
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- Japan
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- layer
- type
- cladding layer
- active layer
- type 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
- H01S5/2054—Methods of obtaining the confinement
- H01S5/2059—Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion
-
- 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
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- 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
- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2231—Buried stripe structure with inner confining structure only between the active layer and the upper electrode
-
- 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
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- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2232—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、半導体レーザ技術に係わり、特に低
しきい値電流化をはかつた半導体レーザ装置に関
する。
しきい値電流化をはかつた半導体レーザ装置に関
する。
デイジタル・オーデイオ・デイスク（DAD）、
ビデオ・デイスク・ドキユメント・フアイル等の
光デイスク装置や光通信用光源として半導体レー
ザの応用が開けるにつれ、半導体レーザの量産化
技術が必要となつている。従来、半導体レーザ用
の薄膜多層ヘテロ接合結晶製作技術としては、ス
ライデイング・ボート方式による液相エピタキシ
ヤル成長法（LPE法）が用いられているが、
LPE法ではウエハ面積の大型化に限度がある。
このため、大面積で均一性及び制御性に優れた有
機金属気相成長法（MOCVD法）や分子線エピ
タキシ−法（MBE法）等の結晶成長技術が注目
されている。
ビデオ・デイスク・ドキユメント・フアイル等の
光デイスク装置や光通信用光源として半導体レー
ザの応用が開けるにつれ、半導体レーザの量産化
技術が必要となつている。従来、半導体レーザ用
の薄膜多層ヘテロ接合結晶製作技術としては、ス
ライデイング・ボート方式による液相エピタキシ
ヤル成長法（LPE法）が用いられているが、
LPE法ではウエハ面積の大型化に限度がある。
このため、大面積で均一性及び制御性に優れた有
機金属気相成長法（MOCVD法）や分子線エピ
タキシ−法（MBE法）等の結晶成長技術が注目
されている。
MOCVD法の特徴を生かした作り付け導波路
レーザとしては第１図に示す如き半導体レーザが
ある。なお、図中１はＮ−GaAs基板、２はＮ−
GaAlAsクラツド層、３はGaAlAs活性層、４は
Ｐ−GaAlAsクラツド層、５はＮ−GaAs電流阻
止層、７，８は金属電極を示している。このよう
な構造のレーザにおいては、電極面に垂直な断面
について見たとき、電流阻止層が欠損したストラ
イプ部分には単なるPN接合があるのみであるの
ち対し、ストライプ部分両側にはPNPN接合が
形成されている。このため、順方向電圧を印加し
たとき、PNPN接合の１つのPN接合には逆バイ
アスが印加されることになり、PNPN接合部を
通して電流が流れることは殆んどなく、ストライ
プ部分にのみ電流が流れることになる。
レーザとしては第１図に示す如き半導体レーザが
ある。なお、図中１はＮ−GaAs基板、２はＮ−
GaAlAsクラツド層、３はGaAlAs活性層、４は
Ｐ−GaAlAsクラツド層、５はＮ−GaAs電流阻
止層、７，８は金属電極を示している。このよう
な構造のレーザにおいては、電極面に垂直な断面
について見たとき、電流阻止層が欠損したストラ
イプ部分には単なるPN接合があるのみであるの
ち対し、ストライプ部分両側にはPNPN接合が
形成されている。このため、順方向電圧を印加し
たとき、PNPN接合の１つのPN接合には逆バイ
アスが印加されることになり、PNPN接合部を
通して電流が流れることは殆んどなく、ストライ
プ部分にのみ電流が流れることになる。
なお、上記構造のレーザは基板１から電流阻止
層５までの第１回目の結晶成長と、電流阻止層５
の一部をストライプ状にエツチングしたのち被覆
層６及びコンタクト層７を形成する第２回目の結
晶成長と言う２段階の結晶成長プロセスにより作
成される。ここで、第２回目の結晶成長の開始時
点におけるクラツド層４への成長は、一旦表面が
空気中に晒されたGaAlAs面上への成長である。
このため、従来のLPE法では成長が難しく、
GaAlAs面上への成長が容易なMOCVD法によつ
て始めて制御性良く製作できるようになつたもの
である。
層５までの第１回目の結晶成長と、電流阻止層５
の一部をストライプ状にエツチングしたのち被覆
層６及びコンタクト層７を形成する第２回目の結
晶成長と言う２段階の結晶成長プロセスにより作
成される。ここで、第２回目の結晶成長の開始時
点におけるクラツド層４への成長は、一旦表面が
空気中に晒されたGaAlAs面上への成長である。
このため、従来のLPE法では成長が難しく、
GaAlAs面上への成長が容易なMOCVD法によつ
て始めて制御性良く製作できるようになつたもの
である。
ところで、第１図に示す構造のレーザは、電流
狭窄構造に関しては所謂内部ストライプと呼ばれ
るものの一つであるが、その電流狭窄効果は所謂
埋め込み構造と呼ばれるレーザ（BHレーザ）に
比べると十分とはいいがたい。すなわち、典型的
なBHレーザのしきい値電流は20〔ｍＡ〕以下で
あるのに対し、第１図に示す構造のレーザでは最
低でも41〔ｍＡ〕程度である。この両者のしきい
値電流の差は、次のような理由による。
狭窄構造に関しては所謂内部ストライプと呼ばれ
るものの一つであるが、その電流狭窄効果は所謂
埋め込み構造と呼ばれるレーザ（BHレーザ）に
比べると十分とはいいがたい。すなわち、典型的
なBHレーザのしきい値電流は20〔ｍＡ〕以下で
あるのに対し、第１図に示す構造のレーザでは最
低でも41〔ｍＡ〕程度である。この両者のしきい
値電流の差は、次のような理由による。
(1) BHレーザでは電流注入されない部分の活性
層が除去され、ストライプ状に残された活性層
が均一に励起される。これに対し第１図のレー
ザは、活性層が平面状に存在し、横モードが比
較的励起され方の弱い活性層まで滲み出してい
る。このため、レーザ共振器の内部損失がBH
レーザに比べて大きくなる。
層が除去され、ストライプ状に残された活性層
が均一に励起される。これに対し第１図のレー
ザは、活性層が平面状に存在し、横モードが比
較的励起され方の弱い活性層まで滲み出してい
る。このため、レーザ共振器の内部損失がBH
レーザに比べて大きくなる。
(2) BHレーザの場合、発光領域を形成するスト
ライプ状活性領域の両側には高抵抗埋め込み層
若しくはPNPN接合の埋め込み層が形成され、
活性領域以外には殆ど電流が流れない構造とな
つている。これに対し第１図のレーザは、スト
ライプ状溝部により狭窄された電流もＰ型クラ
ツド層を通して横方向に広がり、ストライプ状
溝部両側の活性層を通して流れる。このため、
無効電流が生じ、しきい値電流の増大を招く。
ライプ状活性領域の両側には高抵抗埋め込み層
若しくはPNPN接合の埋め込み層が形成され、
活性領域以外には殆ど電流が流れない構造とな
つている。これに対し第１図のレーザは、スト
ライプ状溝部により狭窄された電流もＰ型クラ
ツド層を通して横方向に広がり、ストライプ状
溝部両側の活性層を通して流れる。このため、
無効電流が生じ、しきい値電流の増大を招く。
本発明の目的は、内部ストライプ構造におい
て、ストライプ状発光領域外を流れる無効電流を
極力小さくすることができ、低しきい値化をはか
り得る半導体レーザ装置を提供することにある。
て、ストライプ状発光領域外を流れる無効電流を
極力小さくすることができ、低しきい値化をはか
り得る半導体レーザ装置を提供することにある。
本発明は、Ｎ型半導体基板と、このＮ型半導体
基板上に形成され、第１のクラツド層を構成する
第１のＮ型半導体層、活性層及び第２のクラツド
層を構成する第１のＰ型半導体層からなるダブル
ヘテロ接合構造部と、前記第１のＰ型半導体層上
に形成され、この第１のＰ型半導体層まで至るス
トライプ状の溝部を有する電流阻止層を構成する
第２のＮ型半導体層と、前記溝部を含み前記第２
のＮ型半導体層上に形成された第２のＰ型半導体
層とを具備し、前記ダブルヘテロ接合構造部のう
ちストライプ状の溝部に対応する領域のPN接合
が活性層の内部もしくは活性層と第１または第２
クラツド層との接合部分に形成され、前記第１の
Ｎ型半導体層のうち前記活性層に接し且つ前記ス
トライプ状の溝部に対応する領域を除く部分がＰ
型に反転されており、このＰ型に反転された領域
に対応する前記活性層もＰ型に反転されているこ
とを特徴とする半導体レーザ装置を提供するもの
である。
基板上に形成され、第１のクラツド層を構成する
第１のＮ型半導体層、活性層及び第２のクラツド
層を構成する第１のＰ型半導体層からなるダブル
ヘテロ接合構造部と、前記第１のＰ型半導体層上
に形成され、この第１のＰ型半導体層まで至るス
トライプ状の溝部を有する電流阻止層を構成する
第２のＮ型半導体層と、前記溝部を含み前記第２
のＮ型半導体層上に形成された第２のＰ型半導体
層とを具備し、前記ダブルヘテロ接合構造部のう
ちストライプ状の溝部に対応する領域のPN接合
が活性層の内部もしくは活性層と第１または第２
クラツド層との接合部分に形成され、前記第１の
Ｎ型半導体層のうち前記活性層に接し且つ前記ス
トライプ状の溝部に対応する領域を除く部分がＰ
型に反転されており、このＰ型に反転された領域
に対応する前記活性層もＰ型に反転されているこ
とを特徴とする半導体レーザ装置を提供するもの
である。
［発明の効果］
本発明によれば、Ｎ型クラツド層の一部がＰ型
に反転したストライプ状溝部両側の領域では、
PN接合はＮ型クラツド層中に形成される。これ
に対し、ストライプ状溝部下の領域では、活性層
の内部若しくは活性層が接するクラツド層のいず
れか側に形成される。ここでPN接合に付随した
作り付け電流障壁は主にPN接合を構成する半導
体のバンドギヤツプ、特にＰ型及びＮ型半導体層
のうち狭い方のバンドギヤツプにより決定され
る。また、PN接合に順方向電流を印加したとき
に流れる電流の大きさは、半導体層のキヤリア濃
度にも依存するが、作り付け電位障壁の大きさに
大きく依存する。一方、前記クラツド層を形成す
る半導体層のバンドギヤツプは、活性層のバンド
ギヤツプに比べて通常100〜200〔meV〕程度大き
く設定されている。このため、クラツド層中に形
成されたPN接合の作り付け電位障壁の大きさ
は、活性層中若しくは活性層とクラツド層との間
に形成されたPN接合のそれに比べて100〜200
〔meV）大きいものとなる。
に反転したストライプ状溝部両側の領域では、
PN接合はＮ型クラツド層中に形成される。これ
に対し、ストライプ状溝部下の領域では、活性層
の内部若しくは活性層が接するクラツド層のいず
れか側に形成される。ここでPN接合に付随した
作り付け電流障壁は主にPN接合を構成する半導
体のバンドギヤツプ、特にＰ型及びＮ型半導体層
のうち狭い方のバンドギヤツプにより決定され
る。また、PN接合に順方向電流を印加したとき
に流れる電流の大きさは、半導体層のキヤリア濃
度にも依存するが、作り付け電位障壁の大きさに
大きく依存する。一方、前記クラツド層を形成す
る半導体層のバンドギヤツプは、活性層のバンド
ギヤツプに比べて通常100〜200〔meV〕程度大き
く設定されている。このため、クラツド層中に形
成されたPN接合の作り付け電位障壁の大きさ
は、活性層中若しくは活性層とクラツド層との間
に形成されたPN接合のそれに比べて100〜200
〔meV）大きいものとなる。
したがつて、両方のPN接合に同じ順方向電圧
が印加された場合、クラツド層中のPN接合を通
して流れる電流の密度は、活性層中若しくは活性
層とクラツド層との間のPN接合のそれに比べて
１桁以上も小さくなる。このため、ストライプ状
溝部下のPN接合に流れる電流の割合は、ストラ
イプ状溝部両側のPN接合がＮ型クラツド層中に
形成されていない場合に比べ極めて大きくなる。
すなわち、電流狭窄効果が第１図に示す構造に比
べ極めて効果的となり、レーザ発振しきい値電流
の大幅な低減をはかり得る。
が印加された場合、クラツド層中のPN接合を通
して流れる電流の密度は、活性層中若しくは活性
層とクラツド層との間のPN接合のそれに比べて
１桁以上も小さくなる。このため、ストライプ状
溝部下のPN接合に流れる電流の割合は、ストラ
イプ状溝部両側のPN接合がＮ型クラツド層中に
形成されていない場合に比べ極めて大きくなる。
すなわち、電流狭窄効果が第１図に示す構造に比
べ極めて効果的となり、レーザ発振しきい値電流
の大幅な低減をはかり得る。
なお、上記の如き効果が充分得られるようにす
るためには、Ｎ型クラツド層中に形成されるPN
接合が活性層より充分離れて形成される必要があ
る。この尺度は、Ｎ型クラツド層より注入される
Ｐ型層の少数キヤリアである電子の拡散長であ
り、拡散長より大きければそれだけ大きな効果が
得られる。Ｐ型Ga0.55Al0.45As層で、キヤリア濃
度が1018〔cm-3〕の場合、少数キヤリアの拡散長
は0.5〔μｍ〕程度であつた。
るためには、Ｎ型クラツド層中に形成されるPN
接合が活性層より充分離れて形成される必要があ
る。この尺度は、Ｎ型クラツド層より注入される
Ｐ型層の少数キヤリアである電子の拡散長であ
り、拡散長より大きければそれだけ大きな効果が
得られる。Ｐ型Ga0.55Al0.45As層で、キヤリア濃
度が1018〔cm-3〕の場合、少数キヤリアの拡散長
は0.5〔μｍ〕程度であつた。
ストライプ状溝部直下においてはPN接合を活
性層−クラツド層間に形成し、ストライプ状溝部
両側においてはPN接合をＮ型クラツド層中に、
活性層より小数キヤリアの拡散長程度の位置に形
成する方法として半導中にドープされたＰ型不純
物が高温においては拡散しやすく、また気相中に
も拡散しやすいことを利用することができる。例
えば、Ga0.55Al0.45As層にＰ型不純物としてドー
プされたZnの場合、750〔℃〕という高温におい
ては１時間に数〔μｍ〕も固相中を拡散し、さら
には結晶表面より気相中に蒸発してゆく。この効
果を用いると極めて容易に所望の構造を得ること
ができる。すなわち、第１回目の成長によりＮ型
電流阻止層まで成長後、Ｎ型電流阻止層の一部を
ストライプ状にエツチング除去後、気相中で高温
処理する。この場合、ストライプ状溝部直下の領
域ではＰ型クラツド層が気相表面にさらされてい
るため、Ｐ型クラツド層中にドープされたＰ型不
純物が蒸発し、Ｐ型クラツド層中のＰ型不純物濃
度が低下する。このため、Ｐ型クラツド層中のＰ
型不純物は活性層さらにはＮ型クラツド層にも拡
散するが、Ｐ型クラツド層中のＰ型不純物濃度が
低下するため、Ｐ型不純物濃度とＮ型クラツド層
のＮ型不純物濃度を適当な関係とすることによ
り、Ｎ型クラツド層かＰ型導電型に反転すること
を抑えることができる。これに対し、ストライプ
状溝部両側の領域ではＰ型クラツド層に接してＮ
型電流阻止層が存在しているため、Ｐ刑クラツド
層中のＰ型不純物の拡散はＮ型電流阻止層が存在
しない場合にくらべて著しく抑えられる。このた
め、Ｐ型クラツド層中のＰ型不純物濃度の低下量
は小さいものとなる。そこで、Ｐ型不純物はＮ型
クラツド層中に充分拡散することが可能となる。
Ｐ型クラツド層中のＰ型不純物濃度をＮ型クラツ
ド層中のＮ型不純物濃度より一定量高くすること
により、Ｎ型クラツド層の活性層に接する側をＰ
型導電層に反転せしめることが可能となる。
性層−クラツド層間に形成し、ストライプ状溝部
両側においてはPN接合をＮ型クラツド層中に、
活性層より小数キヤリアの拡散長程度の位置に形
成する方法として半導中にドープされたＰ型不純
物が高温においては拡散しやすく、また気相中に
も拡散しやすいことを利用することができる。例
えば、Ga0.55Al0.45As層にＰ型不純物としてドー
プされたZnの場合、750〔℃〕という高温におい
ては１時間に数〔μｍ〕も固相中を拡散し、さら
には結晶表面より気相中に蒸発してゆく。この効
果を用いると極めて容易に所望の構造を得ること
ができる。すなわち、第１回目の成長によりＮ型
電流阻止層まで成長後、Ｎ型電流阻止層の一部を
ストライプ状にエツチング除去後、気相中で高温
処理する。この場合、ストライプ状溝部直下の領
域ではＰ型クラツド層が気相表面にさらされてい
るため、Ｐ型クラツド層中にドープされたＰ型不
純物が蒸発し、Ｐ型クラツド層中のＰ型不純物濃
度が低下する。このため、Ｐ型クラツド層中のＰ
型不純物は活性層さらにはＮ型クラツド層にも拡
散するが、Ｐ型クラツド層中のＰ型不純物濃度が
低下するため、Ｐ型不純物濃度とＮ型クラツド層
のＮ型不純物濃度を適当な関係とすることによ
り、Ｎ型クラツド層かＰ型導電型に反転すること
を抑えることができる。これに対し、ストライプ
状溝部両側の領域ではＰ型クラツド層に接してＮ
型電流阻止層が存在しているため、Ｐ刑クラツド
層中のＰ型不純物の拡散はＮ型電流阻止層が存在
しない場合にくらべて著しく抑えられる。このた
め、Ｐ型クラツド層中のＰ型不純物濃度の低下量
は小さいものとなる。そこで、Ｐ型不純物はＮ型
クラツド層中に充分拡散することが可能となる。
Ｐ型クラツド層中のＰ型不純物濃度をＮ型クラツ
ド層中のＮ型不純物濃度より一定量高くすること
により、Ｎ型クラツド層の活性層に接する側をＰ
型導電層に反転せしめることが可能となる。
また、本発明では、活性層の両側に電流狭窄構
造を自己整合的に形成することから、Ｐ型クラツ
ド層の不純物濃度を高くしても、ストライプ部以
外に流れる無効電流の増加を抑えることができ
る。このため、CW動作可能最大温度及び光出力
飽和レベルの増大をはかることができ、光デイス
ク書込み用光源として極めて有効である。
造を自己整合的に形成することから、Ｐ型クラツ
ド層の不純物濃度を高くしても、ストライプ部以
外に流れる無効電流の増加を抑えることができ
る。このため、CW動作可能最大温度及び光出力
飽和レベルの増大をはかることができ、光デイス
ク書込み用光源として極めて有効である。
さらに次のような別の効果が挙げられる。電流
阻止層は周囲の層との屈折率差によつて、活性層
から発した光を閉じ込める働きを持つ。このため
電流阻止層を活性層の近くに配する必要から、電
流阻止層の活性層間に設けられるＰ型クラツド層
は薄く形成される。ところがこの層が薄いと、ス
トライプ状の溝部以外の領域でせつかく形成した
PNPN構造におけるこのＰ型クラツド層で電流
の突抜けが発生してしまう。本発明では、Ｐ型ク
ラツド層をＮ型クラツド層中にまで拡張してＰ型
クラツド層の厚みを実質的に厚くしている。むろ
ん、Ｎ型クラツド層は厚さの制限うけないので十
分厚くすることができる。このようにして各層が
十分な厚さを持つたPNPN構造によつて電流の
突抜けが生じにくい信頼性の高い半導体レーザ装
置を提供することができる。
阻止層は周囲の層との屈折率差によつて、活性層
から発した光を閉じ込める働きを持つ。このため
電流阻止層を活性層の近くに配する必要から、電
流阻止層の活性層間に設けられるＰ型クラツド層
は薄く形成される。ところがこの層が薄いと、ス
トライプ状の溝部以外の領域でせつかく形成した
PNPN構造におけるこのＰ型クラツド層で電流
の突抜けが発生してしまう。本発明では、Ｐ型ク
ラツド層をＮ型クラツド層中にまで拡張してＰ型
クラツド層の厚みを実質的に厚くしている。むろ
ん、Ｎ型クラツド層は厚さの制限うけないので十
分厚くすることができる。このようにして各層が
十分な厚さを持つたPNPN構造によつて電流の
突抜けが生じにくい信頼性の高い半導体レーザ装
置を提供することができる。
［発明の実施例］
第２図は本発明の一実施例に係わる半導体レー
ザの概略構造を示す断面図である。図中１１はＮ
−GaAs基板、１２はＮ−Ga0.55Al0.45Asクラツド
層、１３はGa0.85Al0.15As活性層、１４はＰ−
Ga0.55Al0.45Asクラツド層、１５はＮ−GaAs電流
阻止層、１６はＰ−GaAs被覆層（コンタクト
層）、１７，１８は金属電極層、１９はＰ型反転
層をそれぞれ示している。
ザの概略構造を示す断面図である。図中１１はＮ
−GaAs基板、１２はＮ−Ga0.55Al0.45Asクラツド
層、１３はGa0.85Al0.15As活性層、１４はＰ−
Ga0.55Al0.45Asクラツド層、１５はＮ−GaAs電流
阻止層、１６はＰ−GaAs被覆層（コンタクト
層）、１７，１８は金属電極層、１９はＰ型反転
層をそれぞれ示している。
上記構造のレーザは第３図ａ〜ｄに示す工程に
よつて実現される。まず、第３図ａに示す如く面
方位（100）のＮ−GaAs基板１１（Siドープ２
×1018cm-3）上に厚さ２〔μｍ〕のＮ−Ga0.55
Al0.45Asクラツド層１２、（Seドープ２×1017cm
-3）、厚さ0.1〔μｍ〕のアンドープga0.85Al0.15As
活性層１３、厚さ２〔μｍ〕のＰ−Ga0.55Al0.45As
クラツド層１４（Znドープ４×1018cm-3）及び厚
さ２〔μｍ〕のＮ−GaAs電流阻止層１５（Seド
ープ５×1018cm-3）を順次成長形成した。この第
１回目の結晶成長にはMOCVD法を用い、成長
条件は基板温度750〔℃〕、Ｖ／＝20、キヤリア
ガス（H2）の流量〜10〔／min〕、原料はトリ
メチルガリウム（TMG：（CH）3Ga）、トリメチ
ルアルミニウム（TMA：（CH3）3Al）、アルミン
（AsH3）、ｐドーパント：ジエチル亜鉛（DEZ：
（C2H5）2Zn）、ｎドーパント：セレン化水素
（H2Se）で、成長速度は0.25〔μｍ／min〕であつ
た。なお、第１回目の結晶成長では必ずしもＭ−
CVD法を用いる必要はないが、大面積で均一性
の良い結晶成長が可能なMO−CVD法に用いる
ことは、量産化を考えた場合LPE法に比べて有
利である。
よつて実現される。まず、第３図ａに示す如く面
方位（100）のＮ−GaAs基板１１（Siドープ２
×1018cm-3）上に厚さ２〔μｍ〕のＮ−Ga0.55
Al0.45Asクラツド層１２、（Seドープ２×1017cm
-3）、厚さ0.1〔μｍ〕のアンドープga0.85Al0.15As
活性層１３、厚さ２〔μｍ〕のＰ−Ga0.55Al0.45As
クラツド層１４（Znドープ４×1018cm-3）及び厚
さ２〔μｍ〕のＮ−GaAs電流阻止層１５（Seド
ープ５×1018cm-3）を順次成長形成した。この第
１回目の結晶成長にはMOCVD法を用い、成長
条件は基板温度750〔℃〕、Ｖ／＝20、キヤリア
ガス（H2）の流量〜10〔／min〕、原料はトリ
メチルガリウム（TMG：（CH）3Ga）、トリメチ
ルアルミニウム（TMA：（CH3）3Al）、アルミン
（AsH3）、ｐドーパント：ジエチル亜鉛（DEZ：
（C2H5）2Zn）、ｎドーパント：セレン化水素
（H2Se）で、成長速度は0.25〔μｍ／min〕であつ
た。なお、第１回目の結晶成長では必ずしもＭ−
CVD法を用いる必要はないが、大面積で均一性
の良い結晶成長が可能なMO−CVD法に用いる
ことは、量産化を考えた場合LPE法に比べて有
利である。
次に、第３図ｂに示す如く電流阻止層１５上に
フオトレジスト２１を塗布し、該レジスト２１に
幅〔μｍ〕のストライプ状窓を形成し、これをマ
スクとして電流阻止層１５を選択エツチングし、
ストライプ状の溝部２２を形成した。次いで、レ
ジスト２１を除去し表面洗浄処理を施したのち、
第２回目の結晶成長に先立ち、As圧雰囲気下750
〔℃〕で90分高温熱処理した。これにより、Ｐ型
クラツド層１４中のＰ型不純物がＮ型クラツド層
１２中に拡散し、第３図ｃに示す如くストライプ
状溝部下を除きＮ型クラツド層１２の活性層１３
と接する部分がＰ型に反転しＰ型反転層１９が形
成される。ここで、ストライプ状溝部下の領域に
上記Ｐ型反転層１９が形成されないのは、ストラ
イプ状溝部下ではＰ型クラツド層１４高のＰ型不
純物が気相中に拡散するためである。この後、第
２回目の結晶成長をMOCVD法で行つた。すな
わち、第３図ｃに示す如く全面に厚さ２〔μｍ〕
のＮ−Ga0.55Al0.45As被覆層１６（Seドープ１×
1018cm-3）及び厚さ８〔μｍ〕のＮ−GaAsコンタ
クト層１７（Seドープ１×1018）を順次成長形成
した。
フオトレジスト２１を塗布し、該レジスト２１に
幅〔μｍ〕のストライプ状窓を形成し、これをマ
スクとして電流阻止層１５を選択エツチングし、
ストライプ状の溝部２２を形成した。次いで、レ
ジスト２１を除去し表面洗浄処理を施したのち、
第２回目の結晶成長に先立ち、As圧雰囲気下750
〔℃〕で90分高温熱処理した。これにより、Ｐ型
クラツド層１４中のＰ型不純物がＮ型クラツド層
１２中に拡散し、第３図ｃに示す如くストライプ
状溝部下を除きＮ型クラツド層１２の活性層１３
と接する部分がＰ型に反転しＰ型反転層１９が形
成される。ここで、ストライプ状溝部下の領域に
上記Ｐ型反転層１９が形成されないのは、ストラ
イプ状溝部下ではＰ型クラツド層１４高のＰ型不
純物が気相中に拡散するためである。この後、第
２回目の結晶成長をMOCVD法で行つた。すな
わち、第３図ｃに示す如く全面に厚さ２〔μｍ〕
のＮ−Ga0.55Al0.45As被覆層１６（Seドープ１×
1018cm-3）及び厚さ８〔μｍ〕のＮ−GaAsコンタ
クト層１７（Seドープ１×1018）を順次成長形成
した。
これ以降は、通常の電極付け工程によりコンタ
クト層１７上にCu−Ar電極層１８を、基板１１
下面にAu−Ge電極１９を被着して前記第２図に
示す構造を得た。かくして得られた試料を、へき
開により共振器長250〔μｍ〕のフアブリペロー型
レーザに切り出した素子の特性は、しきい値電流
30〔ｍＡ〕と極めて低いものであつた。この値は
前記第１図に示す構造に比べても極めて低いもの
であり、本発明による無効電流低減の著しい効果
が判る。
クト層１７上にCu−Ar電極層１８を、基板１１
下面にAu−Ge電極１９を被着して前記第２図に
示す構造を得た。かくして得られた試料を、へき
開により共振器長250〔μｍ〕のフアブリペロー型
レーザに切り出した素子の特性は、しきい値電流
30〔ｍＡ〕と極めて低いものであつた。この値は
前記第１図に示す構造に比べても極めて低いもの
であり、本発明による無効電流低減の著しい効果
が判る。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるも
のではない。例えば、前記Ｎ型クラツド層の一部
をＰ型に反転せしめる工程は何ら実施例に限るも
のではなく、適宜変更可能である。その一つの例
として、Ｎ型電流阻止層に第１回目の結晶成長段
階で、Ｎ型不純物濃度を越えない範囲でＰ型不純
物も一緒にドープしておく方法がある。この場
合、ストライプ状溝部の両側の領域ではＮ型電流
阻止層のＰ型不純物がＰ型クラツド層からのＰ型
不純物の拡散を抑制するため、熱処理プロセスに
おけるＰ型クラツド層からＮ型クラツド層への不
純物拡散をより効果的に行うことができる。さら
に、別の例としては、Ｎ型クラツド層の活性層に
接する領域に予めＰ型不純物を十分にドープして
おき、第１回目の結晶成長時点でＰ型反転層を形
成しておく方法がある。この場合、第２回目の結
晶成長に先立つ熱処理プロセス中に、Ｐ型不純物
がストライプ状溝部を通して気相中に蒸発してい
くことにより、ストライプ状溝部下のＰ型不純物
濃度が低下し、Ｐ型不純物がドープされたＮ型ク
ラツド層の導電型も本来のＮ型に反転することに
なる。以上説明した２つの方法であつても前記実
施例と同様な効果が得られるのは勿論のことであ
る。
のではない。例えば、前記Ｎ型クラツド層の一部
をＰ型に反転せしめる工程は何ら実施例に限るも
のではなく、適宜変更可能である。その一つの例
として、Ｎ型電流阻止層に第１回目の結晶成長段
階で、Ｎ型不純物濃度を越えない範囲でＰ型不純
物も一緒にドープしておく方法がある。この場
合、ストライプ状溝部の両側の領域ではＮ型電流
阻止層のＰ型不純物がＰ型クラツド層からのＰ型
不純物の拡散を抑制するため、熱処理プロセスに
おけるＰ型クラツド層からＮ型クラツド層への不
純物拡散をより効果的に行うことができる。さら
に、別の例としては、Ｎ型クラツド層の活性層に
接する領域に予めＰ型不純物を十分にドープして
おき、第１回目の結晶成長時点でＰ型反転層を形
成しておく方法がある。この場合、第２回目の結
晶成長に先立つ熱処理プロセス中に、Ｐ型不純物
がストライプ状溝部を通して気相中に蒸発してい
くことにより、ストライプ状溝部下のＰ型不純物
濃度が低下し、Ｐ型不純物がドープされたＮ型ク
ラツド層の導電型も本来のＮ型に反転することに
なる。以上説明した２つの方法であつても前記実
施例と同様な効果が得られるのは勿論のことであ
る。
また、前記Ｎ型電流阻止層としてＮ−GaAsの
代りにＮ−GaAlAsを用いてもよく、さらにＮ型
層を含む２層若しくは多層構造としてもよい。さ
らに、活性層を含むダブルヘテロ接合構造は、対
称３層構造に限らず、非対称や３層以上の多層構
造にしてもよい。また、Ｐ型不純物としてはZn
のみならず、高温での熱拡散により注入すること
ができる不純物種であれば、拡散による注入の逆
プロセスとして本発明に適用できるのは勿論のこ
とである。さらに、構成材料としてはGaAlAsに
限るものではなく、InGaAsPやGaAlInP等の化
合物半導体材料を用いてもよい。また、結晶成長
法としてはMO−CVD法の代りにMBE法を用い
ることも可能である。その他、本発明の要旨を逸
脱しない範囲で、種々変形して実施することがで
きる。
代りにＮ−GaAlAsを用いてもよく、さらにＮ型
層を含む２層若しくは多層構造としてもよい。さ
らに、活性層を含むダブルヘテロ接合構造は、対
称３層構造に限らず、非対称や３層以上の多層構
造にしてもよい。また、Ｐ型不純物としてはZn
のみならず、高温での熱拡散により注入すること
ができる不純物種であれば、拡散による注入の逆
プロセスとして本発明に適用できるのは勿論のこ
とである。さらに、構成材料としてはGaAlAsに
限るものではなく、InGaAsPやGaAlInP等の化
合物半導体材料を用いてもよい。また、結晶成長
法としてはMO−CVD法の代りにMBE法を用い
ることも可能である。その他、本発明の要旨を逸
脱しない範囲で、種々変形して実施することがで
きる。
第１図は従来の半導体レーザの概略構造を示す
断面図、第２図は本発明の一実施例に係わる半導
体レーザの概略構造を示す断面図、第３図ａ〜ｄ
は上記実施例レーザの製造工程を示す断面図であ
る。 １１……Ｎ−GaAs基板、１２……Ｎ−Ga0.55
Al0.45Asクラツド層、１３……アンドープGa0.85
Al0.15As活性層、１４……Ｐ−Ga0.55Al0.45Asク
ラツド層、１５……Ｎ−GaAs電流阻止層、１６
……Ｐ−Ga0.55Al0.45As被覆層（コンタクト層）、
１７，１８……金属電極層、１９……Ｐ型反転
層、２２……ストライプ状溝部。
断面図、第２図は本発明の一実施例に係わる半導
体レーザの概略構造を示す断面図、第３図ａ〜ｄ
は上記実施例レーザの製造工程を示す断面図であ
る。 １１……Ｎ−GaAs基板、１２……Ｎ−Ga0.55
Al0.45Asクラツド層、１３……アンドープGa0.85
Al0.15As活性層、１４……Ｐ−Ga0.55Al0.45Asク
ラツド層、１５……Ｎ−GaAs電流阻止層、１６
……Ｐ−Ga0.55Al0.45As被覆層（コンタクト層）、
１７，１８……金属電極層、１９……Ｐ型反転
層、２２……ストライプ状溝部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Ｎ型半導体基板と、このＮ型半導体基板上に
形成され、第１のクラツド層を構成する第１のＮ
型半導体層、活性層及び第２のクラツド層を構成
する第１のＰ型半導体層からなるダブルヘテロ接
合構造部と、前記第１のＰ型半導体層上に形成さ
れ、この第１のＰ型半導体層まで至るストライプ
状の溝部を有する電流阻止層を構成する第２のＮ
型半導体層と、前記溝部を含み前記第２のＮ型半
導体層上に形成された第２のＰ型半導体層とを具
備し、前記ダブルヘテロ接合構造のうちストライ
プ状の溝部に対応する領域のPN接合が活性層の
内部もしくは活性層と第１または第２クラツド層
との接合部分に形成され、前記第１のＮ型半導体
層のうち前記活性層に接し且つ前記ストライプ状
の溝部に対応する領域を除く部分がＰ型に反転さ
れており、このＰ型に反転された領域に対応する
前記活性層もＰ型に反転されていることを特徴と
する半導体レーザ装置。 ２ 前記第１のＮ型半導体層のＰ型に反転された
部分のＰ型不純物と前記第１のＰ型半導体層のＰ
型不純物とは同一であ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装置。 ３ 前記Ｐ型不純物は、Znからなることを特徴
とする特許請求の範囲第２項記載の半導体レーザ
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17537383A JPS6066893A (ja) | 1983-09-22 | 1983-09-22 | 半導体レ−ザ装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17537383A JPS6066893A (ja) | 1983-09-22 | 1983-09-22 | 半導体レ−ザ装置及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6066893A JPS6066893A (ja) | 1985-04-17 |
| JPH0449792B2 true JPH0449792B2 (ja) | 1992-08-12 |
Family
ID=15994961
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17537383A Granted JPS6066893A (ja) | 1983-09-22 | 1983-09-22 | 半導体レ−ザ装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6066893A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5690586A (en) * | 1979-12-21 | 1981-07-22 | Seiji Yasu | Semiconductor laser and manufacture thereof |
-
1983
- 1983-09-22 JP JP17537383A patent/JPS6066893A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6066893A (ja) | 1985-04-17 |
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