JPH05343802A - 半導体レーザおよびその製法 - Google Patents

半導体レーザおよびその製法

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JPH05343802A
JPH05343802A JP15194792A JP15194792A JPH05343802A JP H05343802 A JPH05343802 A JP H05343802A JP 15194792 A JP15194792 A JP 15194792A JP 15194792 A JP15194792 A JP 15194792A JP H05343802 A JPH05343802 A JP H05343802A
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JP
Japan
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layer
clad layer
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stop
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JP15194792A
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English (en)
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Tatsuo Yamauchi
達夫 山内
Yukio Shakuda
幸男 尺田
Masahito Mushigami
雅人 虫上
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Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 活性層における実効的ストライプ幅を狭くし
て、レーザの発光効率を上げるとともにしきい値および
動作電流を低減させることができる半導体レーザを提供
する。 【構成】 半導体基板1上に第1導電型の下部クラッド
層3および活性層4、第2導電型の第1の上部クラッド
層5、第1導電型の第2の上部クラッド層6が設けられ
ている。また、第2の上部クラッド層上にはストライプ
溝が形成された第1導電型のストップ層7が設けられて
いる。そして、前記ストップ層の上および前記ストライ
プ溝内には第2導電型の第3の上部クラッド層10が設け
られており、さらに該第3の上部クラッド層上にはキャ
ップ層11が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体レーザおよびその
製法に関する。さらに詳しくは、活性層における実効的
ストライプ幅を狭くして、発光効率を上げるとともにレ
ーザのしきい値および動作電流を低減させることができ
る半導体レーザおよびその製法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体レーザの製法として、たと
えば以下の(1) 〜(6) の工程を備えたものが知られてい
る。すなわち、図2に最終工程の図を示すように、(1)
MBE(分子線エピタキシ)装置の成長室内に導入され
た、Siドープのn型GaAs基板1上に、n型のAl
x Ga1-x As:Si(SiがドープされたAlx Ga
1-x Asを意味する。以下同じ)からなる第1の下部ク
ラッド層3、Aly Ga1-y Asからなる活性層4、p
型のAlx Ga1-x Asからなる第1の上部クラッド層
5、n型のGaAsからなるストップ層7およびn型の
AlzGa1-z Asからなる保護層8を順に積層する第
1の成長工程、(2) 前記積層されたGaAs基板を成長
室から取り出し、前記ストップ層7まで達する深さのス
トライプを形成するエッチング工程、(3) 前記ストライ
プ溝が形成されたGaAs基板をMBE装置の成長室内
に再び導入し、このGaAs基板を加熱してストップ層
を選択的に蒸発させる蒸発工程、(4) 前記ストップ層を
選択的に蒸発させたGaAs基板に第1の上部クラッド
層よりもキャリア濃度の高いp+ 型のAlx Ga1-x
sからなる第2の上部クラッド層10を設ける工程、(5)
GaAs基板を所定時間加熱する工程、(6) 第2の上部
クラッド層上にキャップ層11を設ける工程、からなるも
のである。
【0003】かかる製法によれば、(5) の加熱工程にお
いて第2の上部クラッド層10中の高濃度のドーパントが
第1の上部クラッド層5中に熱拡散し、これにより両上
部クラッド層の高濃度領域の電気的つながり領域が形成
される。そして、発振開始電流Ithなど他の特性を損な
うことなく、順方向電圧VF の低い半導体レーザをうる
ことができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図2に
示すように、前記加熱工程において、第2の上部クラッ
ド層10中のBe、Mg、Znなどのドーパントが第1の
上部クラッド層5の厚さに応じて横方向にも拡散してし
まい、拡散領域Aはストライプ幅Bより広がり、実効的
ストライプ幅Cがストライプ幅Bより大きくなるという
現象がある。このため、作動時において電流が横方向に
広がり、余分なところで発光作用が生じ、必要な範囲で
の発光効率が低下し、発光を強くするためには電流を増
やさなければならないという問題がある。
【0005】本発明は、叙上の事情に鑑み、電流の横方
向の広がりを抑制して活性層における実効的ストライプ
幅を狭くすることができる半導体レーザおよびその製法
を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ
は、半導体基板上に第1導電型の下部クラッド層、活性
層、第2導電型の第1の上部クラッド層および第1導電
型の第2の上部クラッド層が設けられており、第2の上
部クラッド層上にはストライプ溝が形成された第1導電
型のストップ層が設けられており、該ストップ層上およ
び前記ストライプ溝内には第2導電型の第3の上部クラ
ッド層が設けられており、さらに第3の上部クラッド層
上にはキャップ層が設けられてなることを特徴としてい
る。
【0007】また、本発明の半導体レーザの製法は、
(a) 半導体基板の表面に第1導電型の下部クラッド層、
活性層、第2導電型の第1の上部クラッド層、第1導電
型の第2の上部クラッド層、ストップ層が順次積層され
る第1の成長工程、(b) 前記積層された半導体基板の表
面からエッチングされ、前記ストップ層にストライプ溝
が形成される工程、(c) 前記ストライプ溝が形成された
ストップ層により露出した第2の上部クラッド層および
前記ストップ層上に第2導電型の第3の上部クラッド層
が設けられる工程、(d) 第3の上部クラッド層が設けら
れた半導体基板を加熱して、第3の上部クラッド層中の
ドーパントが第1の上部クラッド層中へ熱拡散される工
程、および(e) 第3の上部クラッド層上にキャップ層が
設けられる工程からなることを特徴としている。
【0008】
【作用】本発明の半導体レーザにおいては、第2導電型
の第1の上部クラッド層と第1導電型のストップ層との
あいだに第1導電型の第2の上部クラッド層が設けられ
ている。このため、第2導電型で高濃度の第3の上部ク
ラッド層中のドーパントの熱拡散による横方向の広がり
は、第2の上部クラッド層で中和されて抑制され、縦方
向のみに第2導電型が連結され、ストップ層に形成され
たストライプ溝の幅で電流領域が形成され、電流密度が
向上し、発光効率が向上する。
【0009】
【実施例】つぎに、添付図面を参照しつつ本発明の半導
体レーザおよびその製法を説明する。
【0010】図1は本発明の半導体レーザの一実施例の
製造工程説明図である。まずMBE装置の成長室内にn
型のGaAs基板1を導入し、ついで該基板1を550 〜
720℃に加熱しつつ、基板1上にGaAsからなるバッ
ファ層2、n型のAlx Ga1-x As:Si(x=0.3
〜0.8 )からなる下部クラッド層3、Aly Ga1-y
s:Si(y=0〜0.25)からなる活性層4、p型のA
x Ga1-x As:Be(x=0.3 〜0.8 )からなる第
1の上部クラッド層5、n型のAlx Ga1-xAs:S
i(x=0.3 〜0.8 、Si濃度:1×1016〜4×1018cm
-3)からなる第2の上部クラッド層6、n型のGaAs
からなるストップ層7、Alz Ga1-zAs(z=0.1
〜0.25)からなる蒸発防止用の保護層8およびGaAs
からなる酸化防止層9を順に積層する(図1のa工程参
照)。
【0011】つぎに、前記積層されたGaAs基板1を
MBE装置の成長室内より外部に取り出したのち、スト
ライプ溝12が形成されるべき部分以外の酸化防止層9を
ホトレジストで覆う。そして、H2 SO4 系のエッチン
グ液を用いて、ストップ層7がわずかに(たとえば1000
オングストローム程度)残るように、酸化防止層9、保
護層8およびストップ層7をそれぞれエッチングしてス
トライプ溝12を形成する(図1のb工程参照)。
【0012】つぎに、ホトレジスト膜を除去したのち、
再びGaAs基板をMBE装置の成長室内に導入し、A
s分子線を当てつつ、GaAs基板を710 〜790 ℃で約
20分間加熱して、残されたストップ層7を蒸発させる。
この際、GaAsとAlGaAsの蒸発温度が異なるた
め、ストップ層7は蒸発するが、第2の上部クラッド層
6は蒸発せず、選択的にストップ層7のみを蒸発でき
る。これにより、第2の上部クラッド層6がストライプ
溝の底部に露出する(図1のc工程参照)。
【0013】つぎに、GaAs基板1の表面上に第3の
上部クラッド層10を成長させる(図1のd工程参照)。
この第3の上部クラッド層10は、p型のAlx Ga1-x
As:Be(たとえばAl組成x=0.3 〜0.8 )からな
り、第1の上部クラッド層5よりもキャリア濃度が1桁
高くされている。たとえば、第1の上部クラッド層5の
キャリア濃度が3×1017cm-3ならば、第3の上部クラッ
ド層のキャリア濃度は3×1018cm-3程度とされる。
【0014】第3の上部クラッド層10の成長が終了すれ
ば、再びGaAs基板1の温度を700 〜760 ℃、好まし
くは約730 ℃まで上昇させ、そのまま5〜60分間保持
し、電流領域を形成するため、第3の上部クラッド層10
から高濃度のドーパントを第1の上部クラッド層5へ拡
散させる(図1のe工程参照)。この間、第3の上部ク
ラッド層10より第1の上部のクラッド層5へドーパント
が拡散して行き、第1の上部クラッド層界面部のキャリ
ア濃度が高まるが、前述したとおり、第1の上部クラッ
ド層5と第3の上部クラッド層10とのあいだにはn型の
第2の上部クラッド層6が介在しているので、p型のド
ーパントは第2の上部クラッド層6では中和され、ドー
パントの横方向への広がりが抑制される。一方、第2の
上部クラッド層6のストライプ溝11の幅内では、ドーパ
ントの量が多く、中和後p型になり、ストライプ溝の幅
で活性層まで連結される。
【0015】最後に第3の上部クラッド層の上にp型の
GaAsからなるキャップ層11を形成する(図1のf工
程参照)。
【0016】前述の実施例のa工程で、ストップ層7を
形成したのち、保護層8および酸化防止層9を形成する
例で説明したが、保護層8はGaAsを選択的に蒸発さ
せるため、酸化防止層9は半導体ウエハ取り出し後の表
面酸化を防ぐため形成したもので、レーザとしての動作
には必らずしも不可欠のものではない。また、バッファ
層2も必ずしも不可欠のものではない。さらに、n型に
するためのドーパント材料としてSiの例で説明した
が、その他にSn、Geなどを使用することができ、ま
たp型のドーパント材料としてはBe以外にもZn、M
nなどを使用することができる。さらにn型とp型はす
べて逆にしても同様にレーザ装置を形成することができ
る(一方を第1導電型、他方を第2導電型とする)ま
た、GaAs基板以外にGaP、InPなどの半導体基
板を使用することができ、さらにAlGaAs系以外の
AlGaInP、AlGaInAs、InGaAsPの
ような化合物半導体を使用したレーザ装置でも本発明を
適用できることは言うまでもない。
【0017】本発明による半導体レーザは、図1のf工
程に示す構造のもので、第2導電型の第1の上部クラッ
ド層5と第3の上部クラッド層10とのあいだに第1導電
型の第2の上部クラッド層6が形成されていることに特
徴があり、この第1導電型の第2の上部クラッド層6に
よりドーパントの横方向への拡散を防止でき、電流領域
の拡がりを防止できる。
【0018】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
第1の上部クラッド層上に第1の上部クラッド層の導電
型と異なる導電型の第2の上部クラッド層を設けている
ので、キャリア濃度の高い第3の上部クラッド層を成長
させたのちのアニール工程において前記第3の上部クラ
ッド層中のドーパントが横方向に熱拡散するのが抑制さ
れる。その結果、活性層における実効的ストライプ幅を
ストライプ溝の幅と同程度に狭くすることができ、電流
領域が拡がらず、レーザの発光効率を上げるとともに、
しきい値および動作電流を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体レーザの一実施例の製造工程説
明図である。
【図2】従来の半導体レーザの実効的ストライプ幅の拡
がりを説明するための断面説明図である。
【符号の説明】
1 半導体基板 3 下部クラッド層 4 活性層 5 第1の上部クラッド層 6 第2の上部クラッド層 7 ストップ層 8 保護層 10 第3の上部クラッド層 11 キャップ層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に第1導電型の下部クラッ
    ド層、活性層、第2導電型の第1の上部クラッド層およ
    び第1導電型の第2の上部クラッド層が設けられてお
    り、第2の上部クラッド層上にはストライプ溝が形成さ
    れた第1導電型のストップ層が設けられており、該スト
    ップ層上および前記ストライプ溝内には第2導電型の第
    3の上部クラッド層が設けられており、さらに第3の上
    部クラッド層上にはキャップ層が設けられてなることを
    特徴とする半導体レーザ。
  2. 【請求項2】 (a) 半導体基板の表面に第1導電型の下
    部クラッド層、活性層、第2導電型の第1の上部クラッ
    ド層、第1導電型の第2の上部クラッド層、ストップ層
    が順次積層される第1の成長工程、 (b) 前記積層された半導体基板の表面からエッチングさ
    れ、前記ストップ層にストライプ溝が形成される工程、 (c) 前記ストライプ溝が形成されたストップ層により露
    出した第2の上部クラッド層および前記ストップ層上に
    第2導電型の第3の上部クラッド層が設けられる工程、 (d) 第3の上部クラッド層が設けられた半導体基板を加
    熱して、第3の上部クラッド層中のドーパントが第1の
    上部クラッド層中へ熱拡散される工程、および (e) 第3の上部クラッド層上にキャップ層が設けられる
    工程からなることを特徴とする半導体レーザの製法。
JP15194792A 1992-06-11 1992-06-11 半導体レーザおよびその製法 Pending JPH05343802A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6996150B1 (en) 1994-09-14 2006-02-07 Rohm Co., Ltd. Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor

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US6996150B1 (en) 1994-09-14 2006-02-07 Rohm Co., Ltd. Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor
US7616672B2 (en) 1994-09-14 2009-11-10 Rohm Co., Ltd. Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor
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