JPH0548215A - 半導体レーザダイオードおよびその製造方法 - Google Patents
半導体レーザダイオードおよびその製造方法Info
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- JPH0548215A JPH0548215A JP23389791A JP23389791A JPH0548215A JP H0548215 A JPH0548215 A JP H0548215A JP 23389791 A JP23389791 A JP 23389791A JP 23389791 A JP23389791 A JP 23389791A JP H0548215 A JPH0548215 A JP H0548215A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 活性層の横幅が選択成長領域である窓部のス
トライプ幅よりも狭い半導体レーザーダイオードを制御
性良く容易に作製する。 【構成】 半導体結晶基板１１上の特定結晶面１３上
に、半導体のエピタキシャル成長が困難な第１領域と、
そのの第１領域にはさまれ半導体のエピタキシャル成長
が可能なストライプ状の第２の領域とを有し、その第２
の領域上に形成されたクラッド層１６と導波路層１７と
活性層１８とを有する半導体レーザダイオードにおい
て、前記クラッド層が前記特定の結晶面に平行状に形成
された第１の結晶面と、その第１の結晶面と交差し斜面
を形成する第２の結晶面とを有し、導波路層および活性
層の各々の層に対して前記第２の結晶面上の各々の層の
厚さが前記第１の第１の結晶面上の各々の層の厚さより
も薄く、その第１の結晶面上の各々の層の幅が前記スト
ライプ状の第２の領域の幅よりも狭い。
トライプ幅よりも狭い半導体レーザーダイオードを制御
性良く容易に作製する。 【構成】 半導体結晶基板１１上の特定結晶面１３上
に、半導体のエピタキシャル成長が困難な第１領域と、
そのの第１領域にはさまれ半導体のエピタキシャル成長
が可能なストライプ状の第２の領域とを有し、その第２
の領域上に形成されたクラッド層１６と導波路層１７と
活性層１８とを有する半導体レーザダイオードにおい
て、前記クラッド層が前記特定の結晶面に平行状に形成
された第１の結晶面と、その第１の結晶面と交差し斜面
を形成する第２の結晶面とを有し、導波路層および活性
層の各々の層に対して前記第２の結晶面上の各々の層の
厚さが前記第１の第１の結晶面上の各々の層の厚さより
も薄く、その第１の結晶面上の各々の層の幅が前記スト
ライプ状の第２の領域の幅よりも狭い。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光・電子回路（ＯＥＩ
Ｃ）等に用いるために、半導体結晶の選択成長を利用し
て容易に作製でき、低閾値電流で動作可能な半導体量子
井戸レーザダイオード及びその製造方法に関するもので
ある。
Ｃ）等に用いるために、半導体結晶の選択成長を利用し
て容易に作製でき、低閾値電流で動作可能な半導体量子
井戸レーザダイオード及びその製造方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】低い閾値電流で動作可能な半導体レーザ
の作製方法として、酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜、ある
いは窒化シリコン（ＳｉＮX）膜のストライプ状のマス
クを設け、そのマスクに挟まれたストライプ状の窓の部
分に選択的に単結晶の成長をすることにより、量子井戸
レーザダイオードを作成することが行なわれている（例
えば特開平１−２３９９８４号公報、ＥＬＥＣＴＲＯＮ
ＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ，２４，１１２３ （１９８
８）等参照）。この方法では、酸化シリコン膜あるいは
窒化シリコン膜上に多結晶が堆積し、抵抗の高い層がで
きるために、単結晶の部分にのみ電流を流すことがで
き、レーザを発光させる際に活性層に電流を集中して流
す電流峡搾が行なえるメリットがある。
の作製方法として、酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜、ある
いは窒化シリコン（ＳｉＮX）膜のストライプ状のマス
クを設け、そのマスクに挟まれたストライプ状の窓の部
分に選択的に単結晶の成長をすることにより、量子井戸
レーザダイオードを作成することが行なわれている（例
えば特開平１−２３９９８４号公報、ＥＬＥＣＴＲＯＮ
ＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ，２４，１１２３ （１９８
８）等参照）。この方法では、酸化シリコン膜あるいは
窒化シリコン膜上に多結晶が堆積し、抵抗の高い層がで
きるために、単結晶の部分にのみ電流を流すことがで
き、レーザを発光させる際に活性層に電流を集中して流
す電流峡搾が行なえるメリットがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな方法で作成した半導体レーザダイオードは、マスク
のないストライプ状の部分に成長した単結晶の活性層が
マスクの部分に成長した多結晶に接しているので、深い
準位による光の吸収が大きくなり、レーザを発光させる
ための閾値電流が下がらないという問題がある。また、
活性層幅の制御に関しては、マスクに挟まれた窓の部分
のストライプ幅によって変える以外は特に考慮されてい
ないので、敢えて小さいストライプ幅でレーザダイオー
ドを作成しようとした場合、レーザダイオード構造は厚
さが２μｍ程度になるため、ストライプ状の窓の幅に対
して高さが高くなり過ぎるという不都合が生じる。この
ような構造は、その上に成長した結晶を支える面積が小
さくなることになり作製が困難になる。
うな方法で作成した半導体レーザダイオードは、マスク
のないストライプ状の部分に成長した単結晶の活性層が
マスクの部分に成長した多結晶に接しているので、深い
準位による光の吸収が大きくなり、レーザを発光させる
ための閾値電流が下がらないという問題がある。また、
活性層幅の制御に関しては、マスクに挟まれた窓の部分
のストライプ幅によって変える以外は特に考慮されてい
ないので、敢えて小さいストライプ幅でレーザダイオー
ドを作成しようとした場合、レーザダイオード構造は厚
さが２μｍ程度になるため、ストライプ状の窓の幅に対
して高さが高くなり過ぎるという不都合が生じる。この
ような構造は、その上に成長した結晶を支える面積が小
さくなることになり作製が困難になる。
【０００４】本発明は、選択成長により作製される半導
体レーザダイオードに於て、広いストライプ幅の選択成
長領域である窓部を有するマスク基板上に、活性層の横
幅が選択成長領域である窓部のストライプ幅の半分以下
である半導体レーザーダイオードを提供することおよび
そのような半導体レーザダイオードを制御性良く作製す
る方法を提供することを目的にする。
体レーザダイオードに於て、広いストライプ幅の選択成
長領域である窓部を有するマスク基板上に、活性層の横
幅が選択成長領域である窓部のストライプ幅の半分以下
である半導体レーザーダイオードを提供することおよび
そのような半導体レーザダイオードを制御性良く作製す
る方法を提供することを目的にする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体結晶基
板上の特定結晶面上に、半導体のエピタキシャル成長が
困難な第１領域と、その第１領域にはさまれ半導体のエ
ピタキシャル成長が可能なストライプ状の第２の領域と
を有し、その第２の領域上に形成されたクラッド層と導
波路層と活性層とを有する半導体レーザダイオードにお
いて、前記クラッド層が前記特定の結晶面に平行状に形
成された第１の結晶面と、その第１の結晶面と交差する
第２の結晶面とを有し、それらの第１および第２の結晶
面上に前記導波路層と前記活性層とを有し、その導波路
層および活性層の各々の層のに対して前記第２の結晶面
上の各々の層の厚さが前記第１の第１の結晶面上の各々
の層の厚さよりも薄く、その第１の結晶面上の各々の層
の幅が前記ストライプ状の第２の領域の幅よりも狭いこ
とを特徴とする。
板上の特定結晶面上に、半導体のエピタキシャル成長が
困難な第１領域と、その第１領域にはさまれ半導体のエ
ピタキシャル成長が可能なストライプ状の第２の領域と
を有し、その第２の領域上に形成されたクラッド層と導
波路層と活性層とを有する半導体レーザダイオードにお
いて、前記クラッド層が前記特定の結晶面に平行状に形
成された第１の結晶面と、その第１の結晶面と交差する
第２の結晶面とを有し、それらの第１および第２の結晶
面上に前記導波路層と前記活性層とを有し、その導波路
層および活性層の各々の層のに対して前記第２の結晶面
上の各々の層の厚さが前記第１の第１の結晶面上の各々
の層の厚さよりも薄く、その第１の結晶面上の各々の層
の幅が前記ストライプ状の第２の領域の幅よりも狭いこ
とを特徴とする。
【０００６】また、本発明は、半導体結晶基板上の特定
結晶面上に、半導体のエピタキシャル成長が困難な第１
領域と、その第１領域にはさまれ半導体のエピタキシャ
ル成長が可能なストライプ状の第２の領域とを有する半
導体レーザダイオードの作製方法において、前記特定の
結晶面に平行状に形成された第１の結晶面と、その第１
の結晶面と交差する第２の結晶面を有するクラッド層を
設ける際に、そのクラッド層の前記第１の結晶面の成長
速度が前記第２の結晶面の成長速度よりも速くなる結晶
成長速度で結晶成長を行い、前記クラッド層の前記第１
の結晶面のの幅が前記ストライプ状の第２の領域の幅よ
りも狭くなった後にそのクラッド層の上に導波路層およ
び活性層を各々結晶成長する際に、前記第１の結晶面上
の層の結晶成長速度が前記第２の結晶面上の層の結晶成
長速度よりも速くなる条件で結晶成長を行うことを特徴
とする。
結晶面上に、半導体のエピタキシャル成長が困難な第１
領域と、その第１領域にはさまれ半導体のエピタキシャ
ル成長が可能なストライプ状の第２の領域とを有する半
導体レーザダイオードの作製方法において、前記特定の
結晶面に平行状に形成された第１の結晶面と、その第１
の結晶面と交差する第２の結晶面を有するクラッド層を
設ける際に、そのクラッド層の前記第１の結晶面の成長
速度が前記第２の結晶面の成長速度よりも速くなる結晶
成長速度で結晶成長を行い、前記クラッド層の前記第１
の結晶面のの幅が前記ストライプ状の第２の領域の幅よ
りも狭くなった後にそのクラッド層の上に導波路層およ
び活性層を各々結晶成長する際に、前記第１の結晶面上
の層の結晶成長速度が前記第２の結晶面上の層の結晶成
長速度よりも速くなる条件で結晶成長を行うことを特徴
とする。
【０００７】
【作用】本発明により、特定結晶面の選択成長を利用
し、マスクで挟まれたのストライプ状の窓部の幅よりも
狭い活性層を有する半導体レーザダイオードを容易に作
製することができるので、半導体レーザーダイオードの
作製において、マスクで挟まれたのストライプ状の窓部
の幅が、数μｍの大きさであっても、１μｍ以下の活性
層幅の半導体レーザダイオードが容易に製造できるよう
になる。これによって閾値電流の小さな半導体レーザダ
イオードが再現性良く製造できるようになる。また、活
性層および導波路層の幅と厚さを容易に制御できるの
で、レーザダイオードを発光させる際に横方向の光の閉
じ込めが縦方向と近くなるようにすることができるため
に、ビームの広がり角もほぼ等しくなり円形に近い光ビ
ームが得られるようになる。
し、マスクで挟まれたのストライプ状の窓部の幅よりも
狭い活性層を有する半導体レーザダイオードを容易に作
製することができるので、半導体レーザーダイオードの
作製において、マスクで挟まれたのストライプ状の窓部
の幅が、数μｍの大きさであっても、１μｍ以下の活性
層幅の半導体レーザダイオードが容易に製造できるよう
になる。これによって閾値電流の小さな半導体レーザダ
イオードが再現性良く製造できるようになる。また、活
性層および導波路層の幅と厚さを容易に制御できるの
で、レーザダイオードを発光させる際に横方向の光の閉
じ込めが縦方向と近くなるようにすることができるため
に、ビームの広がり角もほぼ等しくなり円形に近い光ビ
ームが得られるようになる。
【０００８】
【実施例】本発明を構成する結晶成長方法をここではＭ
ＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃ
ａｌ Ｖａｃｕｕｍ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法による
ＧａＡｓの成長を例にして説明する。図１（ａ）、
（ｂ）および（ｃ）には、ＧａＡｓ基板１上にエピタキ
シャル成長が困難な第１の領域として［−１１０］方向
に酸化シリコン膜あるいは窒化シリコン膜のストライプ
状のマスク２を形成し、そのマスクに挟まれエピタキシ
ャル成長が可能なストライプ状の窓部３上に、選択成長
した結晶を［−１１０］方向より観察した断面形状を示
している。
ＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃ
ａｌ Ｖａｃｕｕｍ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法による
ＧａＡｓの成長を例にして説明する。図１（ａ）、
（ｂ）および（ｃ）には、ＧａＡｓ基板１上にエピタキ
シャル成長が困難な第１の領域として［−１１０］方向
に酸化シリコン膜あるいは窒化シリコン膜のストライプ
状のマスク２を形成し、そのマスクに挟まれエピタキシ
ャル成長が可能なストライプ状の窓部３上に、選択成長
した結晶を［−１１０］方向より観察した断面形状を示
している。
【０００９】図１の（ａ）は、ガリウム砒素の成長にと
って高温（例として８００℃）で成長したときの結晶成
長形状を示している。ＧａＡｓの場合、この温度では、
特定の結晶面である（００１）面４の結晶成長速度が、
（１１１）Ａ面５の結晶成長速度に比べ約４倍ほど速い
ために結晶成長と共に（００１）面４の幅ｄは減少して
行く。この時（００１）面４の成長膜厚は、（００１）
面４と（１１１）Ａ面５の交差角が約５７度なので、最
初の（００１）面４の幅の約１．２５倍の厚さで消失す
る。図１の（ｃ）は、低温（例として６００℃）で成長
したときの結晶成長形状を示している。（１１１）Ａ面
５の結晶成長速度が（００１）面４の結晶成長速度に比
べに比べ約３倍ほど速いために、結晶成長によって（０
０１）面４の幅が次第に広くなってゆく。また図１の
（ｂ）は、中間の温度（７００℃）で成長したときの結
晶成長形状を示している。（００１）面４の幅がほぼ一
定のまま結晶成長して行く。
って高温（例として８００℃）で成長したときの結晶成
長形状を示している。ＧａＡｓの場合、この温度では、
特定の結晶面である（００１）面４の結晶成長速度が、
（１１１）Ａ面５の結晶成長速度に比べ約４倍ほど速い
ために結晶成長と共に（００１）面４の幅ｄは減少して
行く。この時（００１）面４の成長膜厚は、（００１）
面４と（１１１）Ａ面５の交差角が約５７度なので、最
初の（００１）面４の幅の約１．２５倍の厚さで消失す
る。図１の（ｃ）は、低温（例として６００℃）で成長
したときの結晶成長形状を示している。（１１１）Ａ面
５の結晶成長速度が（００１）面４の結晶成長速度に比
べに比べ約３倍ほど速いために、結晶成長によって（０
０１）面４の幅が次第に広くなってゆく。また図１の
（ｂ）は、中間の温度（７００℃）で成長したときの結
晶成長形状を示している。（００１）面４の幅がほぼ一
定のまま結晶成長して行く。
【００１０】もし（００１）面が消失するまで８００℃
で結晶成長を行い、その後６００℃で結晶成長を行えば
再び（００１）面が現れしだいに広がって行く。このよ
うな成長条件は、この他の材料でも存在するが、温度領
域が異なる。例えば、ＧａＡｓの場合の６００℃での結
晶成長条件に相当する温度は、ＧａＰでは約７００℃、
ＩｎＰでは約５００℃である。
で結晶成長を行い、その後６００℃で結晶成長を行えば
再び（００１）面が現れしだいに広がって行く。このよ
うな成長条件は、この他の材料でも存在するが、温度領
域が異なる。例えば、ＧａＡｓの場合の６００℃での結
晶成長条件に相当する温度は、ＧａＰでは約７００℃、
ＩｎＰでは約５００℃である。
【００１１】このような事実を踏まえ、高温でバファ層
とクラッド層を成長し、活性層となる（００１）面の幅
をストライプ状の窓部３の幅よりも狭くした後に、その
上に、高温で量子井戸構造である、ＳＣＨ（Ｓｅｐａｒ
ａｔｅ Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ Ｈｅｔｅｒｏ）構造
あるいはＧＲＩＮＳＣＨ（Ｇｒａｄｅｄ ＩｎｄｅｘＳ
ｅｐａｒａｔｅ Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ Ｈｅｔｅｒ
ｏ）構造の半導体量子井戸レーザダイオードを成長する
ことによって、活性層及び導波路層の膜厚がが共に、
（００１）面で厚く（１１１）Ａ面で薄くなった構造が
作製できる。活性層の量子井戸は（００１）面で井戸幅
が広いために、電子あるいは正孔の閉じ込めが弱くな
り、（１１１）Ａ面に比べそれらのエネルギー準位が低
くなる。このため、横方向にバンドギャップが変化した
構造になり、電流の狹搾に使えるようになる。一方、導
波路層も（００１）面で最も屈折率が高く、横方向に屈
折率が低い構造になるため、大きな光閉じ込め効果が得
られる。
とクラッド層を成長し、活性層となる（００１）面の幅
をストライプ状の窓部３の幅よりも狭くした後に、その
上に、高温で量子井戸構造である、ＳＣＨ（Ｓｅｐａｒ
ａｔｅ Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ Ｈｅｔｅｒｏ）構造
あるいはＧＲＩＮＳＣＨ（Ｇｒａｄｅｄ ＩｎｄｅｘＳ
ｅｐａｒａｔｅ Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ Ｈｅｔｅｒ
ｏ）構造の半導体量子井戸レーザダイオードを成長する
ことによって、活性層及び導波路層の膜厚がが共に、
（００１）面で厚く（１１１）Ａ面で薄くなった構造が
作製できる。活性層の量子井戸は（００１）面で井戸幅
が広いために、電子あるいは正孔の閉じ込めが弱くな
り、（１１１）Ａ面に比べそれらのエネルギー準位が低
くなる。このため、横方向にバンドギャップが変化した
構造になり、電流の狹搾に使えるようになる。一方、導
波路層も（００１）面で最も屈折率が高く、横方向に屈
折率が低い構造になるため、大きな光閉じ込め効果が得
られる。
【００１２】このように、本発明は、（００１）基板上
に酸化シリコン膜あるいは窒化シリコン膜のマスクを設
け、［−１１０］方向のマスクのない部分のストライプ
状の窓部上に化合物半導体を選択成長することによって
半導体レーザダイオードを作製する工程において、バッ
ファ層、およびクラッド層を（００１）面の結晶成長速
度が他の特定の結晶面の結晶成長速度よりも速い結晶成
長条件で成長し、活性層幅を、［−１１０］方向のスト
ライプ状の酸化シリコン膜あるいは窒化シリコン膜のマ
スクのない部分の窓部の幅よりも小さくしてから、同様
の条件にて導波路層、活性層を成長することにより活性
層および導波路層の幅が、ストライプ状の窓部の幅の半
分以下である半導体量子井戸レーザダイオードを作製す
ることができる。
に酸化シリコン膜あるいは窒化シリコン膜のマスクを設
け、［−１１０］方向のマスクのない部分のストライプ
状の窓部上に化合物半導体を選択成長することによって
半導体レーザダイオードを作製する工程において、バッ
ファ層、およびクラッド層を（００１）面の結晶成長速
度が他の特定の結晶面の結晶成長速度よりも速い結晶成
長条件で成長し、活性層幅を、［−１１０］方向のスト
ライプ状の酸化シリコン膜あるいは窒化シリコン膜のマ
スクのない部分の窓部の幅よりも小さくしてから、同様
の条件にて導波路層、活性層を成長することにより活性
層および導波路層の幅が、ストライプ状の窓部の幅の半
分以下である半導体量子井戸レーザダイオードを作製す
ることができる。
【００１３】次に図２により本発明の具体例を示す。な
お、この実施例は一つの例示であって、本発明の技術思
想を逸脱しない範囲において、種々の変更や改良を行な
い得ることは言うまでもない。例えば、以下の例で特定
の結晶面の結晶成長速度を制御する方法として結晶成長
温度を変えているが、原料ガスの組成を変えることによ
っても結晶面の相対的な結晶成長速度を制御することが
できる。
お、この実施例は一つの例示であって、本発明の技術思
想を逸脱しない範囲において、種々の変更や改良を行な
い得ることは言うまでもない。例えば、以下の例で特定
の結晶面の結晶成長速度を制御する方法として結晶成長
温度を変えているが、原料ガスの組成を変えることによ
っても結晶面の相対的な結晶成長速度を制御することが
できる。
【００１４】図２は本発明の成長方法を用いて、ガリウ
ム砒素アルミニウムガリウム砒素を用いた活性層幅が
０．４μｍの半導体量子井戸レーザーを作製した実施例
の説明図である。大きさ約３０ｍｍ×３５ｍｍ、厚さ約
０．３ｍｍの結晶成長用の基板１１として、シリコンド
ープガリウム砒素（００１）面の基板に、窒化シリコン
膜のマスク層１２を付け［−１１０］方向に平行に２μ
ｍの幅をもち長さ３０ｍｍのストライプ状のレジストマ
スクを平行に設けた。この基板をバッファードフッ酸溶
液にて、窒化シリコン膜のエッチングを行なった後、レ
ジストを取り除き、基板上に窒化シリコン膜からなるス
トライプ状のマスクに挟まれ、マスクの無い部分の幅が
２μｍのストライプ状の窓領域１３を形成した。
ム砒素アルミニウムガリウム砒素を用いた活性層幅が
０．４μｍの半導体量子井戸レーザーを作製した実施例
の説明図である。大きさ約３０ｍｍ×３５ｍｍ、厚さ約
０．３ｍｍの結晶成長用の基板１１として、シリコンド
ープガリウム砒素（００１）面の基板に、窒化シリコン
膜のマスク層１２を付け［−１１０］方向に平行に２μ
ｍの幅をもち長さ３０ｍｍのストライプ状のレジストマ
スクを平行に設けた。この基板をバッファードフッ酸溶
液にて、窒化シリコン膜のエッチングを行なった後、レ
ジストを取り除き、基板上に窒化シリコン膜からなるス
トライプ状のマスクに挟まれ、マスクの無い部分の幅が
２μｍのストライプ状の窓領域１３を形成した。
【００１５】この基板上に、ＭＯＣＶＤ法を用い、８０
０℃の結晶成長温度において、原料ガスとして，ＴＭＧ
（トリメチルガリウム）、ＴＭＡ（トリメチルアルミニ
ウム）、ＡｓＨ3（アルシン）およびドーパントとして
Ｈ2Ｓｅ（セルン化水素）を用いてＩＩＩ族とＶ族のモ
ル比６０の条件下で、セレンドープｎ−ＧａＡｓバッフ
ァー層１４を１．０μｍ形成し、その上に同じ条件でｎ
−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓバッファー層１５を０．５μｍ選
択成長させる。さらにＴＭＡの供給量を多くし、ｎ−Ａ
ｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓクラッド層１６を厚さ１．０μｍ成長
させる。これにより、クラッド層１６の（００１）面の
幅は０．５μｍとなる。さらに、（００１）面の成長速
度が速い条件として８００℃の温度ででアンドープＡｌ
0.2Ｇａ0.8Ａｓ導波路層１７を０．０９μｍ、ＧａＡｓ
活性層１８を（００１）面上で０．０１μｍ、また、ア
ンドープＡｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ導波路層１９を０．０９μ
ｍ成長した。
０℃の結晶成長温度において、原料ガスとして，ＴＭＧ
（トリメチルガリウム）、ＴＭＡ（トリメチルアルミニ
ウム）、ＡｓＨ3（アルシン）およびドーパントとして
Ｈ2Ｓｅ（セルン化水素）を用いてＩＩＩ族とＶ族のモ
ル比６０の条件下で、セレンドープｎ−ＧａＡｓバッフ
ァー層１４を１．０μｍ形成し、その上に同じ条件でｎ
−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓバッファー層１５を０．５μｍ選
択成長させる。さらにＴＭＡの供給量を多くし、ｎ−Ａ
ｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓクラッド層１６を厚さ１．０μｍ成長
させる。これにより、クラッド層１６の（００１）面の
幅は０．５μｍとなる。さらに、（００１）面の成長速
度が速い条件として８００℃の温度ででアンドープＡｌ
0.2Ｇａ0.8Ａｓ導波路層１７を０．０９μｍ、ＧａＡｓ
活性層１８を（００１）面上で０．０１μｍ、また、ア
ンドープＡｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ導波路層１９を０．０９μ
ｍ成長した。
【００１６】これにより導波路層１９の（００１）面の
幅はほぼ０．４μｍとなる、また活性層１８の（１１
１）Ａ面の厚さは０．００２５μｍとなり、（００１）
面と（１１１）Ａ面の量子井戸において電子の第一量子
準位で０．１ｅＶの差が得られる。また、正孔では０．
０３ｅＶ程度の量子準位の差が得られる。両者の和とし
て０．１３ｅＶのギャップがあるために、電流狹搾効果
をもたせることができ、（００１）面上で優先的に再結
合が行われる。
幅はほぼ０．４μｍとなる、また活性層１８の（１１
１）Ａ面の厚さは０．００２５μｍとなり、（００１）
面と（１１１）Ａ面の量子井戸において電子の第一量子
準位で０．１ｅＶの差が得られる。また、正孔では０．
０３ｅＶ程度の量子準位の差が得られる。両者の和とし
て０．１３ｅＶのギャップがあるために、電流狹搾効果
をもたせることができ、（００１）面上で優先的に再結
合が行われる。
【００１７】次に、（００１）面の幅が余り変化しない
条件にするため、結晶成長温度を７００℃にし、ドーパ
ントとしてＤＥＺ（ジエチル亜鉛）を用いて、ｐ−クラ
ッド層２０として亜鉛ドープＡｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓ層を
１．０μｍ成長した。最後に、コンタクト層２１とし
て、上記と同じ条件で亜鉛ドープＧａＡｓ層を０．１μ
ｍ成長した。このようにして成長した基板に電極２２、
２３を蒸着し長さが約２５０μｍとなるよう端面を劈開
することで共振器を形成し、量子井戸レーザを作製し
た。このような方法で作成したレーザは、ニアーフィー
ルドパターンはほぼ円形になり、また縦横で同様の光閉
じ込め効果を持つために、縦横のビーム広がり角がほぼ
等しく、円形に近いビーム形状となった。さらに、横方
向の光閉じ込めが縦方向と同じように行われるために、
活性層幅が小さいにもかかわらず光のしみ出しによるロ
スが発生せず、閾値電流が活性層幅にほぼ比例して減少
した。ちなみに、通常のレーザでは、導波路層の幅が３
〜５μｍ、厚さが０．２μｍ程度であり、横方向の光閉
じ込めはほとんどない。
条件にするため、結晶成長温度を７００℃にし、ドーパ
ントとしてＤＥＺ（ジエチル亜鉛）を用いて、ｐ−クラ
ッド層２０として亜鉛ドープＡｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓ層を
１．０μｍ成長した。最後に、コンタクト層２１とし
て、上記と同じ条件で亜鉛ドープＧａＡｓ層を０．１μ
ｍ成長した。このようにして成長した基板に電極２２、
２３を蒸着し長さが約２５０μｍとなるよう端面を劈開
することで共振器を形成し、量子井戸レーザを作製し
た。このような方法で作成したレーザは、ニアーフィー
ルドパターンはほぼ円形になり、また縦横で同様の光閉
じ込め効果を持つために、縦横のビーム広がり角がほぼ
等しく、円形に近いビーム形状となった。さらに、横方
向の光閉じ込めが縦方向と同じように行われるために、
活性層幅が小さいにもかかわらず光のしみ出しによるロ
スが発生せず、閾値電流が活性層幅にほぼ比例して減少
した。ちなみに、通常のレーザでは、導波路層の幅が３
〜５μｍ、厚さが０．２μｍ程度であり、横方向の光閉
じ込めはほとんどない。
【００１８】なお、ここでは、量子井戸は一層であった
が、量子井戸が多層に配置されてなる多重量子井戸を用
いることも可能である。さらに、本方法の微細構造作製
方法は、ここに挙げた、ガリウム砒素／アルミニウムガ
リウム砒素に限ったものではなく、このほかの化合物半
導体にも適用可能である。また、成長方法もここでは、
ＭＯＣＶＤ法を用いたが、ＭＯＭＢＥ（Ｍｅｔａｌ Ｏ
ｒｇａｎｉｃ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉ
ｔａｘｙ）法等、表面反応によって成長の異方性が生じ
る成長法にも適用可能である。
が、量子井戸が多層に配置されてなる多重量子井戸を用
いることも可能である。さらに、本方法の微細構造作製
方法は、ここに挙げた、ガリウム砒素／アルミニウムガ
リウム砒素に限ったものではなく、このほかの化合物半
導体にも適用可能である。また、成長方法もここでは、
ＭＯＣＶＤ法を用いたが、ＭＯＭＢＥ（Ｍｅｔａｌ Ｏ
ｒｇａｎｉｃ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉ
ｔａｘｙ）法等、表面反応によって成長の異方性が生じ
る成長法にも適用可能である。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は選択的結
晶成長を行うためのストライプ幅よりも小さな活性層幅
をもつ半導体レーザーダイオードを再現性良く作製する
方法を提供するものであり、この方法により、１μｍ以
下の活性層幅をもつ半導体量子井戸レーザダイオードが
容易に作製可能である。また、成長前の基板の加工プロ
セスも、特に微細加工を必要とせず製造することを可能
にするものである。この方法により、活性層幅がサブミ
クロンの半導体レーザダイオードが作製でき、レーザを
発光させる閾値電流を減少させることが可能になった。
また、横方向の光り閉じ込めが縦方向と近くなるため
に、ビームの広がり角も縦と横でほぼ等しくなり、ほぼ
円形に近いビームが得られるようになる。
晶成長を行うためのストライプ幅よりも小さな活性層幅
をもつ半導体レーザーダイオードを再現性良く作製する
方法を提供するものであり、この方法により、１μｍ以
下の活性層幅をもつ半導体量子井戸レーザダイオードが
容易に作製可能である。また、成長前の基板の加工プロ
セスも、特に微細加工を必要とせず製造することを可能
にするものである。この方法により、活性層幅がサブミ
クロンの半導体レーザダイオードが作製でき、レーザを
発光させる閾値電流を減少させることが可能になった。
また、横方向の光り閉じ込めが縦方向と近くなるため
に、ビームの広がり角も縦と横でほぼ等しくなり、ほぼ
円形に近いビームが得られるようになる。
【図１】 図１は、本発明を実現するための成長機構を
説明する図で、ＳｉＮＸでマスクをした基板の窓上に成
長したＧａＡｓ結晶の成長形状を［−１１０］方向から
見た断面図である。（ａ）は８００℃、（ｂ）は７００
℃、（ｃ）は６００℃で結晶成長した場合を模式的に示
す。
説明する図で、ＳｉＮＸでマスクをした基板の窓上に成
長したＧａＡｓ結晶の成長形状を［−１１０］方向から
見た断面図である。（ａ）は８００℃、（ｂ）は７００
℃、（ｃ）は６００℃で結晶成長した場合を模式的に示
す。
【図２】 図２は、量子井戸レーザダイオードの断面構
造の一実施例を示す図である。
造の一実施例を示す図である。
１…ＧａＡｓ基板、２…ＳｉＯ2あるいはＳｉＮXマス
ク、３…窓部、４…（００１）面、５…（１１１）Ａ
面、１１…ＧａＡｓ基板、１２…ＳｉＮXマスク層、１
３…窓部、１４，１５…バッファー層、１６…クラッド
層、１７…導波路層、１８…活性層、１９…導波路層、
２０…クラッド層、２１…コンタクト層、２２，２３…
オーミック電極
ク、３…窓部、４…（００１）面、５…（１１１）Ａ
面、１１…ＧａＡｓ基板、１２…ＳｉＮXマスク層、１
３…窓部、１４，１５…バッファー層、１６…クラッド
層、１７…導波路層、１８…活性層、１９…導波路層、
２０…クラッド層、２１…コンタクト層、２２，２３…
オーミック電極
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体結晶基板上の特定結晶面上に、半
導体のエピタキシャル成長が困難な第１領域と、その第
１領域にはさまれ半導体のエピタキシャル成長が可能な
ストライプ状の第２の領域とを有し、その第２の領域上
に形成されたクラッド層と導波路層と活性層とを有する
半導体レーザダイオードにおいて、前記クラッド層が前
記特定の結晶面に平行状に形成された第１の結晶面と、
その第１の結晶面と交差し斜面を形成する第２の結晶面
とを有し、それらの第１および第２の結晶面上に前記導
波路層と前記活性層とを有し、その導波路層および活性
層の各々の層に対して前記第２の結晶面上の各々の層の
厚さが前記第１の第１の結晶面上の各々の層の厚さより
も薄く、その第１の結晶面上の各々の層の幅が前記スト
ライプ状の第２の領域の幅よりも狭いことを特徴とする
半導体レーザダイオード。 - 【請求項２】 半導体結晶基板上の特定結晶面上に、半
導体のエピタキシャル成長が困難な第１領域と、その第
１領域にはさまれ半導体のエピタキシャル成長が可能な
ストライプ状の第２の領域とを有する半導体レーザダイ
オードの作製方法において、前記特定の結晶面に平行状
に形成された第１の結晶面と、その第１の結晶面と交差
する第２の結晶面とを有するクラッド層を設ける際に、
そのクラッド層の前記第１の結晶面の成長速度が前記第
２の結晶面の成長速度よりも速くなる結晶成長速度で結
晶成長を行い、前記クラッド層の前記第１の結晶面の幅
が前記ストライプ状の第２の領域の幅よりも狭くなった
後にそのクラッド層の上に導波路層および活性層を各々
結晶成長する際に、前記第１の結晶面上の層の結晶成長
速度が前記第２の結晶面上の層の結晶成長速度よりも速
くなる条件で結晶成長を行うことを特徴とする半導体レ
ーザダイオードの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23389791A JPH0548215A (ja) | 1991-08-21 | 1991-08-21 | 半導体レーザダイオードおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23389791A JPH0548215A (ja) | 1991-08-21 | 1991-08-21 | 半導体レーザダイオードおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0548215A true JPH0548215A (ja) | 1993-02-26 |
Family
ID=16962289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23389791A Pending JPH0548215A (ja) | 1991-08-21 | 1991-08-21 | 半導体レーザダイオードおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0548215A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0745906A (ja) * | 1993-07-29 | 1995-02-14 | Nec Corp | 光半導体素子及びその製造方法 |
| JPH09252165A (ja) * | 1996-03-18 | 1997-09-22 | Fujitsu Ltd | 化合物半導体装置の製造方法 |
| US5672766A (en) * | 1994-12-12 | 1997-09-30 | Mitsubishi Chemical Corporation | Method for producing aldehydes |
| US6506468B1 (en) | 1996-09-19 | 2003-01-14 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Multilayered volume hologram structure, and label for making multilayered volume hologram structure |
| JP2003046189A (ja) * | 2001-08-02 | 2003-02-14 | Sony Corp | 半導体レーザー素子及びその製造方法 |
-
1991
- 1991-08-21 JP JP23389791A patent/JPH0548215A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0745906A (ja) * | 1993-07-29 | 1995-02-14 | Nec Corp | 光半導体素子及びその製造方法 |
| US5672766A (en) * | 1994-12-12 | 1997-09-30 | Mitsubishi Chemical Corporation | Method for producing aldehydes |
| JPH09252165A (ja) * | 1996-03-18 | 1997-09-22 | Fujitsu Ltd | 化合物半導体装置の製造方法 |
| US6506468B1 (en) | 1996-09-19 | 2003-01-14 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Multilayered volume hologram structure, and label for making multilayered volume hologram structure |
| US6815027B2 (en) | 1996-09-19 | 2004-11-09 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Multilayered volume hologram structure and label for making multilayered volume hologram structure |
| US6835430B2 (en) | 1996-09-19 | 2004-12-28 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Multilayered volume hologram structure and label for making multilayered volume hologram structure |
| US6887546B2 (en) | 1996-09-19 | 2005-05-03 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Multilayered volume hologram structure, and label for making multilayered volume hologram structure |
| JP2003046189A (ja) * | 2001-08-02 | 2003-02-14 | Sony Corp | 半導体レーザー素子及びその製造方法 |
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