JPH06164063A - 可視光半導体レーザ及びその製造方法 - Google Patents
可視光半導体レーザ及びその製造方法Info
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- JPH06164063A JPH06164063A JP33500392A JP33500392A JPH06164063A JP H06164063 A JPH06164063 A JP H06164063A JP 33500392 A JP33500392 A JP 33500392A JP 33500392 A JP33500392 A JP 33500392A JP H06164063 A JPH06164063 A JP H06164063A
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Classifications
-
- 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
- H01S5/22—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
- H01S5/2238—Buried stripe structure with a terraced structure
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 しきい値電流の増大及び信頼性の低下を抑制
して、ＭＯＣＶＤ法により一度に積層できる可視光半導
体レーザ及びその製造方法を提供すること。 【構成】 基板１は(100) 面から〈011 〉方向に５°傾
斜させた斜面が設けられており、この傾斜部１ａ及び平
坦部１ｂ上に、n-Ga0.5 In0.5 P のバッファ層２，n-(
Al0.7 Ga0.3 ) 0.5 In0.5 P のn-クラッド層３，アンド
ープ( Al0.1 Ga0.9 ) 0.5 In0.5 P の活性層４，p-( Al
0.7 Ga0.3 ) 0.5 In0.5 P のp-クラッド層５及びp-Ga
0.5 In0.5 P のコンタクト層６が夫々傾斜部及び平坦部
を設けて積層されている。p-クラッド層５の斜線部５ａ
は、平坦部５ｂよりも高いキャリア濃度を有している。
コンタクト層６上には、注入率の傾斜角度依存性を有す
るｎ型ドーパント及び前記ｐ型ドーパントが同時に注入
され、平坦部がn-GaAsの電流ブロック層７，７、斜線部
がp-GaAsの電流注入部８であるGaAs層が積層されてい
る。
して、ＭＯＣＶＤ法により一度に積層できる可視光半導
体レーザ及びその製造方法を提供すること。 【構成】 基板１は(100) 面から〈011 〉方向に５°傾
斜させた斜面が設けられており、この傾斜部１ａ及び平
坦部１ｂ上に、n-Ga0.5 In0.5 P のバッファ層２，n-(
Al0.7 Ga0.3 ) 0.5 In0.5 P のn-クラッド層３，アンド
ープ( Al0.1 Ga0.9 ) 0.5 In0.5 P の活性層４，p-( Al
0.7 Ga0.3 ) 0.5 In0.5 P のp-クラッド層５及びp-Ga
0.5 In0.5 P のコンタクト層６が夫々傾斜部及び平坦部
を設けて積層されている。p-クラッド層５の斜線部５ａ
は、平坦部５ｂよりも高いキャリア濃度を有している。
コンタクト層６上には、注入率の傾斜角度依存性を有す
るｎ型ドーパント及び前記ｐ型ドーパントが同時に注入
され、平坦部がn-GaAsの電流ブロック層７，７、斜線部
がp-GaAsの電流注入部８であるGaAs層が積層されてい
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、横モード制御型の可視
光半導体レーザ及びその製造方法に関する。
光半導体レーザ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４は、従来の横モード制御型の可視光
半導体レーザの構造を示す模式的断面図であり、図５〜
図７は、その可視光半導体レーザの製造過程における模
式的断面図である。この半導体レーザの構造を以下に説
明する。n-GaAsの基板１上にn-Ga0.5 In0.5 P のバッフ
ァ層２，n-( AlX Ga1-X ) 0.5 In0.5 P のn-クラッド層
３，アンドープ( AlY Ga1-Y ) 0.5 In0.5 P （Ｙ＜Ｘ）
の活性層４，p-( AlX Ga1-X ) 0.5 In0.5 P のp-クラッ
ド層５が、この順に積層されており、ダブルヘテロ構造
をなしている。そして、p-クラッド層５の中央上部はメ
サ状に形成され、その上にp-Ga0.5 In0.5 P のコンタク
ト層６及びp-GaAsのキャップ層９が、この順に積層され
ている。n-GaAsの電流ブロック層７が、p-クラッド層５
のメサ状部分，コンタクト層６及びキャップ層９の側面
を囲む様態にて形成されており、電流ブロック層７及び
キャップ層９上にp-GaAsのキャップ層10が積層されてい
る。さらに、キャップ層10上にｐ型電極12が、基板１の
下側にはｎ型電極11が形成されている。
半導体レーザの構造を示す模式的断面図であり、図５〜
図７は、その可視光半導体レーザの製造過程における模
式的断面図である。この半導体レーザの構造を以下に説
明する。n-GaAsの基板１上にn-Ga0.5 In0.5 P のバッフ
ァ層２，n-( AlX Ga1-X ) 0.5 In0.5 P のn-クラッド層
３，アンドープ( AlY Ga1-Y ) 0.5 In0.5 P （Ｙ＜Ｘ）
の活性層４，p-( AlX Ga1-X ) 0.5 In0.5 P のp-クラッ
ド層５が、この順に積層されており、ダブルヘテロ構造
をなしている。そして、p-クラッド層５の中央上部はメ
サ状に形成され、その上にp-Ga0.5 In0.5 P のコンタク
ト層６及びp-GaAsのキャップ層９が、この順に積層され
ている。n-GaAsの電流ブロック層７が、p-クラッド層５
のメサ状部分，コンタクト層６及びキャップ層９の側面
を囲む様態にて形成されており、電流ブロック層７及び
キャップ層９上にp-GaAsのキャップ層10が積層されてい
る。さらに、キャップ層10上にｐ型電極12が、基板１の
下側にはｎ型電極11が形成されている。
【０００３】このような半導体レーザを製造する場合
は、まず図５に示すように、n-GaAsの基板１上にＭＯＣ
ＶＤ（Metalorganic Chemical Vapor Deposition）法を
用いてn-Ga0.5 In0.5 P のバッファ層２，n-( AlX Ga
1-X ) 0.5 In0.5 P のn-クラッド層３，アンドープ( Al
Y Ga1-Y ) 0.5 In0.5 P （Ｙ＜Ｘ）の活性層４，Znドー
プのp-( AlX Ga1-X ) 0.5 In0.5 P のp-クラッド層５，
p-Ga0.5 In0.5 P のコンタクト層６及びp-GaAsのキャッ
プ層９を、この順に積層する。このとき、Se又はSiを供
給しながらn-クラッド層３を、Zn又はMgを供給しながら
p-クラッド層５を成長させる。そして、図６に示すよう
に、キャップ層９の表面中央に SiO2 層13を形成し、 S
iO2 層13をマスクにキャップ層９及びコンタクト層６の
全部とn-クラッド層５の一部にエッチングを施し、メサ
状のリッジ部を形成する。
は、まず図５に示すように、n-GaAsの基板１上にＭＯＣ
ＶＤ（Metalorganic Chemical Vapor Deposition）法を
用いてn-Ga0.5 In0.5 P のバッファ層２，n-( AlX Ga
1-X ) 0.5 In0.5 P のn-クラッド層３，アンドープ( Al
Y Ga1-Y ) 0.5 In0.5 P （Ｙ＜Ｘ）の活性層４，Znドー
プのp-( AlX Ga1-X ) 0.5 In0.5 P のp-クラッド層５，
p-Ga0.5 In0.5 P のコンタクト層６及びp-GaAsのキャッ
プ層９を、この順に積層する。このとき、Se又はSiを供
給しながらn-クラッド層３を、Zn又はMgを供給しながら
p-クラッド層５を成長させる。そして、図６に示すよう
に、キャップ層９の表面中央に SiO2 層13を形成し、 S
iO2 層13をマスクにキャップ層９及びコンタクト層６の
全部とn-クラッド層５の一部にエッチングを施し、メサ
状のリッジ部を形成する。
【０００４】次に、図７に示すように、ＭＯＣＶＤ法に
より SiO2 層13をマスクに選択成長を行い、n-GaAsの電
流ブロック層７を前記リッジ部の側面を囲むように積層
する。そして、図７に示すように、 SiO2 層13を除去し
て電流ブロック層７及びキャップ層９上にp-GaAsのキャ
ップ層10を積層し、p-GaAsのキャップ層10側にはｐ型電
極を、基板１側にはｎ型電極を形成する。
より SiO2 層13をマスクに選択成長を行い、n-GaAsの電
流ブロック層７を前記リッジ部の側面を囲むように積層
する。そして、図７に示すように、 SiO2 層13を除去し
て電流ブロック層７及びキャップ層９上にp-GaAsのキャ
ップ層10を積層し、p-GaAsのキャップ層10側にはｐ型電
極を、基板１側にはｎ型電極を形成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】以上の如く形成される
半導体レーザは、その形成段階においてキャップ層９上
に、電流ブロック層７を形成するためのマスクとなる S
iO2 層13を形成する工程を有しており、この際の高温加
熱によりp-クラッド層５から活性層４へZnが拡散され易
い。また、 SiO2 層13を形成する際、そして除去する際
に、半導体レーザは大気中に曝される。これらのことに
より、半導体レーザのしきい値電流が増大したり、半導
体レーザの信頼性が低下するという問題があった。ま
た、製造工程が複雑であるという問題があった。
半導体レーザは、その形成段階においてキャップ層９上
に、電流ブロック層７を形成するためのマスクとなる S
iO2 層13を形成する工程を有しており、この際の高温加
熱によりp-クラッド層５から活性層４へZnが拡散され易
い。また、 SiO2 層13を形成する際、そして除去する際
に、半導体レーザは大気中に曝される。これらのことに
より、半導体レーザのしきい値電流が増大したり、半導
体レーザの信頼性が低下するという問題があった。ま
た、製造工程が複雑であるという問題があった。
【０００６】この問題を解決するために、傾斜面を設け
た段差形状の基板上にｎ型クラッド層，活性層，AlGaIn
P 同時ドープ層及びｐ型コンタクト層を一度の結晶成長
で積層し、活性層の傾斜面を発光部とする可視光半導体
レーザが提案されている。この可視光半導体レーザの製
造方法は、まず、傾斜面及び平坦面にて段差が形成され
た基板上にｎ型クラッド層及び活性層を積層し、ｐ型の
ドーパントであるZnと、ｎ型のドーパントであるSeとを
同時に供給しながらAlGaInP 層を成長させる。Znは平坦
面よりも傾斜面で多く取り込まれる特性を有し、Seは傾
斜面よりも平坦面で多く取り込まれる特性を有すること
から、傾斜面上にはｐ型AlGaInP クラッド層が、平坦面
にはｎ型AlGaInP クラッド層が同時に積層される。次い
で、ｐ型AlGaInP クラッド層及びｎ型AlGaInP クラッド
層上にｐ型コンタクト層を積層する。このように製造さ
れた可視光半導体レーザでは、活性層上のクラッド層が
傾斜面でｐ型，平坦面でｎ型であるので、傾斜面で電流
閉じ込め性能を有し、活性層の傾斜面が発光部となる。
た段差形状の基板上にｎ型クラッド層，活性層，AlGaIn
P 同時ドープ層及びｐ型コンタクト層を一度の結晶成長
で積層し、活性層の傾斜面を発光部とする可視光半導体
レーザが提案されている。この可視光半導体レーザの製
造方法は、まず、傾斜面及び平坦面にて段差が形成され
た基板上にｎ型クラッド層及び活性層を積層し、ｐ型の
ドーパントであるZnと、ｎ型のドーパントであるSeとを
同時に供給しながらAlGaInP 層を成長させる。Znは平坦
面よりも傾斜面で多く取り込まれる特性を有し、Seは傾
斜面よりも平坦面で多く取り込まれる特性を有すること
から、傾斜面上にはｐ型AlGaInP クラッド層が、平坦面
にはｎ型AlGaInP クラッド層が同時に積層される。次い
で、ｐ型AlGaInP クラッド層及びｎ型AlGaInP クラッド
層上にｐ型コンタクト層を積層する。このように製造さ
れた可視光半導体レーザでは、活性層上のクラッド層が
傾斜面でｐ型，平坦面でｎ型であるので、傾斜面で電流
閉じ込め性能を有し、活性層の傾斜面が発光部となる。
【０００７】以上の如く可視光半導体レーザは、従来の
SiO2 層13のような酸化膜を形成することなく、一度の
結晶成長でコンタクト層までを積層させるので、製造工
程が簡略化できる。
SiO2 層13のような酸化膜を形成することなく、一度の
結晶成長でコンタクト層までを積層させるので、製造工
程が簡略化できる。
【０００８】図８は、ＭＯＣＶＤ法において、下地の傾
斜角度に対するZnの( Alx Ga1-X )0.5 In0.5 P への取
り込み量を表したグラフである。縦軸にキャリア濃度、
横軸に下地の傾斜角度を示している。 Zn/Ga＝0.6 の供
給量でZnを供給しながら成長する( Al0.5 Ga0.5 ) 0.5
In0.5 P 層のキャリア濃度は、図に示すように、下地の
傾斜角度に依存し、下地の傾斜角度が大きいほどZnが多
く取り込まれてキャリア濃度が大きいp-( Al0.5 G
a0.5 ) 0.5 In0.5 P 層が成長する。
斜角度に対するZnの( Alx Ga1-X )0.5 In0.5 P への取
り込み量を表したグラフである。縦軸にキャリア濃度、
横軸に下地の傾斜角度を示している。 Zn/Ga＝0.6 の供
給量でZnを供給しながら成長する( Al0.5 Ga0.5 ) 0.5
In0.5 P 層のキャリア濃度は、図に示すように、下地の
傾斜角度に依存し、下地の傾斜角度が大きいほどZnが多
く取り込まれてキャリア濃度が大きいp-( Al0.5 G
a0.5 ) 0.5 In0.5 P 層が成長する。
【０００９】本発明は、かかる知見に着目してなされた
ものであり、注入率の傾斜角度依存性を有するｎ型ドー
パント及びｐ型ドーパントを同時に注入して、GaAs層の
キャリア濃度に差を生ぜしめることにより、マスクとな
る酸化膜を形成することなくn-GaAsの電流ブロック層を
形成するので、しきい値電流の増大及び信頼性の低下を
抑制して、ＭＯＣＶＤ法により一度に積層できる可視光
半導体レーザ及びその製造方法を提供することを目的と
し、また、注入率の傾斜角度依存性を有するｐ型ドーパ
ントをｐ型クラッド層に注入して、ｐ型キャリア濃度に
差を生ぜしめることにより、更にしきい値電流の増大及
び信頼性の低下を抑制した可視光半導体レーザを提供す
ることを目的とする。
ものであり、注入率の傾斜角度依存性を有するｎ型ドー
パント及びｐ型ドーパントを同時に注入して、GaAs層の
キャリア濃度に差を生ぜしめることにより、マスクとな
る酸化膜を形成することなくn-GaAsの電流ブロック層を
形成するので、しきい値電流の増大及び信頼性の低下を
抑制して、ＭＯＣＶＤ法により一度に積層できる可視光
半導体レーザ及びその製造方法を提供することを目的と
し、また、注入率の傾斜角度依存性を有するｐ型ドーパ
ントをｐ型クラッド層に注入して、ｐ型キャリア濃度に
差を生ぜしめることにより、更にしきい値電流の増大及
び信頼性の低下を抑制した可視光半導体レーザを提供す
ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】第１発明に係る可視光半
導体レーザは、平坦部及び傾斜部を備えた基板上に、有
機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により、夫々平坦部及
び傾斜部を有する活性層及びｐ型クラッド層をこの順に
積層し、前記活性層の傾斜部が発光部となる可視光半導
体レーザにおいて、平坦部がｎ型キャリア濃度を有する
電流ブロック層であり、傾斜部がｐ型キャリア濃度を有
する電流注入部であるGaAs層を、前記ｐ型クラッド層上
に備えていることを特徴とする。
導体レーザは、平坦部及び傾斜部を備えた基板上に、有
機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により、夫々平坦部及
び傾斜部を有する活性層及びｐ型クラッド層をこの順に
積層し、前記活性層の傾斜部が発光部となる可視光半導
体レーザにおいて、平坦部がｎ型キャリア濃度を有する
電流ブロック層であり、傾斜部がｐ型キャリア濃度を有
する電流注入部であるGaAs層を、前記ｐ型クラッド層上
に備えていることを特徴とする。
【００１１】第２発明に係る可視光半導体レーザは、平
坦部及び傾斜部を備えた基板上に、有機金属気相成長
（ＭＯＣＶＤ）法により、夫々平坦部及び傾斜部を有す
る活性層及びｐ型クラッド層をこの順に積層し、前記活
性層の傾斜部が発光部となる可視光半導体レーザにおい
て、平坦部がｎ型キャリア濃度を有する電流ブロック層
であり、傾斜部がｐ型キャリア濃度を有する電流注入部
であるGaAs層を、前記ｐ型クラッド層上に備え、前記ｐ
型クラッド層は、傾斜部の方が平坦部よりも高いｐ型キ
ャリア濃度を有してなることを特徴とする。
坦部及び傾斜部を備えた基板上に、有機金属気相成長
（ＭＯＣＶＤ）法により、夫々平坦部及び傾斜部を有す
る活性層及びｐ型クラッド層をこの順に積層し、前記活
性層の傾斜部が発光部となる可視光半導体レーザにおい
て、平坦部がｎ型キャリア濃度を有する電流ブロック層
であり、傾斜部がｐ型キャリア濃度を有する電流注入部
であるGaAs層を、前記ｐ型クラッド層上に備え、前記ｐ
型クラッド層は、傾斜部の方が平坦部よりも高いｐ型キ
ャリア濃度を有してなることを特徴とする。
【００１２】本発明に係る可視半導体レーザの製造方法
は、平坦部及び傾斜部を備えた基板上に、有機金属気相
成長（ＭＯＣＶＤ）法により、夫々平坦部及び傾斜部を
有する活性層及びｐ型クラッド層をこの順に積層し、前
記活性層の傾斜部が発光部となる可視光半導体レーザの
製造方法において、前記ｐ型クラッド層上に、注入率の
傾斜角度依存性を有するｎ型ドーパント及びｐ型ドーパ
ントを同時に注入し、前記ｎ型ドーパントよりも多くの
ｐ型ドーパントが選択的に注入されたp-GaAs電流注入部
となる傾斜部と、前記ｐ型ドーパントよりも多くのｎ型
ドーパントが選択的に注入されたn-GaAs電流ブロック層
となる平坦部とを有するGaAs層を積層することを特徴と
する。
は、平坦部及び傾斜部を備えた基板上に、有機金属気相
成長（ＭＯＣＶＤ）法により、夫々平坦部及び傾斜部を
有する活性層及びｐ型クラッド層をこの順に積層し、前
記活性層の傾斜部が発光部となる可視光半導体レーザの
製造方法において、前記ｐ型クラッド層上に、注入率の
傾斜角度依存性を有するｎ型ドーパント及びｐ型ドーパ
ントを同時に注入し、前記ｎ型ドーパントよりも多くの
ｐ型ドーパントが選択的に注入されたp-GaAs電流注入部
となる傾斜部と、前記ｐ型ドーパントよりも多くのｎ型
ドーパントが選択的に注入されたn-GaAs電流ブロック層
となる平坦部とを有するGaAs層を積層することを特徴と
する。
【００１３】
【作用】図９は、ＭＯＣＶＤ法において、下地の傾斜角
度に対するZn,Se のGaAsへの注入量を表したグラフであ
る。縦軸にキャリア濃度、横軸に下地の傾斜角度を示し
ている。 Zn/Ga＝２×10-3, Se/As＝８×10-3の供給量
でZn及びSeを同時に供給しながら下地上に成長させたGa
As層のキャリア濃度及びｎ型，ｐ型は、図に示すよう
に、下地の傾斜角度に依存する。傾斜角度が大きいほど
Znが多く注入されてp-GaAs層が成長し、10deg.でキャリ
ア濃度が最大となる。また、傾斜角度が小さいほどSeが
多く注入されるために、2.5 deg 以下ではSeの注入量が
多くなり、n-GaAs層が成長する。
度に対するZn,Se のGaAsへの注入量を表したグラフであ
る。縦軸にキャリア濃度、横軸に下地の傾斜角度を示し
ている。 Zn/Ga＝２×10-3, Se/As＝８×10-3の供給量
でZn及びSeを同時に供給しながら下地上に成長させたGa
As層のキャリア濃度及びｎ型，ｐ型は、図に示すよう
に、下地の傾斜角度に依存する。傾斜角度が大きいほど
Znが多く注入されてp-GaAs層が成長し、10deg.でキャリ
ア濃度が最大となる。また、傾斜角度が小さいほどSeが
多く注入されるために、2.5 deg 以下ではSeの注入量が
多くなり、n-GaAs層が成長する。
【００１４】本発明の可視光半導体レーザでは、平坦部
及び傾斜部を備える活性層上に積層されたクラッド層の
上層に、平坦部がｎ型キャリア濃度を有する電流ブロッ
ク層で、傾斜部がｐ型キャリア濃度を有する電流注入部
であるGaAs層が積層され、前記電流注入部からの電流注
入により活性層の傾斜部を発光部としている。また、傾
斜部が平坦部よりも高いｐ型キャリア濃度を有するｐ型
クラッド層を備え、前記傾斜部への電流閉じ込め性能を
さらに高めている。
及び傾斜部を備える活性層上に積層されたクラッド層の
上層に、平坦部がｎ型キャリア濃度を有する電流ブロッ
ク層で、傾斜部がｐ型キャリア濃度を有する電流注入部
であるGaAs層が積層され、前記電流注入部からの電流注
入により活性層の傾斜部を発光部としている。また、傾
斜部が平坦部よりも高いｐ型キャリア濃度を有するｐ型
クラッド層を備え、前記傾斜部への電流閉じ込め性能を
さらに高めている。
【００１５】本発明の可視光半導体レーザの製造方法で
は、平坦部及び傾斜部を備える基板上にｐ型クラッド層
を積層し、その上に、注入率の傾斜角度依存性を有する
ｎ型ドーパント及びｐ型ドーパントを同時に供給してＭ
ＯＣＶＤ法によりGaAs層を成長させる。上述したよう
に、傾斜部では、ｐ型ドーパントがｎ型ドーパントより
も注入率が高いので、ｐ型キャリアを有するp-GaAs電流
注入部が形成され、平坦部では、ｎ型ドーパントがｐ型
ドーパントよりも注入率が高いので、ｎ型キャリアを有
するn-GaAs電流ブロック層が同時に形成される。これに
よりマスクを形成することなく、ＭＯＣＶＤ法により一
度の積層で可視光半導体レーザを製造することができ
る。また、マスクとなる酸化膜を形成するための熱工程
が省略されるので、熱工程に起因する特性の低下が防止
される。
は、平坦部及び傾斜部を備える基板上にｐ型クラッド層
を積層し、その上に、注入率の傾斜角度依存性を有する
ｎ型ドーパント及びｐ型ドーパントを同時に供給してＭ
ＯＣＶＤ法によりGaAs層を成長させる。上述したよう
に、傾斜部では、ｐ型ドーパントがｎ型ドーパントより
も注入率が高いので、ｐ型キャリアを有するp-GaAs電流
注入部が形成され、平坦部では、ｎ型ドーパントがｐ型
ドーパントよりも注入率が高いので、ｎ型キャリアを有
するn-GaAs電流ブロック層が同時に形成される。これに
よりマスクを形成することなく、ＭＯＣＶＤ法により一
度の積層で可視光半導体レーザを製造することができ
る。また、マスクとなる酸化膜を形成するための熱工程
が省略されるので、熱工程に起因する特性の低下が防止
される。
【００１６】
【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図面に基づ
き具体的に説明する。図１は、本発明の可視光半導体レ
ーザの構造を示す模式的断面図である。図中１はn-GaAs
の基板であり、基板１は(100) 面から〈011 〉方向に５
°傾斜させた斜辺５μｍの傾斜部１ａを有し、該傾斜部
１ａ及び平坦部１ｂにより段差を設けている。前記傾斜
部１ａ及び平坦部１ｂ上に、n-Ga0.5 In0.5 P のバッフ
ァ層２，n-( Al0.7 Ga0.3 ) 0.5 In0.5 P のn-クラッド
層３，アンドープ( Al0.1 Ga0.9 ) 0.5 In0.5 P の活性
層４，p-( Al0.7 Ga0.3 ) 0.5 In0.5 P のp-クラッド層
５及びp-Ga0.5 In0.5 P のコンタクト層６が夫々 0.3μ
ｍ, 0.8μｍ ,0.07μｍ, 0.8μｍ, 0.1μｍの厚み
で、夫々傾斜部及び平坦部を設けて積層されており、p-
クラッド層５の斜線部５ａは平坦部５ｂよりも高いキャ
リア濃度を有している。そして、コンタクト層６上に
は、平坦部がn-GaAsの電流ブロック層７，７、斜線部が
p-GaAsの電流注入部８であるGaAs層が、１μｍの厚みで
積層されている。さらに電流ブロック層７，７及び電流
注入部８の上にはp-GaAsのキャップ層９が積層され、キ
ャップ層９上にはｐ型電極12が、基板１の裏面にはｎ型
電極11が形成されて、ダブルヘテロ構造をなしている。
き具体的に説明する。図１は、本発明の可視光半導体レ
ーザの構造を示す模式的断面図である。図中１はn-GaAs
の基板であり、基板１は(100) 面から〈011 〉方向に５
°傾斜させた斜辺５μｍの傾斜部１ａを有し、該傾斜部
１ａ及び平坦部１ｂにより段差を設けている。前記傾斜
部１ａ及び平坦部１ｂ上に、n-Ga0.5 In0.5 P のバッフ
ァ層２，n-( Al0.7 Ga0.3 ) 0.5 In0.5 P のn-クラッド
層３，アンドープ( Al0.1 Ga0.9 ) 0.5 In0.5 P の活性
層４，p-( Al0.7 Ga0.3 ) 0.5 In0.5 P のp-クラッド層
５及びp-Ga0.5 In0.5 P のコンタクト層６が夫々 0.3μ
ｍ, 0.8μｍ ,0.07μｍ, 0.8μｍ, 0.1μｍの厚み
で、夫々傾斜部及び平坦部を設けて積層されており、p-
クラッド層５の斜線部５ａは平坦部５ｂよりも高いキャ
リア濃度を有している。そして、コンタクト層６上に
は、平坦部がn-GaAsの電流ブロック層７，７、斜線部が
p-GaAsの電流注入部８であるGaAs層が、１μｍの厚みで
積層されている。さらに電流ブロック層７，７及び電流
注入部８の上にはp-GaAsのキャップ層９が積層され、キ
ャップ層９上にはｐ型電極12が、基板１の裏面にはｎ型
電極11が形成されて、ダブルヘテロ構造をなしている。
【００１７】このような半導体レーザを製造する場合
は、まず、傾斜部１ａ及び平坦部１ｂを有するn-GaAsの
基板１上に、ＭＯＣＶＤ（Metalorganic Chemical Vapo
r Deposition）法を用いて、n-Ga0.5 In0.5 P のバッフ
ァ層２を 0.3μｍの厚みで積層する。このとき、バッフ
ァ層２は基板１と同様に傾斜部及び平坦部を設けて積層
される。次いで、バッファ層２上に、傾斜角度依存性を
有さないSiを供給しながら、n-( Al0.7 Ga0.3 ) 0.5 In
0.5 P のn-クラッド層３を、この上にアンドープ( Al
0.1 Ga0.9 ) 0.5 In0.5 P の活性層４を夫々 0.8μｍ，
0.07の厚みで傾斜部及び平坦部を設けて積層する。
は、まず、傾斜部１ａ及び平坦部１ｂを有するn-GaAsの
基板１上に、ＭＯＣＶＤ（Metalorganic Chemical Vapo
r Deposition）法を用いて、n-Ga0.5 In0.5 P のバッフ
ァ層２を 0.3μｍの厚みで積層する。このとき、バッフ
ァ層２は基板１と同様に傾斜部及び平坦部を設けて積層
される。次いで、バッファ層２上に、傾斜角度依存性を
有さないSiを供給しながら、n-( Al0.7 Ga0.3 ) 0.5 In
0.5 P のn-クラッド層３を、この上にアンドープ( Al
0.1 Ga0.9 ) 0.5 In0.5 P の活性層４を夫々 0.8μｍ，
0.07の厚みで傾斜部及び平坦部を設けて積層する。
【００１８】そして、活性層４上にZnを供給しながら、
p-( Al0.7 Ga0.3 ) 0.5 In0.5 P のp-クラッド層５を
0.8μｍの厚みで積層する。このとき、前述したよう
に、p-クラッド層５の傾斜部は平坦部５ｂよりも高いキ
ャリア濃度を有して積層される。次いで、クラッド層５
上にp-Ga0.5 In0.5 P のコンタクト層６を 0.1μｍの厚
みで積層する。
p-( Al0.7 Ga0.3 ) 0.5 In0.5 P のp-クラッド層５を
0.8μｍの厚みで積層する。このとき、前述したよう
に、p-クラッド層５の傾斜部は平坦部５ｂよりも高いキ
ャリア濃度を有して積層される。次いで、クラッド層５
上にp-Ga0.5 In0.5 P のコンタクト層６を 0.1μｍの厚
みで積層する。
【００１９】次に、コンタクト層６上に、Zn, Seを供給
しながらGaAs半導体層を成長させる。このとき、前述し
たように、Znは平坦部よりも傾斜部に多く取り込まれ、
Seは傾斜部よりも平坦部に多く取り込まれ、これは傾斜
角度が大きいほど著しい。Zn, Seを同時に供給した場合
には、平坦部はｎ型GaAs層に、傾斜部はｐ型GaAs層に成
長する。これにより、供給量を Zn/Ga＝２×10-3, Se/
As＝８×10-3とし、GaAs半導体層を成長させると、コン
タクト層６の平坦部１ｂ上にはｎ＝１×1018cm-3のn-Ga
Asの電流ブロック層７，７が、コンタクト層６の斜線１
ａ上にはｐ＝１×1018cm-3のp-GaAsの電流注入部８が夫
々１μｍの厚みで積層する。次いで、Seの供給を停止
し、Znの供給量を Zn/Ga＝８×10-3で供給し、ｐ＝５×
1018cm-3のp-GaAsのキャップ層９を積層する。そして、
キャップ層９上にｐ型電極12を、基板１の裏面にｎ型電
極11を形成する。
しながらGaAs半導体層を成長させる。このとき、前述し
たように、Znは平坦部よりも傾斜部に多く取り込まれ、
Seは傾斜部よりも平坦部に多く取り込まれ、これは傾斜
角度が大きいほど著しい。Zn, Seを同時に供給した場合
には、平坦部はｎ型GaAs層に、傾斜部はｐ型GaAs層に成
長する。これにより、供給量を Zn/Ga＝２×10-3, Se/
As＝８×10-3とし、GaAs半導体層を成長させると、コン
タクト層６の平坦部１ｂ上にはｎ＝１×1018cm-3のn-Ga
Asの電流ブロック層７，７が、コンタクト層６の斜線１
ａ上にはｐ＝１×1018cm-3のp-GaAsの電流注入部８が夫
々１μｍの厚みで積層する。次いで、Seの供給を停止
し、Znの供給量を Zn/Ga＝８×10-3で供給し、ｐ＝５×
1018cm-3のp-GaAsのキャップ層９を積層する。そして、
キャップ層９上にｐ型電極12を、基板１の裏面にｎ型電
極11を形成する。
【００２０】この可視光半導体レーザの傾斜方向をＢ、
これに垂直な方向をＡとしたときに、ダブルヘテロ構造
により活性層４のＡ方向には屈折率差が生じ、また、Ｂ
方向にもＡ方向と同様に屈折率差が生じている。このよ
うに製造される可視光半導体レーザは、これを構成する
半導体層を一度のＭＯＣＶＤ法結晶成長工程で形成でき
るので、製造過程において、大気中に曝すことなく製造
できる。
これに垂直な方向をＡとしたときに、ダブルヘテロ構造
により活性層４のＡ方向には屈折率差が生じ、また、Ｂ
方向にもＡ方向と同様に屈折率差が生じている。このよ
うに製造される可視光半導体レーザは、これを構成する
半導体層を一度のＭＯＣＶＤ法結晶成長工程で形成でき
るので、製造過程において、大気中に曝すことなく製造
できる。
【００２１】なお、上述の実施例では、p-クラッド層
５，電流注入部８及びキャップ層９の積層の際に、Znを
用いて説明しているが、これに限るものではなく、傾斜
角度取り込み依存性を有するMgを用いても良い。
５，電流注入部８及びキャップ層９の積層の際に、Znを
用いて説明しているが、これに限るものではなく、傾斜
角度取り込み依存性を有するMgを用いても良い。
【００２２】図２は、可視光半導体レーザのしきい値電
流を示したグラフであり、図２(a)は前述の図４に示し
た従来の半導体レーザについて、図２(b) は上述の本実
施例の半導体レーザについて示したグラフである。縦軸
は評価した半導体レーザ数、横軸はしきい値電流を表し
ている。図から明らかなように、本実施例の可視光半導
体レーザの方が10mA程度しきい値が低減されていること
が判る。
流を示したグラフであり、図２(a)は前述の図４に示し
た従来の半導体レーザについて、図２(b) は上述の本実
施例の半導体レーザについて示したグラフである。縦軸
は評価した半導体レーザ数、横軸はしきい値電流を表し
ている。図から明らかなように、本実施例の可視光半導
体レーザの方が10mA程度しきい値が低減されていること
が判る。
【００２３】図３は、可視光半導体レーザの信頼性を表
す、動作時間と動作電流値の関係を示したグラフであ
る。実線は上述の本実施例の可視半導体レーザについて
の試験結果を示し、破線は前述の図１に示した従来の可
視半導体レーザについての試験結果を示しており、夫々
20個の可視半導体レーザについて、40℃で5mWNの電力を
与えて試験を行った。図から明らかなように、従来の半
導体レーザは2000時間で動作電流値が増加して測定不能
となっているのに対して、本実施例の半導体レーザで
は、動作時間が4000時間を越えても安定に動作している
ことが判る。
す、動作時間と動作電流値の関係を示したグラフであ
る。実線は上述の本実施例の可視半導体レーザについて
の試験結果を示し、破線は前述の図１に示した従来の可
視半導体レーザについての試験結果を示しており、夫々
20個の可視半導体レーザについて、40℃で5mWNの電力を
与えて試験を行った。図から明らかなように、従来の半
導体レーザは2000時間で動作電流値が増加して測定不能
となっているのに対して、本実施例の半導体レーザで
は、動作時間が4000時間を越えても安定に動作している
ことが判る。
【００２４】なお、本実施例ではAlGaIn系半導体レーザ
について説明しているが、これに限るものではなく、そ
の他の半導体レーザ、例えばAlGaAs系の半導体レーザに
も本発明は適用できる。
について説明しているが、これに限るものではなく、そ
の他の半導体レーザ、例えばAlGaAs系の半導体レーザに
も本発明は適用できる。
【００２５】
【発明の効果】以上のように、本発明においては、傾斜
角度が大きいほど注入率が低いｎ型ドーパント及び傾斜
角度が大きいほど注入率が高いｐ型ドーパントを同時に
注入して、ｐ型GaAs層及びｎ型GaAs層を同時に成長させ
ることにより、マスクとなる酸化膜を形成することなく
n-GaAsの電流ブロック層が形成されるので、しきい値電
流の増大及び信頼性の低下が抑制され、ＭＯＣＶＤ法に
よる一度の成長で製造できる。また、注入率の傾斜角度
依存性を有するｐ型ドーパントをｐ型クラッド層に注入
して、ｐ型キャリア濃度に差を生ぜしめることにより、
更にしきい値電流の増大及び信頼性の低下が抑制される
等、本発明は優れた効果を奏するものである。
角度が大きいほど注入率が低いｎ型ドーパント及び傾斜
角度が大きいほど注入率が高いｐ型ドーパントを同時に
注入して、ｐ型GaAs層及びｎ型GaAs層を同時に成長させ
ることにより、マスクとなる酸化膜を形成することなく
n-GaAsの電流ブロック層が形成されるので、しきい値電
流の増大及び信頼性の低下が抑制され、ＭＯＣＶＤ法に
よる一度の成長で製造できる。また、注入率の傾斜角度
依存性を有するｐ型ドーパントをｐ型クラッド層に注入
して、ｐ型キャリア濃度に差を生ぜしめることにより、
更にしきい値電流の増大及び信頼性の低下が抑制される
等、本発明は優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の可視光半導体レーザの構造を示す模式
的断面図である。
的断面図である。
【図２】本発明及び従来の可視光半導体レーザのしきい
値電流を示したグラフである。
値電流を示したグラフである。
【図３】本発明及び従来の可視光半導体レーザの動作時
間と動作電流値の関係を示したグラフである。
間と動作電流値の関係を示したグラフである。
【図４】従来の横モード制御型の可視光半導体レーザの
構造を示す模式的断面図である。
構造を示す模式的断面図である。
【図５】従来の横モード制御型の可視光半導体レーザの
製造過程における模式的断面図である。
製造過程における模式的断面図である。
【図６】従来の横モード制御型の可視光半導体レーザの
製造過程における模式的断面図である。
製造過程における模式的断面図である。
【図７】従来の横モード制御型の可視光半導体レーザの
製造過程における模式的断面図である。
製造過程における模式的断面図である。
【図８】ＭＯＣＶＤ法において、下地の傾斜角度に対す
るZnの( Alx Ga1-X ) 0.5 In0.5 P への取り込み量を表
したグラフである。
るZnの( Alx Ga1-X ) 0.5 In0.5 P への取り込み量を表
したグラフである。
【図９】ＭＯＣＶＤ法において、下地の傾斜角度に対す
るZn,Se のGaAsへの注入量を表したグラフである。
るZn,Se のGaAsへの注入量を表したグラフである。
１ 基板 ３ n-クラッド層 ４ 活性層 ５ p-クラッド層 ６ コンタクト層 ７ 電流ブロック層 ８ 電流注入部 11 ｎ側電極 12 ｐ側電極 13 SiO2 膜
Claims (3)
- 【請求項１】 平坦部及び傾斜部を備えた基板上に、有
機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により、夫々平坦部及
び傾斜部を有する活性層及びｐ型クラッド層をこの順に
積層し、前記活性層の傾斜部が発光部となる可視光半導
体レーザにおいて、 平坦部がｎ型キャリア濃度を有する電流ブロック層であ
り、傾斜部がｐ型キャリア濃度を有する電流注入部であ
るGaAs層を、前記ｐ型クラッド層上に備えていることを
特徴とする可視光半導体レーザ。 - 【請求項２】 前記ｐ型クラッド層は、傾斜部の方が平
坦部よりも高いｐ型キャリア濃度を有してなることを特
徴とする請求項１記載の可視光半導体レーザ。 - 【請求項３】 平坦部及び傾斜部を備えた基板上に、有
機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により、夫々平坦部及
び傾斜部を有する活性層及びｐ型クラッド層をこの順に
積層し、前記活性層の傾斜部が発光部となる可視光半導
体レーザの製造方法において、 前記ｐ型クラッド層上に、注入率の傾斜角度依存性を有
するｎ型ドーパント及びｐ型ドーパントを同時に注入
し、前記ｎ型ドーパントよりも多くのｐ型ドーパントが
選択的に注入されたp-GaAs電流注入部となる傾斜部と、
前記ｐ型ドーパントよりも多くのｎ型ドーパントが選択
的に注入されたn-GaAs電流ブロック層となる平坦部とを
有するGaAs層を積層することを特徴とする可視光半導体
レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33500392A JPH06164063A (ja) | 1992-11-20 | 1992-11-20 | 可視光半導体レーザ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33500392A JPH06164063A (ja) | 1992-11-20 | 1992-11-20 | 可視光半導体レーザ及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06164063A true JPH06164063A (ja) | 1994-06-10 |
Family
ID=18283653
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33500392A Pending JPH06164063A (ja) | 1992-11-20 | 1992-11-20 | 可視光半導体レーザ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06164063A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5684818A (en) * | 1993-12-28 | 1997-11-04 | Fujitsu Limited | Stepped substrate semiconductor laser for emitting light at slant portion |
-
1992
- 1992-11-20 JP JP33500392A patent/JPH06164063A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5684818A (en) * | 1993-12-28 | 1997-11-04 | Fujitsu Limited | Stepped substrate semiconductor laser for emitting light at slant portion |
| US5799027A (en) * | 1993-12-28 | 1998-08-25 | Fujitsu Limited | Stepped substrate semiconductor laser for emitting light at slant portion |
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