JPH0677598A - 半導体レーザ及びその製造方法 - Google Patents

半導体レーザ及びその製造方法

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JPH0677598A
JPH0677598A JP4250830A JP25083092A JPH0677598A JP H0677598 A JPH0677598 A JP H0677598A JP 4250830 A JP4250830 A JP 4250830A JP 25083092 A JP25083092 A JP 25083092A JP H0677598 A JPH0677598 A JP H0677598A
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semiconductor
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semiconductor laser
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 Ｚｎ元素がドープされたｐ型半導体基板上に
活性層を含む半導体層をエピタキシャル成長して構成さ
れる半導体レーザにおいて、しきい値電流が低減化し、
効率を向上できる素子構造を備えた半導体レーザと該半
導体レーザを再現性良く得ることができる半導体レーザ
の製造方法を提供する。 【構成】ドープされたＺｎ元素の活性化率（キャリア濃
度／Ｚｎ元素濃度）が８１％以上のｐ−ＩｎＰ基板１ａ
上に、ｐ−ＩｎＰクラッド層１１ａ，ＩｎＧａＡｓＰ活
性層２ａ及びｎ−ＩｎＰクラッド層１５ａをこの順にエ
ピタキシャル成長により形成し、これらｐ−ＩｎＰ基板
１ａ及びエピタキシャル成長層を所定形状にパターニン
グしてレーザ構造を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体発光素子に関
するものであり、特に、Ｚｎ元素がドープされたＰ型半
導体基板上に半導体エピタキシャル成長層を設けてなる
半導体レーザとその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図４は、例えば、エレクトロニクス レ
ターズ（ELECTRONICS LETTERS, 21. May 1987, Vol23,
pp546-547 ，そしてELECTRONICS LETTERS, 2nd Feb. 19
89, Vol.25, No.3, pp220-221)に示されたｐ基板を用い
た埋め込みヘテロ構造（以下ＢＨ構造とも言う。）を有
する分布帰還型レーザ（以下ＤＦＢレーザ称す。）の構
造を示す断面斜視図であり、図において、１はＺｎ元素
がドープされたｐ形（以下ｐ−とも記す。）ＩｎＰ基
板、この基板１上にｐ−ＩｎＰ下クラッド層１１，ｎ形
（以下ｎ−と記す）ＩｎＰ第１上クラッド層１２により
ＩｎＧａＡｓＰ活性層２を挟んだダブルヘテロ構造が配
置される。１３は第１上クラッド層１２上に配置された
ＩｎＧａＡｓＰ回折格子形成層であり、この回折格子形
成層１３により回折格子１４が形成されている。また、
１５は回折格子１４を埋込むように配置されたｎ−Ｉｎ
Ｐ第２上クラッド層である。活性領域の両側にはｐ−Ｉ
ｎＰ第１埋込層３，ｎ−ＩｎＰ第２埋込層４，ｐ−Ｉｎ
Ｐ第３埋込層５で構成されるｐ−ｎ−ｐ構造の電流阻止
層が配置される。ｎ−ＩｎＰ第３上クラッド層６はｎ−
ＩｎＰ第２上クラッド層１５上及び電流阻止層上全面に
わたって配置される。７は第３上クラッド層６上に配置
されたｎ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層である。また８
は絶縁膜、９及び１０はｎ及びｐ側電極である。また、
図５は図４に示すＢＨ構造のＤＦＢ半導体レーザの製造
工程を示す図であり、図において、図４と同一符号は同
一又は相当部分を示す。
【０００３】次に製造工程について説明する。まず、Ｚ
ｎ元素がドープされたｐ−ＩｎＰ基板１上に、図５(a)
に示すように、Ｚｎ元素をドープしたキャリア濃度が１
×１０18cm-3のｐ−ＩｎＰ下クラッド層１１，ＩｎＧａ
ＡｓＰ活性層２，ｎ−ＩｎＰ第１上クラッド層１２，及
びＩｎＧａＡｓＰ回折格子形成層１３を順次エピタキシ
ャル成長する。次に二光束干渉露光法等を用いた写真製
版及びエッチング技術を用いて回折格子形成層１３を成
形し、図５(b) に示すように回折格子１４を形成する。
この後、ウエハ上にｎ−ＩｎＰ第２上クラッド層１５を
エピタキシャル成長し、この第２上クラッド層１５上
に、図５(c) に示すように、ストライプ状の誘電体膜２
０を形成する。次にこの誘電体膜２０をマスクとしてウ
エハをエッチングし、図５(d) に示すようにダブルヘテ
ロ構造をメサストライプ形状に成形する。この後液相エ
ピタキシャル成長法等によりｐ−ＩｎＰ第１埋込電流阻
止層３，ｎ−ＩｎＰ第２埋込電流阻止層４，及びｐ−Ｉ
ｎＰ第３埋込電流阻止層５を順次結晶成長してメサスト
ライプを埋め込み、さらにウエハ全面にｎ−ＩｎＰ第３
上クラッド層６，及びｎ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層
７を結晶成長して図５(e) に示す形状を得る。ここでｐ
−ＩｎＰ第１埋込電流阻止層３，５のキャリア濃度はＺ
ｎ元素のドープにより通常１×１０17〜１×１０18cm-3
の範囲で設定される。そして、レーザ構造全体を図５
(f) に示すようにメサエッチングした後、絶縁膜８を形
成し、該絶縁膜の活性領域直上にあたる部分に開口を設
け、この開口部分でコンタクト層７に接するようにｎ側
電極９を設け、また、基板１裏面にｐ側電極１０を設け
ることにより図４に示すＢＨ構造のＤＦＢ半導体レーザ
が完成する。
【０００４】尚、上記図４に示すＢＨ構造のＤＦＢ半導
体レーザでは、ＩｎＧａＡｓＰ活性層２の両脇のｐ−ｎ
−ｐ構造の電流阻止層によって、ＩｎＧａＡｓＰ活性層
２以外を流れる無効電流が低減され、また、ｐ−ＩｎＰ
第１埋込電流阻止層３とｐ−ＩｎＰ下クラッド層１１の
とのキャリア濃度に差をつける、即ち、ｐ−ＩｎＰ第１
埋込電流阻止層３のキャリア濃度（ここでは、１×１０
17〜１×１０18cm-3）をｐ−ＩｎＰ下クラッド層１１
（ここでは、１０18cm-3以上）より低濃度にして、ｐ−
ＩｎＰ第１埋込電流阻止層３をｐ−ＩｎＰ下クラッド層
１１よりも高抵抗化することで、レーザ動作時における
無効電流が低減されるよう構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記図４に
示すＤＦＢレーザは、上述した製造行程を経て製造され
るわけであるが、このＤＦＢレーザのように、Ｚｎ元素
をドープして得られるｐ型半導基板上に半導体エピタキ
シャル層を成長して製造される半導体レーザでは、同一
の製造行程、即ち、同一の成長条件によって基板上に半
導体層をエピタキシャル成長しているにもかかわらず、
ｐ型半導体基板へのＺｎ元素のドープ濃度が異なると、
得られる半導体レーザはしきい値電流が上昇したり、効
率が低下して所望の高出力特性を備えた半導体レーザを
再現性良く得ることができないという問題点があった。
【０００６】尚、半導体レーザにおけるしきい値電流密
度（＝Ｊth）と外部微分量子効率（＝ηex）は下記式
(1) で表され、半導体レーザのしきい値電流の低減化及
び高効率化には、基板上に形成された半導体結晶層内の
フリーキャリア吸収による内部損失αi を小さくし、活
性層内のキャリアの非発光再結合を抑制して利得因子定
数βを大きくすればよいことがわかる。
【０００７】
【数１】
【０００８】ここでｄALは活性層厚、Γv は光閉じ込め
係数、Ｌは共振器長、Ｒ1 ，Ｒ2 はそれぞれ前面, 裏面
の反射率、Ｊ0 は利得が０の電流密度、βは利得因子定
数（キャリアのライフタイムに比例）、ηi は内部微分
量子効率、αi は基板上の結晶層内のフリーキャリア吸
収による内部損失である。
【０００９】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたものであり、Ｚｎ元素がドープされた
ｐ型半導体基板上に半導体エピタキシャル層を成長して
なる半導体レーザにおいて、エピタキシャル層内のフリ
ーキャリア吸収による内部損失αi を十分に低減でき、
且つ、活性層内の非発光再結合が減少し、利得因子定数
βを十分に増大できる素子構造を備えた、低しきい値及
び高効率の高出力半導体レーザとこれを再現性良く製造
できる半導体レーザの製造方法を得ることを目的とす
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる半導体
レーザ及びその製造方法は、その８１％以上の元素がキ
ャリアとして作用するようにＺｎ元素をドープして得ら
れたｐ型半導体基板上に、半導体層をエピタキシャル成
長して、該ｐ型半導体基板上に所望の素子構造を形成す
るようにしたものである。
【００１１】更に、この発明にかかる半導体レーザ及び
その製造方法は、Ｐ形半導体基板上にその内部に活性層
を含むダブルヘテロ構造を備えた半導体層をエピタシキ
ャル成長する際、その８１％以上の元素がキャリアとし
て作用するようにＺｎ元素をドープしてｐ形クラッド層
を形成するようにしたものである。
【００１２】更に、この発明にかかる半導体レーザ及び
その製造方法は、上記半導体エピタシキャル層をメサス
トライプ状に成形し、該成形された半導体エピタシキャ
ル層の両脇にｐ−ｎ−ｐ構造の電流阻止層をエピタキシ
ャル成長する際、その８１％以上の元素がキャリアとし
て作用するようにＺｎ元素をドープしてｐ形電流阻止層
を形成するようにしたものである。
【００１３】
【作用】この発明においては、Ｚｎ元素をドープしたそ
の活性化率（キャリア濃度／Ｚｎ元素濃度）が８１％以
上のｐ型半導体基板上に半導体層をエピタキシャル成長
するようにしたから、その成長時にｐ型半導体基板内か
らエピタキシャル層に不活性のＺｎ元素がドープされる
のが防止でき、その結果、エピタキシャル層内の活性層
や該活性層の下面にあるＰ型クラッド層におけるフリー
キャリア吸収による内部損失αi と活性層内における非
発光再結合を確実に減少させることができる。
【００１４】更に、この発明においては、ｐ形半導体基
板上にダブルヘテロ構造を備えた半導体エピタシキャル
層を成長する際、ｐ形クラッド層に、その８１％以上の
元素がキャリアとして作用するようにＺｎ元素をドープ
するようにしたから、半導体エピタシキャル層の成長過
程において、ｐ形クラッド層内から活性層に不活性のＺ
ｎ元素がドープされるのを防止でき、その結果、活性層
やＰ型クラッド層におけるフリーキャリア吸収による内
部損失αi 及び活性層内における非発光再結合を確実に
減少させることができる。
【００１５】更に、この発明においては、上記半導体エ
ピタシキャル層をメサストライプ状に成形し、該メサス
トライプ状の半導体エピタシキャル層の両脇にｐ−ｎ−
ｐ構造の電流阻止層をエピタキシャル成長する際、ｐ形
層に、その８１％以上の元素がキャリアとして作用する
ようにＺｎ元素をドープするようにしたから、該電流阻
止層をエピタキシャル成長する過程において、上記ｐ形
層から活性層や該活性層の下面にあるＰ型クラッド層に
不活性のＺｎ元素がドープされるのを防止でき、その結
果、活性層やＰ型クラッド層におけるフリーキャリア吸
収による内部損失αi 及び活性層内における非発光再結
合を確実に減少させることができる。
【００１６】
【実施例】以下、この発明の実施例を説明する。 （実施例１）図１は、この発明の一実施例によるブロー
ドエリアメサ型レーザの構造を示す断面図であり、図に
おいて、１００はブロードエリアメサ型レーザであり、
該ブロードエリアメサ型レーザ１００は、Ｚｎ元素のド
ープ濃度が５．３×１０18／ｃｍ3 で、その活性化率が
８１％以上となるように形成されたｐ−ＩｎＰ基板１ａ
上に、膜厚が２μｍのｐ−ＩｎＰ層下クラッド層１１
ａ，膜厚が０．１μｍのＩｎＧａＡｓＰ活性層２ａ及び
膜厚が１μｍ弱のｎ−ＩｎＰ上クラッド層１５ａがエピ
タシキャル成長により形成され、これら基板とエピタキ
シャル成長層がメサストライプ状にパターニングされて
構成されている。尚、図中９ａ，１０ａはｎ側電極とｐ
側電極であり、また、共振器長は６００μｍ，電極９メ
サ巾は７０μｍ，活性層２ａの組成は波長１．４８μｍ
に調整されている。
【００１７】以下、製造行程について説明する。図２
は、ＬＥＣ法によってＺｎ元素をドープしてｐ−ＩｎＰ
基板を作成した時の、基板内にドープされたＺｎ元素濃
度と作成されたｐ−ＩｎＰ基板におけるキャリア濃度と
の関係（活性化率）を示す特性曲線であり、図にみられ
るように、ドープするＺｎ元素の濃度を増大させていく
と、ドープされたＺｎ元素の内、活性化しないＺｎ元素
の割合が増加していき、活性化率、即ち、キャリア濃度
／Ｚｎ元素濃度が次第に低下するようになる。尚、Ｚｎ
元素のドーピングは、通常、基板をｐ形にし、且つ、基
板抵抗を下げることを目的としており、少なくともキャ
リア濃度が３×１０18／ｃｍ3 以上となるようＺｎ元素
をドーピングする必要がある。
【００１８】そこで、この実施例では、先ず、上記図２
に示した特性曲線に基づいて、ＬＥＣ法により、基板抵
抗を大きく低下させるために、キャリア濃度が５×１０
18／ｃｍ3 程度になり、且つ、その際のドープされるＺ
ｎ元素の活性化率が８１％を越えるようにｐ−ＩｎＰ基
板を作成する。具体的には、Ｚｎ元素を、そのドープ濃
度が５．３×１０18／ｃｍ3 となるようにドープして、
キャリア濃度が５×１０18／ｃｍ3 （活性化率：９４
％）のｐ−ＩｎＰ基板１ａを作成した。
【００１９】次に、ＭＯＶＰＥ法により、成長条件を、
成長温度：６５０℃，管内圧：１５０ｔｏｒｒ，V/III
比：１４０，成長速度：１μｍ／ｈｒとして、上記ｐ−
ＩｎＰ基板１ａ上に、ｐ−ＩｎＰ下クラッド層１１ａ，
ＩｎＧａＡｓＰ活性層２ａ，ｎ−ＩｎＰ上クラッド層１
５ａを各層の膜厚が２μｍ，０．１μｍ，１μｍ弱とな
るように順次エピタキシャル成長し、該ｎ−ＩｎＰ上ク
ラッド層１５ａ上の所定領域に図示しないストライプ状
の誘電体膜を形成し、該ストライプ状の誘電体膜をマス
クにしてエッチングを行って、上記ｐ−ＩｎＰ基板１
ａ，ｐ−ＩｎＰ層１１ａ，ＩｎＧａＡｓＰ層２ａ及びｎ
−ＩｎＰ層１５ａをメサストライプ形状に成形し、次い
で、上記ストライプ状の誘電体膜を除去した後、ｐ−Ｉ
ｎＰ基板１ａの下面にｐ側電極１０ａを、ｎ−ＩｎＰ上
クラッド層１５ａの上面にｎ側電極９ａを形成して上記
図１に示す半導体レーザを得る。
【００２０】次に、動作について説明する。図３は、上
記図１に示した半導体レーザと比較用に作成した半導体
レーザ（即ち、Ｚｎ元素をドープ濃度が６．３×１０18
／ｃｍ3 となるようにドープして、キャリア濃度を５×
１０18／ｃｍ3 にした活性化率が８０％のｐ−ＩｎＰ基
板上を用いた以外は上記行程と全く同様にして作成され
た半導体レーザ）におけるＺｎ元素濃度を、ＳＩＭＳ法
により、レファレンスとしてＡｓ元素，Ｇａ元素を用い
て測定したプロファイルであり、図３(a) は図１に示し
た半導体レーザのプロファイル，図３(b) は比較用半導
体レーザのプロファイルである。
【００２１】この図から明らかなように、図１に示す本
実施例の半導体レーザでは、そのプロファイルのＺｎ元
素濃度からｐ−ＩｎＰ基板１ａとｐ−ＩｎＰクラッド層
１１ａの界面を見ることができるが、比較用の半導体レ
ーザにおいてはどこが界面か区別することができない。
これは、比較用の半導体レーザ、即ち、ｐ−ＩｎＰ基板
におけるＺｎ元素の活性化率が８１％に満たない半導体
レーザでは、ｐ−ＩｎＰ基板上にｐ−ＩｎＰ層，ＩｎＧ
ａＡｓＰ層及びｎ−ＩｎＰ層をエピタキシャル成長する
際、ｐ−ＩｎＰ基板内の不活性のＺｎ元素が、エピタキ
シャル成長層内にオートドープし、これによって、エピ
タキシャル成長層内におけるフリーキャリア吸収による
内部損失αi と活性層内における非発光再結合が増大し
てしまうためである。
【００２２】次に、これら２つの半導体レーザをパルス
動作（パルス幅：０．１μｓ，デューティー：１／１０
０００）させ、しきい値電流（しきい値電流密度Ｊth）
を評価した。
【００２３】下記の表１は、この測定結果を示す表であ
り、図１に示したＺｎ元素の活性化率が９４％のｐ−Ｉ
ｎＰ基板１ａを用いて作成された半導体レーザでは、し
きい値電流密度（Ｊth）が１．６ＫＡ／cm2 であるのに
対し、比較用のＺｎ元素の活性化率が８０％のｐ−Ｉｎ
Ｐ基板を用いて作成された半導体レーザでは、使用した
パルスジェネレータの駆動能力（駆動電流１Ａmax.）以
内で発振せず、しきい値電流密度（Ｊth）が２．４ＫＡ
／cm2 より大きくなってしまうことがわかる。
【００２４】
【表１】
【００２５】これらの結果より、本実施例の半導体レー
ザでは、Ｚｎ元素がドープされて作成されるｐ−ＩｎＰ
基板１ａの活性化率を９４％にして、該ｐ−ＩｎＰ基板
１ａ内における不活性のＺｎ元素を極力少なくしている
ため、該ｐ−ＩｎＰ基板１ａ上にｐ−ＩｎＰ層１１ａ，
ＩｎＧａＡｓＰ層２ａ及びｎ−ＩｎＰ層１６ａをエピタ
キシャル成長する際、ｐ−ＩｎＰ基板１ａからエピタシ
キャル成長層内にドープされる不活性のＺｎ元素を少な
くでき、これによって、該エピタシキャル成長層内にお
けるフリーキャリア吸収による内部損失αi を減少する
ことができ、更に、活性層内における非発光再結合も減
少して利得因子定数βが大きくなり、その結果、低しき
い値化と高効率化が図られることがわかる。
【００２６】尚、上記製造行程において、ｐ−ＩｎＰ層
１１ａ，ＩｎＧａＡｓＰ層２ａ及びｎ−ＩｎＰ層１５ａ
をエピタキシャル成長する際、上記図２で示した特性曲
線と同様の、エピタシキャル成長におけるＺｎ元素のド
ープ濃度とキャリア濃度との関係（活性化率）を示す特
性曲線に基づいて、ｐ−ＩｎＰクラッド層１１ａ内にド
ープされるＺｎ元素の活性化率が８１％以上になるよう
にエピタキシャル成長を行うと、活性層内にドープされ
る不活性のＺｎ元素がより少なくなり、活性層内におけ
る非発光再結合をより効果的に減少させることができ
る。
【００２７】また、上記実施例では、ＬＥＣ法によりＺ
ｎ元素をドープしてｐ−ＩｎＰ基板を製造した際のキャ
リア濃度とＺｎ元素濃度との関係を示す特性曲線を予め
求めておき、これに基づいて、Ｚｎ元素のドープ濃度を
調整して所望のキャリア濃度及び活性化率が得られるよ
うにＬＥＣ法により、ｐ−ＩｎＰ基板を作成するように
したが、原材料のロット，作業者の作業手順及び作業条
件等によりＺｎ元素のドープ量（ドープ濃度）は微妙に
変化するため、ｐ−ＩｎＰ基板上にエピタシキャル成長
を行う前に、Ｃ−Ｖプロファイル測定，ホール効果測定
法等によりｐ−ＩｎＰ基板のキャリア濃度を、ＩＣＰ法
（誘導結合高周波アルゴンプラズマ発光分析法）により
基板内のＺｎ元素のドープ濃度を測定して、基板内のＺ
ｎ元素の活性化率が８１％以上に調整されているか判断
し、Ｚｎ元素の活性化率が８１％以上に調整された基板
を選別してからレーザを作成するのが製造効率上好まし
い。
【００２８】また、上記実施例ではブロードエリアメサ
型レーザについて説明したが、本発明は、図４に示した
ようなｐ形基板を用いたＢＨ構造からなる半導体レーザ
についても適用でき、この場合は、ｐ−ＩｎＰ基板にお
けるＺｎ元素の活性化率を８１％以上にするとともに、
活性層を含むメサストライプ部の両脇にエピタキシャル
成長によってｐ−ｎ−ｐ電流阻止層を形成する際、該電
流阻止層内のｐ形層におけるＺｎ元素の活性化率を８１
％以上にすると、電流阻止層側からメサストライプ部に
不活性のＺｎ元素がオートドープされるを抑制でき、メ
サストライプ部におけるフリーキャリア吸収による内部
損失αi 及び活性層内における非発光再結合をより効果
的に減少させることができる。
【００２９】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、その
８１％以上の元素がキャリアとして作用するようにＺｎ
元素をドープして得られたｐ型半導体基板上に、半導体
層をエピタキシャル成長してレーザ構造を得るようにし
たので、ｐ形半導体基板からエピタキシャル層に不活性
のＺｎ元素がドープすることが抑制されて、エピタキシ
ャル層におけるフリーキャリア吸収による内部損失αi
を小さくでき、また、該エピタキシャル層内の活性層に
おける非発光再結合が減少して、利得因子定数βを小さ
くすることができ、その結果、低しきい値化及び高効率
化が図られた高出力の半導体レーザを再現性良く得るこ
とができる効果がある。
【００３０】更に、この発明によれは、Ｐ形半導体基板
上にその内部に活性層を含むダブルヘテロ構造を備えた
半導体エピタシキャル層を成長する際、その８１％以上
の元素がキャリアとして作用するようにＺｎ元素をドー
プしてｐ形クラッド層を形成するようにしたので、ｐ形
クラッド層から活性層に不活性のＺｎ元素がドープする
ことが抑制されて、活性層におけるフリーキャリア吸収
による内部損失αi を小さくでき、また、活性層におけ
る非発光再結合が減少して、利得因子定数βを小さくす
ることができ、その結果、低しきい値化及び高効率化が
図られた高出力の半導体レーザを再現性良く得ることが
できる効果がある。
【００３１】更に、この発明によれば、上記半導体エピ
タシキャル層をメサストライプ状に成形し、該成形され
た半導体エピタシキャル層の両脇にｐ−ｎ−ｐ構造の電
流阻止層をエピタキシャル成長する際、その８１％以上
の元素がキャリアとして作用するようにＺｎ元素をドー
プして上記ｐ−ｎ−ｐ構造の電流阻止層におけるｐ形層
を形成するようにしたので、電流阻止層側から上記活性
層を含むメサストライプ状の半導体エピタシキャル層内
に不活性のＺｎ元素がドープすることが抑制されて、メ
サストライプ状の半導体エピタシキャル層におけるフリ
ーキャリア吸収による内部損失αi 及び該エピタキシャ
ル層内の活性層における非発光再結合をより減少するこ
とができ、一層低しきい値化及び高効率化された半導体
レーザを得ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例によるブロードエリアメサ
型レーザの構造を示す断面図である。
【図２】ＬＥＣ法によってＺｎ元素がドープされたｐ−
ＩｎＰ基板を製造する際のＺｎ元素のドープ濃度とキャ
リア濃度との関係を示す図である。
【図３】図１に示したブロードエリアメサ型レーザとド
ープされたＺｎ元素の活性化率が８１％に満たないｐ−
ＩｎＰ基板を用いて作成されたブロードエリアメサ型レ
ーザのＳＩＭＳによるＺｎ元素のプロファイルを示す図
である。
【図４】従来のＢＨ構造を有する半導体レーザの構造を
示す断面斜視図である。
【図５】図４に示す半導体レーザの製造行程を示す行程
別断面図である。
【符号の説明】
１ Ｚｎ元素がドープされたｐ−ＩｎＰ基板 １ａ 活性化率が９４％となるようにＺｎ元素がドープ
されたｐ−ＩｎＰ基板 ２ ＩｎＧａＡｓＰ活性層 ２ａ 波長１．４８μｍ組成に調整されたＩｎＧａＡｓ
Ｐ活性層 ３ ｐ−ＩｎＰ第１埋め込み電流阻止層 ４ ｎ−ＩｎＰ第２埋め込み電流阻止層 ５ ｐ−ＩｎＰ第３埋め込み電流阻止層 ６ ｐ−ＩｎＰ第３上クラッド層 ７ ｎ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層 ８ 絶縁膜 ９，９ａ ｎ側電極 １０，１０ａ ｐ側電極 １１，１１ａ ｐ−ＩｎＰ下クラッド層 １２ ｎ−ＩｎＰ第１上クラッド層 １３ ＩｎＧａＡｓＰ回折格子形成層 １４ 回折格子 １５ ｎ−ＩｎＰ第２上クラッド層 １５ａ ｎ−ＩｎＰ上クラッド層 １００ ブロードエリアメサ型レーザ
【手続補正書】
【提出日】平成５年７月１３日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 半導体レーザ及びその製造方法
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体発光素子に関
するものであり、特に、Ｚｎ元素がドープされたＰ型半
導体基板上に半導体エピタキシャル成長層を設けてなる
半導体レーザとその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図４は、例えば、エレクトロニクス レ
ターズ（ELECTRONICS LETTERS, 21. May 1987, Vol23,
pp546-547 ，そしてELECTRONICS LETTERS, 2nd Feb. 19
89, Vol.25, No.3, pp220-221)に示されたｐ基板を用い
た埋め込みヘテロ構造（以下ＢＨ構造とも言う。）を有
する分布帰還型レーザ（以下ＤＦＢレーザと称す。）の
構造を示す断面斜視図であり、図において、１はＺｎ元
素がドープされたｐ型（以下ｐ−とも記す。）ＩｎＰ基
板、この基板１上にｐ−ＩｎＰ下クラッド層１１，ｎ型
（以下ｎ−と記す）ＩｎＰ第１上クラッド層１２により
ＩｎＧａＡｓＰ活性層２を挟んだダブルヘテロ構造が配
置される。１３は第１上クラッド層１２上に配置された
ＩｎＧａＡｓＰ回折格子形成層であり、この回折格子形
成層１３により回折格子１４が形成されている。また、
１５は回折格子１４を埋込むように配置されたｎ−Ｉｎ
Ｐ第２上クラッド層である。活性領域の両側にはｐ−Ｉ
ｎＰ第１埋込層３，ｎ−ＩｎＰ第２埋込層４，ｐ−Ｉｎ
Ｐ第３埋込層５で構成されるｐ−ｎ−ｐ構造の電流阻止
層が配置される。ｎ−ＩｎＰ第３上クラッド層６はｎ−
ＩｎＰ第２上クラッド層１５上及び電流阻止層上全面に
わたって配置される。７は第３上クラッド層６上に配置
されたｎ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層である。また８
は絶縁膜、９及び１０はｎ及びｐ側電極である。また、
図５は図４に示すＢＨ構造のＤＦＢ半導体レーザの製造
工程を示す図であり、図において、図４と同一符号は同
一又は相当部分を示す。
【０００３】次に製造工程について説明する。まず、Ｚ
ｎ元素がドープされたｐ−ＩｎＰ基板１上に、図５(a)
に示すように、Ｚｎ元素をドープしたキャリア濃度が１
×１０18cm-3のｐ−ＩｎＰ下クラッド層１１，ＩｎＧａ
ＡｓＰ活性層２，ｎ−ＩｎＰ第１上クラッド層１２，及
びＩｎＧａＡｓＰ回折格子形成層１３を順次エピタキシ
ャル成長する。次に二光束干渉露光法等を用いた写真製
版及びエッチング技術を用いて回折格子形成層１３を形
成し、図５(b) に示すように回折格子１４を形成する。
この後、ウエハ上にｎ−ＩｎＰ第２上クラッド層１５を
エピタキシャル成長し、この第２上クラッド層１５上
に、図５(c) に示すように、ストライプ状の誘電体膜２
０を形成する。次にこの誘電体膜２０をマスクとしてウ
エハをエッチングし、図５(d) に示すようにダブルヘテ
ロ構造をメサストライプ形状に形成する。この後液相エ
ピタキシャル成長法等によりｐ−ＩｎＰ第１埋込電流阻
止層３，ｎ−ＩｎＰ第２埋込電流阻止層４，及びｐ−Ｉ
ｎＰ第３埋込電流阻止層５を順次結晶成長してメサスト
ライプを埋め込み、さらにウエハ全面にｎ−ＩｎＰ第３
上クラッド層６，及びｎ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層
７を結晶成長して図５(e) に示す形状を得る。ここでｐ
−ＩｎＰ第１埋込電流阻止層３，５のキャリア濃度はＺ
ｎ元素のドープにより通常１×１０17〜１×１０18cm-3
の範囲で設定される。そして、レーザ構造全体を図５
(f) に示すようにメサエッチングした後、絶縁膜８を形
成し、該絶縁膜の活性領域直上にあたる部分に開口を設
け、この開口部分でコンタクト層７に接するようにｎ側
電極９を設け、また、基板１裏面にｐ側電極１０を設け
ることにより図４に示すＢＨ構造のＤＦＢ半導体レーザ
が完成する。
【０００４】尚、上記図４に示すＢＨ構造のＤＦＢ半導
体レーザでは、ＩｎＧａＡｓＰ活性層２の両脇のｐ−ｎ
−ｐ構造の電流阻止層によって、ＩｎＧａＡｓＰ活性層
２以外を流れる無効電流が低減され、また、ｐ−ＩｎＰ
第１埋込電流阻止層３とｐ−ＩｎＰ下クラッド層１１の
とのキャリア濃度に差をつける、即ち、ｐ−ＩｎＰ第１
埋込電流阻止層３のキャリア濃度（ここでは、１×１０
17〜１×１０18cm-3）をｐ−ＩｎＰ下クラッド層１１
（ここでは、１０18cm-3以上）より低濃度にして、ｐ−
ＩｎＰ第１埋込電流阻止層３をｐ−ＩｎＰ下クラッド層
１１よりも高抵抗化することで、レーザ動作時における
無効電流が低減されるよう構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記図４に
示すＤＦＢレーザは、上述した製造工程を経て製造され
るわけであるが、このＤＦＢレーザのように、Ｚｎ元素
をドープして得られるｐ型半導基板上に半導体エピタキ
シャル層を成長して製造される半導体レーザでは、同一
の製造工程、即ち、同一の成長条件によって基板上に半
導体層をエピタキシャル成長しているにもかかわらず、
ｐ型半導体基板へのＺｎ元素のドープ濃度が異なると、
得られる半導体レーザはしきい値電流が上昇したり、効
率が低下して所望の高出力特性を備えた半導体レーザを
再現性良く得ることができないという問題点があった。
【０００６】尚、半導体レーザにおけるしきい値電流密
度（＝Ｊth）と外部微分量子効率（＝ηex）はそれぞれ
下記式(1) ，(2) で表され、半導体レーザのしきい値電
流の低減化及び高効率化には、基板上に形成された半導
体結晶層内のフリーキャリア吸収による内部損失αi を
小さくし、活性層内のキャリアの非発光再結合を抑制し
て利得因子定数βを大きくすればよいことがわかる。
【０００７】
【数１】
【０００８】
【数２】
【０００９】ここでｄALは活性層厚、Γv は光閉じ込め
係数、Ｌは共振器長、Ｒ1 ，Ｒ2 はそれぞれ前面, 裏面
の反射率、Ｊ0 は利得が０の電流密度、βは利得因子定
数（キャリアのライフタイムに比例）、ηi は内部微分
量子効率、αi は基板上の結晶層内のフリーキャリア吸
収による内部損失である。
【００１０】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたものであり、Ｚｎ元素がドープされた
ｐ型半導体基板上に半導体エピタキシャル層を成長して
なる半導体レーザにおいて、エピタキシャル層内のフリ
ーキャリア吸収による内部損失αi を十分に低減でき、
且つ、活性層内の非発光再結合が減少し、利得因子定数
βを十分に増大できる素子構造を備えた、低しきい値及
び高効率の高出力半導体レーザとこれを再現性良く製造
できる半導体レーザの製造方法を得ることを目的とす
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる半導体
レーザ及びその製造方法は、その８１％以上の元素がキ
ャリアとして作用するようにＺｎ元素をドープして得ら
れたｐ型半導体基板上に、半導体層をエピタキシャル成
長して、該ｐ型半導体基板上に所望の素子構造を形成す
るようにしたものである。
【００１２】更に、この発明にかかる半導体レーザ及び
その製造方法は、Ｐ型半導体基板上にその内部に活性層
を含むダブルヘテロ構造を備えた半導体層をエピタシキ
ャル成長する際、その８１％以上の元素がキャリアとし
て作用するようにＺｎ元素をドープしてｐ型クラッド層
を形成するようにしたものである。
【００１３】更に、この発明にかかる半導体レーザ及び
その製造方法は、上記半導体エピタシキャル層をメサス
トライプ状に形成し、該形成された半導体エピタシキャ
ル層の両脇にｐ−ｎ−ｐ構造の電流阻止層をエピタキシ
ャル成長する際、その８１％以上の元素がキャリアとし
て作用するようにＺｎ元素をドープしてｐ型電流阻止層
を形成するようにしたものである。
【００１４】
【作用】この発明においては、Ｚｎ元素をドープしたそ
の活性化率（キャリア濃度／Ｚｎ元素濃度）が８１％以
上のｐ型半導体基板上に半導体層をエピタキシャル成長
するようにしたから、その成長時にｐ型半導体基板内か
らエピタキシャル層に不活性のＺｎ元素がドープされる
のが防止でき、その結果、エピタキシャル層内の活性層
や該活性層の下面にあるＰ型クラッド層におけるフリー
キャリア吸収による内部損失αi と活性層内における非
発光再結合を確実に減少させることができる。
【００１５】更に、この発明においては、ｐ型半導体基
板上にダブルヘテロ構造を備えた半導体エピタシキャル
層を成長する際、ｐ型クラッド層に、その８１％以上の
元素がキャリアとして作用するようにＺｎ元素をドープ
するようにしたから、半導体エピタシキャル層の成長過
程において、ｐ型クラッド層内から活性層に不活性のＺ
ｎ元素がドープされるのを防止でき、その結果、活性層
やＰ型クラッド層におけるフリーキャリア吸収による内
部損失αi 及び活性層内における非発光再結合を確実に
減少させることができる。
【００１６】更に、この発明においては、上記半導体エ
ピタシキャル層をメサストライプ状に形成し、該メサス
トライプ状の半導体エピタシキャル層の両脇にｐ−ｎ−
ｐ構造の電流阻止層をエピタキシャル成長する際、ｐ型
層に、その８１％以上の元素がキャリアとして作用する
ようにＺｎ元素をドープするようにしたから、該電流阻
止層をエピタキシャル成長する過程において、上記ｐ型
層から活性層や該活性層の下面にあるＰ型クラッド層に
不活性のＺｎ元素がドープされるのを防止でき、その結
果、活性層やＰ型クラッド層におけるフリーキャリア吸
収による内部損失αi 及び活性層内における非発光再結
合を確実に減少させることができる。
【００１７】
【実施例】以下、この発明の実施例を説明する。 （実施例１）図１は、この発明の一実施例によるブロー
ドエリアメサ型レーザの構造を示す断面図であり、図に
おいて、１００はブロードエリアメサ型レーザであり、
該ブロードエリアメサ型レーザ１００は、Ｚｎ元素のド
ープ濃度が５．３×１０18／ｃｍ3 で、その活性化率が
８１％以上となるように形成されたｐ−ＩｎＰ基板１ａ
上に、膜厚が２μｍのｐ−ＩｎＰ層下クラッド層１１
ａ，膜厚が０．１μｍのＩｎＧａＡｓＰ活性層２ａ及び
膜厚が１μｍ弱のｎ−ＩｎＰ上クラッド層１５ａがエピ
タシキャル成長により形成され、これら基板とエピタキ
シャル成長層がメサストライプ状にパターニングされて
構成されている。尚、図中９ａ，１０ａはｎ側電極とｐ
側電極であり、また、共振器長は６００μｍ，電極９メ
サ巾は７０μｍ，活性層２ａの組成は波長１．４８μｍ
に調整されている。
【００１８】以下、製造工程について説明する。図２
は、ＬＥＣ法によってＺｎ元素をドープしてｐ−ＩｎＰ
基板を作成した時の、基板内にドープされたＺｎ元素濃
度と作成されたｐ−ＩｎＰ基板におけるキャリア濃度と
の関係（活性化率）を示す特性曲線であり、図にみられ
るように、ドープするＺｎ元素の濃度を増大させていく
と、ドープされたＺｎ元素の内、活性化しないＺｎ元素
の割合が増加していき、活性化率、即ち、キャリア濃度
／Ｚｎ元素濃度が次第に低下するようになる。尚、Ｚｎ
元素のドーピングは、通常、基板をｐ型にし、且つ、基
板抵抗を下げることを目的としており、少なくともキャ
リア濃度が３×１０18／ｃｍ3 以上となるようＺｎ元素
をドーピングする必要がある。
【００１９】そこで、この実施例では、先ず、上記図２
に示した特性曲線に基づいて、ＬＥＣ法により、基板抵
抗を大きく低下させるために、キャリア濃度が５×１０
18／ｃｍ3 程度になり、且つ、その際のドープされるＺ
ｎ元素の活性化率が８１％を越えるようにｐ−ＩｎＰ基
板を作成する。具体的には、Ｚｎ元素を、そのドープ濃
度が５．３×１０18／ｃｍ3 となるようにドープして、
キャリア濃度が５×１０18／ｃｍ3 （活性化率：９４
％）のｐ−ＩｎＰ基板１ａを作成した。
【００２０】次に、ＭＯＶＰＥ法により、成長条件を、
成長温度：６５０℃，管内圧：１５０ｔｏｒｒ，V/III
比：１４０，成長速度：１μｍ／ｈｒとして、上記ｐ−
ＩｎＰ基板１ａ上に、ｐ−ＩｎＰ下クラッド層１１ａ，
ＩｎＧａＡｓＰ活性層２ａ，ｎ−ＩｎＰ上クラッド層１
５ａを各層の膜厚が２μｍ，０．１μｍ，１μｍ弱とな
るように順次エピタキシャル成長し、該ｎ−ＩｎＰ上ク
ラッド層１５ａ上の所定領域に図示しないストライプ状
の誘電体膜を形成し、該ストライプ状の誘電体膜をマス
クにしてエッチングを行って、上記ｐ−ＩｎＰ基板１
ａ，ｐ−ＩｎＰ層１１ａ，ＩｎＧａＡｓＰ層２ａ及びｎ
−ＩｎＰ層１５ａをメサストライプ形状に形成し、次い
で、上記ストライプ状の誘電体膜を除去した後、ｐ−Ｉ
ｎＰ基板１ａの下面にｐ側電極１０ａを、ｎ−ＩｎＰ上
クラッド層１５ａの上面にｎ側電極９ａを形成して上記
図１に示す半導体レーザを得る。
【００２１】次に、動作について説明する。図３は、上
記図１に示した半導体レーザと比較用に作成した半導体
レーザ（即ち、Ｚｎ元素をドープ濃度が６．３×１０18
／ｃｍ3 となるようにドープして、キャリア濃度を５×
１０18／ｃｍ3 にした活性化率が８０％のｐ−ＩｎＰ基
板上を用いた以外は上記工程と全く同様にして作成され
た半導体レーザ）におけるＺｎ元素濃度を、ＳＩＭＳ法
により、レファレンスとしてＡｓ元素，Ｇａ元素を用い
て測定したプロファイルであり、図３(a) は図１に示し
た半導体レーザのプロファイル，図３(b) は比較用半導
体レーザのプロファイルである。
【００２２】この図から明らかなように、図１に示す本
実施例の半導体レーザでは、そのプロファイルのＺｎ元
素濃度からｐ−ＩｎＰ基板１ａとｐ−ＩｎＰクラッド層
１１ａの界面を見ることができるが、比較用の半導体レ
ーザにおいてはどこが界面か区別することができない。
これは、比較用の半導体レーザ、即ち、ｐ−ＩｎＰ基板
におけるＺｎ元素の活性化率が８１％に満たない半導体
レーザでは、ｐ−ＩｎＰ基板上にｐ−ＩｎＰ層，ＩｎＧ
ａＡｓＰ層及びｎ−ＩｎＰ層をエピタキシャル成長する
際、ｐ−ＩｎＰ基板内の不活性のＺｎ元素が、エピタキ
シャル成長層内にオートドープし、これによって、エピ
タキシャル成長層内におけるフリーキャリア吸収による
内部損失αi と活性層内における非発光再結合が増大し
てしまうためである。
【００２３】次に、これら２つの半導体レーザをパルス
動作（パルス幅：０．１μｓ，デューティー：１／１０
０００）させ、しきい値電流（しきい値電流密度Ｊth）
を評価した。
【００２４】下記の表１は、この測定結果を示す表であ
り、図１に示したＺｎ元素の活性化率が９４％のｐ−Ｉ
ｎＰ基板１ａを用いて作成された半導体レーザでは、し
きい値電流密度（Ｊth）が１．６ＫＡ／cm2 であるのに
対し、比較用のＺｎ元素の活性化率が８０％のｐ−Ｉｎ
Ｐ基板を用いて作成された半導体レーザでは、使用した
パルスジェネレータの駆動能力（駆動電流１Ａmax.）以
内で発振せず、しきい値電流密度（Ｊth）が２．４ＫＡ
／cm2 より大きくなってしまうことがわかる。
【００２５】
【表１】
【００２６】これらの結果より、本実施例の半導体レー
ザでは、Ｚｎ元素がドープされて作成されるｐ−ＩｎＰ
基板１ａの活性化率を９４％にして、該ｐ−ＩｎＰ基板
１ａ内における不活性のＺｎ元素を極力少なくしている
ため、該ｐ−ＩｎＰ基板１ａ上にｐ−ＩｎＰ層１１ａ，
ＩｎＧａＡｓＰ層２ａ及びｎ−ＩｎＰ層１６ａをエピタ
キシャル成長する際、ｐ−ＩｎＰ基板１ａからエピタシ
キャル成長層内にドープされる不活性のＺｎ元素を少な
くでき、これによって、該エピタシキャル成長層内にお
けるフリーキャリア吸収による内部損失αi を減少する
ことができ、更に、活性層内における非発光再結合も減
少して利得因子定数βが大きくなり、その結果、低しき
い値化と高効率化が図られることがわかる。
【００２７】尚、上記製造工程において、ｐ−ＩｎＰ層
１１ａ，ＩｎＧａＡｓＰ層２ａ及びｎ−ＩｎＰ層１５ａ
をエピタキシャル成長する際、上記図２で示した特性曲
線と同様の、エピタシキャル成長におけるＺｎ元素のド
ープ濃度とキャリア濃度との関係（活性化率）を示す特
性曲線に基づいて、ｐ−ＩｎＰクラッド層１１ａ内にド
ープされるＺｎ元素の活性化率が８１％以上になるよう
にエピタキシャル成長を行うと、活性層内にドープされ
る不活性のＺｎ元素がより少なくなり、活性層内におけ
る非発光再結合をより効果的に減少させることができ
る。
【００２８】また、上記実施例では、ＬＥＣ法によりＺ
ｎ元素をドープしてｐ−ＩｎＰ基板を製造した際のキャ
リア濃度とＺｎ元素濃度との関係を示す特性曲線を予め
求めておき、これに基づいて、Ｚｎ元素のドープ濃度を
調整して所望のキャリア濃度及び活性化率が得られるよ
うにＬＥＣ法により、ｐ−ＩｎＰ基板を作成するように
したが、原材料のロット，作業者の作業手順及び作業条
件等によりＺｎ元素のドープ量（ドープ濃度）は微妙に
変化するため、ｐ−ＩｎＰ基板上にエピタシキャル成長
を行う前に、Ｃ−Ｖプロファイル測定，ホール効果測定
法等によりｐ−ＩｎＰ基板のキャリア濃度を、ＩＣＰ法
（誘導結合高周波アルゴンプラズマ発光分析法）により
基板内のＺｎ元素のドープ濃度を測定して、基板内のＺ
ｎ元素の活性化率が８１％以上に調整されているか判断
し、Ｚｎ元素の活性化率が８１％以上に調整された基板
を選別してからレーザを作成するのが製造効率上好まし
い。
【００２９】また、上記実施例ではブロードエリアメサ
型レーザについて説明したが、本発明は、図４に示した
ようなｐ型基板を用いたＢＨ構造からなる半導体レーザ
についても適用でき、この場合は、ｐ−ＩｎＰ基板にお
けるＺｎ元素の活性化率を８１％以上にするとともに、
活性層を含むメサストライプ部の両脇にエピタキシャル
成長によってｐ−ｎ−ｐ電流阻止層を形成する際、該電
流阻止層内のｐ型層におけるＺｎ元素の活性化率を８１
％以上にすると、電流阻止層側からメサストライプ部に
不活性のＺｎ元素がオートドープされるを抑制でき、メ
サストライプ部におけるフリーキャリア吸収による内部
損失αi 及び活性層内における非発光再結合をより効果
的に減少させることができる。
【００３０】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、その
８１％以上の元素がキャリアとして作用するようにＺｎ
元素をドープして得られたｐ型半導体基板上に、半導体
層をエピタキシャル成長してレーザ構造を得るようにし
たので、ｐ型半導体基板からエピタキシャル層に不活性
のＺｎ元素がドープすることが抑制されて、エピタキシ
ャル層におけるフリーキャリア吸収による内部損失αi
を小さくでき、また、該エピタキシャル層内の活性層に
おける非発光再結合が減少して、利得因子定数βを小さ
くすることができ、その結果、低しきい値化及び高効率
化が図られた高出力の半導体レーザを再現性良く得るこ
とができる効果がある。
【００３１】更に、この発明によれは、Ｐ型半導体基板
上にその内部に活性層を含むダブルヘテロ構造を備えた
半導体エピタシキャル層を成長する際、その８１％以上
の元素がキャリアとして作用するようにＺｎ元素をドー
プしてｐ型クラッド層を形成するようにしたので、ｐ型
クラッド層から活性層に不活性のＺｎ元素がドープする
ことが抑制されて、活性層におけるフリーキャリア吸収
による内部損失αi を小さくでき、また、活性層におけ
る非発光再結合が減少して、利得因子定数βを小さくす
ることができ、その結果、低しきい値化及び高効率化が
図られた高出力の半導体レーザを再現性良く得ることが
できる効果がある。
【００３２】更に、この発明によれば、上記半導体エピ
タシキャル層をメサストライプ状に形成し、該形成され
た半導体エピタシキャル層の両脇にｐ−ｎ−ｐ構造の電
流阻止層をエピタキシャル成長する際、その８１％以上
の元素がキャリアとして作用するようにＺｎ元素をドー
プして上記ｐ−ｎ−ｐ構造の電流阻止層におけるｐ型層
を形成するようにしたので、電流阻止層側から上記活性
層を含むメサストライプ状の半導体エピタシキャル層内
に不活性のＺｎ元素がドープすることが抑制されて、メ
サストライプ状の半導体エピタシキャル層におけるフリ
ーキャリア吸収による内部損失αi 及び該エピタキシャ
ル層内の活性層における非発光再結合をより減少するこ
とができ、一層低しきい値化及び高効率化された半導体
レーザを得ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例によるブロードエリアメサ
型レーザの構造を示す断面図である。
【図２】ＬＥＣ法によってＺｎ元素がドープされたｐ−
ＩｎＰ基板を製造する際のＺｎ元素のドープ濃度とキャ
リア濃度との関係を示す図である。
【図３】図１に示したブロードエリアメサ型レーザとド
ープされたＺｎ元素の活性化率が８１％に満たないｐ−
ＩｎＰ基板を用いて作成されたブロードエリアメサ型レ
ーザのＳＩＭＳによるＺｎ元素のプロファイルを示す図
である。
【図４】従来のＢＨ構造を有する半導体レーザの構造を
示す断面斜視図である。
【図５】図４に示す半導体レーザの製造行程を示す行程
別断面図である。
【符号の説明】 １ Ｚｎ元素がドープされたｐ−ＩｎＰ基板 １ａ 活性化率が９４％となるようにＺｎ元素がドープ
されたｐ−ＩｎＰ基板 ２ ＩｎＧａＡｓＰ活性層 ２ａ 波長１．４８μｍ組成に調整されたＩｎＧａＡｓ
Ｐ活性層 ３ ｐ−ＩｎＰ第１埋め込み電流阻止層 ４ ｎ−ＩｎＰ第２埋め込み電流阻止層 ５ ｐ−ＩｎＰ第３埋め込み電流阻止層 ６ ｐ−ＩｎＰ第３上クラッド層 ７ ｎ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層 ８ 絶縁膜 ９，９ａ ｎ側電極 １０，１０ａ ｐ側電極 １１，１１ａ ｐ−ＩｎＰ下クラッド層 １２ ｎ−ＩｎＰ第１上クラッド層 １３ ＩｎＧａＡｓＰ回折格子形成層 １４ 回折格子 １５ ｎ−ＩｎＰ第２上クラッド層 １５ａ ｎ−ＩｎＰ上クラッド層 １００ ブロードエリアメサ型レーザ
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４】

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 Ｚｎ元素がドープされたｐ形半導体基板
    上にその内部に活性層を含む半導体結晶層をエピタキシ
    ャル成長により形成してなる半導体レーザであって、 上記ｐ形半導体基板は、Ｚｎ元素が、その８１％以上が
    活性化してキャリアとして作用するようにドープされて
    いることを特徴とする半導体レーザ。
  2. 【請求項２】 ｐ形半導体基板上にその内部に活性層と
    該活性層を挟むｐ形とｎ形の２層のクラッド層とを含む
    半導体結晶層をエピタキシャル成長により形成してなる
    半導体レーザであって、 上記ｐ形半導体基板に接するｐ形クラッド層は、Ｚｎ元
    素が、その８１％以上が活性化してキャリアとして作用
    するようにドープされていることを特徴とする半導体レ
    ーザ。
  3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の半導体レーザ
    であって、 上記半導体結晶層がメサストライプ状に成形され、該メ
    サストライプ状の半導体結晶層の両脇にｐ−ｎ−ｐ構造
    の電流阻止層がエピタキシャル成長され、 上記電流阻止層におけるｐ形層は、Ｚｎ元素が、その８
    １％以上が活性化してキャリアとして作用するようにド
    ープされていることを特徴とする半導体レーザ。
  4. 【請求項４】 ｐ形半導体基板上にその内部に活性層を
    含む半導体結晶層をエピタキシャル成長により形成して
    なる半導体レーザの製造方法において、 Ｚｎ元素が、その８１％以上が活性化してキャリアとし
    て作用するようにドープされたｐ形半導体基板を形成
    し、該ｐ形半導体基板上にその内部に活性層を含む半導
    体結晶層をエピタキシャル成長して所定のレーザ構造を
    形成することを特徴とする半導体レーザの製造方法。
  5. 【請求項５】 ｐ形半導体基板上にその内部に活性層と
    該活性層を挟むｐ形及びｎ形の２層のクラッド層とを含
    む半導体結晶層をエピタキシャル成長により形成してな
    る半導体レーザの製造方法において、 上記ｐ形クラッド層の成長時、その８１％以上が活性化
    してキャリアとして作用するようにＺｎ元素をドープす
    ることを特徴とする半導体レーザの製造方法。
  6. 【請求項６】 請求項４または５に記載の半導体レーザ
    の製造方法において、 上記半導体結晶層の形成後、該半導体結晶層をメサスト
    ライプ状に成形し、このメサストライプ部の両脇に、そ
    のｐ形層内にドープされるＺｎ元素の８１％以上が活性
    化してキャリアとして作用するように、ｐ−ｎ−ｐ構造
    の電流阻止層をエピタキシャル成長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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