JPH07105567B2 - 横電流注入型量子井戸半導体レーザ素子 - Google Patents
横電流注入型量子井戸半導体レーザ素子Info
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は,III−Ｖ族化合物半導体に関し，更に詳述すれ
ば，横電流注入量子井戸（Quantum Well:QW）型の半導
体レーザ素子に関する。
ば，横電流注入量子井戸（Quantum Well:QW）型の半導
体レーザ素子に関する。
（従来の技術） 半導体レーザ素子を製造する際の結晶成長法として，分
子線エピタキシ（Molecular Beam Epitaxy:MBE）法が，
近年，注目されており，最近では，該MBE法により，単
分子オーダという高精度にて，エピタキシャル層の厚さ
を制御することも可能になっている。このため，液相成
長（Liquid Phase Epitaxy:LPE）法等では製作が困難で
あった，極めて薄い層を有する量子井戸（Quantum Wel
l:QW）型半導体レーザが，該MBE法により製作されてい
る。QW型半導体レーザは，従来のダブルヘテロ構造の半
導体レーザにおける活性層（数百Å以上）よりも薄い量
子井戸層（200Å以下）と障壁層とを交互に積層した量
子井戸構造を有し，該量子井戸構造の量子井戸層に注入
されたキャリアを，該量子井戸層内に二次元的に拘束す
ることにより，ダブルヘテロ構造の半導体レーザに比べ
て閾値電流を低くすることができ，しかも温度特性が向
上する等の利点を有している。
子線エピタキシ（Molecular Beam Epitaxy:MBE）法が，
近年，注目されており，最近では，該MBE法により，単
分子オーダという高精度にて，エピタキシャル層の厚さ
を制御することも可能になっている。このため，液相成
長（Liquid Phase Epitaxy:LPE）法等では製作が困難で
あった，極めて薄い層を有する量子井戸（Quantum Wel
l:QW）型半導体レーザが，該MBE法により製作されてい
る。QW型半導体レーザは，従来のダブルヘテロ構造の半
導体レーザにおける活性層（数百Å以上）よりも薄い量
子井戸層（200Å以下）と障壁層とを交互に積層した量
子井戸構造を有し，該量子井戸構造の量子井戸層に注入
されたキャリアを，該量子井戸層内に二次元的に拘束す
ることにより，ダブルヘテロ構造の半導体レーザに比べ
て閾値電流を低くすることができ，しかも温度特性が向
上する等の利点を有している。
QW型半導体レーザの特性を向上させるためには，量子井
戸構造の量子井戸層に注入されたキャリアを，この薄い
量子井戸層内に二次元的に拘束することが必要である。
そのためには，量子井戸構造における量子井戸層を挟む
障壁層を厚く，さらに，該障壁層の禁制帯幅を広くし
て，量子井戸層内にキャリアを確実に拘束すればよい。
量子井戸型の半導体レーザでは，通常，量子井戸層に対
して垂直方向からキャリアを注入するため，該量子井戸
層を挟む障壁層を厚くして禁制帯幅を広くすれば，該量
井戸層へのキャリアの注入効率が低下する。このため，
量子井戸層へのキャリアの注入効率と，該量井戸層内で
のキャリアの二次元的な拘束効率とを考慮して，量子井
戸構造における障壁層の厚さおよび禁制帯幅を決定する
ことが提案されている（W.T.Tsang,Appl.Phys.Lett.39,
786（1981））。このように，量子井戸層に対して垂直
方向からキャリアを注入する半導体レーザでは，発振特
性を向上させることには限界がある。そこで，横電流注
入型の量子井戸型半導体レーザ，例えば第３図に示す多
重量子井戸横接合（Multiple Quantum Well−Transvers
e Junction Stripe:MQW−TJS）型半導体レーザが提案さ
れている（Y.J.Yang他,Appl.Phys.Lett.49,835（198
6））。
戸構造の量子井戸層に注入されたキャリアを，この薄い
量子井戸層内に二次元的に拘束することが必要である。
そのためには，量子井戸構造における量子井戸層を挟む
障壁層を厚く，さらに，該障壁層の禁制帯幅を広くし
て，量子井戸層内にキャリアを確実に拘束すればよい。
量子井戸型の半導体レーザでは，通常，量子井戸層に対
して垂直方向からキャリアを注入するため，該量子井戸
層を挟む障壁層を厚くして禁制帯幅を広くすれば，該量
井戸層へのキャリアの注入効率が低下する。このため，
量子井戸層へのキャリアの注入効率と，該量井戸層内で
のキャリアの二次元的な拘束効率とを考慮して，量子井
戸構造における障壁層の厚さおよび禁制帯幅を決定する
ことが提案されている（W.T.Tsang,Appl.Phys.Lett.39,
786（1981））。このように，量子井戸層に対して垂直
方向からキャリアを注入する半導体レーザでは，発振特
性を向上させることには限界がある。そこで，横電流注
入型の量子井戸型半導体レーザ，例えば第３図に示す多
重量子井戸横接合（Multiple Quantum Well−Transvers
e Junction Stripe:MQW−TJS）型半導体レーザが提案さ
れている（Y.J.Yang他,Appl.Phys.Lett.49,835（198
6））。
該半導体レーザは,CrドープGaAs半絶縁性基板51上にSi
ドープ（１×1017cm-3）Al0.65Ga0.35Asクラッド層52お
よび同様のSiドープ（１×1017cm-3）Al0.65Ga0.35Asク
ラッド層54にて挟まれた量子井戸構造53が設けられてい
る。該量子井戸構造53は，厚さ150ÅのSiドープ（２×1
018cm-3）GaAs量子井戸層と厚さ150ÅのSiドープ（１×
1017cm-3）Al0.65Ga0.35As障壁層とが交互に積層されて
構成されいる。
ドープ（１×1017cm-3）Al0.65Ga0.35Asクラッド層52お
よび同様のSiドープ（１×1017cm-3）Al0.65Ga0.35Asク
ラッド層54にて挟まれた量子井戸構造53が設けられてい
る。該量子井戸構造53は，厚さ150ÅのSiドープ（２×1
018cm-3）GaAs量子井戸層と厚さ150ÅのSiドープ（１×
1017cm-3）Al0.65Ga0.35As障壁層とが交互に積層されて
構成されいる。
該半導体レーザ素子は，例えば，不純物としてZnを半導
体積層構造の垂直方向に部分的に拡散させてp+領域56を
形成した後に，拡散したZnをアニールにより水平方向に
再度拡散させてp-領域57を形成し，多重量子井戸構造の
量子井戸層53に水平方向にキャリアを注入している。
体積層構造の垂直方向に部分的に拡散させてp+領域56を
形成した後に，拡散したZnをアニールにより水平方向に
再度拡散させてp-領域57を形成し，多重量子井戸構造の
量子井戸層53に水平方向にキャリアを注入している。
また，最近では，第４図に示すLCI−MQW（Lateral Curr
en Injection− Multiple Quantum Well）型半導体レー
ザ素子も提案されている（A.Furuya他,Appl.Phys.Lett.
49,134（1987）。該半導体レーザ素子は,CrドープGaAs
半絶縁性基板61上に，ノンドープGaAsバッファ層62およ
び超格子バッファ層63が順次積層され，該超格子バッフ
ァ層63上に，一対の高抵抗Al0.45Ga0.55Asクラッド層64
および66にて挟まれた多重量子井戸構造65が設けられて
いる。該多重量子井戸構造65は，厚さ80ÅのSiドープ
（１×1017／cm-3）GaAs量子井戸層と,120Åのノンドー
プAl0.3Ga0.7As障壁層とが交互に積層された構造になっ
ている。該半導体レーザ素子は、ダブルヘテロ構造の半
導体積層構造に，不純物としてのSiの拡散によるｎ領域
67および，不純物としてのZnの拡散によるｐ領域68を，
ストライプ領域を挟むように形成し，部分的に量子井戸
構造65の量子井戸層に水平方向にキャリアを注入してい
る。
en Injection− Multiple Quantum Well）型半導体レー
ザ素子も提案されている（A.Furuya他,Appl.Phys.Lett.
49,134（1987）。該半導体レーザ素子は,CrドープGaAs
半絶縁性基板61上に，ノンドープGaAsバッファ層62およ
び超格子バッファ層63が順次積層され，該超格子バッフ
ァ層63上に，一対の高抵抗Al0.45Ga0.55Asクラッド層64
および66にて挟まれた多重量子井戸構造65が設けられて
いる。該多重量子井戸構造65は，厚さ80ÅのSiドープ
（１×1017／cm-3）GaAs量子井戸層と,120Åのノンドー
プAl0.3Ga0.7As障壁層とが交互に積層された構造になっ
ている。該半導体レーザ素子は、ダブルヘテロ構造の半
導体積層構造に，不純物としてのSiの拡散によるｎ領域
67および，不純物としてのZnの拡散によるｐ領域68を，
ストライプ領域を挟むように形成し，部分的に量子井戸
構造65の量子井戸層に水平方向にキャリアを注入してい
る。
（発明が解決しようとする課題） 第３図および第４図に示した各半導体レーザ素子は，い
ずれも発振波長が設定波長に対して短波長側へシフトし
ており，これは、発振領域である量子井戸構造の量子井
戸層と障壁層との積層構造が破壊されていることに基因
していると考えられる。第３図に示す半導体レーザ素子
では，不純物であるZn拡散時の温度が900℃と高温であ
り、また，第４図に示す半導体レーザ素子では不純物で
あるSi拡散時の温度が850℃と高温であるために，量子
井戸構造における量子井戸層および障壁層が相互拡散し
ていることが量子井戸構造の破壊の原因と考えられる。
このため，不純物の拡散時の温度を低下させれば，量子
井戸構造の破壊は防止されるが，不純物拡散に長時間を
要し，半導体レーザ素子の生産効率が低下する。また，
不純物拡散時において，その拡散領域を水平方向に制御
することは非常に困難であるため，発振領域内にも多量
の不純物が拡散することにより，量子井戸構造が破壊さ
れるおそれもある。
ずれも発振波長が設定波長に対して短波長側へシフトし
ており，これは、発振領域である量子井戸構造の量子井
戸層と障壁層との積層構造が破壊されていることに基因
していると考えられる。第３図に示す半導体レーザ素子
では，不純物であるZn拡散時の温度が900℃と高温であ
り、また，第４図に示す半導体レーザ素子では不純物で
あるSi拡散時の温度が850℃と高温であるために，量子
井戸構造における量子井戸層および障壁層が相互拡散し
ていることが量子井戸構造の破壊の原因と考えられる。
このため，不純物の拡散時の温度を低下させれば，量子
井戸構造の破壊は防止されるが，不純物拡散に長時間を
要し，半導体レーザ素子の生産効率が低下する。また，
不純物拡散時において，その拡散領域を水平方向に制御
することは非常に困難であるため，発振領域内にも多量
の不純物が拡散することにより，量子井戸構造が破壊さ
れるおそれもある。
このように量子井戸構造が破壊されることにより，第３
図および第４図に示すいずれの半導体レーザ素子でも閾
値電流が高くなり，また第４図に示す半導体レーザ素子
では室温では連続発振されないという欠点がある。
図および第４図に示すいずれの半導体レーザ素子でも閾
値電流が高くなり，また第４図に示す半導体レーザ素子
では室温では連続発振されないという欠点がある。
本発明は上記従来の問題を解決するものであり，その目
的は，不純物拡散等の工程が不要であるため，低閾値電
流でしかも室温にて連続発振可能であり，さらには製造
が容易である横電流注入型量子井戸の半導体レーザ素子
を提供することにある。
的は，不純物拡散等の工程が不要であるため，低閾値電
流でしかも室温にて連続発振可能であり，さらには製造
が容易である横電流注入型量子井戸の半導体レーザ素子
を提供することにある。
（課題を解決するための手段） 本発明の横電流注入型量子井戸半導体レーザ素子」は，
半導体成長面として，ミラー指数が（n11）Ａ面（ただ
しｎは整数,AはIII族元素面），およびその面に隣接し
て設けられた異なるミラー指数の面を有するIII−Ｖ族
化合物の半導体基板と，該半導体基板のそれぞれの半導
体成長面上に，ドーパントとして両性元素を用いた半導
体層を成長させて形成され、各半導体成長面上での半導
体層の導電型が異なる量子井戸構造と，を具備してな
り，そのことにより上記目的が達成される。
半導体成長面として，ミラー指数が（n11）Ａ面（ただ
しｎは整数,AはIII族元素面），およびその面に隣接し
て設けられた異なるミラー指数の面を有するIII−Ｖ族
化合物の半導体基板と，該半導体基板のそれぞれの半導
体成長面上に，ドーパントとして両性元素を用いた半導
体層を成長させて形成され、各半導体成長面上での半導
体層の導電型が異なる量子井戸構造と，を具備してな
り，そのことにより上記目的が達成される。
（作用） III−Ｖ族化合物半導体層を（100）基板上に分子線エピ
タキシ（Moleculor Beam Epitaxy:MBE）法により成長さ
せる際に，例えばSiのようなIV族の両性元素を，通常,n
型ドーパントとして使用しており，この場合には，該両
性元素はドナーとして機能する。しかし，半導体成長面
が（n11）Ａ面（ただしｎは整数,AはIII族元素面）の場
合にはＶ族元素の格子点がIII族元素の格子点よりもIV
族両性元素にて置換されやすく，このため，該半導体成
長面では,V族元素の格子点にIV両性元素が置換されるこ
とになり，該IV族両性元素はｐ型ドーパント（アクセプ
タ）として機能する。
タキシ（Moleculor Beam Epitaxy:MBE）法により成長さ
せる際に，例えばSiのようなIV族の両性元素を，通常,n
型ドーパントとして使用しており，この場合には，該両
性元素はドナーとして機能する。しかし，半導体成長面
が（n11）Ａ面（ただしｎは整数,AはIII族元素面）の場
合にはＶ族元素の格子点がIII族元素の格子点よりもIV
族両性元素にて置換されやすく，このため，該半導体成
長面では,V族元素の格子点にIV両性元素が置換されるこ
とになり，該IV族両性元素はｐ型ドーパント（アクセプ
タ）として機能する。
従って，第１図に示すように，ミラー指数が，（n11）
Ａ面（ただしｎは整数,AはIII族元素面）の半導体成長
面11と，該半導体成長面11のミラー指数とは異なるミラ
ー指数の半導体成長面12とを相互に隣り合うように配設
されたIII−Ｖ族化合物の半導体基板10を用いて，その
基板10の各半導体成長面11および12上に,IV族両性元素
をドーパントとして用いたIII−Ｖ族化合物半導体を,MB
E法により同時に成長させれば，（n11）Ａの半導体成長
面11上に積層される半導体層21はｐ型となり，他方の半
導体成長面12上に積層される半導体層22はｎ型となっ
て，両者の間にｐ−ｎ接合面23が形成される。
Ａ面（ただしｎは整数,AはIII族元素面）の半導体成長
面11と，該半導体成長面11のミラー指数とは異なるミラ
ー指数の半導体成長面12とを相互に隣り合うように配設
されたIII−Ｖ族化合物の半導体基板10を用いて，その
基板10の各半導体成長面11および12上に,IV族両性元素
をドーパントとして用いたIII−Ｖ族化合物半導体を,MB
E法により同時に成長させれば，（n11）Ａの半導体成長
面11上に積層される半導体層21はｐ型となり，他方の半
導体成長面12上に積層される半導体層22はｎ型となっ
て，両者の間にｐ−ｎ接合面23が形成される。
従って，半導体基板10の各半導体成長面11および12上
に,III−Ｖ族化合物半導体によりクラッド層，量子井戸
層と障壁層とが交互に移層された量子井戸構造，および
クラッド層を順次MBE法により形成することにより，量
子井戸構造内にｐ−ｎ接合が形成される。さらに，レー
ザ発振は電子と正孔の拡散長の差からｐ型領域，すなわ
ち（n11）Ａ面上の量子井戸活性層21aで生じる。
に,III−Ｖ族化合物半導体によりクラッド層，量子井戸
層と障壁層とが交互に移層された量子井戸構造，および
クラッド層を順次MBE法により形成することにより，量
子井戸構造内にｐ−ｎ接合が形成される。さらに，レー
ザ発振は電子と正孔の拡散長の差からｐ型領域，すなわ
ち（n11）Ａ面上の量子井戸活性層21aで生じる。
（n11）Ａ面を（111）Ａ面とすると，（100）面と比較
して光学遷移が増大するため，レーザの諸活性を改善す
ることができる。
して光学遷移が増大するため，レーザの諸活性を改善す
ることができる。
（実施例） 以下に本発明を実施例について説明する。
本発明の半導体レーザ素子は，第２図（ａ）に示すよう
に，傾斜した（111）Ａ面（ＡはIII族元素面）の半導体
成長面31a,および，該半導体成長面31aの上側および下
側に連続する（100）面の半導体成長面31bおよび31bを
有するCrドープ半絶縁性GaAs基板31を有する。
に，傾斜した（111）Ａ面（ＡはIII族元素面）の半導体
成長面31a,および，該半導体成長面31aの上側および下
側に連続する（100）面の半導体成長面31bおよび31bを
有するCrドープ半絶縁性GaAs基板31を有する。
該Crドープ半絶縁性GaAs基板31の各半導体成長面31aお
よび31b上には，厚さ１μｍのノンドープ高抵抗GaAsバ
ッファ層32,厚さ１μｍのノンドープ高抵抗Al0.6Ga0.4A
s電流ブロック層33,厚さ２μｍのSi（１×1018cm-3）ド
ープAl0.45Ga0.55Asクラッド層34が順次積層されてい
る。そして，該クラッド層34上に，第２図（ｂ）に模式
的に示すように，厚さ150Åの６層のAl0.3Ga0.7As障壁
層間にそれぞれ厚さ150Åの５層のGaAs量子井戸層が挟
まれたSi（１×1018cm-3）ドープ多重量子井戸構造35,
厚さ２μｍのSi（１×1018cm-3）ドープAl0.45Ga0.55As
クラッド層36が順次積層され，そして，クラッド層36の
基板31における下側の各半導体成長面31aおよび31b接合
層の上方域を除いて，厚さ１μｍのSi（３×1018cm-3）
ドープGaAsコンタクト層37が積層されている。これらの
SiドープAl0.45Ga0.55Asクラッド層34,量子井戸構造35,
SiドープAl0.45Ga0.55Asクラッド層36,およびSiドープG
aAsコンタクト層37は，基板31の半導体成長面31aの上方
領域ではｐ型になると共に，半導体成長面31bの上方領
域ではｎ型になっており，両半導体成長面31aおよび31b
の接合部の上方にｐ−ｎ接合面が形成されている。そし
て，該ｐ−ｎ接合面の半導体成長面31aの上方域側に隣
接する領域では，Al0.3Ga0.7As障壁層にて挟まれたGaAs
量子井戸層が活性領域になる。
よび31b上には，厚さ１μｍのノンドープ高抵抗GaAsバ
ッファ層32,厚さ１μｍのノンドープ高抵抗Al0.6Ga0.4A
s電流ブロック層33,厚さ２μｍのSi（１×1018cm-3）ド
ープAl0.45Ga0.55Asクラッド層34が順次積層されてい
る。そして，該クラッド層34上に，第２図（ｂ）に模式
的に示すように，厚さ150Åの６層のAl0.3Ga0.7As障壁
層間にそれぞれ厚さ150Åの５層のGaAs量子井戸層が挟
まれたSi（１×1018cm-3）ドープ多重量子井戸構造35,
厚さ２μｍのSi（１×1018cm-3）ドープAl0.45Ga0.55As
クラッド層36が順次積層され，そして，クラッド層36の
基板31における下側の各半導体成長面31aおよび31b接合
層の上方域を除いて，厚さ１μｍのSi（３×1018cm-3）
ドープGaAsコンタクト層37が積層されている。これらの
SiドープAl0.45Ga0.55Asクラッド層34,量子井戸構造35,
SiドープAl0.45Ga0.55Asクラッド層36,およびSiドープG
aAsコンタクト層37は，基板31の半導体成長面31aの上方
領域ではｐ型になると共に，半導体成長面31bの上方領
域ではｎ型になっており，両半導体成長面31aおよび31b
の接合部の上方にｐ−ｎ接合面が形成されている。そし
て，該ｐ−ｎ接合面の半導体成長面31aの上方域側に隣
接する領域では，Al0.3Ga0.7As障壁層にて挟まれたGaAs
量子井戸層が活性領域になる。
SiドープGaAsコンタクト層37の接合部分および最上側の
半導体成長面31b上のSiドープGaAsコンタクト層37上に
は，電流ブロック層38がそれぞれ積層されている。そし
て，基板31における下側の半導体成長面31b上のコンタ
クト層37上にAuGe/Niのｎ型電極39が配設されており，
基板31における半導体成長面31a上にAu/AuZnのｐ型電極
40が配設されている。
半導体成長面31b上のSiドープGaAsコンタクト層37上に
は，電流ブロック層38がそれぞれ積層されている。そし
て，基板31における下側の半導体成長面31b上のコンタ
クト層37上にAuGe/Niのｎ型電極39が配設されており，
基板31における半導体成長面31a上にAu/AuZnのｐ型電極
40が配設されている。
このような構成の本発明の半導体レーザ素子は次のよう
に製造される。まず，（100）Crドープ半絶縁性GaAs基
板に，［011］方向のストライプ状マスクを形成して，
硫酸系エッチャントでエッチングを行い，第２図に示す
ように，傾斜した（111）Ａ面（ＡはIII族元素面）の半
導体成長面31aと，該半導体成長面31aの上側および下側
にそれぞれ連続する（100）面の半導体成長面31bおよび
31bとが形成された順メサ片斜面のCrドープ半絶縁性GaA
s基板31を成形する。
に製造される。まず，（100）Crドープ半絶縁性GaAs基
板に，［011］方向のストライプ状マスクを形成して，
硫酸系エッチャントでエッチングを行い，第２図に示す
ように，傾斜した（111）Ａ面（ＡはIII族元素面）の半
導体成長面31aと，該半導体成長面31aの上側および下側
にそれぞれ連続する（100）面の半導体成長面31bおよび
31bとが形成された順メサ片斜面のCrドープ半絶縁性GaA
s基板31を成形する。
次いで，該基板31の各半導体成長面31aおよび31b上に同
時に,MBE法を用いて成長温度700℃により，厚さ１μｍ
のノンドープ高抵抗GaAsバッファ層32,厚さ１μｍのノ
ンドープ高抵抗Al0.6Ga0.4As電流ブロック層33,厚さ２
μｍのSi（１×1018cm-3）ドープAl0.45Ga0.55Asクラッ
ド層34を順次成長させる。そして，該クラッド層34上
に，厚さ150Åの６層のAl0.3Ga0.7As障壁層間にそれぞ
れ厚さ100Åの５層のGaAs量子井戸層が挟まれたSi（１
×1018cm-3）ドープ多重量子井戸構造35,厚さ２μｍのS
i（１×1018cm-3）ドープAl0.45Ga0.55Asクラッド層36,
厚さ１μｍのSi（３×1018cm-3）ドープGaAsコンタクト
層37を，順次，連続的に成長させる。これにより,Siド
ープAl0.45Ga0.55Asクラッド層34,Siドープ量子井戸構
造35,およびSiドープAl0.45Ga0.55Asクラッド層36の積
層構造部とSiドープGaAsコンタクト層37は，前述した理
由により，基板31の半導体成長面31aの上方域ではｐ型
になると共に，半導体成長面31bの上方域ではｎ型とな
り，両半導体成長面31aおよび31bの接合部の上方域にｐ
−ｎ接合面が形成される。
時に,MBE法を用いて成長温度700℃により，厚さ１μｍ
のノンドープ高抵抗GaAsバッファ層32,厚さ１μｍのノ
ンドープ高抵抗Al0.6Ga0.4As電流ブロック層33,厚さ２
μｍのSi（１×1018cm-3）ドープAl0.45Ga0.55Asクラッ
ド層34を順次成長させる。そして，該クラッド層34上
に，厚さ150Åの６層のAl0.3Ga0.7As障壁層間にそれぞ
れ厚さ100Åの５層のGaAs量子井戸層が挟まれたSi（１
×1018cm-3）ドープ多重量子井戸構造35,厚さ２μｍのS
i（１×1018cm-3）ドープAl0.45Ga0.55Asクラッド層36,
厚さ１μｍのSi（３×1018cm-3）ドープGaAsコンタクト
層37を，順次，連続的に成長させる。これにより,Siド
ープAl0.45Ga0.55Asクラッド層34,Siドープ量子井戸構
造35,およびSiドープAl0.45Ga0.55Asクラッド層36の積
層構造部とSiドープGaAsコンタクト層37は，前述した理
由により，基板31の半導体成長面31aの上方域ではｐ型
になると共に，半導体成長面31bの上方域ではｎ型とな
り，両半導体成長面31aおよび31bの接合部の上方域にｐ
−ｎ接合面が形成される。
また，半導体成長面31aの上方域における量子井戸構造3
5内のｐ−ｎ接合面の隣接領域では,GaAs量子井戸層がAl
0.3Ga0.7As障壁層にて挟まれたGaAs量子井戸層が活性領
域となる。
5内のｐ−ｎ接合面の隣接領域では,GaAs量子井戸層がAl
0.3Ga0.7As障壁層にて挟まれたGaAs量子井戸層が活性領
域となる。
次いで,SiドープGaAsコンタクト層37の各ｐ−ｎ接合部
分および最上側の半導体成長面31b上のSiドープGaAsコ
ンタクト層37を，フォトリソグラフィ法とNH4OH系エッ
チャントにより，エッチングする。その後，そのエッチ
ング部分に，プラズマCVD法によりSiNxの絶縁膜を形成
し，フォトリソグラフィ法およびSiNxの選択エッチャン
ト（HFとNH4Ｆの混合液）を用いて電流ブロック層38を
形成する。
分および最上側の半導体成長面31b上のSiドープGaAsコ
ンタクト層37を，フォトリソグラフィ法とNH4OH系エッ
チャントにより，エッチングする。その後，そのエッチ
ング部分に，プラズマCVD法によりSiNxの絶縁膜を形成
し，フォトリソグラフィ法およびSiNxの選択エッチャン
ト（HFとNH4Ｆの混合液）を用いて電流ブロック層38を
形成する。
そして，コンタクト層37のｎ型となった部分，すなわち
下側の半導体成長面31bの上方領域に位置するコンタク
ト層37上に,AuGe/Niのｎ型電極39を蒸着すると共に，コ
ンタクト層37のｐ型となった部分，すなわち半導体成長
面31aの上方領域のコンタクト層37上にAu/AuZnのｐ型電
極40を蒸着する。
下側の半導体成長面31bの上方領域に位置するコンタク
ト層37上に,AuGe/Niのｎ型電極39を蒸着すると共に，コ
ンタクト層37のｐ型となった部分，すなわち半導体成長
面31aの上方領域のコンタクト層37上にAu/AuZnのｐ型電
極40を蒸着する。
その後，基板31が150μｍの厚さとなるように，該基板3
1の裏面を研磨した後にチップに分割して，本発明の横
電流注入型量子井戸半導体レーザ素子が容易に製造され
ることになる。
1の裏面を研磨した後にチップに分割して，本発明の横
電流注入型量子井戸半導体レーザ素子が容易に製造され
ることになる。
得られた半導体レーザ素子は，半導体成長面31aの上方
領域における量子井戸構造35内のｐ−ｎ接合面に隣接す
る領域が活性領域35aとなり，該活性領域35aからレーザ
光が発振される。例えば，共振器長250μｍの第２図
（ａ）に示す横電流注入型量子井戸半導体レーザ素子で
は、低い閾値電流10mAでレーザ光を室温にて連続発振さ
せることができた。
領域における量子井戸構造35内のｐ−ｎ接合面に隣接す
る領域が活性領域35aとなり，該活性領域35aからレーザ
光が発振される。例えば，共振器長250μｍの第２図
（ａ）に示す横電流注入型量子井戸半導体レーザ素子で
は、低い閾値電流10mAでレーザ光を室温にて連続発振さ
せることができた。
（発明の効果） 本発明の横電流注入型量子井戸半導体レーザ素子は，こ
のように,MBE法による１回の半導体層の成長により，量
子井戸層が障壁層にて挟まれた量子井戸構造が形成さ
れ，しかも該量子井戸構造の量子井戸層内には異なる導
電型が形成されているため、不純物拡散工程、アニール
工程などが不要となって、プロセス工程が簡略化し、か
つ、従来のように量子井戸構造が高温に晒されて破壊す
るようなこともなく容易に製造し得るとともに、横電流
注入型の低閾値電流で室温にて連続発振可能な良好な発
振特性を有する、量子効率が高められた高性能半導体レ
ーザ素子を得ることができる。
のように,MBE法による１回の半導体層の成長により，量
子井戸層が障壁層にて挟まれた量子井戸構造が形成さ
れ，しかも該量子井戸構造の量子井戸層内には異なる導
電型が形成されているため、不純物拡散工程、アニール
工程などが不要となって、プロセス工程が簡略化し、か
つ、従来のように量子井戸構造が高温に晒されて破壊す
るようなこともなく容易に製造し得るとともに、横電流
注入型の低閾値電流で室温にて連続発振可能な良好な発
振特性を有する、量子効率が高められた高性能半導体レ
ーザ素子を得ることができる。
第１図は本発明の半導体レーザ素子の説明図，第２図
（ａ）は本発明の半導体レーザ素子の一例を示す断面
図，第２図（ｂ）は量子井戸構造の説明のため模式図，
第３図および第４図はそれぞれ従来の半導体レーザ素子
の一例を示す断面図である。 10…半導体基板,11,12…半導体成長面,21…ｐ型半導体
層,22…ｎ型半導体層,31…Crドープ半絶縁性GaAs基板,3
2…ノンドープ高抵抗GaAsバッファ層,33…ノンドープ高
抵抗Al0.6Ga0.4As電流ブロック層,34…SiドープAl0.45G
a0.55Asクラッド層,35…Siドープ多重量子井戸構造,35a
…活性領域,36…SiドープAl0.45Ga0.55Asクラッド層,37
…SiドープGaAsコンタクト層,38…SiNx電流ブロック層,
39…ｎ型電極,40…ｐ型電極。
（ａ）は本発明の半導体レーザ素子の一例を示す断面
図，第２図（ｂ）は量子井戸構造の説明のため模式図，
第３図および第４図はそれぞれ従来の半導体レーザ素子
の一例を示す断面図である。 10…半導体基板,11,12…半導体成長面,21…ｐ型半導体
層,22…ｎ型半導体層,31…Crドープ半絶縁性GaAs基板,3
2…ノンドープ高抵抗GaAsバッファ層,33…ノンドープ高
抵抗Al0.6Ga0.4As電流ブロック層,34…SiドープAl0.45G
a0.55Asクラッド層,35…Siドープ多重量子井戸構造,35a
…活性領域,36…SiドープAl0.45Ga0.55Asクラッド層,37
…SiドープGaAsコンタクト層,38…SiNx電流ブロック層,
39…ｎ型電極,40…ｐ型電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 細田 昌宏 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 早川 利郎 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−265787（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】半導体成長面として、ミラー指数が（n1
1）Ａ面（ただしｎは整数、ＡはIII族元素面）、および
その面に隣接して設けられた異なるミラー指数の面を有
するIII−Ｖ族化合物の半導体基板と、 該半導体基板のそれぞれの半導体成長面上に、ドーパン
ドとして両性元素を用いた半導体層を成長させて形成さ
れ、各半導体成長面上での半導体層の導電型が異なる量
子井戸構造とを具備する横電流注入型量子井戸半導体レ
ーザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63230991A JPH07105567B2 (ja) | 1988-09-14 | 1988-09-14 | 横電流注入型量子井戸半導体レーザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63230991A JPH07105567B2 (ja) | 1988-09-14 | 1988-09-14 | 横電流注入型量子井戸半導体レーザ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0279487A JPH0279487A (ja) | 1990-03-20 |
| JPH07105567B2 true JPH07105567B2 (ja) | 1995-11-13 |
Family
ID=16916522
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63230991A Expired - Fee Related JPH07105567B2 (ja) | 1988-09-14 | 1988-09-14 | 横電流注入型量子井戸半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07105567B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07112092B2 (ja) * | 1986-05-14 | 1995-11-29 | オムロン株式会社 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
-
1988
- 1988-09-14 JP JP63230991A patent/JPH07105567B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0279487A (ja) | 1990-03-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |