JPH0763103B2 - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JPH0763103B2 JPH0763103B2 JP60251810A JP25181085A JPH0763103B2 JP H0763103 B2 JPH0763103 B2 JP H0763103B2 JP 60251810 A JP60251810 A JP 60251810A JP 25181085 A JP25181085 A JP 25181085A JP H0763103 B2 JPH0763103 B2 JP H0763103B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- buffer layer
- substrate
- groove
- semiconductor laser
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
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
- H01S5/24—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 grooved structure, e.g. V-grooved, crescent active layer in groove, VSIS laser
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/01—Manufacture or treatment
- H10H20/011—Manufacture or treatment of bodies, e.g. forming semiconductor layers
- H10H20/013—Manufacture or treatment of bodies, e.g. forming semiconductor layers having light-emitting regions comprising only Group III-V materials
-
- 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
- H01S5/2202—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 by making a groove in the upper laser structure
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Geometry (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 この発明は実質的に平面状の表面を有する半導体構体と
この構体を用いた半導体レーザのような装置並びにその
製造法に関する。
この構体を用いた半導体レーザのような装置並びにその
製造法に関する。
半導体レーザは一般に基板と、その基板の表面を覆う第
１のクラツド層と、その第１クラツド層を覆う能動領域
と、その能動領域を覆う第２のクラツド層と、その間で
レーザ発振が起る１対の平行反射端面とを有する。この
構造によつて能動領域の平面とレーザ発振の方向に垂直
な方向であるトランスバース方向に光が閉じ込められ
る。能動領域の平面内にあつてレーザ発振の方向に垂直
な方向であるラテラル方向には、基板内に非平面形構体
を導入してそのラテラル方向に屈折率光導波器を形成す
ると有用であることが判つている。その非平面形構体は
基板表面のその両端面間に延びる矩形、鳩尾形またはＶ
字形断面の凹溝とすることができる。この屈折率導波器
を形成する屈折率の高い基板と能動領域の距離をラテラ
ル方向に変える凹溝上の能動領域にレーザ作用が起る。
このような構造は基本的なスペーシヤル、ラテラルおよ
びトランスバースの各モードで20mW程度の中級の出力を
生ずることが示されている。
１のクラツド層と、その第１クラツド層を覆う能動領域
と、その能動領域を覆う第２のクラツド層と、その間で
レーザ発振が起る１対の平行反射端面とを有する。この
構造によつて能動領域の平面とレーザ発振の方向に垂直
な方向であるトランスバース方向に光が閉じ込められ
る。能動領域の平面内にあつてレーザ発振の方向に垂直
な方向であるラテラル方向には、基板内に非平面形構体
を導入してそのラテラル方向に屈折率光導波器を形成す
ると有用であることが判つている。その非平面形構体は
基板表面のその両端面間に延びる矩形、鳩尾形またはＶ
字形断面の凹溝とすることができる。この屈折率導波器
を形成する屈折率の高い基板と能動領域の距離をラテラ
ル方向に変える凹溝上の能動領域にレーザ作用が起る。
このような構造は基本的なスペーシヤル、ラテラルおよ
びトランスバースの各モードで20mW程度の中級の出力を
生ずることが示されている。
しかし、基板表面の凹溝上に各層を被着すると、その各
層の表面に段丘状の凹凸が生じ、これがその凹溝上の比
較的薄い能動層に捩れをもたらす。またこの凹凸は屈折
率導波器に閾値、レーザ作用および出力レーザービーム
のモード構造に影響する不均一を生じ、これによつてレ
ーザの到達する最大工率と製造歩留が制限される。米国
特許第4317085号その他には、この様な凹凸が凹溝の各
面によつて液相エピタキシヤル生長速度が異ることによ
つて起ると書いてあり、その米国特許にはこの凹凸は凹
溝を持つ基板のメサ上に各層を被着することにより減少
または消滅させることができると開示してある。しか
し、この方法ではマスキングとエツチングの段階を２回
各別に行う必要があり、所要の結果を得るためにはその
双方を深重に制御しなければならない。従つて、このよ
うな２段階エツチングの必要なく上記の生長に起因する
凹凸を実質になくする構造が望まれる。
層の表面に段丘状の凹凸が生じ、これがその凹溝上の比
較的薄い能動層に捩れをもたらす。またこの凹凸は屈折
率導波器に閾値、レーザ作用および出力レーザービーム
のモード構造に影響する不均一を生じ、これによつてレ
ーザの到達する最大工率と製造歩留が制限される。米国
特許第4317085号その他には、この様な凹凸が凹溝の各
面によつて液相エピタキシヤル生長速度が異ることによ
つて起ると書いてあり、その米国特許にはこの凹凸は凹
溝を持つ基板のメサ上に各層を被着することにより減少
または消滅させることができると開示してある。しか
し、この方法ではマスキングとエツチングの段階を２回
各別に行う必要があり、所要の結果を得るためにはその
双方を深重に制御しなければならない。従つて、このよ
うな２段階エツチングの必要なく上記の生長に起因する
凹凸を実質になくする構造が望まれる。
発明者はこの凹溝のある基板表面に形成された層の表面
の凹凸を、基板と、その基板の表面を覆い、凹溝を有す
る厚さ約４μ以上の緩衝層と、その緩衝層と凹溝を覆う
実質的に平面状の表面を持つ第１のクラツド層とを含む
半導体構体を用いて実質的になくすることができること
を発見した。この発明はまたその半導体構体を順次覆う
能動領域と第２のクラツド層とを含む半導体レーザでも
ある。
の凹凸を、基板と、その基板の表面を覆い、凹溝を有す
る厚さ約４μ以上の緩衝層と、その緩衝層と凹溝を覆う
実質的に平面状の表面を持つ第１のクラツド層とを含む
半導体構体を用いて実質的になくすることができること
を発見した。この発明はまたその半導体構体を順次覆う
能動領域と第２のクラツド層とを含む半導体レーザでも
ある。
この発明はまた、基板表面に厚さ４μの緩衝層を形成
し、この緩衝層だけに凹溝を形成し、その緩衝層と凹溝
の上に実質的に平面状の表面を持つ第１のクラツド層を
形成する各段階を含む実質的に平面状の表面を持つ半導
体構体の製造法を含み、この発明の半導体レーザの製造
法は、この半導体構体の実質的に平面状の表面上に能動
領域と第２のクラツド領域を順次形成する段階を含んで
いる。
し、この緩衝層だけに凹溝を形成し、その緩衝層と凹溝
の上に実質的に平面状の表面を持つ第１のクラツド層を
形成する各段階を含む実質的に平面状の表面を持つ半導
体構体の製造法を含み、この発明の半導体レーザの製造
法は、この半導体構体の実質的に平面状の表面上に能動
領域と第２のクラツド領域を順次形成する段階を含んで
いる。
発明者は、基板表面の凹溝上に第１のクラツド層を形成
するときその層の平面と称する表面に生ずる凹凸を、そ
の基板の平面状表面に厚さ約４μ以上の緩衝層を形成し
た後この緩衝層だけに凹溝を形成することにより実質的
になくすることができることを発見した。第１のクラツ
ド層と特定の装置に必要なその他の層はその凹溝を持つ
緩衝層の上に順次形成する。
するときその層の平面と称する表面に生ずる凹凸を、そ
の基板の平面状表面に厚さ約４μ以上の緩衝層を形成し
た後この緩衝層だけに凹溝を形成することにより実質的
になくすることができることを発見した。第１のクラツ
ド層と特定の装置に必要なその他の層はその凹溝を持つ
緩衝層の上に順次形成する。
結晶面（100）の平面状表面を持つｎ型GaAs基板と、ウ
エハ毎に厚さの異るｎ型GaAs緩衝層と、この緩衝層の表
面に結晶方向〔110〕に沿い互いに間隔を保つて形成さ
れた複数本の凹溝と、ｎ型AlGaAsの第１クラツド層と、
AlGaAsの能動層と、ｐ型AlGaAsの第２クラツド層と、ｐ
型GaAsの上被層とをそれぞれ含む一連のウエハを作製し
た。
エハ毎に厚さの異るｎ型GaAs緩衝層と、この緩衝層の表
面に結晶方向〔110〕に沿い互いに間隔を保つて形成さ
れた複数本の凹溝と、ｎ型AlGaAsの第１クラツド層と、
AlGaAsの能動層と、ｐ型AlGaAsの第２クラツド層と、ｐ
型GaAsの上被層とをそれぞれ含む一連のウエハを作製し
た。
第１図ないし第６図は傍示の厚さを有するこれらのウエ
ハの一部の70倍顕微鏡写真の模写図である。各模写図の
下部には次亜塩素酸ナトリウムで染色して緩衝層上の各
層を明示した各ウエハの１°角ラツプ断面が示されてい
る。凹溝を有するGaAs基板と緩衝層は黒く（斜線で示
す）見え、緩衝層上のAlGaAsの第１クラツド層はこれよ
り明るく、またその上のAlGaAsの能動層は黒線となつて
見える。緩衝層と基板は同じ材料から成るため、次亜塩
素酸ナトリウムによる染色ではその界面は見えない。緩
衝層の厚さはジヤナル・オブ・アプライド・フイジクス
（J.Appl.Phys.）1974年第45巻第5112頁にオルセン（G.
Olsen）等が記載したＡ−Ｂ染色法を用いて90°断面で
測定したが、その精度は約±0.2μ以下と考えられる。
ハの一部の70倍顕微鏡写真の模写図である。各模写図の
下部には次亜塩素酸ナトリウムで染色して緩衝層上の各
層を明示した各ウエハの１°角ラツプ断面が示されてい
る。凹溝を有するGaAs基板と緩衝層は黒く（斜線で示
す）見え、緩衝層上のAlGaAsの第１クラツド層はこれよ
り明るく、またその上のAlGaAsの能動層は黒線となつて
見える。緩衝層と基板は同じ材料から成るため、次亜塩
素酸ナトリウムによる染色ではその界面は見えない。緩
衝層の厚さはジヤナル・オブ・アプライド・フイジクス
（J.Appl.Phys.）1974年第45巻第5112頁にオルセン（G.
Olsen）等が記載したＡ−Ｂ染色法を用いて90°断面で
測定したが、その精度は約±0.2μ以下と考えられる。
垂直方向の凹溝の深さや層の厚さは角ラツプによつて拡
大されている。各模写図の上部は上被層の表面までその
下層から伝播した凹溝に平行な凹凸を明らかに持つウエ
ハ頂面の一部を示す。
大されている。各模写図の上部は上被層の表面までその
下層から伝播した凹溝に平行な凹凸を明らかに持つウエ
ハ頂面の一部を示す。
これらの模写図から、第１クラツド層の平面状表面の凹
凸は緩衝層の厚さが増すほど少くなり、その厚さが約４
μ（第４図）を超えると実質的になくなることが判る。
凸は緩衝層の厚さが増すほど少くなり、その厚さが約４
μ（第４図）を超えると実質的になくなることが判る。
第７図ないし第10図では共通素子の番号が同じになつて
いる。
いる。
第７図において、半導体構体２は第１および第２の平面
状主表面６、８を有する基板４を含み、その表面６上に
表面12を持つ緩衝層10がある。その表面12から緩衝層10
内にある深さまでＶ字型の凹溝が延び、その表面12を覆
う第１クラツド層16がその凹溝14を埋めて実質的に平面
状の表面18を形成している。
状主表面６、８を有する基板４を含み、その表面６上に
表面12を持つ緩衝層10がある。その表面12から緩衝層10
内にある深さまでＶ字型の凹溝が延び、その表面12を覆
う第１クラツド層16がその凹溝14を埋めて実質的に平面
状の表面18を形成している。
第８図において、半導体レーザ20は実質的に平行な１対
の端面24とこの両端面間に延びる１対の側壁26を持つ半
導体基体22を含んでいる。両端面24はレーザ波長の光を
反射して、一部透明で光を放射し得るようになつた少な
くとも一方の端面24によりレーザ空洞を形成する。基体
22は第７図に示すような半導体構体２を含み、その能動
領域34は実質的に平面状の表面を有する第１の案内層36
と、実質的に均一な厚さの能動層38と、第１クラツド層
16の表面18を覆う第２の案内層40とから成つている。能
動領域34は第２クラツド層42で覆われ、その第２クラツ
ド層42は表面46を持つ上被層44で覆われている。またそ
の上被層44は電気絶縁層48で覆われ、凹溝14の上方でこ
の層に開口部50が形成されている。この凹溝14上の開口
部50付近の表面46の一部から上被層44を通して第２クラ
ツド層42内に高導電度領域52が進入している。電気絶縁
層48上には第１の電気接触層54があつて開口部50内で上
被層44の表面46に接触し、基板４の第２主表面８には第
２の電気接触層が設けられている。
の端面24とこの両端面間に延びる１対の側壁26を持つ半
導体基体22を含んでいる。両端面24はレーザ波長の光を
反射して、一部透明で光を放射し得るようになつた少な
くとも一方の端面24によりレーザ空洞を形成する。基体
22は第７図に示すような半導体構体２を含み、その能動
領域34は実質的に平面状の表面を有する第１の案内層36
と、実質的に均一な厚さの能動層38と、第１クラツド層
16の表面18を覆う第２の案内層40とから成つている。能
動領域34は第２クラツド層42で覆われ、その第２クラツ
ド層42は表面46を持つ上被層44で覆われている。またそ
の上被層44は電気絶縁層48で覆われ、凹溝14の上方でこ
の層に開口部50が形成されている。この凹溝14上の開口
部50付近の表面46の一部から上被層44を通して第２クラ
ツド層42内に高導電度領域52が進入している。電気絶縁
層48上には第１の電気接触層54があつて開口部50内で上
被層44の表面46に接触し、基板４の第２主表面８には第
２の電気接触層が設けられている。
基板４、緩衝層10、第１クラツド層16および第１案内層
36は一方の導電型、第２案内層40、第２クラツド層42お
よび上被層44は反対の導電型であつて、緩衝層10の抵抗
率は基板４の抵抗率と実質的に同じかそれ以下であるこ
とが望ましい。高導電度領域52は第２クラツド層42およ
び上被層44と同じ導電型であるがそれより高導電度であ
る。この領域52の目的は凹溝14上の領域への電流を横方
向に封じ込めることである。
36は一方の導電型、第２案内層40、第２クラツド層42お
よび上被層44は反対の導電型であつて、緩衝層10の抵抗
率は基板４の抵抗率と実質的に同じかそれ以下であるこ
とが望ましい。高導電度領域52は第２クラツド層42およ
び上被層44と同じ導電型であるがそれより高導電度であ
る。この領域52の目的は凹溝14上の領域への電流を横方
向に封じ込めることである。
能動層38のレーザ波長における屈折率は第１および第２
の案内層38、40の屈折率より大きく、案内層36、40の屈
折率はそれぞれの隣接クラツド層のそれより大きい。案
内層36、40およびクラツド層16、42はレーザ波長で実質
的に透明なことが望ましい。
の案内層38、40の屈折率より大きく、案内層36、40の屈
折率はそれぞれの隣接クラツド層のそれより大きい。案
内層36、40およびクラツド層16、42はレーザ波長で実質
的に透明なことが望ましい。
第９図において、レーザ60は第１の導電型の基板４とそ
の表面を覆い表面66を持つ緩衝層64とを含む半導体基体
62を備え、その緩衝層64は第１の導電型の第１領域68と
表面66に接する反対導電型の第２領域70から成つてい
る。第１領域68の抵抗率は基板４のそれと等しいかそれ
より低いことが望ましい。第２領域70の表面66からこの
層を貫通して第１領域68まで図では台形の凹溝72が陥入
している。緩衝層64と凹溝72の上には表面18が実質的に
平面状の第１クラツド層16があり、その表面18は第１案
内層36と能動層38から成る能動領域74で覆われている。
表面78を持ち第２クラツド層42を覆う上被層76はその第
２クラツド層42と反対の導電型である。その第２クラツ
ド層と同じ導電型の高導電度領域80が上被層76を貫通し
て第２クラツド層42まで進入している。
の表面を覆い表面66を持つ緩衝層64とを含む半導体基体
62を備え、その緩衝層64は第１の導電型の第１領域68と
表面66に接する反対導電型の第２領域70から成つてい
る。第１領域68の抵抗率は基板４のそれと等しいかそれ
より低いことが望ましい。第２領域70の表面66からこの
層を貫通して第１領域68まで図では台形の凹溝72が陥入
している。緩衝層64と凹溝72の上には表面18が実質的に
平面状の第１クラツド層16があり、その表面18は第１案
内層36と能動層38から成る能動領域74で覆われている。
表面78を持ち第２クラツド層42を覆う上被層76はその第
２クラツド層42と反対の導電型である。その第２クラツ
ド層と同じ導電型の高導電度領域80が上被層76を貫通し
て第２クラツド層42まで進入している。
レーザ60の動作時には、基板４がｎ型の場合、電気接触
54、56間に印加された順バイアスのために緩衝層64の表
面66と、第２クラツド層42と上被層76の界面のpn接合が
逆バイアスされ、基体62を流れる電流が拘束されて高導
電度領域80だけを通つて第２クラツド層42に、さらに第
１領域68に進入している凹溝72の部分だけを通つて緩衝
層64に流入する。
54、56間に印加された順バイアスのために緩衝層64の表
面66と、第２クラツド層42と上被層76の界面のpn接合が
逆バイアスされ、基体62を流れる電流が拘束されて高導
電度領域80だけを通つて第２クラツド層42に、さらに第
１領域68に進入している凹溝72の部分だけを通つて緩衝
層64に流入する。
基板４は一般に抵抗率約10-4〜10-2Ω−cmのｎ型GaAsか
ら成り、その主表面は通常（100）面であるがこの面に
できるだけ近いことが望ましく、緩衝層16は抵抗率約10
-4〜10-2Ω−cmのｎ型GaAsから成り、基板に接している
のが望ましい。発明者は、凹溝を有する基板上に各層を
直接被着するときその各層に凹凸ができないようにする
には、緩衝層の厚さを少くとも４μにする必要があるこ
とを発見した。通常この緩衝層は4.5μ以上でよいが、
５μ以上が好ましい。凹溝14は標準の写真製版法と化学
エツチングにより緩衝層に形成されるが、その幅は界面
26または66で約７μ未満が好ましく、典型的には約３〜
５μであり、深さは約0.8〜1.5μである。完成品におけ
る凹溝の形状、幅、深さはその上に各層を被着する前の
凹溝の形状、幅、深さと第１クラツド層30の被着開始時
の融体エツチングの程度に依存する。
ら成り、その主表面は通常（100）面であるがこの面に
できるだけ近いことが望ましく、緩衝層16は抵抗率約10
-4〜10-2Ω−cmのｎ型GaAsから成り、基板に接している
のが望ましい。発明者は、凹溝を有する基板上に各層を
直接被着するときその各層に凹凸ができないようにする
には、緩衝層の厚さを少くとも４μにする必要があるこ
とを発見した。通常この緩衝層は4.5μ以上でよいが、
５μ以上が好ましい。凹溝14は標準の写真製版法と化学
エツチングにより緩衝層に形成されるが、その幅は界面
26または66で約７μ未満が好ましく、典型的には約３〜
５μであり、深さは約0.8〜1.5μである。完成品におけ
る凹溝の形状、幅、深さはその上に各層を被着する前の
凹溝の形状、幅、深さと第１クラツド層30の被着開始時
の融体エツチングの程度に依存する。
第９図のレーザ60では、レーザ20の緩衝層10と同じ厚さ
と抵抗率の緩衝層64が同様にして形成され、その全表面
にｐ型ドープ剤、通常亜鉛を約0.3〜0.5μの深さまで拡
散した後、標準の技法により凹溝72が形成される。
と抵抗率の緩衝層64が同様にして形成され、その全表面
にｐ型ドープ剤、通常亜鉛を約0.3〜0.5μの深さまで拡
散した後、標準の技法により凹溝72が形成される。
表面12または66上の第１クラツド層16は厚さ１μ未満、
通常約0.3〜0.6μ以内で、ｎ型AlvGa1-vAsから成り、ｖ
は約0.25〜0.4である。第１および第２の案内層36、40
は厚さが通常約0.2〜0.4μでそれぞれｎ型およびｐ型の
AlwGa1-wAsより成り、ｗは約0.15〜0.25である。能動層
38は厚さ約0.08〜0.12μで、AlxGa1-xAsより成り、ｘは
約０〜0.07である。各案内層は有用なレーザ装置の動作
には不要であり、能動領域は単に第１クラツド層30上の
能動層38だけで構成し得ることに注意されたい。第２ク
ラツド層42は厚さ約1.5μで、AlyGa1-yAsより成り、ｙ
は約0.25〜0.4である。レーザ20の上被層44は厚さ約0.7
μのｐ型GaAsから成り、レーザ60の上被層76はｎ型GaAs
である。高導電度領域52、80は約１〜５×1019／cm3の
過剰濃度のｐ型導電度変更剤を含んでいる。
通常約0.3〜0.6μ以内で、ｎ型AlvGa1-vAsから成り、ｖ
は約0.25〜0.4である。第１および第２の案内層36、40
は厚さが通常約0.2〜0.4μでそれぞれｎ型およびｐ型の
AlwGa1-wAsより成り、ｗは約0.15〜0.25である。能動層
38は厚さ約0.08〜0.12μで、AlxGa1-xAsより成り、ｘは
約０〜0.07である。各案内層は有用なレーザ装置の動作
には不要であり、能動領域は単に第１クラツド層30上の
能動層38だけで構成し得ることに注意されたい。第２ク
ラツド層42は厚さ約1.5μで、AlyGa1-yAsより成り、ｙ
は約0.25〜0.4である。レーザ20の上被層44は厚さ約0.7
μのｐ型GaAsから成り、レーザ60の上被層76はｎ型GaAs
である。高導電度領域52、80は約１〜５×1019／cm3の
過剰濃度のｐ型導電度変更剤を含んでいる。
電気絶縁層48は一般に酸素中におけるシランの熱分解で
形成された酸化シリコンから成り、開口部50は通常の写
真食刻技法を用いて形成される。第１電気接触54は一般
に順次写真蒸着後焼結されたチタン、白金、金の各層か
ら成り、第２電気接触56は一般に順次蒸着後焼結された
金、ゲルマニウム、ニツケル、金の各層から成る。これ
らの電気接触と横方向の電流分布を拘束する手段との組
合せは、この半導体に電気接続を与える手段である。
形成された酸化シリコンから成り、開口部50は通常の写
真食刻技法を用いて形成される。第１電気接触54は一般
に順次写真蒸着後焼結されたチタン、白金、金の各層か
ら成り、第２電気接触56は一般に順次蒸着後焼結された
金、ゲルマニウム、ニツケル、金の各層から成る。これ
らの電気接触と横方向の電流分布を拘束する手段との組
合せは、この半導体に電気接続を与える手段である。
１バツチの半導体レーザをこの発明の原理により、第８
図に示すような構造で、緩衝層、能動層の厚さをそれぞ
れ4.9μ、0.1μとし、Ｖ字型凹溝を幅６μ、深さ1.3μ
とし、案内層なしで製造した。このバツチからのレーザ
はスペクトル側波帯のパワー10％未満の単一空間モード
で約100mWのCW出力パワーと、単一空間モードの約150mW
以上のCW出力パワーと、190mWの最大CW出力パワーを示
した。これらの出力パワーとモード特性を組合せると、
従来報告されている半導体レーザのどれよりも著しく大
きい。
図に示すような構造で、緩衝層、能動層の厚さをそれぞ
れ4.9μ、0.1μとし、Ｖ字型凹溝を幅６μ、深さ1.3μ
とし、案内層なしで製造した。このバツチからのレーザ
はスペクトル側波帯のパワー10％未満の単一空間モード
で約100mWのCW出力パワーと、単一空間モードの約150mW
以上のCW出力パワーと、190mWの最大CW出力パワーを示
した。これらの出力パワーとモード特性を組合せると、
従来報告されている半導体レーザのどれよりも著しく大
きい。
第７図の半導体構体２は第10図に示すように第１クラツ
ド層16の実質的に平面状の表面18を覆う導波層92と、こ
の導波層92を覆う被覆層94を含む光学的導波器90のよう
な他の装置にも有用である。その被覆層94に対する第１
の電気接触96と基板４に対する第２の電気接触98は導波
層92の光学的性質を電気的に変える手段を提供する。
ド層16の実質的に平面状の表面18を覆う導波層92と、こ
の導波層92を覆う被覆層94を含む光学的導波器90のよう
な他の装置にも有用である。その被覆層94に対する第１
の電気接触96と基板４に対する第２の電気接触98は導波
層92の光学的性質を電気的に変える手段を提供する。
この発明の構造および装置をGaAs合金およびAlGaAs合金
から成るものとして説明したが、III−Ｖ族合金群の他
の組合せも使用し得ることに注意すべきである。各層は
米国特許第3753801号開示のような標準の液相エピタキ
シヤル技法を用いて被着するが、基板上の緩衝層は液相
エピタキシヤル法により形成し、この緩衝層に凹溝を形
成した後、その緩衝層上に残りの各層を順次形成するの
が好く、また基板と緩衝層は同じIII−Ｖ族合金から成
ることが望ましい。
から成るものとして説明したが、III−Ｖ族合金群の他
の組合せも使用し得ることに注意すべきである。各層は
米国特許第3753801号開示のような標準の液相エピタキ
シヤル技法を用いて被着するが、基板上の緩衝層は液相
エピタキシヤル法により形成し、この緩衝層に凹溝を形
成した後、その緩衝層上に残りの各層を順次形成するの
が好く、また基板と緩衝層は同じIII−Ｖ族合金から成
ることが望ましい。
第１図ないし第６図は緩衝層の厚さが表示のように異る
ウエハの角ラツプ断面と頂面の組織を示す顕微鏡写真の
模写図、第７図はこの発明の半導体構体の断面図と、第
８図はこの発明の半導体レーザの斜視図、第９図はこの
発明の半導体レーザの第２の実施例の断面図、第10図は
この発明の光学的導波器構体の断面図である。 ２…半導体構体、４…基板、６…第１主表面、８…第２
主表面、10…緩衝層、14…凹溝、16…第１クラツド層、
18…実質的に平面状の表面。
ウエハの角ラツプ断面と頂面の組織を示す顕微鏡写真の
模写図、第７図はこの発明の半導体構体の断面図と、第
８図はこの発明の半導体レーザの斜視図、第９図はこの
発明の半導体レーザの第２の実施例の断面図、第10図は
この発明の光学的導波器構体の断面図である。 ２…半導体構体、４…基板、６…第１主表面、８…第２
主表面、10…緩衝層、14…凹溝、16…第１クラツド層、
18…実質的に平面状の表面。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイケル エツテンバーグ アメリカ合衆国 ニユージヤージ州 07728 フリーホールド ダンデイ・テラ ス 32 (56)参考文献 特開 昭53−91684（ＪＰ，Ａ)
Claims (15)
- 【請求項１】第１および第２の対向主表面を有する基板
と、 厚さが約４μより大きく、上記第１の主表面上にあっ
て、かつ表面に凹溝を有する緩衝層であって、上記凹溝
の深さが0.8〜1.5μｍで、凹溝の幅が３〜５μｍである
該緩衝層とを含み、更に 上記緩衝層および上記凹溝上にあって実質的に平面状の
表面を有する第１のクラッド層とを含み、 上記基板と上記緩衝層が一方の導電型で、上記緩衝層の
抵抗率が基板の抵抗率に実質的に等しいかそれより低い
半導体装置。 - 【請求項２】特許請求の範囲（１）に記載の半導体装置
に於て、基板と緩衝層が同じIII−Ｖ族合金からなる半
導体装置。 - 【請求項３】特許請求の範囲（２）に記載の半導体装置
に於て、緩衝層の表面の凹溝の幅が約７μ未満である半
導体装置。 - 【請求項４】特許請求の範囲（３）に記載の半導体装置
に於て、緩衝層の厚さが約4.5μより大きい半導体装
置。 - 【請求項５】特許請求の範囲（４）に記載の半導体装置
に於て、緩衝層の厚さが約５μより大きい半導体装置。 - 【請求項６】特許請求の範囲（１）に記載の半導体装置
に於て、第１のクラッド層の上にある能動層と、該能動
層の上にあって、基板の導電型と反対の導電型の第２の
クラッド層とを更に含み、上記の基板、緩衝層、第１お
よび第２のクラッド層、および能動層が半導体材料の本
体を形成し、該本体は１対の端面を有し、該端面の少な
くとも一方は特定波長の光で部分的に透明であり、上記
凹溝が該端面間に延びている、半導体装置。 - 【請求項７】特許請求の範囲（１）に記載の半導体装置
に於て、第１のクラッド層の上にある導波層を更に含む
半導体装置。 - 【請求項８】特定の波長で動作する半導体レーザであっ
て、第１および第２反射端面を有し、該端面の少なくと
も一方は部分的に透明であって前記波長の光を伝達し得
る半導体材料の本体を含み、該本体が、第１および第２
の対向主表面を有する基板と、厚さが４μより大きく前
記第１の主表面上にあって、かつ表面に凹溝を有する緩
衝層であって、前記凹溝が前記端面間に延び、前記凹溝
の深さが0.8〜1.5μｍで、凹溝の幅が３〜５μｍである
該緩衝層とを含み、更に前記本体は、前記緩衝層および
前記凹溝の上にあって実質的に平面状の平面を有する第
１のクラッド層と、該第１のクラッド層の上にある能動
領域と、該能動領域の上にある第２のクラッド層と、前
記本体への電気接続を与える手段とを含み、前記基板、
前記緩衝層、および前記第１のクラッド層が第１導電型
であり、前記第２のクラッド層が反対導電型であり、前
記緩衝層の抵抗率が前記基板の抵抗率と略等しいか、あ
るいは小さい、半導体レーザ。 - 【請求項９】特許請求の範囲（８）に記載の半導体レー
ザに於て、基板と緩衝層が同じIII−Ｖ族合金からなる
半導体装置。 - 【請求項１０】特許請求の範囲（９）に記載の半導体レ
ーザに於て、緩衝層の表面の凹溝の幅が約７μ未満であ
る半導体レーザ。 - 【請求項１１】特許請求の範囲（10）に記載の半導体レ
ーザに於て、緩衝層の厚さが約4.5μより大きい半導体
レーザ。 - 【請求項１２】特許請求の範囲（11）に記載の半導体レ
ーザに於て、緩衝層の厚さが約５μより大きい半導体レ
ーザ。 - 【請求項１３】特許請求の範囲（８）に記載の半導体レ
ーザに於て、能動領域が能動層と隣接案内層とからなる
半導体レーザ。 - 【請求項１４】特許請求の範囲（13）に記載の半導体レ
ーザに於て、案内層が第１のクラッド層の上にあり、能
動層が案内層の上にある半導体レーザ。 - 【請求項１５】特許請求の範囲（８）に記載の半導体レ
ーザに於て、緩衝層の表面から中へある距離延びている
反対導電型の領域を更に含み、凹溝が第１導電型の緩衝
層の部分に該領域を通して延びている半導体レーザ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/710,274 US4691320A (en) | 1985-03-11 | 1985-03-11 | Semiconductor structure and devices |
| US710274 | 1985-03-11 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61208284A JPS61208284A (ja) | 1986-09-16 |
| JPH0763103B2 true JPH0763103B2 (ja) | 1995-07-05 |
Family
ID=24853335
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60251810A Expired - Lifetime JPH0763103B2 (ja) | 1985-03-11 | 1985-11-08 | 半導体装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4691320A (ja) |
| JP (1) | JPH0763103B2 (ja) |
| CA (1) | CA1256550A (ja) |
| DE (1) | DE3539184A1 (ja) |
| GB (1) | GB2172428B (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5515964A (en) * | 1995-04-13 | 1996-05-14 | Bauman; Robert C. | Contact lens package with lens retaining recess |
| US10096975B1 (en) * | 2017-03-27 | 2018-10-09 | International Business Machines Corporation | Laterally grown edge emitting laser |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE788374A (fr) * | 1971-12-08 | 1973-01-02 | Rca Corp | Procede de depot d'une couche epitaxiale d'un materiau semi-conducteur sur la surface d'un substrat |
| US3982207A (en) * | 1975-03-07 | 1976-09-21 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Quantum effects in heterostructure lasers |
| JPS5391684A (en) * | 1977-01-24 | 1978-08-11 | Hitachi Ltd | Semiconductor laser |
| US4326176A (en) * | 1976-04-16 | 1982-04-20 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor laser device |
| EP0000557B1 (en) * | 1977-08-01 | 1981-12-30 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor laser device |
| US4280106A (en) * | 1979-05-15 | 1981-07-21 | Xerox Corporation | Striped substrate planar laser |
| US4317085A (en) * | 1979-09-12 | 1982-02-23 | Xerox Corporation | Channeled mesa laser |
| US4434491A (en) * | 1981-03-30 | 1984-02-28 | Nippon Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser |
| US4416011A (en) * | 1981-07-06 | 1983-11-15 | Rca Corporation | Semiconductor light emitting device |
| CA1208752A (en) * | 1981-09-30 | 1986-07-29 | Michael Ettenberg | Semiconductor body and long-lived light emitting device thereon |
| GB2139422B (en) * | 1983-03-24 | 1987-06-03 | Hitachi Ltd | Semiconductor laser and method of fabricating the same |
-
1985
- 1985-03-11 US US06/710,274 patent/US4691320A/en not_active Expired - Lifetime
- 1985-10-29 CA CA000494164A patent/CA1256550A/en not_active Expired
- 1985-11-05 DE DE19853539184 patent/DE3539184A1/de not_active Withdrawn
- 1985-11-06 GB GB08527310A patent/GB2172428B/en not_active Expired
- 1985-11-08 JP JP60251810A patent/JPH0763103B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3539184A1 (de) | 1986-09-11 |
| GB2172428A (en) | 1986-09-17 |
| CA1256550A (en) | 1989-06-27 |
| US4691320A (en) | 1987-09-01 |
| JPS61208284A (ja) | 1986-09-16 |
| GB2172428B (en) | 1988-09-01 |
| GB8527310D0 (en) | 1985-12-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6052399A (en) | Independently addressable laser array with native oxide for optical confinement and electrical isolation | |
| JPH08181393A (ja) | 調整可能な選択的エッチング領域を有するパターン化ミラーｖｃｓｅｌ | |
| JPS643078B2 (ja) | ||
| US5404370A (en) | Planar light emitting device having a reduced optical loss | |
| US4296387A (en) | Semiconductor laser | |
| US5886370A (en) | Edge-emitting semiconductor lasers | |
| US4416012A (en) | W-Guide buried heterostructure laser | |
| US3969686A (en) | Beam collimation using multiple coupled elements | |
| US4523317A (en) | Semiconductor laser with reduced absorption at a mirror facet | |
| JPH11145567A (ja) | 半導体レーザアレー | |
| US4348763A (en) | Multiple stripe leaky mode laser | |
| US4383320A (en) | Positive index lateral waveguide semiconductor laser | |
| EP0422941B1 (en) | Method of manufacturing a window structure semiconductor laser | |
| US4456999A (en) | Terrace-shaped substrate semiconductor laser | |
| JPH0763103B2 (ja) | 半導体装置 | |
| US4377865A (en) | Semiconductor laser | |
| CA1215160A (en) | Stripe-geometry solid-state laser with light guidance by transverse refractive-index gradient | |
| US20050078724A1 (en) | Single mode distributed feedback lasers | |
| US4393504A (en) | High power semiconductor laser | |
| EP0144205B1 (en) | Semiconductor laser | |
| JPS62214687A (ja) | 半導体レ−ザの構造 | |
| JPS61242091A (ja) | 半導体発光素子 | |
| JPH065969A (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| JPS596588A (ja) | 半導体レ−ザ | |
| CA1189177A (en) | Planar narrow-stripe laser with improved contact resistance |