JPH08107247A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- JPH08107247A JPH08107247A JP23925294A JP23925294A JPH08107247A JP H08107247 A JPH08107247 A JP H08107247A JP 23925294 A JP23925294 A JP 23925294A JP 23925294 A JP23925294 A JP 23925294A JP H08107247 A JPH08107247 A JP H08107247A
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ストライプ溝が形成された電流阻止層を有す
る半導体レーザにおいて、ストライプ溝以外への電流の
もれを防止し、発光効率の向上した半導体レーザを提供
する。 【構成】 活性層5を上下両面から挟む上下クラッド層
4、6の少なくとも一方の層中に、電流路となるストラ
イプ溝を有する電流阻止層7a、7b、7cを備えたダ
ブルヘテロ接合構造の半導体レーザであって、前記電流
阻止層が、該電流阻止層周囲のクラッド層の導電型と異
なる導電型の層を分離して2層以上有する。
る半導体レーザにおいて、ストライプ溝以外への電流の
もれを防止し、発光効率の向上した半導体レーザを提供
する。 【構成】 活性層5を上下両面から挟む上下クラッド層
4、6の少なくとも一方の層中に、電流路となるストラ
イプ溝を有する電流阻止層7a、7b、7cを備えたダ
ブルヘテロ接合構造の半導体レーザであって、前記電流
阻止層が、該電流阻止層周囲のクラッド層の導電型と異
なる導電型の層を分離して2層以上有する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はダブルヘテロ接合構造を
有する半導体レーザに関する。さらに詳しくは、電流路
となるストライプ溝を有する電流阻止層を備えた半導体
レーザで、もれ電流を少なくし発光効率を向上させた半
導体レーザに関する。
有する半導体レーザに関する。さらに詳しくは、電流路
となるストライプ溝を有する電流阻止層を備えた半導体
レーザで、もれ電流を少なくし発光効率を向上させた半
導体レーザに関する。
【0002】
【従来の技術】半導体レーザは活性層の両側を該活性層
の材料よりバンドギャップエネルギーが大きく、かつ、
屈折率が小さい材料からなるクラッド層により挟持した
ダブルヘテロ接合構造とし、ストライプ溝が形成された
電流阻止層によりストライプ部分に電流を集中させて共
振器を形成し、該共振器内で発振した光をとり出す構造
になっている。このような構造のGaAs系化合物半導
体を用いた半導体レーザの一例を図4に示す。
の材料よりバンドギャップエネルギーが大きく、かつ、
屈折率が小さい材料からなるクラッド層により挟持した
ダブルヘテロ接合構造とし、ストライプ溝が形成された
電流阻止層によりストライプ部分に電流を集中させて共
振器を形成し、該共振器内で発振した光をとり出す構造
になっている。このような構造のGaAs系化合物半導
体を用いた半導体レーザの一例を図4に示す。
【0003】図4において、21は、たとえばn型のG
aAsなどからなる半導体基板で、その上にたとえばn
型のAlv Ga1-v As(0.35≦v≦0.75)か
らなる下部クラッド層22、ノンドープまたはn型もし
くはp型のたとえばAlw Ga1-w As(0≦w≦0.
3)からなる活性層23、p型のAlv Ga1-v Asか
らなる第1上部クラッド層24、n型GaAsからなる
電流制限層25、p型Alv Ga1-v Asからなる第2
上部クラッド層26、p型GaAsからなるコンタクト
層27が順次積層され、上面および下面にそれぞれp側
電極28、n側電極29が設けられて半導体レーザのチ
ップが形成されている。この構造で、n型GaAsから
なる電流制限層25は、周囲のp型クラッド層と異なる
導電型層で、pn接合のギャップエネルギーを利用して
電流を阻止し、注入電流を幅Wのストライプ状活性領域
に制限すると同時に、活性層にて発生した光を吸収する
ことにより、ストライプ内外に屈折率差を設ける働きを
なす。したがって、横方向に光は閉じ込められ、幅Wの
ストライプ状活性領域を安定して導波する赤色または赤
外線の屈折率導波構造型半導体レーザとして用いられて
いる。
aAsなどからなる半導体基板で、その上にたとえばn
型のAlv Ga1-v As(0.35≦v≦0.75)か
らなる下部クラッド層22、ノンドープまたはn型もし
くはp型のたとえばAlw Ga1-w As(0≦w≦0.
3)からなる活性層23、p型のAlv Ga1-v Asか
らなる第1上部クラッド層24、n型GaAsからなる
電流制限層25、p型Alv Ga1-v Asからなる第2
上部クラッド層26、p型GaAsからなるコンタクト
層27が順次積層され、上面および下面にそれぞれp側
電極28、n側電極29が設けられて半導体レーザのチ
ップが形成されている。この構造で、n型GaAsから
なる電流制限層25は、周囲のp型クラッド層と異なる
導電型層で、pn接合のギャップエネルギーを利用して
電流を阻止し、注入電流を幅Wのストライプ状活性領域
に制限すると同時に、活性層にて発生した光を吸収する
ことにより、ストライプ内外に屈折率差を設ける働きを
なす。したがって、横方向に光は閉じ込められ、幅Wの
ストライプ状活性領域を安定して導波する赤色または赤
外線の屈折率導波構造型半導体レーザとして用いられて
いる。
【0004】最近チッ化ガリウム系化合物半導体をサフ
ァイア基板上に積層した青色のLEDが開発され、半導
体レーザにおいてもチッ化ガリウム系化合物半導体を用
いた青色発光の半導体レーザが要望されている。
ァイア基板上に積層した青色のLEDが開発され、半導
体レーザにおいてもチッ化ガリウム系化合物半導体を用
いた青色発光の半導体レーザが要望されている。
【0005】チッ化ガリウム系化合物半導体を用いて半
導体レーザを構成するばあい、活性層を、該活性層より
バンドギャップエネルギーが大きく、かつ、屈折率が小
さい材料からなるクラッド層により両側から挟持する構
造にすることにより光を活性層に閉じ込めて発振させる
ため、活性層としてIn1-y Gay N(0<y<1、た
とえばy=0.85)、両側のクラッド層としてAlr
Ga1-r N(0≦r<1、たとえばr=0.2)を用い
ることが考えられる。
導体レーザを構成するばあい、活性層を、該活性層より
バンドギャップエネルギーが大きく、かつ、屈折率が小
さい材料からなるクラッド層により両側から挟持する構
造にすることにより光を活性層に閉じ込めて発振させる
ため、活性層としてIn1-y Gay N(0<y<1、た
とえばy=0.85)、両側のクラッド層としてAlr
Ga1-r N(0≦r<1、たとえばr=0.2)を用い
ることが考えられる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の電流阻止層を有
する半導体レーザは、たとえばp型クラッド層内に形成
される電流阻止層はn型層としては一層であるため、電
流を阻止するpn接合は一個しか形成されていない。そ
のため、pn接合のギャップエネルギーを電子または正
孔が一旦乗り越えるとそのままリーク電流として流れて
しまい電流阻止層の厚さを厚くしても電流を阻止するこ
とができない。その結果、従来は1〜10%程度のリー
ク電流が存在し、発光効率を低下させているという問題
がある。
する半導体レーザは、たとえばp型クラッド層内に形成
される電流阻止層はn型層としては一層であるため、電
流を阻止するpn接合は一個しか形成されていない。そ
のため、pn接合のギャップエネルギーを電子または正
孔が一旦乗り越えるとそのままリーク電流として流れて
しまい電流阻止層の厚さを厚くしても電流を阻止するこ
とができない。その結果、従来は1〜10%程度のリー
ク電流が存在し、発光効率を低下させているという問題
がある。
【0007】本発明はこのような問題を解決し、ストラ
イプ溝が形成された電流阻止層を有する半導体レーザに
おいて、ストライプ溝以外への電流のもれを防止し、発
光効率の向上した半導体レーザを提供することを目的と
する。
イプ溝が形成された電流阻止層を有する半導体レーザに
おいて、ストライプ溝以外への電流のもれを防止し、発
光効率の向上した半導体レーザを提供することを目的と
する。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ
は、活性層を上下両面から挟む上下クラッド層の少なく
とも一方の層中に、電流路となるストライプ溝を有する
電流阻止層を備えたダブルヘテロ接合構造の半導体レー
ザであって、前記電流阻止層が、該電流阻止層周囲のク
ラッド層の導電型と異なる導電型の層を分離して2層以
上有する。
は、活性層を上下両面から挟む上下クラッド層の少なく
とも一方の層中に、電流路となるストライプ溝を有する
電流阻止層を備えたダブルヘテロ接合構造の半導体レー
ザであって、前記電流阻止層が、該電流阻止層周囲のク
ラッド層の導電型と異なる導電型の層を分離して2層以
上有する。
【0009】基板上に第1導電型の下部クラッド層、活
性層、第2導電型の上部クラッド層、第2導電型のコン
タクト層がそれぞれ半導体層で順次形成され、前記上部
クラッド層内に電流路となるストライプ溝が形成された
複数層の電流阻止層が設けられ、該複数層の電流阻止層
が第1導電型層、第2導電型層および第1導電型層の3
層構造であることが、簡単な構成で半導体レーザがえら
れるため好ましい。
性層、第2導電型の上部クラッド層、第2導電型のコン
タクト層がそれぞれ半導体層で順次形成され、前記上部
クラッド層内に電流路となるストライプ溝が形成された
複数層の電流阻止層が設けられ、該複数層の電流阻止層
が第1導電型層、第2導電型層および第1導電型層の3
層構造であることが、簡単な構成で半導体レーザがえら
れるため好ましい。
【0010】前記半導体層がチッ化ガリウム系化合物半
導体層であることが、半導体バンドギャップエネルギー
がGaAs系化合物半導体より大きいため、半導体の禁
制帯を突き抜けてリークすることがなく、pn接合のギ
ャップエネルギーによりリーク電流が規制されるため、
一層効果的である。
導体層であることが、半導体バンドギャップエネルギー
がGaAs系化合物半導体より大きいため、半導体の禁
制帯を突き抜けてリークすることがなく、pn接合のギ
ャップエネルギーによりリーク電流が規制されるため、
一層効果的である。
【0011】前記下部クラッド層がn型Alr Ga1-r
N(0≦r<1)からなり、前記活性層がIn1-y Ga
y N(0<y<1)からなり、前記上部クラッド層がp
型Alr Ga1-r N(0≦r<1)からなり、前記電流
阻止層がGaN、Alp Ga1-p N(0≦p<1)およ
びIn1-q Gaq N(0<q≦1)よりなる群から選ば
れた少なくとも1種のn型層、p型層およびn型層の積
層構造により本発明の半導体レーザを構成することがで
きる。
N(0≦r<1)からなり、前記活性層がIn1-y Ga
y N(0<y<1)からなり、前記上部クラッド層がp
型Alr Ga1-r N(0≦r<1)からなり、前記電流
阻止層がGaN、Alp Ga1-p N(0≦p<1)およ
びIn1-q Gaq N(0<q≦1)よりなる群から選ば
れた少なくとも1種のn型層、p型層およびn型層の積
層構造により本発明の半導体レーザを構成することがで
きる。
【0012】
【作用】本発明の半導体レーザによれば、電流路をスト
ライプ状に集中させるための電流阻止層が周囲のクラッ
ド層と異なる導電型で形成され、かつ、2層以上に分離
して形成されているため、電流を阻止するためのpn接
合が2個以上形成される。そのため、1個のpn接合の
エネルギーギャップを電子または正孔が乗り越えても、
さらに少なくとも1個のpn接合がまだあるため、つぎ
のpn接合のエネルギーギャップを乗り越えることがで
きず、無効電流が格段に減る。電流阻止層を乗り越えて
流れる電流がなくなれば、電流はすべてストライプ部に
集中し、発光効率が向上する。
ライプ状に集中させるための電流阻止層が周囲のクラッ
ド層と異なる導電型で形成され、かつ、2層以上に分離
して形成されているため、電流を阻止するためのpn接
合が2個以上形成される。そのため、1個のpn接合の
エネルギーギャップを電子または正孔が乗り越えても、
さらに少なくとも1個のpn接合がまだあるため、つぎ
のpn接合のエネルギーギャップを乗り越えることがで
きず、無効電流が格段に減る。電流阻止層を乗り越えて
流れる電流がなくなれば、電流はすべてストライプ部に
集中し、発光効率が向上する。
【0013】また、GaAs系の化合物半導体では、半
導体のエネルギーバンドでバンドギャップエネルギー
(禁制帯幅)が狭いため、pn接合のエネルギーギャッ
プを乗り越えなくても禁制帯を突き抜けてリークするこ
とがあるが、チッ化ガリウム系化合物半導体においては
バンドギャップエネルギーが大きいため、そのような現
象もなく、pn接合の数が増えることにより一層無効電
流を防止する効果がある。
導体のエネルギーバンドでバンドギャップエネルギー
(禁制帯幅)が狭いため、pn接合のエネルギーギャッ
プを乗り越えなくても禁制帯を突き抜けてリークするこ
とがあるが、チッ化ガリウム系化合物半導体においては
バンドギャップエネルギーが大きいため、そのような現
象もなく、pn接合の数が増えることにより一層無効電
流を防止する効果がある。
【0014】
【実施例】つぎに、図面を参照しながら本発明の半導体
レーザを説明する。
レーザを説明する。
【0015】図1は本発明の半導体レーザの一実施例の
チップの断面説明図、図2はその製法の工程断面説明
図、図3は本発明の半導体レーザの他の実施例のチップ
の断面説明図である。
チップの断面説明図、図2はその製法の工程断面説明
図、図3は本発明の半導体レーザの他の実施例のチップ
の断面説明図である。
【0016】図1に示されるように、本発明の半導体レ
ーザの一実施例は、たとえばサファイア(Al2 O3 単
結晶)などの基板1上にn型のAlt Gau In1-t-u
N(0≦t<1、0<u≦1、0<t+u≦1、たとえ
ばt=0、u=1)などからなる0.01〜0.2μm
程度の低温バッファ層2、2〜5μm程度の高温バッフ
ァ層3、n型のAlr Gas In1-r-s N(0≦t≦r
<1、0<s≦1、0<r+s≦1、たとえばr+s=
1)からなる0.1〜0.3μm程度の下部クラッド層
4、ノンドープまたはn型もしくはp型のAlx Gay
In1-x-y N(0≦x<r、0<y<1、0<x+y<
r+s、たとえばx=0)からなり、下部クラッド層4
よりバンドギャップエネルギーが小さく、屈折率の大き
い0.05〜0.1μm程度の活性層5、下部クラッド
層4と同じ組成でp型である0.1〜0.3μm程度の
上部クラッド層6、GaNまたはAlp Gaq In
1-p-qN(0≦p<1、0<q≦1、0<p+q≦1、
たとえばp=0またはp+q=1)などからなりストラ
イプ溝が形成されたn型の第1電流阻止層7a、p型の
第2電流阻止層7b、n型の第3電流阻止層7c、バッ
ファ層2、3と同じ組成で低抵抗層である0.3〜2μ
m程度のp型のAlt Gau In1-t-u N(0≦t<
1、0<u≦1、0<t+u≦1たとえばt=0、u=
1)からなるコンタクト層8が順次積層され、コンタク
ト層8の表面にp側電極9、積層された半導体層の一部
をエッチングして露出した高温バッファ層3にn側電極
10が設けられて、本発明の半導体レーザのチップが形
成されている。
ーザの一実施例は、たとえばサファイア(Al2 O3 単
結晶)などの基板1上にn型のAlt Gau In1-t-u
N(0≦t<1、0<u≦1、0<t+u≦1、たとえ
ばt=0、u=1)などからなる0.01〜0.2μm
程度の低温バッファ層2、2〜5μm程度の高温バッフ
ァ層3、n型のAlr Gas In1-r-s N(0≦t≦r
<1、0<s≦1、0<r+s≦1、たとえばr+s=
1)からなる0.1〜0.3μm程度の下部クラッド層
4、ノンドープまたはn型もしくはp型のAlx Gay
In1-x-y N(0≦x<r、0<y<1、0<x+y<
r+s、たとえばx=0)からなり、下部クラッド層4
よりバンドギャップエネルギーが小さく、屈折率の大き
い0.05〜0.1μm程度の活性層5、下部クラッド
層4と同じ組成でp型である0.1〜0.3μm程度の
上部クラッド層6、GaNまたはAlp Gaq In
1-p-qN(0≦p<1、0<q≦1、0<p+q≦1、
たとえばp=0またはp+q=1)などからなりストラ
イプ溝が形成されたn型の第1電流阻止層7a、p型の
第2電流阻止層7b、n型の第3電流阻止層7c、バッ
ファ層2、3と同じ組成で低抵抗層である0.3〜2μ
m程度のp型のAlt Gau In1-t-u N(0≦t<
1、0<u≦1、0<t+u≦1たとえばt=0、u=
1)からなるコンタクト層8が順次積層され、コンタク
ト層8の表面にp側電極9、積層された半導体層の一部
をエッチングして露出した高温バッファ層3にn側電極
10が設けられて、本発明の半導体レーザのチップが形
成されている。
【0017】本発明の半導体レーザは、電流を活性層の
ストライプ部に集中させるためのストライプ溝が形成さ
れた電流阻止層7a、7b、7cが複数層で形成され、
電流を阻止するpn接合が少なくとも2個形成されてい
ることに特徴がある。この電流阻止層7a、7b、7c
はp型クラッド層6の成膜に引き続き、たとえばn型G
aNを0.05〜0.2μm、p型GaNを0.05〜
0.2μm、n型GaNを0.05〜0.2μmづつ成
膜し、そののちMOCVD装置から取り出し、フォトリ
ソグラフィ技術により3層ともエッチングしてストライ
プ溝を形成することによりえられる。この電流阻止層は
さらにp型層とn型層の順で5層以上に積層することが
できるが、電流を阻止するpn接合を2個形成すれば従
来のもれ電流の90%は阻止することができ、目的を達
成することができる。一方積層数が増えると、もれ電流
のさらなる阻止を実現することができるが、成膜工程数
が増えるとともに、p側電極までの距離が大きくなり抵
抗損も増えてくるため好ましくない。電流阻止層を前述
の3層(n型層、p型層、n型層)で形成するばあい、
合計の厚さが0.1〜0.4μm程度で従来の電流阻止
層の厚さと同程度に形成でき、電流阻止の効率を向上さ
せることができる。
ストライプ部に集中させるためのストライプ溝が形成さ
れた電流阻止層7a、7b、7cが複数層で形成され、
電流を阻止するpn接合が少なくとも2個形成されてい
ることに特徴がある。この電流阻止層7a、7b、7c
はp型クラッド層6の成膜に引き続き、たとえばn型G
aNを0.05〜0.2μm、p型GaNを0.05〜
0.2μm、n型GaNを0.05〜0.2μmづつ成
膜し、そののちMOCVD装置から取り出し、フォトリ
ソグラフィ技術により3層ともエッチングしてストライ
プ溝を形成することによりえられる。この電流阻止層は
さらにp型層とn型層の順で5層以上に積層することが
できるが、電流を阻止するpn接合を2個形成すれば従
来のもれ電流の90%は阻止することができ、目的を達
成することができる。一方積層数が増えると、もれ電流
のさらなる阻止を実現することができるが、成膜工程数
が増えるとともに、p側電極までの距離が大きくなり抵
抗損も増えてくるため好ましくない。電流阻止層を前述
の3層(n型層、p型層、n型層)で形成するばあい、
合計の厚さが0.1〜0.4μm程度で従来の電流阻止
層の厚さと同程度に形成でき、電流阻止の効率を向上さ
せることができる。
【0018】また電流阻止層7a、7b、7cの材料は
ストライプ部に完全に光を閉じ込める複素屈折率導波構
造にするためには、活性層の光を吸収する、InGaN
系、GaNなどを用いるのが好ましく、光をストライプ
部に完全に閉じ込めない屈折率導波構造にするために
は、活性層の光を吸収しないAlN、AlGaN系など
を用いることが好ましい。
ストライプ部に完全に光を閉じ込める複素屈折率導波構
造にするためには、活性層の光を吸収する、InGaN
系、GaNなどを用いるのが好ましく、光をストライプ
部に完全に閉じ込めない屈折率導波構造にするために
は、活性層の光を吸収しないAlN、AlGaN系など
を用いることが好ましい。
【0019】さらに前記実施例では電流阻止層7a、7
b、7cの3層を同じ半導体材料でn型層、p型層、n
型層としたが、必ずしも同じ材料にする必要はなく、電
流阻止層が設けられるクラッド層と逆の導電型層が離間
して2層以上設けられれば、各々の半導体層の材料が異
なっていてもよい。
b、7cの3層を同じ半導体材料でn型層、p型層、n
型層としたが、必ずしも同じ材料にする必要はなく、電
流阻止層が設けられるクラッド層と逆の導電型層が離間
して2層以上設けられれば、各々の半導体層の材料が異
なっていてもよい。
【0020】また、前記実施例では上部のp型クラッド
層内に電流制限層を設けたが、下部のn型クラッド層内
に設けてもよい。このばあい、電流阻止層はp型層が2
層以上設けられることになる。さらにチッ化ガリウム系
化合物半導体ではp型層のアニールをする必要性から表
面側がp型層になることが好ましいが、n型とp型は前
記実施例と逆でもよい。
層内に電流制限層を設けたが、下部のn型クラッド層内
に設けてもよい。このばあい、電流阻止層はp型層が2
層以上設けられることになる。さらにチッ化ガリウム系
化合物半導体ではp型層のアニールをする必要性から表
面側がp型層になることが好ましいが、n型とp型は前
記実施例と逆でもよい。
【0021】つぎに本発明の半導体レーザの具体的な実
施例でさらに詳細に説明する。
施例でさらに詳細に説明する。
【0022】実施例1 まず図2(a)に示されるように、サファイアなどから
なる基板1を反応管内に設置し、キャリアガスのH2 を
10slm、反応ガスのトリメチルガリウム(以下、T
MGという)を100sccmおよびNH3 を10sl
m導入して有機金属気相成長法(以下、MOCVD法と
いう)により400〜700℃で気相成長させ、0.0
1〜0.2μm程度の厚さのGaNからなる多結晶膜で
ある低温バッファ層2を成膜した。ついで700〜12
00℃に昇温し、5〜15分程度放置することにより低
温バッファ層2の多結晶膜が単結晶化し、その上に前述
と同じ原料ガスを導入して700〜1200℃の高温で
気相反応させることによりGaNの単結晶からなる高温
バッファ層3を2〜5μmの厚さに成膜した。
なる基板1を反応管内に設置し、キャリアガスのH2 を
10slm、反応ガスのトリメチルガリウム(以下、T
MGという)を100sccmおよびNH3 を10sl
m導入して有機金属気相成長法(以下、MOCVD法と
いう)により400〜700℃で気相成長させ、0.0
1〜0.2μm程度の厚さのGaNからなる多結晶膜で
ある低温バッファ層2を成膜した。ついで700〜12
00℃に昇温し、5〜15分程度放置することにより低
温バッファ層2の多結晶膜が単結晶化し、その上に前述
と同じ原料ガスを導入して700〜1200℃の高温で
気相反応させることによりGaNの単結晶からなる高温
バッファ層3を2〜5μmの厚さに成膜した。
【0023】さらにトリメチルアルミニウム(以下、T
MAという)を10〜100sccmの流量で混入して
気相反応させることにより、Al0.2 Ga0.8 Nからな
るn型クラッド層4を0.1〜0.3μmの厚さに成膜
した。
MAという)を10〜100sccmの流量で混入して
気相反応させることにより、Al0.2 Ga0.8 Nからな
るn型クラッド層4を0.1〜0.3μmの厚さに成膜
した。
【0024】つぎにドーパントのSiH4 を止めるとと
もにTMAに代えトリメチルインジウム(以下、TMI
という)を10〜200sccmの流量で供給してIn
0.15Ga0.85Nからなるノンドープの活性層5を0.0
5〜0.1μm程度成膜し、さらにn型の下部クラッド
層4と同じ組成の原料ガスを供給し、不純物原料ガスを
SiH4 に代えてビスシクロペンタジエニルマグネシウ
ム(以下、Cp2 Mgという)またはジメチル亜鉛(以
下、DMZnという)を10〜1000sccmの流量
で導入してAl0.2 Ga0.8 Nからなるp型の上部クラ
ッド層6を0.1〜0.3μmの厚さで成膜し、ついで
TMAを止めてドーパントとしてのSiH4 を供給して
第1電流阻止層とするためのn型のGaN層を0.05
〜0.2μm程度、さらにドーパントガスをSiH4 か
らCp2 Mgに代えて供給して第2電流阻止層とするた
めのp型のGaN層を0.05〜0.2μm程度、さら
にドーパントガスをSiH4 に代えて第3電流阻止層と
するためのn型のGaN層を0.05〜0.2μm程度
それぞれ成膜した。
もにTMAに代えトリメチルインジウム(以下、TMI
という)を10〜200sccmの流量で供給してIn
0.15Ga0.85Nからなるノンドープの活性層5を0.0
5〜0.1μm程度成膜し、さらにn型の下部クラッド
層4と同じ組成の原料ガスを供給し、不純物原料ガスを
SiH4 に代えてビスシクロペンタジエニルマグネシウ
ム(以下、Cp2 Mgという)またはジメチル亜鉛(以
下、DMZnという)を10〜1000sccmの流量
で導入してAl0.2 Ga0.8 Nからなるp型の上部クラ
ッド層6を0.1〜0.3μmの厚さで成膜し、ついで
TMAを止めてドーパントとしてのSiH4 を供給して
第1電流阻止層とするためのn型のGaN層を0.05
〜0.2μm程度、さらにドーパントガスをSiH4 か
らCp2 Mgに代えて供給して第2電流阻止層とするた
めのp型のGaN層を0.05〜0.2μm程度、さら
にドーパントガスをSiH4 に代えて第3電流阻止層と
するためのn型のGaN層を0.05〜0.2μm程度
それぞれ成膜した。
【0025】そののち、炉内温度を30℃程度まで下
げ、MOCVD装置から半導体層が積層された基板を取
り出し、図2(b)に示すように、フォトリソグラフィ
工程によりエッチングしてストライプ溝を形成し、電流
阻止層7a、7b、7cを形成した。
げ、MOCVD装置から半導体層が積層された基板を取
り出し、図2(b)に示すように、フォトリソグラフィ
工程によりエッチングしてストライプ溝を形成し、電流
阻止層7a、7b、7cを形成した。
【0026】そののち、図2(c)に示すように、再度
MOCVD装置内に基板を入れ、700〜1200℃に
して前述と同様に反応ガスとしてTMG、NH3 および
ドーパントとしてCp2 MgまたはDMZnを供給しp
型のGaNからなるコンタクト層8を0.2〜3μm程
度形成した。そののちSiO2 、Si3 N4 などの保護
膜を半導体層表面全面に設け400〜800℃、20〜
60分間程度のアニールを行い、p型クラッド層6およ
びコンタクト層8の活性化を行った。
MOCVD装置内に基板を入れ、700〜1200℃に
して前述と同様に反応ガスとしてTMG、NH3 および
ドーパントとしてCp2 MgまたはDMZnを供給しp
型のGaNからなるコンタクト層8を0.2〜3μm程
度形成した。そののちSiO2 、Si3 N4 などの保護
膜を半導体層表面全面に設け400〜800℃、20〜
60分間程度のアニールを行い、p型クラッド層6およ
びコンタクト層8の活性化を行った。
【0027】つぎにn側電極を形成するため、レジスト
膜などによりマスクを形成してCl2 ガス雰囲気の下で
積層された半導体層の一部に反応性イオンエッチングを
行い、n型層であるn型のクラッド層4または高温バッ
ファ層3を露出させ、コンタクト層8上にAu、Au−
Znなどからなるp側電極9、n型クラッド層4または
高温バッファ層3上にAl、Au−Geなどからなるn
側電極10を形成し、ダイシングすることにより半導体
レーザのチップを形成した(図1参照)。
膜などによりマスクを形成してCl2 ガス雰囲気の下で
積層された半導体層の一部に反応性イオンエッチングを
行い、n型層であるn型のクラッド層4または高温バッ
ファ層3を露出させ、コンタクト層8上にAu、Au−
Znなどからなるp側電極9、n型クラッド層4または
高温バッファ層3上にAl、Au−Geなどからなるn
側電極10を形成し、ダイシングすることにより半導体
レーザのチップを形成した(図1参照)。
【0028】前記実施例で、チッ化ガリウム系化合物半
導体として前述の一般式AlαGaβIn1-α- βNで
さらにNの一部または全部をAsおよび/またはPなど
で置換した材料でも同様に本発明を適用できる。
導体として前述の一般式AlαGaβIn1-α- βNで
さらにNの一部または全部をAsおよび/またはPなど
で置換した材料でも同様に本発明を適用できる。
【0029】実施例2 図3は本発明の半導体レーザの他の実施例のチップの断
面説明図である。本実施例ではGaAs系化合物半導体
を用いた例で、各半導体層は前記実施例1と同様にMO
CVD法で形成することもできるし、分子線エピタキシ
ー(MBE)法によっても形成することができる。
面説明図である。本実施例ではGaAs系化合物半導体
を用いた例で、各半導体層は前記実施例1と同様にMO
CVD法で形成することもできるし、分子線エピタキシ
ー(MBE)法によっても形成することができる。
【0030】図3において、11はたとえばn型のGa
Asなどからなり、50〜200μm程度の半導体基板
で、その上にたとえばn型のAlv Ga1-v As(0.
35≦v≦0.75)からなり、0.8〜2μm程度の
下部クラッド層12に、ノンドープまたはn型もしくは
p型のたとえばAlw Ga1-w As(0≦w≦0.3)
からなり、0.05〜0.2μm程度の活性層13、p
型のAlv Ga1-v Asからなり、0.4〜0.5μm
程度の第1上部クラッド層14、n型GaAsからな
り、0.05〜0.2μm程度の第1電流阻止層15
a、p型GaAsからなり、0.05〜0.2μm程度
の第2電流阻止層15b、n型GaAsからなり、0.
05〜0.2μm程度の第3電流阻止層15c、p型A
lv Ga1-vAsからなり、0.8〜2μm程度の第2
上部クラッド層16、p型GaAsからなり、0.2〜
2μm程度のコンタクト層17が順次積層され、上面お
よび下面にそれぞれp側電極18、n側電極19が設け
られて半導体レーザのチップが形成されている。3層か
らなる各電流阻止層15a、15b、15cは前記実施
例1と同様に各半導体層が積層されたのちにエッチング
により3層まとめてストライプ溝が設けられることによ
り形成される。
Asなどからなり、50〜200μm程度の半導体基板
で、その上にたとえばn型のAlv Ga1-v As(0.
35≦v≦0.75)からなり、0.8〜2μm程度の
下部クラッド層12に、ノンドープまたはn型もしくは
p型のたとえばAlw Ga1-w As(0≦w≦0.3)
からなり、0.05〜0.2μm程度の活性層13、p
型のAlv Ga1-v Asからなり、0.4〜0.5μm
程度の第1上部クラッド層14、n型GaAsからな
り、0.05〜0.2μm程度の第1電流阻止層15
a、p型GaAsからなり、0.05〜0.2μm程度
の第2電流阻止層15b、n型GaAsからなり、0.
05〜0.2μm程度の第3電流阻止層15c、p型A
lv Ga1-vAsからなり、0.8〜2μm程度の第2
上部クラッド層16、p型GaAsからなり、0.2〜
2μm程度のコンタクト層17が順次積層され、上面お
よび下面にそれぞれp側電極18、n側電極19が設け
られて半導体レーザのチップが形成されている。3層か
らなる各電流阻止層15a、15b、15cは前記実施
例1と同様に各半導体層が積層されたのちにエッチング
により3層まとめてストライプ溝が設けられることによ
り形成される。
【0031】本実施例2によればGaAs系半導体のバ
ンドギャップエネルギー(禁制帯幅)が小さいため、禁
制帯を突き抜けるリークは存在しうるが、pn接合のエ
ネルギーギャップを乗り越えるリークは確実に減少させ
ることができ発光効率の向上に寄与する。
ンドギャップエネルギー(禁制帯幅)が小さいため、禁
制帯を突き抜けるリークは存在しうるが、pn接合のエ
ネルギーギャップを乗り越えるリークは確実に減少させ
ることができ発光効率の向上に寄与する。
【0032】実施例2では、基板にGaAs、クラッド
層にAlv Ga1-v As、活性層にAlw Ga1-w A
s、電流阻止層にGaAsを用いたが、Gaの一部また
は全部をさらにInやAlと置換したものおよび/また
はAsの一部または全部をPと置換したものでも同様で
ある。
層にAlv Ga1-v As、活性層にAlw Ga1-w A
s、電流阻止層にGaAsを用いたが、Gaの一部また
は全部をさらにInやAlと置換したものおよび/また
はAsの一部または全部をPと置換したものでも同様で
ある。
【0033】
【発明の効果】本発明の半導体レーザによれば、電流阻
止層を複数層に形成し、電流を阻止するpn接合のエネ
ルギーギャップを2個以上形成しているため、ストライ
プ溝の電流路以外への電流のもれを大幅に減少させるこ
とができる。その結果、発光効率が従来より10%以上
向上し、少ない入力で大きな出力の半導体レーザがえら
れる。
止層を複数層に形成し、電流を阻止するpn接合のエネ
ルギーギャップを2個以上形成しているため、ストライ
プ溝の電流路以外への電流のもれを大幅に減少させるこ
とができる。その結果、発光効率が従来より10%以上
向上し、少ない入力で大きな出力の半導体レーザがえら
れる。
【図1】本発明の半導体レーザの一実施例を示す断面説
明図である。
明図である。
【図2】本発明の半導体レーザの一実施例の製法の工程
断面説明図である。
断面説明図である。
【図3】本発明の半導体レーザの他の実施例を示す断面
説明図である。
説明図である。
【図4】従来のGaAs系化合物半導体レーザの断面説
明図である。
明図である。
4 下部クラッド層 5 活性層 6 上部クラッド層 7a 第1電流阻止層 7b 第2電流阻止層 7c 第3電流阻止層 12 下部クラッド層 13 活性層 14 第1上部クラッド層 15a 第1電流阻止層 15b 第2電流阻止層 15c 第3電流阻止層 16 第2上部クラッド層
Claims (4)
- 【請求項1】 活性層を上下両面から挟む上下クラッド
層の少なくとも一方の層中に、電流路となるストライプ
溝を有する電流阻止層を備えたダブルヘテロ接合構造の
半導体レーザであって、前記電流阻止層が、該電流阻止
層周囲のクラッド層の導電型と異なる導電型の層を分離
して2層以上有する半導体レーザ。 - 【請求項2】 基板上に第1導電型の下部クラッド層、
活性層、第2導電型の上部クラッド層、第2導電型のコ
ンタクト層がそれぞれ半導体層で順次形成され、前記上
部クラッド層内に電流路となるストライプ溝が形成され
た複数層の電流阻止層が設けられ、該複数層の電流阻止
層が第1導電型層、第2導電型層および第1導電型層の
3層構造である半導体レーザ。 - 【請求項3】 前記半導体層がチッ化ガリウム系化合物
半導体層である請求項2記載の半導体レーザ。 - 【請求項4】 前記下部クラッド層がn型Alr Ga
1-r N(0≦r<1)からなり、前記活性層がIn1-y
Gay N(0<y<1)からなり、前記上部クラッド層
がp型Alr Ga1-r N(0≦r<1)からなり、前記
電流阻止層がGaN、Alp Ga1-p N(0≦p<1)
およびIn1-q Gaq N(0<q≦1)よりなる群から
選ばれた少なくとも1種のn型層、p型層およびn型層
の積層構造である請求項2または3記載の半導体レー
ザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23925294A JPH08107247A (ja) | 1994-10-03 | 1994-10-03 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23925294A JPH08107247A (ja) | 1994-10-03 | 1994-10-03 | 半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08107247A true JPH08107247A (ja) | 1996-04-23 |
Family
ID=17042003
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23925294A Pending JPH08107247A (ja) | 1994-10-03 | 1994-10-03 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08107247A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10294531A (ja) * | 1997-02-21 | 1998-11-04 | Toshiba Corp | 窒化物化合物半導体発光素子 |
| US6091083A (en) * | 1997-06-02 | 2000-07-18 | Sharp Kabushiki Kaisha | Gallium nitride type compound semiconductor light-emitting device having buffer layer with non-flat surface |
| JP2001077471A (ja) * | 1999-09-01 | 2001-03-23 | Japan Science & Technology Corp | 半導体レーザ |
| JP2001230496A (ja) * | 1999-12-10 | 2001-08-24 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 半導体レーザ素子 |
| US8076685B2 (en) | 2008-09-25 | 2011-12-13 | Panasonic Corporation | Nitride semiconductor device having current confining layer |
-
1994
- 1994-10-03 JP JP23925294A patent/JPH08107247A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10294531A (ja) * | 1997-02-21 | 1998-11-04 | Toshiba Corp | 窒化物化合物半導体発光素子 |
| US6242761B1 (en) | 1997-02-21 | 2001-06-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Nitride compound semiconductor light emitting device |
| US6091083A (en) * | 1997-06-02 | 2000-07-18 | Sharp Kabushiki Kaisha | Gallium nitride type compound semiconductor light-emitting device having buffer layer with non-flat surface |
| JP2001077471A (ja) * | 1999-09-01 | 2001-03-23 | Japan Science & Technology Corp | 半導体レーザ |
| JP2001230496A (ja) * | 1999-12-10 | 2001-08-24 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 半導体レーザ素子 |
| US8076685B2 (en) | 2008-09-25 | 2011-12-13 | Panasonic Corporation | Nitride semiconductor device having current confining layer |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20040224 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |