JPH084169B2 - 化合物半導体レ−ザ− - Google Patents
化合物半導体レ−ザ−Info
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- JPH084169B2 JPH084169B2 JP20211186A JP20211186A JPH084169B2 JP H084169 B2 JPH084169 B2 JP H084169B2 JP 20211186 A JP20211186 A JP 20211186A JP 20211186 A JP20211186 A JP 20211186A JP H084169 B2 JPH084169 B2 JP H084169B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は化合物半導体レーザーに関わる。
本発明は｛100｝結晶面とこの｛100｝結晶面以外の結
晶面が露出するように斜面が一主面に形成された基板を
設け、これの上に化合物半導体層をエピタキシャル成長
し各結晶面のエピタキシャル成長領域にキャリア濃度の
相違する領域を形成して電流通路が制限的に形成される
ようにした化合物半導体レーザーを構成し、キャリア濃
度の相違による確実な電流狭窄を狭小幅をもって行うこ
とができるようにしてしきい値電流Ithの低減化等の特
性改善を図る。
晶面が露出するように斜面が一主面に形成された基板を
設け、これの上に化合物半導体層をエピタキシャル成長
し各結晶面のエピタキシャル成長領域にキャリア濃度の
相違する領域を形成して電流通路が制限的に形成される
ようにした化合物半導体レーザーを構成し、キャリア濃
度の相違による確実な電流狭窄を狭小幅をもって行うこ
とができるようにしてしきい値電流Ithの低減化等の特
性改善を図る。
従来、利得ガイド型半導体レーザーにおいては、電流
狭窄手段を設けてその活性層の発振領域に電流集中を行
わしめてキャリア密度の大なる部分、すなわち利得分布
が急峻に増大する部分を形成する利得導波機能を形成す
る。
狭窄手段を設けてその活性層の発振領域に電流集中を行
わしめてキャリア密度の大なる部分、すなわち利得分布
が急峻に増大する部分を形成する利得導波機能を形成す
る。
このような利得ガイド型半導体レーザーを構成する場
合、その電流狭窄は通常プロトン，ボロンその他のイオ
ン打込みによる高抵抗領域を選択的に形成するとか、pn
接合による電流遮断領域を形成するとか、レーザーダイ
オードの対向電極の一方のオーミック接触部を絶縁層に
よって限定的に形成するなどによって電流通路が制限的
に生じるように電流狭窄手段を設けている。
合、その電流狭窄は通常プロトン，ボロンその他のイオ
ン打込みによる高抵抗領域を選択的に形成するとか、pn
接合による電流遮断領域を形成するとか、レーザーダイ
オードの対向電極の一方のオーミック接触部を絶縁層に
よって限定的に形成するなどによって電流通路が制限的
に生じるように電流狭窄手段を設けている。
しかしながら、何れの場合においても充分な電流集中
が行われ難く充分なIthの低減化、特性の安定化が図り
難いという問題点がある。
が行われ難く充分なIthの低減化、特性の安定化が図り
難いという問題点がある。
本発明は例えば上述した利得ガイド型半導体レーザー
においてその電流集中、すなわち電流狭窄を確実に再現
性よく行うことができるようにして充分なIthの低減
化，特性の安定化の問題を解決しようとするものであ
る。
においてその電流集中、すなわち電流狭窄を確実に再現
性よく行うことができるようにして充分なIthの低減
化，特性の安定化の問題を解決しようとするものであ
る。
すなわち、本発明においてはIII−Ｖ族化合物例えばA
lxGa1-xAs系あるいはInyGa1-yAs（０≧x,y＞１）を、有
機金属気相成長法いわゆるMOCVD法によってエピタキシ
ャル成長したとき、その被エピタキシャル成長の基板面
の結晶面方位によって同条件下のMOCVDにおいてキャリ
ア濃度が相違してくることを究明し、このキャリア濃度
の相違を利用して電流狭窄効果を得るようにして再現性
よくまた充分な電流集中を狭隘部分に形成することがで
きるようにして上述した問題点の解消を図る。
lxGa1-xAs系あるいはInyGa1-yAs（０≧x,y＞１）を、有
機金属気相成長法いわゆるMOCVD法によってエピタキシ
ャル成長したとき、その被エピタキシャル成長の基板面
の結晶面方位によって同条件下のMOCVDにおいてキャリ
ア濃度が相違してくることを究明し、このキャリア濃度
の相違を利用して電流狭窄効果を得るようにして再現性
よくまた充分な電流集中を狭隘部分に形成することがで
きるようにして上述した問題点の解消を図る。
本発明は第１図或いは第２図に示すように、一主面に
斜面（２）を形成することによって｛100｝結晶面とこ
の｛100｝結晶面とは異なる他の結晶面とが主面（1a）
側に臨むように設けられた基板（１）例えばGaAs単結晶
基板を設け、これの上の上述した各結晶面上に例えば有
機金属気相成長法いわゆるMOCVDによってIII−Ｖ族化合
物半導体層をエピタキシャル成長し、各結晶面からの成
長領域におけるキャリア濃度の相違によって電流通路の
制限を行うようにして電流集中領域（３）を形成して局
部的に注入キャリア密度の大なる部分、つまり利得の大
なる部分を形成してレーザー発光が生じるようにする。
斜面（２）を形成することによって｛100｝結晶面とこ
の｛100｝結晶面とは異なる他の結晶面とが主面（1a）
側に臨むように設けられた基板（１）例えばGaAs単結晶
基板を設け、これの上の上述した各結晶面上に例えば有
機金属気相成長法いわゆるMOCVDによってIII−Ｖ族化合
物半導体層をエピタキシャル成長し、各結晶面からの成
長領域におけるキャリア濃度の相違によって電流通路の
制限を行うようにして電流集中領域（３）を形成して局
部的に注入キャリア密度の大なる部分、つまり利得の大
なる部分を形成してレーザー発光が生じるようにする。
尚、MOCVDは良く知られているように、III族元素、A
l,Ga,Inについては、その有機物金属ガスのトリメチル
アルミニウム（TMA），トリメチルガリウム（TMG），ト
リメチルインジウム（TMI）或いはトリエチルアルミニ
ウム（TEA），トリエチルガリウム（TEG），トリエチル
インジウム（TEI）等を用い、Ｖ族元素As,Pについては
その水素化物のアルシンAsH3,フォスフィンPH3を用いる
ものである。そしてこれらを所要のIII族原料に対する
Ｖ族原料の比（以下V/III比という）をもって反応容器
中に送り込む。反応容器中には、上述した斜面を形成し
た基板を所要の基板温度Tsをもって配置しておくもので
あり、これの表面で、上述した原料ガスの熱分解によっ
て基板表面にIII−Ｖ族化合物半導体層をエピタキシャ
ル成長する。
l,Ga,Inについては、その有機物金属ガスのトリメチル
アルミニウム（TMA），トリメチルガリウム（TMG），ト
リメチルインジウム（TMI）或いはトリエチルアルミニ
ウム（TEA），トリエチルガリウム（TEG），トリエチル
インジウム（TEI）等を用い、Ｖ族元素As,Pについては
その水素化物のアルシンAsH3,フォスフィンPH3を用いる
ものである。そしてこれらを所要のIII族原料に対する
Ｖ族原料の比（以下V/III比という）をもって反応容器
中に送り込む。反応容器中には、上述した斜面を形成し
た基板を所要の基板温度Tsをもって配置しておくもので
あり、これの表面で、上述した原料ガスの熱分解によっ
て基板表面にIII−Ｖ族化合物半導体層をエピタキシャ
ル成長する。
上述したように本発明においては、キャリア濃度の結
晶異方性を利用して電流制限ないしは電流通路を形成し
て電流集中を行わしめるようにしたので結晶面の選定に
よって確実に電流集中を所定の寸法形状のパターンに形
成できるので例えばIthの低減化，特性の安定化，均一
性を図ることができる。
晶異方性を利用して電流制限ないしは電流通路を形成し
て電流集中を行わしめるようにしたので結晶面の選定に
よって確実に電流集中を所定の寸法形状のパターンに形
成できるので例えばIthの低減化，特性の安定化，均一
性を図ることができる。
このキャリア濃度の結晶異方性についてみる。
第３図はそのV/III比を変化させた場合のキャリア濃
度すなわちアクセプタとしての炭素Ｃの濃度及びドナー
としてのSiの混入濃度の測定結果を示すもので、この場
合基板温度Ts＝800℃としたGaAs基板上に原料ガスとし
てトリメチルアルミニウム，トリメチルガリウム，アル
シンを用いてMOCVDによって形成したAl0.33Ga0.67As化
合物半導体層についての測定を行った場合である。同図
において▲印は（311）Ｂ結晶面（すなわち（311）As結
晶面）によるGaAs単結晶基板上に前述したAlGaAs系MOCV
D半導体層を形成した場合の測定結果をプロットした点
で何れもｎ型特性を示したものであり、この場合V/III
比を減少させていった場合においてもｐ型を呈すること
がなかった。また、同図において○印及び●印はそれぞ
れ従来の（100）GaAs基板上に同様のMOCVDにより半導体
層を形成した場合のV/III比に対するキャリア濃度を示
し、○印はｐ型、●印はｎ型特性を示したものである。
また、同図において□印及び■印はそれぞれ（311）Ａ
（すなわち（311）Ga結晶面）のGaAs基板上に同様のMOC
VDによる半導体層におけるそれぞれのV/III比に対する
キャリア濃度の測定結果をプロットしたもので、□印は
ｐ型を呈したもの、■はｎ型を呈したものである。
度すなわちアクセプタとしての炭素Ｃの濃度及びドナー
としてのSiの混入濃度の測定結果を示すもので、この場
合基板温度Ts＝800℃としたGaAs基板上に原料ガスとし
てトリメチルアルミニウム，トリメチルガリウム，アル
シンを用いてMOCVDによって形成したAl0.33Ga0.67As化
合物半導体層についての測定を行った場合である。同図
において▲印は（311）Ｂ結晶面（すなわち（311）As結
晶面）によるGaAs単結晶基板上に前述したAlGaAs系MOCV
D半導体層を形成した場合の測定結果をプロットした点
で何れもｎ型特性を示したものであり、この場合V/III
比を減少させていった場合においてもｐ型を呈すること
がなかった。また、同図において○印及び●印はそれぞ
れ従来の（100）GaAs基板上に同様のMOCVDにより半導体
層を形成した場合のV/III比に対するキャリア濃度を示
し、○印はｐ型、●印はｎ型特性を示したものである。
また、同図において□印及び■印はそれぞれ（311）Ａ
（すなわち（311）Ga結晶面）のGaAs基板上に同様のMOC
VDによる半導体層におけるそれぞれのV/III比に対する
キャリア濃度の測定結果をプロットしたもので、□印は
ｐ型を呈したもの、■はｎ型を呈したものである。
第３図によって明らかなように、基板の結晶面によっ
て同一条件下でのMOCVDによるにもかかわらず、キャリ
ア濃度に相違が生じている。例えば（100）基板及び（3
11）Ａ基板上にIII−Ｖ族半導体をMOCVDによって形成し
た場合、V/III比を小とするときはｐ型を呈してくる。
これは、Gaサイトに炭素Ｃが入り込み、これがアクセプ
タとして作用することに因る。またV/III比を大とすれ
ばシリコンSi等のドナーの混入が大となってそれぞれキ
ャリア濃度が増大してしまう。すなわち、（100）基板
上に形成したMOCVD半導体層の場合、V/III比が80〜120
付近でｐ型ｎ型の反転が生じているに比し、（311）
Ｂ基板上にMOCVD半導体層を形成した場合、V/III比を充
分低くしていってその面が白濁するに至ってもｎ型→ｐ
型反転が観測されず、充分高抵抗化された。したがって
V/III比を充分小さい値に選定すれば、ドナー−アクセ
プタの両不純物についてその混入量を低減化し、キャリ
ア濃度の低い高抵抗半導体層として構成することができ
ることになる。
て同一条件下でのMOCVDによるにもかかわらず、キャリ
ア濃度に相違が生じている。例えば（100）基板及び（3
11）Ａ基板上にIII−Ｖ族半導体をMOCVDによって形成し
た場合、V/III比を小とするときはｐ型を呈してくる。
これは、Gaサイトに炭素Ｃが入り込み、これがアクセプ
タとして作用することに因る。またV/III比を大とすれ
ばシリコンSi等のドナーの混入が大となってそれぞれキ
ャリア濃度が増大してしまう。すなわち、（100）基板
上に形成したMOCVD半導体層の場合、V/III比が80〜120
付近でｐ型ｎ型の反転が生じているに比し、（311）
Ｂ基板上にMOCVD半導体層を形成した場合、V/III比を充
分低くしていってその面が白濁するに至ってもｎ型→ｐ
型反転が観測されず、充分高抵抗化された。したがって
V/III比を充分小さい値に選定すれば、ドナー−アクセ
プタの両不純物についてその混入量を低減化し、キャリ
ア濃度の低い高抵抗半導体層として構成することができ
ることになる。
また第４図及び第５図は、（311）Ｂ基板上にAlxGa
1-xAs（ｘ＝0.33）のノンドープのMOCVD半導体層を形成
した場合と、（100）基板上にノンドープの同様のAlxGa
1-xAs（ｘ＝0.33）のMOCVD半導体を形成した場合のそれ
ぞれの4Kにおけるフォトルミネッセンススペクトルであ
る。これらにおいてはV/III＝135とした場合である。
1-xAs（ｘ＝0.33）のノンドープのMOCVD半導体層を形成
した場合と、（100）基板上にノンドープの同様のAlxGa
1-xAs（ｘ＝0.33）のMOCVD半導体を形成した場合のそれ
ぞれの4Kにおけるフォトルミネッセンススペクトルであ
る。これらにおいてはV/III＝135とした場合である。
第４図及び第５図において右側すなわち長波長側のピ
ークｂは残留ドナー−炭素アクセプタ遷移によるもので
あり、左側、すなわち短波長側のピークａは残留ドナー
に束縛された半値幅6.516meVのエキシトンピークであ
る。第４図及び第５図において左右のピークab、すなわ
ちエキシトンピークと残留不純物に起因したドナー−ア
クセプタペア発光のピークの相対的な強さの差をみて明
らかなように第４図の（311）Ｂ基板上に形成されたMOC
VD半導体層は（100）基板上に形成された半導体層に比
し残留炭素による影響が少なく結晶性に優れたものであ
ることがわかる。
ークｂは残留ドナー−炭素アクセプタ遷移によるもので
あり、左側、すなわち短波長側のピークａは残留ドナー
に束縛された半値幅6.516meVのエキシトンピークであ
る。第４図及び第５図において左右のピークab、すなわ
ちエキシトンピークと残留不純物に起因したドナー−ア
クセプタペア発光のピークの相対的な強さの差をみて明
らかなように第４図の（311）Ｂ基板上に形成されたMOC
VD半導体層は（100）基板上に形成された半導体層に比
し残留炭素による影響が少なく結晶性に優れたものであ
ることがわかる。
尚、本発明者等の研究考察によれば、炭素汚染は、
（311）Ｂ面へのMOCVDが最も小さく、次いで（111）Ｂ
面，（100）面，（111）Ａ面，（311）Ａ面へのMOCVDと
順次その汚染が大となって行くことが確認された。
（311）Ｂ面へのMOCVDが最も小さく、次いで（111）Ｂ
面，（100）面，（111）Ａ面，（311）Ａ面へのMOCVDと
順次その汚染が大となって行くことが確認された。
今、GaAs単結晶基板の代表的な各結晶面（100），（3
11）A,（311）Ｂに対してそれぞれｎ型不純物としてのS
eがドープされたｎ型のAl0.33Ga0.67Asの化合物半導体
層をそれぞれ同一のMOCVDによって同時に形成した場合
のそれぞれの半導体層のキャリア濃度と移動度を測定し
た結果を表１に示す。
11）A,（311）Ｂに対してそれぞれｎ型不純物としてのS
eがドープされたｎ型のAl0.33Ga0.67Asの化合物半導体
層をそれぞれ同一のMOCVDによって同時に形成した場合
のそれぞれの半導体層のキャリア濃度と移動度を測定し
た結果を表１に示す。
また、同様にGaAs単結晶基板のそれぞれ異なる結晶面
（100），（311）A,（311）Ｂに対してZnドープのｐ型
のAl0.33Ga0.67As化合物半導体をMOCVD法によって同時
に形成した場合の各半導体層のキャリア濃度と移動度の
測定結果を表２に示す。
（100），（311）A,（311）Ｂに対してZnドープのｐ型
のAl0.33Ga0.67As化合物半導体をMOCVD法によって同時
に形成した場合の各半導体層のキャリア濃度と移動度の
測定結果を表２に示す。
これら表より明らかなように、それぞれ同一のｎ型あ
るいはｐ型の化合物半導体において基板結晶面に依存し
てそれぞれ異なるキャリア濃度を示す。これによって、
本発明装置において、基板（１）上に異る結晶面を形成
し、これら異る結晶面に対して半導体層をエピタキシャ
ル成長させるものにおいて、同一半導体層中で比抵抗が
相違する部分を形成することができ、これによって局部
的に電流集中領域（３）を形成することが理解できる。
るいはｐ型の化合物半導体において基板結晶面に依存し
てそれぞれ異なるキャリア濃度を示す。これによって、
本発明装置において、基板（１）上に異る結晶面を形成
し、これら異る結晶面に対して半導体層をエピタキシャ
ル成長させるものにおいて、同一半導体層中で比抵抗が
相違する部分を形成することができ、これによって局部
的に電流集中領域（３）を形成することが理解できる。
第１図を参照して本発明による利得ガイド型半導体レ
ーザーの一例を説明する。この例においては、例えばZn
がドープされたｐ型を有し、その一主面（1a）が（10
0）面を有してなるGaAs基板（１）を設け、その一主面
（1a）に例えば両側面に（311）Ａ面が露出した斜面
（２）を有し、底面に（100）面が臨むストライプ状の
凹部（13）を形成する。そしてこの基板（１）の主面
（1a）上に順次基板（１）と同導電型のｐ型のバッファ
層（４）とさらにこれと同導電型のｐ型の第１のクラッ
ド層（５）とｐないしはｎ型の低不純物濃度もしくはノ
ンドープの活性層（６）と基板（１）と異なる導電型の
ｎ型の第２のクラッド層（７）と例えばこれと同導電型
のキャップ層（８）を順次それぞれ供給原料ガスの制御
による連続した同一作業によるMOCVDによってエピタキ
シャル成長する。
ーザーの一例を説明する。この例においては、例えばZn
がドープされたｐ型を有し、その一主面（1a）が（10
0）面を有してなるGaAs基板（１）を設け、その一主面
（1a）に例えば両側面に（311）Ａ面が露出した斜面
（２）を有し、底面に（100）面が臨むストライプ状の
凹部（13）を形成する。そしてこの基板（１）の主面
（1a）上に順次基板（１）と同導電型のｐ型のバッファ
層（４）とさらにこれと同導電型のｐ型の第１のクラッ
ド層（５）とｐないしはｎ型の低不純物濃度もしくはノ
ンドープの活性層（６）と基板（１）と異なる導電型の
ｎ型の第２のクラッド層（７）と例えばこれと同導電型
のキャップ層（８）を順次それぞれ供給原料ガスの制御
による連続した同一作業によるMOCVDによってエピタキ
シャル成長する。
ここに、バッファ層（４）は例えばZnドープのGaAs層
によって形成し、第１のクラッド層は同様にZnドープの
例えばAl0.33Ga0.67As層によって形成し、活性層（６）
はGaAs層、第２のクラッド層（７）はSeがドープされた
Al0.33Ga0.67As層によって形成し、キャップ層（８）は
同様にSeドープのGaAs層等によって形成し得る。
によって形成し、第１のクラッド層は同様にZnドープの
例えばAl0.33Ga0.67As層によって形成し、活性層（６）
はGaAs層、第２のクラッド層（７）はSeがドープされた
Al0.33Ga0.67As層によって形成し、キャップ層（８）は
同様にSeドープのGaAs層等によって形成し得る。
また、このMOCVDの原料ガスとしては、III族原料とし
てTMA,TMGガスを、Ｖ族Asの原料としてアルシンを用い
る。
てTMA,TMGガスを、Ｖ族Asの原料としてアルシンを用い
る。
そして、この場合バッファ層（４）と第１のクラッド
層（５）の厚さ、さらに凹部（13）のエッチングの深
さ、幅等を選定することによって活性層（６）において
は、ほぼ平坦な面として形成し、また両斜面（２）から
の成長領域によるキャリア濃度が表２から明らかなよう
に、（100）面から成長した他部に比し大で比抵抗が小
さい電流集中領域（３）を夫々形成し、両領域（３）
が、第１図に斜線を付して示すように活性層（６）にお
いて狭小ないしはその先端が一致するように形成する。
層（５）の厚さ、さらに凹部（13）のエッチングの深
さ、幅等を選定することによって活性層（６）において
は、ほぼ平坦な面として形成し、また両斜面（２）から
の成長領域によるキャリア濃度が表２から明らかなよう
に、（100）面から成長した他部に比し大で比抵抗が小
さい電流集中領域（３）を夫々形成し、両領域（３）
が、第１図に斜線を付して示すように活性層（６）にお
いて狭小ないしはその先端が一致するように形成する。
また、キャップ層（８）上には、必要に応じてSiO2等
の絶縁層（９）が形成され、領域（３）の先端部上に対
向する位置にストライプ状に電極窓（9a）が穿設されて
この窓（9a）を通じて一方の電極（10）がオーミックに
被着されるようになされる。また、基板（１）の他方の
面には、対向電極（11）が形成される。
の絶縁層（９）が形成され、領域（３）の先端部上に対
向する位置にストライプ状に電極窓（9a）が穿設されて
この窓（9a）を通じて一方の電極（10）がオーミックに
被着されるようになされる。また、基板（１）の他方の
面には、対向電極（11）が形成される。
このような構成によれば、比抵抗が他部に比し小さい
電流集中領域（３）によってこれら領域（３）の先端部
における活性層（６）にストライプ状に電流の集中領
域、すなわち注入キャリア密度の大きい利得の大なる部
分を形成することができ、レーザー発光を行わしめるこ
とができる。
電流集中領域（３）によってこれら領域（３）の先端部
における活性層（６）にストライプ状に電流の集中領
域、すなわち注入キャリア密度の大きい利得の大なる部
分を形成することができ、レーザー発光を行わしめるこ
とができる。
尚、上述した例においては電流集中領域（３）が斜面
からの成長領域とした場合であるが、ある場合はこの斜
面（２）からの成長領域を高比抵抗領域として電流制限
領域とすることができる。この場合の一例を第２図に示
す。第１図と対応する部分には同一符号を付して重複説
明を省略するが、この例においては、基板（１）がｎ型
のGaAs単結晶基体（1A）上にｐ型の半導体層（1B）がエ
ピタキシャル成長されて成る。そしてこのｐ型の半導体
層（1B）の一部をストライプ状に選択的にエッチングし
て両側面に例えば（311）Ａ面が臨み底面が（100）面と
された凹部（13）が設けられた場合である。この場合、
ｐ型の半導体層（1B）が電流のストップ領域として動作
するようになされると共に、ある場合はこの層（1B）が
活性層（６）よりそのバンドギャップ小さく屈折率が大
とされて活性層（６）からしみ出した光を吸収する光吸
収層とする。
からの成長領域とした場合であるが、ある場合はこの斜
面（２）からの成長領域を高比抵抗領域として電流制限
領域とすることができる。この場合の一例を第２図に示
す。第１図と対応する部分には同一符号を付して重複説
明を省略するが、この例においては、基板（１）がｎ型
のGaAs単結晶基体（1A）上にｐ型の半導体層（1B）がエ
ピタキシャル成長されて成る。そしてこのｐ型の半導体
層（1B）の一部をストライプ状に選択的にエッチングし
て両側面に例えば（311）Ａ面が臨み底面が（100）面と
された凹部（13）が設けられた場合である。この場合、
ｐ型の半導体層（1B）が電流のストップ領域として動作
するようになされると共に、ある場合はこの層（1B）が
活性層（６）よりそのバンドギャップ小さく屈折率が大
とされて活性層（６）からしみ出した光を吸収する光吸
収層とする。
この場合においては、凹部（13）の斜面（２）の結晶
面（311）Ａ面から成長した成長領域が、他部の（100）
から成長した領域に比し低いキャリア濃度したがって高
比抵抗領域（12）となるので、ｐ型の半導体層（1B）に
よる電流遮断領域との共働によって、領域（12）によっ
て挟まれた部分が電流集中領域（３）となって、これの
先端部において活性層（６）にストライプ状の注入キャ
リア密度が大、すなわち利得の大なるすなわち利得導波
によるストライプ状の共振器すなわちレーザー発光部を
形成するようにしたものである。
面（311）Ａ面から成長した成長領域が、他部の（100）
から成長した領域に比し低いキャリア濃度したがって高
比抵抗領域（12）となるので、ｐ型の半導体層（1B）に
よる電流遮断領域との共働によって、領域（12）によっ
て挟まれた部分が電流集中領域（３）となって、これの
先端部において活性層（６）にストライプ状の注入キャ
リア密度が大、すなわち利得の大なるすなわち利得導波
によるストライプ状の共振器すなわちレーザー発光部を
形成するようにしたものである。
尚、この場合電流遮断を行う半導体層（1B）と活性層
（６）までの距離を適当に選定することによって此処に
おいて前述した活性層（６）からしみ出した光を吸収す
るようにして屈折率導波機能をも具備する構成とするこ
ともできる。
（６）までの距離を適当に選定することによって此処に
おいて前述した活性層（６）からしみ出した光を吸収す
るようにして屈折率導波機能をも具備する構成とするこ
ともできる。
また、上述した例においては、（100）面と（311）Ａ
面とが基板（１）の主面（1a）側に生じるようにして、
両面からの結晶成長部におけるキャリア密度の相違を利
用して電流の集中を行わしめるようにした場合である
が、他の結晶面の組合せを利用することもできる。また
凹部（13）の形成は、結晶異方性を有する化学エッチン
グによって形成して、例えば斜面（２）に（111）Ａ面
が生じるようにすることもできる。尚、この場合（11
1）Ａ面上に成長する結晶面は、（311）A,（511）Ａ・
・・と高次の面に変化して行くので、実質的に例えば
（311）Ａ面の場合と同等の効果を奏することができ
る。
面とが基板（１）の主面（1a）側に生じるようにして、
両面からの結晶成長部におけるキャリア密度の相違を利
用して電流の集中を行わしめるようにした場合である
が、他の結晶面の組合せを利用することもできる。また
凹部（13）の形成は、結晶異方性を有する化学エッチン
グによって形成して、例えば斜面（２）に（111）Ａ面
が生じるようにすることもできる。尚、この場合（11
1）Ａ面上に成長する結晶面は、（311）A,（511）Ａ・
・・と高次の面に変化して行くので、実質的に例えば
（311）Ａ面の場合と同等の効果を奏することができ
る。
また、上述したように、本発明では結晶成長面の相違
に基づくキャリア濃度の相違を利用して電流通路の制限
を行うようにするものであるが、さらにこれに加えて例
えばキャップ層（８）上にプロトンあるいはボロンのイ
オン注入等による高抵抗領域等を選択的にストライプ状
のレーザー発光領域の両側部上に対向する位置に形成し
て、より電流集中効果を確実に行わしめる構成とするこ
ともできるなど図示の例に限らず種々の変形変更をなし
得る。
に基づくキャリア濃度の相違を利用して電流通路の制限
を行うようにするものであるが、さらにこれに加えて例
えばキャップ層（８）上にプロトンあるいはボロンのイ
オン注入等による高抵抗領域等を選択的にストライプ状
のレーザー発光領域の両側部上に対向する位置に形成し
て、より電流集中効果を確実に行わしめる構成とするこ
ともできるなど図示の例に限らず種々の変形変更をなし
得る。
本発明によれば、キャリア濃度の結晶面に対する依存
性を利用して電流集中領域を形成するようにしたので狭
小幅の電流集中領域を確実に形成することができ、これ
によりIthが小さく均一安定な特性を有する利得ガイド
型を基本構成とする半導体レーザーを構成することがで
きる。
性を利用して電流集中領域を形成するようにしたので狭
小幅の電流集中領域を確実に形成することができ、これ
によりIthが小さく均一安定な特性を有する利得ガイド
型を基本構成とする半導体レーザーを構成することがで
きる。
また、本発明構成によれば、異なる結晶面を有する基
板（１）を例えばエッチングによる凹部（３）によって
形成するものであるが、この凹部の形成は各半導体層の
MOCVDエピタキシャル成長前に行うので、バッファ層
（４）を含め、これより上の各半導体層に関しては連続
的にMOCVD作業を行うことができる。したがって各MOCVD
半導体層間に不連続部分が形成し不要な酸化物膜が介在
するなど結晶性を低下させるような不都合や作業性の低
下を招来することがない。
板（１）を例えばエッチングによる凹部（３）によって
形成するものであるが、この凹部の形成は各半導体層の
MOCVDエピタキシャル成長前に行うので、バッファ層
（４）を含め、これより上の各半導体層に関しては連続
的にMOCVD作業を行うことができる。したがって各MOCVD
半導体層間に不連続部分が形成し不要な酸化物膜が介在
するなど結晶性を低下させるような不都合や作業性の低
下を招来することがない。
第１図及び第２図はそれぞれ本発明による化合物半導体
レーザーの各例の略線的拡大断面図、第３図は本発明の
説明に供する各結晶面選定によるMOCVDのIII族原料ガス
量に対するＶ族原料ガス量の比を変化させた場合のキャ
リア濃度の測定結果を示す曲線図、第４図及び第５図は
それぞれ（311）Ｂ基板及び（100）基板上にMOCVDによ
る半導体層を形成したもののフォトルミネッセンススペ
クトル図である。 （１）は基板、（13）は凹部、（２）は斜面、（４）は
バッファ層、（５）及び（７）は第１及び第２のクラッ
ド層、（６）は活性層、（８）はキャップ層、（10）及
び（11）は電極である。
レーザーの各例の略線的拡大断面図、第３図は本発明の
説明に供する各結晶面選定によるMOCVDのIII族原料ガス
量に対するＶ族原料ガス量の比を変化させた場合のキャ
リア濃度の測定結果を示す曲線図、第４図及び第５図は
それぞれ（311）Ｂ基板及び（100）基板上にMOCVDによ
る半導体層を形成したもののフォトルミネッセンススペ
クトル図である。 （１）は基板、（13）は凹部、（２）は斜面、（４）は
バッファ層、（５）及び（７）は第１及び第２のクラッ
ド層、（６）は活性層、（８）はキャップ層、（10）及
び（11）は電極である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小川 淳子 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−52985（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】一主面に斜面が形成され｛100｝結晶面と
該｛100｝結晶面とは異る他の結晶面とが設けられた基
板上に、化合物半導体層がエピタキシャル成長されて上
記両結晶面の各エピタキシャル成長領域のキャリア濃度
の相違によって電流通路を制限するようにしたことを特
徴とする化合物半導体レーザー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20211186A JPH084169B2 (ja) | 1986-08-28 | 1986-08-28 | 化合物半導体レ−ザ− |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20211186A JPH084169B2 (ja) | 1986-08-28 | 1986-08-28 | 化合物半導体レ−ザ− |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6356981A JPS6356981A (ja) | 1988-03-11 |
| JPH084169B2 true JPH084169B2 (ja) | 1996-01-17 |
Family
ID=16452143
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20211186A Expired - Fee Related JPH084169B2 (ja) | 1986-08-28 | 1986-08-28 | 化合物半導体レ−ザ− |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH084169B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0834330B2 (ja) * | 1988-03-22 | 1996-03-29 | キヤノン株式会社 | 半導体レーザ装置 |
| DE19523181A1 (de) * | 1994-07-05 | 1996-01-11 | Motorola Inc | Verfahren zum P-Dotieren einer Licht emittierenden Vorrichtung |
| JP6251934B2 (ja) * | 2013-07-30 | 2017-12-27 | 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 | 半導体レーザの製造方法 |
-
1986
- 1986-08-28 JP JP20211186A patent/JPH084169B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6356981A (ja) | 1988-03-11 |
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|---|---|---|---|
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