JPH084174B2 - 半導体レ−ザおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は半導体レーザおよびその製造方法に係り、特
に効率の良い半導体レーザと、その簡略化された製造方
法に関する。
に効率の良い半導体レーザと、その簡略化された製造方
法に関する。
［従来技術］ 半導体レーザは、小型で取り扱いが容易であるなどの
特徴を有することから、レーザビームプリンタ、光磁気
記録、光通信等に広く応用されている。
特徴を有することから、レーザビームプリンタ、光磁気
記録、光通信等に広く応用されている。
第７図（Ａ）は、従来の半導体レーザの概略的構成
図、第７図（Ｂ）は、その屈折率の分布を示すグラフで
ある。
図、第７図（Ｂ）は、その屈折率の分布を示すグラフで
ある。
同図において、ｎ−GaAsの基板１上に、厚さ0.5μｍ
程度のｎ−GaAsのバッファ層２を形成し、さらに厚さ1.
5μｍのｎ−Alx Gay As（ｘ＝0.3,y＝0.7）のクラッド
層３を形成する。
程度のｎ−GaAsのバッファ層２を形成し、さらに厚さ1.
5μｍのｎ−Alx Gay As（ｘ＝0.3,y＝0.7）のクラッド
層３を形成する。
次に、厚さ0.1μｍのノンドープGaAsの活性層４、厚
さ1.5μｍのｐ−Alx Gay As（ｘ＝0.3,y＝0.7）のクラ
ッド層５、さらに厚さ0.5μｍのｐ−GaAsのコンタクト
層６、最後にAu−Geの電極７およびAu−Snの電極８を形
成する。
さ1.5μｍのｐ−Alx Gay As（ｘ＝0.3,y＝0.7）のクラ
ッド層５、さらに厚さ0.5μｍのｐ−GaAsのコンタクト
層６、最後にAu−Geの電極７およびAu−Snの電極８を形
成する。
このような構成を有する半導体レーザに電圧を印加す
ると、電極７より注入された電流が電極８に到達するま
でに、矢印９に示すように広がってしまう。たとえば、
電極７が５μｍ程度とすると、電流は矢印９のように４
〜５倍に広がり、発振に必要とされる電流も大きくなる
（150〜200mA程度）。
ると、電極７より注入された電流が電極８に到達するま
でに、矢印９に示すように広がってしまう。たとえば、
電極７が５μｍ程度とすると、電流は矢印９のように４
〜５倍に広がり、発振に必要とされる電流も大きくなる
（150〜200mA程度）。
さらに、この従来例では、同図（Ｂ）に示すように、
活性層の屈折率ｎが3.65程度、クラッド層の屈折率ｎが
3.4程度であるために、縦方向にはクラッド層３および
５によって光の閉じ込めができるが、横方向の光の閉じ
込めができない。このために光の広がりが大きくなり、
微分量子効果の低下等を招来するという問題点を有して
いた。
活性層の屈折率ｎが3.65程度、クラッド層の屈折率ｎが
3.4程度であるために、縦方向にはクラッド層３および
５によって光の閉じ込めができるが、横方向の光の閉じ
込めができない。このために光の広がりが大きくなり、
微分量子効果の低下等を招来するという問題点を有して
いた。
この問題点を解消するために、次に示すようなレーザ
構造が提案されている。
構造が提案されている。
第８図および第９図は、各々半導体レーザの従来例の
概略的構成図である。
概略的構成図である。
第８図において、ｎ型基板11上にｎバッファ層12、ｎ
クラッド層13、ノンドープ活性層14、ｐクラッド層15が
形成され、さらに部分的に開口されたｎ−GaAsの電流ブ
ロック層16、ｐクラッド層17、ｐコンタクト層18および
電極19、20が形成されている。
クラッド層13、ノンドープ活性層14、ｐクラッド層15が
形成され、さらに部分的に開口されたｎ−GaAsの電流ブ
ロック層16、ｐクラッド層17、ｐコンタクト層18および
電極19、20が形成されている。
このような構成において、電圧を印加すると、電極19
から電極20へ電流が流れる。その際、電流ブロック層16
の部分は電流が流れにくいために、電流は矢印22のよう
に電流ブロック層16の開口部に集中する。
から電極20へ電流が流れる。その際、電流ブロック層16
の部分は電流が流れにくいために、電流は矢印22のよう
に電流ブロック層16の開口部に集中する。
さらに、活性層14からの光のしみ出しを考慮して、電
流ブロック層16と活性層14との距離21を電流ブロック層
16での光の吸収を生ずる距離に設定すると、電流ブロッ
ク層16の開口部のみに発光部が制限される。これによっ
て低いしきい値（代表的には30〜40mA）でレーザ発振を
生じさせることができる。
流ブロック層16と活性層14との距離21を電流ブロック層
16での光の吸収を生ずる距離に設定すると、電流ブロッ
ク層16の開口部のみに発光部が制限される。これによっ
て低いしきい値（代表的には30〜40mA）でレーザ発振を
生じさせることができる。
上記レーザ構造の具体的数値としては、距離21が0.4
μｍ、電流ブロック層16の厚さおよびキャリア濃度が各
々0.6μｍおよび６×1018cm-3、ｐクラッド層15および1
7のキャリア濃度が１×1018cm-3である。また電流ブロ
ック層16の開口部は３μｍ幅である。
μｍ、電流ブロック層16の厚さおよびキャリア濃度が各
々0.6μｍおよび６×1018cm-3、ｐクラッド層15および1
7のキャリア濃度が１×1018cm-3である。また電流ブロ
ック層16の開口部は３μｍ幅である。
第９図に示す半導体レーザでは、段差を設けたｎ基板
31上に、ｎバッファ層32、クラッド層33、ノンドープ活
性層34、ｐクラッド層35および36、開口部を有するｎ−
GaAsの電流ブロック層41、コンタクト層37および電極4
0、38が形成されている。
31上に、ｎバッファ層32、クラッド層33、ノンドープ活
性層34、ｐクラッド層35および36、開口部を有するｎ−
GaAsの電流ブロック層41、コンタクト層37および電極4
0、38が形成されている。
この従来例においても、電流は電流ブロック層41の開
口部に集中し（矢印39）、また段差によって横方向にも
屈折率の差があるために、光は段差部に閉じ込められ、
高い効率を達成することができる。
口部に集中し（矢印39）、また段差によって横方向にも
屈折率の差があるために、光は段差部に閉じ込められ、
高い効率を達成することができる。
［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記従来の半導体レーザでは、電流ブ
ロック層（16、41）を製造するために、まずｎ−GaAs層
を全面に形成した後で、開口部を化学エッチング等によ
り形成する必要がある。
ロック層（16、41）を製造するために、まずｎ−GaAs層
を全面に形成した後で、開口部を化学エッチング等によ
り形成する必要がある。
このために、エッチングによって欠陥が発生し、ある
いは堆積室の外に取り出す際のゴミ等の付着によって欠
陥が発生する可能性がある。
いは堆積室の外に取り出す際のゴミ等の付着によって欠
陥が発生する可能性がある。
更に、活性層（14、34）の近傍に電流ブロック層（1
6、41）を設けるために、上記エッチングを精度良く制
御することが必要となる。特に、第９図に示すレーザで
は、傾斜を有しているために、エッチングの制御が困難
になっている。
6、41）を設けるために、上記エッチングを精度良く制
御することが必要となる。特に、第９図に示すレーザで
は、傾斜を有しているために、エッチングの制御が困難
になっている。
第８図に示すレーザは、層16により電流のブロックと
屈折率変化を与え、発光部の制御を図っている。ところ
が、電流ブロック層16を形成するためには２回成長を行
う必要があり、工程が複雑となり、ゴミ等のため欠陥の
導入等の問題を生ずる。
屈折率変化を与え、発光部の制御を図っている。ところ
が、電流ブロック層16を形成するためには２回成長を行
う必要があり、工程が複雑となり、ゴミ等のため欠陥の
導入等の問題を生ずる。
このように、従来の半導体レーザでは、電流の狭窄お
よび光の閉じ込めを達成しようとすると、製造が複雑か
つ困難となり、製造歩留りが低下し、信頼性も不十分に
なるという問題点を有していた。
よび光の閉じ込めを達成しようとすると、製造が複雑か
つ困難となり、製造歩留りが低下し、信頼性も不十分に
なるという問題点を有していた。
［問題点を解決するための手段］ 本発明は、上記従来の問題点を解決しようとするもの
であり、その目的は、電流狭窄および光の閉じ込めに優
れ、かつ信頼性の高い半導体レーザ及びその半導体レー
ザを容易に製造できる半導体レーザの製造方法を提供す
ることにある。
であり、その目的は、電流狭窄および光の閉じ込めに優
れ、かつ信頼性の高い半導体レーザ及びその半導体レー
ザを容易に製造できる半導体レーザの製造方法を提供す
ることにある。
本発明による半導体レーザは、基板上に、ｐ型化合物
半導体から成る第１光閉じ込め層、化合物半導体から成
る活性層および化合物半導体から成る第２光閉じ込め層
を積層して成る半導体レーザにおいて、前記基板は、ミ
ラー指数で示す（001）面となす角度が20゜未満の上底
面と、該上底面の両側に配置され、格子方向指数で示す
〈100〉軸にほぼ平行でかつ前記（001）面となす角度が
20゜以上の２つの傾斜面とから成る断面が台形状の凸部
を有し、前記第２光閉じ込め層に両性不純物がドーピン
グされており、第２光閉じ込め層の内、前記凸部の上底
面の上に積層された部分がｎ型半導体から成り、前記傾
斜面の上に積層された部分がｐ型半導体から成ることを
特徴とする。
半導体から成る第１光閉じ込め層、化合物半導体から成
る活性層および化合物半導体から成る第２光閉じ込め層
を積層して成る半導体レーザにおいて、前記基板は、ミ
ラー指数で示す（001）面となす角度が20゜未満の上底
面と、該上底面の両側に配置され、格子方向指数で示す
〈100〉軸にほぼ平行でかつ前記（001）面となす角度が
20゜以上の２つの傾斜面とから成る断面が台形状の凸部
を有し、前記第２光閉じ込め層に両性不純物がドーピン
グされており、第２光閉じ込め層の内、前記凸部の上底
面の上に積層された部分がｎ型半導体から成り、前記傾
斜面の上に積層された部分がｐ型半導体から成ることを
特徴とする。
本発明による半導体レーザの製造方法は、基板上に、
ｐ型化合物半導体から成る第１光閉じ込め層、化合物半
導体から成る活性層および化合物半導体から成る第２光
閉じ込め層を順次積層することによって半導体レーザを
製造する方法において、前記基板に、ミラー指数で示す
（001）面となす角度が20゜未満の上底面と、該上底面
の両側に配置され、格子方向指数で示す〈100〉軸にほ
ぼ平行でかつ前記（001）面となす角度が20゜以上の２
つの傾斜面とから成る断面が台形状の凸部を形成し、該
凸部上に前記第１光閉じ込め層、活性層及び両性不純物
をドーピングした第２光閉じ込め層を順次積層すること
によって、第２光閉じ込め層の内、前記凸部の上底面の
上に積層された部分をｎ型半導体とし、前記傾斜面の上
に積層された部分をｐ型半導体としたとを特徴とする。
ｐ型化合物半導体から成る第１光閉じ込め層、化合物半
導体から成る活性層および化合物半導体から成る第２光
閉じ込め層を順次積層することによって半導体レーザを
製造する方法において、前記基板に、ミラー指数で示す
（001）面となす角度が20゜未満の上底面と、該上底面
の両側に配置され、格子方向指数で示す〈100〉軸にほ
ぼ平行でかつ前記（001）面となす角度が20゜以上の２
つの傾斜面とから成る断面が台形状の凸部を形成し、該
凸部上に前記第１光閉じ込め層、活性層及び両性不純物
をドーピングした第２光閉じ込め層を順次積層すること
によって、第２光閉じ込め層の内、前記凸部の上底面の
上に積層された部分をｎ型半導体とし、前記傾斜面の上
に積層された部分をｐ型半導体としたとを特徴とする。
［作用］ 本発明による半導体レーザは、上記第２光閉じ込め層
の内、基板に形成された凸部の上底面の上に堆積された
部分がｎ型半導体からなり、凸部の傾斜面の上に積層さ
れた部分がｐ型半導体からなるようにすることで、該ｐ
型半導体の部分を電流狭窄領域として凸部頂上部の活性
層を孤立させ、高効率を達成し、また良好な光閉じ込め
を行うものである。
の内、基板に形成された凸部の上底面の上に堆積された
部分がｎ型半導体からなり、凸部の傾斜面の上に積層さ
れた部分がｐ型半導体からなるようにすることで、該ｐ
型半導体の部分を電流狭窄領域として凸部頂上部の活性
層を孤立させ、高効率を達成し、また良好な光閉じ込め
を行うものである。
本発明による半導体レーザの製造方法は、上記基板に
形成された凸部上に、第１光閉じ込め層、活性層及び両
性不純物をドーピングした第２光閉じ込め層を順次積層
し、第２光閉じ込め層の内、前記凸部の上底面の上に積
層された部分をｎ型半導体とし、前記凸部の傾斜面の上
に積層された部分をｐ型半導体とすることで、ｐ型半導
体（電流狭窄領域となる）とｎ型半導体とを同時に形成
し、工程数が少ない簡易な製造方法とし、その結果とし
て製造歩留りおよび信頼性を向上させるものである。
形成された凸部上に、第１光閉じ込め層、活性層及び両
性不純物をドーピングした第２光閉じ込め層を順次積層
し、第２光閉じ込め層の内、前記凸部の上底面の上に積
層された部分をｎ型半導体とし、前記凸部の傾斜面の上
に積層された部分をｐ型半導体とすることで、ｐ型半導
体（電流狭窄領域となる）とｎ型半導体とを同時に形成
し、工程数が少ない簡易な製造方法とし、その結果とし
て製造歩留りおよび信頼性を向上させるものである。
［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照しながら詳細に説
明する。
明する。
第１図は、本発明による半導体レーザの第１実施例の
概略的構成図である。
概略的構成図である。
同図において、後述するリッジ51aを形成したｐ−GaA
s基板51上に、ｐ型バッファ層52、ｐ型クラッド層53お
よびノンドープ活性層54が形成されている。そして、そ
の上にｎ型クラッド層55およびコンタクト層56を形成す
る際、同時に傾斜部がｐ領域60となる。続いて、リッジ
の頂上部の除いて絶縁層57が形成され、さらに電極58お
よび59を形成して半導体レーザが構成される。
s基板51上に、ｐ型バッファ層52、ｐ型クラッド層53お
よびノンドープ活性層54が形成されている。そして、そ
の上にｎ型クラッド層55およびコンタクト層56を形成す
る際、同時に傾斜部がｐ領域60となる。続いて、リッジ
の頂上部の除いて絶縁層57が形成され、さらに電極58お
よび59を形成して半導体レーザが構成される。
このような半導体レーザでは、電極58および59間に電
圧を印加するとｐ領域60によって電流が狭窄され、矢印
63のようにリッジ51の頂上部と電極58間に電流が集中す
る。したがって、しきい値電流が低く、また活性層54が
リッジ部の上部で孤立するために、光の閉じ込めが良好
となり高効率となる。
圧を印加するとｐ領域60によって電流が狭窄され、矢印
63のようにリッジ51の頂上部と電極58間に電流が集中す
る。したがって、しきい値電流が低く、また活性層54が
リッジ部の上部で孤立するために、光の閉じ込めが良好
となり高効率となる。
次に、半導体レーザの製造方法について説明する。
第２図（Ａ）および（Ｂ）は、本実施例で使用される
半導体形成方法の原理説明図である。
半導体形成方法の原理説明図である。
通常、GaAs基板上にSiをドープしたGaAs等の半導体を
成長させると、ｎ型の半導体層が形成される。しかし、
これはAsが安定な面、つまりAs面と呼ばれている面での
話である。したがって、通常は、このAs面のみを利用し
て半導体素子を作製している。
成長させると、ｎ型の半導体層が形成される。しかし、
これはAsが安定な面、つまりAs面と呼ばれている面での
話である。したがって、通常は、このAs面のみを利用し
て半導体素子を作製している。
ところが、GaAsのようなIII−Ｖ族の化合物半導体に
対して、SiのようなIV族は両性不純物となる。つまり、
SiがGaサイトに入ればｎ型、Asサイトに入ればｐ型とな
る。したがって、SiがAsサイトに入るような面を作れ
ば、SiをドープしたGaAsを用いてもｐ型半導体層を成長
させることができる。以下、このような面をGa面とい
う。
対して、SiのようなIV族は両性不純物となる。つまり、
SiがGaサイトに入ればｎ型、Asサイトに入ればｐ型とな
る。したがって、SiがAsサイトに入るような面を作れ
ば、SiをドープしたGaAsを用いてもｐ型半導体層を成長
させることができる。以下、このような面をGa面とい
う。
GaAs基板51の（001）面はAs面であるが、第２図
（Ａ）に示すように、この面に対して〈110〉軸にほぼ
平行に角度θをなす傾斜面を有するリッジ51aを形成す
ると、θがほぼ20゜以上であれば傾斜面にはGa面が露出
する。したがって、第２図（Ｂ）に示すように、角度θ
がほぼ20゜以上になると、この傾斜面にはｐ型半導体層
が成長する。
（Ａ）に示すように、この面に対して〈110〉軸にほぼ
平行に角度θをなす傾斜面を有するリッジ51aを形成す
ると、θがほぼ20゜以上であれば傾斜面にはGa面が露出
する。したがって、第２図（Ｂ）に示すように、角度θ
がほぼ20゜以上になると、この傾斜面にはｐ型半導体層
が成長する。
すなわち、同一基板上に（001）面となる角度が20゜
以上の面と、20゜未満の面とを形成することによって、
一回の成長で各面上にｐ型およびｎ型の半導体層を形成
することができる。
以上の面と、20゜未満の面とを形成することによって、
一回の成長で各面上にｐ型およびｎ型の半導体層を形成
することができる。
なお、この方法では、例えば、 基板温度は400〜800℃程度、 GaAsの成長速度は0.5〜５μm/h、 フラックス比Ｊ（As4）/J（Ga）は10以下で、特に５
以下が望ましい。
以下が望ましい。
また、GaAsおよびAlGaAsの両性不純物としてはSiの他
にGe、Snが挙げられ、同様な効果を有する。ただし、成
長条件が多少異なる。
にGe、Snが挙げられ、同様な効果を有する。ただし、成
長条件が多少異なる。
また、この様な効果を利用できる材料としては、InGa
As、InAlGaP等があり、これらの材料に両性不純物をド
ープすることにより、同様な効果を得られる。ドープ材
としては、IV族元素であり、同様にSi、Ge、Sn、Pbを利
用すれば同様の効果を得られる。
As、InAlGaP等があり、これらの材料に両性不純物をド
ープすることにより、同様な効果を得られる。ドープ材
としては、IV族元素であり、同様にSi、Ge、Sn、Pbを利
用すれば同様の効果を得られる。
本発明は、この方法を利用して半導体層の導電型を制
御し、半導体レーザを簡単な工程で製造しようとするも
のである。
御し、半導体レーザを簡単な工程で製造しようとするも
のである。
まず、基板51は、（001）面を有したｐ−GaAs基板
に、〈110〉軸にそった方向でリッジ51aを形成したもの
である。本実施例では、リッジの幅を頂上部で３μｍ、
段差を1.5μｍとしている。これらの数値は任意であ
る。また、傾斜面は（001）面に対して40゜傾斜してい
る。
に、〈110〉軸にそった方向でリッジ51aを形成したもの
である。本実施例では、リッジの幅を頂上部で３μｍ、
段差を1.5μｍとしている。これらの数値は任意であ
る。また、傾斜面は（001）面に対して40゜傾斜してい
る。
リッジ51aの形成は通常のホトリソグラフィによる。
まずレジストを形成し、硫酸系エッチャントでエッチン
グすると、断面形状が台形のリッジ51aが形成される。
まずレジストを形成し、硫酸系エッチャントでエッチン
グすると、断面形状が台形のリッジ51aが形成される。
なお、リッジ51aの高さを２〜３μｍ程度に高くし、
さらに基板温度を低く、Asのフラックスを小さくすれ
ば、リッジの傾斜面の角度を維持することができる。
さらに基板温度を低く、Asのフラックスを小さくすれ
ば、リッジの傾斜面の角度を維持することができる。
次に、ｐ−GaAs基板51上に、BeをドープしたgaAsのバ
ッファ層52を厚さ0.5μｍ形成し、更に、BeドープのAlx
Gay As（ｘ＝0.3,y＝0.7、以下同じ。）のクラッド層5
3を厚さ1.5μｍ、ノンドープGaAsの活性層54を厚さ0.1
μｍ形成する。
ッファ層52を厚さ0.5μｍ形成し、更に、BeドープのAlx
Gay As（ｘ＝0.3,y＝0.7、以下同じ。）のクラッド層5
3を厚さ1.5μｍ、ノンドープGaAsの活性層54を厚さ0.1
μｍ形成する。
次に、SiドープのAlx Gay Asをクラッド層55として1.
5μｍ形成し、さらにコンタクト層56として形成する。
5μｍ形成し、さらにコンタクト層56として形成する。
すでに述べたように、Siが両性不純物であり、（00
1）面に対する角度θがほぼ20゜以上になるとｐ型のAlx
Gay Asが成長する。したがって、クラッド層55および
コンタクト層56を形成する際、基板51のリッジ部51aの
傾斜面上の部分にはｐ型Alx Gay As領域60が形成され、
その他の部分はｎ型Alx Gay Asとなる。
1）面に対する角度θがほぼ20゜以上になるとｐ型のAlx
Gay Asが成長する。したがって、クラッド層55および
コンタクト層56を形成する際、基板51のリッジ部51aの
傾斜面上の部分にはｐ型Alx Gay As領域60が形成され、
その他の部分はｎ型Alx Gay Asとなる。
次に、Si3N4の絶縁層57を厚さ5000Å形成した後、通
常のホトリソグラフィによってリッジ頂上部のみを除去
する。そして、最後にAu−Snの電極58およびAu−Znの電
極59を蒸着により形成する。
常のホトリソグラフィによってリッジ頂上部のみを除去
する。そして、最後にAu−Snの電極58およびAu−Znの電
極59を蒸着により形成する。
第３図は、本発明による半導体レーザの第２実施例の
概略的構成図である。なお、第１実施例と同一部分には
同一番号を付してある。
概略的構成図である。なお、第１実施例と同一部分には
同一番号を付してある。
本実施例では、上述したようにSiドープのAlx Gay As
を成長させることによって、ｐ型Alx Gay As領域60を有
するクラッド層55を形成し、その上にリッジ頂上部を除
いて絶縁層71を形成する。続いて、頂上部にコンタクト
層72を形成し、最後に電極73および59を形成する。
を成長させることによって、ｐ型Alx Gay As領域60を有
するクラッド層55を形成し、その上にリッジ頂上部を除
いて絶縁層71を形成する。続いて、頂上部にコンタクト
層72を形成し、最後に電極73および59を形成する。
このようにコンタクト層が頂上部のみに形成されてい
るために、コンタクト層を通しての横方向電流がなくな
り、電流を更に集中させ効率を向上させることができ
る。
るために、コンタクト層を通しての横方向電流がなくな
り、電流を更に集中させ効率を向上させることができ
る。
第４図は、本発明による半導体レーザの第３実施例の
概略的構成図である。
概略的構成図である。
本実施例では、第１実施例の構成を有する半導体レー
ザL1、L2、L3・・・を同一基板51上に複数個配列してい
る。また、各レーザの電極58は、分離溝64によって電気
的に分離されているために、各レーザを独立駆動させる
ことができる。
ザL1、L2、L3・・・を同一基板51上に複数個配列してい
る。また、各レーザの電極58は、分離溝64によって電気
的に分離されているために、各レーザを独立駆動させる
ことができる。
第10図は、本発明による半導体レーザの第４実施例の
概略的構成図である。
概略的構成図である。
上記各実施例と異なるところは、第２光閉じ込め層が
活性層の下部に形成されていることである。
活性層の下部に形成されていることである。
120はｎ型GaAs基板である。この上にバッファ層121と
してSiドープGaAsを0.5μｍ成長させ、続いてSiドープA
lxGayAs（ｘ＝0.5,y＝0.5）の層122を1.5μｍ形成する
と、上述したように、傾斜面のみｐ型となる。これが領
域131である。
してSiドープGaAsを0.5μｍ成長させ、続いてSiドープA
lxGayAs（ｘ＝0.5,y＝0.5）の層122を1.5μｍ形成する
と、上述したように、傾斜面のみｐ型となる。これが領
域131である。
さらに、活性層123を形成する。本実施例では、GaAs
とAlxGayAs（ｘ＝0.3,y＝0.7）の多層膜（GaAsは60Åで
５層、AlGaAsは100Åで４層）により形成されている。
とAlxGayAs（ｘ＝0.3,y＝0.7）の多層膜（GaAsは60Åで
５層、AlGaAsは100Åで４層）により形成されている。
活性層123上に、BeドープAlxGayAs（ｘ＝0.5,y＝0.
5）の第１光閉じ込め層124を形成し、更にBeドープGaAs
の電極用コンタクト層125を形成する。
5）の第１光閉じ込め層124を形成し、更にBeドープGaAs
の電極用コンタクト層125を形成する。
なお、このままでは第１および第２実施例に比較して
電流の度じ込めが十分ではないために、電流の広がりを
防ぐために、ｐ−AlGaAs層124およびｐ−GaAs層125を13
2に示すようにエッチングによって除去する。ただし、
活性層123まで達しない方がレーザとしての特性は良好
になる傾向にある。また、ｐ−AlGaAsの層124の残され
た層133は、厚さ0.1〜１μｍ程度が望ましい。
電流の度じ込めが十分ではないために、電流の広がりを
防ぐために、ｐ−AlGaAs層124およびｐ−GaAs層125を13
2に示すようにエッチングによって除去する。ただし、
活性層123まで達しない方がレーザとしての特性は良好
になる傾向にある。また、ｐ−AlGaAsの層124の残され
た層133は、厚さ0.1〜１μｍ程度が望ましい。
さらに、エッチング部132の位置も重要である。基板1
20の台形凸部のすそ135とエッチング部132の位置をなる
べく一致させるが、その距離134を小さくすることを望
ましい。勿論、エッチング部132の位置がすそ135を過ぎ
て、リッジ上部に近づく程良いわけである。
20の台形凸部のすそ135とエッチング部132の位置をなる
べく一致させるが、その距離134を小さくすることを望
ましい。勿論、エッチング部132の位置がすそ135を過ぎ
て、リッジ上部に近づく程良いわけである。
こうしてエッチングされずに残された部分の上に、Si
3N4層126を形成し、その頂上部128を除去した後、電極1
27を形成する。また、電極130も形成する。
3N4層126を形成し、その頂上部128を除去した後、電極1
27を形成する。また、電極130も形成する。
このような構造のレーザの電極127および130間に電圧
を印加すると、電流が矢印129の方向に流れ、中央部に
集中して発振する。ｐ領域131により狭窄効果を有する
からである。また、活性層123も台形上部と傾斜面で折
れ曲がっているために、屈折率差を有し、光も中央部に
閉じ込められる。
を印加すると、電流が矢印129の方向に流れ、中央部に
集中して発振する。ｐ領域131により狭窄効果を有する
からである。また、活性層123も台形上部と傾斜面で折
れ曲がっているために、屈折率差を有し、光も中央部に
閉じ込められる。
工程数は、第１および第２実施例に比べて増加する
が、傾斜面にｐ領域が形成される効果により、光および
電流の閉じ込めが良好な半導体レーザを得ることができ
た。
が、傾斜面にｐ領域が形成される効果により、光および
電流の閉じ込めが良好な半導体レーザを得ることができ
た。
なお、本実施例における台形形状は、台形の上部が５
μｍ、高さが３μｍであった。レーザを作製する場合、
基板の台形形状は、上部が６μｍ以下の幅で、高さが３
μｍ以下であることが望ましい。また、第３実施例にお
ける台形間のピッチは任意である。
μｍ、高さが３μｍであった。レーザを作製する場合、
基板の台形形状は、上部が６μｍ以下の幅で、高さが３
μｍ以下であることが望ましい。また、第３実施例にお
ける台形間のピッチは任意である。
リッジを形成する方向は〈110〉にほぼ平行と表現し
ているが、「ほぼ」とは−30゜〜＋30゜の範囲を含む意
味である。さらに望ましくは−10゜〜＋10゜である。
ているが、「ほぼ」とは−30゜〜＋30゜の範囲を含む意
味である。さらに望ましくは−10゜〜＋10゜である。
また、基板も（001）面に完全に一致している必要は
なく、（001）面から〈111〉方向に最大10゜傾いていて
も良い。
なく、（001）面から〈111〉方向に最大10゜傾いていて
も良い。
また、本発明におけるリッジの斜面が（001）面とな
る傾斜角度を40゜としたが、本発明の適用範囲は最大70
゜程度である。ただし、真空蒸着法を用いた場合には、
角度が大きいと傾斜面に成長しない可能性がある。
る傾斜角度を40゜としたが、本発明の適用範囲は最大70
゜程度である。ただし、真空蒸着法を用いた場合には、
角度が大きいと傾斜面に成長しない可能性がある。
本実施例で使用したウェットエッチングでは、｛11
1｝面が形成され、ドライエッチングでも斜面が形成で
きる。本発明の効果を有効に利用するためには、傾斜角
度は20〜60゜が望ましい。
1｝面が形成され、ドライエッチングでも斜面が形成で
きる。本発明の効果を有効に利用するためには、傾斜角
度は20〜60゜が望ましい。
（比較例１） 第５図は、PMQWレーザ（Buried multiquantum well l
asers）の概略的構成図である。BMQWレーザの報告例に
は、Appl.Phys.Lett.45（１）,1 July 1984がある。
asers）の概略的構成図である。BMQWレーザの報告例に
は、Appl.Phys.Lett.45（１）,1 July 1984がある。
同図において、82はｐ−GaAs基板、83はｐ−Al x1 Ga
y1 As（x1＝0.35,y1＝0.65、以下同じ。）のバッファ
層、84はｐ−Alx Gay Asのクラッド層、85はZnの拡散に
よって無秩序化された領域、86はZn拡散領域、87はSiO2
の電流ブロック層、88はAuGeNi−Auの電極、81はCr−Au
の電極、89はZnの拡散していないｎ−Al x1 Ga y1 Asの
上部クラッド層、90はｎ−GaAsのコンタクト層、91は多
重量子井戸型活性層である。
y1 As（x1＝0.35,y1＝0.65、以下同じ。）のバッファ
層、84はｐ−Alx Gay Asのクラッド層、85はZnの拡散に
よって無秩序化された領域、86はZn拡散領域、87はSiO2
の電流ブロック層、88はAuGeNi−Auの電極、81はCr−Au
の電極、89はZnの拡散していないｎ−Al x1 Ga y1 Asの
上部クラッド層、90はｎ−GaAsのコンタクト層、91は多
重量子井戸型活性層である。
このレーザの特徴は、Zn拡散により多重量子井戸活性
層であった領域85が無秩序化されることで、無秩序化し
た領域85の組織化が変り、屈折率の変化を生じて光が活
性層91に閉じ込められるところにある。更に、Zn拡散に
よって、横方向にpn接合が形成されるために、電流の集
中化という効果も生じる。また、このレーザは33mAとい
う低いしきい値電流で発振している。
層であった領域85が無秩序化されることで、無秩序化し
た領域85の組織化が変り、屈折率の変化を生じて光が活
性層91に閉じ込められるところにある。更に、Zn拡散に
よって、横方向にpn接合が形成されるために、電流の集
中化という効果も生じる。また、このレーザは33mAとい
う低いしきい値電流で発振している。
しかしながら、この比較例では、Zn拡散をした後の加
工を必要とし、製造において制御性等に技術的な問題を
有している。
工を必要とし、製造において制御性等に技術的な問題を
有している。
これに対して、本発明では、クラッド層等の成長と共
に電流狭窄領域が形成され、上記比較例より製造技術の
点で優れたものである。
に電流狭窄領域が形成され、上記比較例より製造技術の
点で優れたものである。
（比較例２） 第６図は、BHレーザ（Buried−heterostructure inje
ction lasers）の概略的構成図である。BHレーザの報告
例としては、Journal of Applied Physics,Vol.45,No.1
1,November 1974,4899が挙げられる。
ction lasers）の概略的構成図である。BHレーザの報告
例としては、Journal of Applied Physics,Vol.45,No.1
1,November 1974,4899が挙げられる。
同図において、102はｎ−GaAs基板、103は電流を閉じ
込めるためのｎ−AlGaAs層、104は酸化膜、101および10
5は電極、106はｐ−AlGaAsのクラッド層、107はGaAsの
活性層、108はｎ−AlGaAsの下部クラッド層である。
込めるためのｎ−AlGaAs層、104は酸化膜、101および10
5は電極、106はｐ−AlGaAsのクラッド層、107はGaAsの
活性層、108はｎ−AlGaAsの下部クラッド層である。
このレーザの製造方法は、基板102上に、下部クラッ
ド層108、活性層107およびクラッド層106を形成した
後、エッチングにより中心部分だけを残して他を除去
し、電流を閉じ込めるためのｎ−AlGaAs層103を再成長
させる、というものである。
ド層108、活性層107およびクラッド層106を形成した
後、エッチングにより中心部分だけを残して他を除去
し、電流を閉じ込めるためのｎ−AlGaAs層103を再成長
させる、というものである。
このレーザは15mAという非常に低いしきい値電流を示
すが、上述したように製造工程が多く、複雑な製法とな
る。
すが、上述したように製造工程が多く、複雑な製法とな
る。
これに対して、本発明では、傾斜面を形成するだけで
クラッド層の成長と同時に電流狭窄領域を形成すること
ができ、リッジの頂上部に活性層を孤立させることがで
きる。したがって、上記比較例に比べて製造工程が大幅
に簡単化され、しかも効率の良いレーザを提供すること
ができる。
クラッド層の成長と同時に電流狭窄領域を形成すること
ができ、リッジの頂上部に活性層を孤立させることがで
きる。したがって、上記比較例に比べて製造工程が大幅
に簡単化され、しかも効率の良いレーザを提供すること
ができる。
このように、上記各比較例では、電流の狭窄を達成す
る構造を形成するために２回の成長工程又は拡散工程を
必要とするのに対して、本発明によれは１回の成長工程
で効率の高いレーザ構造を形成することができる。
る構造を形成するために２回の成長工程又は拡散工程を
必要とするのに対して、本発明によれは１回の成長工程
で効率の高いレーザ構造を形成することができる。
［発明の効果］ 以上詳細に説明したように、 本発明による半導体レーザによれば、第２光閉じ込め
層の内、基板に形成された凸部の上底面の上に堆積され
た部分がｎ型半導体からなり、凸部の傾斜面の上に積層
された部分がｐ型半導体からなるようにすることで、該
ｐ型半導体の部分が電流狭窄領域となって凸部頂上部の
活性層を孤立させ、高効率を達成でき、また良好な光閉
じ込めを行うことができる。
層の内、基板に形成された凸部の上底面の上に堆積され
た部分がｎ型半導体からなり、凸部の傾斜面の上に積層
された部分がｐ型半導体からなるようにすることで、該
ｐ型半導体の部分が電流狭窄領域となって凸部頂上部の
活性層を孤立させ、高効率を達成でき、また良好な光閉
じ込めを行うことができる。
本発明による半導体レーザの製造方法によれば、基板
に形成された凸部上に、第１光閉じ込め層、活性層及び
両性不純物をドーピングした第２光閉じ込め層を順次積
層し、第２光閉じ込め層の内、前記凸部の上底面の上に
積層された部分をｎ型半導体とし、前記凸部の傾斜面の
上に積層された部分をｐ型半導体とすることで、ｐ型半
導体（電流狭窄領域となる）とｎ型半導体とを同時に形
成することができるために、工程数が少ない簡易な製造
方法とすることができ、その結果として製造歩留りおよ
び信頼性を向上させることができる。
に形成された凸部上に、第１光閉じ込め層、活性層及び
両性不純物をドーピングした第２光閉じ込め層を順次積
層し、第２光閉じ込め層の内、前記凸部の上底面の上に
積層された部分をｎ型半導体とし、前記凸部の傾斜面の
上に積層された部分をｐ型半導体とすることで、ｐ型半
導体（電流狭窄領域となる）とｎ型半導体とを同時に形
成することができるために、工程数が少ない簡易な製造
方法とすることができ、その結果として製造歩留りおよ
び信頼性を向上させることができる。
第１図は、本発明による半導体レーザの第１実施例の概
略的構成図、 第２図（Ａ）および（Ｂ）は、本実施例で使用される半
導体形成方法の原理説明図、 第３図は、本発明による半導体レーザの第２実施例の概
略的構成図、 第４図は、本発明による半導体レーザの第３実施例の概
略的構成図、 第５図は、PMQWレーザ（Buried multiquamtum well las
ers）の概略的構成図、 第６図は、BHレーザ（Buried−heterostructure inject
ion lasers）の概略的構成図、 第７図（Ａ）は、従来の半導体レーザの概略的構成図、
第７図（Ｂ）は、その屈折率の分布を示すグラフ、 第８図および第９図は、各々半導体レーザの従来例の概
略的構成図、 第10図は、本発明による半導体レーザの第４実施例の概
略的構成図である。 51……ｐ型基板（ｐ−GaAs） 52……ｐバッファ層（Be−doped） 53……ｐクラッド層（Be−doped） 54……活性層（ノンドープ） 55……ｎクラッド層（Si−doped） 56……ｎコンタクト層（Si−doped） 57……絶縁層 58、59……電極 60……ｐ領域
略的構成図、 第２図（Ａ）および（Ｂ）は、本実施例で使用される半
導体形成方法の原理説明図、 第３図は、本発明による半導体レーザの第２実施例の概
略的構成図、 第４図は、本発明による半導体レーザの第３実施例の概
略的構成図、 第５図は、PMQWレーザ（Buried multiquamtum well las
ers）の概略的構成図、 第６図は、BHレーザ（Buried−heterostructure inject
ion lasers）の概略的構成図、 第７図（Ａ）は、従来の半導体レーザの概略的構成図、
第７図（Ｂ）は、その屈折率の分布を示すグラフ、 第８図および第９図は、各々半導体レーザの従来例の概
略的構成図、 第10図は、本発明による半導体レーザの第４実施例の概
略的構成図である。 51……ｐ型基板（ｐ−GaAs） 52……ｐバッファ層（Be−doped） 53……ｐクラッド層（Be−doped） 54……活性層（ノンドープ） 55……ｎクラッド層（Si−doped） 56……ｎコンタクト層（Si−doped） 57……絶縁層 58、59……電極 60……ｐ領域
Claims (2)
- 【請求項１】基板上に、ｐ型化合物半導体から成る第１
光閉じ込め層、化合物半導体から成る活性層および化合
物半導体から成る第２光閉じ込め層を積層して成る半導
体レーザにおいて、前記基板は、ミラー指数で示す（00
1）面となす角度が20゜未満の上底面と、該上底面の両
側に配置され、格子方向指数で示す〈100〉軸にほぼ平
行でかつ前記（001）面となす角度が20゜以上の２つの
傾斜面とから成る断面が台形状の凸部を有し、前記第２
光閉じ込め層に両性不純物がドーピングされており、第
２光閉じ込め層の内、前記凸部の上底面の上に積層され
た部分がｎ型半導体から成り、前記傾斜面の上に積層さ
れた部分がｐ型半導体から成ることを特徴とする半導体
レーザ。 - 【請求項２】基板上に、ｐ型化合物半導体から成る第１
光閉じ込め層、化合物半導体から成る活性層および化合
物半導体から成る第２光閉じ込め層を順次積層すること
によって半導体レーザを製造する方法において、前記基
板に、ミラー指数で示す（001）面となす角度が20゜未
満の上底面と、該上底面の両側に配置され、格子方向指
数で示す〈100〉軸にほぼ平行でかつ前記（001）面とな
す角度が20゜以上の２つの傾斜面とから成る断面が台形
状の凸部を形成し、該凸部上に前記第１光閉じ込め層、
活性層及び両性不純物をドーピングした第２光閉じ込め
層を順次積層することによって、第２光閉じ込め層の
内、前記凸部の上底面の上に積層された部分をｎ型半導
体とし、前記傾斜面の上に積層された部分をｐ型半導体
としたことを特徴とする半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2487187A JPH084174B2 (ja) | 1987-02-06 | 1987-02-06 | 半導体レ−ザおよびその製造方法 |
| US07/273,721 US4932033A (en) | 1986-09-26 | 1988-11-17 | Semiconductor laser having a lateral p-n junction utilizing inclined surface and method of manufacturing same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2487187A JPH084174B2 (ja) | 1987-02-06 | 1987-02-06 | 半導体レ−ザおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63193585A JPS63193585A (ja) | 1988-08-10 |
| JPH084174B2 true JPH084174B2 (ja) | 1996-01-17 |
Family
ID=12150269
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2487187A Expired - Fee Related JPH084174B2 (ja) | 1986-09-26 | 1987-02-06 | 半導体レ−ザおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH084174B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100590566B1 (ko) | 2004-11-02 | 2006-06-19 | 삼성전자주식회사 | 레이저 다이오드 및 그 제조방법 |
| KR100590567B1 (ko) | 2004-11-08 | 2006-06-19 | 삼성전자주식회사 | 레이저 다이오드 및 그 제조방법 |
-
1987
- 1987-02-06 JP JP2487187A patent/JPH084174B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63193585A (ja) | 1988-08-10 |
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