JPH0851250A - 半導体レーザ - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 再結晶成長界面におけるレーザ劣化を抑制
し、高信頼性の半導体レーザを提供する。 【構成】 半導体基板上１にｐ型のクラッド層３と、ｎ
型のクラッド層５と、これらの間に挟まれたレーザ発振
用の活性層４と、この活性層４の両側に設けられた電流
ブロック層６と、この電流ブロック層６の上面に接する
上クラッド層８とが設けられ、上記ｐ型のクラッド層３
およびｎ型のクラッド層５と上記電流ブロック層６との
界面１３、１４並びに上記上クラッド層８と上記電流ブ
ロック層６との界面１１、１２が再結晶成長界面で接合
され、上記再結晶成長界面のｐ−ｎ接合面にＦｅ，Ｃｒ
またはＣｏがドープされたドープ層を有する構成であ
る。
し、高信頼性の半導体レーザを提供する。 【構成】 半導体基板上１にｐ型のクラッド層３と、ｎ
型のクラッド層５と、これらの間に挟まれたレーザ発振
用の活性層４と、この活性層４の両側に設けられた電流
ブロック層６と、この電流ブロック層６の上面に接する
上クラッド層８とが設けられ、上記ｐ型のクラッド層３
およびｎ型のクラッド層５と上記電流ブロック層６との
界面１３、１４並びに上記上クラッド層８と上記電流ブ
ロック層６との界面１１、１２が再結晶成長界面で接合
され、上記再結晶成長界面のｐ−ｎ接合面にＦｅ，Ｃｒ
またはＣｏがドープされたドープ層を有する構成であ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザの信頼性
向上に関するものである。
向上に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図６は従来の埋込ヘテロ接合構造（Buri
ed Heterostructure）のレーザダイオード（以下ＢＨレ
ーザの構造と称す）の断面図で、例えば、SPIE-The Int
ernational Society for Optical Engineering,Volume2
148，142〜151頁に示されているものである。 図において、１はｐ型のＩｎＰからなる半導体基板、３は
ｐ型ＩｎＰからなるｐ型のクラッド層でバッファ層２を
含み、４はＩｎＧａＡｓＰからなる活性層、５はｎ型Ｉｎ
Ｐからなるｎ型のクラッド層、６はｐ型ＩｎＰからなる
ｐ型の電流ブロック層、７はｎ型ＩｎＰからなるｎ型の
電流ブロック層、８はｐ型の電流ブロック層６の上面に
接するｎ型のＩｎＰからなるｎ型の上クラッド層、９は
オーミックコンタクトを得るためのｎ型ＩｎＰからなる
コンタクト層、１１、１２、１３および１４は再結晶成
長界面、１０は金属からなる電極である。
ed Heterostructure）のレーザダイオード（以下ＢＨレ
ーザの構造と称す）の断面図で、例えば、SPIE-The Int
ernational Society for Optical Engineering,Volume2
148，142〜151頁に示されているものである。 図において、１はｐ型のＩｎＰからなる半導体基板、３は
ｐ型ＩｎＰからなるｐ型のクラッド層でバッファ層２を
含み、４はＩｎＧａＡｓＰからなる活性層、５はｎ型Ｉｎ
Ｐからなるｎ型のクラッド層、６はｐ型ＩｎＰからなる
ｐ型の電流ブロック層、７はｎ型ＩｎＰからなるｎ型の
電流ブロック層、８はｐ型の電流ブロック層６の上面に
接するｎ型のＩｎＰからなるｎ型の上クラッド層、９は
オーミックコンタクトを得るためのｎ型ＩｎＰからなる
コンタクト層、１１、１２、１３および１４は再結晶成
長界面、１０は金属からなる電極である。
【０００３】図中、矢印は電流を示し、円形で示すＡ，
Ｂ，ＣおよびＤの領域の結晶成長における再結晶成長界
面１１、１２、１３および１４は高温動作において劣化
する領域で、矢印で示した活性層４を通らない漏れ電流
が発生する。劣化は、結晶成長を繰り返す間の再結晶成
長界面１１、１２、１３および１４のｐ型ＩｎＰとｎ型
ＩｎＰのｐ−ｎ接合界面で発生し易い。何故ならば、一
般に再結晶成長界面１１、１２、１３および１４は一旦
空気に触れたり、エッチングされたりして、表面に自然
酸化膜や不純物が存在し、そのために結晶欠陥が多くな
るからである。
Ｂ，ＣおよびＤの領域の結晶成長における再結晶成長界
面１１、１２、１３および１４は高温動作において劣化
する領域で、矢印で示した活性層４を通らない漏れ電流
が発生する。劣化は、結晶成長を繰り返す間の再結晶成
長界面１１、１２、１３および１４のｐ型ＩｎＰとｎ型
ＩｎＰのｐ−ｎ接合界面で発生し易い。何故ならば、一
般に再結晶成長界面１１、１２、１３および１４は一旦
空気に触れたり、エッチングされたりして、表面に自然
酸化膜や不純物が存在し、そのために結晶欠陥が多くな
るからである。
【０００４】図７は上記構成のＢＨレーザの構造の製造
工程を説明する断面図で、図７（ａ）のように、ｐ型Ｉ
ｎＰからなる半導体基板１の上にｐ型ＩｎＰからなるバ
ッファ層２を含むｐ型ＩｎＰからなるｐ型のクラッド層
３、ＩｎＧａＡｓＰからなる活性層４およびｎ型ＩｎＰ
からなるｎ型のクラッド層５を順次ＭＯＣＶＤ（有機金
属気相成長）法で結晶成長し、ＳｉＯ2を成膜した後、
写真製版でＳｉＯ2をパターニングしてマスク１５を形
成する。
工程を説明する断面図で、図７（ａ）のように、ｐ型Ｉ
ｎＰからなる半導体基板１の上にｐ型ＩｎＰからなるバ
ッファ層２を含むｐ型ＩｎＰからなるｐ型のクラッド層
３、ＩｎＧａＡｓＰからなる活性層４およびｎ型ＩｎＰ
からなるｎ型のクラッド層５を順次ＭＯＣＶＤ（有機金
属気相成長）法で結晶成長し、ＳｉＯ2を成膜した後、
写真製版でＳｉＯ2をパターニングしてマスク１５を形
成する。
【０００５】次に、エッチングによって、図７（ｂ）の
ようにメサ状のストライプ構造１６に形成する。この
時、ストライプ構造１６の側壁はエッチング剤に触れる
とともに、空気にも触れることになり、トライプ状の側
壁には不純物や自然酸化膜が存在することになる。
ようにメサ状のストライプ構造１６に形成する。この
時、ストライプ構造１６の側壁はエッチング剤に触れる
とともに、空気にも触れることになり、トライプ状の側
壁には不純物や自然酸化膜が存在することになる。
【０００６】次に、図７（ｃ）のように、ｐ型ＩｎＰか
らなるｐ型の電流ブロック層６、ｎ型ＩｎＰからなるｎ
型の電流ブロック層７およびｐ型ＩｎＰからなるｐ型の
電流ブロック層６を順次ＭＯＣＶＤ法で再結晶成長し
て、活性層４を埋め込む。この後、マスク１５をエッチ
ングで除去する。この時、ｐ型の電流ブロック層６の表
面には、エッチング剤が残留し不純物が残存するととも
に、自然酸化膜が形成される。
らなるｐ型の電流ブロック層６、ｎ型ＩｎＰからなるｎ
型の電流ブロック層７およびｐ型ＩｎＰからなるｐ型の
電流ブロック層６を順次ＭＯＣＶＤ法で再結晶成長し
て、活性層４を埋め込む。この後、マスク１５をエッチ
ングで除去する。この時、ｐ型の電流ブロック層６の表
面には、エッチング剤が残留し不純物が残存するととも
に、自然酸化膜が形成される。
【０００７】次に、図７（ｄ）のように、ｎ型ＩｎＰか
らなるｎ型の上クラッド層８、ｎ型ＩｎＰからなるコン
タクト層９をＭＯＣＶＤ法で再結晶成長し、この後、電
極１０を形成する。
らなるｎ型の上クラッド層８、ｎ型ＩｎＰからなるコン
タクト層９をＭＯＣＶＤ法で再結晶成長し、この後、電
極１０を形成する。
【０００８】上記の製造工程から明らかなように、２回
の再結晶成長の工程があり、図６のＡ，Ｂ，ＣおよびＤ
の領域、即ちｐ型の電流ブロック層６とｎ型のクラッド
層５およびｐ型の電流ブロック層６とｎ型の上クラッド
層８の再結晶成長界面１１、１２、１３および１４のｐ
−ｎ接合界面に不純物および自然酸化膜が存在すること
になり、このＡ，Ｂ，ＣおよびＤの領域でレーザ発振に
無効な漏れ電流が流れ、動作電流の増大をもたらし、い
わゆるレーザの劣化を引き起こし、信頼性が低下するこ
とになる。
の再結晶成長の工程があり、図６のＡ，Ｂ，ＣおよびＤ
の領域、即ちｐ型の電流ブロック層６とｎ型のクラッド
層５およびｐ型の電流ブロック層６とｎ型の上クラッド
層８の再結晶成長界面１１、１２、１３および１４のｐ
−ｎ接合界面に不純物および自然酸化膜が存在すること
になり、このＡ，Ｂ，ＣおよびＤの領域でレーザ発振に
無効な漏れ電流が流れ、動作電流の増大をもたらし、い
わゆるレーザの劣化を引き起こし、信頼性が低下するこ
とになる。
【０００９】以上はｐ型ＩｎＰからなる半導体基板を使
用したＢＨレーザの構造の例を示したが、図８のＢＣ
（Buried Crescent ）レーザの構造（Extended Abstrac
ts ofthe 15th Conferrence on Solid State Devices a
nd Materials,Tokyo,1983,pp.337-340参照）、あるいは
図９に示したｎ型ＩｎＰからなる半導体基板を使用した
ＢＨレーザの構造、図１０のｎ型のＧａＡｓからなる半
導体基板を使用したＢＲ（Buried Ridge ）レーザ構造
の場合など、いずれも再成長界面のｐ−ｎ接合界面にレ
ーザ劣化が生じる。
用したＢＨレーザの構造の例を示したが、図８のＢＣ
（Buried Crescent ）レーザの構造（Extended Abstrac
ts ofthe 15th Conferrence on Solid State Devices a
nd Materials,Tokyo,1983,pp.337-340参照）、あるいは
図９に示したｎ型ＩｎＰからなる半導体基板を使用した
ＢＨレーザの構造、図１０のｎ型のＧａＡｓからなる半
導体基板を使用したＢＲ（Buried Ridge ）レーザ構造
の場合など、いずれも再成長界面のｐ−ｎ接合界面にレ
ーザ劣化が生じる。
【００１０】図８のＢＣレーザの構造では、ｐ型ＩｎＰ
からなる半導体基板１、ｎ型ＩｎＰからなるｎ型の電流
ブロック層１７、ｐ型ＩｎＰからなるｐ型の電流ブロッ
ク層１８、ｐ型ＩｎＰからなるｐ型のクラッド層１９、
ＩｎＧａＡｓＰからなる活性層２０、ｎ型ＩｎＰからな
るｎ型のクラッド層２１および上クラッド層２２、ｎ型
ＩｎＰからなるコンタクト層２３および電極１０から構
成され、ｎ型の電流ブロック層１７とｐ型のクラッド層
１９との間の再結晶成長界面２４、さらに、ｐ型の電流
ブロック層１８とｎ型のクラッド層２１およびｎ型の上
クラッド層２２との間の再結晶成長界面２５があり、こ
のｐ−ｎ接合界面でレーザ劣化が生じることになる。
からなる半導体基板１、ｎ型ＩｎＰからなるｎ型の電流
ブロック層１７、ｐ型ＩｎＰからなるｐ型の電流ブロッ
ク層１８、ｐ型ＩｎＰからなるｐ型のクラッド層１９、
ＩｎＧａＡｓＰからなる活性層２０、ｎ型ＩｎＰからな
るｎ型のクラッド層２１および上クラッド層２２、ｎ型
ＩｎＰからなるコンタクト層２３および電極１０から構
成され、ｎ型の電流ブロック層１７とｐ型のクラッド層
１９との間の再結晶成長界面２４、さらに、ｐ型の電流
ブロック層１８とｎ型のクラッド層２１およびｎ型の上
クラッド層２２との間の再結晶成長界面２５があり、こ
のｐ−ｎ接合界面でレーザ劣化が生じることになる。
【００１１】また、図９のＢＨレーザの構造では、ｎ型
のＩｎＰからなる半導体基板２６、ｎ型のＩｎＰからな
りバッファ層２７を含むｎ型のクラッド層２８、ＩｎＧ
ａＡｓＰからなる活性層４、ｐ型ＩｎＰからなるｐ型の
クラッド層２９、ｐ型ＩｎＰからなるｐ型の電流ブロッ
ク層３０、ｎ型ＩｎＰからなるｎ型の電流ブロック層３
１、ｐ型ＩｎＰからなるｐ型の上クラッド層３２および
ｐ型ＩｎＰからなるコンタクト層３３から構成され、ｎ
型のクラッド層２８とｐ型の電流ブロック層３０との間
の再結晶成長界面３４並びにｎ型の電流ブロック層３１
とｐ型のクラッド層２９およびｐ型の上クラッド層３２
との間の再結晶成長界面３５のｐ−ｎ接合界面でレーザ
劣化が発生する。
のＩｎＰからなる半導体基板２６、ｎ型のＩｎＰからな
りバッファ層２７を含むｎ型のクラッド層２８、ＩｎＧ
ａＡｓＰからなる活性層４、ｐ型ＩｎＰからなるｐ型の
クラッド層２９、ｐ型ＩｎＰからなるｐ型の電流ブロッ
ク層３０、ｎ型ＩｎＰからなるｎ型の電流ブロック層３
１、ｐ型ＩｎＰからなるｐ型の上クラッド層３２および
ｐ型ＩｎＰからなるコンタクト層３３から構成され、ｎ
型のクラッド層２８とｐ型の電流ブロック層３０との間
の再結晶成長界面３４並びにｎ型の電流ブロック層３１
とｐ型のクラッド層２９およびｐ型の上クラッド層３２
との間の再結晶成長界面３５のｐ−ｎ接合界面でレーザ
劣化が発生する。
【００１２】また、図１０のＢＲレーザの構造では、ｎ
型ＧａＡｓからなる半導体基板３６、ｎ型ＡｌＧａＩｎ
Ｐからなるｎ型のクラッド層３７、ｐ型ＧａＡｓからな
るｐ型のクラッド層３８、ＧａＡｓＰからなる活性層３
９、ｎ型ＧａＡｓからなるｎ型の電流ブロック層４０、
ｐ型ＧａＡｓからなるｐ型の上クラッド層４１およびコ
ンタクト層４２、並びに電極１０から構成され、ｐ型の
クラッド層３８とｎ型の電流ブロック層４０との間の再
結晶成長界面４３およびｐ型の上クラッド層４１とｎ型
の電流ブロック層４０との間の再結晶成長界面４４のｐ
−ｎ接合界面でレーザ劣化が生じる。
型ＧａＡｓからなる半導体基板３６、ｎ型ＡｌＧａＩｎ
Ｐからなるｎ型のクラッド層３７、ｐ型ＧａＡｓからな
るｐ型のクラッド層３８、ＧａＡｓＰからなる活性層３
９、ｎ型ＧａＡｓからなるｎ型の電流ブロック層４０、
ｐ型ＧａＡｓからなるｐ型の上クラッド層４１およびコ
ンタクト層４２、並びに電極１０から構成され、ｐ型の
クラッド層３８とｎ型の電流ブロック層４０との間の再
結晶成長界面４３およびｐ型の上クラッド層４１とｎ型
の電流ブロック層４０との間の再結晶成長界面４４のｐ
−ｎ接合界面でレーザ劣化が生じる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
ＢＨレーザの構造、ＢＣレーザの構造あるいはＢＲレー
ザの構造では、再結晶成長界面のｐ−ｎ接合界面に不純
物および自然酸化膜が存在し、動作電流を上げていくと
無効電流が動作電流の上昇に応じて増加し、この無効電
流が高温条件下で流れることによって再結晶成長界面の
ｐ−ｎ接合界面の劣化が加速され、動作電流の変化を引
き起こす、いわゆるレーザ劣化が発生し、信頼性が低下
するという問題があった。
ＢＨレーザの構造、ＢＣレーザの構造あるいはＢＲレー
ザの構造では、再結晶成長界面のｐ−ｎ接合界面に不純
物および自然酸化膜が存在し、動作電流を上げていくと
無効電流が動作電流の上昇に応じて増加し、この無効電
流が高温条件下で流れることによって再結晶成長界面の
ｐ−ｎ接合界面の劣化が加速され、動作電流の変化を引
き起こす、いわゆるレーザ劣化が発生し、信頼性が低下
するという問題があった。
【００１４】本願発明は、上記のような問題を解決して
高信頼性の半導体レーザを提供することを目的とする。
高信頼性の半導体レーザを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
半導体基板上にｎ型のクラッド層と、ｐ型のクラッド層
と、これらのｎ型のクラッド層とｐ型のクラッド層との
間に挟まれたレーザ発振用の活性層と、この活性層の中
央部に電流を集束するために上記活性層の両側に設けら
れた電流ブロック層と、この電流ブロック層の上面に接
する上クラッド層とが設けられ、上記ｎ型のクラッド層
およびｐ型のクラッド層と上記電流ブロック層との界面
並びに上記上クラッド層と上記電流ブロック層との界面
が再結晶成長界面で接合され、上記再結晶成長界面のｐ
−ｎ接合界面にＦｅ，ＣｒまたはＣｏの少なくとも一種
類がドープされたドープ層を有する半導体レーザであ
る。
半導体基板上にｎ型のクラッド層と、ｐ型のクラッド層
と、これらのｎ型のクラッド層とｐ型のクラッド層との
間に挟まれたレーザ発振用の活性層と、この活性層の中
央部に電流を集束するために上記活性層の両側に設けら
れた電流ブロック層と、この電流ブロック層の上面に接
する上クラッド層とが設けられ、上記ｎ型のクラッド層
およびｐ型のクラッド層と上記電流ブロック層との界面
並びに上記上クラッド層と上記電流ブロック層との界面
が再結晶成長界面で接合され、上記再結晶成長界面のｐ
−ｎ接合界面にＦｅ，ＣｒまたはＣｏの少なくとも一種
類がドープされたドープ層を有する半導体レーザであ
る。
【００１６】請求項２に係る発明は、請求項１記載の半
導体レーザにおいて、ｎ型のクラッド層、ｐ型のクラッ
ド層および活性層がメサ状のストライプ構造をなすとと
もに電流ブロック層で挟持されるように埋め込まれたＢ
Ｈレーザの構造を有するものである。
導体レーザにおいて、ｎ型のクラッド層、ｐ型のクラッ
ド層および活性層がメサ状のストライプ構造をなすとと
もに電流ブロック層で挟持されるように埋め込まれたＢ
Ｈレーザの構造を有するものである。
【００１７】請求項３に係る発明は、請求項１記載の半
導体レーザにおいて、電流ブロック層に形成されたスト
ライプ状の溝に、ｎ型のクラッド層、ｐ型のクラッド層
および活性層が埋め込まれたＢＣレーザの構造を有する
ものである。
導体レーザにおいて、電流ブロック層に形成されたスト
ライプ状の溝に、ｎ型のクラッド層、ｐ型のクラッド層
および活性層が埋め込まれたＢＣレーザの構造を有する
ものである。
【００１８】請求項４に係る発明は、請求項１、２また
３記載の半導体レーザにおいて、半導体基板がｎ型のＩ
ｎＰまたはｐ型のＩｎＰからなるものである。
３記載の半導体レーザにおいて、半導体基板がｎ型のＩ
ｎＰまたはｐ型のＩｎＰからなるものである。
【００１９】請求項５に係る発明は、半導体基板上にｎ
型のクラッド層と、ｐ型のクラッド層と、これらのｎ型
のクラッド層とｐ型のクラッド層との間に挟まれたレー
ザ発振用の活性層と、この活性層の中央部に電流を集束
するために上記活性層の両側に設けられた電流ブロック
層と、この電流ブロック層の上面に接する上クラッド層
とが設けられ、上記ｐ型のクラッド層と上記電流ブロッ
ク層との界面および上記上クラッド層と上記電流ブロッ
ク層との界面が再結晶成長界面で接合され、上記再結晶
成長界面のｐ−ｎ接合界面にＦｅ，ＣｒまたはＣｏの少
なくとも一種類がドープされたドープ層を有する半導体
レーザである。
型のクラッド層と、ｐ型のクラッド層と、これらのｎ型
のクラッド層とｐ型のクラッド層との間に挟まれたレー
ザ発振用の活性層と、この活性層の中央部に電流を集束
するために上記活性層の両側に設けられた電流ブロック
層と、この電流ブロック層の上面に接する上クラッド層
とが設けられ、上記ｐ型のクラッド層と上記電流ブロッ
ク層との界面および上記上クラッド層と上記電流ブロッ
ク層との界面が再結晶成長界面で接合され、上記再結晶
成長界面のｐ−ｎ接合界面にＦｅ，ＣｒまたはＣｏの少
なくとも一種類がドープされたドープ層を有する半導体
レーザである。
【００２０】請求項６に係る発明は、請求項５記載の半
導体レーザにおいて、半導体基板がｎ型のＧａＡｓから
なり、活性層を挟むｐ型のクラッド層にリッジが形成さ
れるとともに上記リッジを挟持するように電流ブロック
層が形成されたＢＲレーザの構造を有するものである。
導体レーザにおいて、半導体基板がｎ型のＧａＡｓから
なり、活性層を挟むｐ型のクラッド層にリッジが形成さ
れるとともに上記リッジを挟持するように電流ブロック
層が形成されたＢＲレーザの構造を有するものである。
【００２１】
【作用】請求項１ないし６に係る発明によれば、再結晶
成長界面のｐ−ｎ接合界面にＦｅ，ＣｒまたはＣｏの少
なくとも一種類がドープされたドープ層が形成され、結
晶格子の格子間に上記Ｆｅ，ＣｒまたはＣｏの少なくと
も一種類が入り、再結晶成長界面の結晶格子の変化およ
び不純物の移動が抑制されるので、レーザ劣化を抑制す
ることができる。
成長界面のｐ−ｎ接合界面にＦｅ，ＣｒまたはＣｏの少
なくとも一種類がドープされたドープ層が形成され、結
晶格子の格子間に上記Ｆｅ，ＣｒまたはＣｏの少なくと
も一種類が入り、再結晶成長界面の結晶格子の変化およ
び不純物の移動が抑制されるので、レーザ劣化を抑制す
ることができる。
【００２２】
実施例１．図１は本発明の第一の実施例になる半導体レ
ーザの断面図であり、１〜１４は従来のｐ型のＩｎＰか
らなる半導体基板を使用したＢＨレーザの構造（図６）
と全く同じである。図において、ｎ型のクラッド層５と
ｐ型の電流ブロック層６との再結晶成長界面１１および
１２並びにｎ型の上クラッド層８とｐ型の電流ブロック
層６との再結晶成長界面１３および１４のｐ−ｎ接合界
面にＦｅ（鉄）をドープしたドープ層５０を備えた構造
である。
ーザの断面図であり、１〜１４は従来のｐ型のＩｎＰか
らなる半導体基板を使用したＢＨレーザの構造（図６）
と全く同じである。図において、ｎ型のクラッド層５と
ｐ型の電流ブロック層６との再結晶成長界面１１および
１２並びにｎ型の上クラッド層８とｐ型の電流ブロック
層６との再結晶成長界面１３および１４のｐ−ｎ接合界
面にＦｅ（鉄）をドープしたドープ層５０を備えた構造
である。
【００２３】ドープ層５０は、ｐ型の電流ブロック層６
およびｎ型の電流ブロック層７を積層する直前に、さら
に、ｐ型の電流ブロック層６およびｎ型の電流ブロック
層７を積層した後上クラッド層８を積層する直前に、Ｍ
ＯＣＶＤ法でＦｅをドープして形成される。
およびｎ型の電流ブロック層７を積層する直前に、さら
に、ｐ型の電流ブロック層６およびｎ型の電流ブロック
層７を積層した後上クラッド層８を積層する直前に、Ｍ
ＯＣＶＤ法でＦｅをドープして形成される。
【００２４】図５（ａ）および（ｂ）は、本実施例と従
来の構造で作製したＢＨレーザを、５０℃の環境下で定
電流で３０００時間動作させ、その後、５ｍＷ出力にお
ける動作電流の初期の動作電流に対する変化量を通電電
流をパラメータとして示したものである。
来の構造で作製したＢＨレーザを、５０℃の環境下で定
電流で３０００時間動作させ、その後、５ｍＷ出力にお
ける動作電流の初期の動作電流に対する変化量を通電電
流をパラメータとして示したものである。
【００２５】図から明らかなように、図５（ａ）の従来
の構造では動作電流が高い場合には変化量が増加する傾
向があるが、図５（ｂ）のＦｅをドープしたドープ層５
０を備えた本実施例の構造では高い通電電流でも動作電
流が変化せず、高い信頼性を有していることが判る。
の構造では動作電流が高い場合には変化量が増加する傾
向があるが、図５（ｂ）のＦｅをドープしたドープ層５
０を備えた本実施例の構造では高い通電電流でも動作電
流が変化せず、高い信頼性を有していることが判る。
【００２６】ｐ−ｎ接合界面の劣化は、再結晶成長界面
の結晶配列の変化および不純物原子の移動（拡散）が原
因と考えられる。また、結晶配列の変化や不純物原子の
移動は結晶格子間に原子が移動することによって促進さ
れる。一般に、Ｆｅ原子は、ＩｎＰ中ではＩｎやＰの格
子位置には入らず結晶格子間に入り込むために、結晶配
列の変化および不純物原子の移動を抑制する働きがあ
る。
の結晶配列の変化および不純物原子の移動（拡散）が原
因と考えられる。また、結晶配列の変化や不純物原子の
移動は結晶格子間に原子が移動することによって促進さ
れる。一般に、Ｆｅ原子は、ＩｎＰ中ではＩｎやＰの格
子位置には入らず結晶格子間に入り込むために、結晶配
列の変化および不純物原子の移動を抑制する働きがあ
る。
【００２７】実施例２．図２は本発明の第二の実施例に
なる半導体レーザの断面図であり、１、１０、１７〜２
５は従来のｐ型のＩｎＰからなる半導体基板を使用した
ＢＣレーザの構造（図８）と全く同じである。図におい
て、ｐ型のクラッド層１９とｎ型の電流ブロック層１７
との再結晶成長界面２４並びにｎ型のクラッド層２１お
よびｎ型の上クラッド層２２とｐ型の電流ブロック層１
８との再結晶成長界面２５のｐ−ｎ接合界面にＦｅをド
ープしたドープ層５０を備えた構造である。
なる半導体レーザの断面図であり、１、１０、１７〜２
５は従来のｐ型のＩｎＰからなる半導体基板を使用した
ＢＣレーザの構造（図８）と全く同じである。図におい
て、ｐ型のクラッド層１９とｎ型の電流ブロック層１７
との再結晶成長界面２４並びにｎ型のクラッド層２１お
よびｎ型の上クラッド層２２とｐ型の電流ブロック層１
８との再結晶成長界面２５のｐ−ｎ接合界面にＦｅをド
ープしたドープ層５０を備えた構造である。
【００２８】上記構造は、液晶成長法を用いて製造さ
れ、ｐ型のクラッド層１９を結晶成長する直前にＦｅを
含んだメルトで再結晶成長界面２４、２５の処理を行う
ことによってＦｅが拡散されドープ層５０が形成され
る。
れ、ｐ型のクラッド層１９を結晶成長する直前にＦｅを
含んだメルトで再結晶成長界面２４、２５の処理を行う
ことによってＦｅが拡散されドープ層５０が形成され
る。
【００２９】本実施例と従来の構造で作製したＢＣレー
ザを、５０℃の環境下で定電流で３０００時間動作さ
せ、その後、５ｍＷ出力における動作電流の初期の動作
電流に対する変化量を通電電流をパラメータとして測定
した結果は、図５（ａ）および（ｂ）と同様、従来の構
造では動作電流が高い場合には変化量が増加する傾向が
あるが、Ｆｅをドープしたドープ層５０を備えた本実施
例の構造では高い通電電流でも動作電流が変化せず、高
い信頼性を有していることが判った。
ザを、５０℃の環境下で定電流で３０００時間動作さ
せ、その後、５ｍＷ出力における動作電流の初期の動作
電流に対する変化量を通電電流をパラメータとして測定
した結果は、図５（ａ）および（ｂ）と同様、従来の構
造では動作電流が高い場合には変化量が増加する傾向が
あるが、Ｆｅをドープしたドープ層５０を備えた本実施
例の構造では高い通電電流でも動作電流が変化せず、高
い信頼性を有していることが判った。
【００３０】なお、本実施例では半導体基板１にｐ型Ｉ
ｎＰを使用した例を示したが、ｎ型ＩｎＰを使用するこ
ともできる。
ｎＰを使用した例を示したが、ｎ型ＩｎＰを使用するこ
ともできる。
【００３１】実施例３．図３は本発明の第三の実施例に
なる半導体レーザの断面図であり、１０、２６〜３５は
従来のｎ型のＩｎＰからなる半導体基板を使用したＢＨ
レーザの構造（図９）と全く同じである。図において、
ｎ型のクラッド層２８とｐ型の電流ブロック層３０との
再結晶成長界面３４並びにｐ型のクラッド層２９および
ｐ型の上クラッド層３２とｎ型の電流ブロック層３１と
の再結晶成長界面３５のｐ−ｎ接合界面にＦｅをＭＯＣ
ＶＤ法でドープしたドープ層５０を備えた構造である。
なる半導体レーザの断面図であり、１０、２６〜３５は
従来のｎ型のＩｎＰからなる半導体基板を使用したＢＨ
レーザの構造（図９）と全く同じである。図において、
ｎ型のクラッド層２８とｐ型の電流ブロック層３０との
再結晶成長界面３４並びにｐ型のクラッド層２９および
ｐ型の上クラッド層３２とｎ型の電流ブロック層３１と
の再結晶成長界面３５のｐ−ｎ接合界面にＦｅをＭＯＣ
ＶＤ法でドープしたドープ層５０を備えた構造である。
【００３２】本実施例と従来の構造で作製したＢＨレー
ザを、５０℃の環境下で定電流で３０００時間動作さ
せ、その後、５ｍＷ出力における動作電流の初期の動作
電流に対する変化量を通電電流をパラメータとして測定
した結果は、図５（ａ）および（ｂ）と同様、従来の構
造では動作電流が高い場合には変化量が増加する傾向が
あるが、Ｆｅをドープしたドープ層５０を備えた本実施
例の構造では高い通電電流でも動作電流が変化せず、高
い信頼性を有していることが判った。
ザを、５０℃の環境下で定電流で３０００時間動作さ
せ、その後、５ｍＷ出力における動作電流の初期の動作
電流に対する変化量を通電電流をパラメータとして測定
した結果は、図５（ａ）および（ｂ）と同様、従来の構
造では動作電流が高い場合には変化量が増加する傾向が
あるが、Ｆｅをドープしたドープ層５０を備えた本実施
例の構造では高い通電電流でも動作電流が変化せず、高
い信頼性を有していることが判った。
【００３３】実施例４．図４は本発明の第三の実施例に
なる半導体レーザの断面図であり、１０、３６〜４４は
従来のｎ型のＧａＡｓからなる半導体基板を使用したＢ
Ｒレーザの構造（図１０）と全く同じである。図におい
て、ｐ型のクラッド層３８とｎ型の電流ブロック層４０
との再結晶成長界面４３およびｐ型の上クラッド層３２
とｎ型の電流ブロック層４０との再結晶成長界面４４の
ｐ−ｎ接合界面にＦｅをＭＯＣＶＤ法でドープしたドー
プ層５０を備えた構造である。
なる半導体レーザの断面図であり、１０、３６〜４４は
従来のｎ型のＧａＡｓからなる半導体基板を使用したＢ
Ｒレーザの構造（図１０）と全く同じである。図におい
て、ｐ型のクラッド層３８とｎ型の電流ブロック層４０
との再結晶成長界面４３およびｐ型の上クラッド層３２
とｎ型の電流ブロック層４０との再結晶成長界面４４の
ｐ−ｎ接合界面にＦｅをＭＯＣＶＤ法でドープしたドー
プ層５０を備えた構造である。
【００３４】本実施例と従来の構造で作製したＢＲレー
ザを、５０℃の環境下で定電流で３０００時間動作さ
せ、その後、５ｍＷ出力における動作電流の初期の動作
電流に対する変化量を通電電流をパラメータとして測定
した結果は、図５（ａ）および（ｂ）と同様、従来の構
造では動作電流が高い場合には変化量が増加する傾向が
あるが、Ｆｅをドープしたドープ層５０を備えた本実施
例の構造では高い通電電流でも動作電流が変化せず、高
い信頼性を有していることが判った。
ザを、５０℃の環境下で定電流で３０００時間動作さ
せ、その後、５ｍＷ出力における動作電流の初期の動作
電流に対する変化量を通電電流をパラメータとして測定
した結果は、図５（ａ）および（ｂ）と同様、従来の構
造では動作電流が高い場合には変化量が増加する傾向が
あるが、Ｆｅをドープしたドープ層５０を備えた本実施
例の構造では高い通電電流でも動作電流が変化せず、高
い信頼性を有していることが判った。
【００３５】なお、上記実施例１〜４におけるドープ層
５０はＦｅをドープしたものであるが、ＣｒまたはＣｏ
をドープ層５０にドープしても、また、Ｆｅ，Ｃｒまた
はＣｏの二種類以上をドープ層５０にドープしても上記
実施例１〜４と同等の効果を奏し得るものである。
５０はＦｅをドープしたものであるが、ＣｒまたはＣｏ
をドープ層５０にドープしても、また、Ｆｅ，Ｃｒまた
はＣｏの二種類以上をドープ層５０にドープしても上記
実施例１〜４と同等の効果を奏し得るものである。
【００３６】
【発明の効果】請求項１ないし６に係る発明によれば、
再結晶成長した界面のｐ−ｎ接合界面にＦｅ，Ｃｒまた
はＣｏの少なくとも一種類ががドープされたドープ層が
形成され、結晶格子の格子間に上記Ｆｅ，ＣｒまたはＣ
ｏの少なくとも一種類が入り、再結晶成長界面の結晶格
子の変化および不純物の移動が抑制されるので、レーザ
劣化を抑制することができる。
再結晶成長した界面のｐ−ｎ接合界面にＦｅ，Ｃｒまた
はＣｏの少なくとも一種類ががドープされたドープ層が
形成され、結晶格子の格子間に上記Ｆｅ，ＣｒまたはＣ
ｏの少なくとも一種類が入り、再結晶成長界面の結晶格
子の変化および不純物の移動が抑制されるので、レーザ
劣化を抑制することができる。
【図１】 本発明の第一の実施例になる半導体レーザの
断面図である。
断面図である。
【図２】 本発明の第二の実施例になる半導体レーザの
断面図である。
断面図である。
【図３】 本発明の第三の実施例になる半導体レーザの
断面図である。
断面図である。
【図４】 本発明の第四の実施例になる半導体レーザの
断面図である。
断面図である。
【図５】 ３０００時間後における５ｍＷ出力時の動作
電流の変化量を測定した結果を示す図である。
電流の変化量を測定した結果を示す図である。
【図６】 従来のｐ型のＩｎＰからなる半導体基板を有
するＢＨレーザの構造の断面図である。
するＢＨレーザの構造の断面図である。
【図７】 ｐ型のＩｎＰからなる半導体基板を有するＢ
Ｈレーザの構造の製造方法を説明する断面図である。
Ｈレーザの構造の製造方法を説明する断面図である。
【図８】 従来のｐ型のＩｎＰからなる半導体基板を有
するＢＣレーザの構造の断面図である。
するＢＣレーザの構造の断面図である。
【図９】 従来のｎ型のＩｎＰからなる半導体基板を有
するＢＨレーザの構造の断面図である。
するＢＨレーザの構造の断面図である。
【図１０】 従来のｎ型のＧａＡｓからなる半導体基板
を有するＢＲレーザの構造の断面図である。
を有するＢＲレーザの構造の断面図である。
１、２６および３６ 半導体基板、２および２７ バッ
ファ層、３、１９、２９および３８ ｐ型のクラッド
層、４、２０および３９ 活性層、５、２１、２８およ
び３７ ｎ型のクラッド層、６、１８および３０ ｐ型
の電流ブロック層、７、１７、３１および４０ ｎ型の
電流ブロック層、８および２２ ｎ型の上クラッド層、
３２および４１ ｐ型の上クラッド層、９、２３および
３３ コンタクト層、１０ 電極、１１、１２、１３、
１４、２４、２５、３４、３５、４３および４４ 再結
晶成長界面、１５ マスク、１６ ストライプ構造、５
０ ドープ層
ファ層、３、１９、２９および３８ ｐ型のクラッド
層、４、２０および３９ 活性層、５、２１、２８およ
び３７ ｎ型のクラッド層、６、１８および３０ ｐ型
の電流ブロック層、７、１７、３１および４０ ｎ型の
電流ブロック層、８および２２ ｎ型の上クラッド層、
３２および４１ ｐ型の上クラッド層、９、２３および
３３ コンタクト層、１０ 電極、１１、１２、１３、
１４、２４、２５、３４、３５、４３および４４ 再結
晶成長界面、１５ マスク、１６ ストライプ構造、５
０ ドープ層
Claims (6)
- 【請求項１】半導体基板上にｎ型のクラッド層と、ｐ型
のクラッド層と、これらのｎ型のクラッド層とｐ型のク
ラッド層との間に挟まれたレーザ発振用の活性層と、こ
の活性層の中央部に電流を集束するために上記活性層の
両側に設けられた電流ブロック層と、この電流ブロック
層の上面に接する上クラッド層とが設けられ、上記ｎ型
のクラッド層およびｐ型のクラッド層と上記電流ブロッ
ク層との界面並びに上記上クラッド層と上記電流ブロッ
ク層との界面が再結晶成長界面で接合され、上記再結晶
成長界面のｐ−ｎ接合界面にＦｅ，ＣｒまたはＣｏの少
なくとも一種類がドープされたドープ層を有することを
特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項２】ｎ型のクラッド層、ｐ型のクラッド層およ
び活性層がメサ状のストライプ構造をなすとともに電流
ブロック層で挟持されるように埋め込まれたＢＨレーザ
の構造であることを特徴とする請求項１記載の半導体レ
ーザ。 - 【請求項３】電流ブロック層に形成されたストライプ状
の溝に、ｎ型のクラッド層、ｐ型のクラッド層および活
性層が埋め込まれたＢＣレーザの構造であることを特徴
とする請求項１記載の半導体レーザ。 - 【請求項４】半導体基板がｎ型のＩｎＰまたはｐ型のＩ
ｎＰからなることを特徴とする請求項１、２または３記
載の半導体レーザ。 - 【請求項５】半導体基板上にｎ型のクラッド層と、ｐ型
のクラッド層と、これらのｎ型のクラッド層とｐ型のク
ラッド層との間に挟まれたレーザ発振用の活性層と、こ
の活性層の中央部に電流を集束するために上記活性層上
の両側に設けられた電流ブロック層と、この電流ブロッ
ク層の上面に接する上クラッド層とが設けられ、上記ｐ
型のクラッド層と上記電流ブロック層との界面および上
記上クラッド層と上記電流ブロック層との界面が再結晶
成長界面で接合され、上記再結晶成長界面のｐ−ｎ接合
界面にＦｅ，ＣｒまたはＣｏの少なくとも一種類がドー
プされたドープ層を有することを特徴とする半導体レー
ザ。 - 【請求項６】半導体基板がｎ型のＧａＡｓからなり、活
性層を挟むｐ型のクラッド層にリッジが形成されるとと
もに上記リッジを挟持するように電流ブロック層が形成
されたＢＲレーザの構造であることを特徴とする請求項
５記載の半導体レーザ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6187284A JPH0851250A (ja) | 1994-08-09 | 1994-08-09 | 半導体レーザ |
| US08/405,827 US5561681A (en) | 1994-08-09 | 1995-03-17 | Semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6187284A JPH0851250A (ja) | 1994-08-09 | 1994-08-09 | 半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0851250A true JPH0851250A (ja) | 1996-02-20 |
Family
ID=16203311
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6187284A Pending JPH0851250A (ja) | 1994-08-09 | 1994-08-09 | 半導体レーザ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5561681A (ja) |
| JP (1) | JPH0851250A (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08213691A (ja) * | 1995-01-31 | 1996-08-20 | Nec Corp | 半導体レーザ |
| JPH09237940A (ja) * | 1995-12-28 | 1997-09-09 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置，及びその製造方法 |
| JP3788831B2 (ja) * | 1996-08-30 | 2006-06-21 | 株式会社リコー | 半導体素子およびその製造方法 |
| US6697404B1 (en) | 1996-08-30 | 2004-02-24 | Ricoh Company, Ltd. | Laser diode operable in 1.3μm or 1.5μm wavelength band with improved efficiency |
| US5956360A (en) * | 1997-03-28 | 1999-09-21 | Lucent Technologies Inc. | Uncooled lasers with reduced low bias capacitance effect |
| DE60136261D1 (de) | 2001-01-18 | 2008-12-04 | Avago Tech Fiber Ip Sg Pte Ltd | Halbleiterbauelement mit Strombegrenzungstruktur |
| DE60212755T2 (de) * | 2001-04-18 | 2006-11-16 | Nippon Telegraph And Telephone Corp. | Optische Halbleitervorrichtung und Herstellungsverfahren |
| JP3654435B2 (ja) * | 2001-08-21 | 2005-06-02 | 日本電信電話株式会社 | 半導体光素子及びその製造方法 |
| US7298769B2 (en) * | 2005-05-30 | 2007-11-20 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser |
| JP5660940B2 (ja) * | 2010-04-27 | 2015-01-28 | 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 | 光半導体装置の製造方法 |
| US20230411931A1 (en) * | 2022-06-16 | 2023-12-21 | Applied Optoelectronics, Inc. | Semiconductor optical device with a buried heterostructure (bh) having reduced parasitic capacitance and reduced inter-diffusion |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4660208A (en) * | 1984-06-15 | 1987-04-21 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Semiconductor devices employing Fe-doped MOCVD InP-based layer for current confinement |
| US5045496A (en) * | 1988-05-13 | 1991-09-03 | Rockwell International Corporation | Semi-insulating cobalt doped indium phosphide grown by MOCVD |
| US5170404A (en) * | 1989-09-04 | 1992-12-08 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor laser device suitable for optical communications systems drive |
| JPH0722691A (ja) * | 1993-06-30 | 1995-01-24 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザとその製造方法 |
-
1994
- 1994-08-09 JP JP6187284A patent/JPH0851250A/ja active Pending
-
1995
- 1995-03-17 US US08/405,827 patent/US5561681A/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5561681A (en) | 1996-10-01 |
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