JPS6066893A - Semiconductor laser device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor laser device and manufacture thereof

Info

Publication number
JPS6066893A
JPS6066893A JP17537383A JP17537383A JPS6066893A JP S6066893 A JPS6066893 A JP S6066893A JP 17537383 A JP17537383 A JP 17537383A JP 17537383 A JP17537383 A JP 17537383A JP S6066893 A JPS6066893 A JP S6066893A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
type
cladding layer
type cladding
grown
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.)
Granted
Application number
JP17537383A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0449792B2 (en
Inventor
Naoto Mogi
茂木 直人
Yukio Watanabe
幸雄 渡辺
Naohiro Shimada
島田 直弘
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP17537383A priority Critical patent/JPS6066893A/en
Publication of JPS6066893A publication Critical patent/JPS6066893A/en
Publication of JPH0449792B2 publication Critical patent/JPH0449792B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure 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
    • H01S5/2054Methods of obtaining the confinement
    • H01S5/2059Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure 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
    • H01S5/22Structure 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
    • H01S5/223Buried stripe structure
    • H01S5/2231Buried stripe structure with inner confining structure only between the active layer and the upper electrode
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure 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
    • H01S5/22Structure 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
    • H01S5/223Buried stripe structure
    • H01S5/2232Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To contrive to reduce the threshold value by enabling the reduction of the reactive current flowing through an active layer on both sides of a stripe groove part by a method wherein a p type inversion layer is formed in an n type clad layer. CONSTITUTION:An n type clad layer 12, active layer 13 and a p type clad layer 14 are successively grown on an n type compound semiconductor substrate 11, resulting in the formation of a double hetero junction. Besides, an n type current block layer 15 grown and formed on the clad layer 14 and provided with the stripe groove reaching the clad layer 14 and a p type coat layer 16 grown and formed on the block layer by including the groove are furnished. Then, the part of the clad layer 12 except for the region immediately under the stripe groove and in contact with the active layer is inverted into p type.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体レーザ技術に係わり、tPHに低しき
い値電流化全はかった半導体レーデ装置(1:及びその
製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to semiconductor laser technology, and relates to a semiconductor laser device (1) with a low threshold current at tPH and a method for manufacturing the same.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

ディノタル・オーディオ・ディスク(DAD) 。 Dinotal Audio Disc (DAD).

ビデオ・ディスク、ドキュメント・ファイル等の光デイ
スク装置や光通信用光源として半導体レーザの応用が開
けるにつれ、半導体レーザの量産化技術が必要となって
いる。従来、半導体レーザ用のHD’A多層へテロ接合
結晶製作技術としては、スライディング・セード方式に
よる液相エピタキシャル成長法(LPE法)が用いられ
ているが、LPE法ではウェー・面積の大型化に限度が
ある。このため、大面積で均−性及び制御性に優れた有
機金属気相成長法(MOCVD法)や分子線エピタキシ
ー法(MBE法)等の結晶成長技術が注目されている。
2. Description of the Related Art As semiconductor lasers are increasingly being used as optical disk devices for video disks, document files, etc. and as light sources for optical communications, techniques for mass production of semiconductor lasers are becoming necessary. Conventionally, the liquid phase epitaxial growth method (LPE method) using the sliding shade method has been used as a manufacturing technology for HD'A multilayer heterojunction crystals for semiconductor lasers, but the LPE method has limitations in increasing the wafer area. There is. For this reason, crystal growth techniques such as metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) and molecular beam epitaxy (MBE), which have excellent uniformity and control over large areas, are attracting attention.

MOCVD法の特徴を生かした作シ付は褥波路レーザと
しては第1図に示す如き半導体レーデがある。なお、図
中1はN −GaAs基板、2はN−GaAtA3クラ
ッド層、3はGaAtAa活性層、4はP −GaAt
Asクラッド層、5はN GaAs ′it、”z流用
止層、7,8は金属電極を示している。このような構造
のレーザにおいては、電極面に垂直な断面について見た
とき、′電流阻止層が欠損したストライプ部分には単な
るPN接合があるのみであるのに対し、ストライプ部分
両側にはPNPN接合が形成されている。このだめ、順
方向電圧を印加したとき、PNPN接合の]つのPN接
合には逆バイアスが印加されることになり、PNPN接
合部を通して電流が流ねることは殆んどなく、ストライ
フ0部分にのみ電流が流れることになる。
A semiconductor laser as shown in FIG. 1 is an example of a wave path laser that takes advantage of the characteristics of the MOCVD method. In the figure, 1 is an N-GaAs substrate, 2 is an N-GaAtA3 cladding layer, 3 is a GaAtAa active layer, and 4 is a P-GaAt
As cladding layer, 5 is N GaAs 'it, 'z flow stop layer, 7 and 8 are metal electrodes. In a laser with such a structure, when looking at a cross section perpendicular to the electrode plane, ' current While there is only a simple PN junction in the striped part where the blocking layer is missing, PNPN junctions are formed on both sides of the striped part. A reverse bias will be applied to the PN junction, so that almost no current will flow through the PNPN junction, and current will flow only through the 0-stripe portion.

なお、上記構造のレーザは基板1から電流阻止層5まで
の第1回目の結晶成長と、電流阻止層5の一部をストラ
イフ0状にエツチングしたのチ(7)被覆層6及びコン
タクト層7を形成づ−る第2回目の結晶成長と言う2段
階の結晶成長ノロセスにより作成てれる。ここで、第2
回(]の結晶成長の開始時点におけるクラッド層7への
成長は、一旦表面が空気中に晒されたGaAtAs 面
上への成長である。このため、従来のLPE法では成長
が難しく 、GaAtAs面上への成長が容易なMOC
,VD法によって始めて制御性良く製作できるようにな
ったものである。
The laser with the above structure is obtained by first crystal growth from the substrate 1 to the current blocking layer 5 and by etching a part of the current blocking layer 5 into a zero-stripe shape.(7) Covering layer 6 and contact layer It is produced by a two-stage crystal growth process called the second crystal growth to form 7. Here, the second
The growth of the cladding layer 7 at the start of crystal growth in phase () is on the GaAtAs surface whose surface has been exposed to the air.For this reason, growth is difficult using the conventional LPE method. MOC with easy upward growth
, which became possible to manufacture with good controllability for the first time using the VD method.

ところで、第1図に示す構造のレーザは、電流狭窄構造
に関しては所謂内部ストライプと呼ばれるものの一つで
あるが、その電流狭窄効果は所謂埋め込み構造と呼ばれ
るレーザ(BHし〜ザ)に比べると十分とはいいがたい
。すなわち、典型的なり Hレーデのしきい値電流は2
0CmA)以下であるのに対し、第1図に示す+1q造
のレーザでは最低でも41CmA)程度である。
By the way, the laser with the structure shown in Fig. 1 has a current confinement structure called an internal stripe structure, but its current confinement effect is insufficient compared to a laser with a so-called buried structure (BH laser). It's hard to say. In other words, the threshold current of a typical RH lede is 2
0 CmA) or less, whereas in the +1q laser shown in FIG. 1, the minimum is about 41 CmA).

この両者のしきい値電流の差は、次のような理由による
This difference in threshold current between the two is due to the following reason.

(1) BHレーザでは電流注入されない部分の活性層
が除去され、ストライプ状に残された活性層が均一に励
起される。これに対し第1図のレーデは、活性層が平面
状に存在し、横モードが比較的励起され方の弱い活性層
までのみ出している。このため、レーザ共振器の内部損
失がB Hレーデに比べて大きくなる。
(1) In the BH laser, the active layer in the part where no current is injected is removed, and the active layer left in a stripe shape is uniformly excited. On the other hand, in the Rade shown in FIG. 1, the active layer exists in a planar shape, and the transverse mode is emitted only up to the active layer where the excitation is relatively weak. Therefore, the internal loss of the laser resonator becomes larger than that of the BH radar.

(2)BHレーザの場合、発光領域を形成するストライ
プ状活性領域の両側には高抵抗埋め込み層若しくはPN
PN接合の埋め込み層が形成され、活性領域以外には殆
ど電流が流れない構造となっている。これに対し第1図
のレーザは、ストライプ状溝部により狭窄された電流も
P型りラッド層を通して横方向に広がり、ストライフ0
部両側の活性層を通して流れる。このため、無効電流が
生じ、しきい値電流の増大を招くO 〔発明の目的〕 本発明の目的は、内部ストライプ構造において、ストラ
イプ状発光領域外を流れる無効電流を極力小さくするこ
とができ、低しきい値化をはかり得る半導体レーザ装置
全挟供することにある。
(2) In the case of a BH laser, a high-resistance buried layer or PN
A buried layer of a PN junction is formed, and the structure is such that almost no current flows outside the active region. On the other hand, in the laser shown in Fig. 1, the current narrowed by the striped groove also spreads laterally through the P-shaped rad layer, and the stripe-shaped groove is 0.
flows through the active layer on both sides of the body. Therefore, a reactive current is generated, leading to an increase in the threshold current. [Objective of the Invention] An object of the present invention is to minimize the reactive current flowing outside the striped light emitting region in an internal stripe structure. The object of the present invention is to provide all semiconductor laser devices capable of lowering the threshold voltage.

塘だ、本発明の他の目的は上記半導体レーザ装置全容易
に実現する半導体レーデ装置の1!!造力法を提供する
ことにある。
Another object of the present invention is to provide a semiconductor laser device that can easily realize all of the above semiconductor laser devices! ! Our goal is to provide a method for creating power.

〔発明の4既要〕 本発明の骨子は、前記第1図に示す構造のN型クラッド
層中にP型反転層を形成し、ストライノ状溝部両側の活
性層に流れる無効電流を低減することにある。
[4 Summary of the Invention] The gist of the present invention is to form a P-type inversion layer in the N-type cladding layer having the structure shown in FIG. 1 to reduce the reactive current flowing in the active layer on both sides of the strino groove. It is in.

すなわち本発明は、N型化合物半導体基板と、この基板
上にN型クラッド層、活性層及びP型クラッド層を順次
成長して形成されたダブルへテロ接合部と、上記P型ク
ラッド層上に一長形成され、かつP型クラッド層に至る
深さのストライプ状溝部が形成されたN型電流阻止層と
、上記溝部を含み上記電流阻止層上に成長形成されたP
型被覆層とを具備した半導体レーザ装置において、前記
ストライプ状溝部下の領域を除き前記N型クラッド層の
前記活性層と接触する部分をP型に反転せしめるように
したものである。
That is, the present invention provides an N-type compound semiconductor substrate, a double heterojunction formed by sequentially growing an N-type cladding layer, an active layer, and a P-type cladding layer on this substrate, and a double heterojunction formed on the P-type cladding layer. an N-type current blocking layer formed with a stripe-like groove having a depth reaching the P-type cladding layer;
In the semiconductor laser device, a portion of the N-type cladding layer in contact with the active layer is inverted to P-type, except for a region under the striped groove.

また本発明は、上記構造の半導体レーザ装置を製造する
に際し、N型化合物半導体基板上にN型クラッド層、活
性層及びP型クラッド層を順次成長してダブルへテロ接
合部を形成し、さらに上記P型クラッド層上にN型電流
阻止層を成長形成し、次いで上記電流阻止層を前記P型
クラッド層に至る深さまで選択エツチングしてストライ
プ状の溝部を形成し、次いでAs雰囲気下で高温熱処理
することにより前記ストライプ状溝部下の領域を除き前
記N型クラッド層の前記活性層と接する部分をP型に反
転せしめ、しかるのち上記溝部を含み前記電流阻止層上
にP型被覆層を成長形成するようにした方法である。
In addition, the present invention, when manufacturing a semiconductor laser device having the above structure, sequentially grows an N-type cladding layer, an active layer, and a P-type cladding layer on an N-type compound semiconductor substrate to form a double heterojunction; An N-type current blocking layer is grown on the P-type cladding layer, and then the current blocking layer is selectively etched to a depth up to the P-type cladding layer to form striped grooves, and then in an As atmosphere at high temperature. By heat treatment, the portion of the N-type cladding layer in contact with the active layer except for the region under the striped groove is inverted to P-type, and then a P-type covering layer is grown on the current blocking layer including the groove portion. This is the method used to form it.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、N型クラッド層の一部がP型に反転し
たストライフ0状溝1ll(両側の領域では、PN接合
はN型クラッド層中に形成される。これに対し、ストラ
イプ状溝部下の領域では、活性層の内部若しくは活性層
が接するクラッド層のいすかが側に形成される。ここで
PN接合に旬hnシた作9付は電流障壁は王にPN接合
を(II?成する半導体のバンドギャップ、特にP型及
びN型半導体層のうち狭い方のバンドギャップにより決
定される。捷た、PN接合にl1l(+方向電流ケ印加
したときに流れる′電流の太ささけ、半導体層のキャリ
ア濃度にも依存するが、作シ付は電位障壁の大きさに大
きく依存する。一方、前記クラッド層を形成する半導体
層のバンドギャップは、活性層のバンドギャップに比べ
て通常100〜200 (meV)程度大きく設定され
ている。このため、クラッド層中に形成されたPN接合
の作シ付は電位障壁の大きさは、活性層中若しくは活性
層とクラッド層との間に形成されたPN接合のそれに比
べ100〜200〔meV〕太きいものとなる。
According to the present invention, a striped 0-shaped groove 1ll in which a part of the N-type cladding layer is inverted to P-type (in the regions on both sides, a PN junction is formed in the N-type cladding layer. In the region below the trench, a current barrier is formed inside the active layer or on the side of the cladding layer in contact with the active layer. ? is determined by the bandgap of the semiconductor layer, especially the narrower bandgap of the P-type and N-type semiconductor layers. However, although it also depends on the carrier concentration of the semiconductor layer, cropping depends largely on the size of the potential barrier.On the other hand, the bandgap of the semiconductor layer forming the cladding layer is smaller than that of the active layer. Normally, it is set to be large by about 100 to 200 (meV).For this reason, when creating a PN junction formed in the cladding layer, the potential barrier size is set in the active layer or between the active layer and the cladding layer. It is 100 to 200 [meV] thicker than that of a PN junction formed in .

したがって、両方のPN接合に同じ順方向電圧が印加さ
れた場合、クラッド層中のPN接合を通して流れる電流
の密度は、活性層中若しくは活性層とクラッド層との間
のPN接合のそれに比べて1桁以上も小きくなる。この
ため、ストライプ状溝部下のPN接合に流れる電流の割
合は、ストライプ状溝部両側のPN接合がN型クラッド
層中に形成されていない場合に比べ極めて大きくなる。
Therefore, if the same forward voltage is applied to both PN junctions, the density of the current flowing through the PN junction in the cladding layer is 1 compared to that of the PN junction in the active layer or between the active layer and the cladding layer. It becomes smaller by more than an order of magnitude. Therefore, the proportion of current flowing through the PN junctions under the striped grooves becomes extremely large compared to the case where the PN junctions on both sides of the striped grooves are not formed in the N-type cladding layer.

すなわち、電流狭窄効果が第1図に示す構造に比べ極め
て効果的となり、レーデ発掘しきい値電流の大幅な低減
をはがりイ仔る。
In other words, the current confinement effect is much more effective than in the structure shown in FIG. 1, and the Rede excavation threshold current can be significantly reduced.

なお、上記の如き効果が充分得られるようにするために
は、N型クラッド層中に形成されるPN接合が活性層よ
り光分離れて形成される必要がある。この尺度は、N型
クラッド層より注入されるP型層の少数キャリアである
電子の拡散長であり、拡散長より大きければそれだけ犬
きガ効果が得られる。P型Ga 055At1M5A”
層で、キャリア濃度が1 (118Cz−’)の場合、
少数ギヤリアの拡散長は05[μm]程11!であった
Note that in order to sufficiently obtain the above effects, the PN junction formed in the N-type cladding layer needs to be formed optically separated from the active layer. This measure is the diffusion length of electrons, which are minority carriers in the P-type layer, injected from the N-type cladding layer, and the larger the diffusion length, the more the dog-like effect can be obtained. P-type Ga 055At1M5A”
When the carrier concentration in the layer is 1 (118Cz-'),
The diffusion length of the minority gearbox is about 05 [μm] 11! Met.

ストライプ状溝部直下においてFiPN接合を活性層−
クラッド層間に形成し、ストライプ状溝部両側において
はPN接合をN型クラッド層中に、活性層より少数ギヤ
リアの拡散長イ゛を度の位置に形成する方法として半々
)中にドープされたP型不純物が高温においては拡散し
やすく、また気相中にも拡散しやすいことを利用するこ
とができる。例えば、Ga 055AtO,45As層
にP型不純物としてドープされたZnの場合、750〔
℃〕という高温においては1時間に数cμm〕も1萌相
中を拡散し、さらには結晶表面より気相中に安全してゆ
く。この効果を用いると極めて容易に所望の構造を得る
ことができる。すなわち、第1回目の成長傾よI)N型
電流阻止層まで成長後、N型電流阻止層の一部をストラ
イプ状にエツチング除去後、−気相中で高温処理する。
The FiPN junction is connected to the active layer directly under the striped groove.
A method of forming a PN junction between the cladding layers and forming a PN junction on both sides of the striped groove in the N-type cladding layer at a position with a diffusion length of a minority gearier than the active layer is to form a doped P-type junction in the half-half). The fact that impurities are easily diffused at high temperatures and also easily diffused into the gas phase can be utilized. For example, in the case of Zn doped as a P-type impurity in a Ga 055AtO, 45As layer, 750 [
At a high temperature of [degrees Celsius], several cμm] per hour diffuses through one molten phase, and furthermore, it becomes safer in the gas phase than on the crystal surface. Using this effect, a desired structure can be obtained extremely easily. That is, according to the first growth slope: I) After growing up to the N-type current blocking layer, a part of the N-type current blocking layer is etched away in a stripe shape, and then a high temperature treatment is performed in a -vapor phase.

この場合、ストライプ状溝部直下の領域ではP型クラッ
ド層が気相表面にさらされているため、P型クラッド層
中にドーグされたP型不純物が蒸発し、P型クラッド層
中のP型不純物濃度が低下する。
In this case, since the P-type cladding layer is exposed to the gas phase surface in the region directly under the striped groove, the P-type impurity doped in the P-type cladding layer evaporates, and the P-type impurity in the P-type cladding layer concentration decreases.

このため、P型クラッド層中のP型不純物は活性層さら
にはN型クラッド層にも拡散するが、P型クラッド層中
のP型不純物濃度が低下するため、P型不純物濃度とN
型クラッド層のN型不純物濃度を適当な関係とすること
にょジ、N型クラッド層かP型導′1[i型に反転する
ことを抑えることができる。これに対し、ストライプ状
溝部両側の領域ではP型クラッド層に接してN型電流阻
止層が存在しているため、P型クラッド層中のP型不純
物の拡散はN型゛屯流阻止層が存在しない場合にくらべ
て著しく抑えられる。
Therefore, the P-type impurity in the P-type cladding layer diffuses into the active layer and even into the N-type cladding layer, but since the P-type impurity concentration in the P-type cladding layer decreases, the P-type impurity concentration and the N-type impurity concentration decrease.
By setting the N-type impurity concentration of the N-type cladding layer in an appropriate relationship, it is possible to prevent the N-type cladding layer from inverting to the P-type conduction'1[i-type. On the other hand, since the N-type current blocking layer exists in contact with the P-type cladding layer in the regions on both sides of the striped groove, the diffusion of P-type impurities in the P-type cladding layer is caused by the N-type current blocking layer. It is significantly suppressed compared to the case where it does not exist.

このため、P型クラッド層中のP型不純物濃度の低下量
は小さいものとなる。そこで、P型不純物はN型りラッ
ドj〆中に充分拡散することが可能となる。P型クラッ
ド層中のP型不純物濃度をN型クラッド層中のN型不純
物濃度より一定量高くすることにより、N型クラッド層
の活性層に接する側をP型導ル層に反転せしめることが
可能となる。
Therefore, the amount of decrease in the P-type impurity concentration in the P-type cladding layer is small. Therefore, the P-type impurity can be sufficiently diffused into the N-type conductor. By making the P-type impurity concentration in the P-type cladding layer a certain amount higher than the N-type impurity concentration in the N-type cladding layer, the side of the N-type cladding layer in contact with the active layer can be inverted into a P-type conductive layer. It becomes possible.

〔発明の実施例〕 第2図は本発明の一実施例に係わる半導体レーザの概略
Nl’J造を示す断面図である。図中11はN−GaA
s基板、12はN −Ga O,5sAtO,45As
クラッド層、13はGa 1185A”0.15A8活
性層114はP−Ga(1,55Ato、45ASクラ
ッド層、15はN −GaAs 11i流l511止層
、16はP −GaAs被覆層(コンタクト層9.17
、J8は金属11i 極層、J9はP型反i1’i l
ff1 fそれぞれ示している。
[Embodiment of the Invention] FIG. 2 is a sectional view showing a schematic Nl'J structure of a semiconductor laser according to an embodiment of the invention. 11 in the figure is N-GaA
s substrate, 12 is N-GaO, 5sAtO, 45As
13 is Ga 1185A"0.15A8 active layer 114 is P-Ga (1,55Ato, 45AS cladding layer, 15 is N-GaAs 11i flow 1511 stop layer, 16 is P-GaAs covering layer (contact layer 9. 17
, J8 is a metal 11i pole layer, J9 is a P-type anti-i1'i l
ff1 f are shown respectively.

上記構造のレーザは第3図(a)〜(dJに示す工程に
よって実現される。ます、41ル3図(aJに下す如く
面方位(100)のN−GaAs基板11(Siドープ
2 X 1018cm−3)上に厚さ2〔μm〕のN 
−GaO,55Ato、45Asクラッド層12、(S
eドドー2x1om)、厚さ0.1〔μm〕のアンドー
プGa oB5 AtO,15A s活性層−13、厚
さ2〔μm〕のP −GaO,s5A”0.45Asク
ラッド層z4(Znドー7’4X10 on )及び厚
さ2〔珈〕のN −GaAs電流阻止層15(Seドー
グ5×1018α−3)を順次成長形成した。この第1
回目の結晶成長にはMOCVD法を用い、成長条件は基
板温度7 s o 〔℃:] 、 v/711 = 2
0 、 キャリア JJ” ス(H2)の流量〜10 
(4/m1n)、原石はトリメチルガリウム(TMG 
: (CFI)3Ga ) 、)リメチルアルミニウム
(TMA : (CH3)3At) 、アルミン(、A
sn5) r pドーパーント二ノエチル亜鉛(DEZ
 :(C2H3)2Zn ) rnドーパント:セレン
化水素(H2Se)で、成長速度は0.25Cμm/m
1n)であった。なお、第1回目の結晶成長では必ずし
もMO−CVD法を用いる必要はないが、大面積で均一
性の良い結晶成長が可能なMO−CVD法を用いること
は、量産化を考えた場合LPE法に比べて有利で必る。
The laser with the above structure is realized by the steps shown in Figures 3(a) to 3(dJ).As shown in Figure 3 (aJ), an N-GaAs substrate 11 (Si-doped 2 x 1018 cm) with a plane orientation of (100) is used. -3) N with a thickness of 2 [μm] on top
-GaO, 55Ato, 45As cladding layer 12, (S
undoped GaoB5 AtO, 15As active layer-13 with a thickness of 0.1 [μm], P-GaO,s5A"0.45As cladding layer z4 with a thickness of 2 [μm] (Zn-doped 7' An N-GaAs current blocking layer 15 (Se layer 5×10 18 α-3) with a thickness of 4×10 on ) and a thickness of 2 μm was successively grown.
The MOCVD method was used for the second crystal growth, and the growth conditions were: substrate temperature 7 s o [°C:], v/711 = 2
0, Carrier JJ” (H2) flow rate ~10
(4/m1n), the raw stone is trimethyl gallium (TMG)
: (CFI)3Ga) ,)limethylaluminum (TMA: (CH3)3At), aluminum (,A
sn5) r p dopant dinoethyl zinc (DEZ)
:(C2H3)2Zn) rn dopant: Hydrogen selenide (H2Se), growth rate is 0.25 Cμm/m
1n). Although it is not necessarily necessary to use the MO-CVD method for the first crystal growth, the use of the MO-CVD method, which allows crystal growth with good uniformity over a large area, is better than the LPE method when considering mass production. It is advantageous and necessary compared to.

次に、第3図(b)に示す如く電流阻止層15上にフォ
トレヅスト2ノを塗布し、該レノスト21に幅〔μm〕
のストライプ状窓を形成し、これをマスクとして電流阻
止1?ぐ15を選択エツチングし、ストライプ状の溝部
22を形成し/こ。次いで、レジスト2ノを除去し表面
洗浄処理を施したのち、第2回目の結晶成長に先立ち、
As正圧雰囲気下50〔℃〕で90分11Y1高温熱処
胛した。
Next, as shown in FIG. 3(b), a photoresist 2 is coated on the current blocking layer 15, and the photoresist 21 is coated with a width [μm].
Form a striped window and use this as a mask to block current 1? The grooves 15 are selectively etched to form striped grooves 22. Next, after removing resist 2 and performing surface cleaning treatment, prior to the second crystal growth,
It was heat-treated at 50 [° C.] for 90 minutes at a high temperature of 11Y1 in an As positive pressure atmosphere.

これにより、P型クラッド層14中のP型不純物がN型
クラッド層12中に拡散し、第3図(c)に示す如くス
トライプ状溝19−下を除きN型クラッド層12の活性
層13と接する部分がP型に反転しP型反転層19が形
成される。ここで、ストライブ状61り部下の領域に上
記p jQ反11す、層19が形成されないのは、スト
ライプ状溝部下ではP型クラッド層14中のP型子N物
が気相中に拡散するためである。この後、第2回目の結
晶成長をMOCVD法で行った。すなわち、第3図(C
)に示す叩く全面にノ卑さ2〔μm〕のN −G a 
(155Az(IA5As被1麦m 1 6 (Se 
ドーグl X J、 018tm−3)及び厚さ8〔μ
m〕のN −GaAsコンタクト層17(Seドドー1
×1018)を順次成長形成した。
As a result, the P-type impurity in the P-type cladding layer 14 is diffused into the N-type cladding layer 12, and as shown in FIG. The portion in contact with is inverted to P-type, and a P-type inversion layer 19 is formed. Here, the reason why the p jQ layer 19 is not formed in the region under the striped groove 61 is that the P-type N substance in the P-type cladding layer 14 is diffused into the gas phase under the striped groove. This is to do so. After this, a second crystal growth was performed using the MOCVD method. In other words, Fig. 3 (C
) with a roughness of 2 [μm] on the entire surface to be struck.
(155Az (IA5As covered 1 wheat m 1 6 (Se
Dawg l X J, 018tm-3) and thickness 8 [μ
m] N-GaAs contact layer 17 (Se dodo 1
×1018) were sequentially grown and formed.

これ以降は、通常の電枦付は工程によシコンタクト層1
7上にCu−Ar電極層18を、基板11下面にAu 
−Ge電極19を被着して前記第2図に示す構造を得た
。かくして得られた試料を、へき開により共振゛器長2
50〔μm〕のファブリペロ−型レーザに切り出した素
子の特性は、しきい値電流30 [mA]と極めて低い
ものであった。
From this point on, normal electrical bonding is done by contact layer 1.
A Cu-Ar electrode layer 18 is formed on the substrate 11, and an Au electrode layer 18 is formed on the lower surface of the substrate 11.
A -Ge electrode 19 was deposited to obtain the structure shown in FIG. The sample thus obtained was cleaved to create a resonance chamber length 2.
The characteristics of the device cut into a 50 [μm] Fabry-Perot laser were extremely low, with a threshold current of 30 [mA].

この値は前記第1図に示す構造に比べても極めて低いも
のであシ、本発明による無効電流低減の著しい効果が判
る。
This value is extremely low compared to the structure shown in FIG. 1, and it can be seen that the present invention has a remarkable effect of reducing reactive current.

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。例えば、前記N型クラッド層の一部をP型に反転せ
しめる工程は何ら実施例に限るものではなく、適宜変更
可能である。その一つの例として、N型電流阻止層に第
1回目の結晶成長段階で、N型不純物6度を越えない1
lrll囲でP型不純物も一緒にドープしておく方法が
ある。この場合、ストライプ状溝部の両側の領域ではN
型電流阻止層のP型不純物がP Jf、’Jクラッド層
からのP型不純物の拡散を抑制するため、熱処理プロセ
スにおけるP型クラッド層かうN型クラッド層への不純
物拡散をよシ効果的に行うことができる。さらに、別の
例としては、N型クラッド層の活性層に接する領域に予
めP型不純物を十分にドープしておき、第1回目の結晶
成長時点でP型反転層を形成しておく方法がある。この
場合、第2回目の結晶成長に先立つ熱処理プロセス中に
、P型不純物がストライプ状溝部を通17て気相中に蒸
発していくこ′とにより、ストライプ状溝部下のP型不
純物rlI度が低下し、P型不純物がドープされたN型
クラッド層の勇電型も本来のN型に反転することになる
Note that the present invention is not limited to the embodiments described above. For example, the step of inverting a portion of the N-type cladding layer to P-type is not limited to the embodiment and can be modified as appropriate. As an example, in the first crystal growth stage of the N-type current blocking layer, the N-type impurity concentration does not exceed 6 degrees.
There is a method in which P-type impurities are also doped within lrll. In this case, in the regions on both sides of the striped groove, N
Since the P-type impurity in the type current blocking layer suppresses the diffusion of the P-type impurity from the P-type cladding layer, the diffusion of the impurity from the P-type cladding layer to the N-type cladding layer in the heat treatment process is more effectively achieved. It can be carried out. Furthermore, as another example, there is a method in which the region of the N-type cladding layer in contact with the active layer is sufficiently doped with P-type impurities in advance, and a P-type inversion layer is formed at the time of the first crystal growth. be. In this case, during the heat treatment process prior to the second crystal growth, the P-type impurity passes through the striped grooves 17 and evaporates into the gas phase, so that the degree of P-type impurity under the striped grooves increases. As a result, the galvanic type of the N-type cladding layer doped with P-type impurities is also reversed to the original N-type.

以上説明した2つの方法であっても前記実施例と同様な
効果が得られるのは勿論のことである。
It goes without saying that the same effects as in the above embodiment can be obtained even with the two methods described above.

また、前記N型電流阻止層としてN −GaAs0代り
にN −GaAtAs f用いてもよく、さらにN型l
x・jを含む2層若しくは多層構造としてもよい。
Further, as the N-type current blocking layer, N-GaAtAs f may be used instead of N-GaAs0, and N-type l
It may be a two-layer structure or a multi-layer structure including x and j.

さらに、活性層を含むダブルへテロ接合構造は、対称3
層構造に限らず、非対称や3層以上の多層構造にしても
よい。また、P型不純物としてはZnのみならず、高温
での熱拡散により注入することができる不純物々であれ
ば、拡散による注入の逆プロセスとして本発明に適用で
きるのは勿論のことである。さらに、構成材料としては
GaAtAsに限るものではなく、I nGaAsPや
GaAtInP等の化合物半導体材料を用いてもよい。
Furthermore, the double heterojunction structure containing the active layer has a symmetry of 3
The structure is not limited to a layered structure, and may be an asymmetrical structure or a multilayered structure of three or more layers. Further, as the P-type impurity, not only Zn but also any impurity that can be implanted by thermal diffusion at high temperature can of course be applied to the present invention as a reverse process of implantation by diffusion. Further, the constituent material is not limited to GaAtAs, and compound semiconductor materials such as InGaAsP and GaAtInP may be used.

また、結晶成長法としてはMO−CVD法の代シにMB
E法を用いることも可能である。その他、本発明の″要
旨を逸脱しない範囲で、抽々変形して実施することがで
きる。
In addition, as a crystal growth method, MB is used instead of MO-CVD.
It is also possible to use the E method. Other modifications may be made without departing from the gist of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来の半導体レーザの概略構造を示すj仇面図
、第2図は本発明の一実施例に係わる半導体レーザの概
略構造を示す断面図、第3図(a)〜(d)は上記実施
例レーザの製造工程金示す断面図でるる。 11− N −GaAs基板、12− N −cao5
5At045A8クラッド層、13 ・=アンドーゾc
a085At[115””活性層、14− P −c’
ao、55AtO,45A”クラッド層、15−−− 
N −GaAs電流阻止層、16− P −GaO,5
5AtO,45A、8被覆層(コンタクトl1Vi)、
17,18・・・金属電極層、19・・・P型反転層、
22・・・ストライプ状溝部。 出j声人代理人 弁理士 鈴 江 武°彦第1図 第2図 第3図 第3図
FIG. 1 is a front view showing a schematic structure of a conventional semiconductor laser, FIG. 2 is a sectional view showing a schematic structure of a semiconductor laser according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 3(a) to (d) 1 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the laser according to the above embodiment. 11-N-GaAs substrate, 12-N-cao5
5At045A8 cladding layer, 13 ・=Andoso c
a085At[115””active layer, 14-P-c'
ao, 55AtO, 45A" cladding layer, 15---
N-GaAs current blocking layer, 16-P-GaO,5
5AtO, 45A, 8 covering layers (contact l1Vi),
17, 18... Metal electrode layer, 19... P-type inversion layer,
22...Striped groove. Voice agent Patent attorney Takehiko Suzue Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 3

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1) 化合物半導体材料からなり、ダブルへテロ接合
構造を有する半導体レーデ装置において、N型半導体基
板と、活性層をN型クラッド層及びP型クラッド層で挾
んでなシ上記基板上に成長形成されたダブルへテロ接合
部と、上記P型りラッド層上に成長形成され、かつこの
クラッドN″i!、で至るストライプ状の溝部が形成さ
れた食型電流阻止層と、上記溝部を含み上記電流阻止層
上に成長形成されたP型被覆層とを具備し、前記N型ク
ラッド層は前記ストライプ状溝部下の領域を除き前記活
性層と接する部分がP型に反転されていることを特徴と
する半導体レーザ装置。
(1) In a semiconductor radar device made of a compound semiconductor material and having a double heterojunction structure, an N-type semiconductor substrate and an active layer are grown on the substrate with the active layer sandwiched between an N-type cladding layer and a P-type cladding layer. a double heterojunction, an eclipse-type current blocking layer grown on the P-shaped rad layer and having a striped groove extending to the cladding N''i!, and including the groove. a P-type cladding layer grown on the current blocking layer, and a portion of the N-type cladding layer in contact with the active layer except for a region under the striped groove is inverted to P-type. Features of the semiconductor laser device.
(2)化合物半導体材料からなり、ダブルへテロ接合構
造を有する半導体レーザ装置の製造方法において、N型
半導体基板上にN型クラッド層、活性層及びP型クラッ
ド層を1県次成長してダブルへテロ接合を形成する工程
と、上記P四すクラ、ド層上にN型電流阻止I−を成長
形成する工程と、次いで上記電流1j[1止層を前記P
型クラッド層に至る壕で選欲エツチングしてストライプ
状の溝部を形成する工程と、次いでAs圧雰囲気下で高
温熱処理し、前記ストライブ状溝部下の領域を除き前記
N型クラッド層の前記活性層と接する部分をP71!l
に反転ぜしめる工程と、しかるのち上記溝部を含み前記
′?15□流阻止り上にP型被段層を成長形成する工程
とを具備したことを特化(とする半導体レーザ装置の製
造方法。
(2) In a method for manufacturing a semiconductor laser device made of a compound semiconductor material and having a double heterojunction structure, an N-type cladding layer, an active layer, and a P-type cladding layer are grown one-by-one on an N-type semiconductor substrate. a step of forming a heterojunction, a step of growing an N-type current blocking layer I- on the P4 layer, and then a step of growing an N-type current blocking layer I- on the P4 layer,
A process of selectively etching the grooves leading to the type cladding layer to form striped grooves, and then performing a high temperature heat treatment under an As pressure atmosphere to remove the area under the striped grooves and remove the active part of the N-type cladding layer. P71 for the part that touches the layer! l
and then including the groove portion and said '?'. 15□ A method for manufacturing a semiconductor laser device, which is specialized in that it comprises a step of growing a P-type staged layer on a flow blocking layer.
(3)前記P型被覆層を成長形成する工程として、MO
−CVD法を用いることを特徴とする特許請求の範囲第
φi記載の半導体レーザ装置Kパのj・V遣方法。
(3) As the step of growing and forming the P-type coating layer, MO
- A method for using a semiconductor laser device KP according to claim φi, characterized in that a CVD method is used.
JP17537383A 1983-09-22 1983-09-22 Semiconductor laser device and manufacture thereof Granted JPS6066893A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17537383A JPS6066893A (en) 1983-09-22 1983-09-22 Semiconductor laser device and manufacture thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17537383A JPS6066893A (en) 1983-09-22 1983-09-22 Semiconductor laser device and manufacture thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6066893A true JPS6066893A (en) 1985-04-17
JPH0449792B2 JPH0449792B2 (en) 1992-08-12

Family

ID=15994961

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP17537383A Granted JPS6066893A (en) 1983-09-22 1983-09-22 Semiconductor laser device and manufacture thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6066893A (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5690586A (en) * 1979-12-21 1981-07-22 Seiji Yasu Semiconductor laser and manufacture thereof

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5690586A (en) * 1979-12-21 1981-07-22 Seiji Yasu Semiconductor laser and manufacture thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0449792B2 (en) 1992-08-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4635268A (en) Semiconductor laser device having a double heterojunction structure
US5108948A (en) Method of producing a semiconductor device having a disordered superlattice using an epitaxial solid diffusion source
JP3206555B2 (en) Gallium nitride based semiconductor light emitting device and method of manufacturing the same
JPS6343387A (en) Semiconductor laser device and manufacture thereof
JP4002422B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2000294883A (en) Nitride compound semiconductor laser element
JP3763459B2 (en) Semiconductor laser device and manufacturing method thereof
JPH09214045A (en) Semiconductor laser and manufacturing method thereof
JPS6349396B2 (en)
JP3801410B2 (en) Semiconductor laser device and manufacturing method thereof
JPH07254750A (en) Semiconductor laser
JP2001077465A (en) Semiconductor laser and manufacture thereof
JPS6352479B2 (en)
JPH10256647A (en) Semiconductor laser device and method of manufacturing the same
JPS6066893A (en) Semiconductor laser device and manufacture thereof
KR970001896B1 (en) Structure of Semiconductor Laser Diode and Manufacturing Method Thereof
JPS603178A (en) Semiconductor laser device
JP2865160B2 (en) Manufacturing method of semiconductor laser
JP2924435B2 (en) Semiconductor laser and method of manufacturing the same
JP3143105B2 (en) Method for manufacturing semiconductor laser device
JPH11145553A (en) Semiconductor laser device and manufacturing method thereof
JP2962639B2 (en) Semiconductor light emitting device
JPH0542150B2 (en)
JP3315378B2 (en) Semiconductor laser device
JPH0430758B2 (en)