JPS61236184A - 半導体レ−ザ素子の製造方法 - Google Patents
半導体レ−ザ素子の製造方法Info
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- JPS61236184A JPS61236184A JP7667785A JP7667785A JPS61236184A JP S61236184 A JPS61236184 A JP S61236184A JP 7667785 A JP7667785 A JP 7667785A JP 7667785 A JP7667785 A JP 7667785A JP S61236184 A JPS61236184 A JP S61236184A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
この発明は、ＧａＡｌＡｓ系材料を用いた多重量子井戸
（ＭＱＷ ’）屈折率導波型半導体レーザ素子の製造法
に関する。
（ＭＱＷ ’）屈折率導波型半導体レーザ素子の製造法
に関する。
（従来の技術）
従来、ＭＱＷ屈折率導波型半導体レーザ素子は一回のエ
ピタキシャル成長と亜鉛拡散によシ製造されている。こ
の製造例を第２図に基いて説明すると、エピタキシャル
成長によりｐ型ＧａＡｓ基板／αの（００１）面上にｐ
型ＧａＡｓバッファ層ユα、ｐ型Ａ１．Ｇａ １−、Ａ
ｌｌ ／Ｇ（ＢＡＪＭＱＷバッファ層３α、ｐ型Ａｌｓ
Ｇａ１−ｇＡｓクラッド層１１ａ、ｐ型ＡｌｙＧα１−
ｙＡｓ光導波層よα、Ａ ｊｆ Ｇ３１−ｆＡＪ／Ａｊ
＃Ｇα、−ｗＡａＭＱＷ活性層６．３型ＡｊｙＧａ１−
ｙＡｓ光導波層７ｃＬ、 ｎ型ｋｌｚＧａ １−ｚＡ
ｓクラッド層ｇα、ｎ型ＧａＡｓコンタクト層９αを積
層してから斜線部分にｚｎ拡散によシミ流狭窄領域１０
を形成すると同時に、活性クルのＭＱＷを破壊すること
で屈折率導波機構を形成し、次にｎ型ＡｊｇＧｅ１−π
Ａ８クラッド層ざα上に絶縁膜／／を形成してからその
上にｎ側電極層／、２、ｐ型−Ａ８基板／ａ裏面にｐ側
電極層１３を蒸着するものである。
ピタキシャル成長と亜鉛拡散によシ製造されている。こ
の製造例を第２図に基いて説明すると、エピタキシャル
成長によりｐ型ＧａＡｓ基板／αの（００１）面上にｐ
型ＧａＡｓバッファ層ユα、ｐ型Ａ１．Ｇａ １−、Ａ
ｌｌ ／Ｇ（ＢＡＪＭＱＷバッファ層３α、ｐ型Ａｌｓ
Ｇａ１−ｇＡｓクラッド層１１ａ、ｐ型ＡｌｙＧα１−
ｙＡｓ光導波層よα、Ａ ｊｆ Ｇ３１−ｆＡＪ／Ａｊ
＃Ｇα、−ｗＡａＭＱＷ活性層６．３型ＡｊｙＧａ１−
ｙＡｓ光導波層７ｃＬ、 ｎ型ｋｌｚＧａ １−ｚＡ
ｓクラッド層ｇα、ｎ型ＧａＡｓコンタクト層９αを積
層してから斜線部分にｚｎ拡散によシミ流狭窄領域１０
を形成すると同時に、活性クルのＭＱＷを破壊すること
で屈折率導波機構を形成し、次にｎ型ＡｊｇＧｅ１−π
Ａ８クラッド層ざα上に絶縁膜／／を形成してからその
上にｎ側電極層／、２、ｐ型−Ａ８基板／ａ裏面にｐ側
電極層１３を蒸着するものである。
（発明が解決しようとする問題点）
しかし、以上のような半導体レーザ素子の製造法におい
ては内部ストライプ構造をとシにくいため、製造工程が
複雑となる他、これに採用゛されている亜鉛拡散は拡散
に時間が掛υ過ぎとともに、キャリヤ濃度の制御が困難
であり、り７．゛、う、１ラド層ｊαのキャリヤ濃度が
１０３−ｓにも達する鱒 ことがある。このため、電流狭窄層１０の抵抗が小さく
、高出力の場合には大きな漏れ電流を生ずる。
ては内部ストライプ構造をとシにくいため、製造工程が
複雑となる他、これに採用゛されている亜鉛拡散は拡散
に時間が掛υ過ぎとともに、キャリヤ濃度の制御が困難
であり、り７．゛、う、１ラド層ｊαのキャリヤ濃度が
１０３−ｓにも達する鱒 ことがある。このため、電流狭窄層１０の抵抗が小さく
、高出力の場合には大きな漏れ電流を生ずる。
（問題点を解決するための手段）
以上の問題点を解決するために、この発明では高エネル
ギーでＳｉイオンを打込み、内部に電流狭窄層及び屈折
率導波層を形成するようにしたｋｌＧａＡｓ系材料を用
いたＭＱＷ屈折率導波型半導体レーザ素子の製造法を提
案するものである。
ギーでＳｉイオンを打込み、内部に電流狭窄層及び屈折
率導波層を形成するようにしたｋｌＧａＡｓ系材料を用
いたＭＱＷ屈折率導波型半導体レーザ素子の製造法を提
案するものである。
ここで、Ｓｉイオンは例えばエピタキシャル成長時のよ
うな低温（７００℃）でアニールされてＳ＜イオンが打
込まれたＭＱＷ活性層のＭＱＷ構造が崩れ、均一な混晶
になるような高エネルギー及び線量で打込む。具体的に
はエネルギー１〜３Ｍ−■で、 ＭＱＷ活性層における
Ｓｉイオン濃度は１゛×１０９ｆｆｉ−１程度になるよ
うに線量を設定する。
うな低温（７００℃）でアニールされてＳ＜イオンが打
込まれたＭＱＷ活性層のＭＱＷ構造が崩れ、均一な混晶
になるような高エネルギー及び線量で打込む。具体的に
はエネルギー１〜３Ｍ−■で、 ＭＱＷ活性層における
Ｓｉイオン濃度は１゛×１０９ｆｆｉ−１程度になるよ
うに線量を設定する。
−（発明の効果）
となる。
また、この発明ではＳ（イオン打込み法を使用するため
、キャリヤ濃度の制御を容易に行うことができる。この
ため、クラッド層におけるイオン打込み部分のキャリヤ
濃度を極力低く抑えることができ、且つクラッド層では
Ａｊの組成が０．５以上であるとＳｉイオンに対して深
い単位を形成するため、電流狭窄部分の抵抗が従来の亜
鉛拡散で得られるものよシ大きくなシ、漏れ電流が減少
する。
、キャリヤ濃度の制御を容易に行うことができる。この
ため、クラッド層におけるイオン打込み部分のキャリヤ
濃度を極力低く抑えることができ、且つクラッド層では
Ａｊの組成が０．５以上であるとＳｉイオンに対して深
い単位を形成するため、電流狭窄部分の抵抗が従来の亜
鉛拡散で得られるものよシ大きくなシ、漏れ電流が減少
する。
更に、この発明ではＳＳイオン打込み法を使用するため
、ストライプ幅の制御が容易となる。・このため、低発
振閾値電流で高出力までの横基本モード発振させること
ができる。また、この発明によ〕得られた半導体レーザ
素子は非点収差が小さいために、ディシイタル・オーデ
ィオ・ディスク、書き込み及び読取シ用の光デイスクメ
モリ、レーザビームプリンタ等の光源として最適である
。
、ストライプ幅の制御が容易となる。・このため、低発
振閾値電流で高出力までの横基本モード発振させること
ができる。また、この発明によ〕得られた半導体レーザ
素子は非点収差が小さいために、ディシイタル・オーデ
ィオ・ディスク、書き込み及び読取シ用の光デイスクメ
モリ、レーザビームプリンタ等の光源として最適である
。
なお、この場合１Ｍイオンが打込まれたＭＱＷ活性層の
ＭＱＷ構造が７００℃程度の低温で崩れ、均ゝ° また
上述のように、ＳｉイオンをＭＱＷ活性層に高エネルギ
ーで打込んだ場合、素子内部の損傷は７００℃、２０分
程度で回復する。即ち２回目のエピタキシャル成長前に
回復するので、Ｓｉイオン打込み時の損傷による悪影響
はない。
ＭＱＷ構造が７００℃程度の低温で崩れ、均ゝ° また
上述のように、ＳｉイオンをＭＱＷ活性層に高エネルギ
ーで打込んだ場合、素子内部の損傷は７００℃、２０分
程度で回復する。即ち２回目のエピタキシャル成長前に
回復するので、Ｓｉイオン打込み時の損傷による悪影響
はない。
（実施例）
以下、この発明を図示の実施例に基いて説明する。第１
図はこの発明によるＡｊ ＧａＡｓ ＭＱＷ屈折率導波
型半導体レーザ素子の製造工程例を示すもので、第１図
←）に示すように分子線エピタキシャル（ＭＢＥ）成長
法或いは有機金属気相エピタキシャル（ＯＭＶＰＥ ）
成長法を用いて成長室内でｎ型−Ｍ基板１６の（００１
）面上にｎ型Ｇａｐｓバッファ層２ｂ、 ｎ型ＡｊｇＧ
４１−ｇＡｊ／ＧａＡａ ＭＱＷ バッファ層、７６
％ｓ Ｍ Ａｌ＆Ｇα１−ｇｈａクラッド層＜ｘｂ、
ｎ型Ａｊ。
図はこの発明によるＡｊ ＧａＡｓ ＭＱＷ屈折率導波
型半導体レーザ素子の製造工程例を示すもので、第１図
←）に示すように分子線エピタキシャル（ＭＢＥ）成長
法或いは有機金属気相エピタキシャル（ＯＭＶＰＥ ）
成長法を用いて成長室内でｎ型−Ｍ基板１６の（００１
）面上にｎ型Ｇａｐｓバッファ層２ｂ、 ｎ型ＡｊｇＧ
４１−ｇＡｊ／ＧａＡａ ＭＱＷ バッファ層、７６
％ｓ Ｍ Ａｌ＆Ｇα１−ｇｈａクラッド層＜ｘｂ、
ｎ型Ａｊ。
Ｇａ１−、Ａｓ光導波層！ｒｂ、 ＡｌｇＧｃＬｌ−ｇ
Ａ８／Ａ１ｗＧＧ１−＠ｈａＭＱＷ活性層６、ｐ製ＡＪ
、Ｇａ１−、Ａａ光導波層ｑｂ、 ｐ型ＡｌｓＧｃＬ１
−ｇＡＪ１クラッド層ｔｂ、キャップ層１４！を積層す
る。
Ａ８／Ａ１ｗＧＧ１−＠ｈａＭＱＷ活性層６、ｐ製ＡＪ
、Ｇａ１−、Ａａ光導波層ｑｂ、 ｐ型ＡｌｓＧｃＬ１
−ｇＡＪ１クラッド層ｔｂ、キャップ層１４！を積層す
る。
なお、Ａｌの組成は用途によって異なるが、２＞ｙ＞ｇ
＞ｕとなるように定め、且つＺ ＞ ０．３とする。
＞ｕとなるように定め、且つＺ ＞ ０．３とする。
ＭＱＷバッファ層３ｂはＯＭＶＰＥ成長法の場合には省
略してもよい。
略してもよい。
キャップ層／ｌは次のエピタキシャル成長マチの間にク
ラッド層ｔｂの表面が大気に晒らされるのを防ぐために
設けられ、−Ａｓの薄膜で構成してもよいが、この実施
例では低温で成長して薄膜を形成し、且つ通常のエピタ
キシャル成長温度で形成した薄膜が蒸発してしまう物質
、 Ｉ？ＬＰ、ＩｎＡａ 、 Ｉｎｃｈ等のＩｎ化合
物を使用し、約１ｏｏＸの厚みで薄膜を形成する。
ラッド層ｔｂの表面が大気に晒らされるのを防ぐために
設けられ、−Ａｓの薄膜で構成してもよいが、この実施
例では低温で成長して薄膜を形成し、且つ通常のエピタ
キシャル成長温度で形成した薄膜が蒸発してしまう物質
、 Ｉ？ＬＰ、ＩｎＡａ 、 Ｉｎｃｈ等のＩｎ化合
物を使用し、約１ｏｏＸの厚みで薄膜を形成する。
またＭＱＷ活性層乙りル壁及び厚みは、ｓｉイオンの打
込み、アニールによってＭＱＷ構造が崩れ、均一な混晶
になった時の発振波長における屈折率がＭＱＷ構造の屈
折率よりも小さく、且つ発振閾値電流が低くなるように
定める。
込み、アニールによってＭＱＷ構造が崩れ、均一な混晶
になった時の発振波長における屈折率がＭＱＷ構造の屈
折率よりも小さく、且つ発振閾値電流が低くなるように
定める。
以上のように積層された素子の表面に、幅５μのストラ
イプを（１１０）或いは（ｒＴＯ）方向に残して金属マ
スクを施し、高エネルギーのＳｉイオンを打込む。なお
、金属の厚みはＳＳイオンがキャップ層１３に達しない
程度とする。
イプを（１１０）或いは（ｒＴＯ）方向に残して金属マ
スクを施し、高エネルギーのＳｉイオンを打込む。なお
、金属の厚みはＳＳイオンがキャップ層１３に達しない
程度とする。
またＳ（イオンはＭＱＷ活性層乙りルＱＷ構造が次のエ
ピタキシャル成長時にアニールされて崩れるような濃度
（５×１♂”ｍ−”程度）となるように打込まれ、この
実施例では打込みエネルギーは２Ｍ、Ｖとし、斜線部分
にＳＳイオンの打込みが行なわれ、電流狭窄領域ｉｏが
形成される。
ピタキシャル成長時にアニールされて崩れるような濃度
（５×１♂”ｍ−”程度）となるように打込まれ、この
実施例では打込みエネルギーは２Ｍ、Ｖとし、斜線部分
にＳＳイオンの打込みが行なわれ、電流狭窄領域ｉｏが
形成される。
次に、成長室内で通常のエピタキシャル成長温度（７０
０ｔ：程度）に昇温してＭ圧を加えながらキャップ層ｌ
ダを蒸発させてからＭＢＥ成長法或いはＯＭＹＰＥ法に
よシ２２回目エピタキシャル成長によシフラッド層ｔｂ
上にｐ 製Ｇａｐｓコンタクト層９ｂを積層する。
０ｔ：程度）に昇温してＭ圧を加えながらキャップ層ｌ
ダを蒸発させてからＭＢＥ成長法或いはＯＭＹＰＥ法に
よシ２２回目エピタキシャル成長によシフラッド層ｔｂ
上にｐ 製Ｇａｐｓコンタクト層９ｂを積層する。
逆に、クラッド層ｇｂ上にコンタクト層９ｂを積層し、
２回目のエピタキシャル成長でコンタクト層９ｂを更に
成長させてもよい。この場合にはキャップ層／３を設け
なくてもよい。
２回目のエピタキシャル成長でコンタクト層９ｂを更に
成長させてもよい。この場合にはキャップ層／３を設け
なくてもよい。
なお、り２ラド層ｔｂ１ コンタクト層９ｂの厚み等は
ＳＳイオンの打込みエネルギーにも関係するので、以上
いずれを採用するかはこれ等を考慮して定める。
ＳＳイオンの打込みエネルギーにも関係するので、以上
いずれを採用するかはこれ等を考慮して定める。
一方、Ｓｉイオンを打込まれたＭＱＷ活性層６は２回目
のエピタキシャル成長過程でそのＭＱＷ 構造が崩れて
均一な混晶とな夛、発振波長において屈折率の低い部分
が形成される。
のエピタキシャル成長過程でそのＭＱＷ 構造が崩れて
均一な混晶とな夛、発振波長において屈折率の低い部分
が形成される。
またＳ＜イオン打込みによって受けた損傷は７００℃、
２０分間のＭ圧下でのアニーリングで回復したことが打
込み後のｓｉ活性化率よシ確かめられた。このことよシ
、成長前のＡ８圧下での被復層を７００℃で蒸発させて
いる間に損復が回復するので、２回目の成長に何らの影
響も与えない。
２０分間のＭ圧下でのアニーリングで回復したことが打
込み後のｓｉ活性化率よシ確かめられた。このことよシ
、成長前のＡ８圧下での被復層を７００℃で蒸発させて
いる間に損復が回復するので、２回目の成長に何らの影
響も与えない。
更に、コンタクト層９ｂ及びｎ型ＧａＡｓ基板ｌｂの裏
面にはｐ側電極層１３、ｎ側電極層／Ｊを蒸着によシ形
成して半導体レーザ素子を製造する。
面にはｐ側電極層１３、ｎ側電極層／Ｊを蒸着によシ形
成して半導体レーザ素子を製造する。
次に、このようＫして得られた半導体レーザ素子の動作
原理を述べると、ｐ側電極層１３を接地して外側電極層
ｌ−に負電圧を加えることによシミ流はクラッド層ｔｂ
、光導波層７ｂの電流狭窄領域１０によって狭窄されて
ＭＱＷ活性層のＭＱＷ構造部分に注入されて発光する。
原理を述べると、ｐ側電極層１３を接地して外側電極層
ｌ−に負電圧を加えることによシミ流はクラッド層ｔｂ
、光導波層７ｂの電流狭窄領域１０によって狭窄されて
ＭＱＷ活性層のＭＱＷ構造部分に注入されて発光する。
この光は上下及び左右の屈折率の低い部分によって導波
され、発振する。
され、発振する。
また、Ｓｉイオンの打込みによってストライプ幅を制御
することによって低発振閾値電流、高効率動作、高出力
までの横基本モードを確保することかでする。
することによって低発振閾値電流、高効率動作、高出力
までの横基本モードを確保することかでする。
なお、この実施例ではクラッド層ｇｂの表面は２回目の
エピタキシャル成長までの間キャップ層／３によシ被覆
され、大気中に晒らされることがないのでクラッド層ｇ
ｂとコンタクト層９ｂの間に高い抵抗部分が形成される
こともなく、またキャップ層１３として２回目のエピタ
キシャル成長過程で蒸発してしまうようなＩｎ化合物で
構成される薄膜を使用しているため、キャップ層１３の
除去のための熱によｊ５ ＭＱＷ構造の急峻性が損われ
ることがない。
エピタキシャル成長までの間キャップ層／３によシ被覆
され、大気中に晒らされることがないのでクラッド層ｇ
ｂとコンタクト層９ｂの間に高い抵抗部分が形成される
こともなく、またキャップ層１３として２回目のエピタ
キシャル成長過程で蒸発してしまうようなＩｎ化合物で
構成される薄膜を使用しているため、キャップ層１３の
除去のための熱によｊ５ ＭＱＷ構造の急峻性が損われ
ることがない。
第１図は、この発明の製造工程の一例を示すもので、第
１図（α）は第１回目のエピタキシャル、成長とＳｓイ
オン打込み工程を示す図、第１図（６）は第２回目のエ
ピタキシャル成長と電極形成工程を示す図、第２図は従
来の方法で製造された半導体レーザ素子の斜視図である
。 図中、６はＭＱＷ活性層、１０は電流狭窄領域。
１図（α）は第１回目のエピタキシャル、成長とＳｓイ
オン打込み工程を示す図、第１図（６）は第２回目のエ
ピタキシャル成長と電極形成工程を示す図、第２図は従
来の方法で製造された半導体レーザ素子の斜視図である
。 図中、６はＭＱＷ活性層、１０は電流狭窄領域。
Claims (2)
- （１）高エネルギーでＳｉイオンを打込み、内部に電流
狭窄及び屈折率導波領域を形成するようにしたことを特
徴とするＡｌＧａＡｓ多重量子井戸屈折率導波量半導体
レーザの製造法。 - （２）Ｓｉイオンの打込みのエネルギー及び線量を、Ｓ
ｉイオンの打込まれた多重量子井戸活性層の多重量子井
戸構造が次のエピタキシャル成長でアニールさせてくず
れるように設定する特許請求の範囲第１項記載の製造法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7667785A JPS61236184A (ja) | 1985-04-12 | 1985-04-12 | 半導体レ−ザ素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7667785A JPS61236184A (ja) | 1985-04-12 | 1985-04-12 | 半導体レ−ザ素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61236184A true JPS61236184A (ja) | 1986-10-21 |
| JPH0149030B2 JPH0149030B2 (ja) | 1989-10-23 |
Family
ID=13612059
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7667785A Granted JPS61236184A (ja) | 1985-04-12 | 1985-04-12 | 半導体レ−ザ素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61236184A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6236886A (ja) * | 1985-08-12 | 1987-02-17 | Hitachi Ltd | 半導体構造体とその製造方法 |
| US4980313A (en) * | 1989-01-24 | 1990-12-25 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of producing a semiconductor laser |
| JPH04127489A (ja) * | 1988-12-21 | 1992-04-28 | Hikari Keisoku Gijutsu Kaihatsu Kk | 半導体光集積回路の製造方法 |
| US5238868A (en) * | 1989-11-30 | 1993-08-24 | Gte Laboratories Incorporated | Bandgap tuning of semiconductor quantum well structures |
| WO1996019856A1 (en) * | 1994-12-22 | 1996-06-27 | Polaroid Corporation | Laser diode with an ion-implanted region |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58500681A (ja) * | 1981-05-06 | 1983-04-28 | ユニバ−シテイ オブ イリノイ フアンデ−シヨン | 半導体装置の製造方法 |
-
1985
- 1985-04-12 JP JP7667785A patent/JPS61236184A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58500681A (ja) * | 1981-05-06 | 1983-04-28 | ユニバ−シテイ オブ イリノイ フアンデ−シヨン | 半導体装置の製造方法 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6236886A (ja) * | 1985-08-12 | 1987-02-17 | Hitachi Ltd | 半導体構造体とその製造方法 |
| JPH04127489A (ja) * | 1988-12-21 | 1992-04-28 | Hikari Keisoku Gijutsu Kaihatsu Kk | 半導体光集積回路の製造方法 |
| US4980313A (en) * | 1989-01-24 | 1990-12-25 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of producing a semiconductor laser |
| US5238868A (en) * | 1989-11-30 | 1993-08-24 | Gte Laboratories Incorporated | Bandgap tuning of semiconductor quantum well structures |
| WO1996019856A1 (en) * | 1994-12-22 | 1996-06-27 | Polaroid Corporation | Laser diode with an ion-implanted region |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0149030B2 (ja) | 1989-10-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |