JPS63129687A - 半導体レ−ザ及びその製造方法 - Google Patents
半導体レ−ザ及びその製造方法Info
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- JPS63129687A JPS63129687A JP27757786A JP27757786A JPS63129687A JP S63129687 A JPS63129687 A JP S63129687A JP 27757786 A JP27757786 A JP 27757786A JP 27757786 A JP27757786 A JP 27757786A JP S63129687 A JPS63129687 A JP S63129687A
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- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 5
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- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 5
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本願発明は光通信あるいは光計測器用の光源として用い
られる半導体レーザ及びその製造方法に関する。
られる半導体レーザ及びその製造方法に関する。
（従来の技術）
有機金属気相成長（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈ
ｅｓ＋１ｃａｌＶａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、以
下ＭＯＣＶＩ）と略記する）法による半導体レーザ用結
晶の成長は大面積かつ均一でｒｇ！！、厚制御性のよい
結晶が得られることから、光ディスク、光情報処理用の
ＧａＡｓ系だけでなく、光通信、光計測器用のｒｎＰ系
でも利用されている。ＭＯＣＶＤ法は、他の方法と異な
る成長方法であるから、ＭＯＣＶＤ法で形成される独自
の構造が数多く考案されている。
ｅｓ＋１ｃａｌＶａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、以
下ＭＯＣＶＩ）と略記する）法による半導体レーザ用結
晶の成長は大面積かつ均一でｒｇ！！、厚制御性のよい
結晶が得られることから、光ディスク、光情報処理用の
ＧａＡｓ系だけでなく、光通信、光計測器用のｒｎＰ系
でも利用されている。ＭＯＣＶＤ法は、他の方法と異な
る成長方法であるから、ＭＯＣＶＤ法で形成される独自
の構造が数多く考案されている。
特に、単−横モードを安定に維持するための屈折率導波
型構造として活性層の両側をよりバンドギャップが大き
く屈折率の低いｒｎＰではさむ種類のものかい（つか発
表されている。
型構造として活性層の両側をよりバンドギャップが大き
く屈折率の低いｒｎＰではさむ種類のものかい（つか発
表されている。
第２図（ａ）の半導体レーザ構造は埋め込みすノジ型構
造（Ｂ ｕｒｉｅｄ Ｒｉｄｇｅ Ｓ ｔｒｕｃｔｕｒ
ｅ、略してＢＨ３）であり、ダブルへテロ（ＤＩ（）構
造作製後、エツチングで周辺部を除去した後にＩｎＰで
埋め込むものである。また同図（ｂ）の半導体レーザ構
造は同じ＜［ｌＨ構造作製後、Ｐ型１ｎＰクラッド層お
よび活性層を別々にエツチングした後１ｎＰで埋め込ん
だもので、埋め込みへテロ（ＢＨ）構造の一種である。
造（Ｂ ｕｒｉｅｄ Ｒｉｄｇｅ Ｓ ｔｒｕｃｔｕｒ
ｅ、略してＢＨ３）であり、ダブルへテロ（ＤＩ（）構
造作製後、エツチングで周辺部を除去した後にＩｎＰで
埋め込むものである。また同図（ｂ）の半導体レーザ構
造は同じ＜［ｌＨ構造作製後、Ｐ型１ｎＰクラッド層お
よび活性層を別々にエツチングした後１ｎＰで埋め込ん
だもので、埋め込みへテロ（ＢＨ）構造の一種である。
これらはいずれもＩｎＰのホモｐｎ接合とバンドギヤ・
ンプの小さいＩｎＧａＡｓＰを間にはさんだダブルへテ
ロｐｎ接合とのバンド障壁高さの差により、注入電流を
ＩｎＧａＡｓＰ活性層に効率よく注入できることを利用
している（アプライド・フィジクス・レターズ、（Ａｐ
ｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔｔ、並、 Ｐ１３１．１９
８５） ）。
ンプの小さいＩｎＧａＡｓＰを間にはさんだダブルへテ
ロｐｎ接合とのバンド障壁高さの差により、注入電流を
ＩｎＧａＡｓＰ活性層に効率よく注入できることを利用
している（アプライド・フィジクス・レターズ、（Ａｐ
ｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔｔ、並、 Ｐ１３１．１９
８５） ）。
（発明が解決しようとする問題点）
従来の構造では活性層を成長した後にエツチングによっ
て活性層幅を狭くし、その上に再成長を行なっていた。
て活性層幅を狭くし、その上に再成長を行なっていた。
エンチング時間によって活性層幅を制御しなければなら
ず、エツチング速度が比較的速いためにそれほど活性層
幅を狭くできない（２〜３戸程度）という問題があった
。また、再現性の点でも、幅を常に一定にすることは非
常に困難であった。
ず、エツチング速度が比較的速いためにそれほど活性層
幅を狭くできない（２〜３戸程度）という問題があった
。また、再現性の点でも、幅を常に一定にすることは非
常に困難であった。
さらに、活性層の端部を露出させて再成長させることか
ら、端部での界面に準位ができたり、レーザ駆動時の劣
化につながりやずいという問題もあった。
ら、端部での界面に準位ができたり、レーザ駆動時の劣
化につながりやずいという問題もあった。
（問題点を解決するための手段）
前述の問題点を解決するために本願の第１の発明が提供
する半導体レーザは、メサストライプを有する半導体基
板と、前記メサストライプを覆って前記半導体基板に成
長してあるクラッド層と、前記メサストライプ上にあっ
てこのメサストライプの上面に平行な平面をなす領域の
前記クランド層上に形成された活性層と、前記メサスト
ライプ上の前記活性層および前記クラッド層を覆うバッ
ファ層とを有することを特徴とする。
する半導体レーザは、メサストライプを有する半導体基
板と、前記メサストライプを覆って前記半導体基板に成
長してあるクラッド層と、前記メサストライプ上にあっ
てこのメサストライプの上面に平行な平面をなす領域の
前記クランド層上に形成された活性層と、前記メサスト
ライプ上の前記活性層および前記クラッド層を覆うバッ
ファ層とを有することを特徴とする。
また、前述の問題点を解決するために本願の第２の発明
が提供する半導体レーザの製造方法は、表面にメサスト
ライプが形成された半導体基板上に、有機金属気相成長
法により、発光領域となる活性層を含む多層膜を連続し
て成長する工程を含むことを特徴とする。
が提供する半導体レーザの製造方法は、表面にメサスト
ライプが形成された半導体基板上に、有機金属気相成長
法により、発光領域となる活性層を含む多層膜を連続し
て成長する工程を含むことを特徴とする。
（作用）
第３図に本願発明の半導体レーザ及びその製造方法の概
念を模式図で示す。（００１）ＩｎＰ基板上に＜１１０
）方向に２木のストライプ溝を形成し、その上にＭＯ
ＣＶＤ法により成長を行うと、成長は＜００１ ＞方向
だけでなく＜Ｉｌｌ＞と＜ＩＩＩ ＞ （つまり＜１１
１ ＞Ａ）方向にも進み、第３図に示すようにメサ状に
形成される。成長が進むにつれて表面の（００１）面は
狭くなり、さらには（００１）面がなくなり、（ＩＩＩ
）Ａ面のみになってしまう（第３図破線）、また、＜
ｒｔｏ＞および＜ｔｉｏ ＞方向にも成長するが、成長
速度は遅い。
念を模式図で示す。（００１）ＩｎＰ基板上に＜１１０
）方向に２木のストライプ溝を形成し、その上にＭＯ
ＣＶＤ法により成長を行うと、成長は＜００１ ＞方向
だけでなく＜Ｉｌｌ＞と＜ＩＩＩ ＞ （つまり＜１１
１ ＞Ａ）方向にも進み、第３図に示すようにメサ状に
形成される。成長が進むにつれて表面の（００１）面は
狭くなり、さらには（００１）面がなくなり、（ＩＩＩ
）Ａ面のみになってしまう（第３図破線）、また、＜
ｒｔｏ＞および＜ｔｉｏ ＞方向にも成長するが、成長
速度は遅い。
これより、幅Ｗのメサ基板５１にある程度クラッド層５
２を成長した後、活性層５３を成長すると、活性Ｎ５３
の幅ａはＷに比べて、クラッド層５２が厚いほど小さく
なり、クラッド層５２の厚さを制御することによって０
＜ａ＜Ｗの間に任意に設定できることがわかる。 ＭＯ
ＣＶ Ｄの成長速度は大変遅い（約２００人／ｍ１ｎ）
から、クラッド層５２の厚さを制御することは、従来の
エツチングによる活性層幅の制御に比べてきわめて容易
である。これが本願の第２の発明の第１の特徴である。
２を成長した後、活性層５３を成長すると、活性Ｎ５３
の幅ａはＷに比べて、クラッド層５２が厚いほど小さく
なり、クラッド層５２の厚さを制御することによって０
＜ａ＜Ｗの間に任意に設定できることがわかる。 ＭＯ
ＣＶ Ｄの成長速度は大変遅い（約２００人／ｍ１ｎ）
から、クラッド層５２の厚さを制御することは、従来の
エツチングによる活性層幅の制御に比べてきわめて容易
である。これが本願の第２の発明の第１の特徴である。
本願の第２の発明のもう−の特徴は第３ｒＡにおいてバ
ッファＪＩＩ５４の成長時に活性層５３の両端がバッフ
ァ層５４によって覆われてしまう、ということである。
ッファＪＩＩ５４の成長時に活性層５３の両端がバッフ
ァ層５４によって覆われてしまう、ということである。
これにより再成長時に活性層が大気中にさらされず、界
面の劣化等が生じにく（なる（これは本願の第１の発明
の特徴でもある）。
面の劣化等が生じにく（なる（これは本願の第１の発明
の特徴でもある）。
そして、本願の第２の発明によれば、初めに形成した溝
は埋まらずに残っているので、埋め込み成長によって高
抵抗層や逆バイアス層を形成することによって、効率よ
く電流狭窄ができる本願の第１の発明の半導体レーザを
作製することができる。
は埋まらずに残っているので、埋め込み成長によって高
抵抗層や逆バイアス層を形成することによって、効率よ
く電流狭窄ができる本願の第１の発明の半導体レーザを
作製することができる。
（実施例）
次に実施例を挙げ本願発明を一層詳しく説明する。
第１図は本願の第１の発明の一実施例を示す断面図であ
る。本図を参照して本願の第２の発明の実施例も併せて
説明する。Ｓｎドープｎ型（００１’）ＩｎＰ基板１の
＜１１０＞方向に１００１１ＩＬＩｒＢＩ陽に幅５Ｐの
リッジ１１を残すよう深さ６ＰはどＨＣＱ ：ＨＮＯ＋
混合液によってエツチングした。このエツチングによヮ
て（ＴＩＯ） 、（１！０）面の垂直な壁をもった溝が
できた。
る。本図を参照して本願の第２の発明の実施例も併せて
説明する。Ｓｎドープｎ型（００１’）ＩｎＰ基板１の
＜１１０＞方向に１００１１ＩＬＩｒＢＩ陽に幅５Ｐの
リッジ１１を残すよう深さ６ＰはどＨＣＱ ：ＨＮＯ＋
混合液によってエツチングした。このエツチングによヮ
て（ＴＩＯ） 、（１！０）面の垂直な壁をもった溝が
できた。
この基板上にＭＯＣＶＤ法によって、Ｓｉドープ（キャ
リア濃度Ｉ ＸＩＯ”ｃｙａ−’） ｎ型ＩｎＰクラッ
ド層２を約２Ｆｌ、ノンドープＩｎＧａＡｓＰ （発
光波長１．５ＳＰ）活性層３を約０．２ＪＪＩＩ、ノン
ドープＩｎＰバッファＮ４を約０．３％成長した。Ｉｎ
Ｐクラッド層２の成長によって活性層３の幅は約１．５
％となり、これは成長基板の全体にわたってほとんど一
定であった。また、ＩｎＰバップア層４の成長によって
、活性Ｊ！３の両端は厚さ約０．１２ＪＪＩｌはど前記
バッファ層４で覆われた。
リア濃度Ｉ ＸＩＯ”ｃｙａ−’） ｎ型ＩｎＰクラッ
ド層２を約２Ｆｌ、ノンドープＩｎＧａＡｓＰ （発
光波長１．５ＳＰ）活性層３を約０．２ＪＪＩＩ、ノン
ドープＩｎＰバッファＮ４を約０．３％成長した。Ｉｎ
Ｐクラッド層２の成長によって活性層３の幅は約１．５
％となり、これは成長基板の全体にわたってほとんど一
定であった。また、ＩｎＰバップア層４の成長によって
、活性Ｊ！３の両端は厚さ約０．１２ＪＪＩｌはど前記
バッファ層４で覆われた。
次に、気相成長法により、Ｆｅドープ（キャリア濃度Ｉ
ＸＩＯＩ４Ｃ１ｍ−’） ＩｎＰ高抵抗埋め込み層５
を成長した。ＭＯＣＶＤ法と異なり気相成長法では両側
を完全に埋め込んだほぼ平坦な表面が得られるようにな
る。埋め込み層５はリッジ１１上のＩｎＰバッファ屑４
の上にわずかに（０，２ｐｍ程度）成長する程度に形成
した。
ＸＩＯＩ４Ｃ１ｍ−’） ＩｎＰ高抵抗埋め込み層５
を成長した。ＭＯＣＶＤ法と異なり気相成長法では両側
を完全に埋め込んだほぼ平坦な表面が得られるようにな
る。埋め込み層５はリッジ１１上のＩｎＰバッファ屑４
の上にわずかに（０，２ｐｍ程度）成長する程度に形成
した。
続いてＺｎドープ（キャリア濃度２Ｘ Ｉ Ｑ ”ｃｍ
−″）Ｐ型１ｎＧａＡｓＰキャップ屑６を約０．１％ｍ
連続して成長した。この成長中にリッジ１１上ではＺｎ
が前記埋め込み層５およびバッファ層４を通して約０．
５Ｐ拡散し、ｐｎ接合が活性層３内に形成された。
−″）Ｐ型１ｎＧａＡｓＰキャップ屑６を約０．１％ｍ
連続して成長した。この成長中にリッジ１１上ではＺｎ
が前記埋め込み層５およびバッファ層４を通して約０．
５Ｐ拡散し、ｐｎ接合が活性層３内に形成された。
次に基板１を全体の厚さが約１００Ｐになるよう研磨し
た後、ｐ側電極２２はＡｕＺｎ／Ａｕをまたｎｕｌ電極
２１はＡｕＧｅＮｉ／Ａｕを蒸着することによって形成
し、アロイした。そして＜１１０ ＞方向に共振器長２
５０−となるようへき関し、チップ化した。
た後、ｐ側電極２２はＡｕＺｎ／Ａｕをまたｎｕｌ電極
２１はＡｕＧｅＮｉ／Ａｕを蒸着することによって形成
し、アロイした。そして＜１１０ ＞方向に共振器長２
５０−となるようへき関し、チップ化した。
素子特性の結果は以下の通りである。発振波長は１．５
５Ｆｌ、闇値電流は平均１８ｍＡと低かった。これは活
性層幅を狭くし高抵抗層で電流をブロックした効果によ
ると考えられる。最大連続発振温度は１２０°Ｃ，最大
連続発振出力は５０１ｍＷ程度、特性温度７０にで、２
０〜３０ ｍＷまで基板横モードを保った。
５Ｆｌ、闇値電流は平均１８ｍＡと低かった。これは活
性層幅を狭くし高抵抗層で電流をブロックした効果によ
ると考えられる。最大連続発振温度は１２０°Ｃ，最大
連続発振出力は５０１ｍＷ程度、特性温度７０にで、２
０〜３０ ｍＷまで基板横モードを保った。
また、高周波変調時の遮断周波数は５ＧＨｚと高く高速
特性にすぐれた素子が得られた。
特性にすぐれた素子が得られた。
以上より、ＭＯＣＶＤ法による段差上成長によって活性
領域を精密に制御でき、埋め込み再成長も問題なく行な
えることを示した。
領域を精密に制御でき、埋め込み再成長も問題なく行な
えることを示した。
（発明の効果）
以上に詳しく説明したように、本願の第２の発明の方法
を適用して、段差上にＭＯＣＶＤ法によりクラッド層、
活性層、バッファ層を連続して成長することにより、活
性層幅を非常に狭く、かつ制御性よく形成でき、発振閾
値の低減や横モード特性を向上した半導体レーザ（本願
の第１の発明の半導体レーザ）が製造できる。
を適用して、段差上にＭＯＣＶＤ法によりクラッド層、
活性層、バッファ層を連続して成長することにより、活
性層幅を非常に狭く、かつ制御性よく形成でき、発振閾
値の低減や横モード特性を向上した半導体レーザ（本願
の第１の発明の半導体レーザ）が製造できる。
このようにして製造した半導体レーザは、バッファ層に
よって活性層の両端が覆われるから、埋め込み再成長前
に活性層が露出せず、信頼性や高出力特性に優れている
。
よって活性層の両端が覆われるから、埋め込み再成長前
に活性層が露出せず、信頼性や高出力特性に優れている
。
第１図は本願の第１の発明の一実施例を示す断面図、第
２図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ従来の半導体レーザの構
造を示す断面図、第３図は本願発明の概念を示す模式図
である。 図中、１．３１．４１．５１はｎ型１ｎＰ基板、２，３
２４２、５２はｎ型１ｎＰクラッド層、３ 、３３．４
３．５３はＩｎＧａＡａＰ活性層、４ 、３４．４４．
５４はｐ型ないしはノンドープＩｎＰバッファ層、５，
４５はＩｎＰ埋め込み層、６はρ型ＩｎＧａＡｓＰ
キャップ層、１１は基板に形成したリッジ、２１はｎ側
電極、２２はｐａＩ！Ｉ電極である。
２図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ従来の半導体レーザの構
造を示す断面図、第３図は本願発明の概念を示す模式図
である。 図中、１．３１．４１．５１はｎ型１ｎＰ基板、２，３
２４２、５２はｎ型１ｎＰクラッド層、３ 、３３．４
３．５３はＩｎＧａＡａＰ活性層、４ 、３４．４４．
５４はｐ型ないしはノンドープＩｎＰバッファ層、５，
４５はＩｎＰ埋め込み層、６はρ型ＩｎＧａＡｓＰ
キャップ層、１１は基板に形成したリッジ、２１はｎ側
電極、２２はｐａＩ！Ｉ電極である。
Claims (2)
- （１）メサストライプを有する半導体基板と、前記メサ
ストライプを覆って前記半導体基板上に成長してあるク
ラッド層と、前記メサストライプ上にあってこのメサス
トライプの上面に平行な平面をなす領域の前記クラッド
層上に形成された活性層と、前記メサストライプ上の前
記活性層および前記クラッド層を覆うバッファ層とを有
することを特徴とする半導体レーザ。 - （２）表面にメサストライプが形成された半導体基板上
に、有機金属気相成長法により、発光領域となる活性層
を含む多層膜を連続して成長する工程を含むことを特徴
とする半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27757786A JPS63129687A (ja) | 1986-11-20 | 1986-11-20 | 半導体レ−ザ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27757786A JPS63129687A (ja) | 1986-11-20 | 1986-11-20 | 半導体レ−ザ及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63129687A true JPS63129687A (ja) | 1988-06-02 |
Family
ID=17585416
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27757786A Pending JPS63129687A (ja) | 1986-11-20 | 1986-11-20 | 半導体レ−ザ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63129687A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5345092A (en) * | 1991-01-18 | 1994-09-06 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Light emitting diode including active layer having first and second active regions |
| US6352132B1 (en) | 1999-09-05 | 2002-03-05 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Vehicle having an intake passageway and an exhaust passageway |
-
1986
- 1986-11-20 JP JP27757786A patent/JPS63129687A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5345092A (en) * | 1991-01-18 | 1994-09-06 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Light emitting diode including active layer having first and second active regions |
| US6352132B1 (en) | 1999-09-05 | 2002-03-05 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Vehicle having an intake passageway and an exhaust passageway |
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