JPS63236384A - 半導体レ−ザの製造方法 - Google Patents
半導体レ−ザの製造方法Info
- Publication number
- JPS63236384A JPS63236384A JP6882687A JP6882687A JPS63236384A JP S63236384 A JPS63236384 A JP S63236384A JP 6882687 A JP6882687 A JP 6882687A JP 6882687 A JP6882687 A JP 6882687A JP S63236384 A JPS63236384 A JP S63236384A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- semiconductor laser
- superlattice
- manufacturing
- crystal
- 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.)
- Pending
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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。
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〕
本発明は半導体レーザの製造法に係り、特に発振モード
の制御された高効率可視半導体レーザの製造法に関する
。
の制御された高効率可視半導体レーザの製造法に関する
。
不純物をドープした超格子結晶を熱処理するとドープし
ていない場合よりも低い温度で超格子構造が無秩序化さ
れて均一な組成の混晶となる現象は数年前から知られて
いる。この無秩序化の前後で屈折率や光吸収係数が変化
するので光デバイスへの応用も試みられている。たとえ
ば米国電気電子技術者協会主催のインターナシ、ナル・
セミコンダクタ・コンファレンス（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉ
ｏｎａｌＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｌａ５ｅｒ Ｃ
ｏｎｆｅｒｅｎｃｅ）の１９８６年の要約０−６にはＡ
／ＧａＡｓ系の半導体レーザに対する応用例が記されて
いる。これはＡ／Ａｓ／ｉｌとＧ ａ Ａ ｓ層の繰返
しから成る超格子層に不純物をイオン打込みし、ついで
熱処理することによってイオン打込みされた領域が無秩
序化して低屈折率ｌこなり、打込まれていない超格子が
そのまま残りて光導路となる現象をレーザ作製に応用し
たものである。この文献記載の方法によれば屈折率導波
路型の半導体レーザの作製を従来のように結晶成長を途
中で一度中断してその表面に溝あるいはメサを形成し、
このような凹凸の生じた表面上に再び結晶成長を行うと
いうような操作をしなくて済む。言換ればすべてのプロ
セスをプレーナで行うことができるという利点があり、
プロセスの簡素化と制御性の向上が期待される。しかし
ながらＡ／ＧａＡｓ系結晶における超格子は格子定数整
合などに鵠別の注意を払う必要はないが他の■■族結晶
の超格子で良い結晶性のものを得るためには格子定数ひ
整合を考慮した構造にする必要があり、かつ不純物の種
類やイオン打込み後の結晶成長に対する特別の考慮が必
要になりてくる。
ていない場合よりも低い温度で超格子構造が無秩序化さ
れて均一な組成の混晶となる現象は数年前から知られて
いる。この無秩序化の前後で屈折率や光吸収係数が変化
するので光デバイスへの応用も試みられている。たとえ
ば米国電気電子技術者協会主催のインターナシ、ナル・
セミコンダクタ・コンファレンス（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉ
ｏｎａｌＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｌａ５ｅｒ Ｃ
ｏｎｆｅｒｅｎｃｅ）の１９８６年の要約０−６にはＡ
／ＧａＡｓ系の半導体レーザに対する応用例が記されて
いる。これはＡ／Ａｓ／ｉｌとＧ ａ Ａ ｓ層の繰返
しから成る超格子層に不純物をイオン打込みし、ついで
熱処理することによってイオン打込みされた領域が無秩
序化して低屈折率ｌこなり、打込まれていない超格子が
そのまま残りて光導路となる現象をレーザ作製に応用し
たものである。この文献記載の方法によれば屈折率導波
路型の半導体レーザの作製を従来のように結晶成長を途
中で一度中断してその表面に溝あるいはメサを形成し、
このような凹凸の生じた表面上に再び結晶成長を行うと
いうような操作をしなくて済む。言換ればすべてのプロ
セスをプレーナで行うことができるという利点があり、
プロセスの簡素化と制御性の向上が期待される。しかし
ながらＡ／ＧａＡｓ系結晶における超格子は格子定数整
合などに鵠別の注意を払う必要はないが他の■■族結晶
の超格子で良い結晶性のものを得るためには格子定数ひ
整合を考慮した構造にする必要があり、かつ不純物の種
類やイオン打込み後の結晶成長に対する特別の考慮が必
要になりてくる。
従来Ａ／ Ｇａ Ｉ ｎ Ｐ系結晶においては超格子の
無秩序化現象自体がまったく調べられておらず、したが
ってこの現象の半導体デバイスへの応用も知られていな
かった。また、この結晶系によって作られている半導体
レーザの構造はメサストライプあるいはチャネルストラ
イプに基づいており、プレーナで屈折率導波路型のもの
はまだ報告されていない。本発明は超格子の無秩序化現
象を利用してＡ／Ｇａ Ｚｎ Ｐ結晶においてプレーナ
型の屈折率導波路型半導体レーザを実現することにある
。
無秩序化現象自体がまったく調べられておらず、したが
ってこの現象の半導体デバイスへの応用も知られていな
かった。また、この結晶系によって作られている半導体
レーザの構造はメサストライプあるいはチャネルストラ
イプに基づいており、プレーナで屈折率導波路型のもの
はまだ報告されていない。本発明は超格子の無秩序化現
象を利用してＡ／Ｇａ Ｚｎ Ｐ結晶においてプレーナ
型の屈折率導波路型半導体レーザを実現することにある
。
上記目的を達成するにはＡＩ Ｇａ Ｉｎ Ｐ（ｘ＋
翼Ｆｌ ｙ＋ｚ−１）系結晶の組成の異なるものを積層し、かつ
全体としてのこの層の組成比が約５１対４９になるよう
に構成した超格子層を半導体レーザの活性層の上に形成
し、かつ光ガイド部となるストライプ部分を残してイオ
ン打込みし、つづいて熱処理によりイオン打込み部分を
無秩序化することによって達成される。
翼Ｆｌ ｙ＋ｚ−１）系結晶の組成の異なるものを積層し、かつ
全体としてのこの層の組成比が約５１対４９になるよう
に構成した超格子層を半導体レーザの活性層の上に形成
し、かつ光ガイド部となるストライプ部分を残してイオ
ン打込みし、つづいて熱処理によりイオン打込み部分を
無秩序化することによって達成される。
イオン打込みを施した超格子を熱処理するとイオンを打
込まない部分よりもより低温で無秩序化が起り、この部
分が均一な組成の混晶となる。
込まない部分よりもより低温で無秩序化が起り、この部
分が均一な組成の混晶となる。
均一な組成の混晶は超格子部分よりも低い屈折率を示す
ので超格子部分をストライプ状に残しておくと光導波路
が出来る。このような層を半導体レーザの活性層の直上
に形成しておけば発振モードの制御がプレーナ構造で可
能となる。またレーザ製造工程の簡素化、再現性の向上
が可能となる０〔実施例〕 以下本発明の一実施例を第１図によりて説明する。まず
（Ａ）に示すようにｎ型Ｇ ａ Ａ ｓ基板結晶４の上
に有機金属気相成長法によりセレンをドープしたキャリ
ア濃度Ｉ Ｘ １０１８ｃｍ−３，厚さ約１μｍのｎ型
Ａ／ＩｎＰ層３．膜厚０．１μｍのノンドープＧａＩｎ
又はＡ／Ｇａ Ｉｎ Ｐ層２、亜鉛を約２×１０” ｃ
ｍ−’ ドープしかつ平均の組成が５１＝４９ににる
ように膜厚ならびに層数を調整したＡＩＰとＩｎＰの超
格子層１を成長する。最終成長層はＩｎＰとするか、さ
らにＣ）ａＩｎＰ才たけ低濃度のＡＩを含有するＡ ／
Ｇ ａ Ａ ｓまたはＡＩＧａＩｎＰの薄層を成長し
たものとする。これは表面に多量のＡＩがあると酸化さ
ねてしまい、その戸−め後でこの上に単結晶層７を成長
する場合に良好な結晶が得られないからである。さてこ
のようｌこして得られた結晶の表面に厚さ５μｍのフォ
トレジストをかけてストライプ状のパタン５を残してフ
ォトエツチングしこの上からシリコンイオンを約３×１
０”ｃｍ＝になる歩だけ超格子層Ｉ中に打込む。
ので超格子部分をストライプ状に残しておくと光導波路
が出来る。このような層を半導体レーザの活性層の直上
に形成しておけば発振モードの制御がプレーナ構造で可
能となる。またレーザ製造工程の簡素化、再現性の向上
が可能となる０〔実施例〕 以下本発明の一実施例を第１図によりて説明する。まず
（Ａ）に示すようにｎ型Ｇ ａ Ａ ｓ基板結晶４の上
に有機金属気相成長法によりセレンをドープしたキャリ
ア濃度Ｉ Ｘ １０１８ｃｍ−３，厚さ約１μｍのｎ型
Ａ／ＩｎＰ層３．膜厚０．１μｍのノンドープＧａＩｎ
又はＡ／Ｇａ Ｉｎ Ｐ層２、亜鉛を約２×１０” ｃ
ｍ−’ ドープしかつ平均の組成が５１＝４９ににる
ように膜厚ならびに層数を調整したＡＩＰとＩｎＰの超
格子層１を成長する。最終成長層はＩｎＰとするか、さ
らにＣ）ａＩｎＰ才たけ低濃度のＡＩを含有するＡ ／
Ｇ ａ Ａ ｓまたはＡＩＧａＩｎＰの薄層を成長し
たものとする。これは表面に多量のＡＩがあると酸化さ
ねてしまい、その戸−め後でこの上に単結晶層７を成長
する場合に良好な結晶が得られないからである。さてこ
のようｌこして得られた結晶の表面に厚さ５μｍのフォ
トレジストをかけてストライプ状のパタン５を残してフ
ォトエツチングしこの上からシリコンイオンを約３×１
０”ｃｍ＝になる歩だけ超格子層Ｉ中に打込む。
この際打込まれたイオンが活性層に達しないようにイオ
ンの加速電圧を設定する。（第一図（Ｂ））その後フォ
トレジスト５を除去してから、さらに亜鉛を約］ Ｘ１
０”ａｍ”−３ドープしたＧａＡｓ／ｆ？７を約２μｍ
成長する。これを８００°Ｃで約２時間熱処理すると超
格子１のうちイオン打込みされた部分が無秩序化されて
超格子構造を失い平均的な組成Ａ７？ ｏ、ｓ 、Ｉ
ｎ ０．４Ｉ Ｐを有するｎ型の混晶層８となる。この
ようにして出来な混晶層８の屈折率は超格子のまま残さ
れた部分】に比べて低いので光導波路が形成される。ま
たこの混晶層８は超格子層１やその上の結晶層７と反対
の導電型を有するので電流阻止層として働き、レーザの
発振効率向上に有効である。以上述べたように本発明に
よれば屈折率利得型の可視半導体レーザをプレーナ構造
のまま実現できるのでプロセスの制御性、再現性の確保
が容易となる。本実施例では単純なダブルへテロ構造の
半導体レーザについて述べたが、活性層がＡ／ＩｎＧａ
Ｐ系の混晶から成る多重量子井戸構造から成るレーザに
ついても同様に屈折率利得型レーザを形成することが出
来る。この場合Ｐ型クラッド層から亜鉛が拡散してきて
多重量子井戸構造を破壊するおそれがあるときにはＰ型
ドーパントとして拡散係数の小さいマグネシウムやカド
ミウムをもちいることができる。また本実施例ではｎ型
基板結晶をもちいる場合を例にとって説明したが、Ｐ型
基板結晶をもちいる場合でも同様におこなえることはい
うまでもない。
ンの加速電圧を設定する。（第一図（Ｂ））その後フォ
トレジスト５を除去してから、さらに亜鉛を約］ Ｘ１
０”ａｍ”−３ドープしたＧａＡｓ／ｆ？７を約２μｍ
成長する。これを８００°Ｃで約２時間熱処理すると超
格子１のうちイオン打込みされた部分が無秩序化されて
超格子構造を失い平均的な組成Ａ７？ ｏ、ｓ 、Ｉ
ｎ ０．４Ｉ Ｐを有するｎ型の混晶層８となる。この
ようにして出来な混晶層８の屈折率は超格子のまま残さ
れた部分】に比べて低いので光導波路が形成される。ま
たこの混晶層８は超格子層１やその上の結晶層７と反対
の導電型を有するので電流阻止層として働き、レーザの
発振効率向上に有効である。以上述べたように本発明に
よれば屈折率利得型の可視半導体レーザをプレーナ構造
のまま実現できるのでプロセスの制御性、再現性の確保
が容易となる。本実施例では単純なダブルへテロ構造の
半導体レーザについて述べたが、活性層がＡ／ＩｎＧａ
Ｐ系の混晶から成る多重量子井戸構造から成るレーザに
ついても同様に屈折率利得型レーザを形成することが出
来る。この場合Ｐ型クラッド層から亜鉛が拡散してきて
多重量子井戸構造を破壊するおそれがあるときにはＰ型
ドーパントとして拡散係数の小さいマグネシウムやカド
ミウムをもちいることができる。また本実施例ではｎ型
基板結晶をもちいる場合を例にとって説明したが、Ｐ型
基板結晶をもちいる場合でも同様におこなえることはい
うまでもない。
本発明によれば屈折率導波型のＡ／ＩｎＧａＰ系可視半
導体レーザをプレーナ構造で実現出来る。
導体レーザをプレーナ構造で実現出来る。
このため結節成長の制御ならびにデバイス作製プロセス
の制御が容易となり、再現性が向上する。
の制御が容易となり、再現性が向上する。
翼１図（Ａ）はＡ ／ Ｇ ａ Ｐ系可視し−ザ用ダブ
ルへテロ結晶を超格子層まで形成したものの断面図（Ｈ
）はその上にストライプ状のフォトレジスト膜をつけて
イオン打込みを行う過程を示す図、（Ｃ）はイオン打込
みをした超格子層のうえにさらに結晶層を成長して結晶
成長が完了した時点でのダブルへテロ結晶の断面図を示
す。 】・・・・・・Ｐ型超格子層、２・・・・・・活性層、
３・・・・・・ｎ型Ａ／Ｇａ１ｎＰクラッド層、４・・
・・・・ｎ型ＧａＡｓ基板結晶、５・・・・・・フォト
レジスト層、６・・・・・・イオンビーム、７・・・・
・・Ｐ型Ｇ ａ Ａ ｓ層、８・・・・・・無秩序化さ
れたＰ型超格子層（混晶層）。
ルへテロ結晶を超格子層まで形成したものの断面図（Ｈ
）はその上にストライプ状のフォトレジスト膜をつけて
イオン打込みを行う過程を示す図、（Ｃ）はイオン打込
みをした超格子層のうえにさらに結晶層を成長して結晶
成長が完了した時点でのダブルへテロ結晶の断面図を示
す。 】・・・・・・Ｐ型超格子層、２・・・・・・活性層、
３・・・・・・ｎ型Ａ／Ｇａ１ｎＰクラッド層、４・・
・・・・ｎ型ＧａＡｓ基板結晶、５・・・・・・フォト
レジスト層、６・・・・・・イオンビーム、７・・・・
・・Ｐ型Ｇ ａ Ａ ｓ層、８・・・・・・無秩序化さ
れたＰ型超格子層（混晶層）。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、平均的な組成がＧａＡｓ基板結晶と整合するがごと
く調整されたＡｌＧａＩｎＰ系結晶から成る超格子構造
をヘテロ結能中に形成し、ついで該構造にストライプ状
の模様を残してイオンを打込み、さらに熱処理をおこな
うことによつて該イオン打込み部の超格子構造を無秩序
化することによつてガイド層を形成することを特徴とす
る半導体レーザの製造方法。 ２、前記超格子構造の最上層はＧａＰまたはＩｎＰから
成つている特許請求の範囲第１項に記載の半導体レーザ
の製造方法。 ３、前記格子構造の上にＧａＩｎＰ層が形成されている
特許請求の範囲第１項に記載の半導体レーザの製造方法
。 ４、前記イオン打込みは前記超格子層の上部にＧａＡｓ
またはＡｌＧａＡｓ層をエピタキシヤル成長しておき、
この層を通して超格子層にイオン打込み行う特許請求の
範囲第１項に記載の半導体レーザの製造方法。 ５、前記半導体レーザの活性層はＡｌＧａＩｎＰ系から
成る多重量子井戸であり、かつ前記光ガイド層のドーパ
ントはマグネシウム又はカドミウムである特許請求の範
囲第１項に記載の半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6882687A JPS63236384A (ja) | 1987-03-25 | 1987-03-25 | 半導体レ−ザの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6882687A JPS63236384A (ja) | 1987-03-25 | 1987-03-25 | 半導体レ−ザの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63236384A true JPS63236384A (ja) | 1988-10-03 |
Family
ID=13384899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6882687A Pending JPS63236384A (ja) | 1987-03-25 | 1987-03-25 | 半導体レ−ザの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63236384A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03227090A (ja) * | 1990-01-31 | 1991-10-08 | Nec Corp | 半導体レーザ |
-
1987
- 1987-03-25 JP JP6882687A patent/JPS63236384A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03227090A (ja) * | 1990-01-31 | 1991-10-08 | Nec Corp | 半導体レーザ |
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