JP2000091702A - Semiconductor laser - Google Patents

Semiconductor laser

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JP2000091702A
JP2000091702A JP10257126A JP25712698A JP2000091702A JP 2000091702 A JP2000091702 A JP 2000091702A JP 10257126 A JP10257126 A JP 10257126A JP 25712698 A JP25712698 A JP 25712698A JP 2000091702 A JP2000091702 A JP 2000091702A
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Japan
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layer
buried layer
inp
type
semiconductor laser
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JP10257126A
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Japanese (ja)
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Tatsuya Takeuchi
辰也 竹内
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize high output and high temperature in operational temperature in a buried semiconductor laser. SOLUTION: This semiconductor laser contains n-type clad layers 21 and 22 formed like a mesa, an active layer 23 formed like a stripe thereon, first buried layers 27 and 29 which are formed on both sides of the n-type clad layers 21 and 22 and are made of InP containing a p-type impurities, a second buried layer 28 which is formed in the first buried layers 27 and 29 and is made of AlaInbGacAsdPe (0<=a, b, c, d, e<=1) mixed crystal semiconductor containing a p-type impurities of higher concentration than that of the first buried layers 27 and 29, an n-type current block layer 30 which is on the side of the active layer 23 and is formed on the second buried layer 28, and p-type clad layers 24 and 32 formed on the n-type current block layer 30 and active layer 23.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザにに
関する。近年の半導体レーザと光ファイバを基礎とする
光通信技術の発展はめざましく、幹線系の通信路では光
ファイバが電気ケーブルを殆ど置き換えた状況になって
いる。今後は、情報通信量の増大に伴ってますます低コ
ストで大量に半導体レーザモジュールを生産する技術の
確立が求められている。半導体レーザモジュールの低価
格化の際には、温度特性が良く、高出力で冷却装置の不
要な半導体レーザが求められている。
[0001] The present invention relates to a semiconductor laser. In recent years, the development of optical communication technology based on semiconductor lasers and optical fibers has been remarkable, and optical fibers have almost replaced electric cables in trunk-line communication paths. In the future, with the increase in the amount of information communication, it is required to establish a technology for producing a large number of semiconductor laser modules at a lower cost. In order to reduce the price of the semiconductor laser module, a semiconductor laser having good temperature characteristics, high output, and requiring no cooling device is required.

【0002】[0002]

【従来の技術】埋込型の半導体レーザの代表的な例とし
て、FBH(Flat Buried Heterostructure)構造とSI
PBH(Semi-Insulating layer Planar Buried Hetero
structure)構造を挙げて説明する。FBH構造の半導体
レーザは例えば図1に示す断面構造を有している。
2. Description of the Related Art As a typical example of a buried type semiconductor laser, an FBH (Flat Buried Heterostructure) structure and an SI
PBH (Semi-Insulating layer Planar Buried Hetero
structure) will be described. The semiconductor laser having the FBH structure has, for example, a cross-sectional structure shown in FIG.

【0003】図1において、n-InP 基板1の上部に形成
されたメサ部1aの上にはInGaAsP多重量子井戸(MQ
W)層2、第一のp-InP クラッド層3が形成され、さら
にメサ部1aから第一のp-InP クラッド層3に至る層の
両側にはp-InP 埋込層4、n-InP 埋込層5が順に形成さ
れている。また、第一のp-InP クラッド層3及びn-InP
埋込層5は第二のp-InP クラッド層6により覆われ、さ
らに第二のp-InP クラッド層6の上にはp-InGaAsP コン
タクト層7を介してp側電極8が形成されている。な
お、n-InP 基板1の下面にはn側電極9が形成されてい
る。
In FIG. 1, an InGaAsP multiple quantum well (MQ) is formed on a mesa 1a formed on an n-InP substrate 1.
W) A layer 2 and a first p-InP cladding layer 3 are formed. Further, on both sides of a layer extending from the mesa 1a to the first p-InP cladding layer 3, a p-InP buried layer 4 and an n-InP The buried layer 5 is formed in order. Further, the first p-InP cladding layer 3 and the n-InP
The buried layer 5 is covered with a second p-InP cladding layer 6, and a p-side electrode 8 is formed on the second p-InP cladding layer 6 via a p-InGaAsP contact layer 7. . An n-side electrode 9 is formed on the lower surface of the n-InP substrate 1.

【0004】また、SIPBH構造の半導体レーザは例
えば図2に示すような断面構造を有し、図2において図
1と同じ符号は同じ要素を示している。そのSIPBH
構造の半導体レーザは、p-InP 埋込層4をFeドープの高
抵抗InP 埋込層4aに置き換えた構造を有し、その他の
構造はFBH構造と同じになっている。
A semiconductor laser having the SIPBH structure has, for example, a sectional structure as shown in FIG. 2, and in FIG. 2, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same elements. That SIPBH
The semiconductor laser having the structure has a structure in which the p-InP buried layer 4 is replaced with an Fe-doped high-resistance InP buried layer 4a, and the other structure is the same as the FBH structure.

【0005】そのような半導体レーザの一般的な製造工
程は次のようになっている。即ち、有機金属気相成長法
(MOVPE)法によってn-InP 基板1の上にInGaAsP
MQW層2、第一のp-InP クラッド層3を順に形成した
後に、第一のp-InPクラッド層3の上にSiO2よりなるス
トライプ状のマスク(不図示)を形成する。その後に、
マスクに覆われない領域に存在する第一のp-InP クラッ
ド層3からn-InP 基板1の上部までを順にエッチングし
てメサストライプ1aを形成する。この後に、マスクの
両側でエッチングされた部分のn-InP 基板1の上にp-In
P 埋込層4、n-InP 埋込層5をMOVPE法によって成
長する。さらにマスクを除去した後に、第二のp-InP ク
ラッド層6、p-InGaAsP コンタクト層7をMOVPE法
によって形成する。この後に、p-InGaAsP コンタクト層
7の上にp側電極8を形成し、n-InP 基板1の下にn側
電極9を形成する。
A general manufacturing process of such a semiconductor laser is as follows. That is, InGaAsP is formed on the n-InP substrate 1 by the metal organic chemical vapor deposition (MOVPE) method.
After forming the MQW layer 2 and the first p-InP cladding layer 3 in this order, a stripe-shaped mask (not shown) made of SiO 2 is formed on the first p-InP cladding layer 3. Then,
A mesa stripe 1a is formed by sequentially etching from the first p-InP cladding layer 3 existing in a region not covered by the mask to the upper portion of the n-InP substrate 1. After this, the p-InP is placed on the n-InP substrate 1 in the etched portions on both sides of the mask.
A P buried layer 4 and an n-InP buried layer 5 are grown by MOVPE. After removing the mask, a second p-InP cladding layer 6 and a p-InGaAsP contact layer 7 are formed by MOVPE. Thereafter, a p-side electrode 8 is formed on the p-InGaAsP contact layer 7, and an n-side electrode 9 is formed below the n-InP substrate 1.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】半導体レーザではp側
電極8からホール、n側電極9より電子を供給し、活性
層2でホールと電子を発生再結合させる。活性層2を迂
回する漏れ電流のパスが存在すると、そこを流れる電流
は発光に寄与しない無効成分となり、素子全体からみ
て、レーザ発振に必要な閾値電流の増大、および発光効
率の低下の原因となる。
In a semiconductor laser, holes are supplied from a p-side electrode 8 and electrons are supplied from an n-side electrode 9, and holes and electrons are generated and recombined in the active layer 2. When there is a leakage current path bypassing the active layer 2, the current flowing therethrough becomes an ineffective component that does not contribute to light emission, and as a whole, the threshold current required for laser oscillation increases, and the light emission efficiency decreases. Become.

【0007】図1に示したFBH構造半導体レーザで
は、p-InP クラッド層6とp-InP 埋込層4とn型InP
基板1の経路の漏れ電流パスi1 と、p-InP クラッド層
6とn-InP 埋込層5とp-InP 埋込層4とn-InP 基板1の
経路の漏れ電流パスi2 とが存在する。このうち、閾値
電流付近での低電流注入領域では漏れ電流パス1 が主要
な漏れ電流パスであり、高バイアス時や高温での出力を
制限する漏れ電流が漏れ電流パスi2 である。半導体レ
ーザの高出力化、また動作温度の高温化のためには漏れ
電流パスi2 を流れる漏れ電流を低減する必要がある。
In the FBH semiconductor laser shown in FIG. 1, the p-InP cladding layer 6, the p-InP buried layer 4, and the n-type InP
A leakage current path i 1 of the path of the substrate 1, and the leakage current path i 2 of the p-InP cladding layer 6 and the n-InP buried layer 5 and the p-InP buried layer 4 and the n-InP substrate 1 of path Exists. Among them, low-current injection region in the vicinity of the threshold current is a major leak current path is the leakage current path 1, a current path i 2 leakage current limits the output at high bias or when high temperature leakage. Higher output of the semiconductor laser and for the high temperature of the operating temperature is necessary to reduce the leakage current through the leakage current path i 2.

【0008】漏れ電流パスi2 を流れる漏れ電流を低減
するためには、n-InP 基板1側からみてnpnpのサイ
リスタ構造のターンオン電圧を高くする必要がある。タ
ーンオン電圧の向上のためには、n-InP 基板1からp-In
P 埋込層4を経てn-InP 埋込層5への電子の注入を抑制
するために、p-InP 埋込層4のp形不純物濃度を高くす
ること及びその厚さを大きくすることが有効である。
In order to reduce the leakage current flowing through the leakage current path i 2 , it is necessary to increase the turn-on voltage of the npnp thyristor structure as viewed from the n-InP substrate 1 side. In order to improve the turn-on voltage, the n-InP substrate 1
In order to suppress the injection of electrons into the n-InP buried layer 5 via the P buried layer 4, it is necessary to increase the p-type impurity concentration of the p-InP buried layer 4 and increase its thickness. It is valid.

【0009】しかし、従来例の半導体レーザではZn、
Cdを用いたInP へのp形不純物ドーピングではせいぜ
い2.0×1018〜3.0×1018atoms/cm3 程度が限
界で、それ以上の不純物の高濃度化は不可能であった。
また、p-InP 埋込層4の膜厚の増加は半導体レーザの製
造工程を著しく難しくするため非現実的であった。他
方、SIPBH構造レーザによれば、高抵抗InP 埋込層
4aによってnpnp構造を作らずに、素子の低容量化
が図れ高速変調に有利であるという利点をもつ。
However, in the conventional semiconductor laser, Zn,
Doping of p-type impurities into InP using Cd is limited to at most about 2.0 × 10 18 to 3.0 × 10 18 atoms / cm 3 , and it is impossible to further increase the impurity concentration.
In addition, the increase in the thickness of the p-InP buried layer 4 is not realistic because the manufacturing process of the semiconductor laser becomes extremely difficult. On the other hand, according to the SIPBH structure laser, there is an advantage that the capacity of the element can be reduced and high-speed modulation is advantageous without forming an npnp structure by the high-resistance InP buried layer 4a.

【0010】しかし、そのSIPBH構造レーザでは、
埋込層4aを高抵抗化するためにドーピングするディー
プアクセプタ不純物である鉄(Fe)の最高ドーピング可
能濃度が(100)面上ではせいぜい1.0×1017at
oms/cm3 程度と低く、InP 基板1からn-InP 埋込層5へ
の電子の注入を抑える能力という点では上記のFBH構
造レーザよりさらに劣り、高出力性また高温での動作性
能の悪さが大きな欠点となっていた本発明は、埋め込み
層の新しい構造を有する半導体レーザを提供し、高出力
化ならびに動作温度の高温化を図ることができる半導体
レーザを提供することを目的とする。
However, in the SIPBH structure laser,
The maximum doping concentration of iron (Fe), which is a deep acceptor impurity doped to increase the resistance of the buried layer 4a, is at most 1.0 × 10 17 at on the (100) plane.
oms / cm 3, which is inferior to the FBH laser in terms of the ability to suppress the injection of electrons from the InP substrate 1 into the n-InP buried layer 5, and has high output power and poor operating performance at high temperatures. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a semiconductor laser having a new structure of a buried layer, and to provide a semiconductor laser capable of achieving high output and high operating temperature.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】(1)上記した課題は、
図5、図8に例示するように、メサ状に形成されたn型
クラッド層21,22と、前記n型クラッド層21,2
2の上に形成されたストライプ状の活性層23と、前記
n型クラッド層21,22の両側に形成され且つp型不
純物が含有されたInP よりなる第1埋込層27,29
(27a,29a)と、前記第1埋込層27,29(2
7a,29a)の中に形成されて、前記第1埋込層2
7,29(27a,29a)よりも濃度の高いp型不純
物を含むAla In b Gac Asd P e (0≦a,b,c,d,
e≦1)混晶半導体から構成される第2埋込層28(2
8a)と、前記活性層23の側方にあって前記第2埋込
層28(28a)の上に形成されたn型電流ブロック層
30と、前記n型電流ブロック層30及び前記活性層2
3の上に形成されたp型クラッド層24,32とを有す
ることを特徴とする半導体レーザにより解決する。
Means for Solving the Problems (1) The above-mentioned problems are:
As illustrated in FIGS. 5 and 8, an n-type formed in a mesa shape
Cladding layers 21 and 22;
2, a stripe-shaped active layer 23 formed on
Formed on both sides of the n-type cladding layers 21 and 22 and
First embedded layers 27 and 29 made of InP containing pure substance
(27a, 29a) and the first buried layers 27, 29 (2
7a, 29a) and the first buried layer 2
7,29 (27a, 29a) higher concentration of p-type impurity
Al containing materialaIn bGacAsdPe(0 ≦ a, b, c, d,
e ≦ 1) second buried layer 28 (2
8a) and the second buried layer on the side of the active layer 23
N-type current blocking layer formed on layer 28 (28a)
30, the n-type current blocking layer 30 and the active layer 2
3 and p-type cladding layers 24 and 32 formed on
The problem is solved by a semiconductor laser characterized by the following.

【0012】上記した半導体レーザにおいて、前記第2
埋込層28(28a)は前記メサ状のn型クラッド層2
1,22の側方に接していることを特徴とする。上記し
た半導体レーザにおいて、前記第2埋込層28(28
a)に含有される前記p型不純物の濃度は3.0×10
18 atoms/cm3より高いことを特徴とする。上記した半導
体レーザにおいて、前記第2埋込層28(28a)を構
成する前記Ala Inb Gac Asd P e 混晶半導体のバンドギ
ャップは、InP よりバンドギャップが小さいことを特徴
とする。
In the above-described semiconductor laser, the second
The buried layer 28 (28a) is the mesa-shaped n-type clad layer 2
It is characterized in that it is in contact with the sides 1 and 22. In the semiconductor laser described above, the second buried layer 28 (28
The concentration of the p-type impurity contained in a) is 3.0 × 10
It is characterized by being higher than 18 atoms / cm 3 . In the semiconductor laser described above, the band gap of the Al a In b Ga c As d P e mixed crystal semiconductor second constituting buried layer 28 (28a) is characterized by a band gap than InP is small.

【0013】上記した半導体レーザにおいて、前記p型
不純物はII族元素又はカーボンであることを特徴とす
る。 (2)上記した課題は、図6、図9に例示するように、
メサ状に形成されたn型クラッド層21,22と、前記
n型クラッド層21,22の上に形成されたストライプ
状の活性層23と、前記n型クラッド層21,22の両
側に形成され、且つディープアクセプタ不純物が含有さ
れたInP よりなる第1埋込層37,39(37a,39
a)と、前記第1埋込層37,39(37a,39a)
の中に形成されてp型不純物又はディープアクセプタ不
純物を含むAla Inb Gac Asd P e (0≦a,b,c,
d,e≦1)の混晶半導体又はp型不純物を含むInP か
ら構成される第2埋込層28(28a)と、前記活性層
23の側方にあって前記第2埋込層28(28a)の上
に形成されたn型電流ブロック層30と、前記n型電流
ブロック層30及び前記活性層23の上に形成されたp
型クラッド層24,31とを有することを特徴とする半
導体レーザによって解決する。
In the above-described semiconductor laser, the p-type impurity is a group II element or carbon. (2) As shown in FIGS. 6 and 9,
N-type cladding layers 21 and 22 formed in a mesa shape, stripe-shaped active layer 23 formed on n-type cladding layers 21 and 22, and formed on both sides of n-type cladding layers 21 and 22. Buried layers 37, 39 (37a, 39) made of InP and containing deep acceptor impurities.
a) and the first buried layers 37, 39 (37a, 39a)
Al a formed in and includes a p-type impurity or deep acceptor impurity of In b Ga c As d P e (0 ≦ a, b, c,
d, e ≦ 1), a second buried layer 28 (28a) made of a mixed crystal semiconductor or InP containing a p-type impurity, and the second buried layer 28 ( 28a) and an n-type current blocking layer 30 formed on the n-type current blocking layer 30 and the active layer 23.
The problem is solved by a semiconductor laser having the mold cladding layers 24 and 31.

【0014】上記した半導体レーザにおいて、前記第2
埋込層28(28a)は前記n型クラッド層21,22
の側方に接していることを特徴とする。上記した半導体
レーザにおいて、前記第2埋込層28(28a)に含ま
れる前記p型不純物又は前記ディープアクセプタ不純物
は、前記第1埋込層37,39(37a,39a)に含
まれる前記ディープアクセプタ不純物よりも濃度が高い
ことを特徴とする。
In the above-described semiconductor laser, the second
The buried layer 28 (28a) is formed of the n-type clad layers 21 and 22.
Is characterized by being in contact with the side of In the semiconductor laser described above, the p-type impurity or the deep acceptor impurity contained in the second buried layer 28 (28a) is the deep acceptor contained in the first buried layers 37 and 39 (37a, 39a). It is characterized by a higher concentration than impurities.

【0015】上記した半導体レーザにおいて、前記第2
埋込層に含まれる前記p型不純物は1.0×1017atom
s/cm3 よりも濃度が高いことを特徴とする。上記した半
導体レーザにおいて、前記混晶半導体は、InGaAs、InAl
Asであることを特徴とする。上記した半導体レーザにお
いて、前記第2埋込層28(28a)の上下方向であっ
て前記第2埋込層28(28a)と前記第1埋込層28
(28a)の間には、アンドープInP 層又はアンドープ
Ala Inb Gac Asd P e (0≦a,b,c,d,e≦1)
混晶半導体が挿入されていることを特徴とする。
In the above-mentioned semiconductor laser, the second
The p-type impurity contained in the buried layer is 1.0 × 10 17 atom
It is characterized by having a concentration higher than s / cm 3 . In the above-described semiconductor laser, the mixed crystal semiconductor is InGaAs, InAl.
It is characterized by being As. In the above-described semiconductor laser, the second buried layer 28 (28a) and the first buried layer 28 are arranged in the vertical direction of the second buried layer 28 (28a).
Between (28a), an undoped InP layer or undoped
Al a In b Ga c As d Pe (0 ≦ a, b, c, d, e ≦ 1)
It is characterized in that a mixed crystal semiconductor is inserted.

【0016】上記した半導体レーザにおいて、前記第2
埋込層を構成する前記混晶半導体には、前記p型不純物
の他にディープアクセプタ不純物が含まれていることを
特徴とする。上記した半導体レーザにおいて、前記p型
不純物はII族元素又はカーボンであることを特徴とす
る。
In the above-described semiconductor laser, the second
The mixed crystal semiconductor forming the buried layer contains a deep acceptor impurity in addition to the p-type impurity. In the above-described semiconductor laser, the p-type impurity is a group II element or carbon.

【0017】なお、上記した図番、符号は発明の理解を
容易にするために記載したものであって、これに限定さ
れるものではない。次に、本発明の作用について説明す
る。本発明によれば、p型不純物又はディープアクセプ
タ不純物が導入されたInPよりなる第1埋込層の中に、I
nP よりも高濃度のp型不純物又はディープアクセプタ
不純物を導入できる混晶半導体よりなる第2埋込層を形
成している。
The figures and reference numerals described above are provided to facilitate understanding of the present invention, and the present invention is not limited thereto. Next, the operation of the present invention will be described. According to the present invention, in the first buried layer made of InP into which a p-type impurity or a deep acceptor impurity is introduced,
A second buried layer made of a mixed crystal semiconductor capable of introducing a p-type impurity or a deep acceptor impurity at a higher concentration than nP is formed.

【0018】したがって、n型の基板と電流ブロック層
の間に流れる漏れ電流を低減して半導体レーザの高出力
化ならびに動作温度の高温化を図ることができる。しか
も、混晶半導体よりなる第2埋込層をInP よりなる第1
埋込層の中に形成することにより、第2埋込層がn型の
基板に接触するような構造となっていないので、InP よ
りもバンドギャップの小さな混晶半導体を第2埋込層の
構成材料として用いても、基板と埋込層のビルトインポ
テンシャルが従来よりも低下することはない。
Therefore, it is possible to reduce the leakage current flowing between the n-type substrate and the current block layer, thereby increasing the output of the semiconductor laser and increasing the operating temperature. In addition, the second buried layer made of the mixed crystal semiconductor is replaced with the first buried layer made of InP.
Since the second buried layer is not formed to be in contact with the n-type substrate by being formed in the buried layer, a mixed crystal semiconductor having a band gap smaller than that of InP is formed in the second buried layer. Even if it is used as a constituent material, the built-in potential of the substrate and the buried layer does not lower than before.

【0019】また、ディープアクセプタ不純物を第1埋
込層に導入して高抵抗化する場合には、第1埋込層と第
2埋込層の間にアンドープ層を導入するか、或いは第2
埋込層にII族元素(例えばZn、Cd)の他にディープアク
セプタ不純物を導入すると、第2埋込層に導入したII族
元素の第1埋込層への速い拡散が防止される。
In order to increase the resistance by introducing a deep acceptor impurity into the first buried layer, an undoped layer may be introduced between the first buried layer and the second buried layer, or
When a deep acceptor impurity is introduced into the buried layer in addition to a group II element (for example, Zn or Cd), rapid diffusion of the group II element introduced into the second buried layer into the first buried layer is prevented.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】そこで、以下に本発明の実施形の
態を図面に基づいて説明する。 (第1の実施の形態)図3、図4は、本発明の第1実施
形態のFBH構造の半導体レーザの製造工程を示す断面
図である。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention. (First Embodiment) FIGS. 3 and 4 are cross-sectional views showing steps of manufacturing a semiconductor laser having an FBH structure according to a first embodiment of the present invention.

【0021】まず、図3(a) に示すように、MOVPE
法によって、n型(n-)InP 基板21の上にn型(n-)
InP バッファ層22、アンドープInGaAsP よりなるMQ
W(multi-quantum well)活性層23、p型(p-)InP
クラッド層24を順に形成する。それらの層はMOVP
E法によって成長する。また、InP は、トリメチルイン
ジウム(TMIn)とホスフィン(PH3 )を原料ガスとし
て使用して成長され、InGaAsP はTMIn、PH3 、アルシ
ン(AsH3)、トリエチルガリウム(TEGa)を原料ガス
として成長される。また、p型ドーパントとしてジメチ
ル亜鉛(DMZn)を使用し、n型ドーパントとしてシラ
ン(SiH4)を用いる。
First, as shown in FIG.
According to the method, an n-type (n-)
InP buffer layer 22, MQ made of undoped InGaAsP
W (multi-quantum well) active layer 23, p-type (p-) InP
The cladding layer 24 is formed in order. Those layers are MOVP
It grows by E method. InP is grown using trimethylindium (TMIn) and phosphine (PH 3 ) as source gases, and InGaAsP is grown using TMIn, PH 3 , arsine (AsH 3 ), and triethylgallium (TEGa) as source gases. You. Further, dimethyl zinc (DMZn) is used as a p-type dopant, and silane (SiH 4 ) is used as an n-type dopant.

【0022】MQW活性層23を構成する井戸層は発光
波長1.30μmの相当する組成のIn GaAsPから構成さ
れ、バリア層は発光波長1.10に相当する組成のInGa
AsPから構成される。n-InP バッファ層22の不純物濃
度は5×1017atoms/cm3 、p-InP クラッド層24の不
純物濃度は5×1017atoms/cm3 である。
The well layer forming the MQW active layer 23 is made of InGaAsP having a composition corresponding to an emission wavelength of 1.30 μm, and the barrier layer is formed of InGaP having a composition corresponding to an emission wavelength of 1.10.
Consists of AsP. The impurity concentration of the n-InP buffer layer 22 is 5 × 10 17 atoms / cm 3 , and the impurity concentration of the p-InP cladding layer 24 is 5 × 10 17 atoms / cm 3 .

【0023】なお、活性層23の下のn-InP はn型のク
ラッド層として機能する。以上のような1回目の膜の成
長を終えた後に、p-InP クラッド層24上にSiO2膜をC
VD法によって0.3μmの厚さに形成する。そして、
図3(b) に示すように、SiO2膜をフォトリソグラフィー
法によって幅2.0μmのストライプ形状にパターニン
グしてマスク25として使用する。
The n-InP under the active layer 23 functions as an n-type cladding layer. After completing the first film growth as described above, a SiO 2 film is formed on the p-InP clad layer 24 by C
It is formed to a thickness of 0.3 μm by the VD method. And
As shown in FIG. 3B, the SiO 2 film is patterned into a stripe shape having a width of 2.0 μm by photolithography and used as a mask 25.

【0024】次に、図3(c) に示すように、マスク25
に覆われない部分のp-InP クラッド層24からn-InP 基
板21の上部までを3.0μm程度の深さまでエッチン
グして、マスク25の下にメサ部26を形成する。その
エッチングは、反応性イオンエッチング(RIE:Reac
tive Ion Etching)法によって行なわれ、エタン系のガ
スを使用する。
Next, as shown in FIG.
The mesa portion 26 is formed under the mask 25 by etching the portion not covered by the p-InP cladding layer 24 to the upper portion of the n-InP substrate 21 to a depth of about 3.0 μm. The etching is performed by reactive ion etching (RIE: Reac
tive Ion Etching) and uses ethane-based gas.

【0025】この後に、2回目の膜の成長工程に移る。
まず、図3(d) に示すように、InP 基板1のエッチング
面上とメサ部26の側面上に、p-InP 第1埋込層27を
MOVPE法により0.5μmの厚さに成長する。p-In
P 第1埋込層27の成長条件は、原料ガスとしてTMI
n、PH3 を用い、p型ドーパント用ガスとしてDMZnを
用い、成長温度を600℃とする。この場合のDMZnの
ガス流量は、InP 第1埋込層27のp型不純物濃度が約
1.0×10 18 atoms/cm3となるような量に設定され
る。
Thereafter, the process proceeds to the second film growth step.
First, as shown in FIG. 3D, etching of the InP substrate 1 is performed.
P-InP first buried layer 27 on the surface and the side surface of the mesa portion 26.
It is grown to a thickness of 0.5 μm by MOVPE. p-In
P The growth condition of the first buried layer 27 is as follows.
n, PHThreeAnd DMZn as a gas for p-type dopant
And a growth temperature of 600 ° C. DMZn in this case
The gas flow rate is such that the p-type impurity concentration of the InP first buried layer 27 is about
1.0 × 10 18 atoms / cmThreeIs set so that
You.

【0026】続いて、図4(a) に示すように、p-InP 第
1埋込層27のうち基板面と略平行な面上に、p+ -InG
aAs 第2埋込層28をMOVPE法によって0.5μm
の厚さに形成する。p+ -InGaAs 第2埋込層28の成長
条件は、原料ガスとしてTMIn、TEGa、AsH3を用い、
p型ドーパント用ガスとしてDMZnを用い、成長温度を
550℃とする。この場合のDMZnのガスの流量は、第
2埋込層28のp型不純物濃度が約2.0×1019atom
s/cm3 と高くなるような量に設定される。
Subsequently, as shown in FIG. 4A, p + -InG is formed on a surface of the p-InP first buried layer 27 substantially parallel to the substrate surface.
aAs second buried layer 28 is formed to a thickness of 0.5 μm by MOVPE.
Formed to a thickness of The growth conditions for the p + -InGaAs second buried layer 28 are as follows: TMIn, TEGa, and AsH 3 are used as source gases.
DMZn is used as the gas for the p-type dopant, and the growth temperature is 550 ° C. In this case, the flow rate of the DMZn gas is such that the p-type impurity concentration of the second embedded layer 28 is about 2.0 × 10 19 atom.
The amount is set to be as high as s / cm 3 .

【0027】さらに、図4(b) に示すように、MOVP
E法によって、InGaAs第2埋込層28の上にp-InP 第3
埋込層29とn-InP 電流ブロック層30をそれぞれを
1.5μm、0.5μmの厚さにそれぞれ形成する。p-
InP 第3埋込層29の成長条件は、原料ガスとしてTM
In、PH3 を用い、ドーパント用ガスとしてDMZnを用
い、成長温度を600℃とする。この場合のDMZnのガ
スは、InP 第3埋込層29のp型不純物濃度が約1.0
×1018atoms/cm3 となるような流量に設定される。
Further, as shown in FIG.
The p-InP third layer is formed on the InGaAs second buried layer 28 by the E method.
The buried layer 29 and the n-InP current blocking layer 30 are formed to a thickness of 1.5 μm and 0.5 μm, respectively. p-
The growth conditions for the InP third buried layer 29 are as follows.
In, PH 3 is used, DMZn is used as a dopant gas, and the growth temperature is 600 ° C. In this case, the gas of DMZn has a p-type impurity concentration of the InP third buried layer 29 of about 1.0.
The flow rate is set so as to be × 10 18 atoms / cm 3 .

【0028】また、n-InP 電流ブロック層30の成長条
件は、原料ガスとしてTMIn、PH3を用い、ドーパント
用ガスとしてシラン(SiH4)を用いるとともに、成長温
度を600℃とする。この場合のSiH4のガスは、n-InP
電流ブロック層30のn型不純物濃度が約2.0×10
18atoms/cm3 となるような流量に設定される。なお、p-
InP 埋込層29とn-電流ブロック層30の膜の平坦化の
ために、それらの層を成長する際には塩化メチル(CH3C
l )を添加する。
The growth conditions for the n-InP current blocking layer 30 are as follows: TMIn and PH 3 are used as source gases, silane (SiH 4 ) is used as a dopant gas, and the growth temperature is 600 ° C. In this case, the SiH 4 gas is n-InP
The current blocking layer 30 has an n-type impurity concentration of about 2.0 × 10
The flow rate is set so as to be 18 atoms / cm 3 . Note that p-
In order to planarize the InP buried layer 29 and the n-current blocking layer 30, methyl chloride (CH 3 C
l) is added.

【0029】次に、化合物半導体の成長を防止するため
に使用したマスクをフッ酸によって除去した後に、3回
目の膜の成長工程に移る。まず、図4(c) に示すよう
に、p型不純物濃度1.0×1018 atoms/cm3であって
膜厚1.0μmのp-InP クラッド層31、p型不純物濃
度2.0×1018 atoms/cm3であって膜厚0.2μmの
p-InGaAsP 中間層32、p型不純物濃度2.0×1019
atoms/cm3であって膜厚0.5μmのp-InGaAsコンタク
ト層33を順に形成する。この場合、中間層32を構成
するInGaAsP は、バンドギャップに対応する波長が1.
3μmとなる組成となっている。
Next, after removing the mask used to prevent the growth of the compound semiconductor with hydrofluoric acid, the process proceeds to the third film growth step. First, as shown in FIG. 4C, a p-InP cladding layer 31 having a p-type impurity concentration of 1.0 × 10 18 atoms / cm 3 and a film thickness of 1.0 μm and a p-type impurity concentration of 2.0 × 10 18 atoms / cm 3. 10 18 atoms / cm 3 with a film thickness of 0.2 μm
p-InGaAsP intermediate layer 32, p-type impurity concentration 2.0 × 10 19
A p-InGaAs contact layer 33 of atoms / cm 3 and a thickness of 0.5 μm is sequentially formed. In this case, InGaAsP constituting the intermediate layer 32 has a wavelength corresponding to the band gap of 1.
The composition is 3 μm.

【0030】p-InP クラッド層31の成長条件は、原料
ガスとしてTMIn、PH3 を用い、p型ドーパント用ガス
としてDMZnを用いる。また、p-InGaAsP 中間層32の
成長条件は、原料ガスとしてTMIn、PH3 、AsH3、TE
Gaを用い、p型ドーパント用ガスとしてDMZnを用い
る。さらに、p-InGaAsコンタクト層33の成長条件は、
原料ガスとしてTMIn、AsH3、TEGaを用い、p型ドー
パント用ガスとしてDMZnを用いる。
The growth conditions for the p-InP cladding layer 31 are such that TMIn and PH 3 are used as source gases and DMZn is used as a p-type dopant gas. The growth conditions for the p-InGaAsP intermediate layer 32 are TMIn, PH 3 , AsH 3 , TE
Ga is used, and DMZn is used as a p-type dopant gas. Further, the growth conditions of the p-InGaAs contact layer 33 are as follows:
TMIn, AsH 3 , and TEGa are used as source gases, and DMZn is used as a p-type dopant gas.

【0031】以上のような3回目の膜の成長工程を終え
た後に、図4(d) に示すように、コンタクト層33の上
にTi/Pt/Au膜からなるp側電極34を形成した後に、
InP基板21の下面にAuGe/Auよりなるn側電極35を
形成する。以上のような工程により形成したFBH構造
の半導体レーザは、図5に示すようにp型不純物濃度が
InP よりも高くできるInGaAsよりなる埋込層28をp-In
P埋込層27,29の中に形成し、その不純物濃度を
3.0×1018 atoms/cm3よりも高くしている。
After completing the third film growth step as described above, a p-side electrode 34 made of a Ti / Pt / Au film is formed on the contact layer 33 as shown in FIG. later,
An n-side electrode 35 made of AuGe / Au is formed on the lower surface of the InP substrate 21. As shown in FIG. 5, the semiconductor laser having the FBH structure formed by the above steps has a p-type impurity concentration of
The buried layer 28 of InGaAs, which can be made higher than InP, is p-In
It is formed in the P buried layers 27 and 29, and has an impurity concentration higher than 3.0 × 10 18 atoms / cm 3 .

【0032】従って、n-InP 基板21から注入された電
子は、InGaAs埋込層28によってn-InP 埋込層30への
注入が妨げられる。この結果、メサ部26の両側に形成
されるnpnpのサイリスタ構造のターンオン電圧が高
くなって図5に示すパスi2を通る漏れ電流が低減し、
これにより、高バイアス電圧印加時や高温下でのリーク
電流の増加が防止される。
Therefore, electrons injected from the n-InP substrate 21 are prevented from being injected into the n-InP buried layer 30 by the InGaAs buried layer 28. As a result, the leakage current is reduced through the path i 2 shown in FIG. 5 turn-on voltage of the thyristor structure of npnp formed on both sides of the mesa portion 26 becomes high,
This prevents an increase in leakage current when a high bias voltage is applied or under high temperatures.

【0033】ところで、そのような混晶半導体層のうち
でバンドギャップがInP のバンドギャップよりも小さな
組成の材料を用いて埋込層28を構成すると、n型InP
基板21との間のpn接合のビルトインポテンシャルを
低下させることになるので、そのpn接合を流れる電流
が増加することになり、結果的に漏れ電流全体を増加さ
せるおそれがある。
By the way, when the buried layer 28 is formed of a material having a composition whose band gap is smaller than that of InP in such a mixed crystal semiconductor layer, the n-type InP
Since the built-in potential of the pn junction with the substrate 21 is reduced, the current flowing through the pn junction increases, and as a result, the total leakage current may increase.

【0034】そこで、n-InP 層に接触しない位置、即
ち、p-InP 第1埋込層27よりも上の位置に第2埋込層
28を配置すれば、そのビルトインポテンシャルは低下
することがない。以上のような構造の半導体レーザの特
性面では、素子長300μm、両端面劈開の状態で、室
温での最高出力を従来素子(図1)の25mWから35
mWへと5mW増加させることができた。また、同条件
での最高発振温度を従来素子(図1)の100℃から1
10℃へと10℃高くできた。 (第2の実施の形態)上記した第1の実施の形態ではF
BH構造の半導体レーザについて説明したが図6に示す
ようなSIPBH構造としてもよい。そのSIPBH構
造の半導体レーザは、図5に示すようFBH構造の半導
体レーザの第1埋込層27及び第3埋込層29を構成す
るp-InP の代わりにディープアクセプタ不純物(例えば
鉄)がドープされた高抵抗InP を用いてもよく、その実
施形態を図6に示す。
Therefore, if the second buried layer 28 is arranged at a position not in contact with the n-InP layer, that is, at a position above the p-InP first buried layer 27, its built-in potential may be reduced. Absent. With respect to the characteristics of the semiconductor laser having the above-described structure, the maximum output at room temperature in the state where the element length is 300 μm and both end faces are cleaved is 25 to 35 mW of the conventional element (FIG. 1).
It could be increased by 5 mW to mW. In addition, the maximum oscillation temperature under the same conditions was increased from 100 ° C. of the conventional device (FIG. 1) to 1 °.
The temperature was increased by 10 ° C to 10 ° C. (Second Embodiment) In the first embodiment described above, F
Although the semiconductor laser having the BH structure has been described, an SIPBH structure as shown in FIG. 6 may be used. In the semiconductor laser having the SIPBH structure, as shown in FIG. 5, a deep acceptor impurity (for example, iron) is doped instead of p-InP forming the first buried layer 27 and the third buried layer 29 of the FBH structure semiconductor laser. High-resistance InP may be used, and an embodiment thereof is shown in FIG.

【0035】図6において、鉄がドープされた高抵抗In
P 第1埋込層37は、図3(d) に示す第一埋込層27の
代わりにMOCVD法によって形成したものであって、
p-InP 第1埋込層27と同じ原料ガスを用いるととも
に、鉄ドーパントとしてフェロセン(Fe(C5H5)2)を使用
する。また、高抵抗InP 第1埋込層37の上には、図4
(a) と同様にp+ -InGaAs 第2埋込層28を形成した後
に、図4(b) に示す第3埋込層29の代わりに、MOC
VD法によって鉄ドープの高抵抗InP 第3埋込層29を
形成する。その高抵抗InP 第3埋込層29の成長時に
は、p-InP 第3埋込層29と同じ原料ガスを用いるとと
もに、鉄ドーパントとしてFe(C5H5)2 を使用する。
In FIG. 6, a high resistance In doped with iron is shown.
The first buried layer 37 is formed by MOCVD instead of the first buried layer 27 shown in FIG.
The same source gas as that of the p-InP first burying layer 27 is used, and ferrocene (Fe (C 5 H 5 ) 2 ) is used as an iron dopant. Further, on the high resistance InP first buried layer 37, FIG.
After forming the p + -InGaAs second buried layer 28 in the same manner as (a), instead of the third buried layer 29 shown in FIG.
A high resistance InP third buried layer 29 doped with iron is formed by the VD method. During the growth of the high resistance InP third buried layer 29, the same source gas as that of the p-InP third buried layer 29 is used, and Fe (C 5 H 5 ) 2 is used as an iron dopant.

【0036】以上のような構造を有するSIPBH構造
の半導体レーザにおいても、埋込層の中に高不純物濃度
のp+ -InGaAs 第2埋込層28を設けているので、電流
ブロック層30からInP 基板21への漏れ電流が低減す
る。なお、この実施形態では、第2埋込層28の構成材
料としてp型不純物を含むInGaAsの他に、p型不純物を
含むInP から構成してもよい。この場合、第2不純物層
28の不純物濃度は、第1埋込層37及び第3埋込層3
9よりも不純物濃度を高くすることができるので、図2
に示す従来構造の半導体レーザよりもパスi 2 の漏れ電
流を低減できる。 (第3の実施の形態)第1の実施の形態では、p-InP 第
1埋込層27をメサ部26の側面にも形成して断面形状
を略L字形としているために、メサ部26と第2埋込層
28の間に不純物濃度の低い第1埋込層27が存在す
る。
SIPBH structure having the above structure
High impurity concentration in the buried layer
P+-InGaAs second buried layer 28 is provided,
The leakage current from the block layer 30 to the InP substrate 21 is reduced.
You. In this embodiment, the constituent materials of the second embedded layer 28
InGaAs other than InGaAs containing p-type impurities
InP may be included. In this case, the second impurity layer
The impurity concentration of the first buried layer 37 and the third buried layer 3
Since the impurity concentration can be made higher than that of FIG.
Path i than the conventional semiconductor laser shown in FIG. TwoLeakage current
The flow can be reduced. (Third Embodiment) In the first embodiment, the p-InP
(1) A buried layer 27 is also formed on the side surface of the mesa portion 26 to form a sectional shape.
Is substantially L-shaped, the mesa portion 26 and the second buried layer
28, there is a first buried layer 27 having a low impurity concentration.
You.

【0037】メサ部26の側面にまで第2埋込層28を
伸ばすために、図7に示すような工程を採用する。即
ち、メサ部26を形成した後に、DMIn、PH3 、DMZn
の他にCH3 Clを用いてp-InP を成長すると、図7(a) に
示すように、p-InP 第1埋込層27aがメサ部26の側
面には殆ど成長せずにn-InP 基板21の上に形成され
る。
In order to extend the second buried layer 28 to the side surface of the mesa portion 26, a process as shown in FIG. That is, after the mesa portion 26 is formed, DMIn, PH 3 , DMZn
In addition, when p-InP is grown using CH 3 Cl, as shown in FIG. 7A, the p-InP first buried layer 27a hardly grows on the side surface of the mesa portion 26 and n- It is formed on the InP substrate 21.

【0038】したがって、その上に形成されるp+ - In
GaAs第2埋込層28aを第1実施形態のp+ - InGaAs層
28と同じ条件で成長すると、図7(b) に示すように、
そのp+ - InGaAs第2埋込層28aはメサ部26のうち
のバッファ層22又はn-InP基板21に接することにな
る。続いて、図7(c)に示すようにp+ - InGaAs第2埋
込層28aを形成した後にその上にp-InP 第3埋込層2
9aを形成する。その成長条件は、第1実施形態のp-In
P 第3埋込層29の成長条件と同じ条件にする。
Therefore, the p + -In formed on it
When the GaAs second buried layer 28a is grown under the same conditions as the p + -InGaAs layer 28 of the first embodiment, as shown in FIG.
The p + -InGaAs second buried layer 28a comes into contact with the buffer layer 22 or the n-InP substrate 21 in the mesa section 26. Subsequently, as shown in FIG. 7 (c), after forming the p + -InGaAs second buried layer 28a, the p-InP third buried layer 2 is formed thereon.
9a is formed. The growth condition is the p-In of the first embodiment.
P The conditions are the same as the growth conditions for the third buried layer 29.

【0039】その後に、p-InP 第3埋込層29の上に第
1実施形態と同じようにn-InP 電流ブロック層30等を
形成すると、図8に示すようなFBH構造の半導体レー
ザが完成する。この半導体レーザでは、高不純物濃度の
+ - InGaAs第2埋込層28aがn-InP 層まで伸びてい
るので、npnp接合を通るパスi2 の漏れ電流がさら
に低減する。 (第4の実施の形態)上記した第3の実施の形態ではF
BH構造の半導体レーザについて説明したが図9に示す
ようなSIPBH構造としてもよい。
Thereafter, when the n-InP current blocking layer 30 and the like are formed on the p-InP third buried layer 29 in the same manner as in the first embodiment, a semiconductor laser having an FBH structure as shown in FIG. Complete. In this semiconductor laser, since the p + -InGaAs second buried layer 28a having a high impurity concentration extends to the n-InP layer, the leakage current of the path i2 passing through the npnp junction is further reduced. (Fourth Embodiment) In the above third embodiment, F
The semiconductor laser having the BH structure has been described, but the semiconductor laser may have a SIPBH structure as shown in FIG.

【0040】そのSIPBH構造の半導体レーザは、図
8に示すようFBH構造の半導体レーザの第1埋込層2
7a及び第3埋込層29aを構成するp-InP の代わりに
鉄ドープInP を用いたものである。図9に示す鉄がドー
プされた高抵抗InP 第1埋込層37aは、図7(a) に示
す第一埋込層27aの代わりにMOCVD法によって形
成したものであって、p-InP 第1埋込層27aと同じ原
料ガスを用いるとともに、鉄ドーパントとしてFe(C 5H5)
2 を使用する。
The semiconductor laser having the SIPBH structure is shown in FIG.
8, the first buried layer 2 of the semiconductor laser having the FBH structure
7a and p-InP forming the third buried layer 29a instead of p-InP
It uses iron-doped InP. The iron shown in FIG.
The buried high resistance InP first buried layer 37a is shown in FIG.
Instead of the first buried layer 27a
The same source as the p-InP first buried layer 27a.
Source gas and Fe (C FiveHFive)
TwoUse

【0041】また、図7(b) と同様にp+ -InGaAs 第2
埋込層28aを形成した後に、図7(c) に示す第3埋込
層29aの代わりに、MOCVD法によって鉄ドープの
高抵抗InP 第3埋込層39aを形成する。その高抵抗In
P 第3埋込層39aの成長時には、p-InP 第3埋込層2
9aと同じ原料ガスを用いるとともに、鉄ドーパントと
してFe(C5H5)2 を使用する。
As shown in FIG. 7B, the p + -InGaAs second
After forming the buried layer 28a, an iron-doped high-resistance InP third buried layer 39a is formed by MOCVD instead of the third buried layer 29a shown in FIG. 7C. Its high resistance In
During the growth of the P third buried layer 39a, the p-InP third buried layer 2
The same source gas as in 9a is used, and Fe (C 5 H 5 ) 2 is used as an iron dopant.

【0042】以上のような構造を有するSIPBH構造
の半導体レーザにおいても、高不純物濃度のp+ -InGaA
s 第2埋込層28aをメサ部26のn-InP に接触させて
いるので埋込層をを通る漏れ電流を第3実施形態よりも
さらに低減できる。なお、この実施形態では、第2埋込
層28aの構成材料としてp型不純物を含むInGaAsの他
に、p型不純物を含むInP から構成してもよい。この場
合、第2不純物層28aの不純物濃度は、第1埋込層3
7a及び第3埋込層39aよりも不純物濃度を高くする
ことができるので、図2に示す従来構造の半導体レーザ
よりも埋込領域を通るパスi2 の漏れ電流を低減でき
る。 (その他の実施形態)以上述べた実施形態の第2埋込層
ではInGaAsを用いたが、その他に、Ala InbGac Asd P
e (0≦a,b,c,d,e≦1)よりなる混晶半導体
を用いてもよい。そのような混晶半導体のp型不純物と
してカーボン(C)を用いてもよく、これによれば不純
物濃度を高くすることができる。例えば、InGaAsにはカ
ーボンを5×1019 atoms/cm3程度ドープすることが可
能である。
The semiconductor laser of the SIPBH structure having the above-described structure also has a high impurity concentration of p + -InGaA.
s Since the second buried layer 28a is in contact with the n-InP of the mesa portion 26, the leakage current passing through the buried layer can be further reduced as compared with the third embodiment. In this embodiment, the second buried layer 28a may be made of InP containing p-type impurities in addition to InGaAs containing p-type impurities. In this case, the impurity concentration of the second impurity layer 28a is
It is possible to increase the impurity concentration than 7a and the third burying layer 39a, can reduce the leakage current of the path i 2 through the buried region than a semiconductor laser of the prior art structure shown in FIG. Was used InGaAs in the second buried layer of the embodiment described (Other Embodiments) Other, Al a In b Ga c As d P
A mixed crystal semiconductor composed of e (0 ≦ a, b, c, d, e ≦ 1) may be used. Carbon (C) may be used as the p-type impurity of such a mixed crystal semiconductor, whereby the impurity concentration can be increased. For example, InGaAs can be doped with about 5 × 10 19 atoms / cm 3 of carbon.

【0043】特に、第2埋込層を構成する混晶半導体と
してInAlAsを用いると、InP を採用する場合よりもバン
ドギャップを大きくできるので、基板から電流ブロック
層に電子が移動し難くなる。さらに、第2、第4の実施
の形態における第2埋込層のp型不純物濃度に加えて鉄
(ディープアクセプタ不純物)をドープしてもよく、混
晶半導体層にはInPよりも多く鉄を含有させることがで
き、パスi2 の漏れ電流を小さくできる。
In particular, when InAlAs is used as the mixed crystal semiconductor constituting the second buried layer, the band gap can be made larger than in the case where InP is employed, so that it is difficult for electrons to move from the substrate to the current blocking layer. Furthermore, in addition to the p-type impurity concentration of the second buried layer in the second and fourth embodiments, iron (deep acceptor impurity) may be doped, and the mixed crystal semiconductor layer contains more iron than InP. can be contained, it is possible to reduce the leakage current of the path i 2.

【0044】上記した第1〜第4の実施の形態ではp型
不純物としてZnを用いているが、カドミウム(Cd)その
他のII族元素を用いてもよい。なお、第2、第4の実施
の形態における第2埋込層のp型不純物濃度は、第1及
び第3の実施の形態における第2埋込層のp型不純物濃
度よりも低くしてもよく、第2、第4の実施の形態にお
ける第2埋込層のp型不純物濃度を少なくとも高抵抗の
第1埋込層、第3埋込層の不純物濃度よりも高く、即ち
1×1017 atoms/cm3よりも高くすると、図2に示す従
来の半導体レーザよりも埋込領域を通るパスi2 の漏れ
電流を小さくすることができる。
In the first to fourth embodiments, Zn is used as the p-type impurity, but cadmium (Cd) or another group II element may be used. Note that the p-type impurity concentration of the second buried layer in the second and fourth embodiments may be lower than the p-type impurity concentration of the second buried layer in the first and third embodiments. Preferably, the p-type impurity concentration of the second buried layer in the second and fourth embodiments is higher than the impurity concentration of at least the first buried layer and the third buried layer having high resistance, that is, 1 × 10 17 If it is higher than atoms / cm 3 , the leakage current of the path i 2 passing through the buried region can be made smaller than that of the conventional semiconductor laser shown in FIG.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、p型
不純物又はディープアクセプタ不純物が導入されたInP
よりなる第1埋込層の中に、InP よりも高濃度のp型不
純物又はディープアクセプタ不純物を導入できる混晶半
導体よりなる第2の埋込層を形成したので、n型の基板
と電流ブロック層の間に流れる漏れ電流を低減して半導
体レーザの高出力化ならびに動作温度の高温化を図るこ
とができる。
As described above, according to the present invention, InP doped with a p-type impurity or a deep acceptor impurity is used.
Since the second buried layer made of a mixed crystal semiconductor capable of introducing a p-type impurity or a deep acceptor impurity at a higher concentration than InP is formed in the first buried layer, the n-type substrate and the current block are formed. It is possible to increase the output of the semiconductor laser and increase the operating temperature by reducing the leakage current flowing between the layers.

【0046】しかも、混晶半導体よりなる第2埋込層を
InP よりなる第1埋込層の中に形成することにより、第
2埋込層がn型の基板に接触するような構造となってい
ないので、InP よりもバンドギャップの小さな混晶半導
体を第2埋込層の構成材料として用いても、基板と埋込
層のビルトインポテンシャルが従来より低下することは
ない。
In addition, the second buried layer made of a mixed crystal semiconductor is
By forming the second buried layer in the first buried layer made of InP, the second buried layer does not have a structure in contact with the n-type substrate. 2 Even if it is used as a constituent material of the buried layer, the built-in potential of the substrate and the buried layer does not lower than before.

【0047】また、本発明では、ディープアクセプタ不
純物を第1埋込層に導入して高抵抗化する場合には、第
1埋込層と第2埋込層の間にアンドープ層を導入する
か、或いは第2埋込層にII族元素(例えばZn、Cd)の他
にディープアクセプタ不純物を導入しているので、第2
埋込層に導入したII族元素の第1埋込層への速い拡散を
防止できる。
According to the present invention, when a deep acceptor impurity is introduced into the first buried layer to increase the resistance, an undoped layer is introduced between the first buried layer and the second buried layer. Alternatively, since a deep acceptor impurity is introduced into the second buried layer in addition to a group II element (for example, Zn or Cd),
Rapid diffusion of the group II element introduced into the buried layer into the first buried layer can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】従来のFBH構造の半導体レーザを示す断面図
である。
FIG. 1 is a sectional view showing a conventional semiconductor laser having an FBH structure.

【図2】従来のSIPBH構造の半導体レーザを示す断
面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a conventional semiconductor laser having a SIPBH structure.

【図3】本発明の第1実施形態に係るFBH構造の半導
体レーザの製造工程を示す断面図(その1)である。
FIG. 3 is a cross-sectional view (No. 1) showing a step of manufacturing the semiconductor laser having the FBH structure according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1実施形態に係るFBH構造の半導
体レーザの製造工程を示す断面図(その2)である。
FIG. 4 is a sectional view (part 2) showing a step of manufacturing the semiconductor laser having the FBH structure according to the first embodiment of the present invention;

【図5】本発明の第1実施形態に係るFBH構造の半導
体レーザを示す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing a semiconductor laser having an FBH structure according to the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第2実施形態に係るSIPBH構造の
半導体レーザを示す断面図である。
FIG. 6 is a sectional view showing a semiconductor laser having a SIPBH structure according to a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第3実施形態に係るFBH構造の半導
体レーザの製造工程の要部を示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a main part of a manufacturing process of a semiconductor laser having an FBH structure according to a third embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第3実施形態に係るFBH構造の半導
体レーザの断面図である。
FIG. 8 is a sectional view of a semiconductor laser having an FBH structure according to a third embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第4実施形態に係るSIPBH構造の
半導体レーザの断面図である。
FIG. 9 is a sectional view of a semiconductor laser having a SIPBH structure according to a fourth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21…n-InP 基板、22…n-InP バッファ層、23…In
GaAsP MQW活性層、24…p-InP クラッド層、25…
マスク、26…メサ部、 27,27a…p-InP 第1埋
込層、28…p+ - InGaAs第2埋込層、29,29a…
p-InP 第3埋込層、30…n-InP 電流ブロック層、31
…p-InP クラッド層、32…p-InGaAsP中間層、33…p
-InGaAsコンタクト層、34…p側電極、35…n側電
極、37,37a…高抵抗InP 第1埋込層、39,39
a…高抵抗InP 第3埋込層。
21 ... n-InP substrate, 22 ... n-InP buffer layer, 23 ... In
GaAsP MQW active layer, 24 ... p-InP clad layer, 25 ...
Mask, 26 ... mesa portion, 27, 27a ... p-InP first buried layer, 28 ... p + -InGaAs second buried layer, 29, 29a ...
p-InP third buried layer, 30... n-InP current blocking layer, 31
... p-InP cladding layer, 32 ... p-InGaAsP intermediate layer, 33 ... p
-InGaAs contact layer, 34 ... p-side electrode, 35 ... n-side electrode, 37, 37a ... High-resistance InP first buried layer, 39,39
a: High resistance InP third buried layer.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】メサ状に形成されたn型クラッド層と、 前記n型クラッド層の上に形成されたストライプ状の活
性層と、 前記n型クラッド層の両側に形成され、且つp型不純物
が含有されたInP よりなる第1埋込層と、 前記第1埋込層の中に形成されて、前記第1埋込層より
も濃度の高いp型不純物を含むAla Inb Gac Asd P
e (0≦a,b,c,d,e≦1)混晶半導体から構成
される第2埋込層と、 前記活性層の側方にあって前記第2埋込層の上に形成さ
れたn型電流ブロック層と、 前記n型電流ブロック層及び前記活性層の上に形成され
たp型クラッド層とを有することを特徴とする半導体レ
ーザ。
1. An n-type cladding layer formed in a mesa shape, a stripe-shaped active layer formed on the n-type cladding layer, and a p-type impurity formed on both sides of the n-type cladding layer. A first buried layer made of InP containing Si and Al a In b Ga c As formed in the first buried layer and containing a p-type impurity having a higher concentration than the first buried layer d P
e (0 ≦ a, b, c, d, e ≦ 1) a second buried layer composed of a mixed crystal semiconductor, and formed on the second buried layer at a side of the active layer. A semiconductor laser comprising: an n-type current blocking layer; and a p-type cladding layer formed on the n-type current blocking layer and the active layer.
【請求項2】前記第2埋込層は前記メサ状のn型クラッ
ド層の側方に接していることを特徴とする請求項1又は
請求項2に記載の半導体レーザ。
2. The semiconductor laser according to claim 1, wherein said second buried layer is in contact with a side of said mesa-shaped n-type cladding layer.
【請求項3】前記第2埋込層に含有される前記p型不純
物の濃度は3.0×1018 atoms/cm3より高いことを特
徴とする請求項1に記載の半導体レーザ。
3. The semiconductor laser according to claim 1, wherein the concentration of said p-type impurity contained in said second buried layer is higher than 3.0 × 10 18 atoms / cm 3 .
【請求項4】前記第2埋込層を構成する前記Ala Inb Ga
c Asd P e 混晶半導体のバンドギャップは、InP よりバ
ンドギャップが小さいことを特徴とする請求項1記載の
半導体レーザ。
4. The Al a In b Ga constituting the second buried layer.
c As d P band gap of the e mixed crystal semiconductor, a semiconductor laser according to claim 1, wherein a band gap than InP is small.
【請求項5】メサ状に形成されたn型クラッド層と、 前記n型クラッド層の上に形成されたストライプ状の活
性層と、 前記n型クラッド層の両側に形成され、且つディープア
クセプタ不純物が含有されたInP よりなる第1埋込層
と、 前記第1埋込層の中に形成されてp型不純物又はデープ
アクセプタ不純物を含むAla Inb Gac Asd P e (0≦
a,b,c,d,e≦1)の混晶半導体又はp型不純物
を含むInP から構成される第2埋込層と、 前記活性層の側方にあって前記第2埋込層の上に形成さ
れたn型電流ブロック層と、 前記n型電流ブロック層及び前記活性層の上に形成され
たp型クラッド層とを有することを特徴とする半導体レ
ーザ。
5. An n-type clad layer formed in a mesa shape, a stripe-shaped active layer formed on the n-type clad layer, and a deep acceptor impurity formed on both sides of the n-type clad layer. Al a in b Ga c as d P e (0 ≦ including but the first embedded layer composed of InP, which is contained, the p-type impurity or the deep acceptor impurity are formed in said first buried layer
a, b, c, d, e ≦ 1) a second buried layer made of a mixed crystal semiconductor or InP containing a p-type impurity, and a second buried layer on the side of the active layer. A semiconductor laser comprising: an n-type current blocking layer formed thereon; and a p-type cladding layer formed on the n-type current blocking layer and the active layer.
【請求項6】前記第2埋込層は前記n型クラッド層の側
方に接していることを特徴とする請求項5に記載の半導
体レーザ。
6. The semiconductor laser according to claim 5, wherein said second buried layer is in contact with a side of said n-type cladding layer.
【請求項7】前記第2埋込層に含まれる前記p型不純物
又は前記ディープアクセプタ不純物は、前記第1埋込層
に含まれる前記ディープアクセプタ不純物よりも濃度が
高いことを特徴とする請求項5記載の半導体レーザ。
7. The p-type impurity or the deep acceptor impurity contained in the second buried layer has a higher concentration than the deep acceptor impurity contained in the first buried layer. 5. The semiconductor laser according to 5.
【請求項8】前記第2埋込層に含まれる前記p型不純物
は1.0×1017atoms/cm3 よりも濃度が高いことを特
徴とする請求項5記載の半導体レーザ。
8. The semiconductor laser according to claim 5, wherein said p-type impurity contained in said second buried layer has a concentration higher than 1.0 × 10 17 atoms / cm 3 .
【請求項9】前記第2埋込層の上下方向であって前記第
2埋込層と前記第1埋込層の間には、アンドープInP 層
又はアンドープAla Inb Gac Asd P e (0≦a,b,
c,d,e≦1)混晶半導体が挿入されていることを特
徴とする請求項5記載の半導体レーザ。
9. During the second buried layer and said first buried layer a vertical direction of the second buried layer is undoped InP layer or an undoped Al a In b Ga c As d P e (0 ≦ a, b,
6. The semiconductor laser according to claim 5, wherein a mixed crystal semiconductor is inserted therein.
【請求項10】前記第2埋込層を構成する前記混晶半導
体には、前記p型不純物の他にディープアクセプタ不純
物が含まれていることを特徴とする請求項5記載の半導
体レーザ。
10. The semiconductor laser according to claim 5, wherein said mixed crystal semiconductor forming said second buried layer contains a deep acceptor impurity in addition to said p-type impurity.
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