JP2956668B2 - Semiconductor laser - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は化合物半導体に関
し、特に選択酸化を用いて電流狭窄を行う半導体レーザ
に関する。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a compound semiconductor, and more particularly, to a semiconductor laser which performs current confinement by using selective oxidation.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、半導体レーザにおける電流狭窄を
行うためには、エッチングによりメサ構造を作り、その
まま電極をつける方法や、伝導体の異なる半導体材料で
埋め込み成長を行い、メサ部以外にビルトインポテンシ
ャルの大きいｐｎ接合を形成する方法、あるいはメサは
作らずにプロトン等のイオン注入により電流狭窄領域の
みに直接高抵抗層を形成する方法が行われていた。2. Description of the Related Art Conventionally, in order to perform current confinement in a semiconductor laser, a mesa structure is formed by etching and an electrode is directly attached, or a buried growth is performed by a semiconductor material having a different conductor, and a built-in potential is formed in a portion other than the mesa portion. Or a method of forming a high resistance layer directly only in a current confinement region by ion implantation of protons or the like without forming a mesa.
【０００３】これに対して、例えばＩＥＥＥ Ｐｈｏｔ
ｏｎｉｃｓ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＬｅｔｔｅｒｓ，
ｖｏｌ．７，Ｎｏ．１１，ｐｐ．１２３７−１２３９，
（１９９５）には、酸化層の形成により電流狭窄を行う
方法が示されている。具体的には、ＡｌＡｓまたはＡｌ
ＧａＡｓ層の一部を４００℃から５００℃の高温で水蒸
気雰囲気中で酸化することで、ＡｌＡｓ層またはＡｌＧ
ａＡｓ層の一部を酸化させることにより高低抗化して電
流狭窄を行っている。このような酸化層の形成により電
流狭窄を行う方法によれば、酸化による屈折率の変化が
大きいことから、電流狭窄のみならず光閉じ込め効果も
得られるという利点がある。また、メサエッチング等に
より活性層近傍を大気にさらすことがなく、さらに、イ
オン注入法をとった場合に見られる界面だれのない、は
っきり区切られた電流狭窄構造が得られることから、閾
値電流の大幅な低減が可能となる。On the other hand, for example, IEEE Photo
onics TechnologyLetters,
vol. 7, No. 11, pp. 1237-1239,
(1995) discloses a method for performing current confinement by forming an oxide layer. Specifically, AlAs or Al
By oxidizing a part of the GaAs layer in a steam atmosphere at a high temperature of 400 ° C. to 500 ° C., the AlAs layer or the AlG
By oxidizing a part of the aAs layer, the current constriction is performed with high resistance. According to the method of performing current confinement by forming such an oxide layer, there is an advantage that not only current confinement but also an optical confinement effect can be obtained because a change in refractive index due to oxidation is large. In addition, since the vicinity of the active layer is not exposed to the atmosphere by mesa etching or the like, and furthermore, a well-defined current confinement structure with no interface droop seen when an ion implantation method is used is obtained. Significant reduction is possible.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、酸化の
進行速度はＡｌ組成、酸化温度に大きく影響されるため
に均一な酸化パターンを大面積で繰り返し得るのは困難
である。そのため酸化により電流狭窄構造が形成された
従来の半導体レーザは、閾値電流、光一電気交換効率な
どの特性が均一に得られないという点でなお改善の余地
を有していた。However, the progress rate of oxidation is greatly affected by the Al composition and the oxidation temperature, so that it is difficult to repeat a uniform oxidation pattern over a large area. Therefore, the conventional semiconductor laser in which the current confinement structure is formed by oxidation still has room for improvement in that characteristics such as threshold current and photoelectric exchange efficiency cannot be obtained uniformly.
【０００５】本発明は、酸化層の形成により電流狭窄が
なされる半導体レーザにおいて、酸化パターンを高精度
に形成し、これによりレーザ特性の向上および均一化を
図ることを目的とするものである。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to form an oxide pattern with high precision in a semiconductor laser in which a current is confined by forming an oxide layer, thereby improving and uniforming the laser characteristics.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明によれば、通電領域と電流狭窄領域を備えた電流狭窄
構造を有する半導体レーザにおいて、前記通電領域およ
び前記電流狭窄領域にわたる電流狭窄層を有し、前記電
流狭窄領域の電流狭窄層の厚みは前記通電領域の電流狭
窄層の厚みよりも厚く、前記電流狭窄領域の電流狭窄層
は酸化層であって、前記通電領域の電流狭窄層は実質的
に酸化されていないことを特徴とする半導体レーザが提
供される。According to the present invention, there is provided a semiconductor laser having a current confinement structure including a current-carrying region and a current confinement region. Wherein the thickness of the current confinement layer in the current confinement region is greater than the thickness of the current confinement layer in the conduction region, the current confinement layer in the current confinement region is an oxide layer, and the current confinement layer in the conduction region is Wherein the semiconductor laser is not substantially oxidized.
【０００７】また本発明によれば、通電領域と電流狭窄
領域を備えた電流狭窄構造を有する半導体レーザにおい
て、前記電流狭窄領域に酸化層からなる電流狭窄層を備
えたことを特徴とする半導体レーザが提供される。According to the present invention, there is provided a semiconductor laser having a current confinement structure including a current-carrying region and a current confinement region, wherein the current confinement region includes a current confinement layer made of an oxide layer. Is provided.
【０００８】また本発明によれば、通電領域と電流狭窄
領域を備えた電流狭窄構造を有する半導体レーザにおい
て、前記通電領域および前記電流狭窄領域にわたる多層
構造の電流狭窄層を有し、前記電流狭窄領域の電流狭窄
層は、第一電流狭窄層および第二電流狭窄層を含んでな
り、前記通電領域の電流狭窄層は、第一電流狭窄層、第
二電流狭窄層およびこれらに挟まれた酸化ストップ層を
含んでなり、前記電流狭窄領域の前記第一電流狭窄層お
よび前記電流狭窄領域の前記第二電流狭窄層は酸化層で
あって、前記通電領域の前記第一電流狭窄層および前記
通電領域の前記第二電流狭窄層は実質的に酸化されてい
ないことを特徴とする半導体レーザが提供される。Further, according to the present invention, in a semiconductor laser having a current confinement structure having a conduction region and a current confinement region, the semiconductor laser has a multi-layer current confinement layer extending over the conduction region and the current confinement region. The current confinement layer in the region includes a first current confinement layer and a second current confinement layer, and the current confinement layer in the current-carrying region includes a first current confinement layer, a second current confinement layer, and an oxide sandwiched therebetween. A stop layer, wherein the first current confinement layer in the current confinement region and the second current confinement layer in the current confinement region are oxide layers, and the first current confinement layer in the current supply region and the current supply A semiconductor laser is provided, wherein the second current confinement layer in a region is not substantially oxidized.
【０００９】また本発明によれば、通電領域と電流狭窄
領域を備えた電流狭窄構造を有する半導体レーザの製造
方法において、基板上に下側分布反射ミラーと、活性層
を含む中間層とを形成する工程と、該中間層の上に、通
電領域における層厚が電流狭窄領域における層厚よりも
薄くなるように電流狭窄層を形成する工程と、前記電流
狭窄層の上面に上側分布反射ミラーを形成する工程と、
前記下側分布反射ミラー、前記中間層、前記電流狭窄
層、および前記上側分布反射ミラーをエッチングするこ
とによりメサを形成する工程と、前記メサの側壁から前
記電流狭窄層を酸化させる工程とを有することを特徴と
する半導体レーザの製造方法が提供される。According to the present invention, in a method of manufacturing a semiconductor laser having a current confinement structure including a current-carrying region and a current confinement region, a lower distributed reflection mirror and an intermediate layer including an active layer are formed on a substrate. Forming a current confinement layer on the intermediate layer such that the layer thickness in the current-carrying region is smaller than the layer thickness in the current confinement region; and forming an upper distributed reflection mirror on the upper surface of the current confinement layer. Forming,
Forming a mesa by etching the lower distribution reflection mirror, the intermediate layer, the current confinement layer, and the upper distribution reflection mirror; and oxidizing the current confinement layer from a side wall of the mesa. A method for manufacturing a semiconductor laser is provided.
【００１０】また本発明によれば、通電領域と電流狭窄
領域を備えた電流狭窄構造を有する半導体レーザの製造
方法において、基板上に下側分布反射ミラーと、活性層
を含む中間層とを形成する工程と、該中間層の上に第一
電流狭窄層を形成する工程と、該第一電流狭窄層の上面
に開口部を有するマスクを設けた後、該マスクの開口部
に酸化ストップ層を形成する工程と、前記マスクを除去
した後、全面に第二電流狭窄層を形成する工程と、前記
第二電流狭窄層の上面に上側分布反射ミラーを形成する
工程と、前記下側分布反射ミラー、前記中間層、前記電
流狭窄層、および前記上側分布反射ミラーをエッチング
することによりメサを形成する工程と、前記メサの側壁
から前記電流狭窄層を酸化させる工程とを有することを
特徴とする半導体レーザの製造方法が提供される。Further, according to the present invention, in a method of manufacturing a semiconductor laser having a current confinement structure including a current-carrying region and a current confinement region, a lower distributed reflection mirror and an intermediate layer including an active layer are formed on a substrate. Performing a step of forming a first current confinement layer on the intermediate layer; and providing a mask having an opening on the top surface of the first current confinement layer, and then forming an oxidation stop layer on the opening of the mask. Forming, forming a second current confinement layer over the entire surface after removing the mask, forming an upper distributed reflection mirror on the upper surface of the second current constriction layer, and forming the lower distributed reflection mirror Forming a mesa by etching the intermediate layer, the current confinement layer, and the upper distributed reflection mirror; and oxidizing the current confinement layer from a side wall of the mesa. Method of manufacturing over The is provided.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】本発明の半導体レーザは、たとえ
ば図１、図４に示すような、電流狭窄領域および電流通
電部を含んでなる電流狭窄構造を有する。電流狭窄領域
の電流狭窄層は酸化層により構成される。酸化層の酸化
の程度は、電流狭窄を行い得る抵抗を有する程度にまで
酸化される。また、通電領域の電流狭窄層は実質的に酸
化されていない。ここで、実質的に酸化されていないと
は、全く酸化されていない場合および酸化されていても
通電部としての機能が害されない場合をいい、たとえば
通電領域の電流狭窄層の一部が酸化されていても通電部
としての機能が害されない場合も含まれる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A semiconductor laser according to the present invention has a current confinement structure including a current confinement region and a current conducting portion as shown in FIGS. The current confinement layer in the current confinement region is constituted by an oxide layer. The oxidized layer is oxidized to such an extent that the oxidized layer has a resistance capable of performing current confinement. Further, the current confinement layer in the energized region is not substantially oxidized. Here, "not substantially oxidized" refers to a case where the current confinement layer is not oxidized at all and a case where the oxidization does not impair the function as a current-carrying portion. The case where the function as the energizing unit is not impaired even if it is included.
【００１２】本発明において、電流狭窄層を形成するた
めに用いる材料として、Ａｌを含む化合物、例えば Ａ
ｌxＧａ1-xＡｓ（０＜ｘ≦１）や、ＡｌＡｓＳｂ、Ａｌ
Ａｓ等があげられる。ＡｌxＧａ1-xＡｓ（０＜ｘ≦１）
を用いた場合、電流狭窄領域においては酸化ＡｌxＧａ
1-xＡｓ（０＜ｘ≦１）から主としてなり、通電領域に
おいてはＡｌＡｓから主としてなる電流狭窄層が得られ
る。酸化プロセスにより、電流狭窄層のうち、電流狭窄
領域のみが酸化され、通電領域においては実質的に酸化
されないからである。In the present invention, as a material used for forming the current confinement layer, a compound containing Al, for example, A
l x Ga 1-x As (0 <x ≦ 1), AlAsSb, Al
As and the like. Al x Ga 1-x As (0 <x ≦ 1)
Is used, in the current confinement region, the oxide Al x Ga
A current confinement layer mainly composed of 1-x As (0 <x ≦ 1) and mainly composed of AlAs is obtained in the energized region. This is because only the current confinement region in the current confinement layer is oxidized by the oxidation process, and is not substantially oxidized in the conduction region.
【００１３】通電領域の電流狭窄層の厚みは好ましくは
２０ｎｍ以下であり、さらに好ましくは１５ｎｍ以下で
あり、最も好ましくは１２ｎｍ以下である。後述するよ
うに、層厚が２０ｎｍ以下であればほとんど酸化が進ま
ないからである。また通電領域の電流狭窄層の厚みの下
限値はなく、０ｎｍ、すなわち通電領域に電流狭窄層が
存在していなくてもよい。The thickness of the current confinement layer in the current-carrying region is preferably 20 nm or less, more preferably 15 nm or less, and most preferably 12 nm or less. This is because oxidation hardly proceeds if the layer thickness is 20 nm or less, as described later. In addition, there is no lower limit of the thickness of the current confinement layer in the current-carrying region.
【００１４】また電流狭窄領域の電流狭窄層の厚みは２
０ｎｍを越えることが好ましく、３０ｎｍを越えること
がさらに好ましい。後述するように、層厚が２０ｎｍを
越えれば酸化が好適に進行するからである。なお、層厚
の上限は特にないが、１０００ｎｍ以下とすることで十
分である。これ以上層厚を厚くしても酸化の進行に影響
しないからである。The thickness of the current confinement layer in the current confinement region is 2
It is preferably more than 0 nm, more preferably more than 30 nm. This is because, as described later, if the layer thickness exceeds 20 nm, the oxidation suitably proceeds. There is no particular upper limit on the layer thickness, but it is sufficient that the thickness be 1000 nm or less. This is because even if the layer thickness is further increased, it does not affect the progress of oxidation.
【００１５】本発明において、電流狭窄層は多層構造と
することもできる。すなわち、電流狭窄領域の電流狭窄
層は、第一電流狭窄層および第二電流狭窄層を含んでな
り、前記通電領域の電流狭窄層は、第一電流狭窄層、第
二電流狭窄層およびこれらに挟まれた酸化ストップ層を
含んでなる構成とすることもできる。In the present invention, the current confinement layer may have a multilayer structure. That is, the current confinement layer in the current confinement region includes a first current confinement layer and a second current confinement layer, and the current confinement layer in the conduction region includes a first current confinement layer, a second current confinement layer, and a A configuration including an interposed oxidation stop layer may be employed.
【００１６】この場合、電流狭窄領域の第一電流狭窄層
および第二電流狭窄層は酸化層により構成される。酸化
層の酸化の程度は、電流狭窄を行い得る抵抗を有する程
度にまで酸化される。また、通電領域の第一電流狭窄層
および第二電流狭窄層は実質的に酸化されていない。こ
こで、実質的に酸化されていないとは、全く酸化されて
いない場合および酸化されていても通電部としての機能
が害されない場合をいい、たとえば通電領域の第一電流
狭窄層の一部および／または第二電流狭窄層の一部が酸
化されていても通電部としての機能が害されない場合も
含まれる。In this case, the first current confinement layer and the second current confinement layer in the current confinement region are composed of an oxide layer. The oxidized layer is oxidized to such an extent that the oxidized layer has a resistance capable of performing current confinement. In addition, the first current confinement layer and the second current confinement layer in the energized region are not substantially oxidized. Here, the term “substantially not oxidized” refers to a case where the oxidized portion is not oxidized at all and a case where the oxidized portion does not impair the function as the current-carrying portion. Also, the case where the function as the conducting portion is not impaired even if a part of the second current confinement layer is oxidized is included.
【００１７】酸化ストップ層としては、酸化されない、
または酸化がされにくい材料であって、通電部の機能を
害さないものが用いられる。例えば、ＩｎＰ、ＡｌxＧ
ａ1-xＡｓ（ｘは０．９５以下、好ましくは０．９以下
であって、０以上である。）等が用いられる。酸化スト
ップ層の厚みは、上記第一電流狭窄層および第二電流狭
窄層を分離する機能を発揮する程度であれば特に制限は
ない。通常１ｎｍ以上８０ｎｍ以下とする。The oxidation stop layer is not oxidized,
Alternatively, a material that is not easily oxidized and does not impair the function of the current supply unit is used. For example, InP, Al x G
a 1-x As (x is 0.95 or less, preferably 0.9 or less and 0 or more) is used. The thickness of the oxidation stop layer is not particularly limited as long as it has a function of separating the first current confinement layer and the second current confinement layer. Usually, the thickness is 1 nm or more and 80 nm or less.
【００１８】また、通電領域の第一電流狭窄層および通
電領域の第二電流狭窄層の厚みはいずれも、好ましくは
２０ｎｍ以下であり、さらに好ましくは１５ｎｍ以下で
あり、最も好ましくは１２ｎｍ以下である。後述するよ
うに、層厚が２０ｎｍ以下であればほとんど酸化が進ま
ないからである。The thickness of each of the first current confinement layer in the current-carrying region and the second current confinement layer in the current-carrying region is preferably 20 nm or less, more preferably 15 nm or less, and most preferably 12 nm or less. . This is because oxidation hardly proceeds if the layer thickness is 20 nm or less, as described later.
【００１９】また、電流狭窄領域の第一電流狭窄層およ
び電流狭窄領域の第二電流狭窄層の厚みの和は、２０ｎ
ｍを越えることが好ましく、３０ｎｍを越えることがさ
らに好ましい。後述するように、層厚が２０ｎｍを越え
れば酸化が好適に進行するからである。なお、層厚の上
限は特にないが、１０００ｎｍ以下とすることで十分で
ある。これ以上層厚を厚くしても酸化の進行に影響しな
いからである。The sum of the thicknesses of the first current confinement layer in the current confinement region and the second current confinement layer in the current confinement region is 20 n
m, more preferably more than 30 nm. This is because, as described later, if the layer thickness exceeds 20 nm, the oxidation suitably proceeds. There is no particular upper limit on the layer thickness, but it is sufficient that the thickness be 1000 nm or less. This is because even if the layer thickness is further increased, it does not affect the progress of oxidation.
【００２０】[0020]
（実施例１）図１は、本発明の実施例１を示す断面模式
図である。半導体基板８上に垂直共振器型面発光レーザ
ウェハーが、分子線エピタキシ法または有機金属気相エ
ピタキシ法により形成されたものである。具体的には、
下側分布反射ミラー７と上側分布反射ミラー２からなる
共振器に活性層４を有する中間層５をはさんだ構造を有
し、中間層５の直上には電流狭窄用層３が設けられてい
る。この電流狭窄用層３の層厚はたとえば電流狭窄領域
Ａでは１２ｎｍ、電流狭窄領域Ｂでは２４ｎｍとする。
メサ９はドライエッチング、またはウェットエッチング
により形成し、メサの外形はたとえば２０μｍ×２０μ
ｍの正方形である。外形寸法の目安としては通電領域Ｂ
にキャリアの平均自由工程、条件によるが数μｍを加え
た程度以上であればかまわない。(Embodiment 1) FIG. 1 is a schematic sectional view showing Embodiment 1 of the present invention. A vertical cavity surface emitting laser wafer is formed on a semiconductor substrate 8 by a molecular beam epitaxy method or a metal organic vapor phase epitaxy method. In particular,
It has a structure in which an intermediate layer 5 having an active layer 4 is sandwiched between a resonator composed of a lower distributed reflection mirror 7 and an upper distributed reflection mirror 2, and a current constriction layer 3 is provided immediately above the intermediate layer 5. . The thickness of the current confinement layer 3 is, for example, 12 nm in the current confinement region A and 24 nm in the current confinement region B.
The mesa 9 is formed by dry etching or wet etching, and the outer shape of the mesa is, for example, 20 μm × 20 μm.
m square. As a guide for external dimensions,
Depending on the average free path of the carrier and the conditions, it may be more than about several μm.
【００２１】メサ形成後に、このウェハを水蒸気雰囲気
中、４５０℃に１５分間保持すると、電流狭窄用層３の
うちＢの領域だけが酸化される。これは、電流狭窄用層
３の酸化は、メサ側壁部、すなわちエッチングにより電
流狭窄用層３が表面に露出した面より進行するところ、
酸化の進行は図２に示すような層厚依存性を有すること
によるものである。すなわち、この酸化条件おいては、
ＡｌＡｓは層厚２０ｎｍ以下では酸化の進行が遅く、特
に１５ｎｍ以下ではほとんど酸化が進行しない。したが
って、メサ９の側壁より層厚２４ｎｍの電流狭窄領域Ａ
は時間とともに酸化されるが、酸化が通電領域Ｂに到達
するとそこから先は層厚が１２ｎｍと薄いために酸化が
進行しなくなり、結果として、電流狭窄用層３の層厚が
厚い電流狭窄領域Ａのみが酸化される。これにより、あ
らかじめ電流狭窄用層３の層厚を上記のように変化させ
ておけばそのパターンに応じた酸化層の形成が均一性よ
く再現され、これにより、閾値電流等の特性がそろった
均一性の良いレーザが再現性よく得られる。When the wafer is kept at 450 ° C. for 15 minutes in a water vapor atmosphere after the formation of the mesa, only the region B of the current confinement layer 3 is oxidized. This is because the oxidation of the current confinement layer 3 proceeds from the mesa side wall, that is, the surface where the current confinement layer 3 is exposed to the surface by etching.
The progress of oxidation is due to the layer thickness dependence as shown in FIG. That is, under these oxidation conditions,
Oxidation of AlAs progresses slowly at a layer thickness of 20 nm or less, and hardly progresses at a thickness of 15 nm or less. Therefore, the current confinement region A having a thickness of 24 nm from the side wall of the mesa 9 is formed.
Is oxidized with time, but when the oxidation reaches the current-carrying region B, the oxidation does not proceed because the layer thickness is as thin as 12 nm thereafter, and as a result, the current confinement region 3 has a thick layer. Only A is oxidized. Thus, if the thickness of the current confinement layer 3 is changed in advance as described above, the formation of the oxide layer according to the pattern can be reproduced with good uniformity, whereby the uniformity of the characteristics such as the threshold current can be obtained. A good laser can be obtained with good reproducibility.
【００２２】上記のように電流狭窄層３の層厚を通電領
域と電流狭窄領域とで異なるようにする方法は、用いる
材料系に応じて適宜な方法を採用する。As described above, a method of making the layer thickness of the current confinement layer 3 different between the current-carrying region and the current confinement region employs an appropriate method according to the material system used.
【００２３】ＩｎＰ系の材料のように加工と再成長を含
む工程を経ても十分な特性が得られる材料を用いる場合
には、以下のような製造方法が可能である。まず電流狭
窄層３を成長後、その上にフォトリソグラフィーにより
マスクパターン形成し、次いで電流狭窄通電領域Ｂの電
流狭窄層３をエッチングにより層厚を薄くする。このと
き、電流狭窄通電領域Ｂの電流狭窄層３の一部または全
部が、層厚０ｎｍとなってもかまわない。その後、上側
分布反射ミラー２を再成長させることにより、半導体レ
ーザ主要部を形成する。このようにして、電流狭窄領域
Ａの電流狭窄層３の厚みが、通電領域Ｂの電流狭窄層３
の厚みよりも厚くなるようにすることができる。In the case of using a material such as an InP-based material having sufficient characteristics even after steps including processing and regrowth, the following manufacturing method is possible. First, after growing the current confinement layer 3, a mask pattern is formed thereon by photolithography, and then the current confinement layer 3 in the current confinement conduction region B is thinned by etching. At this time, part or all of the current confinement layer 3 in the current confinement conduction region B may have a layer thickness of 0 nm. Thereafter, the main portion of the semiconductor laser is formed by growing the upper distributed reflection mirror 2 again. In this manner, the thickness of the current confinement layer 3 in the current confinement region A is
It can be made thicker than the thickness of.
【００２４】一方、ＧａＡｓ系のように加工と再成長を
含む工程を経た場合に再成長界面に欠陥が多く十分な特
性が得られない材料系では、パシベーション、真空一環
プロセス等について留意する必要がある。たとえばＧａ
Ａｓ系の場合、パシベーションは、サルファパシベーシ
ョン、砒素パシベーション等を用いることができ、水素
プラズマクリーニング等を行うことが適当である。On the other hand, in a material system such as a GaAs system, which has many defects at the regrowth interface and does not have sufficient characteristics after a process including processing and regrowth, it is necessary to pay attention to passivation, a vacuum integrated process, and the like. is there. For example, Ga
In the case of an As system, as the passivation, sulfur passivation, arsenic passivation, or the like can be used, and hydrogen plasma cleaning or the like is appropriate.
【００２５】（実施例２）図４は本発明の第２の実施例
に係る半導体レーザの断面模式図である。図１の電流狭
窄層３を第一電流狭窄層１２と第二電流狭窄層１０とに
分割し、その間に酸化ストップ層１０を挟む構造を有す
る。すなわち、電流狭窄層が多層構造を有し、電流狭窄
領域Ａにおいては第一電流狭窄層１２および第二電流狭
窄層１１とを含み、通電領域Ｂにおいては、第一電流狭
窄層１２、第二電流狭窄層１１およびこれらに挟まれた
酸化ストップ層１０を含む構造となっている。ここで、
第一電流狭窄層１２および第二電流狭窄層１１は、電流
狭窄領域Ａでは実質的に酸化され、通電領域Ｂにおいて
は実質的に酸化されていない。Embodiment 2 FIG. 4 is a schematic sectional view of a semiconductor laser according to a second embodiment of the present invention. 1 has a structure in which the current confinement layer 3 of FIG. 1 is divided into a first current confinement layer 12 and a second current confinement layer 10, and the oxidation stop layer 10 is interposed therebetween. That is, the current confinement layer has a multilayer structure, and includes a first current confinement layer 12 and a second current confinement layer 11 in a current confinement area A, and a first current confinement layer 12 and a second current confinement layer The structure includes a current confinement layer 11 and an oxidation stop layer 10 interposed therebetween. here,
The first current confinement layer 12 and the second current confinement layer 11 are substantially oxidized in the current confinement region A and are not substantially oxidized in the conduction region B.
【００２６】本実施例においても実施例１と同様の効果
が得られる。この場合、加工、再成長によるレーザ作製
が困難なＧａＡｓ等の材料系でもたとえばマスクＭＢＥ
法（ＭＢＥ：Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔ
ａｘｙ：分子線エピタキシ）を用いれば、連続一回成長
でレーザウェハが作製できるという利点を有する。マス
クＭＢＥ法とは、ＭＢＥ成長中に図３に示すようなマス
クでウェハを覆い、マスク開口部のみに成長を行う選択
成長方法のひとつである。具体的には、図４に示すよう
にマスクを用いない通常の成長方法で基板側分布反射ミ
ラー７、中間層５、第一の電流狭窄層１２を１２ｎｍと
する。このとき第一の電流狭窄層の層厚を１２ｎｍとす
る。ここでウェハを図３で示すマスクで覆い、マスク開
口部に酸化ストップ層１０としてＧａＡｓ層を１０ｎｍ
成長する。この後マスクを除去して通常の成長で第二の
電流狭窄層１０を１２ｎｍ、上側分布反射ミラー２を成
長する。このウェハに図１のようにメサエッチングを施
して側壁から酸化を行うと、電流狭窄層の厚さは、第一
の電流狭窄層１２ｎｍと第二の電流狭窄層１２ｎｍの和
である２４ｎｍであり酸化が進行するが、酸化ストップ
層１０が成長した領域では、電流狭窄層が第一の電流狭
窄層１２と第二の電流狭窄層１１に分離されており、そ
れぞれの層厚は１２ｎｍなので酸化は進行しない。これ
により実施例１と同様に均一で再現性の良い酸化が行え
るので、特性の均一性が良いレーザが作製できる。In this embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained. In this case, for example, a mask MBE is used even in a material system such as GaAs in which laser fabrication by processing and regrowth is difficult.
Method (MBE: Molecular Beam Edit)
(xy: molecular beam epitaxy) has an advantage that a laser wafer can be manufactured by continuous single growth. The mask MBE method is one of selective growth methods in which a wafer is covered with a mask as shown in FIG. 3 during MBE growth, and growth is performed only in a mask opening. Specifically, as shown in FIG. 4, the substrate-side distributed reflection mirror 7, the intermediate layer 5, and the first current confinement layer 12 are formed to 12 nm by a normal growth method without using a mask. At this time, the thickness of the first current confinement layer is set to 12 nm. Here, the wafer is covered with a mask shown in FIG. 3, and a GaAs layer is
grow up. Thereafter, the mask is removed, and the upper current distribution mirror 2 is grown with the second current confinement layer 10 having a thickness of 12 nm by normal growth. When the wafer is subjected to mesa etching as shown in FIG. 1 and oxidized from the side wall, the thickness of the current confinement layer is 24 nm which is the sum of the first current confinement layer 12 nm and the second current confinement layer 12 nm. Oxidation proceeds, but in the region where the oxidation stop layer 10 has grown, the current confinement layer is separated into a first current confinement layer 12 and a second current confinement layer 11, and the thickness of each layer is 12 nm. Does not progress. As a result, uniform and highly reproducible oxidation can be performed in the same manner as in the first embodiment, so that a laser having good uniformity in characteristics can be manufactured.
【００２７】なお、電流狭窄層としてＡｌＡｓまたはＡ
ｌＧａＡｓ等、酸化ストップ層として電流狭窄層よりＡ
ｌの組成比が小さいＡｌＧａＡｓ、またはＧａＡｓ等が
用いられるが、その組み合わせ、たとえばＡｌＡｓＳｂ
を電流狭窄層、ＩｎＰを酸化ストップ層とすることもで
きる。The current confinement layer is made of AlAs or A
1 GaAs or the like as an oxidation stop layer
AlGaAs or GaAs having a small composition ratio of 1 is used, and a combination thereof, for example, AlAsSb
Can be used as a current confinement layer, and InP can be used as an oxidation stop layer.
【００２８】また上記の実施の形態では面発光レーザに
関して説明したが、端面発光型のレーザについても同様
の電流狭窄構造が適用することもできる。Although the above embodiment has been described with respect to a surface emitting laser, a similar current confinement structure can be applied to an edge emitting laser.
【００２９】[0029]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体レ
ーザは、電流狭窄領域の電流狭窄層の厚みが前記通電領
域の電流狭窄層の厚みよりも厚いため、酸化プロセスに
おいて、電流狭窄領域のみが酸化されて通電領域は実質
的に酸化されない。このため、所望のパターンに応じた
酸化層の形成が均一性よく再現され、これにより、閾値
電流等の特性がそろった均一性の良いレーザを再現性よ
く得ることができる。As described above, in the semiconductor laser of the present invention, since the thickness of the current confinement layer in the current confinement region is larger than the thickness of the current confinement layer in the current-carrying region, only the current confinement region is used in the oxidation process. Is oxidized, and the energized region is not substantially oxidized. For this reason, the formation of the oxide layer corresponding to the desired pattern is reproduced with good uniformity, whereby a laser with uniform characteristics such as threshold current can be obtained with good reproducibility.
【００３０】また、本発明の半導体レーザは、電流狭窄
層を多層構造とし、電流狭窄領域は第一電流狭窄層およ
び第二電流狭窄層とを含み、通電領域は第一電流狭窄
層、第二電流狭窄層およびこれらに挟まれた酸化ストッ
プ層を含むため、加工、再成長によるレーザ作製が困難
なＧａＡｓ等の材料系でも、煩雑な工程を経ることなく
上記と同様の効果が得られる。すなわち、所望のパター
ンに応じた酸化層の形成が均一性よく再現され、これに
より、閾値電流等の特性がそろった均一性の良いレーザ
を再現性よく得ることができる。Further, in the semiconductor laser of the present invention, the current confinement layer has a multilayer structure, the current confinement region includes a first current confinement layer and a second current confinement layer, and the conduction region includes the first current confinement layer and the second current confinement layer. Since the current confinement layer and the oxidation stop layer sandwiched between the layers are included, the same effects as described above can be obtained without a complicated process even in a material system such as GaAs in which laser processing by processing and regrowth is difficult. In other words, the formation of the oxide layer according to the desired pattern is reproduced with good uniformity, whereby a laser with good uniformity having uniform characteristics such as threshold current can be obtained with good reproducibility.
【図１】本発明の半導体レーザの断面模式図である。FIG. 1 is a schematic sectional view of a semiconductor laser of the present invention.
【図２】酸化深さの層厚依存性を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the dependence of the oxidation depth on the layer thickness.
【図３】本発明に用いるマスクＭＢＥ法のマスクを示す
図である。FIG. 3 is a view showing a mask of a mask MBE method used in the present invention.
【図４】本発明の半導体レーザの断面模式図である。FIG. 4 is a schematic sectional view of a semiconductor laser of the present invention.
１ 電極 ２ 上側分布反射ミラー ３ 電流狭窄層 ４ 活性層 ５ 中間層 ６ 電極 ７ 基板側分布反射ミラー ８ 基板 ９ メサ １０ 第二電流狭窄層 １１ 酸化ストップ層 １２ 第一電流狭窄層 REFERENCE SIGNS LIST 1 electrode 2 upper distributed reflection mirror 3 current confinement layer 4 active layer 5 intermediate layer 6 electrode 7 substrate side distributed reflection mirror 8 substrate 9 mesa 10 second current constriction layer 11 oxidation stop layer 12 first current confinement layer
Claims (17)
窄構造を有する半導体レーザにおいて、前記通電領域お
よび前記電流狭窄領域にわたる電流狭窄層を有し、前記
電流狭窄領域の電流狭窄層の厚みは前記通電領域の電流
狭窄層の厚みよりも厚く、前記電流狭窄領域の電流狭窄
層は酸化層であって、前記通電領域の電流狭窄層は実質
的に酸化されていないことを特徴とする半導体レーザ。1. A semiconductor laser having a current confinement structure having an energization region and a current confinement region, comprising a current confinement layer extending over the energization region and the current confinement region, wherein the thickness of the current confinement layer in the current confinement region is A semiconductor laser having a thickness larger than the thickness of the current confinement layer in the current-carrying region, wherein the current confinement layer in the current confinement region is an oxide layer, and the current confinement layer in the current-conduction region is not substantially oxidized; .
窄構造を有する半導体レーザにおいて、前記電流狭窄領
域に酸化層からなる電流狭窄層を備えたことを特徴とす
る半導体レーザ。2. A semiconductor laser having a current confinement structure including a current-carrying region and a current confinement region, wherein the current confinement region includes a current confinement layer made of an oxide layer.
化ＡｌxＧａ1-xＡｓ（０＜ｘ≦１）から主としてなり、
前記通電領域の前記電流狭窄層はＡｌxＧａ1 -xＡｓ（０
＜ｘ≦１）から主としてなることを特徴とする請求項１
または２に記載の半導体レーザ。Wherein the current confinement layer of the current confinement region is predominantly oxide Al x Ga 1-x As ( 0 <x ≦ 1),
The current confinement layer in the current-carrying region is formed of Al x Ga 1 -x As (0
<X ≦ 1), mainly comprising:
Or the semiconductor laser according to 2.
２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３い
ずれかに記載の半導体レーザ。4. The semiconductor laser according to claim 1, wherein the thickness of the current confinement layer in the current-carrying region is 20 nm or less.
みが２０ｎｍを越えることを特徴とする請求項１乃至４
いずれかに記載の半導体レーザ。5. The method according to claim 1, wherein the thickness of the current confinement layer in the current confinement region exceeds 20 nm.
The semiconductor laser according to any one of the above.
窄構造を有する半導体レーザにおいて、前記通電領域お
よび前記電流狭窄領域にわたる多層構造の電流狭窄層を
有し、前記電流狭窄領域の電流狭窄層は、第一電流狭窄
層および第二電流狭窄層を含んでなり、前記通電領域の
電流狭窄層は、第一電流狭窄層、第二電流狭窄層および
これらに挟まれた酸化ストップ層を含んでなり、前記電
流狭窄領域の前記第一電流狭窄層および前記電流狭窄領
域の前記第二電流狭窄層は酸化層であって、前記通電領
域の前記第一電流狭窄層および前記通電領域の前記第二
電流狭窄層は実質的に酸化されていないことを特徴とす
る半導体レーザ。6. A semiconductor laser having a current confinement structure including an energization region and a current confinement region, comprising: a current confinement layer having a multilayer structure extending over the energization region and the current confinement region; Comprises a first current confinement layer and a second current confinement layer, and the current confinement layer in the current-carrying region includes a first current confinement layer, a second current confinement layer, and an oxidation stop layer sandwiched therebetween. The first current confinement layer in the current confinement region and the second current confinement layer in the current confinement region are oxide layers, and the first current confinement layer in the conduction region and the second current confinement layer in the conduction region A semiconductor laser, wherein the current confinement layer is not substantially oxidized.
および前記電流狭窄領域の前記第二電流狭窄層は酸化Ａ
ｌxＧａ1-xＡｓ（０＜ｘ≦１）から主としてなり、前記
通電領域の前記第一電流狭窄層および前記通電領域の前
記第二電流狭窄層はＡｌxＧａ1-xＡｓ（０＜ｘ≦１）か
ら主としてなることを特徴とする請求項６に記載の半導
体レーザ。7. The semiconductor device according to claim 1, wherein said first current confinement layer in said current confinement region and said second current confinement layer in said current confinement region are formed of oxide A
l x Ga 1-x As (0 <x ≦ 1), and the first current confinement layer in the conduction region and the second current confinement layer in the conduction region are Al x Ga 1-x As (0 < x <1). 7. The semiconductor laser according to claim 6, which mainly consists of x ≦ 1).
び前記通電領域の前記第二電流狭窄層の厚みがいずれも
２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項６または７
に記載の半導体レーザ。8. The thickness of the first current confinement layer in the current-carrying region and the thickness of the second current confinement layer in the current-carrying region are each 20 nm or less.
4. The semiconductor laser according to claim 1.
び前記通電領域の前記第二電流狭窄層の厚みの和が２０
ｎｍを越えることを特徴とする請求項６乃至８いずれか
に記載の半導体レーザ。9. The sum of the thicknesses of the first current confinement layer in the conduction region and the second current confinement layer in the conduction region is 20.
9. The semiconductor laser according to claim 6, wherein the diameter exceeds nm.
狭窄構造を有する半導体レーザの製造方法において、基
板上に下側分布反射ミラーと、活性層を含む中間層とを
形成する工程と、該中間層の上に、通電領域における層
厚が電流狭窄領域における層厚よりも薄くなるように電
流狭窄層を形成する工程と、前記電流狭窄層の上面に上
側分布反射ミラーを形成する工程と、前記下側分布反射
ミラー、前記中間層、前記電流狭窄層、および前記上側
分布反射ミラーをエッチングすることによりメサを形成
する工程と、前記メサの側壁から前記電流狭窄層を酸化
させる工程とを有することを特徴とする半導体レーザの
製造方法。10. A method of manufacturing a semiconductor laser having a current confinement structure including a current-carrying region and a current confinement region, comprising: forming a lower distributed reflection mirror and an intermediate layer including an active layer on a substrate; Forming a current confinement layer on the intermediate layer such that a layer thickness in the current-carrying region is smaller than a layer thickness in the current confinement region; and forming an upper distributed reflection mirror on an upper surface of the current confinement layer. Forming a mesa by etching the lower distribution reflection mirror, the intermediate layer, the current confinement layer, and the upper distribution reflection mirror; and oxidizing the current confinement layer from a side wall of the mesa. A method for manufacturing a semiconductor laser, comprising:
酸化ＡｌxＧａ1-xＡｓ（０＜ｘ≦１）から主としてな
り、前記通電領域の前記電流狭窄層はＡｌxＧａ1-xＡｓ
（０＜ｘ≦１）から主としてなることを特徴とする請求
項１０に記載の半導体レーザの製造方法。11. The current confinement layer in the current confinement region is mainly made of oxidized Al x Ga 1 -xAs (0 <x ≦ 1), and the current confinement layer in the conduction region is Al x Ga 1 -x As.
The method according to claim 10, wherein the method mainly comprises (0 <x ≦ 1).
記通電領域における前記電流狭窄層の層厚が２０ｎｍ以
下となるように前記電流狭窄層を形成することを特徴と
する請求項１０または１１に記載の半導体レーザの製造
方法。12. The method according to claim 10, wherein, in the step of forming the current confinement layer, the current confinement layer is formed such that a thickness of the current confinement layer in the current-carrying region is 20 nm or less. 3. The method for manufacturing a semiconductor laser according to item 1.
記電流狭窄領域における前記電流狭窄層の層厚が２０ｎ
ｍを越えるように前記電流狭窄層を形成することを特徴
とする請求項１０乃至１２いずれかに記載の半導体レー
ザの製造方法。13. The step of forming the current confinement layer, wherein the thickness of the current confinement layer in the current confinement region is 20n.
13. The method according to claim 10, wherein the current confinement layer is formed so as to exceed m.
狭窄構造を有する半導体レーザの製造方法において、基
板上に下側分布反射ミラーと、活性層を含む中間層とを
形成する工程と、該中間層の上に第一電流狭窄層を形成
する工程と、該第一電流狭窄層の上面に開口部を有する
マスクを設けた後、該マスクの開口部に酸化ストップ層
を形成する工程と、前記マスクを除去した後、全面に第
二電流狭窄層を形成する工程と、前記第二電流狭窄層の
上面に上側分布反射ミラーを形成する工程と、前記下側
分布反射ミラー、前記中間層、前記電流狭窄層、および
前記上側分布反射ミラーをエッチングすることによりメ
サを形成する工程と、前記メサの側壁から前記電流狭窄
層を酸化させる工程とを有することを特徴とする半導体
レーザの製造方法。14. A method of manufacturing a semiconductor laser having a current confinement structure including a current-carrying region and a current confinement region, comprising: forming a lower distributed reflection mirror on a substrate; and an intermediate layer including an active layer. Forming a first current confinement layer on the intermediate layer, and after providing a mask having an opening on the upper surface of the first current confinement layer, forming an oxidation stop layer in the opening of the mask; Forming a second current confinement layer on the entire surface after removing the mask; forming an upper distributed reflection mirror on the upper surface of the second current constriction layer; and forming the lower distributed reflection mirror, the intermediate layer, A method of manufacturing a semiconductor laser, comprising: forming a mesa by etching the current confinement layer and the upper distributed reflection mirror; and oxidizing the current confinement layer from a sidewall of the mesa.
層および前記電流狭窄領域の前記第二電流狭窄層は酸化
ＡｌxＧａ1-xＡｓ（０＜ｘ≦１）から主としてなり、前
記通電領域の前記第一電流狭窄層および前記通電領域の
前記第二電流狭窄層はＡｌxＧａ1-xＡｓ（０＜ｘ≦１）
から主としてなることを特徴とする請求項１４に記載の
半導体レーザの製造方法。15. The current confinement layer in the current confinement region and the second current confinement layer in the current confinement region are mainly composed of oxide Al x Ga 1 -xAs (0 <x ≦ 1). The first current confinement layer in the region and the second current confinement layer in the conduction region are Al x Ga 1 -x As (0 <x ≦ 1).
The method according to claim 14, wherein the method mainly comprises:
よび前記通電領域の前記第二電流狭窄層の厚みがいずれ
も２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１４また
は１５に記載の半導体レーザの製造方法。16. The semiconductor laser according to claim 14, wherein the thickness of each of the first current confinement layer in the conduction region and the thickness of the second current confinement layer in the conduction region is 20 nm or less. Manufacturing method.
よび前記通電領域の前記第二電流狭窄層の厚みの和が２
０ｎｍを越えることを特徴とする請求項１４乃至１６い
ずれかに記載の半導体レーザの製造方法。17. The sum of the thicknesses of the first current confinement layer in the current-carrying region and the second current confinement layer in the current-carrying region is 2
17. The method for manufacturing a semiconductor laser according to claim 14, wherein the thickness exceeds 0 nm.
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| JP26904597A JP2956668B2 (en) | 1997-10-01 | 1997-10-01 | Semiconductor laser |
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