JP3035979B2 - Semiconductor laser - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 以下の順序で本発明を説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention will be described in the following order.
A 産業上の利用分野 B 発明の概要 C 従来の技術 D 発明が解決しようとする課題 E 課題を解決するための手段 F 作用 G 実施例 H 発明の効果 A 産業上の利用分野 本発明は、半導体レーザ、特に例えばAlGaInP系やGaI
nAsP系の化合物半導体による埋め込みヘテロ接合型(BH
型)半導体レーザに係わる。A Industrial Fields B Overview of the Invention C Prior Art D Problems to be Solved by the Invention E Means for Solving the Problems F Action G Example H Effects of the Invention A Industrial Field of Application The present invention relates to semiconductors. Lasers, especially for example AlGaInP or GaI
Embedded heterojunction type (BH
Type) semiconductor laser.
B 発明の概要 本発明は、化合物半導体の一主面にストライプ状のメ
サ突起が形成され、この化合物半導体の主面側にそれぞ
れ化合物半導体層より成る少なくとも第1導電型のクラ
ッド層と、活性層と、第2導電型のクラッド層とが順次
エピタキシャル成長されて、このストライプ状のメサ突
起上に他と分断して第1導電型のクラッド層と、活性層
と、第2導電型のクラッド層とが積層されたストライプ
状エピタキシャル成長層が形成され、このメサ突起上に
成長されたストライプ状エピタキシャル成長層を埋め込
んで半絶縁性化合物半導体層と第2導電型のコンタクト
層とが順次エピタキシャル成長され、この半絶縁性化合
物半導体層の、ストライプ状エピタキシャル成長層上に
対応する位置に第2導電型の不純物が選択的に導入され
て、第2導電型のクラッド層と第2導電型のコンタクト
層とが電気的に導通されて成ることにより、リーク電流
を抑制してしきい値電流Ithの低減化をはかり、特性の
向上をはかる。B SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a compound semiconductor having stripe-shaped mesa protrusions formed on one main surface thereof, a compound semiconductor layer on each of the main surfaces, at least a cladding layer of the first conductivity type, and an active layer. And a second conductivity type clad layer are sequentially epitaxially grown, and separated from the others on the stripe-shaped mesa projection by a first conductivity type clad layer, an active layer, and a second conductivity type clad layer. Is formed, and a semi-insulating compound semiconductor layer and a contact layer of the second conductivity type are sequentially epitaxially grown by embedding the stripe-shaped epitaxial growth layer grown on the mesa projections. An impurity of the second conductivity type is selectively introduced into a position corresponding to the stripe-shaped epitaxial growth layer of the conductive compound semiconductor layer, By second conductivity type cladding layer and a second conductivity type contact layer is formed by electrically conductive, balance a reduction in the threshold current I th by suppressing the leakage current, improving the properties.
C 従来の技術 低しきい値電流Ithを有する半導体レーザとしては、
活性層の横方向にすなわち活性層の面方向と直交する方
向に光及びキャリアの閉じ込めを行う埋め込みヘテロ接
合型(BH型)半導体レーザがある。C Prior Art As a semiconductor laser having a low threshold current I th ,
There are buried heterojunction (BH) semiconductor lasers that confine light and carriers in the lateral direction of the active layer, that is, in the direction orthogonal to the plane direction of the active layer.
この種のBH型半導体レーザを作製する場合、一般には
1回目の結晶成長で、第1導電型のクラッド層と活性層
と第2導電型のクラッド層とを順次エピタキシャル成長
させてダブルヘテロ構造をつくり、その後活性層を横切
るエッチングを行ってストライプ状の活性層を含むスト
ライプ状の突起、いわゆるリッジを形成し、その後2回
目の結晶成長でこのリッジの両側を埋め込んでBH型半導
体レーザを得るという方法が採られる。When manufacturing this type of BH semiconductor laser, a double heterostructure is generally formed by sequentially epitaxially growing a first conductivity type cladding layer, an active layer, and a second conductivity type cladding layer in the first crystal growth. Then, etching is performed across the active layer to form stripe-shaped protrusions including a stripe-shaped active layer, so-called ridges, and then, on both sides of the ridges in a second crystal growth, a BH-type semiconductor laser is obtained. Is adopted.
しかしながら、この方法による場合、そのエッチング
によって活性層の一部を除去する作業に当って、残され
る活性層自体の端面が酸化され、これが特性及び信頼性
に大きな悪影響をもたらす。However, according to this method, in the operation of removing a part of the active layer by the etching, the remaining end face of the active layer itself is oxidized, which has a great adverse effect on characteristics and reliability.
このような特性及び信頼性の問題、さらに作業性の煩
雑さを回避する目的をもって本出願人は先に例えば特開
昭61−183987号において1回のエピタキシャル成長にお
いて全層を形成することができるようにしたSDH(Separ
ate Double Hetero Junction)型の半導体レーザを提案
した。For the purpose of avoiding such problems of characteristics and reliability and further complicating workability, the applicant of the present invention was able to form all layers in one epitaxial growth as described in, for example, JP-A-61-183987. SDH (Separ
ate Double Hetero Junction) type semiconductor laser.
D 発明が解決しようとする課題 さらに、この種のSDH型半導体レーザとして本出願人
は特願昭63−330136号において、例えば第2図に略線的
拡大断面図を示す半導体レーザの提案をなした。これは
第1導電型例えばn型で一主面が(100)結晶面を有す
る例えばGaAs化合物半導体基体(11)のその一主面に第
2図でその紙面と直交する[100]結晶軸方向に延びる
ストライプ状のメサ突起(2)が形成され、この突起
(2)を有する基体(11)の一主面上に順次通常のMOCV
D(Metal Organic Chemical Vapor Deposition:有機金
属による化学的気相成長法)すなわちメタル系MOCVDに
よって連続的に第1導電型例えばn型のクラッド層
(3)と低不純物濃度ないしはアンドープの活性層
(4)と第2導電型例えばp型の第1のクラッド層(1
5)と、第1導電型例えばn型の電流ブロック層(16)
と、第2導電型例えばp型の第2のクラッド層(17)
と、第2導電型のキャップ層(18)との各半導体層が1
回のエピタキシャル成長によって形成されてなる。D. Problems to be Solved by the Invention Further, the applicant of the present invention has proposed, in Japanese Patent Application No. 63-330136, such a semiconductor laser as shown in FIG. did. This is because, for example, a GaAs compound semiconductor substrate (11) of the first conductivity type, for example, n-type and one principal plane having a (100) crystal plane, the [100] crystal axis direction orthogonal to the paper plane in FIG. Stripe-shaped mesa protrusions (2) are formed extending on the main surface of the substrate (11) having the protrusions (2).
By D (Metal Organic Chemical Vapor Deposition), that is, a metal-based MOCVD, a first conductivity type, for example, an n-type cladding layer (3) and a low impurity concentration or undoped active layer (4) are continuously formed. ) And a second conductive type, for example, a p-type first cladding layer (1).
5) and a current blocking layer of the first conductivity type, for example, n-type (16)
And a second cladding layer (17) of a second conductivity type, for example, a p-type.
And the second conductive type cap layer (18) has one semiconductor layer.
It is formed by multiple epitaxial growths.
ここに第1導電型のクラッド層(3)と、第2導電型
の第1及び第2のクラッド層(15)及び(17)と、第1
導電型の電流ブロック層(16)とは、活性層(4)に比
してバンドギャップが大すなわち屈折率が小なる材料よ
り構成する。Here, the first conductive type clad layer (3), the second conductive type first and second clad layers (15) and (17),
The conductive type current blocking layer (16) is made of a material having a larger band gap, that is, a smaller refractive index than the active layer (4).
そして、この場合基体(11)及びメサ突起(2)と
の、結晶方位、突起(2)の幅及び高さすなわちその両
側のメサ溝の深さ、さらに第1導電型のクラッド層
(3)、活性層(4)及び第2導電型の第1のクラッド
層(15)等の各層の厚さを選定することによって、メサ
突起(2)上に第1導電型のクラッド層(3)、活性層
(4)、第2導電型の第1のクラッド層(15)を、メサ
溝上におけるそれらと分断するように斜面(9)による
断層を形成し、これら斜面(9)によって分断されたス
トライプ状エピタキシャル成長層(10)がメサ突起
(2)上に形成されるようにする。これは、通常のMOCV
D、すなわちメチル系の有機金属を原料ガスとして行っ
たMOCVDによる場合、(111)B結晶が一旦生じると、こ
の面に関してはエピタキシャル成長が生じにくいことを
利用して、ストライプ状エピタキシャル成長層(10)を
形成するものである。そして、この場合電流ブロック層
(16)は、ストライプ状エピタキシャル成長層(10)に
よってこれを挟んでその両側に分断され、この分断によ
って生じた両端面が丁度ストライプ状エピタキシャル成
長層(10)における他と分断されたストライプ状活性層
(4)の両側端面すなわち斜面(9)に臨む端面に衝合
するようになされる。In this case, the crystal orientation with respect to the substrate (11) and the mesa protrusion (2), the width and height of the protrusion (2), ie, the depth of the mesa groove on both sides thereof, and the first conductivity type clad layer (3) , The active layer (4) and the second conductive type first clad layer (15) by selecting the thickness of each layer, the first conductive type clad layer (3) on the mesa protrusion (2), The active layer (4) and the second conductive type first cladding layer (15) are formed with a slope by a slope (9) so as to be separated from those on the mesa groove, and the stripe separated by the slope (9) is formed. The epitaxial growth layer (10) is formed on the mesa protrusion (2). This is a normal MOCV
D, that is, in the case of MOCVD using a methyl-based organic metal as a source gas, once a (111) B crystal is formed, it is difficult to cause epitaxial growth on this surface. To form. In this case, the current block layer (16) is divided on both sides by the stripe-shaped epitaxial growth layer (10), and both end faces generated by the division are separated from the other in the stripe-shaped epitaxial growth layer (10). The both sides of the striped active layer (4), that is, the end faces facing the slope (9) are abutted.
このようにしてメサ突起(2)上のストライプ状エピ
タキシャル成長層(10)における活性層(4)が、これ
より屈折率の小さい電流ブロック層(16)によって挟み
込まれるように形成されて横方向の閉じ込めがなされて
発光動作領域となるようにされ、しかもこの電流ブロッ
ク層(16)の存在によってストライプ状エピタキシャル
成長層(10)の両側においては、第2導電型の第2のク
ラッド層(17)と、ブロック層(16)と、第2導電型の
第1のクラッド層(15)と、第1導電型のクラッド層
(3)とによってp−n−p−nサイリスタが形成され
て、ここにおける電流が阻止され、これによってこのメ
サ突起(2)上のストライプ状エピタキシャル成長層
(10)の活性層(4)に電流が集中するようになされ
て、しきい値電流Ithの低減化をはかるようにしてい
る。In this way, the active layer (4) in the stripe-shaped epitaxial growth layer (10) on the mesa projection (2) is formed so as to be sandwiched by the current blocking layer (16) having a smaller refractive index, and the lateral confinement is performed. The current blocking layer (16) allows the second cladding layer (17) of the second conductivity type to be formed on both sides of the stripe-shaped epitaxial growth layer (10). A pnpn thyristor is formed by the block layer (16), the second conductive type first clad layer (15), and the first conductive type clad layer (3), and the current flowing therethrough is reduced. There is blocked, thereby being made so that the current is concentrated in the active layer (4) of the mesa projection (2) striped epitaxial layer on (10), a reduction in threshold current I th I have to mow so.
ところが、上述したSDH構成による場合、第2図中破
線矢印をもって示すように、第2導電型の第2のクラッ
ド層(17)から電流ブロック層(16)を通じて、ストラ
イプ状エピタキシャル成長層(10)における動作領域と
しての活性層(4)下の第1のクラッド層(3)にリー
ク電流が流れることが考えられ、これが十分なIthの低
減化を阻害する恐れがある。またさらにこのリーク電流
が上述のサイリスタをオンさせる引き金となり、このサ
イリスタのオンによって第3図にその光出力−電流特性
曲線図を示すように、本来破線図示であるべき特性が実
線図示に示されるように飽和特性を示すという問題が生
じる。However, in the case of the above-mentioned SDH structure, as shown by a broken line arrow in FIG. 2, the stripe-shaped epitaxial growth layer (10) passes through the current blocking layer (16) from the second conductivity type second cladding layer (17). operation active layer as a region (4) first cladding layer below (3) that is considered leakage current flows, which may inhibit the reduction in adequate I th. Further, this leakage current triggers the above-mentioned thyristor to be turned on, and by turning on the thyristor, the characteristic which should be shown by a broken line is shown by a solid line as shown in the light output-current characteristic curve diagram in FIG. Thus, the problem of exhibiting the saturation characteristic occurs.
本発明は、上述したようなSDH型半導体レーザにおけ
る電流ブロック層を通じて生じるリーク電流によるサイ
リスタのオン効果を阻止して、光出力特性の飽和に関し
ての改善をはかる。The present invention prevents the thyristor from being turned on by the leakage current generated through the current blocking layer in the SDH semiconductor laser as described above, and improves the saturation of the optical output characteristics.
E 課題を解決するための手段 本発明による半導体レーザの要部の略線的拡大断面図
を第1図に示す。E Means for Solving the Problems FIG. 1 is a schematic enlarged cross-sectional view of a main part of a semiconductor laser according to the present invention.
本発明は、化合物半導体(1)の一主面(1A)にスト
ライプ状のメサ突起(2)が形成され、この化合物半導
体(1)の主面(1A)側にそれぞれ化合物半導体層より
成る少なくとも第1導電型のクラッド層(3)と、活性
層(4)と、第2導電型のクラッド層(5)とが順次エ
ピタキシャル成長されて、ストライプ状のメサ突起
(2)上に他と分断して第1導電型のクラッド層(3)
と、活性層(4)と、第2導電型のクラッド層(5)と
が積層されたストライプ状エピタキシャル成長層(10)
が形成され、このメサ突起(2)上に成長されたストラ
イプ状エピタキシャル成長層(10)を埋め込んで半絶縁
性化合物半導体層(6)と第2導電型のコンタクト層
(7)とが順次エピタキシャル成長され、この半絶縁性
化合物半導体層(6)の、ストライプ状エピタキシャル
成長層(10)上に対応する位置に第2導電型の不純物が
選択的に導入されて、第2導電型のクラッド層(5)と
第2導電型のコンタクト層(7)とが電気的に導通され
て成る。According to the present invention, at least one stripe-shaped mesa projection (2) is formed on one main surface (1A) of a compound semiconductor (1), and at least one compound semiconductor layer is formed on the main surface (1A) side of the compound semiconductor (1). A first conductivity type clad layer (3), an active layer (4), and a second conductivity type clad layer (5) are sequentially epitaxially grown and separated from the others on the stripe-shaped mesa projections (2). The first conductivity type cladding layer (3)
, An active layer (4), and a second conductive type clad layer (5) laminated on a striped epitaxial growth layer (10)
The semi-insulating compound semiconductor layer (6) and the second conductivity type contact layer (7) are sequentially epitaxially grown by embedding the striped epitaxial growth layer (10) grown on the mesa protrusion (2). An impurity of the second conductivity type is selectively introduced into the semi-insulating compound semiconductor layer (6) at a position corresponding to the stripe-shaped epitaxial growth layer (10), and the second conductivity type clad layer (5) is formed. And the second conductivity type contact layer (7) are electrically connected.
F 作用 上述したように本発明によればSDH型の半導体レーザ
において、活性層の横方向の埋め込み層を半絶縁性化合
物半導体層によって構成するため、従来のように電流ブ
ロック層等の各化合物半導体層より成るサイリスタ構造
を採らない。F function As described above, according to the present invention, in the SDH type semiconductor laser, since the lateral buried layer of the active layer is constituted by a semi-insulating compound semiconductor layer, each compound semiconductor such as a current blocking layer is conventionally used. Does not adopt a thyristor structure composed of layers.
従って発光動作時に電流ブロック層等を通じて動作領
域としての活性層下の第1導電型のクラッド層にリーク
電流が流れることがなく、Ithが大となることを回避す
ることができる。さらにこのようなリーク電流がサイリ
スタをオンさせる引き金となることを回避することがで
き、飽和の改善がはかられ、良好な光出力特性を得るこ
とができる。Therefore, a leakage current does not flow through the current blocking layer and the like to the first conductivity type cladding layer below the active layer as an operation region during the light emission operation, and it is possible to avoid an increase in I th . Further, it is possible to prevent such a leak current from being a trigger for turning on the thyristor, thereby improving the saturation and obtaining a good light output characteristic.
また、この半絶縁性化合物半導体層の形成は、例えば
InP基板を用いて半導体レーザを作製する場合、鉄Feを
ドープしたInP層により簡単に半絶縁性化合物半導体層
を形成することができる。従ってMOCVDによってこの半
導体レーザを作製する場合、1回の結晶成長によって作
製することができる。The formation of the semi-insulating compound semiconductor layer is performed, for example,
When a semiconductor laser is manufactured using an InP substrate, a semi-insulating compound semiconductor layer can be easily formed using an InP layer doped with iron (Fe). Therefore, when this semiconductor laser is manufactured by MOCVD, it can be manufactured by one crystal growth.
また、上記半導体レーザでは、p型のコンタクト層を
アルシンAsH3を用いないで、有機ヒ素原料例えばトリエ
チルヒ素やトリメチルヒ素原料によって作製すると、As
H3中のH基によってp型のクラッド層中のアクセプタが
不活性化されることを回避することができ、p型コンタ
クト層と活性層との間の低抵抗化及びp型キャリアの制
御性の向上をはかって、特性の向上をはかることができ
る。Further, in the above semiconductor laser, when the p-type contact layer is made of an organic arsenic material such as triethyl arsenic or trimethyl arsenic material without using arsine AsH 3 , As
It is possible to avoid inactivation of the acceptor in the p-type cladding layer by the H group in H 3 , thereby reducing the resistance between the p-type contact layer and the active layer and controlling the p-type carrier. , And the characteristics can be improved.
またこの有機ヒ素原料としては、例えばジエチルアル
シン、ターシャリブチルアルシンのように、H基を有す
るものその分解温度が低い原料を用いれば、このH基が
アクセプタを不活性化させることなく半導体レーザを作
製することができる。Further, as the organic arsenic raw material, if a raw material having an H group such as diethylarsine and tertiarybutylarsine and having a low decomposition temperature is used, the semiconductor laser can be used without inactivating the acceptor by the H group. Can be made.
またこの場合、有機ヒ素原料をp型のコンタクト層の
成長にのみ用いるため、純度の低い原料を用いても、不
純物による特性の変動等、素子の信頼性を低下させるよ
うな悪影響を与えることがなく、信頼性のよい半導体レ
ーザを作製することができる。Further, in this case, since the organic arsenic material is used only for growing the p-type contact layer, even if a material having low purity is used, adverse effects such as a change in characteristics due to impurities and a decrease in device reliability may be exerted. And a highly reliable semiconductor laser can be manufactured.
G 実施例 以下、本発明による半導体レーザの一例を、第1図の
断面図を参照して詳細に説明する。G Example Hereinafter, an example of a semiconductor laser according to the present invention will be described in detail with reference to the cross-sectional view of FIG.
GaInAsP系のIII−V族化合物半導体レーザを作製する
場合で、先ず第1図に示すように第1導電型例えばn型
のInP基体等の化合物半導体(1)を設ける。この化合
物半導体(1)は、その一主面(1A)が(100)結晶面
とされて成ること化合物半導体(1)の主面(1A)上
に、両側面(23)がなだらかな湾曲凹面とされた順メサ
に近いストライプ状のメサ突起(2)を形成する。In the case of manufacturing a GaInAsP-based III-V compound semiconductor laser, first, as shown in FIG. 1, a compound semiconductor (1) such as a first conductivity type, for example, an n-type InP substrate is provided. The compound semiconductor (1) has one principal surface (1A) formed of a (100) crystal plane, and both side surfaces (23) are gently curved concave surfaces on the main surface (1A) of the compound semiconductor (1). Then, a stripe-shaped mesa protrusion (2) close to the normal mesa is formed.
このメサ突起(2)の形成方法は、例えば化合物半導
体(1)の主面(1A)上に所要の幅wをもってストライ
プ上のエッチングマスクを選択的に形成する。このマス
クは例えばフォトレジスト膜の塗布、パターン露光、現
像の各処理によって形成し得る。この場合紙面に沿う面
が(011)面に選ばれ、マスクのストライプの延長方向
は、この面と直交する方向に選ばれる。次に、化合物半
導体(1)に対し、その面(1A)側から例えば硫酸系エ
ッチング液の、H2SO4とH2O2とH2Oが3:1:1の割合で混合
されたエッチング液による結晶学的エッチングを行う。
このようにすると、マスクによって覆われていない部分
からエッチングが進行してメサ溝(22)が形成されて、
上述のメサ突起(2)を得ることができる。In the method of forming the mesa projection (2), for example, an etching mask on a stripe is selectively formed with a required width w on the main surface (1A) of the compound semiconductor (1). This mask can be formed, for example, by applying a photoresist film, pattern exposure, and development. In this case, the plane along the paper surface is selected as the (011) plane, and the extending direction of the mask stripe is selected in a direction perpendicular to this plane. Next, with respect to the compound semiconductor (1), H 2 SO 4 , H 2 O 2, and H 2 O, for example, a sulfuric acid-based etchant were mixed at a ratio of 3: 1: 1 from the surface (1A) side. Perform crystallographic etching with an etchant.
In this case, the etching proceeds from a portion not covered by the mask to form a mesa groove (22),
The above-mentioned mesa projection (2) can be obtained.
この後エッチングマスクを除去し、化合物半導体
(1)の凹凸面上に、MOCVDによって、図示しないが必
要に応じてn型のバッファ層を形成し、次いで例えばn
型のInP等の第1導電型のクラッド層(3)をエピタキ
シャル成長させる。この場合、エピタキシャル成長が進
行すると、メサ突起(2)の上面では(100)面に対し
ての角度が約55度をなす(111)B結晶面より成る斜面
(9)が両側に自然発生的に生じてくる。そして、この
ような(11)B面による斜面(9)が存在している状態
でn型クラッド層(3)のエピタキシャル成長を停止す
る。続いて連続MOCVDによってメサ突起(2)上の断面
台形をなすn型クラッド層(3)上を含んで、アンドー
プのGaInAsPより成る活性層(4)をエピタキシャル成
長させる。Thereafter, the etching mask is removed, and an n-type buffer layer (not shown) is formed on the uneven surface of the compound semiconductor (1) by MOCVD (not shown) if necessary.
A first conductivity type cladding layer (3) of InP or the like is epitaxially grown. In this case, as the epitaxial growth progresses, a slope (9) composed of a (111) B crystal plane at an angle of about 55 degrees with respect to the (100) plane is spontaneously formed on both sides on the upper surface of the mesa projection (2). Come up. Then, the epitaxial growth of the n-type cladding layer (3) is stopped in a state where the slope (9) due to the (11) B plane exists. Subsequently, an active layer (4) made of undoped GaInAsP is epitaxially grown by continuous MOCVD, including an n-type cladding layer (3) having a trapezoidal cross section on the mesa projection (2).
この場合、斜面(9)の(111)B結晶面にはMOCVDに
よるエピタキシャル成長層が生じにくいので、活性層
(4)はこの斜面(9)上には実質的にはほとんど成長
せずに、メサ突起(2)上とその両側のメサ溝(22)の
底面にのみ選択的に、互いに分断して形成することがで
きる。In this case, since an epitaxially grown layer by MOCVD is unlikely to be formed on the (111) B crystal plane of the slope (9), the active layer (4) hardly grows on the slope (9), and It can be selectively formed only on the projection (2) and on the bottom surface of the mesa groove (22) on both sides thereof.
次に化合物半導体(1)上に例えばInPより成る第2
導電型例えばp型のクラッド層(5)をMOCVDによって
エピタキシャル成長させる。この場合、p型クラッド層
(5)の成長が進行してメサ突起(2)上においてその
両側の斜面(9)が交叉するような位置までp型クラッ
ド層(5)を成長させ、一方メサ溝(22)上において
は、メサ突起(2)の両側面(23)が埋め込まれる程度
まで、特にストライプ状エピタキシャル成長層(10)上
の活性層(4)の端面に接触しない程度にp型クラッド
層(5)を成長させる。Next, a second semiconductor layer made of, for example, InP is formed on the compound semiconductor (1).
A conductive type, for example, a p-type cladding layer (5) is epitaxially grown by MOCVD. In this case, the growth of the p-type cladding layer (5) proceeds to grow the p-type cladding layer (5) to a position where the slopes (9) on both sides of the mesa projection (2) cross each other. On the groove (22), the p-type clad is formed so that both side surfaces (23) of the mesa protrusion (2) are buried, and particularly so as not to contact the end surface of the active layer (4) on the stripe-shaped epitaxial growth layer (10). Grow layer (5).
このようにして、化合物半導体(1)のメサ突起
(2)上に、第1導電型すなわちn型のクラッド層
(3)と活性層(4)と第2導電型すなわちp型のクラ
ッド層(5)とが積層されたストライプ状エピタキシャ
ル成長層(10)が形成されて成る。Thus, on the mesa protrusion (2) of the compound semiconductor (1), the first conductivity type, that is, the n-type cladding layer (3), the active layer (4), and the second conductivity type, that is, the p-type cladding layer ( 5) is formed to form a striped epitaxial growth layer (10).
この後例えば鉄FeをドープしたInPより成る半絶縁性
化合物半導体層(6)をMOCVDによってエピタキシャル
成長させる。このFeのドーピングは例えばフェロセンFe
(C5H5)2をInPの有機化合物原料に加えることによ
り、連続的にMOCVDにより行うことができる。この場
合、半絶縁性化合物半導体層(6)は、初期には斜面
(9)において成長しないが、成長の進行により(11
1)B面以外の結晶面が生じてくると斜面(9)上を含
んで全面に成長する。Thereafter, a semi-insulating compound semiconductor layer (6) made of, for example, InP doped with iron Fe is epitaxially grown by MOCVD. This doping of Fe is, for example, ferrocene Fe
By adding (C 5 H 5 ) 2 to the organic compound raw material of InP, it can be continuously performed by MOCVD. In this case, the semi-insulating compound semiconductor layer (6) does not grow on the slope (9) initially, but (11)
1) When a crystal plane other than the B plane is generated, it grows over the entire surface including the slope (9).
そしてメサ突起(2)上のストライプ状エピタキシャ
ル成長層(10)を全面的に覆った半絶縁性化合物半導体
層(6)の上に全面的に、p型のコンタクト層(7)す
なわちキャップ層をMOCVDにより形成する。Then, a p-type contact layer (7), that is, a cap layer is entirely formed on the semi-insulating compound semiconductor layer (6) which entirely covers the stripe-shaped epitaxial growth layer (10) on the mesa projection (2). Is formed.
このp型のコンタクト層(7)はAsを含有する例えば
GaInAsPやInGaAs等より成り、そのAsの原料として、H
基を持たないトリエチルヒ素やトリメチルヒ素、或いは
H基を持つもその分解温度が低い例えばジエチルアルシ
ン、ターシャリブチルアルシン等を用いて形成する。こ
の場合のヒ素原料は、p型のコンタクト層(7)の形成
にのみ用いるため、比較的純度の低い原料を用いても、
半導体装置の諸特性に影響を与えることがなく、従来通
り高信頼性を有する素子半導体レーザを形成することが
できる。This p-type contact layer (7) contains As, for example.
Made of GaInAsP or InGaAs, etc.
It is formed using triethyl arsenic or trimethyl arsenic having no group, or diethyl arsine, tertiary butyl arsine or the like having an H group but having a low decomposition temperature. Since the arsenic material in this case is used only for forming the p-type contact layer (7), even if a relatively low-purity material is used,
An element semiconductor laser having high reliability as before can be formed without affecting various characteristics of the semiconductor device.
この後、p型のコンタクト層(7)上から、半絶縁性
化合物半導体層(6)の、ストライプ状エピタキシャル
成長層(10)上に対応する位置に第2導電型すなわちp
型の不純物例えばZn等が選択的に導入されて不純物導入
層(8)を形成し、p型のクラッド層(5)とp型のコ
ンタクト層(7)とが電気的に導通される。Thereafter, the second conductivity type, ie, p-type, is placed on the p-type contact layer (7) at a position corresponding to the stripe-shaped epitaxial growth layer (10) of the semi-insulating compound semiconductor layer (6).
An impurity of a type such as Zn is selectively introduced to form an impurity introduction layer (8), and the p-type cladding layer (5) and the p-type contact layer (7) are electrically connected.
そして、図示しないが不純物導入層(8)を含んだp
型のコンタクト層(7)上と、化合物半導体(1)の裏
面にそれぞれ電極をオーミックに被着して本発明による
半導体レーザ(30)を得る。Although not shown, p including the impurity introduction layer (8) is used.
Electrodes are ohmic-coated on the mold contact layer (7) and on the back surface of the compound semiconductor (1), respectively, to obtain a semiconductor laser (30) according to the present invention.
ここに、各層(3)、(4)、(5)、(6)、
(7)は一連のMOCVDによってその供給する原料ガスを
切り換えることによって1作業すなわち1回の結晶成長
で形成し得る。Here, each layer (3), (4), (5), (6),
(7) can be formed by one operation, that is, one crystal growth, by switching the supplied source gas by a series of MOCVD.
上述の例においてはそれぞれ、各導電型のクラッド層
(3)及び(5)をInP、活性層(4)をGaInAsP、コン
タクト層(7)をGaInAsPより構成したが、その他例え
ばコンタクト層(7)をGaInAsより構成する等、種々の
構成を採り得る。In the above example, the cladding layers (3) and (5) of each conductivity type are respectively composed of InP, the active layer (4) is composed of GaInAsP, and the contact layer (7) is composed of GaInAsP. May be variously configured, for example, by using GaInAs.
尚、必要に応じて活性層(4)に接して光導波層を連
続MOCVDにより形成することもできる。Incidentally, if necessary, the optical waveguide layer can be formed by continuous MOCVD in contact with the active layer (4).
また、各層の導電型は、図示とは反対側の導電型とす
ることもできるが、特に上述のヒ素を含むコンタクト層
(7)がp型とされる場合は、H基を持たない有機ヒ素
原料或いはH基を有するもその分解温度が低いことによ
りH基がアクセプタの不活性化を起こさない様に原料を
用いてp型コンタクト層(7)を形成することによっ
て、p型コンタクト層(7)と活性層(4)との間の抵
抗が小でp型キャリアの制御性のよい半導体レーザを得
ることができる。The conductivity type of each layer may be the conductivity type opposite to that shown in the figure. However, especially when the above-mentioned contact layer (7) containing arsenic is p-type, organic arsenic having no H group is used. By forming a p-type contact layer (7) using a raw material or a raw material such that the H group does not cause inactivation of the acceptor due to its low decomposition temperature, the p-type contact layer (7 ) And the active layer (4), a semiconductor laser with small resistance and good control of p-type carriers can be obtained.
H 発明の効果 上述したように本発明によればSDH型の半導体レーザ
において、活性層(4)の横方向の埋め込み層を半絶縁
性化合物半導体層(6)によって構成するため、従来の
ように電流ブロック層等の各化合物半導体層より成るサ
イリスタ構造を採らない。H Effect of the Invention As described above, according to the present invention, in the SDH type semiconductor laser, the lateral buried layer of the active layer (4) is constituted by the semi-insulating compound semiconductor layer (6). A thyristor structure composed of each compound semiconductor layer such as a current block layer is not used.
従って発光動作時に電流ブロック層等を通じて動作領
域としての活性層(4)下の第1導電型のクラッド層に
リーク電流が流れることがなく、Ithが大となることを
回避することができる。さらにこのようなリーク電流が
サイリスタをオンさせる引き金となることを回避するこ
とができ、良好な光出力特性を得ることができる。Therefore, a leakage current does not flow through the current blocking layer or the like to the first conductivity type cladding layer below the active layer (4) as an operation region through the current blocking layer or the like, and it is possible to avoid an increase in I th . Further, it is possible to prevent such a leak current from being a trigger for turning on the thyristor, and it is possible to obtain good light output characteristics.
また、この半絶縁性化合物半導体層(6)の形成は、
例えばInP基板を用いて半導体レーザを作製する場合、
鉄FeをドープしたInP層により簡単にこの半絶縁性化合
物半導体層(6)を形成することができる。従ってMOCV
Dによってこの半導体レーザを作製する場合、1回の結
晶成長によって作製することができる。The formation of the semi-insulating compound semiconductor layer (6)
For example, when manufacturing a semiconductor laser using an InP substrate,
The semi-insulating compound semiconductor layer (6) can be easily formed by the InP layer doped with iron Fe. Therefore MOCV
When this semiconductor laser is manufactured by D, it can be manufactured by one crystal growth.
また、本発明の半導体レーザにおいて、p型のコンタ
クト層をアルシンAsH3を用いないで、例えばトリエチル
ヒ素やトリメチルヒ素等の有機ヒ素原料によって作製す
ると、H基によるp型のクラッド層中のアクセプタの不
活性化を回避することができ、p型コンタクト層と活性
層との間の低抵抗化及びp型キャリアの制御性の向上を
はかって、特性の向上をはかることができる。Further, in the semiconductor laser of the present invention, when the p-type contact layer is made of an organic arsenic material such as triethyl arsenic or trimethyl arsenic without using arsine AsH 3 , the acceptor in the p-type cladding layer by the H group is formed. Inactivation can be avoided, and characteristics can be improved by lowering the resistance between the p-type contact layer and the active layer and improving controllability of the p-type carrier.
またこの有機ヒ素原料としては、例えばジエチルアル
シン、ターシャリブチルアルシンのようなH基を有する
もその分解温度が低い原料を用いれば、このH基がアク
セプタを不活性化させることなく半導体レーザを作製す
ることができる。As the organic arsenic raw material, if a raw material having an H group such as diethylarsine and tertiarybutylarsine but having a low decomposition temperature is used, a semiconductor laser can be manufactured without the H group inactivating the acceptor. can do.
またこの場合、有機ヒ素原料をp型のコンタクト層の
成長にのみ用いるため、純度の低い原料を用いても高信
頼性の素子を作製することができる。Further, in this case, since the organic arsenic raw material is used only for growing the p-type contact layer, a highly reliable element can be manufactured even if a raw material having low purity is used.
第1図は本発明による半導体レーザの一例を示す略線的
拡大断面図、第2図は従来の半導体レーザの一例を示す
略線的拡大断面図、第3図は従来の半導体レーザの光出
力特性を示す特性曲線図である。 (1)は化合物半導体、(1A)は主面、(2)はメサ突
起、(22)はメサ溝、(23)は側面、(3)は第1導電
型のクラッド層、(4)は活性層、(5)は第2導電型
のクラッド層、(6)は半絶縁性化合物半導体層、
(7)は第2導電型のコンタクト層、(8)は不純物導
入層、(9)は斜面、(10)はストライプ状エピタキシ
ャル成長層、(11)は基体、(15)は第2導電型の第1
のクラッド層、(16)は電流ブロック層、(17)は第2
導電型の第2のクラッド層、(18)はキャップ層、(3
0)は半導体レーザである。FIG. 1 is a schematic enlarged sectional view showing an example of a semiconductor laser according to the present invention, FIG. 2 is an enlarged schematic sectional view showing an example of a conventional semiconductor laser, and FIG. 3 is a light output of the conventional semiconductor laser. It is a characteristic curve figure which shows a characteristic. (1) is a compound semiconductor, (1A) is a main surface, (2) is a mesa protrusion, (22) is a mesa groove, (23) is a side surface, (3) is a first conductivity type cladding layer, and (4) is An active layer, (5) a second conductivity type cladding layer, (6) a semi-insulating compound semiconductor layer,
(7) is a contact layer of the second conductivity type, (8) is an impurity introduction layer, (9) is a slope, (10) is a stripe-shaped epitaxial growth layer, (11) is a substrate, and (15) is a second conductivity type. First
(16) is the current blocking layer, (17) is the second
The conductive type second clad layer, (18) is a cap layer, (3
0) is a semiconductor laser.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 5/00 - 5/50 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01S 5/00-5/50
Claims (1)
サ突起が形成され、 上記化合物半導体の上記主面側にそれぞれ化合物半導体
層より成る少なくとも第1導電型のクラッド層と、活性
層と、第2導電型のクラッド層とが順次エピタキシャル
成長されて、上記ストライプ状のメサ突起上に他と分断
して上記第1導電型のクラッド層と、上記活性層と、上
記第2導電型のクラッド層とが積層されたストライプ状
エピタキシャル成長層が形成され、 上記メサ突起上に成長されたストライプ状エピタキシャ
ル成長層を埋め込んで半絶縁性化合物半導体層と第2導
電型のコンタクト層とが順次エピタキシャル成長され、 上記半絶縁性化合物半導体層の、上記ストライプ状エピ
タキシャル成長層上に対応する位置に第2導電型の不純
物が選択的に導入されて、上記第2導電型のクラッド層
と上記第2導電型のコンタクト層とが電気的に導通され
て成ることを特徴とする半導体レーザ。1. A semiconductor device comprising: a main surface of a compound semiconductor having stripe-shaped mesa protrusions formed thereon; a cladding layer of at least a first conductivity type comprising a compound semiconductor layer on each of the main surfaces of the compound semiconductor; A cladding layer of the second conductivity type is sequentially epitaxially grown and separated from the others on the stripe-shaped mesa projections, the cladding layer of the first conductivity type, the active layer, and the cladding layer of the second conductivity type. Are formed, and a semi-insulating compound semiconductor layer and a contact layer of the second conductivity type are sequentially epitaxially grown by embedding the stripe-shaped epitaxial growth layer grown on the mesa protrusion. An impurity of the second conductivity type is selectively guided to a position of the insulating compound semiconductor layer corresponding to the stripe-shaped epitaxial growth layer. Is, the semiconductor laser, characterized in that said second conductivity type cladding layer and the second conductive type contact layer is formed by electrically conductive.
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