JP3146501B2 - 半導体レーザ及びその製造方法 - Google Patents
半導体レーザ及びその製造方法Info
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- JP3146501B2 JP3146501B2 JP03700491A JP3700491A JP3146501B2 JP 3146501 B2 JP3146501 B2 JP 3146501B2 JP 03700491 A JP03700491 A JP 03700491A JP 3700491 A JP3700491 A JP 3700491A JP 3146501 B2 JP3146501 B2 JP 3146501B2
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、クラッド層から活性層
へのZnの固相拡散を抑えた低閥電流値のAlGaIn
P系半導体レーザ及びその製造方法に関する。
へのZnの固相拡散を抑えた低閥電流値のAlGaIn
P系半導体レーザ及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、AlGaInP系半導体レーザ装
置は有機金属熱分解法(以下MOVPE法と略す)とい
う気相結晶成長法により形成され、長寿命可視光半導体
レーザ装置が実現している(五明ら、エレクトロニクス
レターズ 23巻 (1987年)85ページ;A.
GOMYO et al.ELECTRONICS L
ETTERS,vol.23,(1987),p.85
参照)。MOVPE法はトリメチルアルミニウム(T
MAl)、トリエチルガリウム(TEGa)、トリメチ
ルインジウム(TMIn)などの有機金属蒸気及びホス
フィン(PH3 )などの水素化物ガスを原料とした気相
成長法であり、例えば、AlGaInPの成長はこれら
TMAl、TEGa、TMIn蒸気及びPH3 ガスをG
aAs基板の上に導入・加熱してエピタキシャル成長を
行なうものである。
置は有機金属熱分解法(以下MOVPE法と略す)とい
う気相結晶成長法により形成され、長寿命可視光半導体
レーザ装置が実現している(五明ら、エレクトロニクス
レターズ 23巻 (1987年)85ページ;A.
GOMYO et al.ELECTRONICS L
ETTERS,vol.23,(1987),p.85
参照)。MOVPE法はトリメチルアルミニウム(T
MAl)、トリエチルガリウム(TEGa)、トリメチ
ルインジウム(TMIn)などの有機金属蒸気及びホス
フィン(PH3 )などの水素化物ガスを原料とした気相
成長法であり、例えば、AlGaInPの成長はこれら
TMAl、TEGa、TMIn蒸気及びPH3 ガスをG
aAs基板の上に導入・加熱してエピタキシャル成長を
行なうものである。
【0003】このAlGaInP系半導体レーザをより
短い波長で発振させたり、より高温で連続発振させたり
するためには、活性層からクラッド層へのキャリアのオ
ーバーフローを減少させることが望ましい。そのために
従来のAlGaInP系半導体レーザは、図3に示すよ
うにGaInPまたはAlGaInPからなる活性層3
と、p型(Alx Ga1-x )0.5 In0.5 Pからなるク
ラッド層4およびn型(Alx Ga1-x )0.5 In0.5
Pからなるクラッド層2で構成されるダブルヘテロ構造
において、前記p型クラッド層4およびn型クラッド層
2のAl組成xを大きくすることによりエネルギーギャ
ップを大きくしたり、前記p型クラッド層4のキャリア
濃度を高め、比抵抗を小さくしたりする手法がとられて
きた。
短い波長で発振させたり、より高温で連続発振させたり
するためには、活性層からクラッド層へのキャリアのオ
ーバーフローを減少させることが望ましい。そのために
従来のAlGaInP系半導体レーザは、図3に示すよ
うにGaInPまたはAlGaInPからなる活性層3
と、p型(Alx Ga1-x )0.5 In0.5 Pからなるク
ラッド層4およびn型(Alx Ga1-x )0.5 In0.5
Pからなるクラッド層2で構成されるダブルヘテロ構造
において、前記p型クラッド層4およびn型クラッド層
2のAl組成xを大きくすることによりエネルギーギャ
ップを大きくしたり、前記p型クラッド層4のキャリア
濃度を高め、比抵抗を小さくしたりする手法がとられて
きた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらp型Al
GaInPクラッド層のp型ドーパントとしてよく用い
られているZnは、p型クラッド層のキャリア濃度を高
め比抵抗を小さくするためにp型クラッド層中のZn濃
度を高くしたり、p型クラッド層のAl組成を大きくし
たりすると、固相拡散速度が大きくなり、そして、活性
層にZnが固相拡散すると半導体レーザの閾電流値が上
昇し、寿命が短くなるという欠点があった。 本発明の
目的は、Znのクラッド層から活性層への固相拡散を抑
えた低閾電流値のAlGaInP系半導体レーザを提供
することにある。
GaInPクラッド層のp型ドーパントとしてよく用い
られているZnは、p型クラッド層のキャリア濃度を高
め比抵抗を小さくするためにp型クラッド層中のZn濃
度を高くしたり、p型クラッド層のAl組成を大きくし
たりすると、固相拡散速度が大きくなり、そして、活性
層にZnが固相拡散すると半導体レーザの閾電流値が上
昇し、寿命が短くなるという欠点があった。 本発明の
目的は、Znのクラッド層から活性層への固相拡散を抑
えた低閾電流値のAlGaInP系半導体レーザを提供
することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】前述課題を解決するため
の本発明の半導体レ―ザは、少なくとも、n型GaAs
基板上に、n型クラッド層と、活性層、ZnドープA1
GaInPからなるp型クラッド層が順次積層されたダ
ブルヘテロ構造を備え、前記p型クラッド層がストライ
プ状の突部を有するリッジ構造を有し、前記ストライプ
状突部両脇にn型の電流狹窄層を備え、前記p型クラッ
ド層と前記活性層との間に、Siがドーピングされてい
るAlGa1nP層を備えたことを特徴としている。ま
た、本発明の製造方法は、n型GaAs基板上に、n型
クラッド層、活性層、SiドープZn拡散防止層、Zn
ドープp型クラッド層、p型GaInP層、p型GaA
sキャップ層を順次成長して多層構造を形成する工程
と、前記多層構造を、前記Znドープp型クラッド層の
途中までエッチングしてストライプ状の突部を形成する
工程と、前記ストライプ状突部の両脇にn型GaAs電
流狹窄層を形成する工程と、前記p型GaAsキャップ
層及びn型GaAs電流狹窄層上にコンタクト層を形成
する工程とを有することを特徴としている。
の本発明の半導体レ―ザは、少なくとも、n型GaAs
基板上に、n型クラッド層と、活性層、ZnドープA1
GaInPからなるp型クラッド層が順次積層されたダ
ブルヘテロ構造を備え、前記p型クラッド層がストライ
プ状の突部を有するリッジ構造を有し、前記ストライプ
状突部両脇にn型の電流狹窄層を備え、前記p型クラッ
ド層と前記活性層との間に、Siがドーピングされてい
るAlGa1nP層を備えたことを特徴としている。ま
た、本発明の製造方法は、n型GaAs基板上に、n型
クラッド層、活性層、SiドープZn拡散防止層、Zn
ドープp型クラッド層、p型GaInP層、p型GaA
sキャップ層を順次成長して多層構造を形成する工程
と、前記多層構造を、前記Znドープp型クラッド層の
途中までエッチングしてストライプ状の突部を形成する
工程と、前記ストライプ状突部の両脇にn型GaAs電
流狹窄層を形成する工程と、前記p型GaAsキャップ
層及びn型GaAs電流狹窄層上にコンタクト層を形成
する工程とを有することを特徴としている。
【0006】
【作用】p型AlGaInPクラッド層にドーピングさ
れたZnとSiは、ともに3族位置を占め、Znが電子
を捕獲して(すなわち正孔を放出して)負イオンにな
り、Siが電子を放出して正イオンになる。このように
イオン化したZnとSiは、お互いに引き合い、Znの
固相拡散を抑える。この結果、活性層へのZn拡散が抑
制され、半導体レーザの閾電流値を低くし、寿命を長く
することができる。
れたZnとSiは、ともに3族位置を占め、Znが電子
を捕獲して(すなわち正孔を放出して)負イオンにな
り、Siが電子を放出して正イオンになる。このように
イオン化したZnとSiは、お互いに引き合い、Znの
固相拡散を抑える。この結果、活性層へのZn拡散が抑
制され、半導体レーザの閾電流値を低くし、寿命を長く
することができる。
【0007】
【実施例】次に、本発明について図面を用いて説明す
る。
る。
【0008】図1は本発明の半導体レーザの一実施例を
示す断面図(切断面を示すハッチングは省略)であり、
図2はこのレーザの製作工程図である。図1は、実施例
の半導体レーザを共振器軸に垂直な面で切断して示して
いる。
示す断面図(切断面を示すハッチングは省略)であり、
図2はこのレーザの製作工程図である。図1は、実施例
の半導体レーザを共振器軸に垂直な面で切断して示して
いる。
【0009】本実施例の製作においては、まず一回目の
減圧MOVPE法による成長で、n型GaAs基板1上
に、n型(Al0.6 Ga0.4)0.5 In0.5 Pクラッド
層2(厚さ1μm)、(Al0.1 Ga0.9 )0.5 In
0.5 P活性層3(厚さ0.07μm)、Siドープ(A
l0.6 Ga0.4 )0.5 In0.5 P−Zn拡散防止層10
(厚さ0.03μm)、p型(Al0.6 Ga0.4 )0.5
In0.5 Pクラッド層4(厚さ1μm)、p型Ga0.5
In0.5 P層5、p型GaAsキャップ層6を順次形成
した(図2(a))。この結晶成長工程では、温度70
0℃、圧力70torr、(5族元素原料の流量)/
(3族元素原料の流量)=200の条件でエピタキシャ
ル成長させた。そして原料としては、TMAl、TEG
a、TMIn、ホスフィン、アルシン、n型ドーパント
としてジシラン、p型ドーパントとしてジメチルジンク
を用いた。こうして成長したウエハにフォトリソグラフ
ィにより幅5μmのストライプ状のSiO2 マスク9を
形成した(図2(b))。次にこのSiO2 マスク9を
用いてp型(Al0.6 Ga0.4 )0.5 In0.5 Pクラッ
ド層4の途中までメサ状にエッチングした(図2
(c))。さらにSiO2 マスク9を付けたまま2回目
のMOVPE成長によりn型GaAs電流狭窄層8を全
面に形成した(図2(d))。SiO2 マスク9を除去
し(図2(e))、そして3回目のMOVPE成長によ
りp型GaAsコンタクト層7を形成した(図2
(f))。この後電極を形成し、劈開して図1に示す半
導体レーザとした。
減圧MOVPE法による成長で、n型GaAs基板1上
に、n型(Al0.6 Ga0.4)0.5 In0.5 Pクラッド
層2(厚さ1μm)、(Al0.1 Ga0.9 )0.5 In
0.5 P活性層3(厚さ0.07μm)、Siドープ(A
l0.6 Ga0.4 )0.5 In0.5 P−Zn拡散防止層10
(厚さ0.03μm)、p型(Al0.6 Ga0.4 )0.5
In0.5 Pクラッド層4(厚さ1μm)、p型Ga0.5
In0.5 P層5、p型GaAsキャップ層6を順次形成
した(図2(a))。この結晶成長工程では、温度70
0℃、圧力70torr、(5族元素原料の流量)/
(3族元素原料の流量)=200の条件でエピタキシャ
ル成長させた。そして原料としては、TMAl、TEG
a、TMIn、ホスフィン、アルシン、n型ドーパント
としてジシラン、p型ドーパントとしてジメチルジンク
を用いた。こうして成長したウエハにフォトリソグラフ
ィにより幅5μmのストライプ状のSiO2 マスク9を
形成した(図2(b))。次にこのSiO2 マスク9を
用いてp型(Al0.6 Ga0.4 )0.5 In0.5 Pクラッ
ド層4の途中までメサ状にエッチングした(図2
(c))。さらにSiO2 マスク9を付けたまま2回目
のMOVPE成長によりn型GaAs電流狭窄層8を全
面に形成した(図2(d))。SiO2 マスク9を除去
し(図2(e))、そして3回目のMOVPE成長によ
りp型GaAsコンタクト層7を形成した(図2
(f))。この後電極を形成し、劈開して図1に示す半
導体レーザとした。
【0010】このようにして製作した本発明の半導体レ
ーザを高分解能走査型電子顕微鏡によりp−n接合位置
を調べたところ、Siドープ(Al0.6 Ga0.4 )0.5
In0.5 P−Zn拡散防止層10はp型になっている
が、(Al0.1 Ga0.9 )0.5 In0.5 P活性層3はn
型を示しており、活性層3にZnが拡散していないこと
がわかった。従来の半導体レーザでは、活性層3のp型
クラッド層側がp型になっていた。このことは、Siド
ープ(Al0.6 Ga0.4 )0.5 In0.5 P層10がZn
拡散を防止していることを示している。本発明の半導体
レーザと従来の半導体レーザの閾電流値は、それぞれ6
5mAと80mAであり、従来に較べ本発明の半導体レ
ーザは閾電流値が小さくなった。
ーザを高分解能走査型電子顕微鏡によりp−n接合位置
を調べたところ、Siドープ(Al0.6 Ga0.4 )0.5
In0.5 P−Zn拡散防止層10はp型になっている
が、(Al0.1 Ga0.9 )0.5 In0.5 P活性層3はn
型を示しており、活性層3にZnが拡散していないこと
がわかった。従来の半導体レーザでは、活性層3のp型
クラッド層側がp型になっていた。このことは、Siド
ープ(Al0.6 Ga0.4 )0.5 In0.5 P層10がZn
拡散を防止していることを示している。本発明の半導体
レーザと従来の半導体レーザの閾電流値は、それぞれ6
5mAと80mAであり、従来に較べ本発明の半導体レ
ーザは閾電流値が小さくなった。
【0011】
【発明の効果】以上に説明してきたように、p型クラッ
ド層の中の活性層近傍に、Siをドーピングすることに
より、低閾電流値のAlGaInP系半導体レーザが得
られた。
ド層の中の活性層近傍に、Siをドーピングすることに
より、低閾電流値のAlGaInP系半導体レーザが得
られた。
【図1】本発明の半導体レーザの一実施例を示す断面図
である。
である。
【図2】半導体レーザの製作工程図である。
【図3】従来の半導体レーザの断面図である。
1 n型GaAn基板 2 n型AlGaInPクラッド層 3 AlGaInP活性層 4 p型AlGaInPクラッド層 5 p型GaInP層 6 p型GaAsキャップ層 7 p型GaAsコンタクト層 8 n型GaAs電流狭窄層 10 SiドープAlGaInP層
Claims (2)
- 【請求項1】 少なくとも、n型GaAs基板上に、n
型クラッド層と、活性層、ZnドープA1GaInPか
らなるp型クラッド層が順次積層されたダブルヘテロ構
造を備え、前記p型クラッド層がストライプ状の突部を
有するリッジ構造を有し、前記ストライプ状突部両脇に
n型の電流狹窄層を備え、前記p型クラッド層と前記活
性層との間に、SiがドーピングされているAlGaI
nP層を備えたことを特徴とする半導体レ―ザ。 - 【請求項2】 n型GaAs基板上に、n型クラッド
層、活性層、SiドープZn拡散防止層、Znドープp
型クラッド層、p型GaInP層、p型GaAsキャッ
プ層を順次成長して多層構造を形成する工程と、前記多
層構造を、前記Znドープp型クラッド層の途中までエ
ッチングしてストライプ状の突部を形成する工程と、前
記ストライプ状突部の両脇にn型GaAs電流狹窄層を
形成する工程と、前記p型GaAsキャップ層及びn型
GaAs電流狹窄層上にコンタクト層を形成する工程と
を有することを特徴とする半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03700491A JP3146501B2 (ja) | 1991-03-04 | 1991-03-04 | 半導体レーザ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03700491A JP3146501B2 (ja) | 1991-03-04 | 1991-03-04 | 半導体レーザ及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04275479A JPH04275479A (ja) | 1992-10-01 |
JP3146501B2 true JP3146501B2 (ja) | 2001-03-19 |
Family
ID=12485560
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP03700491A Expired - Fee Related JP3146501B2 (ja) | 1991-03-04 | 1991-03-04 | 半導体レーザ及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3146501B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3135109B2 (ja) * | 1995-10-02 | 2001-02-13 | シャープ株式会社 | 半導体発光素子 |
US6794731B2 (en) * | 1997-02-18 | 2004-09-21 | Lumileds Lighting U.S., Llc | Minority carrier semiconductor devices with improved reliability |
CN100353624C (zh) * | 2002-03-08 | 2007-12-05 | 松下电器产业株式会社 | 半导体激光器和其制造方法 |
-
1991
- 1991-03-04 JP JP03700491A patent/JP3146501B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH04275479A (ja) | 1992-10-01 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20001205 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |