JP3164041B2 - 半導体レーザの製造方法 - Google Patents
半導体レーザの製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信用光源、光
計測器用光源、ファイバアンプや固体レーザの励起用光
源および情報処理などに用いられる半導体レーザの製造
方法に関するものである。
計測器用光源、ファイバアンプや固体レーザの励起用光
源および情報処理などに用いられる半導体レーザの製造
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザの電極プロセスにおいて、
半導体材料と電極金属材料間の良好なオーミックコンタ
クト形成は半導体レーザの駆動時の不必要な発熱を抑え
るために大切なプロセスである。オーミックコンタクト
を確実にするためには、電極金属に接する半導体層中の
不純物濃度、および半導体層表面の不純物濃度を上げる
手段が基本である。
半導体材料と電極金属材料間の良好なオーミックコンタ
クト形成は半導体レーザの駆動時の不必要な発熱を抑え
るために大切なプロセスである。オーミックコンタクト
を確実にするためには、電極金属に接する半導体層中の
不純物濃度、および半導体層表面の不純物濃度を上げる
手段が基本である。
【０００３】半導体結晶中の不純物濃度を上げる手段と
して、例えば、「１９９５年１月１０日発行、半導体フ
ォトニクス工学、２４０〜２４１頁」に示されるよう
に、半導体結晶成長終了後に例えばIII-Ｖ族半導体のア
クセプタとしてはII族のＢｅ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃｄなどが
ドーパントとして用いられ、熱拡散によりコンタクト層
の不純物濃度を増加させたり、またＩｎＧａＡｓの３元
組成やＩｎＧａＡｓＰの４元組成では、ＩｎＰよりドー
ピングが容易なことを利用して、不純物濃度の高いコン
タクト層をＭＯＶＰＥで直接成長するなどの方法がとら
れている。
して、例えば、「１９９５年１月１０日発行、半導体フ
ォトニクス工学、２４０〜２４１頁」に示されるよう
に、半導体結晶成長終了後に例えばIII-Ｖ族半導体のア
クセプタとしてはII族のＢｅ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃｄなどが
ドーパントとして用いられ、熱拡散によりコンタクト層
の不純物濃度を増加させたり、またＩｎＧａＡｓの３元
組成やＩｎＧａＡｓＰの４元組成では、ＩｎＰよりドー
ピングが容易なことを利用して、不純物濃度の高いコン
タクト層をＭＯＶＰＥで直接成長するなどの方法がとら
れている。
【０００４】熱拡散した場合の結晶表面Ｚｎ濃度は１．
０×１０16〜５．０×１０19ｃｍ-3程度である。一方、
電極側でもドーパントを含む合金電極を蒸着、加熱して
結晶と合金化させるなどの方法が用いられている。上述
のような手段でオーミックコンタクト形成する半導体レ
ーザ２００として例えば図６に示すような構造が知られ
ている。
０×１０16〜５．０×１０19ｃｍ-3程度である。一方、
電極側でもドーパントを含む合金電極を蒸着、加熱して
結晶と合金化させるなどの方法が用いられている。上述
のような手段でオーミックコンタクト形成する半導体レ
ーザ２００として例えば図６に示すような構造が知られ
ている。
【０００５】図７は図６に示す半導体レーザの活性層メ
サストライプを含む領域のＢ−Ｂ’断面図である。製造
方法は次のとおりである。ｎ型ＩｎＰ基板１１上にｎ型
ＩｎＰからなるクラッド層１２（層厚１．２μｍ、ドー
ピング濃度１．０×１０18ｃｍ-3）、ＩｎＧａＡｓＰか
らなる活性層１３（層厚０．６μｍ、ノンドープ）、お
よびｐ型ＩｎＰからなるクラッド層１４（層厚０．８μ
ｍ、ドーピング濃度５．０×１０17ｃｍ-3）を、この順
序に順次、例えばＭＯＶＰＥにより成長する。
サストライプを含む領域のＢ−Ｂ’断面図である。製造
方法は次のとおりである。ｎ型ＩｎＰ基板１１上にｎ型
ＩｎＰからなるクラッド層１２（層厚１．２μｍ、ドー
ピング濃度１．０×１０18ｃｍ-3）、ＩｎＧａＡｓＰか
らなる活性層１３（層厚０．６μｍ、ノンドープ）、お
よびｐ型ＩｎＰからなるクラッド層１４（層厚０．８μ
ｍ、ドーピング濃度５．０×１０17ｃｍ-3）を、この順
序に順次、例えばＭＯＶＰＥにより成長する。
【０００６】その後、フォトリソグラフィー工程とエッ
チング処理により活性層幅１．５μｍ程度のメサストラ
イプを形成した後、例えばＬＰＥによりｐ型ＩｎＰ電流
ブロック層２１（層厚１．２μｍ、ドーピング濃度７．
０×１０17ｃｍ-3）、ｎ型ＩｎＰブロック層２２（層厚
２．０μｍ、ドーピング濃度３．０×１０18ｃｍ-3）を
順次に成長する。
チング処理により活性層幅１．５μｍ程度のメサストラ
イプを形成した後、例えばＬＰＥによりｐ型ＩｎＰ電流
ブロック層２１（層厚１．２μｍ、ドーピング濃度７．
０×１０17ｃｍ-3）、ｎ型ＩｎＰブロック層２２（層厚
２．０μｍ、ドーピング濃度３．０×１０18ｃｍ-3）を
順次に成長する。
【０００７】その後、ｐ型ＩｎＰからなる埋め込み層１
５（層厚３．０μｍ、ドーピング濃度１．０×１０18ｃ
ｍ-3）、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰからなるコンタクト層１６
（層厚０．１μｍ、ドーピング濃度２．０×１０18ｃｍ
-3）、ｐ型ＩｎＧａＡｓからなるコンタクト層１７（層
厚０．２μｍ、ドーピング濃度２．０×１０18ｃｍ-3）
をそれぞれこの順序で成長させる。
５（層厚３．０μｍ、ドーピング濃度１．０×１０18ｃ
ｍ-3）、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰからなるコンタクト層１６
（層厚０．１μｍ、ドーピング濃度２．０×１０18ｃｍ
-3）、ｐ型ＩｎＧａＡｓからなるコンタクト層１７（層
厚０．２μｍ、ドーピング濃度２．０×１０18ｃｍ-3）
をそれぞれこの順序で成長させる。
【０００８】結晶成長終了後、該ヘテロエピタキシャル
結晶を、ドーパントとして例えばＺｎの場合、その拡散
源であるＺｎ3 Ｐ2 とともに石英アンプルに封入し、約
５３０℃で９分間の熱拡散を行う。その後、熱拡散時の
ダメージ受け結晶欠陥が発生しているコンタクト層１７
表面の斜面部分１８をエッチオフする。これにより、熱
拡散した結晶表面Ｚｎ濃度が約７．０×１０18ｃｍ-3の
コンタクト層１７が製造できる。
結晶を、ドーパントとして例えばＺｎの場合、その拡散
源であるＺｎ3 Ｐ2 とともに石英アンプルに封入し、約
５３０℃で９分間の熱拡散を行う。その後、熱拡散時の
ダメージ受け結晶欠陥が発生しているコンタクト層１７
表面の斜面部分１８をエッチオフする。これにより、熱
拡散した結晶表面Ｚｎ濃度が約７．０×１０18ｃｍ-3の
コンタクト層１７が製造できる。
【０００９】その後、従来の方法によって、ｐ側電極３
２、ｎ側電極３１を形成し、劈開で共振器ミラーを形成
し、半導体レーザとする。
２、ｎ側電極３１を形成し、劈開で共振器ミラーを形成
し、半導体レーザとする。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
半導体レーザ素子における製造上の第１の問題点を図８
に示すＺｎの濃度プロファイルを例にとって説明する。
ｐ型コンタクト層１７表面のＺｎ濃度を、例えば８．０
×１０18ｃｍ-3になるように熱拡散を行った場合、Ｚｎ
の拡散フロントはｐ型クラッド層１４には達しない。
半導体レーザ素子における製造上の第１の問題点を図８
に示すＺｎの濃度プロファイルを例にとって説明する。
ｐ型コンタクト層１７表面のＺｎ濃度を、例えば８．０
×１０18ｃｍ-3になるように熱拡散を行った場合、Ｚｎ
の拡散フロントはｐ型クラッド層１４には達しない。
【００１１】ところが、より低抵抗なオーミクコンタク
トを得るために、ｐ型コンタクト層１７の表面濃度をよ
り高濃度、例えば３．０×１０19ｃｍ-3になるように熱
拡散を行った場合、Ｚｎの拡散フロントはｐ型クラッド
層１４に８．０×１０17ｃｍ -3の高い濃度で到達し、極
端な場合、ノンドープの活性層１３にまでＺｎの拡散フ
ロントが到達し、非発光性のキャリヤ捕獲準位形成やキ
ャリヤの散乱要因になり損失が増大し、レーザ特性への
影響が顕在化するという問題が発生する。
トを得るために、ｐ型コンタクト層１７の表面濃度をよ
り高濃度、例えば３．０×１０19ｃｍ-3になるように熱
拡散を行った場合、Ｚｎの拡散フロントはｐ型クラッド
層１４に８．０×１０17ｃｍ -3の高い濃度で到達し、極
端な場合、ノンドープの活性層１３にまでＺｎの拡散フ
ロントが到達し、非発光性のキャリヤ捕獲準位形成やキ
ャリヤの散乱要因になり損失が増大し、レーザ特性への
影響が顕在化するという問題が発生する。
【００１２】この原因は、熱拡散におけるＩｎＰ中のＺ
ｎの拡散係数が１０-9ｃｍ2 ／ｓと大きく、拡散深さを
制御できないためである。また、熱拡散によるＺｎのド
ーピングを行った場合、図８に示すｐ型コンタクト層１
７の最表面である斜線部１８の結晶には熱的ダメージが
加わる。ダメージを受けた斜線領域１８は半導体レーザ
素子の信頼性確保のため、拡散終了後にエッチオフする
過程が必要となり、最もＺｎ濃度の高いコンタクト層の
最表面はエッチングされてなくなり高濃度にＺｎがドー
ピングされたコンタクト層が得られないという問題も生
じる。
ｎの拡散係数が１０-9ｃｍ2 ／ｓと大きく、拡散深さを
制御できないためである。また、熱拡散によるＺｎのド
ーピングを行った場合、図８に示すｐ型コンタクト層１
７の最表面である斜線部１８の結晶には熱的ダメージが
加わる。ダメージを受けた斜線領域１８は半導体レーザ
素子の信頼性確保のため、拡散終了後にエッチオフする
過程が必要となり、最もＺｎ濃度の高いコンタクト層の
最表面はエッチングされてなくなり高濃度にＺｎがドー
ピングされたコンタクト層が得られないという問題も生
じる。
【００１３】従って、本発明の目的は、上記した従来技
術の欠点を改良し、不純物濃度が高く、かつ拡散深さの
浅いｐ型オーミックコンタクト層を製造することで、レ
ーザ特性がよく、かつ低消費電力の半導体レーザの製造
方法を提供することである。
術の欠点を改良し、不純物濃度が高く、かつ拡散深さの
浅いｐ型オーミックコンタクト層を製造することで、レ
ーザ特性がよく、かつ低消費電力の半導体レーザの製造
方法を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成する為、以下に示す様な基本的な技術構成を採用す
るものである。即ち、本発明の第１の態様としては、ク
ラッド層に挟まれた活性層上に、埋め込み層、コンタク
ト層が存在する半導体レーザの製造方法において、コン
タクト層の表面に当該コンタクト層の拡散係数よりも大
きな拡散係数を有する拡散制御層を設ける工程と、該拡
散制御層を通して不純物の拡散を行う工程と、該拡散制
御層をエッチオフする工程とを有する半導体レーザの製
造方法であり、又は、本発明の第２の態様としては、ク
ラッド層に挟まれた活性層上に、埋め込み層、コンタク
ト層が存在する半導体レーザの製造方法において、コン
タクト層の表面に当該コンタクト層の拡散係数よりも大
きな拡散係数を有する拡散制御層を設ける工程と、該拡
散制御層の上に更に別の拡散制御層を設けると同時に下
層の拡散制御層に不純物の拡散を行う工程と、全ての該
拡散制御層をエッチオフする工程とを有する半導体レー
ザの製造方法である。
達成する為、以下に示す様な基本的な技術構成を採用す
るものである。即ち、本発明の第１の態様としては、ク
ラッド層に挟まれた活性層上に、埋め込み層、コンタク
ト層が存在する半導体レーザの製造方法において、コン
タクト層の表面に当該コンタクト層の拡散係数よりも大
きな拡散係数を有する拡散制御層を設ける工程と、該拡
散制御層を通して不純物の拡散を行う工程と、該拡散制
御層をエッチオフする工程とを有する半導体レーザの製
造方法であり、又は、本発明の第２の態様としては、ク
ラッド層に挟まれた活性層上に、埋め込み層、コンタク
ト層が存在する半導体レーザの製造方法において、コン
タクト層の表面に当該コンタクト層の拡散係数よりも大
きな拡散係数を有する拡散制御層を設ける工程と、該拡
散制御層の上に更に別の拡散制御層を設けると同時に下
層の拡散制御層に不純物の拡散を行う工程と、全ての該
拡散制御層をエッチオフする工程とを有する半導体レー
ザの製造方法である。
【００１５】
【発明の実施の形態】即ち、本発明に於いては、コンタ
クト層の上部に、当該コンタクト層とは不純物の拡散速
度が異なる一層または多層からなる拡散制御層を設け、
該拡散制御層を通して不純物の拡散を行うことでコンタ
クト層の不純物の濃度を上げ、かつ、不純物の拡散深さ
を制御することを特徴とする。
クト層の上部に、当該コンタクト層とは不純物の拡散速
度が異なる一層または多層からなる拡散制御層を設け、
該拡散制御層を通して不純物の拡散を行うことでコンタ
クト層の不純物の濃度を上げ、かつ、不純物の拡散深さ
を制御することを特徴とする。
【００１６】より具体的には、本発明に係わる半導体レ
ーザの製造方法によれば、コンタクト層の不純物拡散係
数が拡散制御層の不純物の拡散係数より小さくする事に
より、不純物はコンタクト層と拡散制御層のヘテロ界面
近傍にパイルアップせしめられる。この為、コンタクト
層表面の不純物濃度は高濃度となり、かつその拡散領域
を浅くすることが可能となる。
ーザの製造方法によれば、コンタクト層の不純物拡散係
数が拡散制御層の不純物の拡散係数より小さくする事に
より、不純物はコンタクト層と拡散制御層のヘテロ界面
近傍にパイルアップせしめられる。この為、コンタクト
層表面の不純物濃度は高濃度となり、かつその拡散領域
を浅くすることが可能となる。
【００１７】さらに、熱拡散時にコンタクト層は拡散制
御層で覆われているので、熱によるダメージが直接コン
タクト層に加わらない。このためコンタクト層表面をエ
ッチオフする工程が必要なくなり、コンタクト層表面の
不純物濃度は高濃度のまま維持でき、電極金属との接触
抵抗が小さい半導体レーザの製造が可能となる。
御層で覆われているので、熱によるダメージが直接コン
タクト層に加わらない。このためコンタクト層表面をエ
ッチオフする工程が必要なくなり、コンタクト層表面の
不純物濃度は高濃度のまま維持でき、電極金属との接触
抵抗が小さい半導体レーザの製造が可能となる。
【００１８】
【実施例】以下に、本発明に係る半導体レーザ装置及び
半導体レーザの製造方法の一具体例の構成を図面を参照
しながら詳細に説明する。図１乃至図３は、本発明に係
る半導体レーザ装置の一具体例の構成及びその特性を示
す図であって、図中、半導体レーザ装置に於て、コンタ
クト層の表面領域には、少なくとも１×１０19ｃｍ-3の
不純物が存在しており、埋め込み層の下層部を構成する
クラッド層には、当該不純物が存在しない様に構成され
ている半導体レーザ装置１００が示されている。
半導体レーザの製造方法の一具体例の構成を図面を参照
しながら詳細に説明する。図１乃至図３は、本発明に係
る半導体レーザ装置の一具体例の構成及びその特性を示
す図であって、図中、半導体レーザ装置に於て、コンタ
クト層の表面領域には、少なくとも１×１０19ｃｍ-3の
不純物が存在しており、埋め込み層の下層部を構成する
クラッド層には、当該不純物が存在しない様に構成され
ている半導体レーザ装置１００が示されている。
【００１９】又、本発明に係る当該半導体レーザ装置１
００としては、当該コンタクト層の当該不純物が含まれ
ている表面領域の拡散深さが、従来の半導体レーザ装置
に於けるコンタクト層の拡散深さに比べて、浅くなる様
に構成されているものである。又、本発明に於ける当該
半導体レーザ装置は、例えばIII-Ｖ族化合物半導体から
なる半導体レーザである事が望ましく、又、当該半導体
レーザ装置のコンタクト層はＰ型コンタクト層である事
が望ましい。
００としては、当該コンタクト層の当該不純物が含まれ
ている表面領域の拡散深さが、従来の半導体レーザ装置
に於けるコンタクト層の拡散深さに比べて、浅くなる様
に構成されているものである。又、本発明に於ける当該
半導体レーザ装置は、例えばIII-Ｖ族化合物半導体から
なる半導体レーザである事が望ましく、又、当該半導体
レーザ装置のコンタクト層はＰ型コンタクト層である事
が望ましい。
【００２０】次に、本発明の具体例について、当該半導
体レーザの製造方法を中心として図面を参照して詳細に
説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるも
のではない。図１は本発明の実施形態を示す図で、図２
は本発明の第一の実施例に係る図１のＡ−Ａ’断面図で
ある。
体レーザの製造方法を中心として図面を参照して詳細に
説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるも
のではない。図１は本発明の実施形態を示す図で、図２
は本発明の第一の実施例に係る図１のＡ−Ａ’断面図で
ある。
【００２１】即ち、先ず、ｎ型ＩｎＰ基板１１上にＭＯ
ＶＰＥ成長によりｎ型ＩｎＰからなるクラッド層１２
（層厚１．２μｍ、ドーピング濃度１．０×１０18ｃｍ
-3）を選択的に成長させ、次いでＩｎＧａＡｓＰからな
る活性層１３（層厚０．６μｍ、ノンドープ）、および
ｐ型ＩｎＰからなるクラッド層１４（層厚０．８μｍ、
ドーピング濃度５．０×１０17ｃｍ-3）をこの順に形成
する。
ＶＰＥ成長によりｎ型ＩｎＰからなるクラッド層１２
（層厚１．２μｍ、ドーピング濃度１．０×１０18ｃｍ
-3）を選択的に成長させ、次いでＩｎＧａＡｓＰからな
る活性層１３（層厚０．６μｍ、ノンドープ）、および
ｐ型ＩｎＰからなるクラッド層１４（層厚０．８μｍ、
ドーピング濃度５．０×１０17ｃｍ-3）をこの順に形成
する。
【００２２】さらに、選択ＭＯＶＰＥ成長によりｐ型Ｉ
ｎＰ電流ブロック層２１（層厚１．２μｍ、ドーピング
濃度７．０×１０17ｃｍ-3）、及びｎ−ＩｎＰブロック
層２２（層厚２．０μｍ、ドーピング濃度３．０×１０
18ｃｍ-3）を順次にメサ型に形成する。その後、ＭＯＶ
ＰＥによりｐ型ＩｎＰからなる埋め込み層１５（層厚
３．０μｍ、ドーピング濃度１．０×１０18ｃｍ-3）、
ｐ型ＩｎＧａＡｓＰからなるコンタクト層１６（層厚
０．１μｍ、ドーピング濃度２．０×１０18ｃｍ-3）、
及びｐ型ＩｎＧａＡｓからなるコンタクト層１７（層厚
０．２μｍ、ドーピング濃度２．０×１０18ｃｍ-3）、
さらには、ｐ型ＩｎＰからなる拡散制御層１９（層厚
０．１μｍ、ドーピング濃度２．０×１０18ｃｍ-3）を
この順序に成長させる。
ｎＰ電流ブロック層２１（層厚１．２μｍ、ドーピング
濃度７．０×１０17ｃｍ-3）、及びｎ−ＩｎＰブロック
層２２（層厚２．０μｍ、ドーピング濃度３．０×１０
18ｃｍ-3）を順次にメサ型に形成する。その後、ＭＯＶ
ＰＥによりｐ型ＩｎＰからなる埋め込み層１５（層厚
３．０μｍ、ドーピング濃度１．０×１０18ｃｍ-3）、
ｐ型ＩｎＧａＡｓＰからなるコンタクト層１６（層厚
０．１μｍ、ドーピング濃度２．０×１０18ｃｍ-3）、
及びｐ型ＩｎＧａＡｓからなるコンタクト層１７（層厚
０．２μｍ、ドーピング濃度２．０×１０18ｃｍ-3）、
さらには、ｐ型ＩｎＰからなる拡散制御層１９（層厚
０．１μｍ、ドーピング濃度２．０×１０18ｃｍ-3）を
この順序に成長させる。
【００２３】ここで、本発明に使用される当該拡散制御
層１９は、結晶成長終了後の冷却過程においてｐ型コン
タクト層１７のＡｓ離脱による熱劣化を防止する機能
と、Ｐ離脱を抑制するために流しているＰＨ3 中のＨ+
によるコンタクト層１７のＺｎの活性化率低下を抑制す
るためにコンタクト層１７を覆う保護層としての機能も
併せ持っている。
層１９は、結晶成長終了後の冷却過程においてｐ型コン
タクト層１７のＡｓ離脱による熱劣化を防止する機能
と、Ｐ離脱を抑制するために流しているＰＨ3 中のＨ+
によるコンタクト層１７のＺｎの活性化率低下を抑制す
るためにコンタクト層１７を覆う保護層としての機能も
併せ持っている。
【００２４】次に、拡散制御層１９を除去しないように
前処理を施した後、石英アンプルにＺｎ拡散源のＺｎ3
Ｐ2 とともに封入して約５３０℃で９分間の熱拡散を施
す。図３は上記のように製造した本発明に於ける半導体
レーザの熱拡散後のＺｎ濃度プロファイルである。図３
から明らかな様に、Ｚｎはｐ型ＩｎＰからなる拡散制御
層１９とｐ型ＩｎＧａＡｓからなるコンタクト層１７間
の拡散係数差により拡散制御層１９とｐ型コンタクト層
１７間にパイルアップし、ｐ型コンタクト層１７の表面
濃度は７．０×１０18ｃｍ-3の高濃度となる。
前処理を施した後、石英アンプルにＺｎ拡散源のＺｎ3
Ｐ2 とともに封入して約５３０℃で９分間の熱拡散を施
す。図３は上記のように製造した本発明に於ける半導体
レーザの熱拡散後のＺｎ濃度プロファイルである。図３
から明らかな様に、Ｚｎはｐ型ＩｎＰからなる拡散制御
層１９とｐ型ＩｎＧａＡｓからなるコンタクト層１７間
の拡散係数差により拡散制御層１９とｐ型コンタクト層
１７間にパイルアップし、ｐ型コンタクト層１７の表面
濃度は７．０×１０18ｃｍ-3の高濃度となる。
【００２５】この際、Ｚｎの拡散フロントはｐ型ＩｎＰ
埋め込み層１５で止まり、ｐ型ＩｎＰクラッド層１４ま
で達していない。本発明に於いては、当該拡散工程の終
了後に、選択エッチングにより拡散制御層１９のみを除
去し、表面の不純物濃度が７．０×１０19ｃｍ-3と高濃
度で、かつ、不純物の拡散深さの浅いｐ型ＩｎＧａＡｓ
コンタクト層１７を得る。
埋め込み層１５で止まり、ｐ型ＩｎＰクラッド層１４ま
で達していない。本発明に於いては、当該拡散工程の終
了後に、選択エッチングにより拡散制御層１９のみを除
去し、表面の不純物濃度が７．０×１０19ｃｍ-3と高濃
度で、かつ、不純物の拡散深さの浅いｐ型ＩｎＧａＡｓ
コンタクト層１７を得る。
【００２６】このようにして得られたコンタクト層１７
を有する半導体レーザにｐ型電極３２を形成し、共振器
長３００μｍに劈開して、前方端面および後方端面にそ
れぞれ反射率３０％、７０％のコーティングを施して特
性を測定したところ、注入電流３０ｍＡにおける動作電
圧は１．０８Ｖと低く、良好なオーミックコンタクトが
得られていることが確認できた。
を有する半導体レーザにｐ型電極３２を形成し、共振器
長３００μｍに劈開して、前方端面および後方端面にそ
れぞれ反射率３０％、７０％のコーティングを施して特
性を測定したところ、注入電流３０ｍＡにおける動作電
圧は１．０８Ｖと低く、良好なオーミックコンタクトが
得られていることが確認できた。
【００２７】図４は本発明に於ける第２の具体例に係る
半導体レーザの製造手順を説明するための図であり、前
記した第１の具体例に対して、拡散制御層を複数積層、
形成した半導体レーザの構造を示すものであり、その断
面は、図１のＡ−Ａ’断面図と同様の部分を示してい
る。第一の具体例と同様に、ｐ型ＩｎＧａＡｓからなる
コンタクト層１７（層厚０．２μｍ、ドーピング濃度
２．０×１０18ｃｍ-3）までを例えばＭＯＶＰＥにより
製造し、その上部にｐ型ＩｎＰからなる第一拡散制御層
１９（層厚０．１μｍ、ドーピング濃度２．０×１０18
ｃｍ-3）を成長する。
半導体レーザの製造手順を説明するための図であり、前
記した第１の具体例に対して、拡散制御層を複数積層、
形成した半導体レーザの構造を示すものであり、その断
面は、図１のＡ−Ａ’断面図と同様の部分を示してい
る。第一の具体例と同様に、ｐ型ＩｎＧａＡｓからなる
コンタクト層１７（層厚０．２μｍ、ドーピング濃度
２．０×１０18ｃｍ-3）までを例えばＭＯＶＰＥにより
製造し、その上部にｐ型ＩｎＰからなる第一拡散制御層
１９（層厚０．１μｍ、ドーピング濃度２．０×１０18
ｃｍ-3）を成長する。
【００２８】その後、ｐ型ＩｎＧａＡｓからなる第二拡
散制御層２０（層厚０．２μｍ、ドーピング濃度２．０
×１０18ｃｍ-3）をＭＯＶＰＥにより成長する。第二拡
散制御層２０成長中に（ＣＨ3 ）2 Ｚｎガスの流量を最
大にし、第二拡散制御層２０の不純物濃度を最大まで上
げる。この時、第二拡散制御層２０中にドーピングされ
た不純物は、より拡散速度の速い第一拡散制御層１９中
に拡散していく。
散制御層２０（層厚０．２μｍ、ドーピング濃度２．０
×１０18ｃｍ-3）をＭＯＶＰＥにより成長する。第二拡
散制御層２０成長中に（ＣＨ3 ）2 Ｚｎガスの流量を最
大にし、第二拡散制御層２０の不純物濃度を最大まで上
げる。この時、第二拡散制御層２０中にドーピングされ
た不純物は、より拡散速度の速い第一拡散制御層１９中
に拡散していく。
【００２９】ここで、第一拡散制御層１９中に拡散した
不純物は、拡散速度が遅いコンタクト層１７とのヘテロ
界面付近にパイルアップしていく。図５に上記のように
製造した半導体レーザの不純物濃度プロファイルを示
す。本具体例に於ける当該半導体レーザ装置に於いて
は、コンタクト層１７の表面のＺｎ濃度は７．０×１０
19ｃｍ-3と高濃度で、かつ、拡散領域は浅く拡散フロン
トはｐ型クラッド層１４まで達していない。
不純物は、拡散速度が遅いコンタクト層１７とのヘテロ
界面付近にパイルアップしていく。図５に上記のように
製造した半導体レーザの不純物濃度プロファイルを示
す。本具体例に於ける当該半導体レーザ装置に於いて
は、コンタクト層１７の表面のＺｎ濃度は７．０×１０
19ｃｍ-3と高濃度で、かつ、拡散領域は浅く拡散フロン
トはｐ型クラッド層１４まで達していない。
【００３０】その後、拡散制御層１９、２０のみを選択
エッチング処理により除去することで表面の不純物濃度
が７．０×１０19ｃｍ-3と高濃度で、かつ、拡散深さの
浅いｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１７を得る。第二の
具体例の場合、上述のように、第二拡散制御層１９を成
長中にコンタクト層１７に対しドーピングが可能である
ので、従来のように結晶成長後の拡散工程が省けるとい
う利点もある。
エッチング処理により除去することで表面の不純物濃度
が７．０×１０19ｃｍ-3と高濃度で、かつ、拡散深さの
浅いｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１７を得る。第二の
具体例の場合、上述のように、第二拡散制御層１９を成
長中にコンタクト層１７に対しドーピングが可能である
ので、従来のように結晶成長後の拡散工程が省けるとい
う利点もある。
【００３１】このようにして得られたコンタクト層１７
を有する半導体レーザにｐ型電極３２を形成し、高出力
用半導体レーザ装置として用いることを目的に、共振器
長１２００μｍ、前方端面および後方端面にそれぞれ反
射率６％、９５％のコーティングを施してレーザ駆動し
たところ、注入電流５００ｍＡにおける動作電圧は１．
９５Ｖと従来品の２．１５Ｖに比べると低電圧化し、約
１００ｍＷの低消費電力化が可能となった。
を有する半導体レーザにｐ型電極３２を形成し、高出力
用半導体レーザ装置として用いることを目的に、共振器
長１２００μｍ、前方端面および後方端面にそれぞれ反
射率６％、９５％のコーティングを施してレーザ駆動し
たところ、注入電流５００ｍＡにおける動作電圧は１．
９５Ｖと従来品の２．１５Ｖに比べると低電圧化し、約
１００ｍＷの低消費電力化が可能となった。
【００３２】即ち、上記した具体例から明らかな様に、
本発明に於ける半導体レーザの製造方法の具体例として
は、基本的には、半導体レーザの製造方法において、コ
ンタクト層の表面に拡散制御層を設ける工程と、該拡散
制御層を通して不純物の拡散を行う工程と、該拡散制御
層をエッチオフ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である。
本発明に於ける半導体レーザの製造方法の具体例として
は、基本的には、半導体レーザの製造方法において、コ
ンタクト層の表面に拡散制御層を設ける工程と、該拡散
制御層を通して不純物の拡散を行う工程と、該拡散制御
層をエッチオフ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である。
【００３３】又、本発明に於いては、当該半導体レーザ
装置が、III-Ｖ族化合物半導体から構成されるものであ
る事が望ましく又、当該コンタクト層は、Ｐ型コンタク
ト層である事が好ましい。更に、本発明に於ける該拡散
制御層を通して不純物の拡散を行う工程は、当該拡散制
御層の成長中に実行されるものであっても良い。
装置が、III-Ｖ族化合物半導体から構成されるものであ
る事が望ましく又、当該コンタクト層は、Ｐ型コンタク
ト層である事が好ましい。更に、本発明に於ける該拡散
制御層を通して不純物の拡散を行う工程は、当該拡散制
御層の成長中に実行されるものであっても良い。
【００３４】一方、本発明に於いては、当該拡散制御層
として、複数層の拡散制御層を使用する事も好ましく、
特に、当該複数層の拡散制御層の内、少なくとも１つの
拡散制御層は、当該コンタクト層の拡散係数よりも大き
な拡散係数を有するものである事が好ましい。
として、複数層の拡散制御層を使用する事も好ましく、
特に、当該複数層の拡散制御層の内、少なくとも１つの
拡散制御層は、当該コンタクト層の拡散係数よりも大き
な拡散係数を有するものである事が好ましい。
【００３５】
【発明の効果】本発明に係る半導体レーザの製造方法
は、上記した様な技術構成を採用しているので、レーザ
特性が良好で、かつ、低消費電力の半導体レーザを製造
することができる。その理由は、コンタクト層の不純物
濃度を高くできることで、これにより低抵抗なオーミッ
クコンタクトを得ることができるからである。
は、上記した様な技術構成を採用しているので、レーザ
特性が良好で、かつ、低消費電力の半導体レーザを製造
することができる。その理由は、コンタクト層の不純物
濃度を高くできることで、これにより低抵抗なオーミッ
クコンタクトを得ることができるからである。
【００３６】また、不純物の拡散深さを浅くできること
から、レーザ特性劣化の一因である不純物のクラッド
層、活性層汚染を排除できるからである。
から、レーザ特性劣化の一因である不純物のクラッド
層、活性層汚染を排除できるからである。
【図１】図１は、本発明の実施形態を示す斜視図であ
る。
る。
【図２】図２は、本発明の第１の具体例を示す断面図で
ある。
ある。
【図３】図３は、本発明の第１の具体例に於ける半導体
レーザ装置の特性を説明する不純物濃度プロファイルで
ある。
レーザ装置の特性を説明する不純物濃度プロファイルで
ある。
【図４】図４は、本発明の第２の具体例を示す断面図で
ある。
ある。
【図５】図５は、本発明の第２の具体例に於ける半導体
レーザ装置の特性を説明する不純物濃度プロファイルで
ある。
レーザ装置の特性を説明する不純物濃度プロファイルで
ある。
【図６】図６は、従来例の実施形態を示す斜視図であ
る。
る。
【図７】図７は、従来例の実施形態を示す断面図であ
る。
る。
【図８】図８は、従来例の実施形態を示す不純物濃度プ
ロファイルである。
ロファイルである。
１１…ｎ型ＩｎＰ基板 １２…ｎ型ＩｎＰクラッド層 １３…ＩｎＧａＡｓＰ活性層 １４…ｐ型ＩｎＰクラッド層 １５…ｐ型ＩｎＰ埋め込み層 １６…ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層 １７…ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層 １８…ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層に含まれる熱拡散
後エッチオフする層 １９…ｐ型ＩｎＰ第一拡散制御層 ２０…ｐ型ＩｎＧａＡｓ第二拡散制御層 ２１…ｐ型ＩｎＰブロック層 ２２…ｐ型ＩｎＰブロック層 ３１…ｎ側電極 ３２…ｐ側電極 １００…半導体レーザ装置
後エッチオフする層 １９…ｐ型ＩｎＰ第一拡散制御層 ２０…ｐ型ＩｎＧａＡｓ第二拡散制御層 ２１…ｐ型ＩｎＰブロック層 ２２…ｐ型ＩｎＰブロック層 ３１…ｎ側電極 ３２…ｐ側電極 １００…半導体レーザ装置
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−97948（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−95619（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−314840（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−204233（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−66454（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−47023（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−317385（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50
Claims (4)
- 【請求項１】 クラッド層に挟まれた活性層上に、埋め
込み層、コンタクト層が存在する半導体レーザの製造方
法において、コンタクト層の表面に当該コンタクト層の
拡散係数よりも大きな拡散係数を有する拡散制御層を設
ける工程と、該拡散制御層を通して不純物の拡散を行う
工程と、該拡散制御層をエッチオフ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。 - 【請求項２】 クラッド層に挟まれた活性層上に、埋め
込み層、コンタクト層が存在する半導体レーザの製造方
法において、コンタクト層の表面に当該コンタクト層の
拡散係数よりも大きな拡散係数を有する拡散制御層を設
ける工程と、該拡散制御層の上に更に別の拡散制御層を
設けると同時に下層の拡散制御層に不純物の拡散を行う
工程と、全ての該拡散制御層をエッチオフする工程とを
有することを特徴とする半導体レーザの製造方法。 - 【請求項３】 当該半導体レーザ装置が、III-Ｖ族化合
物半導体から構成されるものである事を特徴とする請求
項１又は２記載の半導体レーザの製造方法。 - 【請求項４】 当該コンタクト層は、Ｐ型コンタクト層
である事を特徴とする請求項１乃至３に記載の半導体レ
ーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31788597A JP3164041B2 (ja) | 1997-11-19 | 1997-11-19 | 半導体レーザの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31788597A JP3164041B2 (ja) | 1997-11-19 | 1997-11-19 | 半導体レーザの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11150326A JPH11150326A (ja) | 1999-06-02 |
| JP3164041B2 true JP3164041B2 (ja) | 2001-05-08 |
Family
ID=18093148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31788597A Expired - Fee Related JP3164041B2 (ja) | 1997-11-19 | 1997-11-19 | 半導体レーザの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3164041B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4913358B2 (ja) * | 2005-04-14 | 2012-04-11 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 光半導体装置、その製造方法、及び光通信装置 |
-
1997
- 1997-11-19 JP JP31788597A patent/JP3164041B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11150326A (ja) | 1999-06-02 |
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