JP3270374B2 - 半導体レーザの製造方法 - Google Patents
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- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザ及び
その製造方法に関し、特に、デジタルバーサタイルディ
スク（ＤＶＤ）や光磁気（ＭＯ）ディスク等の光ディス
ク用光源、光通信用光源等に用いて好適な半導体レーザ
及びその製造方法に関するものである。
その製造方法に関し、特に、デジタルバーサタイルディ
スク（ＤＶＤ）や光磁気（ＭＯ）ディスク等の光ディス
ク用光源、光通信用光源等に用いて好適な半導体レーザ
及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、光情報処理、光通信、記録、計測
等の主要光源として、ＡｌＧａｌｎＰ系可視光半導体レ
一ザ、ＩｎＧａＡｓ系半導体レーザ等の、ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体を用いた半導体レーザの開発・実用化が進
んでいる。半導体レーザの発振モードには縦モードと横
モードがあるが、横モードを制御する構造のものとして
は、半導体基板上にメサストライプ状の導波路を形成
し、その外側を電流ブロック層で選択的に埋め込んだ構
造のものが広く用いられている。
等の主要光源として、ＡｌＧａｌｎＰ系可視光半導体レ
一ザ、ＩｎＧａＡｓ系半導体レーザ等の、ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体を用いた半導体レーザの開発・実用化が進
んでいる。半導体レーザの発振モードには縦モードと横
モードがあるが、横モードを制御する構造のものとして
は、半導体基板上にメサストライプ状の導波路を形成
し、その外側を電流ブロック層で選択的に埋め込んだ構
造のものが広く用いられている。
【０００３】図３は、従来の半導体レーザの一例を示す
斜視図であり、図において、１はｎ−ＧａＡｓ基板（半
導体基板）、２はｎ−ＧａＡｓバッファ層、３はｎ−Ａ
ｌＧａＩｎＰクラッド層（第１のクラッド層）、４は、
例えば、ＧａＩｎＰウェルとＡｌＧａＩｎＰバリアで構
成される多重量子井戸（ＭＱＷ：Multi Quantum Well）
活性層、５はｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層（第２のク
ラッド層）、６はｐ−ＧａＩｎＰエッチングストッパ
層、７はメサストライプ状のｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッ
ド層（第２のクラッド層）、８はｐ−ＡｌＧａＩｎＰク
ラッド層７上に形成されたｐ−ＧａＩｎＰヘテロバッフ
ァ層である。
斜視図であり、図において、１はｎ−ＧａＡｓ基板（半
導体基板）、２はｎ−ＧａＡｓバッファ層、３はｎ−Ａ
ｌＧａＩｎＰクラッド層（第１のクラッド層）、４は、
例えば、ＧａＩｎＰウェルとＡｌＧａＩｎＰバリアで構
成される多重量子井戸（ＭＱＷ：Multi Quantum Well）
活性層、５はｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層（第２のク
ラッド層）、６はｐ−ＧａＩｎＰエッチングストッパ
層、７はメサストライプ状のｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッ
ド層（第２のクラッド層）、８はｐ−ＡｌＧａＩｎＰク
ラッド層７上に形成されたｐ−ＧａＩｎＰヘテロバッフ
ァ層である。
【０００４】そして、９はｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド
層７及びｐ−ＧａＩｎＰヘテロバッファ層８の両側方か
つｐ−ＧａＩｎＰエッチングストッパ層６の上面に形成
されたｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層、１０はｐ−ＧａＡ
ｓキャップ層、１１、１２は電極である。ここでは、ｎ
−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３、多重量子井戸（ＭＱ
Ｗ）活性層４、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５及びメ
サストライプ状のｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層７によ
りダブルヘテロ構造が構成されている。
層７及びｐ−ＧａＩｎＰヘテロバッファ層８の両側方か
つｐ−ＧａＩｎＰエッチングストッパ層６の上面に形成
されたｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層、１０はｐ−ＧａＡ
ｓキャップ層、１１、１２は電極である。ここでは、ｎ
−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３、多重量子井戸（ＭＱ
Ｗ）活性層４、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５及びメ
サストライプ状のｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層７によ
りダブルヘテロ構造が構成されている。
【０００５】この半導体レーザでは、電極１１と電極１
２との間に順バイアスを印加した場合、ｎ−ＧａＡｓ電
流ブロック層９は、ｐ−ｎ−ｐ−ｎ接合によりメサスト
ライプ外への電流漏れを防ぐ電流ブロック層としての機
能を有するとともに、発振光に対し吸収性を有するた
め、水平方向の光閉じ込め機能も併せ持つ。
２との間に順バイアスを印加した場合、ｎ−ＧａＡｓ電
流ブロック層９は、ｐ−ｎ−ｐ−ｎ接合によりメサスト
ライプ外への電流漏れを防ぐ電流ブロック層としての機
能を有するとともに、発振光に対し吸収性を有するた
め、水平方向の光閉じ込め機能も併せ持つ。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の半導
体レーザでは、ｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層９において
発振光の吸収によりターンオンするという問題点があっ
た。図４及び図５は該半導体レ一ザの順バイアス時のメ
サストライプ外でのバンド構造を示す模式図である。こ
こで、タ一ンオンのメカニズムについて説明する。図４
に示すように、電流ブロック層９は発振光に対して吸収
性を有する媒質であるために、活性層４において発光し
た発振光Ｌは、この電流ブロック層９により発振光Ｌの
一部が吸収される。
体レーザでは、ｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層９において
発振光の吸収によりターンオンするという問題点があっ
た。図４及び図５は該半導体レ一ザの順バイアス時のメ
サストライプ外でのバンド構造を示す模式図である。こ
こで、タ一ンオンのメカニズムについて説明する。図４
に示すように、電流ブロック層９は発振光に対して吸収
性を有する媒質であるために、活性層４において発光し
た発振光Ｌは、この電流ブロック層９により発振光Ｌの
一部が吸収される。
【０００７】この際、電流ブロック層９の層厚が不十分
である場合、具体的にはその層厚が少数キャリア（この
場合、正孔）の拡散長以下である場合、電流ブロック層
９において発振光Ｌの一部が吸収されることにより生じ
たキャリア対（電子−正孔対）の内、価電子帯に生じた
少数キャリア（正孔）は電流ブロック層９の外へ拡散し
て漏れ出してしまい、伝導帯に多数キャリア（電子）の
蓄積が起こる。その結果、図５に示すように、電流ブロ
ック層９の電位障壁が低下してキャップ層１０から活性
層４に向かって漏れ電流Ｉｉが流れることとなり、電流
ブロック層としての機能を果たさなくなってしまう。
である場合、具体的にはその層厚が少数キャリア（この
場合、正孔）の拡散長以下である場合、電流ブロック層
９において発振光Ｌの一部が吸収されることにより生じ
たキャリア対（電子−正孔対）の内、価電子帯に生じた
少数キャリア（正孔）は電流ブロック層９の外へ拡散し
て漏れ出してしまい、伝導帯に多数キャリア（電子）の
蓄積が起こる。その結果、図５に示すように、電流ブロ
ック層９の電位障壁が低下してキャップ層１０から活性
層４に向かって漏れ電流Ｉｉが流れることとなり、電流
ブロック層としての機能を果たさなくなってしまう。
【０００８】このメカニズムについては、例えば、ＶＳ
ＩＳレ一ザに関する山本らの論文（S.Yamamoto et al.,
Appl. Phys. Lett. Vol.40, pp.372-374(1982)）に詳
細に記載されている。従って、従来の半導体レーザで
は、電流ブロック層９の層厚を少数キャリアの拡散長よ
りも十分厚くし、更に電流ブロック層９のドーパント
（この場合、ｎ型のドーパント）濃度を十分高くするこ
とが必要であった。
ＩＳレ一ザに関する山本らの論文（S.Yamamoto et al.,
Appl. Phys. Lett. Vol.40, pp.372-374(1982)）に詳
細に記載されている。従って、従来の半導体レーザで
は、電流ブロック層９の層厚を少数キャリアの拡散長よ
りも十分厚くし、更に電流ブロック層９のドーパント
（この場合、ｎ型のドーパント）濃度を十分高くするこ
とが必要であった。
【０００９】しかしながら、上述したメサストライプ型
の半導体レーザの場合、電流ブロック層９の層厚を厚く
するためにメサストライプの高さを高くしすぎると、こ
のメサストライプの上端面の幅の細りによる高抵抗化と
いう問題点が生じる。また、電流ブロック層９のドーパ
ント濃度を高くしすぎると、電流ブロック層９自体、あ
るいはその上に積層されるキャップ層１０の表面モホロ
ジーの悪化等が懸念される。
の半導体レーザの場合、電流ブロック層９の層厚を厚く
するためにメサストライプの高さを高くしすぎると、こ
のメサストライプの上端面の幅の細りによる高抵抗化と
いう問題点が生じる。また、電流ブロック層９のドーパ
ント濃度を高くしすぎると、電流ブロック層９自体、あ
るいはその上に積層されるキャップ層１０の表面モホロ
ジーの悪化等が懸念される。
【００１０】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであって、電流ブロック層での発振光吸収によるタ一
ンオンの問題が無く、メサストライプの高さ等の設計自
由度の高い半導体レ一ザ及びその製造方法を提供するこ
とを目的とする。
のであって、電流ブロック層での発振光吸収によるタ一
ンオンの問題が無く、メサストライプの高さ等の設計自
由度の高い半導体レ一ザ及びその製造方法を提供するこ
とを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は次の様な半導体レーザの製造方法を提供す
るものであって、特に、電流ブロック層を構成する半導
体結晶中に点欠陥を導入したものである。
に、本発明は次の様な半導体レーザの製造方法を提供す
るものであって、特に、電流ブロック層を構成する半導
体結晶中に点欠陥を導入したものである。
【００１２】
【００１３】本発明の半導体レーザの製造方法は、半導
体基板上に、第１のクラッド層、活性層、部分的に厚み
が増したメサストライプを有する第２のクラッド層を順
次形成する工程と、前記メサストライプの両側方の前記
第２のクラッド層上に電流ブロック層を形成する工程と
を備え、前記電流ブロック層を構成する半導体結晶を、
マイグレーション・エンハンスメント・エピタキシー法
を用いて該半導体結晶の融点以下の温度で選択成長させ
ることにより、該半導体結晶中に点欠陥を導入する方法
であって、前記半導体結晶の成長温度を、前記融点の絶
対温度の０．４倍以下とする。
体基板上に、第１のクラッド層、活性層、部分的に厚み
が増したメサストライプを有する第２のクラッド層を順
次形成する工程と、前記メサストライプの両側方の前記
第２のクラッド層上に電流ブロック層を形成する工程と
を備え、前記電流ブロック層を構成する半導体結晶を、
マイグレーション・エンハンスメント・エピタキシー法
を用いて該半導体結晶の融点以下の温度で選択成長させ
ることにより、該半導体結晶中に点欠陥を導入する方法
であって、前記半導体結晶の成長温度を、前記融点の絶
対温度の０．４倍以下とする。
【００１４】本発明の製造方法による半導体レーザで
は、電流ブロック層を構成する半導体結晶中に点欠陥を
導入したことにより、該電流ブロック層のキャリアライ
フタイムが短くなり、キャリアの拡散長が小さくなる。
これにより、活性層において発光した発振光を電流ブロ
ック層で吸収した場合においても、伝導帯に励起された
キャリア（電子）が価電子帯のキャリア（正孔）と発光
することなく再結合することとなり、ターンオンが無く
なる。
は、電流ブロック層を構成する半導体結晶中に点欠陥を
導入したことにより、該電流ブロック層のキャリアライ
フタイムが短くなり、キャリアの拡散長が小さくなる。
これにより、活性層において発光した発振光を電流ブロ
ック層で吸収した場合においても、伝導帯に励起された
キャリア（電子）が価電子帯のキャリア（正孔）と発光
することなく再結合することとなり、ターンオンが無く
なる。
【００１５】また、ターンオンが無いことから、電流ブ
ロック層の層厚を厚くするためにメサストライプの高さ
を高くする必要が無くなり、メサストライプの高さの設
計自由度が増す。さらに、電流ブロック層のドーパント
濃度を十分高くする必要が無くなり、電流ブロック層自
体、あるいはその上に積層されるキャップ層の表面モホ
ロジーの悪化等を防ぐことが可能になる。
ロック層の層厚を厚くするためにメサストライプの高さ
を高くする必要が無くなり、メサストライプの高さの設
計自由度が増す。さらに、電流ブロック層のドーパント
濃度を十分高くする必要が無くなり、電流ブロック層自
体、あるいはその上に積層されるキャップ層の表面モホ
ロジーの悪化等を防ぐことが可能になる。
【００１６】本発明の半導体レーザの製造方法では、前
記電流ブロック層を構成する半導体結晶を、該半導体結
晶の融点以下の温度で成長させることにより、該半導体
結晶中に点欠陥を導入することにより、キャリアライフ
タイムが短く、しかも高抵抗の半導体結晶が得られる。
これにより、この低温成長の半導体結晶を電流ブロック
層として用いることにより、発振光吸収によるターンオ
ンが無く、しかも良好な耐圧を有する電流ブロック層を
形成することが可能になる。
記電流ブロック層を構成する半導体結晶を、該半導体結
晶の融点以下の温度で成長させることにより、該半導体
結晶中に点欠陥を導入することにより、キャリアライフ
タイムが短く、しかも高抵抗の半導体結晶が得られる。
これにより、この低温成長の半導体結晶を電流ブロック
層として用いることにより、発振光吸収によるターンオ
ンが無く、しかも良好な耐圧を有する電流ブロック層を
形成することが可能になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の半導体レーザ及びその製
造方法の一実施形態について図面に基づき説明する。図
１は本発明の一実施形態の半導体レーザを示す斜視図で
あり、図において、２１はｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド
層７及びｐ−ＧａＩｎＰヘテロバッファ層８の両側方か
つｐ−ＧａＩｎＰエッチングストッパ層６の上面に形成
された低温成長ｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層である。
造方法の一実施形態について図面に基づき説明する。図
１は本発明の一実施形態の半導体レーザを示す斜視図で
あり、図において、２１はｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド
層７及びｐ−ＧａＩｎＰヘテロバッファ層８の両側方か
つｐ−ＧａＩｎＰエッチングストッパ層６の上面に形成
された低温成長ｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層である。
【００１８】ここでは、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
３、多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層４、ｐ−ＡｌＧａＩ
ｎＰクラッド層５及びメサストライプ状のｐ−ＡｌＧａ
ＩｎＰクラッド層７によりダブルヘテロ構造が構成され
ている。
３、多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層４、ｐ−ＡｌＧａＩ
ｎＰクラッド層５及びメサストライプ状のｐ−ＡｌＧａ
ＩｎＰクラッド層７によりダブルヘテロ構造が構成され
ている。
【００１９】低温成長は、結晶成長温度がｎ‐ＧａＡｓ
の融点の絶対温度の０．４倍以下、例えば、１５０〜２
００℃程度であることが重要である。低温成長ＧａＡｓ
は、Ａｓの過剰取り込みによる点欠陥の導入のために、
キャリアライフタイムが短く、高抵抗の結晶であること
が知られている。低温成長ＧａＡｓについては、例え
ば、Ｋａｍｉｎｓｋａ等の論文を参照のこと（M. Kamin
ska et al., Appl. Phys. Lett., Vol.54, pp.1881-188
3(1989)）。
の融点の絶対温度の０．４倍以下、例えば、１５０〜２
００℃程度であることが重要である。低温成長ＧａＡｓ
は、Ａｓの過剰取り込みによる点欠陥の導入のために、
キャリアライフタイムが短く、高抵抗の結晶であること
が知られている。低温成長ＧａＡｓについては、例え
ば、Ｋａｍｉｎｓｋａ等の論文を参照のこと（M. Kamin
ska et al., Appl. Phys. Lett., Vol.54, pp.1881-188
3(1989)）。
【００２０】従って、キャリアライフタイムが短く、し
かも高抵抗の結晶である低温成長ＧａＡｓを電流ブロッ
ク層として用いれば、発振光吸収によるターンオンが起
こり難く良好な耐圧を有する電流ブロック層とすること
が可能となる。
かも高抵抗の結晶である低温成長ＧａＡｓを電流ブロッ
ク層として用いれば、発振光吸収によるターンオンが起
こり難く良好な耐圧を有する電流ブロック層とすること
が可能となる。
【００２１】この半導体レーザでは、図２に示すよう
に、低温成長ｎ‐ＧａＡｓ電流ブロック層２１中での点
欠陥を介しての非発光再結合のライフタイムが短く、拡
散長が極めて小さいため、少数キヤリア（正孔）の拡散
による漏れは起こらず、電位障壁が低下するという問題
は生じない。したがって、従来の半導体レーザにおいて
問題とされていた電位障壁の低下によりタ一ンオンが生
じるという問題点は解消される。
に、低温成長ｎ‐ＧａＡｓ電流ブロック層２１中での点
欠陥を介しての非発光再結合のライフタイムが短く、拡
散長が極めて小さいため、少数キヤリア（正孔）の拡散
による漏れは起こらず、電位障壁が低下するという問題
は生じない。したがって、従来の半導体レーザにおいて
問題とされていた電位障壁の低下によりタ一ンオンが生
じるという問題点は解消される。
【００２２】次に、この半導体レーザの製造方法につい
て説明する。この半導体レ一ザは２回のＭＯＶＰＥ成長
と１回のＭＥＥ成長で作製される。まず、１回目のＭＯ
ＶＰＥにより、（１１５）Ａ方位のｎ‐ＧａＡｓ基板１
上に、０．３μｍ厚のｎ−ＧａＡｓバッファ層２、１．
２μｍ厚のｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３、例えば８
ｎｍ厚のＧａＩｎＰウェルと４ｎｍ厚のＡｌＧａＩｎＰ
バリアで構成される多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層４、
０．２５μｍ厚のｐ−Ａ１ＧａｌｎＰクラッド層５、５
ｎｍ厚のｐ−ＧａＩｎＰエッチングストッパ層６、０．
９５μｍ厚のｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３１、１０
ｎｍ厚のｐ−ＧａＩｎＰへテロバッファ層３２を順次積
層する。
て説明する。この半導体レ一ザは２回のＭＯＶＰＥ成長
と１回のＭＥＥ成長で作製される。まず、１回目のＭＯ
ＶＰＥにより、（１１５）Ａ方位のｎ‐ＧａＡｓ基板１
上に、０．３μｍ厚のｎ−ＧａＡｓバッファ層２、１．
２μｍ厚のｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３、例えば８
ｎｍ厚のＧａＩｎＰウェルと４ｎｍ厚のＡｌＧａＩｎＰ
バリアで構成される多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層４、
０．２５μｍ厚のｐ−Ａ１ＧａｌｎＰクラッド層５、５
ｎｍ厚のｐ−ＧａＩｎＰエッチングストッパ層６、０．
９５μｍ厚のｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３１、１０
ｎｍ厚のｐ−ＧａＩｎＰへテロバッファ層３２を順次積
層する。
【００２３】次いで、ｐ−ＧａＩｎＰへテロバッファ層
３２上に、図示しないストライプ状のＳｉＯ2等からな
る誘電体パタ一ンを形成し、この誘電体パタ一ンをマス
クとしてｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３１及びｐ−Ｇ
ａＩｎＰへテロバッファ層３２をメサストライプ状に加
工し、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層７及びｐ−ＧａＩ
ｎＰへテロバッファ層８とする。
３２上に、図示しないストライプ状のＳｉＯ2等からな
る誘電体パタ一ンを形成し、この誘電体パタ一ンをマス
クとしてｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３１及びｐ−Ｇ
ａＩｎＰへテロバッファ層３２をメサストライプ状に加
工し、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層７及びｐ−ＧａＩ
ｎＰへテロバッファ層８とする。
【００２４】その後、この誘電体パタ一ンを引き続き選
択成長のマスクとして用い、ＭＥＥ法により、メサスト
ライプ外のｐ−ＧａＩｎＰエッチングストッパ層６上
に、１．０μｍ厚の低温成長ｎ−ＧａＡｓ電流ブロック
層２１を選択成長させる。ここでは、選択成長の条件と
して、例えば２００℃の低温成長で結晶成長を行った。
上記のＭＥＥ法とは、通常の分子線エピタキシ一法（Ｍ
ＢＥ法）において、ＩＩＩ族原料の結晶表面での拡散を
促進し選択性を高めるために、ＩＩＩ族原料の供給を間
欠的に行う成長方法である。このＭＥＥ法では、選択成
長の条件として、結晶成長温度がＧａＡｓの融点の絶対
温度の０．４倍以下の温度、例えば、１５０〜２００℃
程度の低温で成長させることが重要である。
択成長のマスクとして用い、ＭＥＥ法により、メサスト
ライプ外のｐ−ＧａＩｎＰエッチングストッパ層６上
に、１．０μｍ厚の低温成長ｎ−ＧａＡｓ電流ブロック
層２１を選択成長させる。ここでは、選択成長の条件と
して、例えば２００℃の低温成長で結晶成長を行った。
上記のＭＥＥ法とは、通常の分子線エピタキシ一法（Ｍ
ＢＥ法）において、ＩＩＩ族原料の結晶表面での拡散を
促進し選択性を高めるために、ＩＩＩ族原料の供給を間
欠的に行う成長方法である。このＭＥＥ法では、選択成
長の条件として、結晶成長温度がＧａＡｓの融点の絶対
温度の０．４倍以下の温度、例えば、１５０〜２００℃
程度の低温で成長させることが重要である。
【００２５】最後に、２回目のＭＯＶＰＥにより、全面
に１μｍ厚のｐ−ＧａＡｓキャップ層１０を形成した
後、電極１１、１２を形成し、ヘき開、端面コ一ティン
グ等の通常の半導体レーザの製造プロセスを経ることに
より、本実施形態の半導体レーザが作製される。
に１μｍ厚のｐ−ＧａＡｓキャップ層１０を形成した
後、電極１１、１２を形成し、ヘき開、端面コ一ティン
グ等の通常の半導体レーザの製造プロセスを経ることに
より、本実施形態の半導体レーザが作製される。
【００２６】本実施形態の半導体レ一ザでは、電流プロ
ック層２１におけるキャリアライフタイムが短くなり、
キャリアの拡散長が小さくなるので、発振光吸収による
タ一ンオンの間題が無くなり、しかも良好な耐圧特性を
得ることができる。したがって、メサストライプの高さ
や電流ブロック層２１のド一パント濃度等の設計自由度
を高めることができ、良好なレーザ光特性を有し、かつ
信頼性の高い半導体レーザを実現することができる。よ
り具体的には、発振波長が６５０ｎｍで良好な光出カ侍
性及び良好な信頼性を有する可視光半導体レーザを実現
することができる。
ック層２１におけるキャリアライフタイムが短くなり、
キャリアの拡散長が小さくなるので、発振光吸収による
タ一ンオンの間題が無くなり、しかも良好な耐圧特性を
得ることができる。したがって、メサストライプの高さ
や電流ブロック層２１のド一パント濃度等の設計自由度
を高めることができ、良好なレーザ光特性を有し、かつ
信頼性の高い半導体レーザを実現することができる。よ
り具体的には、発振波長が６５０ｎｍで良好な光出カ侍
性及び良好な信頼性を有する可視光半導体レーザを実現
することができる。
【００２７】本実施形態の半導体レーザの製造方法によ
れば、ＭＥＥ法により、メサストライプ両側方のｐ−Ｇ
ａＩｎＰエッチングストッパ層６上に、低温成長ｎ−Ｇ
ａＡｓ電流ブロック層２１を選択成長させるので、熱履
歴による活性層の品質の低下を抑えることができ、発振
光吸収によるターンオンが無く、良好な耐圧を有する電
流ブロック層２１を簡便に作製することができる。
れば、ＭＥＥ法により、メサストライプ両側方のｐ−Ｇ
ａＩｎＰエッチングストッパ層６上に、低温成長ｎ−Ｇ
ａＡｓ電流ブロック層２１を選択成長させるので、熱履
歴による活性層の品質の低下を抑えることができ、発振
光吸収によるターンオンが無く、良好な耐圧を有する電
流ブロック層２１を簡便に作製することができる。
【００２８】なお、上記実施形態では、低温成長ｎ−Ｇ
ａＡｓ電流ブロック層２１を選択成長させるためにＭＥ
Ｅ法を用いたが、この他の方法、例えば、ＡｓＨ3等の
Ｖ族水素化物原料をプリクラッキング（ＡｓＨ3を分解
できる十分高い温度の場所を通して供給、例えば８００
℃でプリクラッキング）して供給し、低温ＭＯＶＰＥ成
長する方法、或いは、ＡｓＨ3等よりも分解温度の低い
有機Ｖ族（例えばＴＢＡｓ等）を原料として使用し、低
温ＭＯＶＰＥ成長する方法等を用いてもかまわない。
ａＡｓ電流ブロック層２１を選択成長させるためにＭＥ
Ｅ法を用いたが、この他の方法、例えば、ＡｓＨ3等の
Ｖ族水素化物原料をプリクラッキング（ＡｓＨ3を分解
できる十分高い温度の場所を通して供給、例えば８００
℃でプリクラッキング）して供給し、低温ＭＯＶＰＥ成
長する方法、或いは、ＡｓＨ3等よりも分解温度の低い
有機Ｖ族（例えばＴＢＡｓ等）を原料として使用し、低
温ＭＯＶＰＥ成長する方法等を用いてもかまわない。
【００２９】また、ダブルヘテロ構造の結晶成長に有機
金属気相成長法〈ＭＯＶＰＥ法）を、電流ブロック層２
１の結晶成長にマイグレーション・エンハンスト・エピ
タキシー法（ＭＥＥ法）をそれぞれ用いたが、他の結晶
成長方法についても同様に適用することができる。ま
た、ダブルへテロ構造の結晶材料としてＡｌＧａｌｎＰ
系を、電流ブロック層の結晶材料としてＧａＡｓを用い
たが、他の結晶材料、例えば上記以外のＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体材料についても同様に適用することができ
る。
金属気相成長法〈ＭＯＶＰＥ法）を、電流ブロック層２
１の結晶成長にマイグレーション・エンハンスト・エピ
タキシー法（ＭＥＥ法）をそれぞれ用いたが、他の結晶
成長方法についても同様に適用することができる。ま
た、ダブルへテロ構造の結晶材料としてＡｌＧａｌｎＰ
系を、電流ブロック層の結晶材料としてＧａＡｓを用い
たが、他の結晶材料、例えば上記以外のＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体材料についても同様に適用することができ
る。
【００３０】また、上記実施形態では、ＡｌＧａｌｎＰ
系可視光半導体レーザを例にあげて説明したが、ダブル
ヘテロ構造をＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系に置き換え
れば、ＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザとな
り、この半導体レーザについてもＡｌＧａｌｎＰ系可視
光半導体レーザと同様の効果が得られる。
系可視光半導体レーザを例にあげて説明したが、ダブル
ヘテロ構造をＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系に置き換え
れば、ＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザとな
り、この半導体レーザについてもＡｌＧａｌｎＰ系可視
光半導体レーザと同様の効果が得られる。
【００３１】請求項の記載に関連して、本発明はさらに
次の態様を取りうる。 （１）前記ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、前記第１のク
ラッド層、活性層、第２のクラッド層各々が、個々にＧ
ａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＩｎＰのうちいずれか
１種を含み、前記電流ブロック層がＧａＡｓ、ＡｌＧａ
Ａｓ、ＡｌＡｓのうちいずれか１種を含むことを特徴と
する半導体レーザ。 （２）前記ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、前記第１のク
ラッド層、活性層、第２のクラッド層各々が、個々にＩ
ｎＧａＡｓ、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓのうちいずれか１
種を含み、前記電流ブロック層がＧａＡｓ、ＡｌＧａＡ
ｓ、ＡｌＡｓのうちいずれか１種を含むことを特徴とす
る半導体レーザ。
次の態様を取りうる。 （１）前記ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、前記第１のク
ラッド層、活性層、第２のクラッド層各々が、個々にＧ
ａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＩｎＰのうちいずれか
１種を含み、前記電流ブロック層がＧａＡｓ、ＡｌＧａ
Ａｓ、ＡｌＡｓのうちいずれか１種を含むことを特徴と
する半導体レーザ。 （２）前記ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、前記第１のク
ラッド層、活性層、第２のクラッド層各々が、個々にＩ
ｎＧａＡｓ、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓのうちいずれか１
種を含み、前記電流ブロック層がＧａＡｓ、ＡｌＧａＡ
ｓ、ＡｌＡｓのうちいずれか１種を含むことを特徴とす
る半導体レーザ。
【００３２】（３）前記電流ブロック層を形成する際
に、ＩＩＩ族原料を間欠的に供給するマイグレーション
・エンハンスト・エピタキシー法を用いることを特徴と
する半導体レーザの製造方法。 （４）電流ブロック層を形成する際に、Ｖ族水素化物原
料をプリクラッキングして供給することを特徴とする半
導体レ一ザの製造方法。 （５）電流ブロック層を形成する際に、有機Ｖ族を原料
として用いることを特徴とする半導体レ一ザの製造方
法。
に、ＩＩＩ族原料を間欠的に供給するマイグレーション
・エンハンスト・エピタキシー法を用いることを特徴と
する半導体レーザの製造方法。 （４）電流ブロック層を形成する際に、Ｖ族水素化物原
料をプリクラッキングして供給することを特徴とする半
導体レ一ザの製造方法。 （５）電流ブロック層を形成する際に、有機Ｖ族を原料
として用いることを特徴とする半導体レ一ザの製造方
法。
【００３３】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明の製造方法に
よる半導体レーザでは、電流ブロック層を構成する半導
体結晶中に点欠陥を導入したので、該電流ブロック層の
キャリアライフタイムの短縮及びキャリアの拡散長の短
縮が可能になり、電流ブロック層でのターンオンを無く
すことができ、しかも良好な耐圧特性を得ることができ
る。したがって、メサストライプの高さ及び電流ブロッ
ク層のド一パント濃度等の設計自由度を高めることがで
き、良好なレーザ光特性を有し、かつ信頼性の高い半導
体レーザを実現することができる。
よる半導体レーザでは、電流ブロック層を構成する半導
体結晶中に点欠陥を導入したので、該電流ブロック層の
キャリアライフタイムの短縮及びキャリアの拡散長の短
縮が可能になり、電流ブロック層でのターンオンを無く
すことができ、しかも良好な耐圧特性を得ることができ
る。したがって、メサストライプの高さ及び電流ブロッ
ク層のド一パント濃度等の設計自由度を高めることがで
き、良好なレーザ光特性を有し、かつ信頼性の高い半導
体レーザを実現することができる。
【００３４】また、本発明の半導体レーザの製造方法に
よれば、前記電流ブロック層を構成する半導体結晶を、
該半導体結晶の融点以下の温度で成長させることによ
り、該半導体結晶中に点欠陥を導入するので、キャリア
ライフタイムが短く、しかも高抵抗の低温成長半導体結
晶を得ることができ、発振光吸収によるターンオンが無
く、しかも良好な耐圧を有する電流ブロック層を有する
半導体レーザを簡便に作製することができる。
よれば、前記電流ブロック層を構成する半導体結晶を、
該半導体結晶の融点以下の温度で成長させることによ
り、該半導体結晶中に点欠陥を導入するので、キャリア
ライフタイムが短く、しかも高抵抗の低温成長半導体結
晶を得ることができ、発振光吸収によるターンオンが無
く、しかも良好な耐圧を有する電流ブロック層を有する
半導体レーザを簡便に作製することができる。
【図１】 本発明の一実施形態の半導体レーザを示す斜
視図である。
視図である。
【図２】 本発明の一実施形態の半導体レーザの順バイ
アス時のメサストライプ外でのバンド構造を示す模式図
である。
アス時のメサストライプ外でのバンド構造を示す模式図
である。
【図３】 従来の半導体レーザを示す斜視図である。
【図４】 従来の半導体レーザの順バイアス時のターン
オン前のメサストライプ外でのバンド構造を示す模式図
である。
オン前のメサストライプ外でのバンド構造を示す模式図
である。
【図５】 従来の半導体レーザの順バイアス時のターン
オン後のメサストライプ外でのバンド構造を示す模式図
である。
オン後のメサストライプ外でのバンド構造を示す模式図
である。
１ ｎ−ＧａＡｓ基板（半導体基板） ２ ｎ−ＧａＡｓバッファ層 ３ ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層（第１のクラッド
層） ４ 多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層 ５ ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層（第２のクラッド
層） ６ ｐ−ＧａＩｎＰエッチングストッパ層 ７ ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層（第２のクラッド
層） ８ ｐ−ＧａＩｎＰヘテロバッファ層 ９ ｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層 １０ ｐ−ＧａＡｓキャップ層 １１、１２ 電極 ２１ 低温成長ｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層 Ｉｉ 漏れ電流 Ｌ 発振光
層） ４ 多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層 ５ ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層（第２のクラッド
層） ６ ｐ−ＧａＩｎＰエッチングストッパ層 ７ ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層（第２のクラッド
層） ８ ｐ−ＧａＩｎＰヘテロバッファ層 ９ ｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層 １０ ｐ−ＧａＡｓキャップ層 １１、１２ 電極 ２１ 低温成長ｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層 Ｉｉ 漏れ電流 Ｌ 発振光
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−291680（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−347456（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−85396（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−107368（ＪＰ，Ａ) Ｅｌｅｃｔｒｏｎ，Ｌｅｔｔ．23［18 ］（1987）Ｐ．938−939 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 5/20 - 5/24
Claims (1)
- 【請求項１】半導体基板上に、第１のクラッド層、活性
層、部分的に厚みが増したメサストライプを有する第２
のクラッド層を順次形成する工程と、前記メサストライ
プの両側方の前記第２のクラッド層上に電流ブロック層
を形成する工程とを備えた半導体レーザの製造方法にお
いて、 前記電流ブロック層を構成する半導体結晶を、マイグレ
ーション・エンハンスメント・エピタキシー法を用いて
該半導体結晶の融点以下の温度で選択成長させることに
より、該半導体結晶中に点欠陥を導入するものであっ
て、 前記温度は、前記融点の絶対温度の０．４倍以下である
ことを特徴とする半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30607797A JP3270374B2 (ja) | 1997-11-07 | 1997-11-07 | 半導体レーザの製造方法 |
| US09/188,204 US6345064B1 (en) | 1997-11-07 | 1998-11-09 | Semiconductor laser having an improved current blocking layers and method of forming the same |
| EP98121272A EP0915542B1 (en) | 1997-11-07 | 1998-11-09 | Semiconductor laser having improved current blocking layers and method of forming the same |
| DE69813997T DE69813997T2 (de) | 1997-11-07 | 1998-11-09 | Halbleiterlaser mit verbesserten stromsperrenden Schichten und Herstellungsverfahren |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30607797A JP3270374B2 (ja) | 1997-11-07 | 1997-11-07 | 半導体レーザの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11145552A JPH11145552A (ja) | 1999-05-28 |
| JP3270374B2 true JP3270374B2 (ja) | 2002-04-02 |
Family
ID=17952770
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30607797A Expired - Fee Related JP3270374B2 (ja) | 1997-11-07 | 1997-11-07 | 半導体レーザの製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6345064B1 (ja) |
| EP (1) | EP0915542B1 (ja) |
| JP (1) | JP3270374B2 (ja) |
| DE (1) | DE69813997T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002094189A (ja) * | 2000-09-14 | 2002-03-29 | Sharp Corp | 窒化物半導体レーザ素子およびそれを用いた光学装置 |
| JP4033626B2 (ja) * | 2000-10-06 | 2008-01-16 | 日本オプネクスト株式会社 | 半導体レーザ装置の製造方法 |
| JP2002134838A (ja) * | 2000-10-30 | 2002-05-10 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置及びその製造方法 |
| CN1729582A (zh) * | 2002-12-20 | 2006-02-01 | 克里公司 | 包含半导体平台结构和导电结的电子器件和所述器件的制作方法 |
| JP4313628B2 (ja) * | 2003-08-18 | 2009-08-12 | パナソニック株式会社 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
| US7646797B1 (en) | 2008-07-23 | 2010-01-12 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Use of current channeling in multiple node laser systems and methods thereof |
| KR20120131983A (ko) * | 2011-05-27 | 2012-12-05 | 삼성전자주식회사 | 전류제한층을 구비한 반도체 발광 소자 |
| JP6032427B2 (ja) * | 2013-02-27 | 2016-11-30 | セイコーエプソン株式会社 | 光伝導アンテナ、カメラ、イメージング装置、および計測装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6077485A (ja) * | 1983-10-03 | 1985-05-02 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レ−ザ装置 |
| JPH05291680A (ja) | 1992-04-08 | 1993-11-05 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体レーザおよびその製造方法 |
| JPH0685396A (ja) | 1992-09-07 | 1994-03-25 | Fujitsu Ltd | 半導体レーザ装置の製造方法 |
| JP2914847B2 (ja) * | 1993-07-09 | 1999-07-05 | 株式会社東芝 | 半導体レーザ装置 |
| JPH10107368A (ja) | 1996-09-30 | 1998-04-24 | Nec Corp | 半導体レーザ及びその製造方法 |
-
1997
- 1997-11-07 JP JP30607797A patent/JP3270374B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-11-09 US US09/188,204 patent/US6345064B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-11-09 DE DE69813997T patent/DE69813997T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1998-11-09 EP EP98121272A patent/EP0915542B1/en not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ｅｌｅｃｔｒｏｎ，Ｌｅｔｔ．２３［１８］（１９８７）Ｐ．９３８−９３９ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0915542B1 (en) | 2003-05-02 |
| EP0915542A3 (en) | 2001-10-24 |
| US6345064B1 (en) | 2002-02-05 |
| JPH11145552A (ja) | 1999-05-28 |
| DE69813997D1 (de) | 2003-06-05 |
| DE69813997T2 (de) | 2004-05-19 |
| EP0915542A2 (en) | 1999-05-12 |
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