JP3344633B2 - II-VI semiconductor laser and method of forming the same - Google Patents

II-VI semiconductor laser and method of forming the same

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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、II−VI族半導体レ
ーザおよびその形成法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a II-VI group semiconductor laser and a method for forming the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】III−V族半導体レーザにおいては、
発振閾値電流の低減および横モード制御を目的として、
リッジ型構造や埋め込み型構造が用いられている。この
内、埋め込み型レーザについて詳細に説明すれば、活性
層は帯状であり、帯状の長手方向の両端には劈開により
形成した反射鏡が配されており、この両端の反射鏡が共
振器を形成している。そしてこの共振器の軸方向に沿っ
た活性層の両側は、活性層より屈折率が低くかつバンド
ギャップの広い材料で埋め込まれており、光を活性層に
閉じ込める構造になっている。さらに、この埋め込み層
は絶縁物またはレーザ駆動時に逆バイアスのかかる構成
のpn接合層としている。これにより、埋め込み層には
電流が流れず、活性層のみに電流が狭窄される。
2. Description of the Related Art In a group III-V semiconductor laser,
For the purpose of reducing the oscillation threshold current and controlling the transverse mode,
A ridge type structure or a buried type structure is used. Of these, the embedded laser will be described in detail. The active layer is in the shape of a strip, and the reflecting mirrors formed by cleavage are arranged at both ends in the longitudinal direction of the strip, and the reflecting mirrors at both ends form a resonator. are doing. Both sides of the active layer along the axial direction of the resonator are embedded with a material having a lower refractive index and a wider band gap than the active layer, so that light is confined in the active layer. Further, the buried layer is an insulator or a pn junction layer having a configuration in which a reverse bias is applied when the laser is driven. As a result, no current flows through the buried layer, and the current is confined only to the active layer.

【0003】この埋め込み構造を作製するために、選択
成長可能な液相成長法(LPE法)や有機金属気相成長
法(MOCVD法)が用いられている。
In order to produce the buried structure, a liquid phase growth method (LPE method) or a metal organic chemical vapor deposition method (MOCVD method) capable of selective growth is used.

【0004】一方、II−VI族半導体レーザでは、前
述のIII−V族半導体レーザのような構造が実現され
ておらず、初歩的なウィンドストライプ構造のものであ
るのが現状である。このウィンドストライプ構造のレー
ザについて簡単に説明すれば、レーザ構造を有する半導
体基板の表面にシリコン酸化膜やポリイミドの絶縁膜を
形成し、その絶縁膜にストライプ状の窓を開け、この窓
を通して電流が流れる構造になっている。
On the other hand, II-VI semiconductor lasers do not realize a structure like the above-mentioned III-V semiconductor lasers, and at present have an elementary wind stripe structure. Briefly describing this laser having a wind stripe structure, a silicon oxide film or a polyimide insulating film is formed on the surface of a semiconductor substrate having a laser structure, a stripe-shaped window is opened in the insulating film, and current flows through this window. It has a flowing structure.

【0005】すなわち、通電領域は、この窓を開けた領
域に限定される。このストライプの長手方向の端面は、
劈開により形成された反射鏡となっており、この反射鏡
により共振器が構成されている。
That is, the energized area is limited to the area where the window is opened. The longitudinal end face of this stripe is
It is a reflecting mirror formed by cleavage, and the reflecting mirror forms a resonator.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した構
造においては、通電により光増幅が起こる領域(利得領
域:前記III-V 族半導体レーザの活性層に相当する)へ
の有効な光の閉じ込め及びキャリアの閉じ込めが全くな
されておらず、閾値が高くなってしまうという問題があ
る。
By the way, in the above-mentioned structure, the effective light confinement and the effective light confinement in the region where the optical amplification occurs by energization (gain region: corresponding to the active layer of the III-V semiconductor laser). There is a problem that the carrier is not confined at all and the threshold value becomes high.

【0007】このため、現在のところ、II−VI族半
導体レーザでは、室温でパスル発振するのがやっとであ
る。また、閾値電流が高いため、素子の動作も不安定で
あり、寿命も短い。もちろん、利得領域の両側を屈折率
の低い材料で囲んでいるわけではないので、横モードは
全く制御されていない。
[0007] For this reason, at present, pulse oscillation at room temperature is only possible in II-VI semiconductor lasers. Further, since the threshold current is high, the operation of the element is unstable, and the life is short. Of course, since the both sides of the gain region are not surrounded by a material having a low refractive index, the transverse mode is not controlled at all.

【0008】この結果、III−V族半導体と同様の埋
め込み構造をII−VI族半導体で実現しようとして
も、結晶成長技術が不十分であるため、現段階では不可
能である。従って、III−V族で用いられている従来
のレーザ構造をII−VI族に適用できないこととな
る。
As a result, it is impossible at this stage to realize a buried structure similar to a group III-V semiconductor with a group II-VI semiconductor due to insufficient crystal growth technology. Therefore, the conventional laser structure used in the III-V group cannot be applied to the II-VI group.

【0009】本発明は、上記問題に鑑み、電流狭窄・横
モード制御可能な構造を実現することのできるII−V
I族半導体レーザおよびその形成法を提供することを目
的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and has been developed in view of the foregoing problems.
It is an object to provide a group I semiconductor laser and a method for forming the same.

【0010】[0010]

【0011】[0011]

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】 前記目的を達成する本発
明に係るII−VI族半導体レーザの構成は、 面方位が
(100)面或いは(100)面から僅かに傾いた基板
面を有すると共に最表面に高抵抗II−VI族半導体か
らなる半導体基板上に形成され、少なくとも活性層がI
I−VI族半導体からなるダブルヘテロ構造又はセパレ
ートコンファイメントヘテロ構造の半導体レーザにおい
て、前記半導体基板は前記高抵抗II−VI族半導体層
を貫く溝を有し、該溝の底面は基板面に平行であり、か
つ、側面は(111)面或いは(111)面から僅かに
傾いた斜面であり、その上に少なくともII−VI族半
導体からなる下方クラッド、活性層、上方クラッドから
なるレーザ構造を配すると共に、前記溝の(111)面
上には、前記レーザ構造のうち少なくとも下方クラッド
或いは上方クラッドが配されることを特徴とする。
In order to achieve the object of the present onset to achieve the above purpose
The structure of the II-VI semiconductor laser according to the present invention is based on a semiconductor substrate having a (100) plane or a substrate surface slightly inclined from the (100) plane and having a high-resistance II-VI semiconductor on the outermost surface. And at least the active layer is formed of I
In a semiconductor laser having a double hetero structure or a separate confinement hetero structure composed of an I-VI semiconductor, the semiconductor substrate has a groove penetrating the high-resistance II-VI semiconductor layer, and the bottom surface of the groove is formed on the substrate surface. It is parallel and the side surface is a (111) plane or an inclined plane slightly inclined from the (111) plane, and a laser structure including at least a lower clad made of II-VI semiconductor, an active layer, and an upper clad is formed thereon. And at least a lower clad or an upper clad of the laser structure is disposed on the (111) plane of the groove.

【0013】また、一方の本発明に係るII−VI族半
導体レーザの形成方法は、面方位が(100)面或いは
(100)面から僅かに傾いた半導体基板であって、底
面が基板面に平行であり、かつ、側面が(111)面或
いは(111)面から僅かに傾いた斜面である溝を有す
る半導体基板上に、少なくとも活性層がII−VI族半
導体からなるダブルヘテロ構造又はセパレートコンファ
イメントヘテロ構造半導体レーザの構造を成長するに際
し、分子線エピタキシャル結晶成長法(MBE)を用い
ることを特徴とする。
In the method of forming a group II-VI semiconductor laser according to the present invention, the plane orientation is a (100) plane or a semiconductor substrate whose inclination is slightly inclined from the (100) plane, and the bottom surface is on the substrate surface. On a semiconductor substrate having a groove which is parallel and has a side surface which is a (111) plane or a slope slightly inclined from the (111) plane, a double hetero structure or a separate capacitor in which at least the active layer is made of a II-VI group semiconductor. In growing the structure of the fibration heterostructure semiconductor laser, a molecular beam epitaxial crystal growth method (MBE) is used.

【0014】上記方法において、p型ドーパントとして
窒素を、n型ドーパントとして塩素を用いることを特徴
とする。
The above method is characterized in that nitrogen is used as a p-type dopant and chlorine is used as an n-type dopant.

【0015】[0015]

【作用】分子線エピタキシャル結晶成長法(MBE)に
よって、窒素ドープ及び塩素ドープのZnSeやnS
0.07Se 0.93 を(111)面上と(100)面上とに同
時に成長すると、(100)面上に成長した窒素ドープ
層及び塩素ドープ層が各々低抵抗のp型やn型を示して
も、一方の(111)面上に成長した結晶はいずれも高
抵抗になる。また、基板面に平行な底面と(111)面
からなる側面とを有する溝構造を基板上に形成しレーザ
構造とした場合、(100)面上に作られた構造と(1
11)面上に作られた構造は、その接点において、約5
5度の傾きがある。そのため、活性層の横方向の延長上
には、(111)面上構造のうちの活性層より屈折率の
低い層が位置することになる。従って、上記レーザ構造
により、活性層横方向の光閉じ込めと、横方向の電流狭
窄が可能となり、低閾値発振・高温動作、ひいては、室
温連続発振が可能となる。
[Action] molecular beam epitaxial crystal growth method by (MBE), the nitrogen-doped and chlorine-doped ZnSe and Z nS
When 0.07 Se 0.93 is simultaneously grown on the (111) plane and the (100) plane, even if the nitrogen-doped layer and the chlorine-doped layer grown on the (100) plane show low-resistance p-type and n-type, respectively. Any crystal grown on one (111) plane has a high resistance. Further, when a groove structure having a bottom surface parallel to the substrate surface and a side surface composed of the (111) surface is formed on the substrate to form a laser structure, the structure formed on the (100) surface and the (1) surface are formed.
11) The structure made on the surface has about 5
There is a 5 degree slope. Therefore, a layer having a lower refractive index than the active layer in the (111) plane structure is located on the lateral extension of the active layer. Therefore, the laser structure enables light confinement in the lateral direction of the active layer and current confinement in the lateral direction, thereby enabling low threshold oscillation and high temperature operation, and further, continuous oscillation at room temperature.

【0016】[0016]

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面を参照し
て説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0017】(実施例1)以下、本発明に係るII−V
I族半導体レーザの第1の実施例を説明する。図1は本
発明の第1の実施例に係るp型基板を用いた半導体レー
ザの概略図であり、レーザ共振器を光の伝搬方向に対し
て直交する方向に切断した断面図である。
(Example 1) Hereinafter, II-V according to the present invention will be described.
A first embodiment of the group I semiconductor laser will be described. FIG. 1 is a schematic view of a semiconductor laser using a p-type substrate according to a first embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view of a laser resonator cut in a direction orthogonal to a light propagation direction.

【0018】ここで、本実施例では紙面に直交する方向
が[01バー1]方向である。同図中、符号101はp
型GaAs基板、102はGaAs基板に格子整合する
窒素ドープp型ZnS0.07Se0.93光閉じ込め層、10
3は窒素ドープp型ZnSeキャリア閉じ込め層、10
4は6層のZn0.8 Cd0.2 Se井戸層をZnSeバリ
ア層からなる多重量子井戸活性層、105はn型ZnS
eキャリア閉じ込め層、106はn型ZnS0.07Se
0.93光閉じ込め層、107は電流阻止用SiO2絶縁
膜、108,109はチタンと白金と金とをこの順に蒸
着したを各々図示する。
In this embodiment, the direction perpendicular to the plane of the drawing is the [01 bar 1] direction. In FIG.
Type GaAs substrate 102 is a nitrogen-doped p-type ZnS 0.07 Se 0.93 optical confinement layer lattice-matched to the GaAs substrate
3 is a nitrogen-doped p-type ZnSe carrier confinement layer, 10
4 the multiple quantum well active layer made of a Zn 0.8 Cd 0.2 Se well layer 6 layers of ZnSe barrier layer, 105 an n-type ZnS
e carrier confinement layer, 106 is n-type ZnS 0.07 Se
0.93 light confinement layer, 107 is a current blocking SiO 2 insulating film, and 108 and 109 are titanium, platinum and gold deposited in this order, respectively.

【0019】ここで、層102〜層106の積層構造
は、先に述べたダブルへトロ構造の一種であるセパレー
トコンファイメントヘテロ構造(SCH構造)といわれ
る積層構造になっており、層102と層106の光閉じ
込め層と、層103と層105のキャリア閉じ込め層と
によって、光とキャリアとをそれぞれ分離して閉じ込め
ている。
Here, the layered structure of the layers 102 to 106 is a layered structure called a separate confinement hetero structure (SCH structure) which is a kind of the double-hetero structure described above. Light and carriers are separated and confined by the light confinement layer of the layer 106 and the carrier confinement layers of the layers 103 and 105, respectively.

【0020】ここでGaAs溝側面である領域A及び領
域B上のエピタキシャル成長層は(111)面上で成長
したため、高抵抗である。これは、窒素ドープII−V
I族半導体のMBE成長において、(111)面上に成
長した層が、同時に(100)面上に成長した層に比べ
てはるかに高い抵抗となることを利用したものである。
Here, since the epitaxial growth layers on the regions A and B, which are the side surfaces of the GaAs groove, have grown on the (111) plane, they have high resistance. This is a nitrogen-doped II-V
This is based on the fact that the layer grown on the (111) plane has much higher resistance than the layer grown on the (100) plane in MBE growth of a group I semiconductor.

【0021】このように、逆台形状の溝を有する半導体
基板上にII−VI族化合物半導体を活性層に持つ半導
体レーザの構造を配することにより、横方向の光閉じ込
め(横モード制御)と電流狭窄が同時に達成される。す
なわち、溝の斜面である(111)面上に成長したII
−VI族化合物半導体は高抵抗になることから電流狭窄
が達成される。また、図1に示されているように、溝底
部に形成された活性層104の横方向の延長線上には該
活性層104よりも屈折率の低いキャリア閉じ込め層1
03や光閉じ込め層102があるので、横方向の光閉じ
込めが行えることとなる。
As described above, by arranging the structure of the semiconductor laser having the II-VI group compound semiconductor in the active layer on the semiconductor substrate having the inverted trapezoidal groove, the lateral light confinement (transverse mode control) is achieved. Current constriction is achieved simultaneously. That is, II grown on the (111) plane which is the slope of the groove.
Since the -VI compound semiconductor has a high resistance, current confinement is achieved. As shown in FIG. 1, a carrier confinement layer 1 having a lower refractive index than the active layer 104 is provided on a lateral extension of the active layer 104 formed at the bottom of the groove.
03 and the light confinement layer 102, light confinement in the lateral direction can be performed.

【0022】以下に図1に示す構造の素子の作製法及び
特性について、具体的に述べる。
The fabrication method and characteristics of the device having the structure shown in FIG. 1 will be specifically described below.

【0023】基板への溝形成 用いる基板は、p型GaAs基板である。 基板全面に高周波スパッタにより膜厚0.2μmのS
iO2 薄膜を形成する。 フォトリソグラフィ技術で幅20μmの帯状パタンの
窓をSiO2 膜に形成する。溝の方向は、GaAs基板
の結晶方位[01バー1]である。 エッチング液晶化メチルを用いて、GaAs基板を深
さ8μmエッチングする。 SiO2 膜を緩衝弗酸でエッチングして、除去する。
Forming Grooves in Substrate The substrate used is a p-type GaAs substrate. 0.2 μm thick S
An iO 2 thin film is formed. A 20 μm wide window of a band pattern is formed in the SiO 2 film by photolithography. The direction of the groove is the crystal orientation [01 bar 1] of the GaAs substrate. Etching The GaAs substrate is etched to a depth of 8 μm by using methylated liquid crystal methyl. The SiO 2 film is removed by etching with buffered hydrofluoric acid.

【0024】結晶成長 上記の方法で形成した加工基板上にMBEを用いて、図
1に示したように、厚さ2μmの窒素ドープp−ZnS
0.07Se0.93(層102:キャリア濃度5×1017c
m-3)、厚さ1μmの窒素ドープp−ZnSe(層10
3:キャリア濃度5×1017cm-3)、厚さ10nmノン
ドープZnS0.8 Cd0.2 Se井戸層と厚さ10nmのノ
ンドープZnSeバリア層からなる多重量子井戸構造1
04:(井戸層数6)、厚さ1μmの塩素ドープn−Z
nSe(層105:キャリア濃度1×1018cm-3)、厚
さ1.5μmの塩素ドープn−ZnS0.07Se0.93(層1
06:キャリア濃度1×1018cm-3)を、温度300℃
で成長させた。ただし、領域Aと領域B上に成長された
膜は高抵抗となる。
Crystal Growth As shown in FIG. 1, a nitrogen-doped p-ZnS layer having a thickness of 2 μm was formed on the processing substrate formed by the above-described method by using MBE.
0.07 Se 0.93 (layer 102: carrier concentration 5 × 10 17 c
m −3 ), 1 μm thick nitrogen-doped p-ZnSe (layer 10
3: Multiple quantum well structure 1 consisting of a 10 nm thick non-doped ZnS 0.8 Cd 0.2 Se well layer and a 10 nm thick non-doped ZnSe barrier layer with a carrier concentration of 5 × 10 17 cm −3 )
04: (number of well layers 6), chlorine-doped nZ having a thickness of 1 μm
nSe (layer 105: carrier concentration 1 × 10 18 cm −3 ), chlorine-doped n-ZnS 0.07 Se 0.93 (layer 1) having a thickness of 1.5 μm
06: Carrier concentration of 1 × 10 18 cm −3 ) at a temperature of 300 ° C.
Grown in. However, the films grown on the regions A and B have high resistance.

【0025】ここで、基板面方位によって窒素ドープZ
nSe薄膜のアクセプタ濃度の変わる実験例を示す。
(100)基板、(111)B基板及び(111)A基
板の上に同時に窒素ドープZnSe薄膜をMBE成長し
たところ、(100)基板上に成長したものは室温で5.
8×1017cm-3のアクセプタ濃度を示すのに対し、(1
11)B基板上に成長したものは、電極を基板と成長結
晶表面とに形成して測定したC−V法で伝導型の判別が
つかないほどの高抵抗であった。
Here, nitrogen-doped Z
An experimental example in which the acceptor concentration of the nSe thin film is changed will be described.
When a nitrogen-doped ZnSe thin film was simultaneously MBE-grown on the (100) substrate, the (111) B substrate, and the (111) A substrate, those grown on the (100) substrate were grown at room temperature for 5.
While showing an acceptor concentration of 8 × 10 17 cm −3 , (1
11) Those grown on the B substrate had such high resistance that the conduction type could not be discriminated by the CV method measured by forming electrodes on the substrate and the grown crystal surface.

【0026】電流阻止層形成 基板全面に高周波スパッタにより膜厚0.2μmのSi
2 薄膜を形成する。 フォトリソグラフィ技術で幅10μmの帯状パタンの
窓をSiO2 膜に形成する。この帯状パタンの幅方向の
中心を、基板面上に形成されている溝の幅方向の中心に
合わせる。もちろん、溝の方向は、GaAs基板の結晶
方位[01バー1]である。
A 0.2 μm- thick Si film is formed on the entire surface of the substrate on which the current blocking layer is formed by high frequency sputtering.
An O 2 thin film is formed. A window of a 10-μm wide band-shaped pattern is formed in the SiO 2 film by photolithography. The center in the width direction of this strip pattern is aligned with the center in the width direction of the groove formed on the substrate surface. Of course, the direction of the groove is the crystal orientation [01 bar 1] of the GaAs substrate.

【0027】結晶基板の薄膜化 羽布上で臭化メチルを用いて、基板側を研磨し、板厚7
0μmにする。
The substrate side is polished using methyl bromide on the thinning cloth of the crystal substrate, and the thickness is reduced to 7 mm.
0 μm.

【0028】電極形成 エピタキシャル成長層側及び基板側に、真空中で電子ビ
ーム蒸着法により、全面に厚さ30nmのチタン、50
nmの白金と200nmの金をこの順に蒸着して、それ
ぞれ電極108,109を各々形成する。その後、水素
雰囲気中で、200℃・60秒の条件でフラッシュアニ
ールし、電極金属と半導体との密着性を良くする。
Electrode formation On the epitaxial growth layer side and the substrate side, a 30 nm thick titanium, 50 nm
The electrodes 108 and 109 are respectively formed by depositing platinum of 200 nm and gold of 200 nm in this order. Thereafter, flash annealing is performed in a hydrogen atmosphere at 200 ° C. for 60 seconds to improve the adhesion between the electrode metal and the semiconductor.

【0029】チップ化 劈開により、レーザチップをウェハから切り出す。The laser chip is cut out from the wafer by chipping and cleavage.

【0030】素子特性 図1の構造の素子をジャンクション・ダウンでダイヤモ
ンド・ヒートシンク上に金錫共晶合金を用いてマウント
したときの光出力−注入電流特性を、図2に示す。ここ
で、共振器長は1mmであり、パルス幅1μs、繰り返し
1kHzで、室温で閾値電流密度は490A/cm2 であ
った。発振波長は510nmとし、また、外部微分量子効
率は、端面当り39%であった。そして、近視野像を観
察したところ、図2に示す範囲では、単一横モードで発
振した。
Device Characteristics FIG. 2 shows the light output-injection current characteristics when the device having the structure shown in FIG. 1 is mounted on a diamond heat sink by junction down using a gold-tin eutectic alloy. Here, the resonator length was 1 mm, the pulse width was 1 μs, the repetition was 1 kHz, and the threshold current density at room temperature was 490 A / cm 2 . The oscillation wavelength was 510 nm, and the external differential quantum efficiency was 39% per end face. When the near-field image was observed, oscillation occurred in a single transverse mode in the range shown in FIG.

【0031】本素子と同時に(100)面上に成長した
結晶を用いて作製した幅20μmの酸化膜ウィンドスト
ライプ型のレーザダイオードの特性を調べたところ、同
一測定条件下での閾値電流密度は1.1kA/cm2 であ
り、本発明の素子に比較して2倍以上高かった。また、
外部微分量子効率は端面当り12%であり、本発明の素
子に比較して、1/3以下であった。また、発振直後か
ら、横モードは多モードとなった。
When the characteristics of a 20 μm wide oxide film windstrip type laser diode fabricated using crystals grown on the (100) plane simultaneously with the present device were examined, the threshold current density under the same measurement conditions was 1 0.1 kA / cm 2, which is more than twice as high as that of the device of the present invention. Also,
The external differential quantum efficiency was 12% per end face, which was 1/3 or less as compared with the device of the present invention. Immediately after the oscillation, the transverse mode became multi-mode.

【0032】以上、p−GaAs基板を用いた場合の例
を示したが、n−GaAs基板を用いてもよい。この場
合のLD構造を構成する半導体の電導型は、p型基板を
用いた場合と反対である。また、n型基板を用いたと
き、p型半導体層用金属電極はp型ZnS0.07Se 0.93
層に形成することになるが、その場合、電流−電圧特性
に20V〜30Vの電圧障壁が生じる。この障壁を軽減
するために、ZnTe等のキャップ層を形成してもよ
い。このキャップ層を形成する場合には、実施例に示し
た電流阻止用SiO2 絶縁膜107を形成する代わり
に、電流注入領域以外の部分のキャップ層を除去しても
電流狭窄を図れる。
As described above, an example in which a p-GaAs substrate is used
However, an n-GaAs substrate may be used. This place
The conduction type of the semiconductor that constitutes the LD structure is a p-type substrate.
The opposite is the case. Also, when using an n-type substrate
The metal electrode for the p-type semiconductor layer is p-type ZnS0.07Se 0.93
In this case, the current-voltage characteristics
A voltage barrier of 20 V to 30 V occurs. Reduce this barrier
For this purpose, a cap layer such as ZnTe may be formed.
No. In the case where this cap layer is formed, it is shown in the embodiment.
Current blocking SiOTwoInstead of forming the insulating film 107
Then, even if the cap layer other than the current injection region is removed,
Current constriction can be achieved.

【0033】また、ここでは基板としてGaAsを用い
たが、レーザ構造を成長できる基板であれば、InGa
As、InGaP等の他の基板でも良いことは明白であ
る。また、層102と層106とにZnS0.07Se0.93
層を用いたが、GaAsに整合し、ZnS0.87Se0.93
と同等かそれより低い屈折率をもつ化合物半導体で、し
かも発振波長エネルギーよりも広い禁制帯幅を持つもの
であれば、他の結晶でもよい。例えば、Zn0.37Cd
0.63Sなど、あるいはZnSeとZnSSeとの超格子
層などを挙げることができる。
Although GaAs is used here as a substrate, InGaAs may be used as long as it can grow a laser structure.
It is clear that other substrates such as As and InGaP may be used. Further, ZnS 0.07 Se 0.93 is formed on the layers 102 and 106.
Layer was used, but matched to GaAs, ZnS 0.87 Se 0.93
Other crystals may be used as long as they are compound semiconductors having a refractive index equal to or lower than that and having a forbidden band width wider than the oscillation wavelength energy. For example, Zn 0.37 Cd
0.63 S or the like, or a superlattice layer of ZnSe and ZnSSe can be used.

【0034】また、本実施例では、レーザの共振器の軸
方向を[01バー1]としたが、他の方位でも、実施例
に示したような溝を順メサ形状に形成できればよいこと
は、明らかである。さらに、基板に形成した溝の側壁が
(111)面でなくともその近傍でも良い。
In this embodiment, the axial direction of the laser resonator is set to [01 bar 1]. However, it is sufficient that the groove as shown in the embodiment can be formed in a normal mesa shape in other directions. ,it is obvious. Further, the side wall of the groove formed in the substrate may not be the (111) plane but may be in the vicinity thereof.

【0035】(実施例2)次に本発明の第2に係るII
−VI族半導体レーザの実施例を説明する。図3は本発
明の第2の実施例に係るp型基板を用いた半導体レーザ
の概略図であり、レーザ共振器を光の伝搬方向に対して
直交する方向に切断した断面図である。
(Embodiment 2) Next, II according to the second embodiment of the present invention.
An example of a -VI group semiconductor laser will be described. FIG. 3 is a schematic view of a semiconductor laser using a p-type substrate according to a second embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view of a laser resonator cut in a direction orthogonal to a light propagation direction.

【0036】ここで、本実施例では紙面に直交する方向
が[01バー1]方向である。図3中、符号1はp型G
aAs基板、2はGaAs基板に格子整合する窒素ドー
プp型ZnS0.07Se0.93光閉じ込め層、3は窒素ドー
プp型ZnSeキャリア閉じ込め層、4は6層のZn
0.8 Cd0.2 Se井戸層をZnSeバリア層からなる多
重量子井戸活性層、5はn型ZnSeキャリア閉じ込め
層、6はn型ZnS0.07Se0.93光閉じ込め層、7はチ
タンと白金と金とをこの順に蒸着したn側オーミック電
極、8はクロムを介した金電極を各々図示する。
Here, in this embodiment, the direction perpendicular to the paper surface is the [01 bar 1] direction. In FIG. 3, reference numeral 1 denotes a p-type G
aAs substrate, 2 is a nitrogen-doped p-type ZnS 0.07 Se 0.93 optical confinement layer lattice-matched to a GaAs substrate, 3 is a nitrogen-doped p-type ZnSe carrier confinement layer, and 4 is a 6-layer Zn
The 0.8 Cd 0.2 Se well layer is a multiple quantum well active layer comprising a ZnSe barrier layer, 5 is an n-type ZnSe carrier confinement layer, 6 is an n-type ZnS 0.07 Se 0.93 optical confinement layer, and 7 is titanium, platinum and gold in this order. A vapor-deposited n-side ohmic electrode 8 is a gold electrode via chromium.

【0037】ここで、層2〜層6の積層構造は、先に述
べたダブルへロ構造の一種であるセパレートコンファ
イメントヘテロ構造(SCH構造)といわれる積層構造
になっており、層2と層6の光閉じ込め層と、層3と層
5のキャリア閉じ込め層とによって、光とキャリアとを
それぞれ分離して閉じ込めている。また、符号9〜13
および15〜19は、層2から層6をMBE成長すると
きに同時に(111)面20と(100)面21の上に
成長した層を図示し、それぞれの対応する層が成長境界
面22、23において接している。
[0037] Here, the laminated structure of the layer 2 to layer 6 is adapted to the laminated structure called a separate configuration file placement heterostructure is a kind of terrorism structures to double that previously described (SCH structure), a layer 2 And the light confinement layer of the layer 6 and the carrier confinement layers of the layers 3 and 5 separate and confine light and carriers, respectively. Reference numerals 9 to 13
And 15 to 19 illustrate the layers grown on the (111) plane 20 and the (100) plane 21 at the same time as the MBE growth of the layer 2 to the layer 6, each corresponding layer having a growth interface 22, At 23.

【0038】しかしながら、窒素ドープZnSe層10
と窒素ドープZnS0.07Se0.93層9は、共に(11
1)面上で成長したため、高抵抗である。これは、窒素
ドープII−VI族半導体のMBE成長において、(1
11)面上に成長した層が、同時に(100)面上に成
長した層に比べてはるかに高い抵抗となることを利用し
たものである。
However, the nitrogen-doped ZnSe layer 10
And the nitrogen-doped ZnS 0.07 Se 0.93 layer 9 are both (11
1) High resistance since grown on the surface. This is because (1) in MBE growth of a nitrogen-doped II-VI semiconductor.
11) The fact that the layer grown on the plane has much higher resistance than the layer grown on the (100) plane at the same time.

【0039】また、12及び13の層も同様に高抵抗で
ある。14はSCH構造のMBE成長に先だって、MB
EもしくはMOCVD法により1のGaAs基板上に成
長し、(111)面21を露出するように加工したZn
0.07Se0.93層である。この層は、ノンドープで高抵
抗であるので、素子に順方向バイアスを印加しても、こ
の上に成長した15〜17の各層には電流は流れない。
また、ZnS0.07Se 0.93層9による横方向の光閉じ込
めが不十分な場合でも、その横方向延長上にある層1
4、または層15、または層16が、光閉じ込め層とし
て作用する。
The layers 12 and 13 also have high resistance.
is there. Prior to MBE growth of the SCH structure,
E or MOCVD on one GaAs substrate
Zn processed to expose the (111) plane 21
S0.07Se0.93Layer. This layer is undoped and highly
Resistance, so that even if a forward bias is applied to the device,
No current flows in each of layers 15 to 17 grown on the substrate.
Also, ZnS0.07Se 0.93Lateral light confinement by layer 9
Layer 1 on its lateral extension, even if the
4, or layer 15 or layer 16 is a light confinement layer
Act.

【0040】ここでは、層9にZnS0.07Se0.93層を
用いたが、GaAsに整合し、ZnS0.07Se0.93と同
等かそれより低い屈折率をもつ化合物半導体で、しかも
発振波長エネルギーよりも広い禁制帯幅を持つものであ
れば、何れのものを用いてもよく、例えば、ZnS0.37
Cd0.63Sなどでもよい。また、ZnSeとZnSSe
の超格子層でも良い。
Here, a ZnS 0.07 Se 0.93 layer is used as the layer 9, but a compound semiconductor that matches GaAs and has a refractive index equal to or lower than that of ZnS 0.07 Se 0.93, and has a forbidden energy wider than the oscillation wavelength energy. Any material having a band width may be used. For example, ZnS 0.37
Cd 0.63 S may be used. Also, ZnSe and ZnSSe
May be used.

【0041】以下にp形基板を用いた図3に示す構造の
素子の作製法及び特性について、具体的に述べる。
Hereinafter, a method of manufacturing an element having a structure shown in FIG. 3 using a p-type substrate and its characteristics will be specifically described.

【0042】基板形成 用いる基板は、(100)面のGaAs基板上にMBE
もしくはMOCVD法により成長した厚さ4μmのノン
ドープZnS0.07Se0.93層を、図4に示すように加工
した。同図中、奥行き方向Lは将来共振器の長手方向と
なるべき方向で、正面はその断面であり、符号44はG
aAs基板、45は高抵抗層を各々図示する。また、加
工は、フォトリソグラフィ技術とZnS0.07Se0.93
のウェットエッチング法とにより行い、このZnS0.07
Se0.93層に対して鏡面が得られ、かつ、エッチングに
より形成された側面が(111)面等の傾斜面となるエ
ッチング液を用いる。ここでは、エッチング液として、
ブロムメタノール液を用いた。図中の溝の底面に対向す
る辺の幅は20μmである。
Substrate formation The substrate used was a MBE on a (100) GaAs substrate.
Alternatively, a non-doped ZnS 0.07 Se 0.93 layer having a thickness of 4 μm grown by MOCVD was processed as shown in FIG. In the figure, a depth direction L is a direction to be a longitudinal direction of the resonator in the future, a front surface is a cross section thereof, and reference numeral 44 denotes G.
The aAs substrate 45 shows a high resistance layer. Moreover, processing was carried out by a wet etching method photolithography and ZnS 0.07 Se 0.93 layer, the ZnS 0.07
An etching solution is used which provides a mirror surface to the Se 0.93 layer and whose side surface formed by etching becomes an inclined surface such as a (111) surface. Here, as an etchant,
A bromomethanol solution was used. The width of the side facing the bottom surface of the groove in the figure is 20 μm.

【0043】結晶成長 上記の方法で形成した加工基板上にMBEを用いて、図
3に示したように、厚さ2μmの窒素ドープp−ZnS
0.07Se0.93(層2,層15でキャリア濃度5×1017
cm-3、層9は高抵抗)、厚さ1μmの窒素ドープp−Z
nSe(層3,層16でキャリア濃度5×1017cm-3
層10は高抵抗)、厚さ10nmノンドープZnS0.8
Cd0.2 Se井戸層と厚さ10nmのノンドープZnSe
バリア層からなる多重量子井戸構造4、11、17(井
戸層数6)、厚さ1μmの塩素ドープn−ZnSe(層
5,層18:キャリア濃度1×1018cm-3、層12:高
抵抗)、厚さ1.5μmの塩素ドープn−ZnS0.07Se
0.93(層6,層19:キャリア濃度1×1018cm-3、層
13:高抵抗)を、温度300℃で成長させた。
Crystal growth As shown in FIG. 3, a 2 μm thick nitrogen-doped p-ZnS
0.07 Se 0.93 (Carrier concentration 5 × 10 17 in layers 2 and 15)
cm −3 , layer 9 has high resistance), 1 μm thick nitrogen-doped pZ
nSe (carrier concentration of 5 × 10 17 cm −3 in layers 3 and 16;
The layer 10 has a high resistance), and a non-doped ZnS 0.8 having a thickness of 10 nm.
Cd 0.2 Se well layer and 10 nm thick non-doped ZnSe
Multiple quantum well structures 4, 11, 17 (the number of well layers 6) composed of barrier layers, chlorine-doped n-ZnSe having a thickness of 1 μm (layer 5, layer 18: carrier concentration 1 × 10 18 cm −3 , layer 12: high) Resistance), chlorine-doped n-ZnS 0.07 Se with a thickness of 1.5 μm
0.93 (layer 6, layer 19: carrier concentration of 1 × 10 18 cm −3 , layer 13: high resistance) was grown at a temperature of 300 ° C.

【0044】基板面方位によって窒素ドープZnSe薄
膜のアクセプタ濃度の変わる実験例を示す。(100)
基板と(111)B基板の上に同時に窒素ドープZnS
e薄膜をMBE成長したところ、(100)基板上に成
長したものは室温で5.8×1017cm-3のアクセプタ濃度
を示すのに対し、(111)B基板上に成長したもの
は、電極を基板と成長結晶表面とに形成して測定したC
−V法で伝導型の判別がつかないほどの高抵抗であっ
た。また、(111)A基板や、(111)A面や(1
11)B面からわずかに傾いたオフ基板を用いたときに
も成長層は高抵抗となった。
An experimental example in which the acceptor concentration of a nitrogen-doped ZnSe thin film changes depending on the substrate plane orientation will be described. (100)
Nitrogen doped ZnS on the substrate and (111) B substrate simultaneously
When e-thin films were grown by MBE, those grown on the (100) substrate showed an acceptor concentration of 5.8 × 10 17 cm -3 at room temperature, whereas those grown on the (111) B substrate were: An electrode was formed on the substrate and the surface of the grown crystal, and the measured C
The resistance was so high that the conduction type could not be determined by the -V method. Further, the (111) A substrate, the (111) A surface, and the (1)
11) The growth layer also had high resistance when the off-substrate slightly inclined from the B-plane was used.

【0045】図3のようにp型基板を用いた場合は、結
晶成長側には、真空中で電子ビームスパッタ蒸着法によ
り、全面に厚さ30nmのチタンと50nmの白金と200
nmの金をこの順にスパッタ蒸着するし、チタン/白金/
金からなる電極7を形成する。基板側については、厚さ
40nmのクロムと厚さ0.5μmの金を連続して蒸着し、
クロム/金からなる電極8を形成する。その後、水素雰
囲気中で、200℃・60秒の条件でフラッシュアニー
ルし、電極金属と半導体との密着性を良くする。最後に
劈開により、レーザチップをウェハから切り出す。
When a p-type substrate is used as shown in FIG. 3, on the crystal growth side, 30 nm thick titanium, 50 nm platinum and 200 nm
nm gold is deposited by sputtering in this order, and titanium / platinum /
An electrode 7 made of gold is formed. On the substrate side, chromium with a thickness of 40 nm and gold with a thickness of 0.5 μm are successively deposited,
An electrode 8 made of chromium / gold is formed. Thereafter, flash annealing is performed in a hydrogen atmosphere at 200 ° C. for 60 seconds to improve the adhesion between the electrode metal and the semiconductor. Finally, the laser chip is cut out from the wafer by cleavage.

【0046】素子特性 図3の構造の素子をジャンクション・ダウンでダイヤモ
ンド・ヒートシンク上に金錫共晶合金を用いてマウント
したときの光出力−注入電流特性を、図5に示す。ここ
で、共振器長は1mmであり、パルス幅1μs、繰り返し
1kHzで、室温で閾値電流密度は490A/cm2 であ
った。発振波長は510nmとし、また、外部微分量子効
率は、端面当り39%であった。そして、近視野像を観
察したところ、図5に示す範囲では、単一横モードで発
振した。
Device Characteristics FIG. 5 shows light output-injection current characteristics when the device having the structure shown in FIG. 3 is mounted on a diamond heat sink by using a gold-tin eutectic alloy at a junction down. Here, the resonator length was 1 mm, the pulse width was 1 μs, the repetition was 1 kHz, and the threshold current density at room temperature was 490 A / cm 2 . The oscillation wavelength was 510 nm, and the external differential quantum efficiency was 39% per end face. When the near-field image was observed, oscillation occurred in the single transverse mode in the range shown in FIG.

【0047】本素子と同時に(100)面上に成長した
結晶を用いて作製した幅20μmの酸化膜ウィンドスト
ライプ型のレーザダイオードの特性を調べたところ、同
一測定条件下での閾値電流密度は1.1kA/cm2 であ
り、本発明の素子に比較して2倍以上高かった。また、
外部微分量子効率は端面当り12%であり、本発明の素
子に比較して、1/3以下であった。また、発振直後か
ら、横モードは多モードとなった。
The characteristics of a 20 μm wide oxide film windstrip type laser diode fabricated using a crystal grown on the (100) plane simultaneously with this device were examined. The threshold current density under the same measurement conditions was 1 0.1 kA / cm 2, which is more than twice as high as that of the device of the present invention. Also,
The external differential quantum efficiency was 12% per end face, which was 1/3 or less as compared with the device of the present invention. Immediately after the oscillation, the transverse mode became multi-mode.

【0048】(実施例3)上述した第1実施例はp形基
板上に形成した素子について述べたが、本発明は図6に
示すように、n形基板を用いた場合でも素子を作製でき
る。この場合は、図6に示すように、レーザ構造はp基
板を用いたときと、pnを反転させた構造とすればよ
い。この際、p電極30として全面に厚さ0.2μmの金
を、電子ビームスパッタ蒸着法により蒸着し、基板側の
n電極31については厚さ30nmのチタンと厚さ50nm
の白金と厚さ0.5μmの金とを連続して蒸着した。尚、
図中32は(111)面上n型ZnS0.07Se0.93光閉
じ込め層,33は(111)面上n型ZnSeキャリア
閉じ込め層,34は(111)面上Zn0.8 Cd0.2
e/ZnSe多重量子井戸,35は(111)面上高抵
抗窒素ドープZnSe層,36は(111)面上高抵抗
窒素ドープZnS0.07Se0.93層,37は高抵抗ZnS
0.07Se0.93層,38はn型ZnS0.07Se0.93層,3
9はn型ZnSe層,40はZn0.8 Cd0.2 Se/Z
nSe多重量子井戸,41は窒素ドープZnSe層,4
2は窒素ドープZnS0.07Se0.93層を各々図示する。
(Embodiment 3) In the first embodiment described above, an element formed on a p-type substrate has been described. However, in the present invention, as shown in FIG. 6, an element can be manufactured even when an n-type substrate is used. . In this case, as shown in FIG. 6, the laser structure may be a structure in which a p-substrate is used and a structure in which pn is inverted. At this time, gold having a thickness of 0.2 μm was vapor-deposited on the entire surface as the p-electrode 30 by an electron beam sputter vapor deposition method.
And platinum having a thickness of 0.5 μm were continuously deposited. still,
In the figure, 32 is an n-type ZnS 0.07 Se 0.93 optical confinement layer on the (111) plane, 33 is an n-type ZnSe carrier confinement layer on the (111) plane, and 34 is Zn 0.8 Cd 0.2 S on the (111) plane.
e / ZnSe multiple quantum well, 35 is a high resistance nitrogen doped ZnSe layer on the (111) plane, 36 is a high resistance nitrogen doped ZnS 0.07 Se 0.93 layer on the (111) plane, and 37 is a high resistance ZnS
0.07 Se 0.93 layer, 38 is n-type ZnS 0.07 Se 0.93 layer, 3
9 is an n-type ZnSe layer, 40 is Zn 0.8 Cd 0.2 Se / Z
nSe multiple quantum well; 41, nitrogen-doped ZnSe layer;
Reference numeral 2 denotes a nitrogen-doped ZnS 0.07 Se 0.93 layer.

【0049】上述した説明においては、基板として、G
aAsを用いたが、レーザ構造を成長できる基板であれ
ば、InGaAs、InGaP等の他の基板でも良いこ
とは明白である。
In the above description, G is used as the substrate.
Although aAs was used, it is clear that other substrates such as InGaAs and InGaP may be used as long as they can grow a laser structure.

【0050】また、本実施例では、レーザの共振器の軸
方向を[01バー1]としたが、他の方位でも、実施例
に示したような溝を順メサ形状に形成できればよいこと
は、明らかである。
Further, in this embodiment, the axial direction of the laser resonator is set to [01 bar 1], but it is sufficient that the groove as shown in the embodiment can be formed in a normal mesa shape in other directions. ,it is obvious.

【0051】[0051]

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、(111)面に挟まれた(100)面上にレーザ構
造を成長することにより、(111)面上に成長した結
晶が高抵抗化するため、この層が電流狭窄層として働
き、さらにはストライプ状活性層側面の光閉じ込め層と
して働くため、従来のMBE技術を用いて、容易に低閾
値電流密度・高外部量子効率で横モードの安定性に優れ
たレーザダイオードを作製できる。
As described above, in the present invention, by growing a laser structure on the (100) plane sandwiched between the (111) planes, the crystal grown on the (111) plane has a high resistance. This layer acts as a current confinement layer and further acts as a light confinement layer on the side surface of the stripe-shaped active layer. Therefore, the conventional MBE technology can be used to easily achieve low threshold current density, high external quantum efficiency, and transverse mode. A laser diode having excellent stability can be manufactured.

【0052】また、一方、(111)面を側面に有し
(100)面を底面に有する溝構造に、II−VI族半
導体を活性層に持つレーザ構造を形成するに当り、(1
11)面上には高抵抗のII−VI族半導体であってク
ラッド層と同じ組成の層が置かれている。このため、
(111)面上の高抵抗層により電流狭窄がなされ、ま
た、同層の屈折率が(100)面上に形成される活性層
よりも低いために活性層に光が効率的に閉じ込められ
る。電流狭窄と光閉じ込めが効率的に行われることか
ら、本発明を用いると容易に高性能II−VI族半導体
レーザが得られると云う効果を奏する。
On the other hand, when forming a laser structure having a II-VI group semiconductor in an active layer in a groove structure having a (111) plane on a side surface and a (100) plane on a bottom surface, (1)
11) On the surface, a layer of a high resistance II-VI group semiconductor having the same composition as the cladding layer is placed. For this reason,
The current is confined by the high resistance layer on the (111) plane, and the refractive index of the layer is lower than that of the active layer formed on the (100) plane, so that light is efficiently confined in the active layer. Since current confinement and light confinement are efficiently performed, the present invention has an effect that a high-performance II-VI group semiconductor laser can be easily obtained by using the present invention.

【0053】また、塩素と窒素をドーパントとしたMB
E法により、(111)面を側面に有し(100)面を
底面に有する溝構造に、II−VI族半導体を活性層に
有するレーザ構造を成長すると、(111)面上に成長
した層は自動的に高抵抗層になり、上記の構造が実現さ
れると云う効果を奏する。
Further, MB containing chlorine and nitrogen as dopants
When a laser structure having an II-VI group semiconductor as an active layer is grown in a groove structure having a (111) plane on a side surface and a (100) plane on a bottom surface by the E method, a layer grown on the (111) plane is obtained. Automatically becomes a high-resistance layer, and has the effect that the above structure is realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】p形基板を用いた本発明の第1の実施例に係る
半導体レーザの構造であり、光の伝搬方向に垂直な断面
図である。
FIG. 1 is a sectional view of a structure of a semiconductor laser according to a first embodiment of the present invention using a p-type substrate, which is perpendicular to a light propagation direction.

【図2】本発明の半導体レーザの特性の例である。FIG. 2 is an example of characteristics of the semiconductor laser of the present invention.

【図3】p形基板を用いた本発明の第2の実施例に係る
半導体レーザの構造であり、光の伝搬方向に垂直な断面
図である。
FIG. 3 is a sectional view of a structure of a semiconductor laser according to a second embodiment of the present invention using a p-type substrate, which is perpendicular to a light propagation direction.

【図4】本発明におけるレーザ構造をMBE成長するた
めに加工した基板の斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view of a substrate processed for MBE growth of the laser structure according to the present invention.

【図5】本発明の半導体レーザの特性を示すグラフであ
る。
FIG. 5 is a graph showing characteristics of the semiconductor laser of the present invention.

【図6】n形基板を用いた本発明の第3の実施例に係る
半導体レーザの概略構成断面図である。
FIG. 6 is a schematic sectional view of a semiconductor laser according to a third embodiment of the present invention using an n-type substrate.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 p型GaAs基板 102 窒素ドープp型ZnS0.07Se0.93光閉じ込め
層 103 窒素ドープp型ZnSeキャリア閉じ込め層 104 Zn0.8 Cd0.2 Se/ZnSe多重量子井戸
活性層 105 n型ZnSeキャリア閉じ込め層 106 n型ZnS0.07Se0.93光閉じ込め層 107 電流阻止用SiO2 絶縁膜 108 チタン/白金/金電極 109 チタン/白金/金電極 A (111)面 B (111)面 1 p型GaAs基板 2 窒素ドープp型ZnS0.07Se0.93光閉じ込め層 3 窒素ドープp型ZnSeキャリア閉じ込め層 4 Zn0.8 Cd0.2 Se/ZnSe多重量子井戸活性
層 5 n型ZnSeキャリア閉じ込め層 6 n型ZnS0.07Se0.93光閉じ込め層 7 チタン/白金/金電極 8 クロム/金電極 9 (111)面上高抵抗窒素ドープZnS0.07Se
0.93光閉じ込め層 10 (111)面上高抵抗窒素ドープZnSeキャリ
ア閉じ込め層 11 (111)面上Zn0.8 Cd0.2 Se/ZnSe
多重量子井戸 12 (111)面上n型ZnSe層 13 (111)面上n型ZnS0.07Se0.93層 14 高抵抗ZnS0.07Se0.93層 15 窒素ドープZnS0.07Se0.93層 16 窒素ドープZnSe層 17 Zn0.8 Cd0.2 Se/ZnSe多重量子井戸 18 n型ZnSe層 19 n型ZnS0.07Se0.93層 20 ZnS0.07Se0.93(111)層 21 ZnS0.07Se0.93(100)層 22 成長境界面1 23 成長境界面2 24 n型GaAs基板 25 n型ZnS0.07Se0.93光閉じ込め層 26 n型ZnSeキャリア閉じ込め層 27 Zn0.8 Cd0.2 Se/ZnSe多重量子井戸活
性層 28 窒素ドープp型ZnSeキャリア閉じ込め層 29 窒素ドープp型ZnS0.07Se0.93光閉じ込め層 30 金電極 31 チタン/白金/金電極 32 (111)面上n型ZnS0.07Se0.93光閉じ込
め層 33 (111)面上n型ZnSeキャリア閉じ込め層 34 (111)面上Zn0.8 Cd0.2 Se/ZnSe
多重量子井戸 35 (111)面上高抵抗窒素ドープZnSe層 36 (111)面上高抵抗窒素ドープZnS0.07Se
0.93層 37 高抵抗ZnS0.07Se0.93層 38 n型ZnS0.07Se0.93層 39 n型ZnSe層 40 Zn0.8 Cd0.2 Se/ZnSe多重量子井戸 41 窒素ドープZnSe層 42 窒素ドープZnS0.07Se0.93層 44 GaAs基板 45 高抵抗ZnS0.07Se0.93層 L 共振器方向
Reference Signs List 101 p-type GaAs substrate 102 nitrogen-doped p-type ZnS 0.07 Se 0.93 optical confinement layer 103 nitrogen-doped p-type ZnSe carrier confinement layer 104 Zn 0.8 Cd 0.2 Se / ZnSe multiple quantum well active layer 105 n-type ZnSe carrier confinement layer 106 n-type ZnS 0.07 Se 0.93 Optical confinement layer 107 SiO 2 insulating film for current blocking 108 Titanium / platinum / gold electrode 109 Titanium / platinum / gold electrode A (111) plane B (111) plane 1 p-type GaAs substrate 2 nitrogen-doped p-type ZnS 0.07 Se 0.93 light confinement layer 3 nitrogen-doped p-type ZnSe carrier confinement layer 4 Zn 0.8 Cd 0.2 Se / ZnSe multiple quantum well active layer 5 n-type ZnSe carrier confinement layer 6 n-type ZnS 0.07 Se 0.93 light confinement layer 7 titanium / platinum / gold Electrode 8 Chromium / gold electrode 9 High resistance nitrogen on (111) surface -Loop ZnS 0.07 Se
0.93 Optical confinement layer 10 High-resistance nitrogen-doped ZnSe carrier confinement layer on (111) plane 11 Zn 0.8 Cd 0.2 Se / ZnSe on (111) plane
Multiple quantum well 12 n-type ZnSe layer on (111) plane 13 n-type ZnS 0.07 Se 0.93 layer on (111) plane 14 High resistance ZnS 0.07 Se 0.93 layer 15 nitrogen-doped ZnS 0.07 Se 0.93 layer 16 nitrogen-doped ZnSe layer 17 Zn 0.8 Cd 0.2 Se / ZnSe multiple quantum well 18 n-type ZnSe layer 19 n-type ZnS 0.07 Se 0.93 layer 20 ZnS 0.07 Se 0.93 (111) layer 21 ZnS 0.07 Se 0.93 (100) layer 22 Growth interface 1 23 Growth interface 2 24 n-type GaAs substrate 25 n-type ZnS 0.07 Se 0.93 optical confinement layer 26 n-type ZnSe carrier confinement layer 27 Zn 0.8 Cd 0.2 Se / ZnSe multiple quantum well active layer 28 nitrogen-doped p-type ZnSe carrier confinement layer 29 nitrogen-doped p-type ZnS 0.07 Se 0.93 optical confinement layer 30 gold electrode 31 of titanium / platinum / gold electrode 32 (1 1) surface on the n-type ZnS 0.07 Se 0.93 optical confinement layer 33 (111) plane on the n-type ZnSe carrier confinement layer 34 (111) plane on the Zn 0.8 Cd 0.2 Se / ZnSe
Multiple quantum well 35 High resistance nitrogen-doped ZnSe layer on (111) plane 36 High resistance nitrogen-doped ZnS 0.07 Se on (111) plane
0.93 layer 37 High resistance ZnS 0.07 Se 0.93 layer 38 n-type ZnS 0.07 Se 0.93 layer 39 n-type ZnSe layer 40 Zn 0.8 Cd 0.2 Se / ZnSe multiple quantum well 41 nitrogen-doped ZnSe layer 42 nitrogen-doped ZnS 0.07 Se 0.93 layer 44 GaAs substrate 45 High resistance ZnS 0.07 Se 0.93 layer L Resonator direction

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−15088(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 5/00 - 5/50 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-7-15088 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01S 5/00-5/50

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 面方位が(100)面或いは(100)
面から僅かに傾いた基板面を有すると共に最表面に高抵
抗II−VI族半導体層からなる半導体基板上に形成さ
れ、少なくとも活性層がII−VI族半導体からなるダ
ブルヘテロ構造又はセパレートコンファイメントヘテロ
構造の半導体レーザにおいて、 前記半導体基板は前記高抵抗II−VI族半導体層を貫
く溝を有し、該溝の底面は基板面に平行であり、かつ、
側面は(111)面或いは(111)面から僅かに傾い
た斜面であり、その上に少なくともII−VI族半導体
からなる下方クラッド、活性層、上方クラッドからなる
レーザ構造を配すると共に、 前記溝の(111)面上には、前記レーザ構造のうち少
なくとも下方クラッド或いは上方クラッドが配されるこ
とを特徴とするII−VI族半導体レーザ。
1. A (100) plane or (100) plane orientation
A double hetero structure or a separate configuration having a substrate surface slightly inclined from the surface and formed on a semiconductor substrate comprising a high-resistance II-VI semiconductor layer on the outermost surface and at least an active layer comprising a II-VI semiconductor layer In a semiconductor laser having a heterostructure, the semiconductor substrate has a groove penetrating the high-resistance II-VI semiconductor layer, a bottom surface of the groove is parallel to the substrate surface, and
The side surface is a (111) plane or an inclined plane slightly inclined from the (111) plane, on which a laser structure including at least a lower clad made of II-VI semiconductor, an active layer, and an upper clad is arranged, and the groove is formed. A II-VI semiconductor laser, wherein at least a lower cladding or an upper cladding of the laser structure is disposed on the (111) plane.
【請求項2】 面方位が(100)面或いは(100)
面から僅かに傾いた半導体基板であって、底面が基板面
に平行であり、かつ、側面が(111)面或いは(11
1)面から僅かに傾いた斜面である溝を有する半導体基
板上に、少なくとも活性層がII−VI族半導体からな
るダブルヘテロ構造又はセパレートコンファイメントヘ
テロ構造半導体レーザの構造を成長するに際し、 分子線エピタキシャル結晶成長法(MBE)を用いるこ
とを特徴とするII−VI族半導体レーザの形成法。
2. The plane orientation is (100) plane or (100) plane.
The semiconductor substrate is slightly inclined from the surface, the bottom surface is parallel to the substrate surface, and the side surface is the (111) plane or the (11) plane.
1) In growing a double hetero structure or a separate confection hetero structure semiconductor laser in which at least the active layer is made of a II-VI group semiconductor on a semiconductor substrate having a groove that is a slope slightly inclined from the surface, A method for forming a group II-VI semiconductor laser, comprising using a line epitaxial crystal growth method (MBE).
【請求項3】 p型ドーパントとして窒素を、n型ドー
パントとして塩素を用いることを特徴とする請求項
II−VI族半導体レーザの形成法。
3. A nitrogen, a method of forming a Group II-VI semiconductor laser according to claim 2 which comprises using chlorine as an n-type dopant as a p-type dopant.
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