JPH01173685A - 半導体レーザ素子およびその製造方法 - Google Patents
半導体レーザ素子およびその製造方法Info
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- JPH01173685A JPH01173685A JP32998987A JP32998987A JPH01173685A JP H01173685 A JPH01173685 A JP H01173685A JP 32998987 A JP32998987 A JP 32998987A JP 32998987 A JP32998987 A JP 32998987A JP H01173685 A JPH01173685 A JP H01173685A
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
(産業上の利用分野)
本発明は、半導体レーザ素子特に光通信用レーザ光の発
振が可能である半導体レーザ素子、およびその製造方法
に関する7 (従来の技術) 光通信用レーザ素子としで、Ga、InAsPを活性層
としInPをクラッド層とするダブルへテロ接合レーザ
があり、様々な構造の素子が提案されている。
振が可能である半導体レーザ素子、およびその製造方法
に関する7 (従来の技術) 光通信用レーザ素子としで、Ga、InAsPを活性層
としInPをクラッド層とするダブルへテロ接合レーザ
があり、様々な構造の素子が提案されている。
Ga1nAsPを活性層としたレーザでは、GaInA
sP結晶の組成を変えることにより、InP結晶に格子
整合する範囲内でそのレーザ光の発振波長を0.92μ
mから1.65μmまで自由に変化させることができる
。この発振波長内には、光通信用に用いられる光ファイ
バの最も損失の小さい波長である1、55μmと、最も
分散の小さい波長である1、3μmが含まれているため
、光通信用の光源として有望な半導体レーザ素子である
。
sP結晶の組成を変えることにより、InP結晶に格子
整合する範囲内でそのレーザ光の発振波長を0.92μ
mから1.65μmまで自由に変化させることができる
。この発振波長内には、光通信用に用いられる光ファイ
バの最も損失の小さい波長である1、55μmと、最も
分散の小さい波長である1、3μmが含まれているため
、光通信用の光源として有望な半導体レーザ素子である
。
従来、これらの半導体レーザ素子は、主に液相成長法(
LPE)を用いて製造されており、最近になって気相成
長法によっても製造されるようになってきた。この様な
半導体レーザ素子では、特にp型のInPにおいて高濃
度にドーピングができないこと、正孔に対するショット
キーバリアの高さが高いこと等の理由で、p型のInP
に対してオーミック電極を形成するのが困難であった。
LPE)を用いて製造されており、最近になって気相成
長法によっても製造されるようになってきた。この様な
半導体レーザ素子では、特にp型のInPにおいて高濃
度にドーピングができないこと、正孔に対するショット
キーバリアの高さが高いこと等の理由で、p型のInP
に対してオーミック電極を形成するのが困難であった。
これらの問題を回避するために、 p型InPクラッド
層の上にコンタクト層として、InPに格子整合するp
型のGaInAsP或は、GaInAs層を設けこれに
対してオーミック電極を形成する方法が用いられていた
。
層の上にコンタクト層として、InPに格子整合するp
型のGaInAsP或は、GaInAs層を設けこれに
対してオーミック電極を形成する方法が用いられていた
。
この様な方法を用いても、オーミック接触の抵抗を充分
に低くすることができないため、半導体レーザ素子の直
列抵抗を低くすることができなかった。
に低くすることができないため、半導体レーザ素子の直
列抵抗を低くすることができなかった。
(発明が解決しようとする問題点)
前記したように、GaInAsP/InP系材料を用い
た半導体レーザ素子では、発振波長を0.92μmから
1.65μ膳まで連続的にかつ任意に変化させることが
可能であるという利点はあったが、特にp側のオーミッ
ク電極の抵抗を低くすることが困難であるという問題が
あった。
た半導体レーザ素子では、発振波長を0.92μmから
1.65μ膳まで連続的にかつ任意に変化させることが
可能であるという利点はあったが、特にp側のオーミッ
ク電極の抵抗を低くすることが困難であるという問題が
あった。
本発明は、この様な問題点を考慮して、GaInAsP
/InP系材料を用いた半導体レーザ素子において、特
にp側のオーミック電極を低抵抗にすることにより。
/InP系材料を用いた半導体レーザ素子において、特
にp側のオーミック電極を低抵抗にすることにより。
素子の直列抵抗を低くし、高速で動作する半導体レーザ
素子とその製造方法を提供することを目的とする。
素子とその製造方法を提供することを目的とする。
(問題点を解決するための手段)
この発明の第1は、 InP基板上に第1導電型のIn
Pバッファ層兼クラッド層、 Ga、−Jn、As1−
yPy活性層、第2導電型のInPクラッド層の少なく
とも3層と、前記第2導電型のInPクラッド層の上に
積層したInAs1−、pi層、 InAs層の少なく
とも2層を具備した半導体レーザ素子である。また、前
記半導体レーザ素子において、InAs、−、Pア層の
組成が第2導電型のInPクラッド層からInAs層ま
で漸近的に変化させることを特徴とする。次に、この発
明の第2は、InP基板上に第1導電型のInPバッフ
ァ層兼クラりド層+ Ga、−、InPxAs、−yP
y活性層、第2導電型のInPクラッド層の少なくとも
3層と、前記第2導電型のInPクラッド層の上に積層
したInAs1−zh層+ InAs層の少なくとも2
層で構成される半導体レーザ素子の製造にあたり、その
構成層の少なくとも一層を有機金属気相成長法によって
形成することを特徴とする半導体レーザ素子のI!c!
造方法である。
Pバッファ層兼クラッド層、 Ga、−Jn、As1−
yPy活性層、第2導電型のInPクラッド層の少なく
とも3層と、前記第2導電型のInPクラッド層の上に
積層したInAs1−、pi層、 InAs層の少なく
とも2層を具備した半導体レーザ素子である。また、前
記半導体レーザ素子において、InAs、−、Pア層の
組成が第2導電型のInPクラッド層からInAs層ま
で漸近的に変化させることを特徴とする。次に、この発
明の第2は、InP基板上に第1導電型のInPバッフ
ァ層兼クラりド層+ Ga、−、InPxAs、−yP
y活性層、第2導電型のInPクラッド層の少なくとも
3層と、前記第2導電型のInPクラッド層の上に積層
したInAs1−zh層+ InAs層の少なくとも2
層で構成される半導体レーザ素子の製造にあたり、その
構成層の少なくとも一層を有機金属気相成長法によって
形成することを特徴とする半導体レーザ素子のI!c!
造方法である。
機上の如く、InPクラッド層の上にInAs1−、P
、、InAs層を積層形成することにより、低抵抗のオ
ーミック電極が形成できるようにし、半導体レーザ素子
の直列抵抗を低くするようにしたものである。
、、InAs層を積層形成することにより、低抵抗のオ
ーミック電極が形成できるようにし、半導体レーザ素子
の直列抵抗を低くするようにしたものである。
InAsz−zPzの組成2は1から0まで、すなわち
InPからInAsまで次第に変化するようにしたもの
である。
InPからInAsまで次第に変化するようにしたもの
である。
(作 用)
本発明により、バンドギャップの小さいInAsをコン
タクト層として用いるため、ショットキーバリアの高さ
を低くすることができ、かつInPに比べて高濃度に不
純物を添加できるようになる。また、InP層とInA
s層の間にInAs1−、P、層を設け、その組成をI
nPからInAsまで漸近的に変化させることにより、
InPとInAsの間でバンドギャップを連続的に変
化させることができ、バンド不連続によるキャリアの移
動の妨害が無くなる。このようにして、InPバッファ
層、特に p型に対して、低抵抗の電極が形成でき半導
体レーザ素子の直列抵抗を低くすることができるため、
高速で動作する半導体レーザ素子が得られる。
タクト層として用いるため、ショットキーバリアの高さ
を低くすることができ、かつInPに比べて高濃度に不
純物を添加できるようになる。また、InP層とInA
s層の間にInAs1−、P、層を設け、その組成をI
nPからInAsまで漸近的に変化させることにより、
InPとInAsの間でバンドギャップを連続的に変
化させることができ、バンド不連続によるキャリアの移
動の妨害が無くなる。このようにして、InPバッファ
層、特に p型に対して、低抵抗の電極が形成でき半導
体レーザ素子の直列抵抗を低くすることができるため、
高速で動作する半導体レーザ素子が得られる。
(実施例)
以下、本発明の一実施例につき図面を参照して説明する
。
。
第1図は一実施例にかかる半導体レーザ素子の断面図で
ある。第1図に示すように、n型InP基板11上に層
厚的1μmに形成されたバッファ層兼クラッド層のn型
InP層12、このn型InP層12上の一部に層厚的
0.1μmで幅約1.5μmに形成された活性層のGa
InAsPN13、および、このGaInAsP層13
上に積層して層厚的1μmに形成されたクラッド層のp
型InP層14でダブルへテロ接合が形成されている。
ある。第1図に示すように、n型InP基板11上に層
厚的1μmに形成されたバッファ層兼クラッド層のn型
InP層12、このn型InP層12上の一部に層厚的
0.1μmで幅約1.5μmに形成された活性層のGa
InAsPN13、および、このGaInAsP層13
上に積層して層厚的1μmに形成されたクラッド層のp
型InP層14でダブルへテロ接合が形成されている。
また、前記n型InP基板12上の活性層形成域を除く
域はその層厚が低減され、ここに、活性層のGaInA
sP層13とクラッド層のp型InP層14に隣接し、
かつ埋込むように形成された埋込層のP型InPM15
とこのp型InP層15に積層して形成されたn型In
PM16によって、前記ダブルへテロ接合の一部のp型
InP層14の上面と概ね平面をなしている。次に、前
記平面上に組成遷移層であるP型InAs1−、P、層
17が、この2の値がO≦2≦1の範囲内で遷位し、か
つこの層の下方から上方に向は漸次小さくなるように形
成され、その上面にコンタクト層のp型InAs層18
が積層して形成されている。さらに、前記P型InAs
層18上にはp側のオーミック電極20が一例のAu/
AuZnで、前記n型InP基板11にはn側のオーミ
ック電極21が一例のAu/AuGeで夫々形成されて
いる。なお、へき開によって共振長が約250μmの半
導体レーザ素子が得られている。
域はその層厚が低減され、ここに、活性層のGaInA
sP層13とクラッド層のp型InP層14に隣接し、
かつ埋込むように形成された埋込層のP型InPM15
とこのp型InP層15に積層して形成されたn型In
PM16によって、前記ダブルへテロ接合の一部のp型
InP層14の上面と概ね平面をなしている。次に、前
記平面上に組成遷移層であるP型InAs1−、P、層
17が、この2の値がO≦2≦1の範囲内で遷位し、か
つこの層の下方から上方に向は漸次小さくなるように形
成され、その上面にコンタクト層のp型InAs層18
が積層して形成されている。さらに、前記P型InAs
層18上にはp側のオーミック電極20が一例のAu/
AuZnで、前記n型InP基板11にはn側のオーミ
ック電極21が一例のAu/AuGeで夫々形成されて
いる。なお、へき開によって共振長が約250μmの半
導体レーザ素子が得られている。
次に、前記半導体レーザ素子の製造方法につき第1図を
参照説明する。
参照説明する。
n型InP基板11を用いて、この上にn型InPバッ
ファ層兼クラッド層12を約1μm、 GaInAsP
活性層13を約0.1μa+、 p型InPクラッド層
14を約1μI11順に積層成長してダブルへテロ接合
が形成されている。各半導体層は、有機金属気相成長法
(MOCVD法)によりエピタキシャル成長される。次
に、幅約1.5μmのSiO□ストライプ膜をマスクと
してn型InPクラッド層の途中までエツチングするこ
とにより、活性領域が形成される。次に、前記のSiO
□ストライプ膜をマスクとして、p型のInPJ515
、n型のInPM16を順次成長して活性領域を埋め込
む、この埋め込み成長には、有機金属気相成長法が用い
られる。活性領域及び埋め込み領域を有機金属気相成長
法で成長する場合の原料としては、TMGa(トリメチ
ルガリウム)、 TMIn (トリメチルインジウム)
、 AsH,、PH,を用いた。次に、前記5in2
ストライプ膜を除去し、組成遷移層であるp型InAs
、−2P、層17. p型InAsコンタクト層を順次
成長する。p型InAs、−、P、層107の組成2は
、1からOまで格子定数の違いによる歪が緩和されるよ
うにゆっくり変化される必要がある。最後に、活性領域
以外の領域にSiO□膜19膜形9し、金属の蒸着によ
りn側のオーミックコンタクトとp側のオーミックコン
タクトを形成する。n側のオーミック電極21の形成に
はAu/AuGeがp側のオーミック電極20の形成に
はAu/AuZnが各々用いられる。
ファ層兼クラッド層12を約1μm、 GaInAsP
活性層13を約0.1μa+、 p型InPクラッド層
14を約1μI11順に積層成長してダブルへテロ接合
が形成されている。各半導体層は、有機金属気相成長法
(MOCVD法)によりエピタキシャル成長される。次
に、幅約1.5μmのSiO□ストライプ膜をマスクと
してn型InPクラッド層の途中までエツチングするこ
とにより、活性領域が形成される。次に、前記のSiO
□ストライプ膜をマスクとして、p型のInPJ515
、n型のInPM16を順次成長して活性領域を埋め込
む、この埋め込み成長には、有機金属気相成長法が用い
られる。活性領域及び埋め込み領域を有機金属気相成長
法で成長する場合の原料としては、TMGa(トリメチ
ルガリウム)、 TMIn (トリメチルインジウム)
、 AsH,、PH,を用いた。次に、前記5in2
ストライプ膜を除去し、組成遷移層であるp型InAs
、−2P、層17. p型InAsコンタクト層を順次
成長する。p型InAs、−、P、層107の組成2は
、1からOまで格子定数の違いによる歪が緩和されるよ
うにゆっくり変化される必要がある。最後に、活性領域
以外の領域にSiO□膜19膜形9し、金属の蒸着によ
りn側のオーミックコンタクトとp側のオーミックコン
タクトを形成する。n側のオーミック電極21の形成に
はAu/AuGeがp側のオーミック電極20の形成に
はAu/AuZnが各々用いられる。
この実施例による半導体レーザ素子の発振しきい値電流
密度は、約20mAで従来製造されているものとほとん
ど同じ値であった。しかし、素子の直列抵抗は、約5Ω
であり、従来の約10Ωより小さい値であった。これは
、コンタクト層としてバンドギャップの小さいInAs
を用い、キャリア濃度を高くしたこと、InAsコンタ
クト層とInPクラッド層の間にInAs、−、Pt組
成遷移層を設けたことによるものである。
密度は、約20mAで従来製造されているものとほとん
ど同じ値であった。しかし、素子の直列抵抗は、約5Ω
であり、従来の約10Ωより小さい値であった。これは
、コンタクト層としてバンドギャップの小さいInAs
を用い、キャリア濃度を高くしたこと、InAsコンタ
クト層とInPクラッド層の間にInAs、−、Pt組
成遷移層を設けたことによるものである。
本発明は、上記実施例に限られず、特許請求の範囲を逸
脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
以上述べたように本発明によれば、コンタクト層として
バンドギャップの小さいInAs層を、また、InAs
コンタクト層とInPクラッド層との間にInAst−
zPzの組成遷移層を備えた構造でダブルへテロ接合半
導体レーザ素子を製造することにより、レーザ素子の直
列抵抗を低減することができ、動作速度の速い半導体レ
ーザ素子が得られる顕著な利点がある。
バンドギャップの小さいInAs層を、また、InAs
コンタクト層とInPクラッド層との間にInAst−
zPzの組成遷移層を備えた構造でダブルへテロ接合半
導体レーザ素子を製造することにより、レーザ素子の直
列抵抗を低減することができ、動作速度の速い半導体レ
ーザ素子が得られる顕著な利点がある。
第1図は本発明の一実施例の半導体レーザ素子の断面図
である。 11−−−− n型InP基板 12−=−n型InP層 13−−−−Ga1−yInxAsi −yPy14−
−−− p型InP 15−−−− p型InP 16−−−− n型InP 17−−−− p型InAs、 −、LP。 18−−−− P型InAs 19−−−−3i02 20−−−−Au/AuZn電極 2l−−−−Au/AuGe電Mi
である。 11−−−− n型InP基板 12−=−n型InP層 13−−−−Ga1−yInxAsi −yPy14−
−−− p型InP 15−−−− p型InP 16−−−− n型InP 17−−−− p型InAs、 −、LP。 18−−−− P型InAs 19−−−−3i02 20−−−−Au/AuZn電極 2l−−−−Au/AuGe電Mi
Claims (5)
- (1)InP基板上に第1導電型のバッファ層兼クラッ
ド層、Ga1_1_−_xIn_xAs_1_−_yP
_y活性層、第2導電型のInPクラッド層の少なくと
も3層と、前記第2導電型のInPクラッド層の上に積
層したInAs_1_−_zP_z層、InAs層の少
なくとも2層を具備した半導体レーザ素子。 - (2)InAs_1_−_zP_z層の組成を第2導電
型のInPクラッド層からInAs層まで漸近的に変化
させることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の
半導体レーザ素子。 - (3)InAs_1_−_zP_z層とInAs層の導
電型が第2導電型になるように不純物をドーピングする
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項または第2項に
記載の半導体レーザ素子。 - (4)InP基板上に第1導電型のInPバッファ層兼
クラッド層、Ga_1_−_xIn_xAs_1_−_
yP_y活性層、第2導電型のInPクラッド層の少な
くとも3層と、前記第2導電型のInPクラッド層の上
に積層したInAs_1_−_zP_z層、InAs層
の少なくとも2層で構成される半導体レーザ素子の製造
にあたり、その構成層の少なくとも一層を有機金属気相
成長法によって形成することを特徴とする半導体レーザ
素子の製造方法。 - (5)第2導電型のInPクラッド層の上に積層するI
nAs_1_−_zP_z層、InAs層の少なくとも
1層を有機金属気相成長法によって形成することを特徴
とする特許請求の範囲第4項に記載の半導体レーザ素子
の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62329989A JP2567008B2 (ja) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | 半導体レーザ素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62329989A JP2567008B2 (ja) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | 半導体レーザ素子およびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01173685A true JPH01173685A (ja) | 1989-07-10 |
JP2567008B2 JP2567008B2 (ja) | 1996-12-25 |
Family
ID=18227525
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62329989A Expired - Fee Related JP2567008B2 (ja) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | 半導体レーザ素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2567008B2 (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03224285A (ja) * | 1989-12-21 | 1991-10-03 | Nec Corp | 半導体多層膜 |
JPH03239386A (ja) * | 1990-02-16 | 1991-10-24 | Nec Corp | 面発光半導体レーザ |
JPH04333298A (ja) * | 1991-05-08 | 1992-11-20 | Sharp Corp | AlGaInP系半導体レーザ素子 |
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- 1987-12-28 JP JP62329989A patent/JP2567008B2/ja not_active Expired - Fee Related
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