JPH0137866B2 - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
(イ) 産業上の利用分野
本発明は、レーザダイオードおよびその製造方
法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (a) Field of Industrial Application The present invention relates to a laser diode and a method for manufacturing the same.
(ロ) 従来技術
一般に、ダブルヘテロ接合構造のレーザダイオ
ードは、種々提案されている。ここでは第３図を
例に説明し、その問題点を指摘する。(b) Prior Art In general, various laser diodes with a double heterojunction structure have been proposed. Here, an explanation will be given using FIG. 3 as an example, and the problems thereof will be pointed out.
第３図は従来例のレーザダイオードを略示した
説明図である。 FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing a conventional laser diode.
同図において、１は半導体基板であり、この表
面には下部クラツド層２、活性層３、上部クラツ
ド層４からなるダブルヘテロ接合構造が形成され
ている。この上部クラツド層４の表面の中央部に
はストライプ状の単結晶からなる光閉じ込め層６
を形成している。この光閉じ込め層６の上部には
オーミツクコンタクトをとるためのコンタクト層
７が被着されている。この光閉じ込め層６を除く
前記上部クラツド層４の表面には、シリコン酸化
膜５が被着されていて、この上部に多結晶絶縁層
６′が形成されている。前記光閉じ込め層６の表
面に表電極８が蒸着されている。 In the figure, 1 is a semiconductor substrate, on the surface of which a double heterojunction structure consisting of a lower cladding layer 2, an active layer 3, and an upper cladding layer 4 is formed. At the center of the surface of the upper cladding layer 4 is an optical confinement layer 6 made of a striped single crystal.
is formed. A contact layer 7 for making ohmic contact is deposited on top of the optical confinement layer 6. A silicon oxide film 5 is deposited on the surface of the upper cladding layer 4 excluding the optical confinement layer 6, and a polycrystalline insulating layer 6' is formed on top of the silicon oxide film 5. A front electrode 8 is deposited on the surface of the optical confinement layer 6.
上述したような構造のレーザダイオード１の製
造方法を以下簡単に説明する。 A method of manufacturing the laser diode 1 having the structure described above will be briefly described below.
基板１の表面に、下部クラツド層２、活性層
３、上部クラツド層４を一回目の分子線エピタ
キシヤル成長法（以下MBEと呼ぶ）でもつて
連続して成長させる。 A lower cladding layer 2, an active layer 3, and an upper cladding layer 4 are successively grown on the surface of a substrate 1 by a first molecular beam epitaxial growth method (hereinafter referred to as MBE).
前記上部クラツド層４の表面にシリコン酸化
膜５を形成する。次にホトレジストを塗布した
後、光閉じ込め層６を形成する部分に相当する
前記ホトレジストを除去する。これをマスクと
して前記シリコン酸化膜５をパターニングす
る。 A silicon oxide film 5 is formed on the surface of the upper cladding layer 4. Next, after applying a photoresist, the photoresist corresponding to the portion where the optical confinement layer 6 will be formed is removed. Using this as a mask, the silicon oxide film 5 is patterned.
Ｐ型ドーパントとして例えばBe、Ｎ型ドー
パントとして例えばSnを使用して、二回目の
MBEを行う。このとき、前記シリコン酸化膜
５の表面には、多結晶絶縁層６′が、シリコン
酸化膜５のない部分の表面には、単結晶の光閉
じ込め層６がそれぞれ形成されることとなる。
尚、コンタクト層７も光閉じ込め層６の表面に
成長される。 For the second time, using e.g. Be as the P-type dopant and e.g. Sn as the N-type dopant.
Perform MBE. At this time, a polycrystalline insulating layer 6' is formed on the surface of the silicon oxide film 5, and a single crystal optical confinement layer 6 is formed on the surface of the portion where the silicon oxide film 5 is not present.
Note that the contact layer 7 is also grown on the surface of the optical confinement layer 6.
電極材料を蒸着することにより表電極８を形
成する。次に図示しない裏電極が形成される。 The front electrode 8 is formed by vapor depositing an electrode material. Next, a back electrode (not shown) is formed.
しかして、上述したような従来方法によれば、
各層の成長はMBEを二回に分けて行う必要があ
り、しかもこの一回目と二回目のMBEが行われ
る間にシリコン酸化膜５の形成を行う必要があ
る。そのため、工程作業が非常に煩わしいと共
に、その製造時間に手間がかかるという問題を生
じる。 However, according to the conventional method as described above,
To grow each layer, it is necessary to perform MBE twice, and between the first and second MBE, it is necessary to form the silicon oxide film 5. Therefore, problems arise in that the process is very troublesome and the manufacturing time is time-consuming.
(ハ) 目的
第一の発明は、低電流で発振させると共に、発
光能率の向上を図るレーザダイオードを提供する
ことを目的としている。(c) Purpose The first invention aims to provide a laser diode that can oscillate with low current and improves light emission efficiency.
第二の発明は、製造工程の簡略化および製造時
間の短縮を可能とするレーザダイオードの製造方
法を提供することを目的としている。 A second object of the invention is to provide a method for manufacturing a laser diode that makes it possible to simplify the manufacturing process and shorten the manufacturing time.
(ニ) 構成
第一の発明に係るレーザダイオードは、断面が
台形状の突脈を形成した半導体基板と、前記突脈
を除いた基板の表面に被着された遮蔽層と、前記
突脈の平坦面の上部に積層された単結晶からなる
第一の下部クラツド層と活性層と上部クラツド層
と、前記遮蔽層の上部に形成される絶縁性の多結
晶層と、前記突脈の傾斜面の上部に形成される高
抵抗の第二の下部クラツド層とを具備したことを
特徴としている。(D) Structure The laser diode according to the first invention includes a semiconductor substrate on which a ridge having a trapezoidal cross section is formed, a shielding layer deposited on the surface of the substrate excluding the ridge, and a shielding layer formed on the surface of the substrate except for the ridge. A first lower cladding layer, an active layer, an upper cladding layer made of single crystal laminated on the upper part of the flat surface, an insulating polycrystalline layer formed on the upper part of the shielding layer, and an inclined surface of the protrusion. A second lower cladding layer of high resistance is formed on top of the cladding layer.
第二の発明に係るレーザダイオードの製造方法
は、半導体基板の表面に形成されたストライプ状
のホトレジストをマスクとして前記基板をエツチ
ングすることにより、断面が台形状の突脈を形成
する工程と、前記ホトレジストを残したままの基
板に遮蔽層を形成して、しかる後、前記ホトレジ
ストおよびこのホトレジスト表面の遮蔽層をリフ
トオフすることにより、前記突脈を除く基板の表
面に遮蔽層を形成する工程と、この基板の表面に
分子線エピタキシヤル成長法（MBE）でもつて
各層を連続して成長させることにより、前記突脈
の平坦面上部には単結晶からなる第一の下部クラ
ツド層と活性層と上部クラツド層を、また前記突
脈の傾斜面上部には高抵抗の第二の下部クラツド
層を、さらに前記遮蔽層の上部には絶縁性の多結
晶層をそれぞれ形成させる工程とを具備したこと
を特徴としている。 A method for manufacturing a laser diode according to a second aspect of the invention includes the steps of: forming a ridge having a trapezoidal cross section by etching the substrate using a striped photoresist formed on the surface of the semiconductor substrate as a mask; forming a shielding layer on the substrate with the photoresist remaining, and then lifting off the photoresist and the shielding layer on the surface of the photoresist to form a shielding layer on the surface of the substrate excluding the protrusions; By successively growing each layer on the surface of this substrate using molecular beam epitaxial growth (MBE), a first lower cladding layer made of a single crystal, an active layer, and an upper layer are formed on the flat surface of the protrusion. A step of forming a cladding layer, a second lower cladding layer of high resistance on the upper part of the inclined surface of the ridge, and further forming an insulating polycrystalline layer on the upper part of the shielding layer. It is a feature.
(ホ) 実施例
第一の発明
第１図は第一の発明に係るレーザダイオードの
一実施例を示した説明図である。(e) Invention of First Embodiment FIG. 1 is an explanatory diagram showing an embodiment of a laser diode according to the first invention.
１はストライプ構造のダブルヘテロ接合からな
るレーザダイオードである。 1 is a laser diode consisting of a double heterojunction with a stripe structure.
１０は、断面が台形状の突脈１１を形成したＮ
型GaAsからなる半導体基板である。 10 is an N having a ridge 11 having a trapezoidal cross section.
This is a semiconductor substrate made of type GaAs.
２０は、例えばSi、SiO2、SiN4等からなる遮
蔽層であり、前記突脈１１を除く基板１０の表面
に形成されている。 Reference numeral 20 denotes a shielding layer made of, for example, Si, SiO 2 , SiN 4 or the like, and is formed on the surface of the substrate 10 excluding the projections 11 .
しかして、前記突脈１１の平坦面上部には、例
えばＮ型AlGaAsからなる第一の下部クラツド層
３０と、Ｐ型AlGaAsからなる活性層３１と、Ｐ
型AlGaAsからなる上部クラツド層３２とが
MBE装置でもつて積層されている。第一のクラ
ツド層３０の下には遮蔽層２０がなく、その直下
は基板１０であるから、その結晶構造は単結晶構
造であり、３０ａの部分（傾斜面の部分）はその
下に遮蔽層２０が存在しているため、単結晶でな
く多結晶層となる。また、第二の下部クラツド層
３０ｂは斜面部に形成されるため平坦部とは結晶
方向が異なり不純物の濃度異常が発生し、そのた
め第二の下部クラツド層３０ｂは高抵抗の層とな
る。 Therefore, above the flat surface of the protrusion 11, a first lower cladding layer 30 made of, for example, N-type AlGaAs, an active layer 31 made of P-type AlGaAs, and a P-type AlGaAs layer 30 are formed.
The upper cladding layer 32 is made of type AlGaAs.
Even the MBE equipment is laminated. Since there is no shielding layer 20 under the first cladding layer 30 and the substrate 10 is directly under it, its crystal structure is a single crystal structure, and the portion 30a (the sloped surface portion) has a shielding layer under it. 20, the layer becomes a polycrystalline layer rather than a single crystal layer. Furthermore, since the second lower cladding layer 30b is formed on the sloped portion, the crystal direction is different from that on the flat portion, and an abnormal concentration of impurities occurs, so that the second lower cladding layer 30b becomes a layer with high resistance.
４０，４１は例えばTiおよびAu、Au−Ge等
からなるＰ型電極、Ｎ型電極である。 40 and 41 are P-type electrodes and N-type electrodes made of Ti, Au, Au-Ge, etc., for example.
しかして、上述したレーザダイオード１に順方
向電圧を印加すると、電流はトラツプの少ない上
部クラツド層３２から基板１０に向かつて流れ
る。このとき、前記多結晶層３０ａと第二の下部
クラツド層３０ｂはともにその抵抗が高いので、
電極４０からの電流は多結晶層３０ａと第二の下
部クラツド層３０ｂに阻まれてしまい、平坦部の
真上にある活性層３１のみを通して電極４１に向
かつて流れる。すなわち、第二の下部クラツド層
３０ｂと図示Ａの範囲以外の活性層には電流は流
れないため、上部クラツド層３２からの電流は図
示Ａの範囲内の活性層３１を通り、第一の下部ク
ラツド層３０へと流れる。従つて、第１図に示す
Ａの範囲内の活性層３１および第一の下部クラツ
ド層３０のみを電流が通過する。従つて、活性層
３１（図示Ａの範囲内）にのみ電子および正孔が
注入されるため、この狭い活性層３１で効率よく
再結合する。 Therefore, when a forward voltage is applied to the laser diode 1 described above, a current flows toward the substrate 10 from the upper cladding layer 32 where there are fewer traps. At this time, since both the polycrystalline layer 30a and the second lower cladding layer 30b have high resistance,
The current from the electrode 40 is blocked by the polycrystalline layer 30a and the second lower cladding layer 30b, and flows toward the electrode 41 only through the active layer 31 located directly above the flat portion. That is, since no current flows through the second lower cladding layer 30b and the active layer outside the range A in the figure, the current from the upper cladding layer 32 passes through the active layer 31 within the range A in the figure and flows through the first lower cladding layer 30b. It flows into the cladding layer 30. Therefore, current passes only through the active layer 31 and the first lower cladding layer 30 within the range A shown in FIG. Therefore, since electrons and holes are injected only into the active layer 31 (within the range A in the figure), they are efficiently recombined in this narrow active layer 31.
第二の発明
第２図は第二の発明に係るレーザダイオードの
製造方法の一実施例を示す説明図である。尚、第
１図と同一部分は同一符号で示している。Second invention FIG. 2 is an explanatory diagram showing an embodiment of a method for manufacturing a laser diode according to the second invention. Note that the same parts as in FIG. 1 are indicated by the same reference numerals.
(a) Ｎ型GaAs基板１０（方位100）の表面にホ
トレジスト５０を塗布して、基板１０の中央部
にストライプパターンを残すように前記ホトレ
ジスト５０をパターニングする。しかる後、前
記ホトレジスト５０をマスクとして基板１０を
メサエツチングすることにより、断面が台形状
の突脈１１を形成する。尚、前記ホトレジスト
５０を残したままにしておく。(a) A photoresist 50 is applied to the surface of an N-type GaAs substrate 10 (orientation 100), and the photoresist 50 is patterned so as to leave a stripe pattern in the center of the substrate 10. Thereafter, the substrate 10 is mesa-etched using the photoresist 50 as a mask, thereby forming protrusions 11 having a trapezoidal cross section. Note that the photoresist 50 is left as it is.
(b) 前記基板１０に例えばSi、SiO2、SiN4等の
被着材料を蒸着させる。次に前記残余のホトレ
ジスト５０およびこの上部に形成された被着材
料をリフトオフして除去することにより、突脈
１１を除く基板１０の表面に遮蔽層２０が形成
される。(b) A deposition material such as Si, SiO 2 , SiN 4 or the like is deposited on the substrate 10 . Next, the remaining photoresist 50 and the adhered material formed thereon are removed by lift-off, thereby forming the shielding layer 20 on the surface of the substrate 10 excluding the projections 11.
(c) 前記基板１０にＮ型ドーパントとして例えば
Siを、Ｐ型ドーパントとして例えばBeをそれ
ぞれ使用してMBE装置でもつてＮ型AlXGa1-X
As（Al組成比Ｘは0.3〜0.7程度）、Ｐ型AlY
Ga1-YAs（Al組成比ＹはＸ−0.3程度）、Ｐ型AlY
Ga1-YAs（Al組成比Ｙは0.3〜0.7程度）を連続し
て成長してそれぞれ積層させる。但し、前記遮
蔽層２０の上部に積層された各層は絶縁性の多
結晶層３０ａになるという特性を備えている。
さらに前記突脈１１の平坦面上部は、活性領域
（第一の下部クラツド層３０、活性層３１、上
部クラツド層３２）が形成される。しかし、前
記突脈１１の傾斜面上部に成長されたＮ型
GaAlAsは、単結晶であるが比較的高抵抗の第
二の下部クラツド層３０ｂが形成されるという
特性を備えている。(c) For example, as an N-type dopant in the substrate 10,
Si and N-type Al x Ga 1-
As (Al composition ratio X is about 0.3 to 0.7), P-type Al Y
Ga 1-Y As (Al composition ratio Y is approximately X-0.3), P-type Al Y
Ga 1-Y As (Al composition ratio Y is approximately 0.3 to 0.7) is continuously grown and laminated. However, each layer stacked on top of the shielding layer 20 has a characteristic that it becomes an insulating polycrystalline layer 30a.
Furthermore, an active region (first lower cladding layer 30, active layer 31, and upper cladding layer 32) is formed above the flat surface of the protrusion 11. However, the N type grown on the upper part of the slope of the ridge 11
Although GaAlAs is a single crystal, it has the characteristic that a relatively high resistance second lower cladding layer 30b is formed.
(d) 前記基板１０の表面にTiおよびAuを蒸着さ
せてＰ型電極４０を形成する。次にAu−Geを
蒸着させてＮ型電極４１を形成する。(d) Ti and Au are deposited on the surface of the substrate 10 to form a P-type electrode 40. Next, Au-Ge is deposited to form an N-type electrode 41.
尚、上述した第一および第二の発明の実施例に
おいて、活性領域の表面にオーミツクコンタクト
をとるためのキヤツプ層を形成させるほうが望ま
しい。 In the embodiments of the first and second inventions described above, it is preferable to form a cap layer on the surface of the active region for making ohmic contact.
(ヘ) 効果
第一の発明によれば、基板に形成された突脈の
平坦面上部に積層された各層（活性領域）に電流
を集中させることができるので、この部分のみに
電流を流せばよい。その結果、低電流でもつて発
振動作をさせることができる。さらに、活性領域
と絶縁性の多結晶層との間に高抵抗の第二の下部
クラツド層を介在させることで、前記活性領域と
絶縁性の多結晶層とが直接接することを防止して
いる。その結果、発光能率を向上させることがで
きる。(F) Effect According to the first invention, it is possible to concentrate the current in each layer (active region) laminated on the upper part of the flat surface of the protrusion formed on the substrate. good. As a result, oscillation operation can be performed even with a low current. Furthermore, by interposing a high-resistance second lower cladding layer between the active region and the insulating polycrystalline layer, direct contact between the active region and the insulating polycrystalline layer is prevented. . As a result, luminous efficiency can be improved.
第二の発明によれば、一回のマスクプロセス
と、遮蔽層の形成プロセスと、一回のMBEプロ
セスとによつてレーザダイオードを製造すること
ができる。その結果、従来方法に比べて製造工程
を簡略することができ、しかもその製造時間を短
縮することができる。 According to the second invention, a laser diode can be manufactured by one mask process, one shielding layer formation process, and one MBE process. As a result, the manufacturing process can be simplified and the manufacturing time can be shortened compared to conventional methods.
第１図は第一の発明に係るレーザダイオードの
一実施例を示した説明図、第２図は第二の発明に
係るレーザダイオードの製造方法の一実施例を示
す説明図、第３図は従来例のレーザダイオードを
略示した説明図である。
１……レーザダイオード、１０……半導体基
板、１１……突脈、２０……遮蔽層、３０……第
一の下部クラツド層、３０ａ……多結晶層、３０
ｂ……第二の下部クラツド層、３１……活性層、
３２……上部クラツド層。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an embodiment of a laser diode according to the first invention, FIG. 2 is an explanatory diagram showing an embodiment of a method for manufacturing a laser diode according to the second invention, and FIG. FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing a conventional laser diode. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Laser diode, 10... Semiconductor substrate, 11... Salient, 20... Shielding layer, 30... First lower cladding layer, 30a... Polycrystalline layer, 30
b... second lower cladding layer, 31... active layer,
32... Upper clad layer.
Claims (1)
と、 前記突脈を除いた基板の表面に被着された遮蔽
層と、 前記突脈の平坦面の上部に積層された単結晶か
らなる第一の下部クラツド層と活性層と上部クラ
ツド層と、 前記遮蔽層の上部に形成される絶縁性の多結晶
層と、 前記突脈の傾斜面の上部に形成される高抵抗の
第二の下部クラツド層とを具備したことを特徴と
するレーザダイオード。 ２ 半導体基板の表面に形成されたストライプ状
のホトレジストをマスクとして前記基板をエツチ
ングすることにより、断面が台形状の突脈を形成
する工程と、 前記ホトレジストを残したままの基板に遮蔽層
を形成して、しかる後、前記ホトレジストおよび
このホトレジスト表面の遮蔽層をリフトオフする
ことにより、前記突脈を除く基板の表面に遮蔽層
を形成する工程と、 この基板の表面に分子線エピタキシヤル成長法
（MBE）でもつて各層を連続して成長させること
により、前記突脈の平坦面上部には単結晶からな
る第一の下部クラツド層と活性層と上部クラツド
層を、また前記突脈の傾斜面上部には高抵抗の第
二の下部クラツド層を、さらに前記遮蔽層の上部
には絶縁性の多結晶層をそれぞれ形成させる工程
とを具備したことを特徴とするレーザダイオード
の製造方法。[Scope of Claims] 1. A semiconductor substrate having a ridge having a trapezoidal cross section, a shielding layer deposited on the surface of the substrate excluding the ridge, and a shielding layer laminated on the flat surface of the ridge. a first lower cladding layer, an active layer, and an upper cladding layer made of a single crystal; an insulating polycrystalline layer formed on the upper part of the shielding layer; a second lower cladding layer of a resistor. 2. Forming protrusions with a trapezoidal cross section by etching the substrate using a striped photoresist formed on the surface of the semiconductor substrate as a mask, and forming a shielding layer on the substrate with the photoresist remaining. Thereafter, a step of forming a shielding layer on the surface of the substrate excluding the projections by lifting off the photoresist and the shielding layer on the surface of the photoresist, and applying a molecular beam epitaxial growth method ( By growing each layer successively using MBE), a first lower cladding layer, an active layer, and an upper cladding layer made of single crystal are formed on the flat surface of the ridge, and a first lower cladding layer, an active layer, and an upper cladding layer made of single crystal are formed on the upper part of the sloped surface of the ridge. A method for manufacturing a laser diode, comprising the steps of: forming a second lower cladding layer with high resistance; and forming an insulating polycrystalline layer on top of the shielding layer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12435584A JPS613491A (en) | 1984-06-16 | 1984-06-16 | Laser diode and manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12435584A JPS613491A (en) | 1984-06-16 | 1984-06-16 | Laser diode and manufacture thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS613491A JPS613491A (en) | 1986-01-09 |
| JPH0137866B2 true JPH0137866B2 (en) | 1989-08-09 |
Family
ID=14883335
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12435584A Granted JPS613491A (en) | 1984-06-16 | 1984-06-16 | Laser diode and manufacture thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS613491A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100446615B1 (en) | 2001-10-09 | 2004-09-04 | 삼성전자주식회사 | Semiconductor laser diode and method for fabricating the same |
-
1984
- 1984-06-16 JP JP12435584A patent/JPS613491A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS613491A (en) | 1986-01-09 |
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