JPH0149030B2 - - Google Patents
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- JPH0149030B2 JPH0149030B2 JP60076677A JP7667785A JPH0149030B2 JP H0149030 B2 JPH0149030 B2 JP H0149030B2 JP 60076677 A JP60076677 A JP 60076677A JP 7667785 A JP7667785 A JP 7667785A JP H0149030 B2 JPH0149030 B2 JP H0149030B2
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
この発明は、GaAlAs系材料を用いた多重量子
井戸(MQW)屈折率導波型半導体レーザ素子の
製造法に関する。
井戸(MQW)屈折率導波型半導体レーザ素子の
製造法に関する。
(従来の技術)
従来、MQW屈折率導波型半導体レーザ素子は
一回のエピタキシヤル成長と亜鉛拡散により製造
されている。この製造例は第2図に基いて説明す
ると、エピタキシヤル成長によりp型GaAs基板
1aの(001)面上にp型GaAsバツフア層2a、
p型AlxGa1-xAs/GaAsMQWバツフア層3a、
p型AlxGa1-xAsクラツド層4a、p型AlyGa1-y
As光導波層5a、AlzGa1-zAs /AlwGa1-w
AsMQW活性層6、n型AlyGa1-yAs光導波層7
a、n型AlxGa1-xAsクラツド層8a、n型GaAs
コンタクト層9aを積層してから斜線部分にZn
拡散により電流狭窄領域10を形成すると同時
に、活性層6のMQWを破壊することで屈折率導
波機構を形成し、次にn型AlxGa1-xAsクラツド
層8a上に絶縁膜11を形成してからその上にn
側電極層12、p型GaAs基板1a裏面にp側電
極層13を蒸着するものである。
一回のエピタキシヤル成長と亜鉛拡散により製造
されている。この製造例は第2図に基いて説明す
ると、エピタキシヤル成長によりp型GaAs基板
1aの(001)面上にp型GaAsバツフア層2a、
p型AlxGa1-xAs/GaAsMQWバツフア層3a、
p型AlxGa1-xAsクラツド層4a、p型AlyGa1-y
As光導波層5a、AlzGa1-zAs /AlwGa1-w
AsMQW活性層6、n型AlyGa1-yAs光導波層7
a、n型AlxGa1-xAsクラツド層8a、n型GaAs
コンタクト層9aを積層してから斜線部分にZn
拡散により電流狭窄領域10を形成すると同時
に、活性層6のMQWを破壊することで屈折率導
波機構を形成し、次にn型AlxGa1-xAsクラツド
層8a上に絶縁膜11を形成してからその上にn
側電極層12、p型GaAs基板1a裏面にp側電
極層13を蒸着するものである。
(発明が解決しようとする問題点)
しかし、以上のような半導体レーザ素子の製造
法においては内部ストライプ構造をとりにくいた
め、製造工程が複雑となる他、これに採用されて
いる亜鉛拡散は拡散に時間が掛り過ぎとともに、
キヤリヤ濃度の制御が困難であり、クラツド層8
aのキヤリヤ濃度が1020cm-3にも達することがあ
る。このため、電流狭窄層10の抵抗が小さく、
高出力の場合には大きな漏れ電流を生ずる。
法においては内部ストライプ構造をとりにくいた
め、製造工程が複雑となる他、これに採用されて
いる亜鉛拡散は拡散に時間が掛り過ぎとともに、
キヤリヤ濃度の制御が困難であり、クラツド層8
aのキヤリヤ濃度が1020cm-3にも達することがあ
る。このため、電流狭窄層10の抵抗が小さく、
高出力の場合には大きな漏れ電流を生ずる。
(問題点を解決するための手段)
以上の問題点を解決するために、この発明では
高エネルギーでSiイオンを打込み、内部に電流狭
窄層及び屈折率導波層を形成するようにした
AlGaAs系材料を用いたMQW屈折率導波型半導
体レーザ素子の製造法を提案するものである。
高エネルギーでSiイオンを打込み、内部に電流狭
窄層及び屈折率導波層を形成するようにした
AlGaAs系材料を用いたMQW屈折率導波型半導
体レーザ素子の製造法を提案するものである。
ここで、Siイオンは例えばエピタキシヤル成長
時のような低温(700℃)でアニールされてSiイ
オンが打込まれたMQW活性層のMQW構造が崩
れ、均一な混晶になるような高エネルギー及び線
量で打込む。具体的にはエネルギー1〜3MeV
で、MQW活性層におけるSiイオン濃度は1×
1019cm-3程度になるように線量を設定する。
時のような低温(700℃)でアニールされてSiイ
オンが打込まれたMQW活性層のMQW構造が崩
れ、均一な混晶になるような高エネルギー及び線
量で打込む。具体的にはエネルギー1〜3MeV
で、MQW活性層におけるSiイオン濃度は1×
1019cm-3程度になるように線量を設定する。
(発明の効果)
この発明によれば亜鉛拡散工程を使用しないた
め、製造工程が簡単となり、また内部ストライプ
構造であるために電極の接触が極めて簡単とな
る。
め、製造工程が簡単となり、また内部ストライプ
構造であるために電極の接触が極めて簡単とな
る。
また、この発明ではSiイオン打込み法を使用す
るため、キヤリヤ濃度の制御を容易に行うことが
できる。このため、クラツド層におけるイオン打
込み部分のキヤリヤ濃度を極力低く抑えることが
でき、且つクラツド層ではAlの組成が0.3以上で
あるとSiイオンに対して深い準位を形成するた
め、電流狭窄部分の抵抗が従来の亜鉛拡散で得ら
れるものより大きくなり、漏れ電流が減少する。
るため、キヤリヤ濃度の制御を容易に行うことが
できる。このため、クラツド層におけるイオン打
込み部分のキヤリヤ濃度を極力低く抑えることが
でき、且つクラツド層ではAlの組成が0.3以上で
あるとSiイオンに対して深い準位を形成するた
め、電流狭窄部分の抵抗が従来の亜鉛拡散で得ら
れるものより大きくなり、漏れ電流が減少する。
更に、この発明ではSiイオン打込み法を使用す
るため、ストライプ幅の制御が容易となる。
るため、ストライプ幅の制御が容易となる。
このため、低発振閾値電流が高出力までの横基
本モード発振させることができる。また、この発
明により得られた半導体レーザ素子は非点収差が
小さいため、デイジタル・オーデイオ・デイス
ク、書き込み及び読取り用の光デイスクメモリ、
レーザビームプリンタ等の光源として最適であ
る。
本モード発振させることができる。また、この発
明により得られた半導体レーザ素子は非点収差が
小さいため、デイジタル・オーデイオ・デイス
ク、書き込み及び読取り用の光デイスクメモリ、
レーザビームプリンタ等の光源として最適であ
る。
なお、この場合Siイオンが打込まれたMQW活
性層のMQW構造が700℃程度の低温で崩れ、均
一な混晶になるようにしておけば、Siイオンの打
込まれない部分の界面急峻性を損うことなくアニ
ールすることができる。
性層のMQW構造が700℃程度の低温で崩れ、均
一な混晶になるようにしておけば、Siイオンの打
込まれない部分の界面急峻性を損うことなくアニ
ールすることができる。
また上述のように、SiイオンをMQW活性層に
高エネルギーで打込んだ場合、素子内部の損傷は
700℃、20分程度で回復する。即ち2回目のエピ
タキシヤル成長前に回復するので、Siイオン打込
み時の損傷による悪影響はない。
高エネルギーで打込んだ場合、素子内部の損傷は
700℃、20分程度で回復する。即ち2回目のエピ
タキシヤル成長前に回復するので、Siイオン打込
み時の損傷による悪影響はない。
(実施例)
以下、この発明を図示の実施例に基いて説明す
る。第1図はこの発明によるAlGaAsMQW屈折
率導波型半導体レーザ素子の製造工程例を示すも
ので、第1図aに示すように分子線エピタキシヤ
ル(MBE)成長法或いは有機金属気相エピタキ
シヤル(OMVPE)成長法を用いて成長室内でn
型GaAs基板1bの(001)面上にn型GaAsバツ
フア層2b、n型AlxGa1-xAs/GaAsMQWバツ
フア層3b、n型AlxGa1-xAsクラツド層4b、
n型AlyGa1-yAs光導波層5b、AlzGa1-zAs/
AlwGa1-wAsMQW活性層6、p型AlyGa1-yAs光
導波層7b、p型AlxGa1-xAsクラツド層8b、
キヤツプ層14を積層する。
る。第1図はこの発明によるAlGaAsMQW屈折
率導波型半導体レーザ素子の製造工程例を示すも
ので、第1図aに示すように分子線エピタキシヤ
ル(MBE)成長法或いは有機金属気相エピタキ
シヤル(OMVPE)成長法を用いて成長室内でn
型GaAs基板1bの(001)面上にn型GaAsバツ
フア層2b、n型AlxGa1-xAs/GaAsMQWバツ
フア層3b、n型AlxGa1-xAsクラツド層4b、
n型AlyGa1-yAs光導波層5b、AlzGa1-zAs/
AlwGa1-wAsMQW活性層6、p型AlyGa1-yAs光
導波層7b、p型AlxGa1-xAsクラツド層8b、
キヤツプ層14を積層する。
なお、Alの組成は用途によつて異なるが、x
>y>z>wとなるように定め、且つx>0.3と
する。
>y>z>wとなるように定め、且つx>0.3と
する。
MQWバツフア層3bはOMVPE成長法の場合
には省略してもよい。
には省略してもよい。
キヤツプ層14は次のエピタキシヤル成長まで
の間にクラツド層8bの表面が大気に晒らされる
のを防ぐために設けられ、GaAsの薄膜で構成し
てもよいが、この実施例では低温で成長して薄膜
を形成し、且つ通常のエピタキシヤル成長温度で
形成した薄膜が蒸発してしまう物質、InP、
InAs、InSb等のIn化合物を使用し、約100Åの厚
みで薄膜を形成する。
の間にクラツド層8bの表面が大気に晒らされる
のを防ぐために設けられ、GaAsの薄膜で構成し
てもよいが、この実施例では低温で成長して薄膜
を形成し、且つ通常のエピタキシヤル成長温度で
形成した薄膜が蒸発してしまう物質、InP、
InAs、InSb等のIn化合物を使用し、約100Åの厚
みで薄膜を形成する。
またMQW活性層6の障壁及び厚みは、Siイオ
ンの打込み、アニールによつてMQW構造が崩
れ、均一な混晶になつた時の発振波長における屈
折率がMQW構造の屈折率よりも小さく、且つ発
振閾値電流が低くなるように定める。
ンの打込み、アニールによつてMQW構造が崩
れ、均一な混晶になつた時の発振波長における屈
折率がMQW構造の屈折率よりも小さく、且つ発
振閾値電流が低くなるように定める。
以上のように積層された素子の表面に、幅3μ
mのストライプを(110)或いは(110)方向
に残して金属マスクを施し、高エネルギーのSiイ
オンを打込む。なお、金属の厚みはSiイオンがキ
ヤツプ層14に達しない程度とする。
mのストライプを(110)或いは(110)方向
に残して金属マスクを施し、高エネルギーのSiイ
オンを打込む。なお、金属の厚みはSiイオンがキ
ヤツプ層14に達しない程度とする。
またSiイオンはMQW活性層6のMQW構造が
次のエピタキシヤル成長時にアニールされて崩れ
るような濃度(5×1018cm-3程度)となるように
打込まれ、この実施例では打込みエネルギーは
2MeVとし、斜線部分にSiイオンの打込みが行な
われ、電流狭窄領域10が形成される。
次のエピタキシヤル成長時にアニールされて崩れ
るような濃度(5×1018cm-3程度)となるように
打込まれ、この実施例では打込みエネルギーは
2MeVとし、斜線部分にSiイオンの打込みが行な
われ、電流狭窄領域10が形成される。
次に、成長室内で通常のエピタキシヤル成長温
度(700℃程度)に昇温してAs圧を加えながらキ
ヤツプ層14を蒸発させてからMBE成長或いは
OMVPE法により2回目のエピタキシヤル成長に
よりクラツド層8b上にp型GaAsコンタクト層
9bを積層する。
度(700℃程度)に昇温してAs圧を加えながらキ
ヤツプ層14を蒸発させてからMBE成長或いは
OMVPE法により2回目のエピタキシヤル成長に
よりクラツド層8b上にp型GaAsコンタクト層
9bを積層する。
なお、クラツド層8bの厚みが発振するのに不
十分なときにはクラツド層を成長させてからコン
タクト層9bを成長させてもよい。
十分なときにはクラツド層を成長させてからコン
タクト層9bを成長させてもよい。
逆に、クラツド層8b上にコンタクト層9bを
積層し、2回目のエピタキシヤル成長でコンタク
ト層9bを更に成長させてもよい。この場合には
キヤツプ層14を設けなくてもよい。
積層し、2回目のエピタキシヤル成長でコンタク
ト層9bを更に成長させてもよい。この場合には
キヤツプ層14を設けなくてもよい。
なお、クラツド層8b、コンタクト層9bの厚
み等はSiイオンの打込みエネルギーにも関係する
ので、以上いずれを採用するかはこれ等を考慮し
て定める。
み等はSiイオンの打込みエネルギーにも関係する
ので、以上いずれを採用するかはこれ等を考慮し
て定める。
一方、Siイオンを打込まれたMQW活性層6は
2回目のエピタキシヤル成長過程でそのMQW構
造が崩れて均一な混晶となり、発振波長において
屈折率の低い部分が形成される。
2回目のエピタキシヤル成長過程でそのMQW構
造が崩れて均一な混晶となり、発振波長において
屈折率の低い部分が形成される。
またSiイオン打込みによつて受けた損傷は700
℃、20分間のAs圧下でのアニーリングで回復し
たことが打込み後のSi活性化率より確かめられ
た。このことより、成長前のAs圧下での被復層
を700℃で蒸発させている間に損傷が回復するの
で、2回目の成長に何らの影響も与えない。
℃、20分間のAs圧下でのアニーリングで回復し
たことが打込み後のSi活性化率より確かめられ
た。このことより、成長前のAs圧下での被復層
を700℃で蒸発させている間に損傷が回復するの
で、2回目の成長に何らの影響も与えない。
更に、コンタクト層9b及びn型GaAs基板1
bの裏面にはp側電極層13、n側電極層12を
蒸着により形成して半導体レーザ素子を製造す
る。
bの裏面にはp側電極層13、n側電極層12を
蒸着により形成して半導体レーザ素子を製造す
る。
次に、このようにして得られた半導体レーザ素
子の動作原理を述べると、p側電極層13を接地
してn側電極層12に負電圧を加えることにより
電流はクラツド層8b、光導波層7bの電流狭窄
領域10によつて狭窄されてMQW活性層の
MQW構造部分に注入されて発光する。
子の動作原理を述べると、p側電極層13を接地
してn側電極層12に負電圧を加えることにより
電流はクラツド層8b、光導波層7bの電流狭窄
領域10によつて狭窄されてMQW活性層の
MQW構造部分に注入されて発光する。
この光は上下及び左右の屈折率の低い部分によ
つて導波され、発振する。
つて導波され、発振する。
また、Siイオンの打込みによつてストライプ幅
を制御することによつて低発振閾値電流、高効率
動作、高出力までの横基本モードを確保すること
ができる。
を制御することによつて低発振閾値電流、高効率
動作、高出力までの横基本モードを確保すること
ができる。
なお、この実施例ではクラツド層8bの表面は
2回目のエピタキシヤル成長までの間キヤツプ層
14により被覆され、大気中に晒らされることが
ないのでクラツド層8bとコンタクト層9bの間
に高い抵抗部分が形成されることもなく、またキ
ヤツプ層14として2回目のエピタキシヤル成長
過程で蒸発してしまうようなIn化合物で構成され
る薄膜を使用しているため、キヤツプ層14の除
去のための熱によりMQW構造の急峻性が損われ
ることがない。
2回目のエピタキシヤル成長までの間キヤツプ層
14により被覆され、大気中に晒らされることが
ないのでクラツド層8bとコンタクト層9bの間
に高い抵抗部分が形成されることもなく、またキ
ヤツプ層14として2回目のエピタキシヤル成長
過程で蒸発してしまうようなIn化合物で構成され
る薄膜を使用しているため、キヤツプ層14の除
去のための熱によりMQW構造の急峻性が損われ
ることがない。
第1図は、この発明の製造工程の一例を示すも
ので、第1図aは第1回目のエピタキシヤル成長
とSiイオン打込み工程を示す具、第1図bは第2
回目のエピタキシヤル成長と電極形成工程を示す
図、第2図は従来の方法で製造された半導体レー
ザ素子の斜視図である。 図中、6はMQW活性層、10は電流狭窄領
域。
ので、第1図aは第1回目のエピタキシヤル成長
とSiイオン打込み工程を示す具、第1図bは第2
回目のエピタキシヤル成長と電極形成工程を示す
図、第2図は従来の方法で製造された半導体レー
ザ素子の斜視図である。 図中、6はMQW活性層、10は電流狭窄領
域。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 N型GaAs基板上にエピタキシヤル成長によ
り、N型AlGaAsクラツド層、N型AlGaAs光導
波層、AlGaAs多重量子井戸活性層、P型
AlGaAs光導波層、P型AlGaAsクラツド層を順
次積層する工程と、 前記P型AlGaAsクラツド層の表面に、エピタ
キシヤル成長により、P型GaAsまたはIn化合物
からなる酸化防止層を形成する工程と、 前記酸化防止層上にストライプ状の金属層を形
成する工程と、 前記金属層をマスクとしてSiイオンを打込み、
電流狭窄領域を形成する工程と、 前記金属層を除去する工程と、 アニールにより、前記Siイオンの打込みにより
受けた内部損傷を回復させ、前記酸化防止層が前
記In化合物からなる場合は該In化合物を蒸発させ
る工程と、 前記P型AlGaAsクラツド層または前記P型
GaAsからなる前記酸化防止層上に、エピタキシ
ヤル成長によりP型GaAsコンタクト層を形成す
る工程とを有し、 前記アニールおよび前記コンタクト層のエピタ
キシヤル成長を通して、前記多重量子井戸活性層
のSiイオンを打込まれた領域の多重量子井戸構造
を崩して混晶化することを特徴とする多重量子井
戸屈折率導波型の半導体レーザ素子の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7667785A JPS61236184A (ja) | 1985-04-12 | 1985-04-12 | 半導体レ−ザ素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7667785A JPS61236184A (ja) | 1985-04-12 | 1985-04-12 | 半導体レ−ザ素子の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61236184A JPS61236184A (ja) | 1986-10-21 |
JPH0149030B2 true JPH0149030B2 (ja) | 1989-10-23 |
Family
ID=13612059
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7667785A Granted JPS61236184A (ja) | 1985-04-12 | 1985-04-12 | 半導体レ−ザ素子の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61236184A (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07118560B2 (ja) * | 1985-08-12 | 1995-12-18 | 株式会社日立製作所 | 半導体構造体とその製造方法 |
JPH0636460B2 (ja) * | 1988-12-21 | 1994-05-11 | 光計測技術開発株式会社 | 半導体光集積回路の製造方法 |
JPH02196486A (ja) * | 1989-01-24 | 1990-08-03 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザの製造方法 |
US5238868A (en) * | 1989-11-30 | 1993-08-24 | Gte Laboratories Incorporated | Bandgap tuning of semiconductor quantum well structures |
US5804461A (en) * | 1994-12-22 | 1998-09-08 | Polaroid Corporation | Laser diode with an ion-implant region |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58500681A (ja) * | 1981-05-06 | 1983-04-28 | ユニバ−シテイ オブ イリノイ フアンデ−シヨン | 半導体装置の製造方法 |
-
1985
- 1985-04-12 JP JP7667785A patent/JPS61236184A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS61236184A (ja) | 1986-10-21 |
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