JPH03133189A - 高抵抗半導体層埋め込み型半導体レーザ - Google Patents

高抵抗半導体層埋め込み型半導体レーザ

Info

Publication number
JPH03133189A
JPH03133189A JP27200289A JP27200289A JPH03133189A JP H03133189 A JPH03133189 A JP H03133189A JP 27200289 A JP27200289 A JP 27200289A JP 27200289 A JP27200289 A JP 27200289A JP H03133189 A JPH03133189 A JP H03133189A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
type
mesa
inp layer
type inp
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP27200289A
Other languages
English (en)
Inventor
Takahiro Nakamura
隆宏 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP27200289A priority Critical patent/JPH03133189A/ja
Publication of JPH03133189A publication Critical patent/JPH03133189A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、高速変調可能な高抵抗半導体層埋め込み型半
導体レーザに関する。
(従来の技術) 高度情報社会の構築に伴い、光通信システムの大容量化
、通信ネットワークの高度化が進められている。光通信
システムの大容量化に有力な1つの手段として変調速度
の高速化が挙げられる。光源を超高速変調して高速化を
図った光通信システムにおいては、高速応答に優れた半
導体レーザが要求される。
半導体レーザの活性領域にのみ電流を有効に閉じ込め、
屈折率差により光も活性領域に有効に閉じ込めるための
埋め込み層として、近年、半導体中の深い準位を利用し
た高抵抗半導体層を用いることが注目され盛んに研究・
開発されている。高抵抗半導体層を埋め込み層に用いた
半導体レーザでは、p−n接合を使った電流ブロック層
を電流狭窄に用いていないため、寄生容量が小さく高速
変調が可能であることが知られている。例えば、アプラ
イド・フィジックス・レターズ誌(Applied P
hysicsLetters)第51巻、第14号、1
054頁から1056頁(1987年)に記載されてい
る。
高抵抗半導体層を埋め込み層に用いた半導体レーザの従
来例を第2図に示す。ストライプ状インジウム・ガリウ
ム・ひ素・燐(InGaAsP)の活性層13の両側を
鉄(Fe)ドープ高抵抗燐化インジウム(InP)層1
5で埋め込んだ構造となっている。
(発明が解決しようとする課題) 第3図は、p型半導体層、深い電子捕獲準位を有する半
絶縁性半導体層、n型半導体層から構成される半導体層
に順方向バイアス電圧をかけたときにエネルギーバンド
の概念図である。第2図に示した従来の高抵抗半導体層
埋め込み型半導体レーザでは、高抵抗半導体層として深
い電子捕獲準位をもつFeドープInP層を用いている
。メサ脇において、p型InPクラッド層14と高抵抗
InP層15とn型InPクラッド層12が直接つなが
っており、半導体レーザ駆動時には、順方向にバイアス
電圧がかけられるため、第3図に示すエネルギーバンド
の概念図と等価になる。Feドープ高抵抗InP層15
は、電子を捕獲するがホールは捕獲しないので、p型I
nPクラッド層14と高抵抗InP層15の界面付近に
おいて高抵抗InP層1層中5中い準位に捕獲された電
子と注入された正孔が再結合し、再結合電流が流れ、い
わゆるもれ電流となる。従って、しきい値電流の上昇、
外部微分量子効率の低下、最大出力の低下という半導体
レーザの特性の劣化を招いていた。このため、従来の技
術では、高抵抗半導体層を電流ブロック層に用いた高性
能な半導体レーザを得ることが困難であった。本発明の
目的は、pnpnブロック層をもつ埋め込み型半導体レ
ーザと同等のしきい値、効率をもち、しかも、高抵抗層
埋め込みによる高速変調可能な高抵抗半導体層埋め込み
型半導体レーザを提供することにある。
(課題を解決するための手段) 本発明の高抵抗半導体埋め込み型半導体レーザは、半導
体基板上に活性層と活性層を挟むn型及びp型のクラッ
ド層を備える二重ヘテロ構造のストライプ状のメサとこ
のメサ両側面に電子を捕獲する深い不純物準位を有する
高抵抗半導体層と前記高抵抗半導体層上に形成されたn
里及びp型半導体層を備える埋め込み型二重ヘテロ構造
半導体レーザにおいて、前記メサと前記高抵抗半導体層
との間にp型半導体層を備えることを特徴とする。
(作用) 第1図に本発明の高抵抗半導体層埋め込み型半導体レー
ザの共振器方向に垂直な断面図を示す。PWInP層1
4、Feドープ高抵抗InP層15、n型InP層12
を通して流れるメサ脇の漏れを電流を抑えるためメサ脇
にp型不純物拡散を利用して、低濃度のp型InP層を
19を形成する。ここで、p型InP層19はストライ
プメサのp型InP層14、InGaAsP活性層13
、n型InP層12の各層の両側面に形成される。p壓
InP層19の下端はn型InP層12のメサ側面に達
していればよく、側面の途中で止まっていてもよいし、
メサの底部まで達していてもよい。p型InP層19の
キャリア濃度をI X 10110l7程度にすれば抵
抗が高いため、ここを通るメサ脇でのリーク電流が抑え
られる。更に、メサ脇以外は、深い電子捕獲準位を有す
る高抵抗半導体層、n型及びp型半導体層で埋め込むこ
とにより良好な電流ブロック構造が形成できる。さらに
高抵抗半導体層を使うことにより、従来のp−n−p−
n電流ブロック構造に比べp−n接合面積が大幅に少な
くなるので寄生容量を低減でき高速応答可能になる。
以上述べたように、本発明による高抵抗層埋め込み型半
導体レーザにおいては、漏れ電流が抑制され、活性層に
おいて注入電流が有効に光に変換されるため、低いしき
い値電流、高い外部微分量子効率、高い光出力を得るこ
とができると同時に高速変調可能となる。
(実施例) 次に本発明について、第1図の図面を参照して説明する
。第1図は、本発明の実施例の断面図である。実施例に
おいては、長波長系材料であるInP/InGaAsP
を用いて説明する。
まず製作工程について述べる。(100)面の硫黄(S
)ドープn1MInP基板11上に有機金属気相成長法
(MOVPE)を用いて、シリコン(Si)ドープn型
InP層12[電子のキャリア濃度(n)=1×101
8cm−3]を厚さ2pm、発光波長1.5511mの
バンドギャップを有するInGaAsP活性層13を厚
さ0.15pm、亜鉛(Zn)ドープp型InP層14
[正孔のキャリア濃度(p) = I X 1019c
m−3]を厚さ0.5pm、それぞれ連続的にエピタキ
シャル成長する。次にフォトリソグラフィーの手法によ
り、<011>方向に厚み約2000人、幅2pmの5
i02ストライプ状マスクを300pm間隔で形成する
。次に、化学エツチングによりp型InP層14、In
GaAsP活性層13、n型InP層12をエツチング
し、高さ2.011mのストライプ状のメサを形成する
。さらに、5i02ストライプ状マスクを残したまま、
メサストライプの凹部分にFeドープ高抵抗InP層1
5を厚さ2、ONlm、 Siドープn型InP層16
[n= 1 x 1018cm−31を厚さ0.5pm
、MOVPEにより選択エピタキシャル成長する。次に
、5i02ストライプ状マスクを弗酸により除去した後
、znドープp型InP層17[p=1刈い8cm−3
1を厚さ111m、 Znnドープ型InGaAsPコ
ンタクト層18[p = I X 1019cm−3]
を厚さ0.5pmをMOVPEにより全体が平坦になる
ようにエピタキシャル成長する。この成長時に、高濃度
にZnドープしたp型ニー層14からFeドープ高抵抗
InP層15へのZn拡散によりメサ脇がp壓InP層
19となる。このp型InP層19のキャリア密度は1
〜2×1017cm−3でありその拡散領域はメサ脇1
〜211mであった。拡散領域の下端はn型InP層1
2のメサ側面に達していればよく側面の途中で止まって
いてもよいしメサの底部まで達していてもよい。InG
aAsP活性層13へもZn拡散が起こるが、その量は
、Feドープ高抵抗InP層15への拡散に比べ無視で
き特性には影響しない。その後、全体の厚さが120p
m程度になるまで研磨し、p型InGaAsPコンタク
ト層18とn型InP基板11の表面に電極10を真空
蒸着法により形成し、アニーリングした後、素子長30
0μmの個々の半導体レーザにへき聞分離し、全加工を
終了し、第1図に示す半導体レーザが出未上がる。スト
ライブ状のメサの両側面にp型InP層17、n型In
P層16、p型InP層19からなる電流ブロック層が
ありその外側には高抵抗InP層15がある。またメサ
側面に接するp型InP層19はキャリア濃度が低く高
抵抗であるため、p型■♂層19から高抵抗InP層1
5、n型InP層12へのメサ脇でのもれ電流はほとん
どなくなった。このようにこの半導体レーザは、活性層
以外を流れる無効電流が殆ど無く、p−n接合をブロッ
ク層に用いたVSB型(V−groovedSubst
rate Buried Heterostructu
re La5ers)  やDC−PBHW(Doub
le Channel Planar BuriedH
eterostructure La5ers)と同程
度の10mA前後のしきい値電流、及び30%前後の片
面外部微分量子効率が得られる。更に、高抵抗半導体層
を電流ブロック層に用いてるゆえ、寄生容量は、4〜5
pFと小さく、十数ギガビット毎秒(Gb/5ec)ク
ラスの光通信システム用光源として実用的に十分使用で
きる。
本発明は、GaAs/AlGaAs 、 AIGaIn
P、等の他の材料系にも適用できる。
(発明の効果) 以上に説明したように本発明によれば、低しきい値電流
、高い外部微分量子効率、超高速変調特性を有する高抵
抗半導体層埋め込み半導体レーザが得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明による高抵抗半導体埋め込み型半導体
レーザの一実施例の構造を示す断面図である。第2図は
、従来の高抵抗半導体層埋め込み型半導体レーザの構造
を示す断面図である。第3図は、n型半導体層、深い電
子トラップ準位を有する半絶縁性半導体層、4半導体層
から構成される半導体層に順バイアスがかけられたとき
のバンド構造を示す概念図である。 各図において 10・・・電極、11・n型InP基板、12.n型I
nP層、13・InGaAsP活性層、14・p型In
P層、15・Feドープ高抵抗InP層、16・n型I
nP層、17−p型InP層、18・p型InGaAs
Pコンタクト層、19・p型InP層、20・・−8i
02である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 半導体基板上に活性層と活性層を挟むn型及びp型のク
    ラッド層を備える二重ヘテロ構造のストライプ状のメサ
    とこのメサ両側面に電子を捕獲する深い不純物準位を有
    する高抵抗半導体層と前記高抵抗半導体層上に形成され
    たn型及び、p型半導体層を備える埋め込み型二重ヘテ
    ロ構造半導体レーザにおいて、前記メサと前記高抵抗半
    導体層との間にp型半導体層を備えることを特徴とする
    高抵抗半導体層埋め込み型半導体レーザ。
JP27200289A 1989-10-18 1989-10-18 高抵抗半導体層埋め込み型半導体レーザ Pending JPH03133189A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27200289A JPH03133189A (ja) 1989-10-18 1989-10-18 高抵抗半導体層埋め込み型半導体レーザ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27200289A JPH03133189A (ja) 1989-10-18 1989-10-18 高抵抗半導体層埋め込み型半導体レーザ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH03133189A true JPH03133189A (ja) 1991-06-06

Family

ID=17507779

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP27200289A Pending JPH03133189A (ja) 1989-10-18 1989-10-18 高抵抗半導体層埋め込み型半導体レーザ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH03133189A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5323405A (en) * 1991-10-02 1994-06-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Anti-guided phase-locked array and manufacturing method therefor
EP1286439A2 (en) * 2001-08-21 2003-02-26 Nippon Telegraph and Telephone Corporation Semiconductor optical device and method of manufacturing the same
JP2006073644A (ja) * 2004-08-31 2006-03-16 Sanyo Electric Co Ltd 半導体レーザ装置
JP2016031970A (ja) * 2014-07-28 2016-03-07 三菱電機株式会社 光半導体装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5323405A (en) * 1991-10-02 1994-06-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Anti-guided phase-locked array and manufacturing method therefor
EP1286439A2 (en) * 2001-08-21 2003-02-26 Nippon Telegraph and Telephone Corporation Semiconductor optical device and method of manufacturing the same
JP2003060310A (ja) * 2001-08-21 2003-02-28 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 半導体光素子及びその製造方法
JP2006073644A (ja) * 2004-08-31 2006-03-16 Sanyo Electric Co Ltd 半導体レーザ装置
JP2016031970A (ja) * 2014-07-28 2016-03-07 三菱電機株式会社 光半導体装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPS61190993A (ja) 半導体レ−ザ素子の製造方法
US5692002A (en) Buried heterostructure semiconductor laser fabricated on a p-type substrate
JP2010010622A (ja) 半導体光素子
JPH0513882A (ja) ワイドバンドギヤツプ材料をpn電流阻止層に用いた半導体光素子
JPH05102600A (ja) 半導体レーザ
JPH03133189A (ja) 高抵抗半導体層埋め込み型半導体レーザ
JPS6243357B2 (ja)
JP2780337B2 (ja) 高抵抗半導体層埋め込み型半導体レーザ
JP2550714B2 (ja) 高抵抗半導体層埋め込み型半導体レーザ
JP2738040B2 (ja) 半導体発光装置
JPS62282482A (ja) 半導体レ−ザ装置
JP2555984B2 (ja) 半導体レーザおよびその製造方法
JPH07131116A (ja) 半導体レーザ素子
JPH0537084A (ja) 半導体レーザ装置
JP2000077780A (ja) 半導体レーザとその製造方法
JPS63133587A (ja) 埋込み構造半導体レ−ザ
JPH01241886A (ja) 半導体レーザ
JPS6261383A (ja) 半導体レ−ザおよびその製造方法
JPH04257284A (ja) 埋め込みヘテロ構造半導体レーザ
JPH0382184A (ja) 高抵抗埋め込み半導体レーザ及びその製造方法
JPH0239483A (ja) 半導体レーザダイオードとその製造方法
JP2716717B2 (ja) 半導体レーザ素子
JPH02206192A (ja) 高抵抗半導体層埋め込み型半導体レーザの製造方法
JPS6346789A (ja) 高抵抗埋め込み型半導体レ−ザ
JP2000196190A (ja) 半導体レ―ザダイオ―ドおよび製造方法