JPH04106991A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- JPH04106991A JPH04106991A JP22459190A JP22459190A JPH04106991A JP H04106991 A JPH04106991 A JP H04106991A JP 22459190 A JP22459190 A JP 22459190A JP 22459190 A JP22459190 A JP 22459190A JP H04106991 A JPH04106991 A JP H04106991A
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- etching stopper
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Links
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Landscapes
- 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】
（産業上の利用分野）
本発明は、単一モードで発振するＡｌＧａＩｎＰ系の半
導体レーザに関する。
導体レーザに関する。
（従来の技術）
近年、有機金属熱分解法（以下ＭＯＶＰＥ法と略す）と
いう気相結晶成長法により形成された単一横モードで発
振するＡｌＧａＩｎＰ系の半導体レーザとして、第３図
に示すような構造がエレクトロニクスレターズに報告さ
れている（Ｓ、 Ｋａｗａｔａ、 Ｈ，Ｆｕｊｉｉ。
いう気相結晶成長法により形成された単一横モードで発
振するＡｌＧａＩｎＰ系の半導体レーザとして、第３図
に示すような構造がエレクトロニクスレターズに報告さ
れている（Ｓ、 Ｋａｗａｔａ、 Ｈ，Ｆｕｊｉｉ。
Ｋ、 Ｋｏｂａｙａｓｈｉ、 Ａ、 Ｇｏｍｙｏ、 １
． Ｈｉｎｏ、 Ｔ、 ５ｕｚｕｋｉ：Ｅｌｅｃｔｒｏ
ｎ、 Ｌｅｔｔ、 ２３（１９８７）１３２７．）。こ
の構造の製作工程を第４図に示す。−回目の成長でｎ型
ＧａＡｓ基板ｌ上にｎ型（ＡＩｏ、６Ｇａ０．４）０．
５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層２、ＧａＩｎＰ活性層３、ｐ
型（Ａｌｏ、５Ｇａｏ、４）ｏ、５Ｉｎｏ、５Ｐ内側ク
ラッド層４、ｐ型Ｇａ□、５Ｉｎ。、５Ｐ工ツチングス
トツパ層１５、ｐ型（Ａ１０，６Ｇａ□、４）ｏ、５１
ｎＯ，５Ｐ外側クラッド層６、ｐ型Ｇａｏ、５Ｉｎ□、
５Ｐバッファ層７、ｐ型ＧａＡｓキャップ層８を順次形
成する。こうして成長したウェハーにフォトリソグラフ
ィにより幅７μｍのストライプ上の５ｉ０２膜１１のマ
スクを形成する（第４図（ａ））。つぎにこの５ｉ０２
マスク１１を用いてリン酸系のエツチング液によりｐ型
ＧａＡｓキャップ層８をメサ上にエツチングする（第４
図（ｂ））。続いて塩酸系のエツチング液によりｐ型Ｇ
ａＩｎＰエツチングストッパ層１５の上の界面までをメ
サ状にエツチングする（第４図（Ｃ））。つぎにｐ型Ｇ
ａＡｓキャップ層８をリン酸系のエツチング液により幅
３□ｍまでサイドエツチングする（第４図（ｄ））。そ
して５ｉ０２マスクをつけたまま、二回目の成長を行い
エツチングしたところをｎ型ＧａＡｓブロック層９で埋
め込む（第４図（ｅ））。次に５ｉ０２マスク１１を除
去し、ｐ型金面に電極が形成できるように三回目の成長
でｐ型ＧａＡｓコンタクト層１０を成長する（第４図（
ｆ））。ｐ型コンタクト層１０と基板１に電極を形成し
て半導体レーザが完成する。
． Ｈｉｎｏ、 Ｔ、 ５ｕｚｕｋｉ：Ｅｌｅｃｔｒｏ
ｎ、 Ｌｅｔｔ、 ２３（１９８７）１３２７．）。こ
の構造の製作工程を第４図に示す。−回目の成長でｎ型
ＧａＡｓ基板ｌ上にｎ型（ＡＩｏ、６Ｇａ０．４）０．
５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層２、ＧａＩｎＰ活性層３、ｐ
型（Ａｌｏ、５Ｇａｏ、４）ｏ、５Ｉｎｏ、５Ｐ内側ク
ラッド層４、ｐ型Ｇａ□、５Ｉｎ。、５Ｐ工ツチングス
トツパ層１５、ｐ型（Ａ１０，６Ｇａ□、４）ｏ、５１
ｎＯ，５Ｐ外側クラッド層６、ｐ型Ｇａｏ、５Ｉｎ□、
５Ｐバッファ層７、ｐ型ＧａＡｓキャップ層８を順次形
成する。こうして成長したウェハーにフォトリソグラフ
ィにより幅７μｍのストライプ上の５ｉ０２膜１１のマ
スクを形成する（第４図（ａ））。つぎにこの５ｉ０２
マスク１１を用いてリン酸系のエツチング液によりｐ型
ＧａＡｓキャップ層８をメサ上にエツチングする（第４
図（ｂ））。続いて塩酸系のエツチング液によりｐ型Ｇ
ａＩｎＰエツチングストッパ層１５の上の界面までをメ
サ状にエツチングする（第４図（Ｃ））。つぎにｐ型Ｇ
ａＡｓキャップ層８をリン酸系のエツチング液により幅
３□ｍまでサイドエツチングする（第４図（ｄ））。そ
して５ｉ０２マスクをつけたまま、二回目の成長を行い
エツチングしたところをｎ型ＧａＡｓブロック層９で埋
め込む（第４図（ｅ））。次に５ｉ０２マスク１１を除
去し、ｐ型金面に電極が形成できるように三回目の成長
でｐ型ＧａＡｓコンタクト層１０を成長する（第４図（
ｆ））。ｐ型コンタクト層１０と基板１に電極を形成し
て半導体レーザが完成する。
この構造により電流はｎ型ＧａＡｓ層９によりブロック
されメサストライプ部にのみ注入される。また、メサス
トライプ形成のエツチングのときに、エツチング速度の
遅いｐ型ＧａＩｎＰ層１５をエツチングストッパとして
用いるので、エツチングが内側ｐクラッド層まで進行す
ることなく、再現性良くエツチングを制御できる。この
ようにこの構造では、誤ってｐ型内側クラッド層をエツ
チングしてしまうことがなく、常に再現性良くエツチン
グを制御することができる。
されメサストライプ部にのみ注入される。また、メサス
トライプ形成のエツチングのときに、エツチング速度の
遅いｐ型ＧａＩｎＰ層１５をエツチングストッパとして
用いるので、エツチングが内側ｐクラッド層まで進行す
ることなく、再現性良くエツチングを制御できる。この
ようにこの構造では、誤ってｐ型内側クラッド層をエツ
チングしてしまうことがなく、常に再現性良くエツチン
グを制御することができる。
（発明が解決しようとする課題）
上述の第３図の構造では、エツチング液） ンパ層１５
として用いているＧａＩｎＰ層のエネルギーギャップが
活性層のエネルギーギャップより小さいか同等であるた
め、エツチングストッパ層によって光が吸収され、共振
器内での光の損失が増大するため外部微分量子効率が下
がるという問題がある。
として用いているＧａＩｎＰ層のエネルギーギャップが
活性層のエネルギーギャップより小さいか同等であるた
め、エツチングストッパ層によって光が吸収され、共振
器内での光の損失が増大するため外部微分量子効率が下
がるという問題がある。
本発明の目的は上述のエツチングストッパ層による光の
吸収の問題点を解決し、外部微分量子効率が大きい横モ
ード制御構造の半導体レーザを歩留り良く提供すること
にある。
吸収の問題点を解決し、外部微分量子効率が大きい横モ
ード制御構造の半導体レーザを歩留り良く提供すること
にある。
（課題を解決するための手段）
本発明の半導体レーザはｎ型ＧａＡｓ基板上に、ＧａＩ
ｎＰまたはＡｌＧａＩｎＰ、またはＧａＩｎＰあるいは
ＡｌＧａＩｎＰ量子井戸層からなる活性層と、この活性
層を挟み活性層よりも屈折率の小さなＡｌＧａＩｎＰ内
側クラッド層とからなるダブルヘテロ構造と、前記内側
クラッド層の上側に形成されたＡ１１−ｘＧａｘＰ（０
≦ｘ≦１）エツチングストッパ層と、このエツチングス
トッパ層の上側に形成されたストライプ状のメサ構造と
、該メサ構造の両脇に形成された電流狭窄のためのｎ型
、または高抵抗の半導体プロ・ツク層とを有することを
特徴とする。
ｎＰまたはＡｌＧａＩｎＰ、またはＧａＩｎＰあるいは
ＡｌＧａＩｎＰ量子井戸層からなる活性層と、この活性
層を挟み活性層よりも屈折率の小さなＡｌＧａＩｎＰ内
側クラッド層とからなるダブルヘテロ構造と、前記内側
クラッド層の上側に形成されたＡ１１−ｘＧａｘＰ（０
≦ｘ≦１）エツチングストッパ層と、このエツチングス
トッパ層の上側に形成されたストライプ状のメサ構造と
、該メサ構造の両脇に形成された電流狭窄のためのｎ型
、または高抵抗の半導体プロ・ツク層とを有することを
特徴とする。
（作用）
本発明の構造によれば、内側クラッド層上側にあるｐ型
Ａ１１ ＋ ｘＧａｘＰ（０≦ｘ≦１）エツチングスト
ッパ層は活性層よりエネルギーギャップが大きく、活性
層からの光を吸収できないので光の損失を減らすことが
でき、外部微分量子効率を上げることができる。
Ａ１１ ＋ ｘＧａｘＰ（０≦ｘ≦１）エツチングスト
ッパ層は活性層よりエネルギーギャップが大きく、活性
層からの光を吸収できないので光の損失を減らすことが
でき、外部微分量子効率を上げることができる。
（実施例）
本発明の実施例を図面を用いて説明する。第１図は本発
明の半導体レーザの一実施例を示すレーザチップの断面
図であり、第２図はその工程図である。
明の半導体レーザの一実施例を示すレーザチップの断面
図であり、第２図はその工程図である。
まず、１回目の減圧ＭＯＶＰＥ法による成長で、ｎ型Ｇ
ａＡｓ基板１（Ｓｉドープ；ｎ＝２Ｘ１０１８ｃｍ−３
）上に格子定数を整合させて、ｎ型（Ａ１０．６０ａ０
．４）０．５Ｉｎ０．５Ｐツクッド層２（ｎ＝５Ｘ１０
１７ｃｍ−３；厚み１．ｃｚｍ）、Ｇａ□、５Ｉｎ□、
５Ｐ活性層３（アンドープ；厚み０．１．ｕｍ）、ｐ型
（ＡＩｏ、６Ｇａ□、４）０．５Ｉｎ□、５Ｐ内側クラ
ッド層４（ｐ＝５刈い７ａｍ−３；厚み１．ａｍ）、ｐ
型ＧａＰエツチングストッパ層５（厚み０．１□ｍ）、
ｐ型（Ａ１０．６Ｇａ０，４）０．５ＩｎＯ，５Ｐ外側
クラッド層６（厚み０．１ｐｍ）、ｐ型Ｇａ□、５Ｉｎ
□、５Ｐバッファ層７、ｐ型ＧａＡｓキャップ層８を順
次形成した。成長条件は温度６６０°Ｃ１圧カフ０Ｔｏ
ｒｒ、 Ｖ ／ＩＩＩ比＝１５０、キャリヤガス（Ｈ２
）の全流量１５１／ｍｉｎとした。原料としては、トリ
メチルインジウム（ＴＭＩ：（ＣＨ３）３Ｉｎ）、トリ
エチルガリウム（ＴＥＧ：（０２Ｈ５）３０ａ）、トリ
メチルアルミニウム（ＴＭＡ：（ＣＨ３）３ＡＩ）、ア
ルシン（ＡＨ３）、ホスフィン（ＰＨ３）、ｎ型ドーパ
ント：ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、ｐ型ドパント：ジメチ
ルジンク（ＤＭＺｎ：（ＣＨ３）３２ｎ）を用いた。こ
うして成長したウェハーにフォトリソグラフィにより幅
７μｍのストライプ上の５ｉ０２膜１１のマスクを形成
した（第２図（ａ））。つぎにこの５ｉ０２マスク１１
を用いてリン酸系のエツチング液によりｐ型ＧａＡｓキ
ャップ層８をメサ上にエツチングした（第２図（ｂ））
。続いて塩酸系のエツチング液によりｐ型ＧａＰエツチ
ングストッパ層５の上界面までをメサ状にエツチングし
た（第２図（Ｃ））。つぎにｐ型ＧａＡｓキャップ層８
をリン酸系のエツチング液により幅３Ａ１ｍまでサイド
エツチングした（第２図（ｄ））。つぎに５ｉ０２マス
ク１１をつけたまま減圧ＭＯＶＰＥ法により二回目の成
長を行い、ｎ型ＧａＡｓブロック層９を形成した（第２
図（ｅ））。そして５ｉ０２マスク１１を除去した後に
減圧ＭＯＶＰＥ法により三回目の成長を行いｐ型ＧａＡ
ｓコンタクト層１０を形成した（第２図（ｆ））。最後
にｐ、ｎ同電極をそれぞれｐ型コンタクト層１０、ｎ型
基板上に形成して、キャビティ長３００μｍにへき関し
、個々のチップに分離して半導体レーザが完成した。
ａＡｓ基板１（Ｓｉドープ；ｎ＝２Ｘ１０１８ｃｍ−３
）上に格子定数を整合させて、ｎ型（Ａ１０．６０ａ０
．４）０．５Ｉｎ０．５Ｐツクッド層２（ｎ＝５Ｘ１０
１７ｃｍ−３；厚み１．ｃｚｍ）、Ｇａ□、５Ｉｎ□、
５Ｐ活性層３（アンドープ；厚み０．１．ｕｍ）、ｐ型
（ＡＩｏ、６Ｇａ□、４）０．５Ｉｎ□、５Ｐ内側クラ
ッド層４（ｐ＝５刈い７ａｍ−３；厚み１．ａｍ）、ｐ
型ＧａＰエツチングストッパ層５（厚み０．１□ｍ）、
ｐ型（Ａ１０．６Ｇａ０，４）０．５ＩｎＯ，５Ｐ外側
クラッド層６（厚み０．１ｐｍ）、ｐ型Ｇａ□、５Ｉｎ
□、５Ｐバッファ層７、ｐ型ＧａＡｓキャップ層８を順
次形成した。成長条件は温度６６０°Ｃ１圧カフ０Ｔｏ
ｒｒ、 Ｖ ／ＩＩＩ比＝１５０、キャリヤガス（Ｈ２
）の全流量１５１／ｍｉｎとした。原料としては、トリ
メチルインジウム（ＴＭＩ：（ＣＨ３）３Ｉｎ）、トリ
エチルガリウム（ＴＥＧ：（０２Ｈ５）３０ａ）、トリ
メチルアルミニウム（ＴＭＡ：（ＣＨ３）３ＡＩ）、ア
ルシン（ＡＨ３）、ホスフィン（ＰＨ３）、ｎ型ドーパ
ント：ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、ｐ型ドパント：ジメチ
ルジンク（ＤＭＺｎ：（ＣＨ３）３２ｎ）を用いた。こ
うして成長したウェハーにフォトリソグラフィにより幅
７μｍのストライプ上の５ｉ０２膜１１のマスクを形成
した（第２図（ａ））。つぎにこの５ｉ０２マスク１１
を用いてリン酸系のエツチング液によりｐ型ＧａＡｓキ
ャップ層８をメサ上にエツチングした（第２図（ｂ））
。続いて塩酸系のエツチング液によりｐ型ＧａＰエツチ
ングストッパ層５の上界面までをメサ状にエツチングし
た（第２図（Ｃ））。つぎにｐ型ＧａＡｓキャップ層８
をリン酸系のエツチング液により幅３Ａ１ｍまでサイド
エツチングした（第２図（ｄ））。つぎに５ｉ０２マス
ク１１をつけたまま減圧ＭＯＶＰＥ法により二回目の成
長を行い、ｎ型ＧａＡｓブロック層９を形成した（第２
図（ｅ））。そして５ｉ０２マスク１１を除去した後に
減圧ＭＯＶＰＥ法により三回目の成長を行いｐ型ＧａＡ
ｓコンタクト層１０を形成した（第２図（ｆ））。最後
にｐ、ｎ同電極をそれぞれｐ型コンタクト層１０、ｎ型
基板上に形成して、キャビティ長３００μｍにへき関し
、個々のチップに分離して半導体レーザが完成した。
上述の製作工程においてｐ型（Ａｌｏ、５Ｇａｏ、４）
ｏ、５Ｉｎｏ、５Ｐ外側クラッド層６のメサ幅は上部で
４／ｉｍ、下部で７□ｍとなった。
ｏ、５Ｉｎｏ、５Ｐ外側クラッド層６のメサ幅は上部で
４／ｉｍ、下部で７□ｍとなった。
こうして得られた本発明のレーザの外部微分量子効率を
メサ幅４□ｍの従来構造のレーザと比較したところ、メ
サ幅４μｍの従来構造のレーザが０．４３の外部微分量
子効率を持つのに較べ、本発明のレーザでは外部微分量
子効率が０．５０と向上し、光出力５ｍＷ時の動作電流
が１０ｍＡ低減できた。
メサ幅４□ｍの従来構造のレーザと比較したところ、メ
サ幅４μｍの従来構造のレーザが０．４３の外部微分量
子効率を持つのに較べ、本発明のレーザでは外部微分量
子効率が０．５０と向上し、光出力５ｍＷ時の動作電流
が１０ｍＡ低減できた。
以上述べた実施例では、活性層をＧａ０．５Ｉｎ□、５
Ｐ、クラッド層を（Ａ１０．６ＧａＯ，４）０．５Ｉｎ
０．５Ｐとしたが、活性層組成は製作するレーザに要求
される発振波長要件を満たす組成、材料、もしくは量子
井戸にすれば良く、クラッド層組成は用いる活性層に対
して光とキャリアの閉じこめが十分にできる組成、材料
を選べば良い。またレーザに要求される特性によりＳＣ
Ｈ構造にするなどクラッド層をより多層化することもで
きる。
Ｐ、クラッド層を（Ａ１０．６ＧａＯ，４）０．５Ｉｎ
０．５Ｐとしたが、活性層組成は製作するレーザに要求
される発振波長要件を満たす組成、材料、もしくは量子
井戸にすれば良く、クラッド層組成は用いる活性層に対
して光とキャリアの閉じこめが十分にできる組成、材料
を選べば良い。またレーザに要求される特性によりＳＣ
Ｈ構造にするなどクラッド層をより多層化することもで
きる。
（発明の効果）
このように本発明により、外部微分量子効率が大きい半
導体レーザが歩留り良く製作できる。
導体レーザが歩留り良く製作できる。
第１図は本発明の実施例を示す断面図、第２図（ａ）−
（Ｄは本発明の半導体レーザの製作工程を示す断面図、
第３図は従来の半導体レーザの例を示す断面図、第４図
（ａ）−（ｆ）は従来の半導体レーザの製作工程を示す
断面図である。 図において１はｎ型ＧａＡｓ基板、２はｎ型（Ａ１０．
６Ｇａ０．４）０．５１ｎｏ、ｓＰツクッド層、３はＧ
ａｏ、５Ｉｎ□、５Ｐ活性層、４はｐ型（Ａ１０．６Ｇ
ａ０．４）０．５Ｉｎ０．５Ｐ内側クラッド層、５はｐ
型ＧａＰエツチングストッパ層、６はｐ型（Ａ１０．６
０ａ０．４）０．５Ｉｎ０．５Ｐ−外側クラッド層、７
はｐ型Ｇａ□、５Ｉｎ□、５Ｐバッファ層、８はｐ型Ｇ
ａＡｓキャップ層、９はｎ型ＧａＡｓブロック層、１０
はｐ型ＧａＡｓコンタクト層、１１は５ｉ０２膜、１５
はＧａ□、５Ｉｎ□、５Ｐ エツチングストッパ層であ
る。 第１図
（Ｄは本発明の半導体レーザの製作工程を示す断面図、
第３図は従来の半導体レーザの例を示す断面図、第４図
（ａ）−（ｆ）は従来の半導体レーザの製作工程を示す
断面図である。 図において１はｎ型ＧａＡｓ基板、２はｎ型（Ａ１０．
６Ｇａ０．４）０．５１ｎｏ、ｓＰツクッド層、３はＧ
ａｏ、５Ｉｎ□、５Ｐ活性層、４はｐ型（Ａ１０．６Ｇ
ａ０．４）０．５Ｉｎ０．５Ｐ内側クラッド層、５はｐ
型ＧａＰエツチングストッパ層、６はｐ型（Ａ１０．６
０ａ０．４）０．５Ｉｎ０．５Ｐ−外側クラッド層、７
はｐ型Ｇａ□、５Ｉｎ□、５Ｐバッファ層、８はｐ型Ｇ
ａＡｓキャップ層、９はｎ型ＧａＡｓブロック層、１０
はｐ型ＧａＡｓコンタクト層、１１は５ｉ０２膜、１５
はＧａ□、５Ｉｎ□、５Ｐ エツチングストッパ層であ
る。 第１図
Claims (1)
- ｎ型ＧａＡｓ基板上に、ＧａＩｎＰまたはＡｌＧａＩｎ
Ｐ、またはＧａＩｎＰあるいはＡｌＧａＩｎＰの量子井
戸層からなる活性層と、この活性層を挟み活性層よりも
屈折率の小さなＡｌＧａＩｎＰ内側クラッド層とからな
るダブルヘテロ構造と、前記内側クラッド層の上側に形
成されたＡｌ＿１＿−＿ｘＧａ＿ｘＰ（０≦ｘ≦１）エ
ッチングストッパ層と、このエッチングストッパ層の上
側に形成されたストライプ状のメサ構造と、該メサ構造
の両脇に形成された電流狭窄のための半導体ブロック層
とを有することを特徴とする半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22459190A JPH04106991A (ja) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22459190A JPH04106991A (ja) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | 半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04106991A true JPH04106991A (ja) | 1992-04-08 |
Family
ID=16816130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22459190A Pending JPH04106991A (ja) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04106991A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5468975A (en) * | 1992-05-18 | 1995-11-21 | U.S. Philips Corporation | Optoelectronic semiconductor device |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01286482A (ja) * | 1988-05-13 | 1989-11-17 | Toshiba Corp | 半導体レーザ装置 |
| JPH0258883A (ja) * | 1988-08-25 | 1990-02-28 | Nec Corp | 半導体レーザ装置 |
| JPH02172287A (ja) * | 1988-12-23 | 1990-07-03 | Nec Corp | 半導体レーザ装置 |
-
1990
- 1990-08-27 JP JP22459190A patent/JPH04106991A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01286482A (ja) * | 1988-05-13 | 1989-11-17 | Toshiba Corp | 半導体レーザ装置 |
| JPH0258883A (ja) * | 1988-08-25 | 1990-02-28 | Nec Corp | 半導体レーザ装置 |
| JPH02172287A (ja) * | 1988-12-23 | 1990-07-03 | Nec Corp | 半導体レーザ装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5468975A (en) * | 1992-05-18 | 1995-11-21 | U.S. Philips Corporation | Optoelectronic semiconductor device |
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