JPH04275479A - 半導体レーザ及びその製造方法 - Google Patents
半導体レーザ及びその製造方法Info
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- JPH04275479A JPH04275479A JP3700491A JP3700491A JPH04275479A JP H04275479 A JPH04275479 A JP H04275479A JP 3700491 A JP3700491 A JP 3700491A JP 3700491 A JP3700491 A JP 3700491A JP H04275479 A JPH04275479 A JP H04275479A
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、クラッド層から活性層
へのＺｎの固相拡散を抑えた低閾電流値のＡｌＧａＩｎ
Ｐ系半導体レーザに関する。
へのＺｎの固相拡散を抑えた低閾電流値のＡｌＧａＩｎ
Ｐ系半導体レーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ装
置は有機金属熱分解法（以下ＭＯＶＰＥ法と略す）とい
う気相結晶成長法により形成され、長寿命可視光半導体
レーザ装置が実現している（五明ら、エレクトロニクス
レターズ ２３巻 （１９８７年）８５ページ
；Ａ．ＧＯＭＹＯ ｅｔ ａｌ．ＥＬＥＣＴＲＯＮ
ＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ，ｖｏｌ．２３，（１９８７
），ｐ．８５ 参照）。ＭＯＶＰＥ法はトリメチルア
ルミニウム（ＴＭＡｌ）、トリエチルガリウム（ＴＥＧ
ａ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）などの有機金
属蒸気及びホスフィン（ＰＨ３ ）などの水素化物ガス
を原料とした気相成長法であり、例えば、ＡｌＧａＩｎ
Ｐの成長はこれらＴＭＡｌ、ＴＥＧａ、ＴＭＩｎ蒸気及
びＰＨ３ ガスをＧａＡｓ基板の上に導入・加熱してエ
ピタキシャル成長を行なうものである。
置は有機金属熱分解法（以下ＭＯＶＰＥ法と略す）とい
う気相結晶成長法により形成され、長寿命可視光半導体
レーザ装置が実現している（五明ら、エレクトロニクス
レターズ ２３巻 （１９８７年）８５ページ
；Ａ．ＧＯＭＹＯ ｅｔ ａｌ．ＥＬＥＣＴＲＯＮ
ＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ，ｖｏｌ．２３，（１９８７
），ｐ．８５ 参照）。ＭＯＶＰＥ法はトリメチルア
ルミニウム（ＴＭＡｌ）、トリエチルガリウム（ＴＥＧ
ａ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）などの有機金
属蒸気及びホスフィン（ＰＨ３ ）などの水素化物ガス
を原料とした気相成長法であり、例えば、ＡｌＧａＩｎ
Ｐの成長はこれらＴＭＡｌ、ＴＥＧａ、ＴＭＩｎ蒸気及
びＰＨ３ ガスをＧａＡｓ基板の上に導入・加熱してエ
ピタキシャル成長を行なうものである。
【０００３】このＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザをより
短い波長で発振させたり、より高温で連続発振させたり
するためには、活性層からクラッド層へのキャリアのオ
ーバーフローを減少させることが望ましい。そのために
従来のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザは、図３に示すよ
うにＧａＩｎＰまたはＡｌＧａＩｎＰからなる活性層３
と、ｐ型（Ａｌｘ Ｇａ１−ｘ ）０．５ Ｉｎ０．５
Ｐからなるクラッド層４およびｎ型（Ａｌｘ Ｇａ１
−ｘ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐからなるクラッド層２
で構成されるダブルヘテロ構造において、前記ｐ型クラ
ッド層４およびｎ型クラッド層２のＡｌ組成ｘを大きく
することによりエネルギーギャップを大きくしたり、前
記ｐ型クラッド層４のキャリア濃度を高め、比抵抗を小
さくしたりする手法がとられてきた。
短い波長で発振させたり、より高温で連続発振させたり
するためには、活性層からクラッド層へのキャリアのオ
ーバーフローを減少させることが望ましい。そのために
従来のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザは、図３に示すよ
うにＧａＩｎＰまたはＡｌＧａＩｎＰからなる活性層３
と、ｐ型（Ａｌｘ Ｇａ１−ｘ ）０．５ Ｉｎ０．５
Ｐからなるクラッド層４およびｎ型（Ａｌｘ Ｇａ１
−ｘ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐからなるクラッド層２
で構成されるダブルヘテロ構造において、前記ｐ型クラ
ッド層４およびｎ型クラッド層２のＡｌ組成ｘを大きく
することによりエネルギーギャップを大きくしたり、前
記ｐ型クラッド層４のキャリア濃度を高め、比抵抗を小
さくしたりする手法がとられてきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらｐ型Ａｌ
ＧａＩｎＰクラッド層のｐ型ドーパントとしてよく用い
られているＺｎは、ｐ型クラッド層のキャリア濃度を高
め比抵抗を小さくするためにｐ型クラッド層中のＺｎ濃
度を高くしたり、ｐ型クラッド層のＡｌ組成を大きくし
たりすると、固相拡散速度が大きくなり、そして、活性
層にＺｎが固相拡散すると半導体レーザの閾電流値が上
昇し、寿命が短くなるという欠点があった。 本発明
の目的は、Ｚｎのクラッド層から活性層への固相拡散を
抑えた低閾電流値のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザを提
供することにある。
ＧａＩｎＰクラッド層のｐ型ドーパントとしてよく用い
られているＺｎは、ｐ型クラッド層のキャリア濃度を高
め比抵抗を小さくするためにｐ型クラッド層中のＺｎ濃
度を高くしたり、ｐ型クラッド層のＡｌ組成を大きくし
たりすると、固相拡散速度が大きくなり、そして、活性
層にＺｎが固相拡散すると半導体レーザの閾電流値が上
昇し、寿命が短くなるという欠点があった。 本発明
の目的は、Ｚｎのクラッド層から活性層への固相拡散を
抑えた低閾電流値のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザを提
供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前述課題を解決するため
の本発明の半導体レーザは、少なくとも、ｎ型ＧａＡｓ
基板上に、ｎ型クラッド層と、活性層、ＺｎドープＡｌ
ＧａＩｎＰからなるｐ型クラッド層が順次積層されたダ
ブルヘテロ構造を備え、前記ｐ型クラッド層と前記活性
層との間に、ＳｉがドーピングされているＡｌＧａＩｎ
Ｐ層を備えたことを特徴としている。
の本発明の半導体レーザは、少なくとも、ｎ型ＧａＡｓ
基板上に、ｎ型クラッド層と、活性層、ＺｎドープＡｌ
ＧａＩｎＰからなるｐ型クラッド層が順次積層されたダ
ブルヘテロ構造を備え、前記ｐ型クラッド層と前記活性
層との間に、ＳｉがドーピングされているＡｌＧａＩｎ
Ｐ層を備えたことを特徴としている。
【０００６】
【作用】ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層にドーピングさ
れたＺｎとＳｉは、ともに３族位置を占め、Ｚｎが電子
を捕獲して（すなわち正孔を放出して）負イオンになり
、Ｓｉが電子を放出して正イオンになる。このようにイ
オン化したＺｎとＳｉは、お互いに引き合い、Ｚｎの固
相拡散を抑える。この結果、活性層へのＺｎ拡散が抑制
され、半導体レーザの閾電流値を低くし、寿命を長くす
ることができる。
れたＺｎとＳｉは、ともに３族位置を占め、Ｚｎが電子
を捕獲して（すなわち正孔を放出して）負イオンになり
、Ｓｉが電子を放出して正イオンになる。このようにイ
オン化したＺｎとＳｉは、お互いに引き合い、Ｚｎの固
相拡散を抑える。この結果、活性層へのＺｎ拡散が抑制
され、半導体レーザの閾電流値を低くし、寿命を長くす
ることができる。
【０００７】
【実施例】次に、本発明について図面を用いて説明する
。
。
【０００８】図１は本発明の半導体レーザの一実施例を
示す断面図（切断面を示すハッチングは省略）であり、
図２はこのレーザの製作工程図である。図１は、実施例
の半導体レーザを共振器軸に垂直な面で切断して示して
いる。
示す断面図（切断面を示すハッチングは省略）であり、
図２はこのレーザの製作工程図である。図１は、実施例
の半導体レーザを共振器軸に垂直な面で切断して示して
いる。
【０００９】本実施例の製作においては、まず一回目の
減圧ＭＯＶＰＥ法による成長で、ｎ型ＧａＡｓ基板１上
に、ｎ型（Ａｌ０．６ Ｇａ０．４）０．５ Ｉｎ０．
５ Ｐクラッド層２（厚さ１μｍ）、（Ａｌ０．１ Ｇ
ａ０．９ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ活性層３（厚さ０
．０７μｍ）、Ｓｉドープ（Ａｌ０．６ Ｇａ０．４
）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ−Ｚｎ拡散防止層１０（厚さ
０．０３μｍ）、ｐ型（Ａｌ０．６ Ｇａ０．４ ）０
．５ Ｉｎ０．５ Ｐクラッド層４（厚さ１μｍ）、ｐ
型Ｇａ０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ層５、ｐ型ＧａＡｓキャ
ップ層６を順次形成した（図２（ａ））。この結晶成長
工程では、温度７００℃、圧力７０ｔｏｒｒ、（５族元
素原料の流量）／（３族元素原料の流量）＝２００の条
件でエピタキシャル成長させた。そして原料としては、
ＴＭＡｌ、ＴＥＧａ、ＴＭＩｎ、ホスフィン、アルシン
、ｎ型ドーパントとしてジシラン、ｐ型ドーパントとし
てジメチルジンクを用いた。こうして成長したウエハに
フォトリソグラフィにより幅５μｍのストライプ状のＳ
ｉＯ２ マスク９を形成した（図２（ｂ））。次にこの
ＳｉＯ２ マスク９を用いてｐ型（Ａｌ０．６ Ｇａ０
．４ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐクラッド層４の途中ま
でメサ状にエッチングした（図２（ｃ））。さらにＳｉ
Ｏ２ マスク９を付けたまま２回目のＭＯＶＰＥ成長に
よりｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層８を全面に形成した（図２
（ｄ））。ＳｉＯ２ マスク９を除去し（図２（ｅ））
、そして３回目のＭＯＶＰＥ成長によりｐ型ＧａＡｓコ
ンタクト層７を形成した（図２（ｆ））。この後電極を
形成し、劈開して図１に示す半導体レーザとした。
減圧ＭＯＶＰＥ法による成長で、ｎ型ＧａＡｓ基板１上
に、ｎ型（Ａｌ０．６ Ｇａ０．４）０．５ Ｉｎ０．
５ Ｐクラッド層２（厚さ１μｍ）、（Ａｌ０．１ Ｇ
ａ０．９ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ活性層３（厚さ０
．０７μｍ）、Ｓｉドープ（Ａｌ０．６ Ｇａ０．４
）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ−Ｚｎ拡散防止層１０（厚さ
０．０３μｍ）、ｐ型（Ａｌ０．６ Ｇａ０．４ ）０
．５ Ｉｎ０．５ Ｐクラッド層４（厚さ１μｍ）、ｐ
型Ｇａ０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ層５、ｐ型ＧａＡｓキャ
ップ層６を順次形成した（図２（ａ））。この結晶成長
工程では、温度７００℃、圧力７０ｔｏｒｒ、（５族元
素原料の流量）／（３族元素原料の流量）＝２００の条
件でエピタキシャル成長させた。そして原料としては、
ＴＭＡｌ、ＴＥＧａ、ＴＭＩｎ、ホスフィン、アルシン
、ｎ型ドーパントとしてジシラン、ｐ型ドーパントとし
てジメチルジンクを用いた。こうして成長したウエハに
フォトリソグラフィにより幅５μｍのストライプ状のＳ
ｉＯ２ マスク９を形成した（図２（ｂ））。次にこの
ＳｉＯ２ マスク９を用いてｐ型（Ａｌ０．６ Ｇａ０
．４ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐクラッド層４の途中ま
でメサ状にエッチングした（図２（ｃ））。さらにＳｉ
Ｏ２ マスク９を付けたまま２回目のＭＯＶＰＥ成長に
よりｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層８を全面に形成した（図２
（ｄ））。ＳｉＯ２ マスク９を除去し（図２（ｅ））
、そして３回目のＭＯＶＰＥ成長によりｐ型ＧａＡｓコ
ンタクト層７を形成した（図２（ｆ））。この後電極を
形成し、劈開して図１に示す半導体レーザとした。
【００１０】このようにして製作した本発明の半導体レ
ーザを高分解能走査型電子顕微鏡によりｐ−ｎ接合位置
を調べたところ、Ｓｉドープ（Ａｌ０．６ Ｇａ０．４
）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ−Ｚｎ拡散防止層１０はｐ
型になっているが、（Ａｌ０．１ Ｇａ０．９ ）０．
５ Ｉｎ０．５ Ｐ活性層３はｎ型を示しており、活性
層３にＺｎが拡散していないことがわかった。従来の半
導体レーザでは、活性層３のｐ型クラッド層側がｐ型に
なっていた。このことは、Ｓｉドープ（Ａｌ０．６ Ｇ
ａ０．４ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ層１０がＺｎ拡散
を防止していることを示している。本発明の半導体レー
ザと従来の半導体レーザの閾電流値は、それぞれ６５ｍ
Ａと８０ｍＡであり、従来に較べ本発明の半導体レーザ
は閾電流値が小さくなった。
ーザを高分解能走査型電子顕微鏡によりｐ−ｎ接合位置
を調べたところ、Ｓｉドープ（Ａｌ０．６ Ｇａ０．４
）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ−Ｚｎ拡散防止層１０はｐ
型になっているが、（Ａｌ０．１ Ｇａ０．９ ）０．
５ Ｉｎ０．５ Ｐ活性層３はｎ型を示しており、活性
層３にＺｎが拡散していないことがわかった。従来の半
導体レーザでは、活性層３のｐ型クラッド層側がｐ型に
なっていた。このことは、Ｓｉドープ（Ａｌ０．６ Ｇ
ａ０．４ ）０．５ Ｉｎ０．５ Ｐ層１０がＺｎ拡散
を防止していることを示している。本発明の半導体レー
ザと従来の半導体レーザの閾電流値は、それぞれ６５ｍ
Ａと８０ｍＡであり、従来に較べ本発明の半導体レーザ
は閾電流値が小さくなった。
【００１１】
【発明の効果】以上に説明してきたように、ｐ型クラッ
ド層の中の活性層近傍に、Ｓｉをドーピングすることに
より、低閾電流値のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザが得
られた。
ド層の中の活性層近傍に、Ｓｉをドーピングすることに
より、低閾電流値のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザが得
られた。
【図１】本発明の半導体レーザの一実施例を示す断面図
である。
である。
【図２】半導体レーザの製作工程図である。
【図３】従来の半導体レーザの断面図である。
１ ｎ型ＧａＡｎ基板
２ ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３ Ａ
ｌＧａＩｎＰ活性層 ４ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５ ｐ
型ＧａＩｎＰ層 ６ ｐ型ＧａＡｓキャップ層 ７ ｐ型ＧａＡｓコンタクト層 ８ ｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層
ｌＧａＩｎＰ活性層 ４ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５ ｐ
型ＧａＩｎＰ層 ６ ｐ型ＧａＡｓキャップ層 ７ ｐ型ＧａＡｓコンタクト層 ８ ｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層
Claims (1)
- 【請求項１】 少なくとも、ｎ型ＧａＡｓ基板上に、
ｎ型クラッド層と、活性層、ＺｎドープＡｌＧａＩｎＰ
からなるｐ型クラッド層が順次積層されたダブルヘテロ
構造を備え、前記ｐ型クラッド層と前記活性層との間に
、ＳｉがドーピングされているＡｌＧａＩｎＰ層を備え
たことを特徴とする半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03700491A JP3146501B2 (ja) | 1991-03-04 | 1991-03-04 | 半導体レーザ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03700491A JP3146501B2 (ja) | 1991-03-04 | 1991-03-04 | 半導体レーザ及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04275479A true JPH04275479A (ja) | 1992-10-01 |
| JP3146501B2 JP3146501B2 (ja) | 2001-03-19 |
Family
ID=12485560
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03700491A Expired - Fee Related JP3146501B2 (ja) | 1991-03-04 | 1991-03-04 | 半導体レーザ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3146501B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5789773A (en) * | 1995-10-02 | 1998-08-04 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor light-emitting device |
| WO2003077391A1 (fr) * | 2002-03-08 | 2003-09-18 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Laser a semi-conducteur et procede de fabrication de ce laser |
| US6794731B2 (en) * | 1997-02-18 | 2004-09-21 | Lumileds Lighting U.S., Llc | Minority carrier semiconductor devices with improved reliability |
-
1991
- 1991-03-04 JP JP03700491A patent/JP3146501B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5789773A (en) * | 1995-10-02 | 1998-08-04 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor light-emitting device |
| US6794731B2 (en) * | 1997-02-18 | 2004-09-21 | Lumileds Lighting U.S., Llc | Minority carrier semiconductor devices with improved reliability |
| WO2003077391A1 (fr) * | 2002-03-08 | 2003-09-18 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Laser a semi-conducteur et procede de fabrication de ce laser |
| US7221690B2 (en) | 2002-03-08 | 2007-05-22 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor laser and process for manufacturing the same |
| CN100353624C (zh) * | 2002-03-08 | 2007-12-05 | 松下电器产业株式会社 | 半导体激光器和其制造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3146501B2 (ja) | 2001-03-19 |
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| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20001205 |
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