JPH04287995A - 可視光半導体レ−ザおよびその製造方法 - Google Patents
可視光半導体レ−ザおよびその製造方法Info
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- JPH04287995A JPH04287995A JP2468591A JP2468591A JPH04287995A JP H04287995 A JPH04287995 A JP H04287995A JP 2468591 A JP2468591 A JP 2468591A JP 2468591 A JP2468591 A JP 2468591A JP H04287995 A JPH04287995 A JP H04287995A
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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、高出力動作をする可視
光半導体レ−ザおよびその製造方法に関するものである
。
光半導体レ−ザおよびその製造方法に関するものである
。
【0002】
【従来の技術】図7は、例えば第37回応用物理学関係
連合講演会予稿集(1990年春季)、29aーSAー
4、p930に示された従来の窓構造を有する可視光半
導体レ−ザを示す断面側面図である。この図において、
1はn形GaAs基板、3はn型AlGaInP下クラ
ッド層、4はGaInP活性層、5はリッジ形成された
p形AlGaInP上クラッド層、8は選択成長により
リッジの一部の領域を残して埋め込むように形成したn
形GaAsブロック層、12はこのブロック層8を埋め
込むように形成したp形GaAsコンタクト層、10は
n側電極、11はp側電極、13は前記上クラッド層5
を通してZnを固相または気相拡散したZn拡散領域で
ある。なお、以下の説明では特に必要の場合を除き組成
成分を省略して、例えば基板1のようにいうことにする
。
連合講演会予稿集(1990年春季)、29aーSAー
4、p930に示された従来の窓構造を有する可視光半
導体レ−ザを示す断面側面図である。この図において、
1はn形GaAs基板、3はn型AlGaInP下クラ
ッド層、4はGaInP活性層、5はリッジ形成された
p形AlGaInP上クラッド層、8は選択成長により
リッジの一部の領域を残して埋め込むように形成したn
形GaAsブロック層、12はこのブロック層8を埋め
込むように形成したp形GaAsコンタクト層、10は
n側電極、11はp側電極、13は前記上クラッド層5
を通してZnを固相または気相拡散したZn拡散領域で
ある。なお、以下の説明では特に必要の場合を除き組成
成分を省略して、例えば基板1のようにいうことにする
。
【0003】図8,図9に、図7の従来の可視光半導体
レ−ザの製造工程の例を示す。図8(a)は基板1に下
クラッド層3,活性層4,上クラッド層5を形成した第
1回目の成長工程であり、図8(b)はZn拡散工程で
、気相または固相より選択的にZnを拡散し、斜線を施
したZn拡散領域13を形成する。
レ−ザの製造工程の例を示す。図8(a)は基板1に下
クラッド層3,活性層4,上クラッド層5を形成した第
1回目の成長工程であり、図8(b)はZn拡散工程で
、気相または固相より選択的にZnを拡散し、斜線を施
したZn拡散領域13を形成する。
【0004】図9(a)は、図8(b)に引続く工程で
、上クラッド層5をリッジ形成にした後に第2回目の成
長としてブロック層8を形成する。この時、選択成長マ
スク14をリッジ上の一部に設け、この上には成長しな
いようにする。次いで、選択成長マスク14を除去し、
図9(b)のように第3回目の成長工程によりコンタク
ト層12を形成する。
、上クラッド層5をリッジ形成にした後に第2回目の成
長としてブロック層8を形成する。この時、選択成長マ
スク14をリッジ上の一部に設け、この上には成長しな
いようにする。次いで、選択成長マスク14を除去し、
図9(b)のように第3回目の成長工程によりコンタク
ト層12を形成する。
【0005】上記活性層4はGaInP層の場合を説明
したが、一般的には、AlGaInP系結晶の活性層4
ということができる。すなわち、結晶の組成は(Alx
Ga1−x )0.5 InP(0≦x≦1)と表さ
れ、したがって、任意にxを変えることにより、上記結
晶はGaInP(x=0)からAlInP(x=1)ま
で変えることができ、GaInPもAlGaInP系と
見られるからである。
したが、一般的には、AlGaInP系結晶の活性層4
ということができる。すなわち、結晶の組成は(Alx
Ga1−x )0.5 InP(0≦x≦1)と表さ
れ、したがって、任意にxを変えることにより、上記結
晶はGaInP(x=0)からAlInP(x=1)ま
で変えることができ、GaInPもAlGaInP系と
見られるからである。
【0006】次に、図7の従来の半導体レ−ザの動作に
ついて説明する。p側電極11とn側電極10の間にp
n接合の順方向バイアス電圧を印加すると、電流はブロ
ック層8に覆われていないリッジ部から活性層4へ注入
される。注入されたこれらのキャリアはヘテロ接合によ
り活性層4へ閉じ込められて、再結合し発光する。さら
に、ブロック層8の光の吸収および電流狭窄により活性
層4内の水平方向に屈折率差を生じ、横方向の光の広が
りが制限される。このような導波路により導波される光
は、ストライプ状のリッジの奥行方向に垂直な対向する
劈開端面によって構成されるファブリ・ペロー(Fab
ry Perot)型共振器によりレ−ザ発振に至る。
ついて説明する。p側電極11とn側電極10の間にp
n接合の順方向バイアス電圧を印加すると、電流はブロ
ック層8に覆われていないリッジ部から活性層4へ注入
される。注入されたこれらのキャリアはヘテロ接合によ
り活性層4へ閉じ込められて、再結合し発光する。さら
に、ブロック層8の光の吸収および電流狭窄により活性
層4内の水平方向に屈折率差を生じ、横方向の光の広が
りが制限される。このような導波路により導波される光
は、ストライプ状のリッジの奥行方向に垂直な対向する
劈開端面によって構成されるファブリ・ペロー(Fab
ry Perot)型共振器によりレ−ザ発振に至る。
【0007】次に、レーザ端の領域において、活性層4
をZn拡散により、その結晶配列を無秩序(ディスオー
ダ)化することによりZn拡散領域13の禁制帯幅を広
くしているため、レーザ端面における光の吸収による表
面再結合が低減され、レーザの光学損傷(COD)によ
る劣化を防ぐことができ、また、そのため高出力化が可
能となる。
をZn拡散により、その結晶配列を無秩序(ディスオー
ダ)化することによりZn拡散領域13の禁制帯幅を広
くしているため、レーザ端面における光の吸収による表
面再結合が低減され、レーザの光学損傷(COD)によ
る劣化を防ぐことができ、また、そのため高出力化が可
能となる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように構成された従来の可視光半導体レ−ザにあっては
、気相からのZn拡散により窓層を形成しなければなら
ず、この場合、Zn拡散領域13からのリ−ク電流によ
るしきい値電流の上昇を防ぐため、下クラッド層3中で
Znの拡散を止めなければならず、また、共振器端面に
電流を流さないようにするためにZn拡散領域13上に
ブロック層8を設けなければならないなどの問題点があ
った。
ように構成された従来の可視光半導体レ−ザにあっては
、気相からのZn拡散により窓層を形成しなければなら
ず、この場合、Zn拡散領域13からのリ−ク電流によ
るしきい値電流の上昇を防ぐため、下クラッド層3中で
Znの拡散を止めなければならず、また、共振器端面に
電流を流さないようにするためにZn拡散領域13上に
ブロック層8を設けなければならないなどの問題点があ
った。
【0009】本発明は、上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、気相によるZn拡散なしで結晶
成長により活性層のみを選択的に無秩序化(disor
dering) し、窓構造を有する高出力および高信
頼性の可視光半導体レ−ザおよびその製造方法を得るこ
とを目的とする。
ためになされたもので、気相によるZn拡散なしで結晶
成長により活性層のみを選択的に無秩序化(disor
dering) し、窓構造を有する高出力および高信
頼性の可視光半導体レ−ザおよびその製造方法を得るこ
とを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明に係る請求項1に
記載の可視光半導体レ−ザは、GaInP活性層を含む
ダブルヘテロ構造のウエハ上に選択的にGaAs再生層
を結晶成長させ、この選択成長したGaAs再生層の領
域下のGaInP活性層を窓構造領域(レーザ光の非吸
収領域)としたものである。
記載の可視光半導体レ−ザは、GaInP活性層を含む
ダブルヘテロ構造のウエハ上に選択的にGaAs再生層
を結晶成長させ、この選択成長したGaAs再生層の領
域下のGaInP活性層を窓構造領域(レーザ光の非吸
収領域)としたものである。
【0011】また、請求項2に記載の可視光半導体レ−
ザの製造方法は、リッジ以外の部分に選択的な結晶成長
を行い、この結晶成長した領域下のGaInP活性層の
みを無秩序化したものである。
ザの製造方法は、リッジ以外の部分に選択的な結晶成長
を行い、この結晶成長した領域下のGaInP活性層の
みを無秩序化したものである。
【0012】
【作用】本発明における可視光半導体レ−ザは、最上層
にp形GaAs層を有し、GaInP活性層を有するダ
ブルヘテロ構造のウエハ上に選択的に結晶成長すること
により、この選択成長した領域下のGaInP活性層部
分の結晶状態が無秩序化され、半導体レ−ザの窓領域と
なる。
にp形GaAs層を有し、GaInP活性層を有するダ
ブルヘテロ構造のウエハ上に選択的に結晶成長すること
により、この選択成長した領域下のGaInP活性層部
分の結晶状態が無秩序化され、半導体レ−ザの窓領域と
なる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面について説明
する。図1において、1はn形GaAs基板、2はn形
GaAsバッファ層、3はn形AlGaInP下クラッ
ド層、4はGaInP活性層、5はストライプ状にリッ
ジ形成したp形AlGaInP上クラッド層、6はp形
GaInPバッファ層、7はp形GaAsコンタクト層
、8は選択成長によりリッジ部の一部を残して埋め込む
ように形成したn形GaAsブロック層、9は前記n形
GaAsブロック層8と同様に形成したp形GaAs層
、10はn側電極、11はp側電極である。
する。図1において、1はn形GaAs基板、2はn形
GaAsバッファ層、3はn形AlGaInP下クラッ
ド層、4はGaInP活性層、5はストライプ状にリッ
ジ形成したp形AlGaInP上クラッド層、6はp形
GaInPバッファ層、7はp形GaAsコンタクト層
、8は選択成長によりリッジ部の一部を残して埋め込む
ように形成したn形GaAsブロック層、9は前記n形
GaAsブロック層8と同様に形成したp形GaAs層
、10はn側電極、11はp側電極である。
【0014】なお、2から9の各層は、いずれもMOC
VD(Metal−Organic Chemical
Vapor Deposition) 法やMBE(
Moleculer Beam Epitaxial)
法などの気相成長法により形成される。本実施例では、
上,下クラッド層((Alx Ga1−x )0.5
In0.5 P)5,3のAl組成比xは0.6〜0.
7である。
VD(Metal−Organic Chemical
Vapor Deposition) 法やMBE(
Moleculer Beam Epitaxial)
法などの気相成長法により形成される。本実施例では、
上,下クラッド層((Alx Ga1−x )0.5
In0.5 P)5,3のAl組成比xは0.6〜0.
7である。
【0015】次に、動作について説明する。この半導体
レ−ザの動作機構は、従来の半導体レーザの動作機構と
ほぼ同様であるので、以下ではその作用について説明す
る。MOCVD法により成長したGaInP結晶(Ga
InP活性層4)は、その成長温度やV/III 比(
V族材料とIII 族材料のモル流量比)により、結晶
の禁制帯幅を約70meV変えることができる。すなわ
ち、これらの成長条件を任意に選ぶことにより、禁制帯
幅の狭い(オーダ)状態から広い(ディスオーダ)状態
まで変化させられる。また、従来例の動作のところでも
説明したように、オーダ状態に近いGaInPにZnが
拡散すると、その原子配列が無秩序化し、禁制帯幅が広
くなる。
レ−ザの動作機構は、従来の半導体レーザの動作機構と
ほぼ同様であるので、以下ではその作用について説明す
る。MOCVD法により成長したGaInP結晶(Ga
InP活性層4)は、その成長温度やV/III 比(
V族材料とIII 族材料のモル流量比)により、結晶
の禁制帯幅を約70meV変えることができる。すなわ
ち、これらの成長条件を任意に選ぶことにより、禁制帯
幅の狭い(オーダ)状態から広い(ディスオーダ)状態
まで変化させられる。また、従来例の動作のところでも
説明したように、オーダ状態に近いGaInPにZnが
拡散すると、その原子配列が無秩序化し、禁制帯幅が広
くなる。
【0016】本発明は、これらのGaInP結晶特有な
性質に加え、GaInP活性層4のGaInPとp形G
aAsコンタクト層7を含むダブルヘテロ(DH)構造
のウエハ上に選択的にGaAs(p形,アンドープいず
れでも可)層を再成長すると、図2,図3に対比して示
すように、p形AlGaInP上クラッド層5側からド
−パントのZnがGaInP活性層4へ拡散する。した
がって、オーダ状態に近いGaInP活性層4は、この
Zn拡散によりディスオーダ状態となり、GaAs層を
再成長した領域下のみのGaInP活性層4の禁制帯幅
が広くなる。
性質に加え、GaInP活性層4のGaInPとp形G
aAsコンタクト層7を含むダブルヘテロ(DH)構造
のウエハ上に選択的にGaAs(p形,アンドープいず
れでも可)層を再成長すると、図2,図3に対比して示
すように、p形AlGaInP上クラッド層5側からド
−パントのZnがGaInP活性層4へ拡散する。した
がって、オーダ状態に近いGaInP活性層4は、この
Zn拡散によりディスオーダ状態となり、GaAs層を
再成長した領域下のみのGaInP活性層4の禁制帯幅
が広くなる。
【0017】したがって、図4に示すように、ストライ
プ状にリッジ形成したDHウエハ上に選択成長によりG
aAs層を再成長した領域を半導体レーザの共振器端面
にすることにより、レーザ端面における光の吸収による
表面再結合が低減され、レーザの光学損傷(COD)に
よる劣化を防ぐことができ、高出力化および高信頼性化
が可能となる。
プ状にリッジ形成したDHウエハ上に選択成長によりG
aAs層を再成長した領域を半導体レーザの共振器端面
にすることにより、レーザ端面における光の吸収による
表面再結合が低減され、レーザの光学損傷(COD)に
よる劣化を防ぐことができ、高出力化および高信頼性化
が可能となる。
【0018】図5に本発明の製造方法の一実施例を示す
所要工程における斜視図を示す。本発明においては、図
5(a)のように、第1回目の成長により基板1上にバ
ッファ層2,下クラッド層3,活性層4,上クラッド層
5,バッファ層6,コンタクト層7を形成する。次いで
、図5(b)のように、上クラッド層5をリッジ状に形
成し、リッジ上の一部に選択成長用マスク14を設ける
。その後、図5(c)のように、ブロック層8とp形G
aAs層9を設ける。次いで、図1のように、n側電極
10とp側電極11を形成する。上記p形GaAs層9
(アンド−プGaAs層でもよい)の再成長により、そ
の下の活性層4部分にZnが拡散し、無秩序化し、窓構
造となる。この場合、複数の半導体レ−ザを1個の基板
1上に同時に形成できることはいうまでもない。
所要工程における斜視図を示す。本発明においては、図
5(a)のように、第1回目の成長により基板1上にバ
ッファ層2,下クラッド層3,活性層4,上クラッド層
5,バッファ層6,コンタクト層7を形成する。次いで
、図5(b)のように、上クラッド層5をリッジ状に形
成し、リッジ上の一部に選択成長用マスク14を設ける
。その後、図5(c)のように、ブロック層8とp形G
aAs層9を設ける。次いで、図1のように、n側電極
10とp側電極11を形成する。上記p形GaAs層9
(アンド−プGaAs層でもよい)の再成長により、そ
の下の活性層4部分にZnが拡散し、無秩序化し、窓構
造となる。この場合、複数の半導体レ−ザを1個の基板
1上に同時に形成できることはいうまでもない。
【0019】なお、上記実施例では、リッジ形成後の2
回目の結晶成長において、n形GaAs層およびp形G
aAs層9を再成長したものについて示したが、図6に
示すように、n形GaAsブロック層8の再成長後、p
形GaAs再成長層を成長してもよい。ただし、この場
合、リッジ形成した1回目成長のDHウエハにおいて、
リッジ上のp形GaAsコンタクト層7を除去した後に
、n形GaAsブロック層8を選択成長し、その後にp
形GaAs再成長層であるp形GaAs層9を再成長す
る必要がある。
回目の結晶成長において、n形GaAs層およびp形G
aAs層9を再成長したものについて示したが、図6に
示すように、n形GaAsブロック層8の再成長後、p
形GaAs再成長層を成長してもよい。ただし、この場
合、リッジ形成した1回目成長のDHウエハにおいて、
リッジ上のp形GaAsコンタクト層7を除去した後に
、n形GaAsブロック層8を選択成長し、その後にp
形GaAs再成長層であるp形GaAs層9を再成長す
る必要がある。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の可視光半
導体レ−ザによれば、半導体レ−ザの共振器端面をGa
As再成長層による活性層へのZn拡散によりGaIn
P活性層を無秩序化させ、その禁制帯幅を広くするよう
にしたので、レーザ端面の光学損傷が低減できるため、
レーザの高出力化が実現でき、また、高信頼性の可視光
半導体レ−ザが得られる効果がある。
導体レ−ザによれば、半導体レ−ザの共振器端面をGa
As再成長層による活性層へのZn拡散によりGaIn
P活性層を無秩序化させ、その禁制帯幅を広くするよう
にしたので、レーザ端面の光学損傷が低減できるため、
レーザの高出力化が実現でき、また、高信頼性の可視光
半導体レ−ザが得られる効果がある。
【図1】本発明の一実施例による可視光半導体レ−ザの
一部を断面とした斜視図である。
一部を断面とした斜視図である。
【図2】GaAs層の再成長なしの場合のZnの活性層
への拡散を説明するための図である。
への拡散を説明するための図である。
【図3】本発明の作用を説明するための図である。
【図4】図1の実施例の側断面図である。
【図5】本発明の可視半導体レ−ザの製造方法の一実施
例を示す斜視図である。
例を示す斜視図である。
【図6】本発明の他の実施例による可視光半導体レ−ザ
の一部を断面とした斜視図である。
の一部を断面とした斜視図である。
【図7】従来の可視光半導体レ−ザを示す一部を断面と
した斜視図である。
した斜視図である。
【図8】従来の可視光半導体レ−ザの製造方法を説明す
るための斜視図である。
るための斜視図である。
【図9】図8に引続く斜視図である。
1 n形GaAs基板
2 n形GaAsバッファ層
3 n形AlGaInP下クラッド層4
GaInP活性層 5 p形AlGaInP上クラッド層6
p形GaInPバッファ層 7 p形GaAsコンタクト層 8 n形GaAsブロック層 9 p形GaAs層 10 n側電極 11 p側電極
GaInP活性層 5 p形AlGaInP上クラッド層6
p形GaInPバッファ層 7 p形GaAsコンタクト層 8 n形GaAsブロック層 9 p形GaAs層 10 n側電極 11 p側電極
Claims (2)
- 【請求項1】n形半導体基板上に少なくともn形AlG
aInP下クラッド層,AlGaInP系結晶の活性層
,p形AlGaInP上クラッド層が形成され、前記p
形AlGaInP上クラッド層上にp形GaInPバッ
ファ層とp形GaAsコンタクト層が順次形成され、半
導体レ−ザの共振器端面部の領域にp形またはアンドー
プのGaAs再成長層がn形GaAsブロック層を介し
て形成され、このGaAs再成長層が形成された領域下
の前記AlGaInP系結晶の活性層のみを無秩序化し
て窓構造としたことを特徴とする可視光半導体レ−ザ。 - 【請求項2】n形半導体基板上にn形AlGaInP下
クラッド層,AlGaInP系結晶の活性層,p形Al
GaInP上クラッド層を順次形成し、このp形AlG
aInP上クラッド層の途中までエッチングしてストラ
イプ状のリッジを形成し、このリッジ以外の部分にn形
GaAsブロック層を形成し、前記ストライプ状のリッ
ジ上にはGaAs再生層が成長しないように、選択成長
によりGaAs層を再成長することにより、前記GaA
s層が形成された領域下の前記AlGaInP系結晶の
活性層を無秩序化し、前記n形GaAsブロック層と窓
領域をあわせて形成することを特徴とする可視光半導体
レ−ザの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2468591A JPH04287995A (ja) | 1991-02-19 | 1991-02-19 | 可視光半導体レ−ザおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2468591A JPH04287995A (ja) | 1991-02-19 | 1991-02-19 | 可視光半導体レ−ザおよびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04287995A true JPH04287995A (ja) | 1992-10-13 |
Family
ID=12145018
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2468591A Pending JPH04287995A (ja) | 1991-02-19 | 1991-02-19 | 可視光半導体レ−ザおよびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04287995A (ja) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02159783A (ja) * | 1988-12-14 | 1990-06-19 | Toshiba Corp | 半導体レーザ装置及びその製造方法 |
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1991
- 1991-02-19 JP JP2468591A patent/JPH04287995A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH02159783A (ja) * | 1988-12-14 | 1990-06-19 | Toshiba Corp | 半導体レーザ装置及びその製造方法 |
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