JPH0430758B2 - - Google Patents
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- JPH0430758B2 JPH0430758B2 JP18104383A JP18104383A JPH0430758B2 JP H0430758 B2 JPH0430758 B2 JP H0430758B2 JP 18104383 A JP18104383 A JP 18104383A JP 18104383 A JP18104383 A JP 18104383A JP H0430758 B2 JPH0430758 B2 JP H0430758B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/2054—Methods of obtaining the confinement
- H01S5/2059—Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
Landscapes
- Recrystallisation Techniques (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明はデイジタル・オーデイオ・デイスク，
ビデオデイスク等のコヒーレント光源を始めとし
て、各種電子機器の光源として、用いられる半導
体レーザ装置の製造方法に関するものである。
ビデオデイスク等のコヒーレント光源を始めとし
て、各種電子機器の光源として、用いられる半導
体レーザ装置の製造方法に関するものである。
従来例の構成とその問題点
電子機器の光源として、半導体レーザに要求さ
れるものの１つとして、単一スポツトでの発振、
すなわち、単一横モード発振がある。これを実現
するためには、活性領域付近に、光と電流を閉じ
込める必要がある。光の閉じ込めに関しては、二
重ヘテロ構造で活性層をはさみ、それと垂直な方
向にも屈折率差を設けて閉じ込めたり、或いは、
活性層中の一部に電流が流れる様にして、光増幅
率に活性層中で分布を持たせて閉じ込める方法が
ある。
れるものの１つとして、単一スポツトでの発振、
すなわち、単一横モード発振がある。これを実現
するためには、活性領域付近に、光と電流を閉じ
込める必要がある。光の閉じ込めに関しては、二
重ヘテロ構造で活性層をはさみ、それと垂直な方
向にも屈折率差を設けて閉じ込めたり、或いは、
活性層中の一部に電流が流れる様にして、光増幅
率に活性層中で分布を持たせて閉じ込める方法が
ある。
電流の閉じ込め、つまりキヤリアの閉じ込めに
関しては、二重ヘテロ構造で活性層をはさみ、半
導体中の電子のエネルギーバンドの構造により閉
り込め、二重ヘテロ構造と垂直な方向では、活性
領域付近にのみ電流が流れる様に、ストライプ状
の電流狭さく領域を設けるのが通常の方法であ
る。
関しては、二重ヘテロ構造で活性層をはさみ、半
導体中の電子のエネルギーバンドの構造により閉
り込め、二重ヘテロ構造と垂直な方向では、活性
領域付近にのみ電流が流れる様に、ストライプ状
の電流狭さく領域を設けるのが通常の方法であ
る。
第１図ａ〜ｃに、従来の代表的なストライプ構
造レーザを示す。これらの図において、１０は
n+−GaAs基板、１１はｎ−AlxGa1-xAs層、１２
はAlyGa1-yAs（Ｏ≦ｙ＜ｘ）層、１３はｐ−Alx
Ga1-xAs層、１４はｐ−GaAs層、１５は活性領
域、１６はストライプ部、１７はｎ−GaAs層、
２１はプロトンを照射した高抵抗領域、２２は
Zn拡散領域、２３はSiO2膜である。ａはp+−
GaAs層１４の上から、プロトンを照射する事に
より、ストライプ部１６を形成したレーザであ
る。(b)は、ｐ−AlxGa1-xAs層１３上に、ｎ−
GaAs層１７を成長し、ｎ−GaAs層１７上から、
Znを拡散する事により、ｎ−GaAs層１７中に電
流注入用のストライプ部１６を形成した、Zn拡
散形ストライプ構造レーザである。(c)はp+−
GaAs層１４上にSiO2膜等の絶縁膜２３を設ける
事により、電流注入用のストライプ１６を形成し
たレーザである。
造レーザを示す。これらの図において、１０は
n+−GaAs基板、１１はｎ−AlxGa1-xAs層、１２
はAlyGa1-yAs（Ｏ≦ｙ＜ｘ）層、１３はｐ−Alx
Ga1-xAs層、１４はｐ−GaAs層、１５は活性領
域、１６はストライプ部、１７はｎ−GaAs層、
２１はプロトンを照射した高抵抗領域、２２は
Zn拡散領域、２３はSiO2膜である。ａはp+−
GaAs層１４の上から、プロトンを照射する事に
より、ストライプ部１６を形成したレーザであ
る。(b)は、ｐ−AlxGa1-xAs層１３上に、ｎ−
GaAs層１７を成長し、ｎ−GaAs層１７上から、
Znを拡散する事により、ｎ−GaAs層１７中に電
流注入用のストライプ部１６を形成した、Zn拡
散形ストライプ構造レーザである。(c)はp+−
GaAs層１４上にSiO2膜等の絶縁膜２３を設ける
事により、電流注入用のストライプ１６を形成し
たレーザである。
第１図のａ〜ｃは、何れもストライプ部１６に
より、電流が流れる領域を制限し、半導体レーザ
の発振しきい値を低減するとともに、活性層Aly
Ga1-yAs層（Ｏ≦ｙ＜ｘ）１２中での発振領域
（以下、活性領域１５とする。）を制限して、その
形成効果により、高次横モードの発振を抑え、単
一横モード発振が実現される。
より、電流が流れる領域を制限し、半導体レーザ
の発振しきい値を低減するとともに、活性層Aly
Ga1-yAs層（Ｏ≦ｙ＜ｘ）１２中での発振領域
（以下、活性領域１５とする。）を制限して、その
形成効果により、高次横モードの発振を抑え、単
一横モード発振が実現される。
しかしながら、上記のストライプ構造を作製す
る方法には、以下に述べる欠点がある。
る方法には、以下に述べる欠点がある。
第１図ａにおいては、プロトン等のイオンを
電磁界により加速し、作製された二重ヘテロ構
造半導体ウエハに照射する。この時、半導体ウ
エハの照射された領域は、加速されたイオンが
通過する事により、損傷を受ける。しかも、活
性領域付近、または、活性領域直上付近のプロ
トン照射領域に近いところでは、GaAs層、
GaAlAs層の結晶が損傷を受け、半導体レーザ
の電気特性、光学特性、信頼性等を損う。
電磁界により加速し、作製された二重ヘテロ構
造半導体ウエハに照射する。この時、半導体ウ
エハの照射された領域は、加速されたイオンが
通過する事により、損傷を受ける。しかも、活
性領域付近、または、活性領域直上付近のプロ
トン照射領域に近いところでは、GaAs層、
GaAlAs層の結晶が損傷を受け、半導体レーザ
の電気特性、光学特性、信頼性等を損う。
第１図ｂでは、Zn拡散を高温（700℃〜850
℃）で行なう事が多く、各層中のドーパントも
拡散され、ｐ／ｎ接合界面が設計位置よりずれ
たり、Ｐ／ｎ接合が設計通り形成するのが難し
くなる。
℃）で行なう事が多く、各層中のドーパントも
拡散され、ｐ／ｎ接合界面が設計位置よりずれ
たり、Ｐ／ｎ接合が設計通り形成するのが難し
くなる。
第１図ｃでは、AlyGa1-yAs活性層１２での
活性領域１５が、第１図ａ，ｂのストライプ構
造を有するレーザに比べて、広がるという問題
がある。これは、第１図ａ，ｂに比べて、第１
図ｃの構造は、ストライプ１６による電流制限
が弱いためである。
活性領域１５が、第１図ａ，ｂのストライプ構
造を有するレーザに比べて、広がるという問題
がある。これは、第１図ａ，ｂに比べて、第１
図ｃの構造は、ストライプ１６による電流制限
が弱いためである。
発明の目的
本発明は、上記従来の問題点を解消するもので
結晶に対して損傷を与えず、ストライプ部形成時
に、ストライプ部以外は、比較的低温となつてお
り、各層のドーパントの拡散をも抑えた、半導体
レーザ装置の製造方法を提供するものである。
結晶に対して損傷を与えず、ストライプ部形成時
に、ストライプ部以外は、比較的低温となつてお
り、各層のドーパントの拡散をも抑えた、半導体
レーザ装置の製造方法を提供するものである。
発明の構成
この目的を達成するために本発明の半導体レー
ザ装置の製造方法は、ｎ型半導体基板上に、最上
層がｐ型である二重ヘテロ構造を含む三層以上の
半導体層を形成し、前記ｐ型層の上に、ｎ型半導
体層、ｐ型多結晶層を形成し、前記ｐ型多結晶層
を局部加熱手段により、その一部の領域を単結晶
化し、かつ上記ｎ型半導体層の一部をｐ型に変え
る事より構成されている。
ザ装置の製造方法は、ｎ型半導体基板上に、最上
層がｐ型である二重ヘテロ構造を含む三層以上の
半導体層を形成し、前記ｐ型層の上に、ｎ型半導
体層、ｐ型多結晶層を形成し、前記ｐ型多結晶層
を局部加熱手段により、その一部の領域を単結晶
化し、かつ上記ｎ型半導体層の一部をｐ型に変え
る事より構成されている。
この構成によつて、電流狭さく用のストライプ
構造を有する、低しきい値で単一横モード発振す
る半導体レーザ装置を、容易に製造することが可
能となる。
構造を有する、低しきい値で単一横モード発振す
る半導体レーザ装置を、容易に製造することが可
能となる。
実施例の説明
具体的に実施例について、本発明を説明する。
第２図ａ，ｂに、本発明の一実施例の半導体レ
ーザ装置の製造方法の工程図を示す。第２図ａに
おいて、n+−GaAs単結晶基板１０上に、エピタ
キシヤル成長方法（液相エピタキシヤル法、
MOCVD法、MBE法いずれの方法でもよい）に
より、順次、ｎ−AlxGa1-xAs層１１、AlyGa1-y
As層（Ｏ≦ｙ＜ｘ）１２、ｐ−AlxGa1-xAs層１
３をそれぞれ単結晶として結晶成長させ、その上
に、ｎ−GaAs単結晶層２６、p+−GaAs多結晶
層２５を成長させる。本実施例では、ｎ−GaAs
層２６の膜厚は0.2μm、p+−GaAs層２５の膜厚
は0.5μmとしている。多結晶層は、いずれの成長
方法でも、成長基板温度を数百度下げて、結晶成
長することにより得られる。
ーザ装置の製造方法の工程図を示す。第２図ａに
おいて、n+−GaAs単結晶基板１０上に、エピタ
キシヤル成長方法（液相エピタキシヤル法、
MOCVD法、MBE法いずれの方法でもよい）に
より、順次、ｎ−AlxGa1-xAs層１１、AlyGa1-y
As層（Ｏ≦ｙ＜ｘ）１２、ｐ−AlxGa1-xAs層１
３をそれぞれ単結晶として結晶成長させ、その上
に、ｎ−GaAs単結晶層２６、p+−GaAs多結晶
層２５を成長させる。本実施例では、ｎ−GaAs
層２６の膜厚は0.2μm、p+−GaAs層２５の膜厚
は0.5μmとしている。多結晶層は、いずれの成長
方法でも、成長基板温度を数百度下げて、結晶成
長することにより得られる。
結晶成長後、成長表面を有機溶剤等で洗浄した
後、0.52μmで発振するArレーザビームを5μmφ
のスポツトに絞り、（エネルギー密度〜105w／
cm2）成長表面上を５mm／secで走査する。第３図
に示す様な電流狭さく用のストライプを、間隔ｌ
が250μmとなる様に形成した。
後、0.52μmで発振するArレーザビームを5μmφ
のスポツトに絞り、（エネルギー密度〜105w／
cm2）成長表面上を５mm／secで走査する。第３図
に示す様な電流狭さく用のストライプを、間隔ｌ
が250μmとなる様に形成した。
第２図ｂに示す様に、p+−GaAs層では、単結
晶領域２４の比抵抗が、多結晶領域２５の比抵抗
に比べ、約４桁小さくなるため、単結晶領域２４
に電流狭さくが行なわれ、さらに、ｎ−GaAs単
結晶層では、P+−GaAs層にレーザビームが当た
つている直下では、p+−GaAs層中のｐ型ドーパ
ントであるZnが、その熱拡散係数が大きいため
に、拡散され、ｎ−GaAs単結晶層の一部が、第
２図ｂに示す様にｐ−GaAs領域２７となる。こ
のときのドーパントGaAs中でｐ型となる熱拡散
係数の大きいものであれば何でもよい。
晶領域２４の比抵抗が、多結晶領域２５の比抵抗
に比べ、約４桁小さくなるため、単結晶領域２４
に電流狭さくが行なわれ、さらに、ｎ−GaAs単
結晶層では、P+−GaAs層にレーザビームが当た
つている直下では、p+−GaAs層中のｐ型ドーパ
ントであるZnが、その熱拡散係数が大きいため
に、拡散され、ｎ−GaAs単結晶層の一部が、第
２図ｂに示す様にｐ−GaAs領域２７となる。こ
のときのドーパントGaAs中でｐ型となる熱拡散
係数の大きいものであれば何でもよい。
このことにより、p+−GaAs単結晶領域２４
と、ｐ−AlGaAs層１３が、ｐ−GaAs領域２７
を介して、電気的に接続される。一方、ｎ−
GaAs領域２６には、ｐ−AlGaAs層１３とｎ−
GaAs領域２６の境界でｐ／ｎ接合が形成され、
半導体レーザ動作時には、逆バイアスとなり電流
が流れない。以上より、p+GaAs領域２４で電流
狭さくされる他、ｐ−GaAs領域２７でも電流狭
さくが行われ、その効果は著しい。
と、ｐ−AlGaAs層１３が、ｐ−GaAs領域２７
を介して、電気的に接続される。一方、ｎ−
GaAs領域２６には、ｐ−AlGaAs層１３とｎ−
GaAs領域２６の境界でｐ／ｎ接合が形成され、
半導体レーザ動作時には、逆バイアスとなり電流
が流れない。以上より、p+GaAs領域２４で電流
狭さくされる他、ｐ−GaAs領域２７でも電流狭
さくが行われ、その効果は著しい。
なお、本実施例は、GaAs系、GaAlAs系材料
について述べたが、InP系などの他の化合物半導
体材料に関しても十分適用できる。
について述べたが、InP系などの他の化合物半導
体材料に関しても十分適用できる。
発明の効果
以上、本発明の方法により、単一横モード発振
するストライプ構造レーザを作製する事ができ
る。以下にその効果について述べる。
するストライプ構造レーザを作製する事ができ
る。以下にその効果について述べる。
プロトン照射型ストライプ構造レーザと同等
な電流狭さくストライプを設ける事ができ、低
しきい値レーザが得られる。
な電流狭さくストライプを設ける事ができ、低
しきい値レーザが得られる。
Zn拡散ストライプ構造レーザと同等な電流
狭さくストライプを設ける事ができ、低しきい
値レーザが実現できるばかりか、特別にZn拡
散だけの工程を設ける必要がなく、しかもに
よる電流狭さくの効果と合わせて、さらに低し
きい値化が図れる。
狭さくストライプを設ける事ができ、低しきい
値レーザが実現できるばかりか、特別にZn拡
散だけの工程を設ける必要がなく、しかもに
よる電流狭さくの効果と合わせて、さらに低し
きい値化が図れる。
基板上に成長したエピタキシヤル層に損傷を
与える事がなく、レーザの特性や信頼性を損う
事がない。
与える事がなく、レーザの特性や信頼性を損う
事がない。
他のストライプ構造に比べ、ストライプを設
けるための工程が少ない。
けるための工程が少ない。
基板上にエピタキシヤル成長した後、ストラ
イプ構造を設けるまで、同一の装置で、付加的
機能を付ける事により、作製可能である。
イプ構造を設けるまで、同一の装置で、付加的
機能を付ける事により、作製可能である。
以上、半導体レーザ装置として、非常に有用な
ものと考えられる。
ものと考えられる。
第１図ａ〜ｃは、従来のストライプ構造を有す
る半導体レーザの断面図、第２図ａ，ｂは、本発
明の一実施例の半導体レーザ装置の工程図、第３
図は、レーザビームを照射することにより、スト
ライプ構造を形成する方法を説明するための図で
ある。 １０……n+−GaAs基板、１１……ｎ−Alx
Ga1-xAs層（第１層）、１２……AlyGa1-yAs（Ｏ
≦ｙ＜ｘ）層、１３……ｐ−AlxGa1-xAs層、１
４……ｐ−GaAs層、１５……活性領域、１６…
…ストライプ部、１７……ｎ−GaAs層、２１…
…プロトンを照射した高抵抗領域、２２……Zn
拡散領域、２３……SiO2膜、２４……単結晶p+
−GaAs領域、２５……多結晶p+−GaAs領域、
２６……ｎ−GaAs層、２７……ｐ−GaAs領域。
る半導体レーザの断面図、第２図ａ，ｂは、本発
明の一実施例の半導体レーザ装置の工程図、第３
図は、レーザビームを照射することにより、スト
ライプ構造を形成する方法を説明するための図で
ある。 １０……n+−GaAs基板、１１……ｎ−Alx
Ga1-xAs層（第１層）、１２……AlyGa1-yAs（Ｏ
≦ｙ＜ｘ）層、１３……ｐ−AlxGa1-xAs層、１
４……ｐ−GaAs層、１５……活性領域、１６…
…ストライプ部、１７……ｎ−GaAs層、２１…
…プロトンを照射した高抵抗領域、２２……Zn
拡散領域、２３……SiO2膜、２４……単結晶p+
−GaAs領域、２５……多結晶p+−GaAs領域、
２６……ｎ−GaAs層、２７……ｐ−GaAs領域。
Claims (1)
- １ 一導電型の半導体基板上に、二重ヘテロ構造
を含む多層構造を、最上層が前記一導電型とは反
対の導電型となるように形成する工程と、前記多
層構造の上に、前記一導電型を有する半導体層、
前記反対導電型を有する多結晶層を順次形成する
工程と、前記多結晶層を、局部加熱手段により加
熱してストライプ状に単結晶化するとともに、前
記多結晶層中の不純物を前記最上層に達するまで
拡散させる工程とをそなえたことを特徴とする半
導体レーザ装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18104383A JPS6072287A (ja) | 1983-09-28 | 1983-09-28 | 半導体レ−ザ装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18104383A JPS6072287A (ja) | 1983-09-28 | 1983-09-28 | 半導体レ−ザ装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6072287A JPS6072287A (ja) | 1985-04-24 |
| JPH0430758B2 true JPH0430758B2 (ja) | 1992-05-22 |
Family
ID=16093760
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18104383A Granted JPS6072287A (ja) | 1983-09-28 | 1983-09-28 | 半導体レ−ザ装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6072287A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5657335A (en) * | 1993-11-01 | 1997-08-12 | The Regents, University Of California | P-type gallium nitride |
| JPH08222797A (ja) * | 1995-01-17 | 1996-08-30 | Hewlett Packard Co <Hp> | 半導体装置およびその製造方法 |
-
1983
- 1983-09-28 JP JP18104383A patent/JPS6072287A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6072287A (ja) | 1985-04-24 |
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