JPH05129721A - 半導体レーザー及びその製造方法 - Google Patents

半導体レーザー及びその製造方法

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JPH05129721A
JPH05129721A JP31188291A JP31188291A JPH05129721A JP H05129721 A JPH05129721 A JP H05129721A JP 31188291 A JP31188291 A JP 31188291A JP 31188291 A JP31188291 A JP 31188291A JP H05129721 A JPH05129721 A JP H05129721A
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JP
Japan
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layer
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clad layer
semiconductor laser
mesa portion
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JP31188291A
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English (en)
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Koji Tamamura
好司 玉村
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Sony Corp
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 窓構造を有する半導体レーザーを容易にしか
も制御性良く製造することを可能とする。 【構成】 半導体レーザーにおいて、キャップ層6及び
p型クラッド層5にメサ部7を設け、このメサ部7の周
囲の部分のp型クラッド層5、活性層4及びn型クラッ
ド層3中に不純物拡散またはイオン注入を行うことによ
り、窓8をメサ部7に対して自己整合的に形成する。こ
の窓8の上に電流狭窄層9を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体レーザー及び
その製造方法に関し、特に、いわゆる窓構造を有する半
導体レーザー及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】化合物半導体を用いた半導体レーザーの
高出力化を阻む原因の一つに、光共振器の端面損傷の問
題がある。特に、表面準位が多く、光学損傷(COD)
が生じるAlGaAs/GaAs半導体レーザーにおいては、この
問題は重大である。
【0003】この問題を解決するためには、光共振器端
面における光子密度の低減を図るほか、光共振器の端面
部分の禁制帯幅(エネルギーギャップ)を内部に比べて
小さくし、発振されるレーザー光に対して光吸収を少な
くした、いわゆる窓構造とすることが有効である。従
来、このような窓の形成方法としては、光共振器端面に
選択成長を行う方法や、光共振器端面部分に不純物拡散
を行う方法などが報告されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の従来の
形成方法により窓を形成することは実際には容易ではな
く、制御性も悪い。このため、窓構造を有する半導体レ
ーザーを容易にしかも制御性良く製造することは困難で
あった。
【0005】従って、この発明の目的は、窓構造を有
し、しかも製造が容易で制御性も良好な半導体レーザー
を提供することにある。この発明の他の目的は、窓構造
を有する半導体レーザーを容易にしかも制御性良く製造
することができる半導体レーザーの製造方法を提供する
ことを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、化合物半導体基板(1)と、化合物半
導体基板(1)上に設けられた第1導電型の第1のクラ
ッド層(3)と、第1のクラッド層(3)上に設けられ
た活性層(4)と、活性層(4)上に設けられた第2導
電型の第2のクラッド層(5)と、レーザー発振を行わ
せるために流される電流の通路を制限するための電流狭
窄層(9)とを具備する半導体レーザーにおいて、第2
のクラッド層(5)にメサ部(7)が設けられ、メサ部
(7)の周囲における少なくとも活性層(4)を含む部
分にレーザー光に対して透明な窓(8)が設けられてい
るとともに、窓(8)の上に電流狭窄層(9)が設けら
れているものである。
【0007】また、この発明は、半導体レーザーの製造
方法において、化合物半導体基板(1)上に第1導電型
の第1のクラッド層(3)、活性層(4)、第2導電型
の第2のクラッド層(5)を順次エピタキシャル成長さ
せる工程と、第2のクラッド層(5)をその厚さ方向の
途中の深さまで選択的にエッチングすることにより第2
のクラッド層(5)にメサ部(7)を形成する工程と、
メサ部(7)の周囲における第2のクラッド層(5)、
活性層(4)及び第1のクラッド層(5)中に不純物拡
散またはイオン注入を行うことによりレーザー光に対し
て透明な窓(8)を形成する工程と、メサ部(7)の周
囲における窓(8)の上に、レーザー発振を行わせるた
めに流される電流の通路を制限するための電流狭窄層
(9)を成長させる工程とを具備するものである。
【0008】
【作用】メサ部(7)をエッチングにより形成する際に
用いられるマスクを用いてメサ部(7)の周囲における
第2のクラッド層(5)、活性層(4)及び第1のクラ
ッド層(3)中に不純物拡散またはイオン注入を行うこ
とにより、メサ部(7)に対して自己整合的に、窓
(8)を容易にしかも制御性良く形成することができ
る。これによって、窓構造を有する半導体レーザーを容
易にしかも制御性良く製造することができる。
【0009】
【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照しながら説明する。なお、実施例の全図において、同
一または対応する部分には同一の符号を付す。図1はこ
の発明の一実施例による半導体レーザーの全体構成を示
す斜視図であり、図2は図1の2−2線に沿っての断面
図である。
【0010】図1及び図2に示すように、この実施例に
よる半導体レーザーにおいては、例えばn型GaAs基板1
上に、例えばn型GaAs層から成るバッファ層2、例えば
n型Al0.47Ga0.53As層から成るn型クラッド層3、活性
層4、例えばp型Al0.47Ga0.53As層から成るp型クラッ
ド層5及び例えばp型GaAs層から成るキャップ層6が順
次設けられている。
【0011】バッファ層2を構成するn型GaAs層の厚さ
は例えば0.5μm、不純物濃度は例えば7×1017
-3である。n型クラッド層3を構成するn型Al0.47Ga
0.53As層の厚さは例えば1.5μm、不純物濃度は例え
ば5×1017cm-3である。また、p型クラッド層5を
構成するp型Al0.47Ga0.53As層の厚さは例えば1.5μ
m、不純物濃度は例えば7×1017cm-3である。さら
に、キャップ層6を構成するp型GaAs層の厚さは例えば
0.5μm、不純物濃度は例えば2×1018cm-3であ
る。
【0012】また、活性層4は、井戸層として例えば厚
さが150ÅのAl0.13Ga0.87As層を用い、障壁層として
例えば厚さが60ÅのAl0.3 Ga0.7 As層を用いた多重量
子井戸(MQW)構造を有している。
【0013】この実施例においては、キャップ層6及び
p型クラッド層5に、長方形の平面形状を有するメサ部
7が設けられている。このメサ部7は、半導体レーザー
を平面的に見た場合における中央部に位置している。こ
のメサ部7の周囲には、p型クラッド層5が厚さdだけ
残されている。そして、このメサ部7の周囲におけるn
型クラッド層3、活性層4及びp型クラッド層5中に、
例えば亜鉛(Zn)の拡散領域やホウ素(B)のイオン注
入領域から成る透明な窓8が設けられている。さらに、
この窓8の上に、メサ部7を取り囲むようにして、例え
ばn型GaAs層から成る電流狭窄層9が設けられている。
また、キャップ層6の上には電極10が設けられている
とともに、n型GaAs基板1の裏面には電極11が設けら
れている。
【0014】次に、上述のように構成されたこの実施例
による半導体レーザーの製造方法について説明する。図
3に示すように、まず、例えば有機金属化学気相成長
(MOCVD)法により、n型GaAs基板1上に、バッフ
ァ層2、n型クラッド層3、活性層4及びp型クラッド
層5及びキャップ層6を順次エピタキシャル成長させ
る。これらの各層のエピタキシャル成長は、例えば80
0℃程度の温度で行うことができる。
【0015】次に、キャップ層6上に例えばCVD法に
より二酸化シリコン(SiO2 )膜や窒化シリコン(SiN
x )膜を形成した後、これをエッチングによりパターニ
ングして、メサ部7に対応した形状のマスク12を形成
する。次に、このマスク12をエッチングマスクとして
用いて、p型クラッド層5の厚さ方向の途中の深さま
で、キャップ層6及びp型クラッド層5を図3中一点鎖
線で示すような形状にエッチングする。これによって、
図2に示すように、メサ部7が形成される。この場合、
メサ部7の周囲に残されるp型クラッド層5の厚さd
は、エッチング時間により制御することができる。
【0016】この厚さdは、窓8を形成するために行わ
れる後述の不純物拡散やイオン注入の効果の大きさを決
定する重要なパラメータである。すなわち、この厚さd
が小さいほど、窓8を形成するための不純物拡散やイオ
ン注入を容易に行うことができるとともに、p型クラッ
ド層5を通して流れる無効電流が減少することにより動
作電流Iopの低減を図ることができる。dの値は、具体
的には例えば0.35〜0.3μmである。
【0017】次に、マスク12を拡散マスクまたはイオ
ン注入マスクとして用いて、このマスク12に覆われて
いないメサ部7の周囲の部分のp型クラッド層5、活性
層4及びn型クラッド層3中にZnを拡散させたり、Bを
イオン注入したりすることにより、活性層4を構成する
MQW層及びその近傍の部分の結晶を破壊し、窓8を形
成する。
【0018】次に、マスク12を選択成長マスクとして
用いて、MOCVD法により、窓8上にn型GaAs層から
成る電流狭窄層9を選択的にエピタキシャル成長させ
る。このエピタキシャル成長は、例えば600℃程度の
低温で行うことができる。次に、マスク12をエッチン
グ除去した後、キャップ層6上に電極10を形成すると
ともに、n型GaAs基板1の裏面に電極11を形成して、
目的とする半導体レーザーを完成させる。
【0019】なお、上述のように電流狭窄層9を構成す
るn型GaAs層のエピタキシャル成長を、Znの脱離が生じ
にくい600℃程度の低温で行う場合には、この電流狭
窄層9の成長時にMOCVD炉内にZnの原料を流すこと
により、その場でZnの拡散を行うことができ、これによ
って窓8を形成することができる。すなわち、電流狭窄
層9のエピタキシャル成長の工程において、MOCVD
炉の温度を例えば600℃に設定し、まずAsの原料とし
てのアルシン(AsH3 )及びZnの原料としてのジメチル
亜鉛(DMZ)を炉内に流してメサ部7の周囲の部分の
p型クラッド層5、活性層4及びn型クラッド層3中に
Znを拡散させることにより活性層4を破壊して窓8を形
成し、その後に炉内へのDMZの供給を停止するととも
にGaの原料としてのトリメチルガリウム(TMG)を炉
内に流し、n型GaAs層の成長を開始する。なお、この場
合のn型ドーパントとしてはH2 Seなどが用いられる。
【0020】また、マスク12に覆われていない部分の
p型クラッド層5、活性層4及びn型クラッド層3中に
Bをイオン注入して損傷を与え、これによって活性層4
を破壊することにより窓8を形成する場合には、この窓
8の上に成長される電流狭窄層9の結晶性は、良好な結
晶性を有する層上に成長される場合と比べて悪くなると
考えられるが、この電流狭窄層9の結晶性が多少悪くて
も、半導体レーザーの特性に悪影響が生じるおそれは少
ないと考えられる。
【0021】以上のように、この実施例によれば、キャ
ップ層6p型クラッド層5にメサ部7を設け、このメサ
部7の周囲の部分のp型クラッド層5、活性層4及びn
型クラッド層3中にZnを拡散させたり、Bをイオン注入
したりすることにより、このメサ部7に対して自己整合
的に窓8を容易にしかも制御性良く形成することができ
る。これによって、窓構造を有する高出力の半導体レー
ザーを容易に実現することができる。
【0022】以上、この発明の一実施例につき具体的に
説明したが、この発明は、上述の実施例に限定されるも
のではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形
が可能である。例えば、上述の実施例においては、電流
狭窄層9はn型GaAs層により形成されているが、この電
流狭窄層9は、例えばAlGaAs層により形成することも可
能である。また、上述の実施例においては、この発明を
AlGaAs/GaAs半導体レーザーに適用した場合について説
明したが、この発明は、他の化合物半導体レーザーに適
用することも可能である。
【0023】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
窓構造を有する半導体レーザーを容易にしかも制御性良
く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例による半導体レーザーの全
体構成を示す斜視図である。
【図2】図1に示す半導体レーザーの2−2線に沿って
の断面図である。
【図3】この発明の一実施例による半導体レーザーの製
造方法を説明するための断面図である。
【符号の説明】
1 n型GaAs基板 3 n型クラッド層 4 活性層 5 p型クラッド層 6 キャップ層 7 メサ部 8 窓 9 電流狭窄層 10、11 電極

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 化合物半導体基板と、 上記化合物半導体基板上に設けられた第1導電型の第1
    のクラッド層と、 上記第1のクラッド層上に設けられた活性層と、 上記活性層上に設けられた第2導電型の第2のクラッド
    層と、 レーザー発振を行わせるために流される電流の通路を制
    限するための電流狭窄層とを具備する半導体レーザーに
    おいて、 上記第2のクラッド層にメサ部が設けられ、上記メサ部
    の周囲における少なくとも上記活性層を含む部分にレー
    ザー光に対して透明な窓が設けられているとともに、上
    記窓の上に上記電流狭窄層が設けられていることを特徴
    とする半導体レーザー。
  2. 【請求項2】 化合物半導体基板上に第1導電型の第1
    のクラッド層、活性層、第2導電型の第2のクラッド層
    を順次エピタキシャル成長させる工程と、 上記第2のクラッド層をその厚さ方向の途中の深さまで
    選択的にエッチングすることにより上記第2のクラッド
    層にメサ部を形成する工程と、 上記メサ部の周囲における上記第2のクラッド層、上記
    活性層及び上記第1のクラッド層中に不純物拡散または
    イオン注入を行うことによりレーザー光に対して透明な
    窓を形成する工程と、 上記メサ部の周囲における上記窓の上に、レーザー発振
    を行わせるために流される電流の通路を制限するための
    電流狭窄層を成長させる工程とを具備することを特徴と
    する半導体レーザーの製造方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH07249827A (ja) * 1994-01-24 1995-09-26 Nec Corp 半導体レーザ及び半導体レーザの製造方法
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