JPH05327123A - 半導体レーザ素子およびその製作方法 - Google Patents

半導体レーザ素子およびその製作方法

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JPH05327123A
JPH05327123A JP4154297A JP15429792A JPH05327123A JP H05327123 A JPH05327123 A JP H05327123A JP 4154297 A JP4154297 A JP 4154297A JP 15429792 A JP15429792 A JP 15429792A JP H05327123 A JPH05327123 A JP H05327123A
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JP
Japan
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semiconductor layer
semiconductor
layer
laser device
semiconductor laser
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Pending
Application number
JP4154297A
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English (en)
Inventor
Yoshihiro Imashiyou
義弘 今荘
Takeshi Yukitani
武 行谷
Yuji Hiratani
雄二 平谷
Toshio Kikuta
俊夫 菊田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 埋め込み型半導体レーザ素子の電流狭窄半導
体層に伴う諸問題を解決した半導体レーザ素子を提供す
る。 【構成】 活性層3の両側を電流狭窄半導体層4で埋め
込んだ埋め込み型半導体レーザ素子において、電流狭窄
半導体層4を電子と正孔との数が同一になるように補償
された半導体層で構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信用光源などに使
用される半導体レーザ素子とその製作方法に関する。
【0002】
【従来技術】半導体レーザ素子においては、電流を発光
部(活性層)に効率よく注入できるように、電流狭窄機
能を持つ半導体層で発光部(活性層)を埋め込み、その
駆動電流を低減させた、埋め込み型半導体レーザ素子が
多く用いられている。この電流狭窄半導体層には、次の
ようなものがある。即ち、 1)半導体基板と格子整合したp型半導体層とn型半導
体層を組み合わせたもので、pn接合の逆バイアスを利
用したもの(参照:Appl.Phys.Lett.,vol.51(1987),pp8
74.)。 2)半導体基板と格子整合した半絶縁性半導体層によっ
て形成されたもの(参照:IEEE J. of Quantum Electro
n.,vol.QE-23(1987),pp943.)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電流狭窄半導体層には次のような問題があった。即ち、 1)第1の電流狭窄半導体層では、pn接合の空乏層容
量により高速直接変調の変調周波数が制限される。ま
た、電流狭窄の特性がp型半導体とn型半導体それぞれ
の膜厚およびキャリア密度に大きく左右され、ある状況
下では、この構造がpnpnサイリスタ構造となるた
め、サイリスタブレークダウンと呼ばれる急激な光出力
の低下が生ずる(参照:IEEE J. of Quantum Electro
n.,vol.QE-23(1987),pp925.)。 2)第2の電流狭窄半導体層は、上述の第1の電流狭窄
半導体層における変調周波数の制限を解決するために導
入されたものである。InP基板を使用した半導体レー
ザ素子においては、基板と格子整合する良好な半絶縁特
性を示す材料は、FeドープInPに限られている。し
かしながら、FeドープInPは、n型不純物を含むI
nP半導体層と接合している場合には良好な半絶縁性を
示すが、p型不純物、特にZnを含む半導体層、あるい
はAuZnなどの電極材料と接触している場合には、良
好な半絶縁特性が得られない。また、一般にFeドープ
埋め込みによる半導体レーザ素子では、変調特性には優
れるものの、高出力が得にくい。これらの原因として
は、FeとZnの相互拡散によることが考えられている
る(参照:J. Cryst. Growth, vol.107(1991),pp274)。
InP中のFeは、電子の捕獲準位を作るため、電子電
流を阻止するのに効果があるが、正孔に対しては有効な
準位を作らないため、Znの拡散により容易に半絶縁性
がくずれるものと考えられる。また、Feは深い準位を
形成するため、活性層へのFeの拡散が生じた場合に
は、発光効率の低下が生ずる。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決した半導体レーザ素子およびその製作方法を提供する
もので、活性層の両側を電流狭窄半導体層で埋め込んだ
埋め込み型半導体レーザ素子において、電流狭窄半導体
層は電子と正孔との数が同一になるように補償された半
導体層からなることを第1発明とし、半導体層をエピタ
キシャル成長で形成し、このエピタキシャル成長時にp
型不純物とn型不純物を同時に半導体層に導入すること
により電流狭窄半導体層を形成する第1発明の半導体レ
ーザ素子の製作方法を第2発明とし、半導体層をエピタ
キシャル成長で形成し、このエピタキシャル成長時にp
型不純物のみを半導体層に導入することにより電流狭窄
半導体層を形成する第1発明の半導体レーザ素子の製作
方法を第3発明とし、反応炉中で有機金属気相成長法に
よりp型不純物を含む半導体層を成長させた直後に、同
一反応炉中で不純物を含まない半導体層を前記半導体層
上に積層成長させて電流狭窄半導体層を形成する第1発
明の半導体レーザ素子の製作方法を第4発明とするもの
である。
【0005】
【作用】上述のように本発明の電流狭窄半導体層は、p
型不純物とn型不純物を同じキャリア密度となるように
同時にドーピングして形成した、高電気抵抗を有する電
子と正孔が補償された半導体層であるため、pn接合を
有する電流狭窄構造の問題点、即ち、変調周波数の制限
やサイリスタブレークダウンを回避することができる。
また、本発明の電流狭窄半導体層はFeのような深い捕
獲準位を形成する不純物を含まないため、この不純物の
拡散による活性層の発光効率の低下を回避でき、さら
に、前述したInP中のFeとZnの相互拡散による半
絶縁性の劣化に伴うリーク電流の増加も回避できる。本
発明の電流狭窄半導体層は、故意に不純物を含まないI
nPの場合にはn型の導電性を示すので、第3発明に示
すように、p型不純物のみを半導体層に適量導入するこ
とにより形成することができる。また、本発明の電流狭
窄半導体層は、第4発明に示すように、所謂メモリー効
果を利用して、p型不純物を含む半導体層を成長させた
(第1バッチ)直後に、同一反応炉中で不純物を含まな
い半導体層を前記半導体層上に積層成長させる(第2バ
ッチ)ことにより形成することができる。即ち、不純物
を含まない半導体層(n型)にp型不純物が取り込まれ
るからである。ここでメモリー効果とは、反応炉の内壁
に原料が付着してメモリーされ、次回の成長時に離脱
し、エピタキシャル膜に取り込まれることを意味してい
る。
【0006】
【実施例】以下、図面に示した実施例に基づいて本発明
を詳細に説明する。図1は本発明にかかる半導体レーザ
素子の一実施例の断面図である。図中、1はn−InP
基板、2はn−InPクラッド層、3はGaInAsP
活性層、4は補償されたInP電流狭窄半導体層、5は
p−InPクラッド層、6はp+ −GaInAsPキャ
ップ層である。本実施例は次のようにして製作した。即
ち、n−InP基板1上にn−InPクラッド層2、G
aInAsP活性層3およびp−InPクラッド層5を
順次エピタキシャル成長させた。次いで、活性層3幅を
狭くするためにエッチングし、活性層3の両側に膜厚約
2μmの補償されたInP電流狭窄半導体層4を形成し
た。電流狭窄半導体層4は、p、n同時ドーピングによ
って形成した(p型不純物Zn、n型不純物Se、とも
に5×1017cm-3)。活性層幅2μm、共振器長30
0μmの素子において、しき値電流は約20mAであっ
た。従来例では40mWで光出力のブレークダウンが発
生したが、本実施例では40mWでも光出力のブレーク
ダウンは発生しなかった。また、補償されたInP電流
狭窄半導体層は以下のようにして形成することもでき
る。即ち、ドーパントとしてジェチルジンク(DEZ
n)を用いて、成長温度650℃において2×1019
-3のp型GaInAsを約0.5μm成長させ、その
直後の反応炉によって、故意には不純物を含まないIn
Pを成長させたところ、室温において伝導型はn型で、
残留キャリア密度3.6×1010cm-3、移動度157
5cm2 /V・secという高抵抗InPの電流狭窄半
導体層が得られた。図2は、本発明にかかる半導体レー
ザ素子の他の実施例の断面図である。この実施例は、p
−InP基板11上にp−InPクラッド層12、厚さ
約2μmの補償されたInP電流狭窄半導体層13を順
次エピタキシャル成長させた後、エッチングにより形成
した溝中に液相エピタキシャル成長法によってGaIn
AsP活性層14を形成したものである。15はn−I
nPクラッド層、16はn−GaInAsPキャップ層
である。なお、活性層は量子井戸構造としてもよいこと
は言うまでもない。
【0007】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、活
性層の両側を電流狭窄半導体層で埋め込んだ埋め込み型
半導体レーザ素子において、電流狭窄半導体層は電子と
正孔が補償された半導体層からなり、pn接合を有さな
いため、変調周波数の制限やサイリスタブレークダウン
を回避することができ、また、Feのような深い捕獲準
位を形成する不純物を含まないため、この不純物の拡散
による活性層の発光効率の低下を回避できるという優れ
た効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る半導体レーザ素子の一実施例の断
面図である。
【図2】本発明に係る半導体レーザ素子の他の実施例の
断面図である。
【符号の説明】
1、11 基板 2、15 n−InPクラッド層 3、14 GaInAsP活性層 4、13 InP電流狭窄半導体層 5、12 p−InPクラッド層 6、16 キャップ層
フロントページの続き (72)発明者 菊田 俊夫 東京都千代田区丸の内2丁目6番1号 古 河電気工業株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 活性層の両側を電流狭窄半導体層で埋め
    込んだ埋め込み型半導体レーザ素子において、電流狭窄
    半導体層は電子と正孔との数が同一になるように補償さ
    れた半導体層からなることを特徴とする半導体レーザ素
    子。
  2. 【請求項2】 半導体層をエピタキシャル成長で形成
    し、このエピタキシャル成長時にp型不純物とn型不純
    物を同時に半導体層に導入することにより電流狭窄半導
    体層を形成することを特徴とする請求項1記載の半導体
    レーザ素子の製作方法。
  3. 【請求項3】 半導体層をエピタキシャル成長で形成
    し、このエピタキシャル成長時にp型不純物のみを半導
    体層に導入することにより電流狭窄半導体層を形成する
    ことを特徴とする請求項1記載の半導体レーザ素子の製
    作方法。
  4. 【請求項4】 反応炉中で有機金属気相成長法によりp
    型不純物を含む半導体層を成長させた直後に、同一反応
    炉中で不純物を含まない半導体を前記半導体層上に積層
    成長させて電流狭窄半導体層を形成することを特徴とす
    る請求項1記載の半導体レーザ素子の製作方法。
JP4154297A 1992-05-20 1992-05-20 半導体レーザ素子およびその製作方法 Pending JPH05327123A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002228994A (ja) * 2001-01-30 2002-08-14 Furukawa Electric Co Ltd:The 半導体光素子及びその作製方法
JP2017108061A (ja) * 2015-12-11 2017-06-15 三菱電機株式会社 半導体レーザの製造方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002228994A (ja) * 2001-01-30 2002-08-14 Furukawa Electric Co Ltd:The 半導体光素子及びその作製方法
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