JPH0542150B2 - - Google Patents
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- JPH0542150B2 JPH0542150B2 JP19546888A JP19546888A JPH0542150B2 JP H0542150 B2 JPH0542150 B2 JP H0542150B2 JP 19546888 A JP19546888 A JP 19546888A JP 19546888 A JP19546888 A JP 19546888A JP H0542150 B2 JPH0542150 B2 JP H0542150B2
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の技術分野］
本発明は、半導体レーザ技術に係わり、特に低
しきい値電流化をはかつた半導体レーザ装置の製
造方法に関する。
しきい値電流化をはかつた半導体レーザ装置の製
造方法に関する。
［発明の技術的背景とその問題点］
デイジタル・オーデイオ・デイスク（DAD）、
ビデオ・デイスク、ドキユメント・フアイル等の
光デイスク装置や光通信用光源として半導体レー
ザの応用が開けるにつれ、半導体レーザの量産化
技術が必要となつている。従来、半導体レーザ用
の薄膜多層ヘテロ接合結晶製作技術としては、ス
ライデイング・ボート方式による液相エピタキシ
ヤル成長法（LPE法）が用いられているが、
LPE法ではウエハ面積の大型化に限度がある。
このため、大面積で均一性及び制御性に優れた有
機金属気相成長法（MOCVD法）や分子線エピ
タキシー法（MBE法）等の結晶成長技術が注目
されている。
ビデオ・デイスク、ドキユメント・フアイル等の
光デイスク装置や光通信用光源として半導体レー
ザの応用が開けるにつれ、半導体レーザの量産化
技術が必要となつている。従来、半導体レーザ用
の薄膜多層ヘテロ接合結晶製作技術としては、ス
ライデイング・ボート方式による液相エピタキシ
ヤル成長法（LPE法）が用いられているが、
LPE法ではウエハ面積の大型化に限度がある。
このため、大面積で均一性及び制御性に優れた有
機金属気相成長法（MOCVD法）や分子線エピ
タキシー法（MBE法）等の結晶成長技術が注目
されている。
MOCVD法の特徴を生かした作り付け導波路
レーザとしては第１図に示す如き半導体レーザが
ある。なお、図中１はＮ−GaAs基板、２はＮ−
GaAlAsクラツド層、３はGaAlAs活性層、４は
Ｐ−GaAlAsクラツド層、５はＮ−GaAs電流阻
止層、７，８は金属電極を示している。このよう
な構造のレーザにおいては、電極面に垂直な断面
について見たとき、電流阻止層が欠損したストラ
イプ部分には単なるPN接合があるのみであるの
に対し、ストライプ部分両側にはPNPN接合が
形成されている。このため、順方向電圧を印加し
たとき、PNPN接合の１つのPN接合には逆バイ
アスが印加されることになり、PNPN接合部を
通して電流が流れることは殆んどなく、ストライ
プ部分にのみ電流が流れることになる。
レーザとしては第１図に示す如き半導体レーザが
ある。なお、図中１はＮ−GaAs基板、２はＮ−
GaAlAsクラツド層、３はGaAlAs活性層、４は
Ｐ−GaAlAsクラツド層、５はＮ−GaAs電流阻
止層、７，８は金属電極を示している。このよう
な構造のレーザにおいては、電極面に垂直な断面
について見たとき、電流阻止層が欠損したストラ
イプ部分には単なるPN接合があるのみであるの
に対し、ストライプ部分両側にはPNPN接合が
形成されている。このため、順方向電圧を印加し
たとき、PNPN接合の１つのPN接合には逆バイ
アスが印加されることになり、PNPN接合部を
通して電流が流れることは殆んどなく、ストライ
プ部分にのみ電流が流れることになる。
なお、上記構造のレーザは基板１から電流阻止
層５までの第１回目の結晶成長と、電流阻止層５
の一部をストライプ状にエツチングしたのちの被
覆層６及びコンタクト層７を形成する第２回目の
結晶成長と言う２段階の結晶成長プロセスにより
作成される。ここで、第２回目の結晶成長の開始
時点におけるクラツド層７への成長は、一旦表面
が空気中に晒されたGaAlAs面上への成長であ
る。このため、従来のLPE法では成長が難しく、
GaAlAs面上への成長が容易なMOCVD法によつ
て始めて制御性良く製作できるようになつたもの
である。
層５までの第１回目の結晶成長と、電流阻止層５
の一部をストライプ状にエツチングしたのちの被
覆層６及びコンタクト層７を形成する第２回目の
結晶成長と言う２段階の結晶成長プロセスにより
作成される。ここで、第２回目の結晶成長の開始
時点におけるクラツド層７への成長は、一旦表面
が空気中に晒されたGaAlAs面上への成長であ
る。このため、従来のLPE法では成長が難しく、
GaAlAs面上への成長が容易なMOCVD法によつ
て始めて制御性良く製作できるようになつたもの
である。
ところで、第１図に示す構造のレーザは、電流
狭窄構造に関しては所謂内部ストライプと呼ばれ
るものの一つであるが、その電流狭窄効果は所謂
埋め込み構造と呼ばれるレーザ（BHレーザ）に
比べると十分とはいいがたい。すなわち、典型的
なBHレーザのしきい値電流は20〔ｍＡ〕以下で
あるのに対し、第１図に示す構造のレーザでは最
低でも41〔ｍＡ〕程度である。この両者のしきい
値電流の差は、次のような理由による。
狭窄構造に関しては所謂内部ストライプと呼ばれ
るものの一つであるが、その電流狭窄効果は所謂
埋め込み構造と呼ばれるレーザ（BHレーザ）に
比べると十分とはいいがたい。すなわち、典型的
なBHレーザのしきい値電流は20〔ｍＡ〕以下で
あるのに対し、第１図に示す構造のレーザでは最
低でも41〔ｍＡ〕程度である。この両者のしきい
値電流の差は、次のような理由による。
(1) BHレーザでは電流注入されない部分の活性
層が除去され、ストライプ状に残された活性層
が均一に励起される。これに対し第１図のレー
ザは、活性層が平面状に存在し、横モードが比
較的励起され方の弱い活性層まで滲み出してい
る。このため、レーザ共振器の内部損失がBH
レーザに比べると大きくなる。
層が除去され、ストライプ状に残された活性層
が均一に励起される。これに対し第１図のレー
ザは、活性層が平面状に存在し、横モードが比
較的励起され方の弱い活性層まで滲み出してい
る。このため、レーザ共振器の内部損失がBH
レーザに比べると大きくなる。
(2) BHレーザの場合、発光領域を形成するスト
ライプ状活性領域の両面には高抵抗埋め込み層
若しくはPNPN接合の埋め込み層が形成され、
活性領域以外には殆ど電流が流れない構造とな
つている。これに対し第１図のレーザは、スト
ライプ状溝部により狭窄された電流もＰ型クラ
ツド層を通して横方向に広がり、ストライプ状
溝部両側の活性層を通して流れる。このため、
無効電流が生じ、しきい値電流の増大を招く。
ライプ状活性領域の両面には高抵抗埋め込み層
若しくはPNPN接合の埋め込み層が形成され、
活性領域以外には殆ど電流が流れない構造とな
つている。これに対し第１図のレーザは、スト
ライプ状溝部により狭窄された電流もＰ型クラ
ツド層を通して横方向に広がり、ストライプ状
溝部両側の活性層を通して流れる。このため、
無効電流が生じ、しきい値電流の増大を招く。
［発明の目的］
本発明の目的は、内部ストライプ構造におい
て、ストライプ状発光領域外を流れる無効電流を
極力小さくすることができ、低しきい値化をはか
り得る半導体レーザ装置の製造方法を提供するこ
とにある。
て、ストライプ状発光領域外を流れる無効電流を
極力小さくすることができ、低しきい値化をはか
り得る半導体レーザ装置の製造方法を提供するこ
とにある。
［発明の構成］
本発明の骨子は、前記第１図に示す構造のＮ型
クラツド層中にＰ型反転層を形成し、ストライプ
状溝部両側の活性層に流れる無効電流を低減する
ことにある。
クラツド層中にＰ型反転層を形成し、ストライプ
状溝部両側の活性層に流れる無効電流を低減する
ことにある。
すなわち本発明は、化合物半導体材料からなり
ダブルヘテル接合構造を有する半導体レーザ装置
を製造するに際し、Ｎ型化合物半導体基板上にＮ
型クラツド層、活性層及びＰ型クラツド層を順次
成長してダブルヘトロ接合部を形成し、さらに上
記Ｐ型クラツド層上にＮ型電流阻止層を成長形成
し、次いで上記電流阻止層を前記Ｐ型クラツド層
に至る深さまで選択エツチングしてストライプ状
の溝部を形成し、次いで所定のガス（例えばAs）
雰囲気下で高温熱処理することにより前記ストラ
イプ状溝部下の領域を除き前記Ｎ型クラツド層の
前記活性層と接する部分をＰ型に反転せしめ、し
かるのち上記溝部を含み前記電流阻止層上にＰ型
被覆層を成長形成するようにした方法である。
ダブルヘテル接合構造を有する半導体レーザ装置
を製造するに際し、Ｎ型化合物半導体基板上にＮ
型クラツド層、活性層及びＰ型クラツド層を順次
成長してダブルヘトロ接合部を形成し、さらに上
記Ｐ型クラツド層上にＮ型電流阻止層を成長形成
し、次いで上記電流阻止層を前記Ｐ型クラツド層
に至る深さまで選択エツチングしてストライプ状
の溝部を形成し、次いで所定のガス（例えばAs）
雰囲気下で高温熱処理することにより前記ストラ
イプ状溝部下の領域を除き前記Ｎ型クラツド層の
前記活性層と接する部分をＰ型に反転せしめ、し
かるのち上記溝部を含み前記電流阻止層上にＰ型
被覆層を成長形成するようにした方法である。
［発明の効果］
本発明によれば、Ｎ型クラツド層の一部がＰ型
に反転したストライプ状溝部両側の領域では、
PN接合はＮ型クラツド層中に形成される。これ
に対し、ストライプ状溝部下の領域では、活性層
の内部若しくは活性層が接するクラツド層のいず
れか側に形成される。ここでPN接合に付随した
作り付け電流障壁は主にPN接合を構成する半導
体のバンドギヤツプ、特にＰ型及びＮ型半導体層
のうち狭い方のバンドギヤツプにより決定され
る。また、PN接合に順方向電流を印加したとき
に流れる電流の大きさは、半導体層のキヤリア濃
度にも依存するが、作り付け電位障壁の大きさに
大きく依存する。一方、前記クラツド層を形成す
る半導体層のバンドギヤツプは、活性層のバンド
ギヤツプに比べて通常100〜200〔meV〕程度大き
く設定されている。このため、クラツド層中に形
成されたPN接合の作り付け電位障壁の大きさ
は、活性層中若しくは活性層とクラツド層との間
に形成されたPN接合のそれに比べ100〜200
〔meV〕大きいものとなる。
に反転したストライプ状溝部両側の領域では、
PN接合はＮ型クラツド層中に形成される。これ
に対し、ストライプ状溝部下の領域では、活性層
の内部若しくは活性層が接するクラツド層のいず
れか側に形成される。ここでPN接合に付随した
作り付け電流障壁は主にPN接合を構成する半導
体のバンドギヤツプ、特にＰ型及びＮ型半導体層
のうち狭い方のバンドギヤツプにより決定され
る。また、PN接合に順方向電流を印加したとき
に流れる電流の大きさは、半導体層のキヤリア濃
度にも依存するが、作り付け電位障壁の大きさに
大きく依存する。一方、前記クラツド層を形成す
る半導体層のバンドギヤツプは、活性層のバンド
ギヤツプに比べて通常100〜200〔meV〕程度大き
く設定されている。このため、クラツド層中に形
成されたPN接合の作り付け電位障壁の大きさ
は、活性層中若しくは活性層とクラツド層との間
に形成されたPN接合のそれに比べ100〜200
〔meV〕大きいものとなる。
したがつて、両方のPN接合に同じ順方向電圧
が印加された場合、クラツド層中のPN接合を通
して流れる電流の密度は、活性層中若しくは活性
層とスラツド層との間のPN接合のそれに比べて
１桁以上も小さくなる。このため、ストライプ状
溝部下のPN接合に流れる電流の割合は、ストラ
イプ状溝部両側のPN接合がＮ型クラツド層中に
形成されていない場合に比べ極めて大きくなる。
すなわち、電流狭窄効果が第１図に示す構造に比
べ極めて効果的となり、レーザ発振しきい値電流
の大幅な低減をはかり得る。
が印加された場合、クラツド層中のPN接合を通
して流れる電流の密度は、活性層中若しくは活性
層とスラツド層との間のPN接合のそれに比べて
１桁以上も小さくなる。このため、ストライプ状
溝部下のPN接合に流れる電流の割合は、ストラ
イプ状溝部両側のPN接合がＮ型クラツド層中に
形成されていない場合に比べ極めて大きくなる。
すなわち、電流狭窄効果が第１図に示す構造に比
べ極めて効果的となり、レーザ発振しきい値電流
の大幅な低減をはかり得る。
なお、上記の如き効果が充分得られるようにす
るためには、Ｎ型クラツド層中に形成されるPN
接合が活性層より充分離れて形成される必要があ
る。この尺度は、Ｎ型クラツド層より注入される
Ｐ型層の少数キヤリアである電子の拡散長であ
り、拡散長より大きければそれだけ大きな効果が
得られる。Ｐ型Ga0.55Al0.45As層で、キヤリア濃
度が1018〔cm-3〕の場合、少数キヤリアの拡散長
は0.5〔μｍ〕程度であつた。
るためには、Ｎ型クラツド層中に形成されるPN
接合が活性層より充分離れて形成される必要があ
る。この尺度は、Ｎ型クラツド層より注入される
Ｐ型層の少数キヤリアである電子の拡散長であ
り、拡散長より大きければそれだけ大きな効果が
得られる。Ｐ型Ga0.55Al0.45As層で、キヤリア濃
度が1018〔cm-3〕の場合、少数キヤリアの拡散長
は0.5〔μｍ〕程度であつた。
ストライプ状溝部直下においてはPN接合を活
性層−クラツド層間に形成し、ストライプ状溝部
両側においてはPN接合をＮ型クラツド層中に、
活性層より少数キヤリアの拡散長程度の位置に形
成する方法として半導体にドープされたＰ型不純
物が高温においては拡散しやすく、また気相中に
も拡散しやすいことを利用することができる。例
えば、Ga0.55Al0.45As層にＰ型不純物としてドー
プされたZnの場合、750〔℃〕という高温におい
ては１時間に数〔μｍ〕も固相中を拡散し、さら
には結晶表面より気相中に蒸発してゆく。この効
果を用いると極めて容易に所望の構造を得ること
ができる。すなわち、第１回目の成長によりＮ型
電流阻止層まで成長後、Ｎ型電流阻止層の一部を
ストライプ状にエツチング除去後、気相中で高温
処理する。この場合、ストライプ状溝部直下の領
域ではＰ型クラツド層が気相表面にさらされてい
るため、Ｐ型クラツド層中にドープされたＰ型不
純物が蒸発し、Ｐ型クラツド層中のＰ型不純物濃
度が低下する。このため、Ｐ型クラツド層中のＰ
型不純物は活性層さらにはＮ型クラツド層にも拡
散するが、Ｐ型クラツド層中のＰ型不純物濃度が
低下するため、Ｐ型不純物濃度とＮ型クラツド層
のＮ型不純物濃度を適当な関係とすることによ
り、Ｎ型クラツド層がＰ型導電型に反転すること
を抑えることができる。これに対し、ストライプ
状溝部両側の領域ではＰ型クラツド層に接してＮ
型電流阻止層が存在しているため、Ｐ型クラツド
層中のＰ型不純物の拡散はＮ型電流阻止層が存在
しない場合にくらべて著しく抑えられる。このた
め、Ｐ型クラツド層中のＰ型不純物濃度の低下量
は小さいものとなる。そこで、Ｐ型不純物はＮ型
クラツド層中に充分拡散することが可能となる。
Ｐ型クラツド層中のＰ型不純物濃度をＮ型クラツ
ド層中のＮ型不純物濃度より一定量高くすること
により、Ｎ型クラツド層の活性層に接する側をＰ
型導電層に反転せしめることが可能となる。ま
た、このＮ型クラツド層へのＰ型反転層の形成
は、Ｎ型電流阻止層のストライプ開口に沿つて行
われる。即ち、Ｐ型反転層をセルフアラインで形
成することができる。
性層−クラツド層間に形成し、ストライプ状溝部
両側においてはPN接合をＮ型クラツド層中に、
活性層より少数キヤリアの拡散長程度の位置に形
成する方法として半導体にドープされたＰ型不純
物が高温においては拡散しやすく、また気相中に
も拡散しやすいことを利用することができる。例
えば、Ga0.55Al0.45As層にＰ型不純物としてドー
プされたZnの場合、750〔℃〕という高温におい
ては１時間に数〔μｍ〕も固相中を拡散し、さら
には結晶表面より気相中に蒸発してゆく。この効
果を用いると極めて容易に所望の構造を得ること
ができる。すなわち、第１回目の成長によりＮ型
電流阻止層まで成長後、Ｎ型電流阻止層の一部を
ストライプ状にエツチング除去後、気相中で高温
処理する。この場合、ストライプ状溝部直下の領
域ではＰ型クラツド層が気相表面にさらされてい
るため、Ｐ型クラツド層中にドープされたＰ型不
純物が蒸発し、Ｐ型クラツド層中のＰ型不純物濃
度が低下する。このため、Ｐ型クラツド層中のＰ
型不純物は活性層さらにはＮ型クラツド層にも拡
散するが、Ｐ型クラツド層中のＰ型不純物濃度が
低下するため、Ｐ型不純物濃度とＮ型クラツド層
のＮ型不純物濃度を適当な関係とすることによ
り、Ｎ型クラツド層がＰ型導電型に反転すること
を抑えることができる。これに対し、ストライプ
状溝部両側の領域ではＰ型クラツド層に接してＮ
型電流阻止層が存在しているため、Ｐ型クラツド
層中のＰ型不純物の拡散はＮ型電流阻止層が存在
しない場合にくらべて著しく抑えられる。このた
め、Ｐ型クラツド層中のＰ型不純物濃度の低下量
は小さいものとなる。そこで、Ｐ型不純物はＮ型
クラツド層中に充分拡散することが可能となる。
Ｐ型クラツド層中のＰ型不純物濃度をＮ型クラツ
ド層中のＮ型不純物濃度より一定量高くすること
により、Ｎ型クラツド層の活性層に接する側をＰ
型導電層に反転せしめることが可能となる。ま
た、このＮ型クラツド層へのＰ型反転層の形成
は、Ｎ型電流阻止層のストライプ開口に沿つて行
われる。即ち、Ｐ型反転層をセルフアラインで形
成することができる。
［発明の実施例］
第２図は本発明の一実施例に係わる半導体レー
ザの概略構造を示す断面図である。図中１１はＮ
−GaAs基板、１２はＮ−Ga0.55Al0.45Asクラツド
層、１３はGa0.85Al0.15As活性層、１４はＰ−
Ga0.55Al0.45Asクラツド層、１５はＮ−GaAs電流
阻止層、１６はＰ−GaAs被覆層（コンタクト
層）、１７，１８は金属電極層、１９はＰ型反転
層をそれぞれ示している。
ザの概略構造を示す断面図である。図中１１はＮ
−GaAs基板、１２はＮ−Ga0.55Al0.45Asクラツド
層、１３はGa0.85Al0.15As活性層、１４はＰ−
Ga0.55Al0.45Asクラツド層、１５はＮ−GaAs電流
阻止層、１６はＰ−GaAs被覆層（コンタクト
層）、１７，１８は金属電極層、１９はＰ型反転
層をそれぞれ示している。
上記構造のレーザは第３図ａ〜ｄに示す工程に
よつて実現される。まず、第３図ａに示す如く面
方位（100）のＮ−GaAs基板１１（Siドープ２
×1018cm-3）上に厚さ２〔μｍ〕のＮ−Ga0.55
Al0.45Asクラツド層１２、（Seドープ２×1017cm-
３）、厚さ0.1〔μｍ〕のアンドープGa0.85Al0.15As活
性層１３、厚さ２〔μｍ〕のＰ−Ga0.55Al0.45Asク
ラツド層１４（Znドープ４×1018cm-3）及び厚さ
２〔μｍ〕のＮ−GaAs電流阻止層１５（Seドー
プ５×1018cm-3）順次成長形成した。この第１回
目の結晶成長にはMOCVD法を用い、成長条件
は基板温度750〔℃〕、Ｖ／＝20、キヤリアガス
（H2）の流量〜10〔ｌ／min〕、原料はトリメチル
ガリウム（TMG：（CH）3Ga）、トリメチルアル
ミニウム（TMA：（CH3）Al）、アルミン
（AsH3）、ｐドーパント：ジエチル亜鉛（DEZ：
（C2H5）2Zn）、ｎドーパント：セレン化水素（H2
Se）で、成長速度は0.25〔μｍ／min〕であつた。
なお、第１回目の結晶成長では必ずしもMO−
CVD法を用いる必要はないが、大面積で均一性
の良い結晶成長が可能なMO−CVD法を用いる
ことは、量産化を考えた場合LPE法に比べて有
利である。
よつて実現される。まず、第３図ａに示す如く面
方位（100）のＮ−GaAs基板１１（Siドープ２
×1018cm-3）上に厚さ２〔μｍ〕のＮ−Ga0.55
Al0.45Asクラツド層１２、（Seドープ２×1017cm-
３）、厚さ0.1〔μｍ〕のアンドープGa0.85Al0.15As活
性層１３、厚さ２〔μｍ〕のＰ−Ga0.55Al0.45Asク
ラツド層１４（Znドープ４×1018cm-3）及び厚さ
２〔μｍ〕のＮ−GaAs電流阻止層１５（Seドー
プ５×1018cm-3）順次成長形成した。この第１回
目の結晶成長にはMOCVD法を用い、成長条件
は基板温度750〔℃〕、Ｖ／＝20、キヤリアガス
（H2）の流量〜10〔ｌ／min〕、原料はトリメチル
ガリウム（TMG：（CH）3Ga）、トリメチルアル
ミニウム（TMA：（CH3）Al）、アルミン
（AsH3）、ｐドーパント：ジエチル亜鉛（DEZ：
（C2H5）2Zn）、ｎドーパント：セレン化水素（H2
Se）で、成長速度は0.25〔μｍ／min〕であつた。
なお、第１回目の結晶成長では必ずしもMO−
CVD法を用いる必要はないが、大面積で均一性
の良い結晶成長が可能なMO−CVD法を用いる
ことは、量産化を考えた場合LPE法に比べて有
利である。
次に、第３図ｂに示す如く電流阻止層１５上に
フオトレジスト２１を塗布し、該レジスト２１に
幅〔μｍ〕のストライプ状窓を形成し、これをマ
スクとして電流阻止層１５を選択エツチングし、
ストライプ状の溝部２２を形成した。次いで、レ
ジスト２１を除去し表面洗浄処理を施したのち、
第２回目の結晶成長に先立ち、As圧雰囲気下750
〔℃〕で90分間高温熱処理した。これにより、Ｐ
型クラツド層１４中のＰ型不純物がＮ型クラツド
層１２中に拡散し、第３図ｃに示す如くストライ
プ状溝部下を除きＮ型クラツド層１２の活性層１
３と接する部分がＰ型に反転し、Ｐ型反転層１９
がセルフアラインで形成される。ここで、ストラ
イプ状溝部下の領域に上記Ｐ型反転層１９が形成
されないのは、ストライプ状溝部下ではＰ型クラ
ツド層１４中のＰ型不純物が気相中に拡散するた
めである。この後、第２回目の結晶成長を
MOCVD法で行つた。すなわち、第３図ｃに示
す如く前面に厚さ２〔μｍ〕のＮ−Ga0.55Al0.45As
被覆層１６（Seドープ１×1018cm-3）及び厚さ
〔μｍ〕のＮ−GaAsコンタクト層１７（Seドー
プ１×1018）を順次成長形成した。
フオトレジスト２１を塗布し、該レジスト２１に
幅〔μｍ〕のストライプ状窓を形成し、これをマ
スクとして電流阻止層１５を選択エツチングし、
ストライプ状の溝部２２を形成した。次いで、レ
ジスト２１を除去し表面洗浄処理を施したのち、
第２回目の結晶成長に先立ち、As圧雰囲気下750
〔℃〕で90分間高温熱処理した。これにより、Ｐ
型クラツド層１４中のＰ型不純物がＮ型クラツド
層１２中に拡散し、第３図ｃに示す如くストライ
プ状溝部下を除きＮ型クラツド層１２の活性層１
３と接する部分がＰ型に反転し、Ｐ型反転層１９
がセルフアラインで形成される。ここで、ストラ
イプ状溝部下の領域に上記Ｐ型反転層１９が形成
されないのは、ストライプ状溝部下ではＰ型クラ
ツド層１４中のＰ型不純物が気相中に拡散するた
めである。この後、第２回目の結晶成長を
MOCVD法で行つた。すなわち、第３図ｃに示
す如く前面に厚さ２〔μｍ〕のＮ−Ga0.55Al0.45As
被覆層１６（Seドープ１×1018cm-3）及び厚さ
〔μｍ〕のＮ−GaAsコンタクト層１７（Seドー
プ１×1018）を順次成長形成した。
これ以降は、通常の電極付け工程によりコンタ
クト層１７上にCu−Ar電極層１８を、基板１１
下面にAu−Ge電極１９を被着して前記第２図に
示す構造を得た。かくして得られた試料を、へき
開により共振器長250〔μｍ〕のフアブリペロー型
レーザに切り出した素子の特性は、しきい値電流
30〔mA〕と極めて低いものであつた。この値は
前記第１図に示す構造に比べても極めて低いもの
であり、本発明による無効電流低減の著しい効果
が判る。
クト層１７上にCu−Ar電極層１８を、基板１１
下面にAu−Ge電極１９を被着して前記第２図に
示す構造を得た。かくして得られた試料を、へき
開により共振器長250〔μｍ〕のフアブリペロー型
レーザに切り出した素子の特性は、しきい値電流
30〔mA〕と極めて低いものであつた。この値は
前記第１図に示す構造に比べても極めて低いもの
であり、本発明による無効電流低減の著しい効果
が判る。
なお、本発明は上述し実施例に限定されるもの
ではない。例えば、前記Ｎ型クラツド層の一部を
Ｐ型に反転せしめる工程は何ら実施例に限るもの
ではなく、適宜変更可能である。その一つの例と
して、Ｎ型電流阻止層に第１回目の結晶成長段階
で、Ｎ型不純物濃度を越えない範囲でＰ型不純物
も一緒にドープしておく方法がある。この場合、
ストライプ状溝部の両側の領域ではＮ型電流阻止
層のＰ型不純物がＰ型クラツド層からのＰ型不純
物の拡散を抑制するから、熱処理プロセスにおけ
るＰ型クラツド層からＮ型クラツド層への不純物
拡散をより効果的に行うことができる。さらに、
別の例としては、Ｎ型クラツド層の活性層に接す
る領域に予めＰ型不純物を十分にドープしてお
き、第１回目の結晶成長時点でＰ型反転層を形成
しておく方法がある。この場合、第２回目の結晶
成長に先立つ熱処理プロセス中に、Ｐ型不純物が
ストライプ状溝部を通して気相中に蒸発していく
ことにより、ストライプ状溝部下のＰ型不純物濃
度が低下し、Ｐ型不純物がドープされたＮ型クラ
ツド層の導電型も本来のＮ型に反転することにな
る。以上説明した２つの方法であつても前記実施
例と同様な効果が得られるのは勿論のことであ
る。
ではない。例えば、前記Ｎ型クラツド層の一部を
Ｐ型に反転せしめる工程は何ら実施例に限るもの
ではなく、適宜変更可能である。その一つの例と
して、Ｎ型電流阻止層に第１回目の結晶成長段階
で、Ｎ型不純物濃度を越えない範囲でＰ型不純物
も一緒にドープしておく方法がある。この場合、
ストライプ状溝部の両側の領域ではＮ型電流阻止
層のＰ型不純物がＰ型クラツド層からのＰ型不純
物の拡散を抑制するから、熱処理プロセスにおけ
るＰ型クラツド層からＮ型クラツド層への不純物
拡散をより効果的に行うことができる。さらに、
別の例としては、Ｎ型クラツド層の活性層に接す
る領域に予めＰ型不純物を十分にドープしてお
き、第１回目の結晶成長時点でＰ型反転層を形成
しておく方法がある。この場合、第２回目の結晶
成長に先立つ熱処理プロセス中に、Ｐ型不純物が
ストライプ状溝部を通して気相中に蒸発していく
ことにより、ストライプ状溝部下のＰ型不純物濃
度が低下し、Ｐ型不純物がドープされたＮ型クラ
ツド層の導電型も本来のＮ型に反転することにな
る。以上説明した２つの方法であつても前記実施
例と同様な効果が得られるのは勿論のことであ
る。
また、前記Ｎ型電流阻止層としてＮ−GaAsの
代りにＮ−GaAlAsを用いてもよく、さらにＮ型
層を含む２層若しくは多層構造としてもよい。さ
らに、活性層を含むダブルヘテロ接合構造は、対
称３層構造に限らず、非対称や３層以上の多層構
造にしてもよい。また、Ｐ型不純物としてはZn
のみならず、高温での熱拡散により注入すること
ができる不純物種であれば、拡散による注入の逆
プロセスとして本発明に適用できるのは勿論のこ
とである。さらに、構成材料としてはGaAlAsに
限るものではなく、InGaAsPやGaAlInP等の化
合物半導体材料を用いてもよい。また、結晶成長
法としてはMO−CVD法の代りにMBE法を用い
ることも可能である。その他、本発明の要旨を逸
脱しない範囲で、種々変形して実施することがで
きる。
代りにＮ−GaAlAsを用いてもよく、さらにＮ型
層を含む２層若しくは多層構造としてもよい。さ
らに、活性層を含むダブルヘテロ接合構造は、対
称３層構造に限らず、非対称や３層以上の多層構
造にしてもよい。また、Ｐ型不純物としてはZn
のみならず、高温での熱拡散により注入すること
ができる不純物種であれば、拡散による注入の逆
プロセスとして本発明に適用できるのは勿論のこ
とである。さらに、構成材料としてはGaAlAsに
限るものではなく、InGaAsPやGaAlInP等の化
合物半導体材料を用いてもよい。また、結晶成長
法としてはMO−CVD法の代りにMBE法を用い
ることも可能である。その他、本発明の要旨を逸
脱しない範囲で、種々変形して実施することがで
きる。
第１図は従来の半導体レーザの概略構造を示す
断面図、第２図は本発明の一実施例に係わる半導
体レーザの概略構造を示す断面図、第３図ａ〜ｄ
は上記実施例レーザの製造工程を示す断面図であ
る。 １１……Ｎ−GaAs基板、１２……Ｎ−Ga0.55
Al0.45Asクラツド層、１３……アンドープGa0.85
Al0.15As活性層、１４……Ｐ−Ga0.55Al0.45Asク
ラツド層、１５……Ｎ−GaAs電流阻止層、１６
……Ｐ−Ga0.55Al0.45As被覆層（コンタクト）層、
１７，１８……金属電極層、１９……Ｐ型反転
層、２２……ストライプ状溝部。
断面図、第２図は本発明の一実施例に係わる半導
体レーザの概略構造を示す断面図、第３図ａ〜ｄ
は上記実施例レーザの製造工程を示す断面図であ
る。 １１……Ｎ−GaAs基板、１２……Ｎ−Ga0.55
Al0.45Asクラツド層、１３……アンドープGa0.85
Al0.15As活性層、１４……Ｐ−Ga0.55Al0.45Asク
ラツド層、１５……Ｎ−GaAs電流阻止層、１６
……Ｐ−Ga0.55Al0.45As被覆層（コンタクト）層、
１７，１８……金属電極層、１９……Ｐ型反転
層、２２……ストライプ状溝部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 化合物半導体材料からなり、ダブルヘテロ接
合構造を有する半導体レーザ装置の製造方法にお
いて、Ｎ型半導体基板上にＮ型クラツド層、活性
層及びＰ型クラツド層を順次成長してダブルヘテ
ロ接合を形成する工程と、上記Ｐ型クラツド層上
にＮ型電流阻止層を成長形成する工程と、次いで
上記電流阻止層を前記Ｐ型クラツド層に至るまで
選択エツチングしてストライプ状の構部を形成す
る工程と、次いで所定のガス雰囲気下で高温熱処
理し、前記ストライプ状溝部下の領域を除き前記
Ｎ型クラツド層の前記活性層と接する部分をＰ型
に反転せしめる工程と、しかるのち上記溝部を含
み前記電流阻止層上にＰ型被覆層を成長形成する
工程とを具備したことを特徴とする半導体レーザ
装置の製造方法。 ２ 前記Ｐ型被覆層を成長形成する工程として、
MO−CVD法を用いることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の半導体レーザ装置の製造方
法。 ３ 前記Ｎ型クラツド層の一部をＰ型に反転せし
める際の高温熱処理を、Asガス雰囲気下で行う
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半
導体レーザ装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19546888A JPS6477190A (en) | 1988-08-05 | 1988-08-05 | Manufacture of semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19546888A JPS6477190A (en) | 1988-08-05 | 1988-08-05 | Manufacture of semiconductor laser device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6477190A JPS6477190A (en) | 1989-03-23 |
| JPH0542150B2 true JPH0542150B2 (ja) | 1993-06-25 |
Family
ID=16341582
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19546888A Granted JPS6477190A (en) | 1988-08-05 | 1988-08-05 | Manufacture of semiconductor laser device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6477190A (ja) |
-
1988
- 1988-08-05 JP JP19546888A patent/JPS6477190A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6477190A (en) | 1989-03-23 |
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