JPH0555685A - 横方向注入レーザおよびその製造方法 - Google Patents
横方向注入レーザおよびその製造方法Info
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- JPH0555685A JPH0555685A JP21073091A JP21073091A JPH0555685A JP H0555685 A JPH0555685 A JP H0555685A JP 21073091 A JP21073091 A JP 21073091A JP 21073091 A JP21073091 A JP 21073091A JP H0555685 A JPH0555685 A JP H0555685A
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 活性層への電流注入がエピタキシャル成長層
と平行に行われる横方向注入レーザの素子抵抗を低減す
る。 【構成】 活性層６に光を閉じ込めるための層４、５、
７、８、１０を活性層ストライプの両側に沿って薄く形
成し、ここに低抵抗の層１１を設け、この低抵抗の層１
１に電極１２、１３を接続する。
と平行に行われる横方向注入レーザの素子抵抗を低減す
る。 【構成】 活性層６に光を閉じ込めるための層４、５、
７、８、１０を活性層ストライプの両側に沿って薄く形
成し、ここに低抵抗の層１１を設け、この低抵抗の層１
１に電極１２、１３を接続する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は活性層への電流注入がエ
ピタキシャル成長層と平行に行われる構造の半導体レー
ザに関する。
ピタキシャル成長層と平行に行われる構造の半導体レー
ザに関する。
【０００２】
【従来の技術】横方向注入レーザでは、すべての層を不
純物を添加せずにエピタキシャル成長させ、必要な部分
に不純物を拡散させることにより、エピタキシャル成長
層に水平な方向にｐｎ接合を形成している。この構造に
より、エピタキシャル成長層に対して垂直に電流を注入
する従来タイプの半導体レーザに比較してｐｎ領域間の
全容量を大幅に低減でき、また、ｐとｎとの電極を同一
平面に配置できることから、光集積回路への集積化に適
すると考えられている。
純物を添加せずにエピタキシャル成長させ、必要な部分
に不純物を拡散させることにより、エピタキシャル成長
層に水平な方向にｐｎ接合を形成している。この構造に
より、エピタキシャル成長層に対して垂直に電流を注入
する従来タイプの半導体レーザに比較してｐｎ領域間の
全容量を大幅に低減でき、また、ｐとｎとの電極を同一
平面に配置できることから、光集積回路への集積化に適
すると考えられている。
【０００３】横方向注入レーザの具体的な構造の例とし
ては、フルタ他、エレクトロニクス・レターズ第２４巻
第２０号第１２８２頁から第１２８３頁(A.FURUTA et a
l.,Electron.Lett. Vol.24, No.20, pp.1282-1283) に
示されたものが知られている。この文献には、半絶縁性
ＧａＡｓ基板上にアンドープのＡｌＧａＡｓ層および多
重量子井戸を形成し、その上にさらにアンドープのＡｌ
ＧａＡｓ層を成長させ、この上側のＡｌＧａＡｓ層に活
性層の発光領域に沿った二列の溝を形成し、この溝にそ
れぞれｎ型、ｐ型の不純物を拡散して活性層を挟む横方
向のｐｎ接合を形成した構造が示されている。ｎ型の領
域とｐ型の領域とにはそれぞれ、上側のＡｌＧａＡｓ層
の溝以外の部分に形成されたＧａＡｓコンタクト層を介
して電極が接続される。したがって、ｐ側電極からの電
流は、コンタクト層、上側のＡｌＧａＡｓ層に形成され
たｐ型領域、および溝の底の部分のｐ型の領域を経由し
て横方向に活性層に注入される。この電流はさらに、反
対側の溝の底の部分のｎ型の領域、上側のＡｌＧａＡｓ
層に形成されたｎ型領域、およびコンタクト層を経由し
てｎ側電極に達する。
ては、フルタ他、エレクトロニクス・レターズ第２４巻
第２０号第１２８２頁から第１２８３頁(A.FURUTA et a
l.,Electron.Lett. Vol.24, No.20, pp.1282-1283) に
示されたものが知られている。この文献には、半絶縁性
ＧａＡｓ基板上にアンドープのＡｌＧａＡｓ層および多
重量子井戸を形成し、その上にさらにアンドープのＡｌ
ＧａＡｓ層を成長させ、この上側のＡｌＧａＡｓ層に活
性層の発光領域に沿った二列の溝を形成し、この溝にそ
れぞれｎ型、ｐ型の不純物を拡散して活性層を挟む横方
向のｐｎ接合を形成した構造が示されている。ｎ型の領
域とｐ型の領域とにはそれぞれ、上側のＡｌＧａＡｓ層
の溝以外の部分に形成されたＧａＡｓコンタクト層を介
して電極が接続される。したがって、ｐ側電極からの電
流は、コンタクト層、上側のＡｌＧａＡｓ層に形成され
たｐ型領域、および溝の底の部分のｐ型の領域を経由し
て横方向に活性層に注入される。この電流はさらに、反
対側の溝の底の部分のｎ型の領域、上側のＡｌＧａＡｓ
層に形成されたｎ型領域、およびコンタクト層を経由し
てｎ側電極に達する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の構造で
は、加工上の問題から溝の幅がそれほど小さくできず、
電流は溝の底に沿って数μｍにわたって流れなければな
らない。しかも、この溝の底の部分はその組成がＡｌＧ
ａＡｓであり、不純物が注入または拡散されていてもそ
の抵抗率はかなり高い。このため、素子抵抗が大きくな
り、良好な特性を得ることは困難であった。
は、加工上の問題から溝の幅がそれほど小さくできず、
電流は溝の底に沿って数μｍにわたって流れなければな
らない。しかも、この溝の底の部分はその組成がＡｌＧ
ａＡｓであり、不純物が注入または拡散されていてもそ
の抵抗率はかなり高い。このため、素子抵抗が大きくな
り、良好な特性を得ることは困難であった。
【０００５】本発明は、このような課題を解決し、素子
抵抗の小さい横方向注入レーザを提供することを目的と
する。
抵抗の小さい横方向注入レーザ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】本発明の第一の観点は横
方向注入レーザの素子構造であり、半導体基板上に不純
物を添加することなくエピタキシャルに形成された複数
の半導体層を備え、この複数の半導体層の少なくとも一
つは電流注入により誘導放射光を発生する活性層として
形成され、この活性層に近接する層はこの活性層と屈折
率の異なる光閉込層として形成され、活性層の誘導放射
光発生方向に沿ってこの活性層と実質的に同一面内の両
側にｐ型領域とｎ型領域とを備えた横方向注入レーザに
おいて、光閉込層はｐ型領域およびｎ型領域の部分が薄
く形成され、この薄く形成された部分の少なくとも一
方、望ましくは双方に光閉込層より低抵抗の層を備え、
この低抵抗の層に電極が接続されたことを特徴とする。
方向注入レーザの素子構造であり、半導体基板上に不純
物を添加することなくエピタキシャルに形成された複数
の半導体層を備え、この複数の半導体層の少なくとも一
つは電流注入により誘導放射光を発生する活性層として
形成され、この活性層に近接する層はこの活性層と屈折
率の異なる光閉込層として形成され、活性層の誘導放射
光発生方向に沿ってこの活性層と実質的に同一面内の両
側にｐ型領域とｎ型領域とを備えた横方向注入レーザに
おいて、光閉込層はｐ型領域およびｎ型領域の部分が薄
く形成され、この薄く形成された部分の少なくとも一
方、望ましくは双方に光閉込層より低抵抗の層を備え、
この低抵抗の層に電極が接続されたことを特徴とする。
【０００７】活性層にＧａＡｓ結晶または量子井戸を用
い、光閉込層にＡｌＧａＡｓ混晶を用いる場合には、低
抵抗の層としてｐ型領域にはｐ型、ｎ型領域にはｎ型の
ＧａＡｓを用いることが望ましい。ＩｎＰ系の場合に
は、活性層にＩｎＧａＡｓまたはＩｎＧａＡｓＰ混晶を
用い、光閉込層にＩｎＧａＡｓＰ混晶ないしＩｎＰを用
い、低抵抗の層として高濃度に不純物が添加されたＩｎ
ＧａＡｓ混晶を用いることができる。
い、光閉込層にＡｌＧａＡｓ混晶を用いる場合には、低
抵抗の層としてｐ型領域にはｐ型、ｎ型領域にはｎ型の
ＧａＡｓを用いることが望ましい。ＩｎＰ系の場合に
は、活性層にＩｎＧａＡｓまたはＩｎＧａＡｓＰ混晶を
用い、光閉込層にＩｎＧａＡｓＰ混晶ないしＩｎＰを用
い、低抵抗の層として高濃度に不純物が添加されたＩｎ
ＧａＡｓ混晶を用いることができる。
【０００８】本明細書では、三元系または四元系の混晶
について、特に必要な場合以外にはＡｌＧａＡｓ、Ｉｎ
ＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰのように混晶比を省略して記
載する。
について、特に必要な場合以外にはＡｌＧａＡｓ、Ｉｎ
ＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰのように混晶比を省略して記
載する。
【０００９】光閉込層には、活性層の誘導放射光発生方
向に沿ってこの活性層と実質的に平行な面に周囲の層と
屈折率の異なるガイド層を備えることが望ましい。
向に沿ってこの活性層と実質的に平行な面に周囲の層と
屈折率の異なるガイド層を備えることが望ましい。
【００１０】本発明の第二の観点は上述の横方向注入レ
ーザを製造する方法であり、半導体基板上に活性層およ
び光閉込層を含む複数の半導体層を不純物を添加するこ
となくエピタキシャル成長させる第一工程と、活性層の
誘導放射光発生方向に沿った両側の部分を薄く形成する
第二工程と、この薄く形成された部分の一方にｐ型領
域、他方にｎ型領域を形成する第三工程とを含む横方向
注入レーザの製造方法において、第二工程に続いて前記
薄く形成された部分に低抵抗の層を成長させる工程を含
むことを特徴とする。
ーザを製造する方法であり、半導体基板上に活性層およ
び光閉込層を含む複数の半導体層を不純物を添加するこ
となくエピタキシャル成長させる第一工程と、活性層の
誘導放射光発生方向に沿った両側の部分を薄く形成する
第二工程と、この薄く形成された部分の一方にｐ型領
域、他方にｎ型領域を形成する第三工程とを含む横方向
注入レーザの製造方法において、第二工程に続いて前記
薄く形成された部分に低抵抗の層を成長させる工程を含
むことを特徴とする。
【００１１】第二工程では、活性層の誘導放射光発生方
向に沿った部分にリッジストライプを残して他の部分を
エッチングしてもよく、活性層の誘導放射光発生方向に
沿ってリッジストライプを成長させてもよい。
向に沿った部分にリッジストライプを残して他の部分を
エッチングしてもよく、活性層の誘導放射光発生方向に
沿ってリッジストライプを成長させてもよい。
【００１２】ｐ型領域およびｎ型領域を形成する第三工
程では、低抵抗の層が形成された後にイオン注入または
拡散により不純物を添加してもよいが、低抵抗の層を成
長させる工程においてその少なくとも一方に不純物を添
加しておいてもよい。
程では、低抵抗の層が形成された後にイオン注入または
拡散により不純物を添加してもよいが、低抵抗の層を成
長させる工程においてその少なくとも一方に不純物を添
加しておいてもよい。
【００１３】低抵抗の層を成長させる工程では光閉込層
を全体に覆うように成長させ、第三工程によりｐ型領域
およびｎ型領域を形成した後にリッジストライプの上の
部分をエッチングしてもよく、リッジストライプの側部
にのみ低抵抗の層を選択成長させてもよい。エッチング
の代わりに、リッジストライプ上にＯ2 などをイオン注
入して絶縁化してもよい。
を全体に覆うように成長させ、第三工程によりｐ型領域
およびｎ型領域を形成した後にリッジストライプの上の
部分をエッチングしてもよく、リッジストライプの側部
にのみ低抵抗の層を選択成長させてもよい。エッチング
の代わりに、リッジストライプ上にＯ2 などをイオン注
入して絶縁化してもよい。
【００１４】
【作用】電流を横方向に流す層として低抵抗の層を用い
ることにより、素子の直列抵抗が低減され、キャリアの
注入効率が高まり、駆動時の発熱が低減され、レーザ素
子としての発振特性が改善される。また、直流抵抗が低
減されることから、レーザ素子としての高周波特性が改
善される。
ることにより、素子の直列抵抗が低減され、キャリアの
注入効率が高まり、駆動時の発熱が低減され、レーザ素
子としての発振特性が改善される。また、直流抵抗が低
減されることから、レーザ素子としての高周波特性が改
善される。
【００１５】
【実施例】図１は本発明実施例の横方向注入レーザの構
造を示す断面図であり、ストライプ方向を横切る断面の
構造を示す。
造を示す断面図であり、ストライプ方向を横切る断面の
構造を示す。
【００１６】この横方向注入レーザは、半導体基板１上
に不純物を添加することなくエピタキシャルに形成され
た複数の半導体層としてバッファ層２、超格子バッファ
層３、クラッド層４、ＧＲＩＮ（傾斜屈折率）層５、Ｓ
ＱＷ（単一量子井戸）層６、ＧＲＩＮ層７、ブロック層
８、ガイド層９およびクラッド層１０を備える。ＳＱＷ
層６は電流注入により誘導放射光を発生する活性層とし
て用いられ、このＳＱＷ層６に近接するＧＲＩＮ層５、
７、クラッド層４、ブロック層８およびクラッド層１０
はＳＱＷ層６と屈折率の異なる光閉込層として用いられ
る。また、ＳＱＷ層６の誘導放射光発生方向に沿って、
このＳＱＷ層６と実質的に同一面内の両側に、ｐ型領域
とｎ型領域とを備える。
に不純物を添加することなくエピタキシャルに形成され
た複数の半導体層としてバッファ層２、超格子バッファ
層３、クラッド層４、ＧＲＩＮ（傾斜屈折率）層５、Ｓ
ＱＷ（単一量子井戸）層６、ＧＲＩＮ層７、ブロック層
８、ガイド層９およびクラッド層１０を備える。ＳＱＷ
層６は電流注入により誘導放射光を発生する活性層とし
て用いられ、このＳＱＷ層６に近接するＧＲＩＮ層５、
７、クラッド層４、ブロック層８およびクラッド層１０
はＳＱＷ層６と屈折率の異なる光閉込層として用いられ
る。また、ＳＱＷ層６の誘導放射光発生方向に沿って、
このＳＱＷ層６と実質的に同一面内の両側に、ｐ型領域
とｎ型領域とを備える。
【００１７】ここで本実施例の特徴とするところは、光
閉込層、特にクラッド層１０が、ｐ型領域およびｎ型領
域の部分で薄く形成され、この薄く形成された部分にそ
れぞれＧＲＩＮ層５、７、クラッド層４、ブロック層８
およびクラッド層１０より低抵抗のキャップ層１１を備
え、このキャップ層１１にそれぞれ電極１２、１３が接
続されたことにある。
閉込層、特にクラッド層１０が、ｐ型領域およびｎ型領
域の部分で薄く形成され、この薄く形成された部分にそ
れぞれＧＲＩＮ層５、７、クラッド層４、ブロック層８
およびクラッド層１０より低抵抗のキャップ層１１を備
え、このキャップ層１１にそれぞれ電極１２、１３が接
続されたことにある。
【００１８】クラッド層１０の一部が薄く形成されてい
ることから、このクラッド層１０には、ＳＱＷ層６によ
る誘導放射光発生方向に沿ってリッジストライプが形成
される。このリッジストライプとＳＱＷ層６との間に
は、横方向に光を閉じ込めるため、ＳＱＷ層６と実質的
に平行な面に周囲の層と屈折率の異なるガイド層９を備
える。
ることから、このクラッド層１０には、ＳＱＷ層６によ
る誘導放射光発生方向に沿ってリッジストライプが形成
される。このリッジストライプとＳＱＷ層６との間に
は、横方向に光を閉じ込めるため、ＳＱＷ層６と実質的
に平行な面に周囲の層と屈折率の異なるガイド層９を備
える。
【００１９】各層の組成例を以下に示し、実際に試作し
た素子の図１と同等の断面を図２に示す。図２において
（ａ）はＳＥＭ像写真であり、（ｂ）は（ａ）の写真の
各部を説明する図である。
た素子の図１と同等の断面を図２に示す。図２において
（ａ）はＳＥＭ像写真であり、（ｂ）は（ａ）の写真の
各部を説明する図である。
【００２０】 基板１ 半絶縁性ＧａＡｓ バッファ層２ ＧａＡｓ 超格子バッファ層３ ＧａＡｓ／Ａｌ0.6 Ｇａ0.4 Ａｓ クラッド層４ Ａｌ0.6 Ｇａ0.4 Ａｓ ＧＲＩＮ層５ Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ，ｘ＝０．６→０．３ ＳＱＷ層６ ＧａＡｓ ＧＲＩＮ層７ Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ，ｘ＝０．３→０．６ ブロック層８ Ａｌ0.6 Ｇａ0.4 Ａｓ ガイド層９ Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ クラッド層１０ Ａｌ0.6 Ｇａ0.4 Ａｓ キャップ層１１ ＧａＡｓ（不純物Ｓｉ、Ｚｎ）
【００２１】図３ないし図１０は図２に示した素子の製
造方法を示し、半導体基板上に活性層および光閉込層を
含む複数の半導体層を不純物を添加することなくエピタ
キシャル成長させる第一工程を図３ないし図５に、活性
層の誘導放射光発生方向に沿った両側の部分を薄く形成
する第二工程を図６に、この第二工程に続いて薄く形成
された部分に低抵抗の層を成長させる工程を図７に、薄
く形成された部分の一方にｐ型領域、他方にｎ型領域を
形成する第三工程を図８に、その後の工程を図９および
図１０に示す。
造方法を示し、半導体基板上に活性層および光閉込層を
含む複数の半導体層を不純物を添加することなくエピタ
キシャル成長させる第一工程を図３ないし図５に、活性
層の誘導放射光発生方向に沿った両側の部分を薄く形成
する第二工程を図６に、この第二工程に続いて薄く形成
された部分に低抵抗の層を成長させる工程を図７に、薄
く形成された部分の一方にｐ型領域、他方にｎ型領域を
形成する第三工程を図８に、その後の工程を図９および
図１０に示す。
【００２２】図３に示す工程は第一のエピタキシャル工
程であり、基板１上にバッファ層２、超格子バッファ層
３、クラッド層４、ＧＲＩＮ層５、ＳＱＷ層６、ＧＲＩ
Ｎ層７、ブロック層８およびガイド層９を成長させた。
いずれの層にも不純物は添加していない。結晶成長には
ＭＯＶＰＥ（有機金属気相成長）を用い、成長温度７８
０℃、圧力１００Ｔｏｒｒの条件で行った。
程であり、基板１上にバッファ層２、超格子バッファ層
３、クラッド層４、ＧＲＩＮ層５、ＳＱＷ層６、ＧＲＩ
Ｎ層７、ブロック層８およびガイド層９を成長させた。
いずれの層にも不純物は添加していない。結晶成長には
ＭＯＶＰＥ（有機金属気相成長）を用い、成長温度７８
０℃、圧力１００Ｔｏｒｒの条件で行った。
【００２３】続いて図４に示すリブエッチング工程で
は、液温５℃、Ｈ2 ＳＯ4 ：Ｈ2 Ｏ2 ：Ｈ2 Ｏ＝４：
１：９０の硫酸過水を用い、深さ０．０４μｍ程度のエ
ッチングを行い、横方向に光を閉じ込めるための構造を
形成した。エッチングの深さは「ブロック層８内でエッ
チングが停止すればよい」という考えで設定した。これ
は、ＧＲＩＮ層７までエッチングすると特性の劣化が懸
念され、逆にガイド層９が残ると屈折率差が小さくなっ
て光の閉じ込め効果が悪化するからである。
は、液温５℃、Ｈ2 ＳＯ4 ：Ｈ2 Ｏ2 ：Ｈ2 Ｏ＝４：
１：９０の硫酸過水を用い、深さ０．０４μｍ程度のエ
ッチングを行い、横方向に光を閉じ込めるための構造を
形成した。エッチングの深さは「ブロック層８内でエッ
チングが停止すればよい」という考えで設定した。これ
は、ＧＲＩＮ層７までエッチングすると特性の劣化が懸
念され、逆にガイド層９が残ると屈折率差が小さくなっ
て光の閉じ込め効果が悪化するからである。
【００２４】リブエッチング工程の後、図５に示す第二
のエピタキシャル工程を実行し、不純物を添加せずにク
ラッド層１０を成長させた。この工程においても、結晶
成長にはＭＯＶＰＥを用い、成長温度７５０℃、圧力１
００Ｔｏｒｒの条件で行った。このクラッド層１０の組
成はブロック層８と同じなので、図５ではこれらの境界
面を破線で示した。
のエピタキシャル工程を実行し、不純物を添加せずにク
ラッド層１０を成長させた。この工程においても、結晶
成長にはＭＯＶＰＥを用い、成長温度７５０℃、圧力１
００Ｔｏｒｒの条件で行った。このクラッド層１０の組
成はブロック層８と同じなので、図５ではこれらの境界
面を破線で示した。
【００２５】第二エピタキシャル工程に続いて図６に示
すリッジエッチング工程を実行し、液温３０℃、Ｈ3 Ｐ
Ｏ4 ：Ｈ2 Ｏ2 ：Ｈ2 Ｏ＝３：１：５０のリン酸過水を
用いてクラッド層１０をエッチングし、リッジストライ
プを形成した。このリッジストライプは、後の工程でイ
オンを全面に注入できるように、順メサ型にした。
すリッジエッチング工程を実行し、液温３０℃、Ｈ3 Ｐ
Ｏ4 ：Ｈ2 Ｏ2 ：Ｈ2 Ｏ＝３：１：５０のリン酸過水を
用いてクラッド層１０をエッチングし、リッジストライ
プを形成した。このリッジストライプは、後の工程でイ
オンを全面に注入できるように、順メサ型にした。
【００２６】この後、図７に示す第三のエピタキシャル
工程を実行し、アンドープのキャップ層１１を成長させ
た。この工程においても、結晶成長にはＭＯＶＰＥを用
い、成長温度７５０℃、圧力１００Ｔｏｒｒの条件で行
った。
工程を実行し、アンドープのキャップ層１１を成長させ
た。この工程においても、結晶成長にはＭＯＶＰＥを用
い、成長温度７５０℃、圧力１００Ｔｏｒｒの条件で行
った。
【００２７】続いて、図８に示すイオン注入工程を行
い、リッジストライプを中心にして一方の側にＳｉ、他
方の側にＺｎをイオン注入した。具体的には、リッジス
トライプの片側をレジストで覆って反対側にイオンを注
入し、そのときのレジストを除去した後に反対側をレジ
ストで覆って再び別のタイプのイオンを注入した。イオ
ンの注入エネルギおよびドーズ量は、 Ｓｉ：注入エネルギ＝１００ｋｅＶ、ドーズ量＝１×１０15ｃｍ-2 Ｚｎ：注入エネルギ＝１５０ｋｅＶ、ドーズ量＝１×１０15ｃｍ-2 とした。特性上は、ドーズ量が３×１０14ｃｍ-2以上あ
れば問題ないと考えられる。
い、リッジストライプを中心にして一方の側にＳｉ、他
方の側にＺｎをイオン注入した。具体的には、リッジス
トライプの片側をレジストで覆って反対側にイオンを注
入し、そのときのレジストを除去した後に反対側をレジ
ストで覆って再び別のタイプのイオンを注入した。イオ
ンの注入エネルギおよびドーズ量は、 Ｓｉ：注入エネルギ＝１００ｋｅＶ、ドーズ量＝１×１０15ｃｍ-2 Ｚｎ：注入エネルギ＝１５０ｋｅＶ、ドーズ量＝１×１０15ｃｍ-2 とした。特性上は、ドーズ量が３×１０14ｃｍ-2以上あ
れば問題ないと考えられる。
【００２８】イオン注入工程では、リッジストライプ上
のキャップ層１１にＳｉとＺｎとの双方のイオンが注入
され、ここにｐｎ接合が形成されてしまう。そこで、図
９に示すエッチング工程により、このリッジストライプ
上のキャップ層１１を取り除いた。この工程では、液温
２０℃のＮＨ3 ：Ｈ2 Ｏ2 ＝１：２０のアンモニア過水
を用い、深さ０．３μｍ程度のエッチングを行った。図
９ではリッジストライプの上の部分だけが除去されてい
るように示しており、試作時にもそのように意図してリ
ッジストライプの斜面部分をマスクで覆っておいたが、
実際には、図２に示したように斜面部分のキャップ層１
１もエッチングされてしまった。
のキャップ層１１にＳｉとＺｎとの双方のイオンが注入
され、ここにｐｎ接合が形成されてしまう。そこで、図
９に示すエッチング工程により、このリッジストライプ
上のキャップ層１１を取り除いた。この工程では、液温
２０℃のＮＨ3 ：Ｈ2 Ｏ2 ＝１：２０のアンモニア過水
を用い、深さ０．３μｍ程度のエッチングを行った。図
９ではリッジストライプの上の部分だけが除去されてい
るように示しており、試作時にもそのように意図してリ
ッジストライプの斜面部分をマスクで覆っておいたが、
実際には、図２に示したように斜面部分のキャップ層１
１もエッチングされてしまった。
【００２９】このエッチングの後、図１０に示すよう
に、８００℃、１２０分のアニーリングを行い、不純物
の熱拡散によってＳＱＷ層６の一部を無秩序化し、ま
た、リッジストライプを挟んでｐｎ接合を形成した。
に、８００℃、１２０分のアニーリングを行い、不純物
の熱拡散によってＳＱＷ層６の一部を無秩序化し、ま
た、リッジストライプを挟んでｐｎ接合を形成した。
【００３０】この後、リッジストライプの両側のキャッ
プ層１１にそれぞれＡｕＧｅ／Ａｕのｎ電極１２、Ａｇ
Ｚｎ／Ａｕのｐ電極１３を設け、基板１の裏面を研磨し
て全膜厚を１００μｍ程度にし、アロイングのためＮ2
雰囲気中で３５０℃、２分間加熱して図２に示した素子
を得た。
プ層１１にそれぞれＡｕＧｅ／Ａｕのｎ電極１２、Ａｇ
Ｚｎ／Ａｕのｐ電極１３を設け、基板１の裏面を研磨し
て全膜厚を１００μｍ程度にし、アロイングのためＮ2
雰囲気中で３５０℃、２分間加熱して図２に示した素子
を得た。
【００３１】図１１は共振器長１０００μｍとして試作
した素子の特性例を示す。この特性は連続発振時のもの
であり、横軸は注入電流、縦軸は出力パワーとバイアス
電圧とを示す。この例では、注入電流３８．８ｍＡをし
きい値としてレーザ発振が生じ、そのときのバイアス電
圧は２．１１Ｖであった。パルス発振の場合にはさらに
低しきい値電流の特性が得られ、この素子が十分な特性
を示すことがわかった。また、近視野像を測定したとこ
ろ、リッジ付近のみで発光していることがわかった。
した素子の特性例を示す。この特性は連続発振時のもの
であり、横軸は注入電流、縦軸は出力パワーとバイアス
電圧とを示す。この例では、注入電流３８．８ｍＡをし
きい値としてレーザ発振が生じ、そのときのバイアス電
圧は２．１１Ｖであった。パルス発振の場合にはさらに
低しきい値電流の特性が得られ、この素子が十分な特性
を示すことがわかった。また、近視野像を測定したとこ
ろ、リッジ付近のみで発光していることがわかった。
【００３２】図１２ないし図１４は図５ないし図６に示
した工程の変形例を示す。この方法では、低抵抗の層を
全面に成長させてからリッジエッチングを行うのではな
く、活性層の誘導放射光発生方向に沿ってリッジストラ
イプを選択成長させる。すなわち、リッジストライプを
形成しようとする部分に窓の開いたマスク１２０を用い
てクラッド層１０を成長させ、マスク１２０を除去して
さらにキャップ層１１を成長させる。
した工程の変形例を示す。この方法では、低抵抗の層を
全面に成長させてからリッジエッチングを行うのではな
く、活性層の誘導放射光発生方向に沿ってリッジストラ
イプを選択成長させる。すなわち、リッジストライプを
形成しようとする部分に窓の開いたマスク１２０を用い
てクラッド層１０を成長させ、マスク１２０を除去して
さらにキャップ層１１を成長させる。
【００３３】図１５および図１６は図７および図９に示
した工程の変形例を示す。この方法では、キャップ層１
１を全面に成長させてからリッジストライプの上の部分
をエッチングするのではなく、リッジストライプの上に
マスク１５０を設けておいて、必要な部分のみにキャッ
プ層１１を選択成長させる。
した工程の変形例を示す。この方法では、キャップ層１
１を全面に成長させてからリッジストライプの上の部分
をエッチングするのではなく、リッジストライプの上に
マスク１５０を設けておいて、必要な部分のみにキャッ
プ層１１を選択成長させる。
【００３４】以上の説明ではイオン注入により不純物を
添加していたが、少なくともリッジストライプの片側に
ついて拡散法により不純物を添加しても本発明を同様に
実施でき、イオン注入の回数を減らすことができる。ま
た、アニールをランプアニールにより行っても本発明を
同様に実施できる。さらに、リッジストライプ上にもキ
ャップ層１１を成長させた場合には、エッチングの代わ
りに、リッジストライプ上にＯ2 などをイオン注入して
絶縁化しても本発明を同様に実施できる。活性層につい
ては、ＳＱＷの代わりにＭＱＷやバルクを用いても本発
明を同様に実施できる。
添加していたが、少なくともリッジストライプの片側に
ついて拡散法により不純物を添加しても本発明を同様に
実施でき、イオン注入の回数を減らすことができる。ま
た、アニールをランプアニールにより行っても本発明を
同様に実施できる。さらに、リッジストライプ上にもキ
ャップ層１１を成長させた場合には、エッチングの代わ
りに、リッジストライプ上にＯ2 などをイオン注入して
絶縁化しても本発明を同様に実施できる。活性層につい
ては、ＳＱＷの代わりにＭＱＷやバルクを用いても本発
明を同様に実施できる。
【００３５】また、ＧａＡｓに格子整合する組成だけで
なく、他の材料を用いた場合にも本発明を同様に実施で
きる。例えばＩｎＰに格子整合させる場合の各層の組成
例を以下に示す。
なく、他の材料を用いた場合にも本発明を同様に実施で
きる。例えばＩｎＰに格子整合させる場合の各層の組成
例を以下に示す。
【００３６】 基板１ ＩｎＰ クラッド層（上述のバッファ層２ないしクラッド層４に相当） ＩｎＰ 閉込層（上述のＧＲＩＮ層５、７に相当） ＩｎＧａＡｓＰ （例えばλg ＝１．１、１．２、１．３μｍの三段構成） ＳＱＷ層６ ＩｎＧａＡｓ ブロック層８ ＩｎＰ ガイド層９ ＩｎＧａＡｓＰ（λg ＝１．３μｍ） クラッド層１０ ＩｎＰ キャップ層１１ ＩｎＧａＡｓ ＩｎＧａＡｓＰの組成はＩｎＰに格子整合するものを選
ぶ。λg は禁制帯幅に対応する光の波長である。イオン
注入または熱拡散により添加される不純物としては、ｎ
型にはＳｉ、ｐ型にはＢｅが一般的である。
ぶ。λg は禁制帯幅に対応する光の波長である。イオン
注入または熱拡散により添加される不純物としては、ｎ
型にはＳｉ、ｐ型にはＢｅが一般的である。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の横方向注
入レーザは、電流が横方向に流れる層に低抵抗の層を設
けることにより、素子の直列抵抗を低減できる。このた
め、用意に効率よくキャリアを注入でき、素子駆動時の
発熱が低減されるので、素子の発振特性が改善される効
果がある。また、キャリア注入の効率が高いことから、
素子の高周波特性が改善される効果がある。
入レーザは、電流が横方向に流れる層に低抵抗の層を設
けることにより、素子の直列抵抗を低減できる。このた
め、用意に効率よくキャリアを注入でき、素子駆動時の
発熱が低減されるので、素子の発振特性が改善される効
果がある。また、キャリア注入の効率が高いことから、
素子の高周波特性が改善される効果がある。
【００３８】横方向注入レーザは構造的に集積化に適し
ているが、本発明の横方向注入レーザはさらに、発振特
性、高周波特性がよく、発熱も小さい。したがって、光
集積回路内に集積化される光源に利用して特に効果があ
る。
ているが、本発明の横方向注入レーザはさらに、発振特
性、高周波特性がよく、発熱も小さい。したがって、光
集積回路内に集積化される光源に利用して特に効果があ
る。
【図１】本発明実施例の横方向注入レーザの構造を示す
断面図であり、ストライプ方向を横切る断面の構造を示
す図。
断面図であり、ストライプ方向を横切る断面の構造を示
す図。
【図２】実際に試作した素子の断面を示す図であり、
（ａ）はＳＥＭ像写真、（ｂ）は写真の各部を説明する
図。
（ａ）はＳＥＭ像写真、（ｂ）は写真の各部を説明する
図。
【図３】実施例の製造方法を示す図であり、第一のエピ
タキシャル工程を示す図。
タキシャル工程を示す図。
【図４】実施例の製造方法を示す図であり、リブエッチ
ング工程を示す図。
ング工程を示す図。
【図５】実施例の製造方法を示す図であり、第二のエピ
タキシャル工程を示す図。
タキシャル工程を示す図。
【図６】実施例の製造方法を示す図であり、リッジエッ
チング工程を示す図。
チング工程を示す図。
【図７】実施例の製造方法を示す図であり、第三のエピ
タキシャル工程を示す図。
タキシャル工程を示す図。
【図８】実施例の製造方法を示す図であり、イオン注入
工程を示す図。
工程を示す図。
【図９】実施例の製造方法を示す図であり、リッジスト
ライプ上のキャップ層に対するエッチング工程を示す
図。
ライプ上のキャップ層に対するエッチング工程を示す
図。
【図１０】実施例の製造方法を示す図であり、アニーリ
ング工程を示す図。
ング工程を示す図。
【図１１】試作した素子の特性例を示す図。
【図１２】製造方法の変形例を示す図であり、選択成長
のためのマスク形成を示す図。
のためのマスク形成を示す図。
【図１３】製造方法の変形例を示す図であり、クラッド
層の選択成長を示す図。
層の選択成長を示す図。
【図１４】製造方法の変形例を示す図であり、キャップ
層の成長を示す図。
層の成長を示す図。
【図１５】製造方法の変形例を示す図であり、選択成長
のためのマスク形成を示す図。
のためのマスク形成を示す図。
【図１６】製造方法の変形例を示す図であり、キャップ
層の選択成長を示す図。
層の選択成長を示す図。
１ 基板 ２ バッファ層 ３ 超格子バッファ層 ４、１０ クラッド層 ５、７ ＧＲＩＮ層 ６ ＳＱＷ層 ８ ブロック層 ９ ガイド層 １１ キャップ層 １２、１３ 電極
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成３年８月２８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】
Claims (6)
- 【請求項１】 半導体基板上に不純物を添加することな
くエピタキシャルに形成された複数の半導体層を備え、 この複数の半導体層の少なくとも一つは電流注入により
誘導放射光を発生する活性層（６）として形成され、 この活性層に近接する層はこの活性層と屈折率の異なる
光閉込層（４、５、７、８、１０）として形成され、 前記活性層の誘導放射光発生方向に沿ってこの活性層と
実質的に同一面内の両側にｐ型領域とｎ型領域とを備え
た横方向注入レーザにおいて、 前記光閉込層は前記ｐ型領域および前記ｎ型領域の部分
が薄く形成され、 この薄く形成された部分の少なくとも一方に前記光閉込
層より低抵抗の層（１１）を備え、 この低抵抗の層に電極が接続されたことを特徴とする横
方向注入レーザ。 - 【請求項２】 活性層はＧａＡｓを主成分とする材料で
形成され、 光閉込層はＡｌＧａＡｓ混晶を主成分とする材料で形成
され、 低抵抗の層はＧａＡｓを主成分とする材料で形成された
請求項１記載の横方向注入レーザ。 - 【請求項３】 光閉込層には、活性層の誘導放射光発生
方向に沿ってこの活性層と実質的に平行な面に周囲の層
と屈折率の異なるガイド層（９）を備えた請求項１記載
の横方向注入レーザ。 - 【請求項４】 半導体基板上に活性層および光閉込層を
含む複数の半導体層を不純物を添加することなくエピタ
キシャル成長させる第一工程と、 前記活性層の誘導放射光発生方向に沿った両側の部分を
薄く形成する第二工程と、 この薄く形成された部分の一方にｐ型領域、他方にｎ型
領域を形成する第三工程とを含む横方向注入レーザの製
造方法において、 前記第二工程に続いて前記薄く形成された部分に低抵抗
の層を成長させる工程を含むことを特徴とする横方向注
入レーザの製造方法。 - 【請求項５】 第二工程は、活性層の誘導放射光発生方
向に沿った部分にリッジストライプを残して他の部分を
エッチングするエッチング工程を含む請求項４記載の横
方向注入レーザの製造方法。 - 【請求項６】 第二工程は、活性層の誘導放射光発生方
向に沿ってリッジストライプを成長させる選択エピタキ
シャル工程を含む請求項４記載の横方向注入レーザの製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21073091A JPH0770784B2 (ja) | 1991-08-22 | 1991-08-22 | 横方向注入レーザおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21073091A JPH0770784B2 (ja) | 1991-08-22 | 1991-08-22 | 横方向注入レーザおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0555685A true JPH0555685A (ja) | 1993-03-05 |
| JPH0770784B2 JPH0770784B2 (ja) | 1995-07-31 |
Family
ID=16594162
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21073091A Expired - Fee Related JPH0770784B2 (ja) | 1991-08-22 | 1991-08-22 | 横方向注入レーザおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0770784B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022113153A1 (ja) * | 2020-11-24 | 2022-06-02 | 日本電信電話株式会社 | 半導体光素子 |
-
1991
- 1991-08-22 JP JP21073091A patent/JPH0770784B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022113153A1 (ja) * | 2020-11-24 | 2022-06-02 | 日本電信電話株式会社 | 半導体光素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0770784B2 (ja) | 1995-07-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |