JPH0559594B2 - - Google Patents
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- JPH0559594B2 JPH0559594B2 JP58195658A JP19565883A JPH0559594B2 JP H0559594 B2 JPH0559594 B2 JP H0559594B2 JP 58195658 A JP58195658 A JP 58195658A JP 19565883 A JP19565883 A JP 19565883A JP H0559594 B2 JPH0559594 B2 JP H0559594B2
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
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- H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
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- 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
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- H01S5/32308—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm
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- 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
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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
じ込め、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
じ込め、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（ｏｙ＜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キヤツプ層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キヤツプ層１４上にSiO2膜等の絶縁膜２
３を設ける事により、電流注入用のストライプ１
６を形成したレーザである。
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（ｏｙ＜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キヤツプ層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キヤツプ層１４上にSiO2膜等の絶縁膜２
３を設ける事により、電流注入用のストライプ１
６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
AlyGa1-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
の形状効果により、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。
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
AlyGa1-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
の形状効果により、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。
１ 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。
２ 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。
３ 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による電流狭さくが
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による電流狭さくが
弱いためである。
４ 第１図ａ〜ｃのストライプ構造レーザでは、
二重ヘテロ構造を含む多層薄膜の結晶成長と、
電流狭さく用のストライプ構造を設ける工程と
は別の装置を利用して作製しており、１つの装
置で両方を一度に作製することはできない。
二重ヘテロ構造を含む多層薄膜の結晶成長と、
電流狭さく用のストライプ構造を設ける工程と
は別の装置を利用して作製しており、１つの装
置で両方を一度に作製することはできない。
発明の目的
本発明は上記欠点に鑑み、キヤリア濃度がよく
制御され、界面で急しゆんな多層構造と強い電流
狭さく用ストライプ構造とを１回の結晶成長で形
成する半導体レーザ装置の製造方法を提供するこ
とを目的とするものである。
制御され、界面で急しゆんな多層構造と強い電流
狭さく用ストライプ構造とを１回の結晶成長で形
成する半導体レーザ装置の製造方法を提供するこ
とを目的とするものである。
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、化合物半導体単結晶基板
上に、レーザビーム又は電子ビームを局部的に照
射しながら結晶成長を行い、前記局部照射した部
分に単結晶薄膜、前記局部照射されない部分に多
結晶薄膜を形成する工程で、その上に二重ヘテロ
構造を含む多層の化合物半導体層を形成する工程
とを有するものである。この方法により、多結晶
薄膜の一部である単結晶領域が良好な電流狭さく
ストライプとなるため、１回の結晶成長でストラ
イプ構造まで作り込むことができ、低しきい値で
単一横モード発振する半導体レーザ装置がえられ
る。
ーザ装置の製造方法は、化合物半導体単結晶基板
上に、レーザビーム又は電子ビームを局部的に照
射しながら結晶成長を行い、前記局部照射した部
分に単結晶薄膜、前記局部照射されない部分に多
結晶薄膜を形成する工程で、その上に二重ヘテロ
構造を含む多層の化合物半導体層を形成する工程
とを有するものである。この方法により、多結晶
薄膜の一部である単結晶領域が良好な電流狭さく
ストライプとなるため、１回の結晶成長でストラ
イプ構造まで作り込むことができ、低しきい値で
単一横モード発振する半導体レーザ装置がえられ
る。
実施例の説明
第２図、第３図を用いて、本発明の実施例の半
導体レーザ装置の製造方法について説明する。
導体レーザ装置の製造方法について説明する。
第２図に示す様に化合物半導体単結晶基板３２
上に局部加熱手段（例えばレーザビームや電子ビ
ームなど）を用いて、局部加熱されている部分を
作る。ここではピツチｌの間隔でストライプ３１
が局部加熱されており、この状態で結晶成長を行
なう。
上に局部加熱手段（例えばレーザビームや電子ビ
ームなど）を用いて、局部加熱されている部分を
作る。ここではピツチｌの間隔でストライプ３１
が局部加熱されており、この状態で結晶成長を行
なう。
化合物半導体基板３２はｐ型でもｎ型でもよ
く、以下説明のためｎ型基板とする。
く、以下説明のためｎ型基板とする。
上で簡単に述べた様に、ｎ型GaAs基板３２上
に局部加熱を行ないながら、MOCVD法又は
MBE法によりｎ型GaAsの結晶成長を行なう。
この時ｎ型GaAs基板３２は、MOCVD法では
400℃、MBE法では300℃に加熱している。局部
加熱手段により、ストライプ３１の付近の温度を
基板加熱温度より100〜200℃高くなる様にしてや
ると、第３図に示す様に0.5μmの膜厚で局部加熱
されていた付近には、ｎ−GaAs単結晶４２が成
長し、他はｎ−GaAs多結晶４０が成長した。こ
の後、局部加熱をやめ、ｎ−GaAs基板を
MOCVD法では750℃に加熱し（MBE法では700
℃）、順次ｎ−AlxGa1-xAs層１１、AlyGa1-yAs
層１２（ｏ≦ｙ＜ｘ）、ｐ−AlxGa1-xAs層１３、
p+GaAs層１９を成長させた。この時、最初に局
部加熱をして成長させたｎ−GaAs単結晶４２の
上には単結晶の二重ヘテロ構造を含む多層薄膜
が、ｎ−GaAs多結晶４０の上には、多結晶の二
重ヘテロ構造を含む多層薄膜が成長した。
に局部加熱を行ないながら、MOCVD法又は
MBE法によりｎ型GaAsの結晶成長を行なう。
この時ｎ型GaAs基板３２は、MOCVD法では
400℃、MBE法では300℃に加熱している。局部
加熱手段により、ストライプ３１の付近の温度を
基板加熱温度より100〜200℃高くなる様にしてや
ると、第３図に示す様に0.5μmの膜厚で局部加熱
されていた付近には、ｎ−GaAs単結晶４２が成
長し、他はｎ−GaAs多結晶４０が成長した。こ
の後、局部加熱をやめ、ｎ−GaAs基板を
MOCVD法では750℃に加熱し（MBE法では700
℃）、順次ｎ−AlxGa1-xAs層１１、AlyGa1-yAs
層１２（ｏ≦ｙ＜ｘ）、ｐ−AlxGa1-xAs層１３、
p+GaAs層１９を成長させた。この時、最初に局
部加熱をして成長させたｎ−GaAs単結晶４２の
上には単結晶の二重ヘテロ構造を含む多層薄膜
が、ｎ−GaAs多結晶４０の上には、多結晶の二
重ヘテロ構造を含む多層薄膜が成長した。
このウエハに電極を作製し、半導体レーザを作
製したところ、電流がストライプ１６の幅で効率
よく狭さくされ、低しきい値で単一横モード発振
するストライプ構造レーザが得られた。
製したところ、電流がストライプ１６の幅で効率
よく狭さくされ、低しきい値で単一横モード発振
するストライプ構造レーザが得られた。
なお、本実施例では、GaAs系、GaAlAs系半
導体レーザについて述べたが、InP系や他の多元
混晶系を含む化合物半導体を材料とする半導体レ
ーザについても同様に適用が可能である。
導体レーザについて述べたが、InP系や他の多元
混晶系を含む化合物半導体を材料とする半導体レ
ーザについても同様に適用が可能である。
発明の効果
以上、本発明により、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ことができる。本
発明の半導体レーザ装置の製造方法によれば １ 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、 ２ 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な
う事がなく、 ３ 従来のストライプ構造に比べ、ストライプを
設けるためだけの工程が不必要で、１回の結晶
成長で二重ヘテロ構造を含む半導体レーザ作製
用多層薄膜とストライプ構造を形成する事がで
き簡便である。
トライプ構造レーザを作製することができる。本
発明の半導体レーザ装置の製造方法によれば １ 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、 ２ 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な
う事がなく、 ３ 従来のストライプ構造に比べ、ストライプを
設けるためだけの工程が不必要で、１回の結晶
成長で二重ヘテロ構造を含む半導体レーザ作製
用多層薄膜とストライプ構造を形成する事がで
き簡便である。
など、その実用的効果は大なるものがある。
第１図ａ〜ｃは従来のストライプ構造を有する
半導体レーザ装置の断面図、第２図は、局部加熱
手段を用いて結晶成長を行なう本発明の半導体レ
ーザ装置の製造方法について説明するための図、
第３図は、本発明の方法を用いて作製した半導体
レーザ装置の断面図である。 １０……ｎ−GaAs基板、１１……ｎ−Alx
Ga1-xAs層、１２……AlyGa1-yAs（ｏ≦ｙ＜ｘ、
活性層）、１３……ｐ−AlxGa1-xAs層、１４……
p+−GaAs層、１５……活性領域、１６……スト
ライプ又はストライプ幅、１７……ｎ−GaAs
層、１９……p+−GaAs層、２１……プロトンを
照射した高抵抗領域、２２……Zn拡散領域、２
３……SiO2絶縁膜、３１……ストライプ状に単
結晶領域を結晶成長させる部分、３２……ｎ−
GaAs基板、４０……ｎ−GaAs多結晶領域、４
１……二重ヘテロ構造を含む多結晶多層薄膜領
域、４２……ｎ−GaAs単結晶領域、４３……二
重ヘテロ構造を含む単結晶多層薄膜領域。
半導体レーザ装置の断面図、第２図は、局部加熱
手段を用いて結晶成長を行なう本発明の半導体レ
ーザ装置の製造方法について説明するための図、
第３図は、本発明の方法を用いて作製した半導体
レーザ装置の断面図である。 １０……ｎ−GaAs基板、１１……ｎ−Alx
Ga1-xAs層、１２……AlyGa1-yAs（ｏ≦ｙ＜ｘ、
活性層）、１３……ｐ−AlxGa1-xAs層、１４……
p+−GaAs層、１５……活性領域、１６……スト
ライプ又はストライプ幅、１７……ｎ−GaAs
層、１９……p+−GaAs層、２１……プロトンを
照射した高抵抗領域、２２……Zn拡散領域、２
３……SiO2絶縁膜、３１……ストライプ状に単
結晶領域を結晶成長させる部分、３２……ｎ−
GaAs基板、４０……ｎ−GaAs多結晶領域、４
１……二重ヘテロ構造を含む多結晶多層薄膜領
域、４２……ｎ−GaAs単結晶領域、４３……二
重ヘテロ構造を含む単結晶多層薄膜領域。
Claims (1)
- １ 化合物半導体単結晶基板上に、レーザビーム
又は電子ビームを局部的に照射しながら結晶成長
を行い、前記局部照射した部分に単結晶薄膜、前
記局部照射されない部分に多結晶薄膜を形成する
工程と、その上に二重ヘテロ構造を含む多層の化
合物半導体層膜を形成する工程とを有することを
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 |
|---|---|---|---|
| JP58195658A JPS6086889A (ja) | 1983-10-19 | 1983-10-19 | 半導体レ−ザ装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58195658A JPS6086889A (ja) | 1983-10-19 | 1983-10-19 | 半導体レ−ザ装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6086889A JPS6086889A (ja) | 1985-05-16 |
| JPH0559594B2 true JPH0559594B2 (ja) | 1993-08-31 |
Family
ID=16344835
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58195658A Granted JPS6086889A (ja) | 1983-10-19 | 1983-10-19 | 半導体レ−ザ装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6086889A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07105551B2 (ja) * | 1986-03-25 | 1995-11-13 | セイコーエプソン株式会社 | 半導体レーザの製造方法 |
| DE102006013442A1 (de) * | 2006-03-17 | 2007-09-20 | Humboldt-Universität Zu Berlin | Halbleiterlaser und Verfahren zu seiner Herstellung |
-
1983
- 1983-10-19 JP JP58195658A patent/JPS6086889A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6086889A (ja) | 1985-05-16 |
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