JPH0613697A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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Publication number
JPH0613697A
JPH0613697A JP3157546A JP15754691A JPH0613697A JP H0613697 A JPH0613697 A JP H0613697A JP 3157546 A JP3157546 A JP 3157546A JP 15754691 A JP15754691 A JP 15754691A JP H0613697 A JPH0613697 A JP H0613697A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
composition ratio
gaalas
clad
meltback
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3157546A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaki Kasahara
正樹 笠原
Shigemitsu Watanabe
重光 渡辺
Shinichi Sakaguchi
伸一 阪口
Tadashi Ono
位 小野
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.)
Mitsumi Electric Co Ltd
Original Assignee
Mitsumi Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsumi Electric Co Ltd filed Critical Mitsumi Electric Co Ltd
Priority to JP3157546A priority Critical patent/JPH0613697A/en
Publication of JPH0613697A publication Critical patent/JPH0613697A/en
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Abstract

PURPOSE:To select the best Al composition ratio and doping concentration and improve the injection efficiency of an electron by forming a third layer formed of GaAlAs which has the Al ratio larger than a first layer and smaller than a second layer between the first and the second layers. CONSTITUTION:A first layer is formed of a p-clad layer 14 composed of GaAlAs with relatively small Al composition ratio or GaAs and an activating layer 15 formed of GaAlAs, and a second layer is composed of an n-clad layer 17 formed of (n)<+> type GaAlAs doped with group VI elements such as selenium and tellurium with relatively large Al composition ratio and a cap layer 18. A melt back preventing layer 16 is provided between the activating layer 15 and the n-clad layer 17. The melt back layer 16 is formed of n-GaAlzAs and the Al composition ratio (z) is larger than the Al composition ratio (y) of the activating layer 15 and is smaller than the composition ratio (x) of the n-clad layer 17.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置に関し、特
にAl組成比が比較的小さいGaAlAsまたはGaA
sから成る第一の層と、該第一の層の上に液相結晶成長
により形成されたVI族元素をドーピングしたAl組成比
が比較的大きいGaAlAsから成る第二の層とを含ん
でいる半導体装置、例えば半導体レーザー装置に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to GaAlAs or GaA having a relatively small Al composition ratio.
and a second layer made of GaAlAs having a relatively large Al composition ratio doped with a Group VI element formed on the first layer by liquid phase crystal growth. The present invention relates to a semiconductor device, for example, a semiconductor laser device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、例えばインナストライプ型半導体
レーザー装置は、図3に示すように、構成されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, an inner stripe type semiconductor laser device is constructed as shown in FIG.

【0003】即ち、図3において、半導体レーザー装置
1は、p+ 形GaAsから成る基板2と、n+ 形GaA
sから成る電流狭窄層3と、p+ 形GaAlxAsから
成るp−クラッド層4と、GaAlyAsから成る活性
層5と、セレン,テルル等のVI族元素がドーピングされ
たn+ 形GaAlxAsから成るn−クラッド層6と、
+ 形GaAsから成るキャップ層7とから構成されて
いる。
That is, in FIG. 3, a semiconductor laser device 1 includes a substrate 2 made of p + -type GaAs and an n + -type GaA.
a current confinement layer 3 made of s, a p-cladding layer 4 made of p + -type GaAlxAs, an active layer 5 made of GaAlyAs, and an n-type made of n + -type GaAlxAs doped with a group VI element such as selenium or tellurium. Clad layer 6,
and a cap layer 7 made of n + type GaAs.

【0004】該基板2の下面及び該キャップ層7の上面
には、それぞれ図示しない電極層が備えられていると共
に、ストライプ状溝8が、電流狭窄層3の上面からV字
状に該電流狭窄層3と基板2との境界を越えて該基板2
内に達するように、設けられている。但し、上記xはy
よりも大きく選定されている。
Electrode layers (not shown) are provided on the lower surface of the substrate 2 and the upper surface of the cap layer 7, respectively, and a stripe-shaped groove 8 is formed in a V shape from the upper surface of the current confinement layer 3. Beyond the boundary between layer 3 and substrate 2 said substrate 2
It is provided to reach inside. However, x is y
Have been selected larger than.

【0005】このように構成された半導体レーザー装置
1は、製造に際して、先づ基板2の表面に、LPE(液
相結晶成長)法によって、電流狭窄層3を結晶成長させ
た後、エッチング等によって該電流狭窄層3の表面から
基板2内にまで達するストライプ状溝8を形成し、続い
てLPE法により、p−クラッド層4,活性層5,n−
クラッド層6及びキャップ層7を順次に結晶成長させ
て、最後に基板2の下面及びキャップ層7の上面に電極
を形成することにより、製造されるようになっている。
In manufacturing the semiconductor laser device 1 having the above-described structure, the current confinement layer 3 is crystal-grown on the surface of the substrate 2 by the LPE (Liquid Phase Crystal Growth) method, and then etched. A stripe-shaped groove 8 that extends from the surface of the current constriction layer 3 to the inside of the substrate 2 is formed, and then the p-clad layer 4, active layer 5, n-
The clad layer 6 and the cap layer 7 are sequentially crystal-grown, and finally electrodes are formed on the lower surface of the substrate 2 and the upper surface of the cap layer 7 to manufacture the structure.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成の半導体レーザー装置1によれば、Al組成比
yの比較的小さいGaAlyAsから成る活性層5の上
に、VI族元素をドーピングしたAl組成比xの比較的大
きいn+ 形GaAlxAsから成るn−クラッド層6を
液相結晶成長させる場合、メルトバックが発生すること
によって、これら活性層5とn−クラッド層6の界面が
荒れることになってしまう。これに対して、(x−y)
を小さくすることにより、またはn−クラッド層6のド
ーピンク濃度を低くすることにより、上述したメルトバ
ックは防止され得ることが分かっているが、電子の注入
効率が低下することにより、半導体レーザー装置として
の効率が低下してしまうため、好ましい方法とはいえな
かった。
However, according to the semiconductor laser device 1 having such a configuration, the Al composition obtained by doping the group VI element on the active layer 5 made of GaAlyAs having a relatively small Al composition ratio y is used. When liquid phase crystal growth of the n-clad layer 6 made of n + -type GaAlxAs having a relatively high ratio x occurs, the interface between the active layer 5 and the n-clad layer 6 becomes rough due to meltback. Will end up. On the other hand, (xy)
It has been known that the above-mentioned meltback can be prevented by decreasing the value of n or the dope concentration of the n-clad layer 6, but the electron injection efficiency is reduced, so that a semiconductor laser device is obtained. However, this is not a preferable method because it reduces the efficiency of.

【0007】本発明は、以上の点に鑑み、活性層とn−
クラッド層の関係のような、Al組成比が比較的小さい
GaAlAsまたはGaAsから成る第一の層と、該第
一の層の上に液相結晶成長により形成されたVI族元素を
ドーピングしたAl組成比が比較的大きいGaAlAs
から成る第二の層との界面におけるメルトバックを防止
することにより、Al組成比,ドーピング濃度等を最適
値に選定して、電子の注入効率を向上せしめ、効率の良
い半導体レーザー装置等の半導体装置を提供することを
目的としている。
In view of the above points, the present invention has an active layer and an n-type.
A first layer composed of GaAlAs or GaAs having a relatively small Al composition ratio, such as the relationship of the clad layer, and an Al composition doped with a group VI element formed by liquid phase crystal growth on the first layer. GaAlAs with relatively large ratio
By preventing the melt-back at the interface with the second layer composed of Al, the Al composition ratio, the doping concentration, etc. are selected to the optimum values, the electron injection efficiency is improved, and the semiconductor such as a semiconductor laser device having high efficiency is obtained. The purpose is to provide a device.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的は、Al組成比
が比較的小さいGaAlAsまたはGaAsから成る第
一の層と、該第一の層の上に液相結晶成長により形成さ
れたVI族元素をドーピングしたAl組成比が比較的大き
いGaAlAsから成る第二の層とを含んでいる半導体
装置において、該第一の層と第二の層との間に、Al割
合が第一の層より大きく且つ第二の層より小さいGaA
lAsから成る第三の層が形成されていることを特徴と
する、半導体装置により、達成される。
The above object is to provide a first layer made of GaAlAs or GaAs having a relatively small Al composition ratio, and a group VI element formed on the first layer by liquid crystal growth. In a semiconductor device including a second layer made of GaAlAs having a relatively large Al composition ratio doped with Al, the Al ratio between the first layer and the second layer is larger than that of the first layer. And smaller than the second layer GaA
A semiconductor device, characterized in that a third layer of 1As is formed.

【0009】[0009]

【作用】上記構成によれば、第一の層と第二の層との間
のAl組成比の差が比較的大きい場合であっても、該第
一の層と第二の層との間に、第三の層が存在することに
より、該第一の層と第三の層,また第三の層と第二の層
との間にて、それぞれAl組成比の差が比較的小さくな
るので、該第一の層の上に第三の層を形成する場合に
も、該第三の層の上に第二の層を形成する場合にも、そ
れぞれの界面でメルトバックが生ずるようなことはな
く、従って各界面は平滑に保持されることから、Al組
成比,ドーピング濃度等が最適値に選定され得ることに
より、電子の注入効率が向上せしめられ、従って良好な
効率が得られることとなる。
According to the above construction, even when the difference in Al composition ratio between the first layer and the second layer is relatively large, the difference between the first layer and the second layer is large. In addition, since the third layer exists, the difference in Al composition ratio between the first layer and the third layer and between the third layer and the second layer becomes relatively small. Therefore, when the third layer is formed on the first layer and when the second layer is formed on the third layer, meltback may occur at each interface. Therefore, since each interface is kept smooth, the Al composition ratio, the doping concentration, etc. can be selected to the optimum values, so that the electron injection efficiency can be improved, and thus good efficiency can be obtained. Becomes

【0010】[0010]

【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、本発明により構成したイ
ンナストライプ型半導体レーザー装置の一実施例を示し
ている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below based on the embodiments shown in the drawings. FIG. 1 shows an embodiment of an inner stripe type semiconductor laser device constructed according to the present invention.

【0011】半導体レーザー装置10は、p+ 形GaA
sから成る基板11の表面に、LPE法によって、n+
形GaAsから成る電流狭窄層12を結晶成長させた
後、エッチング等によって該電流狭窄層12の表面から
基板11内にまで達するストライプ状溝13を形成す
る。
The semiconductor laser device 10 is a p + type GaA.
On the surface of the substrate 11 made of s, n +
After crystal growth of the current confinement layer 12 made of GaAs, a stripe-shaped groove 13 extending from the surface of the current confinement layer 12 into the substrate 11 is formed by etching or the like.

【0012】続いて、LPE法により、p+ 形GaAl
xAsから成るp−クラッド層14と、GaAlyAs
から成る活性層15と、後述するような構成のメルトバ
ック防止層16と、セレン,テルル等のVI族元素がドー
ピングされたn+ 形GaAlxAsから成るn−クラッ
ド層17と、n+ 形GaAsから成るキャップ層18と
を順次に結晶成長さる。
Then, p + GaAl was formed by the LPE method.
x-As p-cladding layer 14 and GaAlyAs
An active layer 15 composed of n, a meltback prevention layer 16 having a structure described below, an n-clad layer 17 composed of n + type GaAlxAs doped with a group VI element such as selenium, tellurium, and n + type GaAs. Then, the cap layer 18 and the cap layer 18 are sequentially grown.

【0013】その後、該基板11の下面及び該キャップ
層18の上面に、それぞれ図示しない電極層を備えるこ
とにより、構成されている。
Thereafter, the lower surface of the substrate 11 and the upper surface of the cap layer 18 are provided with electrode layers (not shown), respectively.

【0014】ここで、メルトバック防止層16は、n−
GaAlzAsから構成されており、Al組成比zは、
活性層15のAl組成比yよりも大きく、且つn−クラ
ッド層17のAl組成比xよりも小さく選定されている
と共に、好ましくはドーピング濃度がn−クラッド層1
7よりも低く、またはドーピング材料がVI族以外のn形
となる材料である。
Here, the meltback prevention layer 16 is made of n-
It is composed of GaAlzAs, and the Al composition ratio z is
It is selected to be larger than the Al composition ratio y of the active layer 15 and smaller than the Al composition ratio x of the n-clad layer 17, and the doping concentration is preferably n-clad layer 1.
It is lower than 7, or the doping material is an n-type material other than Group VI.

【0015】本発明による半導体レーザー装置10は、
以上のように構成されており、活性層15と、n−クラ
ッド層17との間に、メルトバック防止層16が備えら
れていることから、該活性層15とn−クラッド層17
との間のAl組成比の差(x−y)が比較的大きい場合
であっても、その間にメルトバック防止層16が存在す
ることにより、該活性層15とメルトバック防止層1
6,また該メルトバック防止層16とn−クラッド層1
7との間にて、それぞれAl組成比の差(x−z)及び
(z−y)が比較的小さくなるので、該活性層15の上
にメルトバック防止層16を形成する場合にも、該メル
トバック防止層16の上にn−クラッド層17を形成す
る場合にも、それぞれの界面でメルトバックが生ずるよ
うなことはない。
The semiconductor laser device 10 according to the present invention is
Since the meltback prevention layer 16 is provided between the active layer 15 and the n-clad layer 17, the active layer 15 and the n-clad layer 17 are structured as described above.
Even when the difference (xy) in the Al composition ratio between the active layer 15 and the melt-back preventing layer 1 is large due to the presence of the melt-back preventing layer 16 therebetween.
6, the melt-back prevention layer 16 and the n-clad layer 1
Since the differences (x-z) and (z-y) in the Al composition ratio between the active layer 15 and 7 are relatively small, even when the meltback prevention layer 16 is formed on the active layer 15, Even when the n-clad layer 17 is formed on the meltback prevention layer 16, meltback does not occur at each interface.

【0016】従って、各界面は平滑に保持されることに
なり、該活性層15,n−クラッド層17は、それぞれ
最適なAl組成比x,yに選定され得ると共に、ドーピ
ング濃度も最適値に選定され得る。かくして、電子注入
効率が向上せしめられ得ることにより、効率の高い良好
な半導体レーザー装置10が得られることとなる。
Therefore, each interface is kept smooth, and the active layer 15 and the n-clad layer 17 can be selected to have optimum Al composition ratios x and y, respectively, and the doping concentration is also optimized. Can be selected. Thus, the electron injection efficiency can be improved, so that a good semiconductor laser device 10 having high efficiency can be obtained.

【0017】図2は、本発明に基づいて構成されたCS
P型半導体レーザー装置を示しており、この場合、半導
体レーザー装置20は、n+ 形GaAsから成る基板2
1の表面に溝22を形成し、その上にLPE法によっ
て、前述したと同様のn−GaAlzAsから成るメル
トバック防止層23と、n+ 形GaAlxAsから成る
n−クラッド層24と、GaAlyAsから成る活性層
25と、p+ 形GaAlxAsから成るp−クラッド層
26と、n+ 形GaAsから成るキャップ層27とを各
層所定の厚みになるように順次に結晶成長さる。
FIG. 2 illustrates a CS constructed according to the present invention.
1 shows a P-type semiconductor laser device, in which the semiconductor laser device 20 is a substrate 2 made of n + -type GaAs.
1. A groove 22 is formed on the surface of No. 1, and a melt-back prevention layer 23 made of n-GaAlzAs similar to that described above, an n-clad layer 24 made of n + -type GaAlxAs, and GaAlyAs are formed on the groove 22 by the LPE method. The active layer 25, the p-clad layer 26 made of p + -type GaAlxAs, and the cap layer 27 made of n + -type GaAs are sequentially grown so that each layer has a predetermined thickness.

【0018】その後、該基板21の下面及び該キャップ
層27の上面に、それぞれ図示しない電極層を備えるこ
とにより、構成されている。
Thereafter, the lower surface of the substrate 21 and the upper surface of the cap layer 27 are provided with electrode layers (not shown), respectively.

【0019】ここで、メルトバック防止層23は、Al
組成比zが、GaAsから成る基板21のAl組成比即
ちゼロよりも大きく、且つn−クラッド層24のAl組
成比xよりも小さく選定されている。
Here, the meltback prevention layer 23 is made of Al.
The composition ratio z is selected to be larger than the Al composition ratio of the substrate 21 made of GaAs, that is, zero, and smaller than the Al composition ratio x of the n-clad layer 24.

【0020】この場合、基板21と、n−クラッド層2
4との間に、メルトバック防止層23が備えられている
ことから、同様にして、該基板21とメルトバック防止
層23,該メルトバック防止層23とn−クラッド層2
4との間の界面でメルトバックが生ずるようなことはな
く、従って各界面は平滑に保持されることになり、従っ
て該基板21の表面に設けられた溝22の形状がメルト
バックによって変形してしまうようなことがなく、効率
が向上せしめられることとなる。
In this case, the substrate 21 and the n-clad layer 2
Since the meltback prevention layer 23 is provided between the substrate 21, the meltback prevention layer 23, and the meltback prevention layer 23, the meltback prevention layer 23 and the n-clad layer 2 are similarly formed.
No meltback occurs at the interface between the substrate 4 and 4 and therefore each interface is kept smooth, so that the shape of the groove 22 provided on the surface of the substrate 21 is deformed by the meltback. It will not happen that the efficiency will be improved.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、活
性層,n−クラッド層のような、Al組成比が比較的小
さいGaAlAsまたはGaAsから成る第一の層と、
該第一の層の上に液相結晶成長により形成されたVI族元
素をドーピングしたAl組成比が比較的大きいGaAl
Asから成る第二の層との界面におけるメルトバックを
防止することにより、Al組成比,ドーピング濃度等を
最適値に選定して、電子の注入効率が向上せしめられ
た、効率の良い、極めて優れた半導体レーザー装置当の
半導体装置が提供され得ることになる。
As described above, according to the present invention, a first layer made of GaAlAs or GaAs having a relatively small Al composition ratio, such as an active layer and an n-clad layer,
GaAl having a relatively large Al composition ratio formed by liquid crystal growth on the first layer and doped with a group VI element
By preventing the melt-back at the interface with the second layer made of As, the Al composition ratio, the doping concentration, etc. were selected to be the optimum values, and the electron injection efficiency was improved. Further, a semiconductor laser device can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による半導体レーザー装置の一実施例を
示す部分断面図である。
FIG. 1 is a partial sectional view showing an embodiment of a semiconductor laser device according to the present invention.

【図2】本発明による半導体レーザー装置の他の実施例
を示す部分断面図である。
FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing another embodiment of the semiconductor laser device according to the present invention.

【図3】従来の半導体レーザー装置の一例を示す部分断
面図である。
FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing an example of a conventional semiconductor laser device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 半導体レーザー装置 11 基板 12 電流狭窄層 13 ストライプ状溝 14 p−クラッド層 15 活性層 16 メルトバック防止層 17 n−クラッド層 18 キャップ層 20 半導体レーザー装置 21 基板 22 溝 23 メルトバック防止層 24 n−クラッド層 25 活性層 26 p−クラッド層 27 キャップ層 10 semiconductor laser device 11 substrate 12 current confinement layer 13 stripe-shaped groove 14 p-clad layer 15 active layer 16 meltback prevention layer 17 n-clad layer 18 cap layer 20 semiconductor laser device 21 substrate 22 groove 23 meltback prevention layer 24 n -Clad layer 25 Active layer 26 p-Clad layer 27 Cap layer

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 Al組成比が比較的小さいGaAlAs
またはGaAsから成る第一の層と、該第一の層の上に
液相結晶成長により形成されたVI族元素をドーピングし
たAl組成比が比較的大きいGaAlAsから成る第二
の層とを含んでいる半導体装置において、該第一の層と
第二の層との間に、Al組成比が第一の層より大きく且
つ第二の層より小さいGaAlAsから成る第三の層が
形成されていることを特徴とする、半導体装置。
1. GaAlAs having a relatively small Al composition ratio
Alternatively, a first layer made of GaAs and a second layer made of GaAlAs having a relatively large Al composition ratio doped with a group VI element formed by liquid phase crystal growth on the first layer are included. In the semiconductor device, a third layer made of GaAlAs having an Al composition ratio higher than that of the first layer and lower than that of the second layer is formed between the first layer and the second layer. A semiconductor device characterized by:
JP3157546A 1991-05-31 1991-05-31 Semiconductor device Pending JPH0613697A (en)

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JP3157546A JPH0613697A (en) 1991-05-31 1991-05-31 Semiconductor device

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7055902B2 (en) 2003-10-31 2006-06-06 Toyota Boshoku Kabushiki Kaisha Vehicle seats

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7055902B2 (en) 2003-10-31 2006-06-06 Toyota Boshoku Kabushiki Kaisha Vehicle seats

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