JPH0680855B2 - 埋め込み構造半導体レーザ - Google Patents
埋め込み構造半導体レーザInfo
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- JPH0680855B2 JPH0680855B2 JP59078950A JP7895084A JPH0680855B2 JP H0680855 B2 JPH0680855 B2 JP H0680855B2 JP 59078950 A JP59078950 A JP 59078950A JP 7895084 A JP7895084 A JP 7895084A JP H0680855 B2 JPH0680855 B2 JP H0680855B2
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- Japan
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- layer
- active layer
- buried
- mesa
- semiconductor laser
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- 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
- H01S5/22—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 having a ridge or stripe structure
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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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- H01S5/2054—Methods of obtaining the confinement
- H01S5/2059—Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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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- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
- H01S5/2275—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
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- Geometry (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、低しきい値で発振し信頼性の高い埋め込み構
造半導体レーザに関するものである。
造半導体レーザに関するものである。
＜従来技術とその問題点＞ 従来の埋め込み構造半導体レーザにおいて、埋め込まれ
た活性層の側面は非発光再結合中心になりやすく、また
埋め込み成長前の基板の前処理等による活性層側面の状
態によりたとえ良好な埋め込み構造ができても発振しき
い値が非常に高くなることがしばしば起る。このこと
は、量産性の優れる結晶成長法である有機金属分解法
（MOCVDと以下略す）で埋め込み成長をする際著しく起
る。また超高信頼の埋め込み構造半導体レーザでは劣化
の原因として埋め込まれた活性層の側面の界面に起因す
る非発光再結合中心の増加による可能性が大きいとされ
ている。
た活性層の側面は非発光再結合中心になりやすく、また
埋め込み成長前の基板の前処理等による活性層側面の状
態によりたとえ良好な埋め込み構造ができても発振しき
い値が非常に高くなることがしばしば起る。このこと
は、量産性の優れる結晶成長法である有機金属分解法
（MOCVDと以下略す）で埋め込み成長をする際著しく起
る。また超高信頼の埋め込み構造半導体レーザでは劣化
の原因として埋め込まれた活性層の側面の界面に起因す
る非発光再結合中心の増加による可能性が大きいとされ
ている。
＜発明の目的＞ 本発明の目的は、上記の問題を除き、低しきい値で歩留
りよく発振し信頼性の高い埋め込み構造半導体レーザに
関するものである。
りよく発振し信頼性の高い埋め込み構造半導体レーザに
関するものである。
＜発明の構成＞ 本発明の埋め込み構造半導体レーザの構成は半導体基板
上に、多層薄膜構造から成る多重量子井戸構造の活性層
を有する半導体多層構造のメサを備え、このメサ側面に
不純物の拡散により前記活性層の多重量子井戸構造を消
失させた拡散領域を有し、当該メサが、前記拡散領域の
活性層より禁制帯幅が大きく屈折率が小さい半導体層に
よりはさまれた構造あるいは前記半導体層中に埋め込ま
れたことを特徴とする。
上に、多層薄膜構造から成る多重量子井戸構造の活性層
を有する半導体多層構造のメサを備え、このメサ側面に
不純物の拡散により前記活性層の多重量子井戸構造を消
失させた拡散領域を有し、当該メサが、前記拡散領域の
活性層より禁制帯幅が大きく屈折率が小さい半導体層に
よりはさまれた構造あるいは前記半導体層中に埋め込ま
れたことを特徴とする。
＜作用・原理＞ 本構成によれば、活性層は多層薄膜構造を有している部
分と、不純物が拡散され多層薄膜構造が消失した部分と
からなる。メサ側面の不純物拡散領域中の活性層では不
純物が拡散される事により、結晶を構成する元素の相互
拡散が生じ、多層薄膜構造が失なわれる。メサ内部にあ
る活性層の中央部では多層薄膜構造が維持されている。
分と、不純物が拡散され多層薄膜構造が消失した部分と
からなる。メサ側面の不純物拡散領域中の活性層では不
純物が拡散される事により、結晶を構成する元素の相互
拡散が生じ、多層薄膜構造が失なわれる。メサ内部にあ
る活性層の中央部では多層薄膜構造が維持されている。
多層薄膜構造が維持されている部分での活性層の禁制帯
幅は多層薄膜構造が失なわれた部分での活性層の禁制帯
幅より小さくなっているためキャリアはメサ中央部の多
層薄膜構造を有する部分に閉じ込められ、キャリアを活
性層のメサ側面での界面より離す事ができる。活性層に
多層薄膜構造を有しない場合にはメサ内部の活性層中に
おけるキャリアの横方向閉じ込めは活性層のメサ側面で
の界面で行なわれる。埋め込み構造におけるメサ側面で
の活性層界面は最も非発光再結合中心となりやすい界面
であるが、本発明の半導体レーザでは上記のように、キ
ャリアは、この界面に到達しにくくなる。よって界面に
おける非発光再結合によりしきい値電流の増大を押さえ
る事ができるとともに電流を通電する事による非発光領
域の増大が押えられ埋め込み構造半導体の信頼性が高く
なる。一方、光の閉じ込めに関しては通常のBH構造のも
のと比較し大きな差異は生じない。
幅は多層薄膜構造が失なわれた部分での活性層の禁制帯
幅より小さくなっているためキャリアはメサ中央部の多
層薄膜構造を有する部分に閉じ込められ、キャリアを活
性層のメサ側面での界面より離す事ができる。活性層に
多層薄膜構造を有しない場合にはメサ内部の活性層中に
おけるキャリアの横方向閉じ込めは活性層のメサ側面で
の界面で行なわれる。埋め込み構造におけるメサ側面で
の活性層界面は最も非発光再結合中心となりやすい界面
であるが、本発明の半導体レーザでは上記のように、キ
ャリアは、この界面に到達しにくくなる。よって界面に
おける非発光再結合によりしきい値電流の増大を押さえ
る事ができるとともに電流を通電する事による非発光領
域の増大が押えられ埋め込み構造半導体の信頼性が高く
なる。一方、光の閉じ込めに関しては通常のBH構造のも
のと比較し大きな差異は生じない。
さらに、ｐ−ｎ逆バイアス電流ブロック層等のBH構造の
もつ活性層にのみ電流を有効に注入する構造を容易に取
りつけられ、BH構造の低しきい値性を失なう事はない。
もつ活性層にのみ電流を有効に注入する構造を容易に取
りつけられ、BH構造の低しきい値性を失なう事はない。
＜実施例＞ 以下図面を用いて詳細に説明する。
第１図は本発明の埋め込み構造の半導体レーザの断面模
式図である。半導体基板１上に多層薄膜による量子井戸
構造を有する活性層30を含むメサ100がありその側面に
は、拡散領域50を有している。拡散領域50内部の活性層
より禁制帯幅が大きく屈折率が小さな埋め込み層40によ
り埋め込まれている構造である。
式図である。半導体基板１上に多層薄膜による量子井戸
構造を有する活性層30を含むメサ100がありその側面に
は、拡散領域50を有している。拡散領域50内部の活性層
より禁制帯幅が大きく屈折率が小さな埋め込み層40によ
り埋め込まれている構造である。
図中10はクラッド層を含む半導体層、20はクラッド層で
ある。第２図に従来の埋め込み構造と本発明の埋め込み
構造の断面模式図を示す。（ａ）は従来の埋め込み構造
である。
ある。第２図に従来の埋め込み構造と本発明の埋め込み
構造の断面模式図を示す。（ａ）は従来の埋め込み構造
である。
活性層30の横方向のキャリアの閉じ込めは活性層と埋め
込み層40との禁制帯幅の差により閉じ込められ、閉じ込
めの界面は活性層30の側面と埋め込み層40の境界であ
る。この境界は埋め込み構造の作製においてメサエッチ
ングしたのち２回目の埋め込み成長で埋め込み層40内部
に埋め込まれるため、埋め込み成長前の基板の状態等ま
た、外界とも接触しているために非発光再結合中心を生
じやすい界面である。
込み層40との禁制帯幅の差により閉じ込められ、閉じ込
めの界面は活性層30の側面と埋め込み層40の境界であ
る。この境界は埋め込み構造の作製においてメサエッチ
ングしたのち２回目の埋め込み成長で埋め込み層40内部
に埋め込まれるため、埋め込み成長前の基板の状態等ま
た、外界とも接触しているために非発光再結合中心を生
じやすい界面である。
（ｂ）は本発明の埋め込み構造の断面模式図とバンド図
である。多層薄膜による量子井戸構造を有する活性層30
を含むメサ100の側面には拡散領域を備え、その部分の
活性層は拡散により量子井戸構造を失いアロイ化されて
おり、その禁制帯幅はメサ100の中央部の活性層より大
きくなっている。この事によりキャリアはメサ100の中
央部の多層構造を有する部分に閉じ込められるため
（ａ）で説明した非発光再結合中心の生じやすいメサ10
0の側面と埋め込み層40との境界よりキャリアは離れて
閉じ込められる。当然埋め込み層40には、活性領域に有
効に電流を注入する作りつけの構造を導入する事がで
き、本発明の半導体レーザは低しきい値で高信頼な埋め
込み構造半導体レーザとなる。第２図中、上部の図はＡ
−Ａ′断面におけるバンドの簡略図である。
である。多層薄膜による量子井戸構造を有する活性層30
を含むメサ100の側面には拡散領域を備え、その部分の
活性層は拡散により量子井戸構造を失いアロイ化されて
おり、その禁制帯幅はメサ100の中央部の活性層より大
きくなっている。この事によりキャリアはメサ100の中
央部の多層構造を有する部分に閉じ込められるため
（ａ）で説明した非発光再結合中心の生じやすいメサ10
0の側面と埋め込み層40との境界よりキャリアは離れて
閉じ込められる。当然埋め込み層40には、活性領域に有
効に電流を注入する作りつけの構造を導入する事がで
き、本発明の半導体レーザは低しきい値で高信頼な埋め
込み構造半導体レーザとなる。第２図中、上部の図はＡ
−Ａ′断面におけるバンドの簡略図である。
第３図は埋め込み層中に電流ブロック層を作りつけた本
発明の半導体レーザの一例である。第１図における40の
埋め込み層を半導体基板１と導電性の異なる電流ブロッ
ク層60と半導体基板１と導電性の同じ埋め込み層70によ
り形成しメサ100を通してのみ電流が流れるようにした
ものである。
発明の半導体レーザの一例である。第１図における40の
埋め込み層を半導体基板１と導電性の異なる電流ブロッ
ク層60と半導体基板１と導電性の同じ埋め込み層70によ
り形成しメサ100を通してのみ電流が流れるようにした
ものである。
以下実施例を用いて説明する。
第４図は作製工程を示す図であり、まず（ａ）のように
ｎ形のGaAs基板１上にMOCVD法によりクラッド層110とな
るAl0.3Ga0.7As層を1.5μｍ成長しその上に活性層30と
なるAl0.2Ga0.8As層80ÅとGaAs層100Åを各々７層交互
に成長しさらにｐ形のクラッド層120Al0.3Ga0.7As層を
１μｍ成長して、量子井戸構造を有する活性層を含むDH
ウェファを作製した。その後SiO2を3000Å表面にdepo
し、ホトリソグラフィと化学エッチングにより２μｍの
メサストライブを形成し、封管法によりZnを0.7μｍ拡
散し（ｂ）の形状を作製した。その後、SiO2を除去する
と共に表面をわずかにエッチングしMOCVD炉内に挿入し
高抵抗のAl0.3Ga0.7Asでなる埋め込み層40を成長した
（ｃ）。その後に表面からメサ100上部に達するまでZn
拡散領域200を作製した（ｄ）。この構造を採用するこ
とによって、MOCVD法による埋め込み成長で見られた、
形状ができるが発振しないという現象が非常に少なくな
った。
ｎ形のGaAs基板１上にMOCVD法によりクラッド層110とな
るAl0.3Ga0.7As層を1.5μｍ成長しその上に活性層30と
なるAl0.2Ga0.8As層80ÅとGaAs層100Åを各々７層交互
に成長しさらにｐ形のクラッド層120Al0.3Ga0.7As層を
１μｍ成長して、量子井戸構造を有する活性層を含むDH
ウェファを作製した。その後SiO2を3000Å表面にdepo
し、ホトリソグラフィと化学エッチングにより２μｍの
メサストライブを形成し、封管法によりZnを0.7μｍ拡
散し（ｂ）の形状を作製した。その後、SiO2を除去する
と共に表面をわずかにエッチングしMOCVD炉内に挿入し
高抵抗のAl0.3Ga0.7Asでなる埋め込み層40を成長した
（ｃ）。その後に表面からメサ100上部に達するまでZn
拡散領域200を作製した（ｄ）。この構造を採用するこ
とによって、MOCVD法による埋め込み成長で見られた、
形状ができるが発振しないという現象が非常に少なくな
った。
＜発明の効果＞ 以上のように、本発明の埋め込み構造半導体レーザは、
成長界面とキャリアの閉じ込め界面を分離する構造を有
する、低しきい値で発振し歩留りを良好で高信頼な埋め
込み構造半導体レーザである。実施例はGaAs基板に格子
整合するAlGaAs混晶系で行ったが、種々の混晶系で作製
できる。
成長界面とキャリアの閉じ込め界面を分離する構造を有
する、低しきい値で発振し歩留りを良好で高信頼な埋め
込み構造半導体レーザである。実施例はGaAs基板に格子
整合するAlGaAs混晶系で行ったが、種々の混晶系で作製
できる。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の半導体レーザの模式図、第２図は従来
の埋め込み構造と本発明の埋め込み構造を示す図であ
り、第３図は、電流きよう作構造を導入した本発明の半
導体レーザの一例を示す図であり、第４図は作製工程図
である。 図中１は半導体基板、10はクラッド層を含む半導体層、
20はクラッド層、30は活性層、40,70は埋め込み層、50,
200は拡散領域、100はメサ、60は電流ブロック層、110,
120はクラッド層である。
の埋め込み構造と本発明の埋め込み構造を示す図であ
り、第３図は、電流きよう作構造を導入した本発明の半
導体レーザの一例を示す図であり、第４図は作製工程図
である。 図中１は半導体基板、10はクラッド層を含む半導体層、
20はクラッド層、30は活性層、40,70は埋め込み層、50,
200は拡散領域、100はメサ、60は電流ブロック層、110,
120はクラッド層である。
Claims (1)
- 【請求項１】半導体基板上に、多層薄膜構造から成る多
重量子井戸構造の活性層を含む半導体多層構造のメサを
備え、このメサ側面に不純物の拡散により前記活性層の
多重量子井戸構造を消失させた不純物拡散領域を備え、
前記メサが、前記拡散領域の活性層よりも禁制帯幅が大
きい半導体層によりはさまれた構造あるいは前記半導体
層中に埋め込まれた構造であることを特徴とする埋め込
み構造半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59078950A JPH0680855B2 (ja) | 1984-04-19 | 1984-04-19 | 埋め込み構造半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59078950A JPH0680855B2 (ja) | 1984-04-19 | 1984-04-19 | 埋め込み構造半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60223186A JPS60223186A (ja) | 1985-11-07 |
| JPH0680855B2 true JPH0680855B2 (ja) | 1994-10-12 |
Family
ID=13676163
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59078950A Expired - Lifetime JPH0680855B2 (ja) | 1984-04-19 | 1984-04-19 | 埋め込み構造半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0680855B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6482585A (en) * | 1987-09-25 | 1989-03-28 | Toshiba Corp | Manufacture of buried semiconductor laser |
| US5070510A (en) * | 1989-12-12 | 1991-12-03 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device |
| US9484492B2 (en) * | 2015-01-06 | 2016-11-01 | Apple Inc. | LED structures for reduced non-radiative sidewall recombination |
| US10418519B2 (en) | 2015-12-22 | 2019-09-17 | Apple Inc. | LED sidewall processing to mitigate non-radiative recombination |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5884483A (ja) * | 1981-11-12 | 1983-05-20 | Nec Corp | 埋め込みヘテロ構造半導体レ−ザ |
-
1984
- 1984-04-19 JP JP59078950A patent/JPH0680855B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60223186A (ja) | 1985-11-07 |
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