JPH0682883B2 - 半導体レーザーの製造方法 - Google Patents
半導体レーザーの製造方法Info
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- JPH0682883B2 JPH0682883B2 JP58039866A JP3986683A JPH0682883B2 JP H0682883 B2 JPH0682883 B2 JP H0682883B2 JP 58039866 A JP58039866 A JP 58039866A JP 3986683 A JP3986683 A JP 3986683A JP H0682883 B2 JPH0682883 B2 JP H0682883B2
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、光通信用の半導体レーザーに関する。
従来の光通信用半導体レーザーの一例として、第１図に
示すGaAs/AlGaAsプレーナストライプ構造半導体レーザ
ーがある。図中１はｎ・GaAs基板、２はｎ型クラッド層
（ｎ・AlGaAs,厚さ１〜２μｍ）、３は活性層（ノンド
ープGaAs、厚さ0.1〜0.2μｍ）、４はＰ型クラッド層
（Ｐ・AlGaAs,厚さ１〜２μｍ）、５はキャップ層（ｎ
・GaAs,厚さ0.5〜１μｍ）、６はＰ電極、７はｎ電極、
８はP+層である。キャップ層５には、Zn拡散等によって
出来たP+層８があり、これを通って正孔が活性層に注入
される。一方電子はｎ電極７から、ｎ・GaAs基板1,n型
クラッド層２を通じて活性層３に注入され、主発光領域
10で発振する。この様な構造においては、Ｐ型クラッド
層４を横方向に流れる漏れ電流９がどうしても存在し除
去出来なかった。この様な漏れ電流は、光−電気変換の
効率を悪くし、又、高次横モード発振をしやすくする等
の悪影響があり、半導体レーザーの性能を悪化させてい
た。
示すGaAs/AlGaAsプレーナストライプ構造半導体レーザ
ーがある。図中１はｎ・GaAs基板、２はｎ型クラッド層
（ｎ・AlGaAs,厚さ１〜２μｍ）、３は活性層（ノンド
ープGaAs、厚さ0.1〜0.2μｍ）、４はＰ型クラッド層
（Ｐ・AlGaAs,厚さ１〜２μｍ）、５はキャップ層（ｎ
・GaAs,厚さ0.5〜１μｍ）、６はＰ電極、７はｎ電極、
８はP+層である。キャップ層５には、Zn拡散等によって
出来たP+層８があり、これを通って正孔が活性層に注入
される。一方電子はｎ電極７から、ｎ・GaAs基板1,n型
クラッド層２を通じて活性層３に注入され、主発光領域
10で発振する。この様な構造においては、Ｐ型クラッド
層４を横方向に流れる漏れ電流９がどうしても存在し除
去出来なかった。この様な漏れ電流は、光−電気変換の
効率を悪くし、又、高次横モード発振をしやすくする等
の悪影響があり、半導体レーザーの性能を悪化させてい
た。
本発明の目的は、この様な漏れ電流が無く、従って光−
電気変換効率が良く、又高次横モード発振が起こりにく
い半導体レーザーを提供することにある。
電気変換効率が良く、又高次横モード発振が起こりにく
い半導体レーザーを提供することにある。
本発明の半導体レーザーの製造方法は、半導体基板上に
メサストライプを形成する工程と、このメサストライプ
を有する基板上に、真空中で分子ビームを利用して結晶
成長する分子線エピタクシー法を利用して活性層とこの
活性層を挟み込むクラッド層を成長する工程とを備え、 前記活性層の下の第１の導電型の前記クラッド層の成長
工程は、前記メサストライプの一方の側面（以下第１の
側面とする）側から不純物を照射し前記メサストライプ
の上面と第１の側面の成長層に不純物を導入し、前記メ
サストライプの他方の側面（以下第２の側面とする）の
成長層には不純物を導入せず高抵抗層とする第１の成長
工程からなり、または第１の成長工程に続いて第２の側
面側から不純物を照射し前記メサストライプの上面と第
２の側面の成長層に不純物を導入し、第１の側面の成長
層には不純物を導入せず高抵抗層とする第２の成長工程
とからなり、または第１の成長工程と第２の成長工程を
１回以上繰り返した成長工程からなり、 前記活性層の成長工程は、前記メサストライプの第１の
側面側から不純物を照射しメサストライプの上面と第１
の側面の成長層に不純物を導入し、第２の側面の成長層
には不純物を導入せず高抵抗層とする第３の工程からな
り、または第３の成長工程に続いて第２の側面側から不
純物を照射し前記メサストライプの上面と第２の側面の
成長層に不純物を導入し、第１の側面の成長層には不純
物を導入せず高抵抗層とする第４の成長工程とからな
り、または第３の成長工程と第４の成長工程を１回以上
繰り返した成長工程からなり、 前記活性層の上の前記第１の導電型と逆の導電型の前記
クラッド層の成長工程は、前記メサストライプの第２の
側面側から不純物を照射し前記メサストライプの上面と
第２の側面の成長層に不純物を導入し、第１の側面の成
長層には不純物を導入せず高抵抗層とする第５の成長工
程からなり、または第５の成長工程に続いて第１の側面
側から不純物を照射し前記メサストライプの上面と第１
の側面の成長層に不純物を導入し、第２の側面の成長層
には不純物を導入せず高抵抗層とする第６の成長工程か
らなり、または第５の成長工程と第６の成長工程を１回
以上繰り返した成長工程からなり、 前記メサストライプ上部に形成された前記活性層を主発
光領域とすることを特徴とする。
メサストライプを形成する工程と、このメサストライプ
を有する基板上に、真空中で分子ビームを利用して結晶
成長する分子線エピタクシー法を利用して活性層とこの
活性層を挟み込むクラッド層を成長する工程とを備え、 前記活性層の下の第１の導電型の前記クラッド層の成長
工程は、前記メサストライプの一方の側面（以下第１の
側面とする）側から不純物を照射し前記メサストライプ
の上面と第１の側面の成長層に不純物を導入し、前記メ
サストライプの他方の側面（以下第２の側面とする）の
成長層には不純物を導入せず高抵抗層とする第１の成長
工程からなり、または第１の成長工程に続いて第２の側
面側から不純物を照射し前記メサストライプの上面と第
２の側面の成長層に不純物を導入し、第１の側面の成長
層には不純物を導入せず高抵抗層とする第２の成長工程
とからなり、または第１の成長工程と第２の成長工程を
１回以上繰り返した成長工程からなり、 前記活性層の成長工程は、前記メサストライプの第１の
側面側から不純物を照射しメサストライプの上面と第１
の側面の成長層に不純物を導入し、第２の側面の成長層
には不純物を導入せず高抵抗層とする第３の工程からな
り、または第３の成長工程に続いて第２の側面側から不
純物を照射し前記メサストライプの上面と第２の側面の
成長層に不純物を導入し、第１の側面の成長層には不純
物を導入せず高抵抗層とする第４の成長工程とからな
り、または第３の成長工程と第４の成長工程を１回以上
繰り返した成長工程からなり、 前記活性層の上の前記第１の導電型と逆の導電型の前記
クラッド層の成長工程は、前記メサストライプの第２の
側面側から不純物を照射し前記メサストライプの上面と
第２の側面の成長層に不純物を導入し、第１の側面の成
長層には不純物を導入せず高抵抗層とする第５の成長工
程からなり、または第５の成長工程に続いて第１の側面
側から不純物を照射し前記メサストライプの上面と第１
の側面の成長層に不純物を導入し、第２の側面の成長層
には不純物を導入せず高抵抗層とする第６の成長工程か
らなり、または第５の成長工程と第６の成長工程を１回
以上繰り返した成長工程からなり、 前記メサストライプ上部に形成された前記活性層を主発
光領域とすることを特徴とする。
本発明の一実施例であるGaAs/AlGaAs半導体レーザーの
断面図を第２図に示す。図中、20はｎ・GaAs基板21はｎ
型クラッド層（Siドープｎ・AlGaAs厚さ0.5〜３μ
ｍ）、22は活性層（SiドープGaAs,厚さ0.05〜0.2μ
ｍ）、23はＰ型クラッド層（BeドープＰ・AlGaAs,厚さ
0.5〜３μｍ）、24はキャップ層（BeドープP+・GaAs
層、厚さ0.5〜２μｍ）、25はSiO2膜、26はＰ電極、27
はｎ電極、28,29,30はそれぞれｎ型クラッド層21、活性
層22、Ｐ型クラッド層23に形成された高抵抗領域であ
る。この構造においてSiO2膜25によって電流はメサスト
ライプ上部15に限定されている。又、高抵抗領域28,29,
30が存在するためにＰ型クラッド層23、ｎ型クラッド層
21を横方向に流れてしまう漏れ電流はほとんど無く、流
れる電流のほとんど全ては、メサストライプ上部15に形
成された活性層22に注入される。従って漏れ電流がほと
んど無く、光−電流変換効率が良好でかつ高次横モード
で発振しにくい半導体レーザーが実現出来る。
断面図を第２図に示す。図中、20はｎ・GaAs基板21はｎ
型クラッド層（Siドープｎ・AlGaAs厚さ0.5〜３μ
ｍ）、22は活性層（SiドープGaAs,厚さ0.05〜0.2μ
ｍ）、23はＰ型クラッド層（BeドープＰ・AlGaAs,厚さ
0.5〜３μｍ）、24はキャップ層（BeドープP+・GaAs
層、厚さ0.5〜２μｍ）、25はSiO2膜、26はＰ電極、27
はｎ電極、28,29,30はそれぞれｎ型クラッド層21、活性
層22、Ｐ型クラッド層23に形成された高抵抗領域であ
る。この構造においてSiO2膜25によって電流はメサスト
ライプ上部15に限定されている。又、高抵抗領域28,29,
30が存在するためにＰ型クラッド層23、ｎ型クラッド層
21を横方向に流れてしまう漏れ電流はほとんど無く、流
れる電流のほとんど全ては、メサストライプ上部15に形
成された活性層22に注入される。従って漏れ電流がほと
んど無く、光−電流変換効率が良好でかつ高次横モード
で発振しにくい半導体レーザーが実現出来る。
次にこの半導体レーザーの製作方法について述べる。ま
ず、GaAs基板20上にメサストライプ17を通常のホトエッ
チング法によって形成する。メサストライプ17の高さは
１〜10μm,メサストライプ上部15の幅は１〜５μｍが適
当である。次に分子線エピタクシー（MBE）法によって
結晶成長を行なう。第３図はMBE成長装置の蒸発源セル
と試料の配置を模式的に示したものである。図中、31は
Gaセル、32はAsセル、33はAlセル、34はBeセル、35はSi
セルである。まず最初に、ｎ型クラッド層21が成長され
る。この層のドーパントは、Siが用いられており、Gaセ
ル31,Asセル32,Alセル33,Siセル35のビームがGaAs基板2
0に当てられる。Siセル35,Beセル34の傾き角θはメサス
トライプの傾き角θ０よりも小さく設定しておくと、直
進するSiビームの影が出来るためメサストライプの側面
16上には照射されなくなる。従ってメサストライプ側面
16上に成長したｎ型クラッド層21はノンドープ層となる
ため高抵抗領域28が形成される。これは、通常MBE成長
によるノンドープ層は高抵抗層になるためである。
ず、GaAs基板20上にメサストライプ17を通常のホトエッ
チング法によって形成する。メサストライプ17の高さは
１〜10μm,メサストライプ上部15の幅は１〜５μｍが適
当である。次に分子線エピタクシー（MBE）法によって
結晶成長を行なう。第３図はMBE成長装置の蒸発源セル
と試料の配置を模式的に示したものである。図中、31は
Gaセル、32はAsセル、33はAlセル、34はBeセル、35はSi
セルである。まず最初に、ｎ型クラッド層21が成長され
る。この層のドーパントは、Siが用いられており、Gaセ
ル31,Asセル32,Alセル33,Siセル35のビームがGaAs基板2
0に当てられる。Siセル35,Beセル34の傾き角θはメサス
トライプの傾き角θ０よりも小さく設定しておくと、直
進するSiビームの影が出来るためメサストライプの側面
16上には照射されなくなる。従ってメサストライプ側面
16上に成長したｎ型クラッド層21はノンドープ層となる
ため高抵抗領域28が形成される。これは、通常MBE成長
によるノンドープ層は高抵抗層になるためである。
次に活性層22を同様にSiドープで成長する。この場合も
メサストライプ側面16上に成長した活性層22は高抵抗領
域29となる。次にＰ型クラッド層23を成長する。この層
はBeドープで形成するため、Beセル34及びGaセル31,As
セル32,Alセル33のビームが用いられる。この場合もSi
ドープと同様に、Beビームがメサストライプ側面14上に
照射されないためこの上に成長した層は高抵抗領域30と
なる。最後に良好なオーミック接触をとるために、キャ
ップ層24（P+GaAs）を形成する。この場合は、基板を回
転することによって第３図に示す様に均一なP+GaAs層を
成長しても良いし、又、Ｐ型クラッド層23と同様に成長
しメサストライプ側面14上に高抵抗層を形成しても良
い。結晶成長の後、SiO2膜を形成し通常のホトエッチン
グ法によって、メサストライプ上部15のSiO2膜を除去し
た後Ｐ電極26,n電極27を形成する。その後ウェハーを、
壁開によって切出しヒートシンクへの取付けリード線の
ボンディングが行なわれて完成する。
メサストライプ側面16上に成長した活性層22は高抵抗領
域29となる。次にＰ型クラッド層23を成長する。この層
はBeドープで形成するため、Beセル34及びGaセル31,As
セル32,Alセル33のビームが用いられる。この場合もSi
ドープと同様に、Beビームがメサストライプ側面14上に
照射されないためこの上に成長した層は高抵抗領域30と
なる。最後に良好なオーミック接触をとるために、キャ
ップ層24（P+GaAs）を形成する。この場合は、基板を回
転することによって第３図に示す様に均一なP+GaAs層を
成長しても良いし、又、Ｐ型クラッド層23と同様に成長
しメサストライプ側面14上に高抵抗層を形成しても良
い。結晶成長の後、SiO2膜を形成し通常のホトエッチン
グ法によって、メサストライプ上部15のSiO2膜を除去し
た後Ｐ電極26,n電極27を形成する。その後ウェハーを、
壁開によって切出しヒートシンクへの取付けリード線の
ボンディングが行なわれて完成する。
本実施例では、Ｐ電極構造をオキサイドストライプ構造
としたがこれに限らず例えばプレーナストライプ電極構
造等が利用出来る。又、本実施例では、クラッド層及び
活性層の成長中に基板を固定していたが成長途中で何回
か基板を180°回転して成長すると対向する側面に高抵
抗領域が形成出来るため、両側面に交互に高抵抗層を具
備する半導体レーザーが得られ同様な効果が得られる。
本実施例では、GaAs基板に直接ｎ型クラッド層を成長し
たが、この前にｎ・GaAsからなるバッファー層を成長し
ても良い。
としたがこれに限らず例えばプレーナストライプ電極構
造等が利用出来る。又、本実施例では、クラッド層及び
活性層の成長中に基板を固定していたが成長途中で何回
か基板を180°回転して成長すると対向する側面に高抵
抗領域が形成出来るため、両側面に交互に高抵抗層を具
備する半導体レーザーが得られ同様な効果が得られる。
本実施例では、GaAs基板に直接ｎ型クラッド層を成長し
たが、この前にｎ・GaAsからなるバッファー層を成長し
ても良い。
本実施例では、活性層を単層構造としていたが複合した
多層構造でも良い。本実施例ではドーパントとしてSiと
Beを用いたがこれに限らずMg,Te,Sn,Zn等他の材料を用
いても良い。本実施例では材料としてAlGaAs/GaAsを用
いたが、これに限らず例えばInGaAlAs/InP,GaAlSb/GaSb
等の他の材料にも本発明が適用出来ることが明らかであ
る。
多層構造でも良い。本実施例ではドーパントとしてSiと
Beを用いたがこれに限らずMg,Te,Sn,Zn等他の材料を用
いても良い。本実施例では材料としてAlGaAs/GaAsを用
いたが、これに限らず例えばInGaAlAs/InP,GaAlSb/GaSb
等の他の材料にも本発明が適用出来ることが明らかであ
る。
第１図は従来のGaAs/AlGaAsプレーナストライプ構造半
導体レーザーの断面図である。第２図は本発明の一実施
例に係わるGaAs/AlGaAs半導体レーザーの断面図であ
る。第３図は、本実施例に係わるGaAs/AlGaAs半導体レ
ーザーを成長するMBE成長装置の蒸発源セルの配置を模
式的に示した図である。 図において、１…ｎ・GaAs基板、２…ｎ型クラッド層、
３…活性層、４…Ｐ型クラッド層、５…キャップ層、６
…Ｐ電極、７…ｎ電極、８…P+層、９…漏れ電流、10…
主発光領域、14…メサストライプ側面、15…メサストラ
イプ上部、16…メサストライプ側面、17…メサストライ
プ、20…ｎ・GaAs基板、21…ｎ型クラッド層、22…活性
層、23…Ｐ型クラッド層、24…キャップ層、25…SiO
2膜、26…Ｐ電極、27…ｎ電極、28及び29及び30…高抵
抗層、31…Gaセル、32…Asセル、33…Alセル、34…Beセ
ル、35…Siセル、である。
導体レーザーの断面図である。第２図は本発明の一実施
例に係わるGaAs/AlGaAs半導体レーザーの断面図であ
る。第３図は、本実施例に係わるGaAs/AlGaAs半導体レ
ーザーを成長するMBE成長装置の蒸発源セルの配置を模
式的に示した図である。 図において、１…ｎ・GaAs基板、２…ｎ型クラッド層、
３…活性層、４…Ｐ型クラッド層、５…キャップ層、６
…Ｐ電極、７…ｎ電極、８…P+層、９…漏れ電流、10…
主発光領域、14…メサストライプ側面、15…メサストラ
イプ上部、16…メサストライプ側面、17…メサストライ
プ、20…ｎ・GaAs基板、21…ｎ型クラッド層、22…活性
層、23…Ｐ型クラッド層、24…キャップ層、25…SiO
2膜、26…Ｐ電極、27…ｎ電極、28及び29及び30…高抵
抗層、31…Gaセル、32…Asセル、33…Alセル、34…Beセ
ル、35…Siセル、である。
Claims (1)
- 【請求項１】半導体基板上にメサストライプを形成する
工程と、このメサストライプを有する基板上に、真空中
で分子ビームを利用して結晶成長する分子線エピタクシ
ー法を利用して活性層とこの活性層を挟み込むクラッド
層を成長する工程とを備え、 前記活性層の下の第１の導電型の前記クラッド層の成長
工程は、前記メサストライプの一方の側面（以下第１の
側面とする）側から不純物を照射し前記メサストライプ
の上面と第１の側面の成長層に不純物を導入し、前記メ
サストライプの他方の側面（以下第２の側面とする）の
成長層には不純物を導入せず高抵抗層とする第１の成長
工程からなり、または第１の成長工程に続いて第２の側
面側から不純物を照射し前記メサストライプの上面と第
２の側面の成長層に不純物を導入し、第１の側面の成長
層には不純物を導入せず高抵抗層とする第２の成長工程
とからなり、または第１の成長工程と第２の成長工程を
１回以上繰り返した成長工程からなり、 前記活性層の成長工程は、前記メサストライプの第１の
側面側から不純物を照射しメサストライプの上面と第１
の側面の成長層に不純物を導入し、第２の側面の成長層
には不純物を導入せず高抵抗層とする第３の工程からな
り、または第３の成長工程に続いて第２の側面側から不
純物を照射し前記メサストライプの上面と第２の側面の
成長層に不純物を導入し、第１の側面の成長層には不純
物を導入せず高抵抗層とする第４の成長工程とからな
り、または第３の成長工程と第４の成長工程を１回以上
繰り返した成長工程からなり、 前記活性層の上の前記第１の導電型と逆の導電型の前記
クラッド層の成長工程は、前記メサストライプの第２の
側面側から不純物を照射し前記メサストライプの上面と
第２の側面の成長層に不純物を導入し、第１の側面の成
長層には不純物を導入せず高抵抗層とする第５の成長工
程からなり、または第５の成長工程に続いて第１の側面
側から不純物を照射し前記メサストライプの上面と第１
の側面の成長層に不純物を導入し、第２の側面の成長層
には不純物を導入せず高抵抗層とする第６の成長工程と
からなり、または第５の成長工程と第６の成長工程を１
回以上繰り返した成長工程からなり、 前記メサストライプ上部に形成された前記活性層を主発
光領域とすることを特徴とする半導体レーザーの製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58039866A JPH0682883B2 (ja) | 1983-03-10 | 1983-03-10 | 半導体レーザーの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58039866A JPH0682883B2 (ja) | 1983-03-10 | 1983-03-10 | 半導体レーザーの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59165483A JPS59165483A (ja) | 1984-09-18 |
| JPH0682883B2 true JPH0682883B2 (ja) | 1994-10-19 |
Family
ID=12564889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58039866A Expired - Lifetime JPH0682883B2 (ja) | 1983-03-10 | 1983-03-10 | 半導体レーザーの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0682883B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0682610B2 (ja) * | 1987-01-14 | 1994-10-19 | 工業技術院長 | 半導体装置の製造法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54152879A (en) * | 1978-05-23 | 1979-12-01 | Sharp Corp | Structure of semiconductor laser element and its manufacture |
-
1983
- 1983-03-10 JP JP58039866A patent/JPH0682883B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｏｆｔｈｅＩＥＥＥＶｏｌ．６０Ｎｏ．６Ｊｕｎｅ（１９７２）Ｐ．７２６−７２８ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59165483A (ja) | 1984-09-18 |
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