JPH0685405A - 埋込みヘテロ構造レーザ - Google Patents

埋込みヘテロ構造レーザ

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JPH0685405A
JPH0685405A JP5023161A JP2316193A JPH0685405A JP H0685405 A JPH0685405 A JP H0685405A JP 5023161 A JP5023161 A JP 5023161A JP 2316193 A JP2316193 A JP 2316193A JP H0685405 A JPH0685405 A JP H0685405A
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    • H01S5/2207—GaAsP based

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成の埋込みヘテロ構造レーザを提供
する。 【構成】 パターン・エッチングしたＧａＡｓ基板１２
上マルチ量子井戸レーザ構造の単一ステップＭＯＣＶＤ
成長を行う。ＧａＡｓ基板１２にダブテール形断面を有
し［０ー１ー１］方位に平行な溝の湿式化学エッチング
をしてくぼみ形メサ１４（バッフア層１５と底部閉じ込
め層１６と活性層１７で充填されている）を生成し、そ
の結果孤立したレーザ活性領域１７がＡｌＧａＡｓクラ
ッド層１８により埋込まれる。この２５０μｍの長さの
コーティングなしのレーザはほぼ１μｍの光を発する。
コーティングしたファセットのレーザは２０ｍＡのしき
い値電流を有し室温動作でファセット当り１００ｍＶ以
上の光を発する。３０ー５０ｍＡの電流の外部微分量子
効率は摂氏１０ー９０度の範囲で温度にはほぼ独立であ
り、これは漏れ電流の温度依存性の低いことを示す。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はパターン化基板上のＭＯ
ＣＶＤ成長による埋込みヘテロ構造レーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】ひずみ層量子井戸材料から作成された半
導体レーザは、エルビウム・ドープ・ガラス・ファイバ
増幅器のポンプ・レーザとして大きい関心を集めた。し
かし、分子線エピタキシャル（ＭＢＥと略す）成長法や
ＭＯＣＶＤ成長法により成長されたプレーナ・マルチ量
子井戸（ＭＱＷと略す）Ｉｎ0.2Ｇａ0.8Ａｓ／ＧａＡｓ
ヘテロ構造のリッジ導波路レーザは弱めにインデックス
・ガイドされ、そしてそれらのモード安定性は強めにイ
ンデックス・ガイドされた埋込みヘテロ構造レーザに対
するそれと同じ位良好であるとは考えにくい。これにつ
いては例えば次の報告がある。
【０００３】それは、エヌ・ケー・ダッタ（Ｎ．Ｋ．Ｄ
ｕｔｔａ）ら、題名“ひずみ量子井戸レーザのしきい値
の温度依存性”、アプライド・フィジックス・レターズ
（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ
ｓ）、第５８巻、１１号、１９９１年３月１８日、１１
２５- １１２７頁であり参照のこと。後者には、マルチ
ステップ成長を用いて作成したいくつかの種類のＩｎＧ
ａＡｓ／ＧａＡｓ埋込みヘテロ構造レーザがある。量子
井戸ストライプにおけるラテラル光閉じ込めの改良の結
果非プレーナＧａＡｓ基板上の単一ステップ成長を用い
て作成したＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓヘテロ構造のレーザ
が得られた。開示されたこのような単一成長構造の一例
には次の報告がある。
【０００４】それは、ディ・イー・アクレイ（Ｄ．Ｅ．
Ａｃｋｌｅｙ）およびジー・ホム（Ｇ．Ｈｏｍ）、題名
“有機金属気相エピタキシャル成長法により作成された
ツイン・チャネル基板メサ・ガイド・インジェクション
・レーザ”、アプライド・フィジックス・レターズ、第
４２巻、８号、１９８３年４月、６５３- ６５５頁であ
り参照のこと。このアクレイとホムの開示レーザは、ホ
トリソグラフィでパターン化しエッチングした基板上ワ
ン・ステップでの有機金属気相エピタキシャル成長法に
より作成されたハイ・パワー・インデックス・ガイデッ
ド・レーザである。ツイン・チャネルのＶ形溝構造によ
り細いメサは境界位置がきめられる。
【０００５】このツイン・チャネル構造により単一溝配
置に対しラテラル導波路の幅についての制御が改良さ
れ、これにより制御の良好なゼロ次モード動作が可能で
ある。ところが、その活性層の成長はツイン・チャネル
で境界がきめられたメサ構造のＶ形溝の側壁上連続して
いるものである。このためその活性層の幅全体にわたっ
てキャリアは広がり、単にそのメサ上のその一部に限ら
なくなる。ラテラル電気閉じ込めは、その半導体構造の
成長後にイオン注入法により行われた。イオン注入法は
続いてそのデバイスの加熱を必要とし、それだけプロセ
スの複雑性が加わって、単一ステップの成長処理の利点
を無くしてしまう。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】そのため、さらに簡単
な方法で埋込みヘテロ構造レーザを製造できることが所
望されている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、埋込みヘテロ
構造レーザの簡単な製造方法とこの方法により作成され
たレーザを提供するものである。本方法では単一ステッ
プのＭＯＣＶＤ成長法を用いてパターン化されたＧａＡ
ｓ基板上に埋込みヘテロ構造のＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ
マルチ量子井戸レーザを作成する。そのパターンは［０
ー１ー１］の方位に配向の湿式化学エッチングにより形
成された２つのダブテール形の溝により境界位置のきめ
られたくぼみ形メサである。そのメサ上の成長の結果孤
立して埋込みヘテロ構造が得られる。
【０００８】この２５０μｍの長さのレーザは１μｍ近
くの光を発した。３０ｍＡから約５０ｍＡの電流範囲に
おけるその外部微分量子効率は、摂氏１０ー９０度の温
度範囲でほぼ温度に独立のものであり、これは漏れ電流
の温度依存性の最小であることを示す。コーティングし
たファセットのレーザは２０ｍＡのしきい値電流を有
し、常温で１００ｍＶ／ファセット以上の光を発する。
【０００９】
【実施例】本発明においては、くぼみ形メサのパターン
化半導体基板上のＭＯＣＶＤによる単一ステップ成長を
用いて埋込みヘテロ構造レーザの作成を実施する。その
くぼみ形メサ上の成長のため、底部閉じ込め層と活性層
の成長に不連続性が生じ、一方ではその頂部閉じ込め層
のオーバー成長の結果、埋込みヘテロ構造レーザの構造
が得られる。このレーザは、ＩＩＩ- ＶまたはＩＩ- Ｖ
Ｉ族化合物半導体、例えばＧａＡｓ、ＡｌＡｓ、ＡｌＧ
ａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＩｎＰ、ＡｌＩｎＰ、ＧａＩｎＡ
ｓ、ＧａＩｎＰＡｓ、ＡｌＧａＩｎＡｓ、およびＩＩＩ
- ＶまたはＩＩ- ＶＩ族半導体に基づく他の格子適合化
合物半導体からできている構造体である。
【００１０】図１は本発明のレーザ１０の断面略図であ
る。レーザ１０には、上昇する順に、底部電極１１、１
つの導電型のパターン化した基板１２、ここでこれに加
えられるものに、ドーブテール形の溝１３、これにより
形成されるものに、くぼみ形メサ１４があり、さらに前
記１つの導電型の不連続なバッファ層１５、これはセク
ション１５- １、１５- ２、１５- ３を有し、また前記
１つの導電型の不連続な底部閉じ込め層１６、これはセ
クション１６- １、１６- ２、１６- ３を有する。レー
ザ１０には、さらに続いて上昇する順に、不連続な活性
層１７、これはセクション１７- １、１７- ２、１７-
３を有し、前記１つの導電型と反対の第２の導電型の頂
部閉じ込め層１８、前記第２の導電型の接点層１９、絶
縁層２０、ただしこれはウインドウ２１を有し、さらに
このウインドウ内にある頂部ストライプ電極２２、およ
びオーバーレイ電極２３がある。
【００１１】次にレーザ１０の構造を説明する。ここで
分り易いようにするためこのレーザの各種要素を一定縮
尺に比例して図示していない。本発明はＡｌxＧａ1-xＡ
ｓ／ＧａＡｓ／ＩｎyＧａ1-yＡｓ系でｘは０から０．４
の範囲でｙは０から０．２５の範囲にあるということが
できる。基板１２は高度にドーピングしたｎ＋形ＧａＡ
ｓで、これは２つのドーブテール（鳩の尾）形の溝１３
を有し、これによりくぼみ形メサ１４が生じる（図２参
照）。通常この基板の厚さは１００ー５００μｍの範囲
にあり、およびこの基板のドーピング濃度は１×１０17
ー１×１０19ｃｍ-3の範囲にある。
【００１２】この基板をはじめにシリコンのマスタ基板
上に成長させることのできるいくつかの応用例もあり、
ここでこのマスタ基板はその上の多数のデバイスにとっ
て共通のものである。またバッファ層１５はｎ形ＧａＡ
ｓの層で通常その堆積の厚さが０．１ー５μｍの範囲に
あり、およびドーピング濃度が１×１０17ー１×１０19
ｃｍ-3の範囲にある。このバッファ層は、その基板から
欠陥が伝搬する可能性を止めるための役目を受け持つ。
このバッファ層は独立したセクション１５- １、１５-
２、１５- ３の形である。ここで、セクション１５- １
は各ドーブテール形の溝１３の底部上にあり、セクショ
ン１５- ２はメサ１４の上面の上にあり、およびセクシ
ョン１５- ３は各々この基板の上面の残りの部分の上に
ある。
【００１３】底部閉じ込め層１６と頂部閉じ込め層１８
は、その活性層の薄い厚さの中に活性層１７のキャリア
を閉じ込め従ってその放射を閉じ込めるために設ける。
この閉じ込め層の堆積は通常厚さが３μｍまででドーピ
ング濃度が１×１０17ー１×１０19ｃｍ-3の範囲にある
ものである。本実施例の閉じ込め層はＡｌxＧａ1-xＡｓ
で、ｘが０．１から０．４までの範囲の層である。この
底部閉じ込め層はｎ形ＡｌxＧａ1-xＡｓで、これは独立
したセクション１６- １、１６- ２、１６- ３の形であ
り、これらは夫々そのバッファ層のセクション１５-
１、１５- ２、１５- ３の上にある。
【００１４】活性層１７は独立したセクション１７-
１、１７- ２、１７- ３の形であり、これらは夫々その
底部閉じ込め層のセクション１６- １、１６- ２、１６
- ３の上にある。この活性層には少なくとも１つの量子
井戸（ＱＷと略す）があり、これはＩｎyＧａ1-yＡｓ井
戸とＧａＡｓ障壁からできており、ここでｙは０．０５
か０．２５の範囲にある。頂部閉じ込め層１８はｐ形Ａ
ｌxＧａ1-xＡｓでｘが０．１ー０．４の範囲にある層で
ある。この層１８は、その活性層のセクション１７-
１、１７- ２、１７- ３ならびにセクション１５- ２、
１５- ３およびセクション１６- ２、１６- ３の側面の
暴露された部分の上にあって、そのためそのメサ上の活
性層のセクション１７- ２は埋込まれかつこの頂部閉じ
込め層によりセクション１７- １、１７- ３から切離さ
れている。
【００１５】高度にドーピングしたｐ＋形ＧａＡｓの薄
い接点層１９でこの化合物半導体構造は完了する。通常
この接点層のドーピング濃度は１×１０19ー１×１０20
ｃｍ−３の範囲にある。接点層１９は、頂部閉じ込め層
１８と頂部電極２２との間にオーム性接点を容易に形成
するように、厚さが０．０１ー０．１μｍの範囲で設け
る。誘電絶縁層２０は、メサ１４上を中心とするウイン
ドウ２１を有し、この絶縁層２０は接点層１９の上面の
上にあるが、ただし接点層１９の表面のそのウインドウ
に暴露された部分を除く、すなわちメサ１４の領域従っ
て不連続な活性層１７のセクション１７- ２の領域の上
に直接ある領域を除く。
【００１６】この絶縁層は接点層１９の上面を絶縁し
て、環境の影響からそれを守る。この絶縁層はＳｉＯ
２、ＳｉＮｘおよびホウケイ酸ガラス（商品名ビコール
（Ｖｙｃｏｒ）登録ずみ）のような絶縁材から選択した
材料層である。この前二者はプラズマＣＶＤ法により堆
積され、一方後者は電子ビーム堆積法により堆積され
る。頂部電極２２は接点層１９の表面のウインドウ２１
に暴露された部分の上にある。ウインドウ２１はそのメ
サとほぼ同じ長さと幅のものであるので、頂部電極２２
もまたそのメサ上でおよびそのメサの上にある活性層の
セクション１７- ２上を中心にある。
【００１７】頂部電極２２は金属または合金からできて
いる電極で、それはその頂部閉じ込め層や接点層の導電
型に対し不活性なまたは補足する金属または合金から選
択されたものである。オーバーレイ電極２３を絶縁層２
０上に堆積するが、これは頂部電極２２と電気的に接触
している。オーバーレイ電極２３は絶縁層２０と頂部電
極２２の上面の全体をおおう。オーバーレイ電極２３
は、厚さが０．０５ー１．０μｍの範囲で堆積され、保
護おおいとしても働き、また頂部電極２２に対する電気
接点を形成する面としても働き、さらにまた広く電気結
合領域としても働く。
【００１８】底部電極１１を基板１２の底面上にその基
板の導電型と適合する適当な金属や合金を堆積し、およ
びその基板に対しその電極を合金化することにより形成
する。場合により金の層をオーバーレイ電極２３と底部
電極１１のいずれか一方またはその両方の上に堆積して
もよい。最後に、このレーザの底部側を熱シンクの役目
をする銅スラブ上に載置することができる。このデバイ
スの作成は図２に示すパターンをその基板に形成するこ
とから始まる。ウェハ基板のエッチングを行い“ドーブ
テール”形の溝をくぼみ形メサの両側に形成した。
【００１９】次にこのレーザ構造を形成する層１５ー１
９を例えば好ましくは周知の有機金属気相エピタキシャ
ル成長法（ＭＯＶＰＥ）や有機金属化学蒸着法（ＭＯＣ
ＶＤ）により連続してそのパターン化基板上に成長させ
る。これらの層はまた他の周知の分子線エピタキシャル
成長法（ＭＢＥ）やまた水素化物の気相エピタキシャル
成長法（ＶＰＥ）により堆積することができる。ここで
重要な条件は、そのメサ上のセクション１７- ２が層１
７の他のセクション、例えば１７- １や１７-３から切
離されて成長が行われるように層１５ー１７を堆積する
ことである。
【００２０】この溝がドーブテール形をしていることお
よびそのメサがくぼみ形をしていることのために、その
メサ上の層１５、１６、１７のＭＯＣＶＤ成長はこの溝
やそのフィールドにおける成長と不連続となる。この結
果そのメサ上のＭＱＷ活性層１７- ２を含む孤立層構造
が得られる。頂部閉じ込め層１８は、この溝部やそのメ
サの側部や上部の領域を埋める。ここで重要なことはこ
の基板の配向やエッチングが次のように行われなければ
ならないことである。それはそのバッファ層や底部閉じ
込め層や活性層を堆積する場合に、それらが不連続層を
形成し、特にそのメサ上の活性層１７の少なくともセク
ション１７- ２がこの溝のセクション１７- １となんの
連続性も有しないことである。
【００２１】そして、この成長プロセスの結果そのメサ
上にＭＱＷ活性層（１７- ２）が得られ、これは高いバ
ンド・ギャップと低いインデックスの層１８に埋込まれ
る。このために頂部電極２２と底部電極１１の間に加え
られた電流は活性層セクション１７- ２を確実に通る
が、キャリアはセクション１７- １を含むその活性層全
体には広がることはないのは確実となる。好ましい本実
施例のレーザはＡｌxＧａ1-xＡｓ／ＧａＡｓ／ＩｎyＧ
ａ1-yＡｓ構造で、これは上昇する順に次のように構成
されている。
【００２２】上昇順に列記する。０．１ー０．５μｍの
厚さのＡｕＧｅ電極１１、約１００μｍの厚さの方位
（１００）の高度ドーピング（２×１０18ｃｍ-3）した
ｎ＋形ＧａＡｓ基板１２、０．２ー０．３μｍの厚さの
ｎ形ＧａＡｓバッファ層１５（３×１０18ｃｍ-3）でこ
れはセクション１５- １、１５- ２、１５- ３を有す、
１．５μｍの厚さのｎ形Ａｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓ底部
閉じ込め層１６（２×１０18ｃｍ-3）でこれはセクショ
ン１６- １、１６- ２、１６- ３を有す、３つの夫々８
０Ａ（オングストロームの略称とする）の厚さのＩｎ
0.2Ｇａ0.8Ａｓ井戸と４つの夫々２００Ａの厚さのＧａ
Ａｓ障壁層からできているＭＱＷ活性層１７でこれはセ
クション１７- １、１７- ２、１７- ３を有す、１．５
μｍの厚さのｐ形Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓ頂部閉じ込め層１
８（２×１０18ｃｍ-3）、および２００Ａの厚さの高度
にドーピング（１×１０19ｃｍ-3）したｐ＋形ＧａＡｓ
接点層１９である。
【００２３】または、この閉じ込め層の各々を１．５μ
ｍの厚さのＡｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓと４００Ａの厚さのＡｌ
0.15Ｇａ0.85Ａｓの層の複合体として堆積してもよく、
ここで後者がその活性層と接触している。このＡｌ0.15
Ｇａ0.85Ａｓ層を随意に堆積してこのデバイスのさらな
るフィールドを狭くする。さらにこの構造には、約３０
００Ａの厚さのＳｉＯ２層２０があり、これは２ー４μ
ｍの幅のウインドウ２１を有し、さらにウインドウ２１
と同じ広さを持つ０．０８μｍの厚さのＡｕＢｅ頂部電
極２２と０．１μｍの厚さのＴｉＡｕオーバーレイ電極
２３がある。
【００２４】図１に示すレーザ半導体構造をｎ＋形Ｇａ
Ａｓ（１００）基板ウェハの１つの水平面上に成長さ
せ、このウェハは［０ー１ー１］（［０ー１ー１］のー
１は１の上付きバーを表す）の方位と平行のメサを残す
ように溝によるパターン化を行った。標準的なホトリソ
グラフィと湿式化学エッチングの方法を用いて約４μｍ
の幅のメサを得た。ｎ＋形ＧａＡｓウェハの湿式化学エ
ッチングにはＨ２ＳＯ４：Ｈ２Ｏ２：Ｈ２Ｏの１：１：
１の比率の混合物を用いてこの基板ウェハにデバイス当
り２つのドーブテール形の溝１３とくぼみ形メサ１４を
作成した。このエッチングは室温で５ー１５秒間好まし
くは１０秒間行った。このドーブテール形溝は３ー５μ
ｍ好ましくは４μｍの幅と１ー３μｍ好ましくは２μｍ
の深さで、夫々３．５ー４．５μｍの距離で他から間隔
をあけこのくぼみ形メサの境界を定める。
【００２５】そして続く層をこのエッチングしたウェハ
上にＭＯＣＶＤ成長法を用いて次のように成長させた。
列記すると、０．５μｍの厚さのｎ＋形ＧａＡｓバッフ
ァ層、続いて１．５μｍの厚さのｎ形Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａ
ｓ閉じ込め層、３つの８０Ａの厚さのＩｎ0.2Ｇａ0.8Ａ
ｓ井戸と４つの２００Ａの厚さのＧａＡｓの障壁層から
できているＭＱＷ活性領域、１．５μｍの厚さのｐ形Ａ
ｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓ閉じ込め層、および２００Ａの厚さの
ｐ＋形ＧａＡｓ接点層である。ここでドーパントは、夫
々ｐ形層にＺｎおよびｎ形層にＳｉを用いた。半導体層
１５ないし１９をこのパターン化基板ウェハ上に堆積し
た後、このレーザ（図１参照）の作成プロセスを次のよ
うに続けた。
【００２６】列記すると、ＳｉＯ2層の形成、ＡｕＢｅ
（ｐ接点）頂部電極の形成、ウェハうすめ処理、ＡｕＧ
ｅ（ｎ接点）底部電極の形成、およびこのＳｉＯ2層と
ＡｕＢｅ層の上のＴｉＡｕ金属オーバーレイヤの形成で
ある。このウェハのｐ側（接点層１９の表面）はさらに
次のように処理される。それは３０００ＡのＳｉＯ2を
堆積し、そのメサおよびそのメサ上の活性領域の上に
２．５ー４．５μｍの幅のウインドウをあけ、ホトリソ
グラフィとバッファード酸化物エッチング液を用いこの
ＳｉＯ2をパターン化した。ＡｕＢｅ合金（ｐ接点金
属）を０．０８μｍの厚さで標準的なホトリソグラフィ
とリフトオフ法を用いて堆積し、その結果このＳｉＯ2
層のウインドウ２１に暴露された接点層１９に対するＡ
ｕＢｅ接点を得た。
【００２７】次にこのＡｕＢｅのｐ接点をフォーミング
・ガス環境で摂氏４２０度で３０秒間合金化した。その
後、このウェハの底部側を３パーセントの臭素メタノー
ル溶液を用いて化学機械的にその基板側面を研磨して１
００μｍに薄くした。この底部電極１１（ｎ接点）は、
この基板の底面上にＡｕＧｅ合金を堆積させ、そしてフ
ォーミング・ガス中摂氏３５０度で３０秒間急速熱的合
金化により調製した。ＴｉとＡｕの薄層の堆積をＳｉＯ
2層と頂部電極２２の上に電子ビーム蒸着法を用いて厚
さ合計が０．０５ー１．０μｍに行ってこのｐ側処理を
完了した。次にこのウェハをへき開して２５０μｍのキ
ャビティ長さのチップを作成した。
【ＯＯ２８】この２５０μｍの長さのレーザは１μｍに
近い光を発した。コーティングしたファセットのレーザ
はほぼ２０ｍＡのしきい値電流を有することが分り、こ
れは室温の連続波（ＣＷと略す）動作でファセット当り
１００ｍＷ以上の光を発することができた。これについ
ては図３を参照のこと。レーザ・デバイスのコーティン
グ・ミラー・ファセットの例については米国特許第４，
７４９，２５５号、１９８８年６月７日発行、ウトパル
・ケイ・チャクラバーティ（Ｕｔｐａｌ Ｋ．Ｃｈａｋ
ｒａｂａｒｔｉ）ら、を参照のこと。図４はコーティン
グなしのファセットのレーザの光強度のｍＷ対このレー
ザの電流特性のｍＡを各種温度について示す。外部微分
量子効率は摂氏１０ー９０度の温度範囲で温度にほぼ独
立であることが分り、これは漏れ電流の温度依存性の低
いことを示す。
【００２９】このレーザ光しきい値は室温動作の３０ｍ
Ａから摂氏９０度動作のほぼ５０ｍＡに増加することが
分った。この光対電流曲線の傾斜がほぼ平行しているこ
とは温度による外部量子効率の変化が小さいことを示
し、これは漏れ電流の温度依存性の低いことを表す。図
５はこのしきい値電流を温度の関数でプロットした図で
ある。このしきい値電流の温度依存性を次の式（１）で
表す。 Ｉth＝Ｉ0ｅｘｐ（Ｔ／Ｔ0） （１） ただし、Ｉthはしきい値電流を、Ｔは温度を表し、ここ
でＩ0とＴ0は定数である。摂氏１０ー９０度の温度範囲
についてこの温度特性値、Ｔ0は１２０Ｋであるとが求
められた。
【００３０】以上の説明は、本発明の一実施例に関する
もので、この技術分野の当業者であれば、本発明の種々
の変形例が考え得るが、それらはいずれも本発明の技術
的範囲に包含される。
【００３１】
【発明の効果】以上述べたごとく本発明により従来より
簡単な方法で埋込みヘテロ構造レーザを作成することが
でき、得られたこのレーザは、しきい値電流の温度依存
性の小さい有用なレーザを提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】埋込みヘテロ構造ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓＭＱ
Ｗレーザの略図である。
【図２】図１に示すレーザの作成に用いる２つのドーブ
テール形の溝により境界の設けられたくぼみ形メサを有
する化合物半導体基板の略図である。
【図３】約０．９８μｍの波長で室温における図１に示
すレーザの連続波動作についてのパワーのｍＷ対電流の
ｍＡのプロットを示す図である。
【図４】摂氏１０ー９０度の温度範囲で動作する埋込み
ヘテロ構造レーザにおける光対電流曲線のプロットを示
す図である。
【図５】埋込みヘテロ構造レーザにおけるしきい値電流
対温度のプロットを示す図である。
【符号の説明】
１０ レーザ １１ 底部電極 １２ 基板 １３ 溝 １４ メサ １５ バッファ層 １５−１ バッファ層セクション １５−２ バッファ層セクション １５−３ バッファ層セクション １６ 底部閉じ込め層 １６−１ 底部閉じ込め層セクション １６−２ 底部閉じ込め層セクション １６−３ 底部閉じ込め層セクション １７ 活性層 １７−１ 活性層セクション １７−２ 活性層セクション １７−３ 活性層セクション １８ 頂部閉じ込め層 １９ 接点層 ２０ 絶縁層 ２１ ウインドウ ２２ （ストライプ）頂部電極 ２３ オーバーレイ電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ポール レイモンド バーガー アメリカ合衆国 07901 ニュージャージ ー サミット、ラファイエ アヴェニュー 24 (72)発明者 ニロイ ケイ．ダッタ アメリカ合衆国 07767 ニュージャージ ー コロニア、ハートランド 11 (72)発明者 ウィリアム スコット ホブソン アメリカ合衆国 07901 ニュージャージ ー サミット、カレン ウェイ 51 (72)発明者 ジョン ロパタ アメリカ合衆国 07060 ニュージャージ ー ノース プレインフィールド、アヴェ ニュー ナンバー１、ウエスター ヴェル ト 160

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 頂部電極（２２）と、底部電極（１
    １）と、それらに間に挟まれた化合物半導体構造とから
    なり、 前記化合物半導体構造は、第１の導電型の基板（１２）
    と、前記導電型のバッファ層（１５）と、前記導電型の
    底部閉じ込め層（１６）と、活性層（１７）と、別の第
    ２導電型の頂部閉じ込め層（１８）と、前記第２の導電
    型の接点層（１９）とを順に有し、 前記基板（１２）は、くぼみ形メサ（１４）と肩部セク
    ションを形成する２つの平行した溝（１３）を有し、 前記溝（１３）は、ドーブテール（鳩の尾）形の断面を
    有し、 前記バッファ層（１５）と前記底部閉じ込め層（１６）
    と前記活性層（１７）は、それぞれ、そのメサ（１４）
    上にセクション（１５ー２、１６ー２、１７ー２）を、
    その溝（１３）内にセクション（１５ー１、１６ー１、
    １７ー１）、およびその肩部上にセクション（１５ー
    ３、１６ー３、１７ー３）をコラムを形成するように有
    し、１つのコラムの前記セクションの各々は隣接するコ
    ラムのその対応セクションとは不連続であり、 前記頂部閉じ込め層（１８）は、前記各コラム上の上と
    その側壁の上に配置され、 前記頂部電極（２２）は、ウインドウにより開口された
    接点層（１９）と接触し、そのメサ（１４）とほぼ同じ
    広がりを有する埋込みヘテロ構造レーザにおいて、 前記接点層（１９）上に形成された、前記メサ（１４）
    とほぼ同じ広がりを持つウインドウ（２１）を有する前
    記絶縁層（２０）と、 前記頂部電極（２２）および前記絶縁層（２０）の上面
    の全体上にあり、その頂部電極と接触するオーバーレイ
    電極（２３）とを有することを特徴とする前記埋込みヘ
    テロ構造レーザ。
  2. 【請求項２】 前記ヘテロ構造は、ＡｌＧａＡｓ／Ｇａ
    Ａｓ／ＩｎＧａＡｓ系であることを特徴とする請求項１
    に記載のレーザ。
  3. 【請求項３】 前記底部閉じ込め層（１６）と前記頂部
    閉じ込め層（１８）とは、ＡｌxＧａ1-xＡｓ１層（ｘは
    ０．１から０．４までの範囲）であり、 前記活性層はＧａＡｓ層であることを特徴とする請求項
    ２に記載のレーザ。
  4. 【請求項４】 前記活性層（１７）は、ＩｎyＧａ1-yＡ
    ｓ井戸とＧａＡｓ障壁（ｙは０．０５から０．２５まで
    の範囲内）とを有する多層量子層であることを特徴とす
    る請求項１に記載のレーザ。
  5. 【請求項５】 活性層（１７）は、３個のＩｎ0.2Ｇａ
    0.8Ａｓ井戸と４個のＧａＡｓ障壁を有することを特徴
    とする請求項７に記載のレーザ。
  6. 【請求項６】 前記頂部電極（２２）は、ＡｕＢｅ製で
    あることを特徴とする請求項５に記載のレーザ。
  7. 【請求項７】 前記オーバーレイ電極（２３）は、Ｔｉ
    Ａｕ製であることを特徴とする請求項１に記載のレー
    ザ。
  8. 【請求項８】 前記基板（１２）は、（１００）の方位
    で、 前記溝は［０ー１ー１］の方位でエッチングされること
    を特徴とする請求項１に記載のレーザ。
  9. 【請求項９】 前記閉じ込め層（１６、１８）は、Ａｌ
    0.4Ｇａ0.6Ａｓを有することを特徴とする請求項１に記
    載のレーザ。
  10. 【請求項１０】 前記閉じ込め層（１６、１８）は、さ
    らにその活性層とそのＡｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓ層との間の位
    置に薄いＡｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ層を有することを特徴と
    する請求項１に記載のレーザ。
  11. 【請求項１１】 前記絶縁層（２０）は、ＳｉＯ2製で
    あることを特徴とする請求項１に記載のレーザ。
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