JPH07115251A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- JPH07115251A JPH07115251A JP27069393A JP27069393A JPH07115251A JP H07115251 A JPH07115251 A JP H07115251A JP 27069393 A JP27069393 A JP 27069393A JP 27069393 A JP27069393 A JP 27069393A JP H07115251 A JPH07115251 A JP H07115251A
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- electrode layer
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- electrode
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高速変調が可能な低い素子抵抗をもつ埋め込
み構造レーザを提供する。 【構成】 半導体レーザは第１の導電型を有する（１０
０）半導体基板２０１上に、第１の導電型を有するバッ
ファ層３０２、歪量子井戸活性層３０５、第２の導電型
を有するクラッド層３０６、第１の電極層３０７、第２
の電極層３０８を形成しこれらを加工してメサストライ
プ３１０とし、メサ側壁を鉄ドープ高抵抗埋込み層３１
１により埋込み、ＳｉＯ2 膜３１２を付け、窓開けを
し、ｐ形電極３１４とｎ形電極３１５を両側に形成す
る。クラッド層３０６と接する第１の電極層３０７のエ
ネルギギャップがクラッド層より小さく、第１の電極層
の上の第２の電極層３０８のエネルギギャップより大き
くする。電極層は３層以上設け順次エネルギギャップを
大きくしてもよい。
み構造レーザを提供する。 【構成】 半導体レーザは第１の導電型を有する（１０
０）半導体基板２０１上に、第１の導電型を有するバッ
ファ層３０２、歪量子井戸活性層３０５、第２の導電型
を有するクラッド層３０６、第１の電極層３０７、第２
の電極層３０８を形成しこれらを加工してメサストライ
プ３１０とし、メサ側壁を鉄ドープ高抵抗埋込み層３１
１により埋込み、ＳｉＯ2 膜３１２を付け、窓開けを
し、ｐ形電極３１４とｎ形電極３１５を両側に形成す
る。クラッド層３０６と接する第１の電極層３０７のエ
ネルギギャップがクラッド層より小さく、第１の電極層
の上の第２の電極層３０８のエネルギギャップより大き
くする。電極層は３層以上設け順次エネルギギャップを
大きくしてもよい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光伝送用光源として重要
な埋込み構造半導体レーザに関するものである。
な埋込み構造半導体レーザに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】埋込み構造レーザは狭い活性層に電流と
光を有効に閉じ込められることから低電流動作を可能に
し、高効率な光源として光通信に用いられている。埋込
み構造半導体レーザとしては、メサ両側の埋込み層の違
いによりｐ−ｎ接合埋込み型と高抵抗埋込み型の２種類
がある。まずｐ−ｎ接合埋込み型の従来技術から説明す
る。図１は我々が開発した全ての結晶成長を有機金属気
相成長（ＭＯＶＰＥ）法によって作製した埋込み構造レ
ーザの構造を示した断面斜視図である（参考文献：特開
平１−１８９１８５号、近藤、板屋、“埋込み構造半導
体レーザの製造方法”、Ｉｔａｙａ，Ｏｉｓｈｉ，Ｎａ
ｋａｏ，Ｓａｔｏ，Ｋｏｎｄｏ，Ｉｍａｍｕｒａ，“Ｌ
ｏｗ−ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ
１．５μｍ ｂｕｒｉｅｄ ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃ
ｔｕｒｅ ＤＦＢ ｌａｓｅｒｓｇｒｏｗｎ ｅｎｔｉ
ｒｅｌｙ ｂｙ ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ＭＯＶＰ
Ｅ”，Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．ｐｐ．１９３−１
９４，ｖｏｌ．２３，１９８７）。この構造の特徴はメ
サの高さを１μｍ以下と低くし、有機金属気相成長法で
発生するメサ側壁の異常成長を抑えることで埋込み構造
ができることを明らかにしたものである。作製方法はｎ
形ＩｎＰ基板（Ｓｎドープ、ｎ形不純物濃度２×１０18
ｃｍ-3）１の上にｎ形ＩｎＰバッファ層（ｎ形不純物濃
度２×１０18ｃｍ-3、厚さ０．５μｍ）２、アンドープ
のＩｎＧａＡｓＰ活性層（エネルギギャップ波長１．５
５μｍ、厚さ０．１μｍ）３、Ｚｎをｐ形不純物として
ドーピングしたｐ形ＩｎＰ層（厚さ０．５μｍ）４を連
続成長し、成長した表面にＳｉＯ2 膜をスパッタ法等に
より付け、通常のホトリソグラフィ法とドライエッチン
グ技術により１．５〜２．０μｍ幅のストライプマスク
を作製し、そのあと塩素系ガスを用いた反応性ドライエ
ッチング技術により活性層の下までエッチングを行ない
メサを形成する。その後、メサ側壁をｐ形ＩｎＰ層（厚
さ０．７μｍ、Ｐ形不純物濃度１０17ｃｍ-3）５、ｎ形
ＩｎＰ層（厚さ０．７μｍ、ｎ形不純物濃度１０17ｃｍ
-3）６で埋め込む。次に、ＳｉＯ2 マスクをフッ酸によ
って除去し、全面に渡ってｐ形ＩｎＰ層（ｐ形不純物濃
度１０17ｃｍ-3、厚さ１．５μｍ）７と、さらに電極層
となるｐ+ 形ＩｎＧａＡｓ層（厚さ０．５μｍ）８とを
連続成長する。電極層８の上に電流狭窄用ＳｉＯ2 膜９
とＡｕＺｎＮｉからなるｐ形電極１０とを設け、基板裏
面にはＡｕＧｅＮｉからなるｎ形電極１１を設ける。こ
の場合、電極層としては金属とオーミック接触が得られ
るようにできるだけ禁制帯のエネルギギャップの小さい
方が望ましい。また、ＭＯＶＰＥ法では図２に示したよ
うにエネルギギャップ波長において長波長になるほどよ
り多くｐ形不純物をドーピングできることがわかってい
る。従って、電極層としてはＩｎＧａＡｓＰ系での最も
よく不純物をドーピングできるＩｎＧａＡｓ結晶を用い
るのが一般的であった。図３はこのようにして作製した
レーザの電流−光出力特性および、電流−微分抵抗特性
を示したものである。レーザは１０ｍＡで発振した。し
かし、閾値付近での微分抵抗は約８Ωあり、電流を増加
させるに従って、６Ω程度に漸近していく特性を示し
た。レーザの変調速度は素子の容量（Ｃ）と抵抗（Ｒ）
によって制限され、ｆ＝１／２πＲＣが電気的なカット
オフ周波数になる。従って、抵抗を下げることが高速変
調を行なうため必須の条件となる。また、素子の発熱が
抵抗に依存することから低抵抗が高温での動作、あるい
は高出力にも必要な条件である。
光を有効に閉じ込められることから低電流動作を可能に
し、高効率な光源として光通信に用いられている。埋込
み構造半導体レーザとしては、メサ両側の埋込み層の違
いによりｐ−ｎ接合埋込み型と高抵抗埋込み型の２種類
がある。まずｐ−ｎ接合埋込み型の従来技術から説明す
る。図１は我々が開発した全ての結晶成長を有機金属気
相成長（ＭＯＶＰＥ）法によって作製した埋込み構造レ
ーザの構造を示した断面斜視図である（参考文献：特開
平１−１８９１８５号、近藤、板屋、“埋込み構造半導
体レーザの製造方法”、Ｉｔａｙａ，Ｏｉｓｈｉ，Ｎａ
ｋａｏ，Ｓａｔｏ，Ｋｏｎｄｏ，Ｉｍａｍｕｒａ，“Ｌ
ｏｗ−ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ
１．５μｍ ｂｕｒｉｅｄ ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃ
ｔｕｒｅ ＤＦＢ ｌａｓｅｒｓｇｒｏｗｎ ｅｎｔｉ
ｒｅｌｙ ｂｙ ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ＭＯＶＰ
Ｅ”，Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．ｐｐ．１９３−１
９４，ｖｏｌ．２３，１９８７）。この構造の特徴はメ
サの高さを１μｍ以下と低くし、有機金属気相成長法で
発生するメサ側壁の異常成長を抑えることで埋込み構造
ができることを明らかにしたものである。作製方法はｎ
形ＩｎＰ基板（Ｓｎドープ、ｎ形不純物濃度２×１０18
ｃｍ-3）１の上にｎ形ＩｎＰバッファ層（ｎ形不純物濃
度２×１０18ｃｍ-3、厚さ０．５μｍ）２、アンドープ
のＩｎＧａＡｓＰ活性層（エネルギギャップ波長１．５
５μｍ、厚さ０．１μｍ）３、Ｚｎをｐ形不純物として
ドーピングしたｐ形ＩｎＰ層（厚さ０．５μｍ）４を連
続成長し、成長した表面にＳｉＯ2 膜をスパッタ法等に
より付け、通常のホトリソグラフィ法とドライエッチン
グ技術により１．５〜２．０μｍ幅のストライプマスク
を作製し、そのあと塩素系ガスを用いた反応性ドライエ
ッチング技術により活性層の下までエッチングを行ない
メサを形成する。その後、メサ側壁をｐ形ＩｎＰ層（厚
さ０．７μｍ、Ｐ形不純物濃度１０17ｃｍ-3）５、ｎ形
ＩｎＰ層（厚さ０．７μｍ、ｎ形不純物濃度１０17ｃｍ
-3）６で埋め込む。次に、ＳｉＯ2 マスクをフッ酸によ
って除去し、全面に渡ってｐ形ＩｎＰ層（ｐ形不純物濃
度１０17ｃｍ-3、厚さ１．５μｍ）７と、さらに電極層
となるｐ+ 形ＩｎＧａＡｓ層（厚さ０．５μｍ）８とを
連続成長する。電極層８の上に電流狭窄用ＳｉＯ2 膜９
とＡｕＺｎＮｉからなるｐ形電極１０とを設け、基板裏
面にはＡｕＧｅＮｉからなるｎ形電極１１を設ける。こ
の場合、電極層としては金属とオーミック接触が得られ
るようにできるだけ禁制帯のエネルギギャップの小さい
方が望ましい。また、ＭＯＶＰＥ法では図２に示したよ
うにエネルギギャップ波長において長波長になるほどよ
り多くｐ形不純物をドーピングできることがわかってい
る。従って、電極層としてはＩｎＧａＡｓＰ系での最も
よく不純物をドーピングできるＩｎＧａＡｓ結晶を用い
るのが一般的であった。図３はこのようにして作製した
レーザの電流−光出力特性および、電流−微分抵抗特性
を示したものである。レーザは１０ｍＡで発振した。し
かし、閾値付近での微分抵抗は約８Ωあり、電流を増加
させるに従って、６Ω程度に漸近していく特性を示し
た。レーザの変調速度は素子の容量（Ｃ）と抵抗（Ｒ）
によって制限され、ｆ＝１／２πＲＣが電気的なカット
オフ周波数になる。従って、抵抗を下げることが高速変
調を行なうため必須の条件となる。また、素子の発熱が
抵抗に依存することから低抵抗が高温での動作、あるい
は高出力にも必要な条件である。
【０００３】次に、高抵抗埋込み型の従来技術を説明す
る。半絶縁性高抵抗埋込みレーザは素子容量を小さくで
きることから、高速変調用の光源として開発が進められ
ている。図４はＮ．Ｎｏｒｄｅｌｌ等によって報告され
た半絶縁性高抵抗埋込みレーザの断面図である（文献：
ＭＯＶＰＥ ｒｅｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ｓｅｍｉ−ｉｎ
ｓｕｌａｔｉｎｇ ＩｎＰ ａｒｏｕｎｄ ｒｅａｃｔ
ｉｖｅ ｉｏｎ ｅｔｃｈｅｄ ｌａｓｅｒ ｍｅｓａ
ｓ，Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓｐｐ．９
２６−９２７，ｖｏｌ．２７，１９９１）。ｎ形ＩｎＰ
基板１２上に発振波長が１．５５μｍとなる多重量子井
戸構造活性層１３、ｐ型ＩｎＰクラッド層１４、ｐ+ 形
ＩｎＧａＡｓ電極層１５をＭＯＶＰＥ法により成長し、
幅約２〜２．５μｍのメサに加工した後、ＭＯＶＰＥ法
により、メサを鉄ドープ高抵抗ＩｎＰ層１６によって埋
め込んだレーザである。閾値３０ｍＡ，光出力２０ｍＷ
が得られているが、ｐ型の電極をとる電極層に三元混晶
のＩｎＧａＡｓ１５を用いているので次のような問題点
がある。ＩｎＧａＡｓ結晶のエネルギギャップは０．７
５ｅＶであり、ｐ型の電極材料としてＡｕＺｎＮｉ合金
を用いると金属と半導体の間にできるエネルギギャップ
の差（ショットキー障壁）を小さくすることができ、低
抵抗なオーミック接触が得られる。しかし、メサの構造
が垂直に立っているために、ｐ型電極層１５の幅は２μ
ｍと狭く、閾値付近の電流値においては抵抗が高く、１
０ＧＨｚ以上の高速の変調がかかり難いという問題があ
った。
る。半絶縁性高抵抗埋込みレーザは素子容量を小さくで
きることから、高速変調用の光源として開発が進められ
ている。図４はＮ．Ｎｏｒｄｅｌｌ等によって報告され
た半絶縁性高抵抗埋込みレーザの断面図である（文献：
ＭＯＶＰＥ ｒｅｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ｓｅｍｉ−ｉｎ
ｓｕｌａｔｉｎｇ ＩｎＰ ａｒｏｕｎｄ ｒｅａｃｔ
ｉｖｅ ｉｏｎ ｅｔｃｈｅｄ ｌａｓｅｒ ｍｅｓａ
ｓ，Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓｐｐ．９
２６−９２７，ｖｏｌ．２７，１９９１）。ｎ形ＩｎＰ
基板１２上に発振波長が１．５５μｍとなる多重量子井
戸構造活性層１３、ｐ型ＩｎＰクラッド層１４、ｐ+ 形
ＩｎＧａＡｓ電極層１５をＭＯＶＰＥ法により成長し、
幅約２〜２．５μｍのメサに加工した後、ＭＯＶＰＥ法
により、メサを鉄ドープ高抵抗ＩｎＰ層１６によって埋
め込んだレーザである。閾値３０ｍＡ，光出力２０ｍＷ
が得られているが、ｐ型の電極をとる電極層に三元混晶
のＩｎＧａＡｓ１５を用いているので次のような問題点
がある。ＩｎＧａＡｓ結晶のエネルギギャップは０．７
５ｅＶであり、ｐ型の電極材料としてＡｕＺｎＮｉ合金
を用いると金属と半導体の間にできるエネルギギャップ
の差（ショットキー障壁）を小さくすることができ、低
抵抗なオーミック接触が得られる。しかし、メサの構造
が垂直に立っているために、ｐ型電極層１５の幅は２μ
ｍと狭く、閾値付近の電流値においては抵抗が高く、１
０ＧＨｚ以上の高速の変調がかかり難いという問題があ
った。
【０００４】高抵抗埋込みレーザにおいて抵抗を下げる
方法として、Ｐ．Ａ．Ｍｏｒｔｏｎ等は図５に示す構造
を報告している（２５ＧＨｚ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ
１．５５μｍ ＧａＩｎＡｓＰ ｐ−ｄｏｐｅｄ ｓｔ
ｒａｉｎｅｄ ｍｕｌｔｉｑｕａｎｔｕｍ−ｗｅｌｌ
ｌａｓｅｒｓ，Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ
ｓ，ｐｐ．２１５６−２１５７，ｖｏｌ．２８ １９９
２）。図５の構造ではｎ形ＩｎＰ基板１７の上にｎ形Ｉ
ｎＰバッファ層１８、多重量子井戸構造活性層１９、ｐ
形ＩｎＰ層２０を成長し、メサ加工した後、鉄ドープＩ
ｎＰ層２１、ｎ形ＩｎＰ層２２で１回目の埋込み成長を
行ない、さらに２回目の成長で全面にｐ形ＩｎＰ層２
３、ｐ+ 形ＩｎＧａＡｓ電極層２４を成長し、素子の抵
抗を下げるために１５μｍと広めのメサを形成、３回目
の成長で、高抵抗ＩｎＰ層２５で埋込み成長を行なった
ものである。ｐ形電極領域を広く取って素子の抵抗を
２．３Ωまで下げ２５ＧＨｚまでの高速変調が達成され
ている。しかし、埋込み成長回数が３回と多く、歩留り
の低下をきたすという問題がある。
方法として、Ｐ．Ａ．Ｍｏｒｔｏｎ等は図５に示す構造
を報告している（２５ＧＨｚ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ
１．５５μｍ ＧａＩｎＡｓＰ ｐ−ｄｏｐｅｄ ｓｔ
ｒａｉｎｅｄ ｍｕｌｔｉｑｕａｎｔｕｍ−ｗｅｌｌ
ｌａｓｅｒｓ，Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ
ｓ，ｐｐ．２１５６−２１５７，ｖｏｌ．２８ １９９
２）。図５の構造ではｎ形ＩｎＰ基板１７の上にｎ形Ｉ
ｎＰバッファ層１８、多重量子井戸構造活性層１９、ｐ
形ＩｎＰ層２０を成長し、メサ加工した後、鉄ドープＩ
ｎＰ層２１、ｎ形ＩｎＰ層２２で１回目の埋込み成長を
行ない、さらに２回目の成長で全面にｐ形ＩｎＰ層２
３、ｐ+ 形ＩｎＧａＡｓ電極層２４を成長し、素子の抵
抗を下げるために１５μｍと広めのメサを形成、３回目
の成長で、高抵抗ＩｎＰ層２５で埋込み成長を行なった
ものである。ｐ形電極領域を広く取って素子の抵抗を
２．３Ωまで下げ２５ＧＨｚまでの高速変調が達成され
ている。しかし、埋込み成長回数が３回と多く、歩留り
の低下をきたすという問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は有機金
属気相成長法によって作製する埋込みレーザにおいて高
速変調が可能な低い素子抵抗をもつ埋込み構造レーザを
提供することにある。
属気相成長法によって作製する埋込みレーザにおいて高
速変調が可能な低い素子抵抗をもつ埋込み構造レーザを
提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は有機金属気相成
長法によって作製する半導体レーザにおいて電極層を多
層にし、電極用金属と接する層のエネルギギャップを小
さくすることで、ショットキー障壁の小さい接触とし、
クラッド層から金属電極に接する層までの層のエネルギ
ギャップを階段状に小さくした構造を最も主要な特徴と
する。
長法によって作製する半導体レーザにおいて電極層を多
層にし、電極用金属と接する層のエネルギギャップを小
さくすることで、ショットキー障壁の小さい接触とし、
クラッド層から金属電極に接する層までの層のエネルギ
ギャップを階段状に小さくした構造を最も主要な特徴と
する。
【０００７】すなわち、請求項１の発明は、第１の導電
型を有する（１００）面半導体基板上に配された少なく
とも活性層、第２の導電型を有するクラッド層、および
電極層からなる積層体がメサストライプ状に加工されて
おり、該メサ側壁を高抵抗半導体結晶層、または下から
第２の導電型を有する半導体層と第１の導電型を有する
半導体層の積層体で埋め込まれた構造を持つ半導体レー
ザにおいて、前記電極層が２層からなり、前記クラッド
層に接する第１の電極層のエネルギギャップが前記クラ
ッド層のエネルギギャップよりも小さく、かつ第１の電
極層の上の第２の電極層のエネルギギャップよりも大き
いことを特徴とする。
型を有する（１００）面半導体基板上に配された少なく
とも活性層、第２の導電型を有するクラッド層、および
電極層からなる積層体がメサストライプ状に加工されて
おり、該メサ側壁を高抵抗半導体結晶層、または下から
第２の導電型を有する半導体層と第１の導電型を有する
半導体層の積層体で埋め込まれた構造を持つ半導体レー
ザにおいて、前記電極層が２層からなり、前記クラッド
層に接する第１の電極層のエネルギギャップが前記クラ
ッド層のエネルギギャップよりも小さく、かつ第１の電
極層の上の第２の電極層のエネルギギャップよりも大き
いことを特徴とする。
【０００８】請求項２の発明は、第１の導電型を有する
（１００）面半導体基板上に配された少なくとも活性
層、および第２の導電型を有するクラッド層からなる積
層体がメサストライプ状に加工されており、該メサ側壁
を第２の導電型を有する半導体層または高抵抗半導体結
晶層、第１の導電型を有する半導体層から成る埋込み層
で埋込まれ、さらにメサ上部および埋込み層上に第２の
導電型を有する半導体層と電極層を配した構造を持つ半
導体レーザにおいて、前記電極層が２層からなり、前記
クラッド層に接する第１の電極層のエネルギギャップが
前記クラッド層のエネルギギャップよりも小さく、かつ
第１の電極層の上の第２の電極層のエネルギギャップよ
りも大きいことを特徴とする。
（１００）面半導体基板上に配された少なくとも活性
層、および第２の導電型を有するクラッド層からなる積
層体がメサストライプ状に加工されており、該メサ側壁
を第２の導電型を有する半導体層または高抵抗半導体結
晶層、第１の導電型を有する半導体層から成る埋込み層
で埋込まれ、さらにメサ上部および埋込み層上に第２の
導電型を有する半導体層と電極層を配した構造を持つ半
導体レーザにおいて、前記電極層が２層からなり、前記
クラッド層に接する第１の電極層のエネルギギャップが
前記クラッド層のエネルギギャップよりも小さく、かつ
第１の電極層の上の第２の電極層のエネルギギャップよ
りも大きいことを特徴とする。
【０００９】請求項３の発明は、請求項１または２に記
載の半導体レーザにおいて、前記電極層は少なくとも３
層からなり、前記クラッド層に接する第１の電極層のエ
ネルギギャップが前記クラッド層のエネルギギャップよ
りも小さく、第１の電極層の上の第２の電極層のエネル
ギギャップが第１の電極層のエネルギギャップよりも小
さく、第２の電極層の上の第３の電極層のエネルギギャ
ップが第２の電極層のエネルギギャップよりも小さいこ
とを特徴とする。
載の半導体レーザにおいて、前記電極層は少なくとも３
層からなり、前記クラッド層に接する第１の電極層のエ
ネルギギャップが前記クラッド層のエネルギギャップよ
りも小さく、第１の電極層の上の第２の電極層のエネル
ギギャップが第１の電極層のエネルギギャップよりも小
さく、第２の電極層の上の第３の電極層のエネルギギャ
ップが第２の電極層のエネルギギャップよりも小さいこ
とを特徴とする。
【００１０】
【作用】図６に従来、報告されている有機金属気相成長
法による埋込み構造レーザのｐ+ 形ＩｎＧａＡｓ電極層
とｐ形ＩｎＰクラッド層のエネルギバンド構造図を示し
た。ｐ形電極からはホールが半導体レーザに注入され、
ホールはエネルギバンドの価電子帯内を移動して活性層
に注入される。活性層上のクラッド層ＩｎＰ１０１のエ
ネルギギャップは１．４ｅＶであり、電極層のＩｎＧａ
Ａｓ層１０２のエネルギギャップは０．７５ｅＶであ
る。エネルギギャップの異なるｐ型半導体を接合させる
と広いギャップから狭いギャップ側にホールが移動し、
ホールが蓄積された蓄積層が形成される。そのために、
図６に示すように、ホールにとっては障壁となるノッチ
（ΔＥｖ１）１０３が現われる。そのためにホールが障
壁を超えられる電圧までは電流が流れ難く、高い微分抵
抗を示すことになる。これに対して、図７は本発明のエ
ネルギバンド構造図を示したものであり、電極層を金属
と接するｐ+ 形ＩｎＧａＡｓ電極層（Ｅｇ＝０．７５ｅ
Ｖ）１０２からｐ形ＩｎＧａＡｓＰ層（エネルギギャッ
プ波長λ＝１．３μｍ、Ｅｇ＝０．９５ｅＶ）１０４、
ｐ形ＩｎＰクラッド層（Ｅｇ＝１．４ｅＶ）１０１へと
階段状にエネルギギャップを大きくすることにより、ホ
ールの蓄積による障壁（ΔＥｖ２，ΔＥｖ３）１０５，
１０６の高さを低くし、金属電極からクラッド層へホー
ルを効率よく注入できる。このため素子抵抗が下がる。
法による埋込み構造レーザのｐ+ 形ＩｎＧａＡｓ電極層
とｐ形ＩｎＰクラッド層のエネルギバンド構造図を示し
た。ｐ形電極からはホールが半導体レーザに注入され、
ホールはエネルギバンドの価電子帯内を移動して活性層
に注入される。活性層上のクラッド層ＩｎＰ１０１のエ
ネルギギャップは１．４ｅＶであり、電極層のＩｎＧａ
Ａｓ層１０２のエネルギギャップは０．７５ｅＶであ
る。エネルギギャップの異なるｐ型半導体を接合させる
と広いギャップから狭いギャップ側にホールが移動し、
ホールが蓄積された蓄積層が形成される。そのために、
図６に示すように、ホールにとっては障壁となるノッチ
（ΔＥｖ１）１０３が現われる。そのためにホールが障
壁を超えられる電圧までは電流が流れ難く、高い微分抵
抗を示すことになる。これに対して、図７は本発明のエ
ネルギバンド構造図を示したものであり、電極層を金属
と接するｐ+ 形ＩｎＧａＡｓ電極層（Ｅｇ＝０．７５ｅ
Ｖ）１０２からｐ形ＩｎＧａＡｓＰ層（エネルギギャッ
プ波長λ＝１．３μｍ、Ｅｇ＝０．９５ｅＶ）１０４、
ｐ形ＩｎＰクラッド層（Ｅｇ＝１．４ｅＶ）１０１へと
階段状にエネルギギャップを大きくすることにより、ホ
ールの蓄積による障壁（ΔＥｖ２，ΔＥｖ３）１０５，
１０６の高さを低くし、金属電極からクラッド層へホー
ルを効率よく注入できる。このため素子抵抗が下がる。
【００１１】
【実施例】本発明の第一の実施例について説明する。図
８〜図１２を用いて本発明の製造方法について説明す
る。ここではＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系レーザを例とし
た。図８はｎ形ＩｎＰ基板（ｎ型不純物濃度２×１０18
ｃｍ-3）２０１の上にｎ形ＩｎＰバッファ層（ｎ形不純
物濃度２×１０18ｃｍ-3、厚さ０．５μｍ）２０２，Ｉ
ｎＧａＡｓを井戸層２０３とし、ＩｎＧａＡｓＰ（エネ
ルギギャップ波長λ＝１．３μｍ）をバリア層２０４と
する６〜１２井戸数の歪量子井戸活性層２０５、ｐ形Ｉ
ｎＰ層（ｐ形不純物濃度２×１０17ｃｍ-3、厚さ０．５
μｍ）２０６をＭＯＶＰＥ法により順次成長する。次に
ＳｉＯ2 膜をスパッタ法により表面に付ける。ＳｉＯ2
ストライプマスク２０７を通常のホトリソグラフィ法と
ＣＦ4 とＨ2 をエッチングガスとして用いたドライエッ
チング法により成長面に形成する。ストライプの幅はレ
ーザ光の単一横モードを得るために１．５μｍとする。
埋込み用のメサはエタンガスと水素の混合ガスを用いた
リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）法によって活
性層の下までメサの高さが約１μｍになるようにエッチ
ングする。エタンガスを用いたＲＩＥ法では、図９に示
すように、側壁が垂直なメサが形成される。次に、Ｓｉ
Ｏ2 マスクをそのまま選択成長用マスクとして、メサス
トライプの両側をｐ形ＩｎＰ層（厚さ０．７μｍ、ｐ形
不純物濃度１０17ｃｍ-3）２０８、ｎ形ＩｎＰ層（厚さ
０．７μｍ、ｎ形不純物濃度１０17ｃｍ-3）２０９で埋
め込む。この場合、ｐ形ＩｎＰ層の代りに鉄ドープ高抵
抗ＩｎＰ層を用いてもよい。このように選択的に埋込み
成長を行なうと図１０のようになる。次に、ＳｉＯ2 マ
スク２０７をフッ酸によって除去し、さらに全面に渡っ
てｐ形ＩｎＰ層（ｐ形不純物濃度１０17ｃｍ-3、厚さ
１．５μｍ）２１０、さらに電極層となるｐ形ＩｎＧａ
ＡｓＰ層（エネルギギャップ波長１．３μｍ、ｐ形不純
物濃度７×１０17ｃｍ-3、厚さ０．１μｍ）２１１、ｐ
+ 形ＩｎＧａＡｓ層（厚さ０．５μｍ）２１２を連続成
長する。成長した表面にＳｉＯ2 膜２１３を表面に付
け、通常のホトリソグラフィ法とドライエッチング法に
より電極用の窓開け２１４を行なう（図１１）。その
後、基板裏面側を研磨し、ウェハの厚さを約１００μｍ
としたのち、成長面側にｐ形の電極としてＡｕＺｎＮｉ
２１５をリフトオフ法により窓２１４の部分にのみ付
け、基板裏面側にｎ形電極としてＡｕＧｅＮｉ２１６を
蒸着し、窒素雰囲気中約４２０℃でシンタリングをおこ
なう。さらにボンディング用に金２１７を図１２に示す
ように電流注入用窓２１４の上とパッド部にメッキし
た。レーザチップは長さ３００μｍとし、劈開により形
成した。
８〜図１２を用いて本発明の製造方法について説明す
る。ここではＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系レーザを例とし
た。図８はｎ形ＩｎＰ基板（ｎ型不純物濃度２×１０18
ｃｍ-3）２０１の上にｎ形ＩｎＰバッファ層（ｎ形不純
物濃度２×１０18ｃｍ-3、厚さ０．５μｍ）２０２，Ｉ
ｎＧａＡｓを井戸層２０３とし、ＩｎＧａＡｓＰ（エネ
ルギギャップ波長λ＝１．３μｍ）をバリア層２０４と
する６〜１２井戸数の歪量子井戸活性層２０５、ｐ形Ｉ
ｎＰ層（ｐ形不純物濃度２×１０17ｃｍ-3、厚さ０．５
μｍ）２０６をＭＯＶＰＥ法により順次成長する。次に
ＳｉＯ2 膜をスパッタ法により表面に付ける。ＳｉＯ2
ストライプマスク２０７を通常のホトリソグラフィ法と
ＣＦ4 とＨ2 をエッチングガスとして用いたドライエッ
チング法により成長面に形成する。ストライプの幅はレ
ーザ光の単一横モードを得るために１．５μｍとする。
埋込み用のメサはエタンガスと水素の混合ガスを用いた
リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）法によって活
性層の下までメサの高さが約１μｍになるようにエッチ
ングする。エタンガスを用いたＲＩＥ法では、図９に示
すように、側壁が垂直なメサが形成される。次に、Ｓｉ
Ｏ2 マスクをそのまま選択成長用マスクとして、メサス
トライプの両側をｐ形ＩｎＰ層（厚さ０．７μｍ、ｐ形
不純物濃度１０17ｃｍ-3）２０８、ｎ形ＩｎＰ層（厚さ
０．７μｍ、ｎ形不純物濃度１０17ｃｍ-3）２０９で埋
め込む。この場合、ｐ形ＩｎＰ層の代りに鉄ドープ高抵
抗ＩｎＰ層を用いてもよい。このように選択的に埋込み
成長を行なうと図１０のようになる。次に、ＳｉＯ2 マ
スク２０７をフッ酸によって除去し、さらに全面に渡っ
てｐ形ＩｎＰ層（ｐ形不純物濃度１０17ｃｍ-3、厚さ
１．５μｍ）２１０、さらに電極層となるｐ形ＩｎＧａ
ＡｓＰ層（エネルギギャップ波長１．３μｍ、ｐ形不純
物濃度７×１０17ｃｍ-3、厚さ０．１μｍ）２１１、ｐ
+ 形ＩｎＧａＡｓ層（厚さ０．５μｍ）２１２を連続成
長する。成長した表面にＳｉＯ2 膜２１３を表面に付
け、通常のホトリソグラフィ法とドライエッチング法に
より電極用の窓開け２１４を行なう（図１１）。その
後、基板裏面側を研磨し、ウェハの厚さを約１００μｍ
としたのち、成長面側にｐ形の電極としてＡｕＺｎＮｉ
２１５をリフトオフ法により窓２１４の部分にのみ付
け、基板裏面側にｎ形電極としてＡｕＧｅＮｉ２１６を
蒸着し、窒素雰囲気中約４２０℃でシンタリングをおこ
なう。さらにボンディング用に金２１７を図１２に示す
ように電流注入用窓２１４の上とパッド部にメッキし
た。レーザチップは長さ３００μｍとし、劈開により形
成した。
【００１２】次に、この実施例の動作について説明す
る。図１３は電流−微分抵抗特性と電流−光出力特性を
示したもので、発振しきい値は１０ｍＡであり、電流が
８０ｍＡでの光出力は１８ｍＷであった。また、しきい
値における効率は２６％の高効率となり、良好な特性を
示した。また、電流−微分抵抗特性は発振しきい値にお
いて折れ曲がり、発振しきい値以上の電流値では抵抗値
は２Ωで一定となり、きわめて良好な特性を示した。図
３と比較すると、電極層がＩｎＧａＡｓのみでできたも
のの電流−微分抵抗特性は、ＩｎＧａＡｓ層とＩｎＰ層
の間にできるエネルギ障壁（ΔＥｖ１）１０３によって
ホールが流れ難く、発振しきい値付近の抵抗が高く、ま
た、折れ曲がりのない特性になっていることが本発明と
異なる。本発明の実施例に示した電極層の構造による抵
抗の低下により３ｄＢ変調帯域として２０ＧＨｚが得ら
れた。また、１５０℃までのレーザ発振が確認された。
る。図１３は電流−微分抵抗特性と電流−光出力特性を
示したもので、発振しきい値は１０ｍＡであり、電流が
８０ｍＡでの光出力は１８ｍＷであった。また、しきい
値における効率は２６％の高効率となり、良好な特性を
示した。また、電流−微分抵抗特性は発振しきい値にお
いて折れ曲がり、発振しきい値以上の電流値では抵抗値
は２Ωで一定となり、きわめて良好な特性を示した。図
３と比較すると、電極層がＩｎＧａＡｓのみでできたも
のの電流−微分抵抗特性は、ＩｎＧａＡｓ層とＩｎＰ層
の間にできるエネルギ障壁（ΔＥｖ１）１０３によって
ホールが流れ難く、発振しきい値付近の抵抗が高く、ま
た、折れ曲がりのない特性になっていることが本発明と
異なる。本発明の実施例に示した電極層の構造による抵
抗の低下により３ｄＢ変調帯域として２０ＧＨｚが得ら
れた。また、１５０℃までのレーザ発振が確認された。
【００１３】図１４〜図１８を用いて本発明の第２の実
施例について説明する。図１４〜図１８は製造方法を説
明する図である。ここではＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系レ
ーザを例とした。図１４はｎ形ＩｎＰ基板（ｎ型不純物
濃度２×１０18ｃｍ-3）３０１の上にｎ形ＩｎＰバッフ
ァ層（ｎ形不純物濃度２×１０18ｃｍ-3、厚さ０．５μ
ｍ）３０２，ＩｎＧａＡｓを井戸層３０３とし、ＩｎＧ
ａＡｓＰ（エネルギギャップ波長λ＝１．３μｍ）をバ
リア層３０４とする６〜１２井戸数の歪量子井戸活性層
３０５、ｐ形ＩｎＰクラッド層（ｐ形不純物濃度２×１
０17ｃｍ-3、厚さ１．５μｍ）３０６，ｐ形ＩｎＧａＡ
ｓＰ（エネルギギャップ波長λ＝１．３μｍ、ｐ形不純
物濃度２×１０18ｃｍ-3、厚さ０．２μｍ）３０７，ｐ
+ 形ＩｎＧａＡｓ（ｐ形不純物濃度５×１０18ｃｍ-3、
厚さ０．３μｍ）３０８をＭＯＶＰＥ法により順次成長
する。次に、ＳｉＯ2 膜をスパッタ法により埋込み成長
面側に付ける。ＳｉＯ2 ストライプマスク３０９を通常
のホトリソグラフィ法とＣＦ4 とＨ2 をエッチングガス
として用いたドライエッチング法とにより成長面に形成
する。ストライプの幅はレーザ光の単一横モードを得る
ために１．５μｍとする。埋込み用のメサはエタンガス
と水素の混合ガスを用いたリアクティブイオンエッチン
グ（ＲＩＥ）法によって活性層の下まで約２．７μｍエ
ッチングする。エタンガスを用いたＲＩＥ法では図１５
に示すような側壁が垂直なメサ３１０が形成される。次
に、ＳｉＯ2 マスクをそのまま選択成長用マスクとし
て、メサストライプの両側を鉄ドープ高抵抗ＩｎＰ埋込
み層３１１により選択的に埋込み成長を行なうと図１６
のようになる。ＳｉＯ2 マスクを剥離後、再度電流阻止
用ＳｉＯ2 膜３１２を表面に付け、通常のホトリソグラ
フィ法とドライエッチング法により電極用の窓開け３１
３を行なう（図１７）。その後、基板裏面側を研磨し、
ウェハの厚さを約１００μｍとしたのち、成長面側にｐ
形の電極としてＡｕＺｎＮｉをリフトオフ法により窓３
１３の部分にのみ付け、基板裏面側にｎ形の電極として
ＡｕＧｅＮｉ３１５を蒸着し、窒素雰囲気中約４２０℃
でシンタリングを行う。さらにボンディング用に金３１
６を図１８に示すように電流注入用窓３１３の上とパッ
ド部にメッキした。レーザチップは長さ３００μｍと
し、劈開により形成した。
施例について説明する。図１４〜図１８は製造方法を説
明する図である。ここではＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系レ
ーザを例とした。図１４はｎ形ＩｎＰ基板（ｎ型不純物
濃度２×１０18ｃｍ-3）３０１の上にｎ形ＩｎＰバッフ
ァ層（ｎ形不純物濃度２×１０18ｃｍ-3、厚さ０．５μ
ｍ）３０２，ＩｎＧａＡｓを井戸層３０３とし、ＩｎＧ
ａＡｓＰ（エネルギギャップ波長λ＝１．３μｍ）をバ
リア層３０４とする６〜１２井戸数の歪量子井戸活性層
３０５、ｐ形ＩｎＰクラッド層（ｐ形不純物濃度２×１
０17ｃｍ-3、厚さ１．５μｍ）３０６，ｐ形ＩｎＧａＡ
ｓＰ（エネルギギャップ波長λ＝１．３μｍ、ｐ形不純
物濃度２×１０18ｃｍ-3、厚さ０．２μｍ）３０７，ｐ
+ 形ＩｎＧａＡｓ（ｐ形不純物濃度５×１０18ｃｍ-3、
厚さ０．３μｍ）３０８をＭＯＶＰＥ法により順次成長
する。次に、ＳｉＯ2 膜をスパッタ法により埋込み成長
面側に付ける。ＳｉＯ2 ストライプマスク３０９を通常
のホトリソグラフィ法とＣＦ4 とＨ2 をエッチングガス
として用いたドライエッチング法とにより成長面に形成
する。ストライプの幅はレーザ光の単一横モードを得る
ために１．５μｍとする。埋込み用のメサはエタンガス
と水素の混合ガスを用いたリアクティブイオンエッチン
グ（ＲＩＥ）法によって活性層の下まで約２．７μｍエ
ッチングする。エタンガスを用いたＲＩＥ法では図１５
に示すような側壁が垂直なメサ３１０が形成される。次
に、ＳｉＯ2 マスクをそのまま選択成長用マスクとし
て、メサストライプの両側を鉄ドープ高抵抗ＩｎＰ埋込
み層３１１により選択的に埋込み成長を行なうと図１６
のようになる。ＳｉＯ2 マスクを剥離後、再度電流阻止
用ＳｉＯ2 膜３１２を表面に付け、通常のホトリソグラ
フィ法とドライエッチング法により電極用の窓開け３１
３を行なう（図１７）。その後、基板裏面側を研磨し、
ウェハの厚さを約１００μｍとしたのち、成長面側にｐ
形の電極としてＡｕＺｎＮｉをリフトオフ法により窓３
１３の部分にのみ付け、基板裏面側にｎ形の電極として
ＡｕＧｅＮｉ３１５を蒸着し、窒素雰囲気中約４２０℃
でシンタリングを行う。さらにボンディング用に金３１
６を図１８に示すように電流注入用窓３１３の上とパッ
ド部にメッキした。レーザチップは長さ３００μｍと
し、劈開により形成した。
【００１４】次に、この実施例の動作について説明す
る。発振しきい値は１０ｍＡであり、電流が８０ｍＡで
の光出力は１５ｍＷと良好な特性を示した。また、電流
−微分抵抗特性は発振しきい値において折れ曲がり、発
振しきい値以上の電流値では抵抗値２Ωで一定となり
（図１３の特性と同様）、きわめて良好な特性を示し
た。本発明の実施例に示した電極層の構造による抵抗の
低下と半絶縁埋込み層による素子容量の低下（約２ｐ
Ｆ）により３ｄＢ変調帯域として２０ＧＨｚが得られ
た。
る。発振しきい値は１０ｍＡであり、電流が８０ｍＡで
の光出力は１５ｍＷと良好な特性を示した。また、電流
−微分抵抗特性は発振しきい値において折れ曲がり、発
振しきい値以上の電流値では抵抗値２Ωで一定となり
（図１３の特性と同様）、きわめて良好な特性を示し
た。本発明の実施例に示した電極層の構造による抵抗の
低下と半絶縁埋込み層による素子容量の低下（約２ｐ
Ｆ）により３ｄＢ変調帯域として２０ＧＨｚが得られ
た。
【００１５】実施例には電極層として２層のものを示し
たが、図１９に示すように電極層の構造を第１のｐ形Ｉ
ｎＧａＡｓＰ（エネルギギャップ波長λ＝１．１μｍ、
厚さ０．１μｍ）、第２のｐ形ＩｎＧａＡｓＰ（エネル
ギギャップ波長λ＝１．３μｍ、厚さ０．１μｍ）、ｐ
+ 形ＩｎＧａＡｓ層の３層構造としてもよい。さらに電
極層を図２０のエネルギバンド構造に示すようにｐ形Ｉ
ｎＧａＡｓＰ層のエネルギギャップが４０２ａ，…，４
０２ｍからなるようにエネルギギャップが階段状に順次
小さくなるような構造とし、さらにｐ+ 形ＩｎＧａＡｓ
電極層１０２を加えた多層構造としてもよい。
たが、図１９に示すように電極層の構造を第１のｐ形Ｉ
ｎＧａＡｓＰ（エネルギギャップ波長λ＝１．１μｍ、
厚さ０．１μｍ）、第２のｐ形ＩｎＧａＡｓＰ（エネル
ギギャップ波長λ＝１．３μｍ、厚さ０．１μｍ）、ｐ
+ 形ＩｎＧａＡｓ層の３層構造としてもよい。さらに電
極層を図２０のエネルギバンド構造に示すようにｐ形Ｉ
ｎＧａＡｓＰ層のエネルギギャップが４０２ａ，…，４
０２ｍからなるようにエネルギギャップが階段状に順次
小さくなるような構造とし、さらにｐ+ 形ＩｎＧａＡｓ
電極層１０２を加えた多層構造としてもよい。
【００１６】材料系としては、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ
系を用いて説明したが、電極層の材料、構造はこれに限
定されるものではなく、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ
系、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系の材料であってもよい。
また、活性層はＭＱＷ構造、ＤＨ構造を用いてもよい。
また、ｐ型とｎ型を逆にしてもよい。
系を用いて説明したが、電極層の材料、構造はこれに限
定されるものではなく、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ
系、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系の材料であってもよい。
また、活性層はＭＱＷ構造、ＤＨ構造を用いてもよい。
また、ｐ型とｎ型を逆にしてもよい。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
低抵抗の半導体レーザが得られ、高出力、高温動作、高
速変調動作が得られる。
低抵抗の半導体レーザが得られ、高出力、高温動作、高
速変調動作が得られる。
【図１】従来の全ての結晶成長を有機金属気相成長法で
行なった埋込み半導体構造レーザの断面斜視図である。
行なった埋込み半導体構造レーザの断面斜視図である。
【図２】ＩｎＧａＡｓＰ結晶系におけるエネルギギャッ
プ波長と有機金属気相成長法によってドーピング可能な
ｐ形不純物濃度の関係を示す図である。
プ波長と有機金属気相成長法によってドーピング可能な
ｐ形不純物濃度の関係を示す図である。
【図３】従来のｐ+ 形ＩｎＧａＡｓ層のみを電極層にし
た埋込み構造半導体レーザの電流−光出力特性と電流−
微分抵抗特性を示す図である。
た埋込み構造半導体レーザの電流−光出力特性と電流−
微分抵抗特性を示す図である。
【図４】従来の半絶縁性高抵抗埋込みレーザの構造図で
ある。
ある。
【図５】従来の３回の埋込み成長による半絶縁性高抵抗
埋込みレーザの構造図である。
埋込みレーザの構造図である。
【図６】従来の埋込み構造半導体レーザのクラッド層と
電極層のエネルギバンド構造を示す図である。
電極層のエネルギバンド構造を示す図である。
【図７】本発明の埋込み構造半導体レーザの２層電極層
とｐ型ＩｎＰクラッド層のエネルギバンド構造を示す図
である。
とｐ型ＩｎＰクラッド層のエネルギバンド構造を示す図
である。
【図８】本発明の埋込み構造半導体レーザの製造工程の
一段階で形成される製品の断面斜視図である。
一段階で形成される製品の断面斜視図である。
【図９】本発明の埋込み構造半導体レーザの製造工程の
一段階で形成される製品の断面斜視図である。
一段階で形成される製品の断面斜視図である。
【図１０】本発明の埋込み構造半導体レーザの製造工程
の一段階で形成される製品の断面斜視図である。
の一段階で形成される製品の断面斜視図である。
【図１１】本発明の埋込み構造半導体レーザの製造工程
の一段階で形成される製品の断面斜視図である。
の一段階で形成される製品の断面斜視図である。
【図１２】本発明の埋込み構造半導体レーザの製造工程
の一段階で形成される製品の断面斜視図である。
の一段階で形成される製品の断面斜視図である。
【図１３】本発明の２層電極層にした埋込み構造半導体
レーザの電流−光出力特性と電流−微分抵抗特性を示す
図である。
レーザの電流−光出力特性と電流−微分抵抗特性を示す
図である。
【図１４】本発明の半絶縁性高抵抗埋込みレーザの製造
工程の一段階で形成される製品の断面斜視図である。
工程の一段階で形成される製品の断面斜視図である。
【図１５】本発明の半絶縁性高抵抗埋込みレーザの製造
工程の一段階で形成される製品の断面斜視図である。
工程の一段階で形成される製品の断面斜視図である。
【図１６】本発明の半絶縁性高抵抗埋込みレーザの製造
工程の一段階で形成される製品の断面斜視図である。
工程の一段階で形成される製品の断面斜視図である。
【図１７】本発明の半絶縁性高抵抗埋込みレーザの製造
工程の一段階で形成される製品の断面斜視図である。
工程の一段階で形成される製品の断面斜視図である。
【図１８】本発明の半絶縁性高抵抗埋込みレーザの製造
工程の一段階で形成される製品の断面斜視図である。
工程の一段階で形成される製品の断面斜視図である。
【図１９】本発明の埋込み構造半導体レーザの電極層と
クラッド層のエネルギバンド構造の一例を示す図であ
る。
クラッド層のエネルギバンド構造の一例を示す図であ
る。
【図２０】本発明の埋込み構造半導体レーザの電極層と
クラッド層のエネルギバンド構造の他の例を示す図であ
る。
クラッド層のエネルギバンド構造の他の例を示す図であ
る。
１ ｎ形半導体基板 ２ ｎ形ＩｎＰバッファ層 ３ ＩｎＧａＡｓＰ活性層 ４ 薄いｐ形ＩｎＰ層 ５ ｐ形ＩｎＰ埋込み層、あるいは鉄をドープした高抵
抗埋込み層 ６ ｎ形ＩｎＰ埋込み層 ７ ｐ形ＩｎＰクラッド層 ８ Ｐ+ 形ＩｎＧａＡｓ電極層 ９ 電流狭窄用ＳｉＯ2 膜 １０ ＡｕＺｎＮｉｐ形電極 １１ ＡｕＧｅＮｉｎ形電極 １２ ｎ形ＩｎＰ基板 １３ 多重量子井戸構造の活性層 １４ ｐ形ＩｎＰクラッド層 １５ ｐ+ 形ＩｎＧａＡｓ電極層 １６ 鉄ドープ高抵抗埋込み層 １７ ｎ形ＩｎＰ基板 １８ ｎ形ＩｎＰバッファ層 １９ 多重量子井戸構造活性層 ２０ 薄いｐ形ＩｎＰ層 ２１ 鉄ドープ高抵抗埋込み層 ２２ ｎ形ＩｎＰ埋込み層 ２３ ｐ形ＩｎＰ埋込み層 ２４ ｐ+ 形ＩｎＧａＡｓ電極層 ２５ 鉄ドープ高抵抗埋込み層 １０１ ｐ形ＩｎＰクラッド層 １０２ ｐ+ 形ＩｎＧａＡｓ電極層 １０３ ヘテロ接合面にできたエネルギ障壁（ノッチ） １０４ ｐ形ＩｎＧａＡｓＰ（エネルギギャップ波長λ
＝１．３μｍ） １０５ ｐ形ＩｎＰ層とｐ形ＩｎＧａＡｓＰ（エネルギ
ギャップ波長λ＝１．３μｍ）の境面にできるエネルギ
障壁（ノッチ） １０６ ｐ形ＩｎＧａＡｓＰ（エネルギギャップ波長λ
＝１．３μｍ）とｐ+形ＩｎＧａＡｓ層の境面にできる
エネルギ障壁（ノッチ） ２０１ ＩｎＰ基板 ２０２ ｎ形ＩｎＰバッファ層 ２０３ ＩｎＧａＡｓ井戸層 ２０４ ＩｎＧａＡｓＰ（エネルギギャップ波長λ＝
１．３μｍ）バリア層 ２０５ 歪量子井戸活性層 ２０６ 薄いＩｎＰクラッド層 ２０７ メサ形成用ＳｉＯ2 ストライプマスク ２０８ ｐ形ＩｎＰ埋込み層、あるいは鉄をドープした
高抵抗埋込み層 ２０９ ｎ形ＩｎＰ埋込み層 ２１０ ｐ形ＩｎＰクラッド層 ２１１ 第１の電極層（ｐ形ＩｎＧａＡｓＰ（エネルギ
ギャップ波長λ＝１．３μｍ）） ２１２ 第２の電極層（ｐ+ 形ＩｎＧａＡｓ） ２１３ 電流狭窄用ＳｉＯ2 膜 ２１４ 電流注入用窓 ２１５ ｐ形電極（ＡｕＺｎＮｉ） ２１６ ｎ形電極（ＡｕＧｅＮｉ） ２１７ 金属電極（Ａｕ） ３０１ ｎ形ＩｎＰ基板 ３０２ ｎ形ＩｎＰバッファ層 ３０３ ＩｎＧａＡｓ井戸層 ３０４ ＩｎＧａＡｓＰ（エネルギギャップ波長λ＝
１．３μｍ）バリア層 ３０５ 歪量子井戸活性層 ３０６ ｐ形ＩｎＰクラッド層 ３０７ ｐ形ＩｎＧａＡｓＰ（エネルギギャップ波長λ
＝１．３μｍ）第１の電極層 ３０８ ｐ+ 形ＩｎＧａＡｓ第２の電極層 ３０９ ＳｉＯ2 ストライプマスク ３１０ 埋込み用メサストライプ ３１１ 鉄ドープＩｎＰ高抵抗埋込み層 ３１２ 電流阻止用ＳｉＯ2 膜 ３１３ 電流注入用窓 ３１４ ｐ形電極（ＡｕＺｎＮｉ） ３１５ ｎ形電極（ＡｕＧｅＮｉ） ３１６ 金属電極（Ａｕ） ４０１ ｐ形ＩｎＧａＡｓＰ（エネルギギャップ波長λ
＝１．３μｍ） ４０２ａ〜ｍ 組成が異なるｐ形ＩｎＧａＡｓＰ Ｆ フェルミレベル
抗埋込み層 ６ ｎ形ＩｎＰ埋込み層 ７ ｐ形ＩｎＰクラッド層 ８ Ｐ+ 形ＩｎＧａＡｓ電極層 ９ 電流狭窄用ＳｉＯ2 膜 １０ ＡｕＺｎＮｉｐ形電極 １１ ＡｕＧｅＮｉｎ形電極 １２ ｎ形ＩｎＰ基板 １３ 多重量子井戸構造の活性層 １４ ｐ形ＩｎＰクラッド層 １５ ｐ+ 形ＩｎＧａＡｓ電極層 １６ 鉄ドープ高抵抗埋込み層 １７ ｎ形ＩｎＰ基板 １８ ｎ形ＩｎＰバッファ層 １９ 多重量子井戸構造活性層 ２０ 薄いｐ形ＩｎＰ層 ２１ 鉄ドープ高抵抗埋込み層 ２２ ｎ形ＩｎＰ埋込み層 ２３ ｐ形ＩｎＰ埋込み層 ２４ ｐ+ 形ＩｎＧａＡｓ電極層 ２５ 鉄ドープ高抵抗埋込み層 １０１ ｐ形ＩｎＰクラッド層 １０２ ｐ+ 形ＩｎＧａＡｓ電極層 １０３ ヘテロ接合面にできたエネルギ障壁（ノッチ） １０４ ｐ形ＩｎＧａＡｓＰ（エネルギギャップ波長λ
＝１．３μｍ） １０５ ｐ形ＩｎＰ層とｐ形ＩｎＧａＡｓＰ（エネルギ
ギャップ波長λ＝１．３μｍ）の境面にできるエネルギ
障壁（ノッチ） １０６ ｐ形ＩｎＧａＡｓＰ（エネルギギャップ波長λ
＝１．３μｍ）とｐ+形ＩｎＧａＡｓ層の境面にできる
エネルギ障壁（ノッチ） ２０１ ＩｎＰ基板 ２０２ ｎ形ＩｎＰバッファ層 ２０３ ＩｎＧａＡｓ井戸層 ２０４ ＩｎＧａＡｓＰ（エネルギギャップ波長λ＝
１．３μｍ）バリア層 ２０５ 歪量子井戸活性層 ２０６ 薄いＩｎＰクラッド層 ２０７ メサ形成用ＳｉＯ2 ストライプマスク ２０８ ｐ形ＩｎＰ埋込み層、あるいは鉄をドープした
高抵抗埋込み層 ２０９ ｎ形ＩｎＰ埋込み層 ２１０ ｐ形ＩｎＰクラッド層 ２１１ 第１の電極層（ｐ形ＩｎＧａＡｓＰ（エネルギ
ギャップ波長λ＝１．３μｍ）） ２１２ 第２の電極層（ｐ+ 形ＩｎＧａＡｓ） ２１３ 電流狭窄用ＳｉＯ2 膜 ２１４ 電流注入用窓 ２１５ ｐ形電極（ＡｕＺｎＮｉ） ２１６ ｎ形電極（ＡｕＧｅＮｉ） ２１７ 金属電極（Ａｕ） ３０１ ｎ形ＩｎＰ基板 ３０２ ｎ形ＩｎＰバッファ層 ３０３ ＩｎＧａＡｓ井戸層 ３０４ ＩｎＧａＡｓＰ（エネルギギャップ波長λ＝
１．３μｍ）バリア層 ３０５ 歪量子井戸活性層 ３０６ ｐ形ＩｎＰクラッド層 ３０７ ｐ形ＩｎＧａＡｓＰ（エネルギギャップ波長λ
＝１．３μｍ）第１の電極層 ３０８ ｐ+ 形ＩｎＧａＡｓ第２の電極層 ３０９ ＳｉＯ2 ストライプマスク ３１０ 埋込み用メサストライプ ３１１ 鉄ドープＩｎＰ高抵抗埋込み層 ３１２ 電流阻止用ＳｉＯ2 膜 ３１３ 電流注入用窓 ３１４ ｐ形電極（ＡｕＺｎＮｉ） ３１５ ｎ形電極（ＡｕＧｅＮｉ） ３１６ 金属電極（Ａｕ） ４０１ ｐ形ＩｎＧａＡｓＰ（エネルギギャップ波長λ
＝１．３μｍ） ４０２ａ〜ｍ 組成が異なるｐ形ＩｎＧａＡｓＰ Ｆ フェルミレベル
Claims (3)
- 【請求項１】 第１の導電型を有する（１００）面半導
体基板上に配された少なくとも活性層、第２の導電型を
有するクラッド層、および電極層からなる積層体がメサ
ストライプ状に加工されており、該メサ側壁を高抵抗半
導体結晶層、または下から第２の導電型を有する半導体
層と第１の導電型を有する半導体層の積層体で埋め込ま
れた構造を持つ半導体レーザにおいて、 前記電極層が２層からなり、前記クラッド層に接する第
１の電極層のエネルギギャップが前記クラッド層のエネ
ルギギャップよりも小さく、かつ第１の電極層の上の第
２の電極層のエネルギギャップよりも大きいことを特徴
とする半導体レーザ。 - 【請求項２】 第１の導電型を有する（１００）面半導
体基板上に配された少なくとも活性層、および第２の導
電型を有するクラッド層からなる積層体がメサストライ
プ状に加工されており、該メサ側壁を第２の導電型を有
する半導体層または高抵抗半導体結晶層、第１の導電型
を有する半導体層から成る埋込み層で埋込まれ、さらに
メサ上部および埋込み層上に第２の導電型を有する半導
体層と電極層を配した構造を持つ半導体レーザにおい
て、 前記電極層が２層からなり、前記クラッド層に接する第
１の電極層のエネルギギャップが前記クラッド層のエネ
ルギギャップよりも小さく、かつ第１の電極層の上の第
２の電極層のエネルギギャップよりも大きいことを特徴
とする半導体レーザ。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の半導体レーザ
において、前記電極層は少なくとも３層からなり、前記
クラッド層に接する第１の電極層のエネルギギャップが
前記クラッド層のエネルギギャップよりも小さく、第１
の電極層の上の第２の電極層のエネルギギャップが第１
の電極層のエネルギギャップよりも小さく、第２の電極
層の上の第３の電極層のエネルギギャップが第２の電極
層のエネルギギャップよりも小さいことを特徴とする半
導体レーザ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27069393A JPH07115251A (ja) | 1993-08-25 | 1993-10-28 | 半導体レーザ |
| US08/796,506 US5721751A (en) | 1993-10-28 | 1997-02-06 | Semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21075893 | 1993-08-25 | ||
| JP5-210758 | 1993-08-25 | ||
| JP27069393A JPH07115251A (ja) | 1993-08-25 | 1993-10-28 | 半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07115251A true JPH07115251A (ja) | 1995-05-02 |
Family
ID=26518257
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27069393A Pending JPH07115251A (ja) | 1993-08-25 | 1993-10-28 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07115251A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11233872A (ja) * | 1998-02-09 | 1999-08-27 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体レ―ザの良否判別法 |
| US6678299B1 (en) | 1999-06-02 | 2004-01-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor laser apparatus |
| JP2006100369A (ja) * | 2004-09-28 | 2006-04-13 | Sharp Corp | 半導体レーザ素子およびその製造方法 |
| KR20120112578A (ko) | 2010-02-05 | 2012-10-11 | 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 | 칼날 교환식 홈형성 공구 및 단면 홈형성 가공 방법 |
| USD880547S1 (en) | 2017-11-30 | 2020-04-07 | Illinois Tool Works Inc. | Cutting insert |
| USD912708S1 (en) | 2017-11-30 | 2021-03-09 | Illinois Tool Works Inc. | Cutting insert |
-
1993
- 1993-10-28 JP JP27069393A patent/JPH07115251A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11233872A (ja) * | 1998-02-09 | 1999-08-27 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体レ―ザの良否判別法 |
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| KR20120112578A (ko) | 2010-02-05 | 2012-10-11 | 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 | 칼날 교환식 홈형성 공구 및 단면 홈형성 가공 방법 |
| US8943933B2 (en) | 2010-02-05 | 2015-02-03 | Mitsubishi Materials Corporation | Cutting edge replacement type groove forming tool and end face groove forming method |
| USD880547S1 (en) | 2017-11-30 | 2020-04-07 | Illinois Tool Works Inc. | Cutting insert |
| USD912708S1 (en) | 2017-11-30 | 2021-03-09 | Illinois Tool Works Inc. | Cutting insert |
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