JPH0750448A - 半導体レーザおよびその製造方法 - Google Patents
半導体レーザおよびその製造方法Info
- Publication number
- JPH0750448A JPH0750448A JP19342393A JP19342393A JPH0750448A JP H0750448 A JPH0750448 A JP H0750448A JP 19342393 A JP19342393 A JP 19342393A JP 19342393 A JP19342393 A JP 19342393A JP H0750448 A JPH0750448 A JP H0750448A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ridge
- refractive index
- layer
- semiconductor laser
- insulating layer
- 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
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 75
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 38
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 22
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 20
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 16
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 11
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 4
- KMUONIBRACKNSN-UHFFFAOYSA-N potassium dichromate Chemical compound [K+].[K+].[O-][Cr](=O)(=O)O[Cr]([O-])(=O)=O KMUONIBRACKNSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- PZPGRFITIJYNEJ-UHFFFAOYSA-N disilane Chemical compound [SiH3][SiH3] PZPGRFITIJYNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims 1
- 150000002902 organometallic compounds Chemical class 0.000 claims 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims 1
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract description 19
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 10
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 10
- 239000000969 carrier Substances 0.000 abstract description 7
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 6
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract description 6
- 230000006798 recombination Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005215 recombination Methods 0.000 abstract description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 abstract 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 10
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 9
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 6
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 5
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 3
- DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 5-(5-carboxythiophen-2-yl)thiophene-2-carboxylic acid Chemical compound S1C(C(=O)O)=CC=C1C1=CC=C(C(O)=O)S1 DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N selenium;zinc Chemical compound [Se]=[Zn] SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N trimethylaluminium Chemical compound C[Al](C)C JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/327—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIBVI compounds, e.g. ZnCdSe-laser
-
- 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
- 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
-
- 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
- H01S2304/00—Special growth methods for semiconductor lasers
- H01S2304/04—MOCVD or MOVPE
-
- 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
- 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
- H01S5/2205—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 comprising special burying or current confinement layers
- H01S5/2214—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 comprising special burying or current confinement layers based on oxides or nitrides
-
- 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
- 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
- H01S5/2205—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 comprising special burying or current confinement layers
- H01S5/2222—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 comprising special burying or current confinement layers having special electric properties
- H01S5/2227—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 comprising special burying or current confinement layers having special electric properties special thin layer sequence
-
- 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
- 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
- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2231—Buried stripe structure with inner confining structure only between the active layer and the upper electrode
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Geometry (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ５００ｎｍ付近の発振波長を有するリッジ型
青色半導体レーザを提供する。 【構成】 ｎ−ＧａＡｓ基板１上に、ｎ−ＺｎＭｇＳＳ
ｅクラッド層２、ｎ−ＺｎＳＳｅガイド層３、アンドー
プＣｄＺｎＳｅ活性層４、ｐ−ＺｎＳＳｅガイド層５、
ｐ−ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層６およびｐ−ＺｎＳｅキ
ャップ層７を順次形成する。ｐ型領域にエッチングを用
いて溝１３およびリッジ部１４を形成する。リッジ部１
４の平坦部以外のリッジ部１４の側面および溝１３等に
ＳｉＯ2／ＴｉＯ2の多層膜８を形成する。リッジ部１４
の平坦部に電極を形成する。ｎ−ＧａＡｓ基板１側の電
極を形成して、リッジ型半導体レーザが作成される。埋
め込み層にＳｉＯ2／ＴｉＯ2の多層膜８を用いているの
で、光もキャリアも効率良く閉じこめられ、発振に必要
なしきい値電流は飛躍的に低減することができる。
青色半導体レーザを提供する。 【構成】 ｎ−ＧａＡｓ基板１上に、ｎ−ＺｎＭｇＳＳ
ｅクラッド層２、ｎ−ＺｎＳＳｅガイド層３、アンドー
プＣｄＺｎＳｅ活性層４、ｐ−ＺｎＳＳｅガイド層５、
ｐ−ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層６およびｐ−ＺｎＳｅキ
ャップ層７を順次形成する。ｐ型領域にエッチングを用
いて溝１３およびリッジ部１４を形成する。リッジ部１
４の平坦部以外のリッジ部１４の側面および溝１３等に
ＳｉＯ2／ＴｉＯ2の多層膜８を形成する。リッジ部１４
の平坦部に電極を形成する。ｎ−ＧａＡｓ基板１側の電
極を形成して、リッジ型半導体レーザが作成される。埋
め込み層にＳｉＯ2／ＴｉＯ2の多層膜８を用いているの
で、光もキャリアも効率良く閉じこめられ、発振に必要
なしきい値電流は飛躍的に低減することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は４００〜５００ｎｍ付近
の発振波長を有するリッジ型の青色半導体レーザを作成
する際、リッジ部の側面およびリッジ部の底辺に隣接す
る平坦部にクラッド層の屈折率よりも小さい屈折率から
大きな屈折率まで連続的に変化でき、反屈折率導波型か
ら屈折率導波型まで形成できる半導体レーザの構造およ
びその製造方法を提供するものである。
の発振波長を有するリッジ型の青色半導体レーザを作成
する際、リッジ部の側面およびリッジ部の底辺に隣接す
る平坦部にクラッド層の屈折率よりも小さい屈折率から
大きな屈折率まで連続的に変化でき、反屈折率導波型か
ら屈折率導波型まで形成できる半導体レーザの構造およ
びその製造方法を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】最近の半導体結晶成長技術の著しい進歩
によりこれまで不可能といわれていたＰ型のＺｎＳｅ系
結晶が得られるようになり、ＰＮ接合を利用した発光ダ
イオードや半導体レーザが報告されるようになってき
た。この材料系の魅力は５００ｎｍ付近の発光波長の青
色光が得られることである。
によりこれまで不可能といわれていたＰ型のＺｎＳｅ系
結晶が得られるようになり、ＰＮ接合を利用した発光ダ
イオードや半導体レーザが報告されるようになってき
た。この材料系の魅力は５００ｎｍ付近の発光波長の青
色光が得られることである。
【０００３】従来、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を利用し
て作製した半導体レーザの構造を図７に示す（アフ゜ライト゛フ
ィシ゛ックスレタース゛、M.A.HAASE et al. Appl.Phys.Lett. 59 1
272(1991)）。
て作製した半導体レーザの構造を図７に示す（アフ゜ライト゛フ
ィシ゛ックスレタース゛、M.A.HAASE et al. Appl.Phys.Lett. 59 1
272(1991)）。
【０００４】分子線エピタキシー法（MBE:Molecular Be
am Epitaxy）により、ｎ型ＧａＡｓ基板７１上にｎ−Ｇ
ａＡｓバッファー層７２、ｎ＋−ＺｎＳｅ層７３、ｎ−
ＺｎＳＳｅ層７４、ｎ−ＺｎＳｅ層７５、アンドープＣ
ｄＺｎＳｅ活性層７６、ｐ−ＺｎＳｅ層７７、ｐ−Ｚｎ
ＳＳｅ層７８、ｐ+−ＺｎＳｅキャップ層７９を順次積
層した後、ｐ+−ＺｎＳｅキャップ層７９上にストライ
プ状の溝を有するポリイミド層８０を形成して電流狭搾
層とし、それらの上にＡｕ電極８１を、ｎ−ＧａＡｓ基
板側にＩｎ電極８２を形成した構造になっている。活性
層に用いられているＣｄＺｎＳｅ層７６の厚みは約１０
ｎｍであった。
am Epitaxy）により、ｎ型ＧａＡｓ基板７１上にｎ−Ｇ
ａＡｓバッファー層７２、ｎ＋−ＺｎＳｅ層７３、ｎ−
ＺｎＳＳｅ層７４、ｎ−ＺｎＳｅ層７５、アンドープＣ
ｄＺｎＳｅ活性層７６、ｐ−ＺｎＳｅ層７７、ｐ−Ｚｎ
ＳＳｅ層７８、ｐ+−ＺｎＳｅキャップ層７９を順次積
層した後、ｐ+−ＺｎＳｅキャップ層７９上にストライ
プ状の溝を有するポリイミド層８０を形成して電流狭搾
層とし、それらの上にＡｕ電極８１を、ｎ−ＧａＡｓ基
板側にＩｎ電極８２を形成した構造になっている。活性
層に用いられているＣｄＺｎＳｅ層７６の厚みは約１０
ｎｍであった。
【０００５】また、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた
ものには、リッジ型構造が提案されており、発振波長に
対してクラッド層とリッジの両サイドに用いられている
絶縁層の屈折率の関係は、クラッド層の屈折率は３を越
えており、絶縁層の屈折率は３より小さいので、絶縁層
の屈折率がクラッド層の屈折率を越えることはなかっ
た。
ものには、リッジ型構造が提案されており、発振波長に
対してクラッド層とリッジの両サイドに用いられている
絶縁層の屈折率の関係は、クラッド層の屈折率は３を越
えており、絶縁層の屈折率は３より小さいので、絶縁層
の屈折率がクラッド層の屈折率を越えることはなかっ
た。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この構
造による半導体レーザには以下の示すいくつかの課題が
存在する。ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いたものは、
H.C.Casey,JrとM.B.PanishによるHETEROSTRUCTURE LAS
ERS(アカテ゛ミック フ゜レス ACADEMIC PRESS 1978)を見るとこれ
までに多くの半導体レーザの構造が提案されている。従
来例で示した、いわゆる酸化膜ストライプ構造は、電流
の狭搾も光の閉じ込めも不十分であり最も発振しにくい
構造である。低しきい値電流で発振させるためには、電
流の狭搾と光の閉じ込めを同時に行い、発光領域での利
得をできるだけ大きくする必要がある。これを実現する
最も典型的な構造はＢＨ（Buried-Heterostructure）構
造である。しかし、ＢＨ構造に用いる埋め込み層の屈折
率と活性層の屈折率差を大きくすると、横方向の光の閉
じ込めは良くなるが、メサ幅が広いと多モード化しやす
く、結果として電流の狭搾はよいにもかかわらずしきい
値電流を上げる大きな原因の一つとなる。また、用途に
よっては、光の閉じ込めを強くすることは必ずしも好ま
しいことではなく、閉じ込めを弱めて適当に光を放射し
てやる必要がある。
造による半導体レーザには以下の示すいくつかの課題が
存在する。ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いたものは、
H.C.Casey,JrとM.B.PanishによるHETEROSTRUCTURE LAS
ERS(アカテ゛ミック フ゜レス ACADEMIC PRESS 1978)を見るとこれ
までに多くの半導体レーザの構造が提案されている。従
来例で示した、いわゆる酸化膜ストライプ構造は、電流
の狭搾も光の閉じ込めも不十分であり最も発振しにくい
構造である。低しきい値電流で発振させるためには、電
流の狭搾と光の閉じ込めを同時に行い、発光領域での利
得をできるだけ大きくする必要がある。これを実現する
最も典型的な構造はＢＨ（Buried-Heterostructure）構
造である。しかし、ＢＨ構造に用いる埋め込み層の屈折
率と活性層の屈折率差を大きくすると、横方向の光の閉
じ込めは良くなるが、メサ幅が広いと多モード化しやす
く、結果として電流の狭搾はよいにもかかわらずしきい
値電流を上げる大きな原因の一つとなる。また、用途に
よっては、光の閉じ込めを強くすることは必ずしも好ま
しいことではなく、閉じ込めを弱めて適当に光を放射し
てやる必要がある。
【０００７】さらに、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体は、Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体のように豊富に格子整合する材
料がなく、単結晶の半導体の組合せでＢＨ構造を形成す
るのは非常に困難であるとともに、一部では成長後加熱
するとＩＩ−ＶＩ族化合物特有の熱劣化する傾向も見ら
れる。従って、ＤＨ構造を作成した後、メサやリッジを
形成して、再び結晶成長温度に上げて埋め込みを行うと
著しい劣化が起こる問題がある。
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体のように豊富に格子整合する材
料がなく、単結晶の半導体の組合せでＢＨ構造を形成す
るのは非常に困難であるとともに、一部では成長後加熱
するとＩＩ−ＶＩ族化合物特有の熱劣化する傾向も見ら
れる。従って、ＤＨ構造を作成した後、メサやリッジを
形成して、再び結晶成長温度に上げて埋め込みを行うと
著しい劣化が起こる問題がある。
【０００８】また、ｐ型ＺｎＳｅが容易に得られるよう
になったとはいえキャリア濃度はたかだか１×１０18ｃ
ｍー3程度であり、オーミックを取るためのキャップ層と
しては十分ではないので、接触抵抗を下げるためにコン
タクト幅はできるだけ広くする必要がある。
になったとはいえキャリア濃度はたかだか１×１０18ｃ
ｍー3程度であり、オーミックを取るためのキャップ層と
しては十分ではないので、接触抵抗を下げるためにコン
タクト幅はできるだけ広くする必要がある。
【０００９】そこで本発明は、単一モード発振を維持し
ながら、リッジ幅をできるかぎり広くしてなおかつ接触
抵抗を下げ、しきい値電流だけでなく動作電圧を飛躍的
に低減する半導体レーザおよびその製造方法を提供する
ことを目的とする。
ながら、リッジ幅をできるかぎり広くしてなおかつ接触
抵抗を下げ、しきい値電流だけでなく動作電圧を飛躍的
に低減する半導体レーザおよびその製造方法を提供する
ことを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明の半導体レーザは、半導体基板上に少なくともＩ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体のクラッド層に挟まれた活性層
からなるＤＨ構造を有するリッジ型半導体レーザにおい
て、リッジ部の側面および前記リッジ部の底辺に隣接す
る平坦部には、前記クラッド層の屈折率よりも小さな屈
折率の絶縁体層と大きな屈折率の絶縁体層が交互に形成
されている構成とする。
本発明の半導体レーザは、半導体基板上に少なくともＩ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体のクラッド層に挟まれた活性層
からなるＤＨ構造を有するリッジ型半導体レーザにおい
て、リッジ部の側面および前記リッジ部の底辺に隣接す
る平坦部には、前記クラッド層の屈折率よりも小さな屈
折率の絶縁体層と大きな屈折率の絶縁体層が交互に形成
されている構成とする。
【００１１】また半導体基板上に少なくともＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体のクラッド層に挟まれた活性層からなる
ＤＨ構造を有するリッジ型半導体レーザにおいて、リッ
ジ部の側面および前記リッジ部の底辺に隣接する平坦部
には、前記クラッド層の屈折率よりも小さな屈折率の絶
縁体層と大きな屈折率の絶縁体層が混在してなる絶縁体
層が形成されている構成とする。
族化合物半導体のクラッド層に挟まれた活性層からなる
ＤＨ構造を有するリッジ型半導体レーザにおいて、リッ
ジ部の側面および前記リッジ部の底辺に隣接する平坦部
には、前記クラッド層の屈折率よりも小さな屈折率の絶
縁体層と大きな屈折率の絶縁体層が混在してなる絶縁体
層が形成されている構成とする。
【００１２】また半導体基板上に少なくともＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体のクラッド層に挟まれた活性層からなる
ＤＨ構造を有するリッジ型半導体レーザにおいて、リッ
ジ部の側面および前記リッジ部の底辺に隣接する平坦部
には、前記クラッド層の屈折率よりも小さな屈折率の絶
縁体層と大きな屈折率の絶縁体層が交互に形成されてな
る絶縁体層の所定に位置に超薄膜の金属膜が形成されて
いる構成とする。
族化合物半導体のクラッド層に挟まれた活性層からなる
ＤＨ構造を有するリッジ型半導体レーザにおいて、リッ
ジ部の側面および前記リッジ部の底辺に隣接する平坦部
には、前記クラッド層の屈折率よりも小さな屈折率の絶
縁体層と大きな屈折率の絶縁体層が交互に形成されてな
る絶縁体層の所定に位置に超薄膜の金属膜が形成されて
いる構成とする。
【００１３】さらに半導体レーザの製造方法は、半導体
基板上に少なくともＩＩ−ＶＩ族化合物半導体のクラッ
ド層に挟まれた活性層からなるＤＨ構造を有するリッジ
型半導体レーザにおいて、リッジ部を形成する工程と前
記リッジ部の側面および前記リッジ部の底辺に隣接する
平坦部に前記クラッド層の屈折率よりも小さな屈折率の
絶縁体と大きな屈折率の絶縁体からなる絶縁体層を形成
する工程を具備している。
基板上に少なくともＩＩ−ＶＩ族化合物半導体のクラッ
ド層に挟まれた活性層からなるＤＨ構造を有するリッジ
型半導体レーザにおいて、リッジ部を形成する工程と前
記リッジ部の側面および前記リッジ部の底辺に隣接する
平坦部に前記クラッド層の屈折率よりも小さな屈折率の
絶縁体と大きな屈折率の絶縁体からなる絶縁体層を形成
する工程を具備している。
【００１４】また半導体基板上に少なくともＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体のクラッド層に挟まれた活性層からなる
ＤＨ構造を有するリッジ型半導体レーザにおいて、リッ
ジ部を形成する工程と前記リッジ部の側面および前記リ
ッジ部の底辺に隣接する平坦部に前記クラッド層の屈折
率よりも小さな屈折率の絶縁体と大きな屈折率の絶縁体
および金属膜からなる絶縁体層を形成する工程を具備し
ている。
族化合物半導体のクラッド層に挟まれた活性層からなる
ＤＨ構造を有するリッジ型半導体レーザにおいて、リッ
ジ部を形成する工程と前記リッジ部の側面および前記リ
ッジ部の底辺に隣接する平坦部に前記クラッド層の屈折
率よりも小さな屈折率の絶縁体と大きな屈折率の絶縁体
および金属膜からなる絶縁体層を形成する工程を具備し
ている。
【００１５】
【作用】半導体レーザでは光と注入キャリアをいかに効
率よく閉じ込めるかが重要であり、本発明によるリッジ
型レーザでは、リッジ幅が広いにもかかわらず光と注入
キャリアが効果的に閉じこめられて、低しきい値電流で
発振が可能となる。リッジ幅が広いため接触抵抗が低減
でき動作電圧も飛躍的に低減できる。
率よく閉じ込めるかが重要であり、本発明によるリッジ
型レーザでは、リッジ幅が広いにもかかわらず光と注入
キャリアが効果的に閉じこめられて、低しきい値電流で
発振が可能となる。リッジ幅が広いため接触抵抗が低減
でき動作電圧も飛躍的に低減できる。
【００１６】
【実施例】以下に、実施例を用いて本発明を説明する。
【００１７】（実施例１）図１は、ｎ−ＧａＡｓ基板１
上に、ｎ−ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層２、ｎ−ＺｎＳＳ
ｅガイド層３、アンドープＣｄＺｎＳｅ活性層４、ｐ−
ＺｎＳＳｅガイド層５、ｐ−ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層
６およびｐ−ＺｎＳｅキャップ層７を順次形成した後、
ｐ型領域に化学エッチングあるいはドライエッチングを
用いて溝１３およびリッジ部１４を形成する。クラッド
層の組成はＧａＡｓ基板１に整合するように選ばれてい
る。たとえば、バンドギャップエネルギーが３ｅＶのと
き、クラッド層の組成はＺｎ0.79Ｍｇ0.21Ｓ0.24Ｓｅ
0.76となる。ガイド層の組成もＧａＡｓ基板に格子整合
するように組成が決定されてＺｎＳ0.06Ｓｅ0.94とな
る。
上に、ｎ−ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層２、ｎ−ＺｎＳＳ
ｅガイド層３、アンドープＣｄＺｎＳｅ活性層４、ｐ−
ＺｎＳＳｅガイド層５、ｐ−ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層
６およびｐ−ＺｎＳｅキャップ層７を順次形成した後、
ｐ型領域に化学エッチングあるいはドライエッチングを
用いて溝１３およびリッジ部１４を形成する。クラッド
層の組成はＧａＡｓ基板１に整合するように選ばれてい
る。たとえば、バンドギャップエネルギーが３ｅＶのと
き、クラッド層の組成はＺｎ0.79Ｍｇ0.21Ｓ0.24Ｓｅ
0.76となる。ガイド層の組成もＧａＡｓ基板に格子整合
するように組成が決定されてＺｎＳ0.06Ｓｅ0.94とな
る。
【００１８】リッジ部１４の平坦部以外のリッジ部１４
の側面および溝１３等にＳｉＯ2／ＴｉＯ2の多層膜８を
形成する。リッジ部の形成および溝部の多層膜の形成方
法は後に説明する。リッジ部１４の平坦部に電極材料と
して例えばＡｕを形成した後、例えばＣｒ１０およびＡ
ｕ１１を形成する。ｎ−ＧａＡｓ基板１側の電極材料と
しては例えばＩｎを用いた電極を形成して、リッジ型半
導体レーザが作成される。
の側面および溝１３等にＳｉＯ2／ＴｉＯ2の多層膜８を
形成する。リッジ部の形成および溝部の多層膜の形成方
法は後に説明する。リッジ部１４の平坦部に電極材料と
して例えばＡｕを形成した後、例えばＣｒ１０およびＡ
ｕ１１を形成する。ｎ−ＧａＡｓ基板１側の電極材料と
しては例えばＩｎを用いた電極を形成して、リッジ型半
導体レーザが作成される。
【００１９】本発明のリッジ型半導体レーザでは、リッ
ジ部１４の側面および溝１３にクラッド層材料のＺｎＭ
ｇＳＳｅの屈折率（発振波長４８０ｎｍに対して屈折率
は２．６）よりも小さな屈折率のＳｉＯ2（同発振波長
に対して屈折率は１．４６）および大きな屈折率のＴｉ
Ｏ2（同発振波長に対して屈折率は２．８）の多層膜８
を用いている。キャリアの閉じ込めを効率良く行なうに
は、深くエッチングして溝１３をｎ型層に形成するとよ
いが、リッジ部１４の側面に活性層４の表面が現われる
ために、表面再結合などのリーク電流が流れたり、非発
光中心が発生して、結局しきい値電流が上昇するので、
溝１３は活性層４を横切らないようにする。活性層４の
厚さが１０ｎｍの時、層厚方向の光の閉じこめ係数を最
大にするための各層の厚さを求めると、ガイド層３、５
の厚さはおよそ９０ｎｍとなる。ｐ−ＺｎＭｇＳＳｅク
ラッド層６の一部をエッチング除去して溝１３をガイド
層５上に形成した場合、埋め込み層にＳｉＯ2のみを用
いると、単一横モード発振するためにはリッジ幅は５０
０ｎｍ以下である必要があるが、埋め込み層にＳｉＯ2
／ＴｉＯ2の多層膜８を用いて屈折率を２．５５程度に
すると、単一横モード発振するためのリッジ幅は１０μ
ｍ程度まで広げることが可能となる。
ジ部１４の側面および溝１３にクラッド層材料のＺｎＭ
ｇＳＳｅの屈折率（発振波長４８０ｎｍに対して屈折率
は２．６）よりも小さな屈折率のＳｉＯ2（同発振波長
に対して屈折率は１．４６）および大きな屈折率のＴｉ
Ｏ2（同発振波長に対して屈折率は２．８）の多層膜８
を用いている。キャリアの閉じ込めを効率良く行なうに
は、深くエッチングして溝１３をｎ型層に形成するとよ
いが、リッジ部１４の側面に活性層４の表面が現われる
ために、表面再結合などのリーク電流が流れたり、非発
光中心が発生して、結局しきい値電流が上昇するので、
溝１３は活性層４を横切らないようにする。活性層４の
厚さが１０ｎｍの時、層厚方向の光の閉じこめ係数を最
大にするための各層の厚さを求めると、ガイド層３、５
の厚さはおよそ９０ｎｍとなる。ｐ−ＺｎＭｇＳＳｅク
ラッド層６の一部をエッチング除去して溝１３をガイド
層５上に形成した場合、埋め込み層にＳｉＯ2のみを用
いると、単一横モード発振するためにはリッジ幅は５０
０ｎｍ以下である必要があるが、埋め込み層にＳｉＯ2
／ＴｉＯ2の多層膜８を用いて屈折率を２．５５程度に
すると、単一横モード発振するためのリッジ幅は１０μ
ｍ程度まで広げることが可能となる。
【００２０】例えばＳｉＯ2とＴｉＯ2の厚さの比が１：
４であり、発振波長が５００ｎｍ付近だと、ＳｉＯ2が
２０ｎｍでＴｉＯ2が８０ｎｍで５ペア程度あればよ
い。ｐ型における接触抵抗がＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
に比べて若干大きいので、リッジ幅を広くして抵抗を下
げるためにも、ＳｉＯ2／ＴｉＯ2多層膜８で埋め込むこ
とは極めて有効である。光もキャリアも効率良く閉じこ
められているので、発振に必要なしきい値電流は飛躍的
に低減することができた。また、ＳｉＯ2／ＴｉＯ2多層
膜８の屈折率を変えることで、溝１３をｐ型のクラッド
層内に形成したり、ガイド層内に形成したりできるの
で、レーザ光の遠視野像を制御可能となる。
４であり、発振波長が５００ｎｍ付近だと、ＳｉＯ2が
２０ｎｍでＴｉＯ2が８０ｎｍで５ペア程度あればよ
い。ｐ型における接触抵抗がＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
に比べて若干大きいので、リッジ幅を広くして抵抗を下
げるためにも、ＳｉＯ2／ＴｉＯ2多層膜８で埋め込むこ
とは極めて有効である。光もキャリアも効率良く閉じこ
められているので、発振に必要なしきい値電流は飛躍的
に低減することができた。また、ＳｉＯ2／ＴｉＯ2多層
膜８の屈折率を変えることで、溝１３をｐ型のクラッド
層内に形成したり、ガイド層内に形成したりできるの
で、レーザ光の遠視野像を制御可能となる。
【００２１】（実施例２）次に、第２の実施例について
図２を用いて説明する。構造は図１に示す第１の実施例
とほとんど同じであるが、異なるのはＳｉＯ2／ＴｉＯ2
多層膜８のかわりにＳｉＯ2とＴｉＯ2が混在する膜を用
いることである。混在する割合を調整することで、屈折
率を１．４６から２．８まで連続的に変化させることが
可能となる。
図２を用いて説明する。構造は図１に示す第１の実施例
とほとんど同じであるが、異なるのはＳｉＯ2／ＴｉＯ2
多層膜８のかわりにＳｉＯ2とＴｉＯ2が混在する膜を用
いることである。混在する割合を調整することで、屈折
率を１．４６から２．８まで連続的に変化させることが
可能となる。
【００２２】実施例１では、所望の屈折率を得るために
はＳｉＯ2膜とＴｉＯ2膜の厚さと全層数を制御する必要
があるが、実施例２ではＳｉＯ2とＴｉＯ2の混合割合の
みであり、ある程度の層厚があればよい。屈折率が２．
５５となるようにＳｉＯ2とＴｉＯ2を１：４の割合で混
合して実施例１に示したようにガイド層上に形成された
溝１３に埋め込むと単一横モード発振するためのリッジ
幅は１０μｍ程度まで広げることが可能となる。光もキ
ャリアも効率良く閉じこめられているので、発振に必要
なしきい値電流は飛躍的に低減することができた。
はＳｉＯ2膜とＴｉＯ2膜の厚さと全層数を制御する必要
があるが、実施例２ではＳｉＯ2とＴｉＯ2の混合割合の
みであり、ある程度の層厚があればよい。屈折率が２．
５５となるようにＳｉＯ2とＴｉＯ2を１：４の割合で混
合して実施例１に示したようにガイド層上に形成された
溝１３に埋め込むと単一横モード発振するためのリッジ
幅は１０μｍ程度まで広げることが可能となる。光もキ
ャリアも効率良く閉じこめられているので、発振に必要
なしきい値電流は飛躍的に低減することができた。
【００２３】（実施例３）次に、第３の実施例について
図３を用いて説明する。構造は図１に示す第１の実施例
とほとんど同じであるが、ＳｉＯ2／ＴｉＯ2多層膜８の
かわりにＳｉＯ2／ＴｉＯ2の多層膜中に非常に薄い金属
薄膜が形成されて、屈折率だけでなく消衰係数の制御を
行い、反屈折率導波型の半導体レーザを形成する。ＩＩ
−ＶＩ族化合物半導体レーザは分子線エピタキシー（Ｍ
ＢＥ法）で作製されるので、積層構造を作製した後、ｐ
−ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層の一部をエッチング除去し
て溝を形成した後、劣化を招くことなく、再び、単結晶
の半導体材料で溝部を埋め込むことは、非常に困難であ
るために、実施例１、２に示すように、絶縁材料で溝部
を埋め込むのであるが、絶縁層の中に非常薄い金属薄膜
を形成すると、光の吸収が起こるために、実施例１や２
の構造よりもさらに効果的に光をリッジ部に閉じ込める
ことができる。リッジ幅は実施例１や２と同様に１０μ
ｍ程度まで広げることが可能である。また、光もキャリ
アも効率良く閉じこめられているので、発振に必要なし
きい値電流は飛躍的に低減することができた。
図３を用いて説明する。構造は図１に示す第１の実施例
とほとんど同じであるが、ＳｉＯ2／ＴｉＯ2多層膜８の
かわりにＳｉＯ2／ＴｉＯ2の多層膜中に非常に薄い金属
薄膜が形成されて、屈折率だけでなく消衰係数の制御を
行い、反屈折率導波型の半導体レーザを形成する。ＩＩ
−ＶＩ族化合物半導体レーザは分子線エピタキシー（Ｍ
ＢＥ法）で作製されるので、積層構造を作製した後、ｐ
−ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層の一部をエッチング除去し
て溝を形成した後、劣化を招くことなく、再び、単結晶
の半導体材料で溝部を埋め込むことは、非常に困難であ
るために、実施例１、２に示すように、絶縁材料で溝部
を埋め込むのであるが、絶縁層の中に非常薄い金属薄膜
を形成すると、光の吸収が起こるために、実施例１や２
の構造よりもさらに効果的に光をリッジ部に閉じ込める
ことができる。リッジ幅は実施例１や２と同様に１０μ
ｍ程度まで広げることが可能である。また、光もキャリ
アも効率良く閉じこめられているので、発振に必要なし
きい値電流は飛躍的に低減することができた。
【００２４】（実施例４）次に、第４の実施例について
説明する。図４は半導体レーザの製造方法について示し
たものである。図４（ａ）は、分子線エピタキシー法
（以下ＭＢＥ法いとう）でｎ−ＧａＡｓ基板１上にｎ−
Ｚｎ1-xＭｇxＳyＳｅ1-yクラッド層２を１μｍ、ｎーＺ
ｎＳ0.06Ｓｅ0.94ガイド層３を０．１５μｍ、アンドー
プＣｄ0.2Ｚｎ0.8Ｓｅ活性層４を１２０Å、ｐーＺｎＳ
0.06Ｓｅ0.94ガイド層５を０．１５μｍ、ｐ−Ｚｎ1-x
ＭｇxＳyＳｅ1-yクラッド層６を１μｍおよびｐ−Ｚｎ
Ｓｅキャップ層７を０．１μｍ順次積層したものであ
る。クラッド層における組成ｘとｙはＧａＡｓ基板と格
子整合を保ちながらバンドギャップエネルギーが２．９
ｅＶ以上になるように選ばれる。例えば、バンドギャッ
プエネルギーが３ｅＶの場合、ｘは０．２１、ｙは０．
２４となる。
説明する。図４は半導体レーザの製造方法について示し
たものである。図４（ａ）は、分子線エピタキシー法
（以下ＭＢＥ法いとう）でｎ−ＧａＡｓ基板１上にｎ−
Ｚｎ1-xＭｇxＳyＳｅ1-yクラッド層２を１μｍ、ｎーＺ
ｎＳ0.06Ｓｅ0.94ガイド層３を０．１５μｍ、アンドー
プＣｄ0.2Ｚｎ0.8Ｓｅ活性層４を１２０Å、ｐーＺｎＳ
0.06Ｓｅ0.94ガイド層５を０．１５μｍ、ｐ−Ｚｎ1-x
ＭｇxＳyＳｅ1-yクラッド層６を１μｍおよびｐ−Ｚｎ
Ｓｅキャップ層７を０．１μｍ順次積層したものであ
る。クラッド層における組成ｘとｙはＧａＡｓ基板と格
子整合を保ちながらバンドギャップエネルギーが２．９
ｅＶ以上になるように選ばれる。例えば、バンドギャッ
プエネルギーが３ｅＶの場合、ｘは０．２１、ｙは０．
２４となる。
【００２５】図４（ｂ）はｐ−ＺｎＳｅキャップ層７上
に光ＣＶＤ法によりＳｉＯ2膜４１を０．３μｍ形成し
た後、レジストを塗布し、ストライプ状のマスクを使っ
てストライプを形成し、現像後、沸酸と沸化アンモニウ
ムが１対１０に混合されたエッチャント溶液でストライ
プ状にＳｉＯ2膜４１を除去したものを示す。
に光ＣＶＤ法によりＳｉＯ2膜４１を０．３μｍ形成し
た後、レジストを塗布し、ストライプ状のマスクを使っ
てストライプを形成し、現像後、沸酸と沸化アンモニウ
ムが１対１０に混合されたエッチャント溶液でストライ
プ状にＳｉＯ2膜４１を除去したものを示す。
【００２６】図４（ｃ）は、重クロム酸カリウムと硫酸
を３対２の割合で混合したエッチング液を用いてｐ−Ｚ
ｎＳｅキャップ層７とｐ−ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層６
の一部をエッチング除去したものを示す。エッチング速
度は２００ｎｍ／ｍｉｎで、制御性がよく、４分３０秒
エッチングして、図４（ｃ）に示すように、溝部１３の
深さを９００ｎｍにする。エッチングに伴って形成され
たリッジ部１４の幅は１０μｍである。このようにし
て、溝部１３およびリッジ部１４を形成した後、図４
（ｄ）に示すように、ＳｉＯ2膜４１を沸酸と沸化アン
モニウムの混合液でエッチング除去した後、例えば後述
するような方法でＳｉＯ2／ＴｉＯ2多層膜８あるいはＳ
ｉＯ2・ＴｉＯ2膜２１あるいはＳｉＯ2／ＴｉＯ2／金属
多層膜３１を形成する。これらの薄膜を形成した後、ホ
トリソグラフィー技術を用いて、リッジ部１４上の薄膜
を除去し、Ａｕ９を蒸着し、引続きレジストおよびレジ
スト上のＡｕを取り除き、Ｃｒ１０およびＡｕ１１を蒸
着して、実施例１、２および３に示すようの半導体レー
ザを作製する。ここで、ｎ−ＧａＡｓ基板１の裏面側の
例えばＩｎを使用する場合は、ＭＢＥ成長する際の張り
付け材として用いたＩｎをそのまま電極材料として用い
ることができる。
を３対２の割合で混合したエッチング液を用いてｐ−Ｚ
ｎＳｅキャップ層７とｐ−ＺｎＭｇＳＳｅクラッド層６
の一部をエッチング除去したものを示す。エッチング速
度は２００ｎｍ／ｍｉｎで、制御性がよく、４分３０秒
エッチングして、図４（ｃ）に示すように、溝部１３の
深さを９００ｎｍにする。エッチングに伴って形成され
たリッジ部１４の幅は１０μｍである。このようにし
て、溝部１３およびリッジ部１４を形成した後、図４
（ｄ）に示すように、ＳｉＯ2膜４１を沸酸と沸化アン
モニウムの混合液でエッチング除去した後、例えば後述
するような方法でＳｉＯ2／ＴｉＯ2多層膜８あるいはＳ
ｉＯ2・ＴｉＯ2膜２１あるいはＳｉＯ2／ＴｉＯ2／金属
多層膜３１を形成する。これらの薄膜を形成した後、ホ
トリソグラフィー技術を用いて、リッジ部１４上の薄膜
を除去し、Ａｕ９を蒸着し、引続きレジストおよびレジ
スト上のＡｕを取り除き、Ｃｒ１０およびＡｕ１１を蒸
着して、実施例１、２および３に示すようの半導体レー
ザを作製する。ここで、ｎ−ＧａＡｓ基板１の裏面側の
例えばＩｎを使用する場合は、ＭＢＥ成長する際の張り
付け材として用いたＩｎをそのまま電極材料として用い
ることができる。
【００２７】Ｓｉ０2／ＴｉＯ2多層膜８およびＳｉＯ2
・ＴｉＯ2膜２１の成膜方法について図５を用いて説明
する。リアクター５４の中に、ヒーター５２上にウエハ
ー５１を載置する。ウエハー５１上には外部から紫外線
５３が照射できるようになっている。リアクター５４内
には、ＳｉＯ2膜を形成するためのＳｉＨ4ガス５５、Ｏ
2ガス５６およびキャリアガスとしてＮ2ガス５７を導入
するための配管が、また、ＴｉＯ2膜を形成するための
ＴｉＣｌ4５８、Ｈ2Ｏ５９およびキャリアガスとしてＮ
2６０を導入するための配管が、それぞれ具備されてい
る。薄膜を形成する時、ウエハー５１の温度はヒーター
を用いて２００℃に保たれる。ＳｉＯ2／ＴｉＯ2多層膜
８を形成する場合、例えば屈折率の大きいＴｉＯ２膜を
５０ｎｍ形成する。この時のＴｉＣｌ4５８およびＨ2Ｏ
５９は恒温槽で蒸気圧を制御し、バブリングするための
キャリアガスの流量をマスフローコントローラーで正確
に制御することにより、リアクター５４に導入する流量
を制御する。ＴｉＯ2５８の温度を３０℃、Ｈ２Ｏ５９
の温度を７０℃にしてそれぞれに流れるキャリアガスの
流量を１０ｃｃ／ｍｉｎおよび９０ｃｃ／ｍｉｎとした
とき、ＴｉＯ2膜形成速度は、１０ｎｍ／ｍｉｎとな
る。５分で５０ｎｍの厚さのＴｉＯ2膜が得られる。次
にＳｉＯ2膜を形成するために、ＳｉＨ4５５を１００ｃ
ｃ／ｍｉｎ、Ｏ 2５６を１００ｃｃ／ｍｉｎおよびキャ
リアガスＮ2５７を２００ｃｃ／ｍｉｎに切り替える。
成膜速度は、１０ｎｍ／ｍｉｎであり、１分で１０ｎｍ
のＳｉＯ2膜が得られる。これらを１０回繰り返して、
全膜厚を６００ｎｍとする。このとき５００ｎｍの光が
感じる屈折率はｐ−ＺｎＭｇＳＳｅの屈折率より若干小
さい値となり、光は横方向には緩やかな閉じ込めとな
り、リッジ幅を１０μｍ程度でも単一横モードで安定し
て発振が得られることになる。それぞれの層厚および層
数を制御することで屈折率を１．４６から２．８まで連
続的に変化させることができる。
・ＴｉＯ2膜２１の成膜方法について図５を用いて説明
する。リアクター５４の中に、ヒーター５２上にウエハ
ー５１を載置する。ウエハー５１上には外部から紫外線
５３が照射できるようになっている。リアクター５４内
には、ＳｉＯ2膜を形成するためのＳｉＨ4ガス５５、Ｏ
2ガス５６およびキャリアガスとしてＮ2ガス５７を導入
するための配管が、また、ＴｉＯ2膜を形成するための
ＴｉＣｌ4５８、Ｈ2Ｏ５９およびキャリアガスとしてＮ
2６０を導入するための配管が、それぞれ具備されてい
る。薄膜を形成する時、ウエハー５１の温度はヒーター
を用いて２００℃に保たれる。ＳｉＯ2／ＴｉＯ2多層膜
８を形成する場合、例えば屈折率の大きいＴｉＯ２膜を
５０ｎｍ形成する。この時のＴｉＣｌ4５８およびＨ2Ｏ
５９は恒温槽で蒸気圧を制御し、バブリングするための
キャリアガスの流量をマスフローコントローラーで正確
に制御することにより、リアクター５４に導入する流量
を制御する。ＴｉＯ2５８の温度を３０℃、Ｈ２Ｏ５９
の温度を７０℃にしてそれぞれに流れるキャリアガスの
流量を１０ｃｃ／ｍｉｎおよび９０ｃｃ／ｍｉｎとした
とき、ＴｉＯ2膜形成速度は、１０ｎｍ／ｍｉｎとな
る。５分で５０ｎｍの厚さのＴｉＯ2膜が得られる。次
にＳｉＯ2膜を形成するために、ＳｉＨ4５５を１００ｃ
ｃ／ｍｉｎ、Ｏ 2５６を１００ｃｃ／ｍｉｎおよびキャ
リアガスＮ2５７を２００ｃｃ／ｍｉｎに切り替える。
成膜速度は、１０ｎｍ／ｍｉｎであり、１分で１０ｎｍ
のＳｉＯ2膜が得られる。これらを１０回繰り返して、
全膜厚を６００ｎｍとする。このとき５００ｎｍの光が
感じる屈折率はｐ−ＺｎＭｇＳＳｅの屈折率より若干小
さい値となり、光は横方向には緩やかな閉じ込めとな
り、リッジ幅を１０μｍ程度でも単一横モードで安定し
て発振が得られることになる。それぞれの層厚および層
数を制御することで屈折率を１．４６から２．８まで連
続的に変化させることができる。
【００２８】また、絶縁体層の中に金属薄膜を形成する
場合は、図６に示すように、例えばＡｌの薄膜の場合は
有機金属であるトリメチルアルミニウム（以下ＴＭＡと
する）６１をキャリアガスのＨ2６２と一緒にリアクタ
ー５４に導入すればよい。ウエハー５１の温度が２００
℃とＡｌを形成するには若干低い温度であるが、紫外線
５３でアシストすることと、ＴＭＡ６１を多く導入する
ことで、良好なＡｌの薄膜が形成される。
場合は、図６に示すように、例えばＡｌの薄膜の場合は
有機金属であるトリメチルアルミニウム（以下ＴＭＡと
する）６１をキャリアガスのＨ2６２と一緒にリアクタ
ー５４に導入すればよい。ウエハー５１の温度が２００
℃とＡｌを形成するには若干低い温度であるが、紫外線
５３でアシストすることと、ＴＭＡ６１を多く導入する
ことで、良好なＡｌの薄膜が形成される。
【００２９】以上の発明では、光ＣＶＤ法を用いて絶縁
層の形成を行ったが、スパッター法やＥＢ蒸着法でもで
きることはいうまでもない。
層の形成を行ったが、スパッター法やＥＢ蒸着法でもで
きることはいうまでもない。
【００３０】
【発明の効果】このように本発明によれば、単一横モー
ドで低しきい値電流動作する発振波長が４００〜５００
ｎｍ帯の青色半導体レーザが再現性よく得られるため、
大量生産、ローコスト化が図られ、本発明の効果は非常
に大なるものがある。また、波長が短いだけでなく、単
一横モード発振しているので、光ディスクの光源やレー
ザビ−ムプリンターの光源として使用できるので、応用
範囲は極めて広い。
ドで低しきい値電流動作する発振波長が４００〜５００
ｎｍ帯の青色半導体レーザが再現性よく得られるため、
大量生産、ローコスト化が図られ、本発明の効果は非常
に大なるものがある。また、波長が短いだけでなく、単
一横モード発振しているので、光ディスクの光源やレー
ザビ−ムプリンターの光源として使用できるので、応用
範囲は極めて広い。
【図１】本発明の一実施例のリッジ型半導体レーザの構
造断面図
造断面図
【図２】本発明の一実施例のリッジ型半導体レーザの構
造断面図
造断面図
【図３】本発明の一実施例のリッジ型半導体レーザの構
造断面図
造断面図
【図４】本発明の製造工程断面図
【図５】本発明の一実施例の光ＣＶＤ装置を示す概略図
【図６】本発明の一実施例の光ＣＶＤ装置を示す概略図
【図７】従来の半導体レーザの構造断面図
１ ｎ−ＧａＡｓ基板 ２ ｎ−ＺｎＭｇＳＳｅ ３ ｎ−ＺｎＳＳｅ ４ ｕｎ−ＣｄＺｎＳｅ ５ ｐ−ＺｎＳＳｅ ６ ｐ−ＺｎＭｇＳＳｅ ７ ｐ−ＺｎＳｅ ８ ＳｉＯ2／ＴｉＯ2多層膜 ９ Ａｕ １０ Ｃｒ １１ Ａｕ １２ Ｉｎ １３ 溝 １４ リッジ部 ２１ ＳｉＯ2・ＴｉＯ2 ３１ ＳｉＯ2／ＴｉＯ2／Ａｌ多層膜
Claims (7)
- 【請求項１】半導体基板上に少なくともＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体のクラッド層に挟まれた活性層からなるＤＨ
構造を有するリッジ型半導体レーザにおいて、リッジ部
の側面および前記リッジ部の底辺に隣接する平坦部に
は、前記クラッド層の屈折率よりも小さな屈折率の絶縁
体層と大きな屈折率の絶縁体層が交互に形成されている
ことを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項２】半導体基板上に少なくともＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体のクラッド層に挟まれた活性層からなるＤＨ
構造を有するリッジ型半導体レーザにおいて、リッジ部
の側面および前記リッジ部の底辺に隣接する平坦部に
は、前記クラッド層の屈折率よりも小さな屈折率の絶縁
体層と大きな屈折率の絶縁体層が混在してなる絶縁体層
が形成されていることを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項３】半導体基板上に少なくともＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体のクラッド層に挟まれた活性層からなるＤＨ
構造を有するリッジ型半導体レーザにおいて、リッジ部
の側面および前記リッジ部の底辺に隣接する平坦部に
は、前記クラッド層の屈折率よりも小さな屈折率の絶縁
体層と大きな屈折率の絶縁体層が交互に形成されてなる
絶縁体層の所定に位置に超薄膜の金属膜が形成されてい
ることを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項４】半導体基板上に少なくともＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体のクラッド層に挟まれた活性層からなるＤＨ
構造を有するリッジ型半導体レーザにおいて、リッジ部
を形成する工程と前記リッジ部の側面および前記リッジ
部の底辺に隣接する平坦部に前記クラッド層の屈折率よ
りも小さな屈折率の絶縁体と大きな屈折率の絶縁体から
なる絶縁体層を形成する工程を具備していることを特徴
とする半導体レーザの製造方法。 - 【請求項５】半導体基板上に少なくともＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体のクラッド層に挟まれた活性層からなるＤＨ
構造を有するリッジ型半導体レーザにおいて、リッジ部
を形成する工程と前記リッジ部の側面および前記リッジ
部の底辺に隣接する平坦部に前記クラッド層の屈折率よ
りも小さな屈折率の絶縁体と大きな屈折率の絶縁体およ
び金属膜からなる絶縁体層を形成する工程を具備してい
ることを特徴とする半導体レーザの製造方法。 - 【請求項６】半導体基板上に少なくともＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体のクラッド層に挟まれた活性層からなるＤＨ
構造を有するリッジ型半導体レーザにおいて、リッジ部
を形成する際、所定の割合で混合された重クロム酸カリ
ウムと硫酸の溶液で形成されることを特徴とする請求項
４または５に記載の半導体レーザの製造方法。 - 【請求項７】半導体基板上に少なくともＩＩ−ＶＩ族化
合物半導体のクラッド層に挟まれた活性層からなるＤＨ
構造を有するリッジ型半導体レーザにおいて、リッジ部
の側面および前記リッジ部の底辺に隣接する平坦部に前
記クラッド層の屈折率よりも小さな屈折率の絶縁体と大
きな屈折率の絶縁体および金属膜からなる絶縁体層を形
成する際、前記小さな屈折率の絶縁体層はＳｉＯ2 であ
り、リアクターの外部から紫外線を照射しながらシラン
もしくはジシランと酸素を前記リアクター内に導入して
形成し、前記大きな屈折率の絶縁体層はＴｉＯ2 であ
り、四塩化チタンと水を前記リアクター内に導入して形
成し、金属薄膜は有機金属化合物と水素を前記リアクタ
ー内に導入して形成されることを特徴とする請求項４ま
たは５に記載の半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19342393A JPH0750448A (ja) | 1993-08-04 | 1993-08-04 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
| US08/282,919 US5499260A (en) | 1993-08-04 | 1994-07-29 | Semiconductor laser and a method for fabricating the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19342393A JPH0750448A (ja) | 1993-08-04 | 1993-08-04 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0750448A true JPH0750448A (ja) | 1995-02-21 |
Family
ID=16307727
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19342393A Pending JPH0750448A (ja) | 1993-08-04 | 1993-08-04 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5499260A (ja) |
| JP (1) | JPH0750448A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001148545A (ja) * | 1999-09-09 | 2001-05-29 | Sharp Corp | 窒化物半導体レーザ素子およびその製造方法 |
| JP2002076516A (ja) * | 2000-07-07 | 2002-03-15 | Lucent Technol Inc | カルコゲナイド誘電体コーティングを有するメサ構造半導体光エミッタ |
Families Citing this family (32)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR970054972A (ko) * | 1995-12-29 | 1997-07-31 | 김주용 | 레이저 다이오드 제조방법 |
| JPH09237933A (ja) * | 1996-02-29 | 1997-09-09 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ，及びその製造方法 |
| JP3682336B2 (ja) * | 1996-04-10 | 2005-08-10 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザ装置の製造方法 |
| US6167072A (en) * | 1997-06-06 | 2000-12-26 | University Of Florida | Modulated cap thin p-clad semiconductor laser |
| US6607829B1 (en) | 1997-11-13 | 2003-08-19 | Massachusetts Institute Of Technology | Tellurium-containing nanocrystalline materials |
| US6322901B1 (en) * | 1997-11-13 | 2001-11-27 | Massachusetts Institute Of Technology | Highly luminescent color-selective nano-crystalline materials |
| US6207392B1 (en) | 1997-11-25 | 2001-03-27 | The Regents Of The University Of California | Semiconductor nanocrystal probes for biological applications and process for making and using such probes |
| JP2000022206A (ja) * | 1998-07-01 | 2000-01-21 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体発光装置 |
| US6306610B1 (en) | 1998-09-18 | 2001-10-23 | Massachusetts Institute Of Technology | Biological applications of quantum dots |
| US6617583B1 (en) | 1998-09-18 | 2003-09-09 | Massachusetts Institute Of Technology | Inventory control |
| US6251303B1 (en) | 1998-09-18 | 2001-06-26 | Massachusetts Institute Of Technology | Water-soluble fluorescent nanocrystals |
| JP2003531477A (ja) | 2000-03-14 | 2003-10-21 | マサチューセッツ インスティテュート オブ テクノロジー | 光学増幅器およびレーザー |
| US20020110180A1 (en) * | 2001-02-09 | 2002-08-15 | Barney Alfred A. | Temperature-sensing composition |
| AU2002326920B2 (en) * | 2001-09-17 | 2007-09-13 | Massachusetts Institute Of Technology | Semiconductor nanocrystal composite |
| US7150910B2 (en) * | 2001-11-16 | 2006-12-19 | Massachusetts Institute Of Technology | Nanocrystal structures |
| US7319709B2 (en) | 2002-07-23 | 2008-01-15 | Massachusetts Institute Of Technology | Creating photon atoms |
| JP4931348B2 (ja) | 2002-08-13 | 2012-05-16 | マサチューセッツ インスティテュート オブ テクノロジー | 半導体ナノクリスタルヘテロ構造体 |
| AU2003301089A1 (en) * | 2002-12-20 | 2004-07-22 | Cree, Inc. | Electronic devices including semiconductor mesa structures and conductivity junctions and methods of forming said devices |
| US7917298B1 (en) | 2003-04-17 | 2011-03-29 | Nanosys, Inc. | Nanocrystal taggants |
| US7229497B2 (en) * | 2003-08-26 | 2007-06-12 | Massachusetts Institute Of Technology | Method of preparing nanocrystals |
| US7253452B2 (en) | 2004-03-08 | 2007-08-07 | Massachusetts Institute Of Technology | Blue light emitting semiconductor nanocrystal materials |
| US7229690B2 (en) * | 2004-07-26 | 2007-06-12 | Massachusetts Institute Of Technology | Microspheres including nanoparticles |
| US7316967B2 (en) * | 2004-09-24 | 2008-01-08 | Massachusetts Institute Of Technology | Flow method and reactor for manufacturing noncrystals |
| JP4956928B2 (ja) * | 2004-09-28 | 2012-06-20 | 日亜化学工業株式会社 | 半導体装置 |
| KR100631876B1 (ko) * | 2004-10-29 | 2006-10-09 | 삼성전기주식회사 | 반도체 레이저 소자의 제조 방법 |
| JP2006128558A (ja) * | 2004-11-01 | 2006-05-18 | Sony Corp | 半導体レーザ、半導体レーザの実装方法、半導体レーザ実装構造体および光ディスク装置 |
| JP3857294B2 (ja) | 2004-11-11 | 2006-12-13 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザ |
| US8134175B2 (en) | 2005-01-11 | 2012-03-13 | Massachusetts Institute Of Technology | Nanocrystals including III-V semiconductors |
| US7394094B2 (en) * | 2005-12-29 | 2008-07-01 | Massachusetts Institute Of Technology | Semiconductor nanocrystal heterostructures |
| US7602828B2 (en) * | 2006-11-13 | 2009-10-13 | Jds Uniphase Corporation | Semiconductor laser diode with narrow lateral beam divergence |
| TWI452716B (zh) * | 2007-06-08 | 2014-09-11 | Formosa Epitaxy Inc | Gallium nitride based light emitting diode and manufacturing method thereof |
| JP2009059933A (ja) * | 2007-08-31 | 2009-03-19 | Toshiba Corp | 半導体発光素子 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5029175A (en) * | 1988-12-08 | 1991-07-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor laser |
| JP2616185B2 (ja) * | 1990-09-05 | 1997-06-04 | 日本電気株式会社 | 半導体レーザ |
| JPH0783138B2 (ja) * | 1993-01-29 | 1995-09-06 | 日本電気株式会社 | 半導体発光素子 |
-
1993
- 1993-08-04 JP JP19342393A patent/JPH0750448A/ja active Pending
-
1994
- 1994-07-29 US US08/282,919 patent/US5499260A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001148545A (ja) * | 1999-09-09 | 2001-05-29 | Sharp Corp | 窒化物半導体レーザ素子およびその製造方法 |
| JP2002076516A (ja) * | 2000-07-07 | 2002-03-15 | Lucent Technol Inc | カルコゲナイド誘電体コーティングを有するメサ構造半導体光エミッタ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5499260A (en) | 1996-03-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0750448A (ja) | 半導体レーザおよびその製造方法 | |
| US5496767A (en) | Semiconductor laser and manufacturing method of the same | |
| US4932033A (en) | Semiconductor laser having a lateral p-n junction utilizing inclined surface and method of manufacturing same | |
| US5737351A (en) | Semiconductor laser including ridge structure extending between window regions | |
| US5420066A (en) | Method for producing semiconductor laser device using etch stop layer | |
| JP2003142774A (ja) | 半導体レーザ装置及びその製造方法 | |
| US5805628A (en) | Semiconductor laser | |
| JP3078004B2 (ja) | 半導体レーザの製造方法 | |
| JPH077232A (ja) | 光半導体装置 | |
| JP2702871B2 (ja) | 半導体レーザおよびその製造方法 | |
| JPH10256647A (ja) | 半導体レーザ素子およびその製造方法 | |
| JP2003298185A (ja) | 半導体レーザ | |
| JP2893990B2 (ja) | 半導体レーザおよびその作製方法 | |
| JPH0745902A (ja) | 半導体レーザおよびその製造方法 | |
| JP2581429B2 (ja) | 半導体レーザ | |
| JPH11145553A (ja) | 半導体レーザ素子及びその作製法 | |
| JP2833962B2 (ja) | 半導体レーザおよびその製法 | |
| JP3196831B2 (ja) | 半導体レーザ素子の製造方法 | |
| JP2758597B2 (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| JPH11112075A (ja) | 半導体レーザ装置及びその製造方法 | |
| JP2000124553A (ja) | 半導体レーザ装置及びその製造方法 | |
| JPH07254755A (ja) | 半導体発光素子 | |
| JPH11186652A (ja) | 半導体レーザの製造方法および半導体レーザ | |
| JP2973215B2 (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| JP3022351B2 (ja) | 光半導体装置及びその製造方法 |