JPH0777278B2 - 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

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JPH0777278B2 JP63312504A JP31250488A JPH0777278B2 JP H0777278 B2 JPH0777278 B2 JP H0777278B2 JP 63312504 A JP63312504 A JP 63312504A JP 31250488 A JP31250488 A JP 31250488A JP H0777278 B2 JPH0777278 B2 JP H0777278B2
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    • H01S5/2054Methods of obtaining the confinement
    • H01S5/2059Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、プレーナ型の半導体レーザに関し、特にn
型電極の幅を狭くすることなく発光領域幅を狭くできる
半導体レーザの構造および製造方法に関するものであ
る。
〔従来の技術〕
例えば第3図は従来のプレーナ型の多重量子井戸(MQW:
Multi Quantum Well)レーザの構造を示す断面図であ
り、図において、1は半絶縁性GaAs基板、21はp型AlGa
Asクラッド層、3はMQW活性層、4はn型AlGaAsクラッ
ド層、5はn型GaAsコンタクト層、9はZn拡散領域、11
はn型電極、12はp型電極、30は発光領域である。
次に製造方法について説明する。
まず、半絶縁性GaAs基板1の上に、p型AlGaAsクラッド
層21、活性層となるMQW層3、n型AlGaAs層クラッド層
4、コンタクト層となるn型GaAs層5を順次形成し、そ
の後Znを選択的に拡散9し、n型ストライプ状の発光領
域30を形成する。さらに、コンタクト層5のp−n接合
部分をエッチングにより除去し、n電極11、p電極12を
形成してレーザが完成する。
次に動作について説明する。
p型拡散の行なわれている部分9のMQW層3は無秩序化
され、AlGaAs層になっている。p電極12からp拡散領域
9に流入した電流はp−n接合部において、MQW層3の
拡散電位が上下のAlGaAs層2,4の拡散電位より低いこと
から、MQW層3の部分に注入され、発光領域30で発光
し、同領域30内を光は導波する。このとき、発光領域30
の幅を十分狭くすることにより、安定な単一モードで発
振し、かつ、低い発振しきい値が得られる。また、この
構造では電極がp,n双方とも同一主面上に形成できかつ
段差も極めて少ないので集積化に適している。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来のプレーナ型のMQW半導体レーザは以上のように構
成されているので、単一モード発振を得るためには発光
領域30の幅を狭くする必要があるが、このためにはn電
極11を極めて狭く形成せねばならず極度に精密な写真製
版のアライメント精度を必要とするとともに、電極の抵
抗が非常に高くなり連続動作用のレーザとしては使用で
きないという問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、発光領域巾は狭く、n電極の面積は広くて容
易に形成できる素子の構造ならびに製造方法を得ること
を目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係る半導体レーザは、基板上に順次形成され
たn型の下クラッド層,量子井戸からなる活性層,n型の
上クラッド層を有する半導体ウエハの一領域に形成され
たウエハ表面から上記基板まで達する第1のp型不純物
拡散領域と、該第1のp型不純物拡散領域に隣接した領
域に形成されたウエハ表面から上記下クラッド層まで達
しかつ基板まで達しない第2のp型不純物拡散領域と、
上記第1のp型拡散領域上に形成されたp型電極と、第
2のp型拡散領域に隣接するn型領域上に形成されたn
型電極とを備えたものである。
この発明に係る半導体レーザの製造方法は、上記本発明
の半導体レーザを製造する方法であって、上記第1及び
第2のp型不純物拡散領域を形成するに際して、ストラ
イプ状の開口部を有する第1の誘電体マスクをウエハ上
に形成し、上記開口部よりp型不純物の拡散を行ない、
少なくともさらに、上記第1の誘電体マスクを除去し該
第1の誘電体マスクに形成されていた開口部に隣接する
領域に該開口部に平行なストライプ状の開口部を有する
第2の誘電体マスクをウエハ上に形成し上記開口部より
p型不純物の拡散を行なうようにしたものである。
また、この発明に係る半導体レーザの製造方法は、上記
本発明の半導体レーザを製造する方法であって、上記第
1及び第2のp型不純物拡散領域を形成するに際して、
少なくとも2本以上の幅の異なるストライプ状の開口部
を有する誘電体マスクをウエハ上に形成し、上記開口部
よりp型不純物の拡散を行ない、幅の広い開口部からの
拡散で上記第1のp型拡散領域を、幅の狭い開口部から
の拡散で上記第2のp型拡散領域を形成するようにした
ものである。
〔作用〕
この発明における半導体レーザは、基板上に順次形成さ
れたn型の下クラッド層,量子井戸からなる活性層,n型
の上クラッド層を有する半導体ウエハの一領域に形成さ
れたウエハ表面から上記基板まで達する第1のp型不純
物拡散領域と、該第1のp型不純物拡散領域に隣接した
領域に形成されたウエハ表面から上記下クラッド層まで
達しかつ基板まで達しない第2のp型不純物拡散領域と
を備え、該該2のp型不純物拡散領域の下側の下側クラ
ッド層内にチャネルを形成し、電流を導く構造としたか
ら、発光領域の上部以外の基板上にn電極を幅広く形成
することが可能になるとともに、発光領域幅を所望に狭
くすることができる。
この発明における半導体レーザの製造方法は、は、上記
本発明の半導体レーザを製造する方法において2回以上
の拡散処理により上記第1,第2のp型不純物拡散領域を
形成するようにしたから、容易な拡散制御によって異な
る深さの拡散を実現できる。
また、この発明における半導体レーザの製造方法は、上
記本発明の半導体レーザを製造する方法において異なる
幅のストライプ開口を有するマスクを用いて上記第1,第
2のp型不純物拡散領域を形成するようにしたから、一
回の拡散処理によって異なる深さの拡散を実現できる。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第1図は本発明の一実施例を示す断面図、第2図
(a),第2図(b)はその製造方法を示す断面工程図
である。図において、第3図と同一符号は同一又は相当
部分である。また6は拡散マスクとしてのSiN膜、7はZ
nO膜拡散源、8はSiO2膜、9は基板1に達する第1のp
拡散領域、10は9と深さが異なり、下側クラッド層2内
に拡散フロントのある第2のp拡散領域、20は下側クラ
ッド層2内に形成されたチャネルである。
次に、製造方法について説明する。
半絶縁性GaAs基板1に、n-alGaAs上クラッド層4、n-Ga
Asコンタクト層5を順次形成したウエハ上にSiN膜6を
形成した後、写真製版およびエッチングにより、幅の異
なるストライプ上のエッチングパターンを第2図(a)
に示すように形成する。
次いで、ZnO膜7、SiO2膜8を順次形成し、熱処理を行
なうことにより、固相拡散を行う。この拡散により第2
図(b)に示すように第1のp拡散領域9および第2の
p拡散領域10が形成されるが、それぞれの上部のSiNマ
スクの開口部の面積を異ならせることにより、拡散速度
を異ならせることができる。従って、適当なストライプ
開口幅と拡散条件を与えることにより、一度の拡散処理
で基板に達する第1のp拡散領域9と下クラッド層2内
までの第2のp拡散領域10を同時に形成することがで
き、同時にチャネル20を形成することができる。
拡散の速度は660℃で である。また、ストライプ幅と拡散速度の関係は、例え
ばSiNマスクの開口部の面積比を10:1とした場合には拡
散速度比はおよそ2:1となる。
第2図の実施例では、各層の厚さは上下クラッド層が2
μm,コンタクト層が1μmであり、幅の広い開口の幅を
50〜100μm,幅の狭い開口の幅を4〜5μm,2つのストラ
イプ状開口の間の幅を10μmとしている。このようにス
トライプ状開口の間の幅は10μm程度にしておいても拡
散時に拡散領域は成長層に平行に横方向にも広がるため
発光領域30の幅は容易に基本モード発振に必要な2μm
以下の幅に制御することが可能である。
この後コンタクト層5内のp−n接合部分を除去し、第
1のp拡散領域9の上部にp電極12を、拡散の行われて
いない部分にn電極11を各々形成して第1図に示す装置
が完成する。
このように本実施例による半導体レーザ装置の製造方法
によれば、幅の狭い発光領域30の形成が、極度に精密な
写真製版のアライメント精度を必要とせず、一度の拡散
のみで形成できる。
また、低温拡散が可能な固相拡散を用いるため発光領域
となる部分の量子井戸をこわすことがなく、特性の優れ
た量子井戸レーザを得ることができる。
次に動作について説明する。
第1図において、第1のp拡散領域9から発光領域30に
流入するキャリア(ホール)は拡散長が1μm以下と小
さく、1μm程度の幅の発光領域30内で発光する。発光
領域30の両側は拡散によって無秩序化されており、発光
領域30より屈折率が低く光は発光領域30内に閉じ込めら
れて導波し、レーザ発振が生ずる。
なお、上記実施例では、GaAs形のMQWレーザについて示
したが、他の材料および他の構造、例えばInP系のSQW
(Single Quantum Well)レーザについても同様な効果
が得られる。
また、上記の製造方法例において、ZnO膜を用いた固相
拡散としたが、他の拡散源や拡散方法を用いてもよく、
上記実施例と同様の効果が得られる。
また、上記実施例では、幅の異なる2つのストライプ開
口を持つマスクを用いて一度のp拡散で第1,第2のp拡
散領域を形成するものを示したが、これは1つのストラ
イプ開口を持つマスクを用いて拡散時間等により拡散深
さのコントロールをすることにより二度の拡散で作成可
能であることは言うまでもない。この場合、拡散深さの
コントロールを領域ごとにわけて行なえるため、拡散制
御をより容易なものにすることができる。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によればプレーナ型の半導体レ
ーザにおいて、基板上に順次形成されたn型の下クラッ
ド層,量子井戸からなる活性層,n型の上クラッド層を有
する半導体ウエハの一領域に形成されたウエハ表面から
上記基板まで達する第1のp型不純物拡散領域と、該第
1のp型不純物拡散領域に隣接した領域に形成されたウ
エハ表面から上記下クラッド層まで達しかつ基板まで達
しない第2のp型不純物拡散領域とを備え、該該2のp
型不純物拡散領域の下側の下側クラッド層内にチャネル
を形成し、電流を導く構造としたから、n型電極の幅に
関わりなく発光領域幅を狭くでき、安定に単一モード発
振する低しきい値のレーザが得られるとともに、n電極
を広くできるため、製造が極めて容易になる効果があ
る。
この発明における半導体レーザの製造方法は、は、上記
本発明の半導体レーザを製造する方法において2回以上
の拡散処理により上記第1,第2のp型不純物拡散領域を
形成するようにしたから、容易な拡散制御によって異な
る深さの拡散を実現でき、上記半導体レーザを得られる
効果がある。
また、この発明における半導体レーザの製造方法は、上
記本発明の半導体レーザを製造する方法において異なる
幅のストライプ開口を有するマスクを用いて上記第1,第
2のp型不純物拡散領域を形成するようにしたから、一
回の拡散処理によって異なる深さの拡散を実現でき、よ
り短縮された工程で上記半導体レーザを得られる効果が
ある。
【図面の簡単な説明】 第1図はこの発明の一実施例による半導体レーザの構造
を示す断面図、第2図はこの発明の一実施例による半導
体レーザの製造方法を示す断面工程図、第3図は従来の
プレーナ型の半導体レーザを示す断面図である。 1は半絶縁性GaAs基板、2はn-AlGaAs、3はMQW層、4
はn-AlGaAs、5はn-GaAs、6はSiN膜、7はZnO膜、8は
SiO2膜、9は第1のp拡散領域、10は第2のp拡散領
域、11はn電極、12はp電極、20はチャネル、30は発光
領域である。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上に順次形成されたn型の下クラッド
    層,量子井戸からなる活性層,n型の上クラッド層を有す
    る半導体ウエハと、 該ウエハの一領域にウエハ表面から上記基板まで達する
    ように形成された第1のp型不純物拡散領域と、 該第1のp型不純物拡散領域に隣接した領域にウエハ表
    面から上記下クラッド層まで達しかつ基板まで達しない
    ように形成された第2のp型不純物拡散領域と、 上記第1のp型拡散領域上に形成されたp側電極と、 上記第2のp型拡散領域に隣接するn型領域上に形成さ
    れたn側電極とを備えたことを特徴とするプレーナ型の
    半導体レーザ。
  2. 【請求項2】装置の一主面上にp,n両電極を備えたプレ
    ーナ型の半導体レーザの製造方法において、 基板上に少なくともn型の下クラッド層,量子井戸から
    なる活性層,n型の上クラッド層を順次形成する工程と、 ストライプ状の開口部を有する第1の誘電体マスクをウ
    エハ上に形成し、上記開口部よりp型不純物の拡散を行
    ない、少なくともさらに、上記第1の誘電体マスクを除
    去し該第1の誘電体マスクに形成されていた開口部に隣
    接する領域に該開口部に平行なストライプ状の開口部を
    有する第2の誘電体マスクをウエハ上に形成し上記開口
    部よりp型不純物の拡散を行ない、上記少なくとも2回
    の拡散処理により、ウエハ上面から上記基板まで達する
    第1のp型拡散領域と、ウエハ上面から上記下クラッド
    層まで達しかつ上記基板に達しない第2のp型拡散領域
    を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体レーザ
    の製造方法。
  3. 【請求項3】装置の一主面上にp,n両電極を備えたプレ
    ーナ型の半導体レーザの製造方法において、 基板上に少なくともn型の下クラッド層,量子井戸から
    なる活性層,n型の上クラッド層を順次形成する工程と、 ウエハ上に、少なくとも2本以上の幅の異なるストライ
    プ状の開口部を有する誘電体マスクを形成する工程と、 上記開口部よりp型不純物の拡散を行ない、幅の広い開
    口部からの拡散で上記基板まで達する第1のp型拡散領
    域を、幅の狭い開口部からの拡散で上記下クラッド層ま
    で達しかつ上記基板に達しない第2のp型拡散領域を形
    成する工程とを含むことを特徴とする半導体レーザの製
    造方法。
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