JPH0834338B2 - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- JPH0834338B2 JPH0834338B2 JP2102636A JP10263690A JPH0834338B2 JP H0834338 B2 JPH0834338 B2 JP H0834338B2 JP 2102636 A JP2102636 A JP 2102636A JP 10263690 A JP10263690 A JP 10263690A JP H0834338 B2 JPH0834338 B2 JP H0834338B2
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- laser
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- tjs
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- 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
- H01S5/2203—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 with a transverse junction stripe [TJS] structure
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体レーザに関し、特に長波長光で発
振可能な横方向接合ストライプ（TJS）型の半導体レー
ザに関するものである。
振可能な横方向接合ストライプ（TJS）型の半導体レー
ザに関するものである。
光・電子集積デバイス（以後OEICと称す）用光源とし
ての半導体レーザには、閾値電流が小さい他に、FETな
どの電子デバイスとの集積上、p,nの二つの電極が同一
平面にありしかもその平面が平坦であることが必要とさ
れる。この要求を満たす半導体レーザとしては、発振波
長が0.78μｍないし0.9μｍであるGaAs系では、横方向
接合ストライプ（Transverse−Junction−Stripe:TJS）
レーザがよく知られている。このレーザは、たとえばジ
ャパニーズ ジャーナル オブ アプライド フィジッ
クス（Japanese Journal of Applied Physics,vol.18
（1979）,Supplement 18−1,pp.371−375）に詳しく記
載されているが、ここでは図を用いて簡単に説明する。
第３図はGaAs系TJSレーザの模式断面図である。図にお
いて、301は半絶縁性GaAs基板、310は基板301上に結晶
成長されたｎ型AlGaAs下クラッド層302,n型GaAs活性層3
03,及びｎ型AlGaAs上クラッド層304からなるダブルヘテ
ロ構造である。305はダブルヘテロ構造310上に形成され
たｎ型GaAs層である。106はｎ型GaAs層305,及びダブル
ヘテロ構造310に選択的に基板まで達するようにｐ型不
純物を拡散することにより形成されたｐ領域、107はｎ
型GaAs層305中に形成されたpn接合を除去するために形
成された溝、108はｐ側電極、109はｎ側電極である。ま
た110はｐ領域106中のｐ型不純物をドライブイン拡散に
より２μｍ程度ｎ型の領域に押し出すことにより、活性
層303中に形成されたレーザ活性領域である。
ての半導体レーザには、閾値電流が小さい他に、FETな
どの電子デバイスとの集積上、p,nの二つの電極が同一
平面にありしかもその平面が平坦であることが必要とさ
れる。この要求を満たす半導体レーザとしては、発振波
長が0.78μｍないし0.9μｍであるGaAs系では、横方向
接合ストライプ（Transverse−Junction−Stripe:TJS）
レーザがよく知られている。このレーザは、たとえばジ
ャパニーズ ジャーナル オブ アプライド フィジッ
クス（Japanese Journal of Applied Physics,vol.18
（1979）,Supplement 18−1,pp.371−375）に詳しく記
載されているが、ここでは図を用いて簡単に説明する。
第３図はGaAs系TJSレーザの模式断面図である。図にお
いて、301は半絶縁性GaAs基板、310は基板301上に結晶
成長されたｎ型AlGaAs下クラッド層302,n型GaAs活性層3
03,及びｎ型AlGaAs上クラッド層304からなるダブルヘテ
ロ構造である。305はダブルヘテロ構造310上に形成され
たｎ型GaAs層である。106はｎ型GaAs層305,及びダブル
ヘテロ構造310に選択的に基板まで達するようにｐ型不
純物を拡散することにより形成されたｐ領域、107はｎ
型GaAs層305中に形成されたpn接合を除去するために形
成された溝、108はｐ側電極、109はｎ側電極である。ま
た110はｐ領域106中のｐ型不純物をドライブイン拡散に
より２μｍ程度ｎ型の領域に押し出すことにより、活性
層303中に形成されたレーザ活性領域である。
次に本従来例の製造工程について説明する。
GaAs基板301上にｎ型AlGaAs下クラッド層302,n型GaAs
活性層303,及びｎ型AlGaAs上クラッド層304を順次結晶
成長してダブルヘテロ構造310を形成し、さらにｎ型GaA
s層305を結晶成長する。次にこのｎ型GaAs層305,及びダ
ブルヘテロ構造310に選択的に基板まで達するようにｐ
型不純物であるZnを例えば650℃で拡散しｐ領域106を形
成する。拡散後例えば930℃で熱処理を行いｐ領域106の
先端部分を２μｍ程度ｎ型の結晶の中に押し込む（いわ
ゆるドライブイン拡散）。エッチングで分離溝107を形
成することによって、ｎ型GaAs層305中にできたpn接合
（図示されていない）を除去する。この後、p,n電極10
8,109を形成してTJSレーザは完成する。
活性層303,及びｎ型AlGaAs上クラッド層304を順次結晶
成長してダブルヘテロ構造310を形成し、さらにｎ型GaA
s層305を結晶成長する。次にこのｎ型GaAs層305,及びダ
ブルヘテロ構造310に選択的に基板まで達するようにｐ
型不純物であるZnを例えば650℃で拡散しｐ領域106を形
成する。拡散後例えば930℃で熱処理を行いｐ領域106の
先端部分を２μｍ程度ｎ型の結晶の中に押し込む（いわ
ゆるドライブイン拡散）。エッチングで分離溝107を形
成することによって、ｎ型GaAs層305中にできたpn接合
（図示されていない）を除去する。この後、p,n電極10
8,109を形成してTJSレーザは完成する。
次に動作について説明する。
このレーザにｐ領域106が正になるように電圧を加え
ると、電流はpn接合の拡散電位が最も低いｎ−GaAs活性
層303中に形成された接合部分にのみ流れ、その結果ｎ
−GaAs活性層303にレーザ発振の生じる活性領域110がで
きる。レーザ光はこの図面に対し垂直方向に放射され
る。
ると、電流はpn接合の拡散電位が最も低いｎ−GaAs活性
層303中に形成された接合部分にのみ流れ、その結果ｎ
−GaAs活性層303にレーザ発振の生じる活性領域110がで
きる。レーザ光はこの図面に対し垂直方向に放射され
る。
通常のレーザのp,n両電極はレーザの表面と裏面に対
向して形成されており両電極の間隔は、レーザチップの
厚み程度すなわち100μｍ程度上下方向に離れている。
一方FETのソース、ゲートおよびドレイン電極は基板表
面にあるためFETと従来の半導体レーザを集積しようと
すると、光デバイスとFETの配線は段差を介して行う必
要があった。段差を乗り越える配線は段差の角での断線
等の問題を生じていた。
向して形成されており両電極の間隔は、レーザチップの
厚み程度すなわち100μｍ程度上下方向に離れている。
一方FETのソース、ゲートおよびドレイン電極は基板表
面にあるためFETと従来の半導体レーザを集積しようと
すると、光デバイスとFETの配線は段差を介して行う必
要があった。段差を乗り越える配線は段差の角での断線
等の問題を生じていた。
本従来例によるレーザでは、図面からも明らかなよう
にp,n両電極が同一面上にあるため、上述のような段差
の角での断線等の問題を回避でき、FETとの集積を行う
場合に非常に有利である。また、レーザの特性において
重要な閾値電流についても、GaAs系では既述の文献にも
述べられているように20mA以下の低閾値電流が実現され
ている。
にp,n両電極が同一面上にあるため、上述のような段差
の角での断線等の問題を回避でき、FETとの集積を行う
場合に非常に有利である。また、レーザの特性において
重要な閾値電流についても、GaAs系では既述の文献にも
述べられているように20mA以下の低閾値電流が実現され
ている。
しかしながら上述もしたようにGaAs系のレーザの発振
波長は0.78μｍないし0.9μｍであり、光通信に用いら
れる石英ファイバの低損失波長領域には一致していな
い。この低損失波長領域（1.3μｍないし1.5μｍのいわ
ゆる長波長帯）に発振波長を持つ材料としてInGaAsPが
よく知られている。当然の結果として、長波長帯のレー
ザ光を出射する、OEICにふさわしい構造をもつ高性能半
導体レーザを達成するため、InGaAsP系にTJS構造を適用
する試みがなされた。
波長は0.78μｍないし0.9μｍであり、光通信に用いら
れる石英ファイバの低損失波長領域には一致していな
い。この低損失波長領域（1.3μｍないし1.5μｍのいわ
ゆる長波長帯）に発振波長を持つ材料としてInGaAsPが
よく知られている。当然の結果として、長波長帯のレー
ザ光を出射する、OEICにふさわしい構造をもつ高性能半
導体レーザを達成するため、InGaAsP系にTJS構造を適用
する試みがなされた。
第４図はInGaAsP系に適用されたTJSレーザの構造を示
す断面構造図である。これはアイイーイーイー ジャー
ナル オブ カンタム エレクトロニクス（IEEE Journ
al of Quantum Electronics,Vol.QE−15（1979）,pp.71
0−713）に記載されたもので、図において、第３図と同
一符号は同一又は相当部分であり、401はｎ型InP基板、
402はｎ型InP下InP層、403はｎ型InGaAsP活性層、404は
ｎ型InP上InP層である。この文献に示されたレーザはｎ
電極を素子の裏面に設けたものであるが、基板を半絶縁
性とし、素子表面のｎ型の領域にｎ電極を設けることに
より第３図のTJSレーザと同様の構成とすることができ
る。
す断面構造図である。これはアイイーイーイー ジャー
ナル オブ カンタム エレクトロニクス（IEEE Journ
al of Quantum Electronics,Vol.QE−15（1979）,pp.71
0−713）に記載されたもので、図において、第３図と同
一符号は同一又は相当部分であり、401はｎ型InP基板、
402はｎ型InP下InP層、403はｎ型InGaAsP活性層、404は
ｎ型InP上InP層である。この文献に示されたレーザはｎ
電極を素子の裏面に設けたものであるが、基板を半絶縁
性とし、素子表面のｎ型の領域にｎ電極を設けることに
より第３図のTJSレーザと同様の構成とすることができ
る。
本従来例ではダブルヘテロ構造をAlGaAs/GaAsの代わ
りにInP/InGaAsPの組合わせで実現している。InGaAsPの
バンドギャップがInPのそれに比べると狭いため、InGaA
sPの中に形成されたpn接合に電流が集中する様になって
いる。動作原理はGaAs系のTJSレーザと同じである。と
ころがこの系でTJSレーザは室温での発振が得られず、1
00Kの低温で100mAの閾値が得られているにすぎない。閾
値電流が高い理由もこれまでのところ全く理解されてい
なった。
りにInP/InGaAsPの組合わせで実現している。InGaAsPの
バンドギャップがInPのそれに比べると狭いため、InGaA
sPの中に形成されたpn接合に電流が集中する様になって
いる。動作原理はGaAs系のTJSレーザと同じである。と
ころがこの系でTJSレーザは室温での発振が得られず、1
00Kの低温で100mAの閾値が得られているにすぎない。閾
値電流が高い理由もこれまでのところ全く理解されてい
なった。
発明者らがInGaAsP系のTJSレーザを追試作し、閾値電
流が高い原因を調べた結果、InGaAsP系ではZnが拡散さ
れたｐ領域の不純物濃度が高々５×1018cm-3とGaAs系の
それに比べると約１桁低く、ｐ領域の比抵抗が大きいこ
とが分かった。ｐ領域の比抵抗が大きくなると電極から
活性領域に達するまでの電圧降下が著しく、活性領域に
電流を流すために大きな電圧を加える必要が生じ活性領
域以外のInP−pn接合にも拡散電位を越える電圧がかか
ることになる。その結果本来電流は流れないように設計
されているInP中のpn接合に無効電流が流れ、レーザの
発振閾値が大きくなっていた。
流が高い原因を調べた結果、InGaAsP系ではZnが拡散さ
れたｐ領域の不純物濃度が高々５×1018cm-3とGaAs系の
それに比べると約１桁低く、ｐ領域の比抵抗が大きいこ
とが分かった。ｐ領域の比抵抗が大きくなると電極から
活性領域に達するまでの電圧降下が著しく、活性領域に
電流を流すために大きな電圧を加える必要が生じ活性領
域以外のInP−pn接合にも拡散電位を越える電圧がかか
ることになる。その結果本来電流は流れないように設計
されているInP中のpn接合に無効電流が流れ、レーザの
発振閾値が大きくなっていた。
従来の長波長系のTJSレーザは以上のように構成され
ているので、室温での発振が得られないばかりか、その
発振閾値も高く、実用的でないという問題点があった。
ているので、室温での発振が得られないばかりか、その
発振閾値も高く、実用的で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、実用的な長波長系のTJSレーザを実現する
ことを目的とする。
れたもので、実用的な長波長系のTJSレーザを実現する
ことを目的とする。
この発明に係る半導体レーザは、TJS型の半導体レー
ザにおいて、活性層およびクラッド層をAlGaInAs半導体
で構成したものである。
ザにおいて、活性層およびクラッド層をAlGaInAs半導体
で構成したものである。
本発明においては、活性層およびクラッド層にAlGaIn
As半導体を用いたており、このAlGaInAs半導体が構成４
元素の組成比率を変えることによって発振波長に換算し
て、およそ0.9μｍから1.5μｍのバンドギャップが得ら
れ長波長レーザの材料半導体になるものであり、また該
AlGaInAs半導体は、Znなどの不純物拡散によりGaAsと同
じ程度の高い不純物濃度が得られ、TJSレーザには不可
欠である高い濃度のｐ領域を実現することができる材料
であることにより、実用性のある長波長系TJSレーザを
実現できる。
As半導体を用いたており、このAlGaInAs半導体が構成４
元素の組成比率を変えることによって発振波長に換算し
て、およそ0.9μｍから1.5μｍのバンドギャップが得ら
れ長波長レーザの材料半導体になるものであり、また該
AlGaInAs半導体は、Znなどの不純物拡散によりGaAsと同
じ程度の高い不純物濃度が得られ、TJSレーザには不可
欠である高い濃度のｐ領域を実現することができる材料
であることにより、実用性のある長波長系TJSレーザを
実現できる。
ここで、このAlGaInAs半導体にZnの拡散を行ったのは
発明者らが最初であり、AlGaInAs半導体においては高い
濃度のｐ領域が拡散で実現できることはこれまで知られ
ていなかった。
発明者らが最初であり、AlGaInAs半導体においては高い
濃度のｐ領域が拡散で実現できることはこれまで知られ
ていなかった。
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による半導体レーザを示す
模式断面図であり、図において、101は半絶縁性InP基
板、120は基板101上に順次結晶成長されたｎ型AlyGaxIn
1-x-yAs下クラッド層102,n型AlwGazIn1-w-ZAs活性層10
3,及びｎ型AlyGaxIn1-x-yAs上クラッド層104からなるダ
ブルヘテロ構造、105はダブルヘテロ構造120上に形成さ
れたｎ型In0.53Ga0.47As層である。106はｎ型In0.53Ga
0.47As層105,及びダブルヘテロ構造120に選択的に基板
まで達するようにｐ型不純物を拡散することにより形成
されたｐ領域、107はｎ型In0.53Ga0.47As層105中に形成
されたpn接合を除去するために形成された溝、108はｐ
側電極、109はｎ側電極である。また110はｐ領域106中
のｐ型不純物をドライブイン拡散により２μｍ程度ｎ型
の領域に押し出すことにより、活性層103中に形成され
たレーザ活性領域である。
模式断面図であり、図において、101は半絶縁性InP基
板、120は基板101上に順次結晶成長されたｎ型AlyGaxIn
1-x-yAs下クラッド層102,n型AlwGazIn1-w-ZAs活性層10
3,及びｎ型AlyGaxIn1-x-yAs上クラッド層104からなるダ
ブルヘテロ構造、105はダブルヘテロ構造120上に形成さ
れたｎ型In0.53Ga0.47As層である。106はｎ型In0.53Ga
0.47As層105,及びダブルヘテロ構造120に選択的に基板
まで達するようにｐ型不純物を拡散することにより形成
されたｐ領域、107はｎ型In0.53Ga0.47As層105中に形成
されたpn接合を除去するために形成された溝、108はｐ
側電極、109はｎ側電極である。また110はｐ領域106中
のｐ型不純物をドライブイン拡散により２μｍ程度ｎ型
の領域に押し出すことにより、活性層103中に形成され
たレーザ活性領域である。
次に本実施例レーザの製造工程について説明する。
まず、半絶縁性InP基板101上に、例えば有機金属気相
成長法により順次、ｎ型AlyGaxIn1-x-yAs下クラッド層1
02,n型AlwGazIn1-w-ZAs活性層103,及びｎ型AlyGaxIn
1-x-yAs上クラッド層104を結晶成長し、ダブルヘテロ構
造120を形成し、さらにｎ型In0.53Ga0.47As層105を成長
する。これらの層はInP基板に格子整合するように成長
を行う。格子整合を満足するためには、AlGaInAsをAlYG
aXIn1-X-YAsと表現したときにＸ＋Ｙがほぼ0.47になる
ようにすればよいことが知られている。即ち、本実施例
では下クラッド層102,及び上クラッド層のｘ＋ｙが、ま
た活性層103のｗ＋ｚがそれぞれ0.47になるようにすれ
ばよい。
成長法により順次、ｎ型AlyGaxIn1-x-yAs下クラッド層1
02,n型AlwGazIn1-w-ZAs活性層103,及びｎ型AlyGaxIn
1-x-yAs上クラッド層104を結晶成長し、ダブルヘテロ構
造120を形成し、さらにｎ型In0.53Ga0.47As層105を成長
する。これらの層はInP基板に格子整合するように成長
を行う。格子整合を満足するためには、AlGaInAsをAlYG
aXIn1-X-YAsと表現したときにＸ＋Ｙがほぼ0.47になる
ようにすればよいことが知られている。即ち、本実施例
では下クラッド層102,及び上クラッド層のｘ＋ｙが、ま
た活性層103のｗ＋ｚがそれぞれ0.47になるようにすれ
ばよい。
各層の厚みは、下クラッド層102が2.0μｍ、活性層10
3が0.12μｍ、上クラッド層104が2.5μｍ、及びInGaAs
層105が0.8μｍ程度が適当である。また各層のバンドギ
ャップは、活性層103のそれが上下のクラッド層に比べ
狭い必要がある。一例を挙げると、活性領域のバンドギ
ャップは0.95eV（発振波長で1.3μｍ）、上下クラッド
層のそれが1.35eVが適当である。上下のクラッド層のバ
ンドギャップは必ずしも等しくする必要はなく、活性領
域のそれより大きければ任意に選んでも差し支えない。
不純物のタイプはｎ型でその濃度は、上下クラッド層が
５×1017cm-3、活性層が３×1018cm-3が適当である。不
純物としてはSi,SeあるいはＳなどを用いることができ
る。
3が0.12μｍ、上クラッド層104が2.5μｍ、及びInGaAs
層105が0.8μｍ程度が適当である。また各層のバンドギ
ャップは、活性層103のそれが上下のクラッド層に比べ
狭い必要がある。一例を挙げると、活性領域のバンドギ
ャップは0.95eV（発振波長で1.3μｍ）、上下クラッド
層のそれが1.35eVが適当である。上下のクラッド層のバ
ンドギャップは必ずしも等しくする必要はなく、活性領
域のそれより大きければ任意に選んでも差し支えない。
不純物のタイプはｎ型でその濃度は、上下クラッド層が
５×1017cm-3、活性層が３×1018cm-3が適当である。不
純物としてはSi,SeあるいはＳなどを用いることができ
る。
結晶成長後表面のInGaAs層106上に例えばSiN膜を熱CV
Dで形成した後に、通常の写真製版法と化学エッチング
法により窓状にSiN膜を除去する。次にこの窓を通して
下クラッド層102あるいは基板101に達するようにZnを拡
散する。拡散は、いわゆる閉管拡散法あるいは固相拡散
法を用いればよい。
Dで形成した後に、通常の写真製版法と化学エッチング
法により窓状にSiN膜を除去する。次にこの窓を通して
下クラッド層102あるいは基板101に達するようにZnを拡
散する。拡散は、いわゆる閉管拡散法あるいは固相拡散
法を用いればよい。
AlGaInAsに対してZnの拡散はこれまで行われたことが
なく、この発明に先だって発明者らが行ったZn拡散実験
がこの発明に結び付いている。発明者らが行った方法は
固相拡散方法である。以下、固相拡散で本実施例レーザ
のZn拡散を行なう方法について説明する。
なく、この発明に先だって発明者らが行ったZn拡散実験
がこの発明に結び付いている。発明者らが行った方法は
固相拡散方法である。以下、固相拡散で本実施例レーザ
のZn拡散を行なう方法について説明する。
第５図は本実施例レーザの製造方法におけるZn拡散工
程を説明するための図であり、図において、第１図と同
一符号は同一又は相当部分であり、501はSiN膜,502はZn
O膜,503はSiO2膜である。
程を説明するための図であり、図において、第１図と同
一符号は同一又は相当部分であり、501はSiN膜,502はZn
O膜,503はSiO2膜である。
窓を有するSiN膜501がInGaAs層105表面に形成された
ウエハに、例えばスパッタ法によりZnO（酸化亜鉛）膜5
02を1500Å堆積する。ZnO膜502を保護するためZnO膜502
の上にさらにSiO2膜503を形成しておくとよい。このウ
エハを窒素雰囲気で600℃の条件で熱処理を行うと、Zn
がAlGaInAs中に拡散される。この時の拡散速度はおよそ である。したがってこの条件で基板にZnが到達するよう
に拡散するためには４時間程度拡散すればよい。拡散さ
れたｐ領域106の不純物濃度はおよそ２×1020cm-3で、
その比抵抗は2.5×10-3Ωcmであることを初めて見いだ
した。この値はGaAs中のものとほとんど同じであり、こ
のAlGaInAs材料でTJSレーザが実現できる。
ウエハに、例えばスパッタ法によりZnO（酸化亜鉛）膜5
02を1500Å堆積する。ZnO膜502を保護するためZnO膜502
の上にさらにSiO2膜503を形成しておくとよい。このウ
エハを窒素雰囲気で600℃の条件で熱処理を行うと、Zn
がAlGaInAs中に拡散される。この時の拡散速度はおよそ である。したがってこの条件で基板にZnが到達するよう
に拡散するためには４時間程度拡散すればよい。拡散さ
れたｐ領域106の不純物濃度はおよそ２×1020cm-3で、
その比抵抗は2.5×10-3Ωcmであることを初めて見いだ
した。この値はGaAs中のものとほとんど同じであり、こ
のAlGaInAs材料でTJSレーザが実現できる。
拡散後は、ZnOおよびSiNを除去し、再びウエハ表面を
SiNで覆い800ないし900℃で熱処理を行い、GaAsTJSレー
ザの場合と同様に拡散の先端を２ないし３μｍ押し込
み、不純物濃度が平均して５×1019cm-3程度のドライブ
イン拡散領域121を形成する。その結果、活性層103内に
活性領域110が形成される。InGaAs表面層105中に形成さ
れたpn接合をエッチングにより除去する。エッチングに
用いる溶液としては硫酸−過酸化水素−水を3:1:1に混
合した溶液を用いればよい。この後、p,n電極を形成し
てAlGaInAs−TJSレーザは完成する。電極としてはニッ
ケル−金／ゲルマニウム−金の３層構造のもの、あるい
は金単層のもの等を用いることができる。なお、本実施
例では電極の接触抵抗を下げるためにバンドギャップの
狭いInGaAs層を表面に設けたが、この層は必ずしも必要
ではない。この場合はpn接合を除去する工程は不明とな
る。
SiNで覆い800ないし900℃で熱処理を行い、GaAsTJSレー
ザの場合と同様に拡散の先端を２ないし３μｍ押し込
み、不純物濃度が平均して５×1019cm-3程度のドライブ
イン拡散領域121を形成する。その結果、活性層103内に
活性領域110が形成される。InGaAs表面層105中に形成さ
れたpn接合をエッチングにより除去する。エッチングに
用いる溶液としては硫酸−過酸化水素−水を3:1:1に混
合した溶液を用いればよい。この後、p,n電極を形成し
てAlGaInAs−TJSレーザは完成する。電極としてはニッ
ケル−金／ゲルマニウム−金の３層構造のもの、あるい
は金単層のもの等を用いることができる。なお、本実施
例では電極の接触抵抗を下げるためにバンドギャップの
狭いInGaAs層を表面に設けたが、この層は必ずしも必要
ではない。この場合はpn接合を除去する工程は不明とな
る。
次に動作について説明する。
このTJSレーザに対し、ｐ電極108が正となるように電
圧を引加すると、第４図に示すInGaAsP−TJSレーザで見
られたような現象（Zn拡散領域の抵抗が高く電圧降下が
大きい）はなく、第３図に示すGaAs−TJSレーザの場合
と同様の原理により活性領域に電流が集中し低い閾値で
発振が起こる。
圧を引加すると、第４図に示すInGaAsP−TJSレーザで見
られたような現象（Zn拡散領域の抵抗が高く電圧降下が
大きい）はなく、第３図に示すGaAs−TJSレーザの場合
と同様の原理により活性領域に電流が集中し低い閾値で
発振が起こる。
このように本実施例では、TJSレーザの活性層および
クラッド層をAlGaInAsで構成したから、Zn拡散の不純物
濃度を十分高くすることができ、実用的な長波長TJSレ
ーザを得ることができる。
クラッド層をAlGaInAsで構成したから、Zn拡散の不純物
濃度を十分高くすることができ、実用的な長波長TJSレ
ーザを得ることができる。
第２図は、本発明の第２の実施例による半導体レーザ
を示す模式断面図であり、図において、第１図と同一符
号は同一又は相当部分であり、201はｐ型AlsGatIn1-s-t
Asブロック層（ただし、ｓ＋ｔ≒0.47）である。
を示す模式断面図であり、図において、第１図と同一符
号は同一又は相当部分であり、201はｐ型AlsGatIn1-s-t
Asブロック層（ただし、ｓ＋ｔ≒0.47）である。
本第２の実施例では、下クラッド層102と基板101の間
にｐ型AlGaInAs層201を挿入してある。この層は半絶縁
性InP基板が導電性に変成した場合に、ｐ−拡散領域106
から基板を通じて流れる無効電流を防止するための効果
を持っている。従って、本第２の実施例の場合は基板は
半絶縁性である必要はなく、導電性であってもさしつか
えない。現在の基板製造技術によっては、半絶縁性基板
より不純物を含む導電性基板の方が容易に結晶性の高い
ものが得られる。従って基板として結晶性の高いものを
用いようとする場合、本第２の実施例は極めて有効であ
る。
にｐ型AlGaInAs層201を挿入してある。この層は半絶縁
性InP基板が導電性に変成した場合に、ｐ−拡散領域106
から基板を通じて流れる無効電流を防止するための効果
を持っている。従って、本第２の実施例の場合は基板は
半絶縁性である必要はなく、導電性であってもさしつか
えない。現在の基板製造技術によっては、半絶縁性基板
より不純物を含む導電性基板の方が容易に結晶性の高い
ものが得られる。従って基板として結晶性の高いものを
用いようとする場合、本第２の実施例は極めて有効であ
る。
以上の説明は、InP基板上にAlGaInAsを成長した場合
を述べたが、GaAs基板上あるいはSi基板上にバッファ層
を介してTJS構造のAlGaInAsダブルヘテロを成長しても
良いことは上記説明からも明らかである。
を述べたが、GaAs基板上あるいはSi基板上にバッファ層
を介してTJS構造のAlGaInAsダブルヘテロを成長しても
良いことは上記説明からも明らかである。
また、従来は実用に供される長波長系半導体レーザと
しては、２回の結晶成長を行う必要がある埋め込み構造
が用いられていたが、本発明によれば１回の成長で高性
能の長波長半導体が実現でき、歩留向上および製造コス
トの削減が可能となる効果も得られる。
しては、２回の結晶成長を行う必要がある埋め込み構造
が用いられていたが、本発明によれば１回の成長で高性
能の長波長半導体が実現でき、歩留向上および製造コス
トの削減が可能となる効果も得られる。
以上のように、この発明によればTJS型の半導体レー
ザにおいて、ダブルヘテロ構造をAlGaInAs半導体により
形成したから、拡散により十分な不純物濃度を得ること
ができ、OEICに適合する長波長レーザを実現することが
可能となる効果がある。
ザにおいて、ダブルヘテロ構造をAlGaInAs半導体により
形成したから、拡散により十分な不純物濃度を得ること
ができ、OEICに適合する長波長レーザを実現することが
可能となる効果がある。
第１図はこの発明の第１の実施例による半導体レーザを
示す模式断面図、第２図はこの発明による第２の実施例
による半導体レーザを示す模式断面図、第３図は従来の
GaAs系のTJS型の半導体レーザの構造を示す模式断面
図、第４図は従来のInGaAsP系のTJS型の半導体レーザの
構造を示す模式断面図、第５図は固相拡散方法によりZn
拡散を行なう工程を説明するための図である。 101は半絶縁性InP基板、102はｎ型AlyGaxIn1-x-yAs下ク
ラッド層、103はｎ型AlwGazIn1-w-ZAs活性層、104はｎ
型AlyGaxIn1-x-yAs上クラッド層、120はダブルヘテロ構
造、106はZn拡散領域、107は溝、108はｐ電極、109はｎ
電極、110は活性領域、121はドライブイン拡散領域であ
る。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
示す模式断面図、第２図はこの発明による第２の実施例
による半導体レーザを示す模式断面図、第３図は従来の
GaAs系のTJS型の半導体レーザの構造を示す模式断面
図、第４図は従来のInGaAsP系のTJS型の半導体レーザの
構造を示す模式断面図、第５図は固相拡散方法によりZn
拡散を行なう工程を説明するための図である。 101は半絶縁性InP基板、102はｎ型AlyGaxIn1-x-yAs下ク
ラッド層、103はｎ型AlwGazIn1-w-ZAs活性層、104はｎ
型AlyGaxIn1-x-yAs上クラッド層、120はダブルヘテロ構
造、106はZn拡散領域、107は溝、108はｐ電極、109はｎ
電極、110は活性領域、121はドライブイン拡散領域であ
る。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】第１導電型の第１の半導体層、該第１の半
導体層よりバンドギャップの狭い第１導電型の第２の半
導体層、該第２の半導体層よりバンドギャップの広い第
１導電型の第３の半導体層を順次積層して形成したダブ
ルヘテロ構造と、該ダブルヘテロ構造の一部分に、上記
第1,第2,及び第３の半導体層を貫通して形成された第２
導電型の不純物拡散領域とを有する横方向接合ストライ
プ（TJS）型の半導体レーザにおいて、 上記ダブルヘテロ構造を形成する第1,第2,及び第３の半
導体層にAlGaInAs半導体を用いたことを特徴とする半導
体レーザ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2102636A JPH0834338B2 (ja) | 1990-04-18 | 1990-04-18 | 半導体レーザ |
| GB9017759A GB2243947B (en) | 1990-04-18 | 1990-08-14 | A semiconductor laser |
| US07/567,823 US5073895A (en) | 1990-04-18 | 1990-08-15 | Semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2102636A JPH0834338B2 (ja) | 1990-04-18 | 1990-04-18 | 半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH042191A JPH042191A (ja) | 1992-01-07 |
| JPH0834338B2 true JPH0834338B2 (ja) | 1996-03-29 |
Family
ID=14332732
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2102636A Expired - Lifetime JPH0834338B2 (ja) | 1990-04-18 | 1990-04-18 | 半導体レーザ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5073895A (ja) |
| JP (1) | JPH0834338B2 (ja) |
| GB (1) | GB2243947B (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5260960A (en) * | 1991-07-26 | 1993-11-09 | Siemens Aktiengesellschaft | Tunable semiconductor laser on a semi-insulating substrate |
| US5745517A (en) * | 1995-12-29 | 1998-04-28 | Xerox Corporation | Alternative doping for AlGaInP laser diodes fabricated by impurity-induced layer disordering (IILD) |
| GB2322002A (en) * | 1997-02-07 | 1998-08-12 | Univ Sheffield | Semiconductor light emitting device |
| JP2005045162A (ja) * | 2003-07-25 | 2005-02-17 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体素子およびその製造方法 |
| US7352788B2 (en) * | 2005-08-15 | 2008-04-01 | Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte, Ltd. | Nitride semiconductor vertical cavity surface emitting laser |
| JP2010286418A (ja) * | 2009-06-15 | 2010-12-24 | Sony Corp | 表面プラズモン発生装置およびその製造方法 |
| IT201800001693A1 (it) * | 2018-01-23 | 2019-07-23 | St Microelectronics Srl | Metodo di fabbricazione di un transistore hemt di tipo normalmente spento con ridotta resistenza in stato acceso e transistore hemt |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4183038A (en) * | 1978-03-29 | 1980-01-08 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device |
| JPS5527622A (en) * | 1978-08-17 | 1980-02-27 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor laser manufacturing method |
| JPS57199289A (en) * | 1981-06-01 | 1982-12-07 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor laser |
-
1990
- 1990-04-18 JP JP2102636A patent/JPH0834338B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1990-08-14 GB GB9017759A patent/GB2243947B/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-08-15 US US07/567,823 patent/US5073895A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB9017759D0 (en) | 1990-09-26 |
| GB2243947B (en) | 1993-09-15 |
| GB2243947A (en) | 1991-11-13 |
| US5073895A (en) | 1991-12-17 |
| JPH042191A (ja) | 1992-01-07 |
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