JPH0983071A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- JPH0983071A JPH0983071A JP23119295A JP23119295A JPH0983071A JP H0983071 A JPH0983071 A JP H0983071A JP 23119295 A JP23119295 A JP 23119295A JP 23119295 A JP23119295 A JP 23119295A JP H0983071 A JPH0983071 A JP H0983071A
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- H01S5/34326—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer based on InGa(Al)P, e.g. red laser
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- 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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体レーザの設計目的に応じて電流阻止層
にどのような材料を用いたばあいでも、内部ストライプ
型の電流阻止層の形成後にＡｌＧａＩｎＰからなる第２
クラッド層を再成長するばあいに良好な結晶がえられ、
特性の優れた半導体レーザを提供する。 【解決手段】 半導体レーザを構成する上下クラッド層
２、４、６、活性層３および電流阻止層５の少なくとも
上部第２クラッド層６と接する部分が組成式：（Ａｌx
Ｇａ1-x）yＩｎ1-yＰ（０＜ｘ≦１：ｙは約０．５）で
表される化合物半導体からなっていて、ｘは、各層ごと
に、上下クラッド層では０＜ｘ≦１、活性層では０≦ｘ
＜１、電流阻止層の上部第２クラッド層と接する部分で
は０＜ｘ≦０．７５の範囲内で所定値をとる。
にどのような材料を用いたばあいでも、内部ストライプ
型の電流阻止層の形成後にＡｌＧａＩｎＰからなる第２
クラッド層を再成長するばあいに良好な結晶がえられ、
特性の優れた半導体レーザを提供する。 【解決手段】 半導体レーザを構成する上下クラッド層
２、４、６、活性層３および電流阻止層５の少なくとも
上部第２クラッド層６と接する部分が組成式：（Ａｌx
Ｇａ1-x）yＩｎ1-yＰ（０＜ｘ≦１：ｙは約０．５）で
表される化合物半導体からなっていて、ｘは、各層ごと
に、上下クラッド層では０＜ｘ≦１、活性層では０≦ｘ
＜１、電流阻止層の上部第２クラッド層と接する部分で
は０＜ｘ≦０．７５の範囲内で所定値をとる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザに関
する。さらに詳しくは、ＡｌＧａＩｎＰ系の化合物半導
体材料を用いた可視光半導体レーザに関する。
する。さらに詳しくは、ＡｌＧａＩｎＰ系の化合物半導
体材料を用いた可視光半導体レーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】化合物半導体材料を用いた半導体レーザ
は、基本的には、異なる組成を有する半導体層の積層に
よって製造されるが、その形状によって、途中何度か、
エッチングなどの半導体結晶層成長工程以外の工程を挟
む必要がある。その度に半導体ウエハを結晶成長炉から
取り出さねばならないが、生産性の面から見て、その回
数は少ないにこしたことはない。現在では３回の連続結
晶成長工程、すなわち、最上半導体層を結晶成長し終え
るまでに、途中２回ウエハを結晶成長炉から取り出すの
が一般的であるが、２回の連続結晶成長工程のみで製作
可能な半導体レーザが、たとえば、アイ イー イー
イー ジャーナル オブ クォンタム エレクトロニク
ス（IEEE Journal of Quantum Electronics）２７巻、
第６号、１９９１年６月、１４９１〜１４９６頁（以
下、文献という）や、特開平４−２１８９９３号公報に
記載されている。これらに記載された半導体レーザの代
表的なものを図３および図４に示す。
は、基本的には、異なる組成を有する半導体層の積層に
よって製造されるが、その形状によって、途中何度か、
エッチングなどの半導体結晶層成長工程以外の工程を挟
む必要がある。その度に半導体ウエハを結晶成長炉から
取り出さねばならないが、生産性の面から見て、その回
数は少ないにこしたことはない。現在では３回の連続結
晶成長工程、すなわち、最上半導体層を結晶成長し終え
るまでに、途中２回ウエハを結晶成長炉から取り出すの
が一般的であるが、２回の連続結晶成長工程のみで製作
可能な半導体レーザが、たとえば、アイ イー イー
イー ジャーナル オブ クォンタム エレクトロニク
ス（IEEE Journal of Quantum Electronics）２７巻、
第６号、１９９１年６月、１４９１〜１４９６頁（以
下、文献という）や、特開平４−２１８９９３号公報に
記載されている。これらに記載された半導体レーザの代
表的なものを図３および図４に示す。
【０００３】図３は、前記文献に記載されたもので、ｎ
型ＧａＡｓ基板２１の上に、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッ
ド層２２、ｎ型、ｐ型またはノンドープのＧａＩｎＰ活
性層２３、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２４、ｎ型Ｇ
ａＡｓ電流阻止層２５が順次積層され、そののち、該電
流阻止層２５を貫通して前記クラッド層２４の中程に至
るストライプ状の溝が、これらの層をエッチングして形
成され、さらにその上に、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ光ガイド
層２６、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２７、ｐ型Ｉｎ
ＧａＰ層２８、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層２９、ＡｕＺ
ｎ／Ａｕ電極３０が、順次積層され、裏面にＡｕＧｅ／
Ａｕ電極３１が設けられて、半導体レーザが構成されて
いる。
型ＧａＡｓ基板２１の上に、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッ
ド層２２、ｎ型、ｐ型またはノンドープのＧａＩｎＰ活
性層２３、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２４、ｎ型Ｇ
ａＡｓ電流阻止層２５が順次積層され、そののち、該電
流阻止層２５を貫通して前記クラッド層２４の中程に至
るストライプ状の溝が、これらの層をエッチングして形
成され、さらにその上に、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ光ガイド
層２６、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２７、ｐ型Ｉｎ
ＧａＰ層２８、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層２９、ＡｕＺ
ｎ／Ａｕ電極３０が、順次積層され、裏面にＡｕＧｅ／
Ａｕ電極３１が設けられて、半導体レーザが構成されて
いる。
【０００４】また、特開平４−２１８９９３号公報に記
載された従来の半導体レーザの他の例を、図４に示す。
この図４に記載された半導体レーザにおいては、ｎ型Ｇ
ａＡｓ基板４１の上に、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
４２、ＧａＩｎＰ活性層４３、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラ
ッド層４４、ｐ型ＧａＩｎＰエッチングストップ層４
５、ｐ型ＡｌＩｎＰ閉じこめ層４６、ｎ型ＧａＡｓ電流
阻止層４７が順次積層され、その後、該電流阻止層４７
と該閉じこめ層４６とが表面からエッチングされ、前記
エッチングストップ層４５の表面に至るストライプ状の
溝が形成される。さらにその上に、ｐ型ＡｌＧａＡｓ上
部クラッド層４８、ｐ型ＧａＡｓキャップ層４９、Ｃｒ
／Ａｕ電極５０が、順次積層され、裏面にＡｕ／Ｇｅ／
Ｎｉ電極５１が設けられている。
載された従来の半導体レーザの他の例を、図４に示す。
この図４に記載された半導体レーザにおいては、ｎ型Ｇ
ａＡｓ基板４１の上に、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
４２、ＧａＩｎＰ活性層４３、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラ
ッド層４４、ｐ型ＧａＩｎＰエッチングストップ層４
５、ｐ型ＡｌＩｎＰ閉じこめ層４６、ｎ型ＧａＡｓ電流
阻止層４７が順次積層され、その後、該電流阻止層４７
と該閉じこめ層４６とが表面からエッチングされ、前記
エッチングストップ層４５の表面に至るストライプ状の
溝が形成される。さらにその上に、ｐ型ＡｌＧａＡｓ上
部クラッド層４８、ｐ型ＧａＡｓキャップ層４９、Ｃｒ
／Ａｕ電極５０が、順次積層され、裏面にＡｕ／Ｇｅ／
Ｎｉ電極５１が設けられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の半導
体レーザにおいては、電流阻止層として光吸収機能を有
するエネルギーバンドギャップが小さい材料であるＧａ
Ａｓなどを用いたばあいつぎの再成長時にＰＨ3ガスの
雰囲気の下で基板温度を上げるとＧａＡｓの表面が劣化
し、Ｐを含むＡｌＧａＩｎＰの半導体結晶層を良好な結
晶状態で再成長することができないという問題がある。
体レーザにおいては、電流阻止層として光吸収機能を有
するエネルギーバンドギャップが小さい材料であるＧａ
Ａｓなどを用いたばあいつぎの再成長時にＰＨ3ガスの
雰囲気の下で基板温度を上げるとＧａＡｓの表面が劣化
し、Ｐを含むＡｌＧａＩｎＰの半導体結晶層を良好な結
晶状態で再成長することができないという問題がある。
【０００６】また光吸収させないで光閉じ込め機能をも
たせるためには、電流阻止層にＡｌの混晶比の大きいも
の、たとえばＡｌＩｎＰを使用することが望ましいが、
後述する表２に示されるようにＡｌの混晶比が大きい
と、その上に再成長するＡｌＧａＩｎＰの良好な結晶が
えられず、半導体レーザを設計するばあいの自由度が制
限されるという問題がある。
たせるためには、電流阻止層にＡｌの混晶比の大きいも
の、たとえばＡｌＩｎＰを使用することが望ましいが、
後述する表２に示されるようにＡｌの混晶比が大きい
と、その上に再成長するＡｌＧａＩｎＰの良好な結晶が
えられず、半導体レーザを設計するばあいの自由度が制
限されるという問題がある。
【０００７】本発明はこのような問題を解決し、半導体
レーザの設計目的に応じて電流阻止層にどのような材料
を用いたばあいでも、内部ストライプ型の電流阻止層の
形成後にＡｌＧａＩｎＰからなる第２クラッド層を再成
長するばあいに良好な結晶がえられ、優れた特性がえら
れる半導体レーザを提供することを目的とする。
レーザの設計目的に応じて電流阻止層にどのような材料
を用いたばあいでも、内部ストライプ型の電流阻止層の
形成後にＡｌＧａＩｎＰからなる第２クラッド層を再成
長するばあいに良好な結晶がえられ、優れた特性がえら
れる半導体レーザを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体レー
ザは、第１導電型のＧａＡｓ基板上に、第１導電型の下
部クラッド層、活性層、第２導電型の上部第１クラッド
層、ストライプ状の開口部を有する第１導電型の電流阻
止層および第２導電型の上部第２クラッド層が、順次積
層されてなり、前記下部クラッド層、活性層、上部第１
および第２クラッド層および前記電流阻止層の少なくと
も前記上部第２クラッド層と接する部分の各々が、組成
式：（ＡｌxＧａ1-x）yＩｎ1-yＰ（ｘは、下部および上
部第１、第２クラッド層においては０＜ｘ≦１、活性層
においては０≦ｘ＜１、電流阻止層の上部第２クラッド
層と接する部分においては０＜ｘ≦０．７５の各範囲内
で層ごとに所定の値、ｙは約０．５）で表される化合物
半導体で構成される。
ザは、第１導電型のＧａＡｓ基板上に、第１導電型の下
部クラッド層、活性層、第２導電型の上部第１クラッド
層、ストライプ状の開口部を有する第１導電型の電流阻
止層および第２導電型の上部第２クラッド層が、順次積
層されてなり、前記下部クラッド層、活性層、上部第１
および第２クラッド層および前記電流阻止層の少なくと
も前記上部第２クラッド層と接する部分の各々が、組成
式：（ＡｌxＧａ1-x）yＩｎ1-yＰ（ｘは、下部および上
部第１、第２クラッド層においては０＜ｘ≦１、活性層
においては０≦ｘ＜１、電流阻止層の上部第２クラッド
層と接する部分においては０＜ｘ≦０．７５の各範囲内
で層ごとに所定の値、ｙは約０．５）で表される化合物
半導体で構成される。
【０００９】ここに第１導電型、第２導電型とは、ｎ型
またはｐ型のいずれか一方を第１導電型としたばあいに
他方のｐ型またはｎ型が第２導電型であることを意味す
る。
またはｐ型のいずれか一方を第１導電型としたばあいに
他方のｐ型またはｎ型が第２導電型であることを意味す
る。
【００１０】また、電流阻止層においての方が活性層に
おいてよりｘの値が大きい、すなわち、Ａｌの組成がよ
り大きいものが、光を吸収させないで光閉じ込め機能を
もたせるのに好ましい。
おいてよりｘの値が大きい、すなわち、Ａｌの組成がよ
り大きいものが、光を吸収させないで光閉じ込め機能を
もたせるのに好ましい。
【００１１】また、電流阻止層全体としての屈折率を残
りの部分で調整しやすくするために、電流阻止層の、組
成式：（ＡｌxＧａ1-x）yＩｎ1-yＰ（０＜ｘ≦０．７
５、ｙは約０．５）で表される部分が、３００Å以下の
半導体層であることが好ましい。
りの部分で調整しやすくするために、電流阻止層の、組
成式：（ＡｌxＧａ1-x）yＩｎ1-yＰ（０＜ｘ≦０．７
５、ｙは約０．５）で表される部分が、３００Å以下の
半導体層であることが好ましい。
【００１２】さらに、光吸収機能をもたせるという目的
の点から、電流阻止層が、その層内にＧａＡｓからなる
半導体層を含んでいることが好ましい。
の点から、電流阻止層が、その層内にＧａＡｓからなる
半導体層を含んでいることが好ましい。
【００１３】本発明の半導体レーザによれば、電流阻止
層の少なくとも最上面が、組成式：（ＡｌxＧａ1-x）y
Ｉｎ1-yＰにおいて０＜ｘ≦０．７５であるＡｌ組成を
有する半導体からなるという構造にしているため、電流
阻止層をエッチングしたあと、その上に再成長されるエ
ピタキシャル層の結晶性が優れ、また、その再成長半導
体層中のＡｌ組成もかなり自由に選べるものとなり、そ
れによって、特性の優れた半導体レーザがえられる。
層の少なくとも最上面が、組成式：（ＡｌxＧａ1-x）y
Ｉｎ1-yＰにおいて０＜ｘ≦０．７５であるＡｌ組成を
有する半導体からなるという構造にしているため、電流
阻止層をエッチングしたあと、その上に再成長されるエ
ピタキシャル層の結晶性が優れ、また、その再成長半導
体層中のＡｌ組成もかなり自由に選べるものとなり、そ
れによって、特性の優れた半導体レーザがえられる。
【００１４】また、最上層の厚さを３００Å以下とする
ことにより、電流阻止層全体の厚さの１／１０以下とな
り、電流阻止層としての屈折率などに影響を及ぼすこと
もなく、半導体レーザを設計する際の自由度が広がる。
ことにより、電流阻止層全体の厚さの１／１０以下とな
り、電流阻止層としての屈折率などに影響を及ぼすこと
もなく、半導体レーザを設計する際の自由度が広がる。
【００１５】
【発明の実施の形態】つぎに、本発明の半導体レーザの
一実施例を図面を参照しながら詳細に説明する。図１
（ａ）〜（ｄ）は、本発明の半導体レーザの第１の実施
の形態を、製造工程にしたがって示す断面説明図であ
る。
一実施例を図面を参照しながら詳細に説明する。図１
（ａ）〜（ｄ）は、本発明の半導体レーザの第１の実施
の形態を、製造工程にしたがって示す断面説明図であ
る。
【００１６】図１（ａ）の工程では、第１導電型であ
る、たとえばｎ型ＧａＡｓ基板１の表面に、ｎ型（Ａｌ
sＧａ1-s）yＩｎ1-yＰ（０．４≦ｓ≦１．０、ｙは約
０．５で、ＧａＡｓ基板と格子整合がとれる比率であ
る。以下、ｙの表示を省略する。）下部クラッド層２
（たとえば、ｓ＝０．５、キャリア濃度約１×１０18／
ｃｍ3、厚さ約１．２μｍ、Ｓｅドープ）、ノンドープ
またはｎ型もしくはｐ型のＡｌuＧａ1-uＩｎＰ（０≦ｕ
≦０．４、ｕ＜ｓ）活性層３（たとえば、ｕ＝０、厚さ
約０．０７μｍ）、第２導電型である、たとえばｐ型Ａ
ｌsＧａ1-sＩｎＰ上部第１クラッド層４（たとえば、ｓ
＝０．５、キャリア濃度約１×１０18／ｃｍ3、厚さ約
０．２μｍ、Ｂｅドープ）、ｎ型ＡｌＩｎＰ第１電流阻
止層５ａ（たとえば、キャリア濃度２×１０18／ｃ
ｍ3、厚さ約０．３μｍ、Ｓｅドープ）、ｎ型ＡｌtＧａ
1-tＩｎＰ（０＜ｔ≦０．７５）第２電流阻止層５ｂ
（たとえば、ｔ＝０．５、キャリア濃度約２×１０18／
ｃｍ3、厚さ約０．０３μｍ、Ｓｅドープ）の各層を、
ＭＯＶＰＥ（有機金属気相エピタキシ：metal organic
vapor phase epitaxy）法で、前記ｎ型ＧａＡｓ基板１
に格子整合させて順次結晶成長させる。
る、たとえばｎ型ＧａＡｓ基板１の表面に、ｎ型（Ａｌ
sＧａ1-s）yＩｎ1-yＰ（０．４≦ｓ≦１．０、ｙは約
０．５で、ＧａＡｓ基板と格子整合がとれる比率であ
る。以下、ｙの表示を省略する。）下部クラッド層２
（たとえば、ｓ＝０．５、キャリア濃度約１×１０18／
ｃｍ3、厚さ約１．２μｍ、Ｓｅドープ）、ノンドープ
またはｎ型もしくはｐ型のＡｌuＧａ1-uＩｎＰ（０≦ｕ
≦０．４、ｕ＜ｓ）活性層３（たとえば、ｕ＝０、厚さ
約０．０７μｍ）、第２導電型である、たとえばｐ型Ａ
ｌsＧａ1-sＩｎＰ上部第１クラッド層４（たとえば、ｓ
＝０．５、キャリア濃度約１×１０18／ｃｍ3、厚さ約
０．２μｍ、Ｂｅドープ）、ｎ型ＡｌＩｎＰ第１電流阻
止層５ａ（たとえば、キャリア濃度２×１０18／ｃ
ｍ3、厚さ約０．３μｍ、Ｓｅドープ）、ｎ型ＡｌtＧａ
1-tＩｎＰ（０＜ｔ≦０．７５）第２電流阻止層５ｂ
（たとえば、ｔ＝０．５、キャリア濃度約２×１０18／
ｃｍ3、厚さ約０．０３μｍ、Ｓｅドープ）の各層を、
ＭＯＶＰＥ（有機金属気相エピタキシ：metal organic
vapor phase epitaxy）法で、前記ｎ型ＧａＡｓ基板１
に格子整合させて順次結晶成長させる。
【００１７】本発明の半導体レーザは、上部第１クラッ
ド層４と第１および第２電流阻止層５ａ、５ｂとがその
エネルギーバンドギャップが活性層３のエネルギーバン
ドギャップより大きい材料で形成されている。そうする
ことにより上部第１クラッド層４や電流阻止層５におけ
る光の吸収を防止できるため、発光効率が上げることが
できる。エネルギーバンドギャップの大きい材料として
は、半導体としてＡｌxＧａ1-xＩｎＰを用いれば、Ａｌ
の量すなわちｘが大きい程エネルギーバンドギャップが
大きくなるため、調整できる。また活性層として前述の
ＡｌuＧａ1-uＩｎＰを用いるとき、ＡｌＩｎＰなどのＡ
ｌの混晶比の大きいものを使用することができる。
ド層４と第１および第２電流阻止層５ａ、５ｂとがその
エネルギーバンドギャップが活性層３のエネルギーバン
ドギャップより大きい材料で形成されている。そうする
ことにより上部第１クラッド層４や電流阻止層５におけ
る光の吸収を防止できるため、発光効率が上げることが
できる。エネルギーバンドギャップの大きい材料として
は、半導体としてＡｌxＧａ1-xＩｎＰを用いれば、Ａｌ
の量すなわちｘが大きい程エネルギーバンドギャップが
大きくなるため、調整できる。また活性層として前述の
ＡｌuＧａ1-uＩｎＰを用いるとき、ＡｌＩｎＰなどのＡ
ｌの混晶比の大きいものを使用することができる。
【００１８】つぎに、図１（ｂ）の工程では、この基板
を成長室から取り出し、フォトレジスト工程で、たとえ
ば幅約３μｍのマスクパターンを形成して、この幅で基
板を表面からエッチングし、上部第１クラッド層４に達
するストライプ状の溝を形成する。このとき、エッチン
グ液として、たとえばＨＣｌ：Ｈ2Ｏ＝１：２（２５
℃）を使用し、約３０秒エッチングする。なおエッチン
グ液はこのＨＣｌ系の他に、ＨＣｌとＨＮＯ3とＨ2Ｏの
混合液でもよい。
を成長室から取り出し、フォトレジスト工程で、たとえ
ば幅約３μｍのマスクパターンを形成して、この幅で基
板を表面からエッチングし、上部第１クラッド層４に達
するストライプ状の溝を形成する。このとき、エッチン
グ液として、たとえばＨＣｌ：Ｈ2Ｏ＝１：２（２５
℃）を使用し、約３０秒エッチングする。なおエッチン
グ液はこのＨＣｌ系の他に、ＨＣｌとＨＮＯ3とＨ2Ｏの
混合液でもよい。
【００１９】本発明においては電流阻止層のＡｌ組成
が、上部第１クラッド層のＡｌ組成より大きいため、表
１に示すデータから分かるように、電流阻止層の選択エ
ッチングが容易になる。
が、上部第１クラッド層のＡｌ組成より大きいため、表
１に示すデータから分かるように、電流阻止層の選択エ
ッチングが容易になる。
【００２０】すなわち、表１に示す通り、このエッチン
グ液によりエッチングされる電流阻止層５は、そのエッ
チングによって表面が露出する上部第１クラッド層に対
しての選択比が１０近くあるので、容易に、再現性よ
く、選択エッチングを行える。そのため、再現性がよく
量産に適した構造の半導体レーザがえられる。
グ液によりエッチングされる電流阻止層５は、そのエッ
チングによって表面が露出する上部第１クラッド層に対
しての選択比が１０近くあるので、容易に、再現性よ
く、選択エッチングを行える。そのため、再現性がよく
量産に適した構造の半導体レーザがえられる。
【００２１】
【表１】
【００２２】つぎに、図１（ｃ）の工程では、レジスト
膜１０の除去、洗浄を経て、この基板を再度ＭＯＣＶＤ
装置に導入し、ｐ型ＡｌsＧａ1-sＩｎＰ上部第２クラッ
ド層６（たとえば、ｓ＝０．５、キャリア濃度約１×１
０18／ｃｍ3、厚さ１．０μｍ、Ｂｅドープ）、ｐ型Ｇ
ａＡｓキャップ層７（たとえば、キャリア濃度約２×１
０19／ｃｍ3、厚さ約１．６μｍ）を全面に結晶成長す
る。
膜１０の除去、洗浄を経て、この基板を再度ＭＯＣＶＤ
装置に導入し、ｐ型ＡｌsＧａ1-sＩｎＰ上部第２クラッ
ド層６（たとえば、ｓ＝０．５、キャリア濃度約１×１
０18／ｃｍ3、厚さ１．０μｍ、Ｂｅドープ）、ｐ型Ｇ
ａＡｓキャップ層７（たとえば、キャリア濃度約２×１
０19／ｃｍ3、厚さ約１．６μｍ）を全面に結晶成長す
る。
【００２３】本発明者らは電流阻止層５上にエピタキシ
ャル成長される上部第２クラッド層６の結晶性を良好に
するため鋭意検討を重ねた結果、電流阻止層のＡｌ組成
をある割合以下に限定することにより、その上に積層さ
れる（ＡｌsＧａ1-s）ＩｎＰが良好な状態で再成長され
ることを見出した。すなわちＡｌの組成（ｔおよびｓ）
を変えたときの結晶性を調べた結果を表２に示すよう
に、（ＡｌtＧａ1-t）ＩｎＰ上への（ＡｌsＧａ1-s）Ｉ
ｎＰの再成長時の結晶性はｔ≦０．７５であれば使用可
能で、さらに好ましくはｔ≦０．５である。
ャル成長される上部第２クラッド層６の結晶性を良好に
するため鋭意検討を重ねた結果、電流阻止層のＡｌ組成
をある割合以下に限定することにより、その上に積層さ
れる（ＡｌsＧａ1-s）ＩｎＰが良好な状態で再成長され
ることを見出した。すなわちＡｌの組成（ｔおよびｓ）
を変えたときの結晶性を調べた結果を表２に示すよう
に、（ＡｌtＧａ1-t）ＩｎＰ上への（ＡｌsＧａ1-s）Ｉ
ｎＰの再成長時の結晶性はｔ≦０．７５であれば使用可
能で、さらに好ましくはｔ≦０．５である。
【００２４】
【表２】
【００２５】また、電流阻止層５の厚さは、キャリア濃
度を高くすることにより、０．２μｍ〜０．４μｍと比
較的薄くすることができ、段差を小さくすることができ
再成長時に欠陥が入りにくい。また基板温度による付着
量の変化が比較的小さいＢｅをｐ型ドーパントとして用
いることによって、再現性よく、低動作電圧の素子を製
作することができる。
度を高くすることにより、０．２μｍ〜０．４μｍと比
較的薄くすることができ、段差を小さくすることができ
再成長時に欠陥が入りにくい。また基板温度による付着
量の変化が比較的小さいＢｅをｐ型ドーパントとして用
いることによって、再現性よく、低動作電圧の素子を製
作することができる。
【００２６】さらに、本発明では、エッチング工程を途
中で行ったあとの、再成長工程時に、表面がすべてＡｌ
ＧａＩｎＰ系の半導体でＧａＡｓ系の半導体がないの
で、フォスフィン（ＰＨ3）ガス雰囲気下で基板温度を
上げることができ、その際表面の劣化は起こらず、良好
な再成長を行うことができる。
中で行ったあとの、再成長工程時に、表面がすべてＡｌ
ＧａＩｎＰ系の半導体でＧａＡｓ系の半導体がないの
で、フォスフィン（ＰＨ3）ガス雰囲気下で基板温度を
上げることができ、その際表面の劣化は起こらず、良好
な再成長を行うことができる。
【００２７】なお、前述のｐ型ドーパントのＢｅ供給用
の有機金属としてビスメチルシクロペンタジエニルベリ
リウム（ＣＨ3Ｃ5Ｈ4）2Ｂｅを使用したばあい、たとえ
ば、ＧａＡｓのエピ成長では、基板温度が、６００〜６
５０℃でもキャリア濃度はほとんど変化がなかった。こ
れは、従来のようにＺｎをｐ型ドーパントとして使用す
るために、ジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）を使用したばあ
い、この温度帯でキャリア濃度は数分の一になるのに比
して大幅に改善される。
の有機金属としてビスメチルシクロペンタジエニルベリ
リウム（ＣＨ3Ｃ5Ｈ4）2Ｂｅを使用したばあい、たとえ
ば、ＧａＡｓのエピ成長では、基板温度が、６００〜６
５０℃でもキャリア濃度はほとんど変化がなかった。こ
れは、従来のようにＺｎをｐ型ドーパントとして使用す
るために、ジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）を使用したばあ
い、この温度帯でキャリア濃度は数分の一になるのに比
して大幅に改善される。
【００２８】最後に、図１（ｄ）の工程では、前記ｎ型
ＧａＡｓ基板１を裏面から研磨し、図１（ｃ）までの工
程でこの基板１の表面に積層された半導体層を含んだ全
体の厚さをほぼ６０μｍ程度とする。そののち、この基
板１の表面に、たとえばＴｉ／Ａｕ、裏面に、たとえば
Ａｕ／Ｇｅ／Ｎｉの積層体オーミック電極８、９をそれ
ぞれ形成し、劈開してチップ化する。
ＧａＡｓ基板１を裏面から研磨し、図１（ｃ）までの工
程でこの基板１の表面に積層された半導体層を含んだ全
体の厚さをほぼ６０μｍ程度とする。そののち、この基
板１の表面に、たとえばＴｉ／Ａｕ、裏面に、たとえば
Ａｕ／Ｇｅ／Ｎｉの積層体オーミック電極８、９をそれ
ぞれ形成し、劈開してチップ化する。
【００２９】つぎに、本発明の半導体レーザの第２の実
施の形態について図２を用いて説明する。この第２の形
態における半導体レーザは、上述の第１の形態と、各層
の厚さや組成に若干の相違はあっても、電流阻止層を構
成する半導体層数の違いを除いて同じ断面構造を有して
おり、図２においては図１と対応する部分には同じ番号
を用いている。
施の形態について図２を用いて説明する。この第２の形
態における半導体レーザは、上述の第１の形態と、各層
の厚さや組成に若干の相違はあっても、電流阻止層を構
成する半導体層数の違いを除いて同じ断面構造を有して
おり、図２においては図１と対応する部分には同じ番号
を用いている。
【００３０】図２（ａ）の工程では、第１導電型であ
る、たとえばｎ型ＧａＡｓ基板１の表面に、ｎ型（Ａｌ
sＧａ1-s）yＩｎ1-yＰ（０．４≦ｓ≦１．０、ｙは約
０．５で、ＧａＡｓ基板と格子整合がとれる比率であ
る。以下、ｙの表示を省略する。）下部クラッド層２
（たとえば、ｓ＝０．５、キャリア濃度約１×１０18／
ｃｍ3、厚さ約１．２μｍ、Ｓｅドープ）、ノンドープ
またはｎ型もしくはｐ型のＡｌuＧａ1-uＩｎＰ（０≦ｕ
≦０．４、ｕ＜ｓ）活性層３（たとえば、ｕ＝０、厚さ
約０．０７μｍ）、第２導電型である、たとえばｐ型Ａ
ｌsＧａ1-sＩｎＰ上部第１クラッド層４（たとえば、ｓ
＝０．５、キャリア濃度約１×１０18／ｃｍ3、厚さ約
０．２μｍ、Ｂｅドープ）、ｎ型ＡｌpＧａ1-pＩｎＰ
（０＜ｐ≦０．７５）第１電流阻止層５ａ（たとえばｐ
＝０．７５、キャリア濃度約２×１０18／ｃｍ3、厚さ
約０．１μｍ、Ｓｅドープ）、ｎ型ＧａＡｓ第２電流阻
止層５ｂ（キャリア濃度約５×１０18／ｃｍ3、厚さ約
０．２μｍ、Ｓｅドープ）、ｎ型ＡｌqＧａ1-qＩｎＰ
（０＜ｑ≦０．７５）第３電流阻止層５ｃ（たとえばｑ
＝０．５、キャリア濃度２×１０18／ｃｍ3、厚さ約
０．０３μｍ、Ｓｅドープ）の各層を、ＭＯＶＰＥ（有
機金属気相エピタキシ：metal organic vapor phase ep
itaxy）法で、前記ｎ型ＧａＡｓ基板１に格子整合させ
て順次結晶成長させる。
る、たとえばｎ型ＧａＡｓ基板１の表面に、ｎ型（Ａｌ
sＧａ1-s）yＩｎ1-yＰ（０．４≦ｓ≦１．０、ｙは約
０．５で、ＧａＡｓ基板と格子整合がとれる比率であ
る。以下、ｙの表示を省略する。）下部クラッド層２
（たとえば、ｓ＝０．５、キャリア濃度約１×１０18／
ｃｍ3、厚さ約１．２μｍ、Ｓｅドープ）、ノンドープ
またはｎ型もしくはｐ型のＡｌuＧａ1-uＩｎＰ（０≦ｕ
≦０．４、ｕ＜ｓ）活性層３（たとえば、ｕ＝０、厚さ
約０．０７μｍ）、第２導電型である、たとえばｐ型Ａ
ｌsＧａ1-sＩｎＰ上部第１クラッド層４（たとえば、ｓ
＝０．５、キャリア濃度約１×１０18／ｃｍ3、厚さ約
０．２μｍ、Ｂｅドープ）、ｎ型ＡｌpＧａ1-pＩｎＰ
（０＜ｐ≦０．７５）第１電流阻止層５ａ（たとえばｐ
＝０．７５、キャリア濃度約２×１０18／ｃｍ3、厚さ
約０．１μｍ、Ｓｅドープ）、ｎ型ＧａＡｓ第２電流阻
止層５ｂ（キャリア濃度約５×１０18／ｃｍ3、厚さ約
０．２μｍ、Ｓｅドープ）、ｎ型ＡｌqＧａ1-qＩｎＰ
（０＜ｑ≦０．７５）第３電流阻止層５ｃ（たとえばｑ
＝０．５、キャリア濃度２×１０18／ｃｍ3、厚さ約
０．０３μｍ、Ｓｅドープ）の各層を、ＭＯＶＰＥ（有
機金属気相エピタキシ：metal organic vapor phase ep
itaxy）法で、前記ｎ型ＧａＡｓ基板１に格子整合させ
て順次結晶成長させる。
【００３１】つぎに、図２（ｂ）の工程では、この基板
を成長室から取り出し、フォトレジスト工程で、たとえ
ば幅約４μｍのマスクパターンを形成する。エッチング
液として、たとえばＨＣｌ：Ｈ2Ｏ＝１：２（２５℃）
を使用し、約３０秒エッチングして、第３電流阻止層５
ｃを除去する。この液ではＧａＡｓはエッチングできな
いので、つぎに、Ｈ2ＳＯ4系エッチング液を用いる。第
２電流阻止層５ｂを除去したのち、再度、ＨＣｌ：Ｈ2
Ｏ＝１：２（２５℃）を用いて２０秒エッチングし、第
１電流阻止層５ａを選択的に除去する。
を成長室から取り出し、フォトレジスト工程で、たとえ
ば幅約４μｍのマスクパターンを形成する。エッチング
液として、たとえばＨＣｌ：Ｈ2Ｏ＝１：２（２５℃）
を使用し、約３０秒エッチングして、第３電流阻止層５
ｃを除去する。この液ではＧａＡｓはエッチングできな
いので、つぎに、Ｈ2ＳＯ4系エッチング液を用いる。第
２電流阻止層５ｂを除去したのち、再度、ＨＣｌ：Ｈ2
Ｏ＝１：２（２５℃）を用いて２０秒エッチングし、第
１電流阻止層５ａを選択的に除去する。
【００３２】以下、第１の形態と同じ内容の工程（ｃ）
（ｄ）にしたがって、半導体レーザをうる。この第２の
実施形態においても、この（ｃ）の工程で、上部第２ク
ラッド層６を成長させるとき、表面にＧａＡｓが露出し
ないでＡｌqＧａ1-qＩｎＰで覆われているので、ＰＨ3
ガス雰囲気のもとで基板温度を上げることができ、半導
体層表面の劣化が起こらない。そのため、良好な結晶成
長層をうることができる。
（ｄ）にしたがって、半導体レーザをうる。この第２の
実施形態においても、この（ｃ）の工程で、上部第２ク
ラッド層６を成長させるとき、表面にＧａＡｓが露出し
ないでＡｌqＧａ1-qＩｎＰで覆われているので、ＰＨ3
ガス雰囲気のもとで基板温度を上げることができ、半導
体層表面の劣化が起こらない。そのため、良好な結晶成
長層をうることができる。
【００３３】
【発明の効果】本発明によれば、電流阻止層に光閉じ込
め機能を有し、低動作電流の特性がえられるＡｌＩｎＰ
などのＡｌの混晶比の多い材料を電流阻止層として用い
る半導体レーザにおいても、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体結
晶を良好に再成長することができ、量産生が向上する。
め機能を有し、低動作電流の特性がえられるＡｌＩｎＰ
などのＡｌの混晶比の多い材料を電流阻止層として用い
る半導体レーザにおいても、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体結
晶を良好に再成長することができ、量産生が向上する。
【００３４】さらに、適度な光吸収機能をもたせた反屈
折率導波型の低ノイズ半導体レーザでも電流阻止層とし
てのＧａＡｓ上にＡｌＧａＩｎＰ系材料を積層している
ため、再成長時にＧａＡｓが基板表面に露出せずＰＨ3
ガス雰囲気の下で温度を上昇させても基板表面が荒れる
ことがなく良好な結晶を再成長することができる。その
結果、発光部にＡｌＧａＩｎＰ系半導体を用いた半導体
レーザのばあいにも、ＧａＡｓを電流阻止層中に入れ、
その上がＡｌqＧａ1-qＩｎＰ（０＜ｑ≦０．７５）で覆
われることにより、屈折率導波と利得導波の中間タイプ
の高性能な半導体レーザがえられる。
折率導波型の低ノイズ半導体レーザでも電流阻止層とし
てのＧａＡｓ上にＡｌＧａＩｎＰ系材料を積層している
ため、再成長時にＧａＡｓが基板表面に露出せずＰＨ3
ガス雰囲気の下で温度を上昇させても基板表面が荒れる
ことがなく良好な結晶を再成長することができる。その
結果、発光部にＡｌＧａＩｎＰ系半導体を用いた半導体
レーザのばあいにも、ＧａＡｓを電流阻止層中に入れ、
その上がＡｌqＧａ1-qＩｎＰ（０＜ｑ≦０．７５）で覆
われることにより、屈折率導波と利得導波の中間タイプ
の高性能な半導体レーザがえられる。
【図１】本発明の半導体レーザの第１の実施の形態を製
造工程にしたがって示す断面説明図である。
造工程にしたがって示す断面説明図である。
【図２】本発明の半導体レーザの第２の実施の形態を製
造工程にしたがって示す断面説明図である。
造工程にしたがって示す断面説明図である。
【図３】従来の半導体レーザを示す断面説明図である。
【図４】従来の他の半導体レーザを示す断面説明図であ
る。
る。
１ ＧａＡｓ基板 ２ 下部クラッド層 ３ 活性層 ４ 上部第１クラッド層 ５ 電流阻止層 ６ 上部第２クラッド層
Claims (4)
- 【請求項１】 第１導電型のＧａＡｓ基板上に、第１導
電型の下部クラッド層、活性層、第２導電型の上部第１
クラッド層、ストライプ状の開口部を有する第１導電型
の電流阻止層および第２導電型の上部第２クラッド層
が、順次積層されてなり、前記下部クラッド層、活性
層、上部第１および第２クラッド層および前記電流阻止
層の少なくとも前記上部第２クラッド層と接する部分の
各々が、組成式：（ＡｌxＧａ1-x）yｌｎ1-yＰ（ｘは、
下部および上部第１、第２クラッド層においては０＜ｘ
≦１、活性層においては０≦ｘ＜１、電流阻止層の上部
第２クラッド層と接する部分においては０＜ｘ≦０．７
５の各範囲内で層ごとに所定の値、ｙは約０．５）で表
される化合物半導体で構成される半導体レーザ。 - 【請求項２】 前記ｘの値が、前記電流阻止層において
の方が、前記活性層においてより大きい請求項１記載の
半導体レーザ。 - 【請求項３】 前記電流阻止層の、組成式：（ＡｌxＧ
ａ1-x）yｌｎ1-yＰ（０＜ｘ≦０．７５、ｙは約０．
５）で表される部分が、３００Å以下の半導体層である
請求項１または２記載の半導体レーザ。 - 【請求項４】 前記電流阻止層が、その層内にＧａＡｓ
からなる半導体層を含んでなる請求項１、２または３記
載の半導体レーザ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23119295A JPH0983071A (ja) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | 半導体レーザ |
| US08/707,532 US5933443A (en) | 1995-09-08 | 1996-09-04 | Semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23119295A JPH0983071A (ja) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | 半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0983071A true JPH0983071A (ja) | 1997-03-28 |
Family
ID=16919785
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23119295A Pending JPH0983071A (ja) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | 半導体レーザ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5933443A (ja) |
| JP (1) | JPH0983071A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003060307A (ja) * | 2000-07-28 | 2003-02-28 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 半導体レーザ素子及びその作製方法 |
| KR100734457B1 (ko) * | 1999-12-28 | 2007-07-03 | 산요덴키가부시키가이샤 | 반도체 레이저 소자 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH114020A (ja) * | 1997-04-15 | 1999-01-06 | Toshiba Corp | 半導体発光素子及びその製造方法、並びに半導体発光装置 |
| JP3521793B2 (ja) * | 1999-03-03 | 2004-04-19 | 松下電器産業株式会社 | 半導体レーザの製造方法 |
| US6400743B1 (en) * | 1999-08-05 | 2002-06-04 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | High-power semiconductor laser device having current confinement structure and index-guided structure |
| JP2001053384A (ja) * | 1999-08-05 | 2001-02-23 | Fuji Photo Film Co Ltd | 半導体レーザ装置およびその製造方法 |
| US6782023B2 (en) * | 2000-03-15 | 2004-08-24 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor laser |
| US20020012373A1 (en) * | 2000-07-28 | 2002-01-31 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser device and method of fabricating same |
| JP4954691B2 (ja) * | 2006-12-13 | 2012-06-20 | パナソニック株式会社 | 窒化物半導体レーザ装置の製造方法及び窒化物半導体レーザ装置 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01187988A (ja) * | 1988-01-22 | 1989-07-27 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザおよびその製造方法 |
| JPH03161987A (ja) * | 1989-11-20 | 1991-07-11 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体レーザ装置 |
| JP3085680B2 (ja) * | 1990-01-31 | 2000-09-11 | 株式会社東芝 | 半導体発光素子 |
| JP2502835B2 (ja) * | 1990-05-24 | 1996-05-29 | 松下電器産業株式会社 | 半導体レ―ザおよびその製造方法 |
| US5144633A (en) * | 1990-05-24 | 1992-09-01 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor laser and manufacturing method thereof |
| JP2616185B2 (ja) * | 1990-09-05 | 1997-06-04 | 日本電気株式会社 | 半導体レーザ |
| JPH04144185A (ja) * | 1990-10-04 | 1992-05-18 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置 |
| JPH0537078A (ja) * | 1991-07-31 | 1993-02-12 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 量子井戸半導体レーザ素子およびその製造方法 |
| GB2265755B (en) * | 1992-03-31 | 1995-11-08 | Matsushita Electronics Corp | Semiconductor laser device and its fabrication method |
-
1995
- 1995-09-08 JP JP23119295A patent/JPH0983071A/ja active Pending
-
1996
- 1996-09-04 US US08/707,532 patent/US5933443A/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100734457B1 (ko) * | 1999-12-28 | 2007-07-03 | 산요덴키가부시키가이샤 | 반도체 레이저 소자 |
| JP2003060307A (ja) * | 2000-07-28 | 2003-02-28 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 半導体レーザ素子及びその作製方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5933443A (en) | 1999-08-03 |
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