JPS58182891A - 半導体レ−ザおよびその製造方法 - Google Patents
半導体レ−ザおよびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔従来技術〕
本発明は、少なくとも、第１導電型の第１不活性半導体
層と、その上に堆積した活性半導体層とこの活性半導体
層上に堆積した第１導電型とは反対の第２導電型の第２
不活性半導体層とを具える半導体本体を有する半導体レ
ーザであって、第１および第２不活性半導体層間にｐ−
ｎ接合が存在し、第２不活性半導体層の側で半導体本体
の表面内に溝が形成されており、この溝は多くとも第２
不活性半導体層の厚さの一部分に亘って延在し、前記の
ｐ−ｎ接合にまたがって順方向に電圧を印加した際に、
前記の活性半導体層の細条状部分においてコヒーレント
な電磁放射を生ゼしめうるようになっており、前記の細
条状部分は前記の溝の下方に且つこの細条状部分に対し
ほぼ直角な半導体本体の２つの反射側面間に位置してお
り、前記の不活性半導体層が前記の電磁放射に対し前記
の活性半導体層よりも低い屈折率を有している半導体レ
ーザに関するものである。
層と、その上に堆積した活性半導体層とこの活性半導体
層上に堆積した第１導電型とは反対の第２導電型の第２
不活性半導体層とを具える半導体本体を有する半導体レ
ーザであって、第１および第２不活性半導体層間にｐ−
ｎ接合が存在し、第２不活性半導体層の側で半導体本体
の表面内に溝が形成されており、この溝は多くとも第２
不活性半導体層の厚さの一部分に亘って延在し、前記の
ｐ−ｎ接合にまたがって順方向に電圧を印加した際に、
前記の活性半導体層の細条状部分においてコヒーレント
な電磁放射を生ゼしめうるようになっており、前記の細
条状部分は前記の溝の下方に且つこの細条状部分に対し
ほぼ直角な半導体本体の２つの反射側面間に位置してお
り、前記の不活性半導体層が前記の電磁放射に対し前記
の活性半導体層よりも低い屈折率を有している半導体レ
ーザに関するものである。
本発明はまた、半導体レーザを製造する方法にも関する
ものである。
ものである。
上述した種類の半導体レーザは英国特許出願公開第２０
２１８０７号明細書に記載されており既知である。
２１８０７号明細書に記載されており既知である。
放射を細条状活性領域において生せしめる半導体レーザ
における主な問題の１つは、細条状領域から有効に熱を
消散せしめる必要があるということである。この目的の
為には、結晶の表面の下のある深さの位置に位置する活
性細条状領域と、ヒートシンクすなわち冷却板との間に
、熱抵抗が極めて低い領域を存在させる必要がある。実
際に、活性領域の温度が過度に高くなることによりしき
い値電流を高めたり、レーザ作動に対する他の欠点を生
ぜしめたりする。
における主な問題の１つは、細条状領域から有効に熱を
消散せしめる必要があるということである。この目的の
為には、結晶の表面の下のある深さの位置に位置する活
性細条状領域と、ヒートシンクすなわち冷却板との間に
、熱抵抗が極めて低い領域を存在させる必要がある。実
際に、活性領域の温度が過度に高くなることによりしき
い値電流を高めたり、レーザ作動に対する他の欠点を生
ぜしめたりする。
他の主な問題は、いわゆる自己脈動（５ｅｌｆ −ｐｕ
ｌｓａｔｉｏｎ ）が生じるということである。放射対
電流特性におけるこれらの不安定性（′°ギンク″）は
、レーザを光学的な電気通信システムに用いる場合に特
に欠点となる。
ｌｓａｔｉｏｎ ）が生じるということである。放射対
電流特性におけるこれらの不安定性（′°ギンク″）は
、レーザを光学的な電気通信システムに用いる場合に特
に欠点となる。
これらの自己脈動は前記の英国特許出願公開第２０２１
８０７号明細書に記載されたよりなレーザ構造の場合可
成りの程度抑圧される。この既知のレーザ構造では、半
導体本体は砒化ガリウムおよび砒化ガリウムアルミニウ
ムの層から成っておわわている。電流を活性細条状領域
に制限する為に、頂部層は第１導電型、従って第２不活
性層の導電型とは逆の導電型となっており、二重へテロ
接合レーザ（ＤＨレーザ）に対して一般に用いられてい
る層構造に対して適合させる必要がある。
８０７号明細書に記載されたよりなレーザ構造の場合可
成りの程度抑圧される。この既知のレーザ構造では、半
導体本体は砒化ガリウムおよび砒化ガリウムアルミニウ
ムの層から成っておわわている。電流を活性細条状領域
に制限する為に、頂部層は第１導電型、従って第２不活
性層の導電型とは逆の導電型となっており、二重へテロ
接合レーザ（ＤＨレーザ）に対して一般に用いられてい
る層構造に対して適合させる必要がある。
この既知の半導体レーザは、溝が設けられている側で冷
却板にはんだ付する必要があり、この場合良好な熱伝達
を達成する為にはんだによって溝を完全に充填する必要
がある。しかし、包接、特に気泡の為に、特別な手段を
講じても多くの場合良好な熱伝達を達成するのが不充分
となる。これによりレーザ特性に（Ｈ接ＪＮＪ、影響を
及ぼす。
却板にはんだ付する必要があり、この場合良好な熱伝達
を達成する為にはんだによって溝を完全に充填する必要
がある。しかし、包接、特に気泡の為に、特別な手段を
講じても多くの場合良好な熱伝達を達成するのが不充分
となる。これによりレーザ特性に（Ｈ接ＪＮＪ、影響を
及ぼす。
本発明の目的は、有効な冷却および放射対電流特性の満
足な安走化の双方が得られ、ＤＩレーザに対して通常用
いられている層構造を変更する必要がないようにした新
規な構造の半導体レーザを提供せんとするにある。
足な安走化の双方が得られ、ＤＩレーザに対して通常用
いられている層構造を変更する必要がないようにした新
規な構造の半導体レーザを提供せんとするにある。
本発明は、少なくとも、第１導電型の第１不活性半導体
層と、その上に堆積した活性半導体層とこの活性半導体
層上に堆積した第１導電型とは反対の第２導電型の第２
不活性半導体層とを具える半導体本体を有する半導体レ
ーザであって、第１および第２不活性半導体層間にｐ−
ｎ接合が存在し、第２不活性半導体層の側で半導体本体
の表面内に溝が形成されており、この溝は多くとも第２
不活性半導体層の厚さの一部分に亘って延在し、前記の
ｐ−ｎ接合にまたがって順方向に電圧を印加した際に、
前記の活性半導体層の細条状部分においてコヒーレント
な電磁放射を生ゼしめうるようになっており、前記の細
条状部分は前記の溝の下方に且つこの細条状部分に対し
はぼ面角な半導体本体の２つの反射側面間に位置してお
り、前記の不活性半導体層が前記の電磁放射に対し前記
の活性半導体層よりも低い屈折率を有している半導体レ
ーザにおいて、前記の溝を少なくとも半導体本体の前記
の表面のレベルまで金属で選択的に充填し、前記の金属
の両側にこの金属に隣接させて電気的にほぼ絶縁性の領
域を存在させ、絶縁性の領域を前記の表面から第２不活
性層の厚さの一部に亘って延在させたことを特徴とする
。
層と、その上に堆積した活性半導体層とこの活性半導体
層上に堆積した第１導電型とは反対の第２導電型の第２
不活性半導体層とを具える半導体本体を有する半導体レ
ーザであって、第１および第２不活性半導体層間にｐ−
ｎ接合が存在し、第２不活性半導体層の側で半導体本体
の表面内に溝が形成されており、この溝は多くとも第２
不活性半導体層の厚さの一部分に亘って延在し、前記の
ｐ−ｎ接合にまたがって順方向に電圧を印加した際に、
前記の活性半導体層の細条状部分においてコヒーレント
な電磁放射を生ゼしめうるようになっており、前記の細
条状部分は前記の溝の下方に且つこの細条状部分に対し
はぼ面角な半導体本体の２つの反射側面間に位置してお
り、前記の不活性半導体層が前記の電磁放射に対し前記
の活性半導体層よりも低い屈折率を有している半導体レ
ーザにおいて、前記の溝を少なくとも半導体本体の前記
の表面のレベルまで金属で選択的に充填し、前記の金属
の両側にこの金属に隣接させて電気的にほぼ絶縁性の領
域を存在させ、絶縁性の領域を前記の表面から第２不活
性層の厚さの一部に亘って延在させたことを特徴とする
。
本発明による半導体レーザにおいては、溝を選択的に充
填し、従って溝の外部に存在しない金属は８つの機能を
有する。まず第１に、この金属は熱が発生する領域での
、すなわち溝の底部付近でのこの熱を消散させることに
より極めて有効な冷却を行なう。更に、前記の金属は溝
を完全に充填する為、空洞のないほぼ平坦な表面が得ら
れ、自由に選択したはんだ例材料により前記の表面を、
包接が生じることなく冷却板に容易にはんだ付しうる。
填し、従って溝の外部に存在しない金属は８つの機能を
有する。まず第１に、この金属は熱が発生する領域での
、すなわち溝の底部付近でのこの熱を消散させることに
より極めて有効な冷却を行なう。更に、前記の金属は溝
を完全に充填する為、空洞のないほぼ平坦な表面が得ら
れ、自由に選択したはんだ例材料により前記の表面を、
包接が生じることなく冷却板に容易にはんだ付しうる。
最後に、後に説明するように、溝を充填する金属は、電
気的にほぼ絶縁性の領域を形成する際のマスクとし一〇
同時に作用し、従ってこれらの絶縁性の領域は金属にそ
の両側で自己整合的に隣接する。
気的にほぼ絶縁性の領域を形成する際のマスクとし一〇
同時に作用し、従ってこれらの絶縁性の領域は金属にそ
の両側で自己整合的に隣接する。
はぼ絶縁性のこれらの領域の存在の為に、本発明の半導
体レーザにおいては、頂部層が存在する場合にはこの頂
部層と、第２不活性層とを第２導電型とすることができ
、従って、頂部層を有する通常の二重へテロ接合レーザ
に対して用いられているのと同じｊ−構造を用いること
ができる。更に本発明による半導体レーザにおいては、
既知のレーザのように溝に亜鉛拡散を行なわない場合で
も満足に作動するレーザを得ることができるということ
を確かめた。この点が、ｎ型導電性の頂部層の存在の為
に亜鉛拡散を常に必要とする既知の溝型レーザと相違す
る。
体レーザにおいては、頂部層が存在する場合にはこの頂
部層と、第２不活性層とを第２導電型とすることができ
、従って、頂部層を有する通常の二重へテロ接合レーザ
に対して用いられているのと同じｊ−構造を用いること
ができる。更に本発明による半導体レーザにおいては、
既知のレーザのように溝に亜鉛拡散を行なわない場合で
も満足に作動するレーザを得ることができるということ
を確かめた。この点が、ｎ型導電性の頂部層の存在の為
に亜鉛拡散を常に必要とする既知の溝型レーザと相違す
る。
活性層の細条状活性部分内の電流濃度は、金属充填溝を
単に存在させるだけで充分に所望値にしうる。しかし、
ある条件の下では、特に金属と溝の壁部との間のオーム
抵抗接触を高める為には、前記の溝の壁部には、多蝋に
ドーピングされた第２導電型の表面層が隣接しており、
この表面層は第２不溶性半導体層の厚さの多くとも一部
のみに亘って延在するようにするのが有利である。この
表面層は、亜鉛拡散によって形成するのが好ましいも、
適当な条件の下では、他のドーパント、例えばマグネシ
ウム或いはベリリウムを用いることができる。溝を充填
する金属は主として金を以って構成するのが好ましい。
単に存在させるだけで充分に所望値にしうる。しかし、
ある条件の下では、特に金属と溝の壁部との間のオーム
抵抗接触を高める為には、前記の溝の壁部には、多蝋に
ドーピングされた第２導電型の表面層が隣接しており、
この表面層は第２不溶性半導体層の厚さの多くとも一部
のみに亘って延在するようにするのが有利である。この
表面層は、亜鉛拡散によって形成するのが好ましいも、
適当な条件の下では、他のドーパント、例えばマグネシ
ウム或いはベリリウムを用いることができる。溝を充填
する金属は主として金を以って構成するのが好ましい。
この金属は、極めて高い熱伝導度を有するばかりではな
く、極めて簡単な方法で設けることができる。更に、こ
の金属はプロトン衝撃によって設けるのが好ましい電気
絶縁領域の形成に際してのマスクとして用いるのに極め
て適している。
く、極めて簡単な方法で設けることができる。更に、こ
の金属はプロトン衝撃によって設けるのが好ましい電気
絶縁領域の形成に際してのマスクとして用いるのに極め
て適している。
本発明の好適例によれば、種々の半導体層を砒化ガリウ
ムおよび砒化ガリウムアルミニウムの双方またはいずれ
か一方を以って構成するも、他の半導体材料を用いるこ
ともできる。
ムおよび砒化ガリウムアルミニウムの双方またはいずれ
か一方を以って構成するも、他の半導体材料を用いるこ
ともできる。
本発明による半導体レーザを製造する極めて適した方法
においては、多針にドーピングした基板に、第１導電型
の第１不活性半導体層と、活性半導体層と、第２導′ｌ
ｔ型の第２不活性半導体層とを順次に設け、次に細条吠
の孔を有するエツチングマスクを表向−Ｌに設け、次に
第２不活性半導体層の厚さの多くとも一部分に区って延
在する溝を前記の孔の内側で腐食形成し、次に前記の溝
に少なくとも前記の表面のレベルまで金属を選択的に充
填し、次に前記の金属をマスクとして用いてプロトン衝
撃を行ない、これにより第２不活性半導体層の厚さの一
部分に亘って延在する電気的にほぼ絶縁性の領域を前記
の溝の両側に形成し、次に溝に対しほぼ直角な反射側面
を形成する。
においては、多針にドーピングした基板に、第１導電型
の第１不活性半導体層と、活性半導体層と、第２導′ｌ
ｔ型の第２不活性半導体層とを順次に設け、次に細条吠
の孔を有するエツチングマスクを表向−Ｌに設け、次に
第２不活性半導体層の厚さの多くとも一部分に区って延
在する溝を前記の孔の内側で腐食形成し、次に前記の溝
に少なくとも前記の表面のレベルまで金属を選択的に充
填し、次に前記の金属をマスクとして用いてプロトン衝
撃を行ない、これにより第２不活性半導体層の厚さの一
部分に亘って延在する電気的にほぼ絶縁性の領域を前記
の溝の両側に形成し、次に溝に対しほぼ直角な反射側面
を形成する。
図面につき本発明を説明する。
図面は線図的なものであり、各部の寸法は実際のものに
比例するものではない。また、同一導電型の半導体領域
は同一方向の斜線を何して示す。
比例するものではない。また、同一導電型の半導体領域
は同一方向の斜線を何して示す。
また・各面間において対応する部分には一般に同一符号
を付した。第１図は、本発明による半導体レーザを部分
的に断面図でまた部分的に斜視図で示す。この半導体レ
ーザは半導体本体１を有し・この半導体本体１は第１導
電型の基板２上に堆積した第１導電型の第１不活性半導
体層８と、この層８上に堆積した活性半導体層４と、こ
の層４上に堆積した第１導電型とは反則の第２導電型の
第２不活性半導体層５と、この層す上に堆積された半導
体頂部層６とを有し、この頂部層６は半導体本体の表面
７に隣接する。第２不活性半導体層５の側に位置する半
導体本体の表面７には、ｆｋ８を設け、この溝を頂部層
６の厚さのほぼ全体に亘って延在させる。
を付した。第１図は、本発明による半導体レーザを部分
的に断面図でまた部分的に斜視図で示す。この半導体レ
ーザは半導体本体１を有し・この半導体本体１は第１導
電型の基板２上に堆積した第１導電型の第１不活性半導
体層８と、この層８上に堆積した活性半導体層４と、こ
の層４上に堆積した第１導電型とは反則の第２導電型の
第２不活性半導体層５と、この層す上に堆積された半導
体頂部層６とを有し、この頂部層６は半導体本体の表面
７に隣接する。第２不活性半導体層５の側に位置する半
導体本体の表面７には、ｆｋ８を設け、この溝を頂部層
６の厚さのほぼ全体に亘って延在させる。
活性半導体層４と一方の不活性半導体層８或いは４との
間の界面には、活性半導体層の導電型に依存して、順方
向および逆方向を有するｐ−ｎ接合が位置する。このｐ
−ｎ接合にまたがって順方向の電圧を印加し、順方向電
流を充分大きくすると、活性層の細条状部分９内でビー
ム１２として半導体本体から放出するコヒーレントな電
磁放射を発生せしめることができる。上記の細条状部分
９は溝８の下方に位置するとともに、この細条状部分９
に対しほぼ直角な半導体本体の２つの反射側面、すなわ
ち鏡面１０および１１間に位置する。
間の界面には、活性半導体層の導電型に依存して、順方
向および逆方向を有するｐ−ｎ接合が位置する。このｐ
−ｎ接合にまたがって順方向の電圧を印加し、順方向電
流を充分大きくすると、活性層の細条状部分９内でビー
ム１２として半導体本体から放出するコヒーレントな電
磁放射を発生せしめることができる。上記の細条状部分
９は溝８の下方に位置するとともに、この細条状部分９
に対しほぼ直角な半導体本体の２つの反射側面、すなわ
ち鏡面１０および１１間に位置する。
不活性半導体層８および５の、前記の放射に対する屈折
率は活性半導体層４よりも小さくする。
率は活性半導体層４よりも小さくする。
上述した構成の半導体レーザは英国特許出願第２０２１
８０７号明細書に記載されており既知である。この場合
、頂部層６は第２不活性半導体層５の導電型とは反対の
第１導電型となっており、満８の壁部内には第２導電型
の表面層が拡散されており、この表面層は第２不活性半
導体層５と接触している。
８０７号明細書に記載されており既知である。この場合
、頂部層６は第２不活性半導体層５の導電型とは反対の
第１導電型となっており、満８の壁部内には第２導電型
の表面層が拡散されており、この表面層は第２不活性半
導体層５と接触している。
本発明によれば、溝８を金属１８によって少なくとも表
面７のレベルまで選択的に充填し、この金属１３とＩ％
Ｉ８の壁部との接触を実際的にオーム抵抗性とし、この
金属１３の両側にはこの金属に隣接してほぼ電気絶縁性
の領域１４を配置する。
面７のレベルまで選択的に充填し、この金属１３とＩ％
Ｉ８の壁部との接触を実際的にオーム抵抗性とし、この
金属１３の両側にはこの金属に隣接してほぼ電気絶縁性
の領域１４を配置する。
この領域１４は表面７から第２不活性半導体層５の厚さ
の一部分に亘って延在させ、本例の場合この領域１４が
注入プロトンを有するようにする。
の一部分に亘って延在させ、本例の場合この領域１４が
注入プロトンを有するようにする。
上述した半導体レーザをはんだ付材料１５、本例の場合
インジウムはんだにより溝８の側でヒートシンク１６、
例えば銅冷却板にはんだ付する。
インジウムはんだにより溝８の側でヒートシンク１６、
例えば銅冷却板にはんだ付する。
溝８は金属１８により完全に充填されるという事実の為
に、熱伝達に恋影響を及ぼすおそれのある包接すなわち
空洞が形成されるおそれがない。溝８の底部近くで細条
状領域９内で或いはその近くで発生する熱は金属１８を
経て冷却板に伝達されて消散する。更に後に詳細に説明
するよう（こ、金属１８は絶縁領域１４を自己整合的に
形成する為のマスクとして用いることができる。
に、熱伝達に恋影響を及ぼすおそれのある包接すなわち
空洞が形成されるおそれがない。溝８の底部近くで細条
状領域９内で或いはその近くで発生する熱は金属１８を
経て冷却板に伝達されて消散する。更に後に詳細に説明
するよう（こ、金属１８は絶縁領域１４を自己整合的に
形成する為のマスクとして用いることができる。
上述した構造では、頂部層６を第２導電型、すなわち第
２不活性半導体層５と同じ導電型とする。
２不活性半導体層５と同じ導電型とする。
この点が英国特許第２０２１３０７号明細書から知られ
ているレーザと相違する。
ているレーザと相違する。
従って、本発明による半導体レーザを実現する基本構造
は、通常の二重へテロ接合レーザを製造するのに用いら
れているようなレーザ構造とすることができる。従って
、これらの層構造体を製造したり検査したりするのに用
いられている技術を殆んど変更することなく利用するこ
とができ、このことは多くの場合有利なことである。
は、通常の二重へテロ接合レーザを製造するのに用いら
れているようなレーザ構造とすることができる。従って
、これらの層構造体を製造したり検査したりするのに用
いられている技術を殆んど変更することなく利用するこ
とができ、このことは多くの場合有利なことである。
本例で用いた溝はＶ字状である。このような溝は選択腐
食手段を用いることにより簡単に形成しうる。しかし、
適当な条件の下では、他の形状の溝を用いることもでき
る。本例では、溝を充填する金属１８を、熱伝導および
マスク特性の優れた金を以って構成する。しかし適当な
条件の下では他の良好な熱伝導性金属或いは合金を用い
ることもできる。本例で用いた層構造は以下の構成を有
する。
食手段を用いることにより簡単に形成しうる。しかし、
適当な条件の下では、他の形状の溝を用いることもでき
る。本例では、溝を充填する金属１８を、熱伝導および
マスク特性の優れた金を以って構成する。しかし適当な
条件の下では他の良好な熱伝導性金属或いは合金を用い
ることもできる。本例で用いた層構造は以下の構成を有
する。
層 材 料 厚さくμｍ） ドー
ピング源（−／ｉ：ｎｉ’）２（基板） ｎ型ＧａＡ
ｓ ９０ ｓｉ １ｏ１８８
ｎ型ＡｌＸＧａ、、Ａ８２ Ｓｎ
１０１７４（活性層） （ｎ−型）Ａｌ、Ｇａ１
−ｙＡ８ ０．２ ドーピングせず５
ｐ型ＡｌｘＧａ、ｘＡ８ １．９ Ｇｅ ５・
１０１７６ ｐ型ＧａＡＳ ２
Ｇａ ２−１０１８ここにｘ −０，４０、
：！ｌ’ −０，０９である。
ピング源（−／ｉ：ｎｉ’）２（基板） ｎ型ＧａＡ
ｓ ９０ ｓｉ １ｏ１８８
ｎ型ＡｌＸＧａ、、Ａ８２ Ｓｎ
１０１７４（活性層） （ｎ−型）Ａｌ、Ｇａ１
−ｙＡ８ ０．２ ドーピングせず５
ｐ型ＡｌｘＧａ、ｘＡ８ １．９ Ｇｅ ５・
１０１７６ ｐ型ＧａＡＳ ２
Ｇａ ２−１０１８ここにｘ −０，４０、
：！ｌ’ −０，０９である。
この半導体レーザによって発生させられた放射ビームは
（空気中或いは真空中で） ８２０ ｎｍの波長を有す
る。満８の、表面７での幅は約４μｍであり、深さは約
２μｍである。
（空気中或いは真空中で） ８２０ ｎｍの波長を有す
る。満８の、表面７での幅は約４μｍであり、深さは約
２μｍである。
一ヒ述したレーザはキンク（ｋｉｎｋ ）のない安定な
放射対電流特性を有し、この特性は電気通信の目的にと
って特に重要である。
放射対電流特性を有し、この特性は電気通信の目的にと
って特に重要である。
本発明によれば、」二連したレーザを以下のようにして
盾るのが有利である。
盾るのが有利である。
１０１８珪素原子／ ｃｍ８のドーピングＩ！ｉ１！度
で多踵にドーピングされたｎ型砒化ガリウムより成り、
厚さを８００μｍとし、方位を（１（ｉ ０ ）とじた
基板上に、厚さを２μｍとし、ドーピング濃度を１０１
７ｆｌＡ Ｗ 子／ ｃｍ８トしたｎ型のＡｌｘＧａ１
−ｘＡｓ （ここにＸ −０，４０である）の第１不活
性層３と、厚さを約０．２μｍとしたドーピングされて
いないＧａＡ３ （この場合わずかにｎ導電型となる）
の活性層４と、ドーピング濃度を５・ｌＯゲルマニウム
原子／ ｃｍ８とし、厚さを１．９μｍとしたｐ型のＡ
ｌｘＧａ１−ｘＡＳ（ここにｘ −０，４０である）の
第２不活性層すと、ドーピング濃度を２・１０ ゲルマ
ニウム原子／ ｃｍ８とし、厚さを２μｍとしたｐ型の
ＱａＡＳの頂部層６とを順次にエピタキシアル成長させ
る（第２図参照）。このエピタキシアル成長は半導体レ
ーザ技術で−・般に用いられている方法によって液相か
ら行なうのが好ましい。本発明にとって本質的でないこ
の方法の鮮細に関しては、Ｄ、ＥｌｗａｉｌおよびＪ、
Ｊ 、５ｏｈｅｅ１氏着ノ本” ＯｒｙｓｔａｌＧｒｏ
ｗｔｂ ｆｒｏｍ Ｈｌｇｈ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
５ｏｌｕｔｉｏｎｓ ” 。
で多踵にドーピングされたｎ型砒化ガリウムより成り、
厚さを８００μｍとし、方位を（１（ｉ ０ ）とじた
基板上に、厚さを２μｍとし、ドーピング濃度を１０１
７ｆｌＡ Ｗ 子／ ｃｍ８トしたｎ型のＡｌｘＧａ１
−ｘＡｓ （ここにＸ −０，４０である）の第１不活
性層３と、厚さを約０．２μｍとしたドーピングされて
いないＧａＡ３ （この場合わずかにｎ導電型となる）
の活性層４と、ドーピング濃度を５・ｌＯゲルマニウム
原子／ ｃｍ８とし、厚さを１．９μｍとしたｐ型のＡ
ｌｘＧａ１−ｘＡＳ（ここにｘ −０，４０である）の
第２不活性層すと、ドーピング濃度を２・１０ ゲルマ
ニウム原子／ ｃｍ８とし、厚さを２μｍとしたｐ型の
ＱａＡＳの頂部層６とを順次にエピタキシアル成長させ
る（第２図参照）。このエピタキシアル成長は半導体レ
ーザ技術で−・般に用いられている方法によって液相か
ら行なうのが好ましい。本発明にとって本質的でないこ
の方法の鮮細に関しては、Ｄ、ＥｌｗａｉｌおよびＪ、
Ｊ 、５ｏｈｅｅ１氏着ノ本” ＯｒｙｓｔａｌＧｒｏ
ｗｔｂ ｆｒｏｍ Ｈｌｇｈ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
５ｏｌｕｔｉｏｎｓ ” 。
Ａｏａｄｅｍｉｏ Ｐｒｅｓｓ １０７５ 、 ｐｐ、
４８８−４６７を径間しつる。
４８８−４６７を径間しつる。
次に頂部層６上にエツチングマスク２０を設ける（第８
図参照）。本例ではこのエツチングマスクを二酸化珪素
層を以って構成する。
図参照）。本例ではこのエツチングマスクを二酸化珪素
層を以って構成する。
エツチングマスク２０には、一般に用いられている写真
食刻法により（１１０）方向で細条状の孔をあける。次
に、頂部層６にＶ字状の溝８を腐食形成する。この腐食
は例えば、ＮＨ４ＯＨ（２５％）と、Ｈ，０２（８０％
）と、水とを１；ｉ：１０の容積化で有する腐食剤によ
り行なうことができる。
食刻法により（１１０）方向で細条状の孔をあける。次
に、頂部層６にＶ字状の溝８を腐食形成する。この腐食
は例えば、ＮＨ４ＯＨ（２５％）と、Ｈ，０２（８０％
）と、水とを１；ｉ：１０の容積化で有する腐食剤によ
り行なうことができる。
これにより第８図の構造のものが得られる。溝８の最下
側点は盾４から約２μｍの距離に位置する。
側点は盾４から約２μｍの距離に位置する。
溝８の壁部は（１１１）の方位を有する。
次に（第４図参照）、溝８に金１８を選択的に充填する
。この充填は例えばオランダ国特許出願第８２０２００
９号明細書に記載されているように無電解法によって行
なうのが有利である。これにより、溝が表向よりもわず
かに上まで充填された第４図の状態が得られる。
。この充填は例えばオランダ国特許出願第８２０２００
９号明細書に記載されているように無電解法によって行
なうのが有利である。これにより、溝が表向よりもわず
かに上まで充填された第４図の状態が得られる。
次に（第５図参照）、表面において約１９０ＫｅＶのエ
ネルギーおよび１０１５イオン／Ｃｍ２のドーズ鉱でプ
ロトン２１によるイオン衝撃を行なう。これによりほぼ
電気絶縁性の領域１４が得られる。
ネルギーおよび１０１５イオン／Ｃｍ２のドーズ鉱でプ
ロトン２１によるイオン衝撃を行なう。これによりほぼ
電気絶縁性の領域１４が得られる。
金１３はマスクとして作用する。すなわち金がある最小
の厚さを越えるとプロトンはこの金を通過しない。
の厚さを越えるとプロトンはこの金を通過しない。
基板２は研磨により９０μｍの厚さまで減少さ ・せる
。次に、基板および上面に金属層２２および２ａ（第１
図参照）を設け、次にスクライビング分割により反射側
面１０および１１を２５０μｍの相互間距離で形成し、
次にレーザをはんだ１５、好ましくは・ｒンジウム含有
はんだにより冷却板１６上に固着し、更に通常のように
して仕上げを行なう。本例では金属層２８を、５ Ｑ
ｎｍの厚さのクロム層と、その−Ｆの１００ ｎｍの厚
さのプラチナ層ど、その上のｂｏ ｎｍの厚さの金層と
を以って構成し、基板２上の金属層２２は金−ゲルマニ
ウム−ニッケル層を以って構成することができる。接触
を高める為には、１％ ２２および２８を約４００ ”
Ｃの温度での合金化により被着する。
。次に、基板および上面に金属層２２および２ａ（第１
図参照）を設け、次にスクライビング分割により反射側
面１０および１１を２５０μｍの相互間距離で形成し、
次にレーザをはんだ１５、好ましくは・ｒンジウム含有
はんだにより冷却板１６上に固着し、更に通常のように
して仕上げを行なう。本例では金属層２８を、５ Ｑ
ｎｍの厚さのクロム層と、その−Ｆの１００ ｎｍの厚
さのプラチナ層ど、その上のｂｏ ｎｍの厚さの金層と
を以って構成し、基板２上の金属層２２は金−ゲルマニ
ウム−ニッケル層を以って構成することができる。接触
を高める為には、１％ ２２および２８を約４００ ”
Ｃの温度での合金化により被着する。
所定の条件の下で好ましいものである変形例によれば、
多重にドーピングされた第２導電型（この場合ｐ型）の
追加の層を溝８の壁部内に拡散せしめることができる。
多重にドーピングされた第２導電型（この場合ｐ型）の
追加の層を溝８の壁部内に拡散せしめることができる。
このようにすることにより細条状活性領域９上の電流密
度を高めることができ、同時に溝壁部上での金のオーム
抵抗接触も良好なものとなる。このような変形例を第６
図に線図的な断面で示す。この装置は、多盪にドーピン
グしたｐ型層８０が存在するという点で第１図の装置と
相違し、この層８０は溝８の壁部に沿い且つ表面７に沿
って延在する。更に本例の場合、溝８は頂部層６の厚さ
全体を経て第２不活性１１５内に延在している。層８０
の厚さは約０．５μｍである。更に、本例の場合の種々
の層の組成、ドーピングおよび厚さは第１図の例と同じ
である。層８０は、例えば、溝８を腐食形成し、エツチ
ングマスク２０を除去した後に、６２０°Ｃで８０分間
亜鉛拡散を行なうことにより形成しつる。その他の製造
は第２〜５図につき説明した方法で完全に行なうことが
できる。所望に応じ、層８０は溝８の壁部内にのみ拡散
することができ、この場合上面の残存部分に拡散防止用
のマスクをする。
度を高めることができ、同時に溝壁部上での金のオーム
抵抗接触も良好なものとなる。このような変形例を第６
図に線図的な断面で示す。この装置は、多盪にドーピン
グしたｐ型層８０が存在するという点で第１図の装置と
相違し、この層８０は溝８の壁部に沿い且つ表面７に沿
って延在する。更に本例の場合、溝８は頂部層６の厚さ
全体を経て第２不活性１１５内に延在している。層８０
の厚さは約０．５μｍである。更に、本例の場合の種々
の層の組成、ドーピングおよび厚さは第１図の例と同じ
である。層８０は、例えば、溝８を腐食形成し、エツチ
ングマスク２０を除去した後に、６２０°Ｃで８０分間
亜鉛拡散を行なうことにより形成しつる。その他の製造
は第２〜５図につき説明した方法で完全に行なうことが
できる。所望に応じ、層８０は溝８の壁部内にのみ拡散
することができ、この場合上面の残存部分に拡散防止用
のマスクをする。
本発明による半導体レーザの構造および製造方法の双方
に変更を施こずことができる。すなわち、第１図の例の
溝は第２不活性Ｉｎ Ｂ内に延在させることもでき、第
６図においては頂部層６の厚さ全体ではなくその一部分
のみに亘って溝を延在させることができる。しかし、溝
８の底部や層８０は活性層中に延在させることができな
い。その理由は、不所望な結晶欠陥を生ぜしめてしまう
為である。史に、プロトン以外のイオン、例えばＨ２す
なわち重水素イオンを注入することができ、またイオン
注入以外の方法で電気絶縁領域を形成することができる
。
に変更を施こずことができる。すなわち、第１図の例の
溝は第２不活性Ｉｎ Ｂ内に延在させることもでき、第
６図においては頂部層６の厚さ全体ではなくその一部分
のみに亘って溝を延在させることができる。しかし、溝
８の底部や層８０は活性層中に延在させることができな
い。その理由は、不所望な結晶欠陥を生ぜしめてしまう
為である。史に、プロトン以外のイオン、例えばＨ２す
なわち重水素イオンを注入することができ、またイオン
注入以外の方法で電気絶縁領域を形成することができる
。
溝８を充填する金Ｊｆｉ１８は金具外の金属とすること
もでき１、この充填処理は無電解法以外の方法、例えば
電解法で行なうこともできる。はんだ付材料１５は金属
１８とは全く無関係に選択することができる。また種々
の半導体層の組成、厚さおよびドーピングを変更するこ
とができる。また、種々の半導体領域の導電型を（すべ
て）反対の導電型に変えることができる。
もでき１、この充填処理は無電解法以外の方法、例えば
電解法で行なうこともできる。はんだ付材料１５は金属
１８とは全く無関係に選択することができる。また種々
の半導体層の組成、厚さおよびドーピングを変更するこ
とができる。また、種々の半導体領域の導電型を（すべ
て）反対の導電型に変えることができる。
溝８を腐食する際のマスクとしては二酸化珪素以外に、
例えば窒化珪素のような他の材料を用いることもできる
。
例えば窒化珪素のような他の材料を用いることもできる
。
反射側面（鏡面）は結晶の襞開面の代りに、腐食その他
の方法で形成した側面を以って構成することができる。
の方法で形成した側面を以って構成することができる。
これらの反射面には所望に応じ、保贈或いは反射係数の
調整の目的で透明被膜を設けることができる。
調整の目的で透明被膜を設けることができる。
頂部層を設けることは本発明にとって本質的なことでな
いことに注意する必要がある。すなわち不活性層５との
良好な接触を金属１８により達成しうる場合には、この
小活性層５を一層厚肉（こ形成し、頂部層６を省略する
ことができる。
いことに注意する必要がある。すなわち不活性層５との
良好な接触を金属１８により達成しうる場合には、この
小活性層５を一層厚肉（こ形成し、頂部層６を省略する
ことができる。
第１図は、本発明による半導体レーザを部分的に断面と
し、部分的に斜視図として示す線図、第２〜５図は、第
１図の半導体レーザを順次の製造工程で示す断面図、 第６図は、第１図の半導体レーザの変形例を部分的に断
面とし、部分的に斜視図として示す線図である。 ｌ・・・半導体本体 ２・・・基板８・・・第１
不活性半導体層 ４・・・活性中導体層 ５・・・第２不活性半導体層 ６・・・半導体頂部層 ７・・・ｌの表面８・・・
溝 ９・・・細条状部分１０．１．１・
・・反射側面（鏡面） １２・・・ビーム １８・・・金属１４・・
・電気絶縁領域 １６・・・はんだ付材料１６奢・
・ヒートシンク ２０・・・工゛ンチングマスク２
１・・・プロトン ２２．２３・・・金属層８
０・・・ｐ型層。 ＬＬ ＬＬ −（ ６） １： ■ ４１２− Ｌ匡
し、部分的に斜視図として示す線図、第２〜５図は、第
１図の半導体レーザを順次の製造工程で示す断面図、 第６図は、第１図の半導体レーザの変形例を部分的に断
面とし、部分的に斜視図として示す線図である。 ｌ・・・半導体本体 ２・・・基板８・・・第１
不活性半導体層 ４・・・活性中導体層 ５・・・第２不活性半導体層 ６・・・半導体頂部層 ７・・・ｌの表面８・・・
溝 ９・・・細条状部分１０．１．１・
・・反射側面（鏡面） １２・・・ビーム １８・・・金属１４・・
・電気絶縁領域 １６・・・はんだ付材料１６奢・
・ヒートシンク ２０・・・工゛ンチングマスク２
１・・・プロトン ２２．２３・・・金属層８
０・・・ｐ型層。 ＬＬ ＬＬ −（ ６） １： ■ ４１２− Ｌ匡
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 Ｌ 少なくとも、第１導電型の第１不活性半導体層と、
その上に堆積した活性半導体層と、この活性半導体層上
に堆積した第１導電型とは反対の第２導電型の第２不活
性半導体層とを具える半導体本体を有する半導体レーザ
であって、第１および第２不活性半導体層間にｐ−ｎ接
合が存在し、第２不活性半導体層の側で半導体本体の表
面内に溝が形成されており、この溝は多くとも第２不活
性半導体層の厚さの一部分に亘って延在し、前記のｐ−
ｎ接合にまたがって順方向に電圧を印加した際に、前記
の活性半導体層の細条状部分においてコヒーレントな電
磁放射を生ゼしめうるようになっており、前記の細条状
部分は前記の溝の下方に且つこの細条状部分に対しほぼ
直角な半導体本体の２つの反射側面間に位置しており、
前記の不活性半導体層が前記の電磁放射に対し前記の活
性半導体層よりも低い屈折率を有している半導体レーザ
において、前記の溝を少なくとも半導体本体の前記の表
面のレベルまで金属で選択的に充填し、前記の金属の両
側にこθ〕金金属隣接させて電気的にほぼ絶縁性の領域
を存在させ、この絶縁性の領域を前記の表向から第２不
活性層の厚さの一部に亘って延在させたことを特徴とす
る半導体レーザ。 λ 特許請求の範囲ｌ記載の半導体レーザにおイー（’
、１ｔｔｌ 記の尚の壁部には、多縦にドーピングさ
れた第２導電型の表面層が隣接しておりこの表向層は第
２不活性半導体層の厚さの多くとも一部のみに亘って延
在するようにしたことを特徴とする半導体レーザ。 ＆ 特許請求の範囲１または２記載の半導体レーザにお
いて、第２不活性半導体層には、前記の表向に隣接する
第２導電型の半導体頂部層が設けられていることを特徴
とする特許レーザ。 弧 特許請求の範囲１〜８のいずれか１つに記載の半導
体レーザにおいて、前記の溝としてＶ字状の溝を用いた
ことを特徴とする半導体レーザ。 ＆ 特許請求の範囲１〜４のいずれか１つに記載の半導
体レーザにおいて、前記の溝を充填する金属を少なくと
も主として金をもって構成したことを特徴とする半導体
レーザ。 ＆ 特許請求の範囲１〜５のいずれか１つに記載の半導
体レーザにおいて、電気的にほぼ絶縁性の前記の領域が
イオン注入されたプロトンを有するようにしたことを特
徴とする半導体レーザ。 ７ 特許請求の範囲１〜６のいずれか１つに記載の半導
体レーザにおいて、前記の半導体層を砒化ガリウムおよ
び砒化ガリウムアルミニウムの双方またはいずれか一方
を以って構成したことを特徴とする半導体レーザ。 ８ 特ｓ’ｒ 請求の範囲１〜７のいずれか１つに記載
の半導体レーザにおいて、溝が設けられている側で、半
導体レーザを前記の溝の充填金属とは異なるはんだ付材
料により冷却板にはんだ付したことを特徴とする半導体
レーザ。 ９、 多量にドーピングした基板に、第１導電型の第１
不活性半導体層と、活性半導体層と、第２導電型の第２
不活性半導体層とを順次に設け、次に細条状の孔を有す
るエツチングマスクを表面上に設け、次に第２不活性半
導体層の厚さの多くとも一部分に亘って延在する溝を前
記の孔の内側で腐食形成し、次に前記の溝に少なくとも
前記の表面のレベルまで金属を選択的に充填し、次に前
記の金属をマスクとして用いてプロトン衝撃を行ない、
これにより第２不活性牛導体層の厚さの一部分に亘って
延在する電気的にほぼ絶縁性の領域を前記の溝の両側に
形成し、次に溝に対しほぼ直角な反射側面を形成するこ
とを特徴とする半導体レーザの製造方法。 １０ 特許請求の範囲９記載の半導体レーザの調製方
法において、前記の？Ｍを選択腐食剤により（１０ｏ）
面内に設け、これにより溝の壁部が（’ｌ ’ｌ ’ｌ
）方位を有するようにすることを特徴とする半導体レ
ーザの製造方法。 １１ 特許請求の範囲９またはＩＯ記載の半導体レー
ザの製造方法において、溝を腐食形成した後に、多量に
ドーピングされた第２導電型の表面層を拡散により形成
し、この表面層を第２不活性半導体層の厚さの多くとも
一部分のみに亘って延在させることを特徴とする半導体
レーザの製造方法。 １λ 特許請求の範囲１１記載の半導体レーザの製造方
法において、前記のエツチングマスクを拡散マスクとし
ても用いることを特徴とする半導体レーザの製造方法。 １＆ 特許請求の範囲９〜１２のいずれか１つに記載の
半導体レーザの製造方法において、前記の溝の外部に位
置する表面をマスクして前記の溝に無電解法により金を
充填することを特徴とする半導体レーザの製造方法。 １４＋、 特許請求の範囲９〜１８のいずれか１つに
記載の半導体レーザの製造方法において、砒化ガリウム
の基板と、砒化ガリウムおよび砒化ガリウムアルミニウ
ムの双方またはいずれか一方の半導体層を用いることを
特徴とする半導体レーザの製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL8201409 | 1982-04-02 | ||
| NL8201409A NL8201409A (nl) | 1982-04-02 | 1982-04-02 | Halfgeleiderlaser en werkwijze ter vervaardiging ervan. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58182891A true JPS58182891A (ja) | 1983-10-25 |
Family
ID=19839526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58055338A Pending JPS58182891A (ja) | 1982-04-02 | 1983-04-01 | 半導体レ−ザおよびその製造方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4542512A (ja) |
| EP (1) | EP0091162B1 (ja) |
| JP (1) | JPS58182891A (ja) |
| CA (1) | CA1187589A (ja) |
| DE (1) | DE3364340D1 (ja) |
| NL (1) | NL8201409A (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5710992A (en) * | 1980-06-24 | 1982-01-20 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Semiconductor device and manufacture therefor |
| DE3435306A1 (de) * | 1984-09-26 | 1986-04-03 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Verfahren zur herstellung von laserdioden mit jutierter integrierter waermesenke |
| DE3617362A1 (de) * | 1986-05-23 | 1987-11-26 | Schott Glaswerke | Verbundmaterialien fuer die lasertechnik und optik |
| GB2222304A (en) * | 1987-07-01 | 1990-02-28 | Plessey Co Plc | Gallium arsenide device |
| US5262658A (en) * | 1991-12-24 | 1993-11-16 | Xerox Corporation | Thermally stabilized light emitting diode structure |
| JP3510305B2 (ja) * | 1994-02-22 | 2004-03-29 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザの製造方法，及び半導体レーザ |
| JPH0997946A (ja) * | 1995-07-21 | 1997-04-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レーザ及びその製造方法 |
| US5872387A (en) * | 1996-01-16 | 1999-02-16 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Deuterium-treated semiconductor devices |
| EP1714359A4 (en) * | 2004-02-05 | 2008-09-17 | Univ Oklahoma | SEMICONDUCTOR STRUCTURE OF IV-VI ORIENTED GROUPS (110) AND METHOD FOR PRODUCING AND USING SAME |
| DE102013009161A1 (de) * | 2013-05-31 | 2014-12-18 | Mahle International Gmbh | Kolben für einen Verbrennungsmotor |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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