JPS59168687A - 半導体レ−ザ及びその製造方法 - Google Patents

半導体レ−ザ及びその製造方法

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JPS59168687A
JPS59168687A JP58042565A JP4256583A JPS59168687A JP S59168687 A JPS59168687 A JP S59168687A JP 58042565 A JP58042565 A JP 58042565A JP 4256583 A JP4256583 A JP 4256583A JP S59168687 A JPS59168687 A JP S59168687A
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JP
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semiconductor layer
layer
semiconductor
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electrode
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JP58042565A
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Masayuki Yamaguchi
山口 昌幸
Kunio Uehara
上原 邦夫
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure 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
    • H01S5/22Structure 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
    • H01S5/227Buried mesa structure ; Striped active layer
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/04Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
    • H01S5/042Electrical excitation ; Circuits therefor
    • H01S5/0425Electrodes, e.g. characterised by the structure
    • H01S5/04254Electrodes, e.g. characterised by the structure characterised by the shape
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  • Optics & Photonics (AREA)
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体レーザ及びその製造方法に関するもので
ある。
近年、半導体レーザは光フアイバ通信用あるいは光デイ
スク用光源として注目されてきており、それに伴い優れ
た特性の半導体レーザが要求されてきている。特性的に
優れた半導体レーザを実現させるうえで、その電極構造
は一つの重要なポイントである。例えば、高効率、低し
きい値−流、良好な温度特性を得るためには、発光再結
合するストライプ状の活性層に効果的に電流を注入する
必要があり、そのためには電流をストライプ状に注入す
る電極構造が必要であった。あるいはその反対に、活性
層の一部に電流を注入しない、つまり電極に電流非注入
領域をあえて設けることにより双安定半導体レーザなる
ものが得られる。このように電極構造において、電流注
入領域と非注入領域上を選択的に設けることにより、更
(こ優れた、あるいは新規な特性を有する半導体レーザ
が得られる。一般ζこ、電極平面のある部分にのみ選択
的に電流注入するには、その部分でのみ金属電極と半導
体との良好なオーミックが取れ、他の部分では非オーミ
ツクとなることが必要であり、逆lこ、電流非注入とす
る場合ζこは、その部分でのみ非オーミツクとなり、他
の部分でオーミックが取れる必要がある。第1図にスト
ライプ状電流注入領域を設けた電極として従来公知の5
in2 ストライプ電極を形成させた半導体レーザの一
例を示す。この半導体レーザはn型InP基板1上にn
型InPバッファ層2、ノンドープ1nGaAsP 活
性層3、p型InP  クラッド層4を順次エピタキシ
ャル結晶成長により積層させた多層膜半導体ウェハに、
活性、IA3よりも深い2本のエツチング溝14 、1
5と、それによって挾才れたストライプ状発光領域12
を含むメサストライプ13が形成され、更にその上にp
型In)?電流ブロック層5、n型InP電流ブロック
層6をいずれもメサストライプ13の上面を除いて、ま
たp型InP埋込み1層7、金属電極とのオーミック性
に優れたp型I n ()aAs Pオーミック層8を
全面にわたって液層エビクキシャル成長により積層させ
た構造となっており、発振波長1μm帯のダブルチャン
ネル埋込みへテロ型手導体レーザ(以下1)C−PBi
(LDと称する)と呼ばれる。各層の厚さはn型InP
基板1が約100μm1n型I n Pバフフッ層2が
0.5μm1ノンド一プInGaAsP活性層3が0.
1μm、p型InP  クラッド層4が1μm1また平
担部におけるp型InP電流ブロック層5が1μm、n
型InP電流ブロック層6が0.5μm、p型InP埋
込み層7が2 ttm 。
p型InGaAsPオーミック層8が1μm程度である
。SiO□ ストライプ電極はストライプ状発光領域を
含むメサストライプ13の上部のストライプ状領域16
以外の面17 、1.8において、オーミック層8とp
細金属電極10との間に絶縁膜であるS io、膜9を
設けた構造をなしている。n型電極11はn型InP 
基板1の下面全体に形成される。この半導体レーザにお
いて、金属電極とのオーミック性に優れたオーミック層
8はストライプ状領域16でのみp細金属電極10と接
触するため、電流はこのストライプ状噸域16に限定さ
れで注入される。この8i0. ストライプ電極形成方
法は、オーミック層8の上に全面にわたって5int膜
9を形成した後、ホトリソグラフィ技術を用いた選択エ
ツチングによりストライプ状領域16のみ8i02膜を
取り除き、その全面を覆うようにp細金属電極10を形
成するプロセスよりなっている。しかしながら、このS
10.ストライプ電極では絶縁膜であるSin、膜を必
要とし、且つ、このSin、膜はある種の金属)特にA
uなどとの密着性が悪いため金属電極とsio、膜との
間で剥離しやすいという欠点があった。更に、このSi
n、 ストライプ電極形成のプロセスにおける選択エツ
チングは、ホトレジスト塗布、ホトマスクを用いた目合
わせ露光、現像処理、化学エツチング、残余のホトレジ
スト除去の工程からなり、少なからぬ工数を要した。従
来Sin。
ストライプ電極に限らず、電極平面に電流注入領域を選
択的に設けた電極を形成するプロセスにおいて、このよ
うな選択エツチングという工程は必要不可欠であり、い
ずれも同様に工房ズを要するものであった。また、選択
エツチングの一工程である目合わせ露光の失敗により、
電流注入領域が所望の位置よりずれてしまうこともしば
しばあった。
本発明の目的は半導体レーザに選択的電流注入を実現す
る電極構造を形成するにあたり、従来方法き異なりホト
リソグラフィ技術を必要とせず、しかも更に目合わせ精
度の高い選択的電流注入型電極を有する半導体レーザの
製造方法と、かかる方法により形成され、絶縁膜を必要
とせず、且つ、金属電極の密着性に優れた選択的電流注
入型・電極を有する半導体レーザを提供することにある
本発明による半導体レーザは表面に凹状の窪みプ旦 を有する第1の半導体層と、前記窪み部分を千苅に埋め
た前記第1の半導体−とは異なる組成の第2の半導体層
と、前記表面の全体を覆う金属電極とを有することを特
徴とする。才た、その製造方法は表面に凹状の窪みを有
する第1の半導体層の全面を覆って、前記第1の半導体
層とは異なる組成の第2の半導体層をエピタキシャル成
長させる工程と、前記窪み部分以外の第1の半導体層の
前記表面が露・出するまで前記第2の半導体層をエツチ
ングして、第2の半導体層を前記窪み部分のみに限定す
る工程と、その露出された前記第1の半導体層及び窪み
部分に限定された第2の半導体層の表面全体ζこ金属電
極を形成する工程とを特徴とする。
一般に表面に窪みを有する第1の半導体層の上に第2の
半導体層をエピタキシャル成長させた場合、第2の半導
体層は窪み部分において窪み以外班 の平、禎部よりも厚く成長する。従って全面エツチング
によりこの第2の半導体層を第1の半導体層J且 の平1部が露出するまで取り除いても、窪み部分には第
2の半導体層が残存する状態が得られる。
従って窪み部分にのみ残され、る第2の半導体層に電極
金属とのオーミック性に優れた半導体材料を、第1の半
導体層に電極金属と非オーミツク性の半導体材料を用い
て、その表面全体に金属電極を形成することにより、工
数のかかるホトリソグラフィ技術を用いることなく、窪
み部分でのみ電流注入される選択的電流注入型電極が形
成される◇また逆に、第1の半導体層にオーミック性に
優れた第2の半導体層に非オーミツク性の半導体材料を
用いることにより、窪み部分でのみ電流非注入となる電
極が形成される。本発明は上述の原理に基づくものであ
る。
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第2図は本発明の一実施例である半導体レーザの断面図
である。この半導体レーザは第1図同様DC−PBHL
D  である。尚、各部の名称および符号は第1図のも
のと同じである。このI)C−PBHLDは2本の平行
なエツチング溝1.4 、1.5及びそれ(こより挾ま
れたメサストライプ13を形成する際、メサストライプ
13の幅を2μm1エツチング溝14 、15の幅を1
.0μm1深さを2μm程度とすることにより、その後
にエピタキシャル成長された第1の半導体層であるp型
InP埋込み層7の表面のメサストライプ13の直上に
あたる部分19に、メサストライプ1:(と平行に幅2
0μm1深さ2μIn程度の溝が形成される。従って、
更にこの上にエピタキシャル成長させたp型In()a
AsPオーミック層8は・9メサストライプ上部の溝部
分19に他のポ 平担部20 、21よりも約1.5μmはど厚く形成さ
れる。このように形成されたp型InGaAsPオーミ
型InP埋込み層7の表面が露出するまで全面エツチン
グを施すと、メサストライプ上部の溝部分19にのみp
″−型オーミック層8かストライプ状に残存する状態が
得られる。その後、このエツチングを廁した面全体にわ
たってp側金属電極10としてAu −Zn  の合金
を蒸着によって形成したところ、電極金属とオーミック
性良好なr型In()aAsPオーミック層8が残存す
るストライプ状領域]9でのみ良好なオーミックが取れ
、且つ、電極金属と非オーミツク性となるp型InP埋
込み層7が露出した平担部20 、21ではオーミック
が取れない状態が実現できた。このような電極構造によ
り、電流は良好なオーミックの取れたメサストライプ上
部のストライプ状領域19より効果的にストライブ状発
光領域12に注入された。
以上述べたように、本発明による半導体レーザ製造方法
を用いれば、従来のストライブ状電流注入型電極形成に
必要であったフォトリングラフィ工程や選択エツチング
の工程が省略でき、且つ、半導体表面に絶縁膜を形成す
ることfjLに、工程としては簡単な全面エツチングの
みで実効的なストライプ状電流注入型電極を形成するこ
々ができる。また、この方法によれば、ストライプ状電
流注入領域が必すストライプ状発光領域の直上部に形成
されるため、従来のものより目合わせ′#度の高いスト
ライプ状電流注入型電極が形成できる。
才た、本発明による製造方法を適用した半導体レーザ、
例えば前述のDC−PBHLD  では、オーミック層
をエツチングしないで全面電極を形成したものに比べ、
発振しきい値電流が20mAから15mA 、外部微分
量子効率が50%から55チに、特性温度T。が7OK
から80Kに改善され、5i02 ストライプ電極を形
成したものと同程度の特性が得られた。
尚、本実施例ではInP基板とInGaAsP活性層と
を有する一波長1μm帯の半導体レーザとしてDC−P
BHLD を用いたが、半導体レーザとしてこれに限定
されるものでなく、他の構造、他の半導体材料よりなる
半導体レーザにも適用される。
また、電極構造もストライブ状電流注入領域を有するも
のに限らず、例えば、円形の窪みを有する第1の半導体
層上に形成された円形状電流注入領域を持つ電極構造も
可能である。更に、第1の半導体層に電極金属とのオー
ミック性に優れた半導体材料を、第2の半導体層に電極
金属と非オーミツク性の半導体材料を用いることにより
、窪み部分に選択的に電流非注入領域を設けた電極構造
も可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のストライプ状電流注入型電極として代表
的な5in2 ストライプ電極を形成した半導体レーザ
の斜視図であり、第2図は本発明による製造方法により
電極形成された半導体レーザの斜視図である。DC−P
BH−I、D、両図における名称、及び符号は同一のも
のである。 図において、1・・・n型InP基板、2・・・n型■
nPバッファ層、3・−・ノンドープInGaAsP 
活性層、4・・・p型InPクラッド層、5・・・p型
InP電流ブロック層、6・・・n型InP電流ブロッ
ク層、7・・p型InP埋込み層、訃・・1型InGa
AsPオーミック層、9・・・Sin、膜、jO・・・
p側金属電極、11・・・n側金属電極、J2・・・ス
トライプ状発光領域、13・・・メサストライプ、14
.15・・・エツチング溝、16・・・メサストライプ
献上のストライブ状領域、17 、18・・・ストライ
ブ状領域以外の面、19・・・メサストライプ直上の溝
部分、20 、21・・・メサストライプ直上のJ旦 溝以外の平担部。 代理人弁理士 内厚  晋

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)発光領域を含む多層構造を備えた半導体レーザに
    おいて、表面に窪みを有する第1の半導体層と、前記第
    1の半導体層とは異なる組成を有し、前記窪みを平担に
    埋めた第2の半導体層と、前記第1の半導体層と第2の
    半導体層とで形成される平担な表面の全体を覆い、かつ
    、前記第1の半導体層に対しては非オーミツク接触とな
    り前記第2の半導体層に対してはオーミック接触となる
    金属電極とを備えていることを特徴とする半導体レーザ
  2. (2)発光領域を含み、最上層に、その表面が窪んだ領
    域を備えている第1の半導体層を有する多層構造を形成
    する工程と、前記第1の半導体層とは異なる組成の第2
    の半導体層を前記第1の半導体層全面を覆って、表面が
    平和になるように形成する工程と、前記第1の半導体層
    表面が局部的に露出するまで前記第2の半導体層を一様
    (こエツチングする工程と、前記エツチング工程(こよ
    り形成された表面全体に金属電極を形成する工程とを有
    することを特徴とする半導体レーザの製造方法。
JP58042565A 1983-03-15 1983-03-15 半導体レ−ザ及びその製造方法 Pending JPS59168687A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60172354U (ja) * 1984-04-20 1985-11-15 三洋電機株式会社 半導体レ−ザ
JP2009204288A (ja) * 2008-02-29 2009-09-10 Nishiyama Corp 冷却装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60172354U (ja) * 1984-04-20 1985-11-15 三洋電機株式会社 半導体レ−ザ
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