JPS5933892A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents
半導体レ−ザ装置Info
- Publication number
- JPS5933892A JPS5933892A JP14329082A JP14329082A JPS5933892A JP S5933892 A JPS5933892 A JP S5933892A JP 14329082 A JP14329082 A JP 14329082A JP 14329082 A JP14329082 A JP 14329082A JP S5933892 A JPS5933892 A JP S5933892A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- active region
- boron atoms
- implanted
- semiconductor laser
- Prior art date
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- Pending
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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
- H01S5/2054—Methods of obtaining the confinement
- H01S5/2059—Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion
- H01S5/2063—Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion obtained by particle bombardment
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- Semiconductor Lasers (AREA)
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】
本発明はストライブ型ペテロ接合理込み型半導体レーザ
装置に関する。
装置に関する。
最近、ガリウム砒素をはじめとする化合物半導体の発光
特性と高い電子易動度を利用し、単一結晶基板上にレー
ザ素子、受光素子、電界効果型トランジスタ等を一体化
して形成し、多様な機能を発揮する光電子集積回路に関
心が集ま一コー っている。
特性と高い電子易動度を利用し、単一結晶基板上にレー
ザ素子、受光素子、電界効果型トランジスタ等を一体化
して形成し、多様な機能を発揮する光電子集積回路に関
心が集ま一コー っている。
上述の光電子集積回路において核心をなすものはレーザ
素子であり、特性値が揃い、発熱量を低減するため閾値
電流が低く、モードパターンが正確に制御できるレーザ
素子を多数容易に且つ経済的に形成する方法の出現が望
まれている。
素子であり、特性値が揃い、発熱量を低減するため閾値
電流が低く、モードパターンが正確に制御できるレーザ
素子を多数容易に且つ経済的に形成する方法の出現が望
まれている。
しかるに現在の半導体レーザ装置の製造方法を通観して
みると、低閾値でモードパターンが良好な埋込み型へテ
ロ接合半導体レーザ装置は複数回の液相成長、メサエッ
チング等の複雑な製造工程を必要とするため、高価とな
り、収率も悪い。一方、イオン注入法を用いてｉ造する
プロトン打込みストライプ型半導体レーザ装置は電流を
狭い幅に制限するが、光の横方向の閉じ込めを行わない
利得導波型構造であるため、必然的にモードパターンが
悪いという欠点を有している。また金属電極ストライプ
ブレーナ型半導体レーザ装置は埋込み型半導体レーザ装
置に較べて、製造は容易であるが、モードパター−３− ンにおいて上述の場合と同様の欠虚が存在するなどの理
由で、導波特性、閾値特性のいずれも劣るという欠点を
有している。
みると、低閾値でモードパターンが良好な埋込み型へテ
ロ接合半導体レーザ装置は複数回の液相成長、メサエッ
チング等の複雑な製造工程を必要とするため、高価とな
り、収率も悪い。一方、イオン注入法を用いてｉ造する
プロトン打込みストライプ型半導体レーザ装置は電流を
狭い幅に制限するが、光の横方向の閉じ込めを行わない
利得導波型構造であるため、必然的にモードパターンが
悪いという欠点を有している。また金属電極ストライプ
ブレーナ型半導体レーザ装置は埋込み型半導体レーザ装
置に較べて、製造は容易であるが、モードパター−３− ンにおいて上述の場合と同様の欠虚が存在するなどの理
由で、導波特性、閾値特性のいずれも劣るという欠点を
有している。
この発明の目的は閾値電流が低く、モードパターン並び
にＶ−Ｉ特性が良好であり多数特性を揃えて製造するの
が容易なストライプ型へテロ接合埋込み型半導体レーザ
装置を提供することにある。
にＶ−Ｉ特性が良好であり多数特性を揃えて製造するの
が容易なストライプ型へテロ接合埋込み型半導体レーザ
装置を提供することにある。
このため、本発明のダブルへテロ接合型半導体レーザ装
置において、活性領域を形成する化合物半導体層の活性
領域となるストライプ部分を残した両側部分を硼素原子
を１〜３０原子チの濃度範囲で注入［７た領域とする。
置において、活性領域を形成する化合物半導体層の活性
領域となるストライプ部分を残した両側部分を硼素原子
を１〜３０原子チの濃度範囲で注入［７た領域とする。
この硼素原子の注入によりその領域の禁制帯幅は大きく
なり、目、つ屈折率は小さく々って、埋込み型と同じ構
成となって活性領域を高誘電率のコアとする導波路が形
成され、光の閉じ込めと電子・正孔の閉じ込めが行われ
、高いレーザ利得が得られる。
なり、目、つ屈折率は小さく々って、埋込み型と同じ構
成となって活性領域を高誘電率のコアとする導波路が形
成され、光の閉じ込めと電子・正孔の閉じ込めが行われ
、高いレーザ利得が得られる。
しかも硼素原子を注入した部分は必然的に高抵抗領域と
なるため電流は活性領域部分へ集中するので閾値電流は
一層低下することになる。
なるため電流は活性領域部分へ集中するので閾値電流は
一層低下することになる。
以下、この発明を図示の実施例によって説明する。
第１図は本発明による半導体レーザ装置の製造過程の一
実施例を示し、ＧａＡｓ等の半絶縁性結晶基板／の上に
下部クラッド層−としてｎ −ＧａＡｌＡＢ層、Ｇａｋ
ｓ層３、上部クラッド層グとして７） ＧｃＬＡｌＡ
ｓ層を順次エピタキシャル成長法で形成する。このよう
に活性領域として用いられる化合物半導体よりも禁制帯
幅の広い化合物半導体を上下にヘテロ接合することにょ
ｐ１ポテンシャルの壁によって活性領域の上下方向に対
して電子・正孔を閉じ込めることができる。
実施例を示し、ＧａＡｓ等の半絶縁性結晶基板／の上に
下部クラッド層−としてｎ −ＧａＡｌＡＢ層、Ｇａｋ
ｓ層３、上部クラッド層グとして７） ＧｃＬＡｌＡ
ｓ層を順次エピタキシャル成長法で形成する。このよう
に活性領域として用いられる化合物半導体よりも禁制帯
幅の広い化合物半導体を上下にヘテロ接合することにょ
ｐ１ポテンシャルの壁によって活性領域の上下方向に対
して電子・正孔を閉じ込めることができる。
また、クラッド層化合物半導体コ、グの屈折率は活性領
域としての半導体層３の屈折率よりも小さいので、上下
方向に対して光は漏洩しないことになる。
域としての半導体層３の屈折率よりも小さいので、上下
方向に対して光は漏洩しないことになる。
次に、上部クラッド層≠の上面にＳｉｏ２膜を刺着し、
活性領域となる中央部分以外は５ｉｏ２膜を除去し、中
央に帯状に残った５ｊ０２膜ｊをマスクＳ − として、硼素原子（Ｂ） ＆を半導体層３に分布のピー
クとなるように注入する。この硼素原子の注入は通常の
イオン注入技術によって行われる。
活性領域となる中央部分以外は５ｉｏ２膜を除去し、中
央に帯状に残った５ｊ０２膜ｊをマスクＳ − として、硼素原子（Ｂ） ＆を半導体層３に分布のピー
クとなるように注入する。この硼素原子の注入は通常の
イオン注入技術によって行われる。
硼素原子の注入濃度は１原子チよシ３０原子チ程度の範
囲が適当であって、１原子チより少々いと屈折率を小さ
くする効果が少なくなシ、電流挟挿効果のみを示し、プ
ロトンを注入した場合と同様の現象となる。また硼素原
子注入濃度が５０原子チを越えると結晶格子の損傷が激
しくカリ、アニール処理を行っても修復できず、その結
果、光学的な損失が大きく不利な効果をもたらす。なお
、このような光学的損失の発生を抑制するため硼素注入
量と同程度或はそれ以下の濃度で燐、窒素または砒素原
子を注入すると効果がある。
囲が適当であって、１原子チより少々いと屈折率を小さ
くする効果が少なくなシ、電流挟挿効果のみを示し、プ
ロトンを注入した場合と同様の現象となる。また硼素原
子注入濃度が５０原子チを越えると結晶格子の損傷が激
しくカリ、アニール処理を行っても修復できず、その結
果、光学的な損失が大きく不利な効果をもたらす。なお
、このような光学的損失の発生を抑制するため硼素注入
量と同程度或はそれ以下の濃度で燐、窒素または砒素原
子を注入すると効果がある。
上述の如く、半導体層３のうち、中央の活性領域となる
部分７を除いた両側の領域♂に硼素原子が適量範囲で打
込まれると、その硼素原子注入領域♂の禁制帯幅は第５
図（Ａ）に示すように打込オれない領域７よシ大きくな
り、従って（− 活性領域の横方向に対して電子・正孔の閉じ込めが行わ
れることになる。この硼素注入Ｉ゛に対する禁制帯幅の
変化は０．０２ａＶ／原子係程度であり、電子・正孔閉
じ込め効果は硼素の注入量が多くなる程増大する。又、
屈折率については、第３図（Ｂ）に示す如く、硼素原子
を打込まれた領域ｇは打込まれない領域より小さくなり
、その差は０．０１程度である。通常０．１程度の屈折
率差があれば光の閉じ込めが起ると考えられており、硼
素原子の注入量を１０原子俤とすると屈折率の差は約０
．１となり、光の閉じ込めに充分な効果をもたらすこと
ができると同時に禁制帯幅の差はＱ、２ ｅＶ程度とな
シ正負キャリアの閉じ込めも可能となる。
部分７を除いた両側の領域♂に硼素原子が適量範囲で打
込まれると、その硼素原子注入領域♂の禁制帯幅は第５
図（Ａ）に示すように打込オれない領域７よシ大きくな
り、従って（− 活性領域の横方向に対して電子・正孔の閉じ込めが行わ
れることになる。この硼素注入Ｉ゛に対する禁制帯幅の
変化は０．０２ａＶ／原子係程度であり、電子・正孔閉
じ込め効果は硼素の注入量が多くなる程増大する。又、
屈折率については、第３図（Ｂ）に示す如く、硼素原子
を打込まれた領域ｇは打込まれない領域より小さくなり
、その差は０．０１程度である。通常０．１程度の屈折
率差があれば光の閉じ込めが起ると考えられており、硼
素原子の注入量を１０原子俤とすると屈折率の差は約０
．１となり、光の閉じ込めに充分な効果をもたらすこと
ができると同時に禁制帯幅の差はＱ、２ ｅＶ程度とな
シ正負キャリアの閉じ込めも可能となる。
上述の多層構造体への硼素原子の打込みが完了したら、
硼素原子打込み衝撃にょ層化じた格子欠陥は炉またはレ
ーザ光線によるアニール処理を行って修復する。
硼素原子打込み衝撃にょ層化じた格子欠陥は炉またはレ
ーザ光線によるアニール処理を行って修復する。
このあと、上部クラッド層グの上面のＳｉＯ２膜ｊを除
去し、代シに金属をストライプ状に蒸着−７− して正の電極／とし、結晶基板／の底面にも同じく金属
膜を付触１７て負の雷１極１０とし、このように形成さ
れた多層栴造体は垂直に襞間して半導体レーザ装置とな
る。
去し、代シに金属をストライプ状に蒸着−７− して正の電極／とし、結晶基板／の底面にも同じく金属
膜を付触１７て負の雷１極１０とし、このように形成さ
れた多層栴造体は垂直に襞間して半導体レーザ装置とな
る。
なお、」二連の実施例では帯状の５ｊＯｚ膜をマスクと
し７て硼素原子を注入する方法を説明したが、土部クラ
ッドＮｌｌの」二面に正の電極として帯状金属を所定の
位置に蒸着し、この金属電極をマスクとして自己整合拡
散技術により硼素を半導体層３がピークなるように拡散
させてもよい。
し７て硼素原子を注入する方法を説明したが、土部クラ
ッドＮｌｌの」二面に正の電極として帯状金属を所定の
位置に蒸着し、この金属電極をマスクとして自己整合拡
散技術により硼素を半導体層３がピークなるように拡散
させてもよい。
硼素原子の注入の一例を述べると、活性領域を形成する
半導体層の深さが１．０μｍのとき、４００ＫｅＶのエ
ネルギーで原子量１０の硼素イオンを１０１６乃至６×
１０′７ｃｒｎ−２の範囲の面密度で注入すれば、半導
体層において１乃至３０原子チの範囲の濃度と々る。こ
のように半導体層に硼素イオンを注入したら、電気炉を
用い９００℃で２０分間不活性雰囲気中でアニール処理
を行うとイオン注入により生じた格子欠陥は修復され、
散乱及び吸収に基く光損失を低減させることになる。
半導体層の深さが１．０μｍのとき、４００ＫｅＶのエ
ネルギーで原子量１０の硼素イオンを１０１６乃至６×
１０′７ｃｒｎ−２の範囲の面密度で注入すれば、半導
体層において１乃至３０原子チの範囲の濃度と々る。こ
のように半導体層に硼素イオンを注入したら、電気炉を
用い９００℃で２０分間不活性雰囲気中でアニール処理
を行うとイオン注入により生じた格子欠陥は修復され、
散乱及び吸収に基く光損失を低減させることになる。
」一連の如き構成の半導体レーザ装置において、正電極
／より箱；流を印加するど（第２図）、重１流は矢印に
示す如く狭いストライプ状の活性領域７を流れて電流密
度を高くしている。半導体レーザ装置は活性領域におけ
る光の閉じ込めが大きい程、ぞしてキャリア密度が高い
程閾値電流は低下し、発光効率が向上するが、この発明
による半導体レーザ装置の活性領域の−に下左右はいず
れも禁制帯幅が大きく、月っ屈折率の小さい化合物半導
体で構成され、埋込み型構造としているため、活性領域
内に電子・正孔の閉じ込めが行われ高い利得が得られる
と共に、更に光も上下左右に閉じ込められることによシ
横モードの単一化ができることになる１、 この発明は上述の説明で明らかなように、ダブルへテロ
接合半導体レーザ装着の活性領域を形成する化合物半導
体層の活性領域となる部分を除いて硼素原子を注入する
のみで埋込み型とな地；ため多数のレーザ装置も揃った
特性で容易に製造することができ、光電子集積回路のレ
ーーター ザ素子の製造を実現することができる。更に正の電極を
マスクとして自己整合拡散により硼素原子の注入を行え
ば、一層製造工程は簡素化され、多数の均質な半導体レ
ーザ装置が得られることになる。
／より箱；流を印加するど（第２図）、重１流は矢印に
示す如く狭いストライプ状の活性領域７を流れて電流密
度を高くしている。半導体レーザ装置は活性領域におけ
る光の閉じ込めが大きい程、ぞしてキャリア密度が高い
程閾値電流は低下し、発光効率が向上するが、この発明
による半導体レーザ装置の活性領域の−に下左右はいず
れも禁制帯幅が大きく、月っ屈折率の小さい化合物半導
体で構成され、埋込み型構造としているため、活性領域
内に電子・正孔の閉じ込めが行われ高い利得が得られる
と共に、更に光も上下左右に閉じ込められることによシ
横モードの単一化ができることになる１、 この発明は上述の説明で明らかなように、ダブルへテロ
接合半導体レーザ装着の活性領域を形成する化合物半導
体層の活性領域となる部分を除いて硼素原子を注入する
のみで埋込み型とな地；ため多数のレーザ装置も揃った
特性で容易に製造することができ、光電子集積回路のレ
ーーター ザ素子の製造を実現することができる。更に正の電極を
マスクとして自己整合拡散により硼素原子の注入を行え
ば、一層製造工程は簡素化され、多数の均質な半導体レ
ーザ装置が得られることになる。
第１図は本発明による半導体レーザ装置の製造方法の一
実施例を示す説明図、第２図は本発明による半導体レー
ザ装置の斜視図、第５図（４）は本発明による半導体レ
ーザ装置の禁制帯幅分布図、第５図ω）は屈折率分布図
。 図中、ｌは結晶基板、コは下部クラッド層、３は活性領
域を形成する半導体層、グは上部クラッド層、７は活性
領域、♂は硼素原子注入領域を示す。 特許出願人 工 業 技 術 院 長ｋ 坂 武 −
実施例を示す説明図、第２図は本発明による半導体レー
ザ装置の斜視図、第５図（４）は本発明による半導体レ
ーザ装置の禁制帯幅分布図、第５図ω）は屈折率分布図
。 図中、ｌは結晶基板、コは下部クラッド層、３は活性領
域を形成する半導体層、グは上部クラッド層、７は活性
領域、♂は硼素原子注入領域を示す。 特許出願人 工 業 技 術 院 長ｋ 坂 武 −
Claims (1)
- 活性領域を形成する化合物半導体層の上下を該化合物半
導体層よりも禁制帯幅が大きく且つ屈折率の小さい化合
物半導体で構成し、該活性領域を形成する化合物半導体
層の活性領域となる中央部分を残した両側部分を硼素原
子が１〜３０原子チの濃度範囲で注入された領域とする
ことを特徴とする半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14329082A JPS5933892A (ja) | 1982-08-20 | 1982-08-20 | 半導体レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14329082A JPS5933892A (ja) | 1982-08-20 | 1982-08-20 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5933892A true JPS5933892A (ja) | 1984-02-23 |
Family
ID=15335284
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14329082A Pending JPS5933892A (ja) | 1982-08-20 | 1982-08-20 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5933892A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1985004991A1 (en) * | 1984-04-26 | 1985-11-07 | Sony Corporation | Semiconductor device |
| JPS62220952A (ja) * | 1986-03-20 | 1987-09-29 | Mitsubishi Paper Mills Ltd | 銀錯塩拡散転写用感光材料の製造方法 |
| JPH01231317A (ja) * | 1988-03-11 | 1989-09-14 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | 光半導体素子の製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5420684A (en) * | 1977-07-18 | 1979-02-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Light emitting semiconductor device |
-
1982
- 1982-08-20 JP JP14329082A patent/JPS5933892A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5420684A (en) * | 1977-07-18 | 1979-02-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Light emitting semiconductor device |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1985004991A1 (en) * | 1984-04-26 | 1985-11-07 | Sony Corporation | Semiconductor device |
| JPS62220952A (ja) * | 1986-03-20 | 1987-09-29 | Mitsubishi Paper Mills Ltd | 銀錯塩拡散転写用感光材料の製造方法 |
| JPH0555062B2 (ja) * | 1986-03-20 | 1993-08-16 | Mitsubishi Paper Mills Ltd | |
| JPH01231317A (ja) * | 1988-03-11 | 1989-09-14 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | 光半導体素子の製造方法 |
| JP2686764B2 (ja) * | 1988-03-11 | 1997-12-08 | 国際電信電話株式会社 | 光半導体素子の製造方法 |
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