JPS60137088A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents
半導体レ−ザ装置Info
- Publication number
- JPS60137088A JPS60137088A JP24615483A JP24615483A JPS60137088A JP S60137088 A JPS60137088 A JP S60137088A JP 24615483 A JP24615483 A JP 24615483A JP 24615483 A JP24615483 A JP 24615483A JP S60137088 A JPS60137088 A JP S60137088A
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- JP
- Japan
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- type
- active layer
- current
- stripe
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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
-
- 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
- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2231—Buried stripe structure with inner confining structure only between the active layer and the upper electrode
-
- 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
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/305—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region characterised by the doping materials used in the laser structure
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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】
［発明の技ｉ＋ｉ分野］
本光量は、作り付は導波路構造を備えた半導体レーザ装
置の改良に関する。
置の改良に関する。
し発明の技１（・ｉ的背狽とその問題点］ディジタル・
オーディオ・ディスク（ＤＡＤ）。
オーディオ・ディスク（ＤＡＤ）。
ビデオ・ディスク、ドキュメント・ファイル等の光デイ
スク装置や光通信用光源として半導体レーザの応用が開
けるにつれ、半導体レーザの量産化技術が必要となって
いる。従来、半導体レーザ用の薄膜多層へテロ接合結晶
製作技術とし−Ｃは、スライディング・ボー１一方式に
よる液相］−ビタキシャル成長法（ＬＰＥ法）が用いら
れているが、ＬＰＥ法ではウェハ面積の大聖化に限度が
ある。このため、大面積で均−性及び制御性に潰れた有
暇金属気相成長法（Ｍ ＯＣＶ Ｄ法）や分子線エビタ
：１シー法（ＭＢＥ法）等の結晶成長技術が注目されて
いる。
スク装置や光通信用光源として半導体レーザの応用が開
けるにつれ、半導体レーザの量産化技術が必要となって
いる。従来、半導体レーザ用の薄膜多層へテロ接合結晶
製作技術とし−Ｃは、スライディング・ボー１一方式に
よる液相］−ビタキシャル成長法（ＬＰＥ法）が用いら
れているが、ＬＰＥ法ではウェハ面積の大聖化に限度が
ある。このため、大面積で均−性及び制御性に潰れた有
暇金属気相成長法（Ｍ ＯＣＶ Ｄ法）や分子線エビタ
：１シー法（ＭＢＥ法）等の結晶成長技術が注目されて
いる。
Ｎｉ ＯＣＶ Ｄ法の特徴を生かしＩ；作り付は導波路
レーザど言えるものに、（アプライ；・・フィジックス
レター誌、第３７号３号２６２頁、１９８０年）に兄表
された第１図に示プ用き半２！７休レー４ノがある。な
お、図中１はＮ−ＧａＡｓ基板、２はＮ−ＧａＡｆＡ’
Ｓクラッド層、３はＧａＡ−ＬＡｓ活性層、４はＰ−Ｇ
ａ ＡｊｌＡＳクラット層、５（まＮ−ＧａＡｓ電流阻
止層、６はｐ−ＧａＡ−ＬＡｓ？Ｉ！ｌ覆層、７１ｔＰ
−ＧａＡＳＪンタクト層、８．９は金属電極を示してい
る。この構造においては、電流阻止層５により活性層へ
の電流注入がストライブ状に限定されると同時に、活性
層に導波された光が電流阻止層５及び被覆層まで）ｇみ
出し、その結果ストライブ直下とそれ以外の部分とで異
った複屈折率差を生じ、これによりストライブ直下部分
に導波されたモードが形成されることになる。
レーザど言えるものに、（アプライ；・・フィジックス
レター誌、第３７号３号２６２頁、１９８０年）に兄表
された第１図に示プ用き半２！７休レー４ノがある。な
お、図中１はＮ−ＧａＡｓ基板、２はＮ−ＧａＡｆＡ’
Ｓクラッド層、３はＧａＡ−ＬＡｓ活性層、４はＰ−Ｇ
ａ ＡｊｌＡＳクラット層、５（まＮ−ＧａＡｓ電流阻
止層、６はｐ−ＧａＡ−ＬＡｓ？Ｉ！ｌ覆層、７１ｔＰ
−ＧａＡＳＪンタクト層、８．９は金属電極を示してい
る。この構造においては、電流阻止層５により活性層へ
の電流注入がストライブ状に限定されると同時に、活性
層に導波された光が電流阻止層５及び被覆層まで）ｇみ
出し、その結果ストライブ直下とそれ以外の部分とで異
った複屈折率差を生じ、これによりストライブ直下部分
に導波されたモードが形成されることになる。
づなわち、電′ａ阻止層５によって、電流狭窄による利
１！！導波路構造と作り付は屈折率導波ｒ８偶造とが自
己整合的に形成されることになる。でし−Ｃ１著者等の
報告によれば、室温パルス発振では５０［ｒｒＬ、Ａ］
程度とかなり低いしきい値が得られ、また単一モード発
振が達成され横モートが十分良く制御されることが示さ
れている。
１！！導波路構造と作り付は屈折率導波ｒ８偶造とが自
己整合的に形成されることになる。でし−Ｃ１著者等の
報告によれば、室温パルス発振では５０［ｒｒＬ、Ａ］
程度とかなり低いしきい値が得られ、また単一モード発
振が達成され横モートが十分良く制御されることが示さ
れている。
なお、上記構造のレーザは基板１から電流阻止Ｈ５まで
の第１回目の結晶成長と、電流用止層５の一部をストラ
イブ状にエツチングしたのらの被覆層６及びコンタク１
〜層７を形成する第２回目の結晶成長と言う２段階の結
晶成長プロセスにより作成される。ここて、第２回目の
結晶成長の開始時点におけるクラッド層７への成長ＩＪ
、一旦表面が空気中に晒されたＧａｌＭＡｓ面上への成
長である。このため、従来のＬＰＥ法では成長かＩｆｆ
Ｌ、く、Ｇａ１（！、Ａｓ面上への成長が容易なＭ’
０ＣＶＤ法によって始めて制御性良く製作てきるＪ：う
になったものである。
の第１回目の結晶成長と、電流用止層５の一部をストラ
イブ状にエツチングしたのらの被覆層６及びコンタク１
〜層７を形成する第２回目の結晶成長と言う２段階の結
晶成長プロセスにより作成される。ここて、第２回目の
結晶成長の開始時点におけるクラッド層７への成長ＩＪ
、一旦表面が空気中に晒されたＧａｌＭＡｓ面上への成
長である。このため、従来のＬＰＥ法では成長かＩｆｆ
Ｌ、く、Ｇａ１（！、Ａｓ面上への成長が容易なＭ’
０ＣＶＤ法によって始めて制御性良く製作てきるＪ：う
になったものである。
ところで、半導体レーザの発振しきい値は、もれ電流の
減少、寿命特性の向上等の観点から５低いことが必要で
あり、しきい値の低さはレーザの構造、性能の良し悪し
をはかる目安としても重要である。低しきい値をもつレ
ーザ構造としては、作り付は導波構造である埋め込み型
（Ｂ ｌ−１）や横方向接合型（ＴＪＳ）があり、これ
らは１０・〜２０［’ｍＡ］以下のしきい値をもつ。こ
れに比べて第１図の構造のレーザのしきい値は、前述し
た様に５０［ｍＡ］とＢＨ，ＴＪＳ型と比較して２倍以
上高い。本発明者等の実験によっても、現情造のままで
はこれ以上の低しきい値化は困難であることが明らかに
なった。この様なしきい値の違いは、第１図構造とＢ１
−１．’Ｉ’Ｊｓ型等との導波路効果の違いにあると考
えられる。すなわち、第１図構造Ｃは、活性層３に導波
された光がクラッド層４を通して電流阻止層５までしみ
出し、吸収を受１ノることによって接合面に水平方向に
等価的複素屈折率の１数部分に差が形成されて光がガイ
ドされる吸収損失カイトである。一方、Ｂ ＨＩＩ４造
等の場合は光のしみ出しによって複素屈折率の実数部分
を感じ、その実数部分の差によって光がカイトされる屈
折率ガイドである。つまり、第１図の構造では、吸収損
失の分だけ閾値が上昇してしまうと考えられる。
減少、寿命特性の向上等の観点から５低いことが必要で
あり、しきい値の低さはレーザの構造、性能の良し悪し
をはかる目安としても重要である。低しきい値をもつレ
ーザ構造としては、作り付は導波構造である埋め込み型
（Ｂ ｌ−１）や横方向接合型（ＴＪＳ）があり、これ
らは１０・〜２０［’ｍＡ］以下のしきい値をもつ。こ
れに比べて第１図の構造のレーザのしきい値は、前述し
た様に５０［ｍＡ］とＢＨ，ＴＪＳ型と比較して２倍以
上高い。本発明者等の実験によっても、現情造のままで
はこれ以上の低しきい値化は困難であることが明らかに
なった。この様なしきい値の違いは、第１図構造とＢ１
−１．’Ｉ’Ｊｓ型等との導波路効果の違いにあると考
えられる。すなわち、第１図構造Ｃは、活性層３に導波
された光がクラッド層４を通して電流阻止層５までしみ
出し、吸収を受１ノることによって接合面に水平方向に
等価的複素屈折率の１数部分に差が形成されて光がガイ
ドされる吸収損失カイトである。一方、Ｂ ＨＩＩ４造
等の場合は光のしみ出しによって複素屈折率の実数部分
を感じ、その実数部分の差によって光がカイトされる屈
折率ガイドである。つまり、第１図の構造では、吸収損
失の分だけ閾値が上昇してしまうと考えられる。
損失ガイドの不利を解決する方策としては、損失ガイド
ではなく屈折率の実数部分にあるカイト、４なわち屈折
率ガ、イド構造とづることが考えられる。第１図の従来
例のレーザの場合でもこの４１をヘースに屈折率ガイド
１１造とする提案もいくつかなされているが、仮に屈折
率カイト４ｆｌｌ造を実現したとしても、それだけでは
ＢＨレーザ並の低しきいｌｉＩ化を実現覆ることは難し
い。この難しい理由は、第一に活性層が平坦な構造では
、横モードが制御されている場合でも、伺がしかの光は
活性層の両側に滲み出すため、低い励起レベルでしか励
起されない部分で光一部は吸収を受け、一定量の損失を
感受せざるを得なくなるからである。第２のポイントは
電流狭窄の良否の問題であり、第１図のレーザの場合の
ように電流注入層と活性層の間に１）型クラッド層が存
在し、ｐ型クラッド層中には光かガイドされる領域とそ
うでない領域とを区別づる何らのポテンシャルバリヤが
ない状態では、ｐ型クラッド層を通して無効電流が流れ
るのを防ぐことはできない。
ではなく屈折率の実数部分にあるカイト、４なわち屈折
率ガ、イド構造とづることが考えられる。第１図の従来
例のレーザの場合でもこの４１をヘースに屈折率ガイド
１１造とする提案もいくつかなされているが、仮に屈折
率カイト４ｆｌｌ造を実現したとしても、それだけでは
ＢＨレーザ並の低しきいｌｉＩ化を実現覆ることは難し
い。この難しい理由は、第一に活性層が平坦な構造では
、横モードが制御されている場合でも、伺がしかの光は
活性層の両側に滲み出すため、低い励起レベルでしか励
起されない部分で光一部は吸収を受け、一定量の損失を
感受せざるを得なくなるからである。第２のポイントは
電流狭窄の良否の問題であり、第１図のレーザの場合の
ように電流注入層と活性層の間に１）型クラッド層が存
在し、ｐ型クラッド層中には光かガイドされる領域とそ
うでない領域とを区別づる何らのポテンシャルバリヤが
ない状態では、ｐ型クラッド層を通して無効電流が流れ
るのを防ぐことはできない。
し発明の目的〕
本発明の目的は、ストライブ直下に十分大きな実効屈折
率差を持たせることができ、且つ励起電流及び励起光の
損失を極めて小さく覆ることができ、低しきい値化をは
かり冑る半導体レーザ装置を提供することにある。
率差を持たせることができ、且つ励起電流及び励起光の
損失を極めて小さく覆ることができ、低しきい値化をは
かり冑る半導体レーザ装置を提供することにある。
［発明の概要Ｊ
本発明の骨子は、作り付は導波路効果の基本的となる構
造は屈折率導波効果とする一方、１１型不桶物とｐ型不
純物が共に高濃度に添加され、互いに補償された時に生
じるところの実効的なバンドギャップエネルギーが元々
の半導体のバンドギャップのエネルギーより狭くなるこ
とを利用して、電流注入領域の光先の両側の活性層によ
る吸収を最小にすると共に、注入される電流が発光領域
と大略一致づるようにしたことにある。
造は屈折率導波効果とする一方、１１型不桶物とｐ型不
純物が共に高濃度に添加され、互いに補償された時に生
じるところの実効的なバンドギャップエネルギーが元々
の半導体のバンドギャップのエネルギーより狭くなるこ
とを利用して、電流注入領域の光先の両側の活性層によ
る吸収を最小にすると共に、注入される電流が発光領域
と大略一致づるようにしたことにある。
寸なわち本光量は、活性層に対し基板と反対側のクラッ
ド居士に該クラット層とは導電型の異なる異種層をス］
・ライブ状部分を除いて形成し、且つこの上に上記クラ
ラｌ’ Ｒと同じ導電型の？Ｉ！！覆層を形成して電流
狭窄効果及び作り付（プ導波路効果を持たせた半導体レ
ーザ装置においで、前記活性層の前記スｔ・ライブ直下
の部分にＮ型及びＰ型の各不純物をそれぞれ′Ｉ Ｘ
１０ ＝” ［ｃｍ−３コ以上添加Ｊるようにしたもの
である。
ド居士に該クラット層とは導電型の異なる異種層をス］
・ライブ状部分を除いて形成し、且つこの上に上記クラ
ラｌ’ Ｒと同じ導電型の？Ｉ！！覆層を形成して電流
狭窄効果及び作り付（プ導波路効果を持たせた半導体レ
ーザ装置においで、前記活性層の前記スｔ・ライブ直下
の部分にＮ型及びＰ型の各不純物をそれぞれ′Ｉ Ｘ
１０ ＝” ［ｃｍ−３コ以上添加Ｊるようにしたもの
である。
また、本光量を更に詳しく述べると次の通りである。す
なわち、活性層に対し基板と反対側のクラッド層上に該
クラット層とは導電型の異なる異積層をストライブ状部
分を除いて形成づる一方、活性層に導波された光の実効
屈折率がストライプ領域の外側がストライプ領域の内側
より相対的に低くなるよう、前記異種層それ自身もしく
は前記異種層と前記クラッド隔間に挿入したる層を低屈
折率層とするか、若しくはストライブ状溝部の前記クラ
ッド層上に形成される被覆層の少くども一部を前記クラ
ッド層とは同一導電型の高屈折率層とするかの両方、若
しくはいずれかと７る。一方、ストライブ状溝部を通し
て気相若しくは同相の拡故によりｐ型不純物を拡散せし
め、活性層に添加された１ｘｌＯ［ｃｍ−３１以上の１
１型不純物を補償するようにしたものである。
なわち、活性層に対し基板と反対側のクラッド層上に該
クラット層とは導電型の異なる異積層をストライブ状部
分を除いて形成づる一方、活性層に導波された光の実効
屈折率がストライプ領域の外側がストライプ領域の内側
より相対的に低くなるよう、前記異種層それ自身もしく
は前記異種層と前記クラッド隔間に挿入したる層を低屈
折率層とするか、若しくはストライブ状溝部の前記クラ
ッド層上に形成される被覆層の少くども一部を前記クラ
ッド層とは同一導電型の高屈折率層とするかの両方、若
しくはいずれかと７る。一方、ストライブ状溝部を通し
て気相若しくは同相の拡故によりｐ型不純物を拡散せし
め、活性層に添加された１ｘｌＯ［ｃｍ−３１以上の１
１型不純物を補償するようにしたものである。
［光用の効果］
本発明によれば、接合面に水平方向の実効屈折率分布は
活性層を挾んで基板と反対側に形成された各層の屈折率
を活性層に導波されたモードが感じることによって生じ
る。づなわち、この実効屈折率分布は半導体レーザ素子
内部のいわば受動部分に形成されるため安定であり、Ｎ
流や光出力を増しても変化りることかない。一方、１１
型・１１型の高濃度の不純物によって！・−ブされた活
性層の光光領域でし２０〜・４０［ｍｅＶ］稈麿バンド
ギ（・ツブが狭くなり、これにより補償された領域の屈
ｊｎ率は〜１０−３程度高くなる。この効果によっても
、接合面に水平方向に関し、ストうｒグ直下に横モード
を閉じ込める１γ用が生じるが、この効果は活性層に注
入されたキャリア密度が補償された不純物濃度程度どな
ると消失し−（しまうため充分なものではない。活性層
厚みが薄い場合にはキャリア密度か高くなりやすいため
、特にこの消失は低い電流レベルで起きることになる。
活性層を挾んで基板と反対側に形成された各層の屈折率
を活性層に導波されたモードが感じることによって生じ
る。づなわち、この実効屈折率分布は半導体レーザ素子
内部のいわば受動部分に形成されるため安定であり、Ｎ
流や光出力を増しても変化りることかない。一方、１１
型・１１型の高濃度の不純物によって！・−ブされた活
性層の光光領域でし２０〜・４０［ｍｅＶ］稈麿バンド
ギ（・ツブが狭くなり、これにより補償された領域の屈
ｊｎ率は〜１０−３程度高くなる。この効果によっても
、接合面に水平方向に関し、ストうｒグ直下に横モード
を閉じ込める１γ用が生じるが、この効果は活性層に注
入されたキャリア密度が補償された不純物濃度程度どな
ると消失し−（しまうため充分なものではない。活性層
厚みが薄い場合にはキャリア密度か高くなりやすいため
、特にこの消失は低い電流レベルで起きることになる。
このような１）型不純物の補償効果を用いて横モード制
御を行っているレーザが今までに多く提案されているが
、実用になっているものは数少ない。これには、この効
果による制御方式が光出力や電流に対して安定でないこ
とが原因になっている。
御を行っているレーザが今までに多く提案されているが
、実用になっているものは数少ない。これには、この効
果による制御方式が光出力や電流に対して安定でないこ
とが原因になっている。
本光量の場合、活性層にお（プる不純物補償効果による
回折率差が失われた場合でも、受動部分に残された実効
屈折率差によって偵モードが制御されるため、高出力ま
で、また、高電流高温まで安定した動作が可能となった
。
回折率差が失われた場合でも、受動部分に残された実効
屈折率差によって偵モードが制御されるため、高出力ま
で、また、高電流高温まで安定した動作が可能となった
。
本発明において、Ｐ型・１１型不純物で補償された活性
層はレーザ共振器のパラメータとして重要な内部損失α
を小さくすることに寄与する。？１ｉＩＩされた層のバ
ンドギャップか狭くなり、結果として通常より１００〜
２００［人］長波長で発振するようになる。この長波長
シフトにより、光光領域両側の活性層による光吸収効果
はかなり小さいものになる。従来の損失ガイド構造のレ
ーザの場合、内部損失は５０［ａ＋＋−’］であった。
層はレーザ共振器のパラメータとして重要な内部損失α
を小さくすることに寄与する。？１ｉＩＩされた層のバ
ンドギャップか狭くなり、結果として通常より１００〜
２００［人］長波長で発振するようになる。この長波長
シフトにより、光光領域両側の活性層による光吸収効果
はかなり小さいものになる。従来の損失ガイド構造のレ
ーザの場合、内部損失は５０［ａ＋＋−’］であった。
この内部損失には、損失ガイド構造による損失、ストラ
イブ両側の活性層による吸収及び自由キトリア吸収損失
が含まれる。このうち、初めの２つの損失はストライプ
構造に基づく損失であり、自由キャリア吸収損失は１０
［ｃｍ’ ］ Ｐｉ！度であることが知られている。
イブ両側の活性層による吸収及び自由キトリア吸収損失
が含まれる。このうち、初めの２つの損失はストライプ
構造に基づく損失であり、自由キャリア吸収損失は１０
［ｃｍ’ ］ Ｐｉ！度であることが知られている。
本発明のレーザの場合、内部損失は２０〜３０［ｃｍ“
１１程度であった。従来の第１図のような損失ガイド構
造に比較して２０〜３０［ａｎ −” ’ ］分の内部
損失がなくなっている。これは、損失カイ１〜構造によ
る損失、及び残りのストライブ両側の活性層による吸収
損失の低下の結果と見なされる。
１１程度であった。従来の第１図のような損失ガイド構
造に比較して２０〜３０［ａｎ −” ’ ］分の内部
損失がなくなっている。これは、損失カイ１〜構造によ
る損失、及び残りのストライブ両側の活性層による吸収
損失の低下の結果と見なされる。
本発明のレー１７の鋳型的な発振しきい値電流は２０〜
３０ ［ｒｒｔ△コてあった。ｆｉｎ来の内部ストライ
ブ両側り付は導波路で１ｑられている５０［７１ＬＡ］
発振しきい値電流の低下に、上記内部損失の低下が大き
く寄与している。また、本ｌｔ明のレーザの場合のしき
い値電流の低下には、内部損失の低下のみならず、電流
狭さく効果が大きく寄与している。すなわち、０型不純
物で補償された活性層のバンドギャップは狭くなる。こ
の分だ（）、この領域の作りｆ」け電位障壁は減少し、
電流が流れ易くなる。また、１）型不純物拡散を利用覆
ると、必要とされる元売領域を除いて電流注入かされる
１］１１接合をクラッド層となるバンドギ１１ツブの広
い層中に形成することができる。こうするとバンドギャ
ップの広い１）１１接合の作り付は電位障壁はバンドキ
ャップが広い分の電圧だけ高くなる。したがって、電流
は１）型不純物で補償された発光領域に効率良く注入さ
れることになる。これか、・本丸明のレーザの発振しき
い値電流低減にやはり向俤に寄与している。
３０ ［ｒｒｔ△コてあった。ｆｉｎ来の内部ストライ
ブ両側り付は導波路で１ｑられている５０［７１ＬＡ］
発振しきい値電流の低下に、上記内部損失の低下が大き
く寄与している。また、本ｌｔ明のレーザの場合のしき
い値電流の低下には、内部損失の低下のみならず、電流
狭さく効果が大きく寄与している。すなわち、０型不純
物で補償された活性層のバンドギャップは狭くなる。こ
の分だ（）、この領域の作りｆ」け電位障壁は減少し、
電流が流れ易くなる。また、１）型不純物拡散を利用覆
ると、必要とされる元売領域を除いて電流注入かされる
１］１１接合をクラッド層となるバンドギ１１ツブの広
い層中に形成することができる。こうするとバンドギャ
ップの広い１）１１接合の作り付は電位障壁はバンドキ
ャップが広い分の電圧だけ高くなる。したがって、電流
は１）型不純物で補償された発光領域に効率良く注入さ
れることになる。これか、・本丸明のレーザの発振しき
い値電流低減にやはり向俤に寄与している。
［弁明の実施例］
第２図は本発明の一実施例に係わる半導体レーザの概略
構造を示す断面図である。図中１１はＮ−Ｇａ Ａｓ基
板、１２はＮ Ｇ ａｏ、６ｓ Ａ Ｊｌｏ、３５Ａ
ｓクラッド層、１３はＧ ａＯ，９２Ａ Ｊｌｏ、０８
Ａ Ｓ活性層、１４はＮ −Ｇ ａｏ、６ｓＡ Ｊｌｏ
、ｓｓＡ Ｓクラッド層、１５はＰ−Ｇ ａＯ，４Ａ
ｆｏ、６Ａ Ｓ第１ブロック層、１６はＮ−〇ａＡｓ第
２ブロック層（電流阻止層）、１７はＰ−Ｇ’ａ１−ｘ
Ａｆｘ Ａｓ （０，３＜ｘ ＜ ０．３５ ＞被覆層
、１８はＰ−Ｇａ Ａｓ ＩＩンタクｌ一層、１９゜２
０は金属電極層をそれぞれ示している。
構造を示す断面図である。図中１１はＮ−Ｇａ Ａｓ基
板、１２はＮ Ｇ ａｏ、６ｓ Ａ Ｊｌｏ、３５Ａ
ｓクラッド層、１３はＧ ａＯ，９２Ａ Ｊｌｏ、０８
Ａ Ｓ活性層、１４はＮ −Ｇ ａｏ、６ｓＡ Ｊｌｏ
、ｓｓＡ Ｓクラッド層、１５はＰ−Ｇ ａＯ，４Ａ
ｆｏ、６Ａ Ｓ第１ブロック層、１６はＮ−〇ａＡｓ第
２ブロック層（電流阻止層）、１７はＰ−Ｇ’ａ１−ｘ
Ａｆｘ Ａｓ （０，３＜ｘ ＜ ０．３５ ＞被覆層
、１８はＰ−Ｇａ Ａｓ ＩＩンタクｌ一層、１９゜２
０は金属電極層をそれぞれ示している。
上記構造のレーザは、第３図（ａ）〜（（１）に示す工
程によって実現される。まず、第３図（ａ ）に承り如
く面方位（１００）のＮ−ＧａＡＳＭ恢１１（Ｓｉトー
プｌＸ１０ ｃｍ−３）上に厚さ １．５［μＩｌｌ］
のＮ −Ｇ ａＯ，６５Ａ Ｊｌｏ、ｇ５ Ａ Ｓクラ
ッｌ’＠１２（Ｓｅドープ２ Ｘ １０１８ｃｍ’ ）
、厚さ０．０８Ｌμｍ］のＮ−Ｇ ａｏ、９２ Ａ
−！（、，０，３Ａ ｓ活性層１３（Ｓｅ１〜−ブー２
Ｘ１０１８ｃｍ−３）、ＪＰさ０．６［μｒｒｔ ］の
Ｎ Ｇ ａｏ、６ｓＡ−’０．．！＋５ＡＳクラッド層
１４（ＳｅドープｌＸ１０”ｃｍ−３）、厚さ０．５［
μＴｒＬ］のＰ −Ｇ ａ ｏ、４Ａ 、Ｃ１６Ａ Ｓ
第１フロツク１１１１５（ＺｎドープＩ Ｘ １０１８
ｃｍ’ ）及び厚さ ０．６［μｙｎ］−のＮ−ＧａＡ
Ｓ第２ブロック層（電流阻止層）１６ （Ｓｅドープ５
Ｘ １０１８ｒ、ｍ−３）を順次成長形成した。この
第１回目の結晶成長にはＭ ＯＣＶ Ｄ法を用い、成長
条件は基板温度７５０［”Ｃ］。
程によって実現される。まず、第３図（ａ ）に承り如
く面方位（１００）のＮ−ＧａＡＳＭ恢１１（Ｓｉトー
プｌＸ１０ ｃｍ−３）上に厚さ １．５［μＩｌｌ］
のＮ −Ｇ ａＯ，６５Ａ Ｊｌｏ、ｇ５ Ａ Ｓクラ
ッｌ’＠１２（Ｓｅドープ２ Ｘ １０１８ｃｍ’ ）
、厚さ０．０８Ｌμｍ］のＮ−Ｇ ａｏ、９２ Ａ
−！（、，０，３Ａ ｓ活性層１３（Ｓｅ１〜−ブー２
Ｘ１０１８ｃｍ−３）、ＪＰさ０．６［μｒｒｔ ］の
Ｎ Ｇ ａｏ、６ｓＡ−’０．．！＋５ＡＳクラッド層
１４（ＳｅドープｌＸ１０”ｃｍ−３）、厚さ０．５［
μＴｒＬ］のＰ −Ｇ ａ ｏ、４Ａ 、Ｃ１６Ａ Ｓ
第１フロツク１１１１５（ＺｎドープＩ Ｘ １０１８
ｃｍ’ ）及び厚さ ０．６［μｙｎ］−のＮ−ＧａＡ
Ｓ第２ブロック層（電流阻止層）１６ （Ｓｅドープ５
Ｘ １０１８ｒ、ｍ−３）を順次成長形成した。この
第１回目の結晶成長にはＭ ＯＣＶ Ｄ法を用い、成長
条件は基板温度７５０［”Ｃ］。
Ｖ ■＝ ２０ 、キャリアカス（Ｈ２）の流量〜１０
［−（１，、’１ｌｌｉｎ ］ 、 ＩｊＲ１Ｉ Ｉ
ｔ ｈリメチルガリウム（ＴＭＧ ： （Ｃｔｌ）３
Ｇａ ）、ｈリメチルアルミニウム（ＨＭＡＬ（ＣＨヨ
）ｓＡＪｌ）、アルシン（ＡＳ ＋１３ ） 、 ＩＩ
−ドーバント：ジエヂル亜鉛（ＤＥＺ ： （Ｃ２ｔ−
１ｓ ）２２１１ ＞ 、 ｌ＋−Ｆ−パント：セレン
化水素（ｔ」２ｓｅ）で、成長速度は０．２５［μ１１
１１１１］であつＩこ。なお、第１回目の結晶成長では
必ずしもｖ Ｏ−ＣＶ Ｄ法を用いる必要はないが、大
面積で均一性の良い結晶成長が可能なＭＯ−ＣＭＤ法を
用いることは、量産化を考えた場合ＬＰＥ法に比ｌ＼て
右利である。
［−（１，、’１ｌｌｉｎ ］ 、 ＩｊＲ１Ｉ Ｉ
ｔ ｈリメチルガリウム（ＴＭＧ ： （Ｃｔｌ）３
Ｇａ ）、ｈリメチルアルミニウム（ＨＭＡＬ（ＣＨヨ
）ｓＡＪｌ）、アルシン（ＡＳ ＋１３ ） 、 ＩＩ
−ドーバント：ジエヂル亜鉛（ＤＥＺ ： （Ｃ２ｔ−
１ｓ ）２２１１ ＞ 、 ｌ＋−Ｆ−パント：セレン
化水素（ｔ」２ｓｅ）で、成長速度は０．２５［μ１１
１１１１］であつＩこ。なお、第１回目の結晶成長では
必ずしもｖ Ｏ−ＣＶ Ｄ法を用いる必要はないが、大
面積で均一性の良い結晶成長が可能なＭＯ−ＣＭＤ法を
用いることは、量産化を考えた場合ＬＰＥ法に比ｌ＼て
右利である。
次に、第３図（ｂ）に示す如くフロック層１６上にフォ
トレジスト３１を塗イロし、該レジスト３１に幅３［μ
ｍ］のス］・ライブ状窓を形成し、これをマスクとして
ブロック層１６．１５を選択エツチングし、ストライブ
状の溝部３２を形成した。
トレジスト３１を塗イロし、該レジスト３１に幅３［μ
ｍ］のス］・ライブ状窓を形成し、これをマスクとして
ブロック層１６．１５を選択エツチングし、ストライブ
状の溝部３２を形成した。
次いで、レジスト３１を除去し表面洗浄処理を施したの
ち、第２回目の結晶成長に先立ちＩＶＩ ＯＣＶ Ｄ装
置を利用して、ストライブ状溝部へのＺ １１拡散を行
った。ずなわら、Ｐ −Ｇ ａ（、，６５Ａ ｚＯ，！
ｉ５Ａ’ Ｓ層のＰ型不純物拡散３ Ｘ １０１８［ｃ
ｒｎ’ ］の成長条件と同じＤＥＺの流量及びＡＳ ｈ
ｈ流量条件下で、■族元素を流さない状態で８００ ［
’Ｃ″］３０分の熱処理を行った。このプロセスに−よ
り、第３図（Ｃ）に示す如くス］〜ライブ状溝部におい
て活性層１３に至るまでのＺ Ｉ）拡散を行い、活性層
１３の一部をＰ型不純物により補償せしめる。その後、
この拡散処理に引き続いて第２回目の結晶成長をへ・ｌ
０ＣＶＤ法で行った。プなわら、第３図（ｄ＞に１．ツ
如く全面ニ０．５ ［ｕ Ｉｎ ］のＰ Ｇ ａ Ｉ
Ｘ Ａ ｆ ｘ Ａ Ｓ（０，３て×・で０．３５ ）
被覆層１７（Ｚｎｌ＝−ブ３ｘ １０１８ｃｍ−３）及
び摩さ２［μｍ ］のｐ−Ｑａ ＡＳ］ンタクト層〈Ｚ
１１ドーグ３Ｘ １０１８ｃｍ’ ） ’Ｉ ８を°成
長形成しｔ：。Ｓれ以降は通常の電恒付は工程により］
シタ９１〜層１８土にＣｒ−Ａｕ電極層１９を、基板１
１ ’Ｆ面にＡ１１−Ｇｅ電ｔｆｆｌ ２０を被着して
前記第２図に示づ構造を得た。
ち、第２回目の結晶成長に先立ちＩＶＩ ＯＣＶ Ｄ装
置を利用して、ストライブ状溝部へのＺ １１拡散を行
った。ずなわら、Ｐ −Ｇ ａ（、，６５Ａ ｚＯ，！
ｉ５Ａ’ Ｓ層のＰ型不純物拡散３ Ｘ １０１８［ｃ
ｒｎ’ ］の成長条件と同じＤＥＺの流量及びＡＳ ｈ
ｈ流量条件下で、■族元素を流さない状態で８００ ［
’Ｃ″］３０分の熱処理を行った。このプロセスに−よ
り、第３図（Ｃ）に示す如くス］〜ライブ状溝部におい
て活性層１３に至るまでのＺ Ｉ）拡散を行い、活性層
１３の一部をＰ型不純物により補償せしめる。その後、
この拡散処理に引き続いて第２回目の結晶成長をへ・ｌ
０ＣＶＤ法で行った。プなわら、第３図（ｄ＞に１．ツ
如く全面ニ０．５ ［ｕ Ｉｎ ］のＰ Ｇ ａ Ｉ
Ｘ Ａ ｆ ｘ Ａ Ｓ（０，３て×・で０．３５ ）
被覆層１７（Ｚｎｌ＝−ブ３ｘ １０１８ｃｍ−３）及
び摩さ２［μｍ ］のｐ−Ｑａ ＡＳ］ンタクト層〈Ｚ
１１ドーグ３Ｘ １０１８ｃｍ’ ） ’Ｉ ８を°成
長形成しｔ：。Ｓれ以降は通常の電恒付は工程により］
シタ９１〜層１８土にＣｒ−Ａｕ電極層１９を、基板１
１ ’Ｆ面にＡ１１−Ｇｅ電ｔｆｆｌ ２０を被着して
前記第２図に示づ構造を得た。
かくして１９られだ試料を、へき開により共振器長２５
０［μｍ ］の７１ブリペロー型レーザに切り出した素
子の特性は、しきい値電流２０［ｍＡ］と低く、微分・
量子効率も７０［％］ど良好であった。また、出力１２
［′ｒｒＬＷ］以上までキングのない線形性の良い電流
−光出力特性が１１られた。
０［μｍ ］の７１ブリペロー型レーザに切り出した素
子の特性は、しきい値電流２０［ｍＡ］と低く、微分・
量子効率も７０［％］ど良好であった。また、出力１２
［′ｒｒＬＷ］以上までキングのない線形性の良い電流
−光出力特性が１１られた。
また、レーザ端面より放割されたレーザ“光ヒームの接
合面に水平方向、垂直方向のヒームウェストは端面に一
致し−Ｃおり、屈折率カイトが充分に行われていること
が確認できた。
合面に水平方向、垂直方向のヒームウェストは端面に一
致し−Ｃおり、屈折率カイトが充分に行われていること
が確認できた。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。例えば、前記Ｚ１１拡散工程はＭＯＣＶＤ装置を用
いて行う必要はなく、他の装置を用いてＺ １１拡散を
行っても良いことは勿論である。
い。例えば、前記Ｚ１１拡散工程はＭＯＣＶＤ装置を用
いて行う必要はなく、他の装置を用いてＺ １１拡散を
行っても良いことは勿論である。
また、７ ｎ拡散を気相源を用いて行う必要もなく、第
２回目のＭ ＯＣＶ Ｄ成長により成長せしめた被覆層
にＺｎを高濃度に添加しておき、結晶成長後の熱処理プ
ロセスにより被覆層のＺ １１を拡散源として固相拡散
しても良いことは勿論である。またＺｎはイオン注入に
よりドープづることもてきる。
２回目のＭ ＯＣＶ Ｄ成長により成長せしめた被覆層
にＺｎを高濃度に添加しておき、結晶成長後の熱処理プ
ロセスにより被覆層のＺ １１を拡散源として固相拡散
しても良いことは勿論である。またＺｎはイオン注入に
よりドープづることもてきる。
また、活性間近（労の層構造・組成、ブロック閤の構造
・組成、被覆層の構造・組成等は実施例に何ら限定され
ず、適宜変更可能である。また、構成材料としてはＧａ
ＡＪｌＡＳに限るものではなく、１１１ＧａＡＳｐや
ＡＪｌＧａｌ＋＋Ｐ等の化合物半導体材料を用いてもよ
い。さらに、結晶成長法としてＭＯＣＶＤ法のかわりに
ＭＢＥ法を用いることも可能である。また、基板として
Ｐ型！＋１１２を用い、各層の導電型を逆にすることも
可能である。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で
、種７７変形して実施することができる。
・組成、被覆層の構造・組成等は実施例に何ら限定され
ず、適宜変更可能である。また、構成材料としてはＧａ
ＡＪｌＡＳに限るものではなく、１１１ＧａＡＳｐや
ＡＪｌＧａｌ＋＋Ｐ等の化合物半導体材料を用いてもよ
い。さらに、結晶成長法としてＭＯＣＶＤ法のかわりに
ＭＢＥ法を用いることも可能である。また、基板として
Ｐ型！＋１１２を用い、各層の導電型を逆にすることも
可能である。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で
、種７７変形して実施することができる。
第１図は従来の半導体レーザの概略構造を示す断面図、
第２図は本発明の一実施例に係わる半導体レーザ゛の概
略構造を示す断面図、第３図（ａ）〜（（１）は上記実
施例し〜ザの製造工程を示す断面図である。 １１ ・＝Ｎ−Ｇａ Ａｓ基板、 １２− Ｎ −Ｇ ａＯ，６５Ａ −Ｌｏ、５５Ａ Ｓ
クラット層、１３− Ｎ Ｇ ａｏ、９２ Ａ Ｊｊｏ
、ｏａＡ ｓ活性層、１４−＝−Ｎ −Ｇ ａｏ、６ｓ
Ａ−Ｅｏ、５ｓΔＳクラッド層、１５− Ｐ Ｇ ａ
Ｏ，４Ａ −’Ｉｎ、６ Ａ Ｓ第１フロック層、１６
・Ｎ−ＧａＡｓ第２ブロック層、 １７−Ｐ Ｇａｔ−ｘＡｆｘ Ａｓ（０，３′ｘ ＜
０．３５ ）被覆層、 １ Ｂ・Ｐ−Ｇａ Ａｓ ］ンツタ１１〜．１９．２０
・・・金属電極、２１・・・Ｚ ＩＩ拡歇頭域、３１・
・・フッ１トレジスト．３２・・・ストライブ状溝。 出願人代理人 弁理士 鈴）１武彦 第１図 第 ３ Ｉ：’′、１
第２図は本発明の一実施例に係わる半導体レーザ゛の概
略構造を示す断面図、第３図（ａ）〜（（１）は上記実
施例し〜ザの製造工程を示す断面図である。 １１ ・＝Ｎ−Ｇａ Ａｓ基板、 １２− Ｎ −Ｇ ａＯ，６５Ａ −Ｌｏ、５５Ａ Ｓ
クラット層、１３− Ｎ Ｇ ａｏ、９２ Ａ Ｊｊｏ
、ｏａＡ ｓ活性層、１４−＝−Ｎ −Ｇ ａｏ、６ｓ
Ａ−Ｅｏ、５ｓΔＳクラッド層、１５− Ｐ Ｇ ａ
Ｏ，４Ａ −’Ｉｎ、６ Ａ Ｓ第１フロック層、１６
・Ｎ−ＧａＡｓ第２ブロック層、 １７−Ｐ Ｇａｔ−ｘＡｆｘ Ａｓ（０，３′ｘ ＜
０．３５ ）被覆層、 １ Ｂ・Ｐ−Ｇａ Ａｓ ］ンツタ１１〜．１９．２０
・・・金属電極、２１・・・Ｚ ＩＩ拡歇頭域、３１・
・・フッ１トレジスト．３２・・・ストライブ状溝。 出願人代理人 弁理士 鈴）１武彦 第１図 第 ３ Ｉ：’′、１
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 中 活性層に対し基板と反対側のクラッド層上に該クラ
ッド層とは導電型の異なる異種層をストライブ状部分を
除いＣ形成し、且つこの土に上記クラット層と同じ導電
型の被覆層を形成して電流狭窄効果及び作り（＝Ｊ【Ｊ
導波路効果を持たせたベテロ接合型半導体し−勺装置に
おい一〇、前記活性層は前記ストライブ状部分直下の部
分にＮ型及びＰ望の各不純物がぞれぞれ’ｌ ｘ １０
−１８［ｃｍ−３］以上添加されたちのＣあることを特
１１′ｉとする半導体シー１ｒ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24615483A JPS60137088A (ja) | 1983-12-26 | 1983-12-26 | 半導体レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24615483A JPS60137088A (ja) | 1983-12-26 | 1983-12-26 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60137088A true JPS60137088A (ja) | 1985-07-20 |
Family
ID=17144293
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24615483A Pending JPS60137088A (ja) | 1983-12-26 | 1983-12-26 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60137088A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01202881A (ja) * | 1988-02-09 | 1989-08-15 | Toshiba Corp | 半導体発光素子及びその製造方法 |
| EP0328393A2 (en) * | 1988-02-09 | 1989-08-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor laser device and the manufacturing method thereof |
| JPH02194586A (ja) * | 1989-01-23 | 1990-08-01 | Rohm Co Ltd | 半導体レーザ |
| JPH02194682A (ja) * | 1989-01-24 | 1990-08-01 | Rohm Co Ltd | 半導体レーザの製造方法 |
-
1983
- 1983-12-26 JP JP24615483A patent/JPS60137088A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01202881A (ja) * | 1988-02-09 | 1989-08-15 | Toshiba Corp | 半導体発光素子及びその製造方法 |
| EP0328393A2 (en) * | 1988-02-09 | 1989-08-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor laser device and the manufacturing method thereof |
| US4987097A (en) * | 1988-02-09 | 1991-01-22 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of manufacturing a semiconductor laser device |
| JPH02194586A (ja) * | 1989-01-23 | 1990-08-01 | Rohm Co Ltd | 半導体レーザ |
| JPH02194682A (ja) * | 1989-01-24 | 1990-08-01 | Rohm Co Ltd | 半導体レーザの製造方法 |
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