JPS60163489A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JPS60163489A JPS60163489A JP1820384A JP1820384A JPS60163489A JP S60163489 A JPS60163489 A JP S60163489A JP 1820384 A JP1820384 A JP 1820384A JP 1820384 A JP1820384 A JP 1820384A JP S60163489 A JPS60163489 A JP S60163489A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- refractive index
- high resistance
- low refractive
- semiconductor laser
- Prior art date
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- Pending
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Classifications
-
- 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
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
-
- 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
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
- H01S5/2275—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
Landscapes
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- Geometry (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- 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】
〔技術分野〕
本発明は半導体レーザーを有する半導体装置、特に半絶
縁性基板上に形成され低しきい値電流密得で発振するＢ
Ｈ槽構造Ｂａｒｒｉｅｄ Ｈｅｔｅｒｏ ５ｔｒｕｃｔ
ｕｒｅ ）の半導体装置に関する。
縁性基板上に形成され低しきい値電流密得で発振するＢ
Ｈ槽構造Ｂａｒｒｉｅｄ Ｈｅｔｅｒｏ ５ｔｒｕｃｔ
ｕｒｅ ）の半導体装置に関する。
従来、半導体レーザーはダブルへテロ （ＤＨ）構造を
基本としてブロードエリア形、電極ストライプ形、メサ
ストライプ形、埋込形等種々の形状により、横モード制
御あるいは発振しきい値電流密度の低減化がなされてき
・た。これら形状の半導体レーザの代表的な例としてま
ずメサストライプ形レーザーを示す。なお材料はＧ ａ
Ａ ｓ／Ｇａ １−ｚＡｔｘＡ８系とする。第１図は
メサストライプ形半導体レーザーの構成を示す概略断面
図であシ、１はｎ−ＧａＡｓ基板、２はｎ−Ｇａ（１，
ＪＡｔＧ、 ３Ａ８クラッド層、３はｎ。
基本としてブロードエリア形、電極ストライプ形、メサ
ストライプ形、埋込形等種々の形状により、横モード制
御あるいは発振しきい値電流密度の低減化がなされてき
・た。これら形状の半導体レーザの代表的な例としてま
ずメサストライプ形レーザーを示す。なお材料はＧ ａ
Ａ ｓ／Ｇａ １−ｚＡｔｘＡ８系とする。第１図は
メサストライプ形半導体レーザーの構成を示す概略断面
図であシ、１はｎ−ＧａＡｓ基板、２はｎ−Ｇａ（１，
ＪＡｔＧ、 ３Ａ８クラッド層、３はｎ。
ｐまたはノンドープＧａＡｓ活性層、４はＰ−Ｇａ、）
、７Ａｚｏ、３Ａｓクラッド層、５はＰ”ＧａＡｓコン
タクト層。
、７Ａｚｏ、３Ａｓクラッド層、５はＰ”ＧａＡｓコン
タクト層。
６と７は電極、８は酸化膜である。ところでこの様な構
造の半導体レーザーでは、熱発生部より遠い基板部にヒ
ートシンクを取付けるため放熱が悪／ いと、いう欠点がある。
造の半導体レーザーでは、熱発生部より遠い基板部にヒ
ートシンクを取付けるため放熱が悪／ いと、いう欠点がある。
第２図は従来例に係るＢＨ槽構造半導体レーザ−の構成
を示す概略断面図であり、第１図に示すメザストライプ
形半導体レーザーのメサエッチング部にｎ−Ｇａｔ−ｙ
Ａ７ｙＡ４ （’！ ＞ ０．３ ）またはノンドープ
Ｇａ、Ａｓ１Ｏを再成長したものである。しかしこれら
の層の成長条件の制御が困難であるという欠点があった
。
を示す概略断面図であり、第１図に示すメザストライプ
形半導体レーザーのメサエッチング部にｎ−Ｇａｔ−ｙ
Ａ７ｙＡ４ （’！ ＞ ０．３ ）またはノンドープ
Ｇａ、Ａｓ１Ｏを再成長したものである。しかしこれら
の層の成長条件の制御が困難であるという欠点があった
。
第３図はやはり従来例に係るプロトン照射ストライプ形
半導体レーザーの構成を示す概略断面図であり、ブロー
ドエリア形にイオン注入装置によりプロトンを照射し高
抵抗層１５を形成するものである。しかしプロトン注入
による結晶欠陥が活性層に悪影響を及ぼすので、プロト
ン照射領域は活性層直前までとしている。その結果、高
抵抗層は電流狭搾層として余り効率良く働いていないと
考えられる。また光閉じ込め状態は第１図のメサストラ
イプ形半導体レーザー以外、メサエッチング部の埋込層
あるいはプロトン照射領域の層の材料の屈折率がレーザ
ー構成層のそれと非常に近い値となるので、完全に閉じ
込めることはできない。
半導体レーザーの構成を示す概略断面図であり、ブロー
ドエリア形にイオン注入装置によりプロトンを照射し高
抵抗層１５を形成するものである。しかしプロトン注入
による結晶欠陥が活性層に悪影響を及ぼすので、プロト
ン照射領域は活性層直前までとしている。その結果、高
抵抗層は電流狭搾層として余り効率良く働いていないと
考えられる。また光閉じ込め状態は第１図のメサストラ
イプ形半導体レーザー以外、メサエッチング部の埋込層
あるいはプロトン照射領域の層の材料の屈折率がレーザ
ー構成層のそれと非常に近い値となるので、完全に閉じ
込めることはできない。
また、従来の第１〜３図の半導体レーザーに共通して、
一方の電極を基板裏面からとり出さなくてはならない為
、トランジスタ等地の能動素子と集積化が出来ないとい
う欠点があった。
一方の電極を基板裏面からとり出さなくてはならない為
、トランジスタ等地の能動素子と集積化が出来ないとい
う欠点があった。
本発明は上記従来例の欠点に鑑み提案されたもので、電
流狭搾および光閉じ込め効果を改善すると同時に、他の
半導体素子と複合形成することを゛可能とする半絶縁性
基板上に形成された半導体レーザーを有する半導体装置
の提供を目的とする。
流狭搾および光閉じ込め効果を改善すると同時に、他の
半導体素子と複合形成することを゛可能とする半絶縁性
基板上に形成された半導体レーザーを有する半導体装置
の提供を目的とする。
以下、図面を参照しながら本発明の実施例に係る半導体
レーザーについて説明する。第４図は本発明の実施例に
係る半導体レーザーの構成を示す概略断面図であり、３
０はＧａＡｓ基板（半絶縁性）。
レーザーについて説明する。第４図は本発明の実施例に
係る半導体レーザーの構成を示す概略断面図であり、３
０はＧａＡｓ基板（半絶縁性）。
３１はｎ”ＧａＡｓバッファ層、３２はＮ −Ｇａ ｏ
、 ７Ａｔｏ、 ３Ａｓクラッド層、３３はｎ＋Ｐまた
はノンドープＧａＡｓ活性層、３４はＰ −Ｇａ ０．
７Ａ／＝ｏ、 ３Ａ Ｓクラッド層。
、 ７Ａｔｏ、 ３Ａｓクラッド層、３３はｎ＋Ｐまた
はノンドープＧａＡｓ活性層、３４はＰ −Ｇａ ０．
７Ａ／＝ｏ、 ３Ａ Ｓクラッド層。
３５はＰ”ＧａＡｓコンタクト層、３９は電極である。
また３８は導電形ａ−８ｉ（アモルファス シリコン）
層、３９は低屈折率・高抵抗のａ−８ｉ層、４０は電極
である。
層、３９は低屈折率・高抵抗のａ−８ｉ層、４０は電極
である。
次に実施例に係る半導体レーザーの製作プロセスの概略
について述べ・る。第５図は通常の成長法である液相エ
ピタキシャル法（ＬＰＥ）、 分子線エピタキシャル法
（ＭＢＥ）、気相成長法（ＶＰＥまたはＭＯ−ＣＶＤ）
により製作されたブロードエリア形構造のものである。
について述べ・る。第５図は通常の成長法である液相エ
ピタキシャル法（ＬＰＥ）、 分子線エピタキシャル法
（ＭＢＥ）、気相成長法（ＶＰＥまたはＭＯ−ＣＶＤ）
により製作されたブロードエリア形構造のものである。
この後メサエッチングを行なう為に表面に酸化膜例えば
５ｔ０２を蒸着等で形成する。次にメサエッチングを行
なう部分の５ｉ０２膜を除去する。その後ｎ”ＧａＡｓ
バッファ層３１までエツチングを行なうと第６図のよう
にストライプ状のレーザー構成部が残される。この場合
のエツチング方法は、リアクティブイオンエツチングま
だはウェットエツチング等が使用される。次にこのエツ
チング部分に導電形ａ−３ｉ層３８．更に連続的に低屈
折率・高抵抗のａ−８ｉ層３９を成長する。なお導電形
ａ−８ｔ層３８と低屈折高抵抗ａ−８ｉ層３９の界面は
レーザー発振部の活性層３３に接触しない程度の厚さに
設定しなければならない。
５ｔ０２を蒸着等で形成する。次にメサエッチングを行
なう部分の５ｉ０２膜を除去する。その後ｎ”ＧａＡｓ
バッファ層３１までエツチングを行なうと第６図のよう
にストライプ状のレーザー構成部が残される。この場合
のエツチング方法は、リアクティブイオンエツチングま
だはウェットエツチング等が使用される。次にこのエツ
チング部分に導電形ａ−３ｉ層３８．更に連続的に低屈
折率・高抵抗のａ−８ｉ層３９を成長する。なお導電形
ａ−８ｔ層３８と低屈折高抵抗ａ−８ｉ層３９の界面は
レーザー発振部の活性層３３に接触しない程度の厚さに
設定しなければならない。
理由は導電形ａ−８ｔ層３８が活性層３３に近くなると
、活性層の屈折率と導電形ａ−８ｉ層３８の屈折率が近
いため漏れ光が多くなり、光の閉じ込め効果が減少する
からである。これらａ−８ｉ層の成長方法としては、ス
パッタ法、グローディスチャージ（ＧＤ）法がある。上
記の導電形ａ −Ｓ ｉ層は、成長条件として成長温度
を３００℃前後１ａ−８ｔ中に含まれる含有水素量を７
〜８チとする事で得られる。この層の屈折率と抵抗値は
結晶Ｓ１に近い値となる。また低屈折率・高抵抗のａ−
８ｉ層は、成長温度を室温に、含有水素量を３０％程度
にする事により低屈折率（２，６〜２．７）で高抵抗な
ａ−８ｉ層が導電形ａ−８ｉ層の上に連続的に成長でき
る。またこれらの層は低温で成長するものであるから、
温度による歪等が少ないものである。この様にして出来
た構造を第７図に示す。この後低屈折率・高抵抗ａ−８
ｉ層３８の所定部分のエツチングを行ない、電極形成を
行なう。このようにして作製されたものが第４図にその
構成を示す本発明の実施例に係る半導体レーザーである
。
、活性層の屈折率と導電形ａ−８ｉ層３８の屈折率が近
いため漏れ光が多くなり、光の閉じ込め効果が減少する
からである。これらａ−８ｉ層の成長方法としては、ス
パッタ法、グローディスチャージ（ＧＤ）法がある。上
記の導電形ａ −Ｓ ｉ層は、成長条件として成長温度
を３００℃前後１ａ−８ｔ中に含まれる含有水素量を７
〜８チとする事で得られる。この層の屈折率と抵抗値は
結晶Ｓ１に近い値となる。また低屈折率・高抵抗のａ−
８ｉ層は、成長温度を室温に、含有水素量を３０％程度
にする事により低屈折率（２，６〜２．７）で高抵抗な
ａ−８ｉ層が導電形ａ−８ｉ層の上に連続的に成長でき
る。またこれらの層は低温で成長するものであるから、
温度による歪等が少ないものである。この様にして出来
た構造を第７図に示す。この後低屈折率・高抵抗ａ−８
ｉ層３８の所定部分のエツチングを行ない、電極形成を
行なう。このようにして作製されたものが第４図にその
構成を示す本発明の実施例に係る半導体レーザーである
。
本実施例においては、低抵抗層と低屈折率・高抵抗層が
、半導体レーザー形成材料と異なるアモルファス材料で
形成されている為、成長条件の制御が容易で製法が簡便
なものであるが、これらの層は他の材料によっても形成
が可能である。この際に、低抵抗層はエツチングによっ
て残されたレーザー構成部よシ抵抗率の低い材料が選ば
れ、低屈折率・高抵抗層は前記低抵抗層およびレーザー
構成部より抵抗率が高く、かつ、活性層より低屈折率の
材料によって形成される。例えば、前述の実施例におい
てこのような材料は周知のようにレーザー構成部を形成
するＧ ａ ＋ Ａ Ｚ Ｉ Ａ ｓ等を用いて、その
組成比、ドーパントを制御する事によっても得ることが
出来る。
、半導体レーザー形成材料と異なるアモルファス材料で
形成されている為、成長条件の制御が容易で製法が簡便
なものであるが、これらの層は他の材料によっても形成
が可能である。この際に、低抵抗層はエツチングによっ
て残されたレーザー構成部よシ抵抗率の低い材料が選ば
れ、低屈折率・高抵抗層は前記低抵抗層およびレーザー
構成部より抵抗率が高く、かつ、活性層より低屈折率の
材料によって形成される。例えば、前述の実施例におい
てこのような材料は周知のようにレーザー構成部を形成
するＧ ａ ＋ Ａ Ｚ Ｉ Ａ ｓ等を用いて、その
組成比、ドーパントを制御する事によっても得ることが
出来る。
以上説明したように本発明によれば光閉じ込め層および
電流狭搾用としての低屈折率・高抵抗膜の製作が簡便で
あると゛ともに、比較的低温で作製できるので、製作効
率の高い、かつ結晶欠陥の少ない、従って光閉じ込めお
よび電流狭搾効率の良好な半導体レーザーを提供できる
。また上記の低屈折率・高抵抗の膜と電極取出し用の低
抵抗の膜を組み合せて電極を表面側に設ける構成である
から、半導体絶縁膜上に半導体レーザーを形成すること
が可能となる。従ってバッファ層を利用して他の能動素
子、たとえば電界効果トランジスタの形成も可能になり
、モノリシック光ＩＣの製作も可能となる。
電流狭搾用としての低屈折率・高抵抗膜の製作が簡便で
あると゛ともに、比較的低温で作製できるので、製作効
率の高い、かつ結晶欠陥の少ない、従って光閉じ込めお
よび電流狭搾効率の良好な半導体レーザーを提供できる
。また上記の低屈折率・高抵抗の膜と電極取出し用の低
抵抗の膜を組み合せて電極を表面側に設ける構成である
から、半導体絶縁膜上に半導体レーザーを形成すること
が可能となる。従ってバッファ層を利用して他の能動素
子、たとえば電界効果トランジスタの形成も可能になり
、モノリシック光ＩＣの製作も可能となる。
第１図、第２図、第３図はそれぞれ従来例に係るメサス
トライプ形、ＢＨ構造形、プロトン照射ストライプ形半
導体レーザーの構成を示す概略断面図である。 第４図は本発明の実施例に係るＢＨ構造形半導体レーザ
ーの構成を示す概略断面図であり、第５〜７図はその製
造プロセスを説明するための図である。 １ ’、 ３０−ｎ−ＧａＡｓ基板 ２ 、 ３２ ＝’ｎ Ｇａ ｏ、７ＡＬ□；３Ａｓり
；ラッド層３．３３・ ｒｚＰまたはノンドープＧａＡ
ｓ活性層 ４ 、３４−＝Ｐ−Ｇａｏ、７Ａｔｏ、３Ａｓクラッド
層５．３５−Ｐ−ＧａＡｓコンタクト層 ６．７，４０．４１・・・電極 ８．３６・・・酸化膜 １０ ・・・ｎ Ｇ ａ １．−’ ｙ Ａ Ｚ ｙ
Ａ ｓ Ｏ’ ＞ （１３）またはノンドーグＧａＡｓ １５・・・プロトン照射領域 特許出願人 キャノン株式会社 第２図 第３図
トライプ形、ＢＨ構造形、プロトン照射ストライプ形半
導体レーザーの構成を示す概略断面図である。 第４図は本発明の実施例に係るＢＨ構造形半導体レーザ
ーの構成を示す概略断面図であり、第５〜７図はその製
造プロセスを説明するための図である。 １ ’、 ３０−ｎ−ＧａＡｓ基板 ２ 、 ３２ ＝’ｎ Ｇａ ｏ、７ＡＬ□；３Ａｓり
；ラッド層３．３３・ ｒｚＰまたはノンドープＧａＡ
ｓ活性層 ４ 、３４−＝Ｐ−Ｇａｏ、７Ａｔｏ、３Ａｓクラッド
層５．３５−Ｐ−ＧａＡｓコンタクト層 ６．７，４０．４１・・・電極 ８．３６・・・酸化膜 １０ ・・・ｎ Ｇ ａ １．−’ ｙ Ａ Ｚ ｙ
Ａ ｓ Ｏ’ ＞ （１３）またはノンドーグＧａＡｓ １５・・・プロトン照射領域 特許出願人 キャノン株式会社 第２図 第３図
Claims (2)
- （１） 半導体基板上に形成された半導体レーザーを備
えた半導体装置において、 前記半導体レーザーの活性層よシ基板側に形成された層
に側面から接触するように形成された低抵抗層と、 前記半導体レーザーの電流狭搾用およびレーザー光閉じ
込め用として前記低抵抗層上に形成された低屈折率・高
抵抗層とを有することを特徴とする半導体装置。 - （２）前記低抵抗層の一部に接触する電極部を有するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1820384A JPS60163489A (ja) | 1984-02-06 | 1984-02-06 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1820384A JPS60163489A (ja) | 1984-02-06 | 1984-02-06 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60163489A true JPS60163489A (ja) | 1985-08-26 |
Family
ID=11965077
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1820384A Pending JPS60163489A (ja) | 1984-02-06 | 1984-02-06 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60163489A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6392075A (ja) * | 1986-10-06 | 1988-04-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体光装置の製造方法 |
| JPS63287082A (ja) * | 1987-05-19 | 1988-11-24 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
-
1984
- 1984-02-06 JP JP1820384A patent/JPS60163489A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6392075A (ja) * | 1986-10-06 | 1988-04-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体光装置の製造方法 |
| JPS63287082A (ja) * | 1987-05-19 | 1988-11-24 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
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