JPS6063975A - 半導体レ−ザ - Google Patents
半導体レ−ザInfo
- Publication number
- JPS6063975A JPS6063975A JP17060083A JP17060083A JPS6063975A JP S6063975 A JPS6063975 A JP S6063975A JP 17060083 A JP17060083 A JP 17060083A JP 17060083 A JP17060083 A JP 17060083A JP S6063975 A JPS6063975 A JP S6063975A
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- JP
- Japan
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- grown
- substrate
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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
- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
- H01S5/0421—Electrical excitation ; Circuits therefor characterised by the semiconducting contacting layers
- H01S5/0422—Electrical excitation ; Circuits therefor characterised by the semiconducting contacting layers with n- and p-contacts on the same side of the 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
- H01S5/2054—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
Landscapes
- 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】
〔発明の技術分野〕
本発明は化合物半導体で構成した半導体レーザに関する
。
。
従来のダブルへテロ構造を有する半導体レーザは、第ｌ
の導電型を有する半導体基板上にこの半導体基板よりも
小なる禁制帯幅を有する活性層と、第１の導電型とは逆
の導電型を有し且つ活性層よりも大なる禁制帯幅を有す
る半導体結晶層を連続結晶成長する方法（二より、形成
されていた。史に横モードを制御するためには、かかる
成長鳩板を活性層の下までストライプ状（：メサエツチ
ングし。
の導電型を有する半導体基板上にこの半導体基板よりも
小なる禁制帯幅を有する活性層と、第１の導電型とは逆
の導電型を有し且つ活性層よりも大なる禁制帯幅を有す
る半導体結晶層を連続結晶成長する方法（二より、形成
されていた。史に横モードを制御するためには、かかる
成長鳩板を活性層の下までストライプ状（：メサエツチ
ングし。
その両側を活性層よりも禁制帯幅の大きい結晶で埋め込
む、所謂埋め込み型構造を用いていた。第１図はこの埋
め込み構造をＧａＩｎＡｓ Ｐ ／ ＩｎＰ系半導体レ
ーザに適用した一例を示す断面図である。この構造はｎ
型ＩｎＰ基板ｌ上（二ＧａＩｎＡｓＰ（禁制帯幅波長入
ｆ ”： Ｌ３ｐｍ ）活性Ｒ２、ｐ 型ＩｎＰクラッ
ド層３．ｐ型ＧａＩｎＡｓＰ（入ｆ！ｚｌ、１５μｍ）
オーミック層４を順次結晶成長させた成長基板を活性層
の下までストライプ状にメサエッチングし、その周囲を
２回目の結晶成長により、ｐ−ＩｎＰＪｌ＃５ 、 ｎ
−ＩｎＰＡ１６＋アンドープＧａＩｎＡｓＰ層７で埋
め込んだものテアル。但し、通常のエピタキシャル結晶
成長（二於いては高抵抗層の成長が困難であるため、活
性層２へのみ電流狭搾するため（二埋め込み層５と６に
より形成されるｐ −ｎ逆接合を利用していた。
む、所謂埋め込み型構造を用いていた。第１図はこの埋
め込み構造をＧａＩｎＡｓ Ｐ ／ ＩｎＰ系半導体レ
ーザに適用した一例を示す断面図である。この構造はｎ
型ＩｎＰ基板ｌ上（二ＧａＩｎＡｓＰ（禁制帯幅波長入
ｆ ”： Ｌ３ｐｍ ）活性Ｒ２、ｐ 型ＩｎＰクラッ
ド層３．ｐ型ＧａＩｎＡｓＰ（入ｆ！ｚｌ、１５μｍ）
オーミック層４を順次結晶成長させた成長基板を活性層
の下までストライプ状にメサエッチングし、その周囲を
２回目の結晶成長により、ｐ−ＩｎＰＪｌ＃５ 、 ｎ
−ＩｎＰＡ１６＋アンドープＧａＩｎＡｓＰ層７で埋
め込んだものテアル。但し、通常のエピタキシャル結晶
成長（二於いては高抵抗層の成長が困難であるため、活
性層２へのみ電流狭搾するため（二埋め込み層５と６に
より形成されるｐ −ｎ逆接合を利用していた。
しかし乍らｐ −ｎ逆接合による′社流狭搾薄は、高光
出力動作では、光トランジスタとして作用し逆接合がブ
レークタウンして活性層の両側に電流が流れてしずう事
及び逆接合の位置の制御とキャリア濃度を、最適にして
パンチスル−やトンネル現象を防ぐ等の制御性の点で難
点があった。また、ｐ −ｎ逆接ばによる素子分離技術
は厄介であり、ＦＥＴ及びｐ ＩＪ ｑ＞とを同一基板
上に集積化する（二へλしても困ソ１直を伴っていた。
出力動作では、光トランジスタとして作用し逆接合がブ
レークタウンして活性層の両側に電流が流れてしずう事
及び逆接合の位置の制御とキャリア濃度を、最適にして
パンチスル−やトンネル現象を防ぐ等の制御性の点で難
点があった。また、ｐ −ｎ逆接ばによる素子分離技術
は厄介であり、ＦＥＴ及びｐ ＩＪ ｑ＞とを同一基板
上に集積化する（二へλしても困ソ１直を伴っていた。
この様な観点から、屯流狭搾を作って低１副値化し且つ
他の索子との集積化が可能な様に第２図に示す様な半絶
縁性基板な用いる方法が提案されている。この構造は半
絶縁性ＩｎＰ基板１旧二鳩尾状断面を・１イする溝側を
形成し、溝側を含んだ片側にのみ、アンドープＩｎＰ
、アント゛−プＧａＩｎＡｓＰ活性層２、アンドープＩ
ｎＰ層刃を連続成長させ、活性層２Ｖｉ溝加内に分離成
長する様にしたものである。
他の索子との集積化が可能な様に第２図に示す様な半絶
縁性基板な用いる方法が提案されている。この構造は半
絶縁性ＩｎＰ基板１旧二鳩尾状断面を・１イする溝側を
形成し、溝側を含んだ片側にのみ、アンドープＩｎＰ
、アント゛−プＧａＩｎＡｓＰ活性層２、アンドープＩ
ｎＰ層刃を連続成長させ、活性層２Ｖｉ溝加内に分離成
長する様にしたものである。
その後、溝側の成長層側とは反対の方向に逆メ→Ｊ゛状
の段差ｊＯをエツチングにより形成し、その段差部側壁
から亜鉛を拡散した領域間を形成し、活性層２の下側に
亜鉛がかかる様にしたもので、ちる。
の段差ｊＯをエツチングにより形成し、その段差部側壁
から亜鉛を拡散した領域間を形成し、活性層２の下側に
亜鉛がかかる様にしたもので、ちる。
この構造では電流はアンドープ（ｎ ７［４１） ’Ｉ
ｎＰ層３Ｑから活性層２を通して亜鉛拡散領域（＝流れ
るため、電流狭搾が可能である。また、ＩｎＰ／音：う
０上にＦＥＴ等の他の素子を構成しやすい利点を有し、
でいる。
ｎＰ層３Ｑから活性層２を通して亜鉛拡散領域（＝流れ
るため、電流狭搾が可能である。また、ＩｎＰ／音：う
０上にＦＥＴ等の他の素子を構成しやすい利点を有し、
でいる。
しかし乍ら、この方法では溝側中の適当な位置（二活性
層２を分離形成する技術の１ｂ１１脚性と拡散の制御性
Ｃ′″、並点があり、逆メ→ノー状のエツチングも角６
０がその後の取り扱いで破咳され易く信頼性の点でも欠
点があった。
層２を分離形成する技術の１ｂ１１脚性と拡散の制御性
Ｃ′″、並点があり、逆メ→ノー状のエツチングも角６
０がその後の取り扱いで破咳され易く信頼性の点でも欠
点があった。
本発明は、半絶縁性基板を用いた半導体レーザの新しい
構造であり、上記欠点を除き、製造プロセスの再現性が
良く且つ信頼性の高い他の素子との集積化が可能で低閾
値の半導体レーザな提供する事にある。
構造であり、上記欠点を除き、製造プロセスの再現性が
良く且つ信頼性の高い他の素子との集積化が可能で低閾
値の半導体レーザな提供する事にある。
本発明は平坦なる半絶縁性基板上に結晶成長を行い、そ
の後、半絶縁性基板が露出する領域と成長層との間に段
差を形成し、半絶縁性基板に成長層とは逆の導電型を有
する不純物を成長層中の活性層の下側に達する様に拡散
する事を特徴とするものである。
の後、半絶縁性基板が露出する領域と成長層との間に段
差を形成し、半絶縁性基板に成長層とは逆の導電型を有
する不純物を成長層中の活性層の下側に達する様に拡散
する事を特徴とするものである。
本発明によれば、溝中への活性層の分離形成の必要がな
く、半絶縁性基板を用いて極めて再現性良く池の素子と
の集積が可能である低閾値半導体レーザの製作が容易と
なるものである。
く、半絶縁性基板を用いて極めて再現性良く池の素子と
の集積が可能である低閾値半導体レーザの製作が容易と
なるものである。
本発明を半絶縁性ＩｎＰ基板上ニＧａＩｎＡｓＰ／ Ｉ
ｎ’Ｐ系レーザを構成する場合Ｃ二連用した例について
以Ｆ図面を参照しながら詳細に説明する。
ｎ’Ｐ系レーザを構成する場合Ｃ二連用した例について
以Ｆ図面を参照しながら詳細に説明する。
第３図は第一の実施例についての製作方法及び構造を示
す断面図である。まず、半絶縁性（ｉｏｏ）ＩｎＰ基板
ＪＯ上にＳ ｉ Ｏ，膜７０をストライブ状に形成し、
その後ＧａＩｎＡｓＰ 活性層２とアンドープ（ｎ型）
ＩｎＰｉ３０を結晶成長させた（第３図ｆａ））、との
際Ｓｉｎ、膜７０との境界付近の成長ノナ２は端効果の
プこめ他の部分よりも厚く成長する。従って活性層２は
この境界部Ｃ二沿って屈折率導波型の導波路となり、単
−横モード動作を可能ならし゛めるものである。その後
、同図（ｂ）に示す様にＳ １ＯＪＫ ７０を除去し、
成長層上に段差部も含めて新たにＳｉｎ、膜７０′を形
成した。これをマスクとして亜鉛拡散を行い、横方向へ
の拡散を積極的に利用すること（二より、亜鉛拡散領域
５〔どを活性層２の下側に約２μＩ１１程伸ばして活性
層２にｐ −ｎ接合を形成する事が可能であった。この
ときの拡散条件は５５０ ’０ 、８０分であった。
す断面図である。まず、半絶縁性（ｉｏｏ）ＩｎＰ基板
ＪＯ上にＳ ｉ Ｏ，膜７０をストライブ状に形成し、
その後ＧａＩｎＡｓＰ 活性層２とアンドープ（ｎ型）
ＩｎＰｉ３０を結晶成長させた（第３図ｆａ））、との
際Ｓｉｎ、膜７０との境界付近の成長ノナ２は端効果の
プこめ他の部分よりも厚く成長する。従って活性層２は
この境界部Ｃ二沿って屈折率導波型の導波路となり、単
−横モード動作を可能ならし゛めるものである。その後
、同図（ｂ）に示す様にＳ １ＯＪＫ ７０を除去し、
成長層上に段差部も含めて新たにＳｉｎ、膜７０′を形
成した。これをマスクとして亜鉛拡散を行い、横方向へ
の拡散を積極的に利用すること（二より、亜鉛拡散領域
５〔どを活性層２の下側に約２μＩ１１程伸ばして活性
層２にｐ −ｎ接合を形成する事が可能であった。この
ときの拡散条件は５５０ ’０ 、８０分であった。
同図（Ｃ）はｎ型電極８０としてＡｕ−Ｇｅ、ｐ型電極
９０としてＡｕ−Ｚｎ を用いて電極を形成した後、亜
鉛拡散領域間′の中央部より壁間分離して素子化した断
面図を示したものである。この場合′電流は同図中矢印
の如く活性層２（二のみ集中して狭搾されるためかかる
素子の閾値電流Ｖｉ３（ｌ ｍＡ以下とする事が町１ｉ
Ｃであった。（共振器長２５０μｍ）また、成長層Ｖｉ
２μｍ程度であるため、Ｓ ｘ Ｏ２膜７０′のマスク
合せは段差を有していても比較的容易であった。段差部
のエツジｆｉＯ’も第２図の従来例のエツジ６０と比較
して、補角に出来るため機械的強度も十分でちった。四
にＩｎＰｌｉ３０の上（二もＦ ｇ Ｔ等の他の素子の
形成が可能であり集積化（＝適する低閾値半導体レーザ
のイ薄成を容易ならしめたものである。
９０としてＡｕ−Ｚｎ を用いて電極を形成した後、亜
鉛拡散領域間′の中央部より壁間分離して素子化した断
面図を示したものである。この場合′電流は同図中矢印
の如く活性層２（二のみ集中して狭搾されるためかかる
素子の閾値電流Ｖｉ３（ｌ ｍＡ以下とする事が町１ｉ
Ｃであった。（共振器長２５０μｍ）また、成長層Ｖｉ
２μｍ程度であるため、Ｓ ｘ Ｏ２膜７０′のマスク
合せは段差を有していても比較的容易であった。段差部
のエツジｆｉＯ’も第２図の従来例のエツジ６０と比較
して、補角に出来るため機械的強度も十分でちった。四
にＩｎＰｌｉ３０の上（二もＦ ｇ Ｔ等の他の素子の
形成が可能であり集積化（＝適する低閾値半導体レーザ
のイ薄成を容易ならしめたものである。
本発明は第４図に示す様な方法を用いる事（二よ ４゜
つても実現可能であった。即ち、段差を何する半絶縁性
ＩｎＰ基板ヒ（二活性層２．アンドープ（ｎ型）ｆｎＰ
、層を成μｓさせた。（同図（ａ））。このとき、活ビ
を層２は段差によって２と２′（＝分離することは容易
で、ちる。その後同図（ｂｌ ｉ７示す如く段差のテラ
ス−ヒの活性層２を約２〕Ｉ ｌｌｌ０幅で残る様（二
活性層の下までエラチングラ施し、更）ニエッチングよ
って形成された段差部の斜面と成長層上（二拡散マスク
としてＳ ｉ Ｏ，膜７０′と形成した。次に活性層２
の下側に入り込み、且つ、半絶縁性基板の段差を突き抜
けない様に横方向拡散を利用した亜鉛拡散を行った。
つても実現可能であった。即ち、段差を何する半絶縁性
ＩｎＰ基板ヒ（二活性層２．アンドープ（ｎ型）ｆｎＰ
、層を成μｓさせた。（同図（ａ））。このとき、活ビ
を層２は段差によって２と２′（＝分離することは容易
で、ちる。その後同図（ｂｌ ｉ７示す如く段差のテラ
ス−ヒの活性層２を約２〕Ｉ ｌｌｌ０幅で残る様（二
活性層の下までエラチングラ施し、更）ニエッチングよ
って形成された段差部の斜面と成長層上（二拡散マスク
としてＳ ｉ Ｏ，膜７０′と形成した。次に活性層２
の下側に入り込み、且つ、半絶縁性基板の段差を突き抜
けない様に横方向拡散を利用した亜鉛拡散を行った。
亜鉛拡散領域間′は活性層２の下部に約２μｎ］弱横方
向拡散させ友。同図（Ｃ１はこの方法による素子を示し
ており、ｎ側電極８０．ｎ側電極９０を形成し電流は活
性層２（二のみ狭搾される構造となっている。
向拡散させ友。同図（Ｃ１はこの方法による素子を示し
ており、ｎ側電極８０．ｎ側電極９０を形成し電流は活
性層２（二のみ狭搾される構造となっている。
従って、本方法を用いてもｚｉの実施例と同様の／
効果を有する素子が得られる事が可能であった。
この様１：本発明は、前記特許請求の範囲を逸脱しない
限り種々変形が可能である。
限り種々変形が可能である。
第１図は従来の半絶縁性基板を用いない構造の代表例で
ある埋め込み型Ｇａ１ｎＡｓＰ ／ ＩｎＰレーザの構
造を示す断面図、第２図は鳩尾状の溝と半絶縁性基板を
用いた従来の半導体レーザの構造を示す断面図、第３図
（ａ） （ｂ） （Ｃ）は本発明の第１の実施例を第４
図（ａ） （ｂ） （Ｃ１は本発明の第２の実施例を示
す断面図である。 １・・・ｎ型Ｉ ｎ Ｐ基板 ２ ・−ＧａＩｎＡｓＰ活性層（アンドープ入ｆ；１．
３μｍ）２′・・・分離されたＧａＩｒ１ｓＰ活性層３
・・・ｐ型ＩｎＰＩ偵 ４−ｐ＋型Ｇａ１ｎＡｓＰオーミック層（入ｐａ１．１
５μｍ）５・・・ｐ型ＩｎＰ埋め込み層 ６・・ｎ型ＩｎＰ ｔｔ ７−７ ’／ドープＧａＩｎＡｓＰ”ｌめ込み層（入ｆ
：”：１．１５μｍ）１０・・・半絶縁性ＩｎＰ基板 ２０・・鳩尾状断面を有するストライプ状溝３０・・・
アンドープ（ｎ型） ＩｎＰ層４０− 逆メサ状エツチ
ング側壁 ！１０−〇′・・・亜鉛拡赦須域 （ンυｌ（ン（ｙ・ ・ 端 部 ７０、ンげ・・・５１０２膜 ８０ ＝−Ａｕ −（）ｅ （ｎ ′Ｌｌｊ極）！１０
＝−Ａｕ −Ｚｏ （ｐ ’Ｐｉ、極）代理人 弁理
士 則近憲佑 （ほか１名）第 １ 図
ある埋め込み型Ｇａ１ｎＡｓＰ ／ ＩｎＰレーザの構
造を示す断面図、第２図は鳩尾状の溝と半絶縁性基板を
用いた従来の半導体レーザの構造を示す断面図、第３図
（ａ） （ｂ） （Ｃ）は本発明の第１の実施例を第４
図（ａ） （ｂ） （Ｃ１は本発明の第２の実施例を示
す断面図である。 １・・・ｎ型Ｉ ｎ Ｐ基板 ２ ・−ＧａＩｎＡｓＰ活性層（アンドープ入ｆ；１．
３μｍ）２′・・・分離されたＧａＩｒ１ｓＰ活性層３
・・・ｐ型ＩｎＰＩ偵 ４−ｐ＋型Ｇａ１ｎＡｓＰオーミック層（入ｐａ１．１
５μｍ）５・・・ｐ型ＩｎＰ埋め込み層 ６・・ｎ型ＩｎＰ ｔｔ ７−７ ’／ドープＧａＩｎＡｓＰ”ｌめ込み層（入ｆ
：”：１．１５μｍ）１０・・・半絶縁性ＩｎＰ基板 ２０・・鳩尾状断面を有するストライプ状溝３０・・・
アンドープ（ｎ型） ＩｎＰ層４０− 逆メサ状エツチ
ング側壁 ！１０−〇′・・・亜鉛拡赦須域 （ンυｌ（ン（ｙ・ ・ 端 部 ７０、ンげ・・・５１０２膜 ８０ ＝−Ａｕ −（）ｅ （ｎ ′Ｌｌｊ極）！１０
＝−Ａｕ −Ｚｏ （ｐ ’Ｐｉ、極）代理人 弁理
士 則近憲佑 （ほか１名）第 １ 図
Claims (1)
- 半絶縁性半導体結晶基板の上（二、第１の導電型を有し
、禁制体幅が該結晶基板よりも小なる活性層と、該第１
の導電型を有する活性層よりも禁制帯幅の犬なるクラッ
ド層を連続的に結晶成長させた層構造を具備した半導体
結晶の一部に、該成長層を有しない凹部を形成し、該凹
部と該成長層の境界部に形成された段差部ζ前記成長層
とに適当なるマスクを形成し、前記第ｌの導電型とは逆
の導電型を有する不純物を導入するによって前記凹部（
二第２のび導電型を有する領域を形成せしめ、更（−そ
の際前記マスクの境界部から横方向（＝該成長層（１１
１１−二も該不純物を浸透せしめ、前記成長層とその横
方向に浸透した領域に於いてｐ−ｎ接合を形成する事を
特徴とする半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17060083A JPS6063975A (ja) | 1983-09-17 | 1983-09-17 | 半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17060083A JPS6063975A (ja) | 1983-09-17 | 1983-09-17 | 半導体レ−ザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6063975A true JPS6063975A (ja) | 1985-04-12 |
Family
ID=15907848
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17060083A Pending JPS6063975A (ja) | 1983-09-17 | 1983-09-17 | 半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6063975A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61230559A (ja) * | 1985-04-05 | 1986-10-14 | Canon Inc | 固体撮像装置 |
-
1983
- 1983-09-17 JP JP17060083A patent/JPS6063975A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61230559A (ja) * | 1985-04-05 | 1986-10-14 | Canon Inc | 固体撮像装置 |
| JPH0815303B2 (ja) * | 1985-04-05 | 1996-02-14 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置 |
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