JPS6066892A - 半導体レ−ザ装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体レ−ザ装置及びその製造方法Info
- Publication number
- JPS6066892A JPS6066892A JP17537283A JP17537283A JPS6066892A JP S6066892 A JPS6066892 A JP S6066892A JP 17537283 A JP17537283 A JP 17537283A JP 17537283 A JP17537283 A JP 17537283A JP S6066892 A JPS6066892 A JP S6066892A
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- Japan
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- layer
- type
- cladding layer
- current blocking
- type cladding
- Prior art date
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- Granted
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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
- H01S5/22—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
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、屈折率導波路構造を有する半４）：体レーザ
装置及びその製造方法に関する。
装置及びその製造方法に関する。
ディジタル・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
製作技術としては、スライディング・ポート方式にょる
液相工ぎタキシャル成長法（ＬＰＥ法）が用いられてい
るが、ＬＰＥ法ではウェハ面積の大型化に限度がある。
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
製作技術としては、スライディング・ポート方式にょる
液相工ぎタキシャル成長法（ＬＰＥ法）が用いられてい
るが、ＬＰＥ法ではウェハ面積の大型化に限度がある。
このため、大面積で均−性及び制御性に優れた有機金属
気相成長法（ＭｏｃＶＤ法）や分子線エピタキシー法（
ＭＢＥ法）等の結晶成長技術が注目されている。
気相成長法（ＭｏｃＶＤ法）や分子線エピタキシー法（
ＭＢＥ法）等の結晶成長技術が注目されている。
ＭＯＣＶＤ法の特徴を生かした作り付は導波路レーザと
言えるものに、（アプライド・フィジックスレター誌、
第２７号３号２６２頁、１９８０年）に発表された第１
図に示す如き半導体レーザがある。なお、図中１はＮ
−ＧａＡｓ基板、２はＮ−ＧａＡｔＡｓクラッド層、３
はＧａＡＡＡｓ活性層、４はＰ −ＧａＡｔＡｓクラッ
ド層、５ばＮ −ＧａＡｓ電流阻止層、６はＰ −Ｇａ
ＡＡＡａ被覆層、７ばＰ −ＧａＡｓコンタクト層、８
，９は金属電極を示している。
言えるものに、（アプライド・フィジックスレター誌、
第２７号３号２６２頁、１９８０年）に発表された第１
図に示す如き半導体レーザがある。なお、図中１はＮ
−ＧａＡｓ基板、２はＮ−ＧａＡｔＡｓクラッド層、３
はＧａＡＡＡｓ活性層、４はＰ −ＧａＡｔＡｓクラッ
ド層、５ばＮ −ＧａＡｓ電流阻止層、６はＰ −Ｇａ
ＡＡＡａ被覆層、７ばＰ −ＧａＡｓコンタクト層、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
流注入がストライプ状に限定されると同時に、活性層に
導波された光が電流閉止層５及び被覆層重で滲み出し、
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プ直下部分に導波
されたモードが形成されるととになる。すなわち、電流
阻止層５によって、電流狭窄による利得導波路構造と作
り付は屈折率導波路構造とが自己整合的に形成されると
とてなる。そして、著者等の報告によれば、室温・ぐル
ス発振では５０（ｍＡ’：ｌ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（ｔへモード
が十分良く制御されることが示されている。
流注入がストライプ状に限定されると同時に、活性層に
導波された光が電流閉止層５及び被覆層重で滲み出し、
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プ直下部分に導波
されたモードが形成されるととになる。すなわち、電流
阻止層５によって、電流狭窄による利得導波路構造と作
り付は屈折率導波路構造とが自己整合的に形成されると
とてなる。そして、著者等の報告によれば、室温・ぐル
ス発振では５０（ｍＡ’：ｌ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（ｔへモード
が十分良く制御されることが示されている。
なお、上ｆ己構造のレーデは基板１から電流阻止層５−
１．での第１回目の結晶成長と、電流阻止層５の一部を
ストライプ状にエツチングしたのりの被覆層６及びコン
タクト層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。ここで、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
は、一旦表面が空気中に晒されたＧａＡｔＡｓ面」二へ
の成長である。このため、従来のＬＰＥ法では成長が難
しく 、ＧａＡＡＡｓ面上への成長が容易なＭＯＣＶＤ
法によって始めて制御性良く製作できるようになったも
のである。
１．での第１回目の結晶成長と、電流阻止層５の一部を
ストライプ状にエツチングしたのりの被覆層６及びコン
タクト層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。ここで、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
は、一旦表面が空気中に晒されたＧａＡｔＡｓ面」二へ
の成長である。このため、従来のＬＰＥ法では成長が難
しく 、ＧａＡＡＡｓ面上への成長が容易なＭＯＣＶＤ
法によって始めて制御性良く製作できるようになったも
のである。
ところで、この種のレーザで作り付は導波路効果を生じ
せしめるためには、前記クラッド層４の膜厚を十分薄く
シ、活性層３に導波された光が電流阻止層５まで十分に
滲み出すようにする必要がある。このため、活性層３の
厚みや活性層３とクラッド層４との屈折率差にも大きく
依存するが、クラッド層４の膜厚は通常のダブル・ヘテ
ロ接合構造の場合０．５Ｃμｍ〕以下にする必要がある
。しかしながら、クラッド層４の厚みをこのように薄く
するととは、次の点から好′ましくない。
せしめるためには、前記クラッド層４の膜厚を十分薄く
シ、活性層３に導波された光が電流阻止層５まで十分に
滲み出すようにする必要がある。このため、活性層３の
厚みや活性層３とクラッド層４との屈折率差にも大きく
依存するが、クラッド層４の膜厚は通常のダブル・ヘテ
ロ接合構造の場合０．５Ｃμｍ〕以下にする必要がある
。しかしながら、クラッド層４の厚みをこのように薄く
するととは、次の点から好′ましくない。
すなわち、一旦大気に晒されたクラッド層４の表面には
多数の欠陥が含まれ、第２回目の結晶成長ではこうした
欠陥を取り込んだ形で成長が進められる。このような欠
陥の影響が生じないようにするためには、活性層から上
記欠陥の存在する結晶表面までの距離を十分大きくする
必要がある。しかし、クラッド層４の膜厚が薄いと上記
距離は極めて短いものとなり、その結果得られるレーザ
の信頼性が低下する。
多数の欠陥が含まれ、第２回目の結晶成長ではこうした
欠陥を取り込んだ形で成長が進められる。このような欠
陥の影響が生じないようにするためには、活性層から上
記欠陥の存在する結晶表面までの距離を十分大きくする
必要がある。しかし、クラッド層４の膜厚が薄いと上記
距離は極めて短いものとなり、その結果得られるレーザ
の信頼性が低下する。
一方、前記電流阻止層５にはエツチングによって溝を設
ける必要があるが、このとき溝の深さを電流阻止層５と
クラッド層４との界面に厳しく制御しなければならない
。溝が深くなるのはクラッド層４がより薄くなるので前
記した理由から好ましくなく、また浅すぎる場合Ｐ型ク
ラッド層４上にｎ型層が残り溝部にＰＮＰＮ接合が形成
されることになり好ましくない。ウェハ表面の不均一性
を考慮すると、少なくとも０．１（ｚｍ〕以上深めに溝
をエツチングする必要があり、結果として溝部直下のク
ラッド層４の膜厚が０．４〔μＴｎ”Ｊ以下と薄くなら
ざるを得ない。つまり、レーザのイコ頼性が益々低下す
ることになる。
ける必要があるが、このとき溝の深さを電流阻止層５と
クラッド層４との界面に厳しく制御しなければならない
。溝が深くなるのはクラッド層４がより薄くなるので前
記した理由から好ましくなく、また浅すぎる場合Ｐ型ク
ラッド層４上にｎ型層が残り溝部にＰＮＰＮ接合が形成
されることになり好ましくない。ウェハ表面の不均一性
を考慮すると、少なくとも０．１（ｚｍ〕以上深めに溝
をエツチングする必要があり、結果として溝部直下のク
ラッド層４の膜厚が０．４〔μＴｎ”Ｊ以下と薄くなら
ざるを得ない。つまり、レーザのイコ頼性が益々低下す
ることになる。
本発明の目的は、活性ｊ（至）と電流阻止層との間のク
ラッド層を十分厚くしても、作り付は導波路効果を生じ
せしめることができ、電流狭窄と作り付は導波路構造と
が自己整合的に形成される信頼性の高い半導体レーザ装
置を提供することにある。
ラッド層を十分厚くしても、作り付は導波路効果を生じ
せしめることができ、電流狭窄と作り付は導波路構造と
が自己整合的に形成される信頼性の高い半導体レーザ装
置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は上記構造の半導体レーザを１
６；々する方法を提供することにある。
６；々する方法を提供することにある。
本発明の骨子は、Ｐ型クラッド層の不純物濃度の制御に
より作り付け２４．波路効果を持たせることにある。
より作り付け２４．波路効果を持たせることにある。
すなわち本発明は、Ｎ型化合物半導体基板と、この基板
」二にＮ型クラッド層、活性層及びＰ型クラッド層を順
次成長して形成されたダブルへテロ接合部と、上記Ｐ型
クラッド層上に成長形成された、かっこのクラッド層に
至る深さまでストライプ状の溝部が形成されたＮ型電流
阻止層と、上記溝部を含み上記電流阻止層上に成長形成
されたＰ型皺覆層とを具備した半導体レーザ装置におい
て、前記Ｐ型りラッドト※を前記ストライプ状溝部下で
そのＰ型不純物濃度が他の部位よシ低濃度となるように
形成したものである。
」二にＮ型クラッド層、活性層及びＰ型クラッド層を順
次成長して形成されたダブルへテロ接合部と、上記Ｐ型
クラッド層上に成長形成された、かっこのクラッド層に
至る深さまでストライプ状の溝部が形成されたＮ型電流
阻止層と、上記溝部を含み上記電流阻止層上に成長形成
されたＰ型皺覆層とを具備した半導体レーザ装置におい
て、前記Ｐ型りラッドト※を前記ストライプ状溝部下で
そのＰ型不純物濃度が他の部位よシ低濃度となるように
形成したものである。
また本発明は、上記構造の半導体レーザを製造するに際
し、Ｎ型化合物半導体基板上にＮ型クラッド層、活性層
及びＰ型クラッド層を順次成長してダブルへテロ接合部
を形成し、さらにＰ型クラッド層上にＮ型電流阻止層を
成長形成し、次いで上記電流阻止層を前記Ｐ型クラッド
層に至る才で選択エツチングしてストライプ状の溝部を
形成し、次いでＡｓ正圧雰囲気下高温処理することに」
、り上記ストライプ状溝部下下のＰ型クラッド層のＰ型
不純物（典度を低下ぜしめ、しかるのち上記溝部を含み
前記１１″、、流阻止層上にＰ型被農層を成長形成する
ようにした方法である。
し、Ｎ型化合物半導体基板上にＮ型クラッド層、活性層
及びＰ型クラッド層を順次成長してダブルへテロ接合部
を形成し、さらにＰ型クラッド層上にＮ型電流阻止層を
成長形成し、次いで上記電流阻止層を前記Ｐ型クラッド
層に至る才で選択エツチングしてストライプ状の溝部を
形成し、次いでＡｓ正圧雰囲気下高温処理することに」
、り上記ストライプ状溝部下下のＰ型クラッド層のＰ型
不純物（典度を低下ぜしめ、しかるのち上記溝部を含み
前記１１″、、流阻止層上にＰ型被農層を成長形成する
ようにした方法である。
本発明によれば、Ｐ型クラッド層のストライプ状溝部下
の部分を他の部分より低濃度Ｐ型層としているので、Ｐ
型クラッド層のストライプ状１．゛ｑ部下が化の部分よ
りも大きな屈折率を有することになる。とのため、作り
付は導波路効果を持たぜるだめに活性層に導波さｉｌ、
た光を電流阻止層上で滲み出させる必要はない。−１−
なわち、活性層に導波された光は、活性層に隣接するＰ
凰りラッド層中に不純物濃度差によって生じた屈折率差
を感じ、接合面と水平方向についてもＰ型不純物恭度の
低いストライブ直下の領域にλ【１波されることになる
。したがって、Ｐ型クラッド層の厚みを十分Ｊ−’：！
−＜ しても作り伺け２，１１波路効果を生じせしめる
ことができる。このため、活性層と結晶成長表面との距
離を十分大きくすることができ、半・、１゛ｉ体レーザ
の信頼性向上をはかり得る。また、Ｎ型電流阻止層のス
トライプ状溝部形成プロセスが極めて容易となり、素子
なお、Ｐ型クラッド層の不純物濃度を変えることビよる
屈折率差の発示及び、上記不純物濃度をストライプ状溝
部下で低濃度にできる理由は以下に説明する通りである
。
の部分を他の部分より低濃度Ｐ型層としているので、Ｐ
型クラッド層のストライプ状１．゛ｑ部下が化の部分よ
りも大きな屈折率を有することになる。とのため、作り
付は導波路効果を持たぜるだめに活性層に導波さｉｌ、
た光を電流阻止層上で滲み出させる必要はない。−１−
なわち、活性層に導波された光は、活性層に隣接するＰ
凰りラッド層中に不純物濃度差によって生じた屈折率差
を感じ、接合面と水平方向についてもＰ型不純物恭度の
低いストライブ直下の領域にλ【１波されることになる
。したがって、Ｐ型クラッド層の厚みを十分Ｊ−’：！
−＜ しても作り伺け２，１１波路効果を生じせしめる
ことができる。このため、活性層と結晶成長表面との距
離を十分大きくすることができ、半・、１゛ｉ体レーザ
の信頼性向上をはかり得る。また、Ｎ型電流阻止層のス
トライプ状溝部形成プロセスが極めて容易となり、素子
なお、Ｐ型クラッド層の不純物濃度を変えることビよる
屈折率差の発示及び、上記不純物濃度をストライプ状溝
部下で低濃度にできる理由は以下に説明する通りである
。
Ｐ型キャリア濃度と屈折率との関係はＧａＡｓについて
（は詳しく調べられているが、ＧａＡｔＡｓ結晶につい
ては明らかでない。しかしながら、ＧａＡｓとＧａＡｔ
Ａｓについては、Ｐ型不純物が関係するところの価電子
帯イＪ’７造は類似しているため、ＧａＡｔＡｓ０Ｐ型
キャリア濃度と屈折率との関係はＧａＡｓにおける関係
から容易に類推することができる。Ｄ、Ｄ、 ５ｅｌＬ
Ｉ（、Ｃ１Ｃａ５ｅｙ ＊ Ｊｒ、＊及びＫ。
（は詳しく調べられているが、ＧａＡｔＡｓ結晶につい
ては明らかでない。しかしながら、ＧａＡｓとＧａＡｔ
Ａｓについては、Ｐ型不純物が関係するところの価電子
帯イＪ’７造は類似しているため、ＧａＡｔＡｓ０Ｐ型
キャリア濃度と屈折率との関係はＧａＡｓにおける関係
から容易に類推することができる。Ｄ、Ｄ、 ５ｅｌＬ
Ｉ（、Ｃ１Ｃａ５ｅｙ ＊ Ｊｒ、＊及びＫ。
Ｗ、 Ｗｅｃｈｔらによるジャーナル・オブ・アン０ラ
イドフイノツクズ訳第４５巻２６５０頁、１９７４年に
よればＰ型ＧａＡｓ層の屈折率はキャリア濃度が２ Ｘ
１０１８［ｚ＋−３：］以上となると急激に低下する
ことが知られている。とのキャリア濃度領域では、キャ
リア濃度が倍変化すると、−０，０１以上の屈折率差が
生じることがわかる。Ｐ型（”：ｕへａ ｒ＆ （７’
ｉ ｐ剤＊ −ＩＩ ７６ ｍ ＃＋ｆ ９ Ｖ １０
１”（−−’−１以下の領域では屈折率変化は少ないこ
とがわがっている。Ｐ型ＧａＡｔＡｓ結晶の場合、Ｐ型
ＧａＡｓの場合にくらべるとＰ型不純物の束縛エネルギ
ーが大きくなるため、活性化される不純物の割合が小さ
くなり、Ｐ型不純物濃度に比し、キャリア濃度は著しく
小さくなる。例えば、Ｐ”−Ｇａ ｏ 、ｓ ｓ ＡＺ
ｏ 、４ｓ Ａ ｓとＰ −ＧａＡｓの場合、同じキャ
リア濃度でも、Ｐ型不純物濃度は数倍 Ｐ −ＧａＯ，５５ＡＺＯ，４５Ａ８層の方が高くなる
。このため、Ｐ型ＧａＡｔＡｓ層の場合、Ｐ型キャリア
濃度が増加することによる屈折率の低下は、Ｐ型ＧａＡ
ｓの場合にくらべてイ斥いキャリア濃度で起こることが
予想される。
イドフイノツクズ訳第４５巻２６５０頁、１９７４年に
よればＰ型ＧａＡｓ層の屈折率はキャリア濃度が２ Ｘ
１０１８［ｚ＋−３：］以上となると急激に低下する
ことが知られている。とのキャリア濃度領域では、キャ
リア濃度が倍変化すると、−０，０１以上の屈折率差が
生じることがわかる。Ｐ型（”：ｕへａ ｒ＆ （７’
ｉ ｐ剤＊ −ＩＩ ７６ ｍ ＃＋ｆ ９ Ｖ １０
１”（−−’−１以下の領域では屈折率変化は少ないこ
とがわがっている。Ｐ型ＧａＡｔＡｓ結晶の場合、Ｐ型
ＧａＡｓの場合にくらべるとＰ型不純物の束縛エネルギ
ーが大きくなるため、活性化される不純物の割合が小さ
くなり、Ｐ型不純物濃度に比し、キャリア濃度は著しく
小さくなる。例えば、Ｐ”−Ｇａ ｏ 、ｓ ｓ ＡＺ
ｏ 、４ｓ Ａ ｓとＰ −ＧａＡｓの場合、同じキャ
リア濃度でも、Ｐ型不純物濃度は数倍 Ｐ −ＧａＯ，５５ＡＺＯ，４５Ａ８層の方が高くなる
。このため、Ｐ型ＧａＡｔＡｓ層の場合、Ｐ型キャリア
濃度が増加することによる屈折率の低下は、Ｐ型ＧａＡ
ｓの場合にくらべてイ斥いキャリア濃度で起こることが
予想される。
一方、接合面に水平方向の横モードを制御するのに８蟹
な屈折率差はおおよそ１ｏ−３以上であることが知らｉ
している。したがって以上のようなＰ型キャリア８度に
対する屈折率の依存性があるために、Ｐ型不純物が１０
’ ”Ｃｃｍ−’ Ｅ程度ドープさｉｔているＧ ａ
ＡＡＡｓ層の場合には、キャリア令度の１／１０程度の
変化によっても充分に接合面に水平方向の横モード制御
が行われることがわかる。
な屈折率差はおおよそ１ｏ−３以上であることが知らｉ
している。したがって以上のようなＰ型キャリア８度に
対する屈折率の依存性があるために、Ｐ型不純物が１０
’ ”Ｃｃｍ−’ Ｅ程度ドープさｉｔているＧ ａ
ＡＡＡｓ層の場合には、キャリア令度の１／１０程度の
変化によっても充分に接合面に水平方向の横モード制御
が行われることがわかる。
Ｐ型ＧａＡＡＡｓクラッド層の低不純物濃度領域の形成
には、高温中での熱処理により、Ｐ型不純物が気相中に
蒸発する現象を用いる。ＧａＡＡＡｇ結晶の場合、良く
用いられるＰ型不純物であるＺｎは気相中での蒸気圧が
高いため、Ｚｎ圧を加えない条件で高温熱処理するとＺ
ｎが蒸発して失われる。但しＧａＡ７Ａｓの場合には、
Ａｓが同様に蒸発しやすいため、Ａｓ圧雰囲気化で高温
熱処理することが必要となる。Ｚｎの場合、ＧａＡｔ八
Ｂ結高Ｂ結晶中の拡散速度は充分速いため、同相中のＺ
ｎの蒸発は極めて効果的に行われる。したがって本発明
の場合のように、Ｎ型電流阻止層がエツチング除去され
、Ｐ型クラッド層が結晶表面にさらされている場合には
適当な高温処理を行うことにより、結晶表面からＰ型不
純物が蒸発してなくなシ、結晶中のＰ型不純物濃度は著
しく低下することになる。一方、Ｎ型電流阻止層が表面
を覆っているＰ型クラッド層表面では、クラッド層界面
をノｍしての不純物の拡散は、気相中への拡散にくらべ
てはるかに遅くなる（すなわち、気相ｌ１ｉｉｌｌのＰ
型不純物ａ度は非常に低くなＺ、 ）ために、Ｐ型クラ
ッド層のＰ型不純物濃度の低下は小さいままにとどまる
ことになる。
には、高温中での熱処理により、Ｐ型不純物が気相中に
蒸発する現象を用いる。ＧａＡＡＡｇ結晶の場合、良く
用いられるＰ型不純物であるＺｎは気相中での蒸気圧が
高いため、Ｚｎ圧を加えない条件で高温熱処理するとＺ
ｎが蒸発して失われる。但しＧａＡ７Ａｓの場合には、
Ａｓが同様に蒸発しやすいため、Ａｓ圧雰囲気化で高温
熱処理することが必要となる。Ｚｎの場合、ＧａＡｔ八
Ｂ結高Ｂ結晶中の拡散速度は充分速いため、同相中のＺ
ｎの蒸発は極めて効果的に行われる。したがって本発明
の場合のように、Ｎ型電流阻止層がエツチング除去され
、Ｐ型クラッド層が結晶表面にさらされている場合には
適当な高温処理を行うことにより、結晶表面からＰ型不
純物が蒸発してなくなシ、結晶中のＰ型不純物濃度は著
しく低下することになる。一方、Ｎ型電流阻止層が表面
を覆っているＰ型クラッド層表面では、クラッド層界面
をノｍしての不純物の拡散は、気相中への拡散にくらべ
てはるかに遅くなる（すなわち、気相ｌ１ｉｉｌｌのＰ
型不純物ａ度は非常に低くなＺ、 ）ために、Ｐ型クラ
ッド層のＰ型不純物濃度の低下は小さいままにとどまる
ことになる。
Ｐ型ＧｇＬｏ、５５Ａｔｏ、４５Ａ３クラッド層の場合
には、７５０〔℃〕、１時間程度の熱処理により、２×
１０ ” ［ｃｍ −’ ］のキャリア濃度をＩ Ｘ
１０１８Ｃ−ｃｍ−３）以下にすることができた。これ
はつくりつけ導波路効果を生じせしめるのに必要な屈折
率差を与えるギヤリア濃度差として充分な値である。
には、７５０〔℃〕、１時間程度の熱処理により、２×
１０ ” ［ｃｍ −’ ］のキャリア濃度をＩ Ｘ
１０１８Ｃ−ｃｍ−３）以下にすることができた。これ
はつくりつけ導波路効果を生じせしめるのに必要な屈折
率差を与えるギヤリア濃度差として充分な値である。
Ｐ型不純物低濃度領域は温度、熱処理時間を適当に選ぶ
ことにより、充分大きく形成することができる。Ｐ ２
（！ｊ Ｑａ ｏ 、 ５ ｓ ＡＡｏ 、４ｓ Ａｓ
をクラ、ド層とした場合、厚みを１μｍとしても上記熱
処理φ件により、低Ｐ型不純物低ｊｌｋ度領域を形成し
、屈折率導波路＋１“ｔ）造を実現できることが確かめ
られた。通常ＭＯＣＶＤ法でＮ型不純物として用いられ
るＳ。
ことにより、充分大きく形成することができる。Ｐ ２
（！ｊ Ｑａ ｏ 、 ５ ｓ ＡＡｏ 、４ｓ Ａｓ
をクラ、ド層とした場合、厚みを１μｍとしても上記熱
処理φ件により、低Ｐ型不純物低ｊｌｋ度領域を形成し
、屈折率導波路＋１“ｔ）造を実現できることが確かめ
られた。通常ＭＯＣＶＤ法でＮ型不純物として用いられ
るＳ。
Ｃｅ ｌ ８１等は結晶成長温度においても固体中を拡
散することは殆んどない。したがって、このクラッド層
中の不純物濃度を再現性良く制御することができる。
散することは殆んどない。したがって、このクラッド層
中の不純物濃度を再現性良く制御することができる。
第２図は本発明の一実力ｎ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 −ＧａＡｓ
基板、１２はＮ −Ｇａｏ、５ｓＡＺＯ，４５Ａ８ク
ラ、ド層、１３ばＧａｏ、ａｓＡｔｏ、＋ ｓＡｓ活性
層、１４はＰ −Ｇａｏ、５５Ａｔ。、４５Ａ３クラッ
ド層、１５はＮ −ＧａＡｓ電流阻止層、１（）はＰ
−ＧａＡｓ被覆層（コンタクト層）、１７，１８は金属
電極層をそｉｔそれ示している。
略構造を示す断面図である。図中１１はＮ −ＧａＡｓ
基板、１２はＮ −Ｇａｏ、５ｓＡＺＯ，４５Ａ８ク
ラ、ド層、１３ばＧａｏ、ａｓＡｔｏ、＋ ｓＡｓ活性
層、１４はＰ −Ｇａｏ、５５Ａｔ。、４５Ａ３クラッ
ド層、１５はＮ −ＧａＡｓ電流阻止層、１（）はＰ
−ＧａＡｓ被覆層（コンタクト層）、１７，１８は金属
電極層をそｉｔそれ示している。
上記（１°Ｖ造のレーザは第３図（、）〜（ｄ）に示す
工程によって実現される。Ａ−、？ 、７Ｆ ３図（ａ
）に示す如く面方位（１００）のＮ −ＧａＡｓ基板１
７ （Ｓｉドーノ２×１０１８０−５）上に厚さ２〔μ
ｔｎ〕のＮ −Ｇａ００５５”０．４５” クララｌ−
”層１２、（Ｓｅ Ｐ −プ２ Ｘ １０”ｃｍ ’
）、厚さ０．ＩＣμｍ〕のアンドープＧａＯ，８５Ａｔ
Ｏ，１５”＋活性層１３、厚さ１〔μｍ〕のＰ ”’
ＧａＯ，５５ＡｔＯ，４５”クラッド層ノ４ （Ｚｎド
ープ２ Ｘ １０’ ”ｏｎ−’ ）及び厚さ１〔μｍ
〕のＮ −ＧａＡ８電流阻止層７５（Ｓｏ ドープ５
Ｘ １０”’ａｍ−’ ）を１１Ｆｉ次成長形成した。
工程によって実現される。Ａ−、？ 、７Ｆ ３図（ａ
）に示す如く面方位（１００）のＮ −ＧａＡｓ基板１
７ （Ｓｉドーノ２×１０１８０−５）上に厚さ２〔μ
ｔｎ〕のＮ −Ｇａ００５５”０．４５” クララｌ−
”層１２、（Ｓｅ Ｐ −プ２ Ｘ １０”ｃｍ ’
）、厚さ０．ＩＣμｍ〕のアンドープＧａＯ，８５Ａｔ
Ｏ，１５”＋活性層１３、厚さ１〔μｍ〕のＰ ”’
ＧａＯ，５５ＡｔＯ，４５”クラッド層ノ４ （Ｚｎド
ープ２ Ｘ １０’ ”ｏｎ−’ ）及び厚さ１〔μｍ
〕のＮ −ＧａＡ８電流阻止層７５（Ｓｏ ドープ５
Ｘ １０”’ａｍ−’ ）を１１Ｆｉ次成長形成した。
この第１回目の結晶成長にはＭＯＣＶＤ法を用い、成長
争件は基板温度７５０［：Ｌ ＶＡＨ＝ ２０ 、キャ
リアガス（Ｒ２）の流量〜１０ Ｃｌ／ｍｉｎ ：］、
原料はトリメチルガ゛リウム（ＴＭＧ ： （ＣＨ）３
Ｇａ ） 、Ｆリメ−チルアルミニウム（ＴＭＡ： （
ＣＩＩ３）３Ａｔ） 、アルミｙ （ＡｓＨｘ ） ｔ
ｐドー／Ｆント：ジエチル亜鉛（ＤＥｚ＝（ｃ２Ｈ５
）２ｚｎ）、ｎドーパント：セレン化水ｇ （Ｒ２Ｓ
ｅ ）で、成長速度は０．２５［ｚ旬’ｎ／ｍｉｎ：］
であった。なお、第１回目の結晶成長では必ずしもＲ４
０−ＣＶＤ法を用いる必要はないが、大面費で均一性の
１丸い結晶成長が可能なＭＯ−ＣＶＤ法を用いることは
、量産化を考えた場合Ｔ、ＰＥ法に比べて有利である。
争件は基板温度７５０［：Ｌ ＶＡＨ＝ ２０ 、キャ
リアガス（Ｒ２）の流量〜１０ Ｃｌ／ｍｉｎ ：］、
原料はトリメチルガ゛リウム（ＴＭＧ ： （ＣＨ）３
Ｇａ ） 、Ｆリメ−チルアルミニウム（ＴＭＡ： （
ＣＩＩ３）３Ａｔ） 、アルミｙ （ＡｓＨｘ ） ｔ
ｐドー／Ｆント：ジエチル亜鉛（ＤＥｚ＝（ｃ２Ｈ５
）２ｚｎ）、ｎドーパント：セレン化水ｇ （Ｒ２Ｓ
ｅ ）で、成長速度は０．２５［ｚ旬’ｎ／ｍｉｎ：］
であった。なお、第１回目の結晶成長では必ずしもＲ４
０−ＣＶＤ法を用いる必要はないが、大面費で均一性の
１丸い結晶成長が可能なＭＯ−ＣＶＤ法を用いることは
、量産化を考えた場合Ｔ、ＰＥ法に比べて有利である。
５ 次に、第３図（ｂ）に示す如く電流阻止層１５上に
フォトレジスト２１を塗布し、該レジスト２１に幅３〔
μｍ〕のストライプ状窓を形成し、これをマスクとして
電流阻止層１５を選択エツチングし、ストライプ状の溝
部２２を形成した。
フォトレジスト２１を塗布し、該レジスト２１に幅３〔
μｍ〕のストライプ状窓を形成し、これをマスクとして
電流阻止層１５を選択エツチングし、ストライプ状の溝
部２２を形成した。
次いで、レジスト２１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７５０〔℃〕で１時間
Ａｓ圧を加えた条件下で試料を高温熱処理した。これに
よりＰ型クラッド層１４中にドープされたＺｎは一部気
相中に蒸発する。そして、Ｐ型りラ、ド層１４のストラ
イプ直下に位置する部分には、第３図（ｃ）に示す如く
Ｐ型不純物濃度が他の部分より低い領域（Ｐ一層）２３
が形成される。その後、この高温熱処理に引き続いて第
２回目の結晶成長をＭＯＣＶＤ法で行った。すなわち、
；ｒｒ ３図（ｄ）に示す如く全面に厚さ３〔μｍ〕の
Ｐ −ＧａＡｓ被覆層（Ｚｎトド−７”３ Ｘ ］、
Ｏ”ｃｍ−３）１６を成長形成した。
ち、第２回目の結晶成長に先立ち７５０〔℃〕で１時間
Ａｓ圧を加えた条件下で試料を高温熱処理した。これに
よりＰ型クラッド層１４中にドープされたＺｎは一部気
相中に蒸発する。そして、Ｐ型りラ、ド層１４のストラ
イプ直下に位置する部分には、第３図（ｃ）に示す如く
Ｐ型不純物濃度が他の部分より低い領域（Ｐ一層）２３
が形成される。その後、この高温熱処理に引き続いて第
２回目の結晶成長をＭＯＣＶＤ法で行った。すなわち、
；ｒｒ ３図（ｄ）に示す如く全面に厚さ３〔μｍ〕の
Ｐ −ＧａＡｓ被覆層（Ｚｎトド−７”３ Ｘ ］、
Ｏ”ｃｍ−３）１６を成長形成した。
これ以降は、通常の電極イー・」け工程によりコンタク
ト層１６上にＣｕ −Ａｒ重極層１７を、基板１ノ下面
にＡｕ −Ｇｅ電極１８を被着して前記第２図に示す第
１り造をイυた。かくして得らｎた試料を、へき開によ
り共振器長２５０〔μｍ〕のファプリペロー壓レーザに
切り出した素子の特性は、しきい値電流４０［ｍＡ］と
低く、微分・量子効率も７０〔襲〕と良好であった。ま
た、レーザ端面より放射されたレーザ光ビームの接合面
に水平方向、垂直方向のビームウェストの差は５Ｃ１１
−）］以下と小さく、ストライプ状分に良くモードが導
波されているのが確認できた。
ト層１６上にＣｕ −Ａｒ重極層１７を、基板１ノ下面
にＡｕ −Ｇｅ電極１８を被着して前記第２図に示す第
１り造をイυた。かくして得らｎた試料を、へき開によ
り共振器長２５０〔μｍ〕のファプリペロー壓レーザに
切り出した素子の特性は、しきい値電流４０［ｍＡ］と
低く、微分・量子効率も７０〔襲〕と良好であった。ま
た、レーザ端面より放射されたレーザ光ビームの接合面
に水平方向、垂直方向のビームウェストの差は５Ｃ１１
−）］以下と小さく、ストライプ状分に良くモードが導
波されているのが確認できた。
なお、本発明は」二連した実施例に限定されるものでは
ない。例えば、前記Ｎ型電流阻止層としてＮ −ＧａＡ
ｓ０代りにＮ −ＧａＡ、ＡＡｓ 層を用いてもよく、
捷だＮ型層を含む２層若しくは多層構造としてもよい。
ない。例えば、前記Ｎ型電流阻止層としてＮ −ＧａＡ
ｓ０代りにＮ −ＧａＡ、ＡＡｓ 層を用いてもよく、
捷だＮ型層を含む２層若しくは多層構造としてもよい。
さらに、活性層を含むダブルへテロ接合構造は、対称３
層構造に限らず、非対称や３層以上の多層構造にしても
よい。また、Ｐ型不純物としてはＺｎのみならず、高温
での熱拡散により注入−１−ることかできる不純働程で
あ１ｔば、拡散による注入の逆プロセスとして本発明に
、画用できるのは勿論のことである。さらに、構成材料
と１７てＩｒ、１ＧａＡ４ＡＳに限るものではなく、Ｔ
ｎＧａＡｓｐやＧａＡｔＩｎＰ等の化合物半導体材料を
用いてもよい。１だ、結晶成長法としてはＭＯ−ＣＶＤ
法の代りにＭＢＥ法を用いることも可能である。
層構造に限らず、非対称や３層以上の多層構造にしても
よい。また、Ｐ型不純物としてはＺｎのみならず、高温
での熱拡散により注入−１−ることかできる不純働程で
あ１ｔば、拡散による注入の逆プロセスとして本発明に
、画用できるのは勿論のことである。さらに、構成材料
と１７てＩｒ、１ＧａＡ４ＡＳに限るものではなく、Ｔ
ｎＧａＡｓｐやＧａＡｔＩｎＰ等の化合物半導体材料を
用いてもよい。１だ、結晶成長法としてはＭＯ−ＣＶＤ
法の代りにＭＢＥ法を用い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、種種変形し
て実施することができる。
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）〜（ｄ）は上記実施例
レーザの製造工程を示す断面図である。 １１− Ｎ −ＧａＡｓ基板、１２−’ Ｎ −Ｇａｏ
、ｓ ５ＡＺｏ、４５Ａｓクラッド層、１３ ・−・ア
ンドープ”０．８５”０．１ ｓＡｓ活性層、Ｉ ４−
Ｐ −Ｇａｏ、５５ＡＡｏ、４５Ａａクラッド層、１５
− Ｎ −ＧａＡｓ電流阻止層、１６− Ｐ −ＧａＡ
ｇ被覆層（コンタクト層）、１７．１８・・・金属電極
層、２２・・・ストライプ状溝部、２３・・・低濃度Ｐ
型不純物領域（Ｐ一層）。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図 第２図 第３図 ゛ 鴇 第３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）〜（ｄ）は上記実施例
レーザの製造工程を示す断面図である。 １１− Ｎ −ＧａＡｓ基板、１２−’ Ｎ −Ｇａｏ
、ｓ ５ＡＺｏ、４５Ａｓクラッド層、１３ ・−・ア
ンドープ”０．８５”０．１ ｓＡｓ活性層、Ｉ ４−
Ｐ −Ｇａｏ、５５ＡＡｏ、４５Ａａクラッド層、１５
− Ｎ −ＧａＡｓ電流阻止層、１６− Ｐ −ＧａＡ
ｇ被覆層（コンタクト層）、１７．１８・・・金属電極
層、２２・・・ストライプ状溝部、２３・・・低濃度Ｐ
型不純物領域（Ｐ一層）。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図 第２図 第３図 ゛ 鴇 第３図
Claims (3)
- （１）化合物半導体材料からなり、ダブルへテロ接合構
造を有する半導体レーデ装置において、Ｎ型半導体基板
と、活性層をＮ型クラッド層及びＰ型クラッド層で挾ん
でなり上記基板上に成長形成されたダブルへテロ接合部
と、上記Ｐ型クラッド層上に成長形成され、かつこのク
ラ。 ド層まで至るストライプ状の溝部が形成されたＮ型電流
阻止層と、上記溝部を含み上記電流阻止層上に成長形成
されたＰ型被稜層とを具備し、前記Ｐ型クラッド層は前
記ストライプ状溝部下でそのＰ型不純物濃度が他の部位
より低濃度に形成されていることを特徴とする半導体レ
ーザ装置。 - （２）化合物半導体材料からなり、ダブルへテロ接合構
造を有する半導体レーザ装置の製造方法において、Ｎ型
半導体基板上ＫＮ型クラッド層、活性層及びＰ型クラッ
ド層を順次成長してダブルへテロ接合を形成する工程と
、上記Ｐ型クラッド層上にＮ型電流阻止層を成長形成す
る工程と、次いで上記Ｎ型電流阻止層を前記Ｐ型クラッ
ド層に至るまで選択エツチングしてストライプ状の溝部
を形成する工程と、次いでＡｓ正圧雰囲気下高温熱処理
し、上記ストライプ状溝部下のＰ型クラッド層のＰ型不
純物濃度を低下せしめる工程と、しかるのち上記溝部を
含み前記電流阻止層上にＰ型被覆層を成長形成する工程
とを具備したことを特徴とする半導体レーザ装置の製造
方法。 - （３）前記Ｐ型被覆層を成長形成する工程として、Ｍ
Ｏ−ＣＶＤ法を用いることを特徴とする特許請求の範囲
第２項記載の半導体レーザ装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17537283A JPS6066892A (ja) | 1983-09-22 | 1983-09-22 | 半導体レ−ザ装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17537283A JPS6066892A (ja) | 1983-09-22 | 1983-09-22 | 半導体レ−ザ装置及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6066892A true JPS6066892A (ja) | 1985-04-17 |
| JPS6349396B2 JPS6349396B2 (ja) | 1988-10-04 |
Family
ID=15994941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17537283A Granted JPS6066892A (ja) | 1983-09-22 | 1983-09-22 | 半導体レ−ザ装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6066892A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61244023A (ja) * | 1985-04-22 | 1986-10-30 | Nec Corp | 半導体素子の製造方法 |
| JPS61201273U (ja) * | 1985-06-07 | 1986-12-17 | ||
| US5141407A (en) * | 1990-10-01 | 1992-08-25 | Copeland Corporation | Scroll machine with overheating protection |
| US5358391A (en) * | 1986-08-22 | 1994-10-25 | Copeland Corporation | Hermetic compressor with heat shield |
| US5674062A (en) * | 1986-08-22 | 1997-10-07 | Copeland Corporation | Hermetic compressor with heat shield |
| US5707210A (en) * | 1995-10-13 | 1998-01-13 | Copeland Corporation | Scroll machine with overheating protection |
-
1983
- 1983-09-22 JP JP17537283A patent/JPS6066892A/ja active Granted
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61244023A (ja) * | 1985-04-22 | 1986-10-30 | Nec Corp | 半導体素子の製造方法 |
| JPS61201273U (ja) * | 1985-06-07 | 1986-12-17 | ||
| JPH029502Y2 (ja) * | 1985-06-07 | 1990-03-08 | ||
| US5358391A (en) * | 1986-08-22 | 1994-10-25 | Copeland Corporation | Hermetic compressor with heat shield |
| US5487654A (en) * | 1986-08-22 | 1996-01-30 | Copeland Corporation | Hermetic compressor with heat shield |
| US5674062A (en) * | 1986-08-22 | 1997-10-07 | Copeland Corporation | Hermetic compressor with heat shield |
| US5141407A (en) * | 1990-10-01 | 1992-08-25 | Copeland Corporation | Scroll machine with overheating protection |
| US5707210A (en) * | 1995-10-13 | 1998-01-13 | Copeland Corporation | Scroll machine with overheating protection |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6349396B2 (ja) | 1988-10-04 |
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