JPS6072285A - 埋め込み型半導体レ−ザ装置 - Google Patents
埋め込み型半導体レ−ザ装置Info
- Publication number
- JPS6072285A JPS6072285A JP17914483A JP17914483A JPS6072285A JP S6072285 A JPS6072285 A JP S6072285A JP 17914483 A JP17914483 A JP 17914483A JP 17914483 A JP17914483 A JP 17914483A JP S6072285 A JPS6072285 A JP S6072285A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- inp
- carrier concentration
- buried
- semiconductor laser
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- 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
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Geometry (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- 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】
〔発明の技術分野〕
本発明は、半導体レーザ装置に係シ、特に埋め込み型半
導体レーザ装置の改良に関する。
導体レーザ装置の改良に関する。
近時、半導体レーザにおける電流狭窄法として埋め込み
法が多く用いられている。この埋め込み型半導体レーザ
の一般的な製造方法は１回目の液相エピタキシャル成長
により基板上に活性層等を成長させダブルへテロ構造の
ウェーハを形成したのちにストライプ状の５ｉ０２等を
マスクにしてウェーハのエツチングを行ないストライプ
状のメサを形成し、さらに２回目の液相エピタキシャル
成長によシＰ型半導体層、Ｎ型半導体層等を形成してメ
サを埋め込むものである。この方法は、埋め込み領域内
にエピタキシャル成長により形成されたＰ／Ｎ逆接合を
用いて電流を活性層に集中させるものであるが良好なＰ
Ｎ接合ができずリークが多くなシやすかった。その原因
は、２回目の液相エピタキシャル成長の際、ｄエーハを
高温にさらさなければならずそのためエピタキシャル成
長をしようとするウェーハ面に荒れを生じ良好な結晶成
長ができないためである。Ｉ−Ｖ族化合物半導体におい
てはＶ族の蒸気圧が特に高いためＶ族原子が抜けやすく
荒れは一段と激しく問題であった。この問題を解決する
ために拡散法を用いて埋め込み層内にＰ／Ｎ逆接合を形
成する試みもなされているか製造工程が複雑になる等の
欠点があった。
法が多く用いられている。この埋め込み型半導体レーザ
の一般的な製造方法は１回目の液相エピタキシャル成長
により基板上に活性層等を成長させダブルへテロ構造の
ウェーハを形成したのちにストライプ状の５ｉ０２等を
マスクにしてウェーハのエツチングを行ないストライプ
状のメサを形成し、さらに２回目の液相エピタキシャル
成長によシＰ型半導体層、Ｎ型半導体層等を形成してメ
サを埋め込むものである。この方法は、埋め込み領域内
にエピタキシャル成長により形成されたＰ／Ｎ逆接合を
用いて電流を活性層に集中させるものであるが良好なＰ
Ｎ接合ができずリークが多くなシやすかった。その原因
は、２回目の液相エピタキシャル成長の際、ｄエーハを
高温にさらさなければならずそのためエピタキシャル成
長をしようとするウェーハ面に荒れを生じ良好な結晶成
長ができないためである。Ｉ−Ｖ族化合物半導体におい
てはＶ族の蒸気圧が特に高いためＶ族原子が抜けやすく
荒れは一段と激しく問題であった。この問題を解決する
ために拡散法を用いて埋め込み層内にＰ／Ｎ逆接合を形
成する試みもなされているか製造工程が複雑になる等の
欠点があった。
本発明の目的は、埋め込み層内に良好なＰハ逆接合を形
成することにより電流のリークを減少し、十分なる低し
きい値発振を可能とした埋め込み型半導体レーザ装置を
提供することにある。
成することにより電流のリークを減少し、十分なる低し
きい値発振を可能とした埋め込み型半導体レーザ装置を
提供することにある。
本発明の骨子は、各層のキャリア濃度の最適化を計るこ
とにより良好な特性を持つ埋め込み型半導体レーザ装置
を得ることにある。
とにより良好な特性を持つ埋め込み型半導体レーザ装置
を得ることにある。
すなわち本発明はＮ−ＩｎＰ基板とＧａＩｒ１ｓＰ活性
層との間に形成されるＮ−ＩｎＰバッファ層のキャリア
濃度をＩ Ｘ １０１１０１６ｔ乃至１×１０１８確−
３としたストライプ状のメサを埋め込む際にＰ−ＩｎＰ
層のキャリア濃度を２ Ｘ １０１８ｍ ”乃至Ｉ Ｘ
１０１９ｃｍ−３とし、Ｎ−ＩｎＰ層のキャリア濃度
をｌＸｌ０１６画−３乃至Ｉ Ｘ １０１８６ｎ’とし
たものである。
層との間に形成されるＮ−ＩｎＰバッファ層のキャリア
濃度をＩ Ｘ １０１１０１６ｔ乃至１×１０１８確−
３としたストライプ状のメサを埋め込む際にＰ−ＩｎＰ
層のキャリア濃度を２ Ｘ １０１８ｍ ”乃至Ｉ Ｘ
１０１９ｃｍ−３とし、Ｎ−ＩｎＰ層のキャリア濃度
をｌＸｌ０１６画−３乃至Ｉ Ｘ １０１８６ｎ’とし
たものである。
本発明によれば埋め込み層であるＰ−ＩｎＰ層のキャリ
ア濃度は２ Ｘ １０１８ｃｍ ” と高いため液相エ
ピタキシャル成長を終えて室温にまでウェーハを降温す
る間にＰ−ＩｎＰ中のアクセプタ不純物はＮ−ＩｎＰバ
ッファ層や埋め込み層であるＮ−ＩｎＰ）℃へと拡散し
てゆく。一方Ｎ−ＩｎＰバッファ層とＮ−ＩｎＰ埋め込
み層のキャリア濃度はｌＸ１０１８ｃｒｎ−３以下とし
であるためアクセプタ濃度がドナ濃度を上回ることとな
りＮ−ＩｎＰの一部はＰ−ＩｎＰへ反転する。このよう
にして最終的にはエピタキシャル成長直後のＰＮ接合の
位置とはずれたところに拡散によってＰＮ接合が形成さ
れるわけであるが、こうしてできたＰＮ接合の特性は非
常に良好である。そのため埋め込み層内のＰＮ逆接合は
有効に作用し、電流リークの少ない、低しきい値の半導
体レーザを従来と同様の工程で得ることができる。
ア濃度は２ Ｘ １０１８ｃｍ ” と高いため液相エ
ピタキシャル成長を終えて室温にまでウェーハを降温す
る間にＰ−ＩｎＰ中のアクセプタ不純物はＮ−ＩｎＰバ
ッファ層や埋め込み層であるＮ−ＩｎＰ）℃へと拡散し
てゆく。一方Ｎ−ＩｎＰバッファ層とＮ−ＩｎＰ埋め込
み層のキャリア濃度はｌＸ１０１８ｃｒｎ−３以下とし
であるためアクセプタ濃度がドナ濃度を上回ることとな
りＮ−ＩｎＰの一部はＰ−ＩｎＰへ反転する。このよう
にして最終的にはエピタキシャル成長直後のＰＮ接合の
位置とはずれたところに拡散によってＰＮ接合が形成さ
れるわけであるが、こうしてできたＰＮ接合の特性は非
常に良好である。そのため埋め込み層内のＰＮ逆接合は
有効に作用し、電流リークの少ない、低しきい値の半導
体レーザを従来と同様の工程で得ることができる。
第１図は本発明の一実施例に係わる半導体レーザの製造
工程を示す断面図である。
工程を示す断面図である。
まず、第１図に示す如＜ （１００）Ｎ型ＩｎＰ 基板
（１）上に液相エピタキシャル成長法によりＮ−ＩｎＰ
バッファ層（２）（キャリア濃度５刈ｏ１７ｍ−３，厚
さ６μｍ）。
（１）上に液相エピタキシャル成長法によりＮ−ＩｎＰ
バッファ層（２）（キャリア濃度５刈ｏ１７ｍ−３，厚
さ６μｍ）。
Ｇａｏ、ｚａ Ｉｎｏ、ｙ４Ａｓｏ、ｓｓ Ｐｏ、４４
活性ｆ’ｍ （３） （／ ７ ）’ −７’ ？厚
さ０．２ μｍ ） 、 Ｐ−ＩｎＰクラッド層（４）
（キャリア濃度Ｉ Ｘ １０１８ｃｒｎ−３，厚さ２μ
ｍ）、さらにＰ−ＧａＩｎＡｓＰオーミックコンタクト
層（５）（キャリア濃度２×１０１８ｏ＋＋−３，厚さ
１μｍ）を順次成長させダブルへテロ構造のウェーハを
得た。Ｐ型不純物としてＺｎ。
活性ｆ’ｍ （３） （／ ７ ）’ −７’ ？厚
さ０．２ μｍ ） 、 Ｐ−ＩｎＰクラッド層（４）
（キャリア濃度Ｉ Ｘ １０１８ｃｒｎ−３，厚さ２μ
ｍ）、さらにＰ−ＧａＩｎＡｓＰオーミックコンタクト
層（５）（キャリア濃度２×１０１８ｏ＋＋−３，厚さ
１μｍ）を順次成長させダブルへテロ構造のウェーハを
得た。Ｐ型不純物としてＺｎ。
Ｎ型不純物として８ｎを用いた。次いで約５μｍの幅を
持つストライプ状のＳ ｉｏ２を（０１１）方向に形成
しこれをマスクとして０．２％Ｂｒ−メタノールを用い
てエツチングを行ない、第２図に示した逆メサストライ
プを得た。
持つストライプ状のＳ ｉｏ２を（０１１）方向に形成
しこれをマスクとして０．２％Ｂｒ−メタノールを用い
てエツチングを行ない、第２図に示した逆メサストライ
プを得た。
次に再び液相エピタキシャル成長を用い逆メサの埋め込
みを行なった。成長温度は６４５℃でＰ −ＩｎＰ （
６）（キャリア濃度２Ｘ１０”ｃｍ ” 、厚さ１μｍ
）。
みを行なった。成長温度は６４５℃でＰ −ＩｎＰ （
６）（キャリア濃度２Ｘ１０”ｃｍ ” 、厚さ１μｍ
）。
Ｎ−ＩｎＰ（７）（キャリア濃度５ Ｘ １０’ｃｒｎ
’ ｅ厚さ３μｍ）を順次成長させた。
’ ｅ厚さ３μｍ）を順次成長させた。
成長直後の埋め込み領域のＰＮ接合（８）の位置は第３
図に示す如くになったらウェーハは降温して約３０分後
にほぼ室温になったところで成長用ボートからとり出し
た。ウェーハの断面をＫＯＨとフェリシアン化カリウム
の混合液によりステインエ。
図に示す如くになったらウェーハは降温して約３０分後
にほぼ室温になったところで成長用ボートからとり出し
た。ウェーハの断面をＫＯＨとフェリシアン化カリウム
の混合液によりステインエ。
チングし、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）により観察した
ところ第３図に点線で示す如くＰ型不純物であるＺｎが
拡散してできたＰＮ接合が確認された。この場合Ｐ−Ｉ
ｎＰ埋め込み層（６）のＰ型不純物であるＺｎが良好に
拡散するためにはＮ−ＩｎＰバッファ層（２）及びＮ−
ＩｎＰ層（７）の不純物濃度をＩ Ｘ １０”ｃｒｎ−
３乃至１刈Ｑ”ｚ−３の範囲とし、Ｐ−ＩｎＰ層（６）
ノ不純物濃度を２Ｘ１０’％＋＋−３乃至１×１０１９
ｃｒｎ−３の範囲とすれば良い。このようにして得たウ
ェーハに全面電極をつけへき開によシレーザ素子を作製
してその特性を調べたところ約２０ｍＡのしきい値で室
温ＣＷ発振を得ることができウェファ内での歩留りも向
上した。
ところ第３図に点線で示す如くＰ型不純物であるＺｎが
拡散してできたＰＮ接合が確認された。この場合Ｐ−Ｉ
ｎＰ埋め込み層（６）のＰ型不純物であるＺｎが良好に
拡散するためにはＮ−ＩｎＰバッファ層（２）及びＮ−
ＩｎＰ層（７）の不純物濃度をＩ Ｘ １０”ｃｒｎ−
３乃至１刈Ｑ”ｚ−３の範囲とし、Ｐ−ＩｎＰ層（６）
ノ不純物濃度を２Ｘ１０’％＋＋−３乃至１×１０１９
ｃｒｎ−３の範囲とすれば良い。このようにして得たウ
ェーハに全面電極をつけへき開によシレーザ素子を作製
してその特性を調べたところ約２０ｍＡのしきい値で室
温ＣＷ発振を得ることができウェファ内での歩留りも向
上した。
電流のリークは全く観察されなかった。さらに最大ＣＷ
温度も１００℃以上まで高めることが可能であった。
温度も１００℃以上まで高めることが可能であった。
なお１本発明は上述した実施例に限定されるものではな
くその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施するこ
とができる。例えばメサの形状は逆メサに限らない。ま
た、活性層の組成も適宜変更可能である。
くその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施するこ
とができる。例えばメサの形状は逆メサに限らない。ま
た、活性層の組成も適宜変更可能である。
第１図乃至第３図は本発明の一実施例に係わる半導体レ
ーザの製造工程を示す断面図である。 １・・・Ｎ型ＩｎＰ基板、２・・・Ｎ−ＩｎＰバッファ
層、３− Ｇａ１ｎＡｓＰ活性層、４−Ｐ−ＩｎＰクラ
ット層、５・・・Ｐ−ＧａＩｒ＋ＡｓＰオーミックコン
タクト層、６・・・Ｐ−ＩｎＰ埋め込み層、７・・・Ｎ
−ＩｎＰ埋め込み層。 ８・・・成長直後のＰＮ接合位置。 代理人弁理士 則近憲佑外１名
ーザの製造工程を示す断面図である。 １・・・Ｎ型ＩｎＰ基板、２・・・Ｎ−ＩｎＰバッファ
層、３− Ｇａ１ｎＡｓＰ活性層、４−Ｐ−ＩｎＰクラ
ット層、５・・・Ｐ−ＧａＩｒ＋ＡｓＰオーミックコン
タクト層、６・・・Ｐ−ＩｎＰ埋め込み層、７・・・Ｎ
−ＩｎＰ埋め込み層。 ８・・・成長直後のＰＮ接合位置。 代理人弁理士 則近憲佑外１名
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 Ｇａ１ｎＡｓＰ ／ ＩｎＰ系の埋め込み型半導体レー
ザに於いてＮ−ＩｎＰ基板とＧａＩｎＡｓＰ活性層との
間に形成されるＮ−ＩｎＰバッファ層のキャリア濃度を
Ｉ Ｘ １０”ｃｌｎ−３乃至１×１０１８ＣＩｎ−３
とし、Ｐ／Ｎ逆接合で形成される活性領域周辺の埋め込
み層におけるＰ−ＩｎＰ層のキャリア濃度を２ Ｘ １
０１８ｃｍ−３乃至Ｉ Ｘ １０１９ｍ ”とし。 Ｎ−ＩｎＰ層のキャリア濃度を１×１０１６ｃｒｎ−３
乃至１×１０１８副 としたことを特徴とする 埋め込み型半導体し〒ヂ゛装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17914483A JPS6072285A (ja) | 1983-09-29 | 1983-09-29 | 埋め込み型半導体レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17914483A JPS6072285A (ja) | 1983-09-29 | 1983-09-29 | 埋め込み型半導体レ−ザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6072285A true JPS6072285A (ja) | 1985-04-24 |
Family
ID=16060738
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17914483A Pending JPS6072285A (ja) | 1983-09-29 | 1983-09-29 | 埋め込み型半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6072285A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4849372A (en) * | 1987-02-18 | 1989-07-18 | Mitsubishi Kenki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device and a method of producing same |
| KR100640393B1 (ko) | 2004-05-20 | 2006-10-30 | 삼성전자주식회사 | 역메사 구조를 이용한 광집적 소자 및 그 제조방법 |
-
1983
- 1983-09-29 JP JP17914483A patent/JPS6072285A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4849372A (en) * | 1987-02-18 | 1989-07-18 | Mitsubishi Kenki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device and a method of producing same |
| US4910745A (en) * | 1987-02-18 | 1990-03-20 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device |
| KR100640393B1 (ko) | 2004-05-20 | 2006-10-30 | 삼성전자주식회사 | 역메사 구조를 이용한 광집적 소자 및 그 제조방법 |
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