JPS61210689A - 半導体レ−ザの構造及び製造方法 - Google Patents
半導体レ−ザの構造及び製造方法Info
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- JPS61210689A JPS61210689A JP5178385A JP5178385A JPS61210689A JP S61210689 A JPS61210689 A JP S61210689A JP 5178385 A JP5178385 A JP 5178385A JP 5178385 A JP5178385 A JP 5178385A JP S61210689 A JPS61210689 A JP S61210689A
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- 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
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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
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- 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
- H01S5/2277—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching double channel planar buried heterostructure [DCPBH] laser
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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】
〔概要〕
埋込み型半導体レーザとして、埋込み層を高抵抗とし、
且つ活性要領を高抵抗層と分離し、少数キャリヤの拡散
現象によるリーク電流を防止すると共に、横モードの安
定化と高速変調特性の優れた半導体レーザの構造、及び
その製造方法を提案する。
且つ活性要領を高抵抗層と分離し、少数キャリヤの拡散
現象によるリーク電流を防止すると共に、横モードの安
定化と高速変調特性の優れた半導体レーザの構造、及び
その製造方法を提案する。
本発明は、半導体レーザ構造において、電流狭窄を行っ
て、横方向モードの安定化を図ると共に、 □低しきい
値、高速変調に適した半導体レーザの構造及び製造方法
に関する。
て、横方向モードの安定化を図ると共に、 □低しきい
値、高速変調に適した半導体レーザの構造及び製造方法
に関する。
半導体レーザにおいては、光の照射方向での発振波長の
単一モード化と共に、照射方向と垂直なる面上での横方
向での高次モードの発振を防止することが重要視されて
いる。
単一モード化と共に、照射方向と垂直なる面上での横方
向での高次モードの発振を防止することが重要視されて
いる。
横方向に基本モード以外の高次のモードの発振を含むと
、発振の不安定現象を起こし易く、また光の奇麗なスペ
クトルが得られない。
、発振の不安定現象を起こし易く、また光の奇麗なスペ
クトルが得られない。
また、これと共にしきい値を下げ、キャパシタンスの少
ない高速変調に適した半導体レーザの開発が要望されて
いる。
ない高速変調に適した半導体レーザの開発が要望されて
いる。
従来より上記横方向モードの安定化には多くの提案がな
されている。基本的な考え方は、レーザの発振電流を広
い面積に一様に流すのでなく、光の出力方向に沿って細
いストライプ状に絞って流す方法である。
されている。基本的な考え方は、レーザの発振電流を広
い面積に一様に流すのでなく、光の出力方向に沿って細
いストライプ状に絞って流す方法である。
第３図Ｔａｌ、 （ｂｌにより、この種の代表的なる構
造について説明する。
造について説明する。
第３図（ａ）は一般的なるＤ Ｈ（Ｄｏｕｂｌｅ Ｈｅ
ｔｅｒｏ）構造のレーザで、電極コンタクト面を細いス
トライプ状とした、所謂電極ストライプ・レーザ構造を
示す。
ｔｅｒｏ）構造のレーザで、電極コンタクト面を細いス
トライプ状とした、所謂電極ストライプ・レーザ構造を
示す。
図面において、２１はｎ型基板、２２はｎ型クラッド層
、２３は活性層、２４はｐ型りラッド層、２５はｐ′層
、２６は絶縁膜、２７は負電極、２８は正電極を示して
いる。
、２３は活性層、２４はｐ型りラッド層、２５はｐ′層
、２６は絶縁膜、２７は負電極、２８は正電極を示して
いる。
この構造では、発振電流の低下は可能であるが、半導体
積層部に流入せる電流は図面の矢印のごとく拡がり効果
的なる横モードの制御は出来ない。
積層部に流入せる電流は図面の矢印のごとく拡がり効果
的なる横モードの制御は出来ない。
より有効なる電流の狭窄を行うために、第３図ｆｂ）に
示す埋込み型レーザが多く用いられている。
示す埋込み型レーザが多く用いられている。
この構造では光発振に寄与する領域の積層構造は第３図
ｆａｌと同様であるが、この部分を細長いストライプ状
にエツチングにより形成し、両側部を０層２９．９層３
０にて埋込んだもので、従って、両側部は上からｐ−ｎ
−ｐ−ｎの積層構造を形成する。
ｆａｌと同様であるが、この部分を細長いストライプ状
にエツチングにより形成し、両側部を０層２９．９層３
０にて埋込んだもので、従って、両側部は上からｐ−ｎ
−ｐ−ｎの積層構造を形成する。
両側の埋込み部にはｎ−ｐの逆接合部が形成されるので
、電流の流れは阻止され、電流狭窄が可能となる方法で
ある。
、電流の流れは阻止され、電流狭窄が可能となる方法で
ある。
上記に述べた、従来の技術によっである程度までの特性
を得ることは可能となっているが、まだ多くの問題点を
残している。
を得ることは可能となっているが、まだ多くの問題点を
残している。
低しきい値で、且つ横方向のモードの安定化のためには
、活性層の幅を更に狭くすることが必要であり、製作技
術上の問題がある。
、活性層の幅を更に狭くすることが必要であり、製作技
術上の問題がある。
電流狭窄のためｎ−ｐの逆バイアスによる電流の阻止特
性を利用しているが、ｐ’−ｎ−ｐ−ｎのサイリスク構
成をとるので活性層部からの洩れ電流により、サイリス
ク部がオンの状態となり大きなリーク電流が流れること
が起こり得る。
性を利用しているが、ｐ’−ｎ−ｐ−ｎのサイリスク構
成をとるので活性層部からの洩れ電流により、サイリス
ク部がオンの状態となり大きなリーク電流が流れること
が起こり得る。
また、ｎ−ｐの逆バイアスがかかることで素子のキャパ
シタンスが増大しＩＧＨｚ以上の周波数では特性が著し
く低下する。
シタンスが増大しＩＧＨｚ以上の周波数では特性が著し
く低下する。
上記問題点は、一導電型半導体基板上に同一導電型の第
１のクラッド層、次いでノンドープ活性層、次いで反対
導電型の第２のクラッド層と順次積層された基板に、活
性領域を挟んで２本のストライプ状の高抵抗層が前記第
２のクラッド層、及び活性層を貫き、第１のクラッド層
にまで達する深さまで形成され、活性領域においては、
活性層と前記高抵抗層との間の領域にキャリヤ濃度が５
ｘ’ Ｉ Ｑ Ｉ ’ｌ〜２Ｘ１０ＩＢで第２のクラッ
ド層とほぼ同一組成の埋込み層が設けられた構造よりな
る本発明のによって解決される。
１のクラッド層、次いでノンドープ活性層、次いで反対
導電型の第２のクラッド層と順次積層された基板に、活
性領域を挟んで２本のストライプ状の高抵抗層が前記第
２のクラッド層、及び活性層を貫き、第１のクラッド層
にまで達する深さまで形成され、活性領域においては、
活性層と前記高抵抗層との間の領域にキャリヤ濃度が５
ｘ’ Ｉ Ｑ Ｉ ’ｌ〜２Ｘ１０ＩＢで第２のクラッ
ド層とほぼ同一組成の埋込み層が設けられた構造よりな
る本発明のによって解決される。
また、その製造方法としては、一導電型半導体基板上に
同一導電型の第１のクラッド層、次いでノンドープ活性
層、次いで反対導電型の第２のクラッド層と順次積層す
る。次いで、活性領域を挾んで、２本の平行なるストラ
イプ状の溝を、前記第２のクラッド層、及び活性層を貫
き、第１のクラッド層にまで達する深さまで形成する。
同一導電型の第１のクラッド層、次いでノンドープ活性
層、次いで反対導電型の第２のクラッド層と順次積層す
る。次いで、活性領域を挾んで、２本の平行なるストラ
イプ状の溝を、前記第２のクラッド層、及び活性層を貫
き、第１のクラッド層にまで達する深さまで形成する。
政情に側面を露出した活性層領域を部分的に除去し、質
量輸送法により第２のクラッド層とほぼ同一組成の層を
少数キャリヤの拡散長程度成長する。更に、選択成長法
により前記溝を高抵抗層で埋込む工程を含む方法により
半導体レーザを完成する。
量輸送法により第２のクラッド層とほぼ同一組成の層を
少数キャリヤの拡散長程度成長する。更に、選択成長法
により前記溝を高抵抗層で埋込む工程を含む方法により
半導体レーザを完成する。
活性領域の両側を高抵抗層で埋込んで、直接のリーク電
流を阻止すると共に、活性層からの少数キャリヤの拡散
によるリーク電流は、クラッド層と同一の成長層の埋込
みにより防止している。
流を阻止すると共に、活性層からの少数キャリヤの拡散
によるリーク電流は、クラッド層と同一の成長層の埋込
みにより防止している。
これによって、横モード特性の良好な、しきい値の低い
、高速変調特性の優れた半導体レーザが得られる。
、高速変調特性の優れた半導体レーザが得られる。
本発明の一実施例を ＩｎＧａＡｓＰを活性層に用いた
ＤＨ構造のレーザについて説明する。
ＤＨ構造のレーザについて説明する。
第１図は光の出力方向に垂直なる面での断面図での構造
を示す。
を示す。
図面において、１はｎ−ＩｎＰ 基板、２はアンドープ
ＩｎＧａＡｓＰ活性層（発光波長１．３μｍ、厚さ０．
１μｍ） 、３はｐ−１ｎＰクラッド層（厚さ１．０μ
ｍ前後）、４はアンドープ ＩｎＧａＡｓＰコンタクト
層、５は高抵抗 ＩｎＰ層、６は溝、７は質量輸送法に
よる成長層、８はコンタクトをとるためのＺｎ拡散層、
９はＳｉ０ｇ膜、１１は正電極、１２は負電極をそれぞ
れ示す。
ＩｎＧａＡｓＰ活性層（発光波長１．３μｍ、厚さ０．
１μｍ） 、３はｐ−１ｎＰクラッド層（厚さ１．０μ
ｍ前後）、４はアンドープ ＩｎＧａＡｓＰコンタクト
層、５は高抵抗 ＩｎＰ層、６は溝、７は質量輸送法に
よる成長層、８はコンタクトをとるためのＺｎ拡散層、
９はＳｉ０ｇ膜、１１は正電極、１２は負電極をそれぞ
れ示す。
活性層２は１〜１．５μｍの幅で、その両側は ５ｘｌ
ＱＩ’７〜２Ｘ１０′８のキャリヤ濃度の ｐ−ＩｎＰ
層７により埋込まれている。
ＱＩ’７〜２Ｘ１０′８のキャリヤ濃度の ｐ−ＩｎＰ
層７により埋込まれている。
この層７は発振時、キャリヤ濃度が高くなると活性層２
と高抵抗層５を分離し、高抵抗層にキャリヤが注入され
るのを防ぐ。
と高抵抗層５を分離し、高抵抗層にキャリヤが注入され
るのを防ぐ。
この高抵抗層にキャリヤが注入されると、ここでは少数
キャリヤの拡散長が長いため大きなリーク電流となるの
を防ぐためである。
キャリヤの拡散長が長いため大きなリーク電流となるの
を防ぐためである。
この層７の幅が必要以上に大きいと、この層自体でリー
ク電流を生ずるので、１〜２μｍ程度が良い。
ク電流を生ずるので、１〜２μｍ程度が良い。
電極１１は電流通路以外は高抵抗に接触しているので、
キャパシタンスは非常に小さく、高速変調が可能となる
。
キャパシタンスは非常に小さく、高速変調が可能となる
。
次に、上記構造のレーザを製造法を工程順に第２図によ
り説明する。
り説明する。
第２図（ａｌは、ｎ−■ｎＰ基板１の（１００）面上に
アンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層２を０．１．ｃ＋ｍ、
、ｐ −ＩｎＰクラッド層３を１ａｍ、アンドープＩ
ｎＧａＡｓＰコンタクト層４を０．３μｍと順次成長″
させた状態を示す。基板１はｎ型クラッド層１゛を兼ね
ている。
アンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層２を０．１．ｃ＋ｍ、
、ｐ −ＩｎＰクラッド層３を１ａｍ、アンドープＩ
ｎＧａＡｓＰコンタクト層４を０．３μｍと順次成長″
させた状態を示す。基板１はｎ型クラッド層１゛を兼ね
ている。
次に、これにＳｉｎｇ膜１３をＣＶＤ法またはスパッタ
法で２０００〜３０００人形成し、通常のフォトリソグ
ラフィ法で２本のストライブ窓を間隔８μｍ。
法で２０００〜３０００人形成し、通常のフォトリソグ
ラフィ法で２本のストライブ窓を間隔８μｍ。
ストライブ幅１．５μｍで＜ ０１１ ＞方向に形成す
る。
る。
ブロームメタノールエッチング液により上部で幅約３μ
ｍ、深さ２μｍの溝を形成する。
ｍ、深さ２μｍの溝を形成する。
この時、中央領域では上部で約６μｍ、活性層部で約４
μｍの幅となる。これを第２図（ｂ）に示す。
μｍの幅となる。これを第２図（ｂ）に示す。
次いで、活性層２を両側１４より選択的にエツチングに
より、片側で１．５μｍ程度除去する。エツチング液と
しては、例えば、Ｈ２Ｓ０ａ： ＨｚＯ□：Ｈ２０＝３
＝１：１ を使用する。この結果活性層の幅は約１μｍ
となる。これを第２（Ｃ）に示す。
より、片側で１．５μｍ程度除去する。エツチング液と
しては、例えば、Ｈ２Ｓ０ａ： ＨｚＯ□：Ｈ２０＝３
＝１：１ を使用する。この結果活性層の幅は約１μｍ
となる。これを第２（Ｃ）に示す。
□次いで、このウェハーをＳｉＯ□膜を付けたまま成長
用グラファイトボートに入れ、ボートを多結晶ＩｎＰ板
の蓋をして、炉の温度を６３０〜６７０°Ｃとして３０
分〜２時間加熱し、質量輸送法により、活性層部の溝１
４にＩｎＰ７を成長させる。
用グラファイトボートに入れ、ボートを多結晶ＩｎＰ板
の蓋をして、炉の温度を６３０〜６７０°Ｃとして３０
分〜２時間加熱し、質量輸送法により、活性層部の溝１
４にＩｎＰ７を成長させる。
次いで、ＣｄまたはＺｎを少量含ませたメルトを用い、
約６００℃で、溝６に高抵抗層５を成長させる。これを
第２図（ｄｉに示す。
約６００℃で、溝６に高抵抗層５を成長させる。これを
第２図（ｄｉに示す。
次いで、ＳｉＯ□膜を除去し、新たに幅４μｍの窓を有
する５ｉ０２マスク９を形成し、コンタクト用のＺｎの
拡散８を行い、この後電極を形成して第１図の構造が得
られる。
する５ｉ０２マスク９を形成し、コンタクト用のＺｎの
拡散８を行い、この後電極を形成して第１図の構造が得
られる。
上記実施例では、ファブリペロ−型レーザについて説明
したが、コルゲーション構造の光導波路層を活性層に接
して形成せる分布帰還型レーザ（ＤＦＢレーザ）にも同
様適用可能である。
したが、コルゲーション構造の光導波路層を活性層に接
して形成せる分布帰還型レーザ（ＤＦＢレーザ）にも同
様適用可能である。
以上に説明せるごとく、本発明の半導体レーザの構造及
び製造方法により、効果的な電流狭窄が実現可能となり
、横モード特性が良好で、しきい値の低い、高速変調特
性の優れたレーザを得ることが出来る。
び製造方法により、効果的な電流狭窄が実現可能となり
、横モード特性が良好で、しきい値の低い、高速変調特
性の優れたレーザを得ることが出来る。
第１図は本発明にかかわるレーザの構造を示す断面図、
第２図は本発明にかかわるレーザの製造方法を工程順に
示す説明図、 第３図は従来の技術によるレーザ構造を示す。 図面において、 １．２１はｎ型基板、 ２．２３は活性層、 ３．２２．２４はクラッド層、 ４はコンタクト層、 ５は高抵抗層、 ６．１４は溝、 ７は成長層（質量輸送法）、 ８はＺｎ拡散層、 ９．１３はＳ ｉ Ｏ２膜、 １１．２８は正電極、 １２．２７は負電極、 ２５．３０はｐ層、 ２６は絶縁膜、 ２９はｎ層、 をそれぞれ示す。
示す説明図、 第３図は従来の技術によるレーザ構造を示す。 図面において、 １．２１はｎ型基板、 ２．２３は活性層、 ３．２２．２４はクラッド層、 ４はコンタクト層、 ５は高抵抗層、 ６．１４は溝、 ７は成長層（質量輸送法）、 ８はＺｎ拡散層、 ９．１３はＳ ｉ Ｏ２膜、 １１．２８は正電極、 １２．２７は負電極、 ２５．３０はｐ層、 ２６は絶縁膜、 ２９はｎ層、 をそれぞれ示す。
Claims (2)
- （１）一導電型半導体基板（１）の上に同一導電型の第
１のクラッド層（１）、次いでノンドープ活性層（２）
、次いで反対導電型の第２のクラッド層（３）と順次積
層された基板に、 活性領域を挟んで２本のストライプ状の高抵抗層（５）
が前記第２のクラッド層、及び活性層を貫き、第１のク
ラッド層にまで達する深さまで形成され、該活性領域に
おいては、該活性層と前記高抵抗層との間の領域にキャ
リヤ濃度が５×１０＾１＾７〜２×１０＾１＾８で第２
のクラッド層とほぼ同一組成の埋込み層（７）が設けら
れたことを特徴とする半導体レーザの構造。 - （２）一導電型半導体基板上に同一導電型の第１のクラ
ッド層、次いでノンドープ活性層、次いで反対導電型の
第２のクラッド層と順次積層する工程と、 活性領域を挟んで、２本の平行なるストライプ状の溝（
６）を、前記第２のクラッド層、及び活性層を貫き、第
１のクラッド層にまで達する深さまで形成する工程と、 該溝に側面を露出した活性層領域を両側より部分的に除
去する工程と、 該除去された領域を、質量輸送法により第２のクラッド
層とほぼ同一組成の層（７）を少数キャリヤの拡散長程
度成長する工程と、 選択成長法により前記溝を高抵抗層（５）で埋込む工程
を含むことを特徴とする半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5178385A JPS61210689A (ja) | 1985-03-14 | 1985-03-14 | 半導体レ−ザの構造及び製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5178385A JPS61210689A (ja) | 1985-03-14 | 1985-03-14 | 半導体レ−ザの構造及び製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61210689A true JPS61210689A (ja) | 1986-09-18 |
Family
ID=12896539
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5178385A Pending JPS61210689A (ja) | 1985-03-14 | 1985-03-14 | 半導体レ−ザの構造及び製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61210689A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6379392A (ja) * | 1986-09-22 | 1988-04-09 | Nec Corp | 埋込み構造半導体レ−ザの製造方法 |
| JPS6386594A (ja) * | 1986-09-30 | 1988-04-16 | Toshiba Corp | 半導体発光素子の製造方法 |
| JPS63153881A (ja) * | 1986-12-17 | 1988-06-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 |
| EP0293185A2 (en) * | 1987-05-26 | 1988-11-30 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor laser device and method for manufacturing the same |
| JPH07202352A (ja) * | 1995-01-17 | 1995-08-04 | Toshiba Corp | 半導体発光素子 |
| CN106399975A (zh) * | 2016-12-15 | 2017-02-15 | 乐山新天源太阳能科技有限公司 | 用于石墨舟上下片装置 |
| CN106435521A (zh) * | 2016-12-15 | 2017-02-22 | 乐山新天源太阳能科技有限公司 | 用于石墨舟设备的硅片取放装置 |
-
1985
- 1985-03-14 JP JP5178385A patent/JPS61210689A/ja active Pending
Cited By (7)
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|---|---|---|---|---|
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| CN106435521A (zh) * | 2016-12-15 | 2017-02-22 | 乐山新天源太阳能科技有限公司 | 用于石墨舟设备的硅片取放装置 |
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