JPS61214494A - 半導体レ−ザおよびその製造方法 - Google Patents

半導体レ−ザおよびその製造方法

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JPS61214494A
JPS61214494A JP5538185A JP5538185A JPS61214494A JP S61214494 A JPS61214494 A JP S61214494A JP 5538185 A JP5538185 A JP 5538185A JP 5538185 A JP5538185 A JP 5538185A JP S61214494 A JPS61214494 A JP S61214494A
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JP
Japan
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layer
conductivity type
type semiconductor
substrate
semiconductor laser
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JP5538185A
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Toshiyuki Ikeda
敏幸 池田
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 基板上にある発光領域の両側部に帯状の溝を形成し溝の
内部および二つの溝の外側をブロック層で埋込んでなる
製造歩留りの良い半導体レーザにおいて、 二つの溝の外側の基板とブロック層との間に漏洩電流に
対して逆方向のP −N接合を形成する半導体層を介在
させることにより、 漏洩電流を低減させ発振しきい値電流の低減を図ったも
のである。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体L−ザおよびその製造方法に関す。
半導体レーザは、光を媒体にして多量の情報を扱う光通
信や情報処理の光信号源として多用されるようになって
きた。
このように使用される半導体レーザは、しきい値電流が
小さく効率が高く然も製造歩留りが良いものであること
が望まれる。
〔従来の技術〕
従来の低しきい値電流、高効率の半導体レーザの代表的
なものとして、第3図の側断面図に構成を示した埋込型
半導体レーザがある。
同図において、lはn型インジウム*(InP)の基板
、2はn型1nPのクラッド層、3はインジウムガリウ
ム砒素燐(InGaAsP)の活性層、4はp型InP
のクラッド層、5はp+型1nGaAsPのコンタクト
層、6と7はそれぞれp型InPとn型1nPのプロ・
ツク層、8と9はそれぞれ金属の電極である。
この半導体レーザは、活性層3がダブルへテロ接合をな
しており、電極8と9との間に電極8を正にした電流を
通ずると、ブロック層7と6とのP−N接合で電流が阻
止され、また活性層3領域の立ち上がり電圧がブロック
層6のクラッド層2および基板1との接合の立ち上がり
電圧より小さいことから、活性層3領域は電流が集中し
て発光領域となり、低しきい値電流、高効率でレーザ光
を出射する。
しかしながらこの半導体レーザは、その製造において、
クラッド層2、活性層3、クラッド層4、コンタクト層
5からなる帯状のメサをエツチングで形成(所謂メサス
トライプ形成)した後にブロック層6.7を埋込み成長
するため、埋込み成長の面が下がって広いため、ブロッ
ク層6に未成長部分が発生して電流の異常漏洩の原因に
なる欠点があって製造歩留りが悪く、その上成長後の表
面が平面にならないため電極8の形成後のパッケージへ
の取付けに不具合である欠点がある。
これらの欠点を改良するものとして、第4図の側断面図
で構成を示した半導体レーザが提案されている(例えば
、公開特許公報、昭58−85584)。
同図において、11はn型1nPの基板、12はn型I
nPのクラッド層、13はInGaAsPの活性層、1
4はp型InPのクラッド層、14aはn型1nPのバ
ッファ層、15はp+型1nGaAsPのコンタクト層
、16と17はそれぞれn型1nPとn型1nPのブロ
ック層、18と19はそれぞれ金属の電極、20はメサ
ストライプ、21と22は溝である。ここで、第3図図
示に対応する対象物の符号は、第3図図示の符号にlO
を加えた符号にしである。
この半導体レーザは、電流がブロック層16と17との
接合で阻止されメサストライプ20が発光領域となって
レーザ光を出射する。そして、メサストライプ20の両
側に溝21と22とがあってその外側がメサストライプ
20と同じ高さであるため、ブロック層16.17の埋
込み成長が第3図図示の場合より良好になり製造歩留り
が向上する。また、電極18が略平面に形成されてパン
ケージへの取付けにも具合が良い。
[発明が解決しようとする問題点〕   。
しかしながら製造歩留りの良いこの半導体レーザは、溝
21と22との外側に活性層13があってその領域の立
ち上がり電圧がメサストライプ20領域と同一になり、
第4図図示aで示す漏洩電流が生じて第3図図示半導体
レーザよりしきい値電流が上昇すると言う問題がある。
〔問題点を解決するための手段〕 上記問題点は、本発明の要旨を示す第1図の側断面図に
示すような、一導電型半導体の基板11上にあって活性
層13を含み平行する二つの溝21.22に挟まれて帯
状をなす半導体多層メサストライプ20と、溝21.2
2の内面に接し二つの溝21.22の外側に延在する逆
導電型の第一のブロック層16と、第一のブロック層上
に接する一導電型の第二のブロック層17とを有し、且
つ二つのa21.22の外側における基板11と第一の
ブロック層16との間に逆導電型半導体層14と一導電
型半導体層24が逆導電型半導体層14を基板11側に
して介在する半導体レーザによって解決され、 また、一導電型半導体の基板11上に少なくとも活性層
13と逆導電型半導体層14と一導電型半導体層24と
をその順序になるように重ねて形成する工程と、一導電
型半導体層24を除去して逆導電型半導体層14を帯状
に表出させる工程と、帯伏表出部の両側部のそれぞれに
帯状の溝21.22を形成する工程と、溝21.22の
内面および二つの溝21.22の外側の面に連通して接
して逆導電型半導体の第一のブロック層16を形成する
工程と、第一のブロック層に接して一導電型半導体の第
二のブロック層17を形成する工程とを含む製造方法に
よって解決される。
〔作用〕
第4図図示半導体レーザの漏洩電流aが大きいのは、先
に説明したように溝21と22との外側が活性層13の
存在により電流阻止機能を失うことにあった。
これに対し、第1図図示の構成は溝21と22との外側
に基板11と同一導電型の一導電型半導体層24が付加
されて逆導電型半導体層14(この層はメサストライプ
20部分でクラッド層として機能している)と上記漏洩
電流に対して逆方向のP−N接合を形成するので、バッ
ファ層14aからクラッド層14を通って第一のブロッ
ク層16に入り基板11に抜ける該漏洩電流は、その通
路が逆導電型半導体層14の側面のみに制限されて活性
層13の存在にかかわらず第4図図示の場合より大幅に
低減する。
そしてこの構成をなす半導体レーザは、上記製造方法、
即ち、バッファ層16.17の形成を第4図図示半導体
レーザの場合の特徴を生かした製造方法によって歩留り
良く製造することが可能である。
かくして、製造歩留りが良く然も低しきい値電流、高効
率の半導体レーザを提供することが可能になる。
〔実施例〕
以下本発明による半導体レーザの実施例についてその構
成と製造手順を示す第2図(a)〜(f)の工程順側断
面図により説明する。
構成は図fflに示すように、第4図図示構成のクラッ
ド層14とブロック16との間にn型1nGaAsPの
エツチングストッパ層23とn型■nPの一導電型半導
体層24が付加されており、基板11、クラッド層12
、活性層13、クラッド層14(第1図図示の逆導電型
半導体層14)、バッファJ’514a、コンタクト層
15、ブロック層16.17、電極18.19、メサス
トライプ20、i21.22、は第4図図示と変わらな
い。
この構成は、第1図図示に比べて、クラッド層14(第
1図図示の逆導電型半導体層14)と一導電型半導体層
24との間にエツチングストッパ層23が余分に存在す
るが、これは後程説明する製造の都合により追加された
もので、クラッド層14と一導電型半導体層24とで形
成する先に説明した所望のP−N接合は問題なく確保さ
れる。
この半導体レーザの製造手順は以下の如くである。
即ち〔図(al参照) 、(100)面の基板11上ニ
、厚さ約2μmのクラッドjiif12、厚さ約0.2
μmの活性層13、厚さ約0.2μmのクラッド層14
、厚さ約0.2μmのエツチングストッパN23、厚さ
約0.6μmの一導電型半導体層14をその順に液相成
長法により成長させる。成長温度は約600℃で、各々
の成長メルトの組成は、それぞれ、インジウム(In)
  :InP :錫(Sn) = 1 g : 5.5
mg : 30mg、 In :インジウム砒素(In
As) :ガリウム砒素(GaAs) : InP  
=  1  g  :44.3+++g:   9.2
mg:   L5+++g、  ln:  InP  
 :カドミウム(Cd) = 1 g :  5.5m
g : 30mg、 In : InAs:GaAs:
  InP   :Sn=  1  g  :44.3
mg:   9.2mg:   1.5mg:30mg
、 In:InP  :Sn= 1 g :  5.5
mg:30mg。
である。
次いで〔図(b)参照〕、一導電型半導体層24上く0
11〉方向に幅約5μmの帯状窓を有する二酸化シリコ
ン(Si02)マスク25を形成し、これをマスクにし
て、一導電型半導体層24と工、チンゲストツバ層23
とをそれぞれエツチングスト、7パ層23とクラッド層
14をエツチングストッパにした選択的エツチングによ
りエツチングして帯状の溝26を形成しクラッド層14
を表出させる。この際のエツチング液は、それぞれ、塩
酸(IIcI)  :燐酸(lI3P04)〒3:l、
硫酸(Hz SOa )  :過酸化水素水(1120
2):水(H20)=90: 5 : 5、の混合液で
良い。
次いで〔図(C1参照〕、マスク25を弗酸(IIF)
で除去した後、再び27で示す5i02マスクを形成す
る。
このマスク27は、溝26が中心になる幅約8μmの帯
状窓を有して一導電型半導体層24を覆い、更に、溝2
6の幅の中央部を約2μmの幅でクラッド層14を覆う
ようにする。
次いで〔図(d)参照〕、マスク27をマスクにしブロ
ムメタノール(BrとCH30Hとの混合液)でエツチ
ングして、クラツド層14上面からの深さが約1゜5μ
mの溝21.22を形成する。さすれば、幅約2μ−の
活性層13を有するメサストライプ20が形成される。
次いで〔図(e)参照〕、マスク27の中のメサストラ
イプ20を覆っている部分を残してn型1nP層24を
覆っている部分を除去した後、一導電型半導体層24上
の厚さがそれぞれ約1μm、0.5μmになるようにブ
ロック層16と17とをその順に液相成長法により成長
させる。成長温度は約600℃で、各々の成長メルトの
組成は、それぞれ、In:InP:Cd= l g :
  5.1mg:30mg、 In: InP  :S
n= 1 g :5.1 mg : 30mg、である
次いで〔図(f)参照〕、先に残したメサストライプ2
0上のマスク27を除去した後、一導電型半導体層24
領域上の厚さがそれぞれ約2μ信、0.5μmになるよ
うにバッファ層14aとコンタクト層15とをその順に
液相成長法により成長させる。成長温度は約600℃で
、各々の成長メルトの組成は、それぞれ、In: In
P :Cd= 1 g : 5.5n+g:30mg、
 in: InAs : GaAs : InP  :
亜鉛(Zn) −1g : 44.3mg :9.2m
g :  1.5mg : 0.25mg、である。
更に、オーミック接合する全屈の電極18と19とを形
成し、共振長(メサストライプ20の長さ)を300μ
mにして臂開し、所望の半導体レーザを完成する。
かく製造された半導体レーザは、しきい値電流が約15
mA、効率が約0.3mW/mAと言う高性能を示し、
然も製造歩留りが第′4図図示の半導体レーザと同等に
良かった。
ちなみに、本半導体レーザと性能を比較するように製造
した第3図および第4図図示の半導体レーザの特性は、
それぞれ、しきい値電流が約15mAおよび約20mA
 、効率が約0.3mW/mAおよび約0.3mW/m
八である。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明の構成によれば、製造歩留
りが良く然も低しきい値電流、高効率である半導体レー
ザが提供出来て、光信号源として優れた半導体レーザの
提供を容易にさせる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の要旨を示す側断面図、第2図(al〜
(f)は本発明による半導体レーザの実施例の構成とそ
の製造手順を示す工程 順側断面図、 第3図は従来の代表的半導体レーザの構成を示す側断面
図、 第4図はそれを改良した半導体レーザの構成を示す側断
面図である。 第1図〜第4図において、 1.11は一導電型の基板、 2.12は一導電型のクラッド層、 3.13は活性層、 4は逆導電型のクラッド層、 14は逆導電型のクラッド層(逆導電型半導体層)、1
4aは逆導電型のバッファ層、 5.15は逆導電型のコンタクl一層、6.16は逆導
電型のブロック層、 7.17は一導電型のブロック層、 8.18.9.19は電極、 20はメサストライプ、 21.22は溝、 23ハ工ツチングストソパ層、 24は一導電型半導体層、 25.27はマスク、 aは漏洩電流、である。 ボに月3軸去ホ■側釘雨口 $1  日

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一導電型半導体の基板(11)上にあって活性層
    (13)を含み平行する二つの溝(21、22)に挟ま
    れて帯状をなす半導体多層メサストライプ(20)と、
    該溝(21、22)の内面に接し二つの該溝(21、2
    2)の外側に延在する逆導電型の第一のブロック層(1
    6)と、 該第一のブロック層(16)上に接する一導電型の第二
    のブロック層(17)とを有し、 且つ該二つの溝(21、22)の外側における該基板(
    11)と該第一のブロック層(16)との間に逆導電型
    半導体層(14)と一導電型半導体層(24)が該逆導
    電型半導体層(14)を該基板(11)側にして介在す
    ることを特徴とする半導体レーザ。
  2. (2)一導電型半導体の基板(11)上に少なくとも活
    性層(13)と逆導電型半導体層(14)と一導電型半
    導体層(24)とをその順序になるように重ねて形成す
    る工程と、 該一導電型半導体層(24)を除去して該逆導電型半導
    体層(14)を帯状に表出させる工程と、該帯状表出部
    の両側部のそれぞれに帯状の溝(21、22)を形成す
    る工程と、 該溝(21、22)の内面および二つの該溝(21、2
    2)の外側の面に連通して接して逆導電型半導体の第一
    のブロック層(16)を形成する工程と、該第一のブロ
    ック層に接して一導電型半導体の第二のブロック層(1
    7)を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体レ
    ーザの製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013110346A (ja) * 2011-11-24 2013-06-06 Fujitsu Ltd 光半導体装置及びその製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013110346A (ja) * 2011-11-24 2013-06-06 Fujitsu Ltd 光半導体装置及びその製造方法

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