JPS62130583A - 半導体レ−ザとその製造法 - Google Patents
半導体レ−ザとその製造法Info
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- JPS62130583A JPS62130583A JP27095285A JP27095285A JPS62130583A JP S62130583 A JPS62130583 A JP S62130583A JP 27095285 A JP27095285 A JP 27095285A JP 27095285 A JP27095285 A JP 27095285A JP S62130583 A JPS62130583 A JP S62130583A
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- cladding layer
- semiconductor 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】
産業上の利用分野
本発明は光フアイバ通信等の光源として用いられる半導
体レーザおよびその製造法に関する。
体レーザおよびその製造法に関する。
従来の技術
最近半導体レーザは光フアイバ通信システムの実用化が
進む中で光源としてますます重要性を増している。光フ
ァイバ通信企目的とした半導体レーザは、光ファイバと
の結合において不可欠な単−横モード発振、低しきい値
電流、高特性温度、直線性の良い光出力−電流特性等が
要求される。
進む中で光源としてますます重要性を増している。光フ
ァイバ通信企目的とした半導体レーザは、光ファイバと
の結合において不可欠な単−横モード発振、低しきい値
電流、高特性温度、直線性の良い光出力−電流特性等が
要求される。
これらの要求のうち最も基本的である単−横モード発振
、低しきい値電流は一般にダブルへテロ構造からなるｄ
】の狭い活性層の両側に活性層と屈折率差音もった電流
ブロッキング層を設けた構造とすることで達成されてい
る。代表的なものとしてはエレクトロニクス レターズ
（Ｅ１θｃｔｒｏｎｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ ）ｓ ｔｈ
Ａｕｑｕｓｔ １９８２ ＶＯｌ、 １８ ＆ １６
Ｐ７０３（７）記載にあるようにＢＣＬ／−ザ（Ｂｕｒ
ｉｅｄＣｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａ５ｅｒ）があり、以下第
４図を参照して従来の半導体レーザについて説明する。
、低しきい値電流は一般にダブルへテロ構造からなるｄ
】の狭い活性層の両側に活性層と屈折率差音もった電流
ブロッキング層を設けた構造とすることで達成されてい
る。代表的なものとしてはエレクトロニクス レターズ
（Ｅ１θｃｔｒｏｎｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ ）ｓ ｔｈ
Ａｕｑｕｓｔ １９８２ ＶＯｌ、 １８ ＆ １６
Ｐ７０３（７）記載にあるようにＢＣＬ／−ザ（Ｂｕｒ
ｉｅｄＣｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａ５ｅｒ）があり、以下第
４図を参照して従来の半導体レーザについて説明する。
第４図において４１はｎ−ＩｎＰ基板、４２はｎ−Ｉｎ
Ｐ層、４３ばＰ−ＩｎＰ層、４４はｎ−ＩｎＰ層４層上
６−ＩｎＰクラッド層、４６ばｎ−４ｎＧａＡｓＰ活性
層Ａｓ上はＰ−１ｎＰクラフト層、４８はＰ −ＩｎＧ
ａＡｓ Ｐ コンタクト層、４９はｎ型電極、５０はＰ
型電極である。
Ｐ層、４３ばＰ−ＩｎＰ層、４４はｎ−ＩｎＰ層４層上
６−ＩｎＰクラッド層、４６ばｎ−４ｎＧａＡｓＰ活性
層Ａｓ上はＰ−１ｎＰクラフト層、４８はＰ −ＩｎＧ
ａＡｓ Ｐ コンタクト層、４９はｎ型電極、５０はＰ
型電極である。
ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層４６は底部がＶ字状の溝中に
三り月状を呈して埋込ｉれておシ、両側はｎ−Ｐ−ｎ
ＩｎＰ層４２，４３．４４となッテいル。半導体レー
ザに電流が注入されると印加電圧に対しｎ−工ｎＰ層４
４とＰ−ＩｎＰ層４３の形成する ｎ−Ｐ接合は逆接合
となって電流を遮断しｎ（ｎＧａＡｓＰ活性層４６に電
流を集中させる。
三り月状を呈して埋込ｉれておシ、両側はｎ−Ｐ−ｎ
ＩｎＰ層４２，４３．４４となッテいル。半導体レー
ザに電流が注入されると印加電圧に対しｎ−工ｎＰ層４
４とＰ−ＩｎＰ層４３の形成する ｎ−Ｐ接合は逆接合
となって電流を遮断しｎ（ｎＧａＡｓＰ活性層４６に電
流を集中させる。
発明が解決しようとする問題点
しかし以上のような構成では以下のような問題を有して
いた。すなわち第４図中の等何回路に示すようにＰ−Ｉ
ｎＰクラッド層４７はｎ−ＩｎＰ層４４と連結しＰ −
ｎ −Ｐ トランジスタＴｒ、とｎ −Ｐ −ｎ ）ラ
ンジスタＴｒ２からなるＰ −ｎ −Ｐ−ｎ構造サイリ
スタを形成する。このサイリスタはＰ−ＩｎＰクラッド
層４７を介してゲートであるＰ−（ｎＰ層４３に電流が
流れ込むとターンオン状態を引起し、ｎ−Ｐ−ｎＩｎＰ
層４２．４３．４４’ｉ介して大電流が流れるためしき
い値電流の増大や量子効率の低下並びに光出力飽和等を
引起す。Ｐ−１ｎＰ層４３への電流成分は高温動作時や
溝壁のＰ−ＩｎＰクラッド層４７とＰ−１ｎＰ層４３の
接合部劣化にょシ増大し、比較的容易にサイリスタをタ
ーンオン状態にする。また構造的にサイリスタ構造を有
するかぎり完全に活性層以外を流れる電流成分をなくす
ことが困難である。
いた。すなわち第４図中の等何回路に示すようにＰ−Ｉ
ｎＰクラッド層４７はｎ−ＩｎＰ層４４と連結しＰ −
ｎ −Ｐ トランジスタＴｒ、とｎ −Ｐ −ｎ ）ラ
ンジスタＴｒ２からなるＰ −ｎ −Ｐ−ｎ構造サイリ
スタを形成する。このサイリスタはＰ−ＩｎＰクラッド
層４７を介してゲートであるＰ−（ｎＰ層４３に電流が
流れ込むとターンオン状態を引起し、ｎ−Ｐ−ｎＩｎＰ
層４２．４３．４４’ｉ介して大電流が流れるためしき
い値電流の増大や量子効率の低下並びに光出力飽和等を
引起す。Ｐ−１ｎＰ層４３への電流成分は高温動作時や
溝壁のＰ−ＩｎＰクラッド層４７とＰ−１ｎＰ層４３の
接合部劣化にょシ増大し、比較的容易にサイリスタをタ
ーンオン状態にする。また構造的にサイリスタ構造を有
するかぎり完全に活性層以外を流れる電流成分をなくす
ことが困難である。
本発明は上記問題点を解決するもので、構造的に起因し
たリーク電流成分によるしきい値電流の増大や量子効率
の低下および光出力飽和等のない半導体レーザおよびそ
の製造法を提供することを目的とする。
たリーク電流成分によるしきい値電流の増大や量子効率
の低下および光出力飽和等のない半導体レーザおよびそ
の製造法を提供することを目的とする。
問題点を解決するための手段
本発明は半絶縁性基板にストライプ状に溝を形成し、溝
及び溝外平坦部に第１の導伝型のクラッド層、第２の導
伝型の活性層、第２の導伝型のクランド層、第２導伝型
のコンタクト層を順次結晶成長してプレーナ埋込み構造
とした後、半絶縁性基板側をエッチングによシ前記溝中
に埋込まれた第１の導伝型のクラッド層に達するまで取
除き、あるいは溝中の第１の導伝型のクラッド層に達す
る手前でエッチングを停止し、第１の導伝型を与えるソ
ース材料を前記第１の導伝型のクラッド層に達するよう
に拡散して溝部のみ導通状態とすることによシ上記目的
を達成するものである。
及び溝外平坦部に第１の導伝型のクラッド層、第２の導
伝型の活性層、第２の導伝型のクランド層、第２導伝型
のコンタクト層を順次結晶成長してプレーナ埋込み構造
とした後、半絶縁性基板側をエッチングによシ前記溝中
に埋込まれた第１の導伝型のクラッド層に達するまで取
除き、あるいは溝中の第１の導伝型のクラッド層に達す
る手前でエッチングを停止し、第１の導伝型を与えるソ
ース材料を前記第１の導伝型のクラッド層に達するよう
に拡散して溝部のみ導通状態とすることによシ上記目的
を達成するものである。
作用
本発明は上記構成により活性層の埋込まれている溝部以
外は半絶縁性基板によって電流が遮断され溝部のみ導通
状態とすることで活性層に電流が集中するようにしたも
のである。、 実施列 〈実施列１〉 第１図は本発明の一実施ＥｆｌＪにおける半導体レーザ
の断面図である。第１図において１はＦθ ドープ半絶
縁性１ｎＰ基板、２はＰ−ＩｎＰクラッド層、３はｎ−
４ｎＧａＡｓＰ活性層Ａｓ上ｎ−ＩｎＰクラノド層、５
はｎ−（ｎ Ｇａ Ａｓ Ｐ −ｙ ンタクト層、６は
Ｐ型電極、７ばｎ型電極である。ｎ−（ｎＧａＡｓＰ活
性Ａｓ上Ｆｏドープ半絶縁性ＩｎＰ基板１に設けられた
ストライプ状溝中に形成されている。
外は半絶縁性基板によって電流が遮断され溝部のみ導通
状態とすることで活性層に電流が集中するようにしたも
のである。、 実施列 〈実施列１〉 第１図は本発明の一実施ＥｆｌＪにおける半導体レーザ
の断面図である。第１図において１はＦθ ドープ半絶
縁性１ｎＰ基板、２はＰ−ＩｎＰクラッド層、３はｎ−
４ｎＧａＡｓＰ活性層Ａｓ上ｎ−ＩｎＰクラノド層、５
はｎ−（ｎ Ｇａ Ａｓ Ｐ −ｙ ンタクト層、６は
Ｐ型電極、７ばｎ型電極である。ｎ−（ｎＧａＡｓＰ活
性Ａｓ上Ｆｏドープ半絶縁性ＩｎＰ基板１に設けられた
ストライプ状溝中に形成されている。
次に、本実施例における半導体レーザの製造工程を第２
図全参照して説明する。最初に第２図（ａ）に示すよう
に、Ｆｏ ドープ半絶縁性ＩｎＰ 基板１上１ｃ３ｉ０
２膜を設け、通常のフォトリングラフィ技術とＨＣ１系
エッチング液を用いて幅２μｍ程度の溝をストライプ状
に形成する。図の場合、（１００）面方位基板音用いて
「ｏｌｌ」方向に溝を形成しダブテール形状の溝を得て
いる。次に（ｂ）に示すように５ｉ０２膜２１を除去し
て液相エピタキシャル成長によシ溝形成基板１にＰ−Ｉ
ｎＰクラッド層２、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層３、ｎ
−（ｎ Ｐクラッド層４、ｎ−（ｎＧａＡｓＰコンタク
ト層５を順次成長する。続いて（Ｃ）に示すようにＦｏ
ドープ半絶縁性ＩｎＰ基板１の裏面ｆＨＣ１系エッチ
ング液により溝中のＰ−ＩｎＰクラッド層２に達するま
でエッチングする。最後に裏面側にＰ型電極６を表面側
にｎ型電極７を設けて製造される。
図全参照して説明する。最初に第２図（ａ）に示すよう
に、Ｆｏ ドープ半絶縁性ＩｎＰ 基板１上１ｃ３ｉ０
２膜を設け、通常のフォトリングラフィ技術とＨＣ１系
エッチング液を用いて幅２μｍ程度の溝をストライプ状
に形成する。図の場合、（１００）面方位基板音用いて
「ｏｌｌ」方向に溝を形成しダブテール形状の溝を得て
いる。次に（ｂ）に示すように５ｉ０２膜２１を除去し
て液相エピタキシャル成長によシ溝形成基板１にＰ−Ｉ
ｎＰクラッド層２、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層３、ｎ
−（ｎ Ｐクラッド層４、ｎ−（ｎＧａＡｓＰコンタク
ト層５を順次成長する。続いて（Ｃ）に示すようにＦｏ
ドープ半絶縁性ＩｎＰ基板１の裏面ｆＨＣ１系エッチ
ング液により溝中のＰ−ＩｎＰクラッド層２に達するま
でエッチングする。最後に裏面側にＰ型電極６を表面側
にｎ型電極７を設けて製造される。
以上のようにして製造される本実施列の半導体レーザは
、通常ＦｏドープＩｎＰ基板の比抵抗が〜１０７Ω・口
もあることからｎ−ＩｎＧａＡＳＰ活性層３の埋込まれ
ている溝部のみ導通状態となる。
、通常ＦｏドープＩｎＰ基板の比抵抗が〜１０７Ω・口
もあることからｎ−ＩｎＧａＡＳＰ活性層３の埋込まれ
ている溝部のみ導通状態となる。
したがって電流を流して動作状態にした際、全電流がｎ
−ＩｎＧａＡｓＰ活性層に集中するといってよい。この
ため低しきい値発振や高量子効率が達成され、また第４
図における従来のＰ −ｎ −ｐ −ｎ サイリスタ
構造全備えた半導体レーザで問題となったターンオンに
よるリーク電流増大という構造的に起因した問題点も本
実施列における半導体レーザでは問題とならない。
−ＩｎＧａＡｓＰ活性層に集中するといってよい。この
ため低しきい値発振や高量子効率が達成され、また第４
図における従来のＰ −ｎ −ｐ −ｎ サイリスタ
構造全備えた半導体レーザで問題となったターンオンに
よるリーク電流増大という構造的に起因した問題点も本
実施列における半導体レーザでは問題とならない。
〈実施列２〉
第３図は本発明における別の実施例の半導体レーザの断
面図である。第３図において３１はＦｏドープ半絶縁性
ＩｎＰ基板、３２はＰ−工ｎＰ クラッド層、３３は
ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層、３４はｎ−４ｎＰクラッド
層、３５はｎ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層、３６はＺ
ｎ拡散領域、３７はＰ型電極、３８ばｎ型電極である。
面図である。第３図において３１はＦｏドープ半絶縁性
ＩｎＰ基板、３２はＰ−工ｎＰ クラッド層、３３は
ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層、３４はｎ−４ｎＰクラッド
層、３５はｎ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層、３６はＺ
ｎ拡散領域、３７はＰ型電極、３８ばｎ型電極である。
本実施列における半導体レーザはｎ−ＩｎＧａＡｓＰ活
性層３３の埋込まれている溝部のみ導通状態となってい
るところは実施列１における半導体レーザと同じである
が、裏面側を溝中のＰ−ＩｎＰクラッド層に達するまで
エッチングで除去せずに手前でエッチングを停止し、Ｐ
型の拡散材料ＺｎｆＰ−工ｎＰクラッド層まで拡散して
溝部の導通全得ている。半導体レーザの厚みは一般に１
００μｍ程度でｎ−ＩｎＰ クラッド層３４をある程度
厚く成長しなければならないが、本実施列の場合ではそ
れが緩和される。また低しきい値発撮や高量子効率等も
実施列１で説明したのと同様に達成される。なお実施列
１．２ではＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ系材料を用いたが半
絶縁材料ａＡｓ基板を用いたＧａＡｓ／ムｌ Ｇａ Ａ
ｓ系材料を用いても本発明は有効である。
性層３３の埋込まれている溝部のみ導通状態となってい
るところは実施列１における半導体レーザと同じである
が、裏面側を溝中のＰ−ＩｎＰクラッド層に達するまで
エッチングで除去せずに手前でエッチングを停止し、Ｐ
型の拡散材料ＺｎｆＰ−工ｎＰクラッド層まで拡散して
溝部の導通全得ている。半導体レーザの厚みは一般に１
００μｍ程度でｎ−ＩｎＰ クラッド層３４をある程度
厚く成長しなければならないが、本実施列の場合ではそ
れが緩和される。また低しきい値発撮や高量子効率等も
実施列１で説明したのと同様に達成される。なお実施列
１．２ではＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ系材料を用いたが半
絶縁材料ａＡｓ基板を用いたＧａＡｓ／ムｌ Ｇａ Ａ
ｓ系材料を用いても本発明は有効である。
発明の詳細
な説明したように本発明は半絶縁性基板にストライプ状
の溝を形成して溝中に活性層を含むダブルへテロ構造を
形成し、溝部のみを導通状態とするとともに半絶縁性基
板を電流の遮断に利用しているので活性層に電流を効果
的に集中させる結果、低しきい値電流、高量子効率、高
光出力等を達成できその効果はきわめて大きい。また従
来の半導体レーザのようにｐ−ｎ接合をいくつかもつ電
流ブロッキング層を含まないため半導体レーザ全体の容
量を小さくできることから高周波特性の改善効果も得ら
れる。
の溝を形成して溝中に活性層を含むダブルへテロ構造を
形成し、溝部のみを導通状態とするとともに半絶縁性基
板を電流の遮断に利用しているので活性層に電流を効果
的に集中させる結果、低しきい値電流、高量子効率、高
光出力等を達成できその効果はきわめて大きい。また従
来の半導体レーザのようにｐ−ｎ接合をいくつかもつ電
流ブロッキング層を含まないため半導体レーザ全体の容
量を小さくできることから高周波特性の改善効果も得ら
れる。
第１図は本発明の一実施例における半導体レーザの断面
図、第２図は第１図における半導体レーザの製造工程図
、第３図は本発明の別の実施例における半導体レーザの
断面図、第４図は従来の半導体レーザの等価回路を含め
た断面図である。 １．３１・・Ｆｏドープ半絶縁性ＩｎＰ基板、２．３２
・・Ｐ・４ｎＰクラッド層、３．３３・・ｎ・ＩｎＧａ
ＡｓＰ活性層、４ 、３４・・ｎ・Ｉ ｎＰクラッド層
、ｓ 、 ３ ｓ ・・ｎ・Ｉ ｎ ＧａＡｓＰ ：ｒ
ｙタクト層、３６・・Ｚｎ拡散領域、６，３７・・ｐ
型電極、７，３８・・ｎ型電極、２１・・Ｓｉｏ２風第
１図 σ ｒｔ −ＩｎＣｒａＡｓＰ −ｉｂ 性１第２図
図、第２図は第１図における半導体レーザの製造工程図
、第３図は本発明の別の実施例における半導体レーザの
断面図、第４図は従来の半導体レーザの等価回路を含め
た断面図である。 １．３１・・Ｆｏドープ半絶縁性ＩｎＰ基板、２．３２
・・Ｐ・４ｎＰクラッド層、３．３３・・ｎ・ＩｎＧａ
ＡｓＰ活性層、４ 、３４・・ｎ・Ｉ ｎＰクラッド層
、ｓ 、 ３ ｓ ・・ｎ・Ｉ ｎ ＧａＡｓＰ ：ｒ
ｙタクト層、３６・・Ｚｎ拡散領域、６，３７・・ｐ
型電極、７，３８・・ｎ型電極、２１・・Ｓｉｏ２風第
１図 σ ｒｔ −ＩｎＣｒａＡｓＰ −ｉｂ 性１第２図
Claims (6)
- （１）ストライプ状に溝を形成した半絶縁性基板上に第
１の導伝型のクラッド層、第２の導電型の活性層、第２
の導伝型のクラッド層および第２の導伝型のコンタクト
層を順次結晶成長してプレーナ埋込構造とし、前記コン
タクト層と一方の電極を電気的に接続し、前記埋込構造
部の第１の導電型のクラッド層と他方の電極を電気的接
続し、前記埋込部において前記第１のクラッド層と活性
層と第２の導伝型のクラッド層は三層構造を形成してい
ることを特徴とする半導体２レーザ。 - （２）半絶縁性基板はＦｏドープ半絶縁性ＩｎＰ基板で
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導
体レーザ。 - （３）半絶縁性基板はＧａＡｓ基板であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の半導体レーザ。 - （４）半絶縁性基板にストライプ状に溝を形成する工程
と、前記溝中および溝外平坦部に第１の導伝型のクラッ
ド層、第２の導伝型の活性層、第２導伝型のクラッド層
および第２の導伝型のコンタクト層を順次結晶成長して
プレーナ埋込構造とする工程と、前記埋込部の第１の導
伝型クラッド層と一方の電極を電気的接続する工程を具
備する半導体レーザの製造法。 - （５）半絶縁性基板の背面からエッチングにより、埋込
構造部の第１の導伝型のクラッド層を露出させ、前記露
出部と一方の電極を電気的接続することを特徴とする特
許請求の範囲第４項記載の半導体レーザの製造法。 - （６）半絶縁性基板の背面から不純物拡散して、不純物
拡散領域を介して埋込構造部の第１の導伝型のクラッド
層と一方の電極とを電気的接続することを特徴とする特
許請求の範囲第４項記載の半導体レーザの製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27095285A JPS62130583A (ja) | 1985-12-02 | 1985-12-02 | 半導体レ−ザとその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27095285A JPS62130583A (ja) | 1985-12-02 | 1985-12-02 | 半導体レ−ザとその製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62130583A true JPS62130583A (ja) | 1987-06-12 |
Family
ID=17493301
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27095285A Pending JPS62130583A (ja) | 1985-12-02 | 1985-12-02 | 半導体レ−ザとその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62130583A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02212804A (ja) * | 1989-02-14 | 1990-08-24 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | 光半導体素子及びその製造方法 |
-
1985
- 1985-12-02 JP JP27095285A patent/JPS62130583A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02212804A (ja) * | 1989-02-14 | 1990-08-24 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | 光半導体素子及びその製造方法 |
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