JPS62134986A - 半導体レ−ザの製造方法 - Google Patents

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】 （産業上の利用分デナ） この発ＩＪＪは、ＡｌＧａＡｓ系材料を用いた多重量子
井戸（ＭＱＷ　）半導体レーザの製造方法に関する。

（従来の技術） 従来のＺｎ拡散法による屈折率導波型多玉量子井戸へ１
ＧａＡｓ半導体レーザの製造は、第２図に示すように先
導波層ａの左右に、Ｚｎ拡散によって先導波層の多重量
子井戸が破壊されたＺｎ拡散領域すを形成して電流狭窄
を行なわせるようにしていた。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、この方法はｎ　−ＧａＡｓコンタクト層
Ｃの頂部よりＺｎ拡散して先導波層ａの左右の多屯琶子
Ｊト戸構造を破壊するものて、このため時間か掛り、し
かもストライブ幅の制御か困難であり５発振しきい電流
を低くすることか難しく、同時にＺｎ拡散領域すのＺｎ
ｃ度を減少させることも困難であり、このため吸収損失
か大きくなる等の欠点がある。

また、Ｚｎ拡散法においてはｎ　−ＧａＡｓコンタクト
層Ｃの頂部よりＩｎ拡散する関係玉、ｎ側電極ｄの形成
手段も複雑になり、またブレーナ型の電極が形成できな
いなどの欠点かある。

そこで、この発明の目的は、　Ｚｎ拡散丁程を用いずに
筒中な製造工程で多重−１ｆ井戸（ＭＱＷ）ｈｉｉ折率
導波ΔｔＧａＡｓ　’￥導体レーザを製造して上述の’
Ｉｎ拡散法に見られる欠点を解決することにある。

（聞題点を解決するための１段） 以」二の聞題点を解決するために、この発１１ては１回
］］の分子線エピタキシャル成長により多ｉＴｉ′に子
井戸構造の光導波路を形成した後、Ｓ　ｉ’を蒸着し、
＃Ｓｉ蒸着層をストライブ状にエツチングしてから２回
目の分子線エピタキシャル成長を行ない、エツチング処
理されなかった上記Ｓｉ蒸着層は２回［Ｉの分子線エピ
タキシャル成長前、成長中、成長後の熱処理により拡散
させて光導波層の左右の多重量子井戸構造を無秩序化し
て電流狭窄層を形成するようにした屈折率導波型ＡｌＧ
ａＡｓ系多重に子井戸半導体レーザの製造方法を提案す
るものである。

（作用） この発明においては１回目のの分子線エピタキシャル成
長により多重縫子井戸構造の光導波路を形成した後、こ
の上からそのまま或はこの上にＧａＡｓキャップ層等を
設けてその上からＳｉを蒸着し、蒸着されたＳ’＋層を
ストライブ状にエウチングしてから２回目の分子線エピ
タキシャル成長を行なうとともに、上記Ｓｉ層は熱処理
により拡散させる。　このようにすると、Ｓｉ層はスト
ライブ状にエツチングされた部分を残して下部の光導波
路に拡散され、このため光導波路の左右の多重量子井戸
構造か破壊され、無秩序化されて電流狭窄層が形成され
るのである。

したかって、Ｉｎ拡散法に比べてこの方法においては光
導波路に電流狭窄層を極めて簡単に形成することができ
、しかもストライブ幅の制御か容易であり、かつ電流狭
窄層のキャリア濃度をＺｎ該散性に比べて低く抑えるこ
とかでき、また内部ストライブ構造であるため、電極の
コンタクトか極めて簡単に行なうことができ、更にプレ
ーナ型の電極を形成することがてきる。

この発明において上述のＳｉ層拡散のための熱処理は１
通常は１回目の分子線エピタキシャル成長後、例えば７
００°Ｃ以下の温度で約ｌＯ程度度行なうが、２回目の
分子線エピタキシャル成長も７００〜７５０°Ｃ程度の
行なわれるため、この熱処理によって分子線エピタキシ
ャル成長中にもＳｉの拡散が行なわれる。また、Ｓｉの
拡散が不十分な時には２回目の分子線エピタキシャル成
長後に熱処理を行なってもよい。

即ち、上述の熱処理はＳｉの拡散が部分に行なわれるよ
うに２回目の分子線エピタキシャル成長前、成長中、成
長後行なうようにする。

なお、蒸着するＳｉ層の厚みは１回目のエピタキシャル
成長により形成した光導波路をＳｉの拡散によりＳｉが
通り抜けないように制御すればよい。

（実施例） 第１図は、多重量子井戸な光導波路とするＡｌＧａＡｓ
系内部電流狭窄層を有する屈折率導波型多重量子井戸レ
ーザの製造工程を示すものである。

まず、第１図（ａ）に示すように、分子線エピタキシャ
ル成長法を用いて、１回目の分子線エピタキシャルＪ＆
長でｎ型ＧａＡｓ（１００）基板ｌ上にｎ型ＧａＡｓハ
・ンファ層２、ｎ型へｌｌｌＧａ＋−ｘＡｓ／Ｇａ八ｓ
ＭＱＷへ・ンファ層３．ｎ型Ａ１．Ｇａ、−、Ａｓクラ
ッド層４、約０．１ｐｍ程度のｎ型ＡｌｙＧａｔ−、Ａ
ｓ光導波層５、ＡｔｔＧａ、−ｚＡｓ／ＧａＡｓＭＱＷ
活性層６、約０．２　ｇｅｍｎｍ程度５Ａｌｙにａ、−
、Ａｓ光導波層７、約０．３４ｔａ程度のｐ型Ａ１ｗＧ
ａ　ｒ−ｗＡｓ／ＧａＡｓＭＱＷ光導波層８、約５　ｎ
ｍ程度のｐ型ＧａＡｓキャップ層９を積層する。

その後１００℃以下の低温でＳｉ層１０を約１ｎ■（４
〜５単原子層）程度蒸着し、更にその上にＡｓ被覆層Ｕ
を形成する。　Ａｔの組成はＷ≧＞＜＞ｙ＞　ｚとする
。

ＭＱＷ光導波層８の障壁の組成及び厚みと井戸の厚みは
、　ＭＱＷが無秩序化し均一な混晶になった時の屈折率
が発振波長でＭＱｊｌｌの屈折率より小さくなるように
設定する。Ｓｉ層ｌＯ及びＡｓ被覆層１１をドライエツ
チングによってストライブ状に除去する。

この時のストライブ幅は約３ルーとし。

にａＡｓキャップ層９をＺｎｍ程度エツチングしてもよ
い。

次に、第１図（ｂ）に示すように成長室内てＡｓ圧を加
えなから７００℃程度の温度て、１０分間維持して熱処
理する。この時の熱処理によりＳｉ層ＸＯの３１か拡散
されると回向に、へｓ被覆層ＩＩか蒸発する。

更に、２回口の分子線エピタキシャル成長法によりｐ　
５ＡＩｘＧａ＋−、Ａｓクラット層１２、ｐ型ＧａＡｓ
コンタクト層１コを積層する。成長温度は７００〜７５
０°Ｃ２成長時間は約３時間であり、　Ｓｉ層度がｌ　
Ｘ　１０１１０ｌ９’以上の時の７５０℃てのＳｉの拡
散係数は〜１０−”ｃｍ２／ｓであるので、この２回口
の成長で第１図（ｂ）に示す斜線領域に拡散し、光導波
層８のＭＱＷの斜線領域は無秩序化され、斜線領域はＳ
ｉの拡散によりｎ型になり電流狭窄層となる。この場合
、先導波層７をＳｉが通りぬけないようにＳｉ層の厚み
を制御すればよい。

なお、Ｓｉの拡散が不充分な時には成長後にも熱処理す
ればよい。

そして、最後に蒸着によりｐ側電極１４、ｎ側電極１５
を形成してレーザ素子を完成する。

この素子の動作原理を以下に述べると、ｐ側電極１４を
接地してｎ側電極１３に負電圧を加えることによって電
流はＰ型クラッド層１２、ｐ型ＭＱＷ光導波層８、ｐ型
光導波層７のＳｉ拡散領域によって狭窄されて活性層６
のＭＱＷに注入されて発光し、この光は光導波層８のＭ
（ＩＷに沿って屈折率導波され発振する。この場合スト
ライブ幅を制御することによって低発振しきい（（ｉ電
流、高効率動作、高出力までの横基本モート発振か確保
てきる。

（発明の効果） この発明は、　Ｚｎ拡散工程を使用せず、Ｓｉ拡散丁程
を使用するため製造工程が簡単となり、また内部ストラ
イブ構造であるために゛心棒のコンタクトも非常に簡単
となり、ブレーナ型の′１眩極を形成できる。

更に、Ｓｉの拡散によるために”ｌｌｉ流狭窄層のキャ
リア濃度を低く抑えることかてき１発振光の吸収か小さ
く、発振しきい値電流が低くなる。またストライブ幅の
制御が容易にてき、このため低発振しきい値電流て高出
力までの横基本モード発振がてきる。

更に、この発明に係る半導体レーザは屈折率導波型レー
ザであり、非点収差が小さいために、ディシイタル・オ
ーディオ、ディスク、書込み及び読み取り用の光デイス
クメモリ、レーザビームプリンタ等の光源として最適で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の多！１１１Ｍ子井戸を光導波路とし
、かつ内部電流狭窄層を右する屈折率導波型ル成長とＳ
ｉのエッチングニ［程を示す図、第１図（ｂ）は第２回
目の分子線エピタキシャル成長と電極形成工程を示す図
、第２図は従来法による屈折率導波型ＡｌＧａ系多毛量
子井戸レーザの製造工程を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １回目の分子線エピタキシャル成長により多重量子井戸
   構造の光導波路を形成した後、Ｓｉを蒸着し、該Ｓｉ蒸
   着層をストライプ状にエッチングしてから２回目の分子
   線エピタキシャル成長を行ない、エッチング処理されな
   かった上記Ｓｉ蒸着層は２回目の分子線エピタキシャル
   成長前、成長中、成長後の熱処理により拡散させて光導
   波層の左右の多重量子井戸構造を無秩序化して電流狭窄
   層を形成するようにしたことを特徴とする屈折率導波型
   ＡｌＧａＡｓ系多重量子井戸半導体レーザの製造方法。