JPS62163384A - 半導体レ−ザの構造とその製造方法 - Google Patents

半導体レ−ザの構造とその製造方法

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JPS62163384A
JPS62163384A JP526886A JP526886A JPS62163384A JP S62163384 A JPS62163384 A JP S62163384A JP 526886 A JP526886 A JP 526886A JP 526886 A JP526886 A JP 526886A JP S62163384 A JPS62163384 A JP S62163384A
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JP
Japan
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layer
cladding layer
algaas
conductivity type
substrate
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JP526886A
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English (en)
Inventor
Tatsuyuki Sanada
真田 達行
Akira Furuya
章 古谷
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
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〕 GaAs/AlGaAsの量子井戸を多層設けたMQW
 (Multi  Quantum  Well)を活
性層とし、上下にAlGaAsクラッド層を形成せるレ
ーザ構造において、Zn等の不純物を拡散してMQWi
iを部分的に無秩序化して横方向のモード特性の安定化
を図る構造が開発されている。この構造では不純物の拡
散領域の制御が困難であり、本発明では上部のクラッド
層の組成に分布特性を加えて製作を容易にした。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、多層量子井戸構造の活性層を含む半導体レー
ザの構造及び製造方法に関する。−分子線エピタキシ成
長法(MBE法)の研究が進むにつれて、数10人の厚
さでバンドギャップ特性の異なる2層の超格子を交互に
積層せるMQWを、半導体のレーザの活性層に適用する
技術が開発されている。
MQWをレーザの活性層とし、光発振に利用する以外の
MQWは不純物の拡散により無秩序化して、横方向の光
の閉込め層としての機能を持たせている。
本発明はこの場合の不純物の拡散領域の制御の問題の解
決を図った。
〔従来の技術〕 GaAs/AlGaAsよりなるMQW層を活性層とし
、AlGaAs層をクラッド層とせるレーザ構造の開発
が進んでいる。
その構造断面図を第5図に示す。図面において1はn”
−GaAs基板、2はn”  GaAsハ7ファ層、3
はn−AlGaAsクラッド層、4はGaAs/AlG
aAsのMQW活性層、5はp−AlCaΔSクラッド
層、6はp−GaAsコンタクト層を表す。
AlxGa、XAsなる形でAIの組成比を表すとMQ
WのAlGaAs層のX値は例えば0.18、クラッド
層のX値は0.3〜0.45程度に選ばれる。
上記MQWjiは、不純物が拡散されると超格子は無秩
序化され、その領域のエネルギー・ギャップはMQW層
のX値の平均値に近い、x =0.09なるAlGaA
s層と等価となる。
即ち、MQW活性N4において光の励起発振に必要なる
領域を除いて不純物の拡散を行うと、第5図の不純物拡
散領域において、41で示す黒く塗りつぶした無秩序化
領域の屈折率は、励起発振層の屈折率より低くなり、活
性層の水平方向に対する光の閉じ込め機能を持つことに
なる。
不純物の拡散にはZnを用いたp型拡散、Stを用いた
n型拡散が用いられている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記に述べた、従来の技術による方法ではAIの組成比
を表すX値が大きい程、不純物の拡散係数が大きくなる
Znを不純物材料として用いた場合、Znの拡散は封管
法で行われ、p′″−〇aAsコンタクトNはカバー特
性をもつので、コンタクト層直下では浅く、活性層両側
で徐々に深くなる波打った形状に拡散される。これを第
5図の断面に示す。
そのため活性層幅W゛は、コンタクト層6の幅W、拡散
の深さd、拡散のプロセス等により大きく影舌を受け、
制御は困難なる問題となっている。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点は、−導電型でGaAs基板上にAlGaA
sよりなる第1のクラッド層までが積層され、該クラッ
ド層上にGaAs/AlGaAsよりなる多層量子井戸
構造の活性層、次いで反対導電型AlGaAsよりなる
第2のクラッド層と、該クラッド層上にレーザの光軸方
向に沿ってストライプ状に反対導電型GaAsコンタク
ト層が形成され、更に不純物の拡散により光閉込め層領
域を、前記第1のクラッド層にまで達して形成されたレ
ーザ構造において、 前記第2のAlGaAsクラッド層の構造としては、A
l組成比を基板表面に向って漸次減少せしめた層構造を
含む本発明の半導体レーザの構造によって解決される。
また、その製造方法としては、−導電型GaAs基板上
にAlGaAs第1のクラッド層まで積層した後、MB
E法により、GaAs/AlGaAsの超格子構造を多
層積層して活性層を形成する工程と、更に反対導電型A
lGaAsのAIMi成比を成長と共に漸次減少せしめ
つつ成長させる第2のクラッド層の積層工程と、次いで
、ストライプ状の反対導電型GaAs層を積層した後、
基板表面より不純物を第1のクラッド層にまで達する拡
散を行う工程を含む製造方法により形成される。
〔作用〕
3元化合物半ぷ体A I x G a I−RA Sに
対する不純物の拡散は、そのAIの組成比率Xにより拡
散係数は著しく影響を受ける。
X値の小さい時は拡散係数は小さく、X値の増大に伴っ
て拡散係数は大きくなる。
本発明ではMQWよりなる活性層の上部に形成するクラ
ッド層の組成比率Xを、例えばx=0.45の一定値領
域から徐々に漸減せしめてOとする領域を接続して構成
する。
減少カーブを2次曲線に近く選び、基板表面にストライ
ブ状のGaAsコンタクト層でマスクされた基板に不純
物を拡散させると、その拡散のフロントは基板面に対し
てほぼ垂直な光軸に平行なる壁面をもった形状を示す。
このため活性層形成の幅制御が掻めて容易となる。
〔実施例〕
本発明による一実施例を第1図により詳細説明する。従
来の技術の項において用いた符号と同一のものは説明を
省略する。
第1図(a)に示すn”−GaAs基板1上にMBE法
により積層された断面を示す。第5図構造との相違はク
ラッド層5の構造である。
クラッド層5はp型AlGaAs NよりなるがそのA
IのX値は第2図(a)に示す如く、MQW層に接する
領域は、x =0.45にて積層された定常領域51と
、2乗曲線に沿った漸減領域52とにより構成されてい
る。
その他の重要なる成長層も含めて、成長パラメータを下
記に示す。
(1)n−AlGaAsクラツド層3 不純物儂度N = 5 XIO”cm−’、  x =
0.45一定厚さt =2.0 μm (21GaAs基板1上;aAs  MQW層4GaA
s層 超格子厚さり、=60人 AlGaAs超格子厚さり、=60人 L2を5層、LI!を4層交互に積層する。
MQW層のX値は第2図(blの拡大図で示す。
(3)  pA I G a A sクラッド層5定常
領域51  不純物濃度P = 5 X 10I10l
7’X =0.45一定、t =0.5μm漸減領域5
2  不純物濃度P−I XIO”cm−’Xは0.4
5より0まで漸減、 t =1.0 μm (4)  p”−GaAsコンタクト層6不純物濃度P
 = I X1019cm−’、  t =1.Otl
 m上記の積層工程を終わった後、封管法によりZnの
拡散を温度600℃で行う。コンタクトN6によりZn
の拡散の防止効果があり、不純物の拡散領域7は第1図
(blに示す如く形状となる。
クランド層に漸減領域52を形成せることにより、不純
物の拡散はMQW層に近い面で促進され、結果的に垂直
に近い拡散面が得られる。
その後p電極8としてAu/Tiを、n電極9としてA
u/AuGeを薄着、アロイ工程を経てレーザ素子が完
成する。
上記の構造ではZnはp型不純物であるため、光閉込め
層からクラッド層3とのpn接合を通る洩れ電流が流れ
る可能性があるが、レーザ領域の順方向電流立ち上がり
特性と、上記洩れ電流の立ち上がり特性とには差があり
、通常の使用条件では洩れ電流は殆ど問題にならない。
以上の説明ではn型基板を用いて説明したが、p及びn
の極性を全て逆転しても勿論、同様の効果が期待出来る
n型不純物としてはSiが用いられる。Siの拡散はイ
オン注入とアニールにより行われる。この場合、MQW
層の無秩序化の温度は850℃を必要とし、Znの場合
に比して高くなる。
p型GaAs基板1)を用いて、Znの拡散により同様
の効果を期待出来る構造も実現できる。その概略を第3
間断面図により説明する。
12はp型バッファ層、13はn型クラッド層、15は
n型クラッド層でX値の定常領域51と瀬滅領域52に
より構成され、16はn型コンタクト層を表す。
コンタクト層16の形成幅を第1図で説明せる場合より
も大きく設定してZnの拡散を行う。その後コンタクト
J’!i16の幅を、p型不純物領域7の幅よりも狭く
なるごと(エツチングによりパターンニングを行う。上
部のn電極9はコンタクト層16上に形成される。
上記の構造において、洩れ電流の経路はn型クラッド層
15のpn接合(Znの拡散によりp型化せる領域と非
拡散領域間の接合)を通して流れるのみである。
この洩れ電流を小さくするには、第4図に示す如くn型
コンタクト層16に接するn型クラッド層15のX値漸
瀘領域52のAl組成比を0.2で終わるごとくする。
これにより洩れ電流を発生するpn接合の順方向電流の
立上がり電圧と、MQW活性層の順方向電流の立上がり
電圧との差を利用することにより解決される。
〔発明の効果〕
以上に説明せるごとく本発明を適用することにより、活
性層としてMQW構造を用い、不純物の導入によってM
QW層を無秩序化して光閉込め層を形成するレーザ構造
において、活性層幅の制御が容易となりレーザの品質の
向上に寄与する所大である。
【図面の簡単な説明】
第1図(al〜(C1は本発明にかかわる半導体レーザ
の構造を工程順に示す断面図、 第2図(al、 (b)は本発明の積層構造でAlGa
As層のAl組成比を示す図、 第3図は別の実施例を説明する断面図、第4図は別の実
施例のAlGaAs層のAl組成比を示す図、 第5図は従来の技術を説明する断面図、を示す。 図面において、 1はn′″−GaAs基板、 2はn”−GaAs八′ソへァ層、 3はn−AlGaAsクラッド層、 4はGaAs/AIGaAsMQW層、5はp−AlG
aAsクラッド層、 6はp”−GaAsコンタクl一層、 7は不純物拡散領域、 8はp電極、 9はn電極、 1)はp型GaAs基板、 12はp型バッファ層、 13はp型クラッド層、 15はn型クラッド層、 16はn型コンタクト層、 41はMQW層の無秩序化領域、 51はクラッド層のXの定常gl域、 52はクラッド層のXの漸減領域、 をそれぞれ示す。 6ρ十−(5aA5)〉q7トノ1 第 1 図 AIGo、As贋、八1(且]1;l’&、1TllI
第 2 図 四 4 図 7ノf:’+を鼾)t−9’Z%P’X’(Zn)PI
 /l f:IflUter’1eF4 Tilr6m
第 3 図 @ 5 圀

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基板(1)上に一導電型のAlGaAsよりなる
    第1のクラッド層(3)が積層され、 該クラッド層上にバンドギャップの小/大よりなる多層
    量子井戸(4)構造の活性層がGaAs、AlAsある
    いはこれらの混晶により形成され、次いで反対導電型A
    lGaAsよりなる第2のクラッド層(5)と、該クラ
    ッド層上にレーザの光軸方向に沿ってストライプ状に反
    対導電型コンタクト層(6)が形成され、 更に、不純物の拡散により光閉込め層領域を、前記第1
    のクラッド層にまで達して形成されたレーザ構造におい
    て、 前記第2のAlGaAsクラッド層(5)の構造として
    は、Al組成比を基板表面に向って漸次減少せしめた層
    構造(52)を含むことを特徴とする半導体レーザの構
    造。
  2. (2)基板(1)上に一導電型のAlGaAsよりなる
    第1のクラッド層(3)まで積層した後、 MBE法により、バンドギャップの小/大よりなる多層
    量子井戸(4)構造の活性層をGaAs、AlAsある
    いはこれらの混晶により形成する工程と、更に反対導電
    型AlGaAsのAl組成比を成長と共に漸次減少させ
    る第2のクラッド層(5)の積層工程と、 次いで、ストライプ状の反対導電型コンタクト層(6)
    を積層した後、基板表面より不純物を第1のクラッド層
    にまで達する拡散を行う工程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 (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114825046A (zh) * 2022-06-27 2022-07-29 苏州长光华芯光电技术股份有限公司 一种半导体发光结构及其制备方法

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