JPS62171176A - 半導体レ−ザ - Google Patents
半導体レ−ザInfo
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- JPS62171176A JPS62171176A JP1185986A JP1185986A JPS62171176A JP S62171176 A JPS62171176 A JP S62171176A JP 1185986 A JP1185986 A JP 1185986A JP 1185986 A JP1185986 A JP 1185986A JP S62171176 A JPS62171176 A JP S62171176A
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Landscapes
- Weting (AREA)
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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、光通信や光情報システムで信号源として用い
られる半導体レーザに関する。
られる半導体レーザに関する。
光情報を伝送する際にその光源として用いられる半導体
レーザとしては、埋め込み形のものが主流を占めている
。これは、埋め込み形の半導体レーザが（ｉ）低電流閾
値、（１１）安定な単一水平モード、（ｉｉｉ ）高温
動作可能等の優れた特徴を有しているからである。
レーザとしては、埋め込み形のものが主流を占めている
。これは、埋め込み形の半導体レーザが（ｉ）低電流閾
値、（１１）安定な単一水平モード、（ｉｉｉ ）高温
動作可能等の優れた特徴を有しているからである。
ところで通常の埋め込み形の半導体レーザの電流閾値は
、長波長帯の場合、３００μｍの共振器長で２０ｍＡ程
度となる。しかしながら、構造を起因とする漏れ電流を
更に小さく抑えると、１桁台の電流閾値が可能となる。
、長波長帯の場合、３００μｍの共振器長で２０ｍＡ程
度となる。しかしながら、構造を起因とする漏れ電流を
更に小さく抑えると、１桁台の電流閾値が可能となる。
閾値の低下は、無駄な熱量の発生を抑え、半導体レーザ
の特性を良好に保つ上で重要である。
の特性を良好に保つ上で重要である。
電流閾値を低く抑えた半導体レーザの製造方法は、例え
ばカリフォルニア工科大学のハッソン氏（Ａ、Ｈａｓｓ
ｏｎ）等によって提案されている。
ばカリフォルニア工科大学のハッソン氏（Ａ、Ｈａｓｓ
ｏｎ）等によって提案されている。
この詳細については、アプライド・フィジクス・レクー
ズ（ＡＰＰＬＩ［ＥＤ Ｐ）ＩＹＳＩＣ３ＬＥＴＴＥＲ
３）所載、１９８３年第４３巻第５号第４０３ページか
ら第４０５ページに記載がある。
ズ（ＡＰＰＬＩ［ＥＤ Ｐ）ＩＹＳＩＣ３ＬＥＴＴＥＲ
３）所載、１９８３年第４３巻第５号第４０３ページか
ら第４０５ページに記載がある。
この提案による半導体レーザの製造方法によれば、ｎ形
のＩｎＰ（インジウムリン）の基板上にｎ形ＩｎＰクラ
ッド層と、ノンドープのＩｎＧａＡｓＰ （インジウム
ガリウムひ素リン）の活性層と、Ｐ形ＩｎＰクラッド層
を順に積層し、この後、２つの■溝を科学エツチングに
よって前記したｎ形ＩｎＰクラッド層を越える深さにま
で形成する。次に、ＩｎＧａＡＳＰのみを選択的にエツ
チングする水酸化カリウムと赤面カリの水溶液を用いて
、２つの■溝に挾まれた活性層の両サイドを１〜２μｍ
残して除去する。この後、このウェハを高温にさらし、
２つの■溝に挟まれたメサ上のｎ形１ｎＰクラッド層と
ｐ形ＩｎＰクラッド層の間の空隙を消失させて、活性層
がｎ形とｐ形りラッド層で完全に埋め込まれるようにし
ている。
のＩｎＰ（インジウムリン）の基板上にｎ形ＩｎＰクラ
ッド層と、ノンドープのＩｎＧａＡｓＰ （インジウム
ガリウムひ素リン）の活性層と、Ｐ形ＩｎＰクラッド層
を順に積層し、この後、２つの■溝を科学エツチングに
よって前記したｎ形ＩｎＰクラッド層を越える深さにま
で形成する。次に、ＩｎＧａＡＳＰのみを選択的にエツ
チングする水酸化カリウムと赤面カリの水溶液を用いて
、２つの■溝に挾まれた活性層の両サイドを１〜２μｍ
残して除去する。この後、このウェハを高温にさらし、
２つの■溝に挟まれたメサ上のｎ形１ｎＰクラッド層と
ｐ形ＩｎＰクラッド層の間の空隙を消失させて、活性層
がｎ形とｐ形りラッド層で完全に埋め込まれるようにし
ている。
この技法は、通常、マス・トランポート（ＭＡＳＳ Ｔ
ＲＡＮＳＰＯＲＴ ）技術と呼ばれており、漏れ電流の
低減に有効である。この技法をそのまま取り入れたのが
、英国のＳＴＬ社（スタンダード・テレフォン・ラボラ
トリ−社）である。エレクトロニクス ウィーク（巳し
巳ＣＴＲ０ＮＩＣＳ ＩＩＩＥＥＫ）誌所載、１９８４
年１０月２２日号第３６ページから第３７ページに記載
された内容によると、室温で４．５ｍＡの低電流閾値の
半導体レーザが得られている。
ＲＡＮＳＰＯＲＴ ）技術と呼ばれており、漏れ電流の
低減に有効である。この技法をそのまま取り入れたのが
、英国のＳＴＬ社（スタンダード・テレフォン・ラボラ
トリ−社）である。エレクトロニクス ウィーク（巳し
巳ＣＴＲ０ＮＩＣＳ ＩＩＩＥＥＫ）誌所載、１９８４
年１０月２２日号第３６ページから第３７ページに記載
された内容によると、室温で４．５ｍＡの低電流閾値の
半導体レーザが得られている。
ところでこの従来の方法で製造した半導体レーザは、２
つの溝をそのままにしており、この中に半導体層を埋め
込んではいない。このため、この半導体レーザをヒート
シンク上にマウントする場合には、ジャンクション・ア
ップにしないとマウント時に使用する半田が溝に入り込
むおそれがある。しかしながら、ジャンクション・アッ
プで半導体レーザの実装を行うと、ジャンクション・ダ
ウンに比べて長波長の場合で１０°Ｃ／Ｗの熱抵抗増加
となり、電流閾値が上昇して前記したマス・トランスポ
ート技術が活きてこないという問題があった。
つの溝をそのままにしており、この中に半導体層を埋め
込んではいない。このため、この半導体レーザをヒート
シンク上にマウントする場合には、ジャンクション・ア
ップにしないとマウント時に使用する半田が溝に入り込
むおそれがある。しかしながら、ジャンクション・アッ
プで半導体レーザの実装を行うと、ジャンクション・ダ
ウンに比べて長波長の場合で１０°Ｃ／Ｗの熱抵抗増加
となり、電流閾値が上昇して前記したマス・トランスポ
ート技術が活きてこないという問題があった。
本発明では、活性層の周囲をこの活性層よりもエネルギ
・ギャップが大きく、かつ屈折率の小さい半導体材料で
覆った埋め込みヘテロ構造の半導体レーザにおいて、半
導体基板から遠い側の活性層中央部を除いた周囲全体を
同一の導電形の半導体層で覆い、中央部にのみ異種の導
電形の半導体層で覆い、更に活性層に近い側の電極面が
平坦化されるように半導体層で全体を埋め込むようにし
た。
・ギャップが大きく、かつ屈折率の小さい半導体材料で
覆った埋め込みヘテロ構造の半導体レーザにおいて、半
導体基板から遠い側の活性層中央部を除いた周囲全体を
同一の導電形の半導体層で覆い、中央部にのみ異種の導
電形の半導体層で覆い、更に活性層に近い側の電極面が
平坦化されるように半導体層で全体を埋め込むようにし
た。
以下実施例につき本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明の一実施例における半導体レーザの構造
を表わしたものであり、第２図（Ａ）〜（Ｅ）はその製
造プロセスを示したものである。
を表わしたものであり、第２図（Ａ）〜（Ｅ）はその製
造プロセスを示したものである。
第２図を基にして本実施例の半導体レーザについてその
製造過程を説明する。
製造過程を説明する。
まず同図（Ａ）に示すように、ｎ形１ｎＰ基板１上に液
相エピタキシャル成長方法によって、ｎ形１ｎＰクラッ
ド層２、ノンドープ活性層３、ｎ形ＩｎＰ電流ブロック
層４を順に積層させる。
相エピタキシャル成長方法によって、ｎ形１ｎＰクラッ
ド層２、ノンドープ活性層３、ｎ形ＩｎＰ電流ブロック
層４を順に積層させる。
次に同図（Ｂ）に示すように、ｎ形ＩｎＰ基板１の＜０
１１＞方向にメサ５幅１０μｍを残し、全体をｎ形１ｎ
Ｐ基板１に達するまでエツチングする。エツチング液と
しては、例えば臭素を２％含むメチルアルコール溶液を
使用すればよい。
１１＞方向にメサ５幅１０μｍを残し、全体をｎ形１ｎ
Ｐ基板１に達するまでエツチングする。エツチング液と
しては、例えば臭素を２％含むメチルアルコール溶液を
使用すればよい。
次にメサ５上にエツチング幅２．５μｍのマスクパター
ンを切る。そして水酸化カリウムと赤面カリ（Ｋ３
Ｆ ｅ （ＣＮ）６ ］と水を２＋１：６の比で調整し
た混合液中にウェハを短時間浸し、ノンドープＩｎＧａ
ＡｓＰ活性層３を４μｍ幅とする。次に硫酸と過酸化水
素水と水が３：１：１の比に混合され２０°Ｃ程度の温
度に調整された水溶液をＩｎＰ用のエツチング液として
用い、メサ５を化学エツチングする。この連続したエツ
チングプロセスによって、同図（Ｃ）に示したようにｎ
形ＩｎＰクラッド層２とｎ形ＩｎＰ電流ブロック層４と
の間に空隙６が形成され、更にメサ５上にノンドープＩ
ｎＧａＡｓＰ活性層３にまで達する溝７が形成される。
ンを切る。そして水酸化カリウムと赤面カリ（Ｋ３
Ｆ ｅ （ＣＮ）６ ］と水を２＋１：６の比で調整し
た混合液中にウェハを短時間浸し、ノンドープＩｎＧａ
ＡｓＰ活性層３を４μｍ幅とする。次に硫酸と過酸化水
素水と水が３：１：１の比に混合され２０°Ｃ程度の温
度に調整された水溶液をＩｎＰ用のエツチング液として
用い、メサ５を化学エツチングする。この連続したエツ
チングプロセスによって、同図（Ｃ）に示したようにｎ
形ＩｎＰクラッド層２とｎ形ＩｎＰ電流ブロック層４と
の間に空隙６が形成され、更にメサ５上にノンドープＩ
ｎＧａＡｓＰ活性層３にまで達する溝７が形成される。
この後、ウェハを６９０°Ｃに達する炉の中に入れ加熱
すると、空隙６が消失し、同図（Ｄ）に示すようにｎ形
１．ｎＰクラッド層２とｎ形１ｎＰ電流ブロック層４と
が隣接する。
すると、空隙６が消失し、同図（Ｄ）に示すようにｎ形
１．ｎＰクラッド層２とｎ形１ｎＰ電流ブロック層４と
が隣接する。
この後、同図（Ｅ）に示すようにメサ５を半導体層で埋
め込む。まずｎ形ＩｎＰ埋め込み層８でメサ５の周囲を
埋め、次に全体の平坦化を図るためにｐ形ＩｎＰクラッ
ド層９とｐ形 ＩｎＧａＡｓＰキャップ層１０を順に積層させる。
め込む。まずｎ形ＩｎＰ埋め込み層８でメサ５の周囲を
埋め、次に全体の平坦化を図るためにｐ形ＩｎＰクラッ
ド層９とｐ形 ＩｎＧａＡｓＰキャップ層１０を順に積層させる。
最後に第１図に示すようにｐ形ＩｎＧａＡｓＰキャップ
層１０の上にｐ側電極１１としてＡｕ−Ｚｎを蒸着し、
水素雲囲気中でアロイをした後、ｎ形ＩｎＰ基板１の図
で下側の面にＡｕ−Ｇｅ−Ｎ１のｎ側電極・１２を蒸着
し、アロイしてウェハの製作を終了する。
層１０の上にｐ側電極１１としてＡｕ−Ｚｎを蒸着し、
水素雲囲気中でアロイをした後、ｎ形ＩｎＰ基板１の図
で下側の面にＡｕ−Ｇｅ−Ｎ１のｎ側電極・１２を蒸着
し、アロイしてウェハの製作を終了する。
以上のようにして製作した本実施例の半導体レーザでは
、ノンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層３の周囲がすべてｎ
形１ｎＰ層で囲まれており、わずかにノンドープＩｎＧ
ａＡｓＰ活性層３の中央部にのみｐ形ＩｎＰクラッド層
９が接している。このため、ｐ側電極１１から注入され
る正孔はノンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層３の中央部を
通ることになる。従って、電子との再結合はノンドープ
ＩｎＧａＡｓＰ活性層３の中央部に限定されることにな
る。またこの中央部でもノンドープＩｎＧａＡｓＰ活性
層３の実効的な幅が２μｍ程度に小さく抑えられている
ので、長波長帯における単−横モード発振が満足されて
いる。
、ノンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層３の周囲がすべてｎ
形１ｎＰ層で囲まれており、わずかにノンドープＩｎＧ
ａＡｓＰ活性層３の中央部にのみｐ形ＩｎＰクラッド層
９が接している。このため、ｐ側電極１１から注入され
る正孔はノンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層３の中央部を
通ることになる。従って、電子との再結合はノンドープ
ＩｎＧａＡｓＰ活性層３の中央部に限定されることにな
る。またこの中央部でもノンドープＩｎＧａＡｓＰ活性
層３の実効的な幅が２μｍ程度に小さく抑えられている
ので、長波長帯における単−横モード発振が満足されて
いる。
なお、この実施例の半導体レーザは、共振器長が３００
μｍ、ノンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層３の厚さが０．
０８μｍ１その実効的な厚さが前記したように２μｍと
なっているが、これに限られるものではない。すなわち
、結晶成長の状態は成長条件によって大きく異なるので
、成長条件の変化に応じて適切な寸法を用いるべきこと
はいうまでもない。
μｍ、ノンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層３の厚さが０．
０８μｍ１その実効的な厚さが前記したように２μｍと
なっているが、これに限られるものではない。すなわち
、結晶成長の状態は成長条件によって大きく異なるので
、成長条件の変化に応じて適切な寸法を用いるべきこと
はいうまでもない。
本実施例の半導体レーザ素子では、室温状態で１桁台の
５ｍＡの低電流閾値を実現することができた。この素子
は、ノンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層３に近い側の電極
（ｐ側電極１１）が平坦となっているため、ジャンクシ
ョン・ダウンのマウント実装が可能となり、この場合に
は放熱が良好となるため長時間の使用に際しても信頼性
に問題を生じない。もちろん、ジャンクション・アップ
でマウント実装を行うことも差し支えない。
５ｍＡの低電流閾値を実現することができた。この素子
は、ノンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層３に近い側の電極
（ｐ側電極１１）が平坦となっているため、ジャンクシ
ョン・ダウンのマウント実装が可能となり、この場合に
は放熱が良好となるため長時間の使用に際しても信頼性
に問題を生じない。もちろん、ジャンクション・アップ
でマウント実装を行うことも差し支えない。
以上説明した実施例では、半導体材料としてＩｎＰおよ
びＩｎＧａＡｓＰ系の材料を使用したが、これに限らず
ＧａＡｓおよびＡｌＧａＡｓ系等の他の組み合わせ材料
を用いることも可能である。また実施例ではｎ形ＩｎＰ
基板を使用したが、ｐ形ＩｎＰ基板を使用してもよい。
びＩｎＧａＡｓＰ系の材料を使用したが、これに限らず
ＧａＡｓおよびＡｌＧａＡｓ系等の他の組み合わせ材料
を用いることも可能である。また実施例ではｎ形ＩｎＰ
基板を使用したが、ｐ形ＩｎＰ基板を使用してもよい。
この場合には、実施例で示したｎ形の導電材料をｐ形の
導電材料に、またｐ形の導電材料をｎ形の導電材料に変
更する必要がある。
導電材料に、またｐ形の導電材料をｎ形の導電材料に変
更する必要がある。
また実施例ではノンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層３上に
ｎ形ＩｎＰ電流ブロック層４を積層させたが、活性層表
面の汚染を嫌う意味でノンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層
３上にエツチングストップ層として組成の異なるＩｎＧ
ａＡｓＰ層を積層し、続いてｎ形ＩｎＰ電流ブロック層
４を積層させてもよい。この場合、エツチングストップ
層としては、薄くかつノンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層
３との屈折率差が大きくできるような材料組成が望まし
い。
ｎ形ＩｎＰ電流ブロック層４を積層させたが、活性層表
面の汚染を嫌う意味でノンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層
３上にエツチングストップ層として組成の異なるＩｎＧ
ａＡｓＰ層を積層し、続いてｎ形ＩｎＰ電流ブロック層
４を積層させてもよい。この場合、エツチングストップ
層としては、薄くかつノンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層
３との屈折率差が大きくできるような材料組成が望まし
い。
以上説明したように本発明によれば、活性層に近い側の
電極面が平坦化されるので、ジャンクション・ダウンで
ヒートシンク上にマウントしても、これと反対側の電極
面にワイヤボンディングを行う際に素子自体に無理な力
がかからず、この点でも信頼性の向上に寄与することが
できる。
電極面が平坦化されるので、ジャンクション・ダウンで
ヒートシンク上にマウントしても、これと反対側の電極
面にワイヤボンディングを行う際に素子自体に無理な力
がかからず、この点でも信頼性の向上に寄与することが
できる。
図面は本発明の一実施例を説明するためのもので、第１
図は半導体レーザの構造を示す斜視図、第２図（Δ）〜
（Ｅ）はこの半導体レーザの製造プロセスを示す断面図
である。 １・・・・・・ｎ形１ｎＰ基板、 ２・・・・・・ｎ形ＩｎＰクラッド層、３・・・・・・
ノンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層、４・・・・・・ｎ形
ＩｎＰ電流ブロック層、９・・・・・・ｐ形ＴｎＰクラ
ッド層、１０−１）ＪｇＩｌｏ−１）Ｊキー？ ツブ層
、１１・・・・・・ｐ側電極、 １２・・・・・・ｎ側電極。 出 願 人 日本電気株式会社 代 理 人
図は半導体レーザの構造を示す斜視図、第２図（Δ）〜
（Ｅ）はこの半導体レーザの製造プロセスを示す断面図
である。 １・・・・・・ｎ形１ｎＰ基板、 ２・・・・・・ｎ形ＩｎＰクラッド層、３・・・・・・
ノンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層、４・・・・・・ｎ形
ＩｎＰ電流ブロック層、９・・・・・・ｐ形ＴｎＰクラ
ッド層、１０−１）ＪｇＩｌｏ−１）Ｊキー？ ツブ層
、１１・・・・・・ｐ側電極、 １２・・・・・・ｎ側電極。 出 願 人 日本電気株式会社 代 理 人
Claims (1)
- 活性層の周囲をこの活性層よりもエネルギギャップが大
きくかつ屈折率の小さな半導体材料で覆った埋め込みヘ
テロ構造のレーザであって、半導体基板から遠い側の前
記活性層中央部を除いた周囲全体が同一の導電形の半導
体層で覆われ、前記活性層中央部のみが異種の導電形の
半導体層で覆われており、この活性層中央部に近い側の
電極面が平坦となるように半導体層で全体を埋め込んだ
ことを特徴とする半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1185986A JPS62171176A (ja) | 1986-01-24 | 1986-01-24 | 半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1185986A JPS62171176A (ja) | 1986-01-24 | 1986-01-24 | 半導体レ−ザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62171176A true JPS62171176A (ja) | 1987-07-28 |
Family
ID=11789450
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1185986A Pending JPS62171176A (ja) | 1986-01-24 | 1986-01-24 | 半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62171176A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63169086A (ja) * | 1987-01-06 | 1988-07-13 | Fujikura Ltd | 埋込型半導体レ−ザの製造方法 |
-
1986
- 1986-01-24 JP JP1185986A patent/JPS62171176A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63169086A (ja) * | 1987-01-06 | 1988-07-13 | Fujikura Ltd | 埋込型半導体レ−ザの製造方法 |
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