JPS6237837B2 - - Google Patents
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- JPS6237837B2 JPS6237837B2 JP16867879A JP16867879A JPS6237837B2 JP S6237837 B2 JPS6237837 B2 JP S6237837B2 JP 16867879 A JP16867879 A JP 16867879A JP 16867879 A JP16867879 A JP 16867879A JP S6237837 B2 JPS6237837 B2 JP S6237837B2
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- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 19
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 14
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 8
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 7
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- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/2054—Methods of obtaining the confinement
- H01S5/2059—Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
- H01S5/2275—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は埋込みヘテロ構造を有する半導体レー
ザの製造方法に関する。
ザの製造方法に関する。
横モード制御された単一モード発振する半導体
レーザは埋込み型半導体レーザで代表される。こ
の構造は活性層領域が低屈折率物質によつて補完
的に取り囲まれ、強い光導波路作用を活性層にも
たせたものである。
レーザは埋込み型半導体レーザで代表される。こ
の構造は活性層領域が低屈折率物質によつて補完
的に取り囲まれ、強い光導波路作用を活性層にも
たせたものである。
本発明に先行する従来技術としてこの埋込み型
半導体レーザを挙げるべきであり、以下、この型
式の製造方法及び構造等について、その何処を本
発明で解決すべきか図面を用いて簡単に説明す
る。第１図は従来の埋込み型半導体レーザの概略
を示す断面図である。
半導体レーザを挙げるべきであり、以下、この型
式の製造方法及び構造等について、その何処を本
発明で解決すべきか図面を用いて簡単に説明す
る。第１図は従来の埋込み型半導体レーザの概略
を示す断面図である。
先ずｎ型InPでなる半導体基体１に第１の液相
エピタキシヤル成長工程によつて、順次ｎ型InP
層２、ｎ型In0.88Ga0.12As0.26層３、ｐ型
In0.77Ga0.23As0.51P0.49活性層４、ｐ型InP層５を
成長させる。ここで一旦成長をやめ、ｐ型InP層
５の表面より選択エツチング処理によりｎ型
In0.88Ga0.12As0.26P0.74層３に達するストライプ状
のメサ形状を形成する。然る後、第２の液相エピ
タキシヤル成長工程によつてｐ型InP層６とｎ型
InP層６′を成長しめて、活性層の側面をInPで埋
込む。メサ形状の活性層に電流が注入されるよう
に電極８，９を取り付けて埋込み型半導体レーザ
が（第１図）製作される。
エピタキシヤル成長工程によつて、順次ｎ型InP
層２、ｎ型In0.88Ga0.12As0.26層３、ｐ型
In0.77Ga0.23As0.51P0.49活性層４、ｐ型InP層５を
成長させる。ここで一旦成長をやめ、ｐ型InP層
５の表面より選択エツチング処理によりｎ型
In0.88Ga0.12As0.26P0.74層３に達するストライプ状
のメサ形状を形成する。然る後、第２の液相エピ
タキシヤル成長工程によつてｐ型InP層６とｎ型
InP層６′を成長しめて、活性層の側面をInPで埋
込む。メサ形状の活性層に電流が注入されるよう
に電極８，９を取り付けて埋込み型半導体レーザ
が（第１図）製作される。
このレーザは活性層４と別に光導波層３を設
け、活性層のみ低屈折率の半導体で取り囲み、注
入キヤリアの閉込めを完全になし、光は光導波層
に伝播させることで活性層における実効屈折率を
小さくしている。その結果活性層幅の広い構造で
あつても、高次モード発振せず、安定した基本モ
ード発振が広い電流領域にわたつて得られる、更
に大出力動作が可能となる等、多くの特徴を有す
る。しかし、上記半導体レーザの製造方法によれ
ば、電流狭搾作用を有する層６と６′が第２の液
相エピタキシヤル成長工程で作られるため、十分
な効果を示さなかつた。なぜなら、電極８から注
入される電流は、活性層４を流れる他にｐ型InP
層６とｎ型In0.88Ga0.12As0.26P0.74層３の接合部を
通しても流れる。後者の電流成分は大きく、場合
には活性層を通過する電流量の数倍になるときも
ある。この電流成分を少なくするには、ｐ型InP
層６を活性層４よりも薄く成長し、ｐ型InP層６
とｎ型InP層６′からなるｐ−ｎ接合位置を少な
くとも活性層の厚さ内に留める様な層構造とする
必要がある。しかしながら上記の様な電流狭搾構
造を得るには、従来のごとき製造方法では非常に
困難である。ｐ型InP層６を薄膜として成長する
ことが現在の結晶成長技術をもつてきても再現
性、均一性等又歩留り等において、到底生産的な
ものでなかつた。
け、活性層のみ低屈折率の半導体で取り囲み、注
入キヤリアの閉込めを完全になし、光は光導波層
に伝播させることで活性層における実効屈折率を
小さくしている。その結果活性層幅の広い構造で
あつても、高次モード発振せず、安定した基本モ
ード発振が広い電流領域にわたつて得られる、更
に大出力動作が可能となる等、多くの特徴を有す
る。しかし、上記半導体レーザの製造方法によれ
ば、電流狭搾作用を有する層６と６′が第２の液
相エピタキシヤル成長工程で作られるため、十分
な効果を示さなかつた。なぜなら、電極８から注
入される電流は、活性層４を流れる他にｐ型InP
層６とｎ型In0.88Ga0.12As0.26P0.74層３の接合部を
通しても流れる。後者の電流成分は大きく、場合
には活性層を通過する電流量の数倍になるときも
ある。この電流成分を少なくするには、ｐ型InP
層６を活性層４よりも薄く成長し、ｐ型InP層６
とｎ型InP層６′からなるｐ−ｎ接合位置を少な
くとも活性層の厚さ内に留める様な層構造とする
必要がある。しかしながら上記の様な電流狭搾構
造を得るには、従来のごとき製造方法では非常に
困難である。ｐ型InP層６を薄膜として成長する
ことが現在の結晶成長技術をもつてきても再現
性、均一性等又歩留り等において、到底生産的な
ものでなかつた。
この発明の目的は、上記従来方法における上記
難点を持たず生産性が高く、かつ容易に実現し得
る埋込み型半導体レーザの製造方法を提供するこ
とにある。
難点を持たず生産性が高く、かつ容易に実現し得
る埋込み型半導体レーザの製造方法を提供するこ
とにある。
この発明の骨子は第１段階の成長で活性領域と
なる層の上に別の層を成長させ、上部の埋込みを
確保して次いでエツチング工程によりメサ状の活
性領域を設け、活性層の両側域に不純物を導入し
てp+領域を形成した後にこのp+領域上に再度、
成長を行い活性層の側面の埋込みを完了しようと
するものである。
なる層の上に別の層を成長させ、上部の埋込みを
確保して次いでエツチング工程によりメサ状の活
性領域を設け、活性層の両側域に不純物を導入し
てp+領域を形成した後にこのp+領域上に再度、
成長を行い活性層の側面の埋込みを完了しようと
するものである。
以下この発明の実施例について図面を参照して
説明する。
説明する。
第２図は本発明を実施した場合の概略断面図、
第３図は各主要部の製造過程を示す略線的工程図
である。
第３図は各主要部の製造過程を示す略線的工程図
である。
先ず、第３図Ａに示す如くｎ型InP１０でなる
半導体基体上にｎ型InP層１１の第１クラツド
層、ｎ型In0.88Ga0.12As0.26P0.74層１２の導波路
層、ｐ型In0.77Ga0.23As0.51P0.49層１３の活性層、
ｐ型InP層１４の第２のクラツド層を第１の液相
エピタキシヤル成長により成長させる。次にｐ型
InP層１４のその上面側に５μｍ幅のストライプ
状のSiO2膜メサエツチングマスクを用意し、ｐ
型InP層１４をエツチングする。エツチングは活
性層１３が露出した所で終る（このエツチングは
本実施例では活性層が露出した時点で終了した
が、導波路層が露出する程度行つても効果は同じ
である。）。その後Zn不純物を半導体基体表面か
ら拡散し、p+領域１６を形成する。拡散深さは
その先端が第１のクラツド層InP１１に入つた程
度で終り、SiO2膜を除去する（第３図Ｂ）。再度
エツチングでp+領域に変換した活性層１３を除
去し、導波路層１２の表面を露出する（第３図
Ｃ）。ここで第２の液相エピタキシヤル成長を行
い第３のクラツド層ｎ―InP層１５を導波路層上
に積み活性層１３の側面の埋込みを行う（第３図
Ｄ）。
半導体基体上にｎ型InP層１１の第１クラツド
層、ｎ型In0.88Ga0.12As0.26P0.74層１２の導波路
層、ｐ型In0.77Ga0.23As0.51P0.49層１３の活性層、
ｐ型InP層１４の第２のクラツド層を第１の液相
エピタキシヤル成長により成長させる。次にｐ型
InP層１４のその上面側に５μｍ幅のストライプ
状のSiO2膜メサエツチングマスクを用意し、ｐ
型InP層１４をエツチングする。エツチングは活
性層１３が露出した所で終る（このエツチングは
本実施例では活性層が露出した時点で終了した
が、導波路層が露出する程度行つても効果は同じ
である。）。その後Zn不純物を半導体基体表面か
ら拡散し、p+領域１６を形成する。拡散深さは
その先端が第１のクラツド層InP１１に入つた程
度で終り、SiO2膜を除去する（第３図Ｂ）。再度
エツチングでp+領域に変換した活性層１３を除
去し、導波路層１２の表面を露出する（第３図
Ｃ）。ここで第２の液相エピタキシヤル成長を行
い第３のクラツド層ｎ―InP層１５を導波路層上
に積み活性層１３の側面の埋込みを行う（第３図
Ｄ）。
第３図Ｄに示したように結晶表面を平坦にする
には、成長時間、を適当に制御すれば得られる。
最後にｐ型電極１８をSiO2１７を介して、ｐ―
InP層１４に、又ｎ型電極１９は基体１１の裏側
に各々形成して目的とする埋込み型半導体レーザ
が出来あがる（第２図）。典型的な各層厚はｎ型
InP層１１が30μｍ、ｎ型In0.88Ga0.12As0.26P0.74
層１６が1.0μｍ、活性層の
In0.77Ga0.23As0.51P0.49層１３が0.2μｍ、ｐ型InP
層１４が２μｍ、第３クラツド層のｎ型InP層が
２μｍである。
には、成長時間、を適当に制御すれば得られる。
最後にｐ型電極１８をSiO2１７を介して、ｐ―
InP層１４に、又ｎ型電極１９は基体１１の裏側
に各々形成して目的とする埋込み型半導体レーザ
が出来あがる（第２図）。典型的な各層厚はｎ型
InP層１１が30μｍ、ｎ型In0.88Ga0.12As0.26P0.74
層１６が1.0μｍ、活性層の
In0.77Ga0.23As0.51P0.49層１３が0.2μｍ、ｐ型InP
層１４が２μｍ、第３クラツド層のｎ型InP層が
２μｍである。
このようにして製作した埋込み型半導体レーザ
の電極１８に正、電極１９に負の電圧を印加すれ
ば、活性層１３内で発光が得られ、この光が同様
に導波路層１２に伝播し、活性層１３導波路層１
２の端面より外部に導出されることとなる。
の電極１８に正、電極１９に負の電圧を印加すれ
ば、活性層１３内で発光が得られ、この光が同様
に導波路層１２に伝播し、活性層１３導波路層１
２の端面より外部に導出されることとなる。
ところで、本実施例の製法によれば、拡散工程
にて導波路層１２、第１のクラツド層１１の一部
がｐ型に変換される。よつて、電極１８に正、電
極１９に負の順方向電圧を印加した際第３のクラ
ツド層１５と導波数層のｐ領域１６との間に形成
されるｐ―ｎ接合が逆方向電圧となるため、活性
層１３が発光するに必要な電圧下では電流のほと
んどが活性層１３のみ狭搾されて流れる。したが
つて発光に寄与する電流の変換効率が高まる特徴
を有する。
にて導波路層１２、第１のクラツド層１１の一部
がｐ型に変換される。よつて、電極１８に正、電
極１９に負の順方向電圧を印加した際第３のクラ
ツド層１５と導波数層のｐ領域１６との間に形成
されるｐ―ｎ接合が逆方向電圧となるため、活性
層１３が発光するに必要な電圧下では電流のほと
んどが活性層１３のみ狭搾されて流れる。したが
つて発光に寄与する電流の変換効率が高まる特徴
を有する。
当然動作電流も少なくなる特徴も有する。Zn
拡散層の位置を導波路層１２内にとどめる様な構
造であつても電流狭搾効果は十分に発揮される。
又この工程において、エツチングマスクとして用
いたSiO2膜を拡散の前に除去して、第２のクラ
ツド層１４表面にZnを拡散しても目的とする効
果作用は得られる。
拡散層の位置を導波路層１２内にとどめる様な構
造であつても電流狭搾効果は十分に発揮される。
又この工程において、エツチングマスクとして用
いたSiO2膜を拡散の前に除去して、第２のクラ
ツド層１４表面にZnを拡散しても目的とする効
果作用は得られる。
以上述べたように本発明の実施例にかかる製法
によつて得られる第２図に示す装置によれば、そ
れが第１図に示すと全く同様の装置として得られ
るので、詳細説明はこれを省略する。第１図にて
上述させると同様の優れた特徴を有するものであ
ると共に電流を狭搾する構造が容易に作られる。
によつて得られる第２図に示す装置によれば、そ
れが第１図に示すと全く同様の装置として得られ
るので、詳細説明はこれを省略する。第１図にて
上述させると同様の優れた特徴を有するものであ
ると共に電流を狭搾する構造が容易に作られる。
本発明の製造方法の特徴は電流狭搾用のp+層
１６を第２の液相成長する前に拡散方法を利用し
て形成する事にある。したがつてp+領域による
ｐ―ｎ接合の位置を活性層１３よりｎ側領域内に
形成することは、なんら難かしくない。Zn拡散
の制御は、結晶成長の層厚制御よりも格段に容易
であるためである。
１６を第２の液相成長する前に拡散方法を利用し
て形成する事にある。したがつてp+領域による
ｐ―ｎ接合の位置を活性層１３よりｎ側領域内に
形成することは、なんら難かしくない。Zn拡散
の制御は、結晶成長の層厚制御よりも格段に容易
であるためである。
故に本発明は半導体レーザの動作電流を小さく
でき又再現性、均一性が向上し、高い生産性をも
たらす等、従来の製造方法に比して格段に優れた
ものである。
でき又再現性、均一性が向上し、高い生産性をも
たらす等、従来の製造方法に比して格段に優れた
ものである。
InP半導体基体を用いるとき、第１クラツド層
のInP層は省略して半導体基体をそのままクラツ
ド層として使用してもよい。
のInP層は省略して半導体基体をそのままクラツ
ド層として使用してもよい。
なお、以上の実施例では活性領域は
InxGa1-xAsyP1-yをそれをかこむ領域はInPを用
いたが、これらをGaAs―AlGaAs系の半導体で
あつても良いことは言うまでもない。
InxGa1-xAsyP1-yをそれをかこむ領域はInPを用
いたが、これらをGaAs―AlGaAs系の半導体で
あつても良いことは言うまでもない。
たとえば、ｎ型GaAs基体、第１クラツド層に
ｎ型Al0.3Ga0.7As層、導波路層にｎ型
Al0.1Ga0.9As層、活性層としてGaAs層、第２ク
ラツド層にｐ型Al0.3Ga0.7As層、又第３クラツド
層にｎ型Al0.3Ga0.7As層を用いた埋込み半導体レ
ーザにおいても、同様な効果作用がある。
ｎ型Al0.3Ga0.7As層、導波路層にｎ型
Al0.1Ga0.9As層、活性層としてGaAs層、第２ク
ラツド層にｐ型Al0.3Ga0.7As層、又第３クラツド
層にｎ型Al0.3Ga0.7As層を用いた埋込み半導体レ
ーザにおいても、同様な効果作用がある。
なお以上の実施例では結晶成長法として液相エ
ピタキシヤル法を適用した場合を述べたが別な成
長法たとえば気相エピタキシヤル法や分子線エピ
タキシヤル法等を適用し、本発明を実施してもま
つたく同様な効果が得られる。
ピタキシヤル法を適用した場合を述べたが別な成
長法たとえば気相エピタキシヤル法や分子線エピ
タキシヤル法等を適用し、本発明を実施してもま
つたく同様な効果が得られる。
第１図は従来の埋込み型半導体レーザの概略的
断面図、第２図は本発明の実施により得られる半
導体レーザの概略的断面図、第３図は本発明の製
造法の略線的工程図を示す。 図において、１，１０…ｎ型InP基体、２，１
１…ｎ型InP層、３，１２…ｎ型InGaAsP導波路
層、４，１３…InGaAsP活性層、５，６，１４
…ｐ型InP層、６′，１５…ｎ型InP層、１６…Zz
拡散p+領域、７，１７…SiO2膜、８，１８…ｐ
型電極、９，１９…ｎ型電極をそれぞれ示す。
断面図、第２図は本発明の実施により得られる半
導体レーザの概略的断面図、第３図は本発明の製
造法の略線的工程図を示す。 図において、１，１０…ｎ型InP基体、２，１
１…ｎ型InP層、３，１２…ｎ型InGaAsP導波路
層、４，１３…InGaAsP活性層、５，６，１４
…ｐ型InP層、６′，１５…ｎ型InP層、１６…Zz
拡散p+領域、７，１７…SiO2膜、８，１８…ｐ
型電極、９，１９…ｎ型電極をそれぞれ示す。
Claims (1)
- １ 半導体基体上に少なくとも第１のクラツド
層、導波路層、活性層、第２のクラツド層を順次
形成する第１の結晶成長工程と、前記第２のクラ
ツド層側より少なくとも前記第２クラツド層がス
トライプ状に残るようにエツチングする第１のエ
ツチング工程と前記第１のエツチング工程により
露出した表面から、第１のクラツド層に達する深
さでｐ型不純物を拡散する拡散工程と、少なくと
も前記第１のエツチング工程により露出した表面
を除去する第２のエツチング工程と前記第２のエ
ツチング工程により露出した導波路層表面上に少
なくとも第３のクラツド層を形成し、前記第１の
エツチング工程あるいは第２のエツチング工程に
よりストライプ状に形成された活性層の側面が前
記第３のクラツド層に覆われている構造を構成す
る第２の結晶成長工程とから成ることを特徴とす
る半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16867879A JPS5691489A (en) | 1979-12-25 | 1979-12-25 | Manufacture of semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16867879A JPS5691489A (en) | 1979-12-25 | 1979-12-25 | Manufacture of semiconductor laser |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5691489A JPS5691489A (en) | 1981-07-24 |
| JPS6237837B2 true JPS6237837B2 (ja) | 1987-08-14 |
Family
ID=15872447
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16867879A Granted JPS5691489A (en) | 1979-12-25 | 1979-12-25 | Manufacture of semiconductor laser |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5691489A (ja) |
-
1979
- 1979-12-25 JP JP16867879A patent/JPS5691489A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5691489A (en) | 1981-07-24 |
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