JPS6289385A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents
半導体レ−ザ装置Info
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- JPS6289385A JPS6289385A JP23012985A JP23012985A JPS6289385A JP S6289385 A JPS6289385 A JP S6289385A JP 23012985 A JP23012985 A JP 23012985A JP 23012985 A JP23012985 A JP 23012985A JP S6289385 A JPS6289385 A JP S6289385A
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- semiconductor layer
- semiconductor
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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、光情報処理分野に用いられる低しきい値電流
を有し、かつ温度特性の優れた半導体レーザ装置に関す
るものである。
を有し、かつ温度特性の優れた半導体レーザ装置に関す
るものである。
従来の技術
従来のこの種の半導体レーザ装置は例えば第２図のよう
になっていた。第２図はＴＪＳレーザを示しており、こ
のＴＪＳレーザの特性は、例えばガイ−イーイー ジャ
ーナル カブ カンタム エレクトｅ＋ニク、：ｘ、（
Ｉ ＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑｕａｎｔｕ
ｍＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ） ＱＥ −１１ｐ、ｐ、
４２７（１９７５）に詳しいが、重大な欠点が１つあ
る。低しきい値電流で、かつ単一モード発振するが、発
振に寄与しない漏れ電流が犬きく、温度上昇とともにこ
の漏れ電流は急速に増加し、増々温度の上昇を起こ３ベ
ーン し、ついには発熱のため発振は停止してし丑うという欠
点である。
になっていた。第２図はＴＪＳレーザを示しており、こ
のＴＪＳレーザの特性は、例えばガイ−イーイー ジャ
ーナル カブ カンタム エレクトｅ＋ニク、：ｘ、（
Ｉ ＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑｕａｎｔｕ
ｍＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ） ＱＥ −１１ｐ、ｐ、
４２７（１９７５）に詳しいが、重大な欠点が１つあ
る。低しきい値電流で、かつ単一モード発振するが、発
振に寄与しない漏れ電流が犬きく、温度上昇とともにこ
の漏れ電流は急速に増加し、増々温度の上昇を起こ３ベ
ーン し、ついには発熱のため発振は停止してし丑うという欠
点である。
このＴＩＳレーザには第２図に示すごとく、ｎ型Ｇ ａ
Ａ ｓ基板１が用いられ、基板と同一導電型のＡＩ！
、ＧａＡｓ ２／ＧａＡｓ３／ＡＩ！、ＧａＡｓ ４か
らなるダブルへテロ構造を積層した後、表面層の所定領
域から基板と異なる第２の導電型決定不純物たとえばＺ
ｎを添加拡散させてＺｎ拡散領域５を形成し、エピタキ
シャル成長された各層内にｐｎ接合を形成し、ｐ型頭域
および基板裏面に電極１０゜１１を形成する。このとき
拡散フロントをｎ型ＡＪ２ＧａＡｓ層２内に再現性よく
停止させるためには前記ｎ型Ａｐ、ＧａＡｓ層２をかな
り厚くする必要がある。又、ｎ型Ａｊ２ＧａＡｓ層２が
薄い場合、拡散フロントは基板１′！ｆ、で達し、基板
１内にｐｎ接合が形成される。電極１０．１１の間に電
圧を順方向に印加すると、電流は活性層３のｐｎ接合お
よび基板内ｐｎｎ接合原流る。このＴＪＳレーザにおい
てレーザ発振に寄与する電流は活性層３のｐｎ接合を流
れる電流のみであり、ｎ型ＡｌｌＧａＡｓ層２，４およ
び基板のｐｎ接合を流れる電流はレーザ発振に全く寄与
しないだけでなく発熱の発生源であり、寿命を短くする
主たる原因であった。
Ａ ｓ基板１が用いられ、基板と同一導電型のＡＩ！
、ＧａＡｓ ２／ＧａＡｓ３／ＡＩ！、ＧａＡｓ ４か
らなるダブルへテロ構造を積層した後、表面層の所定領
域から基板と異なる第２の導電型決定不純物たとえばＺ
ｎを添加拡散させてＺｎ拡散領域５を形成し、エピタキ
シャル成長された各層内にｐｎ接合を形成し、ｐ型頭域
および基板裏面に電極１０゜１１を形成する。このとき
拡散フロントをｎ型ＡＪ２ＧａＡｓ層２内に再現性よく
停止させるためには前記ｎ型Ａｐ、ＧａＡｓ層２をかな
り厚くする必要がある。又、ｎ型Ａｊ２ＧａＡｓ層２が
薄い場合、拡散フロントは基板１′！ｆ、で達し、基板
１内にｐｎ接合が形成される。電極１０．１１の間に電
圧を順方向に印加すると、電流は活性層３のｐｎ接合お
よび基板内ｐｎｎ接合原流る。このＴＪＳレーザにおい
てレーザ発振に寄与する電流は活性層３のｐｎ接合を流
れる電流のみであり、ｎ型ＡｌｌＧａＡｓ層２，４およ
び基板のｐｎ接合を流れる電流はレーザ発振に全く寄与
しないだけでなく発熱の発生源であり、寿命を短くする
主たる原因であった。
これらの漏れ電流を減少せしめるだめすでに第３図に示
すような構造の半導体レーザ装置がある（特公昭６０−
１１４７８号公報）。この半導体レーザは従来のｎ型Ｇ
ａ Ａ ｓ基板に代えてＣｒを含む半Ｉｅ３Ｒ性のＧ
ａ Ａ ｓ基板１３が用いらｔでいる。
すような構造の半導体レーザ装置がある（特公昭６０−
１１４７８号公報）。この半導体レーザは従来のｎ型Ｇ
ａ Ａ ｓ基板に代えてＣｒを含む半Ｉｅ３Ｒ性のＧ
ａ Ａ ｓ基板１３が用いらｔでいる。
基板にＣｒ ドープＧ ａ Ａ ｓが用いられている
のでＺｎ拡散領域５に接して設けられた電極１ｏに対し
て電極１２はｎ型ＡβＧａＡｓ層４に接して設けられて
いる。Ｚｎ拡散フロントが基板１３に達しても、Ｃｒ）
゛−プＧ ａ Ａ ｓ基板として抵抗率１００釧程度の
ものは容易に得られ、成長層の抵抗率に比べて約１０倍
となるので基板を通じて流れることはない。
のでＺｎ拡散領域５に接して設けられた電極１ｏに対し
て電極１２はｎ型ＡβＧａＡｓ層４に接して設けられて
いる。Ｚｎ拡散フロントが基板１３に達しても、Ｃｒ）
゛−プＧ ａ Ａ ｓ基板として抵抗率１００釧程度の
ものは容易に得られ、成長層の抵抗率に比べて約１０倍
となるので基板を通じて流れることはない。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら、この構造だとレーザ発振に全く寄与しな
い漏れ電流がＡ Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓ層２，４に流れる
。第２図に示すような従来の構造と比べて、漏５へ一／ れ電流の大きさは軽減されるが、依然として発振特性に
影響を及ぼす問題があった。
い漏れ電流がＡ Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓ層２，４に流れる
。第２図に示すような従来の構造と比べて、漏５へ一／ れ電流の大きさは軽減されるが、依然として発振特性に
影響を及ぼす問題があった。
本発明は、この発振特性に良くない影響を及ぼす漏れ電
流を全く流れないようにし、レーザの発振特性を著しく
向上させる画期的な半導体レーザ装置を提供するもので
ある。
流を全く流れないようにし、レーザの発振特性を著しく
向上させる画期的な半導体レーザ装置を提供するもので
ある。
問題点を解決するための手段
上記問題点を解決するための本発明の技術的手段は、半
導体基板上に半絶縁性の第１の半導体層。
導体基板上に半絶縁性の第１の半導体層。
禁制帯幅が第１の半導体層より狭い第１の導電型を有す
る第２の半導体層および禁制帯幅が第２の半導体層より
広い半絶縁性の第３の半導体層で積層構造を形成し、前
記積層構造の所定領域をエッチング除去後、前記半導体
基板に接しかつ前記第１、第２．第３の半導体層の側端
と接して形成された第１の導電型を有する第４の半導体
層を備え、前記第３の半導体層の所定領域から第２の導
電型決定不純物を添加し、前記第２の半導体層内のみに
ｐｎ接合を形成し、第１および第２の導電型を有する領
域に接する第１および第２の電極を備え６ペー／ たことである。
る第２の半導体層および禁制帯幅が第２の半導体層より
広い半絶縁性の第３の半導体層で積層構造を形成し、前
記積層構造の所定領域をエッチング除去後、前記半導体
基板に接しかつ前記第１、第２．第３の半導体層の側端
と接して形成された第１の導電型を有する第４の半導体
層を備え、前記第３の半導体層の所定領域から第２の導
電型決定不純物を添加し、前記第２の半導体層内のみに
ｐｎ接合を形成し、第１および第２の導電型を有する領
域に接する第１および第２の電極を備え６ペー／ たことである。
作 用
この技術的手段による作用は次のようになる。
すなわち、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）よりエピ
タキシャル成長された非ドープＡＩ！、ＧａＡｓ層は、
抵抗率が１０Ω（７）以上の高抵抗を示す半絶縁層とな
ることは一般によく知られているので、第３図のＡｌｌ
Ｇａ Ａｓｓ層２４を非ドープＡ ＲＧ ａ Ａ ｓ
層に変えることによりレーザ発振に全く寄与しない漏れ
電流は全く流れないようにすることができる。
タキシャル成長された非ドープＡＩ！、ＧａＡｓ層は、
抵抗率が１０Ω（７）以上の高抵抗を示す半絶縁層とな
ることは一般によく知られているので、第３図のＡｌｌ
Ｇａ Ａｓｓ層２４を非ドープＡ ＲＧ ａ Ａ ｓ
層に変えることによりレーザ発振に全く寄与しない漏れ
電流は全く流れないようにすることができる。
実施例
以下に、本発明の実施例を添付図面にもとづいて説明す
る。本発明の実施例を示す第１図において、Ｃｒ ド
ープＧ ａ Ａ ｓ基板１３をＨ２ＳＯ４：Ｈ２Ｏ２：
Ｈ２Ｏ：５：１：１のエッチャントでエッチングした後
、有機金属気相成長（Ｍ ＯＣＶ Ｄ 、ＭｅｔａｌＯ
ｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ＶａＩ）ｏｒ Ｄｅ
ｐｏｓｉｔｉｏｎ ）装置内にセットする。Ｇａ Ａ
ｓ基板１３上に、非ドープＡ Ｉ！、ｘ Ｇ ａ １−
ｘ層１７ （ｘ：ｏ、３ 、１ μｍ ） 、非７ベー
ノ ドープＧ ａ Ａ ｓ層３（０，２μｍ）および非ドー
プＡ ｆ！、ｘ Ｇ ａ １−ｘ Ａ ｓ層１８ （ｘ
−０，３、１１１ｍ ）を順次エピタキシャル成長して
形成する。ＭＯＣＶＤ法により形成された非ドープＡ
−［！ ｘＧ ａ １− ｘＡ ｓ層（Ｘ≧ｏ、１）は
抵抗率が１０６Ωｃｒｎ程度以上の良好な高抵抗を示す
半絶縁層となる。又、非ドープＧ ａ Ａ ｓ層けＣＡ
ｓＨ３〕／ ＣＴ ＭＧ ：］ ＞ ２０でキャリア
濃度が１０ Ｃｒｎ 以下の高品質のｎ型層となる。
る。本発明の実施例を示す第１図において、Ｃｒ ド
ープＧ ａ Ａ ｓ基板１３をＨ２ＳＯ４：Ｈ２Ｏ２：
Ｈ２Ｏ：５：１：１のエッチャントでエッチングした後
、有機金属気相成長（Ｍ ＯＣＶ Ｄ 、ＭｅｔａｌＯ
ｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ＶａＩ）ｏｒ Ｄｅ
ｐｏｓｉｔｉｏｎ ）装置内にセットする。Ｇａ Ａ
ｓ基板１３上に、非ドープＡ Ｉ！、ｘ Ｇ ａ １−
ｘ層１７ （ｘ：ｏ、３ 、１ μｍ ） 、非７ベー
ノ ドープＧ ａ Ａ ｓ層３（０，２μｍ）および非ドー
プＡ ｆ！、ｘ Ｇ ａ １−ｘ Ａ ｓ層１８ （ｘ
−０，３、１１１ｍ ）を順次エピタキシャル成長して
形成する。ＭＯＣＶＤ法により形成された非ドープＡ
−［！ ｘＧ ａ １− ｘＡ ｓ層（Ｘ≧ｏ、１）は
抵抗率が１０６Ωｃｒｎ程度以上の良好な高抵抗を示す
半絶縁層となる。又、非ドープＧ ａ Ａ ｓ層けＣＡ
ｓＨ３〕／ ＣＴ ＭＧ ：］ ＞ ２０でキャリア
濃度が１０ Ｃｒｎ 以下の高品質のｎ型層となる。
ここで〔〕はモル濃度を示す。
成長層上にＣＶＤ法あるいはスパッタ法でＳ ｉ０２あ
るいはＳｉＮ膜（図示せず）を付着し、所定領域をスト
ライプ状にエッチング除去し、成長層表面を露出させ、
さらに成長層をエッチング除去した後、例えば液相エピ
タキシャル法で選択成長して、ｎ型ＡｌＧａＡｓ層１９
を形成する。その後非ドープＡ！Ｇ ａ Ａ ｓ層１８
上のＳｉＯ２膜あるいはＳｉＮ膜を除去した後、再びウ
ェハー全体にＳｉＯ２膜あるいはＳｉＮ膜を付着し、ｎ
型ＡβＧ ａ Ａ ｓ層１９上およびｎ型Ａｊ２ Ｇ
ａ Ａ ｓ層１９と非ドープＡｌＧ ａ Ａ ｓ層１８
の境界から非ドープＡ、ｇＧａＡｓ層１８上数μｍの幅
で前記５１０２膜あるいはＳｉＮ膜を残すようエッチン
グした後、Ｚｎを熱拡散させて、ｐ型頭域２０を形成す
る。Ｚｎ拡散領域２０上にはｐ型電極たとえばＡｕ／Ｚ
ｎ２’１ 、ｎ型Ａｆ！、ＧａＡｓ層１９上にはｎ型電
極たとえばＡｕ／５ｎ２２をそれぞれ設ける。
るいはＳｉＮ膜（図示せず）を付着し、所定領域をスト
ライプ状にエッチング除去し、成長層表面を露出させ、
さらに成長層をエッチング除去した後、例えば液相エピ
タキシャル法で選択成長して、ｎ型ＡｌＧａＡｓ層１９
を形成する。その後非ドープＡ！Ｇ ａ Ａ ｓ層１８
上のＳｉＯ２膜あるいはＳｉＮ膜を除去した後、再びウ
ェハー全体にＳｉＯ２膜あるいはＳｉＮ膜を付着し、ｎ
型ＡβＧ ａ Ａ ｓ層１９上およびｎ型Ａｊ２ Ｇ
ａ Ａ ｓ層１９と非ドープＡｌＧ ａ Ａ ｓ層１８
の境界から非ドープＡ、ｇＧａＡｓ層１８上数μｍの幅
で前記５１０２膜あるいはＳｉＮ膜を残すようエッチン
グした後、Ｚｎを熱拡散させて、ｐ型頭域２０を形成す
る。Ｚｎ拡散領域２０上にはｐ型電極たとえばＡｕ／Ｚ
ｎ２’１ 、ｎ型Ａｆ！、ＧａＡｓ層１９上にはｎ型電
極たとえばＡｕ／５ｎ２２をそれぞれ設ける。
このような構造にすると、ｐｎ接合はＧ ａ Ａ ｓ層
３内にのみ形成され、非ドープＡ ４２ Ｇ ａ Ａ
ｓ層１７゜１８やＣｒ ドープＧ ａ Ａ ｓ基板１
３内ではｐｉ接合となり高抵抗のため全く漏れ電流は流
れない。
３内にのみ形成され、非ドープＡ ４２ Ｇ ａ Ａ
ｓ層１７゜１８やＣｒ ドープＧ ａ Ａ ｓ基板１
３内ではｐｉ接合となり高抵抗のため全く漏れ電流は流
れない。
非ドープＡＡＧ ａ Ａ ｓ層を形成する場合において
も、Ｖ／ＩＩＩ比［’ＡｓＨ３） ／ （［：ＴＭＡ、
］＋［ＴＭＧ、：ｌ ）を選ぶ必要があるが、７ ＜
Ｖ ／ １１１１ ＜ ４０の範囲で、再現性よく高抵
抗を示す。表面モフォロジーや結晶性を考えて、Ｖ／Ｉ
ＩＩ’２５が最適であった。有機金属気相成長法（ＭＯ
ＣＶＤ）によって、高抵抗のＡＡＧ ａ Ａ ｓ層が容
易に得られるので、実施例に示す半導体レーザ装置は容
易に作成できる。
も、Ｖ／ＩＩＩ比［’ＡｓＨ３） ／ （［：ＴＭＡ、
］＋［ＴＭＧ、：ｌ ）を選ぶ必要があるが、７ ＜
Ｖ ／ １１１１ ＜ ４０の範囲で、再現性よく高抵
抗を示す。表面モフォロジーや結晶性を考えて、Ｖ／Ｉ
ＩＩ’２５が最適であった。有機金属気相成長法（ＭＯ
ＣＶＤ）によって、高抵抗のＡＡＧ ａ Ａ ｓ層が容
易に得られるので、実施例に示す半導体レーザ装置は容
易に作成できる。
発明の効果
以上のように、本発明の半導体レーザ装置は、９ページ
半導体基板上に半絶縁性の第１の半導体層、禁制帯幅が
第１の半導体層より狭い第１の導電型を有する第２の半
導体層および禁制帯幅が第２の半導体層より広い半絶縁
性の第３の半導体層で積層構造を形成し、前記積層構造
の所定領域をエッチング除去後、前記半導体基板に接し
かつ前記第１゜第２．第３の半導体層の側端と接して形
成された第１の導電型を有する第４の半導体層を設け、
かつ前記第３の半導体層の所定領域から第２の導電型決
定不純物を添加し、前記第２の半導体層内のみにｐｎ接
合を形成し、第１および第２の導電型を有する領域に接
する第１および第２の電極を備えたものであり、これに
より、電流を前記第２の半導体層に集中せしめ、レーザ
発振に寄与しない漏れ電流を全く流れないようにするこ
とにより、しきい値電流の大幅な低減化がはかられると
共に寿命が著しく伸びた。
第１の半導体層より狭い第１の導電型を有する第２の半
導体層および禁制帯幅が第２の半導体層より広い半絶縁
性の第３の半導体層で積層構造を形成し、前記積層構造
の所定領域をエッチング除去後、前記半導体基板に接し
かつ前記第１゜第２．第３の半導体層の側端と接して形
成された第１の導電型を有する第４の半導体層を設け、
かつ前記第３の半導体層の所定領域から第２の導電型決
定不純物を添加し、前記第２の半導体層内のみにｐｎ接
合を形成し、第１および第２の導電型を有する領域に接
する第１および第２の電極を備えたものであり、これに
より、電流を前記第２の半導体層に集中せしめ、レーザ
発振に寄与しない漏れ電流を全く流れないようにするこ
とにより、しきい値電流の大幅な低減化がはかられると
共に寿命が著しく伸びた。
第１図は本発明の一実施例における半導体レーザ装置の
断面図、第２図は従来の半導体レーザ装置０ページ 置の斜視図、第３図は従来の半導体レーザ装置の断面図
である。 ３・・・・非ドープＧ ａ Ａ ｓ層、１３・−Ｃｒ
ドープＧ ａ Ａ ｓ基板、１７ 、 Ｉ Ｅ！
非ドープＡｊ２ Ｇ ａ Ａ ｓ層、２０・・・Ｚｎ拡
散領域。
断面図、第２図は従来の半導体レーザ装置０ページ 置の斜視図、第３図は従来の半導体レーザ装置の断面図
である。 ３・・・・非ドープＧ ａ Ａ ｓ層、１３・−Ｃｒ
ドープＧ ａ Ａ ｓ基板、１７ 、 Ｉ Ｅ！
非ドープＡｊ２ Ｇ ａ Ａ ｓ層、２０・・・Ｚｎ拡
散領域。
Claims (3)
- （１）半導体基板上に半絶縁性の第１の半導体層、禁制
帯幅が前記第１の半導体層より狭い第１の導電型を有す
る第２の半導体層および禁制帯幅が前記第２の半導体層
より広い半絶縁性の第３の半導体層で積層構造を形成し
、前記積層構造の所定領域をエッチング除去後、前記半
導体基板に接しかつ前記第１、第２、第３の半導体層の
側端と接して形成された第１の導電型を有する第４の半
導体層を設け、前記第３の半導体層の所定領域から第２
の導電型決定不純物を添加し、前記第２の半導体層内の
みにｐｎ接合を形成し、第１および第２の導電型を有す
る領域に接する第１および第２の電極を備えてなる半導
体レーザ装置。 - （２）半導体基板はＧａＡｓで形成されている特許請求
の範囲第１項記載の半導体レーザ装置。 - （３）第１、第３の半導体層は非ドープ半絶縁性ＡｌＧ
ａＡｓ、第２の半導体層は非ドープＧａＡｓ、第４の半
導体層は第１の導電型決定不純物が添加されたＡｌＧａ
Ａｓで形成されている特許請求の範囲第１項記載の半導
体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23012985A JPS6289385A (ja) | 1985-10-16 | 1985-10-16 | 半導体レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23012985A JPS6289385A (ja) | 1985-10-16 | 1985-10-16 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6289385A true JPS6289385A (ja) | 1987-04-23 |
Family
ID=16903026
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23012985A Pending JPS6289385A (ja) | 1985-10-16 | 1985-10-16 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6289385A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002294842A (ja) * | 2001-03-28 | 2002-10-09 | Toto Ltd | 大便器装置 |
-
1985
- 1985-10-16 JP JP23012985A patent/JPS6289385A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002294842A (ja) * | 2001-03-28 | 2002-10-09 | Toto Ltd | 大便器装置 |
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