JPS63111690A - 半導体レーザおよびその製造方法 - Google Patents

半導体レーザおよびその製造方法

Info

Publication number
JPS63111690A
JPS63111690A JP62264030A JP26403087A JPS63111690A JP S63111690 A JPS63111690 A JP S63111690A JP 62264030 A JP62264030 A JP 62264030A JP 26403087 A JP26403087 A JP 26403087A JP S63111690 A JPS63111690 A JP S63111690A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
active
inactive
conductivity type
type
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP62264030A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0828548B2 (ja
Inventor
ヤン・オプショール
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Gloeilampenfabrieken NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Philips Gloeilampenfabrieken NV filed Critical Philips Gloeilampenfabrieken NV
Publication of JPS63111690A publication Critical patent/JPS63111690A/ja
Publication of JPH0828548B2 publication Critical patent/JPH0828548B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
    • H01S5/18305Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] with emission through the substrate, i.e. bottom emission
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/0206Substrates, e.g. growth, shape, material, removal or bonding
    • H01S5/0207Substrates having a special shape
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
    • H01S5/18308Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] having a special structure for lateral current or light confinement
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure 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
    • H01S5/22Structure 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
    • H01S5/2205Structure 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 comprising special burying or current confinement layers
    • H01S5/2222Structure 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 comprising special burying or current confinement layers having special electric properties
    • H01S5/2224Structure 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 comprising special burying or current confinement layers having special electric properties semi-insulating semiconductors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

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】 本発明は第1導電型の基板領域およびその上に配置され
た層構造を具える半導体本体からなり、前記層構造は第
1導電型の少くとも1個の第1不活性層、第2反対導電
型の第2不活性層、および前記第1および第2の不活性
層の間に介挿された活性層を具え、かつpn接合を有し
、該pn接合は順方向の十分に高い電流強度において可
干渉性電磁放射を2個の反射器の間に位置する共振空胴
内に配置された前記活性層の活性領域内で前記活性層の
方向に対して直角な方向に発生ずることができ、前記層
構造はさらに第2導電型の電流制限阻止層を具え、該阻
止層は前記活性領域の区域において中断区域を有し、前
記第1および第2の不活性層および前記阻止層はすべて
前記活性層より大きいバンドギャップを有しかつ放出さ
れる放射に対して前記活性層より小さい屈折率を有し、
前記第1および第2の不活性層は接続導体に電気的に連
結され、前記活性領域は前記阻止層によって横方向で区
切られている半導体レーザに関するものである。
このような半導体レーザは米国特許第4309670号
明細書から既知である。この米国特許明細書は、均一な
厚さを有する活性層において放射が発生され、この放射
が活性層に対して直角方向に放出されること、および隣
接半導体材料と逆バイアスされたpn接合を形成する埋
設された阻止層によって電流制限が達成されることを開
示している。この米国特許明細書に示されている実施例
の1つでは、活性領域は比較的大きいバンドギャップを
有しかつ放射される放射に対して比較的小さい屈折率を
有するエピタキシャル成長させた半導体領域によって横
方向で区切られている。
このタイプの半導体レーザでは、発生する放射は活性層
に対して直角方向に放出される。このような半導体レー
ザは光ファイバに容易に連結することができ、放出され
るビームは余り開拡せず、結晶の正確な位置決めが不必
要であるという利点を有する。
既知レーザでは増幅が行われる活性領域の長さは活性層
の厚さに相当し、従って極めて短いので、レーザ作用に
必要な増幅を達成するには高い電流密度が必要である。
限界電流を受入れることのできる値に維持するためには
、可成り複雑なエピタキシャル構造が必要であり、上述
の米国特許第4309670号におけるように、活性層
のほかに追加のエビクキシャル不活性層および/または
局部拡散阻止層が使用されている。なかんずくこのため
に、前記の既知レーザ構造はその実現に大きな困難を伴
う。
本発明の目的は、このタイプの既知半導体レーザに固有
の上述の欠点を回避するが、あるいは上述の欠点を少く
とも可成りの程度まで軽減することにある。本発明はな
がんずく、活性領域の電気的および光学的の両方の制限
が満足に実現されていて、比較的短い波長および比較的
小さい限界電流を有し、最近の技術によって比較的簡単
に製造することができる新規なレーザ構造を従供するこ
とにある。
本発明はなかんずく、活性領域において厚さの異なる活
性層を使用することによって本発明の目的が達成される
ことを見出したことに基づく。
本発明は、冒頭に記載した半導体レーザにおいて、前記
活性領域は前記活性層の残りの部分より大きい厚さを有
し、かつ前記中断区域において前記阻止層を貫通して少
くとも前記第1不活性層まで延在し、前記活性層は第1
導電型であり、前記阻止層は前記活性層と前記基板領域
との間に配置されていることを特徴とする。
本発明の半導体レーザにおいては、上述の既知半導体レ
ーザとは異なり、活性領域の厚さは阻止層の厚さより大
きく、これにより電気的および光学的制限が達成される
。この結果、活性層自体が電流制限層構造の一部分を形
成する。従って、層構造は著しく簡単に構成され、簡単
に実現することができる。さらに、極めて有効な電気的
および光学的制限のために、限界電流を小さくすること
ができるので、室温における作動が可能になる。
活性層は阻止層上に直接設けることができる。
しかし、与えられた環境では、活性層より大きいバンド
ギャップを有し、放出される放射に対して活性層より小
さい屈折率を有する第1導電型の追加の半導体層を活性
層と阻止層との間に設けるのが好ましい。製造中に、電
気的制限に悪影響を与えることがある漏洩電流が生しに
くくなる。
共振空胴は種々の方法で形成することができる。
例えば、DBRまたはDFB レーザとして知られてい
る装置の原理に従って、放出される放射の方向における
実効屈折率の周期的変動によって、反射器の一方または
両方を形成することができる。本発明の他の好適例では
、反射器は、層構造の光学的に平坦な端面によって構成
され、基板領域には平坦な底を有する空所が設けられ、
放射はこの空所を通って放出され、この空所は基板の厚
さを貫通して第1不活性層まで延在する。
さらに、本発明は半導体レーザを製造する特に適当な方
法に関するものである。
本発明は第1導電型の単結晶基板領域上に、第1導電型
の第1不活性半導体層および第2反対導電型の阻止層を
、この順序に逐次エピタキシャル成長させ、次いで前記
阻止層を貫通して前記第1不活性層まで延在する空所を
形成し、しかる後に第1導電型の活性層を液相からエピ
タキシャル成長させることにより形成し、この活性層の
活性領域で前記空所を充填し、最後に前記活性層上に第
2導電型の第2不活性層をエピタキシャル成長により形
成し、該不活性層上に第2導電型の接点層を形成し、こ
の際前記活性領域とは反対の側の接点層に前記第2不活
性層まで延在する開口部をエツチングし、放出される放
射の174波長の整数倍の光路長に等しい厚さを有する
誘電層を前記開口部内に設け、かつ最後に前記基板領域
および前記接点領域に接続導体を設けることを特徴とす
る。
次に本発明を図面を参照して例について説明する。図面
は路線図であって、一定の比に拡大して描かれているわ
けではなく、特に厚さ方向の寸法は明瞭にするために拡
大しである。
以下に説明する種々の例において対応する部分には同じ
符号を付けた。同じ導電型の半導体領域には同じ方向に
平行な斜線を引いた。
第1図は本発明の半導体レーザの断面略図である。簡単
のために、半導体レーザは線MMの回りに回転対称であ
ると仮定するが、これは絶対的に必要なことではない。
半導体レーザは基板領域1を有する半導体本体を具え、
この例では基板領域1は第1導電型、この場合にはp導
電型のヒ化ガリウム単結晶領域からなる。この基板領域
1の上には第1(p)導電型である第1不活性層2、第
2反対(この場合にはn)導電型の第2不活性層3、お
よび第1不活性層2と第2不活性層3との間に位置する
活性層4を具える層構造が配置されている。活性層4は
pn接合5を有する。pn接合5は順方向の十分に高い
電流強度において可干渉性電磁放射を矢6の方向、従っ
て活性層4の方向に対して直角に発生することができる
。この放射は活性層4の活性領域4八で発生し、この活
性領域は2個の反射器の・間の共振空胴内に位置し、こ
の例ではこれらの反射器は層構造の反射性端面7および
8によって構成されている。さらに、この層構造は、第
2(この場合にはn)導電型の電流制限阻止層9を具え
、阻止層9は活性領域4Aの区域において中断区域を有
する。活性層4、第1および第2の不活性N2および3
、および阻止層9は、この例ではすべてヒ化アルミニウ
ムガリウムからなり、アルミニウム含有量は層2.3お
よび9がすべて活性層4より大きいバンドギャップ、従
って発生する放射に対して活性層4より小さい屈折率を
有するように選定されている。第1および第2の不活性
層(2および3)はそれぞれ電極層10および11によ
って構成されている接続導体に電気的に連結されている
ただし、層2は高ドープ基板領域1を介して電極層10
に連結され、層3はn型ヒ化ガリウムの高ドープ接点層
12を介して電極層12に連結されている。
活性領域4Aは阻止層9によって横方向で区切られてい
る。
本発明においては、活性領域4Aは活性層4の残りの部
分より大きい厚さを有し、阻止層9を貫通ずる中断区域
において少くとも第1活性層2まで延在している。さら
に、本発明においては、不活性層2は第1 (この場合
にはp)導電型であるので、pn接合5は第2不活性層
3と活性層4との間に位置し、他方阻止層9は活性層4
と基板領域1との間に位置する。
本発明の半導体レーザの層構造では、活性領域4八は活
性層4の残りの部分より厚く、阻止層9を貫通して少く
とも不活性層2まで延在しているので、発生する放射は
比較的簡単に電気的かつ光学的に極めて有効に制限され
る。この結果、比較的小さい限界電流を得ることができ
る。
この例の半導体レーザでは、活性層4と阻止層9との間
に第1(この場合にはp)導電型の半導体層13が設け
られ、半導体層13はヒ化アルミニウムガリウムからな
り、活性層4より大きいバンドギャップおよび発生する
放射に対して活性層4より小さい屈折率を有する。この
層は、生ずることのある漏洩電流が活性層4を通って流
れる場合に、n型阻止層9と隣接p型材料との間の逆バ
イアスされたpn接合の電流制限特性が悪影響を受ける
のを防止する作用をする。
さらに、この例では、基板領域1には平坦な底を有する
空所14が設けられており、この空所を通って放射が放
出される。この空所は基板領域1の全厚さを貫通して第
1不活性層2まで延在し、レーザに連結されるガラスフ
ァイバを受取ることができるように形成されている。こ
の結果、連結が極めて簡単になる。
この例では、種々の層について下記の組成、ドーピング
濃度および厚さを使用している。
層 の 組 成 導電型 ドーピング濃度 厚  さ 
屈折率2 Ga6.5oAI(1,5oAs  P  
   10”      3   3.263 Gao
、 5oAlo、 5oAs  N     10” 
     3   3.264 Gao、 86A]0
. +4^s  P     10■0.5  3.4
99 Gao、 aoAlo、 zoAs  N   
 2 ×1Q17    1   3.4512  G
aAs               N      
  3  XIO”          113 Ga
o、5aA1o、zoAs  P     10I80
.5  3.45このレーザから放出される放射は75
0nn+の波長を有する。活性領域の直径(a)は約3
μm ;基板開口14の直径(b)は底8の区域におい
て約20μmである。基板1の上の電極層10は、例え
ば、白金−モリブデン−金属または白金−タンクルー金
属である。高ドープヒ化ガリウム接点層12の上の電極
層11は、例えば、金−ゲルマニウム−ニッケル層から
なる。この層は開口部14の反対側で酸化ケイ素層15
の上の接点層12の開口部内に位置し、0.15μmの
厚さを有する。この厚さは放出される放射の174波長
の整数倍の光路長に相当しているので、レーザ構造のこ
の側における放射は実質的に完全に反射される。このレ
ーザの限界電流ば30゛Cで10mAであった。
本発明の半導体レーザは本発明方法により次のようにし
て製造することができる。出発材料は2×1QI9原子
/cT113のドーピング濃度および例えば350μm
の厚さを有する単結晶のp型ヒ化ガリウムからなる基板
1である。この単結晶は(100)配向を有するのが好
ましく、この表面を研摩およびエツチングした後に、こ
の表面の上に、例えば液相(LPE =液相エピタキシ
ャル成長と呼ばれる)からドーピング濃度IQIB原子
/ CT113で厚さ3μmのp型Gao−5oA1o
、 5oAs層2、ドーピング濃度2×10′7原子/
 cm ’で厚さ1μmのn型Ga6. BAla、 
z八S層9、およびドーピング濃度1018原子/ c
m 3で厚さ0.5 pmのp型Gao、 llAl0
.2AS層13を逐次成長させる。この成長も、有機金
属化合物の化学的分解によって、MOCVDまたはOM
VPE  (有機金属気相エピタキシャル成長)という
名称で知られている気相からの有機金属エピタキシャル
成長によって達成することができてる。LPE技術の詳
細については、ディー、エルウェル(D、Elwel 
1 )およびエッチ、ジェー、シェール(11,J、5
cheel )の著書[高温溶液からの結晶成長(Cr
ystal Groiyth from tligh−
Temperature 5olutions ) J
  (アカデミツク0プレス社)  (1975)第4
33〜467頁を参照することができる。OMVPE技
術の詳細については、「ジャーナル・オブ・アプライド
・フィジークスコ第58巻(1985年10月15日)
第R31〜R55頁中の報分子1−IV半導体の有機金
属化学気相堆積法(Metal−organic Ch
emical Vapour Deposition 
of m−IVSemiconductors) Jを
参照することができる。次いで、このようにして得た層
構造をに阻止層9を丁度貫通し、好ましくは平坦な底を
有する1個の孔、この例では直径約3μmの孔をエツチ
ングして、第2図の配置を得る。エツチング技術として
は、例れば、「反応性イオンエッヂングJ  (1?I
E)を使用することができる。
次に、OMVPHにより極めて薄い(5nmの)ヒ化ガ
リウム層を成長させる(図示せず)。これは次のエピタ
キシャル成長を行うことができるようにするために必要
である。その理由はヒ化アルミニウムガリウム上におけ
るエピタキシャル成長が極めて困難であるからである。
次に、エツチングされた孔を、LPE技術によって液相
からヒ化アルミニウムガリウムをエピタキシャル成長さ
せることにより充填する。この場合には、孔は成長によ
って極めて迅速に閉鎖される。
その後得られた実際上平坦な表面上にさらにいくつかの
層を形成する。すなわち、それぞれ0.5μm、3μm
および1μmの厚さを有し、上述の組成を有する活性層
4、不活性層3および高ドープ接点層12 (GaAs
層)を、この順序で逐次成長させる(第3図参照)。
次に、選択的エツチング液により活性領域4Aの表面と
は反対の側の接点層12に直径15〜20μmの孔をエ
ツチングする。このエツチング液は例えば過酸化水素と
アンモニアとの混合物で、実際上GaAsのみを腐食し
、GaXA11−、Asを腐食しない。この際、このエ
ツチング処理はGaAsとGa、AI 、−XAsとの
光学的に平坦な界面において終了する。次いで、例えば
、濃硫酸と過酸化水素(30%)と水との混合物(容積
比3 : 1 : 1)中でエツチングすることにより
基板1を約90μmの厚さまで薄くし、しかる後にHz
O□およびNl(、OHの水溶液によって直径約20μ
mの開口部を活性領域4^とは反対の側の基板1に層2
との光学的に平坦な界面まで選択的にエツチングする。
この界面は第2反射器として作用する。接点層12にお
ける開口部に厚さ0.15μmの酸化ケイ素層15を設
け、電極層10および11を形成した後に、第1図の構
造が得られる。
次に、本発明の半導体レーザの他の例を第4〜6図につ
いて説明する。この場合においても、レーザは線M−M
の回りに回転対称であると仮定するが、これは本発明に
とって必須要件ではない。
この半導体レーザは光通信の目的に屡々使用されるよう
な比較的長い1,3μmの波長を有する放射を発生させ
るのに適している。
出発材料はp導電型であって、350μmの厚さおよび
2X1018原子/cm’のドーピング濃度を有するリ
ン化インジウムの基板である。この場合には基板領域お
よび第1不活性層が同じ材料から構成されているので、
基板上に先ず中間層20を形成する必要がある。この例
では、この層は0.3 μmの厚さを有し、p型In0
. vzGao、 zsAso、 boPo、 40か
らなる。中間層20はリン化インジウムに関して選択的
にエツチングすることができる。次いで、中間層20の
上に液相から6μmの厚さおよび1018原子/ cv
n 3のドーピング濃度を有するn型リン化インジウム
の第1不活性層2を成長させ、次いでまた液相から約1
μmの厚さおよび10′8原子/ cm ’のドーピン
グ濃度を有するn型リン化インジウムの阻止層9を成長
させる。次いで、孔、例えば直径2μmの孔を表面にエ
ツチングし、この孔を層9の厚さを貫通して層2中に延
在させる。この結果、第4図に示す構造が得られる。
この後、第1の例におけると同様に、エツチングされた
空所を液相からエピタキシャル成長により極めて迅速に
充填し、その後このようにして得た実際上平坦な表面上
に活性層4の残りの厚さ約2μmの部分を設ける。この
場合にはこの部分はp型1no、 qzGao、 ze
^SQ、 6oPo、 40からなる。次いで、2μm
の厚さおよび10′6原子/cm3のドーピング濃度を
有するn型リン化インジウムの第2不活性層3、および
約0.5μmの厚さおよび5X1018原子/ crn
 3のドーピング濃度を有するn型rno、 7zGa
o、 zaAso、 boPo、 40の接点層12を
、この順序で液相から逐次成長させる。
次いで、第1の例におけると同様に、選択的エツチング
液により活性領域4八とは反対の側で接点層12に直径
約20μmの開口部をエツチングする。
このエツチング液は層3を腐食しないので、光学的に平
坦な表面7が得られる。この開口部に誘電体層15、例
えば酸化ケイ素からなる誘電体層を設ける。層15は放
出される放射の174波長の整数倍の光学的厚さを有す
る。基板領域1を約50μmの厚さまでエツチングした
後に、中間層20を全くまたはほとんど腐食しない選択
的エツチング液、例えば、塩化水素酸により活性領域4
八とは反対の側の基板1に開口部14をエツチングする
。次いで、中間層20のみを腐食し、リン化インジウム
層2を腐食しない他の選択的エツチング液、例えば、1
c+n3の濃硫酸および50cm3の水に5gの過マン
ガン酸カリウムを溶解した溶液により、層20を層2と
層20との間の光学的に平坦な界面8までエツチングす
る。界面8は第2反射器の作用をする。電極層10およ
び11を形成した後に、第6図に示す半導体レーザが得
られる。この半導体レーザは、例えば、空所14内に取
付けたファイバ中に、波長約1.3μmの可干渉性電磁
放射を矢6の方向に放出することができる。
反射器はレーザの反射性端面から構成する必要はない。
他の解決、例えば第7図に示すような解決も可能である
。第7図では、上述の2つの例における反射性単面8の
代りに、いわゆるDBR(Distributed B
ragg Reflection ニブラッグ反射型)
反射器を使用する。この反射器は交互にGal−wAl
wAsおよびGal−、AlyAs (ただし、0≦W
≦1゜0≦y≦l、w>y)からなる多数の薄層30か
らなる。この結果、上述の米国特許第4309670号
明細書に記載されているように、放出される放射の方向
6で実効屈折率の周期的変動が達成される。
薄層30はGaAsのp型基板1の表面上に成長させる
半導体レーザは第1図の例と同様に構成することができ
る。層構造30は、例えば、MBB  (分子ビームエ
ピタキシャル成長)またはOMVPE  (有機金属気
相エピタキシャル成長)の技術によってエピタキシャル
成長させることにより得ることができる。
これらの層は例えば交互にGaAsおよびAlAsから
構成され、すべての層が約80μmの厚さを有する。
層構造30における全層数は例えば20個である。
本発明の範囲を逸脱することなく多(の変更を行うこと
ができるので、本発明は上述の例に限定されるものでは
ない。例えば、上述の例で使用し=25− た材料以外の半導体材料を使用することができる。
また、導電型はすべて(同時に)反対導電型に換えるこ
とができる。所望の用途に応じて他の層厚を使用するこ
とができる。しかも、レーザ構造は回転対称であること
は全く必要ではない。例えば、長方形構造も使用するこ
とができる。さらに、1個の反射器ではなく2個の反射
器を(第7図に(3o)で示したようなタイプの)「ブ
ラッグ反射器」がら構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の半導体レーザの1例の断面略図、 第2図および第3図は第1図に示す半導体レーザの逐次
の製造段階を示す断面略図、 第4図、第5図および第6図は本発明の半導体レーザの
他の例の逐次の製造段階を示す断面略図、第7図は本発
明の半導体レーザのさらに他の例の断面略図である。 1・・・基板領域(基板、p型基板) 2・・・第1不活性層(p型層) 3・・・第2不活性層(n型層) 4・・・活性層      4A・・・活性領域訃・・
pn接合      6・・・放射方向を示す矢7.8
・・・層構造の端面(反射性端面、光学的に平坦な表面
または界面) 9・・・阻止層(n型層) 1帆11・・・電極層12
・・・接点層(n型層)13・・・半導体層(p型層)
14・・・空所、開口部 15・・・誘電体層(酸化ケイ素層) 20・・・中間層      3o・・・薄層(層構造
)l

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、第1導電型の基板領域およびその上に配置された層
    構造を具える半導体本体からなり、前記層構造は第1導
    電型の少くとも1個の第1不活性層、第2反対導電型の
    第2不活性層、および前記第1および第2の不活性層の
    間に介挿された活性層を具え、かつpn接合を有し、該
    pn接合は順方向の十分に高い電流強度において可干渉
    性電磁放射を2個の反射器の間に位置する共振空胴内に
    配置された前記活性層の活性領域内で前記活性層の方向
    に対して直角な方向に発生することができ、前記層構造
    はさらに第2導電型の電流制限阻止層を具え、該阻止層
    は前記活性領域の区域において中断区域を有し、前記第
    1および第2の不活性層および前記阻止層はすべて前記
    活性層より大きいバンドギャップを有しかつ放出される
    放射に対して前記活性層より小さい屈折率を有し、前記
    第1および第2の不活性層は接続導体に電気的に連結さ
    れ、前記活性領域は前記阻止層によって横方向で区切ら
    れている半導体レーザにおいて、 前記活性領域は前記活性層の残りの部分よ り大きい厚さを有し、かつ前記中断区域において前記阻
    止層を貫通して少くとも前記第1不活性層まで延在し、 前記活性層は第1導電型であり、 前記阻止層は前記活性層と前記基板領域と の間に配置されている ことを特徴とする半導体レーザ。 2、活性層より大きいバンドギャップを有し、放出され
    る放射に対して活性層より小さい屈折率を有する第1導
    電型半導体層が活性層と阻止層との間に設けられている
    特許請求の範囲第1項記載の半導体レーザ。 3、反射器は層構造の光学的に平坦な端面によって構成
    され、基板領域には平坦な底を有する空所が設けられ、
    この空所を通って放射が放出され、前記空所は基板領域
    の厚さを貫通して不活性層まで延在している特許請求の
    範囲第1項または第2項記載の半導体レーザ。 4、基板領域および第1不活性層は同じ半導体材料から
    なり、基板領域および第1エピタキシャル層の材料に関
    して選択的にエッチングすることができる材料からなる
    薄い中間層が基板領域と第1不活性層との間に設けられ
    ている特許請求の範囲第3項記載の半導体レーザ。 5、基板領域はp型リン化インジウムからなり、第1不
    活性層はp型リン化インジウムからなり、活性層はp型
    リン化ヒ素ガリウムインジウムからなり、第2不活性層
    はn型リン化インジウムからなり、中間層はp型リン化
    ヒ素ガリウムインジウムからなり、阻止層はn型リン化
    インジウムからなる特許請求の範囲第4項記載の半導体
    レーザ。 6、基板領域はp型ヒ化ガリウムからなり、第1不活性
    層はp型ヒ化アルミニウムガリウムからなり、活性層は
    p型ヒ化アルミニウムガリウムからなり、第2不活性層
    はn型ヒ化アルミウニムガリウムからなり、阻止層はn
    型ヒ化アルミウニムガリウムからなる特許請求の範囲第
    1〜5項のいずれか一つの項に記載の半導体レーザ。 7、反射器の少くとも1個が放出された放射の方向の実
    効屈折率の周期的変動によって構成されている特許請求
    の範囲第1項または第2項記載の半導体レーザ。 8、第1導電型の基板領域およびその上に配置された層
    構造を具える半導体本体からなり、前記層構造は第1導
    電型の少くとも1個の第1不活性層、第2反対導電型の
    第2不活性層、および前記第1および第2の不活性層の
    間に介挿された活性層を具え、かつpn接合を有し、該
    pn接合は順方向の十分に高い電流強度において可干渉
    性電磁放射を2個の反射器の間に位置する共振空胴内に
    配置された前記活性層の活性領域内で前記活性層の方向
    に対して直角な方向に発生することができ、前記層構造
    はさらに第2導電型の電流制限阻止層を具え、該阻止層
    は前記活性領域の区域において中断区域を有し、前記第
    1および第2の不活性層および前記阻止層はすべて前記
    活性層より大きいバンドギャップを有しかつ放出される
    放射に対して前記活性層より小さい屈折率を有し、前記
    第1および第2の不活性層は接続導体に電気的に連結さ
    れ、前記活性領域は前記阻止層によって横方向で区切ら
    れている半導体レーザを製造するに当り、 第1導電型の単結晶基板領域上に、第1導 電型の第1不活性半導体層および第2反対導電型の阻止
    層を、この順序に逐次エピタキシャル成長させ、 次いで前記阻止層を貫通して前記第1不活 性層まで延在する空所を形成し、 しかる後に第1導電型の活性層を液相から エピタキシャル成長させることにより形成し、この活性
    層の活性領域で前記空所を充填し、最後に前記活性層上
    に第2導電型の第2不 活性層をエピタキシャル成長により形成し、該不活性層
    上に第2導電型の接点層を形成し、この際前記活性領域
    とは反対の側の接点層に前記第2不活性層まで延在する
    開口部をエッチングし、放出される放射の1/4波長の
    整数倍の光路長に等しい厚さを有する誘電層を前記開口
    部内に設け、かつ最後に前記基板領域および前記接点領
    域に接続導体を設ける ことを特徴とする半導体レーザの製造方法。 9、第1不活性層はヒ化アルミニウムガリウムからなり
    、空所を充填する前にヒ化ガリウムの薄層を気相から有
    機金属エピタキシャル成長によって堆積させる特許請求
    の範囲第8項記載の方法。 10、空所をエッチングする前に活性層より小さい屈折
    率を有する第1導電型の層を阻止層上に成長させる特許
    請求の範囲第8項記載の方法。 11、エピタキシャル成長処理を達成した後に、活性領
    域とは反対の側の基板領域に、実際上第1不活性層を腐
    食しない選択的エッチング処理により、第1不活性層の
    表面によって構成される光学的に平坦な底が得られるま
    で、空所をエッチングする特許請求の範囲第8〜10項
    のいずれか一つの項に記載の方法。 12、基板領域および第1不活性層を同じ材料から構成
    し、第1不活性層を成長させる前に、前記材料に関して
    選択的にエッチングすることができる中間層を形成し、
    かつ前記空所のエッチング中に先ず基板領域の材料を除
    去し、次いで別個の選択的エッチング工程で前記中間層
    を除去する特許請求の範囲第10項記載の方法。
JP62264030A 1986-10-23 1987-10-21 半導体レーザおよびその製造方法 Expired - Lifetime JPH0828548B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL8602653 1986-10-23
NL8602653A NL8602653A (nl) 1986-10-23 1986-10-23 Halfgeleiderlaser en werkwijze ter vervaardiging daarvan.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63111690A true JPS63111690A (ja) 1988-05-16
JPH0828548B2 JPH0828548B2 (ja) 1996-03-21

Family

ID=19848701

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62264030A Expired - Lifetime JPH0828548B2 (ja) 1986-10-23 1987-10-21 半導体レーザおよびその製造方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US4819243A (ja)
EP (1) EP0266826B1 (ja)
JP (1) JPH0828548B2 (ja)
CA (1) CA1280498C (ja)
DE (1) DE3778486D1 (ja)
NL (1) NL8602653A (ja)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0278280A (ja) * 1988-09-14 1990-03-19 Ricoh Co Ltd 半導体発光装置
US4991179A (en) * 1989-04-26 1991-02-05 At&T Bell Laboratories Electrically pumped vertical cavity laser
JPH0812616B2 (ja) * 1991-09-11 1996-02-07 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイション オペレーティングシステムカーネル用受動回復方法およびシステム
US5253263A (en) * 1992-03-12 1993-10-12 Trw Inc. High-power surface-emitting semiconductor injection laser with etched internal 45 degree and 90 degree micromirrors
US5212701A (en) * 1992-03-25 1993-05-18 At&T Bell Laboratories Semiconductor surface emitting laser having enhanced optical confinement
US5244749A (en) * 1992-08-03 1993-09-14 At&T Bell Laboratories Article comprising an epitaxial multilayer mirror
US5311533A (en) * 1992-10-23 1994-05-10 Polaroid Corporation Index-guided laser array with select current paths defined by migration-enhanced dopant incorporation and dopant diffusion
US5351257A (en) * 1993-03-08 1994-09-27 Motorola, Inc. VCSEL with vertical offset operating region providing a lateral waveguide and current limiting and method of fabrication
JPH0722646A (ja) * 1993-06-30 1995-01-24 Mitsubishi Chem Corp 電流ブロック層を有するled
US7646797B1 (en) 2008-07-23 2010-01-12 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Use of current channeling in multiple node laser systems and methods thereof
CN113258442B (zh) * 2021-07-14 2021-11-09 华芯半导体研究院(北京)有限公司 垂直腔面发射激光器及其制备方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL7901122A (nl) * 1979-02-13 1980-08-15 Philips Nv Halfgeleiderlaser en werkwijze ter vervaardiging daarvan.
US4309670A (en) * 1979-09-13 1982-01-05 Xerox Corporation Transverse light emitting electroluminescent devices
US4335461A (en) * 1980-08-25 1982-06-15 Xerox Corporation Injection lasers with lateral spatial thickness variations (LSTV) in the active layer
JPS58180080A (ja) * 1982-04-15 1983-10-21 Mitsubishi Electric Corp 半導体レ−ザ装置
JPS60100489A (ja) * 1983-08-02 1985-06-04 Furukawa Electric Co Ltd:The 半導体レ−ザ
JPS6042890A (ja) * 1983-08-18 1985-03-07 Mitsubishi Electric Corp 面発光形半導体レ−ザ及びその製造方法
US4706101A (en) * 1984-10-27 1987-11-10 Kabushiki Kaisha Toshiba Light emitting diode formed of a compound semiconductor material
US4675876A (en) * 1985-02-14 1987-06-23 Northern Telecom Limited Bragg distributed feedback surface emitting laser

Also Published As

Publication number Publication date
DE3778486D1 (de) 1992-05-27
US4819243A (en) 1989-04-04
NL8602653A (nl) 1988-05-16
EP0266826A1 (en) 1988-05-11
JPH0828548B2 (ja) 1996-03-21
CA1280498C (en) 1991-02-19
EP0266826B1 (en) 1992-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5295150A (en) Distributed feedback-channeled substrate planar semiconductor laser
US5068869A (en) Surface-emitting laser diode
CN108736316B (zh) 制作垂直腔面发射激光器的方法及垂直腔面发射激光器
US5093278A (en) Method of manufacturing a semiconductor laser
KR20000076604A (ko) 알루미늄 갈륨 인듐 구조 및 그 형성 방법
JPH09186400A (ja) サーフェスエミッション型半導体レーザの製造法
JPH06224521A (ja) 集積化短キャビティ・レーザ
JPS63111690A (ja) 半導体レーザおよびその製造方法
US4661961A (en) Buried heterostructure devices with unique contact-facilitating layers
US4675710A (en) Light emitting semiconductor device
US4725112A (en) Buried undercut mesa-like waveguide
US5357535A (en) Semiconductor laser including an aluminum-rich AlGaAs etch stopping layer
US6696308B1 (en) Electrically pumped long-wavelength VCSEL with air gap DBR and methods of fabrication
CN219086444U (zh) 一种半导体激光器
US5382543A (en) Semiconductor device manufacturing method capable of correctly forming active regions
JP2009147347A (ja) 埋没アパーチャ窒化物発光素子
JPH10233558A (ja) ダイヤモンド層を含む多層膜構造、それを有する光デバイス、およびその作製方法
Baba et al. Continuous wave GaInAsP/InP surface emitting lasers with a thermally conductive MgO/Si mirror
US4329658A (en) Semiconductor laser device
JPH03253089A (ja) 半導体ダイオードレーザ及びその製造方法
JP2710248B2 (ja) 半導体レーザの製造方法
JPH01192184A (ja) 埋込み型半導体レーザの製造方法
JP3075824B2 (ja) 面発光型半導体レーザ装置とその製造方法
CN116918200A (zh) 光子晶体面发光激光器及其制造方法
JPS62179790A (ja) 半導体レ−ザ