JPS63146480A - 埋め込み型量子井戸半導体レーザ - Google Patents
埋め込み型量子井戸半導体レーザInfo
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- JPS63146480A JPS63146480A JP29253586A JP29253586A JPS63146480A JP S63146480 A JPS63146480 A JP S63146480A JP 29253586 A JP29253586 A JP 29253586A JP 29253586 A JP29253586 A JP 29253586A JP S63146480 A JPS63146480 A JP S63146480A
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- 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
-
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- 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
- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2231—Buried stripe structure with inner confining structure only between the active layer and the upper electrode
-
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- 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
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- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/323—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
- H01S5/32308—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm
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- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は半導体レーザの製造方法に係り、特に量子井戸
構造の活性層をもつ埋め込み型半導体レーザの製造方法
に関する。
構造の活性層をもつ埋め込み型半導体レーザの製造方法
に関する。
（従来の技術）
量子井戸構造を活性層とする半導体レーザは、通常の二
重へテロ接合による半導体レーザに比して効率、温度特
性等の改善が可能であり、また、不純物の選択拡散によ
り埋め込み構造の形成が可能な特徴を有する。′１に子
井戸構造とは所謂二重へテロ接合の活性層をキャリアの
物質波波長程度以下に薄く形成したもので、活性層内キ
ャリアの量子化を行わせるようにしたものである。
重へテロ接合による半導体レーザに比して効率、温度特
性等の改善が可能であり、また、不純物の選択拡散によ
り埋め込み構造の形成が可能な特徴を有する。′１に子
井戸構造とは所謂二重へテロ接合の活性層をキャリアの
物質波波長程度以下に薄く形成したもので、活性層内キ
ャリアの量子化を行わせるようにしたものである。
以下１ＧａＡｓ／ＧａＡｇ系の量子井戸構造を例として
説明を行う。
説明を行う。
一般に量子井戸構造は高温放置や不純物拡散によりその
配列秩序が乱され１周辺結晶の組成と平均的な組成の混
晶になることが知られている。また、量子井戸のエネル
ギーレベルに対応する波長の光に対し、量子井戸状態よ
りも混晶化した状態の方が屈折率が低くなるようにする
ことも可能である。このような特徴を生かして埋め込み
構造の形成が可能である。即ち、量子井戸活性層に所定
の幅を残して不純物拡散を行うことにより、不純物の拡
散されていない領域を埋め込み構造とすることが可能と
なる。この例として例えば１９８５年春季応用物理学関
係連合講演会講演予稿集３０ρ−ＺＢ−１１（ｐｌ、３
６）に示されている例がある。第３図にその構成断面図
を示す、１はｎ形ＧａＡｓ基板、２はｎ形ＡＱ、、。Ｇ
３６ｍ５ｊｓクラッド層、３は量子井戸活性層でありこ
こでは多重量子井戸（ＭＱＶ）としている。
配列秩序が乱され１周辺結晶の組成と平均的な組成の混
晶になることが知られている。また、量子井戸のエネル
ギーレベルに対応する波長の光に対し、量子井戸状態よ
りも混晶化した状態の方が屈折率が低くなるようにする
ことも可能である。このような特徴を生かして埋め込み
構造の形成が可能である。即ち、量子井戸活性層に所定
の幅を残して不純物拡散を行うことにより、不純物の拡
散されていない領域を埋め込み構造とすることが可能と
なる。この例として例えば１９８５年春季応用物理学関
係連合講演会講演予稿集３０ρ−ＺＢ−１１（ｐｌ、３
６）に示されている例がある。第３図にその構成断面図
を示す、１はｎ形ＧａＡｓ基板、２はｎ形ＡＱ、、。Ｇ
３６ｍ５ｊｓクラッド層、３は量子井戸活性層でありこ
こでは多重量子井戸（ＭＱＶ）としている。
４はｐ形Ａら＊＊５Ｇａａ＊５ｚＡｓクラッド層、５は
Ｐ形ＧａＡｓ層、６はＺｎ拡散領域、１２は絶縁膜、８
，９は電極金属である。この従来例の特徴としては、初
めにメサエッチングを行い、不純物拡散を量子井戸活性
層に近い部分から行っているため比較的浅い不純物拡散
で埋め込み構造が形成できる点にある。また、そのため
不純物拡散の制御性が高く、更に狭い埋め込みストライ
プが作り易い等の利点がある。
Ｐ形ＧａＡｓ層、６はＺｎ拡散領域、１２は絶縁膜、８
，９は電極金属である。この従来例の特徴としては、初
めにメサエッチングを行い、不純物拡散を量子井戸活性
層に近い部分から行っているため比較的浅い不純物拡散
で埋め込み構造が形成できる点にある。また、そのため
不純物拡散の制御性が高く、更に狭い埋め込みストライ
プが作り易い等の利点がある。
しかしながら、このような従来例にあっては次のような
欠点があった。
欠点があった。
まず、拡散表面近傍の高濃度拡散領域によって横方向へ
拡がった電流がｐｎ接合を通して流れ易い、これは発光
領域（不純物の拡散されていない領域）以外を流れる電
流となるため無効電流であり、素子の効率を低下させる
要因となる。
拡がった電流がｐｎ接合を通して流れ易い、これは発光
領域（不純物の拡散されていない領域）以外を流れる電
流となるため無効電流であり、素子の効率を低下させる
要因となる。
次に、高濃度拡散領域が発光領域に近いため高濃度拡散
領域での不純物吸収による光学的損失が大きい、これら
の理由により、従来例では素子の効率低下、しきい値電
流の上昇等が起こり易く、素子の歩留り、特にウェハー
間でのばらつきが大きかった。
領域での不純物吸収による光学的損失が大きい、これら
の理由により、従来例では素子の効率低下、しきい値電
流の上昇等が起こり易く、素子の歩留り、特にウェハー
間でのばらつきが大きかった。
（発明が解決しようとする問題点）
本発明はこのような従来例のもつ問題点を考慮して成さ
れ、拡散表面近傍の高濃度層による影響を少くシ、高効
率で動作電流の低い埋め込み型半導体レーザの製造方法
を提供することを目的としている。
れ、拡散表面近傍の高濃度層による影響を少くシ、高効
率で動作電流の低い埋め込み型半導体レーザの製造方法
を提供することを目的としている。
（問題点を解決するための手段及び作用）本発明は従来
例のもつ利点を損うことなく欠点を補うため次のような
手段を用いる。まず、不純物拡散の工程までは従来技術
と同様に行い１次に不純物拡散した表面から高濃度拡散
領域のエツチングによる除去を行う、そして更に、エツ
チングして除去したことによる光学的閉じ込め効果の低
下を防ぐためエツチング除去した面に低屈折率な結晶の
成長を行うものである。
例のもつ利点を損うことなく欠点を補うため次のような
手段を用いる。まず、不純物拡散の工程までは従来技術
と同様に行い１次に不純物拡散した表面から高濃度拡散
領域のエツチングによる除去を行う、そして更に、エツ
チングして除去したことによる光学的閉じ込め効果の低
下を防ぐためエツチング除去した面に低屈折率な結晶の
成長を行うものである。
（実施例）
以下、従来技術と同様Ａｊ２ＧａＡｓ／ＧａＡｓ系材料
を例にとって説明を行う。
を例にとって説明を行う。
第１図は本発明実施例による半導体レーザの構成断面図
を示す、７の層は２回目の結晶成長による低屈折率結晶
層である。
を示す、７の層は２回目の結晶成長による低屈折率結晶
層である。
第２図は本発明実施例を示す工程図である。まず、第２
図（ａ）は１回目の結晶成長及びエツチングマスク１０
の形成工程である。結晶成長として例えばＭＢＥを用い
ｎ＠ＧａＡｓ基板１上にｎ形ＡＱＯ−４８Ｇａ、、、、
Ａｓクラッド層２を約３．ｃａｍ、ｌｉ量子井戸活性層
、ｐ形ＡＬ ａ４＠Ｇａ６ 、、、Ａｓクラッド層４を
約２１Ｊｍ、ｐ形ＧａＡｓコンタクト層５を約０．５ｕ
ｍ成長させる。
図（ａ）は１回目の結晶成長及びエツチングマスク１０
の形成工程である。結晶成長として例えばＭＢＥを用い
ｎ＠ＧａＡｓ基板１上にｎ形ＡＱＯ−４８Ｇａ、、、、
Ａｓクラッド層２を約３．ｃａｍ、ｌｉ量子井戸活性層
、ｐ形ＡＬ ａ４＠Ｇａ６ 、、、Ａｓクラッド層４を
約２１Ｊｍ、ｐ形ＧａＡｓコンタクト層５を約０．５ｕ
ｍ成長させる。
そしてエツチングマスク１０として例えばＳｉｎ、を約
５虜のストライプ状にフォトリゾグラフィーにより形成
する。ここで量子井戸活性層としては例えば１００人
の厚さのＡ’ｌｏ ｍｘｘＧａａ ＊ｔ、Ａ８バリア層
と８０人の厚さのＧａＡｓ井戸層を５〜１０層積層した
ものを用いる。第２ ｙＡ（ｂ）はメサエッチング及び
不純物拡散を行った状態を示す。メサエッチングとして
は例えば、Ｈ，ＰＯ９：Ｈ，，０，：ＣＨ，ＨＯ＝３：
１：１（容積比） ２０”Ｃの混合液で深さが約１．５
ｔＵ となるように行う、しかる後不純物として例えば
Ｚｎを約１．５μｓ拡散する。
５虜のストライプ状にフォトリゾグラフィーにより形成
する。ここで量子井戸活性層としては例えば１００人
の厚さのＡ’ｌｏ ｍｘｘＧａａ ＊ｔ、Ａ８バリア層
と８０人の厚さのＧａＡｓ井戸層を５〜１０層積層した
ものを用いる。第２ ｙＡ（ｂ）はメサエッチング及び
不純物拡散を行った状態を示す。メサエッチングとして
は例えば、Ｈ，ＰＯ９：Ｈ，，０，：ＣＨ，ＨＯ＝３：
１：１（容積比） ２０”Ｃの混合液で深さが約１．５
ｔＵ となるように行う、しかる後不純物として例えば
Ｚｎを約１．５μｓ拡散する。
Ｚｎ拡散としてはＺｎＡｓ、 を拡散源として６４０℃
２０分の拡散を行えば良い１次に拡散層表面の高濃度拡
散層の除去を行う、これには通常のエツチングを用いて
行っても良いが、ここでは拡散プロファイルになるべく
合わせてエツチングするため自己酸化膜の形成とその選
択除去による方法を用いる。
２０分の拡散を行えば良い１次に拡散層表面の高濃度拡
散層の除去を行う、これには通常のエツチングを用いて
行っても良いが、ここでは拡散プロファイルになるべく
合わせてエツチングするため自己酸化膜の形成とその選
択除去による方法を用いる。
つまり、不純物拡散は表面から等友釣に行われるのに対
し１通常のエツチングではその形状がマスク状態、結晶
方位、エツチング溶液状態等によって決まり、一般には
拡散プロファイル合った形状でエツチングすることは難
しいからである１本発明の主旨である高濃度拡散層の除
去には、素子のばらつきを少くするため拡散プロファイ
ルに沿って除去するのが望ましい、第２図（ｅ）は拡散
層表面に構成結晶の自己酸化膜１１を形成した状態であ
る。自己酸化膜の形成方法としては、例えば陽極酸化法
を用いる。陽極酸化は酒石酸水溶液とエチレングリコー
ルの混合液中で行う所謂ＡＧＷ法で行う、酸化耐圧とし
て例えば１００ｖまで酸化処理を行い、続いてＨＣＱに
よる選択除去を行う、この酸化、除去の工程を３〜４回
繰り返して行い約０．８〜１，０．ｎの拡散層除去を行
う、（第２図（ｄ） ） Ｌかる後、除去を行った面
上に２回目の結晶成長を行う、結晶成長法としては例え
ばＬＰＥ法によりＡＩｔｌｌ ｓ４＠Ｇａ＠ ａｇｊｌ
！層を約２−成長させる。このときメサ上にはｓｉｏ、
マスクの存在により結晶成長は行われない、更に、２回
目の結晶成長層をｎ形とすることにより残った拡散層６
が電流閉じ込め層となり電流挟挿が行われるようになる
。この後電極金属の形成を行えば第１図に示した様にな
る。
し１通常のエツチングではその形状がマスク状態、結晶
方位、エツチング溶液状態等によって決まり、一般には
拡散プロファイル合った形状でエツチングすることは難
しいからである１本発明の主旨である高濃度拡散層の除
去には、素子のばらつきを少くするため拡散プロファイ
ルに沿って除去するのが望ましい、第２図（ｅ）は拡散
層表面に構成結晶の自己酸化膜１１を形成した状態であ
る。自己酸化膜の形成方法としては、例えば陽極酸化法
を用いる。陽極酸化は酒石酸水溶液とエチレングリコー
ルの混合液中で行う所謂ＡＧＷ法で行う、酸化耐圧とし
て例えば１００ｖまで酸化処理を行い、続いてＨＣＱに
よる選択除去を行う、この酸化、除去の工程を３〜４回
繰り返して行い約０．８〜１，０．ｎの拡散層除去を行
う、（第２図（ｄ） ） Ｌかる後、除去を行った面
上に２回目の結晶成長を行う、結晶成長法としては例え
ばＬＰＥ法によりＡＩｔｌｌ ｓ４＠Ｇａ＠ ａｇｊｌ
！層を約２−成長させる。このときメサ上にはｓｉｏ、
マスクの存在により結晶成長は行われない、更に、２回
目の結晶成長層をｎ形とすることにより残った拡散層６
が電流閉じ込め層となり電流挟挿が行われるようになる
。この後電極金属の形成を行えば第１図に示した様にな
る。
Ｃ発明の効果〕
本発明によれば、高濃度拡散層による電流波がりや光学
的吸収損失を減少させることができ且つ十分に光学的な
閉じ込めが行われるため、高効率で動作電流の小さい半
導体レーザを得ることができる。また更に、２度目の結
晶成長の際、成長させる結晶層として高抵抗層や逆バイ
アス層を用いることが可能であるため、高出力時におけ
る光出力の飽和現象等の少い半導体レーザを得ることも
可能である。
的吸収損失を減少させることができ且つ十分に光学的な
閉じ込めが行われるため、高効率で動作電流の小さい半
導体レーザを得ることができる。また更に、２度目の結
晶成長の際、成長させる結晶層として高抵抗層や逆バイ
アス層を用いることが可能であるため、高出力時におけ
る光出力の飽和現象等の少い半導体レーザを得ることも
可能である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明実施例による埋め込み形半導体レーザの
構成断面図、第２図は本発明実施例の工程を示す断面図
、第３図は従来例を示す断面図である。 １・・・半導体基板 ２．４・・・クラッド層 ３・・・量子井戸活性層 ５・・・コンタクト層 ６・・・不純物拡散層 ７・・・再成長クラッド層 ８．９・・・電極金属 １０・・・Ｓ１０□マスク １１・・・酸化層 １２−Ｍ ＩＩＩｔ＃ 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 竹 花 喜久男 第 １ 図
構成断面図、第２図は本発明実施例の工程を示す断面図
、第３図は従来例を示す断面図である。 １・・・半導体基板 ２．４・・・クラッド層 ３・・・量子井戸活性層 ５・・・コンタクト層 ６・・・不純物拡散層 ７・・・再成長クラッド層 ８．９・・・電極金属 １０・・・Ｓ１０□マスク １１・・・酸化層 １２−Ｍ ＩＩＩｔ＃ 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 竹 花 喜久男 第 １ 図
Claims (2)
- （１）第１導電形半導体基板上に第１導電形クラッド層
、第１若しくは第２導電形或いはｐｎ接合を含む量子井
戸活性層、第２導電形クラッド層の少なくとも３層を順
次結晶成長させる工程と、上記第２導電形クラッド層か
ら上記第１導電形クラッド層までの範囲において停止す
る深さのメサを形成する工程と、しかる後実効的境界が
前記量子井戸活性層を横切り且つｐｎ接合が前記半導体
基板に達しない如く不純物拡散を行う工程と、前記量子
井戸活性層の前記実効的境界が横切る位置に達しない範
囲で表面側の半導体層を一部除去する工程と、該半導体
層を一部除去した面上に前記量子井戸活性層の実効的屈
折率より屈折率の小さい半導体層を形成する工程とを具
備して成ることを特徴とする埋め込み型半導体レーザの
製造方法。 - （２）量子井戸活性層を不純物拡散の実効的境界が横切
る位置に達しない範囲で表面側の半導体層を一部除去す
る工程は、半導体層を表面から自己酸化させる工程と、
該自己酸化した層を選択的に除去する工程とから成るこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の埋め込み型
半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29253586A JPH084172B2 (ja) | 1986-12-10 | 1986-12-10 | 埋め込み型量子井戸半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29253586A JPH084172B2 (ja) | 1986-12-10 | 1986-12-10 | 埋め込み型量子井戸半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63146480A true JPS63146480A (ja) | 1988-06-18 |
| JPH084172B2 JPH084172B2 (ja) | 1996-01-17 |
Family
ID=17783049
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29253586A Expired - Lifetime JPH084172B2 (ja) | 1986-12-10 | 1986-12-10 | 埋め込み型量子井戸半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH084172B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH047885A (ja) * | 1990-04-25 | 1992-01-13 | Nec Corp | 半導体レーザ装置 |
-
1986
- 1986-12-10 JP JP29253586A patent/JPH084172B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH047885A (ja) * | 1990-04-25 | 1992-01-13 | Nec Corp | 半導体レーザ装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH084172B2 (ja) | 1996-01-17 |
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