JPS63152192A - 半導体レ−ザ素子とその製造方法 - Google Patents
半導体レ−ザ素子とその製造方法Info
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- JPS63152192A JPS63152192A JP30049986A JP30049986A JPS63152192A JP S63152192 A JPS63152192 A JP S63152192A JP 30049986 A JP30049986 A JP 30049986A JP 30049986 A JP30049986 A JP 30049986A JP S63152192 A JPS63152192 A JP S63152192A
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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］
この発明は、半導体レーザ素子およびその製造方法に関
し、特に６２０ ｎｍ〜６７０程度の可視域に発振波長
を有し、発振しきい値電流が低く寿命等の信頼性に優れ
た半導体レーザ素子およびその製造方法に関する。
し、特に６２０ ｎｍ〜６７０程度の可視域に発振波長
を有し、発振しきい値電流が低く寿命等の信頼性に優れ
た半導体レーザ素子およびその製造方法に関する。
［従来の技術］
６２０ｎｍ〜６７０程度の可視域に発振波長を持つ半導
体レーザの材料系の１つとして、ガリウム砒素燐（Ｇａ
ＡｓＰ）エピタキシャルウェハを半導体基板とし、これ
に格子整合するインジウムガリウム砒素燐（ＩｎＧａＡ
ｓＰ）を活性層およびクラッド層に用いる系が挙げられ
る。この場合、半導体基板として用いるガリウム砒素燐
（ＧａＡｓＰ）エピタキシャルウェハは、第３図に示す
ように、４００μｍ程度の厚さを有するガリウム砒素（
ＧａＡｓ）基板結晶工の上に３０μｍ程度のガリウム砒
素燐（Ｇ ａ Ａ Ｓ＋−１Ｐｔ’ ；０≦Ｚ−＜１）
グレーディッド層（以下、単にグレーディッド層と称す
）２を介して、２０〜５０μｍ程度の厚さを有するガリ
ウム砒素燐（Ｃ； ａ Ａ ｓ Ｈ−１Ｐエ ；ｚ′≦
２≦１）層３を順次エピタキシャル成長させたものであ
る。
体レーザの材料系の１つとして、ガリウム砒素燐（Ｇａ
ＡｓＰ）エピタキシャルウェハを半導体基板とし、これ
に格子整合するインジウムガリウム砒素燐（ＩｎＧａＡ
ｓＰ）を活性層およびクラッド層に用いる系が挙げられ
る。この場合、半導体基板として用いるガリウム砒素燐
（ＧａＡｓＰ）エピタキシャルウェハは、第３図に示す
ように、４００μｍ程度の厚さを有するガリウム砒素（
ＧａＡｓ）基板結晶工の上に３０μｍ程度のガリウム砒
素燐（Ｇ ａ Ａ Ｓ＋−１Ｐｔ’ ；０≦Ｚ−＜１）
グレーディッド層（以下、単にグレーディッド層と称す
）２を介して、２０〜５０μｍ程度の厚さを有するガリ
ウム砒素燐（Ｃ； ａ Ａ ｓ Ｈ−１Ｐエ ；ｚ′≦
２≦１）層３を順次エピタキシャル成長させたものであ
る。
［発明が解決しようとする問題点］
第３図に示すような半導体基板１ｏは、グレーディッド
層２を介在してはいるものの、ガリウム砒素基板結晶１
とガリウム砒素燐層３との格子定数の違いによる応力の
影響で歪が生じてしまう。
層２を介在してはいるものの、ガリウム砒素基板結晶１
とガリウム砒素燐層３との格子定数の違いによる応力の
影響で歪が生じてしまう。
そのため、このような半導体基板１０上にエピタキシャ
ル成長させた化合物半導体層の結晶性が悪くなるという
問題点があった。たとえば、第４図に示すように、半導
体基板１０上に、半導体基板１０と格子整合し半導体基
板１０と同じ導電型のインジウムガリウム砒素燐（Ｉ
ｎｌ−ｘＧ ａｘ Ａ ８ｌ−ｙＰ、；０≦Ｘ≦１，０
≦ｙ≦１）クラッド層（以下、単にクラッド層と称す）
４．ノンドープのインジウムガリウム砒素燐（Ｉ ｎｌ
−ｘ’Ｇ ａ ＊’ Ａ Ｓ ＋ −１Ｐｙ’：Ｏ≦Ｘ
゛≦１．０≦ｙ゛≦１）活性層（以下、単に活性層と称
す）５．半導体基板１ｏと反対の導電型のインジウムガ
リウム砒素燐（Ｉ ｎＨ−ｘＧ ａ。
ル成長させた化合物半導体層の結晶性が悪くなるという
問題点があった。たとえば、第４図に示すように、半導
体基板１０上に、半導体基板１０と格子整合し半導体基
板１０と同じ導電型のインジウムガリウム砒素燐（Ｉ
ｎｌ−ｘＧ ａｘ Ａ ８ｌ−ｙＰ、；０≦Ｘ≦１，０
≦ｙ≦１）クラッド層（以下、単にクラッド層と称す）
４．ノンドープのインジウムガリウム砒素燐（Ｉ ｎｌ
−ｘ’Ｇ ａ ＊’ Ａ Ｓ ＋ −１Ｐｙ’：Ｏ≦Ｘ
゛≦１．０≦ｙ゛≦１）活性層（以下、単に活性層と称
す）５．半導体基板１ｏと反対の導電型のインジウムガ
リウム砒素燐（Ｉ ｎＨ−ｘＧ ａ。
Ａ ５ｌ−ｙＰｙ ； ０≦Ｘ≦１．０≦ｙ≦１）ク
ラッド層（以下、単にクラッド層と称す）６を順次堆積
してダブルヘテロ接合構造２０を形成し、その後半導体
基板１０と反対の導電型のインジウムガリウム砒素燐（
ＩｎＧａＡｓＰ）オーミックコンタクト層７を成長させ
た構造を有する半導体レーザ素子は、その発振しきい値
電流が大きくなり、寿命等の信頼性の点でも優れた性能
は得られない。
ラッド層（以下、単にクラッド層と称す）６を順次堆積
してダブルヘテロ接合構造２０を形成し、その後半導体
基板１０と反対の導電型のインジウムガリウム砒素燐（
ＩｎＧａＡｓＰ）オーミックコンタクト層７を成長させ
た構造を有する半導体レーザ素子は、その発振しきい値
電流が大きくなり、寿命等の信頼性の点でも優れた性能
は得られない。
この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、発振しきい値電流が低く、かつ寿命等の信
頼性に優れた半導体レーザ素子およびその製造方法を提
供することを目的とする。
れたもので、発振しきい値電流が低く、かつ寿命等の信
頼性に優れた半導体レーザ素子およびその製造方法を提
供することを目的とする。
［問題点を解決するための手段］
この発明に係る半導体レーザ素子は、活性層を２つのク
ラッド層で挟み込んだダブルヘテロ接合構造を有する半
導体レーザ素子であって、グレーディッド層を格子定数
の異なる２種類の半導体層で挟み込んだ積層構造を有し
、かつダブルヘテロ構造層をエピタキシャル成長するた
めに用いられた半導体基板が除去されているような半導
体レーザ素子である。
ラッド層で挟み込んだダブルヘテロ接合構造を有する半
導体レーザ素子であって、グレーディッド層を格子定数
の異なる２種類の半導体層で挟み込んだ積層構造を有し
、かつダブルヘテロ構造層をエピタキシャル成長するた
めに用いられた半導体基板が除去されているような半導
体レーザ素子である。
また、この発明に係る半導体レーザ素子の製造方法は、
上記半導体基板を用いて上記ダブルヘテロ接合構造を形
成するような半導体レーザ素子の製造方法において、半
導体基板のみを選択的に除去する工程を備えるようにし
たものである。
上記半導体基板を用いて上記ダブルヘテロ接合構造を形
成するような半導体レーザ素子の製造方法において、半
導体基板のみを選択的に除去する工程を備えるようにし
たものである。
［作用］
この発明においては、半導体基板が除去されることによ
り、この半導体基板の歪応力による悪影響を防止するこ
とができる。
り、この半導体基板の歪応力による悪影響を防止するこ
とができる。
［実施例］
第１図はこの発明の一実施例の可視光半導体レーザ素子
の製造工程および製造された可視光半導体レーザ素子を
示す断面図である。以下、この第１図を参照してこの発
明の一実施例について説明する。
の製造工程および製造された可視光半導体レーザ素子を
示す断面図である。以下、この第１図を参照してこの発
明の一実施例について説明する。
まず、第１図（ａ）に示す積層構造は、第４図に示す積
層構造と同様である。すなわち、４００μｍ程度のガリ
ウム砒素基板結晶１の上に３０μｍ程度のグレーディド
層２を介して２０〜５０μｍ程度のガリウム砒素燐層３
をエピタキシャル成長させて成る半導体基板１０の上に
、半導体基板１０と同じ導電型で１μｍ程度のクラッド
層４゜ノンドープで０． １μｍ程度の活性層５．半導
体基板１０と反対の導電型で１μｍ程度のクラッド層６
．半導体基板１０と反対の導電型で５０〜７０μｍ程度
の厚いインジウムガリウム砒素燐オーミックコンタクト
層７が順次形成されている。
層構造と同様である。すなわち、４００μｍ程度のガリ
ウム砒素基板結晶１の上に３０μｍ程度のグレーディド
層２を介して２０〜５０μｍ程度のガリウム砒素燐層３
をエピタキシャル成長させて成る半導体基板１０の上に
、半導体基板１０と同じ導電型で１μｍ程度のクラッド
層４゜ノンドープで０． １μｍ程度の活性層５．半導
体基板１０と反対の導電型で１μｍ程度のクラッド層６
．半導体基板１０と反対の導電型で５０〜７０μｍ程度
の厚いインジウムガリウム砒素燐オーミックコンタクト
層７が順次形成されている。
次に、第１図（ｂ）に示すように、半導体基板１０の大
部分をラッピングにより除去する。このラッピング工程
によって、半導体基板１０は、数μｍのガリウム砒素燐
層３′を残すのみとなる。
部分をラッピングにより除去する。このラッピング工程
によって、半導体基板１０は、数μｍのガリウム砒素燐
層３′を残すのみとなる。
次に、たとえば硫酸系エッチャントを用いて、残ったガ
リウム砒素燐層３′を選択的に除去する。
リウム砒素燐層３′を選択的に除去する。
このエツチングは、クラッド層４の最下部で止まり、第
１図（Ｃ）に示したような半導体レーザ素子ができる。
１図（Ｃ）に示したような半導体レーザ素子ができる。
その後、たとえば第１図（ｄ）に示すように、クラッド
層４側に酸化膜８を蒸着し、この酸化膜８をストライプ
状にエツチング除去して電流通路を開設した後電極９ａ
、９ｂを蒸着、アロイすることによって電極ストライプ
構造を有する半導体レーザ素子が得られる。
層４側に酸化膜８を蒸着し、この酸化膜８をストライプ
状にエツチング除去して電流通路を開設した後電極９ａ
、９ｂを蒸着、アロイすることによって電極ストライプ
構造を有する半導体レーザ素子が得られる。
上述のごとくして製造された可視光半導体レーザ素子で
は、従来その歪応力が聞届となっていた半導体基板１０
のすべてが除去されているために、この半導体基板１０
による歪応力の悪影響をなくすことができる。そのため
、本実施例の半導体レーザ素子は、低しきい値で発振し
、かつ寿命等の信頼性に優れた性能を有する。
は、従来その歪応力が聞届となっていた半導体基板１０
のすべてが除去されているために、この半導体基板１０
による歪応力の悪影響をなくすことができる。そのため
、本実施例の半導体レーザ素子は、低しきい値で発振し
、かつ寿命等の信頼性に優れた性能を有する。
第２図はこの発明の他の実施例の可視光半導体レーザ素
子の製造工程および製造された可視光半導体レーザ素子
を示す断面図である。以下、この第２図を参照してこの
発明の他の実施例について説明する。
子の製造工程および製造された可視光半導体レーザ素子
を示す断面図である。以下、この第２図を参照してこの
発明の他の実施例について説明する。
第２図（ａ）は半導体基板１０を除去する前の積層構造
を示しているが、この実施例では、第１図（ｂ）と比較
して半導体基板１０とダブルヘテロ接合構造２０との間
にバッファ層として２μｍ程度のインジウムガリウム砒
素燐（Ｉ ｎｌ−ｇＧ ａｇＡｓ＋−ｔＰｔ ；０＜
ｓ＜１．０＜ｔ＜１）四元混晶層（以下、単にバッファ
層と称す）１１が形成されている。このバラ・ファ層１
１は、半導体基板１０と同じ導電型を宵し、かつ好まし
くはクラッド層４，６よりもバンドギャップエネルギが
小さく低抵抗となるようにその組成が選ばれている。
を示しているが、この実施例では、第１図（ｂ）と比較
して半導体基板１０とダブルヘテロ接合構造２０との間
にバッファ層として２μｍ程度のインジウムガリウム砒
素燐（Ｉ ｎｌ−ｇＧ ａｇＡｓ＋−ｔＰｔ ；０＜
ｓ＜１．０＜ｔ＜１）四元混晶層（以下、単にバッファ
層と称す）１１が形成されている。このバラ・ファ層１
１は、半導体基板１０と同じ導電型を宵し、かつ好まし
くはクラッド層４，６よりもバンドギャップエネルギが
小さく低抵抗となるようにその組成が選ばれている。
次に、半導体基板１０をバッファ層１１に達しない範囲
でラッピングした後、硫酸系エッチャントを用いてガリ
ウム砒素燐層３の残存部分だけを選択的に除去すること
により、第２図（ｂ）に示すような半導体レーザ素子が
できる。第２図（ｂ）では、クラッド層４．６よりもバ
ンドギャップエネルギが小さく低抵抗のバッファ層１１
が形成されてい°るため、第１図（Ｃ）に示す実施例と
比べて電極とのオーミックコンタクトがとりやすくなっ
ている。
でラッピングした後、硫酸系エッチャントを用いてガリ
ウム砒素燐層３の残存部分だけを選択的に除去すること
により、第２図（ｂ）に示すような半導体レーザ素子が
できる。第２図（ｂ）では、クラッド層４．６よりもバ
ンドギャップエネルギが小さく低抵抗のバッファ層１１
が形成されてい°るため、第１図（Ｃ）に示す実施例と
比べて電極とのオーミックコンタクトがとりやすくなっ
ている。
この後、第２図（Ｃ）に示すように、バッファ層１１側
に酸化膜８を形成しストライブ状に除去した後、電極９
ａ、！ｌｌｂを蒸着、アロイすることによって電極スト
ライプ型の可視光半導体レーザ素子ができる。なお、こ
のような可視光半導体レーザ素子も、第１図に示す実施
例と同様に、低しきい値で発振し、寿命等の信頼性に優
れた性能を有する。
に酸化膜８を形成しストライブ状に除去した後、電極９
ａ、！ｌｌｂを蒸着、アロイすることによって電極スト
ライプ型の可視光半導体レーザ素子ができる。なお、こ
のような可視光半導体レーザ素子も、第１図に示す実施
例と同様に、低しきい値で発振し、寿命等の信頼性に優
れた性能を有する。
ところで、第２図に示す製造方法は、半導体基板１０上
にバッファ層１１を介してダブルヘテロ接合構造２０を
形成した後に、半導体基板１０を除去する方法を示して
いるが、半導体基板１０上に厚いバッファ層１１を形成
し、半導体基板１０を選択的に除去した後、残された厚
いバッファ層１１を新しい基板としてその上にダブルヘ
テロ接合構造２０を形成するようにしてもよい。
にバッファ層１１を介してダブルヘテロ接合構造２０を
形成した後に、半導体基板１０を除去する方法を示して
いるが、半導体基板１０上に厚いバッファ層１１を形成
し、半導体基板１０を選択的に除去した後、残された厚
いバッファ層１１を新しい基板としてその上にダブルヘ
テロ接合構造２０を形成するようにしてもよい。
［発明の効果］
以上のように、この発明によれば、歪応力を発生する半
導体基板が除去されているので、この半導体基板の歪応
力がダブルヘテロ接合構造に与える悪影響をなくすこと
ができ、その結果低しきい値で発振し、かつ寿命等の信
頼性に優れた性能を有する半導体レーザ素子を得ること
ができる。
導体基板が除去されているので、この半導体基板の歪応
力がダブルヘテロ接合構造に与える悪影響をなくすこと
ができ、その結果低しきい値で発振し、かつ寿命等の信
頼性に優れた性能を有する半導体レーザ素子を得ること
ができる。
第１図はこの発明の一実施例の可視光半導体レーザ索子
の製造工程および製造された可視光半導体レーザ素子を
示す断面図である。第２図はこの発明の他の実施例の可
視光半導体レーザ素子の製造工程および製造された可視
光半導体レーザ素子を示す断面図である。第３図は従来
の半導体レーザ素子で用いている半導体基板の一例を示
す断面図である。第４図は第３図に示す半導体基板を用
いて作られた従来の半導体レーザ素子を示す断面図であ
る。 図において、１はガリウム砒素基板結晶、２はガリウム
砒素燐グレーディド層、３はガリウム砒素燐層、４，６
はインジウムガリウム砒素燐クラッド層、５はインジウ
ムガリウム砒素燐活性層、７はインジウムガリウム砒素
燐オーミックコンタクト層、８は酸化膜、９ａ、９ｂは
電極、１０は半導体基板、１１はインジウムガリウム砒
素燐バッファ層、２０はダブルヘテロ接合構造を示す。 第１図 第２図 第３図 ８４図 １−−ガ）１ケ４比助私ん
の製造工程および製造された可視光半導体レーザ素子を
示す断面図である。第２図はこの発明の他の実施例の可
視光半導体レーザ素子の製造工程および製造された可視
光半導体レーザ素子を示す断面図である。第３図は従来
の半導体レーザ素子で用いている半導体基板の一例を示
す断面図である。第４図は第３図に示す半導体基板を用
いて作られた従来の半導体レーザ素子を示す断面図であ
る。 図において、１はガリウム砒素基板結晶、２はガリウム
砒素燐グレーディド層、３はガリウム砒素燐層、４，６
はインジウムガリウム砒素燐クラッド層、５はインジウ
ムガリウム砒素燐活性層、７はインジウムガリウム砒素
燐オーミックコンタクト層、８は酸化膜、９ａ、９ｂは
電極、１０は半導体基板、１１はインジウムガリウム砒
素燐バッファ層、２０はダブルヘテロ接合構造を示す。 第１図 第２図 第３図 ８４図 １−−ガ）１ケ４比助私ん
Claims (2)
- （１）光出力用活性層をクラッド層で挟み込んだＩｎＧ
ａＡｓＰ系ダブルヘテロ接合構造を有する半導体レーザ
素子において、 前記ダブルヘテロ接合構造をエピタキシャル成長するた
めに用いられたＧａＡｓ系半導体基板が除去されてなる
ことを特徴とする半導体レーザ素子。 - （２）グレーディド層を格子定数の異なる半導体層で挟
み込んだ積層構造を有する半導体基板上に、光出力用活
性層を有するダブルヘテロ接合構造を成長させた後、 前記半導体基板のみを選択的に除去することを特徴とす
る半導体レーザ素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30049986A JPS63152192A (ja) | 1986-12-17 | 1986-12-17 | 半導体レ−ザ素子とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30049986A JPS63152192A (ja) | 1986-12-17 | 1986-12-17 | 半導体レ−ザ素子とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63152192A true JPS63152192A (ja) | 1988-06-24 |
Family
ID=17885548
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30049986A Pending JPS63152192A (ja) | 1986-12-17 | 1986-12-17 | 半導体レ−ザ素子とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63152192A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07261220A (ja) * | 1994-03-25 | 1995-10-13 | Atr Koudenpa Tsushin Kenkyusho:Kk | 半導体光素子 |
-
1986
- 1986-12-17 JP JP30049986A patent/JPS63152192A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07261220A (ja) * | 1994-03-25 | 1995-10-13 | Atr Koudenpa Tsushin Kenkyusho:Kk | 半導体光素子 |
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