JPS63152193A - 半導体レ−ザ素子 - Google Patents
半導体レ−ザ素子Info
- Publication number
- JPS63152193A JPS63152193A JP30050086A JP30050086A JPS63152193A JP S63152193 A JPS63152193 A JP S63152193A JP 30050086 A JP30050086 A JP 30050086A JP 30050086 A JP30050086 A JP 30050086A JP S63152193 A JPS63152193 A JP S63152193A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- semiconductor substrate
- double
- buffer layer
- gallium arsenide
- 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.)
- Pending
Links
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 31
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 8
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 abstract description 13
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 14
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- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 9
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- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
Landscapes
- 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】
［産業上の利用分野］
この発明は、半導体レーザ素子に関し、特に６２０〜６
７０ｎｍ程度の可視域に発振波長を持ち、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に
関する。
７０ｎｍ程度の可視域に発振波長を持ち、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に
関する。
［従来の技術］
６２０〜６７０ｎｍ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（ＧａＡｓ
Ｐ）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（ＩｎＧａＡｓＰ
）を活性層およびクラッド層に用いる系が挙げられる。
ーザの材料系の１つとして、ガリウム砒素燐（ＧａＡｓ
Ｐ）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（ＩｎＧａＡｓＰ
）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（Ｇ
ａ Ａ ｓＰ）エピタキシャルウェハは、第２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１上に、３０μｍ程度のガリウム
砒素燐（Ｇ ａ Ａ ｓ １−１’Ｐｚ’ ； Ｏ≦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（Ｇ ａ Ａ ５Ｈ−１Ｐｚ ；
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。
ａ Ａ ｓＰ）エピタキシャルウェハは、第２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１上に、３０μｍ程度のガリウム
砒素燐（Ｇ ａ Ａ ｓ １−１’Ｐｚ’ ； Ｏ≦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（Ｇ ａ Ａ ５Ｈ−１Ｐｚ ；
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２図に示すような半導体基板１０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の格子定数の違いによる応力の影
響で歪が生じ、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３図に示
すように、上述した如き半導体基板１０上に、基板と格
子整合し基板と同じ導電型のインジウムガリウム砒素燐
（Ｉ ｎ Ｉ−ＸＧ ａｘ Ａ Ｓ＋−ｙＰ ｙ ；
Ｏ≦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 ｎＩ−ｙ’Ｇ ａ＊’Ａ ５ｔ−ｙ’Ｐｙ′
； ０５ ｘ−≦１゜０≦ｙ′≦１）活性層（以下、単
に活性層と称す）５、基板と反対の導電型のインジウム
ガリウム砒素燐（Ｉ ｎＩ−ｙＧ ａＸ Ａ ５ｌ−ｙ
Ｐ ｙ ； ０≦Ｘ≦１．０≦ｙ≦１）クラッド（以下
、単にクラッド層と称す）層６を順次積層してダブルヘ
テロ接合構造２０を形成し、しかる後に基板と反対の導
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存する半導
体レーザ素子は、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。
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の格子定数の違いによる応力の影
響で歪が生じ、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３図に示
すように、上述した如き半導体基板１０上に、基板と格
子整合し基板と同じ導電型のインジウムガリウム砒素燐
（Ｉ ｎ Ｉ−ＸＧ ａｘ Ａ Ｓ＋−ｙＰ ｙ ；
Ｏ≦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 ｎＩ−ｙ’Ｇ ａ＊’Ａ ５ｔ−ｙ’Ｐｙ′
； ０５ ｘ−≦１゜０≦ｙ′≦１）活性層（以下、単
に活性層と称す）５、基板と反対の導電型のインジウム
ガリウム砒素燐（Ｉ ｎＩ−ｙＧ ａＸ Ａ ５ｌ−ｙ
Ｐ ｙ ； ０≦Ｘ≦１．０≦ｙ≦１）クラッド（以下
、単にクラッド層と称す）層６を順次積層してダブルヘ
テロ接合構造２０を形成し、しかる後に基板と反対の導
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存する半導
体レーザ素子は、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、上述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、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
構造の半導体基板と、この半導体基板の上に形成された
バッファ層と、このバッファ層の上に形成されたレーザ
発振用活性層を有するダブルヘテロ接合構造とを備える
ようにしたものである。
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
構造の半導体基板と、この半導体基板の上に形成された
バッファ層と、このバッファ層の上に形成されたレーザ
発振用活性層を有するダブルヘテロ接合構造とを備える
ようにしたものである。
［作用］
半導体基板とダブルヘテロ接合構造との間に介挿される
バッファ層は、半導体基板の格子定数の違いによる応力
の影響を緩和し、ダブルヘテロ接合構造の結晶性を良好
にする。
バッファ層は、半導体基板の格子定数の違いによる応力
の影響を緩和し、ダブルヘテロ接合構造の結晶性を良好
にする。
［実施例］
第１図はこの発明の一実施例の半導体素子の積層構造を
示す図である。図において、この実施例は以下の点を除
いて第３図に示す従来例と同様であり、相当する部分に
は同一の参照番号を付している。この実施例の特徴は、
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、インジウムガリウム砒素燐（Ｉ ｎｌ
−３Ｇ ａｓＡｓ＋−ｚＰｔ、；０＜ｓ＜１．０＜ｔ＜
１）四元混晶層（以下、単にバッファ層と称す）８を介
在させるようにしたことである。すなわち、半導体基板
１０の上に厚さ１〜２０μｍ程度のバッファ層８を最初
に形成し、このバッファ層８の上にダブルヘテロ接合構
造２０を形成するようにしている。ここで、バッファ層
８は、半導体基板１０と同じ導電型に選ばれており、か
つそのバンドギャップエネルギがダブルヘテロ接合構造
２０におけるクラッド層４．６のバンドギャップエネル
ギよりも小さくなるようにその組成が選ばれている。な
お、半導体基板１０は、厚さ４０μｍ程度のＧａＡｓ基
板１の上に、厚さ３０μｍ程度のＧ ａ Ａ ｓ Ｈ−
１Ｐ ｚ’（０≦２′≦１）グレーディッド層２および
厚さ２０〜５０μｍ程度（好ましくは３０μｍ程度）の
ＧａＡｓ、−１Ｐｚ （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。また、ダブルヘテ
ロ接合構造２０は、バッファ層８の上に、半導体基板１
０と格子整合しかつ同導電型のＩ ｎｌ−。
示す図である。図において、この実施例は以下の点を除
いて第３図に示す従来例と同様であり、相当する部分に
は同一の参照番号を付している。この実施例の特徴は、
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、インジウムガリウム砒素燐（Ｉ ｎｌ
−３Ｇ ａｓＡｓ＋−ｚＰｔ、；０＜ｓ＜１．０＜ｔ＜
１）四元混晶層（以下、単にバッファ層と称す）８を介
在させるようにしたことである。すなわち、半導体基板
１０の上に厚さ１〜２０μｍ程度のバッファ層８を最初
に形成し、このバッファ層８の上にダブルヘテロ接合構
造２０を形成するようにしている。ここで、バッファ層
８は、半導体基板１０と同じ導電型に選ばれており、か
つそのバンドギャップエネルギがダブルヘテロ接合構造
２０におけるクラッド層４．６のバンドギャップエネル
ギよりも小さくなるようにその組成が選ばれている。な
お、半導体基板１０は、厚さ４０μｍ程度のＧａＡｓ基
板１の上に、厚さ３０μｍ程度のＧ ａ Ａ ｓ Ｈ−
１Ｐ ｚ’（０≦２′≦１）グレーディッド層２および
厚さ２０〜５０μｍ程度（好ましくは３０μｍ程度）の
ＧａＡｓ、−１Ｐｚ （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。また、ダブルヘテ
ロ接合構造２０は、バッファ層８の上に、半導体基板１
０と格子整合しかつ同導電型のＩ ｎｌ−。
Ｇ ａｘＡ Ｓ＋−ｙＰｙ （０≦Ｘ≦１）クラッド
１！４（厚さ１μｍ程度）、ノンドープのＩ ｎ １−
ｇＧ ａ Ｘ’Ａ ５１−ｙ’Ｐ ｙ’ （０≦Ｘ′≦
１． ０≦ｙ′≦１）活性層５（厚さ０．１μｍ程度）
、半導体基板１０と反対の導電型のＩｎ１−ｙＧａｘ
Ａｓ１−ｙＰｙ （０≦Ｘ≦１． ０≦ｙ≦１）クラ
ッド層６（厚さ１μｍ程度）を順次積層したものである
。さらに、ダブルヘテロ接合構造２０の上には、半導体
基板１０と反対の導電型のＩｎＧａＡｓＰオーミックコ
ンタクト層７（厚さ６０μｍ程度）が形成される。
１！４（厚さ１μｍ程度）、ノンドープのＩ ｎ １−
ｇＧ ａ Ｘ’Ａ ５１−ｙ’Ｐ ｙ’ （０≦Ｘ′≦
１． ０≦ｙ′≦１）活性層５（厚さ０．１μｍ程度）
、半導体基板１０と反対の導電型のＩｎ１−ｙＧａｘ
Ａｓ１−ｙＰｙ （０≦Ｘ≦１． ０≦ｙ≦１）クラ
ッド層６（厚さ１μｍ程度）を順次積層したものである
。さらに、ダブルヘテロ接合構造２０の上には、半導体
基板１０と反対の導電型のＩｎＧａＡｓＰオーミックコ
ンタクト層７（厚さ６０μｍ程度）が形成される。
第１図に示す積層構造では、バッファ層８を介してダブ
ルヘテロ接合構造２０が形成されているため、半導体基
板１０における歪応力がこのバッファ層８によって緩和
され、レーザ発振用活性層５に加わる応力が低減される
。また、ダブルヘテロ接合構造２０の結晶性が良好なも
のとなり、寿命等の信頼性が向上する。さらに、バッフ
ァ層８のバンドギャップエネルギがクラッド層４，６の
バンドギャップエネルギより小さくなるようにバッファ
層８の組成を選んでいるので、バッファ層８が低抵抗と
なり、発振しきい値の増加を招くことがない。
ルヘテロ接合構造２０が形成されているため、半導体基
板１０における歪応力がこのバッファ層８によって緩和
され、レーザ発振用活性層５に加わる応力が低減される
。また、ダブルヘテロ接合構造２０の結晶性が良好なも
のとなり、寿命等の信頼性が向上する。さらに、バッフ
ァ層８のバンドギャップエネルギがクラッド層４，６の
バンドギャップエネルギより小さくなるようにバッファ
層８の組成を選んでいるので、バッファ層８が低抵抗と
なり、発振しきい値の増加を招くことがない。
［発明の効果］
以上のように、この発明によれば、半導体基板とダブル
ヘテロ構造層との間にバッファ層を介在させるようにし
たので、半導体基板による歪応力がこのバッファ層で緩
和されダブルヘテロ構造層の活性層に加わる応力を低減
することができる。
ヘテロ構造層との間にバッファ層を介在させるようにし
たので、半導体基板による歪応力がこのバッファ層で緩
和されダブルヘテロ構造層の活性層に加わる応力を低減
することができる。
そのため、ダブルヘテロ構造層の結晶性が良好なものと
なり、寿命等の信頼性の向上を図ることができる。
なり、寿命等の信頼性の向上を図ることができる。
第１図はこの発明の一実施例の半導体レーザ素子の積層
構造を示す図である。第２図は従来の半導体レーザ素子
において用いられる半導体基板の一例の積層構造を示す
図である。第３図は第２図に示す半導体基板上にエピタ
キシャル成長させた従来の半導体レーザ素子の積層構造
を示す図である。 図において、１はガリウム砒素基板結晶、２はガリウム
砒素燐グレーディト層、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はインジウムガリウム砒
素燐バッファ層、１０は半導体基板、２０はダブルヘテ
ロ構造層を示す。 第１図 毛２図 萬３図 １−・・がリウム批覇Ｒ４ＪＬから１壇−Ｚ−一γリウ
１ムｍ景勾午グＬ−ｙンブド’ｔ１０−・牛導ノ本４に
肩（
構造を示す図である。第２図は従来の半導体レーザ素子
において用いられる半導体基板の一例の積層構造を示す
図である。第３図は第２図に示す半導体基板上にエピタ
キシャル成長させた従来の半導体レーザ素子の積層構造
を示す図である。 図において、１はガリウム砒素基板結晶、２はガリウム
砒素燐グレーディト層、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はインジウムガリウム砒
素燐バッファ層、１０は半導体基板、２０はダブルヘテ
ロ構造層を示す。 第１図 毛２図 萬３図 １−・・がリウム批覇Ｒ４ＪＬから１壇−Ｚ−一γリウ
１ムｍ景勾午グＬ−ｙンブド’ｔ１０−・牛導ノ本４に
肩（
Claims (1)
- （１）グレーディッ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が堆積された半導体基板と、 前記積層構造の上に形成されたバッファ層と、前記バッ
ファ層の上に形成されたレーザ発振用活性層を有するダ
ブルヘテロ接合構造とを備えてなることを特徴とする、
半導体レーザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30050086A JPS63152193A (ja) | 1986-12-17 | 1986-12-17 | 半導体レ−ザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30050086A JPS63152193A (ja) | 1986-12-17 | 1986-12-17 | 半導体レ−ザ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63152193A true JPS63152193A (ja) | 1988-06-24 |
Family
ID=17885559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30050086A Pending JPS63152193A (ja) | 1986-12-17 | 1986-12-17 | 半導体レ−ザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63152193A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0325990A (ja) * | 1989-06-23 | 1991-02-04 | Nec Corp | 光半導体素子 |
| JPH05347432A (ja) * | 1992-06-15 | 1993-12-27 | Sharp Corp | 半導体発光素子 |
| JPH08274407A (ja) * | 1994-11-24 | 1996-10-18 | Fuji Photo Film Co Ltd | 半導体レーザ |
-
1986
- 1986-12-17 JP JP30050086A patent/JPS63152193A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0325990A (ja) * | 1989-06-23 | 1991-02-04 | Nec Corp | 光半導体素子 |
| JPH05347432A (ja) * | 1992-06-15 | 1993-12-27 | Sharp Corp | 半導体発光素子 |
| JPH08274407A (ja) * | 1994-11-24 | 1996-10-18 | Fuji Photo Film Co Ltd | 半導体レーザ |
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