JPS6349396B2 - - Google Patents
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- JPS6349396B2 JPS6349396B2 JP17537283A JP17537283A JPS6349396B2 JP S6349396 B2 JPS6349396 B2 JP S6349396B2 JP 17537283 A JP17537283 A JP 17537283A JP 17537283 A JP17537283 A JP 17537283A JP S6349396 B2 JPS6349396 B2 JP S6349396B2
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Classifications
-
- 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
- H01S5/22—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
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、屈折率導波路構造を有する半導体レ
ーザ装置及びその製造方法に関する。
ーザ装置及びその製造方法に関する。
デイジタル・オーデイオ・デイスク（DAD）、
ビデオ・デイスク、ドキユメント・フアイル等の
光デイスク装置や光通信用光源として半導体レー
ザの応用が開けるにつれ、半導体レーザの量産化
技術が必要となつている。従来、半導体レーザ用
の薄膜多層ヘテロ接合結晶製作技術としては、ス
ライデイング・ボート方式による液相エピタキシ
ヤル成長法（LPE法）が用いられているが、
LPE法ではウエハ面積の大型化に限度がある。
このため、大面積で均一性及び制御性に優れた有
機金属気相成長法（MOCVD法）や分子線エピ
タキシー法（MBE法）等の結晶成長技術が注目
されている。
ビデオ・デイスク、ドキユメント・フアイル等の
光デイスク装置や光通信用光源として半導体レー
ザの応用が開けるにつれ、半導体レーザの量産化
技術が必要となつている。従来、半導体レーザ用
の薄膜多層ヘテロ接合結晶製作技術としては、ス
ライデイング・ボート方式による液相エピタキシ
ヤル成長法（LPE法）が用いられているが、
LPE法ではウエハ面積の大型化に限度がある。
このため、大面積で均一性及び制御性に優れた有
機金属気相成長法（MOCVD法）や分子線エピ
タキシー法（MBE法）等の結晶成長技術が注目
されている。
MOCVD法の特徴を生かした作り付け導波路
レーザと言えるものに、（アプライド・フイジツ
クスレター誌、第27号３号262頁、1980年）に発
表された第１図に示す如き半導体レーザがある。
なお、図中１はＮ−GaAs基板、２はＮ−
GaAlAsクラツド層、３はGaAlAs活性層、４は
Ｐ−GaAlAsクラツド層、５はＮ−GaAs電流阻
止層、６はＰ−GaAlAs被覆層、７はＰ−GaAs
コンタクト層、８，９は金属電極を示している。
この構造においては、電流阻止層５により活性層
への電流注入がストライプ状に限定されると同時
に、活性層に導波された光が電流阻止層５及び被
覆層まで滲み出し、その結果ストライプ直下とそ
れ以外の部分とで異つた複屈折率差を生じ、これ
によりストライプ直下部分に導波されたモードが
形成されることになる。すなわち、電流阻止層５
によつて、電流狭窄による利得導波路構造と作り
付け屈折率導波路構造とが自己整合的に形成され
ることになる。そして、著者等の報告によれば、
室温パルス発振では50〔ｍＡ〕程度とかなり低い
しきい値が得られ、また単一モード発振が達成さ
れ横モードが十分良く制御されることが示されて
いる。
レーザと言えるものに、（アプライド・フイジツ
クスレター誌、第27号３号262頁、1980年）に発
表された第１図に示す如き半導体レーザがある。
なお、図中１はＮ−GaAs基板、２はＮ−
GaAlAsクラツド層、３はGaAlAs活性層、４は
Ｐ−GaAlAsクラツド層、５はＮ−GaAs電流阻
止層、６はＰ−GaAlAs被覆層、７はＰ−GaAs
コンタクト層、８，９は金属電極を示している。
この構造においては、電流阻止層５により活性層
への電流注入がストライプ状に限定されると同時
に、活性層に導波された光が電流阻止層５及び被
覆層まで滲み出し、その結果ストライプ直下とそ
れ以外の部分とで異つた複屈折率差を生じ、これ
によりストライプ直下部分に導波されたモードが
形成されることになる。すなわち、電流阻止層５
によつて、電流狭窄による利得導波路構造と作り
付け屈折率導波路構造とが自己整合的に形成され
ることになる。そして、著者等の報告によれば、
室温パルス発振では50〔ｍＡ〕程度とかなり低い
しきい値が得られ、また単一モード発振が達成さ
れ横モードが十分良く制御されることが示されて
いる。
なお、上記構造のレーザは基板１から電流阻止
層５までの第１回目の結晶成長と、電流阻止層５
の一部をストライプ状にエツチングしたのちの被
覆層６及びコンタクト層７を形成する第２回目の
結晶成長と言う２段階の結晶成長プロセスにより
作成される。ここで、第２回目の結晶成長の開始
時点におけるクラツド層７への成長は、一旦表面
が空気中に晒されたGaAlAs面上への成長であ
る。このため、従来のLPE法では成長が難しく、
GaAlAs面上への成長が容易なMOCVD法によつ
て始めて制御性良く製作できるようになつたもの
である。
層５までの第１回目の結晶成長と、電流阻止層５
の一部をストライプ状にエツチングしたのちの被
覆層６及びコンタクト層７を形成する第２回目の
結晶成長と言う２段階の結晶成長プロセスにより
作成される。ここで、第２回目の結晶成長の開始
時点におけるクラツド層７への成長は、一旦表面
が空気中に晒されたGaAlAs面上への成長であ
る。このため、従来のLPE法では成長が難しく、
GaAlAs面上への成長が容易なMOCVD法によつ
て始めて制御性良く製作できるようになつたもの
である。
ところで、この種のレーザで作り付け導波路効
果を生じせしめるためには、前記クラツド層４の
膜厚を十分薄くし、活性層３に導波された光が電
流阻止層５まで十分に滲み出すようにする必要が
ある。このため、活性層３の厚みや活性層３とク
ラツド層４との屈折率差にも大きく依存するが、
クラツド層４の膜厚は通常のダブル・ヘテロ接合
構造の場合0.5〔μｍ〕以下にする必要がある。し
かしながら、クラツド層４の厚みをこのように薄
くすることは、次の点から好ましくない。
果を生じせしめるためには、前記クラツド層４の
膜厚を十分薄くし、活性層３に導波された光が電
流阻止層５まで十分に滲み出すようにする必要が
ある。このため、活性層３の厚みや活性層３とク
ラツド層４との屈折率差にも大きく依存するが、
クラツド層４の膜厚は通常のダブル・ヘテロ接合
構造の場合0.5〔μｍ〕以下にする必要がある。し
かしながら、クラツド層４の厚みをこのように薄
くすることは、次の点から好ましくない。
すなわち、一旦大気に晒されたクラツド層４の
表面には多数の欠陥が含まれ、第２回目の結晶成
長ではこうした欠陥を取り込んだ形で成長が進め
られる。このような欠陥の影響が生じないように
するためには、活性層から上記欠陥の存在する結
晶表面までの距離を十分大きくする必要がある。
しかし、クラツド層４の膜厚が薄いと上記距離は
極めて短いものとなり、その結果得られるレーザ
の信頼性が低下する。
表面には多数の欠陥が含まれ、第２回目の結晶成
長ではこうした欠陥を取り込んだ形で成長が進め
られる。このような欠陥の影響が生じないように
するためには、活性層から上記欠陥の存在する結
晶表面までの距離を十分大きくする必要がある。
しかし、クラツド層４の膜厚が薄いと上記距離は
極めて短いものとなり、その結果得られるレーザ
の信頼性が低下する。
一方、前記電流阻止層５にはエツチングによつ
て溝を設ける必要があるが、このとき溝の深さを
電流阻止層５とクラツド層４との界面に厳しく制
御しなければならない。溝が深くなるのはクラツ
ド層４がより薄くなるので前記した理由から好ま
しくなく、また浅すぎる場合Ｐ型クラツド層４上
にｎ型層が残り溝部にPNPN接合が形成される
ことになり好ましくない。ウエハ表面の不均一性
を考慮すると、少なくとも0.1〔μｍ〕以上深めに
溝をエツチングする必要があり、結果として溝部
直下のクラツド層４の膜厚が0.4〔μｍ〕以下と薄
くならざるを得ない。つまり、レーザの信頼性が
益々低下することになる。
て溝を設ける必要があるが、このとき溝の深さを
電流阻止層５とクラツド層４との界面に厳しく制
御しなければならない。溝が深くなるのはクラツ
ド層４がより薄くなるので前記した理由から好ま
しくなく、また浅すぎる場合Ｐ型クラツド層４上
にｎ型層が残り溝部にPNPN接合が形成される
ことになり好ましくない。ウエハ表面の不均一性
を考慮すると、少なくとも0.1〔μｍ〕以上深めに
溝をエツチングする必要があり、結果として溝部
直下のクラツド層４の膜厚が0.4〔μｍ〕以下と薄
くならざるを得ない。つまり、レーザの信頼性が
益々低下することになる。
本発明の目的は、活性層と電流阻止層との間の
クラツド層を十分厚くしても、作り付け導波路効
果を生じせしめることができ、電流狭窄と作り付
け導波路構造とが自己整合的に形成される信頼性
の高い半導体レーザ装置を提供することにある。
クラツド層を十分厚くしても、作り付け導波路効
果を生じせしめることができ、電流狭窄と作り付
け導波路構造とが自己整合的に形成される信頼性
の高い半導体レーザ装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は上記構造の半導体レ
ーザを製造する方法を提供することにある。
ーザを製造する方法を提供することにある。
本発明の骨子は、Ｐ型クラツド層の不純物濃度
の制御により作り付け導波路効果を持たせること
にある。
の制御により作り付け導波路効果を持たせること
にある。
すなわち本発明は、Ｎ型化合物半導体基板と、
この基板上にＮ型クラツド層、活性層及びＰ型ク
ラツド層を順次成長して形成されたダブルヘテロ
接合部と、上記Ｐ型クラツド層上に成長形成され
た、かつこのクラツド層に至る深さまでストライ
プ状の溝部が形成されたＮ型電流阻止層と、上記
溝部を含み上記電流阻止層上に成長形成されたＰ
型被覆層とを具備した半導体レーザ装置におい
て、前記Ｐ型クラツド層を前記ストライプ状溝部
下でそのＰ型不純物濃度が他の部位より低濃度と
なるように形成したものである。
この基板上にＮ型クラツド層、活性層及びＰ型ク
ラツド層を順次成長して形成されたダブルヘテロ
接合部と、上記Ｐ型クラツド層上に成長形成され
た、かつこのクラツド層に至る深さまでストライ
プ状の溝部が形成されたＮ型電流阻止層と、上記
溝部を含み上記電流阻止層上に成長形成されたＰ
型被覆層とを具備した半導体レーザ装置におい
て、前記Ｐ型クラツド層を前記ストライプ状溝部
下でそのＰ型不純物濃度が他の部位より低濃度と
なるように形成したものである。
また本発明は、上記構造の半導体レーザを製造
するに際し、Ｎ型化合物半導体基板上にＮ型クラ
ツド層、活性層及びＰ型クラツド層を順次成長し
てダブルヘテロ接合部を形成し、さらにＰ型クラ
ツド層上にＮ型電流阻止層を成長形成し、次いで
上記電流阻止層を前記Ｐ型クラツド層に至るまで
選択エツチングしてストライプ状の溝部を形成
し、次いでAs圧雰囲気下で高温処理することに
より上記ストライプ状溝部下のＰ型クラツド層の
Ｐ型不純物濃度を低下せしめ、しかるのち上記溝
部を含み前記電流阻止層上にＰ型被覆層を成長形
成するようにした方法である。
するに際し、Ｎ型化合物半導体基板上にＮ型クラ
ツド層、活性層及びＰ型クラツド層を順次成長し
てダブルヘテロ接合部を形成し、さらにＰ型クラ
ツド層上にＮ型電流阻止層を成長形成し、次いで
上記電流阻止層を前記Ｐ型クラツド層に至るまで
選択エツチングしてストライプ状の溝部を形成
し、次いでAs圧雰囲気下で高温処理することに
より上記ストライプ状溝部下のＰ型クラツド層の
Ｐ型不純物濃度を低下せしめ、しかるのち上記溝
部を含み前記電流阻止層上にＰ型被覆層を成長形
成するようにした方法である。
本発明によれば、Ｐ型クラツド層のストライプ
状溝部下の部分を他の部分より低濃度Ｐ型層とし
ているので、Ｐ型クラツド層のストライプ状溝部
下が他の部分よりも大きな屈折率を有することに
なる。このため、作り付け導波路効果を持たせる
ために活性層に導波された光を電流阻止層まで滲
み出させる必要はない。すなわち、活性層に導波
された光は、活性層に隣接するＰ型クラツド層中
に不純物濃度差によつて生じた屈折率差を感じ、
接合面と水平方向についてもＰ型不純物濃度の低
いストライプ直下の領域に導波されることにな
る。したがつて、Ｐ型クラツド層の厚みを十分厚
くしても作り付け導波路効果を生じせしめること
ができる。このため、活性層と結晶成長表面との
距離を十分大きくすることができ、半導体レーザ
の信頼性向上をはかり得る。また、Ｎ型電流阻止
層のストライプ状溝部形成プロセスが極めて容易
となり、素子製造歩留りが向上する等の利点もあ
る。
状溝部下の部分を他の部分より低濃度Ｐ型層とし
ているので、Ｐ型クラツド層のストライプ状溝部
下が他の部分よりも大きな屈折率を有することに
なる。このため、作り付け導波路効果を持たせる
ために活性層に導波された光を電流阻止層まで滲
み出させる必要はない。すなわち、活性層に導波
された光は、活性層に隣接するＰ型クラツド層中
に不純物濃度差によつて生じた屈折率差を感じ、
接合面と水平方向についてもＰ型不純物濃度の低
いストライプ直下の領域に導波されることにな
る。したがつて、Ｐ型クラツド層の厚みを十分厚
くしても作り付け導波路効果を生じせしめること
ができる。このため、活性層と結晶成長表面との
距離を十分大きくすることができ、半導体レーザ
の信頼性向上をはかり得る。また、Ｎ型電流阻止
層のストライプ状溝部形成プロセスが極めて容易
となり、素子製造歩留りが向上する等の利点もあ
る。
なお、Ｐ型クラツド層の不純物濃度を変えるこ
とによる屈折率差の発生及び、上記不純物濃度を
ストライプ状溝部下で低濃度にできる理由は以下
に説明する通りである。
とによる屈折率差の発生及び、上記不純物濃度を
ストライプ状溝部下で低濃度にできる理由は以下
に説明する通りである。
Ｐ型キヤリア濃度と屈折率との関係はGaAsに
ついては詳しく調べられているが、GaAlAs結晶
については明らかでない。しかしながら、GaAs
とGaAlAsについては、Ｐ型不純物が関係すると
ころの価電子帯構造は類似しているため、
GaAlAsのＰ型キヤリア濃度と屈折率との関係は
GaAsにおける関係から容易に類推することがで
きる。D.D.Sell、H.C.Casey、Jr.、及びK.W.
Wechtらによるジヤーナル・オブ・アプライドフ
イジツクス訳第45巻2650頁、1974年によればＰ型
GaAs層の屈折率はキヤリア濃度が２×1018〔cm
-3〕以上となると急激に低下することが知られて
いる。このキヤリア濃度領域では、キヤリア濃度
が倍変化すると、−0.01以上の屈折率差が生じる
ことがわかる。Ｐ型GaAs層のＰ型キヤリア濃度
が２×1018〔cm-3〕以下の領域では屈折率変化は
少ないことがわかつている。Ｐ型GaAlAs結晶の
場合、Ｐ型GaAsの場合にくらべるとＰ型不純物
の束縛エネルギーが大きくなるため、活性化され
る不純物の割合が小さくなり、Ｐ型不純物濃度に
比し、キヤリア濃度は著しく小さくなる。例え
ば、Ｐ−Ga0.55Al0.45AsとＰ−GaAsの場合、同じ
キヤリア濃度でも、Ｐ型不純物濃度は数倍Ｐ−
Ga0.55Al0.45As層の方が高くなる。このため、Ｐ
型GaAlAs層の場合、Ｐ型キヤリア濃度が増加す
ることによる屈折率の低下は、Ｐ型GaAsの場合
にくらべて低いキヤリア濃度で起こることが予想
される。
ついては詳しく調べられているが、GaAlAs結晶
については明らかでない。しかしながら、GaAs
とGaAlAsについては、Ｐ型不純物が関係すると
ころの価電子帯構造は類似しているため、
GaAlAsのＰ型キヤリア濃度と屈折率との関係は
GaAsにおける関係から容易に類推することがで
きる。D.D.Sell、H.C.Casey、Jr.、及びK.W.
Wechtらによるジヤーナル・オブ・アプライドフ
イジツクス訳第45巻2650頁、1974年によればＰ型
GaAs層の屈折率はキヤリア濃度が２×1018〔cm
-3〕以上となると急激に低下することが知られて
いる。このキヤリア濃度領域では、キヤリア濃度
が倍変化すると、−0.01以上の屈折率差が生じる
ことがわかる。Ｐ型GaAs層のＰ型キヤリア濃度
が２×1018〔cm-3〕以下の領域では屈折率変化は
少ないことがわかつている。Ｐ型GaAlAs結晶の
場合、Ｐ型GaAsの場合にくらべるとＰ型不純物
の束縛エネルギーが大きくなるため、活性化され
る不純物の割合が小さくなり、Ｐ型不純物濃度に
比し、キヤリア濃度は著しく小さくなる。例え
ば、Ｐ−Ga0.55Al0.45AsとＰ−GaAsの場合、同じ
キヤリア濃度でも、Ｐ型不純物濃度は数倍Ｐ−
Ga0.55Al0.45As層の方が高くなる。このため、Ｐ
型GaAlAs層の場合、Ｐ型キヤリア濃度が増加す
ることによる屈折率の低下は、Ｐ型GaAsの場合
にくらべて低いキヤリア濃度で起こることが予想
される。
一方、接合面に水平方向の横モードを制御する
のに必要な屈折率差はおおよそ10-3以上であるこ
とが知られている。したがつて以上のようなＰ型
キヤリア濃度に対する屈折率の依存性があるため
に、Ｐ型不純物が1018〔cm-3〕程度ドープされて
いるGaAlAs層の場合には、キヤリア濃度の1/10
程度の変化によつても充分に接合面に水平方向の
横モード制御が行われることがわかる。
のに必要な屈折率差はおおよそ10-3以上であるこ
とが知られている。したがつて以上のようなＰ型
キヤリア濃度に対する屈折率の依存性があるため
に、Ｐ型不純物が1018〔cm-3〕程度ドープされて
いるGaAlAs層の場合には、キヤリア濃度の1/10
程度の変化によつても充分に接合面に水平方向の
横モード制御が行われることがわかる。
Ｐ型GaAlAsクラツド層の低不純物濃度領域の
形成には、高温中での熱処理により、Ｐ型不純物
が気相中に蒸発する現象を用いる。GaAlAs結晶
の場合、良く用いられるＰ型不純物であるZnは
気相中での蒸気圧が高いため、Zn圧を加えない
条件で高温熱処理するとZnが蒸発して失われる。
但し、GaAlAsの場合には、Asが同様に蒸発しや
すいため、As圧雰囲気化で高温熱処理すること
が必要となる。Znの場合、GaAlAs結晶中のZn
の拡散速度は充分速いため、固相中のZnの蒸発
は極めて効果的に行われる。したがつて本発明の
場合のように、Ｎ型電流阻止層がエツチング除去
され、Ｐ型クラツド層が結晶表面にさらされてい
る場合には適当な高温処理を行うことにより、結
晶表面からＰ型不純物が蒸発してなくなり、結晶
中のＰ型不純物濃度は著しく低下することにな
る。一方、Ｎ型電流阻止層が表面を覆つているＰ
型クラツド層表面では、クラツド層界面を通して
の不純物の拡散は、気相中への拡散にくらべては
るかに遅くなる（すなわち、気相側のＰ型不純物
濃度は非常に低くなる）ために、Ｐ型クラツド層
のＰ型不純物濃度の低下は小さいままにとどまる
ことになる。Ｐ型Ga0.55Al0.45Asクラツド層の場
合には、750〔℃〕、１時間程度の熱処理により、
２×1018〔cm-3〕のキヤリア濃度を１×1018〔cm-3〕
以下にすることができた。これはつくりつけ導波
路効果を生じせしめるのに必要な屈折率差を与え
るキヤリア濃度差として充分な値である。
形成には、高温中での熱処理により、Ｐ型不純物
が気相中に蒸発する現象を用いる。GaAlAs結晶
の場合、良く用いられるＰ型不純物であるZnは
気相中での蒸気圧が高いため、Zn圧を加えない
条件で高温熱処理するとZnが蒸発して失われる。
但し、GaAlAsの場合には、Asが同様に蒸発しや
すいため、As圧雰囲気化で高温熱処理すること
が必要となる。Znの場合、GaAlAs結晶中のZn
の拡散速度は充分速いため、固相中のZnの蒸発
は極めて効果的に行われる。したがつて本発明の
場合のように、Ｎ型電流阻止層がエツチング除去
され、Ｐ型クラツド層が結晶表面にさらされてい
る場合には適当な高温処理を行うことにより、結
晶表面からＰ型不純物が蒸発してなくなり、結晶
中のＰ型不純物濃度は著しく低下することにな
る。一方、Ｎ型電流阻止層が表面を覆つているＰ
型クラツド層表面では、クラツド層界面を通して
の不純物の拡散は、気相中への拡散にくらべては
るかに遅くなる（すなわち、気相側のＰ型不純物
濃度は非常に低くなる）ために、Ｐ型クラツド層
のＰ型不純物濃度の低下は小さいままにとどまる
ことになる。Ｐ型Ga0.55Al0.45Asクラツド層の場
合には、750〔℃〕、１時間程度の熱処理により、
２×1018〔cm-3〕のキヤリア濃度を１×1018〔cm-3〕
以下にすることができた。これはつくりつけ導波
路効果を生じせしめるのに必要な屈折率差を与え
るキヤリア濃度差として充分な値である。
Ｐ型不純物低濃度領域は温度、熱処理時間を適
当に選ぶことにより、充分大きく形成することが
できる。Ｐ型Ga0.55Al0.45Asをクラツド層とした
場合、厚みを1μｍとしても上記熱処理条件によ
り、低Ｐ型不純物低濃度領域を形成し、屈折率導
波路構造を実現できることが確かめられた。通常
MOCLD法でＮ型不純物として用いられるＳ、
Se、Si等は結晶成長温度においても固体中を拡
散することは殆んどない。したがつて、このクラ
ツド層中の不純物濃度を再現性良く制御すること
ができる。
当に選ぶことにより、充分大きく形成することが
できる。Ｐ型Ga0.55Al0.45Asをクラツド層とした
場合、厚みを1μｍとしても上記熱処理条件によ
り、低Ｐ型不純物低濃度領域を形成し、屈折率導
波路構造を実現できることが確かめられた。通常
MOCLD法でＮ型不純物として用いられるＳ、
Se、Si等は結晶成長温度においても固体中を拡
散することは殆んどない。したがつて、このクラ
ツド層中の不純物濃度を再現性良く制御すること
ができる。
第２図は本発明の一実施例に係わる半導体レー
ザの概略構造を示す断面図である。図中１１はＮ
−GaAs基板、１２はＮ−Ga0.55Al0.45Asクラツド
層、１３はGa0.85Al0.15As活性層、１４はＰ−
Ga0.55Al0.45Asクラツド層、１５はＮ−GaAs電流
阻止層、１６はＰ−GaAs被覆層（コンタクト
層）、１７，１８は金属電極層をそれぞれ示して
いる。
ザの概略構造を示す断面図である。図中１１はＮ
−GaAs基板、１２はＮ−Ga0.55Al0.45Asクラツド
層、１３はGa0.85Al0.15As活性層、１４はＰ−
Ga0.55Al0.45Asクラツド層、１５はＮ−GaAs電流
阻止層、１６はＰ−GaAs被覆層（コンタクト
層）、１７，１８は金属電極層をそれぞれ示して
いる。
上記構造のレーザは第３図ａ〜ｄに示す工程に
よつて実現される。まず、第３図ａに示す如く面
方位（100）のＮ−GaAs基板１１（Siドープ２
×1018cm-3）上に厚さ２〔μｍ〕のＮ−Ga0.55
Al0.45Asクラツド層１２（Seドープ２×1017cm
-3）、厚さ0.1〔μｍ〕のアンドープGa0.85Al0.15As
活性層１３、厚さ１〔μｍ〕のＰ−Ga0.55Al0.45As
クラツド層１４（Znドープ２×1018cm-3）及び厚
さ１〔μｍ〕のＮ−GaAs電流阻止層１５（Seド
ープ５×1018cm-3）を順次成長形成した。その第
１回目の結晶成長にはMOCVD法を用い、成長
条件は基板温度750〔℃〕、／＝20、キヤリア
ガス（H2）の流量〜10〔／min〕、原料はトリ
メチルガリウム（TMG：（CH）3Ga）、トリメチ
ルアルミニウム（TMA：（CH3）3Al）、アルミン
（AsH3）、ｐドーパント：ジエチル亜鉛（DEZ：
（C2H5）2Zn）、ｎドーパント：セレン化水素
（H2Se）で、成長速度は0.25〔μｍ／min〕であつ
た。なお、第１回目の結晶成長では必ずしもMO
−CVD法を用いる必要はないが、大面積で均一
性の良い結晶成長が可能なMO−CVD法を用い
ることは、量産化を考えた場合LPE法に比べて
有利である。
よつて実現される。まず、第３図ａに示す如く面
方位（100）のＮ−GaAs基板１１（Siドープ２
×1018cm-3）上に厚さ２〔μｍ〕のＮ−Ga0.55
Al0.45Asクラツド層１２（Seドープ２×1017cm
-3）、厚さ0.1〔μｍ〕のアンドープGa0.85Al0.15As
活性層１３、厚さ１〔μｍ〕のＰ−Ga0.55Al0.45As
クラツド層１４（Znドープ２×1018cm-3）及び厚
さ１〔μｍ〕のＮ−GaAs電流阻止層１５（Seド
ープ５×1018cm-3）を順次成長形成した。その第
１回目の結晶成長にはMOCVD法を用い、成長
条件は基板温度750〔℃〕、／＝20、キヤリア
ガス（H2）の流量〜10〔／min〕、原料はトリ
メチルガリウム（TMG：（CH）3Ga）、トリメチ
ルアルミニウム（TMA：（CH3）3Al）、アルミン
（AsH3）、ｐドーパント：ジエチル亜鉛（DEZ：
（C2H5）2Zn）、ｎドーパント：セレン化水素
（H2Se）で、成長速度は0.25〔μｍ／min〕であつ
た。なお、第１回目の結晶成長では必ずしもMO
−CVD法を用いる必要はないが、大面積で均一
性の良い結晶成長が可能なMO−CVD法を用い
ることは、量産化を考えた場合LPE法に比べて
有利である。
次に、第３図ｂに示す如く電流阻止層１５上に
フオトレジスト２１を塗布し、該レジスト２１に
幅３〔μｍ〕のストライプ状窓を形成し、これを
マスクとして電流阻止層１５を選択エツチング
し、ストライプ状の溝部２２を形成した。次い
で、レジスト２１を除去し表面洗浄処理を施した
のち、第２回目の結晶成長に先立ち750〔℃〕で１
時間As圧を加えた条件下で試料を高温熱処理し
た。これによりＰ型クラツド層１４中にドープさ
れたZnは一部気相中に蒸発する。そして、Ｐ型
クラツド層１４のストライプ直下に位置する部分
には、第３図ｃに示す如くＰ型不純物濃度が他の
部分より低い領域（P-層）２３が形成される。
その後、この高温熱処理に引き続いて第２回目の
結晶成長をMOCVD法で行つた。すなわち、第
３図ｄに示す如く全面に厚さ３〔μｍ〕のＰ−
GaAs被覆層（Znドープ３×108cm-3）１６を成
長形成した。
フオトレジスト２１を塗布し、該レジスト２１に
幅３〔μｍ〕のストライプ状窓を形成し、これを
マスクとして電流阻止層１５を選択エツチング
し、ストライプ状の溝部２２を形成した。次い
で、レジスト２１を除去し表面洗浄処理を施した
のち、第２回目の結晶成長に先立ち750〔℃〕で１
時間As圧を加えた条件下で試料を高温熱処理し
た。これによりＰ型クラツド層１４中にドープさ
れたZnは一部気相中に蒸発する。そして、Ｐ型
クラツド層１４のストライプ直下に位置する部分
には、第３図ｃに示す如くＰ型不純物濃度が他の
部分より低い領域（P-層）２３が形成される。
その後、この高温熱処理に引き続いて第２回目の
結晶成長をMOCVD法で行つた。すなわち、第
３図ｄに示す如く全面に厚さ３〔μｍ〕のＰ−
GaAs被覆層（Znドープ３×108cm-3）１６を成
長形成した。
これ以降は、通常の電極付け工程によりコンタ
クト層１６上にCu−Ar電極層１７を、基板１１
下面にAu−Ge電極１８を被着して前記第２図に
示す構造を得た。かくして得られた試料を、へき
開により共振器長250〔μｍ〕のフアブリペロー型
レーザに切り出した素子の特性は、しきい値電流
40〔ｍＡ〕と低く、微分・量子効率も70〔％〕と良
好であつた。また、レーザ端面より放射されたレ
ーザ光ビームの接合面に水平方向、垂直方向のビ
ームウエストの差は５〔μｍ〕以下と小さく、ス
トライプ部分に良くモードが導波されているのが
確認できた。
クト層１６上にCu−Ar電極層１７を、基板１１
下面にAu−Ge電極１８を被着して前記第２図に
示す構造を得た。かくして得られた試料を、へき
開により共振器長250〔μｍ〕のフアブリペロー型
レーザに切り出した素子の特性は、しきい値電流
40〔ｍＡ〕と低く、微分・量子効率も70〔％〕と良
好であつた。また、レーザ端面より放射されたレ
ーザ光ビームの接合面に水平方向、垂直方向のビ
ームウエストの差は５〔μｍ〕以下と小さく、ス
トライプ部分に良くモードが導波されているのが
確認できた。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるも
のではない。例えば、前記Ｎ型電流阻止層として
Ｎ−GaAsの代りにＮ−GaAlAs層を用いてもよ
く、またＮ型層を含む２層若しくは多層構造とし
てもよい。さらに、活性層を含むダブルヘテロ接
合構造は、対称３層構造に限らず、非対称や３層
以上の多層構造にしてもよい。また、Ｐ型不純物
としてはZnのみならず、高温での熱拡散により
注入することができる不純物種であれば、拡散に
よる注入の逆プロセスとして本発明に適用できる
のは勿論のことである。さらに、構成材料として
はGaAlAsに限るものではなく、InGaAsPや
GaAlInP等の化合物半導体材料を用いてもよい。
また、結晶成長法としてはMO−CVD法の代り
にMBE法を用いることも可能である。その他、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種種変形して
実施することができる。
のではない。例えば、前記Ｎ型電流阻止層として
Ｎ−GaAsの代りにＮ−GaAlAs層を用いてもよ
く、またＮ型層を含む２層若しくは多層構造とし
てもよい。さらに、活性層を含むダブルヘテロ接
合構造は、対称３層構造に限らず、非対称や３層
以上の多層構造にしてもよい。また、Ｐ型不純物
としてはZnのみならず、高温での熱拡散により
注入することができる不純物種であれば、拡散に
よる注入の逆プロセスとして本発明に適用できる
のは勿論のことである。さらに、構成材料として
はGaAlAsに限るものではなく、InGaAsPや
GaAlInP等の化合物半導体材料を用いてもよい。
また、結晶成長法としてはMO−CVD法の代り
にMBE法を用いることも可能である。その他、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種種変形して
実施することができる。
第１図は従来の半導体レーザの概略構造を示す
断面図、第２図は本発明の一実施例に係わる半導
体レーザの概略構造を示す断面図、第３図ａ〜ｄ
は上記実施例レーザの製造工程を示す断面図であ
る。 １１……Ｎ−GaAs基板、１２……Ｎ−Ga0.55
Al0.45Asクラツド層、１３……アンドープGa0.85
Al0.15As活性層、１４……Ｐ−Ga0.55Al0.45Asク
ラツド層、１５……Ｎ−GaAs電流阻止層、１６
……Ｐ−GaAs被覆層（コンタクト層）、１７，
１８……金属電極層、２２……ストライプ状溝
部、２３……低濃度Ｐ型不純物領域（P-層）。
断面図、第２図は本発明の一実施例に係わる半導
体レーザの概略構造を示す断面図、第３図ａ〜ｄ
は上記実施例レーザの製造工程を示す断面図であ
る。 １１……Ｎ−GaAs基板、１２……Ｎ−Ga0.55
Al0.45Asクラツド層、１３……アンドープGa0.85
Al0.15As活性層、１４……Ｐ−Ga0.55Al0.45Asク
ラツド層、１５……Ｎ−GaAs電流阻止層、１６
……Ｐ−GaAs被覆層（コンタクト層）、１７，
１８……金属電極層、２２……ストライプ状溝
部、２３……低濃度Ｐ型不純物領域（P-層）。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 化合物半導体材料からなり、ダブルヘテロ接
合構造を有する半導体レーザ装置において、Ｎ型
半導体基板と、活性層をＮ型クラツド層及びＰ型
クラツド層で挾んでなり上記基板上に成長形成さ
れたダブルヘテロ接合部と、上記Ｐ型クラツド層
上に成長形成され、かつこのクラツド層まで至る
ストライプ状の溝部が形成されたＮ型電流阻止層
と、上記溝部を含み上記電流阻止層上に成長形成
されたＰ型被覆層とを具備し、前記Ｐ型クラツド
層は前記ストライプ状溝部下でそのＰ型不純物濃
度が他の部位より低濃度に形成されていることを
特徴とする半導体レーザ装置。 ２ 化合物半導体材料からなり、ダブルヘテロ接
合構造を有する半導体レーザ装置の製造方法にお
いて、Ｎ型半導体基板上にＮ型クラツド層、活性
層及びＰ型クラツド層を順次成長してダブルヘテ
ロ接合を形成する工程と、上記Ｐ型クラツド層上
にＮ型電流阻止層を成長形成する工程と、次いで
上記Ｎ型電流阻止層を前記Ｐ型クラツド層に至る
まで選択エツチングしてストライプ状の溝部を形
成する工程と、次いでAs圧雰囲気下で高温熱処
理し、上記ストライプ状溝部下のＰ型クラツド層
のＰ型不純物濃度を低下せしめる工程と、しかる
のち上記溝部を含み前記電流阻止層上にＰ型被覆
層を成長形成する工程とを具備したことを特徴と
する半導体レーザ装置の製造方法。 ３ 前記Ｐ型被覆層を成長形成する工程として、
MO−CVD法を用いることを特徴とする特許請
求の範囲第２項記載の半導体レーザ装置の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17537283A JPS6066892A (ja) | 1983-09-22 | 1983-09-22 | 半導体レ−ザ装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17537283A JPS6066892A (ja) | 1983-09-22 | 1983-09-22 | 半導体レ−ザ装置及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6066892A JPS6066892A (ja) | 1985-04-17 |
| JPS6349396B2 true JPS6349396B2 (ja) | 1988-10-04 |
Family
ID=15994941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17537283A Granted JPS6066892A (ja) | 1983-09-22 | 1983-09-22 | 半導体レ−ザ装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6066892A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06101433B2 (ja) * | 1985-04-22 | 1994-12-12 | 日本電気株式会社 | 半導体素子の製造方法 |
| JPH029502Y2 (ja) * | 1985-06-07 | 1990-03-08 | ||
| US4877382A (en) * | 1986-08-22 | 1989-10-31 | Copeland Corporation | Scroll-type machine with axially compliant mounting |
| US5219281A (en) * | 1986-08-22 | 1993-06-15 | Copeland Corporation | Fluid compressor with liquid separating baffle overlying the inlet port |
| US5141407A (en) * | 1990-10-01 | 1992-08-25 | Copeland Corporation | Scroll machine with overheating protection |
| US5707210A (en) * | 1995-10-13 | 1998-01-13 | Copeland Corporation | Scroll machine with overheating protection |
-
1983
- 1983-09-22 JP JP17537283A patent/JPS6066892A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6066892A (ja) | 1985-04-17 |
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