JPS6356981A - Compound semiconductor laser - Google Patents

Compound semiconductor laser

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JPS6356981A
JPS6356981A JP20211186A JP20211186A JPS6356981A JP S6356981 A JPS6356981 A JP S6356981A JP 20211186 A JP20211186 A JP 20211186A JP 20211186 A JP20211186 A JP 20211186A JP S6356981 A JPS6356981 A JP S6356981A
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mocvd
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Koji Tamamura
好司 玉村
Kazuo Honda
本田 和生
Katsuhiro Akimoto
秋本 克洋
Junko Ogawa
淳子 小川
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Abstract

PURPOSE:To realize reduction of threshold current, and stabilization and uniformity of characteristics, by a method wherein current limiting by utlizing crystal anisotropy of carrier density or current concentrating by forming a current path is performed. CONSTITUTION:On the main surface of a substrate 1, for example, GaAs single crystal substrate, an inclined plane 2 is formed. Thereby the (100) crystal face and the one different from (100) face are made to face a main surface 1a. On these crystal surfaces, a III-V compound semiconductor layer is grown by, for example, an organic metal vapor phase epitaxy which is so-called MOCVD. A current concentration region 3 is formed in the manner in which a current path is limited by utilizing the difference of carrier density from each crystal surface to a growth region. Therefore laser light emission is generated by forming a local part in which the density of injected carrier is large, that is, a part of large gain. Thereby, a gain-guide type can be formed wherein the threshold current is small, and uniform stable characteristics are realized.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は化合物半導体レーザーに関わる。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to compound semiconductor lasers.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は(100)結晶面とこの(100)結晶面以外
の結晶面が露出するように斜面が一主面に形成された基
板を設け、これの上に化合物半一部体1mをエピタキシ
ャル成長し各結晶i1+iのエピタキシャル成長領域に
キャリア濃度の相違する領域を形成して電流通路が制限
的に形成されるようにした化合物半導体レーザーを構成
し、キャリア濃度の相違による確実な電流狭窄を狭小幅
をもっ°ζ行うことができるようにしてしきい値組流1
thの低減化等の特性改善を図る。
In the present invention, a substrate is provided with a slope formed on one main surface so that a (100) crystal plane and a crystal plane other than the (100) crystal plane are exposed, and a 1 m compound half body is epitaxially grown on this substrate. A compound semiconductor laser is constructed in which a region with different carrier concentrations is formed in the epitaxial growth region of each crystal i1+i so that a current path is formed in a limited manner, and reliable current confinement due to the difference in carrier concentration is achieved with a narrow width. °ζ can be done with threshold flow 1
Aim to improve characteristics such as reducing th.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、利得ガイド型半導体レーザーにおいては、電流狭
窄手段を設けてその活性層の発振領域に電流集中を行わ
しめ°ζキャリア密度の大なる部分、すなわち利得分布
が急峻に増大する部分を形成゛」る利得導波機能を形成
する。
Conventionally, in a gain-guided semiconductor laser, a current confinement means is provided to concentrate the current in the oscillation region of the active layer, forming a portion where the carrier density is large, that is, a portion where the gain distribution increases steeply. form a gain waveguide function.

このような利得ガイド型半導体レーザーを構成する場合
、その電流狭窄ば通電プロトン、ボl′:1ンその他の
イオン打込みによる高抵抗領域を選択的に形成するとか
、pn接合による電流遮断領域を形成するとか、レーザ
ーダイオードの対向電極の一方のオーミック接触部を絶
縁1mによ−、゛(限定的に形成するなどによって電流
通路が制限的に生じるように電流狭窄手段を設けている
When constructing such a gain-guided semiconductor laser, if the current is constricted, a high resistance region is selectively formed by implanting ions such as energized protons, boron, etc., or a current blocking region is formed by a pn junction. In other words, a current confinement means is provided so that the current path is limited by forming the ohmic contact portion of one of the opposing electrodes of the laser diode in a limited manner by insulating it with 1 m of insulation.

しかしながら、何れの場合においても充分な電流集中が
行われ難く充分なithの低減化、特性の安定化が図り
難いという問題点がある。
However, in either case, there is a problem in that it is difficult to concentrate the current sufficiently, making it difficult to sufficiently reduce ith and stabilize the characteristics.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

本発明は例えば上述した利得ガイド型半導体レーザーに
おいてその電流集中、すなわち電流狭窄を確実に再現性
よく行うことができるようにして充分な1thの低減化
、特性の安定化の問題を解決しようとするものである。
The present invention aims to solve the problems of sufficiently reducing 1th and stabilizing the characteristics by making it possible to reliably and reproducibly perform current concentration, that is, current confinement, in the gain-guided semiconductor laser described above, for example. It is something.

すなわち、本発明においてはIII−V族化合物例えば
A12 y Ga1−xAs系あるいはIn y Ga
x−y As (0≧X。
That is, in the present invention, III-V group compounds such as A12 y Ga1-xAs or In y Ga
x-y As (0≧X.

y>1)を、有機金属気相成長法いわゆるMOCVD法
によってエピタキシャル成長したとき、その被エピタキ
シャル成長の基板面の結晶面方位によって同条件下のM
OCVDにおいてキャリア濃度が相違し′ζくることを
究明し、このキャリア濃度の相違を利用して電流狭窄効
果を得るようにし°ζ再現性よくまた充分な電流集中を
狭隘部分に形成することができるようにして上述した問
題点の解消を図る。
When y>1) is epitaxially grown by metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD), M under the same conditions depends on the crystal plane orientation of the epitaxially grown substrate surface.
It was discovered that the carrier concentration differs in OCVD, and by utilizing this difference in carrier concentration to obtain a current confinement effect, it is possible to form a sufficient current concentration in a narrow portion with good reproducibility. In this way, the above-mentioned problems are solved.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は第1図或いは第2図に不ずように、−上面に斜
面(2)を形成することによって+100)結晶面とこ
の(100)結晶面とは異なる他の結晶面とが主面(1
a)側に臨むように設けられた基板(11例えばGaA
s単結晶基板を設け、これの上の上述した各結晶面上に
例えば有機金属気相成長法いわゆるMOCVDによって
m−v族化合物半導体層をエピタキシャル成長し、各結
晶面からの成&領域におけるキャリア濃度の相違によっ
て電流通路の制限を行うようにして電流集中領域(3)
を形成して局部的に注入キャリア密度の大なる部分、つ
まり利得の大なるDI−分を形成してレーザー発光が生
じるようにする。
As shown in FIGS. 1 and 2, the present invention is achieved by forming a slope (2) on the - upper surface so that the +100) crystal plane and another crystal plane different from the (100) crystal plane are the main planes. (1
a) A substrate (11, for example, GaA) provided facing the side
A single crystal substrate is provided, and an m-v group compound semiconductor layer is epitaxially grown on each of the above-mentioned crystal planes by, for example, metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), and the growth from each crystal plane and the carrier concentration in the region are Current concentration region (3)
is formed to locally form a portion with a large injected carrier density, that is, a DI portion with a large gain, so that laser emission occurs.

尚、MOCVDは良(知られているように、■族元素、
 八l 、 Ga+ Inについ′ζは、その有機物金
属ガスのトリメチルアルミニウム ルガリウム(TMG)、)リメチルインジウム(TMI
)或いはトリエチルアルミニウム(TE^)、トリエチ
ルガリウム(TEG)、)リエチルインジウム(TEI
 )等を用い、■族元素As. Pについてはその水素
化物のアルシンASH3 +フォスフインPlbを用い
るものである。そしてこれらを所要の■族原料に対する
V族原料の比(以下V1m比という)をもって反応容器
中に送り込む。反応容器中には、上述した斜面を形成し
た基板を所要の基板温度Tsをもって配置しておくもの
であり、これの表向で、上述した原料ガスの熱分解によ
って基板表面に■−■族化合物半導体層をエピタキシャ
ル成長する。
In addition, MOCVD is good (as is known, group III elements,
8l, Ga + In, ′ζ is the organic metal gas trimethylaluminium gallium (TMG),
) or triethylaluminum (TE^), triethylgallium (TEG), )liethylindium (TEI)
) etc., group Ⅰ element As. As for P, its hydride arsine ASH3 + phosphine Plb is used. Then, these are fed into a reaction vessel at a required ratio of group V raw materials to group (I) raw materials (hereinafter referred to as V1m ratio). In the reaction vessel, the substrate with the above-mentioned slope formed thereon is placed at a required substrate temperature Ts, and on the front side of the substrate, the ■-■ group compound is formed on the substrate surface by the thermal decomposition of the above-mentioned raw material gas. Epitaxially grow a semiconductor layer.

〔作用〕[Effect]

一ヒ述したように本発明においては、キャリア濃度の結
晶異方性を利用して電流制限ないしは電流通路を形成し
て電流集中を行わしめるようにしたので結晶面の選定に
よって確実に電流集中を所定の寸法形状のパターンに形
成できるので例えばILhの低減化,特性の安定化,均
一性を図ることができる。
As mentioned above, in the present invention, the crystal anisotropy of the carrier concentration is used to limit current or form a current path to achieve current concentration, so selection of crystal planes ensures current concentration. Since it can be formed into a pattern with a predetermined size and shape, it is possible to reduce ILh, stabilize characteristics, and improve uniformity, for example.

このキャリア濃度の結晶異方性についてみる。Let's take a look at the crystal anisotropy of this carrier concentration.

第3図はそのV/III比を変化させた場合のキャリア
濃度すなわち゛rクセブタとしての炭素Cの濃度及びド
ナーとしてのSiの混入濃度の測定結果を不ずもので、
この場合基&温fTs= 800℃としたGaAs基板
上に原料ガスとしてトリメチルアルミニウム、トリメチ
ルガリウム、アルシンを用いてMOCVDによって形成
した^7!0.3 3 Gao,g TへS化合物半導
体層についての測定を行った場合である。同図において
ム印は(311 ) B結晶面(すなわち(311 )
 As結晶面)によるGaAs単結晶基板上に前述した
へβGaAs糸MOCVD半導体層を形成した場合の測
定結果をプロットした点で何れもn型特性をボしたもの
であり、この場合V/III比を減少させていった場合
におい”でもp型を呈することがなかった。また、同図
においζ○印及び・印はそれぞれ従来の(100 ) 
GaAs基板上に同様のMOCVDニよる半導体層を形
成した場合のV/LIT比に対するキャリア濃度を示し
、○印はp型、e印はn型特性を示したものである。ま
た、同図において口印及びI印はそれぞれ(311)A
(すなわち(311) Ga結晶面)のGaAs基板上
に同様のMOCVDによる半導体層におけるそれぞれの
V1m比に対するキャリア濃度の測定結果をプロットし
たもので、0印はp型を呈したもの、閣はn型を呈した
ものである。
Figure 3 shows the measurement results of the carrier concentration, that is, the concentration of carbon C as a xerogen and the mixed concentration of Si as a donor, when the V/III ratio is changed.
In this case, the S compound semiconductor layer was formed by MOCVD using trimethylaluminum, trimethylgallium, and arsine as source gases on a GaAs substrate with a temperature fTs = 800°C. This is the case when measurements were taken. In the same figure, the mark Mu is the (311) B crystal plane (i.e. (311)
When plotting the measurement results when the above-mentioned βGaAs thread MOCVD semiconductor layer was formed on a GaAs single-crystal substrate with As crystal plane), the n-type characteristics were lost in both cases, and in this case, the V/III ratio was When the odor was decreased, the p-type did not occur even when the odor was decreased. In addition, in the same figure, the ζ○ marks and ・marks indicate the conventional (100)
The figure shows the carrier concentration versus V/LIT ratio when a similar semiconductor layer is formed by MOCVD on a GaAs substrate, where the ◯ mark indicates p-type characteristics and the e mark indicates n-type characteristics. In addition, in the same figure, the mouth seal and I seal are (311)A, respectively.
(That is, (311) Ga crystal plane) The measurement results of carrier concentration with respect to each V1m ratio in a semiconductor layer formed by similar MOCVD on a GaAs substrate with (311) Ga crystal plane are plotted. It is a model.

第3図によって明らかなように、基板の結晶面によって
同一条件下でのMOCVDによるにもかかわらず、キャ
リア濃度に相違が生じている。例えば(100)基板及
び(311)へ基板上にm−v族半導体をMOCVDに
よって形成した場合、V/I[[比を小とするときはp
型を呈してくる。これは、Gaサイトに炭素Cが入り込
み、これがアクセプタとして作用することに因る。また
V1m比を大とすればシリコンSt等のドナーの混入が
大となってそれぞれキャリア濃度が増大してしまう。す
なわち、(100)基板上に形成した?l0CVD半導
体層の場合、■/I!I比が80〜120付近でp型−
n型の反転が生じているに比し、(311) B基板上
にMOCVD半導体I半導形成した場合、■/■比を充
分低くしていってその面が白濁するに至ってもn型−p
型反転が観測されず、充分向抵抗化された。したがって
V/III比を充分小さい値例えば100以下に選定す
れば、ドナー−アクセプタの両不純物についてその混入
量を低減化し、キャリア濃度の低い高抵抗半導体層とし
て構成することができることになる。
As is clear from FIG. 3, the carrier concentration differs depending on the crystal plane of the substrate even though MOCVD is performed under the same conditions. For example, when m-v group semiconductors are formed on (100) and (311) substrates by MOCVD, V/I
It takes on a form. This is because carbon C enters the Ga site and acts as an acceptor. Furthermore, if the V1m ratio is increased, the amount of donors such as silicon St increases, and the carrier concentration increases. That is, formed on a (100) substrate? In the case of l0CVD semiconductor layer, ■/I! p-type when I ratio is around 80-120
Compared to n-type inversion, when MOCVD semiconductor I semiconductor is formed on a (311) B substrate, even if the ■/■ ratio is made sufficiently low and the surface becomes cloudy, n-type − p
No type reversal was observed, and the resistance was sufficiently improved. Therefore, if the V/III ratio is selected to be a sufficiently small value, for example, 100 or less, the amount of both donor and acceptor impurities mixed in can be reduced, and a high-resistance semiconductor layer with a low carrier concentration can be constructed.

また第4図及び第5図は、(311)B基板上にAQ 
X Ga、−XAs (x = 0.33)のノンドー
プの MOCVO半導体層を形成した場合と、(100
)基板」二にノンドープの同様のA!Qx Ga1−x
 As (x−0,33)のMOCVD半導体を形成し
た場合のそれぞれの4Kにおけるフォトルミネッセンス
スペクトルである。これらにおいてはV/I[I=13
5とした場合である。
In addition, FIGS. 4 and 5 show that AQ is placed on the (311)B substrate.
The case where a non-doped MOCVO semiconductor layer of XGa, -XAs (x = 0.33) is formed and the case where
) Substrate ``Non-doped similar A! Qx Ga1-x
These are photoluminescence spectra at 4K when an MOCVD semiconductor of As (x-0,33) is formed. In these, V/I[I=13
This is the case where it is set to 5.

第4図及び第5図におい°ζ右側ずなわち長波長側のビ
ークbは残留ト′ナー〜炭素アクセプタ遷移によるもの
であり、左側、すなわち短波長側のビークaは炭素アク
セプタが残留ドナーに束縛された半値幅6.516me
Vのエキシトンビークである。第4図及び第5図におい
て左右のビークab、ずなわちエキシトンビークと残留
不純物に起因したドナー−アクセプタペア発光のビーク
の相対的な強さの差をみて明らかなように第4図の(3
11)B基板上に形成されたMOCVD半導体層は(1
00)基板上に形成された半導体層に比し残留炭素によ
る’53 ’fJが少なく結晶性に優れたものであるこ
とがわかる。
In Figures 4 and 5, the peak b on the right side of °ζ, that is, on the long wavelength side, is due to the transition from residual toner to carbon acceptor, and the peak a on the left side, that is, on the short wavelength side, is due to the transition of carbon acceptor to residual donor. Constrained half-width 6.516me
This is the exciton beak of V. 4 and 5, it is clear from the difference in the relative strength of the left and right peaks ab, i.e., the exciton peak and the peak of the donor-acceptor pair emission caused by residual impurities. 3
11) The MOCVD semiconductor layer formed on the B substrate is (1
00) It can be seen that compared to the semiconductor layer formed on the substrate, '53' fJ due to residual carbon is small and the crystallinity is excellent.

而、本発明者等の研究考察によれば、炭素lノj染は、
(311) B面ヘノMOCvDが最も小すく、次いで
(111) 8面、(100)面、(111)凸面。
According to the research and consideration of the present inventors, carbon l-no-j dyeing is
(311) B side heno MOCvD is the smallest, followed by (111) 8 side, (100) side, and (111) convex side.

(311’) A面へのMOCVDと順次その汚染が大
となフて行くことが確認された。
(311') It was confirmed that as MOCVD was performed on the A side, the contamination gradually increased.

今、GaAs単結晶基板の代表的な各結晶向(100)
Now, typical crystal orientations of GaAs single crystal substrates (100)
.

(311)八、(311)Bに対してそれぞれn型不純
物としてのSeがドープされたn型の八j2 n、33
 Gao、s ?^Sの化合物半導体層をそれぞれ同一
のMOCVDによって同時に形成した場合のそれぞれの
半導体層のキャリア濃度と移動度を測定した結果を表1
に示す。
n-type 8j2 n, 33 doped with Se as an n-type impurity for (311) 8 and (311) B, respectively.
Gao,s? Table 1 shows the results of measuring the carrier concentration and mobility of each semiconductor layer when the ^S compound semiconductor layers were simultaneously formed by the same MOCVD method.
Shown below.

Seがドープされたn−Aj! 0,33 Gao、6
7 ^Sの場合表   1 また、同様にGaAs1i結晶基板のそれぞれ異なる結
晶面(100) 、  (311)八、(311)Bに
対してZnドープのp型のAN O,:13 Gao、
gt As化合物半導体をMOCVD法によって同時に
形成した場合の各半導体層のキャリア濃度と移動度の測
定結果を表2に示す。
Se-doped n-Aj! 0,33 Gao, 6
In the case of 7^S Table 1 Similarly, for the different crystal planes (100), (311)8, and (311)B of the GaAs1i crystal substrate, Zn-doped p-type AN O,:13 Gao,
Table 2 shows the measurement results of the carrier concentration and mobility of each semiconductor layer when gt As compound semiconductors were simultaneously formed by the MOCVD method.

Znがドープされたp−八l o、g3(:ao、ev
 ^Sの場合表  2 これら表より明らかなように、それぞれ同一のn型ある
いはp型の化合物半導体において基板結晶面に依存して
それぞれ異なるキャリア濃度をボす。これによって、本
発明装置において、基板(1)上に異る結晶面を形成し
、これら異る結晶面に対して半導体層をエピタキシャル
成長させるものにおいて、同一半導体層中で比抵抗が相
違する部分を形成することができ、これによって局部的
に電流集中領域(3)を形成することが理解できる。
Zn-doped p-8l o, g3(:ao, ev
In the case of ^S Table 2 As is clear from these tables, carrier concentrations differ depending on the substrate crystal plane in the same n-type or p-type compound semiconductor. As a result, in the apparatus of the present invention, where different crystal planes are formed on the substrate (1) and semiconductor layers are epitaxially grown on these different crystal planes, parts of the same semiconductor layer with different resistivities are separated. It can be seen that the current concentration region (3) is locally formed.

〔実施例〕〔Example〕

第1図を参照して本発明による利得ガイド型半導体レー
ザーの一例を説明する。この例においては、例えばZn
がドープされたp型を有し、その−生11u(la)が
(100)Vllliを有してなるGaAs基板(1)
を設け、その−主面(1a)に例えば両側向に(311
)凸面が露出した斜面(2)を有し、底面に(100)
面が臨むストライプ状の凹部(至)を形成する。そして
この基板(1)の主面(1a)上に順次基板(1)と同
導電型のp型のバッファ層(4)とさらにこれと同導電
型のp型の第1のクラッドl1=(5)とpないしはn
型の低不純物濃度もしくはノンドープの活性1j# (
61と基板(11と異なる導電型のn型の第2のクラッ
ドi!f!7)と例えばごれと同導電型のキャップ層(
8)を順次それぞれ供給原料ガスの制御による連続した
同一作業によるMOCVDによってエピタキシャル成長
する。
An example of a gain-guided semiconductor laser according to the present invention will be explained with reference to FIG. In this example, Zn
GaAs substrate (1) having a doped p-type, and its raw 11u(la) having (100)Vlli
is provided, and on its -main surface (1a), for example, (311
) The convex surface has an exposed slope (2), and the bottom surface has (100)
Form a striped recess (toward) facing the surface. Then, on the main surface (1a) of this substrate (1), a p-type buffer layer (4) of the same conductivity type as the substrate (1) and a p-type first cladding l1=( 5) and p or n
Low impurity concentration or non-doped activity 1j# (
61 and the substrate (n-type second cladding i!f!7 of a conductivity type different from that of 11) and, for example, a cap layer of the same conductivity type as dirt (
8) are epitaxially grown by MOCVD in the same continuous operation by controlling the feed gas.

ここに、バッファ層(4)は(列えばZ0ド′−ブのG
aAs層によって形成し、第1のクラッド層は同様にZ
nドープの例えばA l O,33Gao、s v A
s層によって形成し、活性層(6)はGaAs層、第2
のクラッド層(7〕はSOがドープされた八10.33
 Gao、c TへS1′@によっ°て形成し、キャッ
プ層(8)は同様にSeドープのGaAs基板等によっ
て形成し得る。
Here, the buffer layer (4) is
The first cladding layer is also formed by a Z
n-doped e.g. A l O, 33Gao, s v A
The active layer (6) is formed of a GaAs layer, the second
The cladding layer (7) is doped with SO.
The cap layer (8) may be formed from a Se-doped GaAs substrate or the like.

また、このMOCVDの原料ガスとしては、■)六原料
としてTMA 、 TMGガスを、■族^Sの原料とし
てアルシンを用いる。
Further, as raw material gases for this MOCVD, (1) TMA and TMG gases are used as the six raw materials, and arsine is used as the raw material of the group (2) S.

そして、この場合バッファ層(4)と第1のクラッド層
(5)の厚さ、さらに凹部O乃のエツチングの深さ、幅
等を選定するごとにLって活性l@(61においζは、
はぼ平坦な面として形成し、また両斜面(2)からの成
長領域によるキャリア濃度が表2から明らかなように、
(100)面から成長した他部に比し人で比抵抗が小さ
い電流集中領域(3)を夫々形成し、両領域(8)が、
第1図に斜線を付して示すように活性l′fi(blに
おいて狭小ないしはそ゛の先端が一致するように形成す
る。
In this case, the active l@(61 odor ζ is ,
As is clear from Table 2, the carrier concentration due to the growth region from both slopes (2) is formed as a nearly flat surface.
A current concentration region (3) having a lower resistivity than the other regions grown from the (100) plane is formed respectively, and both regions (8) are formed as follows.
As shown with diagonal lines in FIG. 1, the active l'fi (bl) is formed so that it is narrow or its tips coincide.

また、キャップ層(8)上には、必要に応じ°ζ5i0
2等の絶縁層(9)が形成され、領域(Ellの先端部
上に対向する位置にストライプ状に電極窓(9a)が穿
設されてこの窓(9a)を通じて一方の電極(10)が
オーミックに被着されるようになされる。また、基板(
1)の他方の面には、対向電極(11)が形成される。
Further, on the cap layer (8), °ζ5i0
A second insulating layer (9) is formed, and electrode windows (9a) are formed in stripes at opposing positions on the tip of the region (Ell), and one electrode (10) is formed through this window (9a). It is made to be ohmicly adhered.Also, the substrate (
A counter electrode (11) is formed on the other surface of 1).

このような構成によれば、比抵抗が他部に比し小さい電
流集中領域U)によってこれら領域U)の先端部におけ
る活性層(6)にストライプ状に電流の集中領域、すな
わち注入キャリア密度の大きい利得の人なる部分を形成
することができ、レーザー発光を行わしめることができ
る。
According to such a configuration, the current concentration regions U) whose specific resistance is smaller than other regions create stripe-like current concentration regions, that is, injection carrier density, in the active layer (6) at the tips of these regions U). A human part with large gain can be formed and laser emission can be performed.

向、上述した例においては電流集中領域(3)が斜面か
らの成+を領域とした場合であるが、ある場合はこの斜
面(2)からの成長領域を高比抵領域として電流制限領
域とすることができる。この場合の一例を第2図に示す
。第1図と対応する7173分には同一符号を付して重
複説明を省略するが、この例においては、基板(1)が
n型のGaAs単結晶基体(IA)上にp型の半導体層
(IB)がエピタキシャル成長されて成る。そしてこの
p型の半導体1m(IB)の一部をストライプ状に選択
的にエツチングして両側面に例えば(311) A面が
臨み底面が(100)血とされた凹部(31が設けられ
た場合である。この場合、p型の半導体1を(IB)が
電流のストップ領域として動作するようになされると共
に、ある場合はごのJ?4(IB)がン古性層(6)よ
りそのバンドギャップ小さく屈折率が大とされて活性層
(6)からしみ出した光を吸収する光吸収酬とする。
In the above example, the current concentration region (3) is the growth region from the slope, but in some cases, the growth region from the slope (2) is the high resistivity region and the current limitation region. can do. An example of this case is shown in FIG. 7173 corresponding to FIG. 1 are given the same reference numerals and redundant explanation will be omitted, but in this example, the substrate (1) is a p-type semiconductor layer on an n-type GaAs single crystal substrate (IA). (IB) is epitaxially grown. Then, by selectively etching a part of this p-type semiconductor 1m (IB) in a stripe pattern, recesses (31) were provided on both sides, with the (311) A side facing and the bottom surface being (100) blood. In this case, the p-type semiconductor 1 (IB) is made to act as a current stop region, and in some cases, the p-type semiconductor 1 (IB) is made to act as a current stop region, and in some cases, the p-type semiconductor 1 (IB) is It has a small bandgap and a high refractive index, and serves as a light absorption agent that absorbs light seeping out from the active layer (6).

この場合においては、凹部θ3)の斜面(2)の結晶面
(311) A面から成長した成長領域が、他部の(1
00)から成長した領域に比し低いキャリア濃度したが
って晶化抵抗領域(12)となるので、p型の半導体層
(IB)による電流遮断領域との共動によって、@域(
12)によって挾まれた部分が電流集中領域(3)とな
って、これの先端部において活性層φ)にストライプ状
の注入キャリア密度が大、すなわち利得の大なるすなわ
ち利得導波によるストライプ状の共振器すなわちレーザ
ー発光部を形成するようにしたものである。
In this case, the growth region grown from the crystal plane (311) A plane of the slope (2) of the recess θ3) is
Since the carrier concentration is lower than that of the region grown from 00), it becomes a crystallization resistance region (12), so the @ region (
12) becomes a current concentration region (3), and at the tip of this region, the active layer φ) has a high stripe-like injected carrier density, that is, a stripe-like shape with a large gain, that is, a stripe-like shape due to gain waveguide. This is to form a resonator, that is, a laser emitting section.

尚、この場合電流i!!!断を行う半導体層(IB)と
/1111000)までの距離を適当に選定するごとに
よって此処において前述した活性層(6)からしみ出し
た光を吸収するようにして屈折率導波機能をも具備する
構成とすることもできる。
In this case, the current i! ! ! By appropriately selecting the distance between the semiconductor layer (IB) and /1111000) which performs the cutting, the light seeped out from the active layer (6) mentioned above is absorbed here, and a refractive index waveguide function is also provided. It is also possible to have a configuration in which:

また、上述した例においては、(100)面と(311
) A面とが基板(1)の主面(la)側に生じるよう
にして、両面からの結晶成長部におけるキャリア密度の
相違を利用して電流の集中を行わしめるようにした場合
であるが、他の結晶面の組合せを利用することもできる
。また四部(13+の形成は、結晶異方性を有する化学
的エツチングによって形成して、例えば斜面(2)に(
111) A面が生じるようにすることもできる。尚、
この場合(111)凸面上に成長する結晶面は、(31
1)へ、(511)A・・・と高次の面に変化して行く
ので、実質的に例えば(311) A而の場合と同等の
効果を奏することができる。
Furthermore, in the above example, the (100) plane and the (311
) In this case, the A-plane is formed on the main surface (la) side of the substrate (1), and the current is concentrated by utilizing the difference in carrier density in the crystal growth area from both sides. , other crystal plane combinations may also be utilized. In addition, the formation of the four parts (13+) is performed by chemical etching with crystal anisotropy, for example, on the slope (2) (
111) It is also possible to cause the A side to occur. still,
In this case, the crystal plane growing on the (111) convex surface is (31)
1), (511) A, and so on, so that it is possible to achieve substantially the same effect as in the case of (311) A, for example.

また、上述したように、本発明では結晶成長面の相違に
基づくキャリア濃度の相違を利用して電流通路の制限を
行うようにするものであるが、さらにこれに加えて例え
ばキャップi= <s)−ヒにプロトンあるいはボロン
のイオン注入等による面抵抗領域等を選択的にストライ
プ状のレーザー発光領域の両側部上に対向する位i61
に形成して、より電流集中効果を確実に行わしめる構成
とすることもできるなど図示の例に1vらず種々の変形
変更をなし得る。
Further, as described above, in the present invention, the current path is limited by utilizing the difference in carrier concentration based on the difference in the crystal growth plane. ) - selectively form sheet resistance regions etc. by implanting protons or boron ions on both sides of the striped laser emitting region i61
Various modifications and changes can be made to the illustrated example, such as a configuration in which the current concentration effect can be more reliably achieved by forming the current concentration effect.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、キャリア濃度の結晶面に対する依存性
を利用して電流集中領域を形成するようにしたので狭小
幅の電流集中領域を確実に形成することができ、これに
より+thが小さく均一安定な特性を有する利得ガイド
型を基本構成とする半導体レーザーを構成することがで
きる。
According to the present invention, since the current concentration region is formed by utilizing the dependence of the carrier concentration on the crystal plane, it is possible to reliably form a narrow current concentration region, and as a result, +th is small and uniform and stable. A semiconductor laser having a basic configuration of a gain-guided type semiconductor laser having such characteristics can be constructed.

また、本発明構成によれば、異なる結晶面を有する基J
i(11を例えばエツチングによる四部(:3)によっ
て形成するものであるが、この四部の形成は各半導体層
のMOCVDエビクキシャル成長曲に行うので、バッフ
ァI−(4+を含め、これより上の各半導体j@に関し
ては連続的にMOCVD作業を行うことができる。した
がって各MOCVD半導体層間に不連続部分が形成し不
要な酸化物膜が介在するなど結晶性を低下させるような
不都合や作業性の低トを招来することがない。
Furthermore, according to the configuration of the present invention, groups J having different crystal planes
i(11) is formed by, for example, four parts (:3) by etching, but since the formation of these four parts is performed in the MOCVD eviaxial growth curve of each semiconductor layer, each of the above, including buffer I-(4+) For semiconductors, MOCVD work can be performed continuously.Therefore, discontinuous parts are formed between each MOCVD semiconductor layer, unnecessary oxide films are interposed, and other inconveniences such as deterioration of crystallinity and low workability can be avoided. It never invites people.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図及び第2図はそれぞれ本発明による化合物半導体
レーザーの各別の路線的拡大断面し1、第3図は本発明
の説明に供する各結晶面選定にょるMOCVDの■族原
料ガス量に対する■族原料ガス量の比を変化させた場合
のキャリア濃度の測定結果をネオ曲線図、第4図及び第
5し”1はそれぞれ(311)BIA坂及び(100)
基板上にMOCVりによる半導体層を形成したもののフ
ォトルミネソヒンススペクトルレ1である。 (1)は基板、Qq)は凹部、(2)は斜面、(4)は
バッファ層、(5)及び(7)は第1及び第2のクラッ
トl−1(6)はン占性y日、(8)はキャップ°Im
、(10)及び(11)は電極である。
Figures 1 and 2 are enlarged cross-sections of compound semiconductor lasers according to the present invention, respectively, and Figures 1 and 3 are graphs showing the amount of Group Ⅰ raw material gas in MOCVD for each crystal plane selection used to explain the present invention. The measurement results of the carrier concentration when changing the ratio of the group raw material gas amount are shown in the Neo curve diagram, Figures 4 and 5, "1" are (311) BIA slope and (100), respectively.
This is a photoluminescence spectrum of a semiconductor layer formed on a substrate by MOCV. (1) is the substrate, Qq) is the recess, (2) is the slope, (4) is the buffer layer, (5) and (7) are the first and second cruts l-1 (6) is the occupancy y day, (8) is the cap °Im
, (10) and (11) are electrodes.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] −主面に斜面が形成され{100}結晶面と該{100
}結晶面とは異る他の結晶面とが設けられた基板上に、
化合物半導体層がエピタキシャル成長されて上記両結晶
面の各エピタキシャル成長領域のキャリア濃度の相違に
よって電流通路を制限するようにしたことを特徴とする
化合物半導体レーザー。
- A slope is formed on the main surface, and the {100} crystal plane and the {100}
}On a substrate provided with another crystal plane different from the crystal plane,
1. A compound semiconductor laser characterized in that a compound semiconductor layer is epitaxially grown so that a current path is restricted by a difference in carrier concentration in each epitaxial growth region on both crystal planes.
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