JPS6376393A - 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体レ−ザ装置およびその製造方法Info
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- JPS6376393A JPS6376393A JP22057086A JP22057086A JPS6376393A JP S6376393 A JPS6376393 A JP S6376393A JP 22057086 A JP22057086 A JP 22057086A JP 22057086 A JP22057086 A JP 22057086A JP S6376393 A JPS6376393 A JP S6376393A
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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
本発明は、半導体レーザ装置およびその製造方法に関す
るものである。
るものである。
従来の技術
従来の埋め込み型半導体レーザは、第３図に示すように
、導電性基板１４上に、ｎ −ＩｎＰ第一クラッド層８
、 ＩｎＧａＡｓＰ活性層ｓ、ｐ−４ｎＰ第二クラッ
ド層１０ 、 ｐ −ＩｎＧａＡｓＰキャップ層１１が
、逆メサ状に形成されており（メサ幅は単−横モード発
振する幅）、その周囲は、ｐ −１ｎＰ １２ 、 ｎ
−ＩｎＰ １３が液相エピタキンヤル成長法によって埋
め込まれている。ｐ−ＩｎＰ１２とｎ−ＩｎＰ１３とか
らなるｐｎ接合は、逆メサ状のダブルへテロ構造部８〜
１ｏが順バイアスの時には逆バイアスになるので、電流
が流れない。よって、この半導体レーザに注入された電
流は、メサ状のダブルへテロ構造部８〜１０に狭窄され
るので、この半導体レーザは低閾匝電流での発振が可能
である。
、導電性基板１４上に、ｎ −ＩｎＰ第一クラッド層８
、 ＩｎＧａＡｓＰ活性層ｓ、ｐ−４ｎＰ第二クラッ
ド層１０ 、 ｐ −ＩｎＧａＡｓＰキャップ層１１が
、逆メサ状に形成されており（メサ幅は単−横モード発
振する幅）、その周囲は、ｐ −１ｎＰ １２ 、 ｎ
−ＩｎＰ １３が液相エピタキンヤル成長法によって埋
め込まれている。ｐ−ＩｎＰ１２とｎ−ＩｎＰ１３とか
らなるｐｎ接合は、逆メサ状のダブルへテロ構造部８〜
１ｏが順バイアスの時には逆バイアスになるので、電流
が流れない。よって、この半導体レーザに注入された電
流は、メサ状のダブルへテロ構造部８〜１０に狭窄され
るので、この半導体レーザは低閾匝電流での発振が可能
である。
発明が解決しようとする間頂点
しかしながら、上記逆バイアスｐｎ接合が半導体レーザ
に形成されている場合、その部分は第３図に示すように
ｎｐｎのトランジスタ構造、もしくは、ｎｐｎｐのサイ
リスタ構造となり、第３図に漏れ電流■として示されて
いるように完全に電流を流さないことは困難である。更
に、第３図のように埋め込み部が逆バイアスｐｎ接合に
なっている埋め込み構造は、横モード安定化のため、Ｉ
ｎＧａＡｓＰ系レーザで頻繁に用いられるが、この場合
逆バイアスｐｎ接合で電流狭窄を行なっても、活性層周
辺から電流が漏れる。これらの理由により、電流高注入
時には外部量子効率が下がり、高出力動作が困難であっ
た（第３図の■）。
に形成されている場合、その部分は第３図に示すように
ｎｐｎのトランジスタ構造、もしくは、ｎｐｎｐのサイ
リスタ構造となり、第３図に漏れ電流■として示されて
いるように完全に電流を流さないことは困難である。更
に、第３図のように埋め込み部が逆バイアスｐｎ接合に
なっている埋め込み構造は、横モード安定化のため、Ｉ
ｎＧａＡｓＰ系レーザで頻繁に用いられるが、この場合
逆バイアスｐｎ接合で電流狭窄を行なっても、活性層周
辺から電流が漏れる。これらの理由により、電流高注入
時には外部量子効率が下がり、高出力動作が困難であっ
た（第３図の■）。
問題点を解決するための手段
この問題点を解決するために本発明では、半絶縁性基板
に逆メサ状側面をもつ極めて細い溝全形成し、そこに拡
散用高濃度層、第一クラッド層。
に逆メサ状側面をもつ極めて細い溝全形成し、そこに拡
散用高濃度層、第一クラッド層。
活性層、第二りラッド層、コンタクト−を順次形成され
ている。
ている。
作用
上記の半導体レーザ成長層以外は半絶縁性基板のため、
注入された電流は完全に活性層に流すことができる。ま
た、活性層は周囲がＩｎＰであり、また、膜厚１幅が充
分小さくなっているので、基本モード発振が可能である
。また、最深層に拡散係数が大きいドーパント（例えば
Ｚｎ、 Ｆｅ） ｆ高濃度に添加した成長層が設けられ
ているので、アニールすると、そのビーパン１４高濃度
層の隣接する半絶縁性基板内に拡散する。固相拡散した
場所は導電性となるので、半絶縁性基板内部に導電層が
埋め込まれたようになる。この埋め込まれた導電層を用
いて、電気的接続をとることができる。
注入された電流は完全に活性層に流すことができる。ま
た、活性層は周囲がＩｎＰであり、また、膜厚１幅が充
分小さくなっているので、基本モード発振が可能である
。また、最深層に拡散係数が大きいドーパント（例えば
Ｚｎ、 Ｆｅ） ｆ高濃度に添加した成長層が設けられ
ているので、アニールすると、そのビーパン１４高濃度
層の隣接する半絶縁性基板内に拡散する。固相拡散した
場所は導電性となるので、半絶縁性基板内部に導電層が
埋め込まれたようになる。この埋め込まれた導電層を用
いて、電気的接続をとることができる。
実施例
第１図は、本発明の一実施例におけるＩｎＧａＡｓＰ系
１μｍ帯半導体レーザの断面図である。電流は電極６か
ら注入されて、すべて活性層４を通り、電極７から取り
出されるので、活性層４への電流注入効率は非常に高い
。ＡｌＧａＡｓ系０・７〜０・８μｍμｍ−ザも同様に
作製することができる。
１μｍ帯半導体レーザの断面図である。電流は電極６か
ら注入されて、すべて活性層４を通り、電極７から取り
出されるので、活性層４への電流注入効率は非常に高い
。ＡｌＧａＡｓ系０・７〜０・８μｍμｍ−ザも同様に
作製することができる。
以下、この装置の作製法を述べる。Ｆｅ添加半絶碌性Ｘ
ｎＰ基板１に、溝を作製するための５ｉ０２マスクを常
圧ＣＶＤで堆積させる（第２図ＩＬ）。これをブロムメ
タノール（ＢｒｚＣＨ５０Ｈ）エッチャントでエツチン
グすると、逆メサ状側面を持つメナが形成できる（第２
図ｂ）。次にエピタキシャル成長法により、Ｚｎ添加Ｉ
ｎＰ拡散層２ （Ｐ＝ＩＸ１０ｃｙｎ ）、 Ｃａ添
加ＩｎＰ第一クラッド層３ （Ｐ＝２Ｘ１０ ｆｆ
） 、 ＩｎＧａＡｓＰ活性層４（λ＝ １．３ μｍ
）。
ｎＰ基板１に、溝を作製するための５ｉ０２マスクを常
圧ＣＶＤで堆積させる（第２図ＩＬ）。これをブロムメ
タノール（ＢｒｚＣＨ５０Ｈ）エッチャントでエツチン
グすると、逆メサ状側面を持つメナが形成できる（第２
図ｂ）。次にエピタキシャル成長法により、Ｚｎ添加Ｉ
ｎＰ拡散層２ （Ｐ＝ＩＸ１０ｃｙｎ ）、 Ｃａ添
加ＩｎＰ第一クラッド層３ （Ｐ＝２Ｘ１０ ｆｆ
） 、 ＩｎＧａＡｓＰ活性層４（λ＝ １．３ μｍ
）。
Ｓｎ添加ＩｎＰ第二クラッド層ｓ （ｎ＝２ｘ１ｇ６ｃ
１ｎ’）を頓次成長させる（第２図ｇ）。この時、Ｓｉ
Ｏ２上は成長しない。また、第一および第二クラッド層
のドーパントが半絶縁性基板に固相拡散すると、漏れ電
流の原因となるので、クラッド層のドーパントとしては
、固相拡散定数の小さいＣｄとＳｎｉ選んだ。尚、ｎ型
ＩｎＰは比較的オーミックコンタクトがとりやすいので
、コンタクト層は成長していない。次に、レーザ上部を
ホトレジストで覆った後（第２図ｄ）、ＨＣ１系エッチ
ャントと）！２Ｓｏ４系エッチャント’に用いて、それ
ぞれ、ＩｎＰ ｓとＩｎＧａＡｓＰ ４ｆ選択エツチン
グし、ｐ型電極用層を露出させる（第２図６）。レジス
ト除去の後、表面保護のため、５１０２を全面に堆積（
第２図ｆ）した後、６ｏｏ℃のアニール全行なって、ｚ
ｎを固相拡散させ、埋め込まれた導電層をつくる（第２
図ｇ）。Ｚｎは半絶縁性基板内を一様に固相拡散するが
、アニールの時間全判（財）することにより、逆メサ状
側面のくびれの部分（第２図ｇの■）だけでｐ型電極用
層とレーザの拡散層がセルフアライメント的に電気的接
続する。最後に、５ｉ０２ヲ除去し、ＡｕＧｅ 、 Ａ
ｕＺｎ ｆ蒸着・合金化して装置は完成する。
１ｎ’）を頓次成長させる（第２図ｇ）。この時、Ｓｉ
Ｏ２上は成長しない。また、第一および第二クラッド層
のドーパントが半絶縁性基板に固相拡散すると、漏れ電
流の原因となるので、クラッド層のドーパントとしては
、固相拡散定数の小さいＣｄとＳｎｉ選んだ。尚、ｎ型
ＩｎＰは比較的オーミックコンタクトがとりやすいので
、コンタクト層は成長していない。次に、レーザ上部を
ホトレジストで覆った後（第２図ｄ）、ＨＣ１系エッチ
ャントと）！２Ｓｏ４系エッチャント’に用いて、それ
ぞれ、ＩｎＰ ｓとＩｎＧａＡｓＰ ４ｆ選択エツチン
グし、ｐ型電極用層を露出させる（第２図６）。レジス
ト除去の後、表面保護のため、５１０２を全面に堆積（
第２図ｆ）した後、６ｏｏ℃のアニール全行なって、ｚ
ｎを固相拡散させ、埋め込まれた導電層をつくる（第２
図ｇ）。Ｚｎは半絶縁性基板内を一様に固相拡散するが
、アニールの時間全判（財）することにより、逆メサ状
側面のくびれの部分（第２図ｇの■）だけでｐ型電極用
層とレーザの拡散層がセルフアライメント的に電気的接
続する。最後に、５ｉ０２ヲ除去し、ＡｕＧｅ 、 Ａ
ｕＺｎ ｆ蒸着・合金化して装置は完成する。
本実施例の半導体レーザ装置は漏れ電流が無いので、閾
値電流は非常に低く、最小値は１６１１ＩＡであった。
値電流は非常に低く、最小値は１６１１ＩＡであった。
また、３０ｍＷまで直線的に動作可能であった。更に、
半絶縁性基板を使用しているため、浮遊容量が小さく、
５ＧＨｚまで変調可能であった。
半絶縁性基板を使用しているため、浮遊容量が小さく、
５ＧＨｚまで変調可能であった。
発明の効果
以上のように本発明は、半絶縁性基板内に設けられた溝
の中に活性層を含む各層が形成されることにより、漏れ
電流を無くして、閾匝電流を著しく低減させ、高出力動
作することができるとともに、浮遊容量を小さくするこ
とができる。また、その基板は索子分離が容易なため、
この半導体レーザ装置は光電子集積回路に非常に適して
いる。
の中に活性層を含む各層が形成されることにより、漏れ
電流を無くして、閾匝電流を著しく低減させ、高出力動
作することができるとともに、浮遊容量を小さくするこ
とができる。また、その基板は索子分離が容易なため、
この半導体レーザ装置は光電子集積回路に非常に適して
いる。
このように、本発明が半導体レーザ技術に与える影響は
大である。
大である。
第１図は本発明の一実施例の半導体レーザ装置の断面図
、第２図は本発明の半導体レーザ装置の製造工程図、第
３図は従来の半導体レーザ装置の断面図である。 １・・・・・・Ｆｅ添加半絶縁性ＩｎＰ基板、２・・・
・・・Ｚｎ添加１ｎＰ拡散層、３・・・・・・Ｃｄ添加
１ｎＰ第１クラッド層（ｐ減電極層）、４・・・・・・
無添加ＩｎＧａＡｓＰ活性層、５・・・・・・Ｓｎ添加
ＺｎＰ第２クラッド層、６・・・・・・ＡｕＧｅｎ型電
極、７・・・・・・ＡｕＺｎｐ型電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名１−
Ｆｅシ帛加手鼻色多ｊ牲１ｎＰ基板２−−− Ｚｎ ｊ
６７［Ｉ ｎ Ｐ Ｅ散層３°−Ｃｄ遼加１ｎＰ察１グ
ラ−ノド層（Ｐ紫電極層） ６−− Ａｕ＆ｅ ｒ１譬電極 ７−Ａｕ’ｈρ型零糧 第２図 ＬＱ） （ｂｒ （Ｃ） ｔｄ＞ 第２図 ＜ｅ） （ｆ）
、第２図は本発明の半導体レーザ装置の製造工程図、第
３図は従来の半導体レーザ装置の断面図である。 １・・・・・・Ｆｅ添加半絶縁性ＩｎＰ基板、２・・・
・・・Ｚｎ添加１ｎＰ拡散層、３・・・・・・Ｃｄ添加
１ｎＰ第１クラッド層（ｐ減電極層）、４・・・・・・
無添加ＩｎＧａＡｓＰ活性層、５・・・・・・Ｓｎ添加
ＺｎＰ第２クラッド層、６・・・・・・ＡｕＧｅｎ型電
極、７・・・・・・ＡｕＺｎｐ型電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名１−
Ｆｅシ帛加手鼻色多ｊ牲１ｎＰ基板２−−− Ｚｎ ｊ
６７［Ｉ ｎ Ｐ Ｅ散層３°−Ｃｄ遼加１ｎＰ察１グ
ラ−ノド層（Ｐ紫電極層） ６−− Ａｕ＆ｅ ｒ１譬電極 ７−Ａｕ’ｈρ型零糧 第２図 ＬＱ） （ｂｒ （Ｃ） ｔｄ＞ 第２図 ＜ｅ） （ｆ）
Claims (3)
- （１）半絶縁性基板に溝が設けられ、前記溝に活性層を
含む各層が形成されており、前記溝側面で注入電流の狭
窄が行なわれていることを特徴とする半導体レーザ装置
。 - （２）半絶縁性基板に溝を形成する工程と、前記溝の底
部に不純物を含有する半導体層を形成する工程と、前記
半導体層の上に活性層を含む各層を形成する工程と、前
記不純物を前記半絶縁性基板中に拡散させることによっ
て、前記基板の一部を導電性に変化させる工程とをそな
えたことを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。 - （３）拡散によって、溝の底部の半導体層が、一方の電
極側の電極形成層と自己整合的に電気的に接続されるこ
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 |
|---|---|---|---|
| JP22057086A JPS6376393A (ja) | 1986-09-17 | 1986-09-17 | 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22057086A JPS6376393A (ja) | 1986-09-17 | 1986-09-17 | 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6376393A true JPS6376393A (ja) | 1988-04-06 |
Family
ID=16753060
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22057086A Pending JPS6376393A (ja) | 1986-09-17 | 1986-09-17 | 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6376393A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0397286A (ja) * | 1989-09-09 | 1991-04-23 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置 |
| JPH04340287A (ja) * | 1991-01-22 | 1992-11-26 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 発光素子の製造方法 |
-
1986
- 1986-09-17 JP JP22057086A patent/JPS6376393A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0397286A (ja) * | 1989-09-09 | 1991-04-23 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置 |
| JPH04340287A (ja) * | 1991-01-22 | 1992-11-26 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 発光素子の製造方法 |
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