JP5678806B2 - 半導体レーザ及びその製造方法 - Google Patents
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また、特許文献3の技術は、活性層直上に電流狭窄構造を設ける。この電流狭窄構造は、中心部をなすp、n型半導体からなるトンネル構造と、周辺部をなすp、n半導体との間に電流ブロック層を挟んだ構造である。
また、特許文献5の技術は、面発光レーザに関するものであり、電流狭窄構造を形成するために、上下の電極から熱処理によって金属を拡散させ、トンネル層の周辺部を高抵抗化する。
また、本発明の半導体レーザが備える電流狭窄層のうち、周辺部では、p++接合層とn++接合層とが絶縁層で隔てられている。そのため、周辺部では、中央部に比べて顕著に電流が流れ難いため、電流狭窄の効果が高い。
また、上記の方法で製造した半導体レーザを駆動するときにおけるp++接合層、絶縁層、及びn++接合層の温度は、通常、電流注入及びアニールのときの温度より十分低い(例えば90℃)ので、半導体レーザの駆動時に、トンネル接合が破壊してしまうことがない。
1.第1の実施形態
(1)半導体レーザ1の製造方法
図1及び図2に基づいて、半導体レーザ1の製造方法を説明する。図1は、後述するアニール及び電流注入を行う前の状態における半導体レーザ1の構成を表す側断面図である。図2は、完成した半導体レーザ1の構成を表す側断面図である。
(2)半導体レーザ1の構成
半導体レーザ1は、図2に示す構成を有する。すなわち、p++接合層15のうち、中央部15aは、p型不純物原子の熱拡散の結果、周辺部15bに比べて、膜の厚さ方向に突出し、n++接合層19と接している。中央部15aとn++接合層19とは、上述したように、トンネル接合層として機能する。また、中央部15aは、p型クラッド層13の方向にも突出している。中央部15aの断面形状は、図2に示すように、略両凸断面である。
(i) p++接合層15、アンドープ層17、及びn++接合層19から構成される電流狭窄層は、結晶成長の途中でウェハを外部に出さなくても、形成することができる。
(ii)p++接合層15、アンドープ層17、及びn++接合層19から構成される電流狭窄層のうち、周辺部15bの部分では、アンドープ層17により、p++接合層15とn++接合層19とが隔てられている。そのため、周辺部15bでは、中央部15aに比べて顕著に電流が流れ難いため、電流狭窄の効果が高い。
(iii) 半導体レーザ1を駆動するときにおけるp++接合層15、アンドープ層17、及びn++接合層19の温度は、電流注入及びアニールのときの温度より十分低い(例えば90℃)ので、半導体レーザ1の駆動時に、トンネル接合が破壊されてしまうことがない。
(1)半導体レーザ101の製造方法
図3及び図4に基づいて、半導体レーザ101の製造方法を説明する。図3は、後述するアニール及び電流注入を行う前の状態における半導体レーザ101の構成を表す側断面図である。図4は、完成した半導体レーザ101の構成を表す側断面図である。
半導体レーザ1は、図4に示す構成を有する。すなわち、p++接合層111のうち、中央部111aは、p型不純物原子の熱拡散の結果、周辺部111bに比べて、膜の厚さ方向に突出し、n++接合層107と接している。中央部111aとn++接合層107とは、上述したように、トンネル接合層として機能する。また、中央部111aは、クラッド層113の方向にも、突出している。中央部111aの断面形状は、図4に示すように、略両凸断面である。
(i) p++接合層111、アンドープ層109、及びn++接合層107から構成される電流狭窄層は、結晶成長の途中でウェハを外部に出さなくても、形成することができる。
(ii)p++接合層111、アンドープ層109、及びn++接合層107から構成される電流狭窄層のうち、周辺部111bの部分では、アンドープ層109により、p++接合層111とn++接合層107とが隔てられている。そのため、周辺部111bでは、中央部111aに比べて顕著に電流が流れ難いため、電流狭窄の効果が高い。
(iii) 半導体レーザ101を駆動するときにおけるp++接合層111、アンドープ層109、及びn++接合層107の温度は、電流注入及びアニールのときの温度より十分低い(例えば90℃)であるので、半導体レーザ101の駆動時に、トンネル接合が破壊されてしまうことがない。
例えば、前記第1又は第2の実施形態において、p型とn型とを入れ替えてもよい。
7、11、23、27・・・SCH層、9、25・・・活性層、
13、29・・・p型クラッド層、15・・・p++接合層、15a・・・中央部、
15b・・・周辺部、17・・・アンドープ層、19・・・n++接合層、
31・・・p型コンタクト層、33・・・絶縁層、35・・・p電極、
35a・・・コンタクト部、37・・・絶縁層、39・・・n電極、
39a・・・コンタクト部、103・・・n型GaAs基板、
105、119・・・n型DBR層、107・・・n++接合層、
109・・・アンドープ層、111・・・p++接合層、111a・・・中央部、
111b・・・周辺部、113、117・・・クラッド層、115・・・活性層、
121・・・n型コンタクト層、123・・・n電極、125・・・透明導電膜、
127・・・絶縁層、129・・・p電極
Claims (7)
- 電流狭窄層を有する半導体レーザであって、
前記電流狭窄層は、n型不純物原子がドープされたn++接合層、絶縁層、及びp型不純物原子がドープされたp++接合層から構成され、
前記絶縁層は、中央部がp型化しており、前記中央部を除く周辺部において、前記n++接合層とp++接合層とを隔て、
前記n++接合層は、前記中央部と接してトンネル接合を形成することを特徴とする半導体レーザ。 - 前記周辺部における前記絶縁層の厚みは、電子のド・ブロイ波長以上であることを特徴とする請求項1記載の半導体レーザ。
- 活性層を複数有する端面発光型であることを特徴とする請求項1又は2記載の半導体レーザ。
- 活性層と、前記活性層の両側に位置する一対のn型DBRとを有する面発光型であることを特徴とする請求項1又は2記載の半導体レーザ。
- 前記p型不純物原子はZnであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体レーザ。
- 前記n型不純物原子はSeであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体レーザ。
- 前記n++接合層、前記p++接合層、前記n++接合層と前記p++接合層とを隔てる絶縁層、前記中央部に対応する大きさのp電極、及び前記中央部に対応する大きさのn電極を含む半導体レーザを形成し、
アニールするとともに、前記p電極及び前記n電極を用いて電流注入を行い、前記p++接合層の中央部に含まれるp型不純物原子を熱拡散させ、前記絶縁層の前記中央部をp型化することで前記電流狭窄層を形成することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の半導体レーザの製造方法。
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