JPH0196982A - 半導体レーザ素子 - Google Patents
半導体レーザ素子Info
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- JPH0196982A JPH0196982A JP62254920A JP25492087A JPH0196982A JP H0196982 A JPH0196982 A JP H0196982A JP 62254920 A JP62254920 A JP 62254920A JP 25492087 A JP25492087 A JP 25492087A JP H0196982 A JPH0196982 A JP H0196982A
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
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- 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
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- H01S5/2231—Buried stripe structure with inner confining structure only between the active layer and the upper electrode
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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素子に関し、特に、MBE (分
子線エピタキシー〉、MO−CVD (有機金属を原料
とした気相成長)あるいはGS−MBE (気体原料を
用いた分子線エピタキシー)といった気相成長法によっ
て作製の可能な半導体レーザ素子における信頼性向上技
術に関するものである。
子線エピタキシー〉、MO−CVD (有機金属を原料
とした気相成長)あるいはGS−MBE (気体原料を
用いた分子線エピタキシー)といった気相成長法によっ
て作製の可能な半導体レーザ素子における信頼性向上技
術に関するものである。
(従来の技術)
近年、半導体のエピタキシャル成長技術の進歩は著しく
、!4BE法、!110−CVD法あるいはO3−MB
E法念用いて10Å以下の単分子層オーダーまでの極め
て薄いエピタキシャル成長層の制御が可能となっている
。このようなエピタキシャル成長技術の進歩により、半
導体レーザ素子の分野においても、従来のLP)、(液
相成長)法や水素化物あるいは塩化物を原料としたVP
E(気相成長)法などの熱平衡に近い条件下での成長法
では困難であった極めて薄い層を有する素子構造が実現
されており、それによって半導体レーザ素子の特性が改
善されている。例えば、従来のLPH法では活性層の厚
みが500Å以下のダブルへテロ接合構造をヘテロ接合
界面の急峻性を保ちつつウェハ全面にわたって均一に成
長させることは困難であったが、MBE法やMO−CV
D法等を用いれば容易に実現可能となる。また、ダブル
へテロ接合構造を有する半導体レーザ素子の高出力限界
は主に活性層中のレーザ光強度により制限されているが
、上述のようにMBE法やMO−CVD法等により活性
層厚みを容易に500Å以下とすることができるので、
光がクラッド層へしみ出すため活性層中の光強度は減少
し、高出力限界が改善されるのである。
、!4BE法、!110−CVD法あるいはO3−MB
E法念用いて10Å以下の単分子層オーダーまでの極め
て薄いエピタキシャル成長層の制御が可能となっている
。このようなエピタキシャル成長技術の進歩により、半
導体レーザ素子の分野においても、従来のLP)、(液
相成長)法や水素化物あるいは塩化物を原料としたVP
E(気相成長)法などの熱平衡に近い条件下での成長法
では困難であった極めて薄い層を有する素子構造が実現
されており、それによって半導体レーザ素子の特性が改
善されている。例えば、従来のLPH法では活性層の厚
みが500Å以下のダブルへテロ接合構造をヘテロ接合
界面の急峻性を保ちつつウェハ全面にわたって均一に成
長させることは困難であったが、MBE法やMO−CV
D法等を用いれば容易に実現可能となる。また、ダブル
へテロ接合構造を有する半導体レーザ素子の高出力限界
は主に活性層中のレーザ光強度により制限されているが
、上述のようにMBE法やMO−CVD法等により活性
層厚みを容易に500Å以下とすることができるので、
光がクラッド層へしみ出すため活性層中の光強度は減少
し、高出力限界が改善されるのである。
(発明が解決しようとする問題点)
MBE法やMO−CVD法等の気相成長法はそのような
利点ともち、かつ直径2インチ以上の大面積にわたり均
一な成長層を得ることができるにもかかわらず、高信頼
性を保証するに十分な良質の結晶を再現性良く得ること
が容易ではないため、半導体レーザ素子の量産工程に広
く普及しているとはいえない現状にある。
利点ともち、かつ直径2インチ以上の大面積にわたり均
一な成長層を得ることができるにもかかわらず、高信頼
性を保証するに十分な良質の結晶を再現性良く得ること
が容易ではないため、半導体レーザ素子の量産工程に広
く普及しているとはいえない現状にある。
この普及を妨げている原因の最も大きなものは、従来の
半導体レーザ素子は(100)面を面方位とする半導体
基板上にエピタキシャル成長により形成された構造を有
しているので、それら熱非平衡条件下の成長法では結晶
性の制御が一般に容易ではなく、信頼性の高い半導体レ
ーザ素子を再現性良く且つ歩留り良く得ることが困難で
あることである。
半導体レーザ素子は(100)面を面方位とする半導体
基板上にエピタキシャル成長により形成された構造を有
しているので、それら熱非平衡条件下の成長法では結晶
性の制御が一般に容易ではなく、信頼性の高い半導体レ
ーザ素子を再現性良く且つ歩留り良く得ることが困難で
あることである。
すなわち、これらの成長法では■族および■族の空孔や
インタースティシャル等の点欠陥を低減するためには、
成長物のV族と■族の比を一定に制御する必要がある。
インタースティシャル等の点欠陥を低減するためには、
成長物のV族と■族の比を一定に制御する必要がある。
また、LPE法のように■族の融液で成長層が覆われて
いる場合は雰囲気中の酸素や水蒸気あるいは炭化水素等
の混入は大きな間通とはならないが、MBE法やMO−
CVD法等では気相から固相へ直接これらの不純物が取
り込まれるため、雲囲気を清浄に保つことも容易ではな
い。これらの困難さは高信頼性半導体レーザ素子の再現
性を低下させる要因となっていた。
いる場合は雰囲気中の酸素や水蒸気あるいは炭化水素等
の混入は大きな間通とはならないが、MBE法やMO−
CVD法等では気相から固相へ直接これらの不純物が取
り込まれるため、雲囲気を清浄に保つことも容易ではな
い。これらの困難さは高信頼性半導体レーザ素子の再現
性を低下させる要因となっていた。
また、LPE法ではスライドボート法を用いて成長を行
うため、基板は水平に置かれており、成長中に大きなス
トレスが加わることはないが、MBE法において基板を
Inで固定する場合は、Inと基板との間の合金化反応
や成長f&降温時のIn固化に伴う基板へのストレスが
問題となる。また、MBE法でInを用いずに機械的に
基板と固定する場合や、MO−CVD法でも均一性を向
上させるため或いは多数枚成長を行うため基板を斜めに
固定する場合においては、基板を固定する部分にストレ
スが加わり、それが成長中に転位を発生する原因となっ
ている。ストレスにより発生した転位は高信頼性半導体
レーザ素子の歩留り低下の原因となっていた。
うため、基板は水平に置かれており、成長中に大きなス
トレスが加わることはないが、MBE法において基板を
Inで固定する場合は、Inと基板との間の合金化反応
や成長f&降温時のIn固化に伴う基板へのストレスが
問題となる。また、MBE法でInを用いずに機械的に
基板と固定する場合や、MO−CVD法でも均一性を向
上させるため或いは多数枚成長を行うため基板を斜めに
固定する場合においては、基板を固定する部分にストレ
スが加わり、それが成長中に転位を発生する原因となっ
ている。ストレスにより発生した転位は高信頼性半導体
レーザ素子の歩留り低下の原因となっていた。
本発明は、従来の半導体レーサ素子における上述のよう
な問題点を解消し、気相エピタキシャル成長法によって
再現性良く且つ歩留り良く形成された高い信頼性を有す
る半導体レーザ素子を提供することを目的としている。
な問題点を解消し、気相エピタキシャル成長法によって
再現性良く且つ歩留り良く形成された高い信頼性を有す
る半導体レーザ素子を提供することを目的としている。
(問題点を解決するための手段)
本発明の半導体レーザ素子は、半導体基板上にエピタキ
シャル成長された半導体レーザ素子であって、該半導体
基板の実質的な成長用面方位が(111)面であり、成
長用面上には気相エピタキシャル成長層が堆積されてお
り、そのことにより上記目的が達成される。
シャル成長された半導体レーザ素子であって、該半導体
基板の実質的な成長用面方位が(111)面であり、成
長用面上には気相エピタキシャル成長層が堆積されてお
り、そのことにより上記目的が達成される。
従来の半導体レーザ素子は(100)面を面方位とする
半導体基板上にエピタキシャル成長をもって形成されて
いたのに対し、本発明の半導体レーザ素子においては実
質的に(111)面を面方位とする基板上に気相エピタ
キシャル成長によって形成されていることにより、上述
のMBE法やMO−CVD法等における諸問題点が解決
され、再現性および歩留りの良い高信頼性の半導体レー
ザ素子が実現されるのである。
半導体基板上にエピタキシャル成長をもって形成されて
いたのに対し、本発明の半導体レーザ素子においては実
質的に(111)面を面方位とする基板上に気相エピタ
キシャル成長によって形成されていることにより、上述
のMBE法やMO−CVD法等における諸問題点が解決
され、再現性および歩留りの良い高信頼性の半導体レー
ザ素子が実現されるのである。
半導体レーザ素子の構造を成長中に欠陥が生じないよう
な構成とすることにより、高い信頼性を有する半導体レ
ーザ素子を得ることができる。これらの欠陥の主なもの
としては、MBE成長においては表面欠陥、基板固定に
伴うストレスにより発生するスリップライン、および成
長中に発生する転位がある。
な構成とすることにより、高い信頼性を有する半導体レ
ーザ素子を得ることができる。これらの欠陥の主なもの
としては、MBE成長においては表面欠陥、基板固定に
伴うストレスにより発生するスリップライン、および成
長中に発生する転位がある。
このうち表面欠陥の密度は本発明者等の研究ではこの種
の半導体レーザ素子においては200〜2000 an
−”程度であり、表面欠陥が発振領域に生ずる確率は
低い、更に、表面欠陥の発生原因は粒子状の汚染物や(
laミセル起因する外的なものであるため、表面欠陥の
発生は基板面方位には依存しない、 ゛また、基板固
定に伴うストレスにより発生するスリップラインは基板
面方位によって著しく異なる。Inを用いた固定法にお
いては、InとGaAs基板とは全面にわたってはぬれ
ないため、Inのぬれない部分が島状に点在することに
なる。成長後にInが低温化し固化する段階において、
Inとぬれている部分がぬれていない部分に比べて大き
く収縮するため、ぬれていない部分のGaAsが張力を
受けることになり張力に弱いGaAs中にスリップライ
ンが発生する。また、Inを用いずに基板を機械的に固
定する場合においても、固定する部分に力が加わるため
スリップラインが発生する。これらのスリップラインの
発生及びその伝搬は基板面に平行な方向の基板の強度と
強い相関がある。GaAsのようなZincblend
構造の結晶では、正四面体配位の4つの化学結合のうち
正四面体の1つの面である(111)面と平行に近い方
向に3つが存在するため、(,111)面の方が(10
0)面に比べて面に平行な方向のストレスに対する強度
が大きい。実際に、基板面方位として(111)面を用
いることにより(100)面を用いた場合と比べてスリ
ップラインの密度を1桁以上低減することができた。
の半導体レーザ素子においては200〜2000 an
−”程度であり、表面欠陥が発振領域に生ずる確率は
低い、更に、表面欠陥の発生原因は粒子状の汚染物や(
laミセル起因する外的なものであるため、表面欠陥の
発生は基板面方位には依存しない、 ゛また、基板固
定に伴うストレスにより発生するスリップラインは基板
面方位によって著しく異なる。Inを用いた固定法にお
いては、InとGaAs基板とは全面にわたってはぬれ
ないため、Inのぬれない部分が島状に点在することに
なる。成長後にInが低温化し固化する段階において、
Inとぬれている部分がぬれていない部分に比べて大き
く収縮するため、ぬれていない部分のGaAsが張力を
受けることになり張力に弱いGaAs中にスリップライ
ンが発生する。また、Inを用いずに基板を機械的に固
定する場合においても、固定する部分に力が加わるため
スリップラインが発生する。これらのスリップラインの
発生及びその伝搬は基板面に平行な方向の基板の強度と
強い相関がある。GaAsのようなZincblend
構造の結晶では、正四面体配位の4つの化学結合のうち
正四面体の1つの面である(111)面と平行に近い方
向に3つが存在するため、(,111)面の方が(10
0)面に比べて面に平行な方向のストレスに対する強度
が大きい。実際に、基板面方位として(111)面を用
いることにより(100)面を用いた場合と比べてスリ
ップラインの密度を1桁以上低減することができた。
更に、成長中に発生する転位としては、基板中の転位が
成長層へ伝搬するものや成長中に核発生により生ずる新
たな転位がある。これらも(111)面上の成長過程と
(100)面上のそれとの違いにより、(111)面上
の成長では低減されていることが考えられる。実際、第
2図に示したように、長期における劣化率も(111)
面上の素子の方が低い、これは、(100)面上の成長
においてよ、す(111)面上の成長における方が、空
孔やインタースティシャル等の点欠陥の発生が少ないこ
とを示しており、成長過程の違いを反映したものである
。 (111)面上の成長は(100)面上の成長と
比べて成長中の汚染物質の取り込みも少ないと考えられ
る。
成長層へ伝搬するものや成長中に核発生により生ずる新
たな転位がある。これらも(111)面上の成長過程と
(100)面上のそれとの違いにより、(111)面上
の成長では低減されていることが考えられる。実際、第
2図に示したように、長期における劣化率も(111)
面上の素子の方が低い、これは、(100)面上の成長
においてよ、す(111)面上の成長における方が、空
孔やインタースティシャル等の点欠陥の発生が少ないこ
とを示しており、成長過程の違いを反映したものである
。 (111)面上の成長は(100)面上の成長と
比べて成長中の汚染物質の取り込みも少ないと考えられ
る。
(実施例)
第1図は本発明の第一の実施例であるAIGaA、s系
ダブルへテロ接合構造レーザ素子の断面模式図である0
本実施例の作製手順を説明する。先ず、(100)面方
向へ0.5度傾けた(111)B面を有するn−GユA
s基板1 (Si=2X 10’ 8cm−3)上に、
n−GaAsバッファ層2(0,5,czm、 5i=
5X1017an−3)、n−AIo、aeGaa62
AsクラッドFl13(1,4,czm、 Si□5X
1017an−’)、7ンドー7AI+1.31Ga1
1.12As活性層4(0,07μm>、P−Alo、
tsGa@、62Asクラッド層5(1μm、 Be=
5X1017cm−’)、p−GaAsキャップ層6(
0,2μn、Be=2XlO”am−’)、n−ALB
、6G:L@、t、As電流狭窄層7(0,6μm、5
i=5X10”an −’ )、n−GaAsコンタク
ト層8(0,2μm、 5i=5X1017an−3>
を!4BE法により連続的に成長した。成長温度は72
0°C1V/m族フラックス比は2〜3、成長速度はク
ラッド層において1.4μm/hであった0MBE成長
後、フォトリソグラフィを用いて化学エツチングにより
5μm幅のストライブ状の溝11をキャップ層6に到達
するまで形成し、n側、p側にそれぞれAuGe/Ni
/Au−AuZn/Auを用いて電′FfllO19を
形成して素子とした。共振器長250μmとして@開し
た素子は、発振波長が830nm、閾値電流が100〜
120mAで発振した。
ダブルへテロ接合構造レーザ素子の断面模式図である0
本実施例の作製手順を説明する。先ず、(100)面方
向へ0.5度傾けた(111)B面を有するn−GユA
s基板1 (Si=2X 10’ 8cm−3)上に、
n−GaAsバッファ層2(0,5,czm、 5i=
5X1017an−3)、n−AIo、aeGaa62
AsクラッドFl13(1,4,czm、 Si□5X
1017an−’)、7ンドー7AI+1.31Ga1
1.12As活性層4(0,07μm>、P−Alo、
tsGa@、62Asクラッド層5(1μm、 Be=
5X1017cm−’)、p−GaAsキャップ層6(
0,2μn、Be=2XlO”am−’)、n−ALB
、6G:L@、t、As電流狭窄層7(0,6μm、5
i=5X10”an −’ )、n−GaAsコンタク
ト層8(0,2μm、 5i=5X1017an−3>
を!4BE法により連続的に成長した。成長温度は72
0°C1V/m族フラックス比は2〜3、成長速度はク
ラッド層において1.4μm/hであった0MBE成長
後、フォトリソグラフィを用いて化学エツチングにより
5μm幅のストライブ状の溝11をキャップ層6に到達
するまで形成し、n側、p側にそれぞれAuGe/Ni
/Au−AuZn/Auを用いて電′FfllO19を
形成して素子とした。共振器長250μmとして@開し
た素子は、発振波長が830nm、閾値電流が100〜
120mAで発振した。
このようにして得られた素子の両端面に電子ビーム蒸着
法を用いて半波長厚みのAl2O,の保護膜を形成し、
Mo/AuコートしたCuヒートシンク上にp側をIn
ろう材を用いてマウントした。比較のために(100)
面を有するn−GaAs基板上に同時にMBE成長した
ウェハに対して上述の(111)面上の素子と同様にし
て素子化を行った。素子特性については(111)面上
の素子と(101) )面上の素子との間では大きな差
はなかった。
法を用いて半波長厚みのAl2O,の保護膜を形成し、
Mo/AuコートしたCuヒートシンク上にp側をIn
ろう材を用いてマウントした。比較のために(100)
面を有するn−GaAs基板上に同時にMBE成長した
ウェハに対して上述の(111)面上の素子と同様にし
て素子化を行った。素子特性については(111)面上
の素子と(101) )面上の素子との間では大きな差
はなかった。
これらの素子を50°Cにおいて3+nWの一定出力の
条件でエージング試験を行った。動作電流の長期の経時
変化の例を第2図に示す、第2図では、実線が(111
)面基板を用いた本実施例の場合の、破線が(100)
面基板を用いた比較例の場合の駆動電流の変化をそれぞ
れ示している。駆動電流の増加率は1000〜2000
時間以上経過後において、(111)面上の実施例素子
では0.5mA/kh以下であるのに対して、(10[
1)面上の比較例素子ではIn+A/khであり、(1
11)面上の素子の方が優れている。また、(100)
面上の比較例素子では、第2図で破線Aにより示されて
いるように、1000時間以上にわたって安定に動作を
続けていた素子が急速に劣化するものが10%以上あっ
た。しかし、(111)面上の素子においてはこのよう
に急速劣化する素子は全くなかった。
条件でエージング試験を行った。動作電流の長期の経時
変化の例を第2図に示す、第2図では、実線が(111
)面基板を用いた本実施例の場合の、破線が(100)
面基板を用いた比較例の場合の駆動電流の変化をそれぞ
れ示している。駆動電流の増加率は1000〜2000
時間以上経過後において、(111)面上の実施例素子
では0.5mA/kh以下であるのに対して、(10[
1)面上の比較例素子ではIn+A/khであり、(1
11)面上の素子の方が優れている。また、(100)
面上の比較例素子では、第2図で破線Aにより示されて
いるように、1000時間以上にわたって安定に動作を
続けていた素子が急速に劣化するものが10%以上あっ
た。しかし、(111)面上の素子においてはこのよう
に急速劣化する素子は全くなかった。
更に、(111)面上の素子と(100)面上の素子と
の間の最も大きな違いとして、第2図には示していない
がエージング開始初期の100時間以内において急速劣
化する素子の比率は、(111)面上の素子では52以
下であるのに対して、(100)面上の素子では50X
以上であり、極めて大きな差を示したことが挙げられる
。100時開以内の急速劣化は発振ストライプ領域内の
転位等の欠陥に起因するものであり、基 。
の間の最も大きな違いとして、第2図には示していない
がエージング開始初期の100時間以内において急速劣
化する素子の比率は、(111)面上の素子では52以
下であるのに対して、(100)面上の素子では50X
以上であり、極めて大きな差を示したことが挙げられる
。100時開以内の急速劣化は発振ストライプ領域内の
転位等の欠陥に起因するものであり、基 。
板の面方位が(111)面であることによりこれらの欠
陥が大幅に低減されたものと考えられる。また、100
0時間以上経過陵の急速劣化は発振ストライプ領域近傍
の転位等の欠陥に起因すると考えられ、基板の面方位が
(111)面であることによりそれらの欠陥が同様に低
減されたものと思われる。
陥が大幅に低減されたものと考えられる。また、100
0時間以上経過陵の急速劣化は発振ストライプ領域近傍
の転位等の欠陥に起因すると考えられ、基板の面方位が
(111)面であることによりそれらの欠陥が同様に低
減されたものと思われる。
上述のものと同様の素子を数回にわたって成長したとこ
ろ、(111)面上の成長では安定して歩留り良く高信
頼性の素子が得られたが、<100)面上の成長により
得られた素子では100時間ニーリンク後の生存率は5
〜50%の間で変化しており、再現性についても(11
1)面を用いることにより大きく改善された。
ろ、(111)面上の成長では安定して歩留り良く高信
頼性の素子が得られたが、<100)面上の成長により
得られた素子では100時間ニーリンク後の生存率は5
〜50%の間で変化しており、再現性についても(11
1)面を用いることにより大きく改善された。
次に、本発明の第二の実施例であるGa1nP/A11
nGaP系のダブルへテロ構造レーザ素子を説明する。
nGaP系のダブルへテロ構造レーザ素子を説明する。
第3図は本実施例の断面模式図である。本実施例の作製
に当たっては、(111)Bジャスト面を有するll−
GaAs基板1(Si=2X10”on−’)上に、n
−Ga4nPバッファ層12(0,5μm、 5e=5
X10”c!I+−1)、n (Al6.qGasj
)o、5rna、sPクラッド層13(1μm、 5e
=5X10I7(!11−3)、アンドープGaI、、
5Ir+6.5P活性層14(0,07μm)、P−(
Als、6Gls、n)o、5frlf1.sPクラッ
ド層15<1μm、Zn=7X 10”02m−3)、
p−GaAsキャップ層16 (0,2)t m、Zn
=2X 10” cn+−3)、n−Ale、Gae、
sAs電流狭窄層17(0,6μn、5e=5X101
7era−3)、n−GaAsコンタクト118(0,
2μm、 5e=5X10]7a++−”)をNo−C
VD法により連続的に成長した。
に当たっては、(111)Bジャスト面を有するll−
GaAs基板1(Si=2X10”on−’)上に、n
−Ga4nPバッファ層12(0,5μm、 5e=5
X10”c!I+−1)、n (Al6.qGasj
)o、5rna、sPクラッド層13(1μm、 5e
=5X10I7(!11−3)、アンドープGaI、、
5Ir+6.5P活性層14(0,07μm)、P−(
Als、6Gls、n)o、5frlf1.sPクラッ
ド層15<1μm、Zn=7X 10”02m−3)、
p−GaAsキャップ層16 (0,2)t m、Zn
=2X 10” cn+−3)、n−Ale、Gae、
sAs電流狭窄層17(0,6μn、5e=5X101
7era−3)、n−GaAsコンタクト118(0,
2μm、 5e=5X10]7a++−”)をNo−C
VD法により連続的に成長した。
この成長は、第4図に示す多数枚同時成長可能な縦型反
応管31を用い、グラファイトサセプタ33上に4枚同
時に基板32を固定して0.1気圧の減圧下で、サセプ
タ33の石英支持棒34を図示矢印のように回転させな
がら、反応管31の上部より原料ガス35を導入して行
った。■族原料としてはA1.Gc、Inのメチル化合
物を用い、■族原料としてはP[(3およびAS[(3
を用いた。不純物原料はジメチル亜鉛およびセレン化水
素を用いた。成長温度は720°C1成長速度は2μm
/hであった。成長したウェハは第一の実施例と同じ工
程により素子化を行った0本実施例の素子は、共振器長
250μmにおいて、発振波長680nm、閾値電流1
20〜140mAで室温連続発振した。
応管31を用い、グラファイトサセプタ33上に4枚同
時に基板32を固定して0.1気圧の減圧下で、サセプ
タ33の石英支持棒34を図示矢印のように回転させな
がら、反応管31の上部より原料ガス35を導入して行
った。■族原料としてはA1.Gc、Inのメチル化合
物を用い、■族原料としてはP[(3およびAS[(3
を用いた。不純物原料はジメチル亜鉛およびセレン化水
素を用いた。成長温度は720°C1成長速度は2μm
/hであった。成長したウェハは第一の実施例と同じ工
程により素子化を行った0本実施例の素子は、共振器長
250μmにおいて、発振波長680nm、閾値電流1
20〜140mAで室温連続発振した。
比較のために、(100)面を面方位とするn−GaA
s基板上にMO−CVD成長したウェハを用いて基板の
面方位が(100)面であること以外は同一構造の素子
を同時に製作した。 (100)面を用いた素子は、
(111)面を用いた素子と同様の素子特性を示した。
s基板上にMO−CVD成長したウェハを用いて基板の
面方位が(100)面であること以外は同一構造の素子
を同時に製作した。 (100)面を用いた素子は、
(111)面を用いた素子と同様の素子特性を示した。
これらの素子を30°Cにおいて3mWの一定出力の条
件でエージング試験を行った。 100時間エージング
後の生存率は(111)面上の素子では95%以上であ
ったのに対して、(100)面上の素子では50%以下
と、(111)面上の素子の生存率がはるかに高かった
。
件でエージング試験を行った。 100時間エージング
後の生存率は(111)面上の素子では95%以上であ
ったのに対して、(100)面上の素子では50%以下
と、(111)面上の素子の生存率がはるかに高かった
。
以上の実施例の説明においては、製作の容易な利得導波
型のレーザ素子についてのみ記述したが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、横モードを安定化した屈折
率導波型のレーザ素子にも一般に広く適用することがで
きる。第5図〜第7図に、ぞの、AlGaAs系につい
ての一部の例を示す。第5図はりッジ導波路構造の例、
第6図は埋込構造の例、第7図は自己整合型の例をそれ
ぞれ示している。尚、第5図〜第7図中の参照符号1〜
6.9および10により示された各部は、第一の実施例
の同一の参照符号により示された各部に対応しており、
説明は省略する。また、符号40は5iNxji、41
はp−埋込層、42はn−埋込層、43はn−電流狭窄
理念それぞれ示している。
型のレーザ素子についてのみ記述したが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、横モードを安定化した屈折
率導波型のレーザ素子にも一般に広く適用することがで
きる。第5図〜第7図に、ぞの、AlGaAs系につい
ての一部の例を示す。第5図はりッジ導波路構造の例、
第6図は埋込構造の例、第7図は自己整合型の例をそれ
ぞれ示している。尚、第5図〜第7図中の参照符号1〜
6.9および10により示された各部は、第一の実施例
の同一の参照符号により示された各部に対応しており、
説明は省略する。また、符号40は5iNxji、41
はp−埋込層、42はn−埋込層、43はn−電流狭窄
理念それぞれ示している。
また、上述の実施例においては、AlGaAs系および
AlGa1nP系のレーザ素子についてのみ説明したが
、本発明はこれらの系に限定されるものではなく、例え
ば、InP基板上のInGaAsP系やInGaAlA
3系、Ga5b基板上のAlGaSb系あるいはPb5
nTe系等のあらゆる半導体し゛−ザ素子に適用するこ
とが可能である。
AlGa1nP系のレーザ素子についてのみ説明したが
、本発明はこれらの系に限定されるものではなく、例え
ば、InP基板上のInGaAsP系やInGaAlA
3系、Ga5b基板上のAlGaSb系あるいはPb5
nTe系等のあらゆる半導体し゛−ザ素子に適用するこ
とが可能である。
また、基板の方位も(111)Bジャスト面あるいは0
.5°オフ面に限らず、成長法や成長条件に適した面と
してオフ角度やA面又は8面を適宜選定することができ
る。
.5°オフ面に限らず、成長法や成長条件に適した面と
してオフ角度やA面又は8面を適宜選定することができ
る。
さらに、成長法についてもMBEとMO−CVDに限定
されるものでなく、これらの中間的ならのとして、原料
の一部または全部を気体に置き換えたGS−MBEやC
BE(Chemical Beam Epitaxy)
を用いることもできる。
されるものでなく、これらの中間的ならのとして、原料
の一部または全部を気体に置き換えたGS−MBEやC
BE(Chemical Beam Epitaxy)
を用いることもできる。
(発明の効果)
このように1本発明によれば、MBE法やMO−CVD
法等により作製可能であり、且つ信頼性、歩留りおよび
再現性が著しく向上した半導体レーザ素子が提供される
。半導体レーザ素子を本発明の構成とすることによって
、生産される個々の素子の信頼度を著しく向上すること
ができ、本発明は極めて有用な技術となる9 4、−の、゛f古口 第1図は本発明の第一の実施例の断面模式図、第2図は
第1図に示した実施例のエージング試験の結果を従来例
と比較して示すグラフ、第3図は第二の実施例の断面模
式図、第4図は第3図に示した実施rIA1の成長に用
いたMO−CVD反応装置の模式図、第5図はリッジ導
波路構造を有する他の実施例の断面模式図、第6図は埋
込構造を有する更に他の実施例の断面模式図、第7図は
自己整合型とした更に池の実施例の断面模式図である。
法等により作製可能であり、且つ信頼性、歩留りおよび
再現性が著しく向上した半導体レーザ素子が提供される
。半導体レーザ素子を本発明の構成とすることによって
、生産される個々の素子の信頼度を著しく向上すること
ができ、本発明は極めて有用な技術となる9 4、−の、゛f古口 第1図は本発明の第一の実施例の断面模式図、第2図は
第1図に示した実施例のエージング試験の結果を従来例
と比較して示すグラフ、第3図は第二の実施例の断面模
式図、第4図は第3図に示した実施rIA1の成長に用
いたMO−CVD反応装置の模式図、第5図はリッジ導
波路構造を有する他の実施例の断面模式図、第6図は埋
込構造を有する更に他の実施例の断面模式図、第7図は
自己整合型とした更に池の実施例の断面模式図である。
1・−n−GaAs基板、2.12−・・n−バッファ
層、3.13・・・n−クラッド層、4.14・・・活
性層、5.15・・・p−クラッド層、6.16・・・
p−キャップ層、7.17・・・n−電流狭窄層、8.
18・・・n−コンタクト層、9・・・n側電極、10
・・・n側電極、11・・・ストライプ状溝、31・・
・反応管、32・・・基板、33・・・サセプタ、34
・・・石英支持棒、35・・・原料ガス、40・・・S
iNx層、41・・・p−埋込層、42・・・ロー型埋
込層、43・・・n−電流狭窄層。
層、3.13・・・n−クラッド層、4.14・・・活
性層、5.15・・・p−クラッド層、6.16・・・
p−キャップ層、7.17・・・n−電流狭窄層、8.
18・・・n−コンタクト層、9・・・n側電極、10
・・・n側電極、11・・・ストライプ状溝、31・・
・反応管、32・・・基板、33・・・サセプタ、34
・・・石英支持棒、35・・・原料ガス、40・・・S
iNx層、41・・・p−埋込層、42・・・ロー型埋
込層、43・・・n−電流狭窄層。
以上
Claims (1)
- 1、半導体基板上にエピタキシャル成長された半導体レ
ーザ素子であって、該半導体基板の実質的な成長用面方
位が(111)面であり、成長用面上には気相エピタキ
シャル成長層が堆積されている半導体レーザ素子。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62254920A JPH0196982A (ja) | 1987-10-08 | 1987-10-08 | 半導体レーザ素子 |
US07/254,080 US4901326A (en) | 1987-10-08 | 1988-10-06 | Semiconductor laser device |
EP88309408A EP0311444A3 (en) | 1987-10-08 | 1988-10-07 | A semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62254920A JPH0196982A (ja) | 1987-10-08 | 1987-10-08 | 半導体レーザ素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0196982A true JPH0196982A (ja) | 1989-04-14 |
Family
ID=17271694
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62254920A Pending JPH0196982A (ja) | 1987-10-08 | 1987-10-08 | 半導体レーザ素子 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4901326A (ja) |
EP (1) | EP0311444A3 (ja) |
JP (1) | JPH0196982A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011014900A (ja) * | 2009-06-29 | 2011-01-20 | Imec | Iii−v族加工基板の製造方法およびそのiii−v族加工基板 |
Families Citing this family (12)
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---|---|---|---|---|
JP2555881B2 (ja) * | 1988-01-20 | 1996-11-20 | 日本電気株式会社 | A▲l▼GaInP系結晶の結晶成長方法および半導体レ−ザ |
JPH0327578A (ja) * | 1989-06-23 | 1991-02-05 | Eastman Kodatsuku Japan Kk | 発光ダイオ―ドアレイ |
US5190891A (en) * | 1990-06-05 | 1993-03-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for fabricating a semiconductor laser device in which the p-type clad layer and the active layer are grown at different rates |
JP2653562B2 (ja) * | 1991-02-05 | 1997-09-17 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
DE69201283T2 (de) * | 1991-08-21 | 1995-09-28 | Nippon Electric Co | Halbleiterlaser. |
GB2284705B (en) * | 1993-12-08 | 1997-06-25 | Huang Kuo Hsin | Efficient light emitting diodes with modified window layers |
JPH08250808A (ja) * | 1995-03-15 | 1996-09-27 | Toshiba Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
US5539248A (en) * | 1995-11-13 | 1996-07-23 | Motorola | Semiconductor device with improved insulating/passivating layer of indium gallium fluoride (InGaF) |
US6181723B1 (en) * | 1997-05-07 | 2001-01-30 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor light emitting device with both carbon and group II element atoms as p-type dopants and method for producing the same |
FR2833418B1 (fr) * | 2001-12-06 | 2004-04-09 | Cit Alcatel | Composant optique de type laser a semiconducteur |
JP2010272784A (ja) * | 2009-05-25 | 2010-12-02 | Panasonic Corp | 半導体レーザ装置 |
RU2698538C1 (ru) * | 2018-10-17 | 2019-08-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) | Способ формирования гетероструктуры |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1378128A (en) * | 1973-06-26 | 1974-12-18 | Alferov Z I | Semiconductor laser |
JPS5936436B2 (ja) * | 1979-06-04 | 1984-09-04 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置 |
JPS58168128A (ja) * | 1982-03-30 | 1983-10-04 | Fujitsu Ltd | 端末制御システム |
DE3334236C2 (de) * | 1983-09-22 | 1995-01-19 | Telefunken Microelectron | Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung |
-
1987
- 1987-10-08 JP JP62254920A patent/JPH0196982A/ja active Pending
-
1988
- 1988-10-06 US US07/254,080 patent/US4901326A/en not_active Expired - Fee Related
- 1988-10-07 EP EP88309408A patent/EP0311444A3/en not_active Ceased
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011014900A (ja) * | 2009-06-29 | 2011-01-20 | Imec | Iii−v族加工基板の製造方法およびそのiii−v族加工基板 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0311444A2 (en) | 1989-04-12 |
EP0311444A3 (en) | 1989-10-25 |
US4901326A (en) | 1990-02-13 |
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