JPH0214591A - 埋め込み型半導体レーザ素子 - Google Patents
埋め込み型半導体レーザ素子Info
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- JPH0214591A JPH0214591A JP16427388A JP16427388A JPH0214591A JP H0214591 A JPH0214591 A JP H0214591A JP 16427388 A JP16427388 A JP 16427388A JP 16427388 A JP16427388 A JP 16427388A JP H0214591 A JPH0214591 A JP H0214591A
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- semiconductor laser
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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〕
本発明は埋め込みへテロ型半導体レーザ素子の構造に関
する。
する。
GaAs/AjGa^3系の埋め込みへテロ接合型半導
体レーザ素子は、レーザ光発振しきい値電流が低く、横
モード発振が安定であるなどの特徴を宵し、安定な点光
源となり得ることから、光情報電送、光情報処理用の光
源としての有効な通用が期待されており、さらにこの種
半導体レーザ素子に関して特性を均一にし歩留りを向上
させるために、活性層近傍のみを高抵抗層で埋め込んだ
構造のものが提案されている。
体レーザ素子は、レーザ光発振しきい値電流が低く、横
モード発振が安定であるなどの特徴を宵し、安定な点光
源となり得ることから、光情報電送、光情報処理用の光
源としての有効な通用が期待されており、さらにこの種
半導体レーザ素子に関して特性を均一にし歩留りを向上
させるために、活性層近傍のみを高抵抗層で埋め込んだ
構造のものが提案されている。
第2図はこの半導体レーザ素子の正面からみた模式断面
図であり、その構造は例えばn型GaAs 基板1上に
形成されたn型A7 e、 *Gao、bA3の第1ク
ラツド層2.アンドープAj o、 as Ga o、
、t Asの活性層3゜アンドープAj o、 *G
ae、hAsの高抵抗埋め込み層4、p型kj @、
4Gam−& Asの第2クラツド層5.およびn型G
aAsのキャンプ116からなり、活性1i3が第1ク
ラッド層2と第2クラッド115.さらに埋め込みII
4によって完全に囲まれている。7はp側電極、8はn
側電極である。この構造では活性:w3に注入されるキ
ャリアが閉じ込められるので素子の電界分布が安定し、
したがってレーザ発振しきい(tit流を低減させ、発
振モード、とくに横モードの電流変化に対して安定とな
り、また活性層3の幅寸法を適切な大きさに定めること
により、単−横モード発振が可能になるなどすぐれた特
性をもっている。
図であり、その構造は例えばn型GaAs 基板1上に
形成されたn型A7 e、 *Gao、bA3の第1ク
ラツド層2.アンドープAj o、 as Ga o、
、t Asの活性層3゜アンドープAj o、 *G
ae、hAsの高抵抗埋め込み層4、p型kj @、
4Gam−& Asの第2クラツド層5.およびn型G
aAsのキャンプ116からなり、活性1i3が第1ク
ラッド層2と第2クラッド115.さらに埋め込みII
4によって完全に囲まれている。7はp側電極、8はn
側電極である。この構造では活性:w3に注入されるキ
ャリアが閉じ込められるので素子の電界分布が安定し、
したがってレーザ発振しきい(tit流を低減させ、発
振モード、とくに横モードの電流変化に対して安定とな
り、また活性層3の幅寸法を適切な大きさに定めること
により、単−横モード発振が可能になるなどすぐれた特
性をもっている。
この埋め込み型半導体レーザ素子はMOCVD法を用い
て次のように製造される。第3図はその主な製造工程順
を示したものであり、第2図と共通部分を同一符号で示
しである。まず厚さ10〇−の基板1の上に厚さ1.5
−の第1クラッドFi2厚さ0.1−の活性層3.第2
クラッド層5の一部を順次エピタキシャル成長させる[
第3図(al]。
て次のように製造される。第3図はその主な製造工程順
を示したものであり、第2図と共通部分を同一符号で示
しである。まず厚さ10〇−の基板1の上に厚さ1.5
−の第1クラッドFi2厚さ0.1−の活性層3.第2
クラッド層5の一部を順次エピタキシャル成長させる[
第3図(al]。
次に表面全面に5tatW149を0.2 tna厚に
スパッタなどで被着し、レジストを塗布してフォトリソ
グラフィにより2−幅のストライブを形成した後、II
FNH,水溶液でストライブ以外の領域のSiO□膜9
を除去する。続いてH3P0t:HzOz :エチレン
グリコールー11:1.6の溶液を用いてストライブ以
外の領域のエピタキシャル成長層を表面から深さlJr
m程度エツチングし、ストライブ状のメサを形成する〔
第3図中)〕0次いで高抵抗埋め込み層4をストライプ
部両側面に成長させその表面が第2クラッド層の上面と
同一面となるようにし、ストライブ上のSlO□膜9を
除去する〔第3図fol)、その後再び第2クラツド層
5.キャップ層6を成長させ〔第3図(d13、さらに
上下両電極を形成することにより第2図の構造をもつ素
子が得られる。
スパッタなどで被着し、レジストを塗布してフォトリソ
グラフィにより2−幅のストライブを形成した後、II
FNH,水溶液でストライブ以外の領域のSiO□膜9
を除去する。続いてH3P0t:HzOz :エチレン
グリコールー11:1.6の溶液を用いてストライブ以
外の領域のエピタキシャル成長層を表面から深さlJr
m程度エツチングし、ストライブ状のメサを形成する〔
第3図中)〕0次いで高抵抗埋め込み層4をストライプ
部両側面に成長させその表面が第2クラッド層の上面と
同一面となるようにし、ストライブ上のSlO□膜9を
除去する〔第3図fol)、その後再び第2クラツド層
5.キャップ層6を成長させ〔第3図(d13、さらに
上下両電極を形成することにより第2図の構造をもつ素
子が得られる。
しかしながら、第3図のような過程を経て製造される埋
め込み型半導体レーザ素子は、酸化の影響を受けて特性
劣化を生ずるという問題がある。
め込み型半導体レーザ素子は、酸化の影響を受けて特性
劣化を生ずるという問題がある。
すなわち、第3図かられかるように製造時にエツチング
工程を伴い、そのエツチング処理の間は素子を成長反応
容器からとり出して行なうため、表面が大気に曝される
ことになる。とくに埋め込み層4は活性層3との屈折率
差をつけるために、M組成比yが0.3以上の’y G
a+−y Asが用いられているので酸化の影響を受け
やすく、このとき生成されるMの酸化膜は安定であるか
ら、エツチングなどによ一完全に除去することは困難で
ある。したがって埋め込み層4の上に再成長される第2
クラッド層5の結晶性と接合面状態が悪くなり、このこ
とが素子間の特性のばらつきを太き(し、また特性劣化
の原因となっている。
工程を伴い、そのエツチング処理の間は素子を成長反応
容器からとり出して行なうため、表面が大気に曝される
ことになる。とくに埋め込み層4は活性層3との屈折率
差をつけるために、M組成比yが0.3以上の’y G
a+−y Asが用いられているので酸化の影響を受け
やすく、このとき生成されるMの酸化膜は安定であるか
ら、エツチングなどによ一完全に除去することは困難で
ある。したがって埋め込み層4の上に再成長される第2
クラッド層5の結晶性と接合面状態が悪くなり、このこ
とが素子間の特性のばらつきを太き(し、また特性劣化
の原因となっている。
本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目
的は製造過程で酸化の影響を受けることなく良質の再成
長層を形成することができる埋め込み型半導体レーザ素
子を提供することにある。
的は製造過程で酸化の影響を受けることなく良質の再成
長層を形成することができる埋め込み型半導体レーザ素
子を提供することにある。
本発明は第1図のように一導電型GaAs基板1の一主
面上に1次形成された−1電型MX Ga5−x As
第1クラッドN2 、 Aj、 Ga+−、As活性層
3.逆導電型Aj X Ga 1− x As第2クラ
ッド層5および逆導電型GaAsキャップ層6を有し、
第1クラッド層2゜活性層3.第2クラツドN5とで形
成されるストライブ部のレーザ光進行方向と平行な両側
面にMアミ 、 −y As埋め込み層4aを備えた構
造の埋め込み型半導体レーザ素子であって、この埋め込
み層4aをGaAsとAjAsの各薄膜を交互に堆積し
た超格子として形成し、かつ第2クラフト層5と接する
その超格子の最上部をGaAs薄膜としたものである。
面上に1次形成された−1電型MX Ga5−x As
第1クラッドN2 、 Aj、 Ga+−、As活性層
3.逆導電型Aj X Ga 1− x As第2クラ
ッド層5および逆導電型GaAsキャップ層6を有し、
第1クラッド層2゜活性層3.第2クラツドN5とで形
成されるストライブ部のレーザ光進行方向と平行な両側
面にMアミ 、 −y As埋め込み層4aを備えた構
造の埋め込み型半導体レーザ素子であって、この埋め込
み層4aをGaAsとAjAsの各薄膜を交互に堆積し
た超格子として形成し、かつ第2クラフト層5と接する
その超格子の最上部をGaAs薄膜としたものである。
〔作用〕
上述のように、本発明では、埋め込みl14aをMアG
a+−y Asと光学的に等価となるようにGaAsと
klAsの各薄膜を交互に堆積し、その最上部をGaA
s薄膜としたことにより、素子製造時のエツチング工程
においても埋め込みN4aの表面はGaAsとなってい
るからuGaAsのような酸化膜は生成されない。
a+−y Asと光学的に等価となるようにGaAsと
klAsの各薄膜を交互に堆積し、その最上部をGaA
s薄膜としたことにより、素子製造時のエツチング工程
においても埋め込みN4aの表面はGaAsとなってい
るからuGaAsのような酸化膜は生成されない。
したがって酸化に起因する不都合を生ずることなく、埋
め込み層4aは良好な結晶状態で第2クラッド層5と接
合され電流狭窄層として作用する。
め込み層4aは良好な結晶状態で第2クラッド層5と接
合され電流狭窄層として作用する。
以下本発明を実施例に基づき説明する。
第1図は本発明の埋め込み型半導体レーザ素子の正面か
らみた模式断面図であり、本発明に係る埋め込みN4a
以外の部分は第2図に示したものと全く同様である。し
たがって第2図と共通部分については同一符号を用いで
ある。第1図が第2図と異な墨点は第2図では埋め込み
層4はAZyGa+−アAs混晶を成長させているのに
対し、第1図はGaAsとklAsの各薄膜を交互に積
層して埋め込み層4aとしたことにある。
らみた模式断面図であり、本発明に係る埋め込みN4a
以外の部分は第2図に示したものと全く同様である。し
たがって第2図と共通部分については同一符号を用いで
ある。第1図が第2図と異な墨点は第2図では埋め込み
層4はAZyGa+−アAs混晶を成長させているのに
対し、第1図はGaAsとklAsの各薄膜を交互に積
層して埋め込み層4aとしたことにある。
(GaAs)m (Aj As)nは光学的にA7 −
Ga −As 輪+n +s+n と同価であり、活性層3から出るレーザ光の横方向への
閉じ込めに対しては何の支障もない、電気的特性に関し
てはたて方向にGaAsとM^3の大きなバリアが存在
して電流を阻止する役割を果たし、またこれらの層に酸
素などの導入により深いエネルギー準位を形成すること
も可能であって超格子埋め込み層4aは、AjF Ga
I−、As埋め込み層と同様な電流狭窄機能をもってい
る。
Ga −As 輪+n +s+n と同価であり、活性層3から出るレーザ光の横方向への
閉じ込めに対しては何の支障もない、電気的特性に関し
てはたて方向にGaAsとM^3の大きなバリアが存在
して電流を阻止する役割を果たし、またこれらの層に酸
素などの導入により深いエネルギー準位を形成すること
も可能であって超格子埋め込み層4aは、AjF Ga
I−、As埋め込み層と同様な電流狭窄機能をもってい
る。
本発明素子の製造方法については第2図の場合すなわち
第3図に示した工程と基本的には同じであるから、ここ
では第3図(c+において埋め込み層4aを形成する方
法のみ述べる。埋め込み層4aはu*、*Gao、hA
sと等価になるように超格子を(GaAs) h(Aj
As)*とした。すなわちGaAsが6原子層2M^3
が4原子層である。これら各層を交互に堆積するニハ、
MOCVD装置系において、常圧800 ℃に保たれた
反応容器に原料ガスのアルシン(A383)を所定量常
時流しておき、同じく原料ガスであるトリメチルガリウ
ム(Ga (OH)コ、以下TMG)とトリメチルアル
ミニウム(Aj (OH) s 、以下TMA)を、こ
れらのラインを切り替えながら供給することにより行な
う、TMGおよびTMAの流量はそれぞれ15e、c、
/■1nとし、成長速度と原子数の異なる各原子層は時
間で制御することが可能であり、TMGを2 sec、
T M Aを2.5sec交互に供給して上述の超格
子を埋め込み層4aとして形成することができる。
第3図に示した工程と基本的には同じであるから、ここ
では第3図(c+において埋め込み層4aを形成する方
法のみ述べる。埋め込み層4aはu*、*Gao、hA
sと等価になるように超格子を(GaAs) h(Aj
As)*とした。すなわちGaAsが6原子層2M^3
が4原子層である。これら各層を交互に堆積するニハ、
MOCVD装置系において、常圧800 ℃に保たれた
反応容器に原料ガスのアルシン(A383)を所定量常
時流しておき、同じく原料ガスであるトリメチルガリウ
ム(Ga (OH)コ、以下TMG)とトリメチルアル
ミニウム(Aj (OH) s 、以下TMA)を、こ
れらのラインを切り替えながら供給することにより行な
う、TMGおよびTMAの流量はそれぞれ15e、c、
/■1nとし、成長速度と原子数の異なる各原子層は時
間で制御することが可能であり、TMGを2 sec、
T M Aを2.5sec交互に供給して上述の超格
子を埋め込み層4aとして形成することができる。
さらに本発明で重要な点はこの超格子の最上部すなわち
表面が第2クラフト層5aと接する位置はMを含まない
GaAsとすることである。このようにすると、第3図
(C1の過程におけるストライプ上のsio、膜除去の
エツチングに際して、大気中に露出する埋め込み眉4a
の表面に安定な酸化膜を生成することがない3表面はM
の存在に起因する酸化の影響が除かれ、良好な結晶状態
を保持してその後のエピタキシャル成長を続行すること
ができる。
表面が第2クラフト層5aと接する位置はMを含まない
GaAsとすることである。このようにすると、第3図
(C1の過程におけるストライプ上のsio、膜除去の
エツチングに際して、大気中に露出する埋め込み眉4a
の表面に安定な酸化膜を生成することがない3表面はM
の存在に起因する酸化の影響が除かれ、良好な結晶状態
を保持してその後のエピタキシャル成長を続行すること
ができる。
以上のようにして得られた本発明の埋め込み型半導体レ
ーザ素子は埋め込み層をAJ o、 *Ga*、iAs
とした従来構造のものと同等の初期特性を示し、5−の
A P C(Auto Powar Control)
動作における25t、1000時間、のエージング試験
を行なった結果、不良率は従来素子の20%に対して本
発明素子は5%であり、著しい寿命の向上がみられた。
ーザ素子は埋め込み層をAJ o、 *Ga*、iAs
とした従来構造のものと同等の初期特性を示し、5−の
A P C(Auto Powar Control)
動作における25t、1000時間、のエージング試験
を行なった結果、不良率は従来素子の20%に対して本
発明素子は5%であり、著しい寿命の向上がみられた。
上下二つのクラフト層と側面に埋め込んだ高抵抗層で活
性層を完全に取り囲んだ埋め込み型半導体レーザ素子は
、すぐれた特性を示すが、製造時のkl y Ga、
y As埋め込み層の形成に当たり、大気中で行なうエ
ツチング工程を伴うことから表面酸化の影響を受け、な
お素子間の特性のばらつきや特性劣化など不安定要素を
もっていたのに対して、本発明では実施例で述べたごと
<、MアGa1−y^3と等価な埋め込み層としてGa
AsとAjAsの各薄膜を交互に積層した超格子を形成
し、しかもその最上部はMを含まないGaAs¥II膜
が位置するようにしたため、製造時のエツチング工程に
おいても酸化膜が表面に生成されることなく、健全な表
面状態を保持して結晶成長させることができ、その結果
本発明の埋め込み型半導体レーザ素子は特性が安定し、
Aj、 GaI−y As埋め込み層を存する構造のも
のより、寿命を大幅に同上させることができた。
性層を完全に取り囲んだ埋め込み型半導体レーザ素子は
、すぐれた特性を示すが、製造時のkl y Ga、
y As埋め込み層の形成に当たり、大気中で行なうエ
ツチング工程を伴うことから表面酸化の影響を受け、な
お素子間の特性のばらつきや特性劣化など不安定要素を
もっていたのに対して、本発明では実施例で述べたごと
<、MアGa1−y^3と等価な埋め込み層としてGa
AsとAjAsの各薄膜を交互に積層した超格子を形成
し、しかもその最上部はMを含まないGaAs¥II膜
が位置するようにしたため、製造時のエツチング工程に
おいても酸化膜が表面に生成されることなく、健全な表
面状態を保持して結晶成長させることができ、その結果
本発明の埋め込み型半導体レーザ素子は特性が安定し、
Aj、 GaI−y As埋め込み層を存する構造のも
のより、寿命を大幅に同上させることができた。
第1図は本発明の埋め込み型半導体レーザ素子の正面か
らみた模式断面図、第2図は従来の埋め込み型半導体レ
ーザ素子の正面からみた模式断面図、第3図は第2図の
素子の主な構造工程図である。 1:基板(GaAs) 2 :第1クラフトITJ
(AJXGa+−++ As) 、3 :活性層 (
A7. Ga、−、A5) 4 :埋め込み層 (
AZ y GaI−y As) 、4a :埋め込み層
(GaAs/ kl As) 5 :第2クラッド層
(AI。 Gap−@ As) 、6 :キ+7ブ層 (GaAs
) 7 、 8 :第2図 第3図
らみた模式断面図、第2図は従来の埋め込み型半導体レ
ーザ素子の正面からみた模式断面図、第3図は第2図の
素子の主な構造工程図である。 1:基板(GaAs) 2 :第1クラフトITJ
(AJXGa+−++ As) 、3 :活性層 (
A7. Ga、−、A5) 4 :埋め込み層 (
AZ y GaI−y As) 、4a :埋め込み層
(GaAs/ kl As) 5 :第2クラッド層
(AI。 Gap−@ As) 、6 :キ+7ブ層 (GaAs
) 7 、 8 :第2図 第3図
Claims (1)
- 1)一導電型GaAs基板の一主面上に順次形成された
一導電型Al_xGa_1_−_xAs第1クラッド層
、Al_mGa_1_−mAs活性層、逆導電型Al_
xGa_1_−_xAs第2クラッド層、および逆導電
型GaAsキャップ層を有し、前記第1クラッド層、前
記活性層、前記第2クラッド層とで厚さ方向に形成され
るストライプ部のレーザ光進行方向と平行な両側面にA
l_yGa_1_−_yAs埋め込み層を備えた埋め込
み型半導体レーザ素子において、前記埋め込み層をGa
AsとAlAsの各薄膜を交互に堆積した超格子となし
、かつその前記第2クラッド層と接する最上部をGaA
s薄膜としたことを特徴とする埋め込み型半導体レーザ
素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16427388A JPH0214591A (ja) | 1988-07-01 | 1988-07-01 | 埋め込み型半導体レーザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16427388A JPH0214591A (ja) | 1988-07-01 | 1988-07-01 | 埋め込み型半導体レーザ素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0214591A true JPH0214591A (ja) | 1990-01-18 |
Family
ID=15789953
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16427388A Pending JPH0214591A (ja) | 1988-07-01 | 1988-07-01 | 埋め込み型半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0214591A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0510480A (ja) * | 1991-06-27 | 1993-01-19 | Nec Corp | ガス配管およびその施工方法 |
JPH06123863A (ja) * | 1991-07-09 | 1994-05-06 | Seitetsu Gakuen | 真性多重ウェル層を有する光スイッチ素子を製造する方法 |
US5426658A (en) * | 1992-01-21 | 1995-06-20 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser including ridge confining buffer layer |
JP2016184705A (ja) * | 2015-03-26 | 2016-10-20 | 富士通株式会社 | 半導体光素子およびその製造方法 |
-
1988
- 1988-07-01 JP JP16427388A patent/JPH0214591A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0510480A (ja) * | 1991-06-27 | 1993-01-19 | Nec Corp | ガス配管およびその施工方法 |
JPH06123863A (ja) * | 1991-07-09 | 1994-05-06 | Seitetsu Gakuen | 真性多重ウェル層を有する光スイッチ素子を製造する方法 |
US5426658A (en) * | 1992-01-21 | 1995-06-20 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser including ridge confining buffer layer |
JP2016184705A (ja) * | 2015-03-26 | 2016-10-20 | 富士通株式会社 | 半導体光素子およびその製造方法 |
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