JPH02250386A - 半導体レーザの製造方法 - Google Patents
半導体レーザの製造方法Info
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- JPH02250386A JPH02250386A JP7211089A JP7211089A JPH02250386A JP H02250386 A JPH02250386 A JP H02250386A JP 7211089 A JP7211089 A JP 7211089A JP 7211089 A JP7211089 A JP 7211089A JP H02250386 A JPH02250386 A JP H02250386A
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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〕
本発明はウィンドウ構造高出力半導体レーザの製造方法
に関するものである。
に関するものである。
従来、半導体レーザを高出力動作させる1つの方法とし
て半導体レーザ光出射端酊が、レーザ発振光に対して透
明な材料・組成で構成されたウィンドウ構造がとられて
いる。このウィンドウ構造は、半導体レーザの高出力駆
動時に、光出射端面(以下端面と略記する)の表面再結
合および端面近傍の光吸収の増大に伴う温度上昇による
端面破壊を避けるために用いられており、端面近傍の活
性層を取り除く方法や、端面を除いた活性層領域にp型
ドーパントを拡散して端面近傍の光吸収を小さくする方
法が用いられている(参考文猷:例えばIEEE Jo
urnal of quantum electron
ics。
て半導体レーザ光出射端酊が、レーザ発振光に対して透
明な材料・組成で構成されたウィンドウ構造がとられて
いる。このウィンドウ構造は、半導体レーザの高出力駆
動時に、光出射端面(以下端面と略記する)の表面再結
合および端面近傍の光吸収の増大に伴う温度上昇による
端面破壊を避けるために用いられており、端面近傍の活
性層を取り除く方法や、端面を除いた活性層領域にp型
ドーパントを拡散して端面近傍の光吸収を小さくする方
法が用いられている(参考文猷:例えばIEEE Jo
urnal of quantum electron
ics。
vol、QE−15,772) 。
端面近傍の活性層を取り除いた構造の半導体レーザを作
製する方法は工程が複雑になる上に、活性層の再成長界
面における非発光再結合などの劣化要因を取り除くこと
が難しい、また、活性層領域にp型ドーパントを拡散す
る方法では、pn接合の位置を0.1μm程度と非常に
薄い活性層の位置に精度良く合わせることが難しいとい
う問題があった。
製する方法は工程が複雑になる上に、活性層の再成長界
面における非発光再結合などの劣化要因を取り除くこと
が難しい、また、活性層領域にp型ドーパントを拡散す
る方法では、pn接合の位置を0.1μm程度と非常に
薄い活性層の位置に精度良く合わせることが難しいとい
う問題があった。
本発明の目的はこの問題点を解決した高出力半導体レー
ザの製造方法を提供することにある。
ザの製造方法を提供することにある。
本発明は、発光に与る活性層を含む多層構造を形成する
工程と、一定の間隔毎に電流を注入しない非電流注入領
域を前記多層構造に設ける工程と、非電流注入領域で前
記多層構造を分割して半導体レーザの共振器面(端面)
を形成する工程と、半導体レーザの共振器面にn型ドー
パントをイオン注入及びアニールする工程とを少くとも
具備することを特徴としている製造方法である。また、
もう1つの本発明は、GaAsに格子接合して、自然超
格子生成条件下で結晶成長したGaInPあるいは(A
Jx Gat−x ) 0.5 I nQ、5Pから成
る活性層を含む多層構造を形成する工程と、一定の間隔
毎に電流を注入しない非電流注入領域を多層構造に設け
る工程と、非電流注入領域で多層構造を分割して半導体
レーザの共振器面を形成する工程と、半導体レーザの共
振器面に不純物をイオン注入して活性層に形成されてい
る自然超格子を無秩序化する工程とを少くとも具備する
ことを特徴としている製造方法である。
工程と、一定の間隔毎に電流を注入しない非電流注入領
域を前記多層構造に設ける工程と、非電流注入領域で前
記多層構造を分割して半導体レーザの共振器面(端面)
を形成する工程と、半導体レーザの共振器面にn型ドー
パントをイオン注入及びアニールする工程とを少くとも
具備することを特徴としている製造方法である。また、
もう1つの本発明は、GaAsに格子接合して、自然超
格子生成条件下で結晶成長したGaInPあるいは(A
Jx Gat−x ) 0.5 I nQ、5Pから成
る活性層を含む多層構造を形成する工程と、一定の間隔
毎に電流を注入しない非電流注入領域を多層構造に設け
る工程と、非電流注入領域で多層構造を分割して半導体
レーザの共振器面を形成する工程と、半導体レーザの共
振器面に不純物をイオン注入して活性層に形成されてい
る自然超格子を無秩序化する工程とを少くとも具備する
ことを特徴としている製造方法である。
自然超格子生成条件は、有機金属熱分解法による結晶成
長方法において、成長温度をX、原料ガス中の■族元素
と■族元素の比(V/III比)をy、成長層のエネル
ギーギャップを2としたとき、これらの組(x、y、z
)が (700,60,1,895)、 (700,230,
1,86) 。
長方法において、成長温度をX、原料ガス中の■族元素
と■族元素の比(V/III比)をy、成長層のエネル
ギーギャップを2としたとき、これらの組(x、y、z
)が (700,60,1,895)、 (700,230,
1,86) 。
(700,410,1,85)、(750,230,1
,895)。
,895)。
(650,230,1,86)、(600,230,1
,865)の各点を通るくを満足するように成長温度、
原料ガス中のV1m比、エネルギーギャップを組合せれ
ばよい。
,865)の各点を通るくを満足するように成長温度、
原料ガス中のV1m比、エネルギーギャップを組合せれ
ばよい。
尚、詳しい説明は特願昭60−270339に記載しで
あるので省略する。
あるので省略する。
本発明においては、半導体レーザの共振器面(端面)近
傍の活性層にn型ドーパントをイオン注入することによ
り、実効的なバンド・ギャップエネルギーを増大させ、
半導体レーザの端面近傍を除いて電流注入させて生じた
レーザ光の端面近傍における光吸収を大幅に減少させる
。このことにより、高出力動作の妨げとなる端面破壊が
抑えられ最高出力を飛躍的に上昇させることができる。
傍の活性層にn型ドーパントをイオン注入することによ
り、実効的なバンド・ギャップエネルギーを増大させ、
半導体レーザの端面近傍を除いて電流注入させて生じた
レーザ光の端面近傍における光吸収を大幅に減少させる
。このことにより、高出力動作の妨げとなる端面破壊が
抑えられ最高出力を飛躍的に上昇させることができる。
また端面近傍が発光領域になっていないために長期的劣
化の要因である端面酸化を抑えることができる。この方
法は、発光に与る活性層を含む多層構造及び端面を形成
した後、端面にイオン注入を行うだけでよいので簡単に
ウィンドウ構造を作ることができる。
化の要因である端面酸化を抑えることができる。この方
法は、発光に与る活性層を含む多層構造及び端面を形成
した後、端面にイオン注入を行うだけでよいので簡単に
ウィンドウ構造を作ることができる。
もう一つの発明においては、GaInPあるいはAJG
a I nPoから成る活性層が自然超格子構造となり
、それに応じてバンド・ギャップエネルギーが減少する
。この自然超格子構造をとったGaInPあるいはA、
!!Ga I nPを活性層とする半導体レーザの共振
器面よりZnなどの不純物をイオン注入することにより
、活性層の自然超格子構造を無秩序化して端面近傍の活
性層の実効的′なバンド・ギャップエネルギーを増大さ
せる。この結果、ウィンドウ構造を容易に作ることがで
きる。また、この方法で作った半導体レーザは、端面近
傍を除いて電流注入させて生じたレーザ光の端面近傍に
おける光吸収が大幅に減少して、レーザの高出力動作の
妨げとなる端面破壊が抑えられ最高出力が飛躍的に向上
する。
a I nPoから成る活性層が自然超格子構造となり
、それに応じてバンド・ギャップエネルギーが減少する
。この自然超格子構造をとったGaInPあるいはA、
!!Ga I nPを活性層とする半導体レーザの共振
器面よりZnなどの不純物をイオン注入することにより
、活性層の自然超格子構造を無秩序化して端面近傍の活
性層の実効的′なバンド・ギャップエネルギーを増大さ
せる。この結果、ウィンドウ構造を容易に作ることがで
きる。また、この方法で作った半導体レーザは、端面近
傍を除いて電流注入させて生じたレーザ光の端面近傍に
おける光吸収が大幅に減少して、レーザの高出力動作の
妨げとなる端面破壊が抑えられ最高出力が飛躍的に向上
する。
また端面近傍が発光領域となっていないために、長期的
劣化の要因である端面酸化を抑えることができる(参考
文献63春応用物理学会31aZP5)。
劣化の要因である端面酸化を抑えることができる(参考
文献63春応用物理学会31aZP5)。
以下、図示の実施例により本発明の半導体レーザの製造
方法を説明する。第1図、第2図に示す如く、(100
)面に方位したn型GaAs基板10に、厚さ0.3μ
mのn型GaAsバッファ層(キャリア濃度5X40”
c m””) 11.厚さ1、czmのn型Affl帆
4 Gao、6 Asクラッド層(キャリア濃度5X
10”c m−’) 12.厚さ0.3μmのn型A
J 0.15G a o、 ssA sガイド層(キャ
リア濃度5X 10”c m−’) 1g、厚さ0.1
μmのA II o、 o6G a o、 g4A s
活性層13.厚さ0.5μmのP型A j’ 1)、4
G ag、6 A Sクラッド層(キャリア濃度lX
l0I)c m−’) 14.厚さ0.5μmのP型A
io、a G Fao、b A Sクラッド層(キャ
リア濃度2X 1018c m−3) 15.厚さ0.
5μmのn型GaAsブロック層(キャリア濃度5X
101)cm−101)を順次結晶成長させる。この後
、5i02JI!を堆積させてフォトリソグラフィによ
り(110>方向に幅7μm長さ250μmの長方形部
分のSio2膜をエツチングする。この長方形領域のG
aAsブロック層16をP型のA II 。、3 G
ao、7 A sクラッド層15との境界までエツチン
グする。この後、5102Mを全てエツチングして取り
除き、厚さ1μmのP型GaAsキャップ層(キャリア
濃度2X10”c m−’) 17を結晶成長させる。
方法を説明する。第1図、第2図に示す如く、(100
)面に方位したn型GaAs基板10に、厚さ0.3μ
mのn型GaAsバッファ層(キャリア濃度5X40”
c m””) 11.厚さ1、czmのn型Affl帆
4 Gao、6 Asクラッド層(キャリア濃度5X
10”c m−’) 12.厚さ0.3μmのn型A
J 0.15G a o、 ssA sガイド層(キャ
リア濃度5X 10”c m−’) 1g、厚さ0.1
μmのA II o、 o6G a o、 g4A s
活性層13.厚さ0.5μmのP型A j’ 1)、4
G ag、6 A Sクラッド層(キャリア濃度lX
l0I)c m−’) 14.厚さ0.5μmのP型A
io、a G Fao、b A Sクラッド層(キャ
リア濃度2X 1018c m−3) 15.厚さ0.
5μmのn型GaAsブロック層(キャリア濃度5X
101)cm−101)を順次結晶成長させる。この後
、5i02JI!を堆積させてフォトリソグラフィによ
り(110>方向に幅7μm長さ250μmの長方形部
分のSio2膜をエツチングする。この長方形領域のG
aAsブロック層16をP型のA II 。、3 G
ao、7 A sクラッド層15との境界までエツチン
グする。この後、5102Mを全てエツチングして取り
除き、厚さ1μmのP型GaAsキャップ層(キャリア
濃度2X10”c m−’) 17を結晶成長させる。
この後、GaAs結晶成長面にTi、Pt、Auの順に
70OA 、 120OA 、 400OAスパツタに
より堆積して電極30とする。一方、裏面から基板10
を 100μm程度の厚さまで研摩した後、研摩面にA
uGeNi合金を厚さ200OA蒸着して電極2oを形
成する(第2図参照)。
70OA 、 120OA 、 400OAスパツタに
より堆積して電極30とする。一方、裏面から基板10
を 100μm程度の厚さまで研摩した後、研摩面にA
uGeNi合金を厚さ200OA蒸着して電極2oを形
成する(第2図参照)。
この後、共振器長が300μm程度になるように結晶を
襞間する。この璧開は、第3図Bに示すように、n型G
aAsブロック層16がエツチングされている長方形部
分、すなわち、電流注入領域50を中央に含むように行
なう、e開により形成された襞間面、すなわち、共振面
60に対して垂直に400k e VでIX 1014
c m −” S eをイオン注入してイオン注入領
域40を形成する。反対の共振面からも同様にイオン注
入を行なった後、200℃に昇温しでルビーレーザを1
.4J/cm2の出力で1秒以下共振面に入射してレー
ザ・アニールを行なう(参考文献5olid 5tat
e Electronics。
襞間する。この璧開は、第3図Bに示すように、n型G
aAsブロック層16がエツチングされている長方形部
分、すなわち、電流注入領域50を中央に含むように行
なう、e開により形成された襞間面、すなわち、共振面
60に対して垂直に400k e VでIX 1014
c m −” S eをイオン注入してイオン注入領
域40を形成する。反対の共振面からも同様にイオン注
入を行なった後、200℃に昇温しでルビーレーザを1
.4J/cm2の出力で1秒以下共振面に入射してレー
ザ・アニールを行なう(参考文献5olid 5tat
e Electronics。
30.1251 ) 、このとき共振器面(端面)近傍
では正孔濃度の小さい活性層およびPクラッド層14の
イオン注入領域0.3μmがn型に反転してpn接合が
Pクラッド層14中に形成する。従って、通常のレーザ
発振条件の印加電圧ではイオン注入領域40には電流が
流れない、このため端面近傍では電流注入がなく、電子
濃度が高いために第3図Aに示す如く実効的なバンド・
ギャップが大きくなり、活性層中央付近で発生したレー
ザ発振光の吸収が小さく、ウィンドウ構造レーザとなる
(第1図、第3図B参照)。
では正孔濃度の小さい活性層およびPクラッド層14の
イオン注入領域0.3μmがn型に反転してpn接合が
Pクラッド層14中に形成する。従って、通常のレーザ
発振条件の印加電圧ではイオン注入領域40には電流が
流れない、このため端面近傍では電流注入がなく、電子
濃度が高いために第3図Aに示す如く実効的なバンド・
ギャップが大きくなり、活性層中央付近で発生したレー
ザ発振光の吸収が小さく、ウィンドウ構造レーザとなる
(第1図、第3図B参照)。
第4図に第2の実施例を示す。この実施例では、(10
0)面に方位したn型G a A s基板1oに厚さ0
.3μmのn型GaAsバッフyJi11.厚さ1、c
zmのn型(AJo、6Gao4)o、s I no、
sPクラッド層(キャリア濃度2X 1018c m
−’)22、厚さ0.08μmのGa0.5 I nO
,5P活性層23、厚さ1μmのP型(Afflo、a
GaO,4) 0.5μmg、gPクラッド層(キャ
リア濃度2X 101018C’)24.厚さ0.5μ
mのn型GaAsブロックl(キャリア濃度2X101
8c m−’) 25を有機金属熱分解決−(LP−M
OVPE法)により順次成長する。成長温度は700℃
、V族と■族の流量比(V/III比)を400とする
。
0)面に方位したn型G a A s基板1oに厚さ0
.3μmのn型GaAsバッフyJi11.厚さ1、c
zmのn型(AJo、6Gao4)o、s I no、
sPクラッド層(キャリア濃度2X 1018c m
−’)22、厚さ0.08μmのGa0.5 I nO
,5P活性層23、厚さ1μmのP型(Afflo、a
GaO,4) 0.5μmg、gPクラッド層(キャ
リア濃度2X 101018C’)24.厚さ0.5μ
mのn型GaAsブロックl(キャリア濃度2X101
8c m−’) 25を有機金属熱分解決−(LP−M
OVPE法)により順次成長する。成長温度は700℃
、V族と■族の流量比(V/III比)を400とする
。
この後5i02jilを堆積させてフォトリソグラフィ
により(110)方向に幅7μm長さ250μmの長方
形部分のS i 02膜をエツチングして取り除く。こ
の長方形を50μmおきに設ける。アンモニア系のエツ
チング液を用いて長方形の部分のGaAsブロック層2
5をP型クラッド層24との境界までエツチングする。
により(110)方向に幅7μm長さ250μmの長方
形部分のS i 02膜をエツチングして取り除く。こ
の長方形を50μmおきに設ける。アンモニア系のエツ
チング液を用いて長方形の部分のGaAsブロック層2
5をP型クラッド層24との境界までエツチングする。
SiOzlllgをエツチングして全て取り除いた後、
P型GaAsキャップ層(キャリア濃度2X 10”c
m弓)26を厚さ 1μm結晶成長する。この後、結
晶成長面にT1゜Pt、Auの順に70OA 、 12
0OA 、 4000Aスパツタにより堆積して電極3
0を形成する。一方裏面から基板を100μm程度の厚
さまで研摩した後、研磨面にAuGeNi合金を200
OA蒸着して、もう一方の電極20とする(第4図参照
)、この半導体レーザではGaAsブロック層25が除
かれている領域が電流注入領域50となり、GaAsブ
ロック層25が存在する領域は非電流領域51となる。
P型GaAsキャップ層(キャリア濃度2X 10”c
m弓)26を厚さ 1μm結晶成長する。この後、結
晶成長面にT1゜Pt、Auの順に70OA 、 12
0OA 、 4000Aスパツタにより堆積して電極3
0を形成する。一方裏面から基板を100μm程度の厚
さまで研摩した後、研磨面にAuGeNi合金を200
OA蒸着して、もう一方の電極20とする(第4図参照
)、この半導体レーザではGaAsブロック層25が除
かれている領域が電流注入領域50となり、GaAsブ
ロック層25が存在する領域は非電流領域51となる。
この後、共振器面に対して垂直に100k e VでI
X 10”c m−2のZnをイオン注入する0反対の
共振器面からも同様にイオン注入を行なった後、200
WのAr”レーザを共振器面に集光して1ms程度のレ
ーザ・アニールを行なう。
X 10”c m−2のZnをイオン注入する0反対の
共振器面からも同様にイオン注入を行なった後、200
WのAr”レーザを共振器面に集光して1ms程度のレ
ーザ・アニールを行なう。
この時、イオン注入された端面近傍ではn型層がP型層
に転じることはない。この成長条件では活性層は自然超
格子構造を形成しているが、Znを注入することにより
自然超格子構造が無秩序化され、それに伴いバンド間エ
ネルギーも50m e V大きくなる。そこで、端面近
傍では電流注入がなく、中央部で発生した光に対し透明
になり、ウィンドウ構造レーザとなる。
に転じることはない。この成長条件では活性層は自然超
格子構造を形成しているが、Znを注入することにより
自然超格子構造が無秩序化され、それに伴いバンド間エ
ネルギーも50m e V大きくなる。そこで、端面近
傍では電流注入がなく、中央部で発生した光に対し透明
になり、ウィンドウ構造レーザとなる。
本発明によりウィンドウ構造レーザを容易に得ることが
できた。
できた。
第1図は本発明により作製された半導体レーザの共振器
方向中央部の断面図、第2図は本発明により作製された
半導体レーザの斜視図、第3図は本発明より製造された
半導体レーザとそのストライプ方向のバンド・エネルギ
ー変化を示す図、第4図は本発明により製造された半導
体レーザの斜視図である。 図中、10はGaAs基板、11はn−GaAsバッフ
ァ層、12はn−AfflO,3Gao、7 Asクラ
ッド層、13はA J 0.06G a 0.94A
S活性層、14はP−AA(+、3 Ga6.7 As
クラッド層、15はP−A I (1,3G a□、7
A Sクラッド層、16はn−GaAsブロック層、
エフはP−GaAsキー?’y1層、18はn A
1 (1,IgG a (3,ggA Sガイド層、2
0はAu、Ge、Ni電極、30はTi、Pt、Au電
極、40はイオン注入領域である。
方向中央部の断面図、第2図は本発明により作製された
半導体レーザの斜視図、第3図は本発明より製造された
半導体レーザとそのストライプ方向のバンド・エネルギ
ー変化を示す図、第4図は本発明により製造された半導
体レーザの斜視図である。 図中、10はGaAs基板、11はn−GaAsバッフ
ァ層、12はn−AfflO,3Gao、7 Asクラ
ッド層、13はA J 0.06G a 0.94A
S活性層、14はP−AA(+、3 Ga6.7 As
クラッド層、15はP−A I (1,3G a□、7
A Sクラッド層、16はn−GaAsブロック層、
エフはP−GaAsキー?’y1層、18はn A
1 (1,IgG a (3,ggA Sガイド層、2
0はAu、Ge、Ni電極、30はTi、Pt、Au電
極、40はイオン注入領域である。
Claims (2)
- (1)発光に与る活性層を含む多層構造を形成する工程
と、一定の間隔毎に電流を注入しない非電流注入領域を
前記多層構造に設ける工程と、前記非電流注入領域で前
記多層構造を分割して半導体レーザの共振器面を形成す
る工程と、半導体レーザの共振器面にn型ドーパントを
イオン注入及びアニールする工程、とを少くとも具備す
ることを特徴とする半導体レーザの製造方法。 - (2)GaAsに格子整合して、自然超格子生成条件下
で結晶成長したGaInPあるいは(AlxGa_1_
−_x)_0_._5In_0_._5から成る活性層
を含む多層構造を形成する工程と、一定の間隔毎に電流
を注入しない非電流注入領域を前記多層構造に設ける工
程と、前記非電流注入領域で前記多層構造を分割して半
導体レーザの共振器面を形成する工程と、半導体レーザ
の共振器面に、不純物をイオン注入して活性層に形成さ
れている自然超格子を無秩序化する工程とを少くとも具
備することを特徴とする半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7211089A JPH02250386A (ja) | 1989-03-23 | 1989-03-23 | 半導体レーザの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7211089A JPH02250386A (ja) | 1989-03-23 | 1989-03-23 | 半導体レーザの製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02250386A true JPH02250386A (ja) | 1990-10-08 |
Family
ID=13479916
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7211089A Pending JPH02250386A (ja) | 1989-03-23 | 1989-03-23 | 半導体レーザの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02250386A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013058682A (ja) * | 2011-09-09 | 2013-03-28 | Fujitsu Ltd | 光半導体素子及びその製造方法 |
-
1989
- 1989-03-23 JP JP7211089A patent/JPH02250386A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013058682A (ja) * | 2011-09-09 | 2013-03-28 | Fujitsu Ltd | 光半導体素子及びその製造方法 |
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