JPH0646669B2 - 半導体レ−ザ及びその製造方法 - Google Patents
半導体レ−ザ及びその製造方法Info
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- JPH0646669B2 JPH0646669B2 JP62189839A JP18983987A JPH0646669B2 JP H0646669 B2 JPH0646669 B2 JP H0646669B2 JP 62189839 A JP62189839 A JP 62189839A JP 18983987 A JP18983987 A JP 18983987A JP H0646669 B2 JPH0646669 B2 JP H0646669B2
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- gaas
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- 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
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- 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
- H01S5/323—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
- H01S5/32308—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm
- H01S5/32325—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm red laser based on InGaP
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本願発明は、可視光（〜0.6 μｍ帯）で発振するＧａＩ
ｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ半導体レーザの横モード制御構造
と、この横モード制御構造を備えるＧａＩｎＰ／ＡｌＧ
ａＩｎＰ半導体レーザの製造方法に関する。
ｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ半導体レーザの横モード制御構造
と、この横モード制御構造を備えるＧａＩｎＰ／ＡｌＧ
ａＩｎＰ半導体レーザの製造方法に関する。
（従来の技術） ＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ半導体レーザは、0.68μｍ
帯での室温連続発振達成以来、急速に、開発が進んでお
り、現在では、数千時間という高信頼化が得られ、実用
化の可能性が一気に高まった。これに伴い、コンパクト
・ディスク，光ディスク，ビデオ・ディスク，ＰＯＳと
いった光情報処理、プラスティック・ファイバ用光源と
しての光通信、物理計測といった多種多様の分野からの
期待、要求も増大しつつある。それと同時に、ＧａＩｎ
Ｐ／ＡｌＧａＩｎＰ半導体レーザの横モードについても
高品質化が望まれている。特に、ビデオ・ディスクのよ
うなアナログ処理では、低雑音レーザが必要とされてい
るし、また、光通信の分野では、スペクトルの単一性が
必要とされる。この要求を満たす横モード制御構造とし
ては、屈折率導波型、例えば、埋込みヘテロ構造（以下
ＢＨ構造と略記。）のようなものが最適であろう。
帯での室温連続発振達成以来、急速に、開発が進んでお
り、現在では、数千時間という高信頼化が得られ、実用
化の可能性が一気に高まった。これに伴い、コンパクト
・ディスク，光ディスク，ビデオ・ディスク，ＰＯＳと
いった光情報処理、プラスティック・ファイバ用光源と
しての光通信、物理計測といった多種多様の分野からの
期待、要求も増大しつつある。それと同時に、ＧａＩｎ
Ｐ／ＡｌＧａＩｎＰ半導体レーザの横モードについても
高品質化が望まれている。特に、ビデオ・ディスクのよ
うなアナログ処理では、低雑音レーザが必要とされてい
るし、また、光通信の分野では、スペクトルの単一性が
必要とされる。この要求を満たす横モード制御構造とし
ては、屈折率導波型、例えば、埋込みヘテロ構造（以下
ＢＨ構造と略記。）のようなものが最適であろう。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、現在まで高信頼化の得られているＧａＩ
ｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ半導体レーザ構造の大半は、電流
狭窄機構のみのゲイン・ガイド型か、又は横モード制御
されているものでも、第３図に示すような、メサ側面に
吸収係数の大きな半導体層を積層するロス・ガイド型の
半導体レーザである。このようなゲイン・ガイド型また
はロス・ガイド型の半導体レーザでは、スペクトルが多
モード発振しており、もともとのＳ／Ｎ比が悪いから、
屈折率ガイド型のレーザに高周波バイアス法等を用いた
場合よりも、戻り光雑音特性が悪いと考えられる。ま
た、ゲイン・ガイド型またはロス・ガイド型のレーザで
は、導波される波面が曲がっているから非点収差が大き
く、光ディスク等の記録密度を向上させる上で問題があ
る。以上のような観点から、光情報処理、光通信等に用
いる横モード制御構造としては、屈折率ガイド型の方が
優勢であると考えられる。
ｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ半導体レーザ構造の大半は、電流
狭窄機構のみのゲイン・ガイド型か、又は横モード制御
されているものでも、第３図に示すような、メサ側面に
吸収係数の大きな半導体層を積層するロス・ガイド型の
半導体レーザである。このようなゲイン・ガイド型また
はロス・ガイド型の半導体レーザでは、スペクトルが多
モード発振しており、もともとのＳ／Ｎ比が悪いから、
屈折率ガイド型のレーザに高周波バイアス法等を用いた
場合よりも、戻り光雑音特性が悪いと考えられる。ま
た、ゲイン・ガイド型またはロス・ガイド型のレーザで
は、導波される波面が曲がっているから非点収差が大き
く、光ディスク等の記録密度を向上させる上で問題があ
る。以上のような観点から、光情報処理、光通信等に用
いる横モード制御構造としては、屈折率ガイド型の方が
優勢であると考えられる。
従って、屈折率ガイド型レーザを中心に考えるわけであ
るが、現在までのところ、ＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ
半導体レーザの横モード制御構造として、屈折率ガイド
型のものは、本願発明者の知る限り、報告されていな
い。そこで、従来のＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ半導体レー
ザの屈折率導波構造より容易に類推される第４図，第５
図，第６図のような構造の半導体レーザについて、その
問題点を指摘していく。ただし、ＧａＩｎＰ／ＡｌＧａ
ＩｎＰ半導体材料は、液相成長法（以下ＬＰＥ法と略
記。）では、Ａｌの偏析係数が非常に大きく、成長が不
可能であり、その成長はＭＯＶＰＥ法または、分子線エ
ピタキー法（以下ＭＢＥ法と略記。）に限られているか
ら、ＣＳＰ，ＶＳＩＳといったＬＰＥ法独特の横モード
制御構造については、考慮していない。
るが、現在までのところ、ＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ
半導体レーザの横モード制御構造として、屈折率ガイド
型のものは、本願発明者の知る限り、報告されていな
い。そこで、従来のＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ半導体レー
ザの屈折率導波構造より容易に類推される第４図，第５
図，第６図のような構造の半導体レーザについて、その
問題点を指摘していく。ただし、ＧａＩｎＰ／ＡｌＧａ
ＩｎＰ半導体材料は、液相成長法（以下ＬＰＥ法と略
記。）では、Ａｌの偏析係数が非常に大きく、成長が不
可能であり、その成長はＭＯＶＰＥ法または、分子線エ
ピタキー法（以下ＭＢＥ法と略記。）に限られているか
ら、ＣＳＰ，ＶＳＩＳといったＬＰＥ法独特の横モード
制御構造については、考慮していない。
まず、第４図，第５図および第６図の横モード制御構造
について説明する。第４図は，クラッド層３を部分的に
薄くすることによりメサを形成し、そのメサを基板と同
じ導電型の半導体で埋込むことにより、電流狭窄をする
構造である。この構造では、電流ブロック層４をＧａＡ
ｓとしたロス・ガイド型の半導体レーザで、室温連続発
振が報告されている。第４図の構造は、この電流ブロッ
ク層４を、メサを構成するＡｌＧａＩｎＰよりＡｌ組成
の大きなＡｌＧａＩｎＰまたはＡｌＩｎＰとし、屈折率
ガイド型のレーザを作製しようというものである。しか
しながら、この電流ブロック層４をＡｌＧａＩｎＰまた
はＡｌＩｎＰとした場合には、第４図のような形状を作
製するのに、成長上の問題がある。すなわち、第４図の
ＡｌＧａＩｎＰまたはＡｌＩｎＰの埋込みをＭＯＶＰＥ
法の選択エピタキシャル成長法を用いて行う場合、選択
マスク、例えばＳｉＮｘ膜の上への多結晶塊の析出は、
（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰのｘの増加と共
に、急激に増大し、レーザ作製上の大きな障害となって
いる。
について説明する。第４図は，クラッド層３を部分的に
薄くすることによりメサを形成し、そのメサを基板と同
じ導電型の半導体で埋込むことにより、電流狭窄をする
構造である。この構造では、電流ブロック層４をＧａＡ
ｓとしたロス・ガイド型の半導体レーザで、室温連続発
振が報告されている。第４図の構造は、この電流ブロッ
ク層４を、メサを構成するＡｌＧａＩｎＰよりＡｌ組成
の大きなＡｌＧａＩｎＰまたはＡｌＩｎＰとし、屈折率
ガイド型のレーザを作製しようというものである。しか
しながら、この電流ブロック層４をＡｌＧａＩｎＰまた
はＡｌＩｎＰとした場合には、第４図のような形状を作
製するのに、成長上の問題がある。すなわち、第４図の
ＡｌＧａＩｎＰまたはＡｌＩｎＰの埋込みをＭＯＶＰＥ
法の選択エピタキシャル成長法を用いて行う場合、選択
マスク、例えばＳｉＮｘ膜の上への多結晶塊の析出は、
（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰのｘの増加と共
に、急激に増大し、レーザ作製上の大きな障害となって
いる。
次に、第５図の構造を説明する。第５図には、ＧａＡｓ
／ＡｌＧａＡｓでは通常ＬＰＥ法で作製されるＢＨレー
ザが示してある。第５図も、第４図と同様に、選択エピ
タキシャル法で作製できると考えられるが、第５図では
第４図に比べさらに活性層まで大気に露出されるから、
Ｏ２汚染に特に敏感なＡｌＧａＩｎＰ結晶にとっては、
積層不備、信頼性等問題は多いと考えられる。また、電
流ブロック層７，８の界面が活性層とずれることにより
リーク電流も問題となる。
／ＡｌＧａＡｓでは通常ＬＰＥ法で作製されるＢＨレー
ザが示してある。第５図も、第４図と同様に、選択エピ
タキシャル法で作製できると考えられるが、第５図では
第４図に比べさらに活性層まで大気に露出されるから、
Ｏ２汚染に特に敏感なＡｌＧａＩｎＰ結晶にとっては、
積層不備、信頼性等問題は多いと考えられる。また、電
流ブロック層７，８の界面が活性層とずれることにより
リーク電流も問題となる。
次に、第６図の構造を説明する。第６図には、ＧａＡｓ
／ＡｌＧａＡｓ半導体では通常ＭＯＶＰＥ法で作製され
るセルフ・アライン型レーザが示してある。第６図で
は、第４図と同様に、電流ブロック層４を、電流注入部
のＡｌＧａＩｎＰよりもＡｌ組成の大きなＡｌＧａＩｎ
ＰまたはＡｌＩｎＰとし、実屈折率差がつくようにして
いる。この構造の最大の問題点は、現状のＧａＡｓ／Ａ
ｌＧａＡｓセルフ・アライン型レーザでの問題と同様
に、電流注入部でのクラッド層３とクラッド層３′の界
面であろう。第６図の構造は、１回目のＭＯＶＰＥ成長
で電流ブロック層４まで積層した後、電流注入路を作る
ために電流注入部において電流ブロック層４を部分的に
除去し、その後にクラッド層３′及びキャップ層５を積
層して製造する。この際、高Ａｌ組成であるクラッド層
３の表面が大気中に露出され、酸化を受けるから、その
上に積層するクラッド層３′の積層不備や結晶品質の劣
化、あるいはクラッド層３とクラッド層３′の界面での
高抵抗化等が問題となる。また、クラッド層３とクラッ
ド層３′の界面は、活性層にごく近いから、レーザ発振
時に光密度が高く、また電流注入路でもあるので、界面
に多数存在する欠陥は、このレーザの劣化を早め、信頼
性が得られないことも心配される。
／ＡｌＧａＡｓ半導体では通常ＭＯＶＰＥ法で作製され
るセルフ・アライン型レーザが示してある。第６図で
は、第４図と同様に、電流ブロック層４を、電流注入部
のＡｌＧａＩｎＰよりもＡｌ組成の大きなＡｌＧａＩｎ
ＰまたはＡｌＩｎＰとし、実屈折率差がつくようにして
いる。この構造の最大の問題点は、現状のＧａＡｓ／Ａ
ｌＧａＡｓセルフ・アライン型レーザでの問題と同様
に、電流注入部でのクラッド層３とクラッド層３′の界
面であろう。第６図の構造は、１回目のＭＯＶＰＥ成長
で電流ブロック層４まで積層した後、電流注入路を作る
ために電流注入部において電流ブロック層４を部分的に
除去し、その後にクラッド層３′及びキャップ層５を積
層して製造する。この際、高Ａｌ組成であるクラッド層
３の表面が大気中に露出され、酸化を受けるから、その
上に積層するクラッド層３′の積層不備や結晶品質の劣
化、あるいはクラッド層３とクラッド層３′の界面での
高抵抗化等が問題となる。また、クラッド層３とクラッ
ド層３′の界面は、活性層にごく近いから、レーザ発振
時に光密度が高く、また電流注入路でもあるので、界面
に多数存在する欠陥は、このレーザの劣化を早め、信頼
性が得られないことも心配される。
以上にゲイン・ガイド型横モード制御レーザの欠点及び
ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓレーザより容易に類推される３
つの屈折率ガイド型レーザの問題点を列記した。従来技
術で得られる屈折率ガイド型レーザでは、いずれも、複
雑な工程が必要であり、高Ａｌ組成層の酸化による信頼
性への問題があり、エッチング等の制御性の要求が厳し
かった。
ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓレーザより容易に類推される３
つの屈折率ガイド型レーザの問題点を列記した。従来技
術で得られる屈折率ガイド型レーザでは、いずれも、複
雑な工程が必要であり、高Ａｌ組成層の酸化による信頼
性への問題があり、エッチング等の制御性の要求が厳し
かった。
そこで、本願発明の目的は、上記の諸問題を解決し、作
製が容易で、信頼性が高く、プロセス上の寛容度の大き
い屈折率ガイド型のＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ横モー
ド制御半導体レーザの構造および製造方法を提供するこ
とにある。
製が容易で、信頼性が高く、プロセス上の寛容度の大き
い屈折率ガイド型のＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ横モー
ド制御半導体レーザの構造および製造方法を提供するこ
とにある。
（問題点を解決するための手段） 前述の問題点を解決するために本願の第１の発明が提供
する半導体レーザは、（０１１）方向のメサを有するＧ
ａＡｓ(100) 基板と、この基板の前記メサの上面および
底面に成長してあり当該メサ上面において別のメサを形
成しているＧａＡｓからなるバッファ層と、このバッフ
ァ層上においてメサ上面とメサ底面とを連結して成長し
てある第１のクラッド層と、この第１のクラッド層上に
おいてメサ上面とメサ底面を分離して成長してあるＧａ
ＩｎＰ活性層と、この活性層および前記第１のクラッド
層のメサ斜面上にメサ上面とメサ底面とを連結して成長
してある第２のクラッド層とを含んでなり、前記第１及
び第２のクラッド層はＡｌＧａＩｎＰ又はＡｌＩｎＰか
らなり前記活性層より禁制帯幅が大きいことを特徴とす
る。
する半導体レーザは、（０１１）方向のメサを有するＧ
ａＡｓ(100) 基板と、この基板の前記メサの上面および
底面に成長してあり当該メサ上面において別のメサを形
成しているＧａＡｓからなるバッファ層と、このバッフ
ァ層上においてメサ上面とメサ底面とを連結して成長し
てある第１のクラッド層と、この第１のクラッド層上に
おいてメサ上面とメサ底面を分離して成長してあるＧａ
ＩｎＰ活性層と、この活性層および前記第１のクラッド
層のメサ斜面上にメサ上面とメサ底面とを連結して成長
してある第２のクラッド層とを含んでなり、前記第１及
び第２のクラッド層はＡｌＧａＩｎＰ又はＡｌＩｎＰか
らなり前記活性層より禁制帯幅が大きいことを特徴とす
る。
前述の問題点を解決するために本願の第２の発明が提供
する半導体レーザの製造方法は、ＧａＡｓ(100) 基板上
に(011) 方向のメサをエッチングにより形成する工程
と、前記メサ基板上に有機金属熱分解気相成長法（以下
ＭＯＶＰＥ法と略記。）によりＧａＡｓからなるバッフ
ァ層を積層する工程と、前記バッファ層上にＭＯＶＰＥ
法によりＡｌＧａＩｎＰ又はＡｌＩｎＰでなる第１のク
ラッド層をメサ上面，底面および側面に積層する工程
と、前記第１のクラッド層より禁制帯幅が小さいＧａＩ
ｎＰでなる活性層をメサ上面と底面に互いに分離して積
層する工程と、前記活性層より禁制帯幅が大きいＡｌＧ
ａＩｎＰ又はＡｌＩｎＰでなる第２のクラッド層をメサ
上面，底面および側面に積層する工程とをこの順に含む
ことを特徴とする。
する半導体レーザの製造方法は、ＧａＡｓ(100) 基板上
に(011) 方向のメサをエッチングにより形成する工程
と、前記メサ基板上に有機金属熱分解気相成長法（以下
ＭＯＶＰＥ法と略記。）によりＧａＡｓからなるバッフ
ァ層を積層する工程と、前記バッファ層上にＭＯＶＰＥ
法によりＡｌＧａＩｎＰ又はＡｌＩｎＰでなる第１のク
ラッド層をメサ上面，底面および側面に積層する工程
と、前記第１のクラッド層より禁制帯幅が小さいＧａＩ
ｎＰでなる活性層をメサ上面と底面に互いに分離して積
層する工程と、前記活性層より禁制帯幅が大きいＡｌＧ
ａＩｎＰ又はＡｌＩｎＰでなる第２のクラッド層をメサ
上面，底面および側面に積層する工程とをこの順に含む
ことを特徴とする。
（実施例） 次に、本願の第１の発明の一実施例であるＧａＩｎＰ／
ＡｌＧａＩｎＰ屈折率ガイド型横モード制御半導体レー
ザの構造図を第１図に、その製作工程（本願の第２の発
明の一実施例）の工程を第２図に示す。
ＡｌＧａＩｎＰ屈折率ガイド型横モード制御半導体レー
ザの構造図を第１図に、その製作工程（本願の第２の発
明の一実施例）の工程を第２図に示す。
まず、第１図および第２図を用いて、本実施例のレーザ
構造の構成を説明する。ＧａＡｓ(100) 基板６上に、(0
11) 方向のメサ、一般に逆メサと呼ばれるメサを形成す
る（第２図（ａ））。次に、このメサ上に、ＧａＡｓよ
りなるバッファ層９を積層する（第２図（ｂ））。この
時、メサ上に積層したＧａＡｓの側面は、(111)Ｂ面を
保持し、最終的に三角形の形状でメサ上の成長が終了す
ることが知られている（参考文献：昭和61年度秋季応用
物理学会講演会予稿集27P-T-14（p.p.160））。これ
は、(111) Ｂ面が、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓのＭＯＶＰ
Ｅ法による結晶成長の場合、極端に成長レートが遅い非
成長面であるためと考えられている。次に、この(111)
Ｂ面を側面に有するＧａＡｓメサ上に、ＡｌＧａＩｎＰ
またはＡｌＩｎＰよりなるクラッド層２、ＧａＩｎＰよ
りなる活性層１（第２図（ｃ））、ＡｌＧａＩｎＰまた
はＡｌＩｎＰよりなるクラッド層３、基板と同じ導電型
のＧａＡｓよりなる電流ブロック層４を、順次にＭＯＶ
ＰＥ法により積層し、ダブルヘテロ構造を形成する（第
２図（ｄ））。この時、メサ側面への積層に着目する
と、クラッド層となるＡｌＧａＩｎＰまたはＡｌＩｎＰ
では、(111) Ｂ面のメサ側面も、(100) 面のメサ上面及
びメサ底面とほぼ同等の成長レートで結晶成長する。こ
れは、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓと比較し、まったく積層
が異なる。ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓの場合では、メサ側
面か底面からの成長の這い上がりにより、(111) Ｂ面か
らある程度のずれを生じてからのみ側面への成長が開始
される。
構造の構成を説明する。ＧａＡｓ(100) 基板６上に、(0
11) 方向のメサ、一般に逆メサと呼ばれるメサを形成す
る（第２図（ａ））。次に、このメサ上に、ＧａＡｓよ
りなるバッファ層９を積層する（第２図（ｂ））。この
時、メサ上に積層したＧａＡｓの側面は、(111)Ｂ面を
保持し、最終的に三角形の形状でメサ上の成長が終了す
ることが知られている（参考文献：昭和61年度秋季応用
物理学会講演会予稿集27P-T-14（p.p.160））。これ
は、(111) Ｂ面が、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓのＭＯＶＰ
Ｅ法による結晶成長の場合、極端に成長レートが遅い非
成長面であるためと考えられている。次に、この(111)
Ｂ面を側面に有するＧａＡｓメサ上に、ＡｌＧａＩｎＰ
またはＡｌＩｎＰよりなるクラッド層２、ＧａＩｎＰよ
りなる活性層１（第２図（ｃ））、ＡｌＧａＩｎＰまた
はＡｌＩｎＰよりなるクラッド層３、基板と同じ導電型
のＧａＡｓよりなる電流ブロック層４を、順次にＭＯＶ
ＰＥ法により積層し、ダブルヘテロ構造を形成する（第
２図（ｄ））。この時、メサ側面への積層に着目する
と、クラッド層となるＡｌＧａＩｎＰまたはＡｌＩｎＰ
では、(111) Ｂ面のメサ側面も、(100) 面のメサ上面及
びメサ底面とほぼ同等の成長レートで結晶成長する。こ
れは、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓと比較し、まったく積層
が異なる。ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓの場合では、メサ側
面か底面からの成長の這い上がりにより、(111) Ｂ面か
らある程度のずれを生じてからのみ側面への成長が開始
される。
一方、活性層となるＧａＩｎＰでは、(111) Ｂ面もしく
は(111) Ｂ面から数度以内の高指数面への成長レート
は、(100) 面への積層に比べて極端に遅いことが本発明
者の実験により、判明した。これは、ＧａＡｓが(111)
Ｂ面上に極端に成長しにくいことと、同様な機構が働い
ているものと推察される。従って、第２図のような方法
で、まずＧａＡｓからなるバッファ層９を積層すること
により、側面に(111) Ｂ面を有する新たなメサ構造を形
成し、その上にＧａＩｎＰを活性層とするダブルヘテロ
構造を積層することにより、メサ上部でＧａＩｎＰ活性
層がＡｌＧａＩｎＰまたはＡｌＩｎＰからなるクラッド
層で埋込まれた、ＢＨ構造の半導体レーザが形成可能と
なる。このとき、活性層側面を埋込むから、底面の這い
上がり成長を待つ必要はない。そして、最後に、Ｚｎ拡
散による導電型の反転を利用して、電流注入路を作製す
る（第２図（ｅ））。
は(111) Ｂ面から数度以内の高指数面への成長レート
は、(100) 面への積層に比べて極端に遅いことが本発明
者の実験により、判明した。これは、ＧａＡｓが(111)
Ｂ面上に極端に成長しにくいことと、同様な機構が働い
ているものと推察される。従って、第２図のような方法
で、まずＧａＡｓからなるバッファ層９を積層すること
により、側面に(111) Ｂ面を有する新たなメサ構造を形
成し、その上にＧａＩｎＰを活性層とするダブルヘテロ
構造を積層することにより、メサ上部でＧａＩｎＰ活性
層がＡｌＧａＩｎＰまたはＡｌＩｎＰからなるクラッド
層で埋込まれた、ＢＨ構造の半導体レーザが形成可能と
なる。このとき、活性層側面を埋込むから、底面の這い
上がり成長を待つ必要はない。そして、最後に、Ｚｎ拡
散による導電型の反転を利用して、電流注入路を作製す
る（第２図（ｅ））。
本構造の最大の利点は、ＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ半
導体材料のＭＯＶＰＥ成長特性を巧みに利用し、屈折率
ガイド構造の半導体レーザを１回のＭＯＶＰＥ成長で作
製できる点である。第４図、第５図および第６図に例示
した従来技術で作製されるレーザでは高Ａｌ組成のＡｌ
ＧａＩｎＰまたはＡｌＩｎＰが製作工程で大気中に露出
されて酸化されるが、第２図の工程で製作される第１図
の実施例ではそれらの高Ａｌ組成分が酸化されないか
ら、ＡｌＧａＩｎＰ半導体結晶の高品質化、さらには、
本レーザの高信頼化の可能性が非常に高くなる。また、
ダブルヘテロ構造の積層後にエッチング工程を含まない
から、成長層厚およびエッチング深さの厳しい制約がな
く、プロセス上の寛容度が増大する。
導体材料のＭＯＶＰＥ成長特性を巧みに利用し、屈折率
ガイド構造の半導体レーザを１回のＭＯＶＰＥ成長で作
製できる点である。第４図、第５図および第６図に例示
した従来技術で作製されるレーザでは高Ａｌ組成のＡｌ
ＧａＩｎＰまたはＡｌＩｎＰが製作工程で大気中に露出
されて酸化されるが、第２図の工程で製作される第１図
の実施例ではそれらの高Ａｌ組成分が酸化されないか
ら、ＡｌＧａＩｎＰ半導体結晶の高品質化、さらには、
本レーザの高信頼化の可能性が非常に高くなる。また、
ダブルヘテロ構造の積層後にエッチング工程を含まない
から、成長層厚およびエッチング深さの厳しい制約がな
く、プロセス上の寛容度が増大する。
以上に本願発明の効果を列挙したように、本願発明のレ
ーザ構造および製造方法を採用することにより、屈折率
ガイド型のＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ半導体レーザが
１回のＭＯＶＰＥ成長により容易な工程で作製でき、し
たがってＡｌＧａＩｎＰ結晶の品質が向上し、ひいては
信頼性および制御性に優れた半導体レーザが得られる。
ーザ構造および製造方法を採用することにより、屈折率
ガイド型のＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ半導体レーザが
１回のＭＯＶＰＥ成長により容易な工程で作製でき、し
たがってＡｌＧａＩｎＰ結晶の品質が向上し、ひいては
信頼性および制御性に優れた半導体レーザが得られる。
以下に上述の実施例については具体数値を挙げてさらに
詳細に説明する。ｎ形ＳｉドープＧａＡｓ(100) 基板６
上に、Ｈ２ＳＯ４とＨ２Ｏ２とＨ２Ｏの混合液によるエ
ッチングで、(011) 方向のメサを形成する。メサの高さ
は、3.0 μｍとした。次に、ＭＯＶＰＥ法により、この
メサ基板上に、厚さ2.5 μｍのＳｅドープＧａＡｓより
なるバッファ層９を積層し、メサ側面に、(111) Ｂ面を
有する新たなメサを形成した後、厚さ1.0 μｍのＳｅド
ープ（Ａｌ0.4 Ｇａ0.6 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐよりなるクラ
ッド層２、厚さ0.1 μｍのノンドープＧａ0.5 Ｉｎ0.5
Ｐよりなる活性層１、厚さ1.0 μｍのＺｎドープ（Ａｌ
0.4 Ｇａ0.6 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐよりなるクラッド層３、
厚さ0.5 μｍのＳｅドープＧａＡｓよりなる電流ブロッ
ク層４をこの順に積層し、ＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ
ダブルヘテロ構造を形成した。そして、最後に、電流注
入部形成のため、メサ上部のみにクラッド層３に至るま
での深さにＺｎ拡散を行った。
詳細に説明する。ｎ形ＳｉドープＧａＡｓ(100) 基板６
上に、Ｈ２ＳＯ４とＨ２Ｏ２とＨ２Ｏの混合液によるエ
ッチングで、(011) 方向のメサを形成する。メサの高さ
は、3.0 μｍとした。次に、ＭＯＶＰＥ法により、この
メサ基板上に、厚さ2.5 μｍのＳｅドープＧａＡｓより
なるバッファ層９を積層し、メサ側面に、(111) Ｂ面を
有する新たなメサを形成した後、厚さ1.0 μｍのＳｅド
ープ（Ａｌ0.4 Ｇａ0.6 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐよりなるクラ
ッド層２、厚さ0.1 μｍのノンドープＧａ0.5 Ｉｎ0.5
Ｐよりなる活性層１、厚さ1.0 μｍのＺｎドープ（Ａｌ
0.4 Ｇａ0.6 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐよりなるクラッド層３、
厚さ0.5 μｍのＳｅドープＧａＡｓよりなる電流ブロッ
ク層４をこの順に積層し、ＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ
ダブルヘテロ構造を形成した。そして、最後に、電流注
入部形成のため、メサ上部のみにクラッド層３に至るま
での深さにＺｎ拡散を行った。
以上の様にして、本実施例の半導体レーザを製作した。
（発明の効果） 上記半導体レーザでは、屈折率ガイド構造を作るのに、
１回のメサ・エッチングと１回のＭＯＶＰＥ成長という
容易な工程で製作可能で、従来に比して製作上の問題点
が大幅に軽減されている。また、上記レーザでは、高Ａ
ｌ組成の半導体層が一度も大気中で露出されることがな
いから、ＤＨ構造を形成する結晶の高品質化、さらに
は、高信頼性が期待できる。また、上記レーザは、エッ
チング深さ等の厳しい制御性が要求されず、プロセスの
寛容度が大である。
１回のメサ・エッチングと１回のＭＯＶＰＥ成長という
容易な工程で製作可能で、従来に比して製作上の問題点
が大幅に軽減されている。また、上記レーザでは、高Ａ
ｌ組成の半導体層が一度も大気中で露出されることがな
いから、ＤＨ構造を形成する結晶の高品質化、さらに
は、高信頼性が期待できる。また、上記レーザは、エッ
チング深さ等の厳しい制御性が要求されず、プロセスの
寛容度が大である。
以上に述べた様に、本願の第１の発明のＧａＩｎＰ／Ａ
ｌＧａＩｎＰ半導体レーザは、１回のＭＯＶＰＥ成長で
製作できる作製容易で、高信頼化が期待できる、プロセ
ス上の寛容度の大きい、屈折率ガイド型半導体レーザで
ある。本願の第２の発明はその本願の第１の発明の半導
体レーザの製造方法を提供するものである。
ｌＧａＩｎＰ半導体レーザは、１回のＭＯＶＰＥ成長で
製作できる作製容易で、高信頼化が期待できる、プロセ
ス上の寛容度の大きい、屈折率ガイド型半導体レーザで
ある。本願の第２の発明はその本願の第１の発明の半導
体レーザの製造方法を提供するものである。
第１図は本願の第１の発明の屈折率ガイド型半導体レー
ザの断面模式図、第２図は第１図のレーザの製作工程
図、第３図は従来のロス・ガイド型半導体レーザの断面
模式図、第４図，第５図および第６図は従来の屈折率ガ
イド型半導体レーザの断面模式図である。 １……活性層、２，３，３′……クラッド層、４……電
流ブロック層（第１図，第２図，第３図ではＧａＡｓ、
第４図，第６図では電流注入部のＡｌＧａＩｎＰよりも
Ａｌ組成の大きいＡｌＧａＩｎＰまたはＡｌＩｎＰ）、
５……キャップ層、６……ＧａＡｓ基板、７，８……電
流ブロック層（活性層よりＡｌ組成の大きなＡｌＧａＩ
ｎＰまたはＡｌＩｎＰ）、９……バッファ層、10……Ｚ
ｎ拡散領域。
ザの断面模式図、第２図は第１図のレーザの製作工程
図、第３図は従来のロス・ガイド型半導体レーザの断面
模式図、第４図，第５図および第６図は従来の屈折率ガ
イド型半導体レーザの断面模式図である。 １……活性層、２，３，３′……クラッド層、４……電
流ブロック層（第１図，第２図，第３図ではＧａＡｓ、
第４図，第６図では電流注入部のＡｌＧａＩｎＰよりも
Ａｌ組成の大きいＡｌＧａＩｎＰまたはＡｌＩｎＰ）、
５……キャップ層、６……ＧａＡｓ基板、７，８……電
流ブロック層（活性層よりＡｌ組成の大きなＡｌＧａＩ
ｎＰまたはＡｌＩｎＰ）、９……バッファ層、10……Ｚ
ｎ拡散領域。
Claims (2)
- 【請求項１】（０１１）方向のメサを有するＧａＡｓ
（１００）基板と、この基板の前記メサの上面および底
面に成長してあり当該メサ上面において別のメサを形成
しているＧａＡｓからなるバッファ層と、このバッファ
層上においてメサ上面とメサ底面とを連結して成長して
ある第１のクラッド層と、この第１のクラッド層上にお
いてメサ上面とメサ底面を分離して成長してあるＧａＩ
ｎＰ活性層と、この活性層および前記第１のクラッド層
のメサ斜面上にメサ上面とメサ底面とを連結して成長し
てある第２のクラッド層とを含んでなり、前記第１及び
第２のクラッド層はＡｌＧａＩｎＰ又はＡｌＩｎＰから
なり前記活性層より禁制帯幅が大きいことを特徴とする
半導体レーザ。 - 【請求項２】ＧａＡｓ（１００）基板上に（０１１）方
向のメサをエッチングにより形成する工程と、前記メサ
基板上に有機金属熱分解気相成長法（以下ＭＯＶＰＥ法
と略記。）によりＧａＡｓからなるバッファ層を積層す
る工程と、前記バッファ層上にＭＯＶＰＥ法によりＡｌ
ＧａＩｎＰ又はＡｌＩｎＰでなる第１のクラッド層をメ
サ上面，底面および側面に積層する工程と、前記第１の
クラッド層より禁制帯幅が小さいＧａＩｎＰでなる活性
層をメサ上面と底面に互いに分離して積層する工程と、
前記活性層より禁制帯幅が大きいＡｌＧａＩｎＰ又はＡ
ｌＩｎＰでなる第２のクラッド層をメサ上面，底面およ
び側面に積層する工程とをこの順に含むことを特徴とす
る半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62189839A JPH0646669B2 (ja) | 1987-07-28 | 1987-07-28 | 半導体レ−ザ及びその製造方法 |
| EP88306916A EP0301826A3 (en) | 1987-07-28 | 1988-07-27 | A semiconductor laser of a refractive index-guided type and a process for fabricating the same |
| US07/225,454 US4852110A (en) | 1987-07-28 | 1988-07-28 | Semiconductor laser of a refractive index-guided type and a process for fabricating the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62189839A JPH0646669B2 (ja) | 1987-07-28 | 1987-07-28 | 半導体レ−ザ及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6432692A JPS6432692A (en) | 1989-02-02 |
| JPH0646669B2 true JPH0646669B2 (ja) | 1994-06-15 |
Family
ID=16248069
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62189839A Expired - Lifetime JPH0646669B2 (ja) | 1987-07-28 | 1987-07-28 | 半導体レ−ザ及びその製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4852110A (ja) |
| EP (1) | EP0301826A3 (ja) |
| JP (1) | JPH0646669B2 (ja) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB8622767D0 (en) * | 1986-09-22 | 1986-10-29 | British Telecomm | Semiconductor structures |
| JP2752423B2 (ja) * | 1989-03-31 | 1998-05-18 | 三菱電機株式会社 | 化合物半導体へのＺｎ拡散方法 |
| JP2827326B2 (ja) * | 1989-09-27 | 1998-11-25 | 住友電気工業株式会社 | 半導体レーザの製造方法 |
| US5255281A (en) * | 1990-04-26 | 1993-10-19 | Fujitsu Limited | Semiconductor laser having double heterostructure |
| EP0454476A3 (en) | 1990-04-26 | 1992-04-01 | Fujitsu Limited | Semiconductor laser having double heterostructure and method of producing the same |
| US5202285A (en) * | 1990-04-26 | 1993-04-13 | Fujitsu Limited | Semiconductor laser having double heterostructure and method of producing same |
| JPH0474488A (ja) * | 1990-07-16 | 1992-03-09 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置およびその製造方法 |
| US5179040A (en) * | 1990-07-16 | 1993-01-12 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of making a semiconductor laser device |
| EP0473443B1 (en) * | 1990-08-30 | 1999-03-24 | Sharp Kabushiki Kaisha | Buried-stripe type semiconductor laser device |
| JP2508409B2 (ja) * | 1990-11-26 | 1996-06-19 | 三菱電機株式会社 | 半導体レ―ザ装置 |
| JPH04236468A (ja) * | 1991-01-18 | 1992-08-25 | Toshiba Corp | 光通信用発光ダイオ−ド素子 |
| JP2943510B2 (ja) * | 1991-08-09 | 1999-08-30 | 日本電気株式会社 | 可変波長半導体レーザ装置 |
| EP0533197A3 (en) * | 1991-09-20 | 1993-11-03 | Fujitsu Ltd | Stripe laser diode having an improved efficiency for current confinement |
| US5208821A (en) * | 1992-01-24 | 1993-05-04 | At&T Bell Laboratories | Buried heterostructure lasers using MOCVD growth over patterned substrates |
| JP3472714B2 (ja) * | 1999-01-25 | 2003-12-02 | シャープ株式会社 | 半導体発光素子の製造方法 |
| US6577658B1 (en) | 1999-09-20 | 2003-06-10 | E20 Corporation, Inc. | Method and apparatus for planar index guided vertical cavity surface emitting lasers |
| NL1015714C2 (nl) * | 2000-07-14 | 2002-01-15 | Dsm Nv | Werkwijze voor het kristalliseren van enantiomeer verrijkt 2-acetylthio-3-fenylpropaanzuur. |
| JP4853008B2 (ja) * | 2005-12-14 | 2012-01-11 | 住友電気工業株式会社 | 半導体光素子を作製する方法 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4099305A (en) * | 1977-03-14 | 1978-07-11 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Fabrication of mesa devices by MBE growth over channeled substrates |
| US4429397A (en) * | 1980-06-26 | 1984-01-31 | Nippon Electric Co., Ltd. | Buried heterostructure laser diode |
| US4523318A (en) * | 1982-10-29 | 1985-06-11 | Rca Corporation | Semiconductor laser having high manufacturing yield |
| JPS59129486A (ja) * | 1983-01-14 | 1984-07-25 | Toshiba Corp | 半導体レーザ装置の製造方法 |
| GB2154059B (en) * | 1984-01-25 | 1987-10-28 | Hitachi Ltd | Light emitting chip and communication apparatus using the same |
| JPS60154689A (ja) * | 1984-01-25 | 1985-08-14 | Hitachi Ltd | 発光素子およびこれを用いた光通信装置 |
| JPS60192379A (ja) * | 1984-03-12 | 1985-09-30 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS6129189A (ja) * | 1984-07-19 | 1986-02-10 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体レ−ザ |
| JP2716693B2 (ja) * | 1985-02-08 | 1998-02-18 | ソニー株式会社 | 半導体レーザー |
| JPS6225485A (ja) * | 1985-07-25 | 1987-02-03 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レ−ザ装置 |
-
1987
- 1987-07-28 JP JP62189839A patent/JPH0646669B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1988
- 1988-07-27 EP EP88306916A patent/EP0301826A3/en not_active Ceased
- 1988-07-28 US US07/225,454 patent/US4852110A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0301826A2 (en) | 1989-02-01 |
| JPS6432692A (en) | 1989-02-02 |
| EP0301826A3 (en) | 1990-03-21 |
| US4852110A (en) | 1989-07-25 |
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