JPS62171176A - 半導体レ−ザ - Google Patents
半導体レ−ザInfo
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- JPS62171176A JPS62171176A JP1185986A JP1185986A JPS62171176A JP S62171176 A JPS62171176 A JP S62171176A JP 1185986 A JP1185986 A JP 1185986A JP 1185986 A JP1185986 A JP 1185986A JP S62171176 A JPS62171176 A JP S62171176A
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Weting (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、光通信や光情報システムで信号源として用い
られる半導体レーザに関する。
られる半導体レーザに関する。
光情報を伝送する際にその光源として用いられる半導体
レーザとしては、埋め込み形のものが主流を占めている
。これは、埋め込み形の半導体レーザが(i)低電流閾
値、(11)安定な単一水平モード、(iii )高温
動作可能等の優れた特徴を有しているからである。
レーザとしては、埋め込み形のものが主流を占めている
。これは、埋め込み形の半導体レーザが(i)低電流閾
値、(11)安定な単一水平モード、(iii )高温
動作可能等の優れた特徴を有しているからである。
ところで通常の埋め込み形の半導体レーザの電流閾値は
、長波長帯の場合、300μmの共振器長で20mA程
度となる。しかしながら、構造を起因とする漏れ電流を
更に小さく抑えると、1桁台の電流閾値が可能となる。
、長波長帯の場合、300μmの共振器長で20mA程
度となる。しかしながら、構造を起因とする漏れ電流を
更に小さく抑えると、1桁台の電流閾値が可能となる。
閾値の低下は、無駄な熱量の発生を抑え、半導体レーザ
の特性を良好に保つ上で重要である。
の特性を良好に保つ上で重要である。
電流閾値を低く抑えた半導体レーザの製造方法は、例え
ばカリフォルニア工科大学のハッソン氏(A、Hass
on)等によって提案されている。
ばカリフォルニア工科大学のハッソン氏(A、Hass
on)等によって提案されている。
この詳細については、アプライド・フィジクス・レクー
ズ(APPLI[ED P)IYSIC3LETTER
3)所載、1983年第43巻第5号第403ページか
ら第405ページに記載がある。
ズ(APPLI[ED P)IYSIC3LETTER
3)所載、1983年第43巻第5号第403ページか
ら第405ページに記載がある。
この提案による半導体レーザの製造方法によれば、n形
のInP(インジウムリン)の基板上にn形InPクラ
ッド層と、ノンドープのInGaAsP (インジウム
ガリウムひ素リン)の活性層と、P形InPクラッド層
を順に積層し、この後、2つの■溝を科学エツチングに
よって前記したn形InPクラッド層を越える深さにま
で形成する。次に、InGaASPのみを選択的にエツ
チングする水酸化カリウムと赤面カリの水溶液を用いて
、2つの■溝に挾まれた活性層の両サイドを1〜2μm
残して除去する。この後、このウェハを高温にさらし、
2つの■溝に挟まれたメサ上のn形1nPクラッド層と
p形InPクラッド層の間の空隙を消失させて、活性層
がn形とp形りラッド層で完全に埋め込まれるようにし
ている。
のInP(インジウムリン)の基板上にn形InPクラ
ッド層と、ノンドープのInGaAsP (インジウム
ガリウムひ素リン)の活性層と、P形InPクラッド層
を順に積層し、この後、2つの■溝を科学エツチングに
よって前記したn形InPクラッド層を越える深さにま
で形成する。次に、InGaASPのみを選択的にエツ
チングする水酸化カリウムと赤面カリの水溶液を用いて
、2つの■溝に挾まれた活性層の両サイドを1〜2μm
残して除去する。この後、このウェハを高温にさらし、
2つの■溝に挟まれたメサ上のn形1nPクラッド層と
p形InPクラッド層の間の空隙を消失させて、活性層
がn形とp形りラッド層で完全に埋め込まれるようにし
ている。
この技法は、通常、マス・トランポート(MASS T
RANSPORT )技術と呼ばれており、漏れ電流の
低減に有効である。この技法をそのまま取り入れたのが
、英国のSTL社(スタンダード・テレフォン・ラボラ
トリ−社)である。エレクトロニクス ウィーク(巳し
巳CTR0NICS IIIEEK)誌所載、1984
年10月22日号第36ページから第37ページに記載
された内容によると、室温で4.5mAの低電流閾値の
半導体レーザが得られている。
RANSPORT )技術と呼ばれており、漏れ電流の
低減に有効である。この技法をそのまま取り入れたのが
、英国のSTL社(スタンダード・テレフォン・ラボラ
トリ−社)である。エレクトロニクス ウィーク(巳し
巳CTR0NICS IIIEEK)誌所載、1984
年10月22日号第36ページから第37ページに記載
された内容によると、室温で4.5mAの低電流閾値の
半導体レーザが得られている。
ところでこの従来の方法で製造した半導体レーザは、2
つの溝をそのままにしており、この中に半導体層を埋め
込んではいない。このため、この半導体レーザをヒート
シンク上にマウントする場合には、ジャンクション・ア
ップにしないとマウント時に使用する半田が溝に入り込
むおそれがある。しかしながら、ジャンクション・アッ
プで半導体レーザの実装を行うと、ジャンクション・ダ
ウンに比べて長波長の場合で10°C/Wの熱抵抗増加
となり、電流閾値が上昇して前記したマス・トランスポ
ート技術が活きてこないという問題があった。
つの溝をそのままにしており、この中に半導体層を埋め
込んではいない。このため、この半導体レーザをヒート
シンク上にマウントする場合には、ジャンクション・ア
ップにしないとマウント時に使用する半田が溝に入り込
むおそれがある。しかしながら、ジャンクション・アッ
プで半導体レーザの実装を行うと、ジャンクション・ダ
ウンに比べて長波長の場合で10°C/Wの熱抵抗増加
となり、電流閾値が上昇して前記したマス・トランスポ
ート技術が活きてこないという問題があった。
本発明では、活性層の周囲をこの活性層よりもエネルギ
・ギャップが大きく、かつ屈折率の小さい半導体材料で
覆った埋め込みヘテロ構造の半導体レーザにおいて、半
導体基板から遠い側の活性層中央部を除いた周囲全体を
同一の導電形の半導体層で覆い、中央部にのみ異種の導
電形の半導体層で覆い、更に活性層に近い側の電極面が
平坦化されるように半導体層で全体を埋め込むようにし
た。
・ギャップが大きく、かつ屈折率の小さい半導体材料で
覆った埋め込みヘテロ構造の半導体レーザにおいて、半
導体基板から遠い側の活性層中央部を除いた周囲全体を
同一の導電形の半導体層で覆い、中央部にのみ異種の導
電形の半導体層で覆い、更に活性層に近い側の電極面が
平坦化されるように半導体層で全体を埋め込むようにし
た。
以下実施例につき本発明の詳細な説明する。
第1図は本発明の一実施例における半導体レーザの構造
を表わしたものであり、第2図(A)〜(E)はその製
造プロセスを示したものである。
を表わしたものであり、第2図(A)〜(E)はその製
造プロセスを示したものである。
第2図を基にして本実施例の半導体レーザについてその
製造過程を説明する。
製造過程を説明する。
まず同図(A)に示すように、n形1nP基板1上に液
相エピタキシャル成長方法によって、n形1nPクラッ
ド層2、ノンドープ活性層3、n形InP電流ブロック
層4を順に積層させる。
相エピタキシャル成長方法によって、n形1nPクラッ
ド層2、ノンドープ活性層3、n形InP電流ブロック
層4を順に積層させる。
次に同図(B)に示すように、n形InP基板1の<0
11>方向にメサ5幅10μmを残し、全体をn形1n
P基板1に達するまでエツチングする。エツチング液と
しては、例えば臭素を2%含むメチルアルコール溶液を
使用すればよい。
11>方向にメサ5幅10μmを残し、全体をn形1n
P基板1に達するまでエツチングする。エツチング液と
しては、例えば臭素を2%含むメチルアルコール溶液を
使用すればよい。
次にメサ5上にエツチング幅2.5μmのマスクパター
ンを切る。そして水酸化カリウムと赤面カリ(K3
F e (CN)6 ]と水を2+1:6の比で調整し
た混合液中にウェハを短時間浸し、ノンドープInGa
AsP活性層3を4μm幅とする。次に硫酸と過酸化水
素水と水が3:1:1の比に混合され20°C程度の温
度に調整された水溶液をInP用のエツチング液として
用い、メサ5を化学エツチングする。この連続したエツ
チングプロセスによって、同図(C)に示したようにn
形InPクラッド層2とn形InP電流ブロック層4と
の間に空隙6が形成され、更にメサ5上にノンドープI
nGaAsP活性層3にまで達する溝7が形成される。
ンを切る。そして水酸化カリウムと赤面カリ(K3
F e (CN)6 ]と水を2+1:6の比で調整し
た混合液中にウェハを短時間浸し、ノンドープInGa
AsP活性層3を4μm幅とする。次に硫酸と過酸化水
素水と水が3:1:1の比に混合され20°C程度の温
度に調整された水溶液をInP用のエツチング液として
用い、メサ5を化学エツチングする。この連続したエツ
チングプロセスによって、同図(C)に示したようにn
形InPクラッド層2とn形InP電流ブロック層4と
の間に空隙6が形成され、更にメサ5上にノンドープI
nGaAsP活性層3にまで達する溝7が形成される。
この後、ウェハを690°Cに達する炉の中に入れ加熱
すると、空隙6が消失し、同図(D)に示すようにn形
1.nPクラッド層2とn形1nP電流ブロック層4と
が隣接する。
すると、空隙6が消失し、同図(D)に示すようにn形
1.nPクラッド層2とn形1nP電流ブロック層4と
が隣接する。
この後、同図(E)に示すようにメサ5を半導体層で埋
め込む。まずn形InP埋め込み層8でメサ5の周囲を
埋め、次に全体の平坦化を図るためにp形InPクラッ
ド層9とp形 InGaAsPキャップ層10を順に積層させる。
め込む。まずn形InP埋め込み層8でメサ5の周囲を
埋め、次に全体の平坦化を図るためにp形InPクラッ
ド層9とp形 InGaAsPキャップ層10を順に積層させる。
最後に第1図に示すようにp形InGaAsPキャップ
層10の上にp側電極11としてAu−Znを蒸着し、
水素雲囲気中でアロイをした後、n形InP基板1の図
で下側の面にAu−Ge−N1のn側電極・12を蒸着
し、アロイしてウェハの製作を終了する。
層10の上にp側電極11としてAu−Znを蒸着し、
水素雲囲気中でアロイをした後、n形InP基板1の図
で下側の面にAu−Ge−N1のn側電極・12を蒸着
し、アロイしてウェハの製作を終了する。
以上のようにして製作した本実施例の半導体レーザでは
、ノンドープInGaAsP活性層3の周囲がすべてn
形1nP層で囲まれており、わずかにノンドープInG
aAsP活性層3の中央部にのみp形InPクラッド層
9が接している。このため、p側電極11から注入され
る正孔はノンドープInGaAsP活性層3の中央部を
通ることになる。従って、電子との再結合はノンドープ
InGaAsP活性層3の中央部に限定されることにな
る。またこの中央部でもノンドープInGaAsP活性
層3の実効的な幅が2μm程度に小さく抑えられている
ので、長波長帯における単−横モード発振が満足されて
いる。
、ノンドープInGaAsP活性層3の周囲がすべてn
形1nP層で囲まれており、わずかにノンドープInG
aAsP活性層3の中央部にのみp形InPクラッド層
9が接している。このため、p側電極11から注入され
る正孔はノンドープInGaAsP活性層3の中央部を
通ることになる。従って、電子との再結合はノンドープ
InGaAsP活性層3の中央部に限定されることにな
る。またこの中央部でもノンドープInGaAsP活性
層3の実効的な幅が2μm程度に小さく抑えられている
ので、長波長帯における単−横モード発振が満足されて
いる。
なお、この実施例の半導体レーザは、共振器長が300
μm、ノンドープInGaAsP活性層3の厚さが0.
08μm1その実効的な厚さが前記したように2μmと
なっているが、これに限られるものではない。すなわち
、結晶成長の状態は成長条件によって大きく異なるので
、成長条件の変化に応じて適切な寸法を用いるべきこと
はいうまでもない。
μm、ノンドープInGaAsP活性層3の厚さが0.
08μm1その実効的な厚さが前記したように2μmと
なっているが、これに限られるものではない。すなわち
、結晶成長の状態は成長条件によって大きく異なるので
、成長条件の変化に応じて適切な寸法を用いるべきこと
はいうまでもない。
本実施例の半導体レーザ素子では、室温状態で1桁台の
5mAの低電流閾値を実現することができた。この素子
は、ノンドープInGaAsP活性層3に近い側の電極
(p側電極11)が平坦となっているため、ジャンクシ
ョン・ダウンのマウント実装が可能となり、この場合に
は放熱が良好となるため長時間の使用に際しても信頼性
に問題を生じない。もちろん、ジャンクション・アップ
でマウント実装を行うことも差し支えない。
5mAの低電流閾値を実現することができた。この素子
は、ノンドープInGaAsP活性層3に近い側の電極
(p側電極11)が平坦となっているため、ジャンクシ
ョン・ダウンのマウント実装が可能となり、この場合に
は放熱が良好となるため長時間の使用に際しても信頼性
に問題を生じない。もちろん、ジャンクション・アップ
でマウント実装を行うことも差し支えない。
以上説明した実施例では、半導体材料としてInPおよ
びInGaAsP系の材料を使用したが、これに限らず
GaAsおよびAlGaAs系等の他の組み合わせ材料
を用いることも可能である。また実施例ではn形InP
基板を使用したが、p形InP基板を使用してもよい。
びInGaAsP系の材料を使用したが、これに限らず
GaAsおよびAlGaAs系等の他の組み合わせ材料
を用いることも可能である。また実施例ではn形InP
基板を使用したが、p形InP基板を使用してもよい。
この場合には、実施例で示したn形の導電材料をp形の
導電材料に、またp形の導電材料をn形の導電材料に変
更する必要がある。
導電材料に、またp形の導電材料をn形の導電材料に変
更する必要がある。
また実施例ではノンドープInGaAsP活性層3上に
n形InP電流ブロック層4を積層させたが、活性層表
面の汚染を嫌う意味でノンドープInGaAsP活性層
3上にエツチングストップ層として組成の異なるInG
aAsP層を積層し、続いてn形InP電流ブロック層
4を積層させてもよい。この場合、エツチングストップ
層としては、薄くかつノンドープInGaAsP活性層
3との屈折率差が大きくできるような材料組成が望まし
い。
n形InP電流ブロック層4を積層させたが、活性層表
面の汚染を嫌う意味でノンドープInGaAsP活性層
3上にエツチングストップ層として組成の異なるInG
aAsP層を積層し、続いてn形InP電流ブロック層
4を積層させてもよい。この場合、エツチングストップ
層としては、薄くかつノンドープInGaAsP活性層
3との屈折率差が大きくできるような材料組成が望まし
い。
以上説明したように本発明によれば、活性層に近い側の
電極面が平坦化されるので、ジャンクション・ダウンで
ヒートシンク上にマウントしても、これと反対側の電極
面にワイヤボンディングを行う際に素子自体に無理な力
がかからず、この点でも信頼性の向上に寄与することが
できる。
電極面が平坦化されるので、ジャンクション・ダウンで
ヒートシンク上にマウントしても、これと反対側の電極
面にワイヤボンディングを行う際に素子自体に無理な力
がかからず、この点でも信頼性の向上に寄与することが
できる。
図面は本発明の一実施例を説明するためのもので、第1
図は半導体レーザの構造を示す斜視図、第2図(Δ)〜
(E)はこの半導体レーザの製造プロセスを示す断面図
である。 1・・・・・・n形1nP基板、 2・・・・・・n形InPクラッド層、3・・・・・・
ノンドープInGaAsP活性層、4・・・・・・n形
InP電流ブロック層、9・・・・・・p形TnPクラ
ッド層、10−1)JgIlo−1)Jキー? ツブ層
、11・・・・・・p側電極、 12・・・・・・n側電極。 出 願 人 日本電気株式会社 代 理 人
図は半導体レーザの構造を示す斜視図、第2図(Δ)〜
(E)はこの半導体レーザの製造プロセスを示す断面図
である。 1・・・・・・n形1nP基板、 2・・・・・・n形InPクラッド層、3・・・・・・
ノンドープInGaAsP活性層、4・・・・・・n形
InP電流ブロック層、9・・・・・・p形TnPクラ
ッド層、10−1)JgIlo−1)Jキー? ツブ層
、11・・・・・・p側電極、 12・・・・・・n側電極。 出 願 人 日本電気株式会社 代 理 人
Claims (1)
- 活性層の周囲をこの活性層よりもエネルギギャップが大
きくかつ屈折率の小さな半導体材料で覆った埋め込みヘ
テロ構造のレーザであって、半導体基板から遠い側の前
記活性層中央部を除いた周囲全体が同一の導電形の半導
体層で覆われ、前記活性層中央部のみが異種の導電形の
半導体層で覆われており、この活性層中央部に近い側の
電極面が平坦となるように半導体層で全体を埋め込んだ
ことを特徴とする半導体レーザ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1185986A JPS62171176A (ja) | 1986-01-24 | 1986-01-24 | 半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1185986A JPS62171176A (ja) | 1986-01-24 | 1986-01-24 | 半導体レ−ザ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62171176A true JPS62171176A (ja) | 1987-07-28 |
Family
ID=11789450
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1185986A Pending JPS62171176A (ja) | 1986-01-24 | 1986-01-24 | 半導体レ−ザ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62171176A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63169086A (ja) * | 1987-01-06 | 1988-07-13 | Fujikura Ltd | 埋込型半導体レ−ザの製造方法 |
-
1986
- 1986-01-24 JP JP1185986A patent/JPS62171176A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63169086A (ja) * | 1987-01-06 | 1988-07-13 | Fujikura Ltd | 埋込型半導体レ−ザの製造方法 |
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