JPS63164374A - Semiconductor laser device and manufacture thereof - Google Patents
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
本発明は、半導体レーザ技術に係わり、特にI nGa
AlPGaAl−−ザ装置及びその製造方法に関する。[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to semiconductor laser technology, and in particular to InGa laser technology.
The present invention relates to an AlPGaAl device and a manufacturing method thereof.
(従来の技術)
InGaAiPは、m−v族化合物半導体中で最大のバ
ンドギャップを存するため、短波長で発振する半導体レ
ーザの材料として注目されている。特に、GaAsを基
板とし、これに格子整合するI nGaAノPをクラッ
ド層、InGaPを活性層とした半導体レーザは600
ns+帯の発振波長を持ち、可視光半導体レーザとし
てHe−N eガスレーザに代わる様々な用途が考えら
れ重要である。(Prior Art) InGaAiP has the largest bandgap among m-v group compound semiconductors, and is therefore attracting attention as a material for semiconductor lasers that oscillate at short wavelengths. In particular, a semiconductor laser with a GaAs substrate, a cladding layer of InGaANOP that is lattice matched to the GaAs substrate, and an active layer of InGaP is 600
It has an oscillation wavelength in the ns+ band, and is important as it can be used as a visible light semiconductor laser in a variety of ways as an alternative to He-Ne gas lasers.
半導体レーザの短波長化・高信頼化には、実際に発光再
結合が生じる活性層に対し、それよりも十分にバンドギ
ャップエネルギーが大きく、注入されたキャリアを活性
層内に有効に閉込めることのできるクラッド層が存在す
ることが重要である。In order to shorten the wavelength and improve the reliability of semiconductor lasers, it is necessary to have a bandgap energy that is sufficiently larger than that of the active layer where radiative recombination actually occurs, and to effectively confine injected carriers within the active layer. It is important that there is a cladding layer that can
GaAsに格子整合するInGaP活性層では、AI組
成の増加と共にそのバンドギャップエネルギーは大きく
なり、クラッド層材料として望ましいものとなる。In an InGaP active layer that is lattice matched to GaAs, its bandgap energy increases as the AI composition increases, making it desirable as a cladding layer material.
しかしながら、I nにaAIPSCtにp型環電性を
持つInGaAJPにおいては、バンドギャップエネル
ギーの増加と共にその低抵抗化が困難となる。本発明者
等は有機金属熱分解気相成長法(以下MOCVD法と略
記する)により、GaAs基板に格子整合し、バンドギ
ャップが2J oV以上の高Aノ組成I nGaAノP
に対するp型ドーピングの実験を繰返した。その結果、
良好な結晶性を保ちつつ実現できる抵抗率は0.7Ωa
以上であることが判った。However, in InGaAJP, which has p-type ring conductivity in aAIPSCt in In, it becomes difficult to lower the resistance as the bandgap energy increases. The present inventors have developed a high-A composition InGaA nanoP with a bandgap of 2 J oV or more, which is lattice matched to a GaAs substrate and has a band gap of 2 J oV or more, using a metal organic pyrolysis vapor deposition method (hereinafter abbreviated as MOCVD method).
The p-type doping experiment was repeated for . the result,
The resistivity that can be achieved while maintaining good crystallinity is 0.7Ωa.
It turns out that this is all.
また、半導体レーザを作製する上ではオーミック接触と
なる電極を形成できることが重要である。Furthermore, in manufacturing a semiconductor laser, it is important to be able to form electrodes that make ohmic contact.
しかしながら、InGaAiPクラッド層へ直接オーミ
ック接触を形成するのは非常に困難である。However, it is very difficult to form a direct ohmic contact to the InGaAiP cladding layer.
コレハ、InGaA、i?Pのバンドギャップが非常に
大きいこと、また特にp型において高濃度のドーピング
が困難である等の事情によるものと考えられる。このた
め、InGaAl!Pクラッド層上にI nGaP或い
はGaAS等による高濃度にドーピングされたコンタク
ト層を設けることにより、オーミック接触を容易に行え
るようにする方法が考えられている。Coreha, InGaA, i? This is thought to be due to circumstances such as the extremely large band gap of P and the difficulty in doping at a high concentration, especially in p-type. For this reason, InGaAl! A method has been considered in which ohmic contact can be easily established by providing a highly doped contact layer made of InGaP, GaAS, or the like on the P cladding layer.
さて、このようにInGaAIPクラッド層上に高濃度
にドーピングされたコンタクト層が必要であることを考
慮した上で、このレーザの電流狭窄について考えてみる
。以下の議論では、コンタクト層をp型として進めるが
、n型であってもその事情は同様である。Now, taking into consideration the need for a highly doped contact layer on the InGaAIP cladding layer, let us consider the current confinement of this laser. In the following discussion, we will proceed assuming that the contact layer is p-type, but the situation is the same even if it is n-type.
p型コンタクト層上に5i02.Si3N4等の絶縁膜
を形成し、これによって電流狭窄を行う方法が報告され
ている。第3図は5i02を絶縁膜とする5i02スト
ライプレーザである。図中31はn−GaAs基板、3
2はn−
I nGaAノPクラッド層、33はInGaP活性層
、34はp−1nGaAノPクラッド層、35はp−G
aAsコンタクト層、36は5i02絶縁膜、37はp
側電極、3Bはn側電極である。5i02. on the p-type contact layer. A method has been reported in which an insulating film such as Si3N4 is formed and current confinement is performed using this film. FIG. 3 shows a 5i02 stripe laser using 5i02 as an insulating film. In the figure, 31 is an n-GaAs substrate, 3
2 is an n-I nGaA-P cladding layer, 33 is an InGaP active layer, 34 is a p-1nGaA-P cladding layer, and 35 is a p-G
aAs contact layer, 36 5i02 insulating film, 37 p
The side electrode 3B is an n-side electrode.
このレーザは、MOCVD法による第1回目の結晶成長
でダブルへテロ構造を作成した後、スパッタリング法等
により約1000人程度の5i02膜36を形成し、フ
ォトマスクを用いたエツチングによりストライブ状に5
iO2JII36を除去し、その後電極37.38を形
成することによって実現される。そして、上記工程は比
較的容易であり、再現性にも優れている。In this laser, after a double heterostructure is created by the first crystal growth using the MOCVD method, a 5i02 film 36 of about 1000 layers is formed by a sputtering method, etc., and then formed into a stripe shape by etching using a photomask. 5
This is achieved by removing the iO2JII 36 and then forming the electrodes 37,38. The above steps are relatively easy and have excellent reproducibility.
しかしながら、第3図に示す構造のレーザでは次のよう
な問題点がある。即ち、良好なオーミック接触を得るた
めにp−GaAsコンタクト層のドーピングを高濃度と
すると、その比抵抗は非常に小さく (0,1Ωn以
下)なる。これに対し、p−InGaA、17Pクラッ
ド層の比抵抗は0.7Ωα以上と高いため、電流はp−
C;aAsコンタクト層で横方向へ大きく拡がってしま
い、しきい値電流の上昇を招く結果となる。これを防ぐ
ためには、p−GaAs層を薄くすることが有効であり
、且つp−GaAs層を薄くすることは活性層における
熱をp側電極に逃がすにも有効である。しかし、S i
02 、S i3 N4等の絶縁膜はGaAs。However, the laser having the structure shown in FIG. 3 has the following problems. That is, if the p-GaAs contact layer is doped at a high concentration in order to obtain good ohmic contact, its specific resistance becomes extremely small (below 0.1 Ωn). On the other hand, the specific resistance of the p-InGaA, 17P cladding layer is as high as 0.7Ωα or more, so the current is
C: The aAs contact layer spreads significantly in the lateral direction, resulting in an increase in threshold current. In order to prevent this, it is effective to make the p-GaAs layer thin, and making the p-GaAs layer thin is also effective in dissipating heat in the active layer to the p-side electrode. However, S i
The insulating films such as 02, S i3 N4, etc. are GaAs.
I nGaAノP等の半導体結晶と比べその熱伝導率が
小さので、この種の絶縁膜を用いたレーザでは、直流動
作時の活性層温度の上昇と云う問題は解決されない。Since its thermal conductivity is lower than that of a semiconductor crystal such as InGaA, a laser using this type of insulating film cannot solve the problem of an increase in the temperature of the active layer during direct current operation.
一方、MOCVD法による結晶成長を2回以上行うこと
により、第4図に示すような構造を持ったレーザが提案
されている。図中41はn−GaAs基板、42はn−
1nGaAノPクラッド層、43はInGaP活性層、
44はp−I nGaAノPクラッド層、45はp−G
aAs第1コンタクト層、46はn−GaAs電流狭窄
層、47はp−GaAs第2コンタクト層、48゜49
は電極である。On the other hand, a laser having a structure as shown in FIG. 4 has been proposed by performing crystal growth by MOCVD twice or more. In the figure, 41 is an n-GaAs substrate, 42 is an n-
1nGaA P cladding layer, 43 InGaP active layer,
44 is p-I nGaA P cladding layer, 45 is p-G
aAs first contact layer; 46, n-GaAs current confinement layer; 47, p-GaAs second contact layer; 48°49
is an electrode.
このレーザは、MOCVD法による第1回目の結晶成長
でn−GaAs基板41上にn−GaAs電流狭窄層4
6までを順次成長したのち、フォトマスクを用いたエツ
チングによりn−GaAs電流狭窄層46をストライブ
状にエツチングし、MOCVD法による第2回目の結晶
成長でp−GaAs第2コンタクト層47を形成したも
のである。p−GaAs第1コンタクト層45は、第2
回目の結晶成長の際にAI!を含む表面を露出すること
による酸化膜等の影響を防ぐためである。This laser is formed by forming an n-GaAs current confinement layer 4 on an n-GaAs substrate 41 during the first crystal growth using the MOCVD method.
6, the n-GaAs current confinement layer 46 is etched into stripes by etching using a photomask, and the p-GaAs second contact layer 47 is formed by the second crystal growth using the MOCVD method. This is what I did. The p-GaAs first contact layer 45
AI during the second crystal growth! This is to prevent the influence of an oxide film etc. due to exposing the surface containing the oxide.
しかしながら、第4図に示す構造のレーザでは次のよう
な問題点がある。即ち、発光波長に対して不透明である
n−GaAs層を電流狭窄に用いるため、その厚さを1
μm程度以上に厚くしなければならない。これは、電流
狭窄層にしみ出した光により該狭窄層が励起され、電流
狭窄層が薄い場合には短絡が生じると云う現象、つまり
光によるターンオンを防ぐためである。従って、第2回
目の結晶成長は大きな段差上への成長をしなければなら
ず、良好な結晶を得ることが難しくなる。However, the laser having the structure shown in FIG. 4 has the following problems. That is, since the n-GaAs layer, which is opaque to the emission wavelength, is used for current confinement, its thickness is reduced to 1
It must be thicker than approximately μm. This is to prevent the phenomenon that the current confinement layer is excited by light seeping into the current confinement layer and short circuit occurs when the current confinement layer is thin, that is, turn-on due to light. Therefore, the second crystal growth must be performed on a large step, making it difficult to obtain a good crystal.
また、5i02ストライプレーザと同様の事情により、
p−GaAs第1コンタクト層は薄いことが望ましいが
、この層が薄いと、n−GaAsf!!流狭窄層をエツ
チングする際にエツチング深さを精密にコントロール必
要があり、均一性、再現性に問題を生じる可能性を持っ
ている。さらに、MOCVD法による結晶成長を2回行
わなければならないと云うことは、生産性、再現性等に
問題を生じる可能性がある。Also, due to the same circumstances as the 5i02 stripe laser,
It is desirable that the p-GaAs first contact layer be thin, but if this layer is thin, the n-GaAsf! ! When etching the flow constriction layer, it is necessary to precisely control the etching depth, which may cause problems in uniformity and reproducibility. Furthermore, having to perform crystal growth by MOCVD twice may cause problems in productivity, reproducibility, and the like.
また1、第4図の構造において、p−GaAs第2コン
タクト層を形成せずに、段差上に直接p側電極を形成し
た構造がGaAlAs系のダブルへテロレーザにおいて
提案されているが、エツチングの制御性や大きな段差上
への電極形成による電極の段切れ等の問題があることに
変わりはない。In addition, in the structures shown in Figs. 1 and 4, a structure in which the p-side electrode is directly formed on the step without forming the p-GaAs second contact layer has been proposed for a GaAlAs double hetero laser. There are still problems such as controllability and electrode breakage due to formation of electrodes on large steps.
(発明が解決しようとする問題点)
このように従来、電流狭窄層として絶縁膜を用いたレー
ザは、放熱性が悪く、さらに良好な電流狭窄を実現でき
ない。また、電流狭窄層としてGaAsを用いたレーザ
は、電流狭窄層における段差が大となり、結晶品質の低
下や段切れ発生等の問題がある。さらに、コンタクト層
を薄くできないので、良好な電流狭窄ができない。つま
り、従来技術では、良好な電流狭窄と良好な放熱特性を
共に満足し、高い再現性を保持しつつ、高い信頼性を有
するInGaAJ!P系半導体レーザを実現することは
極めて困難であった。(Problems to be Solved by the Invention) As described above, conventional lasers using an insulating film as a current confinement layer have poor heat dissipation properties and cannot achieve even better current confinement. Further, a laser using GaAs as a current confinement layer has a large step difference in the current confinement layer, resulting in problems such as deterioration of crystal quality and generation of step breakage. Furthermore, since the contact layer cannot be made thin, good current confinement cannot be achieved. In other words, with the conventional technology, InGaAJ! satisfies both good current confinement and good heat dissipation characteristics, maintains high reproducibility, and has high reliability! It has been extremely difficult to realize a P-based semiconductor laser.
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、I nGaAノPをクラッドとする半
導体レーザにおいても、良好な電流狭窄及び良好な放熱
特性を得ることができ、再現性及び信頼性の向上をはか
り得る半導体レーザ装置を提供することにある。The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and its purpose is to be able to obtain good current confinement and good heat dissipation characteristics even in a semiconductor laser having an InGaA nanoP cladding, and to reproduce the same. An object of the present invention is to provide a semiconductor laser device that can improve performance and reliability.
また、本発明の他の目的は、上記半導体レーザ装置を容
易に作成するための半導体レーザ装置の製造方法を提供
することにある。Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor laser device for easily manufacturing the semiconductor laser device.
[発明の構成]
(問題点を解決するための手段)
本発明の骨子は、InGaAl!Pをクラッド層とする
半導体レーザにおいて、GaAs。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The gist of the present invention is that InGaAl! In a semiconductor laser having a P cladding layer, GaAs.
InC;aP等のコンタクト層を介して、InGaAl
!Pからなる電流狭窄層を設けることにより、高い生産
性・再現性を保持しつつ、高い信頼性を有するものを作
成することを可能とした点にある。InGaAl through a contact layer such as InC;aP
! By providing a current confinement layer made of P, it is possible to create a device with high reliability while maintaining high productivity and reproducibility.
即ち本発明は、活性層を
In Ga AJ!P(0≦x、 y≦1)か1
−x−y y x
らなるクラッド層で挟んでなるダブルへテロ接合構造部
と、このダブルへテロ接合構造部の一方側に配置され、
電流通路を形成するストライブ状の開口部が設けられた
電流狭窄層と、上記ダブルへテロ接合構造部と電流狭窄
層との間に配置されたコンタクト層とを備えたダブルへ
テロ構造型のInGaAiP系レーザにおいて、前記電
流狭窄層をIn 、 、Ga 、AI 、P(0
≦X”、 y’≦1−x−y y x
1)で形成し、且つ前記コンタクト層をGa AI
As (0≦2≦1)及び1−z z
In Ga As P (0≦u、v≦1
)1−u u l−v v
の少なくとも一方で形成するようにしたものである。That is, in the present invention, the active layer is made of InGa AJ! P (0≦x, y≦1) or 1
a double heterojunction structure sandwiched between cladding layers of -x-y y x;
A double hetero structure type comprising a current confinement layer provided with striped openings forming a current path, and a contact layer disposed between the double heterojunction structure and the current confinement layer. In the InGaAiP laser, the current confinement layer is made of In, Ga, AI, P(0
≦X'', y'≦1-x-y y x 1), and the contact layer is made of Ga
As (0≦2≦1) and 1-z z In Ga As P (0≦u, v≦1
) 1-u u l-v v .
また本発明は、上記構造を実現するための半導体レーザ
装置の製造方法において、化合物半導体U板上に活性層
をIn Ga AI P(01−x−y
y x
≦x、y≦1)からなるクラッド層で挾んでなるダブル
へテロ接合構造部を形成したのち、このダブルへテロ接
合構造部上にGa AI As1−z z
(0≦2≦1)及びI’n Ga As P
l−u u l−v v
(0≦U、V≦1)の少なくとも一方からなるコンタク
ト層を形成し、次いでこのコンタクト層上にIn 、
Ga 、AI!、P(0≦X’、 y’≦1)1−x−
y y x
からなる電流狭窄層を形成し、しかるのちこの電流狭窄
層をフォトマスクを用いた選択的化学エツチングにより
ストライブ状にエツチングするようにした方法である。Further, the present invention provides a method for manufacturing a semiconductor laser device for realizing the above structure, in which an active layer is formed on a compound semiconductor U plate by InGaAIP(01-xy
After forming a double heterojunction structure sandwiched by cladding layers consisting of y and I'n Ga As P
A contact layer made of at least one of l-u l-v v (0≦U, V≦1) is formed, and then In, In,
Ga, AI! , P(0≦X', y'≦1)1-x-
In this method, a current confinement layer consisting of y y x is formed, and then this current confinement layer is etched into stripes by selective chemical etching using a photomask.
(作用)
本発明によれば、5i02やSi3N4等の絶縁膜と異
なり熱伝導率の高いInGaAl!Pを電流狭窄層とし
て用いているので、活性層で発生した熱をこの電流狭窄
層を介して電極側に効果的に逃がすことができる。また
、電流狭窄層であるInGaA、j’Pが発光波長に対
して透明であることから、この層を薄くしても光により
ターンオン等が発生することはない。従って、電流狭窄
層における段差を小さくすることが可能であり、この上
に形成する電極やコンタクト層を良好に形成することが
できる。さらに、コンタクト層としてl nGaAノP
AIツチング選択性の高い材料(GaAs等)を用いれ
ば、コンタクト層を十分薄くすることも可能である。(Function) According to the present invention, unlike insulating films such as 5i02 and Si3N4, InGaAl! has high thermal conductivity! Since P is used as the current confinement layer, heat generated in the active layer can be effectively released to the electrode side through the current confinement layer. Furthermore, since InGaA and j'P, which are current confinement layers, are transparent to the emission wavelength, turn-on and the like will not occur due to light even if this layer is made thin. Therefore, it is possible to reduce the step difference in the current confinement layer, and the electrodes and contact layers formed thereon can be formed satisfactorily. Furthermore, as a contact layer, l nGaA
If a material with high AI switching selectivity (such as GaAs) is used, it is possible to make the contact layer sufficiently thin.
従って、I n G a A l! Pをクラッド層と
する半導体レーザにおいても、高い生産性を実現できる
簡便な構造を持ち、且つ高い信頼性を実現できる良好な
電流狭窄、放熱のできる半導体レーザの実現が可能とな
る。Therefore, I n G a A l! Even in a semiconductor laser having a P cladding layer, it is possible to realize a semiconductor laser that has a simple structure that can achieve high productivity, and has good current confinement and heat dissipation that can achieve high reliability.
(実施例) 以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。(Example) Hereinafter, details of the present invention will be explained with reference to illustrated embodiments.
第1図は本発明の一実施例に係わる半導体レーザの概略
構造を示す断面図である。図中11はn−GaAs基板
であり、この基板11上にはn −G a A s /
<ッファ層12が形成されている。バッファ層12上に
は、n−1nGaAIPクラツド層13.InGaP活
性層14及びp−InGaAJPクラッド層15からな
るダブルへテロ接合構造部が形成されている。クラッド
層15上には、p−I nGa P:2ンタクト層16
及びp−GaAsコンタクト層17が形成されている。FIG. 1 is a sectional view showing a schematic structure of a semiconductor laser according to an embodiment of the present invention. In the figure, 11 is an n-GaAs substrate, and on this substrate 11 is an n-GaAs /
<A buffer layer 12 is formed. On the buffer layer 12 is an n-1nGaAIP cladding layer 13. A double heterojunction structure consisting of an InGaP active layer 14 and a p-InGaAJP cladding layer 15 is formed. On the cladding layer 15 is a p-InGa P:2 contact layer 16.
and a p-GaAs contact layer 17.
コンタクト層17上には、電流通路となる部分に開口部
を設けたI nGaAノPAI狭窄層18が形成されて
いる。そして、電流狭窄層18及びその開口部において
露出したコンタクト層17上にはp側電極19が形成さ
れ、基板11の下にはn側電極20が形成されている。On the contact layer 17, an InGaA PAI constriction layer 18 is formed which has an opening in a portion that will become a current path. A p-side electrode 19 is formed on the current confinement layer 18 and the contact layer 17 exposed at the opening thereof, and an n-side electrode 20 is formed under the substrate 11.
なお、電流狭窄層18の導電型はn型、高抵抗、低濃度
にドープされたp型のいずれでもよい。The conductivity type of the current confinement layer 18 may be n-type, high resistance, or lightly doped p-type.
このような構成であれば、ストライブ状の開口部を設け
た電流狭窄層18により、良好な電流狭窄を行うことが
でき、活性層14の発光領域をストライブ状に規定して
レーザ発振を行わせることができる。With such a configuration, the current confinement layer 18 provided with stripe-shaped openings can perform good current confinement, and the light emitting region of the active layer 14 can be defined in a stripe shape to perform laser oscillation. You can make it happen.
ここで、InGaAノPをAI狭窄層として用いること
による効果は、次のようなメカニズムによって説明され
る。即ち、InGaAノPとAI金属との間のオーミッ
クコンタクトは困難であり、しかも1 nGaAノPA
Iが高抵抗であり、これに電流を流すことは困難である
。また、半導体し−ザの発光波長のエネルギーより大き
なバンドギャップを有するInGaAJ!Pを電流狭窄
層とすることにより、光によるターンオンを防ぐことが
できる。実際には、これらのいくつかが同時に起きるた
め、n−GaAs等を電流狭窄層とした場合に比べ、そ
の電流狭窄効果は絶大である。Here, the effect of using InGaA as the AI constriction layer is explained by the following mechanism. That is, ohmic contact between InGaA PA and AI metal is difficult, and moreover, 1 nGaA PA
I has a high resistance and it is difficult to pass current through it. Moreover, InGaAJ! has a band gap larger than the energy of the emission wavelength of the semiconductor laser! By using P as a current confinement layer, turn-on by light can be prevented. In reality, several of these things occur simultaneously, so the current confinement effect is greater than when the current confinement layer is made of n-GaAs or the like.
上記理由から、電流狭窄層18の厚さを0.5μn以下
に薄くした場合でも電流狭窄効果は十分であり、その上
部に電極を設ける場合、段切れ等の問題は生じ難い。ま
た、直接電極を形成せず、第2のp−GaAsコンタク
ト層をコンタクト層17の一部及び電流狭窄層18上に
設け、その上に電極を形成する場合においても、段差が
小さいときには結晶性が損われることは殆どない。For the above reasons, even when the thickness of the current confinement layer 18 is reduced to 0.5 μm or less, the current confinement effect is sufficient, and when an electrode is provided on the layer, problems such as step breakage are unlikely to occur. Furthermore, even in the case where the second p-GaAs contact layer is provided on a part of the contact layer 17 and the current confinement layer 18 and the electrode is formed thereon, without directly forming an electrode, if the step is small, the crystalline There is almost no damage to it.
また、InGaA、1’Pを電流狭窄層としたものは、
5i02やSi3N4等の絶縁膜を用いたものに比べて
、その熱伝導率が大きいので、活性層14の温度上昇を
防ぐことができると云う利点を有している。さらに、コ
ンタクト層としてGaAsを用いた場合、電流狭窄層と
してのInGaAJ!Pに比ベエッチング選択性を十分
高くすることができるので、・コンタクト層の厚さを薄
くすることが可能である。これは、コンタクト層におけ
る電流の拡がりを低減し、良好な電流狭窄に有効である
。In addition, a current confinement layer made of InGaA and 1'P is
Compared to those using insulating films such as 5i02 and Si3N4, it has a higher thermal conductivity, so it has the advantage of being able to prevent the temperature of the active layer 14 from rising. Furthermore, when GaAs is used as the contact layer, InGaAJ! as the current confinement layer! Since etching selectivity can be made sufficiently high compared to P, it is possible to reduce the thickness of the contact layer. This is effective for reducing current spread in the contact layer and achieving good current confinement.
次に、上記構造の半導体レーザの製造方法について、m
2図(a)〜(C)を参照して説明する。Next, regarding the manufacturing method of the semiconductor laser having the above structure, m
This will be explained with reference to FIGS. 2(a) to 2(C).
まず、第2図(a)に示す如く、面方位(100)のn
−GaAs基板11上にMOCVD法により、n−Ga
Asバッファ層12.n−
I nGaAノPクラッド層13.InGaP活性層1
4.p−1nGaAノPクラッド層15.p−InGa
Pコンタクト層16.p−GaAsコンタクト層17及
びアンドープInGaAiPfli流狭窄層18を順次
成長して、ダブルへテロウェハを形成した。このとき、
p−1nGaPコンタクト層16の厚さは500Å以下
、p−GaAsコンタクト層17の厚さは1000Å以
下とすることによって、横方向の電流の拡がりを防いだ
。また、p−1nGaPコンタクト層16は、クラッド
層15とp−GaAsコンタクト層17との間の通電を
容易にする役割を持っている。First, as shown in Figure 2(a), n of the plane orientation (100)
-N-Ga is deposited on the GaAs substrate 11 by the MOCVD method.
As buffer layer 12. n-I nGaA NoP cladding layer 13. InGaP active layer 1
4. p-1nGaA P cladding layer 15. p-InGa
P contact layer 16. A p-GaAs contact layer 17 and an undoped InGaAiPfli flow confinement layer 18 were sequentially grown to form a double hetero wafer. At this time,
The thickness of the p-1nGaP contact layer 16 was set to 500 Å or less, and the thickness of the p-GaAs contact layer 17 was set to 1000 Å or less, thereby preventing the current from spreading in the lateral direction. Furthermore, the p-1nGaP contact layer 16 has the role of facilitating current conduction between the cladding layer 15 and the p-GaAs contact layer 17.
次いで、第2図(b)に示す如く、電流狭窄層18上に
フォトレジストを塗布し、これを露光・現像処理するこ
とにより、ストライプ状の開口部を持つフォトマスク2
1を形成した。Next, as shown in FIG. 2(b), a photoresist is coated on the current confinement layer 18, and this is exposed and developed to form a photomask 2 having striped openings.
1 was formed.
次いで、60℃のH3PO4を用いた選択性化学エツチ
ングにより、第2図(C)に示す如く、1nGaAiP
電流狭窄層18のみをストライブ状に除去する。ここで
、GaAs及びInGaP層は、このエッチャントによ
るエツチング速度は極めて遅く、InGaAsP層のみ
を容易に選択エツチングすることができる。Then, by selective chemical etching using H3PO4 at 60°C, 1nGaAiP was etched as shown in Figure 2(C).
Only the current confinement layer 18 is removed in stripes. Here, the etching speed of the GaAs and InGaP layers by this etchant is extremely slow, and only the InGaAsP layer can be selectively etched easily.
これ以降は、フォトマスク21を除去したのち、電極金
属としてp側にA u / Z n電極19を、n側に
A u / G e電極20を形成することによって、
前記第1図に示す構造のレーザが完成することになる。After this, after removing the photomask 21, by forming an A u / Z n electrode 19 on the p side and an A u / G e electrode 20 on the n side as electrode metals,
A laser having the structure shown in FIG. 1 is completed.
この製造工程によれば、コンタクト層16゜17と電流
狭窄層18とのエツチング選択比が極めて大きいことか
ら、精密なエツチング深さの制御をする必要がなく、容
易に電流狭窄構造を作成できる。また、5i02ストラ
イプレーザを形成する場合に必要な、5LO2膜を形成
すると言った工程を含まないので、その生産性を大幅に
向上することができる。According to this manufacturing process, since the etching selectivity between the contact layers 16 and 17 and the current confinement layer 18 is extremely high, there is no need to precisely control the etching depth, and the current confinement structure can be easily created. Furthermore, since the process of forming a 5LO2 film, which is necessary when forming a 5i02 striped laser, is not included, the productivity can be greatly improved.
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。例えば、前記活性層の材料としては、InGaPに
限らず、GaAs基板に格子整合し、バンドギャップエ
ネルギーがクラッド層のI n t ッ□Ga A
iP (0≦x、 y≦1)よX
り小さい材料であればよく、InG、aAsP。Note that the present invention is not limited to the embodiments described above. For example, the material for the active layer is not limited to InGaP, but may be lattice-matched to the GaAs substrate and whose band gap energy is equal to that of the cladding layer.
Any material that is smaller than iP (0≦x, y≦1) may be used, such as InG or aAsP.
GaAl!As等を用いることができる。また、コンタ
クト層材料としては、p−1nGaP、p−GaAsを
用いる例を挙げたが、そのいずれか一方のみ或いは、G
aAノAs、InGaAsPであってもよい。さらに、
電流狭窄層の材料として、InGaA、17Pの代りに
InGaPを用いることも可能である。GaAl! As, etc. can be used. In addition, as examples of using p-1nGaP and p-GaAs as contact layer materials, only one of them or G
It may be aA, As, or InGaAsP. moreover,
It is also possible to use InGaP instead of InGaA and 17P as the material for the current confinement layer.
また実施例では、1回のエピタキシャル成長で作成でき
る生産性の高い構造を挙げたが、p側電極下に2回目の
エピタキシャル成長によってp−GaAsコンタクト層
を設けることによっても電流狭窄の効果は十分である。In addition, in the example, a structure with high productivity that can be created by one epitaxial growth is shown, but the current confinement effect is also sufficient by providing a p-GaAs contact layer under the p-side electrode by a second epitaxial growth. .
さらに、基板としてp−GaAsを用い、各層の導電型
を逆にしたレーザを実現することも可能である。その他
、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施
することができる。Furthermore, it is also possible to realize a laser using p-GaAs as a substrate and having the conductivity types of each layer reversed. In addition, various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
[発明の効果]
以上詳述したように本発明によれば、
InGaAl!Pをクラッド層とする半導体レーザにお
いても、I nGaA12層を電流狭窄層として用いる
ことにより、良好な電流狭窄及び放熱が可能となり、従
って高い信頼性を有する半導体レーザを、高い生産性、
再現性を持って実現することができ、その有用性は大で
ある。[Effects of the Invention] As detailed above, according to the present invention, InGaAl! Even in semiconductor lasers with P as the cladding layer, by using the InGaA12 layer as the current confinement layer, good current confinement and heat dissipation are possible.
It can be realized with reproducibility, and its usefulness is great.
第1図は本発明の一実施例に係わる半導体レーザの概略
構造を示す断面図、m2図は上記レーザの製造工程を示
す断面図、第3図及び第4図はそれぞれ従来レーザの概
略構造を示す断面図である。
11− n −G a A s基板、12−n −G
a A sバッファ層、13・・・n−1nGaAノP
クラッド層、14−1 n G a P活性層、15
・・・p−1nGaAJ!Pクラッド層、16 ・・・
p−fnGaPコンタクト層、17 ・・・p−GaA
sコンタクト層、18・・・InGaAJ!P電流狭窄
層、19.20−・・電極、21・・・フォトマスク。
出願人代理人 弁理士 鈴江武彦
第1図
第2図FIG. 1 is a cross-sectional view showing the schematic structure of a semiconductor laser according to an embodiment of the present invention, M2 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the above laser, and FIGS. 3 and 4 each show the schematic structure of a conventional laser. FIG. 11-n-GaAs substrate, 12-n-G
a As buffer layer, 13...n-1nGaAnoP
Cladding layer, 14-1 n GaP active layer, 15
...p-1nGaAJ! P cladding layer, 16...
p-fnGaP contact layer, 17...p-GaA
s contact layer, 18...InGaAJ! P current confinement layer, 19.20--electrode, 21--photomask. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue Figure 1 Figure 2
Claims (3)
_xP(0≦x、y≦1)からなるクラッド層で挟んで
なるダブルヘテロ接合構造部と、このダブルヘテロ接合
構造部の一方側に配置され、電流通路を形成するストラ
イプ状の開口部が設けられた In_1_−_x′_−_y′Ga_y′Al_x′P
(0≦x′、y′≦1)からなる電流狭窄層と、上記ダ
ブルヘテロ接合構造部と電流狭窄層との間に配置され、 Ga_1_−_zAl_zAs(0≦z≦1)及びIn
_1_−_uGa_uAs_1_−_vP_v(0≦u
、v≦1)の少なくとも一方からなるコンタクト層とを
具備してなることを特徴とする半導体レーザ装置。(1) Active layer is In_1_-_x_-_yGa_yAl
A double heterojunction structure sandwiched between cladding layers consisting of _xP (0≦x, y≦1) and a striped opening formed on one side of this double heterojunction structure to form a current path are provided. In_1_−_x′_−_y′Ga_y′Al_x′P
(0≦x', y'≦1), and is arranged between the double heterojunction structure and the current confinement layer, and Ga_1_-_zAl_zAs (0≦z≦1) and In
_1_-_uGa_uAs_1_-_vP_v(0≦u
, v≦1).
窄層は第2導電型層、高抵抗層或いは低濃度にドープさ
れた第1導電型層であることを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の半導体レーザ装置。(2) The contact layer is a first conductivity type layer, and the current confinement layer is a second conductivity type layer, a high resistance layer, or a lightly doped first conductivity type layer. A semiconductor laser device according to scope 1.
、y≦1)からなるクラッド層で挟んでなるダブルヘテ
ロ接合構造部を形成する工程と、上記ダブルヘテロ接合
構造部上にGa_1_−_zAl_zAs(0≦z≦1
)及びIn_1_−_uGa_uAs_1_−_vP_
v(0≦u、v≦1)の少なくとも一方からなるコンタ
クト層を形成する工程と、上記コンタクト層上に In_1_−_x′_−_yGa_y′Al_x′P(
0≦x′、y′≦1)からなる電流狭窄層を形成する工
程と、フォトマスクを用いた選択性化学エッチングによ
り上記電流狭窄層をストライプ状にエッチングする工程
とを含むことを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法
。(3) On the compound semiconductor substrate, form the active layer In_1_-_x_-_yGa_yAl_xP(0≦x
, y≦1), and Ga_1_-_zAl_zAs(0≦z≦1) on the double heterojunction structure.
) and In_1_−_uGa_uAs_1_−_vP_
a step of forming a contact layer consisting of at least one of v (0≦u, v≦1), and forming a contact layer made of at least one of
0≦x', y'≦1); and a step of etching the current confinement layer into stripes by selective chemical etching using a photomask. A method for manufacturing a semiconductor laser device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30860086A JPH0734493B2 (en) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | Semiconductor laser device and method of manufacturing the same |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63164374A true JPS63164374A (en) | 1988-07-07 |
JPH0734493B2 JPH0734493B2 (en) | 1995-04-12 |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0420691A2 (en) * | 1989-09-28 | 1991-04-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light-emitting device and method of fabricating the same |
US5235194A (en) * | 1989-09-28 | 1993-08-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light-emitting device with InGaAlP |
KR100343203B1 (en) * | 1993-10-21 | 2002-11-18 | 삼성전자 주식회사 | Semiconductor laser device |
-
1986
- 1986-12-26 JP JP30860086A patent/JPH0734493B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
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US5235194A (en) * | 1989-09-28 | 1993-08-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light-emitting device with InGaAlP |
KR100343203B1 (en) * | 1993-10-21 | 2002-11-18 | 삼성전자 주식회사 | Semiconductor laser device |
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