JPH03120775A - 埋め込み構造半導体レーザおよびその製造方法 - Google Patents
埋め込み構造半導体レーザおよびその製造方法Info
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- JPH03120775A JPH03120775A JP25712589A JP25712589A JPH03120775A JP H03120775 A JPH03120775 A JP H03120775A JP 25712589 A JP25712589 A JP 25712589A JP 25712589 A JP25712589 A JP 25712589A JP H03120775 A JPH03120775 A JP H03120775A
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Landscapes
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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、埋め込み構造半導体レーザ、特にメサストラ
イプ領域の両側なFeを含有したrnPで埋め込む構造
の埋め込み構造半導体レーザにかかり、その閾値電流の
低減、並びに発光効率の向上に関するものである。
イプ領域の両側なFeを含有したrnPで埋め込む構造
の埋め込み構造半導体レーザにかかり、その閾値電流の
低減、並びに発光効率の向上に関するものである。
[従来の技術]
光通信用光源としてすでに実用化されているInP系長
波長波長帯半導体レーザって、高速変調が可能であるこ
とは、大容量光伝送を実現するうえで、極めて重要であ
る。
波長波長帯半導体レーザって、高速変調が可能であるこ
とは、大容量光伝送を実現するうえで、極めて重要であ
る。
この光通信用半導体レーザの構造としては、発振閾値電
流の低減、および単一モードの安定化のため、一般に、
埋め込みへテロ構造が採られる。
流の低減、および単一モードの安定化のため、一般に、
埋め込みへテロ構造が採られる。
この構造では、活性層を2ミクロン程度幅のストライプ
とし、その両側を電流ブロック層で挟む。
とし、その両側を電流ブロック層で挟む。
電流ブロック層は、例えばn型基板の場合、基板上にP
型InP、n型InPを順次積層し、pnpnのサイリ
スタ構造としている。
型InP、n型InPを順次積層し、pnpnのサイリ
スタ構造としている。
しかしながら、この構造では、電流ブロック層を構成す
るpn接合の逆バイアス印加部分に寄生容量が存在し、
このため、高速変調時において変調度が低下してしまう
という問題があった。
るpn接合の逆バイアス印加部分に寄生容量が存在し、
このため、高速変調時において変調度が低下してしまう
という問題があった。
この問題点を解決するために、従来、電流ブロック層と
して、FeドープInP半導体結晶を用いる方法が試み
られている。第4図に、代表的なFe埋め込み構造半導
体レーザの断面図を示す。この構造は、n+型InP基
板4上にn型InPクラッド層3、InGaAsP活性
層8.P型InPクラッド層7およびP″″TnGaA
sP電極層6が順次形成され、活性層の両側なFeドー
プ半絶縁性InP電流ブロック層で挟み、さらにn型電
極5およびP型電極1を設けたものである。この構造を
有する半導体レーザでは、変調光強度が、3dB低下す
る遮断周波数も10GHz以上の高帯域の特性が得られ
ている。
して、FeドープInP半導体結晶を用いる方法が試み
られている。第4図に、代表的なFe埋め込み構造半導
体レーザの断面図を示す。この構造は、n+型InP基
板4上にn型InPクラッド層3、InGaAsP活性
層8.P型InPクラッド層7およびP″″TnGaA
sP電極層6が順次形成され、活性層の両側なFeドー
プ半絶縁性InP電流ブロック層で挟み、さらにn型電
極5およびP型電極1を設けたものである。この構造を
有する半導体レーザでは、変調光強度が、3dB低下す
る遮断周波数も10GHz以上の高帯域の特性が得られ
ている。
しかしながら、このFe埋め込み構造半導体レーザには
、以下に掲げる2つの問題点があった。
、以下に掲げる2つの問題点があった。
1)一般にFeはrnP系の半導体結晶中においては、
比較的拡散しやすく、また、深い準位を形成するため、
非発光再結合中心になる。その結果、たとえば、第4図
に示すような構造においては、Feが活性層中へ拡散し
、長期的に動作させる場合、発光効率の低下をまねく。
比較的拡散しやすく、また、深い準位を形成するため、
非発光再結合中心になる。その結果、たとえば、第4図
に示すような構造においては、Feが活性層中へ拡散し
、長期的に動作させる場合、発光効率の低下をまねく。
また、Feが活性層側面においてパイルアップし、これ
が閾値電流の上昇、ならびに信頼性の低下をまねく。
が閾値電流の上昇、ならびに信頼性の低下をまねく。
2) Fe埋め込み構造半導体レーザでは、素子容量
低減のため、電流ブロック層の厚さが、2〜3ミクロン
と厚くなる。このため、活性層を含むメサ部分のストラ
イプ幅が2ミクロンと狭い場合、メサ部分の抵抗、した
がってRe時定数が大きくなり、高周波数特性を損なう
。また、電流ブロック層にかかる電圧が高くなり、ダブ
ルインジェクションによるリーク電流の増大を招き、閾
値電流の低減や、高出力動作が困難となる。この問題は
、P型InPクラッド層のストライプ幅が狭くなる程顕
著になる。
低減のため、電流ブロック層の厚さが、2〜3ミクロン
と厚くなる。このため、活性層を含むメサ部分のストラ
イプ幅が2ミクロンと狭い場合、メサ部分の抵抗、した
がってRe時定数が大きくなり、高周波数特性を損なう
。また、電流ブロック層にかかる電圧が高くなり、ダブ
ルインジェクションによるリーク電流の増大を招き、閾
値電流の低減や、高出力動作が困難となる。この問題は
、P型InPクラッド層のストライプ幅が狭くなる程顕
著になる。
上記問題点l)を解決するためには、基本的には、Fe
ドープInP層と活性層を第三の半導体層によって分離
し、活性層中へのFeの拡散、あるいは活性層側面にお
けるFeのパイルアップを防げばよい。この観点から、
以下に掲げる2つの方法が提案されている。
ドープInP層と活性層を第三の半導体層によって分離
し、活性層中へのFeの拡散、あるいは活性層側面にお
けるFeのパイルアップを防げばよい。この観点から、
以下に掲げる2つの方法が提案されている。
j) 活性層3を含むメサ部分側面に、InPからなる
メサ保護層9を形成し、これにより活性層8とFeドー
プInP電流ブロック層2を分離する(第5図:特公昭
[14−77979号公報参照)。
メサ保護層9を形成し、これにより活性層8とFeドー
プInP電流ブロック層2を分離する(第5図:特公昭
[14−77979号公報参照)。
if) 活性層の両脇に、半導体スペーサ層を形成し
、これにより活性層とFeドープInP層を分離する。
、これにより活性層とFeドープInP層を分離する。
第6図はそのような構造の半導体レーザの一例を示すも
ので、n−InP基板11上にn−InPバッファ層1
2. rno、59Gao4+ASo、t+Po、+か
らなる活性層13. P−InPクラッド層14. P
”−1no5+Gao、 47八Sコンタクト層15お
よび高抵抗InP層16が形成され、さらに活性層13
の両脇にInPスペーサ層17が形成されている。18
は5in2膜。
ので、n−InP基板11上にn−InPバッファ層1
2. rno、59Gao4+ASo、t+Po、+か
らなる活性層13. P−InPクラッド層14. P
”−1no5+Gao、 47八Sコンタクト層15お
よび高抵抗InP層16が形成され、さらに活性層13
の両脇にInPスペーサ層17が形成されている。18
は5in2膜。
19および20はそれぞれ電極である(特開昭63−1
28786号参照)。
28786号参照)。
一方、上記問題点2)を解決するためには、メサ部分の
ストライプ幅を4〜5ミクロンと広くすることで、低抵
抗化を図ればよい。このとき、活性層のみを幅2ミクロ
ンまで選択的にエツチングし、エツチングされた部分を
、結晶成長、あるいは、マストランスポートによって閉
塞する。この後にFeを含有したInPによって埋め込
みを行[発明が解決しようとする課題] しかし、上述したi)、if)の方法により形成される
埋め込み構造においては、以下に掲げる幾つかの問題点
があった。
ストライプ幅を4〜5ミクロンと広くすることで、低抵
抗化を図ればよい。このとき、活性層のみを幅2ミクロ
ンまで選択的にエツチングし、エツチングされた部分を
、結晶成長、あるいは、マストランスポートによって閉
塞する。この後にFeを含有したInPによって埋め込
みを行[発明が解決しようとする課題] しかし、上述したi)、if)の方法により形成される
埋め込み構造においては、以下に掲げる幾つかの問題点
があった。
i) メサ保護層を形成する場合、メサ保護層を通した
リーク電流を極力抑えなければならない。
リーク電流を極力抑えなければならない。
このためには、メサ保護層の薄層化が必要である。液相
成長法によってメサ保護層を形成した場合、第7図に示
すようにメサ保護層9が厚くなる。これに対して、有機
金属気相成長法では、第8図に示すようにメサ部分側面
において、薄いメサ保護層9を形成することかできる。
成長法によってメサ保護層を形成した場合、第7図に示
すようにメサ保護層9が厚くなる。これに対して、有機
金属気相成長法では、第8図に示すようにメサ部分側面
において、薄いメサ保護層9を形成することかできる。
しかし、この成長法では、メサ保護層9がメサ部分側面
全面に形成され、上部電極と基板の間が接続される。こ
のため、メサ保護層が電流リークバスとなって、閾値電
流の増大、発光効率の低下をまねく。
全面に形成され、上部電極と基板の間が接続される。こ
のため、メサ保護層が電流リークバスとなって、閾値電
流の増大、発光効率の低下をまねく。
it) スペーサ層がP型InPの場合、P型ドーパ
ントが活性層中に拡散、あるいは、埋め込み界面にパイ
ルアップし、これが発光効率の低下や、閾値電流の上昇
をまねく。
ントが活性層中に拡散、あるいは、埋め込み界面にパイ
ルアップし、これが発光効率の低下や、閾値電流の上昇
をまねく。
Ni) 上記if)の理由により、活性層の脇に位置
するスペーサ層はn型InPが望ましい。
するスペーサ層はn型InPが望ましい。
しかし、n型InPは、P型InPに比べて抵抗が小さ
いため、特に、上記2)の問題点を解決するためにスト
ライプ幅を広くとると、選択エツチングされた部分を埋
め込むスペーサ層幅が大となり、リーク電流の増大をま
ねく。
いため、特に、上記2)の問題点を解決するためにスト
ライプ幅を広くとると、選択エツチングされた部分を埋
め込むスペーサ層幅が大となり、リーク電流の増大をま
ねく。
本発明は、上述した従来の欠点を解決し、低閾値電流、
高効率、ならびに高高周波特性を備えた埋め込み構造半
導体レーザを提供することを目的とする。
高効率、ならびに高高周波特性を備えた埋め込み構造半
導体レーザを提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段1
本発明半導体レーザはストライプ状に形成され、少なく
とも活性層および該活性層を挟み、互いに導電型の異な
る二つのクラッド層を含むメサ部分と、該メサ部分の両
側を埋め込むFeを含有した半絶縁性InP電流阻止層
を備えた埋め込み構造半導体レーザにおいて、前記メサ
部分は、前記活性層より上部に位置する(111)A面
からなる逆メサ形状部と、前記メサ部分の側面に設けら
れたP型InPからなるメサ保護層と、前記活性層と同
一平面上で前記二つのクラッド層間に挟まれ、前記活性
層に接するn型InPおよび該n型InPに接するP型
InPからなる二種類の半導体層より構成されたスペー
サ層を、有することを特徴とする。
とも活性層および該活性層を挟み、互いに導電型の異な
る二つのクラッド層を含むメサ部分と、該メサ部分の両
側を埋め込むFeを含有した半絶縁性InP電流阻止層
を備えた埋め込み構造半導体レーザにおいて、前記メサ
部分は、前記活性層より上部に位置する(111)A面
からなる逆メサ形状部と、前記メサ部分の側面に設けら
れたP型InPからなるメサ保護層と、前記活性層と同
一平面上で前記二つのクラッド層間に挟まれ、前記活性
層に接するn型InPおよび該n型InPに接するP型
InPからなる二種類の半導体層より構成されたスペー
サ層を、有することを特徴とする。
本発明方法は第1の導電型を有する基板上に同じ導電型
を有するクラッド層、活性層、第1の埋め込み構造半導
体レーザ。4)第1の導電型のクラッド層および第2の
導電型の電極層を順次積層する工程、のクラッド層およ
び第2の形状のマスクを設ける工程、前記マスクを介し
て前記積層を介して前記電極層を逆メサ形状に、前記第
2の導電型のクラッド層、前記活性層および前記第1の
導電型のクラッド層をメサ形状に加工してメサ部を形成
する工程、前記活性層を選択的に介して、その幅を規定
する工程、前記活性層の両側に、該活性層と接して第2
の導電型を有するスペーサ層を形成する工程、前記二つ
のクラッド層および前記スペーサ層の側面にメサ保護層
を形成する工程および前記メサ部の両側に電流阻止層を
形成する工程を有することを特徴とする。
を有するクラッド層、活性層、第1の埋め込み構造半導
体レーザ。4)第1の導電型のクラッド層および第2の
導電型の電極層を順次積層する工程、のクラッド層およ
び第2の形状のマスクを設ける工程、前記マスクを介し
て前記積層を介して前記電極層を逆メサ形状に、前記第
2の導電型のクラッド層、前記活性層および前記第1の
導電型のクラッド層をメサ形状に加工してメサ部を形成
する工程、前記活性層を選択的に介して、その幅を規定
する工程、前記活性層の両側に、該活性層と接して第2
の導電型を有するスペーサ層を形成する工程、前記二つ
のクラッド層および前記スペーサ層の側面にメサ保護層
を形成する工程および前記メサ部の両側に電流阻止層を
形成する工程を有することを特徴とする。
[作 用]
Fe埋め込み構造半導体レーザでは、その高効率化、閾
値電流の低下等を図るため、FeドープInP電流ブロ
ック層と活性層を、第三の半導体層により分離すること
が有効である。メサ保護層の形成には、メサ部分の側面
においてメサ保護層の薄層化が可能である有機金属気相
成長法を用いること1 が望ましい。しかし、従来、同成長法によって活性層を
含むメサ部分側面にInP半導体のメサ保護層を形成し
た場合、上部電極と基板がメサ保護層により接続されて
いた。
値電流の低下等を図るため、FeドープInP電流ブロ
ック層と活性層を、第三の半導体層により分離すること
が有効である。メサ保護層の形成には、メサ部分の側面
においてメサ保護層の薄層化が可能である有機金属気相
成長法を用いること1 が望ましい。しかし、従来、同成長法によって活性層を
含むメサ部分側面にInP半導体のメサ保護層を形成し
た場合、上部電極と基板がメサ保護層により接続されて
いた。
一般に有機金属気相成長法では、(111)A面におけ
るInPの成長速度は遅い。したがって、メサ部分の一
部を(111)A面からなる逆メサ形状とすることによ
り、逆メサ形状側面におけるInP結晶の成長を抑制す
ることができる。また、有機金属気相成長法によってメ
サストライプ領域の両側を埋め込む場合、メサ部分の最
上部に、選択埋め込み成長のために設けられるマスクに
庇を形成する(K、Nakai et、al、Jour
nal of Crystal Growth 93(
1988) 248−253)。これにより、結晶成長
時における庇直下のメサ部分側面における原料濃度を低
減し、成長速度を低減することができる。さらに、(1
11)A面における成長速度の低さとマスクの庇による
原料濃度の低下の双方を利用して逆メサ形状側面部への
InPの成長を抑制することができる。
るInPの成長速度は遅い。したがって、メサ部分の一
部を(111)A面からなる逆メサ形状とすることによ
り、逆メサ形状側面におけるInP結晶の成長を抑制す
ることができる。また、有機金属気相成長法によってメ
サストライプ領域の両側を埋め込む場合、メサ部分の最
上部に、選択埋め込み成長のために設けられるマスクに
庇を形成する(K、Nakai et、al、Jour
nal of Crystal Growth 93(
1988) 248−253)。これにより、結晶成長
時における庇直下のメサ部分側面における原料濃度を低
減し、成長速度を低減することができる。さらに、(1
11)A面における成長速度の低さとマスクの庇による
原料濃度の低下の双方を利用して逆メサ形状側面部への
InPの成長を抑制することができる。
2
第1図は本発明によるFe埋め込みのためのメサ構造を
示したものである。例えば、n型InP基板26上に、
n型InPクラッド層25. InGaAsP活性層、
P型InPクラッド層23. InGaAsP電極層2
2からなるメサ構造が形成される。上部のInGaAs
P電極層22はP型InPクラッド層23.活性層24
.n型InPクラッド層25とは逆の、逆メサ形状をな
し、その側面は(111)A面である。21は5i02
からなるマスクで、その端部は電極層より突出して庇状
となっている。このように、マスク直下のメサ部分の側
面を(111) A面からなる逆メサ形状にすることに
より、逆メサ部分側面におけるInP結晶の成長を、著
しく抑制することができる。このようなメサ構造は、I
nGaAsPからなる電極層を備えることにより再現性
良く作製することができる。
示したものである。例えば、n型InP基板26上に、
n型InPクラッド層25. InGaAsP活性層、
P型InPクラッド層23. InGaAsP電極層2
2からなるメサ構造が形成される。上部のInGaAs
P電極層22はP型InPクラッド層23.活性層24
.n型InPクラッド層25とは逆の、逆メサ形状をな
し、その側面は(111)A面である。21は5i02
からなるマスクで、その端部は電極層より突出して庇状
となっている。このように、マスク直下のメサ部分の側
面を(111) A面からなる逆メサ形状にすることに
より、逆メサ部分側面におけるInP結晶の成長を、著
しく抑制することができる。このようなメサ構造は、I
nGaAsPからなる電極層を備えることにより再現性
良く作製することができる。
これらの点を利用して、電極層を(111)A面からな
る逆メサ形状とし、電極層側面におけるメサ保護層を極
めて薄くし、あるいは、電極層側面にメサ保護層を形成
しないことにより、上部電極とメサ保護層との接続を絶
った構造を有するFe埋め込み構造半導体レーザはこれ
まで知られていない。
る逆メサ形状とし、電極層側面におけるメサ保護層を極
めて薄くし、あるいは、電極層側面にメサ保護層を形成
しないことにより、上部電極とメサ保護層との接続を絶
った構造を有するFe埋め込み構造半導体レーザはこれ
まで知られていない。
また、メサ保護層は一般にP型InPにより構成される
が、P型InPから活性層へのP型ドーパントの拡散を
防ぐため、n型InP層からなるスペーサ層をクラッド
層の間に有するFe埋め込み構造半導体レーザもこれま
で知られていない。
が、P型InPから活性層へのP型ドーパントの拡散を
防ぐため、n型InP層からなるスペーサ層をクラッド
層の間に有するFe埋め込み構造半導体レーザもこれま
で知られていない。
一方、スペーサ層のみをクラッド層間に形成することに
より、FeドープInP電流ブロック層と活性層を分離
する方法も、従来、提案されていた。
より、FeドープInP電流ブロック層と活性層を分離
する方法も、従来、提案されていた。
この場合、スペーサ層はn型InPが望ましいが、スペ
ーサ層幅が広くなると、リーク電流が大となるため、ス
ペーサ層の一部をP型InPに置き換え、活性層側面の
みをn型InPにする必要がある。しかしながら、活性
層脇をn型InP層、n型InP層脇をP型InP層と
し、これら二種類の半導体層より構成されるスペーサ層
を、クラッド層間に有する埋め込み構造半導体レーザは
これまでなかった。
ーサ層幅が広くなると、リーク電流が大となるため、ス
ペーサ層の一部をP型InPに置き換え、活性層側面の
みをn型InPにする必要がある。しかしながら、活性
層脇をn型InP層、n型InP層脇をP型InP層と
し、これら二種類の半導体層より構成されるスペーサ層
を、クラッド層間に有する埋め込み構造半導体レーザは
これまでなかった。
また、リーク電流低減のため、n型InPスペーサ層の
幅をできるだけ狭くする必要がある。そのためには、P
型ドーパントは、一般に用いられるZnよりも拡散の遅
い、したがってn型InPスペーサ層を通して活性層脇
におけるパイルアップのおこりにくいMnを用いること
が望ましい。しかしMnをP型ドーパントとしたスペー
サ層、さらには、MnをP型ドーパントとしたメサ保護
層を備えた埋め込み構造半導体レーザはなかった。
幅をできるだけ狭くする必要がある。そのためには、P
型ドーパントは、一般に用いられるZnよりも拡散の遅
い、したがってn型InPスペーサ層を通して活性層脇
におけるパイルアップのおこりにくいMnを用いること
が望ましい。しかしMnをP型ドーパントとしたスペー
サ層、さらには、MnをP型ドーパントとしたメサ保護
層を備えた埋め込み構造半導体レーザはなかった。
本発明による埋め込み構造半導体レーザは、電極層を(
111)A面からなる逆メサ形状とし、電極層芯におい
てのみ極めて薄い、あるいは形成されないメサ保護層と
、活性層側面が、少なくともn型InPであるスペーサ
層をクラッド層の間において有するので、低閾値電流、
高効率、ならびに高高周波特性を実現できる。
111)A面からなる逆メサ形状とし、電極層芯におい
てのみ極めて薄い、あるいは形成されないメサ保護層と
、活性層側面が、少なくともn型InPであるスペーサ
層をクラッド層の間において有するので、低閾値電流、
高効率、ならびに高高周波特性を実現できる。
[実施例]
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
第2図は本発明の一実施例であるFe埋め込み構造半導
体レーザの断面図である。
体レーザの断面図である。
5
活性層40は、発光波長1.30μmに相当するInG
aAsP半導体結晶である。活性層4oは、ど−InP
基板35上において、n型InPクラッド層38、P型
InPクラッド層34に上下から挟まれている。n型I
nPクラッド層38の上には、n型電極31と良好なコ
ンタクトが得られるように、n”−InGaAsPから
なる電極層37が設けられている。活性層4oを含むメ
サ部分において、電極層37とn型InPクラッド層3
8の境界41の付近から基板にかけた部分にのみ、P型
InPからなるメサ保護層39が形成される。メサ保護
層を有するメサ部分42は、FeをドーピングしたIn
Pである半絶縁性結晶の電流ブロック層33によフて、
両側か挟まれている。注入された電流が、活性層40を
含むメサ部分42に選択的に流れるよう、電流ブロック
層33の上面には、5iz21e!32が設けられてい
る。P型電極36はP型基板35の全面に、またn型電
極31は素子上面の全面に形成されている。
aAsP半導体結晶である。活性層4oは、ど−InP
基板35上において、n型InPクラッド層38、P型
InPクラッド層34に上下から挟まれている。n型I
nPクラッド層38の上には、n型電極31と良好なコ
ンタクトが得られるように、n”−InGaAsPから
なる電極層37が設けられている。活性層4oを含むメ
サ部分において、電極層37とn型InPクラッド層3
8の境界41の付近から基板にかけた部分にのみ、P型
InPからなるメサ保護層39が形成される。メサ保護
層を有するメサ部分42は、FeをドーピングしたIn
Pである半絶縁性結晶の電流ブロック層33によフて、
両側か挟まれている。注入された電流が、活性層40を
含むメサ部分42に選択的に流れるよう、電流ブロック
層33の上面には、5iz21e!32が設けられてい
る。P型電極36はP型基板35の全面に、またn型電
極31は素子上面の全面に形成されている。
次に、第3図に本実施例の製造工程の、各段階において
形成される製品の断面図を示す。先ず、6 (100)面P型InP基板35(キャリア濃度2x1
018cm’−3)上に、ZnをドーパントとするP型
InPバッファ層34(キャリア濃度1x1018cm
−”、厚さ1μml、発光波長1.30μmに相当する
ノンドープInGaAsP活性層40(厚さ0.1 μ
m)、Sをドーパントとするn型InPクラッド層38
(キャリア濃度5x10”cm””、厚さ1.5 μm
) 、 Sをドーパントとするn”−InGaAsP電
極層37(キャリア濃度2xlO′8c+N’、厚さ0
.5μm)を順次積層させる(第3図(a))。次に電
極層37の側面のみが(111)A面からなる逆メサ形
状であり、電極層37とn型InPクラッド層38の境
界41付近から基板35にかけては、徐々にストライプ
幅が広くなり、活性層40の幅が3.5μmであるメサ
構造を5in2マスク45を用いてエツチングによって
形成する(第3図(b))。このようなメサ構造の作製
法の一例について説明する。まず電極層37上に5i0
2マスク45を形成する。次にドライエツチングによっ
て、5in2マスク45が所定の形状となるようにエツ
チングする。この際、電極層37はマスクの下部だけで
なく、全面にわたって一定の厚さが残るようにエッチさ
れる。次に1(2S 04をエッチャントとするウェッ
トエツチングによって、電極層の残された厚さ部分を完
全に除去する。この時、マスク45の下部の電極部分は
サイドエッチされ、マスク45は庇状となる。さらにド
ライエツチングによって、n型InPクラッド層38、
活性層40およびP型InPバッファ層34をマスクの
下部を残して除去する。ただしバッファ層34はその一
部が基板上に残されてもよい。その後プロメタノールに
よるウェットエツチングを行うと、電極層37は側面が
(111)A面を有する逆メサ形状となり、InPクラ
ッド層38以下はメサ状となる。さらに活性層40の両
脇を選択的にH2SO4を用いてエツチングし、活性層
40の幅を1.5μmとする(第3図(C))。次に減
圧MOVPE法によって、選択エツチングされた部分の
一部を、アンドープn型InP (キャリア濃度1xl
O16cm−’ )スペーサ層44によって、閉塞しく
第3図(d))、続いてスペーサ層43であるMnをド
ーパントとするP型InP(キャリア濃度1xlO”c
n+−3)を順次形成する(第3図(e))。このとき
、図に示すように、電極層37の側面である(111)
入面においては、メサ保護層39は殆ど形成されず、電
極層37とn型InPクラッド層38の境界付近から基
板にかけての湾曲部においてのみ、厚さ0.1μm程度
のメサ保護層が形成される(第3図(e))。引き続き
、FeドープInP電流阻止層33をメサ部分の両側に
成長させる(第3図(f))。最後に5j02膜32、
ならびに電極31および36を形成し、個々のレーザチ
ップに切り出して、第2図に示すような、所望のFe埋
め込み構造レーザな得た。
形成される製品の断面図を示す。先ず、6 (100)面P型InP基板35(キャリア濃度2x1
018cm’−3)上に、ZnをドーパントとするP型
InPバッファ層34(キャリア濃度1x1018cm
−”、厚さ1μml、発光波長1.30μmに相当する
ノンドープInGaAsP活性層40(厚さ0.1 μ
m)、Sをドーパントとするn型InPクラッド層38
(キャリア濃度5x10”cm””、厚さ1.5 μm
) 、 Sをドーパントとするn”−InGaAsP電
極層37(キャリア濃度2xlO′8c+N’、厚さ0
.5μm)を順次積層させる(第3図(a))。次に電
極層37の側面のみが(111)A面からなる逆メサ形
状であり、電極層37とn型InPクラッド層38の境
界41付近から基板35にかけては、徐々にストライプ
幅が広くなり、活性層40の幅が3.5μmであるメサ
構造を5in2マスク45を用いてエツチングによって
形成する(第3図(b))。このようなメサ構造の作製
法の一例について説明する。まず電極層37上に5i0
2マスク45を形成する。次にドライエツチングによっ
て、5in2マスク45が所定の形状となるようにエツ
チングする。この際、電極層37はマスクの下部だけで
なく、全面にわたって一定の厚さが残るようにエッチさ
れる。次に1(2S 04をエッチャントとするウェッ
トエツチングによって、電極層の残された厚さ部分を完
全に除去する。この時、マスク45の下部の電極部分は
サイドエッチされ、マスク45は庇状となる。さらにド
ライエツチングによって、n型InPクラッド層38、
活性層40およびP型InPバッファ層34をマスクの
下部を残して除去する。ただしバッファ層34はその一
部が基板上に残されてもよい。その後プロメタノールに
よるウェットエツチングを行うと、電極層37は側面が
(111)A面を有する逆メサ形状となり、InPクラ
ッド層38以下はメサ状となる。さらに活性層40の両
脇を選択的にH2SO4を用いてエツチングし、活性層
40の幅を1.5μmとする(第3図(C))。次に減
圧MOVPE法によって、選択エツチングされた部分の
一部を、アンドープn型InP (キャリア濃度1xl
O16cm−’ )スペーサ層44によって、閉塞しく
第3図(d))、続いてスペーサ層43であるMnをド
ーパントとするP型InP(キャリア濃度1xlO”c
n+−3)を順次形成する(第3図(e))。このとき
、図に示すように、電極層37の側面である(111)
入面においては、メサ保護層39は殆ど形成されず、電
極層37とn型InPクラッド層38の境界付近から基
板にかけての湾曲部においてのみ、厚さ0.1μm程度
のメサ保護層が形成される(第3図(e))。引き続き
、FeドープInP電流阻止層33をメサ部分の両側に
成長させる(第3図(f))。最後に5j02膜32、
ならびに電極31および36を形成し、個々のレーザチ
ップに切り出して、第2図に示すような、所望のFe埋
め込み構造レーザな得た。
製作された半導体レーザの室温における特性は、発振閾
値電流71IA %外部微分効率0.25mW/mA
、最高出力30mW、素子全体の容量は、1pF程度で
あり、高周波特性も10GHz以上と優れている。また
、本実施例では、注入電流の増加に伴う効率の低下はほ
とんどみられない。
値電流71IA %外部微分効率0.25mW/mA
、最高出力30mW、素子全体の容量は、1pF程度で
あり、高周波特性も10GHz以上と優れている。また
、本実施例では、注入電流の増加に伴う効率の低下はほ
とんどみられない。
さらに、−枚のウェハより、特性の揃った半導体レーザ
な歩留り良く得ることができた。
な歩留り良く得ることができた。
9
[発明の効果]
本発明による埋め込み構造半導体レーザにおいては、活
性層を含み、ストライプ状に形成されたメサ部分が、(
111)入面からなる逆メサ形状を有する電極層と、メ
サ部分側面において、電極層側面においてのみ、極めて
薄いか、形成されないMnをドーパントとするP型In
Pからなるメサ保護層と、クラッド層間において、活性
層脇が少なくともn型InPであるスペーサ層を備え、
これらにより構成されるメサ部分が、Feを含有したI
nPによって、埋め込まれている。
性層を含み、ストライプ状に形成されたメサ部分が、(
111)入面からなる逆メサ形状を有する電極層と、メ
サ部分側面において、電極層側面においてのみ、極めて
薄いか、形成されないMnをドーパントとするP型In
Pからなるメサ保護層と、クラッド層間において、活性
層脇が少なくともn型InPであるスペーサ層を備え、
これらにより構成されるメサ部分が、Feを含有したI
nPによって、埋め込まれている。
このような構成を採ることにより、メサ保護層を通した
リーク電流が低減された。また、活性層へのFeの拡散
が抑止され、活性層側面においてFeがパイルアップす
ることが皆無となった。さらには、スペーサ層構造を最
適化することにより、メサ保護層から活性層へのP型ド
ーパントの拡散が抑制されるとともに、ストライプ幅を
広げることが可能となり、これにより、メサ部分におけ
る抵抗を低減することができた。
リーク電流が低減された。また、活性層へのFeの拡散
が抑止され、活性層側面においてFeがパイルアップす
ることが皆無となった。さらには、スペーサ層構造を最
適化することにより、メサ保護層から活性層へのP型ド
ーパントの拡散が抑制されるとともに、ストライプ幅を
広げることが可能となり、これにより、メサ部分におけ
る抵抗を低減することができた。
0
以上の結果、閾値電流の低減、高出力動作、さらには、
長時間にわたる安定動作が可能となつた。
長時間にわたる安定動作が可能となつた。
第8図は有機金属気相成長法により形成されたメサ保護
層を有する従来のFe埋め込み構造半導体レーザの断面
図である。
層を有する従来のFe埋め込み構造半導体レーザの断面
図である。
第1図は本発明によるFe埋め込みのためのメサ構造を
示す図、 第2図は本発明の一実施例であるFe埋め込み構造半導
体レーザの断面図、 第3図は本発明による製造工程の各段階において形成さ
れる製品の断面図、 第4図は従来のFe埋め込み構造半導体レーザの断面図
、 第5図はメサ側面においてメサ保護層を有する従来のF
e埋め込み構造半導体レーザの断面図、第6図は活性層
脇にスペーサ層を有する従来のFe埋め込み構造半導体
レーザの断面図、第7図は液相成長法により形成された
メサ保護層を有する従来のFe埋め込み構造半導体レー
ザの断面図、 1・・・P型電極、 2・・・半絶縁性InP電流ブロック層、3・・・n型
TnPクラッド層、 4・・・n+型InP基板、 5・・・n型電極、 6− P”1nGaAsP電極層、 7・・・P型InPクラッド層 8 ・= InGaAsP活性層、 9・・・メサ保護層、 1l−n−InP基板、 12・・・n−InPnシバ9フフ 14・・・p−InPクラッド層、 15・= P”−1no5sGa。、 47ASコンタ
クト層、16・・・高抵抗InP層、 17・・・InPスペーサ層、 1B・・・5i02膜、 19.20・・・電極、 21・・・マスク、 22=−1nGa八sPへ極層、 23・・・P型TnPクラッド層、 24−1nGa八sPへ性層、 26−n型InP基板、 31・・・n型電極、 32・・・5i02膜、 33・・・半絶縁性InP電流ブロツク層、34・・・
P型■ロPクラッド層、 35・・・P1型I口P基板、 36・・・P型電極、 37・= n”1nGa八sPへ極層、38・・・n型
InPクラッド層、 39・・・メサ保護層、 40・−InGa八sPへ性層、 41・・・電極層とn型InPクラッド層との境界、4
2・・・メサ保護層を有するメサ部分、43・・・P型
InPスペーサ層、 3 44・・・ n 型1口P スペーサ層、 45・・・5i02マスク。
示す図、 第2図は本発明の一実施例であるFe埋め込み構造半導
体レーザの断面図、 第3図は本発明による製造工程の各段階において形成さ
れる製品の断面図、 第4図は従来のFe埋め込み構造半導体レーザの断面図
、 第5図はメサ側面においてメサ保護層を有する従来のF
e埋め込み構造半導体レーザの断面図、第6図は活性層
脇にスペーサ層を有する従来のFe埋め込み構造半導体
レーザの断面図、第7図は液相成長法により形成された
メサ保護層を有する従来のFe埋め込み構造半導体レー
ザの断面図、 1・・・P型電極、 2・・・半絶縁性InP電流ブロック層、3・・・n型
TnPクラッド層、 4・・・n+型InP基板、 5・・・n型電極、 6− P”1nGaAsP電極層、 7・・・P型InPクラッド層 8 ・= InGaAsP活性層、 9・・・メサ保護層、 1l−n−InP基板、 12・・・n−InPnシバ9フフ 14・・・p−InPクラッド層、 15・= P”−1no5sGa。、 47ASコンタ
クト層、16・・・高抵抗InP層、 17・・・InPスペーサ層、 1B・・・5i02膜、 19.20・・・電極、 21・・・マスク、 22=−1nGa八sPへ極層、 23・・・P型TnPクラッド層、 24−1nGa八sPへ性層、 26−n型InP基板、 31・・・n型電極、 32・・・5i02膜、 33・・・半絶縁性InP電流ブロツク層、34・・・
P型■ロPクラッド層、 35・・・P1型I口P基板、 36・・・P型電極、 37・= n”1nGa八sPへ極層、38・・・n型
InPクラッド層、 39・・・メサ保護層、 40・−InGa八sPへ性層、 41・・・電極層とn型InPクラッド層との境界、4
2・・・メサ保護層を有するメサ部分、43・・・P型
InPスペーサ層、 3 44・・・ n 型1口P スペーサ層、 45・・・5i02マスク。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)ストライプ状に形成され、少なくとも活性層および
該活性層を挟み、互いに導電型の異なる二つのクラッド
層を含むメサ部分と、該メサ部分の両側を埋め込むFe
を含有した半絶縁性InP電流阻止層を備えた埋め込み
構造半導体レーザにおいて、 前記メサ部分は、前記活性層より上部に位置する(11
1)A面からなる逆メサ形状部と、前記メサ部分の側面
に設けられたP型InPからなるメサ保護層と、 前記活性層と同一平面上で前記二つのクラッド層間に挟
まれ、前記活性層に接するn型InPおよび該n型In
Pに接するP型InPからなる二種類の半導体層より構
成されたスペーサ層を、 有することを特徴とする埋め込み構造半導体レーザ。 2)前記逆メサ形状部が、InGaAsP組成からなる
電極層であることを特徴とする請求項1に記載の埋め込
み構造半導体レーザ。 3)前記メサ保護層およびP型InPからなるスペーサ
層がそれぞれMnを含有するInPからなることを特徴
とする請求項1または2に記載の埋め込み構造半導体レ
ーザ。 4)第1の導電型を有する基板上に同じ導電型を有する
バッファ層、活性層、第1の導電型と異なる導電型を有
する第2の導電型のクラッド層および第2の導電型の電
極層を順次積層する工程、前記電極層上に所定の形状の
マスクを設ける工程、 前記マスクを介して前記積層をエッチングして前記電極
層を逆メサ形状に、前記第2の導電型のクラッド層、前
記活性層および前記第1の導電型のバッファ層をメサ形
状に加工してメサ部を形成する工程、 前記活性層を選択的にエッチングして、その幅を規定す
る工程、 前記活性層の両側に、該活性層と接して第2の導電型を
有するスペーサ層を形成する工程、前記二つのクラッド
層および前記スペーサ層の側面にメサ保護層を形成する
工程および前記メサ部の両側に電流阻止層を形成する工
程 を有することを特徴とする埋め込み構造半導体レーザの
製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25712589A JPH03120775A (ja) | 1989-10-03 | 1989-10-03 | 埋め込み構造半導体レーザおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25712589A JPH03120775A (ja) | 1989-10-03 | 1989-10-03 | 埋め込み構造半導体レーザおよびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03120775A true JPH03120775A (ja) | 1991-05-22 |
Family
ID=17302080
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25712589A Pending JPH03120775A (ja) | 1989-10-03 | 1989-10-03 | 埋め込み構造半導体レーザおよびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03120775A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006339247A (ja) * | 2005-05-31 | 2006-12-14 | Seiko Epson Corp | 光素子 |
JP2009004450A (ja) * | 2007-06-19 | 2009-01-08 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体光素子及びその製造方法 |
-
1989
- 1989-10-03 JP JP25712589A patent/JPH03120775A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006339247A (ja) * | 2005-05-31 | 2006-12-14 | Seiko Epson Corp | 光素子 |
JP4581848B2 (ja) * | 2005-05-31 | 2010-11-17 | セイコーエプソン株式会社 | 光素子 |
JP2009004450A (ja) * | 2007-06-19 | 2009-01-08 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体光素子及びその製造方法 |
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