JPH01175790A - ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系埋め込み構造半導体レーザの製造方法 - Google Patents
ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系埋め込み構造半導体レーザの製造方法Info
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- JPH01175790A JPH01175790A JP33602587A JP33602587A JPH01175790A JP H01175790 A JPH01175790 A JP H01175790A JP 33602587 A JP33602587 A JP 33602587A JP 33602587 A JP33602587 A JP 33602587A JP H01175790 A JPH01175790 A JP H01175790A
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-
- H—ELECTRICITY
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- H01S5/2054—Methods of obtaining the confinement
- H01S5/2059—Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion
- H01S5/2063—Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion obtained by particle bombardment
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- 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）
本発明は光情報処理、光通信の分野で用いられる半導体
レーザ詳しくは埋め込み構造半導体レーザに関する。
レーザ詳しくは埋め込み構造半導体レーザに関する。
（従来の技術）
半導体レーザは小型、かつ低消費電力であるため光情報
処理、光通信に広く使われている。特に埋め込み構造半
導体レーザは、低閾値電流であるためこれを光集積回路
に応用する事が検討されている。ところが、現状では埋
め込み構造半導体レーザの閾値電流が数ｍＡ以上と比較
的高いためこれを多数集積する事が困難である。これは
、現状の埋め込み構造半導体レーザでは、閾値電流の約
半分が活性層を迂回して流れる漏れ電流であるためであ
る。この漏れ電流の低減のために従来から様々な構造お
よび製法が研究されている。例えばエレクトロニクスレ
ターズ２２巻１１１７ページ記載の半導体レーザではＺ
ｎ拡散を利用して多重量子井戸を無秩序化して埋め込み
構造を実現している。しかしながら、この様に不純物を
導入した場合には、不純物を導入した層が低抵抗となる
ためこの層を流れる漏れ電流が大きいという問題があっ
た。
処理、光通信に広く使われている。特に埋め込み構造半
導体レーザは、低閾値電流であるためこれを光集積回路
に応用する事が検討されている。ところが、現状では埋
め込み構造半導体レーザの閾値電流が数ｍＡ以上と比較
的高いためこれを多数集積する事が困難である。これは
、現状の埋め込み構造半導体レーザでは、閾値電流の約
半分が活性層を迂回して流れる漏れ電流であるためであ
る。この漏れ電流の低減のために従来から様々な構造お
よび製法が研究されている。例えばエレクトロニクスレ
ターズ２２巻１１１７ページ記載の半導体レーザではＺ
ｎ拡散を利用して多重量子井戸を無秩序化して埋め込み
構造を実現している。しかしながら、この様に不純物を
導入した場合には、不純物を導入した層が低抵抗となる
ためこの層を流れる漏れ電流が大きいという問題があっ
た。
（発明が解決しようとする問題点）
そこで本発明の目的は上述した様な埋め込み層を経由し
て流れる漏れ電流が小さく、そのために閾値電流の小さ
な埋め込み構造半導体レーザの製造方法を提供する事に
ある。
て流れる漏れ電流が小さく、そのために閾値電流の小さ
な埋め込み構造半導体レーザの製造方法を提供する事に
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発明が提供する埋め込
み構造半導体レーザの製造方法は活性層とこれをはさむ
少なくとも２つのクラッド層からなるダブルヘテロ構造
を形成する工程と、一方のクラッド層を除去あるいは薄
くすることによりメサストライプを形成する工程と前記
メサストライプの底部にＳｉをイオン注入法により導入
する工程と、前記メサストライプの底部に巳Ｇａをイオ
ン注入法により導入する工程を含む事を特徴とする。
み構造半導体レーザの製造方法は活性層とこれをはさむ
少なくとも２つのクラッド層からなるダブルヘテロ構造
を形成する工程と、一方のクラッド層を除去あるいは薄
くすることによりメサストライプを形成する工程と前記
メサストライプの底部にＳｉをイオン注入法により導入
する工程と、前記メサストライプの底部に巳Ｇａをイオ
ン注入法により導入する工程を含む事を特徴とする。
（作用）
ＧａＡｓあるいはＡｌＧａＡｓ中に導入したＳｉは通常
、Ｇａサイトに入り、ｎ型不純物として振舞う。このと
き、Ｇａを導入するとＧａサイトにあったＳｉの一部は
Ａｓサイトに移る。その結果、ＧａＡｓあるいはＡｌＧ
ａＡｓを高抵抗化することができる。
、Ｇａサイトに入り、ｎ型不純物として振舞う。このと
き、Ｇａを導入するとＧａサイトにあったＳｉの一部は
Ａｓサイトに移る。その結果、ＧａＡｓあるいはＡｌＧ
ａＡｓを高抵抗化することができる。
（実施例）
次に図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明の一実施例の埋め込み構造半導体レーザ
の製造方法である。本実施例ではまず第１図（ａ）に示
す様にダブルヘテロ構造をｎ−ＧａＡｓ基板１上に結晶
成長する。成長方法は分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法
、気相成長法等のどの成長方法に依っても良い。このダ
ブルヘテロ構造はＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系を材料とし
、ｎクラッド層２ （ｎ−ＡｔＸｃＧａｌ−ｘｃＡｓ。
の製造方法である。本実施例ではまず第１図（ａ）に示
す様にダブルヘテロ構造をｎ−ＧａＡｓ基板１上に結晶
成長する。成長方法は分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法
、気相成長法等のどの成長方法に依っても良い。このダ
ブルヘテロ構造はＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系を材料とし
、ｎクラッド層２ （ｎ−ＡｔＸｃＧａｌ−ｘｃＡｓ。
Ｘｃ＝０．４〜０．７．厚さ１〜３ｐｍ）活性層３（Ｇ
ａＡｓ１００人。
ａＡｓ１００人。
ＡＩＸ、Ｇａ□−ｘ、Ａｓ５０人からなる多重量子井戸
、５周期、Ｘｂ＝０．２〜０．４）、ｐ型クラッド層４
（ｐ−ＡｌｘｅＧａｔ−）（ｃＡｓ、厚さ１〜３ｐｍ
）、キャップ層（ｐ”−ＧａＡｓ、厚さ０．２〜０．５
ｐｍ）からなる。このダブルヘテロ構造の形成では、活
性層３に量子井戸を含む事が、後で不純物による無秩序
化する上で重要である。次に第１図（ｂ）に示す様に通
常のホトリソグラフィ技術によって、ストライブ状の５
ｉ０２膜７を形成する。この８１０２膜７をマスクにし
て次に８１０２膜７をマスクにして突状のストライブつ
まりメサストライプ６（幅０．５〜３ｐｍ、高さ１〜１
．５ｐｍ）をエツチングによって形成する。エツチング
はドライエツチングおよび化学エツチングのどの方法を
とっても良いが活性層３とメサストライプ底部９の表面
゛の距離が０．１〜０．２ｐｍにする必要がある。その
ため化学エツチング等の方法に依る場合にはｐ型クラッ
ド層４を組成の異なる２層構造としてこの組成の違いを
利用して、選択的にキャップ層５に近い方のクラッド層
のみをエツチングすれば良い。次に８１０２膜７をマス
クにしてＳｉをメサストライプ底部９のみにイオン注入
する。イオン注入条件としては３００〜４００ＫｅＶで
１０１３〜１０１４ｃｍ−２程度のドーズ量でＳｉイオ
ン注入する。このときのイオン注入深さとして３０００
〜４０００人程度で、Ｓｉ濃度として１０１８〜１０１
９ｃｍ’となる。イオン注入後アニール処理を８００°
Ｃｌ２Ｏ分程度行なう。このときＡｓの脱離を防止する
ため全表面に８１０２膜等をコーティングした。このア
ニール時にＳｉの導入によって量子井戸構造が無秩序化
するため、メサストライプ底部９の活性層３にＡＩ原子
が混入する。このためこの部分の禁制帯幅がメサストラ
イプ６の活性層３に比べて大きくなるため、埋め込み構
造が実現する。これによりその閉じ込めおよびキャリア
の閉じ込めが良好な高効率のレーザ特性が得られる。次
に第１図（ｅ）に示す様に全面にＧａ注入を行なう。こ
のときメサストライプ６の上部にＳｉＯ２のマスクを再
び形成してメサストライプ底部９のみにＧａ注入を行な
う事も出来る。しかしながら本実施例の様に全面にＧａ
イオン注入を行なう方がマスク合６せの必要がなく高歩
留まりで製造出来るメリットがある。Ｇａ注注染条件Ｓ
ｉイオン注入条件に依存するが大体３００〜４００Ｋｅ
Ｖで１０１３〜１０１４ｃｍ−２程度のドーズ量が適当
である。このときの打込み深さとして２０００〜３００
０人（〜１０１８ｃｍ’）が得られる。このＧａ十注入
は先に形成したＳｉ導入領域８を高抵抗化するために行
なうものである。次に再びＳｉＮ膜などの絶縁膜を表面
にコーティングして８００〜８５０°０１１５分程度ア
ニールを行ないＧａ原子を活性化する。この工程によっ
てＳｉ ＋ Ｇａ導入領域１０が１０４Ωｃｍ以上の高
抵抗となる。このため、レーザの閾値においてメサスト
ライプ６の活性層３を迂回してＳｉ＋Ｇａ導入領域１０
を流れる漏れ電流が０．１ｍＡ以下に低減出来た。一方
、メサストライプ６上部のＧａ導入領域１１はＳｉ原子
が結晶に無いために、Ｐ型のままで高抵抗せず問題なく
電流を流す事が出来る。最後に第１図（ｄ）に示す様に
ＳｉＮ等からなる絶縁膜１２を形成しメサストライプ６
の上部のみ絶縁膜１２を除去する。これは通常のホトリ
ソグラフィによって除去することが可能である。次にｐ
型電極１３およびｎ型電極１４を形成して埋め込み構造
半導体レーザが完成する。なお上記実施例においては、
ＳｉおよびＧａの導入法としてイオン注入を用いたが、
これに限るものではなく他の導入法例えば拡散に変えて
も良い。
、５周期、Ｘｂ＝０．２〜０．４）、ｐ型クラッド層４
（ｐ−ＡｌｘｅＧａｔ−）（ｃＡｓ、厚さ１〜３ｐｍ
）、キャップ層（ｐ”−ＧａＡｓ、厚さ０．２〜０．５
ｐｍ）からなる。このダブルヘテロ構造の形成では、活
性層３に量子井戸を含む事が、後で不純物による無秩序
化する上で重要である。次に第１図（ｂ）に示す様に通
常のホトリソグラフィ技術によって、ストライブ状の５
ｉ０２膜７を形成する。この８１０２膜７をマスクにし
て次に８１０２膜７をマスクにして突状のストライブつ
まりメサストライプ６（幅０．５〜３ｐｍ、高さ１〜１
．５ｐｍ）をエツチングによって形成する。エツチング
はドライエツチングおよび化学エツチングのどの方法を
とっても良いが活性層３とメサストライプ底部９の表面
゛の距離が０．１〜０．２ｐｍにする必要がある。その
ため化学エツチング等の方法に依る場合にはｐ型クラッ
ド層４を組成の異なる２層構造としてこの組成の違いを
利用して、選択的にキャップ層５に近い方のクラッド層
のみをエツチングすれば良い。次に８１０２膜７をマス
クにしてＳｉをメサストライプ底部９のみにイオン注入
する。イオン注入条件としては３００〜４００ＫｅＶで
１０１３〜１０１４ｃｍ−２程度のドーズ量でＳｉイオ
ン注入する。このときのイオン注入深さとして３０００
〜４０００人程度で、Ｓｉ濃度として１０１８〜１０１
９ｃｍ’となる。イオン注入後アニール処理を８００°
Ｃｌ２Ｏ分程度行なう。このときＡｓの脱離を防止する
ため全表面に８１０２膜等をコーティングした。このア
ニール時にＳｉの導入によって量子井戸構造が無秩序化
するため、メサストライプ底部９の活性層３にＡＩ原子
が混入する。このためこの部分の禁制帯幅がメサストラ
イプ６の活性層３に比べて大きくなるため、埋め込み構
造が実現する。これによりその閉じ込めおよびキャリア
の閉じ込めが良好な高効率のレーザ特性が得られる。次
に第１図（ｅ）に示す様に全面にＧａ注入を行なう。こ
のときメサストライプ６の上部にＳｉＯ２のマスクを再
び形成してメサストライプ底部９のみにＧａ注入を行な
う事も出来る。しかしながら本実施例の様に全面にＧａ
イオン注入を行なう方がマスク合６せの必要がなく高歩
留まりで製造出来るメリットがある。Ｇａ注注染条件Ｓ
ｉイオン注入条件に依存するが大体３００〜４００Ｋｅ
Ｖで１０１３〜１０１４ｃｍ−２程度のドーズ量が適当
である。このときの打込み深さとして２０００〜３００
０人（〜１０１８ｃｍ’）が得られる。このＧａ十注入
は先に形成したＳｉ導入領域８を高抵抗化するために行
なうものである。次に再びＳｉＮ膜などの絶縁膜を表面
にコーティングして８００〜８５０°０１１５分程度ア
ニールを行ないＧａ原子を活性化する。この工程によっ
てＳｉ ＋ Ｇａ導入領域１０が１０４Ωｃｍ以上の高
抵抗となる。このため、レーザの閾値においてメサスト
ライプ６の活性層３を迂回してＳｉ＋Ｇａ導入領域１０
を流れる漏れ電流が０．１ｍＡ以下に低減出来た。一方
、メサストライプ６上部のＧａ導入領域１１はＳｉ原子
が結晶に無いために、Ｐ型のままで高抵抗せず問題なく
電流を流す事が出来る。最後に第１図（ｄ）に示す様に
ＳｉＮ等からなる絶縁膜１２を形成しメサストライプ６
の上部のみ絶縁膜１２を除去する。これは通常のホトリ
ソグラフィによって除去することが可能である。次にｐ
型電極１３およびｎ型電極１４を形成して埋め込み構造
半導体レーザが完成する。なお上記実施例においては、
ＳｉおよびＧａの導入法としてイオン注入を用いたが、
これに限るものではなく他の導入法例えば拡散に変えて
も良い。
以上述べた様にＳｉ導入による無秩序化だけでは低抵抗
であるが本実施例ではＳｉ注入によって無秩序化し、Ｇ
ａ注入によってそれを高抵抗化する事によって無秩序化
および高抵抗化の両方が実現出来るため、高効率化つ低
閾値の埋め込み半導体レーザが製造出来る。
であるが本実施例ではＳｉ注入によって無秩序化し、Ｇ
ａ注入によってそれを高抵抗化する事によって無秩序化
および高抵抗化の両方が実現出来るため、高効率化つ低
閾値の埋め込み半導体レーザが製造出来る。
本実施例ではｎ型基板を用いたがこれに限らずｐ型基板
を用いる事も出来る。このときにはＧａ原子をメサスト
ライプ上に導入しない様にメサストライプ上部にマスク
を形成する事が必要となる。
を用いる事も出来る。このときにはＧａ原子をメサスト
ライプ上に導入しない様にメサストライプ上部にマスク
を形成する事が必要となる。
又、本実施例では、Ｇａ導入をメサストライプ上部にも
行なったが、メサストライプ上部に５Ｌ０２等のマスク
を形成してメサストライプ底部のみにＧａ導入を行なっ
ても良い。
行なったが、メサストライプ上部に５Ｌ０２等のマスク
を形成してメサストライプ底部のみにＧａ導入を行なっ
ても良い。
（発明の効果）
以上説明した様に本発明によれば、量子井戸構造の無秩
序化及び高抵抗化をＳｉとＧａの両方のイオン注入を行
なう事によって実現出来るため、漏れ電流の小さな埋め
込み構造半導体レーザが製造出来る。
序化及び高抵抗化をＳｉとＧａの両方のイオン注入を行
なう事によって実現出来るため、漏れ電流の小さな埋め
込み構造半導体レーザが製造出来る。
第１図は本発明の一実施例の埋め込み構造半導体レーザ
の製造方法を示した図である。 図中、１はｎ−ＧａＡｓ基板、２はｎクラッド層、３は
活性層、４はｐ型クラッド層、５はキャップ層、６はメ
サストライプ、７は５１０２膜、８はＳＬ導入領域、９
はメサストライプ領域、１０はＳｉ＋Ｇａ導入領域、１
１はＧａ導入領域、１２は絶縁膜、１３はｐ型電極、１
４はｎ型電極である。
の製造方法を示した図である。 図中、１はｎ−ＧａＡｓ基板、２はｎクラッド層、３は
活性層、４はｐ型クラッド層、５はキャップ層、６はメ
サストライプ、７は５１０２膜、８はＳＬ導入領域、９
はメサストライプ領域、１０はＳｉ＋Ｇａ導入領域、１
１はＧａ導入領域、１２は絶縁膜、１３はｐ型電極、１
４はｎ型電極である。
Claims (1)
- 量子井戸構造を持つ活性層を上側及び下側クラッド層
ではさみ込んだダブルヘテロ構造より構成されるＡｌＧ
ａＡｓ／ＧａＡｓ系埋め込み構造半導体レーザを製造す
る方法において、基板上に形成されたダブルヘテロ構造
の所定の領域にある上側クラッド層を除去もしくは薄く
することにより前記ダブルヘテロ構造が突状のストライ
プとなるように凹部を形成する工程と、前記凹部にＳｉ
を導入する工程と、次いでＳｉを導入した領域にＧａを
導入する工程とを含むことを特徴とするＡｌＧａＡｓ／
ＧａＡｓ系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 |
|---|---|---|---|
| JP33602587A JPH01175790A (ja) | 1987-12-29 | 1987-12-29 | ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系埋め込み構造半導体レーザの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33602587A JPH01175790A (ja) | 1987-12-29 | 1987-12-29 | ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系埋め込み構造半導体レーザの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01175790A true JPH01175790A (ja) | 1989-07-12 |
Family
ID=18294919
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33602587A Pending JPH01175790A (ja) | 1987-12-29 | 1987-12-29 | ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系埋め込み構造半導体レーザの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01175790A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5781577A (en) * | 1995-03-02 | 1998-07-14 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser |
| US10760449B2 (en) | 2015-02-20 | 2020-09-01 | Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. | Fixing device, rotary machine, manufacturing method of rotary machine, assembling method of rotary machine, and disassembling method of rotary machine |
-
1987
- 1987-12-29 JP JP33602587A patent/JPH01175790A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5781577A (en) * | 1995-03-02 | 1998-07-14 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser |
| US10760449B2 (en) | 2015-02-20 | 2020-09-01 | Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. | Fixing device, rotary machine, manufacturing method of rotary machine, assembling method of rotary machine, and disassembling method of rotary machine |
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