JPH01262687A

JPH01262687A - 半導体体レーザ装置

Info

Publication number: JPH01262687A
Application number: JP9193988A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Koizumi; 善裕小泉
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1988-04-14
Filing date: 1988-04-14
Publication date: 1989-10-19

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。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は高抵抗半導体層で埋め込まれた半導体レーザ装
置に関する。

（従来の技術）半導体レーザの活性領域だけに電流を有効に閉じ込め、
光も屈折率差により活性領域に有効に閉じ込めるための
埋め込み層として、半導体中の深い単位を利用した高抵
抗半導体層を用いることが近年注目され、盛んに研究開
発がなされている。高抵抗半導体層を埋め込み層に用い
た半導体レーザでは、ｐ−ｎ接合電流ブロック層を活性
領域への電流狭さくに用いていないから、寄生容量が小
さく、高速変調が可能である。しかも、ｐ−ｎ接合電流
ブロック層を有する半導体レーザでは、ｐ−ｎ接合面の
位置が漏れ電流に大きく左右するが、高抵抗半導体層を
埋め込み層に用いた半導体レーザでは高抵抗半導体層が
再現性よく得られれば良品素子の高い歩留まりを期待す
ることができる。

高抵抗半導体層を埋め込み層に用いた半導体レーザの従
来例を第２図に示す。第２図の半導体レーザは、半導体
多層構造に２木の清を形成し、これら２本の溝に挟まれ
た部分の半導体多層構造をストライブ状の逆メサとし、
溝内部を高抵抗半導体層２５で埋め込んだ構造である（
にａｔｏ　ｅｔａｌ、ｔｈｅ　１９ｔｈ　Ｃｏｎｆｅｒ
ｅｎｃｅ　ｏｎ　５ｏｌｉｄ　５ｔａｔｅ　Ｄｅｖｉｓ
ｅａｎｄ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｔｏｋｙｏ、１９８７
．ＰＰ９５−９８＞　。

（発明が解決しようとする課跋）ところが、高抵抗半導体層２５を気相成長法（Ｖａｐｏ
ｒ　Ｐｈａｓｅ　Ｅｐｉｔａｘｙ　）により成長させる
と、高抵抗半導体層は逆メサの側壁をなす（１１１）Ａ
面に成長し、この（１１１）Ａ面に成長した層は（１０
０）面上に成長した層に比べ抵抗率が上がらず、ｎ型の
低抵抗領域２４が形成されることが本発明者らの実験に
より明らかとなった。また、ストライプ状メサをはさむ
２本の溝の溝幅が狭くなる程、溝内に埋め込む高抵抗半
導体層２５の成長速度は速くなり、深い準位を形成する
不純物の不純物濃度が下がり、低抵抗化しやすいことが
明らかとなった。

したがって、少なくともメサ上部に開口部を有する絶縁
膜２１を形成し、電極２０を付けた場合、絶縁膜の開口
部がメサ上部からずれると、電極から（１１１）Ａ面側
壁のｎ型低抵抗領域２４を通じてｎ型基板２９へ流れる
漏れ電流２７が生じる。しかも、この漏れ電流２７の経
路には、ｐ−ｎ接合が存在しないから、キャリアに対す
る障壁がない。したがって漏れ電流２７は極めて大きな
値となる。また、（１００）面上に成長した溝内の高抵
抗層の抵抗率も十分に大きな値が得られず、この高抵抗
層を通じて流れる漏れ電流２６も無視できない。

上述したように、従来の技術では、高抵抗半導体層を埋
め込み層に用いた半導体レーザにおいて、しきい値電流
の低い良好な素子を歩留まりよく得ることが雑しかっな
、このように、従来の半導体レーザ装置には改善すべき
課題があった０本発明は上記従来技術の課題を解決しよ
うとするものである。

（課題を解決するための手段）前述の課題を解決するために本発明が提供する手段は、
活性層を含む２重ヘテロ構造がｎ型基板上に形成されて
おり、該２重ヘテロｖ４造がストライプ状のメサ形をな
している半導体レーザ装置において、該ストライプ状メ
サの両脇は全て深い準位を有する高抵抗半導体層で覆わ
れ、該ストライプ状メサの頂部に少なくとも開口部を有
する絶縁膜が前記高抵抗半導体層上に形成され、該絶縁
膜の開口部の下の前記２重ヘテロ構造および高抵抗半導
体層にｐ型の不純物領域が形成されており、該ｐ型不純
物の深さは前記活性層に到らない程度に十分浅いことを
特徴とする。

（作用）深い準位を形成する不純物を半導体に添加すると、キャ
リアが深い準位に捕獲され高抵抗化することが知られて
いる。長波長発光半導体レーザの埋め込み層に用いられ
るインジウム燐（ＩｎＰ）に鉄（Ｆｅ）を添加すると、
インジウム燐に含まれる不純物密度が１ｘ１０”■−１
、鉄の添加濃度が１ｘ１０１６■−１程度の場合、抵抗
率はｔｘｉｏ８Ω・■程度の高抵抗半導体層が得られる
。

半導体基板の狭い溝部に高抵抗半導体層を気相エピタキ
シャル成長法で成長させると、その成長速度が速いから
、深い単位を半導体中に形成する不純物の濃度が十分に
高くならず、抵抗率が十分高くならない、また、メサの
側壁に成長した鉄（Ｆｅ）ドーピングのインジウム燐（
ＩｎＰ）１は十分に高抵抗化せず、ｎ型の低抵抗領域と
なり基板と同一導電型となって電極から基板へ流れる漏
れ電流のパスができる。

そこで以上述べた漏れ電流を低減するために鉄（Ｆｅ）
ドーピングのインジウム燐（ＩｎＰ）層をメサ両脇全面
にわたり埋め込み成長し、また、。

絶縁膜の開口部よりｐ型の不純物領域を形成することを
考案した。第１図は本発明の一実施例として後に詳しく
説明する半導体レーザ装置の断面図であるが、本図を参
照しながら本発明の詳細な説明する１本発明の１Ａ３ｆ
ｉによれば、高抵抗半導体層（鉄ドーピングインジウム
燐層）１３は、メサ両脇の基板上の全面を覆っているか
ら、十分な抵抗率が得られる。また、メサ側壁のｎ型の
低抵抗領域の電極に接する付近にｐ型の不純物形成領域
１０が設けである。この不純物形成ｒｔ域１０があるの
で、電極からｎ型の低抵抗領域を経て基板１７へ到る経
路には、ｎ型の不純物領域１０とｎ型の低抵抗領域との
間にｐ−ｎ接合が形成されている。従って、電極からｎ
型低抵抗領域を経て基板へ到る経路に漏れ電流が流れる
ためにはｐ−ｎ接合拡散電位以上の電圧がかからなけれ
ばならない。そして、第１図に例示する埋め込み型半導
体レーザ構造にした場合は、活性層１６（Ｉ　ｎＧａＡ
ｓＰ）の拡散電位はＩｎＰ（インジウム燐）の拡ｒＩＩ
Ｗｊｈ位よりも低いから、半導体レーザに電圧をかけて
ゆくと、先に活性層１６側へ電流は流れる。半導体レー
ザが一旦発振してしまうと、半導体レーザにかかる電圧
はほとんど変わらないから、電極からの注入電流の大部
分は活性層１６へ注入され続ける。したがって絶縁ｌｌ
９１２の開口部から不純物を注入して、その開口部近傍
にｎ型の不純物領域１０を形成することによって、注入
電流の大部分は活性層１６に注入され、先に述べた問題
点、すなわちｎ型の低抵抗領域の形成によるしきいｆｎ
電流の上昇、もしくは発振歩留まりの低下を防ぐことが
できる。

（実施例）次に実施例を挙げ本発明を一層詳しく説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第３図はその
実施例の製作工程を示す図である。まず第３図を参照し
て本実施例の製作工程及び構造を説明する。硫黄（Ｓ）
ドーピングｎ型インジウム燐（ＩｎＰ）基板（１００）
１７上に硫黄（Ｓ）ドーピングｎ型インジウム燐（Ｉｎ
Ｐ）でなるクラッド層１４　（ｎ　＝　Ｉ　Ｘ　１０”
ＣＩｌす）を厚み２μｍ、発光波長１．３四の禁制帯幅
を有するノンドーピングインジウム・ガリウム・ヒ素・
燐（ＩｎＧａＡｓＰ）層３２を厚み０．１Ｌ１ｍｌ、亜
鉛（Ｚｎ）ドーピングｎ型インジウム・燐（ＩｎＰ）層
３３（Ｐ＝　Ｉ　Ｘ　１０１８ｃｚ−’）を厚み２１Ｊ
ｌｌ、発光波長１．２ｇｎの禁制帯幅を有する亜鉛（Ｚ
ｎ）ドーピングｎ型インジウム・ガリウム・ヒ素・燐Ｉ
ＩｎＧａＡｓＰ）層３４を厚み０．５１Ｊｍ、それぞれ
順次ハイドライド気相エピタキシャル成長（ＶＰＥ）法
により成長させる（第３図（ａ））。

次に幅５ｕＩＩの＜０１１＞方向に平行なストライプ状
５ｔＯ２エツチングマスク３５をＣＶＤ法及びフォトリ
ソグラフィー法により形成する。そして、該５ｔＯ２エ
ツチングマスクを用いて、化学エツチングにより逆メサ
状ストライプを形成する（第３図（ｂ））、この逆メサ
をなすＩ　ｎＧａＡｓＰ１３２は第１図では活性層１６
としてあり、また逆メサのＩｎＰ層３３は第１図ではｐ
型りラッドＦ１１５として示しである。次に８１０２エ
ツチングマスクを残した′ｉまハイドライド気相成長（
ＶＰＥ）法により、該逆メサ状ストライプの両脇を鉄（
Ｆｅ）ドーピングインジウム燐（Ｉ　ｎＰ）でなる高抵
抗半導体層１３で表面が平担になるまで埋め込む０次に
ＣＶＤ法及びフォトリソグラフィー法を用いて、該逆メ
サの上部を少なくとも含む領域に開口部のある絶縁膜１
２を形成する（第３図（ｃ））、次に、前記絶縁膜１２
の開口部を通じて亜鉛（Ｚｎ）を深さ０．５μｍまで拡
散し、拡散領域１０の不純物濃度が５　Ｘ　１０”ａｍ
り程度になるようにする（第３図（ｄ））、さらに、ｐ
側＠極１１及びｎ側電極１８を形成し、アロイをして全
てのプロセスを終了し、第１図の実施例が得られる。

以上に説明した方法に基づき製作した実施例の半導体レ
ーザ装置では、平均しきい値電流が２０ｍ　Ａ、外部微
分量子効率が約２０％であった。

そして、この高性能半導体レーザ装置は歩留まりよく製
作できた。

（発明の効果）以上に説明したように、本発明によれば、メサ状の活性
領域を埋め込む埋め込み層が高抵抗半導体層でなり、し
さいｒｉ雷電流外部微分量子効率等の特性の良好な半導
体レーザ装置を得ることができる。そして、この半導体
レーザ装置は高い歩留まりで製作できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の半導体レーザの構造を示す
断面図である。第２図は従来の高抵抗電流ブロック半導体装置有する半
導体レーザ装置の構造を示す断面図であり、本図には従
来の問題となっていた漏れ電流の経路も示しである。第３図は第１図実施例の製作工程を示す図である。１０・・・ｐ型不純物形成領域、１１・・・電極、１２
・・・絶縁膜、１３・・・高抵抗半導体層、１４・・・
ｎ型クラッド層、１５・・・ｐ型クラッド層、１６・・
・活性層、１７・・・ｎ型基板、１８・・・電極、２０
・・・【Ｌ２１・・・絶縁膜、２２・・・コンタクト層
、２３・・・ｐ型クラッド層、２４・・・ｎ型低抵抗領
域、２５・・・高抵抗半導体層、２６・・・漏れ電流の
経路、２７・・・漏れ電流の経路、２８・・・ｎ型クラ
ッド層、２合・・・ｎ型基板、３２・・−１ｎＧａＡｓ
Ｐ層、３３−Ｐ型１ｎＰ層、３４・・・ｐ型ＩｎＧａＡ
ｓＰ層、３５・・・エツチングマスク。

Claims

【特許請求の範囲】

活性層を含む２重ヘテロ構造がｎ型基板上に形成されて
おり、該２重ヘテロ構造がストライプ状のメサ形をなし
ている半導体レーザ装置において、該ストライプ状メサ
の両脇は全て深い準位を有する高抵抗半導体層で覆われ
、該ストライプ状メサの頂部に少なくとも開口部を有す
る絶縁膜が前記高抵抗半導体層上に形成され、該絶縁膜
の開口部の下の前記２重ヘテロ構造および高抵抗半導体
層にｐ型の不純物領域が形成されており、該ｐ型不純物
の深さは前記活性層に到らない程度に十分浅いことを特
徴とする半導体レーザ装置。