JP2716693B2 - 半導体レーザー - Google Patents
半導体レーザーInfo
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体レーザー、特に、例えばAlGaAs系化
合物半導体による埋込ヘテロ接合型（以下BH型という）
の半導体レーザーに関する。 〔発明の概要〕 本発明は、半導体レーザー、特にBH型半導体レーザー
において、特殊の構造とすることによってMOCVD（Metal
Organic Chemical Vopour Deposition）によるエピタ
キシャル技術における成長速度の結晶面方位依存性を巧
みに利用して確実に安定して均一な特性を有する半導体
レーザーを歩留り良く製造することができるようにす
る。 〔従来の技術〕 半導体レーザーとしては種々のものが提案されている
が、その中でBH型半導体レーザーは、縦横共にその活性
層を、これに比し屈折率が小さく禁止帯幅の大きいクラ
ッド層によって完全に包囲した構造を採るものであり、
典型的且つ理想的な単一モードレーザ構造の１つとして
知られている（例えば特開昭50−119584号公報参照）。
そして、近年このBH型半導体レーザーにおいて光導波管
と電流狭搾層とを設けて円形に近い微小スポットで低し
きい値電流Ithを有し、高出力のレーザーが得られるこ
との報告もある。 〔発明が解決しようとする問題点〕 ところが上述したようなBH型半導体レーザーにおい
て、特に電流狭搾層を設けて電流の集中を行う構造とす
る場合、その製造に当っては、特殊のエッチング作業を
必要とし、また２度以上の液相エピタキシャルを行うな
どその製造工程は煩雑で、これに伴って均一の特性もの
を再現性良く、また高歩留りをもって製造できないなど
の問題点があった。 本発明は、BH型構造を採り、且つ電流狭搾層を具備
し、しかも上述した問題点を解決できるようにした半導
体レーザーを提供するものである。 〔問題点を解決するための手段〕 第１図を参照して本発明による半導体レーザーを説明
する。（１）は第１導電型例えばｎ型の化合物半導体基
板で、この基板（１）は、その１主面が（100）結晶面
を有し、この主面に凹凸面が形成されてストライプ状
（図示の例では紙面と直交する方向に延びるストライ
プ）にメサないしはメサ溝が形成されて成る。そして、
この基板（１）の凸部上に、少なくとも第１導電型の第
１のクラッド層（２）と、活性層（４）と、第２導電型
の第２のクラッド層（５）とによって形成された断面三
角形の半導体部（10）が形成され、この断面三角形の半
導体部（10）を覆う例えばクラッド層の一部を構成する
第３のクラッド層（15）による半導体層（11）が形成さ
れた構成とする。 この構造による本発明半導体レーザーの製造は、上述
した凹凸面を有する基板（１）の１主面上に順次MOCVD
によって連続的に第１導電型例えばｎ型の第１のクラッ
ド層（２）と、必要に応じて設けられる光導波層（３）
と、低不純物ないしはアンドープの活性層（４）と、第
２の導電型例えばｐ型の第２のクラッド層（５）と、こ
れと同導電型のキャップ層（６）と、第１導電型の補助
電流狭搾層（７）との各半導体層がエピタキシャル成長
される。ここに第１及び第２のクラッド層（２）及び
（５）は、活性層（３）に比して、禁止帯幅が大、すな
わち屈折率が小なる材料より成る。 そして、この場合、下地の基板（１）の凹凸の形状、
その結晶方位との関係等を設定して置くことによってこ
の凹凸の存在によって、第２のクラッド層（２）に、
｛111｝Ｂ結晶面による側壁斜面（2a）が、メサの両側
において、これを挟み込むように、このストライプ状の
メサの延長方向に沿って延びて生じるようにする。 この｛111｝Ｂ面は、この面におけるエピタキシャル
成長速度が、（100）結晶面等の他の結晶面に比し、数
十分の１以下程度にも低いことから、一旦この｛111｝
Ｂ面が生じると、この面に他の結晶面による成長が進行
して来るまで、この｛111｝Ｂ結晶面に関してその結晶
成長が見掛上停止する。したがって、これの上に形成さ
れた光導波層（３）及び活性層（４）は、この斜面（2
a）の存在によって、これの上には殆ど成長されず、メ
サ上とメサ溝内とに夫々分離して形成される。そして、
これの上にエピタキシャル成長させる第２のクラッド層
（５）によって両側壁斜面（2a）によって挟み込まれ、
かる両斜面（2a）の上縁が互いに突き合わされた断面３
角形の第１のクラッド層（２）、光導波路（３）、活性
層（４）、第２のクラッド層（５）とが、他部と分断さ
れて形成された断面３角形の半導体部（10）が構成され
る。そして、この第２のクラッド層（５）上に、上述の
断面３角形の半導体部（10）を覆って第２導電型の第３
のクラッド層（15）による半導体層（11）が形成され
る。 そして、補助電流狭搾層（７）の一部に欠除部（7a）
を設け、この欠除部（7a）内を含んで狭搾層（７）上に
一方の電極（８）を被着して、この電極（８）を欠除部
（7a）を通じてキャップ層（６）にオーミックに連結す
る。狭搾層（７）の欠除部（7a）は、今、基板（１）の
メサ上において発振領域、すなわち共振空洞を形成する
場合は、ストライプ状のメサ上に形成されたストライプ
状の活性層（４）に沿って対向する部分に、ストライプ
状に形成する。 （９）は基板（１）の裏面に設けられた他方の電極で
ある。 〔作用〕 本発明構成によれば、基板（１）の例えばメサ上に形
成された活性層（４）は、第１第２及び第３のクラッド
層（２）（５）（15）によって包囲されたBH構造を有す
るものであり、この活性層（４）の両側は第１のクラッ
ド層（２）に生じた｛111｝Ｂ結晶面による斜面（2a）
において構成され、ここに生じる大きなビルトインポテ
ンシャルによって電流の阻止がなされる。つまり、メサ
上のストライプ状の活性層（４）を挟んでその両側の斜
面（2a）に第１のクラッド層（２）と第２及び第３のク
ラッド層（５）及び（15）間の接合による電流狭搾層が
形成されるので、これによってメサ上の活性層（４）に
電流が集中することになる。そして、この構造において
は、動作領域（共振領域）となるメサ上の活性層（４）
の両側位置が電流狭搾層を形成する斜面（2a）と同一の
結晶面、すなわち｛111｝Ｂの同一結晶面上に形成され
るので、両者は良好に一致するものである。すなわち、
動作領域となる活性層（４）と電流狭搾層とは自動的に
整合、すなわちセルファラインする。 また、上部の電極（８）下に補助電流狭搾層（７）を
設けるときは、メサ溝底部における不要部分の活性層
（４）に電流が流れ込むことを効果的に阻止できる。 また、本発明においては、断面３角形の半導体部（1
0）を形成すること、そしてこの半導体層（10）を覆っ
て例えば第３のクラッド層（15）による半導体層（11）
が形成されていることにより、表面に急峻な段差が発生
せずになだらかな平坦に近い面として形成されることに
より、これの上に形成される各層例えばキャップ層、補
助電流狭搾層、電極等の形成を、安定かつ容易に形成す
ることができ、したがって信頼性の高い半導体レーザー
を形成できるものである。 〔実施例〕 第２図及び第３図を参照して本発明による半導体レー
ザーの一例を、その理解を容易にするために製造工程順
に説明する。AlGaAs系のIII−Ｖ族化合物半導体レーザ
ーを得る場合で、先ず第２図Ａに示すように、例えばｎ
型のGaAsより成るIII−Ｖ族化合物半導体基板（１）を
設ける。この基板（１）はその１主面（1a）が、（10
0）結晶面を有して成る。この基板（１）の主面（1a）
上に所要の幅Ｗをもって、ストライプ状のエッチングマ
スク（11）を選択的に形成する。このマスク（11）は周
知の技術、例えばフォトレジスト膜の塗布、パターン露
光、現像の各処理によって形成し得る。この場合、紙面
に沿う面が（011）結晶面に選ばれマスク（11）のスト
ライプの延長方向は、この面と直交する方向に選ばれ
る。 次に、基板（１）に対し、その面（1a）側から例えば
燐酸系エッチング液によってエッチングを行う。このよ
うにすると、マスク（11）によって覆われていない部分
からエッチングが進行し、第２図Ｂに示すように両側に
｛111｝Ａ面による壁面を有するストライプ状のメサ即
ち凸部（12）を形成するメサエッチングが行われ、主面
（1a）に凹凸面が形成される。 次に、第２図Ｃに示すように、エッチングマスク（1
1）を除去し、基板（１）の凹凸面上に、MOCVD法によっ
てｎ型AlxGa1-xAsより成る第１のクラッド層（２）をエ
ピタキシャル成長する。この場合、このエピタキシャル
成長が或る程度進行すると、（100）結晶面に対してす
なわちメサ（12）の上面に対しての角度θが約55°をな
す｛111｝Ｂ結晶面より成る斜面（2a）がメサ（12）を
挟んでその両側に自然発生的に生じて来る。そして、こ
のような｛111｝Ｂ面による斜面（2a）が存在している
状態で第１のクラッド層（２）のエピタキシャル成長を
停止する。 続いて、連続MOCVDによって、すなわち、原料ガスの
切り換えを行ってメサ（12）上の断面台形をなす第２の
クラッド層（２）上を含んでこれの上に、第３図Ａに示
すように、必要に応じて光導波層（３）をエピタキシャ
ル成長し、これの上にAlyGa1-yAsより成る活性層（４）
をエピタキシャル成長する。この場合、斜面（2a）の
｛111｝Ｂ結晶面にはMOCVDによるエピタキシャル成長が
生じにくいので、光導波層（３）と活性層（４）とはこ
の斜面（2a）上には実質的に殆ど成長せずに、メサ（1
2）上とその両側のメサ溝の底面にのみ選択的に互に分
断して形成することができる。 次に基板（１）上にｐ型のAlxGa1-xAsより成る第２の
クラッド層（５）をMOCVDによってエピタキシャル成長
させる。この場合、第３図Ｂに示すように、第２のクラ
ッド層（５）の成長に伴って斜面（2a）が上方に延び、
遂には両斜面（2a）が上縁で突き合わせられて頂点が閉
じ、両斜面（2a）によって挟み込まれた、第１のクラッ
ド層（２）、光導波層（３）、活性層（４）、第２のク
ラッド層（５）が積層されてなる断面三角形の半導体部
（10）が、メサ即ち凸部（12）上に、他部と劃成されて
形成される。続いて、第３のクラッド層（15）をエピタ
キシャル成長する。この場合、このクラッド層（15）も
しくは（５）がメサ溝の底面に対するエピタキシャル成
長によって、斜面（2a）との突き合わせ部ｃに｛111｝
Ｂ以外の結晶面が発生してくると、此処にエピタキシャ
ル成長がなされ、このエピタキシャル成長の進行に伴っ
て第３図Ｃに示すように、第３のクラッド層（15）が、
斜面（2a）上を含んで、上述の断面三角形の半導体部上
を跨いでこれを伴う半導体層（11）として全面的にエピ
タキシャル成長される。 このようにして全面的に形成された第３のクラッド層
（15）による半導体層（11）上に、順次MOCVDによって
ｐ型の例えばGaAsより成る高不純物濃度のキャップ層
（６）と、これとは異なる導電型のｎ型のAlzGa1-zAsよ
り成る補助電流狭搾層（７）を形成する。そして、補助
電流狭搾層（７）に選択的エッチングを行って、第３図
Ｄに示すように、メサ（12）上において、このメサ（1
2）の延長方向に沿ってこの層（７）の一部を排除して
キャップ層（６）の一部を外部に露呈させる欠除部（7
a）を形成する。 次に、この欠除部（7a）内を含んで補助電流狭搾層
（７）上に第１の電極（８）を、また基板（１）の裏面
に第２の電極（９）を夫々オーミックに被着して第１図
で説明した本発明による半導体レーザーを得る。 尚、ここに各層（２）〜（５），（15），（６），
（６）は一連のMOCVDによってその供給する原料ガスを
切り換えることによって１作業として形成し得るもので
ある。 また、第1,第２及び第３のクラッド層（２）（５）及
び（15）の組成AlxGa1-xAsと活性層（４）の組成AlyGa
1-yAsとはｘ＞ｙに選ばれる。 また、光導波層（３）は活性層（４）に比しAl濃度を
大きくしたすなわち禁止帯幅を大にしたAlGaAs層によっ
て形成し得るが、或る場合はこの光導波層（３）を具備
しない半導体レーザーに本発明を適用することもでき
る。 また、図に示した例においては、第１のクラッド層
（２）がメサ（12）上に比較的幅広の断面台形状を形成
している状態で動作領域となる活性層（３）の形成を行
った場合であるが、メサ（12）の幅を選定すると共に第
１のクラッド層（２）の厚さ、したがってメサ（12）上
における第２のクラッド層（５）の厚さを選定すること
によって台形部の上面幅が小となる状態で活性層（４）
の形成を行うことによって確実に所定の細い幅の共振領
域を形成することができる。 尚、上述した例においては、メサ（12）が頂部に向か
って広がる断面形状とした場合であるが、これとは逆に
裾広がりの台形状のメサとすることもできるし、メサ溝
を中央に形成し、このメサ溝内の活性層によって動作領
域、すなわち共振領域を形成することもできる。 〔発明の効果〕 上述したように、本発明構成によれば動作領域となる
活性層がクラッド層（２）（５）及び（15）によって包
み込まれたBH型の屈折率ガイド型の構造とされることに
よってしきい値電流Ithの低い半導体レーザーを得るこ
とができ、またこのBH型半導体レーザーにおいて電流狭
搾層が設けられるものであるが、動作領域となる活性層
と電流狭搾層との位置関係を整合することができるこ
と、またこの活性層の幅を任意に狭小に且つ一度の成長
で確実に形成できること、更に第２のクラッド層（５）
によって斜面（2a）によって挟み込んだ断面３角形の半
導体部（10）を形成しこれの上を覆って半導体層（11）
を形成して表面に急峻な段差が発生せずになだらかな平
坦に近い面としたことにより、これの上に形成される各
層例えばキャップ層、補助電流狭搾層、電極等の形成
を、安定かつ容易に形成することができ、均一の特性を
有する半導体レーザーを再現性良く、高い歩留りをもっ
て得ることができる。
合物半導体による埋込ヘテロ接合型（以下BH型という）
の半導体レーザーに関する。 〔発明の概要〕 本発明は、半導体レーザー、特にBH型半導体レーザー
において、特殊の構造とすることによってMOCVD（Metal
Organic Chemical Vopour Deposition）によるエピタ
キシャル技術における成長速度の結晶面方位依存性を巧
みに利用して確実に安定して均一な特性を有する半導体
レーザーを歩留り良く製造することができるようにす
る。 〔従来の技術〕 半導体レーザーとしては種々のものが提案されている
が、その中でBH型半導体レーザーは、縦横共にその活性
層を、これに比し屈折率が小さく禁止帯幅の大きいクラ
ッド層によって完全に包囲した構造を採るものであり、
典型的且つ理想的な単一モードレーザ構造の１つとして
知られている（例えば特開昭50−119584号公報参照）。
そして、近年このBH型半導体レーザーにおいて光導波管
と電流狭搾層とを設けて円形に近い微小スポットで低し
きい値電流Ithを有し、高出力のレーザーが得られるこ
との報告もある。 〔発明が解決しようとする問題点〕 ところが上述したようなBH型半導体レーザーにおい
て、特に電流狭搾層を設けて電流の集中を行う構造とす
る場合、その製造に当っては、特殊のエッチング作業を
必要とし、また２度以上の液相エピタキシャルを行うな
どその製造工程は煩雑で、これに伴って均一の特性もの
を再現性良く、また高歩留りをもって製造できないなど
の問題点があった。 本発明は、BH型構造を採り、且つ電流狭搾層を具備
し、しかも上述した問題点を解決できるようにした半導
体レーザーを提供するものである。 〔問題点を解決するための手段〕 第１図を参照して本発明による半導体レーザーを説明
する。（１）は第１導電型例えばｎ型の化合物半導体基
板で、この基板（１）は、その１主面が（100）結晶面
を有し、この主面に凹凸面が形成されてストライプ状
（図示の例では紙面と直交する方向に延びるストライ
プ）にメサないしはメサ溝が形成されて成る。そして、
この基板（１）の凸部上に、少なくとも第１導電型の第
１のクラッド層（２）と、活性層（４）と、第２導電型
の第２のクラッド層（５）とによって形成された断面三
角形の半導体部（10）が形成され、この断面三角形の半
導体部（10）を覆う例えばクラッド層の一部を構成する
第３のクラッド層（15）による半導体層（11）が形成さ
れた構成とする。 この構造による本発明半導体レーザーの製造は、上述
した凹凸面を有する基板（１）の１主面上に順次MOCVD
によって連続的に第１導電型例えばｎ型の第１のクラッ
ド層（２）と、必要に応じて設けられる光導波層（３）
と、低不純物ないしはアンドープの活性層（４）と、第
２の導電型例えばｐ型の第２のクラッド層（５）と、こ
れと同導電型のキャップ層（６）と、第１導電型の補助
電流狭搾層（７）との各半導体層がエピタキシャル成長
される。ここに第１及び第２のクラッド層（２）及び
（５）は、活性層（３）に比して、禁止帯幅が大、すな
わち屈折率が小なる材料より成る。 そして、この場合、下地の基板（１）の凹凸の形状、
その結晶方位との関係等を設定して置くことによってこ
の凹凸の存在によって、第２のクラッド層（２）に、
｛111｝Ｂ結晶面による側壁斜面（2a）が、メサの両側
において、これを挟み込むように、このストライプ状の
メサの延長方向に沿って延びて生じるようにする。 この｛111｝Ｂ面は、この面におけるエピタキシャル
成長速度が、（100）結晶面等の他の結晶面に比し、数
十分の１以下程度にも低いことから、一旦この｛111｝
Ｂ面が生じると、この面に他の結晶面による成長が進行
して来るまで、この｛111｝Ｂ結晶面に関してその結晶
成長が見掛上停止する。したがって、これの上に形成さ
れた光導波層（３）及び活性層（４）は、この斜面（2
a）の存在によって、これの上には殆ど成長されず、メ
サ上とメサ溝内とに夫々分離して形成される。そして、
これの上にエピタキシャル成長させる第２のクラッド層
（５）によって両側壁斜面（2a）によって挟み込まれ、
かる両斜面（2a）の上縁が互いに突き合わされた断面３
角形の第１のクラッド層（２）、光導波路（３）、活性
層（４）、第２のクラッド層（５）とが、他部と分断さ
れて形成された断面３角形の半導体部（10）が構成され
る。そして、この第２のクラッド層（５）上に、上述の
断面３角形の半導体部（10）を覆って第２導電型の第３
のクラッド層（15）による半導体層（11）が形成され
る。 そして、補助電流狭搾層（７）の一部に欠除部（7a）
を設け、この欠除部（7a）内を含んで狭搾層（７）上に
一方の電極（８）を被着して、この電極（８）を欠除部
（7a）を通じてキャップ層（６）にオーミックに連結す
る。狭搾層（７）の欠除部（7a）は、今、基板（１）の
メサ上において発振領域、すなわち共振空洞を形成する
場合は、ストライプ状のメサ上に形成されたストライプ
状の活性層（４）に沿って対向する部分に、ストライプ
状に形成する。 （９）は基板（１）の裏面に設けられた他方の電極で
ある。 〔作用〕 本発明構成によれば、基板（１）の例えばメサ上に形
成された活性層（４）は、第１第２及び第３のクラッド
層（２）（５）（15）によって包囲されたBH構造を有す
るものであり、この活性層（４）の両側は第１のクラッ
ド層（２）に生じた｛111｝Ｂ結晶面による斜面（2a）
において構成され、ここに生じる大きなビルトインポテ
ンシャルによって電流の阻止がなされる。つまり、メサ
上のストライプ状の活性層（４）を挟んでその両側の斜
面（2a）に第１のクラッド層（２）と第２及び第３のク
ラッド層（５）及び（15）間の接合による電流狭搾層が
形成されるので、これによってメサ上の活性層（４）に
電流が集中することになる。そして、この構造において
は、動作領域（共振領域）となるメサ上の活性層（４）
の両側位置が電流狭搾層を形成する斜面（2a）と同一の
結晶面、すなわち｛111｝Ｂの同一結晶面上に形成され
るので、両者は良好に一致するものである。すなわち、
動作領域となる活性層（４）と電流狭搾層とは自動的に
整合、すなわちセルファラインする。 また、上部の電極（８）下に補助電流狭搾層（７）を
設けるときは、メサ溝底部における不要部分の活性層
（４）に電流が流れ込むことを効果的に阻止できる。 また、本発明においては、断面３角形の半導体部（1
0）を形成すること、そしてこの半導体層（10）を覆っ
て例えば第３のクラッド層（15）による半導体層（11）
が形成されていることにより、表面に急峻な段差が発生
せずになだらかな平坦に近い面として形成されることに
より、これの上に形成される各層例えばキャップ層、補
助電流狭搾層、電極等の形成を、安定かつ容易に形成す
ることができ、したがって信頼性の高い半導体レーザー
を形成できるものである。 〔実施例〕 第２図及び第３図を参照して本発明による半導体レー
ザーの一例を、その理解を容易にするために製造工程順
に説明する。AlGaAs系のIII−Ｖ族化合物半導体レーザ
ーを得る場合で、先ず第２図Ａに示すように、例えばｎ
型のGaAsより成るIII−Ｖ族化合物半導体基板（１）を
設ける。この基板（１）はその１主面（1a）が、（10
0）結晶面を有して成る。この基板（１）の主面（1a）
上に所要の幅Ｗをもって、ストライプ状のエッチングマ
スク（11）を選択的に形成する。このマスク（11）は周
知の技術、例えばフォトレジスト膜の塗布、パターン露
光、現像の各処理によって形成し得る。この場合、紙面
に沿う面が（011）結晶面に選ばれマスク（11）のスト
ライプの延長方向は、この面と直交する方向に選ばれ
る。 次に、基板（１）に対し、その面（1a）側から例えば
燐酸系エッチング液によってエッチングを行う。このよ
うにすると、マスク（11）によって覆われていない部分
からエッチングが進行し、第２図Ｂに示すように両側に
｛111｝Ａ面による壁面を有するストライプ状のメサ即
ち凸部（12）を形成するメサエッチングが行われ、主面
（1a）に凹凸面が形成される。 次に、第２図Ｃに示すように、エッチングマスク（1
1）を除去し、基板（１）の凹凸面上に、MOCVD法によっ
てｎ型AlxGa1-xAsより成る第１のクラッド層（２）をエ
ピタキシャル成長する。この場合、このエピタキシャル
成長が或る程度進行すると、（100）結晶面に対してす
なわちメサ（12）の上面に対しての角度θが約55°をな
す｛111｝Ｂ結晶面より成る斜面（2a）がメサ（12）を
挟んでその両側に自然発生的に生じて来る。そして、こ
のような｛111｝Ｂ面による斜面（2a）が存在している
状態で第１のクラッド層（２）のエピタキシャル成長を
停止する。 続いて、連続MOCVDによって、すなわち、原料ガスの
切り換えを行ってメサ（12）上の断面台形をなす第２の
クラッド層（２）上を含んでこれの上に、第３図Ａに示
すように、必要に応じて光導波層（３）をエピタキシャ
ル成長し、これの上にAlyGa1-yAsより成る活性層（４）
をエピタキシャル成長する。この場合、斜面（2a）の
｛111｝Ｂ結晶面にはMOCVDによるエピタキシャル成長が
生じにくいので、光導波層（３）と活性層（４）とはこ
の斜面（2a）上には実質的に殆ど成長せずに、メサ（1
2）上とその両側のメサ溝の底面にのみ選択的に互に分
断して形成することができる。 次に基板（１）上にｐ型のAlxGa1-xAsより成る第２の
クラッド層（５）をMOCVDによってエピタキシャル成長
させる。この場合、第３図Ｂに示すように、第２のクラ
ッド層（５）の成長に伴って斜面（2a）が上方に延び、
遂には両斜面（2a）が上縁で突き合わせられて頂点が閉
じ、両斜面（2a）によって挟み込まれた、第１のクラッ
ド層（２）、光導波層（３）、活性層（４）、第２のク
ラッド層（５）が積層されてなる断面三角形の半導体部
（10）が、メサ即ち凸部（12）上に、他部と劃成されて
形成される。続いて、第３のクラッド層（15）をエピタ
キシャル成長する。この場合、このクラッド層（15）も
しくは（５）がメサ溝の底面に対するエピタキシャル成
長によって、斜面（2a）との突き合わせ部ｃに｛111｝
Ｂ以外の結晶面が発生してくると、此処にエピタキシャ
ル成長がなされ、このエピタキシャル成長の進行に伴っ
て第３図Ｃに示すように、第３のクラッド層（15）が、
斜面（2a）上を含んで、上述の断面三角形の半導体部上
を跨いでこれを伴う半導体層（11）として全面的にエピ
タキシャル成長される。 このようにして全面的に形成された第３のクラッド層
（15）による半導体層（11）上に、順次MOCVDによって
ｐ型の例えばGaAsより成る高不純物濃度のキャップ層
（６）と、これとは異なる導電型のｎ型のAlzGa1-zAsよ
り成る補助電流狭搾層（７）を形成する。そして、補助
電流狭搾層（７）に選択的エッチングを行って、第３図
Ｄに示すように、メサ（12）上において、このメサ（1
2）の延長方向に沿ってこの層（７）の一部を排除して
キャップ層（６）の一部を外部に露呈させる欠除部（7
a）を形成する。 次に、この欠除部（7a）内を含んで補助電流狭搾層
（７）上に第１の電極（８）を、また基板（１）の裏面
に第２の電極（９）を夫々オーミックに被着して第１図
で説明した本発明による半導体レーザーを得る。 尚、ここに各層（２）〜（５），（15），（６），
（６）は一連のMOCVDによってその供給する原料ガスを
切り換えることによって１作業として形成し得るもので
ある。 また、第1,第２及び第３のクラッド層（２）（５）及
び（15）の組成AlxGa1-xAsと活性層（４）の組成AlyGa
1-yAsとはｘ＞ｙに選ばれる。 また、光導波層（３）は活性層（４）に比しAl濃度を
大きくしたすなわち禁止帯幅を大にしたAlGaAs層によっ
て形成し得るが、或る場合はこの光導波層（３）を具備
しない半導体レーザーに本発明を適用することもでき
る。 また、図に示した例においては、第１のクラッド層
（２）がメサ（12）上に比較的幅広の断面台形状を形成
している状態で動作領域となる活性層（３）の形成を行
った場合であるが、メサ（12）の幅を選定すると共に第
１のクラッド層（２）の厚さ、したがってメサ（12）上
における第２のクラッド層（５）の厚さを選定すること
によって台形部の上面幅が小となる状態で活性層（４）
の形成を行うことによって確実に所定の細い幅の共振領
域を形成することができる。 尚、上述した例においては、メサ（12）が頂部に向か
って広がる断面形状とした場合であるが、これとは逆に
裾広がりの台形状のメサとすることもできるし、メサ溝
を中央に形成し、このメサ溝内の活性層によって動作領
域、すなわち共振領域を形成することもできる。 〔発明の効果〕 上述したように、本発明構成によれば動作領域となる
活性層がクラッド層（２）（５）及び（15）によって包
み込まれたBH型の屈折率ガイド型の構造とされることに
よってしきい値電流Ithの低い半導体レーザーを得るこ
とができ、またこのBH型半導体レーザーにおいて電流狭
搾層が設けられるものであるが、動作領域となる活性層
と電流狭搾層との位置関係を整合することができるこ
と、またこの活性層の幅を任意に狭小に且つ一度の成長
で確実に形成できること、更に第２のクラッド層（５）
によって斜面（2a）によって挟み込んだ断面３角形の半
導体部（10）を形成しこれの上を覆って半導体層（11）
を形成して表面に急峻な段差が発生せずになだらかな平
坦に近い面としたことにより、これの上に形成される各
層例えばキャップ層、補助電流狭搾層、電極等の形成
を、安定かつ容易に形成することができ、均一の特性を
有する半導体レーザーを再現性良く、高い歩留りをもっ
て得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による半導体レーザーの一例をの略線的
拡大断面図、第２図及び第３図はその製造工程図であ
る。 （１）は化合物半導体基板、（２）は第１のクラッド
層、（2a）はその斜面、（３）は光導波層、（４）は活
性層、（５）は第２のクラッド層、（15）は第３のクラ
ッド層、（６）はキャップ層、（７）は補助電流狭搾
層、（８）及び（９）は電極、（12）はメサ（凸部）、
（10）は断面三角形の半導体部、（11）は半導体層であ
る。
拡大断面図、第２図及び第３図はその製造工程図であ
る。 （１）は化合物半導体基板、（２）は第１のクラッド
層、（2a）はその斜面、（３）は光導波層、（４）は活
性層、（５）は第２のクラッド層、（15）は第３のクラ
ッド層、（６）はキャップ層、（７）は補助電流狭搾
層、（８）及び（９）は電極、（12）はメサ（凸部）、
（10）は断面三角形の半導体部、（11）は半導体層であ
る。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭57−12583（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−261184（ＪＰ，Ａ)
特開 昭57−12588（ＪＰ，Ａ)
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅ
ｒｓ 15ｔｈ Ｆｅｂｒｕａｒｙ
1979，Ｖｏｌ．15，Ｎｏ．４，ｐｐ.
134−135
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．（100）結晶面を主面として該主面に凹凸が形成さ
れた化合物半導体基板と、 該半導体基板の凸部上の、少なくとも、第１導電型の第
１のクラッド層と、活性層と、第２導電型の第２のクラ
ッド層とにより形成された断面三角形の半導体部と、 上記断面三角形の半導体部を覆う半導体層とを有し、 上記断面三角形の半導体部は、頂点が閉じた形状を有
し、かつ、その斜面は｛111｝結晶面よりなり、 上記活性層および上記第１および第２のクラッド層は、
上記断面三角形の半導体部の斜面には殆ど成長されず他
の面からの成長によって上記凸部上と、上記凹部上とに
分断して形成され、 上記断面三角形の半導体部内の上記活性層は所望の位置
および幅をもって形成されてなることを特徴とする半導
体レーザー。
Priority Applications (6)
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|---|---|---|---|
| JP60022989A JP2716693B2 (ja) | 1985-02-08 | 1985-02-08 | 半導体レーザー |
| KR1019860000734A KR940006782B1 (ko) | 1985-02-08 | 1986-02-04 | 반도체 레이저 |
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| CA501123A CA1268846C (en) | 1985-02-08 | 1986-02-05 | SEMICONDUCTOR LASER WITH MESA STRUCTURE |
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|---|---|
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| JP (1) | JP2716693B2 (ja) |
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| JPH06132608A (ja) * | 1992-10-20 | 1994-05-13 | Sony Corp | 半導体レーザ及びその製造方法 |
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- 1985-02-08 JP JP60022989A patent/JP2716693B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1986
- 1986-02-04 KR KR1019860000734A patent/KR940006782B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1986-02-05 DE DE3650133T patent/DE3650133T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1986-02-05 EP EP86101457A patent/EP0190737B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1986-02-05 CA CA501123A patent/CA1268846C/en not_active Expired
- 1986-02-06 US US06/826,837 patent/US4737961A/en not_active Expired - Lifetime
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|---|
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0190737A3 (en) | 1987-10-21 |
| DE3650133T2 (de) | 1995-06-01 |
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| CA1268846C (en) | 1990-05-08 |
| EP0190737A2 (en) | 1986-08-13 |
| JPS61183987A (ja) | 1986-08-16 |
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| US4737961A (en) | 1988-04-12 |
| DE3650133D1 (de) | 1994-12-15 |
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