JP3160138B2 - 半導体レーザ素子およびその製造方法 - Google Patents
半導体レーザ素子およびその製造方法Info
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内部電流狭窄構造を有
する屈折率導波型の半導体レーザ素子およびこの半導体
レーザー素子をMBE(分子線エピタキシー)法を用い
て、1回の成長により製造できる製造方法に関する。
する屈折率導波型の半導体レーザ素子およびこの半導体
レーザー素子をMBE(分子線エピタキシー)法を用い
て、1回の成長により製造できる製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、光情報処理用の光源に使用するこ
とを目的として、半導体レーザ素子の開発が活発化して
いる。この用途の半導体レーザ素子においては、非点収
差が小さいこと、放射広がり角が狭いこと、単一モード
で発振することなどの性能が要求される。このような性
能を有する半導体レーザ素子として、内部電流狭窄構造
を有する屈折率導波型半導体レーザ素子が開発されてい
る。この内部電流狭窄構造を有する屈折率導波型半導体
レーザ素子の製造は、少なくとも2回以上の結晶成長工
程を必要とするが、歩留まりや製造コストを考慮する
と、1回の結晶成長工程で半導体レーザ素子を製造でき
ることが望ましい。
とを目的として、半導体レーザ素子の開発が活発化して
いる。この用途の半導体レーザ素子においては、非点収
差が小さいこと、放射広がり角が狭いこと、単一モード
で発振することなどの性能が要求される。このような性
能を有する半導体レーザ素子として、内部電流狭窄構造
を有する屈折率導波型半導体レーザ素子が開発されてい
る。この内部電流狭窄構造を有する屈折率導波型半導体
レーザ素子の製造は、少なくとも2回以上の結晶成長工
程を必要とするが、歩留まりや製造コストを考慮する
と、1回の結晶成長工程で半導体レーザ素子を製造でき
ることが望ましい。
【0003】そこで、本願出願人は、例えば特願平4−
291805号において、1回の結晶成長工程により、
内部電流狭窄構造を有する屈折率導波型半導体レーザ素
子を製造する方法を提案している。
291805号において、1回の結晶成長工程により、
内部電流狭窄構造を有する屈折率導波型半導体レーザ素
子を製造する方法を提案している。
【0004】この製造方法は、SiドープGaAs半導
体層およびSiドープAlGaAs層の導電型が、半導
体層が成長する際の面方位に依存することを利用したも
のである。以下に、この製造方法による半導体レーザ素
子の作製工程を、図19を用いて説明する。
体層およびSiドープAlGaAs層の導電型が、半導
体層が成長する際の面方位に依存することを利用したも
のである。以下に、この製造方法による半導体レーザ素
子の作製工程を、図19を用いて説明する。
【0005】まず、図19(a)に示すように、p型G
aAs基板91の面方位(100)の面にレジスト91
0を形成する。
aAs基板91の面方位(100)の面にレジスト91
0を形成する。
【0006】次に、図19(b)に示すように、この基
板91上のレジスト910に、フォトリソグラフィー技
術を用いて、ストライプ915を形成する。
板91上のレジスト910に、フォトリソグラフィー技
術を用いて、ストライプ915を形成する。
【0007】続いて、図19(c)に示すように、この
ストライプ915の形成された状態のレジスト910を
マスクとして、エッチングにより基板91のストライプ
915部にV溝を形成する。エッチャントにはリン酸と
過酸化水素水との混合液を用いた。硫酸と過酸化水素水
との混合液を用いてもよい。V溝の断面形状は両傾斜面
920の面方位を(111)Aとし、溝幅は3μmとし
た。
ストライプ915の形成された状態のレジスト910を
マスクとして、エッチングにより基板91のストライプ
915部にV溝を形成する。エッチャントにはリン酸と
過酸化水素水との混合液を用いた。硫酸と過酸化水素水
との混合液を用いてもよい。V溝の断面形状は両傾斜面
920の面方位を(111)Aとし、溝幅は3μmとし
た。
【0008】次に、硫酸と過酸化水素水の混合液をエッ
チャントとして、図19(d)に示すように、面方位が
(111)Aである側面920と、面方位が(411)
A面である側面921とからなるV溝を形成する。V溝
の形成が終わると、図19(e)に示すように、レジス
ト910を除去し、基板91を濃硫酸処理する。
チャントとして、図19(d)に示すように、面方位が
(111)Aである側面920と、面方位が(411)
A面である側面921とからなるV溝を形成する。V溝
の形成が終わると、図19(e)に示すように、レジス
ト910を除去し、基板91を濃硫酸処理する。
【0009】続いて、このような基板91上に、図19
(f)に示すように、SiドープGaAs電流狭窄層9
2を成長し、さらに、この電流狭窄層92の上に、図1
9(g)に示すように、p型AlGaAsクラッド層9
3、GaAs活性層94、n型AlGaAsクラッド層
95およびn型GaAsコンタクト層96をMBE法に
より順次成長する。
(f)に示すように、SiドープGaAs電流狭窄層9
2を成長し、さらに、この電流狭窄層92の上に、図1
9(g)に示すように、p型AlGaAsクラッド層9
3、GaAs活性層94、n型AlGaAsクラッド層
95およびn型GaAsコンタクト層96をMBE法に
より順次成長する。
【0010】最後に、p側電極912を基板91側に、
n側電極913をコンタクト層96側に形成して本実施
例1の半導体レーザ素子を得る。
n側電極913をコンタクト層96側に形成して本実施
例1の半導体レーザ素子を得る。
【0011】さて、MBE(分子線エピタキシー)法に
おいては、n型ドーパントとしてSi(シリコン)をド
ープしたGaAsを、面方位が(n11)A(1≦n≦
3)である面上に成長させると、成長過程でAsの付着
が抑制され、半導体層がp型に反転することが知られて
いる。他方、面方位が(n11)A(n≧4)や(10
0)である面上では、このような現象は観られず、成長
層はn型となる。
おいては、n型ドーパントとしてSi(シリコン)をド
ープしたGaAsを、面方位が(n11)A(1≦n≦
3)である面上に成長させると、成長過程でAsの付着
が抑制され、半導体層がp型に反転することが知られて
いる。他方、面方位が(n11)A(n≧4)や(10
0)である面上では、このような現象は観られず、成長
層はn型となる。
【0012】従って、上記従来の半導体レーザ素子にお
いて、図19(f)に示すような、面方位が(111)
Aである面920と面方位が(411)Aである面92
1の二つの面で構成された側面を有するV溝と、表面の
面方位が(100)の基板91上にSiドープGaAs
層92を成長させた場合、V溝の面920上のSiドー
プGaAs層(斜線部)のみがp型の導電型を示し、V
溝の面921上および面方位が(100)の面922上
の成長層はn型の導電型を示す。こうして、内部電流狭
窄構造を有する半導体レーザ素子を作製することができ
る。
いて、図19(f)に示すような、面方位が(111)
Aである面920と面方位が(411)Aである面92
1の二つの面で構成された側面を有するV溝と、表面の
面方位が(100)の基板91上にSiドープGaAs
層92を成長させた場合、V溝の面920上のSiドー
プGaAs層(斜線部)のみがp型の導電型を示し、V
溝の面921上および面方位が(100)の面922上
の成長層はn型の導電型を示す。こうして、内部電流狭
窄構造を有する半導体レーザ素子を作製することができ
る。
【0013】上記半導体レーザ素子は、活性層94の中
央部930が、エネルギーギャップが大きく屈折率の小
さいAlGaAsクラッド層93および95で囲まれて
おり、実屈折率導波構造を構成するので、基本横モード
発振を得ることができる。
央部930が、エネルギーギャップが大きく屈折率の小
さいAlGaAsクラッド層93および95で囲まれて
おり、実屈折率導波構造を構成するので、基本横モード
発振を得ることができる。
【0014】このように、基板上に複数の面方位の面で
構成された溝を加工し、MBE法を組み合わせて半導体
レーザー素子を作製すると、1回の結晶成長で内部電流
狭窄構造を有する屈折率導波型半導体レーザ素子を実現
することができる。
構成された溝を加工し、MBE法を組み合わせて半導体
レーザー素子を作製すると、1回の結晶成長で内部電流
狭窄構造を有する屈折率導波型半導体レーザ素子を実現
することができる。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような半導体レーザ素子においては、発光部となる活性
層94の中央部930は、面方位が(n11)A(1≦
n≦3)である面920を両側面部として有する上記V
溝の直上に位置して形成されるので、やや基板91側に
屈曲し、この部分の層厚が厚くなり易い。このため、活
性層94の中央部930の実効屈折率が大きくなり、レ
ーザ光が中央部に収束しながら導波するので、水平横モ
ードが高次発振になるという問題がある。
ような半導体レーザ素子においては、発光部となる活性
層94の中央部930は、面方位が(n11)A(1≦
n≦3)である面920を両側面部として有する上記V
溝の直上に位置して形成されるので、やや基板91側に
屈曲し、この部分の層厚が厚くなり易い。このため、活
性層94の中央部930の実効屈折率が大きくなり、レ
ーザ光が中央部に収束しながら導波するので、水平横モ
ードが高次発振になるという問題がある。
【0016】また、p型およびn型クラッド層内に横方
向への広がり電流が流れるので、駆動電流の増加を招く
という問題もある。
向への広がり電流が流れるので、駆動電流の増加を招く
という問題もある。
【0017】さらに、上記半導体レーザ素子の製造にお
いて、面方位が(n11)A(1≦n≦3)である面上
に半導体層を成長させる際には、面方位が(100)で
ある面上での成長に比べて結晶性が悪く、光損失が生じ
るという問題もある。
いて、面方位が(n11)A(1≦n≦3)である面上
に半導体層を成長させる際には、面方位が(100)で
ある面上での成長に比べて結晶性が悪く、光損失が生じ
るという問題もある。
【0018】本発明は、上記従来の課題を解決するため
になされたものであり、横方向への広がり電流が抑制さ
れ、光取り出し効率の良い内部電流狭窄構造を有する半
導体レーザ素子およびその製造方法を提供することを目
的とする。
になされたものであり、横方向への広がり電流が抑制さ
れ、光取り出し効率の良い内部電流狭窄構造を有する半
導体レーザ素子およびその製造方法を提供することを目
的とする。
【0019】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザー
素子は、少なくとも第1の半導体層からなる活性層を、
該第1の半導体層よりも禁制帯幅の大きい第2の半導体
層と該第1の半導体層よりも禁制帯幅の大きい第3の半
導体層とで挟んでなる発光用積層部を備えた半導体レー
ザ素子において、面方位が(100)の面を表面とする
p型GaAs基板の該表面に、底面部と両側面部を有す
る溝が形成されており、該底面部の面方位は(100)
であり、各側面部は該溝の深さ方向で面方位が異なる2
つ以上の面として形成されている基板上に、Siドープ
電流狭窄層が、該側面部の内少なくとも1つ以上の面の
上ではp型の導電性を示し、該1つ以上の面以外の上で
はn型の導電性を示すように形成され、該電流狭窄層の
上に該発光用積層部が形成されており、そのことにより
上記目的が達成される。
素子は、少なくとも第1の半導体層からなる活性層を、
該第1の半導体層よりも禁制帯幅の大きい第2の半導体
層と該第1の半導体層よりも禁制帯幅の大きい第3の半
導体層とで挟んでなる発光用積層部を備えた半導体レー
ザ素子において、面方位が(100)の面を表面とする
p型GaAs基板の該表面に、底面部と両側面部を有す
る溝が形成されており、該底面部の面方位は(100)
であり、各側面部は該溝の深さ方向で面方位が異なる2
つ以上の面として形成されている基板上に、Siドープ
電流狭窄層が、該側面部の内少なくとも1つ以上の面の
上ではp型の導電性を示し、該1つ以上の面以外の上で
はn型の導電性を示すように形成され、該電流狭窄層の
上に該発光用積層部が形成されており、そのことにより
上記目的が達成される。
【0020】また、本発明の半導体レーザー素子は、少
なくとも第1の半導体層からなる活性層を、該第1の半
導体層よりも禁制帯幅の大きい第2の半導体層と該第1
の半導体層よりも禁制帯幅の大きい第3の半導体層とで
挟んでなる発光用積層部を備えた半導体レーザ素子にお
いて、前記発光用積層部が少なくともSiドープAlG
aAsクラッド層を含み、前記溝の側面部の内の少なく
とも1つ以上の面に対応する該クラッド層の領域におけ
る層厚方向の一部または全域部分がp型の導電性を示
し、該溝の側面部の他の面および溝の縁に連なる前記基
板の表面に対応する該クラッド層の領域がn型の導電性
を示す構成となっている。
なくとも第1の半導体層からなる活性層を、該第1の半
導体層よりも禁制帯幅の大きい第2の半導体層と該第1
の半導体層よりも禁制帯幅の大きい第3の半導体層とで
挟んでなる発光用積層部を備えた半導体レーザ素子にお
いて、前記発光用積層部が少なくともSiドープAlG
aAsクラッド層を含み、前記溝の側面部の内の少なく
とも1つ以上の面に対応する該クラッド層の領域におけ
る層厚方向の一部または全域部分がp型の導電性を示
し、該溝の側面部の他の面および溝の縁に連なる前記基
板の表面に対応する該クラッド層の領域がn型の導電性
を示す構成となっている。
【0021】また、本発明の半導体レーザー素子は、少
なくとも第1の半導体層からなる活性層を、該第1の半
導体層よりも禁制帯幅の大きい第2の半導体層と該第1
の半導体層よりも禁制帯幅の大きい第3の半導体層とで
挟んでなる発光用積層部を備えた半導体レーザ素子にお
いて、前記発光用積層部の上にSiドープGaAsコン
タクト層が形成されており、前記溝の側面部の内の少な
くとも1つ以上の面に対応する該コンタクト層の領域に
おける層厚方向の一部または全域部分がp型の導電性を
示し、該溝の側面部の他の面および溝の縁に連なる前記
基板の表面に対応する該コンタクト層の領域がn型の導
電性を示す構成となっている。
なくとも第1の半導体層からなる活性層を、該第1の半
導体層よりも禁制帯幅の大きい第2の半導体層と該第1
の半導体層よりも禁制帯幅の大きい第3の半導体層とで
挟んでなる発光用積層部を備えた半導体レーザ素子にお
いて、前記発光用積層部の上にSiドープGaAsコン
タクト層が形成されており、前記溝の側面部の内の少な
くとも1つ以上の面に対応する該コンタクト層の領域に
おける層厚方向の一部または全域部分がp型の導電性を
示し、該溝の側面部の他の面および溝の縁に連なる前記
基板の表面に対応する該コンタクト層の領域がn型の導
電性を示す構成となっている。
【0022】ある実施例では、前記Siドープ電流狭窄
層が、少なくともGaAs層からなる。
層が、少なくともGaAs層からなる。
【0023】ある実施例では、前記Siドープ電流狭窄
層が少なくともAlGaAs層からなり、該AlGaA
s層の禁制帯幅が前記第1の半導体層の禁制帯幅よりも
小さい。
層が少なくともAlGaAs層からなり、該AlGaA
s層の禁制帯幅が前記第1の半導体層の禁制帯幅よりも
小さい。
【0024】ある実施例では、前記Siドープ電流狭窄
層がAlGaAs層からなり、該AlGaAs層の禁制
帯幅が、少なくとも前記第1の半導体層の禁制帯幅より
も大きく、かつ、前記第2の半導体層および第3の半導
体層の禁制帯幅と同じかあるいは小さい。
層がAlGaAs層からなり、該AlGaAs層の禁制
帯幅が、少なくとも前記第1の半導体層の禁制帯幅より
も大きく、かつ、前記第2の半導体層および第3の半導
体層の禁制帯幅と同じかあるいは小さい。
【0025】ある実施例では、前記Siドープ電流狭窄
層が、少なくともGaAs層と、AlGaAs層とから
なり、該AlGaAs層の禁制帯幅が前記第1の半導体
層の禁制帯幅よりも大きく、かつ、前記第2の半導体層
および第3の半導体層の禁制帯幅と同じかあるいは小さ
い。
層が、少なくともGaAs層と、AlGaAs層とから
なり、該AlGaAs層の禁制帯幅が前記第1の半導体
層の禁制帯幅よりも大きく、かつ、前記第2の半導体層
および第3の半導体層の禁制帯幅と同じかあるいは小さ
い。
【0026】ある実施例では、前記Siドープ電流狭窄
層が、少なくとも第1のAlGaAs層と第2のAlG
aAs層とからなり、該第1のAlGaAs層の禁制帯
幅は前記第1の半導体層の禁制帯幅よりも小さく、該第
2のAlGaAs層の禁制帯幅は前記第2の半導体層お
よび第3の半導体層の禁制帯幅と同じかあるいは小さ
い。
層が、少なくとも第1のAlGaAs層と第2のAlG
aAs層とからなり、該第1のAlGaAs層の禁制帯
幅は前記第1の半導体層の禁制帯幅よりも小さく、該第
2のAlGaAs層の禁制帯幅は前記第2の半導体層お
よび第3の半導体層の禁制帯幅と同じかあるいは小さ
い。
【0027】ある実施例では、前記Siドープ電流狭窄
層が、少なくともGaAsと、第1のAlGaAs層と
第2のAlGaAs層とからなり、該第1のAlGaA
s層の禁制帯幅は前記第2の半導体層および前記第3の
半導体層の禁制帯幅よりも大きく、該第2のAlGaA
s層の禁制帯幅は該第2の半導体層および第3の半導体
層の禁制帯幅と同じかあるいは小さい請求項1、2また
は3に記載の半導体レーザ素子。
層が、少なくともGaAsと、第1のAlGaAs層と
第2のAlGaAs層とからなり、該第1のAlGaA
s層の禁制帯幅は前記第2の半導体層および前記第3の
半導体層の禁制帯幅よりも大きく、該第2のAlGaA
s層の禁制帯幅は該第2の半導体層および第3の半導体
層の禁制帯幅と同じかあるいは小さい請求項1、2また
は3に記載の半導体レーザ素子。
【0028】ある実施例では、前記Siドープ電流狭窄
層が、少なくともGaAsとAlGaAs層とからな
り、該AlGaAs層の禁制帯幅は前記第2の半導体層
および前記第3の半導体層の禁制帯幅よりも大きい。
層が、少なくともGaAsとAlGaAs層とからな
り、該AlGaAs層の禁制帯幅は前記第2の半導体層
および前記第3の半導体層の禁制帯幅よりも大きい。
【0029】ある実施例では、前記Siドープ電流狭窄
層が、少なくとも第1のAlGaAs層と、第2のAl
GaAs層と第3のAlGaAs層とからなり、該第1
のAlGaAs層の禁制帯幅は前記第1の半導体層の禁
制帯幅よりも小さく、該第2のAlGaAs層の禁制帯
幅は前記第2の半導体層および第3の半導体層の禁制帯
幅よりも大きく、該第3のAlGaAs層の禁制帯幅は
前記第2の半導体層および第3の半導体層の禁制帯幅と
同じかあるいは小さい。
層が、少なくとも第1のAlGaAs層と、第2のAl
GaAs層と第3のAlGaAs層とからなり、該第1
のAlGaAs層の禁制帯幅は前記第1の半導体層の禁
制帯幅よりも小さく、該第2のAlGaAs層の禁制帯
幅は前記第2の半導体層および第3の半導体層の禁制帯
幅よりも大きく、該第3のAlGaAs層の禁制帯幅は
前記第2の半導体層および第3の半導体層の禁制帯幅と
同じかあるいは小さい。
【0030】本発明の半導体レーザー素子の製造方法
は、少なくとも第1の半導体層からなる活性層の上下面
を、該第1の半導体層よりも禁制帯幅の大きい第2の半
導体層と、該第1の半導体層よりも禁制帯幅の大きい第
3の半導体層とで挟んでなる発光用積層部を備えた半導
体レーザ素子の製造方法において、面方位が(100)
の面を表面とするp型GaAs基板の該表面に、少なく
とも2種類以上のエッチング液を用いてエッチングを行
うことにより、底面部と両側面部とを有する溝を、該底
面部を面方位(100)の面とし、各側面部を溝深さ方
向に異なる面方位を有する2つ以上の面として形成する
工程と、該溝が形成された基板上に、Siドープ電流狭
窄層を、該側面部の内少なくとも1つ以上の面の上では
p型の導電性を示し、該1つ以上の面以外の上ではn型
の導電性を示すように形成する工程と、該Siドープ電
流狭窄層の上に該発光用積層部を形成する工程と、を含
んでおり、そのことにより上記目的が達成される。
は、少なくとも第1の半導体層からなる活性層の上下面
を、該第1の半導体層よりも禁制帯幅の大きい第2の半
導体層と、該第1の半導体層よりも禁制帯幅の大きい第
3の半導体層とで挟んでなる発光用積層部を備えた半導
体レーザ素子の製造方法において、面方位が(100)
の面を表面とするp型GaAs基板の該表面に、少なく
とも2種類以上のエッチング液を用いてエッチングを行
うことにより、底面部と両側面部とを有する溝を、該底
面部を面方位(100)の面とし、各側面部を溝深さ方
向に異なる面方位を有する2つ以上の面として形成する
工程と、該溝が形成された基板上に、Siドープ電流狭
窄層を、該側面部の内少なくとも1つ以上の面の上では
p型の導電性を示し、該1つ以上の面以外の上ではn型
の導電性を示すように形成する工程と、該Siドープ電
流狭窄層の上に該発光用積層部を形成する工程と、を含
んでおり、そのことにより上記目的が達成される。
【0031】ある実施例では、前記発光用積層部が少な
くともSiドープAlGaAsクラッド層を含み、前記
溝の側面部の内の少なくとも1つ以上の面に対応する該
クラッド層の領域における層厚方向の一部または全域部
がp型の導電性を示し、該溝の側面部の他の面および溝
の縁に連なる前記基板の表面に対応する該クラッド層の
領域がn型の導電性を示すように形成する。
くともSiドープAlGaAsクラッド層を含み、前記
溝の側面部の内の少なくとも1つ以上の面に対応する該
クラッド層の領域における層厚方向の一部または全域部
がp型の導電性を示し、該溝の側面部の他の面および溝
の縁に連なる前記基板の表面に対応する該クラッド層の
領域がn型の導電性を示すように形成する。
【0032】ある実施例では、前記発光用積層部の上
に、SiドープGaAsコンタクト層を形成する工程を
包含し、該コンタクト層の領域における層厚方向の一部
または全域部がp型の導電性を示し、該溝の側面部の他
の面および溝の縁に連なる前記基板の表面に対応する該
コンタクト層の領域がn型の導電性を示すように形成す
る。
に、SiドープGaAsコンタクト層を形成する工程を
包含し、該コンタクト層の領域における層厚方向の一部
または全域部がp型の導電性を示し、該溝の側面部の他
の面および溝の縁に連なる前記基板の表面に対応する該
コンタクト層の領域がn型の導電性を示すように形成す
る。
【0033】
【作用】本発明の半導体レーザ素子においては、面方位
が(100)である面を表面とするp型GaAs基板の
表面に、底面部と両側面部とを有する溝が形成される。
溝の底面部の面方位は基板の表面の面方位と同じ(10
0)とされ、溝の各側面部は、溝の深さ方向に異なる面
方位を有する2つ以上の面で形成される。
が(100)である面を表面とするp型GaAs基板の
表面に、底面部と両側面部とを有する溝が形成される。
溝の底面部の面方位は基板の表面の面方位と同じ(10
0)とされ、溝の各側面部は、溝の深さ方向に異なる面
方位を有する2つ以上の面で形成される。
【0034】この基板の上にSiドープ電流狭窄層が形
成されており、この電流狭窄層の溝の側面部の内少なく
とも1つ以上の面上に対応する領域はp型の導電性を示
し、他の面上に対応する領域はn型の導電性を示すよう
にできる。このため、電流注入幅を、この電流狭窄層の
p型領域に限定することができる。
成されており、この電流狭窄層の溝の側面部の内少なく
とも1つ以上の面上に対応する領域はp型の導電性を示
し、他の面上に対応する領域はn型の導電性を示すよう
にできる。このため、電流注入幅を、この電流狭窄層の
p型領域に限定することができる。
【0035】さらに、電流狭窄層の上には、Siドープ
AlGaAsクラッド層を含む発光用積層部が形成され
ており、このクラッド層は、層厚方向の一部または全部
について、電流狭窄層のp型領域に対応する領域でp型
の導電性を示し、他の面上の領域ではn型の導電性を示
す。
AlGaAsクラッド層を含む発光用積層部が形成され
ており、このクラッド層は、層厚方向の一部または全部
について、電流狭窄層のp型領域に対応する領域でp型
の導電性を示し、他の面上の領域ではn型の導電性を示
す。
【0036】また、発光用積層部の上には、Siドープ
GaAsコンタクト層が形成されており、このコンタク
ト層においても、その層厚方向の一部または全部につい
て、上記クラッド層のp型の導電性を示す領域に対応す
る領域がp型の導電性を示し、他の面上の領域ではn型
の導電性を示す。
GaAsコンタクト層が形成されており、このコンタク
ト層においても、その層厚方向の一部または全部につい
て、上記クラッド層のp型の導電性を示す領域に対応す
る領域がp型の導電性を示し、他の面上の領域ではn型
の導電性を示す。
【0037】このクラッド層内およびコンタクト層内の
p型領域により電流経路がさらに狭窄される。
p型領域により電流経路がさらに狭窄される。
【0038】発光部となる活性層の中央部は、エネルギ
ーギャップが大きく屈折率の小さいAlGaAsクラッ
ド層で囲まれており、実屈折率導波構造となる。この活
性層の中央部は溝の底面部に対応して形成されるので平
坦となり、結晶性も良好である。
ーギャップが大きく屈折率の小さいAlGaAsクラッ
ド層で囲まれており、実屈折率導波構造となる。この活
性層の中央部は溝の底面部に対応して形成されるので平
坦となり、結晶性も良好である。
【0039】上記溝は、面方位(100)の面を表面と
するp型GaAs基板の表面に、2種類以上のエッチン
グ液を用いてエッチングを行うことにより形成すること
ができる。
するp型GaAs基板の表面に、2種類以上のエッチン
グ液を用いてエッチングを行うことにより形成すること
ができる。
【0040】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。図において、同様の機能を有する部分
は同一の番号で示す。
ながら説明する。図において、同様の機能を有する部分
は同一の番号で示す。
【0041】(実施例1)図1(f)に実施例1の半導
体レーザ素子の断面を示す。この半導体レーザ素子は、
面方位が(100)であるp型GaAs基板1の表面
に、深さ方向に面方位の異なる2つの面100、101
で側面が形成された溝が設けられている。溝の2つの側
面100、101の内、側面100の面方位は(11
1)Aであり、側面101の面方位は(411)Aであ
る。この溝は底面を有し、その面方位は(100)であ
る。
体レーザ素子の断面を示す。この半導体レーザ素子は、
面方位が(100)であるp型GaAs基板1の表面
に、深さ方向に面方位の異なる2つの面100、101
で側面が形成された溝が設けられている。溝の2つの側
面100、101の内、側面100の面方位は(11
1)Aであり、側面101の面方位は(411)Aであ
る。この溝は底面を有し、その面方位は(100)であ
る。
【0042】この溝を埋めるようにして、基板1上に、
SiドープGaAs電流狭窄層2が形成されている。こ
の電流狭窄層2は、溝の側面100上の領域ではp型の
導電性を示し、溝の側面101上、底面102上および
溝の外側の面103上の領域ではn型の導電性を示す。
SiドープGaAs電流狭窄層2が形成されている。こ
の電流狭窄層2は、溝の側面100上の領域ではp型の
導電性を示し、溝の側面101上、底面102上および
溝の外側の面103上の領域ではn型の導電性を示す。
【0043】Siドープ電流狭窄層2の上には、p型A
lXGa1-XAsクラッド層3(例えば、X=0.5
0)、AlYGa1-YAs活性層4(例えば、Y=0.1
4)、n型AlWGa1-WAsクラッド層5(例えば、W
=0.50)およびn型GaAsコンタクト層6がこの
順で積層形成されている。クラッド層3および5は、活
性層4よりも禁制帯幅の大きな材料で形成されており、
このクラッド層3、活性層4およびクラッド層5で発光
用積層部が構成されている。
lXGa1-XAsクラッド層3(例えば、X=0.5
0)、AlYGa1-YAs活性層4(例えば、Y=0.1
4)、n型AlWGa1-WAsクラッド層5(例えば、W
=0.50)およびn型GaAsコンタクト層6がこの
順で積層形成されている。クラッド層3および5は、活
性層4よりも禁制帯幅の大きな材料で形成されており、
このクラッド層3、活性層4およびクラッド層5で発光
用積層部が構成されている。
【0044】そして、p型基板1側にはp側電極12が
形成され、n型コンタクト層6側にはn側電極13が形
成されている。このような半導体レーザ素子は、以下の
ようにして作製される。
形成され、n型コンタクト層6側にはn側電極13が形
成されている。このような半導体レーザ素子は、以下の
ようにして作製される。
【0045】まず、図1(a)に示すように、p型Ga
As基板1表面上にレジスト11を塗布する。
As基板1表面上にレジスト11を塗布する。
【0046】次に、図1(b)に示すように、この基板
1のレジスト11にホトリソグラフィー技術を用いて、
幅3μmのストライプ15を形成する。
1のレジスト11にホトリソグラフィー技術を用いて、
幅3μmのストライプ15を形成する。
【0047】続いて、この基板1のストライプ15形成
位置に、2種類のエッチング液、例えば、2種類の硫酸
と過酸化水素水の混合液を用いて、図1(c)に示すよ
うな、底面の面方位が(100)であり、各側面が2つ
の面方位(111)A、(411)Aで構成されたV溝
を形成する。溝の形成が終わると、図1(d)に示すよ
うに、レジスト11を除去し、基板1を熱硫酸処理す
る。
位置に、2種類のエッチング液、例えば、2種類の硫酸
と過酸化水素水の混合液を用いて、図1(c)に示すよ
うな、底面の面方位が(100)であり、各側面が2つ
の面方位(111)A、(411)Aで構成されたV溝
を形成する。溝の形成が終わると、図1(d)に示すよ
うに、レジスト11を除去し、基板1を熱硫酸処理す
る。
【0048】次に、図1(e)に示すようにMBE装置
内で、厚み2μmのSiドープGaAs電流狭窄層2を
成長させる。先述したように、MBE法において、面方
位が(n11)A(1≦n≦3)である面上に、n型ド
ーパントとしてSiをドープしたGaAsを成長させる
と、成長過程でAsの付着が抑制されるので、半導体層
の導電性はp型に反転する。他方、面方位が(n11)
A(n≧4)である面や(100)である面上では、こ
のような反転現象は見られず、この面上のSiドープ電
流狭窄層2の導電性はn型となる。他のドーパントを用
いた場合には、このような現象は見られない。
内で、厚み2μmのSiドープGaAs電流狭窄層2を
成長させる。先述したように、MBE法において、面方
位が(n11)A(1≦n≦3)である面上に、n型ド
ーパントとしてSiをドープしたGaAsを成長させる
と、成長過程でAsの付着が抑制されるので、半導体層
の導電性はp型に反転する。他方、面方位が(n11)
A(n≧4)である面や(100)である面上では、こ
のような反転現象は見られず、この面上のSiドープ電
流狭窄層2の導電性はn型となる。他のドーパントを用
いた場合には、このような現象は見られない。
【0049】図18にGaAs基板の面方位が(n1
1)A(1≦n≦3)の面上にSiドープGaAs層を
成長させた場合の、SiドープGaAs層の導電性の基
板温度とAsの圧力に対する依存性を示す。この図に示
した例においては基板の温度条件を400℃〜800℃
までの間とした。 図から理解されるように、Asの圧
力が低いほど、または基板温度が高いほど、Siドープ
GaAs層の導電性はp型を示しやすく、700℃以上
ではほとんどp型を示す。この理由としては、以下のよ
うなことが考えられる。
1)A(1≦n≦3)の面上にSiドープGaAs層を
成長させた場合の、SiドープGaAs層の導電性の基
板温度とAsの圧力に対する依存性を示す。この図に示
した例においては基板の温度条件を400℃〜800℃
までの間とした。 図から理解されるように、Asの圧
力が低いほど、または基板温度が高いほど、Siドープ
GaAs層の導電性はp型を示しやすく、700℃以上
ではほとんどp型を示す。この理由としては、以下のよ
うなことが考えられる。
【0050】即ち、面方位が(n11)A(1≦n≦
3)である面は、1本の結合手を有するGaで覆われて
おり、吸着したAsは付着係数が小さいので、不純物S
iはGaと結合してAs位置に入りやすい。また、基板
温度を上げたり、As圧力を低くすると、さらにAsの
付着係数が減少してp型を示しやすくなる。
3)である面は、1本の結合手を有するGaで覆われて
おり、吸着したAsは付着係数が小さいので、不純物S
iはGaと結合してAs位置に入りやすい。また、基板
温度を上げたり、As圧力を低くすると、さらにAsの
付着係数が減少してp型を示しやすくなる。
【0051】図1(e)において、面方位が(111)
Aである溝の側面100上の電流狭窄層2(斜線部)は
p型の導電性を示す。他方、面方位が(411)Aであ
る溝の側面101上、溝の底面102上および溝の外側
103上の電流狭窄層111、112、113はn型を
示す。従って、この半導体レーザ素子においては、面方
位が(111)Aである側面100上(斜線部110)
のみが電流経路となる。
Aである溝の側面100上の電流狭窄層2(斜線部)は
p型の導電性を示す。他方、面方位が(411)Aであ
る溝の側面101上、溝の底面102上および溝の外側
103上の電流狭窄層111、112、113はn型を
示す。従って、この半導体レーザ素子においては、面方
位が(111)Aである側面100上(斜線部110)
のみが電流経路となる。
【0052】なお、1本の結合手を有するGaに吸着し
たAsの遊離しやすさは、SiドープGaAs層の成長
条件に依存する。基板1の温度が比較的低温であり、A
sフラックス量が多い条件下の成長では、Asが遊離し
にくく、1本の結合手を有するGaで覆われると、面方
位が(111)Aや(311)Aの面上の領域であって
もその領域はn型の導電性を示すことがある。よって、
適当な成長条件を選択することが必要となる。また、溝
深さ方向に異なる面方位を有する2つ以上の面は、少な
くとも1つ以上の面の上で形成されるSiドープGaA
s層がp型の導電性を示すものであれば、どのような組
み合わせであってもよく、例えば、(111)A面と
(311)A面との組み合わせや、(755)A面と
(511)A面との組み合わせであってもよく、また3
つ以上の面方位を有する面の組み合わせであってもよ
い。
たAsの遊離しやすさは、SiドープGaAs層の成長
条件に依存する。基板1の温度が比較的低温であり、A
sフラックス量が多い条件下の成長では、Asが遊離し
にくく、1本の結合手を有するGaで覆われると、面方
位が(111)Aや(311)Aの面上の領域であって
もその領域はn型の導電性を示すことがある。よって、
適当な成長条件を選択することが必要となる。また、溝
深さ方向に異なる面方位を有する2つ以上の面は、少な
くとも1つ以上の面の上で形成されるSiドープGaA
s層がp型の導電性を示すものであれば、どのような組
み合わせであってもよく、例えば、(111)A面と
(311)A面との組み合わせや、(755)A面と
(511)A面との組み合わせであってもよく、また3
つ以上の面方位を有する面の組み合わせであってもよ
い。
【0053】SiドープGaAs電流狭窄層2の成長
後、引き続き、この電流狭窄層2上にp型AlXGa1-X
Asクラッド層3、AlYGa1-YAs活性層4、n型A
lWGa1-WAsクラッド層5およびn型GaAsコンタ
クト層6を順次成長させる。
後、引き続き、この電流狭窄層2上にp型AlXGa1-X
Asクラッド層3、AlYGa1-YAs活性層4、n型A
lWGa1-WAsクラッド層5およびn型GaAsコンタ
クト層6を順次成長させる。
【0054】上記n型クラッド層5およびn型コンタク
ト層6のドーパントとしてはSn等のn型ドーパントを
用いても良いが、基板1の温度を比較的低温にしてAs
のフラックス量を多くすることにより、n型の導電性を
示すように成長させることもできる。
ト層6のドーパントとしてはSn等のn型ドーパントを
用いても良いが、基板1の温度を比較的低温にしてAs
のフラックス量を多くすることにより、n型の導電性を
示すように成長させることもできる。
【0055】最後に、基板1側にp側電極12を、コン
タクト層6側にn側電極13を形成して図1(f)に示
すような半導体レーザ素子を得る。
タクト層6側にn側電極13を形成して図1(f)に示
すような半導体レーザ素子を得る。
【0056】この半導体レーザ素子においては、溝の形
成領域に対応する部分の活性層の中央部112が発光部
となる。この発光部はエネルギーギャップが大きく屈折
率の小さいAlGaAsクラッド層3、5で囲まれてお
り、実屈折率導波構造となっている。さらに、電流経路
が図1(f)に示す斜線部の幅に狭窄されているので、
従来の半導体レーザ素子に比べて大幅に閾値電流を低減
させることができる。また、溝に、基板1の表面と同じ
面方位(100)を有する底面部を設け、活性層の中央
部112がこの溝の底面部に対応するので、活性層の中
央部112の層厚が厚くなることがなく、結晶性に優
れ、基本横モード発振が得られ易い。
成領域に対応する部分の活性層の中央部112が発光部
となる。この発光部はエネルギーギャップが大きく屈折
率の小さいAlGaAsクラッド層3、5で囲まれてお
り、実屈折率導波構造となっている。さらに、電流経路
が図1(f)に示す斜線部の幅に狭窄されているので、
従来の半導体レーザ素子に比べて大幅に閾値電流を低減
させることができる。また、溝に、基板1の表面と同じ
面方位(100)を有する底面部を設け、活性層の中央
部112がこの溝の底面部に対応するので、活性層の中
央部112の層厚が厚くなることがなく、結晶性に優
れ、基本横モード発振が得られ易い。
【0057】本実施例1の半導体レーザ素子を780n
m帯のDH(ダブルヘテロ)構造として作製したとこ
ろ、閾値電流は10mAであった。
m帯のDH(ダブルヘテロ)構造として作製したとこ
ろ、閾値電流は10mAであった。
【0058】(実施例2)図2に実施例2の半導体レー
ザ素子を示す。本実施例2の半導体レーザ素子は、Si
ドープ電流狭窄層7の構成以外は実施例1と同様であ
り、Siドープ電流狭窄層7以外の層については実施例
1と同じ番号を附して説明する。この半導体レーザ素子
のSiドープ電流狭窄層7は、AlYGa1-YAs活性層
4(例えば、Y=0.14)よりも禁制帯幅の小さいS
iドープAlZGa1-ZAs(例えばZ=0.10)から
なる。面方位が(111)Aである溝の領域(斜線部)
上のSiドープ電流狭窄層7はp型の導電性を示し、面
方位が(411)Aである側面上、面方位が(100)
である溝の底面上および溝の両外側の(100)上の領
域のSiドープ電流狭窄層7はn型の導電性を示す。
ザ素子を示す。本実施例2の半導体レーザ素子は、Si
ドープ電流狭窄層7の構成以外は実施例1と同様であ
り、Siドープ電流狭窄層7以外の層については実施例
1と同じ番号を附して説明する。この半導体レーザ素子
のSiドープ電流狭窄層7は、AlYGa1-YAs活性層
4(例えば、Y=0.14)よりも禁制帯幅の小さいS
iドープAlZGa1-ZAs(例えばZ=0.10)から
なる。面方位が(111)Aである溝の領域(斜線部)
上のSiドープ電流狭窄層7はp型の導電性を示し、面
方位が(411)Aである側面上、面方位が(100)
である溝の底面上および溝の両外側の(100)上の領
域のSiドープ電流狭窄層7はn型の導電性を示す。
【0059】本実施例2の半導体レーザ素子は電流狭窄
層7がAlGaAsからなるので、実施例1の半導体レ
ーザ素子に比べ、活性層4で発光する光が電流狭窄層7
に吸収されるのを抑制することができる。よって、p型
GaXAl1-XAsクラッド層3を薄く形成して水平方向
の広がり電流を減少させることができるので、さらに閾
値電流を低減できる。
層7がAlGaAsからなるので、実施例1の半導体レ
ーザ素子に比べ、活性層4で発光する光が電流狭窄層7
に吸収されるのを抑制することができる。よって、p型
GaXAl1-XAsクラッド層3を薄く形成して水平方向
の広がり電流を減少させることができるので、さらに閾
値電流を低減できる。
【0060】(実施例3)図3に実施例3の半導体レー
ザ素子を示す。実施例1の半導体レーザー素子の基板と
同じ構成の基板1上にSiドープAlPGa1-PAsクラ
ッド層(例えば、P=0.50)8、p型AlPGa1-P
Asクラッド層3(例えば、P=0.50)、AlYGa
1-YAs活性層4(例えば、Y=0.14)およびn型A
lWGa1-WAsクラッド層5(例えば、W=0.50)
がこの順に積層形成され、Siドープクラッド層8がS
iドープ電流狭窄層の役目を果たす。このSiドープク
ラッド層8の禁制帯幅は活性層4よりも大きく、かつ、
p型クラッド層3およびn型クラッド層5とは同じかあ
るいは小さい。
ザ素子を示す。実施例1の半導体レーザー素子の基板と
同じ構成の基板1上にSiドープAlPGa1-PAsクラ
ッド層(例えば、P=0.50)8、p型AlPGa1-P
Asクラッド層3(例えば、P=0.50)、AlYGa
1-YAs活性層4(例えば、Y=0.14)およびn型A
lWGa1-WAsクラッド層5(例えば、W=0.50)
がこの順に積層形成され、Siドープクラッド層8がS
iドープ電流狭窄層の役目を果たす。このSiドープク
ラッド層8の禁制帯幅は活性層4よりも大きく、かつ、
p型クラッド層3およびn型クラッド層5とは同じかあ
るいは小さい。
【0061】このSiドープクラッド層8において、面
方位が(111)Aである溝の領域(斜線部)上に形成
された部分はp型の導電性を示し、面方位が(411)
Aである溝の領域上、面方位が(100)である溝の底
面上および溝の両外側の(100)面上に形成された部
分はn型の導電性を示す。他の構造は実施例1と同様な
ものとすることができる。
方位が(111)Aである溝の領域(斜線部)上に形成
された部分はp型の導電性を示し、面方位が(411)
Aである溝の領域上、面方位が(100)である溝の底
面上および溝の両外側の(100)面上に形成された部
分はn型の導電性を示す。他の構造は実施例1と同様な
ものとすることができる。
【0062】本実施例3の半導体レーザ素子は、屈折率
の大きい電流狭窄層(例えばGaAs層等)の代わり
に、屈折率が小さくエネルギーギャップの大きいSiド
ープAlPGa1-PAsクラッド層8により電流狭窄が行
われるので、基板1や屈折率の大きい電流狭窄層による
光吸収のない実屈折率導波構造ができる。よって、p型
クラッド層3を薄く形成することができるので、水平方
向の広がり電流を低減することができる。このため、光
取り出し効率の向上を図ることができ、閾値電流を低減
できる。
の大きい電流狭窄層(例えばGaAs層等)の代わり
に、屈折率が小さくエネルギーギャップの大きいSiド
ープAlPGa1-PAsクラッド層8により電流狭窄が行
われるので、基板1や屈折率の大きい電流狭窄層による
光吸収のない実屈折率導波構造ができる。よって、p型
クラッド層3を薄く形成することができるので、水平方
向の広がり電流を低減することができる。このため、光
取り出し効率の向上を図ることができ、閾値電流を低減
できる。
【0063】(実施例4)図4に実施例4の半導体レー
ザ素子を示す。本実施例4の半導体レーザ素子は、実施
例1の半導体レーザー素子の基板と同じ構成の基板1上
にSiドープGaAs電流狭窄層2、SiドープAlP
Ga1-PAsクラッド層8(例えば、P=0.50)、p
型クラッド層AlXGa1-XAsクラッド層3(例えばX
=0.5)、AlYGa1-YAs活性層4(例えば、Y=
0.14)およびn型AlWGa1-WAsクラッド層5
(例えばW=0.5)がこの順で積層形成されており、
他の構造は実施例1の半導体レーザー素子と同じであ
る。Siドープ電流狭窄層2およびSiドープクラッド
層8の両方が電流狭窄層の役目を果たす。このSiドー
プクラッド層8は活性層4よりも禁制帯幅が大きく、か
つ、p型クラッド層3およびn型クラッド層5と禁制帯
幅が同じかあるいは小さい。
ザ素子を示す。本実施例4の半導体レーザ素子は、実施
例1の半導体レーザー素子の基板と同じ構成の基板1上
にSiドープGaAs電流狭窄層2、SiドープAlP
Ga1-PAsクラッド層8(例えば、P=0.50)、p
型クラッド層AlXGa1-XAsクラッド層3(例えばX
=0.5)、AlYGa1-YAs活性層4(例えば、Y=
0.14)およびn型AlWGa1-WAsクラッド層5
(例えばW=0.5)がこの順で積層形成されており、
他の構造は実施例1の半導体レーザー素子と同じであ
る。Siドープ電流狭窄層2およびSiドープクラッド
層8の両方が電流狭窄層の役目を果たす。このSiドー
プクラッド層8は活性層4よりも禁制帯幅が大きく、か
つ、p型クラッド層3およびn型クラッド層5と禁制帯
幅が同じかあるいは小さい。
【0064】これらSiドープ電流狭窄層2およびSi
ドープクラッド層8において、面方位が(111)Aで
ある溝の領域(斜線部)上に形成された部分はp型の導
電性を示し、面方位が(411)Aである溝の領域上、
面方位が(100)である底面上および溝の両外側の面
方位(100)の面上に形成された部分はn型の導電性
を示す。他の構造は実施例1と同様なものとすることが
できる。
ドープクラッド層8において、面方位が(111)Aで
ある溝の領域(斜線部)上に形成された部分はp型の導
電性を示し、面方位が(411)Aである溝の領域上、
面方位が(100)である底面上および溝の両外側の面
方位(100)の面上に形成された部分はn型の導電性
を示す。他の構造は実施例1と同様なものとすることが
できる。
【0065】本実施例4の半導体レーザ素子は、上記S
iドープ電流狭窄層2のみならず、Siドープクラッド
層8においても電流狭窄が行われるので、p型クラッド
層3を薄く形成しても、基板1や電流狭窄層による光吸
収のない実屈折率導波構造ができる。よって、水平方向
の広がり電流が抑制され、閾値電流をさらに低減でき
る。
iドープ電流狭窄層2のみならず、Siドープクラッド
層8においても電流狭窄が行われるので、p型クラッド
層3を薄く形成しても、基板1や電流狭窄層による光吸
収のない実屈折率導波構造ができる。よって、水平方向
の広がり電流が抑制され、閾値電流をさらに低減でき
る。
【0066】(実施例5)図5に実施例5の半導体レー
ザ素子を示す。本実施例5の半導体レーザ素子は、実施
例1の半導体レーザー素子の基板と同じ構成の基板1上
にSiドープAlZGa1-ZAs電流狭窄層7(例えばZ
=0.10)、SiドープAlPGa1-PAsクラッド層
8(例えば、P=0.50)、p型AlXGa1-XAsク
ラッド層3(例えばX=0.5)、AlYGa1-YAs活
性層4(例えば、Y=0.14)およびn型AlWGa
1-WAsクラッド層5(例えばW=0.5)がこの順で積
層形成されており、他の構造は実施例1の半導体レーザ
ー素子と同じである。
ザ素子を示す。本実施例5の半導体レーザ素子は、実施
例1の半導体レーザー素子の基板と同じ構成の基板1上
にSiドープAlZGa1-ZAs電流狭窄層7(例えばZ
=0.10)、SiドープAlPGa1-PAsクラッド層
8(例えば、P=0.50)、p型AlXGa1-XAsク
ラッド層3(例えばX=0.5)、AlYGa1-YAs活
性層4(例えば、Y=0.14)およびn型AlWGa
1-WAsクラッド層5(例えばW=0.5)がこの順で積
層形成されており、他の構造は実施例1の半導体レーザ
ー素子と同じである。
【0067】この半導体レーザー素子においてはSiド
ープ電流狭窄層7およびSiドープクラッド層8の両方
が電流狭窄層の役目を果たす。Siドープ電流狭窄層7
はAlYGa1-YAs活性層4(例えば、Y=0.14)
よりも禁制帯幅が小さく、Siドープクラッド層8はp
型クラッド層3およびn型クラッド層5とは禁制帯幅が
同じかあるいは小さい。
ープ電流狭窄層7およびSiドープクラッド層8の両方
が電流狭窄層の役目を果たす。Siドープ電流狭窄層7
はAlYGa1-YAs活性層4(例えば、Y=0.14)
よりも禁制帯幅が小さく、Siドープクラッド層8はp
型クラッド層3およびn型クラッド層5とは禁制帯幅が
同じかあるいは小さい。
【0068】これらSiドープ電流狭窄層7およびSi
ドープクラッド層8において、面方位が(111)Aで
ある溝の領域(斜線部)上に形成された部分はp型の導
電性を示し、面方位が(411)Aである溝の領域上、
面方位が(100)である底面上および溝の両外側の面
方位(100)の面上に形成された部分はn型の導電性
を示す。他の構造は実施例1と同様なものとすることが
できる。
ドープクラッド層8において、面方位が(111)Aで
ある溝の領域(斜線部)上に形成された部分はp型の導
電性を示し、面方位が(411)Aである溝の領域上、
面方位が(100)である底面上および溝の両外側の面
方位(100)の面上に形成された部分はn型の導電性
を示す。他の構造は実施例1と同様なものとすることが
できる。
【0069】本実施例5の半導体レーザ素子は、電流狭
窄層がSiドープAlZGa1-ZAs電流狭窄層7からな
るので、p型クラッド層3を薄く形成しても、実施例4
の半導体レーザ素子に比べて、基板や電流狭窄層による
光吸収の少ない実屈折率導波構造ができる。よって、水
平方向の広がり電流が抑制され、閾値電流をさらに低減
できる。
窄層がSiドープAlZGa1-ZAs電流狭窄層7からな
るので、p型クラッド層3を薄く形成しても、実施例4
の半導体レーザ素子に比べて、基板や電流狭窄層による
光吸収の少ない実屈折率導波構造ができる。よって、水
平方向の広がり電流が抑制され、閾値電流をさらに低減
できる。
【0070】(実施例6)図6に実施例6の半導体レー
ザ素子を示す。本実施例6の半導体レーザ素子は、実施
例1の半導体レーザー素子の基板と同じ構成の基板1上
に、電流狭窄層としてのSiドープGaAs電流狭窄層
2、SiドープAlQGa1-QAs光閉じ込め層9(例え
ば、Q=0.60)、SiドープAlPGa1-PAsクラ
ッド層8(例えばP=0.5)、p型AlXGa1-XAs
クラッド層3(例えばX=0.5)、AlYGa1-YAs
活性層4(例えば、Y=0.14)およびn型AlWGa
1-WAsクラッド層5(例えばW=0.5)がこの順で積
層形成されている。Siドープ光閉じ込め層9はp型ク
ラッド層3およびn型クラッド層5よりも禁制帯幅が大
きい。他の構造は実施例1の半導体レーザー素子と同じ
である。
ザ素子を示す。本実施例6の半導体レーザ素子は、実施
例1の半導体レーザー素子の基板と同じ構成の基板1上
に、電流狭窄層としてのSiドープGaAs電流狭窄層
2、SiドープAlQGa1-QAs光閉じ込め層9(例え
ば、Q=0.60)、SiドープAlPGa1-PAsクラ
ッド層8(例えばP=0.5)、p型AlXGa1-XAs
クラッド層3(例えばX=0.5)、AlYGa1-YAs
活性層4(例えば、Y=0.14)およびn型AlWGa
1-WAsクラッド層5(例えばW=0.5)がこの順で積
層形成されている。Siドープ光閉じ込め層9はp型ク
ラッド層3およびn型クラッド層5よりも禁制帯幅が大
きい。他の構造は実施例1の半導体レーザー素子と同じ
である。
【0071】これらSiドープ電流狭窄層2、Siドー
プ光閉じ込め層9およびSiドープクラッド層8におい
て、面方位が(111)Aである溝の領域(斜線部)上
に形成された部分はp型の導電性を示し、面方位が(4
11)Aである溝の領域上、面方位が(100)である
溝の底面上および溝の両外側の面方位(100)の面上
に形成された部分はn型の導電性を示す。他の構造は実
施例1と同様なものとすることができる。
プ光閉じ込め層9およびSiドープクラッド層8におい
て、面方位が(111)Aである溝の領域(斜線部)上
に形成された部分はp型の導電性を示し、面方位が(4
11)Aである溝の領域上、面方位が(100)である
溝の底面上および溝の両外側の面方位(100)の面上
に形成された部分はn型の導電性を示す。他の構造は実
施例1と同様なものとすることができる。
【0072】本実施例6の半導体レーザー素子では、上
記光閉じ込め層9が、クラッド層8よりも屈折率が小さ
く、エネルギーギャップが大きいので、基板1や電流狭
窄層による光吸収のない非常に優れた実屈折率を有する
導波構造ができる。よって、水平方向の広がり電流が抑
制され、光取り出し効率が向上するので、閾値電流をさ
らに低減できる。
記光閉じ込め層9が、クラッド層8よりも屈折率が小さ
く、エネルギーギャップが大きいので、基板1や電流狭
窄層による光吸収のない非常に優れた実屈折率を有する
導波構造ができる。よって、水平方向の広がり電流が抑
制され、光取り出し効率が向上するので、閾値電流をさ
らに低減できる。
【0073】(実施例7)図7に実施例7の半導体レー
ザ素子を示す。本実施例7の半導体レーザ素子は、実施
例1の半導体レーザー素子の基板と同じ構成の基板1上
に、SiドープAlZGa1-ZAs電流狭窄層7(例えば
Z=0.10)、SiドープAlQGa1-QAs光閉じ込
め層9(例えばQ=0.60)、SiドープAlPGa
1-PAsクラッド層8(例えばP=0.5)、p型AlX
Ga1-XAsクラッド層3(例えばX=0.5)、AlY
Ga1-YAs活性層4(例えばY=0.14)およびn型
AlWGa1-WAsクラッド層5(例えばW=0.5)が
この順に積層形成されている。Siドープ電流狭窄層7
は活性層4よりも禁制帯幅が小さく、Siドープ光閉じ
込め層9はp型クラッド層3およびn型クラッド層5よ
りも禁制帯幅が大きい。Siドープクラッド層8はp型
クラッド層3およびn型クラッド層5とは禁制帯幅が同
じかあるいは小さい。他の構造は実施例1の半導体レー
ザー素子と同じである。
ザ素子を示す。本実施例7の半導体レーザ素子は、実施
例1の半導体レーザー素子の基板と同じ構成の基板1上
に、SiドープAlZGa1-ZAs電流狭窄層7(例えば
Z=0.10)、SiドープAlQGa1-QAs光閉じ込
め層9(例えばQ=0.60)、SiドープAlPGa
1-PAsクラッド層8(例えばP=0.5)、p型AlX
Ga1-XAsクラッド層3(例えばX=0.5)、AlY
Ga1-YAs活性層4(例えばY=0.14)およびn型
AlWGa1-WAsクラッド層5(例えばW=0.5)が
この順に積層形成されている。Siドープ電流狭窄層7
は活性層4よりも禁制帯幅が小さく、Siドープ光閉じ
込め層9はp型クラッド層3およびn型クラッド層5よ
りも禁制帯幅が大きい。Siドープクラッド層8はp型
クラッド層3およびn型クラッド層5とは禁制帯幅が同
じかあるいは小さい。他の構造は実施例1の半導体レー
ザー素子と同じである。
【0074】これらSiドープ電流狭窄層7、Siドー
プ光閉じ込め層9およびSiドープクラッド層8におい
て、面方位が(111)Aである溝の領域(斜線部)上
に形成された部分はp型の導電性を示し、面方位が(4
11)Aである溝の領域上、面方位が(100)である
溝の底面上および溝の両外側の面方位(100)の面上
に形成された部分はn型の導電性を示す。
プ光閉じ込め層9およびSiドープクラッド層8におい
て、面方位が(111)Aである溝の領域(斜線部)上
に形成された部分はp型の導電性を示し、面方位が(4
11)Aである溝の領域上、面方位が(100)である
溝の底面上および溝の両外側の面方位(100)の面上
に形成された部分はn型の導電性を示す。
【0075】上記Siドープ光閉じ込め層9は、Siド
ープクラッド層8よりも屈折率が小さく、エネルギーギ
ャップが大きいので、基板1や電流狭窄層による光吸収
が抑制された実屈折率導波構造ができる。
ープクラッド層8よりも屈折率が小さく、エネルギーギ
ャップが大きいので、基板1や電流狭窄層による光吸収
が抑制された実屈折率導波構造ができる。
【0076】また、電流狭窄層7がAlGaAsで形成
されているので、実施例6の半導体レーザ素子に比べ
て、さらに強力な実屈折率導波構造となる。
されているので、実施例6の半導体レーザ素子に比べ
て、さらに強力な実屈折率導波構造となる。
【0077】よって、水平方向の広がり電流が抑制さ
れ、閾値電流が格段に低減できる。
れ、閾値電流が格段に低減できる。
【0078】(実施例8)図8に実施例8の半導体レー
ザ素子を示す。本実施例8の半導体レーザ素子は、基本
構造は実施例1の半導体レーザー素子と同じであり、G
aYAl1-YAs(例えばY=0.14)からなる活性層
4が量子井戸構造である点が異なる。活性層4とクラッ
ド層3および5との間には、GaQAl1-QAs(例えば
Q=0.35)からなる光ガイド層(図示せず)が設け
られ、SCH(SeparateConfinemen
t Heterostructure)またはGRIN
(Grade Refractive Index)−S
CH構造となっており、光を活性層4内に充分閉じ込め
ることができる。活性層4が量子井戸構造であるので、
さらに閾値電流を低減することができる。
ザ素子を示す。本実施例8の半導体レーザ素子は、基本
構造は実施例1の半導体レーザー素子と同じであり、G
aYAl1-YAs(例えばY=0.14)からなる活性層
4が量子井戸構造である点が異なる。活性層4とクラッ
ド層3および5との間には、GaQAl1-QAs(例えば
Q=0.35)からなる光ガイド層(図示せず)が設け
られ、SCH(SeparateConfinemen
t Heterostructure)またはGRIN
(Grade Refractive Index)−S
CH構造となっており、光を活性層4内に充分閉じ込め
ることができる。活性層4が量子井戸構造であるので、
さらに閾値電流を低減することができる。
【0079】また、Siドープ電流狭窄層2において、
面方位が(111)Aである溝の側面上の領域(斜線
部)はp型の導電性を示し、面方位が(411)Aであ
る側面上、面方位が(100)である溝の底面上および
溝の両外側の面方位(100)の面上の領域はn型の導
電性を示す。他の構造は実施例1と同様なものとするこ
とができる。
面方位が(111)Aである溝の側面上の領域(斜線
部)はp型の導電性を示し、面方位が(411)Aであ
る側面上、面方位が(100)である溝の底面上および
溝の両外側の面方位(100)の面上の領域はn型の導
電性を示す。他の構造は実施例1と同様なものとするこ
とができる。
【0080】本実施例8の半導体レーザ素子は、閾値電
流が1mAとなり、実施例1に比べて1/10の値とす
ることができた。
流が1mAとなり、実施例1に比べて1/10の値とす
ることができた。
【0081】本実施例8の半導体レーザー素子では、電
流狭窄層としてSiドープGaAs層2を形成したが、
実施例2〜7と同様な電流狭窄層を形成しても、基板や
電流狭窄層による光吸収のない非常に強力な実屈折率導
波構造とすることができる。
流狭窄層としてSiドープGaAs層2を形成したが、
実施例2〜7と同様な電流狭窄層を形成しても、基板や
電流狭窄層による光吸収のない非常に強力な実屈折率導
波構造とすることができる。
【0082】(実施例9)図9に実施例9の半導体レー
ザ素子を示す。本実施例9の半導体レーザー素子は、6
60nm帯のInGaAlP系の赤色半導体レーザ素子
に本発明を適用したものである。
ザ素子を示す。本実施例9の半導体レーザー素子は、6
60nm帯のInGaAlP系の赤色半導体レーザ素子
に本発明を適用したものである。
【0083】この半導体レーザ素子は、p型GaAs基
板1の(100)面に、実施例1と同様な溝が形成さ
れ、この基板1上にSiドープGaAs電流狭窄層2が
形成されている。このSiドープ電流狭窄層2におい
て、面方位が(111)Aである溝の領域(斜線部)上
に形成された部分はp型の導電性を示し、面方位が(4
11)Aである溝の領域上、面方位が(100)である
溝の底面上および溝の両外側の(100)面上に形成さ
れた領域はn型の導電性を示す。
板1の(100)面に、実施例1と同様な溝が形成さ
れ、この基板1上にSiドープGaAs電流狭窄層2が
形成されている。このSiドープ電流狭窄層2におい
て、面方位が(111)Aである溝の領域(斜線部)上
に形成された部分はp型の導電性を示し、面方位が(4
11)Aである溝の領域上、面方位が(100)である
溝の底面上および溝の両外側の(100)面上に形成さ
れた領域はn型の導電性を示す。
【0084】Siドープ電流狭窄層2の上には、p型
(AlSGa1-S)TIn1-TPクラッド層3(例えばS=
0.70、T=0.51)、(AlMGa1-M)NIn1-NP
活性層4(例えば、M=0、N=0.51)、n型(A
lUGa1-U)VIn1-VPクラッド層5(U=0.70、
V=0.51)およびn型GaAsコンタクト層6がこ
の順に積層形成されている。クラッド層3および5は、
活性層4よりも禁制帯幅の大きな材料から形成されてお
り、クラッド層3、活性層4およびクラッド層5が光発
光用の積層部となっている。
(AlSGa1-S)TIn1-TPクラッド層3(例えばS=
0.70、T=0.51)、(AlMGa1-M)NIn1-NP
活性層4(例えば、M=0、N=0.51)、n型(A
lUGa1-U)VIn1-VPクラッド層5(U=0.70、
V=0.51)およびn型GaAsコンタクト層6がこ
の順に積層形成されている。クラッド層3および5は、
活性層4よりも禁制帯幅の大きな材料から形成されてお
り、クラッド層3、活性層4およびクラッド層5が光発
光用の積層部となっている。
【0085】この半導体レーザ素子においては、活性層
4における平坦部が発光部となる。この発光部は、エネ
ルギーギャップが大きく屈折率の小さいクラッド層3、
5で囲まれており、実屈折率導波構造となっている。ま
た、電流経路が斜線部の幅に狭窄されているので、従来
の半導体レーザ素子に比べて大幅に閾値電流を低減させ
ることができる。
4における平坦部が発光部となる。この発光部は、エネ
ルギーギャップが大きく屈折率の小さいクラッド層3、
5で囲まれており、実屈折率導波構造となっている。ま
た、電流経路が斜線部の幅に狭窄されているので、従来
の半導体レーザ素子に比べて大幅に閾値電流を低減させ
ることができる。
【0086】以上のような構造を660nm帯のInG
aAlP系の半導体レーザ素子に適用しても、充分な効
果が得られた。本実施例9の半導体レーザ素子は、発振
波長が633nm、閾値電流は12mAとなり、従来の
660nm帯のInGaAlP系の赤色半導体レーザ素
子の閾値電流を大幅に低減できた。
aAlP系の半導体レーザ素子に適用しても、充分な効
果が得られた。本実施例9の半導体レーザ素子は、発振
波長が633nm、閾値電流は12mAとなり、従来の
660nm帯のInGaAlP系の赤色半導体レーザ素
子の閾値電流を大幅に低減できた。
【0087】本実施例9の半導体レーザー素子において
は、電流狭窄層としてSiドープGaAs層2を形成し
たが、実施例2〜7と同様な電流狭窄層を形成しても、
基板や電流狭窄層による光吸収のない非常に強力な実屈
折率導波構造とすることができる。
は、電流狭窄層としてSiドープGaAs層2を形成し
たが、実施例2〜7と同様な電流狭窄層を形成しても、
基板や電流狭窄層による光吸収のない非常に強力な実屈
折率導波構造とすることができる。
【0088】(実施例10)図10に実施例10の半導
体レーザ素子を示す。本実施例10の半導体レーザー素
子は、470nm帯のZnMgSSe系の青色半導体レ
ーザ素子に本発明を適用したものである。
体レーザ素子を示す。本実施例10の半導体レーザー素
子は、470nm帯のZnMgSSe系の青色半導体レ
ーザ素子に本発明を適用したものである。
【0089】この半導体レーザ素子は、p型GaAs基
板1の(100)面に、実施例1と同様な溝が形成さ
れ、この基板1上にSiドープGaAs電流狭窄層2が
形成されている。このSiドープ電流狭窄層2におい
て、面方位が(111)Aである溝の領域(斜線部)上
に形成された部分はp型の導電性を示し、面方位が(4
11)Aである溝の領域上、面方位が(100)である
溝の底面上および溝の両外側の(100)面上に形成さ
れた部分はn型の導電性を示す。
板1の(100)面に、実施例1と同様な溝が形成さ
れ、この基板1上にSiドープGaAs電流狭窄層2が
形成されている。このSiドープ電流狭窄層2におい
て、面方位が(111)Aである溝の領域(斜線部)上
に形成された部分はp型の導電性を示し、面方位が(4
11)Aである溝の領域上、面方位が(100)である
溝の底面上および溝の両外側の(100)面上に形成さ
れた部分はn型の導電性を示す。
【0090】Siドープ電流狭窄層2の上には、p型Z
nSMg1-SSTSe1-Tクラッド層3(例えばS=0.7
5、T=0.42)、ZnMMg1-MSNSe1-N活性層4
(例えば、M=1、N=0)、n型ZnUMg1-USVS
e1-Vクラッド層5(U=0.75、V=0.42)およ
びn型GaAsコンタクト層6がこの順に積層形成され
ている。
nSMg1-SSTSe1-Tクラッド層3(例えばS=0.7
5、T=0.42)、ZnMMg1-MSNSe1-N活性層4
(例えば、M=1、N=0)、n型ZnUMg1-USVS
e1-Vクラッド層5(U=0.75、V=0.42)およ
びn型GaAsコンタクト層6がこの順に積層形成され
ている。
【0091】クラッド層3および5は、活性層4よりも
禁制帯幅の大きな材料から形成されており、クラッド層
3、活性層4およびクラッド層5が発光用積層部となっ
ている。
禁制帯幅の大きな材料から形成されており、クラッド層
3、活性層4およびクラッド層5が発光用積層部となっ
ている。
【0092】本実施例10の半導体レーザ素子において
は、活性層4における平坦部が発光部となる。この発光
部はエネルギーギャップが大きく屈折率の小さいクラッ
ド層3、5で囲まれており、実屈折率導波構造となって
いる。また、電流経路が斜線部の幅に狭窄されるので、
従来の半導体レーザ素子に比べて大幅に閾値電流を低減
させることができる。
は、活性層4における平坦部が発光部となる。この発光
部はエネルギーギャップが大きく屈折率の小さいクラッ
ド層3、5で囲まれており、実屈折率導波構造となって
いる。また、電流経路が斜線部の幅に狭窄されるので、
従来の半導体レーザ素子に比べて大幅に閾値電流を低減
させることができる。
【0093】以上のような構造を470nm帯のZnM
gSSe系の半導体レーザ素子に適用しても、充分な効
果が得られる。本実施例10の半導体レーザ素子は、発
振波長が478nm、閾値電流は20mAとなり、従来
の470nm帯のZnMgSSe系の青色半導体レーザ
素子の閾値電流に比べて十分低い値が得られた。
gSSe系の半導体レーザ素子に適用しても、充分な効
果が得られる。本実施例10の半導体レーザ素子は、発
振波長が478nm、閾値電流は20mAとなり、従来
の470nm帯のZnMgSSe系の青色半導体レーザ
素子の閾値電流に比べて十分低い値が得られた。
【0094】本実施例10の半導体レーザー素子におい
て、電流狭窄層としてSiドープGaAs電流狭窄層2
を形成したが、実施例2〜7と同様な電流狭窄層を形成
しても、基板および電流狭窄層による光吸収のない非常
に強力な実屈折率導波構造とすることができる。
て、電流狭窄層としてSiドープGaAs電流狭窄層2
を形成したが、実施例2〜7と同様な電流狭窄層を形成
しても、基板および電流狭窄層による光吸収のない非常
に強力な実屈折率導波構造とすることができる。
【0095】(実施例11)図11に実施例11の半導
体レーザ素子を示す。本実施例11の半導体レーザ素子
は、p型GaAs基板1の(100)面に、実施例1と
同様な溝が形成され、この溝を埋めるようにして、基板
1上にSiドープGaAs電流狭窄層2が形成されてい
る。このSiドープ電流狭窄層2は、面方位が(11
1)Aである溝の側面100上(斜線部)ではp型の導
電性を示し、面方位が(411)Aである溝の側面10
1、面方位が(100)である溝の底面102および溝
の外側の面103上ではn型の導電性を示す。
体レーザ素子を示す。本実施例11の半導体レーザ素子
は、p型GaAs基板1の(100)面に、実施例1と
同様な溝が形成され、この溝を埋めるようにして、基板
1上にSiドープGaAs電流狭窄層2が形成されてい
る。このSiドープ電流狭窄層2は、面方位が(11
1)Aである溝の側面100上(斜線部)ではp型の導
電性を示し、面方位が(411)Aである溝の側面10
1、面方位が(100)である溝の底面102および溝
の外側の面103上ではn型の導電性を示す。
【0096】Siドープ電流狭窄層2の上には、p型A
lXGa1-XAsクラッド層3(例えば、X=0.5
0)、AlYGa1-YAs活性層4(例えば、Y=0.1
4)およびSiドープAlLGa1-LAsクラッド層10
(例えば、L=0.50)が積層形成され、発光用積層
部とされている。このSiドープクラッド層10は、面
方位が(111)Aである溝の側面100上(斜線部)
に対応する領域の層厚方向の一部または全部においては
p型の導電性を示し、面方位が(411)Aである溝の
側面101に対応する領域、面方位が(100)である
溝の底面102に対応する領域および溝の外側の面10
3に対応する領域上ではn型の導電性を示す。
lXGa1-XAsクラッド層3(例えば、X=0.5
0)、AlYGa1-YAs活性層4(例えば、Y=0.1
4)およびSiドープAlLGa1-LAsクラッド層10
(例えば、L=0.50)が積層形成され、発光用積層
部とされている。このSiドープクラッド層10は、面
方位が(111)Aである溝の側面100上(斜線部)
に対応する領域の層厚方向の一部または全部においては
p型の導電性を示し、面方位が(411)Aである溝の
側面101に対応する領域、面方位が(100)である
溝の底面102に対応する領域および溝の外側の面10
3に対応する領域上ではn型の導電性を示す。
【0097】発光用積層部の上には、n型GaAsコン
タクト層6が積層形成されている。さらに、p型基板1
側にはp側電極12が形成され、n型コンタクト層6側
にはn側電極13が形成されている。
タクト層6が積層形成されている。さらに、p型基板1
側にはp側電極12が形成され、n型コンタクト層6側
にはn側電極13が形成されている。
【0098】本実施例11の半導体レーザ素子において
は、Siドープクラッド層10内で電流経路がp型導電
性の部分(斜線部)に狭窄され、横方向に流れる広がり
電流をさらに抑制できるので、実施例1の半導体レーザ
素子に比べて大幅に閾値電流を低減させることができ
る。ただし、Siドープ電流狭窄層10内に形成される
p型領域については、層厚方向全てにおいてp型とする
と、ヘテロ接合部にpn接合が形成されるためリーク電
流が発生する場合もあるので、この場合には、図11に
示したように溝の側面に対応して形成するp型領域を層
厚方向については一部の範囲にとどめればよい。
は、Siドープクラッド層10内で電流経路がp型導電
性の部分(斜線部)に狭窄され、横方向に流れる広がり
電流をさらに抑制できるので、実施例1の半導体レーザ
素子に比べて大幅に閾値電流を低減させることができ
る。ただし、Siドープ電流狭窄層10内に形成される
p型領域については、層厚方向全てにおいてp型とする
と、ヘテロ接合部にpn接合が形成されるためリーク電
流が発生する場合もあるので、この場合には、図11に
示したように溝の側面に対応して形成するp型領域を層
厚方向については一部の範囲にとどめればよい。
【0099】本実施例10の半導体レーザ素子を780
nm帯のDH構造として作製したところ、閾値電流5m
Aを得た。
nm帯のDH構造として作製したところ、閾値電流5m
Aを得た。
【0100】(実施例12)図12に実施例12の半導
体レーザ素子を示す。本実施例12の半導体レーザ素子
は、p型GaAs基板1の(100)面に実施例1と同
様な溝が形成され、この溝を埋めるようにして、基板1
上にSiドープAlZGa1-ZAs電流狭窄層7(例えば
Z=0.10)、p型GaXAl1-XAsクラッド層3、
AlYGa1-YAs活性層4(例えば、Y=0.14)お
よびSiドープAlLGa1-LAsクラッド層10(例え
ば、L=0.50)がこの順に形成されている。Siド
ープ電流狭窄層7は、AlYGa1-YAs活性層4(例え
ば、Y=0.14)よりも禁制帯幅が小さい。Siドー
プクラッド層10上に形成されるコンタクト層11aは
SiドープGaAsからなる。
体レーザ素子を示す。本実施例12の半導体レーザ素子
は、p型GaAs基板1の(100)面に実施例1と同
様な溝が形成され、この溝を埋めるようにして、基板1
上にSiドープAlZGa1-ZAs電流狭窄層7(例えば
Z=0.10)、p型GaXAl1-XAsクラッド層3、
AlYGa1-YAs活性層4(例えば、Y=0.14)お
よびSiドープAlLGa1-LAsクラッド層10(例え
ば、L=0.50)がこの順に形成されている。Siド
ープ電流狭窄層7は、AlYGa1-YAs活性層4(例え
ば、Y=0.14)よりも禁制帯幅が小さい。Siドー
プクラッド層10上に形成されるコンタクト層11aは
SiドープGaAsからなる。
【0101】これらSiドープ電流狭窄層7、Siドー
プクラッド層10およびSiドープコンタクト層11a
において、面方位が(111)Aである溝の側面上の領
域(斜線部)はp型の導電性を示し、面方位が(41
1)Aである溝の側面上、面方位が(100)である溝
の底面および溝の外側の面上の領域はn型の導電性を示
す。他の構造は実施例11と同様なものとすることがで
きる。
プクラッド層10およびSiドープコンタクト層11a
において、面方位が(111)Aである溝の側面上の領
域(斜線部)はp型の導電性を示し、面方位が(41
1)Aである溝の側面上、面方位が(100)である溝
の底面および溝の外側の面上の領域はn型の導電性を示
す。他の構造は実施例11と同様なものとすることがで
きる。
【0102】この半導体レーザ素子は、電流狭窄層7が
AlGaAsからなるので、実施例11の半導体レーザ
素子に比べて、活性層4で発光する光が電流狭窄層に吸
収されるのを抑制することができる。よって、p型Ga
XAl1-XAsクラッド層3を薄く形成して水平方向の広
がり電流を抑制することができるので、さらに閾値電流
を低減できる。
AlGaAsからなるので、実施例11の半導体レーザ
素子に比べて、活性層4で発光する光が電流狭窄層に吸
収されるのを抑制することができる。よって、p型Ga
XAl1-XAsクラッド層3を薄く形成して水平方向の広
がり電流を抑制することができるので、さらに閾値電流
を低減できる。
【0103】また、Siドープクラッド層10内のみな
らず、コンタクト層11a内でも電流経路がp型の部分
(斜線部)に狭窄され、横方向に流れる広がり電流をさ
らに低減できる。ただし、コンタクト層11aに形成さ
れるp型領域については、層厚方向全てにおいてp型と
すると、電極部からリーク電流が発生する場合もあるの
で、この場合には、図12に示したように溝の側面に対
応して形成するp型領域を層厚方向については一部の範
囲にとどめればよい。
らず、コンタクト層11a内でも電流経路がp型の部分
(斜線部)に狭窄され、横方向に流れる広がり電流をさ
らに低減できる。ただし、コンタクト層11aに形成さ
れるp型領域については、層厚方向全てにおいてp型と
すると、電極部からリーク電流が発生する場合もあるの
で、この場合には、図12に示したように溝の側面に対
応して形成するp型領域を層厚方向については一部の範
囲にとどめればよい。
【0104】(実施例13)図13に実施例13の半導
体レーザ素子を示す。本実施例13の半導体レーザ素子
は、Siドープ電流狭窄層17としてSiドープAlP
Ga1-KAs(例えば、K=0.50)が形成されてい
る。このSiドープ電流狭窄層17は、AlYGa1-YA
s活性層4(例えば、Y=0.14)よりも禁制帯幅が
大きく、かつ、p型AlXGa1-XAsクラッド層3(例
えば、X=0.50)およびSiドープAlLGa1-LA
sクラッド層10(例えば、L=0.50)と禁制帯幅
が同じかあるいは小さい。このSiドープ電流狭窄層1
7の上に発光用積層部が形成されている。Siドープ電
流狭窄層17、およびSiドープAlLGa1-LAsクラ
ッド層10の一部あるいは全部において、面方位が(1
11)Aである溝の側面上の領域(斜線部)はp型の導
電性を示し、面方位が(411)Aである溝の側面上、
面方位が(100)である溝の底面上および溝の両外側
の(100)面上の領域はn型の導電性を示す。ただ
し、Siドープクラッド層10内に形成されるp型領域
については、層厚方向全てにおいてp型とすると、ヘテ
ロ接合部にpn接合が形成されるためリーク電流が発生
する場合もあるので、この場合には、図13に示したよ
うに溝の側面に対応して形成するp型領域を層厚方向に
ついては一部の範囲にとどめればよい。他の構造は実施
例11と同様なものとすることができる。
体レーザ素子を示す。本実施例13の半導体レーザ素子
は、Siドープ電流狭窄層17としてSiドープAlP
Ga1-KAs(例えば、K=0.50)が形成されてい
る。このSiドープ電流狭窄層17は、AlYGa1-YA
s活性層4(例えば、Y=0.14)よりも禁制帯幅が
大きく、かつ、p型AlXGa1-XAsクラッド層3(例
えば、X=0.50)およびSiドープAlLGa1-LA
sクラッド層10(例えば、L=0.50)と禁制帯幅
が同じかあるいは小さい。このSiドープ電流狭窄層1
7の上に発光用積層部が形成されている。Siドープ電
流狭窄層17、およびSiドープAlLGa1-LAsクラ
ッド層10の一部あるいは全部において、面方位が(1
11)Aである溝の側面上の領域(斜線部)はp型の導
電性を示し、面方位が(411)Aである溝の側面上、
面方位が(100)である溝の底面上および溝の両外側
の(100)面上の領域はn型の導電性を示す。ただ
し、Siドープクラッド層10内に形成されるp型領域
については、層厚方向全てにおいてp型とすると、ヘテ
ロ接合部にpn接合が形成されるためリーク電流が発生
する場合もあるので、この場合には、図13に示したよ
うに溝の側面に対応して形成するp型領域を層厚方向に
ついては一部の範囲にとどめればよい。他の構造は実施
例11と同様なものとすることができる。
【0105】本実施例13の半導体レーザ素子において
は、例えばGaAs層等の屈折率の大きい電流狭窄層の
代わりに、屈折率が小さくエネルギーギャップの大きい
SiドープAlKGa1-KAs電流狭窄層17により電流
狭窄が行われているので、基板1や屈折率の大きい電流
狭窄層による光吸収のない実屈折率導波構造が構成され
る。よって、光取り出し効率が向上し、閾値電流の低減
化を図ることができる。
は、例えばGaAs層等の屈折率の大きい電流狭窄層の
代わりに、屈折率が小さくエネルギーギャップの大きい
SiドープAlKGa1-KAs電流狭窄層17により電流
狭窄が行われているので、基板1や屈折率の大きい電流
狭窄層による光吸収のない実屈折率導波構造が構成され
る。よって、光取り出し効率が向上し、閾値電流の低減
化を図ることができる。
【0106】(実施例14)図14に実施例14の半導
体レーザ素子を示す。本実施例14の半導体レーザ素子
は、Siドープ電流狭窄層として、SiドープGaAs
電流狭窄層2と、このSiドープGaAs層2上にAl
YGa1-YAs活性層4(例えば、Y=0.14)よりも
禁制帯幅が大きく、かつ、p型AlXGa1-XAsクラッ
ド層3(例えばX=0.5)およびSiドープAlWGa
1-WAsクラッド層10(例えばW=0.5)と禁制帯幅
が同じかあるいは小さいSiドープAlPGa1-PAsク
ラッド層8(例えば、P=0.50)が形成されてい
る。このSiドープGaAs電流狭窄層2、Siドープ
クラッド層8、およびSiドープクラッド層10の一部
あるいは全部においては、面方位が(111)Aである
溝の側面上の領域(斜線部)はp型の導電性を示し、面
方位が(411)Aである溝の側面上、面方位が(10
0)面である溝の底面上および溝の両外側の(100)
面上の領域はn型の導電性を示す。ただし、Siドープ
クラッド層10内に形成されるp型領域については、層
厚方向全てにおいてp型とすると、ヘテロ接合部にpn
接合が形成されるためリーク電流が発生する場合もある
ので、この場合には、図14に示したように溝の側面に
対応して形成するp型領域を層厚方向については一部の
範囲にとどめればよい。他の構造は実施例11と同様な
ものとすることができる。
体レーザ素子を示す。本実施例14の半導体レーザ素子
は、Siドープ電流狭窄層として、SiドープGaAs
電流狭窄層2と、このSiドープGaAs層2上にAl
YGa1-YAs活性層4(例えば、Y=0.14)よりも
禁制帯幅が大きく、かつ、p型AlXGa1-XAsクラッ
ド層3(例えばX=0.5)およびSiドープAlWGa
1-WAsクラッド層10(例えばW=0.5)と禁制帯幅
が同じかあるいは小さいSiドープAlPGa1-PAsク
ラッド層8(例えば、P=0.50)が形成されてい
る。このSiドープGaAs電流狭窄層2、Siドープ
クラッド層8、およびSiドープクラッド層10の一部
あるいは全部においては、面方位が(111)Aである
溝の側面上の領域(斜線部)はp型の導電性を示し、面
方位が(411)Aである溝の側面上、面方位が(10
0)面である溝の底面上および溝の両外側の(100)
面上の領域はn型の導電性を示す。ただし、Siドープ
クラッド層10内に形成されるp型領域については、層
厚方向全てにおいてp型とすると、ヘテロ接合部にpn
接合が形成されるためリーク電流が発生する場合もある
ので、この場合には、図14に示したように溝の側面に
対応して形成するp型領域を層厚方向については一部の
範囲にとどめればよい。他の構造は実施例11と同様な
ものとすることができる。
【0107】本実施例14の半導体レーザ素子は、上記
Siドープ電流狭窄層2のみならず、Siドープクラッ
ド層8においても電流狭窄が行われるので、p型クラッ
ド層3を薄く形成しても、基板1や電流狭窄層による光
吸収が少ない実屈折率導波構造を形成できる。よって、
水平方向の広がり電流を抑制することができるので、閾
値電流がさらに低減できる。
Siドープ電流狭窄層2のみならず、Siドープクラッ
ド層8においても電流狭窄が行われるので、p型クラッ
ド層3を薄く形成しても、基板1や電流狭窄層による光
吸収が少ない実屈折率導波構造を形成できる。よって、
水平方向の広がり電流を抑制することができるので、閾
値電流がさらに低減できる。
【0108】(実施例15)図15に実施例15の半導
体レーザ素子を示す。本実施例15の半導体レーザ素子
は、電流狭窄層として、SiドープGaAs電流狭窄層
2とSiドープAlQGa1-QAs光閉じ込め層9(例え
ば、Q=0.60)が形成されている。この、Siドー
プ光閉じ込め層9はp型AlXGa1-XAsクラッド層3
(例えばX=0.5)およびSiドープAlLGa1-LA
sクラッド層10(例えばL=0.5)よりも禁制帯幅
が大きい。このSiドープ電流狭窄層2、Siドープ光
閉じ込め層9、およびSiドープクラッド層10の一部
あるいは全部において、面方位が(111)Aである溝
の側面上の領域(斜線部)はp型の導電性を示し、面方
位が(411)Aである溝の側面上、面方位が(10
0)である溝の底面上および溝の両外側の(100)面
上の領域はn型の導電性を示す。ただし、Siドープク
ラッド層10内に形成されるp型領域については、層厚
方向全てにおいてp型とすると、ヘテロ接合部にpn接
合が形成されるためリーク電流が発生する場合もあるの
で、この場合には、図15に示したように溝の側面に対
応して形成するp型領域を層厚方向については一部の範
囲にとどめればよい。他の構造は実施例11と同様なも
のとすることができる。
体レーザ素子を示す。本実施例15の半導体レーザ素子
は、電流狭窄層として、SiドープGaAs電流狭窄層
2とSiドープAlQGa1-QAs光閉じ込め層9(例え
ば、Q=0.60)が形成されている。この、Siドー
プ光閉じ込め層9はp型AlXGa1-XAsクラッド層3
(例えばX=0.5)およびSiドープAlLGa1-LA
sクラッド層10(例えばL=0.5)よりも禁制帯幅
が大きい。このSiドープ電流狭窄層2、Siドープ光
閉じ込め層9、およびSiドープクラッド層10の一部
あるいは全部において、面方位が(111)Aである溝
の側面上の領域(斜線部)はp型の導電性を示し、面方
位が(411)Aである溝の側面上、面方位が(10
0)である溝の底面上および溝の両外側の(100)面
上の領域はn型の導電性を示す。ただし、Siドープク
ラッド層10内に形成されるp型領域については、層厚
方向全てにおいてp型とすると、ヘテロ接合部にpn接
合が形成されるためリーク電流が発生する場合もあるの
で、この場合には、図15に示したように溝の側面に対
応して形成するp型領域を層厚方向については一部の範
囲にとどめればよい。他の構造は実施例11と同様なも
のとすることができる。
【0109】上記光閉じ込め層9は、p型クラッド層3
よりも屈折率が小さく、エネルギーギャップが大きいの
で、基板1や電流狭窄層による光吸収のない非常に強力
な実屈折率導波構造ができる。よって、水平方向の広が
り電流が抑制され、光取り出し効率の高効率化を図れる
ことができるので、閾値電流がさらに低減できる。
よりも屈折率が小さく、エネルギーギャップが大きいの
で、基板1や電流狭窄層による光吸収のない非常に強力
な実屈折率導波構造ができる。よって、水平方向の広が
り電流が抑制され、光取り出し効率の高効率化を図れる
ことができるので、閾値電流がさらに低減できる。
【0110】(実施例16)図16に実施例16の半導
体レーザ素子を示す。本実施例16の半導体レーザー素
子は、630nm帯のInGaAlP系の赤色半導体レ
ーザ素子に本発明を適用したものである。
体レーザ素子を示す。本実施例16の半導体レーザー素
子は、630nm帯のInGaAlP系の赤色半導体レ
ーザ素子に本発明を適用したものである。
【0111】この半導体レーザ素子は、発光用積層部の
上に形成されるコンタクト層11aが、SiドープGa
Asからなる。Siドープ電流狭窄層2、およびSiド
ープコンタクト層11aの一部あるいは全部において、
面方位が(111)Aである溝の側面上の領域(斜線
部)はp型の導電性を示し、面方位が(411)Aであ
る溝の側面、面方位が(100)である溝の底面および
溝の外側の面上の領域はn型の導電性を示す。ただし、
Siドープコンタクト層11a内に形成されるp型領域
については、層厚方向全てにおいてp型とすると、電極
部からリーク電流が発生する場合もあるので、この場合
には、図16に示したように溝の側面に対応して形成す
るp型領域を層厚方向については一部の範囲にとどめれ
ばよい。他の構造は実施例11と同様なものとすること
ができる。
上に形成されるコンタクト層11aが、SiドープGa
Asからなる。Siドープ電流狭窄層2、およびSiド
ープコンタクト層11aの一部あるいは全部において、
面方位が(111)Aである溝の側面上の領域(斜線
部)はp型の導電性を示し、面方位が(411)Aであ
る溝の側面、面方位が(100)である溝の底面および
溝の外側の面上の領域はn型の導電性を示す。ただし、
Siドープコンタクト層11a内に形成されるp型領域
については、層厚方向全てにおいてp型とすると、電極
部からリーク電流が発生する場合もあるので、この場合
には、図16に示したように溝の側面に対応して形成す
るp型領域を層厚方向については一部の範囲にとどめれ
ばよい。他の構造は実施例11と同様なものとすること
ができる。
【0112】以上のような構造を630nm帯のInG
aAlP系の半導体レーザ素子に適用しても、充分な効
果が得られた。本実施例16の半導体レーザ素子は、発
振波長633nmで閾値電流は12mAとなり、従来の
630nm帯のInGaAlP系の赤色半導体レーザ素
子の閾値電流を大幅に低減できた。
aAlP系の半導体レーザ素子に適用しても、充分な効
果が得られた。本実施例16の半導体レーザ素子は、発
振波長633nmで閾値電流は12mAとなり、従来の
630nm帯のInGaAlP系の赤色半導体レーザ素
子の閾値電流を大幅に低減できた。
【0113】本実施例16の半導体レーザー素子におい
て、電流狭窄層としてSiドープGaAs層2を形成し
たが、実施例12〜15と同様な電流狭窄層を形成して
も、基板1や電流狭窄層による光吸収のない非常に強力
な実屈折率導波構造とすることができる。
て、電流狭窄層としてSiドープGaAs層2を形成し
たが、実施例12〜15と同様な電流狭窄層を形成して
も、基板1や電流狭窄層による光吸収のない非常に強力
な実屈折率導波構造とすることができる。
【0114】(実施例17)実施例17では、470n
m帯のZnMgSSe系の青色半導体レーザ素子に本発
明を適用したものを採用する。図17に本実施例17の
半導体レーザ素子を示す。
m帯のZnMgSSe系の青色半導体レーザ素子に本発
明を適用したものを採用する。図17に本実施例17の
半導体レーザ素子を示す。
【0115】この半導体レーザ素子は、発光用積層部の
上に形成されるコンタクト層11aが、SiドープGa
Asからなる。Siドープ電流狭窄層2、およびSiド
ープコンタクト層11aの一部あるいは全部において、
面方位が(111)Aである溝の側面上の領域(斜線
部)はp型の導電性を示し、面方位が(411)Aであ
る溝の側面、面方位が(100)である溝の底面および
溝の外側の面上の領域はn型の導電性を示す。ただし、
Siドープコンタクト層11a内に形成されるp型領域
については、層厚方向全てにおいてp型とすると、電極
部からリーク電流が発生する場合もあるので、この場合
には、図17に示したように溝の側面に対応して形成す
るp型領域を層厚方向については一部の範囲にとどめれ
ばよい。他の構造は実施例11と同様なものとすること
ができる。
上に形成されるコンタクト層11aが、SiドープGa
Asからなる。Siドープ電流狭窄層2、およびSiド
ープコンタクト層11aの一部あるいは全部において、
面方位が(111)Aである溝の側面上の領域(斜線
部)はp型の導電性を示し、面方位が(411)Aであ
る溝の側面、面方位が(100)である溝の底面および
溝の外側の面上の領域はn型の導電性を示す。ただし、
Siドープコンタクト層11a内に形成されるp型領域
については、層厚方向全てにおいてp型とすると、電極
部からリーク電流が発生する場合もあるので、この場合
には、図17に示したように溝の側面に対応して形成す
るp型領域を層厚方向については一部の範囲にとどめれ
ばよい。他の構造は実施例11と同様なものとすること
ができる。
【0116】以上のような構造を470nm帯のZnM
gSSe系半導体レーザ素子に適用しても、充分な効果
が得られた。本実施例17の半導体レーザ素子は、発振
波長478nmで閾値電流は20mAとなり、従来の4
70nm帯のZnMgSSe系青色半導体レーザ素子の
閾値電流を大幅に低減できた。
gSSe系半導体レーザ素子に適用しても、充分な効果
が得られた。本実施例17の半導体レーザ素子は、発振
波長478nmで閾値電流は20mAとなり、従来の4
70nm帯のZnMgSSe系青色半導体レーザ素子の
閾値電流を大幅に低減できた。
【0117】本実施例17においては、電流狭窄層とし
てSiドープGaAs電流狭窄層2を形成したが、先述
の実施例12〜15で取り挙げたのと同様な電流狭窄層
を形成しても、基板1や電流狭窄層による光吸収が抑制
された、発光効率の高い実屈折率導波構造を得ることが
できる。
てSiドープGaAs電流狭窄層2を形成したが、先述
の実施例12〜15で取り挙げたのと同様な電流狭窄層
を形成しても、基板1や電流狭窄層による光吸収が抑制
された、発光効率の高い実屈折率導波構造を得ることが
できる。
【0118】以上の各実施例において、GaAlAs、
InGaAlP、ZnMgSSeの混晶比は適宜変更し
てもよい。また、半導体層の材料系も各実施例に示した
ものに限られず、GaAs基板を用いる材料系であれ
ば、全ての半導体材料に適用することができる。例え
ば、AlGaInN系、ZnCdSSe系、Cu(Al
Ga)(SSe)2等種々の材料系を用いることができ
る。また、化合物の組成比も適宜変更することができ
る。
InGaAlP、ZnMgSSeの混晶比は適宜変更し
てもよい。また、半導体層の材料系も各実施例に示した
ものに限られず、GaAs基板を用いる材料系であれ
ば、全ての半導体材料に適用することができる。例え
ば、AlGaInN系、ZnCdSSe系、Cu(Al
Ga)(SSe)2等種々の材料系を用いることができ
る。また、化合物の組成比も適宜変更することができ
る。
【0119】活性層は量子井戸構造としてもよく、発光
用積層部は光ガイド層を設けたSCH(Separat
e Confiment Heterostructu
re)構造やGRIN(Graded Index)−
SCH構造としてもよい。
用積層部は光ガイド層を設けたSCH(Separat
e Confiment Heterostructu
re)構造やGRIN(Graded Index)−
SCH構造としてもよい。
【0120】また、溝の形成時に用いられるエッチング
液の混合比も適宜変更してよく、アンモニアと過酸化水
素水の混合液等、他のエッチング液を用いたり、または
それらを組み合わせて用いてもよい。
液の混合比も適宜変更してよく、アンモニアと過酸化水
素水の混合液等、他のエッチング液を用いたり、または
それらを組み合わせて用いてもよい。
【0121】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の半導体レーザー素子においては、電流注入領域を、基
板に形成された複数の面方位の側面部を有する溝の側面
部の内の少なくとも1つ以上の面上の領域に限定するこ
とができるので、水平方向の広がり電流を大幅に低減す
ることができる。光学特性的にも、活性層の中央部は、
エネルギーギャップが大きく屈折率の小さいAlGaA
sクラッド層で囲まれているので、光損失の少ない実屈
折率導波型構造となる。よって、半導体レーザー素子の
光取り出し効率を高めて低閾値化を実現することができ
る。
の半導体レーザー素子においては、電流注入領域を、基
板に形成された複数の面方位の側面部を有する溝の側面
部の内の少なくとも1つ以上の面上の領域に限定するこ
とができるので、水平方向の広がり電流を大幅に低減す
ることができる。光学特性的にも、活性層の中央部は、
エネルギーギャップが大きく屈折率の小さいAlGaA
sクラッド層で囲まれているので、光損失の少ない実屈
折率導波型構造となる。よって、半導体レーザー素子の
光取り出し効率を高めて低閾値化を実現することができ
る。
【図1】(a)〜(f)は、実施例1の半導体レーザ素
子の製造工程を示す図である。
子の製造工程を示す図である。
【図2】実施例2の半導体レーザ素子を示す断面図であ
る。
る。
【図3】実施例3の半導体レーザ素子を示す断面図であ
る。
る。
【図4】実施例4の半導体レーザ素子を示す断面図であ
る。
る。
【図5】実施例5の半導体レーザ素子を示す断面図であ
る。
る。
【図6】実施例6の半導体レーザ素子を示す断面図であ
る。
る。
【図7】実施例7の半導体レーザ素子を示す断面図であ
る。
る。
【図8】実施例8の半導体レーザ素子を示す断面図であ
る。
る。
【図9】実施例9の半導体レーザ素子を示す断面図であ
る。
る。
【図10】実施例10の半導体レーザ素子を示す断面図
である。
である。
【図11】実施例11の半導体レーザ素子の製造工程を
示す図である。
示す図である。
【図12】実施例12の半導体レーザ素子を示す断面図
である。
である。
【図13】実施例13の半導体レーザ素子を示す断面図
である。
である。
【図14】実施例14の半導体レーザ素子を示す断面図
である。
である。
【図15】実施例15の半導体レーザ素子を示す断面図
である。
である。
【図16】実施例16の半導体レーザ素子を示す断面図
である。
である。
【図17】実施例17の半導体レーザ素子を示す断面図
である。
である。
【図18】基板温度とAs圧力とに対する導電性の依存
性を示すグラフである。
性を示すグラフである。
【図19】(a)〜(g)は、従来の半導体レーザ素子
の製造工程を示す図である。
の製造工程を示す図である。
1 p型GaAs基板 2 SiドープGaAs電流狭窄層 3 p型クラッド層 4 活性層 5 n型クラッド層 6 n型GaAsコンタクト層 7、17 SiドープAlGaAs電流狭窄層 8、10 SiドープAlGaAsクラッド層 9 SiドープAlGaAs光閉じ込め層 11 レジスト 11a SiドープGaAsコンタクト層 12 p側電極 13 n側電極 15 ストライプ 100 側面 101 側面 102 低面 103 溝の外側 110 斜線部 111 電流狭窄層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−196807(JP,A) 特開 平6−140715(JP,A) 特開 平6−90060(JP,A) 特開 平2−103989(JP,A) 特開 平1−120083(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 5/00 - 5/50
Claims (14)
- 【請求項1】 少なくとも第1の半導体層からなる活性
層を、該第1の半導体層よりも禁制帯幅の大きい第2の
半導体層と該第1の半導体層よりも禁制帯幅の大きい第
3の半導体層とで挟んでなる発光用積層部を備えた半導
体レーザ素子において、 面方位が(100)の面を表面とするp型GaAs基板
の該表面に、底面部と両側面部を有する溝が形成されて
おり、該底面部の面方位は(100)であり、各側面部
は該溝の深さ方向で面方位が異なる2つ以上の面として
形成されている基板上に、Siドープ電流狭窄層が、該
側面部の内少なくとも1つ以上の面の上ではp型の導電
性を示し、該1つ以上の面以外の上ではn型の導電性を
示すように形成され、該電流狭窄層の上に該発光用積層
部が形成された半導体レーザ素子。 - 【請求項2】 少なくとも第1の半導体層からなる活性
層を、該第1の半導体層よりも禁制帯幅の大きい第2の
半導体層と該第1の半導体層よりも禁制帯幅の大きい第
3の半導体層とで挟んでなる発光用積層部を備えた半導
体レーザ素子において、 前記発光用積層部が少なくともSiドープAlGaAs
クラッド層を含み、前記溝の側面部の内の少なくとも1
つ以上の面に対応する該クラッド層の領域における層厚
方向の一部または全域部分がp型の導電性を示し、該溝
の側面部の他の面および溝の縁に連なる前記基板の表面
に対応する該クラッド層の領域がn型の導電性を示す構
成となっている半導体レーザ素子。 - 【請求項3】 少なくとも第1の半導体層からなる活性
層を、該第1の半導体層よりも禁制帯幅の大きい第2の
半導体層と該第1の半導体層よりも禁制帯幅の大きい第
3の半導体層とで挟んでなる発光用積層部を備えた半導
体レーザ素子において、 前記発光用積層部の上にSiドープGaAsコンタクト
層が形成されており、前記溝の側面部の内の少なくとも
1つ以上の面に対応する該コンタクト層の領域における
層厚方向の一部または全域部分がp型の導電性を示し、
該溝の側面部の他の面および溝の縁に連なる前記基板の
表面に対応する該コンタクト層の領域がn型の導電性を
示す構成となっている半導体レーザ素子。 - 【請求項4】 前記Siドープ電流狭窄層が、少なくと
もGaAs層からなる請求項1、2または3に記載の半
導体レーザ素子。 - 【請求項5】 前記Siドープ電流狭窄層が少なくとも
AlGaAs層からなり、該AlGaAs層の禁制帯幅
が前記第1の半導体層の禁制帯幅よりも小さい請求項
1、2または3に記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項6】 前記Siドープ電流狭窄層がAlGaA
s層からなり、該AlGaAs層の禁制帯幅が、少なく
とも前記第1の半導体層の禁制帯幅よりも大きく、か
つ、前記第2の半導体層および第3の半導体層の禁制帯
幅と同じかあるいは小さい請求項1、2または3に記載
の半導体レーザ素子。 - 【請求項7】 前記Siドープ電流狭窄層が、少なくと
もGaAs層と、AlGaAs層とからなり、該AlG
aAs層の禁制帯幅が前記第1の半導体層の禁制帯幅よ
りも大きく、かつ、前記第2の半導体層および第3の半
導体層の禁制帯幅と同じかあるいは小さい請求項1、2
または3に記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項8】 前記Siドープ電流狭窄層が、少なくと
も第1のAlGaAs層と第2のAlGaAs層とから
なり、該第1のAlGaAs層の禁制帯幅は前記第1の
半導体層の禁制帯幅よりも小さく、該第2のAlGaA
s層の禁制帯幅は前記第2の半導体層および第3の半導
体層の禁制帯幅と同じかあるいは小さい請求項1、2ま
たは3に記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項9】 前記Siドープ電流狭窄層が、少なくと
もGaAsと、第1のAlGaAs層と第2のAlGa
As層とからなり、該第1のAlGaAs層の禁制帯幅
は前記第2の半導体層および前記第3の半導体層の禁制
帯幅よりも大きく、該第2のAlGaAs層の禁制帯幅
は該第2の半導体層および第3の半導体層の禁制帯幅と
同じかあるいは小さい請求項1、2または3に記載の半
導体レーザ素子。 - 【請求項10】 前記Siドープ電流狭窄層が、少なく
ともGaAsとAlGaAs層とからなり、該AlGa
As層の禁制帯幅は前記第2の半導体層および前記第3
の半導体層の禁制帯幅よりも大きい請求項1、2または
3に記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項11】 前記Siドープ電流狭窄層が、少なく
とも第1のAlGaAs層と、第2のAlGaAs層と
第3のAlGaAs層とからなり、該第1のAlGaA
s層の禁制帯幅は前記第1の半導体層の禁制帯幅よりも
小さく、該第2のAlGaAs層の禁制帯幅は前記第2
の半導体層および第3の半導体層の禁制帯幅よりも大き
く、該第3のAlGaAs層の禁制帯幅は前記第2の半
導体層および第3の半導体層の禁制帯幅と同じかあるい
は小さい請求項1、2または3に記載の半導体レーザ素
子。 - 【請求項12】 少なくとも第1の半導体層からなる活
性層の上下面を、該第1の半導体層よりも禁制帯幅の大
きい第2の半導体層と、該第1の半導体層よりも禁制帯
幅の大きい第3の半導体層とで挟んでなる発光用積層部
を備えた半導体レーザ素子の製造方法において、 面方位が(100)の面を表面とするp型GaAs基板
の該表面に、少なくとも2種類以上のエッチング液を用
いてエッチングを行うことにより、底面部と両側面部と
を有する溝を、該底面部を面方位(100)の面とし、
各側面部を溝深さ方向に異なる面方位を有する2つ以上
の面として形成する工程と、 該溝が形成された基板上に、Siドープ電流狭窄層を、
該側面部の内少なくとも1つ以上の面の上ではp型の導
電性を示し、該1つ以上の面以外の上ではn型の導電性
を示すように形成する工程と、 該Siドープ電流狭窄層の上に該発光用積層部を形成す
る工程と、 を含む半導体レーザ素子の製造方法。 - 【請求項13】 前記発光用積層部が少なくともSiド
ープAlGaAsクラッド層を含み、前記溝の側面部の
内の少なくとも1つ以上の面に対応する該クラッド層の
領域における層厚方向の一部または全域部がp型の導電
性を示し、該溝の側面部の他の面および溝の縁に連なる
前記基板の表面に対応する該クラッド層の領域がn型の
導電性を示すように形成する請求項12に記載の半導体
レーザ素子の製造方法。 - 【請求項14】 前記発光用積層部の上に、Siドープ
GaAsコンタクト層を形成する工程を包含し、 該コンタクト層の領域における層厚方向の一部または全
域部がp型の導電性を示し、該溝の側面部の他の面およ
び溝の縁に連なる前記基板の表面に対応する該コンタク
ト層の領域がn型の導電性を示すように形成する請求項
12に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31561793A JP3160138B2 (ja) | 1993-04-28 | 1993-12-15 | 半導体レーザ素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5-103312 | 1993-04-28 | ||
JP10331293 | 1993-04-28 | ||
JP31561793A JP3160138B2 (ja) | 1993-04-28 | 1993-12-15 | 半導体レーザ素子およびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0715088A JPH0715088A (ja) | 1995-01-17 |
JP3160138B2 true JP3160138B2 (ja) | 2001-04-23 |
Family
ID=26443955
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31561793A Expired - Fee Related JP3160138B2 (ja) | 1993-04-28 | 1993-12-15 | 半導体レーザ素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3160138B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4531955B2 (ja) * | 2000-09-04 | 2010-08-25 | 古河電気工業株式会社 | 半導体レーザ素子及びその作製方法 |
-
1993
- 1993-12-15 JP JP31561793A patent/JP3160138B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0715088A (ja) | 1995-01-17 |
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