JPH0196980A - 半導体レーザ素子及びその製造方法 - Google Patents
半導体レーザ素子及びその製造方法Info
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- JPH0196980A JPH0196980A JP62254918A JP25491887A JPH0196980A JP H0196980 A JPH0196980 A JP H0196980A JP 62254918 A JP62254918 A JP 62254918A JP 25491887 A JP25491887 A JP 25491887A JP H0196980 A JPH0196980 A JP H0196980A
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- H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
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- H01S5/3432—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer having only As as V-compound, e.g. AlGaAs, InGaAs the whole junction comprising only (AI)GaAs
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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)
本発明は半導体レーザ素子及びその製造方法に関し、特
に、無効電流の小さい半導体レーザ素子及びその製造方
法に関する。
に、無効電流の小さい半導体レーザ素子及びその製造方
法に関する。
(従来の技術)
半導体レーザ素子は光ディスクや光通信の光源として広
く利用されており、今後も他の用途、例えば、レーザプ
リンタや光配線用の光源として幅広い応用が期待されて
いる。このような状況下に於て、活性領域に量子井戸構
造を採用した量子井戸レーザ素子は、高い電気光変換効
率(即ち、低い閾値電流〉や高周波変調の可能性等を有
しており、将来の光素子の基礎を成す素子と考えられて
いる。
く利用されており、今後も他の用途、例えば、レーザプ
リンタや光配線用の光源として幅広い応用が期待されて
いる。このような状況下に於て、活性領域に量子井戸構
造を採用した量子井戸レーザ素子は、高い電気光変換効
率(即ち、低い閾値電流〉や高周波変調の可能性等を有
しており、将来の光素子の基礎を成す素子と考えられて
いる。
このような量子井戸レーザ素子の電流注入領域や光閉じ
込め領域をストライブ状に規定する手法としては、プレ
ーナストライプ(Planar 5tripe)構造、
液相エピタキシャル(LPE)法を用いた埋込(Bur
ied Hetero)構造、リッジガイド(Ridg
eGuide)構造等が主たるものである。
込め領域をストライブ状に規定する手法としては、プレ
ーナストライプ(Planar 5tripe)構造、
液相エピタキシャル(LPE)法を用いた埋込(Bur
ied Hetero)構造、リッジガイド(Ridg
eGuide)構造等が主たるものである。
(発明が解決しようとする問題点)
しかし、これらの構造はそれぞれ次のような欠点を有し
ている。即ち、プレーナストライブ構造では、発振領域
外を流れる無効電流が多い。埋込構造では、埋込層の層
厚制御が困難であり、製造歩留りが極めて悪い、リッジ
ガイド構造では、リッジ形成のためのエツチングに非常
に精密な深さ制御が要求される。この様に、従来の技術
では量子井戸レーザに無効電流の少ない構造を歩留り良
く作り付けることは困難であった。
ている。即ち、プレーナストライブ構造では、発振領域
外を流れる無効電流が多い。埋込構造では、埋込層の層
厚制御が困難であり、製造歩留りが極めて悪い、リッジ
ガイド構造では、リッジ形成のためのエツチングに非常
に精密な深さ制御が要求される。この様に、従来の技術
では量子井戸レーザに無効電流の少ない構造を歩留り良
く作り付けることは困難であった。
従来の量子井戸レーザのそれらの欠点を解決すべく、不
純物拡散や光アニール不純物打ち込みを利用して、多重
量子井戸層をアロイ(alloy)層に変質させ、その
間に残存している量子井戸部で発光させる試みも多くな
されている。例えば、R,L。
純物拡散や光アニール不純物打ち込みを利用して、多重
量子井戸層をアロイ(alloy)層に変質させ、その
間に残存している量子井戸部で発光させる試みも多くな
されている。例えば、R,L。
TbomtonはSi拡散による方法を発表している(
Applied Physics Letters、
vol、 47(12)、 pp 1239−1241
(1985))、 Lかし、これらの場合も、アロイ
層に変質した部分には打ち込み時や拡散時に導入される
結晶欠陥が残存しているため、得られた素子の寿命に悪
影響を及ぼす恐れがある。
Applied Physics Letters、
vol、 47(12)、 pp 1239−1241
(1985))、 Lかし、これらの場合も、アロイ
層に変質した部分には打ち込み時や拡散時に導入される
結晶欠陥が残存しているため、得られた素子の寿命に悪
影響を及ぼす恐れがある。
そこで、リッジガイド構造を制御性良く作り付ける方法
が単用らにより開発され、特願昭58−218276号
(特開昭60−110188号)として特許出願されて
いる。その方法を用いて作製された素子の構造図を第1
1図に示し、その作製方法と効果を説明する。
が単用らにより開発され、特願昭58−218276号
(特開昭60−110188号)として特許出願されて
いる。その方法を用いて作製された素子の構造図を第1
1図に示し、その作製方法と効果を説明する。
この例示の素子の作製に於ては、先ず、n−GaAs基
板501上に、n−A 1xGal−xAsクラッド1
1502、A I y G a 1− y A s活性
層503、p−A1.0a+−xAs第1クラ・シト層
504、p−GaAsエツチング停止層505、p−A
l、Gal−0As第2クラッド層506、及びp−G
aAsコンタクト層507を連続的に成長させる(x>
y)。このときの成長法としては、分子線エピタキシャ
ル(MBE)法、有機金属気相エピタキシャル(OM−
VPE)法等のいずれかが適用される。このとき、エツ
チング停止層505は厚さ200Å以下と非常に薄く成
長されている。その後、エツチングによりリッジ520
が形成されるが、p−第1クラッド層504とp−第2
クラッド層506との間にエツチング停止層505が挿
入されているので、このエツチングはp−第1クラッド
層504まで制御性良く行うことができる。従って、無
効電流の原因となるリッジ520外での上方クラッド層
の厚さはp−第1クラッド層504の層厚(aar)で
決定されることになる。
板501上に、n−A 1xGal−xAsクラッド1
1502、A I y G a 1− y A s活性
層503、p−A1.0a+−xAs第1クラ・シト層
504、p−GaAsエツチング停止層505、p−A
l、Gal−0As第2クラッド層506、及びp−G
aAsコンタクト層507を連続的に成長させる(x>
y)。このときの成長法としては、分子線エピタキシャ
ル(MBE)法、有機金属気相エピタキシャル(OM−
VPE)法等のいずれかが適用される。このとき、エツ
チング停止層505は厚さ200Å以下と非常に薄く成
長されている。その後、エツチングによりリッジ520
が形成されるが、p−第1クラッド層504とp−第2
クラッド層506との間にエツチング停止層505が挿
入されているので、このエツチングはp−第1クラッド
層504まで制御性良く行うことができる。従って、無
効電流の原因となるリッジ520外での上方クラッド層
の厚さはp−第1クラッド層504の層厚(aar)で
決定されることになる。
また、エツチング停止層505の層厚が200人と薄い
ため光との重なりが小さくなるので、工・ンチング停止
層505での光吸収損失を比較的良好に抑制できしかし
、本発明者らによるその後の研究によると、上述の構成
に於てはなとえGaAsエツチング停止層505の層厚
を200Å以下としても、この部分で光が吸収される限
り、発振閾値電流はエツチング停止層の無い場合に比べ
て3〜10倍に高≦なることが判明した。従って、この
新しい構成も、発振閾値電流の点からは改良を要するも
のであった。
ため光との重なりが小さくなるので、工・ンチング停止
層505での光吸収損失を比較的良好に抑制できしかし
、本発明者らによるその後の研究によると、上述の構成
に於てはなとえGaAsエツチング停止層505の層厚
を200Å以下としても、この部分で光が吸収される限
り、発振閾値電流はエツチング停止層の無い場合に比べ
て3〜10倍に高≦なることが判明した。従って、この
新しい構成も、発振閾値電流の点からは改良を要するも
のであった。
本発明は、従来の半導体レーザ素子における上述のよう
な問題点を解決し、低閾値電流であり且つ無効電流が少
なく、歩留り良く製造することのできる半導体レーザ素
子及びその製造方法を提供することを目的としている。
な問題点を解決し、低閾値電流であり且つ無効電流が少
なく、歩留り良く製造することのできる半導体レーザ素
子及びその製造方法を提供することを目的としている。
(問題点を解決するための手段)
本発明の半導体レーザ素子は、第1導電型と有する第1
の層と、該第1の層の上方に形成され、該第1の層より
禁制帯幅がより小さくかつ屈折率がより大きい第2の層
と、該第2の層の上方に形成され、該第2の層より禁制
帯幅がより大きくかつ屈折率がより小さい、第2導電型
を有する第3の暦と、該第2の層の中に又は該第2の層
と該第3の層との間に形成され、厚さが電子波のドウ・
ブロイ波長以下である量子井戸となる第4の層とを備え
、該第4の層は、該第2の層で発せられる光子のエネル
ギーよりも大きい禁制帯幅を有し、直上の半導体層とは
エツチング特性が異なっており、そのことにより上記目
的が達成される。
の層と、該第1の層の上方に形成され、該第1の層より
禁制帯幅がより小さくかつ屈折率がより大きい第2の層
と、該第2の層の上方に形成され、該第2の層より禁制
帯幅がより大きくかつ屈折率がより小さい、第2導電型
を有する第3の暦と、該第2の層の中に又は該第2の層
と該第3の層との間に形成され、厚さが電子波のドウ・
ブロイ波長以下である量子井戸となる第4の層とを備え
、該第4の層は、該第2の層で発せられる光子のエネル
ギーよりも大きい禁制帯幅を有し、直上の半導体層とは
エツチング特性が異なっており、そのことにより上記目
的が達成される。
また、本発明の製造方法は、上記構成の半導体レーザ素
子の製造方法において、少なくとも該第3の暦を形成し
た陵に、該第4の層の直上の半導体層に対するエツチン
グ速度が該第4の層に対するエツチング速度の10倍以
上であるエツチング材を用いて、該第4の層の直上まで
選択エツチングを行う工程を包含しており、そのことに
より上記目的が達成される。
子の製造方法において、少なくとも該第3の暦を形成し
た陵に、該第4の層の直上の半導体層に対するエツチン
グ速度が該第4の層に対するエツチング速度の10倍以
上であるエツチング材を用いて、該第4の層の直上まで
選択エツチングを行う工程を包含しており、そのことに
より上記目的が達成される。
(実施例)
本発明を実施例について説明する。
本発明素子の一実施例の構造を第1図を用いて説明する
。本実施例の半導体レーザ素子は、次のようにして作製
される。先ず、n−GaAs基板101上に、n−Al
、Ga1−、As (x=0−”0.5)混晶比傾斜バ
ッファ層102(0,2μ屯厚)、n−At、C11−
、Asクラッド層103(1,5um厚)、無添加の多
重量子井戸活性層104、p−GaAsエツチング停止
層105 (20A厚)、p−、A 1yGa+−、A
sクラ・7ド層106 (1,2μ屯厚)、及びp−G
aASコンタクト1i107(1,0μ屯厚)を順次成
長させる(第1図(a))。この成長法としては、分子
線エピタキシャル(MBE)法、有機金属気相エピタキ
シャル(OM−’/PE)法等のいずれかを適用できる
。本実施例の場合、第2図に示すように、活性層104
は4層のGaA3 jL子井戸層104a(70A厚)
と4層のAlg、 @Gag、5Asバリア層104b
(10000A厚から構成されており、クラッド層1
03.106の混晶比はy=0.7に選定した。
。本実施例の半導体レーザ素子は、次のようにして作製
される。先ず、n−GaAs基板101上に、n−Al
、Ga1−、As (x=0−”0.5)混晶比傾斜バ
ッファ層102(0,2μ屯厚)、n−At、C11−
、Asクラッド層103(1,5um厚)、無添加の多
重量子井戸活性層104、p−GaAsエツチング停止
層105 (20A厚)、p−、A 1yGa+−、A
sクラ・7ド層106 (1,2μ屯厚)、及びp−G
aASコンタクト1i107(1,0μ屯厚)を順次成
長させる(第1図(a))。この成長法としては、分子
線エピタキシャル(MBE)法、有機金属気相エピタキ
シャル(OM−’/PE)法等のいずれかを適用できる
。本実施例の場合、第2図に示すように、活性層104
は4層のGaA3 jL子井戸層104a(70A厚)
と4層のAlg、 @Gag、5Asバリア層104b
(10000A厚から構成されており、クラッド層1
03.106の混晶比はy=0.7に選定した。
次に、ホトリソグラフィ技術とエツチング技術を適用し
て、幅3μmのストライブ状のメサ120をp−Alッ
G a 、−ッAsクラッド層106の途中まで形成す
る。
て、幅3μmのストライブ状のメサ120をp−Alッ
G a 、−ッAsクラッド層106の途中まで形成す
る。
このときのエツチング液としては、H2SO,、:H2
O2:[(20= 2+4:100のものを用いた。そ
の後、緩衝HFを用いて、p−AI、Ga、−7Asク
ラツドp3106を選択的にエツチングする。これは、
20A厚(4原子層分)のGaAsエツチング停止M1
05が緩衝HFによりエツチングされないことを利用し
たちのである。この様に加工された素子のメサ120上
にp側オーミック電極110が、基板101下面の全面
にn側オーミック電極109が形成され、共振器面が御
開により作製された(第1図(b))。
O2:[(20= 2+4:100のものを用いた。そ
の後、緩衝HFを用いて、p−AI、Ga、−7Asク
ラツドp3106を選択的にエツチングする。これは、
20A厚(4原子層分)のGaAsエツチング停止M1
05が緩衝HFによりエツチングされないことを利用し
たちのである。この様に加工された素子のメサ120上
にp側オーミック電極110が、基板101下面の全面
にn側オーミック電極109が形成され、共振器面が御
開により作製された(第1図(b))。
上述の工程により作製された半導体レーザは、多重量子
井戸活性N104に於て波長820nm(これはエネル
ギー換算すれば1.51eVに相当する。〉で発振する
。このとき、メサ120の下方に位置するどGaAsエ
ツチング停止層105は厚さが20人という超薄層であ
るため、量子効果により、その禁制帯幅は約1.81e
Vとなり、発振光に対して完全に透明な状形となってい
る。即ち、このエツチング停止N105は、重用らによ
り示されていた光学特性に悪影響を及ぼさないことに加
えて、発振光を全く吸収しないという新たな利点を有し
ている。このことにより、本素子の特性は、理想的に活
性層104の直上までエツチングされたリッジガイド構
造の素子のそれと等価となることが判る。本素子の発振
閾値電流は12〜16mA、微分量子効率は70〜80
%であった。このように、無効電流が最小に抑制された
半導体レーザ素子を歩留り良く作製することが可能とな
る。
井戸活性N104に於て波長820nm(これはエネル
ギー換算すれば1.51eVに相当する。〉で発振する
。このとき、メサ120の下方に位置するどGaAsエ
ツチング停止層105は厚さが20人という超薄層であ
るため、量子効果により、その禁制帯幅は約1.81e
Vとなり、発振光に対して完全に透明な状形となってい
る。即ち、このエツチング停止N105は、重用らによ
り示されていた光学特性に悪影響を及ぼさないことに加
えて、発振光を全く吸収しないという新たな利点を有し
ている。このことにより、本素子の特性は、理想的に活
性層104の直上までエツチングされたリッジガイド構
造の素子のそれと等価となることが判る。本素子の発振
閾値電流は12〜16mA、微分量子効率は70〜80
%であった。このように、無効電流が最小に抑制された
半導体レーザ素子を歩留り良く作製することが可能とな
る。
次に、プレーナ型の実施例を説明する。この実施例素子
の断面構造を第3図に示す。この素子の作製に当たって
は先ず、n−GaAs基板201上に、n−Alg、、
1sG4e、5sAsクラッド層202 (1,2u
m厚)、p又はn−Al(10,7Ga6.、、As活
性lit 203 (0,08μo厚)、P−Alla
、4sG&、、5sA9キャリア障壁層204(0,0
5μm厚)、p−Ga、Asエツチング停止層205
(15A厚)、及びP−Als 、 JSGIII 、
5sA3クラッド層206 (1,1μ屯厚)が順次
成長させられる。このときの縦方向の混晶比分布を第4
図に示す。
の断面構造を第3図に示す。この素子の作製に当たって
は先ず、n−GaAs基板201上に、n−Alg、、
1sG4e、5sAsクラッド層202 (1,2u
m厚)、p又はn−Al(10,7Ga6.、、As活
性lit 203 (0,08μo厚)、P−Alla
、4sG&、、5sA9キャリア障壁層204(0,0
5μm厚)、p−Ga、Asエツチング停止層205
(15A厚)、及びP−Als 、 JSGIII 、
5sA3クラッド層206 (1,1μ屯厚)が順次
成長させられる。このときの縦方向の混晶比分布を第4
図に示す。
その後、前述の実施例と同様に、幅3μmのストライプ
状のメサ220を選択エツチングにより形成すル、コノ
ときも、[jllHFを使用して、P−AIG、4SG
a、1,5r、Asクラッド層206をp−GaA9エ
ツチング停止層205の直上までエツチングする。その
陵、メサ220が形成されたウェハ上に液相エピタキシ
ャル(LPE)成長法により、n−Alg、55Gal
l、a5A3電流侠窄層207(1,0μm厚)念メサ
220の両側に成長させ、その後にp−GaAsコンタ
クト層208 (3,0μm厚)をウェハ全面に成長さ
せる。最後に、成長層側の全面にn側オーミック電極2
10を、基板側の全面にn側オーミック電極209を形
成し、共振器長が250μmになるように襞開して素子
を作製した。
状のメサ220を選択エツチングにより形成すル、コノ
ときも、[jllHFを使用して、P−AIG、4SG
a、1,5r、Asクラッド層206をp−GaA9エ
ツチング停止層205の直上までエツチングする。その
陵、メサ220が形成されたウェハ上に液相エピタキシ
ャル(LPE)成長法により、n−Alg、55Gal
l、a5A3電流侠窄層207(1,0μm厚)念メサ
220の両側に成長させ、その後にp−GaAsコンタ
クト層208 (3,0μm厚)をウェハ全面に成長さ
せる。最後に、成長層側の全面にn側オーミック電極2
10を、基板側の全面にn側オーミック電極209を形
成し、共振器長が250μmになるように襞開して素子
を作製した。
この実施例の場合、活性層203は量子効果を有してお
らず、発振波長は820nm(エネルギー換算すれば1
.5LeVに相当)である、これに対して、エツチング
停止層205のエネルギー禁制帯幅は量子効果により1
.80eVとなり、発振波長より充分大きくなる。
らず、発振波長は820nm(エネルギー換算すれば1
.5LeVに相当)である、これに対して、エツチング
停止層205のエネルギー禁制帯幅は量子効果により1
.80eVとなり、発振波長より充分大きくなる。
そのため、このエツチング停止層205での光吸収はな
い。それ故、レーザ共振器内での吸収損失はエツチング
停止層205がない場合と変わらないことになる。また
、1)−A1.a4sGaa、5sASクラッド層20
6の混晶比とn−AIIa、 55aata 、 a5
As電流狭窄層207の混晶比との間には差があるため
、光はメサ220直下の部分に閉じ込められる。その結
果、光の分布と注入キャリア分布とが過不足なく重なり
合い、非常に効率良く発光されることが可能となる。こ
のときの、発振閾値電流は15〜17mAであり、量子
微分効率は75%であった。
い。それ故、レーザ共振器内での吸収損失はエツチング
停止層205がない場合と変わらないことになる。また
、1)−A1.a4sGaa、5sASクラッド層20
6の混晶比とn−AIIa、 55aata 、 a5
As電流狭窄層207の混晶比との間には差があるため
、光はメサ220直下の部分に閉じ込められる。その結
果、光の分布と注入キャリア分布とが過不足なく重なり
合い、非常に効率良く発光されることが可能となる。こ
のときの、発振閾値電流は15〜17mAであり、量子
微分効率は75%であった。
次に、活性層にGRIN−3CH(Graded In
dex−5eparate Confinement
[(eterostructure)i遣を適用した他
の実施例を説明する。本実施例の作製工程を第5図に、
混晶比分布を第6図に示す。本実施例素子は以下のよう
にして作製された。
dex−5eparate Confinement
[(eterostructure)i遣を適用した他
の実施例を説明する。本実施例の作製工程を第5図に、
混晶比分布を第6図に示す。本実施例素子は以下のよう
にして作製された。
先ず、n−GaAs基板301の上に、超格子バッファ
暦302 (0,2μm厚)、n−At87GaB、、
Asクラッド層303<1.1μm厚)、無添加のGR
IN−8CH型AlxGa1−XAs活性層304(0
1μm厚)、p−Al1!、7Ga、、、3.Asキャ
リア障壁層305 (0,02tt rrr厚)、p−
GaAsエツチング停止層306(25人原2厚さは第
6図にdoで示す。)、I)−Al15.7Ga、、、
Asクラッド層307 (2,Oμrn厚)、そしてp
−−GaAsコンタクト層308(0,5μm厚)を順
に成長させる(第5図(a) ’)、第6図は、GRI
N−3CH部付近の混晶比分布を示している。尚、活性
層304の上端とエツチング停止層306との間の距離
をd、で示すようにすると、本実施例ではd、はキャリ
ア障壁層305の厚さ、即ち0.02μmとなる0本実
施例に於ては、活性層304にはGRIN領域341.
341の間に単一量子井戸構造が形成されており、その
量子井戸340の@L2は70人としな。この場合の発
振波長は830nmである。また、前述の実施例と同様
に、量子効果によりエツチング停止層306での光吸収
は生じないように設計されている。
暦302 (0,2μm厚)、n−At87GaB、、
Asクラッド層303<1.1μm厚)、無添加のGR
IN−8CH型AlxGa1−XAs活性層304(0
1μm厚)、p−Al1!、7Ga、、、3.Asキャ
リア障壁層305 (0,02tt rrr厚)、p−
GaAsエツチング停止層306(25人原2厚さは第
6図にdoで示す。)、I)−Al15.7Ga、、、
Asクラッド層307 (2,Oμrn厚)、そしてp
−−GaAsコンタクト層308(0,5μm厚)を順
に成長させる(第5図(a) ’)、第6図は、GRI
N−3CH部付近の混晶比分布を示している。尚、活性
層304の上端とエツチング停止層306との間の距離
をd、で示すようにすると、本実施例ではd、はキャリ
ア障壁層305の厚さ、即ち0.02μmとなる0本実
施例に於ては、活性層304にはGRIN領域341.
341の間に単一量子井戸構造が形成されており、その
量子井戸340の@L2は70人としな。この場合の発
振波長は830nmである。また、前述の実施例と同様
に、量子効果によりエツチング停止層306での光吸収
は生じないように設計されている。
次に、アンモニア系のエッチャントとフッ酸系のエッチ
ャントとを順に用いて、p=−GaAsコンタクh#3
1]8とp−A18.7GaC3,3AsクラツドNl
307とから成る@2μmのメサ320を形成する。フ
ッ酸系のエッチャントによるエツチングはp−GaAs
エツチング停止層306で停止されるので、GRIN領
域341を有する活性層304にキャリアが注入される
までの電流拡がりの原因となる部分は、2(IOA厚)
p−AL、7GaI、lAsキャリア障壁層305と2
5人原2p−GaA3エツチング停止層306との2層
のみとなる。しがし、これらの/1J305.306の
層厚は薄いため、無効電流は殆ど発生しない、最後に、
メサ320上面にn側オーミック電極310を、基板側
の全面にn側オーミック電極309を形成した陵、襞間
して素子を作製した(第5[J(b))。
ャントとを順に用いて、p=−GaAsコンタクh#3
1]8とp−A18.7GaC3,3AsクラツドNl
307とから成る@2μmのメサ320を形成する。フ
ッ酸系のエッチャントによるエツチングはp−GaAs
エツチング停止層306で停止されるので、GRIN領
域341を有する活性層304にキャリアが注入される
までの電流拡がりの原因となる部分は、2(IOA厚)
p−AL、7GaI、lAsキャリア障壁層305と2
5人原2p−GaA3エツチング停止層306との2層
のみとなる。しがし、これらの/1J305.306の
層厚は薄いため、無効電流は殆ど発生しない、最後に、
メサ320上面にn側オーミック電極310を、基板側
の全面にn側オーミック電極309を形成した陵、襞間
して素子を作製した(第5[J(b))。
本実a例の発振閾値電流は3〜5mAであった。このよ
うに、p−A 1g 、 yG&、、 3 Asクラッ
ド層307を選択的にエツチングすることにより、発振
閾値電流の小さい素子を歩留り良く得ることができる。
うに、p−A 1g 、 yG&、、 3 Asクラッ
ド層307を選択的にエツチングすることにより、発振
閾値電流の小さい素子を歩留り良く得ることができる。
また、本実施例ではどAII、7G〜、 3Asキヤリ
ア障を層305t!−設けており、その厚さによってd
、を0.02μmとしているが、無効電流をより減少さ
せるなめには、第7図に示すようにキャリア障壁層30
5を設けないようにする(即ちd、=Qとする。)、或
は、第8図に示すようにエツチング停止、9306を活
性層304内に設ける(換言すれば、d、をマイナス(
例えば、d、=−100人)にする。)ことも可能であ
る。尚、これらの場合には、エツチング停止層306を
無添加のGaAsから構成した方が無効電流が少なくな
り、より良い特性が得られる。
ア障を層305t!−設けており、その厚さによってd
、を0.02μmとしているが、無効電流をより減少さ
せるなめには、第7図に示すようにキャリア障壁層30
5を設けないようにする(即ちd、=Qとする。)、或
は、第8図に示すようにエツチング停止、9306を活
性層304内に設ける(換言すれば、d、をマイナス(
例えば、d、=−100人)にする。)ことも可能であ
る。尚、これらの場合には、エツチング停止層306を
無添加のGaAsから構成した方が無効電流が少なくな
り、より良い特性が得られる。
次に、上述のような0RIN−3CH構造を半導体レー
ザアレイ素子に適用した場合の実施例を説明する。
ザアレイ素子に適用した場合の実施例を説明する。
第9図にその断面構成を示す0本実施例のアレイ素子で
は、以下に説明する構成を除き、成長各層及び電極の構
成は前述の第5図に示した実施例と同様であるので、同
様の部分には該実施例の説明で使用した9照符号の最初
の1桁の数字「3」を「4」に代えた参照符号を付しく
例えば、活性層を符号「4o4・で示す)、説明は省略
する。このアレイ素子では、前述の実施例と同様のエツ
チング方法により、平行ストライプ状に3μm幅のメサ
420が5μm周期で20本形成されている。また、隣
り合うレーザ間での位相同期状態を実現するために、p
−AI、□Ga、、3Asキャリア障壁層405の厚さ
を0.1μm(即ち、d、・0.1μm)としている。
は、以下に説明する構成を除き、成長各層及び電極の構
成は前述の第5図に示した実施例と同様であるので、同
様の部分には該実施例の説明で使用した9照符号の最初
の1桁の数字「3」を「4」に代えた参照符号を付しく
例えば、活性層を符号「4o4・で示す)、説明は省略
する。このアレイ素子では、前述の実施例と同様のエツ
チング方法により、平行ストライプ状に3μm幅のメサ
420が5μm周期で20本形成されている。また、隣
り合うレーザ間での位相同期状態を実現するために、p
−AI、□Ga、、3Asキャリア障壁層405の厚さ
を0.1μm(即ち、d、・0.1μm)としている。
本実施例の電流−光出力特性を第10図に示す3発振閾
値電流は65〜80mA、微分量子効率は80%であっ
た。
値電流は65〜80mA、微分量子効率は80%であっ
た。
尚、この種の半導体レーザアレイ素子では、d。
=Oとし、且つメサ幅を2〜4μm、メサ周期を7〜1
゜0μmとし、個々のレーザがら電極を取り出すように
することにより、各々のレーザを個別に発振されること
ら可能となる。
゜0μmとし、個々のレーザがら電極を取り出すように
することにより、各々のレーザを個別に発振されること
ら可能となる。
本発明は、上述の各実施例に限定されるものではなく、
1)レーザ含構成する材料が異なるものく例えば、In
GaAIP系等)、 2)導電型が全て逆のもの、 3)エツチング材として他の液体又は気体を使用したも
の、 4〉導波路形状の異なるもの、 5)エツチングを施した部分に結晶の再成長を行い、こ
の部分のみに電流を流すもの、 6)メサ幅が0,01〜100μmのもの、7)アレイ
素子とした場合のメサ周期が0.02〜100μmのも
の、 8)キャリア障壁層の厚さ(又はar)が−0,15〜
0.4μmのもの、 9)エツチング停止層を無添加の半導体層としたもの 等に於てち、本発明を適用できる。
GaAIP系等)、 2)導電型が全て逆のもの、 3)エツチング材として他の液体又は気体を使用したも
の、 4〉導波路形状の異なるもの、 5)エツチングを施した部分に結晶の再成長を行い、こ
の部分のみに電流を流すもの、 6)メサ幅が0,01〜100μmのもの、7)アレイ
素子とした場合のメサ周期が0.02〜100μmのも
の、 8)キャリア障壁層の厚さ(又はar)が−0,15〜
0.4μmのもの、 9)エツチング停止層を無添加の半導体層としたもの 等に於てち、本発明を適用できる。
(発明の効果)
このように、本発明によれば、低閾値電流であり且つ無
効電流が少なく、歩留り良く製造することの可能な半導
体レーザ素子及びその製造方法が提供される。
効電流が少なく、歩留り良く製造することの可能な半導
体レーザ素子及びその製造方法が提供される。
第1図(a)及び(b)は本発明半導体レーザ素子の一
実施例の製造工程を示す図、第2図はその実施例の混晶
比分布を示す図、第3図及び第4図はそれぞれ池の実施
例の断面構成及びその実施例の混晶比分布を示す図、第
5図(a)及び(b)は更に他の実施例の製造工程を示
す図、第6図は第5図の実施例の混晶比分布を示す図、
第7図及び第8図は更に他の実施例の混晶比分布を示す
図、第9図は更に他の実施例の部分の断面構成を示す図
、第10図は第9図の実施例の電流−光出力特性を示す
グラフ、第11図は従来例の断面構成を示す図である。 101.201.301.401・・・基板102.3
02.402 −・n−AlGaAslGaAsバフ
フッ202.303.403=−n−AlGaAsクラ
ッド層104.203.304.404・・・活性層2
04.305.405 ・・−p−AIGaAsキ
ャリア障壁層105.205.306.406−p−G
aAsエツチング停止層11]6.206.307.4
07=−p−AlGaAsクラッド層107.20.8
.308.408・・・p−GユAsコンタクト層12
0.220.320.420・・・メサ以上 出罪人 シャープ株式会社
実施例の製造工程を示す図、第2図はその実施例の混晶
比分布を示す図、第3図及び第4図はそれぞれ池の実施
例の断面構成及びその実施例の混晶比分布を示す図、第
5図(a)及び(b)は更に他の実施例の製造工程を示
す図、第6図は第5図の実施例の混晶比分布を示す図、
第7図及び第8図は更に他の実施例の混晶比分布を示す
図、第9図は更に他の実施例の部分の断面構成を示す図
、第10図は第9図の実施例の電流−光出力特性を示す
グラフ、第11図は従来例の断面構成を示す図である。 101.201.301.401・・・基板102.3
02.402 −・n−AlGaAslGaAsバフ
フッ202.303.403=−n−AlGaAsクラ
ッド層104.203.304.404・・・活性層2
04.305.405 ・・−p−AIGaAsキ
ャリア障壁層105.205.306.406−p−G
aAsエツチング停止層11]6.206.307.4
07=−p−AlGaAsクラッド層107.20.8
.308.408・・・p−GユAsコンタクト層12
0.220.320.420・・・メサ以上 出罪人 シャープ株式会社
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、第1導電型を有する第1の層と、該第1の層の上方
に形成され、該第1の層より禁制帯幅がより小さくかつ
屈折率がより大きい第2の層と、該第2の層の上方に形
成され、該第2の層より禁制帯幅がより大きくかつ屈折
率がより小さい、第2導電型を有する第3の層と、該第
2の層の中に又は該第2の層と該第3の層との間に形成
され、厚さが電子波のドゥ・ブロイ波長以下である量子
井戸となる第4の層とを備え、該第4の層は、該第2の
層で発せられる光子のエネルギーよりも大きい禁制帯幅
を有し、直上の半導体層とはエッチング特性が異なって
いる、半導体レーザ素子。 2、第1導電型を有する第1の層と、該第1の層の上方
に形成され、該第1の層より禁制帯幅がより小さくかつ
屈折率がより大きい第2の層と、該第2の層の上方に形
成され、該第2の層より禁制帯幅がより大きくかつ屈折
率がより小さい、第2導電型を有する第3の層と、該第
2の層の中に又は又は該第2の層と該第3の層との間に
形成され、厚さが電子波のドゥ・ブロイ波長以下である
量子井戸となる第4の層とを備え、該第4の層は、該第
2の層で発せられる光子のエネルギーよりも大きい禁制
帯幅を有し、直上の半導体層とはエッチング特性が異な
っている、半導体レーザ素子の製造方法において、少な
くとも該第3の層を形成した後に、該第4の層の直上の
半導体層に対するエッチング速度が該第4の層に対する
エッチング速度の10倍以上であるエッチング材を用い
て、該第4の層の直上まで選択エッチングを行う工程を
含む半導体レーザ素子の製造方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62254918A JP2558744B2 (ja) | 1987-10-08 | 1987-10-08 | 半導体レーザ素子及びその製造方法 |
EP88309409A EP0311445B1 (en) | 1987-10-08 | 1988-10-07 | A semiconductor laser device and a method for the production of the same |
US07/255,049 US4890293A (en) | 1987-10-08 | 1988-10-07 | Semiconductor laser device |
DE3855551T DE3855551T2 (de) | 1987-10-08 | 1988-10-07 | Halbleiter-Laservorrichtung und deren Herstellungsverfahren |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62254918A JP2558744B2 (ja) | 1987-10-08 | 1987-10-08 | 半導体レーザ素子及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0196980A true JPH0196980A (ja) | 1989-04-14 |
JP2558744B2 JP2558744B2 (ja) | 1996-11-27 |
Family
ID=17271666
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62254918A Expired - Lifetime JP2558744B2 (ja) | 1987-10-08 | 1987-10-08 | 半導体レーザ素子及びその製造方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4890293A (ja) |
EP (1) | EP0311445B1 (ja) |
JP (1) | JP2558744B2 (ja) |
DE (1) | DE3855551T2 (ja) |
Families Citing this family (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2634825B2 (ja) * | 1987-11-20 | 1997-07-30 | シャープ株式会社 | 光半導体装置 |
JPH0327578A (ja) * | 1989-06-23 | 1991-02-05 | Eastman Kodatsuku Japan Kk | 発光ダイオ―ドアレイ |
US5173912A (en) * | 1991-04-02 | 1992-12-22 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Double-carrier confinement laser diode with quantum well active and sch structures |
US5256580A (en) * | 1992-04-06 | 1993-10-26 | Motorola, Inc. | Method of forming a light emitting diode |
JPH0653602A (ja) * | 1992-07-31 | 1994-02-25 | Hitachi Ltd | 半導体レーザ素子 |
US5394421A (en) * | 1993-01-11 | 1995-02-28 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor laser device including a step electrode in a form of eaves |
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