JPH04127595A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
- Publication number
- JPH04127595A JPH04127595A JP24917390A JP24917390A JPH04127595A JP H04127595 A JPH04127595 A JP H04127595A JP 24917390 A JP24917390 A JP 24917390A JP 24917390 A JP24917390 A JP 24917390A JP H04127595 A JPH04127595 A JP H04127595A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- width
- semiconductor laser
- cladding layer
- refractive index
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 23
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 21
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 8
- 238000005530 etching Methods 0.000 abstract description 9
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 8
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract description 8
- 238000002347 injection Methods 0.000 abstract description 7
- 239000007924 injection Substances 0.000 abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 abstract description 2
- 235000011149 sulphuric acid Nutrition 0.000 abstract description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 abstract 2
- 235000011007 phosphoric acid Nutrition 0.000 abstract 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 15
- 201000009310 astigmatism Diseases 0.000 description 7
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 7
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000000927 vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 1
Landscapes
- 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POS、FAシステム等のバーコードリーダ用
およびレーザプリンタ等の光源に用いられる半導体レー
ザに関し、特に高出力で横モード制御が可能であり、ビ
ームの非点隔差が小さい発振波長680nm以下のAJ
GaInP系可視光半導体レーザの構造に関する。
およびレーザプリンタ等の光源に用いられる半導体レー
ザに関し、特に高出力で横モード制御が可能であり、ビ
ームの非点隔差が小さい発振波長680nm以下のAJ
GaInP系可視光半導体レーザの構造に関する。
第3図は従来の横モード制御型のA il G a I
nP系可視光半導体レーザの構造を示す断面図である
(昭和61年秋季応用物理学会予稿集、P。
nP系可視光半導体レーザの構造を示す断面図である
(昭和61年秋季応用物理学会予稿集、P。
165)。
図中1はn−GaAs基板であり、この基板1上にはn
−GaAsバッファー層2が形成されている。バッファ
ー層2上にはn−AAGaTnPクラッド層3.GaT
nP活性層4、p−AnGalnPクラッド層5.p−
GaTnPキャップ層6.n−GaAs電流素子層7お
よびp−GaAsコンタクト層8からなるダブルヘテロ
接合構造が形成されている。
−GaAsバッファー層2が形成されている。バッファ
ー層2上にはn−AAGaTnPクラッド層3.GaT
nP活性層4、p−AnGalnPクラッド層5.p−
GaTnPキャップ層6.n−GaAs電流素子層7お
よびp−GaAsコンタクト層8からなるダブルヘテロ
接合構造が形成されている。
この構造を有する半導体レーザ用結晶は通常MOVPE
法によって製造されるが、段差を形成した基板上にA、
&Ga1nPを積層することは技術的に困難なため、第
3図に示すようにGa1nP活性層4上に段差を有しな
p −A 61 G a I n Pクラッド層5を形
成し、この段差部にn−GaAS電流阻止層7を形成す
ることにより、自己整合的に電流狭窄と光導波作用がな
される。
法によって製造されるが、段差を形成した基板上にA、
&Ga1nPを積層することは技術的に困難なため、第
3図に示すようにGa1nP活性層4上に段差を有しな
p −A 61 G a I n Pクラッド層5を形
成し、この段差部にn−GaAS電流阻止層7を形成す
ることにより、自己整合的に電流狭窄と光導波作用がな
される。
ここで、第3図の従来構造について製造工程を簡単に述
べる。先ず、1回目のMOVPE成長によってn−Ga
Asバッファー層2からp−GaInPキャップ層6ま
での5層構造を順次形成する。続いて、キャップ層6上
に写真食刻により幅5μmのストライプ状のS i 0
2膜マスクを形成し、p−AJ2Ga I nPクラッ
ド層5の途中までエツチングして、ストライプ状のメサ
部を形成する0次いで2回目のMOVPE成長によって
ストライプ状の5102M!マスクを除くメサ部にnG
aAs電流阻止層7を選択的に形成する。その後、5i
02膜マスクを除去した後、3回目のMOVPE成長に
よって全面にp−GaAsコンタクト層8を成長形成し
、コンタクトN8上にp側電極9.n−GaAs基板1
上にn側電極10を形成することにより、第3図に示す
構造の半導体レーザが完成される。
べる。先ず、1回目のMOVPE成長によってn−Ga
Asバッファー層2からp−GaInPキャップ層6ま
での5層構造を順次形成する。続いて、キャップ層6上
に写真食刻により幅5μmのストライプ状のS i 0
2膜マスクを形成し、p−AJ2Ga I nPクラッ
ド層5の途中までエツチングして、ストライプ状のメサ
部を形成する0次いで2回目のMOVPE成長によって
ストライプ状の5102M!マスクを除くメサ部にnG
aAs電流阻止層7を選択的に形成する。その後、5i
02膜マスクを除去した後、3回目のMOVPE成長に
よって全面にp−GaAsコンタクト層8を成長形成し
、コンタクトN8上にp側電極9.n−GaAs基板1
上にn側電極10を形成することにより、第3図に示す
構造の半導体レーザが完成される。
このWI造では電流狭窄はD−GaAs電流阻止N7に
より行なわれる。才な、p−GaInPキャップ層6は
p−AρGaInPクラッド層5とp −G a A
Sコンタクト層8とのバンド不連続により生ずる電気抵
抗の増大を防ぐ役割を有している(例えば、昭和62年
度秋季応用物理学会予稿集P、765講演番号19a−
ZR−6)。
より行なわれる。才な、p−GaInPキャップ層6は
p−AρGaInPクラッド層5とp −G a A
Sコンタクト層8とのバンド不連続により生ずる電気抵
抗の増大を防ぐ役割を有している(例えば、昭和62年
度秋季応用物理学会予稿集P、765講演番号19a−
ZR−6)。
一方、横モード制御は段差を有したp−AηGa1nP
クラッド層5のメサ両側部でnGaAs電流阻止層7に
より光吸収を生じるためメサ両側に屈折率分布が形成さ
れることにより行なわれる。
クラッド層5のメサ両側部でnGaAs電流阻止層7に
より光吸収を生じるためメサ両側に屈折率分布が形成さ
れることにより行なわれる。
近年、基本横モードで発振し、低発振しきい値で低非点
隔差を有する屈折率ガイド型の半導体レーザの要求が高
まっている。
隔差を有する屈折率ガイド型の半導体レーザの要求が高
まっている。
しかしながら、前述のような従来の屈折率ガイド型半導
体レーザでは、レーザ発振のための電流注入幅と活性層
4に平行な方向の作りつけの実効屈折率分布の幅とがほ
ぼ同寸法であるため波面のゆがみが生じ、非点隔差が1
0〜13μmと大きくなりレーザ光を微小スポットに絞
りにくい欠点を有している。
体レーザでは、レーザ発振のための電流注入幅と活性層
4に平行な方向の作りつけの実効屈折率分布の幅とがほ
ぼ同寸法であるため波面のゆがみが生じ、非点隔差が1
0〜13μmと大きくなりレーザ光を微小スポットに絞
りにくい欠点を有している。
本発明は、このような問題点を解決し、非点隔差の小さ
い横モード制御が可能なAjIGalnP系可視光半導
体レーザを提供するものである。
い横モード制御が可能なAjIGalnP系可視光半導
体レーザを提供するものである。
本発明の半導体レーザは、従来の横モード制御型のAJ
Ga I nP系半導体レーザにおける電流注入幅が活
性層に平行方向の作りつけの実効屈折率分布の幅より充
分小さくするために、1回目のMOVPE成長で形成す
る最上層のキャップ層の幅をその下地層であるクラッド
層の幅より小さくしたメサ部を備えている。
Ga I nP系半導体レーザにおける電流注入幅が活
性層に平行方向の作りつけの実効屈折率分布の幅より充
分小さくするために、1回目のMOVPE成長で形成す
る最上層のキャップ層の幅をその下地層であるクラッド
層の幅より小さくしたメサ部を備えている。
次に、本発明について図面を参照して説明する。
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
横断面図である。
横断面図である。
まず、原料としてメタル系■族有機金属(トリメチルイ
ンジウム、トリエチルガリウム、トリメチルアルミニウ
ム)と■放水素化物(P H3AsH3)とを用いた減
圧下でのMOVPE法により、面方位(100)のn−
GaAs基板11(n濃度2 X 10 I8c m−
’)上に厚さ0.5.czmのn−GaAsバッファー
層12(n濃度1×I Q 17 c m −3)、厚
さ1μmのn−(A、&(1,6Gaa4)o、q I
no、q Pクラッド層13(n濃度5x 10”c
m−3)、厚さ0.06μmのGao、5 T no、
5 P活性層14.厚さ1μmのp(A II 6,6
G ao4) 0.5 I no5Pクラッド層15
(p濃度3X10’7cm−’)を順次成長してダブ
ルヘテロウェハーを形成する。続いて、キャップ層16
上に写真食刻法により幅5μmのストライプ状のS i
O2膜マスクを形成する。
ンジウム、トリエチルガリウム、トリメチルアルミニウ
ム)と■放水素化物(P H3AsH3)とを用いた減
圧下でのMOVPE法により、面方位(100)のn−
GaAs基板11(n濃度2 X 10 I8c m−
’)上に厚さ0.5.czmのn−GaAsバッファー
層12(n濃度1×I Q 17 c m −3)、厚
さ1μmのn−(A、&(1,6Gaa4)o、q I
no、q Pクラッド層13(n濃度5x 10”c
m−3)、厚さ0.06μmのGao、5 T no、
5 P活性層14.厚さ1μmのp(A II 6,6
G ao4) 0.5 I no5Pクラッド層15
(p濃度3X10’7cm−’)を順次成長してダブ
ルヘテロウェハーを形成する。続いて、キャップ層16
上に写真食刻法により幅5μmのストライプ状のS i
O2膜マスクを形成する。
次いで、第1図に示すように、H,PO4H202、H
20の混合iおよびH2SO4のエツチング液を用いて
p−(Aρ0,6 Ga(1,4)。’5InO6pク
ラッド層15の途中までエツチングし、ストライプ状メ
サ部の両側のクラッド層15の厚さを0.2〜0.3μ
mとなるように制御する。次に、H8P 04 、 H
202、H20の混合液を用いてpGao、5 I n
o、5 Pキャラ1層16のみを選択的にエツチングし
、第1図に示すように、ストライプ状メサ部のクラッド
層15の上層部の幅A(図中に示す)よりもキャップ層
16の幅B(図中に示す)をサイドエッチ量を制御し狭
くする。ここでは、幅Aが5μm2幅Bが3μmとした
。
20の混合iおよびH2SO4のエツチング液を用いて
p−(Aρ0,6 Ga(1,4)。’5InO6pク
ラッド層15の途中までエツチングし、ストライプ状メ
サ部の両側のクラッド層15の厚さを0.2〜0.3μ
mとなるように制御する。次に、H8P 04 、 H
202、H20の混合液を用いてpGao、5 I n
o、5 Pキャラ1層16のみを選択的にエツチングし
、第1図に示すように、ストライプ状メサ部のクラッド
層15の上層部の幅A(図中に示す)よりもキャップ層
16の幅B(図中に示す)をサイドエッチ量を制御し狭
くする。ここでは、幅Aが5μm2幅Bが3μmとした
。
次いで、2回目のM○VPE成長によってストライプ状
の5iOzlluマスクを除くメサ部に厚さ0.6tt
m (平坦部)のn−GaAs電流阻止層17(n濃度
I X 1018c m−’)を選択的に成長形成する
。その後S i 02膜マスクを除去した後、3回目の
MOVPE成長によって全面に厚さ3μmのp−GaA
sコンタクト層18(p濃度5 X 1018c m−
’)成長形成し、コンタクト層18上にP側型119n
−GaAs基板11上にn側電極20を形成することに
よって本発明の半導体レーザが完成する。
の5iOzlluマスクを除くメサ部に厚さ0.6tt
m (平坦部)のn−GaAs電流阻止層17(n濃度
I X 1018c m−’)を選択的に成長形成する
。その後S i 02膜マスクを除去した後、3回目の
MOVPE成長によって全面に厚さ3μmのp−GaA
sコンタクト層18(p濃度5 X 1018c m−
’)成長形成し、コンタクト層18上にP側型119n
−GaAs基板11上にn側電極20を形成することに
よって本発明の半導体レーザが完成する。
ここで、レーザ発振のための電流注入幅Aが活性層14
に平行な方向の作りつけの実効屈折率分布の幅Cに比べ
て充分小さいなめレーザ光の波面のゆがみが小さくなり
非点隔差が5μm以下と小さくなる。
に平行な方向の作りつけの実効屈折率分布の幅Cに比べ
て充分小さいなめレーザ光の波面のゆがみが小さくなり
非点隔差が5μm以下と小さくなる。
よってレーザ光を17zm程度の微小スポットに絞り込
むことが可能となる。
むことが可能となる。
第2図は本発明の実施例2の横断面図である。
MOVPE法によるダブルヘテロ構造の成長は前述の実
施例と同じ方法で行なう。
施例と同じ方法で行なう。
ここでは、1回目のMOVPE成長によりp−(A 、
(10,6Ga、、4 ) 0.5 I nO,5P
クラッド層15の中間に厚さ40^のp−Gao、5
I no、sPエツチング停止層21(p濃度3X10
”cm3)を成長形成している点が前述の実施例1と異
なる。この他は前述の実施例と同じである。
(10,6Ga、、4 ) 0.5 I nO,5P
クラッド層15の中間に厚さ40^のp−Gao、5
I no、sPエツチング停止層21(p濃度3X10
”cm3)を成長形成している点が前述の実施例1と異
なる。この他は前述の実施例と同じである。
この実施例では、エツチング停止層21が形成されてい
ることにより、ストライプ状メサ部の両側のP CA
l1o、b Gao、a > 0.5 I no、s
Pクラッド層15の厚さをエツチング停止性を利用い制
御性良く製作できる利点を有している。
ることにより、ストライプ状メサ部の両側のP CA
l1o、b Gao、a > 0.5 I no、s
Pクラッド層15の厚さをエツチング停止性を利用い制
御性良く製作できる利点を有している。
また、エツチング停止層21の厚さはレーザ発振光に対
して吸収を受けないようにするために40Aと薄く形成
している。
して吸収を受けないようにするために40Aと薄く形成
している。
以上説明したように本発明によれば、活性層14に平行
方向の作りつけの実効屈折率分布の幅が電流注入幅より
充分広くなっているために、レーザ光の波面のゆがみが
小さく非点隔差が5μm以下と小さくなり、低非点隔差
を有する基本横モード発振する槽モード制御型レーザを
実現できる。
方向の作りつけの実効屈折率分布の幅が電流注入幅より
充分広くなっているために、レーザ光の波面のゆがみが
小さく非点隔差が5μm以下と小さくなり、低非点隔差
を有する基本横モード発振する槽モード制御型レーザを
実現できる。
また、電流注入幅を小さくすることにより、高出力動作
時においても基本横モード発振を維持でき、低発振しき
い値電流を実現できる。
時においても基本横モード発振を維持でき、低発振しき
い値電流を実現できる。
第1図、第2図は本発明の実施例を示すAAGaInP
系半導体レーザの横断面図、第3図は従来の半導体レー
ザの横断面図を示す。 図において、 ]、] ]1−−−n−GaAs基板2.12・ nG
aAsバッファー層、3−n−AJ!Ga I nPク
ラッド層、4・・・G a I n P活性層、5・・
・p −AJ2GaInPクラッド層、6−p−GaI
nPキャップ層、7,17・・・n−GaAs電流阻止
層、8.18−・−p−GaAsコンタクト層、9゜1
9・ p電極、10.20・−n電極、13 ・n(A
no6Ga0.4 )o、s I no5Pクラッド層
、] 4−Gao、q T no、5 P活性層、15
−p(A!2.)、6 Ga、)、4) o、5 I
no、5 Pクラッド層、l 6−・−p−GaO,5
I no、5 Pキャップ層、21−p−〇a、、5
I no、5 Pエツチング停止層を各々示す。
系半導体レーザの横断面図、第3図は従来の半導体レー
ザの横断面図を示す。 図において、 ]、] ]1−−−n−GaAs基板2.12・ nG
aAsバッファー層、3−n−AJ!Ga I nPク
ラッド層、4・・・G a I n P活性層、5・・
・p −AJ2GaInPクラッド層、6−p−GaI
nPキャップ層、7,17・・・n−GaAs電流阻止
層、8.18−・−p−GaAsコンタクト層、9゜1
9・ p電極、10.20・−n電極、13 ・n(A
no6Ga0.4 )o、s I no5Pクラッド層
、] 4−Gao、q T no、5 P活性層、15
−p(A!2.)、6 Ga、)、4) o、5 I
no、5 Pクラッド層、l 6−・−p−GaO,5
I no、5 Pキャップ層、21−p−〇a、、5
I no、5 Pエツチング停止層を各々示す。
Claims (1)
- 半導体基板上に形成したダブルヘテロ接合構造部が(A
j_XGa_1_−_X)_0_._5In_0_._
5P系からなる半導体レーザにおいて、少なくとも活性
層が第1導電型第1クラッド層と第2導電型のストライ
プ状メサ形状を有した第2クラッド層とで挟まれ、第2
クラッド層上部に積層した第3の半導体層のメサ形状幅
が下地第2クラッド層のメサ形状幅よりも狭く、前記半
導体層を除く第2クラッド層表面に第1導電型で活性層
より屈折率の大きい第4の半導体層を具備し、第3の半
導体層から電流注入がなされるようにしたことを特徴と
する半導体レーザ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24917390A JPH04127595A (ja) | 1990-09-19 | 1990-09-19 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24917390A JPH04127595A (ja) | 1990-09-19 | 1990-09-19 | 半導体レーザ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04127595A true JPH04127595A (ja) | 1992-04-28 |
Family
ID=17188996
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24917390A Pending JPH04127595A (ja) | 1990-09-19 | 1990-09-19 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04127595A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6084899A (en) * | 1994-09-14 | 2000-07-04 | Rohm Co. Ltd. | Semiconductor light emitting device and manufacturing method |
-
1990
- 1990-09-19 JP JP24917390A patent/JPH04127595A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6084899A (en) * | 1994-09-14 | 2000-07-04 | Rohm Co. Ltd. | Semiconductor light emitting device and manufacturing method |
US6115399A (en) * | 1994-09-14 | 2000-09-05 | Rohm Co. Ltd. | Semiconductor light emitting device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4845724A (en) | Semiconductor laser device having optical guilding layers of unequal resistance | |
JP2778178B2 (ja) | 半導体レーザ | |
JPH0196980A (ja) | 半導体レーザ素子及びその製造方法 | |
JPS6220392A (ja) | 半導体レ−ザ素子 | |
JP3183683B2 (ja) | 窓型半導体レーザ素子 | |
JP2792177B2 (ja) | 半導体レーザ | |
JP2564813B2 (ja) | A▲l▼GaInP半導体発光素子 | |
JPH05251813A (ja) | 半導体レーザ素子 | |
JP2702871B2 (ja) | 半導体レーザおよびその製造方法 | |
JPH04127595A (ja) | 半導体レーザ | |
JPH07240560A (ja) | 半導体レーザ | |
JPH02116187A (ja) | 半導体レーザ | |
JPH06196812A (ja) | 半導体レーザ素子 | |
JP2946781B2 (ja) | 半導体レーザ | |
JPH08316563A (ja) | 半導体レーザ装置 | |
JPH0537078A (ja) | 量子井戸半導体レーザ素子およびその製造方法 | |
JP2502835B2 (ja) | 半導体レ―ザおよびその製造方法 | |
JPH07321395A (ja) | 自励発振型半導体レーザ素子 | |
JP3078553B2 (ja) | 半導体レーザ装置及びその製造方法 | |
JPH05121828A (ja) | 半導体レーザ | |
JPH04208586A (ja) | 半導体レーザ | |
JP2909133B2 (ja) | 半導体レーザ装置 | |
JPH0362585A (ja) | 半導体レーザ装置 | |
JPH08274403A (ja) | 半導体レーザ | |
JPH0537070A (ja) | 分布帰還型半導体レーザ素子の製造方法 |