JPH04163982A - 半導体レーザーおよびその製造方法 - Google Patents
半導体レーザーおよびその製造方法Info
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- JPH04163982A JPH04163982A JP28834790A JP28834790A JPH04163982A JP H04163982 A JPH04163982 A JP H04163982A JP 28834790 A JP28834790 A JP 28834790A JP 28834790 A JP28834790 A JP 28834790A JP H04163982 A JPH04163982 A JP H04163982A
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- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 11
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- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 20
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- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
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- 101100240461 Dictyostelium discoideum ngap gene Proteins 0.000 description 1
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- 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】
〔概 要〕
半導体レーザーおよびその製造方法に関し、横モード制
御性を高め且つ煩雑な工程を必要としないダブルへテロ
構造を有する半導体レーザーおよびその製造方法を提供
することを目的とし、本発明の半導体レーザーは、化合
物半導体基板の主面に***したメサストライプ部分と、
該主面側の該基板上に少なくとも該メサストライプ部分
およびその両側の該基板主面を覆うように形成された化
合物半導体から成るレーザー光発振用活性層とを有する
半導体レーザーであって、該メサストライプは該基板主
面にほぼ平行な上面と該基板主面に対して傾斜した両側
面とを有し、該活性層は該基板主面上および該メサスト
ライプ上面上の領域では実質的に超格子構造を有し且つ
該メサストライプの傾斜した両側面上の領域では上記領
域に比べて超格子構造部分の比率が小さいように構成し
、 本発明の半導体レーザーの製造方法は、化合物半導体基
板の主面に、該基板主面にほぼ平行な上面と該基板主面
に対して傾斜した両側面とを有するメサストライプ部分
を形成する工程と、該主面側の該基板上に少なくとも該
メサストライプ部分およびその両側の該基板主面を覆う
ように化合物半導体から成るレーザー光発振用活性層を
形成する工程とを含み、該活性層の形成を、該基板主面
上および該メサストライプの上面上の領域では実質的に
超格子構造を有し且つ該メサストライプの傾斜した両側
面上の領域では上記領域に比べて超格子構造部分の比率
が小さくなるように行うように構成する。
御性を高め且つ煩雑な工程を必要としないダブルへテロ
構造を有する半導体レーザーおよびその製造方法を提供
することを目的とし、本発明の半導体レーザーは、化合
物半導体基板の主面に***したメサストライプ部分と、
該主面側の該基板上に少なくとも該メサストライプ部分
およびその両側の該基板主面を覆うように形成された化
合物半導体から成るレーザー光発振用活性層とを有する
半導体レーザーであって、該メサストライプは該基板主
面にほぼ平行な上面と該基板主面に対して傾斜した両側
面とを有し、該活性層は該基板主面上および該メサスト
ライプ上面上の領域では実質的に超格子構造を有し且つ
該メサストライプの傾斜した両側面上の領域では上記領
域に比べて超格子構造部分の比率が小さいように構成し
、 本発明の半導体レーザーの製造方法は、化合物半導体基
板の主面に、該基板主面にほぼ平行な上面と該基板主面
に対して傾斜した両側面とを有するメサストライプ部分
を形成する工程と、該主面側の該基板上に少なくとも該
メサストライプ部分およびその両側の該基板主面を覆う
ように化合物半導体から成るレーザー光発振用活性層を
形成する工程とを含み、該活性層の形成を、該基板主面
上および該メサストライプの上面上の領域では実質的に
超格子構造を有し且つ該メサストライプの傾斜した両側
面上の領域では上記領域に比べて超格子構造部分の比率
が小さくなるように行うように構成する。
本発明は、半導体レーザーおよびその製造方法に関する
。
。
近年の情報処理システムの高性能化に伴い、光ディスク
書き込み用等の高出力レーザーが求められている。この
ため、現在700nm帯の半導体レーザーが用いられて
いるが、更に短波長で高出力を得ることができる半導体
レーザーが必要になってきている。
書き込み用等の高出力レーザーが求められている。この
ため、現在700nm帯の半導体レーザーが用いられて
いるが、更に短波長で高出力を得ることができる半導体
レーザーが必要になってきている。
従来の高出力可視半導体レーザーは、レーザー光を発振
する活性層の上下をクラッド層で挟んだダブルへテロ構
造を平坦な基板上に形成し、その上に電流阻止層を設け
て電流注入を行うことにより生じる利得分布で光ガイド
を行うか、あるいはクラッド層の厚さを一部厚くしたり
ッジ構造とすることにより生じる屈折率差を用いて光ガ
イドを行っていた。 しかし、上記従来の半導体レーザ
ーはいずれも活性層領域が横方向に禁制帯幅に分布を持
たない構造に形成されているため、レーザー発振時の横
モード制御が困貢であるという問題があった。
する活性層の上下をクラッド層で挟んだダブルへテロ構
造を平坦な基板上に形成し、その上に電流阻止層を設け
て電流注入を行うことにより生じる利得分布で光ガイド
を行うか、あるいはクラッド層の厚さを一部厚くしたり
ッジ構造とすることにより生じる屈折率差を用いて光ガ
イドを行っていた。 しかし、上記従来の半導体レーザ
ーはいずれも活性層領域が横方向に禁制帯幅に分布を持
たない構造に形成されているため、レーザー発振時の横
モード制御が困貢であるという問題があった。
また、上記従来の半導体レーザーでは、光ガイドが行え
る形のダブルへテロ構造を形成するために煩雑な工程を
必要とするため、生産性の上からも不利であった。
る形のダブルへテロ構造を形成するために煩雑な工程を
必要とするため、生産性の上からも不利であった。
本発明は、横モード制御性を高め且つ煩雑な工程を必要
としないダブルへテロ構造を有する半導体レーザーおよ
びその製造方法を提供することを目的とする。
としないダブルへテロ構造を有する半導体レーザーおよ
びその製造方法を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明の半導体レーザー
は、化合物半導体基板の主面に***したメサストライプ
部分と、該主面側の該基板上に少なくとも該メサストラ
イプ部分およびその両側の該基板主面を覆うように形成
された化合物半導体から成るレーザー光発振用活性層と
を有する半導体レーザーであって、該メサストライプは
該基板主面にほぼ平行な上面と該基板主面に対して傾斜
した両側面とを有し、該活性層は該基板主面上および該
メサストライプ上面上の領域では実質的に超格子構造を
存し且つ該メサストライプの傾斜した両側面上の領域で
は上記領域に比べて超格子構造部分の比率が小さいこと
を特徴とする特本発明の半導体レーザーを製造するため
の方法は、化合物半導体基板の主面に、該基板主面にほ
ぼ平行な上面と該基板主面に対して傾斜した両側面とを
有するメサストライプ部分を形成する工程と、該主面側
の該基板上に少なくとも該メサストライプ部分およびそ
の両側の該基板主面を覆うように化合物半導体から成る
レーザー光発振用活性層を形成する工程とを含み、該活
性層の形成を、該基板主面上および該メサストライプの
上面上の領域では実質的に超格子構造を有し且つ該メサ
ストライプの傾斜した両側面上の領域では上記領域に比
べて超格子構造部分の比率が小さくなるように行うこと
を特徴とする。
は、化合物半導体基板の主面に***したメサストライプ
部分と、該主面側の該基板上に少なくとも該メサストラ
イプ部分およびその両側の該基板主面を覆うように形成
された化合物半導体から成るレーザー光発振用活性層と
を有する半導体レーザーであって、該メサストライプは
該基板主面にほぼ平行な上面と該基板主面に対して傾斜
した両側面とを有し、該活性層は該基板主面上および該
メサストライプ上面上の領域では実質的に超格子構造を
存し且つ該メサストライプの傾斜した両側面上の領域で
は上記領域に比べて超格子構造部分の比率が小さいこと
を特徴とする特本発明の半導体レーザーを製造するため
の方法は、化合物半導体基板の主面に、該基板主面にほ
ぼ平行な上面と該基板主面に対して傾斜した両側面とを
有するメサストライプ部分を形成する工程と、該主面側
の該基板上に少なくとも該メサストライプ部分およびそ
の両側の該基板主面を覆うように化合物半導体から成る
レーザー光発振用活性層を形成する工程とを含み、該活
性層の形成を、該基板主面上および該メサストライプの
上面上の領域では実質的に超格子構造を有し且つ該メサ
ストライプの傾斜した両側面上の領域では上記領域に比
べて超格子構造部分の比率が小さくなるように行うこと
を特徴とする。
本発明において、化合物半導体基板として(100)主
面を有するGaAs基板を用い、レーザー光発振用記活
性層をrnGaPで形成することが有利である。
面を有するGaAs基板を用い、レーザー光発振用記活
性層をrnGaPで形成することが有利である。
通常、InGaP活性層の形成を有機金属気相成長法に
より行うことが望ましい。
より行うことが望ましい。
化合物半導体基板上にエピタキシャル成長した化合物半
導体層は、基板面の面方位によって超格子構造を取る傾
向が変化する。一般に、レーザー光発振用活性層として
の化合物半導体層をエピタキシャル成長させる化合物半
導体基板面としては、形成された化合物半導体層が最も
超格子構造を取り易い面方位が選択される。例えば、G
aAs基板上にエピタキシャル成長したInGaP活性
層゛は、基板面としてGaAs (100)面を用いた
場合に最も超格子構造を取り易い。すなわちこの場合、
(100)方位が超格子構造形成のための最適方位であ
る。
導体層は、基板面の面方位によって超格子構造を取る傾
向が変化する。一般に、レーザー光発振用活性層として
の化合物半導体層をエピタキシャル成長させる化合物半
導体基板面としては、形成された化合物半導体層が最も
超格子構造を取り易い面方位が選択される。例えば、G
aAs基板上にエピタキシャル成長したInGaP活性
層゛は、基板面としてGaAs (100)面を用いた
場合に最も超格子構造を取り易い。すなわちこの場合、
(100)方位が超格子構造形成のための最適方位であ
る。
第1図(A)は、GaAs基板面の方位を(100)と
した場合および(100)から種々の傾斜角で外した場
合について、それぞれの基板面に形成された工nGaP
活性層から発振されるレーザー光の波長を示したもので
ある(田中他、1989年秋期応用物理学会講演予稿集
、p、895)。
した場合および(100)から種々の傾斜角で外した場
合について、それぞれの基板面に形成された工nGaP
活性層から発振されるレーザー光の波長を示したもので
ある(田中他、1989年秋期応用物理学会講演予稿集
、p、895)。
この図から、GaAs基板面の方位が(100)から外
れるにしたがって、I nGap活性層からのレーザー
光発振波長が短くなることが分かる。
れるにしたがって、I nGap活性層からのレーザー
光発振波長が短くなることが分かる。
この事実は、GaAs基板面の(100)方位に対する
傾斜角の増加にしたがって、InGaP活性層の禁制帯
幅が増加することを示している。
傾斜角の増加にしたがって、InGaP活性層の禁制帯
幅が増加することを示している。
本発明者は、基板面方位が超格子構造形成のための最適
方位から外れる程、形成された活性層が超格子構造を取
る傾向が低下し、それが活性層の禁制帯幅の増加に直接
対応する点に着目し、これを積極的に利用することによ
り本発明を完成した。
方位から外れる程、形成された活性層が超格子構造を取
る傾向が低下し、それが活性層の禁制帯幅の増加に直接
対応する点に着目し、これを積極的に利用することによ
り本発明を完成した。
第1図(B)および(C)は、本発明の詳細な説明する
ための断面図およびグラフである。
ための断面図およびグラフである。
すなわち、本発明においては、第1図(B)に示したよ
うにレーザー光発振用活性層2が基板1主面上の領域4
およびメサストライプ1′上面上の領域5では実質的に
超格子構造を有し且つメサストライプの傾斜した両側面
上の領域3では上記領域4および5に比べて超格子構造
部分の比率が小さいことにより、第1図(C)に示した
ように活性層2が傾斜面領域3の禁制帯幅W1が他の領
域4および5の禁制帯幅W2よりも大きくなる。
うにレーザー光発振用活性層2が基板1主面上の領域4
およびメサストライプ1′上面上の領域5では実質的に
超格子構造を有し且つメサストライプの傾斜した両側面
上の領域3では上記領域4および5に比べて超格子構造
部分の比率が小さいことにより、第1図(C)に示した
ように活性層2が傾斜面領域3の禁制帯幅W1が他の領
域4および5の禁制帯幅W2よりも大きくなる。
(禁制帯幅は、ECとEvとのギャップとして定義され
、Ecは伝導帯の底エネルギーであり、Evは価電子帯
の環エネルギーである。) 本発明の半導体レーザーでは、活性層の禁制帯幅に横方
向に対して上記のような分布を持たせたことにより、メ
サ部分で等偏屈折率が高くなり、すなわち禁制帯幅の大
きいメサ両側面部分3の間にキャリアの閉じ込めと光の
閉じ込めとを同時に行うことができ、良好な横モード制
御性を得ることができる。
、Ecは伝導帯の底エネルギーであり、Evは価電子帯
の環エネルギーである。) 本発明の半導体レーザーでは、活性層の禁制帯幅に横方
向に対して上記のような分布を持たせたことにより、メ
サ部分で等偏屈折率が高くなり、すなわち禁制帯幅の大
きいメサ両側面部分3の間にキャリアの閉じ込めと光の
閉じ込めとを同時に行うことができ、良好な横モード制
御性を得ることができる。
また、上記本発明の構造は、基板上に両側斜面のメサス
トライプ部分を形成すれば、1回の成長で活性層を形成
することができるので、煩雑な工程を必要としない。
トライプ部分を形成すれば、1回の成長で活性層を形成
することができるので、煩雑な工程を必要としない。
第2図を参照して、本発明に従った半導体レーザーの構
成例を説明する。
成例を説明する。
n型GaAs基板1の(100)主面Xを所定メサスト
ライプパターンの<100>方向のマスクを用いた硫酸
・過酸化水素系エッチャント等によりエツチングして、
***したメサストライプ部分1″を形成する。メサスト
ライプ1゛は基板主面Xにほぼ平行な上面Yと基板主面
Xに対して傾斜した両側面Zとを有する。
ライプパターンの<100>方向のマスクを用いた硫酸
・過酸化水素系エッチャント等によりエツチングして、
***したメサストライプ部分1″を形成する。メサスト
ライプ1゛は基板主面Xにほぼ平行な上面Yと基板主面
Xに対して傾斜した両側面Zとを有する。
主面X側の基板1上に、少なくともメサストライプ部分
1°およびその両側の基板主面Xを覆うようにn型AI
InGaPクラッド層6、その上にInGaP活性層
2、その上にp型AfInGaPクラッド層7を、いず
れも有機金属気相成長法により形成する。
1°およびその両側の基板主面Xを覆うようにn型AI
InGaPクラッド層6、その上にInGaP活性層
2、その上にp型AfInGaPクラッド層7を、いず
れも有機金属気相成長法により形成する。
InGaP活性層2の成長条件は、基板主面X上および
メサストライプ1′の上面Y上の領域では実質的に超格
子構造となり且つメサストライプ1′の傾斜側面Z上の
領域では上記領域に比べて超格子構造部分の比率が小さ
くなるように選択する。既に第1図(A)を参照して説
明したように、GaAs (100)面で超格子構造が
選択的に形成される傾向が非常に強いので、このような
成長条件はかなり広い範囲の傾斜角θ(第2図)につい
て、同一の条件が適用できる。第1図(A)から、傾斜
角θを5°程度以上にすれば、すなわち成長を行う基板
主面の方位の(100)方位からのずれを5°程度以上
にすれば、GaAs活性層・の禁制帯幅の増加効果を明
瞭に得ることができる。
メサストライプ1′の上面Y上の領域では実質的に超格
子構造となり且つメサストライプ1′の傾斜側面Z上の
領域では上記領域に比べて超格子構造部分の比率が小さ
くなるように選択する。既に第1図(A)を参照して説
明したように、GaAs (100)面で超格子構造が
選択的に形成される傾向が非常に強いので、このような
成長条件はかなり広い範囲の傾斜角θ(第2図)につい
て、同一の条件が適用できる。第1図(A)から、傾斜
角θを5°程度以上にすれば、すなわち成長を行う基板
主面の方位の(100)方位からのずれを5°程度以上
にすれば、GaAs活性層・の禁制帯幅の増加効果を明
瞭に得ることができる。
次に、p型A11nGaPクラッド層7上にp型GaA
sコンタクト層8を形成した後、nS9両電極9をそれ
ぞれ基板1の下面とコンタクト層8の上面に形成して半
導体レーザー10を得る。
sコンタクト層8を形成した後、nS9両電極9をそれ
ぞれ基板1の下面とコンタクト層8の上面に形成して半
導体レーザー10を得る。
本実施例においては、n型基板を用いたが、その代わり
にp型基板を用いてもよく、その場合には、クラッド層
6および7、コンタクト層8はそれぞれn型、p型を本
実施例とは反転したものを用いる。
にp型基板を用いてもよく、その場合には、クラッド層
6および7、コンタクト層8はそれぞれn型、p型を本
実施例とは反転したものを用いる。
以上説明したように、本発明によれば、活性層自体が横
方向に禁制帯幅に分布を持ち、メサ形状により等偏屈折
率の高くなる部分に禁制帯幅の狭い活性層が存在するこ
とにより、キャリアの閉じ込めと光の閉じ込めを同時に
行えるため、良好な横モードの制御性が得られる。また
、上記の構造は特に煩雑な工程を必要とせずに活性層を
一回の成長で形成することができるので、生産性の観点
からも非常に有利である。
方向に禁制帯幅に分布を持ち、メサ形状により等偏屈折
率の高くなる部分に禁制帯幅の狭い活性層が存在するこ
とにより、キャリアの閉じ込めと光の閉じ込めを同時に
行えるため、良好な横モードの制御性が得られる。また
、上記の構造は特に煩雑な工程を必要とせずに活性層を
一回の成長で形成することができるので、生産性の観点
からも非常に有利である。
第1図は本発明の詳細な説明するための図、および
第2図は本発明に従った半導体レーザーの例を示す断面
図である。 1・・・化合物半導体基板、 1°・・・メサストライプ、 2・・・レーザー光発振用化合物半導体活性層、3・・
・メサストライプ1゛の傾斜側面。 (100)面からの傾斜角θ(度) (a) 第1図 (b) 禁制帯幅 (C)
図である。 1・・・化合物半導体基板、 1°・・・メサストライプ、 2・・・レーザー光発振用化合物半導体活性層、3・・
・メサストライプ1゛の傾斜側面。 (100)面からの傾斜角θ(度) (a) 第1図 (b) 禁制帯幅 (C)
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、化合物半導体基板の主面に***したメサストライプ
部分と、該主面側の該基板上に少なくとも該メサストラ
イプ部分およびその両側の該基板主面を覆うように形成
された化合物半導体から成るレーザー光発振用活性層と
を有する半導体レーザーであって、該メサストライプは
該基板主面にほぼ平行な上面と該基板主面に対して傾斜
した両側面とを有し、該活性層は該基板主面上および該
メサストライプ上面上の領域では実質的に超格子構造を
有し且つ該メサストライプの傾斜した両側面上の領域で
は上記領域に比べて超格子構造部分の比率が小さいこと
を特徴とする半導体レーザー。 2、前記化合物半導体基板が(100)主面を有するG
aAs基板であり、前記活性層がInGaPから成るこ
とを特徴とする請求項1記載の半導体レーザー。 3、化合物半導体基板の主面に、該基板主面にほぼ平行
な上面と該基板主面に対して傾斜した両側面とを有する
メサストライプ部分を形成する工程と、該主面側の該基
板上に少なくとも該メサストライプ部分およびその両側
の該基板主面を覆うように化合物半導体から成るレーザ
ー光発振用活性層を形成する工程とを含み、該活性層の
形成を、該基板主面上および該メサストライプの上面上
の領域では実質的に超格子構造を有し且つ該メサストラ
イプの傾斜した両側面上の領域では上記領域に比べて超
格子構造部分の比率が小さくなるように行うことを特徴
とする半導体レーザーの製造方法。 4、前記化合物半導体基板として(100)主面を有す
るGaAs基板を用い、前記活性層をInGaPで形成
することを特徴とする請求項3記載の半導体レーザーの
製造方法。5、前記InGaP活性層の形成を有機金属
気相成長法により行うことを特徴とする請求項4記載の
半導体レーザーの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28834790A JPH04163982A (ja) | 1990-10-29 | 1990-10-29 | 半導体レーザーおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28834790A JPH04163982A (ja) | 1990-10-29 | 1990-10-29 | 半導体レーザーおよびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04163982A true JPH04163982A (ja) | 1992-06-09 |
Family
ID=17729031
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28834790A Pending JPH04163982A (ja) | 1990-10-29 | 1990-10-29 | 半導体レーザーおよびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04163982A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5271028A (en) * | 1991-07-22 | 1993-12-14 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device |
-
1990
- 1990-10-29 JP JP28834790A patent/JPH04163982A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5271028A (en) * | 1991-07-22 | 1993-12-14 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device |
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