JPH067621B2 - 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体レ−ザ装置およびその製造方法Info
- Publication number
- JPH067621B2 JPH067621B2 JP59058712A JP5871284A JPH067621B2 JP H067621 B2 JPH067621 B2 JP H067621B2 JP 59058712 A JP59058712 A JP 59058712A JP 5871284 A JP5871284 A JP 5871284A JP H067621 B2 JPH067621 B2 JP H067621B2
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- conductivity type
- layer
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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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- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、各種電子機器、光学機器の光源として、近年
急速に用途が拡大し、需要が高まっている半導体レーザ
装置に関するものである。
急速に用途が拡大し、需要が高まっている半導体レーザ
装置に関するものである。
従来例の構成とその問題点 電子機器、光学機器のコヒーレント光源として半導体レ
ーザに要求される重要は性能の一つに単一スポットでの
発振、すなわち単一横モード発振があげられる。これを
実現するためには、レーザ光が伝播する活性領域付近
に、レーザ素子中を流れる電流を集中するように、その
拡がりを抑制し、かつ光を閉じ込める必要がある。この
ような半導体レーザは、通常、ストライプ型半導体レー
ザと呼ばれている。
ーザに要求される重要は性能の一つに単一スポットでの
発振、すなわち単一横モード発振があげられる。これを
実現するためには、レーザ光が伝播する活性領域付近
に、レーザ素子中を流れる電流を集中するように、その
拡がりを抑制し、かつ光を閉じ込める必要がある。この
ような半導体レーザは、通常、ストライプ型半導体レー
ザと呼ばれている。
比較的簡単なストライプ化の方法に、電流狭さくだけを
用いるものがある。これらのレーザは単一横モード発振
を実現するもののしきい値は高い。最もしきい値を低く
するストライプ構造として、埋め込みストライプ型半導
体レーザ（通常、ＢＨレーザと呼ばれる。）がある。し
かしながら、このレーザを作製するには、通常他のレー
ザでは１回ですむ結晶成長工程が２回必要であり、他に
技術的にやや作製が困難である。
用いるものがある。これらのレーザは単一横モード発振
を実現するもののしきい値は高い。最もしきい値を低く
するストライプ構造として、埋め込みストライプ型半導
体レーザ（通常、ＢＨレーザと呼ばれる。）がある。し
かしながら、このレーザを作製するには、通常他のレー
ザでは１回ですむ結晶成長工程が２回必要であり、他に
技術的にやや作製が困難である。
発明の目的 本発明は上記欠点に鑑み、単一横モード発振し、かつ低
しきい値動作にするのに必要な埋め込みストライプ構造
を１回の結晶成長で作製可能な半導体レーザ装置および
その製造方法を提供するものである。
しきい値動作にするのに必要な埋め込みストライプ構造
を１回の結晶成長で作製可能な半導体レーザ装置および
その製造方法を提供するものである。
発明の構成 この目的を達成するために本発明の半導体レーザ装置は
導電性基板のストライプ状凸部上に活性層を含む二重ヘ
テロ構造を持つ多層薄膜からなり、前記凸部の両側面に
おいても、少なくとも前記活性層直上の薄膜層までは、
積層方向に、同一の順序で多層薄膜が独立に構成され、
前記多層薄膜直上に、前記基板と同じ導電性を示す薄膜
よりなる。
導電性基板のストライプ状凸部上に活性層を含む二重ヘ
テロ構造を持つ多層薄膜からなり、前記凸部の両側面に
おいても、少なくとも前記活性層直上の薄膜層までは、
積層方向に、同一の順序で多層薄膜が独立に構成され、
前記多層薄膜直上に、前記基板と同じ導電性を示す薄膜
よりなる。
以上の構成により、ストライプ状の凸部上の活性層中に
電流を狭さくし、単一横モード発振，低しきい値動作の
半導体レーザ装置が実現できる。また、上記半導体レー
ザ装置の製造方法として、有機金属気相エピタキシャル
成長法、又は分子線エピタキシャル成長法を用いると、
１回の結晶成長で、埋め込みストライプ構造が容易に形
成できる。
電流を狭さくし、単一横モード発振，低しきい値動作の
半導体レーザ装置が実現できる。また、上記半導体レー
ザ装置の製造方法として、有機金属気相エピタキシャル
成長法、又は分子線エピタキシャル成長法を用いると、
１回の結晶成長で、埋め込みストライプ構造が容易に形
成できる。
実施例の説明 本発明の半導体レーザ装置およびその製造方法につい
て、一実施例を用いて具体的に説明する。
て、一実施例を用いて具体的に説明する。
一例として導電性基板にｎ型GaAs基板を用いる。ｎ型Ga
As基板１０の（１００）面上に、第２図に示す様に幅ｄ
のフォトレジスト１６をマスクとして、化学エッチング
により＜０１１＞方向に平行に凹凸を設ける。このよう
にして第３図に示すように幅５μｍ、高さ１．５μｍの
ストライプ状凸形とする。
As基板１０の（１００）面上に、第２図に示す様に幅ｄ
のフォトレジスト１６をマスクとして、化学エッチング
により＜０１１＞方向に平行に凹凸を設ける。このよう
にして第３図に示すように幅５μｍ、高さ１．５μｍの
ストライプ状凸形とする。
次に有機金属気相エピタキシャル成長法（通常ＭＯＣＶ
Ｄ法）により、ｎ型Ga1-xAlxAsクラッド層１１を１．５
μｍ，アンドープGa1-yAlyAs（０≦ｙ≦ｘ）活性層１２
を０．０８μｍ，ｐ型Ga1-xAlxAsクラッド層１３を１．
２μｍ形成したのち、ｎ型GaAs基板キャップ層１４を２
μｍ結晶成長させる。一例として、結晶成長条件は、成
長速度２μｍ／時，成長温度７７０℃、全ガス流量５
／分，III族元素に対するＶ族元素のモル比は４０であ
る。
Ｄ法）により、ｎ型Ga1-xAlxAsクラッド層１１を１．５
μｍ，アンドープGa1-yAlyAs（０≦ｙ≦ｘ）活性層１２
を０．０８μｍ，ｐ型Ga1-xAlxAsクラッド層１３を１．
２μｍ形成したのち、ｎ型GaAs基板キャップ層１４を２
μｍ結晶成長させる。一例として、結晶成長条件は、成
長速度２μｍ／時，成長温度７７０℃、全ガス流量５
／分，III族元素に対するＶ族元素のモル比は４０であ
る。
第４図に示す様に、ｐ型Ga1-xAlxAsクラッド層１３まで
は、凸部上と他の部分のは、独立にエピタキシャル成長
しており、成長材料の成長基板面に平行な方向での拡散
等の効果の加わった結晶成長は見られない。
は、凸部上と他の部分のは、独立にエピタキシャル成長
しており、成長材料の成長基板面に平行な方向での拡散
等の効果の加わった結晶成長は見られない。
結晶成長後、表面を洗浄処理したのち、フォトレジスト
１７を塗布し、５０００rpmで回転すると、第４図に示
す様に、凸部でフォトレジスト膜１７は薄くなり、他の
部分で厚くなる。露光条件を最適化することにより、凸
部上のフォトレジスト膜１７のみ取り去り、エッチング
により、ｎ型GaAsキャップ層の凸部を取り去り、第４図
に示す面１８，１９となるようにし、平坦にする。さら
に幅ｗで、Zn拡散を行ない、ストライプを形成する。結
果として第１図に示す半導体レーザ構造が形成され、オ
ーミック電極を面２０，２１に付ける。電流注入を行な
うと電流はｎ型GaAs基板１０の凸部と拡散により形成さ
れたｐ型GaAs領域１５により上下で狭さくされる。その
結果、３０ｍＡのしきい電流値で単一横モード発振する
半導体レーザ装置が得られた。
１７を塗布し、５０００rpmで回転すると、第４図に示
す様に、凸部でフォトレジスト膜１７は薄くなり、他の
部分で厚くなる。露光条件を最適化することにより、凸
部上のフォトレジスト膜１７のみ取り去り、エッチング
により、ｎ型GaAsキャップ層の凸部を取り去り、第４図
に示す面１８，１９となるようにし、平坦にする。さら
に幅ｗで、Zn拡散を行ない、ストライプを形成する。結
果として第１図に示す半導体レーザ構造が形成され、オ
ーミック電極を面２０，２１に付ける。電流注入を行な
うと電流はｎ型GaAs基板１０の凸部と拡散により形成さ
れたｐ型GaAs領域１５により上下で狭さくされる。その
結果、３０ｍＡのしきい電流値で単一横モード発振する
半導体レーザ装置が得られた。
また、本発明の半導体レーザ構造は埋め込み型となって
おり、他の埋め込み型レーザは２回の結晶成長が必要で
あるのに対し、本発明の埋め込み型レーザは１回の結晶
成長で作製が可能である。
おり、他の埋め込み型レーザは２回の結晶成長が必要で
あるのに対し、本発明の埋め込み型レーザは１回の結晶
成長で作製が可能である。
なお、第１図で、ｎ型GaAs基板１０とｎ型Ga1-xAlxAsク
ラッド層１１の間に、ｎ型GaAsバッファ層を入れた構造
にしても同様の結果が得られた。
ラッド層１１の間に、ｎ型GaAsバッファ層を入れた構造
にしても同様の結果が得られた。
なお、本実施例では、GaAs系，GaAlAs系，半導体レーザ
について述べたが、InP系や他の多元混晶系を含む化合
物半導体を材料とする半導体レーザについても同様に本
発明を適用可能である。さらに、導電性基板については
ｐ型基板を用いても、結晶成長には、他の物質供給律速
と結晶成長方法、たとえば、分子線エピタキシャル成長
法（ＭＢＥ法）を用いてもよい。
について述べたが、InP系や他の多元混晶系を含む化合
物半導体を材料とする半導体レーザについても同様に本
発明を適用可能である。さらに、導電性基板については
ｐ型基板を用いても、結晶成長には、他の物質供給律速
と結晶成長方法、たとえば、分子線エピタキシャル成長
法（ＭＢＥ法）を用いてもよい。
発明の効果 本発明の半導体レーザ装置およびその製造方法は、１回
の結晶成長で、低しきい値で単一横モード発振する埋め
込み型レーザを実現するものであり、その実用的効果は
著しい。
の結晶成長で、低しきい値で単一横モード発振する埋め
込み型レーザを実現するものであり、その実用的効果は
著しい。
第１図は本発明実施例の半導体レーザ装置の断面図、第
２図，第３図，第４図は同装置の製造工程を示す図であ
る。 １０……ｎ型GaAs基板、１１……ｎ型Ga1-xAlxAsクラッ
ド層、１２……Ga1-yAlyAs活性層、１３……ｐ型Ga1-xA
lxAsクラッド層、１４……ｎ型GaAs領域、１５……ｐ型
GaAs領域、１６……メサエッチ用フォトレジスト膜、１
７……フォトレジスト膜、１８……エピ成長表面、１９
……エッチング後の表面、２０，２１……オーミック電
極作製面、ｗ……電流狭さくストライプ幅、ｄ……メサ
マスクの幅。
２図，第３図，第４図は同装置の製造工程を示す図であ
る。 １０……ｎ型GaAs基板、１１……ｎ型Ga1-xAlxAsクラッ
ド層、１２……Ga1-yAlyAs活性層、１３……ｐ型Ga1-xA
lxAsクラッド層、１４……ｎ型GaAs領域、１５……ｐ型
GaAs領域、１６……メサエッチ用フォトレジスト膜、１
７……フォトレジスト膜、１８……エピ成長表面、１９
……エッチング後の表面、２０，２１……オーミック電
極作製面、ｗ……電流狭さくストライプ幅、ｄ……メサ
マスクの幅。
Claims (3)
- 【請求項１】一導電型基板のストライプ状凸部上に活性
層を含む二重ヘテロ構造を持つ第１の多層薄膜が形成さ
れ、前記凸部の両側面においても、前記活性層直上の薄
膜層までは、積層方向に同一の順序で第２の多層薄膜が
独立に形成され、前記第１の多層薄膜直上に、前記基板
とは逆の導電型を示す薄膜が形成され、かつ前記第２の
多層薄膜上に前記基板と同じ導電型を示す薄膜が形成さ
れていることを特徴とする半導体レーザ装置。 - 【請求項２】ストライプ状凸部を有する一導電型基板上
に、有機金属気相エピタキシャル成長法により、前記凸
部上と前記凸部以外の領域上に活性層を含む二重ヘテロ
構造を前記活性層直上の薄膜層までは独立に形成し、さ
らに前記二重ヘテロ接合上の最上層に前記基板と同じ導
電型を示す薄膜を成長し、Ｚｎ拡散により、前記最上層
の前記凸部直上の領域のみを前記基板とは逆の導電型を
示す薄膜層とすることを特徴とする半導体レーザ装置の
製造方法。 - 【請求項３】ストライプ状凸部を有する一導電型基板上
に、分子線エピタキシャル成長法により、前記凸部上と
前記凸部以外の領域上に活性層を含む二重ヘテロ構造を
前記活性層直上の薄膜層までは独立に形成し、さらに前
記二重ヘテロ接合上の最上層に前記基板と同じ導電型を
示す薄膜を成長し、Ｚｎ拡散により、前記最上層の前記
凸部直上の領域のみを前記基板とは逆の導電型を示す薄
膜層とすることを特徴とする半導体レーザ装置の製造方
法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59058712A JPH067621B2 (ja) | 1984-03-27 | 1984-03-27 | 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 |
| EP85301989A EP0157555B1 (en) | 1984-03-27 | 1985-03-22 | A semiconductor laser and a method of producing the same |
| DE8585301989T DE3579929D1 (de) | 1984-03-27 | 1985-03-22 | Halbleiterlaser und verfahren zu dessen fabrikation. |
| US06/715,392 US4719633A (en) | 1984-03-27 | 1985-03-25 | Buried stripe-structure semiconductor laser |
| US07/114,065 US4948753A (en) | 1984-03-27 | 1987-10-29 | Method of producing stripe-structure semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59058712A JPH067621B2 (ja) | 1984-03-27 | 1984-03-27 | 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60201684A JPS60201684A (ja) | 1985-10-12 |
| JPH067621B2 true JPH067621B2 (ja) | 1994-01-26 |
Family
ID=13092103
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59058712A Expired - Lifetime JPH067621B2 (ja) | 1984-03-27 | 1984-03-27 | 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH067621B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3877750T2 (de) * | 1988-06-28 | 1993-07-08 | Ibm | Verfahren fuer das selektive aufwachsen von gaas. |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58216486A (ja) * | 1982-06-10 | 1983-12-16 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | 半導体レ−ザおよびその製造方法 |
-
1984
- 1984-03-27 JP JP59058712A patent/JPH067621B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58216486A (ja) * | 1982-06-10 | 1983-12-16 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | 半導体レ−ザおよびその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60201684A (ja) | 1985-10-12 |
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