JPH0728096B2 - 半導体レ−ザ - Google Patents
半導体レ−ザInfo
- Publication number
- JPH0728096B2 JPH0728096B2 JP9555387A JP9555387A JPH0728096B2 JP H0728096 B2 JPH0728096 B2 JP H0728096B2 JP 9555387 A JP9555387 A JP 9555387A JP 9555387 A JP9555387 A JP 9555387A JP H0728096 B2 JPH0728096 B2 JP H0728096B2
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- confinement layer
- gas flow
- semiconductor laser
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Description
【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は半導体レーザに関する。
（ロ）従来の技術 現在、DAD（デジタル・オーデイオ・デイスク）、VD
（ビデオ・デイスク）、LBP（レーザ・ビーム・プリン
タ）等の光源として可視光半導体レーザが使用されてい
る。
（ビデオ・デイスク）、LBP（レーザ・ビーム・プリン
タ）等の光源として可視光半導体レーザが使用されてい
る。
この種半導体レーザとしては、Aplied Physics Letter4
0（５）、1March 1982,PP372−P374に開示されたVSIS型
の半導体レーザがある。
0（５）、1March 1982,PP372−P374に開示されたVSIS型
の半導体レーザがある。
第２図は斯る半導体レーザを示し、（１）はＰ型GaAsか
らなる基板、（２）は該基板の一主面上に積層されたｎ
型GaAsからなる電流狭窄層であり、該電流狭窄層表面路
中央には紙面垂直方向に延在し、基板（１）に達する深
さの溝が形成されている。（３）は上記狭窄層（２）上
に積層された発振層であり、該発振層は狭窄層側より第
１クラツド層（４）、活性層（５）、第２クラツド層
（６）を順次積層してなる。また上記第１、第２クラツ
ド層（４）（６）及び活性層（５）は夫々Ｐ型Ga1−xAl
xAs（０＜ｘ＜１）、ｎ型Ga1−xAlxAs、ノンドープGa1
−yAlyAs（０≦ｙ＜1,y＜ｘ）からなる。（７）は上記
第２クラツド層（６）上に積層されたキヤツプ層であ
り、該キヤツプ層はｎ型GaAsからなる。（８）（９）は
夫々基板（１）の他主面及びキヤツプ層（７）上に積層
されたオーミツク接触をとるＰ電極及びｎ電極である。
らなる基板、（２）は該基板の一主面上に積層されたｎ
型GaAsからなる電流狭窄層であり、該電流狭窄層表面路
中央には紙面垂直方向に延在し、基板（１）に達する深
さの溝が形成されている。（３）は上記狭窄層（２）上
に積層された発振層であり、該発振層は狭窄層側より第
１クラツド層（４）、活性層（５）、第２クラツド層
（６）を順次積層してなる。また上記第１、第２クラツ
ド層（４）（６）及び活性層（５）は夫々Ｐ型Ga1−xAl
xAs（０＜ｘ＜１）、ｎ型Ga1−xAlxAs、ノンドープGa1
−yAlyAs（０≦ｙ＜1,y＜ｘ）からなる。（７）は上記
第２クラツド層（６）上に積層されたキヤツプ層であ
り、該キヤツプ層はｎ型GaAsからなる。（８）（９）は
夫々基板（１）の他主面及びキヤツプ層（７）上に積層
されたオーミツク接触をとるＰ電極及びｎ電極である。
斯る半導体レーザでは、Ｐ電極（８）とｎ電極（９）と
の間に順方向バイアスを印加すると、電流は電流狭窄層
（２）により狭窄されて溝直上の発振層（３）を限定的
に流れることとなり、かつ、第１、第２クラツド層
（４）（６）は活性層（５）に較べてバンドギヤツプエ
ネルギーが大でかつ光屈曲率が小であるため、溝直上の
活性層（５）に電子及び正孔が集中し、斯る活性層
（５）においてレーザ光が発振する。
の間に順方向バイアスを印加すると、電流は電流狭窄層
（２）により狭窄されて溝直上の発振層（３）を限定的
に流れることとなり、かつ、第１、第２クラツド層
（４）（６）は活性層（５）に較べてバンドギヤツプエ
ネルギーが大でかつ光屈曲率が小であるため、溝直上の
活性層（５）に電子及び正孔が集中し、斯る活性層
（５）においてレーザ光が発振する。
また、上記電流狭窄層（２）は活性層（５）よりバンド
ギヤツプエネルギーが小であるため、活性層（５）より
生じたレーザ光が第１クラツド層（４）を透過して来た
際には吸収層として働く。従って、溝直上部以外の第１
クラツド層（４）の層厚を制御することにより上記半導
体レーザは、シングル縦モード発振が可能な屈折率導波
型となる。
ギヤツプエネルギーが小であるため、活性層（５）より
生じたレーザ光が第１クラツド層（４）を透過して来た
際には吸収層として働く。従って、溝直上部以外の第１
クラツド層（４）の層厚を制御することにより上記半導
体レーザは、シングル縦モード発振が可能な屈折率導波
型となる。
（ハ）発明が解決しようとする問題点 然るに、斯る半導体レーザの第１クラツド層（４）は通
常、液相エピタキシヤル成長における成長速度は平坦部
より溝内部での方が数段高くなるという液相エピタキシ
ヤル成長特有の現象を用いて形成している。このため、
斯る半導体レーザは液相エピタキシヤル成長法を用いて
作成するには適した構造ではあるが、有機金属気相成長
法（MOCVD）や分子線エピタキシヤル成長法（MBE）等の
ように上記現象を生じない製造方法を用いて作成するに
は適当な構造ではなかった。
常、液相エピタキシヤル成長における成長速度は平坦部
より溝内部での方が数段高くなるという液相エピタキシ
ヤル成長特有の現象を用いて形成している。このため、
斯る半導体レーザは液相エピタキシヤル成長法を用いて
作成するには適した構造ではあるが、有機金属気相成長
法（MOCVD）や分子線エピタキシヤル成長法（MBE）等の
ように上記現象を生じない製造方法を用いて作成するに
は適当な構造ではなかった。
（ニ）問題点を解決するための手段 本発明は斯る問題点に鑑みてなされたもので、その構成
的特徴は、第１導電型の半導体基板、該基板表面中央部
に積層されストライプ形状をなす第１導電型の光閉込め
層、該光閉込め層の両側を埋込み、かつその表面が上記
光閉込め層表面と同一平面を構成する第２導電型の電流
狭窄層、上記光閉込め層及び電流狭窄層上に積層され上
記光閉込め層と同一導電型でかつ同一バンドギヤツプエ
ネルギを有する第１クラツド層、該第１クラツド層上に
積層され、バンドギヤツプエネルギが上記第１クラツド
層より小で、上記電流狭窄層より大なる活性層、該活性
層上に積層され上記活性層よりバンドギヤツプエネルギ
が大でかつ第２導電型の第２クラツド層を備えたことに
ある。
的特徴は、第１導電型の半導体基板、該基板表面中央部
に積層されストライプ形状をなす第１導電型の光閉込め
層、該光閉込め層の両側を埋込み、かつその表面が上記
光閉込め層表面と同一平面を構成する第２導電型の電流
狭窄層、上記光閉込め層及び電流狭窄層上に積層され上
記光閉込め層と同一導電型でかつ同一バンドギヤツプエ
ネルギを有する第１クラツド層、該第１クラツド層上に
積層され、バンドギヤツプエネルギが上記第１クラツド
層より小で、上記電流狭窄層より大なる活性層、該活性
層上に積層され上記活性層よりバンドギヤツプエネルギ
が大でかつ第２導電型の第２クラツド層を備えたことに
ある。
（ホ）作用 斯る構成では、上述したような液相エピタキシヤル成長
特有の現象を用いることなく作成できるので、その作成
をMOCVD、MBE等で作成可能である。
特有の現象を用いることなく作成できるので、その作成
をMOCVD、MBE等で作成可能である。
（ヘ）実施例 第１図（ａ）〜（ｅ）は本発明の一実施例としての半導
体レーザの製造工程を示す。
体レーザの製造工程を示す。
第１図（ａ）は第１工程を示し、Ｐ型GaAs基板（11）上
にキヤリア濃度１×1018cm-3のＰ型Ga0.62Al0.38Asから
なる層厚１μｍの光閉込め層（12）を常圧MOCVDで成長
させる。尚、斯るMOCVDの成長条件は以下のとおりであ
る。
にキヤリア濃度１×1018cm-3のＰ型Ga0.62Al0.38Asから
なる層厚１μｍの光閉込め層（12）を常圧MOCVDで成長
させる。尚、斯るMOCVDの成長条件は以下のとおりであ
る。
基板温度 750℃ TMG（トリメチルガリウム）ガス流量 16cc/min TMA（トリメチルアルミニウム）ガス流量 9.6cc/min AsH3（アルシン）ガス流量 840cc/min TEZ（トリエチルジンク）ガス流量 6.4cc/min 成長時間 10分間 第１図（ｂ）は第２工程を示し、上記光閉込め層（12）
を紙面垂直方向に延在するストライプ形状となす。具体
的には光閉込め層（12）表面の中央部に紙面垂直方向に
延在するSiO2マスク（13）を作成し、その後、H3PO4：H
2O2：CH3OH＝1:1:3のエツチング液を用いて光閉込め層
（12）を選択的にエツチング除去する。尚、斯るエツチ
ング時第１図（ｂ）に示す如く基板（11）表面も0.1μ
ｍ程度エツチングされても良い。
を紙面垂直方向に延在するストライプ形状となす。具体
的には光閉込め層（12）表面の中央部に紙面垂直方向に
延在するSiO2マスク（13）を作成し、その後、H3PO4：H
2O2：CH3OH＝1:1:3のエツチング液を用いて光閉込め層
（12）を選択的にエツチング除去する。尚、斯るエツチ
ング時第１図（ｂ）に示す如く基板（11）表面も0.1μ
ｍ程度エツチングされても良い。
第１図（ｃ）は第３工程を示し、上記第２工程において
露出した基板（11）表面にキヤリア濃度２×1018cm-3の
ｎ型GaAsからなる層厚1.1μｍの電流狭窄層（14）を常
圧MOCVDで成長させる。尚、斯るMOCVDの成長条件は以下
のとおりである。
露出した基板（11）表面にキヤリア濃度２×1018cm-3の
ｎ型GaAsからなる層厚1.1μｍの電流狭窄層（14）を常
圧MOCVDで成長させる。尚、斯るMOCVDの成長条件は以下
のとおりである。
基板温度 750℃ TMGガス流量 16cc/min AsH3ガス流量 340cc/min H2Se（セレン化水素）ガス流量 34cc/min 成長時間 約15分間 また、斯る成長においてマスク（13）上にもｎ型GaAs多
結晶層（15）が成長する。
結晶層（15）が成長する。
第１図（ｄ）は第４工程を示し、HF:NH4F＝1:8のエツチ
ング液を用いてマスク（13）を除去する。また、これに
伴なってマスク（13）上に積層している多結晶層（15）
もリフトオフされる。
ング液を用いてマスク（13）を除去する。また、これに
伴なってマスク（13）上に積層している多結晶層（15）
もリフトオフされる。
第１図（ｅ）は最終工程を示し、光閉込め層（12）表面
及び電流狭窄層（14）表面をH2SO4：H2O2：H2O＝5:1:1
のエツチング液を用いて0.1μｍ程度エツチングし、そ
の表面を清浄になし、その後常圧MOCVDにて上記表面上
にキヤリア濃度７×1017cm-3のＰ型Ga0.62Al0.38Asから
なる層厚0.2μｍの第１クラツド層（16）、ノンドープG
a0.93Al0.07Asからなる厚層0.1μｍの活性層（17）、キ
ヤリア濃度１×1018cm-3のｎ型Ga0.62Al0.38Asからなる
層厚1.0μｍの第２クラツド層（18）及びキヤリア濃度
２×1018cm-3のｎ型GaAsからなる層厚1.0μｍのキヤツ
プ層（19）を順次成長させる。尚、上記各成長層の成長
条件は以下のとおりである。
及び電流狭窄層（14）表面をH2SO4：H2O2：H2O＝5:1:1
のエツチング液を用いて0.1μｍ程度エツチングし、そ
の表面を清浄になし、その後常圧MOCVDにて上記表面上
にキヤリア濃度７×1017cm-3のＰ型Ga0.62Al0.38Asから
なる層厚0.2μｍの第１クラツド層（16）、ノンドープG
a0.93Al0.07Asからなる厚層0.1μｍの活性層（17）、キ
ヤリア濃度１×1018cm-3のｎ型Ga0.62Al0.38Asからなる
層厚1.0μｍの第２クラツド層（18）及びキヤリア濃度
２×1018cm-3のｎ型GaAsからなる層厚1.0μｍのキヤツ
プ層（19）を順次成長させる。尚、上記各成長層の成長
条件は以下のとおりである。
ｉ）第１クラツド層の成長条件 基板温度 750℃ TMGガス流量 16cc/min TMAガス流量 9.6cc/min AsH3ガス流量 840cc/min TEZガス流量 4.8cc/min 成長時間 ２分間 ii）活性層の成長条件 基板温度 750℃ TMGガス流量 16cc/min TMAガス流量 1.3cc/min AsH3ガス流量 840cc/min 成長時間 １分間 iii）第２クラツド層の成長条件 基板温度 750℃ TMGガス流量 16cc/min TMAガス流量 9.6cc/min AsH3ガス流量 840cc/min H2Seガス流量 14cc/min 成長時間 10分間 iv）キヤツプ層の成長条件 基板温度 750℃ TMGガス流量 16cc/min AsH3ガス流量 340cc/min H2Seガス流量 34cc/min 成長時間 ６分間 このようにして形成された本実施例半導体レーザにおい
て順方向バイアスを印加すると、電流は電流狭窄層（1
4）により狭窄されて光閉込め層（12）直上の活性層（1
7）を限定的に流れることとなり、かつ、第１、第２ク
ラツド層（16）（18）は活性層に較べてバンドギヤツプ
エネルギが大でかつ光屈曲率が小であるため、光閉込め
層（12）直上の活性層（17）に電子及び正孔が集中し、
斯る活性層（17）においてレーザ光が発振する。
て順方向バイアスを印加すると、電流は電流狭窄層（1
4）により狭窄されて光閉込め層（12）直上の活性層（1
7）を限定的に流れることとなり、かつ、第１、第２ク
ラツド層（16）（18）は活性層に較べてバンドギヤツプ
エネルギが大でかつ光屈曲率が小であるため、光閉込め
層（12）直上の活性層（17）に電子及び正孔が集中し、
斯る活性層（17）においてレーザ光が発振する。
また、電流狭窄層（14）は活性層（17）よりバンドギヤ
ツプエネルギが小であり、かつ、第１クラツド層（16）
の層厚は0.2μｍと活性層（17）より発振するレーザ光
を電流狭窄層（14）に染み出し可能な厚さであるため、
光閉込め層（12）直上の活性層（17）内と電流狭窄層
（14）直上の活性層（17）内とでは実効的な屈折率差が
生じ、その結果、本実施例半導体レーザは屈折率導波型
となりシングル縦モード発振が可能である。
ツプエネルギが小であり、かつ、第１クラツド層（16）
の層厚は0.2μｍと活性層（17）より発振するレーザ光
を電流狭窄層（14）に染み出し可能な厚さであるため、
光閉込め層（12）直上の活性層（17）内と電流狭窄層
（14）直上の活性層（17）内とでは実効的な屈折率差が
生じ、その結果、本実施例半導体レーザは屈折率導波型
となりシングル縦モード発振が可能である。
尚、本実施例では、第１クラツド層（16）のキヤリア濃
度を７×1017cm-3と光閉込め層（12）のそれに較べて低
くしてあるが、これは第１クラツド層（16）等の成長の
ための加熱時に光閉込め層（12）中のZnが熱拡散により
活性層（17）中にドーピングされることを抑止するため
である。従って、光閉込層（12）のｐ型不純物を熱拡散
の小なる不純物とした場合、光閉込め層（12）と第１ク
ラツド層（16）とのキヤリア濃度を等しくすることがで
きる。
度を７×1017cm-3と光閉込め層（12）のそれに較べて低
くしてあるが、これは第１クラツド層（16）等の成長の
ための加熱時に光閉込め層（12）中のZnが熱拡散により
活性層（17）中にドーピングされることを抑止するため
である。従って、光閉込層（12）のｐ型不純物を熱拡散
の小なる不純物とした場合、光閉込め層（12）と第１ク
ラツド層（16）とのキヤリア濃度を等しくすることがで
きる。
（ト）発明の効果 本発明の半導体レーザは、液相エピタキシヤル成長特有
の現象を用いることなく作成できるので、MOCVD、MBE等
でも製造可能である。
の現象を用いることなく作成できるので、MOCVD、MBE等
でも製造可能である。
第１図（ａ）〜（ｅ）は本発明の一実施例半導体レーザ
の製造工程を示す工程別断面図、第２図は従来例を示す
断面図である。 （11）…基板、（12）…光閉込め層、（14）…電流狭窄
層、（16）…第１クラツド層、（17）…活性層、（18）
…第２クラツド層
の製造工程を示す工程別断面図、第２図は従来例を示す
断面図である。 （11）…基板、（12）…光閉込め層、（14）…電流狭窄
層、（16）…第１クラツド層、（17）…活性層、（18）
…第２クラツド層
Claims (1)
- 【請求項１】第１導電型の半導体基板、該基板表面中央
部に積層されストライプ形状をなす第１導電型の光閉込
め層、該光閉込め層の両側を埋込み、かつその表面が上
記光閉込め層表面と同一平面を構成する第２導電型の電
流狭窄層、上記光閉込め層及び電流狭窄層上に積層され
上記光閉込め層と同一導電型でかつ同一バンドギヤツプ
エネルギを有する第１クラツド層、該第１クラツド層上
に積層され、バンドギヤツプエネルギが上記第１クラツ
ド層より小で、上記電流狭窄層より大なる活性層、該活
性層上に積層され上記活性層よりバンドギヤツプエネル
ギが大でかつ第２導電型の第２クラツド層を備えたこと
を特徴とする半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9555387A JPH0728096B2 (ja) | 1987-04-17 | 1987-04-17 | 半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9555387A JPH0728096B2 (ja) | 1987-04-17 | 1987-04-17 | 半導体レ−ザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63260188A JPS63260188A (ja) | 1988-10-27 |
| JPH0728096B2 true JPH0728096B2 (ja) | 1995-03-29 |
Family
ID=14140769
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9555387A Expired - Fee Related JPH0728096B2 (ja) | 1987-04-17 | 1987-04-17 | 半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0728096B2 (ja) |
-
1987
- 1987-04-17 JP JP9555387A patent/JPH0728096B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63260188A (ja) | 1988-10-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |