JPH104239A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
- Publication number
- JPH104239A JPH104239A JP17702196A JP17702196A JPH104239A JP H104239 A JPH104239 A JP H104239A JP 17702196 A JP17702196 A JP 17702196A JP 17702196 A JP17702196 A JP 17702196A JP H104239 A JPH104239 A JP H104239A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- ridge
- width
- semiconductor
- laser
- 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
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡素な工程で製造できるリッジ構造の半導体
発光素子を提供する。 【解決手段】 半導体レーザには、リッジ構造１９〜２
１と活性層１６との間に選択的に酸化可能なｐ−ＡlＡs
半導体層１８が設けられ、製造工程中に、リッジ幅の側
縁部に相当する半導体層の部分が酸化されて選択酸化層
１８Ｂを構成し、リッジ幅の中心に相当する部分がその
まま半導体層部分１８Ａとして残される。選択酸化層１
８Ｂはリッジ構造と組み合わせることにより、電流狭窄
及び横モード制御を可能にする。リッジ構造の半導体レ
ーザが、１回の成長工程で得られ、製造工程が簡素化さ
れる。リッジ構造の幅を、共振器の端面で小さく中央部
で大きくすることにより、中央部の有効リッジ幅を小さ
くすると共に、端面近傍では電流阻止構造に形成する。
これにより、レーザしきい値を低減し、小さな径の円形
ビームを得ると共に、レーザのＣＯＤをも防止する。
発光素子を提供する。 【解決手段】 半導体レーザには、リッジ構造１９〜２
１と活性層１６との間に選択的に酸化可能なｐ−ＡlＡs
半導体層１８が設けられ、製造工程中に、リッジ幅の側
縁部に相当する半導体層の部分が酸化されて選択酸化層
１８Ｂを構成し、リッジ幅の中心に相当する部分がその
まま半導体層部分１８Ａとして残される。選択酸化層１
８Ｂはリッジ構造と組み合わせることにより、電流狭窄
及び横モード制御を可能にする。リッジ構造の半導体レ
ーザが、１回の成長工程で得られ、製造工程が簡素化さ
れる。リッジ構造の幅を、共振器の端面で小さく中央部
で大きくすることにより、中央部の有効リッジ幅を小さ
くすると共に、端面近傍では電流阻止構造に形成する。
これにより、レーザしきい値を低減し、小さな径の円形
ビームを得ると共に、レーザのＣＯＤをも防止する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体発光素子に
関し、更に詳しくは、二重ヘテロ構造の端面発光型の半
導体発光素子の構造に関する。
関し、更に詳しくは、二重ヘテロ構造の端面発光型の半
導体発光素子の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】二重ヘテロ構造の半導体発光素子は、バ
ンドギャップが小さな活性層の上下を、バンドギャップ
がより大きな結晶層で挟んだ構造を有する。この構造で
は、上下の結晶層が活性層よりも大きな屈折率を有する
ため、レーザ光が活性層内に好適に閉じ込められる。
ンドギャップが小さな活性層の上下を、バンドギャップ
がより大きな結晶層で挟んだ構造を有する。この構造で
は、上下の結晶層が活性層よりも大きな屈折率を有する
ため、レーザ光が活性層内に好適に閉じ込められる。
【０００３】図４は、埋込みリッジ導波路型半導体レー
ザと呼ばれる形式の従来の短波長レーザの構造を示し、
同図（ａ）は全体断面を、同図（ｂ）は同図（ａ）の一
部詳細断面を示している。ｎ−ＧaＡs基板５１上には、
下層から順次に、ｎ−（Ａl0.3Ｇa0.7)0.5Ｉｎ0.5Ｐク
ラッド層５２、ｎ−（Ａl0.1Ｇa0.9）0.5Ｉn0.5Ｐ光閉
込め層５３、複数のＧa0.5Ｉｎ0.5Ｐ井戸層５４及び該
井戸層を挟む（Ａl0.1Ｇa0.9)0.5Ｉｎ0.5Ｐ障壁層５５
から成る量子井戸活性層５６、及び、ｐ−（Ａl0.1Ｇa
0.9）0.5Ｉn0.5Ｐ光閉じ込め層５７が形成され、更にそ
の上には、リッジ構造のｐ−（Ａl0.3Ｇa0.7）0.5Ｉｎ
0.5Ｐクラッド層５８、ｐ−Ｇa0.5Ｉn0.5Ｐ層５９、及
び、ｐ−ＧaＡsコンタクト層６０が形成されている。図
示しないｐ側及びｎ側電極が、これら全体を上下方向に
挟んで配置される。リッジ構造のｐ−（Ａl0.3Ｇa0.7）
0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層５８のリッジ幅は、そのリッジ
底部で４μm程度であり、リッジの幅方向両側部には、
電流阻止及び横モード制御のためのｎ−ＧaＡs埋込み層
６１が形成されている。
ザと呼ばれる形式の従来の短波長レーザの構造を示し、
同図（ａ）は全体断面を、同図（ｂ）は同図（ａ）の一
部詳細断面を示している。ｎ−ＧaＡs基板５１上には、
下層から順次に、ｎ−（Ａl0.3Ｇa0.7)0.5Ｉｎ0.5Ｐク
ラッド層５２、ｎ−（Ａl0.1Ｇa0.9）0.5Ｉn0.5Ｐ光閉
込め層５３、複数のＧa0.5Ｉｎ0.5Ｐ井戸層５４及び該
井戸層を挟む（Ａl0.1Ｇa0.9)0.5Ｉｎ0.5Ｐ障壁層５５
から成る量子井戸活性層５６、及び、ｐ−（Ａl0.1Ｇa
0.9）0.5Ｉn0.5Ｐ光閉じ込め層５７が形成され、更にそ
の上には、リッジ構造のｐ−（Ａl0.3Ｇa0.7）0.5Ｉｎ
0.5Ｐクラッド層５８、ｐ−Ｇa0.5Ｉn0.5Ｐ層５９、及
び、ｐ−ＧaＡsコンタクト層６０が形成されている。図
示しないｐ側及びｎ側電極が、これら全体を上下方向に
挟んで配置される。リッジ構造のｐ−（Ａl0.3Ｇa0.7）
0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層５８のリッジ幅は、そのリッジ
底部で４μm程度であり、リッジの幅方向両側部には、
電流阻止及び横モード制御のためのｎ−ＧaＡs埋込み層
６１が形成されている。
【０００４】上記形式の従来の半導体レーザは、例えば
６８０ｎｍで発振する半導体レーザの場合には、発振の
しきい値電流が３０ｍＡ程度であり、５０ｍＷ以上の光
出力が基本横モード動作で得られる。
６８０ｎｍで発振する半導体レーザの場合には、発振の
しきい値電流が３０ｍＡ程度であり、５０ｍＷ以上の光
出力が基本横モード動作で得られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体レーザで
は、上記リッジ構造を形成するために、ｐ−ＧaＩnＰ層
５９迄の成長工程、フォトリソグラフィ法によりリッジ
導波路を形成した後のｎ−ＧaＡs埋込み層６１の成長工
程、及び、その後のｐ−ＧaＡs層６０の成長工程と、３
回の結晶成長工程を必要とする。このため、工程が複雑
で生産効率が低いという問題がある。
は、上記リッジ構造を形成するために、ｐ−ＧaＩnＰ層
５９迄の成長工程、フォトリソグラフィ法によりリッジ
導波路を形成した後のｎ−ＧaＡs埋込み層６１の成長工
程、及び、その後のｐ−ＧaＡs層６０の成長工程と、３
回の結晶成長工程を必要とする。このため、工程が複雑
で生産効率が低いという問題がある。
【０００６】更に、従来の半導体レーザから得られる放
射ビームは、例えば７°×３０°程度の拡がりを有する
楕円形状であり、楕円形のビームパターンは、光ディス
クの孔へビームを絞ることが困難という問題もある。
射ビームは、例えば７°×３０°程度の拡がりを有する
楕円形状であり、楕円形のビームパターンは、光ディス
クの孔へビームを絞ることが困難という問題もある。
【０００７】本発明は、上記に鑑み、工程が簡素である
と共に、ビームサイズを絞ることが容易な円形に近い放
射ビームパターンを有する半導体発光素子を提供するこ
とを目的とする。
と共に、ビームサイズを絞ることが容易な円形に近い放
射ビームパターンを有する半導体発光素子を提供するこ
とを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体発光素子
は、活性層の上下を該活性層のバンドギャップよりも大
きなバンドギャップを有する結晶層で挟む光共振器を備
える半導体発光素子において、前記結晶層の少なくとも
一方が、０．８＜ｘ≦１として、組成がＡlXＧa1-XＡs
で与えられる１の半導体層を含み、該半導体層の一部が
酸化膜層に形成されることを特徴とする。
は、活性層の上下を該活性層のバンドギャップよりも大
きなバンドギャップを有する結晶層で挟む光共振器を備
える半導体発光素子において、前記結晶層の少なくとも
一方が、０．８＜ｘ≦１として、組成がＡlXＧa1-XＡs
で与えられる１の半導体層を含み、該半導体層の一部が
酸化膜層に形成されることを特徴とする。
【０００９】本発明の半導体発光素子では、製造工程中
において、半導体層を選択的に酸化して選択酸化層を形
成する部分及び半導体層として残す部分の選択を、酸化
条件の選択により行なうことが出来る。選択酸化層は、
リッジ構造と組み合わせることにより、電流狭窄及びレ
ーザの横モード制御を行なうことが出来るので、リッジ
構造を埋め込むための埋込み層の成長工程を要しない。
において、半導体層を選択的に酸化して選択酸化層を形
成する部分及び半導体層として残す部分の選択を、酸化
条件の選択により行なうことが出来る。選択酸化層は、
リッジ構造と組み合わせることにより、電流狭窄及びレ
ーザの横モード制御を行なうことが出来るので、リッジ
構造を埋め込むための埋込み層の成長工程を要しない。
【００１０】また、リッジ構造との位置関係を整合させ
ることで、半導体層部分として残す幅を実効的なリッジ
幅とし、このリッジ幅が酸化条件の選定により選択でき
ることにより、実効的なリッジ幅を小さくしてレーザ発
振のためのしきい値を低減し、更には、共振器端面に電
流阻止構造を同時に形成することも可能となる。
ることで、半導体層部分として残す幅を実効的なリッジ
幅とし、このリッジ幅が酸化条件の選定により選択でき
ることにより、実効的なリッジ幅を小さくしてレーザ発
振のためのしきい値を低減し、更には、共振器端面に電
流阻止構造を同時に形成することも可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の半導体発光素子の特に好
ましい態様では、活性層上部の結晶層がリッジ構造を有
し、該リッジ構造の幅が、光共振器の共振器方向の端面
において光共振器の中央部分よりも小さく形成される。
ここで、ＡlXＧa1-XＡs（０．８＜ｘ≦１）から成る半
導体層を選択酸化する際に、リッジ幅及び酸化条件を適
当に選ぶことにより、光共振器の中央部分ではリッジ側
縁部のみでＡlＡsを酸化させ、端面ではリッジ幅の全体
でＡlＡsを酸化させる。
ましい態様では、活性層上部の結晶層がリッジ構造を有
し、該リッジ構造の幅が、光共振器の共振器方向の端面
において光共振器の中央部分よりも小さく形成される。
ここで、ＡlXＧa1-XＡs（０．８＜ｘ≦１）から成る半
導体層を選択酸化する際に、リッジ幅及び酸化条件を適
当に選ぶことにより、光共振器の中央部分ではリッジ側
縁部のみでＡlＡsを酸化させ、端面ではリッジ幅の全体
でＡlＡsを酸化させる。
【００１２】選択酸化層が、電流狭窄および横モード制
御のための層として作用するので、実効的なリッジ幅を
小さくすることが出来る。一方、共振器端面近傍では、
リッジの幅方向全体でＡlＡsの酸化を発生させること
で、共振器端面に流れる電流を有効に阻止することが出
来る。更に、共振器端面では光の電界が大きく広がるた
め、円形に近い出射ビームパターンが得られ、ビーム径
の縮小が容易になる。
御のための層として作用するので、実効的なリッジ幅を
小さくすることが出来る。一方、共振器端面近傍では、
リッジの幅方向全体でＡlＡsの酸化を発生させること
で、共振器端面に流れる電流を有効に阻止することが出
来る。更に、共振器端面では光の電界が大きく広がるた
め、円形に近い出射ビームパターンが得られ、ビーム径
の縮小が容易になる。
【００１３】また、一般に、従来の短波長系の半導体レ
ーザでは、共振器端面がレーザ光により熱的に溶融し、
レーザ発振が瞬時に停止していまうという現象「ＣＯＤ
（Catastrophic Optical Damage)」が頻繁に発生し、半
導体レーザの寿命を損っている。このＣＯＤは、従来、
共振器端面を発振光に対して透明とする窓構造、或い
は、端面に電流を注入させない端面非注入構造などを採
用することで防止している。
ーザでは、共振器端面がレーザ光により熱的に溶融し、
レーザ発振が瞬時に停止していまうという現象「ＣＯＤ
（Catastrophic Optical Damage)」が頻繁に発生し、半
導体レーザの寿命を損っている。このＣＯＤは、従来、
共振器端面を発振光に対して透明とする窓構造、或い
は、端面に電流を注入させない端面非注入構造などを採
用することで防止している。
【００１４】ＡlＡs層の選択酸化については、面発光レ
ーザ装置における垂直キャビティーの形成に適用した報
告がある（Y.Hayashi et al., Electronics Letters, V
o.31,pp.560-562,1995）。この面発光レーザ装置では、
円柱メサの中心部分を残して周縁部分のＡlＡs層を酸化
させ、円柱メサの実効的な活性領域の直径を小さくし
て、しきい値の低減及びレーザ径の縮小を図っている。
しかし、本発明では、選択酸化層の形成をリッジ構造の
半導体レーザに適用することにより、埋込み層形成のた
めの成長工程が不要となる利点が得られるものである。
ーザ装置における垂直キャビティーの形成に適用した報
告がある（Y.Hayashi et al., Electronics Letters, V
o.31,pp.560-562,1995）。この面発光レーザ装置では、
円柱メサの中心部分を残して周縁部分のＡlＡs層を酸化
させ、円柱メサの実効的な活性領域の直径を小さくし
て、しきい値の低減及びレーザ径の縮小を図っている。
しかし、本発明では、選択酸化層の形成をリッジ構造の
半導体レーザに適用することにより、埋込み層形成のた
めの成長工程が不要となる利点が得られるものである。
【００１５】また、本発明では、上記選択酸化層を二重
ヘテロ構造に適用して大きなＣＯＤ光出力を得ること、
更には、選択酸化の領域とリッジ領域との位置関係に基
づいた効果を得るものであることにおいても、上記報告
例とは異なる。更に、本発明の好ましい態様では、半導
体層の選択酸化を、端面附近で幅が小さなリッジ構造の
半導体発光素子に適用することで、従来の面発光レーザ
装置にはない利点が得られるものである。
ヘテロ構造に適用して大きなＣＯＤ光出力を得ること、
更には、選択酸化の領域とリッジ領域との位置関係に基
づいた効果を得るものであることにおいても、上記報告
例とは異なる。更に、本発明の好ましい態様では、半導
体層の選択酸化を、端面附近で幅が小さなリッジ構造の
半導体発光素子に適用することで、従来の面発光レーザ
装置にはない利点が得られるものである。
【００１６】図面を参照して本発明を更に詳細に説明す
る。図１（ａ）は、本発明の一実施形態例の半導体レー
ザの構造を示す断面図、図１（ｂ）はその一部詳細断面
図である。
る。図１（ａ）は、本発明の一実施形態例の半導体レー
ザの構造を示す断面図、図１（ｂ）はその一部詳細断面
図である。
【００１７】ｎ−ＧaＡs基板１１上には、まず、下層か
ら順次に、１μm厚みのｎ−（Ａl0.3Ｇa0.7)0.5Ｉｎ0.5
Ｐクラッド層１２、２０ｎｍ厚みの（Ａl0.1Ｇa0.9）
0.5Ｉn0.5Ｐ光閉込め層１３、７ｎｍ厚みのＧa0.5Ｉn
0.5Ｐ量子井戸層１４及び１０ｎｍ厚みの（Ａl0.1Ｇa
0.9)0.5Ｉn0.5Ｐ障壁層１５からなる量子井戸活性層１
６、及び、２０ｎｍ厚みの（Ａl0.1Ｇa0.9)0.5Ｉn0.5Ｐ
光閉じ込め層１７が成長形成されている。
ら順次に、１μm厚みのｎ−（Ａl0.3Ｇa0.7)0.5Ｉｎ0.5
Ｐクラッド層１２、２０ｎｍ厚みの（Ａl0.1Ｇa0.9）
0.5Ｉn0.5Ｐ光閉込め層１３、７ｎｍ厚みのＧa0.5Ｉn
0.5Ｐ量子井戸層１４及び１０ｎｍ厚みの（Ａl0.1Ｇa
0.9)0.5Ｉn0.5Ｐ障壁層１５からなる量子井戸活性層１
６、及び、２０ｎｍ厚みの（Ａl0.1Ｇa0.9)0.5Ｉn0.5Ｐ
光閉じ込め層１７が成長形成されている。
【００１８】更に、その上には、半導体層を構成する２
０ｎｍ厚みのｐ−ＡlＡs層１８が積層してあり、その光
共振器の幅方向中央部はそのままｐ−ＡlＡs層１８Ａと
して残され、該中央部を除いた周縁部が製造工程中に酸
化されて選択酸化層１８Ｂを形成している。半導体層１
８の上には、全体としてリッジ構造を有する１μm厚み
のｐ−（Ａl0.3Ｇa0.7）0.5Ｉn0.5Ｐクラッド層１９、
２０ｎｍ厚みのｐ−Ｇa0.5Ｉn0.5Ｐ層２０、及び、１μ
m厚みのｐ−ＧaＡsコンタクト層２１から成る積層が形
成されている。このリッジ構造及び半導体層を含む全面
を覆ってＳiＮ層２２が形成され、更に、全体を挟んで
図示しない電極が形成されている。リッジ構造は、全体
として共振器方向に細長い棒形状を有し、その両端面の
近傍が幅方向にテーパー状となる先細に形成され、共振
器方向と直交方向の断面は台形を成している。
０ｎｍ厚みのｐ−ＡlＡs層１８が積層してあり、その光
共振器の幅方向中央部はそのままｐ−ＡlＡs層１８Ａと
して残され、該中央部を除いた周縁部が製造工程中に酸
化されて選択酸化層１８Ｂを形成している。半導体層１
８の上には、全体としてリッジ構造を有する１μm厚み
のｐ−（Ａl0.3Ｇa0.7）0.5Ｉn0.5Ｐクラッド層１９、
２０ｎｍ厚みのｐ−Ｇa0.5Ｉn0.5Ｐ層２０、及び、１μ
m厚みのｐ−ＧaＡsコンタクト層２１から成る積層が形
成されている。このリッジ構造及び半導体層を含む全面
を覆ってＳiＮ層２２が形成され、更に、全体を挟んで
図示しない電極が形成されている。リッジ構造は、全体
として共振器方向に細長い棒形状を有し、その両端面の
近傍が幅方向にテーパー状となる先細に形成され、共振
器方向と直交方向の断面は台形を成している。
【００１９】上記実施形態例の半導体レーザを実際に作
製した。まず、ｎ−ＧaＡs基板１１上に、ｎ−（Ａl0.3
Ｇa0.7)0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層１２から、ｐ−ＧaＡs
コンタクト層２１迄を順次に成膜した。この成膜には、
ＭＯＣＶＤ法を用い、その原料には、III族材料として
ＴＭＩn及びＴeＧaを、Ｖ族材料としてＰＨ3及びＡsＨ3
を夫々用いた。また、ドーピングガスには、ｐ導電型の
形成にＤＥＺｎを、ｎ導電型の形成にＳiＨ4を夫々用い
た。
製した。まず、ｎ−ＧaＡs基板１１上に、ｎ−（Ａl0.3
Ｇa0.7)0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層１２から、ｐ−ＧaＡs
コンタクト層２１迄を順次に成膜した。この成膜には、
ＭＯＣＶＤ法を用い、その原料には、III族材料として
ＴＭＩn及びＴeＧaを、Ｖ族材料としてＰＨ3及びＡsＨ3
を夫々用いた。また、ドーピングガスには、ｐ導電型の
形成にＤＥＺｎを、ｎ導電型の形成にＳiＨ4を夫々用い
た。
【００２０】次いで、ＳiＮx層を全面に形成し、通常の
ホトリソグラフィの手法を用いて、これをパターニング
した。このパターン形状は、図２に示すように、全体と
してストライプ形状を有し、ストライプの両端部で先細
のテーパー状としてある。引き続き、このストライプパ
ターンをマスクとした湿式エッチングにより、ｐ−Ａl
Ａs層１８の上面迄を選択除去することで、図１のリッ
ジ構造を有するウエハを得た。図２に示したパターンに
より、共振器長は４００μmで、リッジ底面におけるリ
ッジ幅は、共振器方向の中央部分で４μm、共振器方向
の両端面で１μmが得られた。
ホトリソグラフィの手法を用いて、これをパターニング
した。このパターン形状は、図２に示すように、全体と
してストライプ形状を有し、ストライプの両端部で先細
のテーパー状としてある。引き続き、このストライプパ
ターンをマスクとした湿式エッチングにより、ｐ−Ａl
Ａs層１８の上面迄を選択除去することで、図１のリッ
ジ構造を有するウエハを得た。図２に示したパターンに
より、共振器長は４００μmで、リッジ底面におけるリ
ッジ幅は、共振器方向の中央部分で４μm、共振器方向
の両端面で１μmが得られた。
【００２１】引き続き、石英製のベルジャにウエハをセ
ットし、水蒸気を導入しながら加熱して、ウエハ温度を
４５０°に上げた。この状態で３０分程度維持すること
により、リッジ構造の下部に配置されたｐ−ＡlＡs層１
８を酸化した。適当な酸化条件を選定することにより、
リッジ下部のｐ−ＡlＡs層１８の共振器中央部には、リ
ッジの幅方向の中心位置に約３μm幅を有するＡlＡs半
導体層部分１８Ａをそのまま残し、リッジの幅方向周縁
部に選択酸化層１８Ｂを形成した。また、リッジの共振
器方向の端面附近では、幅方向全体のＡlＡs層１８の全
てを酸化して選択酸化層１８Ｂとした。このような選択
酸化を採用することにより、共振器方向の中央部に３μ
m幅のレーザの電流経路が得られ、他方、共振器端面附
近では電流経路が形成されず、共振器端面部は、電流非
注入構造に形成された。
ットし、水蒸気を導入しながら加熱して、ウエハ温度を
４５０°に上げた。この状態で３０分程度維持すること
により、リッジ構造の下部に配置されたｐ−ＡlＡs層１
８を酸化した。適当な酸化条件を選定することにより、
リッジ下部のｐ−ＡlＡs層１８の共振器中央部には、リ
ッジの幅方向の中心位置に約３μm幅を有するＡlＡs半
導体層部分１８Ａをそのまま残し、リッジの幅方向周縁
部に選択酸化層１８Ｂを形成した。また、リッジの共振
器方向の端面附近では、幅方向全体のＡlＡs層１８の全
てを酸化して選択酸化層１８Ｂとした。このような選択
酸化を採用することにより、共振器方向の中央部に３μ
m幅のレーザの電流経路が得られ、他方、共振器端面附
近では電流経路が形成されず、共振器端面部は、電流非
注入構造に形成された。
【００２２】その後に、絶縁及び保護膜を構成するＳi
Ｎx層２２を全面に形成し、リッジ上部に電流通路用の
窓を形成した。ｎ−ＧaＡs基板１１を裏面から研磨し、
ウエハ全体の厚みを１００μｍ程度にした後に、積層の
上面及び基板の裏面に夫々ｐ側電極及びｎ側電極を形成
した。
Ｎx層２２を全面に形成し、リッジ上部に電流通路用の
窓を形成した。ｎ−ＧaＡs基板１１を裏面から研磨し、
ウエハ全体の厚みを１００μｍ程度にした後に、積層の
上面及び基板の裏面に夫々ｐ側電極及びｎ側電極を形成
した。
【００２３】上記で得られた半導体レーザの特性を測定
した。測定されたしきい値電流は２０ｍＡで、量子効率
は０．４Ｗ／Ａであった。発振波長は６８０ｎｍであ
る。この半導体レーザは、端面に電流阻止構造を形成し
たことにより、レーザ出力が１００ｍＷまでの範囲では
ＣＯＤが観測されなかった。遠視野像の半値全幅は、接
合面に平行な方向で２５゜、垂直な方向で３０°であっ
た。遠視野像のアスペクト比は１．２（３０／２５）で
あり、ほぼ円形で良好なビーム形状が実現できた。
した。測定されたしきい値電流は２０ｍＡで、量子効率
は０．４Ｗ／Ａであった。発振波長は６８０ｎｍであ
る。この半導体レーザは、端面に電流阻止構造を形成し
たことにより、レーザ出力が１００ｍＷまでの範囲では
ＣＯＤが観測されなかった。遠視野像の半値全幅は、接
合面に平行な方向で２５゜、垂直な方向で３０°であっ
た。遠視野像のアスペクト比は１．２（３０／２５）で
あり、ほぼ円形で良好なビーム形状が実現できた。
【００２４】図３（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第２の
実施形態例の半導体レーザを図１（ａ）及び（ｂ）と同
様に示している。本実施形態例の半導体レーザは０．９
８μｍ波長で発振する。
実施形態例の半導体レーザを図１（ａ）及び（ｂ）と同
様に示している。本実施形態例の半導体レーザは０．９
８μｍ波長で発振する。
【００２５】本実施形態例の半導体レーザは、全体とし
て先に示した実施形態例の半導体レーザと同様な構造を
有すると共に、材料組成並びに活性層及びリッジ構造の
一部において先の実施形態例から相違する。ｎ−ＧaＡs
基板２３上には、順次に、２μm厚みのｎ−Ａl0.3Ｇa
0.7Ａsクラッド層２４、１０ｎｍ厚みのＡl0.1Ｇa0.9Ａ
s光閉じ込め層２５、１０ｎｍ厚みのＧa0.8Ｉn0.2Ａs量
子井戸層２６及び１０ｎｍ厚みのＡl0.1Ｇa0.9Ａs障壁
層２７からなる量子井戸活性層２８、２０ｎｍ厚みのＡ
l0.1Ｇa0.9Ａs光閉込め層２９が形成され、更にその上
に、半導体層部分３０Ａ及び選択酸化層３０Ｂを有する
１０ｎｍ厚みのｐ−ＡlＡs層３０が形成されている。ｐ
−ＡlＡs層３０の上には、リッジ構造を成す２μm厚み
のｐ−Ｇa0.7Ａl0.3Ａsクラッド層３１及び１μm厚みの
ｐ−ＧaＡsコンタクト層３２が形成され、リッジ構造を
含む全積層を覆ってＳiＮ層３３が形成されている。リ
ッジ構造等その他の構成は、先の実施形態例における構
成と同様である。
て先に示した実施形態例の半導体レーザと同様な構造を
有すると共に、材料組成並びに活性層及びリッジ構造の
一部において先の実施形態例から相違する。ｎ−ＧaＡs
基板２３上には、順次に、２μm厚みのｎ−Ａl0.3Ｇa
0.7Ａsクラッド層２４、１０ｎｍ厚みのＡl0.1Ｇa0.9Ａ
s光閉じ込め層２５、１０ｎｍ厚みのＧa0.8Ｉn0.2Ａs量
子井戸層２６及び１０ｎｍ厚みのＡl0.1Ｇa0.9Ａs障壁
層２７からなる量子井戸活性層２８、２０ｎｍ厚みのＡ
l0.1Ｇa0.9Ａs光閉込め層２９が形成され、更にその上
に、半導体層部分３０Ａ及び選択酸化層３０Ｂを有する
１０ｎｍ厚みのｐ−ＡlＡs層３０が形成されている。ｐ
−ＡlＡs層３０の上には、リッジ構造を成す２μm厚み
のｐ−Ｇa0.7Ａl0.3Ａsクラッド層３１及び１μm厚みの
ｐ−ＧaＡsコンタクト層３２が形成され、リッジ構造を
含む全積層を覆ってＳiＮ層３３が形成されている。リ
ッジ構造等その他の構成は、先の実施形態例における構
成と同様である。
【００２６】第２の実施形態例においても、先の実施形
態例と同様な特性が得られた。共振器長８００μmの素
子で、共振器端面に夫々５％／９５％の反射膜を施すこ
とにより、しきい値電流１５ｍＡ、量子効率１Ｗ／Ａ
で、１Ａの駆動電流までＣＯＤのない特性が得られる。
上記各実施形態例では、選択酸化を行なう半導体層とし
てｐ−ＡlＡsを用いた例を示したが、この半導体層は、
ＡlＡsには限定されず、０．８＜ｘ≦１なる範囲のｘで
与えられる組成のＡlXＧa1-XＡsであればよい。また、
上記各実施形態例では、ＧaＡs基板上に形成した半導体
レーザの例を挙げて説明したが、ＩnＰ基板上に形成し
た半導体レーザであってもよい。この場合には、例えば
ＩnＰとＡlＡsとは格子定数が３．７％程度異なるた
め、ＡlＡs半導体層の膜厚を１０ｎｍ以下とすることが
好ましい。
態例と同様な特性が得られた。共振器長８００μmの素
子で、共振器端面に夫々５％／９５％の反射膜を施すこ
とにより、しきい値電流１５ｍＡ、量子効率１Ｗ／Ａ
で、１Ａの駆動電流までＣＯＤのない特性が得られる。
上記各実施形態例では、選択酸化を行なう半導体層とし
てｐ−ＡlＡsを用いた例を示したが、この半導体層は、
ＡlＡsには限定されず、０．８＜ｘ≦１なる範囲のｘで
与えられる組成のＡlXＧa1-XＡsであればよい。また、
上記各実施形態例では、ＧaＡs基板上に形成した半導体
レーザの例を挙げて説明したが、ＩnＰ基板上に形成し
た半導体レーザであってもよい。この場合には、例えば
ＩnＰとＡlＡsとは格子定数が３．７％程度異なるた
め、ＡlＡs半導体層の膜厚を１０ｎｍ以下とすることが
好ましい。
【００２７】また、本発明は、エピタキシャル成長で形
成するレーザ構造に限らず、異種基板上に形成したウエ
ハをボンディング技術を用いて形成したレーザ構造に適
用してもよい。
成するレーザ構造に限らず、異種基板上に形成したウエ
ハをボンディング技術を用いて形成したレーザ構造に適
用してもよい。
【００２８】本発明のリッジ構造の半導体レーザでは、
円形ビーム形状が容易に得られ、また、ＣＯＤ光出力の
大きな半導体レーザを作製することが出来る。即ち、半
導体層の酸化条件の選定により、有効リッジ幅が共振器
方向で異なるリッジ構造を形成できる。任意の有効幅の
リッジを得ることで、埋込み層の成長工程を要すること
なく、必要な電流狭窄及び横モード制御を得ると共に、
レーザ発振のためのしきい値電流を低減し、共振器端面
には電流阻止構造を形成する。つまり、共振器端面でリ
ッジ幅を小さくしたことにより、端面非注入構造がいわ
ば自己整合的に形成される。また、光の電界も大きく広
がり、実質的に円形で狭い出射ビームパターンが得られ
るというメリットも同時に実現できる。
円形ビーム形状が容易に得られ、また、ＣＯＤ光出力の
大きな半導体レーザを作製することが出来る。即ち、半
導体層の酸化条件の選定により、有効リッジ幅が共振器
方向で異なるリッジ構造を形成できる。任意の有効幅の
リッジを得ることで、埋込み層の成長工程を要すること
なく、必要な電流狭窄及び横モード制御を得ると共に、
レーザ発振のためのしきい値電流を低減し、共振器端面
には電流阻止構造を形成する。つまり、共振器端面でリ
ッジ幅を小さくしたことにより、端面非注入構造がいわ
ば自己整合的に形成される。また、光の電界も大きく広
がり、実質的に円形で狭い出射ビームパターンが得られ
るというメリットも同時に実現できる。
【００２９】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明の半導体
発光素子によると、半導体層を選択的に酸化して選択酸
化膜層を形成することにより、電流狭窄及び横モード制
御のための構造を得ることが出来るので、埋込み層の成
長形成を必要とすることなく、リッジ構造の半導体発光
素子が得られる。従って、本発明は、リッジ導波路型半
導体発光素子の製造工程を簡素化した顕著な効果を奏す
る。
発光素子によると、半導体層を選択的に酸化して選択酸
化膜層を形成することにより、電流狭窄及び横モード制
御のための構造を得ることが出来るので、埋込み層の成
長形成を必要とすることなく、リッジ構造の半導体発光
素子が得られる。従って、本発明は、リッジ導波路型半
導体発光素子の製造工程を簡素化した顕著な効果を奏す
る。
【図１】（ａ）及び（ｂ）は夫々、本発明の一実施形態
例の半導体レーザの構造を示す断面図、及び、その一部
詳細断面図。
例の半導体レーザの構造を示す断面図、及び、その一部
詳細断面図。
【図２】リッジ形成のためのマスクの形状を示す平面
図。
図。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は夫々、本発明の別の実施形
態例の半導体レーザの構造を示す断面図、及び、その一
部詳細断面図。
態例の半導体レーザの構造を示す断面図、及び、その一
部詳細断面図。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は、従来の半導体レーザの構
造を図１（ａ）及び（ｂ）と同様に示す断面図。
造を図１（ａ）及び（ｂ）と同様に示す断面図。
１１ ｎ−ＧaＡs基板 １２ ｎ−ＧaＡsクラッド層 １３ ｎ−（ＡlＧa）ＩnＰ光閉込め層 １４ ＧaＩnＰ井戸層 １５ （ＡlＧa）ＩnＰ障壁層 １６ 量子井戸活性層 １７ ｐ−（ＡlＧa）ＩnＰ光閉込め層 １８ ｐ−ＡlＡs層 １８Ａ 半導体層部分 １８Ｂ 選択酸化層 １９ ｐ−（ＡlＧa）ＩnＰクラッド層 ２０ ｐ−ＧaＩnＰ層 ２１ ｐ−ＧaＡsコンタクト層 ２２ ＳiＮx層 ２３ ｎ−ＧaＡs基板 ２４ ｎ−ＡlＧaＡsクラッド層 ２５ ｎ−ＡlＧaＡs光閉込め層 ２６ ＧaＩnＡs井戸層 ２７ ＡlＧaＡs障壁層 ２８ 量子井戸活性層 ２９ ｐ−ＡlＧaＡs光閉込め層 ３０ ｐ−ＡlＡs層 ３０Ａ 半導体層部分 ３０Ｂ 選択酸化層 ３１ ｐ−ＧaＡlＡsクラッド層 ３２ ｐ−ＧaＡsコンタクト層 ３３ ＳiＮx層 ５１ ｎ−ＧaＡs基板 ５２ ｎ−（ＡlＧa）ＩnＰクラッド層 ５３ ｎ−（ＡlＧa）ＩnＰ光閉込め層 ５４ ＧaＩnＰ 井戸層 ５５ （ＡlＧa）ＩnＰ障壁層 ５６ 量子井戸活性層 ５７ ｐ−（ＡlＧa）ＩnＰ光閉込め層 ５８ ｐ−（ＡlＧa）ＩnＰクラッド層 ５９ ｐ−ＧaＩnＰ層 ６０ ｐ−ＧaＡsコンタクト層 ６１ ｎ−ＧaＡs埋込み層
Claims (3)
- 【請求項１】 活性層の上下を該活性層のバンドギャッ
プよりも大きなバンドギャップを有する結晶層で挟む光
共振器を備えるリッジ導波路型半導体発光素子におい
て、 前記結晶層の少なくとも一方が、０．８＜ｘ≦１とし
て、組成がＡlXＧa1-XＡsで与えられる１の半導体層を
含み、該半導体層の一部が酸化膜層に形成されることを
特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項２】 前記活性層上の結晶層がリッジ構造を有
し、該リッジ構造の幅は、光共振器の端面近傍において
光共振器の中央部分よりも小さく形成される、請求項１
に記載の半導体発光素子。 - 【請求項３】 前記半導体層は、光共振器の端面の近傍
において、前記リッジ構造の幅に整合する部分の実質的
に全てが前記酸化膜層に形成され、光共振器の中央部分
において、リッジ構造の幅に整合する部分の側縁部のみ
が前記酸化膜層に形成されている、請求項２に記載の半
導体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17702196A JPH104239A (ja) | 1996-06-17 | 1996-06-17 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17702196A JPH104239A (ja) | 1996-06-17 | 1996-06-17 | 半導体発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH104239A true JPH104239A (ja) | 1998-01-06 |
Family
ID=16023776
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17702196A Pending JPH104239A (ja) | 1996-06-17 | 1996-06-17 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH104239A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001102687A (ja) * | 1999-09-30 | 2001-04-13 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 半導体レーザ素子 |
| JP2003101139A (ja) * | 2001-09-21 | 2003-04-04 | Nec Corp | 端面発光型半導体レーザおよび半導体レーザ・モジュール |
| WO2009141933A1 (ja) * | 2008-05-19 | 2009-11-26 | パナソニック株式会社 | 窒化物半導体レーザ |
-
1996
- 1996-06-17 JP JP17702196A patent/JPH104239A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001102687A (ja) * | 1999-09-30 | 2001-04-13 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 半導体レーザ素子 |
| JP4550189B2 (ja) * | 1999-09-30 | 2010-09-22 | 古河電気工業株式会社 | 半導体レーザ素子 |
| JP2003101139A (ja) * | 2001-09-21 | 2003-04-04 | Nec Corp | 端面発光型半導体レーザおよび半導体レーザ・モジュール |
| WO2009141933A1 (ja) * | 2008-05-19 | 2009-11-26 | パナソニック株式会社 | 窒化物半導体レーザ |
| JP2009283512A (ja) * | 2008-05-19 | 2009-12-03 | Panasonic Corp | 窒化物半導体レーザ |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4184769B2 (ja) | 面発光型半導体レーザ及びその製造方法 | |
| US7638792B2 (en) | Tunnel junction light emitting device | |
| JPH0669585A (ja) | 面発光半導体レーザ及びその製造方法 | |
| JP4219010B2 (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| JPH11274635A (ja) | 半導体発光装置 | |
| JP5323802B2 (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| US20070153856A1 (en) | Semiconductor laser device | |
| US20020015428A1 (en) | High-power semiconductor laser device in which near-edge portions of active layer are removed | |
| US7672347B2 (en) | Semiconductor light emitting device | |
| JP4168202B2 (ja) | 垂直空洞半導体面発光レーザ素子および該レーザ素子を用いた光学システム | |
| JP2003046197A (ja) | 半導体レーザおよびその製造方法 | |
| US7092422B2 (en) | Self-pulsation type semiconductor laser | |
| US4602371A (en) | High output semiconductor laser device utilizing a mesa-stripe optical confinement region | |
| JPH08307003A (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| JP2005354038A (ja) | 半導体発光素子 | |
| JP4136272B2 (ja) | 半導体発光素子 | |
| JP2002158406A (ja) | 面発光型半導体レーザ | |
| JP2001244560A (ja) | 半導体発光装置の製造方法及び半導体発光装置 | |
| JP4345673B2 (ja) | 半導体レーザ | |
| JPH104239A (ja) | 半導体発光素子 | |
| JP2679974B2 (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| JP2009076602A (ja) | 二波長半導体レーザ装置及びその製造方法 | |
| JP6120903B2 (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JP2860217B2 (ja) | 半導体レーザ素子およびその製造方法 | |
| JP3387976B2 (ja) | 半導体レーザ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20040825 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20050105 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |