JPS59110186A - Manufacture of semiconductor laser - Google Patents
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- JPS59110186A JPS59110186A JP57219542A JP21954282A JPS59110186A JP S59110186 A JPS59110186 A JP S59110186A JP 57219542 A JP57219542 A JP 57219542A JP 21954282 A JP21954282 A JP 21954282A JP S59110186 A JPS59110186 A JP S59110186A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、半導体レーザ、特に■−■族化合物半導体に
よる半導体レーザの製法に係る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor laser, particularly a semiconductor laser using a ■-■ group compound semiconductor.
従来一般の半導体レーザーは、そのキャリア及び光の閉
じ込め機構によって屈折率ガイド（インデックスガイド
）型と利得ガイド（ゲインガイド）型とに大別される。Conventional semiconductor lasers are broadly classified into index guide type and gain guide type depending on their carrier and light confinement mechanisms.
第１図はＣ２Ｓ型（チャネルド・サブストレート・ゾレ
ナー型）のインデックスガイド型の半導体レーザの一例
を示す。この場合、例えばｎ型のＧａＡａ基板（１）の
１主面にストライプ状の凹部（２）が設けられ、これの
上にこの凹部（２）を埋め込むようにｎ型のＡ７ＧａＡ
ｓ半導体のクラッド層（２）が液相エピタキシャル成長
によって形成され、これの上に順次夫々ＡｔＧａ Ａｓ
半導体のｎ型またはｐ型の活性層（３）、ｐ型のクラッ
ド層（４）が液相エピタキシャル成長され、更にこれの
上にｎ型のＧａＡｓキャップ層（５）がエピタキシャル
成長される。そして、このキャップ層（５）を横切って
、凹部（２）と対向するようにストライプ状のｐ型の例
えばＺｎ拡散領域（６）が形成される。FIG. 1 shows an example of a C2S type (channeled substrate solenar type) index guide type semiconductor laser. In this case, for example, a striped recess (2) is provided on one main surface of an n-type GaAa substrate (1), and an n-type A7GaA
A cladding layer (2) of S semiconductor is formed by liquid phase epitaxial growth, and on top of this a cladding layer (2) of AtGaAs is formed.
A semiconductor n-type or p-type active layer (3) and a p-type cladding layer (4) are grown by liquid phase epitaxial growth, and furthermore, an n-type GaAs cap layer (5) is epitaxially grown thereon. A striped p-type, for example, Zn diffusion region (6) is formed across the cap layer (5) and facing the recess (2).
（７）はキャンプ層（５）の表面にこれを覆って被着形
成した絶縁層で、これに穿設したストライプ状の窓（８
）を通じて一方の電極（９）が領域（６）上にオーミッ
クに被着される。αＯは基板（１）の裏面に設けられた
他方の電極である。(7) is an insulating layer formed on the surface of the camp layer (5) to cover it, and striped windows (8) are perforated in this insulating layer.
) one electrode (9) is ohmically deposited on the region (6). αO is the other electrode provided on the back surface of the substrate (1).
この構成による半導体レーザは、凹部（２）の両側にお
ける活性層（３）と、基板（１）との距離ｈｉが凹部（
２）におけるそれｈ２よシ充分小に選ばれていて、活性
層（３）からの光が凹部（２）の両側における距離り、
を有する部分において基板（１）が光吸収層として作用
することによって活性層（２）の中央部とその両側とで
はその光の吸収差による実効的屈折率差が生じインデッ
クス導波機能が生じるようになされている一方、従来の
ゲインガイド型の半導体レーザの一例としては、第２図
に示すように、同様にしｕえはｎ型のＧａＡｓ基板（１
）上に、ｎ型のＡｔＧａＡｓ化合物半導体のクラッド層
（２）、ｎ型またはｐ型の活性層（３）、ｐ型のクラッ
ド層（４）が液相エピタキシャル成長され、更にこれの
上にｎ型のＧａＡｓキャップ層（５）がエピタキシャル
成長される。そして、このキャップ層（５）を横切って
ストライプ状のｐ型の例えばＺｎ拡散領域（６）による
電流制限領域が設けられて成る。In the semiconductor laser with this configuration, the distance hi between the active layer (3) on both sides of the recess (2) and the substrate (1) is the recess (
The distance h2 in 2) is selected to be sufficiently smaller than h2, so that the light from the active layer (3) is
As the substrate (1) acts as a light absorption layer in the part having the active layer (2), an effective refractive index difference occurs between the central part of the active layer (2) and its opposite sides due to the difference in light absorption, so that an index waveguide function is generated. On the other hand, as an example of a conventional gain guide type semiconductor laser, as shown in FIG.
), an n-type AtGaAs compound semiconductor cladding layer (2), an n-type or p-type active layer (3), and a p-type cladding layer (4) are grown by liquid phase epitaxial growth. A GaAs cap layer (5) is epitaxially grown. A current limiting region made of a striped p-type, for example, Zn diffusion region (6) is provided across the cap layer (5).
この場合においても、キャップ層（５）上にはこれを覆
って絶縁層（７）が形成され、これに穿設されたストン
づプ状の窓（８）を通じて電極（９）が領域（６）上に
オーミックに被着され、基板（１）の裏面に他方の電極
αＱ１がオーミックに被着される。In this case as well, an insulating layer (7) is formed on the cap layer (5) to cover it, and the electrode (9) is passed through the stomp-shaped window (8) in the area (6). ), and the other electrode αQ1 is ohmically attached to the back surface of the substrate (1).
この構成では領域（６）に電流通路が制限されることに
よって実質的発振領域の幅を狭めるものである。この場
合、横方向に関しては、注入キャリアによって生じる誘
導放出利得によってのみキャリアと光の閉じ込めを行っ
ている。すなわち、この場合、接合に垂直な方向と水平
方向とで光の閉じ込め機構′が異るため発振ビームスポ
ットの非点収差が太きい。In this configuration, the current path is restricted to the region (6), thereby narrowing the actual width of the oscillation region. In this case, in the lateral direction, carriers and light are confined only by the stimulated emission gain generated by the injected carriers. That is, in this case, since the light confinement mechanism' is different in the direction perpendicular to the junction and in the horizontal direction, the astigmatism of the oscillation beam spot is large.
これに比し、前述したインデックス型半導体レーザは、
非点収差は小さいが縦モードが単一モードであるために
、例えば光学式ビデオディスク等におけるその書き込み
、読み出し用元源として用いた場合に戻シ光によるノイ
ズやモードポンピングノイズの影響が太きいという欠点
がある。In contrast, the index type semiconductor laser mentioned above is
Although the astigmatism is small, since the longitudinal mode is a single mode, when used as a source for writing or reading, for example, an optical video disc, the influence of noise due to return light and mode pumping noise is large. There is a drawback.
本発明は、インデックスガイド型或いはゲインガイド型
の夫々の■−ｖ族化合物半導体レーザを得る場合に、或
いは前述したインデックスガイド型及びケ゛インガイド
型の双方の導波機構を併せ持ち、両者の欠点を相補うよ
うにした特殊の構成による半導体レーザを得ることので
きる半導体レーザの製法を提供するものである。The present invention is useful when obtaining index-guided or gain-guided type (IV) group compound semiconductor lasers, or by combining the above-mentioned index-guided and gain-guided waveguide mechanisms to overcome the drawbacks of both. The object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor laser that can obtain a semiconductor laser with a special structure designed to compensate for the above.
すなわち、本発明においては、ｍ−ｖ族化合物半導体の
ＭＯＣＶＤ （Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍ
ｉｃａｌ ＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔ ）による成長、
すなわち熱分解気相成長による成長が、凹凸を有する半
導体基板への成長の場合、特異な性状を示し、特に、そ
の成長のための供給反応ガスの組成によって気相成長半
導体層表面に現出する結晶面が異ってくることを究明し
、この究明に基いて、各種半導体レーザーを容易、確実
に製造することができるようにするものである。That is, in the present invention, MOCVD (Metal Organic Chem
ical VaporDeposit) growth,
In other words, when growth by pyrolytic vapor phase growth is performed on a semiconductor substrate with unevenness, peculiar properties appear on the surface of the vapor phase grown semiconductor layer depending on the composition of the reactant gas supplied for the growth. We have discovered that the crystal planes are different, and based on this discovery, we will be able to easily and reliably manufacture various semiconductor lasers.
すなわち、第３図に示すように、その板面が（１００）
結晶面方向とされたｍ−■族化合物半導体基板Ｑ℃の一
主面（２１ａ）に、（１１１）Ａ結晶面に沿う内側面を
有する断面Ｖ字状の溝ｅ■をストライプ状に形成した場
合において、この溝（イ）内を含んで基板（２心の主面
（２１ａ）上に（Ａｔ、Ｇａ）Ａｓ化合物、すなわち■
−■族化族化合物半導体層熱分解気相成長のＭＯＣＶＤ
法によって成長させるとき、そのＶ族元素Ａ８成分Ｃｖ
の、■族元素）Ｌ及びＧａの成分ＣＩ［ｌに対する供給
比Ｒ−ＣＶ／Ｃｌｌ１が比較的小さいときと、比較的大
きいときとで基板ｅ◇上に堆積成長する半導体層（ハ）
の表面に現出する結晶面が異る。例えば、Ｒ〈１０のと
き、第３図中、実線ａｌ ＋ ａｚｔ ｌＬ３ で示す
ように、基板（ハ）上に順次ａｌ−＋ａ２→ａ３ へ
と成長して行く半導体層に）が溝（イ）上において（１
１３）Ａ結晶面を現出し、半導体層（ハ）の成長に伴っ
て溝（ハ）内に表出していた（１１１）結晶面を埋込ん
でこれを表面よシ消失させる。ところが、ＡＳＯ供牝Ｒ
を大とするときは、第１図中破線ａｌ’ ＋ ！Ｌ２’
＊ ａ３′で示すように、基板（ロ）上に順次ａ１′
→ａ２′→ａ３′ へと成長して行く半導体層（ハ）の
表面には、（１１３） Ａ結晶面の表出はなぐ、断面Ｖ
字状の溝（財）の内側面に表出した（１１１） Ａ結晶
面がそのまま受は継がれて（１１１） Ａ結晶面を内側
面に表出し、溝（イ）に対応する溝を形成するがこの層
（ハ）の厚さを犬とすればこの溝は、両側の（１１１）
Ａ面からの結晶の成長で、これが埋め込まれて平坦化
する。That is, as shown in Figure 3, the plate surface is (100)
Grooves e■ having a V-shaped cross section and having an inner surface along the (111)A crystal plane were formed in a stripe shape on one main surface (21a) of the m-■ group compound semiconductor substrate Q°C with the crystal plane direction. In this case, an (At, Ga)As compound, i.e.
- MOCVD of group compound semiconductor layer pyrolysis vapor phase growth
When grown by the method, the group V element A8 component Cv
The semiconductor layer (c) deposited and grown on the substrate e◇ when the supply ratio R-CV/Cll1 of L and Ga components CI [l of
The crystal planes appearing on the surface are different. For example, when R<10, as shown by the solid line al + azt lL3 in FIG. Above (1
13) Expose the A crystal plane, bury the (111) crystal plane that was exposed in the groove (C) as the semiconductor layer (C) grows, and make it disappear from the surface. However, ASO female R
When increasing , the broken line al' + ! in Figure 1. L2'
* As shown by a3', a1' is sequentially placed on the board (b).
→a2′→a3′ On the surface of the semiconductor layer (c), the (113) A crystal plane is not exposed, and the cross section V
The A crystal plane (111) is exposed on the inner surface of the letter-shaped groove (goods), and the Uke is continued as it is (111) The A crystal plane is exposed on the inner surface, forming a groove corresponding to the groove (A). However, if the thickness of this layer (c) is taken as a dog, then this groove is (111) on both sides.
As the crystal grows from the A-plane, it is buried and flattened.
このＭＯＣＶＤ時における成長結晶面の供給ガス組成に
よる依存性は、第３図で説明した断面Ｖ字状の溝による
凹溝表面において顕著に生じた。すなわち、第３図で説
明した気相成長において、その気相成長のための供給ガ
ス、例えばトリメチルガリウム、トリメチルアルミニウ
ム、アルシン５混合ガスにおいてアルシンＡｓ Ｈｓの
分圧ＰＡ８Ｈを低圧とするとき、その過程において（’
１１１）Ａ面の表出がみられるものの終局的には（３１
１） Ａ面が表出する。この場合の、その成長比Ｒ１す
なわちこのｇｒ
（３１１） Ａ面の成長速度ｇｒ（３１，１）Ａ と
、（１００）面の成長速度のｇｒ（１００）との比、
アルシンの分圧ＰＡｓＨを大とするときは、（１１１）
Ａ面が表出し、このときの成長比Ｒは、このｇｒ
（１１１）Ａ面の成長速度ｇｒ（１１１）Ａの、Ｒｇｒ
≧１となる。This dependence of the growth crystal plane on the supply gas composition during MOCVD was noticeable on the groove surface formed by the V-shaped groove in cross section as explained in FIG. That is, in the vapor phase growth explained in FIG. 3, when the partial pressure PA8H of arsine As Hs is made low in the supply gas for the vapor phase growth, for example, a mixed gas of trimethyl gallium, trimethyl aluminum, and arsine 5, the process In ('
111) Although the expression of side A is seen, ultimately (31
1) Side A is exposed. In this case, the growth ratio R1, that is, the ratio of the growth rate gr (31, 1) A of the (311) A plane to the growth rate gr (100) of the (100) plane, the partial pressure of arsine PAsH When it is large, (111)
The A side is exposed, and the growth ratio R at this time is Rgr of the growth rate gr (111)A of this gr (111)A side.
≧1.
このように断面Ｖ字状の溝を形成することによって凹凸
表面を形成したものに対する気相成長は、ＡｓＯ量によ
って（１１１）面が生じるか（３１１）面が生じるとい
う顕著に異る性状を示すが、第４図に示すように、基板
ａｌ）の表面に断面台形状の溝を形成して表面凹凸を形
成する場合、或いは、第５図に示すように断面台形状の
凸条を設けて表面凹凸を形成する場合、または、第６図
に示すように、断面逆台形の凸条を設けて表面に凹凸を
形成する場合は、夫々また異る性状を示す。In this way, vapor phase growth on an uneven surface formed by forming grooves with a V-shaped cross section exhibits significantly different properties, depending on the amount of AsO, either a (111) plane or a (311) plane is produced. However, as shown in FIG. 4, grooves with a trapezoidal cross section are formed on the surface of the substrate (al) to form surface irregularities, or as shown in FIG. 5, protrusions with a trapezoidal cross section are provided. In the case of forming surface irregularities, or in the case of forming convexes and convexities on the surface by providing protrusions having an inverted trapezoidal cross section as shown in FIG. 6, different properties are exhibited.
すなわち、第４図の形状とする場合は、アルシンの分圧
Ｐ の大小に係わらず、その成長過程 ｓＨ３
において（１１１） Ｂ面の表出がみられるが、終局的
には、（３１１）Ａ面の表出がみられる。そしてその成
長比１ 〉１であシ・１人Ｍ Ｈ３が犬なるときはＲｇ
ｒ〉１ｇｒ 〜
となった。In other words, in the case of the shape shown in Fig. 4, the (111) B plane appears in the growth process sH3, regardless of the magnitude of the partial pressure P of arsine, but in the end, the (311) A plane appears. The surface is visible. And its growth ratio is 1〉1 and 1 person M. When H3 becomes a dog, Rg
r〉1gr~.
また第５図の形状とする場合は、アルシンの分圧ＰＡ、
Ｈの大小に係わらす″、その成長過程において（１１１
）Ａ面の表出がみられるが、終局的には（３１１）Ａ面
の表出がみられる。そしてその成長比小なるときはＲｇ
ｒ≦１でオシ、ＰＡ、Ｈ３が太なるときはＲｇｒ〉１と
なった。In addition, when using the shape shown in Fig. 5, the partial pressure of arsine PA,
Regardless of the size of H, in its growth process (111
)A side is seen, but ultimately (311)A side is seen. And when the growth ratio is small, Rg
When r≦1 and Oshi, PA, and H3 become thick, Rgr>1.
更に、また第６図の形状とする場合は、アルシンの分圧
ＰＡｓＨの大小に係わらず、（３１１）Ｂ面の表出がみ
られる。そしてその成長比
Ｒｇｒ ＞ ｌであシ、ＰＡＩＩＨ７５’犬”ｌｘルト
＠ｕＲ＝２３ ｇｒと
ｋつだ。Furthermore, in the case of the shape shown in FIG. 6, the (311)B plane is exposed regardless of the magnitude of the arsine partial pressure PAsH. And the growth ratio is Rgr > l, PAIIH75'dog'lxruto@uR=23gr and k.
尚、第７図は、第３図で説明した内側面が（ｎｔ）結晶
面の断面Ｖ字溝（２）による凹凸表面を有する（１００
）面の基板（１〉上にアルシンの分圧Ｐ を大Ａ＋＋
Ｈ３
にした状態で、すなわち第３図における破線ａ１゜ａ２
・・・・・・・・・に示すような成長を行うときの溝（
イ）の深さと
示したものである。In addition, FIG. 7 shows that the inner surface explained in FIG.
) surface of the substrate (1〉) with a large partial pressure P of arsine A++
In the state of H3, that is, the dashed lines a1 and a2 in Fig. 3
Grooves during growth as shown in ・・・・・・・・・
The depth of (a) is shown below.
尚、上述したＶ字状溝や、逆台形の凹凸の形成は結晶学
的異方性エツチングによって形成し得る。The above-mentioned V-shaped grooves and inverted trapezoidal unevenness can be formed by crystallographic anisotropic etching.
すなわち［ｏＯ）結晶面を有する基板上に、フォトレジ
スト等のエツチングマスクを被着し、これに＜１．１０
）軸（［１１０］ 、或いは〔１１０〕）に沿う窓を形
成し、この窓を通じて基板に対するエツチングを例えば
Ｈ３ＰＯ４，Ｈ２Ｏ２゜Ｈ２Ｏの１ ： １０ ： １
０ の混合液によってエツチングすることによって形成
し得る。尚、その窓を選定すればｄ述の７字溝を断面台
形状溝として形成することができる。That is, an etching mask such as a photoresist is deposited on a substrate having an [oO] crystal plane, and an etching mask of <1.10
) axis ([110] or [110]) and etching the substrate through this window at a ratio of 1:10:1 of H3PO4, H2O2°H2O, for example.
It can be formed by etching with a mixed solution of 0. If this window is selected, the 7-shaped groove described in d can be formed as a groove with a trapezoidal cross section.
本発明においては、上述したような凹凸表面に対する■
−ｖ族化合物半導体の気相成長の特異性を利用する。In the present invention,
- Utilizing the specificity of vapor phase growth of V group compound semiconductors.
すなわち、本発明においては、■−Ｖ族半導体基板の凹
凸を有する面上に熱分解気相成長により連続して複数の
成長層を形成し、その際気相反応栄件を制御して成長層
の面方位を選定し、成長段階によって成長層の屈曲形状
が連続的に変化することを用いて活性層またはその近く
の層に所定の屈曲部を形成することによって、インデッ
クスガイドないしはダインガイド型の導波機構を形成す
る。That is, in the present invention, a plurality of growth layers are successively formed by pyrolytic vapor phase growth on the uneven surface of a -V group semiconductor substrate, and the growth layers are formed by controlling the vapor phase reaction conditions. By selecting the surface orientation of the layer and forming a predetermined bend in the active layer or a layer near it by using the fact that the bend shape of the growth layer changes continuously depending on the growth stage, index guide or dyne guide type Forms a waveguide mechanism.
第８図ないし第１０図を参照してまず本発明によってダ
ブルへテロ接合型のインデックスガイド型半導体レーザ
を得る場合の一例を説明する。First, an example of obtaining a double heterojunction index guide type semiconductor laser according to the present invention will be described with reference to FIGS. 8 to 10.
この場合、先ず第８図に示すように（１００）結晶面を
有する１の導電型、例えばｐ型のＧａＡｓ化合物半導体
基板（３］）を用意し、これの１主面上に、基板Ｑ】）
と異る導電型、この例ではｎ型のＧａＡｓ半導体層◇ネ
を例えばトリメチルガリウムとアルシンの混合ガスによ
るＭＯＣＶＤ法によってエピタキシャル成長する。In this case, first, as shown in FIG. 8, a GaAs compound semiconductor substrate (3) of one conductivity type, for example, p-type, having a (100) crystal plane is prepared, and on one main surface of this, a substrate Q] )
A GaAs semiconductor layer ◇ of a different conductivity type, in this example an n-type, is epitaxially grown by MOCVD using a mixed gas of trimethyl gallium and arsine, for example.
次に第９図に示すように、半導体層０うの全厚みを横切
る深さの断面台形状の凹部■をストライプ状に形成する
。この凹部（イ）の形成は前述した結晶学的異方性エツ
チングによって形成し得る。Next, as shown in FIG. 9, recesses (2) with a trapezoidal cross section and a depth that crosses the entire thickness of the semiconductor layer 0 are formed in a stripe shape. This recess (a) can be formed by the crystallographic anisotropic etching described above.
そして、この凹部（支））内を含んで第１０図に示すよ
うに基板０］）及び半導体層（３［Ｆ］上に、基板０１
）と同導電型、この例ではｐ型のＡＡｏ、３Ｇｇ ｏ、
７Ａｓ化合物半導体層による第１のクラッド層０埠と、
ｐ型もしくはｎ型ＧａＡｓ化合物半導体層による活性層
（ロ）と、基板０めと異る導電型のｎ型のＡＬｏ、３Ｇ
ａ ｐ、７Ａｓ化合物半導体層による第２のクラッド層
０→と、これと同導電型のｎ型のＧａＡｓ化合物半導体
層によるキャップ層０→とを順次連続的にＭＯＣＶＤ法
によって気相エピタキシャル成長して形成する。この場
合のＭＯＣＶＤは、基板温度を７２０℃とし、供給ガス
は、トリメチルガリウムとアルシンの混合ガス、更にク
ラッド層（ロ）及び（ハ）の形成に当っては、これらに
トリメチルアルミニウムを混入したガスによって形成し
た。そして、この場合、Ａ８の供給量は、Ｒ）７０とし
た。Then, as shown in FIG. 10, including the inside of this recess (support), the substrate 0]) and the semiconductor layer (3[F]
) and the same conductivity type, in this example p-type AAo, 3Ggo,
a first cladding layer made of a 7As compound semiconductor layer;
An active layer (b) made of a p-type or n-type GaAs compound semiconductor layer, and an n-type ALo, 3G of a conductivity type different from that of the substrate 0.
a p, a second cladding layer 0→ made of a 7As compound semiconductor layer and a cap layer 0→ made of an n-type GaAs compound semiconductor layer of the same conductivity type are sequentially and continuously grown by vapor phase epitaxial growth using the MOCVD method. do. In MOCVD in this case, the substrate temperature is 720°C, and the supplied gas is a mixed gas of trimethylgallium and arsine, and a gas mixed with trimethylaluminum when forming the cladding layers (b) and (c). Formed by. In this case, the supply amount of A8 was R)70.
そして、この例では四部（イ）の深さ、クラッド層幹の
厚さを適当に選定することによって、このクラッド層０
′３に凹部が残存し、これの上に形成する活性層０４に
ストライプ状の断面コ字状の屈曲部（３４ａ）が形成さ
れるようにする。す々わち、この場合、第１クラッド層
０→の厚さは、その半導体層０■上の成長厚りが比較的
小であって（１，１３）による面が生じることがない範
囲に選ばれる。尚、このように形成された半導体レーザ
０乃は、その活性層（ロ）の厚さが屈曲部（３４ａ）に
おけるそのコ字状の両側壁部（３４ａ １ ）及び（３
４ａ２）間で、言い換えれば、屈折率の異るクラッド層
（ハ）によって挾まれることによってインデックスガイ
ド構成を採る半導体レーデが構成される。In this example, by appropriately selecting the depth of the fourth part (A) and the thickness of the cladding layer trunk, the cladding layer 0
A concave portion remains at '3', and a striped bent portion (34a) having a U-shaped cross section is formed in the active layer 04 formed thereon. In other words, in this case, the thickness of the first cladding layer 0→ is within a range where the growth thickness on the semiconductor layer 0■ is relatively small and no surface due to (1, 13) is generated. To be elected. In the semiconductor lasers 0 to 0 formed in this manner, the thickness of the active layer (b) is the same as that of the U-shaped side walls (34a 1 ) and (34a 1 ) at the bent portion (34a).
4a2), in other words, a semiconductor radar having an index guide configuration is constructed by being sandwiched between cladding layers (c) having different refractive indexes.
上述した例では、第１クラッド層０［有］の、凹部−環
外における厚さｈが比較的小さく選ばれるようにし、た
場合であるが、第１１図に示すように、クラッド層０埠
の厚さｈを比較的大きい厚さとするが完全には（１１３
）面が生じてしまうことがない程度にその表面、したが
って活性層（ロ）がなだらかに屈曲する形状とするとき
はダインガイド型と、インデックスガイド型の両者の導
波機構を併せ持つ構成となる。尚、第１１図において第
１０図と対応する部分には同一符号を付して重複説明を
省略するが、この場合、凹部（イ）の幅Ｗは例えばＷ（
５μｍに選ばれ、この時、グランド層０埠と厚さｈは０
３μｍ≦ｈ≦１μｍとする。In the above example, the thickness h of the first cladding layer 0 [present] between the concave portion and the outside of the ring is selected to be relatively small, but as shown in FIG. Let the thickness h be relatively large, but not completely (113
) If the surface, and therefore the active layer (b), is shaped to be gently curved to the extent that no surface is formed, the structure has both a dyne guide type and an index guide type waveguide mechanism. In FIG. 11, parts corresponding to those in FIG. 10 are given the same reference numerals and redundant explanation will be omitted.
5 μm, and at this time, the ground layer 0 and the thickness h are 0.
3 μm≦h≦1 μm.
このように第１１図で示された構造による本発明によっ
て得た半導体レーザ０乃は、内部に形成された半導体層
０■によって、ストライプ部の幅方向に関する電流狭窄
がなされ、ゲインガイドの機能が生じると共に活性層０
→のなだらかな屈曲によるインデックス機能も成る程度
生じ、このインデックスガイドとゲインガイドとが併せ
生じ、これによって非点収差が小さく、しかも戻シビー
ムによるノイズ等の小さいレーザが得られることになる
。As described above, in the semiconductor laser 0 obtained by the present invention having the structure shown in FIG. 11, current confinement is performed in the width direction of the stripe portion by the semiconductor layer 0 formed inside, and the gain guide function is performed. As the active layer 0
The gentle bending of → also produces an index function to a considerable degree, and this index guide and gain guide are produced together, resulting in a laser with small astigmatism and low noise caused by the return beam.
更にまた第１クラッド層０３の厚さｈを大にして第′１
２図に示すようにその表面、したがって活性層（ロ）が
殆んど平坦化するようにすれば、内部半導体層０うによ
る電流狭窄のみの効果によるゲインガイド型の半導体レ
ーザ０力が得られる。Furthermore, the thickness h of the first cladding layer 03 is increased to
As shown in Figure 2, if the surface, and therefore the active layer (b), is made almost flat, a gain guide type semiconductor laser with zero power can be obtained due to the effect of current confinement only due to the internal semiconductor layer. .
そして、第１２図におけるその第１のクラッド層０）に
、これのＭＯＣＶＴ）によるエピタキシャル成長過程で
（３１１）面が凹部（ト）上において生じた時点で第１
３図に示す・ように一部の厚さｔにおいて、Ａｔ成分の
高い例えばＡｔｏ、４Ｇａｏ、６Ａｓによる中間層（３
３’）を、挾み込むことによって、この層（３３’）に
おける屈曲部（３充）において、この層（３：￥）とそ
の上下の例えば前述したＡｔ、３Ｇａ ｏ、７Ａｓ部と
の間の屈折率差を横方向に形成し、インデックスガイド
とゲインガイドの効果を併せ持つ半導体レーザを製造す
ることもできる。Then, in the first cladding layer 0) in FIG. 12, the first
As shown in Figure 3, at a certain thickness t, an intermediate layer (3
3'), at the bent part (3) in this layer (33'), between this layer (3:\) and the above-mentioned At, 3Ga o, 7As parts, for example, above and below it. It is also possible to form a refractive index difference in the lateral direction to produce a semiconductor laser that has both the effects of an index guide and a gain guide.
尚、この例においては、クラッド層０→中に中間層（３
３’）のみにおいてＡｔ分の高い組成とした場合、すな
わち、この層（３３’）を挾む上下には同一組成を有す
る層によって形成した場合であるが、クラッド層０′３
において、例えば中間層（３Ｊ）においてＡＡ、４Ｇａ
ｏ、６ＡＩ＋の組成とし、これの下のクラッド層部分
ではＡｔｏ、３Ｇａ ｏ、、Ａｓとし、中間層（３３’
）よシ上方の、活性層（ロ）側ではこれよｐ ｈｔが少
い組成の例えばＡｔｏ、１Ｇａ 、、Ａ＝としてその組
成、したがって屈折率が各部で異る構成とすることもで
きる。In this example, cladding layer 0 → middle layer (3
In the case where only 3') has a high At content composition, that is, when layers with the same composition are formed above and below this layer (33'), the cladding layer 0'3
For example, in the middle layer (3J), AA, 4Ga
The composition of the cladding layer below this is Ato, 3Ga o,, As, and the intermediate layer (33'
) The active layer (b) side above the active layer (b) may have a composition with a lower p ht, such as Ato, 1Ga, .
史に或いは、第１４図に示すように、いわば第１１図と
第１２図とで説明した場合の中間的構造として活性層（
ロ）における屈曲部（３４ａ）の屈曲幅Ｗを例えば１μ
ｍ以下とすることによって光場の中心が活性層からずれ
るようにして高出力化動作をはかるようにすることもで
きる。In the past, as shown in FIG. 14, the active layer (
For example, the bending width W of the bending portion (34a) in (b) is set to 1 μm.
By making it less than m, the center of the optical field can be shifted from the active layer to achieve high output operation.
上述した例では凹部（イ）が断面台形状とした場合であ
るが、例えば第１５図に示すように、凹部（ト）を逆台
形状とし、高砒素圧、すなわち例えばＲ〉７０で第１の
クラッド層０３のＭＯＣＶＤを行い凹部（１）の埋込み
を行うようにすることもできる。この第１５図の第１４
図と対応する部分に同一符号を付して重複説明を省略す
る。尚、この場合、中間層（３３’）の屈曲面は（１１
１）面となシ易い。In the above example, the recess (A) has a trapezoidal cross section, but as shown in FIG. 15, the recess (G) has an inverted trapezoidal shape, and the first It is also possible to perform MOCVD on the cladding layer 03 and fill the recess (1). 14 of this figure 15
Portions corresponding to those in the figures are given the same reference numerals and redundant explanations will be omitted. In this case, the curved surface of the intermediate layer (33') is (11
1) Easy to clean.
また四部■は逆台形状に限られず断面Ｖ字状とすること
もできる。Furthermore, the four parts (2) are not limited to the inverted trapezoidal shape, but may also have a V-shaped cross section.
尚、上述した各側で゛け、埋込まれた半導体層０２によ
って電流通路の制限、すなわち電流の狭窄を行った場合
であるが、このような構造に限られず、従来一般のスト
ライプ構造における電流路の制限を行う各種の態様、す
なわち例えば逆折的Ｚｎ拡散による電流通路の領域の形
成、或いは、プロトンの打ち込みによる高抵抗部或いは
、絶縁体層による電流制限部をストライプを挾んで表面
或いは内部に埋込み形成する態様を採ることもできる。The above-mentioned case is a case where the buried semiconductor layer 02 restricts the current path, that is, narrows the current on each side, but it is not limited to this structure, and the current in a conventional general striped structure There are various ways to limit the path, for example, by forming a current path region by reverse Zn diffusion, by implanting a high resistance region by proton implantation, or by forming a current limiting region by an insulating layer on the surface or inside the stripe. It is also possible to adopt an embodiment in which the material is embedded in the material.
また上述した例では凹部（イ）の形成を行った場合であ
るが、第１６図に示すように例えばｎ型のＧａＡｌ１基
板０ηに凸部−を設けて、これの上に前述した各側にお
ける電流制限部として効果を有する半導体層０→を形成
することなく、第１のクラッド層０埠、活性層（ロ）、
第２のクラッド層（ハ）、キャップ層ＯＱを順次前述し
たＭＯＣＶＤによって形成し、活性層（ロ）に凸部（８
）に対応する屈曲部（３４ａ）を形成し、これの上の両
側にしｌえはプロトンの打ち込み筺よる高抵抗層（／４
１）を形成してこれら間にストライプ状の電流集中が生
じるようになすこともできる。Furthermore, in the above example, the concave portion (A) is formed, but as shown in FIG. The first cladding layer 0, the active layer (b),
The second cladding layer (c) and the cap layer OQ are sequentially formed by MOCVD as described above, and the convex portion (8) is formed on the active layer (b).
) is formed, and on both sides above this a high resistance layer (/4
1) may be formed so that stripe-like current concentration occurs between them.
上述したように本発明製法によれば、各種の半導体レー
ザを目的に応じて種々作製することができるものである
。As described above, according to the manufacturing method of the present invention, various semiconductor lasers can be manufactured depending on the purpose.
尚、本発明は図示した各部の導電型を逆導電型とする場
合を始めとして上述した例に限らず種々の変形変更を採
り得るものである。It should be noted that the present invention is not limited to the above-mentioned example, and can be modified in various ways, including the case where the conductivity type of each part shown in the drawings is reverse conductivity type.
第１図及び第２図は従来の半導体レーザの各側の路線的
拡大断面図、第３図は本発明製法の説明に供する熱分解
気相成長の成長態様を示す路線的拡大断面図、第４図な
いし第６図は、その基板表面の凹凸の各側を示す路線的
拡大断面図、第７図は本発明製法の説明に供するＡｓ供
給を犬としたときの溝の深さと成長比との関係の測定曲
線図、第８図ないし第１０図は本発明製法の一例の製造
工程図、第１１図ないし第１６図は夫々本発明製法によ
って得た半導体レーザの各側の路線的拡大断面図である
。
０■は基板、０→及び０→は第１及び第２のクラッド層
、（ロ）は活性層、（ハ）はキャップ層、□□□及びＯ
Ｑは凹部及び凸部である。
第１図
１０
第２図
第３図
第５図
第６図
第７図
第８図
第１０図
第１１図
第１２図
第１３図
第１４因1 and 2 are enlarged linear cross-sectional views of each side of a conventional semiconductor laser. FIG. Figures 4 to 6 are enlarged cross-sectional views showing each side of the irregularities on the surface of the substrate, and Figure 7 shows the groove depth and growth ratio when As supply is used to explain the manufacturing method of the present invention. Figures 8 to 10 are manufacturing process diagrams of an example of the manufacturing method of the present invention, and Figures 11 to 16 are linear enlarged cross-sections of each side of the semiconductor laser obtained by the manufacturing method of the present invention, respectively. It is a diagram. 0■ is the substrate, 0→ and 0→ are the first and second cladding layers, (b) is the active layer, (c) is the cap layer, □□□ and O
Q is a concave portion and a convex portion. Figure 1 10 Figure 2 Figure 3 Figure 5 Figure 6 Figure 7 Figure 8 Figure 10 Figure 11 Figure 12 Figure 13 Figure 14
Claims (1)
気相成長により連続して複数の成長層を形成し、その際
気相反応条件を制御して成長層の面方位を選定し、成長
段階によって成長層の屈曲形状が連続的に変化すること
を用いて活性層またはその近くの層に所定の屈曲部を形
成することを特徴とする半導体レーザの製法。A plurality of growth layers are successively formed by pyrolytic vapor phase growth on the uneven surface of a group m −=·■ group semiconductor substrate, and the plane orientation of the growth layers is selected by controlling the vapor phase reaction conditions. A method for manufacturing a semiconductor laser, characterized in that a predetermined bent portion is formed in an active layer or a layer near the active layer by using the fact that the bent shape of the grown layer changes continuously depending on the growth stage.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57219542A JPS59110186A (en) | 1982-12-15 | 1982-12-15 | Manufacture of semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57219542A JPS59110186A (en) | 1982-12-15 | 1982-12-15 | Manufacture of semiconductor laser |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59110186A true JPS59110186A (en) | 1984-06-26 |
| JPH0437597B2 JPH0437597B2 (en) | 1992-06-19 |
Family
ID=16737121
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57219542A Granted JPS59110186A (en) | 1982-12-15 | 1982-12-15 | Manufacture of semiconductor laser |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59110186A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5037776A (en) * | 1989-03-10 | 1991-08-06 | International Business Machines Corporation | Method for the epitaxial growth of a semiconductor structure |
| US5084410A (en) * | 1987-10-15 | 1992-01-28 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of manufacturing semiconductor devices |
| US5350702A (en) * | 1992-03-28 | 1994-09-27 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method for fabricating a dual-gate metal-semiconductor field effect transistor |
-
1982
- 1982-12-15 JP JP57219542A patent/JPS59110186A/en active Granted
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS=1979 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5084410A (en) * | 1987-10-15 | 1992-01-28 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of manufacturing semiconductor devices |
| US5037776A (en) * | 1989-03-10 | 1991-08-06 | International Business Machines Corporation | Method for the epitaxial growth of a semiconductor structure |
| US5350702A (en) * | 1992-03-28 | 1994-09-27 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method for fabricating a dual-gate metal-semiconductor field effect transistor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0437597B2 (en) | 1992-06-19 |
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