JPS60192380A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents

半導体レ−ザ装置

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JPS60192380A
JPS60192380A JP59049734A JP4973484A JPS60192380A JP S60192380 A JPS60192380 A JP S60192380A JP 59049734 A JP59049734 A JP 59049734A JP 4973484 A JP4973484 A JP 4973484A JP S60192380 A JPS60192380 A JP S60192380A
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layer
type
groove
current
light guide
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JP59049734A
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Yutaka Mihashi
三橋　豊
Yutaka Nagai
豊 永井
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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    • 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
    • H01S5/223—Buried stripe structure
    • H01S5/2232—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode
    • H—ELECTRICITY
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    • 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
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、半導体レーザ装置に関し、特に近年急速に発
展して来たＭ　Ｏ−ＣＶ　Ｄ　（Ｍｅｔａｌ　Ｏｒｇａ
ｎｉｃＣｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔ
ｉｏｎ　）法を用いて製造するのに好適な半導体レーザ
の構造に関するものである。
〔従来技術〕
近年、半導体レーザの結晶成長法としてＭＯ−ＣＶＤ法
が注目されティる。ＭＯ−ｃＶｒ′）法はｌ・リメチル
ガリウム（ＴＭＧ）やトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ
）等の■族元素の有機金属、及び■族元素材料としての
アルシン（ＡｓＨｓ）ガス等を主原料として用いた、一
種の熱分解を利用した結晶成長法であり、成長膜厚及び
膜質の均一性が優れ、一度に大面積のウェハに結晶成長
可能であることから、今後のレーザ結晶の量産技術とし
て有望で、従来の液相成し技術にとって変わるのではな
いかと言われている。しかし、ＭＯ−ＣＶＤ法にも溝埋
め成長しにくい等の欠点があり、適用できるレーザ構造
に限りがある。例えば、液相成長法でしばしば行なわれ
るような、ＧａＡｓ基板に溝を形成し、この溝が埋まる
ようにダブルへテロ構造を積層し、溝の両側での基板に
よる光吸収により実効的な光ガイドを形成するタイプ（
屈折率ガイド形）の半導体レーザには適用できない。
今までＭＯ−ＣＶＤ法を用いて実現されているレーザ構
造は、活性層の水平方向に屈折率ガイドを持たず、水平
方向の利得分布により光が導波される、いわゆるゲイン
ガイド形の構造が多い。
ところで、このようなゲインガイド形レーザは屈折率ガ
イド形に比べ、動作電流が大きい、非点収差が大きい等
の欠点があり、このような欠点のない屈折率ガイド形レ
ーザの方が素子の寿命や実用上の観点から使用しやすい
。
〔発明の概要〕
本発明はこのような従来構造の、ＭＯ−ＣＶＤ法で成長
される半導体レーザの問題点を解決するためになされた
ものであり、基板上に第１のクララ１層と電流１！ｔｌ
　１１１１．層を形成するとともに該電流阻止層にスト
ライプ状溝を形成し、さらにこの電流阻止層及びストラ
イプ状溝の上に、光ガイド層。
湾曲した活性層、及び第２のクラッド層を順次形成して
、上記活性層の湾曲のくびれの部分により実効的な水平
方向の光とじ込め作用が行なわれるようにすることによ
り、ＭＯ−ＣＶＤ法を用いて製作するのに好適で、動作
電流が低（、非点収差の少ない全く新規な構造の半導体
レーザ装置を提供することを目的としている。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を第１図をもとに説明する。図
中、１はＺｎ等のＰ形不純物をドーピングしたＰ形Ｇａ
Ａｓ基板、２はＰ形ＧａＡｓ基板１上に成長されたＰ形
ＡＡｘ　Ｇａ　５−ｘＡｓクラッド層、３はＰ形Ａｊ！
ｘ　Ｇａ　１−ｘＡｓクラッド層２上に成長されたｎ形
ＧａＡｓ電流阻止層で、断面が逆台形で、その底部にＰ
形Ａｊ！ｘ　Ｇａ　１−ｘＡｓクラッドＮ２が露出する
ようなストライプ状溝１０を有しており、屈折率が上記
クラッド層２よりも大で禁制帯幅がそれより小さくなっ
ている。さらに、４はＰ形ＡＡ’ｙ　Ｇａ　１−ｙＡｓ
光ガイド層で、これは上記ｎ形ＧａＡｓ電流阻止層３上
、該層３のストライプ状溝１０の側面上、及び線溝１０
の底部に露出したＰ形Ａβｘ　Ｇａ　１−ｘＡｓクラッ
ド層２上に、溝の段差形状をほぼ残すように形成されて
おり、その屈折率は上記クラッド層２のそれ以トとなっ
ている。５はＡ　ｆｌｙ　Ｇａ　１−ＶＡＳ光ガイド層
４上に形成されその屈折率が隣接層より大であるＰ形又
はｎ形のＡ　Ｉｌｚ　Ｇａ　１−ｚＡｓ活性層、６はＡ
Ｒｚ　Ｇａ　１−ｚＡｓ活性Ｎ５上に形成されたｎ形Ａ
　ｌｌｘ　Ｇａ　１−ｘＡｓクラ・ノド層、７はｎ形Ａ
１１ｘ　Ｇａ　１−ｘＡｓクラグラ層６上に形成された
電極砲付のためのｎ形ＧａＡｓコンタクト層である。
各層の厚さ及びＡβ組成比ｘ＋　Ｖｒ　ｚは、例えば、
Ｐ形ＡＡｘ　Ｇａ　１−ｘＡｓクラッド層２では、厚さ
１．５．１７１１１程度、ｘ　＝０．４５、Ｐ形Ａ　ｌ
ｙ　Ｇａ　１−ｙＡＳ光ガイガ４１層４、厚さ０．２μ
ｍ程度、ｙ−０゜３０、Ａ　Ｉｌｚ　Ｇａ　１−ｚＡｓ
活性Ｎ５では厚さ０．１５μｍ程度、ｚ−０，１５、ｎ
形ＡＡｘ　Ｇａ　Ｈ−ｘＡｓクラッド層６では、厚さ１
．５μｍ程度、Ｘ　＝０．４５にすることにより、可視
光領域（波長〜７８０ｎｍ）でのレーザ発振を得ること
ができる。８はｎ形ＧａＡｓコンタクト層７上に取り付
けられたｎ側電極、９はＰ形ＧａＡｓ基板に取り付けら
れたＰ側電極である。
第２図（ａｌ〜（１１）は本発明の一実施例による半導
体レーザの製造工程を、順を追って模式的に示したもの
である。まず第２図（ａｌのＰ形ＧａＡｓ基板１上に、
ＭＯ−ＣＶＤ法を用いてＰ形Ａ　７！ｘ　Ｇａ　１−χ
Ａｓクラッド層２及びｎ形ＧａＡｓ電流阻止層３を順に
成長させる。次に、第２図（Ｃ１で示すように、フォト
レジスト１１をエツチングマスクとして用い、ｎ形Ｇａ
Ａｓ電流１１１１．　＋ｌ二層３のみを、ＡβＧａＡｓ
よりＧａＡｓの方が速くエツチングされる選択性エツチ
ング液１例えば、過酸化水素水：アンモニア水＝３０：
１の混合液等によりエツチングし、ストライプ状溝１０
を形成する。ストライプ状溝１０の溝１１としては、溝
の上部で３〜４　メｔｍ、底部で２μｍ程度が適当であ
る。次に第２図（ｄｌのように、フォトレジスト１１を
除去した後、所定の前処理を施し、ＭＯ−ＣＶＤ法を用
いて、第２図（ｅ）で示すように、Ｐ形Ａ　ｌｌｙ　Ｇ
ａ　１−ｙＡｓ光ガイド層４．　Ａ　Ｉ！ｚ　Ｇａ　４
−ｚＡｓ活性層５．　ｎ形Ａｊ！ｘＧａ１−ｘＡｓＡｓ
クラッド層６形ＧａＡＳコンタクト層７を順次成長させ
る。
本実施例においては、このように２段階の結晶成長によ
りレーザ構造が構成されるのであるが、２回目の成長に
際しては、ストライプ状溝１０の底部に露出したＡＡｘ
　Ｇａ　１−ｘＡｓ　２の表面に、ＡＪＶ　Ｇａ　Ｈ−
ｙＡｓ光ガイド層４を成長する必要がある。一般に従来
の液相成長技術を用いた場合、このような−皮酸化性雰
囲気にさらしたＡ＃ＧａＡｓ層上にＡＡＧａＡｓ系、Ｇ
ａＡｓｊｉｉ等の結晶を成長するのは困難である。しか
し、ＭＯ−ＣＶＤ法を用いることにより、容易にＡＪＶ
ｘＧａ１−χＡｓクラッド層２の上に、Ａ　１ｙ　Ｇａ
　１−ｙＡｓ光ガイド層４を成長することが可能である
。又、図から明らかなように、ＭＯ−ＣＶＤ法を用いる
ことにより、活性層５を、はぼストライプ状溝１０の断
面形状に近い形に湾曲させることができ、この湾曲のく
びれの部分により、実効的に水平方向の光とじ込め作用
が行なわれるという効果も生じる。
次に本発明の半導体レーザの動作原理について説明する
。第１図の実施例による半導体レーザにおいて、Ｐ側電
極９に正、ｎ側電極８に負の電圧を印加すると、ｎ形Ｇ
　ａ　Ａ　ｓ電流阻止層３が電極８．９間に介在する領
域では、ｎ形ＧａＡｓ電流阻止Ｎ３とＰ形Ａ　Ｉｌｙ　
Ｇａ　１−ｙＡｓ光ガイドＮ４との間の接合が逆バイア
スとなるので電流は流れず、電流はストライプ状溝１０
の開口部近傍にのみ集中して流れる。この時Ａ　ｅｚ　
Ｇａ　１−ｚＡｓ活性層５のストライプ状溝１０底部に
近い部分に、Ｐ形Ａ　！１ｙＧａ　１−ｙＡｓ光ガイド
Ｎ４がらボルルが、ｎ形Ａβｘ　Ｇａ　１−にＡｓクラ
ッド層６から電子が注入され、両者の再結合による発光
が生じる。
注入する電流レベルをさらに上げて行くと、やがて誘導
放出が始まり、レーザ発振に至る。前述のように、本実
施例のレーザ構造においては、活性層５が、ストライプ
状ａ１０の断面形状に近い形で湾曲しているため、活性
層５の溝底部に平行な部分と、傾斜している部分の境界
において、実効的な水平方向の屈折率ガイドが形成され
、光は活性層５の溝底部の平行な部分に効率よくとじ込
められる。
従って、本実施例の半導体レーザ構造では、従来のゲイ
ンガイド形レーザに比べ、はるかに小さい電流で、発振
させることができる。又、水平方向に実効的屈折率ガイ
ドを有するため、本実施例の半導体レーザには、非点収
差がほとんどなく、実用上、使い易いという長所もある
。さらに本実施例の半導体レーザでは、活性層５とＰ形
Ａ／！ｘＧａ　１−ｘＡｓクラッド層２との間に、Ａｌ
２ｙＧａ１−ｙＡｓ光ガイド層４を設け、この光ガイド
層４の屈折率を、活性層５とクラッド層２の中間的な値
に設定しているので、光を活性層５から光ガイドＮ４に
しみ出させることができ、これにより、活性層５内での
光密度が減少し、半導体レーザとしての最大光出力を増
大させることができる。すなわち本実施例の構造によれ
ば、高出力の半導体レーザも容易に実現できる。もちろ
んＡｌ２ｙＧａ１−ｙＡｓ光ガイドＮ４のＡＩ１組成比
ｙを、Ａｌ！ｘＧａ　１−にＡｓ層２のＡ７！組成比Ｘ
と同じにすれば、高出力化はされないが、通常のレーザ
動作を行うことができる。
なお上記実施例においては、Ｐ形Ｇ　ａ　Ａ　ｓ基板上
にＡＡＧａＡｓ系の各層を成長した場合について説明し
たが、本発明はｎ形ＧａＡｓ基板上に、上記実施例とは
反対の導電形の各層を成長した場合にも適用されるのは
言うまでもなく、又ＧａＡＳ基板の代わりにＴｎＰ基板
を用い、ＴｎＧａＡｓＰ等の４元化合物でダブルへテロ
構造を形成した同様な構造にも適用できる。
〔発明の効果〕
以上のように、本発明の半導体レーザ装置によれば、基
板上に第１のクラッド層と電流阻Ｉｌ：層を形成すると
ともに該電流阻止層にストライプ状溝を形成し、さらに
これらの上に、光ガイド層、」二記ストライプ状溝の断
面形状に近い形に湾曲した０ 活性層、及び第２のクラッド層を順次形成して、上記活
性層の湾曲のくびれの部分により実効的な水平方向の光
とじ込め作用が行なわれるようにしたので、ＭＯ−ＣＶ
Ｄ法に好適な屈折率ガイド形の半導体レーザ構造が得ら
れ、その動作電流が低く、しかも非点収差がない半導体
レーザを安価に大量生産できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例を示す斜視図、第２図（ａｌ
〜（ｅｌは本発明の一実施例による半導体レーザの製造
工程を順に示した工程図である。 １−Ｐ形ＧａＡｓ基扱、２　・Ｐ形Ａｊ！ｘＧａｌ−に
Ａｓクランド層（第１のクラッド層）、３・・・ｎ形Ｇ
ａＡｓ電流阻止層、４　・Ｐ形Ａｎｙ　Ｇａ　ｓ　−ｙ
Ａｓ光ガイド層、５・・・Ｐ形又はｎ形Ａβｚ　Ｇａ　
１−ｚＡｓ活性層、６−・・ｎ形ＡＡｘ　Ｇａ　１−ｘ
ＡｓクラッドＮ（第２のクラッド層）、７・・・ｎ形Ｇ
ａＡｓコンタクト層、８・・・ｎ側電極、９・・・Ｐ側
電極、１０・・・ストライブ状溝。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 １ 第１図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ＋１１　第１の導電形を有する半導体基板上に形成され
    た第１の導電形の第１のクラッド層と、該第１のクラッ
    ド層上に形成されその底部に該第１のクラッド層が露出
    するようなストライブ状溝を有する上記第２の導電形の
    電流阻止層と、該電流阻止層、−ヒ記ストライプ状溝及
    び線溝から露出した上記第１のクラッド層を覆うように
    形成された第１の導電形の光ガイド層と、該光ガイド層
    上に形成され屈折率が該光ガイド層より大で上記ストラ
    イプ状溝の近傍で湾曲した活性層と、該活性層上に形成
    され屈折率が該活性層より小さい第２の導電形の第２の
    クラッド層とを備えたことを特徴とする半導体レーザ装
    置。 （２）上記光ガイド層は、その屈折率が上記第１のクラ
    ッド層のそれ以上でかつ」二記活性層のそれより小さく
    設定されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
    記載の半導体レーザ装置。
JP59049734A 1984-03-13 1984-03-13 半導体レ−ザ装置 Pending JPS60192380A (ja)

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