JPS60258987A - 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
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- JPS60258987A JPS60258987A JP11447284A JP11447284A JPS60258987A JP S60258987 A JPS60258987 A JP S60258987A JP 11447284 A JP11447284 A JP 11447284A JP 11447284 A JP11447284 A JP 11447284A JP S60258987 A JPS60258987 A JP S60258987A
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- 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
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- H01S5/2205—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 comprising special burying or current confinement layers
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- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2231—Buried stripe structure with inner confining structure only between the active layer and the upper electrode
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
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、需要の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、需要の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な性能の１つに単一スポットでの
発振、すなわち単−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
な半導体レーデは、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な性能の１つに単一スポットでの
発振、すなわち単−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
な半導体レーデは、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、電九狭さくだけを
用いるものがある。具体的には、ゾレーナ型半導体レー
デに、プロトン照射を施したもの、Ｚｎ拡散を施したも
の、酸化膜などの絶縁膜を形成したもの、結晶成長等に
より内部に電流狭さく領域をつく９つけたものが挙げら
れる。しかし々からこれらの方法にはそれぞれ重大な欠
点がある。
用いるものがある。具体的には、ゾレーナ型半導体レー
デに、プロトン照射を施したもの、Ｚｎ拡散を施したも
の、酸化膜などの絶縁膜を形成したもの、結晶成長等に
より内部に電流狭さく領域をつく９つけたものが挙げら
れる。しかし々からこれらの方法にはそれぞれ重大な欠
点がある。
プロトン照射を施すと、プロトン照射時に半導体レーザ
の各層の一部の結晶が損傷を受け、半導体レーザの特性
を損う事がある。Ｚｎ拡散型の場合、７００〜８５０℃
というような高温でＺｎ拡散を行なう事が多く、ｚｎ等
のドー・やントが結晶中を移動したりして、ｐ／ｎ接合
を設計通り形成するのが難しいという問題がある。酸化
膜などの絶縁膜による方法は、前記二つの方法と比べ作
製された半導体レーザ中での電流狭さくの効果が弱い。
の各層の一部の結晶が損傷を受け、半導体レーザの特性
を損う事がある。Ｚｎ拡散型の場合、７００〜８５０℃
というような高温でＺｎ拡散を行なう事が多く、ｚｎ等
のドー・やントが結晶中を移動したりして、ｐ／ｎ接合
を設計通り形成するのが難しいという問題がある。酸化
膜などの絶縁膜による方法は、前記二つの方法と比べ作
製された半導体レーザ中での電流狭さくの効果が弱い。
また、内部に結晶成長等により電流狭さく領域をつくり
つける方法は通常難しく、プロセスの途中で活性層など
の薄膜結晶を損傷したり、汚染したりする事が多く、工
業化には不向きである事が多い。
つける方法は通常難しく、プロセスの途中で活性層など
の薄膜結晶を損傷したり、汚染したりする事が多く、工
業化には不向きである事が多い。
（発明の目的）
本発明は、上記欠点に鑑み、電流狭さく領域をｉ 作り
つけたストライプ構造を有し、しかも製造しやすい半導
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
。
つけたストライプ構造を有し、しかも製造しやすい半導
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
、半導体基板上に二重へテロ構造を含む多層薄膜が設け
られ、前記多層薄膜上に両側面が活性層を構成する材料
の禁制帯幅以下の禁制帯幅を有する材料でとり四重れた
メサ形状の電流狭さく用ストライプ構造が形成される構
成となっている。また、上記構成を容易ならしめ、本発
明の半導体レーザ装置の工業化を可能とするために、製
造方法として、半導体基板上に、有機金属気相エピタキ
シャル成長法または分子線エピタキシャル成長法によシ
ニ重へテロ構造を含む多層薄膜を形成する工程と、前記
多層薄膜にストライプ状メサ部を形成する工程と、前記
メサ部の側面に活性層より禁制帯幅が小さい材料からな
る層を有機金属気相エピタキシャル成長法または分子線
エピタキシャル成長法により形成する工程とをそなえた
ことを特徴としている。これらの構成と方法により、内
部に比較的強い電流狭さく用ストライプと効果的な光の
閉じ込め領域を有し、しかも、単−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。
、半導体基板上に二重へテロ構造を含む多層薄膜が設け
られ、前記多層薄膜上に両側面が活性層を構成する材料
の禁制帯幅以下の禁制帯幅を有する材料でとり四重れた
メサ形状の電流狭さく用ストライプ構造が形成される構
成となっている。また、上記構成を容易ならしめ、本発
明の半導体レーザ装置の工業化を可能とするために、製
造方法として、半導体基板上に、有機金属気相エピタキ
シャル成長法または分子線エピタキシャル成長法によシ
ニ重へテロ構造を含む多層薄膜を形成する工程と、前記
多層薄膜にストライプ状メサ部を形成する工程と、前記
メサ部の側面に活性層より禁制帯幅が小さい材料からな
る層を有機金属気相エピタキシャル成長法または分子線
エピタキシャル成長法により形成する工程とをそなえた
ことを特徴としている。これらの構成と方法により、内
部に比較的強い電流狭さく用ストライプと効果的な光の
閉じ込め領域を有し、しかも、単−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。
（実施例の説明）
以下、本発明の一実施例について、図面を参照しながら
説明する。第１図は本発明の実施例における半導体レー
ザ装置の断面図を示す。
説明する。第１図は本発明の実施例における半導体レー
ザ装置の断面図を示す。
ここでは半導体基板として、ｎ型ＧａＡｓ基板（キャリ
ア濃度〜１０１８ｃｍ−３程度）を用いる例について述
べる。基板１０上に有機金属気相エピタキシャル成長法
（以下ＭＯＣＶＤ法とする）により、第２図に示すよう
に、ｎ 型ＧａＡｓバッファ層１９（キャリア濃度〜１
０ｔ−Ｉｎ 程度）を１μｍ、ｎ型Ｇａ １１Ｍ込ｓク
ラッド層１１を１．５μｍ１アンド−ｆ Ｇａ１７Ａｔ
ｙＡ ８活性層１２（０≦ｙ＜Ｘ；ｙ＜ｚ）をｏ、ｉμ
ｍｚ ｐ型Ｇａ １１ｕｚＡｓクラッＰ層１３％−１，
５８ｍ１Ｐ型ＧａＡｓ層１６を０．５μｍ１エピタキシ
ヤル成長させた。この時のＭＯＣＶＤ法による結晶成長
条件の一例を示すと、成長速度２μｍ／時、成長温度７
７０℃、全Ｇａｓ流量５ｔ／分、■族元素に対するＶ族
元素のモル比は４０である。その後、第２図に示すよう
に、ｐ（５） 型ＧａＡｓ層１６上にピッチ３００μｒｒ＋１幅５μｍ
でフォトレジストを残し、第３図のようにエツチングす
る。第３図で、ｐ型Ｇａ１−、ＬＡｔｚＡｓクラッド層
１３の膜厚は０．３μｍとなるようにする。これは、膜
厚制御性の良いＭＯＣＶＤ法による結晶成長では再現性
よく実現できる。なお、Ｇａ、−ｙＡｔアＡｓ活性層１
２を露出しない理由は、エツチングや、結晶成長の時に
損傷を避けるためである。フォトレジストを除去し、表
面洗浄した後、再びＭＯＣＶＤ法により、活性層を構成
する材料の禁制帯幅以下である高抵抗ＧａＡｓ層１５又
は、Ｇａ １−ｖＡｔｖＡｓ層１５（ｏ≦ｙ＜Ｘ＜υ；
２〈υ）を前述の成長条件で、第３図のりツノ部分が十
分に埋まるように結晶成長を行なう。その後、フォトレ
ジスト２１を塗布し、リッジ直上七個の部分でのレジス
ト膜の厚みの差を利用して、露光条件を最適化してリッ
ジ直上のみ、レジスト膜を除去し、その後エツチングに
よシ、リッジ部分を取シ除き、第１図のような素子を作
製した。そして、ｎ型ＧａＡｓ基板表面１８及び結晶成
長面１７にそれぞれ、オーミック電極を取υ付け、電流
を流（６） した。この時、ストライプ幅Ｗで電流がｐ型Ｇａ１−２
Ａ！−２Ａｓ領域（］４）にのみ狭さくされる。これは
、電流狭さく領域１４の抵抗率が高抵抗ＧａＡｓ層１５
又は、Ｇａ １−ｖＡ７ｖＡｓ層１５に比べ、約３桁低
いことによる。また、電流狭さく領域１４には、高抵抗
ＧａＡｓ層１５により光が吸収されるため光の閉じ込め
効果もあり、３０ｍＡの低しきい値で、単−横モード発
振する半導体レーザ装置が得られた。
ア濃度〜１０１８ｃｍ−３程度）を用いる例について述
べる。基板１０上に有機金属気相エピタキシャル成長法
（以下ＭＯＣＶＤ法とする）により、第２図に示すよう
に、ｎ 型ＧａＡｓバッファ層１９（キャリア濃度〜１
０ｔ−Ｉｎ 程度）を１μｍ、ｎ型Ｇａ １１Ｍ込ｓク
ラッド層１１を１．５μｍ１アンド−ｆ Ｇａ１７Ａｔ
ｙＡ ８活性層１２（０≦ｙ＜Ｘ；ｙ＜ｚ）をｏ、ｉμ
ｍｚ ｐ型Ｇａ １１ｕｚＡｓクラッＰ層１３％−１，
５８ｍ１Ｐ型ＧａＡｓ層１６を０．５μｍ１エピタキシ
ヤル成長させた。この時のＭＯＣＶＤ法による結晶成長
条件の一例を示すと、成長速度２μｍ／時、成長温度７
７０℃、全Ｇａｓ流量５ｔ／分、■族元素に対するＶ族
元素のモル比は４０である。その後、第２図に示すよう
に、ｐ（５） 型ＧａＡｓ層１６上にピッチ３００μｒｒ＋１幅５μｍ
でフォトレジストを残し、第３図のようにエツチングす
る。第３図で、ｐ型Ｇａ１−、ＬＡｔｚＡｓクラッド層
１３の膜厚は０．３μｍとなるようにする。これは、膜
厚制御性の良いＭＯＣＶＤ法による結晶成長では再現性
よく実現できる。なお、Ｇａ、−ｙＡｔアＡｓ活性層１
２を露出しない理由は、エツチングや、結晶成長の時に
損傷を避けるためである。フォトレジストを除去し、表
面洗浄した後、再びＭＯＣＶＤ法により、活性層を構成
する材料の禁制帯幅以下である高抵抗ＧａＡｓ層１５又
は、Ｇａ １−ｖＡｔｖＡｓ層１５（ｏ≦ｙ＜Ｘ＜υ；
２〈υ）を前述の成長条件で、第３図のりツノ部分が十
分に埋まるように結晶成長を行なう。その後、フォトレ
ジスト２１を塗布し、リッジ直上七個の部分でのレジス
ト膜の厚みの差を利用して、露光条件を最適化してリッ
ジ直上のみ、レジスト膜を除去し、その後エツチングに
よシ、リッジ部分を取シ除き、第１図のような素子を作
製した。そして、ｎ型ＧａＡｓ基板表面１８及び結晶成
長面１７にそれぞれ、オーミック電極を取υ付け、電流
を流（６） した。この時、ストライプ幅Ｗで電流がｐ型Ｇａ１−２
Ａ！−２Ａｓ領域（］４）にのみ狭さくされる。これは
、電流狭さく領域１４の抵抗率が高抵抗ＧａＡｓ層１５
又は、Ｇａ １−ｖＡ７ｖＡｓ層１５に比べ、約３桁低
いことによる。また、電流狭さく領域１４には、高抵抗
ＧａＡｓ層１５により光が吸収されるため光の閉じ込め
効果もあり、３０ｍＡの低しきい値で、単−横モード発
振する半導体レーザ装置が得られた。
また、本実施例では、ＧａＡｓ系、ＧａＡｔＡｓ系半導
体レーザについて述べたが、■ｎＰ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することが可能である。さらに導
電性基板としてｐ型基板を用いても、半絶縁性基板を用
いてもよく、結晶成長を行なうのに、他の物質供給律速
の結晶成長方法、たとえば分子線エピタキシャル成長法
（通常ＭＢＥ法と呼ばれる。）を用いてもよい。
体レーザについて述べたが、■ｎＰ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することが可能である。さらに導
電性基板としてｐ型基板を用いても、半絶縁性基板を用
いてもよく、結晶成長を行なうのに、他の物質供給律速
の結晶成長方法、たとえば分子線エピタキシャル成長法
（通常ＭＢＥ法と呼ばれる。）を用いてもよい。
ｊ （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．低
しきい値で単−横モード発振する半導体レーザ装置を工
業化しゃすい構造で提供するものであり、その実用的効
果は著しい。
しきい値で単−横モード発振する半導体レーザ装置を工
業化しゃすい構造で提供するものであり、その実用的効
果は著しい。
第１図は、本実施例で述べた半導体レーザ装置を示す図
、第２図〜第４図は、その製造過程を示す図である。 １０− ｎ型ＧａＡｓ基板、］ Ｉ −ｎ型Ｇａ １−
ＸＡｌ−ｘＡｓクラッド層、１２・・・Ｇａ１−μｙＡ
ｓ活性層、１３・・・ｐ型Ｇａ １−２ＡＩ−２Ａｓク
ラッド層、１４・・・電流狭さく領域、１５ ・・・高
抵抗ＧａＡｓ層又はＧａ １ ｖＡ４ｋｓ層、１６・ｐ
型ＧａＡｓ層、１７・・・結晶成長表面、１８・・・基
板表面、１９・・・ｎ Ｗ ＧａＡｓ バッファ層、２
０．２１・・・フォトレジスト、ｗ・・・電流狭さくス
トライプ幅、ｔ・・・フォトレジストマスクの幅。 第１図 第２図 − 第３ 図
、第２図〜第４図は、その製造過程を示す図である。 １０− ｎ型ＧａＡｓ基板、］ Ｉ −ｎ型Ｇａ １−
ＸＡｌ−ｘＡｓクラッド層、１２・・・Ｇａ１−μｙＡ
ｓ活性層、１３・・・ｐ型Ｇａ １−２ＡＩ−２Ａｓク
ラッド層、１４・・・電流狭さく領域、１５ ・・・高
抵抗ＧａＡｓ層又はＧａ １ ｖＡ４ｋｓ層、１６・ｐ
型ＧａＡｓ層、１７・・・結晶成長表面、１８・・・基
板表面、１９・・・ｎ Ｗ ＧａＡｓ バッファ層、２
０．２１・・・フォトレジスト、ｗ・・・電流狭さくス
トライプ幅、ｔ・・・フォトレジストマスクの幅。 第１図 第２図 − 第３ 図
Claims (2)
- （１）半導体基板状に二重へテロ構造を含む多層薄膜が
設けられ、前記多層薄膜上に両側面が活性層を構成する
材料の禁制帯幅以下の禁制帯幅を有する材料でとシ囲ま
れたメサ形状の電流狭さく用ストライプ構造が形成され
ていることを特徴とする半導体レーザ装置。 - （２）半導体基板上に、有機金属気相エピタキシャル成
長法または分子１良エピタキシヤル成長法によシニ重へ
テロ構造を含む多層薄膜を形成する工程と、前記多層薄
膜にストライプ状メサ部を形成する工程と、前記メサ部
の側面に活性層よシ禁制帯幅が小さい材料からなる層を
有機金属気相エピタキシャル成長法まｔは分子線エピタ
キシャル成長法によシ形成する工程とを有することを特
徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11447284A JPS60258987A (ja) | 1984-06-06 | 1984-06-06 | 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11447284A JPS60258987A (ja) | 1984-06-06 | 1984-06-06 | 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60258987A true JPS60258987A (ja) | 1985-12-20 |
Family
ID=14638585
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11447284A Pending JPS60258987A (ja) | 1984-06-06 | 1984-06-06 | 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60258987A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63258092A (ja) * | 1987-04-02 | 1988-10-25 | ヒュンダイ エレクトロニクス インダストリーズ カムパニー リミテッド | 逆チャネル基板プレーナ半導体レーザ |
| US4910743A (en) * | 1986-02-28 | 1990-03-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor laser with mesa stripe waveguide structure |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57152180A (en) * | 1981-03-16 | 1982-09-20 | Nec Corp | Manufacture of semiconductor laser device |
-
1984
- 1984-06-06 JP JP11447284A patent/JPS60258987A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57152180A (en) * | 1981-03-16 | 1982-09-20 | Nec Corp | Manufacture of semiconductor laser device |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4910743A (en) * | 1986-02-28 | 1990-03-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor laser with mesa stripe waveguide structure |
| JPS63258092A (ja) * | 1987-04-02 | 1988-10-25 | ヒュンダイ エレクトロニクス インダストリーズ カムパニー リミテッド | 逆チャネル基板プレーナ半導体レーザ |
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