JPS61164288A - Semiconductor laser - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To obtain a strong output signal in a semiconductor laser by a method wherein the reflective surfaces are formed without using cleavage, the laser is constituted into a structure, which is suitable to an integration by taking out the emitted light in the direction vertical tot he substrate, and moreover, the laser is provided with a window region. CONSTITUTION:This semiconductor laser has a first GaAs semiconductor layer 11 of the thickness of 5mum, a second Al0.4Ga0.6As semiconductor layer 12 of the thickness of 5mum, a third GaAs semiconductor layer 13 of the thickness of 5mum, a fourth Al0.4Ga0.6As semiconductor layer 14 of the thickness of 5mum and a fifth GaAs semiconductor layer 15 of the thickness of 5mum, which are made to grow by crystallization on a GaAs substrate 10, and an N-type GaAs buffer layer 21, an N-type Al0.4Ga0.6As clad layer 22, a GaAs active layer 23, a P-type Al0.4Ga0.6As clad layer 24 and a P-type GaAs cap layer 25, which are made to grow by crystallization on a section 20 vertical to the crystal growth surface of the third semiconductor layer 13, and is constituted of reflec tive surfaces 26, SiO2 layers 27, a P-type electrode 28 and an N-type electrode 16, which are made on the abovementioned crystal growth layers.

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は半導体レーザに関する。[Detailed description of the invention] (Industrial application field) The present invention relates to semiconductor lasers.

（従来技術とその問題点） 従来開発された半導体レーザとして、第３図に示すよう
なウィンドウ構造半導体レーザがある〔ジャパニーズ　
ジャーナル　オプ　アプライドフィジックス（Ｊａｐ、
Ｊ、Ａｐｐｌ−Ｐｈｙｓ、）　２２巻１９８３年３２９
〜３３２ページ〕。このウィンドウ構造の半導体レーザ
は、反射面の劣化が起こｐに＜＜、出力が非常に大きい
という優れた特性を有している。しかし、埋込み成長を
行なった後にへき開によシ反射面３１を形成するため、
ウィンドウ領域３２の厚さを制御することがむずかしく
、特性のばらつきが大きいという欠点を有していた。(Prior art and its problems) As a conventionally developed semiconductor laser, there is a window structure semiconductor laser as shown in Fig. 3 [Japanese
Journal Op Applied Physics (Jap,
J, Appl-Phys, ) Volume 22, 1983, 329
~332 pages]. This semiconductor laser having a window structure has an excellent characteristic that the output is extremely large even when the reflection surface is degraded. However, since the reflective surface 31 is formed by cleavage after buried growth,
It has the disadvantage that it is difficult to control the thickness of the window region 32 and the characteristics vary widely.

（発明の目的） 本発明の目的は、このような欠点を除去し、ウィンドウ
領域の厚さを精度よく制御して高出力が得られるように
した半導体レーザを提供することにある。(Objective of the Invention) An object of the present invention is to provide a semiconductor laser which eliminates such drawbacks and can obtain high output by precisely controlling the thickness of the window region.

（発明の構成） 本発明の半導体レーザの構成は、半導体基板上の板面と
平行に各層間がへテロ接合面となるように第１半導体層
、第２半導体層、第３半導体層。(Structure of the Invention) The structure of the semiconductor laser of the present invention includes a first semiconductor layer, a second semiconductor layer, and a third semiconductor layer so that each layer forms a heterojunction plane parallel to a plate surface on a semiconductor substrate.

第４半導体層および第５半導体層を形成した第１の積層
部と；前記第３半導体層の層面と垂直な断面上にこの断
面と平行にクラッド層に挾まれた活性層を形成した第２
積層部とを備え：＝ｒ記活性層端面に隣接する前記第１
および第５半導体層が除去され、かつ前記第２および第
４半導体層がこれらの禁１１ｉ１Ｊ帯幅を前記活性層の
禁制帯幅よりも広くしてレーザ発振光に対して透明なウ
ィンドウ層としたことを特徴とする。a first laminated portion in which a fourth semiconductor layer and a fifth semiconductor layer are formed; a second laminated portion in which an active layer sandwiched between cladding layers is formed on a cross section perpendicular to the layer plane of the third semiconductor layer and parallel to this cross section;
a laminated portion; the first layer adjacent to the end surface of the active layer;
and a fifth semiconductor layer is removed, and the second and fourth semiconductor layers have a forbidden band width wider than a forbidden band width of the active layer to form a window layer transparent to laser oscillation light. It is characterized by

（発明の原理） 本発明においては、反射面として第１半導体層と第２半
導体層とによって作られるヘテロ接合面及び第４半導体
層とｉ５半導体ｊ−とにＪ：って作られるヘテロ接合面
を用いているため、第２半導体層及び第４半導体層によ
って作られるウィンドウ領域の厚さが非常に精度よく制
御することができ、また第２半導体層及び第４半導体層
が活性層よりもその余制帯幅が大きいため、発振光に対
して透明であシ、光出力による端面破壊が抑制されるた
め高出力な半導体レーザを得ることができる。(Principle of the Invention) In the present invention, a heterojunction surface formed by the first semiconductor layer and the second semiconductor layer and a heterojunction surface formed by the fourth semiconductor layer and the i5 semiconductor j- are used as reflective surfaces. Since the thickness of the window region formed by the second semiconductor layer and the fourth semiconductor layer can be controlled with high precision, the thickness of the window region formed by the second semiconductor layer and the fourth semiconductor layer can be controlled with high precision. Since the restraint band width is large, it is transparent to the oscillated light, and destruction of the end face due to the optical output is suppressed, making it possible to obtain a high-output semiconductor laser.

（実施例） 次に図面を参照して本発明の詳細な説明する。(Example) Next, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第１図は本発明の一実施例を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the present invention.

本実施例は、ＧａＡＳからなる基板１０上に結晶成長し
たＧａＡｓから々る厚さ５μｍの第１半導体層１１と、
ＡＡ！。、４Ｇ　ａ　（、，６＆ｓからなる厚さ５μｍ
の第２半導体層１２と、ｎ型Ｇ　ａ　Ａ　ｓからなる厚
さ５μｍの第３半導体層１３と、ＡｌｏＡＧａｏＩ３Ａ
Ｓからなる厚さ５μｍの第４半導体層１４と、　ＧａＡ
ｓからなる厚さ５μｍの第５半導体層１５と、第３半導
体層１３の結晶成長面に垂直な断面２０上に結晶成長し
たｎ型Ｇ　ａ　Ａ　ｓからなるバッファ一層２１と、ｎ
型Ａ７（３４ＧａＯ，６Ａｓからなるｎ型クラッド層２
２と、Ｇ　ａ　Ａ、ｓからなる活性層２３と、ｐ型Ａ〕
◎、４Ｇａ６．６Ａｓからなるｐ型クラッド層２４と、
ｐ型Ｇ　ａ　Ａ　ｓからなるキャップ層２５と、これら
結晶成長層上に作製された反射面２６，５ｉ０２膜２７
　、　ｐ％ｉ極２８．ｎ電極１６とから構成されている
。In this embodiment, a first semiconductor layer 11 with a thickness of 5 μm made of GaAs crystal-grown on a substrate 10 made of GaAS,
AA! . , 4G a (, , 5 μm thick consisting of , 6&s
a second semiconductor layer 12 made of n-type GaAs, a third semiconductor layer 13 with a thickness of 5 μm, and AloAGaoI3A.
A fourth semiconductor layer 14 with a thickness of 5 μm made of S, and GaA
a fifth semiconductor layer 15 with a thickness of 5 μm made of s, a buffer layer 21 made of n-type Ga As crystal grown on a cross section 20 perpendicular to the crystal growth plane of the third semiconductor layer 13;
Type A7 (n-type cladding layer 2 made of 34GaO, 6As)
2, an active layer 23 consisting of G a A, s, and a p-type A]
◎, a p-type cladding layer 24 made of 4Ga6.6As,
A cap layer 25 made of p-type GaAs, and a reflective surface 26 and a 5i02 film 27 formed on these crystal growth layers.
, p%i pole28. It is composed of an n-electrode 16.

第２図（Ａ）−ＣＤ）は本実施例の製造方法を工程順に
示した斜視図である。まず、半導体基板１０上に第１半
導体層１１．第２半導体層１２．第３半導体層１３．第
４半導体層１４．第５半導体層１５を結晶成長した後、
アンモニア系のエツチング液を用い第３半導体層１３の
みをエツチングし断面２０を形成した（第２図（Ａ））
。次に、この断面２０上にバッファ一層２１．ｎ型クラ
ッド層２２．活性層２３．ｐ型クラッド層２４．キャッ
プ層２５を結晶成長した（第２図（１３１）。FIGS. 2(A)-CD) are perspective views showing the manufacturing method of this embodiment in the order of steps. First, a first semiconductor layer 11. Second semiconductor layer 12. Third semiconductor layer 13. Fourth semiconductor layer 14. After crystal-growing the fifth semiconductor layer 15,
Only the third semiconductor layer 13 was etched using an ammonia-based etching solution to form a cross section 20 (FIG. 2(A)).
. Next, a buffer layer 21 is placed on this cross section 20. n-type cladding layer 22. Active layer 23. p-type cladding layer 24. The cap layer 25 was crystal grown (FIG. 2 (131)).

次に、キャップ層２５上に断面２０と並行なストライプ
領域を残してＳ　ｉ０２膜２７を形成し、これら８　ｉ
０ｚ膜２７とキャップ層２５上に電極金属からなるｎ電
極２８を形成し、−１，た第４半導体層１４及び第５半
導体層１５の１部をリン酸系のエツチング液によりエツ
チングし、第４半導体層１４上にｎ電極１６を形成した
（第２図（Ｃ））。次に、アンモニア系のエツチング液
によ、？第１半導体層１１、及び第５半導体層１５を選
択的にエツチングし、反射面２６を形成した（第２図Ｃ
Ｄ）　）。Next, an Si02 film 27 is formed on the cap layer 25 leaving striped regions parallel to the cross section 20, and these 8 i
An n-electrode 28 made of an electrode metal is formed on the 0z film 27 and the cap layer 25, and a part of the fourth semiconductor layer 14 and the fifth semiconductor layer 15, which are -1, are etched using a phosphoric acid-based etching solution. 4. An n-electrode 16 was formed on the semiconductor layer 14 (FIG. 2(C)). Next, use an ammonia-based etching solution. The first semiconductor layer 11 and the fifth semiconductor layer 15 were selectively etched to form a reflective surface 26 (FIG. 2C).
D) ).

５一 本実施例では、第２牛導体層１２及び第４半導体層１４
がウィンドウ領域となるため、再現性良く高出力な半導
体レーザが得られ、また反射面２６をへき開を用いずに
形成し、出力光を基板に垂直な方向から取シ出すだめ、
電子デバイスなどとの集積化に適した構造となっている
。また、この共振器の長さを制御することも容易であシ
、共振器長６０μｍという非常に小形の半導体レーザを
容易に得ることができた。51 In this embodiment, the second conductor layer 12 and the fourth semiconductor layer 14
Since this becomes a window region, a high-output semiconductor laser with good reproducibility can be obtained, and the reflective surface 26 is formed without using cleavage, so that the output light can be extracted from the direction perpendicular to the substrate.
The structure is suitable for integration with electronic devices. Furthermore, it was easy to control the length of this resonator, and a very small semiconductor laser with a resonator length of 60 μm could be easily obtained.

本実施例では、ストライプ電極形の構造としたが、これ
に限らず、埋め込み形など他の電流狭窄構造や横モード
制御構造を用いてもよい。また、この実施例では活性層
を二重へテロ接合構造としたがこれに限らず量子井戸構
造でも良い。In this embodiment, a stripe electrode type structure is used, but the present invention is not limited to this, and other current confinement structures such as a buried type or a transverse mode control structure may be used. Further, in this embodiment, the active layer has a double heterojunction structure, but is not limited to this, and may have a quantum well structure.

（発明の効果） 本発明によれば、へき開を用いずに反射面を形成し、出
力光を基板に垂直な方向に取シ出すという集積化に適し
た構造であり、さらにウィンドウ領域を設けることによ
り強い出力信号を得られるという優れた半導体レーザを
得ることができる。(Effects of the Invention) According to the present invention, the structure is suitable for integration in that a reflective surface is formed without using cleavage and output light is extracted in a direction perpendicular to the substrate, and a window area is further provided. It is possible to obtain an excellent semiconductor laser that can obtain a stronger output signal.

６一61

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は本発明の一実施例を示す斜視図、第２図（Ａ）
〜ｐ）は本実施例の製造方法を工程順に示す斜視図、第
３図は従来のウィンドウ構造半導体レーザの斜視図であ
る。図において １０・・・・・・基板、１１・・・・・・第１半導体層
、１２・・・・・・第２半導体層、１３・・・・・・第
３半導体層、１４・・・・・・第４半導体層、１５・・
・・・・第５半導体層、１６・・・・・・ｎ電極、２０
・・・・・・断面、２１・・・・・・バッファ一層、２
２・・・・・・ｎ型クラッド層、２３・・・・・・活性
層、２４・・・・・・ｐ型クラッド層、２５・・・・・
・キャップ層、２６・・・・・・反射面、２７・・・・
・・８ｉ０２膜、２８・・・・・・ｎ電極、３１・・・
・・・反射面、３２・・・・・・ウィンドウ領域７一 （Ａン　　　　　　　　　　　　　　　　　　（Ｉ３）
ｈ４ （Ｃ）（７）） 茅　３　　閏Figure 1 is a perspective view showing an embodiment of the present invention, Figure 2 (A)
-p) are perspective views showing the manufacturing method of this embodiment in the order of steps, and FIG. 3 is a perspective view of a conventional window structure semiconductor laser. In the figure, 10... substrate, 11... first semiconductor layer, 12... second semiconductor layer, 13... third semiconductor layer, 14... ...Fourth semiconductor layer, 15...
...Fifth semiconductor layer, 16...N electrode, 20
......Cross section, 21...Buffer single layer, 2
2... N-type cladding layer, 23... Active layer, 24... P-type cladding layer, 25...
・Cap layer, 26... Reflective surface, 27...
...8i02 film, 28...n electrode, 31...
... Reflective surface, 32 ... Window area 71 (A (I3)
h4 (C) (7)) Thatch 3 Leap

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 半導体基板上の板面と平行に各層間がヘテロ接合面とな
るように第１半導体層、第２半導体層、第３半導体層、
第４半導体層および第５半導体層を形成した第１の積層
部と；前記第３半導体層の層面と垂直な断面上にこの断
面と平行にクラッド層に挾まれた活性層を形成した第２
積層部とを備え；前記活性層端面に隣接する前記第１お
よび第５半導体層が除去されかつ前記第２および第４半
導体層がこれらの禁制帯幅を前記活性層の禁制帯幅より
も広くしてレーザ発振光に対して透明なウィンドウ層と
したことを特徴とする半導体レーザ。A first semiconductor layer, a second semiconductor layer, a third semiconductor layer, parallel to the plate surface on the semiconductor substrate so that each layer forms a heterojunction surface,
a first laminated portion in which a fourth semiconductor layer and a fifth semiconductor layer are formed; a second laminated portion in which an active layer sandwiched between cladding layers is formed on a cross section perpendicular to the layer plane of the third semiconductor layer and parallel to this cross section;
the first and fifth semiconductor layers adjacent to the active layer end face are removed, and the second and fourth semiconductor layers have a forbidden band width wider than a forbidden band width of the active layer; A semiconductor laser characterized in that the window layer is transparent to laser oscillation light.