JPS6118191A - 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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- JPS6118191A JPS6118191A JP13793284A JP13793284A JPS6118191A JP S6118191 A JPS6118191 A JP S6118191A JP 13793284 A JP13793284 A JP 13793284A JP 13793284 A JP13793284 A JP 13793284A JP S6118191 A JPS6118191 A JP S6118191A
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- Japan
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- thin film
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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。
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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、需要が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、需要が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
がシを抑制し、かつ光を閉じ込める必要がある。このよ
うな半導体レーザは、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
がシを抑制し、かつ光を閉じ込める必要がある。このよ
うな半導体レーザは、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状の方法に、電流狭さくだけを
用いるものがある。これらのレーザは単−横モード発振
を実現するもののしきい値は高い。
用いるものがある。これらのレーザは単−横モード発振
を実現するもののしきい値は高い。
最もしきい値を低くするストライプ構造として、埋め込
みストライプ型半導体レーザ（通常、ＢＨレーザと呼ば
れる）がある。しかしながら、このレーザを作製するに
は、通常他のレーザでは１回ですむ結晶成長工程が２回
必要でアシ、他に技術的にやや作製が困難である。
みストライプ型半導体レーザ（通常、ＢＨレーザと呼ば
れる）がある。しかしながら、このレーザを作製するに
は、通常他のレーザでは１回ですむ結晶成長工程が２回
必要でアシ、他に技術的にやや作製が困難である。
（発明の目的）
本発明は上記欠点に鑑み、単−横モード発振し、かつ低
しきい値動作するのに必要な埋め込みスト２イブ構造を
１回の結晶成長で作製できる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。
しきい値動作するのに必要な埋め込みスト２イブ構造を
１回の結晶成長で作製できる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
、導電性基板のストライプ状逆メサ形状凸部上に活性層
を含む二重ヘテロ構造を持つ多層薄膜が形成され、前記
逆メサ形状凸部の両側面においても、少なくとも前記活
性層直上の薄膜層までは、積層方向に同一の順序で多層
薄膜が独立に形成され、前記多層薄膜直上に、前記基板
と同じ導電性を示す薄膜が形成されている。
、導電性基板のストライプ状逆メサ形状凸部上に活性層
を含む二重ヘテロ構造を持つ多層薄膜が形成され、前記
逆メサ形状凸部の両側面においても、少なくとも前記活
性層直上の薄膜層までは、積層方向に同一の順序で多層
薄膜が独立に形成され、前記多層薄膜直上に、前記基板
と同じ導電性を示す薄膜が形成されている。
以上の構成により、ストライプ状の逆メサ形状の凸部上
の活性層中に電流を狭さくシ、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。また、上
記半導体レーザ装置の製造方法として、有機金属気相エ
ピタキシャル成長法、又は分子線エピタキシャル成長法
を用いると、１回の結晶成長で、埋め込みストライプ構
造を容易に形成できる。
の活性層中に電流を狭さくシ、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。また、上
記半導体レーザ装置の製造方法として、有機金属気相エ
ピタキシャル成長法、又は分子線エピタキシャル成長法
を用いると、１回の結晶成長で、埋め込みストライプ構
造を容易に形成できる。
（実施例の説明）
本発明の半導体レーザ装置およびその製造方法について
、一実施例を用いて具体的に説明する。
、一実施例を用いて具体的に説明する。
−例として導電性基板ＪＣｎ型ＧａＡｓ基板を用いる。
第１図は半導体レーザ装置の断面図でアシ、ｌＯは中央
部にストライプ状逆メサ形状凸部１０ａが形成されたｎ
型ＧａＡｓ基板、１１は基板１０の上に形成されたｎ型
Ｇａ１−ｘＡｔｘＡｓクラッド層、１２はクラッド層１
１の上に形成されたアンドーグＧ ａ １−ｙＡＺｙＡ
ｓ活性層、１３は活性層重２の上に形成されたｐ型Ｇａ
１−ＸＡｔｘＡ８クラッド層、１４はｎ型ＧａＡｓキャ
ップ層、１５はｐ型ＧａＡｓ領域、を示す。
部にストライプ状逆メサ形状凸部１０ａが形成されたｎ
型ＧａＡｓ基板、１１は基板１０の上に形成されたｎ型
Ｇａ１−ｘＡｔｘＡｓクラッド層、１２はクラッド層１
１の上に形成されたアンドーグＧ ａ １−ｙＡＺｙＡ
ｓ活性層、１３は活性層重２の上に形成されたｐ型Ｇａ
１−ＸＡｔｘＡ８クラッド層、１４はｎ型ＧａＡｓキャ
ップ層、１５はｐ型ＧａＡｓ領域、を示す。
次に上記構成の半導体レーザ装置の製造方法について述
べる。ｎ型ＧａＡｓ基板１ｏの（１００）面上に、第２
図に示すように幅ｄのフォトレジスト１６をマスクとし
て、化学エツチングにより、（０１１）方向に平行に凹
凸を設け、第３図に示すような幅５μｍ１高さ１．５μ
ｍのストライプ状逆メサ形状凸部１．０ ａを形成する
。次に有機金属気相エピタキシャル成長法（通常ＭＯＣ
ＶＤ法）により、ｎ型Ｇ ａ 、＋＋ ｘＡｔｘＡｓク
ラッド層１１゛を１．５μｍ１ アンドーグＧａ ４．
−ｙＡｔｙＡｓ活性層１２（０≦ｙ＜ｘ ）を０．０８
Ｂｍｚｐ型Ｇａ 、−ｘＡｔＸＡｓＡｔＸＡｓクララ
１１ｚμｍ形成したのち、ｎ型キャ、プ層１４を２μｍ
結晶成長させる。
べる。ｎ型ＧａＡｓ基板１ｏの（１００）面上に、第２
図に示すように幅ｄのフォトレジスト１６をマスクとし
て、化学エツチングにより、（０１１）方向に平行に凹
凸を設け、第３図に示すような幅５μｍ１高さ１．５μ
ｍのストライプ状逆メサ形状凸部１．０ ａを形成する
。次に有機金属気相エピタキシャル成長法（通常ＭＯＣ
ＶＤ法）により、ｎ型Ｇ ａ 、＋＋ ｘＡｔｘＡｓク
ラッド層１１゛を１．５μｍ１ アンドーグＧａ ４．
−ｙＡｔｙＡｓ活性層１２（０≦ｙ＜ｘ ）を０．０８
Ｂｍｚｐ型Ｇａ 、−ｘＡｔＸＡｓＡｔＸＡｓクララ
１１ｚμｍ形成したのち、ｎ型キャ、プ層１４を２μｍ
結晶成長させる。
−例として、結晶成長条件は、成長速度２μｍ／時、成
長温度７７０℃、全ガス流量５４／分、■族元素に対す
る■族元素のモル比は４０である。第４図に示すように
ｐ型Ｇａ、−ｘＡｔＸＡｓクラッド層１３までは、凸部
上と他の部分とは独立にエピタキシャル成長しておシ、
成長材料の成長基板面に平行な方向での拡散などの効果
の加わった結晶成長は見られない。
長温度７７０℃、全ガス流量５４／分、■族元素に対す
る■族元素のモル比は４０である。第４図に示すように
ｐ型Ｇａ、−ｘＡｔＸＡｓクラッド層１３までは、凸部
上と他の部分とは独立にエピタキシャル成長しておシ、
成長材料の成長基板面に平行な方向での拡散などの効果
の加わった結晶成長は見られない。
結晶成長後、表面を洗浄処理したのち、フォトレジスト
１７を塗布し、５０００ｒｐｍで回転すると、第４図に
示すように、凸部で薄くなシ、他の部分で厚くなる。露
光条件を最適化することにょシ、凸部上のフォトレジス
トＭ１７のみ取シ去シ、エツチングにより、ｎ型ＱａＡ
ａキャ、ゾ層の凸部を取シ去シ、第４図に示す面１８．
１９となるようにし、平坦にする。さらに＠ＷでＺｎ拡
散を行い、ストライプを形成する。結果として、第１図
に示す半導体レーザ構造が形成され、オーミック電極を
面２０．２１につける。電流注入を行なうと電流はｎ型
ＧａＡｓ基板１ｏの凸部と拡散にょシ形成されたｐ ｍ
ＧａＡｓ領域１５により、上下で狭さくされる。
１７を塗布し、５０００ｒｐｍで回転すると、第４図に
示すように、凸部で薄くなシ、他の部分で厚くなる。露
光条件を最適化することにょシ、凸部上のフォトレジス
トＭ１７のみ取シ去シ、エツチングにより、ｎ型ＱａＡ
ａキャ、ゾ層の凸部を取シ去シ、第４図に示す面１８．
１９となるようにし、平坦にする。さらに＠ＷでＺｎ拡
散を行い、ストライプを形成する。結果として、第１図
に示す半導体レーザ構造が形成され、オーミック電極を
面２０．２１につける。電流注入を行なうと電流はｎ型
ＧａＡｓ基板１ｏの凸部と拡散にょシ形成されたｐ ｍ
ＧａＡｓ領域１５により、上下で狭さくされる。
その結果、３０ ｍＡのしきい電流値で単−横モード発
振する半導体レーザ装置が得られた。なお、第５図に示
すように、ストライプ状の順メサ形状の凸部上での結晶
成長では、ある厚さ以上にエピタキシャル成長層が成長
すると、エピタキシャル成長層２５と２７が独立に結晶
成長せず、これらの間にエピタキシャル成長層２６が形
成され、エピタキシャル成長層２５．２６．２７は同一
エピタキシャル成長層として結晶成長する。
振する半導体レーザ装置が得られた。なお、第５図に示
すように、ストライプ状の順メサ形状の凸部上での結晶
成長では、ある厚さ以上にエピタキシャル成長層が成長
すると、エピタキシャル成長層２５と２７が独立に結晶
成長せず、これらの間にエピタキシャル成長層２６が形
成され、エピタキシャル成長層２５．２６．２７は同一
エピタキシャル成長層として結晶成長する。
従って、本発明の半導体レーザ構造を形成しようとして
も、凸部両側面でｐ／ｎ 接合が電流阻止の役割を果
たさない構造となシ低しきい電流値動作が実現できない
ばかシか、レーザ発振に致らないことにもなる。
も、凸部両側面でｐ／ｎ 接合が電流阻止の役割を果
たさない構造となシ低しきい電流値動作が実現できない
ばかシか、レーザ発振に致らないことにもなる。
また、本発明の半導体レーザ構造は埋め込み型となって
゛おシ、他の埋め込み型レーザは２回の結晶成長が必要
であるのに対し、本発明の埋め込み型レーザは１回の結
晶成長で作製が可能である。
゛おシ、他の埋め込み型レーザは２回の結晶成長が必要
であるのに対し、本発明の埋め込み型レーザは１回の結
晶成長で作製が可能である。
なお、第１図で、ｎ型ＧａＡｓ基板工０とｎ型Ｇａ １
−ｘＡＡｘＡｓクラッド層１工の間に、ｎ型ＧａＡｓバ
ッファ層を入れた構造にしても同様の結果が得られたＯ なお、本実施例では、ＧａＡｓ系、ＧａＡｌＡｓ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可能である。さらに、導電性基板
については、ｐ型基板を用いても、結晶成長には、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（ＭＢＥ法）を用−てもよい。
−ｘＡＡｘＡｓクラッド層１工の間に、ｎ型ＧａＡｓバ
ッファ層を入れた構造にしても同様の結果が得られたＯ なお、本実施例では、ＧａＡｓ系、ＧａＡｌＡｓ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可能である。さらに、導電性基板
については、ｐ型基板を用いても、結晶成長には、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（ＭＢＥ法）を用−てもよい。
（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回
の結晶成長で、低しきい電流値で単−横モード発振する
埋め込み型レーザを実現するものであシ、その実用的効
果は著しい。
の結晶成長で、低しきい電流値で単−横モード発振する
埋め込み型レーザを実現するものであシ、その実用的効
果は著しい。
第１図は、本発明の一実施例による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、第５
図は順メサ形状の凸部上への結晶成長形状を示す図であ
る。 １０− ｎ型ＧａＡｇ基板、１１ ＝・ｎ型Ｇａ、−ｘ
ＡｔｘＡＢクラ、ド層、１２・・・Ｇａ、−ｙＡｔｙ八
８活へ層、１３−・・ｐ型Ｇａ１−ｘＡｔｘＡｓクラッ
ド層、１４−・ｎ型ＧａＡｓ領域、１５・・・ｐ型Ｇａ
Ａｓ領域、１６・・・メサエッチ用フォトレジスト膜、
１７・・・フォトレジスト膜、１８・・・工ｔ、Ｆタキ
シャル成長表面、１９・・・エツチング後の表面、２０
，２１・・・オーミック電極作製面、Ｗ・・・電流狭さ
くストライプ幅、ｄ・・・メサマスクの幅、２４・・・
順メサ形状凸部を有するＧａＡｓ基板、２５．２６，２
７・・・エピタキシャル成長層。 第１図 ｔ＋ 第２図 第３図
示す図、第２図〜第４図はその製造過程を示す図、第５
図は順メサ形状の凸部上への結晶成長形状を示す図であ
る。 １０− ｎ型ＧａＡｇ基板、１１ ＝・ｎ型Ｇａ、−ｘ
ＡｔｘＡＢクラ、ド層、１２・・・Ｇａ、−ｙＡｔｙ八
８活へ層、１３−・・ｐ型Ｇａ１−ｘＡｔｘＡｓクラッ
ド層、１４−・ｎ型ＧａＡｓ領域、１５・・・ｐ型Ｇａ
Ａｓ領域、１６・・・メサエッチ用フォトレジスト膜、
１７・・・フォトレジスト膜、１８・・・工ｔ、Ｆタキ
シャル成長表面、１９・・・エツチング後の表面、２０
，２１・・・オーミック電極作製面、Ｗ・・・電流狭さ
くストライプ幅、ｄ・・・メサマスクの幅、２４・・・
順メサ形状凸部を有するＧａＡｓ基板、２５．２６，２
７・・・エピタキシャル成長層。 第１図 ｔ＋ 第２図 第３図
Claims (3)
- （１）導電性基板のストライプ状逆メサ形状凸部上に活
性層を含む二重ヘテロ構造を持つ多層薄膜が形成され、
前記逆メサ形状凸部の両側面においても、少なくとも前
記活性層直上の薄膜層までは、積層方向に同一の順序で
多層薄膜が独立に形成され、前記多層薄膜直上に、前記
基板と同じ導電性を示す薄膜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）ストライプ状逆メサ形状凸部を有する導電性基板
上に、有機金属気相エピタキシャル成長法により、活性
層を含む二重ヘテロ構造を持つ多層薄膜を成長し、Ｚｎ
拡散により、前記凸部上の多層薄膜の最上層を前記基板
と同じ導電性を示す薄膜層とすることを特徴とする半導
体レーザ装置の製造方法。 - （３）ストライプ状逆メサ形状凸部を有する導電性基板
上に、分子線エピタキシャル成長法により、活性層を含
む二重ヘテロ構造を持つ多層薄膜を成長し、Ｚｎ拡散に
より、前記凸部上の多層薄膜の最上層を前記基板と同じ
導電性を示す薄膜層と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 (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59137932A JPH0632327B2 (ja) | 1984-07-05 | 1984-07-05 | 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 |
| EP85301989A EP0157555B1 (en) | 1984-03-27 | 1985-03-22 | A semiconductor laser and a method of producing the same |
| DE8585301989T DE3579929D1 (de) | 1984-03-27 | 1985-03-22 | Halbleiterlaser und verfahren zu dessen fabrikation. |
| US06/715,392 US4719633A (en) | 1984-03-27 | 1985-03-25 | Buried stripe-structure semiconductor laser |
| US07/114,065 US4948753A (en) | 1984-03-27 | 1987-10-29 | Method of producing stripe-structure semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59137932A JPH0632327B2 (ja) | 1984-07-05 | 1984-07-05 | 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6118191A true JPS6118191A (ja) | 1986-01-27 |
| JPH0632327B2 JPH0632327B2 (ja) | 1994-04-27 |
Family
ID=15210057
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59137932A Expired - Lifetime JPH0632327B2 (ja) | 1984-03-27 | 1984-07-05 | 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0632327B2 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5516484A (en) * | 1978-07-24 | 1980-02-05 | Tokyo Inst Of Technol | Band semiconductor laser |
| JPS5843590A (ja) * | 1981-09-08 | 1983-03-14 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体レ−ザ |
-
1984
- 1984-07-05 JP JP59137932A patent/JPH0632327B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5516484A (en) * | 1978-07-24 | 1980-02-05 | Tokyo Inst Of Technol | Band semiconductor laser |
| JPS5843590A (ja) * | 1981-09-08 | 1983-03-14 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体レ−ザ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0632327B2 (ja) | 1994-04-27 |
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