JPS63177495A - 半導体レ−ザ素子 - Google Patents
半導体レ−ザ素子Info
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- JPS63177495A JPS63177495A JP62008833A JP883387A JPS63177495A JP S63177495 A JPS63177495 A JP S63177495A JP 62008833 A JP62008833 A JP 62008833A JP 883387 A JP883387 A JP 883387A JP S63177495 A JPS63177495 A JP S63177495A
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- semiconductor laser
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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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- H01S5/32391—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength longer than 1000 nm, e.g. InP-based 1300 nm and 1500 nm lasers based on In(Ga)(As)P
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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。
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〉
本発明は半導体レーザ素子に関し、特に発振波長660
nm〜890 nmでレーザ発振する内部ストライプ
構造の半導体レーザ素子に関するものである0 〈従来の技術〉 近年、半導体レーザ素子特にGaAl!As 系の半導
体レーザ素子の成長法として、分子線エピタキシー法(
以下、MBE法と称す)や有機金属気相成長法c以下、
MO−CVD法と称す)が活用されている。これらの成
長法においては従来の液相成長法と異なり、電流挟挿の
ために基板に印刻されたストライプ状の溝を結晶成長過
程で埋めることができず溝形状に即して均一な厚さに成
長層が形成されるので、半導体レーザ素子の電流及び光
閉じ込め構造としては活性層をクラッド層で挾設する二
重ヘテロ接合構造を積層した後、電流と光を閉じ込める
九めの構造を作り込んでいる。第2図はその作製法を示
す工程説明図である。第2図(5)に示す如<n−Ga
As基板1上にn型クラッド層2とP型クラッド層4で
n型活性層3を挾設して成る二重ヘテロ接合構造が形成
され、さらにP型クラッド層4上に逆極性のn−GaA
s電流阻止層5が積層される。次に電流阻止層5にスト
ライプ状の溝を印刻して第2図(B)の如くとする0こ
のとき溝底部がP Alo、5Gao、5As ク
ラッド層4にまで達しないようにエツチングする。この
理由は溝がP型クラッド層4に達してP型クラッド層4
が露呈するとP−AI!GaAs の表面が直ちに酸化
され、以後この上にエピタキシャル成長させることが不
可能になるためである。
nm〜890 nmでレーザ発振する内部ストライプ
構造の半導体レーザ素子に関するものである0 〈従来の技術〉 近年、半導体レーザ素子特にGaAl!As 系の半導
体レーザ素子の成長法として、分子線エピタキシー法(
以下、MBE法と称す)や有機金属気相成長法c以下、
MO−CVD法と称す)が活用されている。これらの成
長法においては従来の液相成長法と異なり、電流挟挿の
ために基板に印刻されたストライプ状の溝を結晶成長過
程で埋めることができず溝形状に即して均一な厚さに成
長層が形成されるので、半導体レーザ素子の電流及び光
閉じ込め構造としては活性層をクラッド層で挾設する二
重ヘテロ接合構造を積層した後、電流と光を閉じ込める
九めの構造を作り込んでいる。第2図はその作製法を示
す工程説明図である。第2図(5)に示す如<n−Ga
As基板1上にn型クラッド層2とP型クラッド層4で
n型活性層3を挾設して成る二重ヘテロ接合構造が形成
され、さらにP型クラッド層4上に逆極性のn−GaA
s電流阻止層5が積層される。次に電流阻止層5にスト
ライプ状の溝を印刻して第2図(B)の如くとする0こ
のとき溝底部がP Alo、5Gao、5As ク
ラッド層4にまで達しないようにエツチングする。この
理由は溝がP型クラッド層4に達してP型クラッド層4
が露呈するとP−AI!GaAs の表面が直ちに酸化
され、以後この上にエピタキシャル成長させることが不
可能になるためである。
次に溝を印刻したウェハーをMBE又はMO・CVD袈
置装成長室に搬入する。第2図(C)の工程では、成長
室内でMBE法にあってばAs分子ビーム、MO−CV
D法にあってはA s H3ガスをウェハー面に照射し
ながら、800℃まで昇温する。この加熱によって、溝
底部の電流阻止層5が熱エッチされ、P型クラッド層が
露出される。この後、第2図(2)に示す如くウェハー
上にP−Alo、5Ga、5As 層6+ P (
jaAsキャップ層7を順次成長させる。以上によって
n−GaAs電流阻止層5が電流閉じ込め及び光閉じ込
め機能を有する半導体レーザ素子が作製される。
置装成長室に搬入する。第2図(C)の工程では、成長
室内でMBE法にあってばAs分子ビーム、MO−CV
D法にあってはA s H3ガスをウェハー面に照射し
ながら、800℃まで昇温する。この加熱によって、溝
底部の電流阻止層5が熱エッチされ、P型クラッド層が
露出される。この後、第2図(2)に示す如くウェハー
上にP−Alo、5Ga、5As 層6+ P (
jaAsキャップ層7を順次成長させる。以上によって
n−GaAs電流阻止層5が電流閉じ込め及び光閉じ込
め機能を有する半導体レーザ素子が作製される。
ところで上述のプロセスでは少なくとも2つの大きな問
題点があった。第1の問題は第2図(B)において、n
−GaAs電流阻止層5の底部をわずかに残して印刻を
再現性よく停止することが非常に困難なことである。
題点があった。第1の問題は第2図(B)において、n
−GaAs電流阻止層5の底部をわずかに残して印刻を
再現性よく停止することが非常に困難なことである。
第2の問題は第2図(C)において、溝底部のn −G
aAs電流阻止層5の熱エッチを行なう場合、溝内で再
現性よく電流阻止層5を完全に除去しかつP−AlGa
As クラッド層4に熱的なダメージを与えないよう
にすることが非常に困難なことである0 〈発明の目的〉 本発明は、従来クラッド層として用いられてきたAI!
GaAs に代えてGaAsに格子整合したp”1−s
GasASl−t”t(0,51<s<1゜0<tく1
.S=2.04t−1,04)を利用することにより、
混晶成分からAlを取シ除き、酸化防止のための複雑困
難なプロセスを必要とすることなく均一な特性で安定な
レーザ発掘な得ることのできる半導体レーザ素子を提供
することを目的とする。
aAs電流阻止層5の熱エッチを行なう場合、溝内で再
現性よく電流阻止層5を完全に除去しかつP−AlGa
As クラッド層4に熱的なダメージを与えないよう
にすることが非常に困難なことである0 〈発明の目的〉 本発明は、従来クラッド層として用いられてきたAI!
GaAs に代えてGaAsに格子整合したp”1−s
GasASl−t”t(0,51<s<1゜0<tく1
.S=2.04t−1,04)を利用することにより、
混晶成分からAlを取シ除き、酸化防止のための複雑困
難なプロセスを必要とすることなく均一な特性で安定な
レーザ発掘な得ることのできる半導体レーザ素子を提供
することを目的とする。
〈実施例〉
第1図は、本発明の1実施例である半導体レーザ素子を
農作工程(C従って説明する工程図である。
農作工程(C従って説明する工程図である。
まず、第1図(5)に示す如く、n−GaAs基板1上
に、光とキャリアを閉じ込めるn A7 o5 Ga
o、5 ASクラッド層2、及びレーザ発振領域とな
るP ”0.+5Ga0.85AS活性層3を順次成長
させた後、Al成分を含まないP InO,45Ga
O,5SPO,9□As(、。8クラッド層8を積層し
て二重ヘテロ接合構造とする。次にこの上にn −Ga
As 電流阻止層5を積層する。
に、光とキャリアを閉じ込めるn A7 o5 Ga
o、5 ASクラッド層2、及びレーザ発振領域とな
るP ”0.+5Ga0.85AS活性層3を順次成長
させた後、Al成分を含まないP InO,45Ga
O,5SPO,9□As(、。8クラッド層8を積層し
て二重ヘテロ接合構造とする。次にこの上にn −Ga
As 電流阻止層5を積層する。
第1図(B)の工程では、電流阻止層5にストライプ状
の溝を印刻してその底面がp−クラッド層8に達しP−
クラッド層8が溝内で露出する電流挟挿用ストライプ構
造を形成する。
の溝を印刻してその底面がp−クラッド層8に達しP−
クラッド層8が溝内で露出する電流挟挿用ストライプ構
造を形成する。
本実施例では、この溝の印刻にH2S 04 : H2
02:H20=4:2:100(液温10”C)のエッ
チャントを使用した。この硫酸系のエッチャントは、G
aAsを腐食することができるが、InO,45GaO
,55PO,92AsO,OIt をほとんど腐食でき
ないという性質を有する。このため、n GaAs電
流阻止層5内でp ”0.45GaO,5SP0.92
As0.08クラッド層8に達する溝を従来に比較して
簡易なプロセスで再現性よく印刻することができる。
02:H20=4:2:100(液温10”C)のエッ
チャントを使用した。この硫酸系のエッチャントは、G
aAsを腐食することができるが、InO,45GaO
,55PO,92AsO,OIt をほとんど腐食でき
ないという性質を有する。このため、n GaAs電
流阻止層5内でp ”0.45GaO,5SP0.92
As0.08クラッド層8に達する溝を従来に比較して
簡易なプロセスで再現性よく印刻することができる。
次に第1図(C)において、溝を印刻したウェハーにp
A I!6.5 G a o、 5 A s 層
6r p GaAsキヤ。
A I!6.5 G a o、 5 A s 層
6r p GaAsキヤ。
プ層7を順次積層する。この場合、溝の側面及び底面と
もにAlGaAsは全く存在しないので、酸化によるエ
ピタキシャル不良の問題は全くなく、従って成長室内で
の熱エッチも必要ない。
もにAlGaAsは全く存在しないので、酸化によるエ
ピタキシャル不良の問題は全くなく、従って成長室内で
の熱エッチも必要ない。
以上によりn−GaAs基板1上にn−AA’GaAs
クラッド層とp−InGaPAsクラッド層8でp−A
lGaAs 活性層3を挟設した二重ヘテロ接合構造を
形成しかつこの上に電流狭搾用ストライプ構造を重畳し
た発振波長660 nm〜890 nmでレーザ発振す
る本実施例の半導体レーザ素子が作製される。電流阻止
層5と接するp−InGaPAsクラッド層8の組成は
GaAs、GaAlAsと格子整合性をとるためI n
s −s G a s A s 1−(P t(0,
51≦S≦1,0≦t≦1.s=2.o4t−1,04
)に条件設定する。このp−クラッド層8は空気中に露
呈されても直ちに酸化されることなくまたAlGaAs
活性層に対してAI!GaAs クラッド層と同様に
キャリアと光を閉じ込める機能を有する。尚、活性層3
とクラッド層2,8の間に適宜キャリアバリア層や光ガ
イド層を挿入した構造としても良い。また活性層3はG
aAlAs系以外にI n 1− yG a yP 1
− zAs 2(o、 51≦y≦1゜O≦2≦1.z
=2.047−1.04 )系とすることもできる。
クラッド層とp−InGaPAsクラッド層8でp−A
lGaAs 活性層3を挟設した二重ヘテロ接合構造を
形成しかつこの上に電流狭搾用ストライプ構造を重畳し
た発振波長660 nm〜890 nmでレーザ発振す
る本実施例の半導体レーザ素子が作製される。電流阻止
層5と接するp−InGaPAsクラッド層8の組成は
GaAs、GaAlAsと格子整合性をとるためI n
s −s G a s A s 1−(P t(0,
51≦S≦1,0≦t≦1.s=2.o4t−1,04
)に条件設定する。このp−クラッド層8は空気中に露
呈されても直ちに酸化されることなくまたAlGaAs
活性層に対してAI!GaAs クラッド層と同様に
キャリアと光を閉じ込める機能を有する。尚、活性層3
とクラッド層2,8の間に適宜キャリアバリア層や光ガ
イド層を挿入した構造としても良い。また活性層3はG
aAlAs系以外にI n 1− yG a yP 1
− zAs 2(o、 51≦y≦1゜O≦2≦1.z
=2.047−1.04 )系とすることもできる。
〈発明の効果〉
以上詳述した如く、本発明の半導体レーザ素子では、電
流閉じ込めのためのストライプ構造を酸化性成分の含1
れない材料の上に堆積するので、従来プロセスにおける
複雑で再現性に乏しいという問題が完全に解決される。
流閉じ込めのためのストライプ構造を酸化性成分の含1
れない材料の上に堆積するので、従来プロセスにおける
複雑で再現性に乏しいという問題が完全に解決される。
第1図(A)(B)(C)は、本発明の1実施例の説明
に供する半導体レーザ素子の作製プロセスを示す工程図
である。 第2図■(B)(C)D)は従来の半導体レーザ素子の
作製プロセスを示す工程図である。 1 ・=n−GaAs基板、 2 ・・n −Al
o、5Ga (14A8クラッド層、 3−n
”O,tsGao、115AS活性層、 4− p
A7 o、 5 G a o、 sAsクラッド層、
5−n−GaAs電流阻止層、 6 ・−p −Al
o、sGa As 層、 7 ・=p−GaA
sキーyツブ層、””p−■nO,45GaO,5SP
0.92ASO,08クラッド層○代理人 弁理士 杉
山 股 至(他1名)(A) /6υ (C) 鷹1図 (A) lθノ (C) (D) 第 2 図
に供する半導体レーザ素子の作製プロセスを示す工程図
である。 第2図■(B)(C)D)は従来の半導体レーザ素子の
作製プロセスを示す工程図である。 1 ・=n−GaAs基板、 2 ・・n −Al
o、5Ga (14A8クラッド層、 3−n
”O,tsGao、115AS活性層、 4− p
A7 o、 5 G a o、 sAsクラッド層、
5−n−GaAs電流阻止層、 6 ・−p −Al
o、sGa As 層、 7 ・=p−GaA
sキーyツブ層、””p−■nO,45GaO,5SP
0.92ASO,08クラッド層○代理人 弁理士 杉
山 股 至(他1名)(A) /6υ (C) 鷹1図 (A) lθノ (C) (D) 第 2 図
Claims (1)
- 1、1対のクラッド層の間に活性層を挿入した二重ヘテ
ロ接合構造に逆極性の電流阻止層が重畳され、該電流阻
止層を貫通するストライプ状の溝内に電流通路を限定す
るストライプ構造が形成されて成る半導体レーザ素子に
おいて、前記電流阻止層に接する前記二重ヘテロ接合構
造の成長層をIn_1_−_sGa_sP_1_−_t
As_t(0.51≦s<1、0≦t≦1、S=2.0
4t−1.04)層で構成したことを特徴とする半導体
レーザ素子。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62008833A JPS63177495A (ja) | 1987-01-16 | 1987-01-16 | 半導体レ−ザ素子 |
US07/143,730 US4862472A (en) | 1987-01-16 | 1988-01-14 | Semiconductor laser device |
EP88300330A EP0275209B1 (en) | 1987-01-16 | 1988-01-15 | A semi conductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62008833A JPS63177495A (ja) | 1987-01-16 | 1987-01-16 | 半導体レ−ザ素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63177495A true JPS63177495A (ja) | 1988-07-21 |
JPH0511677B2 JPH0511677B2 (ja) | 1993-02-16 |
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