JPH01120884A - 半導体レーザ - Google Patents

半導体レーザ

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JPH01120884A
JPH01120884A JP27855787A JP27855787A JPH01120884A JP H01120884 A JPH01120884 A JP H01120884A JP 27855787 A JP27855787 A JP 27855787A JP 27855787 A JP27855787 A JP 27855787A JP H01120884 A JPH01120884 A JP H01120884A
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JP
Japan
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layer
semiconductor
type
semiconductor layer
stripe
Prior art date
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Pending
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JP27855787A
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English (en)
Inventor
Katsuto Shimada
勝人 島田
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は横モードを制御した半導体レーザに係り、特に
半導体層の膜厚の均一性を再現性よく実現することによ
り、横モード等の特性のバラツキを少な(した半導体レ
ーザに関する。
〔従来の技術〕
従来、エクステンデッド・アブストラクト・オブ[相]
ザ・エイティーンズ・コ/フルンス・オンeソリッド・
ステイト・デバイセズeアンド・マテリアルズ 198
6年 173−176頁に記載されたが、詳細な説明を
382図に示す。第2図は、従来の半導体レーザのレー
ザ出射断面を表わしている。ngl(100)GaAs
基板21、n型GaAsバフファF!J22、n型Aj
2o、5iGa、  、s @  Asクラッド層23
、p型GaAs活性P324、p型Aρo 、 ** 
Gas 、 ts As光光波波層25n!!Aρ* 
−* Gas 、 S Asff1流狭窄層26、p型
Aρo、tyGaa、ysASクラッドJ!127、p
WGaAs=iノタクト層28から形成されている。こ
こでn型AJ2゜1.Gas、sAS電流狭窄52Bは
、ニー)チ/グ選択性のない6H* Son  : H
a Os  : Ha O液テエッチングされていた。
ここで言うエツチング選択性とは、電流狭窄層26を光
4波層25に対して選択的にエツチングするか、或いは
高速にエツチングすることを意味している。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、従来の半導体レーザの構造では、エツチング選
択性が無かった。すなわち、従来のエッチャントを用い
て、AβxGa、−x AsのAρの組成比Xの異なる
2居を選択エツチングすることは非常な困難であった。
例えば、従来のエッチャントには、芳醇かはげしい過酸
化水素水が含まれるため、エツチング液の管理、すなわ
ち、エツチング液を作製してからエツチングを行なうま
での時間、エツチング液の温度制御や、エツチング時間
を厳密に管理することなど大変厄介な問題点を存してい
た。
そこで本発明では、従来のこのような問題点を解決する
ため、エツチング選択性の高い超格子構造からなる第1
の半導体層と、第2の半導体層の積層構造を含む構造を
採用することにより、エツチング部分の厚みを制御し、
横モードを良好に制御した半導体レーザを再現性よく提
供することを目的としている。
〔問題点を解決するための手段〕 上記問題点を解決するために、本発明の半導体レーザは
、 半導体活性層上に、超格子構造からなる第1の半導体層
と、前記第1の半4体層上に配置されたりブストライプ
伏の第2の半導体層と、前記第1の半導体層上で且つ前
記第2の半導体層の両側に配置された第3の半導体層か
らなる層構造を含むことを特徴とする。
〔実施例〕
以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第1
図は本発明による半導体レーザの断面図である。101
はn IJlG a A s基板、102は層厚0.5
μmのn型GaAsバフフ1層、103は層厚1.5μ
mのn型Aj2* 、−s G as 、 s ASク
ラッド層、104は層厚約0.8μmのアンドープA、
&。、tsGae、tsAS活性層、105はAρ、、
a Ga。、sAsバリア層(層厚60人)と、Aρ。
、、Ga、、、Asウェル層(層厚50人)の27周期
からなる超格子構造をもつp!aの光4波層であり、特
許請求の範囲に記述した第1の半導体心にあたる。10
Bは、層厚1.5μmのts2の半導体層としてのp型
Aρ。
、1Gae、6Asクラブト居、107は層厚0.5μ
mのp型GaAs:+7タクト層、108は第3の半導
体層としてのアンドープZn5e層、109は、n側電
極のNi/AuGe/Au層、110は、p側fff[
のAuZn/Au層である。
この構造において、Zn5e層108は、高抵抗層であ
るため電流狭窄の役目を果すと供に、屈折率がp型クラ
ッド層106より小さいため、光閉じ込めの役目も果た
す。づ゛なわち、前者では、電流を中央のストライプ部
だけに流すことにより、しきい値電流の低減をもたらし
、後者では、ストライプ部の等価屈折率を、ストライプ
両側の等価屈折率と比べて大きくシ、活性層104のス
トライプ部でレーザ発振した光を、ストライプ部に閉じ
込め、屈折率4波m構により横モードを安定化させる。
次に、本発明の構造をより明確に説明するため製造工程
図に基づいて説明する。
第3図(8L)〜(d)は本発明による半導体レーザの
製造工程を工程順に示した断面図である。
第3図(a)において、n型(100)GaAS基板1
01上にn型GaAsバ、ファ層102、n型AJ2o
 、 s Gas −s A sクラッド層103、ア
ンドープAρo 、 Ih Gas 、 ts As活
性居104、p型光導波層105、p型AJ2゜、、G
ao、sAsクラッドT!J106、p型GaAsコン
タクト層107を打機金属気相成長法(以下、MOCV
Dと略す)で順次形成した後、MCVDで3000人の
厚さの5iO−alllを堆積する。
第3図(b)において、通常のフォトリングラフイー工
程により、Sin、111がG a’A s基板101
の<011>方向にのびたストライプ状に残るよう、フ
ッ酸系エッチャントでエツチングし、残ったS s O
* 111をp型GaAs=+ンタクト層107とp型
A、9゜、@ Gao 、* Asりラッド層106の
選択エツチング用マスクとしGaAs及びAlGaAs
のエッチャントであるH* SO4: 8H* Os 
: 8H* Oでp型Aβ、。
sGa*、sAsクラフトF!110Bの途中までエツ
チングする。
i3図(c) において、p型Aj2* 、 h Ga
s、sAsクラブトl!110Bと超格子構造からなる
p型光4波月105に対してエツチング速度が大きく変
化するエッチャント、例えばIHF:5NH,F   
:   IH,So、    :   8H,O,: 
  8H,Oでエツチングすると、pHlAl2m 、
h G as 、s ASクラッド層106をエツチン
グし、p型光ガイド層105の表面が露出したところで
易すくエツチングを止めることができる。Alの組成比
0゜2と0.4からなるAβGaAs超格子層pエツチ
ング速度はAρ# 、I Gas 、s AsF!iの
エツチング速度の1/10j2を下となっている。
第3図(d) において、MOCvDでアンドープZn
5e層108の選択埋め込み成長を行なった後、選択エ
フチ/グマスクとして使用したSio、ittをフッ酸
系エッチャントで除去し、nfiGaAs基板101を
100μmの厚さに研磨した1g、Ni/AuGe/A
uをFJ IIIL n @ ffi極109を形成し
、p型GaAs=+ンタクトff1107側にAuZn
/Auを蒸看しp側電極110を形成し、第1図のごと
く半導体レーザが出来上がる。
この半導体レーザのストライプ部の半導体層の成長方向
の構造は通常LOG (large−optical−
cavity)と呼ばれる構造であり、Afl、、。、
61m 、 s s A S活性1!$104からの光
波をp!!!光4波l!1105にしみ出させ4波する
ことにより、Al2゜、*5Gas、書6AS活性届1
04での光密度を低下させ、光4波層をもたない半導体
レーザより高出力まで安定した発振を可能とする。一方
、活性層に平行方向では、ストライプ部とその両側とで
等価比屈折率差をもたせることで、横モードの制御を行
っている。ここではストライプ幅を2μm程度とするこ
とにより基本横モードを得ることが可能となる。
n側電極108とp側電極110との間にp側電極11
0が正となるよう電圧を印加した時、ストライプ部では
pn接合に順方向バイアスが印加するため電流注入を行
うことができるが、ストライプ部の両側ではアンドープ
Zn5e層108が高抵抗であるため電流はほとんど流
れない。
第4図は、本発明の第2の実施例の半導体レーザの斜視
図である。第1の実施例と異なるのは、リブの形と形成
方法及びS i O*膜412がアンドープZn5e層
408上に堆積されでいる。401はn型GaAs!仮
、402は層厚0.5gmのn型GaAsバフフyJ1
5.4・03はffi厚1゜5gmのn mA flu
 、 s G 2L* 、 s A Sクラ9F届、4
04は層厚0.6μmのアンドープAβ。
、 、Gas −h A’活性層、405は、Ale 
s s Gas 、 s s Asバリアffl(MS
厚50人)と、AIl* −s h Gas 、 7&
 AsウェルF!! (ff460人)の30周期から
なる超格子構造をもつp型の先導波層であり、第1の半
導体層にあたる。406は、層厚1.5μmの第2の半
導体層としてのp層Aβ。、sGa。、、Asクラブト
35.407はA!層厚、5μmのp型GaAs=+7
タクト[,408は第3の半導体層として−のアンドー
プZn5e層である。
リプストライプの形成方法には、塩素のりアクティブ嚇
イオン・ビーム−エツチングを用いた。
この場合、p型GaAsコンタクト層407とp!!!
Aρe、5Gas、sAsクラフト層406に対する超
格子構造からなるp型光導波!405のエツチング速度
は小さくなるため、p型光ガイド届405の表面が露出
したところで易すくエツチングを止めることができる。
Alの組成比0.25と0.86からなるAflGaA
s超格子層のエツチング速度はAl。、、Ga、、、A
s層のエツチング速度の178以下となっている。
この半導体レーザの共Wi器力方向構造は、共振器端面
近傍ではストライプ幅が2.5μmの屈折率4波型をな
し、共振器の中央部分ではストライプ幅が30μmの利
得導波型となっている。このような形状を構成すること
により縦モードが多重モードとなると共に、非点収差は
1μm程度となり、戻り光ノイズに強く、レンズにより
レーザスポット径を1μm程度に絞れる。すなわち光磁
気ディスク等のピックアフクシステムに使用するのにf
allな半導体レーザとなる。SfO,g412は半4
体レーザへの注入電流をストライプ部にのみ流し、無効
電流を減らし、しきい値電流の低減をはかっている。
上記実施例では1回目のエピタキシャル成長層にAβG
aAs/GaAs系の化合物事4体を例に説明したが、
他の■−v族化合物半導体やその混晶を用いてもよいし
、第3の半導体層に電流を狭窄し、且リプストライプと
その両側での等価比節折率差を設けるためにZn5ef
flを用いたが、他のII−Vl族化合物半導体やその
混晶及び■−v族化合物半導体やその混晶であってもよ
いし、半導体形成方法にMOCVDを用いたが、他の形
成方法、例えば分子ビームエピタキシーを用いてもよい
〔発明の効果〕
以上詳細に説明したように、横モードを安定化するため
の屈折率差は第1の半導体層の厚さに大きく依存する。
そのため、本発明では第1の半導体層を超格子構造とし
、第2の半導体層とのエツチング選択比を上げることに
より、第1の半導体層表面が露出するよう、第2の半導
体層の一部を除去することが可能となり、横モードを再
現性よく制御することができるという効果を存する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の半導体レーザの出射断面図、fi2図
は従来の半4体レーザの出射断面図、第3図(a)〜(
d)は本発明の半導体レーザの製造工程図、第4図は第
1図とは異なる本発明の半導体レーザの斜視図である。 101 、21 、401 ・n型GaAs基板102
 、22 、402−n型G a A s バッファ層 103 、23 、403 ・n型AJ2GaAsクラ
ッド層 104 、 404−A Il G a A s活性層
105.25,405・・・p型光導波層10Ei、2
7,408・・・p型りラフト層107.28,407
・・・p型コンタクト層108.408−・・アンドー
プZ n S e届109・・・n側電極 110・・・n側電極 111.412 ・・・S  i O*24−p型Ga
A’s活性層  − 26・・・n型AρGaAs電流狭窄層以  上 /I/ 子≠図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 半導体活性層上に、超格子構造からなる第1の半導体層
    と、前記第1の半導体層上に配置されたリブストライプ
    状の第2の半導体層と、前記第1の半導体層上で且つ前
    記第2の半導体層の両側に配置された第3の半導体層か
    らなる層構造を含むことを特徴とする半導体レーザ。
JP27855787A 1987-11-04 1987-11-04 半導体レーザ Pending JPH01120884A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021187543A1 (ja) * 2020-03-19 2021-09-23 パナソニック株式会社 半導体レーザ素子

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021187543A1 (ja) * 2020-03-19 2021-09-23 パナソニック株式会社 半導体レーザ素子
JPWO2021187543A1 (ja) * 2020-03-19 2021-09-23

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