JPH01211990A - 半導体レーザ - Google Patents

半導体レーザ

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JPH01211990A
JPH01211990A JP3611088A JP3611088A JPH01211990A JP H01211990 A JPH01211990 A JP H01211990A JP 3611088 A JP3611088 A JP 3611088A JP 3611088 A JP3611088 A JP 3611088A JP H01211990 A JPH01211990 A JP H01211990A
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JP
Japan
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layer
semiconductor layer
type
semiconductor
etching
Prior art date
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Pending
Application number
JP3611088A
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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】 て産業上の利用分野〕 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くした半導体レ
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・オン・ザ・
エイティーンス・コンファレンス・オン・ソリッド・ス
テイト・デバイセズ・アンド・マテリアルズ 1986
年 173−176頁に記載されたが、詳細な説明を第
2図に示す、第2図は、従来の半導体レーザのレーザ出
射断面を表ツノしている。n型(100)GaAs基板
21.1〕型GaAsバッファ層22、n型A j o
、 ssG a 。
bsABクラッド層23、p型G a A S活性層2
4、ρ型A j 0.25G a 0.7SA S光導
波層25、n型Aj o、s Gao、s Ast流狭
窄層26、ρ型A、11゜27G a o7sA Sク
ラッド層27、p型G a A Sコンタクト層28か
ら形成されている。ここでn型Aj o、s Gao、
s A S電流狭窄層26は、エツチング選択性のない
6H2304: H202二H20液でエツチングされ
ていた。ここで言うエツチング選択性とは、電流狭窄層
26を光導波層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課題〕
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、A j z G a + −* A SのAjの組
成比Xの異なる2層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、分解
かはげしい過酸1ヒ水素水が倉よれるため、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
問題点を有していた。
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、エツチングを停止する
ための第1の半導体層と、エツチングされやすい超格子
構造からなる第2の半導体層の積層構造をきむ構造を採
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堤供
することを目的としている。
〔課題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、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超格子M造か
らなる第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型GaAs基板、102は層厚0.5μmのfll
型GaAsバフフッ、103は層厚1.5μmのn型A
j o、s G a o s A Sクラッド層、10
4は層厚的0.08μmのアンドープA J olsG
 a 0.75A S活性層、105は、層厚0.2μ
mのp型AJlo、 s G a O,7A S光導波
層であり、特許請求の範囲に記述した第1の半導体層に
あたる。106は、Ajo、b G ao4A sバリ
ア層(層厚60人)と、A j 0.4 G a o、
 b ASウェル層(層厚50人)の130の周期の超
格子構造からなるp型クラッド層であり、第2の半導体
層であり、107は層厚0.5μffIのp型Ga A
 sコンタクト層、108は第3の半導体層としてのア
ンドープZn5e層、109は、n1ll電極のNi/
AuGe/’Au層、110は、p側型、蚤のA u 
Z n / A u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、光閉じ込めの役目ら果た
す。すなわち、前者では、電流を中央のス1〜ライブ部
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、ストライプ部の等偏屈折率を、ストライプ
両側の等偏屈折率と比べて大きくし、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、屈折率導波機構により横モードを安定化させる。
次に、本発明のm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(a)〜(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バッファ層102、n型A j 
o、 s G a o、 s A Sクラッド層103
、アンドープA j o、sG a 0.7SA S活
性層104、p型光導波層105、p型All o、s
 Gao、s Asクラッド層106、p型GaAsコ
ンタクト層107を有機金属気相成長法(以下、M O
CV Dと略す)で順次形成した後、熱CVDで300
0Aの厚さのS i O2膜111を堆積する。
第3図(b)において、通常のフォトリソグラフィー工
程により、5iOzlllがGaAs基板101の<O
TT>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5iOzlllを
p型GaAs:2ンタクト層107とρ型クラッド層1
06の選択エツチング用マスクとしGaAs及びAJG
aAsのエッチャントであるH2SO4: 8H20□
:8H20でρ型クラッド層106の途中までエツチン
グする。
第3図(c)において、超格子構造からなるp型クラッ
ド層106とp型光導波層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:5
NH,F二1H2So、:8H202: 8H20でエ
ツチングすると、p型クラッド層106をエツチングし
、p型光導波層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。Ajlの組成比0.
6と0.4からなるAN GaAs超格子−層のエツチ
ング速度はAJ o、s Gao、t As層のエツチ
ング速度の10倍以上となっている。
第3図(d)において、MOCVDでアンドープZn5
e層108の選択埋め込み成長を行なった後、選択エツ
チングマスクとして使用したStO□111をフッ酸系
エッチャントで除去し、n型GaAs基板101を10
0μmの厚さに研磨した後、N i / A u G 
e / A uを蒸着しnll!l電極109を形成し
、p型GaAsコンタクト層107側にA u Z n
 / A 、uを蒸着しpill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L OC(1arae−optical−
cavity)と呼ばれるjflj 3uであり、A 
II o、 + %c a o、 85As活性層10
4からの光波をp型Ajo、1GaO,7AS光導波層
105にしみ出させ導波することにより、A J o、
 + sG a o、 a5A S活性層104での光
密度を低下させ、光導波ノー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
とで等値化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。
n1lll電極109とp側電極110との間にp側電
極110が正となるよう電圧を印加した時、ストライプ
部ではρn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5i0−膜412がアンドープZn5e層40
8上に堆積されている。401はn型GaAs基板、4
02は層厚0.5μfflのn型G a A sバフフ
ッ層、403は層厚1゜5 μrrtのrL型AJ o
、s Gao、s Asクラッド層、404は層厚0.
06μmのアンドープAJo、tsG a 0.75A
 S活性層、405は、層厚0.2umのp型光導波層
であり、第1の半導体層にあたる。
406は、AjO,6Gao4Asバリア層(層厚60
人)と、A j O,4G a o、 b A Sウェ
ル層(層厚50人)の130周期の超格子構造からなる
第2の半導体層としてのp型クラッド層、407は、層
厚0.5μmのρ型GaAsコンタクト層、408は第
3の半導体層としてのアンドープZn5C層である。
リブストライプの形成方法には、塩素のりアクティブ・
イオン・ビーム・エツチングを用いた。
この場合、超格子構造からなるp型クラッド層406に
対するp型Ajo、s Gao、t As光導波405
のエツチング速度は小さくなるため、p型光ガイド層4
05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。Ajの組成比0.4と0.6からなる
AjGaAs超格子層のエツチング速度はAN o、s
 Gao、t As層のエツチング速度の10倍以上と
なっている。
この半導体レーザの共振器方向の構造は、共振器端面近
傍ではストライプ幅が2.5μmの屈折率導波型をなし
、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
より樅モードが多重モードとなると共に、非点収差は1
μrn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
気ディスク等のビックアラクシステムに使用するのに最
適な半導体レーザとなる。SiO□WA412は半導体
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AjG
aAs/GaAs系の化合物半導体を例に説明したが、
他のIII−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、且リブストライ
プとその両側での等値化屈折率差を設けるためにZn5
e層を用いたが、他のn−Vl族化合物半導体やその混
晶を及びI−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2の半導体層を超格子構造とし
、第1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有する。
【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、第2図は
従来の半導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GaAsバッフr層 103.23.403 ・・・ロ型AjGaAsクラッド層 104.404 ・・・AjGaAs活性層 105.25.405 ・・・p型光導波層 106.27.406 ・・・p型クラッド層 107.28.407 ・・・p型コンタクト層 108.408 ・・・アンド−1ZnSe層 109・・・・n側電極 110・・・・pf!II電極 111.412 ・・・5iO2 211・・・・p型GaAs活性層 26・・・・n型AjG a A s電流狭窄層以上 出願人 セイコーエプソン株式会社

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 半導体活性層上に、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超格子構造から
    なる第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。
JP3611088A 1988-02-18 1988-02-18 半導体レーザ Pending JPH01211990A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2021187543A1 (ja) * 2020-03-19 2021-09-23

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2021187543A1 (ja) * 2020-03-19 2021-09-23
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

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