JPH02122585A - 半導体レーザの製造方法 - Google Patents
半導体レーザの製造方法Info
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- JPH02122585A JPH02122585A JP27650588A JP27650588A JPH02122585A JP H02122585 A JPH02122585 A JP H02122585A JP 27650588 A JP27650588 A JP 27650588A JP 27650588 A JP27650588 A JP 27650588A JP H02122585 A JPH02122585 A JP H02122585A
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- semiconductor laser
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- Semiconductor Lasers (AREA)
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)
光ディスクのピックアップ用、衛星間光通信用、YAG
レーザの励起用、その他の用途に、高信頼かつ100m
W以上の大出力の半導体レーザが望まれている0本発明
は、このような用途に用いられる大出力半導体レーザの
製造方法に関する。
レーザの励起用、その他の用途に、高信頼かつ100m
W以上の大出力の半導体レーザが望まれている0本発明
は、このような用途に用いられる大出力半導体レーザの
製造方法に関する。
(従来の技術)
第4図は、従来技術により得られる半導体レーザの構造
を示す断面図、第5図は、その製法の一例を示す(例え
ば、A、 Yo s h i k awaet al
IEEE Journal ofQuantu
m Electronics QE−23No、6
PP725−729(1987))、まず、第5図
を参照してこの半導体レーザの製造方法を説明する。n
型GaAs基板16上に(011>方向にウェットエツ
チングによりメサ26を形成しく第5図(a))、次に
有機金属気相成長法(Metal−OrganicVa
por Phase Epitaxy(以下MOV
PE法と略記する))を用いてn型A1o、 asG
a o s sA S JtEI 17、A 1 o、
r sG a o、 ssA s活性層18、p型A
1 o、 aSG a o、 ssA 8層19を順
次成長する(第5図(b))、この時、n型GaAs基
板16におけるメサ26上の成長層と平坦面上の成長層
はとぎれて成長してメサ27が形成される。これに続い
てn型A 1 o、 asG a o、 5sAs層2
0、p型A 10.45G a o、 ssA 5層2
1、P型GaAs層22を順次成長しく第5図(c))
、メサ27に到達するZn拡散層23、p電極24、n
電極25を形成して第4図の半導体レーザは完成する。
を示す断面図、第5図は、その製法の一例を示す(例え
ば、A、 Yo s h i k awaet al
IEEE Journal ofQuantu
m Electronics QE−23No、6
PP725−729(1987))、まず、第5図
を参照してこの半導体レーザの製造方法を説明する。n
型GaAs基板16上に(011>方向にウェットエツ
チングによりメサ26を形成しく第5図(a))、次に
有機金属気相成長法(Metal−OrganicVa
por Phase Epitaxy(以下MOV
PE法と略記する))を用いてn型A1o、 asG
a o s sA S JtEI 17、A 1 o、
r sG a o、 ssA s活性層18、p型A
1 o、 aSG a o、 ssA 8層19を順
次成長する(第5図(b))、この時、n型GaAs基
板16におけるメサ26上の成長層と平坦面上の成長層
はとぎれて成長してメサ27が形成される。これに続い
てn型A 1 o、 asG a o、 5sAs層2
0、p型A 10.45G a o、 ssA 5層2
1、P型GaAs層22を順次成長しく第5図(c))
、メサ27に到達するZn拡散層23、p電極24、n
電極25を形成して第4図の半導体レーザは完成する。
この半導体レーザのrJII遣方法では、結晶成長にM
OVPE法を用いているから、活性層がメサ27上とそ
れ以外の部分でとぎれて成長する。そこで、第4図の半
導体レーザにおいては、レーザ光がメサ27における活
性層18に閉じ込められて導波される。従って安定な基
本横モード発振が得られる。また、注入された電流は、
n型A1゜4SG a o、 ssA 8層20が電流
ブロック層となりZn拡散層23からメサ27上のp型
A1゜、SG a o、 ssA 8層19に狭窄され
る。したがって、第4図の半導体レーザの発振しきい値
は低い、さらに、上述の従来の製造方法では1回の結晶
成長でレーザ結晶が形成されるから、工程が簡単である
。
OVPE法を用いているから、活性層がメサ27上とそ
れ以外の部分でとぎれて成長する。そこで、第4図の半
導体レーザにおいては、レーザ光がメサ27における活
性層18に閉じ込められて導波される。従って安定な基
本横モード発振が得られる。また、注入された電流は、
n型A1゜4SG a o、 ssA 8層20が電流
ブロック層となりZn拡散層23からメサ27上のp型
A1゜、SG a o、 ssA 8層19に狭窄され
る。したがって、第4図の半導体レーザの発振しきい値
は低い、さらに、上述の従来の製造方法では1回の結晶
成長でレーザ結晶が形成されるから、工程が簡単である
。
(発明が解決しようとする課題)
この半導体レーザでは、活性層にそった方向の、レーザ
光に対する透過屈折率差が10−2〜I稈度となるから
、基本横モードを保つためには活性層18の幅が2〜3
μm以下である必要がある。半導体レーザの最高出力は
、レーザ共振器端面におけるレーザ光による端面破壊で
決まる。この端面破壊は、レーザ共振器端面の活性層に
おいて活性層の表面準位等によりレーザ光が吸収され、
吸収された光エネルギーが熱エネルギーに変わって活性
層を溶かずことに起因している。このようなタイプのレ
ーザでは光出力の限界は30〜50mW程度となる。し
たがって100mWを超える出力が必要とされる用途に
は用いることができない。
光に対する透過屈折率差が10−2〜I稈度となるから
、基本横モードを保つためには活性層18の幅が2〜3
μm以下である必要がある。半導体レーザの最高出力は
、レーザ共振器端面におけるレーザ光による端面破壊で
決まる。この端面破壊は、レーザ共振器端面の活性層に
おいて活性層の表面準位等によりレーザ光が吸収され、
吸収された光エネルギーが熱エネルギーに変わって活性
層を溶かずことに起因している。このようなタイプのレ
ーザでは光出力の限界は30〜50mW程度となる。し
たがって100mWを超える出力が必要とされる用途に
は用いることができない。
また、半導体レーザの信頼性は端面破壊光出力よりも低
い出力で用いるほどよくなるから、信頼性をij慮する
と使用できる光出力は30mW程度以下となってしまう
。
い出力で用いるほどよくなるから、信頼性をij慮する
と使用できる光出力は30mW程度以下となってしまう
。
本発明の目的は、レーザ光による端面破壊が起りにくい
高信頼の半導体レーザを得ることのできる製造方法を提
供することにある。
高信頼の半導体レーザを得ることのできる製造方法を提
供することにある。
(課題を解決するための手段)
本発明の半導体レーザの製造方法は、第1導電型の半導
体基板上に、活性層を含むダブルヘテロ41造の半導体
多層膜を形成してなる半導体レーザを製造する製造方法
において、前記半導体基板にストライプ状のメサを形成
する工程と、該メサを形成した前記半導体基板上に有機
金属気相成長法を用いて、第1導電型のクラッド層、第
1導電型の光ガイド層および活性層を順次に含むダブル
ヘテロ構造の半導体多層膜を形成する工程とを含み、前
記メサが<011>方向であり、該メサの幅が、前記半
導体レーザの共振器端面に相当する部分において3μm
以下であり、かつ前記半導体レーザの光増幅領域におい
ては3μm以上であり、これらの異なる幅のメサがテー
バ状に接続していることを特徴とする。
体基板上に、活性層を含むダブルヘテロ41造の半導体
多層膜を形成してなる半導体レーザを製造する製造方法
において、前記半導体基板にストライプ状のメサを形成
する工程と、該メサを形成した前記半導体基板上に有機
金属気相成長法を用いて、第1導電型のクラッド層、第
1導電型の光ガイド層および活性層を順次に含むダブル
ヘテロ構造の半導体多層膜を形成する工程とを含み、前
記メサが<011>方向であり、該メサの幅が、前記半
導体レーザの共振器端面に相当する部分において3μm
以下であり、かつ前記半導体レーザの光増幅領域におい
ては3μm以上であり、これらの異なる幅のメサがテー
バ状に接続していることを特徴とする。
(作用)
本発明の実施により得られる半導体レーザは、レーザ光
増幅領域においては従来技術による半導体レーザと同様
であるが、共振器端面においては基板に形成されたメサ
の幅が3μm以下であり、光ガイド層を成長する間にメ
サ上には光ガイド層が三角形状に形成され、その後のし
ばらくの間この上に成長が起こらない、したがって、光
ガイド層に続いて成長する活性層は、この部分において
は形成されず、活性層の後に成長するクラッド層が光ガ
イド層の上に被さるように成長する。この結果、半導体
レーザの共振器端面において活性層がなく、それよりも
バンドギャップの大きい、すなわちレーザ光に対して透
明な半導体層が露出することになる。したがって本発明
の方法により、共振器端面における光吸収がきわめて小
さい、すなわち端面破壊が起こりに<<、高い光出力ま
でレーザ動作を行なうことができる半導体レーザが得ら
れる。
増幅領域においては従来技術による半導体レーザと同様
であるが、共振器端面においては基板に形成されたメサ
の幅が3μm以下であり、光ガイド層を成長する間にメ
サ上には光ガイド層が三角形状に形成され、その後のし
ばらくの間この上に成長が起こらない、したがって、光
ガイド層に続いて成長する活性層は、この部分において
は形成されず、活性層の後に成長するクラッド層が光ガ
イド層の上に被さるように成長する。この結果、半導体
レーザの共振器端面において活性層がなく、それよりも
バンドギャップの大きい、すなわちレーザ光に対して透
明な半導体層が露出することになる。したがって本発明
の方法により、共振器端面における光吸収がきわめて小
さい、すなわち端面破壊が起こりに<<、高い光出力ま
でレーザ動作を行なうことができる半導体レーザが得ら
れる。
(実施例)
第1図は、本発明の一実施の方法により得られる半導体
レーザの構造の一例のレーザ共振器方向を含む面内の断
面図、第2図(a)、(b)はレーザ共振器方向に垂直
な面内における第1図の半導体レーザの断面図、第3図
(a)〜(e)はその製法の一例を示す工程図である。
レーザの構造の一例のレーザ共振器方向を含む面内の断
面図、第2図(a)、(b)はレーザ共振器方向に垂直
な面内における第1図の半導体レーザの断面図、第3図
(a)〜(e)はその製法の一例を示す工程図である。
なお、第2図<a)は第1図のA−A−線矢視断面図、
第2図(b)は第1図のB−B−線矢視断面図である。
第2図(b)は第1図のB−B−線矢視断面図である。
この半導体レーザの製法についてまず説明する。
第3図において、n型GaAs基板1に<oii>方向
にアンモニア、過酸化水素のエッチャントによりメサ1
2,14を形成する(第3図(a))。
にアンモニア、過酸化水素のエッチャントによりメサ1
2,14を形成する(第3図(a))。
この時、メサの頂上の幅はレーザ共振器端面に相当する
部分14で3μm、レーザ増幅領111112において
6μmとし、これら2つの領域の中間ではメサ幅がテー
パ状に変化することとする1次にMOVPEを用いてn
型A 1 o、s GaosAs層2、n型A 114
G a (1,4A S光ガイド層3、Alo、 +
sG a o、 asA S活性層4、P型A 1
o、s G a。、sAs層5を順次に成長する。この
時、n型GaAs基板1におけるメサ頂上の幅が3μm
以下の領域では(第3図(b))、メサ14上には三角
形状のメサ15が形成され、メサ15上にはしばらく成
長が起こらない、したがってn型A1(1,gGaos
A8層2、n型A 10.4G ao、i A S光ガ
イド層3の合計層厚を三角形のメサが形成される成長層
厚よりも0.2μm程度厚くしておけば、活性層4はメ
サ15上ではとぎれる。一方、n型GaAs基板1に形
成されたメサ頂上幅が6μmの領域では従来実施例と同
様に活性層4が形成される(第3図(c))、この後、
さらにMOVPE法によって、n型A 1 o、 5
G a −+ sAs層6、p型A 1 o、s Ga
o、s A s17、p型GaAs層8を順次に成長し
く第3図(d)。
部分14で3μm、レーザ増幅領111112において
6μmとし、これら2つの領域の中間ではメサ幅がテー
パ状に変化することとする1次にMOVPEを用いてn
型A 1 o、s GaosAs層2、n型A 114
G a (1,4A S光ガイド層3、Alo、 +
sG a o、 asA S活性層4、P型A 1
o、s G a。、sAs層5を順次に成長する。この
時、n型GaAs基板1におけるメサ頂上の幅が3μm
以下の領域では(第3図(b))、メサ14上には三角
形状のメサ15が形成され、メサ15上にはしばらく成
長が起こらない、したがってn型A1(1,gGaos
A8層2、n型A 10.4G ao、i A S光ガ
イド層3の合計層厚を三角形のメサが形成される成長層
厚よりも0.2μm程度厚くしておけば、活性層4はメ
サ15上ではとぎれる。一方、n型GaAs基板1に形
成されたメサ頂上幅が6μmの領域では従来実施例と同
様に活性層4が形成される(第3図(c))、この後、
さらにMOVPE法によって、n型A 1 o、 5
G a −+ sAs層6、p型A 1 o、s Ga
o、s A s17、p型GaAs層8を順次に成長し
く第3図(d)。
(e))、メサ13に到達するZn拡散層9、p g
、h 10、nな&ttを形成して第1図、第2図に示
す断面構造の半導体レーザは完成する(なお、第3図(
b)及び(d)は同図(a)のB−B−面における断面
図、第3図(c)及び(e)は同図(a)のA−A−面
における断面図である)。
、h 10、nな&ttを形成して第1図、第2図に示
す断面構造の半導体レーザは完成する(なお、第3図(
b)及び(d)は同図(a)のB−B−面における断面
図、第3図(c)及び(e)は同図(a)のA−A−面
における断面図である)。
(発明の効果)
本発明の実施により得られる半導体レーザは、第1図に
示すように、レーザ共振器端面に相当する部分において
、活性層がとぎれており、それに接する光ガイド層が露
出している。レーザ光は、活性層において増幅された後
、光ガイド層に導波されてレーザ共振器端面に達し、レ
ーザ共振器端面により反射されて再び活性層内で増幅を
受ける。
示すように、レーザ共振器端面に相当する部分において
、活性層がとぎれており、それに接する光ガイド層が露
出している。レーザ光は、活性層において増幅された後
、光ガイド層に導波されてレーザ共振器端面に達し、レ
ーザ共振器端面により反射されて再び活性層内で増幅を
受ける。
この半導体レーザでは、活性層が端面で露出せず、レー
ザ光に対して透明な光ガイド層を通ってレーザ光が出射
されるから、大光出力動作を行なってもレーザ端面が破
壊されることがない、さらに、レーザ増幅領域からレー
ザ端面部分へは光ガイド層を通して滑らかにレーザ光が
導波されるので、レーザ光の導波損失による発振しきい
値の上昇は小さくなる。これらの結果、この半導体レー
ザは、高い光出力まで端面破壊を起こすこと無く動作す
ることができる。なお、安定な基本横モード発振が得ら
れること、注入された電流はn型A 11.5Gao、
sAs層20が電流ブロック層となりZn拡散層23か
らメサ27上のP型A 1 o、%Gao、sAs層1
9に狭窄されるから、発振しきい値が低いこと、さらに
1回の結晶成長でレーザ結晶が形成されるので製法が簡
単であることは従来例と同様であることは言うまでもな
い。
ザ光に対して透明な光ガイド層を通ってレーザ光が出射
されるから、大光出力動作を行なってもレーザ端面が破
壊されることがない、さらに、レーザ増幅領域からレー
ザ端面部分へは光ガイド層を通して滑らかにレーザ光が
導波されるので、レーザ光の導波損失による発振しきい
値の上昇は小さくなる。これらの結果、この半導体レー
ザは、高い光出力まで端面破壊を起こすこと無く動作す
ることができる。なお、安定な基本横モード発振が得ら
れること、注入された電流はn型A 11.5Gao、
sAs層20が電流ブロック層となりZn拡散層23か
らメサ27上のP型A 1 o、%Gao、sAs層1
9に狭窄されるから、発振しきい値が低いこと、さらに
1回の結晶成長でレーザ結晶が形成されるので製法が簡
単であることは従来例と同様であることは言うまでもな
い。
第1図は本発明の一実施例の方法により得られる半導体
レーザの構造の一例のレーザ共振器方向を含む面内の断
面図、第2図(a)、(b)はレーザ共振器方向に垂直
な面内における第1図の半導体レーザの断面図、第3図
(a)〜(e)はその本発明の一実施例の方法を示ず工
程図、第4図は従来の製造方法により得られる半導体レ
ーザの構造を示す断面図、第5図は!4図の半導体レー
ザを製造する方法を示す工程図である。 1.16・・・n型GaAs基板、2.6−n型A 1
o、 s G a osA 8層、3− n型A1a
、nGao、aAs光ガイド層、4 、 18 ・=
A 1 o、 + 9G ao、asAs活性層、5.
7・ p型A l o、 s G ao、sAs層、8
.22・p型GaAs層、9゜23−−・n拡散層、1
0.24−p電極11.25・・・n電極、12,13
,14,15,26.27・・・メサ、17.20・−
n型A 1 o、 4sG a ass A 8層、1
9.21・p型A 10.4SG a o、 ssA
8層。
レーザの構造の一例のレーザ共振器方向を含む面内の断
面図、第2図(a)、(b)はレーザ共振器方向に垂直
な面内における第1図の半導体レーザの断面図、第3図
(a)〜(e)はその本発明の一実施例の方法を示ず工
程図、第4図は従来の製造方法により得られる半導体レ
ーザの構造を示す断面図、第5図は!4図の半導体レー
ザを製造する方法を示す工程図である。 1.16・・・n型GaAs基板、2.6−n型A 1
o、 s G a osA 8層、3− n型A1a
、nGao、aAs光ガイド層、4 、 18 ・=
A 1 o、 + 9G ao、asAs活性層、5.
7・ p型A l o、 s G ao、sAs層、8
.22・p型GaAs層、9゜23−−・n拡散層、1
0.24−p電極11.25・・・n電極、12,13
,14,15,26.27・・・メサ、17.20・−
n型A 1 o、 4sG a ass A 8層、1
9.21・p型A 10.4SG a o、 ssA
8層。
Claims (1)
- 第1導電型の半導体基板上に、活性層を含むダブルヘテ
ロ構造の半導体多層膜を形成してなる半導体レーザを製
造する製造方法において、前記半導体基板にストライプ
状のメサを形成する工程と、該メサを形成した前記半導
体基板上に有機金属気相成長法を用いて、第1導電型の
クラッド層、第1導電型の光ガイド層および活性層を順
次に含むダブルヘテロ構造の半導体多層膜を形成する工
程とを含み、前記メサが<011>方向であり、該メサ
の幅が、前記半導体レーザの共振器端面に相当する部分
において3μm以下であり、かつ前記半導体レーザの光
増幅領域においては3μm以上であり、これらの異なる
幅のメサがテーパ状に接続していることを特徴とする半
導体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27650588A JPH02122585A (ja) | 1988-10-31 | 1988-10-31 | 半導体レーザの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27650588A JPH02122585A (ja) | 1988-10-31 | 1988-10-31 | 半導体レーザの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02122585A true JPH02122585A (ja) | 1990-05-10 |
Family
ID=17570399
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27650588A Pending JPH02122585A (ja) | 1988-10-31 | 1988-10-31 | 半導体レーザの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02122585A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009071172A (ja) * | 2007-09-14 | 2009-04-02 | Sony Corp | 半導体発光素子及びその製造方法、並びに、下地層の形成方法 |
-
1988
- 1988-10-31 JP JP27650588A patent/JPH02122585A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009071172A (ja) * | 2007-09-14 | 2009-04-02 | Sony Corp | 半導体発光素子及びその製造方法、並びに、下地層の形成方法 |
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