JPH03196688A - 半導体レーザおよびその製造方法 - Google Patents
半導体レーザおよびその製造方法Info
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- JPH03196688A JPH03196688A JP1337120A JP33712089A JPH03196688A JP H03196688 A JPH03196688 A JP H03196688A JP 1337120 A JP1337120 A JP 1337120A JP 33712089 A JP33712089 A JP 33712089A JP H03196688 A JPH03196688 A JP H03196688A
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- type
- cladding layer
- conductivity type
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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ＡｌＧａＩｎＰなどの材料で構成され、横モー
ドが制御された半導体レーザおよびその製造方法に関す
る。
ドが制御された半導体レーザおよびその製造方法に関す
る。
従来の技術
７００ｎｍ以下の可視光の波長で発光する半導体レーザ
は光ディスク、レーザプリンタ、バーコードリーダなど
に用いる光源として注目されている。中でもＧａＡｓを
基板とし、これに格子整合するＧ ａｓ、ｓ Ｉ ｎｔ
ａ、ｓＰ （以下の説明ではＧａＩｎＰと略記する）ま
たは（Ａ ｌ ｘＧ ａ Ｉ−Ｘ） Ｑ、６ Ｉ ｎｓ
、６Ｐ（以下の説明ではＡｌＧａＩｎＰと略記する）を
活性層、ＡｌＧａＩｎＰをクラッド層とするダブルヘテ
ロ接合型半導体レーザはＧａＡｓに格子整合する■−■
族化合物半導体の中で最も短い波長の光を出すことがで
きるので可視光半導体レーザの材料として有望である。
は光ディスク、レーザプリンタ、バーコードリーダなど
に用いる光源として注目されている。中でもＧａＡｓを
基板とし、これに格子整合するＧ ａｓ、ｓ Ｉ ｎｔ
ａ、ｓＰ （以下の説明ではＧａＩｎＰと略記する）ま
たは（Ａ ｌ ｘＧ ａ Ｉ−Ｘ） Ｑ、６ Ｉ ｎｓ
、６Ｐ（以下の説明ではＡｌＧａＩｎＰと略記する）を
活性層、ＡｌＧａＩｎＰをクラッド層とするダブルヘテ
ロ接合型半導体レーザはＧａＡｓに格子整合する■−■
族化合物半導体の中で最も短い波長の光を出すことがで
きるので可視光半導体レーザの材料として有望である。
第３図に従来の横モード制御型のＡｌＧａＩｎＰ系半導
体レーザのおのおのの製作工程における断面構造を示す
。まず最初に第３図（ａ）に示すように、（１００）面
を主面とするｎ型ＧａＡｓ基板３０１の表面に、ｎ型Ａ
ｌＧａ１ｎＰクラッド層３０２、ＧａＩｎＰ活性層３０
３、ｐ型ＡｌＧａ Ｉ ｎＰクラッド層３０４、ｐ型Ｇ
ａＩｎＰバッファ層３０５をＭｏ−ｖｐＥ法（有機金属
気相成長法）で順次結晶成長する。次に、＜０１１＞方
向にストライブ状に形成した５ｉ０２膜３０６をマスク
としてｐ型Ｇａ１ｎＰバッファ層３０５を例えばＣＣ１
４ガスを用いたＲＩＥ（反応性イオンエツチング）によ
りエツチングし、さらにｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
３０４を例えば４０℃の熱濃硫酸でエツチングすると第
３図（ｂ）に示すようになる。次にＳｉＯ２膜３０６を
マスクとじてＭＯ−ＶＰＥ法によりｎ型ＧａＡｓ電流ブ
ロック層３０７を選択的に結晶成長すると第３図（Ｃ）
に示すようになる。選択成長のマスクとして用いたＳｉ
Ｏ２膜３０６を除去したのち全面にｐ型ＧａＡｓコンタ
クト層３０８をＭＯ−ＶＰＥ法により結晶成長すると第
３図（ｄ）に示すようにストライブが埋め込まれる。最
後に表面にＡｕ／Ｚｎ／Ａｕからなるｐ型オーミックコ
ンタクト層３０９を形成し、裏面を研石およびエツチン
グして基板を薄くしたのちＡｕ−Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕから
なるｎ型オーミックコンタクト層３．１０を形成すると
第３図（ｅ）に示すように従来の横モード制御型のＡｌ
ＧａＩｎＰ系半導体レーザが完成する。
体レーザのおのおのの製作工程における断面構造を示す
。まず最初に第３図（ａ）に示すように、（１００）面
を主面とするｎ型ＧａＡｓ基板３０１の表面に、ｎ型Ａ
ｌＧａ１ｎＰクラッド層３０２、ＧａＩｎＰ活性層３０
３、ｐ型ＡｌＧａ Ｉ ｎＰクラッド層３０４、ｐ型Ｇ
ａＩｎＰバッファ層３０５をＭｏ−ｖｐＥ法（有機金属
気相成長法）で順次結晶成長する。次に、＜０１１＞方
向にストライブ状に形成した５ｉ０２膜３０６をマスク
としてｐ型Ｇａ１ｎＰバッファ層３０５を例えばＣＣ１
４ガスを用いたＲＩＥ（反応性イオンエツチング）によ
りエツチングし、さらにｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
３０４を例えば４０℃の熱濃硫酸でエツチングすると第
３図（ｂ）に示すようになる。次にＳｉＯ２膜３０６を
マスクとじてＭＯ−ＶＰＥ法によりｎ型ＧａＡｓ電流ブ
ロック層３０７を選択的に結晶成長すると第３図（Ｃ）
に示すようになる。選択成長のマスクとして用いたＳｉ
Ｏ２膜３０６を除去したのち全面にｐ型ＧａＡｓコンタ
クト層３０８をＭＯ−ＶＰＥ法により結晶成長すると第
３図（ｄ）に示すようにストライブが埋め込まれる。最
後に表面にＡｕ／Ｚｎ／Ａｕからなるｐ型オーミックコ
ンタクト層３０９を形成し、裏面を研石およびエツチン
グして基板を薄くしたのちＡｕ−Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕから
なるｎ型オーミックコンタクト層３．１０を形成すると
第３図（ｅ）に示すように従来の横モード制御型のＡｌ
ＧａＩｎＰ系半導体レーザが完成する。
この従来のレーザにおいて、ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック
層３０７は電気的には電流の狭窄層の役割を果たし、光
に対してはｐ型ＡｌＧａ１ｎＰクラッド層３０４よりも
屈折率が太きくＧａ１ｎＰ活性層３０３で発光した光を
吸収するので吸収型のアンチ導波層の役割を果たしてい
る。そのため、この従来の横モード制御型のＡｌＧａＩ
ｎＰ系半導体レーザは低しきい値でレーザ発振する。
層３０７は電気的には電流の狭窄層の役割を果たし、光
に対してはｐ型ＡｌＧａ１ｎＰクラッド層３０４よりも
屈折率が太きくＧａ１ｎＰ活性層３０３で発光した光を
吸収するので吸収型のアンチ導波層の役割を果たしてい
る。そのため、この従来の横モード制御型のＡｌＧａＩ
ｎＰ系半導体レーザは低しきい値でレーザ発振する。
発明が解決しようとする課題
このような従来の横モード制御型のＡｌＧａＩｎＰ系半
導体レーザにおいては、横モードの制御が行なわれては
いるものの活性層と平行な方向の屈折率による光の閉じ
こめは行なわれてはおらず利得導波性が強く残るため活
性層と平行な方向の導波光の波面が曲がってしまい、そ
の結果として大きな非点隔差ができてしまうという問題
点があった。従って従来の横モード制御型のＡｌＧａＩ
ｎＰ系半導体レーザを光学機器に応用しようとする場合
、通常の凸レンズ−枚ではレーザ光を平行光にしたり一
点に集光したりすることができないため応用範囲が限定
されてしまっていた。
導体レーザにおいては、横モードの制御が行なわれては
いるものの活性層と平行な方向の屈折率による光の閉じ
こめは行なわれてはおらず利得導波性が強く残るため活
性層と平行な方向の導波光の波面が曲がってしまい、そ
の結果として大きな非点隔差ができてしまうという問題
点があった。従って従来の横モード制御型のＡｌＧａＩ
ｎＰ系半導体レーザを光学機器に応用しようとする場合
、通常の凸レンズ−枚ではレーザ光を平行光にしたり一
点に集光したりすることができないため応用範囲が限定
されてしまっていた。
さらに、上述のように活性層に平行な方向の屈折率によ
る光の閉じこめは行なわれていないため発光スポットが
活性層に平行な方向に拡がり出射光の活性層に平行な方
向の放射角θ１１が小さくなってしまっていた。従って
光放射角はθ１１×θ＝９Ｘ３Ｂ’ と偏平になってし
まうという問題点もあった。
る光の閉じこめは行なわれていないため発光スポットが
活性層に平行な方向に拡がり出射光の活性層に平行な方
向の放射角θ１１が小さくなってしまっていた。従って
光放射角はθ１１×θ＝９Ｘ３Ｂ’ と偏平になってし
まうという問題点もあった。
また、ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層は活性層で発光した
光を吸収するので活性層を導波する光に対しては損失と
なるためこの損失の分だけ発振しきい値が増加するとい
う問題点もあった。
光を吸収するので活性層を導波する光に対しては損失と
なるためこの損失の分だけ発振しきい値が増加するとい
う問題点もあった。
そのほかの問題点としては、横モードを制御するために
ストライプの両側のｐ型ＡｌＧａ１ｎＰクラッド層の厚
さを薄くするとその部分でのパンチスルーが起こりやす
くなりリーク電流が増加してしまうということもあった
。
ストライプの両側のｐ型ＡｌＧａ１ｎＰクラッド層の厚
さを薄くするとその部分でのパンチスルーが起こりやす
くなりリーク電流が増加してしまうということもあった
。
課題を解決するための手段
本発明はこのような従来の横モード制御型のＡｌＧａＩ
ｎＰ系半導体レーザにおける問題点を解決するためにな
されたもので、（１） Ｇ ａ Ａ ｓ基板上にｎ型Ａ
ｌＩｎＰクラッド層、活性層およびｐ型ＡｌＧａＩｎＰ
クラッド層を有し、ストライプの両側のｐ型ＡｌＧａＩ
ｎＰクラッド層の表面にｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
よりも屈折率の低いｎ型ＡｌＧａＩｎＰあるいはＡｌＩ
ｎＰ閉じ込め層が形成され、ストライプ上のｐ型ＡｌＧ
ａＩｎＰクラッド層の表面にｐ型ＡｌＧａＩｎＰ埋め込
み層が形成されている手段、 （２）ＧａＡｓ基板上に
ｎ型ＡｌＩｎＰクラッド層、活性層およびストライプ部
分で厚さが厚くなったｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層を
有し、ストライプの両側のｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド
層の表面にｐ型ＡｌＧａ Ｉ ｎＰクラッド層よりも屈
折率の低いｎ型ＡｌＧａＩｎＰあるいはＡｌＩｎＰ閉じ
込め層が形成されている手段を有するものである。
ｎＰ系半導体レーザにおける問題点を解決するためにな
されたもので、（１） Ｇ ａ Ａ ｓ基板上にｎ型Ａ
ｌＩｎＰクラッド層、活性層およびｐ型ＡｌＧａＩｎＰ
クラッド層を有し、ストライプの両側のｐ型ＡｌＧａＩ
ｎＰクラッド層の表面にｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
よりも屈折率の低いｎ型ＡｌＧａＩｎＰあるいはＡｌＩ
ｎＰ閉じ込め層が形成され、ストライプ上のｐ型ＡｌＧ
ａＩｎＰクラッド層の表面にｐ型ＡｌＧａＩｎＰ埋め込
み層が形成されている手段、 （２）ＧａＡｓ基板上に
ｎ型ＡｌＩｎＰクラッド層、活性層およびストライプ部
分で厚さが厚くなったｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層を
有し、ストライプの両側のｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド
層の表面にｐ型ＡｌＧａ Ｉ ｎＰクラッド層よりも屈
折率の低いｎ型ＡｌＧａＩｎＰあるいはＡｌＩｎＰ閉じ
込め層が形成されている手段を有するものである。
また、製造方法においては（３）Ｇ’ａＡｓ基板上にｎ
型ＡｌＩｎＰクラッド層、活性層、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ
クラッド層およびｎ型ＡｌＩｎＰ閉じ込め層を形成する
工程、ｎ型ＡｌＩｎＰ閉じ込め層を選択的にエツチング
してストライプ状の溝を形成する工程する工程、ストラ
イプ状の溝およびｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層の表面
にｐ型ＡｌＧａＩｎＰ埋め込み層を形成する工程を備え
た手段を提供するものである。
型ＡｌＩｎＰクラッド層、活性層、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ
クラッド層およびｎ型ＡｌＩｎＰ閉じ込め層を形成する
工程、ｎ型ＡｌＩｎＰ閉じ込め層を選択的にエツチング
してストライプ状の溝を形成する工程する工程、ストラ
イプ状の溝およびｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層の表面
にｐ型ＡｌＧａＩｎＰ埋め込み層を形成する工程を備え
た手段を提供するものである。
作用
上述の本発明の手段により本発明は、以下のような作用
効果を有する。
効果を有する。
手段（１）および（２）においてはｎ型ＡｌＩｎＰクラ
ッド層の屈折率の方がｐ型ＡｌＧａ１ｎＰクラッド層の
屈折率よりも低いので光はｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド
層の方に大きくしみだし、ストライプの両側に設けられ
、たＡｌＧａＩｎＰクラッド層よりも屈折率の小さいｎ
型ＡｌＧａＩｎＰあるいはＡｌＩｎＰ閉じ込め層により
、活性層と平行な方向にも効率よく光を閉じこめて導波
させることができる。また、上述のように光はｐ型Ａｌ
ＧａＩｎＰクラッド層の方に大きくしみだすので屈折率
による閉じ込めの効果を得るのにｐ型ＡｌＧａＩｎＰク
ラッド層の厚さを厚くすることができるので、パンチス
ルーが起こりにくくリーク電流が少なくなる。さらに、
光がｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層の方に大きくしみだ
すので活性層に垂直な方向に発光スポットが大きくなり
、またｎ型ＡｌＩｎＰ閉じ込め層によって光が閉じ込め
られるので活性層に平行な方向の発光スポットは小さく
なる。従って、端面からの光の放射角は円に近くなる。
ッド層の屈折率の方がｐ型ＡｌＧａ１ｎＰクラッド層の
屈折率よりも低いので光はｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド
層の方に大きくしみだし、ストライプの両側に設けられ
、たＡｌＧａＩｎＰクラッド層よりも屈折率の小さいｎ
型ＡｌＧａＩｎＰあるいはＡｌＩｎＰ閉じ込め層により
、活性層と平行な方向にも効率よく光を閉じこめて導波
させることができる。また、上述のように光はｐ型Ａｌ
ＧａＩｎＰクラッド層の方に大きくしみだすので屈折率
による閉じ込めの効果を得るのにｐ型ＡｌＧａＩｎＰク
ラッド層の厚さを厚くすることができるので、パンチス
ルーが起こりにくくリーク電流が少なくなる。さらに、
光がｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層の方に大きくしみだ
すので活性層に垂直な方向に発光スポットが大きくなり
、またｎ型ＡｌＩｎＰ閉じ込め層によって光が閉じ込め
られるので活性層に平行な方向の発光スポットは小さく
なる。従って、端面からの光の放射角は円に近くなる。
また手段（３）の製造方法では結晶成長が２回でありし
かも選択成長を必要としない。また、従来例に比べてス
トライプの幅を狭くすることができるので端面からの光
の放射角をより円に近くすることができる。
かも選択成長を必要としない。また、従来例に比べてス
トライプの幅を狭くすることができるので端面からの光
の放射角をより円に近くすることができる。
実施例
以下、本発明を実施例にしたがって説明する。
第１図に本発明の一実施例のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レ
ーザの各製造工程における模式的断面構造図を示す。ま
ず最初に第１図（ａ）に示すように、例えば（１００）
面を主面とするｎ型ＧａＡｓ基板１０１の表面に、ｎ型
ＡｌＩｎＰクラッド層１０２（例えばキャリア密度５Ｘ
１０”ｃｍ−３厚さ１μｍ）、Ｇａ Ｉ ｎＰ活性層１
０３（例えば厚さ０．０７μｍ）、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ
クラッド層１０４（例えばＸ＝０．６、キャリア密度１
×１０”ｃｒｒｒ３ 厚さ０．２μｍ）、ｎ型ＡＩ Ｉ
ｎＰ閉じ込め層１０５（例えばキャリア密度３×１０”
ｃｍ−” 厚さ０．５μｍ）、ｐ型Ｇａ Ｉ ｎＰ保
護層１０６（例えばキャリア密度５Ｘ１０”ｃｍ−”
厚さ０．２μｍ）をＭＯ−ＶＰＥ法でｎ型ＧａＡｓ基
板１０１に格子整合させて順次結晶成長する。
ーザの各製造工程における模式的断面構造図を示す。ま
ず最初に第１図（ａ）に示すように、例えば（１００）
面を主面とするｎ型ＧａＡｓ基板１０１の表面に、ｎ型
ＡｌＩｎＰクラッド層１０２（例えばキャリア密度５Ｘ
１０”ｃｍ−３厚さ１μｍ）、Ｇａ Ｉ ｎＰ活性層１
０３（例えば厚さ０．０７μｍ）、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ
クラッド層１０４（例えばＸ＝０．６、キャリア密度１
×１０”ｃｒｒｒ３ 厚さ０．２μｍ）、ｎ型ＡＩ Ｉ
ｎＰ閉じ込め層１０５（例えばキャリア密度３×１０”
ｃｍ−” 厚さ０．５μｍ）、ｐ型Ｇａ Ｉ ｎＰ保
護層１０６（例えばキャリア密度５Ｘ１０”ｃｍ−”
厚さ０．２μｍ）をＭＯ−ＶＰＥ法でｎ型ＧａＡｓ基
板１０１に格子整合させて順次結晶成長する。
次に、表面に堆積してパターン形成した５ｉＯ２Ｈ１０
７をマスクとして、例えば＜０１１＞方向に例えば幅３
μｍのストライプ杖にｐ型Ｇａ１ｎＰ保護層１０６を例
えばＣＣＩＪガスを用いたＲＩＥによりエツチングし、
さらにｎ型ＡｌＩｎＰ閉じ込め層１０５を例えばＨＣｌ
： ＨａＰ Ｏａ＝ １ ：１０の混合液でエツチン
グすると、第１図（ｂ）に示すように溝１０が形成され
る。この実施例ではストライプ溝１０を＜０１１＞方向
に形成しているのでストライプの両側面のｎ型ＡｌＩｎ
Ｐ閉じ込め層１０５は順メサ形状にエツチングされる。
７をマスクとして、例えば＜０１１＞方向に例えば幅３
μｍのストライプ杖にｐ型Ｇａ１ｎＰ保護層１０６を例
えばＣＣＩＪガスを用いたＲＩＥによりエツチングし、
さらにｎ型ＡｌＩｎＰ閉じ込め層１０５を例えばＨＣｌ
： ＨａＰ Ｏａ＝ １ ：１０の混合液でエツチン
グすると、第１図（ｂ）に示すように溝１０が形成され
る。この実施例ではストライプ溝１０を＜０１１＞方向
に形成しているのでストライプの両側面のｎ型ＡｌＩｎ
Ｐ閉じ込め層１０５は順メサ形状にエツチングされる。
次に５ｉ０２膜１０７を除去した後全面にｐ型ＡｌＧａ
ＩｎＰ埋め込み層１０８（例えばｘ＝０． ６、キャリ
ア密度ｌＸ１０１”ｃｍ−” 厚さ０．５μｍ）、ｐ
型ＧａＩｎＰバッファ層１０９（例えばキャリア密度３
Ｘ１０”ｃｍ−” 厚さ０．２μｍ）およびｐ型Ｇａ
Ａｓキャップ層１１０（例えばキャリア密度５Ｘ１０”
ｃｍ−” 厚さ２μｍ）をＭＯＶＰＥ法により順次結
晶成長する。最後に表面にＣｒ／Ａｕからなるｐ側オー
ミックコンタクト電極１１１を形成し、裏面を研磨およ
びエツチングして基板を薄くしたのちＡ ｕ −Ｇ ｅ
／ Ｎ ｉ ／ Ａ ｕからなるｎ側オーミックコン
タクト電極１１２を形成すると第１図（Ｃ）に示すよう
に本発明の一実施例のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザが
完成する。
ＩｎＰ埋め込み層１０８（例えばｘ＝０． ６、キャリ
ア密度ｌＸ１０１”ｃｍ−” 厚さ０．５μｍ）、ｐ
型ＧａＩｎＰバッファ層１０９（例えばキャリア密度３
Ｘ１０”ｃｍ−” 厚さ０．２μｍ）およびｐ型Ｇａ
Ａｓキャップ層１１０（例えばキャリア密度５Ｘ１０”
ｃｍ−” 厚さ２μｍ）をＭＯＶＰＥ法により順次結
晶成長する。最後に表面にＣｒ／Ａｕからなるｐ側オー
ミックコンタクト電極１１１を形成し、裏面を研磨およ
びエツチングして基板を薄くしたのちＡ ｕ −Ｇ ｅ
／ Ｎ ｉ ／ Ａ ｕからなるｎ側オーミックコン
タクト電極１１２を形成すると第１図（Ｃ）に示すよう
に本発明の一実施例のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザが
完成する。
なお、上述の本発明の一実施例の中でｎ型ＡｌＩｎＰ閉
じ込め層１０５の代わりにｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド
層１０４よりも屈折率の低いｎ型ＡｌＧａＩｎＰを用い
ても良い。
じ込め層１０５の代わりにｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド
層１０４よりも屈折率の低いｎ型ＡｌＧａＩｎＰを用い
ても良い。
上述の本発明の一実施例の特徴とするところは構造的に
はｎ型ＡｌＩｎＰクラッド層１０２の屈折率の方がｐ型
ＡｌＧａ１ｎＰクラッド層１０４の屈折率よりも低いの
で第２図（ａ）に示すように光はｐ型ＡｌＧａＩｎＰク
ラッド層１０４の方に大きくしみだす。第２図（ｂ）は
ストライプに平行な方向の導波モードの光強度分布を従
来例と上述の本発明の一実施例とで比較したものである
。
はｎ型ＡｌＩｎＰクラッド層１０２の屈折率の方がｐ型
ＡｌＧａ１ｎＰクラッド層１０４の屈折率よりも低いの
で第２図（ａ）に示すように光はｐ型ＡｌＧａＩｎＰク
ラッド層１０４の方に大きくしみだす。第２図（ｂ）は
ストライプに平行な方向の導波モードの光強度分布を従
来例と上述の本発明の一実施例とで比較したものである
。
第２図（ｂ）に示すようにストライプの両側に設けられ
たＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０４よりも屈折率の小さ
いＡｌＩｎＰ層１０５層上０５ＧａＩｎＰ活性層１０３
と平行な方向にも効率よく光を閉じこめて導波できるこ
とがわかる。また、上述のように光はｐ型ＡｌＧａＩｎ
Ｐクラッド層１０４の方に大きくしみだすので屈折率に
よる閉じ込めの効果を得るのにｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラ
ッド層１０４の厚さを厚くすることができるので、バン
チスルーが起こりにく〈従来例よりもリーク電流が少な
くなる。さらに、光がｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１
０４の方に大きくしみだすので活性層に垂直な方向に発
光スポットが大きくなり、またｎ型ＡｌＩｎＰ閉じ込め
層１０５によって光が閉じ込められるので活性層に平行
な方向の発光スポットは小さくなる。第２図（Ｃ）に従
来例と本発明の一実施例とで遠視野像を比較したもので
ある。本発明では活性層に垂直な方向では発光スポット
が大きくなるため放射角は小さくなり、また活性層に平
行な方向では発光スポットが小さくなるため放射角が大
きくなる。従って、遠視野像は第２図（Ｃ）に示すよう
に円に近くなる。
たＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０４よりも屈折率の小さ
いＡｌＩｎＰ層１０５層上０５ＧａＩｎＰ活性層１０３
と平行な方向にも効率よく光を閉じこめて導波できるこ
とがわかる。また、上述のように光はｐ型ＡｌＧａＩｎ
Ｐクラッド層１０４の方に大きくしみだすので屈折率に
よる閉じ込めの効果を得るのにｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラ
ッド層１０４の厚さを厚くすることができるので、バン
チスルーが起こりにく〈従来例よりもリーク電流が少な
くなる。さらに、光がｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１
０４の方に大きくしみだすので活性層に垂直な方向に発
光スポットが大きくなり、またｎ型ＡｌＩｎＰ閉じ込め
層１０５によって光が閉じ込められるので活性層に平行
な方向の発光スポットは小さくなる。第２図（Ｃ）に従
来例と本発明の一実施例とで遠視野像を比較したもので
ある。本発明では活性層に垂直な方向では発光スポット
が大きくなるため放射角は小さくなり、また活性層に平
行な方向では発光スポットが小さくなるため放射角が大
きくなる。従って、遠視野像は第２図（Ｃ）に示すよう
に円に近くなる。
さらに、Ｇ ａ Ｉ ｎＰ活性層１０３に平行な方向お
よび垂直な方向ともに安定に屈折率導波されるので非点
隔差も従来例で示したレーザよりもはるかに小さくなる
という特徴もある。
よび垂直な方向ともに安定に屈折率導波されるので非点
隔差も従来例で示したレーザよりもはるかに小さくなる
という特徴もある。
従って、ｎ型ＡｌＩｎＰ閉じ込め層１０５は屈折率によ
る光閉じ込めのためのものであるからｐ型ＡｌＧａ■ｎ
Ｐクラッド層１０４よりもＡｌ組成が大きく屈折率が低
いｎ型ＡｌＧａＩｎＰ層あるいはｎ型ＡｌＧａＡｓ層で
あっても良いことはもちろんである。
る光閉じ込めのためのものであるからｐ型ＡｌＧａ■ｎ
Ｐクラッド層１０４よりもＡｌ組成が大きく屈折率が低
いｎ型ＡｌＧａＩｎＰ層あるいはｎ型ＡｌＧａＡｓ層で
あっても良いことはもちろんである。
また本発明の一実施例の製造方法では結晶成長が２回で
ありしかも選択成長を必要としない。また、従来例に比
べてストライプの幅を狭くすることができるので端面か
らの光の放射角をより円に近（することができる。
ありしかも選択成長を必要としない。また、従来例に比
べてストライプの幅を狭くすることができるので端面か
らの光の放射角をより円に近（することができる。
また、上述の本発明の一実施例の説明においてｐ型Ａｌ
ＧａＩｎＰ埋め込み層１０８の表面にｐ型Ｇａ Ｉ ｎ
Ｐバッファ層１０９を層成０９構造について説明したが
、これはｐ型ＡｌＧａＩｎＰ埋め込み層１０８とｐ型Ｇ
ａ Ｉ ｎＰバッファ層１゜９との界面あるいはｐ型Ｇ
ａ Ｉ ｎＰバッファ層１０９と層成０９Ａｓキャップ
層１１０との界面のへテロ接合界面に存在する価電子帯
のスパイクによる電流のバリア効果を低減するために挿
入されるものであり、これらの各層のキャリア密度を高
くすればｐ型ＧａＩｎＰバッファ層１０９は不要である
。
ＧａＩｎＰ埋め込み層１０８の表面にｐ型Ｇａ Ｉ ｎ
Ｐバッファ層１０９を層成０９構造について説明したが
、これはｐ型ＡｌＧａＩｎＰ埋め込み層１０８とｐ型Ｇ
ａ Ｉ ｎＰバッファ層１゜９との界面あるいはｐ型Ｇ
ａ Ｉ ｎＰバッファ層１０９と層成０９Ａｓキャップ
層１１０との界面のへテロ接合界面に存在する価電子帯
のスパイクによる電流のバリア効果を低減するために挿
入されるものであり、これらの各層のキャリア密度を高
くすればｐ型ＧａＩｎＰバッファ層１０９は不要である
。
、また、上述の本発明の一実施例において導電型は逆で
あっても良いことはいうまでもない。しかし、本発明の
一実施例で説明した導電型の場合ｎ型ＡｌＩｎＰクラッ
ド層１０２は間接遷移型でΔＥｃはｘ＝０．６のＡｌＧ
ａＩｎＰよりも小さくなるが、ΔＥｖは大きくなるので
ｐ型ＡｌＧａ１ｎＰクラッド層１０４からＧａＩｎＰ活
性層１０３に注入された正孔に対してはバリアの高さが
高くなりリーク電流が小さくなるという特徴がある。
あっても良いことはいうまでもない。しかし、本発明の
一実施例で説明した導電型の場合ｎ型ＡｌＩｎＰクラッ
ド層１０２は間接遷移型でΔＥｃはｘ＝０．６のＡｌＧ
ａＩｎＰよりも小さくなるが、ΔＥｖは大きくなるので
ｐ型ＡｌＧａ１ｎＰクラッド層１０４からＧａＩｎＰ活
性層１０３に注入された正孔に対してはバリアの高さが
高くなりリーク電流が小さくなるという特徴がある。
なお、従来例においてｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３
０２のかわりにｎ型ＡｌＩｎＰクラッド層を用い、ｎ型
ＧａＡｓ電流ブロック層３０７のかわりにｎ型ＡｌＩｎ
Ｐ閉じ込め層を用いた場合にも、上記本発明の一実施例
で説明したのと同様であることはいうまでもない。
０２のかわりにｎ型ＡｌＩｎＰクラッド層を用い、ｎ型
ＧａＡｓ電流ブロック層３０７のかわりにｎ型ＡｌＩｎ
Ｐ閉じ込め層を用いた場合にも、上記本発明の一実施例
で説明したのと同様であることはいうまでもない。
また、上述の本発明の一実施例においてｐ型ＡｌＧａＩ
ｎＰ埋め込み層１０８のＡＩ組成Ｘをｐ型ＡｌＧａ１ｎ
Ｐクラッド層１０４よりも小さくした場合、ｐ型ＡｌＧ
ａＩｎＰ埋め込み層１０８の屈折率がｐ型ＡｌＧａＩｎ
Ｐクラッド層１０４よりも大きくなるので光がよりｐ型
ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０４の方にしみ出しゃすく
なって光放射角θ が小さくなり、端面からの放射角は
より円に近くなる。
ｎＰ埋め込み層１０８のＡＩ組成Ｘをｐ型ＡｌＧａ１ｎ
Ｐクラッド層１０４よりも小さくした場合、ｐ型ＡｌＧ
ａＩｎＰ埋め込み層１０８の屈折率がｐ型ＡｌＧａＩｎ
Ｐクラッド層１０４よりも大きくなるので光がよりｐ型
ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０４の方にしみ出しゃすく
なって光放射角θ が小さくなり、端面からの放射角は
より円に近くなる。
また、本発明の一実施例でｐ型ＡｌＧａＩｎＰ埋め込み
層１０８のかわりにｐ型ＡｌＧａＡｓ埋め込み層を用い
ても同様であり、ｐ型ＡＩＧａＡＳ埋め込み層の屈折率
をｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０４よりも大きくす
ると端面からの光放射角を円に近づけることができる。
層１０８のかわりにｐ型ＡｌＧａＡｓ埋め込み層を用い
ても同様であり、ｐ型ＡＩＧａＡＳ埋め込み層の屈折率
をｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０４よりも大きくす
ると端面からの光放射角を円に近づけることができる。
発明の詳細
な説明したように本発明は、以下のような効果を有する
。
。
ｎ型ＡｌＩｎＰクラッド層１０２の屈折率の方がｐ型Ａ
ｌＧａＩｎＰクラッド層１０４の屈折率よりも低いので
光はｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０４の方に大きく
しみだし、ストライブの両側に設けられたＡｌＧａＩｎ
Ｐクラッド層１０４よりも屈折率の小さいｎ型ＡｌＩｎ
Ｐ閉じ込め層１０５により、活性層と平行な方向にも効
率よく光を閉じこめて導波させることができ、発振しき
い値を下げることができるという効果を有する。
ｌＧａＩｎＰクラッド層１０４の屈折率よりも低いので
光はｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０４の方に大きく
しみだし、ストライブの両側に設けられたＡｌＧａＩｎ
Ｐクラッド層１０４よりも屈折率の小さいｎ型ＡｌＩｎ
Ｐ閉じ込め層１０５により、活性層と平行な方向にも効
率よく光を閉じこめて導波させることができ、発振しき
い値を下げることができるという効果を有する。
また、上述のように光はｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
１０４の方に大きくしみだすので屈折率による閉じ込め
の効果を得るのにｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０４
の厚さを厚くすることができるので、バンチスルーが起
こりにくくリーク電流が少なくなる。さらに、光がｐ型
ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０４の方に大きくしみだす
ので活性たｎ型ＡｌＩｎＰ閉じ込め層１０５によって光
が閉じ込められるので活性層に平行な方向の発光スポッ
トは小さくなる。従って、端面からの光の放射角は円に
近くなる。という効果も有する。
１０４の方に大きくしみだすので屈折率による閉じ込め
の効果を得るのにｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０４
の厚さを厚くすることができるので、バンチスルーが起
こりにくくリーク電流が少なくなる。さらに、光がｐ型
ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０４の方に大きくしみだす
ので活性たｎ型ＡｌＩｎＰ閉じ込め層１０５によって光
が閉じ込められるので活性層に平行な方向の発光スポッ
トは小さくなる。従って、端面からの光の放射角は円に
近くなる。という効果も有する。
さらにＡｌＩｎＰクラッド層１０２の導電型がｎ型の場
合Ｇａ Ｉ ｎＰ活性層１０３に注入された正孔のリー
クを防止できるという効果を有する。
合Ｇａ Ｉ ｎＰ活性層１０３に注入された正孔のリー
クを防止できるという効果を有する。
また製造方法では結晶成長が２回でありしかも選択成長
を必要としない。また、従来例に比べてストライブの幅
を狭くすることができるので端面からの光の放射角をよ
り円に近くすることかできるという効果を有する。
を必要としない。また、従来例に比べてストライブの幅
を狭くすることができるので端面からの光の放射角をよ
り円に近くすることかできるという効果を有する。
第１図（ａ）〜（Ｃ）は本発明の一実施例の半導体レー
ザの各製造工程における構造的断面模式図、第２図（ａ
）、 （ｂ）は本発明の一実施例における導波モード
の光強度分布、従来との比較分布を示す図、第２図（Ｃ
）は遠視野像の比較図、第３図（ａ）〜（ｅ）は従来の
横モード制御型ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザの各製造
工程における構造的断面模式図である。 １０１＊＊ｅｎ型ＧａＡｓ基板、１０２−−−ｎ型Ａｌ
ＩｎＰクラッド層、１０３＊＊ｅＧａＩｎＰ活性層、１
０４−・・ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、１０５・・
・ｎ型ＡｌＩｎＰ閉じ込め層、１０７・・・ｐ型ＡＩＧ
、ａＩｎＰ埋め込み層、１０９−・φｐ型ＧａＡｓキャ
ップ層。
ザの各製造工程における構造的断面模式図、第２図（ａ
）、 （ｂ）は本発明の一実施例における導波モード
の光強度分布、従来との比較分布を示す図、第２図（Ｃ
）は遠視野像の比較図、第３図（ａ）〜（ｅ）は従来の
横モード制御型ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザの各製造
工程における構造的断面模式図である。 １０１＊＊ｅｎ型ＧａＡｓ基板、１０２−−−ｎ型Ａｌ
ＩｎＰクラッド層、１０３＊＊ｅＧａＩｎＰ活性層、１
０４−・・ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、１０５・・
・ｎ型ＡｌＩｎＰ閉じ込め層、１０７・・・ｐ型ＡＩＧ
、ａＩｎＰ埋め込み層、１０９−・φｐ型ＧａＡｓキャ
ップ層。
Claims (6)
- （１）ＧａＡｓ基板上に一方導電型ＡｌＩｎＰクラッド
層、活性層および他方導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
を有し、ストライプの両側の前記他方導電型ＡｌＧａＩ
ｎＰクラッド層の表面に前記他方導電型ＡｌＧａＩｎＰ
クラッド層よりも屈折率の低い一方導電型ＡｌＩｎＰ、
ＡｌＧａＩｎＰあるいはＡｌＧａＡｓ閉じ込め層が形成
されていることを特徴とする半導体レーザ。 - （２）ストライプ上の他方導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッ
ド層の表面に他方導電型ＡｌＧａＩｎＰ埋め込み層が形
成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の半導体レーザ。 - （３）他方導電型ＡｌＧａＩｎＰ埋め込み層のＡｌ組成
が他方導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層のＡｌ組成より
も小さいことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の
半導体レーザ。 - （４）ストライプ上の他方導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッ
ド層の表面に他方導電型ＡｌＧａＡｓ層が形成されてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体
レーザ。 - （５）ＧａＡｓ基板上に一方導電型ＡｌＩｎＰクラッド
層、活性層およびストライプ部分で厚さが厚くなった他
方導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層を有し、ストライプ
の両側の前記他方導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層の表
面に前記他方導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層よりも屈
折率の低い一方導電型ＡｌＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰある
いはＡｌＧａＡｓ閉じ込め層が形成されていることを特
徴とする半導体レーザ。 - （６）一方導電型がｎ型、他方導電型がｐ型であること
を特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第５項のいず
れか１項に記載の半導体レーザ（７）ＧａＡｓ基板上に
一方導電型ＡｌＩｎＰクラッド層、活性層、他方導電型
ＡｌＧａＩｎＰクラッド層および一方導電型ＡｌＩｎＰ
閉じ込め層を形成する工程、前記一方導電型ＡｌＩｎＰ
閉じ込め層を選択的にエッチングしてストライプ状の溝
を形成する工程する工程、前記ストライプ状の溝および
前記他方導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層の表面に他方
導電型ＡｌＧａＩｎＰ埋め込み層を形成する工程を備え
た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 |
|---|---|---|---|
| JP1337120A JP2743540B2 (ja) | 1989-12-26 | 1989-12-26 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1337120A JP2743540B2 (ja) | 1989-12-26 | 1989-12-26 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03196688A true JPH03196688A (ja) | 1991-08-28 |
| JP2743540B2 JP2743540B2 (ja) | 1998-04-22 |
Family
ID=18305627
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1337120A Expired - Fee Related JP2743540B2 (ja) | 1989-12-26 | 1989-12-26 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2743540B2 (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6180881A (ja) * | 1984-09-28 | 1986-04-24 | Toshiba Corp | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS6362391A (ja) * | 1986-09-03 | 1988-03-18 | Nec Corp | 半導体レ−ザ |
| JPS63178578A (ja) * | 1987-01-20 | 1988-07-22 | Nec Corp | 半導体レ−ザ |
-
1989
- 1989-12-26 JP JP1337120A patent/JP2743540B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6180881A (ja) * | 1984-09-28 | 1986-04-24 | Toshiba Corp | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS6362391A (ja) * | 1986-09-03 | 1988-03-18 | Nec Corp | 半導体レ−ザ |
| JPS63178578A (ja) * | 1987-01-20 | 1988-07-22 | Nec Corp | 半導体レ−ザ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2743540B2 (ja) | 1998-04-22 |
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|---|---|---|---|
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