JPH03263890A - 半導体レーザ装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体レーザ装置およびその製造方法Info
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- JPH03263890A JPH03263890A JP6324790A JP6324790A JPH03263890A JP H03263890 A JPH03263890 A JP H03263890A JP 6324790 A JP6324790 A JP 6324790A JP 6324790 A JP6324790 A JP 6324790A JP H03263890 A JPH03263890 A JP H03263890A
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Landscapes
- 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
本発明は、光通信または光記録などの光源として使用す
る室温で動作する半導体レーザ装置およびその製造方法
に関する。
る室温で動作する半導体レーザ装置およびその製造方法
に関する。
従来の技術
半導体レーザ装置は、ヘテロ接合を用いることにより室
温動作が可能となり、また埋め込み構造にして活性層の
周囲を活性層よりエネルギーギャップが太き（、かつ屈
折率の小さい半導体結晶薄膜で包み込むことにより低電
流動作を可能とし、最低次横モードできれいなレーザ出
力を得ることが可能となった。この種の半導体レーザ装
置は埋め込みへテロ接合ダイオードレーザ（以下、ＢＨ
レーザと称する）と呼ばれている。
温動作が可能となり、また埋め込み構造にして活性層の
周囲を活性層よりエネルギーギャップが太き（、かつ屈
折率の小さい半導体結晶薄膜で包み込むことにより低電
流動作を可能とし、最低次横モードできれいなレーザ出
力を得ることが可能となった。この種の半導体レーザ装
置は埋め込みへテロ接合ダイオードレーザ（以下、ＢＨ
レーザと称する）と呼ばれている。
以下に従来の半導体レーザ装置についてＢＨレーザを例
として説明する。
として説明する。
第３図は従来のＢＨレーザの断面図である。
従来のＢＨレーザは、Ｎ型１ｎＰ基板３０の上にＮ型１
ｎＰ層３１が形成されており、その一部にストライプ状
メサ３２が形成され、そのストライプ状メサ３２の上に
ｒｎＧａＡｓＰ層３３とＰ型１ｎＰ層３４が形成されて
ヘテロ接合が形成されている。そしてＩｎＧａＡｓＰ層
３３の周囲層重３ブロッキング層を構成するＰ型１ｎＰ
層３５およびＮ型１ｎＰ層３６が形成され、さらにスト
ライプ状メサ３２の上も含んで全体にＰ型１ｎＰ層３７
とＰ型ＩｎＧａＡｓＰ層３８が形成されている。Ｂ Ｈ
レーザの両面にはそれぞれＰ側電極３９およびＮ側電極
４０が形成されている。
ｎＰ層３１が形成されており、その一部にストライプ状
メサ３２が形成され、そのストライプ状メサ３２の上に
ｒｎＧａＡｓＰ層３３とＰ型１ｎＰ層３４が形成されて
ヘテロ接合が形成されている。そしてＩｎＧａＡｓＰ層
３３の周囲層重３ブロッキング層を構成するＰ型１ｎＰ
層３５およびＮ型１ｎＰ層３６が形成され、さらにスト
ライプ状メサ３２の上も含んで全体にＰ型１ｎＰ層３７
とＰ型ＩｎＧａＡｓＰ層３８が形成されている。Ｂ Ｈ
レーザの両面にはそれぞれＰ側電極３９およびＮ側電極
４０が形成されている。
このような構造のＢＨレーザの製造方法を以下に説明す
るが、大きく別けて活性層を含むダブルへテロ接合を形
成する第一ステップと、電流の閉じ込めを行う電流ブロ
ッキング層を形成する第ニステップとからなる。
るが、大きく別けて活性層を含むダブルへテロ接合を形
成する第一ステップと、電流の閉じ込めを行う電流ブロ
ッキング層を形成する第ニステップとからなる。
第一ステップとして、Ｎ型１ ｎ、 Ｐ基板３０の表面
にＮ型ＩｎＰ層３１、ＩｎＧａＡｓＰ層３３および層重
３ｎＰ層３４を順次液晶エピタキシャル成長させ、ダブ
ルへテロ接合を形成する。その後、不要部をエツチング
して頂部に活性層が乗ったストライプ状メサ３２を形成
する。次に、第ニステップとして、前記ストライプ状メ
サ３２以外の領域にＰ型ＩｎＰ層３５およびＮ型１ｎＰ
層３６を形成する。その後、全面にＰ型１ｎＰ層３７お
よびＰ型ＩｎＧａＡｓＰ層３８を形成する。さらに、Ｐ
型１ｎＧａＡｓＰ層３８の上にはＰ側電極３９を、また
ｉｎＰ基板３０側にはＮ側電極４０をそれぞれ形成する
ことによってＢＨレーザが製造される。
にＮ型ＩｎＰ層３１、ＩｎＧａＡｓＰ層３３および層重
３ｎＰ層３４を順次液晶エピタキシャル成長させ、ダブ
ルへテロ接合を形成する。その後、不要部をエツチング
して頂部に活性層が乗ったストライプ状メサ３２を形成
する。次に、第ニステップとして、前記ストライプ状メ
サ３２以外の領域にＰ型ＩｎＰ層３５およびＮ型１ｎＰ
層３６を形成する。その後、全面にＰ型１ｎＰ層３７お
よびＰ型ＩｎＧａＡｓＰ層３８を形成する。さらに、Ｐ
型１ｎＧａＡｓＰ層３８の上にはＰ側電極３９を、また
ｉｎＰ基板３０側にはＮ側電極４０をそれぞれ形成する
ことによってＢＨレーザが製造される。
発明が解決しようとする課題
しかしながら上記従来の構成では、活性層の厚さが均一
であるためレーザ光の閉じ込めが起こりに＜＜、望まし
い低次横モード特性が得られにくいことおよび電流閾値
を低くできないこと等の課題がある上、エピタキシャル
成長を二回行う必要があった。
であるためレーザ光の閉じ込めが起こりに＜＜、望まし
い低次横モード特性が得られにくいことおよび電流閾値
を低くできないこと等の課題がある上、エピタキシャル
成長を二回行う必要があった。
本発明は上記従来の課題を解決するもので、低い閾値電
流で発振し、最低次横モードできれいな光出力が得られ
る半導体レーザ装置およびその製造方法を提供すること
を目的とする。
流で発振し、最低次横モードできれいな光出力が得られ
る半導体レーザ装置およびその製造方法を提供すること
を目的とする。
課題を解決するための手段
この目的を達成するために、本発明の半導体レーザ装置
は、半導体基板をエツチングして設けた鋭い頂部を有す
る二本のストライプ状メサの間に活性層を設け、その外
側には電流ブロッキング層を設けた構成を有しており、
前記活性層と電流ブロッキング層とを一回のエピタキシ
ャル成長で形成する構成としたものである。
は、半導体基板をエツチングして設けた鋭い頂部を有す
る二本のストライプ状メサの間に活性層を設け、その外
側には電流ブロッキング層を設けた構成を有しており、
前記活性層と電流ブロッキング層とを一回のエピタキシ
ャル成長で形成する構成としたものである。
作用
この構成によって、発光効率を向上させることができる
とともに、エピタキシャル成長法において半導体基板の
凸部より凹部の方が成長速度が速く、結晶成長に用いる
ソース溶液の過飽和度が小さい場合には鋭い頂部を有す
るメサの上には結晶成長が起こらない現象を利用するこ
とができるものである。
とともに、エピタキシャル成長法において半導体基板の
凸部より凹部の方が成長速度が速く、結晶成長に用いる
ソース溶液の過飽和度が小さい場合には鋭い頂部を有す
るメサの上には結晶成長が起こらない現象を利用するこ
とができるものである。
実施例
以下、本発明の一実施例についてＢＨレーザを例として
図面を参叩しながら説明する。
図面を参叩しながら説明する。
第１図は本発明の一実施例におけるＢＨレーザの断面図
、第２図（ａ）〜（ｈ）は同工程断面図である。
、第２図（ａ）〜（ｈ）は同工程断面図である。
第１図において、１はＮ型ＩｎＰ基板、２はストライプ
状メサ、３は二本のストライプ状メサ２で囲まれた溝部
、４はストライプ状メサ２の頂部、５はＮ型１ｎＰ層、
６はＩｎＧａＡｓＰ層、７はＰ型１ｎＰ層、８はＮ型１
ｎＰ層、９はＰ型ＩｎＧａＡｓｐ層、１０はＰ側電極、
１１はＮ側電極である。
状メサ、３は二本のストライプ状メサ２で囲まれた溝部
、４はストライプ状メサ２の頂部、５はＮ型１ｎＰ層、
６はＩｎＧａＡｓＰ層、７はＰ型１ｎＰ層、８はＮ型１
ｎＰ層、９はＰ型ＩｎＧａＡｓｐ層、１０はＰ側電極、
１１はＮ側電極である。
以上のように構成されたＢＨレーザについて、以下第１
図に沿ってその動作を説明する。
図に沿ってその動作を説明する。
ストライプ状メサ２に挟まれた溝部３に形成されたＮ型
１ｎＰ層５、活性層となるＩｎＧａＡｓＰ層６およびＰ
型１ｎＰ層７が能動層となり、ストライプ状メサ２の周
辺部分にはＮ型１ｎＰ層５、活性層となるＩｎＧａＡｓ
Ｐ層６、Ｐ型１ｎＰ層７およびＮ型１ｎＰ層８でサイリ
スクを形成することによって電流ブロッキング層を構成
する。このため、電流はストライプ状メサ２の間の溝部
３に形成された能動層に閉じ込められる。また、活性層
となるＩｎＧａＡｓＰ層６は中央部が厚く、両端が薄く
なっているため、レーザ光の閉じ込めが起こり、望まし
い横モード特性が得られるとともに光損失を防ぐので電
流閾値を下げることがてきる。
１ｎＰ層５、活性層となるＩｎＧａＡｓＰ層６およびＰ
型１ｎＰ層７が能動層となり、ストライプ状メサ２の周
辺部分にはＮ型１ｎＰ層５、活性層となるＩｎＧａＡｓ
Ｐ層６、Ｐ型１ｎＰ層７およびＮ型１ｎＰ層８でサイリ
スクを形成することによって電流ブロッキング層を構成
する。このため、電流はストライプ状メサ２の間の溝部
３に形成された能動層に閉じ込められる。また、活性層
となるＩｎＧａＡｓＰ層６は中央部が厚く、両端が薄く
なっているため、レーザ光の閉じ込めが起こり、望まし
い横モード特性が得られるとともに光損失を防ぐので電
流閾値を下げることがてきる。
次に第２図＋’ａ）〜（Ｗの工程断面図に沿って、本発
明の一実施例におけるＢＨレーザの製造方法を説明する
。
明の一実施例におけるＢＨレーザの製造方法を説明する
。
第２図（ａ）に示すようにＮ型１ｎＰ基板１の表面のス
トライプ状メサ２を残す位置にレジストパターン１２を
形成し、塩酸（ＨＣＩ）、燐酸（８３ＰＯ４）および過
酸化水素（Ｈ２０２）を混合したエツチング液を用いて
Ｎ型ＩｎＰ基板１をエツチングすることにより、同図（
ｂ’）に示すような頂部が鋭いストライプ状メサ２を形
成する。Ｎ型ＩｎＰ基板１のエツチングが進行するにし
たがってエツチングされる領域がレジストパターン１２
の裏側に広がって行くので、レジストパターン１２の輻
および間隔を適当な値にし、エツチング時間を調整する
ことにより２〜３μｍの間隔で頂部４とその頂部４に挟
まれた溝部３か形成される。レジストパターン１２を除
去した後、液相エピタキシャル法により各半導体結晶薄
膜を順次形成する。
トライプ状メサ２を残す位置にレジストパターン１２を
形成し、塩酸（ＨＣＩ）、燐酸（８３ＰＯ４）および過
酸化水素（Ｈ２０２）を混合したエツチング液を用いて
Ｎ型ＩｎＰ基板１をエツチングすることにより、同図（
ｂ’）に示すような頂部が鋭いストライプ状メサ２を形
成する。Ｎ型ＩｎＰ基板１のエツチングが進行するにし
たがってエツチングされる領域がレジストパターン１２
の裏側に広がって行くので、レジストパターン１２の輻
および間隔を適当な値にし、エツチング時間を調整する
ことにより２〜３μｍの間隔で頂部４とその頂部４に挟
まれた溝部３か形成される。レジストパターン１２を除
去した後、液相エピタキシャル法により各半導体結晶薄
膜を順次形成する。
一般に液相エピタキシャル法において、半導体結晶薄膜
は半導体基板の凸部より凹部の法か成長速度が速く、結
晶成長に用いるソース溶液の過飽和度が小さい場合は鋭
い頂部を有するメサの上には結晶成長が起こらないこと
が知られている。この性質を利用することにより、第１
図（Ｃ）に示すように、頂部４以外の領域にのみＮ型Ｉ
ｎＰ層５が形成できる。同様にして、同図（ｄ）に示す
ＩｎＧａＡｓＰ層６および同図（ｅ）に示すＰ型１ｎＰ
層７を頂部４以外の領域に形成する。また２〜３μｍ幅
の溝部３の中では半導体結晶薄膜の成長速度は、周辺領
域に比べさらに速い。そのため、各半導体結晶薄膜の各
々の成長時間を、Ｐ型１ｎＰ層７まで形成した時に、溝
部３をほぼ埋め込むように調整した場合、溝部３のＰ型
１ｎＰ層７の表面は緩やがな凹部を形成している。この
ため、半導体結晶薄膜を形成する溶液の過飽和度を調整
することによって、同図（ｆ）に示すようにＮ型ｌｎＰ
層８をストライプ状メサ２の溝部３および頂部４を除く
領域にのみ成長させることができる。次に同図（ｇ）に
示すように、コンタクト層となるＰ型ＩｎＧａＡｓＰ層
９を全面に一様に形成し、同図（ｈ）に示すようにＰ側
電極１０およびＮ側電極１１を形成する。
は半導体基板の凸部より凹部の法か成長速度が速く、結
晶成長に用いるソース溶液の過飽和度が小さい場合は鋭
い頂部を有するメサの上には結晶成長が起こらないこと
が知られている。この性質を利用することにより、第１
図（Ｃ）に示すように、頂部４以外の領域にのみＮ型Ｉ
ｎＰ層５が形成できる。同様にして、同図（ｄ）に示す
ＩｎＧａＡｓＰ層６および同図（ｅ）に示すＰ型１ｎＰ
層７を頂部４以外の領域に形成する。また２〜３μｍ幅
の溝部３の中では半導体結晶薄膜の成長速度は、周辺領
域に比べさらに速い。そのため、各半導体結晶薄膜の各
々の成長時間を、Ｐ型１ｎＰ層７まで形成した時に、溝
部３をほぼ埋め込むように調整した場合、溝部３のＰ型
１ｎＰ層７の表面は緩やがな凹部を形成している。この
ため、半導体結晶薄膜を形成する溶液の過飽和度を調整
することによって、同図（ｆ）に示すようにＮ型ｌｎＰ
層８をストライプ状メサ２の溝部３および頂部４を除く
領域にのみ成長させることができる。次に同図（ｇ）に
示すように、コンタクト層となるＰ型ＩｎＧａＡｓＰ層
９を全面に一様に形成し、同図（ｈ）に示すようにＰ側
電極１０およびＮ側電極１１を形成する。
なお、以上の説明ではＮ型半導体基板を用い、ＩｎＰと
ＩｎＧａＡｓＰの組み合わせによる実施例を示したが、
Ｐ型半導体基板を用いて各半導体結晶薄膜の導電型を入
れ替えて製作することも可能である。また他のへテロ接
合を作る半導体材料の組み合わせでも同様に製作するこ
とができる。
ＩｎＧａＡｓＰの組み合わせによる実施例を示したが、
Ｐ型半導体基板を用いて各半導体結晶薄膜の導電型を入
れ替えて製作することも可能である。また他のへテロ接
合を作る半導体材料の組み合わせでも同様に製作するこ
とができる。
発明の効果
以上のように本発明は、半導体基板上に設けられた二本
の鋭い頂部を有するストライプ状メサの間に活性層を形
成し、その外側には電流ブロッキング層を形成した構造
であり、低い電流閾値て発振し、最低次横モードできれ
いなレーザ光を放出する優れた半導体レーザ装置および
一回のエピタキシャル成長で前記半導体レーザ装置を製
造できる優れた製造方法を実現できるものである。
の鋭い頂部を有するストライプ状メサの間に活性層を形
成し、その外側には電流ブロッキング層を形成した構造
であり、低い電流閾値て発振し、最低次横モードできれ
いなレーザ光を放出する優れた半導体レーザ装置および
一回のエピタキシャル成長で前記半導体レーザ装置を製
造できる優れた製造方法を実現できるものである。
第１図は本発明の一実施例におけるＢＨレーザの断面図
、第２図（ａ）〜（Ｗは同Ｂ Ｈｌ／−ザの製造工程断
面図、第３図は従来のＢＨレーザの断面図である。 １・・・・・・Ｎ型１ｎＰ基板（半導体基板）、２・・
・・・・ストライブ状メサ、３・・・・・・溝部、４・
・・・・・頂部、５・・・・・・Ｎ型１ｎＰ層（第一層
）、６・・・・・１ｎＧａＡｓＰ層（第二層）、７・・
・・・・Ｐ型１ｎＰ層（第三層）、８・・・・・・Ｎ型
ｒｎＰ層（第四層）、９・・・・・・Ｐ型ＩｎＧａＡｓ
Ｐ層（第五層’） 、１０．１１−−−−・−電極。
、第２図（ａ）〜（Ｗは同Ｂ Ｈｌ／−ザの製造工程断
面図、第３図は従来のＢＨレーザの断面図である。 １・・・・・・Ｎ型１ｎＰ基板（半導体基板）、２・・
・・・・ストライブ状メサ、３・・・・・・溝部、４・
・・・・・頂部、５・・・・・・Ｎ型１ｎＰ層（第一層
）、６・・・・・１ｎＧａＡｓＰ層（第二層）、７・・
・・・・Ｐ型１ｎＰ層（第三層）、８・・・・・・Ｎ型
ｒｎＰ層（第四層）、９・・・・・・Ｐ型ＩｎＧａＡｓ
Ｐ層（第五層’） 、１０．１１−−−−・−電極。
Claims (4)
- （１）一導電型の半導体基板上に鋭い頂部を有する二本
のストライプ状メサが設けられ、前記頂部を除く前記半
導体基板上に一導電型の第一層、活性層となる第二層お
よび逆導電型の第三層が順次設けられ、前記頂部および
前記ストライプ状メサに挟まれた溝部以外の領域に一導
電型の第四層が設けられ、前記第三層および第四層の上
の全面に逆導電型の第五層が設けられ、さらに前記半導
体基板と前記第五層にそれぞれ電極が設けられた半導体
レーザ装置。 - （２）半導体基板、第一層、第三層および第四層を構成
する材料がインジウム燐（ＩｎＰ）で、第二層および第
五層を構成する材料がインジウムガリウム砒素燐（Ｉｎ
ＧａＡｓＰ）である請求項１記載の半導体レーザ装置。 - （３）一導電型の半導体基板をエッチングして鋭い頂部
を有する二本のストライプ状メサを形成する工程と、前
記頂部を除く前記半導体基板上に一導電型の第一層，活
性層となる第二層および逆導電型の第三層をエピタキシ
ャル成長法により順次形成する工程と、前記頂部および
前記ストライプ状メサに挟まれた溝部以外の領域に一導
電型の第四層をエピタキシャル成長法により形成する工
程と、前記第三層および第四層の上の全面に逆導電型の
第五層をエピタキシャル成長法により形成する工程と、
さらに前記半導体基板と前記第五層にそれぞれ電極を設
ける工程とからなる半導体レーザ装置の製造方法。 - （４）半導体基板、第一層，第三層および第四層を構成
する材料がインジウム燐（ＩｎＰ）で、第二層および第
五層を構成する材料がインジウムガリウム砒素燐（Ｉｎ
ＧａＡｓＰ）である請求項３記載の半導体レーザ装置の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6324790A JPH03263890A (ja) | 1990-03-14 | 1990-03-14 | 半導体レーザ装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6324790A JPH03263890A (ja) | 1990-03-14 | 1990-03-14 | 半導体レーザ装置およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03263890A true JPH03263890A (ja) | 1991-11-25 |
Family
ID=13223725
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6324790A Pending JPH03263890A (ja) | 1990-03-14 | 1990-03-14 | 半導体レーザ装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03263890A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5949808A (en) * | 1995-07-21 | 1999-09-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor laser and method for producing the same |
-
1990
- 1990-03-14 JP JP6324790A patent/JPH03263890A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5949808A (en) * | 1995-07-21 | 1999-09-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor laser and method for producing the same |
| US6108361A (en) * | 1995-07-21 | 2000-08-22 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor laser and method for producing the same |
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