JPH06132608A - 半導体レーザ及びその製造方法 - Google Patents

半導体レーザ及びその製造方法

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JPH06132608A
JPH06132608A JP4281729A JP28172992A JPH06132608A JP H06132608 A JPH06132608 A JP H06132608A JP 4281729 A JP4281729 A JP 4281729A JP 28172992 A JP28172992 A JP 28172992A JP H06132608 A JPH06132608 A JP H06132608A
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ridge
layer
crystal
active layer
semiconductor laser
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Kazuhiko Nemoto
和彦 根本
Toyoji Ohata
豊治 大畑
Masamichi Ogawa
正道 小川
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 低しきい値で且つ高出力化が可能な半導体レ
ーザを提供する。 【構成】 〈００１〉結晶軸方向に延長するリッジ２が
｛１００｝結晶面より成る主面１Ｓ上に形成された半導
体基体１上に、少なくとも第１のクラッド層３、活性層
４及び第２のクラッド層５を形成して構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザ及びその
製造方法に係わる。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザは、光ディスク、光ファイ
バー通信用光源等として広く実用化されており、その高
コヒーレンス化や高出力化等の特性の向上が望まれてい
る。また一方、光変調器などの機能デバイスとのモノリ
シック集積化が進められており、特に近年、光コンピュ
ータ等における並列光情報処理、或いは大容量並列光伝
送などへの応用を考えて、大規模な２次元集積化の実現
が望まれている。
【０００３】しかしながら、従来構成の半導体レーザは
共振器端面を得るために劈開を必要とするとか、素子分
離をしないと性能試験ができないなどの理由からモノリ
シックな集積が極めて難しい。これに対して２次元集積
化が可能な半導体レーザとして、基板面に垂直な方向に
レーザ光を出射する面発光型のレーザが注目されてい
る。
【０００４】このような面発光レーザとして代表的な構
成としては例えば基板上に半導体層と反射面とを積層し
て基板面に垂直な方向に共振器を形成し、垂直方向にレ
ーザ光を出射させるいわゆる垂直共振器型面発光レーザ
が提案されている。
【０００５】この場合、共振器が垂直方向に形成される
ため利得領域長が膜厚方向となることから光学利得を担
う領域が小さくなり、高出力が得られにくいという欠点
がある。
【０００６】また、反射鏡として活性領域の上下に例え
ば分布反射型多層膜を形成し、例えば充分な低しきい値
化をはかるために、この分布反射型多層膜を９５％程度
以上の高反射率とすることが考えられるが、逆に外部へ
の出射光量が小となることから、高出力のレーザには適
用し難い。また更に、特にｐ型の分布反射型多層膜は電
気抵抗が比較的高く、素子間抵抗の低減化をはかり難い
という問題がある。
【０００７】また更に、反射膜として誘電体多層膜を設
ける場合もあるが、製造工程が複雑になると共に、電流
注入がしにくくなるという不都合を生じる。
【０００８】一方、充分に高出力の得られる構造とし
て、通常の水平共振器型レーザの端面近傍に４５°反射
鏡を形成して基板面に垂直な出力を得るものがある（例
えば"J.Kim et al. Appl.Phys.Lett.57(1990)pp2048-20
50" ）。この構成は原理的には簡単であるが、一般に共
振器端面や４５°外部反射鏡をＲＩＢＥ等のエッチング
技術を用いて作製するため、製造工程が複雑で且つ端面
や外部反射鏡の平面度や角度精度の制御が難しい。その
ため出射角のずれや収差等が生じる恐れがある。
【０００９】更に、充分な高出力が得られる別の構造と
して、通常の水平共振器型レーザ構造を作製した後、垂
直な端面を形成せずに４５°エッチングを行ってその斜
め端面を内部全反射鏡とし、曲がり共振器を構成する例
が報告されている（例えば"N.Hamao et al. Appl.Phys.
Lett.54(1989)pp2389-2391" ）。しかしながらこの構造
でも上述の外部反射鏡型と同様にＲＩＢＥ等のエッチン
グ技術を利用して作製するため、製造工程が複雑となる
のみならず、この場合更に内部全反射鏡の平面度や角度
精度が問題となって、出射角のずれや収差等が問題とな
る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、低しきい値
で且つ高出力化が可能な半導体レーザを提供し、また更
に面発光型構成のレーザにおいて、出射角のずれや収差
等を生じにくい構成の半導体レーザ及びその製造方法を
提供する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明半導体レーザは、
その一例の略線的拡大断面図を図１に示すように、〈０
０１〉結晶軸方向に延長するリッジ２が｛１００｝結晶
面より成る主面１Ｓ上に形成された半導体基体１上に、
少なくとも第１のクラッド層３、活性層４及び第２のク
ラッド層５を形成して構成する。
【００１２】また本発明は、その一例の略線的拡大斜視
図を図２に示すように、〈００１〉結晶軸方向に延長す
るリッジ２が｛１００｝結晶面より成る主面１Ｓ上に形
成された半導体基体１上に、少なくとも第１のクラッド
層３、活性層４及び第２のクラッド層５が形成されて成
り、活性層４の共振器端面９がエッチングにより形成さ
れ、この共振器端面９に対向して｛１１０｝結晶面より
成る外部反射ミラー２４を設ける構成とする。
【００１３】また更に本発明による半導体レーザの製造
方法は、エッチング阻止層２１を有する半導体基体１上
に、〈００１〉結晶軸方向に延長するリッジ２を形成し
た後、全面的に少なくとも第１のクラッド層３、活性層
４及び第２のクラッド層５を形成した後、活性層４の共
振器端面９を、少なくともエッチング阻止層２１に達す
る深さのエッチングを行って形成し、この後エッチング
により形成した共振器端面９に対向して｛１１０｝結晶
面より成る外部反射ミラー２４を形成する。
【００１４】また本発明は、その一例の一工程図を図３
に示すように、｛１００｝結晶面を主面１Ｓとする半導
体基体１上に、〈００１〉結晶軸方向に延長するリッジ
２及びその延長方向にこのリッジ２の上面と同一面とさ
れた平面部１２を形成した後、全面的に少なくとも第１
のクラッド層３、活性層４及び第２のクラッド層５を形
成し、図４に示すように、平面部１２上の結晶成長層を
エッチングして平坦部１３を形成すると共に共振器端面
９をエッチング形成し、この平坦部１３に｛１１０｝結
晶面より成る外部反射ミラー２４を形成する。
【００１５】更にまた本発明による半導体レーザは、図
５にその一例の一製造工程を示すように、分布反射型多
層膜を有する｛１００｝結晶面を主面１Ｓとする半導体
基体１上に、〈００１〉結晶軸方向に延長する第１のリ
ッジ１４を形成して、第１のリッジ１４の両端部に連接
してこの第１のリッジ１４の延長方向と直交する方向に
延長する第２及び第３のリッジ１５及び１６を、その上
面が第１のリッジ１４の上面と同一面となるように設
け、第１のリッジ１４の両側の第２及び第３のリッジに
挟まれた溝部１７を第２及び第３のリッジの外側の溝部
１８に比し浅く構成する。
【００１６】そして第１、第２及び第３のリッジ上を含
んで全面的に少なくとも第１のクラッド層３、活性層４
及び第２のクラッド層５を形成して、図５における結晶
成長後のＡＡ線上の断面図を図６Ａに示すように、第１
のリッジ１４の上において、活性層４の第１のリッジ１
４に沿う方向の両側面１４Ａ及び１４Ｂを｛１１０｝結
晶面より構成すると共に、図５におけるＢＢ線上の結晶
成長後の断面図を図６Ｂに示すように、第２及び第３の
リッジ１５及び１６に沿う方向の両端面即ち共振器端面
１９Ａ及び１９Ｂを｛１１０｝結晶面より構成し、活性
層４から両側面１９Ａ及び１９Ｂを介して分布反射型多
層膜３２で反射される共振器を構成する。
【００１７】
【作用】上述したように、本発明半導体レーザにおいて
は、半導体基体１の｛１００｝結晶面より成る主面１Ｓ
上に〈００１〉結晶軸方向に延長するリッジ２を設けて
この上に半導体層を形成して半導体レーザを構成するも
のであるが、このような構成とする場合、リッジ２の側
部から延長して自然発生的に｛１１０｝結晶面が得られ
ることが本発明者等の鋭意考察研究の結果明らかとなっ
た。
【００１８】即ち図１に示すように、〈００１〉結晶軸
方向に延長するリッジ２の側部から｛１１０｝結晶面が
発生すると、この｛１１０｝結晶面上ではエピタキシャ
ル成長速度が極めて遅いことから、この上に形成される
半導体層、即ち第１のクラッド層３、活性層４及び第２
のクラッド層５の両側は｛１１０｝結晶面より成る側面
１４Ａ及び１４Ｂに規制され、断面がほぼ三角形状に成
長する。そしてこの後続いてエピタキシャル成長を行う
と、側面１４Ａ及び１４Ｂが交叉した後は全面的に成長
するため、このリッジ２上の活性層４の両側面を活性層
に比しバンドギャップの大なる埋込み層で覆うことによ
って、共振器長方向と直交するいわゆる横方向の閉じ込
めがなされた高出力で低しきい値の半導体レーザを１回
の結晶成長で得ることができることとなる。
【００１９】また本発明においては、上述の図１に示す
構成において、その活性層４の共振器端面９をエッチン
グ形成し、この共振器端面９に対向して｛１１０｝結晶
面より成る外部反射ミラー２４を設けることにより、面
発光型構成の半導体レーザを高出力及び低しきい値をも
って構成することができる。
【００２０】また、予めエッチング阻止層２１を半導体
基体１に設け、この上に同様の構成をもって半導体レー
ザを形成した後、エッチング阻止層２１に達する深さの
エッチングを行って共振器端面９を形成することによ
り、半導体レーザの上部表面の凹凸によることなく、こ
の共振器端面９に対向して平坦面を得ることができて、
外部反射ミラー２４を１回のエッチング及び再結晶成長
により得ることができる。
【００２１】また本発明は、リッジ２の延長方向にこの
リッジ２の上面と同一面とされた平面部１２を形成して
各層２〜４を形成することから、この結晶成長層の上面
は平坦面となり、平坦面１２上の結晶成長層をエッチン
グして平坦部１３及び共振器端面９を形成してこの平坦
部１３上にそのまま再結晶成長を行うことにより、｛１
１０｝結晶面より成る外部反射ミラー２４を形成するこ
とができる。
【００２２】このように本発明によれば、活性層４の側
面１４Ａ及び１４ＢをＲＩＥ等のドライエッチングによ
らずに活性層のダメージを受けることなく形成するこが
でき、また結晶成長面により外部反射ミラー２４を構成
することから、正確な４５°のミラー面を得ることがで
きて、出射角のずれや収差等の発生を格段に抑えること
ができる。
【００２３】また、本発明による半導体レーザは、分布
反射型多層膜を有する半導体基体１上に、〈００１〉結
晶軸方向に延長するリッジを設け、この上に少なくとも
第１のクラッド層３、活性層４及び第２のクラッド層５
を設ける構成とするものであるが、本出願人は先にこの
ような構成の面発光型の半導体レーザを特願平４−２６
２２５９号出願において提案した。以下これを説明す
る。
【００２４】この半導体レーザは、その一例の略線的拡
大断面図を図１０に示すように、分布反射型多層膜３２
を有する半導体基体１上に、〈００１〉結晶軸方向に沿
って延長するリッジ２を設け、この上に例えば第１のク
ラッド層３、活性層４、第２のクラッド層５及びキャッ
プ層８をエピタキシャル成長することにより、リッジ２
の側部２０Ａ及び２０Ｂから延長する側面１９Ａ及び１
９Ｂを｛１１０｝結晶面より構成し、図１０において矢
印ｄで示す活性層４における発振光が、側面１９Ａ及び
１９Ｂを反射面として基体１に向かって反射され、図１
０において矢印ｃ及びｅで示すように、分布反射型多層
膜３２で反射されてここから活性層の両側面１９Ａ及び
１９Ｂを介して再び活性層４内に入射され、いわばコ字
型の屈曲した共振器を構成することとなり、充分な利得
を得て破線矢印ａ及びｂで示すように基体１の裏面１Ｒ
側にレーザ光が出射される。３３及び３４は電極を示
す。
【００２５】このように屈曲した共振器構成とすること
により、垂直共振器型の半導体レーザのように共振器長
を大とするために膜厚を大とする等の不都合を回避で
き、充分利得領域長の大なる共振器を得ることができ
て、高い利得を得て低しきい値化と高出力化をはかるこ
とができるという利点を有するものである。
【００２６】そして特に本発明においては、分布反射型
多層膜３２を設けた基体１上に、〈０１１〉結晶軸方向
に延長する第１のリッジ１４と、その両端に連通してこ
のリッジ１４の延長方向と直交する方向に延長する第２
及び第３のリッジ１５及び１６を上面が同一面となるよ
うに設け、更に第１のリッジ１４の両側の第２及び第３
のリッジに挟まれた溝部１７を第２及び第３のリッジの
外側の溝部１８に比し浅く構成し、この上に少なくとも
第１のクラッド層３、活性層４及び第２のクラッド層５
を形成することにより、図６Ａに示すように、第１のリ
ッジ１４の｛１１０｝結晶面より成る両側面１４Ａ及び
１４Ｂが埋め込まれるまで結晶成長を行っても、その側
面１９Ａ及び１９Ｂにおいては、図６Ｂに示すように他
の層に埋め込まれることなく、外部と半導体層との屈折
率差を大とすることによって側面１９Ａ及び１９Ｂは良
好な反射面として保持される。従って本発明によれば、
より低しきい値で高出力の面発光型半導体レーザを得る
ことができる。
【００２７】
【実施例】以下本発明による各実施例を図面を参照して
詳細に説明する。各例共に、〈００１〉結晶軸方向の例
えば〔００１〕結晶軸方向に延長するリッジ２が｛１０
０｝結晶面の例えば（１００）結晶面より成る主面１Ｓ
上に形成された半導体基体１上に、第１のクラッド層
３、活性層４及び第２のクラッド層５、更に電流ブロッ
ク層６、第３のクラッド層７及びキャップ層８を常圧Ｍ
ＯＣＶＤ（有機金属による化学的気相成長法）によりエ
ピタキシャル成長して構成する。またこの場合エピタキ
シャル材料として例えばＡｓＨ3 と、トリメチルガリウ
ムＴＭＧやトリメチルアルミニウムＴＭＡ等のメチル系
材料を用い、５族原子と３族原子の原子数比いわゆるＶ
/III比を５０以上の例えば８７、成長速度を１０Å／ｓ
以上の例えば１０Å／ｓとしてその成長を行った。
【００２８】図１に示す例においては、ｎ型のＧａＡｓ
等の化合物半導体基体１の主面１Ｓ上に、矢印Ａで示す
例えば〔００１〕結晶軸方向に延長するリッジ２を例え
ば図７に示すように、ＲＩＥ等の異方性エッチングによ
り形成する。そして、このリッジ２を覆うようにこの場
合例えばｎ型のＡｌＧａＡｓ等より成る第１のクラッド
層３、ＧａＡｓ等より成る活性層４、ｐ型のＡｌＧａＡ
ｓ等より成る第２のクラッド層５、ｎ型のＡｌＧａＡｓ
等より成る電流ブロック層、ｐ型のＡｌＧａＡｓ等より
成る第３のクラッド層、更に高濃度のｐ型等より成るキ
ャップ層８をＭＯＣＶＤ法等によりエピタキシャル成長
する。
【００２９】このときリッジ２上の第１のクラッド層
３、活性層４及び第２のクラッド層５は、前述したよう
にリッジ２の〔００１〕結晶軸方向に沿う側部から｛１
１０｝結晶面が成長すると、この結晶面上においてはエ
ピタキシャル成長速度が極めて遅いことから、その両側
面１４Ａ及び１４Ｂは〈００１〉結晶軸方向に延長する
｛１１０｝結晶面として構成される。
【００３０】またリッジ２の高さ及び各層３、４、５及
び６の厚さを適切に選定することによって、活性層４の
両側面１４Ａ及び１４Ｂに、電流ブロック層６が衝合す
るように構成することができる。この場合側面１４Ａは
（１−１０）面、側面１４Ｂは（１１０）面となる。
【００３１】そしてこの後図示しないがキャップ層８上
と、基体１の裏面側にそれぞれ電極を被着形成して、本
発明半導体レーザを得ることができる。この場合活性層
４が横方向においても光の閉じ込めがなされると共に、
その両側においてはｐ−ｎ−ｐ−ｎのサイリスタが構成
され、良好なキャリアの閉じ込めがなされて、低しきい
値で高出力の半導体レーザを得ることができる。
【００３２】このように１回の結晶成長で埋込みヘテロ
型構造を得られる例としては、例えば｛１００｝結晶面
より成る基板上に、〈０１１〉結晶軸方向に延長するリ
ッジを形成してエピタキシャル成長を行うことによっ
て、リッジ上において｛１１１｝Ｂ結晶面より成る斜面
により成長を規制して横方向の閉じ込めを行うようにし
たいわゆるＳＤＨ（Separated Double Hetero-junction
Laser）が報告されている（例えば"H.Narui et al. 12
th IEEE International Semiconductor LaserConferenc
e (Sep.'90 スイス) paper F-1(p.78) ）。
【００３３】本発明においては、｛１１０｝結晶面によ
り斜面を構成しており、例えばこの斜面を利用して後段
の実施例で説明するように、４５°外部反射ミラーを結
晶成長で形成することができるという利点を有する。ま
たこの場合、その成長条件に対する制約が殆どなく、通
常の半導体レーザの場合と同様の条件をもって構成する
ことができるものである。
【００３４】次にこの半導体レーザの共振器端面に対向
して｛１１０｝結晶面より成る外部反射ミラーを設ける
例を詳細に説明する。
【００３５】上述の構成において共振器端面をＲＩＥ等
の異方性エッチングにより形成する場合、例えば図１１
に示すように、キャップ層８の表面の凹凸を保ったまま
エッチングされてしまうことから、このエッチングによ
る溝部１０の上に再結晶成長を行っても、４５°外部反
射ミラーを形成することはできない。また図１２に示す
ように、キャップ層８の表面に平坦面８ｆが形成される
程度にこのキャップ層８を厚く堆積し、活性層４の幅に
比し大なる平坦部を得て、これをそのままエッチングす
ることによりエッチング溝部を平坦化することができ
る。しかしながらこの場合キャップ層８を相当厚くしな
ければならないという不都合を有する。図１１及び図１
２において図１に対応する部分には同一符号を付して重
複説明を省略する。
【００３６】本発明においては、図８にその一工程図を
示すように、予め半導体基体１上に基体１の材料とはエ
ッチング選択性を有する例えばＡｌＧａＡｓ等より成る
エッチング阻止層２１を形成し、更にこの上に例えばｎ
型ＧａＡｓ等の基体１と同材料の半導体層２２をエピタ
キシャル成長する。そしてこの上に、上述の例と同様
に、〈００１〉結晶軸の例えば〔００１〕結晶軸方向に
延長するリッジ２を設け、同様にｎ型ＡｌＧａＡｓ等よ
り成る第１のクラッド層３、ＧａＡｓ等より成る活性層
４、ｐ型のＡｌＧａＡｓ等より成る第２のクラッド層
５、ｎ型のＡｌＧａＡｓ等より成る電流ブロック層６、
ｐ型のＡｌＧａＡｓ等より成る第３のクラッド層、更に
高濃度のｐ型のＧａＡｓ等より成るキャップ層８をＭＯ
ＣＶＤ等によりエピタキシャル成長する。
【００３７】そしてこの後ＲＩＥ等の異方性エッチング
によって、例えばエッチング阻止層２１に達する深さの
エッチングを行って、図８に示すように溝部１０を形成
する。この場合例えば初期においては無選択ドライエッ
チングを行い、その後エッチャントを切り換えて選択ド
ライエッチングを行う。無選択エッチングにより図８に
おいて破線図示の如くキャップ層８の表面の凹凸に追随
してエッチングがなされるが、この後選択エッチングを
行うとエッチング阻止層２１でエッチングが阻止され、
この層２１と破線で囲まれた斜線を付して示す領域がエ
ッチング除去されて、結果的に溝部１０を平坦面として
構成することができる。
【００３８】この場合活性層４のエッチング端面を〈０
０１〉結晶軸方向の例えば〔０１０〕結晶軸方向に沿う
共振器端面９として構成し、この上に例えば図示しない
が誘電体保護膜を被着した後ＧａＡｓ等より成る半導体
層３０の再結晶成長を行うと、図２に示すように、この
端面９の端部から｛１１０｝結晶面の例えば（１０１）
結晶面が自然発生的に成長し、共振器端面９に対向して
基体１の主面１Ｓに対し４５°を成す外部反射ミラー２
４を形成することができる。図２において、図８に対応
する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００３９】このようにエッチング阻止層を設ける方法
は、外部反射ミラーを設ける場合のみならず、その他凹
凸を有する基板や阻止に対してドライエッチングを行っ
て平坦な底面を得る方法として汎用的に適用することが
できる。
【００４０】次に、図３及び図４を参照して平坦面を得
る製造方法の一例を説明する。この例においては、図３
に示すように、｛１００｝結晶面を主面１Ｓとする半導
体基体１上に、〈００１〉結晶軸方向に延長するリッジ
２と、その延長部においてリッジ２の上面と同一面とさ
れた平面部１２を形成する。そしてこの後全面的に図４
に示すように例えばｎ型のＡｌＧａＡｓ等より成る第１
のクラッド層３、ＧａＡｓ等より成る活性層４、ｐ型の
ＡｌＧａＡｓ等より成る第２のクラッド層５、更にｎ型
ＡｌＧａＡｓ等より成る電流ブロック層６、ｐ型のＡｌ
ＧａＡｓ等より成る第３のクラッド層７、更にｐ型のＧ
ａＡｓ等より成るキャップ層８をＭＯＣＶＤ等により形
成する。
【００４１】この場合、リッジ２上においては、上述の
各例と同様に、両側面が｛１１０｝結晶面により規制さ
れて断面三角形状にエピタキシャル成長するが、平面部
１２上においては、各層が平面状に形成され、その表面
は平坦面となる。そして図９にその平面図を示すよう
に、平面部１２上において破線ｆ1 及びｆ2 で示すよう
に、リッジ２の延長部において〈００１〉結晶軸の例え
ば（０１０）結晶軸方向に沿う方向に平面部１２上の結
晶成長層をエッチングして、図４に示すように、平坦部
１３を形成すると共に共振器端面９をエッチング形成す
る。そしてこの後、この平坦部１３にＧａＡｓ等の半導
体層３０をエピタキシャル成長して、上述の図２に示す
例と同様に、共振器端面に対向して｛１１０｝結晶面よ
り成る外部反射ミラー２４を形成することができる。
【００４２】このような構成とする場合は、平面部１２
上の活性層がリッジ２上における断面三角形状の領域に
比し幅広となって、いわば一種の窓構造を構成すること
ができることから、共振器端面９における光密度を小さ
くすることができるので、高出力化に有利となる。
【００４３】次に、分布反射型多層膜によりコ字型に屈
曲した共振器を構成して面発光型半導体レーザを得る本
発明半導体レーザの一例を図５及び図６を参照して説明
する。
【００４４】この例においては、予め分布反射型多層膜
が形成されたｎ型ＧａＡｓ等より成る半導体基体１を用
意する。この分布反射型多層膜は半導体基体１の｛１０
０｝結晶面、例えば（１００）結晶面より成る主面１Ｓ
上に、例えばＭＯＣＶＤ法等により、全面的に例えばｎ
型ＧａＡｓとｎ型ＡｌＧａＡｓとを積層して形成する。
【００４５】そしてこの後図５に示すように、フォトリ
ソグラフィ等の適用により、〈００１〉結晶軸方向の例
えば〔００１〕結晶軸方向に延長する第１のリッジ１４
と、この第１のリッジ１４の両端部に連接してその延長
方向と直交する方向に延長する第２及び第３のリッジ１
５及び１６を、その上面が第１のリッジ１４の上面と同
一面となるように設ける。このとき、例えば２段階のエ
ッチングを行って、第１のリッジ１４の両側の第２及び
第３のリッジに挟まれた溝部１７を第２及び第３のリッ
ジの外側の溝部１８に比し浅くなるように形成する。
【００４６】そして第１、第２及び第３のリッジ上を含
んで全面的に例えばｎ型のＡｌＧａＡｓ等より成る第１
のクラッド層３、ＧａＡｓ等より成る活性層４、ｐ型の
ＡｌＧａＡｓ等より成る第２のクラッド層５、更にｎ型
ＡｌＧａＡｓ等より成る電流ブロック層６、ｐ型ＡｌＧ
ａＡｓ等より成る第３のクラッド層７、高濃度のｐ型Ｇ
ａＡｓ等より成るキャップ層８を順次ＭＯＣＶＤ等によ
り形成する。
【００４７】このとき、図５におけるＡＡ線上の断面図
を図６Ａに示す。第１のリッジ１４の上において、活性
層４の第１のリッジ１４に沿う方向の両側面１４Ａ及び
１４Ｂは、上述の各例と同様に｛１１０｝結晶面より構
成される。この場合側面１４Ａは（１−１０）結晶面、
側面１４Ｂは（１１０）結晶面となる。
【００４８】そして活性層４の側面１４Ａ及び１４Ｂに
電流ブロック層６が衝合するように、リッジ１４の両側
の溝部１７の深さ、各層３〜６の厚さが適切に選定さ
れ、活性層４において横方向の閉じ込めが良好になされ
るようにする。この例においては、溝部１７のリッジ１
４の上面からの深さｄ1 を２．５〜３μｍとして形成し
た。
【００４９】またこのとき第１のリッジ１４の両側にお
いて、ｐ−ｎ−ｐ−ｎのサイリスタが構成されて、良好
なキャリアの閉じ込めがなされて、低しきい値化及び高
出力化をはかることができる。
【００５０】図５におけるＢＢ線上の断面図を図６Ｂに
示す。このとき第２及び第３のリッジ１５及び１６に沿
うこの場合〔０１０〕結晶軸方向に延長する両側面、即
ち共振器端面１９Ａ及び１９Ｂは上述の各例と同様に
｛１１０｝結晶面より構成される。この場合、側面１９
Ａは（１０−１）結晶面、１９Ｂは（１０１）結晶面と
なる。
【００５１】このとき第１のリッジ１４の延長方向に関
して外側の溝部１８は、比較的深く刑しえされ、この溝
部１８上にエピタキシャル成長される各層の上面、即ち
キャップ層８の上面が、リッジ１４上の活性層４の形成
される位置に比して低くなるように、例えば溝部１８の
リッジ１４の上面からの深さｄ2 を５〜７μｍ程度とし
て形成する。
【００５２】この例においては、異方性エッチングによ
り溝部１８を設けた場合であるが、例えば等方性エッチ
ングにより形成する場合は、その側面がなだらかとなっ
て溝部上のエピタキシャル成長層が比較的速く成長する
ため、深さｄ2 を８〜９μｍとより深く形成する必要が
ある。
【００５３】これにより、リッジ１４上の活性層４の共
振器長方向の両側面１９Ａ及び１９Ｂは埋込み層が接す
ることなく、この部分において良好に活性層４からの発
振光が反射されるようになす。このとき、各側面１９Ａ
及び１９Ｂは基体１の主面１Ｓに対し４５°を成す結晶
面であることから、高い反射率をもって光が基体１の分
布反射型多層膜３２に向かい、ここにおいて反射されて
両側面１９Ａ及び１９Ｂを介して活性層４内に戻され、
コ字型に屈曲した共振器を構成することができる。
【００５４】この後図示しないがキャップ層８上と、基
体１の裏面１Ｒ上とに例えばＡｕＺｎ等より成る金属層
を蒸着、フォトリソグラフィ等により所定のパターンに
被着形成して電極を形成し、本発明半導体レーザを得る
ことができる。これら電極間に所要の電流を通電するこ
とによって、図６Ｂにおいて矢印Ｌ1 及びＬ2 で示すよ
うに、基体１の裏面１Ｒ側にレーザ発振させることがで
きた。
【００５５】尚、このとき活性層５をＩｎＧａＡｓより
構成すると、そのバンドギャップはＧａＡｓより成る基
体１のバンドギャップに比し小となって、活性層４の発
振光は基体１に吸収されずに外部へ出射されることとな
る。また発振波長が基体に対して透明でない場合は、分
布反射型多層膜３２まで裏面１Ｒ側からエッチングして
出力光を取り出せばよい。
【００５６】このような構成とする場合、曲がり共振器
構成を採ることから、分布反射型多層膜の反射率を極め
て大とすることなく充分高い利得を得ることができる。
また更に分布反射型多層膜２を活性層４の基体１側に設
けるのみで共振器を構成することができることからｎ型
の分布反射型多層膜のみにより面発光レーザを構成する
ことができて、ｐ型の分布反射型多層膜による高抵抗化
を回避することができる。従って低しきい値化と共に高
出力化をはかることができる。
【００５７】このように本発明によれば、リッジの延長
方向を適切に選定することによって、選択成長によって
自然に形成される｛１１０｝結晶面を利用して低しきい
値で高出力の半導体レーザを構成でき、また高効率な面
発光型構成の半導体レーザを得ることができる。
【００５８】尚、上述の各例においては、各層のエピタ
キシャル成長条件として、Ｖ/III比を８７、成長速度を
１０Å／ｓとしたが、このＶ/III比は５０以上、成長速
度は１０Å／ｓであればよく、例えばＶ/III比を６８程
度、成長速度を１４Å／ｓ程度とする等、種々の条件を
選択することができる。これに対し、Ｖ/III比５０未
満、成長速度１０Å／ｓ未満の場合は、｛１１０｝結晶
面上においても成長速度がやや大となって、リッジの側
部から｛１１０｝結晶面が構成されずにエピタキシャル
成長することとなる。
【００５９】また、本発明は上述の各例における材料構
成に限定されることなく、例えば各層の導電型を逆導電
型としたり、各半導体層の材料としてＩｎＧａＡｓ系や
ＩｎＰ系材料を用いる等、種々の材料構成の半導体レー
ザ及びその製造方法に適用し得ることはいうまでもな
い。
【００６０】
【発明の効果】上述したように本発明によれば、基体の
主面に対し４５°を成す｛１１０｝結晶面を比較的緩や
かな成長条件により形成できることを利用して、１回の
結晶成長によって活性層の側面をドライエッチング等を
施すことなく他部と分断して形成し、この側面を埋込ん
で活性層の横方向に光の閉じ込めがなされたいわゆるダ
ブルヘテロ型構成の半導体レーザを得ることができ、低
しきい値化及び高出力化をはかることができる。
【００６１】更に本発明によれば、この半導体レーザの
共振器端面に対向して４５°結晶面より成る外部反射ミ
ラーを設ける構成とすることによって、基体に対し垂直
な方向に精度良くレーザ光を取り出すことができて、出
射角のずれや収差等を抑制することができる。
【００６２】また本発明による製造方法によれば、面発
光型構成の半導体レーザにおいて共振器端面をエッチン
グ形成するに当たって、そのエッチング溝が平坦面とな
ることから、この平坦面上に再結晶成長を行うことによ
って｛１１０｝結晶面より成る４５°外部反射ミラー２
４を精度良く形成することができる。
【００６３】また、本発明によれば、共振器をコ字型に
屈曲した構成とすることにより、垂直共振器型の半導体
レーザのように共振器長を大とするために膜厚を大とす
る等の不都合を回避でき、充分利得領域長の大なる共振
器を得ることができて、高い利得を得ることができると
共に、更に、活性層の横方向の閉じ込めをも行って、よ
り低しきい値化及び高出力化をはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】半導体レーザの一例の略線的拡大断面図であ
る。
【図２】半導体レーザの一例の略線的拡大斜視図であ
る。
【図３】半導体レーザの製造方法の一例の一製造工程図
である。
【図４】半導体レーザの製造方法の一例の一製造工程図
である。
【図５】半導体レーザの一例の一製造工程図である。
【図６】半導体レーザの一例の略線的拡大断面図であ
る。
【図７】半導体レーザの一例の一製造工程図である。
【図８】半導体レーザの一例の一製造工程図である。
【図９】半導体レーザの一例の一製造工程図である。
【図１０】半導体レーザの一例の略線的拡大断面図であ
る。
【図１１】比較半導体レーザの一例の一製造工程図であ
る。
【図１２】比較半導体レーザの一例の一製造工程図であ
る。
【符号の説明】
１ 半導体基体 ２ リッジ ３ 第１のクラッド層 ４ 活性層 ５ 第２のクラッド層 ６ 電流ブロック層 ７ 第３のクラッド層 ８ キャップ層 ９ 共振器端面 １０ 溝部 １２ 平面部 １３ 平坦部 １４ 第１のリッジ １４Ａ 斜面 １４Ｂ 斜面 １５ 第２のリッジ １６ 第３のリッジ １７ 溝部 １８ 溝部 １９Ａ 側面 １９Ｂ 側面 ２４ 外部反射ミラー ３２ 分布反射型多層膜
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年１月１４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２７】
【実施例】以下本発明による各実施例を図面を参照して
詳細に説明する。各例共に、〈００１〉結晶軸方向の例
えば〔００１〕結晶軸方向に延長するリッジ２が｛１０
０｝結晶面の例えば（１００）結晶面より成る主面１Ｓ
上に形成された半導体基体１上に、第１のクラッド層
３、活性層４及び第２のクラッド層５、更に電流ブロッ
ク層６、第３のクラッド層７及びキャップ層８を常圧Ｍ
ＯＣＶＤ（有機金属による化学的気相成長法）によりエ
ピタキシャル成長して構成する。またこの場合エピタキ
シャル材料として例えばＡｓＨ3 と、トリメチルガリウ
ムＴＭＧやトリメチルアルミニウムＴＭＡ等のメチル系
材料を用い、５族原子と３族原子の原子数比いわゆるＶ
/III比を５０以上の例えば８７、成長速度を数十Å／ｓ
以下の例えば１０Å／ｓとしてその成長を行った。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４８】そして活性層４の側面１４Ａ及び１４Ｂに
電流ブロック層６が衝合するように、リッジ１４の両側
の溝部１７の深さ、各層３〜６の厚さが適切に選定さ
れ、活性層４において横方向の閉じ込めが良好になされ
るようにする。この例においては、溝部１７のリッジ１
４の上面からの深さｄ 1 をリッジの幅４μｍの時２．５
〜３μｍとして形成した。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５１】このとき第１のリッジ１４の延長方向に関
して外側の溝部１８は、比較的深く形成され、この溝部
１８上にエピタキシャル成長される各層の上面、即ちキ
ャップ層８の上面が、リッジ１４上の活性層４の形成さ
れる位置に比して低くなるように、例えば溝部１８のリ
ッジ１４の上面からの深さｄ2 を５〜７μｍ程度として
形成する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５３】これにより、リッジ１４上の活性層４の共
振器長方向の両側面１９Ａ及び１９Ｂは埋込み層が接す
ることなく、この部分において良好に活性層４からの発
振光が反射されるようになる。このとき、各側面１９Ａ
及び１９Ｂは基体１の主面１Ｓに対し４５°を成す結晶
面であることから、高い反射率をもって光が基体１の分
布反射型多層膜３２に向かい、ここにおいて反射されて
両側面１９Ａ及び１９Ｂを介して活性層４内に戻され、
コ字型に屈曲した共振器を構成することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５８】尚、上述の各例においては、各層のエピタ
キシャル成長条件として、Ｖ/III比を８７、成長速度を
１０Å／ｓとしたが、このＶ/III比は５０以上、成長速
度は数十Å／ｓ以下であればよく、例えばＶ/III比を６
８程度、成長速度を１４Å／ｓ程度とする等、種々の条
件を柔軟に選択することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正内容】
【図６】

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 〈００１〉結晶軸方向に延長するリッジ
    が｛１００｝結晶面より成る主面上に形成された半導体
    基体上に、少なくとも第１のクラッド層、活性層及び第
    ２のクラッド層が形成されて成ることを特徴とする半導
    体レーザ。
  2. 【請求項２】 〈００１〉結晶軸方向に延長するリッジ
    が｛１００｝結晶面より成る主面上に形成された半導体
    基体上に、少なくとも第１のクラッド層、活性層及び第
    ２のクラッド層が形成されて成り、 上記活性層の共振器端面がエッチングにより形成され、
    上記共振器端面に対向して｛１１０｝結晶面より成る外
    部反射ミラーが設けられて成ることを特徴とする半導体
    レーザ。
  3. 【請求項３】 エッチング阻止層を有する半導体基体上
    に、〈００１〉結晶軸方向に延長するリッジを形成した
    後、全面的に少なくとも第１のクラッド層、活性層及び
    第２のクラッド層を形成した後、 上記活性層の共振器端面を、少なくとも上記エッチング
    阻止層に達する深さのエッチングを行って形成し、 この後上記エッチングにより形成した共振器端面に対向
    して｛１１０｝結晶面より成る外部反射ミラーを形成す
    ることを特徴とする半導体レーザの製造方法。
  4. 【請求項４】 ｛１００｝結晶面を主面とする半導体基
    体上に、〈００１〉結晶軸方向に延長するリッジ及びそ
    の延長方向に上記リッジの上面と同一面とされた平面部
    を形成した後、 全面的に少なくとも第１のクラッド層、活性層及び第２
    のクラッド層を形成し、 上記平面部上の結晶成長層をエッチングして平坦部を形
    成すると共に共振器端面をエッチング形成し、上記平坦
    部に｛１１０｝結晶面より成る外部反射ミラーを形成す
    ることを特徴とする半導体レーザの製造方法。
  5. 【請求項５】 分布反射型多層膜を有する｛１００｝結
    晶面を主面とする半導体基体上に、〈００１〉結晶軸方
    向に延長する第１のリッジが形成され、 上記第１のリッジの両端部に連接して上記第１のリッジ
    の延長方向と直交する方向に延長する第２及び第３のリ
    ッジが、その上面を上記第１のリッジの上面と同一面と
    されて設けられ、 上記第１のリッジの両側の上記第２及び第３のリッジに
    挟まれた溝部は、上記第２及び第３のリッジの外側の溝
    部に比し浅く構成されて成り、 上記第１、第２及び第３のリッジ上を含んで全面的に少
    なくとも第１のクラッド層、活性層及び第２のクラッド
    層が形成され、 上記第１のリッジ上において、上記活性層の上記第１の
    リッジに沿う方向の両側面と、上記第２及び第３のリッ
    ジに沿う方向の両側面は、それぞれ｛１１０｝結晶面よ
    り成り、 上記活性層から上記両側面を介して上記分布反射型多層
    膜で反射される共振器が構成されて成ることを特徴とす
    る半導体レーザ。
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