JPH0648742B2 - 半導体レ−ザの製造方法 - Google Patents
半導体レ−ザの製造方法Info
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- JPH0648742B2 JPH0648742B2 JP62028541A JP2854187A JPH0648742B2 JP H0648742 B2 JPH0648742 B2 JP H0648742B2 JP 62028541 A JP62028541 A JP 62028541A JP 2854187 A JP2854187 A JP 2854187A JP H0648742 B2 JPH0648742 B2 JP H0648742B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/16—Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface
- H01S5/162—Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface with window regions made by diffusion or disordening of the active layer
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高出力で効率の良い半導体レーザを高い量産
性で得ることができる半導体レーザの製造方法に関する
ものである。
性で得ることができる半導体レーザの製造方法に関する
ものである。
ここでは、Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ Ｖａｐｏｒ
Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ法（以下、ＭＯＶＰＥ法と
略記する）を用いたＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ半導体レー
ザを例にとって説明する。
Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ法（以下、ＭＯＶＰＥ法と
略記する）を用いたＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ半導体レー
ザを例にとって説明する。
第３図は、従来技術による半導体レーザの構造（たとえ
ば予稿集（ＩＥＤＭ’８３ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ」２
９２−２９５頁参照）を示す断面図、第４図はその製造
工程を示す断面図である。ｎ型ＧａＡｓ基板１２上にＭ
ＯＶＥ法によりｎ型Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓ層１３、Ａｌ
0.15Ｇａ0.55Ａｓ活性層１４、ｐ型Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａ
ｓ層１５、ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層１６を順次積層
し（第４図（ａ））、ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層１６
を貫通する溝１７を選択エッチングにより形成する（第
４図（ｂ））。その後、ＭＯＶＰＥ法によりｐ型Ａｌ
0.45Ｇａ0.55Ａｓ層１８、ｐ型ＧａＡｓ層１９を形成し
（第４図（ｃ））、最後にｐ電極２０、ｎ電極２１を形
成して第３図の半導体レーザが完成する（第３図）。電
流ブロック層１６により電流狭窄を行い、また溝１７の
領域とその他の領域の実効的な屈折率および高吸収率の
差によってレーザ光の横モードを基本モードとしてい
る。
ば予稿集（ＩＥＤＭ’８３ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ」２
９２−２９５頁参照）を示す断面図、第４図はその製造
工程を示す断面図である。ｎ型ＧａＡｓ基板１２上にＭ
ＯＶＥ法によりｎ型Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓ層１３、Ａｌ
0.15Ｇａ0.55Ａｓ活性層１４、ｐ型Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａ
ｓ層１５、ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層１６を順次積層
し（第４図（ａ））、ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層１６
を貫通する溝１７を選択エッチングにより形成する（第
４図（ｂ））。その後、ＭＯＶＰＥ法によりｐ型Ａｌ
0.45Ｇａ0.55Ａｓ層１８、ｐ型ＧａＡｓ層１９を形成し
（第４図（ｃ））、最後にｐ電極２０、ｎ電極２１を形
成して第３図の半導体レーザが完成する（第３図）。電
流ブロック層１６により電流狭窄を行い、また溝１７の
領域とその他の領域の実効的な屈折率および高吸収率の
差によってレーザ光の横モードを基本モードとしてい
る。
この半導体レーザは、溝１７に接する領域においてレー
ザ光が大きな吸収を受けるため、高い光出力で横モード
は安定する。また、ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層１６に
よって電流が溝１７に狭窄され、横モードの導波される
領域と電流が注入される領域が一致するためレーザ動作
は安定である。
ザ光が大きな吸収を受けるため、高い光出力で横モード
は安定する。また、ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層１６に
よって電流が溝１７に狭窄され、横モードの導波される
領域と電流が注入される領域が一致するためレーザ動作
は安定である。
このレーザを高い光出力で動作させる時、レーザ共振器
の端面において、レーザ光による端面破壊が起ったり、
長時間レーザ動作を行なっているとレーザ共振器端面か
ら劣化が進行する。このため、通常はレーザ共振器端面
にＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３などの保護膜を形成するが、レ
ーザ結晶と保護膜は異なる材料であるため、たとえば５
０ｍＷのような非常に高い光出力のもとでは保護の効果
は充分でなく、端面破壊あるいは劣化が進行する。
の端面において、レーザ光による端面破壊が起ったり、
長時間レーザ動作を行なっているとレーザ共振器端面か
ら劣化が進行する。このため、通常はレーザ共振器端面
にＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３などの保護膜を形成するが、レ
ーザ結晶と保護膜は異なる材料であるため、たとえば５
０ｍＷのような非常に高い光出力のもとでは保護の効果
は充分でなく、端面破壊あるいは劣化が進行する。
本発明の目的は、これらの問題を解決し、このような端
面破壊や劣化を防止した半導体レーザの製造方法を提供
することにある。
面破壊や劣化を防止した半導体レーザの製造方法を提供
することにある。
本発明の半導体レーザの製造方法の構成は、第１導電型
の半導体基板上に、第１導電型の第１半導体層と、層厚
２００Å以下でかつ前記第１半導体層よりもバンドギャ
ップの小さい活性層と層厚２００Å以下でかつ前記活性
層よりもバンドギャップの大きい第２半導体層とを交互
に積層して多層膜としかつこの多層膜を平均化した組成
の半導体層の屈折率が前記第１半導体層よりも大きい超
格子層と、この超格子層を平均化した組成の半導体より
屈折率が小さくかつ第２導電型の第３半導体層とを順次
結晶成長して半導体基板結晶を形成する第１の工程と、
前記半導体基板結晶の半導体レーザの共振器端面となる
領域に前記超格子層に達する深さまで第２導電型の不純
物の拡散またはイオン注入を行なって前記超格子層の組
成を平均化する第２の工程と、前記半導体レーザの共振
器に平行な方向のストライプ状の領域を残して前記第３
半導体層を貫通しない深さまで選択的にエッチングを行
なう第３の工程と、前記ストライプ状の領域以外の領域
に選択的に前記超格子層から放射される光を吸収する高
抵抗または第１導電型の半導体層を形成する第４の工程
とを含むことを特徴とする。
の半導体基板上に、第１導電型の第１半導体層と、層厚
２００Å以下でかつ前記第１半導体層よりもバンドギャ
ップの小さい活性層と層厚２００Å以下でかつ前記活性
層よりもバンドギャップの大きい第２半導体層とを交互
に積層して多層膜としかつこの多層膜を平均化した組成
の半導体層の屈折率が前記第１半導体層よりも大きい超
格子層と、この超格子層を平均化した組成の半導体より
屈折率が小さくかつ第２導電型の第３半導体層とを順次
結晶成長して半導体基板結晶を形成する第１の工程と、
前記半導体基板結晶の半導体レーザの共振器端面となる
領域に前記超格子層に達する深さまで第２導電型の不純
物の拡散またはイオン注入を行なって前記超格子層の組
成を平均化する第２の工程と、前記半導体レーザの共振
器に平行な方向のストライプ状の領域を残して前記第３
半導体層を貫通しない深さまで選択的にエッチングを行
なう第３の工程と、前記ストライプ状の領域以外の領域
に選択的に前記超格子層から放射される光を吸収する高
抵抗または第１導電型の半導体層を形成する第４の工程
とを含むことを特徴とする。
本発明の構成による活性領域となる超格子層は、レーザ
の共振器となる部分で、不純物拡散あるいはイオン注入
のプロセスによって組成が平均化されるが、この時の組
成が平均化された超格子層は超格子層から放射される光
に対して透明であるため、レーザ共振器端面にレーザ結
晶と同じ材料の保護膜が形成されたことになる。さら
に、レーザ共振器端面においても組成が平均化された超
格子層の垂直方向には屈折率のステップにより光導波さ
れ、水平方向には埋め込み層による損失導波されるた
め、レーザ端面とレーザ内部の光のカップリング効率は
高く、端面に構造を持たない通常のレーザと同様な効率
のレーザ動作が可能である。
の共振器となる部分で、不純物拡散あるいはイオン注入
のプロセスによって組成が平均化されるが、この時の組
成が平均化された超格子層は超格子層から放射される光
に対して透明であるため、レーザ共振器端面にレーザ結
晶と同じ材料の保護膜が形成されたことになる。さら
に、レーザ共振器端面においても組成が平均化された超
格子層の垂直方向には屈折率のステップにより光導波さ
れ、水平方向には埋め込み層による損失導波されるた
め、レーザ端面とレーザ内部の光のカップリング効率は
高く、端面に構造を持たない通常のレーザと同様な効率
のレーザ動作が可能である。
第１図は、本発明の一実施例の半導体レーザの製造方法
によって得られる半導体レーザの構造を示す断面図、第
２図（ａ）〜（ｄ）は第１図の製法を工程順に示す素子
の断面図である。はじめに、第１のＭＯＶＰＥ成長を行
ってｎ型ＧａＡｓ基板１上にｎ型Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓ
層２，層厚４０ÅのＡｌＡｓ層と層厚８０ÅのＧａＡｓ
層を交互に積層した超格子層３，ｐ型Ａｌ0.45Ｇａ0.55
Ａｓ層４，ｐ型ＧａＡｓ層５を順次形成する（第２図
（ａ））。つぎに、レーザの共振器端面となる部分に超
格子層に達する深さのＺｎ拡散層６を形成し、超格子層
３の組成を平均化する（第２図（ｂ））。この後、Ｓｉ
Ｏ２膜１０をマスクとして超格子層３に達しない深さま
で選択エッチングを行なってレーザ共振器方向に平行な
ストライプ状のメサ１１を形成する（第２図（ｃ））、
さらに第２のＭＯＶＰＥ成長を行ってｎ型ＧａＡｓ７を
形成し（第２図（ｄ））。最後にｐ電極８、ｎ電極９を
形成して半導体レーザは完成する（第１図）。
によって得られる半導体レーザの構造を示す断面図、第
２図（ａ）〜（ｄ）は第１図の製法を工程順に示す素子
の断面図である。はじめに、第１のＭＯＶＰＥ成長を行
ってｎ型ＧａＡｓ基板１上にｎ型Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓ
層２，層厚４０ÅのＡｌＡｓ層と層厚８０ÅのＧａＡｓ
層を交互に積層した超格子層３，ｐ型Ａｌ0.45Ｇａ0.55
Ａｓ層４，ｐ型ＧａＡｓ層５を順次形成する（第２図
（ａ））。つぎに、レーザの共振器端面となる部分に超
格子層に達する深さのＺｎ拡散層６を形成し、超格子層
３の組成を平均化する（第２図（ｂ））。この後、Ｓｉ
Ｏ２膜１０をマスクとして超格子層３に達しない深さま
で選択エッチングを行なってレーザ共振器方向に平行な
ストライプ状のメサ１１を形成する（第２図（ｃ））、
さらに第２のＭＯＶＰＥ成長を行ってｎ型ＧａＡｓ７を
形成し（第２図（ｄ））。最後にｐ電極８、ｎ電極９を
形成して半導体レーザは完成する（第１図）。
以上説明したように、本発明の半導体レーザにおいて
は、Ｚｎ拡散を行なって超格子層３の組成を平均化した
層が超格子層３から放射される光に対して透明であるこ
とを利用し、レーザ端面にレーザ光に対する窓領域を生
成する。したがって、高い光出力の動作においてもレー
ザ端面がレーザ光により破壊されることはなく、さらに
この窓領域はレーザ端面からの結晶劣化を防ぐ保護膜と
して働く。この場合、レーザ結晶と同じ結晶を保護膜と
して用いるためストレスが生じず、従来例におけるＳｉ
Ｏ２，Ａｌ２Ｏ３保護膜よりも優れている。
は、Ｚｎ拡散を行なって超格子層３の組成を平均化した
層が超格子層３から放射される光に対して透明であるこ
とを利用し、レーザ端面にレーザ光に対する窓領域を生
成する。したがって、高い光出力の動作においてもレー
ザ端面がレーザ光により破壊されることはなく、さらに
この窓領域はレーザ端面からの結晶劣化を防ぐ保護膜と
して働く。この場合、レーザ結晶と同じ結晶を保護膜と
して用いるためストレスが生じず、従来例におけるＳｉ
Ｏ２，Ａｌ２Ｏ３保護膜よりも優れている。
さらに、窓領域においても、組成が平均化された超格子
層はそれに接する半導体層よりも屈折率が大きく、かつ
ｎ型ＧａＡｓ層６はレーザ光を吸収するため、レーザ端
面においてもレーザ内部においても超格子層３に垂直、
水平方向に光が導波され、レーザ内部と窓領域でのレー
ザ光のカップリング効率は窓領域がない場合と同等にで
きる。
層はそれに接する半導体層よりも屈折率が大きく、かつ
ｎ型ＧａＡｓ層６はレーザ光を吸収するため、レーザ端
面においてもレーザ内部においても超格子層３に垂直、
水平方向に光が導波され、レーザ内部と窓領域でのレー
ザ光のカップリング効率は窓領域がない場合と同等にで
きる。
また、ｎ型Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓ層２，ｐ型Ａｌ0.45Ｇ
ａ0.55Ａｓ層４、ｎ型ＧａＡｓ７はＮ−Ｐ−Ｎサイリス
タを形成するため、電流ブロック層となる。
ａ0.55Ａｓ層４、ｎ型ＧａＡｓ７はＮ−Ｐ−Ｎサイリス
タを形成するため、電流ブロック層となる。
したがって、本発明により製造された半導体レーザにお
いては、キャリアと光の双方が効果的に活性領域に閉じ
込められ、発振閾値が低く、かつ高い光出力までレーザ
端面の破壊が起こる事無く、安定な基本横モード発振を
行なうことができる。また、高光出力動作での信頼性も
良好である。
いては、キャリアと光の双方が効果的に活性領域に閉じ
込められ、発振閾値が低く、かつ高い光出力までレーザ
端面の破壊が起こる事無く、安定な基本横モード発振を
行なうことができる。また、高光出力動作での信頼性も
良好である。
なお、本発明の説明において、ＭＯＶＰＥ法を用いたＡ
ｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ半導体レーザを例にとって説明し
たが、ＭＯＶＰＥ法以外の気相成長法あるいは分子ビー
ムエピタキシャル法を用いた、他の材料系の半導体レー
ザにも適用できることは明らかである。
ｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ半導体レーザを例にとって説明し
たが、ＭＯＶＰＥ法以外の気相成長法あるいは分子ビー
ムエピタキシャル法を用いた、他の材料系の半導体レー
ザにも適用できることは明らかである。
第１図は本発明の製造方法により得られる半導体レーザ
の構造の一例を示す斜視図、第２図はその製造方法の一
例を示す工程図、第３図は従来技術による半導体レーザ
の構造の一例を示す断面図、４図はその製造方法を示す
工程図である。 １，１２……ｎ型ＧａＡｓ基板、２，１３……ｎ型Ａｌ
Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓ層、３……超格子層、４，１５，
１８……ｐ型Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓ層、５，１９……ｐ
型ＧａＡｓ層、６……不純物拡散層、７，１６……ｎ型
ＧａＡｓ層、８，２０……ｐ電極、９，２１……ｎ電
極、１０……ＳｉＯ２膜、１１……メサ、１４……Ａｌ
0.15Ｇａ0.55Ａｓ活性層、１７……溝。
の構造の一例を示す斜視図、第２図はその製造方法の一
例を示す工程図、第３図は従来技術による半導体レーザ
の構造の一例を示す断面図、４図はその製造方法を示す
工程図である。 １，１２……ｎ型ＧａＡｓ基板、２，１３……ｎ型Ａｌ
Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓ層、３……超格子層、４，１５，
１８……ｐ型Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓ層、５，１９……ｐ
型ＧａＡｓ層、６……不純物拡散層、７，１６……ｎ型
ＧａＡｓ層、８，２０……ｐ電極、９，２１……ｎ電
極、１０……ＳｉＯ２膜、１１……メサ、１４……Ａｌ
0.15Ｇａ0.55Ａｓ活性層、１７……溝。
Claims (1)
- 【請求項１】第１導電型の半導体基板上に、第１導電型
の第１半導体層と、層厚２００Å以下でかつ前記第１半
導体層よりもバンドギャップの小さい活性層と層厚２０
０Å以下でかつ前記活性層よりもバンドギャップの大き
い第２半導体層とを交互に積層して多層膜としかつこの
多層膜を平均化した組成の半導体層の屈折率が前記第１
半導体層よりも大きい超格子層と、この超格子層を平均
化した組成の半導体より屈折率が小さくかつ第２導電型
の第３半導体層とを順次結晶成長して半導体基板結晶を
形成する第１の工程と、前記半導体基板結晶の半導体レ
ーザの共振器端面となる領域に前記超格子層に達する深
さまで第２導電型の不純物の拡散またはイオン注入を行
なって前記超格子層の組成を平均化する第２の工程と、
前記半導体レーザの共振器に平行な方向のストライプ状
の領域を残して前記第３半導体層を貫通しない深さまで
選択的にエッチングを行なう第３の工程と、前記ストラ
イプ状の領域以外の領域に選択的に前記超格子層から放
射される光を吸収する高抵抗または第１導電型の半導体
層を形成する第４の工程とを含む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 |
|---|---|---|---|
| JP62028541A JPH0648742B2 (ja) | 1987-02-09 | 1987-02-09 | 半導体レ−ザの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62028541A JPH0648742B2 (ja) | 1987-02-09 | 1987-02-09 | 半導体レ−ザの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63196088A JPS63196088A (ja) | 1988-08-15 |
| JPH0648742B2 true JPH0648742B2 (ja) | 1994-06-22 |
Family
ID=12251524
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62028541A Expired - Lifetime JPH0648742B2 (ja) | 1987-02-09 | 1987-02-09 | 半導体レ−ザの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0648742B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2686306B2 (ja) * | 1989-02-01 | 1997-12-08 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザ装置とその製造方法 |
| JP3387076B2 (ja) * | 1997-01-07 | 2003-03-17 | 住友電気工業株式会社 | 半導体レーザ及びその製造方法 |
| GB2371405B (en) * | 2001-01-23 | 2003-10-15 | Univ Glasgow | Improvements in or relating to semiconductor lasers |
| JP2005286192A (ja) | 2004-03-30 | 2005-10-13 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光集積素子 |
| CN101558535A (zh) | 2007-11-02 | 2009-10-14 | 松下电器产业株式会社 | 半导体激光装置 |
| JP5906445B2 (ja) | 2008-12-10 | 2016-04-20 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 半導体レーザ装置及びその製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61284985A (ja) * | 1985-06-12 | 1986-12-15 | Hitachi Ltd | 半導体レ−ザ装置の作製方法 |
-
1987
- 1987-02-09 JP JP62028541A patent/JPH0648742B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63196088A (ja) | 1988-08-15 |
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