JPH0740621B2 - 面発光型半導体レ−ザの製造方法 - Google Patents
面発光型半導体レ−ザの製造方法Info
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- JPH0740621B2 JPH0740621B2 JP30499686A JP30499686A JPH0740621B2 JP H0740621 B2 JPH0740621 B2 JP H0740621B2 JP 30499686 A JP30499686 A JP 30499686A JP 30499686 A JP30499686 A JP 30499686A JP H0740621 B2 JPH0740621 B2 JP H0740621B2
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- Japan
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- blocking layer
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- semiconductor laser
- forming
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- 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
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
- H01S5/18308—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] having a special structure for lateral current or light confinement
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内部電流狭窄構造を備えた面発光型半導体レー
ザの製造方法に関する。
ザの製造方法に関する。
一般に面発光型半導体レーザは基板表面とエピタキシャ
ル成長層面との間で共振器を形成し、面方向に光を出射
する構造となっており、レーザ素子の２次元アレイ化、
或いはレーザ素子と周辺電子回路との集積化が可能であ
り、また劈開のための手作業を要しないモノリシックな
加工が可能となり、更に単一縦モード発振を得やすく、
そのうえ発光スポットが大きいためビーム出射角が鋭い
等の利点を有しており、近年その開発が進められてい
る。
ル成長層面との間で共振器を形成し、面方向に光を出射
する構造となっており、レーザ素子の２次元アレイ化、
或いはレーザ素子と周辺電子回路との集積化が可能であ
り、また劈開のための手作業を要しないモノリシックな
加工が可能となり、更に単一縦モード発振を得やすく、
そのうえ発光スポットが大きいためビーム出射角が鋭い
等の利点を有しており、近年その開発が進められてい
る。
ところでこのような面発光型半導体レーザにおいても電
流密度を部分的に集中させ得て閾値電流の低下、発光効
率の向上が図れる内部電流狭窄構造の採用が試みられて
いる。
流密度を部分的に集中させ得て閾値電流の低下、発光効
率の向上が図れる内部電流狭窄構造の採用が試みられて
いる。
内部電流狭窄構造自体はインナーストライプ型の半導体
レーザ等においては既に広く採用されており、その製造
に工数が少なくて済むメルトバック法を用いることも既
に知られている（昭和58年春季応物学会予稿7P−Ｈ−
７）。
レーザ等においては既に広く採用されており、その製造
に工数が少なくて済むメルトバック法を用いることも既
に知られている（昭和58年春季応物学会予稿7P−Ｈ−
７）。
第８図は従来のインナーストライプ型半導体レーザの断
面構造図であり、メサストライプ構造を有する導電型が
ｎ型のGaAs基板11上に電導型がｐ型のAlGaAsからなるブ
ロック層12を形成し、次いで未飽和のGa−As融液に接触
させて全体をメルトバックする。メサ部周面に成長せし
められたｐ型AlGaAs層は薄いため、この部分で先に基板
11が露出し、Ｖ溝11aが形成される。
面構造図であり、メサストライプ構造を有する導電型が
ｎ型のGaAs基板11上に電導型がｐ型のAlGaAsからなるブ
ロック層12を形成し、次いで未飽和のGa−As融液に接触
させて全体をメルトバックする。メサ部周面に成長せし
められたｐ型AlGaAs層は薄いため、この部分で先に基板
11が露出し、Ｖ溝11aが形成される。
そこでこれに続いてｎ型のAlGaAsからなるクラッド層1
3、AlGaAs活性層14、ｐ型のAlGaAsクラッド層15をこの
順序で成長せしめて屈折率導波構造及び電流狭窄構造を
作り付けたインナーストライプ型の半導体レーザを製造
する。
3、AlGaAs活性層14、ｐ型のAlGaAsクラッド層15をこの
順序で成長せしめて屈折率導波構造及び電流狭窄構造を
作り付けたインナーストライプ型の半導体レーザを製造
する。
ところで上述した如きメルトバック法を利用して電流狭
窄構造を形成する方法は、GaAsからなるメサ部11aを直
接基板11表面に形成する構成をとっているため、基板そ
れ自体を部分的にエッチン除去する面発光型半導体レー
ザにはそのままでは適用出来ないという問題があった。
窄構造を形成する方法は、GaAsからなるメサ部11aを直
接基板11表面に形成する構成をとっているため、基板そ
れ自体を部分的にエッチン除去する面発光型半導体レー
ザにはそのままでは適用出来ないという問題があった。
本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、その
目的とするところはメルトバック法を利用して内部電流
狭窄構造を容易に作り付け得るようにした面発光型半導
体レーザの製造方法を提供するにある。
目的とするところはメルトバック法を利用して内部電流
狭窄構造を容易に作り付け得るようにした面発光型半導
体レーザの製造方法を提供するにある。
本発明の面発光型半導体レーザの製造方法は、基板上に
メルトバックをストップさせるための阻止層及び該阻止
層上に１又は複数の層を形成する第１の結晶成長工程
と、表面の層にメサ部を形成するエッチング工程と、該
メサ部を形成した層上に電流ブロック層を形成した後、
このメサ部及びこれに対応する部分の上記電流ブロック
層を選択的にメルトバックして上記阻止層に達するよう
に凹孔を形成する工程と、該凹孔を埋め戻す態様で上記
電流ブロック層上にクラッド層を形成し、該クラッド層
上に活性層及び他のクラッド層をこの順序に積層形成す
る第２の結晶成長工程と、を有することを特徴とする。
メルトバックをストップさせるための阻止層及び該阻止
層上に１又は複数の層を形成する第１の結晶成長工程
と、表面の層にメサ部を形成するエッチング工程と、該
メサ部を形成した層上に電流ブロック層を形成した後、
このメサ部及びこれに対応する部分の上記電流ブロック
層を選択的にメルトバックして上記阻止層に達するよう
に凹孔を形成する工程と、該凹孔を埋め戻す態様で上記
電流ブロック層上にクラッド層を形成し、該クラッド層
上に活性層及び他のクラッド層をこの順序に積層形成す
る第２の結晶成長工程と、を有することを特徴とする。
特に、上記基板の上記凹孔下に上記阻止層に達する窓を
エッチング形成する工程を有し、該阻止層がこのエッチ
ングをストップさせることを特徴とする。
エッチング形成する工程を有し、該阻止層がこのエッチ
ングをストップさせることを特徴とする。
本発明方法はこれによって結晶成長工程は２工程で済
み、しかも内部電流狭窄構造により特性の大幅な向上が
図れる。
み、しかも内部電流狭窄構造により特性の大幅な向上が
図れる。
以下本発明をその製造工程を示す図面に基づき具体的に
説明する。第１〜７図は本発明方法の工程図であり、先
ず第１図に示す如く第１の結晶成長工程では液相エピタ
キシャル成長法により電導型がｐ型のGaAs基板１上に、
電導型が基板１のそれと同じｐ型のGa1-xAlxAs（ｘ≧0.
1）からなるメルトバック及びエッチングをストップさ
せる阻止層２、ｐ型のGaAsからなり、阻止層２の酸化防
止を兼ねるメサ部形成層３をこの順序に積層形成する。
次いでエッチング工程で第2,3図に示す如く前記メサ部
形成層３の表面の略中央部に直径５〜10μｍ、高さ0.5
〜２μｍのメサ部3aを形成する。
説明する。第１〜７図は本発明方法の工程図であり、先
ず第１図に示す如く第１の結晶成長工程では液相エピタ
キシャル成長法により電導型がｐ型のGaAs基板１上に、
電導型が基板１のそれと同じｐ型のGa1-xAlxAs（ｘ≧0.
1）からなるメルトバック及びエッチングをストップさ
せる阻止層２、ｐ型のGaAsからなり、阻止層２の酸化防
止を兼ねるメサ部形成層３をこの順序に積層形成する。
次いでエッチング工程で第2,3図に示す如く前記メサ部
形成層３の表面の略中央部に直径５〜10μｍ、高さ0.5
〜２μｍのメサ部3aを形成する。
次いで第２の結晶成長工程では同じく液相エピタキシャ
ル成長法により最初に第４図に示す如くメサ部3aを含む
ｐ型のGaAs層３の全表面にわたって電導型がｎ型のGa
1-yAlyAs（ｙ≧0.1）からなるブロック層（電流ブロッ
ク層）４を形成した後、選択メルトバック法によって第
５図に示す如く前記メサ部3a及びこれに対応するブロッ
ク層４、メサ部形成層３をその表面側から阻止層２表面
まで円筒状の凹孔3bが形成されるように除去する。
ル成長法により最初に第４図に示す如くメサ部3aを含む
ｐ型のGaAs層３の全表面にわたって電導型がｎ型のGa
1-yAlyAs（ｙ≧0.1）からなるブロック層（電流ブロッ
ク層）４を形成した後、選択メルトバック法によって第
５図に示す如く前記メサ部3a及びこれに対応するブロッ
ク層４、メサ部形成層３をその表面側から阻止層２表面
まで円筒状の凹孔3bが形成されるように除去する。
メルトバック法はブロック層４を構成するGa1-yAlyAs結
晶と、メサ部形成層３を構成するGaAs結晶とはAs未飽和
融液内におけるメルトバック速度が大きく異なることを
利用する方法であって、ブロック層４表面にAs未飽和の
Ga−As融液を接触させると先ずブロック層４が融け出
し、ブロック層４が所定厚さ融け出すとブロック層４の
膜厚の薄いメサ部3a形成部分ではメサ部3a表面が露出す
る。メサ部3aを構成するGaAs結晶の融け出し速度はAlGa
As結晶のそれよりも著しく大きい結果、メサ部3aが急速
に融け出し、ここに阻止層２表面に達する円筒状の凹孔
3bが形成されることとなるのである。
晶と、メサ部形成層３を構成するGaAs結晶とはAs未飽和
融液内におけるメルトバック速度が大きく異なることを
利用する方法であって、ブロック層４表面にAs未飽和の
Ga−As融液を接触させると先ずブロック層４が融け出
し、ブロック層４が所定厚さ融け出すとブロック層４の
膜厚の薄いメサ部3a形成部分ではメサ部3a表面が露出す
る。メサ部3aを構成するGaAs結晶の融け出し速度はAlGa
As結晶のそれよりも著しく大きい結果、メサ部3aが急速
に融け出し、ここに阻止層２表面に達する円筒状の凹孔
3bが形成されることとなるのである。
引き続いて第６図に示す如く電導型がｐ型のGa1-zAlzAs
（ｚ≧0.3）からなるクラッド層５を円筒状の凹孔3b内
を充填する態様でブロック層４の表面に所要厚さに形成
して内部電流狭窄構造を構成し、更にその上に電導型が
ｐ型のGa1-wAlwAs（ｗ≦0.15）からなる活性層６、電導
型がｎ型のGa1-zAlzAsからなるクラッド層７、の３層か
らなるダブルヘテロ接合層を形成し、次いで電導型がｎ
型のGa1-vAlvAs（ｖ≦0.15）からなるキャップ層８を積
層形成する。
（ｚ≧0.3）からなるクラッド層５を円筒状の凹孔3b内
を充填する態様でブロック層４の表面に所要厚さに形成
して内部電流狭窄構造を構成し、更にその上に電導型が
ｐ型のGa1-wAlwAs（ｗ≦0.15）からなる活性層６、電導
型がｎ型のGa1-zAlzAsからなるクラッド層７、の３層か
らなるダブルヘテロ接合層を形成し、次いで電導型がｎ
型のGa1-vAlvAs（ｖ≦0.15）からなるキャップ層８を積
層形成する。
最後に第７図に示す如く基板１の下面及びキャップ層８
上面に夫々電極9u,9dを形成し、電極9uの中央であって
前記した内部電流狭窄部と対応する位置には反射鏡10u
を形成し、また電極9dの中央には基板１を貫通して阻止
層２に達する出射窓1aをエッチング形成し、露出させた
ブロック層２の表面に反射鏡10dを形成して内部電流狭
窄構造を有する面発光型半導体レーザを得る。
上面に夫々電極9u,9dを形成し、電極9uの中央であって
前記した内部電流狭窄部と対応する位置には反射鏡10u
を形成し、また電極9dの中央には基板１を貫通して阻止
層２に達する出射窓1aをエッチング形成し、露出させた
ブロック層２の表面に反射鏡10dを形成して内部電流狭
窄構造を有する面発光型半導体レーザを得る。
このような面発光型半導体レーザにあっては電極9u,9d
間に所要の電圧を印加することにより、電流は狭窄部を
経て流れ、光は両反射鏡10u,10d間で反復移動して共振
せしめられ、白抜矢符方向に出射せしめられることとな
る。
間に所要の電圧を印加することにより、電流は狭窄部を
経て流れ、光は両反射鏡10u,10d間で反復移動して共振
せしめられ、白抜矢符方向に出射せしめられることとな
る。
次に各層のｐ型GaAs基板を用いた場合についてその電導
性、成分組成、膜厚について具体的な数値例を示すと次
のとおりである。
性、成分組成、膜厚について具体的な数値例を示すと次
のとおりである。
基板１…ｐ型GaAs基板 阻止層２…ｐ型Ga0.6Al0.4As阻止層（膜厚:1〜10μｍ以
内） メサ部形成層３…ｐ型GaAsメサ部形成層（膜厚:1.5μｍ
以内） メサ部3a …直径:5μm,高さ:1μｍ以内 ブロック層４…ｎ型Ga0.6Al0.4Asブロック層 クラッド層５…ｐ型Ga0.6Al0.4Asクラッド層 活 性 層６…ｐ型Ga0.9Al0.1As活性層 クラッド層７…ｎ型Ga0.6Al0.4Asクラッド層 キャップ層８…ｎ型Ga0.85Al0.15Asキャップ層 なお上述の実施例では基板にｐ型のGaAsを用いる場合に
つき説明したがｎ型のGaAsを用いてもよく、この場合は
上記各層のｐ型はｎ型に、またｎ型はｐ型にすればよ
い。
内） メサ部形成層３…ｐ型GaAsメサ部形成層（膜厚:1.5μｍ
以内） メサ部3a …直径:5μm,高さ:1μｍ以内 ブロック層４…ｎ型Ga0.6Al0.4Asブロック層 クラッド層５…ｐ型Ga0.6Al0.4Asクラッド層 活 性 層６…ｐ型Ga0.9Al0.1As活性層 クラッド層７…ｎ型Ga0.6Al0.4Asクラッド層 キャップ層８…ｎ型Ga0.85Al0.15Asキャップ層 なお上述の実施例では基板にｐ型のGaAsを用いる場合に
つき説明したがｎ型のGaAsを用いてもよく、この場合は
上記各層のｐ型はｎ型に、またｎ型はｐ型にすればよ
い。
また上記実施例ではGaAs系の面発光型半導体レーザを製
造する場合について説明したが、これに限らず、例えば
InP系の面発光型半導体レーザについても適用し得るこ
とは勿論である。
造する場合について説明したが、これに限らず、例えば
InP系の面発光型半導体レーザについても適用し得るこ
とは勿論である。
以上の如く本発明方法に依れば第1,第２の結晶成長工程
とメサ部形成のためのエッチング工程の三工程に依って
内部電流狭窄構造を備えた面発光型半導体レーザを製造
することが可能となり、製造工程が簡略化され、しかも
特性の大幅な向上を図ることが出来る優れた効果を奏す
る。
とメサ部形成のためのエッチング工程の三工程に依って
内部電流狭窄構造を備えた面発光型半導体レーザを製造
することが可能となり、製造工程が簡略化され、しかも
特性の大幅な向上を図ることが出来る優れた効果を奏す
る。
第１〜７図は本発明方法の製造工程を示す説明図、第８
図は従来の内部電流狭窄構造を備えたインナーストライ
プ型半導体レーザの断面構造図である。 １…基板、２…阻止層、３…メサ部形成層、3a…メサ
部、3b…凹孔、４…ブロック層、５…クラッド層、６…
活性層、７…クラッド層、８…キャップ層
図は従来の内部電流狭窄構造を備えたインナーストライ
プ型半導体レーザの断面構造図である。 １…基板、２…阻止層、３…メサ部形成層、3a…メサ
部、3b…凹孔、４…ブロック層、５…クラッド層、６…
活性層、７…クラッド層、８…キャップ層
Claims (2)
- 【請求項１】基板上にメルトバックをストップさせるた
めの阻止層及び該阻止層上に１又は複数の層を形成する
第１の結晶成長工程と、表面の層にメサ部を形成するエ
ッチング工程と、該メサ部を形成した層上に電流ブロッ
ク層を形成した後、このメサ部及びこれに対応する部分
の上記電流ブロック層を選択的にメルトバックして上記
阻止層に達するように凹孔を形成する工程と、該凹孔を
埋め戻す態様で上記電流ブロック層上にクラッド層を形
成し、該クラッド層上に活性層及び他のクラッド層をこ
の順序に積層形成する第２の結晶成長工程と、を有する
ことを特徴とする面発光型半導体レーザの製造方法。 - 【請求項２】上記基板の上記凹孔下に上記阻止層に達す
る窓をエッチング形成する工程を有し、該阻止層がこの
エッチングをストップさせることを特徴とする請求項１
記載の面発光型半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30499686A JPH0740621B2 (ja) | 1986-12-20 | 1986-12-20 | 面発光型半導体レ−ザの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30499686A JPH0740621B2 (ja) | 1986-12-20 | 1986-12-20 | 面発光型半導体レ−ザの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63157489A JPS63157489A (ja) | 1988-06-30 |
| JPH0740621B2 true JPH0740621B2 (ja) | 1995-05-01 |
Family
ID=17939822
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30499686A Expired - Fee Related JPH0740621B2 (ja) | 1986-12-20 | 1986-12-20 | 面発光型半導体レ−ザの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0740621B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0247886A (ja) * | 1988-08-09 | 1990-02-16 | Res Dev Corp Of Japan | 面発光型半導体レーザの製造方法 |
| JPH0252486A (ja) * | 1988-08-17 | 1990-02-22 | Res Dev Corp Of Japan | 面発光型半導体レーザの製造方法 |
-
1986
- 1986-12-20 JP JP30499686A patent/JPH0740621B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63157489A (ja) | 1988-06-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |