JPH0786679A - 半導体発光装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体発光装置及びその製造方法Info
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- JPH0786679A JPH0786679A JP23201693A JP23201693A JPH0786679A JP H0786679 A JPH0786679 A JP H0786679A JP 23201693 A JP23201693 A JP 23201693A JP 23201693 A JP23201693 A JP 23201693A JP H0786679 A JPH0786679 A JP H0786679A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】電流ブロック層を有する端面発光型の半導体発
光装置に関し、電流狭窄能力を向上させ、発光効率を高
くすること。 【構成】電流ブロク層に形成される開口部を共振器方向
に直交する面で逆メサ状に形成し、その電流ブロック層
の上と開口部の内部に光閉じ込め層をメサ状に形成し、
その上に発光層、クラッド層を形成して構成する。
光装置に関し、電流狭窄能力を向上させ、発光効率を高
くすること。 【構成】電流ブロク層に形成される開口部を共振器方向
に直交する面で逆メサ状に形成し、その電流ブロック層
の上と開口部の内部に光閉じ込め層をメサ状に形成し、
その上に発光層、クラッド層を形成して構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体発光装置及びそ
の製造方法に関し、より詳しくは、電流ブロック層を有
する端面発光型の半導体発光装置及びその製造方法に関
する。光通信技術の進展に伴って、光通信の幹線系でも
っぱら使用されてきた半導体発光装置が、各家庭などの
加入者系にも適用されようとしている。そこでは、従来
以上に低消費電力、即ち高効率で発光する半導体発光装
置の実現が望まれている。
の製造方法に関し、より詳しくは、電流ブロック層を有
する端面発光型の半導体発光装置及びその製造方法に関
する。光通信技術の進展に伴って、光通信の幹線系でも
っぱら使用されてきた半導体発光装置が、各家庭などの
加入者系にも適用されようとしている。そこでは、従来
以上に低消費電力、即ち高効率で発光する半導体発光装
置の実現が望まれている。
【０００２】よく知られているように、半導体発光装置
の発光効率を低下させる原因の１つに、発光装置に注入
した電流が発光領域以外に漏れてしまうことが上げられ
る。このため、従来よりもさらに電流狭窄の強い発光装
置を開発する必要がある。
の発光効率を低下させる原因の１つに、発光装置に注入
した電流が発光領域以外に漏れてしまうことが上げられ
る。このため、従来よりもさらに電流狭窄の強い発光装
置を開発する必要がある。
【０００３】
【従来の技術】電流狭窄のための電流ブロック層を有す
る半導体レーザとして、例えば図１０(a) に示すような
装置が知られて、次のような構造となっている。即ち、
n-GaAs結晶基板１の上に、n-AlGaAsクラッド層２、GaAs
活性層３、p-AlGaAsクラッド層４及びn-InGaP 電流ブロ
ック層５が順に形成され、その電流ブロック層５には断
面が順メサ状の開口部６が形成され、その開口部６から
表出したp-AlGaAsクラッド層４の上とその周囲の電流ブ
ロック層５の上にはp-AlGaAsクラッド層７が成長され、
その上にはp-GaAsコンタクト層８が成長されている。ま
た、コンタクト層８の上と基板１の下にはそれぞれ電極
９ｐ、９ｎが形成されている。
る半導体レーザとして、例えば図１０(a) に示すような
装置が知られて、次のような構造となっている。即ち、
n-GaAs結晶基板１の上に、n-AlGaAsクラッド層２、GaAs
活性層３、p-AlGaAsクラッド層４及びn-InGaP 電流ブロ
ック層５が順に形成され、その電流ブロック層５には断
面が順メサ状の開口部６が形成され、その開口部６から
表出したp-AlGaAsクラッド層４の上とその周囲の電流ブ
ロック層５の上にはp-AlGaAsクラッド層７が成長され、
その上にはp-GaAsコンタクト層８が成長されている。ま
た、コンタクト層８の上と基板１の下にはそれぞれ電極
９ｐ、９ｎが形成されている。
【０００４】なお、電流ブロック層５は、その開口部６
を通して電流を活性層３に集中させるために挿入されて
いる。しかし、開口部６を通って流れる電流は、その下
のクラッド層４で図中横方向に広がってしまい、開口部
６の下の領域以外でも活性層３が発光してしまうという
問題があった。
を通して電流を活性層３に集中させるために挿入されて
いる。しかし、開口部６を通って流れる電流は、その下
のクラッド層４で図中横方向に広がってしまい、開口部
６の下の領域以外でも活性層３が発光してしまうという
問題があった。
【０００５】そこで、改造された半導体レーザとして図
１０(b) に示すような構造が提案されている。この半導
体レーザは、n-AlGaAsクラッド層２の上にp-InGaP 電流
ブロック層１０を形成し、その電流ブロック層１０に順
メサ状の開口部６を形成したことを特徴としている。そ
して、電流ブロック層１０の上とその開口部６の中にn-
AlGaAsクラッド層１２を成長した後に、そのn-AlGaAsク
ラッド層１２の上にGaAs活性層３、p-AlGaAsクラッド層
７及びp-GaAsコンタクト層８を形成している。
１０(b) に示すような構造が提案されている。この半導
体レーザは、n-AlGaAsクラッド層２の上にp-InGaP 電流
ブロック層１０を形成し、その電流ブロック層１０に順
メサ状の開口部６を形成したことを特徴としている。そ
して、電流ブロック層１０の上とその開口部６の中にn-
AlGaAsクラッド層１２を成長した後に、そのn-AlGaAsク
ラッド層１２の上にGaAs活性層３、p-AlGaAsクラッド層
７及びp-GaAsコンタクト層８を形成している。
【０００６】この構造によれば、開口部１１の上のn-Al
GaAsクラッド層１１が開口部６内で凹状に形成され、電
流ブロック層５の肩の部分でそのn-AlGaAsクラッド層１
１が狭くなるので、電流チャネルは図１０(a) の構造に
比べて狭くなり、活性層３に電流が効率良く注入される
ことになる。
GaAsクラッド層１１が開口部６内で凹状に形成され、電
流ブロック層５の肩の部分でそのn-AlGaAsクラッド層１
１が狭くなるので、電流チャネルは図１０(a) の構造に
比べて狭くなり、活性層３に電流が効率良く注入される
ことになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、その構造によ
っても、活性層３を流れる電流の領域は開口部１１とほ
ぼ同じにはならず、電流狭窄が不十分であって発光幅が
開口部１１よりもかなり広くなり、発光効率を十分に向
上することができなかった。本発明はこのような問題に
鑑みてなされたものであって、電流狭窄をさらに進め、
発光効率を高くすることができる半導体発光素子及びそ
の製造方法を提供することを目的とする。
っても、活性層３を流れる電流の領域は開口部１１とほ
ぼ同じにはならず、電流狭窄が不十分であって発光幅が
開口部１１よりもかなり広くなり、発光効率を十分に向
上することができなかった。本発明はこのような問題に
鑑みてなされたものであって、電流狭窄をさらに進め、
発光効率を高くすることができる半導体発光素子及びそ
の製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記した課題は、図１、
２に例示するように、第一導電型半導体基板21と、前記
第一導電型半導体基板21の上に直接又は第一導電型半導
体層22を介して形成された第二導電型電流ブロック層23
と、前記第二導電型電流ブロック層23に形成されて共振
器方向に延在し、GaAs共振器方向に直交する断面が逆メ
サとなる開口部24と、前記第二導電型電流ブロック層23
の上と前記開口部24の内部で順メサ状に成長された第一
導電型光閉じ込め層25と、前記第一導電型光閉じ込め層
25の上に形成された発光層26と、前記発光層26の上に形
成さた第二導電型光閉じ込め層27とを有することを特徴
とする半導体発光装置によって達成する。。
２に例示するように、第一導電型半導体基板21と、前記
第一導電型半導体基板21の上に直接又は第一導電型半導
体層22を介して形成された第二導電型電流ブロック層23
と、前記第二導電型電流ブロック層23に形成されて共振
器方向に延在し、GaAs共振器方向に直交する断面が逆メ
サとなる開口部24と、前記第二導電型電流ブロック層23
の上と前記開口部24の内部で順メサ状に成長された第一
導電型光閉じ込め層25と、前記第一導電型光閉じ込め層
25の上に形成された発光層26と、前記発光層26の上に形
成さた第二導電型光閉じ込め層27とを有することを特徴
とする半導体発光装置によって達成する。。
【０００９】または、前記第一導電型半導体基板21は
（００１）面方位半導体結晶から構成され、前記開口部
24は〔１１０〕方向に延在していることを特徴とする前
記半導体発光装置によって達成する。。または、前記第
二導電型電流ブロック層23の上の前記第一導電型光閉じ
込め層25は、前記第二導電型電流ブロック層23の厚さと
同じかそれ以下の厚さを有していることを特徴とする前
記半導体発光装置によって達成する。
（００１）面方位半導体結晶から構成され、前記開口部
24は〔１１０〕方向に延在していることを特徴とする前
記半導体発光装置によって達成する。。または、前記第
二導電型電流ブロック層23の上の前記第一導電型光閉じ
込め層25は、前記第二導電型電流ブロック層23の厚さと
同じかそれ以下の厚さを有していることを特徴とする前
記半導体発光装置によって達成する。
【００１０】または、前記第二導電型電流ブロック層23
は、その内部で逆接合層構造となっていることを特徴と
する前記半導体発光装置によって達成する。または、前
記開口部24の平面形状は前記共振器方向に長い短冊状で
あり、かつ、前記開口部24の前記共振器方向の断面は順
メサ状に形成されていることを特徴とする前記半導体発
光装置によって達成する。
は、その内部で逆接合層構造となっていることを特徴と
する前記半導体発光装置によって達成する。または、前
記開口部24の平面形状は前記共振器方向に長い短冊状で
あり、かつ、前記開口部24の前記共振器方向の断面は順
メサ状に形成されていることを特徴とする前記半導体発
光装置によって達成する。
【００１１】または、前記電流ブロック層23は、前記共
振器方向と直交する方向よりも共振器方向の端部近傍の
方が厚く形成されていることを特徴とする前記半導体発
光装置によって達成する。または、前記第一導電型半導
体基板21の表面には、前記共振器方向で凹凸に変化する
回折格子が形成されていることを特徴とする前記半導体
発光装置によって達成する。
振器方向と直交する方向よりも共振器方向の端部近傍の
方が厚く形成されていることを特徴とする前記半導体発
光装置によって達成する。または、前記第一導電型半導
体基板21の表面には、前記共振器方向で凹凸に変化する
回折格子が形成されていることを特徴とする前記半導体
発光装置によって達成する。
【００１２】または、前記発光層26は、量子井戸構造を
有していることを特徴とする前記半導体発光装置によっ
て達成する。。または、（００１）面方位半導体結晶か
ら構成された第一導電型半導体基板21の上に、直接又は
第一導電型半導体層22を介して第二導電型電流ブロック
層23を形成する工程と、前記第二導電型電流ブロック層
23をパターニングし、〔１１０〕方向に延在し、〔１１
０〕方向で断面が逆メサとなる開口部24を形成する工程
と、前記第二導電型電流ブロック層23の上と前記開口部
24の内部で、前記第二導電型電流ブロック層23の厚さと
同じかそれ以下の厚さで第一導電型光閉じ込め層25を順
メサ状に成長する工程と、前記第一導電型光閉じ込め層
25の上に発光層26を形成する工程と、前記発光層26の上
に第二導電型光閉じ込め層27を形成する工程とを有する
ことを特徴とする半導体発光装置の製造方法により達成
する。
有していることを特徴とする前記半導体発光装置によっ
て達成する。。または、（００１）面方位半導体結晶か
ら構成された第一導電型半導体基板21の上に、直接又は
第一導電型半導体層22を介して第二導電型電流ブロック
層23を形成する工程と、前記第二導電型電流ブロック層
23をパターニングし、〔１１０〕方向に延在し、〔１１
０〕方向で断面が逆メサとなる開口部24を形成する工程
と、前記第二導電型電流ブロック層23の上と前記開口部
24の内部で、前記第二導電型電流ブロック層23の厚さと
同じかそれ以下の厚さで第一導電型光閉じ込め層25を順
メサ状に成長する工程と、前記第一導電型光閉じ込め層
25の上に発光層26を形成する工程と、前記発光層26の上
に第二導電型光閉じ込め層27を形成する工程とを有する
ことを特徴とする半導体発光装置の製造方法により達成
する。
【００１３】または、（００１）面方位半導体結晶から
構成された第一導電型半導体基板21の上に、直接又は第
一導電型半導体層22を介して第二導電型電流ブロック層
23を形成する工程と、前記第二導電型電流ブロック層23
をパターニングし、〔１１０〕方向で断面が逆メサ、
〔１１０〕方向で断面が順メサとなり、平面形状が短冊
状となる開口部24ｂを形成する工程と、前記第二導電型
電流ブロック層23の上と前記開口部24ｂの内部で、前記
第二導電型電流ブロック層23の厚さと同じかそれ以下の
厚さで第一導電型光閉じ込め層25を順メサ状に成長する
工程と、前記第一導電型光閉じ込め層25の上に発光層26
を形成する工程と、前記発光層26の上に第二導電型光閉
じ込め層27を形成する工程とを有することを特徴とする
半導体発光装置の製造方法によって達成する。
構成された第一導電型半導体基板21の上に、直接又は第
一導電型半導体層22を介して第二導電型電流ブロック層
23を形成する工程と、前記第二導電型電流ブロック層23
をパターニングし、〔１１０〕方向で断面が逆メサ、
〔１１０〕方向で断面が順メサとなり、平面形状が短冊
状となる開口部24ｂを形成する工程と、前記第二導電型
電流ブロック層23の上と前記開口部24ｂの内部で、前記
第二導電型電流ブロック層23の厚さと同じかそれ以下の
厚さで第一導電型光閉じ込め層25を順メサ状に成長する
工程と、前記第一導電型光閉じ込め層25の上に発光層26
を形成する工程と、前記発光層26の上に第二導電型光閉
じ込め層27を形成する工程とを有することを特徴とする
半導体発光装置の製造方法によって達成する。
【００１４】または、（００１）面方位半導体結晶から
構成された第一導電型半導体基板21の上に、直接又は第
一導電型半導体層22を介して第二導電型電流ブロック層
23を形成する工程と、前記第二導電型電流ブロック層23
のうち、共振器の端部近傍を除いた部分を薄層化する工
程と、前記第二導電型電流ブロック層23のうち薄層化さ
れた部分をパターニングし、共振器方向で断面が逆メ
サ、共振器と直交する方向で断面が順メサとなり、平面
形状が短冊状となる開口部24ｂを形成する工程と、前記
第二導電型電流ブロック層23の上と前記開口部24ｂの内
部に、前記第二導電型電流ブロック層23の厚さと同じか
それ以下の厚さで第一導電型光閉じ込め層25を順メサ状
に成長する工程と、前記第一導電型光閉じ込め層25の上
に発光層26を形成する工程と、前記発光層26の上に第二
導電型光閉じ込め層27を形成する工程とを有することを
特徴とする半導体発光装置の製造方法によって達成す
る。
構成された第一導電型半導体基板21の上に、直接又は第
一導電型半導体層22を介して第二導電型電流ブロック層
23を形成する工程と、前記第二導電型電流ブロック層23
のうち、共振器の端部近傍を除いた部分を薄層化する工
程と、前記第二導電型電流ブロック層23のうち薄層化さ
れた部分をパターニングし、共振器方向で断面が逆メ
サ、共振器と直交する方向で断面が順メサとなり、平面
形状が短冊状となる開口部24ｂを形成する工程と、前記
第二導電型電流ブロック層23の上と前記開口部24ｂの内
部に、前記第二導電型電流ブロック層23の厚さと同じか
それ以下の厚さで第一導電型光閉じ込め層25を順メサ状
に成長する工程と、前記第一導電型光閉じ込め層25の上
に発光層26を形成する工程と、前記発光層26の上に第二
導電型光閉じ込め層27を形成する工程とを有することを
特徴とする半導体発光装置の製造方法によって達成す
る。
【００１５】または、前記電流ブロック層23の下にはエ
ッチングストップ層32が形成されていることを特徴とす
る前記半導体発光装置の製造方法によって達成する。
ッチングストップ層32が形成されていることを特徴とす
る前記半導体発光装置の製造方法によって達成する。
【００１６】
【作 用】本発明によれば、電流ブロック層に形成され
る開口部を共振器方向に直交する面で逆メサ状に形成
し、その電流ブロック層の上と開口部の内部で成長がメ
サ状に進む光閉じ込め層（クラッド層）を形成し、その
上に発光層（活性層）及び光閉じ込め層を形成してい
る。この場合、開口部の上部にある電流ブロック層の肩
の部分では結晶成長が生じにくくなり、その肩の近傍に
形成される光閉じ込め層の厚さが極めて薄くなる。
る開口部を共振器方向に直交する面で逆メサ状に形成
し、その電流ブロック層の上と開口部の内部で成長がメ
サ状に進む光閉じ込め層（クラッド層）を形成し、その
上に発光層（活性層）及び光閉じ込め層を形成してい
る。この場合、開口部の上部にある電流ブロック層の肩
の部分では結晶成長が生じにくくなり、その肩の近傍に
形成される光閉じ込め層の厚さが極めて薄くなる。
【００１７】したがって、その光閉じ込め層を通して開
口部の斜め上方から開口部内に至る経路の電流が流れに
くくなり、電流チャネルはほぼ開口部と等しい広さとな
るので、従来装置に比べて電流狭窄が強くなり、発光効
率が高くなる。また、その開口部の平面形状を短冊型に
することにより、発光層の延長線上には電流ブロック層
が存在し、これにより光ウィンド構造が形成される。
口部の斜め上方から開口部内に至る経路の電流が流れに
くくなり、電流チャネルはほぼ開口部と等しい広さとな
るので、従来装置に比べて電流狭窄が強くなり、発光効
率が高くなる。また、その開口部の平面形状を短冊型に
することにより、発光層の延長線上には電流ブロック層
が存在し、これにより光ウィンド構造が形成される。
【００１８】したがって、光ウィンド構造によりレーザ
ビームを縦方向に広げて光結合が容易になるとともに、
光出力端の端面劣化が防止される。しかも、開口部の平
面形状を変えるだけで光ウィンド構造が形成されるので
スループットが向上する。さらに、開口部内に形成され
る光閉じ込め層の厚さを電流ブロック層よりも薄くして
発光層を開口部内に位置させると、電流ブロック層と発
光層との屈折率の相違により横方向の光閉じ込めが実現
する。また、マスクを用いない２回の結晶成長でＢＨ構
造の半導体レーザが形成される。
ビームを縦方向に広げて光結合が容易になるとともに、
光出力端の端面劣化が防止される。しかも、開口部の平
面形状を変えるだけで光ウィンド構造が形成されるので
スループットが向上する。さらに、開口部内に形成され
る光閉じ込め層の厚さを電流ブロック層よりも薄くして
発光層を開口部内に位置させると、電流ブロック層と発
光層との屈折率の相違により横方向の光閉じ込めが実現
する。また、マスクを用いない２回の結晶成長でＢＨ構
造の半導体レーザが形成される。
【００１９】
【実施例】そこで、以下に本発明の実施例を図面に基づ
いて説明する。 （ａ）本発明の第１実施例の説明 図１及び図２は、本発明の第１実施例の工程を示す断面
図である。次に、図２に基づいて本実施例の半導体レー
ザの構造を説明する。
いて説明する。 （ａ）本発明の第１実施例の説明 図１及び図２は、本発明の第１実施例の工程を示す断面
図である。次に、図２に基づいて本実施例の半導体レー
ザの構造を説明する。
【００２０】図２において、p-GaAs結晶基板２１の（０
０１）面の上には、n-AlGaAsクラッド層（光閉じ込め
層）２２とn-InGaP 電流ブロック層２３がそれぞれ１μ
ｍ、０．３μｍの厚さに形成されている。電流ブロック
層２３には、〔１１０〕方向の断面が逆メサであって
〔１１０〕方向に延在するストライブ状の開口部２４が
形成されている。その開口部２４の幅は１．５μｍであ
る。
０１）面の上には、n-AlGaAsクラッド層（光閉じ込め
層）２２とn-InGaP 電流ブロック層２３がそれぞれ１μ
ｍ、０．３μｍの厚さに形成されている。電流ブロック
層２３には、〔１１０〕方向の断面が逆メサであって
〔１１０〕方向に延在するストライブ状の開口部２４が
形成されている。その開口部２４の幅は１．５μｍであ
る。
【００２１】さらに、電流ブロック層２３の上と開口部
２４の中にはn-AlGaAsクラッド層２５が成長され、その
膜厚は、開口部２４の深さ、即ち電流ブロック層２３の
厚さと実質的に同じか又はそれよりも薄く形成されてお
り、その上面は開口部２４でへこみのある順メサ形状と
なっている。そして、上側のn-AlGaAsクラッド層２６の
上には、GaAs活性層（発光層）２６、p-AlGaAsクラッド
層（光閉じ込め層）２７及びp-GaAsコンタクト層２８
が、それぞれ０．３μｍ、１．０μｍ、０．３μｍの厚
さに形成されている。
２４の中にはn-AlGaAsクラッド層２５が成長され、その
膜厚は、開口部２４の深さ、即ち電流ブロック層２３の
厚さと実質的に同じか又はそれよりも薄く形成されてお
り、その上面は開口部２４でへこみのある順メサ形状と
なっている。そして、上側のn-AlGaAsクラッド層２６の
上には、GaAs活性層（発光層）２６、p-AlGaAsクラッド
層（光閉じ込め層）２７及びp-GaAsコンタクト層２８
が、それぞれ０．３μｍ、１．０μｍ、０．３μｍの厚
さに形成されている。
【００２２】なお、図中符号２９p は、コンタクト層２
８の上に形成された電極、２９n は、基板２１の下に形
成された電極を示している。以上のような半導体レーザ
における半導体の結晶成長は、有機金属気相成長法（Ｍ
ＯＣＶＤ法）や分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）を用
いるのが一般的である。ＭＯＣＶＤ法により結晶成長を
行う場合の典型的な成長条件は、成長温度が６００〜７
００℃、成長速度が１〜２μｍ／ｈ、成長圧力が０．１
気圧である。また、成長原料として、トリエチルガリウ
ム（TEGa）、トリメチルアルミニウム（TMAl）、トリメ
チルインジウム（TMIn）、アルシン（AsH3）、フォスフ
ィン（PH3)、シラン（SiH4）、ジメチルジンク（DMZn)
などを用いる。
８の上に形成された電極、２９n は、基板２１の下に形
成された電極を示している。以上のような半導体レーザ
における半導体の結晶成長は、有機金属気相成長法（Ｍ
ＯＣＶＤ法）や分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）を用
いるのが一般的である。ＭＯＣＶＤ法により結晶成長を
行う場合の典型的な成長条件は、成長温度が６００〜７
００℃、成長速度が１〜２μｍ／ｈ、成長圧力が０．１
気圧である。また、成長原料として、トリエチルガリウ
ム（TEGa）、トリメチルアルミニウム（TMAl）、トリメ
チルインジウム（TMIn）、アルシン（AsH3）、フォスフ
ィン（PH3)、シラン（SiH4）、ジメチルジンク（DMZn)
などを用いる。
【００２３】次に、ＭＯＣＶＤ法を使用した半導体レー
ザの製造工程を図１、図２に基づいて説明する。まず、
１回目の結晶成長工程において、n-GaAs基板２１の（０
０１）面上にn-AlGaAsクラッド層２２とp-InGaP 電流ブ
ロック層２３を連続的に成長する。この後に、図１(a)
に示すように、〔１１０〕方向（紙面に垂直方向）に延
びるストライプ状の窓３０を有するレジストパターン３
１を電流ブロック層２３の上に形成する。ついで、塩酸
系エッチング液により窓３０を通して電流ブロック層２
３を選択エッチングして開口部２４を形成し、この開口
部２４からクラッド層２２を表出させる。その開口部２
４は、断面が逆メサ状となり、その斜面は＜１１１＞Ａ
面である。
ザの製造工程を図１、図２に基づいて説明する。まず、
１回目の結晶成長工程において、n-GaAs基板２１の（０
０１）面上にn-AlGaAsクラッド層２２とp-InGaP 電流ブ
ロック層２３を連続的に成長する。この後に、図１(a)
に示すように、〔１１０〕方向（紙面に垂直方向）に延
びるストライプ状の窓３０を有するレジストパターン３
１を電流ブロック層２３の上に形成する。ついで、塩酸
系エッチング液により窓３０を通して電流ブロック層２
３を選択エッチングして開口部２４を形成し、この開口
部２４からクラッド層２２を表出させる。その開口部２
４は、断面が逆メサ状となり、その斜面は＜１１１＞Ａ
面である。
【００２４】そして、レジストパターン３１を除去した
後に、２回目の結晶成長工程に移り、開口部２４の内部
とその両側の電流ブロック層２３の上にn-AlGaAsクラッ
ド層２５を成長する。この場合、図１(b) に示すよう
に、開口部２４ではその内部を埋めるようにn-AlGaAs膜
２５ａの成長が進み、また電流ブロック層２３の上では
その縁部近傍で順メサとなるように成長が進行するが、
電流ブロック層２３の肩２３ａの部分では殆ど結晶成長
が生じない。そして、n-AlGaAs膜２５ａの膜厚が開口部
２４の深さを越えたあとには、開口部２４の上で順メサ
となるような形状で結晶成長が進む。その順メサは、結
晶成長が進行するにつれて次第に角度が小さくなる。
後に、２回目の結晶成長工程に移り、開口部２４の内部
とその両側の電流ブロック層２３の上にn-AlGaAsクラッ
ド層２５を成長する。この場合、図１(b) に示すよう
に、開口部２４ではその内部を埋めるようにn-AlGaAs膜
２５ａの成長が進み、また電流ブロック層２３の上では
その縁部近傍で順メサとなるように成長が進行するが、
電流ブロック層２３の肩２３ａの部分では殆ど結晶成長
が生じない。そして、n-AlGaAs膜２５ａの膜厚が開口部
２４の深さを越えたあとには、開口部２４の上で順メサ
となるような形状で結晶成長が進む。その順メサは、結
晶成長が進行するにつれて次第に角度が小さくなる。
【００２５】したがって、図１(c) に示すように、n-Al
GaAsクラッド層２５を逆メサ状の開口部２４の深さと実
質的に同じかそれよりも僅かに薄くすることにより、開
口部２４内のn-AlGaAsクラド層２５と電流ブロック層２
３上のn-AlGaAsクラッド層２５は完全に近い状態で分離
される。また、それのn-AlGaAsクラド層２５は、電流ブ
ロック層２３の肩２３ａの部分において僅かな厚さのAl
GaAsによって繋がり、その上面はメサ状になる。
GaAsクラッド層２５を逆メサ状の開口部２４の深さと実
質的に同じかそれよりも僅かに薄くすることにより、開
口部２４内のn-AlGaAsクラド層２５と電流ブロック層２
３上のn-AlGaAsクラッド層２５は完全に近い状態で分離
される。また、それのn-AlGaAsクラド層２５は、電流ブ
ロック層２３の肩２３ａの部分において僅かな厚さのAl
GaAsによって繋がり、その上面はメサ状になる。
【００２６】これに続いて、GaAs活性層２６、p-AlGaAs
クラッド層２７、p-GaAsコンタクト層２８を順に成長
し、電極２９ｎ、２９ｐを形成すると、図２に示す構造
の半導体レーザが形成される。以上のような構造の半導
体レーザによれば、二層目のn-AlGaAsクラッド層２５
は、開口部２４内とその外部領域との境界において完全
に近い状態で分離され、しかも、p-AlGaAsクラッド層２
７を流れる電流は、電流ブロック層２３とその上のn-Al
GaAsクラッド層２５とのｐｎ接合によって電流を狭窄す
る。
クラッド層２７、p-GaAsコンタクト層２８を順に成長
し、電極２９ｎ、２９ｐを形成すると、図２に示す構造
の半導体レーザが形成される。以上のような構造の半導
体レーザによれば、二層目のn-AlGaAsクラッド層２５
は、開口部２４内とその外部領域との境界において完全
に近い状態で分離され、しかも、p-AlGaAsクラッド層２
７を流れる電流は、電流ブロック層２３とその上のn-Al
GaAsクラッド層２５とのｐｎ接合によって電流を狭窄す
る。
【００２７】したがって、ｐ側電極２９ｐから注入され
る電流の殆どは、p-AlGaAsクラッド層２７と活性層２６
と開口部２４の経路を通って流れ、電流ブロック層２３
の上のn-AlGaAsクラッド層２５から開口部２４には流れ
なくなる。これにより、電流チャネルは開口部２４とほ
ぼ同じになるので、従来の装置に比べて電流狭窄の効果
が強くなり、発光効率が高くなる。
る電流の殆どは、p-AlGaAsクラッド層２７と活性層２６
と開口部２４の経路を通って流れ、電流ブロック層２３
の上のn-AlGaAsクラッド層２５から開口部２４には流れ
なくなる。これにより、電流チャネルは開口部２４とほ
ぼ同じになるので、従来の装置に比べて電流狭窄の効果
が強くなり、発光効率が高くなる。
【００２８】なお、本願発明者の実験結果によれば、電
流ブロック層２３の肩２３ａの近傍での電流チャネル
は、活性層２６の下のクラッド層の材料としてアルミニ
ウム（Al）を含む化合物半導体結晶を選択すると、InGa
P を選択する場合に比べて狭くなる。ただし、基板とし
てInP を使用する場合には、格子整合の関係でInAlAsが
都合がよい。 （ｂ）本発明の第２実施例の説明 ＭＯＣＶＤ、ＭＢＥ等の結晶成長法による２回の結晶成
長で良好な結晶性を得るには、（１）酸化され易いアル
ミニウムを含む結晶が再成長表面に露出していないこと
と、（２）昇華し易い燐を含む結晶と砒素を含む結晶が
再成長する（００１）面に混在してないことが必要であ
る。
流ブロック層２３の肩２３ａの近傍での電流チャネル
は、活性層２６の下のクラッド層の材料としてアルミニ
ウム（Al）を含む化合物半導体結晶を選択すると、InGa
P を選択する場合に比べて狭くなる。ただし、基板とし
てInP を使用する場合には、格子整合の関係でInAlAsが
都合がよい。 （ｂ）本発明の第２実施例の説明 ＭＯＣＶＤ、ＭＢＥ等の結晶成長法による２回の結晶成
長で良好な結晶性を得るには、（１）酸化され易いアル
ミニウムを含む結晶が再成長表面に露出していないこと
と、（２）昇華し易い燐を含む結晶と砒素を含む結晶が
再成長する（００１）面に混在してないことが必要であ
る。
【００２９】これを達成するためには、第１実施例の半
導体レーザに改良を加えて図３(a)に示す構造にする。
すなわち、電流ブロック層２３を上下からGaAs薄膜で挟
んだ構造を採用している。まず、１回目の結晶成長で、
n-GaAs基板２１の上に、n-AlGaAsクラッド層２２、GaAs
エッチングストップ層３２、p-InGaP 電流ブロック層２
３及びGaAsエッチングマスク層３３までを結晶成長す
る。続く工程で、フッ酸（HF）及び過酸化水素水（H
2O2）の混合液と図示しないレジストパターンを使用し
て最表面のGaAsエッチングマスク層３３にストライプ状
の開口部を形成する。次に、GaAsエッチングマスク層３
３をマスクに使用して、第１実施例と同じ条件で電流ブ
ロック層２３に開口部２４を形成する。このとき、GaAs
エッチングストップ層３３の存在により電流ブロック層
２３は選択的にエッチングされ、その下のクラッド層２
２は保護される。
導体レーザに改良を加えて図３(a)に示す構造にする。
すなわち、電流ブロック層２３を上下からGaAs薄膜で挟
んだ構造を採用している。まず、１回目の結晶成長で、
n-GaAs基板２１の上に、n-AlGaAsクラッド層２２、GaAs
エッチングストップ層３２、p-InGaP 電流ブロック層２
３及びGaAsエッチングマスク層３３までを結晶成長す
る。続く工程で、フッ酸（HF）及び過酸化水素水（H
2O2）の混合液と図示しないレジストパターンを使用し
て最表面のGaAsエッチングマスク層３３にストライプ状
の開口部を形成する。次に、GaAsエッチングマスク層３
３をマスクに使用して、第１実施例と同じ条件で電流ブ
ロック層２３に開口部２４を形成する。このとき、GaAs
エッチングストップ層３３の存在により電流ブロック層
２３は選択的にエッチングされ、その下のクラッド層２
２は保護される。
【００３０】これにより、p-InGaP 電流ブロック層２３
の（００１）面はGaAsで覆われ、保護さた状態になり、
結晶性が良好に保たれる。続く、２回目の結晶成長で、
最表面のGaAsエッチングマスク層３３結晶を残したま
ま、第１実施例と同様にn-AlGaAsクラッド層２５、GaAs
活性層２６等の結晶成長を行う。その詳細は省略する。
の（００１）面はGaAsで覆われ、保護さた状態になり、
結晶性が良好に保たれる。続く、２回目の結晶成長で、
最表面のGaAsエッチングマスク層３３結晶を残したま
ま、第１実施例と同様にn-AlGaAsクラッド層２５、GaAs
活性層２６等の結晶成長を行う。その詳細は省略する。
【００３１】なお、電流ブロック層２３を挟む２層のGa
As層の厚さは２０nm程度で、２回の選択エッチングが可
能である。 （ｃ）本発明の第３実施例の説明 上記した構造によれば、活性層２６を薄くした場合に、
互いにｐ型の導電型であるクラッド層２７と電流ブロッ
ク層２３の肩２３ａが接近し、さらに、ｐｎ接合の順方
向となる電流ブロック層２３とその下のクラッド層２２
の接する面積が大きいために、素子に印加する電圧の状
況によってはｐ型のクラッド層２７、活性層２６、電流
ブロック層２３、ｎ型のクラッド層２２の経路で電流が
流れてしまうことがある。
As層の厚さは２０nm程度で、２回の選択エッチングが可
能である。 （ｃ）本発明の第３実施例の説明 上記した構造によれば、活性層２６を薄くした場合に、
互いにｐ型の導電型であるクラッド層２７と電流ブロッ
ク層２３の肩２３ａが接近し、さらに、ｐｎ接合の順方
向となる電流ブロック層２３とその下のクラッド層２２
の接する面積が大きいために、素子に印加する電圧の状
況によってはｐ型のクラッド層２７、活性層２６、電流
ブロック層２３、ｎ型のクラッド層２２の経路で電流が
流れてしまうことがある。
【００３２】このような電流のリークを防ぐには、図３
(b) に示すように、電流ブロック層２３を、p-InGaP 層
２３Ａ、n-InGaP 層２３Ｂ、p-InGaP 層２３Ｃの逆接合
を内部に有する多層構造とすればよい。 （ｄ）本発明の第４実施例の説明 GaAsと大きく結晶の格子定数が異なるInGaAsからなる量
子井戸（歪量子井戸）を活性層とする半導体レーザを作
製する場合には、本発明のような屈曲型活性層構造を使
用することにより、逆メサ型開口部２４の上部に従来以
上に大きく歪んだ良好な量子井戸の作製が可能になる。
(b) に示すように、電流ブロック層２３を、p-InGaP 層
２３Ａ、n-InGaP 層２３Ｂ、p-InGaP 層２３Ｃの逆接合
を内部に有する多層構造とすればよい。 （ｄ）本発明の第４実施例の説明 GaAsと大きく結晶の格子定数が異なるInGaAsからなる量
子井戸（歪量子井戸）を活性層とする半導体レーザを作
製する場合には、本発明のような屈曲型活性層構造を使
用することにより、逆メサ型開口部２４の上部に従来以
上に大きく歪んだ良好な量子井戸の作製が可能になる。
【００３３】これは、量子井戸層をストライプ状に作製
でき、その結果、発光領域での歪み緩和が発生しにくく
なるためである。この場合、活性層２６の構造は、例え
ば、GaAs、InGaAs、GaAsをそれぞれ９０nm、８nm、９０
nmずつ積層した、いわゆるＳＣＨ構造に置き換えればよ
い。これは、下の層の凹凸によって量子井戸層をストラ
イプ状に作成できるので、発光領域での歪み緩和がなさ
れ難くなるからである。
でき、その結果、発光領域での歪み緩和が発生しにくく
なるためである。この場合、活性層２６の構造は、例え
ば、GaAs、InGaAs、GaAsをそれぞれ９０nm、８nm、９０
nmずつ積層した、いわゆるＳＣＨ構造に置き換えればよ
い。これは、下の層の凹凸によって量子井戸層をストラ
イプ状に作成できるので、発光領域での歪み緩和がなさ
れ難くなるからである。
【００３４】仮に、In1-x Gax As歪み量子井戸層のIn組
成ｘを０．２に設定した場合に、レーザ発振の発振波長
は約０．９８μｍとなる。従来は、SiO2よりなるウィン
ドマスクを使用して、その結晶成長をウィンドの上にの
み形成することによりストライプ状の高歪み量子井戸を
作製した。これによれば、結晶成長終了後に発光層の周
縁が空間に露出してしまい、良好な素子特性が期待され
なかった。 （ｅ）本発明の第５実施例の説明 上記したp-InGaP 電流ブロック層２３の上と開口部２４
の中に積層されるn-AlGaAsクラッド層２５の膜厚を開口
部２４の深さよりも薄くすると、図４に示すようにな
り、開口部２４内にストライプ状のGaAs活性層２６が形
成され、そのGaAs活性層２６はその外部から切り離され
た状態となる。
成ｘを０．２に設定した場合に、レーザ発振の発振波長
は約０．９８μｍとなる。従来は、SiO2よりなるウィン
ドマスクを使用して、その結晶成長をウィンドの上にの
み形成することによりストライプ状の高歪み量子井戸を
作製した。これによれば、結晶成長終了後に発光層の周
縁が空間に露出してしまい、良好な素子特性が期待され
なかった。 （ｅ）本発明の第５実施例の説明 上記したp-InGaP 電流ブロック層２３の上と開口部２４
の中に積層されるn-AlGaAsクラッド層２５の膜厚を開口
部２４の深さよりも薄くすると、図４に示すようにな
り、開口部２４内にストライプ状のGaAs活性層２６が形
成され、そのGaAs活性層２６はその外部から切り離され
た状態となる。
【００３５】これによれば、上述した電流狭窄の効果を
強めるという効果の他に、GaAs活性層２６の等価屈折率
はInGaP 電流ブロック層２３の屈折率よりも大きくなっ
ているために、活性層２６での発光に対する横方向の光
閉じ込めを良くすることができる。こにれより、マスク
を用いない２回の結晶成長でＢＨ構造の半導体レーザが
実現される。 （ｆ）本発明の第６実施例の説明 図５(a) は、本発明の第６実施例の半導体レーザを示す
断面図、図５(b) は、そのＸ−Ｘ線からみた部分断面
図、図６は、その斜視断面図である。図７は、その半導
体レーザの形成工程の一部を示す平面図及び断面図であ
る。
強めるという効果の他に、GaAs活性層２６の等価屈折率
はInGaP 電流ブロック層２３の屈折率よりも大きくなっ
ているために、活性層２６での発光に対する横方向の光
閉じ込めを良くすることができる。こにれより、マスク
を用いない２回の結晶成長でＢＨ構造の半導体レーザが
実現される。 （ｆ）本発明の第６実施例の説明 図５(a) は、本発明の第６実施例の半導体レーザを示す
断面図、図５(b) は、そのＸ−Ｘ線からみた部分断面
図、図６は、その斜視断面図である。図７は、その半導
体レーザの形成工程の一部を示す平面図及び断面図であ
る。
【００３６】図５、図７において、n-GaAs結晶基板２１
の（００１）面の上には、n-AlGaAsグレーデッド層３
５、n-AlGaAsクラッド層２２、n-GaAsエッチングストッ
プ層３２、n-InGaP 電流ブロック層２３、p-GaAsエッチ
ングマスク層３３がそれぞれ０．２μｍ、１μｍ、３０
nm、０．３μｍ、３０nmの厚さに形成されている。この
ような結晶成長の後に、HF、H2O2を含む溶液と図示しな
いレジストパターンを使用するフォトリソグラフィー法
により、エッチングマスク層３３を図７(a) に示すよう
な平面形状にパターニングし、これにより〔１１０〕方
向の長さ１０μｍ、〔１１０〕方向の幅２μｍの大きさ
の短冊状の開口部２４ａを形成する。そして、そのエッ
チングマスク層３３をマスクにして電流ブロック層２３
をパターニングし、その電流ブロッック層２３に開口部
２４ｂを形成すると、その開口部２４ｂの〔１１０〕方
向の断面は、図７(b) に示すように逆メサ状になる一方
で、〔１１０〕方向の断面は図７(c) に示すような順メ
サ状になる。
の（００１）面の上には、n-AlGaAsグレーデッド層３
５、n-AlGaAsクラッド層２２、n-GaAsエッチングストッ
プ層３２、n-InGaP 電流ブロック層２３、p-GaAsエッチ
ングマスク層３３がそれぞれ０．２μｍ、１μｍ、３０
nm、０．３μｍ、３０nmの厚さに形成されている。この
ような結晶成長の後に、HF、H2O2を含む溶液と図示しな
いレジストパターンを使用するフォトリソグラフィー法
により、エッチングマスク層３３を図７(a) に示すよう
な平面形状にパターニングし、これにより〔１１０〕方
向の長さ１０μｍ、〔１１０〕方向の幅２μｍの大きさ
の短冊状の開口部２４ａを形成する。そして、そのエッ
チングマスク層３３をマスクにして電流ブロック層２３
をパターニングし、その電流ブロッック層２３に開口部
２４ｂを形成すると、その開口部２４ｂの〔１１０〕方
向の断面は、図７(b) に示すように逆メサ状になる一方
で、〔１１０〕方向の断面は図７(c) に示すような順メ
サ状になる。
【００３７】そして、開口部２４ｂを形成した後の２回
目の結晶成長により、図５に示すように、n-AlGaAsクラ
ッド層２５を０．１μｍ、GaAs／InGaAs／GaAsの三層構
造からなる歪み量子井戸活性層３６を２０８nm、p-AlGa
Asクラッド層２７を１μｍ、、p-AlGaAsグレーデッド層
３７を０．２μｍ、p-GaAsコンタクト層２８を０．３μ
ｍの厚さに形成する。なお、歪み量子井戸活性層３６に
おけるGaAs３６ａ，３６ｃの膜厚は０．１μｍ、InGaAs
３６ｂの膜厚は８nmである。
目の結晶成長により、図５に示すように、n-AlGaAsクラ
ッド層２５を０．１μｍ、GaAs／InGaAs／GaAsの三層構
造からなる歪み量子井戸活性層３６を２０８nm、p-AlGa
Asクラッド層２７を１μｍ、、p-AlGaAsグレーデッド層
３７を０．２μｍ、p-GaAsコンタクト層２８を０．３μ
ｍの厚さに形成する。なお、歪み量子井戸活性層３６に
おけるGaAs３６ａ，３６ｃの膜厚は０．１μｍ、InGaAs
３６ｂの膜厚は８nmである。
【００３８】その結晶成長を終えた後に、コンタクト層
２８と基板２１に電極２９ｐ：２９ｎを形成すると図
５、図６に示すような半導体レーザが完成する。なお、
歪み量子井戸活性層３６におけるInGaAsのInとGaの組成
比はそれぞれ０．２と０．８であり、その他のAlGaAsと
InGaAsにおける III族元素におけるGaの組成比はそれぞ
れ０．５である。
２８と基板２１に電極２９ｐ：２９ｎを形成すると図
５、図６に示すような半導体レーザが完成する。なお、
歪み量子井戸活性層３６におけるInGaAsのInとGaの組成
比はそれぞれ０．２と０．８であり、その他のAlGaAsと
InGaAsにおける III族元素におけるGaの組成比はそれぞ
れ０．５である。
【００３９】この実施例においても、電流ブロック層２
３の上とその開口部２４ｂの中にはn-AlGaAsクラッド層
２５が成長され、その膜厚は、開口部２４ｂの深さ、即
ち電流ブロック層２３の厚さよりも薄く形成されてお
り、その上面は開口部２４ｂの上でへこみのある順メサ
形状となっている。ところで、既に述べた実施例と相違
する点は、n-GaAs基板２１とn-AlGaAsクラッド層２２、
p-AlGaAsクラッド層２７とp-GaAsコンタクト層２８のぞ
れぞれの間にAlGaAsグレーデッド層３５、３７が介在さ
れていることであり、これらは、素子抵抗を低減するた
めに設けられたものである。
３の上とその開口部２４ｂの中にはn-AlGaAsクラッド層
２５が成長され、その膜厚は、開口部２４ｂの深さ、即
ち電流ブロック層２３の厚さよりも薄く形成されてお
り、その上面は開口部２４ｂの上でへこみのある順メサ
形状となっている。ところで、既に述べた実施例と相違
する点は、n-GaAs基板２１とn-AlGaAsクラッド層２２、
p-AlGaAsクラッド層２７とp-GaAsコンタクト層２８のぞ
れぞれの間にAlGaAsグレーデッド層３５、３７が介在さ
れていることであり、これらは、素子抵抗を低減するた
めに設けられたものである。
【００４０】さらに、この共振器の端部近傍では、図５
(b) 、図６に示すように、〔１１０〕方向の端部で、電
流ブロック層２３が活性層３６と同じかそれよりも高く
なっている構造、いわゆる光ウィンド構造となっている
ことが別の相違点としてあげられる。この構造によれ
ば、レーザビームは端面付近で縦方向に広がって光ファ
イバとの結合が容易になる。また、電流ブロック層２３
は活性層３６からの光を吸収しにくい材料で作製されて
いることから、端面の温度上昇も抑えられ、高出力時の
端面破壊も抑制される。さらに、共振器方向の電流も狭
窄されるので、活性層３６の電流閉じ込めは第１実施例
とほぼ同様な結果が得られる。
(b) 、図６に示すように、〔１１０〕方向の端部で、電
流ブロック層２３が活性層３６と同じかそれよりも高く
なっている構造、いわゆる光ウィンド構造となっている
ことが別の相違点としてあげられる。この構造によれ
ば、レーザビームは端面付近で縦方向に広がって光ファ
イバとの結合が容易になる。また、電流ブロック層２３
は活性層３６からの光を吸収しにくい材料で作製されて
いることから、端面の温度上昇も抑えられ、高出力時の
端面破壊も抑制される。さらに、共振器方向の電流も狭
窄されるので、活性層３６の電流閉じ込めは第１実施例
とほぼ同様な結果が得られる。
【００４１】しかも、この光ウィンド構造は、電流ブロ
ック層２３に開口部２４ｂを形成する際のレジストマス
クの窓の形状を変えるだけで済み、２回の結晶成長はそ
のままであるので、光ウィンド構造を有する半導体レー
ザの形成工程は簡略化される。 なお、この半導体レー
ザにおいても、電流ブロック層２３を第３実施例のよう
にｐｎｐ構造としてもよい。 （ｇ）本発明の第７実施例の説明 第６実施例では、電流ブロック層２３の厚さを均一にし
ているが、共振器端面側で厚くしてもよい。共振器端面
側での電流ブロック層２３を選択的に高くする場合に
は、次の工程を追加する。
ック層２３に開口部２４ｂを形成する際のレジストマス
クの窓の形状を変えるだけで済み、２回の結晶成長はそ
のままであるので、光ウィンド構造を有する半導体レー
ザの形成工程は簡略化される。 なお、この半導体レー
ザにおいても、電流ブロック層２３を第３実施例のよう
にｐｎｐ構造としてもよい。 （ｇ）本発明の第７実施例の説明 第６実施例では、電流ブロック層２３の厚さを均一にし
ているが、共振器端面側で厚くしてもよい。共振器端面
側での電流ブロック層２３を選択的に高くする場合に
は、次の工程を追加する。
【００４２】即ち、図８(a) に示すように、電流ブロッ
ク層２３の中に第二のp-GaAsエッチングマスク層３４を
介在させる構造とする。そして、電流ブロック層２３に
開口部２４ｂを形成する場合には、図８(b) に示すよう
に、光ウィンド構造形成領域３８Ａ，３８Ｂをレジスト
マスク３９Ａで覆って最上のエッチングマスク層３３を
パターニングする。ついで、そのエッチングマスク層３
３をマスクにして電流ブロッック層２３を第二のp-GaAs
エッチングマスク層３４までエッチングする。
ク層２３の中に第二のp-GaAsエッチングマスク層３４を
介在させる構造とする。そして、電流ブロック層２３に
開口部２４ｂを形成する場合には、図８(b) に示すよう
に、光ウィンド構造形成領域３８Ａ，３８Ｂをレジスト
マスク３９Ａで覆って最上のエッチングマスク層３３を
パターニングする。ついで、そのエッチングマスク層３
３をマスクにして電流ブロッック層２３を第二のp-GaAs
エッチングマスク層３４までエッチングする。
【００４３】この後に、第６実施例と同じ短冊状の開口
部２４ａを有するレジストパターン３９Ｂを使用して上
から二層目のエッチングマスク層３４をパターニングし
て開口部２４ｂを形成し、この後に、そのエッチングマ
スク層３４をマスクにして残りの電流ブロック層２３を
パターニングすれば、電流ブロック層２３の共振器端面
側の厚さは共振器両側よりも厚くなる。
部２４ａを有するレジストパターン３９Ｂを使用して上
から二層目のエッチングマスク層３４をパターニングし
て開口部２４ｂを形成し、この後に、そのエッチングマ
スク層３４をマスクにして残りの電流ブロック層２３を
パターニングすれば、電流ブロック層２３の共振器端面
側の厚さは共振器両側よりも厚くなる。
【００４４】これによれば、共振器端面領域の電流ブロ
ック層２３を任意の厚さに選択することができ、理想的
な光ウィンド構造を得ることができる。したがって、流
ブロック層２３の上に形成されるn-AlGaAsクラッド層２
５の厚さを実質的に開口部２４ｂの深さと同じにしたと
きに、その共振器端面側での電流ブロック層２３の高さ
が活性層３６よりも高くなるため、光ウィンド構造の効
果が大きくなる。
ック層２３を任意の厚さに選択することができ、理想的
な光ウィンド構造を得ることができる。したがって、流
ブロック層２３の上に形成されるn-AlGaAsクラッド層２
５の厚さを実質的に開口部２４ｂの深さと同じにしたと
きに、その共振器端面側での電流ブロック層２３の高さ
が活性層３６よりも高くなるため、光ウィンド構造の効
果が大きくなる。
【００４５】なお、その他のエッチング条件は、第６実
施例と同様にする。 （ｈ）本発明の第８実施例の説明 第６実施例の構造を１μｍ帯レーザに使用する場合に
は、図９(a) に示すようなInP 基板を使用する構造を採
用する。図９(a) において、n-InP 結晶基板４１の（０
０１）面の上には、n-InGaAsエッチングストップ層４
２、n-InP 電流ブロック層４３、p-InGaAsエッチングマ
スク層４４が形成されている。そのエッチングマスク層
４４には上記した方法により開口部が形成され、これを
マスクにして電流ブロック層４３には〔１１０〕方向の
断面が逆メサ状となる開口部４５が形成されている。
施例と同様にする。 （ｈ）本発明の第８実施例の説明 第６実施例の構造を１μｍ帯レーザに使用する場合に
は、図９(a) に示すようなInP 基板を使用する構造を採
用する。図９(a) において、n-InP 結晶基板４１の（０
０１）面の上には、n-InGaAsエッチングストップ層４
２、n-InP 電流ブロック層４３、p-InGaAsエッチングマ
スク層４４が形成されている。そのエッチングマスク層
４４には上記した方法により開口部が形成され、これを
マスクにして電流ブロック層４３には〔１１０〕方向の
断面が逆メサ状となる開口部４５が形成されている。
【００４６】また、電流ブロック層４３の上と開口部４
５の中にはn-InGaAsP クラッド層４６が成長され、その
膜厚は、開口部４５の深さと実質的に同じか又はそれよ
りも薄く形成されており、その上面は開口部４５でへこ
みのある順メサ形状となっている。そして、n-InGaAsP
クラッド層４６の上には、InGaAsP ／InGaAs／InGaAsP
の三層構造からなる歪み量子井戸活性層４７が形成さ
れ、さらに、その上にはp-InGaAsP クラッド層４８、p-
InGaAsP グレーデッド層４９及びp-InAlAsコンタクト層
５０が形成されている。
５の中にはn-InGaAsP クラッド層４６が成長され、その
膜厚は、開口部４５の深さと実質的に同じか又はそれよ
りも薄く形成されており、その上面は開口部４５でへこ
みのある順メサ形状となっている。そして、n-InGaAsP
クラッド層４６の上には、InGaAsP ／InGaAs／InGaAsP
の三層構造からなる歪み量子井戸活性層４７が形成さ
れ、さらに、その上にはp-InGaAsP クラッド層４８、p-
InGaAsP グレーデッド層４９及びp-InAlAsコンタクト層
５０が形成されている。
【００４７】なお、図中符号５１ｎは、コンタクト層５
０の上に形成された電極、５１ｎは、基板４１の下に形
成された電極を示している。この実施例によれば、第１
実施例と同じく電流狭窄効果が強く、発光効率の良い半
導体レーザが実現される。なお、この半導体レーザを分
布帰還型レーザ（ＤＦＢ−ＬＤ）とする場合には、図９
(b) に示すように、n-InP 基板４１の表面に共振器方向
に凹凸が存在する回折格子５２を干渉露光法により形成
すればよい。
０の上に形成された電極、５１ｎは、基板４１の下に形
成された電極を示している。この実施例によれば、第１
実施例と同じく電流狭窄効果が強く、発光効率の良い半
導体レーザが実現される。なお、この半導体レーザを分
布帰還型レーザ（ＤＦＢ−ＬＤ）とする場合には、図９
(b) に示すように、n-InP 基板４１の表面に共振器方向
に凹凸が存在する回折格子５２を干渉露光法により形成
すればよい。
【００４８】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、電流
ブロク層に形成される開口部を共振器方向に直交する面
で逆メサ状に形成し、その電流ブロック層の上と開口部
の内部で成長がメサ状に進む光閉じ込め層を形成し、そ
の上に発光層及び光閉じ込め層を形成し、しかも、開口
部の上部にある電流ブロック層の肩の部分では結晶成長
を生じにくくして光閉じ込め層の厚さを極めて薄くして
いる。したがって、開口部の斜め上方から開口部内に至
る経路における電流を流れにくくし、電流チャネルを開
口部とほぼ等しい広さにし、これにより電流狭窄を強く
して発光効率を高くすることができる。
ブロク層に形成される開口部を共振器方向に直交する面
で逆メサ状に形成し、その電流ブロック層の上と開口部
の内部で成長がメサ状に進む光閉じ込め層を形成し、そ
の上に発光層及び光閉じ込め層を形成し、しかも、開口
部の上部にある電流ブロック層の肩の部分では結晶成長
を生じにくくして光閉じ込め層の厚さを極めて薄くして
いる。したがって、開口部の斜め上方から開口部内に至
る経路における電流を流れにくくし、電流チャネルを開
口部とほぼ等しい広さにし、これにより電流狭窄を強く
して発光効率を高くすることができる。
【００４９】また、その開口部の平面形状を短冊形にす
ることにより、発光層の延長線上に電流ブロック層が存
在し、これにより光ウィンド構造を形成しているので、
光ウィンド構造によりレーザビームは縦方向に広がって
光ファイバとの結合が容易になり、しかも光出力端の端
面劣化を防止できる。この場合、開口部の平面形状を変
えるだけで光ウィンド構造を形成できるので、スループ
ットを向上することが可能になる。
ることにより、発光層の延長線上に電流ブロック層が存
在し、これにより光ウィンド構造を形成しているので、
光ウィンド構造によりレーザビームは縦方向に広がって
光ファイバとの結合が容易になり、しかも光出力端の端
面劣化を防止できる。この場合、開口部の平面形状を変
えるだけで光ウィンド構造を形成できるので、スループ
ットを向上することが可能になる。
【００５０】さらに、開口部内に形成される光閉じ込め
層の厚さを電流ブロック層よりも薄くし、発光層を開口
部内に位置させると、電流ブロック層と発光層との屈折
率の相違により横方向の光閉じ込めを実現できるととも
に、マスクを用いない２回の結晶成長でＢＨ構造の半導
体レーザを形成できる。
層の厚さを電流ブロック層よりも薄くし、発光層を開口
部内に位置させると、電流ブロック層と発光層との屈折
率の相違により横方向の光閉じ込めを実現できるととも
に、マスクを用いない２回の結晶成長でＢＨ構造の半導
体レーザを形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の形成工程の一部を示す断
面図である。
面図である。
【図２】本発明の第１実施例の半導体発光装置を示す断
面図である。
面図である。
【図３】本発明の第２、第３実施例の半導体発光装置を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図４】本発明の第５実施例の半導体発光装置を示す断
面図である。
面図である。
【図５】本発明の第６実施例の半導体発光装置を示す断
面図である。
面図である。
【図６】本発明の第６実施例の半導体発光装置を示す斜
視断面図である。
視断面図である。
【図７】本発明の第６実施例の半導体発光装置の製造工
程の一部を示す平面図及び断面図である。
程の一部を示す平面図及び断面図である。
【図８】本発明の第７実施例の半導体発光装置の製造工
程の一部を示す断面図及び平面図である。
程の一部を示す断面図及び平面図である。
【図９】本発明の第８実施例の半導体発光装置を示す断
面図である。
面図である。
【図１０】従来の半導体発光装置の第１及び第２の例を
示す断面図である。
示す断面図である。
２１ n-GaAs基板 ２２、２５ n-AlGaAsクラッド層（光閉じ込め層） ２３ p-InGaP 電流ブロック層 ２４ 開口部 ２６ GaAs活性層（発光層） ２７ p-AlGaAsクラッド層（光閉じ込め層） ２８ p-GaAsコンタクト層 ２９ｐ、２９ｎ 電極
Claims (12)
- 【請求項１】第一導電型半導体基板（21）と、 前記第一導電型半導体基板（21）の上に直接又は第一導
電型半導体層（22）を介して形成された第二導電型電流
ブロック層（23）と、 前記第二導電型電流ブロック層（23）に形成されて共振
器方向に延在し、発光装置共振器方向に直交する断面が
逆メサとなる開口部（24）と、 前記第二導電型電流ブロック層（23）の上と前記開口部
（24）の内部で順メサ状に成長された第一導電型光閉じ
込め層（25）と、 前記第一導電型光閉じ込め層（25）の上に形成された発
光層（26）と、 前記発光層（26）の上に形成さた第二導電型光閉じ込め
層（27）とを有することを特徴とする半導体発光装置。 - 【請求項２】前記第一導電型半導体基板（21）は（００
１）面方位半導体結晶から構成され、前記開口部（24）
は〔１１０〕方向に延在していることを特徴とする請求
項１記載の半導体発光装置。 - 【請求項３】前記第二導電型電流ブロック層（23）の上
の前記第一導電型光閉じ込め層（25）は、前記第二導電
型電流ブロック層（23）の厚さと同じかそれ以下の厚さ
を有していることを特徴とする請求項１記載の半導体発
光装置。 - 【請求項４】前記第二導電型電流ブロック層（23）は、
その内部で逆接合層構造となっていることを特徴とする
請求項１記載の半導体発光装置。 - 【請求項５】前記開口部（24）の平面形状は前記共振器
方向に長い短冊状であり、かつ、前記開口部（24）の前
記共振器方向の断面は順メサ状に形成されていることを
特徴とする請求項１記載の半導体発光装置。 - 【請求項６】前記電流ブロック層（23）は、前記共振器
方向と直交する方向よりも共振器方向の端部近傍の方が
厚く形成されていることを特徴とする請求項５記載の半
導体発光装置。 - 【請求項７】前記第一導電型半導体基板（21）の表面に
は、前記共振器方向で凹凸に変化する回折格子が形成さ
れていることを特徴とする請求項１又は５記載の半導体
発光装置。 - 【請求項８】前記発光層（26）は、量子井戸構造を有し
ていることを特徴とする請求項１記載の半導体発光装
置。 - 【請求項９】（００１）面方位半導体結晶から構成され
た第一導電型半導体基板（21）の上に、直接又は第一導
電型半導体層（22）を介して第二導電型電流ブロック層
（23）を形成する工程と、 前記第二導電型電流ブロック層（23）をパターニング
し、〔１１０〕方向に延在し、〔１１０〕方向で断面が
逆メサとなる開口部（24）を形成する工程と、 前記第二導電型電流ブロック層（23）の上と前記開口部
（24）の内部で、前記第二導電型電流ブロック層（23）
の厚さと同じかそれ以下の厚さで第一導電型光閉じ込め
層（25）を順メサ状に成長する工程と、 前記第一導電型光閉じ込め層（25）の上に発光層（26）
を形成する工程と、 前記発光層（26）の上に第二導電型光閉じ込め層（27）
を形成する工程とを有することを特徴とする半導体発光
装置の製造方法。 - 【請求項１０】（００１）面方位半導体結晶から構成さ
れた第一導電型半導体基板（21）の上に、直接又は第一
導電型半導体層（22）を介して第二導電型電流ブロック
層（23）を形成する工程と、 前記第二導電型電流ブロック層（23）をパターニング
し、〔１１０〕方向で断面が逆メサ、〔１１０〕方向で
断面が順メサとなり、平面形状が短冊状となる開口部
（24ｂ）を形成する工程と、 前記第二導電型電流ブロック層（23）の上と前記開口部
（24ｂ）の内部で、前記第二導電型電流ブロック層（2
3）の厚さと同じかそれ以下の厚さで第一導電型光閉じ
込め層（25）を順メサ状に成長する工程と、 前記第一導電型光閉じ込め層（25）の上に発光層（26）
を形成する工程と、 前記発光層（26）の上に第二導電型光閉じ込め層（27）
を形成する工程とを有することを特徴とする半導体発光
装置の製造方法。 - 【請求項１１】（００１）面方位半導体結晶から構成さ
れた第一導電型半導体基板（21）の上に、直接又は第一
導電型半導体層（22）を介して第二導電型電流ブロック
層（23）を形成する工程と、 前記第二導電型電流ブロック層（23）のうち、共振器の
端部近傍を除いた部分を薄層化する工程と、 前記第二導電型電流ブロック層（23）のうち薄層化され
た部分をパターニングし、共振器方向で断面が逆メサ、
共振器と直交する方向で断面が順メサとなり、平面形状
が短冊状となる開口部（24ｂ）を形成する工程と、 前記第二導電型電流ブロック層（23）の上と前記開口部
（24ｂ）の内部に、前記第二導電型電流ブロック層（2
3）の厚さと同じかそれ以下の厚さで第一導電型光閉じ
込め層（25）を順メサ状に成長する工程と、 前記第一導電型光閉じ込め層（25）の上に発光層（26）
を形成する工程と、 前記発光層（26）の上に第二導電型光閉じ込め層（27）
を形成する工程とを有することを特徴とする半導体発光
装置の製造方法。 - 【請求項１２】前記電流ブロック層（23）の下にはエッ
チングストップ層（32）が形成されていることを特徴と
する請求項９、１０又は１１記載の半導体発光装置の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23201693A JPH0786679A (ja) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | 半導体発光装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23201693A JPH0786679A (ja) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | 半導体発光装置及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0786679A true JPH0786679A (ja) | 1995-03-31 |
Family
ID=16932642
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23201693A Withdrawn JPH0786679A (ja) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | 半導体発光装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0786679A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007299882A (ja) * | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体光素子 |
-
1993
- 1993-09-17 JP JP23201693A patent/JPH0786679A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007299882A (ja) * | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体光素子 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20001128 |