JPH0897504A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- JPH0897504A JPH0897504A JP6233181A JP23318194A JPH0897504A JP H0897504 A JPH0897504 A JP H0897504A JP 6233181 A JP6233181 A JP 6233181A JP 23318194 A JP23318194 A JP 23318194A JP H0897504 A JPH0897504 A JP H0897504A
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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
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/323—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
- H01S5/32308—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm
-
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2231—Buried stripe structure with inner confining structure only between the active layer and the upper electrode
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 電流阻止層で光を吸収せず、出力が大きく発
光効率の高い半導体レーザを提供する。 【構成】 ヒ化ガリウム系化合物半導体からなる活性層
３がヒ化ガリウム系化合物半導体からなる上部および下
部クラッド層４、６で挟持され、該上部もしくは下部ク
ラッド層の少なくとも一方の層中に電流路となるストラ
イプ溝が設けられた電流阻止層５を有する半導体レーザ
であって、前記電流阻止層がチッ化ガリウム系化合物半
導体からなる。
光効率の高い半導体レーザを提供する。 【構成】 ヒ化ガリウム系化合物半導体からなる活性層
３がヒ化ガリウム系化合物半導体からなる上部および下
部クラッド層４、６で挟持され、該上部もしくは下部ク
ラッド層の少なくとも一方の層中に電流路となるストラ
イプ溝が設けられた電流阻止層５を有する半導体レーザ
であって、前記電流阻止層がチッ化ガリウム系化合物半
導体からなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はヒ化ガリウム系化合物半
導体を主として用いる半導体レーザに関する。さらに詳
しくは、電流路となるストライプ溝を有する電流阻止層
を備えた半導体レーザで、光の吸収を少なくし発光効率
を向上させた半導体レーザに関する。
導体を主として用いる半導体レーザに関する。さらに詳
しくは、電流路となるストライプ溝を有する電流阻止層
を備えた半導体レーザで、光の吸収を少なくし発光効率
を向上させた半導体レーザに関する。
【０００２】ここにヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）系化合物
半導体とは、III 族元素のＧａとＶ族元素のＡｓとの化
合物またはIII 族元素のＧａの一部がＡｌ、Ｉｎなど他
のIII 族元素と置換したものおよび／またはＶ族元素の
Ａｓの一部または全部がＰと置換した化合物からなる半
導体をいう。
半導体とは、III 族元素のＧａとＶ族元素のＡｓとの化
合物またはIII 族元素のＧａの一部がＡｌ、Ｉｎなど他
のIII 族元素と置換したものおよび／またはＶ族元素の
Ａｓの一部または全部がＰと置換した化合物からなる半
導体をいう。
【０００３】また、チッ化ガリウム（ＧａＮ）系化合物
半導体とは、III 族元素のＧａとＶ族元素のＮとの化合
物またはIII 族元素のＧａの一部がＡｌ、Ｉｎなど他の
III族元素と置換したものおよび／またはＶ族元素のＮ
の一部がＰ、Ａｓなど他のＶ族元素と置換した化合物か
らなる半導体をいう。
半導体とは、III 族元素のＧａとＶ族元素のＮとの化合
物またはIII 族元素のＧａの一部がＡｌ、Ｉｎなど他の
III族元素と置換したものおよび／またはＶ族元素のＮ
の一部がＰ、Ａｓなど他のＶ族元素と置換した化合物か
らなる半導体をいう。
【０００４】
【従来の技術】半導体レーザは活性層の両側を該活性層
の材料よりバンドギャップエネルギーが大きく、かつ、
屈折率が小さい材料からなるクラッド層により挟持した
ダブルヘテロ接合構造とし、ストライプ溝が形成された
電流阻止層によりストライプ部分に電流を集中させて共
振器を形成し、該共振器内で発振した光をとり出す構造
になっている。このような構造のＧａＡｓ系化合物半導
体を用いた半導体レーザの一例を図３に示す。
の材料よりバンドギャップエネルギーが大きく、かつ、
屈折率が小さい材料からなるクラッド層により挟持した
ダブルヘテロ接合構造とし、ストライプ溝が形成された
電流阻止層によりストライプ部分に電流を集中させて共
振器を形成し、該共振器内で発振した光をとり出す構造
になっている。このような構造のＧａＡｓ系化合物半導
体を用いた半導体レーザの一例を図３に示す。
【０００５】図３において、１は、たとえばｎ型のＧａ
Ａｓなどからなる半導体基板で、その上にたとえばｎ型
のＡｌv Ｇａ1-v Ａｓ（０．３５≦ｖ≦０．７５）から
なる下部クラッド層２、ノンドープまたはｎ型もしくは
ｐ型のたとえばＡｌw Ｇａ1- w Ａｓ（０≦ｗ≦０．３）
からなる活性層３、ｐ型のＡｌv Ｇａ1-v Ａｓからなる
上部第１クラッド層４、ｎ型ＧａＡｓからなる電流阻止
層５ｂ、ｐ型Ａｌv Ｇａ1-v Ａｓからなる上部第２クラ
ッド層６、ｐ型ＧａＡｓからなるコンタクト層７が順次
積層され、上面および下面にそれぞれｐ側電極８、ｎ側
電極９が設けられて半導体レーザのチップが形成されて
いる。この構造で、ｎ型ＧａＡｓからなる電流阻止層５
ｂは、周囲のｐ型クラッド層と異なる導電型層で、ｐｎ
接合のギャップエネルギーを利用して電流を阻止し、注
入電流を幅Ｗのストライプ状活性領域に制限すると同時
に、活性層にて発生した光を吸収することにより、スト
ライプ内外に屈折率差を設ける働きをなす。したがっ
て、横方向に光は閉じ込められ、幅Ｗのストライプ状活
性領域を安定して導波する赤色または赤外線の屈折率導
波構造型半導体レーザとして用いられている。
Ａｓなどからなる半導体基板で、その上にたとえばｎ型
のＡｌv Ｇａ1-v Ａｓ（０．３５≦ｖ≦０．７５）から
なる下部クラッド層２、ノンドープまたはｎ型もしくは
ｐ型のたとえばＡｌw Ｇａ1- w Ａｓ（０≦ｗ≦０．３）
からなる活性層３、ｐ型のＡｌv Ｇａ1-v Ａｓからなる
上部第１クラッド層４、ｎ型ＧａＡｓからなる電流阻止
層５ｂ、ｐ型Ａｌv Ｇａ1-v Ａｓからなる上部第２クラ
ッド層６、ｐ型ＧａＡｓからなるコンタクト層７が順次
積層され、上面および下面にそれぞれｐ側電極８、ｎ側
電極９が設けられて半導体レーザのチップが形成されて
いる。この構造で、ｎ型ＧａＡｓからなる電流阻止層５
ｂは、周囲のｐ型クラッド層と異なる導電型層で、ｐｎ
接合のギャップエネルギーを利用して電流を阻止し、注
入電流を幅Ｗのストライプ状活性領域に制限すると同時
に、活性層にて発生した光を吸収することにより、スト
ライプ内外に屈折率差を設ける働きをなす。したがっ
て、横方向に光は閉じ込められ、幅Ｗのストライプ状活
性領域を安定して導波する赤色または赤外線の屈折率導
波構造型半導体レーザとして用いられている。
【０００６】この構造のように、電流阻止層５ｂに活性
層３の光を多く吸収させると利得導波構造となり、縦マ
ルチモードを発振し易く、可干渉性が低くなり、戻り光
誘起ノイズが発生しにくいとともに光が吸収されるため
出力が小さくなる。
層３の光を多く吸収させると利得導波構造となり、縦マ
ルチモードを発振し易く、可干渉性が低くなり、戻り光
誘起ノイズが発生しにくいとともに光が吸収されるため
出力が小さくなる。
【０００７】そこで電流阻止層の材料としてＡｌＧａＡ
ｓ系材料を用いる屈折率導波型構造が提案されている
（平成４年秋季応用物理理学会１７ａ−Ｖ−１参照）。
この構造では電流阻止層の材料のＡｌの組成比を周囲の
クラッド層のＡｌの組成比より大きくして屈折率を小さ
くして光の吸収を少なくし、利得導波型構造に近くして
自励発振を起させ、戻り光ノイズを低くしている。
ｓ系材料を用いる屈折率導波型構造が提案されている
（平成４年秋季応用物理理学会１７ａ−Ｖ−１参照）。
この構造では電流阻止層の材料のＡｌの組成比を周囲の
クラッド層のＡｌの組成比より大きくして屈折率を小さ
くして光の吸収を少なくし、利得導波型構造に近くして
自励発振を起させ、戻り光ノイズを低くしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来のＧａＡｓ系化合
物半導体を用いた半導体レーザは、電流阻止層としてＧ
ａＡｓまたはＡｌＧａＡｓ系（ＡｌとＧａの組成比が種
々変るもの）化合物半導体が用いられているが、Ａｌの
組成比を大きくしたＡｌＧａＡｓ系化合物半導体を用い
ても屈折率はそれ程小さくならず、ＧａＡｓ系化合物半
導体ではそれ以上に屈折率を低下させて光の吸収を完全
に防止することができない。そのため、光ディスクへの
書込みを目的とした光の吸収を抑制し、出力の大きい半
導体レーザがえられないという問題がある。
物半導体を用いた半導体レーザは、電流阻止層としてＧ
ａＡｓまたはＡｌＧａＡｓ系（ＡｌとＧａの組成比が種
々変るもの）化合物半導体が用いられているが、Ａｌの
組成比を大きくしたＡｌＧａＡｓ系化合物半導体を用い
ても屈折率はそれ程小さくならず、ＧａＡｓ系化合物半
導体ではそれ以上に屈折率を低下させて光の吸収を完全
に防止することができない。そのため、光ディスクへの
書込みを目的とした光の吸収を抑制し、出力の大きい半
導体レーザがえられないという問題がある。
【０００９】本発明はこのような問題を解決し、電流阻
止層で光を吸収せず、出力が大きく発光効率の高い半導
体レーザを提供することを目的とする。
止層で光を吸収せず、出力が大きく発光効率の高い半導
体レーザを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ
は、ヒ化ガリウム系化合物半導体からなる活性層がヒ化
ガリウム系化合物半導体からなる上部および下部クラッ
ド層で挟持され、該上部もしくは下部クラッド層の少な
くとも一方の層中に電流路となるストライプ溝が設けら
れた電流阻止層を有する半導体レーザであって、前記電
流阻止層がチッ化ガリウム系化合物半導体からなるもの
である。
は、ヒ化ガリウム系化合物半導体からなる活性層がヒ化
ガリウム系化合物半導体からなる上部および下部クラッ
ド層で挟持され、該上部もしくは下部クラッド層の少な
くとも一方の層中に電流路となるストライプ溝が設けら
れた電流阻止層を有する半導体レーザであって、前記電
流阻止層がチッ化ガリウム系化合物半導体からなるもの
である。
【００１１】前記上部および下部クラッド層がＡｌv Ｇ
ａ1-v Ａｓ（０．３５≦ｖ≦０．７５）からなり、前記
活性層がＡｌw Ｇａ1-w Ａｓ（０≦ｗ≦０．３、ｗ＜
ｖ）からなり、前記電流阻止層がＧａＮからなる材料に
より構成されうる。
ａ1-v Ａｓ（０．３５≦ｖ≦０．７５）からなり、前記
活性層がＡｌw Ｇａ1-w Ａｓ（０≦ｗ≦０．３、ｗ＜
ｖ）からなり、前記電流阻止層がＧａＮからなる材料に
より構成されうる。
【００１２】前記電流阻止層は、該電流阻止層の周囲の
クラッド層と同じ導電型のＧａＮ層上に該導電型と異な
る導電型のＧａＮ層として形成され、前記電流阻止層の
ストライプ溝が前記同じ導電型のＧａＮ層内まで形成さ
れることが、周囲のクラッド層と異なる導電型のＧａＮ
がストライプ領域に残存することがなく、かつ、ＧａＮ
よりエッチングレートの大きい周囲のクラッド層のＡｌ
x Ｇａ1-x Ａｓをエッチングし過ぎて電流注入領域にダ
メージを与えることなくストライプ溝が形成されるため
好ましい。
クラッド層と同じ導電型のＧａＮ層上に該導電型と異な
る導電型のＧａＮ層として形成され、前記電流阻止層の
ストライプ溝が前記同じ導電型のＧａＮ層内まで形成さ
れることが、周囲のクラッド層と異なる導電型のＧａＮ
がストライプ領域に残存することがなく、かつ、ＧａＮ
よりエッチングレートの大きい周囲のクラッド層のＡｌ
x Ｇａ1-x Ａｓをエッチングし過ぎて電流注入領域にダ
メージを与えることなくストライプ溝が形成されるため
好ましい。
【００１３】
【作用】本発明の半導体レーザによれば、ＧａＡｓ系化
合物半導体からなるクラッド層内に設けられる電流阻止
層に屈折率の小さいＧａＮ系化合物半導体が用いられて
いるため、光の吸収がなく、大きな出力で発光効率の高
い半導体レーザがえられる。たとえば可視光に対する屈
折率はＧａＡｓが２．９程度で、Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ
が２．６〜２．７程度に対しＧａＮは２．３程度と大幅
に低下し、光の吸収率もＡｌＧａＡｓ系よりもＧａＮの
方が小さいことを示している。
合物半導体からなるクラッド層内に設けられる電流阻止
層に屈折率の小さいＧａＮ系化合物半導体が用いられて
いるため、光の吸収がなく、大きな出力で発光効率の高
い半導体レーザがえられる。たとえば可視光に対する屈
折率はＧａＡｓが２．９程度で、Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ
が２．６〜２．７程度に対しＧａＮは２．３程度と大幅
に低下し、光の吸収率もＡｌＧａＡｓ系よりもＧａＮの
方が小さいことを示している。
【００１４】ＧａＮ系化合物半導体はＧａＡｓ系化合物
半導体とエピタキシャル成長の温度も異なり、ＧａＡｓ
系化合物半導体にダメージを与えないように、ＧａＡｓ
系化合物半導体の成長温度とあわせて６００〜７００℃
でＧａＮ系化合物半導体層を成長させる必要がある。こ
のばあい、ＧａＮ系化合物半導体は完全な単結晶層がえ
られない可能性があるが、電流阻止層は元々電流を流さ
ない層であり、膜質がわるくても半導体レーザの特性に
何らの支障もきたさない。
半導体とエピタキシャル成長の温度も異なり、ＧａＡｓ
系化合物半導体にダメージを与えないように、ＧａＡｓ
系化合物半導体の成長温度とあわせて６００〜７００℃
でＧａＮ系化合物半導体層を成長させる必要がある。こ
のばあい、ＧａＮ系化合物半導体は完全な単結晶層がえ
られない可能性があるが、電流阻止層は元々電流を流さ
ない層であり、膜質がわるくても半導体レーザの特性に
何らの支障もきたさない。
【００１５】また、発振モード（屈折率導波型や利得導
波型）の影響、戻り光ノイズやキンクの発生などの影響
については電流阻止層と活性層との間隔や電流阻止層に
設けられるストライプ幅の間隔などを調整することによ
り、所望の特性の半導体レーザがえられる。
波型）の影響、戻り光ノイズやキンクの発生などの影響
については電流阻止層と活性層との間隔や電流阻止層に
設けられるストライプ幅の間隔などを調整することによ
り、所望の特性の半導体レーザがえられる。
【００１６】
【実施例】つぎに、本発明の半導体レーザを図面を参照
しながら説明する。図１は本発明の半導体レーザの一実
施例の断面説明図、図２は本発明の半導体レーザの他の
実施例の断面説明図である。図１〜２において、図３と
同じ部分には同じ符号を付してある。
しながら説明する。図１は本発明の半導体レーザの一実
施例の断面説明図、図２は本発明の半導体レーザの他の
実施例の断面説明図である。図１〜２において、図３と
同じ部分には同じ符号を付してある。
【００１７】図１に示されるように、本発明の半導体レ
ーザの一実施例は、たとえばｎ型ＧａＡｓなどからなる
基板１上に１〜２μｍ程度のｎ型のＡｌv Ｇａ1-v Ａｓ
（０．３５≦ｖ≦０．７５、たとえばｖ＝０．６）から
なる下部クラッド層２、ノンドープまたはｎ型もしくは
ｐ型のＡｌw Ｇａ1-w Ａｓ（０≦ｗ≦０．３、ｗ＜ｖ、
たとえばｗ＝０．１５）からなり、下部クラッド層２よ
りバンドギャップエネルギーが小さく、屈折率の大きい
０．０５〜０．２μｍ程度の活性層３、ｐ型のＡｌv Ｇ
ａ1-v Ａｓからなり、０．１〜０．５μｍ程度の上部第
１クラッド層４、ｎ型のＧａＮからなりストライプ溝が
形成された０．１〜０．４μｍ程度の電流阻止層５、上
部第１クラッド層４と同じ組成でｐ型である０．５〜２
μｍ程度の上部第２クラッド層６、ｐ型ＧａＡｓからな
り、０．３〜２μｍ程度のコンタクト層７が順次積層さ
れて上面および下面にそれぞれｐ側電極８、ｎ側電極９
が設けられて半導体レーザのチップが形成されている。
ーザの一実施例は、たとえばｎ型ＧａＡｓなどからなる
基板１上に１〜２μｍ程度のｎ型のＡｌv Ｇａ1-v Ａｓ
（０．３５≦ｖ≦０．７５、たとえばｖ＝０．６）から
なる下部クラッド層２、ノンドープまたはｎ型もしくは
ｐ型のＡｌw Ｇａ1-w Ａｓ（０≦ｗ≦０．３、ｗ＜ｖ、
たとえばｗ＝０．１５）からなり、下部クラッド層２よ
りバンドギャップエネルギーが小さく、屈折率の大きい
０．０５〜０．２μｍ程度の活性層３、ｐ型のＡｌv Ｇ
ａ1-v Ａｓからなり、０．１〜０．５μｍ程度の上部第
１クラッド層４、ｎ型のＧａＮからなりストライプ溝が
形成された０．１〜０．４μｍ程度の電流阻止層５、上
部第１クラッド層４と同じ組成でｐ型である０．５〜２
μｍ程度の上部第２クラッド層６、ｐ型ＧａＡｓからな
り、０．３〜２μｍ程度のコンタクト層７が順次積層さ
れて上面および下面にそれぞれｐ側電極８、ｎ側電極９
が設けられて半導体レーザのチップが形成されている。
【００１８】本発明はＧａＡｓ系化合物半導体によりク
ラッド層２、４、６および活性層３が形成された半導体
レーザの電流阻止層５にＧａＮ系の化合物半導体が用い
られていることに特徴がある。
ラッド層２、４、６および活性層３が形成された半導体
レーザの電流阻止層５にＧａＮ系の化合物半導体が用い
られていることに特徴がある。
【００１９】すなわち、前述のように、ＧａＡｓ系化合
物半導体では完全に光を吸収しない層を形成することが
できず、光の吸収を防止するためには電流阻止層５と活
性層３との間隔を広げるなどの方策しかなかった。電流
阻止層５と活性層３との間隔を広げると、もれ電流がス
トライプ以外の部分に流れだしてくるため、ノイズ特性
や半導体レーザ特性に悪影響を及ぼし、ある程度の電流
阻止層５による光の吸収を容認せざるをえず、出力が低
下して発光効率が低下するという問題があった。本発明
者は電流阻止層５による光の吸収を抑制して発光効率を
向上させるため鋭意検討を重ねた結果、ＧａＡｓ系化合
物半導体とは異種の半導体で、電流阻止層５が設けられ
るクラッド層４、６と完全な結晶整合が行われなくて
も、電流阻止層５は元々電流を流さない層であり、スト
ライプ溝が形成され、電流の流れる領域は上部第１クラ
ッド層４と上部第２クラッド層６とが格子整合している
ため、半導体レーザ特性に何らの影響も及ぼさず、高特
性の半導体レーザがえられることを見出し、本発明を完
成するに至った。本発明によればＧａＮ系化合物半導体
はＧａＡｓ系化合物半導体に比べて屈折率が大幅に小さ
い（たとえばＧａＡｓの屈折率が２．９、Ａｌ0.5 Ｇａ
0.5 Ａｓの屈折率が２．６〜２．７、ＧａＮの屈折率が
２．３）ため、電流阻止層５による光の吸収は殆ど無視
できる。
物半導体では完全に光を吸収しない層を形成することが
できず、光の吸収を防止するためには電流阻止層５と活
性層３との間隔を広げるなどの方策しかなかった。電流
阻止層５と活性層３との間隔を広げると、もれ電流がス
トライプ以外の部分に流れだしてくるため、ノイズ特性
や半導体レーザ特性に悪影響を及ぼし、ある程度の電流
阻止層５による光の吸収を容認せざるをえず、出力が低
下して発光効率が低下するという問題があった。本発明
者は電流阻止層５による光の吸収を抑制して発光効率を
向上させるため鋭意検討を重ねた結果、ＧａＡｓ系化合
物半導体とは異種の半導体で、電流阻止層５が設けられ
るクラッド層４、６と完全な結晶整合が行われなくて
も、電流阻止層５は元々電流を流さない層であり、スト
ライプ溝が形成され、電流の流れる領域は上部第１クラ
ッド層４と上部第２クラッド層６とが格子整合している
ため、半導体レーザ特性に何らの影響も及ぼさず、高特
性の半導体レーザがえられることを見出し、本発明を完
成するに至った。本発明によればＧａＮ系化合物半導体
はＧａＡｓ系化合物半導体に比べて屈折率が大幅に小さ
い（たとえばＧａＡｓの屈折率が２．９、Ａｌ0.5 Ｇａ
0.5 Ａｓの屈折率が２．６〜２．７、ＧａＮの屈折率が
２．３）ため、電流阻止層５による光の吸収は殆ど無視
できる。
【００２０】電流阻止層５にストライプ溝が形成される
際に、ＧａＮとＡｌv Ｇａ1-v Ａｓとのエッチングレー
トはＡｌv Ｇａ1-v Ａｓの方が２〜１０倍程度大きいた
め、電流阻止層５のストライプ溝部分を完全にエッチン
グ除去しようとすると、上部第１クラッド層４の表面の
一部がエッチングされて、図１に示されるように、スト
ライプ領域の上部第１クラッド層４がえぐられる。上部
第１クラッド層４の少々のエッチングは上部第２クラッ
ド層６の成長の際に高温状態にすることにより、結晶格
子は正常化されるが、エッチング時のダメージが余り大
きすぎるとエッチングによるダメージが完全に回復せず
上部第２クラッド層６との結晶整合が悪化し、抵抗損が
発生する可能性がある。
際に、ＧａＮとＡｌv Ｇａ1-v Ａｓとのエッチングレー
トはＡｌv Ｇａ1-v Ａｓの方が２〜１０倍程度大きいた
め、電流阻止層５のストライプ溝部分を完全にエッチン
グ除去しようとすると、上部第１クラッド層４の表面の
一部がエッチングされて、図１に示されるように、スト
ライプ領域の上部第１クラッド層４がえぐられる。上部
第１クラッド層４の少々のエッチングは上部第２クラッ
ド層６の成長の際に高温状態にすることにより、結晶格
子は正常化されるが、エッチング時のダメージが余り大
きすぎるとエッチングによるダメージが完全に回復せず
上部第２クラッド層６との結晶整合が悪化し、抵抗損が
発生する可能性がある。
【００２１】図２はこのような問題を解消するためにな
された本発明の半導体レーザの他の実施例を示す説明図
である。図２において電流阻止層５以外の各半導体層は
図１の実施例と同じで、本実施例では電流阻止層５がｐ
型ＧａＮからなるｐ型層５ｃとｎ型ＧａＮからなるｎ型
層５ａとからなっており、ストライプ溝の形成のための
エッチングがｐ型層５ｃ内で止められていることに特徴
がある。すなわち、ストライプ領域のｐ型クラッド層内
にｎ型層が残存すると抵抗領域となるため、ｎ型層は完
全にエッチング除去されなければならない。しかし、前
述のようにＧａＮよりＡｌv Ｇａ1-v Ａｓの方がエッチ
ングレートが大きいため、上部第１クラッド層４と電流
阻止層５のｎ型層５ａとのあいだにＧａＮからなるｐ型
層５ｃを０．０５〜０．１μｍ程度設けておき、ｐ型層
５ｃ内でエッチングを止めることにより、上部第１クラ
ッド層４であるＡｌv Ｇａ1-v Ａｓをエッチングしてダ
メージを与えることなく、またストライプ領域の電流阻
止層５のｎ型層５ａを完全にエッチング除去できるよう
にしたものである。
された本発明の半導体レーザの他の実施例を示す説明図
である。図２において電流阻止層５以外の各半導体層は
図１の実施例と同じで、本実施例では電流阻止層５がｐ
型ＧａＮからなるｐ型層５ｃとｎ型ＧａＮからなるｎ型
層５ａとからなっており、ストライプ溝の形成のための
エッチングがｐ型層５ｃ内で止められていることに特徴
がある。すなわち、ストライプ領域のｐ型クラッド層内
にｎ型層が残存すると抵抗領域となるため、ｎ型層は完
全にエッチング除去されなければならない。しかし、前
述のようにＧａＮよりＡｌv Ｇａ1-v Ａｓの方がエッチ
ングレートが大きいため、上部第１クラッド層４と電流
阻止層５のｎ型層５ａとのあいだにＧａＮからなるｐ型
層５ｃを０．０５〜０．１μｍ程度設けておき、ｐ型層
５ｃ内でエッチングを止めることにより、上部第１クラ
ッド層４であるＡｌv Ｇａ1-v Ａｓをエッチングしてダ
メージを与えることなく、またストライプ領域の電流阻
止層５のｎ型層５ａを完全にエッチング除去できるよう
にしたものである。
【００２２】このばあい、完全には結晶整合のとれてい
ないｐ型のＧａＮ層５ｃがｐ型Ａｌv Ｇａ1-v Ａｓ層内
に存在することになるが、存在するｐ型ＧａＮ層５ｃは
０．０５〜０．１μｍ程度であり、結晶不整合の問題は
殆ど生じない。しかもｐ型クラッド層内のｐ型層である
ため、ストライプ領域への電流注入には何らの障害にも
ならない。
ないｐ型のＧａＮ層５ｃがｐ型Ａｌv Ｇａ1-v Ａｓ層内
に存在することになるが、存在するｐ型ＧａＮ層５ｃは
０．０５〜０．１μｍ程度であり、結晶不整合の問題は
殆ど生じない。しかもｐ型クラッド層内のｐ型層である
ため、ストライプ領域への電流注入には何らの障害にも
ならない。
【００２３】つぎに、図１に示される半導体レーザの製
法を説明する。
法を説明する。
【００２４】まず、ｎ型のＧａＡｓなどからなる半導体
基板１を反応管内に設置し、キャリアガスのＨ2 ととも
にトリメチルガリウム（以下、ＴＭＧという）、トリメ
チルアルミニウム（以下、ＴＭＡ）、ターシャリブチル
アルシン（以下、ＴＢＡという）およびドーパントとし
てのＳｉＨ4 を導入して５００〜８００℃で気相反応を
させ、１〜２μｍ程度のＡｌv Ｇａ1-v Ａｓ（０．３５
≦ｖ≦０．７５）からなる下部クラッド層２を形成し
た。
基板１を反応管内に設置し、キャリアガスのＨ2 ととも
にトリメチルガリウム（以下、ＴＭＧという）、トリメ
チルアルミニウム（以下、ＴＭＡ）、ターシャリブチル
アルシン（以下、ＴＢＡという）およびドーパントとし
てのＳｉＨ4 を導入して５００〜８００℃で気相反応を
させ、１〜２μｍ程度のＡｌv Ｇａ1-v Ａｓ（０．３５
≦ｖ≦０．７５）からなる下部クラッド層２を形成し
た。
【００２５】ついで、ドーパントのＳｉＨ4 を止め、Ｔ
ＭＡの流量を下げてＡｌw Ｇａ1-wＡｓ（０≦ｗ≦０．
３、ｗ＜ｖ）からなる活性層３を０．０５〜０．２μｍ
程度成膜し、さらにＴＭＡの流量を上部クラッド層２の
ばあいと同程度に戻し、ｐ型ドーパントとしてジメチル
亜鉛（ＤＭＺｎ）を導入し、ｐ型のＡｌv Ｇａ1-v Ａｓ
からなる上部第１クラッド層４を０．１〜０．５μｍ程
度成膜し、引き続き、反応ガスをＴＭＧとＮＨ3 にして
ドーパントガスのＳｉＨ4 とともに反応管に導入し、炉
内温度を６００〜７００℃にしてｎ型ＧａＮ層を０．１
〜０．５μｍ程度成膜した。
ＭＡの流量を下げてＡｌw Ｇａ1-wＡｓ（０≦ｗ≦０．
３、ｗ＜ｖ）からなる活性層３を０．０５〜０．２μｍ
程度成膜し、さらにＴＭＡの流量を上部クラッド層２の
ばあいと同程度に戻し、ｐ型ドーパントとしてジメチル
亜鉛（ＤＭＺｎ）を導入し、ｐ型のＡｌv Ｇａ1-v Ａｓ
からなる上部第１クラッド層４を０．１〜０．５μｍ程
度成膜し、引き続き、反応ガスをＴＭＧとＮＨ3 にして
ドーパントガスのＳｉＨ4 とともに反応管に導入し、炉
内温度を６００〜７００℃にしてｎ型ＧａＮ層を０．１
〜０．５μｍ程度成膜した。
【００２６】そののち炉内温度を室温まで下げてフォト
リソグラフィ工程によりドライエッチング技術を用いて
ＧａＮ層をエッチングしてストライプ領域を形成した。
この際、ストライプ領域のｎ型ＧａＮ層を完全にエッチ
ング除去したため、上部第１クラッド層４の表面も多少
エッチングされた。
リソグラフィ工程によりドライエッチング技術を用いて
ＧａＮ層をエッチングしてストライプ領域を形成した。
この際、ストライプ領域のｎ型ＧａＮ層を完全にエッチ
ング除去したため、上部第１クラッド層４の表面も多少
エッチングされた。
【００２７】ついで再度半導体層が積層された基板をＭ
ＯＣＶＤ装置の反応管内に設置し、同様にｐ型のＡｌv
Ｇａ1-v Ａｓからなる上部第２クラッド層６を０．５〜
２μｍ程度、ｐ型のＧａＡｓからなるコンタクト層７を
０．２〜２μｍ程度成膜した。
ＯＣＶＤ装置の反応管内に設置し、同様にｐ型のＡｌv
Ｇａ1-v Ａｓからなる上部第２クラッド層６を０．５〜
２μｍ程度、ｐ型のＧａＡｓからなるコンタクト層７を
０．２〜２μｍ程度成膜した。
【００２８】そののちＡｕ、Ａｌなどをスパッタリング
などにより両面に設けダイシングすることにより本発明
の半導体レーザのチップがえられた。
などにより両面に設けダイシングすることにより本発明
の半導体レーザのチップがえられた。
【００２９】前記各実施例でｎ型とｐ型とはそれぞれ逆
でもよい。また上部クラッド層中に電流阻止層が設けら
れたが、下部クラッド層中に設けられてもよい。さらに
クラッド層および活性層としてＡｌv Ｇａ1-v Ａｓおよ
びＡｌw Ｇａ1-w Ａｓを用いたが、一般にＡｌp Ｇａq
Ｉｎ1-p-q Ａｓ（０≦ｐ＜１、０＜ｑ≦１、０≦ｐ＋ｑ
≦１）で活性層のバンドギャップエネルギーがクラッド
層のハンドギャップエネルギーより小さくなるように各
組成が選定されれば他の組成でもよい。さらにＡｓの一
部または全部をＰと置換してもよい。また、電流阻止層
もＧａＮに限定されず、チッ化ガリウム系化合物半導体
であればよい。
でもよい。また上部クラッド層中に電流阻止層が設けら
れたが、下部クラッド層中に設けられてもよい。さらに
クラッド層および活性層としてＡｌv Ｇａ1-v Ａｓおよ
びＡｌw Ｇａ1-w Ａｓを用いたが、一般にＡｌp Ｇａq
Ｉｎ1-p-q Ａｓ（０≦ｐ＜１、０＜ｑ≦１、０≦ｐ＋ｑ
≦１）で活性層のバンドギャップエネルギーがクラッド
層のハンドギャップエネルギーより小さくなるように各
組成が選定されれば他の組成でもよい。さらにＡｓの一
部または全部をＰと置換してもよい。また、電流阻止層
もＧａＮに限定されず、チッ化ガリウム系化合物半導体
であればよい。
【００３０】
【発明の効果】本発明の半導体レーザによると、電流阻
止層を形成する材料の屈折率がクラッド層の屈折率より
も小さいため、発光部の光が電流阻止層により吸収され
ることなく、高出力で発光効率の高い半導体レーザがえ
られる。
止層を形成する材料の屈折率がクラッド層の屈折率より
も小さいため、発光部の光が電流阻止層により吸収され
ることなく、高出力で発光効率の高い半導体レーザがえ
られる。
【図１】本発明の半導体レーザの一実施例の斜視図であ
る。
る。
【図２】本発明の半導体レーザの他の実施例の斜視図で
ある。
ある。
【図３】従来の半導体レーザの斜視図である。
２ 下部クラッド層 ３ 活性層 ４ 上部第１クラッド層 ５ 電流阻止層 ６ 上部第２クラッド層
Claims (3)
- 【請求項１】 ヒ化ガリウム系化合物半導体からなる活
性層がヒ化ガリウム系化合物半導体からなる上部および
下部クラッド層で挟持され、該上部もしくは下部クラッ
ド層の少なくとも一方の層中に電流路となるストライプ
溝が設けられた電流阻止層を有する半導体レーザであっ
て、前記電流阻止層がチッ化ガリウム系化合物半導体か
らなる半導体レーザ。 - 【請求項２】 前記上部および下部クラッド層がＡｌv
Ｇａ1-v Ａｓ（０．３５≦ｖ≦０．７５）からなり、前
記活性層がＡｌw Ｇａ1-w Ａｓ（０≦ｗ≦０．３、ｗ＜
ｖ）からなり、前記電流阻止層がＧａＮからなる請求項
１記載の半導体レーザ。 - 【請求項３】 前記電流阻止層は、該電流阻止層の周囲
のクラッド層と同じ導電型のＧａＮ層上に該導電型と異
なる導電型のＧａＮ層として形成され、前記電流阻止層
のストライプ溝が前記同じ導電型のＧａＮ層内まで形成
されてなる請求項２記載の半導体レーザ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23318194A JP3432910B2 (ja) | 1994-09-28 | 1994-09-28 | 半導体レーザ |
| US08/530,633 US5583880A (en) | 1994-09-28 | 1995-09-20 | Semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23318194A JP3432910B2 (ja) | 1994-09-28 | 1994-09-28 | 半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0897504A true JPH0897504A (ja) | 1996-04-12 |
| JP3432910B2 JP3432910B2 (ja) | 2003-08-04 |
Family
ID=16951010
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23318194A Expired - Fee Related JP3432910B2 (ja) | 1994-09-28 | 1994-09-28 | 半導体レーザ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5583880A (ja) |
| JP (1) | JP3432910B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100523484B1 (ko) * | 2002-11-11 | 2005-10-24 | 한국전자통신연구원 | 전류 제한 구조를 갖는 반도체 광소자의 제조방법 |
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|---|---|---|---|---|
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| US6996150B1 (en) | 1994-09-14 | 2006-02-07 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor |
| JPH0964452A (ja) * | 1995-08-18 | 1997-03-07 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置，及びその製造方法 |
| US5970080A (en) * | 1996-03-07 | 1999-10-19 | Sharp Kabushiki Kaisha | Gallium nitride compound semiconductor light emitting element and method for fabricating the same |
| JP3713100B2 (ja) * | 1996-05-23 | 2005-11-02 | ローム株式会社 | 半導体発光素子の製法 |
| US6031858A (en) * | 1996-09-09 | 2000-02-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor laser and method of fabricating same |
| JP3897186B2 (ja) * | 1997-03-27 | 2007-03-22 | シャープ株式会社 | 化合物半導体レーザ |
| US6261931B1 (en) | 1997-06-20 | 2001-07-17 | The Regents Of The University Of California | High quality, semi-insulating gallium nitride and method and system for forming same |
| US6265289B1 (en) * | 1998-06-10 | 2001-07-24 | North Carolina State University | Methods of fabricating gallium nitride semiconductor layers by lateral growth from sidewalls into trenches, and gallium nitride semiconductor structures fabricated thereby |
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| US6956593B1 (en) * | 1998-09-15 | 2005-10-18 | Microsoft Corporation | User interface for creating, viewing and temporally positioning annotations for media content |
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| US6709881B2 (en) * | 2000-11-28 | 2004-03-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for manufacturing semiconductor and method for manufacturing semiconductor device |
| TWI452716B (zh) * | 2007-06-08 | 2014-09-11 | Formosa Epitaxy Inc | Gallium nitride based light emitting diode and manufacturing method thereof |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS6055996B2 (ja) * | 1979-12-05 | 1985-12-07 | 松下電器産業株式会社 | 電場発光半導体装置 |
| JPS60110188A (ja) * | 1983-11-18 | 1985-06-15 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
| JP2558744B2 (ja) * | 1987-10-08 | 1996-11-27 | シャープ株式会社 | 半導体レーザ素子及びその製造方法 |
| JP2809691B2 (ja) * | 1989-04-28 | 1998-10-15 | 株式会社東芝 | 半導体レーザ |
| US5210767A (en) * | 1990-09-20 | 1993-05-11 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser |
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| US5432808A (en) * | 1993-03-15 | 1995-07-11 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Compound semicondutor light-emitting device |
-
1994
- 1994-09-28 JP JP23318194A patent/JP3432910B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-09-20 US US08/530,633 patent/US5583880A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100523484B1 (ko) * | 2002-11-11 | 2005-10-24 | 한국전자통신연구원 | 전류 제한 구조를 갖는 반도체 광소자의 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5583880A (en) | 1996-12-10 |
| JP3432910B2 (ja) | 2003-08-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |