JPS60258987A - 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体レ−ザ装置およびその製造方法Info
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- JPS60258987A JPS60258987A JP59114472A JP11447284A JPS60258987A JP S60258987 A JPS60258987 A JP S60258987A JP 59114472 A JP59114472 A JP 59114472A JP 11447284 A JP11447284 A JP 11447284A JP S60258987 A JPS60258987 A JP S60258987A
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- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2231—Buried stripe structure with inner confining structure only between the active layer and the upper electrode
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、各種電子機器、光学機器の光源として、近年
急速に用途が拡大し、需要の高まっている半導体レーザ
装置に関するものである。
急速に用途が拡大し、需要の高まっている半導体レーザ
装置に関するものである。
（従来例の構成とその問題点）
電子機器、光学機器のコヒーレント光源として半導体レ
ーザに要求される重要な性能の１つに単一スポットでの
発振、すなわち単−横モード発振があげられる。これを
実現するためには、レーザ光が伝播する活性領域付近に
レーザ素子中を流れる電流を集中するように、その拡が
りを抑制し、かつ光を閉じ込める必要がある。このよう
な半導体レーデは、通常、ストライプ型半導体レーザと
呼ばれている。
ーザに要求される重要な性能の１つに単一スポットでの
発振、すなわち単−横モード発振があげられる。これを
実現するためには、レーザ光が伝播する活性領域付近に
レーザ素子中を流れる電流を集中するように、その拡が
りを抑制し、かつ光を閉じ込める必要がある。このよう
な半導体レーデは、通常、ストライプ型半導体レーザと
呼ばれている。
比較的簡単なストライプ化の方法に、電九狭さくだけを
用いるものがある。具体的には、ゾレーナ型半導体レー
デに、プロトン照射を施したもの、Ｚｎ拡散を施したも
の、酸化膜などの絶縁膜を形成したもの、結晶成長等に
より内部に電流狭さく領域をつく９つけたものが挙げら
れる。しかし々からこれらの方法にはそれぞれ重大な欠
点がある。
用いるものがある。具体的には、ゾレーナ型半導体レー
デに、プロトン照射を施したもの、Ｚｎ拡散を施したも
の、酸化膜などの絶縁膜を形成したもの、結晶成長等に
より内部に電流狭さく領域をつく９つけたものが挙げら
れる。しかし々からこれらの方法にはそれぞれ重大な欠
点がある。
プロトン照射を施すと、プロトン照射時に半導体レーザ
の各層の一部の結晶が損傷を受け、半導体レーザの特性
を損う事がある。Ｚｎ拡散型の場合、７００〜８５０℃
というような高温でＺｎ拡散を行なう事が多く、ｚｎ等
のドー・やントが結晶中を移動したりして、ｐ／ｎ接合
を設計通り形成するのが難しいという問題がある。酸化
膜などの絶縁膜による方法は、前記二つの方法と比べ作
製された半導体レーザ中での電流狭さくの効果が弱い。
の各層の一部の結晶が損傷を受け、半導体レーザの特性
を損う事がある。Ｚｎ拡散型の場合、７００〜８５０℃
というような高温でＺｎ拡散を行なう事が多く、ｚｎ等
のドー・やントが結晶中を移動したりして、ｐ／ｎ接合
を設計通り形成するのが難しいという問題がある。酸化
膜などの絶縁膜による方法は、前記二つの方法と比べ作
製された半導体レーザ中での電流狭さくの効果が弱い。
また、内部に結晶成長等により電流狭さく領域をつくり
つける方法は通常難しく、プロセスの途中で活性層など
の薄膜結晶を損傷したり、汚染したりする事が多く、工
業化には不向きである事が多い。
つける方法は通常難しく、プロセスの途中で活性層など
の薄膜結晶を損傷したり、汚染したりする事が多く、工
業化には不向きである事が多い。
（発明の目的）
本発明は、上記欠点に鑑み、電流狭さく領域をｉ 作り
つけたストライプ構造を有し、しかも製造しやすい半導
体レーザ装置およびその製造方法を提供するものである
。
つけたストライプ構造を有し、しかも製造しやすい半導
体レーザ装置およびその製造方法を提供するものである
。
（発明の構成）
この目的を達成するために本発明の半導体レーザ装置は
、半導体基板上に二重へテロ構造を含む多層薄膜が設け
られ、前記多層薄膜上に両側面が活性層を構成する材料
の禁制帯幅以下の禁制帯幅を有する材料でとり四重れた
メサ形状の電流狭さく用ストライプ構造が形成される構
成となっている。また、上記構成を容易ならしめ、本発
明の半導体レーザ装置の工業化を可能とするために、製
造方法として、半導体基板上に、有機金属気相エピタキ
シャル成長法または分子線エピタキシャル成長法によシ
ニ重へテロ構造を含む多層薄膜を形成する工程と、前記
多層薄膜にストライプ状メサ部を形成する工程と、前記
メサ部の側面に活性層より禁制帯幅が小さい材料からな
る層を有機金属気相エピタキシャル成長法または分子線
エピタキシャル成長法により形成する工程とをそなえた
ことを特徴としている。これらの構成と方法により、内
部に比較的強い電流狭さく用ストライプと効果的な光の
閉じ込め領域を有し、しかも、単−横モード発振、低し
きい値動作の半導体レーザ装置が実現できる。
、半導体基板上に二重へテロ構造を含む多層薄膜が設け
られ、前記多層薄膜上に両側面が活性層を構成する材料
の禁制帯幅以下の禁制帯幅を有する材料でとり四重れた
メサ形状の電流狭さく用ストライプ構造が形成される構
成となっている。また、上記構成を容易ならしめ、本発
明の半導体レーザ装置の工業化を可能とするために、製
造方法として、半導体基板上に、有機金属気相エピタキ
シャル成長法または分子線エピタキシャル成長法によシ
ニ重へテロ構造を含む多層薄膜を形成する工程と、前記
多層薄膜にストライプ状メサ部を形成する工程と、前記
メサ部の側面に活性層より禁制帯幅が小さい材料からな
る層を有機金属気相エピタキシャル成長法または分子線
エピタキシャル成長法により形成する工程とをそなえた
ことを特徴としている。これらの構成と方法により、内
部に比較的強い電流狭さく用ストライプと効果的な光の
閉じ込め領域を有し、しかも、単−横モード発振、低し
きい値動作の半導体レーザ装置が実現できる。
（実施例の説明）
以下、本発明の一実施例について、図面を参照しながら
説明する。第１図は本発明の実施例における半導体レー
ザ装置の断面図を示す。
説明する。第１図は本発明の実施例における半導体レー
ザ装置の断面図を示す。
ここでは半導体基板として、ｎ型ＧａＡｓ基板（キャリ
ア濃度〜１０１８ｃｍ−３程度）を用いる例について述
べる。基板１０上に有機金属気相エピタキシャル成長法
（以下ＭＯＣＶＤ法とする）により、第２図に示すよう
に、ｎ 型ＧａＡｓバッファ層１９（キャリア濃度〜１
０ｔ−Ｉｎ 程度）を１μｍ、ｎ型Ｇａ １１Ｍ込ｓク
ラッド層１１を１．５μｍ１アンド−ｆ Ｇａ１７Ａｔ
ｙＡ ８活性層１２（０≦ｙ＜Ｘ；ｙ＜ｚ）をｏ、ｉμ
ｍｚ ｐ型Ｇａ １１ｕｚＡｓクラッＰ層１３％−１，
５８ｍ１Ｐ型ＧａＡｓ層１６を０．５μｍ１エピタキシ
ヤル成長させた。この時のＭＯＣＶＤ法による結晶成長
条件の一例を示すと、成長速度２μｍ／時、成長温度７
７０℃、全Ｇａｓ流量５ｔ／分、■族元素に対するＶ族
元素のモル比は４０である。その後、第２図に示すよう
に、ｐ（５） 型ＧａＡｓ層１６上にピッチ３００μｒｒ＋１幅５μｍ
でフォトレジストを残し、第３図のようにエツチングす
る。第３図で、ｐ型Ｇａ１−、ＬＡｔｚＡｓクラッド層
１３の膜厚は０．３μｍとなるようにする。これは、膜
厚制御性の良いＭＯＣＶＤ法による結晶成長では再現性
よく実現できる。なお、Ｇａ、−ｙＡｔアＡｓ活性層１
２を露出しない理由は、エツチングや、結晶成長の時に
損傷を避けるためである。フォトレジストを除去し、表
面洗浄した後、再びＭＯＣＶＤ法により、活性層を構成
する材料の禁制帯幅以下である高抵抗ＧａＡｓ層１５又
は、Ｇａ １−ｖＡｔｖＡｓ層１５（ｏ≦ｙ＜Ｘ＜υ；
２〈υ）を前述の成長条件で、第３図のりツノ部分が十
分に埋まるように結晶成長を行なう。その後、フォトレ
ジスト２１を塗布し、リッジ直上七個の部分でのレジス
ト膜の厚みの差を利用して、露光条件を最適化してリッ
ジ直上のみ、レジスト膜を除去し、その後エツチングに
よシ、リッジ部分を取シ除き、第１図のような素子を作
製した。そして、ｎ型ＧａＡｓ基板表面１８及び結晶成
長面１７にそれぞれ、オーミック電極を取υ付け、電流
を流（６） した。この時、ストライプ幅Ｗで電流がｐ型Ｇａ１−２
Ａ！−２Ａｓ領域（］４）にのみ狭さくされる。これは
、電流狭さく領域１４の抵抗率が高抵抗ＧａＡｓ層１５
又は、Ｇａ １−ｖＡ７ｖＡｓ層１５に比べ、約３桁低
いことによる。また、電流狭さく領域１４には、高抵抗
ＧａＡｓ層１５により光が吸収されるため光の閉じ込め
効果もあり、３０ｍＡの低しきい値で、単−横モード発
振する半導体レーザ装置が得られた。
ア濃度〜１０１８ｃｍ−３程度）を用いる例について述
べる。基板１０上に有機金属気相エピタキシャル成長法
（以下ＭＯＣＶＤ法とする）により、第２図に示すよう
に、ｎ 型ＧａＡｓバッファ層１９（キャリア濃度〜１
０ｔ−Ｉｎ 程度）を１μｍ、ｎ型Ｇａ １１Ｍ込ｓク
ラッド層１１を１．５μｍ１アンド−ｆ Ｇａ１７Ａｔ
ｙＡ ８活性層１２（０≦ｙ＜Ｘ；ｙ＜ｚ）をｏ、ｉμ
ｍｚ ｐ型Ｇａ １１ｕｚＡｓクラッＰ層１３％−１，
５８ｍ１Ｐ型ＧａＡｓ層１６を０．５μｍ１エピタキシ
ヤル成長させた。この時のＭＯＣＶＤ法による結晶成長
条件の一例を示すと、成長速度２μｍ／時、成長温度７
７０℃、全Ｇａｓ流量５ｔ／分、■族元素に対するＶ族
元素のモル比は４０である。その後、第２図に示すよう
に、ｐ（５） 型ＧａＡｓ層１６上にピッチ３００μｒｒ＋１幅５μｍ
でフォトレジストを残し、第３図のようにエツチングす
る。第３図で、ｐ型Ｇａ１−、ＬＡｔｚＡｓクラッド層
１３の膜厚は０．３μｍとなるようにする。これは、膜
厚制御性の良いＭＯＣＶＤ法による結晶成長では再現性
よく実現できる。なお、Ｇａ、−ｙＡｔアＡｓ活性層１
２を露出しない理由は、エツチングや、結晶成長の時に
損傷を避けるためである。フォトレジストを除去し、表
面洗浄した後、再びＭＯＣＶＤ法により、活性層を構成
する材料の禁制帯幅以下である高抵抗ＧａＡｓ層１５又
は、Ｇａ １−ｖＡｔｖＡｓ層１５（ｏ≦ｙ＜Ｘ＜υ；
２〈υ）を前述の成長条件で、第３図のりツノ部分が十
分に埋まるように結晶成長を行なう。その後、フォトレ
ジスト２１を塗布し、リッジ直上七個の部分でのレジス
ト膜の厚みの差を利用して、露光条件を最適化してリッ
ジ直上のみ、レジスト膜を除去し、その後エツチングに
よシ、リッジ部分を取シ除き、第１図のような素子を作
製した。そして、ｎ型ＧａＡｓ基板表面１８及び結晶成
長面１７にそれぞれ、オーミック電極を取υ付け、電流
を流（６） した。この時、ストライプ幅Ｗで電流がｐ型Ｇａ１−２
Ａ！−２Ａｓ領域（］４）にのみ狭さくされる。これは
、電流狭さく領域１４の抵抗率が高抵抗ＧａＡｓ層１５
又は、Ｇａ １−ｖＡ７ｖＡｓ層１５に比べ、約３桁低
いことによる。また、電流狭さく領域１４には、高抵抗
ＧａＡｓ層１５により光が吸収されるため光の閉じ込め
効果もあり、３０ｍＡの低しきい値で、単−横モード発
振する半導体レーザ装置が得られた。
また、本実施例では、ＧａＡｓ系、ＧａＡｔＡｓ系半導
体レーザについて述べたが、■ｎＰ系や他の多元混晶系
を含む化合物半導体を材料とする半導体レーザについて
も同様に本発明を適用することが可能である。さらに導
電性基板としてｐ型基板を用いても、半絶縁性基板を用
いてもよく、結晶成長を行なうのに、他の物質供給律速
の結晶成長方法、たとえば分子線エピタキシャル成長法
（通常ＭＢＥ法と呼ばれる。）を用いてもよい。
体レーザについて述べたが、■ｎＰ系や他の多元混晶系
を含む化合物半導体を材料とする半導体レーザについて
も同様に本発明を適用することが可能である。さらに導
電性基板としてｐ型基板を用いても、半絶縁性基板を用
いてもよく、結晶成長を行なうのに、他の物質供給律速
の結晶成長方法、たとえば分子線エピタキシャル成長法
（通常ＭＢＥ法と呼ばれる。）を用いてもよい。
ｊ （発明の効果）
本発明の半導体レーザ装置およびその製造方法は１．低
しきい値で単−横モード発振する半導体レーザ装置を工
業化しゃすい構造で提供するものであり、その実用的効
果は著しい。
しきい値で単−横モード発振する半導体レーザ装置を工
業化しゃすい構造で提供するものであり、その実用的効
果は著しい。
第１図は、本実施例で述べた半導体レーザ装置を示す図
、第２図〜第４図は、その製造過程を示す図である。 １０− ｎ型ＧａＡｓ基板、］ Ｉ −ｎ型Ｇａ １−
ＸＡｌ−ｘＡｓクラッド層、１２・・・Ｇａ１−μｙＡ
ｓ活性層、１３・・・ｐ型Ｇａ １−２ＡＩ−２Ａｓク
ラッド層、１４・・・電流狭さく領域、１５ ・・・高
抵抗ＧａＡｓ層又はＧａ １ ｖＡ４ｋｓ層、１６・ｐ
型ＧａＡｓ層、１７・・・結晶成長表面、１８・・・基
板表面、１９・・・ｎ Ｗ ＧａＡｓ バッファ層、２
０．２１・・・フォトレジスト、ｗ・・・電流狭さくス
トライプ幅、ｔ・・・フォトレジストマスクの幅。 第１図 第２図 − 第３ 図
、第２図〜第４図は、その製造過程を示す図である。 １０− ｎ型ＧａＡｓ基板、］ Ｉ −ｎ型Ｇａ １−
ＸＡｌ−ｘＡｓクラッド層、１２・・・Ｇａ１−μｙＡ
ｓ活性層、１３・・・ｐ型Ｇａ １−２ＡＩ−２Ａｓク
ラッド層、１４・・・電流狭さく領域、１５ ・・・高
抵抗ＧａＡｓ層又はＧａ １ ｖＡ４ｋｓ層、１６・ｐ
型ＧａＡｓ層、１７・・・結晶成長表面、１８・・・基
板表面、１９・・・ｎ Ｗ ＧａＡｓ バッファ層、２
０．２１・・・フォトレジスト、ｗ・・・電流狭さくス
トライプ幅、ｔ・・・フォトレジストマスクの幅。 第１図 第２図 − 第３ 図
Claims (2)
- （１）半導体基板状に二重へテロ構造を含む多層薄膜が
設けられ、前記多層薄膜上に両側面が活性層を構成する
材料の禁制帯幅以下の禁制帯幅を有する材料でとシ囲ま
れたメサ形状の電流狭さく用ストライプ構造が形成され
ていることを特徴とする半導体レーザ装置。 - （２）半導体基板上に、有機金属気相エピタキシャル成
長法または分子１良エピタキシヤル成長法によシニ重へ
テロ構造を含む多層薄膜を形成する工程と、前記多層薄
膜にストライプ状メサ部を形成する工程と、前記メサ部
の側面に活性層よシ禁制帯幅が小さい材料からなる層を
有機金属気相エピタキシャル成長法まｔは分子線エピタ
キシャル成長法によシ形成する工程とを有することを特
徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59114472A JPS60258987A (ja) | 1984-06-06 | 1984-06-06 | 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59114472A JPS60258987A (ja) | 1984-06-06 | 1984-06-06 | 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60258987A true JPS60258987A (ja) | 1985-12-20 |
Family
ID=14638585
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59114472A Pending JPS60258987A (ja) | 1984-06-06 | 1984-06-06 | 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60258987A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63258092A (ja) * | 1987-04-02 | 1988-10-25 | ヒュンダイ エレクトロニクス インダストリーズ カムパニー リミテッド | 逆チャネル基板プレーナ半導体レーザ |
| US4910743A (en) * | 1986-02-28 | 1990-03-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor laser with mesa stripe waveguide structure |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57152180A (en) * | 1981-03-16 | 1982-09-20 | Nec Corp | Manufacture of semiconductor laser device |
-
1984
- 1984-06-06 JP JP59114472A patent/JPS60258987A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57152180A (en) * | 1981-03-16 | 1982-09-20 | Nec Corp | Manufacture of semiconductor laser device |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4910743A (en) * | 1986-02-28 | 1990-03-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor laser with mesa stripe waveguide structure |
| JPS63258092A (ja) * | 1987-04-02 | 1988-10-25 | ヒュンダイ エレクトロニクス インダストリーズ カムパニー リミテッド | 逆チャネル基板プレーナ半導体レーザ |
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