JPS6037191A - 半導体レ−ザの製造方法 - Google Patents

半導体レ−ザの製造方法

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JPS6037191A
JPS6037191A JP14538683A JP14538683A JPS6037191A JP S6037191 A JPS6037191 A JP S6037191A JP 14538683 A JP14538683 A JP 14538683A JP 14538683 A JP14538683 A JP 14538683A JP S6037191 A JPS6037191 A JP S6037191A
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JP
Japan
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semiconductor
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active layer
resonator
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JP14538683A
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Shohei Matsumoto
松本 尚平
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NEC Corp
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NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction 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
    • HELECTRICITY
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    • H01S5/16Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface
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    • H01S5/22Structure 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
    • H01S5/223Buried stripe structure
    • H01S5/2232Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode
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    • H01S5/2235Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode having a structured substrate surface with a protrusion

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、大出力半導体レーザの製造方法に関する。
半導体レーザは光フアイバ通信用及び情4’+i % 
g!用の光源として開発されている。特に光ディスク書
き込みあるいはレーザプリンタなどの情報処理用光源と
しては、現在、GaAS基板忙用いたAlGaAs系可
視光半導体レーザが主流を占め、基本線モードでの高出
力化の試みがなされている。
この様なAl0aAs系可視光半4付レーザの中で溝付
きG aAs基板上にダブルへテロ構造を形成したチャ
ンネルド・サブストレート・プレーナストライプ構造半
導体レーザ(以下C3Pv−ザと略称する)が提案され
ている。
第1図は、上記のAlGaAs系C8P v−ザの共振
器に垂直な断面構造を示し、深さ1μm、115μmの
(011)方向に平行なストライプ状の溝10を設置ヶ
だn型0aAs基板lの(100)面上に、該@1oの
外部での層厚0.3μmのn m、 AI XGa1 
zAs第1クラッド層(x〜0.45 ) 2、層厚0
.07μillのアンドープAlyGa、−y人3油性
層(Y 〜0.15 ) 3一層厚2μmのp型Alx
Ga1 zAs第2のクラッド層4からなるダブルへテ
ロ構造及び該pmAtXaa1−XAs 第2クラッド
層4の上に位動′するn型GaAsキャップ層5からな
る4層構造が一回の連続液相成長により形成され、上記
溝10の上でも平坦なAlv(Eal yAs活性層が
得られている。また上記1)ζ10に沿って電流狭窄用
の幅7μmのストライプび裏面にp型茂びn型のオーミ
ックを金工3及び14が設けられている。
とのCS 1)レーザは一回の液相成長icより容易に
製造できるという長所を有する。
上記C8Pレーザは活性層を中心とする垂直方向の光分
布の裾が溝の外(tillでは(i B A S基板内
に達する様にして、溝内外に実効屈Jli率差を与え、
光を上記溝の幅内に閉じ込め、50〜60mAという比
較的低い閾値電流で基本横モード発掘を実現している。
ところで、一般Ic AI 0aAs系可視元レーザは
共振器端面における活性層が光を吸収することにより、
急激な温展上昇を起こし端面が溶融破壊されるという光
学損傷現象を口し、そのため最大光出力が制限されると
いう弱点tもつつ上記光学損傷の開始レベルを上げ、最
大光出力を向上させるためKは、一般に共振器端面−C
の元の吸収係敬を少なくする方法と活性l曽の端面での
光出力vM度を減少させる方法がある。
上記C8Pレーザでは、従来活性層を全共振器長にわた
り厚さ0.07μmと一様に薄く形成し、活性層をはさ
む上下のクラッド層への光のしみ出しを増して発振光の
電界分布を活性層に垂直方向に拡げること罠より、活性
層端面での光出力密度を減少させ、前記光学損傷開始レ
ベルを押し上げ、光出力を向上させている。しかしなが
ら、この光出力は最大15〜20mW程度であり、20
mW以上の先出カケ要する光ディスク書き込み用もしく
はレーザプリンタ用の光源としては不充分であった。
本発明U5、上記C8Pレーザに於げる最大光出力を更
に向上させる構造を有する半導体レーザの製造方法を提
供することを目的とする。
本発明によれば、共振器全長にわたり一様なIRを形成
した半導体基板の共振器端面近傍での上記溝の両側1に
窪みを設けることにより、上記両側の窪みにはさまれた
渚の部分で、ダブルヘテI:+s造の第1クラッド層及
び活性層の層厚を共振器内部におけるより更に薄くでき
るため、基板表面に対する活性層の高さが共振器内部に
比べ、共振器端面近傍でより低く、該活性層の層fV、
i1前述の力11<共振器内部に比べ共振器端面近傍で
より薄く、かつ該活性層が共振器全長にわたり、上記溝
の上れ15近傍で溝に垂直方向に平J4jであるイ)炎
な、活性層を中間層とするダブルヘテp構造を合したC
8Pレーザ構造が実現される。その結果、第1に、端面
近傍での活性層を発振光の垂部方向の光分布のピーク位
置から離して活性層端面での光出力v咀4減少させ、第
2に活性層を端面でより薄くシ光の吸収量を減すること
により、共振器端面での温度上昇に基づく前記光学損傷
を抑η、1)シ、最大光出力を大幅に増大することがで
きる。
以下本発明による半導体レーザの製造プノ法を図面に基
づいて説明する。
第2図は本発明によるn型GaAS基板1の兄取り図を
示し、従来のストライプ状の洛10の他に、端面近傍B
での上記溝10から両側に約5μIn離れた位置より上
記溝lOに垂直方向に幅20〜30μm、深さ1μmの
窪み11を上記t7? 1□と同時にフォトレジスト法
により形成したものである。
第3図はその後の製造工程により多層構造を形成した素
子の端面近傍Bに於ける溝方向に垂直な断面図であり上
記n型G a A s基板lの上に第1図で述べたと同
様の成長条件で一回の連続油相成長によりn型AlXG
a、−XAs第1クラ、ド層2、アンドープAlyGa
1 yAs活性層3、p 訳l 1xGa、。
A、9第2クラ、ド層4及びn型GaAs キャ、ブ層
5を順次形成し、上記ストライプ状の溝lOに沿ってZ
n拡散によりpm選択拡散領域を設けその後このクエハ
の表面及び裏面にp型及びn型オーミック電極13反び
14を形成して出来上がる。
上記液相成長の工程に於て、端面近傍I3に於て両側の
窩み11でのn型Alx0at−xASクラッド層2の
成長が支配的になり、上記両側の窪み11の間に位置す
る2つのメサ12反び溝lOの上部での、上記n型A]
xGa、−xA5クラ、ド層2の成長速度が減少し、表
面は平坦であるが共振器白日I人に比べ約015μm薄
い上記クラ、ド層2が形成され従って活性層3の高さに
共振器内部Aと共振上2端面近傍Bとで差が生じる。同
様に、上記n型Atxo、1xAsクラ、ド層2の上の
活性層3の層厚も成長速度の差から共振器内部Aでの0
.07μmに比べ共振器端面近傍B′t′FJ、0.0
4μmとはぼ半分圧減少する。
第4図は、第3図に述べ九本発明による半導体レーザt
l−横から見たもので、基板表面7に形成され丸溝底8
を存するC8Pレーザの溝lOの中央に沿った共振器方
向の断面を表わし、γR10の上の活性層3の高さ及び
層厚が共振器内部Aに比べ、共振器端面近傍Bで各々約
0.15μm及び約03μm減少している。発振光の4
i:直方向の電界強度分布9のピーク位置が、共振器内
部A′t″1」活性層の位置と一致しているのに対し、
へ糸器端曲近傍Bでは、活性層が上記電界強度分布9の
ピーク位置から約0.15μm離れているため、共振器
端面では活性層3の光出力密度が従来に比べ半分以下に
減少し、共振器端面での活性層3の層11がより薄いこ
と自体による光の吸収量の減少効果とも相乗して、共振
器端面での温度上昇を半分以下に抑えられる。
この結果、従来のC8Pレーザに比べ閾値電流は同程度
であるが最大光出力ij:2倍以上の40mW以上に向
上する。
上記の如く1本発明によれば、 AIGQAs系C8P
レーザに於て、 G、A、基板に形成するストライプ状
の溝の共振器端面近傍での両側に窪みを付加することに
より、共振器内部に比べ共振器端面近傍では活性層の高
さが低く、活性層が発振光のピーク位置からけずれ、か
つ活性層が薄くなるため、端面の活性層での光出力密度
及び尤の吸収量を減少せしめ、最大光出力を従来に比べ
2倍以上にすることが可能となる。
このとき、ストライプ状の溝のル状ね共振器の全長にわ
たり一様であり、その上に形成される活性層は、該溝の
上部近傍では共振器に坐直方向には平坦となり再現性の
点で好ましい6まだ閾値電流等の他のレーザ特性は変わ
らない。
更&′cp型、n 22クラ、ド層のA1組成が異なっ
ても、上n11の導電型を換えてもあるいはAlGaA
s系に限らす光の吸収が大きい半導体基板を用いる場合
にも本発明が適用されることitKうまでもない。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の半導体レーザの共振器i二垂直な断面図
であり、第2図、第3図及び第4図り本発明による半導
体レーザの各製造工程における模式図で、第2図は半導
体基板の見取り図、第3図は共振器端面近傍での共振器
に垂直なル11m図、第41凶は共振器方向の断面図で
ある。 図中、共通番号は共通名称を表わす。 1、n m、 (’1aAs 5板、2.n型Alx(
jaI XA8第1クラ、ド層、3. Al、Ga、 
、As活性湘、4゜p i AI X Ga 1 zA
s第2クラッド層、S n型G a A Sキャ、プ層
、6. ρ型選択拡散領域、7゜n型G、As基板の溝
外表面(破線)、8. n型G a A s基板の溝底
、9. 発振光の垂直方向の電界強度分布、10.0型
GaA、基板のストライプ状の溝、11. n型GaA
、基板の荏み、l 2. 共振器端面近傍における基板
メサ8i1. I 3. p型オーミック電極、14、
 n星オーミック電極、A、共振器内部、B、共振器端
面近傍。 代理人弁理士内原 第1図 第2図 0

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ! 第1の導電型を有する第1の半導体基板上、に、ス
    トライプ状の溝と該ストライプ状の溝の両側の共損器端
    面近傍に位置する窪みとを設ける第1の工程、上記第1
    の半導体基板上に第1の導電型を有し該第1の半導体基
    板より大きい禁制帯幅を有する第2の半導体クラ、ド層
    、該第2の半導体クラ、ド層上に該第2の半導体クラッ
    ド層より小さい禁制帯幅を有する第3の牛尋体型を有す
    る第4の半導体クラ、ド層及び該第4の半導体クラ、ド
    層の上に第1の導電型を有する第5の半導体キヤ、ブ層
    を連続的にエピタキー/ヤル成長する第2の工程、前記
    ストライプ状の溝の直上部の第5の半導体キャップ層に
    、第2の導電型を有し第4の半導体クラ、ド層に到達す
    るストライプ状の不純物拡fA’t、 i$を域を選択
    的に形成する第3の工程、第50半導V・キャップ表面
    に第2の導電型のオーミ、り′RL極、第1の半導体基
    板のM面に第1の導電型のオーミック電極を形成する第
    4の工程及び、第1の半導体基板のストライプ状の溝の
    両側に設置Jた窪みを通り、該ストライプに直角な臂開
    面を形成し隣りあうストライプ間で素子分離する絽5の
    王も1からなると七を特徴とする半導体レーザの製造方
    法。
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