JPS6084894A - 半導体レーザ装置の製造方法 - Google Patents

半導体レーザ装置の製造方法

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JPS6084894A
JPS6084894A JP19250184A JP19250184A JPS6084894A JP S6084894 A JPS6084894 A JP S6084894A JP 19250184 A JP19250184 A JP 19250184A JP 19250184 A JP19250184 A JP 19250184A JP S6084894 A JPS6084894 A JP S6084894A
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崇郎 黒田
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梶村 俊
Yasutoshi Kashiwada
柏田 泰利
Junichi Umeda
梅田 淳一
Kunio Aiki
相木 国男
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    • HELECTRICITY
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    • 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
    • H01S5/20Structure 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
    • H01S5/22Structure 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
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    • HELECTRICITY
    • 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
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Landscapes

  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は半導体レーザ装置に関し、とくに製法が容易で
かつ新規な構造を呈する半導体レーザ装置に関するもの
である。
〔発明の背景〕
半導体レーザは、光通信、光情報端末、ビデオディスク
、計測等の幅広い応用に適した光源として期待されてい
る。これらの応用では、レーザの横基本モードを保った
まま、できる限り高い光出力を出すことが望ましい。ま
た、光を光学レンズで集光する際には、レーザのビーム
広がり角が等方的である方が光の利用効率が高く光学系
が簡単になるなどのメリットがある。これらの条件をみ
たす1つの構造例として、従来、第1図に示したような
、一種のBHレーザ(一般に埋込型ダブルへテロ・レー
ザと称されている。)がある。たとえば、特開昭52−
3392号にみられる。これは、n−GaAs基板11
の上に溝を形成し、この基板上に通常の液相エピタキシ
ャル法により。
n −G a 1−y A Q y A sクラッド1
2.アンドープ活性層Gat xAI2xAs13、p
 Gat−YAQ YA sクラッド14を成長したも
のである。ここで、適当な成長条件を選ぶことにより、
第1図のように、溝の中央部に三ケ月状に活性層Bが成
長し、溝の肩の部分でその厚みをd=0 (図中に点線
の円で示した。)となるようにすることができる。この
構造は、活性層のまわりをそれよりもバンドギャップの
大き0クラツド層でうめこんだB I−ル−ザと等価で
あり、1回の液相成長で形成できるという大きな利点を
有する。
反面、溝のうめこみがた、活性層の厚みのばらつきによ
り、特性がばらつきやすいという欠点があった。特に、
この構造は、通常の停止法による液相成長では、溶液と
基板との接M面のd1!!度分布が不均一になってしま
い、活性層の厚さdが0.05〜0.25 μmはどもばらつき、安定した活性層が得られず歩留り
低下の最大の原因となる。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、上記欠点を除去して製法の容易な、か
つ、ばらつきのない活性層を有した半導体レーザ装置を
提供することにある。
〔発明の概要〕
上記目的を達成させるための本発明の構成は、液相成長
におけるスライド速度を30〜100IIIIl/秒で
滑らか、かつ、連続的に移動させてQa、、AQ、As
(0≦X≦0.35)からなる活性層を形成させて設け
てなることにある。
本発明は上述の様に活性層の溶液溜めを連続的に移動さ
せて結晶層の成育が行われるため、液相溶液と基板との
接触面が安定して、0.03〜0.07μmという極め
て薄い層の活性層が得られる。また、基板の溝または凹
部に対応した中央部分に上記結晶の成長が集中して溝部
以外の領域では活性層の厚さが上記中央部分の172〜
1/3、あるいは殆んど結晶層の成長がみられなくなる
。従って、上記活性層は実質的に1回の液相成長で他の
領域から電気的、光学的に独立した安定した膜厚の層と
なる。従来は安定した膜厚の活性層は得られず、また、
活性層を独立した層にするため、選択成長や不薦物拡散
などの工程を必要としていた。この様に本考案の活性層
は極めて簡単な工程で形成でき、かつ、ばらつきも少な
くなり製品歩留りが著しく向上した。
上記スライド速度が100mm/秒を超えると、活性層
の厚さが0.03μm未満と極めて薄くなり光源に足る
光出力パワーが得られず使用できない。また同時に、活
性層の厚さが薄くなると他の液相溶液溜めからの残留溶
液カスあるいは、溶液内に望ましくない乱流が生じて形
成される膜の厚さのばらつきが急に増大し、」二業的ベ
ースでの製作は不可である。また、」二記スライド速度
が30閣/秒未満であると、活性層の厚さが0.07μ
rnを超える厚さになり11ζ以外の部分にも活性層が
厚く成長してしまう。溝以外の部分に活性層が厚く成長
すると、結ノー発光領域を他の領域より電気的、光学的
に隔絶せねばならず不純物拡散などの他の工程が必要と
なり望ましくない。
本発明は、1回の液相成長」二程により、安定した膜厚
の活性層を形成するというり・、1°異性を有するため
、上記活性層の厚さは、最もJ’Xい部分で0.03〜
0.07μmが肝要である。この様な活性層を所望特性
を持たせて形成するため、活性層形成時、容液に対し成
長用基板を連続的且なめらかに移動させて形成すること
が肝要である。移動の速度は30〜100+nm/秒と
するのが良い。液相成長温度は700〜1000℃の間
で、適宜材料により異なるが上記温度範囲であ九ば全く
同様に使用できる。
〔発明の実施例〕
以下実施例を用いて詳細に説明する。第2図は本発明の
一実施例としての半導体レーザ装置の概略断面図である
。図はファブリ・ペロー共振器の鏡面よりみた断面図で
ある。
幅3〜6μm、深さ1〜2μmのストライブ状の溝(四
部)511を有したn−GaAs基板51上に、上記溝
肩部での膜厚が1.0〜3.0μmのn G a 1−
 y A n Y A s (0−2≦y≦0.7)層
52を形成する。次いで、上記クラッド層52上に、上
記)1ζ511に対応させて三日月状の下に垂れ下った
形状の活性層53をGa、zAQyAs(0≦X≦0.
35)で形成する。この活性層53は上記溝511の中
央部が最も厚<0.03〜0.07μmで形成される。
一方、上記活性層は上記溝511の中央から離れるに従
い、次第に股(層)厚が小さくなり上記溝511以外で
は殆んど形成されないか、中央部の172〜1/3とな
る。この活性層の形成方法については後に詳述する。次
いで上記活性W153153上1g511以外でのクラ
ッド層52上に別のクラッド層54を薄い処で1 、0
−3 、0 μmの膜ノリのp−Ga、 。
A Q Y A s (0−2≦y≦0.7)で形成す
る。ここで、上記活性層53は溝511の中央部付近で
、」二記クラッド層52および54の中間゛に位置する
様、予めクラッドF152.54の7’Xさを調整する
ことが必要である。次いで、上記クラッド層54上にス
トライプ電極55および基板裏面にも電極56を形成す
る。更に」〕記の溝の方向と直交する結晶の両面でへき
開して先具JhJ :!’r’jを形成する。必要なら
ば、上記クラッドX754上に表面層(図示せず)をG
aAsなどの化合物半導体より形成してもよい。又上記
表面層内に電極取出しのための不純物拡散領域を形成し
てもよいことは勿論である。
本発明は、これら通常の半導体レーリ′装置用の常套手
段を何んら拒むものではない。
第3図は、上述の半導体レー′すr装置の活性層の成長
方法を説明するための模式図である。第3(a)図は液
相成長するためのクラファイ1−製成長ボートの構造で
ある。スライダー27上に置かれた成長基板23を順次
溶液溜め24 (n−クラッド用)25(活性層用)そ
して26(,1−クラッド用)の順で所定のスライド速
度Vでスライドさせて結晶成長を行う。
各溶液の例は次の通りである。
上記溶液溜め24にはGaが6g、AQ、が10rng
、GaAsが400mgそしてTeが0.5mg(Sn
の場合は300−1000mg)溶融されて後にクラッ
ド層52を構成する。また、」二記溜め25にはGaが
6g、GaAsが400 m gそしてAQが2 、0
 m g溶融されて後に活性層53を構成する。また、
上記溜め26にはGaが6g、GaAsが400mgそ
してZ nが30mg溶融されて後にクラッド層54を
構成する。この成長方法は、マイクロコンピュータ(−
1高精度フィードバック制御機構により、所望のスライ
ド速度v (<100mn/5ee)(第3図の矢印が
スライド方向を示している。)に0.1秒以内で加減速
できる成長装置を使用することにより、第3図(b)の
点線22に示したように、成長基板を活性層溶液中を一
定のスライド速度で通過させることで成長を行うもので
ある。この場合、ノ、(板の溶液中の移動に伴って、溶
液は成長の間常に回転し6、かくはんされているので、
溶液と基板接触面での溶液は組成およびドープ剤の濃度
が安定して均一な状態になっている。このため、成長の
ようすは従来の方法と全く異なる。このことは、第4図
に示したように、本発明のいわゆるスルー法で成長した
活性層の組成、厚みは、ボートのスライド速度v t:
 (30−100nu4J’ニ) ’JeフコトLc、
k !J、きわめてばらつきを小さく、rlj Jll
!性良くできることからも明瞭である。
まず、第4図に示したように、スライド速度を〜、30
nn/sec以、1−にすJしば、発振波長のばらつき
でみた活性層組成のウェハ内変化は、曲線41および4
2で囲まれた範囲に収まり、実用性のある780±5 
n mにできた。また、第5図1;示したように、特性
曲線61(混晶化X=0.05)と62(X=O,] 
5)(1)組成(1) G a 、−x A n、As
活性層をVを変えて成長した所、共にスライド速度30
 nnn 7秒以上で、活性層の厚さをd=0.05μ
mの膜厚の安定したきわめてうすい活性層を容易に成長
できることがわかった。
結局、深さ1.5μrn、幅4μmの溝の上に、成長温
度760℃(普通700〜1000℃)、降温速度0.
4℃、過冷却度5 deg、活性層スライド速度30〜
100mm/sec (普通60m/5ec)で成長を
行い、第2図のように、溝の中央での活性層の厚さがd
=0.077zmで、周辺部のlゾみがd=oときわめ
てうすい理想的なり Hレーザを再現性よく作成できた
次に本発明を明確にするため、従来例との比較について
述べる。
従来は、第3(b)図の実線21に示したように、成長
基板23を初期位置Δから、B、C,Dの順に各溶液だ
め(24,25および26)の位置にスライドしである
一定時間接触させて次の位置へ移る方法(一般に停止法
)を用いていた。この方法では、基板が溶液に浸ってい
る間に、基板と溶液との間にはC度勾配をもった遷移層
が出来、この層内での溶質の拡散律速により成長がおこ
なわれる。し1かし、特性面から要求さオしる0、07
μH1以下のうすい活性層をこの従来方法で成長しよう
とすると、溶液溜め相互間のスライダーの移動が急激に
行われるため他の溶液溜めの溶液が混入してきたり、移
動の時にH転等でかくはんされた溶液の不安定性が完全
にはおさまっておらず、成長厚さはウェハ面内あるいI
J成長の度毎に大きくばらついてしまい使用できるレー
ザ装置が得ら4しない。
上述の実施例ではCaΔSΔα系の化合物半導体材料に
つき述べたが、I n G aΔs I”など広く液相
成長を行う他の化合物半導体にも同様に適用できた。
〔発明の効果〕
以上詳述した様に、本発明は成長用溶液に対し、成長用
基板を連続的、且つ、滑らかに移動させながら活性層を
形成することにより、ばらつきのない歩留りの高い半導
体レーザ装置Mjを提供し得るものである。
本発明は半導体レーザ装置に伺き述べたが、広く、半導
体層内に他の層から孤立させて所望の半導体領域を形成
する場合にも本発明が適用できることは、勿論、安定し
たばらつきのない薄い層を形成する場合にも適用できる
ことは当業者であれば容易に推測できるであろう。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の半導体レーザ装置の概略断面図。 第2図は本発明の一実施例としての半導体レーザ装置の
概略断面図、第3図は本発明の半導体レーザ装置の製法
を示すための説明図、第4図および第5図は本発明の半
導体レーザ装置を説明するための特性図である。 51・・・基板、511・・・溝部、52・・・クラッ
ド層、53・・・活性層、54・・・クラッド層、55
・・・ストライプ電極。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 四部を有する半導体基板と、該基板上に設けられた第1
    のクラッド層と、上記四部に対応させて上記クラッド層
    上に設けられた活性層と、上記クラッド層および活性層
    上に設けられた第2のクラッド層とを有する半導体レー
    ザ装置において、上記活性層は該層形成の際その成長用
    溶液と成長用基板を連続的に相対的移動させながら形成
    することを特徴とする半導体レーザ装置の112造方法
JP19250184A 1984-09-17 1984-09-17 半導体レーザ装置の製造方法 Granted JPS6084894A (ja)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS502504U (ja) * 1973-05-09 1975-01-11

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS502504U (ja) * 1973-05-09 1975-01-11

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