JPS61220393A - 半導体レ−ザ素子 - Google Patents
半導体レ−ザ素子Info
- Publication number
- JPS61220393A JPS61220393A JP6149685A JP6149685A JPS61220393A JP S61220393 A JPS61220393 A JP S61220393A JP 6149685 A JP6149685 A JP 6149685A JP 6149685 A JP6149685 A JP 6149685A JP S61220393 A JPS61220393 A JP S61220393A
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- Japan
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- type
- layer
- optical guide
- guide layer
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- Pending
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は半纏体レーザ素子構造の改良に関する０
〔発明の技術的背景及びその問題点〕
第２図（Ａ） 〜（Ｃ）はＭＯ−ＣＶＤ（Ｍｓｔａｌ
−Ｏｒｇａｎｌｅ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｌｔｉｏｎ
）法等の気相成長法による従来の代表的な半導体レー
ザ素子の製造方法と、これによって製造された素子構造
の一例を示している。
−Ｏｒｇａｎｌｅ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｌｔｉｏｎ
）法等の気相成長法による従来の代表的な半導体レー
ザ素子の製造方法と、これによって製造された素子構造
の一例を示している。
この製造方法では、まず、ｎ型（、ＩＡ＠ 基板１上
に、ｎ型ルＱａ １−、Ａ＠ 第１クラッド層２、ア
ンドープＡｌｙＧａ １−ｙＡｓ 活性層３ （ｙ＜
ｘ ）、ｐ型Ａυｃａ、−ｚＡｓ 第２クラッド層４及
び電流狭さくと横モード安定化を兼ねたｎ型ＧａＡ＠
ブロック層５を順次成長する（第２図（５）図示）。
に、ｎ型ルＱａ １−、Ａ＠ 第１クラッド層２、ア
ンドープＡｌｙＧａ １−ｙＡｓ 活性層３ （ｙ＜
ｘ ）、ｐ型Ａυｃａ、−ｚＡｓ 第２クラッド層４及
び電流狭さくと横モード安定化を兼ねたｎ型ＧａＡ＠
ブロック層５を順次成長する（第２図（５）図示）。
次に、メサエッチングによって第２図（Ｂ）のような角
型のストライブ溝を形成する。その後、これらの上にｐ
型ＡｂＧ ａ １−エＡｓ 第２クラッド層６、ｐ型
ＧａＡｓ コンタクト層７を成長する（第２図（ｑ図
示）。
型のストライブ溝を形成する。その後、これらの上にｐ
型ＡｂＧ ａ １−エＡｓ 第２クラッド層６、ｐ型
ＧａＡｓ コンタクト層７を成長する（第２図（ｑ図
示）。
上記第２図（Ｑの構造はＭＯ−ＣＶＤ法のような気相成
長法に独自のものである。即ち、従来の液相成長（ＬＰ
Ｅ）法では、メサエッチングにより露出したＡｔＪ：Ｇ
ａ １−よＡｓ 層上に再び結晶成長を行なうこと
はメルトバックの問題を生じ困難であった。更に、ＭＯ
−ＣＶｐ法やＭＢＥ（分子線エピタキシャル）法のよう
な気相成長法は、量産性の面で従来のＬＰＥ法に比べて
優れており、半導体レーザの大規模量産に向けて今後重
要な結晶成長技術である。
長法に独自のものである。即ち、従来の液相成長（ＬＰ
Ｅ）法では、メサエッチングにより露出したＡｔＪ：Ｇ
ａ １−よＡｓ 層上に再び結晶成長を行なうこと
はメルトバックの問題を生じ困難であった。更に、ＭＯ
−ＣＶｐ法やＭＢＥ（分子線エピタキシャル）法のよう
な気相成長法は、量産性の面で従来のＬＰＥ法に比べて
優れており、半導体レーザの大規模量産に向けて今後重
要な結晶成長技術である。
しかしながら、ＭＯ−ＣＶＤ法により製作される第２図
（Ｃ）の従来の半導体レーザ素子は、基本的には利得導
波型であるため、次のような問題があった。即ち、活性
層に対して水平横方向における発光ビームのモード制御
性が屈折率導波型構造に比べて低く、発光スポットは横
方向に拡がった形となる。そのため、このような構造で
は活性層を通る電流の水平方向の拡がりの抑制と、Ｇａ
Ａｓ 層によって横方向に拡がった光を吸収させるこ
とによって活性層での発光中心付近との実効的な屈折率
差を持たせるために、通常はｐ型Ａ！−ｃＧａ １−よ
Ａ８ 第２クラッド層４を薄くしてｎ型ＧａＡｓ
ブロック層５を活性層３に十分近づけた構造がとられる
。しかし、この構造では発光した光が逆にＧａｐＢ
層に吸収されることにより、注入電流に対するロスが生
じて発振しきい値が増加する傾向がある。
（Ｃ）の従来の半導体レーザ素子は、基本的には利得導
波型であるため、次のような問題があった。即ち、活性
層に対して水平横方向における発光ビームのモード制御
性が屈折率導波型構造に比べて低く、発光スポットは横
方向に拡がった形となる。そのため、このような構造で
は活性層を通る電流の水平方向の拡がりの抑制と、Ｇａ
Ａｓ 層によって横方向に拡がった光を吸収させるこ
とによって活性層での発光中心付近との実効的な屈折率
差を持たせるために、通常はｐ型Ａ！−ｃＧａ １−よ
Ａ８ 第２クラッド層４を薄くしてｎ型ＧａＡｓ
ブロック層５を活性層３に十分近づけた構造がとられる
。しかし、この構造では発光した光が逆にＧａｐＢ
層に吸収されることにより、注入電流に対するロスが生
じて発振しきい値が増加する傾向がある。
上記の問題を解決するための１例として、第３図に示す
ような構造が従来知られている。すなわち、第１図（Ｄ
）のメサストライプ溝形成後の２度目の成長時に、ｐ型
ｋｉｘＧ ａ １−、ＴＡａ 第２クラッド層６を形
成するに先立って薄いｐ型ＡｔｚＧ ａ １−ｚＡｓ
光ガイド層８ （Ｊ：＞ｚ＞ｙ）を成長させ、この層
を十分活性層に近づけることによって周囲との屈折率差
を生じさせ、屈折率導波型とするものである。
ような構造が従来知られている。すなわち、第１図（Ｄ
）のメサストライプ溝形成後の２度目の成長時に、ｐ型
ｋｉｘＧ ａ １−、ＴＡａ 第２クラッド層６を形
成するに先立って薄いｐ型ＡｔｚＧ ａ １−ｚＡｓ
光ガイド層８ （Ｊ：＞ｚ＞ｙ）を成長させ、この層
を十分活性層に近づけることによって周囲との屈折率差
を生じさせ、屈折率導波型とするものである。
しかし、この構造ではストライプ溝を十分活性層３に近
づける必要があり、現在のエツチング技術ではこの深さ
の制御は非常に難かしい。
づける必要があり、現在のエツチング技術ではこの深さ
の制御は非常に難かしい。
また、ｎ ＩＩ ＧａＡ１ ブロック層５は活性層３
から離れた位置にあるため、活性層での注入電流の水平
方向のしぼり込みも十分でないという問題がある。
から離れた位置にあるため、活性層での注入電流の水平
方向のしぼり込みも十分でないという問題がある。
第十図はＭＯ−ＣＶＤ法などの気相成長法によって作製
される更に別の素子構造例を示している０この例では、
活性層３上部の第２クラッド層内に逆バイアス型のん−
Ｇａｌ−ｚＡｓ 層９を形成し、その中にＺｎの拡散
によってｐｍ領域１０− を作り注入電流のしぼり込み
を行なう内部狭作型となっており、基本的には第２図（
ｑの構造と同じものであるが、第２図（Ｑのものに比べ
て１段階の成長過程ですむというメリットがある。
される更に別の素子構造例を示している０この例では、
活性層３上部の第２クラッド層内に逆バイアス型のん−
Ｇａｌ−ｚＡｓ 層９を形成し、その中にＺｎの拡散
によってｐｍ領域１０− を作り注入電流のしぼり込み
を行なう内部狭作型となっており、基本的には第２図（
ｑの構造と同じものであるが、第２図（Ｑのものに比べ
て１段階の成長過程ですむというメリットがある。
しかし、ｐ型領域１０を形成する際の亜鉛の拡散制御が
極めて難かしいという別の問題がある。
極めて難かしいという別の問題がある。
本発明は、上記従来の半導体レーザが有する問題を解決
するためになされたもので、安定な水平横モード制御性
と、注入電流の十分なしぼり込みによる低しきい値化を
図ることができ、さらに＃！造プロセスの制御性向上に
も寄与する半導体レーザ素子構造を提供するものである
。
するためになされたもので、安定な水平横モード制御性
と、注入電流の十分なしぼり込みによる低しきい値化を
図ることができ、さらに＃！造プロセスの制御性向上に
も寄与する半導体レーザ素子構造を提供するものである
。
本発明による半導体レーザ素子は、ＭＯ−ＣＶＤ法のよ
うな気相成長法によるダブルへテロ構造の半導体レーザ
において、活性層上部にリブストライプ型凸部を有する
光ガイド層１１を設け、その上に光ガイド層１１とは逆
バイアス型の第２クラッド層９を成長させると共に、該
第２クラッド層内に前記光ガイド層と同導ｗｍで且つ前
配りプストライプ型凸部に達する拡散領域を形成し、該
拡散領域から電流を注入するようにしたことを特徴とす
るものである。
うな気相成長法によるダブルへテロ構造の半導体レーザ
において、活性層上部にリブストライプ型凸部を有する
光ガイド層１１を設け、その上に光ガイド層１１とは逆
バイアス型の第２クラッド層９を成長させると共に、該
第２クラッド層内に前記光ガイド層と同導ｗｍで且つ前
配りプストライプ型凸部に達する拡散領域を形成し、該
拡散領域から電流を注入するようにしたことを特徴とす
るものである。
以下、第１図（Ｎ〜（Ｆ）を参照し、本発明の一実施例
になる半導体レーザ素子につき、その製造プロセスを併
記して説明する。
になる半導体レーザ素子につき、その製造プロセスを併
記して説明する。
まず、ｎ Ｗ ＧａＡｓ 基板１上に、ｎ型Ｍ式ａｌ
−：Ｘ：Ａｓ第１クラッド層２、アンドープＡＺｙＧ
ａ １−ｙＡＢ 活性層３、ｐ型１’ｄＬｚＧａ ｊ
−ｚＡａ 光ガイド層１１ （ｙ＜ｚ＜３：）を順次
成長させる（第１ｒｌＡ囚図示）。次に、光ガイド層１
ノ上の電流注入領域にあたる部分のみを覆ラストライブ
状のマスクパターン１２を形成する（第１図（同図示）
。このマスクパターン１２としてはレジスト、シリコン
酸化膜、シリコン窒化膜などのいずれを用いてもよい。
−：Ｘ：Ａｓ第１クラッド層２、アンドープＡＺｙＧ
ａ １−ｙＡＢ 活性層３、ｐ型１’ｄＬｚＧａ ｊ
−ｚＡａ 光ガイド層１１ （ｙ＜ｚ＜３：）を順次
成長させる（第１ｒｌＡ囚図示）。次に、光ガイド層１
ノ上の電流注入領域にあたる部分のみを覆ラストライブ
状のマスクパターン１２を形成する（第１図（同図示）
。このマスクパターン１２としてはレジスト、シリコン
酸化膜、シリコン窒化膜などのいずれを用いてもよい。
次に、マスクパターン１２を保護膜として光ガイド層の
露出した部分を硫酸−過酸化水素系（８Ｈ）のエッチャ
ント等によりある程度の深さまでエツチングし、溝を形
成する（第１図側図示）０次いで、マスクパターン１２
を除去した後、リプ構造となった光ガイド層１１上にｎ
型Ａ！Ａａ 、−エＡ８ 第２クラッド層９、ｐ型Ｇ
ａＡｓ コンタクト層２を成長する（第１図（Ｄ）図
示）０その後、再びシリコン−窒化膜などを用い、コン
タクト層ｉ上に光ガイド層１１のリプ領域上部を露出さ
せたマスクパ１−７１３を形成ｆる（第１ｒＩ！Ｊ＠図
示）０次に、Ｚｎ を光ガイド層１ノのリプ部分に達す
るまで選択的に拡散させ、ｐ型拡散領域１０を形成して
レーザ素子構造を完成させる（第１図（短図示）０上記
実施例に表る第１図（わの半導体レーザ素子では、活性
層３上に形成されたリプ構造を有する光ガイド層９によ
り、活性層領域での発光を水平方向での周囲との屈折率
差によって導波することができる。また、注入電流は実
質的に光ガイド層りのリプ領域のみを通過して活性層３
に至るために、電流の広がりも十分に抑えられる。さら
に、活性層付近にＧａＡｓ 層が存在しないため、光
の吸収ロスによるしきい値電流の増加もない。
露出した部分を硫酸−過酸化水素系（８Ｈ）のエッチャ
ント等によりある程度の深さまでエツチングし、溝を形
成する（第１図側図示）０次いで、マスクパターン１２
を除去した後、リプ構造となった光ガイド層１１上にｎ
型Ａ！Ａａ 、−エＡ８ 第２クラッド層９、ｐ型Ｇ
ａＡｓ コンタクト層２を成長する（第１図（Ｄ）図
示）０その後、再びシリコン−窒化膜などを用い、コン
タクト層ｉ上に光ガイド層１１のリプ領域上部を露出さ
せたマスクパ１−７１３を形成ｆる（第１ｒＩ！Ｊ＠図
示）０次に、Ｚｎ を光ガイド層１ノのリプ部分に達す
るまで選択的に拡散させ、ｐ型拡散領域１０を形成して
レーザ素子構造を完成させる（第１図（短図示）０上記
実施例に表る第１図（わの半導体レーザ素子では、活性
層３上に形成されたリプ構造を有する光ガイド層９によ
り、活性層領域での発光を水平方向での周囲との屈折率
差によって導波することができる。また、注入電流は実
質的に光ガイド層りのリプ領域のみを通過して活性層３
に至るために、電流の広がりも十分に抑えられる。さら
に、活性層付近にＧａＡｓ 層が存在しないため、光
の吸収ロスによるしきい値電流の増加もない。
一方、製造プロセスに関しても従来構造の半導体レーザ
（第２図、第３図）と同じく２段階の成長ですみ、Ｚｎ
の拡散深さについても、光ガイド層９のリプの高さを調
整することによって容易に制御できる。
（第２図、第３図）と同じく２段階の成長ですみ、Ｚｎ
の拡散深さについても、光ガイド層９のリプの高さを調
整することによって容易に制御できる。
以上の効果によって、安定な水平横モード制御性を有し
、かつ低しきい値電流の半導体レーザを比−較的容易な
プロセスによって、安定に製造することが可能となる。
、かつ低しきい値電流の半導体レーザを比−較的容易な
プロセスによって、安定に製造することが可能となる。
以上詳述したように、本発明の半導体レーザ素子は水平
横モードの安定した制御性が得られ、また、注入電流の
充分な絞り込みによるしきい値の低下を達成できると共
に、製造プロセスの制御性向上にも寄与する等、顕著な
効果を奏するものである。
横モードの安定した制御性が得られ、また、注入電流の
充分な絞り込みによるしきい値の低下を達成できると共
に、製造プロセスの制御性向上にも寄与する等、顕著な
効果を奏するものである。
第１図に）〜Ｃ）は本発明の一実施例になる半導体レー
ザ素子の構造をその製造プロセスと共に示す断面図、第
２図（５）〜（Ｃ）はＭＯ−ＣＶＤ法などの気相成長法
によって作製される従来の典型的１・・・半導体基体（
Ｂ−ＧａＡｇ）、２ ・・・’ ｎ ＭＩＡ尻ａ １−
、Ｌ−ＡＩ 第１クラッド層、３・・・アンドープＡ
ｔｙＧａ’１−ｙＡｓ 活性層、４− ｐ型ｉ’ｈｌ
ｘＧ ａ １−、ｇＡｓ 第２クラッド層、５・・・
ｎ型ＧａＡｓ 電流ブロック層、６・・・ｐ塁ＡＺＪ
Ｇａ ｔ−ｘＡｓ 第２クラッド層（４と同じ）、７
・・・ｐ型ＧａＡｓ コンタクト層、８・・・ｐ型Ａ
Ｊ−ＺＧａ １−１Ａ＆ 光ガイド層（ｙ＜ｚ＜ｘ）
、９・・・ｎ Ｗ ＡｌｘＧａ ５−２Ａ＠ 第２ク
ラッド層、１Ｏ−Ｚｎ拡散領域、１１・・・リプ構造を
有するｐ型ｋｌｚＧｓ １−２Ａａ 光ガイド層、１
２ 、１３−・・マスクパターン。 出１人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図 第１図 第１図 第２図 第２図 第３図
ザ素子の構造をその製造プロセスと共に示す断面図、第
２図（５）〜（Ｃ）はＭＯ−ＣＶＤ法などの気相成長法
によって作製される従来の典型的１・・・半導体基体（
Ｂ−ＧａＡｇ）、２ ・・・’ ｎ ＭＩＡ尻ａ １−
、Ｌ−ＡＩ 第１クラッド層、３・・・アンドープＡ
ｔｙＧａ’１−ｙＡｓ 活性層、４− ｐ型ｉ’ｈｌ
ｘＧ ａ １−、ｇＡｓ 第２クラッド層、５・・・
ｎ型ＧａＡｓ 電流ブロック層、６・・・ｐ塁ＡＺＪ
Ｇａ ｔ−ｘＡｓ 第２クラッド層（４と同じ）、７
・・・ｐ型ＧａＡｓ コンタクト層、８・・・ｐ型Ａ
Ｊ−ＺＧａ １−１Ａ＆ 光ガイド層（ｙ＜ｚ＜ｘ）
、９・・・ｎ Ｗ ＡｌｘＧａ ５−２Ａ＠ 第２ク
ラッド層、１Ｏ−Ｚｎ拡散領域、１１・・・リプ構造を
有するｐ型ｋｌｚＧｓ １−２Ａａ 光ガイド層、１
２ 、１３−・・マスクパターン。 出１人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図 第１図 第１図 第２図 第２図 第３図
Claims (2)
- （１）第１導電型の半導体基体上に第１導電型の第１ク
ラッド層、活性層、第２導電型の光ガイド層、第１導電
型の第２クラッド層、第２導電型のコンタクト層が順次
形成され、前記光ガイド層がリブストライプ形状であり
、且つ光ガイド層の該リブストライプ形状部分が前記第
２クラッド層内に形成された第２導電型領域によって前
記コンタクト層と導通されていることを特徴とする半導
体レーザ素子。 - （２）前記半導体基体をｎ型ＧａＡｓ、前記第１クラッ
ド層をｎ型ＡｌｘＧａ＿１＿−＿ｘＡｓ、前記活性層を
ＡｌｙＧａ＿１＿−＿ｙＡｓ、前記光ガイド層をｐ型Ａ
ｌｚＧａ＿１＿−＿ｚＡｓ（ｙ＜ｚ＜ｘ）、前記第２ク
ラッド層をｎ型ＡｌｘＧａ＿１＿−＿ｘＡｓ、前記コン
タクト層をｐ型ＧａＡｓ、前記第２クラッド層内の第２
導電型領域をｐ型ＡｌｘＧａ＿１＿−＿ｘＡｓとしたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の半導体
レーザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6149685A JPS61220393A (ja) | 1985-03-26 | 1985-03-26 | 半導体レ−ザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6149685A JPS61220393A (ja) | 1985-03-26 | 1985-03-26 | 半導体レ−ザ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61220393A true JPS61220393A (ja) | 1986-09-30 |
Family
ID=13172758
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6149685A Pending JPS61220393A (ja) | 1985-03-26 | 1985-03-26 | 半導体レ−ザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61220393A (ja) |
-
1985
- 1985-03-26 JP JP6149685A patent/JPS61220393A/ja active Pending
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