JPS62200785A - 半導体レ−ザ装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体レ−ザ装置及びその製造方法

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JPS62200785A
JPS62200785A JP4293386A JP4293386A JPS62200785A JP S62200785 A JPS62200785 A JP S62200785A JP 4293386 A JP4293386 A JP 4293386A JP 4293386 A JP4293386 A JP 4293386A JP S62200785 A JPS62200785 A JP S62200785A
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正行 石川
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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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、電流狭窄効果と光導波効果を有する半導体レ
ーザに係わり、特に有機金属を用いた化学気相成長法（
以下ＭＯＣＶＤ法と略記する）による製造に適した半導
体レーザ装置及びその製造方法に関する。
（従来の技術） 近年、光情報処理用光源として使用する半導体レーザ用
の半導体材料作成法として、従来使用されてきた液相成
長法（以下ＬＰＥ法と略記する）に代りＭＯＣＶＤ法が
注目されている。このＭＯＣＶＤ法は、組成と膜厚の制
御性に亙る均一性に優れており、今後のレーザ製造技術
において重要な地位を占めると考えられている。
ＭＯＣＶＤ法では、ＬＰＥ法と異なり溝等の段差上へは
良好な発光効率を示す結晶が得難いと云う欠点があるた
め、基板から活性層までを平坦化する必要がある。ＭＯ
ＣＶＤ法を利用した代表的なレーザ構造としては、第５
図に示すようなＧａＡノＡｓを材料として用いたものが
ある。これは、溝を形成したダブルヘテロウェハ上にＧ
ａＡ１Ａｓを再成長することにより、自己整合的に電流
狭窄及び光導波路を形成するものである。
なお、図中５１はｎ−ＧａＡｓ基板、５２はｎ−Ｇａ’
Ａ、ｆ？Ａｓクラッド層、５３はＧａＡｓ活性層、５４
はｐ−ＧａＡノＡｓクラッド層、５５はｎ−ＧａＡｓ電
流阻止層、５６はｐ−ＧａＡｌ！Ａｓクラッド層、５７
はｐ−ＧａＡｓコンタクト層、５８゜５９は電極を示し
ている。しかし、この構造のレーザでは溝上に再成長し
た層が光閉じ込め及び電流通路としての役割を果たして
いるので、この再成長層の結晶品質に対する要請が厳し
いものとなり、これまで ＧａＡ、ｉｌ’Ａｓを用いたレーザの試作が報告されて
いるに過ぎない。
ところで、最近の技術動向として、光通信用長波長レー
ザや光記録用短波長レーザに使用する半導体材料として
、より長波長化や短波長化が可能な　　　ＩｎＧａＡｓ
Ｐ、　　　　　ＩｎＧａＡ　ｊ７　Ａｓ。
Ｉ　ｎＧａＡノＰ等が注目されている。中でも、Ｖ族元
素が１種類のみで構成されるＩ　ｎＧａＡノＰ及びＩ　
ｎＧａＡＧａＡ１Ａｓ成長法に適したものである。しか
し、これらの材料はＧａＡ１Ａｓと異なり基板結晶との
格子整合のための条件が厳格なために、複雑な層構造の
作成が困難であり、これまで実用的な単一の基本横モー
ドを有するレーザの試作すら報告されていない。
本発明者等は、ＭＯＣＶＤ法により形成したＩｎＧａＡ
ｉＰ、ＩｎＧａＡ、ｆ？Ａｓを用いた単一の横モードを
有する半導体レーザの研究を行ってきたが、その結果、
従来ＧａＡ、１７Ａｓを使用したレーザにて採用されて
きた第５図の構造の素子では十分な特性を得難いことが
判明した。即ち、第５図の構成において基板をＧａＡｓ
５クラッド層をＩ　ｎ　Ｇ　ａ　Ａ　ｊ’　Ｐ　％活性
層をＩｎＧａＰとしたレーザでは、１時間程度の極めて
短い時間にて急速に劣化し、実用に耐える信頼性を期待
することはできない。この劣化原因を調査するためにウ
ェハのストライプ部をＸ線回折により調べたところ、平
坦な面上に再成長した部分では格子の不整合は０．１［
％コ以内であるのに対して、溝上に再成長した部分では
０．２［％］以上の格子不整合が認められ、この大きな
格子不整合に起因する転移の発生が急速劣化の主な原因
と考えられる。
このような現象は、構成■族元素の性質が基板とは大き
く異なるために、格子整合のための条件が厳格なものと
なる混晶材料に共通したものと考えられる。従って、今
後族々要求が増大すると思われるＩｎＧａＡ、ｆ’Ｐや
ＩｎＧａＡノＡｓを使用した単一の基本横モードを有す
る半導体レーザを実現するためには、従来ＧａＡ１Ａｓ
等で用いた半導体レーザの作成技術はそのままでは適用
できないことは明らかであり、全く新しい技術が要求さ
れる。
（発明が解決しようとする問題点） 上記のように従来装置では、ＩｎＧａＡｉＰやＩ　ｎＧ
ａＡノＡｓ等の格子整合のための条件が厳格な混晶材料
を使用した場合、段差を有する表面に高品質の結晶を成
長させることが困難であり、光導波路及び電流狭窄構造
を備えた単一の基本横モードををする半導体レーザを実
現することは極めて困難であった。
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、Ｉ　ｎＧａＡノＰや１　ｎＧａＡＪ！
Ａｓ等の格子整合のための条件が厳格な混晶材料を使用
しても、段差を有する表面に高品質の結晶を成長させる
ことができ、単一の基本横モード有する信頼性の高い半
導体レーザ装置を提供することにある。
また本発明の他の目的は、上記目的を達成する半導体レ
ーザ装置の製造方法を提供することにある。
［発明の構成コ （問題点を解決するための手段） 本発明の骨子は、構成Ｖ族元素が基板とは異なるため格
子不整合等の問題により結晶成長が困難な半導体材料を
使用した半導体レーザにおいて、クラッド層に設けたス
トライプ状凸部の周辺に基板と同一のＶ族元素にて構成
される異種の■−Ｖ族半導体とのへテロ接合を形成して
、電流狭窄と光導波構造を作成することにより、前記結
晶成長が困難な半導体材料の再成長を回避したことと、
結晶成長時に結晶表面でのＶ族雰囲気を極めて短時間に
て切換えることにより、相互に異なるＶ族元素にて構成
される半導体のへテロ接合の作成を可能にした点にある
。
即ち本発明は、第１導電型半導体基板と、第１導電型ク
ラッド層、活性層及びストライプ状の凸部を有した第２
導電型クラッド層からなり、上記半導体基板上に形成さ
れたダブルヘテロ接合構造部と、このダブルヘテロ接合
構造部上に第２導電型クラッド層の凸部の少なくとも一
部を除いて形成された電流阻止層とを具備し、光導波及
び電流狭窄を゛行う半導体レーザ装置において、前記基
板。
ダブルヘテロ接合構造部及び電流阻止層の構成材料をそ
れぞれ■−ｖ族化合物半導体で形成し、且つ前記ダブル
ヘテロ接合構造部の構成Ｖ族元素を前記基板の構成Ｖ族
元素とは異なるものとし、前記電流阻止層の構成Ｖ族元
素を前記基板の構成Ｖ族元素と同一にするようにしたも
のである。
また本発明は上記構造の半導体レーザ装置の製造方法に
おいて、第１導電型半導体基板上に、第１導電型クラッ
ド層、活性層及び第２導電型クラッド層からなり上記基
板を構成するＶ族元素と異なるＶ族元素を含むダブルヘ
テロ接合構造部と、第２導電型コンタクト層とを有機金
属を用いた化学気相成長法により上記順に連続して成長
形成したのち、上記第２導電型コンタクト層上にエッチ
ングマスクを形成し、次いで上記マスクを用い前記コン
タクト層を選択エツチングし、且つ前記第２導電型クラ
ッド層をその途中まで選択エツチングして該クラッド層
にストライプ状の凸部を形成し、次いで前記マスクを残
したまま或いはマスクを除去したのち、前記ダブルヘテ
ロ接合構造部上及びコンタクト層の側面に有機金属を用
いた化学気相成長法により前記基板を構成するＶ族元素
と同じＶ族元素を含む電流阻止層を成長形成するように
した方法である。
（作用） 本発明によれば、段差を有する表面上に成長される電流
阻止層が基板と同一のＶ族元素から構成されるので、電
流阻止層は高品質の結晶状態で成長されることになる。
従って、光導波及び電流狭窄構造をＭＯＣＶＤ法を利用
して自己整合的に形成する。ことが可能となり、ＩｎＧ
ａＡ、ｇＰやＩ　ｎ　Ｇ　ａ　Ａ　Ｉ！　Ａ　ｓ等の格
子整合のための条件が厳格な混晶材料を使用した半導体
レーザの実現が可能となる。
（実施例） まず、実施例を説明する前に、本発明の基本原理につい
て説明する。
本発明者等は、半導体レーザを構成する各層の形成手法
として、原料に■族メチル系何機金属であるトリメチル
アルミニウム、トリメチルガリウム及びトリメタルイン
ジウム、Ｖ放水素化物であるアルシン及びホスフィンを
用いた大気圧未満の圧力下での有機金属熱分解を用い、
ＩｎＰ基板上に成長したＩｎＧａＡｎＧａＡｌＡｓ上ｎ
Ｐ上に＃乎＃＝段差を形成してこの上にＩｎＰ或いはＩ
　ｎＧａＡｌＡｓ上 基板上に成長したＩｎＧａＡノＰ若しくはＧａＡ、ｆｆ
Ａｓ上に　　　　　　　　段差を形成してこの上にＧａ
Ａ、ｉ？Ａｓ或いはＩｎＧａＡＪ：！Ｐを再成長する実
験とを繰返した。その結果、段差を形成したＧａＡノＡ
ｓ或いはＩｎＧａＡｉＰ上へのＧａＡ、＆ＡＳの再成長
は容易であったが、高品質のＩｎＧａＡｉＰの再成長は
困難であった。また、段差を形成したＩｎＰ或いは Ｉ　ｎＧａＡｌＡｓ上へのＩｎＰの再成長は容易であっ
たが、ＩｎＧａＡ、ｉ’Ａｓの再成長は困難であった。
これらの再成長層をＸ線回折により調べたところ、Ｉｎ
ＧａＡｉＰとＩｎＧａＡ、ｉ’Ａｓでは段差部と平坦部
では格子定数が大きく異なり、多数の転移が観測された
。
これらのＩｎＧａＡｉＰとＩｎＧａＡＪ！ＡｓｎＧａＡ
ｌＡｓ混晶長が困難なのは、次の理由によると考えられ
る。即ち、Ｉ　ｎＧａＡＧａＡｌＡｓするＩｎＰ、Ｇａ
Ｐ、Ａ、ｉ？Ｐの格子定数が、この混晶が格子整合しな
ければならないＧａＡｓの格子定数と大きく異なるり格
子定数が組成に対して敏感になるために、段差を有する
表面上にこの混晶を再成長した場合、段差部と平坦部と
の間の結晶成長のし方の相違がｆｉかの組成のずれを引
起こし、その結果大きな格子不整合に結付くからである
。また、ＩｎＧａＡ１Ａｓの段差上への再成長が困難で
あるのも同様の理由に基づくものと考えられる。一方、
格子整合しなければならない基板と同一の■族元素から
構成されるＩｎＰやＧａＡｌＡｓ等では、このような格
子整合上の問題がないので、適切な手法によれば、段差
上へも高品位の結晶が再現性良く成長可能であるものと
考えられる。
以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。
第１図は本発明の一実施例に係わる半導体レーザの概略
構造を示す断面図である。図中１１はｎ−ＧａＡｓ基板
であり、この基板１１上にはｎ−ＧａＡｓバッファ層１
２及びｎ−ＩｎＧａＰバッファ層１３が形成されている
。バッファ層１３上には、ｎ−ＩｎＧａＡｌ！Ｐクラッ
゛ド層１４゜ＩｎＧａＰ活性層１５及びｐ−１ｎＧａＡ
ノＰクラッド層Ｌ６．１７，１Ｂからなるダブルヘテロ
接合構造部が形成されている。ここで、クラッド層１７
は低Ａ、ｆ？組成であり、後述のエツチング停止層とし
て作用する。また、クラッド層１８はストライプ状に加
工されており、これによりｐクラッド層にストライプ状
リブが形成されている。クラッド層１８上には、ｐ−Ｉ
ｎＧａＡノＰコンタクト層１９及びｐ−ＧａＡｓコンタ
クト層２０が形成されている。
ダブルヘテロ接合構造部及びコンタクト層２０の側面に
は、ｎ−ＧａＡｓ電流阻止層２１が形成されている。コ
ンタクト層２０及び電流阻止層２１上には、ｐ−ＧａＡ
ｓコンタクト層２２が形成されている。
そして、コンタクト層２２の上面に金属電極２３が被着
され、基板１１の下面に金属電極２４が被着されている
。
この構造では、電流狭窄はコンタクト層２０と電流阻止
層２１により行われ、光導波はストライプ状のメサに形
成されたクラッド層１８により行われる。
なお、バッファ層１３はＧａＡｓ上に形成するＩｎＧａ
Ａ、ｆｆＰ系結晶の品質向上のためである。
また、コンタクト層（中間コンタクト層）１９は、クラ
ッド層１８とコンタクト層２０との間の電気抵抗の低減
を目的とするものであり、コンタクト層２０よりもバン
ドギャップが大きく、且つクラッド層１８よりもバンド
ギャップが小さいものであればよい。さらに、中間コン
タクト層１９のバンドギャップを、クラッド層１８及び
コンタクト層２０に接する部分でこれらと同様にし、ク
ラッド層１８がらコンタクト層２０まで徐々に変化させ
るようにしてもよい。
次に、上記構成の半導体レーザの製造方法について説明
する。
第２゛図　（ａ）〜（１’）は実施例レーザの製造工程
を示す断面図である。まず、原料としてメタル系■族有
機金属（トリメチルインジウム、トリメチルガリウム、
トリメチルアルミニウム）と、Ｖ放水素化物（アルシン
、ホスフィン）とを使用した大気圧未満の圧力下でのＭ
ＯＣＶＤ法により、第２図（ａ）に示す如く面方位（１
００）のｎ−ＧａＡｓ基板ｊｌ（Ｓｉドープ、３ｘ　ｔ
ｏ１８ｃＩｎ−３）上に厚さ０．５　　［μｍｌのｎ−
ＧａＡｓ第１バッファ層１２（Ｓｅドープ、３Ｘ　１０
１８ｎ−３）　、　厚さ０．５Ｅｔｔ　ｍ］のｎ−Ｉｎ
ＧａＰ第２バッファ層１３（Ｓｅドープ、３ｘ　１０１
８ｃ１１−３）　、　　厚さ１．５　　［μ７７Ｚ］の
ｎ−ＩｎＧａＡノ　　Ｐ第１クラッド０．５　　０．２
　　０．３ 層１３（Ｓｅドープ、ＩＸ　１０１８ｃ１１−３）　、
厚さ０．１［μ７１Ｌ］のＩｎ　　　Ｇａ　　　Ｐ活性
層１５．厚さ０．５　　０．５ ０、Ｉ　　　Ｃμ　ｍ　コ　　の　ｐ−Ｉｎ　　　　　
　　Ｇａ　　　　　　　Ａ、ｆｆ　　　　　　　ＰＯ，
５０，２０，３ 第２クラッド層１０（Ｍｇドープ、２×ｔｏ１８ｃＩ１
１−３）　。
エツチング停止層として作用する厚さ０．０２　［μ７
′ＩＬ］のｐ−１ｎＧａＡノ　　Ｐ第３クラッド０．５
　　０．４　　０．１ 層１７（Ｍｇドープ、２Ｘ　１０１８ｃＩＩ−３）　、
　　厚さ１．４［μ７７Ｚ］のｐ−ＩｎＧａＡノ　　Ｐ
第４０．５　　０．２　　０．３ クラッド層１８（Ｍｇドープ、２ｘ　１０１８ｃＩＩ−
３）　、中間コンタクト層としての厚さ０．０１　［μ
７１′Ｌ］のｐ−Ｉｎ　　　Ｇａ　　　Ａ、ｇ　　　Ｐ
第１コンタクト０．５　　０．４　　０．１ 層１９（Ｍｇドープ、２Ｘ　１０１８１０１８Ｃ及び厚
さ０．５Ｅμ７ｒＬ］のｐ−ＧａＡｓ第２コンタクト層
２０（Ｍｇドープ、２Ｘ　１０１８（１−３）を順次成
長してダブルヘテロウェハを形成した。続いて、第２コ
ンタクト層２０上に、シランガスの熱分解と写真蝕刻に
より幅５［μｍ］、厚さ０．１［μ７７Ｚ］のストライ
プ状に５ｉ０２膜２Ｇを形成した。
次いで、第２図（ｂ）に示す如く、５ｉ０２膜２６をマ
スクとして用い、ＧａＡｓの選択エッチャントにより第
２コンタクト層２０をエツチングして第１コンタクト層
１９を露出させ、幅３［μ７７１］のＧａＡｓのストラ
イプ状メサ２７を形成した。
次いで、第２図（ｃ）に示す如く、ＧａＡｓストライプ
状メサ２７をマスクとして用い、ＩｎＧａＡ、ｉ’Ｐの
選択エッチャントにより、第３クラッド層１７が露出す
るまで第１コンタクト層１９及び第゛４クラッド層１８
をエツチングして、ストライプ状メサ２８を形成した。
このウェハをＧａＡｓの選択エッチャントにて処理する
ことにより、第２コンタクト層２０をエツチングしてそ
の幅を狭くし、第２図（ｄ）に示す形状のストライプ状
メサ２９を形成した。なお、ＧａＡｓの選択エッチャン
トは、２８％アンモニア水、３５％過酸化水素水及び水
を１：３０：９の割合いで混合したものであり、２０［
’Ｃ］にて使用した。
また、ＩｎＧａＡノＰの選択エッチャントは、硫酸或い
は燐酸であり、４０〜１３０　　［’Ｃ］の温度にて使
用した。
次いで、トリメチルガリウムとアルシンを原料として使
用した減圧下でのＭＯＣＶＤ法により、第２図（０）に
示す如（ｎ−ＧａＡｓ電流阻止層２１（Ｍ　ｇドープ、
５ｘ　ｔ０１８ｉ−３）を厚さ０．５［μ７Ｉｌ］成長
した。このとき、成長は希釈ホスフィンガスを導入しつ
つ７００　　［’（ｌまで、＆？？ｍした後、ホスフィ
ンガス流をアルシンガス流に切換え、約１秒間待ＩＩ　
Ｌ、た後、トリメチルガリウム何機金属ガスを導入する
ことにより行った。その結果、前記５ｉ０２膜２６上に
はＧａＡｓの成長は全く見られず、第２図（ｅ）に示す
断面形状のウェハが得られた。
次いで、５ｉ０２膜２６を除去した後、第２図（ｒ）に
示す如＜、ＭＯＣＶＤ法により全面にｐ−ＧａＡｓ第３
コンタクト層２２（Ｍｇドープ。
５Ｘ　ｔｏ１８Ｃ１１−’　）を厚さ３［μｍ］成長し
た。その後、通常の電極付は工程により、第３コンタク
ト層２２上にＡ　ｕ　／　Ｚ　ｎ電極２３を基板１１の
下面にＡ　ｕ／Ｇ　ｅ電極２４を被着することによって
、前記第１図１ご示す構造のレーザ用ウェハを得た。
かくして得られたウェハをへき開して、共振器長２５０
［μＴＬ］のレーザ素子を作成したところ、しきい値電
流９０［ｍＡ］、微分量子効率片面当り２０［％］と良
好な特性が得られた。光出力は駆動電流に従って２０［
ｍＷ］以上まで直線的に増大し、キンクのない良好な電
流−光出力特性を示した。
また、遠視野像、近視野像共に単峰であり、良好なモー
ド制御が行われていることが判明した。
この゛ように本実施例によれば、電流狭窄構造及び光導
波構造を自己整合的に形成することができ、且つ電流阻
止層２１としてＧａＡｓを用いているので、段差のある
表面上にも電流阻止層２１を高品質の結晶状態で成長さ
せることができる。従って、光情報処理用光源として強
い要求のあるＩｎＧａＡｌ！Ｐを使用した場合にも、単
一の基本横モードと小さな非点収差を持ち、多量の外部
反射光の帰還下にても安定な動作を有する半導体レーザ
が再現性良く、しかも高い信頼性を合わせ持って実現で
きることになり、その有用性は絶大である。また、電極
２３が第３コンタクト層２２の平坦な面上に被着されて
いるので、コンタクト層２２と電極２３との接触抵抗を
十分小さくすることができ、且つ電極２３の変形を招く
こともない。このため、素子特性及び信頼性の向上をは
かり得る等の利点もある。
また、本実施例の製造方法によれば、通常問題となる種
々の困難が巧みに回避される。即ち、選択エツチングに
よる光導波路の形成と減圧下でのＭＯＣＶＤ法による電
流狭窄構造の作成は、高度な微細加工技術を用いること
なく、良好な再現性を提供する。また、実施例のように ＩｎＧａＡｉＰとＧａＡｓ　（ＧａＡ）Ａｓであっても
よい）とを組合わせて光導波及び電流狭窄構造を形成す
る場合、ＩｎＧａＡｉＰ及びＧａＡｓが同時に露出した
表面上への再成長が必要となるが、通常は昇温時におけ
るＰとＡｓの蒸発による結晶表面の損傷をＩ　ｎ　Ｇ　
ａ　ＡノＰ及びＧａＡｓの両者にて同時に抑制すること
は困難である。しかし、ここで採用した成長方法では、
ＧａＡｓ表面を５ｉ０２膜２６にて被覆しているために
、上記のような問題は生じず、Ｐ雰囲気下にて昇温する
ことにより良好な成長が達成される。さらに、この実施
例では、ストライプ状の５ｉ０２膜２６の幅５［μｍ］
に対して、第２コンタクト層２０の頂部の幅は３　［μ
ｍ］と狭められる。このため、ＧａＡｓ電流阻止層２１
の成長後の形状は前記第２図（ｆ’）に示すようなもの
となり、電流流路を形成する第２コンタクト層２０の周
辺が平坦であるので、その上への電極形成が容易になる
等の利点がある。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。例えば、前記第３コンタクト層２２を省略し、第３
図に示す如く第２コンタクト層２０上に電極２３を直接
被着するようにしてもよい。また、第３コンタクト層２
２の形成の代りに、第４図に示す如＜Ｚｎ等のＰ型ドー
パントの拡散或いはイオン注入によりＰ型拡散層４１を
形成するようにしてもよい。ここで、第４図の例は、前
記第２図（ｃ）における電流阻止層２１の成長の際に、
５ｉ０２膜２６を除去しておき、全面に電流阻止層２１
を形成し、電流狭窄すべき部分に上記拡散層４１を形成
したものである。
また、実施例ではｐ−１ｎＧａＡｉＰ第４クラッド層を
エツチングしてストライプ状リブを形成した後、ｐ−Ｇ
ａＡｓ第２コンタクト層を再エツチングしているが、こ
の再エツチング工程は必ずしも必要でない。また、ｐ−
ＩｎＧａＡｓＰからなる第２〜第４クラッド層は、単一
の層で形成することも可能である。さらに、 ｐ−ＩｎＧａＡノＰ第１コンタクト層（中間コンタクト
層）は必ずしも用いなくてもよい。
また、本発明は実施例で述べた以外の材料を利用したレ
ーザにも同様に適用することができる。
例えば、ＧａＡｓを基板としたＧａＡノＡＳ。
ＩｎＧａＡｓＰ、或いはＩｎＰを基板としたＩｎＧａＡ
、７？Ａｓ、ｊ、ｎＧａＡｓＰを使用したレーザ等が考
えられる。さらに、実施例では第１導電型をｎ型、第２
導電型をｐ型としたが、これらを逆にしてもよいのは勿
論のことである。その他、本発明の要旨を逸脱しない範
囲で、種々変形して実施することができる。
［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、第２導電型クラッ
ド層のストライプ状凸部のように段差をａする表面上に
成長される電流阻止層を基板と同じＶ族元素から構成し
ているので、電流狭窄構造と光導波構造とを自己整合的
に形成しながらも、電流阻止層を高品質の結晶状態で成
長させることができる。このため、ＩｎＧａＡ、ｆ７Ｐ
やＩｎＧａＡノＡｓ等の格子整合のための条件が厳格な
混晶材料を使用したにも拘らず、単一の基本横モードを
有する信頼性の高い半導体レーザが実現されることにな
り、光情報処理用光源等として極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例に係わる半導体レーザの素子
構造を示す断面図、第２図（ａ）〜（「）は上記実施例
レーザの製造工程を示す断面図、第３図及び第４図はそ
れぞれ変形例を示す断面図、第５図は従来レーザの素子
構造を示す断面図である。 １ｌ−ｎ−ＧａＡｓ基板、１２−ｎ−Ｇ　ａ　Ａ　ｓバ
フフッ層、１３・・・ｎ−１ｎＧａＰバッファ層、１４
・・・ｎ−１ｎＧａＡノＰクラッド層（第１導電型クラ
ッド層）　、■５−Ｉ　ｎＧａＰ活性層、１６　、１７
　、　ｌ　８−・・ｐ−１ｎＧａＡｉＰクラッド層（第
２導電型クラッド層）　、１９−ｐ−１ｎＧａＡＪＰ：
＋ンタクト層、２０．２２−＝　ｐ−Ｇ　ａ　Ａ　ｓコ
ンタクト層、２１−・・ｎ−ＧａＡｓ電流阻止層、２３
．２４−・・電極、２　Ｇ　−・・５ｉ０２膜。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）第１導電型半導体基板と、第１導電型クラッド層
    、活性層及びストライプ状の凸部を有した第２導電型ク
    ラッド層からなり、上記半導体基板上に形成されたダブ
    ルヘテロ接合構造部と、このダブルヘテロ接合構造部上
    に第２導電型クラッド層の凸部の少なくとも一部を除い
    て形成された電流阻止層とを具備し、光導波及び電流狭
    窄を行う半導体レーザ装置において、前記基板、ダブル
    ヘテロ接合構造部及び電流阻止層の構成材料はそれぞれ
    III−Ｖ族化合物半導体であり、前記ダブルヘテロ接合
    構造部は前記基板を構成するＶ族元素とは異なるＶ族元
    素を含み、前記電流阻止層は基板と同一のＶ族元素を含
    むことを特徴とする半導体レーザ装置。
  2. （２）前記基板がＧａＡｓ、前記ダブルヘテロ接合構造
    部がＩｎ＿ｘＧａ＿１＿−＿ｘ＿−＿ｙＡｌ＿ｙＰ（０
    ≦ｙ≦１）前記電流阻止層がＧａ＿１＿−＿ｚＡｌ＿ｚ
    Ａｓ（０≦ｚ≦１）である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装置。
  3. （３）前記基板がＩｎＰ、前記ダブルヘテロ接合構造部
    がＩｎ＿ｘＧａ＿１＿−＿ｘ＿−＿ｙＡｌ＿ｙＡｓ（０
    ≦ｙ≦１）、前記電流阻止層がＩｎＰであることを特徴
    とする特許請求の範囲第１項記載の半導体レーザ装置。
  4. （４）前記第２導電型クラッド層及び電流阻止層上に、
    第２導電型コンタクト層を設けてなることを特徴とする
    特許請求の範囲第１項記載の半導体レーザ装置。
  5. （５）前記コンタクト層と第２導電型クラッド層との間
    に、該コンタクト層よりもバンドギャップが大きく、該
    クラッド層よりもバンドギャップが小さい少なくとも一
    層の第２導電型中間コンタクト層を設けてなることを特
    徴とする特許請求の範囲第４項記載の半導体レーザ装置
    。
  6. （６）前記中間コンタクト層は、前記コンタクト層に近
    い方でそのバンドギャップが小さく、前記第２導電型ク
    ラッド層に近い方でそのバンドギャップが大きく、且つ
    その間でバンドギャップが徐々に変化するものであるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の半導体レー
    ザ装置。
  7. （７）III−Ｖ族化合物半導体材料からなる半導体レー
    ザ装置の製造方法において、第１導電型半導体基板上に
    、第１導電型クラッド層、活性層及び第２導電型クラッ
    ド層からなり上記基板を構成するＶ族元素と異なるＶ族
    元素を含むダブルヘテロ接合構造部と、第２導電型コン
    タクト層とを有機金属を用いた化学気相成長法により上
    記順に連続して成長形成する工程と、上記第２導電型コ
    ンタクト層上にエッチングマスクを形成する工程と、次
    いで上記マスクを用い前記コンタクト層を選択エッチン
    グし、且つ前記第２導電型クラッド層をその途中まで選
    択エッチングして該クラッド層にストライプ状の凸部を
    形成する工程と、次いで前記マスクを残したまま或いは
    マスクを除去したのち、少なくとも前記ダブルヘテロ接
    合構造部上及びコンタクト層の側面に有機金属を用いた
    化学気相成長法により前記基板を構成するＶ族元素と同
    じＶ族元素を含む電流阻止層を成長形成する工程とを含
    むことを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
  8. （８）前記電流阻止層を成長形成する際に前記マスクを
    残しておき、前記電流阻止層を形成した後に該マスクを
    除去し、次いで前記コンタクト層及び電流阻止層上に有
    機金属を用いた化学気相成長法により再び第２導電型コ
    ンタクト層を成長形成することを特徴とする特許請求の
    範囲第７項記載の半導体レーザ装置の製造方法。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6490584A (en) * 1987-10-01 1989-04-07 Nec Corp Algainp visible semiconductor light emitting element
JPH0195584A (ja) * 1987-10-08 1989-04-13 Sanyo Electric Co Ltd 半導体レーザの製造方法
US4893313A (en) * 1988-03-14 1990-01-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor laser device which has a double-hetero structure having an optimal layer thickness
US5029175A (en) * 1988-12-08 1991-07-02 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor laser
JPH03206679A (ja) * 1990-01-08 1991-09-10 Nec Corp 半導体レーザー
US5304507A (en) * 1992-01-14 1994-04-19 Nec Corporation Process for manufacturing semiconductor laser having low oscillation threshold current
US5408488A (en) * 1993-07-09 1995-04-18 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor laser device
US5495493A (en) * 1993-01-20 1996-02-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor laser device
US6707834B2 (en) 2001-06-26 2004-03-16 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor laser device and process for producing the same

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62166586A (ja) * 1986-01-20 1987-07-23 Nec Corp 半導体発光素子とその製造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62166586A (ja) * 1986-01-20 1987-07-23 Nec Corp 半導体発光素子とその製造方法

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6490584A (en) * 1987-10-01 1989-04-07 Nec Corp Algainp visible semiconductor light emitting element
JPH0195584A (ja) * 1987-10-08 1989-04-13 Sanyo Electric Co Ltd 半導体レーザの製造方法
US4893313A (en) * 1988-03-14 1990-01-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor laser device which has a double-hetero structure having an optimal layer thickness
US5036521A (en) * 1988-03-14 1991-07-30 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor laser device
US5029175A (en) * 1988-12-08 1991-07-02 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor laser
JPH03206679A (ja) * 1990-01-08 1991-09-10 Nec Corp 半導体レーザー
US5304507A (en) * 1992-01-14 1994-04-19 Nec Corporation Process for manufacturing semiconductor laser having low oscillation threshold current
US5495493A (en) * 1993-01-20 1996-02-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor laser device
US5408488A (en) * 1993-07-09 1995-04-18 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor laser device
EP0650235B1 (en) * 1993-10-20 1997-08-13 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor laser device
US6707834B2 (en) 2001-06-26 2004-03-16 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor laser device and process for producing the same

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