JPS6220392A - 半導体レ−ザ素子 - Google Patents
半導体レ−ザ素子Info
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- JPS6220392A JPS6220392A JP60160941A JP16094185A JPS6220392A JP S6220392 A JPS6220392 A JP S6220392A JP 60160941 A JP60160941 A JP 60160941A JP 16094185 A JP16094185 A JP 16094185A JP S6220392 A JPS6220392 A JP S6220392A
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- stripe
- gaas
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- H01S5/20—Structure 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
- H01S5/22—Structure 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
- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2231—Buried stripe structure with inner confining structure only between the active layer and the upper electrode
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- H01S5/2081—Methods of obtaining the confinement using special etching techniques
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- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/323—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
- H01S5/32308—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm
- H01S5/32316—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm comprising only (Al)GaAs
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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】
く技術分野〉
本発明は半導体レーザ素子に関するもので、特にレーザ
発振の横モード制御、閾値電流の低減及び長寿命化に有
効な構造を有し、ＭＢＥ（分子線エピタキシー）法ある
いはＭＯ−ＣＶＤ（有機金属気相成長）法等の新しい超
薄層成長技術を利用して製造可能な半導体レーザの素子
構造に関するものである。
発振の横モード制御、閾値電流の低減及び長寿命化に有
効な構造を有し、ＭＢＥ（分子線エピタキシー）法ある
いはＭＯ−ＣＶＤ（有機金属気相成長）法等の新しい超
薄層成長技術を利用して製造可能な半導体レーザの素子
構造に関するものである。
〈従来技術〉
近年、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法あるいは有機金
属を用いた気相成長（ＭＯ−ＣＶＤ ）法などの薄膜単
結晶成長技術の進歩は著しく、これらの成長技術を用い
ればＩＯＡ程度の極めて薄いエピタキシャル成長層を得
ることが可能となってきている。このような製造技術の
進歩（ｄ、半導体レーザにおいても従来の液相エピタキ
シャル成長法（Ｔ、ＰＥ）では製作が困難であった極め
て薄い層を有する素子構造に基く新しい効果を利用した
レーザ素子の製作を可能としだ。その代表的なものは量
子井戸（ＱｕａｕｔｕｍＷｅｌｌ ；略してＱＷ）！’
−ザである。このＱＷレーザは従来の二重へテロ接合（
Ｄ Ｈ）レーザでは数百Ａ以上あった活性層厚を１００
Ａ程度あるいはそれ以下とすることによって、活性層中
に量子化準位が形成されることを利用しており、従来の
ＤＨレーザに比べて閾値電流が下がる、温度特性が良い
、あるいは過渡特性に優れている等の数々の利点を有し
ている。これに関する参考文献としては次のようなもの
がある０ １） Ｗ、Ｔ、Ｔｓａｎｇ、Ａｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔ
ｔｅｒｓ、ｖｏｌ、３９゜ＮＯ，１０ｐｐ、７８６（１
９８１）。
属を用いた気相成長（ＭＯ−ＣＶＤ ）法などの薄膜単
結晶成長技術の進歩は著しく、これらの成長技術を用い
ればＩＯＡ程度の極めて薄いエピタキシャル成長層を得
ることが可能となってきている。このような製造技術の
進歩（ｄ、半導体レーザにおいても従来の液相エピタキ
シャル成長法（Ｔ、ＰＥ）では製作が困難であった極め
て薄い層を有する素子構造に基く新しい効果を利用した
レーザ素子の製作を可能としだ。その代表的なものは量
子井戸（ＱｕａｕｔｕｍＷｅｌｌ ；略してＱＷ）！’
−ザである。このＱＷレーザは従来の二重へテロ接合（
Ｄ Ｈ）レーザでは数百Ａ以上あった活性層厚を１００
Ａ程度あるいはそれ以下とすることによって、活性層中
に量子化準位が形成されることを利用しており、従来の
ＤＨレーザに比べて閾値電流が下がる、温度特性が良い
、あるいは過渡特性に優れている等の数々の利点を有し
ている。これに関する参考文献としては次のようなもの
がある０ １） Ｗ、Ｔ、Ｔｓａｎｇ、Ａｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔ
ｔｅｒｓ、ｖｏｌ、３９゜ＮＯ，１０ｐｐ、７８６（１
９８１）。
２） Ｎ、に、Ｄｕｔｔａ、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ
ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ、ｖｏｌ、５３．Ｎｏ、
１１．ｐｐ、７２１１（１９８２）。
ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ、ｖｏｌ、５３．Ｎｏ、
１１．ｐｐ、７２１１（１９８２）。
３） Ｈ，Ｉｗａｍｕｒａ、Ｔ、５ａｋｕ、Ｔ、ｌ５
ｈｉｂａｓｈｊ。
ｈｉｂａｓｈｊ。
Ｋ、０ｔｓｕｋａ、ＹＪ（ｏｒｉｋｏｓｈｉ、Ｅｌｅｃ
ｔｒｎｎｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ、ｖｏｌ、１９．Ｎｏ、
５．ｐｐ、１８０（１９８３）。
ｔｒｎｎｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ、ｖｏｌ、１９．Ｎｏ、
５．ｐｐ、１８０（１９８３）。
このように、ＭＢＥ法やＭＯ−ＣＶＤ法などの薄膜単結
晶成長技術を用いるととにより、新しい多層構造を有す
る高性能半導体レーザの実用化への道が開けてきた。
晶成長技術を用いるととにより、新しい多層構造を有す
る高性能半導体レーザの実用化への道が開けてきた。
一方、従来の半導体レーザも多くの改良が積み重ねられ
て実用化に至っているが、その中の重要な要素として横
モードの安定化がある。ストライプ状の電極を形成する
ことにより電流のみを制限した初期の電極ストライプ型
半導体レーザにおいては、レーザ発振の閾値電流のわず
か上の電流領域ではストライプ直下の活性領域でのみ発
振に必要な利得が損失を上まわるので零次あるいは基本
横モードで発振する。しかし駆動電流を増加していくと
活性層への注入キャリアはしだいにストライプ領域の両
側へ拡がるだめ、高利得領域が広がり、横モードの拡が
りや高次横モード発振を招く。
て実用化に至っているが、その中の重要な要素として横
モードの安定化がある。ストライプ状の電極を形成する
ことにより電流のみを制限した初期の電極ストライプ型
半導体レーザにおいては、レーザ発振の閾値電流のわず
か上の電流領域ではストライプ直下の活性領域でのみ発
振に必要な利得が損失を上まわるので零次あるいは基本
横モードで発振する。しかし駆動電流を増加していくと
活性層への注入キャリアはしだいにストライプ領域の両
側へ拡がるだめ、高利得領域が広がり、横モードの拡が
りや高次横モード発振を招く。
このような横モードの不安定性と駆動電流依存性は駆動
電流とレーザ出力の直線性を悪化させパルス電流により
変調を行なった場合、レーザ出力に不安定な変動を生じ
信号対雑音比を劣化させる。
電流とレーザ出力の直線性を悪化させパルス電流により
変調を行なった場合、レーザ出力に不安定な変動を生じ
信号対雑音比を劣化させる。
寸だ出力光の指向性を不安定にするのでレーザ出力を光
ファイバ等の光学系に効率よく安定に導くことを困難に
ｌ−るなど実用上多くの障害があった。
ファイバ等の光学系に効率よく安定に導くことを困難に
ｌ−るなど実用上多くの障害があった。
この点に関して、電流のみでなく光も横方向に閉じ込め
ることにより横モードを安定化させる多くの構造がＬＰ
Ｅ法により作製したＧａＡＡＡｓ系及びＩｎＧａＡｓＰ
系の半導体レーザについて提案されてきた。しかしなが
らこれらの構造の多くは溝、メサあるいは段差加工した
基板上にＬＰＥの特殊性を利用して製作するものが多い
。代表例として、例えばｃｓｐレーザ（Ｋ、Ａｉｋｉ
、Ｍ、Ｎａｋａｍｕｒ ａ。
ることにより横モードを安定化させる多くの構造がＬＰ
Ｅ法により作製したＧａＡＡＡｓ系及びＩｎＧａＡｓＰ
系の半導体レーザについて提案されてきた。しかしなが
らこれらの構造の多くは溝、メサあるいは段差加工した
基板上にＬＰＥの特殊性を利用して製作するものが多い
。代表例として、例えばｃｓｐレーザ（Ｋ、Ａｉｋｉ
、Ｍ、Ｎａｋａｍｕｒ ａ。
Ｔ、Ｋｕｒｏｄａ、ａｎｄ Ｊ、Ｕｍｅｄａ、Ａｐｐ
ｌｉｅｄ ＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ、ｖｏｌ 、
３０．Ｎｏ、１．２．ｐｐ、６４９（１９７７） ）
。
ｌｉｅｄ ＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ、ｖｏｌ 、
３０．Ｎｏ、１．２．ｐｐ、６４９（１９７７） ）
。
ＣＤＨレーザ（Ｄ、Ｂｏｔｅｚ、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈ
ｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ、ｖｏｌ 、３３．ＰＩ）、
８７２（１，９７８） ） 、Ｔ Ｓレーザ（Ｔ、Ｓｕ
ｇｉｎｏ、Ｍ、Ｗａｄａ、Ｈ，５ｈｉｒｎｉｚｕ、に、
Ｉｔｏｈ、ａｎｄｌ、Ｔｅｒａｍｏｔｏ、Ａｐｐｌｉｅ
ｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｙｓ。
ｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ、ｖｏｌ 、３３．ＰＩ）、
８７２（１，９７８） ） 、Ｔ Ｓレーザ（Ｔ、Ｓｕ
ｇｉｎｏ、Ｍ、Ｗａｄａ、Ｈ，５ｈｉｒｎｉｚｕ、に、
Ｉｔｏｈ、ａｎｄｌ、Ｔｅｒａｍｏｔｏ、Ａｐｐｌｉｅ
ｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｙｓ。
Ｖｏｌ、３４．Ｎｏ、４．（１９７９） ） 等はい
ずれも液相成長の成長速度の異方性を利用することによ
って製作される構造である。従って、これらの構造の大
半は成長速度が等方性を呈するＭＢＥ法やＭＯ−ＣＶＤ
法などの成長法をもってしては製作不可能なものである
。
ずれも液相成長の成長速度の異方性を利用することによ
って製作される構造である。従って、これらの構造の大
半は成長速度が等方性を呈するＭＢＥ法やＭＯ−ＣＶＤ
法などの成長法をもってしては製作不可能なものである
。
第３図はＭＢＥ法により作製された従来のＧａＡｔＡｓ
系横モード安定化半導体レーザの断面図である。ｎ−Ｇ
ａＡｓ基板１上にｎ−ＧａＡｓバッファ層１’ 、 ｎ
−Ｇａ ｏ、７Ａｔｏ、３Ａ ｓクラッド層２．ｎ−
ＧａＡｓ活性層３ ＋ ｐＧ ａ ｏ、Ｉ Ａ ｔｏ、
３ Ａ ８クラッド層４゜ｐ−ＧａＡｓキャップ層５を
ＭＢＥ法により連続成長した後、Ａｔ／Ｚｎ／Ａｕを順
次蒸着して電極層２０とし、これをフォトリソグラフィ
法によりストライプ状に残してエツチングのマスクとし
て利用しＡｒ＋イオンビームエツチングによりストライ
プ部１０以外の両側半導体層をクラッド層４が約０．３
μｍの厚さと々るまでエツチングして光導波路を形成す
る。電極２０を合金化した後、ストライプ部１０以外に
Ｓ ｉ ０２膜６を形成しさらに９側にＧ、ｒ／Ａｕ電
極８゜ｎ側にＡｕＧｅ／Ｎｉ電極７を形成してレーザ素
子とする。このようにして作製した半導体レーザは比較
的安定な特性を示すが、光導波路に作り付けられる屈折
率差の大きさはＡ、＋イオンピーーー・チングのエツチ
ング深さの精度によって決定されるだめ制御が困難で、
基本横モード発振を再現性良く得難いあるいは高出力化
するだめに屈折率差を小さくしようどする際に制御が困
難であるといった欠点を有していた。
系横モード安定化半導体レーザの断面図である。ｎ−Ｇ
ａＡｓ基板１上にｎ−ＧａＡｓバッファ層１’ 、 ｎ
−Ｇａ ｏ、７Ａｔｏ、３Ａ ｓクラッド層２．ｎ−
ＧａＡｓ活性層３ ＋ ｐＧ ａ ｏ、Ｉ Ａ ｔｏ、
３ Ａ ８クラッド層４゜ｐ−ＧａＡｓキャップ層５を
ＭＢＥ法により連続成長した後、Ａｔ／Ｚｎ／Ａｕを順
次蒸着して電極層２０とし、これをフォトリソグラフィ
法によりストライプ状に残してエツチングのマスクとし
て利用しＡｒ＋イオンビームエツチングによりストライ
プ部１０以外の両側半導体層をクラッド層４が約０．３
μｍの厚さと々るまでエツチングして光導波路を形成す
る。電極２０を合金化した後、ストライプ部１０以外に
Ｓ ｉ ０２膜６を形成しさらに９側にＧ、ｒ／Ａｕ電
極８゜ｎ側にＡｕＧｅ／Ｎｉ電極７を形成してレーザ素
子とする。このようにして作製した半導体レーザは比較
的安定な特性を示すが、光導波路に作り付けられる屈折
率差の大きさはＡ、＋イオンピーーー・チングのエツチ
ング深さの精度によって決定されるだめ制御が困難で、
基本横モード発振を再現性良く得難いあるいは高出力化
するだめに屈折率差を小さくしようどする際に制御が困
難であるといった欠点を有していた。
更に、この半導体レーザの大きな欠点として、放熱を良
くするために成長層側を例えばＣｕ等の放熱板にＩｎ等
のろう材を用いてマウントするとストライプ部１０を除
いた領域で活性層３とマウント面との距離が／１ｍ以ド
と極め−Ｃ小さくなる。
くするために成長層側を例えばＣｕ等の放熱板にＩｎ等
のろう材を用いてマウントするとストライプ部１０を除
いた領域で活性層３とマウント面との距離が／１ｍ以ド
と極め−Ｃ小さくなる。
このような場＠にし１、イ）う月が１凝固ｔ７てからの
温度降下にともなう熱収縮により活１／１領１或に人き
々応力がυ（１わるため、素子寿命が短く寿、−３て［
１，１う（Ｔ、Ｈａｙａｋａｗａ他、Ａｐｐｌ 、Ｐｈ
ｙｓ、Ｔ、ｅｔｔ、ｖｏｌ。
温度降下にともなう熱収縮により活１／１領１或に人き
々応力がυ（１わるため、素子寿命が短く寿、−３て［
１，１う（Ｔ、Ｈａｙａｋａｗａ他、Ａｐｐｌ 、Ｐｈ
ｙｓ、Ｔ、ｅｔｔ、ｖｏｌ。
４２、Ｔ１．２３（１９８３）、）。また、このレーザ
゛ではストライブ部１０と子゛れ以外の部分で活１４１
層とマウント面との距離が異なるため、これらの部分の
境界領域で更に大きな応υが加わり、更に劣化を促進す
る。
゛ではストライブ部１０と子゛れ以外の部分で活１４１
層とマウント面との距離が異なるため、これらの部分の
境界領域で更に大きな応υが加わり、更に劣化を促進す
る。
〈発明の［１的〉
本発明は、以上のような問題点に鑑み、ＭＢＥ法あるい
はＭＯ−ＣＶＤ法の層Ｊ＝制御ｉ牛を活用して低閾値で
横モードが安定化され、かつに寿命を有する半導体レー
ザの素子構造を提供することを目的と−する。
はＭＯ−ＣＶＤ法の層Ｊ＝制御ｉ牛を活用して低閾値で
横モードが安定化され、かつに寿命を有する半導体レー
ザの素子構造を提供することを目的と−する。
〈発明の構成〉
上記目的を達成するだめに、本発明の半カ体し−ザ素−
ｒ律１１、エツチング停止り及び表面保護用薄膜層を利
用し７て、横モードを安定化するとともに、メ”リー型
を有するストライブ上）ｊｉのメサ部以外の領域で選択
的に埋め込み成長を行うととにより素子表面を平４１ｉ
化１７で、ストライブ部を含む全領域で活性層とマウン
ト面どの距離を１７ｚｍ以上隔てでほぼ一定とするどと
により、活性層・＼導入さハ２る応力の低減化を図−〕
だことを特徴とする。
ｒ律１１、エツチング停止り及び表面保護用薄膜層を利
用し７て、横モードを安定化するとともに、メ”リー型
を有するストライブ上）ｊｉのメサ部以外の領域で選択
的に埋め込み成長を行うととにより素子表面を平４１ｉ
化１７で、ストライブ部を含む全領域で活性層とマウン
ト面どの距離を１７ｚｍ以上隔てでほぼ一定とするどと
により、活性層・＼導入さハ２る応力の低減化を図−〕
だことを特徴とする。
〈実施例〉
第１図’ （Ａ）（Ｂ） （Ｃ）は本発明の１実施例を
示す半導体レーザ素子の製造Ｔ作図である。
示す半導体レーザ素子の製造Ｔ作図である。
第１図（Ａ）に示す如く、ｎ−ＧａＡｓ基板１１−）−
に厚さ０．５μｍのｎ−ＧａＡｓバノノア層１１′、厚
さ１．．０／ｌｒｎのｎ−Ａｌｏ、５ Ｇ ａ ｏ、５
Ａ ８クラッド層１２゜厚さ０．０７７ｚｍのノンド
ープ活性層１３．厚さ０２１／ｒｎのＰ−Ａ ］ ｏ、
、ｉＧａ、 ｏ、５Ａ ｓクラッド層１４．厚さ０．０
０５７ｚｍのＰ−Ｇａ、Ａｓ エツチング停Ｗ層１５．
厚さ１．５１！ｍのＰ Ａ、 １０−５Ｇ ａ ｏ、
ｓ Ａ ｓクラッド層１６．厚さ０．５μｍのＰ−Ｇａ
Ａｓキャップ層１７を順次ＭＢＥ法により連続成長１７
てダブルへテロ接合型のレーザ発振用多層結晶構造を形
成する。次に、プラズマＣＶＤ法により、ギャノゾ層１
７トにＳｉ３Ｎ４膜１８を形成し、第１図（Ｂ ）に示
−す如くフォトレジスト１９をフォトリングラフィ法に
よりＳ ｉ ３ Ｎ４膜１８上にストライブ状に形成１
７た後、例えばＩ（ＣＩによりＳｉ３Ｎ４膜１８をスト
ライブ状に成形し、次に例えば硫酸系のエツチング液と
１７てＨ２Ｓｏ４ ：Ｈ２０□：Ｈ２０＝１０：１：１
の溶液を用いてに記多層結晶のストライブ以外の両側部
分を約１１ｔｍの深さまでエツチングする。更に、Ｇａ
Ａ、ｓはエツチングせずＡ １ ｏ、５ Ｇ ａｏ、５
Ａ ８を選択的にエツチングするフッ酸（ＨＦ）溶液
により、ストライプ部以外の残りのＰ−Ａ ｌ ｏ、５
Ｇ ａ ｏ、ｒｉ Ａ ｓをＧａＡｓエツチング停止
層１５に達する寸でエツチング除去する。
に厚さ０．５μｍのｎ−ＧａＡｓバノノア層１１′、厚
さ１．．０／ｌｒｎのｎ−Ａｌｏ、５ Ｇ ａ ｏ、５
Ａ ８クラッド層１２゜厚さ０．０７７ｚｍのノンド
ープ活性層１３．厚さ０２１／ｒｎのＰ−Ａ ］ ｏ、
、ｉＧａ、 ｏ、５Ａ ｓクラッド層１４．厚さ０．０
０５７ｚｍのＰ−Ｇａ、Ａｓ エツチング停Ｗ層１５．
厚さ１．５１！ｍのＰ Ａ、 １０−５Ｇ ａ ｏ、
ｓ Ａ ｓクラッド層１６．厚さ０．５μｍのＰ−Ｇａ
Ａｓキャップ層１７を順次ＭＢＥ法により連続成長１７
てダブルへテロ接合型のレーザ発振用多層結晶構造を形
成する。次に、プラズマＣＶＤ法により、ギャノゾ層１
７トにＳｉ３Ｎ４膜１８を形成し、第１図（Ｂ ）に示
−す如くフォトレジスト１９をフォトリングラフィ法に
よりＳ ｉ ３ Ｎ４膜１８上にストライブ状に形成１
７た後、例えばＩ（ＣＩによりＳｉ３Ｎ４膜１８をスト
ライブ状に成形し、次に例えば硫酸系のエツチング液と
１７てＨ２Ｓｏ４ ：Ｈ２０□：Ｈ２０＝１０：１：１
の溶液を用いてに記多層結晶のストライブ以外の両側部
分を約１１ｔｍの深さまでエツチングする。更に、Ｇａ
Ａ、ｓはエツチングせずＡ １ ｏ、５ Ｇ ａｏ、５
Ａ ８を選択的にエツチングするフッ酸（ＨＦ）溶液
により、ストライプ部以外の残りのＰ−Ａ ｌ ｏ、５
Ｇ ａ ｏ、ｒｉ Ａ ｓをＧａＡｓエツチング停止
層１５に達する寸でエツチング除去する。
次に、ストライブ−Ｈのフォトレジスト１９を除去Ｉ７
、第１図（Ｃ）に示すように液相成長法により、Ｓｉ３
Ｎ４膜１８でマスクされたストライプ部以外の領域にｎ
−Ａ Ｉ 、Ｂ Ｇ ａ ＯＪ Ａ ｓ埋め込み層２０
を２７ｏｎ成長する。この際、ストライプ部以外の表面
に露出１７ているＧａＡｓエツチング停止層１５は液相
成長開始時点でＧａ融液中にメルトバックされ表面保護
層と１７で働くため、Ａｌｏ。５Ｇａｏ、５Ａｓクラッ
ド層１４Ｌに良質のＡ １ ｏ、ａ Ｇａ、 ｏ、２
Ａｓ埋め込み層２０を液相成長するととができる。最後
に、ストライブ上の５１３Ｎ４膜１８を除去してキャッ
プ層１７及び埋め込み層２０に全面にｐ側のＡｕ／Ｚｎ
電極２１ 、 ＧａＡｓ基板１１の裏面にｎ側のＡｕＧ
ｅ／Ｎｉ電極２２を形成し、さらに共振端面を襞間形成
してレーザ素子とする。
、第１図（Ｃ）に示すように液相成長法により、Ｓｉ３
Ｎ４膜１８でマスクされたストライプ部以外の領域にｎ
−Ａ Ｉ 、Ｂ Ｇ ａ ＯＪ Ａ ｓ埋め込み層２０
を２７ｏｎ成長する。この際、ストライプ部以外の表面
に露出１７ているＧａＡｓエツチング停止層１５は液相
成長開始時点でＧａ融液中にメルトバックされ表面保護
層と１７で働くため、Ａｌｏ。５Ｇａｏ、５Ａｓクラッ
ド層１４Ｌに良質のＡ １ ｏ、ａ Ｇａ、 ｏ、２
Ａｓ埋め込み層２０を液相成長するととができる。最後
に、ストライブ上の５１３Ｎ４膜１８を除去してキャッ
プ層１７及び埋め込み層２０に全面にｐ側のＡｕ／Ｚｎ
電極２１ 、 ＧａＡｓ基板１１の裏面にｎ側のＡｕＧ
ｅ／Ｎｉ電極２２を形成し、さらに共振端面を襞間形成
してレーザ素子とする。
寸だ、第２図に示すように活性層を厚さ６０Ａのノンド
ープＧ ａ、 Ａ ｓ量子井戸３２としどれを、量子井
ｐから離れるに従って線型にＡ１混晶比が増加するノン
ドープＡＩＸＧａｒｘＡｓ（ｘ＝０．２−＋０．５）か
ら成るＧ ＲＩ Ｎ （ｇｒａｄｅｄ ｔｎｄｅｘ
）層３１．３３で挟設したＧ ＲＩ Ｎ−８ＣＨ（ｇｒ
ａｄｅｄ １ｎｄｅｘｓｅｐａｒａｔｅ ｅｏｎｆｉ
ｎｅｍｅｎｔ ）型レーザに適用するととにより、１０
ｍＡ以下の低閾値動作が可能となる。更に、活性領域近
傍の構造については光ガイドを具備１７だ構造で光ガイ
ド層中にエツチング停止層を設けた構造あるいは活性層
に多重量子井戸を用いる構造も可能である。
ープＧ ａ、 Ａ ｓ量子井戸３２としどれを、量子井
ｐから離れるに従って線型にＡ１混晶比が増加するノン
ドープＡＩＸＧａｒｘＡｓ（ｘ＝０．２−＋０．５）か
ら成るＧ ＲＩ Ｎ （ｇｒａｄｅｄ ｔｎｄｅｘ
）層３１．３３で挟設したＧ ＲＩ Ｎ−８ＣＨ（ｇｒ
ａｄｅｄ １ｎｄｅｘｓｅｐａｒａｔｅ ｅｏｎｆｉ
ｎｅｍｅｎｔ ）型レーザに適用するととにより、１０
ｍＡ以下の低閾値動作が可能となる。更に、活性領域近
傍の構造については光ガイドを具備１７だ構造で光ガイ
ド層中にエツチング停止層を設けた構造あるいは活性層
に多重量子井戸を用いる構造も可能である。
上記実施例では埋め込み層の成長に液相成長法を用いた
が、Ａｓ分子線を照射しながら基板を加熱してＧａＡｓ
を選択的に除去してからＭＢＥ成長を行うとか気相エツ
チングを併用したＭＯ−ＣＶＤ法を用いる等の方法を用
いることも可能である。
が、Ａｓ分子線を照射しながら基板を加熱してＧａＡｓ
を選択的に除去してからＭＢＥ成長を行うとか気相エツ
チングを併用したＭＯ−ＣＶＤ法を用いる等の方法を用
いることも可能である。
まだ、レーザ発振用多層結晶の成長もＭＯ−ＣＶＤ法等
の適用が可能でありＭＢＥ法に限定されるものではない
。
の適用が可能でありＭＢＥ法に限定されるものではない
。
上記実施例に示す半導体レーザ素子においては、エツチ
ング停止層１５を設けたことにより、ｐクラッド層１４
の層厚を制御するだけで接合に水平方向の等側屈折率分
布を制御し基本横モード発振を得ることができる。これ
は、ＭＢＥ法あるいはＭＯ−ＣＶＤ法といった結晶成長
法を用いることによりＩＯＡ以下の精度まで極めて正確
に制御することができるためである。捷だ、このエツチ
ング停止層はその厚みを２００Ａ程度以下とすることに
より、光学的損失も低く抑えることができる。
ング停止層１５を設けたことにより、ｐクラッド層１４
の層厚を制御するだけで接合に水平方向の等側屈折率分
布を制御し基本横モード発振を得ることができる。これ
は、ＭＢＥ法あるいはＭＯ−ＣＶＤ法といった結晶成長
法を用いることによりＩＯＡ以下の精度まで極めて正確
に制御することができるためである。捷だ、このエツチ
ング停止層はその厚みを２００Ａ程度以下とすることに
より、光学的損失も低く抑えることができる。
更に埋め込み層２０の成長時に下地のＡｌＧａＡｓ層１
４．３３が露出していると、その上の埋め込み層の成長
は液相成長では困難となり、ＭＢＥ法あるいはＭＯ−Ｃ
ＶＤ法により成長した場合であっても極めて結晶性が悪
く、特に成長開始した界面近傍ではＡｌＧａＡｓ上の自
然酸化膜のだめ多くの欠陥が存在しており、素子の劣化
を招く。上記実施例では埋め込み層の成長前にはエツチ
ング停止層１５により基板表面が保護されているため、
成長界面の劣化はない。けた、上記実施例ではＡｌＧａ
Ａｓに比べて大気中で酸化されにくいＧａＡｓをエツチ
ング停止層として用いるため更に成長界面の劣化防止に
効果がある。
４．３３が露出していると、その上の埋め込み層の成長
は液相成長では困難となり、ＭＢＥ法あるいはＭＯ−Ｃ
ＶＤ法により成長した場合であっても極めて結晶性が悪
く、特に成長開始した界面近傍ではＡｌＧａＡｓ上の自
然酸化膜のだめ多くの欠陥が存在しており、素子の劣化
を招く。上記実施例では埋め込み層の成長前にはエツチ
ング停止層１５により基板表面が保護されているため、
成長界面の劣化はない。けた、上記実施例ではＡｌＧａ
Ａｓに比べて大気中で酸化されにくいＧａＡｓをエツチ
ング停止層として用いるため更に成長界面の劣化防止に
効果がある。
以上、本発明の実施例としてＡｌＧａＡｓ系半導体レー
ザを例にとって説明したが、適当なエツチング法と材料
の組み合わせを用いればＩｎＧａＡｌｐ。
ザを例にとって説明したが、適当なエツチング法と材料
の組み合わせを用いればＩｎＧａＡｌｐ。
ＩｎＧａＡｓｐ等の半導体を成分としてレーザ素子を構
成することもできる。
成することもできる。
〈発明の効果〉
以上詳説した如く本発明によればＭＢＥ法あるいはＭＯ
−ＣＶＤ法等の最新薄膜成長技術の層厚制御性を活用し
て低閾値で横モードが安定化され、かつ高い信頼性を有
する半導体レーザ素子を構成するととができ、実用上極
めて有用である。
−ＣＶＤ法等の最新薄膜成長技術の層厚制御性を活用し
て低閾値で横モードが安定化され、かつ高い信頼性を有
する半導体レーザ素子を構成するととができ、実用上極
めて有用である。
第１図（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は本発明の一実施例を説明す
る半導体レーザ素子の製造工程断面図である。 第２図は本発明の他の実施例を示す半導体レーザ素子の
構成図である。 第３図はＭＢＥ法によって作製された従来の半導体レー
ザの構成図である。 １ｌ−ｎ−ＧａＡｓ基板 １１’ −＝ ｎ−ＧａＡｓ
バッファ層 １２・・・ｎ−クラッド層 １３・・・活
性層１４−ｐ−クラッド層 １５・・・エツチング停止
層１６・・・ｐ−クラッド層 １７・・・ｐ−キャップ
層１８・・・５ｔ８Ｎ４膜 ２０・・・埋め込み層３１
．３３・・・ＧＲＩＮ層 ３２・・・量子井戸活性層代
理人 弁理士 福 士 愛 彦（他２名）６４ノ
ω
（Ｃ） Ｍ／図
る半導体レーザ素子の製造工程断面図である。 第２図は本発明の他の実施例を示す半導体レーザ素子の
構成図である。 第３図はＭＢＥ法によって作製された従来の半導体レー
ザの構成図である。 １ｌ−ｎ−ＧａＡｓ基板 １１’ −＝ ｎ−ＧａＡｓ
バッファ層 １２・・・ｎ−クラッド層 １３・・・活
性層１４−ｐ−クラッド層 １５・・・エツチング停止
層１６・・・ｐ−クラッド層 １７・・・ｐ−キャップ
層１８・・・５ｔ８Ｎ４膜 ２０・・・埋め込み層３１
．３３・・・ＧＲＩＮ層 ３２・・・量子井戸活性層代
理人 弁理士 福 士 愛 彦（他２名）６４ノ
ω
（Ｃ） Ｍ／図
Claims (1)
- １、レーザ発振用活性層を有する多層結晶構造にエッチ
ング停止用薄膜層を介してストライプ状のメサ型多層結
晶部が積層され、該メサ型多層結晶部以外では前記薄膜
層が除去されかつ他の半導体結晶が形成され、該メサ型
多層結晶部の内外で前記活性層に対する屈折率分布と該
メサ型多層結晶を電流通路とするストライプ構造が具設
されていることを特徴とする半導体レーザ素子。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60160941A JPH0722214B2 (ja) | 1985-07-18 | 1985-07-18 | 半導体レーザ素子の製造方法 |
| DE8686305504T DE3688017T2 (de) | 1985-07-18 | 1986-07-17 | Halbleiterlaser-vorrichtung. |
| EP86305504A EP0209387B1 (en) | 1985-07-18 | 1986-07-17 | Semiconductor laser device |
| US07/285,342 US4899349A (en) | 1985-07-18 | 1988-12-14 | Semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60160941A JPH0722214B2 (ja) | 1985-07-18 | 1985-07-18 | 半導体レーザ素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6220392A true JPS6220392A (ja) | 1987-01-28 |
| JPH0722214B2 JPH0722214B2 (ja) | 1995-03-08 |
Family
ID=15725532
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60160941A Expired - Fee Related JPH0722214B2 (ja) | 1985-07-18 | 1985-07-18 | 半導体レーザ素子の製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4899349A (ja) |
| EP (1) | EP0209387B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0722214B2 (ja) |
| DE (1) | DE3688017T2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS62147792A (ja) * | 1985-12-23 | 1987-07-01 | Hitachi Ltd | 半導体レ−ザの作製方法 |
| JPS6360404A (ja) * | 1986-03-28 | 1988-03-16 | トムソン‐セーエスエフ | 固体光導波路、該光導波路を応用したレ−ザ、および該光導波路とレ−ザの製造方法 |
| JPH0243791A (ja) * | 1988-08-04 | 1990-02-14 | Fuji Electric Co Ltd | 埋め込み型半導体レーザ素子 |
| JPH02114690A (ja) * | 1988-10-25 | 1990-04-26 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体レーザ素子 |
| JPH02174178A (ja) * | 1988-12-26 | 1990-07-05 | Sharp Corp | 半導体レーザ素子 |
| US5022036A (en) * | 1988-12-29 | 1991-06-04 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device |
| JPH03209894A (ja) * | 1990-01-12 | 1991-09-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レーザおよびその製造方法 |
| JPH03222385A (ja) * | 1990-01-27 | 1991-10-01 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 埋込み形半導体発光素子 |
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| JPS63287082A (ja) * | 1987-05-19 | 1988-11-24 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
| JPH02228089A (ja) * | 1989-02-28 | 1990-09-11 | Omron Tateisi Electron Co | リッジ導波路型半導体レーザ |
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| EP0589727B1 (en) * | 1992-09-25 | 1997-03-19 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser device |
| US5811839A (en) * | 1994-09-01 | 1998-09-22 | Mitsubishi Chemical Corporation | Semiconductor light-emitting devices |
| JPH08222815A (ja) * | 1994-12-13 | 1996-08-30 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置の製造方法、及び半導体レーザ装置 |
| US6545601B1 (en) | 1999-02-25 | 2003-04-08 | David A. Monroe | Ground based security surveillance system for aircraft and other commercial vehicles |
Citations (3)
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| US4190813A (en) * | 1977-12-28 | 1980-02-26 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Strip buried heterostructure laser |
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| JPS5698889A (en) * | 1980-01-10 | 1981-08-08 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | Ingaasp semiconductor laser |
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| JPS60182181A (ja) * | 1984-02-28 | 1985-09-17 | Sharp Corp | 半導体レ−ザアレイ |
| JPS60229389A (ja) * | 1984-04-26 | 1985-11-14 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
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-
1985
- 1985-07-18 JP JP60160941A patent/JPH0722214B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1986
- 1986-07-17 EP EP86305504A patent/EP0209387B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1986-07-17 DE DE8686305504T patent/DE3688017T2/de not_active Expired - Fee Related
-
1988
- 1988-12-14 US US07/285,342 patent/US4899349A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0722214B2 (ja) | 1995-03-08 |
| US4899349A (en) | 1990-02-06 |
| EP0209387A3 (en) | 1988-04-20 |
| DE3688017T2 (de) | 1993-06-24 |
| DE3688017D1 (de) | 1993-04-22 |
| EP0209387B1 (en) | 1993-03-17 |
| EP0209387A2 (en) | 1987-01-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |