JPS6399588A - 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体レ−ザ装置およびその製造方法

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JPS6399588A
JPS6399588A JP24580686A JP24580686A JPS6399588A JP S6399588 A JPS6399588 A JP S6399588A JP 24580686 A JP24580686 A JP 24580686A JP 24580686 A JP24580686 A JP 24580686A JP S6399588 A JPS6399588 A JP S6399588A
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利隆 青柳
Yoshito Ikuwa
生和 義人
Kenji Ikeda
健志 池田
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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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体レーザ装置およびその製造方法に関
し、さらに詳しくは、放出されるレーザ光の放射角が狭
く、かつ高出力を得られるように改良した半導体レーザ
装置およびその製造方法に係るものである。
〔従来の技術〕
従来例によるこの種のレーザ光の放射角を狭くした半導
体レーザ装置の一例として、例えば特開昭54−67’
IO号公報に開示された半導体レーザ装置の概要構成を
第6図に示す。
すなわち、この第6図に示す従来例の構成おいて、符号
1はP型GaAs結晶基板を示し、2はP型Ga   
AMAsクラッド層、3はG a 11A l y A
 51−x   ! 活性層、4はN型G a 1− xA l xA sク
ラッド層、5はN t G’t−z Al 2A s光
ガイド層、6はN型GaAsコンタクト層であって、基
板1上に順次に形成されており、また7および8は電極
、9は放射されるレーザ光、10および11は光強度分
布、12は共振器端面である。
なお、この場合、O≦y≦Z<Xであり、かつ説明の都
合上、こ\ではP型とN型とを入れ換えである。
しかして、前記した従来例による構成にあっては、 G
 a 1− yA l 、A s活性層3について、通
常の場合、P型Gat、A文、Asクラッド層2および
N型Ga1−、 An!Asクラッド層4よりも、その
禁制帯幅が小さい材料で形成されるために、電極7およ
び8から注入されるキャリアは、Gat−、A〜As活
性層3内に閉じ込められて、効率よくレーザ光8を発生
し、同時にGat−、A文、As活性層3の屈折率は、
P型Ga1−!An !Asクラッド層2およびN型G
 a 1−xA l ! A sクラッド層4よりも高
くなるために、Ga 1− yA l 、A s活性層
3内で強いピークをもつ光強度分布10を示すことにな
る。
また一方で、前記した共振器端面12に隣接する部分に
おいては、G、1□AnyAs活性層3に接して、 N
型Ga 1− xA l 、A sクラッド層4よりも
、その禁制帯幅が小さくて、かつ屈折率が低くされたN
型GGa1−2A 2As光ガイド層(0≦y≦2< 
り5が形成されており、こ〜ではGa1−、A〜As活
性層3がN型Ga 1゜A4XAsクラッド層4に接し
ている部分に比較するとき、その光の閉じ込めか弱くな
って、裾の拡がった光強度分布11を示すことになる。
そしてこのために、共振器端面12における活性層厚さ
方向のレーザビームスポット径が大きくなり、この共振
器端面12から放射されるレーザ光8は、あまり回折現
象をおこさなくなって、その放射角を狭くし得るのであ
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
前記したように、従来例によるレーザ光の放射角を狭く
した半導体レーザ装置においては、共振器端面12に隣
接する部分で、Ga1−yA文、As活性層3と、同層
に接するNy!1Ga1−2An、As光ガイド層5と
の禁制帯幅の差(y−z)が小さいために、Ga1−y
A〜As活性層3内へのキャリアの閉じ込めが不充分に
なって、しきい値電波が増加するなどの問題点があり、
また、その製造に際しては、Ga1−yA〜As活性層
3を残して、同層と接するN型G a 1− xA l
 、A sクラッド層4を少くとも一部分はエツチング
除去する必要があるが、このエツチング除去が非常に困
難であって、除去し得たとしても、この除去によりGa
 1□A〜As活性層3の上面が大気に曝されて酸化し
、素子特性に悪影響をもたらす惧れがある。
この発明は、従来のこのような問題点を解消するために
なされたものであって、その目的とするところは、しき
い値電流を増加させずにレーザ光の放射角を狭くし得る
ようにし、併せて、高出力でも端面破壊を生じ難くした
。この種の半導体レーザ装置およびその製造方法を提供
することである。
〔問題点を解決するための手段〕
前記目的を達成するために、この発明に係る半導体レー
ザ装置は、少なくとも一方の共振器端面に隣接する部分
で、当該部分以外よりも屈折率が高くなるように形成さ
れた一組の半導体層を、結晶基板上でのダブルヘテロ構
造をなす別の一組の半導体層の外側面に設けて構成した
ことを特徴としている。
〔作   用〕
すなわち、この発明においては、ダブルヘテロ構造によ
って活性層内にキャリアおよび光を十分に閉じ込めると
共に、一方で共振器端面に隣接する部分に、ダブルヘテ
ロ構造の外側面に屈折率の高い光ガイド層を有すること
から、同端面部での光の閉じ込めが弱くなって、活性層
と垂直な方向でのレーザ光のビームスポット径が大きく
なり、その結果として光密度が小さくされて、光学的な
端面破壊を阻止でき、かつこの端面から放射されるレー
ザ光の回折現象が抑制されて、その放射角を狭くし得る
のである。
〔実 施 例〕
以下、この発明に係る半導体レーザ装置およびその製造
方法の各別の実施例につき、第1図ないし第5図を参照
して詳細に説明する。
これらの第1図ないし第5図に示す各実施例において、
前記第6図従来例と同一符号は同一または相当部分を表
わしている。
第1図はこの発明の第1実施例による半導体レーザ装置
の概要構成を示す断面図である。
この第1実施例装置では、前記した従来例構成において
、N型Ga1−、 AM、Asクラッド層4とN型Ga
AsコyタクトR6間に、 N型Gat−、An 、A
s半導体層13を形成させると共に、この半導体層13
内の共振器端面12に隣接する部分に対して、 N型G
a1−2A!:L2As光ガイド層5を形成させたもの
である。そして、このN型Ga 1−!A ixA s
半導体層13におけるA文組成比Xについては、従来例
構成でのP型Ga1−、 A文−Sクラッド層2および
N型Ga1−!AM!Asクラッド層4のそれと同一に
される。
しかして、この第1実施例による装置構成の場合、P型
Ga1−!An !Asクラッド層2およびN型Ga 
1−xA Jlj 、Asクラッド層4は、そのA1組
成比がO≦y<xの関係9例えばx=0.3〜o、6.
 y=o 〜0.2の関係にあって、ダブルヘテロ構造
を形成しており、従って、電極7および8からキャリア
を注入すれば、G a 1−、 A l y A s活
性層3内にキャリアが閉じ込められ、このキャリアの再
結合によって目的とするレーザ光の誘導放出がなされる
のである。
そして、この際、前記N型Ga L−、A 文、A S
クラッド層4を、例えば0.01〜1.Op、m程度に
薄く形成しであるとき、このN型Ga1−!A文−Sク
ラッド層4がN型Gap−、A文、As半導体層13と
接している部分においては、Ga1□All、As活性
層3が両面から充分に厚いクラッド層で挟まれることに
なるために、レーザ光がGat−、A〜As活性層3内
に効果的に閉じ込められた光強度分布10の形態をとり
、かつまた、このN型Ga1−、 AIL 、Asクラ
ッド層4が、例えば2=Q〜0.6(但しy≦z<x)
のN型Ga1−2A文2AS光ガイド層5と接している
部分においては、Ga、、 AM yAs活性層3内の
レーザ光が、N型G a t−z A l。As光ガイ
ド層5に洩れ出して光強度分布11の形態をとる。
すなわち、このようにして、共振器端面12における活
性層3に垂直な方向のレーザビームスポット径が等測的
に大きくなると、同端面部での光密度が減少し、たとえ
高出力動作時にあっても、光学的な端面破壊を起し難く
、また、回折現象も受は難くなって、共振器端面12か
ら放射されるレーザ光8の放射角を狭くし得られ、併せ
て、光ガイドN5が、共振器端面12に隣接する部分に
のみ形成されているため、装置全体としての垂直横モー
ドが、光ガイド層5により高次モード化してしまうのを
容易に防止し得るのである。
また、前記第1実施例による装置構成においては、N型
Ga1−2A文2As光ガイド層5を、共振器端面12
に隣接する部分にのみ形成させるようにしているが、第
2図に示す第2実施例のように、このN型G a 1−
z An z A s光ガイドN5をして、 N型Ga
1−!AM!Asクラッド層4. N型GB t−、A
 l 、A s半導体層13間の全面に亘って厚さを薄
く、かつ共振器端面12に隣接する部分で厚さを厚くし
た状態に形成させても、同様な作用、効果を得ることが
できる。
さらに、第3図は第3実施例による装置構成であって、
同図中、符号1aはN型GaAs結晶基板、8aはP型
GaAsコンタクト層、14は端面部エツチング溝をそ
れぞれに示しており、この第3実施例での構成のように
、Gax−、A〜As活性層3側から見て、 N型Ga
1−2A文2As光ガイド層5をN型GaAs結晶基板
la側に形成させるようにしても、同様な作用、効果を
得ることができる。
次に、第4図(a)ないしくf)は前記第1実施例によ
る半導体レーザ装置の製造工程を順次に示すそれぞれ斜
視図である。
すなわち、まず、P型GaAs結晶基板1上にあって、
 N型(iaAs電流ブロック層15を形成した後(同
図(a)) 、このN型GaAs電流ブロック層15の
選択された一部を、ストライプ状にエツチング除去して
ストライプ溝16を形成する(同図(b))。
ついで、その上にP型G a 1−x A l ! A
 sクラッド層2. Ga   Li As活性層3.
 N型Ga1−、 All 、Ast−y    y クラッド層4.およびN型G a t−2A l z 
A s光ガイド層5を順次に形成する(同図(C))。
但し、この場合、0≦y≦z<xである。
そして、前記N型Gat−2A立2As光ガイド層5に
ついでは、前記ストライブ溝16に直交する方向に、こ
れを選択的かつ部分的に残した状態で、残余の部分を、
前記N型Gat□A見XAsクラッド層4が露出するま
でエツチング除去して、光ガイド層除去溝17を形成す
る(同図(d))のであるが、この際、N型Ga1−2
AJL2As光ガイド層5は、 A1組成比において、
N型Ga1−xA文!Asクラッド層4とz < xの
関係にあるため、例えばアンモニア過酸化水素系のエツ
チング液などを用いて、所要の光ガイド層部分のみを制
御性よく選択的にエツチング除去できる。
続いて、これらの上にN型Ga1−xA文、As半導体
層13.およびN型GaAsコンタクト層6を順次に形
成した上で、さらに電極7および8をそれぞれに形成し
く同図(e))、最後に、へき量線18に沿いへき関し
、かつチップ分離線18に沿いチップ分離して、所期の
、こ\では第1実施例に対応する半導体レーザ装置を得
るのである(同図(f))。
また次に、第5図(a)ないしくe)は前記第3実施例
による半導体レーザ装置の製造工程を順次に示すそれぞ
れ斜視図である。
すなわち、まず、N型GaAs結晶基板la上にあって
、ストライブ状の基板端面部エツチング溝14を形成し
た後(同図(a))、N型Ga t −、A l xA
 s半導体層13を、開溝14対応部が平坦にならない
程度で形成し、ついで、N型Ga1−2An 2As光
ガイド層5を、前記溝14対応部が平坦になるように形
成した上で、その上にN型Ga1−、 AfL 、As
クラッド層4 、G a 1−y A l y A s
活性層2.P型Ga1−!A文−Sクラッド層2.およ
びN型GaAs電流ブロック層15を順次に形成する(
同図(b))。
続いて、前記H型GaAs電流ブロック層15上にあつ
て、前記基板端面部エツチング溝14と直交する方向に
、ストライブ状のエツチングを施すことにより、前記P
9 Gat−、A見、Asクラッド層2の一部を露出さ
せて、活性ストライプ溝16を形成する(同図(C))
。
ついで、その上にP型Ga1−!A又−8半導体層20
、P型GaAsコンタクト層8a、それに電極?および
8をそれぞれに形成しく同図(d))、最後に、へき量
線18に沿いへき関し、かつチップ分離線18に沿いチ
ップ分離して、所期の、こへでは第3実施例に対応する
半導体レーザ装置を得るのである(同図(e))。
しかして、これらの各実施例方法によって得た半導体レ
ーザ装置では、光ガイド層を両側共振器端面に隣接する
部分に形成させているが、これを片側にのみ形成させた
場合と同様な作用、効果が得られる。また、こkでは、
光ガイド層を共振器端面に隣接する部分で、PN接合と
平行な方向の全域に亘って形成させているが、活性スト
ライブ溝の近傍にのみ形成させてもよく、さらには、こ
れらの各実施例構成以外にも、ストライプ構造をもつ、
あるいはもたない半導体レーザ装置に対して適用できる
ことは勿論である。
〔発明の効果〕
以上詳述したように、この発明によれば、少なくとも一
方の共振器端面に隣接する部分で、当該部分以外よりも
屈折率が高くなるように形成された一組の半導体層を、
結晶基板上でのダブルヘテロ構造をなす別の一組の半導
体層の外側面に設けて構成したので、しきい値電流を増
加させずに、かつ垂直横モードを高次モード化させずに
、光放射角が狭くて、しかも高出力動作時にも端面破壊
を生じ難い半導体レーザ装置を、極めて容易に得ること
ができるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図、および第3図はこの発明に係る半導体
レーザ装置の第1.第2.および第3の各実施例による
概要構成をそれぞれに示す縦断側面図、第4図(a)な
いしくf)、および第5図(a)ないしくe)は第1.
および第3の各実施例構成での製造方法を工程順に示す
それぞれ斜視図であり、また第6図は従来例による同上
装置の概要構成を示す縦断側面図である。 1・・・・P型GaAs結晶基板、1a・・・・N型G
aAs結晶基板。 2−・−P型Ga1−xA文!Asクラッド層。 3 ” 印GB t □A n y A s活性層。 4−−−− N型Ga t −、A l xA sクラ
ッド層。 5−−−− N型Gal−2AJIL 2As光ガイド
層。 13・印P型G111− xA l xA s半導体層
。 20−−−− N型G a t−x A l x A 
s半導体層。 12・・・・共振器端面、14・・・・基板端面部エツ
チング溝、1B・・・・活性ストライブ溝、17・・・
・光ガイド層除去溝。 代理人  大  岩  増  雄 −(へ)のく りへ 手続補正書(匍剃

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)少なくとも一方の共振器端面に隣接する部分で、
    当該部分以外よりも屈折率が高くなるように形成された
    一組の半導体層を、ダブルヘテロ構造をなす別の一組の
    半導体層の外側面に設けて構成したことを特徴とする半
    導体レーザ装置。
  2. (2)結晶基板上にあつて、第1導電形のクラッド層、
    活性層、第2導電形のクラッド層、および光ガイド層を
    順次に形成する工程と、前記光ガイド層の少なくとも一
    方の共振器端面に隣接する部分以外を、選択エッチング
    により除去した上で、この除去部分に光ガイド層よりも
    屈折率の低い第2導電形の半導体層を形成する工程とを
    含むことを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
  3. (3)結晶基板上にあつて、少なくとも一方の共振器端
    面に隣接する部分にエッチング溝を掘り込む工程と、同
    基板上にエッチング溝形状を失わずに第1導電形の半導
    体層を形成する工程と、この第1導電形の半導体層上に
    、エッチング溝を埋めて同層よりも屈折率の高い光ガイ
    ド層を形成する工程と、この光ガイド層上に、第1導電
    形のクラッド層、活性層、第2導電形のクラッド層を順
    次に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。
JP24580686A 1986-10-15 1986-10-15 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 Granted JPS6399588A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3924197A1 (de) * 1988-07-22 1990-04-05 Mitsubishi Electric Corp Halbleiterlaser
JP2017033990A (ja) * 2015-07-29 2017-02-09 浜松ホトニクス株式会社 半導体レーザ素子

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DE3924197C2 (de) * 1988-07-22 1996-09-26 Mitsubishi Electric Corp Halbleiterlaser
JP2017033990A (ja) * 2015-07-29 2017-02-09 浜松ホトニクス株式会社 半導体レーザ素子

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