JP2523643B2 - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents
半導体レ−ザ装置Info
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- JP2523643B2 JP2523643B2 JP62139208A JP13920887A JP2523643B2 JP 2523643 B2 JP2523643 B2 JP 2523643B2 JP 62139208 A JP62139208 A JP 62139208A JP 13920887 A JP13920887 A JP 13920887A JP 2523643 B2 JP2523643 B2 JP 2523643B2
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- thin film
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は光通信用，民生用および産業機器用光源とし
て用いられる半導体レーザ装置に関するものである。
て用いられる半導体レーザ装置に関するものである。
従来の技術 電子機器，光学機器のコヒーレント光源として、半導
体レーザに要求される重要な性能の１つに単一横モード
発振が上げられる。これを実現するには、レーザ光が伝
播する活性領域付近にレーザ素子中を流れる電流を集中
するようにその拡がりを抑制し、かつ光を閉じ込める必
要がある。このような要求を満す半導体レーザとしてス
トライプ型レーザがある。これらのストライプ型レーザ
のうち最もしきい値が低く、安定な単一横モード発振す
るレーザとしては第３図に示すような埋め込みストライ
プ型半導体レーザがよく知られている。上記埋め込みス
トライプ型半導体レーザは、まずｎ型GaAs基板12上にｎ
型AlGaAsクラッド層13、GaAs活性層14、ｐ型AlGaAsクラ
ッド層15を成長させ、ｎ型GaAs基板に達する化学エッチ
ングにより幅３μｍ程度の活性領域を残し、他の部分を
除去し、その後再び結晶成長を行なってｎ型AlGaAs埋め
込み層16を形成し、電流ストライプ形成のためSiO2膜17
を作りｎ側電極11、ｐ側電極18を形成して作製される。
体レーザに要求される重要な性能の１つに単一横モード
発振が上げられる。これを実現するには、レーザ光が伝
播する活性領域付近にレーザ素子中を流れる電流を集中
するようにその拡がりを抑制し、かつ光を閉じ込める必
要がある。このような要求を満す半導体レーザとしてス
トライプ型レーザがある。これらのストライプ型レーザ
のうち最もしきい値が低く、安定な単一横モード発振す
るレーザとしては第３図に示すような埋め込みストライ
プ型半導体レーザがよく知られている。上記埋め込みス
トライプ型半導体レーザは、まずｎ型GaAs基板12上にｎ
型AlGaAsクラッド層13、GaAs活性層14、ｐ型AlGaAsクラ
ッド層15を成長させ、ｎ型GaAs基板に達する化学エッチ
ングにより幅３μｍ程度の活性領域を残し、他の部分を
除去し、その後再び結晶成長を行なってｎ型AlGaAs埋め
込み層16を形成し、電流ストライプ形成のためSiO2膜17
を作りｎ側電極11、ｐ側電極18を形成して作製される。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら、低しきい値、安定な単一基本横モード
発振、円形に近いビーム等の特徴を有する埋め込みスト
ライプ型半導体レーザの構造では、（１）結晶成長が２
回も必要であり、活性領域が大気中にさらされて酸化や
汚染の可能性がある。（２）２〜３μｍ程度の幅の狭い
ストライプ状活性領域を再現性よく形成するのが困難で
あるといった欠点があった。
発振、円形に近いビーム等の特徴を有する埋め込みスト
ライプ型半導体レーザの構造では、（１）結晶成長が２
回も必要であり、活性領域が大気中にさらされて酸化や
汚染の可能性がある。（２）２〜３μｍ程度の幅の狭い
ストライプ状活性領域を再現性よく形成するのが困難で
あるといった欠点があった。
本発明は上記欠点に鑑み、１回の結晶成長により幅の
狭い活性領域が再現性よく形成できる埋め込み型半導体
レーザ装置を提供するものである。
狭い活性領域が再現性よく形成できる埋め込み型半導体
レーザ装置を提供するものである。
問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために、本発明の半導体レーザ
装置は、断面が逆台形のストライプ状の凸部を有する一
導電型の基板上に、一導電型のバッファ層、一導電型の
第１のクラッド層、ノンドープの活性層および逆導電型
の第２のクラッド層からなる第１の多層薄膜が形成さ
れ、前記第１の多層薄膜の第１のクラッド層中まで前記
第１の多層薄膜と同じ構成で積層方向に同一の順序で前
記凸部の両側の前記基板表面上に段差を設けて独立に第
２の多層薄膜が形成され、さらに前記凸部の両側の前記
第２の多層薄膜上に一導電型のバリア層が前記凸部上の
前記第１の多層薄膜の両側面に接して形成され、前記バ
リア層および前記第１の多層薄膜の前記第２のクラッド
層の上に逆導電型の第３のクラッド層が形成されている
ものである。
装置は、断面が逆台形のストライプ状の凸部を有する一
導電型の基板上に、一導電型のバッファ層、一導電型の
第１のクラッド層、ノンドープの活性層および逆導電型
の第２のクラッド層からなる第１の多層薄膜が形成さ
れ、前記第１の多層薄膜の第１のクラッド層中まで前記
第１の多層薄膜と同じ構成で積層方向に同一の順序で前
記凸部の両側の前記基板表面上に段差を設けて独立に第
２の多層薄膜が形成され、さらに前記凸部の両側の前記
第２の多層薄膜上に一導電型のバリア層が前記凸部上の
前記第１の多層薄膜の両側面に接して形成され、前記バ
リア層および前記第１の多層薄膜の前記第２のクラッド
層の上に逆導電型の第３のクラッド層が形成されている
ものである。
作用 この構成によれば、凸部を設けた基板上にMOCVD法な
どにより結晶成長を行なうと、最初は凸部上と凸部両側
とでは独立に成長を始め、かつ凸部上の成長は凸部両端
から（111）面が現われ、凸部上には断面が三角形の領
域が形成される。そして（111）面上には結晶成長は起
こらないため、凸部両側の成長層が凸部上に成長した三
角形領域を埋め込むような成長が起こる。この原理によ
り凸部の幅よりも狭い活性領域が再現性よく形成でき、
凸部上にのみストライプ状の電流注入領域が１回の結晶
成長で得られることになる。
どにより結晶成長を行なうと、最初は凸部上と凸部両側
とでは独立に成長を始め、かつ凸部上の成長は凸部両端
から（111）面が現われ、凸部上には断面が三角形の領
域が形成される。そして（111）面上には結晶成長は起
こらないため、凸部両側の成長層が凸部上に成長した三
角形領域を埋め込むような成長が起こる。この原理によ
り凸部の幅よりも狭い活性領域が再現性よく形成でき、
凸部上にのみストライプ状の電流注入領域が１回の結晶
成長で得られることになる。
実施例 以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら
説明する。
説明する。
第１図は本発明の一実施例における半導体レーザ装置
の断面図を示すものである。第１図において、１はｎ型
GaAs基板、２はｎ型GaAsバッファ層、３はｎ型AlyGa1-y
Asクラッド層、４はAlxGa1-xAs活性層（ｘ≧0,x＜
ｙ）、５はｐ型AlyGa1-yAsクラッド層、６はｎ型AlzGa
1-zAsバリア層、７はｐ型AlyGa1-yAsクラッド層、８は
ｐ型GaAsコンタクト層、９はｎ側電極、10はｐ側電極で
ある。
の断面図を示すものである。第１図において、１はｎ型
GaAs基板、２はｎ型GaAsバッファ層、３はｎ型AlyGa1-y
Asクラッド層、４はAlxGa1-xAs活性層（ｘ≧0,x＜
ｙ）、５はｐ型AlyGa1-yAsクラッド層、６はｎ型AlzGa
1-zAsバリア層、７はｐ型AlyGa1-yAsクラッド層、８は
ｐ型GaAsコンタクト層、９はｎ側電極、10はｐ側電極で
ある。
次にこの半導体レーザ装置の具体的な製作方法につい
て以下に説明する。
て以下に説明する。
まず第２図に示すように、ｎ型GaAs基板１（100）面
上にフォトレジスト11を塗布し、＜011＞方向にのびた
ストライプの形状に残す（第２図（ａ））。次にフォト
レジスト11をマスクとしてH2SO4系エッチャント（H2S
O4:H2O2:H2O＝1:8:8の容量比）によりｎ型GaAs基板１の
化学エッチングを行ない、高さ2.2μｍ幅５μｍの逆メ
サ状リッジを形成する（第２図（ｂ））。次に第１図に
示すように上記リッジを有する基板上にMOCVD法を用い
てｎ型GaAsバッファ層２（リッジ上での厚さ0.5μ
ｍ）、ｎ型Al0.3Ga0.7クラッド層３（厚さ1.2μｍ）、
ノンドープAlxGa1-xAs活性層４（厚さ0.1μｍ）、ｐ型A
l0.3Ga0.7クラッド層５（厚さ1.0μｍ）を順次成長させ
る。この状態で、リッジ上にはリッジ端から（111）面
が現われて断面が三角形状のリッジの両側とは独立した
ダブルヘテロ領域が形成される。続けてｎ型Al0.8Ga0.2
Asバリア層６（平坦部での厚さ0.5μｍ）、ｐ型Al0.3Ga
0.7クラッド層７（厚さ0.8μｍ）、ｐ型GaAsコンタクト
層８（厚さ0.5μｍ）を成長させると、ｎ型Al0.8Ga0.2A
sバリア層６がリッジ上に形成された断面が三角形状の
ダブルヘテロ領域の両側に分離して形成され、Ｐ型Al
0.3Ga0.7Asクラッド層７が前記三角形状の上とｎ型Al
0.8Ga0.2Asバリア層６の上に連続して形成される。最後
にｎ側電極９、ｐ側電極10を形成する。
上にフォトレジスト11を塗布し、＜011＞方向にのびた
ストライプの形状に残す（第２図（ａ））。次にフォト
レジスト11をマスクとしてH2SO4系エッチャント（H2S
O4:H2O2:H2O＝1:8:8の容量比）によりｎ型GaAs基板１の
化学エッチングを行ない、高さ2.2μｍ幅５μｍの逆メ
サ状リッジを形成する（第２図（ｂ））。次に第１図に
示すように上記リッジを有する基板上にMOCVD法を用い
てｎ型GaAsバッファ層２（リッジ上での厚さ0.5μ
ｍ）、ｎ型Al0.3Ga0.7クラッド層３（厚さ1.2μｍ）、
ノンドープAlxGa1-xAs活性層４（厚さ0.1μｍ）、ｐ型A
l0.3Ga0.7クラッド層５（厚さ1.0μｍ）を順次成長させ
る。この状態で、リッジ上にはリッジ端から（111）面
が現われて断面が三角形状のリッジの両側とは独立した
ダブルヘテロ領域が形成される。続けてｎ型Al0.8Ga0.2
Asバリア層６（平坦部での厚さ0.5μｍ）、ｐ型Al0.3Ga
0.7クラッド層７（厚さ0.8μｍ）、ｐ型GaAsコンタクト
層８（厚さ0.5μｍ）を成長させると、ｎ型Al0.8Ga0.2A
sバリア層６がリッジ上に形成された断面が三角形状の
ダブルヘテロ領域の両側に分離して形成され、Ｐ型Al
0.3Ga0.7Asクラッド層７が前記三角形状の上とｎ型Al
0.8Ga0.2Asバリア層６の上に連続して形成される。最後
にｎ側電極９、ｐ側電極10を形成する。
以上の工程を経て得られた半導体レーザ装置の特徴に
ついて述べる。まず、ｎ型GaAs基板１上にリッジを設け
たことにより、幅の狭い活性領域が容易に形成でき、さ
らに１回の結晶成長により埋め込み型半導体レーザの作
製が行なえる。また通常ストライプ状の電流注入領域の
形成には、結晶成長後のZn拡散等の複雑な工程が必要で
あったが本発明では、１回の結晶成長でストライプ状の
電流注入領域が形成されるため、結晶成長後に新たにス
トライプ状電流注入領域形成工程が不要となる。この結
果、30mAのしきい値電流で単一基本横モード発振する半
導体レーザ装置が得られた。
ついて述べる。まず、ｎ型GaAs基板１上にリッジを設け
たことにより、幅の狭い活性領域が容易に形成でき、さ
らに１回の結晶成長により埋め込み型半導体レーザの作
製が行なえる。また通常ストライプ状の電流注入領域の
形成には、結晶成長後のZn拡散等の複雑な工程が必要で
あったが本発明では、１回の結晶成長でストライプ状の
電流注入領域が形成されるため、結晶成長後に新たにス
トライプ状電流注入領域形成工程が不要となる。この結
果、30mAのしきい値電流で単一基本横モード発振する半
導体レーザ装置が得られた。
なお、本実施例ではGaAs,AlGaAs系半導体レーザにつ
いて述べたが、InP系や他の多元混晶系を含む化合物半
導体を材料とする半導体レーザについても同様に本発明
を適用することができる。また、導電性基板にはｐ型基
板を用いてもよい。さらに結晶成長には実施例ではMOCV
D法を用いたが、MBE法を用いてもよい。又、活性層の上
側の三角形部分及び活性層の下側領域の少なくとも一方
を同一導電型で多層構造にしてもよい。
いて述べたが、InP系や他の多元混晶系を含む化合物半
導体を材料とする半導体レーザについても同様に本発明
を適用することができる。また、導電性基板にはｐ型基
板を用いてもよい。さらに結晶成長には実施例ではMOCV
D法を用いたが、MBE法を用いてもよい。又、活性層の上
側の三角形部分及び活性層の下側領域の少なくとも一方
を同一導電型で多層構造にしてもよい。
発明の効果 以上のように本発明は、逆メサ状凸部を有する基板
（100）面上にMOCVD等により結晶成長を行なうことで、
従来２回の結晶成長が必要であった埋め込み型半導体レ
ーザが１回の結晶成長により作製できる。さらにストラ
イプ状の電流注入領域の形成には、従来結晶成長後にZn
拡散等の工程が必要であったが、本発明により結晶成長
中に凸部上にのみストライプ状の電流注入領域を形成す
ることができ、新たな工程が不要となる。
（100）面上にMOCVD等により結晶成長を行なうことで、
従来２回の結晶成長が必要であった埋め込み型半導体レ
ーザが１回の結晶成長により作製できる。さらにストラ
イプ状の電流注入領域の形成には、従来結晶成長後にZn
拡散等の工程が必要であったが、本発明により結晶成長
中に凸部上にのみストライプ状の電流注入領域を形成す
ることができ、新たな工程が不要となる。
第１図は本発明の一実施例における半導体レーザ装置の
断面図、第２図は本発明の一実施例における半導体レー
ザ装置の作製過程を示す断面図、第３図は従来の半導体
レーザ装置の断面図である。 １……ｎ型GaAs基板、２……ｎ型GaAsバッファ層、３…
…ｎ型AlyGa1-yAsクラッド層、４……AlxGa1-xAs活性
層、５……ｐ型AlyGa1-yAsクラッド層、６……ｎ型AlzG
a1-zAsバリア層、７……ｐ型AlyGa1-yAsクラッド層、８
……ｐ型GaAsコンタクト層、９……ｎ側電極、10……ｐ
側電極。
断面図、第２図は本発明の一実施例における半導体レー
ザ装置の作製過程を示す断面図、第３図は従来の半導体
レーザ装置の断面図である。 １……ｎ型GaAs基板、２……ｎ型GaAsバッファ層、３…
…ｎ型AlyGa1-yAsクラッド層、４……AlxGa1-xAs活性
層、５……ｐ型AlyGa1-yAsクラッド層、６……ｎ型AlzG
a1-zAsバリア層、７……ｐ型AlyGa1-yAsクラッド層、８
……ｐ型GaAsコンタクト層、９……ｎ側電極、10……ｐ
側電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉川 昭男 門真市大字門真1006番地 松下電器産業 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−226673（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】断面が逆台形のストライプ状の凸部を有す
る一導電型の基板上に、一導電型のバッファ層、一導電
型の第１のクラッド層、ノンドープの活性層および逆導
電型の第２のクラッド層からなる第１の多層薄膜が形成
され、前記第１の多層薄膜の第１のクラッド層中まで前
記第１の多層薄膜と同じ構成で積層方向に同一の順序で
前記凸部の両側の前記基板表面上に段差を設けて独立に
第２の多層薄膜が形成され、さらに前記凸部の両側の前
記第２の多層薄膜上に一導電型のバリア層が前記凸部上
の前記第１の多層薄膜の両側面に接して形成され、前記
バリア層および前記第１の多層薄膜の前記第２のクラッ
ド層の上に逆導電型の第３のクラッド層が形成されてい
ることを特徴とする半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62139208A JP2523643B2 (ja) | 1987-06-03 | 1987-06-03 | 半導体レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62139208A JP2523643B2 (ja) | 1987-06-03 | 1987-06-03 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63302587A JPS63302587A (ja) | 1988-12-09 |
| JP2523643B2 true JP2523643B2 (ja) | 1996-08-14 |
Family
ID=15240055
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62139208A Expired - Fee Related JP2523643B2 (ja) | 1987-06-03 | 1987-06-03 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2523643B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0265288A (ja) * | 1988-08-31 | 1990-03-05 | Sony Corp | 半導体レーザ |
| JP3011938B2 (ja) * | 1988-12-27 | 2000-02-21 | ソニー株式会社 | 半導体レーザー |
| JP4538920B2 (ja) * | 2000-08-10 | 2010-09-08 | ソニー株式会社 | 半導体レーザおよび半導体装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0773132B2 (ja) * | 1986-03-28 | 1995-08-02 | 古河電気工業株式会社 | 半導体発光装置及びその製造方法 |
-
1987
- 1987-06-03 JP JP62139208A patent/JP2523643B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63302587A (ja) | 1988-12-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |