JPS60201684A - 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 - Google Patents

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 本発明は、各種電子機器、光学機器の光源として、近年
急速に用途が拡大し、需要が高まっている半導体レーザ
装置に関するものである。

従来例の構成とその問題点 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一つに単一スポットでの
発振、すなわち単−横モード発振があげられる。これを
実現するためには、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
うな半導体レーザは、通常、ストライプ型半導体レーザ
と呼ばれている。

比較的簡単なストライプ化の方法に、電流狭さくだけを
用いるものがある。これらのレーザは単−横モード発振
を実現するもののしきい値は高い。

最もしきい値を低くするストライプ構造として、埋め込
みストライプ型半導体レーザ（通常、ＢＨレーザと呼ば
れる。）がある。しかしながら、とのレーザを作製する
には、通常他のレーザでは１回ですむ結晶成長工程が２
回必要であり、他に技術的にやや作製が困難である。

発明の目的 本発明は上記欠点に鑑み、単−横モード発振し、かつ低
しきい値動作するのに必要な埋め込みストライプ構造を
１回の結晶成長で作製可能な半導体レーザ装置およびそ
の製造方法を提供するも゛のである。

発明の構成 この目的を達成するために本発明の半導体レーザ装置は
導電性基板のストライプ状凸部上に活性層を含む二重へ
テロ構造を持つ多層薄膜からなり、前記凸部の両側面に
おいても、少なくとも前記活性層直上の薄膜層までは、
積層方向に、同一の順序で多層薄膜が独立に構成され、
前記多層薄膜直上に、前記基板と同じ導電性を示す薄膜
よりなる。

以上の構成により、ストライプ状の凸部上の活性層中に
電流を狭さくし、単−横モード発振、低しきい値動作の
半導体レーザ装置が実現できる。

また、上記半導体レーザ装置の製造方法として、有機金
属気相エピタキシャル成長法、又は分子線エピタキシャ
ル成長法を用いると、１回の結晶成長で、埋め込みスト
ライプ構造が容易に形成できる。

実施例の説明 本発明の半導体レーザ装置およびその製造方法について
、一実施例を用いて具体的に説明する。

−例として導電性基板にｎ型ＧａＡｓ基板を用いる。ｎ
型ＧａＡｓ基板１０の（１０ｏ）面上に、第２図に示す
様に幅ｄのフォトレジスト１６をマスクとして、化学エ
ツチングにより・＜０１１＞方向に平行に凹凸を設ける
。このようにして第３図に示すように幅５μｍ、高さ１
．５μｍのストライプ状凸形とする。

次に有機金属気相エピタキシャル成長法（通常ＭＯＣｊ
ＶＤ法）により、ｎ型Ｇａ、　−ｘＡ６エム８クラッド
層１１を１．６μｍ、アンドープＧ　ａ　＋−アムｌア
ム８（０’＜ｙ＜ｘ）活性層１２を０．０８μｍ。

ｐ型Ｇａ１．ム＃ｘＡ８　クラッド層１３を１．２μｍ
形成したのち、ｎ型Ｇａム８キャップ層１４を２μｍ結
晶成長させる。−例とじ七、結晶成長条件は、成長速度
２μｍ／時、成長温度７７０℃、全ガス流量ＢＥ１分、
■族元素に対する■族元素のモル比は４ｏである。

第４図に示す様に、ｐ型Ｇ　ａ　１−ｘＡ　ｌ　ｘ　Ａ
　ｓクラッド層１３までは、凸部上と他の部分とは、独
立にエピタキシャル成長しておシ、成長材料の成長基板
面に平行な方向での拡散等の効果の加わった結晶成長は
見られない。

結晶成長後、表面を洗浄処理したのち、フォトレジスト
１７を塗布し、５０００　ｒｐｍで回転すると、第４図
に示す様に、凸部でフォトレジスト膜１７は薄くなり、
他の部分で厚くなる。露光条件を最適化することによシ
、凸部上のフォトレジスト膜１７のみ取り去り、エツチ
ングにより、ｎ型Ｇａ　Ａｓキャップ層の凸部を取り去
り、第４図に示す面１８．１９となるようにし、平坦に
する。さらに幅Ｗで、Ｚｎ拡散を行ない、ストライプを
形成する。結果として第１図に示す半導体レーザ構造が
形成され、オーミック電極を面２０．２１に付ける。電
流注入を行なうと電流はｎ型Ｇａ　Ａｓ基板１０の凸部
と拡散によ多形成されたｐ型ＧａＡｓ領域１５により上
下で狭さくされる。その結果、ｓｏｍＡのしきい電流値
で単−横モード発振する半導体レーザ装置が得られた。

また、本発明の半導体レーザ構造は埋め込み型となって
おり、他の埋め込み型レーザは２回の結晶成長が必要で
あるのに対し、本発明の埋め込み型レーザは１回の結晶
成長で作製が可能である。

なお、第１図で、ｎ型ＧａＡｓ基板１０とｎ型Ｇａ＋−
！ム４．ｃＡｓ　クラッド層１１０間に、ｎ型ＧａＡｓ
バッファ層を入れた構造にしても同様の結果が得られた
。

なお、本実施例では、Ｇａ人Ｂ系、　ＧａＡ／Ａｓ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可能である。

さらに１導電性基板についてはｐ型基板を用いても、結
晶成長には、他の物質供給律速の結晶成長方法、たとえ
ば、分子線エピタキシャル成長法（ＭＢＩＣ法）を用い
てもよい。

発明の効果 本発明の半導体レーザ装置およびその製造方法は、１回
の結晶成長で、低しきい値で単−横モード発振する埋め
込み型レーザを実現するものであり、その実用的効果は
著しい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の半導体レーザ装置の断面図、第
２図、第３図、第４図は同装置の製造工程を示す図であ
る。 １０−・−・−ｎ型Ｇａ　Ａｓ基板、１１−−−−−−
ｎ型Ｇａ、　−ｘＡＡＸム８？ラッド層、１２・・・・
・・Ｇ　ａ　１−アムｌアムＢ活性層、１３・・・・・
・ｐｆｆｌＧａ、−ｘｉ！Ａｓクラッド層、１４・・・
・・・ｎ型Ｇａム８領域、１５　・−・−ｐ型ＧａＡｓ
領域、１６・・・・・・メサエッチ用フォトレジス）膜
、１７・・・・・・フォトレジスト膜、１８・・・・・
・エビ成長表面、１９・・・・・・エツチング後の表面
、２０．２１・・・・・・オーミック電極作製面、Ｗ・
・・・・・電流狭さくストライプ幅、ｄ・・・・・・メ
サマスクの幅。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ストライプ状凸部を有する導電性基板の上に活性
   層を含む二重へテロ構造を有する多層膜が形成されると
   ともに、前記凸部の両側部上の前記活性層直上の膜まで
   の多層膜と前記凸部上の前記活性層直上の膜までの多層
   膜とは同一の順序で積層され、前記多層膜上に前記基板
   と同一導電型の膜が形成されていることを特徴とする半
   導体レーザ装置。
2. （２）導電性基板のストライプ状凸部上に、有機金属気
   相エピタキシャル成長法を用いて、活性層を含む二重へ
   テロ構造を持つ多層薄膜を成長し、拡散によシ、前記基
   板のストライプ状凸部上の前記多層薄膜の最上層を、前
   記基板と同じ導電型を示すように形成することを特徴と
   する半導体レーザ装置の製造方法。
3. （３）導電性基板のストライプ状凸部上に、分子線エピ
   タキシャル成長法を用いて、活性層を含む二重へテロ構
   造を持つ多層薄膜を成長し、拡散により、前記基板のス
   トライプ状凸部上の前記多層薄膜の最上層を、前記基板
   と同じ導電型を示すように形成することを特徴とする半
   導体レーザ装置の製造方法。