JP2586826B2 - AlGaInP系半導体レーザとその製法 - Google Patents

AlGaInP系半導体レーザとその製法

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JP2586826B2
JP2586826B2 JP6162774A JP16277494A JP2586826B2 JP 2586826 B2 JP2586826 B2 JP 2586826B2 JP 6162774 A JP6162774 A JP 6162774A JP 16277494 A JP16277494 A JP 16277494A JP 2586826 B2 JP2586826 B2 JP 2586826B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザ、特にA
lGaInP系半導体レーザとその製法に係わる。
【0002】
【従来の技術】半導体レーザにおいては、その電流閾値
や発振特性、放射角等の各種の特性の改善、或いは使用
目的に適合した特性を得るために種々の構造のものが提
案されている。
【0003】このような半導体レーザにおいて、横方向
の電流の集中、或いはキャリアないしは光の実質的閉じ
込めを行うために、内部ストライプ構造の形成、或いは
屈折率の差を形成するなどの目的をもって、溝加工すな
わち凹凸の形成が行われ、これの上に半導体層の形成を
行うような製造手順をとることが屡々ある。
【0004】例えば、図5に示す構造のものにおいて
は、例えばn型のGaAs単結晶基板1に共振器長方
向、例えば図5において紙面と直交する方向に伸びるス
トライプ状の溝2を例えばエッチングによって形成し、
この溝が形成された基板1上に順次n型のAlGaAs
より成る第1のクラッド層3−GaAs活性層4−p型
のAlGaAsより成る第2のクラッド層5−p型の低
抵抗のGaAsキャップ層6が形成され、活性層4に横
方向に屈曲部を形成し、第1および第2のクラッド層3
および5によって横方向に関しても光の閉じ込めを行う
ようにしたものである。7はキャップ層6上に被着形成
された絶縁層で、これに穿設した電極窓を通じて一方の
電極8がキャップ層6にオーミックに被着される。また
9は基板1にオーミックに被着された他方の電極を示
す。
【0005】一方、近時例えばAlGaAs、或いはA
lGaInP系等の各種化合物半導体の製造において、
いわゆるMOCVD(Metalorganic Chemical Vapor De
position)或いはMBE(Molecular Beam Epitaxy)等
の有機金属ないしは金属気相成長法の適用が望まれてい
る。これは、MOCVDやMBEによって半導体層をエ
ピタキシーする場合、結晶性にすぐれた半導体層を得や
すいことと、この半導体層の組成の制御性、厚さの制御
性、不純物の濃度の制御性等にすぐれているという利点
があることによる。
【0006】そして、実際に、0.8 μm波長帯のAlG
aAs系半導体レーザにおいては、例えば前述した図5
の構造のもののように溝加工の施された被エピタキシー
面、もしくは例えばストライプ状のメサを形成した被エ
ピタキシー面、すなわち凹凸面への有機金属ないしは金
属気相成長法による半導体層のエピタキシーは良好に行
われる。
【0007】一方、光磁気ディスク等において、高密度
記録の要求から短波長発光をなす半導体レーザの開発が
望まれ、例えば580 〜650 nmの発光をなすAlGaI
nP系の半導体レーザの実用化が要求されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上述した短波長発光を
なすAlGaInP系半導体レーザを製造するに当たっ
ても、前述したように各点に関して制御性にすぐれたM
OCVDないしはMBEによる有機金属ないしは金属気
相成長法によることが望ましいが、このAlGaInP
系の化合物半導体を、MOCVDないしはMBEによっ
てエピタキシーする場合、その被エピタキシー面の結晶
面によって、すなわち、例えば(100) 結晶面か(111) 結
晶面であるかによって良好なエピタキシーをなすための
条件が異なる。
【0009】したがって、上述したように、例えば(10
0) 結晶面を主面とする基板上に、AlGaInP系半
導体レーザを構成する場合において、上述の溝あるいは
メサ等のストライプ状凹凸の形成を行う場合、その凹凸
の側面は(100) 結晶面とは異なる他の結晶面、例えば(1
11) 結晶面となるので、両面に対するMOCVDないし
はMBEによるエピタキシーの条件が相違し、これがた
め、この溝2上にAlGaInP系の半導体層をMOC
VDないしはMBE法によって良好に形成することは困
難となり、特に(111) 結晶面に対するMOCVDないし
はMBEによる結晶成長は極めて困難である。一般に半
導体レーザの光出射端面、すなわち共振器端面は結晶の
劈開面(110) 結晶面によって形成することから、(100)
結晶面による基板1を用いる場合、その共振器長方向と
なるストライプ状凹凸のストライプ方向は 〈110 〉軸
方向に選定されることになり、凹凸の側面は(100) 結晶
面以外の面となる。そして、特にこの凹凸の形成を例え
ば結晶異方性を有する化学的エッチングによって形成す
る場合、その凹凸の側面は(111)A面となり、この(111)A
面にはMOCVDないしはMBEによる結晶成長が困難
であることから、良質なエピタキシャル成長、すなわち
良好な結晶性を有する半導体層の形成が極めて難しいと
いう課題がある。
【0010】本発明は、このような課題の解決をはかる
ことができるようにしたAlGaInP系半導体レーザ
とその製法を提供するものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明によるAlGaI
nP系半導体レーザは、図1にその一例の概略的断面図
を示すように、少なくとも第1のクラッド層23と、平
坦状に形成された活性層24と、第2のクラッド層25
とを有するAlGaInP系半導体レーザにおいて、そ
の第1のクラッド層23と、活性層24と、第2のクラ
ッド層25のうちの少なくとも一部に凹凸を有し、この
凹凸の両側に光の閉じ込めあるいは電流狭搾の少なくと
もいづれか一方の機能を有するAlGaAsまたはGa
As系半導体層37が形成された構成とする。
【0012】本発明によるAlGaInP系半導体レー
ザの製法は、図2〜図3にその一例の工程図を示すよう
に、有機金属ないしは金属気相成長法によって図2に示
すように、第1のクラッド層23と、活性層24と、第
2のクラッド層25とを形成する平坦なAlGaInP
系半導体層の形成工程と、図3に示すように、第1のク
ラッド層23と、活性層24と、第2のクラッド層25
のうちの少なくとも一部に凹凸加工を施す工程と、図4
に示すように、この凹凸加工処理後に有機金属ないしは
金属気相成長法によってAlGaAsまたはGaAs系
半導体層37による横方向の光の閉じ込めあるいは電流
狭搾の少なくともともいづれか一方の機能部を形成する
工程とを経て図1に示す目的とするAlGaInP系半
導体レーザを製造するものである。
【0013】
【作用】本発明によれば、凹凸加工を施す前にAlGa
InP系半導体層による発光機構部、例えばタブルヘテ
ロ接合部を、特にMOCVDないしMBEによって形成
しておくものであり、その後に凹凸加工を施し、その後
に形成する各部、すなわち発光機構、云い換えれば発光
波長を決定する部分以外の部分を構成する半導体層に関
しては、被エピタキシャル面の結晶面に対するエピタキ
シー条件の依存性の小さいAlGaInP系の半導体層
37によって構成するので、特性にすぐれたAlGaI
nP系の短波長発光をなす半導体レーザを得ることがで
きることになる。
【0014】
【実施例】図1〜図4を参照して、本発明の一例を説明
する。この例においては発光機構部がタブルヘテロ接合
型構成を採り、その中央に電流集中をなした利得ガイド
型構成をとるAlGaInP系半導体レーザを得る場合
である。この場合、図2に示すように、1の導電型の基
板、例えばn型のGaAs単結晶基板21を設ける。こ
の基板21は、その板面方向、すなわち主面が例えば(1
00) 結晶面を有する。この基板21の1主面上に、それ
ぞれMOCVD法によって必要に応じてバッファ層22
をエピタキシーし、続いてこれの上にタブルヘテロ接合
型の発光機構部を構成する第1のクラッド層23、活性
層24、第2のクラッド層25を順次連続的に1回のM
OCVDによってエピタキシーする。
【0015】バッファ層22、第1のクラッド層23
は、基板21と同導電型の例えばn型より成り、第2の
クラッド層25は、他の導電型の例えばp型とされる。
バッファ層22は、例えばGaAs半導体層によって形
成され、第1および第2のクラッド層23および25
は、それぞれn型およびp型の(Alx Ga1-x z
1-z Pによって形成され、活性層24は、(Aly
1-y z In1-z Pであって、第1および第2のクラ
ッド層23および25に比し、そのエネルギーバンドギ
ャップEgが小さくなるように、活性層24においては
Alを添加しないか、あるいはクラッド層23および2
5に比し、Al量を小とする。好ましくはこれら閉じ込
め層23および25によって活性層23にキャリアおよ
び光の閉じ込めを行うことができるようにx−y>0.3
に選ばれる。尚上記組成において、格子整合の上からz
の値は実際上z=0.52±0.01程度が望ましく、z=0.52
において、y=0とするとき、すなわちGa0.52In
0.48PとするときEgは1.9 eVであり、x=zとする
とき、すなわちAl0.52In0.48Pとするとき、Eg=
2.35eVとなる。
【0016】その後、図3に示すように、第2のクラッ
ド層25、活性層24、第1のクラッド層23に対し、
ストライプ状に一部残してその両側を選択的にエッチン
グするメサエッチングを施す。
【0017】その後、図4に示すように、メサ部を覆っ
て高比抵抗、すなわち半絶縁性のAlGaAsよりなる
半導体層37、この例では電流狭搾層をMOCVDによ
ってエピタキシーする。
【0018】次に、図1に示すように、メサ上の半導体
層37にたいして、例えばZnを選択的に拡散して低抵
抗領域33を形成し、その後、全面的にキャップ層28
をMOCVDによってエピタキシーし、このキャップ層
28上と基板21とにそれぞれ電極29および30をオ
ーミックに被着する。
【0019】このようにすれば、メサ部すなわち第1の
クラッド層23と、活性層24と、第2のクラッド層2
5とによって形成されたダブルヘテロ接合型の発光機構
部の両側に高比抵抗の通電を阻止する電流狭搾層として
機能する半導体層37が配置されたことによって、上述
の発光機構部に電流集中がなされる半導体レーザが構成
される。
【0020】上述した例では、バッファ層22を設けて
発光機構部において良好な結晶性を得るようにした場合
であるが、或る場合は、このバッファ層22を省略して
第1のクラッド層23の厚さを比較的大にして、基板2
1との界面における低い結晶性が発光機構部の結晶性に
影響を及ぼすことのないようにすることができる。
【0021】上述の各半導体層を形成するMOCVD
は、原料ガスとして例えばトリエチルアルミニウム、ト
リエチルガリウム、トリエチルインジウム、フォスフン
およびアルシンを用い、これらの供給量を調整すること
によって各組成のAlGaInP系、或いはAlGaA
s系のエピタキシーを行うことができる。また上述した
例ではMOCVDによって各層の形成を行った場合であ
るが、これらを周知のMBEによって形成することもで
きる。
【0022】また、上述した例においては、ダブルヘテ
ロ接合型の半導体レーザを得る場合であるが、他の各種
半導体レーザ、例えば量子井戸による発光機構部を有す
る半導体レーザ、いわゆるQW(Quantum Well)型ない
しはMQW(Multi QuantumWell)型の半導体レーザに
本発明を適用することができる。
【0023】
【発明の効果】上述したように本発明によれば、凹凸加
工を施す前に発光機構部をAlGaInP系半導体の有
機金属ないしは金属気相成長法によって形成するように
したので、1種の結晶面例えば100 結晶面に対してエピ
タキシーをなすことができ、AlGaInP系とするに
もかかわらず少なくとも、直接発光に寄与する部分にお
いては良好な結晶性を得ることがき特性のよい安定した
AlGaInP系半導体レーザを構成することができる
ものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるAlGaInP系半導体レーザの
一例の断面図である。
【図2】本発明によるAlGaInP系半導体レーザの
製法の一例の一工程における断面図である。
【図3】本発明によるAlGaInP系半導体レーザの
製法の一例の一工程における断面図である。
【図4】本発明によるAlGaInP系半導体レーザの
製法の一例の一工程における断面図である。
【図5】従来の製法の説明に供する略線的拡大断面図で
ある。
【符号の説明】
21 基板 23 第1のバッファ層 24 活性層 25 第2のクラッド層 37 半導体層

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも第1のクラッド層と、平坦状
    に形成された活性層と、第2のクラッド層とを有するA
    lGaInP系半導体レーザにおいて、 前記第1のクラッド層と、活性層と、第2のクラッド層
    のうちの少なくとも一部に凹凸を有し、 この凹凸の両側に光の閉じ込めあるいは電流狭搾の少な
    くともいづれか一方の機能を有するAlGaAsまたは
    GaAs系半導体層が形成されてなることを特徴とする
    AlGaInP系半導体レーザ。
  2. 【請求項2】 有機金属ないしは金属気相成長法によっ
    て第1のクラッド層と、活性層と、第2のクラッド層と
    を形成する平坦なAlGaInP系半導体層の形成工程
    と、 前記第1のクラッド層と、活性層と、第2のクラッド層
    のうちの少なくとも一部に凹凸加工を施す工程と、 この凹凸加工処理後に有機金属ないしは金属気相成長法
    によってAlGaAsまたはGaAs系半導体層による
    横方向の光の閉じ込めあるいは電流狭搾の少なくともと
    もいづれか一方の機能部を形成する工程とを有すること
    を特徴とするAlGaInP系半導体レーザの製法。
JP6162774A 1994-06-21 1994-06-21 AlGaInP系半導体レーザとその製法 Expired - Lifetime JP2586826B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5496386A (en) * 1978-01-14 1979-07-30 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Manufacture of buried optical semiconductor device
JPS58209117A (ja) * 1982-05-29 1983-12-06 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 化合物半導体膜の製造方法
JPS59129473A (ja) * 1983-01-14 1984-07-25 Toshiba Corp 半導体レーザ装置の製造方法

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