JP2628638B2 - 半導体レーザ素子 - Google Patents
半導体レーザ素子Info
- Publication number
- JP2628638B2 JP2628638B2 JP61255159A JP25515986A JP2628638B2 JP 2628638 B2 JP2628638 B2 JP 2628638B2 JP 61255159 A JP61255159 A JP 61255159A JP 25515986 A JP25515986 A JP 25515986A JP 2628638 B2 JP2628638 B2 JP 2628638B2
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- Japan
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- cladding layer
- semiconductor laser
- cladding
- laser device
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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、半導体レーザ素子に関する。
［従来の技術］ 従来、半導体レーザ素子として第２図に示す構造のも
のが使用されている。図中１は、ｐ型のGaAs基板であ
る。GaAs基板１上には、ｐ型のAlxGa1-xAs層からなる第
１クラッド層２を介してGaAs層からなる活性層３が形成
されている。活性層３上には、ｎ型のAlxGa1-xAs層から
なる埋込クラッド層４が形成されている。埋込クラッド
層４上には、ｎ型のGaAs層からなる所定パターンの光吸
収層５が形成されている。光吸収層５上には、その開口
部5aを介して埋込クラッド層４と接して一体化したｎ型
のAlxGa1-xAs層からなる第２クラッド層６が積層されて
いる。第２クラッド層６上には、ｎ型のGaAs層からなる
キャップ層７が形成されている。キャップ層７上には、
所定パターンの絶縁膜８が形成されている。絶縁膜８上
には、その開口部8aを介してキャップ層７と接続するｎ
型電極9aが設けられている。また、GaAs基板１の裏面側
には、ｐ側電極9bが形成されている。なお、同図中11
は、導波路部分である。
のが使用されている。図中１は、ｐ型のGaAs基板であ
る。GaAs基板１上には、ｐ型のAlxGa1-xAs層からなる第
１クラッド層２を介してGaAs層からなる活性層３が形成
されている。活性層３上には、ｎ型のAlxGa1-xAs層から
なる埋込クラッド層４が形成されている。埋込クラッド
層４上には、ｎ型のGaAs層からなる所定パターンの光吸
収層５が形成されている。光吸収層５上には、その開口
部5aを介して埋込クラッド層４と接して一体化したｎ型
のAlxGa1-xAs層からなる第２クラッド層６が積層されて
いる。第２クラッド層６上には、ｎ型のGaAs層からなる
キャップ層７が形成されている。キャップ層７上には、
所定パターンの絶縁膜８が形成されている。絶縁膜８上
には、その開口部8aを介してキャップ層７と接続するｎ
型電極9aが設けられている。また、GaAs基板１の裏面側
には、ｐ側電極9bが形成されている。なお、同図中11
は、導波路部分である。
而して、光吸収層５は、埋込クラッド層４及び第２ク
ラッド層６と比較して屈折率が高く、また、活性層３と
等しいエネルギーバンドギャップを有しているので、活
性層３からクラッド層4,6へしみ出した光を吸収して横
モードを安定に保つ役割を果す。また、光吸収層５とク
ラッド層4,6で構成されるpnp構造は、電流阻止層として
の機械を果す。更に、絶縁膜８は、電流狭搾と共にｎ側
電流9aの寄生容量を低減するようになっている。
ラッド層６と比較して屈折率が高く、また、活性層３と
等しいエネルギーバンドギャップを有しているので、活
性層３からクラッド層4,6へしみ出した光を吸収して横
モードを安定に保つ役割を果す。また、光吸収層５とク
ラッド層4,6で構成されるpnp構造は、電流阻止層として
の機械を果す。更に、絶縁膜８は、電流狭搾と共にｎ側
電流9aの寄生容量を低減するようになっている。
［発明が解決しようとする問題点］ 上述のように構成された半導体レーザ素子10では、素
子を構成する第２クラッド層６の形成を、光吸収層５に
選択エッチングにより埋込クラッド層４の表面を露出す
る開口部5aを形成した後、MOCVD（Metal Organic Chemi
cal Vapor Deposition）法等によって行う。しかしなが
ら、光吸収層５に開口部5aを形成してから第２クラッド
層６を形成する前に、露出した埋込クラッド層４の表面
にAlの酸化物が形成され易い。このため、引続き成長さ
せる第２クラッド層６と埋込クラッド層４の界面での結
晶性が悪くなりこの部分で大きな抵抗が生ずる。その結
果、第２クラッド層６と埋込クラッド層とが良好な結晶
性の下で一体化せず、素子特性が悪くなると共に、信頼
性の低下を招く問題があった。
子を構成する第２クラッド層６の形成を、光吸収層５に
選択エッチングにより埋込クラッド層４の表面を露出す
る開口部5aを形成した後、MOCVD（Metal Organic Chemi
cal Vapor Deposition）法等によって行う。しかしなが
ら、光吸収層５に開口部5aを形成してから第２クラッド
層６を形成する前に、露出した埋込クラッド層４の表面
にAlの酸化物が形成され易い。このため、引続き成長さ
せる第２クラッド層６と埋込クラッド層４の界面での結
晶性が悪くなりこの部分で大きな抵抗が生ずる。その結
果、第２クラッド層６と埋込クラッド層とが良好な結晶
性の下で一体化せず、素子特性が悪くなると共に、信頼
性の低下を招く問題があった。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ク
ラッド層の埋込層部分との界面での酸化物の発生を阻止
して良好な結晶性を保有させ、素子特性及び信頼性の向
上を図った半導体レーザ素子を提供するものである。
ラッド層の埋込層部分との界面での酸化物の発生を阻止
して良好な結晶性を保有させ、素子特性及び信頼性の向
上を図った半導体レーザ素子を提供するものである。
［問題点を解決するための手段］ 本発明は、第１導電型の半導体層上に第１導電型の第
１クラッド層を介して形成された活性層と、該活性層上
に形成された第２導電型の第２クラッド層とを具備し、
前記第２クラッド層は、少なくともGaxIn1-xP層を有す
る下部クラッド層と、該下部クラッド層上に設けられた
上部クラッド層とから構成されており、前記上部クラッ
ド層と前記下部クラッド層との間には、開口部を有する
光吸収層が設けられており、前記上部クラッド層と前記
下部クラッド層は、前記開口部において良好な結晶性を
有して一体化されていることを特徴とする半導体レーザ
素子を提供する。
１クラッド層を介して形成された活性層と、該活性層上
に形成された第２導電型の第２クラッド層とを具備し、
前記第２クラッド層は、少なくともGaxIn1-xP層を有す
る下部クラッド層と、該下部クラッド層上に設けられた
上部クラッド層とから構成されており、前記上部クラッ
ド層と前記下部クラッド層との間には、開口部を有する
光吸収層が設けられており、前記上部クラッド層と前記
下部クラッド層は、前記開口部において良好な結晶性を
有して一体化されていることを特徴とする半導体レーザ
素子を提供する。
ここで、GaxIn1-xP層の組成比を決定するＸの値は、
クラッド層の格子定数が活性層の格子定数と一致し、か
つ、エネルギーバンドギャップが活性層のものより大き
いと共に、屈折率の値が活性層のものよりも小さいこと
を条件に、0.516±0.006の範囲で適宜設定する。この場
合、Ｘの値が上記条件を満たさない場合には、GaAs活性
層との格子不整合率が0.05％を越え、界面再結合速度の
増大による特性の劣化および信頼性の低下等の問題が生
じる。
クラッド層の格子定数が活性層の格子定数と一致し、か
つ、エネルギーバンドギャップが活性層のものより大き
いと共に、屈折率の値が活性層のものよりも小さいこと
を条件に、0.516±0.006の範囲で適宜設定する。この場
合、Ｘの値が上記条件を満たさない場合には、GaAs活性
層との格子不整合率が0.05％を越え、界面再結合速度の
増大による特性の劣化および信頼性の低下等の問題が生
じる。
［作用］ 本発明に係る半導体レーザ素子によれば、下部クラッ
ド層をGaxIn1-xP層で形成したので、下部クラッド層と
上部クラッド層の界面に酸化物が発生するので阻止して
良好な結晶性の下に上部クラッド層を下部クラッド層上
に一体に成長させることができる。その結果、素子特性
及び信頼性を著しく向上させることができる。
ド層をGaxIn1-xP層で形成したので、下部クラッド層と
上部クラッド層の界面に酸化物が発生するので阻止して
良好な結晶性の下に上部クラッド層を下部クラッド層上
に一体に成長させることができる。その結果、素子特性
及び信頼性を著しく向上させることができる。
［実施例］ 以下、本発映の実施例について図面を参照して説明す
る。第１図は、本発明の一実施例の概略構成を示す説明
図である。なお、第２図に示した従来のものと同一部分
については同符号を附している。すなわち、GaAs基板１
上にGaxIn1-xP層からなる第１クラッド層21が形成さ
れ、第１クラッド層21には、GaAs層からなる活性層３が
形成されている。活性層３上には、GaxIn1-xP層からな
る下部クラッド層（埋込クラッド層）22が形成されてい
る。埋込クラッド層22上には、所定パターンのGaAs層か
らなる光吸収層５が形成されている。光吸収層５上に
は、その開口部5aを介して埋込クラッド層22と良好な結
晶性を有して一体化したGaxIn1-xP層からなる上部クラ
ッド層23が形成されている。したがって、第１クラッド
層21と、下部クラッド層22および上部クラッド層23とに
より、活性層３の光を閉じ込める構成となっている。上
部クラッド層23上には、GaAs層からなるキャップ層７を
介して絶縁膜８が形成されている。絶縁膜８上には、そ
の開口部8aを介してｎ側電極9aが形成されている。GaAs
基板１の裏面側には、ｐ側電極9bが形成されている。
る。第１図は、本発明の一実施例の概略構成を示す説明
図である。なお、第２図に示した従来のものと同一部分
については同符号を附している。すなわち、GaAs基板１
上にGaxIn1-xP層からなる第１クラッド層21が形成さ
れ、第１クラッド層21には、GaAs層からなる活性層３が
形成されている。活性層３上には、GaxIn1-xP層からな
る下部クラッド層（埋込クラッド層）22が形成されてい
る。埋込クラッド層22上には、所定パターンのGaAs層か
らなる光吸収層５が形成されている。光吸収層５上に
は、その開口部5aを介して埋込クラッド層22と良好な結
晶性を有して一体化したGaxIn1-xP層からなる上部クラ
ッド層23が形成されている。したがって、第１クラッド
層21と、下部クラッド層22および上部クラッド層23とに
より、活性層３の光を閉じ込める構成となっている。上
部クラッド層23上には、GaAs層からなるキャップ層７を
介して絶縁膜８が形成されている。絶縁膜８上には、そ
の開口部8aを介してｎ側電極9aが形成されている。GaAs
基板１の裏面側には、ｐ側電極9bが形成されている。
ここで、各々のクラッド層21,22,23を構成するGaxIn
1-xP層の夫々の元素の組成比を決定するＸの値は、例え
ば0.51に設定されている。この場合、クラッド層21,22,
23の格子定数は5.653Åであり、活性層３の格子定数と
一致している。クラッド層21,22,23のエネルギーバンド
ギャップは、1.89eV（室温）であり、活性層３のエネル
ギーバンドギャップ（1.42（室温））よりも大きくなっ
ている。また、クラッド層21,22,23の波長0.87μｍにお
ける屈折率は3.29であり、活性層３の屈折率3.60よりも
小さくなっている。
1-xP層の夫々の元素の組成比を決定するＸの値は、例え
ば0.51に設定されている。この場合、クラッド層21,22,
23の格子定数は5.653Åであり、活性層３の格子定数と
一致している。クラッド層21,22,23のエネルギーバンド
ギャップは、1.89eV（室温）であり、活性層３のエネル
ギーバンドギャップ（1.42（室温））よりも大きくなっ
ている。また、クラッド層21,22,23の波長0.87μｍにお
ける屈折率は3.29であり、活性層３の屈折率3.60よりも
小さくなっている。
而して、このように構成された半導体レーザ素子30の
製造は、例えば、先ずGaAs基板１上に第１クラッド層2
1,活性層3,埋込クラッド層22及び光吸収層５までをMOCV
D法やMBE（Molecular Beam Epitaxy）法による一連の成
長処理にて積層形成する。次いで、光吸収層５上に絶縁
膜を形成し、この絶縁膜にホトリソグラフィ処理及び選
択エッチング処理を施して、導波路部分11となる領域と
対応した部分に開口部5aを形成し、埋込クラッド層22の
表面を露出させる。次に、光吸収層５上に上部クラッド
層23,キャップ層７をMOCVD法等により積層させる。この
時、埋込クラッド層22にはAl等の酸化し易い元素が含ま
れていないので、埋込クラッド層22及び上部クラッド層
23を良好な結晶性を保育した状態で開口部5aを介して一
体に接続させることができる。その結果、埋込クラッド
層22と上部クラッド層23の界面で抵抗が大きくなるのを
防止して、素子特性及び信頼性を著しく向上させること
ができる。なお、ｎ側電極9a及びｐ側電極9bは、周知の
電極形成技術に従って被着される。また、素子を構成す
る活性層３及び光吸収層５等の配置は、所謂自己整合
（Self−alignment structure）構造になっている。ま
た、本発明の半導体レーザ素子においては、光吸収層
が、この開口部により電流狭搾効果を発揮するだけでな
く、活性層から第２クラッド層に拡散する漏れ光を吸収
してレーザ発光特性を良好にする働きがある。すなわ
ち、本発明の半導体レーザ素子は、電流狭搾構造および
光閉じ込め構造を兼備する構造を有する。これにより、
素子の薄膜化を実現することができる。
製造は、例えば、先ずGaAs基板１上に第１クラッド層2
1,活性層3,埋込クラッド層22及び光吸収層５までをMOCV
D法やMBE（Molecular Beam Epitaxy）法による一連の成
長処理にて積層形成する。次いで、光吸収層５上に絶縁
膜を形成し、この絶縁膜にホトリソグラフィ処理及び選
択エッチング処理を施して、導波路部分11となる領域と
対応した部分に開口部5aを形成し、埋込クラッド層22の
表面を露出させる。次に、光吸収層５上に上部クラッド
層23,キャップ層７をMOCVD法等により積層させる。この
時、埋込クラッド層22にはAl等の酸化し易い元素が含ま
れていないので、埋込クラッド層22及び上部クラッド層
23を良好な結晶性を保育した状態で開口部5aを介して一
体に接続させることができる。その結果、埋込クラッド
層22と上部クラッド層23の界面で抵抗が大きくなるのを
防止して、素子特性及び信頼性を著しく向上させること
ができる。なお、ｎ側電極9a及びｐ側電極9bは、周知の
電極形成技術に従って被着される。また、素子を構成す
る活性層３及び光吸収層５等の配置は、所謂自己整合
（Self−alignment structure）構造になっている。ま
た、本発明の半導体レーザ素子においては、光吸収層
が、この開口部により電流狭搾効果を発揮するだけでな
く、活性層から第２クラッド層に拡散する漏れ光を吸収
してレーザ発光特性を良好にする働きがある。すなわ
ち、本発明の半導体レーザ素子は、電流狭搾構造および
光閉じ込め構造を兼備する構造を有する。これにより、
素子の薄膜化を実現することができる。
［発明の効果］ 以上説明した如く、本発明に係る半導体レーザ素子に
よれば、クラッド層の埋込層部分との界面での酸化物の
発生を阻止して良好な結晶性を保有させ、素子特性及び
信頼性を著しく向上させることができるものである。
よれば、クラッド層の埋込層部分との界面での酸化物の
発生を阻止して良好な結晶性を保有させ、素子特性及び
信頼性を著しく向上させることができるものである。
第１図は、本発明の一実施例の概略構成を示す説明図、
第２図は、従来の半導体レーザ素子の概略構成を示す説
明図である。 １……GaAs基板、2,21……第１クラッド層、３……活性
層、4,22……埋込クラッド層、５……光吸収層、6,23…
…第２クラッド層、７……キャップ層、８……絶縁膜、
9a……ｎ側電極、9b……ｐ側電極、10，20……半導体レ
ーザ素子、11……導波路部分
第２図は、従来の半導体レーザ素子の概略構成を示す説
明図である。 １……GaAs基板、2,21……第１クラッド層、３……活性
層、4,22……埋込クラッド層、５……光吸収層、6,23…
…第２クラッド層、７……キャップ層、８……絶縁膜、
9a……ｎ側電極、9b……ｐ側電極、10，20……半導体レ
ーザ素子、11……導波路部分
Claims (1)
- 【請求項１】第１導電型の半導体層上に第１導電型の第
１クラッド層を介して形成された活性層と、該活性層上
に形成された第２導電型の第２クラッド層とを具備し、
前記第２クラッド層は、少なくともGaxIn1-xP層を有す
る下部クラッド層と、該下部クラッド層上に設けられた
上部クラッド層とから構成されており、前記上部クラッ
ド層と前記下部クラッド層との間には、開口部を有する
光吸収層が設けられており、前記上部クラッド層と前記
下部クラッド層は、前記開口部において良好な結晶性を
有して一体化されていることを特徴とする半導体レーザ
素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61255159A JP2628638B2 (ja) | 1986-10-27 | 1986-10-27 | 半導体レーザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61255159A JP2628638B2 (ja) | 1986-10-27 | 1986-10-27 | 半導体レーザ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63108791A JPS63108791A (ja) | 1988-05-13 |
| JP2628638B2 true JP2628638B2 (ja) | 1997-07-09 |
Family
ID=17274880
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61255159A Expired - Lifetime JP2628638B2 (ja) | 1986-10-27 | 1986-10-27 | 半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2628638B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6216592A (ja) * | 1985-07-15 | 1987-01-24 | Nec Corp | 半導体発光素子 |
-
1986
- 1986-10-27 JP JP61255159A patent/JP2628638B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63108791A (ja) | 1988-05-13 |
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