JP2743540B2 - 半導体レーザおよびその製造方法 - Google Patents
半導体レーザおよびその製造方法Info
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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AlGaInPなどの材料で構成され、横モードが
制御された半導体レーザおよびその製造方法に関する。
制御された半導体レーザおよびその製造方法に関する。
従来の技術 700nm以下の可視光の波長で発光する半導体レーザは
光ディスク、レーザプリンタ、バーコードリーダなどに
用いる光源として注目されている。中でもGaAsを基板と
し、これに格子整合するGa0.5In0.5Ｐ（以下の説明では
GaInPと略記する）また（AlxGa1-x）0.5In0.5Ｐ（以下
の説明ではAlGaInPと略記する）を活性層、AlGaInPをク
ラッド層とするダブルヘテロ接合型半導体レーザGaAsに
格子整合するIII−Ｖ族化合物半導体の中でも最も短い
波長の光を出すことができるので可視光半導体レーザの
材料として有望である。
光ディスク、レーザプリンタ、バーコードリーダなどに
用いる光源として注目されている。中でもGaAsを基板と
し、これに格子整合するGa0.5In0.5Ｐ（以下の説明では
GaInPと略記する）また（AlxGa1-x）0.5In0.5Ｐ（以下
の説明ではAlGaInPと略記する）を活性層、AlGaInPをク
ラッド層とするダブルヘテロ接合型半導体レーザGaAsに
格子整合するIII−Ｖ族化合物半導体の中でも最も短い
波長の光を出すことができるので可視光半導体レーザの
材料として有望である。
第３図に従来の横モードの制御型のAlGaInP系半導体
レーザのおのおのの製作工程における断面構造を示す。
まず最初に第３図（ａ）に示すように、（100）面を主
面とするｎ型GaAs基板301の表面に、ｎ型AlGaInPクラッ
ド層302、GaInP活性層303、ｐ型AlGaInPクラッド層30
4、ｐ型GaInPバッファ層305をMO−VPE法（有機金属気相
成長法）で順次結晶成長する。次に、＜011＞方向にス
トライプ状に形成したSiO2膜306をマスクとしてｐ型GaI
nPバッファ層305を例えばCCl4ガスを用いたRIE（反応性
イオンエッチング）によりエッチングし、さらにｐ型Al
GaInPクラッド層304を例えば40℃の熱濃硫酸でエッチン
グすると第３図（ｂ）に示すようになる。次にSiO2膜30
6をマスクとしてMO−VPE法によりｎ型GaAs電流ブロック
層307を選択的に結晶成長すると第３図（ｃ）に示すよ
うになる。選択成長のマスクとして用いたSiO2膜306を
除去したのち全面にｐ型GaAsコンタクト層308をMO−VPE
法により結晶成長すると第３図（ｄ）に示すようにスト
ライプが埋め込まれる。最後に表面にAu/Zn/Auからなる
ｐ型オーミックコンタクト層309を形成し、裏面を研磨
およびエッチングして基板を薄くしたのちAu−Ge/Ni/Au
からなるｎ型オーミックコンタクト層310を形成すると
第３図（ｅ）に示すように従来の横モード制御型のAlGa
InP系半導体レーザが完成する。
レーザのおのおのの製作工程における断面構造を示す。
まず最初に第３図（ａ）に示すように、（100）面を主
面とするｎ型GaAs基板301の表面に、ｎ型AlGaInPクラッ
ド層302、GaInP活性層303、ｐ型AlGaInPクラッド層30
4、ｐ型GaInPバッファ層305をMO−VPE法（有機金属気相
成長法）で順次結晶成長する。次に、＜011＞方向にス
トライプ状に形成したSiO2膜306をマスクとしてｐ型GaI
nPバッファ層305を例えばCCl4ガスを用いたRIE（反応性
イオンエッチング）によりエッチングし、さらにｐ型Al
GaInPクラッド層304を例えば40℃の熱濃硫酸でエッチン
グすると第３図（ｂ）に示すようになる。次にSiO2膜30
6をマスクとしてMO−VPE法によりｎ型GaAs電流ブロック
層307を選択的に結晶成長すると第３図（ｃ）に示すよ
うになる。選択成長のマスクとして用いたSiO2膜306を
除去したのち全面にｐ型GaAsコンタクト層308をMO−VPE
法により結晶成長すると第３図（ｄ）に示すようにスト
ライプが埋め込まれる。最後に表面にAu/Zn/Auからなる
ｐ型オーミックコンタクト層309を形成し、裏面を研磨
およびエッチングして基板を薄くしたのちAu−Ge/Ni/Au
からなるｎ型オーミックコンタクト層310を形成すると
第３図（ｅ）に示すように従来の横モード制御型のAlGa
InP系半導体レーザが完成する。
この従来のレーザにおいて、ｎ型GaAs電流ブロック層
307は電気的には電流の狭窄層の役割を果たし、光に対
してはｐ型AlGaInPクラッド層304よりも屈折率が大きく
GaInP活性層303で発光した光を吸収するので吸収型のア
ンチ導波層の役割を果たしている。そのため、この従来
の横モード制御型のAlGaInP系半導体レーザは低しきい
値でレーザ発振する。
307は電気的には電流の狭窄層の役割を果たし、光に対
してはｐ型AlGaInPクラッド層304よりも屈折率が大きく
GaInP活性層303で発光した光を吸収するので吸収型のア
ンチ導波層の役割を果たしている。そのため、この従来
の横モード制御型のAlGaInP系半導体レーザは低しきい
値でレーザ発振する。
発明が解決しようとする課題 このような従来の横モード制御型のAlGaInP系半導体
レーザにおいては、横モードの制御が行なわれてはいる
ものの活性層と平行な方向の屈折率による光の閉じこめ
は行なわれてはおらず利得導波性が強く残るための活性
層と平行な方向の導波光の波面を曲がってしまい、その
結果として大きな非点隔差ができてしまうという問題点
があった。従って従来の横モード制御型のAlGaInP系半
導体レーザを光学機器に応用しようとする場合、通常の
凸レンズ一枚ではレーザ光を平行光にしたり一点に集光
したりすることができないため応用範囲が限定されてし
まっていた。
レーザにおいては、横モードの制御が行なわれてはいる
ものの活性層と平行な方向の屈折率による光の閉じこめ
は行なわれてはおらず利得導波性が強く残るための活性
層と平行な方向の導波光の波面を曲がってしまい、その
結果として大きな非点隔差ができてしまうという問題点
があった。従って従来の横モード制御型のAlGaInP系半
導体レーザを光学機器に応用しようとする場合、通常の
凸レンズ一枚ではレーザ光を平行光にしたり一点に集光
したりすることができないため応用範囲が限定されてし
まっていた。
さらに、上述のように活性層に平行な方向の屈折率に
よる光の閉じこめは行なわれていないため発光スポット
が活性層に平行な方向に拡がり出射光の活性層に平行な
方向の放射角 が小さくなってしまっていた。従って光放射角は と偏平になってしまうという問題点もあった。
よる光の閉じこめは行なわれていないため発光スポット
が活性層に平行な方向に拡がり出射光の活性層に平行な
方向の放射角 が小さくなってしまっていた。従って光放射角は と偏平になってしまうという問題点もあった。
また、ｎ型GaAs電流ブロック層は活性層で発光した光
を吸収するので活性層を導波する光に対して損失となる
ためこの損失の分だけ発振しきい値が増加するという問
題点もあった。
を吸収するので活性層を導波する光に対して損失となる
ためこの損失の分だけ発振しきい値が増加するという問
題点もあった。
そのほかの問題点としては、横モードを制御するため
にストライプの両側のｐ型AlGaInPクラッド層の厚さを
薄くするとその部分でのパンチスルーが起こりやすくな
りリーク電流が増加してしまうということもあった。
にストライプの両側のｐ型AlGaInPクラッド層の厚さを
薄くするとその部分でのパンチスルーが起こりやすくな
りリーク電流が増加してしまうということもあった。
課題を解決するための手段 本発明はこのような従来の横モード制御型のAlGaInP
系半導体レーザにおける問題点を解決するためになされ
たもので、 （１）基板上に形成された第１導電型クラッド層と、前
記第１導電型クラッド層上に形成された活性層と、前記
活性層上に形成された第２導電型クラッド層とを備え、
前記第２導電型クラッド層は、AlGaInPからなるととも
に、前記第１導電型クラッド層よりも屈折率が大きく、
前記第２導電型クラッド層上には、内部にストライプ溝
を有するとともに、AlInPまたはAlGaInPからなり、前記
第２導電型クラッド層よりも屈折率が小さい、閉じ込め
層が形成され、さらに前記閉じ込め層上には、前記閉じ
込め層に接して、GaInPからなる保護層が形成されてい
る、半導体レーザとする。
系半導体レーザにおける問題点を解決するためになされ
たもので、 （１）基板上に形成された第１導電型クラッド層と、前
記第１導電型クラッド層上に形成された活性層と、前記
活性層上に形成された第２導電型クラッド層とを備え、
前記第２導電型クラッド層は、AlGaInPからなるととも
に、前記第１導電型クラッド層よりも屈折率が大きく、
前記第２導電型クラッド層上には、内部にストライプ溝
を有するとともに、AlInPまたはAlGaInPからなり、前記
第２導電型クラッド層よりも屈折率が小さい、閉じ込め
層が形成され、さらに前記閉じ込め層上には、前記閉じ
込め層に接して、GaInPからなる保護層が形成されてい
る、半導体レーザとする。
（２）基板上に、第１導電型クラッド層、活性層、第２
導電型クラッド層、閉じ込め層、保護層を順次結晶成長
させる工程と、前記保護層および前記閉じ込み層をエッ
チングしてストライプ溝を形成する工程と、前記ストラ
イプ溝および前記保護層上に埋め込み層を結晶成長させ
る工程とを備え、前記第２導電型クラッド層、AlGaInP
からなるとともに、前記第１導電型クラッド層よりも屈
折率が大きく、前記第２導電型クラッド層は、AlInPま
たはAlGaInPからなり、前記閉じ込め層は、前記第２導
電型クラッド層よりも屈折率が小さく、さらに前記保護
層は、前記閉じ込み層と同一の結晶成長で形成されると
ともに、前記閉じ込め層の表面に接している、半導体レ
ーザの製造方法とする。
導電型クラッド層、閉じ込め層、保護層を順次結晶成長
させる工程と、前記保護層および前記閉じ込み層をエッ
チングしてストライプ溝を形成する工程と、前記ストラ
イプ溝および前記保護層上に埋め込み層を結晶成長させ
る工程とを備え、前記第２導電型クラッド層、AlGaInP
からなるとともに、前記第１導電型クラッド層よりも屈
折率が大きく、前記第２導電型クラッド層は、AlInPま
たはAlGaInPからなり、前記閉じ込め層は、前記第２導
電型クラッド層よりも屈折率が小さく、さらに前記保護
層は、前記閉じ込み層と同一の結晶成長で形成されると
ともに、前記閉じ込め層の表面に接している、半導体レ
ーザの製造方法とする。
作用 上述の本発明の手段により本発明は、以下のような作
用効果を有する。
用効果を有する。
手段（１）においてはｎ型AlInPクラッド層の屈折率
の方がｐ型AlGaInPクラッド層の屈折率よりも低いので
光はｐ型AlGaInPクラッド層の方に大きくしみだし、ス
トライプの両側に設けられたAlGaInPクラッド層よりも
屈折率の小さいｎ型AlGaInPあるいはAlInP閉じ込め層に
より、活性層と平行な方向にも効率よく光を閉じこめて
導波させることができる。また、上述のように光はｐ型
AlGaInPクラッド層の方に大きくしみだすので屈折率に
よる閉じ込みの効果を得るのにｐ型AlGaInPクラッド層
の厚さを厚くすることができるので、パンチスルーが起
こりにくくリーク電流が少なくなる。さらに、光がｐ型
AlGaInPクラッド層の方に大きくしみだすので活性層に
垂直な方向に発光スポットが大きくなり、またｎ型AlIn
P閉じ込め層によって光が閉じ込められるので活性層に
平行な方向の発光スポットは小さくなる。従って、端面
からの光の放射角は円に近くなる。
の方がｐ型AlGaInPクラッド層の屈折率よりも低いので
光はｐ型AlGaInPクラッド層の方に大きくしみだし、ス
トライプの両側に設けられたAlGaInPクラッド層よりも
屈折率の小さいｎ型AlGaInPあるいはAlInP閉じ込め層に
より、活性層と平行な方向にも効率よく光を閉じこめて
導波させることができる。また、上述のように光はｐ型
AlGaInPクラッド層の方に大きくしみだすので屈折率に
よる閉じ込みの効果を得るのにｐ型AlGaInPクラッド層
の厚さを厚くすることができるので、パンチスルーが起
こりにくくリーク電流が少なくなる。さらに、光がｐ型
AlGaInPクラッド層の方に大きくしみだすので活性層に
垂直な方向に発光スポットが大きくなり、またｎ型AlIn
P閉じ込め層によって光が閉じ込められるので活性層に
平行な方向の発光スポットは小さくなる。従って、端面
からの光の放射角は円に近くなる。
また手段（２）の製造方法では結晶成長が２回であり
しかも選択成長を必要としない。また、従来例に比べて
ストライプの幅を狭くすることができるので端面からの
光の放射角をより円に近くすることができる。
しかも選択成長を必要としない。また、従来例に比べて
ストライプの幅を狭くすることができるので端面からの
光の放射角をより円に近くすることができる。
実施例 以下、本発明を実施例にしたがって説明する。第１図
に本発明の一実施例のAlGaInP系半導体レーザの各製造
工程における模式的断面構造図を示す。まず最初に第１
図（ａ）に示すように、例えば（100）面を主面とする
ｎ型GaAs基板101の表面に、ｎ型AlInPクラッド層102
（例えばキャリア密度５×1017cm-3、厚さ１μｍ）、Ga
InP活性層103（例えば厚さ0.07μｍ）、ｐ型AlGaInPク
ラッド層104（例えばｘ＝0.6、キャリア密度１×1018cm
-3、厚さ0.2μｍ）、ｎ型AlInP閉じ込め層105（例えば
キャリア密度３×1018cm-3、厚さ0.5μｍ）、ｐ型GaInP
保護層106（例えばキャリア密度５×1017cm-3、厚さ0.2
μｍ）をMO−VPE法でｎ型GaAs基板101に格子整合させて
順次結晶成長する。
に本発明の一実施例のAlGaInP系半導体レーザの各製造
工程における模式的断面構造図を示す。まず最初に第１
図（ａ）に示すように、例えば（100）面を主面とする
ｎ型GaAs基板101の表面に、ｎ型AlInPクラッド層102
（例えばキャリア密度５×1017cm-3、厚さ１μｍ）、Ga
InP活性層103（例えば厚さ0.07μｍ）、ｐ型AlGaInPク
ラッド層104（例えばｘ＝0.6、キャリア密度１×1018cm
-3、厚さ0.2μｍ）、ｎ型AlInP閉じ込め層105（例えば
キャリア密度３×1018cm-3、厚さ0.5μｍ）、ｐ型GaInP
保護層106（例えばキャリア密度５×1017cm-3、厚さ0.2
μｍ）をMO−VPE法でｎ型GaAs基板101に格子整合させて
順次結晶成長する。
次に、表面に堆積してパターン形成したSiO2膜107を
マスクとして、例えば＜011＞方向に例えば幅３μｍの
ストライプ状にｐ型GaInP保護層106を例えばCCl4ガスを
用いたRIEによりエッチングし、さらにｎ型AlInP閉じ込
め層105を例えばHCl:H3PO4＝1:10の混合液でエッチング
すると、第１図（ｂ）に示すように、溝10が形成され
る。この実施例ではストライプ溝10を＜011＞方向に形
成しているのでストライプの両側面のｎ型AlInP閉じ込
み層105は順メサ形状にエッチングされる。次にSiO2膜1
07を除去した後全面にｐ型AlGaInP埋め込み層108（例え
ばｘ＝0.6、キャリア密度１×1018cm-3、厚さ0.5μ
ｍ）、ｐ型GaInPバッファ層109（例えばキャリア密度３
×1018cm-3、厚さ0.2μｍ）およびｐ型GaAsキャップ層1
10（例えばキャリア密度５×1018cm-3、厚さ２μｍ）を
MOVPE法により順次結晶成長する。最後に表面にCr/Auか
らなるｐ側オーミックコンタクト電極111を形成し、裏
面を研磨およびエッチングして基板を薄くしたのちAu−
Ge/Ni/Auからなるｎ側オーミックコンタクト電極112を
形成すると第１図（ｃ）に示すように本発明の一実施例
のAlGaInP系半導体レーザが完成する。
マスクとして、例えば＜011＞方向に例えば幅３μｍの
ストライプ状にｐ型GaInP保護層106を例えばCCl4ガスを
用いたRIEによりエッチングし、さらにｎ型AlInP閉じ込
め層105を例えばHCl:H3PO4＝1:10の混合液でエッチング
すると、第１図（ｂ）に示すように、溝10が形成され
る。この実施例ではストライプ溝10を＜011＞方向に形
成しているのでストライプの両側面のｎ型AlInP閉じ込
み層105は順メサ形状にエッチングされる。次にSiO2膜1
07を除去した後全面にｐ型AlGaInP埋め込み層108（例え
ばｘ＝0.6、キャリア密度１×1018cm-3、厚さ0.5μ
ｍ）、ｐ型GaInPバッファ層109（例えばキャリア密度３
×1018cm-3、厚さ0.2μｍ）およびｐ型GaAsキャップ層1
10（例えばキャリア密度５×1018cm-3、厚さ２μｍ）を
MOVPE法により順次結晶成長する。最後に表面にCr/Auか
らなるｐ側オーミックコンタクト電極111を形成し、裏
面を研磨およびエッチングして基板を薄くしたのちAu−
Ge/Ni/Auからなるｎ側オーミックコンタクト電極112を
形成すると第１図（ｃ）に示すように本発明の一実施例
のAlGaInP系半導体レーザが完成する。
なお、上述の本発明の一実施例の中でｎ型AlInP閉じ
込め層105の代わりにｐ型AlGaInPクラッド層104よりも
屈折率の低いｎ型AlGaInPを用いても良い。
込め層105の代わりにｐ型AlGaInPクラッド層104よりも
屈折率の低いｎ型AlGaInPを用いても良い。
上述の本発明の一実施例の特徴とするところは構造的
にはｎ型AlInPクラッド層102の屈折率の方がｐ型AlGaIn
Pクラッド層104の屈折率よりも低いので第２図（ａ）に
示すように光はｐ型AlGaInPクラッド層104の方に大きく
しみだす。第２図（ｂ）はストライプに平行な方向の導
波モードの光強度分布を従来例と上述の本発明の一実施
例とで比較したものである。
にはｎ型AlInPクラッド層102の屈折率の方がｐ型AlGaIn
Pクラッド層104の屈折率よりも低いので第２図（ａ）に
示すように光はｐ型AlGaInPクラッド層104の方に大きく
しみだす。第２図（ｂ）はストライプに平行な方向の導
波モードの光強度分布を従来例と上述の本発明の一実施
例とで比較したものである。
第２図（ｂ）に示すようにストライプの両側に設けら
れたAlGaInPクラッド層104よりも屈折率の小さいAlInP
層105により、GaInP活性層103と平行な方向にも効率よ
く光を閉じこめて導波できることがわかる。また、上述
のように光はｐ型AlGaInPクラッド層104の方に大きくし
みだすので屈折率による閉じ込めの効果を得るのにｐ型
AlGaInPクラッド層104の厚さを厚くすることができるの
で、パンチスルーが起こりにくく従来例よりもリーク電
流が少なくなる。さらに、光がｐ型AlGaInPクラッド層1
04の方にも大きくしみだすので活性層に垂直な方向に発
光スポットが大きくなり、またｎ型AlInP閉じ込め層105
によって光が閉じ込められるので活性層に平行な方向の
発光スポットは小さくなる。第２図（ｃ）に従来例と本
発明の一実施例とで遠視野像を比較したものである。本
発明では活性層に垂直な方向では発光スポットが大きく
なるため放射角は小さくなり、また活性層に平行な方向
では発光スポットが小さくなるため放射角が大きくな
る。従って、遠視野像は第２図（ｃ）に示すように円に
近くなる。
れたAlGaInPクラッド層104よりも屈折率の小さいAlInP
層105により、GaInP活性層103と平行な方向にも効率よ
く光を閉じこめて導波できることがわかる。また、上述
のように光はｐ型AlGaInPクラッド層104の方に大きくし
みだすので屈折率による閉じ込めの効果を得るのにｐ型
AlGaInPクラッド層104の厚さを厚くすることができるの
で、パンチスルーが起こりにくく従来例よりもリーク電
流が少なくなる。さらに、光がｐ型AlGaInPクラッド層1
04の方にも大きくしみだすので活性層に垂直な方向に発
光スポットが大きくなり、またｎ型AlInP閉じ込め層105
によって光が閉じ込められるので活性層に平行な方向の
発光スポットは小さくなる。第２図（ｃ）に従来例と本
発明の一実施例とで遠視野像を比較したものである。本
発明では活性層に垂直な方向では発光スポットが大きく
なるため放射角は小さくなり、また活性層に平行な方向
では発光スポットが小さくなるため放射角が大きくな
る。従って、遠視野像は第２図（ｃ）に示すように円に
近くなる。
さらに、GaInP活性層103に平行な方向および垂直な方
向とも安定に屈折率導波されるので非点隔差も従来例で
示したレーザよりもはるかに小さくなるという特徴もあ
る。
向とも安定に屈折率導波されるので非点隔差も従来例で
示したレーザよりもはるかに小さくなるという特徴もあ
る。
従って、ｎ型AlInP閉じ込み層105は屈折率により光閉
じ込めのためのものであるからｐ型AlGaInPクラッド層1
04よりもAl組成が大きく屈折率が低いｎ型AlGaInP層あ
るいはｎ型AlGaAs層であっても良いことはもちろんであ
る。
じ込めのためのものであるからｐ型AlGaInPクラッド層1
04よりもAl組成が大きく屈折率が低いｎ型AlGaInP層あ
るいはｎ型AlGaAs層であっても良いことはもちろんであ
る。
また本発明の一実施例の製造方法では結晶成長が２回
でありしかも選択成長を必要としない。また、従来例に
比べてストライプの幅を狭くすることができるので端面
からの光の放射角をより円に近くすることができる。
でありしかも選択成長を必要としない。また、従来例に
比べてストライプの幅を狭くすることができるので端面
からの光の放射角をより円に近くすることができる。
また、上述の本発明の一実施例の説明においてｐ型Al
GaInP埋め込み層108の表面にｐ型GaInPバッファ層109を
形成した構造について説明したが、これはｐ型AlGaInP
埋め込み層108とｐ型GaInPバッファ層109との界面ある
いはｐ型GaInPバッファ層109とｐ型GaAsキャップ層110
との界面のヘテロ接合界面に存在する価電子帯のスパイ
クによる電流のバリア効果を低減するために挿入される
ものであり、これらの各層のキャリア密度を高くすれば
ｐ型GaInPバッファ層109は不要である。
GaInP埋め込み層108の表面にｐ型GaInPバッファ層109を
形成した構造について説明したが、これはｐ型AlGaInP
埋め込み層108とｐ型GaInPバッファ層109との界面ある
いはｐ型GaInPバッファ層109とｐ型GaAsキャップ層110
との界面のヘテロ接合界面に存在する価電子帯のスパイ
クによる電流のバリア効果を低減するために挿入される
ものであり、これらの各層のキャリア密度を高くすれば
ｐ型GaInPバッファ層109は不要である。
また、上述の本発明の一実施例において導電型は逆で
あってもよいことはいうまでもない。しかし、本発明の
一実施例で説明した導電型の場合ｎ型AlInPカラッド層1
02は間接遷移型でΔEcはｘ＝0.6のAlGaInPよりも小さく
なるが、ΔEvは大きくなるのでｐ型AlGaInPクラッド層1
04からGaInP活性層103に注入された正孔に対してはバリ
アの高さが高くなりリーク電流が小さくなるという特徴
がある。
あってもよいことはいうまでもない。しかし、本発明の
一実施例で説明した導電型の場合ｎ型AlInPカラッド層1
02は間接遷移型でΔEcはｘ＝0.6のAlGaInPよりも小さく
なるが、ΔEvは大きくなるのでｐ型AlGaInPクラッド層1
04からGaInP活性層103に注入された正孔に対してはバリ
アの高さが高くなりリーク電流が小さくなるという特徴
がある。
なお、従来例においてｎ型AlGaInPクラッド層302のか
わりにｎ型AlInPクラッド層を用い、ｎ型GaAs電流ブロ
ック層307のかわりにｎ型AlInP閉じ込め層を用いた場合
にも、上記本発明の一実施例で説明したのと同様である
ことはいうまでもない。
わりにｎ型AlInPクラッド層を用い、ｎ型GaAs電流ブロ
ック層307のかわりにｎ型AlInP閉じ込め層を用いた場合
にも、上記本発明の一実施例で説明したのと同様である
ことはいうまでもない。
また、上述の本発明の一実施例においてｐ型AlGaInP
埋め込み層108のAl組成ｘをｐ型AlGaInPクラッド層104
よりも小さくした場合、ｐ型AlGaInP埋め込み層108の屈
折率がｐ型AlGaInPクラッド層104よりも大きくなるので
光がよりｐ型AlGaInPクラッド層104の方にしみ出しやす
くなって光放射角θが小さくなり、端面からの放射角は
より円に近くなる。
埋め込み層108のAl組成ｘをｐ型AlGaInPクラッド層104
よりも小さくした場合、ｐ型AlGaInP埋め込み層108の屈
折率がｐ型AlGaInPクラッド層104よりも大きくなるので
光がよりｐ型AlGaInPクラッド層104の方にしみ出しやす
くなって光放射角θが小さくなり、端面からの放射角は
より円に近くなる。
また、本発明の一実施例でｐ型AlGaInP埋め込み層108
のかわりにｐ型AlGaAs埋め込み層を用いても同様であ
り、ｐ型AlGaAs埋め込み層の屈折率をｐ型AlGaInPクラ
ッド層104よりも大きくなると端面からの光放射角を円
に近づけることができる。
のかわりにｐ型AlGaAs埋め込み層を用いても同様であ
り、ｐ型AlGaAs埋め込み層の屈折率をｐ型AlGaInPクラ
ッド層104よりも大きくなると端面からの光放射角を円
に近づけることができる。
発明の効果 以上説明したように本発明は、以上のような効果を有
する。
する。
ｎ型AlInPクラッド層102の屈折率の方がｐ型AlGaInP
クラッド層104の屈折率よりも低いので光はｐ型AlGaInP
クラッド層104の方に大きくしみだし、ストライプの両
側に設けられたAlGaInPクラッド層104よりも屈折率の小
さいｎ型AlInP閉じ込み層105により、活性層と平行な方
向にも効率よく光を閉じこめて導波させることができ、
発振しきい値を下げることができるという効果を有す
る。また、上述のように光はｐ型AlGaInPクラッド層104
の方に大きくしみだすので屈折率による閉じ込めの効果
を得るのにｐ型AlGaInPクラッド層104の厚さを厚くする
ことができるので、パンチスルーが起こりにくくリーク
電流が少なくなる。さらに、光がｐ型AlGaInPクラッド
層104の方に大きくしみだすので活性たｎ型AlInP閉じ込
み層105によって光が閉じ込められるので活性層に平行
な方向の発光スポットは小さくなる。従って、端面から
の光の放射角は円に近くなる。という効果も有する。
クラッド層104の屈折率よりも低いので光はｐ型AlGaInP
クラッド層104の方に大きくしみだし、ストライプの両
側に設けられたAlGaInPクラッド層104よりも屈折率の小
さいｎ型AlInP閉じ込み層105により、活性層と平行な方
向にも効率よく光を閉じこめて導波させることができ、
発振しきい値を下げることができるという効果を有す
る。また、上述のように光はｐ型AlGaInPクラッド層104
の方に大きくしみだすので屈折率による閉じ込めの効果
を得るのにｐ型AlGaInPクラッド層104の厚さを厚くする
ことができるので、パンチスルーが起こりにくくリーク
電流が少なくなる。さらに、光がｐ型AlGaInPクラッド
層104の方に大きくしみだすので活性たｎ型AlInP閉じ込
み層105によって光が閉じ込められるので活性層に平行
な方向の発光スポットは小さくなる。従って、端面から
の光の放射角は円に近くなる。という効果も有する。
さらにAlInPクラッド層102の導電型がｎ型の場合GaIn
P活性層103に注入された正孔のリークを防止できるとい
う効果を有する。
P活性層103に注入された正孔のリークを防止できるとい
う効果を有する。
また製造方法では結晶成長が２回でありしかも選択成
長を必要としない。また、従来例に比べてストライプの
幅を狭くすることができるので端面からの光の放射角を
より円に近くすることができるという効果を有する。
長を必要としない。また、従来例に比べてストライプの
幅を狭くすることができるので端面からの光の放射角を
より円に近くすることができるという効果を有する。
第１図（ａ）〜（ｃ）は本発明の一実施例の半導体レー
ザの各製造工程における構造的断面模式図、第２図
（ａ），（ｂ）は本発明の一実施例における導波モード
の光強度分布，従来との比較分布を示す図、第２図
（ｃ）は遠視野像の比較図、第３図（ａ）〜（ｅ）は従
来の横モード制御型AlGaInP系半導体レーザの各製造工
程における構造的断面模式図である。 101……ｎ型GaAs基板、102……ｎ型AlInPクラッド層、1
03……GaInP活性層、104……ｐ型AlGaInPクラッド層、1
05……ｎ型AlInP閉じ込め層、107……ｐ型AlGaInP埋め
込み層、109……ｐ型GaAsキャップ層。
ザの各製造工程における構造的断面模式図、第２図
（ａ），（ｂ）は本発明の一実施例における導波モード
の光強度分布，従来との比較分布を示す図、第２図
（ｃ）は遠視野像の比較図、第３図（ａ）〜（ｅ）は従
来の横モード制御型AlGaInP系半導体レーザの各製造工
程における構造的断面模式図である。 101……ｎ型GaAs基板、102……ｎ型AlInPクラッド層、1
03……GaInP活性層、104……ｐ型AlGaInPクラッド層、1
05……ｎ型AlInP閉じ込め層、107……ｐ型AlGaInP埋め
込み層、109……ｐ型GaAsキャップ層。
Claims (4)
- 【請求項１】基板上に形成された第１導電型クラッド層
と、前記第１導電型クラッド層上に形成された活性層
と、前記活性層上に形成された第２導電型クラッド層と
を備え、 前記第２導電型クラッド層は、AlGaInPからなるととも
に、前記第１導電型クラッド層よりも屈折率が大きく、 前記第２導電型クラッド層上には、内部にストライプ溝
を有するとともに、AlInPまたはAlGaInPからなり、前記
第２導電型クラッド層よりも屈折率が小さい、閉じ込め
層が形成され、 さらに前記閉じ込め層上には、前記閉じ込め層に接し
て、GaInPからなる保護層が形成されている、半導体レ
ーザ。 - 【請求項２】ストライプ溝には、第２導電型AlGaInP埋
め込み層が形成されている請求項１に記載の半導体レー
ザ。 - 【請求項３】埋め込み層のAl組成が、第２導電型クラッ
ド層のAl組成よりも小さい請求項２に記載の半導体レー
ザ。 - 【請求項４】基板上に、第１導電型クラッド層、活性
層、第２導電型クラッド層、閉じ込め層、保護層を順次
結晶成長させる工程と、 前記保護層および前記閉じ込め層をエッチングしてスト
ライプ溝を形成する工程と、 前記ストライプ溝および前記保護層上に埋め込み層を結
晶成長させる工程とを備え、 前記第２導電型クラッド層は、AlGaInPからなるととも
に、前記第１導電型クラッド層よりも屈折率が大きく、 前記第２導電型クラッド層は、AlInPまたはAlGaInPから
なり、 前記閉じ込め層は、前記第２導電型クラッド層よりも屈
折率が小さく、 さらに前記保護層は、前記閉じ込め層と同一の結晶成長
で形成されるとともに、前記閉じ込め層の表面に接して
いる、半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1337120A JP2743540B2 (ja) | 1989-12-26 | 1989-12-26 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1337120A JP2743540B2 (ja) | 1989-12-26 | 1989-12-26 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03196688A JPH03196688A (ja) | 1991-08-28 |
| JP2743540B2 true JP2743540B2 (ja) | 1998-04-22 |
Family
ID=18305627
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1337120A Expired - Fee Related JP2743540B2 (ja) | 1989-12-26 | 1989-12-26 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2743540B2 (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6180881A (ja) * | 1984-09-28 | 1986-04-24 | Toshiba Corp | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS6362391A (ja) * | 1986-09-03 | 1988-03-18 | Nec Corp | 半導体レ−ザ |
| JPS63178578A (ja) * | 1987-01-20 | 1988-07-22 | Nec Corp | 半導体レ−ザ |
-
1989
- 1989-12-26 JP JP1337120A patent/JP2743540B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6180881A (ja) * | 1984-09-28 | 1986-04-24 | Toshiba Corp | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS6362391A (ja) * | 1986-09-03 | 1988-03-18 | Nec Corp | 半導体レ−ザ |
| JPS63178578A (ja) * | 1987-01-20 | 1988-07-22 | Nec Corp | 半導体レ−ザ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03196688A (ja) | 1991-08-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |