JP2910115B2 - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザ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、半導体レーザ、特に例えばAlGaAs系等の化
合物半導体による埋込みヘテロ接合型（BH型）半導体レ
ーザに係わる。
合物半導体による埋込みヘテロ接合型（BH型）半導体レ
ーザに係わる。
本発明は、半導体レーザに係わり、一主面にストライ
プ状のメサ突起が形成された化合物半導体基体上に、第
１導電型のクラッド層と、活性層と、第２導電型の第１
のクラッド層と、第２導電型の薄膜クラッド層と、第１
導電型の電流ブロック層と、第２導電型の第２のクラッ
ド層とを順次エピタキシャル成長し、メサ突起上には第
１導電型のクラッド層と、活性層と、第２導電型の第１
のクラッド層とをストライプ状エピタキシャル成長層と
して形成し、第２導電型の薄膜クラッド層はストライプ
状エピタキシャル成長層におけるストライプ状の上記活
性層の両側の端面を覆って形成し、電流ブロック層はス
トライプ状エピタキシャル成長層を挟んでその両側に、
第２導電型の薄膜クラッド層を介してその端面がストラ
イプ状エピタキシャル成長層に対向するように形成さ
れ、第２導電型の第２のクラッド層はストライプ状エピ
タキシャル成長層上を横切って全面的に形成する構成を
採って、活性層以外に流れるリーク電流の低減化をはか
って、よりしきい値電流Ithの低減化をはかる。
プ状のメサ突起が形成された化合物半導体基体上に、第
１導電型のクラッド層と、活性層と、第２導電型の第１
のクラッド層と、第２導電型の薄膜クラッド層と、第１
導電型の電流ブロック層と、第２導電型の第２のクラッ
ド層とを順次エピタキシャル成長し、メサ突起上には第
１導電型のクラッド層と、活性層と、第２導電型の第１
のクラッド層とをストライプ状エピタキシャル成長層と
して形成し、第２導電型の薄膜クラッド層はストライプ
状エピタキシャル成長層におけるストライプ状の上記活
性層の両側の端面を覆って形成し、電流ブロック層はス
トライプ状エピタキシャル成長層を挟んでその両側に、
第２導電型の薄膜クラッド層を介してその端面がストラ
イプ状エピタキシャル成長層に対向するように形成さ
れ、第２導電型の第２のクラッド層はストライプ状エピ
タキシャル成長層上を横切って全面的に形成する構成を
採って、活性層以外に流れるリーク電流の低減化をはか
って、よりしきい値電流Ithの低減化をはかる。
低しきい値電流Ithを有する半導体レーザを作製する
には、活性層の横方向にすなわち活性層の面方向と直交
する方向に屈折率差を形成し、しかも電流狭搾を行う電
流ブロック手段を設けることが望まれる。この種のBH型
半導体レーザでは、通常２回以上の互いに独立したエピ
タキシャル成長すなわち第１回のエピタキシャル成長後
にエッチング作業を施し、次に第２回のエピタキシャル
成長作業が行われるという手順が一般的に採られる。と
ころが、この場合第１と第２のエピタキシャル成長作業
間において、表面酸化等の問題が生じ、これが信頼性の
低下、特性の低下を来す。このような信頼性の問題さら
に作業性の煩雑さを回避する目的をもって、本出願人
は、先に例えば特開昭61−183987号において１回のエピ
タキシャル成長において全層を形成することができるよ
うにしたSDH型（Separate Double Hetero Junction）の
半導体レーザを提案した。
には、活性層の横方向にすなわち活性層の面方向と直交
する方向に屈折率差を形成し、しかも電流狭搾を行う電
流ブロック手段を設けることが望まれる。この種のBH型
半導体レーザでは、通常２回以上の互いに独立したエピ
タキシャル成長すなわち第１回のエピタキシャル成長後
にエッチング作業を施し、次に第２回のエピタキシャル
成長作業が行われるという手順が一般的に採られる。と
ころが、この場合第１と第２のエピタキシャル成長作業
間において、表面酸化等の問題が生じ、これが信頼性の
低下、特性の低下を来す。このような信頼性の問題さら
に作業性の煩雑さを回避する目的をもって、本出願人
は、先に例えば特開昭61−183987号において１回のエピ
タキシャル成長において全層を形成することができるよ
うにしたSDH型（Separate Double Hetero Junction）の
半導体レーザを提案した。
更に、この種のSDH型半導体レーザとして、本出願人
は特願昭63−330136号において例えば第３図に略線的断
面図を示した半導体レーザの提案をなした。これは、第
１導電型例えばｎ型で一主面が（100）結晶面を有する
例えばGaAs化合物半導体基体（１）の、その一主面に第
３図でその紙面と直交する〈011〉方向に延びるストラ
イプ状のメサ突起（２）が形成され、この突起（２）を
有する基体（１）の主面上に順次MOCVD（Metal organic
Chemical Vapor Deposition）によって連続的に第１導
電型例えばｎ型のクラッド層（３）と、低不純物濃度な
いしはアンドープの活性層（４）と、第２導電型例えば
ｐ型の第１のクラッド層（５）と、第１導電型例えばｎ
型の電流ブロック層（６）と、第２導電型例えばｐ型の
第２のクラッド層（７）と、第２導電型のキャップ層
（８）との各半導体層がエピタキシャル成長されてな
る。
は特願昭63−330136号において例えば第３図に略線的断
面図を示した半導体レーザの提案をなした。これは、第
１導電型例えばｎ型で一主面が（100）結晶面を有する
例えばGaAs化合物半導体基体（１）の、その一主面に第
３図でその紙面と直交する〈011〉方向に延びるストラ
イプ状のメサ突起（２）が形成され、この突起（２）を
有する基体（１）の主面上に順次MOCVD（Metal organic
Chemical Vapor Deposition）によって連続的に第１導
電型例えばｎ型のクラッド層（３）と、低不純物濃度な
いしはアンドープの活性層（４）と、第２導電型例えば
ｐ型の第１のクラッド層（５）と、第１導電型例えばｎ
型の電流ブロック層（６）と、第２導電型例えばｐ型の
第２のクラッド層（７）と、第２導電型のキャップ層
（８）との各半導体層がエピタキシャル成長されてな
る。
ここに第１導電型のクラッド層（３）と、第２導電型
の第１及び第２のクラッド層（５）及び（７）と第１導
電型の電流ブロック層（６）とは、活性層（４）に比し
てバンドギャップが大すなわち屈折率が小なる材料より
なる。
の第１及び第２のクラッド層（５）及び（７）と第１導
電型の電流ブロック層（６）とは、活性層（４）に比し
てバンドギャップが大すなわち屈折率が小なる材料より
なる。
そして、この場合基体（１）及びメサ突起（２）と
の、結晶方位、突起（２）の幅、及び高さすなわちその
両側のメサ溝の深さ、さらに各第１導電型のクラッド層
（３）、活性層（４）、第２導電型の第１のクラッド層
（５）等の厚さを選定することによって、メサ突起
（２）上に第１導電型のクラッド層（３）、活性層
（４）、第２導電型の第１のクラッド層（５）を、メサ
溝上におけるそれと分断してすなわち断層が生じるよう
に斜面（9A）及び（9B）による断層によって分断されて
ストライプ状のエピタキシャル成長層（10）が形成され
るようにする。これは通常のMOCVD、すなわちメチル系
の有機金属を原料ガスとして行った。MOCVDによる場
合、（111）Ｂ結晶面が一旦生じると、この面に対して
は、エピタキシャル成長が生じにくいことを利用してス
トライプ状のエピタキシャル成長層（10）を形成するも
のである。そして、この場合電流ブロック層（６）は、
ストライプ状のエピタキシャル成長層（10）によってこ
れを挟んでその両側に分断され、この分断によって生じ
た両端面が、丁度、ストライプ状エピタキシャル成長層
（10）における他と分離されたストライプ活性層（４）
の両側端面すなわち斜面（9A）及び（9B）に臨む端面に
衝合するようになされる。このようにしてメサ突起
（２）上のストライプ状エピタキシャル成長層（10）に
おける活性層（４）が、これより屈折率の小さい電流ブ
ロック層（６）によって挟込まれるように形成されて光
の閉じ込めがなされ、しかもこの電流ブロック層（６）
の存在によってストライプ状エピタキシャル成長層（1
0）の両外側においては、第２導電型の第２のクラッド
層（７）とブロック層（６）と第２導電型の第１のクラ
ッド層（５）と第１導電型のクラッド層（３）とによっ
てｐ−ｎ−ｐ−ｎのサイリスタ構造が形成されて此処に
おける電流が阻止され、これによって、このメサ突起
（２）上のストライプ状のエピタキシャル成長層（10）
の活性層（４）に電流が集中するようになされてこれが
発振動作領域として動作し、かつまたこの効果的電流集
中によってしきい値電流Ithの低減化をはかるようにし
ている。
の、結晶方位、突起（２）の幅、及び高さすなわちその
両側のメサ溝の深さ、さらに各第１導電型のクラッド層
（３）、活性層（４）、第２導電型の第１のクラッド層
（５）等の厚さを選定することによって、メサ突起
（２）上に第１導電型のクラッド層（３）、活性層
（４）、第２導電型の第１のクラッド層（５）を、メサ
溝上におけるそれと分断してすなわち断層が生じるよう
に斜面（9A）及び（9B）による断層によって分断されて
ストライプ状のエピタキシャル成長層（10）が形成され
るようにする。これは通常のMOCVD、すなわちメチル系
の有機金属を原料ガスとして行った。MOCVDによる場
合、（111）Ｂ結晶面が一旦生じると、この面に対して
は、エピタキシャル成長が生じにくいことを利用してス
トライプ状のエピタキシャル成長層（10）を形成するも
のである。そして、この場合電流ブロック層（６）は、
ストライプ状のエピタキシャル成長層（10）によってこ
れを挟んでその両側に分断され、この分断によって生じ
た両端面が、丁度、ストライプ状エピタキシャル成長層
（10）における他と分離されたストライプ活性層（４）
の両側端面すなわち斜面（9A）及び（9B）に臨む端面に
衝合するようになされる。このようにしてメサ突起
（２）上のストライプ状エピタキシャル成長層（10）に
おける活性層（４）が、これより屈折率の小さい電流ブ
ロック層（６）によって挟込まれるように形成されて光
の閉じ込めがなされ、しかもこの電流ブロック層（６）
の存在によってストライプ状エピタキシャル成長層（1
0）の両外側においては、第２導電型の第２のクラッド
層（７）とブロック層（６）と第２導電型の第１のクラ
ッド層（５）と第１導電型のクラッド層（３）とによっ
てｐ−ｎ−ｐ−ｎのサイリスタ構造が形成されて此処に
おける電流が阻止され、これによって、このメサ突起
（２）上のストライプ状のエピタキシャル成長層（10）
の活性層（４）に電流が集中するようになされてこれが
発振動作領域として動作し、かつまたこの効果的電流集
中によってしきい値電流Ithの低減化をはかるようにし
ている。
ところが、上述したSDH構成による場合、第３図中に
破線図示の矢印をもって示すように、第２導電型の第２
のクラッド層（７）−電流ブロック層（６）から、スト
ライプ状エピタキシャル成長層（10）における動作領域
としての活性層（４）下の第１クラッド層（３）にリー
ク電流が流れることが考えられ、これが充分なIthの低
減化を阻害し、更にこのリーク電流が上述のｐ−ｎ−ｐ
−ｎサイリスタをオンさせるトリガーとなり、このサイ
リスタのオンによって電流−光出力特性が飽和を示すと
いう問題を生じる。
破線図示の矢印をもって示すように、第２導電型の第２
のクラッド層（７）−電流ブロック層（６）から、スト
ライプ状エピタキシャル成長層（10）における動作領域
としての活性層（４）下の第１クラッド層（３）にリー
ク電流が流れることが考えられ、これが充分なIthの低
減化を阻害し、更にこのリーク電流が上述のｐ−ｎ−ｐ
−ｎサイリスタをオンさせるトリガーとなり、このサイ
リスタのオンによって電流−光出力特性が飽和を示すと
いう問題を生じる。
本発明は、上述したストライプ状エピタキシャル成長
層（10）によって活性層（４）を他と分離した SDH型の半導体レーザにおいて、上述した電流ブロッ
ク層を通じて生じるリーク電流の発生を効果的に回避し
て、よりしきい値電流Ithの低減化、光出力特性の改善
をはかる。
層（10）によって活性層（４）を他と分離した SDH型の半導体レーザにおいて、上述した電流ブロッ
ク層を通じて生じるリーク電流の発生を効果的に回避し
て、よりしきい値電流Ithの低減化、光出力特性の改善
をはかる。
本発明は、例えば第１図にその一例の略線的拡大断面
図を示すように、（100）結晶面による主面（1a）にス
トライプ状メサ突起（２）が形成された化合物半導体基
体（１）、具体的には（100）結晶面による〈011〉方向
に延びるメサ突起（２）を有する基体（１）の主面（1
a）に第１導電型のクラッド層（３）と、活性層（４）
と、第２導電型の第１のクラッド層（５）と第２導電型
の薄膜クラッド層（11）と、第１導電型の電流ブロック
層（６）と第２導電型の第２のクラッド層（７）とが順
次エピタキシャル成長される。
図を示すように、（100）結晶面による主面（1a）にス
トライプ状メサ突起（２）が形成された化合物半導体基
体（１）、具体的には（100）結晶面による〈011〉方向
に延びるメサ突起（２）を有する基体（１）の主面（1
a）に第１導電型のクラッド層（３）と、活性層（４）
と、第２導電型の第１のクラッド層（５）と第２導電型
の薄膜クラッド層（11）と、第１導電型の電流ブロック
層（６）と第２導電型の第２のクラッド層（７）とが順
次エピタキシャル成長される。
この場合メサ突起（２）上には第１導電型のクラッド
層（３）と、活性層（４）と、第２導電型の第１のクラ
ッド層（５）がストライプ状エピタキシャル成長層（1
0）として形成されるようになされる。
層（３）と、活性層（４）と、第２導電型の第１のクラ
ッド層（５）がストライプ状エピタキシャル成長層（1
0）として形成されるようになされる。
第２導電型の薄膜クラッド層（11）はストライプ状エ
ピタキシャル成長層（10）におけるストライプ状の活性
層（４）の両側端面を覆って形成される。
ピタキシャル成長層（10）におけるストライプ状の活性
層（４）の両側端面を覆って形成される。
電流ブロック層（６）は、ストライプ状エピタキシャ
ル成長層（10）を挟んでその両側に、第２導電型の薄膜
クラッド層（11）を介してその端面がストライプ状エピ
タキシャル成長層（10）に対向するように形成される。
ル成長層（10）を挟んでその両側に、第２導電型の薄膜
クラッド層（11）を介してその端面がストライプ状エピ
タキシャル成長層（10）に対向するように形成される。
また、第２導電型の第２のクラッド層（７）は、スト
ライプ状エピタキシャル成長層（10）上を横切って全面
的に形成されるようにする。
ライプ状エピタキシャル成長層（10）上を横切って全面
的に形成されるようにする。
上述の本発明構成によれば、薄膜クラッド層（11）
が、メサ突起（２）上に形成されて他と分離されたスト
ライプ状活性層（４）の両側端面を横切って形成するよ
うにしたので、第１図中破線矢印で示す、第３図で説明
した従前の半導体レーザにおける破線図示のリーク電流
は、第１図をみて明らかなように、第２導電型の第２ク
ラッド層（７）、ブロック層（６）、薄膜クラッド層
（11）、メサ突起（２）上における第１導電型のクラッ
ド層（３）によってｐ−ｎ−ｐ−ｎのサイリスタ構造が
形成されることから、このようなリーク電流の発生が阻
止される。
が、メサ突起（２）上に形成されて他と分離されたスト
ライプ状活性層（４）の両側端面を横切って形成するよ
うにしたので、第１図中破線矢印で示す、第３図で説明
した従前の半導体レーザにおける破線図示のリーク電流
は、第１図をみて明らかなように、第２導電型の第２ク
ラッド層（７）、ブロック層（６）、薄膜クラッド層
（11）、メサ突起（２）上における第１導電型のクラッ
ド層（３）によってｐ−ｎ−ｐ−ｎのサイリスタ構造が
形成されることから、このようなリーク電流の発生が阻
止される。
尚、この場合ストライプ状エピタキシャル成長層（1
0）の側面すなわち斜面（9A）及び（9B）に沿う薄膜ク
ラッド層（11）を通じて、上層の第２導電型の第２クラ
ッド層（７）からストライプ状エピタキシャル成長層
（10）における第１導電型のクラッド層（３）に向うリ
ーク電流の発生が考えられるも、このリーク電流につい
ては、薄膜クラッド層（11）の厚さを充分小に選定する
ことによってほとんど問題が生じない程度に低減化でき
る。
0）の側面すなわち斜面（9A）及び（9B）に沿う薄膜ク
ラッド層（11）を通じて、上層の第２導電型の第２クラ
ッド層（７）からストライプ状エピタキシャル成長層
（10）における第１導電型のクラッド層（３）に向うリ
ーク電流の発生が考えられるも、このリーク電流につい
ては、薄膜クラッド層（11）の厚さを充分小に選定する
ことによってほとんど問題が生じない程度に低減化でき
る。
したがって、本発明構成によれば、このリーク電流の
改善と、更にこのリーク電流によるストライプ状のエピ
タキシャル成長層（10）の両側に形成した電流ブロック
層（６）を含んで成るｐ−ｎ−ｐ−ｎサイリスタのオン
作用を回避でき、ストライプ状のエピタキシャル成長層
（10）における他と分離された活性層（４）に確実に電
流を集中させることができ、他部においては確実に電流
のブロックが行うことができるので、しきい値電流Ith
の低減化と出力特性の飽和の改善を、より効果的にはか
ることができる。
改善と、更にこのリーク電流によるストライプ状のエピ
タキシャル成長層（10）の両側に形成した電流ブロック
層（６）を含んで成るｐ−ｎ−ｐ−ｎサイリスタのオン
作用を回避でき、ストライプ状のエピタキシャル成長層
（10）における他と分離された活性層（４）に確実に電
流を集中させることができ、他部においては確実に電流
のブロックが行うことができるので、しきい値電流Ith
の低減化と出力特性の飽和の改善を、より効果的にはか
ることができる。
本発明の一例を、第１図の略線的断面図及び第２図の
本発明による半導体レーザの一例の製造工程図を参照し
て、その製法の一例と共に説明する。
本発明による半導体レーザの一例の製造工程図を参照し
て、その製法の一例と共に説明する。
この場合、AlGaAs系のIII−Ｖ族化合物半導体レーザ
を得る場合で、まず第２図Ａに示すように第１導電型例
えばｎ型のGaAs化合物半導体基体（１）を設ける。この
基体（１）はその一主面（1a）が（100）結晶面を有し
てなる。この基体（１）の主面（1a）上に所要の幅Ｗを
もってストライプ状のエッチングマスク層（21）を例え
ばフォトレジストによって選択的に光学的手法すなわち
フォトレジスト層の塗布、パターン露光、現像の各処理
によって形成する。この場合、第２図において紙面に沿
う面が（011）面に選ばれ、マスク（21）のストライプ
の延長方向は、この面と直交する方向に選ばれる。
を得る場合で、まず第２図Ａに示すように第１導電型例
えばｎ型のGaAs化合物半導体基体（１）を設ける。この
基体（１）はその一主面（1a）が（100）結晶面を有し
てなる。この基体（１）の主面（1a）上に所要の幅Ｗを
もってストライプ状のエッチングマスク層（21）を例え
ばフォトレジストによって選択的に光学的手法すなわち
フォトレジスト層の塗布、パターン露光、現像の各処理
によって形成する。この場合、第２図において紙面に沿
う面が（011）面に選ばれ、マスク（21）のストライプ
の延長方向は、この面と直交する方向に選ばれる。
次に、基体（１）に対してその主面（1a）側から例え
ば硫酸系エッチング液のH2SO4とH2O2とH2Oが3:1:1の割
合で混合されたエッチング液による結晶学的エッチング
を行う。このようにするとマスク層（21）によって覆わ
れていない部分からエッチングが進行し、第２図Ｂに示
すようにストライプ状のメサ溝（22）が形成されて、こ
れによってストライプ状のメサ突起（２）が形成され
る。
ば硫酸系エッチング液のH2SO4とH2O2とH2Oが3:1:1の割
合で混合されたエッチング液による結晶学的エッチング
を行う。このようにするとマスク層（21）によって覆わ
れていない部分からエッチングが進行し、第２図Ｂに示
すようにストライプ状のメサ溝（22）が形成されて、こ
れによってストライプ状のメサ突起（２）が形成され
る。
次に、第１図に示すようにエッチングマスク（21）を
除去し、基体（１）のメサ溝（22）及びメサ突起（２）
の形成によって生じた凹凸面を有する側の面上に全面的
に通常のMOCVD、すなわちメチル系の有機金属を原料ガ
スとするMOCVD法によって、まず必要に応じて図示しな
いが第１導電型の例えばｎ型のバッファ層をエピタキシ
ャル成長し、次いでこれの上に同様に第１導電型のｎ型
のAlxGa1-xAsの第１導電型のクラッド層（３）をエピタ
キシャル成長する。この場合、エピタキシャル成長が進
行するとメサ突起（２）の上面では（100）面に対して
の角度が約55°をなす（111）Ｂ結晶面よりなる斜面（9
A）及び（9B）が両側に自然発生的に生じてくる。そし
て、このような（111）Ｂ面による斜面（9A）及び（9
B）が生じて来た状態で、続いて例えばアンドープのAly
Ga1-yAsよりなる活性層（４）をエピタキシャル成長す
る。この場合、斜面（9A）及び（9B）の（111）Ｂ結晶
面にはメチル系MOCVDによるエピタキシャル成長層が生
じにくいので活性層（４）はこの斜面（9A）及び（9B）
上に実質的にほとんど成長させずに、メサ突起（２）上
とその両側のメサ溝（22）の底面にのみ選択的に互いに
分断して形成することができる。
除去し、基体（１）のメサ溝（22）及びメサ突起（２）
の形成によって生じた凹凸面を有する側の面上に全面的
に通常のMOCVD、すなわちメチル系の有機金属を原料ガ
スとするMOCVD法によって、まず必要に応じて図示しな
いが第１導電型の例えばｎ型のバッファ層をエピタキシ
ャル成長し、次いでこれの上に同様に第１導電型のｎ型
のAlxGa1-xAsの第１導電型のクラッド層（３）をエピタ
キシャル成長する。この場合、エピタキシャル成長が進
行するとメサ突起（２）の上面では（100）面に対して
の角度が約55°をなす（111）Ｂ結晶面よりなる斜面（9
A）及び（9B）が両側に自然発生的に生じてくる。そし
て、このような（111）Ｂ面による斜面（9A）及び（9
B）が生じて来た状態で、続いて例えばアンドープのAly
Ga1-yAsよりなる活性層（４）をエピタキシャル成長す
る。この場合、斜面（9A）及び（9B）の（111）Ｂ結晶
面にはメチル系MOCVDによるエピタキシャル成長層が生
じにくいので活性層（４）はこの斜面（9A）及び（9B）
上に実質的にほとんど成長させずに、メサ突起（２）上
とその両側のメサ溝（22）の底面にのみ選択的に互いに
分断して形成することができる。
続いて第２導電型、例えばｐ型のAlxGa1-xAsによる第
１のクラッド層（５）をMOCVDによって連続エピタキシ
ャル成長する。この場合、ｐ型のクラッド層（５）は、
これの成長が進行してメサ突起（２）上においてその両
側の斜面（9A）及び（9B）が交差する厚さにまで成長さ
せる。一方メサ溝（22）上においてメサ突起（２）上の
ｎ型クラッド層（３）の斜面（9A）及び（9B）による端
面の中間位置までクラッド層（５）のメサ溝（22）上に
おける成長を行う。このようにすれば、斜面（9A）及び
（9B）のつき合わせによって突起（２）上にこれに沿っ
てストライプ状斜面（9A）及び（9B）間にその端面が臨
むストライプ状の活性層（４）が形成され、これを挟ん
でその上下に第１導電型のクラッド層（３）と第２導電
型の第１のクラッド層（５）が形成されたストライプ状
エピタキシャル成長層（10）が画成され、そしてさらに
続いて連続的MOCVDによって、しかしながらその原料ガ
スをエチル系の原料ガスに変えて第２導電型の薄膜クラ
ッド層（11）をストライプ状エピタキシャル成長層（1
0）を覆ってすなわち活性層（４）の斜面（9A）及び（9
B）に臨む端面を覆ってエピタキシャル成長させる。薄
膜クラッド層（11）の厚さは例えば200Å〜1000Åに選
定される。
１のクラッド層（５）をMOCVDによって連続エピタキシ
ャル成長する。この場合、ｐ型のクラッド層（５）は、
これの成長が進行してメサ突起（２）上においてその両
側の斜面（9A）及び（9B）が交差する厚さにまで成長さ
せる。一方メサ溝（22）上においてメサ突起（２）上の
ｎ型クラッド層（３）の斜面（9A）及び（9B）による端
面の中間位置までクラッド層（５）のメサ溝（22）上に
おける成長を行う。このようにすれば、斜面（9A）及び
（9B）のつき合わせによって突起（２）上にこれに沿っ
てストライプ状斜面（9A）及び（9B）間にその端面が臨
むストライプ状の活性層（４）が形成され、これを挟ん
でその上下に第１導電型のクラッド層（３）と第２導電
型の第１のクラッド層（５）が形成されたストライプ状
エピタキシャル成長層（10）が画成され、そしてさらに
続いて連続的MOCVDによって、しかしながらその原料ガ
スをエチル系の原料ガスに変えて第２導電型の薄膜クラ
ッド層（11）をストライプ状エピタキシャル成長層（1
0）を覆ってすなわち活性層（４）の斜面（9A）及び（9
B）に臨む端面を覆ってエピタキシャル成長させる。薄
膜クラッド層（11）の厚さは例えば200Å〜1000Åに選
定される。
次に、例えばｎ型すなわち第１導電型のクラッド層
（３）と同じ組成のｎ型のAlxGa1-xAsよりなり電流ブロ
ック層（６）を再びメチル系MOCVDによってエピタキシ
ャル成長する。このようにすると（111）Ｂ面による薄
膜クラッド層（11）には殆んど成長されずメサ溝（22）
上の薄膜クラッド（11）上に電流ブロック層（６）が成
長するので、この電流ブロック層（６）はその厚さを制
御することによってメサ突起（２）上のストライプ状エ
ピタキシャル成長層（10）によって分断され、かつ活性
層（４）の両側斜面（9A）及び（9B）に臨む端面に薄膜
クラッド層（11）を介してその端面が対向するように形
成する。
（３）と同じ組成のｎ型のAlxGa1-xAsよりなり電流ブロ
ック層（６）を再びメチル系MOCVDによってエピタキシ
ャル成長する。このようにすると（111）Ｂ面による薄
膜クラッド層（11）には殆んど成長されずメサ溝（22）
上の薄膜クラッド（11）上に電流ブロック層（６）が成
長するので、この電流ブロック層（６）はその厚さを制
御することによってメサ突起（２）上のストライプ状エ
ピタキシャル成長層（10）によって分断され、かつ活性
層（４）の両側斜面（9A）及び（9B）に臨む端面に薄膜
クラッド層（11）を介してその端面が対向するように形
成する。
さらに、第２導電型の第１のクラッド層（５）と例え
ば同組成のｐ型AlxGa1-xAsの第２導電型の第２のクラッ
ド層（７）及び第２導電型のGaAsよりなる高不純物濃度
のキャップ層（８）を順次MOCVDによって例えばメチル
系またはエチル系MOCVDによってエピタキシャル成長す
る。この場合、メチル系MOCVDによって形成した場合に
おいても、第２のクラッド層（７）は初期においては
（111）Ｂ面による斜面（9A）及び（9B）において成長
しないが、メサ溝上において成長が進行するにつれ斜面
（9A）及び（9B）のつき合わせ部に（111）Ｂ面以外の
結晶面が生じてくるとストライプ状エピタキシャル成長
層（10）上を横切って全面的に成長される。したがっ
て、この第２のクラッド層（７）上のキャップ層（８）
も全面的に成長される。そして、図示しないがキャップ
層（８）上と基体（１）の裏面にそれぞれ対向電極をオ
ーミックに被着すれば目的とする半導体レーザが得られ
る。
ば同組成のｐ型AlxGa1-xAsの第２導電型の第２のクラッ
ド層（７）及び第２導電型のGaAsよりなる高不純物濃度
のキャップ層（８）を順次MOCVDによって例えばメチル
系またはエチル系MOCVDによってエピタキシャル成長す
る。この場合、メチル系MOCVDによって形成した場合に
おいても、第２のクラッド層（７）は初期においては
（111）Ｂ面による斜面（9A）及び（9B）において成長
しないが、メサ溝上において成長が進行するにつれ斜面
（9A）及び（9B）のつき合わせ部に（111）Ｂ面以外の
結晶面が生じてくるとストライプ状エピタキシャル成長
層（10）上を横切って全面的に成長される。したがっ
て、この第２のクラッド層（７）上のキャップ層（８）
も全面的に成長される。そして、図示しないがキャップ
層（８）上と基体（１）の裏面にそれぞれ対向電極をオ
ーミックに被着すれば目的とする半導体レーザが得られ
る。
そして、この場合各層（３），（４），（５），（1
1），（６），（７），（８）はそれぞれのMOCVDにおい
て不純物源及び原料ガスの種類及び割合を変えるのみで
連続的に形成し得る。
1），（６），（７），（８）はそれぞれのMOCVDにおい
て不純物源及び原料ガスの種類及び割合を変えるのみで
連続的に形成し得る。
そして、メチル系MOCVDにおいては、その原料ガスと
してはトリメチルアルミニウム及びトリメチルガリウム
及びアルシンAsH3を用いることができ、またエチル系MO
CVDにおいてはトリエチルアルミニウム、トリエチルガ
リウム、AsH3の組合せによって行うことができる。
してはトリメチルアルミニウム及びトリメチルガリウム
及びアルシンAsH3を用いることができ、またエチル系MO
CVDにおいてはトリエチルアルミニウム、トリエチルガ
リウム、AsH3の組合せによって行うことができる。
上述の構成によるSDH型半導体レーザによれば、スト
ライプ状突起（２）に限定的に形成されたストライプ状
活性層（４）下のクラッド層（３）にこのストライプ状
活性層（４）外から第１図に破線図示で示す電流通路に
関しては、第２導電型の第２のクラッド層（７）、ブロ
ック層（６）、薄膜クラッド層（11）、ストライプ状エ
ピタキシャル成長層（10）における第１導電型のクラッ
ド層（３）とによるｐ−ｎ−ｐ−ｎのサイリスタが形成
されることから、このようなリーク電流の発生が阻止さ
れる。
ライプ状突起（２）に限定的に形成されたストライプ状
活性層（４）下のクラッド層（３）にこのストライプ状
活性層（４）外から第１図に破線図示で示す電流通路に
関しては、第２導電型の第２のクラッド層（７）、ブロ
ック層（６）、薄膜クラッド層（11）、ストライプ状エ
ピタキシャル成長層（10）における第１導電型のクラッ
ド層（３）とによるｐ−ｎ−ｐ−ｎのサイリスタが形成
されることから、このようなリーク電流の発生が阻止さ
れる。
また、上述したように薄膜クラッド層（11）の厚さは
200〜1000Åに選定することが望ましい。これは200Å未
満では上述したｐ−ｎ−ｐ−ｎサイリスタとしての機能
が生じにくいこと、さらに1000Åを超えるとこの薄膜ク
ラッド層（11）に沿ってクラッド層（７）とストライプ
状エピタキシャル成長層（10）におけるクラッド層
（３）との間に活性層（４）を通らないリーク電流通路
が生じてくる恐れがあることに因る。
200〜1000Åに選定することが望ましい。これは200Å未
満では上述したｐ−ｎ−ｐ−ｎサイリスタとしての機能
が生じにくいこと、さらに1000Åを超えるとこの薄膜ク
ラッド層（11）に沿ってクラッド層（７）とストライプ
状エピタキシャル成長層（10）におけるクラッド層
（３）との間に活性層（４）を通らないリーク電流通路
が生じてくる恐れがあることに因る。
尚、上述した例においては、第１導電型がｎ型で第２
導電型がｐ型である場合について説明したが、これとは
逆のすなわち図示の例とは逆の導電型に選定することも
できる。
導電型がｐ型である場合について説明したが、これとは
逆のすなわち図示の例とは逆の導電型に選定することも
できる。
上述の本発明構成によれば、薄膜クラッド層（11）
が、メサ突起（２）上に形成されて他と分離されたスト
ライプ状活性層（４）の両側端面を横切って形成するよ
うにしたので、第１図中破線矢印で示す、第３図で説明
した従前の半導体レーザにおける破線図示のリーク電流
は、第１図をみて明らかなように、第２導電型の第２ク
ラッド層（７）、ブロック層（６）、薄膜クラッド層
（11）、メサ突起（２）上における第１導電型のクラッ
ド層（３）によってｐ−ｎ−ｐ−ｎのサイリスタ構造が
形成されることから、このようなリーク電流の発生が阻
止される。
が、メサ突起（２）上に形成されて他と分離されたスト
ライプ状活性層（４）の両側端面を横切って形成するよ
うにしたので、第１図中破線矢印で示す、第３図で説明
した従前の半導体レーザにおける破線図示のリーク電流
は、第１図をみて明らかなように、第２導電型の第２ク
ラッド層（７）、ブロック層（６）、薄膜クラッド層
（11）、メサ突起（２）上における第１導電型のクラッ
ド層（３）によってｐ−ｎ−ｐ−ｎのサイリスタ構造が
形成されることから、このようなリーク電流の発生が阻
止される。
尚、この場合ストライプ状エピタキシャル成長層（1
0）の側面すなわち斜面（9A）及び（9B）に沿う薄膜ク
ラッド層（11）を通じて、上層の第２導電型の第２のク
ラッド層（７）からストライプ状エピタキシャル成長層
（10）における第１導電型のクラッド層（３）に向うリ
ーク電流の発生が考えられるも、このリーク電流につい
ては、薄膜クラッド層（11）の厚さを充分小に選定する
ことによってほとんど問題が生じない程度に低減化でき
る。
0）の側面すなわち斜面（9A）及び（9B）に沿う薄膜ク
ラッド層（11）を通じて、上層の第２導電型の第２のク
ラッド層（７）からストライプ状エピタキシャル成長層
（10）における第１導電型のクラッド層（３）に向うリ
ーク電流の発生が考えられるも、このリーク電流につい
ては、薄膜クラッド層（11）の厚さを充分小に選定する
ことによってほとんど問題が生じない程度に低減化でき
る。
したがって、本発明構成によれば、このリーク電流の
改善と、更にこのリーク電流によるストライプ状のエピ
タキシャル成長層（10）の両側に形成した電流ブロック
層（６）を含んで成るｐ−ｎ−ｐ−ｎサイリスタのオン
作用を回避でき、ストライプ状のエピタキシャル成長層
（10）における他と分離された活性層（４）に確実に電
流を集中させることができ、他部においては確実に電流
のブロックが行うことができるのでしきい値電流Ithの
低減化と出力特性の飽和の改善を、より効果的にはかる
ことができる。
改善と、更にこのリーク電流によるストライプ状のエピ
タキシャル成長層（10）の両側に形成した電流ブロック
層（６）を含んで成るｐ−ｎ−ｐ−ｎサイリスタのオン
作用を回避でき、ストライプ状のエピタキシャル成長層
（10）における他と分離された活性層（４）に確実に電
流を集中させることができ、他部においては確実に電流
のブロックが行うことができるのでしきい値電流Ithの
低減化と出力特性の飽和の改善を、より効果的にはかる
ことができる。
第１図は本発明による半導体レーザの一例の略線的断面
図、第２図はその製造方法の一例の説明に供する工程
図、第３図は従前の半導体レーザの断面図である。 （１）は基体、（２）はメサ状突起、（３）は第１導電
型のクラッド層、（４）は活性層、（５）は第２導電型
の第１のクラッド層、（６）は電流ブロック層、（７）
は第２導電型の第２のクラッド層、（11）は薄膜クラッ
ド層、（10）はストライプ状エピタキシャル成長層であ
る。
図、第２図はその製造方法の一例の説明に供する工程
図、第３図は従前の半導体レーザの断面図である。 （１）は基体、（２）はメサ状突起、（３）は第１導電
型のクラッド層、（４）は活性層、（５）は第２導電型
の第１のクラッド層、（６）は電流ブロック層、（７）
は第２導電型の第２のクラッド層、（11）は薄膜クラッ
ド層、（10）はストライプ状エピタキシャル成長層であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01S 3/18
Claims (1)
- 【請求項１】一主面にストライプ状のメサ突起が形成さ
れた化合物半導体基体上に、第１導電型のクラッド層
と、活性層と、第２導電型の第１のクラッド層と、第２
導電型の薄膜クラッド層と、第１導電型の電流ブロック
層と、第２導電型の第２のクラッド層とが順次エピタキ
シャル成長され、 上記メサ突起上には、上記第１導電型のクラッド層と上
記活性層と、上記第２導電型の第１のクラッド層とがス
トライプ状にエピタキシャル成長されるようになされ、 上記第２導電型の薄膜クラッド膜は上記ストライプ状の
エピタキシャル成長層におけるストライプ状の上記活性
層の両側端面を覆って形成され、 上記電流ブロック層は上記ストライプ状エピタキシャル
成長層を挟んでその両側に、上記第２導電型の薄膜クラ
ッド層を介してその端面が上記ストライプ状エピタキシ
ャル成長層に対向するように形成され、 上記第２導電型の第２のクラッド層は、上記ストライプ
状エピタキシャル成長層上を横切って全面的に形成され
たことを特徴とする半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1312490A JP2910115B2 (ja) | 1990-01-23 | 1990-01-23 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1312490A JP2910115B2 (ja) | 1990-01-23 | 1990-01-23 | 半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03218084A JPH03218084A (ja) | 1991-09-25 |
| JP2910115B2 true JP2910115B2 (ja) | 1999-06-23 |
Family
ID=11824412
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1312490A Expired - Fee Related JP2910115B2 (ja) | 1990-01-23 | 1990-01-23 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2910115B2 (ja) |
-
1990
- 1990-01-23 JP JP1312490A patent/JP2910115B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| １９８９年（平成元年）春季第３６回応物学会予稿集 ２ｐ−ＺＣ−１ ｐ．９１２ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03218084A (ja) | 1991-09-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |