JP3129450B2 - 半導体発光装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体発光装置及びその製造方法Info
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- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2238—Buried stripe structure with a terraced structure
-
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
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- H01S5/3202—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures grown on specifically orientated substrates, or using orientation dependent growth
- H01S5/3203—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures grown on specifically orientated substrates, or using orientation dependent growth on non-planar substrates to create thickness or compositional variations
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- H—ELECTRICITY
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- H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
- H01S5/343—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
- H01S5/34326—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer based on InGa(Al)P, e.g. red laser
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体発光装置及びその
製造方法に係り、特に可視光半導体レーザ装置及びその
製造方法に関する。近年、光ディスク用光源等に用いら
れる半導体レーザ装置のために、可視光の領域で発振す
るものが強く望まれている。このため、発光効率がよく
閾値電流密度の低い可視光半導体レーザ装置の開発が急
がれている。
製造方法に係り、特に可視光半導体レーザ装置及びその
製造方法に関する。近年、光ディスク用光源等に用いら
れる半導体レーザ装置のために、可視光の領域で発振す
るものが強く望まれている。このため、発光効率がよく
閾値電流密度の低い可視光半導体レーザ装置の開発が急
がれている。
【０００２】
【従来の技術】従来、可視光半導体レーザ装置の材料と
して実用の域に達しているものには、ＧａＩｎＰ三元系
及びＡｌＧａＩｎＰ四元系がある。そしてこれらの材料
によって、５９０乃至６７０ｎｍ程度の波長が実現でき
る。従来のＡｌＧａＩｎＰ系の可視光半導体レーザ装置
を、図３に示す。
して実用の域に達しているものには、ＧａＩｎＰ三元系
及びＡｌＧａＩｎＰ四元系がある。そしてこれらの材料
によって、５９０乃至６７０ｎｍ程度の波長が実現でき
る。従来のＡｌＧａＩｎＰ系の可視光半導体レーザ装置
を、図３に示す。
【０００３】ｐ型ＧａＡｓ基板５０上には、ｐ型ＧａＡ
ｓバッファ層５２及びｐ型ＧａＩｎＰ層５４を介して、
ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ下部クラッド層５６が形成されてい
る。また、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ下部クラッド層５６上に
は、ＧａＩｎＰ活性層５８が形成されている。そしてＧ
ａＩｎＰ活性層５８上には、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ上部ク
ラッド層６０が形成され、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ下部クラ
ッド層５６及びｎ型ＡｌＧａＩｎＰ上部クラッド層６０
によってＧａＩｎＰ活性層５８を上下から挟んでいる。
ｓバッファ層５２及びｐ型ＧａＩｎＰ層５４を介して、
ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ下部クラッド層５６が形成されてい
る。また、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ下部クラッド層５６上に
は、ＧａＩｎＰ活性層５８が形成されている。そしてＧ
ａＩｎＰ活性層５８上には、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ上部ク
ラッド層６０が形成され、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ下部クラ
ッド層５６及びｎ型ＡｌＧａＩｎＰ上部クラッド層６０
によってＧａＩｎＰ活性層５８を上下から挟んでいる。
【０００４】更に、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ上部クラッド層
６０上には、ｎ型ＧａＩｎＰエッチングストップ層６２
を介して、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ層６４及びｎ型ＧａＡｓ
コンタクト層６６が形成されている。そしてこれらのｎ
型ＡｌＧａＩｎＰ層６４及びｎ型ＧａＡｓコンタクト層
６６は凸形のメサ形状にエッチングされており、ｎ型Ｇ
ａＩｎＰエッチングストップ層６２はそのエッチングの
際のストッパーの役割を果たすものである。
６０上には、ｎ型ＧａＩｎＰエッチングストップ層６２
を介して、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ層６４及びｎ型ＧａＡｓ
コンタクト層６６が形成されている。そしてこれらのｎ
型ＡｌＧａＩｎＰ層６４及びｎ型ＧａＡｓコンタクト層
６６は凸形のメサ形状にエッチングされており、ｎ型Ｇ
ａＩｎＰエッチングストップ層６２はそのエッチングの
際のストッパーの役割を果たすものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の半導体レー
ザ装置において、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ下部クラッド層５
６及びｎ型ＡｌＧａＩｎＰ上部クラッド層６０には、酸
化し易いＡｌが含有されている。このため、Ａｌを含有
するクラッド層を成長した後、エッチングによって一旦
外気に露出させると、Ａｌを含有するクラッド層表面が
酸化されてしまい、再びそのクラッド層上に結晶成長を
行なうという結晶の複数回成長ができない。従って、他
の材料系、例えばＩｎＧａＡｓ系のように埋め込み成長
を行なうことができないため、電流狭窄及び光閉じ込め
のための構造が作製できず、閾値電流密度の低下が図れ
ないという問題があった。
ザ装置において、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ下部クラッド層５
６及びｎ型ＡｌＧａＩｎＰ上部クラッド層６０には、酸
化し易いＡｌが含有されている。このため、Ａｌを含有
するクラッド層を成長した後、エッチングによって一旦
外気に露出させると、Ａｌを含有するクラッド層表面が
酸化されてしまい、再びそのクラッド層上に結晶成長を
行なうという結晶の複数回成長ができない。従って、他
の材料系、例えばＩｎＧａＡｓ系のように埋め込み成長
を行なうことができないため、電流狭窄及び光閉じ込め
のための構造が作製できず、閾値電流密度の低下が図れ
ないという問題があった。
【０００６】そこで本発明は、埋め込み構造を用いるこ
となく電流狭窄及び光閉じ込めを行ない、閾値電流密度
の低下を実現することができる半導体発光装置を提供す
ることを目的とする。
となく電流狭窄及び光閉じ込めを行ない、閾値電流密度
の低下を実現することができる半導体発光装置を提供す
ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理説明
図であり、半導体レーザ装置の一部断面を示す。メサ上
面部と、メサ下面部と、これらに挟まれた傾斜部とを表
面に有している例えばｎ型のメサ形状ＧａＡｓ基板２上
に、ｎ型のＡｌＧａＩｎＰ下部クラッド層４が形成され
ている。このＡｌＧａＩｎＰ下部クラッド層４上にはＧ
ａＩｎＰ井戸層６とＡｌＧａＩｎＰ障壁層８とが交互に
積層されてＭＱＷ（多重量子井戸）構造をなすＭＱＷ活
性層１０が形成されている。そしてこのＭＱＷ活性層１
０上には、ｐ型のＡｌＧａＩｎＰ上部クラッド層１２が
形成されている。
図であり、半導体レーザ装置の一部断面を示す。メサ上
面部と、メサ下面部と、これらに挟まれた傾斜部とを表
面に有している例えばｎ型のメサ形状ＧａＡｓ基板２上
に、ｎ型のＡｌＧａＩｎＰ下部クラッド層４が形成され
ている。このＡｌＧａＩｎＰ下部クラッド層４上にはＧ
ａＩｎＰ井戸層６とＡｌＧａＩｎＰ障壁層８とが交互に
積層されてＭＱＷ（多重量子井戸）構造をなすＭＱＷ活
性層１０が形成されている。そしてこのＭＱＷ活性層１
０上には、ｐ型のＡｌＧａＩｎＰ上部クラッド層１２が
形成されている。
【０００８】いま、メサ形状ＧａＡｓ基板２のメサ上面
部Ａ及びメサ下面部Ｂが（１００）面であり、これらに
挟まれた傾斜部Ｃが（２１１）面であると、ＧａＩｎ
Ｐ、ＡｌＧａＩｎＰ系ではその成長速度の面方位性が存
在するため、傾斜部Ｃの（２１１）面上における成長速
度がメサ上面部Ａ及びメサ下面部Ｂの（１００）面上で
の成長速度よりも大きくなる。
部Ａ及びメサ下面部Ｂが（１００）面であり、これらに
挟まれた傾斜部Ｃが（２１１）面であると、ＧａＩｎ
Ｐ、ＡｌＧａＩｎＰ系ではその成長速度の面方位性が存
在するため、傾斜部Ｃの（２１１）面上における成長速
度がメサ上面部Ａ及びメサ下面部Ｂの（１００）面上で
の成長速度よりも大きくなる。
【０００９】従って、メサ形状ＧａＡｓ基板２の傾斜部
Ｃ上方に形成されたＭＱＷ活性層１０のＧａＩｎＰ井戸
層６及びＡｌＧａＩｎＰ障壁層８の層厚はその両側のメ
サ上面部Ａ及びメサ下面部Ｂ上方に形成されたＧａＩｎ
Ｐ井戸層６及びＡｌＧａＩｎＰ障壁層８の層厚よりもそ
れぞれ厚くなっている。
Ｃ上方に形成されたＭＱＷ活性層１０のＧａＩｎＰ井戸
層６及びＡｌＧａＩｎＰ障壁層８の層厚はその両側のメ
サ上面部Ａ及びメサ下面部Ｂ上方に形成されたＧａＩｎ
Ｐ井戸層６及びＡｌＧａＩｎＰ障壁層８の層厚よりもそ
れぞれ厚くなっている。
【００１０】
【作用】ところで、ＭＱＷ活性層１０のバンドギャップ
はＧａＩｎＰ井戸層６及びＡｌＧａＩｎＰ障壁層８の層
厚に依存するため、メサ上面部Ａ及びメサ下面部Ｂ上方
に形成されたＭＱＷ活性層１０のバンドギャップは、こ
れらメサ上面部Ａ及びメサ下面部Ｂにその両側を挟まれ
た傾斜部Ｃ上方に形成されたＭＱＷ活性層１０のバンド
ギャップよりも大きくなる。
はＧａＩｎＰ井戸層６及びＡｌＧａＩｎＰ障壁層８の層
厚に依存するため、メサ上面部Ａ及びメサ下面部Ｂ上方
に形成されたＭＱＷ活性層１０のバンドギャップは、こ
れらメサ上面部Ａ及びメサ下面部Ｂにその両側を挟まれ
た傾斜部Ｃ上方に形成されたＭＱＷ活性層１０のバンド
ギャップよりも大きくなる。
【００１１】この結果、メサ上面部Ａ及びメサ下面部Ｂ
上方のＭＱＷ活性層１０の屈折率が傾斜部Ｃ上方のＭＱ
Ｗ活性層１０のそれよりも実効的に大きくなるため、傾
斜部Ｃ上方のＭＱＷ活性層１０へレーザ発振光を閉じ込
める光閉込め効果を発揮する。また、同様にして、メサ
上面部Ａ及びメサ下面部Ｂ上方のＭＱＷ活性層１０の電
気抵抗率が傾斜部Ｃ上方のＭＱＷ活性層１０のそれより
も実効的に高抵抗となるため、電流狭窄機能を果たすこ
とができる。従って、半導体レーザ装置の閾値電流密度
を低下させることができる。
上方のＭＱＷ活性層１０の屈折率が傾斜部Ｃ上方のＭＱ
Ｗ活性層１０のそれよりも実効的に大きくなるため、傾
斜部Ｃ上方のＭＱＷ活性層１０へレーザ発振光を閉じ込
める光閉込め効果を発揮する。また、同様にして、メサ
上面部Ａ及びメサ下面部Ｂ上方のＭＱＷ活性層１０の電
気抵抗率が傾斜部Ｃ上方のＭＱＷ活性層１０のそれより
も実効的に高抵抗となるため、電流狭窄機能を果たすこ
とができる。従って、半導体レーザ装置の閾値電流密度
を低下させることができる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明を図示する実施例に基づいて具
体的に説明する。図２は本発明の一実施例による可視光
半導体レーザ装置を示す断面図である。メサ形状ｐ+型
ＧａＡｓ基板２０表面のメサ上面部Ａ及びメサ下面部Ｂ
は（１００）面をなし、これらに挟まれた傾斜部Ｃは
（１１１）面をなしている。そしてメサ上面部Ａ及びメ
サ下面部Ｂの（１００）面上には、ｎ型ＧａＡｓ電流狭
窄層２２が形成されている。また、メサ形状ｐ+ 型Ｇａ
Ａｓ基板２０の傾斜部Ｃの（１１１）面上及びメサ下面
部Ｂのｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層２２上には、ｐ型ＧａＡ
ｓバッファ層２４が形成されている。そしてこのｐ型Ｇ
ａＡｓバッファ層２４は、傾斜部Ｃ上方においては（２
１１）面をなし、メサ下面部Ｂのｎ型ＧａＡｓ電流狭窄
層２２上方においては（１００）面をなしている。この
（２１１）面は、（１００）面上へのＧａＡｓ層等のＭ
ＯＣＶＤ成長法により実現できる。
体的に説明する。図２は本発明の一実施例による可視光
半導体レーザ装置を示す断面図である。メサ形状ｐ+型
ＧａＡｓ基板２０表面のメサ上面部Ａ及びメサ下面部Ｂ
は（１００）面をなし、これらに挟まれた傾斜部Ｃは
（１１１）面をなしている。そしてメサ上面部Ａ及びメ
サ下面部Ｂの（１００）面上には、ｎ型ＧａＡｓ電流狭
窄層２２が形成されている。また、メサ形状ｐ+ 型Ｇａ
Ａｓ基板２０の傾斜部Ｃの（１１１）面上及びメサ下面
部Ｂのｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層２２上には、ｐ型ＧａＡ
ｓバッファ層２４が形成されている。そしてこのｐ型Ｇ
ａＡｓバッファ層２４は、傾斜部Ｃ上方においては（２
１１）面をなし、メサ下面部Ｂのｎ型ＧａＡｓ電流狭窄
層２２上方においては（１００）面をなしている。この
（２１１）面は、（１００）面上へのＧａＡｓ層等のＭ
ＯＣＶＤ成長法により実現できる。
【００１３】また、メサ上面部Ａのｎ型ＧａＡｓ電流狭
窄層２２上及びｐ型ＧａＡｓバッファ層２４上には、ｐ
型ＧａＩｎＰ層２６を介して、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ下部
クラッド層２８が形成されている。なお、このｐ型Ｇａ
ＩｎＰ層２６は、ｐ型ＧａＡｓバッファ層２４とｐ型Ａ
ｌＧａＩｎＰ下部クラッド層２８との間のバンドギャッ
プの差が余りに大きいため、それを緩和する役割を果た
すものである。
窄層２２上及びｐ型ＧａＡｓバッファ層２４上には、ｐ
型ＧａＩｎＰ層２６を介して、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ下部
クラッド層２８が形成されている。なお、このｐ型Ｇａ
ＩｎＰ層２６は、ｐ型ＧａＡｓバッファ層２４とｐ型Ａ
ｌＧａＩｎＰ下部クラッド層２８との間のバンドギャッ
プの差が余りに大きいため、それを緩和する役割を果た
すものである。
【００１４】また、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ下部クラッド層
２８上には、ＧａＩｎＰ井戸層とＡｌＧａＩｎＰ障壁層
とが交互に積層されてＭＱＷ構造をなすＭＱＷ活性層３
０が形成されている。ここで、メサ形状ｐ+型ＧａＡｓ
基板２０の傾斜部Ｃ上方におけるＭＱＷ活性層３０のＧ
ａＩｎＰ井戸層及びＡｌＧａＩｎＰ障壁層の層厚が、そ
の両側のメサ上面部Ａ及びメサ下面部Ｂ上方におけるＧ
ａＩｎＰ井戸層及びＡｌＧａＩｎＰ障壁層の層厚よりも
それぞれ厚くなっている点に、本実施例による半導体レ
ーザ装置の特徴がある。
２８上には、ＧａＩｎＰ井戸層とＡｌＧａＩｎＰ障壁層
とが交互に積層されてＭＱＷ構造をなすＭＱＷ活性層３
０が形成されている。ここで、メサ形状ｐ+型ＧａＡｓ
基板２０の傾斜部Ｃ上方におけるＭＱＷ活性層３０のＧ
ａＩｎＰ井戸層及びＡｌＧａＩｎＰ障壁層の層厚が、そ
の両側のメサ上面部Ａ及びメサ下面部Ｂ上方におけるＧ
ａＩｎＰ井戸層及びＡｌＧａＩｎＰ障壁層の層厚よりも
それぞれ厚くなっている点に、本実施例による半導体レ
ーザ装置の特徴がある。
【００１５】そしてこのようなＭＱＷ活性層３０上に
は、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ上部クラッド層３２が形成さ
れ、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ下部クラッド層２８及びｎ型Ａ
ｌＧａＩｎＰ上部クラッド層３２によってＭＱＷ活性層
３０を上下から挟んでいる。更に、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ
上部クラッド層３２上には、ｎ型ＧａＩｎＰ層３４を介
して、ｎ型ＧａＡｓコンタクト層３６が形成されてい
る。そしてｎ型ＧａＡｓコンタクト層３６上にはｎ側電
極３８が、またメサ形状ｐ+型ＧａＡｓ基板２０裏面に
はｐ側電極４０がそれぞれ形成されている。
は、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ上部クラッド層３２が形成さ
れ、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ下部クラッド層２８及びｎ型Ａ
ｌＧａＩｎＰ上部クラッド層３２によってＭＱＷ活性層
３０を上下から挟んでいる。更に、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ
上部クラッド層３２上には、ｎ型ＧａＩｎＰ層３４を介
して、ｎ型ＧａＡｓコンタクト層３６が形成されてい
る。そしてｎ型ＧａＡｓコンタクト層３６上にはｎ側電
極３８が、またメサ形状ｐ+型ＧａＡｓ基板２０裏面に
はｐ側電極４０がそれぞれ形成されている。
【００１６】次に、図２に示す半導体レーザ装置の製造
方法を説明する。メサ上面部Ａ及びメサ下面部Ｂが（１
００）面をなし、これらに挟まれた傾斜部Ｃが（１１
１）面をなしているメサ形状ｐ+型ＧａＡｓ基板２０上
に、ｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層２２を成長させる。このと
きｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層２２は、（１１１）面上にお
いては拡散が速いため、（１００）面のような他の面が
存在する場合には、通常（１１１）面上には成長しな
い。従って、ｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層２２は、メサ上面
部Ａ及びメサ下面部Ｂの（１００）面上にのみ成長し、
傾斜部Ｃの（１１１）面上には成長しない。
方法を説明する。メサ上面部Ａ及びメサ下面部Ｂが（１
００）面をなし、これらに挟まれた傾斜部Ｃが（１１
１）面をなしているメサ形状ｐ+型ＧａＡｓ基板２０上
に、ｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層２２を成長させる。このと
きｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層２２は、（１１１）面上にお
いては拡散が速いため、（１００）面のような他の面が
存在する場合には、通常（１１１）面上には成長しな
い。従って、ｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層２２は、メサ上面
部Ａ及びメサ下面部Ｂの（１００）面上にのみ成長し、
傾斜部Ｃの（１１１）面上には成長しない。
【００１７】次いで、メサ上面部Ａのｎ型ＧａＡｓ電流
狭窄層２２上にマスクを形成して、メサ下面部Ｂのｎ型
ＧａＡｓ電流狭窄層２２上にのみｐ型ＧａＡｓバッファ
層２４を成長させる。このとき、ｐ型ＧａＡｓバッファ
層２４は、メサ下面部Ｂのｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層２２
上での成長が進行するにつれて、メサ形状ｐ+型ＧａＡ
ｓ基板２０の傾斜部Ｃの（１１１）面上にも堆積されて
いく。このようにして、ｐ型ＧａＡｓバッファ層２４を
十分厚く成長させると、メサ形状ｐ+型ＧａＡｓ基板２
０の傾斜部Ｃの（１１１）面上を覆うことができる。そ
してこのとき、成長条件を制御することにより、（１１
１）面上に形成されるｐ型ＧａＡｓバッファ層２４が
（２１１）面をなすようにすることができる。
狭窄層２２上にマスクを形成して、メサ下面部Ｂのｎ型
ＧａＡｓ電流狭窄層２２上にのみｐ型ＧａＡｓバッファ
層２４を成長させる。このとき、ｐ型ＧａＡｓバッファ
層２４は、メサ下面部Ｂのｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層２２
上での成長が進行するにつれて、メサ形状ｐ+型ＧａＡ
ｓ基板２０の傾斜部Ｃの（１１１）面上にも堆積されて
いく。このようにして、ｐ型ＧａＡｓバッファ層２４を
十分厚く成長させると、メサ形状ｐ+型ＧａＡｓ基板２
０の傾斜部Ｃの（１１１）面上を覆うことができる。そ
してこのとき、成長条件を制御することにより、（１１
１）面上に形成されるｐ型ＧａＡｓバッファ層２４が
（２１１）面をなすようにすることができる。
【００１８】次いで、メサ上面部Ａのｎ型ＧａＡｓ電流
狭窄層２２の（１００）面上、傾斜部Ｃのｐ型ＧａＡｓ
バッファ層２４の（２１１）面上、及びメサ下面部Ｂの
ｐ型ＧａＡｓバッファ層２４の（１００）面上に、ｐ型
ＧａＩｎＰ層２６、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ下部クラッド層
２８を順に成長させ、またＧａＩｎＰ井戸層とＡｌＧａ
ＩｎＰ障壁層と交互に積層させてＭＱＷ構造をなすＭＱ
Ｗ活性層３０を形成し、更にｎ型ＡｌＧａＩｎＰ上部ク
ラッド層３２、ｎ型ＧａＩｎＰ層３４、ｎ型ＧａＡｓコ
ンタクト層３６を成長させる。
狭窄層２２の（１００）面上、傾斜部Ｃのｐ型ＧａＡｓ
バッファ層２４の（２１１）面上、及びメサ下面部Ｂの
ｐ型ＧａＡｓバッファ層２４の（１００）面上に、ｐ型
ＧａＩｎＰ層２６、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ下部クラッド層
２８を順に成長させ、またＧａＩｎＰ井戸層とＡｌＧａ
ＩｎＰ障壁層と交互に積層させてＭＱＷ構造をなすＭＱ
Ｗ活性層３０を形成し、更にｎ型ＡｌＧａＩｎＰ上部ク
ラッド層３２、ｎ型ＧａＩｎＰ層３４、ｎ型ＧａＡｓコ
ンタクト層３６を成長させる。
【００１９】このとき、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ系
ではその成長速度の面方位性が存在するため、傾斜部Ｃ
の（２１１）面上における成長速度がメサ上面部Ａ及び
メサ下面部Ｂの（１００）面上での成長速度よりも大き
くなり、従って傾斜部Ｃ上方におけるＭＱＷ活性層３０
のＧａＩｎＰ井戸層及びＡｌＧａＩｎＰ障壁層の層厚は
その両側のメサ上面部Ａ及びメサ下面部Ｂ上方における
ＧａＩｎＰ井戸層及びＡｌＧａＩｎＰ障壁層の層厚より
もそれぞれ厚くなる点に、本実施例による製造方法の特
徴がある。
ではその成長速度の面方位性が存在するため、傾斜部Ｃ
の（２１１）面上における成長速度がメサ上面部Ａ及び
メサ下面部Ｂの（１００）面上での成長速度よりも大き
くなり、従って傾斜部Ｃ上方におけるＭＱＷ活性層３０
のＧａＩｎＰ井戸層及びＡｌＧａＩｎＰ障壁層の層厚は
その両側のメサ上面部Ａ及びメサ下面部Ｂ上方における
ＧａＩｎＰ井戸層及びＡｌＧａＩｎＰ障壁層の層厚より
もそれぞれ厚くなる点に、本実施例による製造方法の特
徴がある。
【００２０】次いで、蒸着法を用いて、ｎ型ＧａＡｓコ
ンタクト層３６上にｎ側電極３８を、またメサ形状ｐ+
型ＧａＡｓ基板２０裏面上にｐ側電極４０を、それぞれ
形成する。こうして、図２に示す可視光半導体レーザ装
置を作製する。このように本実施例によれば、ＭＱＷ活
性層３０のＧａＩｎＰ井戸層及びＡｌＧａＩｎＰ障壁層
の成長の面方位依存性を利用することにより、傾斜部Ｃ
におけるＧａＩｎＰ井戸層及びＡｌＧａＩｎＰ障壁層の
層厚を、その両側のメサ上面部Ａ及びメサ下面部Ｂにお
けるＧａＩｎＰ井戸層及びＡｌＧａＩｎＰ障壁層の層厚
よりも厚くすることができる。
ンタクト層３６上にｎ側電極３８を、またメサ形状ｐ+
型ＧａＡｓ基板２０裏面上にｐ側電極４０を、それぞれ
形成する。こうして、図２に示す可視光半導体レーザ装
置を作製する。このように本実施例によれば、ＭＱＷ活
性層３０のＧａＩｎＰ井戸層及びＡｌＧａＩｎＰ障壁層
の成長の面方位依存性を利用することにより、傾斜部Ｃ
におけるＧａＩｎＰ井戸層及びＡｌＧａＩｎＰ障壁層の
層厚を、その両側のメサ上面部Ａ及びメサ下面部Ｂにお
けるＧａＩｎＰ井戸層及びＡｌＧａＩｎＰ障壁層の層厚
よりも厚くすることができる。
【００２１】従って、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ下部クラッド
層２８、ＭＱＷ活性層３０及びｎ型ＡｌＧａＩｎＰ上部
クラッド層３２がＡｌを含有しているために埋め込み成
長を行なうことができないにもかかわらず、傾斜部Ｃの
ＭＱＷ活性層３０のバンドギャップを両側のメサ上面部
Ａ及びメサ下面部ＢのＭＱＷ活性層３０のそれよりも小
さくすることができるため、屈折率は相対的に大きくな
り、レーザ発振光を閉じ込めることができる。また、同
様の理由により、傾斜部ＣのＭＱＷ活性層３０の電気抵
抗率を相対的に小さくすることができるため、ｎ型Ｇａ
Ａｓ電流狭窄層２２の存在と相俟って電流狭窄を行なう
ことができる。このようにして可視光半導体レーザ装置
の閾値電流密度を低下することができる。
層２８、ＭＱＷ活性層３０及びｎ型ＡｌＧａＩｎＰ上部
クラッド層３２がＡｌを含有しているために埋め込み成
長を行なうことができないにもかかわらず、傾斜部Ｃの
ＭＱＷ活性層３０のバンドギャップを両側のメサ上面部
Ａ及びメサ下面部ＢのＭＱＷ活性層３０のそれよりも小
さくすることができるため、屈折率は相対的に大きくな
り、レーザ発振光を閉じ込めることができる。また、同
様の理由により、傾斜部ＣのＭＱＷ活性層３０の電気抵
抗率を相対的に小さくすることができるため、ｎ型Ｇａ
Ａｓ電流狭窄層２２の存在と相俟って電流狭窄を行なう
ことができる。このようにして可視光半導体レーザ装置
の閾値電流密度を低下することができる。
【００２２】なお、上記実施例においては、活性層がＭ
ＱＷ構造を有する場合について述べたが、これに限定さ
れず、ＳＱＷ（単一量子井戸）構造であっても同様の効
果を奏することができる。
ＱＷ構造を有する場合について述べたが、これに限定さ
れず、ＳＱＷ（単一量子井戸）構造であっても同様の効
果を奏することができる。
【００２３】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、メサ上面
部、メサ下面部及びこれらに挟まれた傾斜部とを表面に
有するメサ形状基板と、メサ形状基板上に形成された下
部クラッド層と、下部クラッド層上に形成され、量子井
戸構造をなす活性層と、活性層上に形成された上部クラ
ッド層とを具備し、傾斜部上方の活性層の量子井戸の幅
がメサ上面部及び下面部上方の活性層の量子井戸の幅よ
り大きいことにより、傾斜部の活性層の屈折率が相対的
に大きくなるため、またその電気抵抗率が相対的に小さ
くなるため、レーザ発振光の閉じ込めと電流狭窄を行な
うことができる。
部、メサ下面部及びこれらに挟まれた傾斜部とを表面に
有するメサ形状基板と、メサ形状基板上に形成された下
部クラッド層と、下部クラッド層上に形成され、量子井
戸構造をなす活性層と、活性層上に形成された上部クラ
ッド層とを具備し、傾斜部上方の活性層の量子井戸の幅
がメサ上面部及び下面部上方の活性層の量子井戸の幅よ
り大きいことにより、傾斜部の活性層の屈折率が相対的
に大きくなるため、またその電気抵抗率が相対的に小さ
くなるため、レーザ発振光の閉じ込めと電流狭窄を行な
うことができる。
【００２４】これにより、閾値電流密度を低下すること
ができ、発光効率のよい半導体発光装置を実現すること
ができる。
ができ、発光効率のよい半導体発光装置を実現すること
ができる。
【図１】本発明の原理を説明するための半導体発光装置
の断面図である。
の断面図である。
【図２】本発明の一実施例による可視光半導体レーザ装
置を示す断面図である。
置を示す断面図である。
【図３】従来の可視光レーザ半導体装置を示す断面図で
ある。
ある。
２…メサ形状ＧａＡｓ基板 ４…ＡｌＧａＩｎＰ下部クラッド層 ６…ＧａＩｎＰ井戸層 ８…ＡｌＧａＩｎＰ障壁層 １０…ＭＱＷ活性層 １２…ＡｌＧａＩｎＰ上部クラッド層 ２０…メサ形状ｐ+型ＧａＡｓ基板 ２２…ｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層 ２４…ｐ型ＧａＡｓバッファ層 ２６…ｐ型ＧａＩｎＰ層 ２８…ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ下部クラッド層 ３０…ＭＱＷ活性層 ３２…ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ上部クラッド層 ３４…ｎ型ＧａＩｎＰ層 ３６…ｎ型ＧａＡｓコンタクト層 ３８…ｎ側電極 ４０…ｐ側電極 ５０…ｐ型ＧａＡｓ基板 ５２…ｐ型ＧａＡｓバッファ層 ５４…ｐ型ＧａＩｎＰ層 ５６…ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ下部クラッド層 ５８…ＧａＩｎＰ活性層 ６０…ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ上部クラッド層 ６２…ｎ型ＧａＩｎＰエッチングストップ層 ６４…ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ層 ６６…ｎ型ＧａＡｓコンタクト層 Ａ…メサ上面部 Ｂ…メサ下面部 Ｃ…傾斜部
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−45090（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−263489（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−296786（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−92685（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−41669（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−149993（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−109786（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50
Claims (6)
- 【請求項１】 メサ上面部、メサ下面部、及び前記メサ
上面部と前記メサ下面部とに挟まれた傾斜部を表面に有
するメサ形状基板と、 前記メサ形状基板上に形成された下部クラッド層と、 前記下部クラッド層上に形成された量子井戸層と、 前記量子井戸層上に形成された上部クラッド層とを具備
した半導体発光装置であって、 前記傾斜部上方の前記量子井戸層の量子井戸の幅が、前
記メサ上面部及び前記メサ下面部上方の前記量子井戸層
の量子井戸の幅より大きく、 且つ、前記メサ形状基板の傾斜方向が光の導波方向に対
して垂直となるように構成され、光が前記量子井戸層の
うち前記傾斜部上方の領域に沿って導波する ことを特徴
とする半導体発光装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の装置において、 前記上部クラッド層、前記量子井戸層、又は前記下部ク
ラッド層がＡｌを含有していることを特徴とする半導体
発光装置。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の装置において、 前記メサ形状基板がＧａＡｓ基板であり、 前記メサ形状基板の前記メサ上面部及び前記メサ下面部
がそれぞれ（１００）面であり、前記傾斜部が（２１
１）面であり、 前記量子井戸層がＧａＩｎＰ井戸層とＡｌＧａＩｎＰ障
壁層とから形成されていることを特徴とする半導体発光
装置。 - 【請求項４】 メサ形状基板上に下部クラッド層、量子
井戸層及び上部クラッド層が順次形成され、光が前記量
子井戸層のうち前記傾斜部上方に沿って導波する半導体
発光装置の製造方法であって、 基板表面に、傾斜方向が光の導波方向に対して垂直にな
るように、第１の面方位を有するメサ上面部及びメサ下
面部、並びに前記メサ上面部と前記メサ下面部とによっ
て挟まれ、前記第１の面方位よりも前記量子井戸層の成
長速度が速い第２の面方位を有する傾斜部を形成して、
前記メサ形状基板を形成する工程と、 前記メサ形状基板上に、前記下部クラッド層を形成する
工程と、 前記下部クラッド層上に、ＭＯＣＶＤ法により、前記傾
斜部上方の前記量子井戸層の量子井戸の幅が前記メサ上
面部及び前記メサ下面部上方の前記量子井戸層の量子井
戸の幅よりも大きくなるように、前記量子井戸層を形成
する工程と、 前記量子井戸層上に、前記上部クラッド層を形成する工
程とを具備することを特徴とする半導体発光装置の製造
方法。 - 【請求項５】 請求項４記載の製造方法において、 前記上部クラッド層、前記量子井戸層、又は前記下部ク
ラッド層にＡｌを含有させることを特徴とする半導体発
光装置の製造方法。 - 【請求項６】 請求項４又は５記載の装置において、 前記メサ形状基板がＧａＡｓ基板であり、 前記メサ上面部及び前記メサ下面部の第１の面方位が
（１００）であり、前記傾斜部の第２の面方位が（２１
１）であり、 前記量子井戸層をＧａＩｎＰ井戸層とＡｌＧａＩｎＰ障
壁層とから形成することを特徴とする半導体発光装置の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP40838190A JP3129450B2 (ja) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | 半導体発光装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP40838190A JP3129450B2 (ja) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | 半導体発光装置及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04225585A JPH04225585A (ja) | 1992-08-14 |
| JP3129450B2 true JP3129450B2 (ja) | 2001-01-29 |
Family
ID=18517840
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP40838190A Expired - Fee Related JP3129450B2 (ja) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | 半導体発光装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3129450B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2956869B2 (ja) * | 1993-08-30 | 1999-10-04 | 富士通株式会社 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
-
1990
- 1990-12-27 JP JP40838190A patent/JP3129450B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04225585A (ja) | 1992-08-14 |
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