JPH01120883A - 半導体レーザ装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体レーザ装置およびその製造方法

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JPH01120883A
JPH01120883A JP27851787A JP27851787A JPH01120883A JP H01120883 A JPH01120883 A JP H01120883A JP 27851787 A JP27851787 A JP 27851787A JP 27851787 A JP27851787 A JP 27851787A JP H01120883 A JPH01120883 A JP H01120883A
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JP
Japan
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cladding layer
layer
conductivity type
refractive index
semiconductor laser
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JP27851787A
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Tetsuya Yagi
哲哉 八木
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、信頼性を高(した半導体レーザ装置および
その製造方法に関するものである。
〔従来の技術〕
第3図は、例えばA ppl、 P hys、 L e
tt、 50 (1987)pp233に記載された従
来の埋込みへテロ構造レーザ(以ドB Hレーザと略す
)装置を示す断面図である。
この図において、1はn型(以下n−と略す)GaAs
からなる基板、2は前記基板1上に設けられた順メサ状
のストライプ状凸部を有するnA 16.4SG a@
、 !IAsからなる第1クラッド層、3は前記第1ク
ラッド層2の順メサ状のストライプ状凸部上に設けられ
たp型(以下p−と略す)A j O,ISG a@、
 5iAsからなる活性層、4は前記第1クラッド層2
のストライプ状凸部以外の領域および前記活性層3上に
設けられたp−Ar1.4@Ga。、@@Asからなる
第2クラッド層、5は前記第2クラッド層4上に設けら
れたp−GaAsからなるコンタクト層、6はJ電極、
7はpOFl電極である。
また、第4図(”)p (b)は、第3図に示したBH
レーザ装置の製造方法を説明するための図であり、8は
レジストパターンである。
次に動作について説明する。
p側電極7とn側電極6の間にp側電極7が正となるよ
うなバイアスを印加すると、第3図中の矢印で示される
経路で電流が流れる。これはストライプ状凸部以外の場
所では、pn接合は第2クラッド層4と第1クラッド層
2により構成され、その拡散電位がストライプ状凸部の
活性層3と第1クラツドH2により構成されるpn接合
の拡散電位よりも大きいためであり、ストライプ状凸部
以外の部分には電流が流れない。そして、活性層3内に
注入された正孔および電子は輻射再結合して光を放出し
、電流を多(流していくと誘導輻射が始まり、やがてレ
ーザ発振に至る。
このようなりl(レーザ装置においては、レーザ光が装
置の縦方向では活性層3と第1クラッド層2および第2
クラツドH4の間の実屈折率差により閉じ込められる。
また、装置の横方向では活性H3と第2クラッド層4の
間の実屈折率差により閉じ込められる。
次に製造方法について説明する。
まず、第1回目の結晶成長で基板1上に有機金属熱分解
法(以FMOCVD法と略す)により第1クラッド層2
および活性層3を順次エピタキシャル成長させる(第4
図(a))。
次に、写真製版技術を用いてエピタキシャルウェハ上に
ストライプ状のレジストパターン8を作成したのち、と
のストライプ状のレジストパターン8をマスクとして第
1クラッド層2のなかばまでストライプ部以外をエツチ
ングにより除去する(第4図(b))。
この後、レジストパターン8を除去して、第2回目の結
晶成長により第2クラッド層4およびコンタクト層5を
順次エピタキシャル成長させたのち、最後にn側電極6
およびp側電極7を蒸着などにより形成すれば第3図に
示した半導体レーザ装置が得られる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記のような従来のBH半導体レーザ装置では、活性層
3が第1回目の結晶成長と第2回目の結晶成長の間に大
気にさらされるので、活性層3上に酸化膜(図示せず)
が生じ、装置の信頼性が低いという問題点があった。
また、レーザ光が装置の上下方向、左右方向ともΔn=
0.20程度のかなり大きな屈折率差で閉じ込められる
構造となっているため、先出カー動作電流特性において
キンクが生じ易いうえ、pn接合に平行な遠視舒像にリ
ップルが生じ易いという問題点があった。
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、信頼性が高(、光出力−動作電流特性においてキ
ンクが発生しに<<、かつpn接合に平行な遠視舒像に
リップルが生じにくい半導体レーザ装置およびその製造
方法を得ることを目的とする。
L問題点を解決するための手段〕 この発明に係る半導体レーザ装置は、第1導電型の基板
上に設けられた逆メサ状のストライプ状凸部を有する第
1導電型の第1クラッド層と、この第1クラッド層のス
トライプ状凸部上に設けられた活性層と、この活性層上
に設けられた第2導電型の第2クラッド層と、第1クラ
ッド層のストライプ状凸部以外の領域および第2クラッ
ド層上とに設けられた第2導電型の第3クラッド層と、
この第3クラッド層上に設けられて第1クラッド層のス
トライプ状凸部から少なくとも第2クラッド層の一部ま
でを埋め込む第2導電型の第4クラッド層と、この第4
クラッド層上に設けられた第2導電型のコンタクト層と
から構成し、第3クラッド層の禁制帯幅を活性層の禁制
帯幅よりも広くするとともに、第4クラッド層の屈折率
を活性層の屈折率よりも小さ(、かつ第1クラッド層お
よび第2クラッド層の屈折率よりも大きくしたものであ
る。
また、この発明に係る半導体レーザ装置の製造方法は、
第1導電型の基板の(10G )面上に、第1回目の結
晶成長で第1導電型の第1クラッド層と、活性層と、第
2導電型の第2クラッド層とを順次エピタキシャル成長
させる工程と、第2クラッド層上から第1クラッド層途
中まで選択的にエツチングを行って〈011〉方向にス
トライプ状凸部を形成する工程と、第2−目の結晶成長
で第2導電型の第3クラッド層と、第2導電型の第4ク
ラッド層と、第2導電型のコンタクト層を順次エピタキ
シャル成長させる工程とを含むものである。
〔作用〕
この発明の半導体レーザ装置においては、第1クラッド
層および第2クラッド層よりも屈折率が大きい第4クラ
ッド層により装置横方向の屈折率差が縦方向の屈折率差
に比べて小さくなり、横方向の光の閉込めが弱くなる。
また、この発明の半導体レーザ装置の製造方法において
は、第1回目の結晶成長で第2クラッド層まで成長し、
活性層が大気に直接接触することがない。
〔実施例〕
第1図はこの発明の半導体レーザ装置の一実施例を示す
断面図である。
乙の図において、1o(よ上面が白oo)面のn−Ga
Asからなる基板、11は前記基板10上に設けられた
<011 >方向に逆メサ状のストライプ状凸部を有す
るn−A j 6. @o G ao、 so A S
からなる第1クラッド層、12ば前記第1クラッド層1
1のストライプ状凸部上に設けられたp−Al。、。G
a6.g。Asからなる活性層、13は前記活性@12
上に設けられたp −A l @、 soG ILo、
 soA Sからなる第2クラッド層、14は前記第1
クラッド層11のストライプ状凸部以外の領域および前
記第2クラッド層13上に設けられたp−AJo、、。
G ao、 51) A sからなる第3クラッド層、
15は前記第3クラッド層14上に設けられたP−Al
、、□2Ga、)、。Asからなる第4クラッド層、1
6は前記第4クラッド層15上に設けられたp −G 
a A s h)らなるコンタクト層、17はn側電極
、18はp側電極である。
また、第2図(aL (b)はこの発明の半導体レーザ
装置の製造方法を説明するための図であり、19はレジ
ストパターンである。
次に動作について説明する。
p側電極18とnil電極17の間にp側電極18が正
となるようなバイアスを印加すると、第1図中の矢印で
示される経路で電流が流れる。これはストライプ状凸部
以外の場所では、pn接合が第3クラッド層14と第1
クラッド層11により構成され、その拡散電位がストラ
イプ状凸部の活性層12と第1クラッド層11により構
成されるpn接合の拡散電位よりも大きいためであり、
ストライプ状凸部以外の部分には電流は流れない。
そして、活性層12内に注入された正孔および電子は輻
射再結合して光を輻射し、電流を多く流していくと、誘
導輻射が始まり、やがてし〜ザ発振に至る。
この実施例のものにおいては、レーザ光が装置の縦方向
では活性層12と第1クラッド層11および第2クラ・
ソド層13の間の実屈折率差(Δn=:0.28)によ
り閉じ込められる。また、装置の横方向では活性層12
と第4クラッド層15の間の実屈折率差(Δn 20.
01 >により閉じ込められる1、このため、装置の横
方向では光の閉込めが弱く、光出力−動作電流特性にお
けるキンクの発生やpn接合に平行な遠視野像における
リップルの発生を抑制することができる。
次に製造方法について説明する。
まず、第1回目の結晶成長で基板10の(100)面上
にMOCVD法により第1クラッド層11゜活性N12
.第2クラッド層13を順次エピタキシャル成長させる
(第2図(a))。
次に写真製版技術によりストライプ状のレジストパター
ン19を第1回目のエピタキシャル成長が終!したウェ
ハ上のく0丁丁〉方向に形成したのち、このレジストパ
ターン19をマスクとして硫酸、過酸化水素水系のヱッ
チャントで第1クラッド層11のなかばまでエツチング
してストライプ状凸部を形成する(第2図(b))。こ
のとき、ストライプ方位は<OIT>方向であるので、
ストライプ状凸部の形状は第2図(b)に示したように
逆メサ状となっている。
次にレジストパターン19を除去した後、第2回目のエ
ピタキシャル成長を常圧MOCVD法により行い、第3
クラツド層14.第4クラッド層15、コンタクト層1
6を順次エピタキシャル成長させる。この際、常圧MO
CVD法によるエピタキシャル成長においては、逆メサ
状のストライプ状凸部の斜面における成長速度はほぼ0
であるので、第1図に示したような形状にエピタキシャ
ル成長がおこる。
そして、最後にp側電極18およびn側電極17を真空
蒸着法などにより形成すれば第1図に示した半導体レー
ザ装置が得られる。
〔発明の効果〕
この発明の半導体レーザ装置は以上説明したとおり、第
1導電型の基板上に設けられた逆メサ状のストライプ状
凸部を有する第1導電型の第1クラッド層と、この第1
クラッド層のストライプ状凸部上に設けられた活性層と
、この活性層上に設けられた第2導電型の第2クラッド
層と、第1クラッド層のストライプ状凸部以外の領域お
よび第2クラッド層上とに設けられた第2導電型の第3
クラッド層と、この第3クラフト層上に設けられて第1
クラッド層のストライプ状凸部から少なくとも第2クラ
フト層の一部までを埋め込む第2導電型の第4クラッド
層と、この第4クラッド層上に設けられた第2導電型の
コンタクト層とから構成し、第3クラッド層の禁制帯幅
を活性層の禁制帯幅よりも広くするとともに、第4クラ
ッド層の屈折率を活性層の屈折率よりも小さく、かつ第
1クラッド層および第2クラッド層の屈折率よりも大き
くしたので、横方向の光の閉込めが弱くなり、光出力−
動作電流特性においてキングが発生しにくくなるうえ、
pn接合に平行な遠視野像にリップルが生しにくくなる
という効果がある。
また、乙の発明の半導体レーザ装置の製造方法は以上説
明したとおり、第1導電型の基板の(100)面上に、
第1回目の結晶成長で第1導電型の第1クラッド層と、
活性層と、第2導電型の第2クラッド層とを順次エピタ
キシャル成長させる工程と、第2クラッド層上から第1
クラッド層途中まで選択的にエツチングを行って(01
1>方向にストライプ状凸部を形成する工程と、第2回
目の結晶成長で第2導電型の第3クラッド層と、第2導
電型の第4クラッド層と、第2導電型のコンタクト層を
順次エピタキシャル成長させる工程とを含むので、活性
層が大気にさらされる乙とぶなく、上記の発明の半導体
レーザ装置を安定して得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1.図はこの発明の半導体レーザ装置の一実施例を示
す断面図、第2図はこの発明の半導体レーザ装置の製造
方法の一実施例を説明するための図、第3図は従来の半
導体レーザ装置を示す断面図、第4図は従来の半導体レ
ーザ装置の製造方法を説明するための図である。 図において、10は基板、11は第1クラッド層、12
は活性層、13は第2クラッド層、14は第3クラッド
層、15は第4クラッド層、16はコンタクト層である
。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 大 岩 増 雄   (外2名)第1図 第2図 第3図 第4図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1導電型の基板上に設けられた逆メサ状のスト
    ライプ状凸部を有する第1導電型の第1クラッド層と、
    この第1クラッド層のストライプ状凸部上に設けられた
    活性層と、この活性層上に設けられた第2導電型の第2
    クラッド層と、前記第1クラッド層のストライプ状凸部
    以外の領域および前記第2クラッド層上とに設けられた
    第2導電型の第3クラッド層と、この第3クラッド層上
    に設けられて前記第1クラッド層のストライプ状凸部か
    ら少なくとも前記第2クラッド層の一部までを埋め込む
    第2導電型の第4クラッド層と、この第4クラッド層上
    に設けられた第2導電型のコンタクト層とから構成し、
    前記第3クラッド層の禁制帯幅を前記活性層の禁制帯幅
    よりも広くするとともに、前記第4クラッド層の屈折率
    を前記活性層の屈折率よりも小さく、かつ前記第1クラ
    ッド層および前記第2クラッド層の屈折率よりも大きく
    したことを特徴とする半導体レーザ装置。
  2. (2)第1導電型の基板の(100)面上に、第1回目
    の結晶成長で第1導電型の第1クラッド層と、活性層と
    、第2導電型の第2クラッド層とを順次エピタキシャル
    成長させる工程と、前記第2クラッド層上から前記第1
    クラッド層途中まで選択的にエッチングを行って<0@
    1@@1@>方向にストライプ状凸部を形成する工程と
    、第2回目の結晶成長で第2導電型の第3クラッド層と
    、第2導電型の第4クラッド層と、第2導電型のコンタ
    クト層を順次エピタキシャル成長させる工程とを含むこ
    とを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
  3. (3)結晶成長方法として、有機金属熱分解法を用いる
    ことを特徴とする特許請求の範囲第(2)項記載の半導
    体レーザ装置の製造方法。
JP27851787A 1987-11-04 1987-11-04 半導体レーザ装置およびその製造方法 Pending JPH01120883A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7838893B2 (en) 2004-09-22 2010-11-23 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Semiconductor optical device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7838893B2 (en) 2004-09-22 2010-11-23 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Semiconductor optical device

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