JPH01217990A - 半導体レーザ装置と製造方法 - Google Patents

半導体レーザ装置と製造方法

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JPH01217990A
JPH01217990A JP4509188A JP4509188A JPH01217990A JP H01217990 A JPH01217990 A JP H01217990A JP 4509188 A JP4509188 A JP 4509188A JP 4509188 A JP4509188 A JP 4509188A JP H01217990 A JPH01217990 A JP H01217990A
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JP
Japan
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layer
gaas
etching stopper
conductivity type
stopper layer
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JP4509188A
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English (en)
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Misao Hironaka
美佐夫 廣中
Hide Kimura
秀 木村
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure 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
    • H01S5/2054Methods of obtaining the confinement
    • H01S5/2081Methods of obtaining the confinement using special etching techniques
    • H01S5/209Methods of obtaining the confinement using special etching techniques special etch stop layers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure 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
    • H01S5/22Structure 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
    • H01S5/223Buried stripe structure
    • H01S5/2231Buried stripe structure with inner confining structure only between the active layer and the upper electrode

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  • Semiconductor Lasers (AREA)

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m−v族化合物半導体レーザ装置及びその製
造方法に関するものである。
[従来の技術] 従来のこの種の半導体レーザ装置を第2図に断面図とし
て示す。図中(1)は、例えばSiなどのドナーを高濃
度にドープしたn型GaAs半導体基板、(2)は、上
記半導体基板(1)上に、例えばMOCVDなどの方法
ヤ成長された、n型AlxGa+−zAs上クラッド層
と、(3)は上記下クラッド層(2)上に成長された、
AlyGa1−yAs活性層と、(4)は上記下クラッ
ド層(2)、活性層(3)と共にタプルヘテロ接合を形
成する、例えば7.nなどのアクセプタをドープしたp
型A l zGa 、−zAs上クラッド層と、(5)
は上記上クラッド層(4)上に成長されたn型GaへS
電流ブロック層と、(6)は上記電流ブロック層(5)
にストライプ状に加工形成された電流通路用の溝、(7
)は上記電流ブロック層(5)上に、上記電流通路用の
溝(6)で上記上クラッド層(4) と電気的に接触す
べく、例えばMOCVDなどの方法で成長されたp型A
 1rGa +−,Asキャップ層と、(8)は上記キ
ャブ層(7)上に順次成長されたp型GaAsコンタク
ト層と、(9a) 、 (9b)はそれぞれ、上記コン
タクト層(8)半導体基板に、オーミック接触する、例
えばAuGe 。
Ni、八uなどを主材料とする電極である。
次に動作について説明する。上記電極(9a) 。
(9b)間に順方向電圧を印加すれば上記活性層 (3
)を含むPN接合に順方向電界が生じ、電流が流れる。
この時電流は、上記電流ブロック層(5) と上記上ク
ラッド層(4)との間で生じる空え層のため、上記電流
通路用の溝(6)の部分を選択的に流れ、上記活性層(
3)へ局所的な電流注入が生じ、又、上記下クラッド層
(2)、上記活性層(3)、上記上クラッド層(4)と
で形成されたダブルへテロ接合により、注入キャリヤの
反転分布が生じ、フォトンの誘導放出を行ないレーザ発
振を行なう。さらに、上記活性層(3)からしみ出した
光の、上記電流ブロック層(5) と、上記キャップ層
(7)への光の吸収量の違いから生じる横方向の実効的
な屈折率分布によって、横モードの安定でキングの少な
い、レーザ発振特性が得られる。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、従来の半導体レーザ装置は1以上の様に
構成されているため、製造方法としては、上記半導体基
板(1)上に、上記下クラッド層(2)、上記活性層(
3)、上記上クラッド層(4)、上記電流ブロック層(
5)を順次積層する第1のエビ成長の工程と、上記電流
ブロック層(5)にストライブ状に加工形成し、上記上
クラッド層(4)を露呈せしめる上記電流通路用の溝(
6)を形成する工程と、上記電流ブロック層(5)及び
上記電流通路用の溝(吐)上に上記キャップ層(7)、
上記コンタクト層(8)を順次積層する第2のエビ成長
の工程が生じるが、上記電流通路用の溝(6)の部分で
、上記上クラッド層(4)が露出しており、第2のエビ
成長の工程において、上記キャップ層(7)を成長させ
るためには、MOCVDなどの気相成長法などを用いな
ければ成長できないという制約が有り、この原因が上記
電流通路用の溝(6)の部分に省出している上記上クラ
ッド層(4)の酸化の影響である事が知うわている。さ
らに、MOCVDなどの方法で、第2のエビ成長を行な
えたとしても、上記上クラッド層(4)の酸化層は、界
面中に存在するか、又は、結晶性の悪化を招く事が容易
に考えられレーザ動作中に、発生する光のエネルギーの
吸収即ち、フォトンの吸収、ビートスポットの発生に伴
う結晶欠陥の増大が生じ、信頼性の悪化を事実招いてい
た。
[課題を解決するための手段] この発明は上記の様な問題点を解消するためになされた
もので、上記第2のエビ成長工程の再成長界面の酸化を
解消し、結晶性を向上させ、信頼性を向上させると共に
製造歩留の向上、コストダウンを図る事を目的とする。
[作用] この発明に係る半導体レーザ装置の構成及び製造方法は
、上記第1のエビ成長工程において成長された上記電流
ブロック層(5)に加工形成された上記電流通路用の溝
(6)の、加工形成の制御性を向上させ、特性歩留の向
上を図るために、上記電流ブロック層(5)中に、エツ
チングストッパ層を導入する事、及び加工形成後の上記
電流通路用の溝(6)の底部に、上記電流ブロック層(
5)の一部を薄膜状に残す事、及び上記第2のエビ成長
工程の上記キャップ層(7)の成長方法を、液相エピタ
キシャル法でメルトバックさせて形成する事などによっ
て、再成長界面での結晶性を向上させ、信頼性の向上を
実現できるものである。
[発明の実施例] 以下、この発明の一実施例を第1図に断面図で又、製造
方法を第2図に示す。図中第3図と同−又は相当部分は
同じ符号で示されている。第1図において(10)は、
上記上クラッド層(4)上に積層されたn型GaAsエ
ツチングストッパ層と、 (11)は、上記GaAsエ
ツチングストッパ層(lO)上に積層されたn 型Al
pGa、−pAsエツチングストッパ層で、上記GaA
sエツチングストッパ層(10)、上記AlpGa+−
pAsエツチングストッパ層(11)の厚みをそれぞれ
d4、d5とした時、d4≦0.1 μm 、 0.1
 μm≦d5≦0.2μmと限定する事により、製造上
の再現性を良くできる。又、上記キャップ層(7)は、
従来のものと同様、上記電流通路用の溝(6)の領域で
のみ上記上クラッド層(4)と電気的に接触する。次に
、この発明の一実施例の製造方法を第2図において説明
する。第2図において、第3図と同−又は相当部分は同
じ符号で示されている。第2図−(a)図は、上記半導
体基板(1)上に順次、上記電流ブロック層(5) ま
でエピタキシャル成長した後の構成を示す図で、以下こ
の成長を第1のエビ成長工程と称す。第2図−(b)図
は、上記第1のエビ成長工程が終った後、リソグラフィ
ー技術により、ストライブ状に、上記電流ブロツ層(5
)のみを、エツチング加工した後の構成を示す図で、上
記電流ブロック層(5)の組成であるGaAsと、上記
エツチングストッパ層(11)の組成であるAlGaA
sとの選択性のあるエッチャント、例えばNI!40H
:H2O2= 1:30などのウェットエッチャントを
用いれば、容易にかつ再現性良く、(b)図の構造が得
られる。第2図−(C)図は、今度は上記エツチングス
トッパM (11)のみをエツチングするエッチャント
、例えば、]暑F:)120= 1:20、などのウェ
ットエッチャントを用いれば、同様に再現性良く、(C
)図の構造が得られ最表面の自然酸化膜を除去するとい
う、前処理効果もある。第2図−(d)図は、ストライ
ブ状に加工形成された上記電流通路用の溝(6)の形成
が完了した後に、例えば液相エピタキシャル成長法など
により、上記キャップ層(7)、上記コンタクト層(8
)を順次積層した後の構成を示す図で、以下この成長を
、第2のエビ成長工程と称す。(d)図において、上記
キャップ層(7)を成長させる場合、液相エピタキシャ
ル成長法を用いているので成長メルトの過飽和度を最適
にする事で、メルト中への拡散速度の大きいAsの特徴
を生かして、上記エツチングストッパ層(10)のGa
As層をメルトバックさせると共に、上記上クラッド層
(4)の表面を、上記電流通路用の溝(6)の部分での
み露呈せしめ電気的に接触させる事を特徴とする。さら
に、上述のメルトバックを再現性よく起こさせるために
、上記エツチングストッパ層(10) 、 (11)の
厚みをそれぞれd1、d、とすれば、0<d、≦0.1
 μm 、 0.1 μm11≦d2≦0.2μmとす
る事を特徴とする。
この様な半導体レーザ装置において、従来のものと同じ
様に、上記電極(9a) 、 (9b)間に順方向電圧
を加えれば、同様な原理で、安定な横モードでレーザ発
振するが、今回の発明によって、新たに、上記エツチン
グストッパ層(1G)、(11)をそれぞれ4人したた
め、上記電流通路用の溝(6)における上記第1のエビ
成長工程と、上記第2のエビ成長工程との間の再成長界
面を、AlGaAsからGaAsの組成にする事ができ
、酸化を抑えると共に上記第2のエビ成長工程中の上記
キャップ層(7)を成長する時、大気中にさらされたG
aAs組成を一度メルトバックし、た後に粗晶成長を行
なう事により、結晶性は向上する、この事によって1通
電動作中の光のしみ出しエネルギーの再吸による欠陥増
大、それに伴う結晶劣化、信頼性の低下を抑える事がで
きる。
[他の実施例] なお、上記実施例では、上記半導体基板(1)の導電型
をn型として示したが反対導電型、即ち、p型でも良く
、以下、各半導体層の導電型も、それぞれ反対導電型に
したものでも良い。
[発明の効果] 以上の様に、この発明によれば、上記電流ブロック層(
5)と、上記上クラッド層(4) との間に、新たにn
型AlpGa+−pAsエツチングストッパ層(11)
、n型GaAsエツチングストッパ層(10)を設け、
上記電流通路用の溝(6)を形成する時に、上記n型G
aAsエツチングストッパ層(lO)を露呈せしめ、上
記キャップ層(7)を形成する時に、液相エピタキシャ
ル成長法によるメルトバック手法で露呈した上記電流通
路用の溝(6)の領域の上記GaAsエツチングストッ
パ層(10)をメルトバックさせて、上記上クラッド層
(4)を露呈させて、電気的に接触すべく上記キャップ
層(7)を上記上クラッド層(4)上に形成する事で、
結晶性の良い、再成長が行なえ、信頼性の向上が実現で
きる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の一実施例による半導体レーザ装置
の断面図、第2図は、同じく製造方法を示す工程別断面
図、第3図は、従来の半導体レーザ装置の断面図である
。(1)は半導体基板、(2)は下クラッド層と、(3
)は活性層と、(4)はとクラッド層と、(5)は電流
ブロック層と、(6)は電流通路用の溝、(7)はキャ
ップ層と、(8)はコンタクト層と、(9a) 、 (
9b)は電極、(10)はGaAsエツチングストッパ
層と、(11)はAlGaAsエツチングストッパ層で
ある。 なお図中同一符号は、同−又は相当部分を示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1の導電型を有するGaAs半導体基板と、上
    記半導体基板上に順次積層された、第1の導電型を有す
    るAl_xGa_1_−_xAs下クラッド層、Al_
    yGa_1_−_yAs活性層、第2の導電型を有する
    Al_zGa_1_−_zAs上クラッド層、第1の導
    電型を有するGaAsエッチングストッパ層、第1の導
    電型を有するAl_pGa_1_−_pAsエッチング
    ストッパ層、第1の導電型を有するGaAs電流ブロッ
    ク層と、前記GaAsエッチングストッパ層、前記Al
    _pGa_1_−_pAsエッチングストッパ層、前記
    電流ブロック層の同一領域にストライプ状に加工形成さ
    れ、前記上クラッド層が露呈された電流通路用の溝と、
    前記電流ブロック層上に、前記電流通路用の溝において
    のみ、前記上クラッド層と、電気的に接触すべく形成さ
    れ、主面が平坦に形成された第2の導電型を有するAl
    _zGa_1_−_zAsキャップ層と、前記キャップ
    層上に積層された第2の導電型を有するGaAsコンタ
    クト層と、前記GaAs半導体基板及び前記コンタクト
    層にそれぞれオーミック接触する電極とを有する事を特
    徴とする半導体レーザ装置において、 前記下クラッド層、前記活性層、前記上クラッド層、前
    記Al_pGa_1_−_pAsエッチングストッパ層
    の厚みをそれぞれd_1、d_2、d_3、d_5とし
    、各層のGaに対するAlの混晶比を、x、y、z、p
    又、前記GaAsエッチングストッパ層、前記電流ブロ
    ック層の厚みを、それぞれ、d_4、d_6とした時、 1.0μm≦d_1、0.03μm≦d_2≦0.15
    μm、0.1μm≦d_3≦0.6μm、0.1μm≦
    d_5≦0.2μm、0.3≦x≦0.5、0≦y≦0
    .2、0.3≦z≦0.5、0.4≦p≦0.5 d_4≦0.1μm、0.2μm≦d_6 である事を特徴とする半導体レーザ装置。
  2. (2)前記電流通路用の溝の形成方法が、まず第1に、
    前記電流ブロック層に、加工形成する際、GaAsのエ
    ッチレートに比べAlGaAsのエッチレートが、充分
    小さいエッチャント例えばNH_4OH:H_2O_2
    =1:20でエッチングを行ない、前記Al_pGa_
    1_−_pAsエッチングストッパ層を露呈せしめる工
    程と、AlGaAsのエッチレートに比べGaAsのエ
    ッチレートが充分小さいエッチャント、例えばHF:N
    H_4F=1:6でエッチングを行ない、前記GaAs
    エッチングストッパ層を露呈せしめる工程と、第2に前
    記キャップ層を成長する際にGaAsをメルトバックさ
    せる例えば液相エピタキシャル成長法を用いて、前記G
    aAsエッチングストッパ層をメルトバックして前記上
    クラッド層を露呈せしめる工程を含む事を特徴とする半
    導体レーザ装置の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5835516A (en) * 1994-12-13 1998-11-10 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor laser device and method of fabricating semiconductor laser device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5835516A (en) * 1994-12-13 1998-11-10 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor laser device and method of fabricating semiconductor laser device

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