JPH0137865B2 - - Google Patents
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- JPH0137865B2 JPH0137865B2 JP59110404A JP11040484A JPH0137865B2 JP H0137865 B2 JPH0137865 B2 JP H0137865B2 JP 59110404 A JP59110404 A JP 59110404A JP 11040484 A JP11040484 A JP 11040484A JP H0137865 B2 JPH0137865 B2 JP H0137865B2
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- Japan
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- layer
- cladding layer
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- H—ELECTRICITY
- 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
- H01S5/2205—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 comprising special burying or current confinement layers
- H01S5/2211—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 comprising special burying or current confinement layers based on II-VI materials
-
- H—ELECTRICITY
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- 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
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-
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-
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- 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
- H01S5/2237—Buried stripe structure with a non-planar active layer
Landscapes
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(イ) 産業上の利用分野
本発明は半導体レーザに関する。
(ロ) 従来技術
近年、半導体レーザにおいて低しきい値電流、
単一横モード発振を目指して多くのストライプ構
造のレーザが開発されている。
単一横モード発振を目指して多くのストライプ構
造のレーザが開発されている。
その一代表例としては特願昭57−60152号にお
いて、本発明者等が提案したBCP型と称する半
導体レーザがある。
いて、本発明者等が提案したBCP型と称する半
導体レーザがある。
第１図は斯るBCP型半導体レーザを示し、１
は一主面が（100）面のｎ型GaAs基板であり、
該基板にはその一主面に紙面垂直方向に延在する
溝が形成されている。２は上記基板１の一主面上
に積層された第１クラツド層であり、該層はｎ型
Ga1-XAlXAs（０＜Ｘ＜１）からなりその表面形状
は溝上部で窪むように溝内部での厚みが他部分で
の厚みより厚く形成されている。３は上記第１ク
ラツド層２上に積層された活性層であり、該層は
ノンドープGa1-YAlYAs（０≦Ｙ＜Ｘ）からなりそ
の平面形状は第１クラツド層２のそれと略同一と
なる。４は活性層３上に積層された第２クラツド
層であり、該層はＰ型Ga1-XAlXAsからなりその
表面形状は平坦となる。５はＰ型GaAsからなる
キヤツプ層であり、該キヤツプ層は溝直上の第２
クラツド層４上に形成され紙面垂直方向に延在す
るストライプ形状となる。６はノンドープZnSe
単結晶からなる電流狭窄層であり、該狭窄層は上
記キヤツプ層５を埋込むようにその両側の第２ク
ラツド層４上に形成される。７は上記キヤツプ層
５及び狭窄層６上に積層された第１電極であり、
該第１電極はキヤツプ層５とオーミツク接触とな
る。８は基板１の他主面とオーミツク接触をとる
第２電極である。
は一主面が（100）面のｎ型GaAs基板であり、
該基板にはその一主面に紙面垂直方向に延在する
溝が形成されている。２は上記基板１の一主面上
に積層された第１クラツド層であり、該層はｎ型
Ga1-XAlXAs（０＜Ｘ＜１）からなりその表面形状
は溝上部で窪むように溝内部での厚みが他部分で
の厚みより厚く形成されている。３は上記第１ク
ラツド層２上に積層された活性層であり、該層は
ノンドープGa1-YAlYAs（０≦Ｙ＜Ｘ）からなりそ
の平面形状は第１クラツド層２のそれと略同一と
なる。４は活性層３上に積層された第２クラツド
層であり、該層はＰ型Ga1-XAlXAsからなりその
表面形状は平坦となる。５はＰ型GaAsからなる
キヤツプ層であり、該キヤツプ層は溝直上の第２
クラツド層４上に形成され紙面垂直方向に延在す
るストライプ形状となる。６はノンドープZnSe
単結晶からなる電流狭窄層であり、該狭窄層は上
記キヤツプ層５を埋込むようにその両側の第２ク
ラツド層４上に形成される。７は上記キヤツプ層
５及び狭窄層６上に積層された第１電極であり、
該第１電極はキヤツプ層５とオーミツク接触とな
る。８は基板１の他主面とオーミツク接触をとる
第２電極である。
斯る半導体レーザでは第１、第２電極７，８間
に順方向バイアスを印加すると狭窄層６が高抵抗
であるため電流はキヤツプ層５に狭窄され、従つ
てキヤツプ層５直下が主たる電流通路となり、こ
の通路に位置する活性層３内において低電流で単
一横モードのレーザ光が発振される。またこの半
導体レーザの製造においては拡散工程のような一
旦成長した層を高温中に晒らす工程がないので熱
的劣化が生じなく、かつ半導体レーザを構成する
各層の格子状数及び熱膨張係数が略等しいので結
晶歪等が生じる危惧はない。更に狭窄層６が
ZnSeという熱伝導度の高い材料からなるため放
熱効果が高まる。このようにこの半導体レーザは
優れた特徴を有する。
に順方向バイアスを印加すると狭窄層６が高抵抗
であるため電流はキヤツプ層５に狭窄され、従つ
てキヤツプ層５直下が主たる電流通路となり、こ
の通路に位置する活性層３内において低電流で単
一横モードのレーザ光が発振される。またこの半
導体レーザの製造においては拡散工程のような一
旦成長した層を高温中に晒らす工程がないので熱
的劣化が生じなく、かつ半導体レーザを構成する
各層の格子状数及び熱膨張係数が略等しいので結
晶歪等が生じる危惧はない。更に狭窄層６が
ZnSeという熱伝導度の高い材料からなるため放
熱効果が高まる。このようにこの半導体レーザは
優れた特徴を有する。
しかしながら、斯る半導体レーザにおいて、上
記キヤツプ層５及び電流狭窄層６を形成するため
には、 (i) 第２クラツド層４表面全面にＰ型GaAsを形
成する工程 (ii) 上記Ｐ型GaAsのうち溝直上部を除いてエツ
チング除去し、所望形状のキヤツプ層５を形成
する工程 (iii) 上記キヤツプ層５表面及び上記エツチング工
程により露出した第２クラツド層４上にノンド
ープZnSe単結晶を積層する工程 (iv) 上記キヤツプ層５上のZnSe単結晶をエツチ
ング除去し、所望の電流狭窄層６を形成する工
程 の４つの工程が必要であり、このように工程数が
多いと半導体レーザの歩留り向上が難しい。
記キヤツプ層５及び電流狭窄層６を形成するため
には、 (i) 第２クラツド層４表面全面にＰ型GaAsを形
成する工程 (ii) 上記Ｐ型GaAsのうち溝直上部を除いてエツ
チング除去し、所望形状のキヤツプ層５を形成
する工程 (iii) 上記キヤツプ層５表面及び上記エツチング工
程により露出した第２クラツド層４上にノンド
ープZnSe単結晶を積層する工程 (iv) 上記キヤツプ層５上のZnSe単結晶をエツチ
ング除去し、所望の電流狭窄層６を形成する工
程 の４つの工程が必要であり、このように工程数が
多いと半導体レーザの歩留り向上が難しい。
(ハ) 発明の目的
本発明は斯る点に鑑みてなされたもので、第１
図に示した半導体レーザの優れた特徴を有すると
共にその製造工程が減少可能な半導体レーザを提
供せんとするものである。
図に示した半導体レーザの優れた特徴を有すると
共にその製造工程が減少可能な半導体レーザを提
供せんとするものである。
(ニ) 発明の構成
従来、一旦空気に晒されたGaAlAs単結晶表面
にはGaAs単結晶は成長しないと言われていた。
然るに本発明者らは上記GaAlAs単結晶上にGa
を蒸着し、斯るGa中に上記GaAlAs単結晶表面
をメルトバツクした状態で分子線エピタキシヤル
成長法を用いて上記Ga上にGaAs単結晶を成長さ
せることに成功した。これはGaによりメルトバ
ツクすることによりGaAlAs単結晶表面の酸素分
子が除去できるからだと考えられる。
にはGaAs単結晶は成長しないと言われていた。
然るに本発明者らは上記GaAlAs単結晶上にGa
を蒸着し、斯るGa中に上記GaAlAs単結晶表面
をメルトバツクした状態で分子線エピタキシヤル
成長法を用いて上記Ga上にGaAs単結晶を成長さ
せることに成功した。これはGaによりメルトバ
ツクすることによりGaAlAs単結晶表面の酸素分
子が除去できるからだと考えられる。
本発明は斯る知見に基づいてなされたもので、
その構成的特徴は、第１の導電型を有する半導体
基板、レーザを発振するための活性層、該活性層
に較べてバンドギヤツプエネルギが大でかつ光屈
折率が小なる第１、第２クラツド層を備え、上記
基板上に上記第１クラツド層、活性層、第２クラ
ツド層が順次積層されると共に上記第２クラツド
層の最表部はGaAlAs単結晶である半導体レーザ
の製造方法において、上記第２クラツド層上にス
トライプ開口を有し実質的に高抵抗となる電流狭
窄層を積層する工程、上記ストライプ開口を通じ
て露出された第２クラツド層及び上記電流狭窄層
表面にGa薄膜を蒸着し、これを加熱処理する工
程、加熱処理されたGa薄膜上にGaAs単結晶から
なるキヤツプ層を積層する工程を具備することに
ある。
その構成的特徴は、第１の導電型を有する半導体
基板、レーザを発振するための活性層、該活性層
に較べてバンドギヤツプエネルギが大でかつ光屈
折率が小なる第１、第２クラツド層を備え、上記
基板上に上記第１クラツド層、活性層、第２クラ
ツド層が順次積層されると共に上記第２クラツド
層の最表部はGaAlAs単結晶である半導体レーザ
の製造方法において、上記第２クラツド層上にス
トライプ開口を有し実質的に高抵抗となる電流狭
窄層を積層する工程、上記ストライプ開口を通じ
て露出された第２クラツド層及び上記電流狭窄層
表面にGa薄膜を蒸着し、これを加熱処理する工
程、加熱処理されたGa薄膜上にGaAs単結晶から
なるキヤツプ層を積層する工程を具備することに
ある。
(ホ) 実施例
第２図は本発明の一実施例を示し、第１図の従
来例との構成的相違は単にキヤツプ層５を狭窄層
６上にも積層している点である。尚、第２図中第
１図と同一箇所には同一番号を付して説明を省略
する。
来例との構成的相違は単にキヤツプ層５を狭窄層
６上にも積層している点である。尚、第２図中第
１図と同一箇所には同一番号を付して説明を省略
する。
次に本実施例におけるキヤツプ層５と狭窄層６
との形成を第３図Ａ〜Ｃを用いて説明する。
との形成を第３図Ａ〜Ｃを用いて説明する。
まず第３図Ａに示す如く一主面上に第１クラツ
ド層２、活性層３、第２クラツド層４が順次積層
された基板１を準備し、上記第２クラツド層４上
全面にノンドープZnSe単結晶６を積層する。
ド層２、活性層３、第２クラツド層４が順次積層
された基板１を準備し、上記第２クラツド層４上
全面にノンドープZnSe単結晶６を積層する。
斯るZnSe単結晶６の成長は分子線エピタキシ
ヤル（MBE）成長を用い、その成長条件は
10-8Torr以上の真空容器内において、基板温度
350℃、Znソース温度300℃、Seソース温度210℃
とする。
ヤル（MBE）成長を用い、その成長条件は
10-8Torr以上の真空容器内において、基板温度
350℃、Znソース温度300℃、Seソース温度210℃
とする。
次いで第３図Ｂに示す如く溝上部のZnSe単結
晶のみ除去し所望形状の電流狭窄層６を形成す
る。上記除去はZnSe単結晶上に溝直上が開口し
たレジストからなるマスクを形成した後
NaOH：H2O＝１：１の混合液を用いてエツチ
ングすることにより行なう。このとき、開口より
露出されたGaAlAs表面は空気に曝され、アルミ
酸化膜が形成される。この酸化膜は電流の通電を
阻止し素子特性に悪影響を与えるものである。
晶のみ除去し所望形状の電流狭窄層６を形成す
る。上記除去はZnSe単結晶上に溝直上が開口し
たレジストからなるマスクを形成した後
NaOH：H2O＝１：１の混合液を用いてエツチ
ングすることにより行なう。このとき、開口より
露出されたGaAlAs表面は空気に曝され、アルミ
酸化膜が形成される。この酸化膜は電流の通電を
阻止し素子特性に悪影響を与えるものである。
その後、第３図Ｃに示す如く第２クラツド層４
表面及び電流狭窄層６表面にＰ型GaAsからなる
キヤツプ層５を形成する。
表面及び電流狭窄層６表面にＰ型GaAsからなる
キヤツプ層５を形成する。
斯るキヤツプ層５の形成は、MBE成長を用い
て行なう。まず、10-8Torr以下に真空排気され
た容器内において基板を400℃に保持した状態で
第２クラツド層４及び狭窄層６の表面にGaを500
〜1000Å程度成長せしめる。このときのGaソー
ス温度は900℃である。この後温度平衡を保ちつ
つ上記基板温度を550℃まで毎分３℃以下の速度
で上昇せしめ、15分間保持する。これにより第２
クラツド層４表面がGa中にメルトバツクし、従
つて上記電流狭窄層６形成後第２クラツド層４表
面で発生したアルミ酸化膜も斯るGa中にメルト
バツクし、かつその酸素分子は斯るメルト中より
除去される。これにより第２クラツド層４の
GaAlAs上に酸化膜がなくなり、通電可能な
GaAs単結晶が形成可能となる。尚、上記Gaの層
厚を1000Å以上とするとメルトバツク量が大きく
なり好ましくない。
て行なう。まず、10-8Torr以下に真空排気され
た容器内において基板を400℃に保持した状態で
第２クラツド層４及び狭窄層６の表面にGaを500
〜1000Å程度成長せしめる。このときのGaソー
ス温度は900℃である。この後温度平衡を保ちつ
つ上記基板温度を550℃まで毎分３℃以下の速度
で上昇せしめ、15分間保持する。これにより第２
クラツド層４表面がGa中にメルトバツクし、従
つて上記電流狭窄層６形成後第２クラツド層４表
面で発生したアルミ酸化膜も斯るGa中にメルト
バツクし、かつその酸素分子は斯るメルト中より
除去される。これにより第２クラツド層４の
GaAlAs上に酸化膜がなくなり、通電可能な
GaAs単結晶が形成可能となる。尚、上記Gaの層
厚を1000Å以上とするとメルトバツク量が大きく
なり好ましくない。
その後、斯るGa上にGaソース温度900℃、As
ソース温度250℃、Beソース温度800℃を条件に
Ｐ型GaAs単結晶からなるキヤツプ層５を成長せ
しめる。
ソース温度250℃、Beソース温度800℃を条件に
Ｐ型GaAs単結晶からなるキヤツプ層５を成長せ
しめる。
上記キヤツプ層５形成後、第１、第２電極７，
８を形成することにより第２図に示した素子が得
られる。
８を形成することにより第２図に示した素子が得
られる。
以上のように本実施例の半導体レーザでは、電
流狭窄層６及びキヤツプ層５をほぼ３工程で形成
できるので従来に較べて工程が減少でき歩留りが
向上する。実際には従来の構造では歩留りが70％
以下であつたのが本実施例の構造では80％以上と
なつた。
流狭窄層６及びキヤツプ層５をほぼ３工程で形成
できるので従来に較べて工程が減少でき歩留りが
向上する。実際には従来の構造では歩留りが70％
以下であつたのが本実施例の構造では80％以上と
なつた。
尚、本実施例における動作及び特性は従来のそ
れと全く同一であるので説明を省略する。
れと全く同一であるので説明を省略する。
(ヘ) 発明の効果
本発明の半導体レーザは低しきい電流にて単一
モード発振が可能であり、またその放熱効果も良
好であるため長寿命化が期待でき、更に製造工程
も従来に較べて減少できるためその歩留りも向上
する等多くの長所を有している。
モード発振が可能であり、またその放熱効果も良
好であるため長寿命化が期待でき、更に製造工程
も従来に較べて減少できるためその歩留りも向上
する等多くの長所を有している。
第１図は従来例を示す断面図、第２図は本発明
の実施例を示す断面図、第３図Ａ〜Ｃは本実施例
の製造を示す工程別断面図である。 １……基板、２……第１クラツド層、３……活
性層、４……第２クラツド層、５……キヤツプ
層、６……電流狭窄層。
の実施例を示す断面図、第３図Ａ〜Ｃは本実施例
の製造を示す工程別断面図である。 １……基板、２……第１クラツド層、３……活
性層、４……第２クラツド層、５……キヤツプ
層、６……電流狭窄層。
Claims (1)
- １ 第１の導電型を有する半導体基板、レーザを
発振するための活性層、該活性層に較べてバンド
ギヤツプエネルギが大でかつ光屈折率が小なる第
１、第２クラツド層を備え、上記基板上に上記第
１クラツド層、活性層、第２クラツド層が順次積
層されると共に上記第２クラツド層の最表部は
GaAlAs単結晶である半導体レーザの製造方法に
おいて、上記第２クラツド層上にストライプ開口
を有し実質的に高抵抗となる電流狭窄層を積層す
る工程、上記ストライプ開口を通じて露出された
第２クラツド層及び上記電流狭窄層表面にGa薄
膜を蒸着し、これを加熱処理する工程、加熱処理
されたGa薄膜上にGaAs単結晶からなるキヤツプ
層を積層する工程を具備することを特徴とする半
導体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11040484A JPS60254689A (ja) | 1984-05-30 | 1984-05-30 | 半導体レーザの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11040484A JPS60254689A (ja) | 1984-05-30 | 1984-05-30 | 半導体レーザの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60254689A JPS60254689A (ja) | 1985-12-16 |
| JPH0137865B2 true JPH0137865B2 (ja) | 1989-08-09 |
Family
ID=14534932
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11040484A Granted JPS60254689A (ja) | 1984-05-30 | 1984-05-30 | 半導体レーザの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60254689A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5749289A (en) * | 1980-09-08 | 1982-03-23 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor laser device |
| JPS58176991A (ja) * | 1982-04-09 | 1983-10-17 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体レ−ザ |
-
1984
- 1984-05-30 JP JP11040484A patent/JPS60254689A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5749289A (en) * | 1980-09-08 | 1982-03-23 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor laser device |
| JPS58176991A (ja) * | 1982-04-09 | 1983-10-17 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体レ−ザ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60254689A (ja) | 1985-12-16 |
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