JPH0196980A - 半導体レーザ素子及びその製造方法 - Google Patents
半導体レーザ素子及びその製造方法Info
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- JPH0196980A JPH0196980A JP62254918A JP25491887A JPH0196980A JP H0196980 A JPH0196980 A JP H0196980A JP 62254918 A JP62254918 A JP 62254918A JP 25491887 A JP25491887 A JP 25491887A JP H0196980 A JPH0196980 A JP H0196980A
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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。
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）
本発明は半導体レーザ素子及びその製造方法に関し、特
に、無効電流の小さい半導体レーザ素子及びその製造方
法に関する。
に、無効電流の小さい半導体レーザ素子及びその製造方
法に関する。
（従来の技術）
半導体レーザ素子は光ディスクや光通信の光源として広
く利用されており、今後も他の用途、例えば、レーザプ
リンタや光配線用の光源として幅広い応用が期待されて
いる。このような状況下に於て、活性領域に量子井戸構
造を採用した量子井戸レーザ素子は、高い電気光変換効
率（即ち、低い閾値電流〉や高周波変調の可能性等を有
しており、将来の光素子の基礎を成す素子と考えられて
いる。
く利用されており、今後も他の用途、例えば、レーザプ
リンタや光配線用の光源として幅広い応用が期待されて
いる。このような状況下に於て、活性領域に量子井戸構
造を採用した量子井戸レーザ素子は、高い電気光変換効
率（即ち、低い閾値電流〉や高周波変調の可能性等を有
しており、将来の光素子の基礎を成す素子と考えられて
いる。
このような量子井戸レーザ素子の電流注入領域や光閉じ
込め領域をストライブ状に規定する手法としては、プレ
ーナストライプ（Ｐｌａｎａｒ ５ｔｒｉｐｅ）構造、
液相エピタキシャル（ＬＰＥ）法を用いた埋込（Ｂｕｒ
ｉｅｄ Ｈｅｔｅｒｏ）構造、リッジガイド（Ｒｉｄｇ
ｅＧｕｉｄｅ）構造等が主たるものである。
込め領域をストライブ状に規定する手法としては、プレ
ーナストライプ（Ｐｌａｎａｒ ５ｔｒｉｐｅ）構造、
液相エピタキシャル（ＬＰＥ）法を用いた埋込（Ｂｕｒ
ｉｅｄ Ｈｅｔｅｒｏ）構造、リッジガイド（Ｒｉｄｇ
ｅＧｕｉｄｅ）構造等が主たるものである。
（発明が解決しようとする問題点）
しかし、これらの構造はそれぞれ次のような欠点を有し
ている。即ち、プレーナストライブ構造では、発振領域
外を流れる無効電流が多い。埋込構造では、埋込層の層
厚制御が困難であり、製造歩留りが極めて悪い、リッジ
ガイド構造では、リッジ形成のためのエツチングに非常
に精密な深さ制御が要求される。この様に、従来の技術
では量子井戸レーザに無効電流の少ない構造を歩留り良
く作り付けることは困難であった。
ている。即ち、プレーナストライブ構造では、発振領域
外を流れる無効電流が多い。埋込構造では、埋込層の層
厚制御が困難であり、製造歩留りが極めて悪い、リッジ
ガイド構造では、リッジ形成のためのエツチングに非常
に精密な深さ制御が要求される。この様に、従来の技術
では量子井戸レーザに無効電流の少ない構造を歩留り良
く作り付けることは困難であった。
従来の量子井戸レーザのそれらの欠点を解決すべく、不
純物拡散や光アニール不純物打ち込みを利用して、多重
量子井戸層をアロイ（ａｌｌｏｙ）層に変質させ、その
間に残存している量子井戸部で発光させる試みも多くな
されている。例えば、Ｒ，Ｌ。
純物拡散や光アニール不純物打ち込みを利用して、多重
量子井戸層をアロイ（ａｌｌｏｙ）層に変質させ、その
間に残存している量子井戸部で発光させる試みも多くな
されている。例えば、Ｒ，Ｌ。
ＴｂｏｍｔｏｎはＳｉ拡散による方法を発表している（
Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、
ｖｏｌ、 ４７（１２）、 ｐｐ １２３９−１２４１
（１９８５））、 Ｌかし、これらの場合も、アロイ
層に変質した部分には打ち込み時や拡散時に導入される
結晶欠陥が残存しているため、得られた素子の寿命に悪
影響を及ぼす恐れがある。
Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、
ｖｏｌ、 ４７（１２）、 ｐｐ １２３９−１２４１
（１９８５））、 Ｌかし、これらの場合も、アロイ
層に変質した部分には打ち込み時や拡散時に導入される
結晶欠陥が残存しているため、得られた素子の寿命に悪
影響を及ぼす恐れがある。
そこで、リッジガイド構造を制御性良く作り付ける方法
が単用らにより開発され、特願昭５８−２１８２７６号
（特開昭６０−１１０１８８号）として特許出願されて
いる。その方法を用いて作製された素子の構造図を第１
１図に示し、その作製方法と効果を説明する。
が単用らにより開発され、特願昭５８−２１８２７６号
（特開昭６０−１１０１８８号）として特許出願されて
いる。その方法を用いて作製された素子の構造図を第１
１図に示し、その作製方法と効果を説明する。
この例示の素子の作製に於ては、先ず、ｎ−ＧａＡｓ基
板５０１上に、ｎ−Ａ １ｘＧａｌ−ｘＡｓクラッド１
１５０２、Ａ Ｉ ｙ Ｇ ａ １− ｙ Ａ ｓ活性
層５０３、ｐ−Ａ１．０ａ＋−ｘＡｓ第１クラ・シト層
５０４、ｐ−ＧａＡｓエツチング停止層５０５、ｐ−Ａ
ｌ、Ｇａｌ−０Ａｓ第２クラッド層５０６、及びｐ−Ｇ
ａＡｓコンタクト層５０７を連続的に成長させる（ｘ＞
ｙ）。このときの成長法としては、分子線エピタキシャ
ル（ＭＢＥ）法、有機金属気相エピタキシャル（ＯＭ−
ＶＰＥ）法等のいずれかが適用される。このとき、エツ
チング停止層５０５は厚さ２００Å以下と非常に薄く成
長されている。その後、エツチングによりリッジ５２０
が形成されるが、ｐ−第１クラッド層５０４とｐ−第２
クラッド層５０６との間にエツチング停止層５０５が挿
入されているので、このエツチングはｐ−第１クラッド
層５０４まで制御性良く行うことができる。従って、無
効電流の原因となるリッジ５２０外での上方クラッド層
の厚さはｐ−第１クラッド層５０４の層厚（ａａｒ）で
決定されることになる。
板５０１上に、ｎ−Ａ １ｘＧａｌ−ｘＡｓクラッド１
１５０２、Ａ Ｉ ｙ Ｇ ａ １− ｙ Ａ ｓ活性
層５０３、ｐ−Ａ１．０ａ＋−ｘＡｓ第１クラ・シト層
５０４、ｐ−ＧａＡｓエツチング停止層５０５、ｐ−Ａ
ｌ、Ｇａｌ−０Ａｓ第２クラッド層５０６、及びｐ−Ｇ
ａＡｓコンタクト層５０７を連続的に成長させる（ｘ＞
ｙ）。このときの成長法としては、分子線エピタキシャ
ル（ＭＢＥ）法、有機金属気相エピタキシャル（ＯＭ−
ＶＰＥ）法等のいずれかが適用される。このとき、エツ
チング停止層５０５は厚さ２００Å以下と非常に薄く成
長されている。その後、エツチングによりリッジ５２０
が形成されるが、ｐ−第１クラッド層５０４とｐ−第２
クラッド層５０６との間にエツチング停止層５０５が挿
入されているので、このエツチングはｐ−第１クラッド
層５０４まで制御性良く行うことができる。従って、無
効電流の原因となるリッジ５２０外での上方クラッド層
の厚さはｐ−第１クラッド層５０４の層厚（ａａｒ）で
決定されることになる。
また、エツチング停止層５０５の層厚が２００人と薄い
ため光との重なりが小さくなるので、工・ンチング停止
層５０５での光吸収損失を比較的良好に抑制できしかし
、本発明者らによるその後の研究によると、上述の構成
に於てはなとえＧａＡｓエツチング停止層５０５の層厚
を２００Å以下としても、この部分で光が吸収される限
り、発振閾値電流はエツチング停止層の無い場合に比べ
て３〜１０倍に高≦なることが判明した。従って、この
新しい構成も、発振閾値電流の点からは改良を要するも
のであった。
ため光との重なりが小さくなるので、工・ンチング停止
層５０５での光吸収損失を比較的良好に抑制できしかし
、本発明者らによるその後の研究によると、上述の構成
に於てはなとえＧａＡｓエツチング停止層５０５の層厚
を２００Å以下としても、この部分で光が吸収される限
り、発振閾値電流はエツチング停止層の無い場合に比べ
て３〜１０倍に高≦なることが判明した。従って、この
新しい構成も、発振閾値電流の点からは改良を要するも
のであった。
本発明は、従来の半導体レーザ素子における上述のよう
な問題点を解決し、低閾値電流であり且つ無効電流が少
なく、歩留り良く製造することのできる半導体レーザ素
子及びその製造方法を提供することを目的としている。
な問題点を解決し、低閾値電流であり且つ無効電流が少
なく、歩留り良く製造することのできる半導体レーザ素
子及びその製造方法を提供することを目的としている。
（問題点を解決するための手段）
本発明の半導体レーザ素子は、第１導電型と有する第１
の層と、該第１の層の上方に形成され、該第１の層より
禁制帯幅がより小さくかつ屈折率がより大きい第２の層
と、該第２の層の上方に形成され、該第２の層より禁制
帯幅がより大きくかつ屈折率がより小さい、第２導電型
を有する第３の暦と、該第２の層の中に又は該第２の層
と該第３の層との間に形成され、厚さが電子波のドウ・
ブロイ波長以下である量子井戸となる第４の層とを備え
、該第４の層は、該第２の層で発せられる光子のエネル
ギーよりも大きい禁制帯幅を有し、直上の半導体層とは
エツチング特性が異なっており、そのことにより上記目
的が達成される。
の層と、該第１の層の上方に形成され、該第１の層より
禁制帯幅がより小さくかつ屈折率がより大きい第２の層
と、該第２の層の上方に形成され、該第２の層より禁制
帯幅がより大きくかつ屈折率がより小さい、第２導電型
を有する第３の暦と、該第２の層の中に又は該第２の層
と該第３の層との間に形成され、厚さが電子波のドウ・
ブロイ波長以下である量子井戸となる第４の層とを備え
、該第４の層は、該第２の層で発せられる光子のエネル
ギーよりも大きい禁制帯幅を有し、直上の半導体層とは
エツチング特性が異なっており、そのことにより上記目
的が達成される。
また、本発明の製造方法は、上記構成の半導体レーザ素
子の製造方法において、少なくとも該第３の暦を形成し
た陵に、該第４の層の直上の半導体層に対するエツチン
グ速度が該第４の層に対するエツチング速度の１０倍以
上であるエツチング材を用いて、該第４の層の直上まで
選択エツチングを行う工程を包含しており、そのことに
より上記目的が達成される。
子の製造方法において、少なくとも該第３の暦を形成し
た陵に、該第４の層の直上の半導体層に対するエツチン
グ速度が該第４の層に対するエツチング速度の１０倍以
上であるエツチング材を用いて、該第４の層の直上まで
選択エツチングを行う工程を包含しており、そのことに
より上記目的が達成される。
（実施例）
本発明を実施例について説明する。
本発明素子の一実施例の構造を第１図を用いて説明する
。本実施例の半導体レーザ素子は、次のようにして作製
される。先ず、ｎ−ＧａＡｓ基板１０１上に、ｎ−Ａｌ
、Ｇａ１−、Ａｓ （ｘ＝０−”０．５）混晶比傾斜バ
ッファ層１０２（０，２μ屯厚）、ｎ−Ａｔ、Ｃ１１−
、Ａｓクラッド層１０３（１，５ｕｍ厚）、無添加の多
重量子井戸活性層１０４、ｐ−ＧａＡｓエツチング停止
層１０５ （２０Ａ厚）、ｐ−、Ａ １ｙＧａ＋−、Ａ
ｓクラ・７ド層１０６ （１，２μ屯厚）、及びｐ−Ｇ
ａＡＳコンタクト１ｉ１０７（１，０μ屯厚）を順次成
長させる（第１図（ａ））。この成長法としては、分子
線エピタキシャル（ＭＢＥ）法、有機金属気相エピタキ
シャル（ＯＭ−’／ＰＥ）法等のいずれかを適用できる
。本実施例の場合、第２図に示すように、活性層１０４
は４層のＧａＡ３ ｊＬ子井戸層１０４ａ（７０Ａ厚）
と４層のＡｌｇ、 ＠Ｇａｇ、５Ａｓバリア層１０４ｂ
（１００００Ａ厚から構成されており、クラッド層１
０３．１０６の混晶比はｙ＝０．７に選定した。
。本実施例の半導体レーザ素子は、次のようにして作製
される。先ず、ｎ−ＧａＡｓ基板１０１上に、ｎ−Ａｌ
、Ｇａ１−、Ａｓ （ｘ＝０−”０．５）混晶比傾斜バ
ッファ層１０２（０，２μ屯厚）、ｎ−Ａｔ、Ｃ１１−
、Ａｓクラッド層１０３（１，５ｕｍ厚）、無添加の多
重量子井戸活性層１０４、ｐ−ＧａＡｓエツチング停止
層１０５ （２０Ａ厚）、ｐ−、Ａ １ｙＧａ＋−、Ａ
ｓクラ・７ド層１０６ （１，２μ屯厚）、及びｐ−Ｇ
ａＡＳコンタクト１ｉ１０７（１，０μ屯厚）を順次成
長させる（第１図（ａ））。この成長法としては、分子
線エピタキシャル（ＭＢＥ）法、有機金属気相エピタキ
シャル（ＯＭ−’／ＰＥ）法等のいずれかを適用できる
。本実施例の場合、第２図に示すように、活性層１０４
は４層のＧａＡ３ ｊＬ子井戸層１０４ａ（７０Ａ厚）
と４層のＡｌｇ、 ＠Ｇａｇ、５Ａｓバリア層１０４ｂ
（１００００Ａ厚から構成されており、クラッド層１
０３．１０６の混晶比はｙ＝０．７に選定した。
次に、ホトリソグラフィ技術とエツチング技術を適用し
て、幅３μｍのストライブ状のメサ１２０をｐ−Ａｌッ
Ｇ ａ 、−ッＡｓクラッド層１０６の途中まで形成す
る。
て、幅３μｍのストライブ状のメサ１２０をｐ−Ａｌッ
Ｇ ａ 、−ッＡｓクラッド層１０６の途中まで形成す
る。
このときのエツチング液としては、Ｈ２ＳＯ，、：Ｈ２
Ｏ２：［（２０＝ ２＋４：１００のものを用いた。そ
の後、緩衝ＨＦを用いて、ｐ−ＡＩ、Ｇａ、−７Ａｓク
ラツドｐ３１０６を選択的にエツチングする。これは、
２０Ａ厚（４原子層分）のＧａＡｓエツチング停止Ｍ１
０５が緩衝ＨＦによりエツチングされないことを利用し
たちのである。この様に加工された素子のメサ１２０上
にｐ側オーミック電極１１０が、基板１０１下面の全面
にｎ側オーミック電極１０９が形成され、共振器面が御
開により作製された（第１図（ｂ））。
Ｏ２：［（２０＝ ２＋４：１００のものを用いた。そ
の後、緩衝ＨＦを用いて、ｐ−ＡＩ、Ｇａ、−７Ａｓク
ラツドｐ３１０６を選択的にエツチングする。これは、
２０Ａ厚（４原子層分）のＧａＡｓエツチング停止Ｍ１
０５が緩衝ＨＦによりエツチングされないことを利用し
たちのである。この様に加工された素子のメサ１２０上
にｐ側オーミック電極１１０が、基板１０１下面の全面
にｎ側オーミック電極１０９が形成され、共振器面が御
開により作製された（第１図（ｂ））。
上述の工程により作製された半導体レーザは、多重量子
井戸活性Ｎ１０４に於て波長８２０ｎｍ（これはエネル
ギー換算すれば１．５１ｅＶに相当する。〉で発振する
。このとき、メサ１２０の下方に位置するどＧａＡｓエ
ツチング停止層１０５は厚さが２０人という超薄層であ
るため、量子効果により、その禁制帯幅は約１．８１ｅ
Ｖとなり、発振光に対して完全に透明な状形となってい
る。即ち、このエツチング停止Ｎ１０５は、重用らによ
り示されていた光学特性に悪影響を及ぼさないことに加
えて、発振光を全く吸収しないという新たな利点を有し
ている。このことにより、本素子の特性は、理想的に活
性層１０４の直上までエツチングされたリッジガイド構
造の素子のそれと等価となることが判る。本素子の発振
閾値電流は１２〜１６ｍＡ、微分量子効率は７０〜８０
％であった。このように、無効電流が最小に抑制された
半導体レーザ素子を歩留り良く作製することが可能とな
る。
井戸活性Ｎ１０４に於て波長８２０ｎｍ（これはエネル
ギー換算すれば１．５１ｅＶに相当する。〉で発振する
。このとき、メサ１２０の下方に位置するどＧａＡｓエ
ツチング停止層１０５は厚さが２０人という超薄層であ
るため、量子効果により、その禁制帯幅は約１．８１ｅ
Ｖとなり、発振光に対して完全に透明な状形となってい
る。即ち、このエツチング停止Ｎ１０５は、重用らによ
り示されていた光学特性に悪影響を及ぼさないことに加
えて、発振光を全く吸収しないという新たな利点を有し
ている。このことにより、本素子の特性は、理想的に活
性層１０４の直上までエツチングされたリッジガイド構
造の素子のそれと等価となることが判る。本素子の発振
閾値電流は１２〜１６ｍＡ、微分量子効率は７０〜８０
％であった。このように、無効電流が最小に抑制された
半導体レーザ素子を歩留り良く作製することが可能とな
る。
次に、プレーナ型の実施例を説明する。この実施例素子
の断面構造を第３図に示す。この素子の作製に当たって
は先ず、ｎ−ＧａＡｓ基板２０１上に、ｎ−Ａｌｇ、、
１ｓＧ４ｅ、５ｓＡｓクラッド層２０２ （１，２ｕ
ｍ厚）、ｐ又はｎ−Ａｌ（１０，７Ｇａ６．、、Ａｓ活
性ｌｉｔ ２０３ （０，０８μｏ厚）、Ｐ−Ａｌｌａ
、４ｓＧ＆、、５ｓＡ９キャリア障壁層２０４（０，０
５μｍ厚）、ｐ−Ｇａ、Ａｓエツチング停止層２０５
（１５Ａ厚）、及びＰ−Ａｌｓ 、 ＪＳＧＩＩＩ 、
５ｓＡ３クラッド層２０６ （１，１μ屯厚）が順次
成長させられる。このときの縦方向の混晶比分布を第４
図に示す。
の断面構造を第３図に示す。この素子の作製に当たって
は先ず、ｎ−ＧａＡｓ基板２０１上に、ｎ−Ａｌｇ、、
１ｓＧ４ｅ、５ｓＡｓクラッド層２０２ （１，２ｕ
ｍ厚）、ｐ又はｎ−Ａｌ（１０，７Ｇａ６．、、Ａｓ活
性ｌｉｔ ２０３ （０，０８μｏ厚）、Ｐ−Ａｌｌａ
、４ｓＧ＆、、５ｓＡ９キャリア障壁層２０４（０，０
５μｍ厚）、ｐ−Ｇａ、Ａｓエツチング停止層２０５
（１５Ａ厚）、及びＰ−Ａｌｓ 、 ＪＳＧＩＩＩ 、
５ｓＡ３クラッド層２０６ （１，１μ屯厚）が順次
成長させられる。このときの縦方向の混晶比分布を第４
図に示す。
その後、前述の実施例と同様に、幅３μｍのストライプ
状のメサ２２０を選択エツチングにより形成すル、コノ
ときも、［ｊｌｌＨＦを使用して、Ｐ−ＡＩＧ、４ＳＧ
ａ、１，５ｒ、Ａｓクラッド層２０６をｐ−ＧａＡ９エ
ツチング停止層２０５の直上までエツチングする。その
陵、メサ２２０が形成されたウェハ上に液相エピタキシ
ャル（ＬＰＥ）成長法により、ｎ−Ａｌｇ、５５Ｇａｌ
ｌ、ａ５Ａ３電流侠窄層２０７（１，０μｍ厚）念メサ
２２０の両側に成長させ、その後にｐ−ＧａＡｓコンタ
クト層２０８ （３，０μｍ厚）をウェハ全面に成長さ
せる。最後に、成長層側の全面にｎ側オーミック電極２
１０を、基板側の全面にｎ側オーミック電極２０９を形
成し、共振器長が２５０μｍになるように襞開して素子
を作製した。
状のメサ２２０を選択エツチングにより形成すル、コノ
ときも、［ｊｌｌＨＦを使用して、Ｐ−ＡＩＧ、４ＳＧ
ａ、１，５ｒ、Ａｓクラッド層２０６をｐ−ＧａＡ９エ
ツチング停止層２０５の直上までエツチングする。その
陵、メサ２２０が形成されたウェハ上に液相エピタキシ
ャル（ＬＰＥ）成長法により、ｎ−Ａｌｇ、５５Ｇａｌ
ｌ、ａ５Ａ３電流侠窄層２０７（１，０μｍ厚）念メサ
２２０の両側に成長させ、その後にｐ−ＧａＡｓコンタ
クト層２０８ （３，０μｍ厚）をウェハ全面に成長さ
せる。最後に、成長層側の全面にｎ側オーミック電極２
１０を、基板側の全面にｎ側オーミック電極２０９を形
成し、共振器長が２５０μｍになるように襞開して素子
を作製した。
この実施例の場合、活性層２０３は量子効果を有してお
らず、発振波長は８２０ｎｍ（エネルギー換算すれば１
．５ＬｅＶに相当）である、これに対して、エツチング
停止層２０５のエネルギー禁制帯幅は量子効果により１
．８０ｅＶとなり、発振波長より充分大きくなる。
らず、発振波長は８２０ｎｍ（エネルギー換算すれば１
．５ＬｅＶに相当）である、これに対して、エツチング
停止層２０５のエネルギー禁制帯幅は量子効果により１
．８０ｅＶとなり、発振波長より充分大きくなる。
そのため、このエツチング停止層２０５での光吸収はな
い。それ故、レーザ共振器内での吸収損失はエツチング
停止層２０５がない場合と変わらないことになる。また
、１）−Ａ１．ａ４ｓＧａａ、５ｓＡＳクラッド層２０
６の混晶比とｎ−ＡＩＩａ、 ５５ａａｔａ 、 ａ５
Ａｓ電流狭窄層２０７の混晶比との間には差があるため
、光はメサ２２０直下の部分に閉じ込められる。その結
果、光の分布と注入キャリア分布とが過不足なく重なり
合い、非常に効率良く発光されることが可能となる。こ
のときの、発振閾値電流は１５〜１７ｍＡであり、量子
微分効率は７５％であった。
い。それ故、レーザ共振器内での吸収損失はエツチング
停止層２０５がない場合と変わらないことになる。また
、１）−Ａ１．ａ４ｓＧａａ、５ｓＡＳクラッド層２０
６の混晶比とｎ−ＡＩＩａ、 ５５ａａｔａ 、 ａ５
Ａｓ電流狭窄層２０７の混晶比との間には差があるため
、光はメサ２２０直下の部分に閉じ込められる。その結
果、光の分布と注入キャリア分布とが過不足なく重なり
合い、非常に効率良く発光されることが可能となる。こ
のときの、発振閾値電流は１５〜１７ｍＡであり、量子
微分効率は７５％であった。
次に、活性層にＧＲＩＮ−３ＣＨ（Ｇｒａｄｅｄ Ｉｎ
ｄｅｘ−５ｅｐａｒａｔｅ Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ
［（ｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）ｉ遣を適用した他
の実施例を説明する。本実施例の作製工程を第５図に、
混晶比分布を第６図に示す。本実施例素子は以下のよう
にして作製された。
ｄｅｘ−５ｅｐａｒａｔｅ Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ
［（ｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）ｉ遣を適用した他
の実施例を説明する。本実施例の作製工程を第５図に、
混晶比分布を第６図に示す。本実施例素子は以下のよう
にして作製された。
先ず、ｎ−ＧａＡｓ基板３０１の上に、超格子バッファ
暦３０２ （０，２μｍ厚）、ｎ−Ａｔ８７ＧａＢ、、
Ａｓクラッド層３０３＜１．１μｍ厚）、無添加のＧＲ
ＩＮ−８ＣＨ型ＡｌｘＧａ１−ＸＡｓ活性層３０４（０
１μｍ厚）、ｐ−Ａｌ１！、７Ｇａ、、、３．Ａｓキャ
リア障壁層３０５ （０，０２ｔｔ ｒｒｒ厚）、ｐ−
ＧａＡｓエツチング停止層３０６（２５人原２厚さは第
６図にｄｏで示す。）、Ｉ）−Ａｌ１５．７Ｇａ、、、
Ａｓクラッド層３０７ （２，Ｏμｒｎ厚）、そしてｐ
−−ＧａＡｓコンタクト層３０８（０，５μｍ厚）を順
に成長させる（第５図（ａ） ’）、第６図は、ＧＲＩ
Ｎ−３ＣＨ部付近の混晶比分布を示している。尚、活性
層３０４の上端とエツチング停止層３０６との間の距離
をｄ、で示すようにすると、本実施例ではｄ、はキャリ
ア障壁層３０５の厚さ、即ち０．０２μｍとなる０本実
施例に於ては、活性層３０４にはＧＲＩＮ領域３４１．
３４１の間に単一量子井戸構造が形成されており、その
量子井戸３４０の＠Ｌ２は７０人としな。この場合の発
振波長は８３０ｎｍである。また、前述の実施例と同様
に、量子効果によりエツチング停止層３０６での光吸収
は生じないように設計されている。
暦３０２ （０，２μｍ厚）、ｎ−Ａｔ８７ＧａＢ、、
Ａｓクラッド層３０３＜１．１μｍ厚）、無添加のＧＲ
ＩＮ−８ＣＨ型ＡｌｘＧａ１−ＸＡｓ活性層３０４（０
１μｍ厚）、ｐ−Ａｌ１！、７Ｇａ、、、３．Ａｓキャ
リア障壁層３０５ （０，０２ｔｔ ｒｒｒ厚）、ｐ−
ＧａＡｓエツチング停止層３０６（２５人原２厚さは第
６図にｄｏで示す。）、Ｉ）−Ａｌ１５．７Ｇａ、、、
Ａｓクラッド層３０７ （２，Ｏμｒｎ厚）、そしてｐ
−−ＧａＡｓコンタクト層３０８（０，５μｍ厚）を順
に成長させる（第５図（ａ） ’）、第６図は、ＧＲＩ
Ｎ−３ＣＨ部付近の混晶比分布を示している。尚、活性
層３０４の上端とエツチング停止層３０６との間の距離
をｄ、で示すようにすると、本実施例ではｄ、はキャリ
ア障壁層３０５の厚さ、即ち０．０２μｍとなる０本実
施例に於ては、活性層３０４にはＧＲＩＮ領域３４１．
３４１の間に単一量子井戸構造が形成されており、その
量子井戸３４０の＠Ｌ２は７０人としな。この場合の発
振波長は８３０ｎｍである。また、前述の実施例と同様
に、量子効果によりエツチング停止層３０６での光吸収
は生じないように設計されている。
次に、アンモニア系のエッチャントとフッ酸系のエッチ
ャントとを順に用いて、ｐ＝−ＧａＡｓコンタクｈ＃３
１］８とｐ−Ａ１８．７ＧａＣ３，３ＡｓクラツドＮｌ
３０７とから成る＠２μｍのメサ３２０を形成する。フ
ッ酸系のエッチャントによるエツチングはｐ−ＧａＡｓ
エツチング停止層３０６で停止されるので、ＧＲＩＮ領
域３４１を有する活性層３０４にキャリアが注入される
までの電流拡がりの原因となる部分は、２（ＩＯＡ厚）
ｐ−ＡＬ、７ＧａＩ、ｌＡｓキャリア障壁層３０５と２
５人原２ｐ−ＧａＡ３エツチング停止層３０６との２層
のみとなる。しがし、これらの／１Ｊ３０５．３０６の
層厚は薄いため、無効電流は殆ど発生しない、最後に、
メサ３２０上面にｎ側オーミック電極３１０を、基板側
の全面にｎ側オーミック電極３０９を形成した陵、襞間
して素子を作製した（第５［Ｊ（ｂ））。
ャントとを順に用いて、ｐ＝−ＧａＡｓコンタクｈ＃３
１］８とｐ−Ａ１８．７ＧａＣ３，３ＡｓクラツドＮｌ
３０７とから成る＠２μｍのメサ３２０を形成する。フ
ッ酸系のエッチャントによるエツチングはｐ−ＧａＡｓ
エツチング停止層３０６で停止されるので、ＧＲＩＮ領
域３４１を有する活性層３０４にキャリアが注入される
までの電流拡がりの原因となる部分は、２（ＩＯＡ厚）
ｐ−ＡＬ、７ＧａＩ、ｌＡｓキャリア障壁層３０５と２
５人原２ｐ−ＧａＡ３エツチング停止層３０６との２層
のみとなる。しがし、これらの／１Ｊ３０５．３０６の
層厚は薄いため、無効電流は殆ど発生しない、最後に、
メサ３２０上面にｎ側オーミック電極３１０を、基板側
の全面にｎ側オーミック電極３０９を形成した陵、襞間
して素子を作製した（第５［Ｊ（ｂ））。
本実ａ例の発振閾値電流は３〜５ｍＡであった。このよ
うに、ｐ−Ａ １ｇ 、 ｙＧ＆、、 ３ Ａｓクラッ
ド層３０７を選択的にエツチングすることにより、発振
閾値電流の小さい素子を歩留り良く得ることができる。
うに、ｐ−Ａ １ｇ 、 ｙＧ＆、、 ３ Ａｓクラッ
ド層３０７を選択的にエツチングすることにより、発振
閾値電流の小さい素子を歩留り良く得ることができる。
また、本実施例ではどＡＩＩ、７Ｇ〜、 ３Ａｓキヤリ
ア障を層３０５ｔ！−設けており、その厚さによってｄ
、を０．０２μｍとしているが、無効電流をより減少さ
せるなめには、第７図に示すようにキャリア障壁層３０
５を設けないようにする（即ちｄ、＝Ｑとする。）、或
は、第８図に示すようにエツチング停止、９３０６を活
性層３０４内に設ける（換言すれば、ｄ、をマイナス（
例えば、ｄ、＝−１００人）にする。）ことも可能であ
る。尚、これらの場合には、エツチング停止層３０６を
無添加のＧａＡｓから構成した方が無効電流が少なくな
り、より良い特性が得られる。
ア障を層３０５ｔ！−設けており、その厚さによってｄ
、を０．０２μｍとしているが、無効電流をより減少さ
せるなめには、第７図に示すようにキャリア障壁層３０
５を設けないようにする（即ちｄ、＝Ｑとする。）、或
は、第８図に示すようにエツチング停止、９３０６を活
性層３０４内に設ける（換言すれば、ｄ、をマイナス（
例えば、ｄ、＝−１００人）にする。）ことも可能であ
る。尚、これらの場合には、エツチング停止層３０６を
無添加のＧａＡｓから構成した方が無効電流が少なくな
り、より良い特性が得られる。
次に、上述のような０ＲＩＮ−３ＣＨ構造を半導体レー
ザアレイ素子に適用した場合の実施例を説明する。
ザアレイ素子に適用した場合の実施例を説明する。
第９図にその断面構成を示す０本実施例のアレイ素子で
は、以下に説明する構成を除き、成長各層及び電極の構
成は前述の第５図に示した実施例と同様であるので、同
様の部分には該実施例の説明で使用した９照符号の最初
の１桁の数字「３」を「４」に代えた参照符号を付しく
例えば、活性層を符号「４ｏ４・で示す）、説明は省略
する。このアレイ素子では、前述の実施例と同様のエツ
チング方法により、平行ストライプ状に３μｍ幅のメサ
４２０が５μｍ周期で２０本形成されている。また、隣
り合うレーザ間での位相同期状態を実現するために、ｐ
−ＡＩ、□Ｇａ、、３Ａｓキャリア障壁層４０５の厚さ
を０．１μｍ（即ち、ｄ、・０．１μｍ）としている。
は、以下に説明する構成を除き、成長各層及び電極の構
成は前述の第５図に示した実施例と同様であるので、同
様の部分には該実施例の説明で使用した９照符号の最初
の１桁の数字「３」を「４」に代えた参照符号を付しく
例えば、活性層を符号「４ｏ４・で示す）、説明は省略
する。このアレイ素子では、前述の実施例と同様のエツ
チング方法により、平行ストライプ状に３μｍ幅のメサ
４２０が５μｍ周期で２０本形成されている。また、隣
り合うレーザ間での位相同期状態を実現するために、ｐ
−ＡＩ、□Ｇａ、、３Ａｓキャリア障壁層４０５の厚さ
を０．１μｍ（即ち、ｄ、・０．１μｍ）としている。
本実施例の電流−光出力特性を第１０図に示す３発振閾
値電流は６５〜８０ｍＡ、微分量子効率は８０％であっ
た。
値電流は６５〜８０ｍＡ、微分量子効率は８０％であっ
た。
尚、この種の半導体レーザアレイ素子では、ｄ。
＝Ｏとし、且つメサ幅を２〜４μｍ、メサ周期を７〜１
゜０μｍとし、個々のレーザがら電極を取り出すように
することにより、各々のレーザを個別に発振されること
ら可能となる。
゜０μｍとし、個々のレーザがら電極を取り出すように
することにより、各々のレーザを個別に発振されること
ら可能となる。
本発明は、上述の各実施例に限定されるものではなく、
１）レーザ含構成する材料が異なるものく例えば、Ｉｎ
ＧａＡＩＰ系等）、 ２）導電型が全て逆のもの、 ３）エツチング材として他の液体又は気体を使用したも
の、 ４〉導波路形状の異なるもの、 ５）エツチングを施した部分に結晶の再成長を行い、こ
の部分のみに電流を流すもの、 ６）メサ幅が０，０１〜１００μｍのもの、７）アレイ
素子とした場合のメサ周期が０．０２〜１００μｍのも
の、 ８）キャリア障壁層の厚さ（又はａｒ）が−０，１５〜
０．４μｍのもの、 ９）エツチング停止層を無添加の半導体層としたもの 等に於てち、本発明を適用できる。
ＧａＡＩＰ系等）、 ２）導電型が全て逆のもの、 ３）エツチング材として他の液体又は気体を使用したも
の、 ４〉導波路形状の異なるもの、 ５）エツチングを施した部分に結晶の再成長を行い、こ
の部分のみに電流を流すもの、 ６）メサ幅が０，０１〜１００μｍのもの、７）アレイ
素子とした場合のメサ周期が０．０２〜１００μｍのも
の、 ８）キャリア障壁層の厚さ（又はａｒ）が−０，１５〜
０．４μｍのもの、 ９）エツチング停止層を無添加の半導体層としたもの 等に於てち、本発明を適用できる。
（発明の効果）
このように、本発明によれば、低閾値電流であり且つ無
効電流が少なく、歩留り良く製造することの可能な半導
体レーザ素子及びその製造方法が提供される。
効電流が少なく、歩留り良く製造することの可能な半導
体レーザ素子及びその製造方法が提供される。
第１図（ａ）及び（ｂ）は本発明半導体レーザ素子の一
実施例の製造工程を示す図、第２図はその実施例の混晶
比分布を示す図、第３図及び第４図はそれぞれ池の実施
例の断面構成及びその実施例の混晶比分布を示す図、第
５図（ａ）及び（ｂ）は更に他の実施例の製造工程を示
す図、第６図は第５図の実施例の混晶比分布を示す図、
第７図及び第８図は更に他の実施例の混晶比分布を示す
図、第９図は更に他の実施例の部分の断面構成を示す図
、第１０図は第９図の実施例の電流−光出力特性を示す
グラフ、第１１図は従来例の断面構成を示す図である。 １０１．２０１．３０１．４０１・・・基板１０２．３
０２．４０２ −・ｎ−ＡｌＧａＡｓｌＧａＡｓバフ
フッ２０２．３０３．４０３＝−ｎ−ＡｌＧａＡｓクラ
ッド層１０４．２０３．３０４．４０４・・・活性層２
０４．３０５．４０５ ・・−ｐ−ＡＩＧａＡｓキ
ャリア障壁層１０５．２０５．３０６．４０６−ｐ−Ｇ
ａＡｓエツチング停止層１１］６．２０６．３０７．４
０７＝−ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層１０７．２０．８
．３０８．４０８・・・ｐ−ＧユＡｓコンタクト層１２
０．２２０．３２０．４２０・・・メサ以上 出罪人 シャープ株式会社
実施例の製造工程を示す図、第２図はその実施例の混晶
比分布を示す図、第３図及び第４図はそれぞれ池の実施
例の断面構成及びその実施例の混晶比分布を示す図、第
５図（ａ）及び（ｂ）は更に他の実施例の製造工程を示
す図、第６図は第５図の実施例の混晶比分布を示す図、
第７図及び第８図は更に他の実施例の混晶比分布を示す
図、第９図は更に他の実施例の部分の断面構成を示す図
、第１０図は第９図の実施例の電流−光出力特性を示す
グラフ、第１１図は従来例の断面構成を示す図である。 １０１．２０１．３０１．４０１・・・基板１０２．３
０２．４０２ −・ｎ−ＡｌＧａＡｓｌＧａＡｓバフ
フッ２０２．３０３．４０３＝−ｎ−ＡｌＧａＡｓクラ
ッド層１０４．２０３．３０４．４０４・・・活性層２
０４．３０５．４０５ ・・−ｐ−ＡＩＧａＡｓキ
ャリア障壁層１０５．２０５．３０６．４０６−ｐ−Ｇ
ａＡｓエツチング停止層１１］６．２０６．３０７．４
０７＝−ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層１０７．２０．８
．３０８．４０８・・・ｐ−ＧユＡｓコンタクト層１２
０．２２０．３２０．４２０・・・メサ以上 出罪人 シャープ株式会社
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、第１導電型を有する第１の層と、該第１の層の上方
に形成され、該第１の層より禁制帯幅がより小さくかつ
屈折率がより大きい第２の層と、該第２の層の上方に形
成され、該第２の層より禁制帯幅がより大きくかつ屈折
率がより小さい、第２導電型を有する第３の層と、該第
２の層の中に又は該第２の層と該第３の層との間に形成
され、厚さが電子波のドゥ・ブロイ波長以下である量子
井戸となる第４の層とを備え、該第４の層は、該第２の
層で発せられる光子のエネルギーよりも大きい禁制帯幅
を有し、直上の半導体層とはエッチング特性が異なって
いる、半導体レーザ素子。 ２、第１導電型を有する第１の層と、該第１の層の上方
に形成され、該第１の層より禁制帯幅がより小さくかつ
屈折率がより大きい第２の層と、該第２の層の上方に形
成され、該第２の層より禁制帯幅がより大きくかつ屈折
率がより小さい、第２導電型を有する第３の層と、該第
２の層の中に又は又は該第２の層と該第３の層との間に
形成され、厚さが電子波のドゥ・ブロイ波長以下である
量子井戸となる第４の層とを備え、該第４の層は、該第
２の層で発せられる光子のエネルギーよりも大きい禁制
帯幅を有し、直上の半導体層とはエッチング特性が異な
っている、半導体レーザ素子の製造方法において、少な
くとも該第３の層を形成した後に、該第４の層の直上の
半導体層に対するエッチング速度が該第４の層に対する
エッチング速度の１０倍以上であるエッチング材を用い
て、該第４の層の直上まで選択エッチングを行う工程を
含む半導体レーザ素子の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62254918A JP2558744B2 (ja) | 1987-10-08 | 1987-10-08 | 半導体レーザ素子及びその製造方法 |
| DE3855551T DE3855551T2 (de) | 1987-10-08 | 1988-10-07 | Halbleiter-Laservorrichtung und deren Herstellungsverfahren |
| US07/255,049 US4890293A (en) | 1987-10-08 | 1988-10-07 | Semiconductor laser device |
| EP88309409A EP0311445B1 (en) | 1987-10-08 | 1988-10-07 | A semiconductor laser device and a method for the production of the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62254918A JP2558744B2 (ja) | 1987-10-08 | 1987-10-08 | 半導体レーザ素子及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0196980A true JPH0196980A (ja) | 1989-04-14 |
| JP2558744B2 JP2558744B2 (ja) | 1996-11-27 |
Family
ID=17271666
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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