JPH02114690A - 半導体レーザ素子 - Google Patents

半導体レーザ素子

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JPH02114690A
JPH02114690A JP26902288A JP26902288A JPH02114690A JP H02114690 A JPH02114690 A JP H02114690A JP 26902288 A JP26902288 A JP 26902288A JP 26902288 A JP26902288 A JP 26902288A JP H02114690 A JPH02114690 A JP H02114690A
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JP
Japan
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semiconductor laser
light guide
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clad layer
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Pending
Application number
JP26902288A
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English (en)
Inventor
Shoji Kitamura
祥司 北村
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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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〕 本発明は光ガイド層を有する半導体レーザ素子に関する
〔従来の技術〕
平坦な活性層と凸部をもつクラッド層を備え、水平横モ
ード制御に有利な通称リプ導波路型レーザは、C3Pレ
ーザ、VISISレーザ等とじて広く用いられており、
これらは液相成長法で製造される。それは気相成長法で
は素子の溝部や段差上への成長層が平坦に形成されにく
いからである。
しかし、高品質の薄膜の形成が容易で大面積の素子を得
るのには、気相成長法を用いるのが有利であり、その場
合の基本的な素子構成は第6図の正面からみた模式断面
図のようになる。第6図は基板l上に第1クラッド層2
.活性層3.ストライプ状メサを有する第2クラッド層
4が順次積層され、この第2クラツロ1のメサ部両側面
に光吸収J!15を埋め込んだものである。6.7はそ
れぞれ電極を表わす。
一方、この半導体レーザ素子を高出力とするために、活
性層3と第2クラッド層4の中間の屈折率を有する光ガ
イド層を活性層3に接して設け、光スポツト径を拡大す
る試みもなされているが、光ガイド層を設けるには次の
ような問題がある。
〔発明が解決しようとする課題〕
気相成長法で作製する第6図の半導体レーザ素子を高出
力とするために、活性N3に接する光ガイド層を付加す
る場合、その光ガイド層に関しては二つの制約がある。
その一つは、接合個所におけるリーク電流が増加するの
を抑制するために、光ガイド層の組成が制約されること
、他の一つは、光の滲み出しを大きくするために、光ガ
イド層を厚くすると、しきい値電流の上昇や高次モード
の発生をもたらすことから、光ガイド層の膜厚が制約さ
れることである。さらに第6図に示した素子構造では、
しきい値電流や横モード特性は第2クラッド層4のメサ
部以外の領域の厚さに依存するので、その寸法を精度よ
く制御する必要がある。
以上のように、第6図の構造をもつ半導体レーザ素子の
活性層3に接して光ガイド層を付加し、高出力を得るに
は種々の制約があることから、素子の量産化は容易では
ない。
本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目
的は気相成長法によって製造することができ、有効に光
ガイド層を設けたリブ導波路型の高出力半導体レーザ素
子を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は基板上に気相成長法により積層形成される第1
クラッド層7活性層、第2クラッド層および第2クラッ
ド層のストライプ状メサ両側面に埋め込んだ光吸収層を
有する半導体レーザ素子の第2クラッド層の中に、活性
層と厚さ方向に所定の距離を保って、少くとも一つの光
ガイド層を設けたものである。すなわち、第2クラッド
層の中に、活性層と接することなく、互に接触しない光
ガイド層を少なくとも一つ形成したものである。
〔作用〕
AtGaAs系半導体レーザ素子の活性層のAIMi成
比0.08.  クラッド層のAt組成比0.45に対
して、これらの中間の屈折率をもつ光ガイド層のAt組
成比0.15.厚さを0.05μmとし、この光ガイド
層を第2クラッド層に接することなく形成するとき、活
性層からの距離が離れるにつれて、ニアフィールドパタ
ーンにおける光強度分布が拡がり、光ガイド層は活性層
に接して形成するより、離した方が高出力が得られる。
光ガイド層は、活性層に接しないようにすれば複数層あ
ってもよいから、光ガイド層の数によってパワーの最適
条件を定めることもできる。また光ガイド層の組成(屈
折率)を活性層の方に近づけることができるので、光ガ
イド層の厚さは、活性層に接して設ける場合より小さく
てよく、素子の製造に際しては、光ガイド層がエツチン
グストップ層として、活性層と光ガイド層との距離を制
御するのに役立つ。
〔実施例〕
以下本発明を実施例に基づき説明する。
第1図は本発明の半導体レーザ素子の正面からみた模式
断面図であり、第6図に示した構造に光ガイド層8を設
けたものであるから、第6図と共通の部分は同じ符号で
表わしである。すなわち、第1図が第6図と異なる所は
、両図の比較から明らかなように、第1図では、第2ク
ラッド層土を構成する4aと4bの間に、光ガイド層8
を形成したことである。そして本発明では、光ガイド層
8をとくに活性層3に接しないように活性層3から離し
て第2クラッド層土の中に設けた構造とした所に特徴を
存する。
この光ガイド層は第2クラッド層土中に複数個設けても
よく、第2図はその例を示した模式断面図であり、第2
クラッド層↓を構成する4c、4d、4eの間に光ガイ
ド層8aと8bを形成したものであり、その他の構造は
第1図と同じである。
次に本発明の半導体レーザ素子の製造方法をGaAs/
AjGaAs系材料を用いた第1図の構造について述べ
る。第3図(a)〜(c)はその主な製造工程図を示し
たものである。まずn−GaAs5J反1 (r¥さi
oo μ!1.キャリア濃度4 X 10”/ cd 
)上に、nAle、 45caO,ss八へ第1クラ・
ンド層2 (厚さ1.5 p mキャリア濃度1×10
目/ cd)、 P  Ale、 osGao1zAs
活性層3 (厚さ0.05 p m、 −% + ’J
 7濃度I XIO”/cd ) 、  p  ALo
lsGao、 5sAs第2クラッド層の一部4a(厚
す0.3ttm、 キ+ ’) 7 ?It度I XI
O”/c+()。
P  Alo、+5Gaa、5sAs光ガイド層8 (
厚さ0.05 p mキャリア濃度I XIO”/CI
J) 、  p  ALa、asGao、5sAs第2
クラッド層の残部4b(厚さ1.5μに、キャリア濃度
I X 10” / ctl )を常圧MOCVD法ニ
より成長温度800℃で順次形成する。ここでは第2ク
ラッド層4を形成する4aと4bの間に、活性層3と第
2クラッド層4の中間の屈折率をもつ組成比の光ガイド
層8がはさみ込まれた形で積層形成された状態となる〔
第3図(a)) 、次に第2クラッド層4bの表面全面
に厚さ0.5μ−のS10!膜をスパッタして被着後、
フォトエツチングにより幅7μ−のストライプ状エツチ
ングマスクとして5i02膜9を残し、Sing膜9で
保護されていない部分をHzO: H2SO4: Hz
Oの1:4:1溶液を用いて、表面から光ガイド層8ま
での深さにエツチング除去する〔第3図(b))、この
とき光ガイド層8は、第2クラッド層4aと組成比が異
なることからエンチングストップ層として作用する0次
いで減圧(50Torr) M OCV D法により、
第3図(b)でエツチング除去した部分のみに、選択的
にn −GaAs光吸収層5を成長させた後、SiO□
膜9を除去し、最後にエピタキシアル成長面側にA u
 Z n / A ut基板側にAuGc/Auをスパ
ッタ形成し、Hz/Nx雰囲気中450°C,10分間
のアニールを行ないオーミック電極6.7とする〔第3
図(C)]。すなわち、第1図の構造をもつ半導体レー
ザ素子が得られる。
また第2図に示した複数個の光ガイド層9例えば8a、
8bを第2クラッド層土中に有する半導体レーザ素子を
製造する方法も第2クラッド層4を4c、4d、4eに
分割して行えばよく、基本的には第3図(a)〜(C)
に示した過程と同じであるから説明を省略する。
以上のようにして得られた本発明の半導体レーザ素子(
第1図)について光ガイド層8を活性石3から離す距離
tをO(活性層3に接して設ける場合)、 0.3μ−
10,5μmとしたときのそれぞれの光の強度分布をニ
アフィールドパターンで第4図に示した。第4図から光
ガイド層8は活性層3から離れる距離が大きくなるにつ
れて光分布が拡がり、活性j!3に接して光ガイドN8
を形成するより、離した方が素子は高出力が得られるこ
とがわかる。また光ガイド層は活性層3に接触しないよ
うにすれば複数個あってもよいが、その数を増して行く
と、第4図のピークがずれ、パワーが低下するようにな
るが、第2クラッド層土との関係で最適パワーが得られ
るように定めればよい。
第5図は同様に以上のようにして得られた本発明の半導
体レーザ素子(第1図)について活性層3と光ガイド層
8との距離(1)に対するこの素子の最大光出力P0の
関係を示した線図である。第5図からも第4図と同様、
光ガイド層8を活性層3に接して設けるより、第2クラ
ンド層J−中に形成した方が高出力の素子が得られるこ
とがわかる。
本発明の素子はしきい値電流や横モード特性について悪
い影ツを及ぼすことはない。
なお前述のように光ガイド層はエツチングストップ層と
しての作用ももっており、活性層からの光ガイ1′層の
距N<t、>を制御するのに好都合であり、光ガイド層
の少なくとも一つはメサ部のみに形成することができる
から、メサ部の光のみを拡げて横モード発振を制御する
のに有効である。
また第1図、第2図に示した素子構造では、基板lと第
1クラッド層2との間にn−GaAsバッファ層(厚さ
0.5μ川、キャリア濃度4×10111/C艷)を、
第2クランド層4上にp−GaAsキャップ層(厚さ0
.5μm、キャリア濃度I X 10” / ctA 
)を形成してもよく、前述と同様の効果が得られる。
そのほか、本発明はGaAs / ALGaAs系の半
導体レーザ素子について説明してきたが、その他の材料
系のものにおいても同様である。
〔発明の効果] 本発明は成膜が容易で大面積の素子を得るのに有利な気
相成長法を用いて製造されるリブ導波路型の半導体レー
ザ素子の出力を高めるために、実施例で述べたように、
光ガイド層を活性層に接することなく第2クラッド層の
中に形成する素子構成とし、活性層と第2クラッド層の
中間の屈折率を有する光ガイド層の組成比と厚さ、活性
層と光ガイド層との距離を適切に設定することにより、
しきい値電流、横モード特性を保持したまま、より高出
力動作が可能なリブ導波路型半導体レーザ素子を実現す
ることができたものであるゆ
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の半導体レーザ素子の構成を示す模式断
面図、第2図は第1図とは異なる実施例の素子構成を示
す模式断面図、第3図(a)〜(c)は第1図の素子の
主な製造工程図、第4図は本発明素子のニアフィールド
パターン線図、第5図は本発明素子の活性層と光ガイド
層間の距離に対する光出力の関係線図、第6図は気相成
長で製造される従来の半導体レーザ素子の模式断面図で
ある。 1・・・基板、2・・・第1クラッド層、3・・・活性
層、4、土、4a、4b、4c、4d、4e・=第2ク
ラッド層、5・・・光吸収層、6.7・・・電極、8.
8a、8b−・・光ガイド層、9 ・・−5io!ti
le図 t()tml 155 口

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1)半導体基板の一主面上に気相成長法により積層形成
    される第1クラッド層、活性層、ストライプ状メサ部を
    有する第2クラッド層およびこの第2クラッド層のメサ
    部のレーザ光進行方向と平行な両側面に、光吸収層を埋
    め込んだ半導体レーザ素子であって、前記第2クラッド
    層の中に、前記活性層と厚さ方向に所定の距離を保って
    気相成長した少くとも一つの光ガイド層を備えたことを
    特徴とする半導体レーザ素子。
JP26902288A 1988-10-25 1988-10-25 半導体レーザ素子 Pending JPH02114690A (ja)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6220392A (ja) * 1985-07-18 1987-01-28 Sharp Corp 半導体レ−ザ素子
JPS63164290A (ja) * 1986-12-25 1988-07-07 Mitsubishi Electric Corp 半導体レ−ザ装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6220392A (ja) * 1985-07-18 1987-01-28 Sharp Corp 半導体レ−ザ素子
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