JPH02172287A - 半導体レーザ装置 - Google Patents

半導体レーザ装置

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JPH02172287A
JPH02172287A JP32681388A JP32681388A JPH02172287A JP H02172287 A JPH02172287 A JP H02172287A JP 32681388 A JP32681388 A JP 32681388A JP 32681388 A JP32681388 A JP 32681388A JP H02172287 A JPH02172287 A JP H02172287A
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JP
Japan
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layer
type
conductivity type
etching
cladding layer
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Application number
JP32681388A
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English (en)
Inventor
Seiji Kawada
誠治 河田
Hiroaki Fujii
宏明 藤井
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NEC Corp
Original Assignee
NEC 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〕 本発明は、単一横モードで発振するAlGaInP系の
半導体レーザ装置に関する。
〔従来の技術〕
最近、有機金属熱分解法(以後MOVPEと略す)によ
る結晶成長により形成された単一横モードで発振するA
lGaInP系の半導体レーザ装置として、第3図に示
すような構造が報告されている(エレクトロニクス・レ
ターズ、23゜18、pp938−939.1987)
。この構造は第1回目の成長でn型GaAs基板1上に
、n型(A 1 o、5G ao、s ) o、s I
 no、5 Pクラッド層2.Ga1nP活性層3.p
型(A10.50a(、,5) 0.5 I no、5
 P下部クラッド層4.9型Gal nP層13.p型
(A I 0.5 G aQ、5 )0.5 I nO
,5P上部クラッドJI7.p型Ga1nP層8.p型
GaAsキャップ層9.を順次形成する。次にフォトリ
ソグラフィーにより5i02をマスクとしてキャップ層
9.GaInP層8゜上記クラッド層7をエツチングし
、メサストライプを形成する。そして5i02マスクを
つけたまま、第2回目の成長を行ない、エツチングした
ところをn型G a A s N 10で埋め込む0次
にSiO□マスクを除去し、p側全面に電極が形成でき
るように第3回目の成長でp型GaAsコンタクト層1
1を成長する。
この構造により電流はn型G a A s NJ 9 
、によりブロックされメサストライプ部にのみ注入され
る。また、メサストライプ形成のエツチングのときに、
メサストライプ部以外のp型クラッド層の厚みを光の閉
じ込めには不十分な厚みまでエツチングするのでn型G
aAs層8のある部分では、このn型GaAs層8に光
が吸収され、メサストライプ部にのみ光は導波される。
このようにこの構造では、電流狭窄機構と光導波機構が
同時に作り付けられる。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述の構造では、メサストライプ形成時にp型Ga1n
P層13を、p型(A I 0.5 G aQ、5 )
。、5 I nO,5P上部クラッドM6との組成差に
よるエツチング速度の差を利用してエツチング停止層と
して用いている。そして組成差によるエツチング速度の
差を利用するためにp型Ga1nP層13は活性層と同
じ組成になっており、光の吸収を防ぐなめに数十オング
ストローム程度に薄膜化し、吸収端を量子化して高エネ
ルギーにしである。このエツチング停止層の薄さのため
、エツチング停止機能が十分ではないという問題点があ
った。また、この問題を解決するために、エツチング停
止層としてAlGaAsを用いることが考えられる。こ
の場合、AlGaInP系結晶とAIQaAS系結晶で
は、AlGaInP系結晶の組成差を利用する以上にエ
ツチング速度の差の大きなエッチャントを利用できるの
で十分なエツチング停止機能が得られる。しかしながら
、この場合エツチング停止層での光の吸収を防ぐために
はこの層にA1を含まなければならない、AIを含む層
のうえへの再成長では良質な結晶が得られない 本発明の目的は、この問題点を解決した半導体レーザ装
置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、第1の導電型のGaAs基板上に、この基板
に格子整合する、エネルギーギャップが2− 1eV以
下の(AI)(Gat−X)WIn1−WP (0≦X
≦0.3.W>0.51)  もしくはAlGaInP
系の量子井戸からなる活性層を、互いに導電型が異なる
2つのAlGaInP系のクラッド層で挟んだダブルヘ
テロ構造を設け、前記基板がら遠い方に在る第2導電型
クラッド層上に第2導電型のGa l nP層を設け、
この層上にメサストライプ状の第2導電型のAlGaA
s層を設け、この層上にメサストライプ状の第2導電型
AlGaInP系のクラッド層を設け、このメサストラ
イプ状のクラッド層の両側に、前記第2導電型クラッド
層と屈折率が異なり第1導電型もしくは高抵抗な物質を
設けた積層構造を有し、前記Ga l nP層とAlG
aAs層の膜厚はその量子準位が活性層の発振エネルギ
ーよりも大きくなる厚みであることを特徴とする構成の
半導体レーザ装置である。
〔作用〕
上述の本発明の構成ではエツチング停止層はGa1nP
とAlGaAsの2層からなっており、その厚みは活性
層の光を吸収しないように薄膜化しである。エツチング
停止機能としては、組成差を利用せず、混晶系の違いを
利用して、まずAlGaAsに対してAlGaInPク
ラッド層を選択的にエツチングし、その次にGa 1 
nPに対してA I GaASを選択的にエツチングす
るので十分なエツチング停止機能を得ることができる。
このため本発明の製作過程ではメサストライプ形成時に
、メサストライプ以外の部分のクラッド層のエツチング
を、より制御性良く停止することができる。
〔実施例〕
本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図は本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。
第2図は本発明の半導体レーザ装置を製作する工程図を
示す、まず1回目の減圧MOVPEによる成長で、n型
GaAs基板1 (Siドープ;n = 2 X 10
18cm−3)上に、n型(AlO,5GaO25)0
5I no、5Pクラッド層2 (n=5XI Q 1
7cra −’ ;厚みl μm) 、 Ga、)、5
 I n(1,5P活性層3(アンドープ;厚み0.1
μm)、p型(A l O,5G aO,5) 1.5
 I n6.5 P下部クラッド層4(p=5xlo1
7Ω−3;厚み0,3μm)−p型Gao、、 ■no
、s 2層5 (p=IXI Q 18cm −’ ;
厚み30人)、p型Al、)、7GaO,3AS層6 
(p=I X 1018C1l−’:厚み30人)、p
型(A 1 o、s Gao、s ) 0.5 I n
o、5 P上部クラッド層7 (p= 5 X 101
7cm−3;厚み0.8μm>、p型Gao、s I 
no、5 PJ!18. P型GaAsキャップ層9を
順次形成したく第2図(a))。成長条件は、温度70
0℃、圧カフ0Torr、V/II[=200、キャリ
ヤガス(H2)の全流量15.R/minとした。原料
としては、トリメチルインジウム(TMI :  (C
H3)3 I n)トリエチルガリウム(TEG : 
 (C2H5) 3Ga)、)リメチルアルミニウム(
TMA:(CH3)3A1)、アルシン(AsHq)、
ホスフィン(PH,)、n型ドーパントはセレン化水素
(H2Se) 、p型ドーパントはシクロペンタヂエニ
ルマグネシウム(Cp2 Mg>を用いた。
こうして成長した積層構造体にフォトリングラフィによ
り幅5μmのストライプ状の5i02マスク12を形成
したく第2図(b))、次にこのS i 02マスク1
2を用いてリン酸系のエツチング液によりp型GaAs
キャップ層9をメサストライプ状にエツチングした。つ
づいて塩酸系のエツチング液により、p型cao、51
 no、5 pffi8およびp型(A I 0.5 
GaO,5) o、s I no、s P上部クラッド
層7をメサストライプ状にエツチングしなく第2図(C
))、次にリン酸系のエツチング液により、p型A I
 0.7 G a o、 3 A 9層6をエツチング
で除去しな(第2図(d))、つぎに5i02マスク1
2をつけたまま減圧MOVPEにより2回目の成長を行
ない、先のエツチング工程で形成したメサストライプの
両側にn型GaAS層10を形成した(第2図(e))
、そして5i02マスクを除去した後に、減圧MOVP
Eにより3回目の成長を行ないp型GaAsコンタクト
層11を形成した(第2図(f))。最後に、p、n両
電極を形成してキャビティ長250μmにへき関し、個
々に分離して第1図に示す半導体レーザ装置を得た。
上述の製作工程においてはp型A1g、7GaO,3A
S層6におけるエツチング停止時間は数分以上であり、
p型Ga□、5 I no、5 P層5におけるエツチ
ング停止時間も数分以上であるのでメサストライプ部の
サイドエツチングのみを問題にしてp型(A 1o、g
 Ga0.5 ) 0.5 I no5P上部クラッド
層7のエツチング時間を決めることができる。これに対
して従来の構造ではエツチング停止時間は数十秒程度で
ありp型(Alg、5Ga。、5 ) 0.5 I n
Q、5 P上部クラッド層7のエツチング時間の制御に
厳しい条件が課せられる。
以上述でた実施例では、活性層をGaO,5InO,5
P、クラッド層を(A 10.50a□、5 ) o、
sIn。5Pとしたが、活性層組成は製作するレーザ装
置に要求される発振波長条件を満たす組成、もしくは量
子井戸にすればよく、クラッド層組成は用いる活性層組
成に対して光とキャリヤの閉じ込めが十分にできる組成
を選べばよい。なお、組成の選択基準、方法等は従来通
りであるので説明は省略する。また半導体レーザ装置に
要求される特性によりSCH構造にするなどクラッド層
をより多層化することもできる。上述の実施例ではn型
GaAsを電流狭窄と光吸収させる層に用いたが、この
層は高抵抗層でも良く、またGa1nPやポリイミドな
ど電流狭窄作用、光吸収作用の条件を満たすものであれ
ば良い。
〔発明の効果〕
このように本発明により、メサストライプ形成時のエツ
チングの制御がたやすくなり、特性の良いAlGaIn
P系半導体レーザ装置を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す断面図、第2図(a)
〜(f)は本発明の製作工程を示す断面図、第3図は従
来の半導体レーザ装置の例を示す断面図である。 図において、1はn型GaAs基板、2はn型(A l
o、s Ga0.5 ) 0.5 I no、5Pクラ
ッド層、3はGa、)、5 I nQ、5 P活性層、
4はp型(A Io、50a0.5 ) o、s I 
no、s P下部クラッド層、5はp型Ga(1,5I
 no、5 P層、6はAl0.7 G a O,3A
 S層、7はp型(Al、)、5Ga0.5 ) 0.
5 I no、s P上部クラッド層、8はp型Ga(
、、g I nO,5P層、9はp型GaAsキャップ
層、10はn型GaAs層、11はp型GaAsコンタ
クト層、12は5i02膜である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  第1の導電型のGaAs基板上に、この基板に格子整
    合する、エネルギーギャップが2.1eV以下の(Al
    _XGa_1_−_X)_WIn_1_−_WP(0≦
    X≦0.3、W≒0.51)、もしくはAlGaInP
    系の量子井戸からなる活性層を、互いに導電型が異なる
    2つのAlGaInP系のクラッド層で挟んで形成され
    たダブルヘテロ構造を設け、前記基板から遠い方に在る
    第2導電型クラッド層上に第2導電型のGaInP層と
    、メサストライプ状の第2導電型のAlGaAs層と、
    メサストライプ状の第2導電型AlGaInP系のクラ
    ッド層を順次積層して設け、このメサストライプ状のク
    ラッド層の両側に、前記第2導電型クラッド層と屈折率
    が異なり第1導電型もしくは高抵抗な物質を設けた積層
    構造を少くとも有し、前記GaInP層とAlGaAs
    層の膜厚はその量子準位が活性層の発振エネルギーより
    も大きくなる厚みであることを特徴とする半導体レーザ
    装置。
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Cited By (5)

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