JPH02174287A - Semiconductor laser - Google Patents

Semiconductor laser

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JPH02174287A
JPH02174287A JP33013688A JP33013688A JPH02174287A JP H02174287 A JPH02174287 A JP H02174287A JP 33013688 A JP33013688 A JP 33013688A JP 33013688 A JP33013688 A JP 33013688A JP H02174287 A JPH02174287 A JP H02174287A
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layer
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mesa
protrusion
active layer
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Hironobu Narui
啓修 成井
Toyoji Ohata
豊治 大畑
Yoshifumi Mori
森 芳文
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Abstract

PURPOSE:To acquire a semiconductor laser of a low threshold current of stable characteristics by forming a current block layer inside a mesa groove which forms a mesa protrusion in contact with a side of an active layer which is formed on the mesa protrusion through epitaxial growth extending over an entire thickness of the active layer, and by interposing it between first and second clad layers of second conductivity type. CONSTITUTION:An active layer 44 which becomes an operation region formed on a mesa protrusion 42 of a substrate 41 is interposed between a clad layer 43 of a first conductivity type and a first clad layer 45 of a second conductivity type, and a transverse direction thereof is made a BH structure which is enclosed with a current block layer 46. Both sides of the active layer 44 are controlled on an extensions of a slope 49 made by a crystal face 111B generated on a clad layer 2 of the first conductivity type, and also controlled by a current block layer 46 of the first conductivity type. That is, to make a protrusion 42 nearly a forward mesa, the current block layer 46 is formed as a surely flat surface 311 at both sides of an active layer 44 as a light emitting section which is interposed therebetween extending over the entire thickness thereof.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体レーザー、特に例えばAI G a 
A s系化合物半導体による埋込みへテロ接合型(以下
BH型という)半導体レーザーに係わる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to semiconductor lasers, particularly AI Ga
It relates to a buried heterojunction type (hereinafter referred to as BH type) semiconductor laser made of an As-based compound semiconductor.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、半導体レーザーに係わり、(100)結晶面
による主面に側面がなだらかな凹曲面とされたメサ突起
を有する化合物半導体基体上に、第1導電型のクラッド
層と、活性層と、第1の第2導電型クラッド層と、第1
導電型の電流ブロック層と、第2の第2導電型クラッド
層との各エピタキシャル層を順次積層成長させ、メサ突
起上に第1導電型のクラッド層と第1の第2導電型のク
ランド層によって挾み込まれた活性層を成長形成し、そ
のメサ突起上の活性層の側面にこの活性層の全厚さにわ
たって接するように電流ブロック層がその上下に第2導
電型の第1及び第2のクラッド層によって挟み込まれて
メサ溝内に配置されるようにした構成をとって、1回の
連続エピタキシャル成長でメサ突起上の活性層の両側に
確実に電流ブロック層が形成された低閾値のBH型半導
体レーザ−を容易、確実に製造することができるように
するものである。
The present invention relates to a semiconductor laser, and includes: a cladding layer of a first conductivity type; an active layer; a first second conductivity type cladding layer;
A current blocking layer of a conductive type and a second cladding layer of a second conductive type are sequentially grown as epitaxial layers, and a cladding layer of a first conductive type and a first cladding layer of a second conductive type are formed on the mesa protrusion. A current blocking layer is formed above and below the active layer of the second conductivity type so as to contact the side surface of the active layer on the mesa protrusion over the entire thickness of the active layer. A low-threshold current blocking layer is reliably formed on both sides of the active layer on the mesa protrusion by one continuous epitaxial growth. A BH type semiconductor laser can be manufactured easily and reliably.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

低闇値電流1thを有する半導体レーザーを作製するに
は活性層の横方向に、すなわち活性層の面方向と直交す
る方向に屈折率差を形成し、しかも電流狭搾を行う電流
ブロック手段を必要とする。
To produce a semiconductor laser with a low dark value current 1th, it is necessary to create a refractive index difference in the lateral direction of the active layer, that is, in a direction perpendicular to the surface direction of the active layer, and to use current blocking means to narrow the current. shall be.

従来のBH型半導体レーザーでは、この2つの条件を満
足させるために少くとも2回以上のエピタキシャル成長
を行って作製する必要があった。
In order to satisfy these two conditions, a conventional BH type semiconductor laser needs to be manufactured by performing epitaxial growth at least twice.

すなわち、1度目のエピタキシャル成長で活性層をバン
ドギャップの大きなりラッド層で挟むダブルへテロ接合
構造を形成し、次いで2回目のエピタキシャル成長でリ
ッジ構造のまわりを埋め込んでいくという方法がとられ
る。このような方法によって811型半導体レーザーを
得る場合、エツチング工程に際して、大気に結晶表面が
触れることによって表面が酸化しエピタキシャル層の界
面に影響を与えるため、半導体レーザーの特性を低下さ
せるとか、特性の不均一性、不安定性、信頬性の低下を
招来する。
That is, a method is used in which a double heterojunction structure in which the active layer is sandwiched between rad layers with a large band gap is formed in the first epitaxial growth, and then the area around the ridge structure is filled in in the second epitaxial growth. When an 811 type semiconductor laser is obtained by such a method, during the etching process, the surface of the crystal comes into contact with the atmosphere, which oxidizes the surface and affects the interface of the epitaxial layer, which may reduce the characteristics of the semiconductor laser or change its characteristics. This results in heterogeneity, instability, and decreased credibility.

一方、本出願人は特開昭61−183987号(特願昭
60−22989号)において第3図に示すような1回
のエピタキシャル成長で上述の問題点を改善した半導体
レーザーを提案した。
On the other hand, the present applicant proposed a semiconductor laser in Japanese Patent Application Laid-Open No. 183987/1983 (Japanese Patent Application No. 22989/1982) which improved the above-mentioned problems by one epitaxial growth as shown in FIG.

この半導体レーザーは、例えば第3図に示すように(1
00)結晶面の主面に、例えば紙面に直交するストライ
プ状に、断面逆台形いわゆる逆メサ状突起(30)を有
する化合物半導体基体(21)上に順次連続MOCVD
(Metal Organic Chemical V
apor Deposition)によりn型AfGa
Asの第1導電型のクラッド層(22)と必要に応じて
設けられる光導波層(23)と、AJGaAsよりなる
活性層(24)とp型AlGaAsの第2導電型のクラ
ッド層(25)と、p型GaAsのキャップ層(26)
と、n型に! G a A Sの電流ブロック層(27
)が形成され、電流ブロック層(27)の中央部を一部
エッチングで除去し、その欠除部(27a)内を含んで
電流ブロック層(27)上に第1の電極(28)を、ま
た基体(21)の裏面に第2の電極(29)をそれぞれ
オーミックに被着して構成される。
This semiconductor laser is, for example, as shown in FIG.
00) Sequentially continuous MOCVD on a compound semiconductor substrate (21) having a so-called inverted mesa-like protrusion (30) with an inverted trapezoidal cross section, for example in a stripe shape perpendicular to the plane of the paper, on the main surface of the crystal plane.
(Metal Organic Chemical V
n-type AfGa
A first conductivity type cladding layer (22) of As, an optical waveguide layer (23) provided as necessary, an active layer (24) of AJGaAs, and a second conductivity type cladding layer (25) of p-type AlGaAs. and a p-type GaAs cap layer (26)
And to n-type! Current blocking layer of GaAs (27
) is formed, the central part of the current blocking layer (27) is partially removed by etching, and a first electrode (28) is formed on the current blocking layer (27) including the inside of the removed part (27a). Further, second electrodes (29) are ohmically attached to the back surface of the base (21).

この半導体レーザーでは、第1のn型クラッド層(22
)の成長において、(111) B結晶面による側壁斜
面(22a)が逆メサ状突起(30)の両側にこれを挟
み込むように生じる。この(111) B面は、この面
におけるエピタキシャル成長速度が(100)結晶面等
の他の結晶面に比し数10分の1以下程度にも低いこと
から、−旦この(111) B面が生じると、この面に
他の結晶面による成長が進行してくるまで、この(11
1)B結晶面に関してその結晶成長が見かけ上停止する
。したがって、これの上に形成された先導波層(23)
及び活性層(24)は、この斜面(22a)によって逆
メサ状突起(30)上とそれ以外の主面上にそれぞれ分
離して形成され、逆メサ状突起(30)上の活性層(2
4)の両側がバンドギャップの大きいp型りラッド層(
25)によって挟まれ光の閉じ込めがなされる。
In this semiconductor laser, the first n-type cladding layer (22
), sidewall slopes (22a) due to the (111) B crystal plane are generated on both sides of the inverted mesa-like protrusion (30) so as to sandwich it. The epitaxial growth rate on this (111) B plane is several tenths lower than that of other crystal planes such as the (100) crystal plane. Once this occurs, this (11
1) Crystal growth on the B crystal plane apparently stops. Therefore, the leading wave layer (23) formed on this
The active layer (24) is formed separately on the inverted mesa-like protrusion (30) and on the other main surface by the slope (22a), and the active layer (24) on the inverted mesa-like protrusion (30) is formed separately.
4) Both sides of the p-type rad layer with a large bandgap (
25), and the light is confined.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

ところで、上述した第3図に示すBH型半導体レーザー
においては、1回のエピタキシャル成長で形成されるた
めに半導体レーザー特性の均一安定性、信顛性を高める
ことができるという利点を有するが、最上層の電流ブロ
ック層(27)を形成して後にここに欠除部(27a)
形成するためのエツチング工程を必要とする。また、電
流ブロック層(27)の存在によってこれによる電流狭
搾の効果はあるが、この電流ブロック層(27)が最上
層にあるため、活性層に至るまでの間に電流の広がりが
生ずる可能性があり充分低閾値電流化をはかる上で課題
がある。
Incidentally, the BH type semiconductor laser shown in FIG. 3 described above has the advantage of being able to improve the uniform stability and reliability of the semiconductor laser characteristics because it is formed by one epitaxial growth. After forming the current blocking layer (27), a cutout (27a) is formed here.
Requires an etching process to form. In addition, although the presence of the current blocking layer (27) has the effect of current narrowing, since this current blocking layer (27) is located on the top layer, there is a possibility that the current will spread before reaching the active layer. However, there is a problem in achieving a sufficiently low threshold current.

一方、これに鑑みて1回のエピタキシャル成長によって
全層を形成し、かつその後のエツチング工程を不要にし
て、より電流狭搾すなわち電流ブロックを確実に行って
低閾値電流を実現し得るものとして本出願人による特願
昭63−217829号出願「半導体レーザ」の提案が
ある。この半導体レーザーは、第4図に示すように第1
導電型例えばn型で一主面が(100)結晶面を有する
例えばGaAs化合物半導体基体(1)のその−主面に
第4図の紙面と直交する方向に延びるストライプ状の断
面台形の逆メサ状の突起(12)が形成され、この突起
(12)を有する基体(1)の主面上に順次MODCV
Dによって連続的に第1導電型例えばn型のクラッドN
(2)と、低不純物ないしはアンドープの活性層(3)
と、第1の第2導電型例えばp型のクラッド層(4)と
、第1導電型例えばn型の電流ブロックN(5)と、第
2の第2導電型例えばp型のクラッド層(6)と第2導
電型のキャップ層(7)との各半導体層がエピタキシャ
ル成長される。
On the other hand, in view of this, the present application is intended to form all layers by one epitaxial growth, eliminate the need for a subsequent etching process, and ensure current narrowing or current blocking to achieve a low threshold current. There is a proposal for patent application No. 63-217829 titled "Semiconductor Laser" filed by a person. This semiconductor laser has a first
For example, a GaAs compound semiconductor substrate (1) having an n-type conductivity and a (100) crystal plane has an inverted mesa with a striped trapezoidal cross section extending in a direction perpendicular to the paper plane of FIG. MODCV is sequentially formed on the main surface of the base (1) having the projections (12).
cladding N of the first conductivity type, for example, n-type, by D.
(2) and low impurity or undoped active layer (3)
, a first cladding layer (4) of a second conductivity type, e.g., p-type, a current block N (5) of a first conductivity type, e.g., n-type, and a second cladding layer (4) of a second conductivity type, e.g., p-type. 6) and a second conductivity type cap layer (7) are epitaxially grown.

ここに第1導電型のクラッド層(2)と、第2導電型の
第1及び第2のクラッド層(4)(6)と、第1導電型
の電流ブロック層(5)とは、活性層(3)に比してバ
ンドギャップが大すなわち屈折率が小なる材料よりなる
Here, the cladding layer (2) of the first conductivity type, the first and second cladding layers (4) (6) of the second conductivity type, and the current blocking layer (5) of the first conductivity type are active layers. It is made of a material with a larger band gap, that is, a smaller refractive index than layer (3).

そしてこの場合、基体(1)の突起(12)の形状、そ
の結晶方位との関係等を選定しておくことによって突起
(12)の存在によって第1導電型のクラッド層(2)
に前述したような(111)B結晶面による側壁斜面(
2a)が突起(12)を挟み込むようにこのストライプ
状突起(12)の延長方向に沿って延びるようにその両
側において生じる。したがって、これの上に形成された
活性層(3)は、この斜面(2a)の存在によってこの
(111)8面上にはほとんど成長されず、突起(12
)とその両側すなわちメサ溝内とにそれぞれ分離して形
成され、電流ブロック層(5)は、突起(12)上に形
成された活性層(3)を含むエピタキシャル層の両側壁
斜面(2a)に接して形成される。すなわち、少な(と
も電流ブロック層(5)は突起(12)上の第1の第2
導電型クランド層(4)と、突起(12)以外のメサ溝
上の同様の第1の第2導電型のクラッド層(4)間を分
離させる位置に形成される。
In this case, by selecting the shape of the protrusion (12) of the base (1), its relationship with the crystal orientation, etc., the presence of the protrusion (12) causes the formation of the cladding layer (2) of the first conductivity type.
The side wall slope due to the (111)B crystal plane as described above (
2a) are formed on both sides of the striped projection (12) so as to sandwich the projection (12) and extend along the extension direction of the striped projection (12). Therefore, the active layer (3) formed on this surface hardly grows on this (111)8 surface due to the presence of this slope (2a), and the active layer (3) formed on this surface hardly grows on this (111)
) and both sides thereof, that is, inside the mesa groove, and the current blocking layer (5) is formed on both side wall slopes (2a) of the epitaxial layer including the active layer (3) formed on the protrusion (12). is formed in contact with. In other words, the current blocking layer (5) is
It is formed at a position that separates the conductive type cladding layer (4) from the similar first and second conductive type cladding layers (4) on the mesa groove other than the protrusion (12).

第2の第2導電型クラッド層(6)に関しては、主とし
て他の結晶面からの成長によって突起(12)上の第1
の第2導電型クラッド層(4)上を埋めるようにその成
長の厚さを選定する。そして、ギャップ層(力士に第1
の電極(8)を被着形成し、基体(1)の裏面に第2の
電極(9)を被着形成する。
Regarding the second second conductivity type cladding layer (6), the first cladding layer (6) on the protrusion (12) mainly grows from other crystal planes.
The thickness of the growth is selected so as to fill the top of the second conductivity type cladding layer (4). Then, the gap layer (the first for sumo wrestlers)
A second electrode (9) is deposited on the back surface of the base (1).

この構成によれば、基体(1)の突起(12)上に形成
された活性層(3)が、この突起(12)上の第1導電
型クラッド層(2)と、第1の第2導電型クラッド層(
4)と、メサ溝内の電流ブロック層(5)とによって包
囲されたBH構造を有する。この活性層(4)の両側は
第1導電型クラッド層(2)に生じた(111) B結
晶面による側壁斜面(2a)の延長上で規制されるとと
もに第1導電型の電流ブロック層(5)によって規制さ
れる。
According to this configuration, the active layer (3) formed on the protrusion (12) of the base (1) is connected to the first conductivity type cladding layer (2) on the protrusion (12) and the first second conductivity type cladding layer (2) on the protrusion (12). Conductive cladding layer (
4) and a current blocking layer (5) in the mesa groove. Both sides of this active layer (4) are regulated by extensions of sidewall slopes (2a) formed by the (111) B crystal planes formed in the first conductivity type cladding layer (2), and current blocking layers of the first conductivity type ( 5).

すなわち、この場合、ストライブ状の突起(12)上の
実際の動作領域となる活性層(3)自体を挟んでその両
側に電流ブロック層(5)が形成されてメサ溝部でρ−
n−p−n構造が形成されるので、電流狭搾が効果的に
行われ、活性層(3)の動作領域に電流の集中を効果的
に行うことができる。
That is, in this case, current blocking layers (5) are formed on both sides of the active layer (3) itself, which is the actual operating region on the striped protrusion (12), so that ρ-
Since the npn structure is formed, current narrowing is effectively performed, and current can be effectively concentrated in the active region of the active layer (3).

また、電流ブロック層(5)は、第1及び第2の第2導
電型クラッド層(4)及び(6)間に形成され、自動的
に突起(12)上の動作領域となる活性N(3)の両側
を規制するように形成されるので、連続した結晶成長の
終了後に前述の第3図で示したような選択エツチング工
程は不要となり製造工程が簡単化される。
In addition, the current blocking layer (5) is formed between the first and second second conductivity type cladding layers (4) and (6), and the active N ( 3), the selective etching process shown in FIG. 3 is not required after the completion of continuous crystal growth, simplifying the manufacturing process.

ところが、このような半導体レーザーによる場合、電流
ブロック層(5)の主たる面は(311)結晶面として
形成されるものであるが、突起(12)が逆メサ型、す
なわち逆傾斜の急峻な側面を有する突起形状とすると、
実際上上述した半導体レーザーにおいては(311)面
が必ずしも安定して生じないで第5図に示すようにその
電流ブロック層(5)がストライブ状の突起(12)の
延長方向に沿う方向に関して波を打ち、これによってこ
の電流ブロック層(5)が突起(12)上の動作領域を
構成する活性層(3)の側面をその全厚さに亘って横切
ったり横切らなかったりするという不都合が生じ、その
特性が不均一あるいは不安定となり、信頼性の低下等を
招来する場合がある。
However, in the case of such a semiconductor laser, the main plane of the current blocking layer (5) is formed as a (311) crystal plane, but the protrusion (12) has an inverted mesa shape, that is, a steep side surface with a reverse slope. If the protrusion shape has
In fact, in the semiconductor laser described above, the (311) plane does not necessarily occur stably, and as shown in FIG. 5, the current blocking layer (5) is This causes the disadvantage that this current blocking layer (5) may or may not traverse over its entire thickness the sides of the active layer (3) which constitute the active area on the protrusion (12). , the characteristics may become non-uniform or unstable, leading to a decrease in reliability.

本発明においては、このような課題の解決すなわち電流
ブロック層において(311)面の発生が確実に行われ
るようにして突起上の動作領域となる活性層の全域にわ
たって全側面を覆うようにブロック層の形成が行われる
ようにした半導体レーザーを提供する。
In the present invention, to solve this problem, the current blocking layer is formed so as to cover all sides of the active layer, which is the active region on the protrusion, by ensuring the generation of (311) planes in the current blocking layer. Provided is a semiconductor laser in which formation of a semiconductor laser is performed.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明は、第1図に示すように、(100)結晶面によ
る主面(41a)に側面(42a)が基部側に向かって
凸のなだらかな凹曲湾曲面とされたストライプ状(紙面
と直交する方向に延在)メサ突起(42)を有する化合
物半導体基体(41)上に、この化合物半導体基体(4
1)のメサ突起(42)を有する主面(41a)側に、
全面的に第1導電型のクラッド層(43)と、活性層(
44)と、第1の第2導電型クランド層(45)と、第
1導電型の電流ブロック層(46)と、第2の第2導電
型クラッド層(47)との各エピタキシャル層が順次積
層形成されてなる。そして、そのメサ突起(42)を形
成するメサ溝(48)内の電流ブロック層(46)が、
メサ突起(42)上にエピタキシャル成長された第1及
び第2の導電型クラッド層(43)及び(45)によっ
て挟まれた活性層(44)の側面にこの活性層(44)
の全厚さにわたって接するようにかつ第1及び第2の第
2導電型クラッド層(45)及び(47)間に挟まれて
配置された構成とする。
As shown in FIG. 1, the present invention has a striped shape (as shown in the paper) in which the main surface (41a) is formed by a (100) crystal plane, and the side surface (42a) is a gently concave curved surface that is convex toward the base side. This compound semiconductor substrate (41) has a mesa protrusion (42) (extending in a perpendicular direction).
1) on the main surface (41a) side having the mesa protrusion (42),
The entire surface includes a cladding layer (43) of the first conductivity type and an active layer (
44), the first second conductivity type cladding layer (45), the first conductivity type current blocking layer (46), and the second second conductivity type cladding layer (47) are sequentially formed. It is formed by laminating. The current blocking layer (46) in the mesa groove (48) forming the mesa protrusion (42) is
This active layer (44) is sandwiched between the first and second conductivity type cladding layers (43) and (45) epitaxially grown on the mesa protrusion (42).
The second conductivity type cladding layer (45) and the second conductivity type cladding layer (47) are sandwiched between the first and second second conductivity type cladding layers (45) and (47) so as to be in contact with each other over the entire thickness thereof.

〔作用〕[Effect]

本発明構成によれば、基体(41)のメサ突起(42)
上に形成された動作領域となる活性層(44)が、第1
導電型のクラッド層(43)と、第1の第2導電型クラ
ッド層(45)によって挟まれ、その横方向が電流ブロ
ック層(46)によって包囲されたBH槽構造される。
According to the configuration of the present invention, the mesa protrusion (42) of the base (41)
An active layer (44) forming an active region is formed on the first
The BH tank structure is sandwiched between a conductive type cladding layer (43) and a first and second conductive type cladding layer (45), and laterally surrounded by a current blocking layer (46).

そして、このメサ突起(42)上の実質的動作領域とな
す活性層(44)の両側は、第1導電型クラッド層(2
)に生じた(111)B結晶面による斜面(4つ)の延
長上で規制されるとともに第1導電型の電流ブロック層
(46)によって規制される。
Both sides of the active layer (44), which constitutes a substantial operating region on this mesa protrusion (42), are covered with a first conductivity type cladding layer (2).
) is regulated by the extension of the slopes (4) due to the (111)B crystal plane, and is regulated by the current blocking layer (46) of the first conductivity type.

そして、本発明によるメサ突起(42)の側面(42a
)をなだらかな凹面とした、すなわち順メサに近い突起
(42)とするときは、電流ブロック層(46)は確実
に平坦な(311)面として形成された。したがって、
メサ突起(42)上のストライプ状の実質的動作領域す
なわち発光部としての活性層(44)を挾んでその両側
にその全厚さにわたって電流ブロック層(46)を確実
に形成することができるので、これによって電流狭搾が
充分になされ、電流は広がらすメサ突起(42)上の活
性層(44)に確実に電流集中を行うことができ、低閾
値電流の半導体レーザーを構成することができる。
The side surface (42a) of the mesa protrusion (42) according to the present invention is
) is a gently concave surface, that is, when the protrusion (42) is close to a normal mesa, the current blocking layer (46) is reliably formed as a flat (311) surface. therefore,
This makes it possible to reliably form the current blocking layer (46) across the entire thickness of the striped active region on the mesa protrusion (42), sandwiching the active layer (44) as a light emitting part. As a result, the current can be sufficiently narrowed and the current can be reliably concentrated in the active layer (44) on the mesa protrusion (42) where the current spreads, making it possible to construct a semiconductor laser with a low threshold current. .

また、この本発明による半導体レーザーにおいても、電
流ブロック層(46)は、第1及び第2の第2導電型ク
ラッド層(45)及び(47)間に形成され自動的に動
作領域すなわち実質的発光部となる活性層(44)の両
側を規制するように形成されるので、連続した結晶成長
の終了後に第3図で説明した選択的エツチング工程が不
要となることから製造工程の簡略化及び信頬性の向上が
はかられる。
Also, in the semiconductor laser according to the present invention, the current blocking layer (46) is formed between the first and second second conductivity type cladding layers (45) and (47) and automatically covers the operating region, that is, the current blocking layer (46). Since it is formed so as to restrict both sides of the active layer (44) which becomes the light emitting part, the selective etching process explained in FIG. 3 after the completion of continuous crystal growth becomes unnecessary, which simplifies the manufacturing process and This will improve trustworthiness.

〔実施例〕〔Example〕

第2図を参照して本発明による半導体レーザの一例を、
その製法の一例と共に説明する。jVGaAs系の■−
■族化合物半導体レーザを得る場合で、先ず第2図に示
すように、例えばn型のGaAs化合物半導体基体(4
1)を設ける。この基体(41)はその−主面(41a
)が(100)結晶面を有して成る。この基体(41)
の主面(41a)上に所要の幅Wをもってストライブ上
のエツチングマスク(51)を選択的に形成する。マス
ク(51)は例えばフォトレジスト膜の塗布、パターン
露光、現像の各処理によって形成し得る。この場合、紙
面に沿う面が(011)面に選ばれ、マスク(51)の
ストライプの延長方向は、この面と直交する方向に選ば
れる。
An example of the semiconductor laser according to the present invention is shown in FIG.
This will be explained along with an example of its manufacturing method. jVGaAs system ■-
When obtaining a group (2) compound semiconductor laser, first, as shown in FIG.
1) will be provided. This base (41) has its main surface (41a
) has a (100) crystal plane. This base (41)
An etching mask (51) on a stripe is selectively formed with a required width W on the main surface (41a) of the substrate. The mask (51) can be formed, for example, by coating a photoresist film, pattern exposure, and development. In this case, the plane along the plane of the paper is selected as the (011) plane, and the extension direction of the stripes of the mask (51) is selected to be perpendicular to this plane.

次に、基体(41)に対し、その面(41a)側から例
えば硫酸系エツチング液の1lzsO4とH,0□とH
2Oが3;1:1の割合で混合されたエツチング液によ
る結晶学的エツチングを行う。このようにすると、マス
ク(51)によって覆われない部分からエツチングが進
行し、第2図Bに示すようにメサ溝(48)が形成され
て両側面(42a)がなだらかな湾曲凹面とされた順メ
サに近いストライプ状のメサ突起(42)が生ずる。次
に第2図Cに示すようにエツチングマスク(51)を除
去し、基体(41)の凹凸面上に、MOCVD法によっ
て図示いないがn型のバッファ層を必要に応じて形成し
、次いでn型A7 XGa I −XASの第1導電型
クラッド層(43)をエピタキシャル成長する。
Next, from the surface (41a) side of the substrate (41), for example, a sulfuric acid-based etching solution is applied such as 1lzsO4 and H, 0□ and H.
Crystallographic etching is performed using an etching solution containing 2O mixed in a ratio of 3:1:1. In this way, etching progresses from the part not covered by the mask (51), and as shown in FIG. 2B, mesa grooves (48) are formed, and both side surfaces (42a) are made into gently curved concave surfaces. A striped mesa protrusion (42) close to a normal mesa is generated. Next, as shown in FIG. 2C, the etching mask (51) is removed, and an n-type buffer layer (not shown) is formed as necessary on the uneven surface of the base (41) by MOCVD. A first conductivity type cladding layer (43) of type A7 XGa I -XAS is epitaxially grown.

この場合、エピタキシャル成長が進行すると、メサ突起
(42)の上面では(100)面に対しての角度θが約
55度をなす(111)B結晶面より成る斜面(49)
が両側に自然発生的に生じて来る。そして、このような
(111)B面による斜面(49)が存在している状態
でn型クラッド層(43)のエピタキシャル成長を停止
する。続いて連続MOCVDによって、メサ突起(42
)上の断面台形をなすn型クラッド層(43)上を含ん
でアンドープのA7vGa、−VAsよりなる活性層(
44)をエピタキシャル成長する。
In this case, as the epitaxial growth progresses, the upper surface of the mesa protrusion (42) forms a slope (49) consisting of a (111)B crystal plane with an angle θ of approximately 55 degrees with respect to the (100) plane.
occurs spontaneously on both sides. Then, the epitaxial growth of the n-type cladding layer (43) is stopped in a state where the slope (49) due to the (111)B plane exists. Subsequently, mesa protrusions (42
) includes an n-type cladding layer (43) with a trapezoidal cross section on the active layer (
44) is epitaxially grown.

この場合、斜面(49)の(111)B結晶面にはMO
CVDによるエピタキシャル成長層が生じにくいので、
活性層(44)はこの斜面(49)上には実質的に殆ど
成長せずに、メサ突起(42)上とその両側のメサ溝(
48)の底面にのみ選択的に互に分断して形成すること
ができる。
In this case, the (111)B crystal plane of the slope (49) has MO
Since epitaxial growth layers by CVD are difficult to form,
The active layer (44) does not substantially grow on this slope (49), but grows on the mesa protrusion (42) and the mesa grooves (42) on both sides thereof.
48) can be selectively separated from each other and formed only on the bottom surface.

次に、基体(41)上に第1のp型/uxGaI−Js
の第1の第2導電型クラッド層(45)をMOCVDに
よってエピタキシャル成長する。この場合、第2図りに
示すように、n型クラッド層(45)の成長が進行して
メサ突起(42)上においてその両側の斜面(49)が
交叉するような位置までn型クラッド層(45)を成長
させ、一方、メサ溝(48)上においてメサ突起(12
)上のn型クラッド層(43)の斜面(49)の中間位
置まで299971層(45)を成長させる。
Next, a first p-type/uxGaI-Js layer is placed on the substrate (41).
A first cladding layer (45) of the second conductivity type is epitaxially grown by MOCVD. In this case, as shown in the second diagram, the growth of the n-type cladding layer (45) progresses until the n-type cladding layer (45) reaches a position where the slopes (49) on both sides intersect on the mesa protrusion (42). 45), while mesa protrusions (12) are grown on the mesa grooves (48).
299971 layer (45) is grown to the middle position of the slope (49) of the n-type cladding layer (43) on ).

次に、第2図Eに示すように例えばn型クラッド層(4
3)と同じ組成のn型AZxGa+−xAsよりなる電
流ブロック層(46)をMOCVDによってエピタキシ
ャに膜厚制御して成長する。また、電流ブロック層(4
6)はメサ突起(42)上のn型クラッド層(45)と
メサ溝(48)上の第1の第2導電型(P型)クラッド
層 (45)間を分離するように形成される。
Next, as shown in FIG. 2E, for example, an n-type cladding layer (4
A current blocking layer (46) made of n-type AZxGa+-xAs having the same composition as in 3) is grown epitaxially with controlled film thickness by MOCVD. In addition, the current blocking layer (4
6) is formed to separate the n-type cladding layer (45) on the mesa protrusion (42) and the first second conductivity type (P-type) cladding layer (45) on the mesa groove (48). .

次に、第2図Fに示すように第1の第2導電型(p型)
クラッド層(45)と同じ組成の第2の第2導電型(p
型) tdxGa+−xAsクラッド層(47)及び第
2導電型(p型) GaAsよりなる高不純物濃度のキ
ャップ層(50)を、順次MOCVDによってエピタキ
シャル成長する。この場合、第2のn型クラッド層(4
7)は、初期では斜面(49)において成長しないが成
長の進行により斜面(49)とのつき合せ部に(111
)B面以外の結晶面が生じてくると斜面(49)上を含
んで前面に成長される。従って、この第2のn型クラッ
ド層(47)上のキャップ層(50)も全面的に成長さ
れる。
Next, as shown in FIG. 2F, the first second conductivity type (p type)
A second conductivity type (p) having the same composition as the cladding layer (45).
A tdxGa+-xAs cladding layer (47) and a highly doped cap layer (50) made of second conductivity type (p-type) GaAs are sequentially epitaxially grown by MOCVD. In this case, the second n-type cladding layer (4
7) does not grow on the slope (49) in the initial stage, but as the growth progresses, it grows (111) at the part where it meets the slope (49).
) When crystal planes other than the B-plane are generated, they are grown on the front surface including the slope (49). Therefore, the cap layer (50) on this second n-type cladding layer (47) is also grown entirely.

次に、第1図に示すようにキャップ層(50)上に第1
の電極(51)を、また基体(41)の裏面に第2の電
極(52)を夫々オーミックに被着して本発明による半
導体レーザを得る。
Next, as shown in FIG.
A semiconductor laser according to the present invention is obtained by ohmically depositing the electrode (51) and the second electrode (52) on the back surface of the base (41).

ここに、各層(43) 、 (44) 、 (45) 
、 (46) 、 (47) 、 (50)は一連のM
OCVDによってその供給する原料ガスを切り換えるこ
とによって1作業すなわち1回の結晶成長で形成し得る
Here, each layer (43), (44), (45)
, (46), (47), (50) are a series of M
By changing the raw material gas supplied by OCVD, it can be formed in one operation, that is, in one crystal growth.

またn型クラッド層(43)、第1のn型クラッド層(
45)、n型電流ブロック層(46)及び第2のPクラ
ッド層(47)の組成AJxGa+−*Asと、活性層
(44)の組成A7yGa+イAsとはX>Yに選ばれ
る。
Also, an n-type cladding layer (43), a first n-type cladding layer (
45), the composition AJxGa+-*As of the n-type current blocking layer (46) and the second P cladding layer (47) and the composition A7yGa+-As of the active layer (44) are selected such that X>Y.

尚、必要に応じて、活性層(44)に接して光導波層を
連続MOCVDにより形成することもできる。
Note that, if necessary, an optical waveguide layer can be formed in contact with the active layer (44) by continuous MOCVD.

また、各層の導電型は、図示とは反対の導電型とするこ
ともできる。
Further, the conductivity type of each layer may be the opposite conductivity type from that illustrated.

(発明の効果〕 上述の本発明によれば、動作領域すなわち発光部となる
メサ突起(42)上の活性層(44)が、第1導電型ク
ラッド層(43)と、第1の第2導電型クラッド層(4
5)と電流ブロックli (46)によって包み込まれ
た811型の屈折率ガイド型の構成とされ、特に電流ブ
ロック層(46)がメサ突起(42)の動作領域となる
活性層(44)の両側に接して形成されるために電流狭
搾がより強く作用するものであり、またこの電流ブロッ
ク層(46)は確実に(311)面の平坦面として形成
されることによって、これをそのメサ突起(42)上の
動作領域となる活性層(44)の両側の全厚さにわたっ
て確実に配置することができることによって、確実に電
流ブロックすなわち電流狭搾を行うことができることか
ら安定した特性の低闇値電流半導体レーザーを確実に得
ることができる。
(Effects of the Invention) According to the above-described present invention, the active layer (44) on the mesa protrusion (42), which becomes the operating region, that is, the light emitting part, has the first conductivity type cladding layer (43) and the first second conductivity type cladding layer (43). Conductive cladding layer (4
5) and an 811-type refractive index guide structure surrounded by current block li (46), in particular, the current block layer (46) covers both sides of the active layer (44), which is the active region of the mesa protrusion (42). Since the current blocking layer (46) is formed in contact with the mesa protrusion, the current confinement acts more strongly. (42) Since it can be reliably arranged over the entire thickness of both sides of the active layer (44), which is the active region above, it is possible to reliably perform current blocking, that is, current narrowing, resulting in stable characteristics. A value current semiconductor laser can be obtained reliably.

また、本発明においても1度の連続エピタキシャル成長
でその製造が可能で、更にまたそのエピタキシセル成長
後のエツチング工程を省略し得ることから均一で安定に
優れた信頼性の高い低閾値電流半導体レーザーを容易に
再現性よく製造することができる。
In addition, in the present invention, it is possible to manufacture the semiconductor laser by one continuous epitaxial growth, and furthermore, the etching process after the epitaxial cell growth can be omitted. Therefore, it is possible to produce a uniform, stable, and highly reliable low threshold current semiconductor laser. It can be easily manufactured with good reproducibility.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明による半導体レーザーの一例を示す断面
図、第2図はその製造工程図、第3図は従来の半導体レ
ーザーの例を示す断面図、第4図は比較例の半導体レー
ザーの断面図、第5図は比較例の要部の斜視図である。 (41)は化合物半導体基体、(43)は第1導電型の
クラッド層、(44)は活性層、(45)は第1の第2
導電型クラッド層、(46)は電流ブロック層、(47
)は第2の第2導電型クラッド層、(50)はキャップ
層、(51)及び(52)は第1及び第2の電極である
。 41 ・基体 41α 支1 42・・・メサ窄む 42a・・ イ1噌1シ 43・・・ 纂1傳1【!クラヮに1 44・・ ツ性1 Δ5・・・1鵡町導t!り5グに層 46・・ フ・ロー、り1 AT−v−2c v!2 ’419 〒77・+トー4
48・ ノ?;鼻 49・・斜面 50・・’mgw’ 91 51・・・1〜1の1!子と 52・・貞2のt楡
FIG. 1 is a sectional view showing an example of a semiconductor laser according to the present invention, FIG. 2 is a manufacturing process diagram thereof, FIG. 3 is a sectional view showing an example of a conventional semiconductor laser, and FIG. 4 is a sectional view of a semiconductor laser as a comparative example. The sectional view and FIG. 5 are perspective views of main parts of a comparative example. (41) is a compound semiconductor substrate, (43) is a cladding layer of the first conductivity type, (44) is an active layer, and (45) is a first conductivity type cladding layer.
Conductive cladding layer, (46) is current blocking layer, (47
) is a second second conductivity type cladding layer, (50) is a cap layer, and (51) and (52) are first and second electrodes. 41 ・Base 41α Support 1 42... Mesa narrows 42a... I1 1 shi 43... 纂1傳1 [! Kura ni 1 44... Tsu sex 1 Δ5... 1 Umachi guide t! Layer 46 on ri5g... flow, ri1 AT-v-2c v! 2 '419 〒77・+To 4
48. No? ; Nose 49...Slope 50...'mgw' 91 51...1 to 1! Child and 52... Tei 2's T-el

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (100)結晶面による主面に側面が基部側に向かって
凸のなだらかな凹曲湾曲面とされたメサ突起を有する化
合物半導体基体上に、 該化合物半導体基体の上記メサ突起を有する主面に、第
1導電型のクラッド層と、活性層と、第1の第2導電型
クラッド層と、第1導電型の電流ブロック層と、第2の
第2導電型クラッド層との各エピタキシャル層が順次積
層形成されてなり、上記メサ突起を形成するメサ溝内の
上記電流ブロック層が、上記メサ突起上にエピタキシャ
ル成長された活性層の側面に該活性層の全厚さにわたっ
て接するようにかつ第1及び第2の第2導電型クラッド
層間に挟まれてなることを特徴とする半導体レーザー。
[Scope of Claims] (100) On a compound semiconductor substrate having a mesa protrusion whose principal surface is a crystal plane and whose side surfaces are gently concavely curved surfaces convex toward the base side, the mesa of the compound semiconductor substrate is provided. A cladding layer of a first conductivity type, an active layer, a first cladding layer of a second conductivity type, a current blocking layer of a first conductivity type, and a second cladding layer of a second conductivity type on a main surface having a protrusion. The current blocking layer in the mesa groove forming the mesa protrusion is formed on the side surface of the active layer epitaxially grown on the mesa protrusion over the entire thickness of the active layer. A semiconductor laser characterized by being sandwiched between first and second cladding layers of a second conductivity type so as to be in contact with each other.
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