JPH0243791A - 埋め込み型半導体レーザ素子 - Google Patents

埋め込み型半導体レーザ素子

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JPH0243791A
JPH0243791A JP19491688A JP19491688A JPH0243791A JP H0243791 A JPH0243791 A JP H0243791A JP 19491688 A JP19491688 A JP 19491688A JP 19491688 A JP19491688 A JP 19491688A JP H0243791 A JPH0243791 A JP H0243791A
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JP
Japan
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layer
mesa
etching
semiconductor laser
cladding layer
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Application number
JP19491688A
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English (en)
Inventor
Yasumasa Watanabe
泰正 渡辺
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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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〕 本発明は埋め込み凰構造を有する半導体レーザ素子に関
する。
〔従来の技術〕
ダブルへテロ接合型半導体レーザ素子は慣モード発振を
安定させ高田力とするために、第3図に示すような埋め
込み型)構造を右するものが知られている。第3図は素
子正面からみた模式断面図であり、絹3図(こおいてこ
の素子は、例えばn型GaAs 731の上に膜厚1〜
2μmのn型GaAsバッファ層2.膜厚l〜2μmの
【]型A(J 04(3a O,6As第1クラッド/
fi3.膜厚0. l 〜0.21rmのnまたはp型
(′TX]As ?u性! 4 、1%厚1〜2μmの
p型A6g、4(Jao、6AS第2クラッド層5およ
び膜厚1μmのp型GaAsキャップ層6がこの順に積
層形成されているが、第2クラッド層5とキャップ層6
からなるストライプ状メサ部を有し、このメサ部のレー
ザ光進行方向と平行な両側面にn型Qa A s埋め込
み層7を備えた構造となっている。8はp側電極、9は
n側電極である。このような構造をもつ半導体レーザ素
子は第2クラッド層5の薄い部分でしみ出した光が埋め
込み層7で吸収されるために5μm程度の比較的広いス
トライプ幅で単一モードの発撮が可能となる。
この半導体レーザ素子は通常次のようにして製造される
。第4図はその主な工程順を示したものであり、第3図
と共通部分は同一符号を用いである、まず基板1上に、
液相エピタキシアル成長法を用いてバッフ7層2.第1
クラッド層3.活性層4.第2クラッド層5.キャップ
層6を順次形成する〔第4図(a)〕。次に通常のフォ
トブ【Iセスによりメサを形成する部分のエツチングマ
スクとして5i02膜10を形成する〔第4図(b)〕
。次にSiO2’It’ taをマスクとしてウェット
エツチングにより1表面から第2クラッド層5が約0,
5μm の厚さになるまでエツチング除去し、第2クラ
ッドIf15.キャップ層6,5i02膜10を含むス
トライプ状メサを形成する〔第4図(C)〕。次いで再
び液相エピタキシアル成長法を用いてメサ部の両側面に
埋め込み層7を、成長させた後、5i02膜lOをエツ
チング除去する〔第4図;d)〕。この後は通常のレー
ザダイオードのプロセスをこしたがい、上下両電極8.
9を設けることにより、第3図に丞した?g遺の半導体
レーザ素子を得ることができる。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、以上のような構造を有する半導体レーザ
素子は次のような問題がある。すなわち、レーナ発奈す
るための最小電流(しきい値電流)はWJ2クラッド層
5の薄い部分の厚さjこよって大きく変化することであ
る。この第2クラッド層5の形状は第4図(C)の過程
で形成されるが、このとき前述のように第2クラッド層
5の薄い部分が0.5μmlこなるようにウェットエツ
チングが行なわれる。しかし、ウェットエツチングはエ
ツテング液を一定状態に保つための特理かむつかしく1
例えはエッチツク後の厚さがO15pmの設定に対して
±0.3pmの誤差を生ずる。このため素子のしきい値
゛電流は30〜120 mAの範囲にわたって大きく変
動し% 0.7μmを超えたときはレーザ発憑は高次モ
ードに移行し、元学的特性は悪化し、その結果素子の製
造歩留りも低下するようになる。
本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目
的はとくに第2クラッド層の寸法粘度が高く、特性良好
な埋め込み型半導体レーザ索子を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題を解決するため4こ1本発明の埋め込み型半導
体レーザ素子は5半尋4.+基板上に11p欠形成した
バッファ層、紀1クラッド層、活注力、婦2クラッド層
およびキーJ71j聾を有する積層体を選択エツチング
して形成した紀2クラッド層とキャップ層からなるスト
ライプ状メサの両側面に埋め込み1嗜を備え、第2クフ
ツド層内のストライプ状メサの底部に、メサ形g時のす
aj曽不の選択エツチングの進行を1′?口止するエツ
チング停止層を介在させた悶遺としたものである。
〔作用〕
不発明の半導体レーザぶ子を1第1図に示したようにス
トライプ状メサ形状をもつ第2クラッド層5のメサ底部
すfSわち5aと5bの間に第2クラッド1v45とは
組成の異flるエツチング停止Janが介在するように
構成してあり、このエツチング停止1@は第2図の主な
製造工程図に示したごとく埋め込み届7を設けるための
選択エツチングに対して。
第2クラッド層互の薄い部分5a)5−所足の厚さでエ
ツチングの進行を停止させる作用をもち、素子構造上は
エツチング停止層11として第2クラッド層5内に残さ
れたものである。したがってこのエツチング停止!@1
1を第2クラッド層5内に介在させることによって第2
クラッド層5の薄い部分5aの厚さ寸法を設定値に対し
て極めて高精度に制御することができるっ 〔実施例〕 以下本発明を実施例に基づき説明する。
第1図は本発明の埋め込み型半導体レーザ素子の正面か
らみた模式断面図であり、基本的な構造は第3図に示し
たものとほとんど同じであるから。
第3図と共通の部分は同じ符号で表わしであるっただ第
1図が第3図と異γjる所は両図の比較から明らかなよ
うに、第1図では5a、5bで表わした第2クラッド層
5のメサ、底部すなわち5aと5bの間にエツチング停
止層11を介在させていることである。このように本発
明の半導体レーザ素子はストライプ状メサを有する第2
クラッド層5の甲lこエツチング停止層11が挾み込ま
れている点に竹徴をもつものである。
次に本発明の半導体レーザ素子を製造する方法について
述べる。第2図はその主な製造工程図を示したものであ
り、第2図の場合も素子を構成する各層に同一符号を用
い、また第3図と共通な各層の組成、膜厚は同じにしで
ある。
第2図においてまずn  C3aAS基板1上にMOC
VD法を用いてn−GaAsバッファ層2 # n−A
J3Q、4GaQ、@kS第1クラッド層3+  nま
たはp −Ga A s活性層4゜膜厚0.3 pm 
O) p =AJl?o、4Ga 0.6AS 第2ク
ラッド層5a+膜厚0.05 pm (1) p−J’
5−13o、s Ga o、7 As x yチング停
止層11、膜厚1.5pmのI) A−eo4Gao、
6As第2クラッド層5b%よびp−(jaAsキャッ
プ層6をこの順番こエピタキシアル成長させる。ここで
は5aと5bを合わせて第2クラッド層5として表わし
ているが。
これは第3図、第4図の第2クラッド層5に対応するも
のである〔第2図(a)〕。
次にキャップ層6の上にS ioz膜lOを付着させ通
常のフォトリソグラフィにより8μIn l−のストラ
イプ状エツチングマスクを形成する〔第2図(b)〕。
次にS i02膜10で保護されていない部分をNH4
OH:H2O2:HzOの1 : 2 : 250溶液
を用いて表面からエツチングし、第2クラッド層5bが
0.4μmの厚さになるまで除去する。このとき、とく
にこのエツチングによる寸法精度を考慮する必要はなく
単に第2クラッドN5bの厚さが0.4pmに近い任意
の位置でエツチングを停止すればよい〔第2図(C)〕
。続いてK I : I2 : HzOの2 : 1 
: 300  浴液を用いて第2クラッド層5bをスト
ライプ幅を残して全てエツチング除去する。このエツチ
ング版はん% (ia (−xAsのM組成比に対して
選択性をもっており%に−13*、+ Ga o、7 
A Sの組成をもつエツチング停止層11でエツチング
を停止することができる〔第2図(d)〕。さらにこの
エツチング停止層11ヲストライプ幅を残して除去する
ことlこより、所定の厚さを保持した第2クラッド7m
5aと、その上のメサ底部にエツチング停止層11の介
在した第2クラ7ド層5bとからなる第2クラッド層5
か形成される〔第2図(el ] o次いで貴びMOC
VD法を用いて、ストライプ状メサ部の両側に埋め込み
層7をエピタキシアル成長させ、その後S ioz膜1
0を除去した状態が第2図(f)である。最後にp側電
極8゜n 1IJll電啄9を設けることにより、第1
図の構造を有する埋め込み型半導体レーザ素子を得るこ
とができるっ 以上の製造過程かられかるように本発明の半導体レーザ
素子に言まれるエツチング停止層11は第2クラッド層
5の薄い部分5aを嶋精度に形成するためのものである
。このエツチング停止層11の厚さは5fJnmを超え
ると素子の)’FP (Far Fiat4・す Fatten )特喫が双峰性となり元学時註が悪化し
また加nm以下ではエツチングの選択性が悪(なり、エ
ツチングを停止させる役割を来たせすくする。したがり
てエツチング停止層11の厚さを設定する範囲は加〜5
0nmである。
以上/Jようをこして得られた本発明の半導体レーザ素
子についてレーザ光を発儀させしきい値[流を測足した
所、しきい値電流は40 mAか安定な状態で得られ1
元出力20 mWで15QmAまで単一モード発掘が可
能であった。また電気的特性およびし一ザスポット廿イ
ズf、+1’どの光学内時1にすぐれた素子の歩留りは
+50%以上ζこ達したつ〔発明の効果〕 従来埋め込み型半導体レーザ素子は主電流通路を形成す
るメサエッチングの際に第2クラッド層の厚さが設定値
iこ比べて誤差が大きくなり、特性。
歩留りともに満足するものが得られなかったのに対し、
本発明では実施例で述べたごとく、メサエツチングの進
行を停止する薄い層を設け、このエツチング停止層が第
2クラッド層内のメサ底部に残るように素子を構成した
ため、$2クラッド層の厚さを所望の値に高精度に定め
ることが可能となり、第2クラッド層の厚さの制御のみ
で素子のしきい値電流を低い値ζこ安定させ、横モード
発憑制御ができるようになり、製造歩留りも高められた
ものであるう
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の埋め込み型半導体レーザ素子の模式断
面図、第2図はその主7.i′製造工程図、第3図は通
常の埋め込み型半導体レーザ素子の模式断面図、第4図
はその主な製造工程図である。 1・・・基板、2・・・バッファ層、3・・・第1クラ
ッド層、4・・・活性層、5,5.5a、5b・・・第
2クラッド層% 6・・・キャップ層、7・・・埋め込
み層、8,9・・・電極、10・・・5i02膜、11
・・・エツチング停止層。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1)半導体基板の一主面上に順次堆積したバッファ層、
    第1クラッド層、活性層、第2クラッド層およびキャッ
    プ層を有する積層体を選択エッチングして形成した前記
    第2クラッド層と前記キャップ層からなるストライプ状
    メサのレーザ光進行方向と平行な両側面に埋め込み層を
    備えた半導体レーザ素子であって、前記第2クラッド層
    内の前記ストライプ状メサ底部に、メサ形成時の前記積
    層体の選択エッチングの進行を阻止するエッチング停止
    層を介在させてなることを特徴とする埋め込み型半導体
    レーザ素子。
JP19491688A 1988-08-04 1988-08-04 埋め込み型半導体レーザ素子 Pending JPH0243791A (ja)

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Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0477013A2 (en) * 1990-09-20 1992-03-25 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method of producing a semiconductor laser
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