JPH03209893A - 半導体レーザおよびその製造方法 - Google Patents
半導体レーザおよびその製造方法Info
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- JPH03209893A JPH03209893A JP485390A JP485390A JPH03209893A JP H03209893 A JPH03209893 A JP H03209893A JP 485390 A JP485390 A JP 485390A JP 485390 A JP485390 A JP 485390A JP H03209893 A JPH03209893 A JP H03209893A
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- Semiconductor Lasers (AREA)
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〕
この発明は、情報の光通信あるいは光消去・記録・再生
などに用いることのできるAlGa1nP系あるいはA
lGaAs系等の可視光半導体し−ザに係わり、特に2
回以上の結晶成長工程を必要とする横モード制御型の半
導体レーザおよびその製造方法に関するものである。
などに用いることのできるAlGa1nP系あるいはA
lGaAs系等の可視光半導体し−ザに係わり、特に2
回以上の結晶成長工程を必要とする横モード制御型の半
導体レーザおよびその製造方法に関するものである。
レーザプリンタ、光ディスク等の情報処理装置用光源と
して、A/!Ga InP系等の横モード制御型可視光
半導体レーザが要望されている。
して、A/!Ga InP系等の横モード制御型可視光
半導体レーザが要望されている。
従来の横モード制御型の半導体レーザは、例えば第3図
に示すような構造である。すなわち、この半導体レーザ
は、第1の結晶成長でn−GaAs基板11上に、n
Alo、3Gao、2 I no、sPツク5フ層1
2+ Gao、51 no、s P活性層13、 p
Al1o、3Gao、2’ I no、s Pクラ
ッド層14およびp−GaAsキャップ層17を順次積
層する。つぎに、5iOzマスク(図示せず)を用いて
、<110>方向のメサストライプを形成し、この後第
2の結晶成長を行うことでメサストライプの側面に選択
的にn−GaAs電流狭窄層18を埋め込んでいる。さ
らに、マスクとして用いた5iOzを除去した後、全面
にp−GaASコンタクト層19全19させ、p側電極
20およびn側電極21を形成する。
に示すような構造である。すなわち、この半導体レーザ
は、第1の結晶成長でn−GaAs基板11上に、n
Alo、3Gao、2 I no、sPツク5フ層1
2+ Gao、51 no、s P活性層13、 p
Al1o、3Gao、2’ I no、s Pクラ
ッド層14およびp−GaAsキャップ層17を順次積
層する。つぎに、5iOzマスク(図示せず)を用いて
、<110>方向のメサストライプを形成し、この後第
2の結晶成長を行うことでメサストライプの側面に選択
的にn−GaAs電流狭窄層18を埋め込んでいる。さ
らに、マスクとして用いた5iOzを除去した後、全面
にp−GaASコンタクト層19全19させ、p側電極
20およびn側電極21を形成する。
以上のような半導体レーザの構造は3回のMOVPE法
(有機金属気相成長法)による結晶成長工程により形成
される。
(有機金属気相成長法)による結晶成長工程により形成
される。
しかしながら、この半導体レーザの構造においては、屈
折率差を決めるための要素であるcaO,5Ino、s
P活性層13とn−GaAs電流狭窄層18の距離がメ
サストライプ形成時のエツチング制御で決まるため、G
ao、5 1no、5p活性層13とn−GaAs電流
狭窄層18の距離の再現性が悪い。
折率差を決めるための要素であるcaO,5Ino、s
P活性層13とn−GaAs電流狭窄層18の距離がメ
サストライプ形成時のエツチング制御で決まるため、G
ao、5 1no、5p活性層13とn−GaAs電流
狭窄層18の距離の再現性が悪い。
また、このような構造を有する半導体レーザを作るには
、第1の結晶成長の後、メサストライプ形成のために活
性なApを含む層(p A7!o、:+Gao、21
no、s pクラッド層14)が露出してしまう。し
たがって、その層の表面に酸化膜が形成され、第2の結
晶成長で積層されたn−GaAs電流狭窄層18は良好
な成長が望めない。
、第1の結晶成長の後、メサストライプ形成のために活
性なApを含む層(p A7!o、:+Gao、21
no、s pクラッド層14)が露出してしまう。し
たがって、その層の表面に酸化膜が形成され、第2の結
晶成長で積層されたn−GaAs電流狭窄層18は良好
な成長が望めない。
さらに、n−GaAs電流狭窄層18を成長させる前の
状態においては、P化合物であるp−A11o、3Ga
o、21 no、5 Pクラッド層14と、AS化合物
であるp−GaAsキャップ層17とが露出しているの
で、その表面を保護するには、ASとPの蒸発を抑制し
なければならない。そのために、AsおよびPの原料を
n−GaAs基板11上に同時に供給する必要がある。
状態においては、P化合物であるp−A11o、3Ga
o、21 no、5 Pクラッド層14と、AS化合物
であるp−GaAsキャップ層17とが露出しているの
で、その表面を保護するには、ASとPの蒸発を抑制し
なければならない。そのために、AsおよびPの原料を
n−GaAs基板11上に同時に供給する必要がある。
しかしながら、P雰囲気中にGaAsを、またはAs雰
囲気中にAj!Ga InPをさらした後、その上に積
層された層(n−GaAs電流狭窄層18)は良好な成
長が望めない。
囲気中にAj!Ga InPをさらした後、その上に積
層された層(n−GaAs電流狭窄層18)は良好な成
長が望めない。
以上の問題から半導体レーザの素子特性、すなわち安定
した横モード制御のレーザ発振を長時間にわたって安定
に得ることができず、半導体レーザの信頼性が十分でな
かった。
した横モード制御のレーザ発振を長時間にわたって安定
に得ることができず、半導体レーザの信頼性が十分でな
かった。
この発明の第1の目的は、安定した横モード制御のレー
ザ発振を長時間にわたって安定に得ることができる半導
体レーザを提供することであり、また第2の目的は、上
記の半導体レーザを再現性よく製造することができる半
導体レーザの製造方法を提供することがである。
ザ発振を長時間にわたって安定に得ることができる半導
体レーザを提供することであり、また第2の目的は、上
記の半導体レーザを再現性よく製造することができる半
導体レーザの製造方法を提供することがである。
上記課題を解決するために、この発明では、エツチング
制御より精度の良い結晶成長による膜厚制御を巧みに利
用して半導体レーザにおける電流・光閉じ込め構造を形
成するものである。
制御より精度の良い結晶成長による膜厚制御を巧みに利
用して半導体レーザにおける電流・光閉じ込め構造を形
成するものである。
つまり、この発明の半導体レーザは、第一導電型化合物
半導体基板上に活性層を第1および第2のクラッド層で
挟んでなるダブルへテロ構造を有する半導体レーザにお
いて、 前記第一導電型化合物半導体基板と反対側のクラッド層
上に第二導電型バッファ層を積層し、この第二導電型バ
ッファ層上にストライプ状の部分を残して選択的に第一
導電型電流狭窄層を形成し、少なくとも前記第二導電型
バッファ層のストライプ状の露呈部分に第二導電型の第
3のクラッド層を形成したことを特徴とする。
半導体基板上に活性層を第1および第2のクラッド層で
挟んでなるダブルへテロ構造を有する半導体レーザにお
いて、 前記第一導電型化合物半導体基板と反対側のクラッド層
上に第二導電型バッファ層を積層し、この第二導電型バ
ッファ層上にストライプ状の部分を残して選択的に第一
導電型電流狭窄層を形成し、少なくとも前記第二導電型
バッファ層のストライプ状の露呈部分に第二導電型の第
3のクラッド層を形成したことを特徴とする。
この場合、第一導電型化合物半導体基板としては例えば
第一導電型GaAs基板が用いられ、活性層としては(
A Ilx G a l−X ) o、s I no
、s P層が用いられ、第1および第2のクラッド層と
しては、(A j!y G a I−1) o、s
I no、s P層が用いられる。また、第二導電型バ
ッファ層としては第二導電型Aρ、・Ga、、・As層
が用いられ、第一導電型電流狭窄層としては第一導電型
Ar4・Ga I−y・As層が用いられ、第3のクラ
ッド層としては第二導電型/l、・G a 、−、・A
sクラッド層が用いられる。
第一導電型GaAs基板が用いられ、活性層としては(
A Ilx G a l−X ) o、s I no
、s P層が用いられ、第1および第2のクラッド層と
しては、(A j!y G a I−1) o、s
I no、s P層が用いられる。また、第二導電型バ
ッファ層としては第二導電型Aρ、・Ga、、・As層
が用いられ、第一導電型電流狭窄層としては第一導電型
Ar4・Ga I−y・As層が用いられ、第3のクラ
ッド層としては第二導電型/l、・G a 、−、・A
sクラッド層が用いられる。
ただし、
0≦x<y≦1
0≦X ≦1
0≦y ≦1
0≦2゛≦1
である。
また、この発明の半導体レーザの製造方法は、第一導電
型化合物半導体基板上に活性層を第1および第2のクラ
ッド層で挟んでなるダブルへテロ構造と第二導電型バッ
ファ層および半導体保護層を順次形成する第1の結晶成
長工程と、前記半導体保護層上にストライプ状の誘電体
膜を形成する工程と、 所定温度において、前記半導体保護層の露出部を選択的
に昇華させて前記第二導電型バッファ層を露出させる工
程と、 引き続き前記第二導電型バッファ層の露出部分に選択的
に第一導電型電流狭窄層を形成する第2の結晶成長工程
と、 前記誘電体膜を除去し、ストライプ状の前記半導体保護
層を露出させる工程と、 再び所定温度において、前記半導体保護層のストライプ
状露出部を昇華させて前記第二導電型バッファ層を露出
させる工程と、 引き続き少なくとも前記第二導電型バッファ層の露出部
分に第二導電型の第3のクラッド層を形成する第3の結
晶成長工程とを含む。
型化合物半導体基板上に活性層を第1および第2のクラ
ッド層で挟んでなるダブルへテロ構造と第二導電型バッ
ファ層および半導体保護層を順次形成する第1の結晶成
長工程と、前記半導体保護層上にストライプ状の誘電体
膜を形成する工程と、 所定温度において、前記半導体保護層の露出部を選択的
に昇華させて前記第二導電型バッファ層を露出させる工
程と、 引き続き前記第二導電型バッファ層の露出部分に選択的
に第一導電型電流狭窄層を形成する第2の結晶成長工程
と、 前記誘電体膜を除去し、ストライプ状の前記半導体保護
層を露出させる工程と、 再び所定温度において、前記半導体保護層のストライプ
状露出部を昇華させて前記第二導電型バッファ層を露出
させる工程と、 引き続き少なくとも前記第二導電型バッファ層の露出部
分に第二導電型の第3のクラッド層を形成する第3の結
晶成長工程とを含む。
この場合、半導体保護層としてはInP層またはGal
nP層が用いられる。その他の材料については上記した
通りである。
nP層が用いられる。その他の材料については上記した
通りである。
また、結晶成長は、MOVPE法またはMBE法(分子
線エピタキシャル成長法)等を用いて行われる。
線エピタキシャル成長法)等を用いて行われる。
さらに、半導体保護層を昇華させる温度は、第二導電型
バッファ層の結晶性が変化しない温度に設定される。言
い換えれば、半導体保護層としては、第二導電型バッフ
ァ層の結晶性が変化しない温度で昇華する材料が選定さ
れる。
バッファ層の結晶性が変化しない温度に設定される。言
い換えれば、半導体保護層としては、第二導電型バッフ
ァ層の結晶性が変化しない温度で昇華する材料が選定さ
れる。
この発明の作用は以下のように説明できる。つまり、こ
の発明の半導体レーザでは、電流・光閉じ込め構造は従
来構造と原理的には同じであり、第二導電型バッファ層
の上に形成した第一導電型電流狭窄層と少なくとも第二
導電型バッファ層の露呈部分に形成した第二導電型の第
3のクラッド層とにより、横モード制御機構が作られ、
安定した横モード制御のレーザ発振を長時間にわたって
安定して得ることができる。
の発明の半導体レーザでは、電流・光閉じ込め構造は従
来構造と原理的には同じであり、第二導電型バッファ層
の上に形成した第一導電型電流狭窄層と少なくとも第二
導電型バッファ層の露呈部分に形成した第二導電型の第
3のクラッド層とにより、横モード制御機構が作られ、
安定した横モード制御のレーザ発振を長時間にわたって
安定して得ることができる。
また、この発明の半導体レーザの製造方法では、ダブル
へテロ構造の第一導電型化合物半導体基板と反対側のク
ラッド層の上に第二導電型バッファ層を形成し、その上
にストライプ状の部分を残して選択的に第一導電型電流
狭窄層を形成し、少なくとも前記第二導電型バッファ層
のストライプ状の露呈部分に第二導電型の第3のクラッ
ド層を形成するので、屈折率差を決める要素である活性
層と第一導電型電流狭窄層の距離は、工・シチング制御
に比べより精度の高い結晶成長の膜厚制御により決まる
ことになり、上記の距離の再現性は良い。
へテロ構造の第一導電型化合物半導体基板と反対側のク
ラッド層の上に第二導電型バッファ層を形成し、その上
にストライプ状の部分を残して選択的に第一導電型電流
狭窄層を形成し、少なくとも前記第二導電型バッファ層
のストライプ状の露呈部分に第二導電型の第3のクラッ
ド層を形成するので、屈折率差を決める要素である活性
層と第一導電型電流狭窄層の距離は、工・シチング制御
に比べより精度の高い結晶成長の膜厚制御により決まる
ことになり、上記の距離の再現性は良い。
さらに、InPやGaInP等のようなGaASやAρ
Ga1nP等よりも昇華温度の低い材料を半導体保護層
とし、第二導電型バッファ層上への結晶成長直前に選択
的に昇華させることにより、第二導電型バッファ層の表
面を酸化させることなく、その上に第一導電型電流狭窄
層および第二導電型の第3のクラッド層を積層できるの
で、良好な成長が可能となる。また、クラッド層上には
第一導電型バッファ層が積層されているので、クラッド
層の構成元素の蒸発等を考慮することなく、第2および
第3の結晶成長を行うことができ、第2および第3の結
晶成長時に良好な成長が可能となる。
Ga1nP等よりも昇華温度の低い材料を半導体保護層
とし、第二導電型バッファ層上への結晶成長直前に選択
的に昇華させることにより、第二導電型バッファ層の表
面を酸化させることなく、その上に第一導電型電流狭窄
層および第二導電型の第3のクラッド層を積層できるの
で、良好な成長が可能となる。また、クラッド層上には
第一導電型バッファ層が積層されているので、クラッド
層の構成元素の蒸発等を考慮することなく、第2および
第3の結晶成長を行うことができ、第2および第3の結
晶成長時に良好な成長が可能となる。
以上の結果、安定した横モード制御のレーザ発振を長時
間にわたって安定して得ることができる半導体レーザを
再現性良く製造することができる。
間にわたって安定して得ることができる半導体レーザを
再現性良く製造することができる。
以下、この発明の横モード制御型の半導体レーザおよび
その製造方法の実施例を図面を用いて説明する。
その製造方法の実施例を図面を用いて説明する。
第1図はこの発明の実施例を示す半導体レーザの模式図
である。第1図において、1はn−GaAs基板(第一
導電型化合物半導体基板)、2はn Al1o、3G
ao、z I no、s Pクラッド層(n(不純物
濃度) −1X 10 ”(J−”、厚さ1μm)、3
はG a 6.s I no、s P活性層(厚さ0
.08μm)4はp A#o、3Gao、z I
no、s Pクラッド層(p (不純物濃度) = 5
x 10 I?c「”、厚さ0.2μm)、5はp
AIto、y Gao、+ Asバッファ層(1) =
5 X 10 ”cm−”、厚さ0.01μm)、6
はI) Al2o、t Gao、s Asクラッド層
(p−IX 101scvA−’、厚さ1.5μm)、
7は1)−ca A1 Sキ+17プ層(1) = I X 1019cm−”
、厚さ3μm)8はn GaAs電流狭窄層(n=5
X10”cm ” 3.厚さ1μm)、9.10はp側
電極およびn側電極をそれぞれ示している。
である。第1図において、1はn−GaAs基板(第一
導電型化合物半導体基板)、2はn Al1o、3G
ao、z I no、s Pクラッド層(n(不純物
濃度) −1X 10 ”(J−”、厚さ1μm)、3
はG a 6.s I no、s P活性層(厚さ0
.08μm)4はp A#o、3Gao、z I
no、s Pクラッド層(p (不純物濃度) = 5
x 10 I?c「”、厚さ0.2μm)、5はp
AIto、y Gao、+ Asバッファ層(1) =
5 X 10 ”cm−”、厚さ0.01μm)、6
はI) Al2o、t Gao、s Asクラッド層
(p−IX 101scvA−’、厚さ1.5μm)、
7は1)−ca A1 Sキ+17プ層(1) = I X 1019cm−”
、厚さ3μm)8はn GaAs電流狭窄層(n=5
X10”cm ” 3.厚さ1μm)、9.10はp側
電極およびn側電極をそれぞれ示している。
この場合、n Al2o、* Gao、z I n
o、s Pクラッド層2+ Gao、s Ino、s
P活性層3. pAj!o、+ Gao、t I
no、、Pクラ21層4およびり AIto、q
Gao、a Asバッファ層5は、nGaAs基板1上
に順次積層形成される。n−GaAs電流狭窄層8は、
結晶成長により、p−Al。、7 Ga64 Asバッ
ファ層5上にストライプ状の部分を残して選択的に形成
される。p−Aj!0.7 Ga0,3 Asクラッド
層6は、p AIto、7Ga0.3ASバッファ層
5のストライプ状の露呈部分とn−GaAs電流狭窄層
8とにわたって形成される。
o、s Pクラッド層2+ Gao、s Ino、s
P活性層3. pAj!o、+ Gao、t I
no、、Pクラ21層4およびり AIto、q
Gao、a Asバッファ層5は、nGaAs基板1上
に順次積層形成される。n−GaAs電流狭窄層8は、
結晶成長により、p−Al。、7 Ga64 Asバッ
ファ層5上にストライプ状の部分を残して選択的に形成
される。p−Aj!0.7 Ga0,3 Asクラッド
層6は、p AIto、7Ga0.3ASバッファ層
5のストライプ状の露呈部分とn−GaAs電流狭窄層
8とにわたって形成される。
この半導体レーザは、n−CraAs基板1の上にnA
7!o−3Gao、z I n(1,5pクラッド層
2からp Afio、t Gao、+ Asバッファ層
5までを順次結晶成長した後、エツチングすることなく
2 n−GaAs電流狭窄層8を再成長するので、Gao、
s Ino、s P活性層3とn−GaAs電流狭窄層
8との距離は、p−A(lo、−r Ga6,3Asバ
ッファ層5がごく薄いことから、p−Alo、+Gao
、z Ino、s Pクラ21層4の結晶成長の膜厚
制御で決まる。この結晶成長は、膜厚制御の良いMOV
PE法(MBE法でもよい)を用いているので、2イン
チ面内においても設定膜厚に対してバラツキ上2%以内
と良好であり、再現性は良好である。
7!o−3Gao、z I n(1,5pクラッド層
2からp Afio、t Gao、+ Asバッファ層
5までを順次結晶成長した後、エツチングすることなく
2 n−GaAs電流狭窄層8を再成長するので、Gao、
s Ino、s P活性層3とn−GaAs電流狭窄層
8との距離は、p−A(lo、−r Ga6,3Asバ
ッファ層5がごく薄いことから、p−Alo、+Gao
、z Ino、s Pクラ21層4の結晶成長の膜厚
制御で決まる。この結晶成長は、膜厚制御の良いMOV
PE法(MBE法でもよい)を用いているので、2イン
チ面内においても設定膜厚に対してバラツキ上2%以内
と良好であり、再現性は良好である。
この実施例では、つぎに述べる製造方法を用いているた
め、通常困難な高Aβ組成のp AAo、yGa、、、
Asバッファ層5へのp−Aj!、、、Ga。、3As
クラッド層6およびn−GaAs電流狭窄層8の再成長
も問題なく行うことができる。この結果、特性、つまり
横モード制御のレーザ発振の安定性の悪化は見られない
。
め、通常困難な高Aβ組成のp AAo、yGa、、、
Asバッファ層5へのp−Aj!、、、Ga。、3As
クラッド層6およびn−GaAs電流狭窄層8の再成長
も問題なく行うことができる。この結果、特性、つまり
横モード制御のレーザ発振の安定性の悪化は見られない
。
第2図はこの発明の半導体レーザの製造方法を示す工程
順断面図である。第1図と共通の部分には同じ符号を付
している。
順断面図である。第1図と共通の部分には同じ符号を付
している。
まず第2図ta+に示すように、n−GaAs基板1上
にMOVPE法によりn A(26,3Gal)、2I
n。、5Pクラッド層2.Gao、5 I no、s
P活性層3.p AIto、3Gao、z Ino
、s Pクラ21層4. p A7!o、7 Ga
o、:+ Asハソファ層5およびInP保護層11
(厚さ0.002μm)を順次結晶成長した(第1の結
晶成長工程)。成長は、100Torrの減圧下で、成
長温度700°Cで行った。
にMOVPE法によりn A(26,3Gal)、2I
n。、5Pクラッド層2.Gao、5 I no、s
P活性層3.p AIto、3Gao、z Ino
、s Pクラ21層4. p A7!o、7 Ga
o、:+ Asハソファ層5およびInP保護層11
(厚さ0.002μm)を順次結晶成長した(第1の結
晶成長工程)。成長は、100Torrの減圧下で、成
長温度700°Cで行った。
つぎに第2図(blに示すように、<110>方向のス
トライプ状の5iOzマスク(誘電体膜)12を形成し
た。
トライプ状の5iOzマスク(誘電体膜)12を形成し
た。
つづいて、MBE装置内に装着して、真空度IX 10
−5Torrの真空下で600℃まで加熱し、第2図(
C1に示すように、5iOzマスク12の存在しない部
分のInP保護層11を昇華させ、pANo、t Ga
o、3Asバッファ層5を露出させた後、ただちにAs
雰囲気中で成長温度650℃まで昇温し、第2図fdl
に示すように、n−GaAs電流狭窄層8を結晶成長し
たく第2の結晶成長工程)。
−5Torrの真空下で600℃まで加熱し、第2図(
C1に示すように、5iOzマスク12の存在しない部
分のInP保護層11を昇華させ、pANo、t Ga
o、3Asバッファ層5を露出させた後、ただちにAs
雰囲気中で成長温度650℃まで昇温し、第2図fdl
に示すように、n−GaAs電流狭窄層8を結晶成長し
たく第2の結晶成長工程)。
この場合、AsH,とTMGa()リメチルガリウム)
を原料として用いており、一般にMOMBE法と言われ
る結晶成長方法である。600°Cでは、InP保護層
11は昇華するが、p−AA、、、Gaol、、Asバ
ッファ層5の結晶性は損われなかった。GaAsはSi
n、マスク12上には堆積せず、I) Aj!o、7
Gao、3Asバツフ 7層5上のみに選択的に成長で
きる。
を原料として用いており、一般にMOMBE法と言われ
る結晶成長方法である。600°Cでは、InP保護層
11は昇華するが、p−AA、、、Gaol、、Asバ
ッファ層5の結晶性は損われなかった。GaAsはSi
n、マスク12上には堆積せず、I) Aj!o、7
Gao、3Asバツフ 7層5上のみに選択的に成長で
きる。
つぎに第2図([1)に示すように、SiO□マスク1
2を除去し、つづいて再びMBE装置内に装着して、真
空度I X 10−5Torrの真空下で600℃まで
加熱し、第2図[f)に示すように、ストライブ状のI
nP保護層11を昇華させ、ただちにAs雰囲気中で成
長温度650℃まで昇温した後、pAllo、v Ga
o、3Asクラッド層6およびpGaAsキャンプ層7
を順次結晶成長した(第3の結晶成長工程)。
2を除去し、つづいて再びMBE装置内に装着して、真
空度I X 10−5Torrの真空下で600℃まで
加熱し、第2図[f)に示すように、ストライブ状のI
nP保護層11を昇華させ、ただちにAs雰囲気中で成
長温度650℃まで昇温した後、pAllo、v Ga
o、3Asクラッド層6およびpGaAsキャンプ層7
を順次結晶成長した(第3の結晶成長工程)。
最後に第2図(g)に示すように、p側電極9およびn
側電極10を形成した。
側電極10を形成した。
5
上述の方法により作製した半導体レーザは、従来のもの
と比べ再現性や信頼性が向上した。
と比べ再現性や信頼性が向上した。
以上述べてきたように、この発明では、InP保護層1
1を昇華させてできた清浄なp−Al0.7Gao、、
、Asバッファ層5の表面にp ANo、7Gao、3
ASクラッド層6を結晶成長するので、Alを含むp
Al10.7 Gao、I Asバッファ層5の表面を
酸化させることがなく、再成長界面およびp Aj!0
.7 GaO,3Asクラッド層6の結晶性も良好とな
る。さらに、再成長時はp−Aj!0、? Gao、s
A sバッファ層5の表面に成長するので、表面にP
化合物は露出しておらず良好な結晶成長が可能となる。
1を昇華させてできた清浄なp−Al0.7Gao、、
、Asバッファ層5の表面にp ANo、7Gao、3
ASクラッド層6を結晶成長するので、Alを含むp
Al10.7 Gao、I Asバッファ層5の表面を
酸化させることがなく、再成長界面およびp Aj!0
.7 GaO,3Asクラッド層6の結晶性も良好とな
る。さらに、再成長時はp−Aj!0、? Gao、s
A sバッファ層5の表面に成長するので、表面にP
化合物は露出しておらず良好な結晶成長が可能となる。
したがって、半導体レーザを動作させるときの電流通路
には、再成長界面があるにもかかわらず電流の流れを阻
害するような障壁は存在しない。さらに、p−AA。、
、Ga、、。
には、再成長界面があるにもかかわらず電流の流れを阻
害するような障壁は存在しない。さらに、p−AA。、
、Ga、、。
Asクラッド層6は従来例で示したpAj!0.3Ga
o、2 ■n0.5Pクラッド層14よりも電気抵抗を
下げることができ、しかも熱抵抗も低いので、発熱が少
なく熱放散も良くなり、半導体レーザの6 光出力を高くすることが可能である。
o、2 ■n0.5Pクラッド層14よりも電気抵抗を
下げることができ、しかも熱抵抗も低いので、発熱が少
なく熱放散も良くなり、半導体レーザの6 光出力を高くすることが可能である。
また、p−Ano、3Gao、21no、s Pクラッ
ド層4をエツチングすることがなく、膜厚は結晶成長の
みによって決定されるので、膜厚の均一性および再現性
が良くなる。したがって、安定な横モード制御のレーザ
発振を長時間にわたって安定して得ることができる半導
体レーザを再現性よく製造することができる。
ド層4をエツチングすることがなく、膜厚は結晶成長の
みによって決定されるので、膜厚の均一性および再現性
が良くなる。したがって、安定な横モード制御のレーザ
発振を長時間にわたって安定して得ることができる半導
体レーザを再現性よく製造することができる。
なお、上述の実施例で説明したInP保護層11のかわ
りにGa1nPを用いても同様に昇華を行うことができ
るのはもちろんである。
りにGa1nPを用いても同様に昇華を行うことができ
るのはもちろんである。
なお、実施例の説明においては、活性層3としてGa6
.s Ino、s Pを用い、クラッド層2としてn
A16.3Gao、2 1 no、s Pを用い、
クラッド層4としてpAllo、s Gao、z I
no、s Pを用い、バッファ層5としてI)−AA
。、7Ga0.3Asを用い、クラッド層6としてp−
AA。、7Ga0.3 A sを用い、電流狭窄層8と
してn−GaAsを用いたが、活性層3としては(Aj
!XGaX)。、5 I n6.5Pを用いてもよく
、クラッド層2としてはn (AIly Ga+−y
) o、s I no、sPを用いてもよく、クラッ
ド層4としてはp(AIly Ga+−v ) o、s
I no、5 Pを用いてもよく、バ’777層5
としてはp A j! x・G a I−x’ AS
を用いてもよく、クラッド層6としてはI)−AA2・
Q a 、−1A Sを用いてもよい。ただし、0≦x
<y≦1 0≦X゛ ≦1 O≦y゛ ≦1 0≦z′ ≦1 である。つまり、各層のA4組成としては、実施例で示
したものに限らず、他の組成でも良いということになる
。活性層3についても同様である。
.s Ino、s Pを用い、クラッド層2としてn
A16.3Gao、2 1 no、s Pを用い、
クラッド層4としてpAllo、s Gao、z I
no、s Pを用い、バッファ層5としてI)−AA
。、7Ga0.3Asを用い、クラッド層6としてp−
AA。、7Ga0.3 A sを用い、電流狭窄層8と
してn−GaAsを用いたが、活性層3としては(Aj
!XGaX)。、5 I n6.5Pを用いてもよく
、クラッド層2としてはn (AIly Ga+−y
) o、s I no、sPを用いてもよく、クラッ
ド層4としてはp(AIly Ga+−v ) o、s
I no、5 Pを用いてもよく、バ’777層5
としてはp A j! x・G a I−x’ AS
を用いてもよく、クラッド層6としてはI)−AA2・
Q a 、−1A Sを用いてもよい。ただし、0≦x
<y≦1 0≦X゛ ≦1 O≦y゛ ≦1 0≦z′ ≦1 である。つまり、各層のA4組成としては、実施例で示
したものに限らず、他の組成でも良いということになる
。活性層3についても同様である。
また、電流狭窄層8としてn−A7!、・G a 、−
。
。
As層を用いる場合は、第3の結晶成長の際にAAを含
む電流狭窄層8が表面に露出するが、第2の結晶成長に
おいてn−Al2.−Gal−、−As層の成長に引き
続きGaAs層を結晶成長させると、第3の結晶成長に
おいてAILを含む層が表面に露出することはない。
む電流狭窄層8が表面に露出するが、第2の結晶成長に
おいてn−Al2.−Gal−、−As層の成長に引き
続きGaAs層を結晶成長させると、第3の結晶成長に
おいてAILを含む層が表面に露出することはない。
さらに、n Any+Ga+−y・AS電流狭窄層8
のAn組成をp ANo、70ao、s Asクラッ
ド層6のAj!Mi成よりも大きくすると、n−Aj!
。
のAn組成をp ANo、70ao、s Asクラッ
ド層6のAj!Mi成よりも大きくすると、n−Aj!
。
G a +−y・A s電流狭窄層8の屈折率は、p−
/1゜、7Ga、、3Asクラッド層6の屈折率よりも
小さくなり、屈折率により光を閉じ込めて導波させるこ
ともできる。
/1゜、7Ga、、3Asクラッド層6の屈折率よりも
小さくなり、屈折率により光を閉じ込めて導波させるこ
ともできる。
なお、以上の説明においては、ApGalnP系のダブ
ルへテロ構造を形成した場合について説明したが、Aj
!GaAs系のダブルへテロ構造にもこの発明を適用可
能である。また、上記の実施例と導電型をちょうど反転
させた構成のものも、この発明に含まれるのは言うまで
もないことである。
ルへテロ構造を形成した場合について説明したが、Aj
!GaAs系のダブルへテロ構造にもこの発明を適用可
能である。また、上記の実施例と導電型をちょうど反転
させた構成のものも、この発明に含まれるのは言うまで
もないことである。
さらに、活性層は量子井戸構造であっても何ら問題はな
い。
い。
また、ここでは第2.第3の結晶成長工程において、成
長方法としてMOMB E法を用いたが、MOVPB法
、MBE法等の他の成長方法を適用することもできる。
長方法としてMOMB E法を用いたが、MOVPB法
、MBE法等の他の成長方法を適用することもできる。
9
〔発明の効果〕
この発明の半導体レーザによれば、化合物半導体基板と
反対側のクラッド層上に第二導電型バッファ層を積層し
、この第二導電型バッファ層上にストライプ状の部分を
残して選択的に第一導電型電流狭窄層を形成し、少なく
とも第二導電型バッファ層のストライプ状の露呈部分に
第二導電型の第3のクラッド層を形成したので、安定し
た横モード制御のレーザ発振を長時間にわたって安定し
て得ることができ、信頼性が向上する。
反対側のクラッド層上に第二導電型バッファ層を積層し
、この第二導電型バッファ層上にストライプ状の部分を
残して選択的に第一導電型電流狭窄層を形成し、少なく
とも第二導電型バッファ層のストライプ状の露呈部分に
第二導電型の第3のクラッド層を形成したので、安定し
た横モード制御のレーザ発振を長時間にわたって安定し
て得ることができ、信頼性が向上する。
また、この発明の半導体レーザの製造方法によれば、ダ
ブルへテロ構造の第一導電型化合物半導体基板と反対側
のクラッド層の上に第二導電型バッファ層を形成し、そ
の上にストライプ状の部分を残して選択的に第一導電型
電流狭窄層を形成し、少なくとも前記第二導電型バッフ
ァ層のストライプ状の露呈部分に第二導電型の第3のク
ラッド層を形成するので、活性層と第一導電型電流狭窄
層の距離は、エツチング制御に比べより精度の高い結晶
成長の膜厚制御により決まることになり、上0 記の距離の再現性は良い。
ブルへテロ構造の第一導電型化合物半導体基板と反対側
のクラッド層の上に第二導電型バッファ層を形成し、そ
の上にストライプ状の部分を残して選択的に第一導電型
電流狭窄層を形成し、少なくとも前記第二導電型バッフ
ァ層のストライプ状の露呈部分に第二導電型の第3のク
ラッド層を形成するので、活性層と第一導電型電流狭窄
層の距離は、エツチング制御に比べより精度の高い結晶
成長の膜厚制御により決まることになり、上0 記の距離の再現性は良い。
さらに、クラッド層を構成する材料よりも昇華温度の低
い材料を半導体保護層とし、第二導電型バッファ層上へ
の結晶成長直前に選択的に昇華させることにより、第二
導電型バッファ層の表面を酸化させることなく、その上
に第一導電型電流狭窄層および第二導電型の第3のクラ
ッド層を積層できるので、良好な成長が可能となる。ま
た、クラッド層上には第二導電型バッファ層が積層され
ているので、クラッド層の構成元素の蒸発等を考慮する
ことなく、第2および第3の結晶成長を行うことができ
、第2および第3の結晶成長時に良好な成長が可能とな
る。
い材料を半導体保護層とし、第二導電型バッファ層上へ
の結晶成長直前に選択的に昇華させることにより、第二
導電型バッファ層の表面を酸化させることなく、その上
に第一導電型電流狭窄層および第二導電型の第3のクラ
ッド層を積層できるので、良好な成長が可能となる。ま
た、クラッド層上には第二導電型バッファ層が積層され
ているので、クラッド層の構成元素の蒸発等を考慮する
ことなく、第2および第3の結晶成長を行うことができ
、第2および第3の結晶成長時に良好な成長が可能とな
る。
以上の結果、安定した横モード制御のレーザ発振を長時
間にわたって安定して得ることが可能な半導体レーザを
再現性よ(製造することができる。
間にわたって安定して得ることが可能な半導体レーザを
再現性よ(製造することができる。
第1図は実施例の半導体レーザの構造を示す模式図、第
2図は実施例の半導体レーザの製造工程を示す工程順断
面図、第3図は従来の半導体レーザの構造を示す模式図
である。 1− n −G a A s基板、2−・−n A6
o、3GaO,21no、s Pクラッド層、3 ”’
G a o、5 1 n(1,5P活性層、4”’I)
Al211.3 cao、21 no、s Pクラ
ッド層、5・p−Affo、7Gao、3Asバ・2フ
ァ層、6”’p Al2Q、7 Gao、3Asクラ
ッド層、7− p −G a A sキヤツプ層、8
・−n −G aAs電流狭窄層、9・・・p側電極、
10・・・n側電極、11・・・InP保護層、12・
・・5i02マスク第2図 (a) 特開平3 209893 (8) (e) 1 (f) (9)
2図は実施例の半導体レーザの製造工程を示す工程順断
面図、第3図は従来の半導体レーザの構造を示す模式図
である。 1− n −G a A s基板、2−・−n A6
o、3GaO,21no、s Pクラッド層、3 ”’
G a o、5 1 n(1,5P活性層、4”’I)
Al211.3 cao、21 no、s Pクラ
ッド層、5・p−Affo、7Gao、3Asバ・2フ
ァ層、6”’p Al2Q、7 Gao、3Asクラ
ッド層、7− p −G a A sキヤツプ層、8
・−n −G aAs電流狭窄層、9・・・p側電極、
10・・・n側電極、11・・・InP保護層、12・
・・5i02マスク第2図 (a) 特開平3 209893 (8) (e) 1 (f) (9)
Claims (2)
- (1)第一導電型化合物半導体基板上に活性層を第1お
よび第2のクラッド層で挟んでなるダブルヘテロ構造を
有する半導体レーザにおいて、前記第一導電型化合物半
導体基板と反対側のクラッド層上に第二導電型バッファ
層を積層し、この第二導電型バッファ層上にストライプ
状の部分を残して選択的に第一導電型電流狭窄層を形成
し、少なくとも前記第二導電型バッファ層のストライプ
状の露呈部分に第二導電型の第3のクラッド層を形成し
たことを特徴とする半導体レーザ。 - (2)第一導電型化合物半導体基板上に活性層を第1お
よび第2のクラッド層で挟んでなるダブルヘテロ構造と
第二導電型バッファ層および半導体保護層を順次形成す
る第1の結晶成長工程と、前記半導体保護層上にストラ
イプ状の誘電体膜を形成する工程と、 所定温度において、前記半導体保護層の露出部を選択的
に昇華させて前記第二導電型バッファ層を露出させる工
程と、 引き続き前記第二導電型バッファ層の露出部分に選択的
に第一導電型電流狭窄層を形成する第2の結晶成長工程
と、 前記誘電体膜を除去し、ストライプ状の前記半導体保護
層を露出させる工程と、 再び所定温度において、前記半導体保護層のストライプ
状露出部を昇華させて前記第二導電型バッファ層を露出
させる工程と、 引き続き少なくとも前記第二導電型バッファ層の露出部
分に第二導電型の第3のクラッド層を形成する第3の結
晶成長工程とを含む半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP485390A JPH03209893A (ja) | 1990-01-12 | 1990-01-12 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP485390A JPH03209893A (ja) | 1990-01-12 | 1990-01-12 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03209893A true JPH03209893A (ja) | 1991-09-12 |
Family
ID=11595239
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP485390A Pending JPH03209893A (ja) | 1990-01-12 | 1990-01-12 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03209893A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0669599A (ja) * | 1992-05-27 | 1994-03-11 | Gold Star Co Ltd | 半導体レーザダイオード及びその製造方法 |
-
1990
- 1990-01-12 JP JP485390A patent/JPH03209893A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0669599A (ja) * | 1992-05-27 | 1994-03-11 | Gold Star Co Ltd | 半導体レーザダイオード及びその製造方法 |
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