JPH03244178A - 半導体レーザ - Google Patents

半導体レーザ

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JPH03244178A
JPH03244178A JP4166990A JP4166990A JPH03244178A JP H03244178 A JPH03244178 A JP H03244178A JP 4166990 A JP4166990 A JP 4166990A JP 4166990 A JP4166990 A JP 4166990A JP H03244178 A JPH03244178 A JP H03244178A
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JP
Japan
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layer
type
plane
slope
emitting region
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Pending
Application number
JP4166990A
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English (en)
Inventor
Nobuaki Konno
金野 信明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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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〕 この発明は、レーザ形成のプロセスが容易であり、かつ
円形に近いビームを放出する半導体レーザに関するもの
である。
〔従来の技術〕
第7図は、例えば石川らによって発表された「InGa
A11P  )ランスバース スタビライズド ビジプ
ル レーザ ダイオーズ ファプリケイテッド バイ 
MOCVD  セレクテブ グロースJ ([nGaA
IP Transverse 5tabilized 
Visjble La5er Diodes Fabr
icated by MOCVD Selective
Growth”、 M、Ishikawa+ Y、 0
hba、 Y、 Watanabe。
H,Nagasaka、 t(、Sugawara、 
Extended Abstracts of the
 18th Conference on 5olid
 5tate Devices and Materi
als、 Tokyo、 1986+ pp153−1
56)に示された従来の可視光半導体レーザを示す断面
図であり、図において、1aはn形GaAs基板、2a
はn形GaAs層、22はn形Aj! InP下クラり
ド層、4aはQalnP活性層、23はストライプ状に
リッジを形成したp形A/2InP上クラッド層、24
はp形Ga1nPバッファ層、7aば選択成長により形
成したn形GaAsブロック層、8aはp形GaAsコ
ンタクト層、9はp側電極、10はn側電極である。
次に動作について説明する。
n形GaAs基板1aとコンタクト層8aの間のpn接
合に順方向バイアスを印加すると、電流はブロック層7
aによりストライブ状に形成されたリッジ部から活性層
4aに注入される。注入されたキャリアは活性層と上下
クラッド層で形成されるヘテロ接合により活性層4a内
に閉し込められて、再結合し発光する。さらにブロック
層7aによる光の吸収及び電流狭窄により活性層4aの
水平方向に屈折率差が生し、横方向の光の広がりが制限
される。このような導波路により導波される光はストラ
イプ状のりソジの奥行方向に垂直な対向する襞間端面に
より構成されるファブリ・ペロ(Fabry−Pero
t)型共振器によりレーザ発振に至る。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の半導体レーザは以上のように構成されており、活
性層の横方向の光閉し込めを実現するためにブロック層
7aによる光の吸収及び電流狭窄を用いているが、ブロ
ック層7aによる光吸収効果を発現させるには該ブロッ
ク層が活性層に十分近接している必要があり、このため
リッジ外部の上クラッド層23の層厚dを薄くする必要
がある。
このリッジ形成はエツチングによって行なわれるが、層
w−dの制御は極めて困難であり、層厚dのウェハ内の
バラツキのためレーザ特性がそろわず、歩留りや再現性
を低下させていた。また上記従来例に示した半導体レー
ザは3回の結晶成長が必要であり、レーザ形成のプロセ
スが煩雑であり、さらに写真製版及びエツチングの制約
からりソジ幅Wを狭く (1〜2μm)することができ
ないので、レーザ光は細長いだ円形のビームになるなど
の問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、低しきい値で円形に近いレーザビームが得ら
れるとともに、エツチングのプロセスが容易で再現性よ
く容易にレーザが作製できる半導体レーザを得ることを
目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係る半導体レーザは、(100)面の半導体
基板上に順メサ型の斜面を有する段差を形成し、該段差
を含む(100)面の半導体基板上にMOCVD法によ
りAAGalnP系の上下クラッド層、及び活性層を形
成し、上記斜面上にレーザ光の発光領域を形成したもの
である。
〔作用〕
この発明における半導体レーザは、Aj2Ga InP
系のMOCVDにおいて、(100)面と斜面部におけ
る結晶成長速度の違いにより斜面部上の活性層厚が(1
00)面上の活性層厚より厚くなることを利用し、活性
層内の光の閉じ込めを斜面部の方が強くし、かつ活性層
が斜面端部の近傍で湾曲するため、斜面に平行な方向に
対し実屈折率分布が形成されるため、斜面部上に発光領
域が形成される。さらに、発光領域の幅はエツチングに
よる溝の深さと下クラッド層の層厚により制御できるた
め、1〜2μmの狭い発光領域を再現性良く形成でき、
そのため円形に近いレーザビームが得られ、低しきい値
のレーザが得られる。
〔実施例〕
以下、この発明の実施例を図について説明する。
第1図は本発明の第1の実施例による半導体レーザを示
す断面図であり、図において、1はエツチングにより 
<011>方向に(111)B面の斜面を有する段差を
形成した(100)面のGaAs基板、2はn形のGa
As層、3はGaAsと格子整合するn形A4Ga r
nP下クラりド層、4はGaAsと格子整合するGa1
nP活性層、5はGaAsと格子整合するp形Aj!G
a I nP上ツクラフ1層6はn形のGa1nPバッ
ファ層、9はp側電極、10はn形電極、11は斜面部
の領域でn形Ga1nP層6とp形Aj2Ga I n
P上クりッド膚間までZnを拡散した領域である。
なお、各成長層は有機金属気相成長(MOCVD : 
Metal Organic Chemical Va
por Deposition)法により形成される。
次に作用効果について説明する。
第3図fan、 (blはそれぞれ<011>方向、 
 <011〉方向に順メサ型の段差を形成した(100
)のGaAs基板上に、MOCVD法によりAEGa 
InPを成長温度650℃、V/III=200゜圧力
−150T o r rで成長させた時の成長状態を示
す図である。この図に示すようにく011〉又は<01
1>方向に順メサ型の段差を形威した(100)のGa
As基板上では、上述の条件でA7!Ga I nP系
の結晶成長を行なうと、段差のある斜面部上の方が平坦
部に比べて成長速度が速い。
本実施例レーザは上記現象を利用して作製されており、
基板l上に形威された活性層の層厚は(100)面上よ
りも斜面部の方が厚くなるため、活性層6内の光の閉し
込めは注入電流が同し場合では斜面部の方が強くなる。
また、活性層6は斜面の両端部で湾曲するため、斜面部
の活性層の斜面部に平行な方向に実屈折率分布が形威さ
れ、かつZn拡散により斜面部に電流が集中するため、
斜面部以外への光の広がりが制限され、上記斜面部の活
性層が光導波路となりレーザ発振する。
このように本実施例では、(100)面のGaAs基板
上の一部に順メサ型段差を設け、この上にMOCVD法
によりAnGalnP系の活性層を形威し、該活性層の
うち順メサの斜面部上の部分を発光領域とする構成とし
たから、エツチングによる厚み制御が不要で、歩留りを
向上できるとともに、活性領域幅を容易に狭く形成でき
るために、容易に円形ビームの半導体レーザを実現でき
る。
ところで、MOCVD法により成長したGaInP層は
(111) B面のGaAs基板や(100)面に角度
をつけたGaAs基板を用いた場合、(100)面のG
aAs基板上に同じ成長条件で成長したQaInP層よ
りもその禁制帯幅が広くなることが知られている。従っ
て斜面部を発光領域とした場合、(100)面上に発光
領域を形威した半導体レーザよりも短い波長でレーザ発
振する半導体レーザが得られる。
第2図は、斜面部を有する(100)面のGaAs基板
上の、斜面部及び(100)面部に各々独立してレーザ
発光領域を設けた本発明の第2の実施例による半導体レ
ーザを示す断面図である。
図において、9aと9bはそれぞれの半導体レーザを駆
動するため電気的に独立したp側電極である。
本実施例のように斜面部上と平坦部上にそれぞれ発光領
域をもつ半導体レーザを構成した場合、上述の原理から
発振波長の異なる半導体レーザを同一基板上に形威する
ことができ、2波長の光源となる。
なお、上記実施例ではn形GaAs基板1に順メサ型の
段差を形威し、Zn拡散により電流狭窄したものを示し
たが、イオン注入により電流狭窄してもよい。
また、上記実施例ではn形GaAs基板の場合について
説明したが、第4図、第5図に示すようにp形基板であ
ってもよい。
第4図に示す本発明の第3の実施例は、酸化膜又は窒化
膜等の絶縁膜18により電流狭窄したものである。また
第5図に示す本発明の第4の実施例は、下クラッド層1
5のp形AAGaIn、Pとp−GaAsとのバンド不
連続を利用して電流狭窄をしたもので、p形GaAs基
板12a上にp形GaAs層19.p形Ga1nP層2
0.n形GaAsブロック層21を順次形威し、次にp
形Ga1nP層まで選択エツチングにより順メサ形の段
差を形威し、その上に活性層4を含む層を成長する。従
って、p−Aj!GaInPとp−GaAs間よりもp
−AβQaJnPとp−Ga I nP間の方がバンド
不連続は小さいため、電流は斜面部のp−GaInP層 と同様の効果を奏する。なお図中、25はイオン注入に
より形威した高抵抗領域である。
また、第6図に示す本発明の第5の実施例のように、p
形GaAs基板12aを用いた場合、上記基板12a上
のn形GaAs層21aとp形GaInP層20aをエ
ツチングして順メサ型のリッジを形威し、その上に活性
層4を含む層を形威し、上記リッジ上でn側電極10a
、10bを分離し、かつリッジ両斜面部を電気的に独立
させることにより、同一基板上に2つの半導体レーザを
形成することができる。この場合、2つのレーザの発振
波長は同じとなる。
O 〔発明の効果〕 以上のように、この発明によれば、順メサ型の斜面を有
する段差を含む(100)面の半導体基板上にMOCV
D法によりAAIGaInP系の上下クラッド層、及び
活性層を形成し、上記斜面上にレーザ光の発光領域を形
成した構成としたから、容易に発光領域を狭くすること
ができるため、円形に近いレーザビームと低しきい値の
ものが得られ、またプロセスが容易なため高歩留りとな
り、安価にできる効果がある。
また、斜面部上と(100)面上の両方にレーザ発光領
域を形成することにより2波長発振の半導体レーザを容
易に構成できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の第1の実施例による半導体レーザを
示す断面側面図、第2図はこの発明の第2の実施例によ
る半導体レーザを示す断面側面図、第3図は順メサ型の
段差を形成した(100)のGaAs基板上にMOCV
D法によりAβGaInPを成長させた時の成長状態を
示す図、第4図第5図はこの発明の第3.第4の実施例
を示す半導体レーザの断面側面図、第6図はこの発明の
第5の実施例を示す半導体レーザの断面図、第7図は従
来の半導体レーザを示す断面図である。 1はn形GaAs基板、3はn形A E G a I 
nP下ツクラフ1層4はGaInP活性層、5はp形A
7iGalnP上りラッド層、9aは斜面部を発光領域
とするレーザのp側電極、9bは平坦部を発光領域とす
るレーザのp側電極である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)(100)面の半導体基板上に、該半導体基板を
    エッチングして形成された、あるいは該半導体基板上に
    形成された半導体層をエッチングして形成された順メサ
    型の斜面部を有し、 該順メサ型の斜面部を有する上記(100)面の半導体
    基板上にMOCVD法によりAlGaInP系材料を順
    次結晶成長して形成した第1クラッド層、活性層、第2
    クラッド層を備え、 上記斜面部上に半導体レーザの発光領域を構成したこと
    を特徴とする半導体レーザ。
JP4166990A 1990-02-21 1990-02-21 半導体レーザ Pending JPH03244178A (ja)

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