JPH04116994A - 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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- JPH04116994A JPH04116994A JP23752490A JP23752490A JPH04116994A JP H04116994 A JPH04116994 A JP H04116994A JP 23752490 A JP23752490 A JP 23752490A JP 23752490 A JP23752490 A JP 23752490A JP H04116994 A JPH04116994 A JP H04116994A
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Landscapes
- 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
本発明は 可視光領域でレーザ発振する半導体レーザお
よびその製造方法に関するものである。
よびその製造方法に関するものである。
従来の技術
可視光領域でレーザ発振する半導体レーザ41光情報処
理用光源や光計測用光源として、その重要性を増してき
ていも 中で5 (AlxG−+−)・、6Inm、
sP系の材料ζよ 良質な基板であるGaAsに格子整
合1.、 A1組成Xを変化させることで発振波長0
.68μmから0.56μmの間でレーザ発振を得られ
るため注目されてい4 以下、従来例を用いて横モード
制御型の赤色領域に発振波長をもつ半導体レーザについ
て説明すも 第5図に活性層をGas、5Ins、sP
とした発振波長が約0.68μmである赤色半導体レー
ザの断面図を示す。n−GaAs基板1上にn−GaA
sバッファ層2、n−(Alm、*Gas、a)−,1
Ins、sPクラッド層3、アンドープGa@、5In
s、sP活性層4、P−(Als、*Gas、a)s、
5Ins、iPクラッド層5、 P−Gas、5lns
、sP層15、 n−GaAs電流阻止層6、P−G
aAsキャップ層9が順次形成され その後P側電極1
0およびn側電極11が形成されも この赤色半導体レ
ーザで法 有機金属気相成長法(MOVPE法)などの
結晶成長技術により、n−GaAs基板1上にn−Ga
Asバッファ層2、n−(Als、*Gam、4)s、
5Ins、sPクラッド層3、アンドープGam、5I
ns、sP活性層4、 P−(Als、eGas、i)
i、sln*sPクラッド層5およびP−Gas、sl
nm、sP層15を順次堆積し 次にホトリソグラフィ
ー技術とエツチング技術を用いて、P−Gas、5In
s、sP層15とP−(Als、5Gas、 s )@
、 s In@、 s Pクラッド層5をメサ形状に
エツチングし その後rrGaAs電流阻止層6をエピ
タキシャル成長し さらにP−GaAsキャップ層9を
エピタキシャル成長すム このような半導体レーザの構
造で4L n−GaAs電流阻止層6により電流狭窄
を行うことができも また 活性層4で発光した光が導
波する際g; n−GaAs電流阻止層6にしみ出す
力(光は電流阻止層6に吸収されるた数 実効的にメサ
形状に加工されたストライプの内外で屈折率差が生し
光の閉じ込みが可能とな本 発明が解決しようとする課題 ところ力(第5図に示す構造では 作製13回の結晶成
長(n−GaASバッファ層2からP−Gas、sln
@、iP層15までを成長させる第1の結晶成長工程と
、n−GaAs電流阻止層6を成長させる第2の結晶成
長工程と、P−GaAsキャップ層9を成長させる第3
の結晶成長工程)が必要であa また クラッド層の(
Alm、5Gas、n)s、5Ins、sP層よ 材料
の性質上電気抵抗および熱抵抗が高く、半導体レーザの
P側電極n側電極間の直列抵抗が増大し 発熱しやすか
ったこの発明の目的4& 直列抵抗が低くレーザ駆動
時の発熱が少なくて信頼性の高い半導体レーザを提供す
ること、およびこの半導体レーザを2回の結晶成長で作
製することができる半導体レーザの製造を提供すること
であも 課題を解決するための手段 請求項1記載の半導体レーザ(よ 化合物半導体基板上
にダブルヘテロ構造を有しており、活性層内に基本横モ
ード発振が成立する幅へ 電流注入のための順テーパー
に加工したストライプ状の溝を電流阻止層に確保し こ
の溝および電流阻止層の上部を、電流阻止層よりも屈折
率の低い第3クラッド層で被覆していも 請求項2記載
の半導体レーザζよ 請求項1におけるエッチング・ス
トッパー層バ 電流阻止層のみを選択的にエツチングす
る目的で、(AIX Ga+−x)@、5Ins、5P
(0≦x≦1)、またi’l Alv Ga+−yA
s(0≦y≦1)の単層若しくは多層膜から成るとして
いも 請求項3の記載の半導体レーザの製造方法ζ戴
ダブルヘテロ構造を有する半導体レーザを製造するもの
で、電流阻止層に対するエツチング速度が速く、かつエ
ッチング・ストッパー層に対するエツチング速度が極端
に遅いエツチング液を用いて、活性層内に基本横モード
発振が成立しつる輻のストライプ状の溝を電流阻止層に
形成し しかる後く 電流阻止層より屈折率の小さい第
3のクラッド層をダブルヘテロ構造の上部に成長させも
上記において、化合物半導体基板としてgt 例え
ばn−GaAs基板が用いられ活性層として&よ 例え
ば(Alz Ga+−z)s、5Ins、sP層が用い
られも 活性層を狭む2層のクラッド層(第1クラッド
層および第2クラッド層)としては それぞtl、n−
およびP−(A11.lGa+−w)s、5Ins、s
P層が用いられも ここで、4wの値は 0≦2≦W≦1 に設定されも また 化合物半導体基板と第1クラッド
層の間に設けられるバッファ層としてGよ例えばn−G
aAsが用いられ 第3クラッド層としては 例えばP
−ALuGa+−1lAsが用いられも 電流阻止層に
は例え4(n−GaAsが用いられ 屈折率ζ、t、
P−Al++Ga+−uAsの方がn−GaAsより
も小さくなも作用 上記の半導体レーザの構成によれば 活性層内に基本横
モード発振が成立する幅へ 電流注入のためのストライ
プ状の溝を電流阻止層に確保しこの溝および電流阻止層
の上部を、電流阻止層よりも屈折率の低い第3クラッド
層で覆っているたム 活性層内で発生した光は 第3ク
ラッド層と電流阻止層の屈折率差を感じて、ストライプ
状の溝の下部の活性層内を導波するた取 屈折率導波型
の横モードのレーザ発振を生じも 第3クラッド層とし
て、電気抵抗および熱抵抗の低い材銖例えばAlu G
a+−uAs(0≦U≦1)を用いることにより、素子
の直列抵抗を下げることができ、レーザ発振による発熱
を抑制でき、信頼性を向上させることができも また前
記の半導体レーザの製造方法によれば 電流阻止層7に
対するエツチング速度が速く、かつエッチング・ストッ
パー層6に対するエツチング速度が非常に遅いエツチン
グ液を用しく活性層内に基本横モード発振が成立するよ
うな幅のストライプ状の溝を電流阻止層に形成し 溝底
部にエッチング・ストッパー層が露出した状態で、電流
阻止層よりも屈折率の低い第3クラッド層で溝底部を被
覆すa 電流阻止層に設けられた溝から注入されるキャ
リア(化合物半導体基板に例えばn−GaAsを用いる
時CL 正孔)と化合物半導体基板から注入されるキ
ャリア(化合物半導体基板に例えばn−GaAsを用い
るとき1よ 電子)により活性層内に発光が生じも こ
の阪 活性層内の発光領域としては基本横モード発振と
なるような幅が確保されも この場A MOVPE法
等による結晶成長工程は バッファ層2から電流阻止層
7まで積層する工程と、電流阻止層7にストライプ状の
溝を作成した抵 第3クラッド層8とキャップ層9を被
覆する工程の2回の結晶成長で半導体レーザを作製する
ことができも 実施例 以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明すも (実施例1) 第1図にこの発明の一実施例の横モード制御型の赤色半
導体レーザの断面図を示し 第2図に第1図の半導体レ
ニザの製造工程を表す工程断面図を示も この半導体レ
ーザ!よ 第1図に示すようE、 n−GaAs基板
1上にn−GaAsバッファ層2を介して、アンドープ
Ga*、sIn@、sP活性層4をn−(Alm、*G
as、a)*、sIn@、sPクラッド層3およびP−
(Als、aGa−。
理用光源や光計測用光源として、その重要性を増してき
ていも 中で5 (AlxG−+−)・、6Inm、
sP系の材料ζよ 良質な基板であるGaAsに格子整
合1.、 A1組成Xを変化させることで発振波長0
.68μmから0.56μmの間でレーザ発振を得られ
るため注目されてい4 以下、従来例を用いて横モード
制御型の赤色領域に発振波長をもつ半導体レーザについ
て説明すも 第5図に活性層をGas、5Ins、sP
とした発振波長が約0.68μmである赤色半導体レー
ザの断面図を示す。n−GaAs基板1上にn−GaA
sバッファ層2、n−(Alm、*Gas、a)−,1
Ins、sPクラッド層3、アンドープGa@、5In
s、sP活性層4、P−(Als、*Gas、a)s、
5Ins、iPクラッド層5、 P−Gas、5lns
、sP層15、 n−GaAs電流阻止層6、P−G
aAsキャップ層9が順次形成され その後P側電極1
0およびn側電極11が形成されも この赤色半導体レ
ーザで法 有機金属気相成長法(MOVPE法)などの
結晶成長技術により、n−GaAs基板1上にn−Ga
Asバッファ層2、n−(Als、*Gam、4)s、
5Ins、sPクラッド層3、アンドープGam、5I
ns、sP活性層4、 P−(Als、eGas、i)
i、sln*sPクラッド層5およびP−Gas、sl
nm、sP層15を順次堆積し 次にホトリソグラフィ
ー技術とエツチング技術を用いて、P−Gas、5In
s、sP層15とP−(Als、5Gas、 s )@
、 s In@、 s Pクラッド層5をメサ形状に
エツチングし その後rrGaAs電流阻止層6をエピ
タキシャル成長し さらにP−GaAsキャップ層9を
エピタキシャル成長すム このような半導体レーザの構
造で4L n−GaAs電流阻止層6により電流狭窄
を行うことができも また 活性層4で発光した光が導
波する際g; n−GaAs電流阻止層6にしみ出す
力(光は電流阻止層6に吸収されるた数 実効的にメサ
形状に加工されたストライプの内外で屈折率差が生し
光の閉じ込みが可能とな本 発明が解決しようとする課題 ところ力(第5図に示す構造では 作製13回の結晶成
長(n−GaASバッファ層2からP−Gas、sln
@、iP層15までを成長させる第1の結晶成長工程と
、n−GaAs電流阻止層6を成長させる第2の結晶成
長工程と、P−GaAsキャップ層9を成長させる第3
の結晶成長工程)が必要であa また クラッド層の(
Alm、5Gas、n)s、5Ins、sP層よ 材料
の性質上電気抵抗および熱抵抗が高く、半導体レーザの
P側電極n側電極間の直列抵抗が増大し 発熱しやすか
ったこの発明の目的4& 直列抵抗が低くレーザ駆動
時の発熱が少なくて信頼性の高い半導体レーザを提供す
ること、およびこの半導体レーザを2回の結晶成長で作
製することができる半導体レーザの製造を提供すること
であも 課題を解決するための手段 請求項1記載の半導体レーザ(よ 化合物半導体基板上
にダブルヘテロ構造を有しており、活性層内に基本横モ
ード発振が成立する幅へ 電流注入のための順テーパー
に加工したストライプ状の溝を電流阻止層に確保し こ
の溝および電流阻止層の上部を、電流阻止層よりも屈折
率の低い第3クラッド層で被覆していも 請求項2記載
の半導体レーザζよ 請求項1におけるエッチング・ス
トッパー層バ 電流阻止層のみを選択的にエツチングす
る目的で、(AIX Ga+−x)@、5Ins、5P
(0≦x≦1)、またi’l Alv Ga+−yA
s(0≦y≦1)の単層若しくは多層膜から成るとして
いも 請求項3の記載の半導体レーザの製造方法ζ戴
ダブルヘテロ構造を有する半導体レーザを製造するもの
で、電流阻止層に対するエツチング速度が速く、かつエ
ッチング・ストッパー層に対するエツチング速度が極端
に遅いエツチング液を用いて、活性層内に基本横モード
発振が成立しつる輻のストライプ状の溝を電流阻止層に
形成し しかる後く 電流阻止層より屈折率の小さい第
3のクラッド層をダブルヘテロ構造の上部に成長させも
上記において、化合物半導体基板としてgt 例え
ばn−GaAs基板が用いられ活性層として&よ 例え
ば(Alz Ga+−z)s、5Ins、sP層が用い
られも 活性層を狭む2層のクラッド層(第1クラッド
層および第2クラッド層)としては それぞtl、n−
およびP−(A11.lGa+−w)s、5Ins、s
P層が用いられも ここで、4wの値は 0≦2≦W≦1 に設定されも また 化合物半導体基板と第1クラッド
層の間に設けられるバッファ層としてGよ例えばn−G
aAsが用いられ 第3クラッド層としては 例えばP
−ALuGa+−1lAsが用いられも 電流阻止層に
は例え4(n−GaAsが用いられ 屈折率ζ、t、
P−Al++Ga+−uAsの方がn−GaAsより
も小さくなも作用 上記の半導体レーザの構成によれば 活性層内に基本横
モード発振が成立する幅へ 電流注入のためのストライ
プ状の溝を電流阻止層に確保しこの溝および電流阻止層
の上部を、電流阻止層よりも屈折率の低い第3クラッド
層で覆っているたム 活性層内で発生した光は 第3ク
ラッド層と電流阻止層の屈折率差を感じて、ストライプ
状の溝の下部の活性層内を導波するた取 屈折率導波型
の横モードのレーザ発振を生じも 第3クラッド層とし
て、電気抵抗および熱抵抗の低い材銖例えばAlu G
a+−uAs(0≦U≦1)を用いることにより、素子
の直列抵抗を下げることができ、レーザ発振による発熱
を抑制でき、信頼性を向上させることができも また前
記の半導体レーザの製造方法によれば 電流阻止層7に
対するエツチング速度が速く、かつエッチング・ストッ
パー層6に対するエツチング速度が非常に遅いエツチン
グ液を用しく活性層内に基本横モード発振が成立するよ
うな幅のストライプ状の溝を電流阻止層に形成し 溝底
部にエッチング・ストッパー層が露出した状態で、電流
阻止層よりも屈折率の低い第3クラッド層で溝底部を被
覆すa 電流阻止層に設けられた溝から注入されるキャ
リア(化合物半導体基板に例えばn−GaAsを用いる
時CL 正孔)と化合物半導体基板から注入されるキ
ャリア(化合物半導体基板に例えばn−GaAsを用い
るとき1よ 電子)により活性層内に発光が生じも こ
の阪 活性層内の発光領域としては基本横モード発振と
なるような幅が確保されも この場A MOVPE法
等による結晶成長工程は バッファ層2から電流阻止層
7まで積層する工程と、電流阻止層7にストライプ状の
溝を作成した抵 第3クラッド層8とキャップ層9を被
覆する工程の2回の結晶成長で半導体レーザを作製する
ことができも 実施例 以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明すも (実施例1) 第1図にこの発明の一実施例の横モード制御型の赤色半
導体レーザの断面図を示し 第2図に第1図の半導体レ
ニザの製造工程を表す工程断面図を示も この半導体レ
ーザ!よ 第1図に示すようE、 n−GaAs基板
1上にn−GaAsバッファ層2を介して、アンドープ
Ga*、sIn@、sP活性層4をn−(Alm、*G
as、a)*、sIn@、sPクラッド層3およびP−
(Als、aGa−。
4)・、sIn*、ipクラッド層5で狭んでなるダブ
ルヘテロ構造を有していも そして、1−GaAs電流
阻止層7にはキャリア(この壕 正孔)を注入するため
のストライプ状の溝を形成していも この溝およびn−
GaAs電流阻止層7の上部にC1n−GaAs電流阻
止層7より屈折率の小さいP−Als、yGas、sA
sクラッド層8で覆われていも キャリア(正孔)のア
ンドープGas、5Ins、sP活性層4内への注入に
より発光した光ζ;L n−GaAs電流阻止層7で
吸収されるためく 溝下部の活性層4と電流阻止層7の
下部の活性層で実効的な屈折率差を生じも したがって
光はストライプ状の溝の下部の活性層内を導波すムそこ
で、この溝の幅を設定することにより、屈折率導波型の
単一横モードのレーザ発振を得ることができも P−A
ls、7Gam、*Asフラッド層8の上部にit
P−GaAsキャップ層9が設けられ さらにP側電極
10が設けられていム ま?Q n−GaAs基板1
側にζIn側電極11が設けられてい7;)、、 P
−Gas、sIn*、sPエッチング・ストッパー層6
l友n−GaAs電流阻止層7にストライプ状の溝を
形成する時に用いもすなわ板 ホトリソグラフィー技術
とエツチング技術で溝を形成する服 正確にエツチング
をP−Gas、sIn@、sPエッチング・ストッパー
層6で停止させるために必要であも ここで、P−Ga
s、sln@、sPエッチング・ストッパー層6とアン
ドープGas 、 s In・、IP活性層4の禁制帯
幅はほぼ等しいたk P−Gas、5Ins、sPエ
ッチング・ストッパー層6での光の吸収がおこる恐れが
ある力<、 P−Ga@、srn*、sPエッチング
・ストッパー層6を100人と薄くすれば問題はなt〜
第3クラッド層に用いているP−Als 、 t Ga
s 、 s Asは従来例(第5図)のP−(Alm、
5Gas、a)@、5Ins、sPに比べ電気抵抗およ
び熱抵抗が低く、したがって、半導体レーザのP側電極
n側電極間の直列抵抗を小さくすることができ、その結
果 レーザ発振時の発熱を抑えることができる。つぎに
この半導体レーザの製造方法を第2図を参照しながら
説明すもまず第2図(a)に示すように n−GaAs
:Si基板1上にn−GaAs:Seバッファ層2、
厚さ1.0μmのn−(AlesGas、4)i、sI
n@、sP:Seクラッド層(キャリア濃度1x、10
”cr’) 3、厚さ0.06μmのアンドープGa
i、5i1s、sP層4、 厚さ0.25μmのP−(
Alm、5Gai、、4)i、5Ins、6P:Znク
ラッド層(キャリア濃度5 X LO”Cm−”)5、
厚さ0.01 p m(100人)のP−Gas 、
s Ins 、 6P :Znx ッチング・ストッ
パー層(キャリア濃度I X 10’8cm町 6、厚
さ0.5μmのn−GaAs :Se電流阻止層(キャ
リア濃度5 X 10”cm−”) 7をMOVPE法
又はMTJ E法により順次エピタキシャル成長すム
その後第2図(b)に示すように ホトリソグラフィー
技術とエツチング技術を用いて、n−GaAs電流阻止
層7にストライプ状の溝を形成すも エツチング液には
硫酸系のエツチング液(例えば 硫酸:過酸化水素水・
水=1・1:10で混合した液)を用いると、P−Ga
m、slnm、sPエッチング・ストッパー層6でエツ
チングが停止すム この溝の幅は 溝底部で約3μmで
あも その後第2図(C)に示すように ストライプ状
の溝およびn−GaAs電流阻止層7の上部番へP−A
lg、〒Gas、sAs:Znクラッド層8およびP−
GaAs:Znキャップ層9を順欠 MOVPE法(ま
たはMBE法)により成長すム 最後に P側電極Au
/Zn/Au1Q、 n側電極AuGe/Nilを蒸着
し 熱処理すム (第2図(d))以上の様な製造方法
により、第1図に示すような赤色半導体レーザを作製す
ることができも この製造方法で(よ 結晶成長が2回
で済へ工程を簡便化できも その結棗 不純物(Zn、
Se)の拡散が軽減でもレーザの特性および信頼性が向
上す也 また電流阻止層とエッチング・ストッパー層と
でエツチング速度が全く異なる材料(ここでgg n
−GaAs7とP−Gas、5Ini、sP6 )を用
いることにより、エツチング工程を正確かつ簡便に行う
ことができ、その結果ストライプの溝底部の幅が再現性
よく制御できも (実施例2) この発明の第2実施例を第3図を参照しながら説明すも
第3図は横モード制御型の赤色半導体レーザの断面図
であム 第2の実施例でli n−GaAs電流阻止
層7にストライプ状の溝を形成する際のエッチング・ス
トッパー層として、n−Alm、sGa・sAsエッチ
ング・ストッパー層13およびP−GaAsエッチング
・ストッパー層12を用いていも これはP−AIGa
Asクラッド層8のエピタキシャル成長啄結晶成長表面
である電流阻止層7、n−Al@、5Gaa、sAsエ
ッチング・ストッパー層13のV族原子がすべてAsと
なり、またストライプ溝底部の表面に(Al・Ga+−
翼)M In+−νP(0≦x≦−1)クラッド層5が
露出せず、かつn−GaAs電流阻止層7のみを選択的
にエツチングすることができるようにするためであも
エッチング・ストッパー層の厚さ【友 約0.01μm
であムこの構造の製造方法(友 第2図に示すそれとほ
とんど同じである戟 エツチング工程が異なも 7まで
堆積させてエツチング工程では ま哄 アンモニア系の
エツチング液(例えば アンモニア:過酸化水素水=1
・20の比率の混合液)を用いて、nGaAs電流阻止
層7のエツチングをn−Al1.5Gai、6ASエッ
チング・ストッパー層13で停止させも 次善ミフッ酸
若しくは塩酸系のエツチング液によりn−Al・、sG
a・、sAsエッチング・ストッパー層13のみをエツ
チングしてP−GaAsエッチング・ストッパー層12
を溝の底部に露出させも 以上の様にn−GaAs電流
阻止層7にストライプ状の溝を形成した後の工程ζ上
実施例1と同様に8.9.10を堆積させも 第2実施
例で(よ エッチング・ストッパー層として、n−Al
5.5Gas、sAsエッチング・ストッパー層13お
よびP−GaAsエッチング・ストッパー層12を用い
てい衣 本発明の効果は第1実施例と変わらない。第2
実施例で(↓ 7のエッチング・ストッパーとしてn−
Al5.5Gas、sAsの組成を限定したM n−
A15Ga+−5As(S2O,4)であれば良し−以
上の様く 2層のエッチング・ストッパー層を用いるこ
とにより、n−GaAs電流阻止層7に正確かつ簡便に
ストライプ状の溝を作製することができも (実施例3) この発明の第3の実施例を第4図に示す。第3図は横モ
ード制御型の赤色半導体レーザの断面図であa 第3実
施例では 実施例1と比べてエッチング・ストッパー層
としてP−Ga@、 s In・、sPの代わりCミ
厚さ約0.01.unのP−Als、5Gai、sAs
エッチング・ストッパー層14を用いてい4 n −
G a A s電流阻止層7にストライプ状の溝を形成
する際のエツチング液には アンモニア系のエツチング
液(例え(iアンモニア:過酸化水素水= 1 :20
の混合液)を用いる・上記エツチング液を用いることに
より、P−Als、aGas、sAsエツチング・スト
・ソバ−層℃ 工・ソチングが停止すム 第3の実施例
でCL 電流阻止層7のエッチング・ストッパーとし
てP−Als、5Gas、5As14の組成を限定した
力<、 P−AltGa+−tAS(t≧0゜4)で
あればよしt 以上述べた様に エッチング・ストッパ
ー層を入れることにより、n−GaAs電流阻止層7に
正確かつ容易へ ストライプ状の溝を形成できも 前記
3つの実施例では ダブルヘテロ構造を構成する材料を
指定した力丈 クラッド層力((A1wGa+−m)s
、sIn@、sP、 活性層が(Alz Ga+ −
2)@ 、 s In・sP(ここで、 1≧W≧2≧
0)の場合で耘 この発明の効果は太き(X。
ルヘテロ構造を有していも そして、1−GaAs電流
阻止層7にはキャリア(この壕 正孔)を注入するため
のストライプ状の溝を形成していも この溝およびn−
GaAs電流阻止層7の上部にC1n−GaAs電流阻
止層7より屈折率の小さいP−Als、yGas、sA
sクラッド層8で覆われていも キャリア(正孔)のア
ンドープGas、5Ins、sP活性層4内への注入に
より発光した光ζ;L n−GaAs電流阻止層7で
吸収されるためく 溝下部の活性層4と電流阻止層7の
下部の活性層で実効的な屈折率差を生じも したがって
光はストライプ状の溝の下部の活性層内を導波すムそこ
で、この溝の幅を設定することにより、屈折率導波型の
単一横モードのレーザ発振を得ることができも P−A
ls、7Gam、*Asフラッド層8の上部にit
P−GaAsキャップ層9が設けられ さらにP側電極
10が設けられていム ま?Q n−GaAs基板1
側にζIn側電極11が設けられてい7;)、、 P
−Gas、sIn*、sPエッチング・ストッパー層6
l友n−GaAs電流阻止層7にストライプ状の溝を
形成する時に用いもすなわ板 ホトリソグラフィー技術
とエツチング技術で溝を形成する服 正確にエツチング
をP−Gas、sIn@、sPエッチング・ストッパー
層6で停止させるために必要であも ここで、P−Ga
s、sln@、sPエッチング・ストッパー層6とアン
ドープGas 、 s In・、IP活性層4の禁制帯
幅はほぼ等しいたk P−Gas、5Ins、sPエ
ッチング・ストッパー層6での光の吸収がおこる恐れが
ある力<、 P−Ga@、srn*、sPエッチング
・ストッパー層6を100人と薄くすれば問題はなt〜
第3クラッド層に用いているP−Als 、 t Ga
s 、 s Asは従来例(第5図)のP−(Alm、
5Gas、a)@、5Ins、sPに比べ電気抵抗およ
び熱抵抗が低く、したがって、半導体レーザのP側電極
n側電極間の直列抵抗を小さくすることができ、その結
果 レーザ発振時の発熱を抑えることができる。つぎに
この半導体レーザの製造方法を第2図を参照しながら
説明すもまず第2図(a)に示すように n−GaAs
:Si基板1上にn−GaAs:Seバッファ層2、
厚さ1.0μmのn−(AlesGas、4)i、sI
n@、sP:Seクラッド層(キャリア濃度1x、10
”cr’) 3、厚さ0.06μmのアンドープGa
i、5i1s、sP層4、 厚さ0.25μmのP−(
Alm、5Gai、、4)i、5Ins、6P:Znク
ラッド層(キャリア濃度5 X LO”Cm−”)5、
厚さ0.01 p m(100人)のP−Gas 、
s Ins 、 6P :Znx ッチング・ストッ
パー層(キャリア濃度I X 10’8cm町 6、厚
さ0.5μmのn−GaAs :Se電流阻止層(キャ
リア濃度5 X 10”cm−”) 7をMOVPE法
又はMTJ E法により順次エピタキシャル成長すム
その後第2図(b)に示すように ホトリソグラフィー
技術とエツチング技術を用いて、n−GaAs電流阻止
層7にストライプ状の溝を形成すも エツチング液には
硫酸系のエツチング液(例えば 硫酸:過酸化水素水・
水=1・1:10で混合した液)を用いると、P−Ga
m、slnm、sPエッチング・ストッパー層6でエツ
チングが停止すム この溝の幅は 溝底部で約3μmで
あも その後第2図(C)に示すように ストライプ状
の溝およびn−GaAs電流阻止層7の上部番へP−A
lg、〒Gas、sAs:Znクラッド層8およびP−
GaAs:Znキャップ層9を順欠 MOVPE法(ま
たはMBE法)により成長すム 最後に P側電極Au
/Zn/Au1Q、 n側電極AuGe/Nilを蒸着
し 熱処理すム (第2図(d))以上の様な製造方法
により、第1図に示すような赤色半導体レーザを作製す
ることができも この製造方法で(よ 結晶成長が2回
で済へ工程を簡便化できも その結棗 不純物(Zn、
Se)の拡散が軽減でもレーザの特性および信頼性が向
上す也 また電流阻止層とエッチング・ストッパー層と
でエツチング速度が全く異なる材料(ここでgg n
−GaAs7とP−Gas、5Ini、sP6 )を用
いることにより、エツチング工程を正確かつ簡便に行う
ことができ、その結果ストライプの溝底部の幅が再現性
よく制御できも (実施例2) この発明の第2実施例を第3図を参照しながら説明すも
第3図は横モード制御型の赤色半導体レーザの断面図
であム 第2の実施例でli n−GaAs電流阻止
層7にストライプ状の溝を形成する際のエッチング・ス
トッパー層として、n−Alm、sGa・sAsエッチ
ング・ストッパー層13およびP−GaAsエッチング
・ストッパー層12を用いていも これはP−AIGa
Asクラッド層8のエピタキシャル成長啄結晶成長表面
である電流阻止層7、n−Al@、5Gaa、sAsエ
ッチング・ストッパー層13のV族原子がすべてAsと
なり、またストライプ溝底部の表面に(Al・Ga+−
翼)M In+−νP(0≦x≦−1)クラッド層5が
露出せず、かつn−GaAs電流阻止層7のみを選択的
にエツチングすることができるようにするためであも
エッチング・ストッパー層の厚さ【友 約0.01μm
であムこの構造の製造方法(友 第2図に示すそれとほ
とんど同じである戟 エツチング工程が異なも 7まで
堆積させてエツチング工程では ま哄 アンモニア系の
エツチング液(例えば アンモニア:過酸化水素水=1
・20の比率の混合液)を用いて、nGaAs電流阻止
層7のエツチングをn−Al1.5Gai、6ASエッ
チング・ストッパー層13で停止させも 次善ミフッ酸
若しくは塩酸系のエツチング液によりn−Al・、sG
a・、sAsエッチング・ストッパー層13のみをエツ
チングしてP−GaAsエッチング・ストッパー層12
を溝の底部に露出させも 以上の様にn−GaAs電流
阻止層7にストライプ状の溝を形成した後の工程ζ上
実施例1と同様に8.9.10を堆積させも 第2実施
例で(よ エッチング・ストッパー層として、n−Al
5.5Gas、sAsエッチング・ストッパー層13お
よびP−GaAsエッチング・ストッパー層12を用い
てい衣 本発明の効果は第1実施例と変わらない。第2
実施例で(↓ 7のエッチング・ストッパーとしてn−
Al5.5Gas、sAsの組成を限定したM n−
A15Ga+−5As(S2O,4)であれば良し−以
上の様く 2層のエッチング・ストッパー層を用いるこ
とにより、n−GaAs電流阻止層7に正確かつ簡便に
ストライプ状の溝を作製することができも (実施例3) この発明の第3の実施例を第4図に示す。第3図は横モ
ード制御型の赤色半導体レーザの断面図であa 第3実
施例では 実施例1と比べてエッチング・ストッパー層
としてP−Ga@、 s In・、sPの代わりCミ
厚さ約0.01.unのP−Als、5Gai、sAs
エッチング・ストッパー層14を用いてい4 n −
G a A s電流阻止層7にストライプ状の溝を形成
する際のエツチング液には アンモニア系のエツチング
液(例え(iアンモニア:過酸化水素水= 1 :20
の混合液)を用いる・上記エツチング液を用いることに
より、P−Als、aGas、sAsエツチング・スト
・ソバ−層℃ 工・ソチングが停止すム 第3の実施例
でCL 電流阻止層7のエッチング・ストッパーとし
てP−Als、5Gas、5As14の組成を限定した
力<、 P−AltGa+−tAS(t≧0゜4)で
あればよしt 以上述べた様に エッチング・ストッパ
ー層を入れることにより、n−GaAs電流阻止層7に
正確かつ容易へ ストライプ状の溝を形成できも 前記
3つの実施例では ダブルヘテロ構造を構成する材料を
指定した力丈 クラッド層力((A1wGa+−m)s
、sIn@、sP、 活性層が(Alz Ga+ −
2)@ 、 s In・sP(ここで、 1≧W≧2≧
0)の場合で耘 この発明の効果は太き(X。
発明の効果
半導体レーザによれば 電流阻止層にストライプ状の溝
を設(す、この溝および電流阻止層の上部を電流阻止層
よりも屈折率の小さい第3クラッド層で覆うことにより
、単一横モードのレーザ発振を得ることができ、また
第3クラッド層に電気抵抗および熱抵抗の小さな材料を
用いることにより、電流注入時のクラッド層の抵抗を下
げることができ、したがって素子全体の直列抵抗を下げ
ることができ、 レーザ駆動時の発熱を抑えることが可
能で信頼性を向上させることができも 半導体レーザに
よれば エッチング・ストッパー層に(AlxGa+−
x)s、5Ins、sP(0≦x≦1)またはAI、G
a+−v/’1s(0≦y≦1)の単層若しくは多層膜
を用いること−により、前記電流素子層にストライプ状
の溝を容易に形成することができも 半導体レーザの製
造方法によれば 電流阻止層のエツチング速度とエッチ
ング・ストッパー層のエツチング速度が大きく異なるエ
ツチング液を用いて、電流阻止層にストライプ状の溝を
形成でき、また 結晶成長が2回で屈折率導波型・の半
導体レーザを得ることができム
を設(す、この溝および電流阻止層の上部を電流阻止層
よりも屈折率の小さい第3クラッド層で覆うことにより
、単一横モードのレーザ発振を得ることができ、また
第3クラッド層に電気抵抗および熱抵抗の小さな材料を
用いることにより、電流注入時のクラッド層の抵抗を下
げることができ、したがって素子全体の直列抵抗を下げ
ることができ、 レーザ駆動時の発熱を抑えることが可
能で信頼性を向上させることができも 半導体レーザに
よれば エッチング・ストッパー層に(AlxGa+−
x)s、5Ins、sP(0≦x≦1)またはAI、G
a+−v/’1s(0≦y≦1)の単層若しくは多層膜
を用いること−により、前記電流素子層にストライプ状
の溝を容易に形成することができも 半導体レーザの製
造方法によれば 電流阻止層のエツチング速度とエッチ
ング・ストッパー層のエツチング速度が大きく異なるエ
ツチング液を用いて、電流阻止層にストライプ状の溝を
形成でき、また 結晶成長が2回で屈折率導波型・の半
導体レーザを得ることができム
第1@ 第3図および第4図(よ それぞれ本発明の実
施例の半導体レーザの構造を示す断面医第2図は第1図
に示す本発明の一実施例の半導体レーザの製造を示す工
程順断面医 第5図は従来の半導体レーザの構造断面図
であも 1・・・・n−GaAs基板、 2・・・・n−GaA
sバッファ凰3 ・・・・n−(Als、aGas、4
)s、5Ins、GPクラ・ンド凰 4・・・・アンド
ープGas 、 s Gas 、 s P活性Jl
5 ・・・・P−(Ale、5Gas、4)s、5In
i、sPクラッド層、 6 ・・・・P−Gas、5I
ns、sPエッチング・ストッパー恩 7・・・・n−
GaAs電流阻止凰 8 ・・・・P−Als、vGa
s、tAsクラッド# 9・・・・P−GaAsキャッ
プJjj、 10・・・・P側型K 11・・・・
n側tK 12・・・・P−GaAsエッチング・ス
トッパー凰13”n−A15.1Gaa、sASエッチ
ング・ストッパー凰14・・・・P−Als、sGa@
、sAsエッチング・ストッパー凰15”P−Gas、
5Ina、sP凰 代理人の氏名 弁理士 小鍜治 明 ほか2名悪 図 第 図 第 図
施例の半導体レーザの構造を示す断面医第2図は第1図
に示す本発明の一実施例の半導体レーザの製造を示す工
程順断面医 第5図は従来の半導体レーザの構造断面図
であも 1・・・・n−GaAs基板、 2・・・・n−GaA
sバッファ凰3 ・・・・n−(Als、aGas、4
)s、5Ins、GPクラ・ンド凰 4・・・・アンド
ープGas 、 s Gas 、 s P活性Jl
5 ・・・・P−(Ale、5Gas、4)s、5In
i、sPクラッド層、 6 ・・・・P−Gas、5I
ns、sPエッチング・ストッパー恩 7・・・・n−
GaAs電流阻止凰 8 ・・・・P−Als、vGa
s、tAsクラッド# 9・・・・P−GaAsキャッ
プJjj、 10・・・・P側型K 11・・・・
n側tK 12・・・・P−GaAsエッチング・ス
トッパー凰13”n−A15.1Gaa、sASエッチ
ング・ストッパー凰14・・・・P−Als、sGa@
、sAsエッチング・ストッパー凰15”P−Gas、
5Ina、sP凰 代理人の氏名 弁理士 小鍜治 明 ほか2名悪 図 第 図 第 図
Claims (4)
- (1)第1クラッド層、活性層、第2クラッド層、エッ
チング・ストッパー層、電流阻止層を有するダブルヘテ
ロ構造において、前記電流阻止層を順テーパに加工した
ストライプ状の溝を有し、かつ前記溝部および前記電流
阻止層の上部に前記電流阻止層よりも屈折率の低い第3
クラッド層を有することを特徴とする半導体レーザ。 - (2)エッチング・ストッパー層が、(Al_xGa_
1_−_x)_0_._5In_0_._5P(0≦x
≦1)またはAl_yGa_1_−_yAs(0≦y≦
1)の単層から成る特許請求の範囲第1項記載の半導体
レーザ。 - (3)第2クラッド層上に、Al_yGa_1_−_y
As(0≦y≦0.4)のエッチング・ストッパー層、
さらにその上にAl_xGa_1_−_xAs(0.4
≦x≦1)のエッチング・ストッパー層を備えたことを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体レーザ。 - (4)半導体基板上に第1クラッド層、活性層、第2ク
ラッド層、エッチング・ストッパー層、電流阻止層を順
次積層したダブルヘテロ構造において、前記電流阻止層
に対するエッチング速度が速くかつエッチング・ストッ
パー層に対するエッチング速度が遅いエッチング液を用
いて、前記電流阻止層に前記活性層内に基本横モード発
振が成立しうる幅のストライプ状の溝を形成し、溝底部
にエッチング・ストッパー層が露出した状態で、前記電
流阻止層より屈折率の小さい第3クラッド層を成長させ
る工程を備えたことを特徴とする半導体レーザの製造方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23752490A JPH04116994A (ja) | 1990-09-07 | 1990-09-07 | 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 |
---|---|---|---|
JP23752490A JPH04116994A (ja) | 1990-09-07 | 1990-09-07 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04116994A true JPH04116994A (ja) | 1992-04-17 |
Family
ID=17016607
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23752490A Pending JPH04116994A (ja) | 1990-09-07 | 1990-09-07 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04116994A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003017813A (ja) * | 2000-10-04 | 2003-01-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レーザ装置 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6372173A (ja) * | 1986-09-16 | 1988-04-01 | Hitachi Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
JPH01236676A (ja) * | 1988-03-16 | 1989-09-21 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザの製造方法 |
JPH02202085A (ja) * | 1989-01-31 | 1990-08-10 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置の製造方法 |
-
1990
- 1990-09-07 JP JP23752490A patent/JPH04116994A/ja active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6372173A (ja) * | 1986-09-16 | 1988-04-01 | Hitachi Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
JPH01236676A (ja) * | 1988-03-16 | 1989-09-21 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザの製造方法 |
JPH02202085A (ja) * | 1989-01-31 | 1990-08-10 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置の製造方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003017813A (ja) * | 2000-10-04 | 2003-01-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レーザ装置 |
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