JPH04162485A - 半導体レーザとその製造方法 - Google Patents

半導体レーザとその製造方法

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JPH04162485A
JPH04162485A JP28614490A JP28614490A JPH04162485A JP H04162485 A JPH04162485 A JP H04162485A JP 28614490 A JP28614490 A JP 28614490A JP 28614490 A JP28614490 A JP 28614490A JP H04162485 A JPH04162485 A JP H04162485A
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Seiji Kawada
誠治 河田
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NEC Corp
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NEC Corp
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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、単一横モードで発振するA II G aI
nP系の半導体レーザ装置に関する。
〔従来の技術〕
最近、有機金属熱分解法(以後MOVPEと略す)によ
る結晶成長により形成された単一横モードで発振するA
lGaInP系の半導体レーザ装置として、第3図に示
すような構造が報告されている(第50回応用物理学会
学術講演会講演予稿集 第3分冊 p893 28a−
ZG−4)。
この構造は第一回目の成長でn型G a A S基板1
上に、n型(Auo、aGao4)0.5Ino、sP
クラッド層2、GaInP活性層3+ p型(Apo、
a G a O,4) 0.5Ino、sPクラッド層
4.p型Gao、5Ino、sP層7、p型GaAsコ
ンタクト層8を順次形成する。
次にフォトリソグラフィーによりSiO2をマスクとし
て、メサストライプを形成する。そしてSiO2マスク
をつけたまま、第二回目の成長を行ないエツチングした
ところをA II o、s I n o、s P層9、
n型GaAs層10で埋め込む。次にSiO2マスクを
除去し、pan各電極を形成しレーザチップに加工する
この構造により電流はA j2 o、s I n。5P
層9、n型G a A s層10によりブロックされ、
メサストライプ部にのみ注入される。また、メサストラ
イプ形成のエツチングのときに、メサストライプ部以外
のp型クラッド層の厚みを光の閉じ込めには不十分な厚
みまでエツチングするのでA j’ o、s I n。
5P層9のある部分では、このA j2 o、s I 
n o、s P層9に光が反射され、横方向に実屈折率
差がつきメサストライプ部にのみ光は導波される。この
ようにこの構造では、電流狭窄機構と光導波機構が同時
に作り付けられ、実屈折率導波型のレーザとなるため非
点収差も小さい。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述の第3図の構造では、成長回数を二層にとどめて電
極を形成しているがこの方法だとp型コンタクト層と電
極の接触面積が小さく素子の電気特性を良好に再現性よ
く得ることが難しくなる。
この問題を防ぐには、成長回数を一回増し全面にp型コ
ンタクト層を成長して全面電極とする方法があるがこれ
だと成長回数が増え煩雑になってしまう。また従来方法
は、Aflo、5Ino、sP層を誘電体膜をマスクと
して選択的に結晶成長しているが、Apを含む混晶系は
誘電体膜上に析出しやすく適当な成長技術の確立が困難
であるという問題もある。
本発明の目的は、上述の問題点を解決し、MOVPE法
による非点収差の小さい横モード制御構造のAlGaI
nP系半導体レーザな簡便な手法で確実に提供すること
にある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の半導体レーザは、n型GaAs基板上に、Ga
InPもしくはAt1GaInPもしくはそれらの量子
井戸層からなる活性層と、この活性層を挾み活性層より
も屈折率の小さなAlGaInP系 ロ構造が形成してあり、前記活性層の上側のp型(A 
Il x G a +−x) a、s I n o、s
 Pクラッド層は層厚が部分的に厚くなることにより形
成されるストライプ状の逆メサ構造を有し、この逆メサ
構造の上面および逆メサ構造以外の部分に量子準位が活
性層−5= のエネルギーギャップよりも大きくなる厚みのGaAs
層を有し、これらの構造の上全面にp型(A4 yG 
a 1−y) o、s I n o、sP (Y>X)
層を有することを特徴とする。
また、本発明の半導体レーザの製造方法は、n型GaA
s基板上に、GaInPもしくはA n G aInP
もしくはそれらの量子井戸層からなる活性層と、この活
性層を挟み活性層よりも屈折率の小さなAj2Ga I
 nPからなるクラッド層とからなるダブルヘテロ構造
を形成する工程と、この前記ダブルヘテロ構造上にスト
ライプ状のエツチングマスクを形成し前記活性層の上側
のp型(Ap8G&+−x)。5Ino、sPクラッド
層をエツチングによりストライプ状の逆メサ構造に形成
する工程と、前記ストライプ状のエツチングマスクを除
去する工程と、この逆メサ構造の上面および逆メサ構造
以外の部分に量子準位が活性層のエネルギーギャップよ
りも大きくなる厚みのG a A s層を形成する工程
と、これらの構造の上全面にp型(AI2YG a 1
−Y) o5I n o5P (Y > X)層を形成
する工程=6− とを有することを特徴とする。
〔作用〕
本発明の構造によれば、メサ構造の上面とメサ構造以外
の部分の、量子準位が活性層のエネルギーギャップより
も大きくなる厚みのGaAs層のある部分では、それを
挟み込んでいるp型(AρゆG a +−x) o、s
 I n o、s Pクラッド層とp型(An yG 
a +−y) o、s I n O,5P (Y > 
X)層に、G a A s層との大きなバンド不連続に
よるキャリヤー〇空乏層が広がり、素子にバイアスして
もその電圧は、p型(A j2 x G a +−x)
 o、s I n o、s Pクラッド層中の空乏層に
かかり、ホールが流れることができなくなり電流のブロ
ック層として働く。これに対しメサの側面部分ではGa
As層は存在しないのでホールはこの部分を流れること
ができる。そして本発明の構造とその製造方法ではメサ
には逆メサを用いている。MOVPEによる逆メサ構造
をもつ基板へのG a A sの成長では、メサ側面に
は結晶は直後には成長しない。このため上述のようなメ
サ構造の上面とメサ構造以外の部分へのGaAsの分離
成長が可能となる。このようにして電流はメサ部分のみ
に横方向から注入される。またGaAs層は、量子準位
が活性層のエネルギーギャップよりも大きくなる厚みと
規定しであるので活性層の光は吸収できない。そして構
造の上全面のp型(Ajl’ yG a +−y) o
、s I n o5P (Y> X)層は、p型(A 
j2 x G a +−x) o、s I n O,5
Pクラッド層よりも屈折率が小さいので、光の吸収は用
いない実屈折率型の導波機構となり非点収差を小さく押
さえることができる。そしてこの構造では二層の少ない
成長回数で全面電極が形成でき、良好な電気特性を容易
に得ることができる。
〔実施例〕
本発明の実施例を図面を用いて説明する。
第1図は本発明の半導体レーザの一実施例を示す断面図
であり、第2図はその製造工程図である。
まず−回目の減圧MOVPEによる成長で、n型GaA
s基板1(Siドープ: n=2X 1018cm−3
)上に、n型(A 4 o、a G a 0.4) 0
.5 I n 0.5 Pクラッド層2 (n= 5 
X 1017cm−3+厚み1μm)、G a 0.5
 I n 0.5P活性層3(アンドープ;厚み0.1
μm)、p型(A j2 o、s G a 0.4) 
0.5 I n o、s Pクララド層4 (p= 5
 X 10 ”Cm−3:厚み1.0μm)、を順次成
長した(第2図(a))。成長条件は、温度700℃、
圧カフ 0Torr、 V/ m = 200、キャリ
ヤガス(H2)の電流量15ρ/minとした。原料と
しては、トリメチルインジウム(TMI :  (CH
3) 3In)、トリエチルガリウム(TEG:  (
C2H5)3Ga)、トリメチルアルミニウム(T M
 A : (CH3)3A、f2)、アルシン(ASH
3)、オスフィン(PHs)、n型ドーパント:セレン
化水素(H2Se)、p型トーハント:シクロペンタヂ
エニルマグネシウム(Cp2Mg)を用いた。こうして
成長したウニ/%にフォトリングラフィにより幅4μm
のストライプ状のS i O2マスク11を形成した(
第2図(b))。
次にこのSiO2マスクを用いて臭化水素酸系のエツチ
ング液により、p型(A Il o、e G a 0.
4) 0.5 I n o、s Pクララド層4の途中
まで(ここでは0.8μmとした)をメサ状にエツチン
グした(第2図(C))。つぎにSiO2マスクを除去
した(第2図(d))。そして減圧MOVPEにより二
回目の成長を行ない、p型G a A s層5、p型(
A Ro、s G a O,2) o5I n o5P
キャップ層6 (p=5X1017cm−3:厚み1.
Opm)、p型G ao、s I n 0.5 P層7
、p型G a A sコンタクト層8、を形成した(第
2図(e)、 (f))。
最後に、prn両電極電極成してキャビティ長300μ
mにへき開し、個々のチップに分離した。
こうして本発明の製造方法を用いて得られた本    
 ゛発明のレーザの非点収差は4μm以下で、上述の製
作工程かられかるようにこの良好な特性の半導体レーザ
を得るための成長回数は二層でありかつ全面電極が形成
できる。
以上述べた実施例では、活性層やクラッド層の組成を規
定したが、活性層組成は製作する半導体レーザに要求さ
れる発振波長要件を満たす組成、もしくは量子井戸にす
ればよく、クラッド層組成゛は用いる活性層組成に対し
て光とキャリヤの閉じ込めが十分にできる組成を選べば
よい。また半導体レーザに要求される特性によりSCH
構造にするなどクラッド層をより多層化することもでき
る。
〔発明の効果〕
このように本発明により、非点収差の小さい半導体レー
ザが自己整合的に、少ない製作工程で製作できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す断面図、第2図(a)〜
(f)は本発明の製作工程を示す断面図、第3図は従来
の半導体レーザの例を示す断面図である。 図において、1はn型G a A s基板、2はn型(
Aρo6G a o4) o、s I n o、s P
クラッド層、3はG a O,5I n 0.5P活性
層、4はp型(A Ilo、6 G a o4) 0.
5Ino5Pクラッド層、5はp型G a A s層、
6はp型(A 4 o、g G a 0.2) o、s
 I n o、s Pキーt’ツブ層、7はp型Gao
5Ino5P層、8はp型G&ASコンタクト層、9は
A I20.50 a 0.5 P層、10はn型G 
a A s層、11はSiO2膜である。 代理人 弁理士  内 原   晋 第1房

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、n型GaAs基板上に、GaInPもしくはAlG
    aInPもしくはそれらの量子井戸層からなる活性層と
    、この活性層を挟み活性層よりも屈折率の小さなAlG
    aInPからなるクラッド層とからなるダブルヘテロ構
    造が形成してあり、前記活性層の上側のp型(Al_x
    Ga_1_−_x)_0_._5In_0_._5Pク
    ラッド層は層厚が部分的に厚くなることにより形成され
    るストライプ状の逆メサ構造を有し、この逆メサ構造の
    上面および逆メサ構造以外の部分に量子準位が活性層の
    エネルギーギャップよりも大きくなる厚みのGaAs層
    を有し、これらの構造の上全面にp型(Al_YGa_
    1_−_Y)_0_._5In_0_._5P(Y>X
    )層を有することを特徴とする半導体レーザ。 2、n型GaAs基板上に、GaInPもしくはAlG
    aInPもしくはそれら量子井戸層からなる活性層と、
    この活性層を挟み活性層よりも屈折率の小さなAlGa
    InPからなるクラッド層とからなるダブルヘテロ構造
    を形成する工程と、この前記ダブルヘテロ構造上にスト
    ライプ状のエッチングマスクを形成し前記活性層の上側
    のp型(Al_xGa_1_−_x)_0_._5In
    _0_._5Pクラッド層をエッチングによりストライ
    プ状の逆メサ構造に形成する工程と、前記ストライプ状
    のエッチングマスクを除去する工程と、この逆メサ構造
    の上面および逆メサ構造以外の部分に量子準位が活性層
    のエネルギーギャップよりも大きくなる厚みのGaAs
    層を形成する工程と、これらの構造の上全面にp型(A
    l_YGa_1_−_Y)_0_._5In_0_._
    5P(Y>X)層を形成する工程とを有することを特徴
    とする半導体レーザの製造方法。
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