JPH0423481A - Semiconductor laser - Google Patents

Semiconductor laser

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JPH0423481A
JPH0423481A JP12688090A JP12688090A JPH0423481A JP H0423481 A JPH0423481 A JP H0423481A JP 12688090 A JP12688090 A JP 12688090A JP 12688090 A JP12688090 A JP 12688090A JP H0423481 A JPH0423481 A JP H0423481A
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Japan
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layer
cladding layer
substrate
active layer
clad layer
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JP12688090A
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Inventor
Akira Furuya
章 古谷
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

PURPOSE:To prevent COD breakage, to restrain temperature of a chip and to enable carrier confinement, etc., with a simple means by forming a first clad layer of a p-type compound semiconductor material whose refraction factor is smaller than that of a second clad layer and whose energy band gap is larger than that of the second clad layer. CONSTITUTION:A material having a small refraction factor (n) and a large energy band gap E9 is used for a clad layer 13 at the side near a substrate 11, and the layer 13 is made thin to allow an active layer 14 to be close to the substrate 11. A material having a large refraction factor (n) and a small energy band gap E9 is used for a guide layer 15, which is made thick. Therefore, light confinement is carried out in the guide layer 15 and a clad layer 16 which are formed thick and the clad layer 13 which is formed thin transmits heat generated in the active layer 14 to the substrate 11 effectively. Thereby, it is possible to prevent COD breakage, to restrain temperature rise of a chip and to ensure carrier confinement, etc., with an extremely simple means.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 構成材料をAj2GalnP系とした半導体レーザの改
良に関し、 極めて簡単な手段に依って、COD破壊の防止、チップ
温度上昇の抑止、キャリヤ閉じ込めの確保などを達成す
ることを目的とし、 GaAs基板に近い側に設けられた第一のクラッド層及
び表面に近い側に設けられた第二のクラッド層で挟まれ
た活性層を備え、該活性層を前記GaAs基板に近付け
る為に第一のクラッド層は第二のクラッド層に比較して
薄く形成され、前記活性層から第一のクラッド層への光
の滲み出しを小さく、また、第二クラッド層への光の滲
み出しを太き(する為に第一のクラッド層は第二のクラ
ッド層に比較して屈折率が小さく、且つ、エネルギ・バ
ンド・ギャップが大きいp型化合物半導体材料からなる
よう構成する。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] Regarding the improvement of a semiconductor laser whose constituent material is Aj2GalnP, it is possible to prevent COD destruction, suppress chip temperature rise, ensure carrier confinement, etc. by extremely simple means. For the purpose of this, the method includes an active layer sandwiched between a first cladding layer provided on the side closer to the GaAs substrate and a second cladding layer provided on the side closer to the surface, and the active layer is attached to the GaAs substrate. The first cladding layer is formed thinner than the second cladding layer in order to reduce the leakage of light from the active layer to the first cladding layer, and also to reduce the leakage of light from the active layer to the second cladding layer. In order to increase seepage, the first cladding layer is made of a p-type compound semiconductor material that has a smaller refractive index and a larger energy band gap than the second cladding layer.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は、構成材料をAP、Ga1nP系とじた半導体
レーザの改良に関する。
The present invention relates to improvements in semiconductor lasers whose constituent materials are AP and Ga1nP.

一般に、AlGaInP系の半導体レーザは、例えば、
0.6〔μm〕の短波長帯で発振して赤色光を放射し、
高密度光ディスク用の光源として注目され、その高出力
化が期待されている。
Generally, AlGaInP semiconductor lasers are, for example,
It oscillates in the short wavelength band of 0.6 [μm] and emits red light,
It is attracting attention as a light source for high-density optical discs, and its high output is expected.

〔従来の技術] 第8図は現在の代表的なAj2Ga InP系半導体レ
ーザを説明する為の要部切断正面図を表している。
[Prior Art] FIG. 8 shows a cutaway front view of essential parts for explaining a current typical Aj2Ga InP semiconductor laser.

図に於いて、1はn型C,aAS基板、2はn型AnG
alnPクラッド層、3はI nGaP活性層、4はp
型Aj2GalnPクラッド層、5はn型GaAs埋め
込み層、6はp型GaAs電極コンタクト層をそれぞれ
示している。
In the figure, 1 is n-type C, aAS substrate, 2 is n-type AnG
alnP cladding layer, 3 is InGaP active layer, 4 is p
A type Aj2GalnP cladding layer, 5 an n-type GaAs buried layer, and 6 a p-type GaAs electrode contact layer, respectively.

この半導体レーザでは、四元混晶を用いているn型Af
fiGalnPクラッド層2とp型A/!GaInPク
ラッド層4とに於けるA1組成は等しくなっている。
This semiconductor laser uses an n-type Af using a quaternary mixed crystal.
fiGalnP cladding layer 2 and p-type A/! The A1 composition in the GaInP cladding layer 4 is the same.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

第8図について説明したAI!、Ga I nP系の半
導体レーザについて高出力化が要求されていることは前
記した通りであって、その高出力化を妨げているのは、
半導体レーザの端面に於けるC0D(catastro
phically  optical  damage
)破壊及び半導体レーザ・チップの温度上昇の二つであ
る。
AI explained about Figure 8! As mentioned above, higher output power is required for Ga I nP semiconductor lasers, and the obstacles to higher output are:
C0D (catastro) at the end facet of a semiconductor laser.
physically optical damage
) destruction and temperature rise of the semiconductor laser chip.

第8図に見られるような、上下のクラッド層に於ける組
成が同一である半導体レーザでは、COD破壊を回避す
る為、InGaP活性層3を薄くする手段が採られてい
る。また、このI nGa P活性層3で得られる光は
GaAsには吸収される波長であることから、基板1或
いは電極コンタクト層6での光吸収を低減させないと発
振が不可能となるから、クラッド層2並びに4は厚く形
成する必要がある。ところが、それらクラッド層2並び
に4の構成材料であるAnGalnPは熱抵抗が例えば
InPと比較する17倍〜20倍と大であり、従って、
それを厚く形成したのでは活性層3に生じる熱を効果的
に放散させることができない。
In a semiconductor laser in which the upper and lower cladding layers have the same composition as shown in FIG. 8, measures are taken to make the InGaP active layer 3 thinner in order to avoid COD destruction. Furthermore, since the light obtained by this InGaP active layer 3 has a wavelength that is absorbed by GaAs, oscillation will be impossible unless the light absorption in the substrate 1 or the electrode contact layer 6 is reduced. Layers 2 and 4 must be formed thickly. However, AnGalnP, which is the constituent material of these cladding layers 2 and 4, has a thermal resistance that is 17 to 20 times higher than that of InP, for example.
If it is formed thickly, the heat generated in the active layer 3 cannot be effectively dissipated.

そこで、LOC(large  opticalcav
ity)構造など、活性層に対し、クラッド層を非対称
な構造とし、光の滲み出しが大きい厚い層と、光の滲み
出しが小さい薄い層の二つに分けることでCOD破壊を
防ぎ、且つ、活性層をGaAsからなる基板などに近接
させ良好な熱放散を行う構成が考えられている。
Therefore, LOC (large optical cavity)
ity) structure, the cladding layer has an asymmetrical structure with respect to the active layer, and is divided into two layers: a thick layer that allows a large amount of light to seep out, and a thin layer that allows a small amount of light to seep out, thereby preventing COD destruction. A configuration has been considered in which the active layer is placed close to a substrate made of GaAs or the like to achieve good heat dissipation.

この場合、一方のクラッド層に於けるAlの組成低下が
必要となるが、Aj2Ga I nP系の半導体レーザ
では、価電子帯側では問題ないが、伝導帯側に於けるエ
ネルギ・バンド不連続値ΔEcが200 [meV]と
小さい為、p側のクラッド層に於けるAffの組成を小
さくしてエネルギ・バンド・ギャップE9を狭くした場
合、電子の閉じ込めが充分に確保できない旨の問題があ
る。
In this case, it is necessary to lower the Al composition in one of the cladding layers, but in the Aj2Ga I nP semiconductor laser, there is no problem on the valence band side, but the energy band discontinuity value on the conduction band side Since ΔEc is as small as 200 [meV], if the composition of Aff in the p-side cladding layer is reduced to narrow the energy band gap E9, there is a problem in that sufficient electron confinement cannot be ensured.

本発明は、極めて簡単な手段に依って、COD破壊の防
止、チップ温度上昇の抑止、キャリヤ閉じ込めの確保な
どを達成しようとする。
The present invention attempts to achieve prevention of COD destruction, suppression of chip temperature rise, and ensuring carrier confinement by extremely simple means.

[課題を解決するための手段〕 第1図は本発明の詳細な説明する為の界分布を表す線図
であり、縦軸には厚さを、また、横軸には光強度をそれ
ぞれ採っである。
[Means for Solving the Problems] Figure 1 is a diagram showing the field distribution for explaining the present invention in detail, with the vertical axis representing the thickness and the horizontal axis representing the light intensity. It is.

図に於いて、11は基板、12はバッファ層、13はク
ラッド層、14は活性層、15はガイド層、16はクラ
ッド層、18は電極コンタクト層、20は光の分布をそ
れぞれ示している。
In the figure, 11 is the substrate, 12 is the buffer layer, 13 is the cladding layer, 14 is the active layer, 15 is the guide layer, 16 is the cladding layer, 18 is the electrode contact layer, and 20 is the distribution of light. .

図示の構成で、基板11は例えばGaAsなど熱放散が
良好な材料を用いる。基板11に近い側のクラッド層1
3は例えばAj2TnPなど屈折率nが小さ(、且つ、
エネルギ・バンド・ギャップE9が大きい材料を用い、
しかも、活性層14が基板11に接近するように薄クシ
である。活性層14はInGaPを用いる。ガイド層1
5は例えばAj2GalnPなど屈折率nが大きく、且
つ、エネルギ・バンド・ギャップE9が小さい材料を用
い、しかも、厚くしである。クラッド層16は例えばA
I!、Ga1nPのGa組成を0或いはOに近いほど少
なくしである。尚、前記したように、A/2GalnP
系の半導体レーザで電子の閉じ込めが問題になるのは、
伝導帯側のエネルギ・バンド不連続値ΔEcが小さいこ
とに原因があるので、その問題に対処しようとすると、
必然的に、エネルギ・バンド・ギャップが大きい、従っ
て、AP組成割合が高いクラッド層の導電型がp型とな
る。
In the illustrated configuration, the substrate 11 is made of a material with good heat dissipation, such as GaAs. Cladding layer 1 on the side closer to the substrate 11
3 has a small refractive index n (and
Using a material with a large energy band gap E9,
Furthermore, the active layer 14 is a thin comb so that it approaches the substrate 11. The active layer 14 uses InGaP. Guide layer 1
5 is made of a material having a large refractive index n and a small energy band gap E9, such as Aj2GalnP, and is thick. The cladding layer 16 is made of, for example, A
I! , the Ga composition of Ga1nP is reduced to 0 or closer to O. Furthermore, as mentioned above, A/2GalnP
The problem with electron confinement in semiconductor lasers is that
The cause is that the energy band discontinuity value ΔEc on the conduction band side is small, so when trying to deal with this problem,
Naturally, the conductivity type of the cladding layer having a large energy band gap and therefore a high AP composition ratio is p-type.

このようにすると、光の分布20から明らかなように、
活性層14で発生する光の滲み出しは、クラッド層13
に対しては少なく、また、ガイド層15に対しては大き
くなり、p側のクラッド層を0.4〔μm〕と従来の技
術で作られた半導体レーザの半分程度の厚さにしても、
G’a A sへの光吸収で決まる全体の光損失を−3
,2(cm−’)と小さく抑制できることが看取される
。従って、厚く形成されたガイド層15及びクラッド層
16に於いて光の閉じ込めを行ない、そして、薄く形成
されたクラッド層13は活性層14で発生する熱を基板
11に効率良く伝達する働きをすることが可能となる。
In this way, as is clear from the light distribution 20,
The leakage of light generated in the active layer 14 is transmitted to the cladding layer 13.
It is small for the guide layer 15, and it becomes large for the guide layer 15. Even if the p-side cladding layer is made 0.4 [μm], about half the thickness of a semiconductor laser made using conventional technology,
The total optical loss determined by light absorption to G'a A s is -3
, 2 (cm-'). Therefore, the guide layer 15 and cladding layer 16 formed thickly confine light, and the cladding layer 13 formed thinly functions to efficiently transfer heat generated in the active layer 14 to the substrate 11. becomes possible.

ここで重要なことは、従来の半導体レーザでは、放熱を
する為の前記したような薄いクラッド層は、通常、ヒー
ト・シンクが装着される側、即ち、活性層に対して表面
側に設けないと効果がないと考えられてきたが、A、j
2GaInP系材料の半導体レーザでは、クラッド層の
熱抵抗がInPの17〜20倍と高い為、基板であり且
つ熱抵抗が低いGaAsは放熱に関し充分なヒート・シ
ンクとしての役割を果たすことができ、従って、活性層
に対して基板側に在るクラッド層を薄<シても、活性層
に対して表面側に在るクラッド層を薄くするのと同じ効
果が得られる点である。
What is important here is that in conventional semiconductor lasers, the thin cladding layer mentioned above for heat dissipation is usually not provided on the side where the heat sink is attached, that is, on the surface side with respect to the active layer. Although it has been thought that A, j
In semiconductor lasers made of 2GaInP-based materials, the thermal resistance of the cladding layer is 17 to 20 times higher than that of InP, so GaAs, which is the substrate and has low thermal resistance, can serve as a sufficient heat sink for heat dissipation. Therefore, even if the cladding layer on the substrate side with respect to the active layer is made thinner, the same effect as that of making the cladding layer on the surface side with respect to the active layer thinner can be obtained.

前記したようなことから、本発明の半導体レーザでは、
GaAs基板(例えばGaAs基板11)に近い側に設
けられた第一のクラッド層(例えばp型AffiTnP
クラッド層13)並びに表面に近い側に設けられた第二
のクラッド層(例えばn型CAI!、o、s Gao、
s )  I nPガイド層15)で挟まれた活性層(
例えばInGaP活性層14)を備え、該活性層を前記
GaAs基板に近付ける為に第一のクラッド層は第二の
クラッド層に比較して薄く形成され、前記活性層から第
一のクラッド層への光の滲み出しを小さく、また、第二
のクラッド層への光の滲み出しを太き(する為に第一の
クラッド層は第二のクラッド層に比較して屈折率が小さ
く、且つ、エネルギ・バンド・ギャップが大きいp型化
合物半導体材料(例えば第一のクラッド層はAffil
nP、第二のクラッド層は(Aj2o、5Gao、5 
)I nP)で構成されている。
As described above, in the semiconductor laser of the present invention,
A first cladding layer (for example, p-type AffiTnP) provided on the side closer to the GaAs substrate (for example, the GaAs substrate 11)
cladding layer 13) and a second cladding layer provided on the side closer to the surface (for example, n-type CAI!, o, s Gao,
s) An active layer (
For example, the first cladding layer is formed to be thinner than the second cladding layer in order to bring the active layer closer to the GaAs substrate. The first cladding layer has a smaller refractive index than the second cladding layer, and a lower energy level than the second cladding layer.・P-type compound semiconductor material with a large band gap (for example, the first cladding layer is Affil)
nP, the second cladding layer is (Aj2o, 5Gao, 5
)I nP).

〔作用〕[Effect]

前記手段を採ることに依り、COD破壊防止の為に活性
層を薄クシても、基板に近い側に設けられるクラッド層
を薄くしであるから、良好に熱放散が行われ、また、基
板に近い側のクラッド層は表面側のクラッド層に比較し
てエネルギ・ハンド・ギャップが大きく且つ屈折率が小
さい化合物半導体材料で構成されているので、活性層で
生起された光は、表面側の厚いクラッド層に大きく滲み
出し、そして、・基板側の薄いクラッド層への滲み出し
は小さくなる。従って、GaAsからなる基板や同じ<
GaAsからなる電極コンタクト層に光が吸収される率
、即ち、光の損失は小さく抑えることができ、更にまた
、エネルギ・バンド・ギャップが大きく且つ屈折率が小
さい化合物半導体材料で構成されているクラッド層の導
電型をp型にしであるのでキャリヤ(電子)の閉じ込め
も良好である。
By adopting the above method, even if the active layer is made thinner to prevent COD destruction, the cladding layer provided on the side closer to the substrate is made thinner, so heat dissipation is performed well, and the heat dissipation from the substrate is improved. Since the cladding layer on the near side is made of a compound semiconductor material with a larger energy hand gap and a lower refractive index than the cladding layer on the front side, light generated in the active layer is transmitted through the thick layer on the front side. A large amount seeps out into the cladding layer, and a small amount seeps out into the thin cladding layer on the substrate side. Therefore, a substrate made of GaAs or the same <
The rate at which light is absorbed by the electrode contact layer made of GaAs, that is, the loss of light, can be kept low, and the cladding is made of a compound semiconductor material with a large energy band gap and a small refractive index. Since the conductivity type of the layer is p-type, the confinement of carriers (electrons) is also good.

〔実施例〕〔Example〕

第2図は本発明一実施例の要部切断正面図を表している
FIG. 2 shows a cutaway front view of essential parts of an embodiment of the present invention.

図に於いて、21は基板、22はバッファ層、23はへ
テロ・バリヤ緩衝層、24はクラッド層、25は活性層
、26はガイド層、27はクラッド層、28はキャップ
層、30は埋め込み層、31は電極コンタクト層、32
はn側電極、33はp側電極をそれぞれ示している。尚
、ガイド層26はクラッド層の一部と見て差支えないこ
とは勿論である。
In the figure, 21 is a substrate, 22 is a buffer layer, 23 is a hetero barrier buffer layer, 24 is a cladding layer, 25 is an active layer, 26 is a guide layer, 27 is a cladding layer, 28 is a cap layer, 30 is a Buried layer, 31 is electrode contact layer, 32
3 represents an n-side electrode, and 33 represents a p-side electrode. It goes without saying that the guide layer 26 can be regarded as part of the cladding layer.

図示の各部分に関する主要なデータを例示すると次の通
りである。
Examples of main data regarding each part shown are as follows.

■ 基板2Iについて 材料:p型GaAs 不純物:Zn 不純物濃度: I X 1019(c+++−3)屈折
率n:3.79 光吸収係数αニー2X10’  (cm−’)■ バッ
ファ層22について 材料:p型GaAs 不純物:Zn 不純物濃度:1×1018〔CI[l−3〕厚さ:0.
1(μm〕 屈折率:3.79 光吸収係数αニー2X10’  [cm刊]■ ヘテロ
・バリヤ緩衝層23について材料:p型I nGa P 不純物:Zn 不純物濃度: I X 1018(CTI+−3)厚さ
:0.1(μm〕 屈折率n:3.55 光吸収係数αニー8X10”  (cm刊〕■ クラッ
ド層24について 材料:p型Aj21nP 不純物:Zn 不純物濃度: 3 X 10 ” (cr+r3)厚さ
:0.4Cμm〕 屈折率n:3.22 光吸収係数α: O(cm−’) ■ 活性層25について 材料:InGaP 厚さ:0.07Cμm] 屈折率n:3.55 光吸収係数α: O(cm−’)  (活性層として動
作時)■ ガイド層26について 材料:n型(Aρo、s Gao、s ) I nP不
純物:Si 不純物濃度: 3 X 10 ′7(cm−3)厚さ:
0.6(μm)(ストライブ部分)屈折率n:a、as 光吸収係数α: 0 (cm−’) ■ クラッド層27について 材料:n型AI!、InP 不純物:Si 不純物濃度: 7 X 1017(cm−3)厚さ:0
.4Cμm〕 屈折率n:3.22 光吸収係数α: O(Cm−’) ■ キャップ層28について 材料:n型GaAs 不純物:Si 不純物濃度=1×10′8〔cTI+−3〕厚さ:30
0〔入] 屈折率n:3.79 光吸収係数αニー2X10’  (cm−’)■ 埋め
込み層30について 材料;p型GaAs 不純物:Zn 不純物濃度: I X 10 ′9(cm−3〕厚さ:
Q、9[μm] (平坦部分) ■ 電極コンタクト層31について 材料:n型GaAs 不純物;Si 不純物濃度: I X 10 ” (cm−”1N さ
 :1.0(μm) 屈折率n:3.79 光吸収係数αニー2X10’  (cm−’)■ n側
電極32について 材料:AuGe/Au 厚さ:500(人)/3000(入〕 作成技術;真空蒸着法 ■ n側電極33について 材料: A u / Z n / A u厚さ:300
(人)/3601:入)/2360(入〕尚、この半導
体レーザは、 発振波長:670(nm) モード;TE 全体の光損失: −3,2(cm−’)であった。
■ About the substrate 2I Material: p-type GaAs Impurity: Zn Impurity concentration: I Type GaAs Impurity: Zn Impurity concentration: 1×1018 [CI[l-3] Thickness: 0.
1 (μm) Refractive index: 3.79 Light absorption coefficient α nee 2X10' [cm publication] ■ About the hetero barrier buffer layer 23 Material: p-type InGa P Impurity: Zn Impurity concentration: I X 1018 (CTI+-3) Thickness: 0.1 (μm) Refractive index n: 3.55 Light absorption coefficient α knee 8 x 10" (published by cm) ■ About cladding layer 24 Material: p-type Aj21nP Impurity: Zn Impurity concentration: 3 x 10" (cr+r3) Thickness: 0.4Cμm] Refractive index n: 3.22 Light absorption coefficient α: O (cm-') ■ About active layer 25 Material: InGaP Thickness: 0.07Cμm] Refractive index n: 3.55 Light absorption coefficient α: O (cm-') (When operating as an active layer) ■ About the guide layer 26 Material: n-type (Aρo, s Gao, s ) InP impurity: Si Impurity concentration: 3 x 10'7 (cm-3) thickness:
0.6 (μm) (Strive portion) Refractive index n: a, as Light absorption coefficient α: 0 (cm-') ■ About the cladding layer 27 Material: n-type AI! , InP Impurity: Si Impurity concentration: 7 x 1017 (cm-3) Thickness: 0
.. 4Cμm] Refractive index n: 3.22 Light absorption coefficient α: O (Cm-') ■ About the cap layer 28 Material: n-type GaAs Impurity: Si Impurity concentration = 1 x 10'8 [cTI+-3] Thickness: 30
0 [In] Refractive index n: 3.79 Light absorption coefficient α knee 2X10'(cm-')■ Regarding the buried layer 30 Material: p-type GaAs Impurity: Zn Impurity concentration: I X 10'9 (cm-3) Thickness difference:
Q, 9 [μm] (flat portion) ■ About the electrode contact layer 31 Material: n-type GaAs Impurity: Si Impurity concentration: I x 10” (cm-”1N) Size: 1.0 (μm) Refractive index n: 3. 79 Light absorption coefficient α knee 2X10'(cm-') ■ Regarding the n-side electrode 32 Material: AuGe/Au Thickness: 500 (people) / 3000 (in) Creation technique: Vacuum evaporation method ■ About the n-side electrode 33 Material: A u / Z n / A u thickness: 300
(Person)/3601:In)/2360 (In)This semiconductor laser had the following: Oscillation wavelength: 670 (nm) Mode: TE Overall optical loss: -3.2 (cm-').

第3図乃至第7図は第2図について説明した実施例を製
造する場合について説明する為の工程要所に於ける半導
体レーザの要部切断正面図を表し、以下、これ等の図を
参照しつつ詳細に解説する。
3 to 7 are cutaway front views of main parts of the semiconductor laser at key points in the process to explain the case of manufacturing the embodiment described in FIG. 2, and these figures will be referred to below. I will explain it in detail.

■ 第3図参照 有機金属化学気相堆積(metalorganic  
chemical  vapour  deposit
ion:MOCVD)法を適用することに依り、基板2
1上にバッファ層22、ヘテロ・バリヤ緩衝層23、ク
ラッド層24、活性層25、ガイド層26、クラッド層
27、キャップ層28を成長させる。
■ See Figure 3. Metalorganic chemical vapor deposition (metalorganic chemical vapor deposition)
chemical vapor deposit
By applying the ion:MOCVD) method, the substrate 2
1, a buffer layer 22, a hetero barrier buffer layer 23, a cladding layer 24, an active layer 25, a guide layer 26, a cladding layer 27, and a cap layer 28 are grown.

この場合、基板21の温度は690(”C)とした。In this case, the temperature of the substrate 21 was set to 690 ("C).

この場合の各半導体層に関する諸データは、さきに掲示
した通りである(以下同様)。尚、第2図について説明
した実施例では、ガイド層26の構成材料を(AI!、
O,S Gao、s )  InPとしたが、これは、 (AI2x Ga+−x ) o、s  I no、s
 Pとして、X値を0.4〜0.6の範囲で選択して良
い。
Various data regarding each semiconductor layer in this case are as posted earlier (the same applies hereinafter). In the embodiment described with reference to FIG. 2, the constituent material of the guide layer 26 is (AI!,
O, S Gao, s ) InP, which is (AI2x Ga+-x ) o, s I no, s
As P, the X value may be selected in the range of 0.4 to 0.6.

■ 第4図参照 化学気相堆積(chemical  vap。■ See Figure 4 chemical vapor deposition (chemical vapor deposition)

ur  deposition:CVD)法を適用する
ことに依り、キャップ層28上に厚さ例えば2000 
(入〕の二酸化シリコン膜29を成長させる。
By applying a ur deposition (CVD) method, a thickness of, for example, 2000 nm is deposited on the cap layer 28.
A silicon dioxide film 29 is grown.

この二酸化シリコン膜29は、下地をメサ・エツチング
する為のマスク及び選択成長を行う場合のマスクとして
用いるものであるから、その機能を果たすことができれ
ば、他の材料を用いて良いことは勿論である。
This silicon dioxide film 29 is used as a mask for mesa etching the underlying layer and as a mask for selective growth, so it goes without saying that other materials may be used as long as they can fulfill their functions. be.

フォト・リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセス
及びエッチャントを緩衝フッ酸とするウェット・エツチ
ング法を適用することにより、二酸化シリコン膜29を
幅5.5〔μm〕で下地結晶に於ける軸<110>方向
に延在するストライプにパターニングする。
By applying a resist process in photolithography technology and a wet etching method using buffered hydrofluoric acid as an etchant, the silicon dioxide film 29 is formed with a width of 5.5 [μm] and an axis <110> of the underlying crystal. pattern into stripes extending in the direction.

ウェット・エツチング法を適用することに依り、ストラ
イプの二酸化シリコン膜29をマスクに下地のメサ・エ
ツチングを行ない、キャップ28からガイド層26の一
部に達するメサを形成する。
By applying a wet etching method, the underlying mesa is etched using the striped silicon dioxide film 29 as a mask, and a mesa extending from the cap 28 to a part of the guide layer 26 is formed.

この場合、ガイド層26はメサ以外の部分で厚さ0.2
〔μm〕程度が残るように時間制御でエツチングする。
In this case, the guide layer 26 has a thickness of 0.2 at the portion other than the mesa.
Etching is carried out under time control so that approximately [μm] remains.

尚、エッチャントとして、GaAsに対してはNH4O
H: H,O,: H20=2:1:10の混合液を、
Aj2GalnP及びAI!、InPに対してはHCl
、: H,O=1:1の混合液をそれぞれ用いることが
できる。
In addition, as an etchant, NH4O is used for GaAs.
H: H, O,: H20 = 2:1:10 mixture,
Aj2GalnP and AI! , HCl for InP
, : A mixed solution of H and O=1:1 can be used, respectively.

第5図参照 MOCVD法を適用することに依り、ストライプの二酸
化シリコン膜29をマスクとして、埋め込み層30を成
長させる。
Referring to FIG. 5, by applying the MOCVD method, a buried layer 30 is grown using the striped silicon dioxide film 29 as a mask.

このときは、基板21の温度を650(”C)とした。At this time, the temperature of the substrate 21 was set to 650 ("C).

通常、A/jGalnP系に於いて、八!を多量に含む
層上への再成長は、表面に露出しているAI!、が酸化
する為、良好な成長を行うのは難しいとされているが、
本実施例のように、リッジの底部を、ガイド層26中、
即ち、A1の組成が他のクラッド層よりも小さい層中に
存在させるようにしているから、そこから良好な再成長
を行うことは容易であり、良質の埋め込み層30が得ら
れる。
Usually, in the A/jGalnP system, eight! Regrowth on the layer containing a large amount of AI! It is said that it is difficult to achieve good growth due to the oxidation of
As in this embodiment, the bottom of the ridge is placed in the guide layer 26.
That is, since the composition of A1 is made to exist in a layer smaller than that of other cladding layers, it is easy to perform good regrowth from there, and a high-quality buried layer 30 can be obtained.

このように、活性層を挟む上下の層でAffiの組成が
非対称である場合には、A!の組成が小さい側、即ち、
この場合にはn側にリッジを形成する構成とすることが
製造上で得策である。
In this way, when the composition of Affi is asymmetric between the upper and lower layers sandwiching the active layer, A! The side where the composition of
In this case, it is advantageous in manufacturing to form a ridge on the n side.

第6図参照 エッチャントをフッ酸とする浸漬法を適用することに依
り、成長及びエツチングのマスクとして用いた二酸化シ
リコン膜29を除去する。
Referring to FIG. 6, the silicon dioxide film 29 used as a growth and etching mask is removed by applying a dipping method using hydrofluoric acid as the etchant.

第7図参照 MOCVD法を適用することに依り、電極コンタクト層
31を成長させる。
Referring to FIG. 7, an electrode contact layer 31 is grown by applying the MOCVD method.

この場合も、基板21の温度は650(’C)である。In this case as well, the temperature of the substrate 21 is 650 ('C).

真空蒸着法を適用することに依ってn側電極32を形成
し、要すれば、基板21の裏面を研摩してから、同じ(
真空蒸着法を適用することに依ってp側電極33を形成
する。
The n-side electrode 32 is formed by applying a vacuum evaporation method, and if necessary, after polishing the back surface of the substrate 21, the same (
The p-side electrode 33 is formed by applying a vacuum evaporation method.

第2図乃至第7図について説明した実施例の半導体レー
ザは、 発振波長:670(nm) モード:TE 全体の光損失: −3,2(cm−’)であった。
The semiconductor laser of the example described with reference to FIGS. 2 to 7 had the following: Oscillation wavelength: 670 (nm) Mode: TE Overall optical loss: -3.2 (cm-').

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明に依る半導体レーザに於いては、基板に近い側に
設けられた第一のクラッド層及び表面に近い側に設けら
れた第二のクラッド層で挟まれた活性層を備え、第一の
クラッド層は第二のクラッド層に比較して薄く形成され
、第一のクラッド層は第二のクラッド層に比較して屈折
率が小さく、且つ、エネルギ・バンド・ギャップが大き
いp型化合物半導体材料からなる。
The semiconductor laser according to the present invention includes an active layer sandwiched between a first cladding layer provided on the side closer to the substrate and a second cladding layer provided on the side closer to the surface; The cladding layer is formed thinner than the second cladding layer, and the first cladding layer is made of a p-type compound semiconductor material having a smaller refractive index and a larger energy band gap than the second cladding layer. Consisting of

前記構成を採ることに依り、COD破壊防止の為に活性
層を薄(シても、基板に近い側に設けられるクラッド層
を薄くシであるから、良好に熱放散が行われ、また、基
板に近い側のクラッド層は表面側のクラッド層に比較し
てエネルギ・バンド・ギャップが大きく且つ屈折率が小
さい化合物半導体材料で構成されているので、活性層で
生起された光は、表面側の厚いクラッド層に大きく滲み
出し、そして、基板側の薄いクラッド層への滲み出しは
小さくなる。従って、GaAsからなる基板や同じ(C
yaAsからなる電極コンタクト層に光が吸収される率
、即ち、光の損失は小さく抑えることができ、更にまた
、エネルギ・バンド・ギャップが大きく且つ屈折率が小
さい化合物半導体材料で構成されているクラッド層の導
電型をp型にしであるのでキャリヤ(電子)の閉じ込め
も良好である。
By adopting the above structure, even if the active layer is made thin in order to prevent COD destruction, the cladding layer provided on the side closer to the substrate is made thin, so heat dissipation is performed well, and the substrate The cladding layer on the side closer to the surface is composed of a compound semiconductor material with a larger energy band gap and lower refractive index than the cladding layer on the surface side, so the light generated in the active layer is transmitted to the surface side. There is a large amount of seepage into the thick cladding layer, and a small amount of seepage into the thin cladding layer on the substrate side.
The rate at which light is absorbed by the electrode contact layer made of yaAs, that is, the loss of light, can be kept low, and furthermore, the cladding is made of a compound semiconductor material with a large energy band gap and a small refractive index. Since the conductivity type of the layer is p-type, the confinement of carriers (electrons) is also good.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の詳細な説明する為の界分布を表す線図
、第2図は本発明一実施例の要部切断正面図、第3図乃
至第7図は第2図に見られる実施例を製造する場合につ
いて説明する為の工程要所に於ける半導体レーザの要部
切断正面図、第8図は現在の代表的なAffiGa I
 nP系半導体レーザを説明する為の要部切断正面図を
表している。 図に於いて、11は基板、12はバッファ層、13はク
ラッド層、14は活性層、15はガイド層、16はクラ
ッド層、18は電極コンタクト層、20は光の分布をそ
れぞれ示している。 特許出願人   富士通株式会社 代理人弁理士  相 谷 昭 司
Fig. 1 is a line diagram showing field distribution for explaining the present invention in detail, Fig. 2 is a cutaway front view of essential parts of an embodiment of the present invention, and Figs. 3 to 7 are shown in Fig. 2. FIG. 8 is a cut-away front view of the main part of a semiconductor laser at key points in the process for explaining the case of manufacturing the example.
1 is a front view showing a main part cut away for explaining an nP-based semiconductor laser. In the figure, 11 is the substrate, 12 is the buffer layer, 13 is the cladding layer, 14 is the active layer, 15 is the guide layer, 16 is the cladding layer, 18 is the electrode contact layer, and 20 is the distribution of light. . Patent applicant: Fujitsu Ltd. Representative Patent Attorney Shoji Aitani

Claims (1)

【特許請求の範囲】 GaAs基板に近い側に設けられた第一のクラッド層及
び表面に近い側に設けられた第二のクラッド層で挟まれ
た活性層を備え、 該活性層を前記GaAs基板に近付ける為に第一のクラ
ッド層は第二のクラッド層に比較して薄く形成され、 前記活性層から第一のクラッド層への光の滲み出しを小
さく、また、第二のクラッド層への光の滲み出しを大き
くする為に第一のクラッド層は第二のクラッド層に比較
して屈折率が小さく、且つ、エネルギ・バンド・ギャッ
プが大きいp型化合物半導体材料で構成されてなること を特徴とするGaAs基板に格子整合するAlGaIn
P系の半導体レーザ。
[Scope of Claims] An active layer sandwiched between a first cladding layer provided on the side closer to the GaAs substrate and a second cladding layer provided on the side closer to the surface, the active layer being sandwiched between the GaAs substrate and the second cladding layer provided on the side closer to the surface. The first cladding layer is formed thinner than the second cladding layer in order to approach the active layer. In order to increase light seepage, the first cladding layer is made of a p-type compound semiconductor material that has a smaller refractive index and a larger energy band gap than the second cladding layer. Characteristic AlGaIn lattice matched to GaAs substrate
P-based semiconductor laser.
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