JPH0437597B2 - - Google Patents
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- JPH0437597B2 JPH0437597B2 JP57219542A JP21954282A JPH0437597B2 JP H0437597 B2 JPH0437597 B2 JP H0437597B2 JP 57219542 A JP57219542 A JP 57219542A JP 21954282 A JP21954282 A JP 21954282A JP H0437597 B2 JPH0437597 B2 JP H0437597B2
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/24—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a grooved structure, e.g. V-grooved, crescent active layer in groove, VSIS laser
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- H—ELECTRICITY
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- H01S5/3202—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures grown on specifically orientated substrates, or using orientation dependent growth
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- H01S5/3203—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures grown on specifically orientated substrates, or using orientation dependent growth on non-planar substrates to create thickness or compositional variations
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、半導体レーザ、特に−族化合物
半導体による半導体レーザの製法に係る。
半導体による半導体レーザの製法に係る。
従来一般の半導体レーザーは、そのキヤリア及
び光の閉じ込め機構によつて屈折率ガイド（イン
デツクスガイド）型を利得ガイド（ゲインガイ
ド）型とに大別される。
び光の閉じ込め機構によつて屈折率ガイド（イン
デツクスガイド）型を利得ガイド（ゲインガイ
ド）型とに大別される。
第１図はCSP型（チヤンネルド、サブストレー
ト・プレナー型）のインデツクスガイド型の半導
体レーザの一例を示す。この場合、例えばｎ型の
GaAs基板１の１主面にストライプ状の凹部１２
が設けられ、これの上にこの凹部１２を埋め込む
ようにｎ型のAlGaAs半導体のクラツド層２が液
相エピタキシヤル成長によつて形成され、これの
上に順次夫々AlGaAs半導体のｎ型またはｐ型の
活性層３、ｐ型のクラツド層４が液相エピタキシ
ヤル成長され、更にこれの上にｎ型のGaAsキヤ
ツプ層５がエピタキシヤル成長される。そして、
このキヤツプ層５を横切つて、凹部１２と対向す
るようにストライプ状のｐ型の例えばZn拡散領
域６が形成される。７はキヤツプ層５の表面にこ
れを覆つて被着形成した絶縁層で、これに穿設し
たストライプ状の窓８を通じて一方の電極９が領
域６上にオーミツクに被着される。１０は基板１
の裏面に設けられた他方の電極である。
ト・プレナー型）のインデツクスガイド型の半導
体レーザの一例を示す。この場合、例えばｎ型の
GaAs基板１の１主面にストライプ状の凹部１２
が設けられ、これの上にこの凹部１２を埋め込む
ようにｎ型のAlGaAs半導体のクラツド層２が液
相エピタキシヤル成長によつて形成され、これの
上に順次夫々AlGaAs半導体のｎ型またはｐ型の
活性層３、ｐ型のクラツド層４が液相エピタキシ
ヤル成長され、更にこれの上にｎ型のGaAsキヤ
ツプ層５がエピタキシヤル成長される。そして、
このキヤツプ層５を横切つて、凹部１２と対向す
るようにストライプ状のｐ型の例えばZn拡散領
域６が形成される。７はキヤツプ層５の表面にこ
れを覆つて被着形成した絶縁層で、これに穿設し
たストライプ状の窓８を通じて一方の電極９が領
域６上にオーミツクに被着される。１０は基板１
の裏面に設けられた他方の電極である。
この構成による半導体レーザは、凹部１２の両
側における活性層３と、基板１との距離h1が凹部
１２におけるそれh2より充分小に選ばれていて、
活性層３からの光が凹部２の両側における距離h1
を有する部分において基板１が光吸収層として作
用することによつて活性層２の中央部とのその両
側とではその光の吸収差による実効的屈折率差が
生じインデツクス導波機能が生じるようになされ
ている。
側における活性層３と、基板１との距離h1が凹部
１２におけるそれh2より充分小に選ばれていて、
活性層３からの光が凹部２の両側における距離h1
を有する部分において基板１が光吸収層として作
用することによつて活性層２の中央部とのその両
側とではその光の吸収差による実効的屈折率差が
生じインデツクス導波機能が生じるようになされ
ている。
一方、従来のゲインガイド型の半導体レーザの
一例としては、第２図に示すように、同様に例え
ばｎ型のGaAs基板１上に、ｎ型のAlGaAs化合
物半導体のクラツド層２、ｎ型またはｐ型の活性
層３、ｐ型のクラツド層４が液相エピタキシヤル
成長され、更にこれの上にｎ型のGaAsキヤツプ
層５がエピタキシヤル成長される。そして、この
キヤツプ層５を横切つてストライプ状のｐ型の例
えばZn拡散領域６による電流制限領域が設けら
れて成る。この場合においても、キヤツプ層５上
にはこれを覆つて絶縁層７が形成され、これに穿
設されたストライプ状の窓８を通じて電極９が領
域６上にオーミツクに被着され、基板１の裏面に
他方の電極１０がオーミツクに被着される。
一例としては、第２図に示すように、同様に例え
ばｎ型のGaAs基板１上に、ｎ型のAlGaAs化合
物半導体のクラツド層２、ｎ型またはｐ型の活性
層３、ｐ型のクラツド層４が液相エピタキシヤル
成長され、更にこれの上にｎ型のGaAsキヤツプ
層５がエピタキシヤル成長される。そして、この
キヤツプ層５を横切つてストライプ状のｐ型の例
えばZn拡散領域６による電流制限領域が設けら
れて成る。この場合においても、キヤツプ層５上
にはこれを覆つて絶縁層７が形成され、これに穿
設されたストライプ状の窓８を通じて電極９が領
域６上にオーミツクに被着され、基板１の裏面に
他方の電極１０がオーミツクに被着される。
この構成では領域６に電流通路が制限されるこ
とによつて実質的発振領域の幅を狭めるものであ
る。この場合、横方向に関しては、注入キヤリア
によつて生じる誘導放出利得によつてのみキヤリ
アと光の閉じ込めを行つている。すなわち、この
場合、接合に垂直な方向と水平方向とで光の閉じ
込め機構が異るため発振ビームスポツトの非点収
差が大きい。
とによつて実質的発振領域の幅を狭めるものであ
る。この場合、横方向に関しては、注入キヤリア
によつて生じる誘導放出利得によつてのみキヤリ
アと光の閉じ込めを行つている。すなわち、この
場合、接合に垂直な方向と水平方向とで光の閉じ
込め機構が異るため発振ビームスポツトの非点収
差が大きい。
これに比し、前述したインデツクス型半導体レ
ーザは、非点収差は小さいが縦モードが単一モー
ドであるために、例えば光学式ビデオデイスク等
におけるその書き込み、読み出し光源として用い
た場合に戻り光によるノイズやモードポンピング
ノイズの影響が大きいという欠点がある。
ーザは、非点収差は小さいが縦モードが単一モー
ドであるために、例えば光学式ビデオデイスク等
におけるその書き込み、読み出し光源として用い
た場合に戻り光によるノイズやモードポンピング
ノイズの影響が大きいという欠点がある。
本発明は、インデツクスガイド型或いはゲイン
ガイド型の夫々の−族化合物半導体レーザを
得る場合に、或いは前述したインデツクスガイド
型及びゲインガイド型の双方の導波機構を併せ持
ち、両者の欠点を相補うようにした特殊の構成に
よる半導体レーザを得ることのできる半導体レー
ザの製法を提供するものである。
ガイド型の夫々の−族化合物半導体レーザを
得る場合に、或いは前述したインデツクスガイド
型及びゲインガイド型の双方の導波機構を併せ持
ち、両者の欠点を相補うようにした特殊の構成に
よる半導体レーザを得ることのできる半導体レー
ザの製法を提供するものである。
すなわち、本発明においては、−族化合物
半導体のMOCVD（Metal Organlc Chemical
Vapor Deposit）による成長、特にトリメチル系
有機金属を原料とする熱分解気相成長による成長
が、凹凸を有する半導体基板への成長の場合、特
異な性状を示し、特に、その成長のための供給反
応ガスの組成によつて気相成長半導体層表面に現
出する結晶面が異つてくることを究明し、この究
明に基いて、各種半導体レーザーを容易、確実に
製造することができるようにするものである。
半導体のMOCVD（Metal Organlc Chemical
Vapor Deposit）による成長、特にトリメチル系
有機金属を原料とする熱分解気相成長による成長
が、凹凸を有する半導体基板への成長の場合、特
異な性状を示し、特に、その成長のための供給反
応ガスの組成によつて気相成長半導体層表面に現
出する結晶面が異つてくることを究明し、この究
明に基いて、各種半導体レーザーを容易、確実に
製造することができるようにするものである。
すなわち、第３図に示すように、その板面が
｛100｝結晶面方向とされた−族化合物半導体
基板２１の一主面２１ａに、｛111｝Ａ結晶面に沿
う内側面を有する断面Ｖ字状の溝２２をストライ
プ状に形成した場合において、この溝２２内を含
んで基板２１の主面２１ａ上に（Al，Ga）As化
合物、すなわち−族化合物半導体層２３をト
リメチル系のMOCVD法によつて成長させると
き、その族元素As成分C〓の、族元素Al及び
Gaの成分C〓に対する供給比Ｒ＝C〓／C〓が比較的
小さいときと、比較的大きいときとで基板２１上
に堆積成長する半導体層２３の表面に現出する結
晶面が異る。例えば、Ｒ＜10のとき、第３図中、
実線a1，a2．a3で示すように、基板２１上に順次
a1→a2→a3へと成長して行く半導体層２３が溝２
２上において｛113｝Ａ結晶面を現出し、半導体
層２３の成長に伴つて溝２２内に表出していた
｛111｝結晶面を埋込んでこれを表面より消失させ
る。ところが、Asの供給比Ｒを大とするときは、
第１図中破線a1′，a2′，a3′で示すように、基板
２１上に順次a1′→a2′→a3′へと成長して行く半
導体層２３の表面には、｛113｝Ａ結晶面の表出は
なく、断面Ｖ字状の溝２の内側面に表出した
｛111｝Ａ結晶面がそのまま受け継がれて｛111｝
Ａ結晶面を内側面に表出し、溝２２に対応する溝
を形成するがこの層２３の厚さを大とすればこの
溝は、両側の｛111｝Ａ面からの結晶の成長で、
これが埋め込まれて平坦化する。
｛100｝結晶面方向とされた−族化合物半導体
基板２１の一主面２１ａに、｛111｝Ａ結晶面に沿
う内側面を有する断面Ｖ字状の溝２２をストライ
プ状に形成した場合において、この溝２２内を含
んで基板２１の主面２１ａ上に（Al，Ga）As化
合物、すなわち−族化合物半導体層２３をト
リメチル系のMOCVD法によつて成長させると
き、その族元素As成分C〓の、族元素Al及び
Gaの成分C〓に対する供給比Ｒ＝C〓／C〓が比較的
小さいときと、比較的大きいときとで基板２１上
に堆積成長する半導体層２３の表面に現出する結
晶面が異る。例えば、Ｒ＜10のとき、第３図中、
実線a1，a2．a3で示すように、基板２１上に順次
a1→a2→a3へと成長して行く半導体層２３が溝２
２上において｛113｝Ａ結晶面を現出し、半導体
層２３の成長に伴つて溝２２内に表出していた
｛111｝結晶面を埋込んでこれを表面より消失させ
る。ところが、Asの供給比Ｒを大とするときは、
第１図中破線a1′，a2′，a3′で示すように、基板
２１上に順次a1′→a2′→a3′へと成長して行く半
導体層２３の表面には、｛113｝Ａ結晶面の表出は
なく、断面Ｖ字状の溝２の内側面に表出した
｛111｝Ａ結晶面がそのまま受け継がれて｛111｝
Ａ結晶面を内側面に表出し、溝２２に対応する溝
を形成するがこの層２３の厚さを大とすればこの
溝は、両側の｛111｝Ａ面からの結晶の成長で、
これが埋め込まれて平坦化する。
このMOCVD時における成長結晶面の供給ガ
ス組成による依存性は、第３図で説明した断面Ｖ
字状の溝による凹溝表面において顕著に生じた。
すなわち、第３図で説明した気相成長において、
その気相成長のための供給ガス、特にメチル系の
MOCVDを行う例えばトリメチルガリウム、ト
リメチルアルミニウム、アルシンの混合ガスにお
いてアルシンAsH3の分圧PAsH3を低圧とすると
き、その過程において｛111｝Ａ面の表出がみら
れるものの終局的には｛311｝Ａ面が表出する。
この場合の、その成長比Rgr、すなわちこの
｛311｝Ａ面の成長速度gr｛311｝Ａと、｛100｝面の
成長速度のgr｛100｝との比、 Rgr＝gr｛311｝Ａ／gr｛100｝は、Rgr＜１となり、 アルシンの分圧PAsH3を大とするときは、｛111｝
Ａ面が表出し、このときの成長比Rgrは、この
｛111｝Ａ面の成長速度gr｛111｝Ａの、 gr｛100｝との比、Rgr＝gr｛111｝Ａ／gr｛100｝は、 Rgr１となる。
ス組成による依存性は、第３図で説明した断面Ｖ
字状の溝による凹溝表面において顕著に生じた。
すなわち、第３図で説明した気相成長において、
その気相成長のための供給ガス、特にメチル系の
MOCVDを行う例えばトリメチルガリウム、ト
リメチルアルミニウム、アルシンの混合ガスにお
いてアルシンAsH3の分圧PAsH3を低圧とすると
き、その過程において｛111｝Ａ面の表出がみら
れるものの終局的には｛311｝Ａ面が表出する。
この場合の、その成長比Rgr、すなわちこの
｛311｝Ａ面の成長速度gr｛311｝Ａと、｛100｝面の
成長速度のgr｛100｝との比、 Rgr＝gr｛311｝Ａ／gr｛100｝は、Rgr＜１となり、 アルシンの分圧PAsH3を大とするときは、｛111｝
Ａ面が表出し、このときの成長比Rgrは、この
｛111｝Ａ面の成長速度gr｛111｝Ａの、 gr｛100｝との比、Rgr＝gr｛111｝Ａ／gr｛100｝は、 Rgr１となる。
このように断面Ｖ字状の溝を形成することによ
つて凹凸表面を形成したものに対する気相成長
は、Asの量によつて｛111｝面が生じるか｛311｝
面が生じるという顕著に異る性状を示すが、第４
図に示すように、基板２１の表面に断面台形状の
溝を形成して表面凹凸を形成する場合、或いは、
第５図に示すように断面台形状の凸条を設けて表
面凹凸を形成する場合、または、第６図に示すよ
うに、断面逆台形の凸条を設けて表面に凹凸を形
成する場合は、夫々また異る性状を示す。
つて凹凸表面を形成したものに対する気相成長
は、Asの量によつて｛111｝面が生じるか｛311｝
面が生じるという顕著に異る性状を示すが、第４
図に示すように、基板２１の表面に断面台形状の
溝を形成して表面凹凸を形成する場合、或いは、
第５図に示すように断面台形状の凸条を設けて表
面凹凸を形成する場合、または、第６図に示すよ
うに、断面逆台形の凸条を設けて表面に凹凸を形
成する場合は、夫々また異る性状を示す。
すなわち、第４図の形状とする場合は、アルシ
ンの分圧PAsH3の大小に係わらず、その成長過程
において｛111｝Ｂ面の表出がみられるが、終局
的には、｛311｝Ａ面の表出がみられる。そしてそ
の成長比 Rgr＝gr｛311｝Ａ／gr｛100｝は、PAsH3が小なるとき
はRgr １であり、PAsH3が大となるときはRgr＞１とな
つた。
ンの分圧PAsH3の大小に係わらず、その成長過程
において｛111｝Ｂ面の表出がみられるが、終局
的には、｛311｝Ａ面の表出がみられる。そしてそ
の成長比 Rgr＝gr｛311｝Ａ／gr｛100｝は、PAsH3が小なるとき
はRgr １であり、PAsH3が大となるときはRgr＞１とな
つた。
また第５図の形状とする場合は、アルシンの分
圧PAsH3の大小に係わらず、その成長過程におい
て｛111｝Ａ面の表出がみられるが、終局的には
｛311｝Ａ面の表出がみられる。そしてその成長比 Rgr＝gr｛311｝Ａ／gr｛100｝は、PAsH3が 小なるときはRgr１であり、PAsH3が大となる
ときはRgr＞１となつた。
圧PAsH3の大小に係わらず、その成長過程におい
て｛111｝Ａ面の表出がみられるが、終局的には
｛311｝Ａ面の表出がみられる。そしてその成長比 Rgr＝gr｛311｝Ａ／gr｛100｝は、PAsH3が 小なるときはRgr１であり、PAsH3が大となる
ときはRgr＞１となつた。
更に、また第６図の形状とする場合は、アルシ
ンの分圧PAsH3の大小に係わらず、｛311｝Ｂ面の
表出がみられる。そしてその成長比 Rgr＝gr｛311｝Ｂ／gr｛100｝は、PAsH3が小なるとき
はRgr １であり、PAsH3が大となるときはRgr２とな
つた。
ンの分圧PAsH3の大小に係わらず、｛311｝Ｂ面の
表出がみられる。そしてその成長比 Rgr＝gr｛311｝Ｂ／gr｛100｝は、PAsH3が小なるとき
はRgr １であり、PAsH3が大となるときはRgr２とな
つた。
尚、第７図は、第３図で説明した内側面が
｛111｝結晶面の断面Ｖ字溝２による凹凸表面を有
する｛100｝面の基板１上にアルシンの分圧PAsH3
を大にした状態で、すなわち第３図における破線
a1，a2……に示すような成長を行うときの溝２２
の深さと Rgr＝gr｛111｝／gr｛100｝との関係を測定した結果
を示し ものである。
｛111｝結晶面の断面Ｖ字溝２による凹凸表面を有
する｛100｝面の基板１上にアルシンの分圧PAsH3
を大にした状態で、すなわち第３図における破線
a1，a2……に示すような成長を行うときの溝２２
の深さと Rgr＝gr｛111｝／gr｛100｝との関係を測定した結果
を示し ものである。
尚、上述したＶ字状溝や、逆台形の凹凸の形成
は結晶学的異方性エツチングによつて形成し得
る。すなわち｛100｝結晶面を有する基板上に、
フオトレジスト等のエツチングマスクを被着し、
これに〈110〉軸（〔110〕、或いは〔110〕）に沿う
窓を形成し、この窓を通じて基板に対するエツチ
ングを例えばH3PO4、H2O2、H2Ｏの１：10：10
の混合液によつてエツチングすることによつて形
成し得る。尚、その窓を選定すれば、上述のＶ字
溝を断面台形状溝として形成することができる。
は結晶学的異方性エツチングによつて形成し得
る。すなわち｛100｝結晶面を有する基板上に、
フオトレジスト等のエツチングマスクを被着し、
これに〈110〉軸（〔110〕、或いは〔110〕）に沿う
窓を形成し、この窓を通じて基板に対するエツチ
ングを例えばH3PO4、H2O2、H2Ｏの１：10：10
の混合液によつてエツチングすることによつて形
成し得る。尚、その窓を選定すれば、上述のＶ字
溝を断面台形状溝として形成することができる。
本発明においては、上述したような凹凸表面に
対する−族化合物半導体の気相成長の特異性
を利用する。
対する−族化合物半導体の気相成長の特異性
を利用する。
すなわち、本発明においては、−族半導体
基板の凹凸を有する面上に熱分解気相成長により
連続して複数の成長層を形成し、その際気相反応
条件を制御して成長層の面方位を選定し、成長段
階によつて成長層の屈曲形状が連続的に変化する
ことを用いて活性層またはその近くの層に所定の
屈曲部を形成することによつて、インデツクスガ
イドないしはゲインガイド型の導波機構を形成す
る。
基板の凹凸を有する面上に熱分解気相成長により
連続して複数の成長層を形成し、その際気相反応
条件を制御して成長層の面方位を選定し、成長段
階によつて成長層の屈曲形状が連続的に変化する
ことを用いて活性層またはその近くの層に所定の
屈曲部を形成することによつて、インデツクスガ
イドないしはゲインガイド型の導波機構を形成す
る。
第８図ないし第１０図を参照してまず本発明に
よつてダブルヘテロ接合型のインデツクスガイド
型半導体レーザを得る場合の一例を説明する。
よつてダブルヘテロ接合型のインデツクスガイド
型半導体レーザを得る場合の一例を説明する。
この場合、先ず第８図に示すように｛100｝結
晶面を有する１の導電型、例えばｐ型のGaAs化
合物半導体基板３１を用意し、これの１主面上
に、基板３１と異る導電型、この例ではｎ型の
GaAs半導体層３２を例えばトリメチルガリウム
とアルシンの混合ガスによるMOCVD法によつ
てエピタキシヤル成長する。
晶面を有する１の導電型、例えばｐ型のGaAs化
合物半導体基板３１を用意し、これの１主面上
に、基板３１と異る導電型、この例ではｎ型の
GaAs半導体層３２を例えばトリメチルガリウム
とアルシンの混合ガスによるMOCVD法によつ
てエピタキシヤル成長する。
次に第９図に示すように、半導体層３２の全厚
みを横切る深さの断面台形状の凹部３０をストラ
イプ状に形成する。この凹部３０の形成は前述し
た結晶学的異方性エツチングによつて形成し得
る。
みを横切る深さの断面台形状の凹部３０をストラ
イプ状に形成する。この凹部３０の形成は前述し
た結晶学的異方性エツチングによつて形成し得
る。
そして、この凹部３０内を含んで第１０図に示
すように基板３１及び半導体層３２上に、基板３
１と同導電型、この例ではｐ型のAl0.3Ga0.7As化
合物半導体層による第１のクラツド層３３と、ｐ
型もしくはｎ型GaAs化合物半導体層による活性
層３４と、基板３１と異る導電型のｎ型のAl0.3
Ga0.7As化合物半導体層による第２のクラツド層
３５と、これと同導電型のｎ型のGaAs化合物半
導体層によるキヤツプ層３６とを順次連続的に
MOCVD法によつて気相エピタキシヤル成長し
て形成する。この場合のMOCVDは、基板温度
を720℃とし、供給ガスは、トリメチルガリウム
とアルシンの混合ガス、更にクラツド層３４及び
３５の形成に当つては、これらにトリメチルアル
ミニウムを混入したガスによつて形成した。そし
て、この場合、Asの供給量は、Ｒ＞70とした。
すように基板３１及び半導体層３２上に、基板３
１と同導電型、この例ではｐ型のAl0.3Ga0.7As化
合物半導体層による第１のクラツド層３３と、ｐ
型もしくはｎ型GaAs化合物半導体層による活性
層３４と、基板３１と異る導電型のｎ型のAl0.3
Ga0.7As化合物半導体層による第２のクラツド層
３５と、これと同導電型のｎ型のGaAs化合物半
導体層によるキヤツプ層３６とを順次連続的に
MOCVD法によつて気相エピタキシヤル成長し
て形成する。この場合のMOCVDは、基板温度
を720℃とし、供給ガスは、トリメチルガリウム
とアルシンの混合ガス、更にクラツド層３４及び
３５の形成に当つては、これらにトリメチルアル
ミニウムを混入したガスによつて形成した。そし
て、この場合、Asの供給量は、Ｒ＞70とした。
そして、この例では凹部３０の深さ、クラツド
層３３の厚さを適当に選定することによつて、こ
のクラツド層３３に凹部が残存し、これの上に形
成する活性層３４にストライプ状の断面コ字状の
屈曲部３４ａが形成されるようにする。すなわ
ち、この場合、第１クラツド装置３３の厚さは、
その半導体層３２上の成長厚ｈが比較的小であつ
て｛113｝による面が生じることがない範囲に選
ばれる。尚、このように形成された半導体レーザ
３７は、その活性層３４の厚さが屈曲部３４ａに
おけるそのコ字状の両側壁部３４a1及び３４a2間
で、言い換えれば、屈折率の異るクラツド層３３
によつて挾まれることによつてインデツクスガイ
ド構成を採る半導体レーザが構成される。
層３３の厚さを適当に選定することによつて、こ
のクラツド層３３に凹部が残存し、これの上に形
成する活性層３４にストライプ状の断面コ字状の
屈曲部３４ａが形成されるようにする。すなわ
ち、この場合、第１クラツド装置３３の厚さは、
その半導体層３２上の成長厚ｈが比較的小であつ
て｛113｝による面が生じることがない範囲に選
ばれる。尚、このように形成された半導体レーザ
３７は、その活性層３４の厚さが屈曲部３４ａに
おけるそのコ字状の両側壁部３４a1及び３４a2間
で、言い換えれば、屈折率の異るクラツド層３３
によつて挾まれることによつてインデツクスガイ
ド構成を採る半導体レーザが構成される。
上述した例では、第１クラツド層３３の、凹部
３０以外における厚さｈが比較的小さく選ばれる
ようにした場合であるが、第１１図に示すよう
に、クラツド層３３の厚さｈを比較的大きい厚さ
とするが完全には｛113｝面が生じてしまうこと
がない程度にその表面、したがつて活性層３４が
なだらかに屈曲する形状とすることはゲインガイ
ド型と、インデツクスガイド型の両者の導波機構
を併せ持つ構成となる。尚、第１１図において第
１０図と対応する部分には同一符号を付して重複
説明を省略するが、この場合、凹部３０の幅Ｗは
例えばＷ＜5μｍに選ばれ、この時、クラツド層
３３の厚さｈは0.3μｍｈ1μｍとする。
３０以外における厚さｈが比較的小さく選ばれる
ようにした場合であるが、第１１図に示すよう
に、クラツド層３３の厚さｈを比較的大きい厚さ
とするが完全には｛113｝面が生じてしまうこと
がない程度にその表面、したがつて活性層３４が
なだらかに屈曲する形状とすることはゲインガイ
ド型と、インデツクスガイド型の両者の導波機構
を併せ持つ構成となる。尚、第１１図において第
１０図と対応する部分には同一符号を付して重複
説明を省略するが、この場合、凹部３０の幅Ｗは
例えばＷ＜5μｍに選ばれ、この時、クラツド層
３３の厚さｈは0.3μｍｈ1μｍとする。
このように第１１図で示された構造による本発
明によつて得た半導体レーザ３７は、内部に形成
された半導体層３２によつて、ストライプ部の幅
方向に関する電流狭窄がなされ、ゲインガイドの
機能が生じると共に活性層３４のなだらかな屈曲
によるインデツクス機能も或る程度生じ、このイ
ンデツクスガイドとゲイガイドとが併せ生じ、こ
れによつて非点収差が小さく、しかも戻りビーム
によるノイズ等の小さいレーザが得られることに
なる。
明によつて得た半導体レーザ３７は、内部に形成
された半導体層３２によつて、ストライプ部の幅
方向に関する電流狭窄がなされ、ゲインガイドの
機能が生じると共に活性層３４のなだらかな屈曲
によるインデツクス機能も或る程度生じ、このイ
ンデツクスガイドとゲイガイドとが併せ生じ、こ
れによつて非点収差が小さく、しかも戻りビーム
によるノイズ等の小さいレーザが得られることに
なる。
更にまた第１クラツド層３３の厚さｈを大にし
て第１２図に示すようにその表面、したがつて活
性層３４が殆んど平坦化するようにすれば、内部
半導体層３２による電流狭窄のみの効果によるゲ
インガイド型の半導体レーザ３７が得られる。
て第１２図に示すようにその表面、したがつて活
性層３４が殆んど平坦化するようにすれば、内部
半導体層３２による電流狭窄のみの効果によるゲ
インガイド型の半導体レーザ３７が得られる。
そして、第１２図における第１のクラツド層３
３に、これのMOCVDによるエピタキシヤル成
長過程で｛311｝面が凹部３０上において生じた
時点で第１４図に示すように一部の厚さｔにおい
て、Al成分の高い例えばAl0.4Ga0.6Asによる中間
層３３′を挾み込むことによつて、この層３３′に
おける屈曲部３３′ａにおいて、この層３３′とそ
の上下の例えば前述したAl0.3Ga0.7As部との間の
屈折率差を横方向に形成し、インデツクスガイド
とゲインガイドの効果を併せ持つ半導体レーザを
製造することもできる。尚、この例においては、
クラツド層３３中に中間層３３′のみにおいてAl
分の高い組成とした場合、すなわち、この層３
３′を挾む上下には同一組成を有する層によつて
形成した場合であるが、クラツド層３３におい
て、例えば中間層３３′においてAl0.4Ga0.6Asの
組成とし、これの下のクラツド層部分ではAl0.3
Ga0.7Asとし、中間層３３′より上方の、活性層
３４側ではこれよりAlが少い組成の例えばAl0.1
Ga0.9Asとしてその組成、したがつて屈折率が各
部で異る構成とすることもできる。
３に、これのMOCVDによるエピタキシヤル成
長過程で｛311｝面が凹部３０上において生じた
時点で第１４図に示すように一部の厚さｔにおい
て、Al成分の高い例えばAl0.4Ga0.6Asによる中間
層３３′を挾み込むことによつて、この層３３′に
おける屈曲部３３′ａにおいて、この層３３′とそ
の上下の例えば前述したAl0.3Ga0.7As部との間の
屈折率差を横方向に形成し、インデツクスガイド
とゲインガイドの効果を併せ持つ半導体レーザを
製造することもできる。尚、この例においては、
クラツド層３３中に中間層３３′のみにおいてAl
分の高い組成とした場合、すなわち、この層３
３′を挾む上下には同一組成を有する層によつて
形成した場合であるが、クラツド層３３におい
て、例えば中間層３３′においてAl0.4Ga0.6Asの
組成とし、これの下のクラツド層部分ではAl0.3
Ga0.7Asとし、中間層３３′より上方の、活性層
３４側ではこれよりAlが少い組成の例えばAl0.1
Ga0.9Asとしてその組成、したがつて屈折率が各
部で異る構成とすることもできる。
更に或いは、第１３図に示すように、いわば第
１１図と第１２図とで説明した場合の中間的構造
として活性層３４における屈曲部３４ａの屈曲幅
Wgを例えば1μｍ以下とすることによつて光場の
中心が活性層からずれるようにして高出力化動作
をはかるようにすることもできる。
１１図と第１２図とで説明した場合の中間的構造
として活性層３４における屈曲部３４ａの屈曲幅
Wgを例えば1μｍ以下とすることによつて光場の
中心が活性層からずれるようにして高出力化動作
をはかるようにすることもできる。
上述した例では凹部３０が断面台形状とした場
合であるが、例えば第１５図に示すように、凹部
３０を逆台形状とし、高砒素圧、すなわち例えば
Ｒ＞70で第１のクラツド層３３のMOCVDを行
い凹部３０の埋込みを行うようにすることもでき
る。この第１５図の第１４図と対応する部分に同
一符号を付して重複説明を省略する。尚、この場
合、中間層３３′の屈曲面は｛111｝面となり易
い。
合であるが、例えば第１５図に示すように、凹部
３０を逆台形状とし、高砒素圧、すなわち例えば
Ｒ＞70で第１のクラツド層３３のMOCVDを行
い凹部３０の埋込みを行うようにすることもでき
る。この第１５図の第１４図と対応する部分に同
一符号を付して重複説明を省略する。尚、この場
合、中間層３３′の屈曲面は｛111｝面となり易
い。
また凹部３０は逆台形状に限らず断面Ｖ字状と
することもできる。
することもできる。
尚、上述した各例では、埋込まれた半導体層３
２によつて電流通路の制限、すなわち電流の狭窄
を行つた場合であるが、このような構造に限られ
ず、従来一般のストライプ構造における電流路の
制限を行う各種の態様、すなわち例えば選択的
Zn拡散による電流通路の領域の形成、或いは、
プロトンの打ち込みによる高抵抗部或いは、絶縁
体層による電流制限部をストライプを挾んで表面
或いは内部に埋込み形成する態様を採ることもで
きる。
２によつて電流通路の制限、すなわち電流の狭窄
を行つた場合であるが、このような構造に限られ
ず、従来一般のストライプ構造における電流路の
制限を行う各種の態様、すなわち例えば選択的
Zn拡散による電流通路の領域の形成、或いは、
プロトンの打ち込みによる高抵抗部或いは、絶縁
体層による電流制限部をストライプを挾んで表面
或いは内部に埋込み形成する態様を採ることもで
きる。
上述した本発明製法によれば、各種半導体レー
ザを、或る場合は同一形状基板３１を用いて目的
に応じて種々作製することができるので、コスト
の低減をはかることができる。
ザを、或る場合は同一形状基板３１を用いて目的
に応じて種々作製することができるので、コスト
の低減をはかることができる。
尚、本発明は図示した各部の導電型を逆導電型
とする場合を始めとして上述した例に限らず種々
の変形変更を採り得るものである。
とする場合を始めとして上述した例に限らず種々
の変形変更を採り得るものである。
第１図及び第２図は従来の半導体レーザの各例
の略線的拡大断面図、第３図は本発明製法の説明
に供する熱分解気相成長の成長態様を示す略線的
拡大断面図、第４図ないし第６図は、その基板表
面の凹凸の各例を示す略線的拡大断面図、第７図
は本発明製法の説明に供するAs供給を大とした
ときの溝の深さと成長比との関係の測定曲線図、
第８図ないし第１０図は本発明製法の一例の製造
工程図、第１１図ないし第１５図は夫々本発明製
法によつて得た半導体レーザの各例の略線的拡大
断面図である。 ３１は基板、３３及び３５は第１及び第２のク
ラツド層、３４は活性層、３６はキヤツプ層、３
０及び４０は凹部及び凸部である。
の略線的拡大断面図、第３図は本発明製法の説明
に供する熱分解気相成長の成長態様を示す略線的
拡大断面図、第４図ないし第６図は、その基板表
面の凹凸の各例を示す略線的拡大断面図、第７図
は本発明製法の説明に供するAs供給を大とした
ときの溝の深さと成長比との関係の測定曲線図、
第８図ないし第１０図は本発明製法の一例の製造
工程図、第１１図ないし第１５図は夫々本発明製
法によつて得た半導体レーザの各例の略線的拡大
断面図である。 ３１は基板、３３及び３５は第１及び第２のク
ラツド層、３４は活性層、３６はキヤツプ層、３
０及び４０は凹部及び凸部である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 主面が｛100｝面である−族半導体基板
の凹凸を有する面上に、 少なくとも族を含むトリメチル系有機金属ガ
スを原料として熱分解気相成長法により連続して
少なくとも活性層を含む複数の成長層を形成し、 その際上記族元素を含む原料ガスと族元素
を含む原料ガスとの供給量の比を変化させ、基板
｛100｝面上での成長速度と前記基板の凹凸に応じ
て生じる｛100｝面以外の面上での成長速度の比
を選定し、成長段階において出現する結晶方位面
を選択することで成長層の屈曲形状を連続的に変
化させて、 活性層またはその近くの層の形状が上記基板の
凹凸とは相似形でない所定の屈曲部を有すること
を特徴とする半導体レーザの製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57219542A JPS59110186A (ja) | 1982-12-15 | 1982-12-15 | 半導体レ−ザの製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57219542A JPS59110186A (ja) | 1982-12-15 | 1982-12-15 | 半導体レ−ザの製法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59110186A JPS59110186A (ja) | 1984-06-26 |
| JPH0437597B2 true JPH0437597B2 (ja) | 1992-06-19 |
Family
ID=16737121
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57219542A Granted JPS59110186A (ja) | 1982-12-15 | 1982-12-15 | 半導体レ−ザの製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59110186A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5084410A (en) * | 1987-10-15 | 1992-01-28 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of manufacturing semiconductor devices |
| EP0386388A1 (en) * | 1989-03-10 | 1990-09-12 | International Business Machines Corporation | Method for the epitaxial growth of a semiconductor structure |
| KR950000158B1 (ko) * | 1992-03-28 | 1995-01-10 | 삼성전자 주식회사 | 듀얼게이트금속반도체전계효과트랜지스터및그제조방법 |
-
1982
- 1982-12-15 JP JP57219542A patent/JPS59110186A/ja active Granted
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS=1979 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59110186A (ja) | 1984-06-26 |
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