JPH0474877B2 - - Google Patents
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- JPH0474877B2 JPH0474877B2 JP58193804A JP19380483A JPH0474877B2 JP H0474877 B2 JPH0474877 B2 JP H0474877B2 JP 58193804 A JP58193804 A JP 58193804A JP 19380483 A JP19380483 A JP 19380483A JP H0474877 B2 JPH0474877 B2 JP H0474877B2
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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
- H01S5/20—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
- H01S5/22—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 ridge or stripe structure
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
-
- 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
- H01S5/20—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
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- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
- H01S5/2275—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
-
- 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
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- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/323—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
- H01S5/32308—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、電流狭窄をほどこしたストライプ埋
め込み型半導体レーザに関するものである。
め込み型半導体レーザに関するものである。
埋め込み型半導体レーザの構造は、活性層領域
が低屈折率物質によつて取り囲まれ、すなわち、
GaAs活性層の場合、AlGaAs層によつて包囲さ
れて、強い光導波路作用をもたせている。しか
し、屈折率層が必要以上に大きくならざるを得
ず、そのために、ストライプ幅が2μm以内で基本
モード発振するものの、それ以上の広いストライ
プ幅になると高次モード発振してしまう。また、
ストライプ幅が狭ければ、当然ながら光出力が数
mW以下と低出力のものしか得られない。こうし
た埋め込み型半導体レーザの諸々の欠点、小出力
の問題等を改良する目的から、ストライプ埋め込
み型半導体レーザが提案されている。このストラ
イプ埋め込み構造では以下に述べる様に活性層と
別に光導波層を設け、活性層のみ低屈折率の半導
体層で取り囲み、注入キヤリアーの閉じ込めを完
全になし、光は光導波層に伝播させることで光導
波路作用を弱め、高次モード発振率を防ぎ、単一
モード発振を大電流領域にわたつて維持しようと
するものである。
が低屈折率物質によつて取り囲まれ、すなわち、
GaAs活性層の場合、AlGaAs層によつて包囲さ
れて、強い光導波路作用をもたせている。しか
し、屈折率層が必要以上に大きくならざるを得
ず、そのために、ストライプ幅が2μm以内で基本
モード発振するものの、それ以上の広いストライ
プ幅になると高次モード発振してしまう。また、
ストライプ幅が狭ければ、当然ながら光出力が数
mW以下と低出力のものしか得られない。こうし
た埋め込み型半導体レーザの諸々の欠点、小出力
の問題等を改良する目的から、ストライプ埋め込
み型半導体レーザが提案されている。このストラ
イプ埋め込み構造では以下に述べる様に活性層と
別に光導波層を設け、活性層のみ低屈折率の半導
体層で取り囲み、注入キヤリアーの閉じ込めを完
全になし、光は光導波層に伝播させることで光導
波路作用を弱め、高次モード発振率を防ぎ、単一
モード発振を大電流領域にわたつて維持しようと
するものである。
これまでのストライプ埋め込み型半導体レーザ
の構造としては第１図に示す様な構造が考えられ
てきた。すなわち、第１図において、１はｎ型
GaAs基板、２はｎ型Al0.4Gg0.6As層、３はｎ型
Al0.1Ga0.9As光導波層、４はｐ型GaAs活性層、
５はｐ型Al0.4Ga0.6As層、６はｐ型GaAs層、７
はｐ型Al0.4Ga0.6As埋め込み層、８はｎ型Al0.4
Ga0.6As埋め込み層、９はｐ型不純物拡散層、１
０はSiO2膜、１１はｐ型電極、１２はｎ型電極
をそれぞれ示す。
の構造としては第１図に示す様な構造が考えられ
てきた。すなわち、第１図において、１はｎ型
GaAs基板、２はｎ型Al0.4Gg0.6As層、３はｎ型
Al0.1Ga0.9As光導波層、４はｐ型GaAs活性層、
５はｐ型Al0.4Ga0.6As層、６はｐ型GaAs層、７
はｐ型Al0.4Ga0.6As埋め込み層、８はｎ型Al0.4
Ga0.6As埋め込み層、９はｐ型不純物拡散層、１
０はSiO2膜、１１はｐ型電極、１２はｎ型電極
をそれぞれ示す。
この構造においてはｐ型電極１１、ｎ型電極１
２に順方向電圧を印加し、ｐ型GaAs活性層６に
電流を注入して発光再結合させてレーザ動作を可
能にするものであり、ｎ型Al0.4Ga0.6As埋め込み
層８によりメサ領域以外に流れる電流を阻止し、
効率よくメサ部分に電流注入してレーザ発振の効
率を高める様になされている。また、ｎ型Al0.1
Ga0.9As光導波層３を設けた結果、レーザ光は光
導波層３側にも大きく浸み出るため、活性層４の
横方向に於ける実効的な屈折率差は小さくなる
が、キヤリアの閉じ込めは、従来の埋め込み型と
同様、二次元的な作用を持つ。そのため光の閉じ
込め効果は弱まりストライプ幅の広いレーザで
も、安定した基本モード発振が広い電流領域にわ
たつて得られる。
２に順方向電圧を印加し、ｐ型GaAs活性層６に
電流を注入して発光再結合させてレーザ動作を可
能にするものであり、ｎ型Al0.4Ga0.6As埋め込み
層８によりメサ領域以外に流れる電流を阻止し、
効率よくメサ部分に電流注入してレーザ発振の効
率を高める様になされている。また、ｎ型Al0.1
Ga0.9As光導波層３を設けた結果、レーザ光は光
導波層３側にも大きく浸み出るため、活性層４の
横方向に於ける実効的な屈折率差は小さくなる
が、キヤリアの閉じ込めは、従来の埋め込み型と
同様、二次元的な作用を持つ。そのため光の閉じ
込め効果は弱まりストライプ幅の広いレーザで
も、安定した基本モード発振が広い電流領域にわ
たつて得られる。
しかしながら、この様な半導体レーザを作製す
るためには、化学エツチング等により、層４，
５，６を含むメサ部を形成した後、２回目の結晶
成長工程によりこのメサ部を包囲する様にｐ型
Al0.4Ga0.6As埋め込み層７、及びｎ型Al0.4Ga0.6
As埋め込み層８を順次成長する必要がある。然
るに、２回目の結晶成長工程において、ｐ型
Al0.4Ga0.6As埋め込み層７の成長表面を第１図に
示す様にｐ型GaAs活性層４の位置に精度よく合
わせることが困難であり、むしろ第２図に示す様
にｐ型Al0.4Ga0.6As埋め込み層７がメサ側面上部
にまで形成されることの方が多い。これは、一般
にAlGaAs層メサ側面と成長溶液との濡れを良く
し良好な埋め込み成長を達成するには、過飽和度
の大きな成長溶液を用いなければならず、従がつ
て、結晶成長層厚を制御性良く形成することが難
かしいことによる。
るためには、化学エツチング等により、層４，
５，６を含むメサ部を形成した後、２回目の結晶
成長工程によりこのメサ部を包囲する様にｐ型
Al0.4Ga0.6As埋め込み層７、及びｎ型Al0.4Ga0.6
As埋め込み層８を順次成長する必要がある。然
るに、２回目の結晶成長工程において、ｐ型
Al0.4Ga0.6As埋め込み層７の成長表面を第１図に
示す様にｐ型GaAs活性層４の位置に精度よく合
わせることが困難であり、むしろ第２図に示す様
にｐ型Al0.4Ga0.6As埋め込み層７がメサ側面上部
にまで形成されることの方が多い。これは、一般
にAlGaAs層メサ側面と成長溶液との濡れを良く
し良好な埋め込み成長を達成するには、過飽和度
の大きな成長溶液を用いなければならず、従がつ
て、結晶成長層厚を制御性良く形成することが難
かしいことによる。
従がつて、第２図に示す様な構造の場合にはｐ
型Al0.4Ga0.6As埋め込み層７とｐ型GaAs層６と
が電気的に同電位となり易く、メサ部領域以外に
電流が容易に流れ、発振しきい値電流が高くなる
か、もしくはレーザ発振が困難になる欠点があつ
た。さらに、２回目の液相エピタキシヤル結晶成
長工程において、ｎ型Al0.1Ga0.9As光導波層３面
上に埋め込み層７，８を積層することになる。そ
の際、ｎ型Al0.1Ga0.9As光導波層３表面は２回目
の成長工程に先立ち、一旦大気にさらされるた
め、Al組成が少ないとしても、その表面が若干
酸化される。この酸化膜が成長を阻害する源とな
り、２回目の液相エピタキシヤル結晶成長の均一
性、再現性を非常に悪くする。すなわち、ｎ型
Al0.1Ga0.9As光導波層３表面に埋め込層７，８を
結晶全面にわたつて均一に成長させることが困難
となる。一方この解決策として活性層をメサエツ
チングする際、ｎ型Al0.1Ga0.9As光導波層３表面
が完全に露出するまでエツチングすることなく、
わずかにｐ型GaAs活性層４が、たとえば200Å
程度残してエツチングを終り、その上に２回目の
液相エピタキシヤル結晶成長を行なう。この方法
によると前記した不均一成長という欠点は除去さ
れるが、この反面別な問題点が発生する。エツチ
ング工程で、ｐ型GaAs活性層４を非常に薄く、
結晶の全面に均一に残してメサエツチングする必
要があり、そのためには、エツチング量の高度な
制御とエツチングする成長層の厚さの一様性等が
必要となるため、再現性、量産性、信頼性の点で
非常に問題があつた。
型Al0.4Ga0.6As埋め込み層７とｐ型GaAs層６と
が電気的に同電位となり易く、メサ部領域以外に
電流が容易に流れ、発振しきい値電流が高くなる
か、もしくはレーザ発振が困難になる欠点があつ
た。さらに、２回目の液相エピタキシヤル結晶成
長工程において、ｎ型Al0.1Ga0.9As光導波層３面
上に埋め込み層７，８を積層することになる。そ
の際、ｎ型Al0.1Ga0.9As光導波層３表面は２回目
の成長工程に先立ち、一旦大気にさらされるた
め、Al組成が少ないとしても、その表面が若干
酸化される。この酸化膜が成長を阻害する源とな
り、２回目の液相エピタキシヤル結晶成長の均一
性、再現性を非常に悪くする。すなわち、ｎ型
Al0.1Ga0.9As光導波層３表面に埋め込層７，８を
結晶全面にわたつて均一に成長させることが困難
となる。一方この解決策として活性層をメサエツ
チングする際、ｎ型Al0.1Ga0.9As光導波層３表面
が完全に露出するまでエツチングすることなく、
わずかにｐ型GaAs活性層４が、たとえば200Å
程度残してエツチングを終り、その上に２回目の
液相エピタキシヤル結晶成長を行なう。この方法
によると前記した不均一成長という欠点は除去さ
れるが、この反面別な問題点が発生する。エツチ
ング工程で、ｐ型GaAs活性層４を非常に薄く、
結晶の全面に均一に残してメサエツチングする必
要があり、そのためには、エツチング量の高度な
制御とエツチングする成長層の厚さの一様性等が
必要となるため、再現性、量産性、信頼性の点で
非常に問題があつた。
本発明の目的は、前記従来の半導体レーザの欠
点を除去し、確実な電流狭窄効果を有し、安定し
た基本モード発振でかつ高出力動作を可能にし、
製作が容易で再現性が良好な埋め込み型半導体レ
ーザを提供するものである。
点を除去し、確実な電流狭窄効果を有し、安定し
た基本モード発振でかつ高出力動作を可能にし、
製作が容易で再現性が良好な埋め込み型半導体レ
ーザを提供するものである。
本発明の埋め込み型半導体レーザは、第１導電
型の半導体基板上に、少なくとも、第１導電型の
下側クラツド層となる第１半導体層と、該第１半
導体層よりも屈折率の大きい第１導電型の光導波
層となる第２半導体層と、該第２半導体層よりも
屈折率の大きい活性層と、前記第１半導体層より
も屈折率の小さい第２導電型の上側クラツド層と
なる第３半導体層と、該第３半導体層よりも屈折
率の大きいかつ前記活性層より屈折率の小さい第
２導電型の上側クラツド層となる第４半導体層
と、該第４半導体層より禁制帯幅の小さいキヤツ
プ層となる第５半導体層とを順次積層して成るス
トライプ状の多層構造を備え、 前記活性層と第３半導体層のストライプ幅は前
記第４及び第５半導体層のストライプ幅より狭
く、 前記第３半導体層は前記第４半導体層に比べて
層厚が薄く、かつ第４半導体層は第３半導体層に
比べ熱抵抗率が小さく、 前記第１、第２半導体層の側面には、該第２半
導体層と同じ屈折率値の第２導電型の半導体層を
備え、前記活性層と第３、第４半導体層の側面に
は前記活性層よりも屈折率の小さい第１導電型の
半導体層を備え、前記第２半導体層と活性層の境
界と前記第２導電型と第１導電型の埋め込み層と
の境界とが積層方向で同じ位置にあることを特徴
とする。
型の半導体基板上に、少なくとも、第１導電型の
下側クラツド層となる第１半導体層と、該第１半
導体層よりも屈折率の大きい第１導電型の光導波
層となる第２半導体層と、該第２半導体層よりも
屈折率の大きい活性層と、前記第１半導体層より
も屈折率の小さい第２導電型の上側クラツド層と
なる第３半導体層と、該第３半導体層よりも屈折
率の大きいかつ前記活性層より屈折率の小さい第
２導電型の上側クラツド層となる第４半導体層
と、該第４半導体層より禁制帯幅の小さいキヤツ
プ層となる第５半導体層とを順次積層して成るス
トライプ状の多層構造を備え、 前記活性層と第３半導体層のストライプ幅は前
記第４及び第５半導体層のストライプ幅より狭
く、 前記第３半導体層は前記第４半導体層に比べて
層厚が薄く、かつ第４半導体層は第３半導体層に
比べ熱抵抗率が小さく、 前記第１、第２半導体層の側面には、該第２半
導体層と同じ屈折率値の第２導電型の半導体層を
備え、前記活性層と第３、第４半導体層の側面に
は前記活性層よりも屈折率の小さい第１導電型の
半導体層を備え、前記第２半導体層と活性層の境
界と前記第２導電型と第１導電型の埋め込み層と
の境界とが積層方向で同じ位置にあることを特徴
とする。
以下、本発明に係る実施例について図面を参照
して説明する。第３図は本発明に係る一実施例を
示す。図では、第１図で説明した部分と同一部分
は同記号で示してある。
して説明する。第３図は本発明に係る一実施例を
示す。図では、第１図で説明した部分と同一部分
は同記号で示してある。
先ず、第１の液相エピタキシヤル成長工程にお
いて、ｎ型GaAs基板１上に順次、ｎ型Al0.4Ga0.6
As層２、ｎ型Al0.1Ga0.9As光導波層３、ｐ型
GaAs活性層４、ｐ型Al0.5Ga0.5As層１３、ｐ型
Al0.4Ga0.6As層５（この層５はｐ型Al0.5Ga0.5As
層１３に比べAl組成が小さいので熱抵抗率が小
さい。AlGaAs層のAl組成と熱抵抗率については
ジヤーナル オブ アプライド フイジクス（J.
Applied Physics）のVol.44、No.３、1292−1294
頁（1973年３月）のFIG.3に記載されている。）、
ｐ型GaAs層６を形成する。各層厚は各々、
1.5μm、0.5μm、0.1μm、0.3μm、1.0μm、1.0μm
とした。半導体層２は下側クラツド層に、半導体
層１３と５は上側クラツド層に、半導体層６がキ
ヤツプ層になる。従来の多層構造と異なる点は、
上記活性層４上にAlの組成比の大きいｐ型Al0.5
Ga0.5As層１３が積層していることである。
いて、ｎ型GaAs基板１上に順次、ｎ型Al0.4Ga0.6
As層２、ｎ型Al0.1Ga0.9As光導波層３、ｐ型
GaAs活性層４、ｐ型Al0.5Ga0.5As層１３、ｐ型
Al0.4Ga0.6As層５（この層５はｐ型Al0.5Ga0.5As
層１３に比べAl組成が小さいので熱抵抗率が小
さい。AlGaAs層のAl組成と熱抵抗率については
ジヤーナル オブ アプライド フイジクス（J.
Applied Physics）のVol.44、No.３、1292−1294
頁（1973年３月）のFIG.3に記載されている。）、
ｐ型GaAs層６を形成する。各層厚は各々、
1.5μm、0.5μm、0.1μm、0.3μm、1.0μm、1.0μm
とした。半導体層２は下側クラツド層に、半導体
層１３と５は上側クラツド層に、半導体層６がキ
ヤツプ層になる。従来の多層構造と異なる点は、
上記活性層４上にAlの組成比の大きいｐ型Al0.5
Ga0.5As層１３が積層していることである。
しかる後、H2O2＋H3PO4＋3CH3OHエツチヤ
ントを用い、ｎ型GaAs基板１に達するまでスト
ライプ状にメサエツチングを行ない、活性領域を
有するメサ部を形成する。従来構造を形成するエ
ツチング工程と異なる点は、従来構造の様にｎ型
Al0.1Ga0.9As光導波層３表面にわずかにｐ型
GaAs活性層４を残すためのエツチング量の精密
な制御を必要とせず、メサ部をストライプ状に残
してい型GaAs基板１を露出したことである。
ントを用い、ｎ型GaAs基板１に達するまでスト
ライプ状にメサエツチングを行ない、活性領域を
有するメサ部を形成する。従来構造を形成するエ
ツチング工程と異なる点は、従来構造の様にｎ型
Al0.1Ga0.9As光導波層３表面にわずかにｐ型
GaAs活性層４を残すためのエツチング量の精密
な制御を必要とせず、メサ部をストライプ状に残
してい型GaAs基板１を露出したことである。
次に、HF液を用いて数秒間エツチングする
と、ｐ型Al0.5Ga0.5As層１３のみが選択的にエツ
チングされる。AlGaAsのHF液でのエツチング
速度はAl組成が0.5以上で急に大きくなるので選
択的にエツチングできる。さらにH2O2＋H3PO4
＋3CH3OHエツチヤントを用いて露出したｐ型
GaAs活性層４を数秒間軽くエツチングすると、
第３図に示す様にメサ幅より0.3μm程度の狭くな
つたくびれ１４が形成される。次に、第２の液相
エピタキシヤル成長工程により上記メサ部を包囲
する様に、ｐ型Al0.1Ga0.9As埋め込み層１５、ｎ
型Al0.4Ga0.6As埋め込み層８を順次形成する。こ
こにおいて、メサ部にくびれ１４があるため、第
２の液相エピタキシヤル成長工程の一番目に形成
するｐ型Al0.1Ga0.9As埋め込み層１５は、くびれ
１４より上部には成長せず必らずくびれ１４部分
に止めることができる。従がつて、第３図に示す
様にｎ型Al0.4Ga0.6As層２とｎ型Al0.1Ga0.9As光
導波層３のメサ側面部のみに選択的に上記ｐ型
Al0.1Ga0.9As埋め込み層１５を形成できる。ここ
で、ｐ型Al0.1Ga0.9As埋め込み層１５とｎ型Al0.1
Ga0.9As光導波層２のAl組成を同じにして屈折率
を同じにすることによつて、上記ｐ型Al0.1Ga0.9
As埋め込み層１５が従来構造と同様な光導波層
として働らく。
と、ｐ型Al0.5Ga0.5As層１３のみが選択的にエツ
チングされる。AlGaAsのHF液でのエツチング
速度はAl組成が0.5以上で急に大きくなるので選
択的にエツチングできる。さらにH2O2＋H3PO4
＋3CH3OHエツチヤントを用いて露出したｐ型
GaAs活性層４を数秒間軽くエツチングすると、
第３図に示す様にメサ幅より0.3μm程度の狭くな
つたくびれ１４が形成される。次に、第２の液相
エピタキシヤル成長工程により上記メサ部を包囲
する様に、ｐ型Al0.1Ga0.9As埋め込み層１５、ｎ
型Al0.4Ga0.6As埋め込み層８を順次形成する。こ
こにおいて、メサ部にくびれ１４があるため、第
２の液相エピタキシヤル成長工程の一番目に形成
するｐ型Al0.1Ga0.9As埋め込み層１５は、くびれ
１４より上部には成長せず必らずくびれ１４部分
に止めることができる。従がつて、第３図に示す
様にｎ型Al0.4Ga0.6As層２とｎ型Al0.1Ga0.9As光
導波層３のメサ側面部のみに選択的に上記ｐ型
Al0.1Ga0.9As埋め込み層１５を形成できる。ここ
で、ｐ型Al0.1Ga0.9As埋め込み層１５とｎ型Al0.1
Ga0.9As光導波層２のAl組成を同じにして屈折率
を同じにすることによつて、上記ｐ型Al0.1Ga0.9
As埋め込み層１５が従来構造と同様な光導波層
として働らく。
これは、くびれを有する各種メサ形状を、種々
の過飽和度を有する成長溶液を用いて結晶成長実
験を行なつた結果、くびれ部分において結晶成長
が阻止される液相エピタキシヤル成長工程に特徴
的な性質があり、再現性良く成長層を形成できる
ことが判つた。
の過飽和度を有する成長溶液を用いて結晶成長実
験を行なつた結果、くびれ部分において結晶成長
が阻止される液相エピタキシヤル成長工程に特徴
的な性質があり、再現性良く成長層を形成できる
ことが判つた。
その理由は、くびれ部分の側面は基板の主面
（通常、面方位１００が用いられる。）に比べ５族
元素の供給が少ないため、成長速度が遅くなるた
めと考えられる。従つて通常の埋め込み成長では
くびれ部分は成長できず、空洞となる。そこで本
発明では、埋め込み成長を２回に分けて行つた。
第１の埋め込み層であるAlGaAs層１５の成長用
溶液の過飽和度を小さく設定しておくことによ
り、くびれ１４より上には成長せず、次に第２の
埋め込み層であるAlGaAs層８の成長用溶液の過
飽和度を大きくして成長することにより、くびれ
１４より上に成長できる。従来は成長時間だけ制
御していたため制御性、再現性が悪かつたが、本
発明ではこれにより確実にくびれの部分で成長を
いつたん止められるので、制御性、再現性に優
れ、活性層の境界と埋め込み部でのpn接合位置
を一致させることができるので良好な電流ブロツ
クができ、メサ部に有効に電流が流れる。しかる
後、ｐ型不純物拡散層９、ｐ型電極１１、ｎ型電
極１２を形成して本発明に係る埋め込み型半導体
レーザが形成される。
（通常、面方位１００が用いられる。）に比べ５族
元素の供給が少ないため、成長速度が遅くなるた
めと考えられる。従つて通常の埋め込み成長では
くびれ部分は成長できず、空洞となる。そこで本
発明では、埋め込み成長を２回に分けて行つた。
第１の埋め込み層であるAlGaAs層１５の成長用
溶液の過飽和度を小さく設定しておくことによ
り、くびれ１４より上には成長せず、次に第２の
埋め込み層であるAlGaAs層８の成長用溶液の過
飽和度を大きくして成長することにより、くびれ
１４より上に成長できる。従来は成長時間だけ制
御していたため制御性、再現性が悪かつたが、本
発明ではこれにより確実にくびれの部分で成長を
いつたん止められるので、制御性、再現性に優
れ、活性層の境界と埋め込み部でのpn接合位置
を一致させることができるので良好な電流ブロツ
クができ、メサ部に有効に電流が流れる。しかる
後、ｐ型不純物拡散層９、ｐ型電極１１、ｎ型電
極１２を形成して本発明に係る埋め込み型半導体
レーザが形成される。
本構造においては、ｐ型Al0.1Ga0.9As埋め込み
層１５が電流狭窄層及び光導波層として働らくた
め、メサ領域以外へ流れる電流が有効に阻止で
き、低発振しきい値電流で高効率のレーザ発振を
可能にし、活性層幅が3μm以上でも基本モード発
振を大電流領域にわたつて維持でき、かつ高出力
動作を可能にできる。さらに、本構造において
は、ｐ型不純物拡散層及びｐ型電極幅を従来構造
よりも広くしても、電流狭窄効果を損なうことが
ないため、放熱特性も改善され高温下においても
レーザ発振を充分行なわせることができる。
層１５が電流狭窄層及び光導波層として働らくた
め、メサ領域以外へ流れる電流が有効に阻止で
き、低発振しきい値電流で高効率のレーザ発振を
可能にし、活性層幅が3μm以上でも基本モード発
振を大電流領域にわたつて維持でき、かつ高出力
動作を可能にできる。さらに、本構造において
は、ｐ型不純物拡散層及びｐ型電極幅を従来構造
よりも広くしても、電流狭窄効果を損なうことが
ないため、放熱特性も改善され高温下においても
レーザ発振を充分行なわせることができる。
本発明では、上部クラツド層を２層構造にした
ことにより次のような特徴がある。第一に、活性
層と第３半導体層のストライプ幅はその上の半導
体層のストライプ幅より狭くなつているので、す
なわち所定の活性層幅に対し、上部クラツド層の
一部とキヤツプ層の幅を大きくとれるので、上部
クラツド層の電気抵抗を下げることができる。第
二に、上部クラツド層を形成する第４半導体層は
第３半導体層より熱抵抗率が小さいので、上部ク
ラツド層の熱抵抗を低減できる。また、くびれの
深さを調整することにより、任意の活性層幅を容
易に制御できる利点も有している。又、埋込み成
長がGaAs基板上から開始されるため、埋込み成
長時の不均一といつた問題は無くなる。
ことにより次のような特徴がある。第一に、活性
層と第３半導体層のストライプ幅はその上の半導
体層のストライプ幅より狭くなつているので、す
なわち所定の活性層幅に対し、上部クラツド層の
一部とキヤツプ層の幅を大きくとれるので、上部
クラツド層の電気抵抗を下げることができる。第
二に、上部クラツド層を形成する第４半導体層は
第３半導体層より熱抵抗率が小さいので、上部ク
ラツド層の熱抵抗を低減できる。また、くびれの
深さを調整することにより、任意の活性層幅を容
易に制御できる利点も有している。又、埋込み成
長がGaAs基板上から開始されるため、埋込み成
長時の不均一といつた問題は無くなる。
以上、述べた様に、本発明によれば、従来の半
導体レーザの欠点を除き、メサ領域以外へ流れる
電流を有効に阻止でき、高効率、高光出力動作で
かつ単一モード発振を可能とするばかりでなく放
熱特性及び再現性、量産性、信頼性に優れた半導
体レーザを形成することができる。
導体レーザの欠点を除き、メサ領域以外へ流れる
電流を有効に阻止でき、高効率、高光出力動作で
かつ単一モード発振を可能とするばかりでなく放
熱特性及び再現性、量産性、信頼性に優れた半導
体レーザを形成することができる。
尚、以上の実施例では、AlGaAs−GaAs系半
導体を用いた例について述べたが、他の化合物半
導体、例えばInGaAsP−InP系等の半導体を用い
ても良いことは言うまでもない。
導体を用いた例について述べたが、他の化合物半
導体、例えばInGaAsP−InP系等の半導体を用い
ても良いことは言うまでもない。
第１図及び第２図は従来の埋め込み型半導体レ
ーザの構造断面図、第３図は本発明による一実施
例の構造断面図をそれぞれ示す。 図において、１…ｎ型GaAs基板、２…ｎ型
Al0.4Ga0.6As層、３…ｎ型Al0.1Ga0.9As光導波層、
４…ｐ型GaAs活性層、５…ｐ型Al0.4Ga0.6As層、
６…ｐ型GaAs層、７…ｐ型Al0.4Ga0.6As埋め込
み層、８…ｎ型Al0.4Ga0.6As埋め込み層、９…ｐ
型不純物拡散層、１０…SiO2膜、１１…ｐ型電
極、１２…ｎ型電極、１３…ｐ型Al0.5Ga0.5As
層、１４…くびれ、１５…ｐ型Al0.1Ga0.9As埋め
込み層、をそれぞれ示す。
ーザの構造断面図、第３図は本発明による一実施
例の構造断面図をそれぞれ示す。 図において、１…ｎ型GaAs基板、２…ｎ型
Al0.4Ga0.6As層、３…ｎ型Al0.1Ga0.9As光導波層、
４…ｐ型GaAs活性層、５…ｐ型Al0.4Ga0.6As層、
６…ｐ型GaAs層、７…ｐ型Al0.4Ga0.6As埋め込
み層、８…ｎ型Al0.4Ga0.6As埋め込み層、９…ｐ
型不純物拡散層、１０…SiO2膜、１１…ｐ型電
極、１２…ｎ型電極、１３…ｐ型Al0.5Ga0.5As
層、１４…くびれ、１５…ｐ型Al0.1Ga0.9As埋め
込み層、をそれぞれ示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 第１導電型の半導体基板上に、少なくとも、
第１導電型の下側クラツド層となる第１半導体層
と、該第１半導体層よりも屈折率の大きい第１導
電型の光導波層となる第２半導体層と、該第２半
導体層よりも屈折率の大きい活性層と、前記第１
半導体層よりも屈折率の小さい第２導電型の上側
クラツド層となる第３半導体層と、該第３半導体
層よりも屈折率の大きいかつ前記活性層より屈折
率の小さい第２導電型の上側クラツド層となる第
４半導体層と、該第４半導体層より禁制帯幅の小
さいキヤツプ層となる第５半導体層とを順次積層
して成るストライプ状の多層構造を備え、 前記活性層と第３半導体層のストライプ幅は前
記ストライプ幅より狭く、 前記第３半導体層は前記第４半導体層に比べて
層厚が薄く、かつ第４半導体層は第３半導体層に
比べ熱抵抗率が小さく、 前記第１、第２半導体層の側面には、該第２半
導体層と同じ屈折率値の第２導電型の埋め込み半
導体層を備え、前記活性層と第３、第４半導体層
の側面には前記活性層よりも屈折率の小さい第１
導電型の埋め込み半導体層を備え、前記第２半導
体層と活性層の境界と前記第２導電型と第１導電
型の埋め込み層との境界とが積層方向で同じ位置
にあることを特徴とする埋め込み型半導体レー
ザ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58193804A JPS6085585A (ja) | 1983-10-17 | 1983-10-17 | 埋め込み型半導体レ−ザ |
| US06/661,477 US4644551A (en) | 1983-10-17 | 1984-10-16 | Buried-type semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58193804A JPS6085585A (ja) | 1983-10-17 | 1983-10-17 | 埋め込み型半導体レ−ザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6085585A JPS6085585A (ja) | 1985-05-15 |
| JPH0474877B2 true JPH0474877B2 (ja) | 1992-11-27 |
Family
ID=16314043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58193804A Granted JPS6085585A (ja) | 1983-10-17 | 1983-10-17 | 埋め込み型半導体レ−ザ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4644551A (ja) |
| JP (1) | JPS6085585A (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2175442B (en) * | 1985-05-15 | 1989-05-24 | Stc Plc | Laser manufacture |
| JPH0722214B2 (ja) * | 1985-07-18 | 1995-03-08 | シャープ株式会社 | 半導体レーザ素子の製造方法 |
| US4792958A (en) * | 1986-02-28 | 1988-12-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor laser with mesa stripe waveguide structure |
| JP2708183B2 (ja) * | 1988-07-21 | 1998-02-04 | シャープ株式会社 | 化合物半導体発光素子 |
| KR910008439B1 (ko) * | 1989-04-06 | 1991-10-15 | 재단법인 한국전자통신연구소 | 매립형 레이저 다이오드의 제조방법 |
| US5082799A (en) * | 1990-09-14 | 1992-01-21 | Gte Laboratories Incorporated | Method for fabricating indium phosphide/indium gallium arsenide phosphide buried heterostructure semiconductor lasers |
| US5222091A (en) * | 1990-09-14 | 1993-06-22 | Gte Laboratories Incorporated | Structure for indium phosphide/indium gallium arsenide phosphide buried heterostructure semiconductor |
| US5889913A (en) * | 1995-03-15 | 1999-03-30 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Optical semiconductor device and method of fabricating the same |
| KR100251348B1 (ko) * | 1996-12-30 | 2000-05-01 | 김영환 | Rwg 레이저 다이오드 및 그 제조 방법 |
| JP3897186B2 (ja) * | 1997-03-27 | 2007-03-22 | シャープ株式会社 | 化合物半導体レーザ |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59145590A (ja) * | 1983-02-09 | 1984-08-21 | Hitachi Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5726487A (en) * | 1980-07-23 | 1982-02-12 | Hitachi Ltd | Semiconductor laser device |
| US4481631A (en) * | 1981-06-12 | 1984-11-06 | At&T Bell Laboratories | Loss stabilized buried heterostructure laser |
-
1983
- 1983-10-17 JP JP58193804A patent/JPS6085585A/ja active Granted
-
1984
- 1984-10-16 US US06/661,477 patent/US4644551A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59145590A (ja) * | 1983-02-09 | 1984-08-21 | Hitachi Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6085585A (ja) | 1985-05-15 |
| US4644551A (en) | 1987-02-17 |
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