JPH0494184A - 半導体レーザ素子及びその製造方法 - Google Patents

半導体レーザ素子及びその製造方法

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JPH0494184A JP21297690A JP21297690A JPH0494184A JP H0494184 A JPH0494184 A JP H0494184A JP 21297690 A JP21297690 A JP 21297690A JP 21297690 A JP21297690 A JP 21297690A JP H0494184 A JPH0494184 A JP H0494184A
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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〉 本発明は埋込み構造半導体レーザ素子の改善に関するも
のである。
〈従来の技術〉 埋込み構造半導体レーザ素子は横方向に屈折率の違いを
持たせて光の閉じ込めを行うためにペテロ接合に平行な
結晶表面に対してストライプ状のメサを形成し、このメ
サの両側に電流阻止および光閉じ込めをするための埋込
み領域を形成している。
一般に上記埋込み領域にはｐｎ逆バーｌアス構造となる
ように半導体層を形成するか若しくは半絶縁層を形成す
る方法が用いられている。
しかし、埋込み構造半導体素子において上述のように埋
込み領域を半導体層で形成すると、逆バイアスとなるｐ
ｎ接合のところで空乏層か広かり、寄生容量か増すため
に高速応答ができなかった。
また、半絶縁性層により埋め込み領域を形成すると寄生
容量の問題はなくなるが、電流阻止層としての機能を十
分果すために、抵抗率を十分高くすることや再現性良く
高抵抗層を得ることか困難であり、素子の歩留りを低下
させていた。
これらの問題を解決する方法として例えば、特開昭６２
−１８７８２には第６図に示すように埋込み領域に逆バ
イアス接合に達する溝を形成させることによりｐｎ接合
全体の幅を小さして接合容量を低減させる方法が示され
ている。
第６図において、１はｎ型ＩｎＰ基板、２はｎ型Ｇａ１
ｎＰＡｓｌ波路層、３は Ｇａ１ｎＰＡｓ活性層、４はｐ型Ｇａ１ｎＡｓＰバッフ
ァー層、６はｐ型Ｇａ１ｎＰＡｓキャノフ層、９はｎ側
電極、１０はｐ（ｆｌｌｌ！極、６１．６３．６４はｐ
型ｒｎＰ層、６２はｎ型［ｎＰ層、６７は絶縁膜である
。
また特開昭５７−６３８８３には、第７図に示すように
上記半導体層の代わりに埋込み領域としてポリイミド絶
縁層７１を用いる方法か示されている。この方法による
と上記のような寄生容量の問題がなくなる上に、埋め込
み領域に形成されたポリイミド絶縁層７１とＧａ１ｎＰ
Ａｓキヤ、）層６の段差がなくなり、上部を平坦化する
ことかできるため、ヒートシンクが電極１０の側に装着
された場合にはヒートシンクへ熱を逃がすことが容易に
なる。
第７図において、ｌはｎ型１ｎＰ基板、２はｎ型ｒｎＰ
クラッド層、３はＧａＴｎＰＡｓ活性層、４はｐ型１ｎ
Ｐクラッド層、６は ＧａＴｎＰＡｓキャップ層、９はｎ側電極、１０はｎ側
電極、７１はポリイミド絶縁層によって形成された埋込
み領域である。
〈発明が解決しようとする課題〉 しかし、上記の方法では埋込み領域に熱伝導率の小さい
１ｎＰ等の半導体層や５ｉＯｙ、ＳｉＮおよびポリイミ
ド等の絶縁体層を形成しているため活性領域で発生する
熱をヒートシンクへうまく逃がすことかできない。従っ
て素子の温度上昇を引きおこし、高出力、高寿命の素子
か得られないという問題があった。
本発明は、埋込み領域全体若しくは一部を熱伝導率の高
い結晶質ＡＩＮで形成することにより活性領域で発生す
る熱をヒートシンクへ逃がし易くすることにより高出力
、高寿命の素子を得ることを目的とする。
〈課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するために本発叫では半導体基板上に形
成された少なくとも発光層を含むメサストライプ状の発
光領域と、該発光領域を囲む埋込み領域とを備えた埋込
み構造半導体レーザ素子において、 前記埋込み領域全体若しくは一部が結晶質ＡＩＮからな
ることを特徴とする。
く作用〉 本発明に用いられるＡＩＮは高温まで安定であり、電気
的な絶縁特性にも優れている。また、反応性スパッタリ
ング法によりＡＩＮ膜を作製すると、比較的容易にＣ軸
配向膜か形成され、３００°Ｃ以下の低温においても、
単結晶あるいは多結晶の膜が得られる。このことは Ｔ、５ｈｉｏｓａｋｉ他、ＪａｐａｎｅｓｅＪｏｕｒｎ
ａｌ　　ｏｆ　　ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ、Ｖｏ
ｌ、２１　　（１９８２）Ｓｕｐｌｅｍｅｎｔ　　２１
−３．ｐｐ６９−７１に記載されている。
下記第１表に従来の埋込み領域材料、ＡＩＮ単結晶、並
ひに半導体材料であるＧａＡｓ単結晶及びＩｎＰ単結晶
の熱伝導率を示す。
第１表 第１表から理解されるように、ＡＩＮ単結晶の熱伝導率
は２．０Ｗ／ｃｍ−ｄｅｇであり、従来の埋込み領域材
料のそれに比較して遥かに大きい。
以上のように結晶質ＡＩＮて埋込み領域を形成させるこ
とにより、高出力において高い放熱効果を有する長寿命
の半導体レーザ素子を得ることかできる。
〈実施例１〉 以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明す
る。
第１図は本発明の一実施例の半導体レーサ素子てあり、
第２図（ａ）乃至（ｄ）はその製造方法を示す略断面図
である。
第１図において１はｎ型１ｎＰ基板、２はｎ型ＩｎＰク
ラッド層、３はＧａ１ｎＰＡｓ活性層、４はｐ型１ｎＰ
クラッド層、５は第１の埋込み層であるＦｅドープＩｎ
Ｐ電流阻止層、６はｐ型Ｇａ１ｎＰＡｓキャップ層、７
は第２の埋込み層であるポリイミド絶縁層、８は第３の
埋込み層である結晶質ＡＩＮ層、９はｎ側電極、１０は
ｎ側電極である。
第１図に示すように本発明の半導体レーザ素子は埋込み
領域の一部に熱伝導率の高い結晶質ＡＩＮ層か形成され
ているため、活性層で発生した熱を効率良くヒートシン
ク（図示せず）へ逃がすことかでき、高出力で高寿命の
半導体レーサ素子を得ることかできる。
尚、第１図において第１の埋込み領域５にｐ型ＩｎＰ層
とｎ型１ｎＰ層を連続して形成させることによりｐｎ逆
バイアス構造の電流阻止層を形成しても同様の効果を得
ることかできる。
以下に本実施例の半導体レーザ素子の製造工程について
第２図（ａ）乃至（ｄ）に従って説明する。
まず、第２図（ａ）において、ｎ型ｒｎＰ基板１上に順
次ｎ型ｒｎＰクラッド層２、 Ｇａ　Ｉ　ｎＡｓ　Ｐ活性層３、ｐ型１ｎＰクラッド層
４をエヒリキンヤル成長により形成し、その上にＳｉｎ
、膜１１を堆積させた。次に、レーザ発振に寄与するス
トライブ領域をメサ状に残して、フォトリソグラフィー
およびエツチングによりクラ。
ド層４から基板１に達する部分を除去した。
次に、第２図（ｂ）において残されたＳｉｎ。
膜１１をマスクとしてエツチングによって除去された部
分に選択的に第１の埋込み領域にＦｅドープＩｎＰ電流
阻止層５をエピタキシャル成長ニよって形成した。
次に、第２図（Ｃ）においてＳｉｎ、膜１１を除去した
後、ｐ型ＧａＩｎＰＡｓキャ、ブ屓６をｐ型１ｎＰクラ
ッド層４及びＦｅドープＩｎＰ層５の上全体にわたって
エビタキンヤル成長によって形成した。
次に、第２図（ｄ）において活性領域の両側のＦｅドー
プＩｎＰ電流阻止層５の一部を残してさらに広い幅のメ
サ状のストライブ領域をエツチングとフォトリソグラフ
ィーによって形成し、その上に第３の埋込み領域に結晶
質ＡＩＮ層８をスパ／タリングにより、第２の埋込み領
域にポリイミド絶縁層９をスピンコードにより堆積させ
た。
さらにエツチングとフォトリソグラフィーにより活性領
域上のポリイミド絶縁層と結晶質ＡＩＮ層を順次除去し
た後、ｎ　ｆｌｌｌ＋電極９およびｎ側電極１０を形成
し、第１図に示す半導体レーザ素子を得た。
〈実施例２〉 第３図は本発明の第２の実施例の略断面図である。
本実施例では、埋込み領域の構造か第１図とは異なり、
第１の埋込み領域が結晶質ＡＩＮ層３１て形成されてお
り、第２の埋込み領域かポリイミド絶縁層３２て形成さ
れた構造になっている。
すなわち、第１の埋込み領域が熱伝導率の高い結晶質Ａ
ＩＮで形成されているため、実施例１の半導体レーザ素
子同様、活性層で発生した熱を効率良くヒートシンク（
図示せず）へ逃がすことができ、高出力で高寿命の半導
体レーザ素子を得ることができる。
第３図において３１は結晶質ＡＩＮ電流阻止層、３２は
ポリイミド絶縁層である。尚、第１図と同一部分には同
一符号を付して説明を省略する。
〈実施例３〉 第４図は本発明の第３の実施例の略断面図である。
本実施例は、埋込み領域の構造が第１図および第２図と
は異なり、第１の埋込み領域かＦｅ）’−ブＩｎＰ電流
阻止層４Ｉで形成されており、第２の埋込み領域か結晶
質ＡＩＮ絶縁層４２で形成された構造になっている。
すなわち、第２の埋込み領域か熱伝導率の高い結晶質Ａ
ＩＮで形成されているため、実施例１の半導体レーザ素
子同様、活性層で発生した熱を効率良くヒート／ンク（
図示せず）へ逃がすことかでき、高出力で高寿命の半導
体レーザ素子を得ることができる。
第４図において４１は結晶質ＡＩＮ絶縁層である。尚、
第１図と同一部分は同一符号を付して、説明を省略する
。
〈実施例４〉 第５図は本発明の第４の実施例の略断面図である。
本実施例は発光領域の構造か第１図とは異なり、埋込み
ＶＳ　Ｉｓ　（Ｖ−ｃｈａｎｎｅ　ｌ　ｅｄＳｕｂｓｔ
ｒａｔｅ　　Ｉｎｎｅｒ　　５ｔｒｉｐｅ）構造を有し
ている。
第５図に示すように本実施例の半導体レーザ素子は、実
施例■において第３の埋込み層に相当する部分に実施例
１同様ＡＩＮにより形成しているので、実施例１の半導
体レーザ素子と同様の効果を得ることかできる。
第５図において５０はｐ型ＧａＡｓ基板、５１はｎ型Ｇ
ａＡｓ電流阻止層、５２はｐ型ＧａＡＡｓクラッド層、
５３はｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層、５４はｎ型ＧａＡｌＡ
ｓクラッド層、５５　ハｎ型ＧａＡｓキャンプ層、５６
は実施例１において第３の埋込み領域に相当する結晶質
ＡＩＮ層、５７は実施例１において第２の埋込み領域に
相当するポリイミド絶縁層、５８はｎ側電極、５９はｎ
側電極である。
〈発明の効果〉 本発明によれば、埋込み構造半導体レーザにおいて、埋
込み領域全体若しくは一部を結晶質ＡＩＮで形成するこ
とにより。活性領域で発生した熱を効率良くヒート／ン
クへ逃がすことかでき、高出力で長寿命の半導体レーザ
素子を得ることできる。
【図面の簡単な説明】
第１図、第３図、第４図、第５図は本発明の半導体レー
ザ素子の試料断面図、第２図（ａ）乃至（ｄ）は第１図
の半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図
、第６図、第７図は従来の半導体レーザ素子の試料断面
図である。 ■・・・ｎ型ＩｎＰ基板 ２・・ｎ型ＴｎＰクラッド層 ３−＝ＧａｌｎＰＡｓＧａＡ ｌＡｓｐ型１ｎＰクラッド層 ５・・ＦｅドープＩｎＰｉｉｉ流流血止層７３２・・・
ポリイミド絶縁層 ８・・・結晶質ＡＩＮ層、 ３１・・・結晶質ＡｌＮｉ流阻止層 ４１・・・ポリイミド電流阻止層 ４２・結晶質Ａ＋Ｎ絶縁層 ９−　ｎ側電極、１０−ｐ　（Ｅｌｆ電極、代理人　弁
理士　梅…　勝（他２名） 第４図 第５ 図 ０７図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、半導体基板上に形成された少なくとも発光層を含む
    メサストライプ状の発光領域と、該発光領域を囲む埋込
    み領域とを備えた埋込み構造半導体レーザにおいて、 前記埋込み領域全体若しくは一部が結晶質ＡＩＮからな
    ることを特徴とする半導体レーザ素子。 ２、メサストライプ状の発光領域を囲む第１の埋込み領
    域がメサストライプ状であり、この第１の埋込み領域の
    両側に第２の埋込み領域として絶縁膜を配設してなる半
    導体レーザ素子において、前記第１の埋込み領域が結晶
    質ＡＩＮからなることを特徴とする請求項１記載の半導
    体レーザ素子。 ３、前記第１の埋込み領域の両側に配設された第２の埋
    込み領域が結晶質ＡＩＮからなることを特徴とする請求
    項１記載の半導体レーザ素子。 ４、前記第１の埋込み領域の両側に配設された、第２の
    埋込み領域が耐熱性かつ耐薬品性の絶縁体からなり、第
    １の埋込み領域と第２の埋込み領域の間に第３の埋込み
    領域として結晶質ＡＩＮを介在させることを特徴とする
    請求項１記載の半導体レーザ素子。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1027940A (ja) * 1996-07-12 1998-01-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体レーザー装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1027940A (ja) * 1996-07-12 1998-01-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体レーザー装置

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