JPH05235467A - 半導体レーザ - Google Patents

半導体レーザ

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JPH05235467A
JPH05235467A JP3515192A JP3515192A JPH05235467A JP H05235467 A JPH05235467 A JP H05235467A JP 3515192 A JP3515192 A JP 3515192A JP 3515192 A JP3515192 A JP 3515192A JP H05235467 A JPH05235467 A JP H05235467A
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ridge
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 共振器端面を劈開によらずに構成して結晶性
を良好に保ち、高信頼性及び高出力を得て、OEICの
構成や、短共振器化による低しきい値電流化が可能な半
導体レーザを提供する。 【構成】 化合物半導体基体1の{100}結晶面より
成る主面1S上に、〈01−1〉結晶軸方向に延長する
リッジ2が形成され、リッジ2の側面2A及び2Bと
{100}結晶面即ち主面1Sとの挟む角度θA 及びθ
B が54.7°以下とされ、このリッジ2の上に少なく
とも第1のクラッド層4、活性層5、第2のクラッド層
6が形成され、リッジ2の縁部2C及び2Dから延びる
{110}結晶面より成る端面8を共振器端面として半
導体レーザ10を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザ特に例え
ばGaAs系等の化合物半導体レーザに係わる。
【0002】
【従来の技術】通常の半導体レーザにおいては、劈開等
によって個々の半導体レーザに切断し、レーザ発光部の
共振器長を規制する端面を形成している。このため、こ
れらをモノリシックに集積してOEIC(Optical Elec
tronic IC)を得ることは難しい。また劈開による場合は
その共振器長は100μm程度以下とすることが難し
く、短共振器長化によりしきい値電流の低減化をはかる
ことが難しい。
【0003】また、RIE(反応性イオンエッチング)
やRIBE(反応性イオンビームエッチング)等の異方
性ドライエッチングによって基板に対し垂直方向にエッ
チングを行うことにより、共振器端面を形成することが
できる。しかしながら、この場合は結晶にダメージを与
えてしまうという問題がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、劈開やエッ
チング等を施すことなく1回の結晶成長で良好な結晶性
をもって共振器端面を構成することがでる半導体レーザ
を提供し、半導体レーザの信頼性の向上及び高出力化を
はかる。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明半導体レーザは、
その一例の略線的拡大断面図を図1に示すように、化合
物半導体基体1の{100}結晶面上に、図1において
矢印dで示す〈01−1〉結晶軸方向に延長するリッジ
2が形成され、リッジ2の側面2A及び2Bと{10
0}結晶面との挟む角度θA 及びθB が54.7°以下
とされ、このリッジ2の上に少なくとも第1のクラッド
層4、活性層5、第2のクラッド層6が形成され、リッ
ジ2の縁部2C及び2Dから延びる{110}結晶面よ
り成る端面8を共振器端面として半導体レーザ10を構
成する。
【0006】
【作用】本発明半導体レーザにおいては、{100}結
晶面上に、〈01−1〉結晶軸方向に延長し、この〈0
1−1〉結晶軸方向に延びる側面2A及び2Bと{10
0}結晶面、即ち図1において溝12の底面12Sとの
挟む角度θA 及びθB を54.7°以下としてリッジ2
を形成して、この上に各層を通常の気相成長法により形
成するものであり、このような構成とすることによっ
て、主面1Sに対し直交する{110}結晶面より成る
端面8を自然発生的に生じさせることができて、これを
共振器端面とすることによって、劈開等を用いることな
く共振器を構成することができた。
【0007】即ち本発明構成においては、図2にその要
部の略線的拡大断面図を示すように、リッジ2の主面1
S上と、リッジ2の両側の溝12内においては、各層が
互いに分断して成長する。そしてリッジ2上においては
その縁部2Cから端面8が、自然発生的に主面1Sに対
し直交し、〈01−1〉結晶軸方向に延長する{11
0}結晶面を構成しながら成長する。
【0008】一方溝12内においては、このリッジ2の
側面2Aと底面12Sとの挟む角度θ1 が54.7°の
場合は、この側面2A即ちこの場合{111}B結晶面
上にはエピタキシャル成長が生じにくいため、溝12内
においてそれぞれ底面12Sに沿って層状に各層が成長
することとなる。
【0009】また、図3に示すように、リッジ2の側面
2Aと底面12Sとの挟む角度θ2が54.7°未満の
場合は、溝12の底面12Sに沿って層状に成長すると
共に、この側面2A上にも成長して、リッジ2の縁部2
Cから溝12内にかけて底面12Sとのなす角度θ3
約54.7°を成す{111}B結晶面より成る斜面1
3が自然発生的に生じる。この{111}B結晶面上で
はエピタキシャル成長が生じにくいため、ここにおける
成長が実質的に停止し、その後は底面12Sに平行な層
状に各層が成長する。
【0010】従って、このような本発明半導体レーザ
は、劈開によらずに共振器端面を構成することができ、
短共振器化によるしきい値電流の低減化をはかることが
でき、またモノリシックに集積してOEICを構成する
ことが可能となる。また、結晶成長後のエッチングを行
わずに1回の結晶成長により形成することができるた
め、各層を良好な結晶性をもって構成することができ
て、信頼性の向上をはかることができる。
【0011】
【実施例】以下図面を参照して本発明半導体レーザの一
例を詳細に説明する。この場合、GaAs基板上にAl
GaAs系の III−V族化合物半導体レーザが形成され
る例を示す。
【0012】先ずこの場合、図4に示すように、第1導
電型例えばn型のGaAs基体より成る化合物半導体基
体1を用意する。この半導体基体1はその一主面1Sが
{100}結晶面を有して成り、この主面1S上に、先
ず〈01−1〉結晶軸方向、この場合図4の紙面と直交
する方向に延長するリッジ2を形成する。このリッジ2
の幅は、最終的に得る共振器長Lをもって構成し、また
リッジ2の両側の溝12の底面12Sは、主面1Sと同
様に{100}結晶面とする。そして矢印dで示す〈0
1−1〉結晶軸方向に延びる側面2A及び2Bと底面1
2S即ち{100}結晶面との挟む角度θA 及びθB
54.7°として、即ち各側面2A及び2Bを{11
1}B結晶面として形成する。この形成方法としては、
例えばリッジ2上にフォトレジスト等のマスク層を形成
した後、RIE(反応性イオンエッチング)等の異方性
エッチングを斜め方向から2回行うことにより形成する
ことができる。
【0013】そして、このリッジ2上を覆って全面的
に、通常の気相成長法即ちメチル系の有機金属、即ち例
えばトリメチルアルミニウム、トリメチルガリウム、ア
ルシンを原料ガスとして用いたMOCVD法(有機金属
による化学的気相成長法)によって、図1に示すよう
に、例えばn型のGaAsより成るバッファ層3、n型
のAlGaAs等より成る第1のクラッド層4、GaA
s等より成る活性層5、第2導電型の例えばp型のAl
GaAs等より成る第2のクラッド層6、更にp型のG
aAs等より成るキャップ層7を順次エピタキシャル成
長し、更に図示しないがこのキャップ層7上と化合物半
導体基体1の裏面とにそれぞれ対向電極をオーミックに
被着して、本発明半導体レーザ10を得ることができ
る。
【0014】このとき、各層3〜7はリッジ2上と溝1
2内とに分断して成長する。溝12内においては、{1
11}B結晶面より成る側面2A及び2B上にはエピタ
キシャル成長が生じにくいことから、溝12の底面上
に、主面1Sと平行に層状に各層が成長することとな
る。そしてリッジ2上においては、縁部2C及び2Dか
ら延びる面が、主面1Sと直交し、矢印dで示す〈01
−1〉結晶軸方向に延びる{110}結晶面を構成しな
がら成長し、これにより端面8が構成される。
【0015】即ち本発明半導体レーザ10においては、
劈開によらずに、一連のMOCVD法によってその供給
する原料ガスを切り換えることによって1作業即ち1回
の結晶成長で共振器長端面が形成されるため、モノリシ
ックに集積してOEICを構成することが可能となり、
また結晶成長後のエッチングを行わずにこの端面を形成
し得るため、結晶性の劣化を招くことがなく、信頼性の
向上をはかることができる。
【0016】またこの場合、各層3〜7の境界面は、リ
ッジ2の中央部においては主面1Sと平行に層状に構成
されるが、特にその成長温度を比較的高く保つことによ
って、リッジ2の縁部2C及び2Dの近傍において、主
面1Sと約54.7°をなす{111}A結晶面より成
る斜面9を生じながら形成される。従ってこの場合、活
性層5の共振器長方向の両端部が、これより屈折率の小
さいクラッド層この場合第2のクラッド層6により覆わ
れて、窓領域11が形成されることとなる。
【0017】このようにレーザ発光部の共振器長を規制
する端面部分に、活性層よりも屈折率の小さい即ちエネ
ルギーギャップの大なる層でカバーするいわゆる窓領域
を設ける場合は、この端面における光吸収を抑制して端
面劣化を防ぎ、半導体レーザの信頼性の向上及び高出力
化をはかることができる。
【0018】尚、MOCVD法によるエピタキシャル成
長の際に、比較的低い成長温度をもって形成した場合
は、図5に示すように、各層がリッジ2の縁部2C近傍
において{111}A結晶面より成る斜面を形成するこ
となく、{110}結晶面より成る端面8に向かって各
層3〜7が主面1Sに沿って層状に形成される。しかし
ながら、端面劣化を回避し、高出力化をはかるために
は、成長温度を比較的高く保持して、上述の窓構造を形
成することが望ましい。
【0019】また、リッジ2の側面2A及び2Bと底面
12S即ち{100}結晶面とが挟む角度θA 及びθB
は、上述の例においては54.7°としたが、54.7
°以下であれば良い。しかしながら54.7°を越える
場合には、溝12の底面12Sから側面2A及び2Bを
介してリッジ2上の主面1Sにかけて連続的に各層がエ
ピタキシャル成長されるため、端面8が形成されない。
従って、本発明においてはこの角度を54.7°以下と
するものである。
【0020】また更に、本発明は上述の実施例に限るこ
となく、例えば上述の例とは逆の導電型として構成した
り、またInP系化合物半導体を用いて構成する等、そ
の他種々の材料構成の半導体レーザに適用することがで
きる。
【0021】
【発明の効果】上述したように、本発明半導体レーザに
よれば、劈開によらずに共振器端面を構成することがで
き、短共振器化によるしきい値電流の低減化をはかるこ
とができ、またモノリシックに集積してOEICを構成
することが可能となる。また、結晶成長後のエッチング
を行わずに1回の結晶成長により形成することができる
ため、各層を良好な結晶性をもって構成することができ
て、信頼性の向上をはかることができる。
【0022】また特に比較的高い成長温度として各層が
形成される場合には、活性層5の両端面に窓領域11が
形成されるため、この端面における光吸収を抑制して端
面劣化を防ぎ、半導体レーザの信頼性の向上及び高出力
化をはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明半導体レーザの一例の略線的拡大断面図
である。
【図2】本発明半導体レーザの他の例の要部の略線的拡
大断面図である。
【図3】本発明半導体レーザの他の例の要部の略線的拡
大断面図である。
【図4】本発明半導体レーザの一例の一製造工程図であ
る。
【図5】本発明半導体レーザの他の例の一製造工程図で
ある。
【符号の説明】
1 化合物半導体基体 2 リッジ 2A 側面 2B 側面 2C 縁部 2D 縁部 3 バッファ層 4 第1のクラッド層 5 活性層 6 第2のクラッド層 7 キャップ層 8 端面 9 斜面 10 半導体レーザ 11 窓領域

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 化合物半導体基体の{100}結晶面上
    に、〈01−1〉結晶軸方向に延長するリッジが形成さ
    れ、 上記リッジの側面と上記{100}結晶面との挟む角度
    が54.7°以下とされ、 上記リッジの上に少なくとも第1のクラッド層、活性
    層、第2のクラッド層が形成され、 上記リッジの縁部から延びる{110}結晶面より成る
    端面を共振器端面とすることを特徴とする半導体レー
    ザ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113612108A (zh) * 2021-08-03 2021-11-05 上海交通大学 一种基于斜切非线性晶体脊型波导的频率转换器及其制备方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113612108A (zh) * 2021-08-03 2021-11-05 上海交通大学 一种基于斜切非线性晶体脊型波导的频率转换器及其制备方法

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