JPH05347453A

JPH05347453A - 半導体レ−ザ素子及びその製造方法

Info

Publication number: JPH05347453A
Application number: JP8170492A
Authority: JP
Inventors: Toshimasa Amano; 利昌天野; Susumu Kondo; 進近藤; Junichi Nakano; 純一中野
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1992-03-03
Filing date: 1992-03-03
Publication date: 1993-12-27

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、活性層内に効率良くキャリアおよ
び光を閉じ込め構造として、単一モード、高出力、低閾
値、高速応答性及び高信頼度の半導体レーザ素子とその
製造方法を提供することを目的とする。【構成】ｎまたはｐ型リン化インジウム（ＩｎＰ）基
体１上に、クラッド層２、４で挟まれた活性層３を有す
るメサストライプ領域が形成され、かつ、該メサストラ
イプ領域を電流抑制層１５で埋め込んだ、メサストライ
プ埋め込み型ダブルヘテロ接合半導体レーザ素子におい
て、メサストライプ領域を埋め込む電流抑制層が、少な
くともヒ素化インジウム−アルミニウム（ＩｎＡｌＡ
ｓ）結晶またはヒ素化ガリウム−インジウム−アルミニ
ウム（ＧａＩｎＡｌＡｓ）結晶からなることを特徴と
し、該電流抑制層は液相成長法により形成することを特
徴とする。

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素子及びそ
の製造方法に係わり、特にｎまたはｐ型リン化インジウ
ムを基板とした埋め込みダブルへテロ接合構造の半導体
レーザ素子及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体レーザ（Laser Diode）は、キャ
リア及び光の閉じこめ効果の点から、活性層を、活性層
よりも屈折率が小さく、バンドギャップの大きなクラッ
ド層で挟んだダブルへテロ接合構造（Double hetero
junction：DH）が広く採用されている。

【０００３】レーザ発振のための反射鏡としては、半導
体結晶のへき開面を利用したいわゆるファブリ・ペロー
共振器が通常の半導体レーザでは用いられている。この
ファブリ・ペロー半導体レーザには、横モード制御のた
めの構造として埋め込み型ダブルヘテロ接合構造半導体
レーザがある。

【０００４】また、従来、埋め込み型ダブルヘテロ接合
構造は、活性層の上下を活性層より屈折率の小さいクラ
ッド層で挟むとともに、活性層の両側にｎｐ逆バイアス
接合を有する電流抑制層を形成することにより活性領域
に電流を効率よく流すいわゆる電流狭窄機構（電流ブロ
ック構造）を持たせたものが知られている。即ち、電流
ブロック構造は、ｎｐ逆バイアス接合を設けることによ
り、活性領域に電流を効率よく流そうとしている。

【０００５】一方、クラッド層で活性層を挟んでなる発
光領域を、例えば、１〜２μｍのストライプ状とし（以
下このストライプ状の発光領域をストライプ領域とい
う）、このストライプ領域を基体結晶の導電型と逆の導
電型の結晶中に埋め込むことにより発振閾値を小さくす
る等の半導体レーザ素子の特性を向上させる試みもなさ
れている。

【０００６】なお、半導体レーザ素子の基板には、大き
くわけてＧａＡｓ系とＩｎＰ系とがあるが、これらは発
振波長帯の長短により使い分けられ、ＩｎＰ系は長波長
系であり、主に光ファイバー通信用に用いられる。本発
明では、ＩｎＰ系を対象とする。

【０００７】以下に、基板としてｐ型ＩｎＰを用いた垂
直メサ構造の場合について説明する。

【０００８】従来のｐ型ＩｎＰを基板とした、埋め込み
へテロ構造の半導体レーザ素子の断面図を図７に示す。

【０００９】図７において、１はｐ型ＩｎＰ基板、２は
ｐ型ＩｎＰクラッド層、３はＩｎＧａＡｓＰよりなる活
性層、４はＩｎＰよりなるクラッド層、５はｎ型ＩｎＧ
ａＡｓＰよりなる埋め込み層、６はｐ型ＩｎＰよりなる
埋め込み層、７はｎ側電極、８はｐ側電極である。そし
てｎ型４元（ＩｎＧａＡｓＰ）埋め込み層５とｐ型Ｉｎ
Ｐ埋め込み層６により電流通路制限のためのｐｎ接合面
９を形成している。

【００１０】メサ形状としては、図示の如き垂直型が、
活性層３と埋め込み層５，６との界面における結晶性が
向上し、ひいては低閾値化に有利であることが確かめら
れている。しかし、逆メサ構造の埋め込みの場合とは異
なって、垂直メサ構造の埋め込みの場合には、閾値上昇
を避けるため図８に示すような無効電流経路１２を構成
しないように、図７のｎ型ブロック層５の上端すなわち
ｐｎ接合面９がメサ側面に接する位置を活性層３の位置
よりも低く抑えなければならない。

【００１１】しかるに、垂直メサ構造の場合は、逆メサ
構造とは異なって、ｎ型ブロック層５の上端を活性層３
の位置よりも低く抑え、かつ図９における無効電流経路
１３による甚だしい閾値上昇と効率低下を引き起こさな
いように図７に示すごとくｐｎ接合９の位置および形状
を最適制御することは困難であった。

【００１２】すなわち、ｐｎ接合９がメサ側面に接する
位置を活性層３より十分に低めに抑えようとすると、図
９に示したように、活性層３をｎ型ブロック層５から引
き離すためメサ高さを高くせざるを得ず、今度はこれが
無効電流経路１３の形成を引き起こすばかりか同時にレ
ーザ素子の直列抵抗の増加をもたらす結果となる。この
ため、ｐ型基板を用いたにも拘らず本来の高出力特性を
再現性良く十分に発揮させることが困難であった。

【００１３】以上のｐｎ接合型電流ブロック構造の製造
再現上の困難さという問題に加えて、ｐｎ接合型電流ブ
ロック構造そのものが持つ素子高速応答特性上の弱点を
克服するためには高抵抗半絶縁性結晶材料の適用が効果
的であることが知られている。

【００１４】しかし、従来から埋め込み成長に用いられ
てきたＧａＩｎＡｓＰ，ＧａＩｎＡｓといった４元、３
元の材料は、エネルギーギャップが基板材料であるＩｎ
Ｐより小さく、かつ屈折率が極端に高いため、活性層中
にキャリアおよび光を効率良く閉じ込めて低閾値電流で
単一モードレーザ発振を再現性良く起こさせることが困
難であった。

【００１５】またＩｎＰを半絶縁性化して埋め込み層を
構成しようとすれば、ＩｎＰ半絶縁性化のためには７０
０℃以上の高温で液相成長させなければならないため
に、埋め込み成長工程中にメサストライプダブルヘテロ
レーザ構造に不純物構造的かつ結晶構造的に熱劣化を起
こさせるという新たな大きな問題が生ずる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、これらの従
来の半導体レーザ素子の有する欠点を解決するためにな
されたものであり、活性層内に効率良くキャリアおよび
光を閉じ込めることにより、単一モード、高出力、低閾
値、高速応答性及び高信頼度の半導体レーザ素子を提供
することを目的とする。

【００１７】また、本発明は、かかる半導体レーザ素子
を再現性良く製造することができる半導体レーザ素子の
製造方法を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ素
子は、ｎまたはｐ型リン化インジウム（ＩｎＰ）基体上
に、クラッド層で挟まれた活性層を有するメサストライ
プ領域が形成され、かつ、該メサストライプ領域を電流
抑制層で埋め込んだ、メサストライプ埋め込み型ダブル
ヘテロ接合半導体レーザ素子において、メサストライプ
領域を埋め込む電流抑制層が、少なくともヒ素化インジ
ウム−アルミニウム（ＩｎＡｌＡｓ）結晶またはヒ素化
ガリウム−インジウム−アルミニウム（ＧａＩｎＡｌＡ
ｓ）結晶からなることを特徴とする。

【００１９】本発明の半導体レーザ素子の製造方法は、
ｎまたはｐ型リン化インジウム（ＩｎＰ）基体上に、ク
ラッド層で挟まれた活性層を有するメサストライプ領域
が形成され、かつ、該メサストライプ領域を電流抑制層
で埋め込んだ、メサストライプ埋め込み型ダブルヘテロ
接合半導体レーザ素子において、メサストライプ領域を
埋め込む電流抑制層が、少なくともヒ素化インジウム−
アルミニウム（ＩｎＡｌＡｓ）結晶またはヒ素化ガリウ
ム−インジウム−アルミニウム（ＧａＩｎＡｌＡｓ）結
晶からなる半導体レーザ素子の製造方法であって、基体
上にクラッド層、活性層、クラッド層を順次形成し、メ
サストライプ領域となる部分に絶縁物からなるマスクを
設けてメサエッチングを行い、次いで、該マスクを設け
たままで電流抑制層を液相成長法により形成することを
特徴とする。

【００２０】また、前記電流抑制層に、少なくとも鉄元
素（Ｆｅ）、ニッケル元素（Ｎｉ）またはコバルト元素
（Ｃｏ）を含むこと、この時更に前記電流抑制層と前記
メサストライプ領域の側面との間に、ｐ型低キャリア濃
度のリン化インジウム（ＩｎＰ）の成長層を形成し、該
電流抑制層と活性層が直接接しないようにしたことを特
徴とする。

【００２１】更に、本発明の半導体レーザ素子の製造方
法は、ｎまたはｐ型リン化インジウム（ＩｎＰ）基板を
基板とし、活性層が形成されたメサストライプ領域を電
流抑制層で埋め込んだ、メサストライプ埋め込み型レー
ザ素子において、メサストライプ領域を埋め込む電流抑
制層が、少なくともヒ素化インジウム−アルミニウム
（ＩｎＡｌＡｓ）結晶またはヒ素化ガリウム−インジウ
ム−アルミニウム（ＧａＩｎＡｌＡｓ）結晶からなる半
導体レーザ素子の製造方法であって、該メサストライプ
領域を絶縁物からなるマスクにより被覆した後、該電流
抑制層を液相成長法により形成することを特徴とする。

【００２２】また、該ｐ型低キャリア濃度のリン化イン
ジウム（ＩｎＰ）層はカドミウム元素（Ｃｄ）を添加し
て液相成長法により形成されることを特徴とする。

【００２３】

【作用】以下に本発明の作用を説明する。

【００２４】本発明の電流抑制層には、ヒ素化インジウ
ム−アルミニウム（ＩｎＡｌＡｓ）またはヒ素化ガリウ
ム−インジウム−アルミニウム（ＧａＩｎＡｌＡｓ）が
用いられる。これらの材料は、通常用いられるＧａＩｎ
ＡｓＰ活性層よりもエネルギーギャップが十分に大き
く、かつ屈折率は低いため、これらの材料を用いること
により、光閉じ込め特性は向上し、発振光干渉を防ぐこ
とが可能となる。つまり、ヘテロ結合のポテンシャルエ
ネルギーがメサストライプ領域のポテンシャルエネルギ
ーよりも大きくなるため、無効電流の抑制が可能となる
わけである。

【００２５】また、本発明において、更にｐｎ接合を形
成する場合においても、ＩｎＡｌＡｓ及びＧａＩｎＡｌ
Ａｓの屈折率が大きく、かつ電子伝導帯エネルギーレベ
ルのヘテロ接合障壁が大きいため、接合の位置及び形状
制御上の余裕が大きくなる。

【００２６】図４、図５及び図６は、本発明の効果を生
み出す要因を示す図で、組成と、屈折率、エネルギーギ
ャップ及び格子定数の関係を示している。図４からは、
通常の光通信用レーザの発振波長が得られるＧａＩｎＡ
ｓＰ（λ＝１．３０および１．５０μｍ）の組成に対し
て、ｘ＝０．５、即ち（Ａｌ_0.48Ｉｎ_0.52Ａｓ）
_0.5（Ｇａ_0.47Ｉｎ_0.53Ａｓ）_0.5まで、十分に幅広いＧ
ａＩｎＡｌＡｓ組成が低屈折率埋め込み層として用いら
れることを示すものである。

【００２７】図５及び図６は、２〜４元材料のエネルギ
ーギャップ（実線）および格子定数（破線）を示すダイ
ヤグラムで、これらのデータによればＩｎＰに格子整合
するＡｌＩｎＡｓから、ｘ＝０．５に至るまで同様に高
エネルギーギャップの埋め込み層として用いられること
を示している。

【００２８】また、必要に応じて高抵抗埋め込み層を形
成する場合も、比較的低温で鉄元素（Ｆｅ）、ニッケル
元素（Ｎｉ）、コバルト元素（Ｃｏ）等の添加が容易で
ある。これらの元素を添加することにより、電流抑制層
は半絶縁化され、大電流まで持ちこたえることができ
る。

【００２９】更に、その際、電流抑制層とメサストライ
プ領域の側面との間に、電流抑制層とメサ側面とを分離
して直接接触しないようｐ型低キャリア濃度のＩｎＰバ
ッファ層を介在させることにより電流抑制層に添加した
不純物から活性層を保護することができる。さらに、ｐ
型低キャリア濃度のＩｎＰバッファ層の不純物としてカ
ドミウム元素（Ｃｄ）を用いることにより活性層を保護
する効果は一層向上する。

【００３０】本発明において、電流抑制層中のＦｅ，Ｎ
ｉ，Ｃｏの好ましい濃度は、１０¹⁸／ｃｍ³以上であ
る。この範囲で、無効電流抑制効果は一層向上し、大電
流動作が可能となる。また、ｐ型低キャリア濃度のＩｎ
Ｐバッファ層中のキャリア濃度の好ましい範囲は、５ｘ
１０¹⁶〜５ｘ１０¹⁷／ｃｍ³であり、この範囲で活性層
の保護効果は一層向上する。また、該ＩｎＰ層の好まし
い厚さは、基板と水平な層の部分で、０．１〜０．３μ
ｍとなる厚さである。

【００３１】以上述べたように、メサストライプ埋め込
み型半導体レーザ素子において、高信頼度特性の得られ
る液相成長埋め込み法を用い、制御性再現性の良い電流
抑制埋め込み構造を構成し、もって単一モード、高出
力、低閾値、高速応答性、高信頼度化の実現が可能とな
る。

【００３２】本発明、即ち、埋め込み型半導体レーザに
おいて電流抑制層を，ヒ素化インジウム−アルミニウム
（ＩｎＡｌＡｓ）或はヒ素化ガリウム−インジウム−ア
ルミニウム（ＧａＩｎＡｌＡｓ）を、或は少なくとも鉄
元素，ニッケル元素またはコバルト元素が添加された高
抵抗ヒ素化インジウム−アルミニウム（ＩｎＡｌＡｓ）
または少なくとも鉄元素、ニッケル元素またはコバルト
元素が添加された高抵抗ヒ素化ガリウム−インジウム−
アルミニウム（ＧａＩｎＡｌＡｓ）を用いて構成した
例、および電流抑制層とメサ側面との分離のためにカド
ミウム元素を添加したリン化インジウムの形成を液相成
長法をもってなす例は未だかつてなく、このアイデアは
全く新しいものである。

【００３３】

【実施例】以下図面を参照し、実施例をあげて本発明を
詳細に説明する。なお、実施例は１つの例示であって、
本発明の精神を逸脱しない範囲で種々の変更あるいは改
良を行いうることは言うまでもない。

【００３４】図１はｐ型ＩｎＰを基板とした本発明に係
る半導体レーザ素子の一実施例の断面図を示したもので
ある。図７と同一部分については同一符号を付して説明
を省略する。

【００３５】図１に示した構造の半導体レーザ素子を、
図２に示す工程に従い製造した。以下図２に基づいて説
明する。

【００３６】図２（ａ）において、本例では基板として
（１００）の結晶方位を有するｐ型ＩｎＰ基板１を用い
た。このｐ型ＩｎＰ基板１上に、不純物としてＺｎを所
定のキャリア濃度（本例では５×ｌ０^l7／ｃｍ³）含む
ｐ型ＩｎＰクラッド層２を熱分解気相成長法で所定の厚
さ（例えば２μｍ）に形成した。

【００３７】次に、図２（ｂ）に示すように、このｐ型
ＩｎＰクラッド層２上に、更に、Ｉｎ_1-xＧａ_xＡｓ_1-y
Ｐ_y活性層３を、所定の発振波長でＩｎＰに格子整合す
る組成（発振波長が１．３μｍの場合、ｘ＝０．３，ｙ
＝０．４）で所定の厚さ（０．２μｍ）に液相エピタキ
シャル成長させた。

【００３８】さらに、この活性層３上に、図２（ｃ）に
示すように、不純物としＳｎを所定のキャリア濃度（１
×１０¹⁸／ｃｍ³）で含むｎ型ＩｎＰクラッド層４を熱
分解気相成長法で所定の厚さ（３μｍ）に形成した。

【００３９】その後、ｎ型ＩｎＰクラッド層４の上のメ
サ領域となるべき部分に絶縁物層（本例ではＳｉＯ
₂層）４’を形成し、このＳｉＯ₂層４’をマスクにして
クラッド層４、活性層３、クラッド層２を、基板１に達
するまでメサエッチングした（図２（ｄ））。メサ部
は、＜１１０＞方向に平行な帯状領域に残してメサスト
ライプ領域とした。

【００４０】続いて、形成したＳｉＯ₂層４’上にはＩ
ｎＰが液相エピタキシャル成長されないことを利用し
て、図２（ｅ）に示すようにメサエッチングされた部分
に埋め込み層を、以下に詳述する液相エピタキシャル法
により形成した。

【００４１】即ち、ここでは、埋め込み層第１層として
成長層１４を成長させるために、Ｉｎ４ｇに付きＩｎＰ
３８ｍｇ、Ｃｄ１１ｍｇを添加した原料２６を図３に示
した液相成長用グラファイトスライドボート３２の第１
層成長用溶液溜２１に装填した。また、埋め込み層第２
層として成長層１５を成長させるために、Ｉｎ４ｇに付
きＡｌ０．７５ｍｇ、Ｆｅ１０ｍｇ、Ｎｉ５５ｍｇを混
合して水素中９００℃で１５分間加熱合金化したものに
ＩｎＡｓ４９５ｍｇ、ＧａＡｓ０．０５ｍｇを添加した
同種の原料２７、２８、２９を、それぞれ第２層成長用
溶液溜２２、２３、２４に装填した。さらに、埋め込み
層第３層として成長層１６を成長させるために、Ｉｎ４
ｇに付きＩｎＰ３７ｍｇ、Ｃｄ１１ｍｇを添加した原料
３０を第３層成長用溶液溜２５に装填し、成長装置石英
管の水素ガス気流中で６８０℃まで昇温後１時間加熱し
た。

【００４２】その後、室温まで冷却し、該メサエッチン
グを施したＩｎＰ基板１８’（図２（ｄ）に示す工程中
の基板）をボートの基板ホルダー凹部１８に敷置し、再
び水素気流中で６５２℃まで昇温後直ちに０．８℃／ｍ
ｉｎの割合で冷却を開始させた。６５０℃に到達後、ス
ライダー１７をスライドさせ基板１８’を溶液溜２１の
直下まで移動して埋め込み層第１層１４（図２（ｅ））
の成長を開始した。１０秒後にさらに基板結晶を溶液溜
２２の直下まで移動して埋め込み層第２層の成長を開始
し、２０秒後溶液溜２３の直下で２０秒間、次いで溶液
溜２４の直下で２０秒間と、３つの溶液溜の溶液を用い
て埋め込み層第２層１５の成長を行ない、最後に、溶液
溜２５により５秒間埋め込み層第３層１６の成長を行な
った。図３（ｂ）はこのような成長を順次行って成長を
完了した直後における液相成長用グラファイトスライド
ボート３２の状態を示している。

【００４３】この時ＳｉＯ₂層１４’上には埋め込み成
長結晶が液相エピタキシャル成長されないので、メサエ
ッチングされた部分にのみ埋め込み成長層が形成され、
帯状のｐ型ＩｎＰクラッド層２、活性層３、ｎ型ＩｎＰ
クラッド層４がｐ型ＩｎＰ埋め込み層１４及び高抵抗埋
め込み層１５そしてｐ型ＩｎＰ埋め込み層１６で埋め込
まれた。

【００４４】その後、図２（ｆ）に示すようにＳｉＯ₂
層４’を除去し、ｎ型ＩｎＰクラッド層４及びｐ型Ｉｎ
Ｐ埋め込み層１６の表面にＡｕ−Ｇｅ−Ｎｉを蒸着し、
ｎ側電極７を形成した。また、ｐ型ＩｎＰ基板１の裏面
にＡｕ−Ｚｎを蒸着してｐ側電極８を形成した。

【００４５】以上のようにして形成した半導体レーザ素
子の電極７と電極８との間に発光のための電圧を印加し
たところ、発光に寄与する電流は図１の１０に示す経路
でｐ型ＩｎＰクラッド層２、活性層３、ｎ型ＩｎＰクラ
ッド層４を流れ、また無効電流に関しては、電流通路制
限用のＦｅドープ層が、抵抗率約１０⁸Ω・ｃｍと高抵
抗層になっていて、全く無視できる程度のものであっ
た。

【００４６】更に、ｐ型ＩｎＰ埋め込み層１４のキャリ
ア濃度が１×１０¹⁷／ｃｍ³でｐ型ＩｎＰクラッド層２
に比べ１桁以上抵抗率が高い上に、活性層３の近くでの
厚みが０．１μｍ程度の薄さで形成されているために、
無効電流は微小で無視できるものであった。

【００４７】本実施例では、電流抑制層として高抵抗層
を得易い材料であるＧａＩｎＡｌＡｓにＦｅとＮｉをド
ープする場合について説明したが、該層にＩｎＡｌＡｓ
を用いた場合にも同様な効果が得られた。

【００４８】また基板結晶としてｎ型ＩｎＰ単結晶を用
い、該電流抑制層にマグネシウム（Ｍｇ），亜鉛（Ｚ
ｎ），カドミウム（Ｃｄ），マンガン（Ｍｎ）等のｐ型
不純物を添加する場合、あるいは基板結晶としてｐ型Ｉ
ｎＰ単結晶を用い、該電流抑制層を無添加としたり、珪
素（Ｓｉ），錫（Ｓｎ），硫黄（Ｓ），セレン（Ｓ
ｅ），テルル（Ｔｅ）等のｎ型不純物を添加して、図７
に示すように該電流抑制層とその後続いて成長される成
長層６との間に従来行われているようにｐｎ接合９を構
成することにより電流を抑制する場合についても有効で
あることは言うまでもない。

【００４９】またさらに高抵抗化のための添加不純物と
して、鉄元素（Ｆｅ）やニッケル元素（Ｎｉ）の他にコ
バルト元素（Ｃｏ）も同様にＧａＩｎＡｌＡｓおよびＩ
ｎＡｌＡｓの高抵抗化に有効でありＦｅの代わりに、或
はＦｅに加えてＮｉ、Ｃｏ等も組み合わせて用いること
ができる。

【００５０】なお、ｐ型埋め込み層第１層に添加するカ
ドミウム元素（Ｃｄ）は、通常用いられるｐ型不純物元
素である亜鉛（Ｚｎ）や他のII族元素に比べて、結晶中
における拡散係数が小さく、通常の埋め込み成長温度よ
りも５０℃程度高い温度で成長しなければならないＧａ
ＩｎＡｌＡｓやＩｎＡｌＡｓによる埋め込み成長時には
ダブルヘテロメサ結晶の不純物分布的熱損傷を回避する
ために、Ｃｄを用いることが好ましい。

【００５１】

【発明の効果】本発明では、以上のように最適化された
高抵抗埋め込み層を実現した結果、無効電流を再現性良
く極少にすることができ、かつエネルギーギャップが大
きく屈折率の小さな材料を用いるためキャリアと光閉じ
込めを効果的に行なうと共に発振光干渉領域およびｐｎ
接合も排除し、低閾値、単一モード、高出力発振および
高速応答化を実現することが可能となる。

【００５２】以上述べたように本発明によれば、メサス
トライプとの間をＣｄ元素を添加したｐ型ＩｎＰ埋め込
み層により分離されるように構成埋め込まれた高抵抗電
流抑制層を少なくともＦｅ元素を不純物として添加した
ＧａＩｎＡｌＡｓまたはＩｎＡｌＡｓを用いて液相成長
法により形成することにより、メサストライプ埋め込み
型半導体レーザにおいて単一モード発振を保ちつつ、低
閾値、高出力発振および高速応答化を実現することがで
きるという大きな利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に関わる半導体レーザの一実施例の概略
断面図である。

【図２】本発明に関わる半導体レーザの製造工程の一実
施例を示す概略図である。

【図３】半導体レーザの製造に用いるスライドボートを
示す概略図である。

【図４】本発明の効果を生み出す要因を示す、結晶の屈
折率の波長依存性を示すデータ図である。

【図５】本発明の効果を生み出す要因を示す、ＧａＩｎ
ＡｓＰ系の４元ダイヤグラムを示すデータ図である。

【図６】本発明の効果を生み出す要因を示す、ＧａＩｎ
ＡｌＡｓ系の４元ダイヤグラムを示すデータ図である。

【図７】従来のｐ型ＩｎＰ基板の垂直メサ埋込型半導体
レーザの概略断面図である。

【図８】従来のｐ型ＩｎＰ基板の垂直メサ埋込型半導体
レーザの概略断面図である。

【図９】従来のｐ型ＩｎＰ基板の垂直メサ埋込型半導体
レーザの概略断面図である。

【符号の説明】

１ｐ型ＩｎＰ基板、２ｐ型ＩｎＰクラッド層、３ＩｎＧａＡｓＰ活性層、４ｎ型ＩｎＰクラッド層、４’ 絶縁層（マスク・・ＳｉＯ₂層）、５ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ埋め込み層、６ｐ型ＩｎＰ埋め込み層、７，８電極、９ｐｎ接合面、１０発光に寄与する電流の流れる経路、１１，１２，１３無効なもれ電流の流れる経路、１４，１６Ｃｄ元素添加ｐ型ＩｎＰ埋め込み層、１５Ｆｅ元素添加高抵抗ＧａＩｎＡｌＡｓ埋め込み
層、１７ボートスライダー、１８基板敷置用凹部、１８’ ＩｎＰ単結晶基板、１９ボート溶液ホルダー、２０ボート本体、２１，２２，２３，２４，２５溶液溜、２６，２７，２８，２９，３０成長用原料溶液、３１スライダー制御用押し棒、３２液相成長用グラファイトスライドボート。

【手続補正書】

【提出日】平成５年７月２３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図５】

【図６】

【図７】

【図８】

【図９】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ｎまたはｐ型リン化インジウム（Ｉｎ
Ｐ）基体上に、クラッド層で挟まれた活性層を有するメ
サストライプ領域が形成され、かつ、該メサストライプ
領域を電流抑制層で埋め込んだ、メサストライプ埋め込
み型ダブルヘテロ接合半導体レーザ素子において、メサ
ストライプ領域を埋め込む電流抑制層が、少なくともヒ
素化インジウム−アルミニウム（ＩｎＡｌＡｓ）結晶ま
たはヒ素化ガリウム−インジウム−アルミニウム（Ｇａ
ＩｎＡｌＡｓ）結晶からなることを特徴とする半導体レ
ーザ素子。
【請求項２】前記電流抑制層には、少なくとも鉄元素
（Ｆｅ）、ニッケル元素（Ｎｉ）またはコバルト元素
（Ｃｏ）を含むことを特徴とする請求項１記載の半導体
レーザ素子。
【請求項３】前記電流抑制層と前記メサストライプ領
域の側面との間に、ｐ型低キャリア濃度のリン化インジ
ウム（ＩｎＰ）よりなる層を介在させ、該電流抑制層と
メサストライプ領域の活性層とが直接接触しないように
したことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体
レーザ素子。
【請求項４】前記ｐ型低キャリア濃度のリン化インジ
ウムの成長層は、カドミウム元素（Ｃｄ）を含むことを
特徴とする請求項３に記載の半導体レーザ素子。
【請求項５】ｎまたはｐ型リン化インジウム（Ｉｎ
Ｐ）基体上に、クラッド層で挟まれた活性層を有するメ
サストライプ領域が形成され、かつ、該メサストライプ
領域を電流抑制層で埋め込んだ、メサストライプ埋め込
み型ダブルヘテロ接合半導体レーザ素子において、メサ
ストライプ領域を埋め込む電流抑制層が、少なくともヒ
素化インジウム−アルミニウム（ＩｎＡｌＡｓ）結晶ま
たはヒ素化ガリウム−インジウム−アルミニウム（Ｇａ
ＩｎＡｌＡｓ）結晶からなる半導体レーザ素子の製造方
法であって、基体上にクラッド層、活性層、クラッド層
を順次形成し、メサストライプ領域となる部分に絶縁物
からなるマスクを設けてメサエッチングを行い、次い
で、該マスクを設けたままで電流抑制層を液相成長法に
より形成することを特徴とする半導体レーザ素子の製造
方法。
【請求項６】前記電流抑制層は、少なくとも鉄元素
（Ｆｅ）、ニッケル元素（Ｎｉ）またはコバルト元素
（Ｃｏ）を含む不純物を添加して形成されることを特徴
とする請求項５に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項７】ｎまたはｐ型リン化インジウム（Ｉｎ
Ｐ）基板のメサストライプ埋込型レーザの埋め込み電流
抑制構造を有し、該メサストライプ領域を埋め込む電流
抑制層が、少なくともヒ素化インジウム−アルミニウム
（ＩｎＡｌＡｓ）結晶またはヒ素化ガリウム−インジウ
ム−アルミニウム（ＧａＩｎＡｌＡｓ）結晶を含む成長
層からなり、該電流抑制層と該メサ側面との間に、該電
流抑制層と活性層とが直接接触しないようにｐ型低キャ
リア濃度のリン化インジウム（ＩｎＰ）層を形成した半
導体レーザの製造方法にあって、該ｐ型低キャリア濃度
のリン化インジウム（ＩｎＰ）層は、液相成長法により
形成されることを特徴とする半導体レーザ素子の製造方
法。
【請求項８】前記ｐ型低キャリア濃度のリン化インジ
ウム（ＩｎＰ）層は、カドミウム元素（Ｃｄ）を添加し
て形成されることを特徴とする請求項７に記載の半導体
レーザ素子の製造方法。