JPH0548202A - 半導体レーザ素子 - Google Patents
半導体レーザ素子Info
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- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
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- 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
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- H01S5/343—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 閾値電流の低下、θ⊥／θ‖の比の低下、リ
ッジストライプ幅の狭小化、温度特性の改善をはかるこ
とのできる半導体レーザ素子を提供とする。 【構成】 半導体基板１１上に、活性層１４を含むダブ
ルヘテロ構造が順次積層されて、導波路用のリッジ部が
形成されている半導体レーザ素子において、半導体基板
１１と活性層１４との間に、電流阻止層１２を主体にし
た電流狭窄構造が設けられているから、活性層１４のリ
ッジ部側だけでなく、活性層の基板側においても電流が
狭窄されることとなり、電流の閉じ込め効果が改善され
る。リッジ部の両側が樹脂層１９で埋め込まれている場
合、リッジストライプ幅を小さくすることができ、素子
の放熱特性もよくなる。活性層１４が二層からなり、両
活性層１４の間に中間クラッド層を有するＤＣＣ構造が
介在されている場合、θ⊥／θ‖の比を小さくすること
ができ、温度特性も安定する。
ッジストライプ幅の狭小化、温度特性の改善をはかるこ
とのできる半導体レーザ素子を提供とする。 【構成】 半導体基板１１上に、活性層１４を含むダブ
ルヘテロ構造が順次積層されて、導波路用のリッジ部が
形成されている半導体レーザ素子において、半導体基板
１１と活性層１４との間に、電流阻止層１２を主体にし
た電流狭窄構造が設けられているから、活性層１４のリ
ッジ部側だけでなく、活性層の基板側においても電流が
狭窄されることとなり、電流の閉じ込め効果が改善され
る。リッジ部の両側が樹脂層１９で埋め込まれている場
合、リッジストライプ幅を小さくすることができ、素子
の放熱特性もよくなる。活性層１４が二層からなり、両
活性層１４の間に中間クラッド層を有するＤＣＣ構造が
介在されている場合、θ⊥／θ‖の比を小さくすること
ができ、温度特性も安定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、閾値電流を低下させ、
他の有用な特性をも向上させることのできるリッジ導波
型の半導体レーザ素子に関する。
他の有用な特性をも向上させることのできるリッジ導波
型の半導体レーザ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、リッジ導波型の半導体レーザ素
子として知られているものは、図４に例示する構造を有
しており、かかる半導体レーザ素子の場合は、以下に略
述する工程で作製される。はじめ、ｎ−ＩｎＰ基板１上
に、ｎ−ＩｎＰクラッド層２、活性層３、アンチ・メル
トバック層４、ｐ−ＩｎＰクラッド層５、ｐ−ＧａＩｎ
ＡｓＰキャップ層６が順次成長された後、ＳｉＯ2 絶縁
膜が堆積される。ついで、フォトリソグラフィの技法に
より、前記積層構造物の所定箇所を覆うエッチングマス
クが形成され、かつ、アンチ・メルトバック層４に達す
る深さまでエッチングされて、当該積層構造物に二本の
溝が形成される。その後、エッチングマスクが取り除か
れて絶縁膜７が積層され、再度、フォトリソグラフィの
技法により、ｐ側電極を取りつけるための窓が形成され
る。最後に、積層構造物の上面、基板１の下面に、ｐ側
電極８、ｎ側電極９がそれぞれ形成される。
子として知られているものは、図４に例示する構造を有
しており、かかる半導体レーザ素子の場合は、以下に略
述する工程で作製される。はじめ、ｎ−ＩｎＰ基板１上
に、ｎ−ＩｎＰクラッド層２、活性層３、アンチ・メル
トバック層４、ｐ−ＩｎＰクラッド層５、ｐ−ＧａＩｎ
ＡｓＰキャップ層６が順次成長された後、ＳｉＯ2 絶縁
膜が堆積される。ついで、フォトリソグラフィの技法に
より、前記積層構造物の所定箇所を覆うエッチングマス
クが形成され、かつ、アンチ・メルトバック層４に達す
る深さまでエッチングされて、当該積層構造物に二本の
溝が形成される。その後、エッチングマスクが取り除か
れて絶縁膜７が積層され、再度、フォトリソグラフィの
技法により、ｐ側電極を取りつけるための窓が形成され
る。最後に、積層構造物の上面、基板１の下面に、ｐ側
電極８、ｎ側電極９がそれぞれ形成される。
【０００３】このような半導体レーザ素子は、上面中央
のリッジ部とその両側の溝部とで、活性層との間の屈折
率が異なるために、これら屈折率差に基づく導波路が形
成される。これがリッジ導波型半導体レーザ素子と呼ば
れる所以である。
のリッジ部とその両側の溝部とで、活性層との間の屈折
率が異なるために、これら屈折率差に基づく導波路が形
成される。これがリッジ導波型半導体レーザ素子と呼ば
れる所以である。
【０００４】リッジ導波型の半導体レーザ素子は、一回
のエピタキシャル成長のみでこれを作製することがで
き、したがって、高歩留り、低価格、量産性の点で他の
構造よりも優れる。
のエピタキシャル成長のみでこれを作製することがで
き、したがって、高歩留り、低価格、量産性の点で他の
構造よりも優れる。
【０００５】リッジ導波型半導体レーザ素子の代表的な
特性値として、閾値電流Ｉth＝２５〜３０ｍＡ、光出力
Ｐmax ≒３０ｍＷ、量子効率η0 ＝２０〜２５％（発振
波長λ＝１．３μｍ）、基板に対する水平方向のビーム
角度θ‖＝１６°、基板に対する垂直方向のビーム角度
θ⊥＝３０°であるものが、つぎの文献１にて報告され
ている。文献１：A. M. Rashid, IEEE J.Lightwave Tec
h. Vol.6, pp.25-29, 1988
特性値として、閾値電流Ｉth＝２５〜３０ｍＡ、光出力
Ｐmax ≒３０ｍＷ、量子効率η0 ＝２０〜２５％（発振
波長λ＝１．３μｍ）、基板に対する水平方向のビーム
角度θ‖＝１６°、基板に対する垂直方向のビーム角度
θ⊥＝３０°であるものが、つぎの文献１にて報告され
ている。文献１：A. M. Rashid, IEEE J.Lightwave Tec
h. Vol.6, pp.25-29, 1988
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
リッジ導波型半導体レーザ素子には、以下に指摘される
技術的課題が残されている。 電流閉じ込め効果が小
さく、閾値電流が高い。 ビーム形状が、θ⊥＝３０
°、θ‖＝１６°であるので、θ⊥／θ‖の比が大き
い。 リッジ上にオーミックコンタクト用の窓を開け
る必要があるために、リッジのストライプ幅Ｗ2 を小さ
くすることができない。 熱放散性が低いために、素
子の温度特性がよくない。
リッジ導波型半導体レーザ素子には、以下に指摘される
技術的課題が残されている。 電流閉じ込め効果が小
さく、閾値電流が高い。 ビーム形状が、θ⊥＝３０
°、θ‖＝１６°であるので、θ⊥／θ‖の比が大き
い。 リッジ上にオーミックコンタクト用の窓を開け
る必要があるために、リッジのストライプ幅Ｗ2 を小さ
くすることができない。 熱放散性が低いために、素
子の温度特性がよくない。
【０００７】本発明に係る半導体レーザ素子は、このよ
うな技術的課題に鑑み、閾値電流の低下、θ⊥／θ‖の
比の低下、リッジストライプ幅の狭小化、温度特性の改
善をはかることのできる半導体レーザ素子を提供しよう
とするものである。
うな技術的課題に鑑み、閾値電流の低下、θ⊥／θ‖の
比の低下、リッジストライプ幅の狭小化、温度特性の改
善をはかることのできる半導体レーザ素子を提供しよう
とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体レー
ザ素子は、所期の目的を達成するため、半導体基板上
に、活性層を含むダブルヘテロ構造が順次積層されて、
導波路用のリッジ部が形成されている半導体レーザ素子
において、半導体基板と活性層との間に、電流狭窄構造
が設けられていることを特徴とする。
ザ素子は、所期の目的を達成するため、半導体基板上
に、活性層を含むダブルヘテロ構造が順次積層されて、
導波路用のリッジ部が形成されている半導体レーザ素子
において、半導体基板と活性層との間に、電流狭窄構造
が設けられていることを特徴とする。
【０００９】本発明に係る半導体レーザ素子の場合、こ
れを具体化する上で、つぎのような技術的事項を満足さ
せるのが望ましい。その一つは、電流阻止層が、ｐｎ接
合型であることであり、他の一つは、電流阻止層が、Ｆ
ｅをドープされたＩｎＰ半絶縁性層を含んでいることで
ある。他の一つは、電流狭窄構造がストライプを含み、
劈開面（０１１）または
れを具体化する上で、つぎのような技術的事項を満足さ
せるのが望ましい。その一つは、電流阻止層が、ｐｎ接
合型であることであり、他の一つは、電流阻止層が、Ｆ
ｅをドープされたＩｎＰ半絶縁性層を含んでいることで
ある。他の一つは、電流狭窄構造がストライプを含み、
劈開面（０１１）または
【外１】におけるストライプの断面形状が、二つの互い
に等しい（１１１）Ｂ面からなる二等辺三角形状であ
り、ストライプの上端部がその上位のクラッド層側へ突
出して電流注入用のチャンネルを形成していることであ
る。さらに、他の一つは、リッジ部の両側が、樹脂層で
埋め込まれていることである。さらに、他の一つは、活
性層が二層からなり、これら活性層の間に中間クラッド
層を有するＤＣＣ（ダブルキャリアコンファインメン
ト）構造が介在されていること、および／または、活性
層が、単一量子井戸構造、多重量子井戸構造のいずれか
からなり、光閉じ込め層として、ＳＣＨ構造、ＧＲＩＮ
−ＳＣＨ構造のいずれかを有することである。その他、
本発明に係る半導体レーザ素子は、液相成長法および／
または気相成長法を介して作製されたものである。
に等しい（１１１）Ｂ面からなる二等辺三角形状であ
り、ストライプの上端部がその上位のクラッド層側へ突
出して電流注入用のチャンネルを形成していることであ
る。さらに、他の一つは、リッジ部の両側が、樹脂層で
埋め込まれていることである。さらに、他の一つは、活
性層が二層からなり、これら活性層の間に中間クラッド
層を有するＤＣＣ（ダブルキャリアコンファインメン
ト）構造が介在されていること、および／または、活性
層が、単一量子井戸構造、多重量子井戸構造のいずれか
からなり、光閉じ込め層として、ＳＣＨ構造、ＧＲＩＮ
−ＳＣＨ構造のいずれかを有することである。その他、
本発明に係る半導体レーザ素子は、液相成長法および／
または気相成長法を介して作製されたものである。
【００１０】
【作用】本発明に係る半導体レーザ素子の場合、半導体
基板と活性層との間に、電流阻止層が設けられているの
で、活性層のリッジ部側において電流が狭窄されるだけ
でなく、活性層の基板側においても電流が狭窄されるこ
ととなり、したがって、電流の閉じ込め効果が改善され
る。
基板と活性層との間に、電流阻止層が設けられているの
で、活性層のリッジ部側において電流が狭窄されるだけ
でなく、活性層の基板側においても電流が狭窄されるこ
ととなり、したがって、電流の閉じ込め効果が改善され
る。
【００１１】上記における半導体基板は、ｐ−ＩｎＰ、
ｎ−ＩｎＰのいずれかからなり、電流阻止層は、ｐｎ接
合型からなる。上記において、半導体基板がｐ−ＩｎＰ
からなり、電流阻止層が、ＦｅをドープされたＩｎＰ半
絶縁性層とその上下のｎ−ＩｎＰ層とによるサンドイッ
チ構造からなるとき、ｐ−ＩｎＰ層とＦｅドープトＩｎ
Ｐ層とが直接接触することがなく、ＦｅドープＩｎＰ層
の半絶縁性が損なわれなくなる。
ｎ−ＩｎＰのいずれかからなり、電流阻止層は、ｐｎ接
合型からなる。上記において、半導体基板がｐ−ＩｎＰ
からなり、電流阻止層が、ＦｅをドープされたＩｎＰ半
絶縁性層とその上下のｎ−ＩｎＰ層とによるサンドイッ
チ構造からなるとき、ｐ−ＩｎＰ層とＦｅドープトＩｎ
Ｐ層とが直接接触することがなく、ＦｅドープＩｎＰ層
の半絶縁性が損なわれなくなる。
【００１２】劈開面（０１１）または
【外１】において、電流阻止層を挟んでいる半導体基板
の上面とクラッド層の下部とにわたり、二つの互いに等
しい（１１１）Ｂ面を有する二等辺三角形状のストライ
プが形成され、該ストライプの上端部がその上位のクラ
ッド層側へ突出して狭いチャンネルを形成している電流
狭窄構造の場合は、二等辺三角形状のストライプを形成
した後、その上に、ダブルヘテロ構造を一回で連続成長
させることができるとともに、電流狭窄のための狭いチ
ャンネルを同時に形成することができる。
の上面とクラッド層の下部とにわたり、二つの互いに等
しい（１１１）Ｂ面を有する二等辺三角形状のストライ
プが形成され、該ストライプの上端部がその上位のクラ
ッド層側へ突出して狭いチャンネルを形成している電流
狭窄構造の場合は、二等辺三角形状のストライプを形成
した後、その上に、ダブルヘテロ構造を一回で連続成長
させることができるとともに、電流狭窄のための狭いチ
ャンネルを同時に形成することができる。
【００１３】本発明に係る半導体レーザ素子において、
リッジ部の両側が樹脂層で埋め込まれている場合、オー
ミックコンタクト用の窓をリッジ部の直上に限定して設
ける必要がなくなる。したがって、このようにした場
合、ホトリソグラフィ工程でのパターニングが簡単に行
なえる効果に加え、オーミック抵抗、発振閾値電流を考
慮した最適値にまで、リッジストライプ幅を小さくする
ことができる。特に、樹脂層がポリイミド樹脂からなる
ときは、素子の放熱特性もよくなる。また、樹脂層の代
わりに、ＩｎＰよりも低屈折率の半絶縁性もしくはｎ型
の半導体結晶が埋め込み成長されることがある。
リッジ部の両側が樹脂層で埋め込まれている場合、オー
ミックコンタクト用の窓をリッジ部の直上に限定して設
ける必要がなくなる。したがって、このようにした場
合、ホトリソグラフィ工程でのパターニングが簡単に行
なえる効果に加え、オーミック抵抗、発振閾値電流を考
慮した最適値にまで、リッジストライプ幅を小さくする
ことができる。特に、樹脂層がポリイミド樹脂からなる
ときは、素子の放熱特性もよくなる。また、樹脂層の代
わりに、ＩｎＰよりも低屈折率の半絶縁性もしくはｎ型
の半導体結晶が埋め込み成長されることがある。
【００１４】本発明に係る半導体レーザ素子において、
半導体基板（例：ＩｎＰ）がｐ型であるとき、リッジ部
およびキャップ層（例：ＧａＩｎＡｓＰ）はｎ型にな
る。周知のとおり、ＩｎＰ基板の比抵抗はｐ型よりもｎ
型が小さく、ＧａＩｎＡｓＰキャップ層はｐ型よりもｎ
型が低抵抗である。したがって、半導体基板がｐ−Ｉｎ
Ｐからなり、リッジ部およびキャップ層がｎ−ＧａＩｎ
ＡｓＰからなるときは、オーミック抵抗がより小さくな
り、ひいては、リッジストライプ幅をより小さくし、閾
値電流をより小さくすることができる。
半導体基板（例：ＩｎＰ）がｐ型であるとき、リッジ部
およびキャップ層（例：ＧａＩｎＡｓＰ）はｎ型にな
る。周知のとおり、ＩｎＰ基板の比抵抗はｐ型よりもｎ
型が小さく、ＧａＩｎＡｓＰキャップ層はｐ型よりもｎ
型が低抵抗である。したがって、半導体基板がｐ−Ｉｎ
Ｐからなり、リッジ部およびキャップ層がｎ−ＧａＩｎ
ＡｓＰからなるときは、オーミック抵抗がより小さくな
り、ひいては、リッジストライプ幅をより小さくし、閾
値電流をより小さくすることができる。
【００１５】本発明の半導体レーザ素子において、活性
層が二層からなり、これら活性層の間に中間クラッド層
を有するＤＣＣ構造が介在されている場合、θ⊥を２０
°程度にまで小さくすることができる。その結果、θ⊥
／θ‖の比を１．３のように、従来値（１．９）を大き
く改善することができ、光ファイバに対する結合効率も
高まり、ＤＣＣ構造としても優れた温度特性を発揮する
ことができる。このような特性改善に関しては、下記の
文献２に記述されている。文献２：M. Yano, etal., Jo
urnal Quantum Electron 19, pp.1319-13279,1983
層が二層からなり、これら活性層の間に中間クラッド層
を有するＤＣＣ構造が介在されている場合、θ⊥を２０
°程度にまで小さくすることができる。その結果、θ⊥
／θ‖の比を１．３のように、従来値（１．９）を大き
く改善することができ、光ファイバに対する結合効率も
高まり、ＤＣＣ構造としても優れた温度特性を発揮する
ことができる。このような特性改善に関しては、下記の
文献２に記述されている。文献２：M. Yano, etal., Jo
urnal Quantum Electron 19, pp.1319-13279,1983
【００１６】以上に述べた各態様では、活性層が単一量
子井戸構造、多重量子井戸構造のいずれであっても、ま
た、光閉じ込め層がＳＣＨ構造、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ構造
のいずれかを有していても、既述の諸特性を確保する。
子井戸構造、多重量子井戸構造のいずれであっても、ま
た、光閉じ込め層がＳＣＨ構造、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ構造
のいずれかを有していても、既述の諸特性を確保する。
【００１７】その他、本発明に係る半導体レーザ素子の
場合、気相成長法（例：ＭＯＣＶＤ法）、液相成長法
（例：ＬＰＥ法）など、既成の手段にて、容易に作製す
ることができる。
場合、気相成長法（例：ＭＯＣＶＤ法）、液相成長法
（例：ＬＰＥ法）など、既成の手段にて、容易に作製す
ることができる。
【００１８】
【実施例】はじめ、本発明に係る半導体レーザ素子につ
いて、図１に例示した実施例を説明する。図１におい
て、ｎ−ＩｎＰ基板（半導体基板）１１上には、ｐ−Ｉ
ｎＰ電流阻止層１２、ｎ−ＩｎＰクラッド層１３、Ｇａ
ＩｎＡｓＰ活性層１４、ｐ−ＩｎＰクラッド層１５、ｐ
−ＧａＩｎＡｓＰエッチング停止層１６、ｐ−ＩｎＰク
ラッド層１７、ｐ−ＧａＩｎＡｓＰキャップ層１８、ポ
リイミド樹脂からなる樹脂層１９、誘電体製の絶縁膜２
０がそれぞれ形成されており、さらに、これら積層物の
上面にはｐ側電極２１が、ｎ−ＩｎＰ基板１１の下面に
はｎ側電極２２がそれぞれ設けられている。
いて、図１に例示した実施例を説明する。図１におい
て、ｎ−ＩｎＰ基板（半導体基板）１１上には、ｐ−Ｉ
ｎＰ電流阻止層１２、ｎ−ＩｎＰクラッド層１３、Ｇａ
ＩｎＡｓＰ活性層１４、ｐ−ＩｎＰクラッド層１５、ｐ
−ＧａＩｎＡｓＰエッチング停止層１６、ｐ−ＩｎＰク
ラッド層１７、ｐ−ＧａＩｎＡｓＰキャップ層１８、ポ
リイミド樹脂からなる樹脂層１９、誘電体製の絶縁膜２
０がそれぞれ形成されており、さらに、これら積層物の
上面にはｐ側電極２１が、ｎ−ＩｎＰ基板１１の下面に
はｎ側電極２２がそれぞれ設けられている。
【００１９】図１に例示した半導体レーザ素子の場合、
一例として、以下のような工程で作製される。はじめ、
ｎ−ＩｎＰ基板１１の上に、ＳｉＯ2 またはＳｉ3 Ｎ4
からなる絶縁膜（図示せず）が堆積された後、ホトリソ
グラフィ法によりストライプ状のエッチングマスクが形
成されるとともに、ドライエッチングまたはウエットエ
ッチングにより絶縁膜の不要部が除去され、その絶縁膜
の残存部によるストライプ状の凸部が形成される。図１
を参照して、ストライプ状の凸部は幅Ｗ1 が０．２〜１
μｍ程度であり、高さが０．５〜２μｍ程度である。
一例として、以下のような工程で作製される。はじめ、
ｎ−ＩｎＰ基板１１の上に、ＳｉＯ2 またはＳｉ3 Ｎ4
からなる絶縁膜（図示せず）が堆積された後、ホトリソ
グラフィ法によりストライプ状のエッチングマスクが形
成されるとともに、ドライエッチングまたはウエットエ
ッチングにより絶縁膜の不要部が除去され、その絶縁膜
の残存部によるストライプ状の凸部が形成される。図１
を参照して、ストライプ状の凸部は幅Ｗ1 が０．２〜１
μｍ程度であり、高さが０．５〜２μｍ程度である。
【００２０】つぎに、ｎ−ＩｎＰ基板１１の上には、前
記マスクを付した状態でｐ−ＩｎＰ層を成長させること
により、電流阻止層１２が積層される。このｐ−ＩｎＰ
電流阻止層１２を形成するとき、気相成長法（ＭＯＣＶ
Ｄ法）または液相成長法（ＬＰＥ法）が採用される。
記マスクを付した状態でｐ−ＩｎＰ層を成長させること
により、電流阻止層１２が積層される。このｐ−ＩｎＰ
電流阻止層１２を形成するとき、気相成長法（ＭＯＣＶ
Ｄ法）または液相成長法（ＬＰＥ法）が採用される。
【００２１】続いて、前記マスクがエッチングにより除
去された後、ｎ−ＩｎＰ基板１１上の上には、前記と同
じ成長法により、ｎ−ＩｎＰクラッド層１３、ＧａＩｎ
ＡｓＰ活性層１４、ｐ−ＩｎＰクラッド層１５、ｐ−Ｇ
ａＩｎＡｓＰエッチング停止層１６、ｐ−ＩｎＰクラッ
ド層１７、ｐ−ＧａＩｎＡｓＰキャップ層１８が順次積
層される。
去された後、ｎ−ＩｎＰ基板１１上の上には、前記と同
じ成長法により、ｎ−ＩｎＰクラッド層１３、ＧａＩｎ
ＡｓＰ活性層１４、ｐ−ＩｎＰクラッド層１５、ｐ−Ｇ
ａＩｎＡｓＰエッチング停止層１６、ｐ−ＩｎＰクラッ
ド層１７、ｐ−ＧａＩｎＡｓＰキャップ層１８が順次積
層される。
【００２２】その後、ホトリソグラフィ法に基づく所定
部分のマスキング（前記と同じエッチングマスクの形
成）と、エッチング停止層１６にまで達するエッチング
とが実施されて、ｎ−ＩｎＰ基板１１の上に二つのほぼ
平行したストライプ状の溝が形成され、リッジ部の幅が
図２に示すＷ2 に仕上がる。
部分のマスキング（前記と同じエッチングマスクの形
成）と、エッチング停止層１６にまで達するエッチング
とが実施されて、ｎ−ＩｎＰ基板１１の上に二つのほぼ
平行したストライプ状の溝が形成され、リッジ部の幅が
図２に示すＷ2 に仕上がる。
【００２３】その後、前記二つの溝がポリイミド樹脂で
埋められて、これらの部分に樹脂層１９がそれぞれ形成
される。この場合、各樹脂層１９の表面がキャップ層１
８の表面と面一になるように、余分な樹脂層がエッチン
グにより除去されるので、これらにわたる上面が平坦化
される。
埋められて、これらの部分に樹脂層１９がそれぞれ形成
される。この場合、各樹脂層１９の表面がキャップ層１
８の表面と面一になるように、余分な樹脂層がエッチン
グにより除去されるので、これらにわたる上面が平坦化
される。
【００２４】さらに、その後、ｎ−ＩｎＰ基板１１上
に、ＳｉＯ2 またはＳｉ3 Ｎ4 からなる絶縁膜２０が堆
積されるとともに、既述のホトリソグラフィ法によりコ
ンタクト用の窓が開けられる。この窓の位置は、リッジ
部の直上に限定されることがなく、この窓の幅は、前記
二つの溝の各外側にわたる幅Ｗ3 よりも狭いものであれ
ばよい。
に、ＳｉＯ2 またはＳｉ3 Ｎ4 からなる絶縁膜２０が堆
積されるとともに、既述のホトリソグラフィ法によりコ
ンタクト用の窓が開けられる。この窓の位置は、リッジ
部の直上に限定されることがなく、この窓の幅は、前記
二つの溝の各外側にわたる幅Ｗ3 よりも狭いものであれ
ばよい。
【００２５】以下は、周知の手段で、ｎ−ＩｎＰ基板１
１の積層物の上面にｐ側電極２１が設けられ、ｎ−Ｉｎ
Ｐ基板１１の下面にｎ側電極２２が設けられている。
１の積層物の上面にｐ側電極２１が設けられ、ｎ−Ｉｎ
Ｐ基板１１の下面にｎ側電極２２が設けられている。
【００２６】このようにして作製された半導体レーザ素
子の場合、ｎ−ＩｎＰ基板１１とｎ−ＩｎＰクラッド層
１３との間にｐ−ＩｎＰ電流阻止層１２が介在されてい
て、ｐ−ＩｎＰ電流阻止層１２とｎ−ＩｎＰクラッド層
１３との間がｐｎ逆接合になっているので、かかる電流
狭窄構造により電流狭窄することができる。この場合に
おいて、樹脂層１９は、ｐ−ＧａＩｎＡｓＰキャップ層
１８とｐ側電極２１とのオーミックコンタクトをとるべ
き窓の位置が、ストライプ上に限定されるのを解消す
る。したがって、既述のとおり、リッジストライプ幅を
従来のそれよりも小さくすることができ、ひいては、発
振閾値電流を低減させることができる。ちなみに、ポリ
イミド樹脂は、これの屈折率が１．８であり、これの熱
膨張係数がＩｎＰの熱膨張係数４．５×１０-6Ｋとほぼ
等しい。樹脂層１９がポリイミド樹脂からなるとき、導
波上の問題がなく、熱ストレスの問題もない。また、樹
脂層用の溝がポリイミド樹脂で埋め込まれることを利用
して、ジャンクション・ダウンのボンディングを行なえ
ば、放熱特性も改善される。なお、樹脂層１９は、Ｉｎ
Ｐよりも低屈折率の半絶縁性もしくはｎ型の半導体結晶
層に代えられることがある。
子の場合、ｎ−ＩｎＰ基板１１とｎ−ＩｎＰクラッド層
１３との間にｐ−ＩｎＰ電流阻止層１２が介在されてい
て、ｐ−ＩｎＰ電流阻止層１２とｎ−ＩｎＰクラッド層
１３との間がｐｎ逆接合になっているので、かかる電流
狭窄構造により電流狭窄することができる。この場合に
おいて、樹脂層１９は、ｐ−ＧａＩｎＡｓＰキャップ層
１８とｐ側電極２１とのオーミックコンタクトをとるべ
き窓の位置が、ストライプ上に限定されるのを解消す
る。したがって、既述のとおり、リッジストライプ幅を
従来のそれよりも小さくすることができ、ひいては、発
振閾値電流を低減させることができる。ちなみに、ポリ
イミド樹脂は、これの屈折率が１．８であり、これの熱
膨張係数がＩｎＰの熱膨張係数４．５×１０-6Ｋとほぼ
等しい。樹脂層１９がポリイミド樹脂からなるとき、導
波上の問題がなく、熱ストレスの問題もない。また、樹
脂層用の溝がポリイミド樹脂で埋め込まれることを利用
して、ジャンクション・ダウンのボンディングを行なえ
ば、放熱特性も改善される。なお、樹脂層１９は、Ｉｎ
Ｐよりも低屈折率の半絶縁性もしくはｎ型の半導体結晶
層に代えられることがある。
【００２７】上述した実施例においては、ＧａＩｎＡｓ
Ｐ活性層１４の上に、ｐ−ＩｎＰクラッド層１５が形成
され、その上にｐ−ＧａＩｎＡｓＰエッチング停止層１
６が形成されたが、これら両層に代え、活性層１４の直
上にアンチメルトバック層が形成されてもよい。さら
に、前述した特性の改善のため、活性層１４が単層バル
クに代わるＤＣＣ構造の活性層１４が採用されてもよ
い。
Ｐ活性層１４の上に、ｐ−ＩｎＰクラッド層１５が形成
され、その上にｐ−ＧａＩｎＡｓＰエッチング停止層１
６が形成されたが、これら両層に代え、活性層１４の直
上にアンチメルトバック層が形成されてもよい。さら
に、前述した特性の改善のため、活性層１４が単層バル
クに代わるＤＣＣ構造の活性層１４が採用されてもよ
い。
【００２８】つぎに、本発明に係る半導体レーザ素子に
ついて、図２に例示した実施例を説明する。図２に例示
した半導体レーザ素子の場合、基板１１がｐ−ＩｎＰか
らなり、電流阻止層１２が、上下のｎ−ＩｎＰ層１２
ａ、１２ｃと、これらの間に介在されたＦｅドープ半絶
縁層１２ｂとによるサンドイッチ構造からなる。この実
施例の半導体レーザ素子における他の構成は、図１を参
照して述べた事項と同一、または、これに準ずる。一般
に、Ｆｅドープ半絶縁層とｐ−ＩｎＰ層とが接触した場
合、Ｆｅドープ半絶縁層の半絶縁性が損なわれることが
知られている。図２に例示した半導体レーザ素子におい
ては、Ｆｅドープ半絶縁層１２ｂと両ｎ−ＩｎＰ層１２
ａ、１２ｃとのサンドイッチ構造において、既述の接触
が防止されるので、電流阻止層１２の半絶縁性が損なわ
れず、これの機能が十分にはたされる。
ついて、図２に例示した実施例を説明する。図２に例示
した半導体レーザ素子の場合、基板１１がｐ−ＩｎＰか
らなり、電流阻止層１２が、上下のｎ−ＩｎＰ層１２
ａ、１２ｃと、これらの間に介在されたＦｅドープ半絶
縁層１２ｂとによるサンドイッチ構造からなる。この実
施例の半導体レーザ素子における他の構成は、図１を参
照して述べた事項と同一、または、これに準ずる。一般
に、Ｆｅドープ半絶縁層とｐ−ＩｎＰ層とが接触した場
合、Ｆｅドープ半絶縁層の半絶縁性が損なわれることが
知られている。図２に例示した半導体レーザ素子におい
ては、Ｆｅドープ半絶縁層１２ｂと両ｎ−ＩｎＰ層１２
ａ、１２ｃとのサンドイッチ構造において、既述の接触
が防止されるので、電流阻止層１２の半絶縁性が損なわ
れず、これの機能が十分にはたされる。
【００２９】さらに、本発明に係る半導体レーザ素子に
ついて、図３に例示した実施例を説明する。図３に例示
した半導体レーザ素子の場合、劈開面
ついて、図３に例示した実施例を説明する。図３に例示
した半導体レーザ素子の場合、劈開面
【外１】を参照して明らかなように、ｐ−ＩｎＰ電流阻
止層１２を挟んでいるｎ−ＩｎＰ基板１１の上面とｎ−
ＩｎＰクラッド層１３の下部とにわたり、二つの互いに
等しい（１１１）Ｂ面を有する二等辺三角形状のＩｎＰ
ストライプ２３が形成されており、ｎ−ＩｎＰクラッド
層１３の下部に狭いｎ−ＩｎＰチャンネル２４が突出し
ている。これは、図示しない劈開面（０１１）を参照し
ても同じである。この実施例の半導体レーザ素子におけ
る他の構成は、図１、図２を参照して述べた事項と同
一、または、これに準ずる。図３に例示した半導体レー
ザ素子の場合、
止層１２を挟んでいるｎ−ＩｎＰ基板１１の上面とｎ−
ＩｎＰクラッド層１３の下部とにわたり、二つの互いに
等しい（１１１）Ｂ面を有する二等辺三角形状のＩｎＰ
ストライプ２３が形成されており、ｎ−ＩｎＰクラッド
層１３の下部に狭いｎ−ＩｎＰチャンネル２４が突出し
ている。これは、図示しない劈開面（０１１）を参照し
ても同じである。この実施例の半導体レーザ素子におけ
る他の構成は、図１、図２を参照して述べた事項と同
一、または、これに準ずる。図３に例示した半導体レー
ザ素子の場合、
【外２】 方向のストライプ２３をウエットエッチングにより形成
した後、その上に、ｐ−ＩｎＰ電流阻止層１２、ｎ−Ｉ
ｎＰクラッド層１３を連続成長させ、狭いｎ−ＩｎＰチ
ャンネル２４を形成することができる。これに関する事
項は、下記の文献３、４に記載されている。 文献３：A. Yoshikawa, etal., Journal ofCrystal Gro
wsh 93, pp.843-849,1988 文献４：K. M. Dzurko, etal., Appl. Phys. Lett. 54,
pp.105-107,1989
した後、その上に、ｐ−ＩｎＰ電流阻止層１２、ｎ−Ｉ
ｎＰクラッド層１３を連続成長させ、狭いｎ−ＩｎＰチ
ャンネル２４を形成することができる。これに関する事
項は、下記の文献３、４に記載されている。 文献３：A. Yoshikawa, etal., Journal ofCrystal Gro
wsh 93, pp.843-849,1988 文献４：K. M. Dzurko, etal., Appl. Phys. Lett. 54,
pp.105-107,1989
【００３０】その他、各実施例における活性層１４は、
単一量子井戸構造、多重量子井戸構造のいずれであって
もよく、光閉じ込め層がＳＣＨ構造、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ
構造のいずれかを有していてもよい。
単一量子井戸構造、多重量子井戸構造のいずれであって
もよく、光閉じ込め層がＳＣＨ構造、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ
構造のいずれかを有していてもよい。
【００３１】
【発明の効果】本発明に係る半導体レーザ素子は、各請
求項において特定した構成に基づき、閾値電流の低下、
θ⊥／θ‖の比の低下、リッジストライプ幅の狭小化、
温度特性の改善をはかることができるので、半導体レー
ザ素子として、有用かつ有益なものとなる。
求項において特定した構成に基づき、閾値電流の低下、
θ⊥／θ‖の比の低下、リッジストライプ幅の狭小化、
温度特性の改善をはかることができるので、半導体レー
ザ素子として、有用かつ有益なものとなる。
【図１】本発明に係る半導体レーザ素子の第一実施例を
示した断面図である。
示した断面図である。
【図２】本発明に係る半導体レーザ素子の第二実施例を
示した断面図である。
示した断面図である。
【図３】本発明に係る半導体レーザ素子の第三実施例を
示した断面図である。
示した断面図である。
【図４】従来の半導体レーザ素子を示した断面図であ
る。
る。
１１ 半導体基板 １２ 電流阻止層 １２ａ ｎ−ＩｎＰ層 １２ｂ Ｆｅドープ半絶縁層 １２ｃ ｎ−ＩｎＰ層 １３ クラッド層 １４ 活性層 １５ クラッド層 １６ エッチング停止層 １７ クラッド層 １８ キャップ層 １９ 樹脂層 ２０ 絶縁膜 ２１ ｐ側電極 ２２ ｎ側電極 ２３ 二等辺三角形状のストライプ ２４ チャンネル
Claims (8)
- 【請求項１】 半導体基板上に、活性層を含むダブルヘ
テロ構造が順次積層されて、導波路用のリッジ部が形成
されている半導体レーザ素子において、半導体基板と活
性層との間に、電流狭窄構造が設けられていることを特
徴とする半導体レーザ素子。 - 【請求項２】 電流狭窄構造がｐｎ接合型である請求項
１記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項３】 電流狭窄構造がＦｅをドープされたＩｎ
Ｐ半絶縁性層を含んでいる請求項１記載の半導体レーザ
素子。 - 【請求項４】 電流狭窄構造がストライプを含み、劈開
面（０１１）または 【外１】 におけるストライプの断面形状が、二つの互いに等しい
（１１１）Ｂ面からなる二等辺三角形状であり、ストラ
イプの上端部がその上位のクラッド層側へ突出して電流
注入用のチャンネルを形成している請求項１記載の半導
体レーザ素子。 - 【請求項５】 リッジ部の両側が、樹脂層で埋め込まれ
ている請求項１〜４いずれかに記載の半導体レーザ素
子。 - 【請求項６】活性層が二層からなり、これら活性層の間
に中間クラッド層を有するＤＣＣ構造が介在されている
請求項１〜５いずれかに記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項７】 活性層が、単一量子井戸構造、多重量子
井戸構造のいずれかからなり、光閉じ込め層として、Ｓ
ＣＨ構造、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ構造のいずれかを有する請
求項１〜６いずれかに記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項８】 液相成長法および／または気相成長法を
介して作製されたものである請求項１〜７いずれかに記
載の半導体レーザ素子。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2-417845 | 1990-12-27 | ||
| JP41784590 | 1990-12-27 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0548202A true JPH0548202A (ja) | 1993-02-26 |
Family
ID=18525876
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35776691A Pending JPH0548202A (ja) | 1990-12-27 | 1991-12-26 | 半導体レーザ素子 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0493125B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0548202A (ja) |
| CA (1) | CA2058505C (ja) |
| DE (1) | DE69129491T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08508137A (ja) * | 1994-01-20 | 1996-08-27 | セイコーエプソン株式会社 | 面発光型半導体レーザ装置およびその製造方法ならびに製造装置 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS589592B2 (ja) * | 1979-05-30 | 1983-02-22 | 住友電気工業株式会社 | 半導体発光装置の製造方法 |
| JPS5775483A (en) * | 1980-10-29 | 1982-05-12 | Nec Corp | Semiconductor laser |
| JPS57139986A (en) * | 1981-02-24 | 1982-08-30 | Sanyo Electric Co Ltd | Manufacure of semiconductor laser |
| JPH067620B2 (ja) * | 1984-03-28 | 1994-01-26 | 株式会社東芝 | 半導体レ−ザ |
| JPS62137881A (ja) * | 1985-12-12 | 1987-06-20 | Fujitsu Ltd | 半導体レ−ザ |
| JPS62282483A (ja) * | 1986-05-30 | 1987-12-08 | Sharp Corp | 半導体レ−ザアレイ装置 |
| JPH084180B2 (ja) * | 1987-07-27 | 1996-01-17 | 松下電器産業株式会社 | 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 |
| JPH01175727A (ja) * | 1987-12-29 | 1989-07-12 | Nec Corp | ３−ｖ族化合物半導体の選択埋め込み成長方法 |
| JPH01201980A (ja) * | 1988-02-05 | 1989-08-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レーザ装置 |
-
1991
- 1991-12-26 JP JP35776691A patent/JPH0548202A/ja active Pending
- 1991-12-27 DE DE1991629491 patent/DE69129491T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-12-27 CA CA 2058505 patent/CA2058505C/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-12-27 EP EP91312048A patent/EP0493125B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08508137A (ja) * | 1994-01-20 | 1996-08-27 | セイコーエプソン株式会社 | 面発光型半導体レーザ装置およびその製造方法ならびに製造装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0493125B1 (en) | 1998-05-27 |
| CA2058505C (en) | 1995-10-24 |
| DE69129491T2 (de) | 1999-01-21 |
| DE69129491D1 (de) | 1998-07-02 |
| EP0493125A3 (en) | 1992-08-05 |
| EP0493125A2 (en) | 1992-07-01 |
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