JPH06181363A - 半導体レーザ及びその製造方法 - Google Patents
半導体レーザ及びその製造方法Info
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- JPH06181363A JPH06181363A JP4354578A JP35457892A JPH06181363A JP H06181363 A JPH06181363 A JP H06181363A JP 4354578 A JP4354578 A JP 4354578A JP 35457892 A JP35457892 A JP 35457892A JP H06181363 A JPH06181363 A JP H06181363A
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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
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- 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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- H01S5/3428—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 layer orientation perpendicular to the substrate
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 容易に製造可能な、高出力動作時においても
光学的な端面破壊が生じにくい半導体レーザを得る。 【構成】 量子井戸構造の活性層３を有する半導体レー
ザにおいて、両端面近傍の活性層３１の井戸層３６の厚
さを、端面よりも内部の活性層３２の井戸層３８の厚さ
よりも薄くした。
光学的な端面破壊が生じにくい半導体レーザを得る。 【構成】 量子井戸構造の活性層３を有する半導体レー
ザにおいて、両端面近傍の活性層３１の井戸層３６の厚
さを、端面よりも内部の活性層３２の井戸層３８の厚さ
よりも薄くした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は半導体レーザおよびそ
の製造方法に関し、特に容易に製造でき、高出力動作時
においても光学的な端面破壊の生じにくい半導体レーザ
およびその製造方法に関するものである。
の製造方法に関し、特に容易に製造でき、高出力動作時
においても光学的な端面破壊の生じにくい半導体レーザ
およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図５は活性層に量子井戸構造を採用した
従来の半導体レーザの一例を示す図であり、図におい
て、１はｎ型ＧａＡｓ基板である。ｎ型ＡｌＧａＡｓ下
クラッド層２は基板１上に配置され、ＡｌＧａＡｓ系材
料からなる量子井戸構造の活性層３はｎ型下クラッド層
２上に配置され、ｐ型ＡｌＧａＡｓ上クラッド層４は活
性層３上に配置され、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層５はｐ
型上クラッド層４上に配置される。また、ｎ側電極６は
基板１裏面、ｐ側電極７はコンタクト層５上にそれぞれ
設けられる。８及び９は共振器端面である。
従来の半導体レーザの一例を示す図であり、図におい
て、１はｎ型ＧａＡｓ基板である。ｎ型ＡｌＧａＡｓ下
クラッド層２は基板１上に配置され、ＡｌＧａＡｓ系材
料からなる量子井戸構造の活性層３はｎ型下クラッド層
２上に配置され、ｐ型ＡｌＧａＡｓ上クラッド層４は活
性層３上に配置され、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層５はｐ
型上クラッド層４上に配置される。また、ｎ側電極６は
基板１裏面、ｐ側電極７はコンタクト層５上にそれぞれ
設けられる。８及び９は共振器端面である。
【０００３】次に動作について説明する。電極６，７間
にｐｎ接合に対し順方向バイアスを印加すると量子井戸
層に電子とホールのキャリアが注入され、それらが再結
合することにより光を発生する。一定の電流まで増加し
ていくとレーザ発振が開始し、端面８及び端面９からレ
ーザ光が放射される。
にｐｎ接合に対し順方向バイアスを印加すると量子井戸
層に電子とホールのキャリアが注入され、それらが再結
合することにより光を発生する。一定の電流まで増加し
ていくとレーザ発振が開始し、端面８及び端面９からレ
ーザ光が放射される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体レーザは
以上のように構成されているので、端面８，９近傍でレ
ーザ光が吸収されやすく、高出力動作時には光の吸収に
よる熱の発生が端面を破壊するという問題があった。こ
れは、端面には表面準位が形成されており、この準位を
介して光の吸収が生じるためである。
以上のように構成されているので、端面８，９近傍でレ
ーザ光が吸収されやすく、高出力動作時には光の吸収に
よる熱の発生が端面を破壊するという問題があった。こ
れは、端面には表面準位が形成されており、この準位を
介して光の吸収が生じるためである。
【０００５】従来、このような表面準位による光の吸収
を低減し、レーザの高出力動作を実現する構造として、
多重量子井戸構造の活性層を有する半導体レーザの端面
近傍の領域にのみ不純物を拡散し、該領域の多重量子井
戸構造を無秩序化して、無秩序化されていない領域の井
戸層よりもバンドギャップを大きくすることにより、端
面近傍での光吸収を低減するものがあるが、この先行技
術においては、無秩序化のための不純物の拡散のコント
ロールが難しく、高い製造歩留りが得られないという問
題点がある。
を低減し、レーザの高出力動作を実現する構造として、
多重量子井戸構造の活性層を有する半導体レーザの端面
近傍の領域にのみ不純物を拡散し、該領域の多重量子井
戸構造を無秩序化して、無秩序化されていない領域の井
戸層よりもバンドギャップを大きくすることにより、端
面近傍での光吸収を低減するものがあるが、この先行技
術においては、無秩序化のための不純物の拡散のコント
ロールが難しく、高い製造歩留りが得られないという問
題点がある。
【０００６】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたものであり、容易に製造可能な、高出力
動作時においても端面の破壊されにくい半導体レーザを
提供することを目的とする。
ためになされたものであり、容易に製造可能な、高出力
動作時においても端面の破壊されにくい半導体レーザを
提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体レ
ーザは、量子井戸構造の活性層を有する半導体レーザに
おいて、両端面近傍の活性層の井戸層の厚さを、端面よ
りも内部の活性層の井戸層の厚さよりも薄くしたもので
ある。
ーザは、量子井戸構造の活性層を有する半導体レーザに
おいて、両端面近傍の活性層の井戸層の厚さを、端面よ
りも内部の活性層の井戸層の厚さよりも薄くしたもので
ある。
【０００８】また、この発明に係る半導体レーザの製造
方法は、基板の共振器端面近傍となるべき領域よりも内
側の領域上に、上記共振器端面近傍となるべき領域間を
むすんで共振器長方向に伸びるストライプ状の領域を隔
てて対向する２つの絶縁膜を形成し、該２つの絶縁膜が
形成された基板上に下クラッド層，量子井戸構造の活性
層，上クラッド層を順次結晶成長するようにしたもので
ある。
方法は、基板の共振器端面近傍となるべき領域よりも内
側の領域上に、上記共振器端面近傍となるべき領域間を
むすんで共振器長方向に伸びるストライプ状の領域を隔
てて対向する２つの絶縁膜を形成し、該２つの絶縁膜が
形成された基板上に下クラッド層，量子井戸構造の活性
層，上クラッド層を順次結晶成長するようにしたもので
ある。
【０００９】また、この発明に係る半導体レーザの製造
方法は、基板の共振器端面近傍となるべき領域よりも内
側の領域上に、上記共振器端面近傍となるべき領域間を
むすんで共振器長方向に伸びるストライプ状の領域を隔
てて対向する２つの凸部を形成し、該２つの凸部が形成
された基板上に下クラッド層，量子井戸構造の活性層，
上クラッド層を順次結晶成長するようにしたものであ
る。
方法は、基板の共振器端面近傍となるべき領域よりも内
側の領域上に、上記共振器端面近傍となるべき領域間を
むすんで共振器長方向に伸びるストライプ状の領域を隔
てて対向する２つの凸部を形成し、該２つの凸部が形成
された基板上に下クラッド層，量子井戸構造の活性層，
上クラッド層を順次結晶成長するようにしたものであ
る。
【００１０】
【作用】この発明においては、量子井戸構造の活性層を
有する半導体レーザにおいて、両端面近傍の活性層の井
戸層の厚さを、端面よりも内部の活性層の井戸層の厚さ
よりも薄くしたので、端面近傍の井戸層のバンドギャッ
プエネルギが端面よりも内部の井戸層のバンドギャップ
エネルギよりも大きくなり、このため、端面近傍でのレ
ーザ光の吸収が起りにくくなり、高出力動作時における
端面の破壊を防止できる。
有する半導体レーザにおいて、両端面近傍の活性層の井
戸層の厚さを、端面よりも内部の活性層の井戸層の厚さ
よりも薄くしたので、端面近傍の井戸層のバンドギャッ
プエネルギが端面よりも内部の井戸層のバンドギャップ
エネルギよりも大きくなり、このため、端面近傍でのレ
ーザ光の吸収が起りにくくなり、高出力動作時における
端面の破壊を防止できる。
【００１１】また、この発明においては、基板の共振器
端面近傍となるべき領域よりも内側の領域上に、上記共
振器端面近傍となるべき領域間をむすんで共振器長方向
に伸びるストライプ状の領域を隔てて対向する２つの絶
縁膜を形成し、該２つの絶縁膜が形成された基板上に下
クラッド層，量子井戸構造の活性層，上クラッド層を順
次結晶成長するようにしたので、上記２つの絶縁膜の間
の領域上での結晶成長速度が絶縁膜の形成されていない
端面近傍となるべき領域上での結晶成長速度よりも速く
なり、これにより両端面近傍の活性層の井戸層の厚さ
が、端面よりも内部の活性層の井戸層の厚さよりも薄い
半導体レーザを容易に作製することができる。
端面近傍となるべき領域よりも内側の領域上に、上記共
振器端面近傍となるべき領域間をむすんで共振器長方向
に伸びるストライプ状の領域を隔てて対向する２つの絶
縁膜を形成し、該２つの絶縁膜が形成された基板上に下
クラッド層，量子井戸構造の活性層，上クラッド層を順
次結晶成長するようにしたので、上記２つの絶縁膜の間
の領域上での結晶成長速度が絶縁膜の形成されていない
端面近傍となるべき領域上での結晶成長速度よりも速く
なり、これにより両端面近傍の活性層の井戸層の厚さ
が、端面よりも内部の活性層の井戸層の厚さよりも薄い
半導体レーザを容易に作製することができる。
【００１２】また、この発明においては、基板の共振器
端面近傍となるべき領域よりも内側の領域上に、上記共
振器端面近傍となるべき領域間をむすんで共振器長方向
に伸びるストライプ状の領域を隔てて対向する２つの凸
部を形成し、該２つの凸部が形成された基板上に下クラ
ッド層，量子井戸構造の活性層，上クラッド層を順次結
晶成長するようにしたので、上記２つの凸部の間の領域
上での結晶成長速度が凸部の形成されていない端面近傍
となるべき領域上での結晶成長速度よりも速くなり、こ
れにより両端面近傍の活性層の井戸層の厚さが、端面よ
りも内部の活性層の井戸層の厚さよりも薄い半導体レー
ザを容易に作製することができる。
端面近傍となるべき領域よりも内側の領域上に、上記共
振器端面近傍となるべき領域間をむすんで共振器長方向
に伸びるストライプ状の領域を隔てて対向する２つの凸
部を形成し、該２つの凸部が形成された基板上に下クラ
ッド層，量子井戸構造の活性層，上クラッド層を順次結
晶成長するようにしたので、上記２つの凸部の間の領域
上での結晶成長速度が凸部の形成されていない端面近傍
となるべき領域上での結晶成長速度よりも速くなり、こ
れにより両端面近傍の活性層の井戸層の厚さが、端面よ
りも内部の活性層の井戸層の厚さよりも薄い半導体レー
ザを容易に作製することができる。
【００１３】
実施例１．図１(a) は本発明の第１の実施例による半導
体レーザを示す断面図であり、図において、１はｎ形Ｇ
ａＡｓ基板である。ｎ形ＡｌＧａＡｓ下クラッド層２は
基板１上に配置され、量子井戸構造の活性層３は下クラ
ッド層２上に配置され、ｐ形ＡｌＧａＡｓ上クラッド層
４は活性層３上に配置され、ｐ形ＧａＡｓコンタクト層
５は上クラッド層４上に配置される。また、ｎ側電極６
は基板１裏面、ｐ側電極７はコンタクト層５上にそれぞ
れ設けられる。８及び９は共振器端面である。
体レーザを示す断面図であり、図において、１はｎ形Ｇ
ａＡｓ基板である。ｎ形ＡｌＧａＡｓ下クラッド層２は
基板１上に配置され、量子井戸構造の活性層３は下クラ
ッド層２上に配置され、ｐ形ＡｌＧａＡｓ上クラッド層
４は活性層３上に配置され、ｐ形ＧａＡｓコンタクト層
５は上クラッド層４上に配置される。また、ｎ側電極６
は基板１裏面、ｐ側電極７はコンタクト層５上にそれぞ
れ設けられる。８及び９は共振器端面である。
【００１４】また、図１(b) ，及び図１(c) はそれぞ
れ、図１(a) に示すレーザの活性層３のうち端面近傍の
活性層３２，及び端面より内側の活性層３１の拡大図で
ある。量子井戸活性層３１，３２はそれぞれ交互に複数
層積層されたバリア層３５，３７及び井戸層３６，３８
により構成され、これら量子井戸活性層３１，３２は光
学的に途切れることなく一体に形成されている。本実施
例では、バリア層３５，３７及び井戸層３６，３８はそ
れぞれ、Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ，及びＧａＡｓからな
る。端面より内側の部分のバリア層３５の層厚ｔ1 ，及
び井戸層３６の層厚ｔ2 はそれぞれ、１００オングスト
ローム，及び８０オングストロームである。また、端面
近傍部分のバリア層３７の層厚ｔ3 ，及び井戸層３８の
層厚ｔ4 はそれぞれ、９０オングストローム，及び７２
オングストロームであり、端面より内側の部分よりも１
割程度薄く形成されている。
れ、図１(a) に示すレーザの活性層３のうち端面近傍の
活性層３２，及び端面より内側の活性層３１の拡大図で
ある。量子井戸活性層３１，３２はそれぞれ交互に複数
層積層されたバリア層３５，３７及び井戸層３６，３８
により構成され、これら量子井戸活性層３１，３２は光
学的に途切れることなく一体に形成されている。本実施
例では、バリア層３５，３７及び井戸層３６，３８はそ
れぞれ、Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ，及びＧａＡｓからな
る。端面より内側の部分のバリア層３５の層厚ｔ1 ，及
び井戸層３６の層厚ｔ2 はそれぞれ、１００オングスト
ローム，及び８０オングストロームである。また、端面
近傍部分のバリア層３７の層厚ｔ3 ，及び井戸層３８の
層厚ｔ4 はそれぞれ、９０オングストローム，及び７２
オングストロームであり、端面より内側の部分よりも１
割程度薄く形成されている。
【００１５】次に動作について説明する。従来の半導体
レーザと同様、電極６，７間に順方向バイアスを印加す
ると活性層３の井戸層に電子とホールのキャリアが注入
され、それらが再結合することにより光を発生する。一
定の電流まで増加していくとレーザ発振が開始し、端面
８及び端面９からレーザ光が放射される。
レーザと同様、電極６，７間に順方向バイアスを印加す
ると活性層３の井戸層に電子とホールのキャリアが注入
され、それらが再結合することにより光を発生する。一
定の電流まで増加していくとレーザ発振が開始し、端面
８及び端面９からレーザ光が放射される。
【００１６】ここで、本実施例による半導体レーザで
は、図１に示すように、端面近傍の活性層３２の井戸層
３８の厚さが、端面よりも内部の活性層３２の井戸層３
６の厚さよりも薄く形成されている。量子井戸構造の活
性層では井戸層厚が２００オングストローム程度以下の
領域では、量子効果により、井戸層の厚みの変化に対し
バンドギャップエネルギが大きく変化する。具体的に
は、井戸層の厚みが薄くなると、活性層のバンドギャッ
プエネルギが大きくなる現象が生ずる。本実施例では端
面近傍の活性層３２の井戸層３８の厚さが端面よりも内
部の活性層３２の井戸層３６の厚さよりも１割程度薄く
形成されているため、上記量子効果によるバンドギャッ
プエネルギの増大により、活性層３２のバンドギャップ
エネルギは活性層３１のバンドギャップエネルギよりも
大きくなっている。従って、本実施例では、活性層３１
で発生したレーザ光は端面近傍の活性層３２では吸収さ
れにくく、高出力動作時における端面の破壊が生じにく
い。
は、図１に示すように、端面近傍の活性層３２の井戸層
３８の厚さが、端面よりも内部の活性層３２の井戸層３
６の厚さよりも薄く形成されている。量子井戸構造の活
性層では井戸層厚が２００オングストローム程度以下の
領域では、量子効果により、井戸層の厚みの変化に対し
バンドギャップエネルギが大きく変化する。具体的に
は、井戸層の厚みが薄くなると、活性層のバンドギャッ
プエネルギが大きくなる現象が生ずる。本実施例では端
面近傍の活性層３２の井戸層３８の厚さが端面よりも内
部の活性層３２の井戸層３６の厚さよりも１割程度薄く
形成されているため、上記量子効果によるバンドギャッ
プエネルギの増大により、活性層３２のバンドギャップ
エネルギは活性層３１のバンドギャップエネルギよりも
大きくなっている。従って、本実施例では、活性層３１
で発生したレーザ光は端面近傍の活性層３２では吸収さ
れにくく、高出力動作時における端面の破壊が生じにく
い。
【００１７】このように、本実施例では、量子井戸構造
の活性層を有する半導体レーザにおいて、両端面近傍の
活性層の井戸層の厚さを、端面よりも内部の活性層の井
戸層の厚さよりも薄くしたので、端面近傍の井戸層のバ
ンドギャップエネルギが端面よりも内部の井戸層のバン
ドギャップエネルギよりも大きくなり、このため、端面
近傍でのレーザ光の吸収が起りにくくなり、高出力動作
時における端面の破壊を防止できる。
の活性層を有する半導体レーザにおいて、両端面近傍の
活性層の井戸層の厚さを、端面よりも内部の活性層の井
戸層の厚さよりも薄くしたので、端面近傍の井戸層のバ
ンドギャップエネルギが端面よりも内部の井戸層のバン
ドギャップエネルギよりも大きくなり、このため、端面
近傍でのレーザ光の吸収が起りにくくなり、高出力動作
時における端面の破壊を防止できる。
【００１８】なお、上記実施例では、端面より内側の部
分のバリア層が層厚１００オングストロームのＡｌ0.2
Ｇａ0.8 Ａｓ、井戸層が層厚８０オングストロームのＧ
ａＡｓからなるものについて説明したが、量子井戸活性
層の構造はこれに限るものではない。即ち、レーザの活
性層として使用可能な任意の組成，層厚の量子井戸構造
について、その両端面近傍の井戸層の厚さを端面よりも
内部の井戸層の厚さよりも薄くすることにより、上記実
施例と同様の効果を得ることができる。
分のバリア層が層厚１００オングストロームのＡｌ0.2
Ｇａ0.8 Ａｓ、井戸層が層厚８０オングストロームのＧ
ａＡｓからなるものについて説明したが、量子井戸活性
層の構造はこれに限るものではない。即ち、レーザの活
性層として使用可能な任意の組成，層厚の量子井戸構造
について、その両端面近傍の井戸層の厚さを端面よりも
内部の井戸層の厚さよりも薄くすることにより、上記実
施例と同様の効果を得ることができる。
【００１９】また、上記実施例では、バリア層，井戸層
の両方を、両端面近傍において薄くしているが、両端面
近傍において薄くするのは井戸層のみであってもよいこ
とは言うまでもない。
の両方を、両端面近傍において薄くしているが、両端面
近傍において薄くするのは井戸層のみであってもよいこ
とは言うまでもない。
【００２０】実施例２．図２は図１の半導体レーザの構
造を得ることのできる本発明の第２の実施例による半導
体レーザの製造方法を示す工程図である。図において、
図１と同一符号は同一または相当部分である。
造を得ることのできる本発明の第２の実施例による半導
体レーザの製造方法を示す工程図である。図において、
図１と同一符号は同一または相当部分である。
【００２１】次に工程について説明する。まず、ｎ形Ｇ
ａＡｓ基板１上に図２(a) に示すように選択成長マスク
１０ａ，１０ｂを形成する。この選択成長マスク１０
ａ，１０ｂは例えば膜厚１０００オングストローム程度
のＳｉＯ2 膜からなり、共振器長方向に伸びるストライ
プ状の基板露出領域１１を形成するように基板１上に配
置される。また、共振器端面近傍となる領域には、選択
成長マスクが形成されていない選択成長マスク非形成領
域１２が設けられる。図２(a) においてＬ1 ，及びＷ1
はそれぞれ、半導体レーザの素子長，及び素子幅であ
り、本実施例ではＬ1 が３００〜５００μｍ、Ｗ1 が３
００μｍ程度である。またＬ2 は端面近傍部分の、選択
成長マスク１０が形成されていない部分の長さであり、
ここでは例えば、１０〜２０μｍとしている。またＷ2
は基板露出領域１１の幅であり、ここでは例えば２０〜
３０μｍとしている。
ａＡｓ基板１上に図２(a) に示すように選択成長マスク
１０ａ，１０ｂを形成する。この選択成長マスク１０
ａ，１０ｂは例えば膜厚１０００オングストローム程度
のＳｉＯ2 膜からなり、共振器長方向に伸びるストライ
プ状の基板露出領域１１を形成するように基板１上に配
置される。また、共振器端面近傍となる領域には、選択
成長マスクが形成されていない選択成長マスク非形成領
域１２が設けられる。図２(a) においてＬ1 ，及びＷ1
はそれぞれ、半導体レーザの素子長，及び素子幅であ
り、本実施例ではＬ1 が３００〜５００μｍ、Ｗ1 が３
００μｍ程度である。またＬ2 は端面近傍部分の、選択
成長マスク１０が形成されていない部分の長さであり、
ここでは例えば、１０〜２０μｍとしている。またＷ2
は基板露出領域１１の幅であり、ここでは例えば２０〜
３０μｍとしている。
【００２２】上述のように選択成長マスク１０ａ，１０
ｂを形成した基板１上に、例えばＭＯＣＶＤ法により、
図２(b) に示すように、ｎ形ＡｌＧａＡｓ下クラッド層
２，量子井戸構造の活性層３，ｐ形ＡｌＧａＡｓ上クラ
ッド層４，及びｐ形ＧａＡｓ層５′を順次成長する。
ｂを形成した基板１上に、例えばＭＯＣＶＤ法により、
図２(b) に示すように、ｎ形ＡｌＧａＡｓ下クラッド層
２，量子井戸構造の活性層３，ｐ形ＡｌＧａＡｓ上クラ
ッド層４，及びｐ形ＧａＡｓ層５′を順次成長する。
【００２３】図２(c) は図２(b) 中のIIｃ−IIｃ線断面
を示す図である。本実施例のように、ＳｉＯ2 からなる
選択成長マスクを形成した基板１上に結晶成長を行なう
と、半導体層は酸化膜の上には成長されないので、その
分選択成長マスク１０ａ，１０ｂの間の基板露出領域１
１に供給される材料が多くなり、図２(c) に示すよう
に、基板露出領域１１では結晶成長層厚がＳｉＯ2 膜を
形成していない共振器端面近傍の領域１２に比して厚く
なる。従って、この結晶成長プロセスにより、図１に示
す半導体レーザ、即ち、量子井戸構造の活性層を有し、
両端面近傍の活性層の井戸層の厚さが、端面よりも内部
の活性層の井戸層の厚さよりも薄い半導体レーザの基本
構造を極めて容易に得ることができる。ＭＯＣＶＤ等の
結晶成長プロセスは膜厚等の制御性が非常に高いので、
不純物拡散による多重量子井戸構造の無秩序化領域を用
いて窓構造を形成する前述の先行技術に比して、製造歩
留りを向上することができる。
を示す図である。本実施例のように、ＳｉＯ2 からなる
選択成長マスクを形成した基板１上に結晶成長を行なう
と、半導体層は酸化膜の上には成長されないので、その
分選択成長マスク１０ａ，１０ｂの間の基板露出領域１
１に供給される材料が多くなり、図２(c) に示すよう
に、基板露出領域１１では結晶成長層厚がＳｉＯ2 膜を
形成していない共振器端面近傍の領域１２に比して厚く
なる。従って、この結晶成長プロセスにより、図１に示
す半導体レーザ、即ち、量子井戸構造の活性層を有し、
両端面近傍の活性層の井戸層の厚さが、端面よりも内部
の活性層の井戸層の厚さよりも薄い半導体レーザの基本
構造を極めて容易に得ることができる。ＭＯＣＶＤ等の
結晶成長プロセスは膜厚等の制御性が非常に高いので、
不純物拡散による多重量子井戸構造の無秩序化領域を用
いて窓構造を形成する前述の先行技術に比して、製造歩
留りを向上することができる。
【００２４】なお、図２(b) に示す結晶成長工程の後、
活性層の所定の領域にのみ電流を注入するための電流狭
窄構造等が形成される。この電流狭窄構造の形成方法と
しては、上部電極を狭ストライプ状とする方法の他、レ
ーザ構造をメサ形状にエッチング成形して、このメサの
両側に電流ブロック層を埋め込む、いわゆる埋め込みヘ
テロ構造とする方法等が適用可能である。
活性層の所定の領域にのみ電流を注入するための電流狭
窄構造等が形成される。この電流狭窄構造の形成方法と
しては、上部電極を狭ストライプ状とする方法の他、レ
ーザ構造をメサ形状にエッチング成形して、このメサの
両側に電流ブロック層を埋め込む、いわゆる埋め込みヘ
テロ構造とする方法等が適用可能である。
【００２５】このように本実施例では、基板の共振器端
面近傍となるべき領域よりも内側の領域上に、上記共振
器端面近傍となるべき領域間をむすんで共振器長方向に
伸びるストライプ状の領域１１を隔てて対向する２つの
絶縁膜１０ａ，１０ｂを形成し、該２つの絶縁膜が形成
された基板１上に下クラッド層２，量子井戸構造の活性
層３，及び上クラッド層４を順次結晶成長するようにし
たので、上記２つの絶縁膜の間の領域１１上での結晶成
長速度が絶縁膜の形成されていない端面近傍となるべき
領域１２上での結晶成長速度よりも速くなり、これによ
り両端面近傍の活性層の井戸層の厚さが、端面よりも内
部の活性層の井戸層の厚さよりも薄い半導体レーザを容
易に作製することができる。
面近傍となるべき領域よりも内側の領域上に、上記共振
器端面近傍となるべき領域間をむすんで共振器長方向に
伸びるストライプ状の領域１１を隔てて対向する２つの
絶縁膜１０ａ，１０ｂを形成し、該２つの絶縁膜が形成
された基板１上に下クラッド層２，量子井戸構造の活性
層３，及び上クラッド層４を順次結晶成長するようにし
たので、上記２つの絶縁膜の間の領域１１上での結晶成
長速度が絶縁膜の形成されていない端面近傍となるべき
領域１２上での結晶成長速度よりも速くなり、これによ
り両端面近傍の活性層の井戸層の厚さが、端面よりも内
部の活性層の井戸層の厚さよりも薄い半導体レーザを容
易に作製することができる。
【００２６】なお、本実施例では選択成長マスクとして
ＳｉＯ2 膜を用いたものを示したが、この選択成長マス
クとしては、その表面上に結晶成長されない膜であれば
ＳｉＮ膜等の他の絶縁膜を用いることも可能である。
ＳｉＯ2 膜を用いたものを示したが、この選択成長マス
クとしては、その表面上に結晶成長されない膜であれば
ＳｉＮ膜等の他の絶縁膜を用いることも可能である。
【００２７】実施例３．図３は図１の半導体レーザの構
造を得ることのできる本発明の第３の実施例による半導
体レーザの製造方法を示す工程図である。図において、
図１と同一符号は同一または相当部分である。
造を得ることのできる本発明の第３の実施例による半導
体レーザの製造方法を示す工程図である。図において、
図１と同一符号は同一または相当部分である。
【００２８】次に工程について説明する。まず、図３
(a) に示すように、ｎ形ＧａＡｓ基板１の共振器端面近
傍となるべき領域１９よりも内側の領域上に、上記共振
器端面近傍となるべき領域間をむすんで共振器長方向に
伸びるストライプ状の領域１８を隔てて対向する２つの
凸部１４，１５を形成する。この凸部は基板１を選択的
にエッチングすることにより容易に形成することが可能
である。
(a) に示すように、ｎ形ＧａＡｓ基板１の共振器端面近
傍となるべき領域１９よりも内側の領域上に、上記共振
器端面近傍となるべき領域間をむすんで共振器長方向に
伸びるストライプ状の領域１８を隔てて対向する２つの
凸部１４，１５を形成する。この凸部は基板１を選択的
にエッチングすることにより容易に形成することが可能
である。
【００２９】図３(a) においてＬ3 ，及びＷ3 はそれぞ
れ、半導体レーザの素子長，及び素子幅であり、本実施
例ではＬ1 が３００〜５００μｍ、Ｗ1 が３００μｍ程
度である。またＬ4 は端面近傍部分１９の長さであり、
ここでは例えば、１０〜２０μｍとしている。またＷ4
はストライプ状の領域１８の幅であり、ここでは例えば
２０〜３０μｍとしている。また凸部の高さｈ1 は、こ
こでは例えば、５μｍとしている。
れ、半導体レーザの素子長，及び素子幅であり、本実施
例ではＬ1 が３００〜５００μｍ、Ｗ1 が３００μｍ程
度である。またＬ4 は端面近傍部分１９の長さであり、
ここでは例えば、１０〜２０μｍとしている。またＷ4
はストライプ状の領域１８の幅であり、ここでは例えば
２０〜３０μｍとしている。また凸部の高さｈ1 は、こ
こでは例えば、５μｍとしている。
【００３０】上述のように凸部１４，１５を形成した基
板１上に、例えばＭＯＣＶＤ法により、図３(b) に示す
ように、ｎ形ＡｌＧａＡｓ下クラッド層２，量子井戸構
造の活性層３，ｐ形ＡｌＧａＡｓ上クラッド層４，及び
ｐ形ＧａＡｓ層５′を順次成長する。
板１上に、例えばＭＯＣＶＤ法により、図３(b) に示す
ように、ｎ形ＡｌＧａＡｓ下クラッド層２，量子井戸構
造の活性層３，ｐ形ＡｌＧａＡｓ上クラッド層４，及び
ｐ形ＧａＡｓ層５′を順次成長する。
【００３１】図３(c) は図３(b) 中の IIIｃ− IIIｃ線
断面を示す図である。本実施例のように、凸部を形成し
た基板１上に結晶成長を行なうと、凸部により形成され
るストライプ状の溝部１８では、結晶成長の結合の手を
伸ばし易い等の理由から、溝部以外の領域、即ち端面近
傍部分１９、及び凸部１４，１５上面よりも結晶成長速
度が速くなり、図３(c) に示すように、ストライプ状領
域１８では結晶成長層厚が端面近傍部分１９に比して厚
くなる。従って、上記第２の実施例と同様、膜厚制御性
等に優れた結晶成長プロセスにより、図１に示す半導体
レーザ、即ち、量子井戸構造の活性層を有し、両端面近
傍の活性層の井戸層の厚さが、端面よりも内部の活性層
の井戸層の厚さよりも薄い半導体レーザの基本構造を極
めて容易に得ることができる。
断面を示す図である。本実施例のように、凸部を形成し
た基板１上に結晶成長を行なうと、凸部により形成され
るストライプ状の溝部１８では、結晶成長の結合の手を
伸ばし易い等の理由から、溝部以外の領域、即ち端面近
傍部分１９、及び凸部１４，１５上面よりも結晶成長速
度が速くなり、図３(c) に示すように、ストライプ状領
域１８では結晶成長層厚が端面近傍部分１９に比して厚
くなる。従って、上記第２の実施例と同様、膜厚制御性
等に優れた結晶成長プロセスにより、図１に示す半導体
レーザ、即ち、量子井戸構造の活性層を有し、両端面近
傍の活性層の井戸層の厚さが、端面よりも内部の活性層
の井戸層の厚さよりも薄い半導体レーザの基本構造を極
めて容易に得ることができる。
【００３２】なお、図３(b) に示す結晶成長工程の後、
活性層の所定の領域にのみ電流を注入するための電流狭
窄構造等を形成する工程がある。図４はその電流狭窄構
造を形成するために、レーザ構造を埋め込みヘテロ構造
とする場合の工程を示す図であり、そのうち図４(a) は
図３(b) 中のIVａ−IVａ線断面を示す図である。図３
(b) の結晶成長工程の後、ｐ形ＧａＡｓ層５′上に幅数
μｍの共振器長方向に伸びるストライプ状のエッチング
マスク２０を形成し、これをマスクとして図４(b) に示
すように、レーザ構造をメサ形状にエッチング成形す
る。その後、図４(c) に示すように、ｐ形ＡｌＧａＡｓ
層２１，ｎ形ＡｌＧａＡｓ層２２，及びｐ形ＡｌＧａＡ
ｓ層２３を順次結晶成長してメサ部の両側を埋め込み、
ｐｎｐｎサイリスタ構造の電流阻止構造を形成し、さら
にウエハ全面にｐ形ＧａＡｓコンタクト層５を結晶成長
する。この後、基板１裏面にｎ側電極、コンタクト層５
上にｐ側電極を形成して素子が完成する。
活性層の所定の領域にのみ電流を注入するための電流狭
窄構造等を形成する工程がある。図４はその電流狭窄構
造を形成するために、レーザ構造を埋め込みヘテロ構造
とする場合の工程を示す図であり、そのうち図４(a) は
図３(b) 中のIVａ−IVａ線断面を示す図である。図３
(b) の結晶成長工程の後、ｐ形ＧａＡｓ層５′上に幅数
μｍの共振器長方向に伸びるストライプ状のエッチング
マスク２０を形成し、これをマスクとして図４(b) に示
すように、レーザ構造をメサ形状にエッチング成形す
る。その後、図４(c) に示すように、ｐ形ＡｌＧａＡｓ
層２１，ｎ形ＡｌＧａＡｓ層２２，及びｐ形ＡｌＧａＡ
ｓ層２３を順次結晶成長してメサ部の両側を埋め込み、
ｐｎｐｎサイリスタ構造の電流阻止構造を形成し、さら
にウエハ全面にｐ形ＧａＡｓコンタクト層５を結晶成長
する。この後、基板１裏面にｎ側電極、コンタクト層５
上にｐ側電極を形成して素子が完成する。
【００３３】このように本実施例では、基板の共振器端
面近傍となるべき領域１９よりも内側の領域上に、上記
共振器端面近傍となるべき領域間をむすんで共振器長方
向に伸びるストライプ状の領域１８を隔てて対向する２
つの凸部１４，１５を形成し、該２つの凸部が形成され
た基板１上に下クラッド層２，量子井戸構造の活性層
３，上クラッド層４を順次結晶成長するようにしたの
で、上記２つの凸部の間の領域１８上での結晶成長速度
が凸部の形成されていない端面近傍となるべき領域１９
上での結晶成長速度よりも速くなり、これにより両端面
近傍の活性層の井戸層の厚さが、端面よりも内部の活性
層の井戸層の厚さよりも薄い半導体レーザを容易に作製
することができる。
面近傍となるべき領域１９よりも内側の領域上に、上記
共振器端面近傍となるべき領域間をむすんで共振器長方
向に伸びるストライプ状の領域１８を隔てて対向する２
つの凸部１４，１５を形成し、該２つの凸部が形成され
た基板１上に下クラッド層２，量子井戸構造の活性層
３，上クラッド層４を順次結晶成長するようにしたの
で、上記２つの凸部の間の領域１８上での結晶成長速度
が凸部の形成されていない端面近傍となるべき領域１９
上での結晶成長速度よりも速くなり、これにより両端面
近傍の活性層の井戸層の厚さが、端面よりも内部の活性
層の井戸層の厚さよりも薄い半導体レーザを容易に作製
することができる。
【００３４】なお、上記第１〜第３の実施例では、Ａｌ
ＧａＡｓ系材料からなる量子井戸構造の活性層を採用し
た場合について述べたが、本発明は、他の材料系、例え
ばＡｌＩｎＧａＰ系材料からなる量子井戸構造の活性層
を採用した半導体レーザにも適用でき、上記各実施例と
同様の効果を奏する。
ＧａＡｓ系材料からなる量子井戸構造の活性層を採用し
た場合について述べたが、本発明は、他の材料系、例え
ばＡｌＩｎＧａＰ系材料からなる量子井戸構造の活性層
を採用した半導体レーザにも適用でき、上記各実施例と
同様の効果を奏する。
【００３５】また、上記第２，第３の実施例では、結晶
成長法としてＭＯＣＶＤ法を用いるものについて説明し
たが、他の結晶成長方法，例えばＭＢＥ法を用いること
も可能である。
成長法としてＭＯＣＶＤ法を用いるものについて説明し
たが、他の結晶成長方法，例えばＭＢＥ法を用いること
も可能である。
【００３６】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、量子
井戸構造の活性層を有する半導体レーザにおいて、両端
面近傍の活性層の井戸層の厚さを、端面よりも内部の活
性層の井戸層の厚さよりも薄くしたので、端面近傍の井
戸層のバンドギャップエネルギが、端面より内部の井戸
層のバンドギャップエネルギより大きくなり、これによ
り、端面近傍でのレーザ光の吸収が起りにくくなり、高
出力動作時における端面の破壊を防止できる効果があ
る。
井戸構造の活性層を有する半導体レーザにおいて、両端
面近傍の活性層の井戸層の厚さを、端面よりも内部の活
性層の井戸層の厚さよりも薄くしたので、端面近傍の井
戸層のバンドギャップエネルギが、端面より内部の井戸
層のバンドギャップエネルギより大きくなり、これによ
り、端面近傍でのレーザ光の吸収が起りにくくなり、高
出力動作時における端面の破壊を防止できる効果があ
る。
【００３７】また、この発明によれば、基板の共振器端
面近傍となるべき領域よりも内側の領域上に、上記共振
器端面近傍となるべき領域間をむすんで共振器長方向に
伸びるストライプ状の領域を隔てて対向する２つの絶縁
膜を形成し、該２つの絶縁膜が形成された基板上に下ク
ラッド層，量子井戸構造の活性層，上クラッド層を順次
結晶成長するようにしたので、上記２つの絶縁膜の間の
領域上での結晶成長速度が絶縁膜の形成されていない端
面近傍となるべき領域上での結晶成長速度よりも速くな
り、これにより両端面近傍の活性層の井戸層の厚さが、
端面よりも内部の活性層の井戸層の厚さよりも薄い半導
体レーザを容易に作製することができる効果がある。
面近傍となるべき領域よりも内側の領域上に、上記共振
器端面近傍となるべき領域間をむすんで共振器長方向に
伸びるストライプ状の領域を隔てて対向する２つの絶縁
膜を形成し、該２つの絶縁膜が形成された基板上に下ク
ラッド層，量子井戸構造の活性層，上クラッド層を順次
結晶成長するようにしたので、上記２つの絶縁膜の間の
領域上での結晶成長速度が絶縁膜の形成されていない端
面近傍となるべき領域上での結晶成長速度よりも速くな
り、これにより両端面近傍の活性層の井戸層の厚さが、
端面よりも内部の活性層の井戸層の厚さよりも薄い半導
体レーザを容易に作製することができる効果がある。
【００３８】また、この発明によれば、基板の共振器端
面近傍となるべき領域よりも内側の領域上に、上記共振
器端面近傍となるべき領域間をむすんで共振器長方向に
伸びるストライプ状の領域を隔てて対向する２つの凸部
を形成し、該２つの凸部が形成された基板上に下クラッ
ド層，量子井戸構造の活性層，上クラッド層を順次結晶
成長するようにしたので、上記２つの凸部の間の領域上
での結晶成長速度が凸部の形成されていない端面近傍と
なるべき領域上での結晶成長速度よりも速くなり、これ
により両端面近傍の活性層の井戸層の厚さが、端面より
も内部の活性層の井戸層の厚さよりも薄い半導体レーザ
を容易に作製することができる効果がある。
面近傍となるべき領域よりも内側の領域上に、上記共振
器端面近傍となるべき領域間をむすんで共振器長方向に
伸びるストライプ状の領域を隔てて対向する２つの凸部
を形成し、該２つの凸部が形成された基板上に下クラッ
ド層，量子井戸構造の活性層，上クラッド層を順次結晶
成長するようにしたので、上記２つの凸部の間の領域上
での結晶成長速度が凸部の形成されていない端面近傍と
なるべき領域上での結晶成長速度よりも速くなり、これ
により両端面近傍の活性層の井戸層の厚さが、端面より
も内部の活性層の井戸層の厚さよりも薄い半導体レーザ
を容易に作製することができる効果がある。
【図１】本発明の第１の実施例による半導体レーザの構
造を示す断面図である。
造を示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施例による半導体レーザの製
造方法を示す図である。
造方法を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施例による半導体レーザの製
造方法を示す図である。
造方法を示す図である。
【図４】図３に示す半導体レーザの製造工程に続く工程
の一例を示す図である。
の一例を示す図である。
【図５】従来の半導体レーザを説明するための図であ
る。
る。
１ ｎ形ＧａＡｓ基板 ２ ｎ形ＡｌＧａＡｓ下クラッド層 ３ ＡｌＧａＡｓ系量子井戸活性層 ４ ｐ形ＡｌＧａＡｓ上クラッド層 ５ ｐ形ＧａＡｓコンタクト層 ６ ｎ側電極 ７ ｐ側電極 ８，９ 共振器端面 １０ａ，１０ｂ ＳｉＯ2 膜 １１ 基板露出領域 １２ 端面近傍領域 ３１ 端面近傍の活性層 ３２ 端面より内部の活性層 ３５ 端面近傍の活性層のＡｌＧａＡｓバリア層 ３７ 端面より内部の活性層のＡｌＧａＡｓバリア層 ３６ 端面近傍の活性層のＧａＡｓ井戸層 ３８ 端面より内部の活性層のＧａＡｓ井戸層
Claims (3)
- 【請求項１】 相互に対向する一対の共振器端面と、該
端面間に配置された量子井戸構造の活性層を有する半導
体レーザにおいて、 上記両端面近傍の上記活性層の井戸層の厚さが、端面よ
りも内部の上記活性層の井戸層の厚さよりも薄いことを
特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項２】 基板の共振器端面近傍となるべき領域よ
りも内側の領域上に、上記共振器端面近傍となるべき領
域間をむすんで共振器長方向に伸びるストライプ状の領
域を隔てて対向する２つの絶縁膜を形成する工程と、 該２つの絶縁膜が形成された基板上に下クラッド層，量
子井戸構造の活性層，上クラッド層を順次結晶成長する
工程とを含むことを特徴とする半導体レーザの製造方
法。 - 【請求項３】 基板をエッチングして、基板の共振器端
面近傍となるべき領域よりも内側の領域上に、上記共振
器端面近傍となるべき領域間をむすんで共振器長方向に
伸びるストライプ状の領域を隔てて対向する２つの凸部
を形成する工程と、 該２つの凸部が形成された基板上に下クラッド層，量子
井戸構造の活性層，上クラッド層を順次結晶成長する工
程とを含むことを特徴とする半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4354578A JP2815769B2 (ja) | 1992-12-15 | 1992-12-15 | 半導体レーザの製造方法 |
| DE69319317T DE69319317T2 (de) | 1992-12-15 | 1993-12-13 | Halbleiterlaser und Herstellungsverfahren |
| EP93120076A EP0602579B1 (en) | 1992-12-15 | 1993-12-13 | Semiconductor laser and method of making the semiconductor laser |
| US08/298,968 US5486490A (en) | 1992-12-15 | 1994-09-02 | Method of making semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4354578A JP2815769B2 (ja) | 1992-12-15 | 1992-12-15 | 半導体レーザの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06181363A true JPH06181363A (ja) | 1994-06-28 |
| JP2815769B2 JP2815769B2 (ja) | 1998-10-27 |
Family
ID=18438502
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4354578A Expired - Fee Related JP2815769B2 (ja) | 1992-12-15 | 1992-12-15 | 半導体レーザの製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5486490A (ja) |
| EP (1) | EP0602579B1 (ja) |
| JP (1) | JP2815769B2 (ja) |
| DE (1) | DE69319317T2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09252165A (ja) * | 1996-03-18 | 1997-09-22 | Fujitsu Ltd | 化合物半導体装置の製造方法 |
| US6188734B1 (en) | 1995-11-01 | 2001-02-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Data reproducing method and apparatus |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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