JPH07235725A - 半導体レーザ素子およびその製造方法 - Google Patents
半導体レーザ素子およびその製造方法Info
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- JPH07235725A JPH07235725A JP2548494A JP2548494A JPH07235725A JP H07235725 A JPH07235725 A JP H07235725A JP 2548494 A JP2548494 A JP 2548494A JP 2548494 A JP2548494 A JP 2548494A JP H07235725 A JPH07235725 A JP H07235725A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 活性層内での横方向への拡がり電流を低減し
て、高効率な発振が得られ、極低閾値で動作する半導体
レーザ素子を実現する。 【構成】 半導体基板１上に、下部クラッド層２、活性
層３および第１の上部クラッド層４が積層され、その上
に、応力導入層５、第２の上部クラッド層６および保護
層７が積層されて任意の幅のリッジ状ストライプが形成
されている。リッジ状ストライプの側面を埋め込んで電
流阻止層８が形成され、その上に、キャップ層が形成さ
れている。活性層３内で応力導入層５の下に位置する部
分１３のエネルギーバンドギャップＥｇは狭くなり、そ
れ以外の部分１４のエネルギーバンドギャップＥｇは本
来のままであるので、活性層内に注入された電流を横方
向に閉じ込めることができる。
て、高効率な発振が得られ、極低閾値で動作する半導体
レーザ素子を実現する。 【構成】 半導体基板１上に、下部クラッド層２、活性
層３および第１の上部クラッド層４が積層され、その上
に、応力導入層５、第２の上部クラッド層６および保護
層７が積層されて任意の幅のリッジ状ストライプが形成
されている。リッジ状ストライプの側面を埋め込んで電
流阻止層８が形成され、その上に、キャップ層が形成さ
れている。活性層３内で応力導入層５の下に位置する部
分１３のエネルギーバンドギャップＥｇは狭くなり、そ
れ以外の部分１４のエネルギーバンドギャップＥｇは本
来のままであるので、活性層内に注入された電流を横方
向に閉じ込めることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ストライプ状の電流狭
窄構造を有する半導体レーザ素子およびその製造方法に
関し、特に拡がり電流が少なく、低い発振閾値電流で動
作させることができる極低電流半導体レーザ素子および
その製造方法に関する。
窄構造を有する半導体レーザ素子およびその製造方法に
関し、特に拡がり電流が少なく、低い発振閾値電流で動
作させることができる極低電流半導体レーザ素子および
その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体レーザ素子は、光情報処
理、光計測および光通信分野における光源として注目さ
れており、高い信頼性と低い駆動電流とが要求される。
このような半導体レーザ素子において、発振閾値電流が
低く、安定な発振横モードが得られることは重要な条件
である。
理、光計測および光通信分野における光源として注目さ
れており、高い信頼性と低い駆動電流とが要求される。
このような半導体レーザ素子において、発振閾値電流が
低く、安定な発振横モードが得られることは重要な条件
である。
【０００３】このように、半導体レーザ素子の発振閾値
電流を低減し、発振横モードを制御するためには、レー
ザ光を発生させる活性層付近の狭い領域に注入電流が集
中的に流れるように、その広がりを抑制すると共に、そ
の狭い領域にレーザ光を効率よく閉じ込める構造が必要
である。このような構造の半導体レーザ素子として、従
来、埋め込みヘテロ（Buried Hetero）型半導体レーザ
素子が知られている。
電流を低減し、発振横モードを制御するためには、レー
ザ光を発生させる活性層付近の狭い領域に注入電流が集
中的に流れるように、その広がりを抑制すると共に、そ
の狭い領域にレーザ光を効率よく閉じ込める構造が必要
である。このような構造の半導体レーザ素子として、従
来、埋め込みヘテロ（Buried Hetero）型半導体レーザ
素子が知られている。
【０００４】図４は、従来のＢＨ型半導体レーザ素子の
断面図である。この半導体レーザ素子は、ｎ型ＧａＡｓ
基板４１上に、ＬＰＥ（液相エピタキシャル成長）法に
よる１回目の成長工程で、ｎ型ＡｌＧａＡｓ下部クラッ
ド層４２、ｐまたはｎ型ＡｌＧａＡｓ活性層４３、ｐ型
ＡｌＧａＡｓ上部クラッド層４４、ｐ型ＧａＡｓキャッ
プ層４５からなるダブルヘテロ接合が形成され、フォト
リソグラフィーによりストライプ状にメサエッチングさ
れている。このストライプ状部分は、２回目の成長工程
で形成されるｐ型ＡｌＧａＡｓ埋め込み層４６さらにｎ
型ＡｌＧａＡｓ埋め込み層４７によって埋め込まれて、
電流狭窄および発振横モードの制御が行われる。埋め込
み層４７上には絶縁体層４８が形成されている。これら
キャップ層４５および絶縁体層４８上には、ｐ型電極４
９が形成され、また、基板４１の裏面にはｎ型電極５０
が形成されている。
断面図である。この半導体レーザ素子は、ｎ型ＧａＡｓ
基板４１上に、ＬＰＥ（液相エピタキシャル成長）法に
よる１回目の成長工程で、ｎ型ＡｌＧａＡｓ下部クラッ
ド層４２、ｐまたはｎ型ＡｌＧａＡｓ活性層４３、ｐ型
ＡｌＧａＡｓ上部クラッド層４４、ｐ型ＧａＡｓキャッ
プ層４５からなるダブルヘテロ接合が形成され、フォト
リソグラフィーによりストライプ状にメサエッチングさ
れている。このストライプ状部分は、２回目の成長工程
で形成されるｐ型ＡｌＧａＡｓ埋め込み層４６さらにｎ
型ＡｌＧａＡｓ埋め込み層４７によって埋め込まれて、
電流狭窄および発振横モードの制御が行われる。埋め込
み層４７上には絶縁体層４８が形成されている。これら
キャップ層４５および絶縁体層４８上には、ｐ型電極４
９が形成され、また、基板４１の裏面にはｎ型電極５０
が形成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のＢＨ型半導
体レーザ素子によれば、電流狭窄および発振横モードの
制御を行うことができる。しかし、ＢＨ型半導体レーザ
素子においては、メサエッチングにより幅の狭いストラ
イプを形成しているので、ストライプ幅の制御が困難で
手間がかかるという問題があった。さらに、ＬＰＥ法に
より半導体層を成長させるので、２回目の成長工程にお
いてストライプがメルトバックにより削られたり、埋め
込み層４６の層厚を調整するのが困難であり、再現性良
く製造することができなかった。
体レーザ素子によれば、電流狭窄および発振横モードの
制御を行うことができる。しかし、ＢＨ型半導体レーザ
素子においては、メサエッチングにより幅の狭いストラ
イプを形成しているので、ストライプ幅の制御が困難で
手間がかかるという問題があった。さらに、ＬＰＥ法に
より半導体層を成長させるので、２回目の成長工程にお
いてストライプがメルトバックにより削られたり、埋め
込み層４６の層厚を調整するのが困難であり、再現性良
く製造することができなかった。
【０００６】本発明は、上記従来の問題を解決するもの
であり、高効率な発振が得られて、低閾値電流で動作さ
せることができ、かつ再現性良く製造することができる
半導体レーザ素子およびその製造方法を提供することを
目的とする。
であり、高効率な発振が得られて、低閾値電流で動作さ
せることができ、かつ再現性良く製造することができる
半導体レーザ素子およびその製造方法を提供することを
目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ素
子は、ストライプ状の電流狭窄構造を有する半導体レー
ザ素子において、活性層を上下クラッド層が挟み込み、
該上クラッド層上の一部に応力導入層を設けたものであ
り、そのことにより上記目的が達成される。
子は、ストライプ状の電流狭窄構造を有する半導体レー
ザ素子において、活性層を上下クラッド層が挟み込み、
該上クラッド層上の一部に応力導入層を設けたものであ
り、そのことにより上記目的が達成される。
【０００８】また、本発明の半導体レーザ素子は、半導
体基板上に、下部クラッド層、活性層さらに第１の上部
クラッド層を順次積層して設け、該第１の上部クラッド
層上に、応力導入層、第２の上部クラッド層が順次積層
された任意の幅のストライプ状の電流狭窄構造を設け、
該ストライプ上以外の該第１の上部クラッド層上に、該
ストライプの側面を埋め込むように電流阻止層を設けた
ものであり、そのことにより上記目的が達成される。
体基板上に、下部クラッド層、活性層さらに第１の上部
クラッド層を順次積層して設け、該第１の上部クラッド
層上に、応力導入層、第２の上部クラッド層が順次積層
された任意の幅のストライプ状の電流狭窄構造を設け、
該ストライプ上以外の該第１の上部クラッド層上に、該
ストライプの側面を埋め込むように電流阻止層を設けた
ものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【０００９】さらに、本発明の半導体レーザ素子は、半
導体基板上に、下部クラッド層、活性層さらに第１の上
部クラッド層を順次積層して設け、該第１の上部クラッ
ド層上に、応力導入層、第２の上部クラッド層さらに保
護層が順次積層された任意の幅のストライプ状の電流狭
窄構造を設け、該ストライプ上以外の該第１の上部クラ
ッド層上に、該ストライプの側面を埋め込むように電流
阻止層を設け、該ストライプおよび電流阻止層上にキャ
ップ層を設けたものであり、そのことにより上記目的が
達成される。
導体基板上に、下部クラッド層、活性層さらに第１の上
部クラッド層を順次積層して設け、該第１の上部クラッ
ド層上に、応力導入層、第２の上部クラッド層さらに保
護層が順次積層された任意の幅のストライプ状の電流狭
窄構造を設け、該ストライプ上以外の該第１の上部クラ
ッド層上に、該ストライプの側面を埋め込むように電流
阻止層を設け、該ストライプおよび電流阻止層上にキャ
ップ層を設けたものであり、そのことにより上記目的が
達成される。
【００１０】前記活性層がＧａＡｓ単一量子井戸層また
はＡｌＧａＡｓ単一量子井戸層であり、前記応力導入層
がＩｎＧａＡｓ層であってもよい。
はＡｌＧａＡｓ単一量子井戸層であり、前記応力導入層
がＩｎＧａＡｓ層であってもよい。
【００１１】さらに、本発明の半導体レーザ素子の製造
方法は、半導体基板上に、下部クラッド層、活性層、第
１の上部クラッド層、応力導入層さらに第２の上部クラ
ッド層を順次成長させる工程と、該応力導入層および第
２の上部クラッド層を任意の幅のストライプ状の電流狭
窄構造に形成する工程と、該ストライプ上以外の該第１
の上部クラッド層上に、該ストライプの側面を埋め込ん
で電流阻止層を成長させる工程とを有するものであり、
そのことにより上記目的が達成される。
方法は、半導体基板上に、下部クラッド層、活性層、第
１の上部クラッド層、応力導入層さらに第２の上部クラ
ッド層を順次成長させる工程と、該応力導入層および第
２の上部クラッド層を任意の幅のストライプ状の電流狭
窄構造に形成する工程と、該ストライプ上以外の該第１
の上部クラッド層上に、該ストライプの側面を埋め込ん
で電流阻止層を成長させる工程とを有するものであり、
そのことにより上記目的が達成される。
【００１２】さらに、本発明の半導体レーザ素子の製造
方法は、半導体基板上に、下部クラッド層、活性層、第
１の上部クラッド層、応力導入層、第２の上部クラッド
層さらに保護層を順次成長させる工程と、該応力導入
層、第２の上部クラッド層および保護層を任意の幅のス
トライプ状の電流狭窄構造に形成する工程と、該ストラ
イプ上以外の該第１の上部クラッド層上に、該ストライ
プの側面を埋め込んで電流阻止層を成長させ、該ストラ
イプおよび電流阻止層上にキャップ層を成長させる工程
とを有するものであり、そのことにより上記目的が達成
される。
方法は、半導体基板上に、下部クラッド層、活性層、第
１の上部クラッド層、応力導入層、第２の上部クラッド
層さらに保護層を順次成長させる工程と、該応力導入
層、第２の上部クラッド層および保護層を任意の幅のス
トライプ状の電流狭窄構造に形成する工程と、該ストラ
イプ上以外の該第１の上部クラッド層上に、該ストライ
プの側面を埋め込んで電流阻止層を成長させ、該ストラ
イプおよび電流阻止層上にキャップ層を成長させる工程
とを有するものであり、そのことにより上記目的が達成
される。
【００１３】前記各半導体層を、有機金属気相成長法ま
たは分子線エピタキシャル法により成長させてもよい。
たは分子線エピタキシャル法により成長させてもよい。
【００１４】
【作用】本発明の半導体レーザ素子においては、活性層
を挟んで、縦方向にキャリアを閉じ込めるための各層が
形成され、その上に応力導入層、第２の上部クラッド層
および保護層からなるストライプ状の電流狭窄構造が形
成されている。
を挟んで、縦方向にキャリアを閉じ込めるための各層が
形成され、その上に応力導入層、第２の上部クラッド層
および保護層からなるストライプ状の電流狭窄構造が形
成されている。
【００１５】活性層内で応力導入層の下に位置する部分
のエネルギーバンドギャップＥｇは狭くなり、それ以外
の部分ではエネルギーバンドギャップＥｇが本来のまま
であるので、活性層内に注入された電流をエネルギーバ
ンドギャップＥｇの狭い部分に閉じ込めることができ
る。よって、活性層内での横方向への拡がり電流を低減
させることができて、発光部である活性層内への電流注
入効率が向上するので、高効率な発振が得られると共に
極低閾値で半導体レーザ素子を動作させることができ
る。
のエネルギーバンドギャップＥｇは狭くなり、それ以外
の部分ではエネルギーバンドギャップＥｇが本来のまま
であるので、活性層内に注入された電流をエネルギーバ
ンドギャップＥｇの狭い部分に閉じ込めることができ
る。よって、活性層内での横方向への拡がり電流を低減
させることができて、発光部である活性層内への電流注
入効率が向上するので、高効率な発振が得られると共に
極低閾値で半導体レーザ素子を動作させることができ
る。
【００１６】このストライプの側面が、電流阻止層によ
り埋め込まれているので、活性層への電流注入幅を狭く
して効率よく注入を行うことができる。また、応力導入
層の上には第２の上部クラッド層が形成されているの
で、光吸収をできるだけ無くすることができて効率がよ
い。さらに、この第２の上部クラッド層の上に保護層が
形成されていれば、キャップ層が積み安くなり、このキ
ャップ層が形成され、かつキャップ層に電極が接続され
れば、電極とのオーミックコンタクトが良好になる。
り埋め込まれているので、活性層への電流注入幅を狭く
して効率よく注入を行うことができる。また、応力導入
層の上には第２の上部クラッド層が形成されているの
で、光吸収をできるだけ無くすることができて効率がよ
い。さらに、この第２の上部クラッド層の上に保護層が
形成されていれば、キャップ層が積み安くなり、このキ
ャップ層が形成され、かつキャップ層に電極が接続され
れば、電極とのオーミックコンタクトが良好になる。
【００１７】各半導体層の成長を有機金属気相成長（Ｍ
ＯＣＶＤ）法または分子線エピタキシャル（ＭＢＥ）法
により行えば、ストライプがメルトバックにより削られ
ることはない。
ＯＣＶＤ）法または分子線エピタキシャル（ＭＢＥ）法
により行えば、ストライプがメルトバックにより削られ
ることはない。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。
【００１９】図１は、本発明の半導体レーザ素子の一実
施例を示す断面図であり、図２はその製造工程を説明す
るための断面図である。図１および図２において、半導
体レーザ素子は、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型ＧａＡ
ｓバッファ層（図示せず）、ｎ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ（０
＜ｘ≦１）下部クラッド層２、ノンドープＡｌyＧａ1 -y
Ａｓ（０＜ｙ≦１）単一量子井戸活性層３さらにｐ型Ａ
ｌxＧａ1-xＡｓ（０＜ｘ≦１）第１の上部クラッド層４
が形成されている。その上に、ｐ型ＩｎzＧａ1 -zＡｓ
（０＜ｚ≦１）応力導入層５、ｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ
（０＜ｘ≦１）第２の上部クラッド層６さらにｐ型Ｇａ
Ａｓ保護層７がリッジ状ストライプに形成され、リッジ
状ストライプの側面を埋め込んでｎ型ＡｌwＧａ1-wＡｓ
（０＜ｗ≦１）電流阻止層８が形成されている。リッジ
状ストライプとｎ型電流阻止層８の上にはｐ型ＧａＡｓ
キャップ層９が形成され、さらにその上にｐ型電極１０
が形成されている。また、ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面に
はｎ型電極１１が形成されている。
施例を示す断面図であり、図２はその製造工程を説明す
るための断面図である。図１および図２において、半導
体レーザ素子は、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型ＧａＡ
ｓバッファ層（図示せず）、ｎ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ（０
＜ｘ≦１）下部クラッド層２、ノンドープＡｌyＧａ1 -y
Ａｓ（０＜ｙ≦１）単一量子井戸活性層３さらにｐ型Ａ
ｌxＧａ1-xＡｓ（０＜ｘ≦１）第１の上部クラッド層４
が形成されている。その上に、ｐ型ＩｎzＧａ1 -zＡｓ
（０＜ｚ≦１）応力導入層５、ｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ
（０＜ｘ≦１）第２の上部クラッド層６さらにｐ型Ｇａ
Ａｓ保護層７がリッジ状ストライプに形成され、リッジ
状ストライプの側面を埋め込んでｎ型ＡｌwＧａ1-wＡｓ
（０＜ｗ≦１）電流阻止層８が形成されている。リッジ
状ストライプとｎ型電流阻止層８の上にはｐ型ＧａＡｓ
キャップ層９が形成され、さらにその上にｐ型電極１０
が形成されている。また、ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面に
はｎ型電極１１が形成されている。
【００２０】この半導体レーザ素子は、以下のようにし
て作製することができる。
て作製することができる。
【００２１】まず、図２ａに示すように、ｎ型ＧａＡｓ
基板１上に、減圧の有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法
により、ｎ型バッファ層（図示せず）、ｎ型下部クラッ
ド層２、ノンドープ単一量子井戸活性層３、ｐ型第１の
上部クラッド層４、ｐ型応力導入層５、ｐ型第２の上部
クラッド層６さらにｐ型ＧａＡｓ保護層７を順次積層す
る。
基板１上に、減圧の有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法
により、ｎ型バッファ層（図示せず）、ｎ型下部クラッ
ド層２、ノンドープ単一量子井戸活性層３、ｐ型第１の
上部クラッド層４、ｐ型応力導入層５、ｐ型第２の上部
クラッド層６さらにｐ型ＧａＡｓ保護層７を順次積層す
る。
【００２２】次に、図２ｂに示すように、ＳｉＯ2をマ
スク１２として通常のフォトリソグラフィー工程により
ｎ型第１の上部クラッド層４の表面が現れるまでエッチ
ングを行い、ｐ型応力導入層５、ｐ型第２の上部クラッ
ド層６およびｐ型ＧａＡｓ保護層７をリッジ状ストライ
プに形成する。
スク１２として通常のフォトリソグラフィー工程により
ｎ型第１の上部クラッド層４の表面が現れるまでエッチ
ングを行い、ｐ型応力導入層５、ｐ型第２の上部クラッ
ド層６およびｐ型ＧａＡｓ保護層７をリッジ状ストライ
プに形成する。
【００２３】その後、図２ｃに示すように、ＳｉＯ2マ
スク１２を残した状態で、ＭＯＣＶＤ法によりｎ型電流
阻止層８を成長させる。この時、ＳｉＯ2マスク１２上
にはｎ型電流阻止層８の成長が起こらず、リッジ状スト
ライプの側面のみが選択的に埋め込まれる。
スク１２を残した状態で、ＭＯＣＶＤ法によりｎ型電流
阻止層８を成長させる。この時、ＳｉＯ2マスク１２上
にはｎ型電流阻止層８の成長が起こらず、リッジ状スト
ライプの側面のみが選択的に埋め込まれる。
【００２４】次に、図２ｄに示すように、ＳｉＯ2マス
ク１２を除去し、ＭＯＣＶＤ法により全面にｐ型キャッ
プ層９を成長させる。さらに、ｐ型キャップ層９の上に
ｐ型電極１０を形成し、また、ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏
面にはｎ型電極１１を形成して半導体レーザ素子を得
る。
ク１２を除去し、ＭＯＣＶＤ法により全面にｐ型キャッ
プ層９を成長させる。さらに、ｐ型キャップ層９の上に
ｐ型電極１０を形成し、また、ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏
面にはｎ型電極１１を形成して半導体レーザ素子を得
る。
【００２５】このようにして得られる本実施例の半導体
レーザ素子の動作原理について、以下に説明する。
レーザ素子の動作原理について、以下に説明する。
【００２６】ここで、ＧａＡｓ単一量子井戸層上に、Ｉ
ｎＧａＡｓ層を部分的に埋め込むことにより、ＧａＡｓ
単一量子井戸層の横方向のエネルギーバンドギャプＥｇ
に変化が生じる。
ｎＧａＡｓ層を部分的に埋め込むことにより、ＧａＡｓ
単一量子井戸層の横方向のエネルギーバンドギャプＥｇ
に変化が生じる。
【００２７】図３は、ＧａＡｓ単一量子井戸層の横方向
のエネルギーバンドギャップＥｇの変化を示す模式図で
ある。ここで、ＧａＡｓ単一量子井戸層３５は、縦方向
にキャリアを閉じ込めるための各層３１および３２に挟
まれ、その上にＩｎＧａＡｓ応力導入層３４が部分的に
形成されている。この応力導入層３４の下に位置する単
一量子井戸層（図３の網掛け部分）３６のエネルギーバ
ンドギャプＥｇは狭く、上に応力導入層３４が形成され
ていない単一量子井戸層（図３の斜線部）３７のエネル
ギーバンドギャプＥｇは本来のままである。
のエネルギーバンドギャップＥｇの変化を示す模式図で
ある。ここで、ＧａＡｓ単一量子井戸層３５は、縦方向
にキャリアを閉じ込めるための各層３１および３２に挟
まれ、その上にＩｎＧａＡｓ応力導入層３４が部分的に
形成されている。この応力導入層３４の下に位置する単
一量子井戸層（図３の網掛け部分）３６のエネルギーバ
ンドギャプＥｇは狭く、上に応力導入層３４が形成され
ていない単一量子井戸層（図３の斜線部）３７のエネル
ギーバンドギャプＥｇは本来のままである。
【００２８】本実施例の半導体レーザ素子においては、
ノンドープＡｌyＧａ1-yＡｓ単一量子井戸活性層３の
内、ｐ型ＩｎzＧａ1-zＡｓ応力導入層５の下に位置する
領域（図１の網掛け部分）１３のエネルギーバンドギャ
プＥｇは狭くなり、それ以外の領域（図１の斜線部分）
１４のエネルギーバンドギャプＥｇは本来のままであ
る。このように、活性層３内でエネルギーバンドギャプ
Ｅｇに差が生じるので、活性層３に注入された電流がエ
ネルギーバンドギャプＥｇの狭い領域１３内に効率良く
閉じ込められて、活性層３内での横方向への拡がり電流
を低減することができる。
ノンドープＡｌyＧａ1-yＡｓ単一量子井戸活性層３の
内、ｐ型ＩｎzＧａ1-zＡｓ応力導入層５の下に位置する
領域（図１の網掛け部分）１３のエネルギーバンドギャ
プＥｇは狭くなり、それ以外の領域（図１の斜線部分）
１４のエネルギーバンドギャプＥｇは本来のままであ
る。このように、活性層３内でエネルギーバンドギャプ
Ｅｇに差が生じるので、活性層３に注入された電流がエ
ネルギーバンドギャプＥｇの狭い領域１３内に効率良く
閉じ込められて、活性層３内での横方向への拡がり電流
を低減することができる。
【００２９】さらに、リッジ状ストライプの側面は、電
流阻止層８により埋め込まれているので、活性層３への
電流注入幅を狭くして、さらに効率よく注入を行うこと
ができる。また、応力導入層５の上には第２の上部クラ
ッド層が形成されているので、光吸収をできるだけ無く
することができて効率がよい。さらに、この第２の上部
クラッド層６の上には保護層７が形成されているので、
キャップ層９が積み安くなる。さらに、リッジ状ストラ
イプおよび電流阻止層８の上にキャップ層９が形成され
ているので、これらの層とｐ型電極１１とのオーミック
コンタクトを良好にすることができる。
流阻止層８により埋め込まれているので、活性層３への
電流注入幅を狭くして、さらに効率よく注入を行うこと
ができる。また、応力導入層５の上には第２の上部クラ
ッド層が形成されているので、光吸収をできるだけ無く
することができて効率がよい。さらに、この第２の上部
クラッド層６の上には保護層７が形成されているので、
キャップ層９が積み安くなる。さらに、リッジ状ストラ
イプおよび電流阻止層８の上にキャップ層９が形成され
ているので、これらの層とｐ型電極１１とのオーミック
コンタクトを良好にすることができる。
【００３０】各半導体層の成長は、ＭＯＣＶＤ法により
行われているので、従来のＢＨ型レーザのように再成長
工程においてリッジ状ストライプがメルトバックされる
ことはない。また、ｎ型電流阻止層８は、ＳｉＯ2膜１
８の上には成長が起こらず、リッジ状ストライプの側面
のみが選択的に埋め込まれるので、層厚の調整が容易で
ある。
行われているので、従来のＢＨ型レーザのように再成長
工程においてリッジ状ストライプがメルトバックされる
ことはない。また、ｎ型電流阻止層８は、ＳｉＯ2膜１
８の上には成長が起こらず、リッジ状ストライプの側面
のみが選択的に埋め込まれるので、層厚の調整が容易で
ある。
【００３１】本実施例において、ノンドープＡｌyＧａ
1-yＡｓ単一量子井戸活性層３の近傍に、ｐ型ＩｎzＧａ
1-zＡｓ応力導入層５が存在しているが、この応力導入
層５を非常に薄く設定することにより、活性層３から発
光する光を応力導入層５が吸収するという悪影響を防ぐ
ことができる。このため、応力導入層５は、厚み３０〜
１００オングストロームに形成するのが好ましい。ま
た、リッジ状ストライプの幅は任意に設定することがで
きるが、５００オングストローム〜５μｍの範囲である
のが好ましい。さらに、上記各半導体層の混晶比は適宜
選択することができる。また、活性層としてＡｌＧａＡ
ｓ層を用い、応力導入層としてＩｎＧａＡｓ層を用いた
が、活性層としてＧａＡｓ層を用いることもできる。さ
らに、半導体層の成長方法は、ＭＯＣＶＤ法の他に、Ｍ
ＢＥ法を用いてもよい。
1-yＡｓ単一量子井戸活性層３の近傍に、ｐ型ＩｎzＧａ
1-zＡｓ応力導入層５が存在しているが、この応力導入
層５を非常に薄く設定することにより、活性層３から発
光する光を応力導入層５が吸収するという悪影響を防ぐ
ことができる。このため、応力導入層５は、厚み３０〜
１００オングストロームに形成するのが好ましい。ま
た、リッジ状ストライプの幅は任意に設定することがで
きるが、５００オングストローム〜５μｍの範囲である
のが好ましい。さらに、上記各半導体層の混晶比は適宜
選択することができる。また、活性層としてＡｌＧａＡ
ｓ層を用い、応力導入層としてＩｎＧａＡｓ層を用いた
が、活性層としてＧａＡｓ層を用いることもできる。さ
らに、半導体層の成長方法は、ＭＯＣＶＤ法の他に、Ｍ
ＢＥ法を用いてもよい。
【００３２】なお、本実施例では、ストライプ状の電流
狭窄構造はリッジ状ストライプとしたが、リッジ状スト
ライプ形状を上下逆向きにしたストライプ形状であって
もよく、この場合、半導体レーザ素子の製造方法は、半
導体基板上に、下部クラッド層、活性層、第１の上部ク
ラッド層さらに電流阻止層を順次成長させる工程と、電
流阻止層をエッチングする工程と、エッチング部に応力
導入層さらに第２の上部クラッド層を順次成長させて任
意の幅のストライプ状の電流狭窄構造に形成する工程と
を有している。
狭窄構造はリッジ状ストライプとしたが、リッジ状スト
ライプ形状を上下逆向きにしたストライプ形状であって
もよく、この場合、半導体レーザ素子の製造方法は、半
導体基板上に、下部クラッド層、活性層、第１の上部ク
ラッド層さらに電流阻止層を順次成長させる工程と、電
流阻止層をエッチングする工程と、エッチング部に応力
導入層さらに第２の上部クラッド層を順次成長させて任
意の幅のストライプ状の電流狭窄構造に形成する工程と
を有している。
【００３３】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、活性層内での横方向への拡がり電流を低減す
ることができるため、高効率な発振が得られ、極低閾値
で動作する半導体レーザ素子を実現することができる。
また、従来のＢＨ型レーザのように幅の狭いストライプ
を形成する必要がなく、容易に製造することができる。
再成長時のメルトバックや埋め込み層厚みの不揃いによ
りレーザ特性のバラツキが生じることもなく、再現性良
く製造することができる。
によれば、活性層内での横方向への拡がり電流を低減す
ることができるため、高効率な発振が得られ、極低閾値
で動作する半導体レーザ素子を実現することができる。
また、従来のＢＨ型レーザのように幅の狭いストライプ
を形成する必要がなく、容易に製造することができる。
再成長時のメルトバックや埋め込み層厚みの不揃いによ
りレーザ特性のバラツキが生じることもなく、再現性良
く製造することができる。
【００３４】また、ストライプの側面が、電流阻止層に
より埋め込まれているため、活性層への電流注入幅を狭
くして効率よく注入を行うことができる。また、応力導
入層の上には第２の上部クラッド層が形成されているた
め、光吸収をできるだけ無くすることができる。さら
に、この第２の上部クラッド層の上に保護層が形成され
ていれば、キャップ層が積み安くなり、このキャップ層
が形成され、かつキャップ層に電極が接続されれば、電
極とのオーミックコンタクトを良好にすることができ
る。
より埋め込まれているため、活性層への電流注入幅を狭
くして効率よく注入を行うことができる。また、応力導
入層の上には第２の上部クラッド層が形成されているた
め、光吸収をできるだけ無くすることができる。さら
に、この第２の上部クラッド層の上に保護層が形成され
ていれば、キャップ層が積み安くなり、このキャップ層
が形成され、かつキャップ層に電極が接続されれば、電
極とのオーミックコンタクトを良好にすることができ
る。
【００３５】各半導体層の成長を有機金属気相成長（Ｍ
ＯＣＶＤ）法または分子線エピタキシャル（ＭＢＥ）法
により行えば、ストライプがメルトバックにより削られ
ることはない。
ＯＣＶＤ）法または分子線エピタキシャル（ＭＢＥ）法
により行えば、ストライプがメルトバックにより削られ
ることはない。
【図１】本発明の半導体レーザ素子の一実施例を示す断
面図である。
面図である。
【図２】図１の半導体レーザ素子の製造工程を示す断面
図である。
図である。
【図３】単一量子井戸層の横方向のエネルギーバンドギ
ャップを示す模式図である。
ャップを示す模式図である。
【図４】従来のＢＨ型半導体レーザ素子の断面図であ
る。
る。
１ ｎ型ＧａＡｓ基板 ２ ｎ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ（０＜ｘ≦１）下部クラッ
ド層 ３ ノンドープＡｌyＧａ1-yＡｓ（０＜ｙ≦１）単一
量子井戸活性層 ４ ｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ（０＜ｘ≦１）第１の上部
クラッド層 ５ ｐ型ＩｎzＧａ1-zＡｓ（０＜ｚ≦１）応力導入層 ６ ｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ（０＜ｘ≦１）第２の上部
クラッド層６ ７ ｐ型ＧａＡｓ保護層 ８ ｎ型ＡｌwＧａ1-wＡｓ（０＜ｗ≦１）電流阻止層 ９ ｐ型ＧａＡｓキャップ層 １０ ｐ型電極 １１ ｎ型電極 １３ エネルギーバンドギャップが狭くなっている領
域 １４ エネルギーバンドギャップが本来のままである
領域
ド層 ３ ノンドープＡｌyＧａ1-yＡｓ（０＜ｙ≦１）単一
量子井戸活性層 ４ ｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ（０＜ｘ≦１）第１の上部
クラッド層 ５ ｐ型ＩｎzＧａ1-zＡｓ（０＜ｚ≦１）応力導入層 ６ ｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ（０＜ｘ≦１）第２の上部
クラッド層６ ７ ｐ型ＧａＡｓ保護層 ８ ｎ型ＡｌwＧａ1-wＡｓ（０＜ｗ≦１）電流阻止層 ９ ｐ型ＧａＡｓキャップ層 １０ ｐ型電極 １１ ｎ型電極 １３ エネルギーバンドギャップが狭くなっている領
域 １４ エネルギーバンドギャップが本来のままである
領域
Claims (7)
- 【請求項１】 ストライプ状の電流狭窄構造を有する半
導体レーザ素子において、活性層を上下クラッド層が挟
み込み、該上クラッド層上の一部に応力導入層を設けた
半導体レーザ素子。 - 【請求項２】 半導体基板上に、下部クラッド層、活性
層さらに第１の上部クラッド層を順次積層して設け、該
第１の上部クラッド層上に、応力導入層、第２の上部ク
ラッド層が順次積層された任意の幅のストライプ状の電
流狭窄構造を設け、該ストライプ上以外の該第１の上部
クラッド層上に、該ストライプの側面を埋め込むように
電流阻止層を設けた半導体レーザ素子。 - 【請求項３】 半導体基板上に、下部クラッド層、活性
層さらに第１の上部クラッド層を順次積層して設け、該
第１の上部クラッド層上に、応力導入層、第２の上部ク
ラッド層さらに保護層が順次積層された任意の幅のスト
ライプ状の電流狭窄構造を設け、該ストライプ上以外の
該第１の上部クラッド層上に、該ストライプの側面を埋
め込むように電流阻止層を設け、該ストライプおよび電
流阻止層上にキャップ層を設けた半導体レーザ素子。 - 【請求項４】 前記活性層がＧａＡｓ単一量子井戸層ま
たはＡｌＧａＡｓ単一量子井戸層であり、前記応力導入
層がＩｎＧａＡｓ層である請求項１または２、３記載の
半導体レーザ素子。 - 【請求項５】 半導体基板上に、下部クラッド層、活性
層、第１の上部クラッド層、応力導入層さらに第２の上
部クラッド層を順次成長させる工程と、 該応力導入層および第２の上部クラッド層を任意の幅の
ストライプ状の電流狭窄構造に形成する工程と、 該ストライプ上以外の該第１の上部クラッド層上に、該
ストライプの側面を埋め込んで電流阻止層を成長させる
工程とを有する半導体レーザ素子の製造方法。 - 【請求項６】 半導体基板上に、下部クラッド層、活性
層、第１の上部クラッド層、応力導入層、第２の上部ク
ラッド層さらに保護層を順次成長させる工程と、 該応力導入層、第２の上部クラッド層および保護層を任
意の幅のストライプ状の電流狭窄構造に形成する工程
と、 該ストライプ上以外の該第１の上部クラッド層上に、該
ストライプの側面を埋め込んで電流阻止層を成長させ、
該ストライプおよび電流阻止層上にキャップ層を成長さ
せる工程とを有する半導体レーザ素子の製造方法。 - 【請求項７】 前記各半導体層を、有機金属気相成長法
または分子線エピタキシャル法により成長させる請求項
５または６に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2548494A JPH07235725A (ja) | 1994-02-23 | 1994-02-23 | 半導体レーザ素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2548494A JPH07235725A (ja) | 1994-02-23 | 1994-02-23 | 半導体レーザ素子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07235725A true JPH07235725A (ja) | 1995-09-05 |
Family
ID=12167338
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2548494A Pending JPH07235725A (ja) | 1994-02-23 | 1994-02-23 | 半導体レーザ素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07235725A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6215803B1 (en) | 1997-05-21 | 2001-04-10 | Sharp Kabushiki Kaisha | Gallium nitride group compound semiconductor light-emitting device |
| US7755101B2 (en) | 2005-04-11 | 2010-07-13 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor light emitting device |
| CN105490752A (zh) * | 2015-12-10 | 2016-04-13 | 安徽问天量子科技股份有限公司 | 单纤量子密钥分配系统中经典信号的驱动与探测甄别系统及方法 |
-
1994
- 1994-02-23 JP JP2548494A patent/JPH07235725A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6215803B1 (en) | 1997-05-21 | 2001-04-10 | Sharp Kabushiki Kaisha | Gallium nitride group compound semiconductor light-emitting device |
| KR100303963B1 (ko) * | 1997-05-21 | 2001-09-29 | 마찌다 가쯔히꼬 | 질화갈륨계화합물반도체발광소자및그제조방법 |
| US7755101B2 (en) | 2005-04-11 | 2010-07-13 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor light emitting device |
| CN105490752A (zh) * | 2015-12-10 | 2016-04-13 | 安徽问天量子科技股份有限公司 | 单纤量子密钥分配系统中经典信号的驱动与探测甄别系统及方法 |
| CN105490752B (zh) * | 2015-12-10 | 2018-08-21 | 安徽问天量子科技股份有限公司 | 单纤量子密钥分配系统中经典信号的驱动与探测甄别系统及方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20000214 |