JPH0728101B2 - 半導体レーザ装置 - Google Patents

半導体レーザ装置

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JPH0728101B2
JPH0728101B2 JP24760588A JP24760588A JPH0728101B2 JP H0728101 B2 JPH0728101 B2 JP H0728101B2 JP 24760588 A JP24760588 A JP 24760588A JP 24760588 A JP24760588 A JP 24760588A JP H0728101 B2 JPH0728101 B2 JP H0728101B2
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    • H01S5/2237Buried stripe structure with a non-planar active layer

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体レーザ装置に関し、特に無効電流を
低減した高効率の半導体レーザに関するものである。
〔従来の技術〕
第2図は、例えば1985年IEDM(International Electron
Device Meeting)のテクニカルダイジェストに示され
た従来のSBA(A novel self-aligned AlGaAs laser wit
h bent active layer)レーザを示す断面図であり、図
において、1はp−GaAs基板,2はp−AlxGa1-xAs(x=
0.43)第1下クラッド層、3はn−GaAs電流阻止層、4
は電流阻止層3を貫通し、第1下クラッド層2に達する
溝,4aは溝4の底面、4bは溝4の斜面、5はp−AlxGa
1-xAs(x=0.43)第2下クラッド層、6はAlyGa1-yAs
(x=0.07)活性層、6aは溝の底面4a上の活性層、6bは
溝の斜面4b上の活性層、7はn−AlxGa1-xAs(x=0.4
3)上クラッド層、8はn−GaAsオーミックコンタクト
層、9はp型電極、10はn側電極である。なお、溝4内
に示した矢印は電流の流れ方を示したもので、構造図上
に示した矢印は基板1の面方位を示したものである。
次に製造方法について説明する。このレーザ装置の製造
には2回の結晶成長工程を必要とする。まず、表面が
{100}面であるp−GaAs基板1上にp−AlGaAs第1ク
ラッド層2,n−GaAs電流阻止層3を順次MOCVD(Metal Or
ganic Chemical Vapor Deposition)法によって結晶成
長する。次にフォトリングラフィー技術とエッチング技
術を用いて、〈01〉方向に沿って溝4を形成する。溝
4は電流狭窄の溝として働くので溝の底面4aは第1クラ
ッド層2に達するようにしなければならない。また、こ
の後の2回目の結晶成長の際に溝4が完全に埋め込まれ
るよう、溝の斜面4bは順メサの形状になるようにエッチ
ング液の種類を選択する必要がある。本従来例ではアン
モニア−過酸化水素系のエッチング液を用い、異方性エ
ッチングを利用して溝の斜面4bが{111}A面(A面はI
II族原子面)になるようにし順メサ形状にしている。溝
4を形成した後、第2回目の結晶成長としてMOCVD法を
用いてp−AlGaAs第2下クラッド層5,AlGaAs活性層6,n
−AlGaAs上クラッド層7,n−GaAsコンタクト層8を順次
成長する。このような溝4上の結晶成長により第2下ク
ラッド層5の成長表面は溝4形状をそのまま残した凹上
となり、その上の活性層6も溝底面4a上の活性層6a,溝
斜面4b上の活性層6bからなる屈曲した形状を示すように
なる。結晶成長後、基板1側にp側電極9,コンタクト層
8側にn側電極10を形成すると素子構造が完成する。
次に動作について説明する。
p側電極9を陽極、n側電極10を陰極に接続し、素子に
電流を流すと電流は基板1を経て溝4へ向かって流れ
る。溝4に集中された電流は多少溝斜面4bに沿って横方
向へ漏れるが溝底4a上の活性層6aに注入され、そこで電
子と正孔の再結合が効率よく行われてレーザ光を放つよ
うになる。また、活性層6は屈曲しているので溝底部4a
上の活性層6aの横方向は屈折率の低い第2下クラッド層
5であるため活性層6aで発光したレーザ光の横方向の閉
じ込めも効率よく行なわれる。したがってレーザのモー
ドも安定した基本モードとなる。
この際、溝斜面4b上の第2下クラッド層5の厚みdが大
きくなると第3図に示すように溝斜面4bに沿って横方向
へ漏れる無効電流も大きくなり溝底4a上の活性層6aへの
電流の注入効率が悪くなるため、dが小さくなるように
作製時の結晶成長条件を調整する必要がある。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の半導体レーザ装置は以上のように構成されている
ので、溝斜面4b上の第2下クラッド層5の厚みdを小さ
くしなければならない。しかしながら、特に減圧MOCVD
法で結晶成長する際にはここでの溝斜面4bに相当する
{111}A面上と{100}面上とでは成長層の成長速度は
殆ど同じで、{111}A面上の成長速度のみを極端に遅
くすることは困難である。したがって、四元系材料のヘ
テロ接合や超格子構造の形成に不可欠な減圧MOCVD法を
用いてこれらの構造でSBAレーザを製造すると上記のよ
うな大きなdによる無効電流のためレーザ発振の効率が
悪くなってしまうという問題点があった。
この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので無効電流を抑えた効率の良いSBAレーザを得
ることを目的とする。
〔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装置は、表面が{100}面
で第1導電型のIII−V族化合物半導体基板上に形成さ
れた第2導電型の電流阻止層を貫通し上記基板の結晶軸
の〈011〉方向に沿って壁面の斜面が{111}V族の面か
らなるように形成されたストライプ状溝を備えたウエハ
上に第1導電型の下クラッド層,活性層,第2導電型の
上クラッド層を順次成長させて、上記溝形状に沿った形
状で屈曲した活性層を有するダブルヘテロ構造を形成し
たものである。
〔作用〕
この発明においては、表面が{100}面で第1導電型のI
II−V族化合物半導体基板上に形成された第2導電型の
電流阻止層を貫通するストライプ状溝を基板の結晶軸の
〈011〉方向に沿って形成し、壁面の斜面が{111}V族
の面からなるものとしたから、該{111}V族面上に成
長した第1導電型の下クラッド層が薄く、溝の横方向へ
の無効電流が抑えられるので、非常に効率の良いレーザ
特性を実現できる。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第1図はレーザのストライプを結晶方位の〈011〉方向
に沿って形成した本発明の一実施例によるSBAレーザの
断面図を示したもので、図において、第2図,第3図と
同一符号は同一又は相当部分を示す。
次に製造方法について説明する。この発明の製造工程で
従来例と異なる点は溝4の形成工程のみで他は全て従来
例で述べた製造方法と同様である。{100}p−GaAs基
板1上に第1下クラッド層2,電流阻止層3を順次成長し
た後、溝4を〈011〉方向に形成する。溝4の形状は次
の2回目の成長によって完全に埋め込まれるよう溝の斜
面4bは順メサ形状になるようにエッチング液を選択する
必要がある。従来例で用いたアンモニア−過酸化水素系
のエッチング液で異方性エッチングを行い{111}A面
の溝の斜面4bを形成するとその斜面4bの形状は逆メサ形
状となるため用いることができない。ここでは異方性で
はなく等方性のエッチング液を用いエッチングマスク下
のサイドエッチングを利用して順メサ形状の溝4を形成
するなどして溝の斜面4bが{111}B面(B面はV族原
子面)に近い面方位になるようにする。その後2回目の
MOCVD法による結晶成長工程以降は従来例で示した通り
である。MOCVD法による結晶成長速度は{111}B面上で
は{100}面や{111}A面よりかなり遅いことが知られ
ている。したがって上記のように溝の斜面4bが{111}
B面であるとこの上に成長する第2の下クラッド層5の
厚みdは非常に小さくなるので、溝4内に流れ込んだ電
流は、溝4内に示した矢印の様に従来に比べ、斜面4bに
沿った無効電流が小さくなり、溝底4aの上の平坦な活性
層6aへの集中がよくなる。したがってレーザ発振の効率
が非常によくなる。
なお、上記実施例では第1下クラッド層2をp−AlGaAs
としたがp−GaAsとしてもよい。また、上記実施例で
は、通常の3層構造からなるダブルヘテロ構造を有する
半導体レーザ装置の場合について示したが、活性層6が
多重量子井戸構造であるものでもよい。
材料においても、上記実施例ではAlGaAs/GaAs系のもの
についてのみ示したが、AlGaInP/GaAs系といったような
他のIII−V族の材料であってもよく上記実施例と同様
の効果を奏する。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば{100}基板上の電流
阻止層を貫通する溝を有し、その上に活性層が屈曲した
ダブルヘテロ接合を有する内部電流狭窄型の半導体レー
ザ装置において上記溝を〈011〉方向に形成し、かつ溝
壁面の斜面が{111}V族の面からなるようにしたの
で、該{111}V族面上に成長した下クラッド層が薄
く、溝の横方向への無効電流が少ない、効率の良い半導
体レーザ装置が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による半導体レーザ装置を
示す断面図、第2図は従来の半導体レーザ装置を示す断
面図、第3図は無効電流が大きな従来の半導体レーザ装
置を示した断面図である。 1はp−GaAs基板,2はp−AlxGa1-xAs(x=0.43)第1
下クラッド層、3はn−GaAs電流阻止層、4は溝,4aは
溝底面、4bは溝斜面、5はp−AlxGa1-xAs(x=0.43)
第2下クラッド層、6はAlyGa1-yAs(y=0.07)活性
層、6aは溝底面上の活性層、6bは溝斜面上の活性層、7
はn−AlxGa1-xAs(x=0.43)上クラッド層、8はn−
GaAsオーミックコンタクト層、9はp型電極、10はn側
電極。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】表面が{100}面で第1導電型のIII−V族
    化合物半導体基板上に形成された第2導電型の電流阻止
    層と、 該電流阻止層を貫通し上記基板の結晶軸の〈011〉方向
    に沿って形成された壁面の斜面が{111}V族の面から
    なる溝と、 上記電流阻止層上および上記溝上に連続して順次形成さ
    れた第1導電型の下クラッド層,活性層,第2導電型の
    上クラッド層からなり、上記溝形状に沿った形状で屈曲
    した活性層を有するダブルヘテロ構造とを備えたことを
    特徴とする半導体レーザ装置。
JP24760588A 1988-09-30 1988-09-30 半導体レーザ装置 Expired - Lifetime JPH0728101B2 (ja)

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KR100753344B1 (ko) 1998-09-09 2007-08-30 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 반도체 발광 장치 및 그의 제조 방법

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