JPH0728101B2 - 半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ装置Info
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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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- 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- 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
- H01S5/2201—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 in a specific crystallographic orientation
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- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2232—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2237—Buried stripe structure with a non-planar active layer
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- Semiconductor Lasers (AREA)
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。
低減した高効率の半導体レーザに関するものである。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
- 【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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24760588A JPH0728101B2 (ja) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | 半導体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24760588A JPH0728101B2 (ja) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | 半導体レーザ装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0294686A JPH0294686A (ja) | 1990-04-05 |
JPH0728101B2 true JPH0728101B2 (ja) | 1995-03-29 |
Family
ID=17165996
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24760588A Expired - Lifetime JPH0728101B2 (ja) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | 半導体レーザ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0728101B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100753344B1 (ko) | 1998-09-09 | 2007-08-30 | 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 | 반도체 발광 장치 및 그의 제조 방법 |
-
1988
- 1988-09-30 JP JP24760588A patent/JPH0728101B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0294686A (ja) | 1990-04-05 |
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