JPH0766994B2 - 半導体レーザ素子 - Google Patents

半導体レーザ素子

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JPH0766994B2
JPH0766994B2 JP60033601A JP3360185A JPH0766994B2 JP H0766994 B2 JPH0766994 B2 JP H0766994B2 JP 60033601 A JP60033601 A JP 60033601A JP 3360185 A JP3360185 A JP 3360185A JP H0766994 B2 JPH0766994 B2 JP H0766994B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〈技術分野〉 本発明は半導体レーザ素子に関し、特に埋込みヘテロ構
造を有する半導体レーザに関するものである。
〈従来技術〉 レーザ発振用活性層の周囲をヘテロ接合界面で囲んだ埋
込みヘテロ構造を有する半導体レーザは、低い発振閾電
流値，安定化された発振横モード、及び高温動作が可能
である等の優れた特性を有し、レーザ光源としてその利
用が期待されている。
特に、Ｐ型基板をエピタキシャル成長用基板として用い
た半導体レーザでは電流狭窄路を形成しているpn接合の
耐圧が大きいため、高電圧を印加して大出力動作を行な
うことが可能である。しかしながら、第２図に示すよう
な、Ｐ型Inp基板１上にＰ型InPバッファ層2,ノンドープ
InGaPAs活性層3,n型InPクラッド層４を順次成長させた
後、ストライプに沿って成長層の両側を活性層３よりも
深くエッチングしてこの部分にｎ型InP電流ブロック層
5,P型電流狭窄層６を再成長させ、埋込み成長を行なう
従来の半導体レーザ素子構造においては、クラッド層４
と電流ブロック層５との間の導通を阻止する必要がある
ため、電流ブロック層５の高さを活性層３の高さ以下に
規制する必要がある。そのため、エッチング深さと電流
ブロック層５の成長層厚さを精度よく制御することが肝
要となるが、現在の液相エピタキシャル成長技術やウェ
ットエッチング法では十分な制御性があるとはいえず、
歩留りの低下を招くという欠点を有する。
〈発明の目的〉 本発明は上述の問題点に鑑み、ヘテロ接合で限定された
レーザ発振用活性層を有する多層結晶構造を成長させた
後、メサ型にエッチング成形し、このエッチング部の埋
め込み構造として、メサストライプ側面の全部を覆うp-
バッファ層を含むp-−ｎ−ｐ構造を積層してなり、メサ
ストライプ部分からのリーク電流発生を防止した半導体
レーザ素子を提供することを目的とする。
〈実施例〉 以下、本発明の１実施例について第１図（Ａ）（Ｂ）を
参照しながら詳説する。Ｐ型（100）InP基板１上にＰ型
InPバッファ層２（厚さ３μｍ），ノンドープInGaPAs活
性層３（発光波長1.3μm,厚さ0.2μｍ）,n型InPクラッ
ド層４（厚さ0.5μｍ）を順次液相エピタキシャル法に
より成長させる。次にフォトリソグラフィ技術により幅
３μｍ程度のフォットレジストストライプ（図示せず）
を＜011＞方向に形成した後、Br−メタノール溶液によ
りこの多層結晶構造を表面からバッファ層２の途中迄エ
ッチングしてメサ状のストライプを形成する。これを第
１図（Ａ）に示す。この際、メサ寸法をストライプ幅ｗ
＝２〜４μm,高さｈ＝２μｍに設定することにより後工
程での埋め込み成長の際にメサ上面部への成長を抑制す
ることが可能となる（水戸他：電子通信学会技術報告OQ
E80−116）。埋込み成長はメサ状ストライプに沿ってp-
InPバッファ層７（平坦部での厚さ0.5μｍ）,n−InP電
流ブロック層5,P−InP電流狭窄層６（平坦部での厚さ0.
5μｍ）、ｎ−InP埋込み層８（平坦部での厚さ３μｍ）
の順に液相エピタキシャル法により行う。この工程を第
１図（Ｂ）に示す。次に、ｎ側及びＰ側の電極（図示せ
ず）をInP埋込み層８表面とInP基板１の裏面に形成し、
＜110＞面で劈開してレーザ共振器を構成する。
上記構造の半導体レーザ素子において、レーザ発振用活
性層３となるInGaPAs層は、厚さ方向がバッファ層２と
クラッド層４のInP層、また左右面方向がバッファ層７
のInP層に接合し、ヘテロ接合でストライプ状に限定さ
れた活性領域を形成している。バッファ層７はメサスト
ライプの側面に成長し易いため、クラッド層４及び活性
層３の側面はバッファ層７のp-InP層で覆われ、クラッ
ド層４と電流ブロック層５は完全に遮断されることとな
りこの経路を介してのリーク電流は発生しない。すなわ
ち、バッファ層７がクラッド層４及び活性層３の側面全
部が覆われず、例えばクラッド層４と電流ブロック層５
が直接接触する場合は、該部分をゲートする、埋込み層
８（ｎ型），電流狭窄層６（ｐ型），電流ブロック層５
（ｎ型）及びバッファ層２または７（ｐ型）からなるサ
イリスタが構成され、発光強度増加などのため駆動電流
を多くすると、クラッド層４からのゲート電流（前記リ
ーク電流）も多くなりサイリスタがターンオンし、発光
に寄与しうる供給電流を大幅に低減してしまう。本例に
おいては、このようなゲートへ電流通路がなくサイリス
タのターンオンは阻止される。そしてまた、バッファ層
７はキャリア濃度を低く設定しているために抵抗層とし
ての機能を有し、洩れ電流の発生を阻止すると同時に活
性層３よりも禁制帯幅が大きく屈折率の小さい層である
ために活性層３へキャリアと光を閉じ込める作用も有す
る。
ｎ側電極及びＰ側電極を介して素子内へ駆動電流を注入
すると、注入された電流はクラッド層４及び活性層３の
メサストライプ部に対応する電流通路のみに流れ、メサ
ストライプ部の周囲に電流狭窄層6,電流ブロック層５及
びバッファ層７で構成されるｐ−ｎ−p-構造は電流を完
全に遮断する。またバッファ層７と活性層３の接合界面
によりキャリアと光が活性層３内へ閉じ込められる。ｐ
−ｎ−p-構造の各ｐ−ｎ接合界面はメサストライプ部の
クラッド層４の肩部に集束されており、クラッド層４の
肩部より湾曲しながら左右方向へ張出している。これは
バッファ層７がメサストライプ部でエピタキシャル成長
される際に横方向への成長が行なわれるためであり、こ
のバッファ層７を下地層として順次電流ブロック層、電
流狭窄層が堆積される。以上により、活性層３には高密
度の電流が供給されることとなり、この結果発振しきい
値電流は15〜20mAと低く、100℃付辺まで特性温度70K以
上と優れた特性を示した。また、エッチング深さ、成長
層厚の精密な制御を必要としないので素子製作の歩留り
が大きく向上した。
尚、上記実施例では1.3μｍの発光波長を呈するInGaPAs
を活性層として用いているが、本発明はこれに限定され
ることなく1.1μｍ〜1.7μｍの範囲内のInGaPAsあるい
はその他の化合物半導体のいずれも使用できる。また、
埋込み成長には計４層のInPを用いているが、活性層よ
りも禁制帯幅が大きく、屈折率の小さいInGaPAsを用い
てもよい。
〈発明の効果〉 以上のように、本発明は、メサ型ストライプ状の多層結
晶構造の側面全部が、埋込み層を形成する最下層のp-バ
ッファ層で覆われるものであり、メサ部多層結晶構造の
ｎ型クラッド層から、埋込み層等により構成されるｎ−
pn−p-サイリスタのゲートとなるｎ型電流ブロック層へ
の電流通路が完全に遮断され、これによるサイリスタの
ターンオンを阻止し、駆動電流範囲を拡大してなおかつ
無効電流を抑制できる有用な半導体レーザ素子が提供で
きる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の１実施例の説明に供する埋込みヘテロ
接合構造半導体レーザの要部断面図である。 第２図は従来の埋込みヘテロ接合構造半導体レーザの要
部断面図である。 １…基板、２…バッファ層、３…活性層、４…クラッド
層、５…電流ブロック層、６…電流狭窄層、７…バッフ
ァ層、８…埋込み層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 智彦 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ヤープ株式会社内 (72)発明者 松井 完益 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ヤープ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−157188（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−200584（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−31592（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−107284（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−127893（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ｐ型基板上にレーザ発振用活性層を有する
    メサ型ストライプ状多層結晶構造を備えてなる半導体レ
    ーザ素子において、 前記メサ型ストライプ部分の上部肩部に収束され、肩部
    より湾曲しながら左右へ張り出しているp-バッファ層
    と、該p-バッファ層の上部に積層されたｎ型電流ブロッ
    ク層及びｐ型電流挟窄層と、前記メサ型ストライプ上部
    と前記ｐ型電流挟窄層とを被覆するｎ型半導体層と、か
    らなる埋込み層を備え、 該埋込み層を構成する前記p-バッファ層は、メサストラ
    イプ側面を完全に覆ってなることを特徴とする半導体レ
    ーザ素子。
JP60033601A 1985-02-19 1985-02-19 半導体レーザ素子 Expired - Lifetime JPH0766994B2 (ja)

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EP86301094A EP0192450B1 (en) 1985-02-19 1986-02-18 A method for the production of semiconductor laser devices
DE3650547T DE3650547T2 (de) 1985-02-19 1986-02-18 Verfahren zur Herstellung von Halbleiterlasern
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