JPH0815228B2 - 半導体レ−ザ装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体レ−ザ装置及びその製造方法Info
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- JPH0815228B2 JPH0815228B2 JP61042934A JP4293486A JPH0815228B2 JP H0815228 B2 JPH0815228 B2 JP H0815228B2 JP 61042934 A JP61042934 A JP 61042934A JP 4293486 A JP4293486 A JP 4293486A JP H0815228 B2 JPH0815228 B2 JP H0815228B2
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- 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
- H01S5/223—Buried stripe structure
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、電流狭窄効果と光導波効果を有する半導体
レーザに係わり、特に有機金属を用いた化学気相成長法
（以下MOCVD法と略記する）による製造に適した半導体
レーザ装置及びその製造方法に関する。
レーザに係わり、特に有機金属を用いた化学気相成長法
（以下MOCVD法と略記する）による製造に適した半導体
レーザ装置及びその製造方法に関する。
（従来の技術） 近年、組成と膜厚の制御性と大面積に亙る均一性の優
れたMOCVD法を利用して作成した半導体レーザが注目さ
れており、これらの方法によって作成した単一の基本横
モードを有する種々の構造の半導体レーザが報告されて
いる。第３図に示す断面構造の素子は、MOCVD法による
選択的成長を利用して自己整合的に電流狭窄構造と光導
波構造を形成したものである。なお、図中31はｎ−GaAs
基板は、32はｎ−GaAsバッファ層、33はｎ−GaAlAsクラ
ッド層、34はGaAs活性層、35はｐ−GaAlAsクラッド層、
36はｐ−GaAsコンタクト層、37はｎ−GaAs電流阻止層、
38,39は金属電極を示している。この素子は、設計の自
由度、再現性に優れており、MOCVD法の優れた制御性を
生かしたものであり、有望な素子構造の一つであるが、
これまで信頼性等に関しては殆ど報告されていない。
れたMOCVD法を利用して作成した半導体レーザが注目さ
れており、これらの方法によって作成した単一の基本横
モードを有する種々の構造の半導体レーザが報告されて
いる。第３図に示す断面構造の素子は、MOCVD法による
選択的成長を利用して自己整合的に電流狭窄構造と光導
波構造を形成したものである。なお、図中31はｎ−GaAs
基板は、32はｎ−GaAsバッファ層、33はｎ−GaAlAsクラ
ッド層、34はGaAs活性層、35はｐ−GaAlAsクラッド層、
36はｐ−GaAsコンタクト層、37はｎ−GaAs電流阻止層、
38,39は金属電極を示している。この素子は、設計の自
由度、再現性に優れており、MOCVD法の優れた制御性を
生かしたものであり、有望な素子構造の一つであるが、
これまで信頼性等に関しては殆ど報告されていない。
本発明者等は、MOCVD法により形成したInGaAlP,GaAlA
s,InGaAlAsを利用した単一の基本横モードを有する半導
体レーザの研究を行ってきたが、その結果従来試みられ
てきた第３図に示す断面構造の素子では十分な信頼性を
有する素子を作成することが困難であることが判明し
た。即ち、第３図に示す如き層構造に作成した素子は、
駆動電圧の素子間の変動が大きく、突発的な劣化を生じ
るものが多く、寿命的にも信頼性が乏しいものであっ
た。これらの不良が生じる原因を調査したところ、駆動
電圧が高いものではコンタクト層36と電極38との間の接
触抵抗が大きく、また突発的な劣化を生じた素子ではク
ラッド層35と電極38との間に汚れ若しくは電極金属の変
形によると見られる短絡が生じていた。
s,InGaAlAsを利用した単一の基本横モードを有する半導
体レーザの研究を行ってきたが、その結果従来試みられ
てきた第３図に示す断面構造の素子では十分な信頼性を
有する素子を作成することが困難であることが判明し
た。即ち、第３図に示す如き層構造に作成した素子は、
駆動電圧の素子間の変動が大きく、突発的な劣化を生じ
るものが多く、寿命的にも信頼性が乏しいものであっ
た。これらの不良が生じる原因を調査したところ、駆動
電圧が高いものではコンタクト層36と電極38との間の接
触抵抗が大きく、また突発的な劣化を生じた素子ではク
ラッド層35と電極38との間に汚れ若しくは電極金属の変
形によると見られる短絡が生じていた。
以上のように従来報告に述べられている第３図の構造
の素子は、そのままでは信頼性に問題があることが明ら
かであり、何らかの対策が必要であった。
の素子は、そのままでは信頼性に問題があることが明ら
かであり、何らかの対策が必要であった。
一方、最近の技術動向として、光通信用長波長レーザ
や光記録用短波長レーザに使用する半導体材料として、
より長波長化や短波長化が可能なInGaAsP,InGaAlAs,InG
aAlPが注目されている。中でも、Ｖ族元素が１種類のみ
で構成されるInGaAlP,InGaAlAsは気相成長に適したもの
である。しかし、これらの材料はGaAlAsと異なり基板結
晶との格子整合のための条件が厳格なために、複雑な層
構造の作成が困難であり、これまで実用的な単一の基本
横モードを有するレーザの試作すら報告されていない。
や光記録用短波長レーザに使用する半導体材料として、
より長波長化や短波長化が可能なInGaAsP,InGaAlAs,InG
aAlPが注目されている。中でも、Ｖ族元素が１種類のみ
で構成されるInGaAlP,InGaAlAsは気相成長に適したもの
である。しかし、これらの材料はGaAlAsと異なり基板結
晶との格子整合のための条件が厳格なために、複雑な層
構造の作成が困難であり、これまで実用的な単一の基本
横モードを有するレーザの試作すら報告されていない。
（発明が解決しようとする問題点） 上記のように従来装置では、単一の基本横モードを達
成するために、電流狭窄構造と光導波構造を自己整合的
に製造しようとすると、コンタクト層と電極との接触抵
抗の増大或いは電極変形に起因する短絡等の問題によ
り、素子特性の劣化や信頼性の低下等を招いていた。
成するために、電流狭窄構造と光導波構造を自己整合的
に製造しようとすると、コンタクト層と電極との接触抵
抗の増大或いは電極変形に起因する短絡等の問題によ
り、素子特性の劣化や信頼性の低下等を招いていた。
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目
的とするところは、電流狭窄構造と光導波構造を自己整
合的に形成することができ、且つコンタクト層と電極と
の接触抵抗の増大や電極の変形等を未然に防止すること
ができ、素子特性の向上及び信頼性の向上をはかり得る
半導体レーザ装置を提供することにある。
的とするところは、電流狭窄構造と光導波構造を自己整
合的に形成することができ、且つコンタクト層と電極と
の接触抵抗の増大や電極の変形等を未然に防止すること
ができ、素子特性の向上及び信頼性の向上をはかり得る
半導体レーザ装置を提供することにある。
また本発明の他の目的は、上記目的を達成する半導体
レーザ装置の製造方法を提供することにある。
レーザ装置の製造方法を提供することにある。
［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明の骨子は、ストライプ状リブ（凸部）と電流阻
止層の上に、さらにある程度のコンタクト層を一様に積
層してその上に電極を被着することにより、電極金属の
変形による短絡の危険と狭いストライプ部への電極形成
の困難性とを回避することにある。
止層の上に、さらにある程度のコンタクト層を一様に積
層してその上に電極を被着することにより、電極金属の
変形による短絡の危険と狭いストライプ部への電極形成
の困難性とを回避することにある。
即ち本発明は、第１導電型半導体基板上に、第１導電
型クラッド層，活性層及びストライプ状凸部を有した第
２導電型クラッド層からなるダブルヘテロ接合構造部を
形成し、さらに上記凸部の周辺に電流阻止層を形成し、
電流狭窄と光導波を同時に行う半導体レーザ装置におい
て、電流阻止層をダブルヘテロ接合構造部上に第２導電
型クラッド層の凸部の少なくとも一部を除いて形成し、
第２導電型クラッド層上に該クラッド層よりもバンドギ
ャップが小さい第２導電型中間コンタクト層を形成し、
さらに中間コンタクト層及び電流阻止層上に中間コンタ
クト層よりもバンドギャップが小さい第２導電型コンタ
クト層を形成するようにしたものである。
型クラッド層，活性層及びストライプ状凸部を有した第
２導電型クラッド層からなるダブルヘテロ接合構造部を
形成し、さらに上記凸部の周辺に電流阻止層を形成し、
電流狭窄と光導波を同時に行う半導体レーザ装置におい
て、電流阻止層をダブルヘテロ接合構造部上に第２導電
型クラッド層の凸部の少なくとも一部を除いて形成し、
第２導電型クラッド層上に該クラッド層よりもバンドギ
ャップが小さい第２導電型中間コンタクト層を形成し、
さらに中間コンタクト層及び電流阻止層上に中間コンタ
クト層よりもバンドギャップが小さい第２導電型コンタ
クト層を形成するようにしたものである。
また本発明は、上記構造の半導体レーザ装置を製造す
る方法において、第１導電型半導体基板上に、第１導電
型クラッド層，活性層及びストライプ状の凸部を有した
第２導電型クラッド層からなるダブルヘテロ接合構造部
と、第２導電型コンタクト層とをMOCVD法により上記順
に連続して成長形成したのち、上記第２導電型コンタク
ト層上にエッチングマスクを形成し、次いで上記マスク
を用い前記コンタクト層を選択エッチングし、且つ前記
第２導電型クラッド層をその途中まで選択エッチングし
て該クラッド層にストライプ状の凸部を形成し、次いで
前記ダブルヘテロ接合構造部上及びコンタクト層の側面
にMOCVD法により電流阻止層を成長形成し、次いで前記
マスクを除去したのち前記コンタクト層及び電流阻止層
上にMOCVD法により再び第２導電型コンタクト層を成長
形成するようにした方法である。
る方法において、第１導電型半導体基板上に、第１導電
型クラッド層，活性層及びストライプ状の凸部を有した
第２導電型クラッド層からなるダブルヘテロ接合構造部
と、第２導電型コンタクト層とをMOCVD法により上記順
に連続して成長形成したのち、上記第２導電型コンタク
ト層上にエッチングマスクを形成し、次いで上記マスク
を用い前記コンタクト層を選択エッチングし、且つ前記
第２導電型クラッド層をその途中まで選択エッチングし
て該クラッド層にストライプ状の凸部を形成し、次いで
前記ダブルヘテロ接合構造部上及びコンタクト層の側面
にMOCVD法により電流阻止層を成長形成し、次いで前記
マスクを除去したのち前記コンタクト層及び電流阻止層
上にMOCVD法により再び第２導電型コンタクト層を成長
形成するようにした方法である。
（作用） 上記の構造であれば、コンタクト層は第２導電型クラ
ッド層側ではその断面積が小さいものとなるが、電極側
では断面積が大きく且つその表面が平坦となる。このた
め、電極は平坦で且つ面積の大きなコンタクト層の表面
に被着されることになり、コンタクト層と電極との接触
抵抗は十分小さくなり、また電極の変形が生じる虞れも
なくなる。
ッド層側ではその断面積が小さいものとなるが、電極側
では断面積が大きく且つその表面が平坦となる。このた
め、電極は平坦で且つ面積の大きなコンタクト層の表面
に被着されることになり、コンタクト層と電極との接触
抵抗は十分小さくなり、また電極の変形が生じる虞れも
なくなる。
（実施例） 以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明す
る。
る。
第１図は本発明の一実施例に係わる半導体レーザの概
略構造を示す断面図である。図中11はｎ−GaAs基板であ
り、この基板11上にはｎ−GaAsバッファ層12及びｎ−In
GaPバッファ層13が形成されている。バッファ層13上に
は、ｎ−InGaAlPクラッド層14,InGaP活性層15及びｐ−I
nGaAlPクラッド層16,17,18からなるダブルヘテロ接合構
造部が形成されている。ここで、クラッド層17は低Al組
成であり、後述のエッチング停止層として作用する。ま
た、クラッド層18はストライプ状に加工されており、こ
れによりｐクラッド層にストライプ状リブが形成されて
いる。クラッド層18上には、ｐ−InGaAlPコンタクト層1
9及びｐ−GaAsコンタクト層20が形成されている。ダブ
ルヘテロ接合構造部及びコンタクト層20の側面には、ｎ
−GaAs電流阻止層21が形成されている。コンタクト層20
及び電流阻止層21上には、ｐ−GaAsコンタクト層22が形
成されている。そして、コンタクト層22の上面に金属電
極23が被着され、基板11の下面に金属電極24が被着され
ている。
略構造を示す断面図である。図中11はｎ−GaAs基板であ
り、この基板11上にはｎ−GaAsバッファ層12及びｎ−In
GaPバッファ層13が形成されている。バッファ層13上に
は、ｎ−InGaAlPクラッド層14,InGaP活性層15及びｐ−I
nGaAlPクラッド層16,17,18からなるダブルヘテロ接合構
造部が形成されている。ここで、クラッド層17は低Al組
成であり、後述のエッチング停止層として作用する。ま
た、クラッド層18はストライプ状に加工されており、こ
れによりｐクラッド層にストライプ状リブが形成されて
いる。クラッド層18上には、ｐ−InGaAlPコンタクト層1
9及びｐ−GaAsコンタクト層20が形成されている。ダブ
ルヘテロ接合構造部及びコンタクト層20の側面には、ｎ
−GaAs電流阻止層21が形成されている。コンタクト層20
及び電流阻止層21上には、ｐ−GaAsコンタクト層22が形
成されている。そして、コンタクト層22の上面に金属電
極23が被着され、基板11の下面に金属電極24が被着され
ている。
この構造では、電流狭窄はコンタクト層20と電流阻止
層21により行われ、光導波はストライプ状のメサに形成
されたクラッド層18により行われる。なお、バッファ層
13はGaAs上に形成するInGaAlP系結晶の品質向上のため
である。また、コンタクト層（中間コンタクト層）19
は、クラッド層18とコンタクト層20との間の電気抵抗の
低減を目的とするものであり、コンタクト層20よりもバ
ンドギャップが大きく、且つクラッド層18よりもバンド
ギャップが小さいものであればよい。さらに、中間コン
タクト層19のバンドギャップを、クラッド層18及びコン
タクト層20に接する部分でこれらと同様にし、クラッド
層18からコンタクト層20まで徐々に変化させるようにし
てもよい。
層21により行われ、光導波はストライプ状のメサに形成
されたクラッド層18により行われる。なお、バッファ層
13はGaAs上に形成するInGaAlP系結晶の品質向上のため
である。また、コンタクト層（中間コンタクト層）19
は、クラッド層18とコンタクト層20との間の電気抵抗の
低減を目的とするものであり、コンタクト層20よりもバ
ンドギャップが大きく、且つクラッド層18よりもバンド
ギャップが小さいものであればよい。さらに、中間コン
タクト層19のバンドギャップを、クラッド層18及びコン
タクト層20に接する部分でこれらと同様にし、クラッド
層18からコンタクト層20まで徐々に変化させるようにし
てもよい。
次に、上記構成の半導体レーザの製造方法について説
明する。
明する。
第２図（ａ）〜（ｆ）は実施例レーザの製造工程を示
す断面図である。まず、原料としてメタル系III族有機
金属（トルメチルインジウム，トリメチルガリウム，ト
リメチルアルミニウム）と、Ｖ族水素化物（アルシン，
ホスフィン）とを使用した大気圧未満の圧力下でのMOCV
D法により、第２図（ａ）に示す如く面方位（100）のｎ
−GaAs基板11（Siドープ,3×1018cm-3）上に厚さ0.5
［μｍ］のｎ−GaAs第１バッファ層12（Seドープ,3×10
18cm-3），厚さ0.5［μｍ］のｎ−InGaP第２バッファ層
13（Seドープ,3×1018cm-3），厚さ1.5［μｍ］のｎ−I
n0.5Ga0.2Al0.3Ｐ第１クラッド層13（Seドープ,1×1018
cm-3），厚さ0.1［μｍ］のIn0.5Ga0.5P活性層15,厚さ
0.1［μｍ］のｐ−In0.5Ga0.2Al0.3Ｐ第２クラッド層16
（Mgドープ,2×1018cm-3），エッチング停止層として作
用する厚さ0.02［μｍ］のｐ−In0.5Ga0.4Al0.1Ｐ第３
クラッド層17（Mgドープ,2×1018cm-3），厚さ1.4［μ
ｍ］のｐ−In0.5Ga0.2Al0.3Ｐ第４クラッド層18（Mgド
ープ,2×1018cm-3），中間コンタクト層としての厚さ0.
01［μｍ］のｐ−In0.5Ga0.4Al0.1Ｐ第１コンタクト層1
9（Mgドープ,2×1018cm-3）及び厚さ0.5［μｍ］のｐ−
GaAs第２コンタクト層20（Mgドープ,2×1018cm-3）を順
次成長してダブルヘテロウェハを形成した。続いて、第
２コンタクト層20上に、シランガスの熱分解と写真触刻
により幅５［μｍ］，厚さ0.1［μｍ］のストライプ状
にSiO2膜26を形成した。
す断面図である。まず、原料としてメタル系III族有機
金属（トルメチルインジウム，トリメチルガリウム，ト
リメチルアルミニウム）と、Ｖ族水素化物（アルシン，
ホスフィン）とを使用した大気圧未満の圧力下でのMOCV
D法により、第２図（ａ）に示す如く面方位（100）のｎ
−GaAs基板11（Siドープ,3×1018cm-3）上に厚さ0.5
［μｍ］のｎ−GaAs第１バッファ層12（Seドープ,3×10
18cm-3），厚さ0.5［μｍ］のｎ−InGaP第２バッファ層
13（Seドープ,3×1018cm-3），厚さ1.5［μｍ］のｎ−I
n0.5Ga0.2Al0.3Ｐ第１クラッド層13（Seドープ,1×1018
cm-3），厚さ0.1［μｍ］のIn0.5Ga0.5P活性層15,厚さ
0.1［μｍ］のｐ−In0.5Ga0.2Al0.3Ｐ第２クラッド層16
（Mgドープ,2×1018cm-3），エッチング停止層として作
用する厚さ0.02［μｍ］のｐ−In0.5Ga0.4Al0.1Ｐ第３
クラッド層17（Mgドープ,2×1018cm-3），厚さ1.4［μ
ｍ］のｐ−In0.5Ga0.2Al0.3Ｐ第４クラッド層18（Mgド
ープ,2×1018cm-3），中間コンタクト層としての厚さ0.
01［μｍ］のｐ−In0.5Ga0.4Al0.1Ｐ第１コンタクト層1
9（Mgドープ,2×1018cm-3）及び厚さ0.5［μｍ］のｐ−
GaAs第２コンタクト層20（Mgドープ,2×1018cm-3）を順
次成長してダブルヘテロウェハを形成した。続いて、第
２コンタクト層20上に、シランガスの熱分解と写真触刻
により幅５［μｍ］，厚さ0.1［μｍ］のストライプ状
にSiO2膜26を形成した。
次いで、第２図（ｂ）に示す如く、SiO2膜26をマスク
として用い、GaAs選択エッチャントにより第２コンタク
ト層20をエッチングして第１コンタクト層19を露出さ
せ、幅３［μｍ］のGaAsのストライプ状メサ27を形成し
た。
として用い、GaAs選択エッチャントにより第２コンタク
ト層20をエッチングして第１コンタクト層19を露出さ
せ、幅３［μｍ］のGaAsのストライプ状メサ27を形成し
た。
次いで、第２図（ｃ）に示す如く、GaAsストライプ状
メサ27をマスクとして用い、InGaAlPの選択エッチャン
トにより、第３クラッド層17が露出するまで第１コンタ
クト層19及び第４クラッド層18をエッチングして、スト
ライプ状メサ28を形成した。
メサ27をマスクとして用い、InGaAlPの選択エッチャン
トにより、第３クラッド層17が露出するまで第１コンタ
クト層19及び第４クラッド層18をエッチングして、スト
ライプ状メサ28を形成した。
このウェハをGaAsの選択エッチャントにて処理するこ
とにより、第２コンタクト層20をエッチングしてその幅
を狭くし、第２図（ｄ）に示す形状のストライプ状メサ
29を形成した。なお、GaAsの選択エッチャントは、28％
アンモニア水,35％過酸化水素水及び水を1:30:9の割合
いで混合したものであり、20［℃］にて使用した。ま
た、InGaAlPの選択エッチャントは、硫酸或いは燐酸で
あり、40〜130［℃］の温度にて使用した。
とにより、第２コンタクト層20をエッチングしてその幅
を狭くし、第２図（ｄ）に示す形状のストライプ状メサ
29を形成した。なお、GaAsの選択エッチャントは、28％
アンモニア水,35％過酸化水素水及び水を1:30:9の割合
いで混合したものであり、20［℃］にて使用した。ま
た、InGaAlPの選択エッチャントは、硫酸或いは燐酸で
あり、40〜130［℃］の温度にて使用した。
次いで、トリメチルガリウムとアルシンを原料として
使用した減圧下でのMOCVD法により、第２図（ｅ）に示
す如くｎ−GaAs電流阻止層21（Mgドープ,5×1018cm-3）
を厚さ0.5［μｍ］成長した。このとき、成長は希釈ホ
スフィンガスを導入しつつ700［℃］まで昇温した後、
ホスフィンガス流をアルシンガス流に切換え、約１秒間
待機した後、トリメチルガリウム有機金属ガスを導入す
ることにより行った。その結果、前記SiO2膜26上にはGa
Asの成長は全く見られず、第２図（ｅ）に示す断面形状
のウェハが得られた。
使用した減圧下でのMOCVD法により、第２図（ｅ）に示
す如くｎ−GaAs電流阻止層21（Mgドープ,5×1018cm-3）
を厚さ0.5［μｍ］成長した。このとき、成長は希釈ホ
スフィンガスを導入しつつ700［℃］まで昇温した後、
ホスフィンガス流をアルシンガス流に切換え、約１秒間
待機した後、トリメチルガリウム有機金属ガスを導入す
ることにより行った。その結果、前記SiO2膜26上にはGa
Asの成長は全く見られず、第２図（ｅ）に示す断面形状
のウェハが得られた。
次いで、SiO2膜26を除去した後、第２図（ｆ）に示す
如く、MOCVD法により全面にｎ−GaAs第３コンタクト層2
2（Mgドープ,5×1018cm-3）を厚さ３［μｍ］成長し
た。その後、通常の電極付け工程により、第３コンタク
ト層22上にAu/Zn電極23を基板11の下面にAu/Ge電極24を
被着することによって、前記第１図に示す構造のレーザ
用ウェハを得た。
如く、MOCVD法により全面にｎ−GaAs第３コンタクト層2
2（Mgドープ,5×1018cm-3）を厚さ３［μｍ］成長し
た。その後、通常の電極付け工程により、第３コンタク
ト層22上にAu/Zn電極23を基板11の下面にAu/Ge電極24を
被着することによって、前記第１図に示す構造のレーザ
用ウェハを得た。
かくして得られたウェハをへき開して、共振器長250
［μｍ］のレーザ素子を作成したところ、しきい値電流
90［mA］，微分量子効率片面当り20［％］と良好な特性
が得られた。光出力は駆動電流に従って20［mW］以上ま
で直線的に増大し、キンクのない良好な電流−光出力特
性を示した。また、遠視野像，近視野像共に単峰であ
り、良好なモード制御が行われていることが判明した。
［μｍ］のレーザ素子を作成したところ、しきい値電流
90［mA］，微分量子効率片面当り20［％］と良好な特性
が得られた。光出力は駆動電流に従って20［mW］以上ま
で直線的に増大し、キンクのない良好な電流−光出力特
性を示した。また、遠視野像，近視野像共に単峰であ
り、良好なモード制御が行われていることが判明した。
このように本実施例によれば、電流狭窄構造及び光導
波構造を自己整合的に形成することができ、単一の横モ
ードで良好な素子特性を示す半導体レーザを実現するこ
とができる。しかも、電極23が第３コンタクト層22の平
坦な面上に被着されているので、コンタクト層22と電極
23との接触抵抗を十分小さくすることができ、且つ電極
23の変形を招くこともない。このため、素子特性及び信
頼性の向上をはかり得る。また、InGaAlP系の材料でレ
ーザを実現できたことにより、光情報処理用光源として
極めて有効である。
波構造を自己整合的に形成することができ、単一の横モ
ードで良好な素子特性を示す半導体レーザを実現するこ
とができる。しかも、電極23が第３コンタクト層22の平
坦な面上に被着されているので、コンタクト層22と電極
23との接触抵抗を十分小さくすることができ、且つ電極
23の変形を招くこともない。このため、素子特性及び信
頼性の向上をはかり得る。また、InGaAlP系の材料でレ
ーザを実現できたことにより、光情報処理用光源として
極めて有効である。
また、本実施例の製造方法によれば、通常問題となる
種々の困難が巧みに回避される。即ち、選択エッチング
による光導波路の形成と減圧下でのMOCVD法による電流
狭窄構造の作成は、高度な微細加工技術を用いることな
く、良好な再現性を提供する。また、実施例のようにIn
GaAlPとGaAs（GaAlAsであってもよい）とを組合わせて
光導波及び電流狭窄構造を形成する場合、InGaAlP及びG
aAsが同時に露出した表面上への再成長が必要となる
が、通常は昇温時におけるＰとAsの蒸発による結晶表面
の損傷をInGaAlP及びGaAsの両者にて同時に抑制するこ
とは困難である。しかし、ここで採用した成長方法で
は、GaAs表面をSiO2膜26にて被覆しているために、上記
のような問題は生じず、Ｐ雰囲気下にて昇温することに
より良好な成長が達成される。さらに、この実施例で
は、ストライブ状のSiO2膜26の幅５［μｍ］に対して、
第２コンタクト層20の頂部の幅は３［μｍ］と狭められ
る。このため、GaAs電流阻止層21の成長後の形状は前記
第２図（ｆ）に示すようなものとなり、電流流路を形成
する第２コンタクト層20の周辺が平坦であるので、その
上への電極形成が容易になる等の利点がある。
種々の困難が巧みに回避される。即ち、選択エッチング
による光導波路の形成と減圧下でのMOCVD法による電流
狭窄構造の作成は、高度な微細加工技術を用いることな
く、良好な再現性を提供する。また、実施例のようにIn
GaAlPとGaAs（GaAlAsであってもよい）とを組合わせて
光導波及び電流狭窄構造を形成する場合、InGaAlP及びG
aAsが同時に露出した表面上への再成長が必要となる
が、通常は昇温時におけるＰとAsの蒸発による結晶表面
の損傷をInGaAlP及びGaAsの両者にて同時に抑制するこ
とは困難である。しかし、ここで採用した成長方法で
は、GaAs表面をSiO2膜26にて被覆しているために、上記
のような問題は生じず、Ｐ雰囲気下にて昇温することに
より良好な成長が達成される。さらに、この実施例で
は、ストライブ状のSiO2膜26の幅５［μｍ］に対して、
第２コンタクト層20の頂部の幅は３［μｍ］と狭められ
る。このため、GaAs電流阻止層21の成長後の形状は前記
第２図（ｆ）に示すようなものとなり、電流流路を形成
する第２コンタクト層20の周辺が平坦であるので、その
上への電極形成が容易になる等の利点がある。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものでは
ない。実施例ではｐ−InGaAlP第４クラッド層をエッチ
ングしてストライプ状リブを形成した後、ｐ−GaAs第２
コンタクト層を再エッチングしているが、この再エッチ
ング工程は必ずしも必要でない。また、ｐ−InGaAlPか
らなる第２〜第４クラッド層は、単一の層で形成するこ
とも可能である。さらに、ｐ−InGaAlP第１コンタクト
層（中間コンタクト層）は必ずしも用いなくてもよい。
ない。実施例ではｐ−InGaAlP第４クラッド層をエッチ
ングしてストライプ状リブを形成した後、ｐ−GaAs第２
コンタクト層を再エッチングしているが、この再エッチ
ング工程は必ずしも必要でない。また、ｐ−InGaAlPか
らなる第２〜第４クラッド層は、単一の層で形成するこ
とも可能である。さらに、ｐ−InGaAlP第１コンタクト
層（中間コンタクト層）は必ずしも用いなくてもよい。
また、本発明は実施例で述べた以外の材料を利用した
レーザにも同様に適用することができる。例えば、GaAs
を基板としたGaAlAs,InGaAsP、或いはInPを基板としたI
nGaAlAs,InGaAsPを使用したレーザ等が考えられる。さ
らに、実施例では第１導電型をｎ型、第２導電型をｐ型
としたが、これらを逆にしてもよいのは勿論のことであ
る。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変
形して実施することができる。
レーザにも同様に適用することができる。例えば、GaAs
を基板としたGaAlAs,InGaAsP、或いはInPを基板としたI
nGaAlAs,InGaAsPを使用したレーザ等が考えられる。さ
らに、実施例では第１導電型をｎ型、第２導電型をｐ型
としたが、これらを逆にしてもよいのは勿論のことであ
る。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変
形して実施することができる。
［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、第２導電型クラ
ッド層の凸部（ストライプ状メサ）及び電流阻止層の上
に、コンタクト層を十分厚く成長形成することによっ
て、電流狭窄構造と光導波構造とを自己整合的に形成し
ながらも、コンタクト層の電極と接する部分に面積を大
きくし、且つその表面を平坦なものとすることができ
る。このため、電極とコンタクト層との接触抵抗の増大
や電極の変形を等を防止することができ、素子特性の向
上及び信頼性の向上をはかり得る。
ッド層の凸部（ストライプ状メサ）及び電流阻止層の上
に、コンタクト層を十分厚く成長形成することによっ
て、電流狭窄構造と光導波構造とを自己整合的に形成し
ながらも、コンタクト層の電極と接する部分に面積を大
きくし、且つその表面を平坦なものとすることができ
る。このため、電極とコンタクト層との接触抵抗の増大
や電極の変形を等を防止することができ、素子特性の向
上及び信頼性の向上をはかり得る。
第１図は本発明の一実施例に係わる半導体レーザの素子
構造を示す断面図、第２図（ａ）〜（ｆ）は上記実施例
レーザの製造工程を示す断面図、第３図は従来レーザの
素子構造を示す断面図である。 11……ｎ−GaAs基板、12……ｎ−GaAsバッファ層、13…
…ｎ−InGaPバッファ層、14……ｎ−InGaAlPクラッド層
（第１導電型クラッド層）、15……InGaP活性層、16,1
7,18……ｐ−InGaAlPクラッド層（第２導電型クラッド
層）、19……ｐ−InGaAlPコンタクト層、20,22……ｐ−
GaAsコンタクト層、21……ｎ−GaAs電流阻止層、23,24
……電極、26……SiO2膜。
構造を示す断面図、第２図（ａ）〜（ｆ）は上記実施例
レーザの製造工程を示す断面図、第３図は従来レーザの
素子構造を示す断面図である。 11……ｎ−GaAs基板、12……ｎ−GaAsバッファ層、13…
…ｎ−InGaPバッファ層、14……ｎ−InGaAlPクラッド層
（第１導電型クラッド層）、15……InGaP活性層、16,1
7,18……ｐ−InGaAlPクラッド層（第２導電型クラッド
層）、19……ｐ−InGaAlPコンタクト層、20,22……ｐ−
GaAsコンタクト層、21……ｎ−GaAs電流阻止層、23,24
……電極、26……SiO2膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 正行 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝総合研究所内 (72)発明者 渡辺 幸雄 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−166586（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−74382（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−67285（ＪＰ，Ａ)
Claims (7)
- 【請求項１】第１導電型半導体基板と、第１導電型クラ
ッド層、活性層及びストライプ状の凸部を有した第２導
電型クラッド層からなり、上記半導体基板上に形成され
たダブルヘテロ接合構造部と、このダブルヘテロ接合構
造部上に第２導電型クラッド層の凸部の少なくとも一部
を除いて形成された電流阻止層と、前記第２導電型クラ
ッド層及び電流阻止層上に形成された第２導電型コンタ
クト層と、前記コンタクト層と第２導電型クラッド層と
の間に設けられた、該コンタクト層よりもバンドキャッ
プが大きく、該クラッド層よりもバンドギャップが小さ
い少なくとも一層の第２導電型中間コンタクト層とを具
備してなることを特徴とする半導体レーザ装置。 - 【請求項２】前記半導体基板及び各半導体層は、III−
Ｖ族半導体からなるものであることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項３】前記半導体基板及びコンタクト層はGaAsで
あり、前記ダブルヘテロ接合構造部は、InxGa1-x-yAlyP
（０≦ｙ≦１）系であることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項４】前記半導体基板及びコンタクト層はGaAsで
あり、前記ダブルヘテロ接合構造部及び中間コンタクト
層は、InxGa1-x-yAlyP（０≦ｙ≦１）系であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体レーザ装
置。 - 【請求項５】前記GaAs基板と第１導電型InGaAlPクラッ
ド層との間に、第１導電型InGaPバッファ層を設けてな
ることを特徴とする特許請求の範囲第３項又は第４項記
載の半導体レーザ装置。 - 【請求項６】前記中間コンタクト層は、前記コンタクト
層に近い方でそのバンドギャップが小さく、前記第２導
電型クラッド層に近い方でそのバンドギャップが大き
く、且つその間でバンドギャップが徐々に変化するもの
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半
導体レーザ装置。 - 【請求項７】第１導電型半導体基板上に、第１導電型ク
ラッド層、活性層及び第２導電型クラッド層からなるダ
ブルヘテロ接合構造部と、第２導電型コンタクト層とを
有機金属を用いた化学気相成長法により上記順に連続し
て成長形成する工程と、上記第２導電型コンタクト層上
にエッチングマスクを形成する工程と、次いで上記マス
クを用いて前記コンタクト層を選択エッチングし、且つ
前記第２導電型クラッド層をその途中まで選択エッチン
グして該クラッド層にストライプ上の凸部を形成する工
程と、次いで前記ダブルヘテロ接合構造部上及びコンタ
クト層の側面に有機金属を用いた化学気相成長法により
電流阻止層を成長形成する工程と、次いで前記マスクを
除去する工程と、次いで前記コンタクト層及び電流阻止
層上に有機金属を用いた化学気相成長法により再び第２
導電型コンタクト層を成長形成する工程とを含むことを
特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61042934A JPH0815228B2 (ja) | 1986-02-28 | 1986-02-28 | 半導体レ−ザ装置及びその製造方法 |
| US07/019,332 US4792958A (en) | 1986-02-28 | 1987-02-26 | Semiconductor laser with mesa stripe waveguide structure |
| DE8787301775T DE3779775T2 (de) | 1986-02-28 | 1987-02-27 | Halbleiterlaser mit streifenfoermiger mesa-wellenleiterstruktur und dessen herstellungsverfahren. |
| EP87301775A EP0234955B1 (en) | 1986-02-28 | 1987-02-27 | Semiconductor laser with mesa stripe waveguide structure and manufacturing method thereof |
| US07/247,268 US4835117A (en) | 1986-02-28 | 1988-09-21 | Manufacturing method for semiconductor laser with mesa stripe |
| US07/283,796 US4910743A (en) | 1986-02-28 | 1988-12-13 | Semiconductor laser with mesa stripe waveguide structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61042934A JPH0815228B2 (ja) | 1986-02-28 | 1986-02-28 | 半導体レ−ザ装置及びその製造方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7144918A Division JP2519879B2 (ja) | 1995-06-12 | 1995-06-12 | 半導体レ―ザ装置及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62200786A JPS62200786A (ja) | 1987-09-04 |
| JPH0815228B2 true JPH0815228B2 (ja) | 1996-02-14 |
Family
ID=12649840
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61042934A Expired - Lifetime JPH0815228B2 (ja) | 1986-02-28 | 1986-02-28 | 半導体レ−ザ装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0815228B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2596529B1 (fr) * | 1986-03-28 | 1988-05-13 | Thomson Csf | Guide d'onde optique en materiau semiconducteur, laser appliquant ce guide d'onde et procede de realisation |
| JPH01187989A (ja) * | 1988-01-22 | 1989-07-27 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザおよびその製造方法 |
| US4893313A (en) * | 1988-03-14 | 1990-01-09 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor laser device which has a double-hetero structure having an optimal layer thickness |
| JP2809978B2 (ja) * | 1993-10-20 | 1998-10-15 | 株式会社東芝 | 半導体レ−ザ素子 |
| JP2914847B2 (ja) * | 1993-07-09 | 1999-07-05 | 株式会社東芝 | 半導体レーザ装置 |
| KR100343203B1 (ko) * | 1993-10-21 | 2002-11-18 | 삼성전자 주식회사 | 반도체레이저소자 |
| JP2000031600A (ja) | 1998-07-14 | 2000-01-28 | Nec Corp | 半導体レーザの製造方法 |
| JP3472714B2 (ja) | 1999-01-25 | 2003-12-02 | シャープ株式会社 | 半導体発光素子の製造方法 |
| JP2001267631A (ja) | 2000-01-11 | 2001-09-28 | Sharp Corp | 半導体発光素子 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50153592A (ja) * | 1974-05-29 | 1975-12-10 | ||
| JPS5766685A (en) * | 1980-06-03 | 1982-04-22 | Nec Corp | Rib structure semiconductor laser |
| JPS6167285A (ja) * | 1984-09-10 | 1986-04-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS6174382A (ja) * | 1984-09-20 | 1986-04-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 |
| JPS62166586A (ja) * | 1986-01-20 | 1987-07-23 | Nec Corp | 半導体発光素子とその製造方法 |
-
1986
- 1986-02-28 JP JP61042934A patent/JPH0815228B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62200786A (ja) | 1987-09-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |