JPS58206184A - 半導体レ−ザ素子及びその製造方法 - Google Patents

半導体レ−ザ素子及びその製造方法

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JPS58206184A
JPS58206184A JP57089249A JP8924982A JPS58206184A JP S58206184 A JPS58206184 A JP S58206184A JP 57089249 A JP57089249 A JP 57089249A JP 8924982 A JP8924982 A JP 8924982A JP S58206184 A JPS58206184 A JP S58206184A
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etching
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三郎 山本
Hiroshi Hayashi
寛 林
Morichika Yano
矢野 盛規
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure 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
    • H01S5/24Structure 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 grooved structure, e.g. V-grooved, crescent active layer in groove, VSIS laser

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Optics & Photonics (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ヒデオディスク、オーディオディスク、レー
ザプリンタ等光情報処理装置用光源として用いられる半
導体レーザ装置の新規な素子構造及び製浩技術に関する
ものである。
光情報処理装置用光源として要求される半導体レーザ装
置の特性としては、極力短波長の発振光であること、構
モードが安定であること、低閾値′電流を有すること、
長寿命であること等か挙けられる。これらの条件を満足
させた半導体レーザの一つとしてV−チへ、ンヤルド・
サブストレイト・インナー・ストライブ(VSIS)レ
ーザかある。
この半導体レーザ素f−の断面図を第1図に示す。
P形GaAs7.(板11にn形G a A S ’+
13:流ブ07キング層2、p形G a A I A 
s  クラッド層’8 、 GaAlΔS活性層4、n
形G21AIAS  クラッドI:・′J5、n形G 
a A sキ)・ノブl:16か順次積層され、n側電
極7及びn側電極8か形成されている。またプロIキン
グ層2の一部はV〜チャネル9とセ]・する゛山: 1
Ilt、 J!!i路となる。この半導体レーザ素子で
は電流はV−チャネル9内のストライプ領域に集中して
流れ、■−チャネル9外での光はn形電流プロツキンク
層2に吸収される。従って、低閾値′電流及び安定横モ
ード発振か容易に得られる非常に優れた半導体レーザ装
置として利用することかできる。しかもこのレーザは素
子化工程でパターン合せ、Zn拡散等を含まず、合金電
極を形成するだけという大量生産に適した形態を而して
いる。このVSISレーザを用いて、更1c740nm
以上の短波長で発振するレーザを製作しようとする場合
、問題となるのは活性層41Cかかる歪(IIτ縮応力
)である。
これはエピタキシャル成長層を支持している1ν4いG
aAs基板とGaAlAs 成長層の格子定数が800
℃前後の成長温度では一致しているものの、熱膨張係数
が相違している為、室温では格子定数に差が出てくるこ
とに起因する。Ga1−xAlxAsの熱膨張係数は組
成によって変化し、一般に(6,86−1,66X)×
10 ℃ で表わされる。ここてXはAlAsモル比で
ある。1′A1えは、G ;l A sのノ、(板(x
=o)と、G a a、−t A I o、3 A S
  の活性層(x=0.3)トテハ室7fn’t テ格
r一定数が約0.06%程度相4する。従って、活性層
4には圧縮圧力が加わることになり、これがレーザ発振
中のレーザ素子内に欠陥を発生させ、寿命を短くしてい
る。この活性層4へ加わる歪を低減させてやれは素子寿
命は改善される筈である。
本発明は」−述の問題点に鑑み適切なAlAsモル比を
有するキャップ八゛・1を100μm程度に厚く成長さ
せた俊、歪を1透発するG a A s 71%板をエ
ンチングにより除去し活VI:層にかかる歪を減少させ
た新規有用な半導体レーザ素子を提供することをLl的
とするものである。
以F、本発明を実旌例に従って図面を参照しな゛がら詳
説する。
第2図は本発明の1実施例を示すψSIS半導体レーサ
し−の要部構成図である。
p形GaAs層2I上に正流集中のための逆導電型を有
するn形(s a A S ’上流フロノキンク1冑1
2゜ヘテロ接合で活性層を限定するためのp形GaAI
ASクラッド層13、レーザ発振のためのG a A 
I A s活性層]4、ヘテロ接合を形成するn形G 
a A I A Sクラッド層15、オーミックコンタ
クトを得るためのn形GaAlAs  キャップ層16
か順次Iイ1積されている。また駆動電流を活性層14
へ付lj−するためn側電極17、n側電極18及び■
−チャネル19が形成されている。p形GaAs層21
よりキャップ層16迄の多層結晶は全てエピタキシャル
成長層で構成され、キャンプ層16は層厚かJ1常に厚
く設定されている。
次に第2図に示す半導体レーザ素子の製造方法について
第3図とともに説明する。
第3図(八に示すように、ますGaAs111.′板1
1」−にエツチング停止層20としてG a o、5 
A l 0.5 ’A 8層を約Iμmの厚さに成長さ
せ、史にp形GaAs層21、ブロッキング層12をそ
れぞれ2.0 p m 。
0.6μmの厚さに成長させた。ここで、G a A 
s 7,1、板11及びエツチング停止層20は最終的
には除去してしまうのてノ9屯形はp形、n形、アンド
ープを問わ4fいか、G ;+ A s J4%板11
は転位密IWの低いことが望ましい。第3図(B)で示
すようンこ、ブロッキング層12表面より<I I O
>方向1こストライプ状の溝を加工してn形G a A
 Sの電流ブロッキングj・β112を貫通するように
V形frネル19を形成する。この■−チャネル19が
電流通路となる。次に第3図(0で示すように、p形G
ao3A1o7As クラッド層13、p形Ga o、
7 Alo3As  活性層14、n形Gao、3 A
lo7As  クランド層I5、及びn形Gao85A
lo15As  キャップ層16をそれぞれ、0.1μ
m、0.1メtm 、 1.0μm、100μmの厚さ
にエピタキシャル成長させる。しかる後に、第3図(I
))に示すように、過酸化水素水とアンモニア水を5対
1(H20□:NI(40H−5:l)の混合比とした
エツチング停止層よって、GaAs1板11を完全にエ
ツチング除去する。、、、、、このエツチング欣はGa
AlAs Ipiでは酸化摸を形成しそエツチングが停
止する性′6を有しているので、エツチングはG a 
(1,5A l 8.5 A S  のエツチング停止
層2oて停止され、その直前のGaAs占(板11をウ
ニー〕へ−全曲で完全Vこ除去することかできる。そし
て、第3図(Elに小すようにエツチング停止層20は
)・l師によって完全にエツチング除去する。その代、
1)形GaAs層2+1にはp側′市極18としてAu
−Znを、n形GaAs層”o、l5AS  キャップ
)曽16+、にはn側電極17としてAu−Ge−Ni
を蒸着し、熱処理によって合金化する。このようにして
製作したVSISレーザは690 nmの短波長で室温
連続発振し、その時の閾値電流は70mAであ−)だ。
また、素子寿命も3mW出力で1000時曲以11ある
ことが確認された。
本発明がVSIS半導体レーザ素子は活性層へかかる歪
の低減化がキャップ層16の組成化vciって図られて
いるので、750 nmより短波長でも高信頼性の半導
体レーザ装置が得られる。しかも低閾値電流化、横モー
ド安定化も同時に図られているので光情報処理用光源と
して最適となる。
本発明は、GaAsを成長用基板とするGaA IAs
系レーザのみでなく、InP、GaP、InAs等を成
長相ノ、(板として利用したE元系または四)!−系化
合物半冑体レし−へもノl&月jできることは明らかで
ある。またこのl+14長川ノ、j板を除ノモするので
はれずく、エツチングによりpl p m程度に薄く成
形して1(1いることも用能であるか、この場合、一般
的に厚さ350/Lm程度もある1成長用紙板を均一に
エツチングして数μmのI’7−さにすることは困難を
伴なう結果となる。従って−1,記実施例ではエツチン
グ停止層を予め成長させておき、基板を全て工7チング
除去する方法を月1いて本発明を説明している。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のVSIS半導体レーザしr−を示す断面
図である。 第2図は本発明の1実施例を示−?J−VSIS半導体
レーザ素子の要部構成図である。 第3図(A)CB) (C)(T) (Elは第2図に
示す半導体レーザ素」−の製造上程説明図である。 ll・・・GaAs11(板、12・・n形G ;i 
A s ’t13:流ブロンキング層、13・・l) 
杉G a A I A s  クラッド層、1−54−
 G a A I A s  l+’11+14長川ノ
15 ・ n形Ga A I A sクラッド層、】6
・・・n形G ;+ A I A S  キヤ・ンブ層
、20−GaAlAs  エツチング停止1 jH’+
7.2 + ・= 1) ++と(i a A s層。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 第1のエピタキシャル成長層と該第1のエピタキシ
    ャル成長層にp−n償金を介して堆積された第2のエピ
    タキシャル成長層から成る第1の結晶積層体と、該第1
    の結晶積層体の前記第2のエピタキシャル成長層表向よ
    り111j記p、−11接合を切14]iする深さくこ
    形成された削1刻溝内及び「)1j記a12のエピタキ
    シャル成長層」―にイ1積されかつレーザ発振出店1牛
    層を包含する第2の結晶積層体と、該第2の結晶積層体
    1こlit積され前記活性層の歪を低減する組成比eこ
    設定された三ノし本星1−1の化合物’VJ!−II体
    から1戊る層Lvの1vい支持成長層と、1)IJ記化
    第1エピタキシャル成長層に形成される・1目の上極及
    び1)f1記活性層を介して対向する表面に11; j
    7される第2の1市極とを具6ii+して成り、1)す
    記1) −n lに合の切断された領域に限定して辿市
    trr1口或を1し1戊したことを特許とする半導体レ
    ーザ素子。 2 基板」二に第1のエピタキシャルl+l長1曽と第
    2のエピタキシャル成長層を重畳形成するとともに両成
    長層の接合界面をp −n 接合とするI’、+’t″
    と、前記第2のエピタキシャル成長層表面より前記p 
    −n接合界面を切断する深さに蝕刻溝を形成する工程と
    、該蝕刻溝及び前記第2のエピタキシャル成長層」二に
    レーザ発振用活性層を含む結晶積層体を堆積する工程と
    、該納品積層体上に前記活性層の歪を低減する組成比に
    設定された三元系以」二の化合物半導体から成る支持l
    ji長層を1早く堆積する工程と、前記粘板をエツチン
    グして前記第■のエピタキシャル成長層から除去した後
    電極を形成する1−程と、を具(+iii Lで成り、
    前記p7n接合の切断された領域に限定して通電領域を
    形成したことを特徴とする半導体しτザ素子の製造方法
    。 3 基板と第1のエピタキシャル!成長層との界面にエ
    ツチング停止層を介層し1、Jlj;板のエンチングを
    該エツチング停止層で停止することによりノ1(様を除
    去したf友、エッチンク乞%11−1曽谷・l(;i7
    人−4る!)、S 、〆lO+’i求の軸回・A52項
    記載の半導体レーザ素r−の製造方l去。
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EP0095895B1 (en) 1988-08-03
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