JPS58220485A - 半導体発光装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体発光装置及びその製造方法

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JPS58220485A
JPS58220485A JP57104547A JP10454782A JPS58220485A JP S58220485 A JPS58220485 A JP S58220485A JP 57104547 A JP57104547 A JP 57104547A JP 10454782 A JP10454782 A JP 10454782A JP S58220485 A JPS58220485 A JP S58220485A
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JP
Japan
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layer
type
groove
striped
substrate
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JP57104547A
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English (en)
Inventor
Haruhiko Tabuchi
田「淵」 晴彦
Kiyoshi Hanamitsu
花光 清
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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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
    • H01S5/22Structure 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
    • H01S5/223Buried stripe structure
    • H01S5/2237Buried stripe structure with a non-planar active layer
    • 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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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】 (1)発明の技術分野 本発明は半導体発光装置に係り、ストライプ状の溝にレ
ーザが発光する活性領域が埋め込まれたダブルへテロ接
合型半導体レーザの構造そして特に本発明の構造を有す
るガリウム・アルミニウム・ヒ素(GaAAAs)系ダ
ブルへテロ接合型半導体レーザの製造方法に関する。
(2)技術の背景 半導体レーザは他のレーザ系に比べて波長の選択が比較
的容易で且つ小型、高効率動作、長寿命、高速直接変調
及び単一波長動作などの数々の利点があり、光伝送・処
理の各種の実用システム゛の光源として用いられてい名
特に、埋め込み構造を有する半導体レーザでは、活性領
域の幅を実質上減少させることができるので、閾値電流
を低減でき、且つ半導体レーザの各々端面での微分量子
効率を向上できるという効果がある。
(3)  従来技術と問題点 第1図は従来のGaAtAs系埋め込み型半導体レーザ
の要部1IfT面図を示す。同図に於いて、lはn型ガ
リウム−ヒ素(GaAs)基板、2はnmGaAzA8
クラッド層、3はGBAs活性層、4はpWGaAtA
sクラッド層、5はB m、GaAlAs層、6はp型
GaAeキャップ層、7はp側電極、8はn側電極をそ
れぞれ示す。
この半導体レーザはp側電極マに正、n側電極8に負の
電圧を印加し、キャリアを活性層3へ注入する。活性層
3に注入されたキャリアは半導体層の接合に対して垂直
方向に隣接し九n型クラッド層2及びp型クラッド層4
により、活性層3内に閉じ込められる。そして十分な注
入キャリアによって利得が損失に打ち騰った時、活性層
3からレーザ光が生じる。
上記構成から成る半導体レーザの製造方法は、基板1上
にnaクラッド層2.活性層3.p型クラッド層4金順
次液相エピタキシャル成長法を用いて形成し、次に幅2
〜4〔μm〕のストライプ状の発光層金銭して基板1に
達する深さまでエツチングし念後、n型GaAtAs層
5及びp型GaA、キャップ116 ’に再度液相エピ
タキシャル成長法音用いて順次形成し、最後にp側電極
フ及びn側電極8をそれぞれ形成する。
しかしながら、この様な製造方法では、エツチングによ
りストライプ状の発光層?形成する際、・活性層3のエ
ツチング面が空気に触れ、酸化されて信頼性が低下する
と共に、3つの半導体層2゜3.4全均等にエツチング
することがむずかしい為にエツチングされた面がなめら
かにならず、遠視野像が均一にならないという問題があ
る。
更に第2図は従来の別の構造を有するALGaAs系埋
め込み型半導体レーザの要部断面図を示しtもので、G
aA、基板に四部を設け、該凹部にGIA。
活性層き埋め込んだものでるる。同図に於いて、第1図
で説明した部分に相当する部分は同記号で指示しである
この構造を有する半導体レーザの製造方法は、n型Ga
As基板1上にn型GaAtAs層5を形成し、ケミカ
ルエツチング法金用いて基板1に達する深さの凹部金膜
け、該凹部内にn型GaALAsクラッド層”e Ga
As活性層3 、 p mGaAtAsクラッド/m 
4及びp型GaAeキャップ層6を液相エピタキシャル
成長法音用いて順次形成する。同、この時n型GaAt
Ae層5の表面にはn型GaAtAs層2′及びG&A
8層3′が薄く成長する。
しかし上記に示した方法では、ケミカルエツチング法を
用いて凹部全形成する際、該凹部の幅が4〜5〔μm〕
と広くならざるおえないという欠点があり、この為活性
層30幅が3〔μm〕以上となる。
そして活性層3の幅が3〔μm〕以上で、その形状が三
ケ月状となった場合、高次モードの発光が生じ横モード
が不安定となるという問題が生じる。
(4)発明の目的 本発明は上記2つの構造の持つ従来の問題点を解決し、
3〔μm〕以下の幅を有する活性層全形成することによ
り、横モードを安定にし、且つ信頼性が高く、なめらか
な放射パターンが優られる半導体発光装置を提供するこ
とにある。
(5)発明の構成 本発明の目的は、第1の導゛成型を有する半導体基板上
に該基板とは異なる材料から成る第1の4鑞8!!全有
するストライプ状の半導体贋金配設し、該半導体基板上
の前記ストライプ状の半導体層が配役され次領域に、底
部が開口部よりも狭いストライプ状の溝を持つ第1の導
電型を有する第1のクラッド層全配設し、該ストライプ
状の溝内に活性層を配設し、該活性層上に第2の導電型
を有する第2のクラッド層全配設してなることにより達
成される。
(6)発明の実施例 以下、本発明の実施例を図面全参照しつつ説明する。第
3図(a)乃至(f)は本発明の一実施例の半導体レー
ザの製造工程断面図である。
第3図(a)参照 ■ キャリア濃度が約10”(z ”)のn型GaAs
基板9に液相エピタキシャル成長法を適用してその表面
にキャリア濃度が5 x 10”(3”)のnfiG 
aAtAB層10を03〜α5〔μm〕の厚さに形成す
る0 ■ n型GaAtAs層10にOVD法ま九はスパッタ
リング法全適用してその表面に5102層11を100
0〜3000(A)の厚さに形成する。
第3図(b)参照 ■ 通常のフォトエツチング法を適用して5107層1
1のバターニングを行ない、幅Wが3〔μm〕のストラ
イプ状の8102層11′ヲ形成する。
同、この場合のエツチング液はフッ酸(HF):フッ化
アンモニウム(Nf(4F) −1: 10の溶液を使
用する0 第3図(Q)参照 ■ ウェットエツチング法を適用し、810!層11’
−iマスクとしてn型GaA、基板9及びn型谷、。
GaAtAs層10 f n型GaAtAs層10表面
からl〜2〔μm〕の深さにエツチングし、ストライプ
状の凸部音形成する。尚、この場合のエツチング液はリ
ン酸系音用いる。
第3図((1)参照 ■ マスクとして使用した5102ノ@ i l’(i
−NH,F液中に浸漬して除去する。
■ n mGaAs基板9及びn型GaAtAs層10
の表面に液相エピタキシャル成長法全適用してキャリア
濃度が2 X I 017(z−”)のn型GaAtA
sクラッド層12を成長する。この時GaAeとGaA
tAsとの成長速度の違いにより、図に示す様に約60
〔度〕の角度金もって上方と横方向へ成長する。横方向
の成長速度は成長時間の平方根に比例し、成長溶液の過
飽和度が0〜2〔度〕のとき2分間で約1〔μm〕成長
する。
第3図(e)参照 ■ 前記凸部の幅が3〔μm〕、溶液の過飽和度が0〜
2〔度〕の条件Fでn型GaAtAsクラッド層12を
5分間成長させることにより、底部が開口部よ゛りも狭
い溝13が形成されn型GaAtAsクラッド層12の
左右がつながる。尚、111113の幅W′は3〔μm
〕である。
第3図(f)参照 ■ 液相エピタキシャル成長法全適用し、溝13にアン
ドープで一番厚いところでの厚さが02〔μm〕のGa
AB活性層14.キャリア濃度が5XIO′7(crn
a)で一番厚いところでの厚さが2〜3(μm)のp 
m GaAtAsクラッド層15.キャリア濃度がl 
O” cm ”」で厚さが05〜l(p m )のnn
Ga八〇キへップ層16を順次形成する。尚、このとき
溝13外のn型りラッド層lに上にもGaA、層14/
が成長する。
■ 蒸着法全適用して、n型GaAsキャップノー16
に金(A u)から成るpHlt極1ツを2〜3〔μm
〕の厚さに形成し、基板9裏面にもAuから成るn側電
極18全10(μm〕の厚さに形成する。
本実施例によれば、ストライプ状の溝13の幅W’i3
(μm〕にできると共に活性1−14の幅を3〔μm〕
以下にできる為、活性414の形状によらず放射される
光の横モードt−0次モードにでき、且つ活性層14が
全気中にさらされることがないので高信頼度の半導体レ
ーザが得られる。
第4図は本発明の他の実施例金示す±帰滲レーザの要部
断面図である。同図に於いて、第4図で説明した部分と
同部分は同記号で指示しである。
本実施例が第3図で示し次半導体レーザと異なるのは、
ストライプ状のn型GaAtAs J@ l Of有す
6n型GaA、基板9上とn m GaAzAsクラッ
ド)@12と0間tcキャリア濃度が1017(tYn
”)のp型GaAtAs層19i設けたことにある。
本実施例によれば、p側電極17に正、n側電極1日に
負の電圧上印加することによジ、n型クラッド層12と
p型GaAAAθ層19との間にp−n逆バイアスが生
じ、キャリア金溝内に埋め込まれ友活性層14へ効率良
く注入できるという効果がおる。
())発明の効果 本発明によれば、活性層の幅ヲ3〔μm〕以下にできる
為、横モードを安定にでき且つ高信頼度の′半導体発光
装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は従来の半導体レーザの要部断面図、
第3図(、)乃至(f)は本発明一実施例の半導体レー
ザの製造工程断面図、第4図は本発明の他の実施例の要
部断面図である。 1.9・・・n型GaAs基板、2.12・nfiGa
AtAsクラッド層、3 、14−・GaAs活性層、
番。 15−−・p型GaAtAsクラッド層、7.17・・
−p側電極、s、 1s−ntiE極、l O−n m
GaAtAs第  1  図 躬2図 第5図 (Q) (b) (C) (dン η 3 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)第1の導電型を有する半導体基板上に該基板とは異
    なる材料から成る第1の導電型を有するストライプ状の
    半導体層を配設し、該半導体基板上に前記ストライプ状
    の半導体層が配設された領域に、底部が開口部よりも狭
    いストライプ状の溝會持つ第1の導電型を有する第1の
    クラッド層を配設し、該ストライプ状の溝内に活性贋金
    配設し、該活性l−上に第2の導電型を有する第2のク
    ラッド層金配設してなること全特徴とする半導体発光装
    置。 2)第1の導電型を有するガリウム・ヒ素基板上にスト
    ライプ状の第1の導電型tMするガリウム・アルミニウ
    ム・ヒ素層を選択的に形成し、該ガリウム・ヒ素基板及
    びガリウム・アルミニウム・ヒ素I−上に液相エピタキ
    シャル成長法を用いて底部が開口部りりも狭いストライ
    プ状の溝を有するガリウム・アルミニウム・ヒ素層を形
    成し、該溝内にレーザが発光する活性層を形成する工程
    を宮むことを特徴とする半導体発光装置の製造方法。
JP57104547A 1982-06-17 1982-06-17 半導体発光装置及びその製造方法 Pending JPS58220485A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5138625A (en) * 1991-01-08 1992-08-11 Xerox Corporation Quantum wire semiconductor laser

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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