JPS59149079A - 半導体レ−ザ素子およびその製造方法 - Google Patents
半導体レ−ザ素子およびその製造方法Info
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- JPS59149079A JPS59149079A JP2502783A JP2502783A JPS59149079A JP S59149079 A JPS59149079 A JP S59149079A JP 2502783 A JP2502783 A JP 2502783A JP 2502783 A JP2502783 A JP 2502783A JP S59149079 A JPS59149079 A JP S59149079A
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- conductivity type
- semiconductor substrate
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- H01S5/2205—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 comprising special burying or current confinement layers
- H01S5/2206—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 comprising special burying or current confinement layers based on III-V materials
-
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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
- H01S5/2234—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode having a structured substrate surface
- H01S5/2235—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode having a structured substrate surface with a protrusion
Landscapes
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は横モードが安定で信頼性の高い縦マルチモー
ド形の半導体レーザ素子（以下「レーザ素子」と呼ぶ）
およびその製造方法に関するものである。
ド形の半導体レーザ素子（以下「レーザ素子」と呼ぶ）
およびその製造方法に関するものである。
近年、デジタルオーディオディスク（ＤＡＤ）や光学式
ビデイオディスク・の信号読取り用光源として棟々のレ
ーザ素子が開発されている。しかし、これらのレーザ素
子の多くは、光の屈折率ガイドを有し、縦シングルモー
ドで発振する縦シングルモードレーザ素子であるが、こ
の縦シングルモードレーザ素子では、周囲温度の変化時
における縦モードジャンプの際に発生するモード競合雑
音が太きいとど、光学系からの反射によって戻る光があ
る場合には雑音が大きく彦ることなどの欠点がある。こ
れに対して、縦マルチモードレーザ素子では、一般に光
の屈折率カイトを持たないゲインガイド形のストライプ
構造のものであって、上述のような欠点が少ないので、
ＤＡＤなどの信号読取り用光源としては縦シングルモー
ドレーザ素子より適していると言われているｏしかし、
横モードが安定したストライプ構造の縦マルチモードレ
ーザ素子を実現するためには、レーザ発振が生ずる活性
層のキャリア注入領域のストライプ幅を例えば２〜３μ
ｍ程度の極めて狭い幅に制御することが必要である。こ
のようなストライプ構造の縦マルチモードレーザ素子と
しては酸化膜ストライプ構造の縦マルチモードレーザ素
子が従来からよく知られている。
ビデイオディスク・の信号読取り用光源として棟々のレ
ーザ素子が開発されている。しかし、これらのレーザ素
子の多くは、光の屈折率ガイドを有し、縦シングルモー
ドで発振する縦シングルモードレーザ素子であるが、こ
の縦シングルモードレーザ素子では、周囲温度の変化時
における縦モードジャンプの際に発生するモード競合雑
音が太きいとど、光学系からの反射によって戻る光があ
る場合には雑音が大きく彦ることなどの欠点がある。こ
れに対して、縦マルチモードレーザ素子では、一般に光
の屈折率カイトを持たないゲインガイド形のストライプ
構造のものであって、上述のような欠点が少ないので、
ＤＡＤなどの信号読取り用光源としては縦シングルモー
ドレーザ素子より適していると言われているｏしかし、
横モードが安定したストライプ構造の縦マルチモードレ
ーザ素子を実現するためには、レーザ発振が生ずる活性
層のキャリア注入領域のストライプ幅を例えば２〜３μ
ｍ程度の極めて狭い幅に制御することが必要である。こ
のようなストライプ構造の縦マルチモードレーザ素子と
しては酸化膜ストライプ構造の縦マルチモードレーザ素
子が従来からよく知られている。
第１図は従来の酸化膜ストライプ構造の縦マルチモード
レーザ素子の一例を示す断面図である。
レーザ素子の一例を示す断面図である。
図において、（１）はｎ形ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ専板
、（２） 、 （３） ｊ （４）および（５）はそれ
ぞれや形ＧａＡｓ基板（１）の第１の主面上に順次形成
されたｎ形ヒ化アルミニウムガリウム（Ａｔ、Ｇａ、−
、Ａｓ）クラッド層、ｐ形Ａ４Ｇａ１−、Ａｓ活性層、
ｐ形ＡＺ、Ｇａ５−１ｌＡｓクラッド層およびｎ形Ｇａ
Ａｓ層、（６）はｎ ＃ＧａＡｓ層（５）の表面上に形
成されｎ形ＧａＡｓ層（５）の表面の所要部分上の部分
に紙面と直角方向のストライプ状の開口部（６ａ）が設
けられた酸化シリコン（Ｓ１０□）膜、（７）は開口部
（６ａ）を通してｎ形ＧａＡｓ層（５）およびこれに接
するｐ形ＡＺ、Ｇ ａｌ−、Ａ ８クラッド層（４）の
表面部にｐ彫工細物を拡散して形成され後述の陽極電極
とオーミック接触するｐ形拡散領域、（８）はｐ形拡散
領域（７）の表面上およびＳｉＯ□膜（６）の表面上に
わたって形成された陽極電極、（９）はｎ形ＧａＡｓ基
板（１）の第２の主面上に形成された陰極電極である。
、（２） 、 （３） ｊ （４）および（５）はそれ
ぞれや形ＧａＡｓ基板（１）の第１の主面上に順次形成
されたｎ形ヒ化アルミニウムガリウム（Ａｔ、Ｇａ、−
、Ａｓ）クラッド層、ｐ形Ａ４Ｇａ１−、Ａｓ活性層、
ｐ形ＡＺ、Ｇａ５−１ｌＡｓクラッド層およびｎ形Ｇａ
Ａｓ層、（６）はｎ ＃ＧａＡｓ層（５）の表面上に形
成されｎ形ＧａＡｓ層（５）の表面の所要部分上の部分
に紙面と直角方向のストライプ状の開口部（６ａ）が設
けられた酸化シリコン（Ｓ１０□）膜、（７）は開口部
（６ａ）を通してｎ形ＧａＡｓ層（５）およびこれに接
するｐ形ＡＺ、Ｇ ａｌ−、Ａ ８クラッド層（４）の
表面部にｐ彫工細物を拡散して形成され後述の陽極電極
とオーミック接触するｐ形拡散領域、（８）はｐ形拡散
領域（７）の表面上およびＳｉＯ□膜（６）の表面上に
わたって形成された陽極電極、（９）はｎ形ＧａＡｓ基
板（１）の第２の主面上に形成された陰極電極である。
このように構成された従来例では、陽極電極（８）およ
び陰極電極（９）間に所定の順方向電圧を印加すると、
電流がｐ形Ａ４Ｇａ、−、Ａｓ活性層（３）のＳｉｎ□
膜（６）の開口部（６ａ）に対応する部分のみを集中的
に通って流れ、開口部（６ａ）の幅を２〜３μｍ程度の
狭い幅にすれば、横力モードが制御され、電流−光出力
特性のりニアリテイがよく、シかもキンクのない縦マル
チモード発振が生ずる０ ところが、この従来例における問題点の一つは、要求す
れるストライプ状の開口部（６ａ）の幅が写真製版技術
の限界に近いことと、ｐ形拡散領域（７）の幅がその形
成時の横方向拡散で開口部（６ａ）の幅より実質的に広
がることとによって、このｐ形拡散領域（７）の広がり
を考慮して開口部（６ａ）の幅を狭い値に再現性よく制
御することは容易ではないことである。また、他の問題
点は、８１０２膜（６）の膨張係数とｎ形ＧａＡｓ層（
５）の膨張係数との違いによって、Ｓ１０□膜（６）の
開口部（６ａ）に面する端縁に応力が進中して発生し、
この応力によって、レーザ素子の動作中にｐ形ＡＺｙＧ
ａ １□Ａｓ活性層（３）に結晶欠陥が発生するので、
この結晶欠陥が光出力の低下を招き、長寿命で信頼性の
よいレーザ素子を得ることは容易ではないととである。
び陰極電極（９）間に所定の順方向電圧を印加すると、
電流がｐ形Ａ４Ｇａ、−、Ａｓ活性層（３）のＳｉｎ□
膜（６）の開口部（６ａ）に対応する部分のみを集中的
に通って流れ、開口部（６ａ）の幅を２〜３μｍ程度の
狭い幅にすれば、横力モードが制御され、電流−光出力
特性のりニアリテイがよく、シかもキンクのない縦マル
チモード発振が生ずる０ ところが、この従来例における問題点の一つは、要求す
れるストライプ状の開口部（６ａ）の幅が写真製版技術
の限界に近いことと、ｐ形拡散領域（７）の幅がその形
成時の横方向拡散で開口部（６ａ）の幅より実質的に広
がることとによって、このｐ形拡散領域（７）の広がり
を考慮して開口部（６ａ）の幅を狭い値に再現性よく制
御することは容易ではないことである。また、他の問題
点は、８１０２膜（６）の膨張係数とｎ形ＧａＡｓ層（
５）の膨張係数との違いによって、Ｓ１０□膜（６）の
開口部（６ａ）に面する端縁に応力が進中して発生し、
この応力によって、レーザ素子の動作中にｐ形ＡＺｙＧ
ａ １□Ａｓ活性層（３）に結晶欠陥が発生するので、
この結晶欠陥が光出力の低下を招き、長寿命で信頼性の
よいレーザ素子を得ることは容易ではないととである。
このことはｐ形ＡＺ 、Ｇａ１−ｙ Ａｓ活性層（３）
のＡｔ成分を増して、レーザ素子の発振波長を例えば０
０７８μｍ程度の可視光領域にした場合には顕著となり
、レーザ素子の長寿命化はより一層困難になる。
のＡｔ成分を増して、レーザ素子の発振波長を例えば０
０７８μｍ程度の可視光領域にした場合には顕著となり
、レーザ素子の長寿命化はより一層困難になる。
この発明は、上述の問題点を改善する目的でなされたも
ので、第１伝導形の半導体基板の主面部の所要部分に台
形状の断面を有するストライプ状の台形突出部を形成し
、上記台形突出部の上面を除く側面上および上記半導体
基板の主面上にわたって第２伝導形の電流狭窄層を設け
ることによって、レーザ発振が生ずる活性層の電流が集
中的に流れるストライプ幅を所定の狭い幅にすることが
できる長寿命で信頼性のよいレーザ素子およびその製造
方法を提供するものである。
ので、第１伝導形の半導体基板の主面部の所要部分に台
形状の断面を有するストライプ状の台形突出部を形成し
、上記台形突出部の上面を除く側面上および上記半導体
基板の主面上にわたって第２伝導形の電流狭窄層を設け
ることによって、レーザ発振が生ずる活性層の電流が集
中的に流れるストライプ幅を所定の狭い幅にすることが
できる長寿命で信頼性のよいレーザ素子およびその製造
方法を提供するものである。
第２図はこの発明の一実施例のストライプ構造の縦マル
チモードレーザ素子を示す断面図である。
チモードレーザ素子を示す断面図である。
図において、第１図に示した従来例の符号と同一符号は
同等部分を示す。（１０は台形状の断面を有し紙面と直
角方向のストライプ状の台形突出部（ｌＯａ）が第１の
主面の所要部分上に形成されたｐ形ＧａＡ ８基板、（
川は台形突出部（ｌｏａ）の上面を除く側面上からこれ
に連らなるｐ形ＧａＡｓ基板四の主面上にわたって形成
きれ尭ｐ ＃ ＧａＡｓ基板ＯＩを横切る電流がすべて
台形突出部（１０ａ）を通って流れるようにするｎ形Ｇ
ａＡｓ電流狭窄層である。なお、ｐ形Ａｔ、１Ｇａ１１
Ａ８クラッド層（４）、ｐ形Ａ４Ｇａ、−、Ａｓ活性層
（３）。
同等部分を示す。（１０は台形状の断面を有し紙面と直
角方向のストライプ状の台形突出部（ｌＯａ）が第１の
主面の所要部分上に形成されたｐ形ＧａＡ ８基板、（
川は台形突出部（ｌｏａ）の上面を除く側面上からこれ
に連らなるｐ形ＧａＡｓ基板四の主面上にわたって形成
きれ尭ｐ ＃ ＧａＡｓ基板ＯＩを横切る電流がすべて
台形突出部（１０ａ）を通って流れるようにするｎ形Ｇ
ａＡｓ電流狭窄層である。なお、ｐ形Ａｔ、１Ｇａ１１
Ａ８クラッド層（４）、ｐ形Ａ４Ｇａ、−、Ａｓ活性層
（３）。
ｎ形Ａｔ、Ｇ ａｌ −ｘＡ ｓクラッド層（２）およ
びｎ形ＧａＡｓ層（５）は、台形突出部（１０ａ）の上
面上およびｎ形ＧａＡ３電流狭窄層（１１）の表面上に
わたって順次形成され、陽極電極（８）および陰極電極
（９）はそれぞれＰ形ＧａＡｓ基板０１の第２の主面上
およびｎ形ＧａＡｓ層（５）の表面上に形成されている
。
びｎ形ＧａＡｓ層（５）は、台形突出部（１０ａ）の上
面上およびｎ形ＧａＡ３電流狭窄層（１１）の表面上に
わたって順次形成され、陽極電極（８）および陰極電極
（９）はそれぞれＰ形ＧａＡｓ基板０１の第２の主面上
およびｎ形ＧａＡｓ層（５）の表面上に形成されている
。
次に、この実施例の縦マルチモードレーザ素子の製造方
法をその主要段階の状態を示す第３図（Ａ）〜（ＤＪの
断面図について説明する。
法をその主要段階の状態を示す第３図（Ａ）〜（ＤＪの
断面図について説明する。
まず、第３図（Ａ）に示すように、ｐ形ＧａＡｓ基板０
１の第１の主面部の台形突出部を形成すべき部分上に所
定の幅を有するストライプ状の窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ
４）膜（１′４を形成する。次に、第３図（Ｂ）に示す
ように、５１３Ｎ４膜（ｉ′４をマスクとし、例えば臭
素（Ｂｒ）を５％含有するメチルアルコール溶液を用い
て、ｐ形ＧａＡｓ基板Ｏｑの主面部をエツチングすると
、Ｓｉ３Ｎ４膜（Ｉ２Ｉの下に、アンダエッチングによ
って上面が８１３Ｎ４膜（１″４の幅より狭い幅に形成
された台形状の断面を有する台形突出部（ユＯａ）が形
成される。
１の第１の主面部の台形突出部を形成すべき部分上に所
定の幅を有するストライプ状の窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ
４）膜（１′４を形成する。次に、第３図（Ｂ）に示す
ように、５１３Ｎ４膜（ｉ′４をマスクとし、例えば臭
素（Ｂｒ）を５％含有するメチルアルコール溶液を用い
て、ｐ形ＧａＡｓ基板Ｏｑの主面部をエツチングすると
、Ｓｉ３Ｎ４膜（Ｉ２Ｉの下に、アンダエッチングによ
って上面が８１３Ｎ４膜（１″４の幅より狭い幅に形成
された台形状の断面を有する台形突出部（ユＯａ）が形
成される。
例えば、８１３Ｎ４膜θ２）の幅が３μｍ程度でらって
も、台形突出部（１Ｏａ）の上面の幅を再現性よく２μ
ｍ以下に容易にすることができ、必要があれば１μｍ以
下にすることも可能である。次に、第３図（Ｃ）に示す
ように、８１３Ｎ４膜（Ｅのアンダエツテングによって
台形突出部（１０ａ）の上面から外側へひ畑し状に浮き
出ている部分を、例えばフッ化水素（ＨＦ）を１ｏ（ｂ
濃度に希釈した水浴液でエツチング除去して、８１３Ｎ
４膜（１′４の台形突出部（１０ａ）の上面上に固着さ
れている部分を残し、この部分を８１３Ｎ４膜（１２ａ
）とする。このとき、Ｓｉ３Ｎ４膜（１２）のひさし状
に浮き出している部分は表裏両面からエツチングされる
のに対して、８１３ Ｎ４ ｐ ［＋４の台形突出部（
ユＯａ）の上面上に固層きれている部分は表面のみから
エツチングされるので、エツチング時間を適当に設定す
れば、台形突出部（１０ａ）の上面上に８１ａ Ｎ４膜
（１２ａ）を残すことができる。次に、第３図（Ｄ）に
示すように、５１３Ｎ４膜（１２ａ）をマスクとして、
通常の液相エピタキシャル成長技術によって、台形突出
部（１Ｏａ）の側面上からこれに連らなるｐ形ＧａＡｓ
基板（１０の主面上にわたってｎ形ＧａＡｓ電流狭窄層
（１１）を形成する。このｎ形ＧａＡｓ ・市流狭窄層
四に電流阻止作用を持たせるためには、ｎ形ＧａＡｓ屯
流狭窄層（１１）の厚さが０．５〜１μｍ程度に、その
キャリア濃度が５×１０ 以上になるように設定するこ
とが必要である。次に、第３図では図示してないが、第
２図に示したように、Ｓｉ３Ｎ、膜（１２ａ）を除去し
たのちに、所デの結晶成長前処理を行い、再び通常の液
相エピタキシャル成長技術によって、台形突出部（１０
ａ）の上面上およびｎ形ＧａＡｓ電流狭窄層（川の表面
上にわたって、ｐ形ＡＺＭＧａｔ−、Ａｓ層（４） 、
ｐ形Ａｔ。
も、台形突出部（１Ｏａ）の上面の幅を再現性よく２μ
ｍ以下に容易にすることができ、必要があれば１μｍ以
下にすることも可能である。次に、第３図（Ｃ）に示す
ように、８１３Ｎ４膜（Ｅのアンダエツテングによって
台形突出部（１０ａ）の上面から外側へひ畑し状に浮き
出ている部分を、例えばフッ化水素（ＨＦ）を１ｏ（ｂ
濃度に希釈した水浴液でエツチング除去して、８１３Ｎ
４膜（１′４の台形突出部（１０ａ）の上面上に固着さ
れている部分を残し、この部分を８１３Ｎ４膜（１２ａ
）とする。このとき、Ｓｉ３Ｎ４膜（１２）のひさし状
に浮き出している部分は表裏両面からエツチングされる
のに対して、８１３ Ｎ４ ｐ ［＋４の台形突出部（
ユＯａ）の上面上に固層きれている部分は表面のみから
エツチングされるので、エツチング時間を適当に設定す
れば、台形突出部（１０ａ）の上面上に８１ａ Ｎ４膜
（１２ａ）を残すことができる。次に、第３図（Ｄ）に
示すように、５１３Ｎ４膜（１２ａ）をマスクとして、
通常の液相エピタキシャル成長技術によって、台形突出
部（１Ｏａ）の側面上からこれに連らなるｐ形ＧａＡｓ
基板（１０の主面上にわたってｎ形ＧａＡｓ電流狭窄層
（１１）を形成する。このｎ形ＧａＡｓ ・市流狭窄層
四に電流阻止作用を持たせるためには、ｎ形ＧａＡｓ屯
流狭窄層（１１）の厚さが０．５〜１μｍ程度に、その
キャリア濃度が５×１０ 以上になるように設定するこ
とが必要である。次に、第３図では図示してないが、第
２図に示したように、Ｓｉ３Ｎ、膜（１２ａ）を除去し
たのちに、所デの結晶成長前処理を行い、再び通常の液
相エピタキシャル成長技術によって、台形突出部（１０
ａ）の上面上およびｎ形ＧａＡｓ電流狭窄層（川の表面
上にわたって、ｐ形ＡＺＭＧａｔ−、Ａｓ層（４） 、
ｐ形Ａｔ。
Ｇａ１．Ａｓ活性層（３） 、 ｎ形ＡＺ、Ｇ ａｌ−
、Ａ ８クラッド層（２）およびｎ形ＧａＡａ層（５）
を順次形成する。次いで、ｐ形ＧａＡｓ基板θ０の第２
の主面部上およびｎ形ＧａＡｓ層（５）の表面上にそれ
ぞれ陽極電極（８）および陰極電極（９）を形成し、し
かるのち、台形突出部（１０ａ）の長手方向に垂直にへ
き開して鏡面状端面にすると、この実施例の縦マルチモ
ードレーザ素子が得られる。なお、この実施例のレーザ
素子の発振波長を０．７８μｍ程度の可視光にする場合
には、クラッド層（２） 、 （４）のＡｔの組成比Ｘ
および活性層（３）のＡｔの組成比ｙをそれぞれ０．４
５および０．１５程度にすることが適当である。
、Ａ ８クラッド層（２）およびｎ形ＧａＡａ層（５）
を順次形成する。次いで、ｐ形ＧａＡｓ基板θ０の第２
の主面部上およびｎ形ＧａＡｓ層（５）の表面上にそれ
ぞれ陽極電極（８）および陰極電極（９）を形成し、し
かるのち、台形突出部（１０ａ）の長手方向に垂直にへ
き開して鏡面状端面にすると、この実施例の縦マルチモ
ードレーザ素子が得られる。なお、この実施例のレーザ
素子の発振波長を０．７８μｍ程度の可視光にする場合
には、クラッド層（２） 、 （４）のＡｔの組成比Ｘ
および活性層（３）のＡｔの組成比ｙをそれぞれ０．４
５および０．１５程度にすることが適当である。
このように構成されたこの実施例のレーザ素子では、陽
極電極（８）および陰極電極（９）間に陽極電極（３）
の極性を正にし陰極電極（９）の極性を負にした電圧を
印加すると、ｎ形ＧａＡｓ電流狭窄層（！１）とｐ形層
４Ｇａ１− 、ＩＡｓクラッド層（４）との間に形成き
れるｐｎ接合が逆バイアス状態になるので、電流は陽極
電極（８）からｐ形ＧａＡｓ基板αＱおよび台形突出部
（ユＯａ）を通って、ｐ形Ａｌ、Ｇａ１−、ＡＢクラッ
ド層（’） ｓ ｐ形ＡＺ、Ｇａ１−。
極電極（８）および陰極電極（９）間に陽極電極（３）
の極性を正にし陰極電極（９）の極性を負にした電圧を
印加すると、ｎ形ＧａＡｓ電流狭窄層（！１）とｐ形層
４Ｇａ１− 、ＩＡｓクラッド層（４）との間に形成き
れるｐｎ接合が逆バイアス状態になるので、電流は陽極
電極（８）からｐ形ＧａＡｓ基板αＱおよび台形突出部
（ユＯａ）を通って、ｐ形Ａｌ、Ｇａ１−、ＡＢクラッ
ド層（’） ｓ ｐ形ＡＺ、Ｇａ１−。
Ａｓ活性層（３） 、 ｎ形ＡＡ、Ｇａ１−、Ａｓクラ
ッド層（２）およびｎ ＃ＧａＡｓ層（５）を経て陰極
電極（９）へ流れる。このような電流がｐ形ＡＺｙＧ
ａ １□Ａ８活性層（３）のストライプ状の台形突出部
（ｌｏａ）の上面に対応する部分のみを集中的に通って
流れるので、この活性層（３）の部分に、ｎ形Ａｔ、Ｇ
ａ １−、Ａ８クラッド層（２）から電子が注入される
とともにｐ形Ａｔ、Ｇａ 、−、Ａｓクラッド層（４〕
からホールが注入され、これらの電子とホールとの再結
合による発光が生ずる。そして、ｐ形Ａｔ、Ｇａ１−ｙ
Ａ８活性層（３）を流れる′電流レベルが所定のしきい
値以上に増加すると、光の誘導放出が始まり、やがてレ
ーザ発振に至る。
ッド層（２）およびｎ ＃ＧａＡｓ層（５）を経て陰極
電極（９）へ流れる。このような電流がｐ形ＡＺｙＧ
ａ １□Ａ８活性層（３）のストライプ状の台形突出部
（ｌｏａ）の上面に対応する部分のみを集中的に通って
流れるので、この活性層（３）の部分に、ｎ形Ａｔ、Ｇ
ａ １−、Ａ８クラッド層（２）から電子が注入される
とともにｐ形Ａｔ、Ｇａ 、−、Ａｓクラッド層（４〕
からホールが注入され、これらの電子とホールとの再結
合による発光が生ずる。そして、ｐ形Ａｔ、Ｇａ１−ｙ
Ａ８活性層（３）を流れる′電流レベルが所定のしきい
値以上に増加すると、光の誘導放出が始まり、やがてレ
ーザ発振に至る。
この実施例のレーザ素子では、ｐ形ＡＺｙ Ｇａ １−
ｙ Ａｓ活性層（３）とｎ形層 ＺｌｌＧａ １−、Ａ
８クラッド層（２）との間に形成されるｐｎ接合の垂直
方向にはいわゆるダブルへテロ構造によシ注入キャリア
および光の閉じ込め効果があるが、平行方向には何ら光
の屈折率ガイドが存在しないので、レーザ発振はゲイン
ガイド形の続マルチモード発振となる。このようなゲイ
ンガイド形のレーザ素子では、基本横モードで発振し、
かつ電流−光出力特性のりニアリテイを高出力までよく
するためには、レーザ発振が生ずる活性層のキャリア注
入領域のストライプ幅を実質的に少なくとも２〜３μｍ
程度以下にする必要がおるが、この実施例のレーザ素子
では、第３図（Ｂ）に示した製造段階におけるように、
３μｍ程度の比較的広い幅のＳｉ３Ｎ４膜（１２＋を用
いても、アンダエッチングによってｐ形Ａｔｙ Ｇａ
１−ｙ Ａｓ活性層（３）のキャリア注入領域のストラ
イプ幅に対応する台形突出部（１０ａ）の上面の幅を容
易に２μｍ以下の幅に再現性よく実現できる。そして、
この活性層（３）のキャリア注入領域のストライプ幅が
、第１図に示した従来例のようなｐ形拡散領域（７）を
形成する必要がないので、実質的に広くなるおそれがな
い。また、第１図に示した従来例のように、開口部（６
ａ）が設けられた８１０□膜（６）をｎ形ＧａＡｓ層（
５）の表面上に形成しないので、ｐ形Ａｔ、Ｇａ、、Ａ
ｓ活性層（３）に結晶欠陥が生ずるおそれがなく、長寿
命で信頼性のよいに形成された陰極電極（９）の表面は
、従来例のようなＳ１０□膜（６）の段差による凹凸が
なく、平坦であるので、この陰極電極（９）の表面に取
付は台や放熱ブロックを取付ける際にすき間が発生する
おそれがなく、活性層（３）の放熱をよくすることがで
きる０従って、従来例の場合より高温まで動作させるこ
とができる。
ｙ Ａｓ活性層（３）とｎ形層 ＺｌｌＧａ １−、Ａ
８クラッド層（２）との間に形成されるｐｎ接合の垂直
方向にはいわゆるダブルへテロ構造によシ注入キャリア
および光の閉じ込め効果があるが、平行方向には何ら光
の屈折率ガイドが存在しないので、レーザ発振はゲイン
ガイド形の続マルチモード発振となる。このようなゲイ
ンガイド形のレーザ素子では、基本横モードで発振し、
かつ電流−光出力特性のりニアリテイを高出力までよく
するためには、レーザ発振が生ずる活性層のキャリア注
入領域のストライプ幅を実質的に少なくとも２〜３μｍ
程度以下にする必要がおるが、この実施例のレーザ素子
では、第３図（Ｂ）に示した製造段階におけるように、
３μｍ程度の比較的広い幅のＳｉ３Ｎ４膜（１２＋を用
いても、アンダエッチングによってｐ形Ａｔｙ Ｇａ
１−ｙ Ａｓ活性層（３）のキャリア注入領域のストラ
イプ幅に対応する台形突出部（１０ａ）の上面の幅を容
易に２μｍ以下の幅に再現性よく実現できる。そして、
この活性層（３）のキャリア注入領域のストライプ幅が
、第１図に示した従来例のようなｐ形拡散領域（７）を
形成する必要がないので、実質的に広くなるおそれがな
い。また、第１図に示した従来例のように、開口部（６
ａ）が設けられた８１０□膜（６）をｎ形ＧａＡｓ層（
５）の表面上に形成しないので、ｐ形Ａｔ、Ｇａ、、Ａ
ｓ活性層（３）に結晶欠陥が生ずるおそれがなく、長寿
命で信頼性のよいに形成された陰極電極（９）の表面は
、従来例のようなＳ１０□膜（６）の段差による凹凸が
なく、平坦であるので、この陰極電極（９）の表面に取
付は台や放熱ブロックを取付ける際にすき間が発生する
おそれがなく、活性層（３）の放熱をよくすることがで
きる０従って、従来例の場合より高温まで動作させるこ
とができる。
この実施例では、ｐ形ＧａＡｓ基板００を用いたが、必
ずしもこれはｐ形基板に限定する必要はなく、ｎ形基板
を用いてもよい。この場合には、この実施例において、
ｐ形層をｎ形層にし、ｎ形層をｐ形層にすればよい。ま
た、この実施例におけるＧａＡｓ基板の代りに工ｎＰ基
板を用い、Ｉｎ ＧａＡｓ Ｐなどの４元系化合物でダ
ブルへテロ接合を構成したこの実施例と同様な構造のレ
ーザ素子にもこの発明は適用することができる。なお、
この実施例を製造する方法において、台形突出部（ｌＯ
ａ）を形成する際にエツチングマスクとして５１３１Ｊ
４膜（１２）を用いたが、必ずしもこれはＳ ｌａ Ｎ
ａ膜に限定する必要がなく、Ｓ１０□膜を用いてもよ
い。
ずしもこれはｐ形基板に限定する必要はなく、ｎ形基板
を用いてもよい。この場合には、この実施例において、
ｐ形層をｎ形層にし、ｎ形層をｐ形層にすればよい。ま
た、この実施例におけるＧａＡｓ基板の代りに工ｎＰ基
板を用い、Ｉｎ ＧａＡｓ Ｐなどの４元系化合物でダ
ブルへテロ接合を構成したこの実施例と同様な構造のレ
ーザ素子にもこの発明は適用することができる。なお、
この実施例を製造する方法において、台形突出部（ｌＯ
ａ）を形成する際にエツチングマスクとして５１３１Ｊ
４膜（１２）を用いたが、必ずしもこれはＳ ｌａ Ｎ
ａ膜に限定する必要がなく、Ｓ１０□膜を用いてもよ
い。
以上、説明したように、この発明の半導体レーザ素子で
は、主面の所要部分上に台形状の断面を有するストライ
プ状の台形突出部が形成された第１伝導形の半導体基板
と、上記台形突出部の上面を除く側面上から上記半導体
基板の主面上にわたって形成された第２伝導形の電流狭
窄層を備え、上記電流狭窄層と上記半導体基板との間に
形成されるｐｎ接合によって、上記半導体基板を横切る
電流がすべてレーザ発振が生ずる活性層の上記台形突出
部の上面に対応する部分のみを集中的に通って流れるよ
うにするので、上記活性層に従来例のような開口部を有
する５１０２膜による結晶欠陥が生ずるおそれがなく、
長寿命で信頼性のよいレーザ素子を実現することができ
る。
は、主面の所要部分上に台形状の断面を有するストライ
プ状の台形突出部が形成された第１伝導形の半導体基板
と、上記台形突出部の上面を除く側面上から上記半導体
基板の主面上にわたって形成された第２伝導形の電流狭
窄層を備え、上記電流狭窄層と上記半導体基板との間に
形成されるｐｎ接合によって、上記半導体基板を横切る
電流がすべてレーザ発振が生ずる活性層の上記台形突出
部の上面に対応する部分のみを集中的に通って流れるよ
うにするので、上記活性層に従来例のような開口部を有
する５１０２膜による結晶欠陥が生ずるおそれがなく、
長寿命で信頼性のよいレーザ素子を実現することができ
る。
また、この発明のレーザ素子の製造方法では、第１伝導
形の半導体基板の主面部の台形突出部を形成すべき部分
上に所定の幅を有するストライプ状の５１３Ｎ４膜また
は５ｉｎ２膜を形成する第１の工程と、上記８１３Ｎ４
膜または上記５１０２膜をマスクとして上記半導体基板
の主面部をエツチングして上記Ｓｉ３Ｎ４膜捷たけ上記
５１０２膜の下にアンダエッチングによって上記Ｓｉ
Ｎ 膜または上記Ｓ１０□４ 膜の幅より狭い幅の上面の台形状の断面を有する台形突
出部を形成する第２の工程とを備えているので、上記Ｓ
ｉ Ｎ 膜または上記ＳｉＯ□膜の幅が比４ 較的広い例えば３μｍ程度の幅であっても、上記台形突
出部の上面の幅を容易に２μｍ以下の幅に再現性よく実
現できる。
形の半導体基板の主面部の台形突出部を形成すべき部分
上に所定の幅を有するストライプ状の５１３Ｎ４膜また
は５ｉｎ２膜を形成する第１の工程と、上記８１３Ｎ４
膜または上記５１０２膜をマスクとして上記半導体基板
の主面部をエツチングして上記Ｓｉ３Ｎ４膜捷たけ上記
５１０２膜の下にアンダエッチングによって上記Ｓｉ
Ｎ 膜または上記Ｓ１０□４ 膜の幅より狭い幅の上面の台形状の断面を有する台形突
出部を形成する第２の工程とを備えているので、上記Ｓ
ｉ Ｎ 膜または上記ＳｉＯ□膜の幅が比４ 較的広い例えば３μｍ程度の幅であっても、上記台形突
出部の上面の幅を容易に２μｍ以下の幅に再現性よく実
現できる。
第１図は従来の酸化膜ストライプ構造の縦マルチモード
レーザ素子の一例を示す断面図、第２図はこの発明の一
実施例のストライプ構造の縦マルチモードレーザ素子を
示す断面図、第３図は上記実施例の縦マルチモードレー
ザ素子の製造方法の主要段階の状態を示す断面図である
。 図において、（２）Ｉ″ｉｎ形ＡＺ、Ｇ ａ ＋ −、
Ａ ８クラッド層（第２伝導形の第２のクラッド層）
、（３）はｐ形Ａ４Ｇａ １−、Ａ ｓ ｔｊ”ｉ性）
ｆ！Ｉ（第１伝導形の活性層） 、（４）はｐ形ＡＺＩ
ＩＧａ １−ｘＡ ８クラッド層（第１伝導形の第１の
クラッド層） 、（５）はｎ形ＧａＡｓ層（第２伝導形
の半導体層）、（８）は陽極電極（第１の電極）、（９
）ｌ′ｉ陰極電極（第２の電極）、０りけｐ形ＧａＡｓ
基板（第１伝導形の半導体基板）、（１０ａ）は台形突
出部、（１１）はｎ形ＧａＡｓ電流狭窄層（第２伝導形
の電流狭窄層）、（！匂はＳｉ３Ｎ４膜（窒化シリコン
膜または酸化シリコン膜）、（１２ａ）は８１３Ｎ４膜
（窒化シリコン膜または酸化シリコン膜の台形突出部の
上面上に残された部分）である。 なお、図中同一符号はそれぞれ同一または相当部分を示
す。 代理人 葛野信 −（外１名） 第１図 第２図
レーザ素子の一例を示す断面図、第２図はこの発明の一
実施例のストライプ構造の縦マルチモードレーザ素子を
示す断面図、第３図は上記実施例の縦マルチモードレー
ザ素子の製造方法の主要段階の状態を示す断面図である
。 図において、（２）Ｉ″ｉｎ形ＡＺ、Ｇ ａ ＋ −、
Ａ ８クラッド層（第２伝導形の第２のクラッド層）
、（３）はｐ形Ａ４Ｇａ １−、Ａ ｓ ｔｊ”ｉ性）
ｆ！Ｉ（第１伝導形の活性層） 、（４）はｐ形ＡＺＩ
ＩＧａ １−ｘＡ ８クラッド層（第１伝導形の第１の
クラッド層） 、（５）はｎ形ＧａＡｓ層（第２伝導形
の半導体層）、（８）は陽極電極（第１の電極）、（９
）ｌ′ｉ陰極電極（第２の電極）、０りけｐ形ＧａＡｓ
基板（第１伝導形の半導体基板）、（１０ａ）は台形突
出部、（１１）はｎ形ＧａＡｓ電流狭窄層（第２伝導形
の電流狭窄層）、（！匂はＳｉ３Ｎ４膜（窒化シリコン
膜または酸化シリコン膜）、（１２ａ）は８１３Ｎ４膜
（窒化シリコン膜または酸化シリコン膜の台形突出部の
上面上に残された部分）である。 なお、図中同一符号はそれぞれ同一または相当部分を示
す。 代理人 葛野信 −（外１名） 第１図 第２図
Claims (2)
- （１）第１の主面の所要部分上に台形状の断面を有する
ストライブ状の台形突出部が形成された第１伝導形の半
導体基板、上記台形突出部の上面を除く側面上から上記
半導体基板の上記第１の主面上にわたって形成てれ上記
半導体基板を横切る電流がすべて上記台形突出部を通っ
て流れるようにする第２伝導形の電流狭窄層、上記台形
突出部の上面上および上記電流狭窄層の表面上にわたっ
て順次形成された第１伝導形の第１のクラッド層。 第１伝導形の活性層、第２伝導形の第２のクラッド層お
よび第２伝導形の半導体層、並びに上記半導体基板の第
２の主面上および上記半導体層の表面上にそれぞれ形成
された第１および第２の電極を伽えた半導体レーザ素子
。 - （２）第１伝導形の半導体基板の第１の主面部の台形突
出部を形成すべき部分上に所定の幅を有するストライブ
状の窒化シリコン膜または酸化シリコン膜を形成する第
１の工程、上記窒化シリコン膜または酸化シリコン膜を
マスクとして上記半導体基板の上記第１の主面部をエツ
チングして上記窒化シリコン膜または上記酸化シリコン
膜の下にアンダエツテングによって上記窒化シリコン膜
または上記酸化シリコン膜の幅より狭い幅の上面の台形
状の断面を有するストライブ状の台形突出部を形成する
第２の工程、上記窒化シリコン膜捷たに上記酸化シリコ
ン膜のアンダエツテングによって上記台形突出部の上面
から外側に出ている部分をエツチング除去して上記窒化
シリコン膜または上記酸化シリコン膜の上記台形突出部
の上面上に固着されている部分を残す第３の工程、上記
窒化シリコン膜または酸化シリコン膜の上記台形突出部
の上面上に残された部分をマスクとして上記台形突出部
の側面上からこれに連ら表る上記半導体基板の主面上に
わたって第２伝導形の電流狭窄層を形成する第４の工程
、上記窒化シリコン膜または上記酸化シリコン膜の上記
台形突出部の上面上に固着されている部分を除去したの
ちに上記台形突出部の上面上および上記電流狭窄層の表
面上にわたって第１伝導形の第１のクラッド層、第１伝
導形の活性層、第２伝導形の第２のクラッド層および第
２伝導形の半導体層を順次形成する第５の工程、並びに
上記半導体基板の第２の主面部上および上記半導体層の
表面上にそれぞれ第１および第２の電極を形成する第６
の工程を備えた半導体レーザ素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2502783A JPS59149079A (ja) | 1983-02-15 | 1983-02-15 | 半導体レ−ザ素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2502783A JPS59149079A (ja) | 1983-02-15 | 1983-02-15 | 半導体レ−ザ素子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59149079A true JPS59149079A (ja) | 1984-08-25 |
Family
ID=12154425
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2502783A Pending JPS59149079A (ja) | 1983-02-15 | 1983-02-15 | 半導体レ−ザ素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59149079A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5272109A (en) * | 1991-04-09 | 1993-12-21 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method for fabricating visible light laser diode |
-
1983
- 1983-02-15 JP JP2502783A patent/JPS59149079A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5272109A (en) * | 1991-04-09 | 1993-12-21 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method for fabricating visible light laser diode |
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