JPS59200483A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents
半導体レ−ザ装置Info
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- JPS59200483A JPS59200483A JP7293483A JP7293483A JPS59200483A JP S59200483 A JPS59200483 A JP S59200483A JP 7293483 A JP7293483 A JP 7293483A JP 7293483 A JP7293483 A JP 7293483A JP S59200483 A JPS59200483 A JP S59200483A
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- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
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- 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
- H01S5/24—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 grooved structure, e.g. V-grooved, crescent active layer in groove, VSIS laser
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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
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- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/323—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
- H01S5/32308—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm
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〕
本発明は内部電流狭窄型半導体レーザ装置において、特
に、基板に設けた溝形状の変形を抑えた半導体レーザ装
置の構造に関する。
に、基板に設けた溝形状の変形を抑えた半導体レーザ装
置の構造に関する。
内部電流狭窄型半導体レーザ装置の一例として、ｐ−Ｇ
ａＡｓ基板上に電流阻止層としてｎ−ＧａＡｓを設けた
プイチャンネルド・サブストレート・インナー・ストラ
イブ（Ｖ−ｃｈａｒｒｅｌｅｄ ８ｕＬ＋５ｔｒａｔｅ
Ｉｎｎｅｒ８ｔｒｉｐｅ ；Ｖ８ＩＳ ）型レーザが
特％ｉ’４昭５７−１５９０８４号公報で知られている
。ＶＳＩＳ型レーザの基本０１ ）Ｊａは第１図に示す
様にｐ−ＧａＡｓ基板（１）上にｎ−Ｇａ Ａｓから成
る電流阻止層（２）を形成した後、基板（１）まで達す
る溝（９）を設け、この上にｐ −Ｇａ ＡｌＡ ｓ第
１クラッド層（３）、ＧａＡＪＡｓ活性層（４）、ｎ−
ＧａΔｌＡｓ第２クラッド層（５）、ｎ−ＧａＡｓオー
ミック層（６）を順次結晶成長し、電極（力、（８）を
形成したものである。ｖｓｒｓ型レーザの光モード制御
機構は、特開昭５５−５３２３７号公報に開示されてい
るいわゆるチャン不ルド・サブストレート・プラナ−・
ストラクテユアー（Ｃｈａｎｎｅｌｅｄ ５ｕｂｓｔｒ
ａｔｅ Ｐｌａｎａｒ ５ｔｒｕｃｔｕｒｅ；Ｃ３Ｐ）
型レーザと同様であシ、また電流阻止層によ）半導体レ
ーザ内部に電流狭窄機構を設けているため。
ａＡｓ基板上に電流阻止層としてｎ−ＧａＡｓを設けた
プイチャンネルド・サブストレート・インナー・ストラ
イブ（Ｖ−ｃｈａｒｒｅｌｅｄ ８ｕＬ＋５ｔｒａｔｅ
Ｉｎｎｅｒ８ｔｒｉｐｅ ；Ｖ８ＩＳ ）型レーザが
特％ｉ’４昭５７−１５９０８４号公報で知られている
。ＶＳＩＳ型レーザの基本０１ ）Ｊａは第１図に示す
様にｐ−ＧａＡｓ基板（１）上にｎ−Ｇａ Ａｓから成
る電流阻止層（２）を形成した後、基板（１）まで達す
る溝（９）を設け、この上にｐ −Ｇａ ＡｌＡ ｓ第
１クラッド層（３）、ＧａＡＪＡｓ活性層（４）、ｎ−
ＧａΔｌＡｓ第２クラッド層（５）、ｎ−ＧａＡｓオー
ミック層（６）を順次結晶成長し、電極（力、（８）を
形成したものである。ｖｓｒｓ型レーザの光モード制御
機構は、特開昭５５−５３２３７号公報に開示されてい
るいわゆるチャン不ルド・サブストレート・プラナ−・
ストラクテユアー（Ｃｈａｎｎｅｌｅｄ ５ｕｂｓｔｒ
ａｔｅ Ｐｌａｎａｒ ５ｔｒｕｃｔｕｒｅ；Ｃ３Ｐ）
型レーザと同様であシ、また電流阻止層によ）半導体レ
ーザ内部に電流狭窄機構を設けているため。
第１図において溝幅Ｗ及び電流狭窄幅Ｕは半導体レーザ
の光学的特性、例えば発振光放射角、ビームウェスト、
縦モードなどを決める重要なパラメータとなる。
の光学的特性、例えば発振光放射角、ビームウェスト、
縦モードなどを決める重要なパラメータとなる。
しかし、第２図に示す様に溝幅Ｗ、電流狭窄幅Ｕなる溝
（９）を形成した半導体上に液相結晶成長を行なうと、
第３図に示す様に溝幅及び電流狭窄幅が広くなる。その
結果、例えば発振光の横方向放射角が狭くなるなど設計
通シの光学的特性が得られないことが多い。さらにこの
溝変形は単一ウニバー内で一様でないため、溝形状が一
定せずロット内での特性ばらつきが大きくなるという問
題が生じる。
（９）を形成した半導体上に液相結晶成長を行なうと、
第３図に示す様に溝幅及び電流狭窄幅が広くなる。その
結果、例えば発振光の横方向放射角が狭くなるなど設計
通シの光学的特性が得られないことが多い。さらにこの
溝変形は単一ウニバー内で一様でないため、溝形状が一
定せずロット内での特性ばらつきが大きくなるという問
題が生じる。
この溝形状の変形は液相結晶成長工程のいわゆるリーク
時間中の熱処理によって、基板のＧａＡｓが気相を介し
て移動する現象、（以下この現象をマストランスポート
と呼ぶ）及び液相結晶成長工程の第１クラッド層（３）
成長開始時に成長溶液中に基板が溶けこむいわゆるメル
トバック現象に起因する〇 一方上記の様な溝形状の変形を抑えた内部゛市原狭窄型
レーザとして特開昭５６−４０２９２号公報によシセパ
レーテツド・マルチ・クラツディング・レイヤー（５ｅ
ｐａｒａｔｅｄ Ｍｕｌ ｔ １−ｃｌ ａｄｄ ｉｎ
ｇ Ｌａｙｅｒ ； ＳＭＴ、 ）型レーザが知られて
いる。
時間中の熱処理によって、基板のＧａＡｓが気相を介し
て移動する現象、（以下この現象をマストランスポート
と呼ぶ）及び液相結晶成長工程の第１クラッド層（３）
成長開始時に成長溶液中に基板が溶けこむいわゆるメル
トバック現象に起因する〇 一方上記の様な溝形状の変形を抑えた内部゛市原狭窄型
レーザとして特開昭５６−４０２９２号公報によシセパ
レーテツド・マルチ・クラツディング・レイヤー（５ｅ
ｐａｒａｔｅｄ Ｍｕｌ ｔ １−ｃｌ ａｄｄ ｉｎ
ｇ Ｌａｙｅｒ ； ＳＭＴ、 ）型レーザが知られて
いる。
第４図にＳＭＬ型レーザの断面図を示す。ＳＭＬ型レー
ザは電流阻止層及びクラッド層として用いるＧａＡＪＡ
ｓ層（ｌυが結晶成長においてマストランス月シート及
びメルトバックをほとんど起こさないため溝形状はほと
んど変形しない。しかｊ−１溝（１つ側面に露出したＧ
ａＡ７Ａｓ層αυの表面酸化膜が結晶成長時に影響を及
ぼし、特開昭５７９３５９３号公報に記載される様に、
第５図に示す様に第１クラッド層以下半導体レーザとな
る各層が成長不良を起こしやすい。
ザは電流阻止層及びクラッド層として用いるＧａＡＪＡ
ｓ層（ｌυが結晶成長においてマストランス月シート及
びメルトバックをほとんど起こさないため溝形状はほと
んど変形しない。しかｊ−１溝（１つ側面に露出したＧ
ａＡ７Ａｓ層αυの表面酸化膜が結晶成長時に影響を及
ぼし、特開昭５７９３５９３号公報に記載される様に、
第５図に示す様に第１クラッド層以下半導体レーザとな
る各層が成長不良を起こしやすい。
ナオ図中、（（Ｉはｎ−ＧａＡｓ基板、ＣａはＡｎｘ
Ｇａ ｌ −ＸＡ８ （０，１＞ｘ＞ Ｏ）エッチパッ
ク防止層、α３）はｎ−ＧａＡｓ基板 クラッド層、Ｉ
はＧａＡＪＡｓ活性層、ａ９はｐ −ＱａＡ７１ Ａｓ
クラッド層、叫はＨ−ＧａＡｓキャップ層、α４は亜鉛
拡散領域、αη、α樽は電極、（１１は溝である。
Ｇａ ｌ −ＸＡ８ （０，１＞ｘ＞ Ｏ）エッチパッ
ク防止層、α３）はｎ−ＧａＡｓ基板 クラッド層、Ｉ
はＧａＡＪＡｓ活性層、ａ９はｐ −ＱａＡ７１ Ａｓ
クラッド層、叫はＨ−ＧａＡｓキャップ層、α４は亜鉛
拡散領域、αη、α樽は電極、（１１は溝である。
本発明は上記の様な従来技術の欠点を除去する目的で結
晶成長において成長不良を起こすことなく基板に形成し
た溝形状の変形を極力抑えることのできる半導体レーザ
装置を提供するものである。
晶成長において成長不良を起こすことなく基板に形成し
た溝形状の変形を極力抑えることのできる半導体レーザ
装置を提供するものである。
本発明ではｐ−ＧａＡｓ基板を用いた内部電流狭窄型半
導体レーザ装置の改良型として、電流阻止層としての１
ｌ−ＧａＡｓ層内に少なくとも上下２ケ所に変形阻止層
としてのみ機能するＡｌｘ Ｇａｘ−ｘ Ａｓ（０，１
≦Ｘ≦１）層を設けることによシ上記の困難を克服した
。すなわちＳＭＬ型レーザの場合、溝変形阻止の役割を
はたすＧａＡｓ基板層が電流阻止層のみならずクラッド
層をも兼ねるためその厚さはレーザ光の波長をほぼその
下限とし、従って結晶成長時における成長不良の原因と
なっている。しかし本発明ではｐ−ＧａＡｓ基板上に電
流阻止層としてｎ −Ｇａ Ａｓを用い、ＡｌＸＧａ１
−３（Ａｓ （０，１≦Ｘ≦１）層を溝変形１ｓＩ層と
してのみ用いるため、このＡＡｘ Ｇ３１−ｘ Ａｓ
（０，１≦Ｘ≦１）層が第１クラッド層以下半導体レー
ザとなる結晶成長において成長不良をおこすことがない
程度まで薄く、例えば１００ＯＡ以下とすることが可能
である。なお人１ＸＧａＩ Ｘ Ａ！ｉ （０，１≦Ｘ
≦１）層が５００λ程度でも溝変形阻止層としての機能
をはたすことは、実験によυ確められた。前記薄いＧａ
Ａｓ基板 層をｎ −Ｇａ Ａｓよシ成る電流阻止層内
の少なくとも上下二ケ所に挿入し、溝上部と溝下部の変
形阻止の役割りを分担し、それぞれの層がつくりつけ導
波路の幅を決定する■溝上部の幅Ｗと電流狭窄幅Ｕを制
限することにより設計通りの光学特性を得るものである
。
導体レーザ装置の改良型として、電流阻止層としての１
ｌ−ＧａＡｓ層内に少なくとも上下２ケ所に変形阻止層
としてのみ機能するＡｌｘ Ｇａｘ−ｘ Ａｓ（０，１
≦Ｘ≦１）層を設けることによシ上記の困難を克服した
。すなわちＳＭＬ型レーザの場合、溝変形阻止の役割を
はたすＧａＡｓ基板層が電流阻止層のみならずクラッド
層をも兼ねるためその厚さはレーザ光の波長をほぼその
下限とし、従って結晶成長時における成長不良の原因と
なっている。しかし本発明ではｐ−ＧａＡｓ基板上に電
流阻止層としてｎ −Ｇａ Ａｓを用い、ＡｌＸＧａ１
−３（Ａｓ （０，１≦Ｘ≦１）層を溝変形１ｓＩ層と
してのみ用いるため、このＡＡｘ Ｇ３１−ｘ Ａｓ
（０，１≦Ｘ≦１）層が第１クラッド層以下半導体レー
ザとなる結晶成長において成長不良をおこすことがない
程度まで薄く、例えば１００ＯＡ以下とすることが可能
である。なお人１ＸＧａＩ Ｘ Ａ！ｉ （０，１≦Ｘ
≦１）層が５００λ程度でも溝変形阻止層としての機能
をはたすことは、実験によυ確められた。前記薄いＧａ
Ａｓ基板 層をｎ −Ｇａ Ａｓよシ成る電流阻止層内
の少なくとも上下二ケ所に挿入し、溝上部と溝下部の変
形阻止の役割りを分担し、それぞれの層がつくりつけ導
波路の幅を決定する■溝上部の幅Ｗと電流狭窄幅Ｕを制
限することにより設計通りの光学特性を得るものである
。
第６図、第７図に本発明の実施例を示す。第６図はｐ−
ＧａＡｓ基板（イ）上面に有機金属熱分解法（ＭＯ−Ｃ
ＶＤ法）にてｎ −Ａノｏ、４ Ｇａ ｏ、６ Ａｓ
より成る変形阻止層０Ｄ、次いでｎ−ＧａＡｓよシ成る
電流阻止層（２つ、ｎ −Ａ７！０４ Ｇａ０Ｊ５Ａ８
よシ成る変形阻止層（ハ）、ｎ−ＧａＡｓよ）成るキ
ャップ層（財）をそれぞれ０．０５ ｐｍ 、 ０．６
μｍ。
ＧａＡｓ基板（イ）上面に有機金属熱分解法（ＭＯ−Ｃ
ＶＤ法）にてｎ −Ａノｏ、４ Ｇａ ｏ、６ Ａｓ
より成る変形阻止層０Ｄ、次いでｎ−ＧａＡｓよシ成る
電流阻止層（２つ、ｎ −Ａ７！０４ Ｇａ０Ｊ５Ａ８
よシ成る変形阻止層（ハ）、ｎ−ＧａＡｓよ）成るキ
ャップ層（財）をそれぞれ０．０５ ｐｍ 、 ０．６
μｍ。
０．０５μｍ、０．０５μｍ連続結晶成長した後、基板
（イ）にまで達する溝（ホ）を形成したものである。第
７図は第６図に示した基板上に液相成長法にて１）−Ａ
１０４５Ｇａ Ｏ，５５Ａｓ第１クラッド層（２Ｅ 、
Ｇａ Ｏ，ｇ Ａ７ ｏ、Ｉ Ａｓ 活性層（２７
）、ｎ−ＡｌｏａｓＧａｏｓｓＡＳ第２クラッド層（２
）、ｎ −ＧａＡｓオーミック層（至）を連続結晶成長
したものに電極（至）１０１）を形成したものである。
（イ）にまで達する溝（ホ）を形成したものである。第
７図は第６図に示した基板上に液相成長法にて１）−Ａ
１０４５Ｇａ Ｏ，５５Ａｓ第１クラッド層（２Ｅ 、
Ｇａ Ｏ，ｇ Ａ７ ｏ、Ｉ Ａｓ 活性層（２７
）、ｎ−ＡｌｏａｓＧａｏｓｓＡＳ第２クラッド層（２
）、ｎ −ＧａＡｓオーミック層（至）を連続結晶成長
したものに電極（至）１０１）を形成したものである。
結晶成長条件は成長開晶温度８２０°Ｃで冷却速度１．
２°Ｑ／ｍｉ ｎ である。
２°Ｑ／ｍｉ ｎ である。
上記構造にて、溝幅Ｗは変形阻止層（ハ）によシ制限さ
れ、電流狭窄幅Ｕは変形阻止層ｃｌυによシ制限される
。表に本発明の実施例と従来例における液相成長後の溝
幅Ｗと電流狭窄幅Ｕ及び光学的特性の一例として発振光
の横方向放射角θ１．を示す。
れ、電流狭窄幅Ｕは変形阻止層ｃｌυによシ制限される
。表に本発明の実施例と従来例における液相成長後の溝
幅Ｗと電流狭窄幅Ｕ及び光学的特性の一例として発振光
の横方向放射角θ１．を示す。
表に示す様に本発明の実施例では溝形状はほとんど変形
することなく、はぼ設計通シの光学的特性が得られた。
することなく、はぼ設計通シの光学的特性が得られた。
上述の実施例では変形阻止層をＭＯ−ＣＶＤ法にて形成
したが、分子線エピタキシャル法（ＭＢＥ法）及び液相
成長法（ＬＰＢ法）を用いても形成可能である。
したが、分子線エピタキシャル法（ＭＢＥ法）及び液相
成長法（ＬＰＢ法）を用いても形成可能である。
本発明によれば、内部電流狭窄型半導体レーザ装置にお
いて電流阻止層を設けた溝付基板上に液相成長法にて結
晶成長を行なっても、結晶成長不良を起こすことなく、
また溝形状の変形を抑えることを可能ならしめ、設計通
シの光学的特性が得られると同時にロット内でのばらつ
きが極力少なくなった。
いて電流阻止層を設けた溝付基板上に液相成長法にて結
晶成長を行なっても、結晶成長不良を起こすことなく、
また溝形状の変形を抑えることを可能ならしめ、設計通
シの光学的特性が得られると同時にロット内でのばらつ
きが極力少なくなった。
第１図はＶＳＩＳ型半導体レーザ構造を示す断面図、第
２図及び第３図は従来例を示す断面図、第４図はＳＭＬ
型半導体レーザ構造を示す断面図、第５図はＳＭＬ型半
導体レーザの欠点を示す断面図、第６図及び第７図は本
発明の実施例を示す半導体レーザ装置の断面図である。 （２Ｑ −ｐ−ＧａＡｓ 、 （２１）
−ＧａＡｌＡｓ変形阻止層、（２２−ｎ−ＧａＡｓ電流
阻止層、７３？）−ＧａＡＡＡｓ変形阻止層、ｆ１４４
− ｎ−ＧａＡｓキャップ層、（２！９−、ｉ、（２６
） 、ｐ−ＧａＡＡＡｓクラッド層、（２７） −Ｇａ
ＡｌＡｓ活性層、 （２８１・・・ｎ−ＧａＡｌＡｓ
クラッド層、（２９） −ｎ−ＧａＡｓオーミック層、
（３０）、０１） 電極。 代理人 弁理士 則 近 憲 右 （ばか１名）博１図 第 ２ 図 第３図 第 ４ 図 第 ５ 図
２図及び第３図は従来例を示す断面図、第４図はＳＭＬ
型半導体レーザ構造を示す断面図、第５図はＳＭＬ型半
導体レーザの欠点を示す断面図、第６図及び第７図は本
発明の実施例を示す半導体レーザ装置の断面図である。 （２Ｑ −ｐ−ＧａＡｓ 、 （２１）
−ＧａＡｌＡｓ変形阻止層、（２２−ｎ−ＧａＡｓ電流
阻止層、７３？）−ＧａＡＡＡｓ変形阻止層、ｆ１４４
− ｎ−ＧａＡｓキャップ層、（２！９−、ｉ、（２６
） 、ｐ−ＧａＡＡＡｓクラッド層、（２７） −Ｇａ
ＡｌＡｓ活性層、 （２８１・・・ｎ−ＧａＡｌＡｓ
クラッド層、（２９） −ｎ−ＧａＡｓオーミック層、
（３０）、０１） 電極。 代理人 弁理士 則 近 憲 右 （ばか１名）博１図 第 ２ 図 第３図 第 ４ 図 第 ５ 図
Claims (2)
- （１） 第一導電型の半導体結晶基板の一主面上に設
けられた第二導電型の半導体からなる電流阻止層に電流
通路となるストライブ状の溝を設け、その上にレーザ動
作を行なうに必要な多層の半導体層を結晶成長によって
設けた半導体レーザ装置において、前記結晶成長時にお
ける前記溝の形状の変形を抑える変形阻止層を前記電流
阻止層内の少なくとも上下境界もしくはその近傍に２ケ
所設けたことを特徴とする半導体レーザ装置。 - （２）前記半導体結晶基板と前記電流阻止層がＧａＡｓ
からなり、また前記変形阻止層がＡＩＩＸＧａＩ ＸＡ
ｓ （Ｑ、 ｌ≦Ｘ≦１）からなシ、かつ該変形阻止層
は前記溝外部において前記電流阻止層から表面に露出し
ない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。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7293483A JPS59200483A (ja) | 1983-04-27 | 1983-04-27 | 半導体レ−ザ装置 |
| EP84104505A EP0124051B1 (en) | 1983-04-27 | 1984-04-19 | Semiconductor laser |
| DE8484104505T DE3483733D1 (de) | 1983-04-27 | 1984-04-19 | Halbleiterlaser. |
| US06/603,453 US4639925A (en) | 1983-04-27 | 1984-04-24 | Semiconductor laser |
| KR1019840002261A KR890003391B1 (ko) | 1983-04-27 | 1984-04-27 | 반도체 레이저 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7293483A JPS59200483A (ja) | 1983-04-27 | 1983-04-27 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59200483A true JPS59200483A (ja) | 1984-11-13 |
Family
ID=13503686
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7293483A Pending JPS59200483A (ja) | 1983-04-27 | 1983-04-27 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59200483A (ja) |
-
1983
- 1983-04-27 JP JP7293483A patent/JPS59200483A/ja active Pending
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