JPS59219976A - 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体レ−ザ装置およびその製造方法

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JPS59219976A
JPS59219976A JP9713483A JP9713483A JPS59219976A JP S59219976 A JPS59219976 A JP S59219976A JP 9713483 A JP9713483 A JP 9713483A JP 9713483 A JP9713483 A JP 9713483A JP S59219976 A JPS59219976 A JP S59219976A
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JP
Japan
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type
conductivity type
current
photoresist
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Pending
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JP9713483A
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English (en)
Inventor
Yutaka Mihashi
三橋 豊
Shoichi Kakimoto
柿本 昇一
Takashi Murakami
隆志 村上
「たか」宮 三郎
Saburo Takamiya
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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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
    • H01S5/2238Buried stripe structure with a terraced structure

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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は半導体レーザ装置、特にしきい値の低いシン
グルモード半導体レーザ装置およびその製造方法に関す
るものである。
〔従来技術〕
近年、半導体レーザ装置の開発は急速に進展し、現今で
は、ディジタル・オーディオディスク(DAD)、ビデ
オディスクなどの光ディスク・メモリの信号読取り用光
源として実用され、大量生産時代に入ろうとしている。
これら半導体レーザ装置には種々の構造のものがあるが
、その一つにTS(Terracea 5ubstra
te ) 構造が知られている。
第1図は従来のTS構造の半導体レーザ装置を模式的に
示す斜視図で、mはn形ガリウム・ヒ素(GaAs)基
板、(2)はn形アルミニウム・ガリウム・ヒ素(Al
xGa 、−xAs)クシラド層、(3)はn形AI!
y Ga + −yA日活性層、(4)はp形Al 、
oa 1− xA日クラッド層、(5)はn形GaAs
層、(6)は亜鉛(Zn)などを拡散したp形拡散領域
、(7)はn側電極、(8)はp側電極である。
n形GaAs基板+1+に段差部(9)が設けられ、こ
の段差部(9)はその段差方向とは直角方向にストライ
プ状に延びている。そしてその上に液相エピタキシャル
成長法を用いてAlxGa1−xAs −Af、Ga、
−、As −Al、Ga 、−xAeのダブルへテロ接
合構造が形成されている。活性層(3)はこの段差部(
9)の近傍で、図中(lO)で示すように傾斜し、かつ
厚さが他の部分より厚くなる。従って、接合と平行な(
図で水平の)方向に対しても実質的に光の閉じ込め作用
をもっている(以下、活性層の傾斜部(lO)を活性領
域という。
)。p形拡散領域(6)はn形GaAs j曽(5)を
突き抜けてp形AlxGa1−xAsクラッド層(4)
に到達するように活性領域(101の上方にストライプ
状に形成されている。
このような構造の半導体レーザ装置において、p側電極
(8)に正、n細見a +71に負の電圧を印加す 。
の ると、電流はp形拡散領域(6)から図#破線矢印のよ
うに流れる。すなわち、p形拡散領域(6)は電流を活
性領域(10)の近傍に集中的に流す電流狭窄機能をも
っている。さて、このような電流が流れると、n形の活
性層(3)へはp形りラッド層(4)からは正孔がn形
りラッド層f1+からは電子が注入され、活性層(3)
の中で両者の再結合による発光を生じる。電流を十分に
増大させるとやがて訪導放出が始まり、。
レーザ発振に至る。上述のように、活性層(3)の傾斜
部(10)で水平方間(敗密には傾斜方向)に対して実
効的な光とじ込め作用を有するので、発振は横基本モー
ドで行なわれ、縦モードもシングルモードが容易に実現
される。
しかし、このようなp形拡散領域(6)による電流狭窄
構造を用いた従来のTS構造のレーザ装置の問題点の1
つは、図に破線矢印で示す電流分布がら明らかなように
γ占性領域t+o+以外の部分にも、電流がかなり広か
つて流れ、レーザ発揚に寄与しない無効11L流か多く
、従って、動作電流が大きくなることである。動作電流
が大きい場合には素子の発熱も大きくなり、寿命が短か
くなる。高信頼性のレーザ装置を得るには動作電流の低
減か不可欠である。さらに、このような従来構造の他の
問題点はストライプ状状の拡散領域(6)の形成に際し
て亜鉛(Zn)をシリコン窒化(Si3N4)膜などを
マスクとして高温で拡散させるのか一般的であるが、高
温の熱処理、Znなどの^籏度拡散によって結晶性が劣
化したり、813N4マスクのエツジ周辺にストレスが
集中し、ダークライン欠陥(DLD ) 、ダークスポ
ット欠陥(DiFD)などが結晶中に発生し、長寿命の
素子を歩留りよく得ることができないことである。
また、拡散領域(6)の活性領域(lO)に対する位置
が少しでもす乎れると、発振しきい値電流のばらつきに
つながり、特性のそろった素子を得るためには、非常に
厳密な位置合わせ精度が要求されるという問題点もある
〔発明の概要〕
この発明は以上のような点に銃みてなされたもので、段
差部を有する基板の上向の段差部を除く水平面部のみに
電流ブロック層を形成し、これで結晶内部での電流狭窄
作用をもたせるようにすることによって、発振しきい値
電流が小さく、長寿命で、かつ特性のそろった半導体レ
ーザ装置と、それを歩留りよく製造できる製造方法を提
供するものである。
〔発明の天゛施例〕
第2図はこの発明の一実施例になる半導体装置ザ装置を
模式的に示す斜視図で、第1図の従来例と同一符号は同
等部分を示す。図において、(11)はp形GaA+s
4板で、その上面には従来例のn形基板と同様の段差を
有しており、基板(11)の上面の水平面部上のみにn
形GaAsの電流ブロック層(12+が形成されている
。すなわち、電v1ジブロック層θ2)は段差部でスト
ライプ状の開口部θ3)を有し、この部分でp形Gal
+基板(11)とp形Ajl’、Ga 、−xABAs
クラッド層)とはつながっている。このような段差を肩
し、電流ブロック層02)及びその開口部03)を有す
る基板(II)構造上に、p形Al 、Ga 1− x
Asクラッド層f4)、p形hl、Ga、 −、AS 
rb性層(31,n形kl xG a 1−xAs層(
2)、及び、n形GaAs J脅(5)が形成され、さ
らに、n側電極(7)及びp側電極(8)が形成されて
いる。活性層(3)は従来構造と同様、段差部近傍で傾
斜し、他の部分より厚くなっており、水平方向に対して
も実効的な屈折率カイトをイイしている。このような4
1す造に於いて、pal電極(8)に正、n細見m (
71ニ負の電圧を印加すると、n形ブロック層02)が
垂直方向に介在する部分では、p−n −p −n構造
が形成され、これが電流ブロック層として働き電流は流
れない。電流は段差部でのn形電流ブロック層◇2)の
開口部−のみを通り、図中の破線矢印のように流れる。
この時、活性領域(1o)にp形Af、Ga 1−!A
sクラッド層(4)からホールが、n形AらGap−、
Asクラッド層(2)から電子が注入され再結合発光を
生じ、電流を十分に増加すれば誘導放出が始まりレーザ
発振に至る。この構造によれば、電流は、活性層のごく
近傍のブロック層開口部θ3)を通って流れるので、第
1図の従来構造のような、活性領域(1o)以外を通り
レーザ発振に寄与しない無効電流を大幅に減少させるこ
とが出来る。
次に、この発明になる半導体装置の製造方法について説
明する。第3図A −Gはその製造方法を説明するため
にその主要工程段階での状態を示す正面図で、ます、第
3図Aに示すような上面に段差部を形成した基板(川の
上に全面にわたり、同図Bに示すように薄い、例えば数
1000A程度の窒化シリコン(813N4)のエピタ
キシャル成長阻止用薄膜(14)をOVD法などで形成
する。次に、その上に第3図Cに示すようにポジティブ
形ホトレジストθ6)を塗布し、Qi定のペーキング工
程を施した後に、上方から全面にわたってム゛ル光する
。このとき、光は段差の1頃斜部分では斜め方向から光
が当ることになり、単位面積当りの露光量は他の水平部
分に比して、かなり少くなる。従って、露光強度、露光
時間及び現像条件を適当に設定することにより、同図り
に示すように、段差の傾斜部分にのみボトレジストリ5
)を残して現1象することが出Xる。従って、この工程
に於ては、何ら、ガラスマスク等を用いずにマスク合わ
ぜ工程無しでいわゆる、セルファラインにより、傾斜部
分にのみレジストを残すことか出来る。次に、残ったレ
ジス) (15)をマスクとして、グラスマエッチング
法等を用いて、同図Eに示すように、基板(11)の水
平面上の813N4膜を除去する。さらに、同図Fに示
すようにレジスト(151を除去した後、コ瓜当な前処
理を施し、n形GaAsブロック層(12)を周知のエ
ピタキシャル成長技術を用いて、成長する。この時、段
差部分は、5i3n411jitQ4)でおおわれてい
るので、n形GaA s層は成長せず、この部分が電流
通路として開口することになる。
なお、n形GaAsブロック層(121のキャリア濃度
は、ブロック効果を確笑にするためには3X10cm以
上が適当である。次に、同図Gに示すように、段差部分
に残ったSi3N4膜04)をフッ酸等で除去した後に
、従来構造と同様なエピタキシャル成長法によって段差
部分で活性N(3)が傾斜したダブルへテロ構造を形成
した後、p側電極(8)及びn側電極(7)を形成し、
第2図に示した構造のレーザダイオードが完成する。
なお、上記実施例ではp形基板を用い、その上にn形ブ
ロック層、p形りラッドN、p形活性層およびn形りラ
ッド層を順次形成した構造を示したが、n形基板とp形
ブロック層とを用いた同様な構造にもこの発明は適用で
きる。凍だ、n形GaAsブロック層の代りにn形のA
72Ga 1−2As JiQを電流ブロック層として
用いることもできる。更に、この発明はGaAs −A
lGaAs系以外の結晶、例えばインジウム・リン(工
nP)−工nGaA8F系などの4元化合物でイtケ成
した同様の41η造のものにも適用できる。
〔発明の効果〕
以上詳述したように、この発明になる半導体レーザ装置
では、基板の段差部を除く部分に電流ブロック層を形成
して、段差部内体に電流狭窄機能をもたせたので、この
電流狭窄機能と活性領域との位置ずれの心配は全くなく
、しきい値電流等の特性の揃ったものが歩留りよく得ら
れる。また、この発明の製造方法では何らマスク合わせ
を行なうことなく、セルファラインで、活性領域へ効率
的に電流を集中して流すことのできる電流狭yν構造を
容易に結晶内につくり込むことができる。更に、従来例
における電流狭窄機能のための拡散領域を形成の高温熱
処理工程がないので、熱ストレスl 1E13N4 N
などの拡散マスクの歪みまたはZnの+m ?Za度拡
散による結晶欠陥の発生ずるおそれは全くなく、長寿命
の(i+ね凝の茜い半導体レーザ装置を歩留りよく得る
ことかできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のTS形の半導体レーザ装置の構造と電流
の流れとを示す模式斜視図、落2図はこの発明の一実施
例になる半導体レーザ装置の構造と電流の流れとを示す
模式斜視図、第3図はこの実施例の製造方法を説明する
ためにその主要工程段階での状態を示す正面図である。 図において、(2)はn形りラットj9J 、 (3)
はp形活性層、(4)はp形りラッド層、(7)はnO
1!I電極、(8)はp側電極、(9)は基板の段差部
、(11)は基板、(12)は電流阻止用半導体層、0
3)は開口部、(I4)はエピタキシャル成長阻止用薄
膜、(+5)はホトレジストである。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示ず0 代理人   大 岩 増 雄 第114 第2図 IJ     /υ 第3図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一方の工面の一部に段差部を有し、この段差部は
    その段差方向とは直角方向にストライプ状に延びる第1
    導電形の半導体基板の上記主面の上記段差部の傾斜面を
    除いた平面部上に形成され上記第1導電形とは反対の第
    2導電形を有する電流阻止用半導体層によって上記半導
    体基板の上記工面を横切る電流を上記段差部に形成され
    た開口部に集中させるストライプ状電流狭窄機構、およ
    び上記段差一部に近接して対向する部位において傾斜し
    た活性層を挾んだダブルへテロ構造を備えたことを%徽
    とする半導体レーザ装置。
  2. (2)  一方の工面の一部にその段差方向とは直角方
    向にストライプ状に延ひる段差部を肩する第1導電形の
    半導体基板の上記工面上に上記段差部を含めてエピタキ
    シャル成長阻止用薄膜を形成する工程、上記エピタキシ
    ャル成長阻止用薄膜上全面にポジティブ形ホトレジスト
    を塗布し所要のベーキングをする工程、上記ホトレジス
    トの全面に上記半導体基板の工面に垂直な方向から一様
    の光を照射して露光させる工程、上記ホトレジストに現
    像処理を施して上記段差部の傾斜面上にのみ上記ホトレ
    ジストを残す工程、この残存したホトレジストをマスク
    として上記エピタキシャル成長阻止用薄膜を除去し上記
    段差部の傾斜面上にのみ上記エピタキシャル成長阻止用
    薄膜を残す工程、上記マスクとして用いたホトレジスト
    を除去する工程、及び上記段差部の傾斜面上の上記エピ
    タキシャル成長阻止用薄膜の残存部分以外の上記半導体
    基板の上記主面上に上記第1導電形とは反対の第2導電
    形の電流阻止用半導体層をエピタキシャル成長させる工
    程によってストライプ状電流狭窄機構を形成することを
    特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
JP9713483A 1983-05-30 1983-05-30 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 Pending JPS59219976A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5404031A (en) * 1992-03-03 1995-04-04 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor light emitting device with current confining layer

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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