JPS5948976A - 半導体レ−ザ - Google Patents

半導体レ−ザ

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JPS5948976A
JPS5948976A JP16005482A JP16005482A JPS5948976A JP S5948976 A JPS5948976 A JP S5948976A JP 16005482 A JP16005482 A JP 16005482A JP 16005482 A JP16005482 A JP 16005482A JP S5948976 A JPS5948976 A JP S5948976A
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JP
Japan
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layer
semiconductor layer
mesa
laminated
semiconductor
Prior art date
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Pending
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JP16005482A
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English (en)
Inventor
Takao Furuse
古瀬 孝雄
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by NEC Corp, Nippon Electric Co Ltd filed Critical NEC Corp
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Publication of JPS5948976A publication Critical patent/JPS5948976A/ja
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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
    • H01S5/227Buried mesa structure ; Striped 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
    • H01S5/22Structure 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
    • H01S5/227Buried mesa structure ; Striped active layer
    • H01S5/2275Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching

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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、電流狭窄をほどこし、さらに放熱特性を改善
した低閾値、高出力動作を可能にする埋込み型半導体レ
ーザに関するものであるこれまでの埋込み型半導体レー
ザのi造と[7ては第1図に示す構造が考えられてきた
。す外わち第1図において、1はIt型GaAa基板、
2はn戯A1o3a GaO,s7AaMi、3はz 
n 敲AIo、zs (1aO,75As kz 4は
活性層となるAJo、os t)a(1,as As 
層、5はP M Al O,4Ga o、sA s m
、6はP型A、l g、o tc1ao99As層、7
はP型AI0,35 Gao、ss As Jp、、8
 tt、l:n型AI0,35 Gao6s As R
% 9はl’ 511不純物1ν、散層、10  は5
i02層、11はP型オーミック115.4へ、12は
n屋オーミック電極をそれぞれ示す。
この構造においては、P型オーミックtl::伶11、
オ nmyr−ミック電極12にJ[K向rif LE 1
−1g1l加12、Al o、o s Ga O−9S
 A s層4に電流、を& 入L テ発光flf結合さ
せてレーザ動作を可能に−J゛るもσ月: 、b、jl
、P型AI0,35 GaO,ss As I薪7およ
び比較的+lr uk 抗層となるn JiAlo、a
s Gacus As M 8 K j 、jl) )
 f領域以外に流れる電流を阻止し、効率良くメーリ部
分に電流を集中してレーザ発振の効率を高める様になさ
れている。
しかしながら、この様な半導体レータに於ては、結晶表
面に5A02層10を設け1、部分的に芯をあけたあと
、P型オーミック電極11を設けて電流を流す構造とな
っているため、70°C〜80°Cの^温存囲気動作に
於ては、5A02層10の熱伝尋率がAIGaA、s未
結晶のそれよりも1桁程度小さいために、活性層となる
Al o、os (JaO,9SAS 屑4近傍での発
熱が効率よくヒートシンク側に発散されず、熱上昇によ
る発振閾値の上昇、微分基子効率の低1が避けられない
欠点があり、100°C近くの雰囲気温度で5mW以上
の光出力を安定に+yることは不可能であった。また、
1)型不純物拡散層9をメツ領域の真上に位゛置場せて
、部分的拡散を行う必要がある等製作工程も複雑で製造
歩留を向上させることが難かしい欠点を有するものであ
った。さらに、本質的な欠点として、第1図中矢印で示
すリーク電流が存在することである。これは、活性層横
幅が狭いため、P型Al 6.4 Gao6Ag J@
 5 、の比抵抗が無視できなくなシ、発振閾値以上の
電流注入によるP m Al O,4Ga 0.6AS
層5中の%l圧降下が大きくなり、第1図矢印で示すリ
ーク電流が増加するものであシ、高温雰囲気での動作を
#1tかしくする最大の欠点メあった。
本発明の目的は、上記従来の埋込み構造半導体レーザ構
造の欠点を除去し、高温動作l特性に優れた、製造容易
な埋め込み型半導体レーザを構成することにある。
本発明の半導体レーザは、1−V族半導体からなる発光
領域と該発光領域を上下からはさむ様に設置された前記
発光領域より禁制帯幅の大きな層とを少なくとも含むメ
サ状積層体を備えだ半導体基板上に、該半導体基板と反
対導電型の第1半導体層、第1半心体層上に第1半尋体
層と反対導電型の第2半導体層、第2半導体層上に第2
半導体層と反対導電型の第3半導体層、第3半導体層上
に第3半導体層と反対導電型の第4半得体層をl1u4
次、前記メサ状a層体側部に隣接して形成した側部埋め
込み層を設け、この側部埋め込み層内の第2半導体層上
面を前記メサ状積層体内の発光領域上面に位置せしめ、
さらに前記メサ状積層体及び側部埋め込み層の白子面上
に第5半導体層を設けたことを特徴とするものである。
以下、本発明に係る実施例について図面を参照して説明
する。第2図は本発明に係る半導体レーザの構造断面を
示す。図では第1図に関して説明した部分と同部分は同
記号で示してろる。
まず、第1の結晶成長工程に於て、n型GaAs基板1
上K +llNllN型” 0.33 (3ao67A
s 42、nuAIo、25 Ga07sAs層3、活
性層となる7AI6osGa695 As層4、P 3
Ji Al O,4Ga o、aAs  i野5、P型
A l O,01Ga O,99A3 /@6 /を形
成する。ここで各層厚はそれぞれ1.5μm 、 ja
m 、 0.08)Im 、 1.5+m 、 lzi
mとしだ。しかるイ茨、従来構造を形成すると:r、a
様なエツチング工程(113P04+H2O2+3CH
30)(等をエッチャントとする化学エツチング)Vこ
よF>、GaAs基板1−に達する首でメ・リエソテン
グ葡行い、ン占性領域7有づ−る帯状メサ部を形成する
次に、結晶表面を洗浄した後、第2の結晶成長工程によ
り上記メサ部側面に隣接して、P型AIo35Ga(L
65AS層7、n mAl O,35’Oa O,65
AS mt 8、P型Al O,35Ga O,65A
、3層13、n型Al 0.3 s Ua O,65A
8層14/を順次成長してメサ側部埋込み層を形成しさ
らに最終層としてP Al!Alo、ol(Ja099
As 7g15を、上記メサ部及びメサ仰]部厘め込み
層の白子面上に形成する。しかる後P型不純物拡散層偏
9、P型オーミック電極11、n型オーミック4112
イを形成して本発明に係る半導体レーザが形戒宴れる8
本h 造をノ1〉成するに除し、叱2の糸1′、晶成長
工程におりるP m A I o、s s Ga O,
65AS lすj7の形成は比較的過飽第1度の小鳩な
溶液から成長するととによって、その成長光’+i+i
 r¥4位置を!1型Al133GaO,67As 層
2の下部に再現よく位置合せすることが出来た。これは
、メサ側面の成長がG a A sの場合より AIQ
、33 Gao67As H(1)方カ’Mイ1L)6
テh’l、種々の実験結果Al工(+a)−えAs層の
χ値が大きい程メf側面の成長が遅い傾向があることが
判りた。この株な結晶成長の性質を利用することによっ
て、P展Atαa5 Gaα65As層7の成長にひき
つづいて行うn m Al O,35Ga O,e 5
As N 8の結晶成長に際しても比較的過飽和度の小
さな溶液から成長することによってその成長表面位置を
発光領域となるAI(1oa Gao、g5As5As
上部に再現よく位置付せpρ5 をすることが出来だ。これは、AI―日0aa9sAs
層4の上にAlO,、+ (Llo6A、s層5があり
この層面の結晶成長が遅いためでめるっ又、最終層とな
るP型A1χ();+7−よAs r杯15は過飽和;
建の比1夕的犬き;よ溶液〃・ら成長すること及び0≦
f−<0.15な粂組成範囲であれはメサ上部及びメサ
側面埋め込み1−の白子面上に一様に結晶成長できる特
徴が士、す、本実施f!IKかbでは、II: =0.
t)1なる組成を用い友。
上述の様にして形成した本発明に倭る半導体レーザの構
造においては、発光領域となる”0.03Gao、g5
As  活性層4の両側回に近接して活性層よシも票制
帝幅の大きいAIO,35lao、65As If)の
p’n層5とのp・n汝合電fJ差より大きく、かつ、
電v1を注入によるP型A 10.4 GaO,6As
層5中の電圧降下よシも大きいために菖1図矢印で示す
様なリーク電流を除去し、効率良く活性層に電流を注入
することができる。
さらに、本構造においては、結晶表面最終層としてAI
o、ol Gao、ggAs Jii 9があシ、これ
は第1図に示す8iQ2層10よシも熱伝導率が大きい
ため、図には示していないがP型オーミック電極11に
固着されるヒートシンク側に、活性領域近傍での発熱を
効率良く発散させることができ、従来構造1 の半導体レーザて#′写囲気源度13 o’cで5mW
 動作するのが限界であったが、本構造を採用すること
によって190°Cで5+nW 動作することが可能に
なった。
また、本発明による構造によシ、P型不純物拡散層9を
結晶表面全域にわたって行うことが可能になシ従来構造
の様に、メサ領域以外に不純物拡散を選択的に行う必要
もなく、製造容易でy作歩留シの高い半導体レーザ装置
を提供することができた。
以上述べた様に、本発明によれば、従来の半導体レーザ
の欠点を除き、メサ領域以外へ流れる無効電流を阻止す
るとともに、活性領域近傍での発熱を効率よくヒートシ
ンク側へ放熱することが可能になシ、高温雰囲気で効率
良いレーザ動作をり能とするばかシでなく、再現性にも
優れた製造容易な半導体レーザを形成することができる
なお、以上の実施例では、結晶表面最終層にP型不純物
拡散層を形成した例について述べたが結晶自身のP型不
純物濃度を高めた場合には、拡散層を設ける必要がない
ことは言うまでもない。又、第2の結晶成長工程におい
て、比較的容易に低濃度、高抵抗層を形成できる気相成
長法を用いても本発明に係る半導体レーザ構造を形成で
きることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の埋込み屋半導体レーザの構造断面図、第
2図は本発明による一実施例の(1t「造断面図Aをそ
れぞれ示す。各図に於て、1 : n q(]aAs基
板、2 : n mAl O,33Ga(1,67As
層、3:n型Ale、25 ()aCL75 As層X
4 ’ Alo、os 0ao9s ASHz5 : 
P !!!lAl0,40ao、s As Jm、6 
、15 : P型AIO,01Ga0.99 As層、
7,13:P型A10.35 0ao、ss人S層、8
.14 : nWAlo、as Gao、es As 
Njs  9 : P型不純物拡散層、10  : 5
i02層、11 :P型オーミック電極、12 :nu
オーミック電極。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. h−v族半導体からなる発光領域と該発光領域を上下か
    ら1−[さむ様に設置された前記発光領域より禁制帯幅
    の大きな層とを少なくとも含むメサ状積層体を倫オた半
    導体基板上に、該半導体基板と反対導電型の第1半導体
    層、第1半導体層上に第1半導体層と反対導電型の第2
    −1−専悴、い、71−Q半導体層上に第2半導体層と
    反対導電型の第3半導体層、第3半導体層上に第3半導
    体層と反対導電型を順次、前記メサ状積層体側部に隣接
    して形成したτI11部埋め込み層を設け、この側部埋
    め込み層内の第2半導体層上面を前記メサ状積層体内の
    発光領域上面に位置せしめ、さらに、前記メサ状積層体
    及び側部埋め込み層の両イ面上に第5半導体層を設けて
    なることを特徴とする半導体レーザ。
JP16005482A 1982-09-14 1982-09-14 半導体レ−ザ Pending JPS5948976A (ja)

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