JPS60161689A - 半導体レーザ素子の製造方法 - Google Patents

半導体レーザ素子の製造方法

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JPS60161689A
JPS60161689A JP1734384A JP1734384A JPS60161689A JP S60161689 A JPS60161689 A JP S60161689A JP 1734384 A JP1734384 A JP 1734384A JP 1734384 A JP1734384 A JP 1734384A JP S60161689 A JPS60161689 A JP S60161689A
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clad layer
mesa portion
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Kenji Endo
健司 遠藤
Isamu Sakuma
勇 佐久間
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NEC Corp
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NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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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
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    • H01S5/227Buried mesa structure ; Striped active layer
    • H01S5/2275Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching

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】 (技術分野) 本発明は半導体レーザ素子の製造方法に関し、特に埋込
み型AI3 G a A sレーザ素子の製造方法に関
する。
(従来技術) ストライプ状のA−#GaAs活性層の長手方向外周を
、禁制帯幅のより広いAJl G a A s層で取囲
んだ構造の半導体レーザは、埋込み型A−e G a 
A sレーザと呼ばれ、閾値電流値が低くて効率が高く
、光出力の放射角の等方性が良いという各種光情報処理
用光源に適した利点を備えている。ところが従来の埋込
み型All G a A sレーザはいずれも寿命が短
かいという欠点があった。
一般に、埋込み型AJ3 G a A sレーザは、第
1回目の結晶成長で、少なくとも活性層とp型およびn
型のクラッド層を含むAll G a A s多層薄膜
をGaAs基板に形成し、次にこの多層薄膜をGaAs
基板に達する深さのエツチングでメサ状に残し、第2回
目の結晶成長でメサ部を埋込むという方法で作成される
。そして従来の埋込型)JGaAsレーザは。
p型クラッド層側面に接する埋込み眉の導電型がn型で
、両層の間に形成されるpn接合によって電流狭窄を行
なう栴造のものであった。ところが、このpn接合が寿
命が短かい原因になっていた。
p型りラッド層側面部は、埋込み成長中に、埋込み層で
覆われるまでの間露出した状態で高温に曝されるため表
層部が損傷し、表面準位が高密度に形成される。この部
分は、素子の動作中には電圧が印加された状態にカリ、
埋込み層側からpn接合を越え″′C電子が注入される
。この電子は表面準位を介して非発光に再結合し曵エネ
ルギーを供給するため、この部分の結晶欠陥を増大させ
る。
この結晶欠陥は活性層に達し1発光効率を低下させるほ
か、このpn接合の立上がり電圧を低下させて電流狭窄
機能を低下させることから、大きな劣化原因となってい
た。
゛さらに、従来の埋込み型A−# G a A Sレー
ザでは。
電流狭窄機能を損なわないためには、このn型埋込み層
表面を840.や尤60.膜などの誘電体薄膜で覆って
p側電極と絶縁する必要があった。このため熱抵抗が高
くて、高出力動作や雰囲気温度が高い条件でのCW動作
が難しいという欠点があった。
(発明の目的) 本発明の目的は、上記欠点を除去し、寿命の長い埋込み
型半導体レーザ素子の製造方法を提供することにある。
(発明の構成) 本発明の半導体レーザ素子の製造方法は、−導電M G
a A s基板上に一導電型A−eGaA s第1り2
ラド層、A−8混晶比が0.45以上の一導電型AノG
aAs第2クラッド層、前記第1クラッド層よりも禁制
帯幅が狭いA#GaAs活性層、該活性層よりも禁制帯
幅が広い逆導電型A−e G a A s クラッド層
とを少くとも形成するAA G a A s多層膜形成
工程と、前記AJ3 G a A s多層膜の表面が帯
状に断面がメサ状に残存するように前記Qa A s多
層膜を前記Q a A s基板に達するまで選択エツチ
ングする第1のエツチング工程と、該第1のエツチング
工程で形成されたメサ部側面に露出した前記第2り2ラ
ド層を選択的にエツチングしてメサ部側面に溝を形成す
る第2のエツチング工程と、前記GaAs基板及び第1
クラッド層に接する一導電型第1埋込み陥、前記第2り
之ツド層と活性層と逆導電型クラッド層に接する逆導電
型第2埋込み層、前記逆導電型クラッド層に接する一導
電型第3埋込み層と少くとも形成する埋込み層形成工程
とを含んで構成される。
(実施例) 次に、本発明の実施例について図面を用い″′C説明す
る。以下の実施例においては、−導電型をn型、逆導電
型をp型として説明する。
(実施例1) 第1図は本発明の第1の実施例により製造した埋込みW
 Al)G a A sレーザ素子の断面図である。
第1回目の結晶成長で、n型QaAs基板1上に順次、
n型AJey A a s−y A S第1クラッド1
2#n型IJ、Ga、−2As(z≧0.45)第2ク
ラッド層3、MxQa□x A ’活性層4. I)型
ん〜Ga1..Asクラッド層5を形成する。ここで、
n型の第1り2ラド層2とp型のクラッド層5は活性層
4よりも禁制帯幅が広い材料が選ばれる。
次に、このAl3 Ga A s多層膜を発光領域とな
るメサ部を残して、基板lに達する深さにまでエツチン
グし、さらに、 Affl混酷比が0.45以上のUQ
aAs層に対して選択性のあるフッ化水素酸などのエツ
チング液を用い文、第2クラッド層3を数百ナノメート
ル程度エツチングし、メサ部側面に溝を形成する。第2
回目の埋込み成長で、nm尤6G a 1−s A S
埋込み層6、p型kp、G−a、−、As埋込み層7.
n型んg g G a 1−u Asブロック層8をj
い次成長してメサ部を埋込んだ後、p側及びn側電極9
゜10を形成する。メサ側面に形成した溝は埋込み成長
の進行を妨げる効果があるので、容易にn型Affl、
Ga1.As埋込み層6とpW尤elGa、 I As
埋込み層7との境界面が溝に一致するよう埋込み成長を
制御できる。なお、各AIJ G a A s層のM混
晶比はx< Y v ” s wp S g t p 
11の関係にある。
本発明によれば、p型クラッド層5と埋込み層7との間
にp 11接合が形成されないことから、この部分に起
因する劣化を防止でき、寿命を延長することができる。
電流の閉込めは、p型埋込み層7と、その上面及び下面
に接して設けたn型埋込み層8,6との間に形成される
2つのpn接合によって有効に行なわれる。また、これ
らのpn接合は、連続して結晶成長された埋込み層間に
形成されたため、界面準位などがない良好な界面であり
、劣化を生ずることがない。なお、n型の第1および第
2クラツド層2.3とp型埋め込み層7との間に形成さ
れるpn接合は、pn接合を越えてメサ部側へ流れ込む
キャリアが従来の埋込み型AnGaAsレーザと異なっ
て正孔であるためその密度は著しく小さく・こととこの
pn接合の面積が従来素子の電流狭窄用pn接合に比べ
て数分の−と小さいことのため、寿命に悪影響をほとん
ど及ぼさない。
また、本発明の素子構造では、電流狭窄効果を損わずに
ブロックR8の表面にp*1Iffi極を直接形成でき
るため、従来の埋込み型レーザに比較して熱抵抗が小さ
くなり、CW動作での最大出力と使用可能な最高温度が
高くなる効果がある。
(実施例2) 第2図は本発明第2の実施例により製造された埋込みm
A−6GaA、sレーザ素子の断面図である。
第2の実施側番ま第1の実施例の素子構造に、n型の第
1及び第2クシツド層2.3の間にn型AJ3 Ga 
As (x<p<y)ガイド層11と、n型T) 1−
p G a A s基板lとn型7V−J’ e、 Oa 
1−s As埋込み層6との間Kp型A−euGa 、
−t、 Asjff、込み層12とを加えた構造の埋込
み型A−e G a A sレーザである。ガイド層1
1は光学損傷劣化の発生する限界光出力を高める効果が
ある。
ガイド層11が活性層4に接して設けられた従来の埋込
み型レーザでは、限界光出力を高める効果と、ヘテロ接
合の障壁を越えてガイド層へ流れ込む漏れ電流の増大と
が反比例する関係にあり、ガイド層の組成、層厚などの
選定に制限があった。
第2の実施例による素子では、薄い第2クラッド層3が
活性層4とガイド層11の間にあることから、導波機能
にほとんど影響を与えずにガイド層への漏れ電流を阻止
できることから、閾値電流の増加や、その温度依存性の
悪化を生ぜずに限界光出力を充分高めることができる。
また、埋込み層6と12との間に形成されるnp接合の
電流阻止効果が加わり、活性層への電流狭窄機能が一層
高まる。このため、第2の実施例によって製造された素
子は第1の実施例によって製造された素子と同様に長寿
命であることに加え、閾値電流値が低く、効率が高く、
より大きな光出力が可能である。
(発明の効果) 本発明は、以上詳細に説明した通り、閾値電流値が低く
て効率が高く、長寿命で、各種光情報処理用光源に適す
る半導体レーザ素子を製造することができるという効果
を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例により製造した埋込み型
IJ G a A sレーザ素子の断面図、第2図は本
発明の第2の実施例により製造した埋込み型MGaAs
レーザ素子の断面図である。 ・1・・・・・・n型GaAs基板、2 ・−−−−・
n型A−eyGal。 As第1クラッド層、3 ・−・・・n型Mz G a
 1z As第2クラッド層、4・・・・・−□xGa
1−xAS活性層、5・・・・・・p型AJ)wG a
 1−w ASクラッド層、6・・・・・・n型AAs
 G a s−s As埋込み層、7−・・−p型A−
etGa□−tAs埋込み層、8・・・・・・n型AJ
3uGa 1−uAsブロック層、9・・・・・・p側
電極、10・・・・・・n(jljl電極、11・・・
n型A−6p G a□−p Asガイド層、12・・
・・・・p型M□Ga1□u As埋込み層。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 一導電型QaAs基板上に一導電型All As第1ク
    ラッド層、A!混晶比が0.45以上の一導電型MQa
     As第2クラツド層、前記第1クラッド層よりも禁制
    帯幅が狭い# Ga As活性層、該活性層よりも禁制
    帯幅が広い逆導電型M Ga Asクラッド層とを少く
    とも形成するA−e Ga As多層膜形成工程と、前
    記AJ3 G a A s多層膜の表面が帯状に断面が
    メサ状に残存するように前記Ga A s多層膜を前記
    GaAs基板に達するまで選択エツチングする第1のエ
    ツチング工程と、該第1のエツチング工程で形成された
    メサ部側面に露出した前記第2り2ラド層を選択的にエ
    ツチングしてメサ部側面に溝を形成する第2のエツチン
    グ工程と、前記GaAs基板及び第1クラッド層に接す
    る一導電型第1埋込み層、前記第2クラッド層と活性層
    と逆導電型クラ、ラド眉に接する逆導電型第2埋込み層
    、前記逆導電型クラッド層に接する一導電型第3埋込み
    層とを少くとも形成する埋込み層形成工程とを含むこと
    を特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
JP1734384A 1984-02-02 1984-02-02 半導体レーザ素子の製造方法 Granted JPS60161689A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0433051A2 (en) * 1989-12-12 1991-06-19 Sharp Kabushiki Kaisha A semiconductor laser device and a method of producing the same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0433051A2 (en) * 1989-12-12 1991-06-19 Sharp Kabushiki Kaisha A semiconductor laser device and a method of producing the same

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