JPS6037190A - 半導体レ−ザの製造方法 - Google Patents
半導体レ−ザの製造方法Info
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- JPS6037190A JPS6037190A JP14538483A JP14538483A JPS6037190A JP S6037190 A JPS6037190 A JP S6037190A JP 14538483 A JP14538483 A JP 14538483A JP 14538483 A JP14538483 A JP 14538483A JP S6037190 A JPS6037190 A JP S6037190A
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- 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
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
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- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
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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
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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。
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、反射面劣化を除去し、藁出カ動作を可能にす
る埋込型半導体レーザの製造方法に関するものである。
る埋込型半導体レーザの製造方法に関するものである。
Ａ ｌ （ｊａ Ａｓ等の材料を用いた多層構造半導体
レーザは、高効率のレーザ発振動作が可能であり、光フ
アイバ通信等の用途に用いられているが、その光出力値
は５〜１０ｍＷ程度のものであった。この光出力の取り
出し得る限界は主に結晶臂開面の反射面が高密度の光出
力によって損傷を受けるためであり、高出力動作を行う
程反射面の劣化速度が大きくなり、例えば５０ｍＷ程度
の光出力を得ようとすると反射面での光吸収による発熱
のため反射面の結晶が瞬時に破壊してしまうことが避け
られないものであった。
レーザは、高効率のレーザ発振動作が可能であり、光フ
アイバ通信等の用途に用いられているが、その光出力値
は５〜１０ｍＷ程度のものであった。この光出力の取り
出し得る限界は主に結晶臂開面の反射面が高密度の光出
力によって損傷を受けるためであり、高出力動作を行う
程反射面の劣化速度が大きくなり、例えば５０ｍＷ程度
の光出力を得ようとすると反射面での光吸収による発熱
のため反射面の結晶が瞬時に破壊してしまうことが避け
られないものであった。
この様な欠点を除去するため、結晶前開面に発雀
振波表に対し透明なＡｌＧａＡｓ Ｍ等を形成する方法
あるいは、反射面近傍の発光領域を除いて、活性層に高
濃度のｚ、ｎ拡散をはとこし、発振波長を低エネルギー
側へ移動させることによって１反射面近傍領域を透明領
域罠する方法あるいは、半導体レーザの活性層を０．０
４μｍ程度に薄くすることにより光強度分布を拡大して
発光断面積を大きくし光出力密度を低減する方法、等に
より反射面での光吸収圧よる結晶破壊を低減する対策が
提案されている。しかしながら、これらの方法は、製造
工程が複雑で、再現性良く高性能な半導体レーザを得る
ことが難かしく、又、反射面近傍領域においては、積層
されている半導体層の厚み方向には屈折率差による光導
波作用が維持されているが、それと直角方向（各層に平
行方向）に関しては屈折率導波作用が無いため、半導体
レーザ出射ビームに非点収差が発生し、微少ビームに絞
り込むことが出来ない欠点があプるだけでなく、薄膜活
性層を再現よく形成することが難かしく、さらに薄膜活
性層にすることによる発振闇値電流の増大が避けられな
いものであった。
あるいは、反射面近傍の発光領域を除いて、活性層に高
濃度のｚ、ｎ拡散をはとこし、発振波長を低エネルギー
側へ移動させることによって１反射面近傍領域を透明領
域罠する方法あるいは、半導体レーザの活性層を０．０
４μｍ程度に薄くすることにより光強度分布を拡大して
発光断面積を大きくし光出力密度を低減する方法、等に
より反射面での光吸収圧よる結晶破壊を低減する対策が
提案されている。しかしながら、これらの方法は、製造
工程が複雑で、再現性良く高性能な半導体レーザを得る
ことが難かしく、又、反射面近傍領域においては、積層
されている半導体層の厚み方向には屈折率差による光導
波作用が維持されているが、それと直角方向（各層に平
行方向）に関しては屈折率導波作用が無いため、半導体
レーザ出射ビームに非点収差が発生し、微少ビームに絞
り込むことが出来ない欠点があプるだけでなく、薄膜活
性層を再現よく形成することが難かしく、さらに薄膜活
性層にすることによる発振闇値電流の増大が避けられな
いものであった。
本発明の目的は、上記従来構造の難点を除去し。
高出力動作に於ても反射面劣化を除去した信頼性の高い
半導体レーザを提供することにあり、さらには、横方向
及びタテ方向にも屈折率導波機構を組込み、非点収差の
ない光ビームを得る半導体レーザの製造方法を確立する
ことにある。
半導体レーザを提供することにあり、さらには、横方向
及びタテ方向にも屈折率導波機構を組込み、非点収差の
ない光ビームを得る半導体レーザの製造方法を確立する
ことにある。
本発明の半導体レーザの製造方法は部分的に偏光領域と
なる第１の半導体層をこれより禁制帯幅の大きい第２及
び第３の半導体層で挟む多層半導体層を形成する工程と
、前記多層半導体層を貫通して前記半導体基板Ｋまで達
する溝を形成する工程と、前記溝にはさまれた帯状領域
にある発光領域を包囲する様に前記発光領域よりも禁制
帯幅の大なる半導体層を形成する工程とを有することを
特徴とするものである。
なる第１の半導体層をこれより禁制帯幅の大きい第２及
び第３の半導体層で挟む多層半導体層を形成する工程と
、前記多層半導体層を貫通して前記半導体基板Ｋまで達
する溝を形成する工程と、前記溝にはさまれた帯状領域
にある発光領域を包囲する様に前記発光領域よりも禁制
帯幅の大なる半導体層を形成する工程とを有することを
特徴とするものである。
は本発明に係る半導体レーザの製造工程を示す模式図で
あり、第４図は本発明に係る半導体レーザの模式図、第
５図は第４図Ｃ点の断面図を示すものである。まず（１
００）面ｎ ｍ ＧａＡｓ基板にｆ９ｉ０゜マスクを形
成し、３％Ｂ ｒ ２含有のＣＩ（３０Ｈエツチング液
によって、第１図の様にＧａＡ、基板を工。
あり、第４図は本発明に係る半導体レーザの模式図、第
５図は第４図Ｃ点の断面図を示すものである。まず（１
００）面ｎ ｍ ＧａＡｓ基板にｆ９ｉ０゜マスクを形
成し、３％Ｂ ｒ ２含有のＣＩ（３０Ｈエツチング液
によって、第１図の様にＧａＡ、基板を工。
チングする。この時、ａｔｅｈｉｎｇ 深さは１．５μ
ｍとし、Ｗ、は１５〜２０ ｐｍ 、 Ｗ、は１００〜
２００μｍとした。次Ｋｓｉｏ□マスクを除去し、結晶
表面を清浄にした後、第１の液相結晶成長工程により、
とのＧａＡ３基ｆｉｌ上に、順次ｎ型Ａ１ ｏ、ａ Ｇ
ａ ６．６ Ａ５層（２）、活性層となるＡｌｏ、ｔ
Ｇａｇ、＠Ａｓ層（３）、ｐｍ Ａｌ６．４０ａ６．６
μｍ層（４）、ｐ型ＧａＡ３層（５）を形成する。第１
図に於ては、順次形成した各ＡｌＧａＡｓ層を示してい
ないが、各層の結晶成長後の断面は第２図、第３図に示
す形状となる。ここで、第２図は、第１図に示す人Ａ’
断面を示し、第３図は第１図に示すＢ−Ｂ／断面を示す
ものである。液相結晶成長法においては。
ｍとし、Ｗ、は１５〜２０ ｐｍ 、 Ｗ、は１００〜
２００μｍとした。次Ｋｓｉｏ□マスクを除去し、結晶
表面を清浄にした後、第１の液相結晶成長工程により、
とのＧａＡ３基ｆｉｌ上に、順次ｎ型Ａ１ ｏ、ａ Ｇ
ａ ６．６ Ａ５層（２）、活性層となるＡｌｏ、ｔ
Ｇａｇ、＠Ａｓ層（３）、ｐｍ Ａｌ６．４０ａ６．６
μｍ層（４）、ｐ型ＧａＡ３層（５）を形成する。第１
図に於ては、順次形成した各ＡｌＧａＡｓ層を示してい
ないが、各層の結晶成長後の断面は第２図、第３図に示
す形状となる。ここで、第２図は、第１図に示す人Ａ’
断面を示し、第３図は第１図に示すＢ−Ｂ／断面を示す
ものである。液相結晶成長法においては。
凸状基板の凸部幅が狭まい場合、その上に成長する層厚
は、他の領域に比較して薄くなる特徴がある。本発明に
於ては、との液相結晶成長法の特徴を生かし半導体レー
ザ反射面近傍領域の活性層厚を他の領域に比較して薄く
することにある。
は、他の領域に比較して薄くなる特徴がある。本発明に
於ては、との液相結晶成長法の特徴を生かし半導体レー
ザ反射面近傍領域の活性層厚を他の領域に比較して薄く
することにある。
すなわち、第１図に示子基板上に液相結晶成長法によっ
て前述した様に４層の半導体層を順次形成すると、半導
体レーザ反射面近傍領域となる第２図の断面構造に於て
は、活性層となるＡ１１ｌ−ＩＧａＯ，。
て前述した様に４層の半導体層を順次形成すると、半導
体レーザ反射面近傍領域となる第２図の断面構造に於て
は、活性層となるＡ１１ｌ−ＩＧａＯ，。
Ａｌ層（３）は層厚０．０３μｍ程度となり、一方半導
体レーザ中央部分の領域となる第３図の断面構造に於て
は、活性層となるＡｌ ６４ ａａｏ、Ｉ Ａｓ層（３
）の層厚は０．１μｍと厚く形成することが出来る。し
かる後、結晶表面にストライプ状のＳ ｉｏ、マスクを
形成し、１（、ＰＯ，＋Ｈ，０，−） ３ＣＨ，ＯＨ溶
液を用いて、第２図、及び第３図に示す点線の様に化学
工、チンクを行い、帯状積層体を形成する。次に結晶表
面を清浄にした後、第２の液相成長工程により、第４図
に示す様に、ｎ型Ａｌｏ−５Ｇａｏ、ｙＡｓ ７１１６
）、ｐ Ｉｌｌ Ａｌｏ−、Ｇａ聞Ａ、層（７）、ｎ型
Ａ１６．１Ｇａ６．ｙＡｓ 層（８１を帯状積層体の上
部には積層しない様に順次形成した後、結晶表面全体を
おおう様にｐ ｍ （ｊａＡｓ層（９）を形成する。
体レーザ中央部分の領域となる第３図の断面構造に於て
は、活性層となるＡｌ ６４ ａａｏ、Ｉ Ａｓ層（３
）の層厚は０．１μｍと厚く形成することが出来る。し
かる後、結晶表面にストライプ状のＳ ｉｏ、マスクを
形成し、１（、ＰＯ，＋Ｈ，０，−） ３ＣＨ，ＯＨ溶
液を用いて、第２図、及び第３図に示す点線の様に化学
工、チンクを行い、帯状積層体を形成する。次に結晶表
面を清浄にした後、第２の液相成長工程により、第４図
に示す様に、ｎ型Ａｌｏ−５Ｇａｏ、ｙＡｓ ７１１６
）、ｐ Ｉｌｌ Ａｌｏ−、Ｇａ聞Ａ、層（７）、ｎ型
Ａ１６．１Ｇａ６．ｙＡｓ 層（８１を帯状積層体の上
部には積層しない様に順次形成した後、結晶表面全体を
おおう様にｐ ｍ （ｊａＡｓ層（９）を形成する。
最後に、ｎ型コンタクト電極ａ１、ｐ型コンタクト電極
（Ｌυを形成して本発明に係る半導体レーザが形成され
る。本発明に於ける半導体レーザは共振器長手方向に活
性層厚が変化しており、これを明示するために、第４図
、矢印Ｃで示す中央部分での横断面図を第５図に示す。
（Ｌυを形成して本発明に係る半導体レーザが形成され
る。本発明に於ける半導体レーザは共振器長手方向に活
性層厚が変化しており、これを明示するために、第４図
、矢印Ｃで示す中央部分での横断面図を第５図に示す。
第５図に示す様に本発明による構造においては、半導体
レーザ中央部の活性層厚は０．１μｍ、反射面近傍領域
のそれは０，０３μｍであるため、層厚方向の光強度分
布は、同図に示す様に反射面近傍領域で社大きく広がっ
た分布となる。従って、反射面近傍領域に於ては、光強
度分布が広がった分だけ、発光断面積が大きくなり光出
力密度が低域でき、５０ｍＷ以上の高出力動作が可能に
なった。又、本構造に於ては、中央部分の活性ＭＮは０
．１μｍ程度であるため、光の活性層への閉じ込め係数
は０．４程度となり、発振閾値電流の増加はほとんど無
く、５０ｐ−、Ａ前後の低い発振閾値電流を達成でき、
９０℃以上の雰囲気温度に於ても安定な動作が得られた
。この様に低い発振閾値電流で、誦温動作特性にすぐれ
た性能を得ることができたのは、帯状積層体の側面に形
成したｎ型、ｐ型、ｎ型Ａ１ｇ４ Ｇａ６．ｙ ｋｓＭ
（６１、（７１、（８）の電流■止効果が長幼に働い
ているためでもある。
レーザ中央部の活性層厚は０．１μｍ、反射面近傍領域
のそれは０，０３μｍであるため、層厚方向の光強度分
布は、同図に示す様に反射面近傍領域で社大きく広がっ
た分布となる。従って、反射面近傍領域に於ては、光強
度分布が広がった分だけ、発光断面積が大きくなり光出
力密度が低域でき、５０ｍＷ以上の高出力動作が可能に
なった。又、本構造に於ては、中央部分の活性ＭＮは０
．１μｍ程度であるため、光の活性層への閉じ込め係数
は０．４程度となり、発振閾値電流の増加はほとんど無
く、５０ｐ−、Ａ前後の低い発振閾値電流を達成でき、
９０℃以上の雰囲気温度に於ても安定な動作が得られた
。この様に低い発振閾値電流で、誦温動作特性にすぐれ
た性能を得ることができたのは、帯状積層体の側面に形
成したｎ型、ｐ型、ｎ型Ａ１ｇ４ Ｇａ６．ｙ ｋｓＭ
（６１、（７１、（８）の電流■止効果が長幼に働い
ているためでもある。
さらに、本発明により構造に於ては、第４図に示す械に
、半導体レーザの活性層（３）は、それよりも屈折率の
低いＡｌＧａＡｓ層＋２１ 、 ＋４１及び（７）によ
って包囲され、横方向、タテ方向にも屈折率導波機構を
有しているため、出射ビームのビームウェスト位置は反
射面位置にあり、非点収差がなく、微少スプットに絞り
込むことができる良質なレーザ光を得ることができた。
、半導体レーザの活性層（３）は、それよりも屈折率の
低いＡｌＧａＡｓ層＋２１ 、 ＋４１及び（７）によ
って包囲され、横方向、タテ方向にも屈折率導波機構を
有しているため、出射ビームのビームウェスト位置は反
射面位置にあり、非点収差がなく、微少スプットに絞り
込むことができる良質なレーザ光を得ることができた。
以上述べた様に本発明に係る半導体レーザの製造方法に
よれば半導体基板に部分的に幅の異なるストライプ状の
段差を形成することにより、液相結晶成長法の特徴を生
かし、共振器長手方向に層厚の異なる活性層を再現性良
く形成でき、ｓｏｍｗ以上の高光出力動作を可能としか
つ、非点収差のない良質の光ビームを得る高性能な半導
体レーザを再現性良く形成できる。
よれば半導体基板に部分的に幅の異なるストライプ状の
段差を形成することにより、液相結晶成長法の特徴を生
かし、共振器長手方向に層厚の異なる活性層を再現性良
く形成でき、ｓｏｍｗ以上の高光出力動作を可能としか
つ、非点収差のない良質の光ビームを得る高性能な半導
体レーザを再現性良く形成できる。
第１図、第２図、第３図は本発明に係る半導体レーザの
各製造工程におけるレーザ結晶を示す膜式図、第４図は
本発明に係る半導体レーザの断面図、第５図は本発明に
係る半導体レーザの横断面図をそれぞれ示す。 図に於て、 ｌ：ｎ型Ｇ ａ Ａ ｓ基板、２：ｎ型Ａ’ ０−４６
ａ ００ＩＩ Ａ２１層、３：活性層Ａ ｌ １１．Ｉ
ａａＯ−９Ａｓ層、４ ： ｐ ｆＪ、 Ａｌ６．４
６ａｏ、ｌｌＡｓ層、５：ｐ型Ｇ ａＡｓ層、６：ｎ麗
人ｔｏ、５ａａｏ、ｙＡｓ層、７：ｐ型ＡＩＯ・１ｌＧ
ａ１１．’ＦＡｓ層、８：ｎ型Ａ Ｉ Ｏ，。 （３ａ０．、Ａ、層、９：ｐ型ＧａＡｓ層、１０：ｎ屋
コンタクト電極、１１ ： ｐｍコンタクト電極、をそ
れぞれ示す。 第１図 第２図 第３図
各製造工程におけるレーザ結晶を示す膜式図、第４図は
本発明に係る半導体レーザの断面図、第５図は本発明に
係る半導体レーザの横断面図をそれぞれ示す。 図に於て、 ｌ：ｎ型Ｇ ａ Ａ ｓ基板、２：ｎ型Ａ’ ０−４６
ａ ００ＩＩ Ａ２１層、３：活性層Ａ ｌ １１．Ｉ
ａａＯ−９Ａｓ層、４ ： ｐ ｆＪ、 Ａｌ６．４
６ａｏ、ｌｌＡｓ層、５：ｐ型Ｇ ａＡｓ層、６：ｎ麗
人ｔｏ、５ａａｏ、ｙＡｓ層、７：ｐ型ＡＩＯ・１ｌＧ
ａ１１．’ＦＡｓ層、８：ｎ型Ａ Ｉ Ｏ，。 （３ａ０．、Ａ、層、９：ｐ型ＧａＡｓ層、１０：ｎ屋
コンタクト電極、１１ ： ｐｍコンタクト電極、をそ
れぞれ示す。 第１図 第２図 第３図
Claims (1)
- 部分的に幅の異なる凸状ストライプを有する半導体基板
上に、発光領域となる第１の半導体層をこの第１の半導
体層より禁制帯幅の大きい第２及び第３の半導体層で挟
んだ多層半導体層を形成する工程と、前記多層半纏体層
を貫通して前記半導体基板Ｋまで達する溝を形成する工
程と、前記溝にはさまれた帯状領域にある発光領域乞包
囲する様５前記発光領域よりも禁制帯幅の大なる半導体
層を形成する工程とを有することを特徴とする半導体レ
ーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14538483A JPS6037190A (ja) | 1983-08-09 | 1983-08-09 | 半導体レ−ザの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14538483A JPS6037190A (ja) | 1983-08-09 | 1983-08-09 | 半導体レ−ザの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6037190A true JPS6037190A (ja) | 1985-02-26 |
Family
ID=15383992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14538483A Pending JPS6037190A (ja) | 1983-08-09 | 1983-08-09 | 半導体レ−ザの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6037190A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5206185A (en) * | 1988-12-29 | 1993-04-27 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device |
-
1983
- 1983-08-09 JP JP14538483A patent/JPS6037190A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5206185A (en) * | 1988-12-29 | 1993-04-27 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device |
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