JPS61174788A - 半導体レ−ザ - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体レーデに関するものでアシ、更に詳し
く言えばリーク電流を可及的に抑制し・電流注入効率を
高め、閾電流値を低下するに有効な半導体レーデに関す
るものである。

〔発明の。概要〕

本発明は、活性層の上下面に禁制帯巾が大で、屈折率が
小なる半導体層を形成し、活性層中に高密度の光子キャ
リアを閉じ込めるダブルへテロ構造の半導体レーデにお
いて、活性層中のレーデ活性領域にそって、半導体結晶
基板に屈折率導波構造であるストライプ状溝部を設け、
さらに該溝部の結晶層方向の位置に対応させて、メサ・
ストライプ状のキャップ層よシなる電流狭窄構造を形成
することによらて、電流路形成のため通常行なわれてい
る表面からの不純物拡散（Ｚｎ拡散）工程を不用にした
ため生産性、歩留まシ、信頼性の向上、及び単一モード
発振、閾電流値の低下を可能としたものである。

〔従来技術〕

本発明の従来技術としては、例えば第４，５図に示され
るような、ｃ−ｓ−ｐ型（ＣｈａｎｎｅｌｓｄＳｕｂｓ
ｔｒａｔｅ　Ｐｌａｎａｒ）の屈折率導波型半導体レー
デが実現されている。図中１３はレーデ作用を有するＣ
ａＡｔＡｓ活性層であり、上下面に、禁止帯巾が大で屈
折率が小のＧａＡｔＡｓクラッド層１２．１３が形成さ
れているダブルへテロ構造である。

例えば、ｎ　−ＧａＡｓ基板１５上に、活性層１３はＧ
ａ、−、ＡｔｙＡｓであシ、クラッド層１２．１４はＧ
’　１−ｘＡＺｘＡｓ　（０≦ｙ　＜ｘ　＜　１　）と
なっている。

ストライプ状溝部が中央に形成されたＧａＡｓ基板１５
上に成長される、表面が平坦なＧａＡｔＡｓクラッド層
１４は、その厚みが、溝部の両脇では発生光の強度分布
が半導体結晶基板に至る程度に薄く、これに対して、溝
部での厚み（すなわち溝部の深さ）は該分布がクラッド
層で終る程度に制御されている。

す々わち、溝部とその両脇とではレーザ光の分布する層
が違うのだから、結晶層の方向で複素屈折率が変化し、
等測的に、溝部上の活性層の両脇に複数屈折率の異なる
半導体層を形成した屈折率導波構造となる。このため、
接合面と平行な横方向にレーザ光が閉じ込められ、安定
した単−横モード発振が実現できるのである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この半導体レーデは、図示の如く、表面からＧａＡｔＡ
ｓクラッド層１２のなかばまでに至る程度の深さに、ｚ
ｎ拡散領域１７を形成しなげればならな〜ゝＯ このＺｎ拡散はオーミ、り改善及び電流注入効率向上の
ためになされるものであって、第５図の電流路の概略図
に矢印で示されるような電極窓から基板工、ジ部に向か
う電流経路を生じさせないため、活性層近傍の深部まで
拡散フロントをもってこ表ければならない。工、ジ部に
向かう電流は発振に寄与しないリーク電流である。

ところで、実際に深い拡散をすることは、高温度（７０
０〜８００℃）にレーデチップを８暴さねばならないた
め表面を荒らし結晶の品質を低下させ、レーデ素子の信
頼性、工業生産性を低下させる。

また、活性層の近傍Ｋまで拡散フロントを位置させる精
密表制御は、結晶獲厚変動等の種々の要因のため、現実
には仲々困難であって再現性に乏しいのが実情である。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の半導体レーデは、結晶基板のストライプ状溝部
の位置と対応させてキャップ層をストライプ状のメサに
形成し、該メサの頂部平面のみを残して８１０□等の絶
縁膜を施したストライプ状電極窓を有する電流狭窄構造
が設けられている。

〔作用〕

メサ・ストライプ状に形成された比較的狭隘なキャップ
層の頂部のみから電流が注入されるので、電流経路は該
キャップ層下の狭い領域に集中するようになシ、結晶基
板溝部上のレーデ活性領域に電流を集中させることがで
きる。

〔実施例〕

次に本発明の一実施例を第１図にもとづき具体的に説明
してゆく。

第１図は、本発明の構造を有する半導体レーデの断面図
であシ、へき開面（レーデ光軸）方向よシみたものであ
る。

本発明は、第１導電型のｎ　−ＧａＡｍ基板７の中央に
ストライプ状溝部が作られた屈折率導波構造と、メサ状
ヌドライグに成形されたキヤ、７’ｆｆｉによる電流狭
窄構造とによつて構成されている半導体レーデ素子であ
る。更に詳しく説明すれば、まずｎ　−ＧａＡｓ基板７
には、通常のホト・リングラフイーによって中央部に所
定の幅、深さを持ったへき開面と垂直方向に延びるレー
デ光軸に沿うストライプ状溝部が形成されている。

この基板上ｋ、溝部の両脇ではレーザ活性領域で発光す
るレーデ光の強度分布が、基板７に達する程度の厚さを
有するところの表面がほぼ平坦な第１のｎ　−Ｇａ　、
−、ＡｔｘＡｓクラ・、ド層６１、Ｇａ　、−ｙＡＺｙ
Ａ　ｓ活性層５、第２導電型である第２のｐ−Ｇ＆４．
、、ｃ都８クラッド層４、ｐ　−ＧａＡｓキャ、デ層２
とが項次エピタキシャル成長されている（０＜、ｙ＜ｘ
＜１）。

該キャップ層２は、結晶層成長層に、基板の溝部と対応
した位置のみメサ・ストライプ状に残す工、チングを施
し、クラッド層４上には、該溝部と同程度の幅の部分が
ストライプ状に残るだけである。本実施例では、ヌトラ
イプ以外のキヤ、７＃層はすべて取シ除かれ、クラッド
層４の表面の−部まで工、チされている例が示されてい
る。すなわち、へき開面と垂直な方向に、ストライプ状
の凹部と凸部が平行して存在するわけである。

メサ・ストライプ状のキャップ層を形成した後に、該ス
トライプの頂部平面のみを残してＣＶＤ法等により、１
０００〜３０００１厚程度の絶縁膜、例えばＳｉＯ２膜
３を被せる。あるいは全面に被せた後、フォト・リソグ
ラフィーにより頂部のストライプのＳｉＯ２膜を除去し
ても良い。

電流注入部として、素子表面にへき開面と垂直方向のス
トライプ状電極窓があけられることに々シ、結晶基板の
溝部と、該電極窓に挾まれた狭い領域の活性層がレーザ
活性領域となる。

最後に電他層として、陽砥側Ｋ　Ｐ　−ｃｏｎｔａｃｔ
層１、陰甑側Ｋ　ｎ　−ｅｏｎｔａｅｔ層８を形成して
レーザ素子が完成する。

第２．３図は実際に製作したレーデ素子の電流−光特性
、及び発振ス（クトルを示した。

図示の如く、閾電流値（ｘｔｈ　）は７２ｍＡ１発振ス
Ｒクトルは６　ｍＷの連続発振で良好な単一波長が得ら
れている。

〔効果〕

本発明は、Ｚｎ拡散による電流路形成を行なわず、キャ
ップ層をメサ・ストライプ状とする電流狭窄構造を有し
ているため次のような優れた効果を有している。

（１）　　Ｚｎ拡散工程省略による結晶品質、歩留まシ
、生産性の向上。

（２）　　良好な単一モード発振の実現。

【図面の簡単な説明】

第１図は、レーデ光出射面よシみた本発明の半導体レー
デ断面図。 第２図は、本発明に於ける半導体レーデの、電流−光出
力特性の一例を示す図。 第３図は、本発明に於ける半導体レーザの、発振スペク
トルの一例を示す図。 第４図は、従来の半導体レーデの断面図。 第５図は、従来の半導体レーデに於ける電流路の概略図
。 図中、１・・・ｐ　−ｃｏｎｔａｃｔ　（電極）層２・
−・ｐ　−ＧａＡｓキャップ層 ３・・・５ｔｏ２．ｉ！！ ４・・・Ｐ　−Ｇａ、−ｘＡｔｘＡｓクラッド層５−　
Ｇａ１−、ＡｔｙＡｓ活性層 ６　＝−ｎ　−Ｇａ１−ｘＡＺ：ｃＡａクラッド層７−
・−ｎ　−ＧａＡｓ基板 ８…ｎ　−ｃｏｎｔａｃｔ　（重傷）層１７・・・拡散
領域 出　願　人　　“藤倉電線株式会社 代理人　弁理士　　　竹　　内　　　　　守凭倣人′＼
ソｉル 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、レーザ光軸に沿ってストライプ状溝部が形成された
   第１導電型の結晶基板上に、該ストライプ状溝部を埋め
   るべく成長された一表面がほぼ平坦な、第１導電型の第
   １のクラッド層と、該クラッド層よりも禁制帯巾が小で
   、屈折率が大なる活性層と、該活性層よりも禁制帯巾が
   大で屈折率が小なる第２導電型の第２のクラッド層と、
   前記結晶基板のストライプ状溝部と結晶層方向に於て対
   応して位置するメサ・ストライプ状なる第２導電型のキ
   ャップ層とを有することを特徴とする半導体レーザ。