JPS61272990A - 半導体レ−ザ - Google Patents

半導体レ−ザ

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JPS61272990A
JPS61272990A JP11502085A JP11502085A JPS61272990A JP S61272990 A JPS61272990 A JP S61272990A JP 11502085 A JP11502085 A JP 11502085A JP 11502085 A JP11502085 A JP 11502085A JP S61272990 A JPS61272990 A JP S61272990A
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JP
Japan
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layer
groove
semiconductor
semiconductor layer
thickness
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Pending
Application number
JP11502085A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsuto Shima
島 克人
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPS61272990A publication Critical patent/JPS61272990A/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
    • H01S5/223Buried stripe structure
    • H01S5/2231Buried stripe structure with inner confining structure only between the active layer and the upper electrode
    • 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
    • H01S5/30Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/32Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
    • H01S5/323Structure 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
    • H01S5/32308Structure 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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  • 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】 〔概要〕 半導体レーザの横モードの光を制御するため、活性層上
のクラッド層を2層に分けて成長する。
下側のクラッド層は厳密に厚さを制御して成長し、かつ
上側のクラッド層をエッチオフして溝を形成する際のエ
ッチャントで侵されない組成にする。
このような構造のクラッド層に溝を形成した後、2回目
の成長により混晶比の小さい、すなわち屈折率の大きい
結晶を溝に埋め込んで、発振光の屈折率導波路(ガイド
)を再現性よく実現できる構造を提供する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は横モードを制御した半導体レーザに係り、特に
屈折率ガイドを再現性よく実現できる構造に関する。
従来より横モード制御に前記屈折率ガイドが用いられて
いるが、活性層上のクラッド層に極めて薄い厚さを残し
て溝を掘る技術がなく、従って再現性に乏しく、構造の
改善が要望されている。
〔従来の技術〕
第4図は従来例による横モードを制御した半導体レーザ
の断面図である。
図において、111は基板でn型ガリウム砒素(n−G
aAs)基板を用い、この上に第1回目成長により、ク
ランド層上してn型ガリウムアルミニウム砒素(n −
Ga、−JIJs (x =0.35) )層101、
活性層上してアンドープのGa l−、A 1 yAs
(y =0.05)層102、クラッド層上してE) 
−Gap−、^L、Aa (a =0.4 )層104
、成長助長層上してn −GaI−bAlbAs (b
 = 1))層105を順次成長する。
つぎに、p −GaI−aAlaAs層104を厚さ0
.1〜0.3μm程度残して、n  Ga1−bAlb
As層105とp  GaI−aA1@As層104を
ストライブ状にエッチオフして溝108を形成する。
つぎに、第2回目成長により、液溝108を覆って、埋
込クラッド層上してp −Ga1−cAlcAs(c−
0,35)層、106 、キ’pツブ層上してp −G
aAs層107を順次成長する。
層109、下側にn型側電極として金ゲルマニウム/金
(AuGe/^U)層110が被着されて、レーザの主
要部が構成されている。
以上の構造においては、溝108内の層106は溝10
8外の層104に比し、混晶比は小さく (cくa)、
従って禁制帯幅は小さく、屈折率が大きくなるため、光
は溝内に集まり屈折率ガイドが形成される。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記従来例の屈折率ガイドにより、横モードを制御した
半導体レーザの構造では、活性層上側のクラッド層に溝
を形成する際、極く薄い層を残すように通常のエツチン
グにより制御しなければならず、従って残った層厚のバ
ラツキは大きく、このことは溝内外の屈折率差に大きく
影響するため、特性の再現性が悪かった。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点の解決は、活性層上に、第1の半導体層上、
該第1の半導体層上混晶比の異なる第2の半導体層を被
着し、該第2の半導体層の一部を除去して該第1の半導
体層の表面を露出させて溝を形成し、液溝を覆って第3
の半導体層を被着した層構造を含む本発明による半導体
レーザにより達成される。
GaAs系半導体レーザとしては、 基板(11)上に、 クラッド層上してGat−Jl、Asよりなる第1層(
1)、活性層上してGa1−yAl、^3よりなる第2
層<2)、クラッド層上して前記第1の半導体層上して
のGa、−、AlJsよりなる第3層(3)、および前
記第2の半導体層上してのGat−aAlJsよりなる
第47! (4)、成長助長層上してGa1−bAlb
Asよりなる第5層(5)を順次成長し、 該第3層(3)が露出するまで、第5層(5)と第4層
(4)との一部を除去して溝8を形成し、液溝8を覆っ
て、クラッド層上して前記第3の半導体層上してのGa
I−cAlcAsよりなる第6層を成長してなる構造を
含み、 Alの混晶比が y<x、y<z。
a≧0.45≧z、 arc。
の関係を充たすようにする。
さらに、前記第5層(5)の混晶比が 0.2≧b≧0゜ の関係を充たすようにすれば、第6層の成長が容易にな
る。。
〔作用〕
本発明によれば、半導体レーザの横モードの光を抑制す
るため、活性層上のクラッド層を2層に分けて成長し、
下側のクラッド層(第3層3)は厳密に厚さを制御して
成長し、かつ上側のクラッド層(第4層4)をエッチオ
フしてストライプ状の溝を形成する際のエッチャントで
侵されない組成にする。
このような構造のクラッド層に溝を形成するため、エツ
チングすると上側のクラッド層のみエツチングされて、
下側のクラッド層が露出するとエツチングはここで止ま
る。
従って、溝の底に残るクラフト層の層厚は、下側のクラ
ッド層の層厚となり、この層厚は成長条件を制御すれば
、従来例のエツチング制御に比し極めて容易に正確に制
御ができる。
この後、2回目の成長により混晶比の小さい、すなわち
屈折率の大きい結晶を溝に埋め込んで、屈折率、ガイド
を再現性よく形成でき−る構造が得られる。
第3図は活性層厚dをパラメータにして、第3層の厚さ
と、溝内外の屈折率差ΔNの関係を示す図である。
図において、屈折率Nは溝内で溝外よりΔNだけ大きい
ことが示されている。
屈折率ガイドとして有効な条件は少なくとも、ΔN >
 I X 10−3゜ であり、従って第3層の厚さは0.3〜0.4μm以下
の厚さで、精密に制御しなければならないことが分かる
また、GaAlAsのAlの混晶比の限定はつぎの理由
による。
(11y < x 、 y < z 活性領域にダブルへテロ接合形成の条件。
(2)a≧0.45≧2 弗酸系の選択エツチングに必要な条件。
(3)a>c ストライプ中の屈折率を大きくし、屈折率ガイドを形成
する条件。
(410,2≧b≧0゜ Alの混晶比が大きいと結晶表面が酸化しやすいため、
2回目の成長を容易にするための条件。
〔実施例〕
第1図は本発明による横モードを制御した半導体レーザ
の断面図である。
図において、11は基板でn −GaAs基板を用い、
この上に第1回目成長により、 クラッド層上して n −Ga+−、A1.As (x =0.4 )より
なる第1層l(厚さ1.5μm)、 活性層上して アンドープのGa+−yAlyAs (V =0.05
)よりなる第2層2 (厚さ〜0.08μm)、 クラッド層上して 第1の半導体層上してのpGa+−zAlzAs(z=
0.4)よりなる第3層 3(厚さ0.2〜0.3μm)、 および 第2の半導体層上してのp (n) −Ga+−Jla
As(a=0.5)よりなる第4層4 (厚さ0.5μm)、 成長助長層上して n −Ga+−bAlbA’s (b = 0 )より
なる第5層5(厚さ0.3μm)、 を順次成長する。
つぎに、第3層3の表面を露出するまで、第5層5と第
4層4とを幅4μmのストライプ状にエッチオフして溝
8を形成する。
つぎに、第2回目成長により、液溝8を覆って、クラッ
ド層上して、第3の半導体層上してのp −Gat−c
AlcAs (c =0.4 )よりなる第6層6(厚
さ1.02μm)、 キャップ層上して p−GaAs層7 (厚さ0.5μm)を順次成長する
極としてAuGe/Au層10が被着されて、レーザの
主要部が構成されている。
この構造においては、電流狭窄は第6層−第5層間、ま
たは第4層−第3層間に逆方向に挿入されたpn接合に
より行われる。また横モードの安定化は溝8の内外の屈
折率差により達成される。
つぎに、本発明の構造をより明確に説明するため製造工
程について述べる。    ゛第2図(1)〜(4)は
本発明による半導体レーザの製造工程を工程順に示した
断面図である。
第2図(1)において、基板11上に有機金属の化学気
相成長(MOCVD)等により第1層1〜第5層5を順
次成長する。
第2図(2)において、通常のりソゲラフイエ程により
、ストライプ状の溝8′を形成する。
溝形成は第4層4に達するようにエツチングして行う。
エッチャントは硫酸系、あるいは燐酸系でもよいが、ア
ンモニア系のエッチャントを用いると選択エツチングが
可能となり、第4層4の上でエツチングを止めることが
できる。
第2図(3)において、弗酸系のエッチャントを用い、
第4層4のみをエツチングして−8を形成する。
このとき第3層3はエツチングされないため、第3層3
の厚さは再現性よく保たれる。
第2図(4)において、MOCVD等により第6層、第
7層を成長し、電極9.10を被着して第1図の構造を
得る。
〔発明の効果〕
以上詳細に説明したように、横モードを安定化するため
の屈折率差は第3層3の厚さに大きく依存する。そのた
め、本発明では第4層4のエツチングに弗酸系のエッチ
ャントを用い、第3層3の厚さはエツチングの影響を受
けないような組成にして、再現性よく、有効な光導波路
が形成できるようになった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による横モードを制御した半導体レーザ
の断面図、 第2図(11〜(4)は本発明による半導体レーザの製
造工程を工程順に示した断面図、 第3図は活性層厚dをパラメータにして、第3層の厚さ
と、溝内外の屈折率差ΔNの関係を示す図、 第4図は従来例による横モードを制御した半導体レーザ
の断面図である。 図において、 11は基板でn −GaAs基板、 1はクラッド層でn −Ga、、A1.As(x=0.
4)よりなる第1層、 2は活性層でアンドープのGat−yA1y’As(y
 =0.05)よりなる第21g。 クラッド層上して 3は第1の半導体層でp  Gat−5AlJs(z=
0.4)よりなる第3層、 4は第2の半導体層でp  Gas−aA1mA!(a
 =0.5 )よりなる第4層、 5は成長助長層でn  Ga1−4^1bAs(b−0
)よりなる第51. 6は第3の半導体層でp−cat−c^l cAs(c
=0.4)よりなる第61!。 7はキャップ層でp −GaAs層、 8.8′は溝、 丁L 9はp型側電極で#/Pt/Au層、 10はn型側電極でAuGe/Au層 屈所率鬼乙〜

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)活性層上に、第1の半導体層と、該第1の半導体
    層と混晶比の異なる第2の半導体層を被着し、該第2の
    半導体層の一部を除去して該第1の半導体層の表面を露
    出させて溝を形成し、該溝を覆って第3の半導体層を被
    着した層構造を含むことを特徴とする半導体レーザ。 (2)基板(11)上に、 Ga_1_−_xAl_xAsよりなる第1層(1)、
    活性層としてGa_1_−_yAl_yAsよりなる第
    2層(2)、前記第1の半導体層としてのGa_1_−
    _zAl_zAsよりなる第3層(3)、前記第2の半
    導体層としてのGa_1_−_aAl_aAsよりなる
    第4層(4)、Ga_1_−_bAl_bAsよりなる
    第5層(5)を順次成長し、 該第3層(3)が露出するまで、第5層(5)と第4層
    (4)との一部を除去して溝8を形成し、 該溝8を覆って、前記第3の半導体層としてのGa_1
    _−_cAl_cAsよりなる第6層を成長してなる構
    造を含み、 Alの混晶比が y<x、y<z、 a≧0.45≧z、 a>c. の関係を充たすことを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の半導体レーザ。 (3)前記第5層(5)の混晶比が 0.2≧b≧0. の関係を充たすことを特徴とする特許請求の範囲第2項
    記載の半導体レーザ。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006030746A1 (ja) * 2004-09-13 2006-03-23 The University Of Tokyo 半導体発光素子

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5228281A (en) * 1975-08-28 1977-03-03 Fujitsu Ltd Light emitting semiconductor device
JPS603174A (ja) * 1983-06-21 1985-01-09 Toshiba Corp 半導体レ−ザ装置の製造方法

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