JPS6174382A - 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体レ−ザ装置およびその製造方法Info
- Publication number
- JPS6174382A JPS6174382A JP19575884A JP19575884A JPS6174382A JP S6174382 A JPS6174382 A JP S6174382A JP 19575884 A JP19575884 A JP 19575884A JP 19575884 A JP19575884 A JP 19575884A JP S6174382 A JPS6174382 A JP S6174382A
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- Japan
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- semiconductor laser
- laser device
- current
- gaas
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- Pending
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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】
(産業上の利用分野)
本発明は、各種電子機器、光学機器の光源として、近年
急速に用途が拡大し、需要の高まっている半導体レーザ
装置に関するものである。
急速に用途が拡大し、需要の高まっている半導体レーザ
装置に関するものである。
(従来例の構成とその問題点)
電子機器、光学機器のコヒーレント光源として、半導体
レーザに要求される重要な性能に、低電流動作、単−横
モード発振があげられる。これらを実現するためには、
レーザ光が伝播する活性領域付近にレーザ素子中を流れ
る電流を集中するように、その拡がりを抑制し、かつ光
を閉じ込める必要がある。このような構造を有する半導
体レーザは通常ストライプ型半導体レーザと呼ばれてい
る。
レーザに要求される重要な性能に、低電流動作、単−横
モード発振があげられる。これらを実現するためには、
レーザ光が伝播する活性領域付近にレーザ素子中を流れ
る電流を集中するように、その拡がりを抑制し、かつ光
を閉じ込める必要がある。このような構造を有する半導
体レーザは通常ストライプ型半導体レーザと呼ばれてい
る。
比較的簡単なストライプ化の方法に、電流狭さくだけを
用いるものがある。具体的には、プレーナ型半導体レー
ザにプロトン照射を施したもの、Zn拡散を施したもの
、酸化膜などの絶縁膜を形成したもの、結晶成長等によ
り内部に電流狭さく領域をつくりつけたものが挙げられ
る。しかしながら、これらの方法にはそれぞれ重大な欠
点がある。
用いるものがある。具体的には、プレーナ型半導体レー
ザにプロトン照射を施したもの、Zn拡散を施したもの
、酸化膜などの絶縁膜を形成したもの、結晶成長等によ
り内部に電流狭さく領域をつくりつけたものが挙げられ
る。しかしながら、これらの方法にはそれぞれ重大な欠
点がある。
プロトン照射を施すと、プロトン照射時に半導体レーザ
の各層の一部の結晶が損傷を受け、半導体レーザの特性
を損なうことがある。Zn拡散型の場合、700〜85
0℃というような高温でZn拡散を行なうことが多く、
Zn等のドーパントが結晶中を移動したりして、p −
n接合を設計通り形成するのが難しいという問題がある
。酸化膜などの絶縁膜による方法は、前記二つの方法と
比べ作製された半導体レーザ中での電流狭さくの効果が
弱い。
の各層の一部の結晶が損傷を受け、半導体レーザの特性
を損なうことがある。Zn拡散型の場合、700〜85
0℃というような高温でZn拡散を行なうことが多く、
Zn等のドーパントが結晶中を移動したりして、p −
n接合を設計通り形成するのが難しいという問題がある
。酸化膜などの絶縁膜による方法は、前記二つの方法と
比べ作製された半導体レーザ中での電流狭さくの効果が
弱い。
(発明の目的)
本発明は上記欠点に鑑み、内部に結晶成長等により、電
流狭さく領域をつくりつけたストライプ構造を有する半
導体レーザ装置およびその製造方法を提供するものであ
る。
流狭さく領域をつくりつけたストライプ構造を有する半
導体レーザ装置およびその製造方法を提供するものであ
る。
(発明の構成)
この目的を達成するために本発明の半導体レーザ装置は
、半導体基板上に二重ヘテロ構造を含む多層薄膜を設け
、前記多層薄膜上にメサ形状の電流狭さく用ストライプ
構造を有し、前記メサ形状の両側面をp−n接合を含む
多層薄膜でとり囲むことにより構成される。また、上記
構成を可能とするために、上記半導体レーザ装置の製造
方法として、有機金属気相エピタキシャル成長法、又は
分子線エピタキシャル成長法による結晶成長工程と、フ
ォトマスクを用いた選択性化学エツチングによる工程を
用いる。これらの構成と方法により、内部に比較的強い
電流狭さく用ストライプと効果的な光の閉じ込め領域を
有し、しかも単−横モード発振、低電流動作の半導体レ
ーザ装置が実現できる。
、半導体基板上に二重ヘテロ構造を含む多層薄膜を設け
、前記多層薄膜上にメサ形状の電流狭さく用ストライプ
構造を有し、前記メサ形状の両側面をp−n接合を含む
多層薄膜でとり囲むことにより構成される。また、上記
構成を可能とするために、上記半導体レーザ装置の製造
方法として、有機金属気相エピタキシャル成長法、又は
分子線エピタキシャル成長法による結晶成長工程と、フ
ォトマスクを用いた選択性化学エツチングによる工程を
用いる。これらの構成と方法により、内部に比較的強い
電流狭さく用ストライプと効果的な光の閉じ込め領域を
有し、しかも単−横モード発振、低電流動作の半導体レ
ーザ装置が実現できる。
(実施例の説明)
本発明の半導体レーザ装置およびその製造方法について
、一実施例を用いて具体的に説明する。
、一実施例を用いて具体的に説明する。
半導体基板として、n型GaAs基板10(キャリア濃
度:10”an−”程度)を用いる。この基板上に有機
金属気相エピタキシャル成長法(以下、MOCVD法と
する。)により、第1図に示すようにn“−GaAsバ
ッファpa11(キャリア濃JjJ : 10”am−
’程度)を1μm、 n型Ga、xlxAsクラッド層
12を1.5 p rrr、アンドープGa1−yA1
yAs活性層13(0≦y<x;y<z)を0.1μm
、 p型Ga、−zAlzAsクラッド層14を1.
5 μmエピタキシャル成長させた。この時のMOCV
D法による結晶成長条件の一例を示す。成長速度は2μ
llZ時、成長温度は7フ0℃、全ガス流量は5Q/分
、■族元素に対する■族元素のモル比は40である。
度:10”an−”程度)を用いる。この基板上に有機
金属気相エピタキシャル成長法(以下、MOCVD法と
する。)により、第1図に示すようにn“−GaAsバ
ッファpa11(キャリア濃JjJ : 10”am−
’程度)を1μm、 n型Ga、xlxAsクラッド層
12を1.5 p rrr、アンドープGa1−yA1
yAs活性層13(0≦y<x;y<z)を0.1μm
、 p型Ga、−zAlzAsクラッド層14を1.
5 μmエピタキシャル成長させた。この時のMOCV
D法による結晶成長条件の一例を示す。成長速度は2μ
llZ時、成長温度は7フ0℃、全ガス流量は5Q/分
、■族元素に対する■族元素のモル比は40である。
その後、第1図に示すように、p型GaニーzizAs
り第2図に示すような形状に加工する。第2図でp型G
aニー、Al、Asクラッド層14の膜厚は、中央の厚
い部分が1.5μm、周辺の薄い部分が0.3μmとな
るようにする。これは、膜厚制御性の優れたMOCVD
法による結晶成長を用いているので再現性よく実現でき
る。なお、Ga工、Al、As活性層13を露出しない
理由は、エツチングや結晶成長の時に、損傷を避けるた
めである。フォトレジストを除去し、表面洗浄したのち
、再びMOCVD法により、第3図に示すように、n”
−GaAs電流阻止層(キャリア濃度:1×101sa
n−3) 16を前述の成長条件で、1μmの厚さでエ
ピタキシャル成長させる。フォトレジスト17を塗布し
、第3図のように、フォトレジスト表面19が平坦にな
るようにスピナーにウェハをっけて回転させる。厚さd
だけ感光する条件で前面露光を施し、厚さdだけフォト
レジスト17を除去する。
り第2図に示すような形状に加工する。第2図でp型G
aニー、Al、Asクラッド層14の膜厚は、中央の厚
い部分が1.5μm、周辺の薄い部分が0.3μmとな
るようにする。これは、膜厚制御性の優れたMOCVD
法による結晶成長を用いているので再現性よく実現でき
る。なお、Ga工、Al、As活性層13を露出しない
理由は、エツチングや結晶成長の時に、損傷を避けるた
めである。フォトレジストを除去し、表面洗浄したのち
、再びMOCVD法により、第3図に示すように、n”
−GaAs電流阻止層(キャリア濃度:1×101sa
n−3) 16を前述の成長条件で、1μmの厚さでエ
ピタキシャル成長させる。フォトレジスト17を塗布し
、第3図のように、フォトレジスト表面19が平坦にな
るようにスピナーにウェハをっけて回転させる。厚さd
だけ感光する条件で前面露光を施し、厚さdだけフォト
レジスト17を除去する。
GaAsに対してはエツチング速度が早く、Gaニーz
A1zAsに対してはエツチング速度がGaAsの数1
0分の1以下である選択エツチング液、例えば −H
,O□:NH4= 20: 1液を用いて選択エツチン
グを行ない、表面洗浄した後、再びMOCVD法により
、P″−GaAsコンタクト層18(キャリア濃度:5
X10”an−’)を0.3μmの厚さで、前述の成長
条件でエピタキシャル成長させ、第4図の構造とする。
A1zAsに対してはエツチング速度がGaAsの数1
0分の1以下である選択エツチング液、例えば −H
,O□:NH4= 20: 1液を用いて選択エツチン
グを行ない、表面洗浄した後、再びMOCVD法により
、P″−GaAsコンタクト層18(キャリア濃度:5
X10”an−’)を0.3μmの厚さで、前述の成長
条件でエピタキシャル成長させ、第4図の構造とする。
n型GaAs基板表面21およびp”−GaAsコンタ
クト層表面20に、それぞれオーミック電極を取り付け
、電流を流した。この時、ストライプ幅Wで電流がp型
Gaニー、AIzAsクラッド層14のメサ形リッジ部
分にのみ狭さくされる。これは、第4図で、p”−Ga
Asコンタクト層18を十電極、n型GaAs基板10
を一電極とすると、P型Gat−2AI!zAsクラッ
ド層14とn + −GaA4流阻止層16の界面が、
逆バイアスのp−n接合となり、電流阻止の働きをする
からである。
クト層表面20に、それぞれオーミック電極を取り付け
、電流を流した。この時、ストライプ幅Wで電流がp型
Gaニー、AIzAsクラッド層14のメサ形リッジ部
分にのみ狭さくされる。これは、第4図で、p”−Ga
Asコンタクト層18を十電極、n型GaAs基板10
を一電極とすると、P型Gat−2AI!zAsクラッ
ド層14とn + −GaA4流阻止層16の界面が、
逆バイアスのp−n接合となり、電流阻止の働きをする
からである。
また、n ”−GaAs@流阻止層16はGa1−、A
id、As活性層13より禁止帯幅が狭いので、光を吸
収し、その結果、P型Ga141zAsクラッド層14
のメサ形リッジ部分に光が閉じ込められることになる。
id、As活性層13より禁止帯幅が狭いので、光を吸
収し、その結果、P型Ga141zAsクラッド層14
のメサ形リッジ部分に光が閉じ込められることになる。
単−横モード発振し、30mAの低しきい値で動作する
半導体レーザ装置が得られた。
半導体レーザ装置が得られた。
なお、本発明のp−n接合を形成する材料はGaAs系
、GaAlAs系以外の材料を用いてもよい。
、GaAlAs系以外の材料を用いてもよい。
また、本実施例では、GaAs系、 GaAlAs系半
導体レーザについて述べたが、InP系や他の多元混晶
系を含む化合物半導体を材料とする半導体レーザについ
ても同様に本発明を適用することが可能である。さらに
、導電性基板としてp型基板を用いても半絶縁性基板を
用いてもよく、結晶成長を行なうのに他の物質供給律速
の結晶成長方法、たとえば分子線エピタキシャル成長法
(通常MBE法と呼ばれる。)を用いてもよい。
導体レーザについて述べたが、InP系や他の多元混晶
系を含む化合物半導体を材料とする半導体レーザについ
ても同様に本発明を適用することが可能である。さらに
、導電性基板としてp型基板を用いても半絶縁性基板を
用いてもよく、結晶成長を行なうのに他の物質供給律速
の結晶成長方法、たとえば分子線エピタキシャル成長法
(通常MBE法と呼ばれる。)を用いてもよい。
(発明の効果)
本発明の半導体レーザ装置およびその製造方法は、低電
流動作で単−横モード発振する半導体レーザ装置を提供
するものであり、その実用的効果は著しい。
流動作で単−横モード発振する半導体レーザ装置を提供
するものであり、その実用的効果は著しい。
第1図ないし第4図は1本発明の一実施例の半導体レー
ザ装置の製造方法を示す図である。 10−・−n型GaAs基板、 11− n”−GaA
sノ<、ファ層、12−n型Ga1−xAlxAsクラ
ッド層、13− Ga1−、AII、As活性層(0≦
y<x ; y<z)、14− p型Ga1−zANz
Asクラッド層、15・・・ フォトレジストマスク、
16・・・n+−型GaAs電流阻止層、17・・・
フォトレジスト、18・・・po−型GaAsコンタク
ト層、19・・・ フォトレジスト表面、20・・・p
”−型GaAsコンタクト層表面、21・・・ n型G
aAs基板表面、d ・・・全面露光後除去するフォト
レジスト膜の厚み、れ・・・フォトレジストマスクの幅
、Q2 ・・・メサ形リッジ部分の幅、 W・・・電流
狭さくストライプ幅6 特許出願人 松下電器産業株式会社 第1図 第3図
ザ装置の製造方法を示す図である。 10−・−n型GaAs基板、 11− n”−GaA
sノ<、ファ層、12−n型Ga1−xAlxAsクラ
ッド層、13− Ga1−、AII、As活性層(0≦
y<x ; y<z)、14− p型Ga1−zANz
Asクラッド層、15・・・ フォトレジストマスク、
16・・・n+−型GaAs電流阻止層、17・・・
フォトレジスト、18・・・po−型GaAsコンタク
ト層、19・・・ フォトレジスト表面、20・・・p
”−型GaAsコンタクト層表面、21・・・ n型G
aAs基板表面、d ・・・全面露光後除去するフォト
レジスト膜の厚み、れ・・・フォトレジストマスクの幅
、Q2 ・・・メサ形リッジ部分の幅、 W・・・電流
狭さくストライプ幅6 特許出願人 松下電器産業株式会社 第1図 第3図
Claims (2)
- (1)半導体基板上に、メサ形状の電流狭さく用ストラ
イプ構造を有する二重ヘテロ構造を含む多層薄膜が設け
られ、前記メサ形状の両側面が、p−n接合を含む多層
薄膜でとり囲まれていることを特徴とする半導体レーザ
装置。 - (2)半導体基板上に有機金属気相エピタキシャル成長
法又は分子線エピタキシャル成長法により、二重ヘテロ
構造を含む多層薄膜を形成する工程と、フォトマスクを
用いた選択性化学エッチングによりメサ形状のストライ
プ構造を形成する工程とを備えたことを特徴とする半導
体レーザ装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19575884A JPS6174382A (ja) | 1984-09-20 | 1984-09-20 | 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19575884A JPS6174382A (ja) | 1984-09-20 | 1984-09-20 | 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6174382A true JPS6174382A (ja) | 1986-04-16 |
Family
ID=16346467
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19575884A Pending JPS6174382A (ja) | 1984-09-20 | 1984-09-20 | 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6174382A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62200786A (ja) * | 1986-02-28 | 1987-09-04 | Toshiba Corp | 半導体レ−ザ装置及びその製造方法 |
EP0259026A2 (en) * | 1986-08-08 | 1988-03-09 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Double-heterostructure semiconductor laser with mesa stripe waveguide |
JPS6381884A (ja) * | 1986-09-26 | 1988-04-12 | Toshiba Corp | 半導体発光装置 |
JPS6381887A (ja) * | 1986-09-25 | 1988-04-12 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 |
JPS63110785A (ja) * | 1986-10-29 | 1988-05-16 | Seiko Epson Corp | 半導体レ−ザ |
JPH027590A (ja) * | 1988-06-27 | 1990-01-11 | Fuji Electric Co Ltd | 屈折率導波型半導体レーザ素子 |
US5045500A (en) * | 1988-07-22 | 1991-09-03 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of making a semiconductor laser |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5743487A (en) * | 1980-08-28 | 1982-03-11 | Nec Corp | Semiconductor laser |
JPS59129486A (ja) * | 1983-01-14 | 1984-07-25 | Toshiba Corp | 半導体レーザ装置の製造方法 |
-
1984
- 1984-09-20 JP JP19575884A patent/JPS6174382A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS59129486A (ja) * | 1983-01-14 | 1984-07-25 | Toshiba Corp | 半導体レーザ装置の製造方法 |
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JP2659937B2 (ja) * | 1986-09-26 | 1997-09-30 | 株式会社東芝 | 半導体発光装置 |
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