JPS6210038B2 - - Google Patents
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- JPS6210038B2 JPS6210038B2 JP14520580A JP14520580A JPS6210038B2 JP S6210038 B2 JPS6210038 B2 JP S6210038B2 JP 14520580 A JP14520580 A JP 14520580A JP 14520580 A JP14520580 A JP 14520580A JP S6210038 B2 JPS6210038 B2 JP S6210038B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- 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
-
- H—ELECTRICITY
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- H01S—DEVICES 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
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- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
- H01S5/2275—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体発光装置に関し、特に埋め込み
ヘテロ構造半導体レーザ装置およびその製造方法
に関する。
ヘテロ構造半導体レーザ装置およびその製造方法
に関する。
埋め込みヘテロ構造半導体レーザ（BH LD）
はAIGaAs系の材料で製作されたのみならず、最
近は発光波長が１μｍ以上のInGaAsP系の材料
を用いても製作されている。平尾等は、1979年12
月発行の「電子材料」誌、第18巻第12号の58頁か
ら61頁で報告している様に、第１図に示す形状の
低発振電流閾値、単一横モード発振、高温動作可
能などの優れた特性を有するBH LDを製作して
いる。しかしながらBH LDは基板面に対して水
平方向の放射角が30゜程度以上とプレーナストラ
イプ形半導体レーザ（PS LD）の同方向の放射
角約10゜に比較し３倍以上大きく、光フアイバと
の結合等に難点があること、又基本モード以外の
高次横モードをカツト・オフにするためには、光
導波路である活性層のストライプ幅を1..5μｍ程
度以下と狭くする必要があり製作が難しいことが
欠点となつている。これはBH LDの基本構造
が、光及びキヤリアを効率良く活性層に閉じ込め
るために活性層をこれよりも禁制帯が大きく、屈
折率が低い半導体層で囲繞する形状であるため光
導波路である活性層と周囲の半導体層との間の屈
折率差がPS LD等と比較し大きくなつているこ
とによるものである。以上の欠点を改善するもの
として、第２図に示す様に、活性層と周囲の半導
体層との中間の値を有する光導波路層を、活性層
の上下方向に介在させる方法がとられていたが、
この構造では、活性層内に分布する光の量が少く
なるため所謂フイリングフアクタが小さくなり発
振電流閾値を増大させることが欠点であつた。
はAIGaAs系の材料で製作されたのみならず、最
近は発光波長が１μｍ以上のInGaAsP系の材料
を用いても製作されている。平尾等は、1979年12
月発行の「電子材料」誌、第18巻第12号の58頁か
ら61頁で報告している様に、第１図に示す形状の
低発振電流閾値、単一横モード発振、高温動作可
能などの優れた特性を有するBH LDを製作して
いる。しかしながらBH LDは基板面に対して水
平方向の放射角が30゜程度以上とプレーナストラ
イプ形半導体レーザ（PS LD）の同方向の放射
角約10゜に比較し３倍以上大きく、光フアイバと
の結合等に難点があること、又基本モード以外の
高次横モードをカツト・オフにするためには、光
導波路である活性層のストライプ幅を1..5μｍ程
度以下と狭くする必要があり製作が難しいことが
欠点となつている。これはBH LDの基本構造
が、光及びキヤリアを効率良く活性層に閉じ込め
るために活性層をこれよりも禁制帯が大きく、屈
折率が低い半導体層で囲繞する形状であるため光
導波路である活性層と周囲の半導体層との間の屈
折率差がPS LD等と比較し大きくなつているこ
とによるものである。以上の欠点を改善するもの
として、第２図に示す様に、活性層と周囲の半導
体層との中間の値を有する光導波路層を、活性層
の上下方向に介在させる方法がとられていたが、
この構造では、活性層内に分布する光の量が少く
なるため所謂フイリングフアクタが小さくなり発
振電流閾値を増大させることが欠点であつた。
本発明の目的は上記欠点を克服するものとして
発振電流閾値の増加が少く、かつ低放射角である
構造のBH LD、及びその製造方法を提供するこ
とにある。
発振電流閾値の増加が少く、かつ低放射角である
構造のBH LD、及びその製造方法を提供するこ
とにある。
本発明によれば半導体基板上に形成された第１
の半導体よりなるストライプ状の活性層と、この
活性層の半導体基板上に水平な方向の両側面を覆
つて形成された、第１の半導体よりも低い屈折率
を有する第２の半導体よりなるストライプ状の緩
衝領域とを有することを特徴とする低放射角埋め
込みヘテロ構造半導体レーザ装置、及びその半導
体レーザ装置の製法として、半導体基板上に少く
とも第１の半導体よりなる活性層を含む半導体層
を積層する第１のエピタキシヤル成長工程と、活
性層を含む内部メサと更に内部メサを内側に含む
外部メサとから二重メサ構造を形成するメサエツ
チング工程と、内部メサの上面を酸化膜で覆い、
少くとも内部メサの側面を覆つて活性層よりも屈
折率の低い第２の半導体よりなる緩衝層を積層さ
せた後、半導体基板と同一の導電形式を有し活性
層よりも禁制帯幅が大きな電流閉じ込め層を含む
半導体層を積層する第２のエピタキシヤル成長工
程と、内部メサ部の酸化膜を除いた後、半導体基
板と反対導電形式を含む半導体層を積層させる第
３のエピタキシヤル成長工程とを含むことを特徴
とする低放射角埋め込みヘテロ構造半導体レーザ
装置の製造方法が得られる。
の半導体よりなるストライプ状の活性層と、この
活性層の半導体基板上に水平な方向の両側面を覆
つて形成された、第１の半導体よりも低い屈折率
を有する第２の半導体よりなるストライプ状の緩
衝領域とを有することを特徴とする低放射角埋め
込みヘテロ構造半導体レーザ装置、及びその半導
体レーザ装置の製法として、半導体基板上に少く
とも第１の半導体よりなる活性層を含む半導体層
を積層する第１のエピタキシヤル成長工程と、活
性層を含む内部メサと更に内部メサを内側に含む
外部メサとから二重メサ構造を形成するメサエツ
チング工程と、内部メサの上面を酸化膜で覆い、
少くとも内部メサの側面を覆つて活性層よりも屈
折率の低い第２の半導体よりなる緩衝層を積層さ
せた後、半導体基板と同一の導電形式を有し活性
層よりも禁制帯幅が大きな電流閉じ込め層を含む
半導体層を積層する第２のエピタキシヤル成長工
程と、内部メサ部の酸化膜を除いた後、半導体基
板と反対導電形式を含む半導体層を積層させる第
３のエピタキシヤル成長工程とを含むことを特徴
とする低放射角埋め込みヘテロ構造半導体レーザ
装置の製造方法が得られる。
本発明の実施例を述べる前にBH LDの放射角
を低減させる方法を図面を参照して説明する。以
後単に放射角と言う場合は基板面と平行方向の放
射角を指すことにする。BH LDの放射角、特に
基板面と平行方向の放射角がPS LD等と比較し
大きいのは、活性層と左右側面を囲む半導体層と
の間の屈折率差、第１図で言えば活性層３
（InGaAsP，Eg＝0.95eV）と埋め込み層７
（nInP，Eg＝1.35eV）との間の屈折率差が大きい
こと（第１図では0.31）によるものである。従つ
て活性層と左右側面を囲む半導体層との間の実効
的な屈折率差を小さくすることにより放射角を低
減させることができる。ただしこの場合に、効率
良く光及びキヤリアを閉じ込めるというBH LD
の最大の特徴を大幅に失うことがあつては意味が
ない。
を低減させる方法を図面を参照して説明する。以
後単に放射角と言う場合は基板面と平行方向の放
射角を指すことにする。BH LDの放射角、特に
基板面と平行方向の放射角がPS LD等と比較し
大きいのは、活性層と左右側面を囲む半導体層と
の間の屈折率差、第１図で言えば活性層３
（InGaAsP，Eg＝0.95eV）と埋め込み層７
（nInP，Eg＝1.35eV）との間の屈折率差が大きい
こと（第１図では0.31）によるものである。従つ
て活性層と左右側面を囲む半導体層との間の実効
的な屈折率差を小さくすることにより放射角を低
減させることができる。ただしこの場合に、効率
良く光及びキヤリアを閉じ込めるというBH LD
の最大の特徴を大幅に失うことがあつては意味が
ない。
第２図は活性層の下部に活性層１２とクラツド
層１３との中間の屈折率を有する光導波路層１５
を設け、活性層を薄くして、光を光導波路層１５
に濡れ出させ、活性層と光導波路層の全体で光を
導波する形状のBH LDである。この場合は、光
にとつて基板面に対し水平方向の実効的な屈折率
差は光導波路層１５と埋め込み層１４との間の屈
折率差に近くなり、活性層１２と埋め込み層１４
との間の屈折率差よりも小さくできる。ただしこ
の場合活性層内に分布する光の量が少くなるた
め、所謂フイリングフアクタが小さくなり発振の
電流閾値を大きくする傾向にある。
層１３との中間の屈折率を有する光導波路層１５
を設け、活性層を薄くして、光を光導波路層１５
に濡れ出させ、活性層と光導波路層の全体で光を
導波する形状のBH LDである。この場合は、光
にとつて基板面に対し水平方向の実効的な屈折率
差は光導波路層１５と埋め込み層１４との間の屈
折率差に近くなり、活性層１２と埋め込み層１４
との間の屈折率差よりも小さくできる。ただしこ
の場合活性層内に分布する光の量が少くなるた
め、所謂フイリングフアクタが小さくなり発振の
電流閾値を大きくする傾向にある。
第３図は埋め込み層を活性層に近い屈折率を有
する半導体層１７にしたBH LDである。この場
合活性層１２と埋め込み層１７との間の屈折率差
は小さくなるが、同時に禁制帯幅の差も小さくな
つてしまうために、キヤリアを有効に活性層のみ
に閉じ込めることが難しくなつてくる。
する半導体層１７にしたBH LDである。この場
合活性層１２と埋め込み層１７との間の屈折率差
は小さくなるが、同時に禁制帯幅の差も小さくな
つてしまうために、キヤリアを有効に活性層のみ
に閉じ込めることが難しくなつてくる。
第４図は本発明によるBH LDの基本構造を示
すものであり、活性層１２と埋め込み層１４との
中間の屈折率を有する緩衝層１６を、キヤリアの
拡散長程度の幅以内で活性層１２の左右両側面に
設けた構造である。この場合活性層１２と緩衝層
１６との間の屈折率差を任意に選ぶことができ、
また活性層１２と緩衝層１６との間の禁制帯幅の
差が小さくても、キヤリアは活性層１２と緩衝層
１６とに良く閉じ込められ、かつ緩衝層１６の幅
がキヤリアの拡散長以内であれば、発光再結合に
よりキヤリア消費の激しい活性層１２へ緩衝層１
６内のキヤリアの漏れは少い。又光は緩衝層１６
へも漏れ出すが発光強度の最大部は活性層１２の
内部であるためフイリングフアクタを小さくする
といつたことも少ない。
すものであり、活性層１２と埋め込み層１４との
中間の屈折率を有する緩衝層１６を、キヤリアの
拡散長程度の幅以内で活性層１２の左右両側面に
設けた構造である。この場合活性層１２と緩衝層
１６との間の屈折率差を任意に選ぶことができ、
また活性層１２と緩衝層１６との間の禁制帯幅の
差が小さくても、キヤリアは活性層１２と緩衝層
１６とに良く閉じ込められ、かつ緩衝層１６の幅
がキヤリアの拡散長以内であれば、発光再結合に
よりキヤリア消費の激しい活性層１２へ緩衝層１
６内のキヤリアの漏れは少い。又光は緩衝層１６
へも漏れ出すが発光強度の最大部は活性層１２の
内部であるためフイリングフアクタを小さくする
といつたことも少ない。
以上低放射角を得るため、活性層と活性層の左
右両側面を囲む半導体層との間の実効的な屈折率
差を小さくするBH LDの構造を３種類述べた
が、本発明による第４図の構造のBH LDは、他
の構造に比較し、キヤリアの漏洩が生じにくい、
フイリングフアクタを悪くしにくい、などの特徴
を有するものである。
右両側面を囲む半導体層との間の実効的な屈折率
差を小さくするBH LDの構造を３種類述べた
が、本発明による第４図の構造のBH LDは、他
の構造に比較し、キヤリアの漏洩が生じにくい、
フイリングフアクタを悪くしにくい、などの特徴
を有するものである。
第５図は本発明のBH LDの第１の実施例を示
す斜視図である。図中、２１はｎ形InP半導体基
板、２２はｎ形InPクラツド層、２３Ｓは幅が約
３μｍのInGaAsP活性層ストライプ（Eg＝
0.95eV），24Sはｐ形InPクラツド層ストライプ、
２５はｎ形InGaAsP 緩衝層（Eg＝1.13eV）25S
は、25と同一組成のｎ形InGaAsP緩衝層ストラ
イプ、２６はｐ形InP電流ブロツク層、２７はｎ
形InP電流閉じ込め層、２８はｐ形InP埋め込み
層、２９はｐ形InGaAsP電極形成層、また２０
は、ストライプ状の活性層を内側に含む内部メサ
ストライプ２０ｉ、と内部メサストライプ２０ｉ
の外側に形成した外部メサストライプ２０θとか
ら構成される二重構造メサストライプ、３０は
Au―Znを用いたｐ側オーミツク性電極、３０ａ
はAu―Snを用いたｎ側オーミツク性電極であ
る。このBH LDにｐ側オーミツク性電極３０を
正、ｎ側オーミツク性電極３０ａを負とするバイ
アス電圧を印加すると二重メサ構造２０の部分は
PN接合の順バイアスであるためダブルヘテロ接
合領域であるInGaAsP活性層ストライプ２３Ｓ
にキヤリアが注入され発光再結合が生じるが、そ
の他の領域はPNPN接合であるため負性抵抗特性
を示し、ターンオン電圧（約5V程度）以下では
電流は殆んど流れない。従つて電流は殆んど
InGaAsP活性層ストライプ２３Ｓに集中して流
れ、30mA程度の低閾値電流で発振する。又
InGaAsP活性層ストライプ２３ＳはInGaAsP緩
衝層ストライプ２５Ｓにより左右両側面部を覆わ
れた形状をしているため、活性層ストライプ側面
での屈折率差は、第１図に示す従来のBH LDの
InGaAsP活性層３とｎ形InP電流閉じ込め層７と
の間の屈折率差0.30に比較し、0.10程度と大きく
減少しており、結局放射角が約15゜と従来のBH
LDに比べ半分程度にまで小さくすることができ
た。又電流ブロツク層を有さないInGaAsPのBH
LDでは、40℃程度以上の温度でメサストライプ
側面を介しての漏洩電流の増加が大きいが、
pInP電流ブロツク層２６を導入することによ
り、メサストライプ側面及び平坦部での電流の漏
洩を防いでおり、室温付近で近似的に、Ith∝exp
（Ｔ／Ｔ０）で表わされる発振閾値電流の特性温度T0は 80℃程度まで70Kと良好であつた。
す斜視図である。図中、２１はｎ形InP半導体基
板、２２はｎ形InPクラツド層、２３Ｓは幅が約
３μｍのInGaAsP活性層ストライプ（Eg＝
0.95eV），24Sはｐ形InPクラツド層ストライプ、
２５はｎ形InGaAsP 緩衝層（Eg＝1.13eV）25S
は、25と同一組成のｎ形InGaAsP緩衝層ストラ
イプ、２６はｐ形InP電流ブロツク層、２７はｎ
形InP電流閉じ込め層、２８はｐ形InP埋め込み
層、２９はｐ形InGaAsP電極形成層、また２０
は、ストライプ状の活性層を内側に含む内部メサ
ストライプ２０ｉ、と内部メサストライプ２０ｉ
の外側に形成した外部メサストライプ２０θとか
ら構成される二重構造メサストライプ、３０は
Au―Znを用いたｐ側オーミツク性電極、３０ａ
はAu―Snを用いたｎ側オーミツク性電極であ
る。このBH LDにｐ側オーミツク性電極３０を
正、ｎ側オーミツク性電極３０ａを負とするバイ
アス電圧を印加すると二重メサ構造２０の部分は
PN接合の順バイアスであるためダブルヘテロ接
合領域であるInGaAsP活性層ストライプ２３Ｓ
にキヤリアが注入され発光再結合が生じるが、そ
の他の領域はPNPN接合であるため負性抵抗特性
を示し、ターンオン電圧（約5V程度）以下では
電流は殆んど流れない。従つて電流は殆んど
InGaAsP活性層ストライプ２３Ｓに集中して流
れ、30mA程度の低閾値電流で発振する。又
InGaAsP活性層ストライプ２３ＳはInGaAsP緩
衝層ストライプ２５Ｓにより左右両側面部を覆わ
れた形状をしているため、活性層ストライプ側面
での屈折率差は、第１図に示す従来のBH LDの
InGaAsP活性層３とｎ形InP電流閉じ込め層７と
の間の屈折率差0.30に比較し、0.10程度と大きく
減少しており、結局放射角が約15゜と従来のBH
LDに比べ半分程度にまで小さくすることができ
た。又電流ブロツク層を有さないInGaAsPのBH
LDでは、40℃程度以上の温度でメサストライプ
側面を介しての漏洩電流の増加が大きいが、
pInP電流ブロツク層２６を導入することによ
り、メサストライプ側面及び平坦部での電流の漏
洩を防いでおり、室温付近で近似的に、Ith∝exp
（Ｔ／Ｔ０）で表わされる発振閾値電流の特性温度T0は 80℃程度まで70Kと良好であつた。
第６図は、第５図に示したBH LDの製造方法
を示す図である。第６図ａはｎ形Inp基板２１
（Snドープ、面方位（100））上にｎ形InPクラツ
ド層２２（Snドープ、厚さ５μｍ）、InGaAsP活
性層２３（ノンドープ、厚さ0.2μｍ）およびｐ
形InPクラツド層２４（Znドープ、厚さ0.5μｍ）
を順次積層させた状態を示す。成長法はカーボン
スライドボートを用いた通常の液相エピタキシヤ
ル成長法である。活性層の成長温度は635℃であ
り、InPと格子整合がとれる様に４ｇのInに51mg
のGaAs多結晶、290mgのInAs多結晶、40田ｇの
InP多結晶を仕込んでいる。InGaAsP活性層２３
とｎ形及びｐ形InP層２２，２４との格子整合Δ
ａ／ａは0.05％以内であつた。次にCVD法により
SiO2膜を全面に形成した後、通常のフオトリソ
グラフイの手法により、結晶の＜110＞方向に沿
つて、幅３μｍのSiO2膜ストライプ３１を形成
し、その後Br―メタノールエツチング液を用い
て、0.8μｍの深さでメサエツチングし、
InGaAsP活性層ストライプ23S、ｐ形InPクラツ
ド層ストライプ24Sを含む内部メサストライプ２
０ｉを形成する。この状態が第６図ｂである。次
に同じくフオトリソグラフイの手法により内部メ
サ２０ｉを内側に含んで幅５μｍのフオトレジス
トのストライプ膜３２を形成する。この状態が第
６図ｃである。さらに（4HC1：1H2O）混合液を
用いて1.5μｍの深さでエツチングし外部メサ20
θを形成する。次にフオトレジストのストライプ
膜３２を剥離し、洗浄後、第１回目の埋め込み成
長を行う。埋め込み成長は、基板の熱ダメージを
防ぐためH2雰囲気中にPH3ガスを100ppmの濃度
で導入している。第１層のｎ形InGaAsP緩衝層
（ノンドープ）の成長温度は590℃であり、平坦部
での膜厚は0.5μｍ程度であるが、＜110＞方位の
メサストライプ側面ではInGaAsP，InPの成長速
度が速く、メサストライプ側面は完全に
InGaAsP緩衝層で覆われる。この時、メサが二
重構造になつているため内部メサ２０ｉの側面に
成長するInGaAsP緩衝層ストライプ２５Ｓは平
担部のInGaAsP緩衝層２５とは途切れて成長す
る。InGaAsP緩衝層に続いてｐ形InP電流ブロツ
ク層２６（Znドープ、平担部膜厚0.3μｍ）、ｎ形
InP電流閉じ込め層２７（Snドープ、平担部の厚
さ2.5μｍ）を積層し、第１回目の埋め込み成長
を終える。次に、表面のSiO2膜引を沸酸―沸化
アンモニウム混合液で完全にエツチングした後第
２回目の埋め込み成長を行う。成長条件は第１回
目と同じであり、590℃から成長を開始し、ｐ形
InP埋め込み層２８（Znドープ、厚さ１μｍ）ｐ
形InGaAsP電極形成層２９（Znドー状、厚さ１
μｍ）を成長させる。以上の工程でLPE段階のプ
ロセスを終える。以後は通常の電極形成プロセス
により、Au―Znを用いたｐ側オーミツク性電極
３０Au―Znを用いたｎ側オーミツク性電極３０
ａを形成して製造を終える。
を示す図である。第６図ａはｎ形Inp基板２１
（Snドープ、面方位（100））上にｎ形InPクラツ
ド層２２（Snドープ、厚さ５μｍ）、InGaAsP活
性層２３（ノンドープ、厚さ0.2μｍ）およびｐ
形InPクラツド層２４（Znドープ、厚さ0.5μｍ）
を順次積層させた状態を示す。成長法はカーボン
スライドボートを用いた通常の液相エピタキシヤ
ル成長法である。活性層の成長温度は635℃であ
り、InPと格子整合がとれる様に４ｇのInに51mg
のGaAs多結晶、290mgのInAs多結晶、40田ｇの
InP多結晶を仕込んでいる。InGaAsP活性層２３
とｎ形及びｐ形InP層２２，２４との格子整合Δ
ａ／ａは0.05％以内であつた。次にCVD法により
SiO2膜を全面に形成した後、通常のフオトリソ
グラフイの手法により、結晶の＜110＞方向に沿
つて、幅３μｍのSiO2膜ストライプ３１を形成
し、その後Br―メタノールエツチング液を用い
て、0.8μｍの深さでメサエツチングし、
InGaAsP活性層ストライプ23S、ｐ形InPクラツ
ド層ストライプ24Sを含む内部メサストライプ２
０ｉを形成する。この状態が第６図ｂである。次
に同じくフオトリソグラフイの手法により内部メ
サ２０ｉを内側に含んで幅５μｍのフオトレジス
トのストライプ膜３２を形成する。この状態が第
６図ｃである。さらに（4HC1：1H2O）混合液を
用いて1.5μｍの深さでエツチングし外部メサ20
θを形成する。次にフオトレジストのストライプ
膜３２を剥離し、洗浄後、第１回目の埋め込み成
長を行う。埋め込み成長は、基板の熱ダメージを
防ぐためH2雰囲気中にPH3ガスを100ppmの濃度
で導入している。第１層のｎ形InGaAsP緩衝層
（ノンドープ）の成長温度は590℃であり、平坦部
での膜厚は0.5μｍ程度であるが、＜110＞方位の
メサストライプ側面ではInGaAsP，InPの成長速
度が速く、メサストライプ側面は完全に
InGaAsP緩衝層で覆われる。この時、メサが二
重構造になつているため内部メサ２０ｉの側面に
成長するInGaAsP緩衝層ストライプ２５Ｓは平
担部のInGaAsP緩衝層２５とは途切れて成長す
る。InGaAsP緩衝層に続いてｐ形InP電流ブロツ
ク層２６（Znドープ、平担部膜厚0.3μｍ）、ｎ形
InP電流閉じ込め層２７（Snドープ、平担部の厚
さ2.5μｍ）を積層し、第１回目の埋め込み成長
を終える。次に、表面のSiO2膜引を沸酸―沸化
アンモニウム混合液で完全にエツチングした後第
２回目の埋め込み成長を行う。成長条件は第１回
目と同じであり、590℃から成長を開始し、ｐ形
InP埋め込み層２８（Znドープ、厚さ１μｍ）ｐ
形InGaAsP電極形成層２９（Znドー状、厚さ１
μｍ）を成長させる。以上の工程でLPE段階のプ
ロセスを終える。以後は通常の電極形成プロセス
により、Au―Znを用いたｐ側オーミツク性電極
３０Au―Znを用いたｎ側オーミツク性電極３０
ａを形成して製造を終える。
以上の製造過程で埋め込み成長の再現性は良好
であつた。InGaAsP緩衝層２５とInGaAsP緩衝
層ストライプ２５Ｓが0.1μｍ程度の厚さで繋が
ることもあつたが、この程度の厚さでは殆んどキ
ヤリアの漏洩が生じないため素子特性としては問
題がなかつた。
であつた。InGaAsP緩衝層２５とInGaAsP緩衝
層ストライプ２５Ｓが0.1μｍ程度の厚さで繋が
ることもあつたが、この程度の厚さでは殆んどキ
ヤリアの漏洩が生じないため素子特性としては問
題がなかつた。
第７図は本発明の第２の実施例を示す斜視図で
ある。第１の実施例と異なる点は内部メサ２０ｉ
がInGaAsP活性層ストライプ２３Ｓ（Eg＝
0.95eV，ノンドープ，厚さ，0.05μｍ）と、これ
を上下側から挾むｎ形InGaAsP光導波層ストラ
イプ４１Ｓ（Eg＝1.13eV，Snドープ，厚さ0.5μ
ｍ）、Ｐ形InGaAsP光導波層ストライプ４２Ｓ
（Eg＝1.13eV，Znドープ，厚さ0.5μｍ）、から構
成されていることである。この様に活性層の上下
に光導波層を設ける形状は、所謂セパレート・コ
ンフアインメント・ヘテロストラクチユア
（seParate−confinement、heterostructure）構
造であり、活性層の垂直方向での放射角を低減す
ることができる。実際第７図のBH LDでは垂直
方向の放射角が15°水平方向の放射角が15°と等
方的な発光パターンを示していた。このBH LD
の製法は第１の実施例の場合と同様であり、異な
る点は第６図ｂの内部メサ２０ｉをエツチングに
より形成する場合に、第１の実施例ではBr−メ
タノールエツチング液を用いた、第２の実施例で
は（3H2SO4：1H2O：1H2O）の硫酸系エツチン
グ液を用いて選択的にInGaAsP層のみをエツチ
ングした方が製作し易いという点のみである。
ある。第１の実施例と異なる点は内部メサ２０ｉ
がInGaAsP活性層ストライプ２３Ｓ（Eg＝
0.95eV，ノンドープ，厚さ，0.05μｍ）と、これ
を上下側から挾むｎ形InGaAsP光導波層ストラ
イプ４１Ｓ（Eg＝1.13eV，Snドープ，厚さ0.5μ
ｍ）、Ｐ形InGaAsP光導波層ストライプ４２Ｓ
（Eg＝1.13eV，Znドープ，厚さ0.5μｍ）、から構
成されていることである。この様に活性層の上下
に光導波層を設ける形状は、所謂セパレート・コ
ンフアインメント・ヘテロストラクチユア
（seParate−confinement、heterostructure）構
造であり、活性層の垂直方向での放射角を低減す
ることができる。実際第７図のBH LDでは垂直
方向の放射角が15°水平方向の放射角が15°と等
方的な発光パターンを示していた。このBH LD
の製法は第１の実施例の場合と同様であり、異な
る点は第６図ｂの内部メサ２０ｉをエツチングに
より形成する場合に、第１の実施例ではBr−メ
タノールエツチング液を用いた、第２の実施例で
は（3H2SO4：1H2O：1H2O）の硫酸系エツチン
グ液を用いて選択的にInGaAsP層のみをエツチ
ングした方が製作し易いという点のみである。
本発明の実施例では活性層として発光波長が
1.3μの組成のInGaAsP層を用いたが、これに限
定されることなくInGaAsP混晶の発光波長範囲
として1.1μｍから1.7μｍのどの波長であつても
構わない。又電流ブロツク層、電流閉じ込め層と
してｐ形、ｎ形のInP層を用いたがこれらの層は
活性層光ストライプに電流を集中させるという機
能を果せれば良いので半絶縁性のInP層であつて
も良い。又、製造に関してはLPE法を用いている
がVPE（ヴエーパ・フエーズ・エピタキシヤ
ル）成長法、又はMO CVD（メタル・オーガニ
ツク・ケミカル・ヴエーパ・デポジシヨン）法で
あつても良い。
1.3μの組成のInGaAsP層を用いたが、これに限
定されることなくInGaAsP混晶の発光波長範囲
として1.1μｍから1.7μｍのどの波長であつても
構わない。又電流ブロツク層、電流閉じ込め層と
してｐ形、ｎ形のInP層を用いたがこれらの層は
活性層光ストライプに電流を集中させるという機
能を果せれば良いので半絶縁性のInP層であつて
も良い。又、製造に関してはLPE法を用いている
がVPE（ヴエーパ・フエーズ・エピタキシヤ
ル）成長法、又はMO CVD（メタル・オーガニ
ツク・ケミカル・ヴエーパ・デポジシヨン）法で
あつても良い。
最後に本発明が有する特徴を述べると活性層側
面での屈折率差を小さくすることにより、放射角
が15゜程度の低放射角BH LDが得られること、
活性層ストライプ幅を３μｍ程度と比較的広くし
ても高次横モードを抑制でき製造が容易であるこ
と等である。
面での屈折率差を小さくすることにより、放射角
が15゜程度の低放射角BH LDが得られること、
活性層ストライプ幅を３μｍ程度と比較的広くし
ても高次横モードを抑制でき製造が容易であるこ
と等である。
第１図は従来型のInGaAsP BH LD の斜視
図、第２図、第３図、第４図は低放射角BH LD
の構造図、第５図は本発明の第１の実施例の斜視
図、第６図は本発明の実施例の製造法を示す図、
第７図は本発明の第２の実施例を示す斜視図であ
り、図中、１はｎ形InP基板、２はｎ形InPクラ
ツド層、３はInGaAsP活性層ストライプ、４は
ｐ形InPクラツド層、５はｐ形InGaAsP電極形成
層、６はｐ形InP電流ブロツク層、７はｎ形InP
電流閉じ込め層、８はｎ形InGaAsP層、９は
SiO2膜、１０はｐ側電極、１０ａはｎ側オーミ
ツク性電極、１１はｎ形基板、１２は活性層、１
３はｐ形クラツド層、１４は埋め込み層、１５は
光導波路層、１６は緩衝層、１７は屈折率の高い
埋め込み層、２０ｉは内部メサ、２０θは外部メ
サ、２０は二重メサ構造、２１はｎ形InP基板、
２２はｎ形InPクラツド層、２３はInGaAsP活性
層、２３ＳはInGaAsP活性層ストライプ、２４
はｐ形InPクラツド層、２４Ｓはｐ形InPクラツ
ド層ストライプ、２５はｎ形InGaAsP緩衝層、
２５Ｓはｎ形InGaAsP緩衝層ストライプ、２６
はｐ形InP電流ブロツク層、２７はｎ形InP電流
閉じ込め層、２８はｐ形InP埋め込み層、２９は
ｐ形InGaAsP電極形成層、３０はｐ側オーミツ
ク性電極、３０ａはｎ側オーミツク性電極、３１
はSiO2ストライプ、３２はフオトレジストスト
ライプ、４１Ｓはｎ形InGaAsP光導波層ストラ
イプ、４２Ｓはｐ形InGaAsP光導波層ストライ
プである。
図、第２図、第３図、第４図は低放射角BH LD
の構造図、第５図は本発明の第１の実施例の斜視
図、第６図は本発明の実施例の製造法を示す図、
第７図は本発明の第２の実施例を示す斜視図であ
り、図中、１はｎ形InP基板、２はｎ形InPクラ
ツド層、３はInGaAsP活性層ストライプ、４は
ｐ形InPクラツド層、５はｐ形InGaAsP電極形成
層、６はｐ形InP電流ブロツク層、７はｎ形InP
電流閉じ込め層、８はｎ形InGaAsP層、９は
SiO2膜、１０はｐ側電極、１０ａはｎ側オーミ
ツク性電極、１１はｎ形基板、１２は活性層、１
３はｐ形クラツド層、１４は埋め込み層、１５は
光導波路層、１６は緩衝層、１７は屈折率の高い
埋め込み層、２０ｉは内部メサ、２０θは外部メ
サ、２０は二重メサ構造、２１はｎ形InP基板、
２２はｎ形InPクラツド層、２３はInGaAsP活性
層、２３ＳはInGaAsP活性層ストライプ、２４
はｐ形InPクラツド層、２４Ｓはｐ形InPクラツ
ド層ストライプ、２５はｎ形InGaAsP緩衝層、
２５Ｓはｎ形InGaAsP緩衝層ストライプ、２６
はｐ形InP電流ブロツク層、２７はｎ形InP電流
閉じ込め層、２８はｐ形InP埋め込み層、２９は
ｐ形InGaAsP電極形成層、３０はｐ側オーミツ
ク性電極、３０ａはｎ側オーミツク性電極、３１
はSiO2ストライプ、３２はフオトレジストスト
ライプ、４１Ｓはｎ形InGaAsP光導波層ストラ
イプ、４２Ｓはｐ形InGaAsP光導波層ストライ
プである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 半導体基板上に形成された第１の半導体より
なる一様なストライプ状の活性層と、前記活性層
の前記半導体基板に平行な方向の両側面を覆つて
キヤリヤ拡散長以内の厚さに形成され、前記第１
の半導体よりも低い屈折率を有する第２の半導体
よりなるストライプ状の緩衝領域と、前記活性層
と前記緩衝領域とを埋め込む、前記第２の半導体
よりも低い屈折率を有する第３の半導体を有する
ことを特徴とする低放射角埋め込みヘテロ構造半
導体レーザ装置。 ２ 半導体基板上に少くとも第１の半導体よりな
る活性層を含む半導体層を積層する第１のエピタ
キシヤル成長工程と、前記活性層を含む内部メサ
と更に前記内部メサを内側に含む外部メサとから
なる二重メサ構造を形成するメサエツチング工程
と、前記内部メサの上面を酸化膜で覆い、少くと
も前記内部メサの側面を覆つて、前記活性層より
も屈折率の低い第２の半導体よりなる緩衝層をキ
ヤリヤ拡散長以内の厚さに積層させた後、前記半
導体基板と同一の導電形式を有し前記活性層およ
び前記緩衝層よりも屈折率が小さく禁制帯幅が大
きな電流閉じ込め層を含む半導体層を積層する第
２のエピタキシヤル成長工程と、前記内部メサ上
部の酸化膜を除いた後、前記半導体基板と反対導
電形式を有する埋め込み層を含む半導体層を積層
させる第３のエピタキシヤル成長工程とを含むこ
とを特徴とする低放射角埋め込みヘテロ構造半導
体レーザ装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14520580A JPS5769791A (en) | 1980-10-17 | 1980-10-17 | Buried heterostructural semiconductor laser device having low radiation angle and manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14520580A JPS5769791A (en) | 1980-10-17 | 1980-10-17 | Buried heterostructural semiconductor laser device having low radiation angle and manufacture thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5769791A JPS5769791A (en) | 1982-04-28 |
| JPS6210038B2 true JPS6210038B2 (ja) | 1987-03-04 |
Family
ID=15379825
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14520580A Granted JPS5769791A (en) | 1980-10-17 | 1980-10-17 | Buried heterostructural semiconductor laser device having low radiation angle and manufacture thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5769791A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60201686A (ja) * | 1984-03-27 | 1985-10-12 | Nec Corp | 半導体レ−ザ |
| JPH0766994B2 (ja) * | 1985-02-19 | 1995-07-19 | シャープ株式会社 | 半導体レーザ素子 |
| JPS61284987A (ja) * | 1985-06-10 | 1986-12-15 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
| US4839900A (en) * | 1985-08-21 | 1989-06-13 | Sharp Kabushiki Kaisha | Buried type semiconductor laser device |
| US6432735B1 (en) * | 2000-06-23 | 2002-08-13 | Agere Systems Guardian Corp. | High power single mode laser and method of fabrication |
-
1980
- 1980-10-17 JP JP14520580A patent/JPS5769791A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5769791A (en) | 1982-04-28 |
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