JPS62179790A - 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ザの構造に関する。

〔発明の概要〕

１一 本発明は半導体レーザの構造において、メサストライプ
外のクラッド層の薄部上に、有機金属気相成長法（以下
ＭＱ（、ＶＤ法）による選択的エピタキシャル成長によ
り形成した、活性層とは、エネルギーギャップの異なる
層を有する構造とすることにより、電流狭窄および光の
閉じ込め機能を充実させ、低しきい値電流動作が可能で
、信頼性。

再現性、量産性に秀れた特性の実現を可能にしたもので
ある。

〔従来技術〕

従来の半導体レーザの構造は、第４６回応用物理学会学
術講演会講演予稿集Ｐ１９７１Ｆ−Ｍ−１１の櫟に、埋
め込み構造をとらな＾、リブストライプ構造であった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、前述の従来技術では、埋め込みを行なわな＾為
に、リブストライプ形成後の活性層上部の残りクラッド
層厚により接合方向の屈折率差が大きく影響され第２図
（ｂ）　（Ｃ）に示すように、低じきｉ値電流（以下低
重ｔｈ　）・高微分量子効率（以下高ηＤ）で動作ある
−は牟−縦モードで発振する等の良好な半導体レーザの
特性が得られる条件の範囲は非常に狭い、また、ストラ
イプ幅を狭くすることにより高次の横モードが生じ易く
なる。さらに再現性の低下歩留りの低下等の問題点を有
する。

そこで本発明はこのような問題点を解決するもので、そ
の目的とするところは、各種半導体レーザ応用装置に対
して要求される特性を、再現性・信頼性・歩留り良く実
現し、かつ作詐上答易な半導体レーザを提供することに
ある。

ｃ問題点を解決する為の手段〕 本発明の半導体レーザは、活性層上のクラッド層がメサ
ストライプ領域で厚く、メサストライプ領域外で薄ｉ構
成でありかつ、クラッド層の薄部上には、ＭＯＣＶＤ法
を用ｉだ選択エピタキシャル成長により形成される活性
層とエネルギーギャップが異なり、該活性層上の該クラ
ッド層と逆の型の導電性である層を有する構造を特徴と
する。

〔作用〕

本発明の上記の構成によれば、活性層上のクララド層の
薄部と、その上に形成される選択成長層とは導電性の型
が異なるので電流狭窄が可能となる。また選択成長層を
活性層のエネルギーギャップより小なる材料とすると、
リブストライプ部とクラッド層薄部での間活性層でレー
ザ発振した光の吸収損失差により接合方向に実効屈折率
差が形成され光の閉じ込め機能が可能となる。また選択
成長層を活性層のエネルギーギャップより大とすると、
複素屈折率の実部での差による実効屈折率差が形成され
、この構成におい′ても光の閉じ込め機能が実現される
１以上のように、本発明の構成により、レーザ発振に対
し重要な電流の閉じ込め、光の閉じ込め両機能が効果的
に実現されるものである。

〔実施例〕

第１図は本発明の実施例における主要断面構造図である
。ｖＸａ図に本発明を実現する際のプロセスを示す、初
めに半導体基板３０１上にバッファ一層３０２．クラッ
ド層３０３．活性層３０４゜クラッド層３０５．キャッ
プ層３０６を順に成長させる、この成長に対しては、液
相成長法（以下ＬＰＩＩＩ法）、ＭＯＣＶＤ法、　分子
ｍ成長法ｃ　ｔｘ下ＭＢＩＩｆ法）のいずれの方法によ
っても可能である。

つづいて、第３図すの如く、窒化シリコン（８１Ｎ）膜
等絶縁膜を積層後パターニングする。こζで用−る絶縁
１には以下に述べる選・択成長の際、絶縁膜上には成長
しな匹膜である。絶縁膜幅は任意に変えられるので、任
意のりプストライプ幅が形成可能である１次に硫酸系等
のエッチャントを使用して、キャンプ層３０６およびク
ラッド層３０５の一部をエツチングして帆３図Ｃの如く
加工するエツチングの時間の調整によう・でもストライ
プ幅が変えられる。ここで第３図ｄの如くリブストライ
プ上部以外の領域に選択成長を行なう、この時選択成長
層３０８はクラッド！ｍ３０５．キャップ層３０６とは
導ｔｔｉが逆の材料である。またこの除光に形成した絶
縁膜上に埋め込みに使用した材料が成長しな一必要があ
るが、この成長には先に記したＭＯＣＶＤ法が有効であ
る。それ故、本構造はｙｏｃｖＤｉのみの使用で構成可
能である。

次に、選択成長用マスクとした絶縁膜をドライエツチン
グ装置等を用いて除去し、ラッピングおよび電極形成１
稈を経て第３図８の如く構造とする。

上記構造にお＾で選択成長に用＾る材料としては活性層
のエネルギーギャップより小さな材料および大きな材料
の両方の使用が可能である。以下ガリウム、ヒ素（Ｇａ
Ａｓ）系で説明する。エネルギーギャップが小なる材料
たとえば活性層としてアルミニウム・ガリウム・ヒ素（
ＡＩ／ｚＧｚｌ−Ｚｎ２　）　ｉｃ対して２が活性層よ
り小なるＡＪｙＧｃＬｌ−ｙＡｔ（ｚ　＞　ｙ　）を用
＾ることにより、レーザ発振光に対し埋め込み部は吸収
領破となり、吸収損失による接合に平行方向に屈折率差
が生ずる。また前記したように埋め込み層は、クラッド
Ｍ３０５．キャップ層３０６とは導電性が逆であるので
、光の閉じ込めおよび電流の狭窄の両方が選択成長層３
０８により達成される１次に活性層および活性層上のク
ラッド層のエネルギーギャップより大なるＡＪｙＧαド
ｙＡｓを選択成長に使用すると、電流注入により形成さ
れる活性領域近傍では活性層上のクラッド層厚が６一 活性領域で厚く、それ以外でｔｉ薄い構造となっている
ので複素屈折率の実部の差により接合方向に屈折率差が
生じ、有効な光閉じ込めが得られる。

電流狭窄に関しては、選択成長層３０８は、前述の如く
クラッドＩｉ！３０５．キャップ層３０６とは導電性の
型が異なるので、ダイオードの逆接合と同じ機構で実現
される。ここでけ（）ａＡ＆　　系で説用を行なったが
、インジウム・リン（工ｎＰ）系等他の系に対しても同
様に応用できることは明白である。第４図は、前述の説
明で選択成長にアルミニウムを含有する層とした場合、
アルミニウムの酸化により表面モホロジーが悪化する為
電極形成時に悪影智を及ばず可能性があるので、それを
防ぐ目的で酸化防止＠４０１ｅ成長させたことを示す図
である。

〔効果〕

以上述べたようにこの発明によれば、活性層上のクラッ
ド層をメサ加工して膜厚の異なるクラッド層を形成し、
その薄部上に１Ｍ０ＣＶＤ法による選択成長による活性
層とエネルギーギャップが異なリ、活性層上のクラッド
層と逆の型の導電性である層を有する構成としたので、
接合方向に屈折率差が形成され有効な光閉じ込め効果が
得られ、またダイオードの逆接合の形成により有効な電
流狭窄効果も得られる。したがって低しきい値で動作が
可能となる。さらに、リブストライプ幅はプロセス上任
意の幅に調整できるので、縦モードに対しては利得導波
型レーザ特有の縦多モード発振および屈折率導波型レー
ザを特徴付ける単−縦モード発振の両特性でのレーザ発
振が可能であり、横モードに対しては十分制御された基
本モード発振が得られ、各種半導体レーザ応用デバイス
に適した特性の実現が可能となる。

ｔたプロセス上、活性ｒ−上のクラッドのエツチング工
程における残りクラッド層厚のバラツキに対しては、選
択成長層の組成比たとえばＡ、＃ＺＧα１−ＣＡＪＩで
の２の値を適当に選択すれば、所望の屈折率差が接合面
方向に形成でき、要求される半導体レーザ特性の実現が
可能となる。

以上の如く、本発明により多大な効果が得られる。

−８＝

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の半導体レーザＱ−実施例を示す主要断
面図 帆２図（ロ）は従来の半導体レーザを示す主要断面図、
（ｂ）はその効率図、（Ｃ）は電流依存性図第３図（ロ
）〜（ｓ）は本発明の半導体レーザの製造方法図 ＠４図は本発明の半導体レーザの一実施例を示す主要断
面図 以　　　上 出願人　セイコーエプソン株式会社 ｙ”’ ギ辱体ト考゛へ１尋昨領国 第１図 罷棄−尊停しす゛η１喀斡薗困 第２図ＣＩＡ） ケ４）＆＊ｊｊｌｆｌ　　　　　　　　　　　第　２　
図　〔りて　　２　　図　（１，）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 活性層と該活性層よりエネルギーギャップの大なるクラ
   ッド層で構成されるダブルヘテロ構造を有する半導体レ
   ーザにおいて、該活性層上のクラッド層がリブストライ
   プ領域で厚く、該リブストライプ領域外で薄い構成であ
   りかつ、該クラッド層の薄部上には、有機金属気相成長
   法を用いた選択エピタキシャル成長により形成される該
   活性層とエネルギーギャップが異なり、該活性層上の該
   クラッド層と逆の型の導電性である層を有する構造を特
   徴とする半導体レーザ。