JPS62214687A - 半導体レ−ザの構造 - 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】 〔概要〕 通常の半導体レーザは、電流は活性層面に対し縦方向に
注入されるが、横方向に電流が注入されるレーザ構造で
は、発振しきい値は低い長所をもつが光の閉込め機能が
不充分である。本発明は活性層とその上下のクラッド層
をエツチングによりメサ形状に形成して、その両側をそ
れぞれｐ及びｎ型半導体層で埋込むことにより上記光の
閉込め特性の改善を行った。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、横方向電流注入型の半導体レーザの構造に関
する。

半導体レーザとしては、光閉込め特性の良好な構造とし
て、活性層面に対して直角方向に電流を注入する構造（
以下縦型と称す）が多く実用化している。

一方、レーザの発振しきい値特性としては、活性層面に
沿って横方向に電流を注入する（以下横型と称す）構造
がしきい値が低いことが知られている。

本発明は、横型で且つ光の閉込め特性を改善せるレーザ
構造である。

〔従来の技術〕

従来の技術による横型半導体レーザとしては、Ｔ　Ｊ　
Ｓ　（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ　Ｊｕｎｃｔｉｏｎ　Ｓ　
ｔｒｉｐｅ）型が最も良く知られている。

第２図はＴＪＳ型レーザ構造を光軸に対して直角方向で
の断面構造にて示す。

ｎ−１ｎＰ基板１上には第１のｎ−１ｎＰクラッド層２
、ｎ−１ｎＧａＡｓＰ活性層３、第２のｎ−１ｎＰクラ
ッド層４が積層されている。

基板上面にレジストによりマスクして、Ｚｎのイオン注
入を行い、更にアニール工程により第１のクラッド層に
まで達するｐ″頭域５とｐ　？＋ｌＴ域６を形成する。

基板の上面にはそれぞれｎ電極７とｐ電極８が形成され
る。

上記のレーザ構造に電源電圧を印加すると、ｎ−１ｎＧ
ａＡｓＰ活性層でのｐｎ接合部は他のクラッド層に比し
てバンドギャップが最も小さいのでビルトイン電圧も低
く、活性層を通した横方向電流が流れ始め、発振が立ち
上がる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記に述べた、”Ｉ’　Ｊ　Ｓ型レーザ構造では他の縦
型レーザ構造に比して、しきい値電流は確かに低（なる
が、横方向の光の閉込め機能は不純物の濃度分布に頼っ
ているので不充分である。

特に光出力を増大し温度上昇を伴うと、横方向のモード
が多モード化して、光出力の品質が低下するという問題
を生ずる。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点は、活性層領域はその上下のクラッド層を含
めてエツチングによりメサ状に基板上に積層された構造
とする。

更に、メサ状積層の両側には、それぞれ第１ｉ電型の半
導体層と第２導電型の半纏体層を埋込んだ構造よりなる
本発明の半導体レーザの構造によって解決される。

（作用〕 本発明の構造はバンドギャップの小なる活性層の両側を
、活性層よりもバンドギャップの大きいｎ型及びｐ型の
半導体層で埋込む構造となっている。

その結果、使用される半導体材料の特性により活性層自
体の屈折率が大きく、両側の埋込層の屈折率が小となり
、上下のクラッド層も含めて活性層は４方を屈折率の小
なる半導体層に囲まれた構造となる。

屈折率の差によって活性層での光閉込め機能が著しく向
上し、横方向の発振モードは基本波のみとなる。

〔実施例〕

本発明による一実施例を図面により詳細説明する。第１
図＋８）〜［８）は本発明の実施例を工程順に断面図で
示す。

実施例は、ＩｎＧａＡｓＰ活性層を用いた長波長（１，
１〜１．７μｍ）帯レーザ素子を用いるが、短波長のＧ
ａＡｓ系のレーザ等でも同様に適用可能である。

ｎ−１ｎＰ基板１を用い、第１クラッド層２としてｎ−
１ｎＰ（Ｃ度１０１１０ｌ８”、厚さ１μｍ）、活性層
３としてｎ　−１ｎＣ；ａＡｓＰ　（ｔａａｌＱＩ６ｃ
「３．厚さ０．１５μｍ）、第２クラッド層４としてｎ
−ＩｎＰ（濃度１０”ｃｍ−’、厚さ１μｍ）が順次積
層される。

上記積層された基板上にＳＬＯ□膜９を被着し、パター
ンニングにより開口部１０を形成する。これを第１図（
ａｌに示す。

第１の半纏体層を埋込む領域１１をエツチングする。エ
ツチングには臭化水素酸（４７ｗｔ％）　４ｃｃ。

過酸化水素水（３１ｗｔ％）２ｃｃ、水２０ｃｃの混合
液を用い、８分間の処理を行う。エツチングの深さを１
．６μｍとすると、ＳｉＯ２膜９には約０．８μｍの庇
部分が形成される。これを第１図（ｂ）に示す。

次いで、液相成長法で領域１１を第１導電型の半導体層
１２としてｎ−１ｎＰ（濃度１０１″ＣＩＩ＋−１）を
用いて埋込む、その上にＳｉｎｇ膜１３全１３する。こ
れを第１図（Ｃ）に示す。

２層のＳｉｎ、膜９．１３を３μｍ幅で中央部領域をス
トライプ状に残し、半扉体層１２０反対側の２層のＳｉ
Ｏ□膜をエツチング除去する。

先に領域１１を形成せる時に使用せるものと同一のエツ
チング液を用い、同様エツチングにより第２の半導体層
の埋込み領域を形成する。更に、液相成長法により第２
導電型の半導体層１４として、ｐ″″−ＩｎＰ　（濃度
２　ＸＩＯ”ｃｍ−’）を埋込む。ｐ型不純物の導入は
拡散係数の大なるＺｎをドープせるＩｎＰ溶液を用いる
ことにより行われる。

埋込みの終わった段階では、Ｚｎの拡散フロントは埋込
領域よりも拡がり、濃度の低いｐ領域１５が形成される
。これを第１図（ｄ）に示す。

以上２回の埋込み工程で、メサ状に両側を埋込まれた活
性層の幅は約１．４　μｍとなる。

最後にＳ　ｉ　Ｏｚｌｌ笑１３のｎ電極形成領域を開口
し、ｎ電極１６、次いでｐ電極１７を形成することによ
り横型で、且つ埋込型のレーザが完成する。これを第１
図（ｅ）に示す。

〔発明の効果〕

以上に説明せるごとく本発明のレーザ構造を適用するこ
とにより、横型での低しきい値の特徴を活かしつつ、更
に横方向の光閉込め特性も優れた、横モード特性の良好
なる半導体レーザが得られる。

更に、両電極を素子の片面より取出すことが可能となる
ので光ＩＣ、レーザアレイ等に応用が広い。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｌ〜＜ｅ＋は本発明にかかわるレーザ構造を
製作工程順に示す断面図、 第２図は従来のＴＪＳ型半導体レーザを説明する断面図
、 を示す。 図面において、 １はｎ−１ｎＰ基板、 ２は第１クラッド層（ｎ−ＩｎＰ）、 ３は活性層（ｎ　−Ｉ　ｎＧａＡｓ　Ｐ　）、４は第２
クラッド層（ｎ−１ｎＰ）、 ５はｐ″領域 ６．１５はｐ領域、 ７．１６はｎ電極、 ８．１７はｐ電極、 ９．１３はＳｉＯ□膜、 １０は開口部、 １１は埋込み領域、 １２は第１導電型半導体層（ｎ−１ｎＰ）、１４は第２
導電型半導体層（ｐ”−１ｎＰ）、をそれぞれ示す。 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 基板（１）上に光出力方向に第１クラッド層（２）、活
   性層（３）、第２クラッド層（４）の順に積層されたメ
   サ構造が形成され、 該メサ構造の積層の両側に、それぞれ第１導電型の半導
   体層（１２）と第２導電型の半導体層（１４）が埋込ま
   れたことを特徴とする半導体レーザの構造。