JPS6354234B2 - - Google Patents
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- JPS6354234B2 JPS6354234B2 JP57163825A JP16382582A JPS6354234B2 JP S6354234 B2 JPS6354234 B2 JP S6354234B2 JP 57163825 A JP57163825 A JP 57163825A JP 16382582 A JP16382582 A JP 16382582A JP S6354234 B2 JPS6354234 B2 JP S6354234B2
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- optical waveguide
- cladding
- cladding layer
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- 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
- H01S5/2004—Confining in the direction perpendicular to the layer structure
- H01S5/2009—Confining in the direction perpendicular to the layer structure by using electron barrier layers
-
- 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
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- 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
- 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
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- 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
- H01S5/2275—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、高出力半導体レーザ装置およびそ
の製造方法に関するものである。
の製造方法に関するものである。
従来この種の装置として第１図に示すものがあ
つた。これは、ストリツプ・ベリド・ヘテロ
（SBH）構造の半導体レーザ装置の断面図で、１
はｎ形GaAs層、２は第１のクラツド層を構成す
るｎ形AlxGa1-xAs層、３は光導波路を構成する
ｎ形AlyGa1-yAs層（但しｙ＜ｘ）、４は活性層を
構成するｐ形GaAs層、５は第２のクラツド層を
構成するｐ形AlxGa1-xAs層、６は活性層４と第
２のクラツド層５とからなるストライプ部、７は
ｐ形AlzGa1-zAs層（但しｚｘ）、８はｎ形Alz
Ga1-zAs層である。
つた。これは、ストリツプ・ベリド・ヘテロ
（SBH）構造の半導体レーザ装置の断面図で、１
はｎ形GaAs層、２は第１のクラツド層を構成す
るｎ形AlxGa1-xAs層、３は光導波路を構成する
ｎ形AlyGa1-yAs層（但しｙ＜ｘ）、４は活性層を
構成するｐ形GaAs層、５は第２のクラツド層を
構成するｐ形AlxGa1-xAs層、６は活性層４と第
２のクラツド層５とからなるストライプ部、７は
ｐ形AlzGa1-zAs層（但しｚｘ）、８はｎ形Alz
Ga1-zAs層である。
次に動作について説明する。第２のクラツド層
５及びｎ形AlzGa1-zAs層８から流れ込む電流は、
逆バイアスされるｐ形AlzGa1-zAs層７とｎ形Alz
Ga1-zAs層８とによつて狭窄され、活性層４に注
入される。活性層４において放射再結合で生じた
光は、周辺の低屈折率の領域である各クラツド層
２，５及びｐ形AlzGa1-zAs層７によつて、活性
層４及び光導波層３の近傍に閉じ込められる。
５及びｎ形AlzGa1-zAs層８から流れ込む電流は、
逆バイアスされるｐ形AlzGa1-zAs層７とｎ形Alz
Ga1-zAs層８とによつて狭窄され、活性層４に注
入される。活性層４において放射再結合で生じた
光は、周辺の低屈折率の領域である各クラツド層
２，５及びｐ形AlzGa1-zAs層７によつて、活性
層４及び光導波層３の近傍に閉じ込められる。
上記の説明において、屈折率の大小関係は、
AlGaAs結晶の屈折率が、Alモル分率（ｘ又はｙ
又はｚ）の増加と共に減少する事に基づいてい
る。即ち、GaAs，AlyGa1-yAs，AlxGa1-xAs，
AlzGa1-zAsの順に、屈折率は小さくなる（但し
ｙ＜ｘ＜ｚ）。
AlGaAs結晶の屈折率が、Alモル分率（ｘ又はｙ
又はｚ）の増加と共に減少する事に基づいてい
る。即ち、GaAs，AlyGa1-yAs，AlxGa1-xAs，
AlzGa1-zAsの順に、屈折率は小さくなる（但し
ｙ＜ｘ＜ｚ）。
従来の半導体レーザ装置は以上のように構成さ
れているので、その製造においては、活性層４及
び第２のクラツド層５からなるストライプ部６以
外の光導波層３の表面上に、ｐ形AlzGa1-zAs層
７とｎ形AlzGa1-zAs層８を成長させる必要があ
つた。この場合、光導波層３はAlGaAs結晶であ
り酸化しやすいので、エツチングで露出させた光
導波層３の上へ直接成長させる事は困難である。
液相成長法を用いる時の１つの方法としては、活
性層４になるｐ形GaAs層を残した上で、成長用
メルトによりメルトエツチしてｐ形GaAs層のみ
を除き、引続きｐ形AlzGa1-zAs層７及びｎ形Alz
Ga1-zAs層８を成長させる方法がある。しかし、
これは非常に精密な制御を必要とし、また、スト
ライプ部６近くは凹んだ場所で原理的にメルトエ
ツチしにくいので、活性層４がストライプ部の両
側に残つてしまう欠点があつた。更に、第１図の
構造では、活性層４が、Alモル分率の比較的低
い（ｙ＜ｘ）AlyGa1-yAs光導波層３に接してお
り、活性層４と光導波層３とのバンドギヤツプの
差が比較的小さいので、活性層４に注入されたキ
ヤリアが漏れ易いという欠点もあつた。
れているので、その製造においては、活性層４及
び第２のクラツド層５からなるストライプ部６以
外の光導波層３の表面上に、ｐ形AlzGa1-zAs層
７とｎ形AlzGa1-zAs層８を成長させる必要があ
つた。この場合、光導波層３はAlGaAs結晶であ
り酸化しやすいので、エツチングで露出させた光
導波層３の上へ直接成長させる事は困難である。
液相成長法を用いる時の１つの方法としては、活
性層４になるｐ形GaAs層を残した上で、成長用
メルトによりメルトエツチしてｐ形GaAs層のみ
を除き、引続きｐ形AlzGa1-zAs層７及びｎ形Alz
Ga1-zAs層８を成長させる方法がある。しかし、
これは非常に精密な制御を必要とし、また、スト
ライプ部６近くは凹んだ場所で原理的にメルトエ
ツチしにくいので、活性層４がストライプ部の両
側に残つてしまう欠点があつた。更に、第１図の
構造では、活性層４が、Alモル分率の比較的低
い（ｙ＜ｘ）AlyGa1-yAs光導波層３に接してお
り、活性層４と光導波層３とのバンドギヤツプの
差が比較的小さいので、活性層４に注入されたキ
ヤリアが漏れ易いという欠点もあつた。
この発明は、上記のような従来のものの欠点を
除去するためになされたもので、活性層と光導波
層との間に極めて薄いAlGaAs層を設けることに
より、製造が容易で、温度特性の良い高出力半導
体レーザ装置およびその製造方法を提供すること
を目的としている。
除去するためになされたもので、活性層と光導波
層との間に極めて薄いAlGaAs層を設けることに
より、製造が容易で、温度特性の良い高出力半導
体レーザ装置およびその製造方法を提供すること
を目的としている。
以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。
る。
第２図において、１，２，３，４及び５は、上
記の従来例と同一、又は相当するものである。９
は、活性層４と光導波層３とにはさまれた極めて
薄いｎ形AlzGa1-zAs層障壁層であり、１０は高
抵抗のAlzGa1-zAsからなる第３のクラツド層で
ある。第２図の構造の製造工程の概略は、以下の
通りである。まず、障壁層９となるｎ−AlzGa1-z
As層を付加する以外は、従来例の場合と同様に
して、｛100｝基板１上に、層２，３，４，５及び
９から成る積層結晶を成長する。ここで、活性層
４、障壁層９、光導波層３の層厚は、それぞれ
0.15μm，0.03μm，0.8μmとする。また、Alモル
分率は、それぞれ０，0.35，0.15とする。次に、
〔01１〕方向に形成したストライプ状マスクを用
い、基板１に至るまで化学エツチングする。この
時、エツチング液としては、断面形状が台形とな
る、即ち、｛111｝Ａ面のエツチング速度が遅い液
を用いる。次にAlモル分率が0.2以上のAlGaAs
結晶を選択的にエツチングし、かつ、｛１１１｝
Ｂ面のエツチング速度が遅いエツチング液を用い
て、更にエツチングを施すことによつて、第２の
クラツド層５は逆台形となり、ｐ形GaAs活性層
４は、障壁層９と共に第２のクラツド層５の幅ま
で除去される。これは層９のAlモル分率が0.2以
上で、エツチングされやすいためである。上記第
１段階及び第２段階のエツチング液としては、例
えば、それぞれ、臭素系及びヨウ素系の溶液を用
いる事ができる。このエツチング過程の後、高抵
抗層１０を成長すれば、第２図の構造が得られ
る。この場合、露出する光導波層３はストライプ
部６近傍の小面積に限られるので、ストライプ部
以外の周辺部分と共に成長が起り、光導波層３上
への成長が困難であるという埋込み成長時におけ
る従来の問題点が無くなる。
記の従来例と同一、又は相当するものである。９
は、活性層４と光導波層３とにはさまれた極めて
薄いｎ形AlzGa1-zAs層障壁層であり、１０は高
抵抗のAlzGa1-zAsからなる第３のクラツド層で
ある。第２図の構造の製造工程の概略は、以下の
通りである。まず、障壁層９となるｎ−AlzGa1-z
As層を付加する以外は、従来例の場合と同様に
して、｛100｝基板１上に、層２，３，４，５及び
９から成る積層結晶を成長する。ここで、活性層
４、障壁層９、光導波層３の層厚は、それぞれ
0.15μm，0.03μm，0.8μmとする。また、Alモル
分率は、それぞれ０，0.35，0.15とする。次に、
〔01１〕方向に形成したストライプ状マスクを用
い、基板１に至るまで化学エツチングする。この
時、エツチング液としては、断面形状が台形とな
る、即ち、｛111｝Ａ面のエツチング速度が遅い液
を用いる。次にAlモル分率が0.2以上のAlGaAs
結晶を選択的にエツチングし、かつ、｛１１１｝
Ｂ面のエツチング速度が遅いエツチング液を用い
て、更にエツチングを施すことによつて、第２の
クラツド層５は逆台形となり、ｐ形GaAs活性層
４は、障壁層９と共に第２のクラツド層５の幅ま
で除去される。これは層９のAlモル分率が0.2以
上で、エツチングされやすいためである。上記第
１段階及び第２段階のエツチング液としては、例
えば、それぞれ、臭素系及びヨウ素系の溶液を用
いる事ができる。このエツチング過程の後、高抵
抗層１０を成長すれば、第２図の構造が得られ
る。この場合、露出する光導波層３はストライプ
部６近傍の小面積に限られるので、ストライプ部
以外の周辺部分と共に成長が起り、光導波層３上
への成長が困難であるという埋込み成長時におけ
る従来の問題点が無くなる。
上記のように構成された装置においては、高抵
抗層１０により電流が狭窄される。第２のクラツ
ド層５から活性層４へ電流が注入され、活性層４
において放射再結合する点は、従来例と同様であ
る。しかし、活性層４と光導波層３との間に、こ
れらの層３及び層４よりAlモル分率の高い、即
ち、バンドギヤツプのより大きい、障壁層９が存
在するため、注入されたキヤリアは光導波層４側
に漏れ出しにくく、有効に活性層４内に閉じ込め
られる。この効果は、特に高温動作時に顕著であ
り、その結果、レーザ発振の閾値の温度依存性が
小さくなる。一方、光の閉じ込めに関しては、上
記障壁層９が他の層に比べ非常に薄い事からこの
障壁層９の影響は少ない。また、活性層４の端か
ら、光導波層３の厚さに比べ大きく離れた部分の
光導波層３及び第１のクラツド層２は、光の閉じ
込めに関与しない事から、第１のクラツド層２と
光導波層３とはストライプ部６付近のみにあれば
良く、第２図のような構造で、第１図のSBH構
造と同様の光導波効果が得られる。
抗層１０により電流が狭窄される。第２のクラツ
ド層５から活性層４へ電流が注入され、活性層４
において放射再結合する点は、従来例と同様であ
る。しかし、活性層４と光導波層３との間に、こ
れらの層３及び層４よりAlモル分率の高い、即
ち、バンドギヤツプのより大きい、障壁層９が存
在するため、注入されたキヤリアは光導波層４側
に漏れ出しにくく、有効に活性層４内に閉じ込め
られる。この効果は、特に高温動作時に顕著であ
り、その結果、レーザ発振の閾値の温度依存性が
小さくなる。一方、光の閉じ込めに関しては、上
記障壁層９が他の層に比べ非常に薄い事からこの
障壁層９の影響は少ない。また、活性層４の端か
ら、光導波層３の厚さに比べ大きく離れた部分の
光導波層３及び第１のクラツド層２は、光の閉じ
込めに関与しない事から、第１のクラツド層２と
光導波層３とはストライプ部６付近のみにあれば
良く、第２図のような構造で、第１図のSBH構
造と同様の光導波効果が得られる。
なお、上記の実施例においては、ｎ形GaAsを
基板として形成する場合について説明したが、ｐ
形GaAsを基板に用い、AlxGa1-xAs層２、Aly
Ga1-yAs層３及びAlzGa1-zAs層９をｐ形に、
GaAs層４及びAlxGa1-xAs層５をｎ形としても、
同様の効果が得られる。また、上記実施例では第
３のクラツド層１０を高抵抗層としたが、ストラ
イプ部６と反対の伝導形としてストライプ部６と
の間の接合の拡散電位を利用して電流をストライ
プ部６に狭窄するようにしてもよい。
基板として形成する場合について説明したが、ｐ
形GaAsを基板に用い、AlxGa1-xAs層２、Aly
Ga1-yAs層３及びAlzGa1-zAs層９をｐ形に、
GaAs層４及びAlxGa1-xAs層５をｎ形としても、
同様の効果が得られる。また、上記実施例では第
３のクラツド層１０を高抵抗層としたが、ストラ
イプ部６と反対の伝導形としてストライプ部６と
の間の接合の拡散電位を利用して電流をストライ
プ部６に狭窄するようにしてもよい。
以上のように、この発明なよる半導体レーザ装
置では、活性層と光導波層との間に薄い障壁層を
はさみ、かつ、ストライプ部の付近のみがSBH
構造となる構造としたので、活性層幅を確実に限
定でき、結晶成長が容易になり、レーザ素子とし
ての温度特性が向上すると言う効果がある。
置では、活性層と光導波層との間に薄い障壁層を
はさみ、かつ、ストライプ部の付近のみがSBH
構造となる構造としたので、活性層幅を確実に限
定でき、結晶成長が容易になり、レーザ素子とし
ての温度特性が向上すると言う効果がある。
更に、この発明になる製造方法では、光導波層
の上に障壁層，活性層および第２のクラツド層を
光導波層と同一幅に形成し、障壁層に対する選択
エツチング能力のあるエツチング液によるエツチ
ングを施し、障壁層の幅を光導波層の幅より小さ
くするとともに、活性層の幅をも実質的に障壁層
の幅に等しく成形するので活性層幅を狭く成形す
るのが容易となり、また、第１のクラツド層およ
び光導波層を半導体基板の一部に設け、そのほか
の部分から第３のクラツド層を成長させているの
で光導波層上への成長が困難であるという埋め込
み成長時における従来の問題点を解決することが
可能になる。
の上に障壁層，活性層および第２のクラツド層を
光導波層と同一幅に形成し、障壁層に対する選択
エツチング能力のあるエツチング液によるエツチ
ングを施し、障壁層の幅を光導波層の幅より小さ
くするとともに、活性層の幅をも実質的に障壁層
の幅に等しく成形するので活性層幅を狭く成形す
るのが容易となり、また、第１のクラツド層およ
び光導波層を半導体基板の一部に設け、そのほか
の部分から第３のクラツド層を成長させているの
で光導波層上への成長が困難であるという埋め込
み成長時における従来の問題点を解決することが
可能になる。
第１図は従来の半導体レーザ装置を示す断面
図、第２図はこの発明の一実施例になる半導体レ
ーザ装置を示す断面図である。 図において、１は半導体基板、２は第１のクラ
ツド層、３は光導波層、４は活性層、５は第２の
クラツド層、９は障壁層、１０は第３のクラツド
層である。なお、図中同一符号は同一又は相当部
分を示す。
図、第２図はこの発明の一実施例になる半導体レ
ーザ装置を示す断面図である。 図において、１は半導体基板、２は第１のクラ
ツド層、３は光導波層、４は活性層、５は第２の
クラツド層、９は障壁層、１０は第３のクラツド
層である。なお、図中同一符号は同一又は相当部
分を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 第１伝導形の半導体基板、この半導体基板上
の一部に形成された第１伝導形の第１のクラツド
層、この第１のクラツド層より高い光屈折率を持
つ物質からなり上記第１のクラツド層上に形成さ
れた第１伝導形の光導波層、この光導波層の幅よ
り狭い幅にて上記光導波層上に形成された第１伝
導形の障壁層、この障壁層上に形成された第２伝
導形の活性層、この活性層の上に形成された第２
伝導形の第２のクラツド層、及び上記半導体基板
上に形成され上記各層のうち少なくとも上記障壁
層と上記活性層と第２のクラツド層の側面に接し
これらの層を埋め込んだ高抵抗又は第１伝導形の
第３のクラツド層を備え、上記障壁層のバンドギ
ヤツプが上記光導波層および上記活性層のバンド
ギヤツプより大きく、上記障壁層の層厚が上記活
性層の層厚より小さくなるようにしたことを特徴
とする半導体レーザ装置。 ２ 半導体基板がGaAs、第１のクラツド層が
AlxGa1-xAs、光導波層がAlyGa1-yAs、活性層が
GaAs、障壁層がAlzGa1-zAs、第２のクラツド層
AlxGa1-xAs、第３のクラツド層がAlzGa1-zAsか
らなる（但しｙ＜ｘ≦ｚ）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装置。 ３ 第１伝導形の半導体基板の上の一部に、第１
伝導形の第１のクラツド層、第１伝導形の光導波
層、第１伝導形の障壁層、第２伝導形の活性層お
よび第２伝導形の第２のクラツド層からなる多重
層を形成し、上記多重層に上記障壁層に対する選
択エツチング能力のあるエツチング液によるエツ
チングを施し、上記障壁層の幅を上記光導波層の
幅より小さくするとともに、上記活性層の幅をも
実質的に上記障壁層の幅に等しく形成し、上記半
導体基板の露出面から高抵抗又は第１伝導形の第
３のクラツド層を成長させ、少なくとも上記障壁
層と上記活性層と第２のクラツド層の側面を埋め
込む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 |
|---|---|---|---|
| JP16382582A JPS5954283A (ja) | 1982-09-22 | 1982-09-22 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP16382582A JPS5954283A (ja) | 1982-09-22 | 1982-09-22 | 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5954283A JPS5954283A (ja) | 1984-03-29 |
| JPS6354234B2 true JPS6354234B2 (ja) | 1988-10-27 |
Family
ID=15781447
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16382582A Granted JPS5954283A (ja) | 1982-09-22 | 1982-09-22 | 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5954283A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100251348B1 (ko) * | 1996-12-30 | 2000-05-01 | 김영환 | Rwg 레이저 다이오드 및 그 제조 방법 |
| KR100458251B1 (ko) * | 2002-10-25 | 2004-11-26 | 엘지전자 주식회사 | 화합물 반도체 레이저 다이오드 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5541741A (en) * | 1978-09-20 | 1980-03-24 | Hitachi Ltd | Semiconductor laser device |
-
1982
- 1982-09-22 JP JP16382582A patent/JPS5954283A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5541741A (en) * | 1978-09-20 | 1980-03-24 | Hitachi Ltd | Semiconductor laser device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5954283A (ja) | 1984-03-29 |
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