JPS6393180A - 半導体レーザの製造方法 - Google Patents

半導体レーザの製造方法

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JPS6393180A
JPS6393180A JP23849286A JP23849286A JPS6393180A JP S6393180 A JPS6393180 A JP S6393180A JP 23849286 A JP23849286 A JP 23849286A JP 23849286 A JP23849286 A JP 23849286A JP S6393180 A JPS6393180 A JP S6393180A
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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。

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、特にAQGaAs系半導体レー
ザに関わる。
〔発明の概要〕
本発明はp型の半導体基体上にp型の第1のクランド層
と、発振領域を構成する部分に対向する部分に欠除部を
有する電流狭窄兼光吸収層とp型のMl x Gat−
x Asよりなり、Xが0.14< x < 0.47
で厚さd力(0〈d≦0.3.cr mのガイド層と、
/v2 y Ga1−y Asよりなり、yが0.14
≦y≦0.15の活性層と、n型の第2のクラッド層等
が順次エピタキシャル成長され、第1及び第2のクラッ
ド層がMl z Ga1−2 Asより成り、2が0.
4≦z≦0.47に選定した構成とし、その発振が縦多
モード、横基本モードであって非点収差が小さく、また
しきい値電流rthの低い半導体レーザを構成しようと
するものである。
〔従来の技術〕
コンパクトディスク(CD)、  ビデオディスク(V
D)等の光源としての半導体レーザとしては、^e G
aAs系化合物半導体レーザが広く用いられている。こ
の種のCDあるいはVD用の半導体レーザにおいては、
発振モードホップによる雑音をおさえるために縦多モー
ドで横基本モードの発振が得られる半導体レーザが必要
とされ、さらに非点収差が小さくしきい値電流1thが
低いことが望まれる。
半導体レーザの構成としては、その導波機構として大別
すると利得ガイド型と屈折率ガイド型とがとられる。利
得ガイド型レーザにおいては、その発振モードが縦多モ
ードで横基本モードが得られやすいが、反面非点収差が
比較的大であり、また1thが比較的大きいという問題
点がある。一方、屈折率ガイド型半導体レーザは非点収
差が小さく1thが小さいという利点を有するものの、
縦多モードが得にくいという問題点がある。
通常、化合物半導体例えば八l GaAs系化合物半導
体においては、単結晶GaAs基板上に/1JGaAs
系半導体層をエピタキシャル成長させて目的とする半導
体レーザを構成するものであるが、この半導体レーザの
使用態様、回路設計の都合上、その半導体基体(いわゆ
るサブストレイト)側がアノード側すなわちp型基板で
あることが望まれる場合がある。このようにp型GaA
s基体上に半導体レーザを構成する場合において利得ガ
イド型構成をとるべくその発振領域にn型クラッド層側
で電流集中を行わしめるための電流狭窄層として、少数
キャリアの電子に対する遮蔽効果を有する半導体層を設
ける場合、電子の拡散距離はホールのそれより大である
ことからその遮蔽層は十分大なる厚さに形成する必要が
ある。又、半導体層を特に分子線エピタキシー法(MB
I!法)、あるいは有機金属気相成長法(MOCVD法
)等によってp型層側に電流狭窄部を持ったダブルへテ
ロ構造を作成する場合、段差のある基体上の厚みの分布
が液相成長法と異なるなどの制約からこの種のn型基体
の利得ガイド型レーザの製造にやや難点があり、n型基
体による半導体レーザと同等の機能のp型の半導体基体
による半導体レーザが構成しにくいなどの問題点がある
因みに、第2図に示すn型基体による^e GaAs系
半導体レーザが提案されている(エクステンデッド ア
ブストラクツ オン ザ 17  コンフッラン入 オ
ン ソリッド ステイト デバイスアンド マテリアル
ズ(Extended Abstracts ofth
e  17th  Conference  on  
5olid  5tate  Device  and
Materials ) Tokyo 1985 pp
 63−66参照)。
これは第2図にその拡大断面図を示すように、p型のG
aAs半導体基体、すなわちサブストレイト(1)上に
それぞれ例えば厚さ1IIIIIのp型のGaAsバフ
ファFlりとp型のMl O,+ 3 G ao、s 
を八Sのバッファ層(3)と、これとは異なる導電型の
電流ブロッキング層(4)とを順次成長させ、その電流
ブロッキング層(4)の中央の一部をエツチング除去し
て再びこの除去部を含んで電流ブロッキング層(4)上
にp型の厚さ1praのMlo、+3Gao、5v^S
よりなるクラッド層(5)とjソ、さ0.08u mの
アンドープのAc1 o、o t G aO,93^S
よりなる活性層(6)と、厚さ 1.3fiのn型Nl
o、+3Gao、st Asよりなるクラッドrfi(
7)と、同様にn型のGaAsコンタクト層(8)とを
順次成長させてなり、コンタクト層181とサブストレ
イト(1)の他の裏面に対向電極(9)及び(10)が
配置された構成を有する。
この構成による半導体レーザは、p型GaAsサブスト
レイト(11すなわちn型基体による半導体構造を有す
るものであるが、この場合活性層(6)を挟んでそれぞ
れ充分な厚さを有し活性層(6)に比しかなり大きなバ
ンドギャップを有するクラッド層(5)及び(7)が配
置されていることによって活性層(6)に対する光の閉
じ込めが強力に行われていてほぼ純粋な屈折率ガイド型
機能を有しているために、非点収差及びIthの低下が
図られるものの、縦多モード発振が得られない。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は上述した諸問題を解決し、 AeGaAs系の
n型基体(サブストレイト)による半導体レーザ構成を
有し、縦多モードで横基本モードの非点収差が小さくt
thが低い半導体レーザを得ようとするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、第1図にその拡大断面図を示すように一、p
型の半導体基体(11)上に少くともp型の第1のクラ
ッド層(12)と、電流狭窄兼光吸収層(13)と、p
型のAj2 x Gat−x AsよりなりXが0.1
4<X < 0.47で厚さdがQ<d≦0.3μ−の
ガイド層(14)と、A12 y Ga1−y Asよ
りなりyが0.14≦y≦0.15の活性層(15)と
、n型の第2のクラッド層(16)とが順次エピタキシ
ャル成長された構成を有する。
そして、特に電流狭窄兼光吸収層(13)には、活性層
(15)の発振領域となる中央部に対応する部分に例え
ばストライプ状に欠除部(13a)が、第1図において
紙面と直交する方向に延在して設けられて、少くともガ
イド層(14)と活性層(15)と第2のクラッド層(
16)の各接合面が欠除部(13a)の内面に沿って屈
曲して欠除部(13a)の相対向する面すなわち段部に
対応して第1図の紙面と直交する方向に互いに平行に延
びる対の屈曲部(15A)及び(15B)が活性層(1
5)に形成されるようになされる。
またガイド層(14)は、そのバンドギャップが活性層
(15)に比しては、稍々大であるが、第1及び第2ク
ラツドT@(12)及び(16)に比しては小に選定さ
れ、両クラッド層(12)及び(16)はこの関係を保
持するようにMl z Ga1−1 Asよりなり2が
0.4≦z≦0.47に選定されて、活性層(15)に
比し、充分大なるバンドギャップを有する層とされる。
また、電流狭窄兼光吸収層(13)は、そのバンドギャ
ップが活性層(15)及びガイドj’!!(14)のそ
れより小さく屈折率が大きい例えばGaA!Iよりなり
、その厚さDabは例えば1μm以上に選定される。
(!7)は第2のクラッド層上に設けられたコンタクト
層すなわちn型のキャップ層で、(18)はこれの上に
形成された5i02等の絶縁層で、その中央に穿設され
た電極窓(18a)を通じて一方の電極(19)がオー
ミックに被着される。また、(20)は半導体基体(1
1)の裏面に設けられた他方の電極を示す。
〔作用〕
上述の構成においてその対向′R1極(19)及び(2
0)間に順方向電圧を印加することによって活性層(1
5)の屈曲部(15^)及び(15B)間に光発振領域
が形成される。この発振は、基本的には電流狭窄兼光吸
収層(13)による電流遮断による電流通路の狭窄によ
って、活性層(15)の中央部の屈曲部(15A )及
び(15B)間に、電流の集中、したがって注入キャリ
ア密度が大なる部分、つまり、利得が大なる部分を形成
した利青導波4#IIWl!によるものであって、これ
がため縦多モード、横基本モードの発振がなされる。し
かしながら、同時に屈曲部(15A )及び(15B 
>の存在によって横方向に屈折率ガイド型の光の閉じ込
めがなされる。
また、この場合その両外側にはクラッド層(12)に比
しては、バンドギャップが小さくて光及びキャリアの閉
じ込めか弱いガイド1!(14)が存在していることに
よって完全な屈折率ガイド型機能とはならないものの、
この両側においては、活性層(15)からの光が電流狭
窄兼光吸収層(13)によって吸収されることによって
、この電流狭窄兼光吸収Tf!I(13)と対向する部
分と対向しない部分とでは、実効的屈折率の差が生じ、
弱い屈折率型導波機能が生じる。したがって非点収差及
びithの低減化の効果も生じることになる。
(実施例〕 さらにsi図を参照して本発明による半導体レーザの一
例を詳細に説明する。この場合、まずp型のGaAs半
導体基体(11)を用窓し、その−主面上にこれと同導
電型のp型のGaAsの半導体層よりなるバッファ層(
21)とこれの上にp型の前述したA12 z Ga1
−1 A3の例えば1μmないしはそれ以上の厚さの第
1のクラッドm(12)を設け、これの上に必要に応じ
て例えば厚さ0.5μ−程度以下のp型のGaAsより
なる下地半導体層(22)を介してこれの上に電流狭窄
兼光吸収W(13)すなわち厚さDab≧1μ−のn型
あ高不純物濃度のGaAs半導体層を順次連続的にMO
CVD法あるいはMB2法によってエピタキシーする第
1のエピタキシャル作業を行う。
次に、電流狭窄兼光吸収層(13)から下地半導体層(
22)の一部の厚さに至る深さに例えば@2μ霞〜10
u vaのストライブ状の溝を形成して欠除部(13a
)を第1図における紙面と直交する方向に延在させるよ
うに、フォトリソグラフィ技術による化学的エツチング
によって形成する。この場合、溝の深さは、下地層(2
2)の一部の厚さを残し置く深さに選定する。
その後、第2のエピタキシャル成長作業を行うものであ
るが、その成長作業に先立って成長路中で欠除部(13
a)を通じてその底面に残余させた下地半導体層(22
)を例えばAsCjhやHClを送り込んだ気相エツチ
ングで除去して半導体層(22)に欠除部(13a)に
連らなる窓を形成することによって凹部(23)を形成
し、その後この凹部(23)内すなわち欠除部(13a
)とこれの下の下地半導体層(22)の窓を通じて露呈
した第1のクラッド層(12)上を含んで層(13)上
に跨って全面的にガイド層(1,4)、活性層(15)
、第2のクラッドPt1(1B) 、キャップ層(17
)を連続的ニMOCVD法あるいはhBE法の一連の第
2のエピタキシャル作業を行う、その後、キャップ層(
17)上に絶縁層(18)を形成し電極窓(18a)の
穿設を行って電極(19)を被着し半導体基体(11)
の裏面に電極(20)を形成する。
このようにすれば電流狭窄兼光吸収層(13)の欠除部
(13a)による凹部(23)に沿って活性層(15)
が屈曲し相対向する屈曲部(15^)及び(15B)間
にストライブ状の発振領域が形成されたp型基板による
半導体レーザが構成される。
この場合、凹部(23)は、その断面をV字状ないしは
U字状、好ましくはU字状とする。
また、この凹部(23)の形成工程の存在によって、第
1のエピタキシャル作業と82のエピタキシャル作業の
2つに分割された作業を行うことになるが、上述したよ
うに下地半導体層(22)を設け、凹部(23)の形成
において、その一部の厚さを残しておいて第2のエピタ
キシャル作業においてこれをエツチング除去するように
するときは、第1及び第2の両エピタキシャル作業によ
る特に凹部(23)内の第1のクラッド層(12)上に
おいて自然酸化膜の介在等によるガイド層(14)との
界面の結晶性の低下等の招来を回避できる。
(発明の効果) 上述の本発明構成によればp型基板を有する半導体レー
ザ構成をとるものであり、また、利得ガイド型機能を有
することからは縦多モード、横基本モードの発振が行わ
れ、また屈折率ガイド機能によって非点収差が小さくr
thの小さい目的とする半導体レーザが得られ、CDあ
るいはVD等の光源として用いて好適な半導体レーザを
得ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の半導体レーザの一例の路線的拡大断面
図、第2図は従来の半導体レーザの路線的拡大断面図で
ある。 (11)は半導体基体、(12)は第1のクラッド層、
(13)は電流狭窄兼光吸収層、(14)はガイド層、
(15)は活性層、(16)は第2のクラブト層、(1
9)及び(20)は電極である。 同  松隈秀盛 ネ夜明14体し一ザ/)跡狛国 第1図 隆に来つ乎l季季トし−サ゛り断面2 第2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 p型の半導体基体上にp型の第1のクラッド層と、 電流狭窄兼光吸収層と、 p型のAl_xGa_1_−_xAsより成り、xが0
    .14<x<0.47で厚さdが0<d≦0.3μmの
    ガイド層と、Al_yGa_1_−_yAsより成り、
    yが0.14≦y≦0.15の活性層と、 n型の第2のクラッド層とが順次エピタキシャル成長さ
    れて成り、 上記電流狭窄兼光吸収層は上記活性層の発振領域となる
    部分と対向する部分に欠除部を有し、上記第1及び第2
    のクラッド層はAl_zGa_1_−_zAsより成り
    、zが0.4≦z≦0.47に選定された半導体レーザ
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0423379A (ja) * 1990-05-14 1992-01-27 Matsushita Electron Corp 半導体レーザ装置

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JPS60192380A (ja) * 1984-03-13 1985-09-30 Mitsubishi Electric Corp 半導体レ−ザ装置
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