JP2000058957A - 半導体レーザ装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体レーザ装置およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 化合物半導体で構成される半導体レーザ装置
において、活性層の両脇に形成される電流ブロック層に
おけるフリーキャリア吸収損失の低減やリーク電流を低
減し、信頼性の高い、かつ高出力の半導体レーザ装置と
その製造方法を提供する。 【解決手段】 ｎ−ＩｎＰ基板１１上に少なくともｉ−
ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３が形成され、この活性層１３
を挟むようにｐ−ＩｎＰ電流ブロック層１５が形成され
ている半導体レーザ装置において、電流ブロック層１５
を形成する際の有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）の成長
条件を初期と後期とで変化させることで、電流ブロック
層１５は活性層１３の近傍では不純物濃度が低濃度であ
り、活性層１３の遠方では高濃度となるようにする。こ
の半導体レーザ装置によれば、電流ブロック層１５の耐
圧を低下させることなく活性層１３の近傍での電流ブロ
ック層１５によるフリーキャリア吸収損失を低減するこ
とができ、光出力の増大及び高い信頼性を得ることが可
能となる。
において、活性層の両脇に形成される電流ブロック層に
おけるフリーキャリア吸収損失の低減やリーク電流を低
減し、信頼性の高い、かつ高出力の半導体レーザ装置と
その製造方法を提供する。 【解決手段】 ｎ−ＩｎＰ基板１１上に少なくともｉ−
ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３が形成され、この活性層１３
を挟むようにｐ−ＩｎＰ電流ブロック層１５が形成され
ている半導体レーザ装置において、電流ブロック層１５
を形成する際の有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）の成長
条件を初期と後期とで変化させることで、電流ブロック
層１５は活性層１３の近傍では不純物濃度が低濃度であ
り、活性層１３の遠方では高濃度となるようにする。こ
の半導体レーザ装置によれば、電流ブロック層１５の耐
圧を低下させることなく活性層１３の近傍での電流ブロ
ック層１５によるフリーキャリア吸収損失を低減するこ
とができ、光出力の増大及び高い信頼性を得ることが可
能となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体レーザ装置に
関し、特に高出力の半導体レーザ装置及びその製造方法
に関する。
関し、特に高出力の半導体レーザ装置及びその製造方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体レーザは、例えば図１に示
すように、ｎ−ＩｎＰ基板１１上に選択的にｎ−ＩｎＰ
クラッド層１２、ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３、ｐ−
ＩｎＰクラッド層１４を積層状態に形成し、かつその両
側領域にｐｎｐｎサイリスタ構造を構成するｐ−ＩｎＰ
電流ブロック層１５、ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層１６を
選択的に成長し、その上にｐ−ＩｎＰオーバクラッド層
１７、及びｐ−ＩｎＧａＡｓキャップ層１８を形成した
構成とされている。この半導体レーザにおいては、発光
領域であるｉ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３の両脇に形成
されている電流ブロック層１５は注入電流を有効に活性
層１３に閉じ込める働きをしており、レーザの高出力化
に重要な役割を果たしている。この電流ブロック効果を
高めるためにはそれぞれの電流ブロック層の不純物濃度
を高濃度化する必要があることが知られている。
すように、ｎ−ＩｎＰ基板１１上に選択的にｎ−ＩｎＰ
クラッド層１２、ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３、ｐ−
ＩｎＰクラッド層１４を積層状態に形成し、かつその両
側領域にｐｎｐｎサイリスタ構造を構成するｐ−ＩｎＰ
電流ブロック層１５、ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層１６を
選択的に成長し、その上にｐ−ＩｎＰオーバクラッド層
１７、及びｐ−ＩｎＧａＡｓキャップ層１８を形成した
構成とされている。この半導体レーザにおいては、発光
領域であるｉ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３の両脇に形成
されている電流ブロック層１５は注入電流を有効に活性
層１３に閉じ込める働きをしており、レーザの高出力化
に重要な役割を果たしている。この電流ブロック効果を
高めるためにはそれぞれの電流ブロック層の不純物濃度
を高濃度化する必要があることが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の半導
体レーザでは、電流ブロック層における耐圧を得るため
にｐ−ＩｎＰ電流ブロック層１５の不純物濃度を高くす
ると、ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３近傍のｐ−ＩｎＰ
電流ブロック層１５の成長面が不純物元素を取り込みや
すい（３１１）面、（２１１）面といった高次面で成長
しているのでｉ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３の近傍の不
純物濃度は高くなってしまう。すなわち、前記した半導
体レーザの場合、図４に示すようにｐ−ＩｎＰ電流ブロ
ック層１５はマイグレーション効果を促進して成長して
いるため、ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３近傍のｐ−Ｉ
ｎＰ電流ブロック層１５は成長開始直後は（１１１）Ｂ
面で成長するが、まもなく、ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層
１３の近傍で、マイグレーション効果により（３１１）
面、（２１１）面といった高次面で順次成長していく。
体レーザでは、電流ブロック層における耐圧を得るため
にｐ−ＩｎＰ電流ブロック層１５の不純物濃度を高くす
ると、ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３近傍のｐ−ＩｎＰ
電流ブロック層１５の成長面が不純物元素を取り込みや
すい（３１１）面、（２１１）面といった高次面で成長
しているのでｉ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３の近傍の不
純物濃度は高くなってしまう。すなわち、前記した半導
体レーザの場合、図４に示すようにｐ−ＩｎＰ電流ブロ
ック層１５はマイグレーション効果を促進して成長して
いるため、ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３近傍のｐ−Ｉ
ｎＰ電流ブロック層１５は成長開始直後は（１１１）Ｂ
面で成長するが、まもなく、ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層
１３の近傍で、マイグレーション効果により（３１１）
面、（２１１）面といった高次面で順次成長していく。
【０００４】ところが、通常の半導体レーザでは、ｉ−
ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３で発光した光はｐ−ＩｎＰ電
流ブロック層１５にもある程度しみ出して導波している
ため、前記したようにｉ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３近
傍のｐ−ＩｎＰ電流ブロック層１５の不純物が高いとｐ
−ＩｎＰ電流ブロック層１５におけるフリーキャリア吸
収損失が増大し、高出力が得られないという問題が生じ
る。また、ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３に隣接する不
純物濃度が高いために電気的抵抗が小さくなり、ｉ−Ｉ
ｎＧａＡｓＰ活性層１３上部のｐ−ＩｎＰクラッド層１
４からｐ−ＩｎＰ電流ブロック層１５へのリーク電流が
増大しやすくなる。このリーク電流はｐｎｐｎ電流ブロ
ックサイリスタのゲート電流であり、このリーク電流が
増加することによってブロック層の耐圧が低下するとい
う問題も生じる。さらに、ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層１
５の不純物がｉ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３まで拡散し
不純物汚染による特性劣化および信頼性の低下が懸念さ
れる。
ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３で発光した光はｐ−ＩｎＰ電
流ブロック層１５にもある程度しみ出して導波している
ため、前記したようにｉ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３近
傍のｐ−ＩｎＰ電流ブロック層１５の不純物が高いとｐ
−ＩｎＰ電流ブロック層１５におけるフリーキャリア吸
収損失が増大し、高出力が得られないという問題が生じ
る。また、ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３に隣接する不
純物濃度が高いために電気的抵抗が小さくなり、ｉ−Ｉ
ｎＧａＡｓＰ活性層１３上部のｐ−ＩｎＰクラッド層１
４からｐ−ＩｎＰ電流ブロック層１５へのリーク電流が
増大しやすくなる。このリーク電流はｐｎｐｎ電流ブロ
ックサイリスタのゲート電流であり、このリーク電流が
増加することによってブロック層の耐圧が低下するとい
う問題も生じる。さらに、ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層１
５の不純物がｉ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３まで拡散し
不純物汚染による特性劣化および信頼性の低下が懸念さ
れる。
【０００５】本発明の目的は、電流ブロック層における
フリーキャリア吸収損失を低減し、かつリーク電流を低
減し、信頼性が高く、高出力の半導体レーザ装置とその
製造方法を提供する。
フリーキャリア吸収損失を低減し、かつリーク電流を低
減し、信頼性が高く、高出力の半導体レーザ装置とその
製造方法を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、基板上に少な
くとも活性層が形成され、前記活性層を挟むように電流
ブロック層が形成されている半導体レーザ装置におい
て、前記電流ブロック層は前記活性層近傍では不純物濃
度が低濃度であり、活性層遠方では高濃度であることを
特徴とする。この半導体レーザ装置によれば、電流ブロ
ック層の耐圧を低下させることなく活性層近傍での電流
ブロック層の不純物濃度を低下できるため電流ブロック
層におけるフリーキャリア吸収損失を抑制することがで
き、光出力の増大及び高い信頼性を得ることが可能とな
る。
くとも活性層が形成され、前記活性層を挟むように電流
ブロック層が形成されている半導体レーザ装置におい
て、前記電流ブロック層は前記活性層近傍では不純物濃
度が低濃度であり、活性層遠方では高濃度であることを
特徴とする。この半導体レーザ装置によれば、電流ブロ
ック層の耐圧を低下させることなく活性層近傍での電流
ブロック層の不純物濃度を低下できるため電流ブロック
層におけるフリーキャリア吸収損失を抑制することがで
き、光出力の増大及び高い信頼性を得ることが可能とな
る。
【０００７】また、本発明の製造方法は、基板上に活性
層を形成し、その後前記活性層の両脇に電流ブロック層
を有機金属気相成長により形成する工程を含む半導体レ
ーザ装置を製造するに際し、第１の方法として、前記電
流ブロック層の成長初期の成長温度をその後の成長温度
よりも低温とすることを特徴とする。第２の方法とし
て、前記電流ブロック層を形成する際に、前記電流ブロ
ック層の成長初期の成長圧力をその後の成長圧力よりも
高くする。第３の方法として、前記電流ブロック層を形
成する際に、前記電流ブロック層の成長初期の成長速度
をその後の成長速度よりも速くする。第４の方法とし
て、前記電流ブロック層を形成する際に、前記電流ブロ
ック層の成長初期にＶ族原料ガスを連続的に供給し、そ
の後の成長ではＶ族原料ガスを間欠的に供給する。第５
の方法として、前記電流ブロック層を形成する際に、前
記電流ブロック層の成長初期にＶ族原料ガスとIII 族原
料ガスの比を大きくし、その後の成長では前記比を小さ
くする。
層を形成し、その後前記活性層の両脇に電流ブロック層
を有機金属気相成長により形成する工程を含む半導体レ
ーザ装置を製造するに際し、第１の方法として、前記電
流ブロック層の成長初期の成長温度をその後の成長温度
よりも低温とすることを特徴とする。第２の方法とし
て、前記電流ブロック層を形成する際に、前記電流ブロ
ック層の成長初期の成長圧力をその後の成長圧力よりも
高くする。第３の方法として、前記電流ブロック層を形
成する際に、前記電流ブロック層の成長初期の成長速度
をその後の成長速度よりも速くする。第４の方法とし
て、前記電流ブロック層を形成する際に、前記電流ブロ
ック層の成長初期にＶ族原料ガスを連続的に供給し、そ
の後の成長ではＶ族原料ガスを間欠的に供給する。第５
の方法として、前記電流ブロック層を形成する際に、前
記電流ブロック層の成長初期にＶ族原料ガスとIII 族原
料ガスの比を大きくし、その後の成長では前記比を小さ
くする。
【０００８】この製造方法を採用すると、例えば、ｐ−
ＩｎＰ電流ブロック層の形成過程において、ｉ−ＩｎＧ
ａＡｓＰ活性層の傍、すなわち成長初期では原料種のマ
イグレーション効果を抑制して結晶成長面が（１１１）
Ｂ面を保ったまま成長する。一方、活性層の遠方、すな
わち成長後期では結晶成長条件を変えることによって原
料種のマイグレーション効果を促進し、結晶成長面を
（３１１）面、（２１１）面といった高次面で成長す
る。このように、結晶成長面が（３１１）面、（２１
１）面といった高次面の場合、成長速度が非常に遅い
（１１１）Ｂ面に比べて成長中にダングリングボンドが
形成されやすく、不純物の取り込みも多くなる。したが
って、ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層は活性層の近傍では不
純物濃度が低く、活性層の遠方では高い濃度となる。
ＩｎＰ電流ブロック層の形成過程において、ｉ−ＩｎＧ
ａＡｓＰ活性層の傍、すなわち成長初期では原料種のマ
イグレーション効果を抑制して結晶成長面が（１１１）
Ｂ面を保ったまま成長する。一方、活性層の遠方、すな
わち成長後期では結晶成長条件を変えることによって原
料種のマイグレーション効果を促進し、結晶成長面を
（３１１）面、（２１１）面といった高次面で成長す
る。このように、結晶成長面が（３１１）面、（２１
１）面といった高次面の場合、成長速度が非常に遅い
（１１１）Ｂ面に比べて成長中にダングリングボンドが
形成されやすく、不純物の取り込みも多くなる。したが
って、ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層は活性層の近傍では不
純物濃度が低く、活性層の遠方では高い濃度となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施形態を図面を参
照して説明する。図２は本発明の製造方法を工程順に示
す断面図である。まず、図２（ａ）のように、ｎ−Ｉｎ
Ｐ基板１１上に一対のＳｉＯ2 ストライプマスク２１を
作製し、これを成長阻止膜としてｎ−ＩｎＰクラッド層
１２、ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３、ｐ−ＩｎＰクラ
ッド層１４を順次有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）によ
り選択的に形成する。次に、図２（ｂ）のように、前記
ＳｉＯ2 成長阻止膜２１を除去後、改めて前記ｐ−Ｉｎ
Ｐクラッド層１４上のみにＳｉＯ2 成長阻止膜２２を形
成し、ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層１５、ｎ−ＩｎＰ電流
ブロック層１６をＭＯＶＰＥにより選択的に成長する。
この成長工程について詳細に説明する。
照して説明する。図２は本発明の製造方法を工程順に示
す断面図である。まず、図２（ａ）のように、ｎ−Ｉｎ
Ｐ基板１１上に一対のＳｉＯ2 ストライプマスク２１を
作製し、これを成長阻止膜としてｎ−ＩｎＰクラッド層
１２、ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３、ｐ−ＩｎＰクラ
ッド層１４を順次有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）によ
り選択的に形成する。次に、図２（ｂ）のように、前記
ＳｉＯ2 成長阻止膜２１を除去後、改めて前記ｐ−Ｉｎ
Ｐクラッド層１４上のみにＳｉＯ2 成長阻止膜２２を形
成し、ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層１５、ｎ−ＩｎＰ電流
ブロック層１６をＭＯＶＰＥにより選択的に成長する。
この成長工程について詳細に説明する。
【００１０】図３（ａ）及び（ｂ）は図２（ｂ）の領域
２０の拡大図であり、ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層１５の
成長過程で、ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３の近傍、す
なわち、成長初期においては成長温度を５７０℃とする
ことで、原料種の運動エネルギーを小さくしてマイグレ
ーション効果を抑制する。これにより、ｉ−ＩｎＧａＡ
ｓＰ活性層１３の近傍のｐ−ＩｎＰ電流ブロック層１５
は（１１１）Ｂ面を保ったまま成長する。一方、ｐ−Ｉ
ｎＰ電流ブロック層１５がｉ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層１
３の端から１〜２μｍ、好ましくは１μｍ成長した後の
成長後期において、成長温度を６５０℃と高くすること
により原料種の運動エネルギーを大きくしてマイグレー
ション効果を促進させる。これにより、先の（１１１）
Ｂ面で形成されたｐ−ＩｎＰ電流ブロック層上に到達し
た原料種は成長速度が非常に遅い（１１１）Ｂ面では成
長せずに表面上をマイグレーションして（３１１）面、
（２１１）面といった高次面で順次成長していく。結晶
成長面が（３１１），（２１１）といった高次面の場
合、成長中にダングリングボンドが形成されやすく、不
純物、本実施例の場合不純物はZn、の取り込み量も多く
なる。これによりｐ−ＩｎＰ電流ブロック層１５の不純
物濃度はｉ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３の近傍で３〜５
×１０17ｃｍ-3、ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３から１
〜２μｍ離れた領域では７〜１０×１０17ｃｍ-3と選択
的に濃度を変えることができる。
２０の拡大図であり、ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層１５の
成長過程で、ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３の近傍、す
なわち、成長初期においては成長温度を５７０℃とする
ことで、原料種の運動エネルギーを小さくしてマイグレ
ーション効果を抑制する。これにより、ｉ−ＩｎＧａＡ
ｓＰ活性層１３の近傍のｐ−ＩｎＰ電流ブロック層１５
は（１１１）Ｂ面を保ったまま成長する。一方、ｐ−Ｉ
ｎＰ電流ブロック層１５がｉ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層１
３の端から１〜２μｍ、好ましくは１μｍ成長した後の
成長後期において、成長温度を６５０℃と高くすること
により原料種の運動エネルギーを大きくしてマイグレー
ション効果を促進させる。これにより、先の（１１１）
Ｂ面で形成されたｐ−ＩｎＰ電流ブロック層上に到達し
た原料種は成長速度が非常に遅い（１１１）Ｂ面では成
長せずに表面上をマイグレーションして（３１１）面、
（２１１）面といった高次面で順次成長していく。結晶
成長面が（３１１），（２１１）といった高次面の場
合、成長中にダングリングボンドが形成されやすく、不
純物、本実施例の場合不純物はZn、の取り込み量も多く
なる。これによりｐ−ＩｎＰ電流ブロック層１５の不純
物濃度はｉ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３の近傍で３〜５
×１０17ｃｍ-3、ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３から１
〜２μｍ離れた領域では７〜１０×１０17ｃｍ-3と選択
的に濃度を変えることができる。
【００１１】しかる後、図２（ｃ）のように、ｐ−Ｉｎ
Ｐ電流ブロック層１５を成長し終わった後、その上にｎ
−ＩｎＰ電流ブロック層１６を形成し、さらに、前記Ｓ
ｉＯ2 成長阻止膜２２を除去した後、ｐ−ＩｎＰオーバ
ークラッド層１７、ｐ−ＩｎＧａＡｓキャップ層１８を
ＭＯＶＰＥにより全面成長し、図１に示した本発明の半
導体レーザ装置を作製することが可能となる。
Ｐ電流ブロック層１５を成長し終わった後、その上にｎ
−ＩｎＰ電流ブロック層１６を形成し、さらに、前記Ｓ
ｉＯ2 成長阻止膜２２を除去した後、ｐ−ＩｎＰオーバ
ークラッド層１７、ｐ−ＩｎＧａＡｓキャップ層１８を
ＭＯＶＰＥにより全面成長し、図１に示した本発明の半
導体レーザ装置を作製することが可能となる。
【００１２】このように作製された半導体レーザ装置で
は、ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３近傍のｐ−ＩｎＰ電
流ブロック層１５の不純物濃度が相対的に低いので、ｉ
−ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３で発光した光が導波してい
く過程での光吸収ロスを低減することができる。なおか
つ、ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３から離れたｐ−Ｉｎ
Ｐ電流ブロック層１５の不純物濃度は高いので電流ブロ
ック層の耐圧は維持できる。さらに、前記したようにｉ
−ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３の近傍の不純物濃度が相対
的に低いために、ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３の付近
の電気的抵抗は高く、よって、ｐ−ＩｎＰオーバークラ
ッド層１７からｐ−ＩｎＰクラッド層１４を経てｐ−Ｉ
ｎＰ電流ブロック層１５へと流れ込むリーク電流を抑制
することができる。このリーク電流はｐｎｐｎ電流ブロ
ックサイリスタのゲート電流となるため、このリーク電
流を抑制できると電流ブロック層の耐圧を向上すること
ができる。以上のことより、高効率、高耐圧が実現で
き、高い光出力が得られる。さらに、ｉ−ＩｎＧａＡｓ
Ｐ活性層１３に接するｐ−ＩｎＰ電流ブロック層１５の
不純物濃度が低いためにｉ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３
への不純物の拡散を抑制することができる。これによ
り、半導体レーザ装置は高い信頼性を得ることができ
る。従来構造の１．４８μｍ帯半導体レーザ装置の場
合、発振閾値３０ｍＡ、スロープ効率０．３８０Ｗ／
Ａ，５００ｍＡ注入時の光出力が１８０ｍＷであったの
に対し、本実施形態の１．４８μｍ帯半導体レーザ装置
においては、発振閾値２０ｍＡ、スロープ効率０．４５
Ｗ／Ａ，５００ｍＡ注入時の光出力２００ｍＷが得られ
た。
は、ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３近傍のｐ−ＩｎＰ電
流ブロック層１５の不純物濃度が相対的に低いので、ｉ
−ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３で発光した光が導波してい
く過程での光吸収ロスを低減することができる。なおか
つ、ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３から離れたｐ−Ｉｎ
Ｐ電流ブロック層１５の不純物濃度は高いので電流ブロ
ック層の耐圧は維持できる。さらに、前記したようにｉ
−ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３の近傍の不純物濃度が相対
的に低いために、ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３の付近
の電気的抵抗は高く、よって、ｐ−ＩｎＰオーバークラ
ッド層１７からｐ−ＩｎＰクラッド層１４を経てｐ−Ｉ
ｎＰ電流ブロック層１５へと流れ込むリーク電流を抑制
することができる。このリーク電流はｐｎｐｎ電流ブロ
ックサイリスタのゲート電流となるため、このリーク電
流を抑制できると電流ブロック層の耐圧を向上すること
ができる。以上のことより、高効率、高耐圧が実現で
き、高い光出力が得られる。さらに、ｉ−ＩｎＧａＡｓ
Ｐ活性層１３に接するｐ−ＩｎＰ電流ブロック層１５の
不純物濃度が低いためにｉ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３
への不純物の拡散を抑制することができる。これによ
り、半導体レーザ装置は高い信頼性を得ることができ
る。従来構造の１．４８μｍ帯半導体レーザ装置の場
合、発振閾値３０ｍＡ、スロープ効率０．３８０Ｗ／
Ａ，５００ｍＡ注入時の光出力が１８０ｍＷであったの
に対し、本実施形態の１．４８μｍ帯半導体レーザ装置
においては、発振閾値２０ｍＡ、スロープ効率０．４５
Ｗ／Ａ，５００ｍＡ注入時の光出力２００ｍＷが得られ
た。
【００１３】次に、ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層１５を、
ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３の近傍での不純物を低濃
度とし、遠方では高濃度に形成するための第２ないし第
５の形態について説明する。第２の実施形態では、活性
層に隣接するｐ−ＩｎＰ電流ブロック層１５をＭＯＶＰ
Ｅ選択成長する過程で、成長初期のｉ−ＩｎＧａＡｓＰ
活性層１３の近傍においては成長圧力を相対的に高くす
る。例えば成長圧力を１５０Ｔｏｒｒとする。これによ
り、原子及び分子の平均自由行程を短くし、マイグレー
ション効果を抑制する。マイグレーション効果を抑制す
ることで、ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層１５は（１１１）
Ｂ面で成長していく。一方、成長後期、すなわちｉ−Ｉ
ｎＧａＡｓＰ活性層１３から離れた領域では成長圧力を
低くし、例えば５０Ｔｏｒｒとする。これにより、III
族原料ガスの分解を抑制し半導体結晶表面上のマイグレ
ーション効果を促進する。マイグレーション効果が促進
されると（１１１）Ｂ面に到達した原料は成長速度が非
常に遅い（１１１）Ｂ面では成長せずに半導体表面上を
マイグレーションし（３１１）面、（２１１）面といっ
た高次面で順次成長していく。本作製方法によれば、第
１の実施形態と同じ原理により活性層近傍では低濃度
で、活性層遠方では高濃度となるようなｐ−ＩｎＰ電流
ブロック層１５を得ることができる。
ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３の近傍での不純物を低濃
度とし、遠方では高濃度に形成するための第２ないし第
５の形態について説明する。第２の実施形態では、活性
層に隣接するｐ−ＩｎＰ電流ブロック層１５をＭＯＶＰ
Ｅ選択成長する過程で、成長初期のｉ−ＩｎＧａＡｓＰ
活性層１３の近傍においては成長圧力を相対的に高くす
る。例えば成長圧力を１５０Ｔｏｒｒとする。これによ
り、原子及び分子の平均自由行程を短くし、マイグレー
ション効果を抑制する。マイグレーション効果を抑制す
ることで、ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層１５は（１１１）
Ｂ面で成長していく。一方、成長後期、すなわちｉ−Ｉ
ｎＧａＡｓＰ活性層１３から離れた領域では成長圧力を
低くし、例えば５０Ｔｏｒｒとする。これにより、III
族原料ガスの分解を抑制し半導体結晶表面上のマイグレ
ーション効果を促進する。マイグレーション効果が促進
されると（１１１）Ｂ面に到達した原料は成長速度が非
常に遅い（１１１）Ｂ面では成長せずに半導体表面上を
マイグレーションし（３１１）面、（２１１）面といっ
た高次面で順次成長していく。本作製方法によれば、第
１の実施形態と同じ原理により活性層近傍では低濃度
で、活性層遠方では高濃度となるようなｐ−ＩｎＰ電流
ブロック層１５を得ることができる。
【００１４】また、第３の実施形態ではｉ−ＩｎＧａＡ
ｓＰ活性層１３に隣接するｐ−ＩｎＰ電流ブロック層１
５をＭＯＶＰＥ選択成長する過程で、成長初期のｉ−Ｉ
ｎＧａＡｓＰ活性層１３の近傍においては成長速度を相
対的に上げる。例えば１．５μｍ／ｈとする。成長速度
を上げるということはIII 族原料の流量を増やすことで
あるからIII 族原子の平均自由行程が短くなりマイグレ
ーション効果が抑制される。マイグレーション効果を抑
制することでとｐ−ＩｎＰ電流ブロック層は（１１１）
Ｂで成長していく。一方、成長後期、すなわち活性層１
３から離れた領域では成長速度を相対的に遅くする。例
えば０．７５μｍ／ｈとする。これにより半導体結晶表
面上のマイグレーション効果を促進する。マイグレーシ
ョン効果が促進されると（１１１）Ｂ面に到達した原料
は成長速度が非常に遅い（１１１）Ｂ面では成長せずに
半導体表面上をマイグレーションし（３１１）面、（２
１１）面といった高次面で順次成長していく。本作製方
法によれば、第１の実施形態と同じ原理により活性層１
３の近傍では低濃度で、活性層１３の遠方では高濃度と
なるようなｐ−ＩｎＰ電流ブロック層１５を得ることが
できる。
ｓＰ活性層１３に隣接するｐ−ＩｎＰ電流ブロック層１
５をＭＯＶＰＥ選択成長する過程で、成長初期のｉ−Ｉ
ｎＧａＡｓＰ活性層１３の近傍においては成長速度を相
対的に上げる。例えば１．５μｍ／ｈとする。成長速度
を上げるということはIII 族原料の流量を増やすことで
あるからIII 族原子の平均自由行程が短くなりマイグレ
ーション効果が抑制される。マイグレーション効果を抑
制することでとｐ−ＩｎＰ電流ブロック層は（１１１）
Ｂで成長していく。一方、成長後期、すなわち活性層１
３から離れた領域では成長速度を相対的に遅くする。例
えば０．７５μｍ／ｈとする。これにより半導体結晶表
面上のマイグレーション効果を促進する。マイグレーシ
ョン効果が促進されると（１１１）Ｂ面に到達した原料
は成長速度が非常に遅い（１１１）Ｂ面では成長せずに
半導体表面上をマイグレーションし（３１１）面、（２
１１）面といった高次面で順次成長していく。本作製方
法によれば、第１の実施形態と同じ原理により活性層１
３の近傍では低濃度で、活性層１３の遠方では高濃度と
なるようなｐ−ＩｎＰ電流ブロック層１５を得ることが
できる。
【００１５】さらに、第４の実施形態では、ｉ−ＩｎＧ
ａＡｓＰ活性層１３に隣接するｐ−ＩｎＰ電流ブロック
層１５をＭＯＶＰＥ選択成長する過程で、成長初期のｉ
−ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３の近傍においてはＶ族原料
ガスの供給を間断なく行う。これによりIII 族原料の分
解が促進されマイグレーション効果を抑制する。マイグ
レーション効果を抑制することでｐ−ＩｎＰ電流ブロッ
ク層１５は（１１１）Ｂ面で成長していく。一方、成長
後期、すなわち活性層１３から離れた領域では原料ガス
の供給を間欠的に行う。例えば、原料ガス供給時間１
秒、Ｖ族ガス待機時間２秒の周期で結晶成長を行う。待
機中はIII 族原料の平均自由行程がのびるため、半導体
結晶表面上のマイグレーション効果は促進される。マイ
グレーション効果が促進されると（１１１）Ｂ面に到達
した原料は成長速度が非常に遅い（１１１）Ｂ面では成
長せずに半導体表面上をマイグレーションし（３１１）
面，（２１１）面といった高次面で順次成長していく。
本作製方法によれば第１の実施形態と同じ原理により活
性層１３の近傍では低濃度で、活性層１３の遠方では高
濃度となるようなｐ−ＩｎＰ電流ブロック層１５を得る
ことができる。
ａＡｓＰ活性層１３に隣接するｐ−ＩｎＰ電流ブロック
層１５をＭＯＶＰＥ選択成長する過程で、成長初期のｉ
−ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３の近傍においてはＶ族原料
ガスの供給を間断なく行う。これによりIII 族原料の分
解が促進されマイグレーション効果を抑制する。マイグ
レーション効果を抑制することでｐ−ＩｎＰ電流ブロッ
ク層１５は（１１１）Ｂ面で成長していく。一方、成長
後期、すなわち活性層１３から離れた領域では原料ガス
の供給を間欠的に行う。例えば、原料ガス供給時間１
秒、Ｖ族ガス待機時間２秒の周期で結晶成長を行う。待
機中はIII 族原料の平均自由行程がのびるため、半導体
結晶表面上のマイグレーション効果は促進される。マイ
グレーション効果が促進されると（１１１）Ｂ面に到達
した原料は成長速度が非常に遅い（１１１）Ｂ面では成
長せずに半導体表面上をマイグレーションし（３１１）
面，（２１１）面といった高次面で順次成長していく。
本作製方法によれば第１の実施形態と同じ原理により活
性層１３の近傍では低濃度で、活性層１３の遠方では高
濃度となるようなｐ−ＩｎＰ電流ブロック層１５を得る
ことができる。
【００１６】また、第５の実施形態では、ｉ−ＩｎＧａ
ＡｓＰ活性層１３に隣接するｐ−ＩｎＰ電流ブロック層
１５をＭＯＶＰＥ選択成長する過程で、成長初期のｉ−
ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３の近傍においてはＶ／III 比
を大きくする。例えばＶ／III 比を５００とする。これ
によりＶ族原料の分解が促進され、Ｖ族の分圧が上が
り、III 族原料の平均自由行程を小さくし、マイグレー
ション効果を抑制する。マイグレーション効果を抑制す
ることでとｐ−ＩｎＰ電流ブロック層１５は（１１１）
Ｂ面で成長していく。一方、成長後期、すなわち活性層
１３から離れた領域では、Ｖ／III 比を小さくする。例
えばＶ／III 比を１００とする。これによりIII 族原料
の分解を抑制し、半導体結晶表面上のマイグレーション
効果を促進する。マイグレーション効果が促進されると
（１１１）Ｂ面に到達した原料は成長速度が非常に遅い
（１１１）Ｂでは成長せずに半導体表面上をマイグレー
ションし（３１１）面，（２１１）面といった高次面で
順次成長していく。本作製方法によれば第１の実施形態
と同じ原理により活性層１３の近傍では低濃度で、活性
層１３の遠方では高濃度となるようなｐ−ＩｎＰ電流ブ
ロック層１５を得ることができる。
ＡｓＰ活性層１３に隣接するｐ−ＩｎＰ電流ブロック層
１５をＭＯＶＰＥ選択成長する過程で、成長初期のｉ−
ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３の近傍においてはＶ／III 比
を大きくする。例えばＶ／III 比を５００とする。これ
によりＶ族原料の分解が促進され、Ｖ族の分圧が上が
り、III 族原料の平均自由行程を小さくし、マイグレー
ション効果を抑制する。マイグレーション効果を抑制す
ることでとｐ−ＩｎＰ電流ブロック層１５は（１１１）
Ｂ面で成長していく。一方、成長後期、すなわち活性層
１３から離れた領域では、Ｖ／III 比を小さくする。例
えばＶ／III 比を１００とする。これによりIII 族原料
の分解を抑制し、半導体結晶表面上のマイグレーション
効果を促進する。マイグレーション効果が促進されると
（１１１）Ｂ面に到達した原料は成長速度が非常に遅い
（１１１）Ｂでは成長せずに半導体表面上をマイグレー
ションし（３１１）面，（２１１）面といった高次面で
順次成長していく。本作製方法によれば第１の実施形態
と同じ原理により活性層１３の近傍では低濃度で、活性
層１３の遠方では高濃度となるようなｐ−ＩｎＰ電流ブ
ロック層１５を得ることができる。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、活
性層近傍の電流ブロック層の不純物濃度が相対的に低い
ので、活性層で発光した光が導波していく過程でのフリ
ーキャリア吸収損失を低減することができる一方で、活
性層から離れた電流ブロック層の不純物濃度は高いので
電流ブロック層の耐圧は維持できる。また、前記したよ
うに活性層近傍の不純物濃度が相対的に低いことから、
活性層の付近の電気的抵抗は高くなり、活性層の直上の
オーバークラッド層からクラッド層を経て電流ブロック
層へと流れ込むリーク電流を抑制することができ、電流
ブロック層の耐圧を向上することができる。これによ
り、高効率、高耐圧が実現でき、高い光出力の半導体レ
ーザ装置が得られる。また、活性層に接する電流ブロッ
ク層の不純物濃度が低いために活性層への不純物の拡散
を抑制することができ、高い信頼性の半導体レーザ装置
を得ることができる。
性層近傍の電流ブロック層の不純物濃度が相対的に低い
ので、活性層で発光した光が導波していく過程でのフリ
ーキャリア吸収損失を低減することができる一方で、活
性層から離れた電流ブロック層の不純物濃度は高いので
電流ブロック層の耐圧は維持できる。また、前記したよ
うに活性層近傍の不純物濃度が相対的に低いことから、
活性層の付近の電気的抵抗は高くなり、活性層の直上の
オーバークラッド層からクラッド層を経て電流ブロック
層へと流れ込むリーク電流を抑制することができ、電流
ブロック層の耐圧を向上することができる。これによ
り、高効率、高耐圧が実現でき、高い光出力の半導体レ
ーザ装置が得られる。また、活性層に接する電流ブロッ
ク層の不純物濃度が低いために活性層への不純物の拡散
を抑制することができ、高い信頼性の半導体レーザ装置
を得ることができる。
【図１】本発明及び本発明が適用される半導体レーザ装
置の断面図である。
置の断面図である。
【図２】本発明の半導体レーザ装置の製造方法を工程順
に示す断面図である。
に示す断面図である。
【図３】本発明における電流ブロック層の製造方法を模
式的に説明するための要部の断面図である。
式的に説明するための要部の断面図である。
【図４】従来の半導体レーザ装置における電流ブロック
層の製造方法を模式的に説明するための一部の断面図で
ある。
層の製造方法を模式的に説明するための一部の断面図で
ある。
１１ ｎ−ＩｎＰ基板 １２ ｎ−ＩｎＰクラッド層 １３ ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層 １４ ｐ−ＩｎＰクラッド層 １５ ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層 １６ ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層 １７ ｐ−ＩｎＰオーバークラッド層 １８ ｐ−ＩｎＧａＡｓキャップ層 １９ ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層 ２０ 領域 ２１ ＳｉＯ2 成長阻止膜 ２２ ＳｉＯ2 成長阻止膜
Claims (6)
- 【請求項１】 基板上に少なくとも活性層が形成され、
前記活性層を挟むように電流ブロック層が形成されてい
る半導体レーザ装置において、前記電流ブロック層は前
記活性層近傍では不純物濃度が低濃度であり、活性層遠
方では高濃度であることを特徴とする半導体レーザ装
置。 - 【請求項２】 基板上に活性層を形成し、その後前記活
性層の両脇に電流ブロック層を有機金属気相成長により
形成する工程を含む半導体レーザ装置の製造方法におい
て、前記電流ブロック層を形成する際に、前記電流ブロ
ック層の成長初期の成長温度をその後の成長温度よりも
低温とすることを特徴とする半導体レーザ装置の製造方
法。 - 【請求項３】 基板上に活性層を形成し、その後前記活
性層の両脇に電流ブロック層を有機金属気相成長により
形成する工程を含む半導体レーザ装置の製造方法におい
て、前記電流ブロック層を形成する際に、前記電流ブロ
ック層の成長初期の成長圧力をその後の成長圧力よりも
高くすることを特徴とする半導体レーザ装置の製造方
法。 - 【請求項４】 基板上に活性層を形成し、その後前記活
性層の両脇に電流ブロック層を有機金属気相成長により
形成する工程を含む半導体レーザ装置の製造方法におい
て、前記電流ブロック層を形成する際に、前記電流ブロ
ック層の成長初期の成長速度をその後の成長速度よりも
速くすることを特徴とする半導体レーザ装置の製造方
法。 - 【請求項５】 基板上に活性層を形成し、その後前記活
性層の両脇に電流ブロック層を有機金属気相成長により
形成する工程を含む半導体レーザ装置の製造方法におい
て、前記電流ブロック層を形成する際に、前記電流ブロ
ック層の成長初期にＶ族原料ガスを連続的に供給し、そ
の後の成長ではＶ族原料ガスを間欠的に供給することを
特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。 - 【請求項６】 基板上に活性層を形成し、その後前記活
性層の両脇に電流ブロック層を有機金属気相成長により
形成する工程を含む半導体レーザ装置の製造方法におい
て、前記電流ブロック層を形成する際に、前記電流ブロ
ック層の成長初期にＶ族原料ガスとIII 族原料ガスの比
を大きくし、その後の成長では前記比を小さくすること
を特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22119498A JP3287311B2 (ja) | 1998-08-05 | 1998-08-05 | 半導体レーザ装置の製造方法 |
| US09/364,582 US6518076B2 (en) | 1998-08-05 | 1999-07-30 | Semiconductor laser device and manufacturing method of the same |
| US10/310,611 US20030092211A1 (en) | 1998-08-05 | 2002-12-05 | Semiconductor laser device and manufacturing method of the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22119498A JP3287311B2 (ja) | 1998-08-05 | 1998-08-05 | 半導体レーザ装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000058957A true JP2000058957A (ja) | 2000-02-25 |
| JP3287311B2 JP3287311B2 (ja) | 2002-06-04 |
Family
ID=16762951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| JP (1) | JP3287311B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002368339A (ja) * | 2001-06-08 | 2002-12-20 | Oki Electric Ind Co Ltd | メサ埋め込み型半導体レーザの製造方法 |
Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
| JP4164438B2 (ja) * | 2003-11-12 | 2008-10-15 | 株式会社日立製作所 | 半導体光素子の製造方法 |
| JP2007243080A (ja) * | 2006-03-13 | 2007-09-20 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPH08148752A (ja) | 1994-11-22 | 1996-06-07 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置の製造方法、及び半導体レーザ装置 |
| JP2998629B2 (ja) | 1995-03-31 | 2000-01-11 | 日本電気株式会社 | 光半導体装置とその製造方法 |
| JP2982685B2 (ja) | 1996-03-28 | 1999-11-29 | 日本電気株式会社 | 光半導体装置 |
| JPH10189456A (ja) | 1996-12-20 | 1998-07-21 | Fujitsu Ltd | 化合物半導体装置の製造方法 |
| JP3045115B2 (ja) * | 1997-09-30 | 2000-05-29 | 日本電気株式会社 | 光半導体装置の製造方法 |
-
1998
- 1998-08-05 JP JP22119498A patent/JP3287311B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-07-30 US US09/364,582 patent/US6518076B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-12-05 US US10/310,611 patent/US20030092211A1/en not_active Abandoned
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002368339A (ja) * | 2001-06-08 | 2002-12-20 | Oki Electric Ind Co Ltd | メサ埋め込み型半導体レーザの製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| US6518076B2 (en) | 2003-02-11 |
| US20020187576A1 (en) | 2002-12-12 |
| US20030092211A1 (en) | 2003-05-15 |
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