JP2000124548A - 半導体レーザ素子及びその作製方法 - Google Patents
半導体レーザ素子及びその作製方法Info
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- JP2000124548A JP2000124548A JP10293415A JP29341598A JP2000124548A JP 2000124548 A JP2000124548 A JP 2000124548A JP 10293415 A JP10293415 A JP 10293415A JP 29341598 A JP29341598 A JP 29341598A JP 2000124548 A JP2000124548 A JP 2000124548A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レーザ特性が良好で、製品歩留りを高くでき
る構成を備えた、端面発光型の半導体レーザ素子を提供
する。 【解決手段】 本レーザ素子３０は、ストライプ状のリ
ッジを備えた端面発光型の半導体レーザ素子であって、
ｎ−ＩｎＰ基板１上に形成されたｎ−ＩｎＰクラッド層
２、活性層３、第１のｐ−ＩｎＰクラッド層４、ｐ−Ａ
ｌＩｎＡｓ層５、第２のｐ−ＩｎＰクラッド層６、及び
コンタクト層７からなる積層構造を備える。下部クラッ
ド層の上層部、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ層、上部クラッド層、
及びコンタクト層は、リッジ３２に形成されている。リ
ッジの長手方向共振器端部では、リッジ幅Ｗ2 が、長手
方向共振器中央部でのリッジ幅Ｗ1 より小さく、かつ、
Ａｌを含む半導体層がリッジ幅Ｗ2 にわたって全て酸化
されてＡｌ酸化層を形成し、電流ブロッキング領域とし
て機能する。長手方向共振器中央部では、ｐ−ＡｌＩｎ
Ａｓ層のリッジ側面部は、Ａｌ酸化層となっているもの
の中央領域は酸化されないｐ−ＡｌＩｎＡｓ層のままに
なっていて、電気的に導体となっている。
る構成を備えた、端面発光型の半導体レーザ素子を提供
する。 【解決手段】 本レーザ素子３０は、ストライプ状のリ
ッジを備えた端面発光型の半導体レーザ素子であって、
ｎ−ＩｎＰ基板１上に形成されたｎ−ＩｎＰクラッド層
２、活性層３、第１のｐ−ＩｎＰクラッド層４、ｐ−Ａ
ｌＩｎＡｓ層５、第２のｐ−ＩｎＰクラッド層６、及び
コンタクト層７からなる積層構造を備える。下部クラッ
ド層の上層部、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ層、上部クラッド層、
及びコンタクト層は、リッジ３２に形成されている。リ
ッジの長手方向共振器端部では、リッジ幅Ｗ2 が、長手
方向共振器中央部でのリッジ幅Ｗ1 より小さく、かつ、
Ａｌを含む半導体層がリッジ幅Ｗ2 にわたって全て酸化
されてＡｌ酸化層を形成し、電流ブロッキング領域とし
て機能する。長手方向共振器中央部では、ｐ−ＡｌＩｎ
Ａｓ層のリッジ側面部は、Ａｌ酸化層となっているもの
の中央領域は酸化されないｐ−ＡｌＩｎＡｓ層のままに
なっていて、電気的に導体となっている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ａｌ酸化層による
電流狭窄構造を有する、端面発光型の半導体レーザ素子
に関し、更に詳細には、レーザ特性が良好で、製品歩留
りを高くできる構成を備えた、端面発光型の半導体レー
ザ素子及びその作製方法に関するものである。
電流狭窄構造を有する、端面発光型の半導体レーザ素子
に関し、更に詳細には、レーザ特性が良好で、製品歩留
りを高くできる構成を備えた、端面発光型の半導体レー
ザ素子及びその作製方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】端面発光型の半導体レーザ素子では、Ａ
ｌを含む半導体層を発光領域の積層構造の一部として成
膜し、Ａｌを含む半導体層中のＡｌを選択的に酸化させ
てＡｌ酸化層を形成し、そのＡｌ酸化層を電流ブロッキ
ング層、即ち電流狭窄構造として用いることが行われて
いる。
ｌを含む半導体層を発光領域の積層構造の一部として成
膜し、Ａｌを含む半導体層中のＡｌを選択的に酸化させ
てＡｌ酸化層を形成し、そのＡｌ酸化層を電流ブロッキ
ング層、即ち電流狭窄構造として用いることが行われて
いる。
【０００３】ここで、図３を参照して、Ａｌ酸化層を電
流ブロッキング層として用いた従来の端面発光型半導体
レーザ素子の構成を説明する。図３は従来の端面発光型
半導体レーザ素子の断面模式図である。従来の端面発光
型半導体レーザ素子２０は、厚さ約１００μm のｎ−Ｉ
ｎＰ基板１と、ｎ−ＩｎＰ基板１上に順次形成された、
ｎ−ＩｎＰクラッド層２、ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３、第
１のｐ−ＩｎＰクラッド層４、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ層５、
第２のｐ−ＩｎＰクラッド層６、及びｐ−ＧａＩｎＡｓ
コンタクト層７からなる積層構造を備えている。積層構
造のうち、第１のｐ−ＩｎＰクラッド層４の上層部、ｐ
−ＡｌＩｎＡｓ層５、第２のｐ−ＩｎＰクラッド層６、
及びｐ−ＧａＩｎＡｓコンタクト層７は、幅が約１０μ
ｍのストライプ状リッジ１２として形成されている。ま
た、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ層５のリッジ側面部は、Ａｌが選
択的に酸化されたＡｌ酸化層８となっている。
流ブロッキング層として用いた従来の端面発光型半導体
レーザ素子の構成を説明する。図３は従来の端面発光型
半導体レーザ素子の断面模式図である。従来の端面発光
型半導体レーザ素子２０は、厚さ約１００μm のｎ−Ｉ
ｎＰ基板１と、ｎ−ＩｎＰ基板１上に順次形成された、
ｎ−ＩｎＰクラッド層２、ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３、第
１のｐ−ＩｎＰクラッド層４、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ層５、
第２のｐ−ＩｎＰクラッド層６、及びｐ−ＧａＩｎＡｓ
コンタクト層７からなる積層構造を備えている。積層構
造のうち、第１のｐ−ＩｎＰクラッド層４の上層部、ｐ
−ＡｌＩｎＡｓ層５、第２のｐ−ＩｎＰクラッド層６、
及びｐ−ＧａＩｎＡｓコンタクト層７は、幅が約１０μ
ｍのストライプ状リッジ１２として形成されている。ま
た、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ層５のリッジ側面部は、Ａｌが選
択的に酸化されたＡｌ酸化層８となっている。
【０００４】窓１３であるリッジ上部の領域を除く領域
上にＳｉＮX 膜９が保護膜として形成されている。そし
て、ｐ側電極１０が、リッジ上部の窓１３の領域を含め
てＳｉＮX 膜９上に、及びｎ側電極１１がｎ−ＩｎＰ基
板裏面にそれぞれ形成されている。
上にＳｉＮX 膜９が保護膜として形成されている。そし
て、ｐ側電極１０が、リッジ上部の窓１３の領域を含め
てＳｉＮX 膜９上に、及びｎ側電極１１がｎ−ＩｎＰ基
板裏面にそれぞれ形成されている。
【０００５】本端面発光型半導体レーザ素子２０では、
Ａｌ酸化層８が電気的絶縁特性を有すると共に光学的に
も屈折率が低下しているので、Ａｌ酸化膜８により電流
及び光の閉じ込めを行うことができる優れた閉じ込め構
造が形成されている。
Ａｌ酸化層８が電気的絶縁特性を有すると共に光学的に
も屈折率が低下しているので、Ａｌ酸化膜８により電流
及び光の閉じ込めを行うことができる優れた閉じ込め構
造が形成されている。
【０００６】次に、図４を参照して、従来の端面発光型
半導体レーザ素子２０の作製方法を説明する。図４
（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、従来の端面発光型半導
体レーザ素子２０を作製する際の工程毎の基板断面を示
す縦断面図である。先ず、ＭＯＣＶＤ法により、ｎ−Ｉ
ｎＰ基板１上に、順次、ｎ−ＩｎＰクラッド層２、ＳＣ
Ｈ−ＭＱＷ活性層３、第１のｐ−ＩｎＰクラッド層４、
ｐ−ＡｌＩｎＡｓ層５、第２のｐ−ＩｎＰクラッド層
６、及びｐ−ＧａＩｎＡｓコンタクト層７を成膜して、
図４（ａ）に示すように、積層構造を形成する。次に、
ＳｉＯ2膜からなるマスク１４をコンタクト層７上に形
成し、続いてマスク１４を使って、コンタクト層７、第
２のｐ−ＩｎＰクラッド層６、及びｐ−ＡｌＩｎＡｓ層
５をエッチングして除去し、更に、第１のｐ−ＩｎＰク
ラッド層４をその途中までエッチングして除去し、図４
（ｂ）に示すように、幅１０μｍのストライプ状リッジ
を形成する。次に、マスク１４を除去し、水蒸気中に
て、約５００℃の温度で１５０分間熱処理を施すことに
より、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ層５のＡｌをリッジ側面から選
択的に酸化させ、図４（ｃ）に示すように、Ａｌ酸化層
８を形成する。
半導体レーザ素子２０の作製方法を説明する。図４
（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、従来の端面発光型半導
体レーザ素子２０を作製する際の工程毎の基板断面を示
す縦断面図である。先ず、ＭＯＣＶＤ法により、ｎ−Ｉ
ｎＰ基板１上に、順次、ｎ−ＩｎＰクラッド層２、ＳＣ
Ｈ−ＭＱＷ活性層３、第１のｐ−ＩｎＰクラッド層４、
ｐ−ＡｌＩｎＡｓ層５、第２のｐ−ＩｎＰクラッド層
６、及びｐ−ＧａＩｎＡｓコンタクト層７を成膜して、
図４（ａ）に示すように、積層構造を形成する。次に、
ＳｉＯ2膜からなるマスク１４をコンタクト層７上に形
成し、続いてマスク１４を使って、コンタクト層７、第
２のｐ−ＩｎＰクラッド層６、及びｐ−ＡｌＩｎＡｓ層
５をエッチングして除去し、更に、第１のｐ−ＩｎＰク
ラッド層４をその途中までエッチングして除去し、図４
（ｂ）に示すように、幅１０μｍのストライプ状リッジ
を形成する。次に、マスク１４を除去し、水蒸気中に
て、約５００℃の温度で１５０分間熱処理を施すことに
より、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ層５のＡｌをリッジ側面から選
択的に酸化させ、図４（ｃ）に示すように、Ａｌ酸化層
８を形成する。
【０００７】次に、窓１３とするリッジ上部の領域を除
く領域上にＳｉＮX 膜９を保護膜として形成する。続い
て、ｎ−ＩｎＰ基板１の厚さが１００μｍ程度の厚さに
なるように基板裏面を研磨し、ｐ側電極１０をリッジ上
部の窓１３の領域を含めてＳｉＮX 膜９上に、及びｎ側
電極１１を基板裏面にそれぞれ形成する。
く領域上にＳｉＮX 膜９を保護膜として形成する。続い
て、ｎ−ＩｎＰ基板１の厚さが１００μｍ程度の厚さに
なるように基板裏面を研磨し、ｐ側電極１０をリッジ上
部の窓１３の領域を含めてＳｉＮX 膜９上に、及びｎ側
電極１１を基板裏面にそれぞれ形成する。
【０００８】端面発光型半導体レーザ素子の上述した作
製方法は、閉じ込め構造の形成を除き、基本的には、通
常のリッジ型の端面発光型半導体レーザ素子の作製方法
と同じであるものの、次の利点を有する。即ち、上述し
た作製方法では、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ層５を結晶成長さ
せ、次いで酸化させる、一回の結晶成長及び酸化工程に
て、閉じ込め構造を形成することができるので、ｐ−半
導体層とｎ−半導体層とを成膜して、リッジ構造を埋め
込み、ｐ−ｎ接合分離により形成した通常の閉じ込め構
造の形成方法に比べて、製造工程が簡単で、素子の歩留
まり向上や低コスト化が期待できる。
製方法は、閉じ込め構造の形成を除き、基本的には、通
常のリッジ型の端面発光型半導体レーザ素子の作製方法
と同じであるものの、次の利点を有する。即ち、上述し
た作製方法では、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ層５を結晶成長さ
せ、次いで酸化させる、一回の結晶成長及び酸化工程に
て、閉じ込め構造を形成することができるので、ｐ−半
導体層とｎ−半導体層とを成膜して、リッジ構造を埋め
込み、ｐ−ｎ接合分離により形成した通常の閉じ込め構
造の形成方法に比べて、製造工程が簡単で、素子の歩留
まり向上や低コスト化が期待できる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した電気
的及び光学的閉じ込め構造の形成方法では、端面発光型
半導体レーザ素子を作製する際、Ａｌ酸化層を形成し、
保護膜を成膜し、電極を形成した後に、積層構造をへき
開して端面を形成しているので、へき開の際に、Ａｌ酸
化層と、非Ａｌ酸化層、他の半導体層の界面にクラック
状の傷（図３で、１５として示す）が発生すると言った
問題があった。この傷が、レーザ素子特性やレーザ素子
の信頼性に影響を及ぼす場合もあり、また製品の歩留ま
りの低下を引き起こす原因となっていた。そこで、へき
開時に端面に傷が発生するようなことがない、従って良
好なレーザ素子特性を有し、製品歩留まりの向上を図る
ことのできる構成を備えたレーザ素子の実現が要望され
ていた。
的及び光学的閉じ込め構造の形成方法では、端面発光型
半導体レーザ素子を作製する際、Ａｌ酸化層を形成し、
保護膜を成膜し、電極を形成した後に、積層構造をへき
開して端面を形成しているので、へき開の際に、Ａｌ酸
化層と、非Ａｌ酸化層、他の半導体層の界面にクラック
状の傷（図３で、１５として示す）が発生すると言った
問題があった。この傷が、レーザ素子特性やレーザ素子
の信頼性に影響を及ぼす場合もあり、また製品の歩留ま
りの低下を引き起こす原因となっていた。そこで、へき
開時に端面に傷が発生するようなことがない、従って良
好なレーザ素子特性を有し、製品歩留まりの向上を図る
ことのできる構成を備えたレーザ素子の実現が要望され
ていた。
【００１０】本発明の目的は、レーザ特性が良好で、製
品歩留りを高くできる構成を備えた、端面発光型の半導
体レーザ素子及びその作製方法を提供することである。
品歩留りを高くできる構成を備えた、端面発光型の半導
体レーザ素子及びその作製方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る端面発光型の半導体レーザ素子は、Ａ
ｌ酸化層を有するストライプ状リッジの半導体積層構造
を備え、Ａｌ酸化層により電流狭窄するようにした端面
発光型の半導体レーザ素子において、リッジの長手方向
共振器端部は、リッジ幅Ｗ2 がリッジの長手方向共振器
中央部でのリッジ幅Ｗ1 より小さく、かつ、Ａｌを含む
半導体層が端部ではリッジ幅Ｗ2 にわたって全て酸化さ
れてなるＡｌ酸化層を有し、リッジの長手方向共振器中
央部では、リッジの両側面部に設けられた、Ａｌを含む
半導体層を酸化してなるＡｌ酸化層と、リッジの両側面
部を除くリッジ中央領域に設けられ、Ａｌ酸化層に連続
するＡｌを含む半導体層とからなる電流狭窄構造が形成
されていることを特徴としている。ここで、Ａｌ酸化層
とは、Ａｌを含む半導体層中のＡｌが選択的に酸化され
ている半導体層を言う。
に、本発明に係る端面発光型の半導体レーザ素子は、Ａ
ｌ酸化層を有するストライプ状リッジの半導体積層構造
を備え、Ａｌ酸化層により電流狭窄するようにした端面
発光型の半導体レーザ素子において、リッジの長手方向
共振器端部は、リッジ幅Ｗ2 がリッジの長手方向共振器
中央部でのリッジ幅Ｗ1 より小さく、かつ、Ａｌを含む
半導体層が端部ではリッジ幅Ｗ2 にわたって全て酸化さ
れてなるＡｌ酸化層を有し、リッジの長手方向共振器中
央部では、リッジの両側面部に設けられた、Ａｌを含む
半導体層を酸化してなるＡｌ酸化層と、リッジの両側面
部を除くリッジ中央領域に設けられ、Ａｌ酸化層に連続
するＡｌを含む半導体層とからなる電流狭窄構造が形成
されていることを特徴としている。ここで、Ａｌ酸化層
とは、Ａｌを含む半導体層中のＡｌが選択的に酸化され
ている半導体層を言う。
【００１２】Ａｌ酸化層を有するストライプ状リッジの
半導体積層構造を備え、Ａｌ酸化層により電流狭窄する
ようにした端面発光型の半導体レーザ素子を形成する
際、へき開面にＡｌ酸化層とＡｌ非酸化層との界面が存
在すると、クラックの発生原因となるので、本発明によ
れば、リッジのへき開面の幅をリッジ中央部の幅より狭
くして、へき開面の幅全面にわたりＡｌ酸化層を形成す
る構成を備えることにより、へき開面でのクラック発生
を防止している。また、本発明の好適な実施態様では、
リッジの長手方向共振器端部のリッジ幅Ｗ2 は、リッジ
の長手方向共振器中央部のＡｌを含む半導体層の幅Ｗ3
より大きい。
半導体積層構造を備え、Ａｌ酸化層により電流狭窄する
ようにした端面発光型の半導体レーザ素子を形成する
際、へき開面にＡｌ酸化層とＡｌ非酸化層との界面が存
在すると、クラックの発生原因となるので、本発明によ
れば、リッジのへき開面の幅をリッジ中央部の幅より狭
くして、へき開面の幅全面にわたりＡｌ酸化層を形成す
る構成を備えることにより、へき開面でのクラック発生
を防止している。また、本発明の好適な実施態様では、
リッジの長手方向共振器端部のリッジ幅Ｗ2 は、リッジ
の長手方向共振器中央部のＡｌを含む半導体層の幅Ｗ3
より大きい。
【００１３】本発明に係る端面発光型の半導体レーザ素
子を作製する方法は、半導体基板上に、活性層を有し、
かつ活性層上に少なくともＡｌを含む半導体層を有する
ダブルヘテロ結合の半導体積層構造を形成する工程と、
半導体積層構造をエッチングして、Ａｌを含む半導体層
を含むストライプ状リッジを形成する工程と、リッジの
両側面部のＡｌを含む半導体層を酸化して、Ａｌ酸化層
を形成する工程とを備え、リッジを形成する工程では、
リッジの長手方向共振器端部のリッジ幅が、リッジの長
手方向共振器中央部でのリッジ幅より小さくなるように
エッチングし、Ａｌを含む半導体層を酸化する工程で
は、リッジの長手方向共振器端部で、Ａｌを含む半導体
層がリッジ幅の全幅にわたって全て酸化されてＡｌ酸化
層を形成し、リッジの長手方向共振器中央部で、リッジ
の両側面部のＡｌを含む半導体層を酸化してＡｌ酸化層
を形成し、リッジの両側面部を除くリッジ中央領域にＡ
ｌを含む半導体層をＡｌ酸化層に連続する非Ａｌ酸化層
として残すことを特徴としている。
子を作製する方法は、半導体基板上に、活性層を有し、
かつ活性層上に少なくともＡｌを含む半導体層を有する
ダブルヘテロ結合の半導体積層構造を形成する工程と、
半導体積層構造をエッチングして、Ａｌを含む半導体層
を含むストライプ状リッジを形成する工程と、リッジの
両側面部のＡｌを含む半導体層を酸化して、Ａｌ酸化層
を形成する工程とを備え、リッジを形成する工程では、
リッジの長手方向共振器端部のリッジ幅が、リッジの長
手方向共振器中央部でのリッジ幅より小さくなるように
エッチングし、Ａｌを含む半導体層を酸化する工程で
は、リッジの長手方向共振器端部で、Ａｌを含む半導体
層がリッジ幅の全幅にわたって全て酸化されてＡｌ酸化
層を形成し、リッジの長手方向共振器中央部で、リッジ
の両側面部のＡｌを含む半導体層を酸化してＡｌ酸化層
を形成し、リッジの両側面部を除くリッジ中央領域にＡ
ｌを含む半導体層をＡｌ酸化層に連続する非Ａｌ酸化層
として残すことを特徴としている。
【００１４】本発明は、Ａｌ酸化層を有するストライプ
状リッジの半導体積層構造を備え、Ａｌ酸化層により電
流狭窄するようにした端面発光型の半導体レーザ素子で
ある限り、半導体積層構造の組成に制約なく適用でき、
例えばＩｎＰ系、Ｇa Ａs 系等に好適に適用できる。
状リッジの半導体積層構造を備え、Ａｌ酸化層により電
流狭窄するようにした端面発光型の半導体レーザ素子で
ある限り、半導体積層構造の組成に制約なく適用でき、
例えばＩｎＰ系、Ｇa Ａs 系等に好適に適用できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下に、実施形態例を挙げ、添付
図面を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつ詳細
に説明する。実施形態例 本実施形態例は、本発明に係る端面発光型半導体レーザ
素子の実施形態の一例であって、図１（ａ）は本実施形
態例の端面発光型半導体レーザ素子の長手方向共振器中
央部の積層構造要部の構成を示す縦断面図、図１（ｂ）
は本実施形態例の端面発光型半導体レーザ素子の長手方
向共振器端部の積層構造要部の構成を示す縦断面図、図
２は基板に平行な面でのリッジのＡｌＩｎＡｓ層及びＡ
ｌ酸化層の形状を示す模式図である。図１及び図２に示
すもののうち、図３及び図４に示すものと同じものには
同じ符号を付している。
図面を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつ詳細
に説明する。実施形態例 本実施形態例は、本発明に係る端面発光型半導体レーザ
素子の実施形態の一例であって、図１（ａ）は本実施形
態例の端面発光型半導体レーザ素子の長手方向共振器中
央部の積層構造要部の構成を示す縦断面図、図１（ｂ）
は本実施形態例の端面発光型半導体レーザ素子の長手方
向共振器端部の積層構造要部の構成を示す縦断面図、図
２は基板に平行な面でのリッジのＡｌＩｎＡｓ層及びＡ
ｌ酸化層の形状を示す模式図である。図１及び図２に示
すもののうち、図３及び図４に示すものと同じものには
同じ符号を付している。
【００１６】本実施形態例の端面発光型半導体レーザ素
子３０（以下、簡単にレーザ素子３０と言う）は、スト
ライプ状のリッジを備えた端面発光型の半導体レーザ素
子であって、図１（ａ）に示すように、ｎ−ＩｎＰ基板
１と、ｎ−ＩｎＰ基板１上に順次形成されたｎ−ＩｎＰ
クラッド層２、ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３、第１のｐ−Ｉ
ｎＰクラッド層４、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ層５、第２のｐ−
ＩｎＰクラッド層６、及びｐ−ＧａＩｎＡｓコンタクト
層７からなる積層構造を備えている。積層構造のうち、
第１のｐ−ＩｎＰクラッド層４の上層部、ｐ−ＡｌＩｎ
Ａｓ層５、第２のｐ−ＩｎＰクラッド層６、及びｐ−Ｇ
ａＩｎＡｓコンタクト層７は、後述する平面形状を備え
たストライプ状リッジ３２として形成されている。
子３０（以下、簡単にレーザ素子３０と言う）は、スト
ライプ状のリッジを備えた端面発光型の半導体レーザ素
子であって、図１（ａ）に示すように、ｎ−ＩｎＰ基板
１と、ｎ−ＩｎＰ基板１上に順次形成されたｎ−ＩｎＰ
クラッド層２、ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３、第１のｐ−Ｉ
ｎＰクラッド層４、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ層５、第２のｐ−
ＩｎＰクラッド層６、及びｐ−ＧａＩｎＡｓコンタクト
層７からなる積層構造を備えている。積層構造のうち、
第１のｐ−ＩｎＰクラッド層４の上層部、ｐ−ＡｌＩｎ
Ａｓ層５、第２のｐ−ＩｎＰクラッド層６、及びｐ−Ｇ
ａＩｎＡｓコンタクト層７は、後述する平面形状を備え
たストライプ状リッジ３２として形成されている。
【００１７】レーザ素子３０のリッジ３２の長手方向共
振器中央部では、図１（ａ）に示すように、ｐ−ＡｌＩ
ｎＡｓ層５のリッジ側面部が、Ａｌが酸化されたＡｌ酸
化層８となっているもののｐ−ＡｌＩｎＡｓ層５の中央
領域は酸化されないｐ−ＡｌＩｎＡｓ層のままになって
いて、電気的に導体となっている。一方、リッジ３２の
長手方向共振器端部では、図１（ｂ）に示すように、ｐ
−ＡｌＩｎＡｓ層５は、リッジ幅Ｗ2 の全幅にわって全
層的にＡｌが選択的に酸化されて、電気的に高抵抗のＡ
ｌ酸化層８となっていて、電気的には電流ブロッキング
領域とて機能する。
振器中央部では、図１（ａ）に示すように、ｐ−ＡｌＩ
ｎＡｓ層５のリッジ側面部が、Ａｌが酸化されたＡｌ酸
化層８となっているもののｐ−ＡｌＩｎＡｓ層５の中央
領域は酸化されないｐ−ＡｌＩｎＡｓ層のままになって
いて、電気的に導体となっている。一方、リッジ３２の
長手方向共振器端部では、図１（ｂ）に示すように、ｐ
−ＡｌＩｎＡｓ層５は、リッジ幅Ｗ2 の全幅にわって全
層的にＡｌが選択的に酸化されて、電気的に高抵抗のＡ
ｌ酸化層８となっていて、電気的には電流ブロッキング
領域とて機能する。
【００１８】本実施形態例では、ｎ−ＩｎＰ基板１に平
行なｐ−ＡｌＩｎＡｓ層及びＡｌ酸化層の形成面３３
は、その平面形状が、図２に示すように、長方形の中央
部３４と、中央部３４の両側の両端に、端面に向かって
幅が縮小する円錐台形の端部３６、３８を備えている。
端面の一方は、レーザ光の出射面となっている。リッジ
３２は、中央部３４の長さＬ1 が２６０μm 、円錐台形
の端部３６、３８の長さＬ2 、Ｌ3 がそれぞれ２０μm
であってリッジ３２の全長Ｌが３００μm である。中央
部３４でリッジ３２の長手方向共振器に直交する線Ａ−
Ａに沿ったリッジ幅Ｗ1 は１０μm 、円錐台形領域３
６、３８の先端の端面でリッジ３２の長手方向共振器に
直交する線Ｂ−Ｂに沿った円錐台形領域３６、３８のリ
ッジ幅Ｗ2 はそれぞれ５μm である。また、中央部３４
のｐ−ＡｌＩｎＡｓ層５の幅は、２．５μm である。
行なｐ−ＡｌＩｎＡｓ層及びＡｌ酸化層の形成面３３
は、その平面形状が、図２に示すように、長方形の中央
部３４と、中央部３４の両側の両端に、端面に向かって
幅が縮小する円錐台形の端部３６、３８を備えている。
端面の一方は、レーザ光の出射面となっている。リッジ
３２は、中央部３４の長さＬ1 が２６０μm 、円錐台形
の端部３６、３８の長さＬ2 、Ｌ3 がそれぞれ２０μm
であってリッジ３２の全長Ｌが３００μm である。中央
部３４でリッジ３２の長手方向共振器に直交する線Ａ−
Ａに沿ったリッジ幅Ｗ1 は１０μm 、円錐台形領域３
６、３８の先端の端面でリッジ３２の長手方向共振器に
直交する線Ｂ−Ｂに沿った円錐台形領域３６、３８のリ
ッジ幅Ｗ2 はそれぞれ５μm である。また、中央部３４
のｐ−ＡｌＩｎＡｓ層５の幅は、２．５μm である。
【００１９】リッジ中央部３４のｐ−ＡｌＩｎＡｓ層５
の幅Ｗ3 は、本実施形態例のように、端面のリッジ幅Ｗ
2 より狭く、Ｗ3 ＜Ｗ2 となることが好ましい。また、
リッジ３２の円錐台形の端部の長さＬ2 、Ｌ3 は、へき
開時の精度を考えた場合、１０μｍ以上あった方が好ま
しい。
の幅Ｗ3 は、本実施形態例のように、端面のリッジ幅Ｗ
2 より狭く、Ｗ3 ＜Ｗ2 となることが好ましい。また、
リッジ３２の円錐台形の端部の長さＬ2 、Ｌ3 は、へき
開時の精度を考えた場合、１０μｍ以上あった方が好ま
しい。
【００２０】本実施形態例の端面発光型の半導体レーザ
素子３０は、図示しないが、従来の端面発光型の半導体
レーザ素子２０と同様に、窓であるリッジ上部の領域を
除く領域上にＳｉＮX 膜が保護膜として形成されてい
る。そして、ｐ側電極が、リッジ上部の窓の領域を含め
てＳｉＮX 膜上に、及びｎ側電極がｎ−ＩｎＰ基板裏面
にそれぞれ形成されている。
素子３０は、図示しないが、従来の端面発光型の半導体
レーザ素子２０と同様に、窓であるリッジ上部の領域を
除く領域上にＳｉＮX 膜が保護膜として形成されてい
る。そして、ｐ側電極が、リッジ上部の窓の領域を含め
てＳｉＮX 膜上に、及びｎ側電極がｎ−ＩｎＰ基板裏面
にそれぞれ形成されている。
【００２１】本実施形態例では、リッジ３２の端部３
６、３８の端面で、即ちへき開時のへき開面に相当する
部分のＡｌＩｎＡｓ層が全て酸化されて、Ａｌ酸化層に
なっている。従って、へき開時のへき開面にはＡｌ酸化
層と非Ａｌ酸化半導体層との境界が存在しないので、へ
き開時に従来のような傷がへき開面に発生するようなこ
とはない。
６、３８の端面で、即ちへき開時のへき開面に相当する
部分のＡｌＩｎＡｓ層が全て酸化されて、Ａｌ酸化層に
なっている。従って、へき開時のへき開面にはＡｌ酸化
層と非Ａｌ酸化半導体層との境界が存在しないので、へ
き開時に従来のような傷がへき開面に発生するようなこ
とはない。
【００２２】次に、図４を参照して、本実施形態例の端
面発光型半導体レーザ素子の作製方法を説明する。先
ず、従来と同様にして、図４（ａ）に示すように、ＭＯ
ＣＶＤ法により、ｎ−ＩｎＰ基板１上に、順次、ｎ−Ｉ
ｎＰクラッド層２、ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３、第１のｐ
−ＩｎＰクラッド層４、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ層５、第２の
ｐ−ＩｎＰクラッド層６、及びｐ−ＧａＩｎＡｓコンタ
クト層７を成膜して、積層構造を形成する。
面発光型半導体レーザ素子の作製方法を説明する。先
ず、従来と同様にして、図４（ａ）に示すように、ＭＯ
ＣＶＤ法により、ｎ−ＩｎＰ基板１上に、順次、ｎ−Ｉ
ｎＰクラッド層２、ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３、第１のｐ
−ＩｎＰクラッド層４、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ層５、第２の
ｐ−ＩｎＰクラッド層６、及びｐ−ＧａＩｎＡｓコンタ
クト層７を成膜して、積層構造を形成する。
【００２３】次いで、図４（ｂ）に示すように、ＳｉＯ
2 膜をコンタクト層７上に成膜してパターニングしてマ
スクを形成する。マスクは、積層構造をエッチングした
際、図２に示す平面形状を有するリッジを形成できるよ
うなマスクにする。マスクを使って、コンタクト層７、
第２のｐ−ＩｎＰクラッド層６、及びｐ−ＡｌＩｎＡｓ
層５をエッチングして除去し、更に、第１のｐ−ＩｎＰ
クラッド層４をその途中までエッチングして除去し、図
１に示すように、リッジの長手方向共振器中央部で線Ａ
−Ａに沿った幅Ｗ1 が１０μｍ、リッジの長手方向共振
器端部で線Ｂ−Ｂに沿った幅Ｗ2 が５μｍになるように
リッジを形成する。
2 膜をコンタクト層７上に成膜してパターニングしてマ
スクを形成する。マスクは、積層構造をエッチングした
際、図２に示す平面形状を有するリッジを形成できるよ
うなマスクにする。マスクを使って、コンタクト層７、
第２のｐ−ＩｎＰクラッド層６、及びｐ−ＡｌＩｎＡｓ
層５をエッチングして除去し、更に、第１のｐ−ＩｎＰ
クラッド層４をその途中までエッチングして除去し、図
１に示すように、リッジの長手方向共振器中央部で線Ａ
−Ａに沿った幅Ｗ1 が１０μｍ、リッジの長手方向共振
器端部で線Ｂ−Ｂに沿った幅Ｗ2 が５μｍになるように
リッジを形成する。
【００２４】次に水蒸気中にて、約５００℃の温度で１
５０分間熱処理を基板に施すことにより、ｐ−ＡｌＩｎ
Ａｓ層５は、図４（ｃ）に示すように、リッジ側面から
Ａｌが選択的に酸化されて、Ａｌ酸化層８を形成する。
５０分間熱処理を基板に施すことにより、ｐ−ＡｌＩｎ
Ａｓ層５は、図４（ｃ）に示すように、リッジ側面から
Ａｌが選択的に酸化されて、Ａｌ酸化層８を形成する。
【００２５】これにより、リッジ３２の長手方向共振器
中央部３４では、図２に示すように、リッジ両側面に
は、片側約４１０μm 幅のＡｌ酸化層８が形成され、残
った中央領域に幅Ｗ3 が約２．５μm のｐ−ＡｌＩｎＡ
ｓ層５が電流注入領域となる。一方、円錐台形の端部３
６、３８の端面では、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ層５が全て酸化
されてＡｌ酸化層８の状態となっている。
中央部３４では、図２に示すように、リッジ両側面に
は、片側約４１０μm 幅のＡｌ酸化層８が形成され、残
った中央領域に幅Ｗ3 が約２．５μm のｐ−ＡｌＩｎＡ
ｓ層５が電流注入領域となる。一方、円錐台形の端部３
６、３８の端面では、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ層５が全て酸化
されてＡｌ酸化層８の状態となっている。
【００２６】次いで、従来の方法と同様に、図１では図
示しないが、窓１３とするリッジ上部の領域を除く領域
上にＳｉＮX 膜９を保護膜として形成する。続いて、ｎ
−ＩｎＰ基板１の厚さが１００μｍ程度の厚さになるよ
うに基板裏面を研磨し、ｐ側電極１０をリッジ上部の窓
１３の領域を含めてＳｉＮX 膜９上に、及びｎ側電極１
１を基板裏面にそれぞれ形成する。
示しないが、窓１３とするリッジ上部の領域を除く領域
上にＳｉＮX 膜９を保護膜として形成する。続いて、ｎ
−ＩｎＰ基板１の厚さが１００μｍ程度の厚さになるよ
うに基板裏面を研磨し、ｐ側電極１０をリッジ上部の窓
１３の領域を含めてＳｉＮX 膜９上に、及びｎ側電極１
１を基板裏面にそれぞれ形成する。
【００２７】本実施形態例では、へき開時の端面に相当
する部分で、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ層５を全幅にわたり酸化
させることで、へき開後の端面におけるＡｌ酸化層と半
導体層の境界を無くして、へき開時に傷が発生しないよ
うにしている。上述の作製方法で作製したレーザ素子４
０は、従来のレーザ素子２０と同じレーザ特性を有し、
しかも従来のようなへき開に際しての端面に傷が発生す
るようなことがないので、素子の歩留まりが向上する。
尚、本実施例ではＩｎＰ系材料を用いて説明を行った
が、Ａｌ酸化層による閉じ込め構造を有する端面発光型
のレーザ素子であれば、ＧａＡs 基板上の各種発振波長
の素子にも応用可能である。
する部分で、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ層５を全幅にわたり酸化
させることで、へき開後の端面におけるＡｌ酸化層と半
導体層の境界を無くして、へき開時に傷が発生しないよ
うにしている。上述の作製方法で作製したレーザ素子４
０は、従来のレーザ素子２０と同じレーザ特性を有し、
しかも従来のようなへき開に際しての端面に傷が発生す
るようなことがないので、素子の歩留まりが向上する。
尚、本実施例ではＩｎＰ系材料を用いて説明を行った
が、Ａｌ酸化層による閉じ込め構造を有する端面発光型
のレーザ素子であれば、ＧａＡs 基板上の各種発振波長
の素子にも応用可能である。
【００２８】
【発明の効果】Ａｌ酸化層を有するストライプ状リッジ
の半導体積層構造を備え、Ａｌ酸化層により電流狭窄す
るようにした端面発光型の半導体レーザ素子を形成する
際、へき開面にＡｌ酸化層とＡｌ非酸化層との界面が存
在すると、クラックの発生原因となるので、本発明によ
れば、リッジのへき開面の幅をリッジ中央部の幅より狭
くして、へき開面の幅全面にわたりＡｌ酸化層を形成す
る構成を備えることにより、へき開面でのクラック発生
を防止し、製品歩留まりを向上させ、作製コストの低い
端面発光型の半導体レーザ素子を実現している。また、
本発明方法は、本発明に係る端面発光型の半導体レーザ
素子の好適な作製方法を実現している。
の半導体積層構造を備え、Ａｌ酸化層により電流狭窄す
るようにした端面発光型の半導体レーザ素子を形成する
際、へき開面にＡｌ酸化層とＡｌ非酸化層との界面が存
在すると、クラックの発生原因となるので、本発明によ
れば、リッジのへき開面の幅をリッジ中央部の幅より狭
くして、へき開面の幅全面にわたりＡｌ酸化層を形成す
る構成を備えることにより、へき開面でのクラック発生
を防止し、製品歩留まりを向上させ、作製コストの低い
端面発光型の半導体レーザ素子を実現している。また、
本発明方法は、本発明に係る端面発光型の半導体レーザ
素子の好適な作製方法を実現している。
【図１】図１（ａ）は実施形態例の端面発光型半導体レ
ーザ素子の長手方向共振器中央部の積層構造要部の構成
を示す縦断面図、及び図１（ｂ）は実施形態例の端面発
光型半導体レーザ素子の長手方向共振器端部の積層構造
要部の構成を示す縦断面図である。
ーザ素子の長手方向共振器中央部の積層構造要部の構成
を示す縦断面図、及び図１（ｂ）は実施形態例の端面発
光型半導体レーザ素子の長手方向共振器端部の積層構造
要部の構成を示す縦断面図である。
【図２】基板に平行な面でのリッジのＡｌＩｎＡｓ層及
びＡｌ酸化層の形状を示す模式図である。
びＡｌ酸化層の形状を示す模式図である。
【図３】従来の端面発光型の半導体レーザ素子の積層構
造の構成を示す縦断面図である。
造の構成を示す縦断面図である。
【図４】図４（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、従来の端
面発光型半導体レーザ素子２０を作製する際の工程毎の
基板断面を示す縦断面図である。
面発光型半導体レーザ素子２０を作製する際の工程毎の
基板断面を示す縦断面図である。
１ ｎ−ＩｎＰ基板 ２ ｎ−ＩｎＰクラッド層 ３ ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層 ４ 第１のｐ−ＩｎＰクラッド層 ５ ｐ−ＡｌＩｎＡｓ層 ６ 第２のｐ−ＩｎＰクラッド層 ７ ｐ−ＧａＩｎＡｓコンタクト層 ８ Ａｌ酸化層 ９ ＳｉＮX 膜 １０ ｐ側電極 １１ ｎ側電極 １２ リッジ １３ 窓 １４ マスク １５ 傷 ２０ 従来の端面発光型の半導体レーザ素子 ３０ 実施形態例の端面発光型の半導体レーザ素子 ３２ リッジ ３３ ｐ−ＡｌＩｎＡｓ層及びＡｌ酸化層の形成面 ３４ 中央部 ３６、３８ 円錐台形の端部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 粕川 秋彦 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内 Ｆターム(参考） 5F073 AA07 AA11 AA86 AA87 AA89 CA07 DA27
Claims (3)
- 【請求項１】 Ａｌ酸化層を有するストライプ状リッジ
の半導体積層構造を備え、Ａｌ酸化層により電流狭窄す
るようにした端面発光型の半導体レーザ素子において、 リッジの長手方向共振器端部は、リッジ幅Ｗ2 がリッジ
の長手方向共振器中央部でのリッジ幅Ｗ1 より小さく、
かつ、Ａｌを含む半導体層がリッジ幅Ｗ2 にわたって全
て酸化されてなるＡｌ酸化層を有し、 リッジの長手方向共振器中央部では、リッジの両側面部
に設けられた、Ａｌを含む半導体層を酸化してなるＡｌ
酸化層と、リッジの両側面部を除くリッジ中央領域に設
けられ、Ａｌ酸化層に連続するＡｌを含む半導体層とか
らなる電流狭窄構造が形成されていることを特徴とする
端面発光型の半導体レーザ素子。 - 【請求項２】 リッジの長手方向共振器端部のリッジ幅
Ｗ2 は、リッジの長手方向共振器中央部のＡｌを含む半
導体層の幅Ｗ3 より大きいことを特徴とする請求項１に
記載の端面発光型の半導体レーザ素子。 - 【請求項３】 半導体基板上に、活性層を有し、かつ活
性層上に少なくともＡｌを含む半導体層を有するダブル
ヘテロ結合の半導体積層構造を形成する工程と、 半導体積層構造をエッチングして、Ａｌを含む半導体層
を含むストライプ状リッジを形成する工程と、 リッジの両側面部のＡｌを含む半導体層を酸化して、Ａ
ｌ酸化層を形成する工程とを備え、 リッジを形成する工程では、リッジの長手方向共振器端
部のリッジ幅が、リッジの長手方向共振器中央部でのリ
ッジ幅より小さくなるようにエッチングし、 Ａｌを含む半導体層を酸化する工程では、リッジの長手
方向共振器端部で、Ａｌを含む半導体層がリッジ幅の全
幅にわたって全て酸化されてＡｌ酸化層を形成し、リッ
ジの長手方向共振器中央部で、リッジの両側面部のＡｌ
を含む半導体層を酸化してＡｌ酸化層を形成し、リッジ
の両側面部を除くリッジ中央領域にＡｌを含む半導体層
をＡｌ酸化層に連続する非Ａｌ酸化層として残すことを
特徴とする端面発光型の半導体レーザ素子の作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10293415A JP2000124548A (ja) | 1998-10-15 | 1998-10-15 | 半導体レーザ素子及びその作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10293415A JP2000124548A (ja) | 1998-10-15 | 1998-10-15 | 半導体レーザ素子及びその作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000124548A true JP2000124548A (ja) | 2000-04-28 |
Family
ID=17794484
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10293415A Pending JP2000124548A (ja) | 1998-10-15 | 1998-10-15 | 半導体レーザ素子及びその作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000124548A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1076389A1 (en) * | 1998-11-04 | 2001-02-14 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Surface-emitting semiconductor laser |
| US6430203B1 (en) * | 1998-10-27 | 2002-08-06 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser device with non-oxidized facet regions |
| JP2003152268A (ja) * | 2001-11-16 | 2003-05-23 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体レーザおよびその製造方法 |
| JP2008085064A (ja) * | 2006-09-27 | 2008-04-10 | Fujitsu Ltd | 光半導体装置及びその製造方法 |
-
1998
- 1998-10-15 JP JP10293415A patent/JP2000124548A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6430203B1 (en) * | 1998-10-27 | 2002-08-06 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser device with non-oxidized facet regions |
| EP1076389A1 (en) * | 1998-11-04 | 2001-02-14 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Surface-emitting semiconductor laser |
| EP1076389A4 (en) * | 1998-11-04 | 2005-03-02 | Furukawa Electric Co Ltd | SURFACE-EMITTING SEMICONDUCTOR LASER |
| JP2003152268A (ja) * | 2001-11-16 | 2003-05-23 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体レーザおよびその製造方法 |
| JP2008085064A (ja) * | 2006-09-27 | 2008-04-10 | Fujitsu Ltd | 光半導体装置及びその製造方法 |
| US8558245B2 (en) | 2006-09-27 | 2013-10-15 | Fujitsu Limited | Optical semiconductor device having ridge structure formed on active layer containing p-type region and its manufacture method |
| US8716044B2 (en) | 2006-09-27 | 2014-05-06 | Fujitsu Limited | Optical semiconductor device having ridge structure formed on active layer containing P-type region and its manufacture method |
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