JP2000183463A - 半導体レーザおよびその製法 - Google Patents
半導体レーザおよびその製法Info
- Publication number
- JP2000183463A JP2000183463A JP36156098A JP36156098A JP2000183463A JP 2000183463 A JP2000183463 A JP 2000183463A JP 36156098 A JP36156098 A JP 36156098A JP 36156098 A JP36156098 A JP 36156098A JP 2000183463 A JP2000183463 A JP 2000183463A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- injection region
- length
- layer
- face
- narrow portion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体レーザの特性における外部微分量子効
率およびθ水平の両方を同時に大きくすることができる
半導体レーザおよびその製法を提供する。 【解決手段】 ｎ形ＧａＡｓ基板１上に、ｎ形下部クラ
ッド層２と、活性層３と、ｐ形上部第１および第２クラ
ッド層４、６と、活性層３へ電流を注入する帯状の電流
注入領域を除いてｐ形上部クラッド層４、６の近傍に設
けられるｎ形の電流制限層８とを有している。そして、
電流制限層８に形成される帯状の電流注入領域（上部第
２クラッド層６の部分）は、電流注入領域（上部第２ク
ラッド層６）の両端面（出射端面１３および後端面１
４）側での幅Ｓ1 が中心部での幅Ｓ2より狭くなるよう
に形成され、かつ、狭く形成された幅狭部１５のレーザ
光の出射端面１３側の長さ（いわゆる制限長さ）Ｌf が
後端面１４側の幅狭部１５の長さ（制限長さ）Ｌr より
長くなるように形成されている。
率およびθ水平の両方を同時に大きくすることができる
半導体レーザおよびその製法を提供する。 【解決手段】 ｎ形ＧａＡｓ基板１上に、ｎ形下部クラ
ッド層２と、活性層３と、ｐ形上部第１および第２クラ
ッド層４、６と、活性層３へ電流を注入する帯状の電流
注入領域を除いてｐ形上部クラッド層４、６の近傍に設
けられるｎ形の電流制限層８とを有している。そして、
電流制限層８に形成される帯状の電流注入領域（上部第
２クラッド層６の部分）は、電流注入領域（上部第２ク
ラッド層６）の両端面（出射端面１３および後端面１
４）側での幅Ｓ1 が中心部での幅Ｓ2より狭くなるよう
に形成され、かつ、狭く形成された幅狭部１５のレーザ
光の出射端面１３側の長さ（いわゆる制限長さ）Ｌf が
後端面１４側の幅狭部１５の長さ（制限長さ）Ｌr より
長くなるように形成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はたとえばＤＶＤ（デ
ジタルビデオディスク）、ＬＢＰ（レーザビームプリン
タ）、レーザポインター、バーコードリーダなどに用い
られる半導体レーザおよびその製法に関する。さらに詳
しくは、発光面積を充分に確保しながら端面から出射す
る出射光が広がって遠視野像の広がり角が大きく、か
つ、外部微分量子効率が向上する半導体レーザおよびそ
の製法に関する。
ジタルビデオディスク）、ＬＢＰ（レーザビームプリン
タ）、レーザポインター、バーコードリーダなどに用い
られる半導体レーザおよびその製法に関する。さらに詳
しくは、発光面積を充分に確保しながら端面から出射す
る出射光が広がって遠視野像の広がり角が大きく、か
つ、外部微分量子効率が向上する半導体レーザおよびそ
の製法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のＤＶＤ用などに用いられるＩｎＧ
ａＡｌＰ系の化合物半導体を用いた選択埋込構造の赤色
系可視光の半導体レーザ（ＬＤ）は、図４（ａ）に示さ
れるような構造になっている。すなわち、ｎ形のＧａＡ
ｓからなる半導体基板２１上に、たとえばｎ形のＧａＡ
ｓまたはＩｎx Ｇａ1-x Ｐからなるバッファ層２２、た
とえばＩｎx （Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）1-x Ｐからなるｎ形
クラッド層２３、ＩｎyＧａ1-y Ｐ／Ｉｎx （Ａｌz Ｇ
ａ1-z ）1-x Ｐの積層構造によるＭＱＷ活性層２４、ｐ
形のＩｎx （Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）1-x Ｐからなるｐ形下
部クラッド層２５、Ｉｎx Ｇａ1-x Ｐからなるｐ形のエ
ッチングストップ層２６、ｐ形のＡｌ0.7Ｇａ0.3 ）
1-x Ｐからなるリッジ形状のｐ形上部クラッド層２７、
ｐ形のＩｎxＧａ1-x Ｐからなるキャップ層２８、ｎ形
ＧａＡｓからなり、リッジ形状のｐ形上部クラッド層２
７の横に埋め込まれる電流ブロック層２９、ｐ形ＧａＡ
ｓからなるコンタクト層３０がそれぞれ積層されること
により形成されている。
ａＡｌＰ系の化合物半導体を用いた選択埋込構造の赤色
系可視光の半導体レーザ（ＬＤ）は、図４（ａ）に示さ
れるような構造になっている。すなわち、ｎ形のＧａＡ
ｓからなる半導体基板２１上に、たとえばｎ形のＧａＡ
ｓまたはＩｎx Ｇａ1-x Ｐからなるバッファ層２２、た
とえばＩｎx （Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）1-x Ｐからなるｎ形
クラッド層２３、ＩｎyＧａ1-y Ｐ／Ｉｎx （Ａｌz Ｇ
ａ1-z ）1-x Ｐの積層構造によるＭＱＷ活性層２４、ｐ
形のＩｎx （Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）1-x Ｐからなるｐ形下
部クラッド層２５、Ｉｎx Ｇａ1-x Ｐからなるｐ形のエ
ッチングストップ層２６、ｐ形のＡｌ0.7Ｇａ0.3 ）
1-x Ｐからなるリッジ形状のｐ形上部クラッド層２７、
ｐ形のＩｎxＧａ1-x Ｐからなるキャップ層２８、ｎ形
ＧａＡｓからなり、リッジ形状のｐ形上部クラッド層２
７の横に埋め込まれる電流ブロック層２９、ｐ形ＧａＡ
ｓからなるコンタクト層３０がそれぞれ積層されること
により形成されている。
【０００３】なお、ｘはＧａＡｓと格子整合のとれる値
ｘ＝０.４９で、０.３５＜ｙ＜０.６５、０＜ｚ＜０.８
である。そして、ｐ形コンタクト層３０上にｐ側電極３
１、ＧａＡｓ基板２１の裏面にｎ側電極３２がそれぞれ
形成され、チップ化することにより図４（ａ）に示され
る構造のＤＶＤ用などに適した赤色のＬＤチップが得ら
れる。
ｘ＝０.４９で、０.３５＜ｙ＜０.６５、０＜ｚ＜０.８
である。そして、ｐ形コンタクト層３０上にｐ側電極３
１、ＧａＡｓ基板２１の裏面にｎ側電極３２がそれぞれ
形成され、チップ化することにより図４（ａ）に示され
る構造のＤＶＤ用などに適した赤色のＬＤチップが得ら
れる。
【０００４】この構造のＬＤチップで電流ブロック層２
９の選択埋込成長をする前の状態で、ｐ形上部クラッド
層２７およびキャップ層２８をリッジ状に形成した状態
の平面図が図４（ｂ）に示されるように、電流注入領
域、すなわちリッジ部は同じ幅Ｓでチップの前端面（光
の出射面）３３から後端面（出射面と反対面）３４にス
トライプ状に延びるように形成されている。そして、こ
のストライプ状の電流注入領域の部分の活性層で発光
し、両端面で反射して共振させることにより発振し、そ
の一部が出射端面３３から出射し、後端面３４から漏れ
る光でモニターしながらその発光量を調整できるように
なっている。このように電流注入を狭窄し、効率的なキ
ャリアの注入を行うと共に、近視野像における光の横方
向の閉じ込めを実現している。
９の選択埋込成長をする前の状態で、ｐ形上部クラッド
層２７およびキャップ層２８をリッジ状に形成した状態
の平面図が図４（ｂ）に示されるように、電流注入領
域、すなわちリッジ部は同じ幅Ｓでチップの前端面（光
の出射面）３３から後端面（出射面と反対面）３４にス
トライプ状に延びるように形成されている。そして、こ
のストライプ状の電流注入領域の部分の活性層で発光
し、両端面で反射して共振させることにより発振し、そ
の一部が出射端面３３から出射し、後端面３４から漏れ
る光でモニターしながらその発光量を調整できるように
なっている。このように電流注入を狭窄し、効率的なキ
ャリアの注入を行うと共に、近視野像における光の横方
向の閉じ込めを実現している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前述のような構造の半
導体レーザでは、ストライプ状の電流注入領域の部分の
みで発光するため、このストライプ幅Ｓが広いほど発光
量が多くなり外部微分量子効率（単位電流当りの出力、
すなわち発光効率）が向上する。しかし、このストライ
プ幅が余り広くなると、水平方向の広がり角（以下、θ
水平という）が小さくなり、外部微分量子効率と相反関
係にある。そのため、両者を満たすことができないとい
う問題がある。
導体レーザでは、ストライプ状の電流注入領域の部分の
みで発光するため、このストライプ幅Ｓが広いほど発光
量が多くなり外部微分量子効率（単位電流当りの出力、
すなわち発光効率）が向上する。しかし、このストライ
プ幅が余り広くなると、水平方向の広がり角（以下、θ
水平という）が小さくなり、外部微分量子効率と相反関
係にある。そのため、両者を満たすことができないとい
う問題がある。
【０００６】一方、外部微分量子効率が向上すれば、出
力が大きくなり小さな入力ですむため好ましく、また、
θ水平が大きければ遠視野像が真円に近くなり（アスペ
クト比（θ垂直／θ水平）の上昇）、レーザ光を集光す
るレンズの光学設計が簡単となり、商業的に考えると低
コストでレンズの設計をすることができるため好まし
い。そのため、外部微分量子効率が大きく、かつ、θ水
平が大きいことが好ましい。
力が大きくなり小さな入力ですむため好ましく、また、
θ水平が大きければ遠視野像が真円に近くなり（アスペ
クト比（θ垂直／θ水平）の上昇）、レーザ光を集光す
るレンズの光学設計が簡単となり、商業的に考えると低
コストでレンズの設計をすることができるため好まし
い。そのため、外部微分量子効率が大きく、かつ、θ水
平が大きいことが好ましい。
【０００７】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たもので、半導体レーザの特性における外部微分量子効
率およびθ水平の両方を同時に大きくすることができる
半導体レーザおよびその製法を提供することを目的とす
る。
たもので、半導体レーザの特性における外部微分量子効
率およびθ水平の両方を同時に大きくすることができる
半導体レーザおよびその製法を提供することを目的とす
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体レー
ザは、第１導電形クラッド層と、第２導電形クラッド層
と、該第１導電形および第２導電形のクラッド層により
挟持される活性層と、該活性層へ電流を注入する帯状の
電流注入領域を除いて前記第２導電形クラッド層の内部
または近傍に設けられる第１導電形の電流制限層とを有
する半導体レーザであって、前記帯状の電流注入領域
は、その幅が該電流注入領域の両端面側で中心部より狭
くなるように形成され、かつ、該狭く形成された幅狭部
はレーザ光の出射端面側の長さが後端面側の長さより長
くなるように形成されている。
ザは、第１導電形クラッド層と、第２導電形クラッド層
と、該第１導電形および第２導電形のクラッド層により
挟持される活性層と、該活性層へ電流を注入する帯状の
電流注入領域を除いて前記第２導電形クラッド層の内部
または近傍に設けられる第１導電形の電流制限層とを有
する半導体レーザであって、前記帯状の電流注入領域
は、その幅が該電流注入領域の両端面側で中心部より狭
くなるように形成され、かつ、該狭く形成された幅狭部
はレーザ光の出射端面側の長さが後端面側の長さより長
くなるように形成されている。
【０００９】この構造にすることにより、電流注入領域
の幅を広くして発光効率を向上させながら、光の出射面
はその幅が狭くなっているため、θ水平を充分に大きく
することができる。その結果、外部微分量子効率とθ水
平の両方を大きくすることができ、高特性の半導体レー
ザが得られる。
の幅を広くして発光効率を向上させながら、光の出射面
はその幅が狭くなっているため、θ水平を充分に大きく
することができる。その結果、外部微分量子効率とθ水
平の両方を大きくすることができ、高特性の半導体レー
ザが得られる。
【００１０】前記出射端面側の幅狭部の長さが、前記幅
狭部の幅Ｓ1 と幅の広い幅広部の幅Ｓ2 との比をＳ1 ／
Ｓ2 として、４０・Ｓ1 ／Ｓ2 μｍ以上の長さに形成さ
れることにより、水平方向の広がり角（θ水平）を充分
に大きくすることができるため、遠視野像を真円に近く
することができて好ましい。
狭部の幅Ｓ1 と幅の広い幅広部の幅Ｓ2 との比をＳ1 ／
Ｓ2 として、４０・Ｓ1 ／Ｓ2 μｍ以上の長さに形成さ
れることにより、水平方向の広がり角（θ水平）を充分
に大きくすることができるため、遠視野像を真円に近く
することができて好ましい。
【００１１】本発明による半導体レーザの製法は、前記
半導体レーザを製造するに当り、前記帯状の電流注入領
域を、半導体層が積層されたウェハの状態で、前記電流
注入領域の幅狭部と幅の広い幅広部とが交互にそれぞれ
一定の長さづつ繰り返すように形成し、該幅狭部の部分
で一方が長く他方が短くなる位置で該帯状の電流注入領
域と直角方向に劈開し、該幅狭部の長い方の劈開端面に
反射率の小さい保護膜を形成し、前記幅狭部の短い方の
劈開端面に反射率の大きい保護膜を成膜し、さらにダイ
シングによりチップ化することを特徴とする。
半導体レーザを製造するに当り、前記帯状の電流注入領
域を、半導体層が積層されたウェハの状態で、前記電流
注入領域の幅狭部と幅の広い幅広部とが交互にそれぞれ
一定の長さづつ繰り返すように形成し、該幅狭部の部分
で一方が長く他方が短くなる位置で該帯状の電流注入領
域と直角方向に劈開し、該幅狭部の長い方の劈開端面に
反射率の小さい保護膜を形成し、前記幅狭部の短い方の
劈開端面に反射率の大きい保護膜を成膜し、さらにダイ
シングによりチップ化することを特徴とする。
【００１２】この方法を用いることにより、電流注入領
域を形成するパターンに幅狭部と幅広部とを設けておく
だけで、後は劈開の位置を幅狭部の適当な位置に設定す
れば、前記半導体レーザのチップが得られ、従来と同様
の製造工程で簡単に外部微分量子効率とθ水平の両方を
満たす半導体レーザを得ることができる。
域を形成するパターンに幅狭部と幅広部とを設けておく
だけで、後は劈開の位置を幅狭部の適当な位置に設定す
れば、前記半導体レーザのチップが得られ、従来と同様
の製造工程で簡単に外部微分量子効率とθ水平の両方を
満たす半導体レーザを得ることができる。
【００１３】前記幅狭部と幅広部との交互に繰り返され
るパターンと並列してアライメントパターンを形成し、
該アライメントパターンを基準として前記劈開をするこ
とにより幅狭部の一方を長く、他方を短くすることによ
り、幅狭部の長さを精度よく形成することができる。
るパターンと並列してアライメントパターンを形成し、
該アライメントパターンを基準として前記劈開をするこ
とにより幅狭部の一方を長く、他方を短くすることによ
り、幅狭部の長さを精度よく形成することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】つぎに、図面を参照しながら本発
明の半導体レーザおよびその製法について説明をする。
明の半導体レーザおよびその製法について説明をする。
【００１５】本発明による半導体レーザは、図１（ａ）
にその一実施形態の断面説明図が示されるように、たと
えばｎ形ＧａＡｓからなる基板１上に、たとえばｎ形で
ある第１導電形下部クラッド層２と、下部クラッド層２
および後述する第２導電形であるｐ形上部クラッド層
４、６により挟持される活性層３と、ｐ形である第２導
電形上部第１クラッド層４および上部第２クラッド層６
と、活性層３へ電流を注入する帯状の電流注入領域を除
いてｐ形上部クラッド層４、６の近傍に設けられるｎ形
の電流制限層８とを有している。そして、電流制限層８
に形成される帯状の電流注入領域（上部第２クラッド層
６の部分）は、図１（ｂ）に電流制限層８を成長する前
の状態の１チップ部分の斜視説明図が示されるように、
電流注入領域（上部第２クラッド層６）の両端面（出射
端面１３および後端面１４）側での幅Ｓ1 が中心部での
幅Ｓ2 より狭くなるように形成され、かつ、狭く形成さ
れた幅狭部１５のレーザ光の出射端面１３側の長さ（い
わゆる制限長さ）Ｌf が後端面１４側の幅狭部１５の長
さ（制限長さ）Ｌr より長くなるように形成されてい
る。
にその一実施形態の断面説明図が示されるように、たと
えばｎ形ＧａＡｓからなる基板１上に、たとえばｎ形で
ある第１導電形下部クラッド層２と、下部クラッド層２
および後述する第２導電形であるｐ形上部クラッド層
４、６により挟持される活性層３と、ｐ形である第２導
電形上部第１クラッド層４および上部第２クラッド層６
と、活性層３へ電流を注入する帯状の電流注入領域を除
いてｐ形上部クラッド層４、６の近傍に設けられるｎ形
の電流制限層８とを有している。そして、電流制限層８
に形成される帯状の電流注入領域（上部第２クラッド層
６の部分）は、図１（ｂ）に電流制限層８を成長する前
の状態の１チップ部分の斜視説明図が示されるように、
電流注入領域（上部第２クラッド層６）の両端面（出射
端面１３および後端面１４）側での幅Ｓ1 が中心部での
幅Ｓ2 より狭くなるように形成され、かつ、狭く形成さ
れた幅狭部１５のレーザ光の出射端面１３側の長さ（い
わゆる制限長さ）Ｌf が後端面１４側の幅狭部１５の長
さ（制限長さ）Ｌr より長くなるように形成されてい
る。
【００１６】図１に示される半導体レーザの構造を、Ｄ
ＶＤ用などに用いられるＩｎＧａＡｌＰ系化合物半導体
を用いた赤色の半導体レーザを例にとり詳細に説明す
る。
ＶＤ用などに用いられるＩｎＧａＡｌＰ系化合物半導体
を用いた赤色の半導体レーザを例にとり詳細に説明す
る。
【００１７】ｎ形ＧａＡｓ基板１上にｎ形Ｉｎ0.49（Ｇ
ａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.51Ｐからなる下部クラッド層２が
１.５μｍ程度、Ｉｎ0.49（Ｇａ1-y Ａｌy ）0.51Ｐ
（０≦ｙ≦０.４）からなる活性層が０.１μｍ程度、ｐ
形Ｉｎ0.49（Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ） 0.51Ｐからなる上部第
１クラッド層４が０.３μｍ程度、ｐ形Ｉｎ0.49Ｇａ
0.51Ｐからなるエッチングストップ層５が０.０３μｍ
程度、ｐ形Ｉｎ0.49（Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.51Ｐからな
る上部第２クラッド層６が１.２μｍ程度、ｐ形Ｉｎ0.
49Ｇａ0.51Ｐからなる第１コンタクト層７が０.０３μ
ｍ程度、図示しないＧａＡｓからなるキャップ層が０.
５μｍ程度順次積層されている。第１コンタクト層７の
まま成長を終って温度を下げるとき、ＩｎＧａＰのＰが
蒸発して抜けて膜質が低下するが、ＧａＡｓからなる図
示しないキャップ層が設けられていることにより、Ａｓ
雰囲気下で温度を下げて保護することができる。
ａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.51Ｐからなる下部クラッド層２が
１.５μｍ程度、Ｉｎ0.49（Ｇａ1-y Ａｌy ）0.51Ｐ
（０≦ｙ≦０.４）からなる活性層が０.１μｍ程度、ｐ
形Ｉｎ0.49（Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ） 0.51Ｐからなる上部第
１クラッド層４が０.３μｍ程度、ｐ形Ｉｎ0.49Ｇａ
0.51Ｐからなるエッチングストップ層５が０.０３μｍ
程度、ｐ形Ｉｎ0.49（Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.51Ｐからな
る上部第２クラッド層６が１.２μｍ程度、ｐ形Ｉｎ0.
49Ｇａ0.51Ｐからなる第１コンタクト層７が０.０３μ
ｍ程度、図示しないＧａＡｓからなるキャップ層が０.
５μｍ程度順次積層されている。第１コンタクト層７の
まま成長を終って温度を下げるとき、ＩｎＧａＰのＰが
蒸発して抜けて膜質が低下するが、ＧａＡｓからなる図
示しないキャップ層が設けられていることにより、Ａｓ
雰囲気下で温度を下げて保護することができる。
【００１８】各半導体層の成長は、たとえばＭＯＣＶＤ
(Metal Organic Chemical Vapor Deposition；有機金属
化学気相成長) 法などにより、反応ガスとして、トリエ
チルガリウム（ＴＥＧ）、アルシン（ＡｓＨ3 ）、トリ
エチルアルミニウム（ＴＥＡ）、トリメチルインジウム
（ＴＭＩｎ）、ｎ形ドーパントガスとして、Ｈ2 Ｓｅま
たはＳｉＨ4 を、ｐ形ドーパントガスとして、ジメチル
亜鉛（ＤＭＺｎ）などの必要なガスを導入し、５００〜
７００℃程度で反応させることにより行われる。
(Metal Organic Chemical Vapor Deposition；有機金属
化学気相成長) 法などにより、反応ガスとして、トリエ
チルガリウム（ＴＥＧ）、アルシン（ＡｓＨ3 ）、トリ
エチルアルミニウム（ＴＥＡ）、トリメチルインジウム
（ＴＭＩｎ）、ｎ形ドーパントガスとして、Ｈ2 Ｓｅま
たはＳｉＨ4 を、ｐ形ドーパントガスとして、ジメチル
亜鉛（ＤＭＺｎ）などの必要なガスを導入し、５００〜
７００℃程度で反応させることにより行われる。
【００１９】その後、成長装置からウェハを取り出し、
図示しないＧａＡｓからなるキャップ層を除去し、図示
しないＳｉＯ2 などをスパッタ法などにより成膜してパ
ターニングし、マスクのない部分の第１コンタクト層７
および上部第２クラッド層６をエッチングすることによ
り、図１（ｂ）に示されるように電流注入領域をリッジ
状に形成する。このＳｉＯ2 のパターニングは、たとえ
ば図１（ｂ）のＳ1 ＝４μｍ、Ｓ2 ＝５μｍ、Ｌf ＝１
２０μｍ、Ｌr ＝４０μｍ、幅広部の長さが３００μｍ
程度にそれぞれ形成される。Ｌf の長さは、後述するよ
うに４０μｍ程度以上に形成されるのが、遠視野像の関
係から好ましい。また、エッチングは、たとえば塩酸を
用いたウェットエッチングやドライエッチングなどによ
り行うことができる。そして、その後さらにＭＯＣＶＤ
装置などの半導体成長装置に入れてｎ形ＧａＡｓを０.
４μｍ程度成長し、成長装置から取り出して前述の図示
しないＳｉＯ2 マスクを除去することにより、電流注入
領域として残存する上部第２クラッド層６の横側のエッ
チングされた凹部に電流制限層８が選択成長される。
図示しないＧａＡｓからなるキャップ層を除去し、図示
しないＳｉＯ2 などをスパッタ法などにより成膜してパ
ターニングし、マスクのない部分の第１コンタクト層７
および上部第２クラッド層６をエッチングすることによ
り、図１（ｂ）に示されるように電流注入領域をリッジ
状に形成する。このＳｉＯ2 のパターニングは、たとえ
ば図１（ｂ）のＳ1 ＝４μｍ、Ｓ2 ＝５μｍ、Ｌf ＝１
２０μｍ、Ｌr ＝４０μｍ、幅広部の長さが３００μｍ
程度にそれぞれ形成される。Ｌf の長さは、後述するよ
うに４０μｍ程度以上に形成されるのが、遠視野像の関
係から好ましい。また、エッチングは、たとえば塩酸を
用いたウェットエッチングやドライエッチングなどによ
り行うことができる。そして、その後さらにＭＯＣＶＤ
装置などの半導体成長装置に入れてｎ形ＧａＡｓを０.
４μｍ程度成長し、成長装置から取り出して前述の図示
しないＳｉＯ2 マスクを除去することにより、電流注入
領域として残存する上部第２クラッド層６の横側のエッ
チングされた凹部に電流制限層８が選択成長される。
【００２０】その後、さらに成長装置に入れて３度目の
エピタキシャル成長として、ｐ形ＧａＡｓからなる第２
コンタクト層９を１μｍ程度成長する。その後、成長装
置からウェハを取り出して、基板１の裏面を研削して７
０μｍ程度の厚さにし、その研削面にＡｕ／Ｇｅ-Ｎｉ
からなるｎ側電極１０を、また、ｐ形コンタクト層９上
にＴｉ／Ａｕからなるｐ側電極１１をそれぞれ真空蒸着
などにより設け、劈開し、出射端面側が反射率３０％、
後端面側が反射率７０％程度になるようにＡｌ 2 Ｏ3 お
よびアモルファスＳｉ膜をスパッタ法などにより設け、
ダイシングによりチップ化することにより図１（ａ）に
示されるような半導体レーザのチップが形成される。
エピタキシャル成長として、ｐ形ＧａＡｓからなる第２
コンタクト層９を１μｍ程度成長する。その後、成長装
置からウェハを取り出して、基板１の裏面を研削して７
０μｍ程度の厚さにし、その研削面にＡｕ／Ｇｅ-Ｎｉ
からなるｎ側電極１０を、また、ｐ形コンタクト層９上
にＴｉ／Ａｕからなるｐ側電極１１をそれぞれ真空蒸着
などにより設け、劈開し、出射端面側が反射率３０％、
後端面側が反射率７０％程度になるようにＡｌ 2 Ｏ3 お
よびアモルファスＳｉ膜をスパッタ法などにより設け、
ダイシングによりチップ化することにより図１（ａ）に
示されるような半導体レーザのチップが形成される。
【００２１】本発明の半導体レーザでは、前述のよう
に、電流注入領域として形成される上部第２クラッド層
６の形状が、図１（ｂ）に示されるように、その中心部
で幅Ｓ 2 が広く、両端部での幅Ｓ1 が狭いと共に、出射
端面１３側の幅狭部１５の長さＬf が後端面１４側の長
さＬr より長くなるように形成されていることに特徴が
ある。すなわち、前述のように、この電流注入領域の幅
が広いほど発光効率は向上するが、幅が広くなると水平
方向の広がり角（θ水平）が小さくなり、遠視野像（フ
ァーフィールドパターン）が悪くなり、両特性が相反す
るという問題がある。本発明者らが鋭意検討を重ねた結
果、光の出射端面側のある一定距離以上を幅狭に形成す
れば、遠視野像の問題はなくなり、それ以外のところの
電流注入領域を幅広に形成することにより、外部微分量
子効率（発光効率）を向上させ得ることを見出した。
に、電流注入領域として形成される上部第２クラッド層
６の形状が、図１（ｂ）に示されるように、その中心部
で幅Ｓ 2 が広く、両端部での幅Ｓ1 が狭いと共に、出射
端面１３側の幅狭部１５の長さＬf が後端面１４側の長
さＬr より長くなるように形成されていることに特徴が
ある。すなわち、前述のように、この電流注入領域の幅
が広いほど発光効率は向上するが、幅が広くなると水平
方向の広がり角（θ水平）が小さくなり、遠視野像（フ
ァーフィールドパターン）が悪くなり、両特性が相反す
るという問題がある。本発明者らが鋭意検討を重ねた結
果、光の出射端面側のある一定距離以上を幅狭に形成す
れば、遠視野像の問題はなくなり、それ以外のところの
電流注入領域を幅広に形成することにより、外部微分量
子効率（発光効率）を向上させ得ることを見出した。
【００２２】図１（ａ）に示される構造で、電流注入領
域の幅Ｓ1 （μｍ）、Ｓ2 （μｍ）を種々変化させたと
きの遠視野像への影響がなくなる幅狭部１５の出射端面
１３側の長さＬf （μｍ）を調べた結果、表１に示され
る結果となった。すなわち、表１の結果を図２にグラフ
で示すように、幅狭部の幅Ｓ1 と幅広部の幅Ｓ2 との比
Ｓ1 ／Ｓ2 に対する必要な長さＬf は、ほぼ比例関係に
あり、この比に４０μｍを掛けた値以上にすれば遠視野
像への影響を無視できることを見出した。この出射端面
側の長さが短かすぎると、幅狭部の効果が現れず、遠視
野像が悪くなる。
域の幅Ｓ1 （μｍ）、Ｓ2 （μｍ）を種々変化させたと
きの遠視野像への影響がなくなる幅狭部１５の出射端面
１３側の長さＬf （μｍ）を調べた結果、表１に示され
る結果となった。すなわち、表１の結果を図２にグラフ
で示すように、幅狭部の幅Ｓ1 と幅広部の幅Ｓ2 との比
Ｓ1 ／Ｓ2 に対する必要な長さＬf は、ほぼ比例関係に
あり、この比に４０μｍを掛けた値以上にすれば遠視野
像への影響を無視できることを見出した。この出射端面
側の長さが短かすぎると、幅狭部の効果が現れず、遠視
野像が悪くなる。
【００２３】
【表１】
【００２４】以上のように、電流注入領域の出射端面側
の幅を狭くすることにより、その後ろ側の幅が広くても
遠視野像への影響はなくなることを見出したが、半導体
レーザのチップは、その出射端面を鏡面に仕上げる必要
があるため、前述のように劈開によりチップ化される。
そのため、劈開の精度に２０μｍ程度が必要となり、後
端面を幅広部のまま終らせることは不可能に近い。すな
わち、幅広部と幅狭部との境界部で丁度劈開することが
できれば出射端面が幅狭部で、後端面が幅広部となって
最も効率がよいが、劈開面が僅かにずれると出射端面が
幅広部になって特性が悪くなる可能性がある。そのた
め、後端面にも幅狭部がくるように幅狭部の位置で劈開
をすることが好ましく、この場合劈開の精度の範囲ので
きるだけ短い長さ、すなわち後端面側の長さＬr は２０
μｍ程度なるように形成される。その結果、幅狭部は出
射端面側が長く、後端面側が短くなるように形成され
る。
の幅を狭くすることにより、その後ろ側の幅が広くても
遠視野像への影響はなくなることを見出したが、半導体
レーザのチップは、その出射端面を鏡面に仕上げる必要
があるため、前述のように劈開によりチップ化される。
そのため、劈開の精度に２０μｍ程度が必要となり、後
端面を幅広部のまま終らせることは不可能に近い。すな
わち、幅広部と幅狭部との境界部で丁度劈開することが
できれば出射端面が幅狭部で、後端面が幅広部となって
最も効率がよいが、劈開面が僅かにずれると出射端面が
幅広部になって特性が悪くなる可能性がある。そのた
め、後端面にも幅狭部がくるように幅狭部の位置で劈開
をすることが好ましく、この場合劈開の精度の範囲ので
きるだけ短い長さ、すなわち後端面側の長さＬr は２０
μｍ程度なるように形成される。その結果、幅狭部は出
射端面側が長く、後端面側が短くなるように形成され
る。
【００２５】前述のように、幅狭部を出射端面側で長
く、後端面側で短くなるように劈開するには、たとえば
半導体ウェハの一部のパターンが図３に示されるよう
に、アライメントパターン１９をウェハの一か所に形成
しておき、そのアライメントパターン１９の劈開部（パ
ターンの間隔）１９ａの中心（破線Ｈ）で劈開するよう
にすれば、ほぼ必要な出射端面側の長さＬf が得られ
る。アライメントパターン１９の劈開部１９ａの間隔ｄ
は、劈開の精度が２０μｍ程度であることを考慮して４
０μｍ程度に形成される。なお、図３では、電流注入領
域のパターンの幅広部１６と幅狭部１５が一列の一部し
か書かれていないが、この列がウェハの全面に並んで形
成されており、アライメントパターン１９は一列形成さ
れれば全ての列を同時に劈開することができる。アライ
メントパターン１９を基準にして劈開したバー状の状態
で、出射端面側の劈開面には反射率が３０％程度になる
ようにＡｌ2 Ｏ3 膜やアモルファスＳｉ膜などの積層構
造による保護膜（反射膜）を形成し、後端面側には同様
の積層膜により反射率が７０％程度の保護膜（反射膜）
を形成することにより、前後の区別をすることができ
る。その後、ダイシングなどによりチップ化する。
く、後端面側で短くなるように劈開するには、たとえば
半導体ウェハの一部のパターンが図３に示されるよう
に、アライメントパターン１９をウェハの一か所に形成
しておき、そのアライメントパターン１９の劈開部（パ
ターンの間隔）１９ａの中心（破線Ｈ）で劈開するよう
にすれば、ほぼ必要な出射端面側の長さＬf が得られ
る。アライメントパターン１９の劈開部１９ａの間隔ｄ
は、劈開の精度が２０μｍ程度であることを考慮して４
０μｍ程度に形成される。なお、図３では、電流注入領
域のパターンの幅広部１６と幅狭部１５が一列の一部し
か書かれていないが、この列がウェハの全面に並んで形
成されており、アライメントパターン１９は一列形成さ
れれば全ての列を同時に劈開することができる。アライ
メントパターン１９を基準にして劈開したバー状の状態
で、出射端面側の劈開面には反射率が３０％程度になる
ようにＡｌ2 Ｏ3 膜やアモルファスＳｉ膜などの積層構
造による保護膜（反射膜）を形成し、後端面側には同様
の積層膜により反射率が７０％程度の保護膜（反射膜）
を形成することにより、前後の区別をすることができ
る。その後、ダイシングなどによりチップ化する。
【００２６】本発明によれば、電流注入領域の幅が広く
形成されているため、外部微分量子効率（発光効率）が
向上し、小さな入力で大きな出力が得られる。一方、レ
ーザ光の出射端面側は電流注入領域の幅が狭くなってい
るため、θ水平を充分に大きくすることができ、遠視野
像への影響をなくすることができ、真円で結像すること
ができる。また、後端面側にも幅狭部が設けられている
ため、パターンの幅狭部でその一方が長くなり、他方が
短くなるような位置で劈開することにより、従来と同様
の製造工程による簡単な方法で、外部微分量子効率およ
びθ水平の両方を満たす高特性の半導体レーザが得られ
る。
形成されているため、外部微分量子効率（発光効率）が
向上し、小さな入力で大きな出力が得られる。一方、レ
ーザ光の出射端面側は電流注入領域の幅が狭くなってい
るため、θ水平を充分に大きくすることができ、遠視野
像への影響をなくすることができ、真円で結像すること
ができる。また、後端面側にも幅狭部が設けられている
ため、パターンの幅狭部でその一方が長くなり、他方が
短くなるような位置で劈開することにより、従来と同様
の製造工程による簡単な方法で、外部微分量子効率およ
びθ水平の両方を満たす高特性の半導体レーザが得られ
る。
【００２７】この幅広部と幅狭部とのパターンを形成す
る際に、アライメントパターンを同時に形成しておくこ
とにより、一方を長く、他方を短く劈開するのも容易に
行うことができる。
る際に、アライメントパターンを同時に形成しておくこ
とにより、一方を長く、他方を短く劈開するのも容易に
行うことができる。
【００２８】前述の例では、電流注入領域の上部クラッ
ド層を残してその両側に電流制限層を選択成長するリッ
ジ構造の半導体レーザの例であったが、電流注入領域を
エッチングにより除去した電流狭窄層を埋め込んで半導
体層を成長する構造でも、そのエッチングパターンを同
様に両端面で狭くし、かつ、出射端面側が後端面側より
長くなるように形成すれば同様な効果が得られる。
ド層を残してその両側に電流制限層を選択成長するリッ
ジ構造の半導体レーザの例であったが、電流注入領域を
エッチングにより除去した電流狭窄層を埋め込んで半導
体層を成長する構造でも、そのエッチングパターンを同
様に両端面で狭くし、かつ、出射端面側が後端面側より
長くなるように形成すれば同様な効果が得られる。
【００２９】また、前述の例では、赤色の半導体レーザ
の例であったが、赤色などの可視光に限らず、他の波長
領域でも同様の関係が得られる。
の例であったが、赤色などの可視光に限らず、他の波長
領域でも同様の関係が得られる。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、外部微分量子効率およ
び水平方向への広がり角（θ水平）の両方を満たす高特
性の半導体レーザが得られる。その結果、３０ｍＷ超級
の高出力半導体レーザなどに非常に便利に用いることが
できる。
び水平方向への広がり角（θ水平）の両方を満たす高特
性の半導体レーザが得られる。その結果、３０ｍＷ超級
の高出力半導体レーザなどに非常に便利に用いることが
できる。
【図１】本発明の半導体レーザの一実施形態の断面説明
図および途中工程の斜視説明図である。
図および途中工程の斜視説明図である。
【図２】図１の半導体レーザの電流注入領域の幅の変化
に対し、θ水平を悪化させない出射面側の幅狭部の長さ
（制限長さ）の関係を示す図である。
に対し、θ水平を悪化させない出射面側の幅狭部の長さ
（制限長さ）の関係を示す図である。
【図３】電流注入領域のパターンに対し、劈開面を認識
しやすくするアライメントパターンの例を示す図であ
る。
しやすくするアライメントパターンの例を示す図であ
る。
【図４】従来の半導体レーザの構造の説明図である。
１ 基板 ２ ｎ形下部クラッド層 ３ 活性層 ４ ｐ形上部第１クラッド層 ６ ｐ形上部第２クラッド層 ８ 電流制限層 １３ 出射端面 １４ 後端面 １５ 幅狭部
Claims (4)
- 【請求項１】 第１導電形クラッド層と、第２導電形ク
ラッド層と、該第１導電形および第２導電形のクラッド
層により挟持される活性層と、該活性層へ電流を注入す
る帯状の電流注入領域を除いて前記第２導電形クラッド
層の内部または近傍に設けられる第１導電形の電流制限
層とを有する半導体レーザであって、前記帯状の電流注
入領域は、その幅が該注入領域の両端面側で中心部より
狭くなるように形成され、かつ、該狭く形成された幅狭
部はレーザ光の出射端面側の長さが後端面側の長さより
長くなるように形成されてなる半導体レーザ。 - 【請求項２】 前記出射端面側の幅狭部の長さが、前記
幅狭部の幅Ｓ1 と幅の広い幅広部の幅Ｓ2 との比をＳ1
／Ｓ2 として、４０・Ｓ1 ／Ｓ2 μｍ以上の長さに形成
されてなる請求項１記載の半導体レーザ。 - 【請求項３】 請求項１記載の半導体レーザの製法であ
って、前記帯状の電流注入領域を、半導体層が積層され
たウェハの状態で、前記電流注入領域の幅狭部と幅の広
い幅広部とが交互にそれぞれ一定の長さづつ繰り返すよ
うに形成し、該幅狭部の部分で一方が長く他方が短くな
る位置で前記帯状の電流注入領域と直角方向に劈開し、
該幅狭部の長い方の劈開端面に反射率の小さい保護膜を
形成し、前記幅狭部の短い方の劈開端面に反射率の大き
い保護膜を成膜し、さらにダイシングによりチップ化す
る半導体レーザの製法。 - 【請求項４】 前記幅狭部と幅広部との交互に繰り返さ
れるパターンと並列してアライメントパターンを形成
し、該アライメントパターンを基準として前記劈開をす
ることにより幅狭部の一方を長く、他方を短く形成する
請求項３記載の製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36156098A JP2000183463A (ja) | 1998-12-18 | 1998-12-18 | 半導体レーザおよびその製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36156098A JP2000183463A (ja) | 1998-12-18 | 1998-12-18 | 半導体レーザおよびその製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000183463A true JP2000183463A (ja) | 2000-06-30 |
Family
ID=18474072
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36156098A Pending JP2000183463A (ja) | 1998-12-18 | 1998-12-18 | 半導体レーザおよびその製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000183463A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005142182A (ja) * | 2003-11-04 | 2005-06-02 | Nec Corp | 光半導体素子およびその製造方法 |
| JP2005191364A (ja) * | 2003-12-26 | 2005-07-14 | Nec Corp | 半導体レーザー |
-
1998
- 1998-12-18 JP JP36156098A patent/JP2000183463A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005142182A (ja) * | 2003-11-04 | 2005-06-02 | Nec Corp | 光半導体素子およびその製造方法 |
| JP2005191364A (ja) * | 2003-12-26 | 2005-07-14 | Nec Corp | 半導体レーザー |
| JP4582289B2 (ja) * | 2003-12-26 | 2010-11-17 | 日本電気株式会社 | 半導体レーザー |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3822976B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| KR100763829B1 (ko) | 반도체 레이저 소자 및 그 제조방법 | |
| JP4305554B2 (ja) | 半導体レーザの製造方法 | |
| JP2001094212A (ja) | 半導体素子およびその製造方法 | |
| JP3716974B2 (ja) | 半導体レーザ素子及びその製造方法 | |
| US9368940B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device | |
| JP2002314203A (ja) | ３族窒化物半導体レーザ及びその製造方法 | |
| JP4190297B2 (ja) | 窒化物系半導体レーザ素子およびその製造方法 | |
| JP2822868B2 (ja) | 半導体レーザの製造方法 | |
| JP4608731B2 (ja) | 半導体レーザの製造方法 | |
| JP4457549B2 (ja) | 窒化物半導体レーザ素子及びその製造方法 | |
| JPH11506273A (ja) | 最高３０％のアルミニウムを含む半導体材料又はアルミニウムを含まない半導体材料から成る個別の閉じ込め層を有する放射放出半導体ダイオード | |
| JP2010129763A (ja) | 半導体レーザおよびその製造方法 | |
| JP2000183463A (ja) | 半導体レーザおよびその製法 | |
| JP4623799B2 (ja) | 半導体発光素子の製法および半導体レーザ | |
| JP2000299530A (ja) | 半導体発光装置 | |
| JP2000091696A (ja) | 半導体素子、半導体発光素子およびその製造方法 | |
| JP2005045239A (ja) | 窒化物半導体レーザ素子及びそれを用いたｌｄ装置 | |
| JP4314758B2 (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JP3849876B2 (ja) | 半導体レーザ素子及びその製造方法 | |
| JP2611509B2 (ja) | 半導体レーザ | |
| JP2003179314A (ja) | 窒化物系半導体発光素子及びその作製方法 | |
| EP1026799B1 (en) | Semiconductor laser and fabricating method therefor | |
| JPH11284276A (ja) | 半導体レーザ装置及びその製造方法 | |
| JPH11346033A (ja) | 半導体レ―ザ装置及びその製造方法 |