JP2000252586A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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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
- H01S5/22—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
- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2231—Buried stripe structure with inner confining structure only between the active layer and the upper electrode
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01S5/2226—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 comprising special burying or current confinement layers having special electric properties semiconductors with a specific doping
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 埋込再成長を行う際に結晶成長しない部分を
生じにくくして半導体レーザの導波損失を小さくする。 【解決手段】 ｎ型ＧａＡｓ基板１の上に、ｎ型ＧａＡ
ｓバッファ層２、ｎ型クラッド層３、活性層４、ｐ型ク
ラッド層５、ｎ型のＡｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる第１電流
ブロック層１３、ｎ型のＡｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる第２
電流ブロック層１４を順次形成し、選択的に第１電流ブ
ロック層１３および第２電流ブロック層１４をストライ
プ状にエッチングした上部に、ｐ型埋込層７とコンタク
ト層８とキャップ層９とを順次形成する。キャップ層９
の上にｐ電極１０、ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面にｎ電極
１１をそれぞれ形成する。第１電流ブロック層１３のキ
ャリア濃度は１×１０17ｃｍ-3以下であり、第２電流ブ
ロック層１４のキャリア濃度は１×１０18ｃｍ-3であ
る。
生じにくくして半導体レーザの導波損失を小さくする。 【解決手段】 ｎ型ＧａＡｓ基板１の上に、ｎ型ＧａＡ
ｓバッファ層２、ｎ型クラッド層３、活性層４、ｐ型ク
ラッド層５、ｎ型のＡｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる第１電流
ブロック層１３、ｎ型のＡｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる第２
電流ブロック層１４を順次形成し、選択的に第１電流ブ
ロック層１３および第２電流ブロック層１４をストライ
プ状にエッチングした上部に、ｐ型埋込層７とコンタク
ト層８とキャップ層９とを順次形成する。キャップ層９
の上にｐ電極１０、ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面にｎ電極
１１をそれぞれ形成する。第１電流ブロック層１３のキ
ャリア濃度は１×１０17ｃｍ-3以下であり、第２電流ブ
ロック層１４のキャリア濃度は１×１０18ｃｍ-3であ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスクシステ
ムの光源等に用いられる半導体レーザに関するものであ
る。
ムの光源等に用いられる半導体レーザに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】近年実用化されたデジタルビデオディス
ク等の光ディスク機器用の光源として、現在実用レベル
にある半導体レーザの中で最も波長の短いＡｌＧａＩｎ
Ｐ系半導体レーザが用いられている。
ク等の光ディスク機器用の光源として、現在実用レベル
にある半導体レーザの中で最も波長の短いＡｌＧａＩｎ
Ｐ系半導体レーザが用いられている。
【０００３】従来より、ＡｌＧａＩｎＰ系の半導体レー
ザとして例えば今藤他、エレクトロニクスレターズ第３
３巻（１９９７年）１２２３ページ（O. Imafuji, et a
l.,Electronics Letters volume 33(1997)p.1223）に
示されたものが知られている。この半導体レーザは、図
６に断面図を示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板１の上に、
ｎ型ＧａＡｓバッファ層２、（ＡｌxＧａ1-x）yＩｎ1-y
Ｐ（ｘ＝０．７、ｙ＝０．５）からなるｎ型クラッド層
３、活性層４、（ＡｌxＧａ1-x）yＩｎ1-yＰ（ｘ＝０．
７、ｙ＝０．５）からなるｐ型クラッド層５、およびＡ
ｌＩｎＰからなる電流ブロック層６が順次形成されてい
る。そして電流ブロック層がストライプ状に選択的にエ
ッチングされた上部に、（ＡｌxＧａ1-x）yＩｎ1-yＰ
（ｘ＝０．７、ｙ＝０．５）からなるｐ型埋込層７とｐ
型のＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐからなるコンタクト層８とｐ型の
ＧａＡｓからなるキャップ層９が順次形成されており、
キャップ層９の上にはｐ電極１０、ｎ型ＧａＡｓ基板１
の裏面にはｎ電極１１がそれぞれ形成されている。
ザとして例えば今藤他、エレクトロニクスレターズ第３
３巻（１９９７年）１２２３ページ（O. Imafuji, et a
l.,Electronics Letters volume 33(1997)p.1223）に
示されたものが知られている。この半導体レーザは、図
６に断面図を示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板１の上に、
ｎ型ＧａＡｓバッファ層２、（ＡｌxＧａ1-x）yＩｎ1-y
Ｐ（ｘ＝０．７、ｙ＝０．５）からなるｎ型クラッド層
３、活性層４、（ＡｌxＧａ1-x）yＩｎ1-yＰ（ｘ＝０．
７、ｙ＝０．５）からなるｐ型クラッド層５、およびＡ
ｌＩｎＰからなる電流ブロック層６が順次形成されてい
る。そして電流ブロック層がストライプ状に選択的にエ
ッチングされた上部に、（ＡｌxＧａ1-x）yＩｎ1-yＰ
（ｘ＝０．７、ｙ＝０．５）からなるｐ型埋込層７とｐ
型のＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐからなるコンタクト層８とｐ型の
ＧａＡｓからなるキャップ層９が順次形成されており、
キャップ層９の上にはｐ電極１０、ｎ型ＧａＡｓ基板１
の裏面にはｎ電極１１がそれぞれ形成されている。
【０００４】ｎ型ＧａＡｓバッファ層２からキャップ層
９に至るまでの各層は、有機金属気相成長法（以下ＭＯ
ＶＰＥ法という）により形成されている。
９に至るまでの各層は、有機金属気相成長法（以下ＭＯ
ＶＰＥ法という）により形成されている。
【０００５】以下、ｎ型ＧａＡｓ基板１の上にｎ型Ｇａ
Ａｓバッファ層２からキャップ層９に至るまでの各層を
順次形成してできる構造を試料という。
Ａｓバッファ層２からキャップ層９に至るまでの各層を
順次形成してできる構造を試料という。
【０００６】通常、このような半導体レーザを作製する
ために、ｐ型埋込層７からキャップ層９に至るまでの各
層を埋込再成長によって形成している。通常、これらの
層の結晶性を向上させるために、埋込再成長前に試料の
温度を７００℃以上とし、試料表面に付着している不純
物等を取り除くといういわゆるサーマルクリーニングが
なされている。このサーマルクリーニングの時、試料表
面からの燐の蒸発を防ぐためにホスフィン（ＰＨ3）等
の燐系化合物ガスを供給している。
ために、ｐ型埋込層７からキャップ層９に至るまでの各
層を埋込再成長によって形成している。通常、これらの
層の結晶性を向上させるために、埋込再成長前に試料の
温度を７００℃以上とし、試料表面に付着している不純
物等を取り除くといういわゆるサーマルクリーニングが
なされている。このサーマルクリーニングの時、試料表
面からの燐の蒸発を防ぐためにホスフィン（ＰＨ3）等
の燐系化合物ガスを供給している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の半導体レーザに関しては、サーマルクリーニングを
施す際に、燐系化合物ガスによって電流ブロック層６
の、ｐ型クラッド層５との界面付近の部分がｎ型ＧａＡ
ｓ基板１に対して水平な方向にエッチングされるという
問題が生じていた。この電流ブロック層６がエッチング
された状態で埋込再成長を行うと、再成長の際に結晶成
長しない部分が生じ、空洞１２が形成される。この空洞
１２は半導体レーザの導波損失の原因となっていた。そ
の結果、しきい値電流の上昇等半導体レーザの素子特性
に悪影響を及ぼし、実用に耐えうる半導体レーザを得る
ことはできなかった。
来の半導体レーザに関しては、サーマルクリーニングを
施す際に、燐系化合物ガスによって電流ブロック層６
の、ｐ型クラッド層５との界面付近の部分がｎ型ＧａＡ
ｓ基板１に対して水平な方向にエッチングされるという
問題が生じていた。この電流ブロック層６がエッチング
された状態で埋込再成長を行うと、再成長の際に結晶成
長しない部分が生じ、空洞１２が形成される。この空洞
１２は半導体レーザの導波損失の原因となっていた。そ
の結果、しきい値電流の上昇等半導体レーザの素子特性
に悪影響を及ぼし、実用に耐えうる半導体レーザを得る
ことはできなかった。
【０００８】本発明は、しきい値電流の低減等レーザ特
性を向上させ、かつ信頼性を向上させた半導体レーザを
提供することを目的とする。
性を向上させ、かつ信頼性を向上させた半導体レーザを
提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】発明者らは、上記サーマ
ルクリーニングを施す際の燐系化合物ガスによるエッチ
ングのされやすさが、電流ブロック層６のキャリア濃度
と相関があることを見いだした。すなわち、電流ブロッ
ク層６のキャリア濃度が小さくなるほどエッチングされ
にくくなり、具体的には、キャリア濃度が１×１０17ｃ
ｍ-3ではほとんどエッチングされないことを見いだし
た。
ルクリーニングを施す際の燐系化合物ガスによるエッチ
ングのされやすさが、電流ブロック層６のキャリア濃度
と相関があることを見いだした。すなわち、電流ブロッ
ク層６のキャリア濃度が小さくなるほどエッチングされ
にくくなり、具体的には、キャリア濃度が１×１０17ｃ
ｍ-3ではほとんどエッチングされないことを見いだし
た。
【００１０】上記課題を解決するために本発明の半導体
レーザは、ｎ型の導電型を有する基板と、この基板の上
に順次形成された、ｎ型の導電型を有するｎ型クラッド
層と、活性層と、ｐ型の導電型を有するｐ型クラッド層
と、一部がストライプ状に除去された電流ブロック構造
とを有し、この電流ブロック構造は、前記ｐ型クラッド
層に最も近くかつｎ型の導電型を有する第１電流ブロッ
ク層と、この第１電流ブロック層の上に形成され、かつ
ｎ型の導電型を有する第２電流ブロック層とを含む少な
くとも２層の電流ブロック層を有し、前記第１電流ブロ
ック層のキャリア濃度をＮ１（ｃｍ-3）、前記第２電流
ブロック層のキャリア濃度をＮ２（ｃｍ -3）としたと
き、Ｎ１＜Ｎ２であるものである。
レーザは、ｎ型の導電型を有する基板と、この基板の上
に順次形成された、ｎ型の導電型を有するｎ型クラッド
層と、活性層と、ｐ型の導電型を有するｐ型クラッド層
と、一部がストライプ状に除去された電流ブロック構造
とを有し、この電流ブロック構造は、前記ｐ型クラッド
層に最も近くかつｎ型の導電型を有する第１電流ブロッ
ク層と、この第１電流ブロック層の上に形成され、かつ
ｎ型の導電型を有する第２電流ブロック層とを含む少な
くとも２層の電流ブロック層を有し、前記第１電流ブロ
ック層のキャリア濃度をＮ１（ｃｍ-3）、前記第２電流
ブロック層のキャリア濃度をＮ２（ｃｍ -3）としたと
き、Ｎ１＜Ｎ２であるものである。
【００１１】この構成により、少なくとも２層の電流ブ
ロック層のうちｐ型クラッド層に最も近い第１電流ブロ
ック層がｎ型の導電型を有し、そのキャリア濃度が第１
電流ブロック層の上に形成され、かつｎ型の導電型を有
する第２電流ブロック層のキャリア濃度よりも小さいの
で、第１電流ブロック層の、ｐ型クラッド層の界面付近
の部分が基板に対して水平な方向にエッチングされるの
を抑制することができる。
ロック層のうちｐ型クラッド層に最も近い第１電流ブロ
ック層がｎ型の導電型を有し、そのキャリア濃度が第１
電流ブロック層の上に形成され、かつｎ型の導電型を有
する第２電流ブロック層のキャリア濃度よりも小さいの
で、第１電流ブロック層の、ｐ型クラッド層の界面付近
の部分が基板に対して水平な方向にエッチングされるの
を抑制することができる。
【００１２】本発明の半導体レーザは、前記構成におい
て、Ｎ１≦１０17ｃｍ-3であり、かつＮ２≧１０17ｃｍ
-3であるものである。
て、Ｎ１≦１０17ｃｍ-3であり、かつＮ２≧１０17ｃｍ
-3であるものである。
【００１３】この構成により、Ｎ１≦１０17ｃｍ-3であ
るので、第１電流ブロック層の、ｐ型クラッド層の界面
付近の部分が基板に対して水平な方向にエッチングされ
るのをさらに抑制することができる。
るので、第１電流ブロック層の、ｐ型クラッド層の界面
付近の部分が基板に対して水平な方向にエッチングされ
るのをさらに抑制することができる。
【００１４】また、この構成により、Ｎ２≧１０17ｃｍ
-3であるので、電流狭窄を十分に行うことができる。
-3であるので、電流狭窄を十分に行うことができる。
【００１５】本発明の半導体レーザは、前記構成におい
て、少なくとも２層の電流ブロック層のうちの少なくと
も１層が、互いに組成の異なる複数の層の組み合わせに
より構成されるものである。
て、少なくとも２層の電流ブロック層のうちの少なくと
も１層が、互いに組成の異なる複数の層の組み合わせに
より構成されるものである。
【００１６】この構成により、互いに組成の異なる複数
の層を組み合わせてできる多数のヘテロ界面においてｎ
型不純物の拡散を抑えることができるので、第１電流ブ
ロック層の、ｐ型クラッド層の界面付近の部分が基板に
対して水平な方向にエッチングされるのをさらに抑制す
ることができる。
の層を組み合わせてできる多数のヘテロ界面においてｎ
型不純物の拡散を抑えることができるので、第１電流ブ
ロック層の、ｐ型クラッド層の界面付近の部分が基板に
対して水平な方向にエッチングされるのをさらに抑制す
ることができる。
【００１７】本発明の半導体レーザは、前記構成におい
て、第２電流ブロック層がｐ型不純物とｎ型不純物とを
添加した層であるものである。
て、第２電流ブロック層がｐ型不純物とｎ型不純物とを
添加した層であるものである。
【００１８】この構成により、第２電流ブロック層にお
いてｐ型不純物とｎ型不純物とを添加することでｎ型不
純物の拡散を抑えることができるので、第１電流ブロッ
ク層の、ｐ型クラッド層の界面付近における電流ブロッ
ク構造が基板に対して水平な方向にエッチングされるの
をさらに抑制することができる。
いてｐ型不純物とｎ型不純物とを添加することでｎ型不
純物の拡散を抑えることができるので、第１電流ブロッ
ク層の、ｐ型クラッド層の界面付近における電流ブロッ
ク構造が基板に対して水平な方向にエッチングされるの
をさらに抑制することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。
を参照しながら説明する。
【００２０】本発明の第１の実施の形態における半導体
レーザは、図１にその断面図を示すように、（１００）
面の面方位から［０１１］方向へ１０度傾斜したｎ型Ｇ
ａＡｓ基板１の上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層２、（Ａ
ｌxＧａ1-x）yＩｎ1-yＰ（ｘ＝０．７、ｙ＝０．５）か
らなるｎ型クラッド層３、活性層４、（ＡｌxＧａ1-x）
yＩｎ1-yＰ（ｘ＝０．７、ｙ＝０．５）からなるｐ型ク
ラッド層５、ｎ型のＡｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる第１電流
ブロック層１３、およびｎ型のＡｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐからな
る第２電流ブロック層１４が順次形成される。そして選
択的に第１電流ブロック層１３および第２電流ブロック
層１４がストライプ状にエッチングされた上部に、（Ａ
ｌxＧａ1-x）yＩｎ1-yＰ（ｘ＝０．７、ｙ＝０．５）か
らなるｐ型埋込層７、ｐ型のＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる
コンタクト層８、およびｐ型のＧａＡｓからなるキャッ
プ層９が順次形成されており、キャップ層９の上にはｐ
電極１０、ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面にはｎ電極１１が
それぞれ形成されている。
レーザは、図１にその断面図を示すように、（１００）
面の面方位から［０１１］方向へ１０度傾斜したｎ型Ｇ
ａＡｓ基板１の上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層２、（Ａ
ｌxＧａ1-x）yＩｎ1-yＰ（ｘ＝０．７、ｙ＝０．５）か
らなるｎ型クラッド層３、活性層４、（ＡｌxＧａ1-x）
yＩｎ1-yＰ（ｘ＝０．７、ｙ＝０．５）からなるｐ型ク
ラッド層５、ｎ型のＡｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる第１電流
ブロック層１３、およびｎ型のＡｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐからな
る第２電流ブロック層１４が順次形成される。そして選
択的に第１電流ブロック層１３および第２電流ブロック
層１４がストライプ状にエッチングされた上部に、（Ａ
ｌxＧａ1-x）yＩｎ1-yＰ（ｘ＝０．７、ｙ＝０．５）か
らなるｐ型埋込層７、ｐ型のＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる
コンタクト層８、およびｐ型のＧａＡｓからなるキャッ
プ層９が順次形成されており、キャップ層９の上にはｐ
電極１０、ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面にはｎ電極１１が
それぞれ形成されている。
【００２１】活性層４は、厚さが５ｎｍの（Ａｌ0.5Ｇ
ａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐよりなる障壁層と、この障壁層に
より分離された、厚さが６ｎｍのＧａ0.43Ｉｎ0.57Ｎよ
りなる２つの井戸層とからなる発光層と、その発光層の
両側を挟む、それぞれが（Ａｌ 0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5
Ｐよりなる厚さが５０ｎｍのガイド層とから構成され
る。レーザの発振波長は、室温において６６０ｎｍであ
る。
ａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐよりなる障壁層と、この障壁層に
より分離された、厚さが６ｎｍのＧａ0.43Ｉｎ0.57Ｎよ
りなる２つの井戸層とからなる発光層と、その発光層の
両側を挟む、それぞれが（Ａｌ 0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5
Ｐよりなる厚さが５０ｎｍのガイド層とから構成され
る。レーザの発振波長は、室温において６６０ｎｍであ
る。
【００２２】ｐ電極１０は、キャップ層９に近いほうか
ら厚さ５０ｎｍのＣｒ膜、厚さ５００ｎｍのＡｕ膜およ
び厚さ１００ｎｍのＰｔ膜を順次積み重ねた構造になっ
ている。また、ｎ電極１１は、基板１側より厚さが５０
ｎｍのＮｉ膜、厚さが５０ｎｍのＧｅ膜および厚さが５
００ｎｍのＡｕ膜を順次積み重ねた構造になっている。
ら厚さ５０ｎｍのＣｒ膜、厚さ５００ｎｍのＡｕ膜およ
び厚さ１００ｎｍのＰｔ膜を順次積み重ねた構造になっ
ている。また、ｎ電極１１は、基板１側より厚さが５０
ｎｍのＮｉ膜、厚さが５０ｎｍのＧｅ膜および厚さが５
００ｎｍのＡｕ膜を順次積み重ねた構造になっている。
【００２３】各層のキャリア濃度および膜厚は表１に示
す通りである。
す通りである。
【００２４】
【表１】
【００２５】ｎ型ＧａＡｓバッファ層２からキャップ層
９に至るまでの各層は、ＭＯＶＰＥ法により形成されて
いる。また、ｐ型埋込層７からキャップ層９に至るまで
の各層は、埋込再成長によって形成されている。埋込再
成長前にサーマルクリーニングがなされている。
９に至るまでの各層は、ＭＯＶＰＥ法により形成されて
いる。また、ｐ型埋込層７からキャップ層９に至るまで
の各層は、埋込再成長によって形成されている。埋込再
成長前にサーマルクリーニングがなされている。
【００２６】この構成により、第１電流ブロック層１３
のキャリア濃度が第２電流ブロック層１４のキャリア濃
度より小さいので、第１電流ブロック層１３の、ｐ型ク
ラッド層５の界面付近の部分がｎ型ＧａＡｓ基板１に対
して水平な方向にエッチングされるのを抑制することが
でき、ｐ型埋込層７からキャップ層９まで埋込再成長を
行う際に結晶成長しない部分を生じにくくすることがで
き、半導体レーザの導波損失を小さくすることができて
半導体レーザの特性を向上させることができる。
のキャリア濃度が第２電流ブロック層１４のキャリア濃
度より小さいので、第１電流ブロック層１３の、ｐ型ク
ラッド層５の界面付近の部分がｎ型ＧａＡｓ基板１に対
して水平な方向にエッチングされるのを抑制することが
でき、ｐ型埋込層７からキャップ層９まで埋込再成長を
行う際に結晶成長しない部分を生じにくくすることがで
き、半導体レーザの導波損失を小さくすることができて
半導体レーザの特性を向上させることができる。
【００２７】特に、ｎ型の導電型を有する第１電流ブロ
ック層１３のキャリア濃度が１０17ｃｍ-3以下であるの
で、第１電流ブロック層１３の、ｐ型クラッド層５の界
面付近の部分がｎ型ＧａＡｓ基板１に対して水平な方向
にエッチングされるのをいっそう抑制することができ
る。
ック層１３のキャリア濃度が１０17ｃｍ-3以下であるの
で、第１電流ブロック層１３の、ｐ型クラッド層５の界
面付近の部分がｎ型ＧａＡｓ基板１に対して水平な方向
にエッチングされるのをいっそう抑制することができ
る。
【００２８】また、この構成により、ｎ型の導電型を有
する第２電流ブロック層１４のキャリア濃度が１０17ｃ
ｍ-3以上であるので、電流狭窄を十分に行うことができ
て半導体レーザの特性を向上させることができる。
する第２電流ブロック層１４のキャリア濃度が１０17ｃ
ｍ-3以上であるので、電流狭窄を十分に行うことができ
て半導体レーザの特性を向上させることができる。
【００２９】本発明の効果を確認するために、次のよう
な検討を行った。
な検討を行った。
【００３０】第１電流ブロック層１３のキャリア濃度お
よび導電型を変化させたときの、第１電流ブロック層１
３のキャリア濃度と、第１電流ブロック層１３の、ｐ型
クラッド層５の界面付近の部分におけるエッチング速度
との関係を調べた。その結果を図２に示す。図２におい
て、黒丸および実線がエッチング速度の測定結果および
最適曲線を表す。
よび導電型を変化させたときの、第１電流ブロック層１
３のキャリア濃度と、第１電流ブロック層１３の、ｐ型
クラッド層５の界面付近の部分におけるエッチング速度
との関係を調べた。その結果を図２に示す。図２におい
て、黒丸および実線がエッチング速度の測定結果および
最適曲線を表す。
【００３１】図２の結果より、次のことがわかった。第
１電流ブロック層１３のキャリア濃度が小さくなるほど
エッチング速度が小さくなり、キャリア濃度が１×１０
17ｃｍ-3以下ではエッチング速度はほぼ零であった。
１電流ブロック層１３のキャリア濃度が小さくなるほど
エッチング速度が小さくなり、キャリア濃度が１×１０
17ｃｍ-3以下ではエッチング速度はほぼ零であった。
【００３２】本発明の半導体レーザについて顕微鏡によ
る断面観察を行った。その結果、第１電流ブロック層１
３のキャリア濃度および導電型にかかわらず、第１電流
ブロック層１３とｐ型クラッド層５との界面付近を除い
てはエッチングが抑えられていることがわかった。
る断面観察を行った。その結果、第１電流ブロック層１
３のキャリア濃度および導電型にかかわらず、第１電流
ブロック層１３とｐ型クラッド層５との界面付近を除い
てはエッチングが抑えられていることがわかった。
【００３３】第１電流ブロック層１３のｎ型キャリア濃
度をそれぞれ１×１０17ｃｍ-3、１×１０18ｃｍ-3とし
た本発明および従来の半導体レーザの電流−光出力特性
を図３に示す。図３において、曲線Ａが本発明の半導体
レーザに関する電流−光出力特性を示す曲線であり、曲
線Ｂが従来の半導体レーザに関する電流−光出力特性を
示す曲線である。図３より、本発明の半導体レーザの発
振しきい値電流およびスロープ効率が従来のものよりよ
いことがわかった。すなわち、本発明の半導体レーザの
特性が従来のものよりよいことがわかった。これは、本
発明の半導体レーザに関してｐ型埋込層７からキャップ
層９まで埋込再成長を行う際に結晶成長しない部分を生
じにくくすることができ、半導体レーザの導波損失を小
さくすることができて半導体レーザの特性を向上させた
ものと考えられる。
度をそれぞれ１×１０17ｃｍ-3、１×１０18ｃｍ-3とし
た本発明および従来の半導体レーザの電流−光出力特性
を図３に示す。図３において、曲線Ａが本発明の半導体
レーザに関する電流−光出力特性を示す曲線であり、曲
線Ｂが従来の半導体レーザに関する電流−光出力特性を
示す曲線である。図３より、本発明の半導体レーザの発
振しきい値電流およびスロープ効率が従来のものよりよ
いことがわかった。すなわち、本発明の半導体レーザの
特性が従来のものよりよいことがわかった。これは、本
発明の半導体レーザに関してｐ型埋込層７からキャップ
層９まで埋込再成長を行う際に結晶成長しない部分を生
じにくくすることができ、半導体レーザの導波損失を小
さくすることができて半導体レーザの特性を向上させた
ものと考えられる。
【００３４】なお、第１電流ブロック層１３および第２
電流ブロック層１４の組成は必ずしもＡｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ
に限定する必要はなく、ｐ型埋込層７より屈折率の小さ
い（ＡｌxＧａ1-x）yＩｎ1-yＰ（０．７＜ｘ＜１、ｙ＝
０．５）でも同様の効果が得られる。また、第１電流ブ
ロック層１３の組成と第２電流ブロック層１４の組成と
が異なっていても同様の効果が得られる。
電流ブロック層１４の組成は必ずしもＡｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ
に限定する必要はなく、ｐ型埋込層７より屈折率の小さ
い（ＡｌxＧａ1-x）yＩｎ1-yＰ（０．７＜ｘ＜１、ｙ＝
０．５）でも同様の効果が得られる。また、第１電流ブ
ロック層１３の組成と第２電流ブロック層１４の組成と
が異なっていても同様の効果が得られる。
【００３５】本発明の第２の実施の形態における半導体
レーザは、図４にその断面図を示すように、第１の実施
の形態における第１電流ブロック層１３に代えて多重ブ
ロック層１５を用いたものである。半導体レーザの他の
構成は第１の実施の形態に同じである。
レーザは、図４にその断面図を示すように、第１の実施
の形態における第１電流ブロック層１３に代えて多重ブ
ロック層１５を用いたものである。半導体レーザの他の
構成は第１の実施の形態に同じである。
【００３６】多重ブロック層１５は、キャリア濃度が１
０17ｃｍ-3以下のｎ型で膜厚５ｎｍのＡｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ
およびキャリア濃度が１０17ｃｍ-3以下のｎ型で膜厚５
ｎｍの（ＡｌxＧａ1-x）yＩｎ1-yＰ（ｘ＝０．７、ｙ＝
０．５）を交互に合計３０層形成したものである。
０17ｃｍ-3以下のｎ型で膜厚５ｎｍのＡｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ
およびキャリア濃度が１０17ｃｍ-3以下のｎ型で膜厚５
ｎｍの（ＡｌxＧａ1-x）yＩｎ1-yＰ（ｘ＝０．７、ｙ＝
０．５）を交互に合計３０層形成したものである。
【００３７】この構成により、第１の実施の形態におけ
る効果をさらに顕著にすることができる。すなわち、多
重ブロック層１５中の多数のヘテロ界面において第２電
流ブロック層１４からのキャリアの拡散を抑えることが
できるので、ｐ型クラッド層５との界面付近における多
重ブロック層１５がｎ型ＧａＡｓ基板１に対して水平な
方向にエッチングされるのをさらに抑制することがで
き、ｐ型埋込層７からキャップ層９まで埋込再成長を行
う際に結晶成長しない部分をさらに生じにくくすること
ができ、半導体レーザの導波損失をより一層小さくする
ことができて半導体レーザの特性をさらに向上させるこ
とができる。
る効果をさらに顕著にすることができる。すなわち、多
重ブロック層１５中の多数のヘテロ界面において第２電
流ブロック層１４からのキャリアの拡散を抑えることが
できるので、ｐ型クラッド層５との界面付近における多
重ブロック層１５がｎ型ＧａＡｓ基板１に対して水平な
方向にエッチングされるのをさらに抑制することがで
き、ｐ型埋込層７からキャップ層９まで埋込再成長を行
う際に結晶成長しない部分をさらに生じにくくすること
ができ、半導体レーザの導波損失をより一層小さくする
ことができて半導体レーザの特性をさらに向上させるこ
とができる。
【００３８】本発明の第３の実施の形態における半導体
レーザは、図５にその断面図を示すように、第１の実施
の形態における第２電流ブロック層１４に代えてコドー
プブロック層１６を用いたものである。半導体レーザの
他の構成は第１の実施の形態に同じである。
レーザは、図５にその断面図を示すように、第１の実施
の形態における第２電流ブロック層１４に代えてコドー
プブロック層１６を用いたものである。半導体レーザの
他の構成は第１の実施の形態に同じである。
【００３９】コドープブロック層１６は、ｎ型不純物が
２×１０18ｃｍ-3、ｐ型不純物が１×１０18ｃｍ-3添加
されたものである。
２×１０18ｃｍ-3、ｐ型不純物が１×１０18ｃｍ-3添加
されたものである。
【００４０】この構成により、第１の実施の形態におけ
る効果をさらに顕著にすることができる。すなわち、コ
ドープブロック層１６においてｎ型不純物とｐ型不純物
の双方がドーピングされているので、コドープブロック
層１６においてｎ型不純物の拡散が起こりにくくなり、
そのためコドープブロック層１６から第１電流ブロック
層１３へのキャリアの拡散を抑えることができる。その
結果、ｐ型クラッド層５との界面付近における第１電流
ブロック層１３がｎ型ＧａＡｓ基板１に対して水平な方
向にエッチングされるのをさらに抑制することができ、
ｐ型埋込層７からキャップ層９まで埋込再成長を行う際
に結晶成長しない部分をさらに生じにくくすることがで
き、半導体レーザの導波損失をより一層小さくすること
ができて半導体レーザの特性をさらに向上させることが
できる。
る効果をさらに顕著にすることができる。すなわち、コ
ドープブロック層１６においてｎ型不純物とｐ型不純物
の双方がドーピングされているので、コドープブロック
層１６においてｎ型不純物の拡散が起こりにくくなり、
そのためコドープブロック層１６から第１電流ブロック
層１３へのキャリアの拡散を抑えることができる。その
結果、ｐ型クラッド層５との界面付近における第１電流
ブロック層１３がｎ型ＧａＡｓ基板１に対して水平な方
向にエッチングされるのをさらに抑制することができ、
ｐ型埋込層７からキャップ層９まで埋込再成長を行う際
に結晶成長しない部分をさらに生じにくくすることがで
き、半導体レーザの導波損失をより一層小さくすること
ができて半導体レーザの特性をさらに向上させることが
できる。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体レ
ーザによれば、ｐ型埋込層からキャップ層まで埋込再成
長を行う際に結晶成長しない部分を生じにくくすること
ができ、半導体レーザの導波損失を小さくすることがで
きて半導体レーザ特性を向上させることができる。ま
た、電流狭窄を十分に行うことができて半導体レーザ特
性を向上させることができる。
ーザによれば、ｐ型埋込層からキャップ層まで埋込再成
長を行う際に結晶成長しない部分を生じにくくすること
ができ、半導体レーザの導波損失を小さくすることがで
きて半導体レーザ特性を向上させることができる。ま
た、電流狭窄を十分に行うことができて半導体レーザ特
性を向上させることができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態における半導体レー
ザの断面図
ザの断面図
【図２】第１の電流ブロック層のキャリア濃度とエッチ
ングの速度との関係を示す図
ングの速度との関係を示す図
【図３】本発明の第１の実施の形態における半導体レー
ザのレーザ特性と従来の半導体レーザのレーザ特性とを
比較して示す図
ザのレーザ特性と従来の半導体レーザのレーザ特性とを
比較して示す図
【図４】本発明の第２の実施の形態における半導体レー
ザの断面図
ザの断面図
【図５】同第３の実施の形態における半導体レーザの断
面図
面図
【図６】従来の半導体レーザの断面図
１３ 第１電流ブロック層 １４ 第２電流ブロック層 １５ 多重ブロック層 １６ コドープブロック層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉川 昭男 大阪府高槻市幸町１番１号 松下電子工業 株式会社内 Ｆターム(参考） 5D119 AA33 FA05 FA17 NA04 5F073 AA20 AA45 AA74 BA06 CA07 CA14 CB02 CB22 EA23
Claims (4)
- 【請求項１】 ｎ型の導電型を有する基板と、この基板
の上に順次形成された、ｎ型の導電型を有するｎ型クラ
ッド層と、活性層と、ｐ型の導電型を有するｐ型クラッ
ド層と、一部がストライプ状に除去された電流ブロック
構造とを有し、この電流ブロック構造は、前記ｐ型クラ
ッド層に最も近くかつｎ型の導電型を有する第１電流ブ
ロック層と、この第１電流ブロック層の上に形成され、
かつｎ型の導電型を有する第２電流ブロック層とを含む
少なくとも２層の電流ブロック層を有し、前記第１電流
ブロック層のキャリア濃度をＮ１（ｃｍ-3）、前記第２
電流ブロック層のキャリア濃度をＮ２（ｃｍ-3）とした
とき、Ｎ１＜Ｎ２であることを特徴とする半導体レー
ザ。 - 【請求項２】 Ｎ１≦１０17ｃｍ-3であり、かつＮ２≧
１０17ｃｍ-3であることを特徴とする請求項１記載の半
導体レーザ。 - 【請求項３】 前記少なくとも２層の電流ブロック層の
うちの少なくとも１層が、互いに組成の異なる複数の層
の組み合わせにより構成されることを特徴とする請求項
１記載の半導体レーザ。 - 【請求項４】 前記第２電流ブロック層がｐ型不純物と
ｎ型不純物とを添加した層であることを特徴とする請求
項１記載の半導体レーザ。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05502199A JP3521793B2 (ja) | 1999-03-03 | 1999-03-03 | 半導体レーザの製造方法 |
| EP00301629A EP1033796B1 (en) | 1999-03-03 | 2000-02-29 | Semiconductor laser and a manufacturing method for the same |
| US09/515,285 US6822989B1 (en) | 1999-03-03 | 2000-02-29 | Semiconductor laser and a manufacturing method for the same |
| DE60016486T DE60016486T2 (de) | 1999-03-03 | 2000-02-29 | Halbleiterlaser und zugehöriges Herstellungsverfahren |
| SG200001141A SG89321A1 (en) | 1999-03-03 | 2000-03-02 | Semiconductor laser and a manufacturing method for the same |
| CN00105394.9A CN1266299A (zh) | 1999-03-03 | 2000-03-03 | 半导体激光器及其制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05502199A JP3521793B2 (ja) | 1999-03-03 | 1999-03-03 | 半導体レーザの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000252586A true JP2000252586A (ja) | 2000-09-14 |
| JP3521793B2 JP3521793B2 (ja) | 2004-04-19 |
Family
ID=12987026
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05502199A Expired - Fee Related JP3521793B2 (ja) | 1999-03-03 | 1999-03-03 | 半導体レーザの製造方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6822989B1 (ja) |
| EP (1) | EP1033796B1 (ja) |
| JP (1) | JP3521793B2 (ja) |
| CN (1) | CN1266299A (ja) |
| DE (1) | DE60016486T2 (ja) |
| SG (1) | SG89321A1 (ja) |
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| JP2002033553A (ja) * | 2000-07-18 | 2002-01-31 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置及びその製造方法 |
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