JP2000299531A - 半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ装置Info
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- JP2000299531A JP2000299531A JP11108770A JP10877099A JP2000299531A JP 2000299531 A JP2000299531 A JP 2000299531A JP 11108770 A JP11108770 A JP 11108770A JP 10877099 A JP10877099 A JP 10877099A JP 2000299531 A JP2000299531 A JP 2000299531A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体レーザ装置に関し、極めて簡単な手段
で段差基板上のＧａＩｎＰ層にＧａＡｓ層を積層しても
厚さ分布が発生しないようする。 【解決手段】 斜面をもつ段差基板上にＳ−ＭＱＷ活性
層４３、Ｓ−ＭＱＷ活性層４３に接して積層されて斜面
に沿う領域で高いキャリヤ濃度をもち且つＳ−ＭＱＷ活
性層４３の主表面に沿う領域で低いキャリヤ濃度をもつ
ｐ−ＧａＩｎＰクラッド層４４、ｐ−ＧａＩｎＰクラッ
ド層４４に接して積層されて斜面に沿う領域でｐ型であ
るｐ側第二クラッド層及び主表面に沿う領域でｎ型であ
る電流ブロック層を成している電流ブロック兼クラッド
層４５を備える半導体レーザ装置に於いて、クラッド層
を構成する五族元素がＰであり、Ｓ−ＭＱＷ活性層４３
を構成する主成分がＡｓであり、段差基板の主表面が
（１００）面から（１１１）Ａ方向に約８度傾斜した面
方位であることを特徴とする。
で段差基板上のＧａＩｎＰ層にＧａＡｓ層を積層しても
厚さ分布が発生しないようする。 【解決手段】 斜面をもつ段差基板上にＳ−ＭＱＷ活性
層４３、Ｓ−ＭＱＷ活性層４３に接して積層されて斜面
に沿う領域で高いキャリヤ濃度をもち且つＳ−ＭＱＷ活
性層４３の主表面に沿う領域で低いキャリヤ濃度をもつ
ｐ−ＧａＩｎＰクラッド層４４、ｐ−ＧａＩｎＰクラッ
ド層４４に接して積層されて斜面に沿う領域でｐ型であ
るｐ側第二クラッド層及び主表面に沿う領域でｎ型であ
る電流ブロック層を成している電流ブロック兼クラッド
層４５を備える半導体レーザ装置に於いて、クラッド層
を構成する五族元素がＰであり、Ｓ−ＭＱＷ活性層４３
を構成する主成分がＡｓであり、段差基板の主表面が
（１００）面から（１１１）Ａ方向に約８度傾斜した面
方位であることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、表面に斜面の段差
をもつ基板を用いて横モードを制御する構造を実現する
半導体レーザ装置の改良に関する。
をもつ基板を用いて横モードを制御する構造を実現する
半導体レーザ装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、０．９８〔μｍ〕帯の半導体レー
ザは、光通信に用いられるＥｒドープ光ファイバの励起
光源として重要度が高まっている。
ザは、光通信に用いられるＥｒドープ光ファイバの励起
光源として重要度が高まっている。
【０００３】前記０．９８〔μｍ〕帯の半導体レーザで
は、基板材料にＧａＡｓを用いた場合、活性層としてＧ
ａＡｓよりも格子定数が小さい材料であるＧａ0.8 Ｉｎ
0.2Ａｓなどを用いなければならないが、その理由は、
０．９８〔μｍ〕帯の長い発振波長を得る為、格子定数
が小さい材料を用いる必要があることに由来する。
は、基板材料にＧａＡｓを用いた場合、活性層としてＧ
ａＡｓよりも格子定数が小さい材料であるＧａ0.8 Ｉｎ
0.2Ａｓなどを用いなければならないが、その理由は、
０．９８〔μｍ〕帯の長い発振波長を得る為、格子定数
が小さい材料を用いる必要があることに由来する。
【０００４】このように、ＧａＡｓ基板に比較して格子
定数が小さいＧａＩｎＡｓを活性層に用いる場合、歪多
重量子井戸（ｓｔｒａｉｎｅｄ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｑ
ｕａｎｔｕｍ ｗｅｌｌｓ：Ｓ−ＭＱＷ）にしなければ
ならない。
定数が小さいＧａＩｎＡｓを活性層に用いる場合、歪多
重量子井戸（ｓｔｒａｉｎｅｄ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｑ
ｕａｎｔｕｍ ｗｅｌｌｓ：Ｓ−ＭＱＷ）にしなければ
ならない。
【０００５】その理由は、Ｇａ0.8 Ｉｎ0.2 ＡｓとＧａ
Ａｓとの格子不整合が２〔％〕程度と大きい為、量子井
戸のように極めて薄い層のみが格子不整合に依って生じ
る歪に耐えることが可能であり、そして、量子井戸より
も厚い活性層では、転位などの格子欠陥が発生すること
に依る。
Ａｓとの格子不整合が２〔％〕程度と大きい為、量子井
戸のように極めて薄い層のみが格子不整合に依って生じ
る歪に耐えることが可能であり、そして、量子井戸より
も厚い活性層では、転位などの格子欠陥が発生すること
に依る。
【０００６】ところで、Ｇａ0.8 Ｉｎ0.2 Ａｓは量子井
戸構造にした場合であっても、転位などの格子欠陥がな
い材料として略限界に近いほど歪んでいるので、ＧａＡ
ｓを基板として用いる場合、これ以上の長波長化は実用
面から見て困難である。
戸構造にした場合であっても、転位などの格子欠陥がな
い材料として略限界に近いほど歪んでいるので、ＧａＡ
ｓを基板として用いる場合、これ以上の長波長化は実用
面から見て困難である。
【０００７】このようなことから、ＧａＡｓ基板上に形
成した０．９８〔μｍ〕帯の半導体レーザでは、Ｇａ
0.8 Ｉｎ0.2 Ａｓを用いたＳ−ＭＱＷ構造が最長波長
（狭バンド・ギャップ）の発振波長を得る為の必須の構
成であり、そして、現状では前記活性層以外に長波長の
発振波長を実現できる材料及び構成がないことに起因
し、特に、横モードの制御性が悪い旨の問題を回避する
ことができない。
成した０．９８〔μｍ〕帯の半導体レーザでは、Ｇａ
0.8 Ｉｎ0.2 Ａｓを用いたＳ−ＭＱＷ構造が最長波長
（狭バンド・ギャップ）の発振波長を得る為の必須の構
成であり、そして、現状では前記活性層以外に長波長の
発振波長を実現できる材料及び構成がないことに起因
し、特に、横モードの制御性が悪い旨の問題を回避する
ことができない。
【０００８】一般に、半導体レーザに於ける横モードを
安定化させるには、半導体レーザのストライプ側方に屈
折率差をつければよいが、それには、ストライプ側方に
於ける材料の屈折率を低くする実屈折率ガイド構造を採
用するか、或いは、ストライプ側方の材料が光を吸収す
るロス・ガイド構造を採用することになる。
安定化させるには、半導体レーザのストライプ側方に屈
折率差をつければよいが、それには、ストライプ側方に
於ける材料の屈折率を低くする実屈折率ガイド構造を採
用するか、或いは、ストライプ側方の材料が光を吸収す
るロス・ガイド構造を採用することになる。
【０００９】従来、ＧａＡｓ基板上に形成された半導体
レーザとしては、０．７６〔μｍ〕帯のもの、或いは、
０．６８〔μｍ〕帯のものなどが実用化されているが、
これ等の半導体レーザでは、ストライプ側方の電流ブロ
ック層を光を吸収する材料、例えばＧａＡｓで埋め込ん
だ構造にしてあるのが普通である。
レーザとしては、０．７６〔μｍ〕帯のもの、或いは、
０．６８〔μｍ〕帯のものなどが実用化されているが、
これ等の半導体レーザでは、ストライプ側方の電流ブロ
ック層を光を吸収する材料、例えばＧａＡｓで埋め込ん
だ構造にしてあるのが普通である。
【００１０】０．９８〔μｍ〕帯の半導体レーザでは、
光を吸収する材料としてＧａＡｓは用いることができな
いので、０．７６〔μｍ〕帯、或いは、０．６８〔μ
ｍ〕帯の半導体レーザに於ける構造は採用できない。
尚、ＧａＡｓは０．９８〔μｍ〕帯の光を吸収しない。
光を吸収する材料としてＧａＡｓは用いることができな
いので、０．７６〔μｍ〕帯、或いは、０．６８〔μ
ｍ〕帯の半導体レーザに於ける構造は採用できない。
尚、ＧａＡｓは０．９８〔μｍ〕帯の光を吸収しない。
【００１１】図２は０．９８〔μｍ〕帯の現用リッジ型
半導体レーザを表す要部切断斜面図である。
半導体レーザを表す要部切断斜面図である。
【００１２】図に於いて、１はｎ−ＧａＡｓ基板、２は
ＧａＡｓバッファ層、３はｎ−Ａｌ 0.4 Ｇａ0.6 Ａｓク
ラッド層、４はＳ−ＭＱＷ活性層、５はｐ−Ａｌ0.4 Ｇ
ａ0. 6 Ａｓクラッド層、６はｐ−ＧａＩｎＰエッチング
停止層、７はｐ−Ａｌ0.4 Ｇａ0.6 Ａｓクラッド層、８
はｎ−Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ電流ブロック層、９はｐ−
ＧａＡｓコンタクト層を示している。
ＧａＡｓバッファ層、３はｎ−Ａｌ 0.4 Ｇａ0.6 Ａｓク
ラッド層、４はＳ−ＭＱＷ活性層、５はｐ−Ａｌ0.4 Ｇ
ａ0. 6 Ａｓクラッド層、６はｐ−ＧａＩｎＰエッチング
停止層、７はｐ−Ａｌ0.4 Ｇａ0.6 Ａｓクラッド層、８
はｎ−Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ電流ブロック層、９はｐ−
ＧａＡｓコンタクト層を示している。
【００１３】ここで、Ｓ−ＭＱＷ活性層４は、 厚さが５００〔Å〕のＡｌ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓガイド層 厚さが５０〔Å〕のＧａＡｓバリヤ層 厚さが７０〔Å〕のＧａＩｎＡｓウエル層 厚さが５０〔Å〕のＧａＡｓバリヤ層 厚さが７０〔Å〕のＧａＩｎＡｓウエル層 厚さが５０〔Å〕のバリヤ層 厚さが５００〔Å〕のＡｌ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓガイド層を
積層して構成されている。
積層して構成されている。
【００１４】図から明らかなように、電流ブロック層８
の材料にはＡｌＧａＡｓを用いていて、しかも、クラッ
ド層のＡｌＧａＡｓに比較してエネルギ・バンド・ギャ
ップを大きく、即ち、Ａｌ組成を大きくして実屈折率ガ
イド構造を実現している。
の材料にはＡｌＧａＡｓを用いていて、しかも、クラッ
ド層のＡｌＧａＡｓに比較してエネルギ・バンド・ギャ
ップを大きく、即ち、Ａｌ組成を大きくして実屈折率ガ
イド構造を実現している。
【００１５】然しながら、クラッド層に比較してＡｌ組
成が大きい材料を電流ブロック層８として用いることに
ついては大きな困難がある。
成が大きい材料を電流ブロック層８として用いることに
ついては大きな困難がある。
【００１６】その第一の問題としては、Ａｌを含んだ層
の選択埋め込み結晶成長が困難であることが挙げられ
る。
の選択埋め込み結晶成長が困難であることが挙げられ
る。
【００１７】図３及び図４は選択埋め込み結晶成長を説
明する為の工程要所に於けるリッジ型半導体レーザを表
す要部切断正面図であり、以下、これ等の図を参照しつ
つ説明する。尚、図２に於いて用いた記号と同記号は同
部分を示すか或いは同じ意味を持つものとする。
明する為の工程要所に於けるリッジ型半導体レーザを表
す要部切断正面図であり、以下、これ等の図を参照しつ
つ説明する。尚、図２に於いて用いた記号と同記号は同
部分を示すか或いは同じ意味を持つものとする。
【００１８】図３（Ａ）参照 ３−（１） ＭＯＶＰＥ（ｍｅｔａｌｏｒｇａｎｉｃｖａｐｏｒ ｐ
ｈａｓｅ ｅｐｉｔａｘｙ）法を適用することに依り、
ＧａＡｓバッファ層２、ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層
３、Ｓ−ＭＱＷ活性層４、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層
５、ｐ−ＧａＩｎＰエッチング停止層６、ｐ−ＡｌＧａ
Ａｓクラッド層７を成長させる。
ｈａｓｅ ｅｐｉｔａｘｙ）法を適用することに依り、
ＧａＡｓバッファ層２、ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層
３、Ｓ−ＭＱＷ活性層４、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層
５、ｐ−ＧａＩｎＰエッチング停止層６、ｐ−ＡｌＧａ
Ａｓクラッド層７を成長させる。
【００１９】図３（Ｂ）参照 ３−（２） ＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｕｒ ｄｅｐｏｓ
ｉｔｉｏｎ）を適用することに依り、ＳｉＯ2 膜を形成
する。
ｉｔｉｏｎ）を適用することに依り、ＳｉＯ2 膜を形成
する。
【００２０】３−（３） リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセス、及び、
ドライ・エッチング法を適用することに依り、工程Ｂ−
（２）で形成したＳｉＯ2 膜のエッチングを行ってリッ
ジ・パターンのマスク膜１０を形成する。
ドライ・エッチング法を適用することに依り、工程Ｂ−
（２）で形成したＳｉＯ2 膜のエッチングを行ってリッ
ジ・パターンのマスク膜１０を形成する。
【００２１】３−（４） ドライ・エッチング法を適用することに依り、ｐ−Ａｌ
ＧａＡｓクラッド層７のエッチングを行ってリッジ７Ａ
を形成する。
ＧａＡｓクラッド層７のエッチングを行ってリッジ７Ａ
を形成する。
【００２２】図４（Ａ）参照 ４−（１） ＭＯＶＰＥ法を適用することに依り、ｎ−Ａｌ0.5 Ｇａ
0.5 Ａｓ電流ブロック層８を形成する。
0.5 Ａｓ電流ブロック層８を形成する。
【００２３】４−（２） マスク膜１０を剥離してから、ＭＯＶＰＥ法を適用する
ことに依って、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層９を形成す
る。
ことに依って、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層９を形成す
る。
【００２４】４−（３） この後、通常の技法を適用することに依り、絶縁膜や電
極を形成して完成させる。
極を形成して完成させる。
【００２５】前記のような工程を経てリッジ型半導体レ
ーザを作製するに際し、ＭＯＶＰＥ法を適用してリッジ
７Ａの埋め込みを行っているが、マスク膜１０を選択成
長用マスクとして電流ブロック層８を形成する場合、Ｓ
ｉＯ2 のような誘電体膜からなるマスク膜１０上には結
晶が成長せず、その他の部分には結晶成長が起こること
を利用している。
ーザを作製するに際し、ＭＯＶＰＥ法を適用してリッジ
７Ａの埋め込みを行っているが、マスク膜１０を選択成
長用マスクとして電流ブロック層８を形成する場合、Ｓ
ｉＯ2 のような誘電体膜からなるマスク膜１０上には結
晶が成長せず、その他の部分には結晶成長が起こること
を利用している。
【００２６】ところが、電流ブロック層８を構成する材
料のＡｌ組成が大きくなると選択成長性が失われ、マス
ク１０上にも結晶が成長されるようになるので、それを
補う為、ハロゲン系ガスを同時に添加する特殊な方法が
必要になっている。
料のＡｌ組成が大きくなると選択成長性が失われ、マス
ク１０上にも結晶が成長されるようになるので、それを
補う為、ハロゲン系ガスを同時に添加する特殊な方法が
必要になっている。
【００２７】現在、０．９８〔μｍ〕帯の半導体レーザ
を作製する場合、ハロゲン系ガスを添加して選択成長を
行うことが主流になっているのであるが、その手段も絶
対的なものではなく、選択成長性の劣化は、半導体レー
ザの最終的な製造歩留りや寿命短縮の原因になってい
る。
を作製する場合、ハロゲン系ガスを添加して選択成長を
行うことが主流になっているのであるが、その手段も絶
対的なものではなく、選択成長性の劣化は、半導体レー
ザの最終的な製造歩留りや寿命短縮の原因になってい
る。
【００２８】前記したように、従来の埋め込み選択成長
を必要とするリッジ型半導体レーザを製造するには種々
な問題があるので、本発明者等は、埋め込み選択成長を
必要とせず、Ａｌ組成の大小に無関係に作製することが
できる斜面発光型半導体レーザを開発した（要すれば
「特願平４−２５０２８０号」を参照）。
を必要とするリッジ型半導体レーザを製造するには種々
な問題があるので、本発明者等は、埋め込み選択成長を
必要とせず、Ａｌ組成の大小に無関係に作製することが
できる斜面発光型半導体レーザを開発した（要すれば
「特願平４−２５０２８０号」を参照）。
【００２９】因みに、前記の斜面発光型半導体レーザ
は、Ｓ3 レーザ（ｓｅｌｆ−ａｌｉｇｎｅｄ ｓｔｅｐ
ｐｅｄ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｌａｓｅｒ）、或いは、
エスキューブレーザなどと呼ばれている。
は、Ｓ3 レーザ（ｓｅｌｆ−ａｌｉｇｎｅｄ ｓｔｅｐ
ｐｅｄ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｌａｓｅｒ）、或いは、
エスキューブレーザなどと呼ばれている。
【００３０】図５は本発明者等が開発した従来の標準的
なＳ3 レーザを表す要部切断斜面図である。
なＳ3 レーザを表す要部切断斜面図である。
【００３１】図に於いて、１１はｎ−ＧａＡｓ基板、１
２はＧａＡｓバッファ層、１３はＧａＩｎＰ中間層、１
４はｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、１５はＭＱＷ活性
層、１６はｐ−ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層、１７は
ＡｌＧａＩｎＰ電流ブロック兼クラッド層、１８はｐ−
ＡｌＧａＩｎＰ第三クラッド層、１９はＧａＩｎＰ中間
層、２０はｐ−ＧａＡｓコンタクト層を示している。
尚、電流ブロック兼クラッド層１７はｎ−ＡｌＧａＩｎ
Ｐ電流ブロック層１７Ａ及びｐ−ＡｌＧａＩｎＰ第二ク
ラッド層１７Ｂからなっている。
２はＧａＡｓバッファ層、１３はＧａＩｎＰ中間層、１
４はｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、１５はＭＱＷ活性
層、１６はｐ−ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層、１７は
ＡｌＧａＩｎＰ電流ブロック兼クラッド層、１８はｐ−
ＡｌＧａＩｎＰ第三クラッド層、１９はＧａＩｎＰ中間
層、２０はｐ−ＧａＡｓコンタクト層を示している。
尚、電流ブロック兼クラッド層１７はｎ−ＡｌＧａＩｎ
Ｐ電流ブロック層１７Ａ及びｐ−ＡｌＧａＩｎＰ第二ク
ラッド層１７Ｂからなっている。
【００３２】Ｓ3 レーザはロス・ガイド構造ではないか
ら、光の吸収損失は考慮する必要がなく、また、低非点
収差であって、一回のＭＯＶＰＥ成長で作製することが
できる為、製造歩留りが高く、低価格で提供することが
できる。
ら、光の吸収損失は考慮する必要がなく、また、低非点
収差であって、一回のＭＯＶＰＥ成長で作製することが
できる為、製造歩留りが高く、低価格で提供することが
できる。
【００３３】Ｓ3 レーザを製造する場合の大きな特徴
は、ＭＯＶＰＥ法を適用してＡｌＧａＩｎＰ電流ブロッ
ク兼クラッド層１７を形成する際、不純物ドーピングに
面方位依存性があることを利用してｎ−ＡｌＧａＩｎＰ
電流ブロック層１７Ａ及びｐ−ＡｌＧａＩｎＰ第二クラ
ッド層１７Ｂを作り分けていることである。
は、ＭＯＶＰＥ法を適用してＡｌＧａＩｎＰ電流ブロッ
ク兼クラッド層１７を形成する際、不純物ドーピングに
面方位依存性があることを利用してｎ−ＡｌＧａＩｎＰ
電流ブロック層１７Ａ及びｐ−ＡｌＧａＩｎＰ第二クラ
ッド層１７Ｂを作り分けていることである。
【００３４】図６及び図７は不純物ドーピングの面方位
依存性を説明する為の線図であり、何れの図に於いても
横軸に基板のオフ角度を、また、縦軸に不純物の相対的
な取り込まれ率をそれぞれ採ってあり、図６はＭｇとＺ
ｎの場合、図７はＳｅの場合をそれぞれ示し、何れの場
合も化合物半導体結晶はＡｌＧａＩｎＰである。
依存性を説明する為の線図であり、何れの図に於いても
横軸に基板のオフ角度を、また、縦軸に不純物の相対的
な取り込まれ率をそれぞれ採ってあり、図６はＭｇとＺ
ｎの場合、図７はＳｅの場合をそれぞれ示し、何れの場
合も化合物半導体結晶はＡｌＧａＩｎＰである。
【００３５】各図から明らかなように、Ｚｎなどのｐ型
不純物の取り込まれ率は、 （３１１）Ａ＞１００ なる依存性があるのに対し、Ｓｅなどのｎ型不純物の取
り込まれ率は、 （１００）＞（３１１）Ａ なる依存性があり、従って、異なる面方位をもつ半導体
結晶層表面に対し、前記ｐ型不純物及びｎ型不純物を同
時にドーピングすれば、ｐ型半導体結晶層とｎ型半導体
結晶層とを同時に形成することが可能である。
不純物の取り込まれ率は、 （３１１）Ａ＞１００ なる依存性があるのに対し、Ｓｅなどのｎ型不純物の取
り込まれ率は、 （１００）＞（３１１）Ａ なる依存性があり、従って、異なる面方位をもつ半導体
結晶層表面に対し、前記ｐ型不純物及びｎ型不純物を同
時にドーピングすれば、ｐ型半導体結晶層とｎ型半導体
結晶層とを同時に形成することが可能である。
【００３６】図８はｐ型不純物及びｎ型不純物を同時に
ドーピングした際の面方位依存性を説明する為の線図で
あり、横軸には（１００）面から（１１１）Ａ面方向へ
のオフ角を、また、縦軸にはキャリヤ濃度をそれぞれ採
ってある。
ドーピングした際の面方位依存性を説明する為の線図で
あり、横軸には（１００）面から（１１１）Ａ面方向へ
のオフ角を、また、縦軸にはキャリヤ濃度をそれぞれ採
ってある。
【００３７】前記した通り、面方位に応じてｐ型半導体
結晶とｎ型半導体結晶とを一回の工程で成長させること
ができるので、例えば主面の面指数が（１００）である
半導体結晶層に側面の面指数が（３１１）Ａである溝を
形成し、そこに前記同時ドーピングの手段で結晶を成長
させることで、主面にはｎ型半導体結晶層が、また、溝
の側面にはｐ型半導体結晶層がそれぞれ成長される。
結晶とｎ型半導体結晶とを一回の工程で成長させること
ができるので、例えば主面の面指数が（１００）である
半導体結晶層に側面の面指数が（３１１）Ａである溝を
形成し、そこに前記同時ドーピングの手段で結晶を成長
させることで、主面にはｎ型半導体結晶層が、また、溝
の側面にはｐ型半導体結晶層がそれぞれ成長される。
【００３８】図５に見られるＳ3 レーザに於いて、電流
が流れるｐ型の部分は、直線状の斜面になっていて、Ｍ
ＱＷ活性層１５に於ける発光部分である中央部分も同じ
く直線状の斜面になっている。
が流れるｐ型の部分は、直線状の斜面になっていて、Ｍ
ＱＷ活性層１５に於ける発光部分である中央部分も同じ
く直線状の斜面になっている。
【００３９】本発明者等は、前記説明したＳ3 レーザの
長所を採り入れて０．９８〔μｍ〕帯の半導体レーザを
実現させた（要すれば、特開平１０−７５００７号公
報、を参照）。
長所を採り入れて０．９８〔μｍ〕帯の半導体レーザを
実現させた（要すれば、特開平１０−７５００７号公
報、を参照）。
【００４０】図９は本発明者等が開発した０．９８〔μ
ｍ〕帯のＳ3 レーザを表す要部切断斜面図である。
ｍ〕帯のＳ3 レーザを表す要部切断斜面図である。
【００４１】図に於いて、２１はｎ−ＧａＡｓ基板、２
２はＧａＡｓバッファ層、２３はｎ−ＡｌＧａＡｓ第一
クラッド層、２４はＭＱＷ活性層、２５はｐ−ＡｌＧａ
Ａｓクラッド層、２６はＧａＩｎＰ電流ブロック兼クラ
ッド層、２７はｐ−ＡｌＧａＡｓ第三クラッド層、２８
はｐ−ＧａＡｓコンタクト層を示している。尚、電流ブ
ロック兼クラッド層２６はｎ−ＧａＩｎＰ電流ブロック
層２６Ａ及びｐ−ＧａＩｎＰ第二クラッド層２６Ｂから
なっている。
２はＧａＡｓバッファ層、２３はｎ−ＡｌＧａＡｓ第一
クラッド層、２４はＭＱＷ活性層、２５はｐ−ＡｌＧａ
Ａｓクラッド層、２６はＧａＩｎＰ電流ブロック兼クラ
ッド層、２７はｐ−ＡｌＧａＡｓ第三クラッド層、２８
はｐ−ＧａＡｓコンタクト層を示している。尚、電流ブ
ロック兼クラッド層２６はｎ−ＧａＩｎＰ電流ブロック
層２６Ａ及びｐ−ＧａＩｎＰ第二クラッド層２６Ｂから
なっている。
【００４２】通常、０．９８〔μｍ〕帯の半導体レーザ
に於けるクラッド層には、材料としてＡｌＧａＡｓを用
いているが、０．９８〔μｍ〕帯のＳ3 レーザに於いて
は、電流ブロック兼クラッド層を形成する際、ｎ型電流
ブロック層とｐ型第二クラッド層との作り分けを行う
為、面方位に依るドーパントの取り込み依存性を利用し
ていることは前記した通りである。
に於けるクラッド層には、材料としてＡｌＧａＡｓを用
いているが、０．９８〔μｍ〕帯のＳ3 レーザに於いて
は、電流ブロック兼クラッド層を形成する際、ｎ型電流
ブロック層とｐ型第二クラッド層との作り分けを行う
為、面方位に依るドーパントの取り込み依存性を利用し
ていることは前記した通りである。
【００４３】この電流ブロック兼クラッド層の材料とし
て従来のようにＡｌＧａＡｓを用いた場合、面方位に依
るドーパントの取り込み依存性が小さく、ドーパントに
ＺｎやＳｅを用いた場合、例えば６度オフ基板と（４１
１）Ａ面間でＡｌＧａＩｎＰやＧａＩｎＰを用いた場合
に比較して約１／４の変化しか付与することができな
い。
て従来のようにＡｌＧａＡｓを用いた場合、面方位に依
るドーパントの取り込み依存性が小さく、ドーパントに
ＺｎやＳｅを用いた場合、例えば６度オフ基板と（４１
１）Ａ面間でＡｌＧａＩｎＰやＧａＩｎＰを用いた場合
に比較して約１／４の変化しか付与することができな
い。
【００４４】そこで、図５や図９に見られるＳ3 レーザ
では、少なくともクラッド層の一部をＡｌＧａＩｎＰや
ＧａＩｎＰで構成することに依って、面方位に依るドー
パントの取り込み依存性を大きくして、例えば６度オフ
基板と（４１１）Ａ面間に於いて、実用上充分な程度の
ｎ型電流ブロック層とｐ型第二クラッド層との作り分け
を行っている。
では、少なくともクラッド層の一部をＡｌＧａＩｎＰや
ＧａＩｎＰで構成することに依って、面方位に依るドー
パントの取り込み依存性を大きくして、例えば６度オフ
基板と（４１１）Ａ面間に於いて、実用上充分な程度の
ｎ型電流ブロック層とｐ型第二クラッド層との作り分け
を行っている。
【００４５】ところが、図９に見られる構造のＳ3 レー
ザを実現する場合、Ａｌを多量に含むクラッド層の結晶
性を向上させる為、７００〔℃〕以上の高温成長を実施
する必要があり、この条件でＡｌＧａＩｎＰやＧａＩｎ
Ｐを成長させた場合、Ａｓ系材料とＰ系材料との界面が
不安定になり、良質のＡｌＧａＩｎＰ結晶やＧａＩｎＰ
結晶を成長させることができない旨の欠点がある。
ザを実現する場合、Ａｌを多量に含むクラッド層の結晶
性を向上させる為、７００〔℃〕以上の高温成長を実施
する必要があり、この条件でＡｌＧａＩｎＰやＧａＩｎ
Ｐを成長させた場合、Ａｓ系材料とＰ系材料との界面が
不安定になり、良質のＡｌＧａＩｎＰ結晶やＧａＩｎＰ
結晶を成長させることができない旨の欠点がある。
【００４６】そこで、本発明者等は、クラッド層の材料
を全てＧａＩｎＰのみにして成長温度を低下させ、Ｇａ
ＩｎＰクラッド層とＭＱＷ活性層に於けるＡｌＧａＡｓ
層との界面を安定化することができた。
を全てＧａＩｎＰのみにして成長温度を低下させ、Ｇａ
ＩｎＰクラッド層とＭＱＷ活性層に於けるＡｌＧａＡｓ
層との界面を安定化することができた。
【００４７】ここで、ＭＱＷ活性層に用いているＡｌＧ
ａＡｓ層は、そのＡｌ組成がクラッド層に於けるそれと
比較すると１／２以下であることから低温で成長させた
場合に於いても結晶性は良好である。
ａＡｓ層は、そのＡｌ組成がクラッド層に於けるそれと
比較すると１／２以下であることから低温で成長させた
場合に於いても結晶性は良好である。
【００４８】このように、結晶成長温度と結晶性とのト
レード・オフ関係は解消できたが、斜面からなる段差を
もった基板上にＧａＩｎＰとＧａＡｓとを交互に結晶成
長した場合、斜面の角度がＧａＡｓとＧａＩｎＰとで異
なってしまうことが判り、これについては、成長層の断
面を走査電子顕微鏡（ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒ
ｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ：ＳＥＭ）に依って測定し
て確認されている。
レード・オフ関係は解消できたが、斜面からなる段差を
もった基板上にＧａＩｎＰとＧａＡｓとを交互に結晶成
長した場合、斜面の角度がＧａＡｓとＧａＩｎＰとで異
なってしまうことが判り、これについては、成長層の断
面を走査電子顕微鏡（ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒ
ｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ：ＳＥＭ）に依って測定し
て確認されている。
【００４９】図１０は段差基板上に成長させた結晶層の
断面を走査電子顕微鏡で測定して得られた写真である。
断面を走査電子顕微鏡で測定して得られた写真である。
【００５０】図１０に於いて、３１は段差をもつＧａＡ
ｓからなるバッファ層、３２はＧａＩｎＰ層、３３はＧ
ａＡｓ層、３４はＧａＩｎＰ層、３５はＧａＡｓ層、３
６はＧａＩｎＰ層をそれぞれ示している。
ｓからなるバッファ層、３２はＧａＩｎＰ層、３３はＧ
ａＡｓ層、３４はＧａＩｎＰ層、３５はＧａＡｓ層、３
６はＧａＩｎＰ層をそれぞれ示している。
【００５１】（１００）６°オフ（１１１）Ａ方向の段
差基板、その段差基板上のＧａＡｓバッファ層３１、Ｇ
ａＡｓ層３３、ＧａＡｓ層３５に於ける斜面（ａ）の基
板面との交差角は１４°であり、ＧａＩｎＰ層３２、Ｇ
ａＩｎＰ層３４、ＧａＩｎＰ層３６に於ける斜面（ｂ）
の基板面との交差角は１９°であり、従って、それら角
度の間には５°程度の相違がある。
差基板、その段差基板上のＧａＡｓバッファ層３１、Ｇ
ａＡｓ層３３、ＧａＡｓ層３５に於ける斜面（ａ）の基
板面との交差角は１４°であり、ＧａＩｎＰ層３２、Ｇ
ａＩｎＰ層３４、ＧａＩｎＰ層３６に於ける斜面（ｂ）
の基板面との交差角は１９°であり、従って、それら角
度の間には５°程度の相違がある。
【００５２】その結果、ＧａＩｎＰ層上のＧａＡｓ層は
斜面（ａ）の角度に戻ろうとするので、斜面下端近傍の
厚さ（ｃ）と斜面上端近傍の厚さ（ｄ）とに差が発生す
ることになる。
斜面（ａ）の角度に戻ろうとするので、斜面下端近傍の
厚さ（ｃ）と斜面上端近傍の厚さ（ｄ）とに差が発生す
ることになる。
【００５３】このような斜面部分のＧａＡｓ層がＭＱＷ
活性層の一部である場合には、活性層に厚さの分布が存
在する構造になるから、半導体レーザの光分布が不均一
になることは勿論、ＭＱＷの波長も分布をもち、従っ
て、損失が大きい劣悪な特性しか得られない。
活性層の一部である場合には、活性層に厚さの分布が存
在する構造になるから、半導体レーザの光分布が不均一
になることは勿論、ＭＱＷの波長も分布をもち、従っ
て、損失が大きい劣悪な特性しか得られない。
【００５４】
【発明が解決しようとする課題】本発明では、極めて簡
単な手段をとることに依り、段差基板上のＧａＩｎＰ層
にＧａＡｓ層を積層しても厚さ分布が発生しないように
して、Ｓ3 レーザの性能を向上しようとする。
単な手段をとることに依り、段差基板上のＧａＩｎＰ層
にＧａＡｓ層を積層しても厚さ分布が発生しないように
して、Ｓ3 レーザの性能を向上しようとする。
【００５５】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、段差基板
を用いた光半導体装置について、多くの研究開発を行っ
ているところであり、そのなかで、基板のオフ角度と結
晶層成長との関係を調べた結果として、例えばＡｌＧａ
ＩｎＰは、基板のオフ角度を変化させた場合に斜面に成
長する結晶層の角度が変化することが判った。
を用いた光半導体装置について、多くの研究開発を行っ
ているところであり、そのなかで、基板のオフ角度と結
晶層成長との関係を調べた結果として、例えばＡｌＧａ
ＩｎＰは、基板のオフ角度を変化させた場合に斜面に成
長する結晶層の角度が変化することが判った。
【００５６】そこで、ＧａＩｎＰを成長させる場合につ
いても、段差基板のオフ角度を変化させる実験を行った
ところ、８°オフの段差基板を用いてＧａＡｓ層とＧａ
ＩｎＰ層とを成長させると、それ等の斜面角度を略一致
させることができ、従って、五族元素としてＰのみを用
いたクラッド層、そして、その他にはＧａＡｓ／ＧａＩ
ｎＡｓを用いてＳ3 レーザを構成すると大変優れた特性
のものが得られる。
いても、段差基板のオフ角度を変化させる実験を行った
ところ、８°オフの段差基板を用いてＧａＡｓ層とＧａ
ＩｎＰ層とを成長させると、それ等の斜面角度を略一致
させることができ、従って、五族元素としてＰのみを用
いたクラッド層、そして、その他にはＧａＡｓ／ＧａＩ
ｎＡｓを用いてＳ3 レーザを構成すると大変優れた特性
のものが得られる。
【００５７】前記したところから、本発明に依る半導体
レーザ装置に於いては、（１）（１００）面或いは（ｎ
１１）Ａ（７＜ｎ ｎ：実数）面が表出した主表面をも
つと共に（ｎ' １１）Ａ（２≦ｎ' ≦７ ｎ’：実数）
面が表出した斜面をもつ段差基板（例えばＧａＡｓ基板
又はＩｎＰ基板）と、（１００）面或いは（ｎ１１）Ａ
（７＜ｎ ｎ：実数）面が表出した主表面をもつと共に
（ｎ" １１）Ａ（３≦ｎ”≦７ ｎ”：実数）面が表出
した斜面をもつ活性層（例えばＳ−ＭＱＷ活性層４３：
図１を参照、以下同じ）と、該活性層に接して積層され
て斜面に沿う領域で高いキャリヤ濃度をもち且つ該活性
層の主表面に沿う領域で低いキャリヤ濃度をもつｐ側第
一クラッド層（例えばｐ−ＧａＩｎＰクラッド層４４）
と、該ｐ側第一クラッド層に接して積層されて斜面に沿
う領域でｐ型であるｐ側第二クラッド層及び主表面に沿
う領域でｎ型である電流ブロック層のそれぞれを成して
いる同一の半導体層（例えば電流ブロック兼クラッド層
４５）とを備える半導体レーザ装置に於いて、前記クラ
ッド層を構成する五族元素がＰのみであると共に前記活
性層を構成する主成分がＡｓであり且つ前記段差基板の
主表面が（１００）面から（１１１）Ａ方向に約８度傾
斜した面方位であることを特徴とするか、或いは、
レーザ装置に於いては、（１）（１００）面或いは（ｎ
１１）Ａ（７＜ｎ ｎ：実数）面が表出した主表面をも
つと共に（ｎ' １１）Ａ（２≦ｎ' ≦７ ｎ’：実数）
面が表出した斜面をもつ段差基板（例えばＧａＡｓ基板
又はＩｎＰ基板）と、（１００）面或いは（ｎ１１）Ａ
（７＜ｎ ｎ：実数）面が表出した主表面をもつと共に
（ｎ" １１）Ａ（３≦ｎ”≦７ ｎ”：実数）面が表出
した斜面をもつ活性層（例えばＳ−ＭＱＷ活性層４３：
図１を参照、以下同じ）と、該活性層に接して積層され
て斜面に沿う領域で高いキャリヤ濃度をもち且つ該活性
層の主表面に沿う領域で低いキャリヤ濃度をもつｐ側第
一クラッド層（例えばｐ−ＧａＩｎＰクラッド層４４）
と、該ｐ側第一クラッド層に接して積層されて斜面に沿
う領域でｐ型であるｐ側第二クラッド層及び主表面に沿
う領域でｎ型である電流ブロック層のそれぞれを成して
いる同一の半導体層（例えば電流ブロック兼クラッド層
４５）とを備える半導体レーザ装置に於いて、前記クラ
ッド層を構成する五族元素がＰのみであると共に前記活
性層を構成する主成分がＡｓであり且つ前記段差基板の
主表面が（１００）面から（１１１）Ａ方向に約８度傾
斜した面方位であることを特徴とするか、或いは、
【００５８】（２）前記（１）に於いて、前記クラッド
層を構成する材料がＧａＩｎＰであり且つ前記活性層が
ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓからなる歪み量子井戸であるこ
とを特徴とするか、或いは、
層を構成する材料がＧａＩｎＰであり且つ前記活性層が
ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓからなる歪み量子井戸であるこ
とを特徴とするか、或いは、
【００５９】（３）前記（１）に於いて、前記クラッド
層を構成する材料がＩｎＰであり且つ前記活性層を構成
する材料がＧａＩｎＡｓ或いはＩｎＧａＡｓＰであるこ
とを特徴とする。
層を構成する材料がＩｎＰであり且つ前記活性層を構成
する材料がＧａＩｎＡｓ或いはＩｎＧａＡｓＰであるこ
とを特徴とする。
【００６０】前記手段を採ることに依り、０．９８〔μ
ｍ〕帯のＳ3 レーザを作製するに際し、段差基板を用い
てＧａＡｓ下地にＧａＩｎＰ層を積層形成しても斜面に
於ける結晶層の厚さに不均一を生ずることはなくなるの
で、光ビーム特性の向上、閾値電流の低減、発光効率の
向上など半導体レーザの特性は大きく改善される。
ｍ〕帯のＳ3 レーザを作製するに際し、段差基板を用い
てＧａＡｓ下地にＧａＩｎＰ層を積層形成しても斜面に
於ける結晶層の厚さに不均一を生ずることはなくなるの
で、光ビーム特性の向上、閾値電流の低減、発光効率の
向上など半導体レーザの特性は大きく改善される。
【００６１】
【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施の形態を説
明する為の０．９８〔μｍ〕帯Ｓ3 レーザに於ける段差
基板上に成長させた結晶層の断面を走査電子顕微鏡で測
定して得られた写真である。
明する為の０．９８〔μｍ〕帯Ｓ3 レーザに於ける段差
基板上に成長させた結晶層の断面を走査電子顕微鏡で測
定して得られた写真である。
【００６２】（１） （１００）８°オフ（１１１）Ａ
方向、且つ、約４×１０18〔cm-3〕程度のＳｉをドーピ
ングしてｎ型にした直径約６．４〔ｃｍ〕（２．５〔イ
ンチ〕のＧａＡｓ基板（図示せず）にリソグラフィ技術
に於けるレジスト・プロセスを適用することに依り、１
５０〔μｍ〕間隔で、幅１５０〔μｍ〕のストライプ・
レジスト膜を形成する。
方向、且つ、約４×１０18〔cm-3〕程度のＳｉをドーピ
ングしてｎ型にした直径約６．４〔ｃｍ〕（２．５〔イ
ンチ〕のＧａＡｓ基板（図示せず）にリソグラフィ技術
に於けるレジスト・プロセスを適用することに依り、１
５０〔μｍ〕間隔で、幅１５０〔μｍ〕のストライプ・
レジスト膜を形成する。
【００６３】（２） フッ酸系エッチング液を用い、ス
トライプ・レジスト膜の間に表出されている幅１５０
〔μｍ〕のＧａＡｓ基板表面のエッチングを行って、基
板面（斜面を除く基板表面、以下同じ）と約１４°の角
度をなす斜面からなる段差を形成する。因みに、この際
の溝の深さは約０．５〔μｍ〕であって、斜面の面方位
は約（４１１）Ａである。
トライプ・レジスト膜の間に表出されている幅１５０
〔μｍ〕のＧａＡｓ基板表面のエッチングを行って、基
板面（斜面を除く基板表面、以下同じ）と約１４°の角
度をなす斜面からなる段差を形成する。因みに、この際
の溝の深さは約０．５〔μｍ〕であって、斜面の面方位
は約（４１１）Ａである。
【００６４】（３） ＭＯＶＰＥ法を適用することに依
り、ＧａＡｓ段差基板上に各結晶層を成長させる。この
際、ＭＯＶＰＥの条件は、成長させる全ての結晶層に対
して、 成長圧力：５０〔Ｔｏｒｒ〕 成長効率：約８００〔μｍ／モル〕 総流量：８〔ＳｌＭ〕 であって、キャリヤ・ガスは水素である。
り、ＧａＡｓ段差基板上に各結晶層を成長させる。この
際、ＭＯＶＰＥの条件は、成長させる全ての結晶層に対
して、 成長圧力：５０〔Ｔｏｒｒ〕 成長効率：約８００〔μｍ／モル〕 総流量：８〔ＳｌＭ〕 であって、キャリヤ・ガスは水素である。
【００６５】（３）−１ 温度を６７０〔℃〕、ソース・ガスにトリメチルガリウ
ム（ＴＭＧａ：Ｇａ（ＣＨ3 ）3 ）、ＡｓＨ3 を用い
て、五族／三族比１００、成長速度２〔μｍ／時〕と
し、Ｓｉ2 Ｈ6 をドーパントとして、ｎ型キャリヤ濃度
が約５×１０17〔cm-3〕となるようにして層厚１．５
〔μｍ〕のｎ−ＧａＡｓバッファ層４１を成長する。
ム（ＴＭＧａ：Ｇａ（ＣＨ3 ）3 ）、ＡｓＨ3 を用い
て、五族／三族比１００、成長速度２〔μｍ／時〕と
し、Ｓｉ2 Ｈ6 をドーパントとして、ｎ型キャリヤ濃度
が約５×１０17〔cm-3〕となるようにして層厚１．５
〔μｍ〕のｎ−ＧａＡｓバッファ層４１を成長する。
【００６６】３−（２） 温度を６７０〔℃〕、ソース・ガスにトリエチルガリウ
ム（ＴＥＧａ：Ｇａ（Ｃ2 Ｈ5 ）3 ）、トリメチルイン
ジウム（ＴＭＩｎ：Ｉｎ（ＣＨ3）3 ）、ＰＨ3 を用い
て、五族／三族比１００、成長速度１．７〔μｍ／時〕
とし、Ｓｉ2 Ｈ6 をドーパントとして、ｎ型キャリヤ濃
度が約１×１０18〔cm-3〕となるようにして層厚２．０
〔μｍ〕のｎ−ＧａＩｎＰクラッド層４２を成長する。
尚、ここで、ｎ型ドーパントにＳｉを用いる理由は、斜
面に於けるｎ型不純物濃度を基板面に於けるｎ型不純物
濃度に比較して低くしたくないことに依る。
ム（ＴＥＧａ：Ｇａ（Ｃ2 Ｈ5 ）3 ）、トリメチルイン
ジウム（ＴＭＩｎ：Ｉｎ（ＣＨ3）3 ）、ＰＨ3 を用い
て、五族／三族比１００、成長速度１．７〔μｍ／時〕
とし、Ｓｉ2 Ｈ6 をドーパントとして、ｎ型キャリヤ濃
度が約１×１０18〔cm-3〕となるようにして層厚２．０
〔μｍ〕のｎ−ＧａＩｎＰクラッド層４２を成長する。
尚、ここで、ｎ型ドーパントにＳｉを用いる理由は、斜
面に於けるｎ型不純物濃度を基板面に於けるｎ型不純物
濃度に比較して低くしたくないことに依る。
【００６７】３−（３） 成長温度６７０〔℃〕、ソース・ガスにトリメチルイン
ジウム（ＴＭＩｎ：Ｉｎ（ＣＨ3 ）3 ）、ＴＥＧａ、Ｔ
ＭＡｌ、ＡｓＨ3 などを用い、全てノンドープでＳ−Ｍ
ＱＷ活性層４３を成長する。この場合、五族／三族比６
０、成長速度１〔μｍ／時〕、厚さを５００〔Å〕とし
てＡｌ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓガイド層を両端に二層、五族／
三族比８０、成長速度０．８〔μｍ／時〕、厚さを５０
〔Å〕としてＧａＡｓバリヤ層を三層、五族／三族比６
０、成長速度１．２〔μｍ／時〕、厚さを７０〔Å〕と
してＧａ0.8 Ｉｎ0.2 Ａｓウエル層を二層、のそれぞれ
を積層形成した。
ジウム（ＴＭＩｎ：Ｉｎ（ＣＨ3 ）3 ）、ＴＥＧａ、Ｔ
ＭＡｌ、ＡｓＨ3 などを用い、全てノンドープでＳ−Ｍ
ＱＷ活性層４３を成長する。この場合、五族／三族比６
０、成長速度１〔μｍ／時〕、厚さを５００〔Å〕とし
てＡｌ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓガイド層を両端に二層、五族／
三族比８０、成長速度０．８〔μｍ／時〕、厚さを５０
〔Å〕としてＧａＡｓバリヤ層を三層、五族／三族比６
０、成長速度１．２〔μｍ／時〕、厚さを７０〔Å〕と
してＧａ0.8 Ｉｎ0.2 Ａｓウエル層を二層、のそれぞれ
を積層形成した。
【００６８】３−（４） 成長温度６７０〔℃〕、ソース・ガスにＴＥＧａ、ＴＭ
Ｉｎ、ＰＨ3 などを用い、五族／三族比１００、成長速
度１．７〔μｍ／時〕とし、ジエチル亜鉛（ＤＥＺｎ：
（Ｃ2 Ｈ5 ）2 Ｚｎ）をドーパントとして、斜面のｐ型
キャリヤ濃度が約１．１×１０18〔cm-3〕、基板面のｐ
型キャリヤ濃度が１．５×１０17〔cm-3〕となるように
して、層厚０．３〔μｍ〕のｐ−ＧａＩｎＰクラッド層
４４を成長する。
Ｉｎ、ＰＨ3 などを用い、五族／三族比１００、成長速
度１．７〔μｍ／時〕とし、ジエチル亜鉛（ＤＥＺｎ：
（Ｃ2 Ｈ5 ）2 Ｚｎ）をドーパントとして、斜面のｐ型
キャリヤ濃度が約１．１×１０18〔cm-3〕、基板面のｐ
型キャリヤ濃度が１．５×１０17〔cm-3〕となるように
して、層厚０．３〔μｍ〕のｐ−ＧａＩｎＰクラッド層
４４を成長する。
【００６９】３−（５） 成長温度６７０〔℃〕、ソース・ガスにＴＥＧａ、ＴＭ
Ｉｎ、ＰＨ3 などを用い、五族／三族比１００、成長速
度１．７〔μｍ／時〕とし、ジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ：
（ＣＨ3 ）2 Ｚｎ）並びにセレン化水素（Ｈ2 Ｓｅ）を
ドーパントとして交互にドーピングしながら電流ブロッ
ク兼クラッド層４５を成長する。
Ｉｎ、ＰＨ3 などを用い、五族／三族比１００、成長速
度１．７〔μｍ／時〕とし、ジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ：
（ＣＨ3 ）2 Ｚｎ）並びにセレン化水素（Ｈ2 Ｓｅ）を
ドーパントとして交互にドーピングしながら電流ブロッ
ク兼クラッド層４５を成長する。
【００７０】ドーピングを行うには、Ｚｎの場合、斜面
でｐ型不純物濃度が約１．３×１０17〔cm-3〕、基板面
で１．８×１０17〔cm-3〕となる条件で、そして、Ｓｅ
の場合、斜面でｎ型不純物濃度２．５×１０17〔c
m-3〕、基板面で１．１×１０17〔cm-3〕なる条件で実
施する。
でｐ型不純物濃度が約１．３×１０17〔cm-3〕、基板面
で１．８×１０17〔cm-3〕となる条件で、そして、Ｓｅ
の場合、斜面でｎ型不純物濃度２．５×１０17〔c
m-3〕、基板面で１．１×１０17〔cm-3〕なる条件で実
施する。
【００７１】このうち、Ｚｎドーピング領域の斜面のみ
が、結晶成長中にＳｅドーピング領域の斜面に自動的に
拡散するので、Ｚｎドーピング領域の斜面に於けるＺｎ
濃度は６．５×１０17〔cm-3〕に、基板面に於けるＺｎ
濃度は１．８×１０17〔cm-3〕となり、Ｓｅドーピング
領域の斜面に於けるＺｎ濃度は６．５×１０17〔cm-3〕
に、同じく斜面に於けるＳｅ濃度は２．５×１０17〔cm
-3〕に、基板面に於けるＳｅ濃度は１．１×１０18〔cm
-3〕となる。
が、結晶成長中にＳｅドーピング領域の斜面に自動的に
拡散するので、Ｚｎドーピング領域の斜面に於けるＺｎ
濃度は６．５×１０17〔cm-3〕に、基板面に於けるＺｎ
濃度は１．８×１０17〔cm-3〕となり、Ｓｅドーピング
領域の斜面に於けるＺｎ濃度は６．５×１０17〔cm-3〕
に、同じく斜面に於けるＳｅ濃度は２．５×１０17〔cm
-3〕に、基板面に於けるＳｅ濃度は１．１×１０18〔cm
-3〕となる。
【００７２】上記したところから明らかであるが、結果
的に斜面は全てｐ型になると共に基板面は略ｎ型となる
のである。因みに、基板面に於けるｐ型不純物濃度は低
いので空乏層化する。
的に斜面は全てｐ型になると共に基板面は略ｎ型となる
のである。因みに、基板面に於けるｐ型不純物濃度は低
いので空乏層化する。
【００７３】３−（６） 成長温度６７０〔℃〕、ソース・ガスにＴＥＧａ、ＴＭ
Ｉｎ、ＰＨ3 などを用い、五族／三族比１００、成長速
度１．７〔μｍ／時〕とし、ＤＭＺｎをドーパントとし
て斜面のｐ型キャリヤ濃度が約１．１×１０18〔c
m-3〕、基板面のｐ型キャリヤ濃度が１．５×１０17〔c
m-3〕となるようにして、層厚１．３〔μｍ〕のｐ−Ｇ
ａＩｎＰクラッド層４６を成長する。
Ｉｎ、ＰＨ3 などを用い、五族／三族比１００、成長速
度１．７〔μｍ／時〕とし、ＤＭＺｎをドーパントとし
て斜面のｐ型キャリヤ濃度が約１．１×１０18〔c
m-3〕、基板面のｐ型キャリヤ濃度が１．５×１０17〔c
m-3〕となるようにして、層厚１．３〔μｍ〕のｐ−Ｇ
ａＩｎＰクラッド層４６を成長する。
【００７４】成長温度６７０〔℃〕、ソース・ガスにＴ
ＭＧａ、ＡｓＨ3 を用い、五族／三族比１００、成長速
度２．０〔μｍ／時〕とし、ＤＭＺｎをドーパントとし
て斜面のｐ型キャリヤ濃度が約２×１０18〔cm-3〕とな
るようにし、層厚１．０〔μｍ〕のｐ−ＧａＡｓコンタ
クト層４７を成長する。
ＭＧａ、ＡｓＨ3 を用い、五族／三族比１００、成長速
度２．０〔μｍ／時〕とし、ＤＭＺｎをドーパントとし
て斜面のｐ型キャリヤ濃度が約２×１０18〔cm-3〕とな
るようにし、層厚１．０〔μｍ〕のｐ−ＧａＡｓコンタ
クト層４７を成長する。
【００７５】（４） 成長温度６７０〔℃〕、ソース・
ガスにＴＥＧａ、ＴＭＩｎ、ＰＨ3 などを用い、五族／
三族比１００、成長速度１．０〔μｍ／時〕とし、アン
ドープで層厚０．１〔μｍ〕のＧａＩｎＰキャップ層４
８を成長する。
ガスにＴＥＧａ、ＴＭＩｎ、ＰＨ3 などを用い、五族／
三族比１００、成長速度１．０〔μｍ／時〕とし、アン
ドープで層厚０．１〔μｍ〕のＧａＩｎＰキャップ層４
８を成長する。
【００７６】（５） この後、ＧａＩｎＰキャップ層４
８を剥離してから、１００〔μｍ〕の幅で素子分離を行
い、ｎ側コンタクト金属、即ち、Ａｕ／Ｇｅ／Ａｕを、
また、ｐ側コンタクト金属、即ち、ＡｕＺｎ／Ａｕを蒸
着法に依って堆積し、幅３００〔μｍ〕、長さ４００
〔μｍ〕のチップに劈開し、ｐ側アップでヒート・シン
クにボンディングする。
８を剥離してから、１００〔μｍ〕の幅で素子分離を行
い、ｎ側コンタクト金属、即ち、Ａｕ／Ｇｅ／Ａｕを、
また、ｐ側コンタクト金属、即ち、ＡｕＺｎ／Ａｕを蒸
着法に依って堆積し、幅３００〔μｍ〕、長さ４００
〔μｍ〕のチップに劈開し、ｐ側アップでヒート・シン
クにボンディングする。
【００７７】本発明では、前記説明した実施の形態に限
られることなく、他に多くの改変を実現することができ
る。
られることなく、他に多くの改変を実現することができ
る。
【００７８】例えば、電流ブロック兼クラッド層を形成
する際、Ｚｎ及びＳｅの交互ドーピングを行うのに代え
てＺｎ及びＳｅを同時ドーピングしても、同じ結果を得
ることができる。
する際、Ｚｎ及びＳｅの交互ドーピングを行うのに代え
てＺｎ及びＳｅを同時ドーピングしても、同じ結果を得
ることができる。
【００７９】また、材料は、ＧａＡｓ基板を用いる系の
ものに限られることなく、ＩｎＰ基板上にＩｎＰクラッ
ド層及びＩｎＧａＡｓ活性層を成長させる系のものであ
っても良い。
ものに限られることなく、ＩｎＰ基板上にＩｎＰクラッ
ド層及びＩｎＧａＡｓ活性層を成長させる系のものであ
っても良い。
【００８０】
【発明の効果】本発明に依る半導体レーザ装置に於いて
は、段差基板、少なくとも活性層、ｐ側第一クラッド
層、ｐ側第二クラッド層及びｎ型電流ブロック層のそれ
ぞれを含む同一の半導体層を備え、クラッド層を構成す
る五族元素がＰのみであると共に活性層を構成する主成
分がＡｓであり且つ段差基板の主表面が（１００）面か
ら（１１１）Ａ方向に約８度傾斜した面方位をもってい
る。
は、段差基板、少なくとも活性層、ｐ側第一クラッド
層、ｐ側第二クラッド層及びｎ型電流ブロック層のそれ
ぞれを含む同一の半導体層を備え、クラッド層を構成す
る五族元素がＰのみであると共に活性層を構成する主成
分がＡｓであり且つ段差基板の主表面が（１００）面か
ら（１１１）Ａ方向に約８度傾斜した面方位をもってい
る。
【００８１】前記構成を採ることに依り、０．９８〔μ
ｍ〕帯のＳ3 レーザを作製するに際し、段差基板を用い
てＧａＡｓ下地にＧａＩｎＰ層を積層形成しても斜面に
於ける結晶層の厚さに不均一を生ずることはなくなるの
で、光ビーム特性の向上、閾値電流の低減、発光効率の
向上など半導体レーザの特性は大きく改善される。
ｍ〕帯のＳ3 レーザを作製するに際し、段差基板を用い
てＧａＡｓ下地にＧａＩｎＰ層を積層形成しても斜面に
於ける結晶層の厚さに不均一を生ずることはなくなるの
で、光ビーム特性の向上、閾値電流の低減、発光効率の
向上など半導体レーザの特性は大きく改善される。
【図１】本発明の一実施の形態を説明する為の０．９８
〔μｍ〕帯Ｓ3 レーザに於ける段差基板上に成長させた
結晶層の断面を走査電子顕微鏡で測定して得られた写真
である。
〔μｍ〕帯Ｓ3 レーザに於ける段差基板上に成長させた
結晶層の断面を走査電子顕微鏡で測定して得られた写真
である。
【図２】０．９８〔μｍ〕帯の現用リッジ型半導体レー
ザを表す要部切断斜面図である。
ザを表す要部切断斜面図である。
【図３】選択埋め込み結晶成長を説明する為の工程要所
に於けるリッジ型半導体レーザを表す要部切断正面図で
ある。
に於けるリッジ型半導体レーザを表す要部切断正面図で
ある。
【図４】選択埋め込み結晶成長を説明する為の工程要所
に於けるリッジ型半導体レーザを表す要部切断正面図で
ある。
に於けるリッジ型半導体レーザを表す要部切断正面図で
ある。
【図５】本発明者等が開発した従来の標準的なＳ3 レー
ザを表す要部切断斜面図である。
ザを表す要部切断斜面図である。
【図６】不純物ドーピングの面方位依存性を説明する為
の線図である。
の線図である。
【図７】不純物ドーピングの面方位依存性を説明する為
の線図である。
の線図である。
【図８】ｐ型不純物及びｎ型不純物を同時にドーピング
した際の面方位依存性を説明する為の線図である。
した際の面方位依存性を説明する為の線図である。
【図９】本発明者等が開発した０．９８〔μｍ〕帯のＳ
3 レーザを表す要部切断斜面図である。
3 レーザを表す要部切断斜面図である。
【図１０】段差基板上に成長させた結晶層の断面を走査
電子顕微鏡で測定して得られた写真である。
電子顕微鏡で測定して得られた写真である。
４１ ｎ−ＧａＡｓバッファ層 ４２ ｎ−ＧａＩｎＰクラッド層 ４３ Ｓ−ＭＱＷ活性層 ４４ ｐ−ＧａＩｎＰクラッド層 ４５ 電流ブロック兼クラッド層 ４６ ｐ−ＧａＩｎＰクラッド層 ４７ ｐ−ＧａＡｓコンタクト層
Claims (3)
- 【請求項１】（１００）面或いは（ｎ１１）Ａ（７＜ｎ
ｎ：実数）面が表出した主表面をもつと共に（ｎ' １
１）Ａ（２≦ｎ' ≦７ ｎ’：実数）面が表出した斜面
をもつ段差基板と、（１００）面或いは（ｎ１１）Ａ
（７＜ｎ ｎ：実数）面が表出した主表面をもつと共に
（ｎ" １１）Ａ（３≦ｎ”≦７ ｎ”：実数）面が表出
した斜面をもつ活性層と、該活性層に接して積層されて
斜面に沿う領域で高いキャリヤ濃度をもち且つ該活性層
の主表面に沿う領域で低いキャリヤ濃度をもつｐ側第一
クラッド層と、該ｐ側第一クラッド層に接して積層され
て斜面に沿う領域でｐ型であるｐ側第二クラッド層及び
主表面に沿う領域でｎ型である電流ブロック層のそれぞ
れを成している同一の半導体層とを備える半導体レーザ
装置に於いて、 前記クラッド層を構成する五族元素がＰのみであると共
に前記活性層を構成する主成分がＡｓであり且つ前記段
差基板の主表面が（１００）面から（１１１）Ａ方向に
約８度傾斜した面方位であることを特徴とする半導体レ
ーザ装置。 - 【請求項２】前記クラッド層を構成する材料がＧａＩｎ
Ｐであり且つ前記活性層がＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓから
なる歪み量子井戸であることを特徴とする請求項１記載
の半導体レーザ装置。 - 【請求項３】前記クラッド層を構成する材料がＩｎＰで
あり且つ前記活性層を構成する材料がＧａＩｎＡｓ或い
はＩｎＧａＡｓＰであることを特徴とする請求項１記載
の半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11108770A JP2000299531A (ja) | 1999-04-16 | 1999-04-16 | 半導体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11108770A JP2000299531A (ja) | 1999-04-16 | 1999-04-16 | 半導体レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000299531A true JP2000299531A (ja) | 2000-10-24 |
Family
ID=14493056
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11108770A Pending JP2000299531A (ja) | 1999-04-16 | 1999-04-16 | 半導体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000299531A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008235442A (ja) * | 2007-03-19 | 2008-10-02 | Fujitsu Ltd | 半導体発光素子及びその製造方法 |
-
1999
- 1999-04-16 JP JP11108770A patent/JP2000299531A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008235442A (ja) * | 2007-03-19 | 2008-10-02 | Fujitsu Ltd | 半導体発光素子及びその製造方法 |
| US8483252B2 (en) | 2007-03-19 | 2013-07-09 | Fujitsu Limited | Semiconductor light emitting device and fabrication method for semiconductor light emitting device |
| US8802468B2 (en) | 2007-03-19 | 2014-08-12 | Fujitsu Limited | Semiconductor light emitting device and fabrication method for semiconductor light emitting device |
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