JP2001053382A - 半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ装置Info
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- JP2001053382A JP2001053382A JP22217099A JP22217099A JP2001053382A JP 2001053382 A JP2001053382 A JP 2001053382A JP 22217099 A JP22217099 A JP 22217099A JP 22217099 A JP22217099 A JP 22217099A JP 2001053382 A JP2001053382 A JP 2001053382A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 リッジ型の屈折率導波機構を有する半導体レ
ーザ装置において、高い出力まで基本横モード発振を
得、かつ信頼性を向上させる。 【解決手段】 n型GaAs基板11上にn-In0.49(Alz3G
a1-z3)0.51Ｐ下部クラッド層12、nあるいはi-Inx2Ga
1-x2As1-y2Py2光導波層13、Inx1Ga1-x1As1-y1Py1圧縮歪
量子井戸活性層14、pあるいはi-Inx2Ga1-x2As1-y2Py2上
部第一光導波層15、p-Inx6Ga1-x6Pエッチング阻止層1
6、p-Inx2Ga1-x2As1-y2Py2上部第二光導波層17、p-In
0.49(Alz3Ga1-z3)0.51P上部クラッド層18、p-GaAsコン
タクト層、絶縁膜20を形成し、3μm程度のストライプ
で、これに連続する周辺部に平行な幅6μm程度のストラ
イプの絶縁膜20を除去する。絶縁膜膜20をマスクとし
て、GaAsコンタクト層19を除去し、p-In0.49(Alz3Ga
1-z3)0.51P上部クラッド層18除去する。p-Inx2Ga1-x2As
1-y2Py2上部第二光導波層17をp-Inx6Ga1-x6Pエッチング
阻止層の上部まで除去して、リッジストライプを形成す
る。
ーザ装置において、高い出力まで基本横モード発振を
得、かつ信頼性を向上させる。 【解決手段】 n型GaAs基板11上にn-In0.49(Alz3G
a1-z3)0.51Ｐ下部クラッド層12、nあるいはi-Inx2Ga
1-x2As1-y2Py2光導波層13、Inx1Ga1-x1As1-y1Py1圧縮歪
量子井戸活性層14、pあるいはi-Inx2Ga1-x2As1-y2Py2上
部第一光導波層15、p-Inx6Ga1-x6Pエッチング阻止層1
6、p-Inx2Ga1-x2As1-y2Py2上部第二光導波層17、p-In
0.49(Alz3Ga1-z3)0.51P上部クラッド層18、p-GaAsコン
タクト層、絶縁膜20を形成し、3μm程度のストライプ
で、これに連続する周辺部に平行な幅6μm程度のストラ
イプの絶縁膜20を除去する。絶縁膜膜20をマスクとし
て、GaAsコンタクト層19を除去し、p-In0.49(Alz3Ga
1-z3)0.51P上部クラッド層18除去する。p-Inx2Ga1-x2As
1-y2Py2上部第二光導波層17をp-Inx6Ga1-x6Pエッチング
阻止層の上部まで除去して、リッジストライプを形成す
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、リッジ型の屈折率導波機構を備えた半導
体レーザ装置に関するものである。
に関し、特に、リッジ型の屈折率導波機構を備えた半導
体レーザ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、０．９μｍから１．１μｍの
高出力の半導体レーザ装置において、基本横モード発振
を得るために、屈折率導波機構を設けることが広くなさ
れている。例えば1998年発行のApplied Physics Lette
r,Vol.73,No.9 pp.1182-1184において、活性領域にＡｌ
を含まない、ＩｎＧａＡｓを活性層とし、ＩｎＧａＡｓ
Ｐを光導波層とし、クラッド層をＩｎＧａＰとした構造
を採用した９７０ｎｍ帯の半導体レーザ装置が報告され
ている。上記文献においては高出力特性を改善するため
に、活性層の光密度を低減する構造として、光導波層の
厚みを大きくした、ＬＯＣ（Large Optical Cavity）構
造が考案されており、最高光出力の増大が報告されてい
る。但し、最高光出力は端面での光吸収により流れる電
流による発熱により、端面温度が上昇し、さらに端面で
のバンドギャップが小さくなりさらに光吸収が多くなる
という循環により、端面が破壊されるＣＯＭＤ（Catast
rophic Optical Mirror Damage）現象が起こる。このＣ
ＯＭＤに達する光出力が高くなると、高出力駆動で高信
頼性が得られる。
高出力の半導体レーザ装置において、基本横モード発振
を得るために、屈折率導波機構を設けることが広くなさ
れている。例えば1998年発行のApplied Physics Lette
r,Vol.73,No.9 pp.1182-1184において、活性領域にＡｌ
を含まない、ＩｎＧａＡｓを活性層とし、ＩｎＧａＡｓ
Ｐを光導波層とし、クラッド層をＩｎＧａＰとした構造
を採用した９７０ｎｍ帯の半導体レーザ装置が報告され
ている。上記文献においては高出力特性を改善するため
に、活性層の光密度を低減する構造として、光導波層の
厚みを大きくした、ＬＯＣ（Large Optical Cavity）構
造が考案されており、最高光出力の増大が報告されてい
る。但し、最高光出力は端面での光吸収により流れる電
流による発熱により、端面温度が上昇し、さらに端面で
のバンドギャップが小さくなりさらに光吸収が多くなる
という循環により、端面が破壊されるＣＯＭＤ（Catast
rophic Optical Mirror Damage）現象が起こる。このＣ
ＯＭＤに達する光出力が高くなると、高出力駆動で高信
頼性が得られる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
構造では光導波層が厚いために屈折率導波機構を作りつ
けるには、光導波層の途中までエッチングする必要があ
り、高い精度でエッチング深さを制御するのが困難であ
る。そのため、再現性よく高出力まで基本横モード発振
する屈折率導波型半導体レーザを作成するのが困難であ
った。
構造では光導波層が厚いために屈折率導波機構を作りつ
けるには、光導波層の途中までエッチングする必要があ
り、高い精度でエッチング深さを制御するのが困難であ
る。そのため、再現性よく高出力まで基本横モード発振
する屈折率導波型半導体レーザを作成するのが困難であ
った。
【０００４】本発明は上記事情に鑑みて、高出力下にお
いても基本横モード発振する信頼性の高い半導体レーザ
装置を提供することを目的とするものである。
いても基本横モード発振する信頼性の高い半導体レーザ
装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ装
置は、第一導電型ＧａＡｓ基板上に、第一導電型下部ク
ラッド層、組成比がx2＝(0.49±0.01)y2および0≦x2≦
0.3である第一導電型Ｉｎx2Ｇａ1-x2Ａｓ1-y2Ｐy2下部
光導波層、組成比が0＜x3≦0.4および0≦y3≦0.1である
Ｉｎx3Ｇａ1-x3Ａｓ1-y3Ｐy3圧縮歪量子井戸活性層、組
成比がx2＝(0.49±0.01)y2および0≦x2≦0.3である第二
導電型Ｉｎx2Ｇａ1-x2Ａｓ1-y2Ｐy2上部第一光導波層、
組成比が0.2≦x6≦0.8である第二導電型Ｉｎx6Ｇａ1-x6
Ｐエッチング阻止層、電流注入窓となるストライプ部に
沿って該ストライプ部の両側が除去された、組成比がx2
＝(0.49±0.01)y2および0≦x2≦0.3である第二導電型Ｉ
ｎx2Ｇａ1-x2Ａｓ1-y2Ｐy2上部第二光導波層、第二導電
型クラッド層および第二導電型コンタクト層がこの順に
積層されてなるリッジ型の屈折率導波機構を備えてお
り、圧縮歪量子井戸活性層の歪量と膜厚の積の絶対値が
０．２５ｎｍ以下であり、エッチング阻止層の歪量と膜
厚の積の絶対値が０．２５ｎｍ以下であり、圧縮歪量子
井戸活性層およびエッチング阻止層以外の全ての層が、
前記第一導電型ＧａＡｓ基板と格子整合する組成である
ことを特徴とするものである。
置は、第一導電型ＧａＡｓ基板上に、第一導電型下部ク
ラッド層、組成比がx2＝(0.49±0.01)y2および0≦x2≦
0.3である第一導電型Ｉｎx2Ｇａ1-x2Ａｓ1-y2Ｐy2下部
光導波層、組成比が0＜x3≦0.4および0≦y3≦0.1である
Ｉｎx3Ｇａ1-x3Ａｓ1-y3Ｐy3圧縮歪量子井戸活性層、組
成比がx2＝(0.49±0.01)y2および0≦x2≦0.3である第二
導電型Ｉｎx2Ｇａ1-x2Ａｓ1-y2Ｐy2上部第一光導波層、
組成比が0.2≦x6≦0.8である第二導電型Ｉｎx6Ｇａ1-x6
Ｐエッチング阻止層、電流注入窓となるストライプ部に
沿って該ストライプ部の両側が除去された、組成比がx2
＝(0.49±0.01)y2および0≦x2≦0.3である第二導電型Ｉ
ｎx2Ｇａ1-x2Ａｓ1-y2Ｐy2上部第二光導波層、第二導電
型クラッド層および第二導電型コンタクト層がこの順に
積層されてなるリッジ型の屈折率導波機構を備えてお
り、圧縮歪量子井戸活性層の歪量と膜厚の積の絶対値が
０．２５ｎｍ以下であり、エッチング阻止層の歪量と膜
厚の積の絶対値が０．２５ｎｍ以下であり、圧縮歪量子
井戸活性層およびエッチング阻止層以外の全ての層が、
前記第一導電型ＧａＡｓ基板と格子整合する組成である
ことを特徴とするものである。
【０００６】なお、上記両側が除去されたとは、ストラ
イプ部に沿ってその両側の一部がエッチング阻止層まで
除去されてリッジ型のストライプ部の両側に溝が形成さ
れた構造と、ストライプに沿って両側の全てがエッチン
グ阻止層まで除去されてリッジ型のストライプ部のみが
残った構造を含む。
イプ部に沿ってその両側の一部がエッチング阻止層まで
除去されてリッジ型のストライプ部の両側に溝が形成さ
れた構造と、ストライプに沿って両側の全てがエッチン
グ阻止層まで除去されてリッジ型のストライプ部のみが
残った構造を含む。
【０００７】また、前記圧縮歪量子井戸活性層の上下
に、組成比が0≦x5≦0.3および0＜y5≦0.6であるＩｎx5
Ｇａ1-x5Ａｓ1-y5Ｐy5引張り歪障壁層が形成されていて
もよく、圧縮歪量子井戸活性層の歪量と膜厚の積と、該
引張り歪障壁層の歪量と該２つの引張り歪障壁層の合計
の膜厚の積の和の絶対値が０．２５ｎｍ以下であること
を特徴とするものであってもよい。
に、組成比が0≦x5≦0.3および0＜y5≦0.6であるＩｎx5
Ｇａ1-x5Ａｓ1-y5Ｐy5引張り歪障壁層が形成されていて
もよく、圧縮歪量子井戸活性層の歪量と膜厚の積と、該
引張り歪障壁層の歪量と該２つの引張り歪障壁層の合計
の膜厚の積の和の絶対値が０．２５ｎｍ以下であること
を特徴とするものであってもよい。
【０００８】なお、第一導電型下部光導波層、第二導電
型上部第一光導波層および第二導電型上部第二光導波層
の合計の厚さは０．６μｍ以上であることが望ましい。
型上部第一光導波層および第二導電型上部第二光導波層
の合計の厚さは０．６μｍ以上であることが望ましい。
【０００９】また、圧縮歪量子井戸活性層は、多重量子
井戸構造であってもよい。
井戸構造であってもよい。
【００１０】また、第二導電型クラッド層は、組成比が
0≦z3≦1であるＩｎ0.49（Ａｌz1Ｇａ1-z1）0.51Ｐまた
は組成比が0.3≦z2≦0.7であるＡｌz2Ｇａ1-z2Ａｓであ
ることが望ましい。
0≦z3≦1であるＩｎ0.49（Ａｌz1Ｇａ1-z1）0.51Ｐまた
は組成比が0.3≦z2≦0.7であるＡｌz2Ｇａ1-z2Ａｓであ
ることが望ましい。
【００１１】また、ストライプ部の幅は１μｍ以上であ
ってもよい。
ってもよい。
【００１２】ここで、量子井戸活性層の歪量とは、Ｇａ
Ａｓ基板の格子定数をｃsとし、活性層の格子定数をｃa
とすると、（ｃa−ｃs）／ｃsで表される値を示す。
Ａｓ基板の格子定数をｃsとし、活性層の格子定数をｃa
とすると、（ｃa−ｃs）／ｃsで表される値を示す。
【００１３】また、エッチング阻止層の歪量とは、Ｇａ
Ａｓ基板の格子定数をｃsとし、エッチング阻止層の格
子定数をｃeとすると、（ｃe−ｃs）／ｃsで表される値
を示す。
Ａｓ基板の格子定数をｃsとし、エッチング阻止層の格
子定数をｃeとすると、（ｃe−ｃs）／ｃsで表される値
を示す。
【００１４】また、上記格子整合するとは、ＧａＡｓ基
板の格子定数をｃsとし、成長層の格子定数をｃとする
と（ｃ−ｃs）／ｃsで表される値が０．００３以下であ
ることを示す。
板の格子定数をｃsとし、成長層の格子定数をｃとする
と（ｃ−ｃs）／ｃsで表される値が０．００３以下であ
ることを示す。
【００１５】また、上記引張り歪障壁層の歪量は、Ｇａ
Ａｓ基板の格子定数をｃsとし、障壁層の格子定数をｃb
とすると、（ｃb−ｃs）／ｃsで表される値を示す。
Ａｓ基板の格子定数をｃsとし、障壁層の格子定数をｃb
とすると、（ｃb−ｃs）／ｃsで表される値を示す。
【００１６】なお、上記第一導電型および第二導電型と
は、例えば第一導電型がｎ型半導体であれば、第二導電
型は第一導電型と逆極性であるｐ型半導体を示すもので
ある。
は、例えば第一導電型がｎ型半導体であれば、第二導電
型は第一導電型と逆極性であるｐ型半導体を示すもので
ある。
【００１７】
【発明の効果】本発明の半導体レーザ装置の製造方法に
よると、特に、Ｉｎx2Ｇａ1-x2Ａｓ1-y2Ｐy上部第一光
導波層の上にＩｎx6Ｇａ1-x6Ｐエッチング阻止層（0.2
≦x6≦0.8）を形成し、リッジ深さ、すなわち、リッジ
部の両脇の溝底辺から活性層までの厚さを高出力発振が
可能な厚さに制御でき、かつ、Ｉｎx6Ｇａ1-x6Ｐエッチ
ング阻止層の上にＩｎx2Ｇａ1-x2Ａｓ1-y2Ｐy2上部第二
光導波層を形成しているので光導波層を０．３μｍ以上
の厚さに形成することができるので、高出力発振を得な
がら、かつ活性層のピーク密度を低減することができ、
高光密度による光出射端面の劣化を低減することがで
き、信頼性を向上させることができる。
よると、特に、Ｉｎx2Ｇａ1-x2Ａｓ1-y2Ｐy上部第一光
導波層の上にＩｎx6Ｇａ1-x6Ｐエッチング阻止層（0.2
≦x6≦0.8）を形成し、リッジ深さ、すなわち、リッジ
部の両脇の溝底辺から活性層までの厚さを高出力発振が
可能な厚さに制御でき、かつ、Ｉｎx6Ｇａ1-x6Ｐエッチ
ング阻止層の上にＩｎx2Ｇａ1-x2Ａｓ1-y2Ｐy2上部第二
光導波層を形成しているので光導波層を０．３μｍ以上
の厚さに形成することができるので、高出力発振を得な
がら、かつ活性層のピーク密度を低減することができ、
高光密度による光出射端面の劣化を低減することがで
き、信頼性を向上させることができる。
【００１８】また、Ｉｎx2Ｇａ1-x2Ａｓ1-y2Ｐy2第二光
導波層を形成することにより、活性層とのバンドギャッ
プ差を従来より大きくすることができるので、効率良く
キャリアを閉じ込めることができるので、低しきい値電
流密度での発振が実現できる。
導波層を形成することにより、活性層とのバンドギャッ
プ差を従来より大きくすることができるので、効率良く
キャリアを閉じ込めることができるので、低しきい値電
流密度での発振が実現できる。
【００１９】さらに、エッチング阻止層にＩｎx6Ｇａ
1-x6Ｐを用いているため、Ｉｎx6Ｇａ1-x6Ｐは硫酸系の
エッチャントではエッチングされないため、硫酸系のエ
ッチャントで精度良くＩｎx6Ｇａ1-x6Ｐエッチング阻止
層で停止させることができるので、リッジ深さを高精度
に制御することができる。
1-x6Ｐを用いているため、Ｉｎx6Ｇａ1-x6Ｐは硫酸系の
エッチャントではエッチングされないため、硫酸系のエ
ッチャントで精度良くＩｎx6Ｇａ1-x6Ｐエッチング阻止
層で停止させることができるので、リッジ深さを高精度
に制御することができる。
【００２０】また、圧縮歪量子井戸活性層の上下にＩｎ
x5Ｇａ1-x5Ａｓ1-y5Ｐy5引張り歪障壁層を形成した場
合、しきい値電流の低減等、種々の特性を向上させるこ
とができる。
x5Ｇａ1-x5Ａｓ1-y5Ｐy5引張り歪障壁層を形成した場
合、しきい値電流の低減等、種々の特性を向上させるこ
とができる。
【００２１】また、ストライプ幅が１μｍ以上の半導体
レーザ装置において、上記構成による本発明を適用する
ことはより効果的であり、マルチモードであっても低雑
音でかつ高出力発振する半導体レーザ装置を得ることが
できる。
レーザ装置において、上記構成による本発明を適用する
ことはより効果的であり、マルチモードであっても低雑
音でかつ高出力発振する半導体レーザ装置を得ることが
できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
を用いて詳細に説明する。
を用いて詳細に説明する。
【００２３】図１は本発明の第１の実施の形態による半
導体レーザ素子について説明し、その作成過程の斜視図
を図１に示す。
導体レーザ素子について説明し、その作成過程の斜視図
を図１に示す。
【００２４】図１ａに示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板11
上に有機金属気相成長法によりｎ−Ｉｎ0.49（Ａｌz3Ｇ
ａ1-z3）0.51Ｐ下部クラッド層12（0≦z3≦1）、ｎある
いはｉ−Ｉｎx2Ｇａ1-x2Ａｓ1-y2Ｐy2光導波層13（x2＝
(0.49±0.01)y2、0≦x2≦0.3）、Ｉｎx1Ｇａ1-x1Ａｓ
1-y1Ｐy1圧縮歪量子井戸活性層14（0＜x1≦0.4、0≦y1
≦0.1）、ｐあるいはｉ−Ｉｎx2Ｇａ1-x2Ａｓ1-y2Ｐy2
上部第一光導波層15（x2＝(0.49±0.01)y2、0≦x2≦0.
3）、厚さが例えば１０ｎｍ程度のｐ−Ｉｎx6Ｇａ1-x6
Ｐエッチング阻止層16（0.2≦x6≦0.8）、ｐ−Ｉｎx2Ｇ
ａ1-x2Ａｓ1-y2Ｐy2上部第二光導波層17（x2＝(0.49±
0.01)y2、0≦x2≦0.3）、ｐ−Ｉｎ0.49（Ａｌz3Ｇａ
1-z3）0.51Ｐ上部クラッド層18（0≦z3≦1）、ｐ−Ｇａ
Ａｓコンタクト層19を形成する。この上に絶縁膜20を形
成し、通常のリソグラフィにより３μｍ程度のストライ
プで、これに連続する周辺部に平行な幅６μｍ程度のス
トライプの絶縁膜20を除去する。
上に有機金属気相成長法によりｎ−Ｉｎ0.49（Ａｌz3Ｇ
ａ1-z3）0.51Ｐ下部クラッド層12（0≦z3≦1）、ｎある
いはｉ−Ｉｎx2Ｇａ1-x2Ａｓ1-y2Ｐy2光導波層13（x2＝
(0.49±0.01)y2、0≦x2≦0.3）、Ｉｎx1Ｇａ1-x1Ａｓ
1-y1Ｐy1圧縮歪量子井戸活性層14（0＜x1≦0.4、0≦y1
≦0.1）、ｐあるいはｉ−Ｉｎx2Ｇａ1-x2Ａｓ1-y2Ｐy2
上部第一光導波層15（x2＝(0.49±0.01)y2、0≦x2≦0.
3）、厚さが例えば１０ｎｍ程度のｐ−Ｉｎx6Ｇａ1-x6
Ｐエッチング阻止層16（0.2≦x6≦0.8）、ｐ−Ｉｎx2Ｇ
ａ1-x2Ａｓ1-y2Ｐy2上部第二光導波層17（x2＝(0.49±
0.01)y2、0≦x2≦0.3）、ｐ−Ｉｎ0.49（Ａｌz3Ｇａ
1-z3）0.51Ｐ上部クラッド層18（0≦z3≦1）、ｐ−Ｇａ
Ａｓコンタクト層19を形成する。この上に絶縁膜20を形
成し、通常のリソグラフィにより３μｍ程度のストライ
プで、これに連続する周辺部に平行な幅６μｍ程度のス
トライプの絶縁膜20を除去する。
【００２５】次に、この絶縁膜20をマスクとして、硫酸
系エッチャントでＧａＡｓコンタクト層19を除去し、引
き続き塩酸系エッチャントでｐ−Ｉｎ0.49（Ａｌz3Ｇａ
1-z3）0.51Ｐ上部クラッド層18除去する。その後、ｐ−
Ｉｎx2Ｇａ1-x2Ａｓ1-y2Ｐy2上部第二光導波層17を硫酸
系エッチャントでｐ−Ｉｎx6Ｇａ1-x6Ｐエッチング阻止
層の上部まで除去して、リッジストライプを形成する。
Ｉｎx6Ｇａ1-x6Ｐは硫酸系のエッチャントではエッチン
グされないので、活性層からのエッチングされた底面ま
での距離（ｄ）が高精度で制御でき、リッジ溝部での等
価屈折率段差△Ｎを精度良く制御できる。上部第一光導
波層の厚みは共振器中央部のリッジ構造の幅（Ｗ）の導
波路で単一基本モードによる屈折率導波が高出力まで達
成できるような厚みとする。△Ｎは１．５〜７×１０-3
程度とし、Ｗは１〜５μｍ程度とする。
系エッチャントでＧａＡｓコンタクト層19を除去し、引
き続き塩酸系エッチャントでｐ−Ｉｎ0.49（Ａｌz3Ｇａ
1-z3）0.51Ｐ上部クラッド層18除去する。その後、ｐ−
Ｉｎx2Ｇａ1-x2Ａｓ1-y2Ｐy2上部第二光導波層17を硫酸
系エッチャントでｐ−Ｉｎx6Ｇａ1-x6Ｐエッチング阻止
層の上部まで除去して、リッジストライプを形成する。
Ｉｎx6Ｇａ1-x6Ｐは硫酸系のエッチャントではエッチン
グされないので、活性層からのエッチングされた底面ま
での距離（ｄ）が高精度で制御でき、リッジ溝部での等
価屈折率段差△Ｎを精度良く制御できる。上部第一光導
波層の厚みは共振器中央部のリッジ構造の幅（Ｗ）の導
波路で単一基本モードによる屈折率導波が高出力まで達
成できるような厚みとする。△Ｎは１．５〜７×１０-3
程度とし、Ｗは１〜５μｍ程度とする。
【００２６】次に図１ｂに示すように、絶縁膜20を除去
した後、絶縁膜21を形成し、通常のリソグラフィによ
り、リッジストライプ上の絶縁膜21を除去し、ｐ側電極
22を形成し、基板の研磨を行い、ｎ側電極23を形成す
る。その後、試料を劈開して形成した共振器面に高反射
コート24、反対側端面に低反射率コート25を行い、その
後、チップ化して半導体レーザ素子を完成させる。
した後、絶縁膜21を形成し、通常のリソグラフィによ
り、リッジストライプ上の絶縁膜21を除去し、ｐ側電極
22を形成し、基板の研磨を行い、ｎ側電極23を形成す
る。その後、試料を劈開して形成した共振器面に高反射
コート24、反対側端面に低反射率コート25を行い、その
後、チップ化して半導体レーザ素子を完成させる。
【００２７】上記構造により、単一横モードを保ったま
ま、高いレベルの光出力のレーザ光を発生させる。
ま、高いレベルの光出力のレーザ光を発生させる。
【００２８】本発明の第２の実施の形態による半導体レ
ーザ素子について説明し、その作成過程の斜視図を図２
に示す。
ーザ素子について説明し、その作成過程の斜視図を図２
に示す。
【００２９】図２ａに示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板31
上に有機金属気相成長法によりｎ−Ｉｎ0.49（Ａｌz3Ｇ
ａ1-z3）0.51Ｐ下部クラッド層32（0≦z3≦1）、ｎある
いはｉ−Ｉｎx2Ｇａ1-x2Ａｓ1-y2Ｐy2光導波層33（x2＝
(0.49±0.01)y2、0≦x2≦0.3）、Ｉｎx5Ｇａ1-x5Ａｓ
1-y5Ｐy5（0≦x5≦0.3、0＜y5≦0.6）引張り歪障壁層3
4、Ｉｎx1Ｇａ1-x1Ａｓ1-y1Ｐy1圧縮歪量子井戸活性層3
5（0＜x１≦0.4、0≦y１≦0.1）、Ｉｎx5Ｇａ1-x5Ａｓ
1-y5Ｐy5（0≦x5≦0.3、0＜y5≦0.6）引張り歪障壁層3
6、ｐあるいはｉ−Ｉｎx2Ｇａ1-x2Ａｓ1-y2Ｐy2上部第
一光導波層37（x2＝(0.49±0.01)y2、0≦x2≦0.3）、厚
さが例えば１０ｎｍ程度のｐ−Ｉｎx6Ｇａ1-x6Ｐエッチ
ング阻止層38（0.2≦x6≦0.8）、ｐ−Ｉｎx2Ｇａ1-x2Ａ
ｓ1-y2Ｐy2上部第二光導波層39（x2＝(0.49±0.01)y2、
0≦x2≦0.3）、ｐ−Ｉｎ0.49（Ａｌz3Ｇａ1-z3）0.51Ｐ
上部クラッド層40（0≦z3≦1）、ｐ−ＧａＡｓコンタク
ト層41を形成する。この上に絶縁膜42を形成し、通常の
リソグラフィにより３μｍ程度のストライプで、これに
連続する周辺部に平行な幅６μｍ程度のストライプの絶
縁膜42を除去する。
上に有機金属気相成長法によりｎ−Ｉｎ0.49（Ａｌz3Ｇ
ａ1-z3）0.51Ｐ下部クラッド層32（0≦z3≦1）、ｎある
いはｉ−Ｉｎx2Ｇａ1-x2Ａｓ1-y2Ｐy2光導波層33（x2＝
(0.49±0.01)y2、0≦x2≦0.3）、Ｉｎx5Ｇａ1-x5Ａｓ
1-y5Ｐy5（0≦x5≦0.3、0＜y5≦0.6）引張り歪障壁層3
4、Ｉｎx1Ｇａ1-x1Ａｓ1-y1Ｐy1圧縮歪量子井戸活性層3
5（0＜x１≦0.4、0≦y１≦0.1）、Ｉｎx5Ｇａ1-x5Ａｓ
1-y5Ｐy5（0≦x5≦0.3、0＜y5≦0.6）引張り歪障壁層3
6、ｐあるいはｉ−Ｉｎx2Ｇａ1-x2Ａｓ1-y2Ｐy2上部第
一光導波層37（x2＝(0.49±0.01)y2、0≦x2≦0.3）、厚
さが例えば１０ｎｍ程度のｐ−Ｉｎx6Ｇａ1-x6Ｐエッチ
ング阻止層38（0.2≦x6≦0.8）、ｐ−Ｉｎx2Ｇａ1-x2Ａ
ｓ1-y2Ｐy2上部第二光導波層39（x2＝(0.49±0.01)y2、
0≦x2≦0.3）、ｐ−Ｉｎ0.49（Ａｌz3Ｇａ1-z3）0.51Ｐ
上部クラッド層40（0≦z3≦1）、ｐ−ＧａＡｓコンタク
ト層41を形成する。この上に絶縁膜42を形成し、通常の
リソグラフィにより３μｍ程度のストライプで、これに
連続する周辺部に平行な幅６μｍ程度のストライプの絶
縁膜42を除去する。
【００３０】次に、この絶縁膜42をマスクとして、硫酸
系エッチャントを用いｐ−ＧａＡｓコンタクト層41を除
去し、引き続き塩酸系エッチャントでｐ−Ｉｎ0.49（Ａ
ｌz3Ｇａ1-z3）0.51Ｐ上部クラッド層40除去する。その
後、ｐ−Ｉｎx2Ｇａ1-x2Ａｓ1-y2Ｐy2上部第二光導波層
39を硫酸系エッチャントでｐ−Ｉｎx6Ｇａ1-x6Ｐエッチ
ング阻止層38の上部まで除去して、リッジストライプを
形成する。Ｉｎx6Ｇａ1-x6Ｐは硫酸系のエッチャントで
はエッチングされないので、活性層からのエッチングさ
れた底面までの距離（ｄ）が高精度で制御でき、リッジ
溝部での等価屈折率段差△Ｎを精度良く制御できる。上
部第一光導波層の厚みは共振器中央部のリッジ構造の幅
（Ｗ）の導波路で単一基本モードによる屈折率導波が高
出力まで達成できるような厚みとする。△Ｎは１．５〜
７×１０-3程度とし、Ｗは１〜５μｍ程度とする。 次
に図２ｂに示すように、絶縁膜42を除去した後、絶縁膜
43を形成し、通常のリソグラフィにより、リッジストラ
イプ上の絶縁膜43を除去し、ｐ側電極44を形成し、基板
の研磨を行い、ｎ側電極45を形成する。その後、試料を
劈開して形成した共振器面に高反射コート46、反対側端
面に低反射率コート47を行い、その後、チップ化して半
導体レーザ素子を完成させる。
系エッチャントを用いｐ−ＧａＡｓコンタクト層41を除
去し、引き続き塩酸系エッチャントでｐ−Ｉｎ0.49（Ａ
ｌz3Ｇａ1-z3）0.51Ｐ上部クラッド層40除去する。その
後、ｐ−Ｉｎx2Ｇａ1-x2Ａｓ1-y2Ｐy2上部第二光導波層
39を硫酸系エッチャントでｐ−Ｉｎx6Ｇａ1-x6Ｐエッチ
ング阻止層38の上部まで除去して、リッジストライプを
形成する。Ｉｎx6Ｇａ1-x6Ｐは硫酸系のエッチャントで
はエッチングされないので、活性層からのエッチングさ
れた底面までの距離（ｄ）が高精度で制御でき、リッジ
溝部での等価屈折率段差△Ｎを精度良く制御できる。上
部第一光導波層の厚みは共振器中央部のリッジ構造の幅
（Ｗ）の導波路で単一基本モードによる屈折率導波が高
出力まで達成できるような厚みとする。△Ｎは１．５〜
７×１０-3程度とし、Ｗは１〜５μｍ程度とする。 次
に図２ｂに示すように、絶縁膜42を除去した後、絶縁膜
43を形成し、通常のリソグラフィにより、リッジストラ
イプ上の絶縁膜43を除去し、ｐ側電極44を形成し、基板
の研磨を行い、ｎ側電極45を形成する。その後、試料を
劈開して形成した共振器面に高反射コート46、反対側端
面に低反射率コート47を行い、その後、チップ化して半
導体レーザ素子を完成させる。
【００３１】上記構造により、単一横モードを保ったま
ま、高いレベルの光出力のレーザ光を発生させる。
ま、高いレベルの光出力のレーザ光を発生させる。
【００３２】上記４つの実施の形態について、発振する
波長帯λに関しては、圧縮歪のＩｎ x3Ｇａ1-x3Ａｓ1-y3
Ｐy3活性層（0＜x3≦0.4、0≦y3≦0.1）より、９００＜
λ＜１２００（ｎｍ）の範囲までの制御が可能である。
波長帯λに関しては、圧縮歪のＩｎ x3Ｇａ1-x3Ａｓ1-y3
Ｐy3活性層（0＜x3≦0.4、0≦y3≦0.1）より、９００＜
λ＜１２００（ｎｍ）の範囲までの制御が可能である。
【００３３】また、上記４つの実施の形態は、屈折率導
波機構付き半導体レーザのみを記載しているが、回折格
子付きの半導体レーザや光集積回路の作成にも用いるこ
とが可能である。
波機構付き半導体レーザのみを記載しているが、回折格
子付きの半導体レーザや光集積回路の作成にも用いるこ
とが可能である。
【００３４】また、上部クラッド層は、Ａｌz2Ｇａ1-z2
Ａｓ（0.3≦z2≦0.7）であってもよく、この場合、硫酸
系のエッチャントでｐ−Ｉｎx6Ｇａ1-x6Ｐエッチング阻
止層38の上部まで除去してリッジストライプを形成すれ
ばよい。
Ａｓ（0.3≦z2≦0.7）であってもよく、この場合、硫酸
系のエッチャントでｐ−Ｉｎx6Ｇａ1-x6Ｐエッチング阻
止層38の上部まで除去してリッジストライプを形成すれ
ばよい。
【００３５】また、基本横モード発振する半導体レーザ
だけでなく、多モード発振する１μｍ以上の屈折率導波
型幅広ストライプ半導体レーザの作成にも用いることが
可能である。
だけでなく、多モード発振する１μｍ以上の屈折率導波
型幅広ストライプ半導体レーザの作成にも用いることが
可能である。
【００３６】また、層構成は、ｎ型ＧａＡｓ基板を用い
た場合について記述しているが、ｐ型導電性の基板を用
いてもよく、この場合、上記すべての導電性を反対にす
ればよい。
た場合について記述しているが、ｐ型導電性の基板を用
いてもよく、この場合、上記すべての導電性を反対にす
ればよい。
【００３７】また、量子井戸が単一で光導波層組成が一
定のＳＱＷ−ＳＣＨと呼ばれる構造を示したが、ＳＱＷ
の代わりに量子井戸を複数とする多重量子井戸構造であ
ってもよい。
定のＳＱＷ−ＳＣＨと呼ばれる構造を示したが、ＳＱＷ
の代わりに量子井戸を複数とする多重量子井戸構造であ
ってもよい。
【００３８】結晶層の成長法として、固体あるいはガス
を原料とする分子線エピタキシャル成長法であってもよ
い。
を原料とする分子線エピタキシャル成長法であってもよ
い。
【００３９】また、本発明による半導体レーザ装置を用
いて、固体レーザ発生装置および固体レーザ発生装置に
よって第二高調波発生素子を励起することにより、高ビ
ーム品位の高出力光源が実現できる。この半導体レーザ
を直接、第二高調波発生素子を励起し、紫外〜赤色レー
ザ光源を実現することができる。従って、高速な情報・
画像処理および通信、計測、医療、印刷の分野での光源
としての応用が可能である。
いて、固体レーザ発生装置および固体レーザ発生装置に
よって第二高調波発生素子を励起することにより、高ビ
ーム品位の高出力光源が実現できる。この半導体レーザ
を直接、第二高調波発生素子を励起し、紫外〜赤色レー
ザ光源を実現することができる。従って、高速な情報・
画像処理および通信、計測、医療、印刷の分野での光源
としての応用が可能である。
【図１】本発明の第１の実施の形態による半導体レーザ
素子の作成工程を示す斜視図
素子の作成工程を示す斜視図
【図２】本発明の第２の実施の形態による半導体レーザ
素子の作成工程を示す斜視図
素子の作成工程を示す斜視図
11,31 ＧａＡｓ基板 12,32 下部クラッド層 13,33 下部光導波層 14,35 量子井戸活性層 15,37 上部第一光導波層 16,38 エッチング阻止層 17,39 上部第二光導波層 18,40 上部クラッド層
Claims (6)
- 【請求項１】 第一導電型ＧａＡｓ基板上に、 第一導電型下部クラッド層、 組成比がx2＝(0.49±0.01)y2および0≦x2≦0.3である第
一導電型Ｉｎx2Ｇａ1-x2Ａｓ1-y2Ｐy2下部光導波層、 組成比が0＜x3≦0.4および0≦y3≦0.1であるＩｎx3Ｇａ
1-x3Ａｓ1-y3Ｐy3圧縮歪量子井戸活性層、 組成比がx2＝(0.49±0.01)y2および0≦x2≦0.3である第
二導電型Ｉｎx2Ｇａ1-x2Ａｓ1-y2Ｐy2上部第一光導波
層、 組成比が0.2≦x6≦0.8である第二導電型Ｉｎx6Ｇａ1-x6
Ｐエッチング阻止層、 電流注入窓となるストライプ部に沿って該ストライプ部
の両側が除去された、組成比がx2≒0.49y2および0≦x2
≦0.3である第二導電型Ｉｎx2Ｇａ1-x2Ａｓ1-y2Ｐy2上
部第二光導波層、第二導電型クラッド層および第二導電
型コンタクト層がこの順に積層されてなるリッジ型の屈
折率導波機構を備えており、 前記圧縮歪量子井戸活性層の歪量と膜厚の積の絶対値が
０．２５ｎｍ以下であり、 前記エッチング阻止層の歪量と膜厚の積の絶対値が０．
２５ｎｍ以下であり、 前記圧縮歪量子井戸活性層および前記エッチング阻止層
以外の全ての層が、前記第一導電型ＧａＡｓ基板と格子
整合する組成であることを特徴とする半導体レーザ装
置。 - 【請求項２】 前記圧縮歪量子井戸活性層の上下に、組
成比が0≦x5≦0.3および0＜y5≦0.6であるＩｎx5Ｇａ
1-x5Ａｓ1-y5Ｐy5引張り歪障壁層が形成されており、 前記圧縮歪量子井戸活性層の歪量と膜厚の積と、該引張
り歪障壁層の歪量と該２つの引張り歪障壁層の合計の膜
厚の積の和の絶対値が０．２５ｎｍ以下であることを特
徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項３】 前記第一導電型下部光導波層、前記第二
導電型上部第一光導波層および前記第二導電型上部第二
光導波層の合計の厚さが０．６μｍ以上であることを特
徴とする請求項１または２記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項４】 前記圧縮歪量子井戸活性層が多重量子井
戸構造であることを特徴とする請求項１、２または３記
載の半導体レーザ装置。 - 【請求項５】 前記第二導電型クラッド層が、組成比が
0≦z3≦1であるＩｎ0.49（Ａｌz1Ｇａ1-z1）0.51Ｐまた
は組成比が0.3≦z2≦0.7であるＡｌz2Ｇａ1-z2Ａｓであ
ることを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の
半導体レーザ装置。 - 【請求項６】 前記ストライプ部の幅が１μｍ以上であ
ることを特徴とする請求項１から５いずれか１項記載の
半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22217099A JP2001053382A (ja) | 1999-08-05 | 1999-08-05 | 半導体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22217099A JP2001053382A (ja) | 1999-08-05 | 1999-08-05 | 半導体レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001053382A true JP2001053382A (ja) | 2001-02-23 |
Family
ID=16778282
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22217099A Withdrawn JP2001053382A (ja) | 1999-08-05 | 1999-08-05 | 半導体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001053382A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100460374B1 (ko) * | 2002-03-08 | 2004-12-08 | 엘지전자 주식회사 | 반도체 레이저 다이오드 어레이 및 그의 제조 방법 |
| CN1306669C (zh) * | 2002-11-06 | 2007-03-21 | 三菱电机株式会社 | 半导体激光器 |
| JP2014078567A (ja) * | 2012-10-09 | 2014-05-01 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置 |
-
1999
- 1999-08-05 JP JP22217099A patent/JP2001053382A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100460374B1 (ko) * | 2002-03-08 | 2004-12-08 | 엘지전자 주식회사 | 반도체 레이저 다이오드 어레이 및 그의 제조 방법 |
| CN1306669C (zh) * | 2002-11-06 | 2007-03-21 | 三菱电机株式会社 | 半导体激光器 |
| CN100426608C (zh) * | 2002-11-06 | 2008-10-15 | 三菱电机株式会社 | 半导体激光器 |
| JP2014078567A (ja) * | 2012-10-09 | 2014-05-01 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20061107 |