JP2001053384A - 半導体レーザ装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体レーザ装置およびその製造方法Info
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Abstract
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-In0.49Ga0.51P下
部クラッド層12、nあるいはi-Inx2Ga1-x2As1-y2Py2光導
波層13、Inx3Ga1-x3As1-y3Py3圧縮歪量子井戸活性層1
4、pあるいはi-Inx2Ga1-x2As1-y2Py2光導波層15、p-In
0.49Ga0.51P上部第一クラッド層16、Inx1Ga1-x1As1-y1P
y1エッチング阻止層17、n-In0.49(Alz1Ga1-z1)0.51P電
流狭窄層18、n-In0.49Ga0.51Pキャップ層19、GaAsキャ
ップ層20、SiO2膜21を形成し、ストライプ領域のSiO2膜
21を除去し、これをマスクとして、GaAsキャップ層20を
エッチングし、n-In0.49Ga0.51Pキャップ層19、n-In
0.49(Alz1Ga1-z1)0.51P電流狭窄層18をエッチングす
る。SiO2膜21とn-GaAsキャップ層20と溝の底面のInx3Ga
1-x3As1-y3Py3エッチング阻止層17を除去する。p-Inx4G
a1-x4As1-y4Py4上部第二クラッド層22、p-GaAsコンタク
ト層23を形成する。
Description
およびその製造方法に関し、特に、内部電流狭窄構造を
備えた半導体レーザ装置およびその製造方法に関するも
のである。
1.1μmの半導体レーザ装置において、基本横モード
を得るために、結晶層の内部に電流狭窄層と屈折率導波
機構を設けることが広くなされている。例えば、0.9
8μm帯の半導体レーザ装置として、1995年発行のIEEE
Journal of selected Topics in Quantum Electronic
s,Vol.1,No.2 pp.102において、n−GaAs基板上に
n−Al0.48Ga0.52As下部クラッド層、アンドープ
Al0.2Ga0.8As光導波路、Al0.2Ga0.8As/I
n0.2Ga0.8As二重量子井戸活性層、アンドープAl
0.2Ga0.8As光導波層、p−AlGaAs上部第一ク
ラッド層、p−Al0.67Ga0.33Asエッチング阻止
層、p−Al0.48Ga0.52As上部第二クラッド層、p
−GaAsキャップ層、絶縁膜を積層し、通常のフォト
リソグラフィにより、選択エッチングを利用して、p−
Al0.67Ga0.33Asエッチング阻止層までの狭ストラ
イプのリッジ構造を形成し、そのリッジ構造の両サイド
をClガスのアシストによる選択MOCVD成長により
n−Al0.7Ga0.3Asとn−GaAsを埋め込み、絶
縁膜を除去した後、p−GaAsを積層した電流狭窄と
屈折率導波機構を作り付けたことを特徴とする基本横モ
ード発振する半導体レーザ装置が報告されている。この
装置においては、酸化されやすいAl組成の高い上部第
一クラッド層の上に選択成長の困難なAlGaAs上部
第二クラッド層を再成長するということが非常に難しい
という問題がある。
レーザ装置として、1993年発行のIEEE Journal of Quan
tum Electronics Vol.29,No.6 pp.1936において、n−
GaAs基板上にn−Al0.4Ga0.6As下部クラッド
層、アンドープAl0.2Ga0.8As光導波層、GaAs
/InGaAs二重量子井戸活性層、アンドープAl
0.2Ga0.8As光導波層、p−Al0.4Ga0.6As上部
クラッド層、p−GaAsキャップ層、絶縁膜を積層
し、通常のフォトリソグラフィにより選択エッチングを
利用して、p−Al0.4Ga0.6As上部クラッド層の途
中まで狭ストライプのリッジ構造を形成し、そのリッジ
構造の両サイドを選択MOCVD成長により、n−In
0.5Ga0.5Pとn−GaAsで埋め込み、絶縁膜を除去
した後電極を形成した、電流狭窄と屈折率導波機構を作
り付けたことを特徴とする基本横モード発振する半導体
レーザ装置が報告されている。この装置においては、酸
化されやすいAl組成の高い上部クラッド層の上にV族
組成の違うInGaPを再成長するということが非常に
難しいという問題がある。
ー半導体レーザ装置として、1995年発行のIEEE Journal
of selected Topics in Quantum Electronics,Vol.1,N
o.2pp.189において、n−GaAs基板上に、n−In
GaPクラッド層、アンドープInGaAsP光導波
層、InGaAsP引っ張り歪み障壁層、InGaAs
二重量子井戸活性層、InGaAsP引っ張り歪み障壁
層、アンドープInGaAsP光導波層、p−InGa
P上部第一クラッド層、p−GaAs光導波層、p−I
nGaP上部第二クラッド層、p−GaAsキャップ
層、絶縁膜を積層し、通常のフォトリソグラフィにより
選択エッチングを利用してp−InGaP上部第一クラ
ッド層の上部までの狭ストライプのリッジ構造を形成
し、そのリッジ構造の両サイドを選択MOCVD成長に
より、n−In0.5Ga0.5Pで埋め込み、絶縁膜を除去
したp−GaAsコンタクト層を形成した、電流狭窄層
と屈折率導波機構を作り付けたことを特徴とする基本横
モード発振する半導体レーザが報告されている。この装
置においては、活性層の歪みを補償することにより、良
好な信頼性が得られている。しかし、リッジ幅の制御性
が悪いためにキンクレベルが150mW程度と低い。
て、1993年発行のIEEE Journal ofquantum Electronic
s,Vol.29,No6 pp1889において、n−GaAs基板に、
n−AlGaAs下部クラッド層、AlGaAs/Ga
As三重量子井戸活性層、p−AlGaAs上部第一ク
ラッド層、n−AlGaAs電流狭窄層、n−AlGa
As保護層を積層し、通常のフォトリソグラフィにより
選択エッチングを利用して、n−AlGaAs電流狭窄
層を突き抜けるまでの狭ストライプの溝を形成し、その
上にp−AlGaAs上部第二クラッド層と、p−Ga
Asコンタクト層を形成したことを特徴とする基本横モ
ード発振する内部ストライプ構造の半導体レーザ装置が
報告されている。この装置においては、溝幅の制御性が
高く、n−Al、溝幅の制御性が高く、n−AlGaA
s電流狭窄層とp−AlGaAs上部第二クラッド層と
の屈折率差により高い光出力まで基本横モード発振が得
られているが、製造方法において、酸化されやすいAl
GaAs上へのAlGaAsの再成長が難しいという欠
点がある。
長が0.9−1.1μmで内部電流狭窄構造を有する半
導体レーザ装置において、電流狭窄層を形成した後、上
層を再成長する際、再成長界面にAlを含んでいると、
Alが酸化され再成長が難しいという問題、あるいは再
成長できてもその界面に欠陥が生じるという問題があっ
た。
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。
置は、第一導電型GaAs基板上に、第一導電型下部ク
ラッド層、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、上部光導波層、第二導電型In0.49Ga
0.51P上部第一クラッド層、電流注入窓となるストライ
プ部が除去された、組成比が0≦x1≦0.3および0≦y1≦
0.6であるInx1Ga1-x1As1-y1Py1エッチング阻止
層、電流注入窓となるストライプ部が除去された、組成
比が0<z≦0.1である第一導電型In0.49(Alz1Ga
1-z1)0.51P電流狭窄層、電流注入窓となるストライプ
部が除去されたIn0.49Ga0.51Pキャップ層がこの順
に形成された結晶層の上に、組成比がx4=(0.49±0.01)
y4および0.9≦y4≦1である第二導電型Inx4Ga1-x4A
s1-y4Py4上部第二クラッド層および第二導電型コンタ
クト層がこの順に形成されてなる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。
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で表される値である。
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
である。
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。
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いてもよ
く、その場合、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
ることが望ましい。
aAs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で表される値である。
たは第二導電型であってもよい。
第一導電型、第二導電型およびアンドープのうちのいず
れかであってよい。
前記上部光導波層は第二導電型であってもよい。
子井戸構造であってもよい。
てもよい。
第一導電型GaAs基板上に、第一導電型下部クラッド
層、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、上部光導波層、第二導電型In0.49Ga0.51P
上部第一クラッド層、組成比が0≦x1≦0.3および0≦y1
≦0.6であるInx1Ga1-x1As1-y1Py1エッチング阻
止層、組成比が0≦z≦0.1である第一導電型In
0.49(Alz1Ga1-z1)0.51P第一導電型電流狭窄層、
In0.49Ga0.51Pキャップ層、GaAsキャップ層を
この順に積層し、GaAsキャップ層の電流注入窓とな
る部分をストライプ状に除去し、次に、In0.49Ga
0.51Pキャップ層および第一導電型In0.49(Alz1G
a1-z1)0.51P電流狭窄層の電流注入窓となる部分をス
トライプ状に除去し、次に、該電流注入窓となる部分が
ストライプ状に除去されたGaAsキャップ層およびI
nx1Ga1-x1As1-y1Py1エッチング阻止層の電流注入
窓となるストライプ状の部分を同時に除去した後、第一
導電型In0.49(Alz1Ga1-z1)0.51P電流狭窄層上
に前記電流注入窓を覆うようにして、組成比がx4=(0.4
9±0.01)y4および0.4≦x4≦0.46である第二導電型In
x4Ga1-x4As1-y4Py4上部第二クラッド層および第二
導電型コンタクト層をこの順に積層し、圧縮歪量子井戸
活性層の歪量と膜厚の積の絶対値を0.25nm以下と
し、エッチング阻止層の歪量と膜厚の積の絶対値を0.
25nm以下とし、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を、前記第一導電型GaAs
基板と格子整合させることを特徴とするものである。
たは第二導電型であってもよい。
第一導電型、第二導電型およびアンドープのうちのいず
れかであってよい。
型、第二導電型およびアンドープのうちのいずれかであ
ってよい。
成比が0≦x5≦0.3および0<y5≦0.6であるInx5Ga
1-x5As1-y5Py5引張り歪障壁層を積層してもよく、そ
の場合、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を0.25nm以下とすること
が望ましい。
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。
よると、第二クラッド層を成長させる界面において、酸
化されやすいAlを含む層はIn0.49(Alz1G
a1-z1)0.51P電流狭窄層のみであり、さらに露出して
いる部分も溝の側面のみであり、そのAlの組成比も1
0%以下であるので、容易に再成長を行うことができ、
信頼性を向上させることができる。
1-z1)0.51Pとし、上部第二クラッド層をInGaAs
Pとすることにより、電流狭窄層と上部第二クラッド層
の屈折率差によって生じる等価屈折率段差を1.5〜7
×10-3程度にすることができるので、高い出力まで基本
横モード発振させることができる。
を用いており、その下層のInGaAsPは塩酸系のエ
ッチャントではエッチングされないため、塩酸系のエッ
チャントで精度良くIn0.49Ga0.51P第一上部クラッ
ド層で停止させることができるので、ストライプ幅と屈
折率導波機構を高い精度で作り込むことができる。
で、電極とコンタクト層の接触面積を大きくとることが
でき、コンタクト抵抗を低減することができる。
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、種々の特性および信頼性を
向上させることができる。
れば、GaAsキャップ層を設けているので、InGa
Pキャップ層の上に自然酸化膜が形成されたり、直接レ
ジスト層が形成されて起こる層の変成等を防止できる。
また、第二クラッド層を再成長する前にそのGaAsキ
ャップ層を除去することにより再成長界面に残る残さを
除去でき、結晶欠陥の発生を防止することができ、特性
および信頼性を向上させることができる。
を用いて詳細に説明する。
導体レーザ素子について説明し、その光出射面に対して
の断面図を図1に示す。
上に有機金属気相成長法によりn−In0.49Ga0.51P
下部クラッド層12、nあるいはi−Inx2Ga1-x2As
1-y2Py2光導波層13(x2=(0.49±0.01)y2、0≦x2≦0.
3)、Inx3Ga1-x3As1-y3Py3圧縮歪量子井戸活性
層14(0<x3≦0.4、0≦y3≦0.1)、pあるいはi−In
x2Ga1-x2As1-y2Py2光導波層15(x2=(0.49±0.01)
y2、0≦x2≦0.3)、p−In0.49Ga0.51P上部第一ク
ラッド層16、厚さが例えば20nmのnあるいはp−I
nx1Ga1-x1As1-y1Py1エッチング阻止層17(0≦x1
≦0.3、0≦y1≦0.6)、厚さが例えば1μmのn−In
0.49(Alz1Ga1-z1)0.51P電流狭窄層18(0≦z1≦
0.1)、n−In0.49Ga0.51Pキャップ層19、厚さが
例えば10nmのGaAsキャップ層20を積層する。こ
の上にSiO2膜21を形成し、〈011〉方向に通常の
リソグラフィにより3μm程度の幅のストライプ領域の
SiO2膜21を除去する。
をマスクとして、硫酸系エッチャントでGaAsキャッ
プ層20をエッチングし、引き続き塩酸系エッチャントで
n−In0.49Ga0.51Pキャップ層19およびn−In
0.49(Alz1Ga1-z1)0.51P電流狭窄層18をエッチン
グすることにより、Inx1Ga1-x1As1-y1Py1エッチ
ング阻止層17を露出させる。
をフッ酸系のエッチャントで除去し、引き続き硫酸系の
エッチャントで、n−GaAsキャップ層20と溝の底面
のInx1Ga1-x1As1-y1Py1エッチング阻止層17を除
去する。
Ga1-x4As1-y4Py4(x4=(0.49±0.01)y4、0.9≦y4
≦1)上部第二クラッド層22、p−GaAsコンタクト
層23を形成する。その上にp側電極24を形成し、基板の
研磨を行いn側電極25を形成する。その後、試料を劈開
して形成した共振器に高反射率コート、低反射率コート
を行い、チップ化して半導体レーザ素子を完成させる。
層16の厚さは基本横モード発振が高出力まで維持できる
厚さとする。
ド層をInx4Ga1-x4As1-y4Py4とし、電流狭窄層を
In0.49Ga0.51Pとして内部電流狭窄構造と実屈折率
構造を形成しており、屈折率段差を1.5〜7×10-3
程度にできるため、高い出力まで基本横モード発振を実
現できる。
導体レーザ素子についてその作成過程に沿って説明し、
その作成過程の光出射方向に対しての断面図を図2に示
す。
により、n−GaAs基板31上に、n−In0.49Ga
0.51P下部クラッド層32、nあるいはi−Inx2Ga
1-x2As1-y2Py2光導波層33(x2=(0.49±0.01)y2、0
≦x2≦0.3)、Inx5Ga1-x5As1-y5Py5引張り歪障
壁層34(0≦x5≦0.3、0<y5≦0.6)、Inx3Ga1-x3A
s1-y3Py3圧縮歪量子井戸活性層35(0<x3≦0.4、0≦y
3≦0.1)、Inx5Ga1-x5As1-y5Py5引張り歪障壁層
36(0≦x5≦0.3、0<y5≦0.6)、pあるいはi−Inx2
Ga1-x2As1-y2Py2光導波層37(x2=(0.49±0.01)y
2、0≦x2≦0.3)、p−In0.49Ga0.51P上部第一ク
ラッド層38、厚さが例えば20nmのnあるいはp−I
nx1Ga1-x1As1-y1Py1エッチング阻止層39(0≦x1
≦0.3、0≦y1≦0.6)、厚さが例えば1μmのn−In
0.49(Alz1Ga1-z1)0.51P電流狭窄層40(0≦z1≦
0.1)、n−In0.49Ga0.51Pキャップ層41、n−G
aAsキャップ層42を積層する。この上にSiO2膜43
を形成し、〈011〉方向に通常のリソグラフィにより
3μm程度の幅のストライプ領域のSiO2膜43を除去
する。
をマスクとして、硫酸系エッチャントでGaAsキャッ
プ層42をエッチングし、引き続き塩酸系エッチャント
で、n−In0.49Ga0.51Pキャップ層41およびn−I
n0.49(Alz1Ga1-z1)0.51P電流狭窄層40をエッチ
ングすることにより、nあるいはp−Inx1Ga1-x1A
s1-y1Py1エッチング阻止層39を露出させる。
をフッ酸系エッチャントで除去し、引き続き硫酸系のエ
ッチャントでn−GaAsキャップ層42と溝の底面のn
あるいはp−Inx1Ga1-x1As1-y1Py1エッチング阻
止層39を除去する。
1-x4As1-y4Py4(x4=(0.49±0.01)y4、0.9≦y4≦1)
上部第二クラッド層44、p−GaAsコンタクト層45を
形成する。その上にp側電極46を形成し、基板の研磨を
行いn側電極を47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率コート、低反射率コートを
行い、チップ化して半導体レーザ素子を完成させる。p
−In0.49Ga0.51P上部第一クラッド層38の厚さは基
本横モード発振が高出力まで維持できる厚さとする。
Py3圧縮歪量子井戸活性層の上下にInx5Ga1-x5As
1-y5Py5引張り歪障壁層を導入しているため、第一の実
施の形態に比べ、しきい値電流の低下等特性の改善がな
され、信頼性が向上する。
体レーザ素子について、その作成過程に沿って説明し、
その作成過程の光出射方向に対しての断面図を図3に示
す。
により、n−GaAs基板51上にn−Alz1Ga1-z1A
s下部クラッド層52(0.35≦z1≦0.7)、nあるいはi
−Alz2Ga1-z2As光導波層53(0≦z2≦0.2)、In
x5Ga1-x5As1-y5Py5引張り歪障壁層54(0≦x5≦0.
3、0<y5≦0.6)、Inx3Ga1-x3As1-y3Py3圧縮歪
量子井戸活性層55(0<x3≦0.4、0≦y3≦0.1)、Inx5
Ga1-x5As1-y5Py5引張り歪障壁層56(0≦x5≦0.3、
0<y5≦0.6)、pあるいはi−Alz2Ga1-z2As光導
波層57(0≦z2≦0.2)、p−In0.49Ga0.51P上部第
一クラッド層58、厚さが例えば20nmのnあるいはp
−Inx1Ga1-x1As1-y1Py1エッチング阻止層59(0
≦x1≦0.3、0≦y1≦0.6)、厚さが例えば1μmのn−
In0.49(Alz1Ga1-z1)0.51P電流狭窄層60(0≦z
1≦0.1)、n−In0.49Ga0.51Pキャップ層61、厚さ
が例えば10nmのn−GaAsキャップ層62を積層す
る。この上に、SiO2膜63を形成し、〈011〉方向
に通常のリソグラフィにより3μm程度の幅のストライ
プ領域のSiO2膜63を除去する。
をマスクとして、硫酸系エッチャントでGaAsキャッ
プ層62をエッチングし、引き続き、塩酸系エッチャント
で、n−In0.49Ga0.51Pキャップ層61およびn−I
n0.49(Alz1Ga1-z1)0.51P電流狭窄層60をエッチ
ングすることにより、nあるいはp−Inx1Ga1-x1A
s1-y1Py1エッチング阻止層59を露出させる。
をフッ酸系のエッチャントで除去し、引き続き、硫酸系
のエッチャントでn−GaAsキャップ層62と溝の底面
のnあるいはp−Inx1Ga1-x1As1-y1Py1エッチン
グ阻止層59を除去する。
1-x4As1-y4Py4(x4=(0.49±0.01)y4、0.9≦y4≦1)
上部第二クラッド層64、p−GaAsコンタクト層65を
形成する。その上にp側電極66を形成し、基板の研磨を
行いn側電極67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率コート、低反射率コートを行
い、チップ化して半導体レーザ素子を完成させる。p−
In0.49Ga0.51P上部第一クラッド層58の厚さは基本
横モード発振が高出力まで維持できる厚さとする。
の実施の形態同様、Inx3Ga1-x3As1-y3Py3圧縮歪
量子井戸活性層の上下にInx5Ga1-x5As1-y5Py5引
張り歪障壁層を導入しているため、しきい値電流の低下
等特性の改善がなされる。
体レーザ素子についてその作成過程に沿って説明し、そ
の作成過程の光出射方向に対しての断面図を図4に示
す。
により、n−GaAs基板71上に、n−In0.49Ga
0.51P下部クラッド層72、nあるいはi−Inx2Ga
1-x2As1-y2Py2光導波層73(x2=(0.49±0.01)y2、0
≦x2≦0.3)、Inx5Ga1-x5As1-y5Py5引張り歪み
障壁層74(0≦x5≦0.3、0<y5≦0.6)、Inx3Ga1-x3
As1-y3Py3圧縮歪量子井戸活性層75(0<x3≦0.4、0
≦y3≦0.1)、Inx5Ga1-x5As1-y5Py5引張り歪障
壁層76(0≦x5≦0.3、0<y5≦0.6)、pあるいはi−I
nx2Ga1-x2As1-y2Py2光導波層77(x2=(0.49±0.0
1)y2、0≦x2≦0.3)、p−In0.49Ga0.51P上部第一
クラッド層78、厚さが例えば20nmのnあるいはp−
Inx1Ga1-x1As1-y1Py1エッチング阻止層79(0≦x
1≦0.3、0≦y1≦0.6)、厚さが例えば1μmのn−In
0.49(Alz1Ga1-z1)0.51P電流狭窄層80(0≦z1≦
0.1)、n−In0.49Ga0.51Pキャップ層81を積層す
る。この上に、SiO2膜82を形成し、〈011〉方向
に通常のリソグラフィにより3μm程度の幅のストライ
プ領域のSiO2膜82を除去する。
をマスクとして塩酸系エッチャントでn−In0.49Ga
0.51Pキャップ層81およびn−In0.49(Alz1Ga
1-z1)0.51P電流狭窄層80をエッチングすることにより
nあるいはp−Inx1Ga1-x1As1-y1Py1エッチング
阻止層79を露出させる。その後、SiO2膜82をフッ酸
系のエッチャントで除去し、硫酸系のエッチャントで溝
底辺のnあるいはp−Inx1Ga1-x1As1-y1Py1エッ
チング阻止層79を除去する。
1-x4As1-y4Py4(x4=(0.49±0.01)y4、0.9≦y4≦1)
上部第二クラッド層83、p−GaAsコンタクト層84を
形成する。p側電極85を形成し、その後基板の研磨を行
い、n側電極86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率コート、低反射率コートを行
い、その後チップ化して半導体レーザ素子を完成させ
る。p−In0.49Ga0. 51P上部第一クラッド層78の厚
さは基本横モード発振が高出力まで維持できる厚さとす
る。
0.51Pキャップ層の上に、p−GaAsキャップ層を形
成しないで、半導体レーザ装置を完成させてもよい。
波長帯λに関しては、圧縮歪のInx3Ga1-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。
だけでなく、多モード発振する3μm以上の屈折導波型
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。
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。
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。
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。
素子の作成工程を示す断面図
素子の作成工程を示す断面図
素子の作成工程を示す断面図
素子の作成工程を示す断面図
Claims (12)
- 【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、 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、 上部光導波層、 第二導電型In0.49Ga0.51P上部第一クラッド層、 電流注入窓となるストライプ部が除去された、組成比が
0≦x1≦0.3および0≦y1≦0.6であるInx1Ga1-x1As
1-y1Py1エッチング阻止層、 電流注入窓となるストライプ部が除去された、組成比が
0<z≦0.1である第一導電型In0.49(Alz1G
a1-z1)0.51P電流狭窄層、 電流注入窓となるストライプ部が除去されたIn0.49G
a0.51Pキャップ層がこの順に形成された結晶層の上
に、 組成比がx4=(0.49±0.01)y4および0.9≦y4≦1である第
二導電型Inx4Ga1-x4As1-y4Py4上部第二クラッド
層および第二導電型コンタクト層がこの順に形成されて
なる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】 前記エッチング阻止層が、第一導電型ま
たは第二導電型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In0.49Ga0.51Pキャップ層が第
一導電型、第二導電型およびアンドープのうちのいずれ
か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】 前記下部光導波層が第一導電型であり、
前記上部光導波層が第二導電型であることを特徴とする
請求項1、2、3または4記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項6】 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から5いずれ
か1項記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項7】 前記ストライプの幅が1μm以上である
ことを特徴とする請求項1から6いずれか1項記載の半
導体レーザ装置。 - 【請求項8】 第一導電型GaAs基板上に、 第一導電型下部クラッド層、 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、 上部光導波層、 第二導電型In0.49Ga0.51P上部第一クラッド層、 組成比が0≦x1≦0.3および0≦y1≦0.6であるInx1Ga
1-x1As1-y1Py1エッチング阻止層、 組成比が0≦z≦0.1である第一導電型In0.49(Alz1
Ga1-z1)0.51P第一導電型電流狭窄層 In0.49Ga0.51Pキャップ層 GaAsキャップ層をこの順に積層し、 前記GaAsキャップ層の電流注入窓となる部分をスト
ライプ状に除去し、 次に、前記In0.49Ga0.51Pキャップ層および前記第
一導電型In0.49(Alz1Ga1-z1)0.51P電流狭窄層
の電流注入窓となる部分をストライプ状に除去し、 次に、該電流注入窓となる部分がストライプ状に除去さ
れたGaAsキャップ層およびInx1Ga1-x1As1-y1
Py1エッチング阻止層の電流注入窓となるストライプ状
の部分を同時に除去した後、 前記第一導電型In0.49(Alz1Ga1-z1)0.51P電流
狭窄層上に前記電流注入窓を覆うようにして、組成比が
x4=(0.49±0.01)y4および0.4≦x4≦0.46である第二導
電型Inx4Ga1-x4As1-y4Py4上部第二クラッド層お
よび第二導電型コンタクト層をこの順に積層し、 前記圧縮歪量子井戸活性層の歪量と膜厚の積の絶対値を
0.25nm以下とし、 前記エッチング阻止層の歪量と膜厚の積の絶対値を0.
25nm以下とし、 前記圧縮歪量子井戸活性層およびエッチング阻止層以外
の全ての層を、前記第一導電型GaAs基板と格子整合
させることを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。 - 【請求項9】 前記エッチング阻止層が、第一導電型ま
たは第二導電型であることを特徴とする請求項8記載の
半導体レーザ装置の製造方法。 - 【請求項10】 前記In0.49Ga0.51Pキャップ層
が、第一導電型、第二導電型およびアンドープのうちの
いずれかであることを特徴とする請求項8または9記載
の半導体レーザ装置の製造方法。 - 【請求項11】 前記GaAsキャップ層が、第一導電
型、第二導電型およびアンドープのうちのいずれかであ
ることを特徴とする請求項8、9または10記載の半導体
レーザ装置の製造方法。 - 【請求項12】 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引張り歪障壁層を積層し、 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を0.25nm以下とすることを特
徴とする請求項8、9、10または11記載の半導体レーザ
装置の製造方法。
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