JP2001160653A - 半導体レーザ素子及びその製造方法 - Google Patents
半導体レーザ素子及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＣＯＤに至るまでの光密度を高めながらも、
完成後にストレスで素子特性が悪化する等の不具合を防
止するウィンドウ構造の半導体レーザ素子を得る。 【解決手段】 半導体レーザ素子は、n-GaAs基板１１上
に順次に積層されたn-AlGaInPクラッド層１３、MQW活性
層１５、メサストライプに形成されたp-AlGaInPクラッ
ド層１６、１７及びp-GaInPヘテロバッファ層２３を含
むダブルヘテロ構造、並びに、共振器端面となる部分の
近傍にＺｎを拡散させたウィンドウ構造を備え、メサス
トライプ上のＺｎ拡散部分におけるp-GaInPヘテロバッ
ファ層２３が除去され、メサストライプの両側壁部及び
その側部のp-AlGaInPクラッド層１６上にn-GaAsブロッ
ク層２０が形成され、Ｚｎ拡散部分におけるp-GaInPヘ
テロバッファ層２３が除去されたメサストライプ及びn-
GaAsブロック層２０の直上に、不純物濃度が3.0×1018c
m-3以下のp-GaAsコンタクト層２９を備えている。
完成後にストレスで素子特性が悪化する等の不具合を防
止するウィンドウ構造の半導体レーザ素子を得る。 【解決手段】 半導体レーザ素子は、n-GaAs基板１１上
に順次に積層されたn-AlGaInPクラッド層１３、MQW活性
層１５、メサストライプに形成されたp-AlGaInPクラッ
ド層１６、１７及びp-GaInPヘテロバッファ層２３を含
むダブルヘテロ構造、並びに、共振器端面となる部分の
近傍にＺｎを拡散させたウィンドウ構造を備え、メサス
トライプ上のＺｎ拡散部分におけるp-GaInPヘテロバッ
ファ層２３が除去され、メサストライプの両側壁部及び
その側部のp-AlGaInPクラッド層１６上にn-GaAsブロッ
ク層２０が形成され、Ｚｎ拡散部分におけるp-GaInPヘ
テロバッファ層２３が除去されたメサストライプ及びn-
GaAsブロック層２０の直上に、不純物濃度が3.0×1018c
m-3以下のp-GaAsコンタクト層２９を備えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザ素子
及びその製造方法に関し、特に、ダブルヘテロ構造及び
ウィンドウ構造を備えたAlGaInP系の半導体レーザ素
子、及び、この半導体レーザ素子を製造する製造方法に
関する。
及びその製造方法に関し、特に、ダブルヘテロ構造及び
ウィンドウ構造を備えたAlGaInP系の半導体レーザ素
子、及び、この半導体レーザ素子を製造する製造方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＤＶＤ(Digital Versatile)ディ
スクやＭＯ(Magneto-Optical)ディスク等に記録を行う
高密度光ディスク装置の開発が推進されており、この光
ディスク装置の光源に用いられるAlGaInP系の可視光半
導体レーザ素子の高出力化が切望されている。
スクやＭＯ(Magneto-Optical)ディスク等に記録を行う
高密度光ディスク装置の開発が推進されており、この光
ディスク装置の光源に用いられるAlGaInP系の可視光半
導体レーザ素子の高出力化が切望されている。
【０００３】AlGaInP系の材料は、熱抵抗が大きく、端
面瞬時破壊(COD:Catastrophic Optical Damage)が生じ
る光密度が小さいという欠点を有している。この欠点を
解消するため、端面近傍の活性層のバンドギャップを大
きくしてＣＯＤに至るまでの光密度を高めるウィンドウ
構造の半導体レーザ素子が提案されている。
面瞬時破壊(COD:Catastrophic Optical Damage)が生じ
る光密度が小さいという欠点を有している。この欠点を
解消するため、端面近傍の活性層のバンドギャップを大
きくしてＣＯＤに至るまでの光密度を高めるウィンドウ
構造の半導体レーザ素子が提案されている。
【０００４】上記提案の半導体レーザ素子には、例え
ば、特開平3-208388号に記載のもの、Arimoto等によるI
EEEジャーナル・オブ・カンタム・エレクトロニクス誌2
9巻の1874頁(1993年)に記載のもの、Ueno等によるジャ
パニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フィジック
ス誌の29巻L1666頁(1990年)に記載のもの等が挙げられ
る。これら従来例では何れも、端面近傍のウィンドウ部
となる部分にのみ不純物としてＺｎ（亜鉛）原子を拡散
させ、自然超格子を無秩序化、若しくは多重量子井戸
（MQW）構造の活性層を混晶化することでバンドギャッ
プを大きくし、ウィンドウ構造を得ている。
ば、特開平3-208388号に記載のもの、Arimoto等によるI
EEEジャーナル・オブ・カンタム・エレクトロニクス誌2
9巻の1874頁(1993年)に記載のもの、Ueno等によるジャ
パニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フィジック
ス誌の29巻L1666頁(1990年)に記載のもの等が挙げられ
る。これら従来例では何れも、端面近傍のウィンドウ部
となる部分にのみ不純物としてＺｎ（亜鉛）原子を拡散
させ、自然超格子を無秩序化、若しくは多重量子井戸
（MQW）構造の活性層を混晶化することでバンドギャッ
プを大きくし、ウィンドウ構造を得ている。
【０００５】上記従来例ではいずれも、活性層のＺｎ拡
散部分(ウィンドウ部)に不純物と共に多量の欠陥が導入
される。Ｚｎ拡散部分に電流が注入されると、上記欠陥
が活性化して発熱し、バンドギャップが縮小し、光が吸
収されて、ＣＯＤに至るまでの光出力レベル（ＣＯＤレ
ベル）改善の効果が薄れる。従って、上記従来例ではい
ずれも、端面近傍のＺｎ拡散部分上にn-GaAsブロック層
を形成し、Ｚｎ拡散部分への電流注入を阻止することで
上記欠陥の活性化を規制している。
散部分(ウィンドウ部)に不純物と共に多量の欠陥が導入
される。Ｚｎ拡散部分に電流が注入されると、上記欠陥
が活性化して発熱し、バンドギャップが縮小し、光が吸
収されて、ＣＯＤに至るまでの光出力レベル（ＣＯＤレ
ベル）改善の効果が薄れる。従って、上記従来例ではい
ずれも、端面近傍のＺｎ拡散部分上にn-GaAsブロック層
を形成し、Ｚｎ拡散部分への電流注入を阻止することで
上記欠陥の活性化を規制している。
【０００６】従来のＺｎ拡散型ウィンドウ構造の可視光
半導体レーザが特開平3-208388号に記載されている。こ
の公報に記載の半導体レーザ素子の製造過程を図５〜図
７に順に示す。
半導体レーザが特開平3-208388号に記載されている。こ
の公報に記載の半導体レーザ素子の製造過程を図５〜図
７に順に示す。
【０００７】まず、図５に示すように、p-AlGaInPクラ
ッド層１６とn-AlGaInPクラッド層１３とでMQW活性層１
５を挟み込んだダブルへテロ構造を、n-GaAsバッファ層
１２を介してn-GaAs基板１１上に形成する。引き続き、
p-AlGaInPクラッド層１６上にp-AlGaInPクラッド層１
７、p-GaInPへテロバッファ層２３、p-GaAsキャップ層
１８、及びSiO2膜２１を順次に形成し、SiO2膜２１の共
振器端面（図中の手前-奥方向における両端面）に隣接
する部分を除去してから、封管拡散法でＺｎ原子を拡散
させてＺｎ拡散部１９（図中の陰影部分）を形成し、ウ
ィンドウ構造を得る。
ッド層１６とn-AlGaInPクラッド層１３とでMQW活性層１
５を挟み込んだダブルへテロ構造を、n-GaAsバッファ層
１２を介してn-GaAs基板１１上に形成する。引き続き、
p-AlGaInPクラッド層１６上にp-AlGaInPクラッド層１
７、p-GaInPへテロバッファ層２３、p-GaAsキャップ層
１８、及びSiO2膜２１を順次に形成し、SiO2膜２１の共
振器端面（図中の手前-奥方向における両端面）に隣接
する部分を除去してから、封管拡散法でＺｎ原子を拡散
させてＺｎ拡散部１９（図中の陰影部分）を形成し、ウ
ィンドウ構造を得る。
【０００８】次いで、図６に示すように、全面にレジス
トを膜状に塗布し、フォトリソグラフィ技術で、このレ
ジスト膜３１をストライプ状にパターンニングし、更
に、パターンニングしたレジスト膜３１をマスクとして
ウェットエッチングし、p-GaInPへテロバッファ層２
３、p-AlGaInPクラッド層１７をメサストライプのリッ
ジ導波路として形成する。
トを膜状に塗布し、フォトリソグラフィ技術で、このレ
ジスト膜３１をストライプ状にパターンニングし、更
に、パターンニングしたレジスト膜３１をマスクとして
ウェットエッチングし、p-GaInPへテロバッファ層２
３、p-AlGaInPクラッド層１７をメサストライプのリッ
ジ導波路として形成する。
【０００９】引き続き、図７に示すように、レジスト膜
３１を除去してから、リッジ導波路の上面及び周囲にn-
GaAsブロック層２０を選択成長する。更に、SiO2膜２１
を除去してから、全面にp-GaAsコンタクト層１４を成長
し、通常のレーザ製造プロセスを経て、図８に示すウィ
ンドウ構造を有するAlGaInP系可視光半導体レーザ素子
を得る。
３１を除去してから、リッジ導波路の上面及び周囲にn-
GaAsブロック層２０を選択成長する。更に、SiO2膜２１
を除去してから、全面にp-GaAsコンタクト層１４を成長
し、通常のレーザ製造プロセスを経て、図８に示すウィ
ンドウ構造を有するAlGaInP系可視光半導体レーザ素子
を得る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の半
導体レーザ素子では、Ｚｎ拡散部１９への電流注入を阻
止する目的から、メサストライプにおけるＺｎ拡散部１
９上にも周囲と同じ厚みでn-GaAsブロック層２０を形成
することとなる。このため、図８に示したように、素子
表面に凹凸を生じることになり、ヒートシンク（図示せ
ず）に融着して半導体レーザ素子を完成させた後、凹凸
に起因するストレスが生じることで、素子特性が劣化
し、ヒートシンクへの密着状態や放熱状態が不均一にな
る場合がある。これにより、半導体レーザ素子の良好な
特性が悪化又は劣化し、歩留まりの低下を招くといった
問題が生じる。
導体レーザ素子では、Ｚｎ拡散部１９への電流注入を阻
止する目的から、メサストライプにおけるＺｎ拡散部１
９上にも周囲と同じ厚みでn-GaAsブロック層２０を形成
することとなる。このため、図８に示したように、素子
表面に凹凸を生じることになり、ヒートシンク（図示せ
ず）に融着して半導体レーザ素子を完成させた後、凹凸
に起因するストレスが生じることで、素子特性が劣化
し、ヒートシンクへの密着状態や放熱状態が不均一にな
る場合がある。これにより、半導体レーザ素子の良好な
特性が悪化又は劣化し、歩留まりの低下を招くといった
問題が生じる。
【００１１】更に、レジスト膜をマスクとしてリッジ導
波路を形成するので、p-AlGaInP再成長界面がレジスト
で汚染され、p-AlGaInPクラッド層１６上へのn-GaAsブ
ロック層２０の選択成長時に、素子の劣化要因となる欠
陥が発生する場合があった。
波路を形成するので、p-AlGaInP再成長界面がレジスト
で汚染され、p-AlGaInPクラッド層１６上へのn-GaAsブ
ロック層２０の選択成長時に、素子の劣化要因となる欠
陥が発生する場合があった。
【００１２】本発明は、上記に鑑み、ＣＯＤに至るまで
の光密度を高めながらも、完成後にストレスで素子特性
が悪化又は劣化する不具合を防止し、歩留まりを向上さ
せ、信頼性が高いウィンドウ構造の半導体レーザ素子を
提供することを目的とする。
の光密度を高めながらも、完成後にストレスで素子特性
が悪化又は劣化する不具合を防止し、歩留まりを向上さ
せ、信頼性が高いウィンドウ構造の半導体レーザ素子を
提供することを目的とする。
【００１３】本発明は更に、上記目的を達成した上で、
製造時において再成長界面をレジスト汚染することな
く、素子の劣化原因となる欠陥の発生を防止しつつ電流
ブロック層を良好に選択成長できる半導体レーザ素子の
製造方法を提供することを目的とする。
製造時において再成長界面をレジスト汚染することな
く、素子の劣化原因となる欠陥の発生を防止しつつ電流
ブロック層を良好に選択成長できる半導体レーザ素子の
製造方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の半導体レーザ素子は、半導体基板上に順次
に積層されたn-AlGaInPクラッド層、活性層、メサスト
ライプに形成されたp-AlGaInPクラッド層及びp-GaInPヘ
テロバッファ層を少なくとも含むダブルヘテロ構造、並
びに、共振器端面となる部分の近傍にＺｎを拡散させた
ウィンドウ構造を備え、前記メサストライプ上の前記Ｚ
ｎ拡散部分における前記p-GaInPヘテロバッファ層が除
去され、前記メサストライプの両側壁部及びその側部の
前記p-AlGaInPクラッド層上に電流ブロック層が形成さ
れ、前記Ｚｎ拡散部分におけるp-GaInPヘテロバッファ
層が除去された前記メサストライプ及び電流ブロック層
の直上に、不純物濃度が3.0×1018cm-3以下のp-GaAsコ
ンタクト層を備えていることを特徴とする。
に、本発明の半導体レーザ素子は、半導体基板上に順次
に積層されたn-AlGaInPクラッド層、活性層、メサスト
ライプに形成されたp-AlGaInPクラッド層及びp-GaInPヘ
テロバッファ層を少なくとも含むダブルヘテロ構造、並
びに、共振器端面となる部分の近傍にＺｎを拡散させた
ウィンドウ構造を備え、前記メサストライプ上の前記Ｚ
ｎ拡散部分における前記p-GaInPヘテロバッファ層が除
去され、前記メサストライプの両側壁部及びその側部の
前記p-AlGaInPクラッド層上に電流ブロック層が形成さ
れ、前記Ｚｎ拡散部分におけるp-GaInPヘテロバッファ
層が除去された前記メサストライプ及び電流ブロック層
の直上に、不純物濃度が3.0×1018cm-3以下のp-GaAsコ
ンタクト層を備えていることを特徴とする。
【００１５】本発明の半導体レーザ素子では、p-GaAsコ
ンタクト層の不純物濃度を3.0×101 8cm-3以下にするこ
とによってウィンドウ部への電流注入を効果的に阻止で
きるので、従来のようなメサストライプにおけるＺｎ拡
散部分上の電流ブロック層が不要になる。従って、メサ
ストライプの両側壁部及びその側部のp-AlGaInPクラッ
ド層上にのみ電流ブロック層が形成されれば良いことに
なる。このため、電流ブロック層とメサストライプ上と
をほぼ同じレベルになるように形成し、電流ブロック層
及びメサストライプ上にp-GaAsコンタクト層を平坦状に
形成することができる。これにより、p-GaAsコンタクト
層側に電極を形成しヒートシンクに融着して半導体レー
ザ素子を完成した状態でのヒートシンクへの密着が均一
になる。
ンタクト層の不純物濃度を3.0×101 8cm-3以下にするこ
とによってウィンドウ部への電流注入を効果的に阻止で
きるので、従来のようなメサストライプにおけるＺｎ拡
散部分上の電流ブロック層が不要になる。従って、メサ
ストライプの両側壁部及びその側部のp-AlGaInPクラッ
ド層上にのみ電流ブロック層が形成されれば良いことに
なる。このため、電流ブロック層とメサストライプ上と
をほぼ同じレベルになるように形成し、電流ブロック層
及びメサストライプ上にp-GaAsコンタクト層を平坦状に
形成することができる。これにより、p-GaAsコンタクト
層側に電極を形成しヒートシンクに融着して半導体レー
ザ素子を完成した状態でのヒートシンクへの密着が均一
になる。
【００１６】このため、ＣＯＤに至るまでの光密度を高
めながらも、従来のようなストレスによる素子特性の悪
化又は劣化が防止でき、歩留まりが向上し、ヒートシン
クへの放熱状態が均一で良好な素子特性が得られる。ま
た、p-GaAsコンタクト層の不純物濃度が3.0×1018cm-3
以下なので、p-GaAsコンタクト層と、p-GaInPヘテロバ
ッファ層が除去されたメサストライプのp-AlGaInPクラ
ッド層とのヘテロスパイクを十分に大きくして、Ｚｎ拡
散部分への電流注入を効果的に阻止することができる。
なお、p-GaAsコンタクト層の不純物濃度は、5.0×1017c
m-3以下がより好ましい。
めながらも、従来のようなストレスによる素子特性の悪
化又は劣化が防止でき、歩留まりが向上し、ヒートシン
クへの放熱状態が均一で良好な素子特性が得られる。ま
た、p-GaAsコンタクト層の不純物濃度が3.0×1018cm-3
以下なので、p-GaAsコンタクト層と、p-GaInPヘテロバ
ッファ層が除去されたメサストライプのp-AlGaInPクラ
ッド層とのヘテロスパイクを十分に大きくして、Ｚｎ拡
散部分への電流注入を効果的に阻止することができる。
なお、p-GaAsコンタクト層の不純物濃度は、5.0×1017c
m-3以下がより好ましい。
【００１７】また、前記半導体基板がGaAsを含み、前記
活性層がGaInP、AlGaInP、GaInAs又はAlGaInAsを含むこ
とが好ましい。更に、前記電流ブロック層がn-GaAs、n-
AlGaAs、n-AlAs、n-AlInP、undope-AlInP、n-AlGaInP又
はn-GaInPを含むことも好ましい態様である。
活性層がGaInP、AlGaInP、GaInAs又はAlGaInAsを含むこ
とが好ましい。更に、前記電流ブロック層がn-GaAs、n-
AlGaAs、n-AlAs、n-AlInP、undope-AlInP、n-AlGaInP又
はn-GaInPを含むことも好ましい態様である。
【００１８】本発明の半導体レーザ素子の製造方法は、
半導体基板上に少なくともn-AlGaInPクラッド層、活性
層、p-AlGaInPクラッド層、及びp-GaInPヘテロバッファ
層をこの順に形成し共振器端面となる部分の近傍にＺｎ
を拡散させ、前記p-AlGaInPクラッド層及び前記p-GaInP
ヘテロバッファ層をメサストライプに形成し、前記メサ
ストライプ上の前記Ｚｎ拡散部分における前記p-GaInP
ヘテロバッファ層を除去し、前記メサストライプの両側
壁部及びその側部の前記p-AlGaInPクラッド層上に電流
ブロック層を形成し、前記Ｚｎ拡散部分におけるp-GaIn
Pヘテロバッファ層が除去された前記メサストライプ及
び電流ブロック層の直上に、不純物濃度が3.0×1018cm
-3以下のp-GaAsコンタクト層を形成することを特徴とす
る。
半導体基板上に少なくともn-AlGaInPクラッド層、活性
層、p-AlGaInPクラッド層、及びp-GaInPヘテロバッファ
層をこの順に形成し共振器端面となる部分の近傍にＺｎ
を拡散させ、前記p-AlGaInPクラッド層及び前記p-GaInP
ヘテロバッファ層をメサストライプに形成し、前記メサ
ストライプ上の前記Ｚｎ拡散部分における前記p-GaInP
ヘテロバッファ層を除去し、前記メサストライプの両側
壁部及びその側部の前記p-AlGaInPクラッド層上に電流
ブロック層を形成し、前記Ｚｎ拡散部分におけるp-GaIn
Pヘテロバッファ層が除去された前記メサストライプ及
び電流ブロック層の直上に、不純物濃度が3.0×1018cm
-3以下のp-GaAsコンタクト層を形成することを特徴とす
る。
【００１９】本発明の半導体レーザ素子の製造方法で
は、前記効果を奏する半導体レーザ素子を得ることがで
きると共に、製造時にp-AlGaInPクラッド層上の再成長
界面をレジスト汚染することがないので、劣化原因とな
る欠陥を低減させつつ電流ブロック層を良好に選択成長
することができ、高い信頼性が得られる。
は、前記効果を奏する半導体レーザ素子を得ることがで
きると共に、製造時にp-AlGaInPクラッド層上の再成長
界面をレジスト汚染することがないので、劣化原因とな
る欠陥を低減させつつ電流ブロック層を良好に選択成長
することができ、高い信頼性が得られる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照し、本発明の実
施形態例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。図１
〜図４は、本発明の一実施形態例におけるAlGaInP系で
ウィンドウ構造を備えた可視光半導体レーザの製造工程
を示す斜視図である。ここでは、有機金属気相成長(MOV
PE:Metal Organic Vapor Phase Epitaxy)法を用い、結
晶材料にAlGaInP系を用いるが、他の結晶成長方法や結
晶材料を用いて製造することも可能である。
施形態例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。図１
〜図４は、本発明の一実施形態例におけるAlGaInP系で
ウィンドウ構造を備えた可視光半導体レーザの製造工程
を示す斜視図である。ここでは、有機金属気相成長(MOV
PE:Metal Organic Vapor Phase Epitaxy)法を用い、結
晶材料にAlGaInP系を用いるが、他の結晶成長方法や結
晶材料を用いて製造することも可能である。
【００２１】本実施形態例では、図１に示すように、n-
GaAs基板１１上に、厚さ0.3μmのn-GaAsバッファ層１
２、厚さ1.5μmのn-AlGaInPクラッド層１３、MQW活性層
１５、厚さ0.3μmのp-AlGaInPクラッド層１６、厚さ0.0
1μmのp-GaInPエッチングストッパ層２５、厚さ1.2μm
のp-AlGaInPクラッド層１７、p-GaInPヘテロバッファ層
２３、及び、厚さ0.1μmのp-GaAsキャップ層１８をＭＯ
ＶＰＥ法でこの順に結晶成長し、ダブルヘテロ構造を得
る。MQW活性層１５は、GaInP、AlGaInP、GaInAs又はAlG
aInAsを含む構成とする。
GaAs基板１１上に、厚さ0.3μmのn-GaAsバッファ層１
２、厚さ1.5μmのn-AlGaInPクラッド層１３、MQW活性層
１５、厚さ0.3μmのp-AlGaInPクラッド層１６、厚さ0.0
1μmのp-GaInPエッチングストッパ層２５、厚さ1.2μm
のp-AlGaInPクラッド層１７、p-GaInPヘテロバッファ層
２３、及び、厚さ0.1μmのp-GaAsキャップ層１８をＭＯ
ＶＰＥ法でこの順に結晶成長し、ダブルヘテロ構造を得
る。MQW活性層１５は、GaInP、AlGaInP、GaInAs又はAlG
aInAsを含む構成とする。
【００２２】各層１３、１６、２５、１７、２３は、各
成分の組成比を具体的に入れて、n-(Al0.7Ga0.3)0.5In
0.5Pクラッド層１３、p-(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pクラッ
ド層１６、p-Ga0.5In0.5Pエッチングストッパ層２５、p
-(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pクラッド層１７、及び、n-Ga
0.5In0.5Pヘテロバッファ層２３とすることができる。
成分の組成比を具体的に入れて、n-(Al0.7Ga0.3)0.5In
0.5Pクラッド層１３、p-(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pクラッ
ド層１６、p-Ga0.5In0.5Pエッチングストッパ層２５、p
-(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pクラッド層１７、及び、n-Ga
0.5In0.5Pヘテロバッファ層２３とすることができる。
【００２３】次いで、化学的気相成長 (ＣＶＤ:Chemica
l Vapor Deposition) 法で、p-GaAsキャップ層１８上の
全面にSiNx膜２６を形成し、フォトリソグラフィ技術
で、共振器端面となる部分に隣接するSiNx膜２６を除去
する。この後、残存するSiNx膜２６上に、スパッタリン
グでZnO膜２７及びSiO2膜２１をこの順に形成してか
ら、６００℃で熱処理を施し、SiNx膜２６で被覆されな
い活性層端面（共振器端面）にZnO膜２７からＺｎ原子
を拡散させ、Ｚｎ拡散部１９を形成する。更に、SiO 2膜
２１、ZnO膜２７及びSiNx膜２６を除去した後、p-GaAs
キャップ層１８上の全面に別のSiO2膜をＣＶＤ法で形成
する。
l Vapor Deposition) 法で、p-GaAsキャップ層１８上の
全面にSiNx膜２６を形成し、フォトリソグラフィ技術
で、共振器端面となる部分に隣接するSiNx膜２６を除去
する。この後、残存するSiNx膜２６上に、スパッタリン
グでZnO膜２７及びSiO2膜２１をこの順に形成してか
ら、６００℃で熱処理を施し、SiNx膜２６で被覆されな
い活性層端面（共振器端面）にZnO膜２７からＺｎ原子
を拡散させ、Ｚｎ拡散部１９を形成する。更に、SiO 2膜
２１、ZnO膜２７及びSiNx膜２６を除去した後、p-GaAs
キャップ層１８上の全面に別のSiO2膜をＣＶＤ法で形成
する。
【００２４】次いで、図２に示すように、[-110]方向
で、ストライプ幅が5μmのマスクを用いて上記別のSiO2
膜２４をストライプ状にパターンニングする。更に、こ
のSiO2膜２４をマスクとして、p-GaAsキャップ層１８、
p-GaInPヘテロバッファ層２３、及びp-AlGaInPクラッド
層１７を夫々選択的にエッチングしてメサストライプを
形成し、横モード制御のためのリッジ導波路を得る。
で、ストライプ幅が5μmのマスクを用いて上記別のSiO2
膜２４をストライプ状にパターンニングする。更に、こ
のSiO2膜２４をマスクとして、p-GaAsキャップ層１８、
p-GaInPヘテロバッファ層２３、及びp-AlGaInPクラッド
層１７を夫々選択的にエッチングしてメサストライプを
形成し、横モード制御のためのリッジ導波路を得る。
【００２５】更に、図３に示すように、SiO2膜２４をマ
スクとして、メサ構成としたp-AlGaInPクラッド層１７
の両側壁部分及びその側部のp-AlGaInPクラッド層１６
上（つまりp-GaInPエッチングストッパ層２５上）に、
電流ブロック層としてn-GaAsブロック層２０を選択成長
する。この際に、n-GaAsブロック層２０のp-GaInPエッ
チングストッパ層２５からの高さを、メサストライプ上
のp-GaAsキャップ層１８とほぼ同じ程度のレベルにす
る。この時点で、SiO2膜２４はp-GaAsキャップ層１８上
で共振器端面まで延在するが、図３には、既に共振器端
面に隣接する部分を除去した状態で描いている。
スクとして、メサ構成としたp-AlGaInPクラッド層１７
の両側壁部分及びその側部のp-AlGaInPクラッド層１６
上（つまりp-GaInPエッチングストッパ層２５上）に、
電流ブロック層としてn-GaAsブロック層２０を選択成長
する。この際に、n-GaAsブロック層２０のp-GaInPエッ
チングストッパ層２５からの高さを、メサストライプ上
のp-GaAsキャップ層１８とほぼ同じ程度のレベルにす
る。この時点で、SiO2膜２４はp-GaAsキャップ層１８上
で共振器端面まで延在するが、図３には、既に共振器端
面に隣接する部分を除去した状態で描いている。
【００２６】n-GaAsブロック層２０に代えて、n-AlGaA
s、n-AlAs、n-AlInP、undope(アンドープ)-AlInP、n-Al
GaInP、又はn-GaInPを含む層を電流ブロック層として用
いることができる。
s、n-AlAs、n-AlInP、undope(アンドープ)-AlInP、n-Al
GaInP、又はn-GaInPを含む層を電流ブロック層として用
いることができる。
【００２７】次いで、SiO2膜２４における共振器端面に
隣接する部分を除去し、残ったSiO2膜２４をマスクとし
て、p-GaAsキャップ層１８及びp-GaInPヘテロバッファ
層２３における共振器端面に隣接する部分を、エッチン
グで夫々除去する。この後、p-GaAsキャップ層１８上に
残存するSiO2膜２４を全て除去する。
隣接する部分を除去し、残ったSiO2膜２４をマスクとし
て、p-GaAsキャップ層１８及びp-GaInPヘテロバッファ
層２３における共振器端面に隣接する部分を、エッチン
グで夫々除去する。この後、p-GaAsキャップ層１８上に
残存するSiO2膜２４を全て除去する。
【００２８】引き続き、図４に示すように、n-GaAsブロ
ック層２０、Ｚｎ拡散部分におけるp-GaInPヘテロバッ
ファ層２３が除去されたメサストライプ上に、厚さ3μm
のp-GaAsコンタクト層（２９、３０）を成長する。
ック層２０、Ｚｎ拡散部分におけるp-GaInPヘテロバッ
ファ層２３が除去されたメサストライプ上に、厚さ3μm
のp-GaAsコンタクト層（２９、３０）を成長する。
【００２９】本実施形態例では、不純物としてＺｎを用
い、p-GaAsコンタクト層（２９、３０）の不純物濃度を
２段階にする。つまり、p-AlGaInPクラッド層１７に接
する側を低不純物濃度のp-GaAsコンタクト層２９とし、
p-AlGaInPクラッド層１７と逆側に位置し電極（図示せ
ず）に接続される側を高不純物濃度のp-GaAsコンタクト
層３０として形成する。
い、p-GaAsコンタクト層（２９、３０）の不純物濃度を
２段階にする。つまり、p-AlGaInPクラッド層１７に接
する側を低不純物濃度のp-GaAsコンタクト層２９とし、
p-AlGaInPクラッド層１７と逆側に位置し電極（図示せ
ず）に接続される側を高不純物濃度のp-GaAsコンタクト
層３０として形成する。
【００３０】以上の工程後に、研磨工程、電極形成工
程、劈開工程、端面保護膜形成工程、及びレーザ組立て
工程を経て、本発明のウィンドウ構造の半導体レーザ素
子が得られる。この半導体レーザ素子を評価したとこ
ろ、素子特性の悪化や劣化を生じた素子数が減少し、９
５％という高い歩留まりが得られ、信頼性を改善するこ
とができた。また、ウィンドウ構造の半導体レーザ素子
としての特性が良好で、ＣＯＤの発生が無く、熱飽和が
起きるまで高い光出力を得ることができた。これに対
し、従来構造の半導体レーザ素子を同じ条件下で評価し
たところ、歩留まりは８０％であった。
程、劈開工程、端面保護膜形成工程、及びレーザ組立て
工程を経て、本発明のウィンドウ構造の半導体レーザ素
子が得られる。この半導体レーザ素子を評価したとこ
ろ、素子特性の悪化や劣化を生じた素子数が減少し、９
５％という高い歩留まりが得られ、信頼性を改善するこ
とができた。また、ウィンドウ構造の半導体レーザ素子
としての特性が良好で、ＣＯＤの発生が無く、熱飽和が
起きるまで高い光出力を得ることができた。これに対
し、従来構造の半導体レーザ素子を同じ条件下で評価し
たところ、歩留まりは８０％であった。
【００３１】p-GaAsコンタクト層２９の不純物濃度は、
3.0×1018cm-3以下が好ましく、5.0×1017cm-3以下がよ
り好ましい。上記値に設定した際に、p-AlGaInPクラッ
ド層１７とp-GaAsコンタクト層２９とのヘテロスパイク
（ヘテロ障壁）を十分に大きくして、メサストライプに
おけるＺｎ拡散部１９への電流注入を効果的に阻止する
ことができる。また、p-GaAsコンタクト層３０の不純物
濃度は1.0×1019cm-3以上が望ましい。これにより、p-G
aAsコンタクト層３０と電極との良好なオーミックコン
タクトを得ることができる。
3.0×1018cm-3以下が好ましく、5.0×1017cm-3以下がよ
り好ましい。上記値に設定した際に、p-AlGaInPクラッ
ド層１７とp-GaAsコンタクト層２９とのヘテロスパイク
（ヘテロ障壁）を十分に大きくして、メサストライプに
おけるＺｎ拡散部１９への電流注入を効果的に阻止する
ことができる。また、p-GaAsコンタクト層３０の不純物
濃度は1.0×1019cm-3以上が望ましい。これにより、p-G
aAsコンタクト層３０と電極との良好なオーミックコン
タクトを得ることができる。
【００３２】上記により、従来のようなメサストライプ
におけるＺｎ拡散部１９上のn-GaAsブロック層２０が不
要になり、メサストライプの両側壁部及びその側部のp-
AlGaInPクラッド層１６上にのみn-GaAsブロック層２０
が形成されれば良いことになる。従って、n-GaAsブロッ
ク層２０とメサストライプとをほぼ同じレベルになるよ
うに形成し、n-GaAsブロック層２０、メサストライプ上
にp-GaAsコンタクト層２９を平坦状に形成することがで
きる。このため、p-GaAsコンタクト層３０に電極を形成
しヒートシンクに融着して半導体レーザ素子を完成した
状態で、ヒートシンクへの密着が均一になり、従来のよ
うなストレスによる素子特性の悪化又は劣化が防止で
き、ヒートシンクへの放熱状態が均一になることで良好
な素子特性が得られる。
におけるＺｎ拡散部１９上のn-GaAsブロック層２０が不
要になり、メサストライプの両側壁部及びその側部のp-
AlGaInPクラッド層１６上にのみn-GaAsブロック層２０
が形成されれば良いことになる。従って、n-GaAsブロッ
ク層２０とメサストライプとをほぼ同じレベルになるよ
うに形成し、n-GaAsブロック層２０、メサストライプ上
にp-GaAsコンタクト層２９を平坦状に形成することがで
きる。このため、p-GaAsコンタクト層３０に電極を形成
しヒートシンクに融着して半導体レーザ素子を完成した
状態で、ヒートシンクへの密着が均一になり、従来のよ
うなストレスによる素子特性の悪化又は劣化が防止で
き、ヒートシンクへの放熱状態が均一になることで良好
な素子特性が得られる。
【００３３】また、本実施形態例では、従来のようにレ
ジスト膜をマスクとしたウェットエッチングでリッジ導
波路（１７）を形成するのでなく、パターンニングした
SiO2膜２４をマスクとして形成するので、p-AlGaInPク
ラッド層１６（p-GaInPエッチングストッパ層２５）上
の再成長界面に対するレジスト汚染がない。従って、n-
GaAsブロック層２０の選択成長時の劣化原因となる欠陥
が生じないので、高い信頼性を得ることができる。
ジスト膜をマスクとしたウェットエッチングでリッジ導
波路（１７）を形成するのでなく、パターンニングした
SiO2膜２４をマスクとして形成するので、p-AlGaInPク
ラッド層１６（p-GaInPエッチングストッパ層２５）上
の再成長界面に対するレジスト汚染がない。従って、n-
GaAsブロック層２０の選択成長時の劣化原因となる欠陥
が生じないので、高い信頼性を得ることができる。
【００３４】以上、本発明をその好適な実施形態例に基
づいて説明したが、本発明の半導体レーザ素子及びその
製造方法は、上記実施形態例の構成にのみ限定されるも
のではなく、上記実施形態例の構成から種々の修正及び
変更を施した半導体レーザ素子及びその製造方法も、本
発明の範囲に含まれる。
づいて説明したが、本発明の半導体レーザ素子及びその
製造方法は、上記実施形態例の構成にのみ限定されるも
のではなく、上記実施形態例の構成から種々の修正及び
変更を施した半導体レーザ素子及びその製造方法も、本
発明の範囲に含まれる。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体レ
ーザ素子及びその製造方法によると、ＣＯＤに至るまで
の光密度を高めながらも、完成後にストレスで素子特性
が悪化又は劣化する不具合を防止し、歩留まりを向上さ
せ、信頼性が高いウィンドウ構造の半導体レーザ素子を
得ることができる。
ーザ素子及びその製造方法によると、ＣＯＤに至るまで
の光密度を高めながらも、完成後にストレスで素子特性
が悪化又は劣化する不具合を防止し、歩留まりを向上さ
せ、信頼性が高いウィンドウ構造の半導体レーザ素子を
得ることができる。
【図１】本発明の一実施形態例における半導体レーザ素
子の製造工程を示す斜視図。
子の製造工程を示す斜視図。
【図２】本実施形態例の半導体レーザ素子の製造工程を
示す斜視図。
示す斜視図。
【図３】本実施形態例の半導体レーザ素子の製造工程を
示す斜視図。
示す斜視図。
【図４】本実施形態例の半導体レーザ素子の製造工程を
示す斜視図。
示す斜視図。
【図５】従来の半導体レーザ素子の製造工程を示す斜視
図。
図。
【図６】従来の半導体レーザ素子の製造工程を示す斜視
図。
図。
【図７】従来の半導体レーザ素子の製造工程を示す斜視
図。
図。
【図８】従来の半導体レーザ素子の製造工程を示す斜視
図。
図。
１０：半導体レーザ素子 １１：n-GaAs基板 １２：n-GaAsバッファ層 １３：n-AlGaInPクラッド層 １４：p-GaAsコンタクト層 １５：MQW活性層 １６、１７：p-AlGaInPクラッド層 １８：p-GaAsキャップ層 １９：Ｚｎ拡散部 ２０：n-GaAsブロック層 ２１：SiO2膜 ２３：p-GaInPヘテロバッファ層 ２４：SiO2膜 ２５：p-GaInPエッチングストッパ層 ２６：SiNx膜 ２７：ZnO膜 ２９：不純物濃度が低いp-GaAsコンタクト層 ３０：不純物濃度が高いp-GaAsコンタクト層 ３１：レジスト層
Claims (4)
- 【請求項１】 半導体基板上に順次に積層されたn-AlGa
InPクラッド層、活性層、メサストライプに形成されたp
-AlGaInPクラッド層及びp-GaInPヘテロバッファ層を少
なくとも含むダブルヘテロ構造、並びに、共振器端面と
なる部分の近傍にＺｎを拡散させたウィンドウ構造を備
え、 前記メサストライプ上の前記Ｚｎ拡散部分における前記
p-GaInPヘテロバッファ層が除去され、 前記メサストライプの両側壁部及びその側部の前記p-Al
GaInPクラッド層上に電流ブロック層が形成され、 前記Ｚｎ拡散部分におけるp-GaInPヘテロバッファ層が
除去された前記メサストライプ及び電流ブロック層の直
上に、不純物濃度が3.0×1018cm-3以下のp-GaAsコンタ
クト層を備えていることを特徴とする半導体レーザ素
子。 - 【請求項２】 前記半導体基板がGaAsを含み、前記活性
層がGaInP、AlGaInP、GaInAs又はAlGaInAsを含むことを
特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項３】 前記電流ブロック層がn-GaAs、n-AlGaA
s、n-AlAs、n-AlInP、undope-AlInP、n-AlGaInP又はn-G
aInPを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の半
導体レーザ素子。 - 【請求項４】 半導体基板上に少なくともn-AlGaInPク
ラッド層、活性層、p-AlGaInPクラッド層、及びp-GaInP
ヘテロバッファ層をこの順に形成し共振器端面となる部
分の近傍にＺｎを拡散させ、 前記p-AlGaInPクラッド層及び前記p-GaInPヘテロバッフ
ァ層をメサストライプに形成し、 前記メサストライプ上の前記Ｚｎ拡散部分における前記
p-GaInPヘテロバッファ層を除去し、 前記メサストライプの両側壁部及びその側部の前記p-Al
GaInPクラッド層上に電流ブロック層を形成し、 前記Ｚｎ拡散部分におけるp-GaInPヘテロバッファ層が
除去された前記メサストライプ及び電流ブロック層の直
上に、不純物濃度が3.0×1018cm-3以下のp-GaAsコンタ
クト層を形成することを特徴とする半導体レーザ素子の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34186999A JP3328933B2 (ja) | 1999-12-01 | 1999-12-01 | 半導体レーザ素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34186999A JP3328933B2 (ja) | 1999-12-01 | 1999-12-01 | 半導体レーザ素子及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001160653A true JP2001160653A (ja) | 2001-06-12 |
| JP3328933B2 JP3328933B2 (ja) | 2002-09-30 |
Family
ID=18349386
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34186999A Expired - Fee Related JP3328933B2 (ja) | 1999-12-01 | 1999-12-01 | 半導体レーザ素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3328933B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100394653C (zh) * | 2004-05-24 | 2008-06-11 | 夏普株式会社 | 半导体激光装置 |
-
1999
- 1999-12-01 JP JP34186999A patent/JP3328933B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100394653C (zh) * | 2004-05-24 | 2008-06-11 | 夏普株式会社 | 半导体激光装置 |
| US7558306B2 (en) | 2004-05-24 | 2009-07-07 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3328933B2 (ja) | 2002-09-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |