JP2001223436A - 半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ装置Info
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Abstract
において、等価屈折率段差を向上させ、高い出力まで基
本横モード発振を得る。 【解決手段】 n型GaAs基板1上にn-Inx8Ga1-x8P下部ク
ラッド層2、nあるいはi-Inx2Ga1-x2As1-y2Py2光導波層
3、Inx2Ga1-x2As1-y2Py2圧縮歪量子井戸活性層4、p
あるいはi-Inx2Ga1-x2As1-y2Py2光導波層5、p-Inx8Ga
1-x8P上部第一クラッド層6、p-Inx1Ga1-x1As1-y1Py1エ
ッチング阻止層7、n-Inx8Ga1-x8P電流狭窄層8を1μ
m、GaAsキャップ層9を10nm積層する。この上にSiO2
膜10を形成し、3μm程度の幅のストライプ領域のSiO2
膜10を除去し、GaAsキャップ層9、n-Inx8Ga1-x8P電流
狭窄層8をエッチングした後、SiO2膜10を除去し、GaA
sキャップ層と溝の底面のInx1Ga1-x1As1-y1Py1エッチン
グ阻止層7を除去する。p-Alz4Ga1-z4As上部第二クラッ
ド層11、p-GaAsコンタクト層12を形成する。
Description
およびその製造方法に関し、特に、内部に電流狭窄構造
と屈折率導波機構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−Al0.48Ga0.5 2As下部クラッド層、ア
ンドープAl0.2Ga0.8As光導波層 、Al
0.2Ga0.8As/In0.2Ga0.8As二重
量子井戸活性層、アンドープAl0.2Ga0.8As
光導波層、p−Al0.48Ga0.52As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MO
CVD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−GaA
s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Al0.2Ga0.8As光導波層、p−Al
0.4Ga0.6As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−Al0.4Ga0.6
As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MOCV
D成長により、n−In0.5Ga0.5P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引張り歪障壁層、InGaAs二重
量子井戸活性層、InGaAsP引張り歪障壁層、アン
ドープInGaAsP光導波層、p−InGaP上部第
一クラッド層、p−GaAs光導波層、p−InGaP
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−I
n0.5Ga0.5Pで埋め込み、絶縁膜を除去したp−Ga
As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。
長が0.9−1.1μmで内部電流狭窄構造と屈折率導
波機構を有する半導体レーザ装置においては、高出力で
かつ基本横モードを得るための層構成が、特性上または
信頼性上最適ではなかった。
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。
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In x3Ga1-x3As1-y3Py3圧縮歪量
子井戸活性層、上部光導波層、組成比がx8=0.49±0.01
である第二導電型Inx8Ga1-x8P上部第一クラッド
層、電流注入窓となるストライプ状の部分が除去され
た、組成比が0 ≦x1≦0.3および0 ≦y1≦0.3である第二
導電型Inx1Ga1-z1As1-y1Py1エッチング阻止層、
電流注入窓となるストライプ状の部分が除去された、組
成比がx8=0.49±0.01である第一導電型Inx8Ga1-x8
P電流狭窄層がこの順に積層された結晶層の上に、組成
比が0.20≦z4≦0.50である第二導電型Alz4Ga1-z4A
s上部第二クラッド層および第二導電型コンタクト層が
この順に積層されてなり、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0.2
5nm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
るものである。
GaAs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、Δa=(ca−cs)/csで表される値
であり、量子井戸活性層の膜厚をdaとすると、両者の
関係が-0.25nm≦Δa・da≦0.25nmと表される。
GaAs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、Δe=(ce−cs)/csで
表される値である。エッチング阻止層の膜厚をdeとす
ると、両者の関係が-0.25nm≦Δe・de≦0.25nmと表
される。
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以内で
あることを示す。
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、第二導電型上部第一クラッド層、電
流注入窓となるストライプ状の部分が除去された、組成
比が0 ≦x7≦1である第二導電型Inx7Ga1-x7P第一
エッチング阻止層、電流注入窓となるストライプ状の部
分が除去された、組成比が0 ≦x1≦0.3および0≦y1≦0.
3である第二導電型Inx1Ga1-x1As1-y1Py1第二エ
ッチング阻止層、電流注入窓となるストライプ状の部分
が除去された、組成比がx8=0.49±0.01である第一導電
型Inx8Ga1-x8P電流狭窄層がこの順に積層された結
晶層の上に、組成比が0.20≦z4≦0.50である第二導電型
Alz4Ga1−z4As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積層されてなり、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0.2
5nm以下であり、前記第一および第二エッチング阻止
層の各歪量と各膜厚との積の和の絶対値が0.25nm
以下であり、前記圧縮歪量子井戸活性層、前記第一およ
び第二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。
ては、前記第二導電型上部第一クラッド層が、組成比が
x6=(0.49±0.01)y6および0.2 <y6<1であるInx6G
a1- x6As1-y6Py6、または、組成比が0.25≦z5≦0.7
であるAlz5Ga1-z5Asのいずれかの組成であること
が望ましい。
記結晶層と前記第二導電型Alz4Ga1-z4As上部第二
クラッド層との間に、10〜400nmの厚みの、組成
比がx8=0.49±0.01である第二導電型Inx8Ga1-x8P
層が積層されていることをが望ましい。
に、組成比が0 ≦x5≦0.3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
の膜厚の積との和の絶対値が0.25nm以下であるこ
とが望ましい。
は、GaAs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。
m≦Δa・da+Δb・db≦0.25nmと表される。
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-x3A1-y3Py3圧縮歪量子井戸
活性層、上部光導波層、組成比がx8=0.49±0.01である
第二導電型Inx8Ga1-x8P上部第一クラッド層、組成
比が0 ≦x1≦0.3および0 ≦y1≦0.3である第二導電型I
nx1Ga1-x1As1-y1P y1エッチング阻止層、組成比が
x8=0.49±0.01である第一導電型Inx8Ga1-x8P電流
狭窄層、GaAsキャップ層をこの順に積層し、前記G
aAs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、前記第一導電型Inx8Ga1-x8P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-x1As
1-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、前記第一導電型Inx8
Ga1-x8P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0.20≦z4≦0.50である第二導電型Al z4
Ga1-z4As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0.2
5nm以下とし、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を、前記第一導電型G
aAs基板と格子整合させることを特徴とするものであ
る。
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、第二導電型上部第一クラ
ッド層、組成比が0 ≦x7≦1である第二導電型Inx7G
a1-x7P第一エッチング阻止層、組成比が0 ≦x1≦0.3
および0 ≦y1≦0.3である第二導電型Inx1Ga1-x1A
s1-y1Py1第二エッチング阻止層、組成比がx8=0.49±
0.01である第一導電型Inx8Ga1-x8P電流狭窄層、G
aAs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、前記第一導電型Inx8Ga1-x8P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、Inx1Ga1-x1As1-y1Py1第
二エッチング阻止層およびInx7Ga1-x7P第一エッチ
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Inx8Ga1-x8P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0.20≦z4≦0.50である第二導電型Alz4Ga1-z4As
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、前記第一および
第二エッチング阻止層の各歪量と各膜厚との積の和の絶
対値を0.25nm以下とし、前記圧縮歪量子井戸活性
層、前記第一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。第一エッチング阻止層の歪量
をΔe1、第二エッチング阻止層の歪量をΔe2とし、
それぞれの膜厚をde1,de2とすると、-0.25nm≦
Δe1・de1+Δe2・de2≦0.25nmと表される。
いては、前記GaAsキャップ層を、第一導電型または
第二導電型とすることができる、また、アンドープであ
ってもよい。
することなく、半導体レーザ装置を製造してもよい。
上部第二クラッド層を積層する前に、前記第一導電型電
流狭窄層上に前記電流注入窓を覆うようにして、10〜
400nmの厚みの、組成比がx8=0.49±0.01である第
二導電型Inx8Ga1-x8P層を積層することが望まし
い。特に、該InGaP層は250〜300nmの厚さ
であることが好ましい。
に、組成比が0 ≦x5≦0.3および0<y5≦0.6であるIn
x5Ga1-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
積との和の絶対値を0.25nm以下とすることが望ま
しい。
いに導電性が逆であり、例えば第一導電型がp型であれ
ば、第二導電型はn型であることを示す。また、アンド
ープとは、p型あるいはn型のいずれの不純物もドープ
されていないことを示す。
に、電流狭窄層をInx8Ga1-x8Pとし、第二クラッド
層をAlz4Ga1-z4Asとしているため、電流狭窄層と
第二クラッド層との屈折率の差によって生じる等価屈折
率段差を1.5 〜7×10−3程度に精度良く作りつける
ことができ、高次モード発振のカットオフが容易に実現
できる。このことにより、高い光出力まで、基本横モー
ド発振を実現することができる。
の層の組成にAlを含んでいると、Alが酸化され、特
性上よくないという欠点があったが、本発明では再成長
界面の層の組成にAlを含まないため、容易に第二上部
クラッド層を成長させることができ、また、Alの酸化
による結晶欠陥が生じないため、特性の劣化がなく、信
頼性を向上させることができる。
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。
性領域への電流注入の際、電流の広がりを小さく押さえ
ることができ、横モード発振の光出力とのマッチングが
よくなり、キンクレベルを上昇させることができる。
Pを用いているため、InGaP電流狭窄層とのエッチ
ングレートの違いを利用し、ウェットエッチングによる
ストライプ幅の制御性を高めることできる。
クラッド層との間に10〜400nmの厚みのInGa
P層を設けることにより、Alz4Ga1-z4As上部第二
クラッド層のAlの組成制御範囲を広げることができ
る。
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。
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
雑音で高出力発振する半導体レーザを得ることができ
る。
法によれば、特に、InGaP電流狭窄層の上にGaA
sキャップ層を形成することにより、InGaP電流狭
窄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る。
を用いて詳細に説明する。
ザ素子について、図1に作製過程の光出射方向に対して
の断面図を示し、その製造方法と併せて説明する。
上に有機金属気相成長法によりn−Inx8Ga1-x8P下
部クラッド層2(x8=0.49±0.01)、nあるいはi−I
nX2Ga1-X2As1-Y2PY2光導波層3(x2=(0.49±0.0
1)y2、0≦x2≦0.3)、InX3Ga1-X3As1-Y3PY3圧縮
歪量子井戸活性層4(0<x3≦0.4、0≦y3≦0.1)、pあ
るいはi−InZ2Ga1-Z2As1-Y2PY2光導波層5(x2
=(0.49±0.01)y2、0≦x2≦0.3)、p−Inx8Ga1-x8
P上部第一クラッド層6(x8=0.49±0.01)、厚さが例
えば20nmのnあるいはp−InX1Ga1-X1As1-Y1
PY1エッチング阻止層7(0≦x1≦0.3、0≦y1≦0.3)、
厚さが例えば1μmのn−Inx8Ga 1-x8P電流狭窄層
8(x8=0.49±0.01)、厚さが例えば10nmのGaA
sキャップ層9を積層する。この上にSiO2膜10を形
成し、(011)方向に通常のリソグラフィにより3μ
m程度の幅のストライプ領域のSiO2膜10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9をエッチングし、引き続き塩酸系エッチャントで
n−Inx8Ga1-x8P電流狭窄層8をエッチングするこ
とにより、InX1Ga1-X1As1-Y1PY1エッチング阻止
層7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9と溝の底面
のp-InX1Ga1-X1As1-Y1PY1エッチング阻止層7を
除去する。
Ga1-Z4As上部第二クラッド層11(0.2 ≦z4≦0.5 )、
p−GaAsコンタクト層12を形成する。その上にp側
電極13を形成し、基板の研磨を行いn側電極14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−Inx8Ga1-x8P上部第
一クラッド層6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AlZ4Ga1-Z4Asとし、電流狭窄層をInx8G
a1-x8P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し、信頼
性の高い半導体レーザを供給することができる。
キャップ層は、n型、p型、アンドープのいずれであっ
てもよい。InGaP電流狭窄層の上にGaAsキャッ
プ層を形成することにより、InGaP電流狭窄層の上
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る。
層を形成する必要はなく、第二の実施形態として図2に
示すように、InGaP電流狭窄層8上に直接SiO
2 膜10を形成し(図2a参照)、SiO2膜10をマス
クとして、塩酸系エッチャントでn−Inx8Ga1-x8P
電流狭窄層8をエッチングすることにより、Inx1Ga
1-x1As1-y1Py1エッチング阻止層7を露出させ(図2
b参照)、SiO2膜10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、溝の底面のI
nx1Ga1-x1As1-y1Py1エッチング阻止層7を除去し
て(図2c参照)、上記第一の実施の形態と同様の半導
体レーザ素子(図2d参照)を製造することもできる。
導体レーザ素子の光出射方向に対しての断面図を図3に
示す。第一の実施形態と同様の製造過程および層構成に
ついては同符号を付し説明を省略する。
SiO2膜10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GaAsキャップ層9と溝の
底面のInx1Ga1-x1As1-y1Py1エッチング阻止層7
を除去した後、図3に示すように、厚さが例えば50n
m程度のp-Inx8Ga1-x8P層15(x8=0.49±0.01)
を積層し、このp-Inx8Ga1-x8P層15上にp−Al
z4Ga1-z4As(0.20≦z4≦0.50)上部第二クラッド
層11、p−GaAsコンタクト層12を形成する。その後
第一の実施形態と同様の過程を経て、チップ化して半導
体レーザ素子を完成させる。
15を設けることにより、上部第二クラッド層のAl組成
の制御範囲を広げることができる。なお、このp−In
GaP層15の厚みは100nm程度のクラッド層に対し
て、10〜400nmの範囲が好ましく、特に250〜
300nmが最適である。
ザ素子の光出射方向に対しての断面図を図4に示す。第
一および第三の実施形態と同様の製造過程および層構成
については同符号を付し説明を省略する。
ーザ素子において、InX3Ga1-X3As1-Y3PY3圧縮歪
量子井戸活性層4(0<x3≦0.4、0≦y3≦0.1)の上下
に、Inx5Ga1−x5As1−y5Py5引張り歪
障壁層16(0≦x5≦0.3、0<y5≦0.6)、Inx5Ga
1−x5As1−y5Py5引張り歪障壁層17(0≦x5
≦0.3、0<y5≦0.6)をさらに積層させたものである。
本実施の形態は、この障壁層のない実施形態と比較し
て、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。
て、下部クラッド層の組成をAlz5Ga1-z5As(0.25
≦z5≦0.7 )とし、光導波層の組成をAlz2Ga1-z2A
s(0 ≦z2≦0.2 )としてもよい。
体レーザ素子について、その作製過程の光出射方向に対
しての断面図を図5に示し、その製造方法と併せて説明
する。
により、n−GaAs基板81上に、n−Inx6Ga1-x6
As1-y6Py6下部クラッド層82(x6=(0.49±0.01)y6、
0.2<y6<1)、nあるいはi−Inx2Ga1−x2
As1−y2Py2光導波層83(x2=(0.49±0.01)y2、
0≦x2<x6)、Inx3Ga1−x3As1−y3Py
3圧縮歪量子井戸活性層84(0<x3≦0.4、0≦y3≦0.
1)、pあるいはi−Inx2Ga1-x2As1-y2Py2光導
波層85、p−Inx6Ga1-x6As1-y6Py6上部第一クラ
ッド層86、p−Inx7Ga1-x7P第一エッチング阻止層
87(0 ≦x7≦1 )、厚さが例えば20nmのp−InX1G
a1-X1As1-Y1PY1第二エッチング阻止層88(0≦x1≦
0.3、0≦y1≦0.3)、厚さが例えば1μmのn−Inx8
Ga1-x8P電流狭窄層(x8=0.49±0.01)89、厚さが例
えば10nmのGaAsキャップ層90を積層する。この
上にSiO2膜91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S
iO2膜91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90をエッチングし、引き続き塩酸系エッチャントで
n−Inx8Ga1-x8P電流狭窄層89をエッチングするこ
とにより、p−InX1Ga1- X1As1-Y1PY1第二エッチ
ング阻止層88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、GaAsキャップ層90と溝の底面のp-
In X1Ga1-X1As1-Y1PY1第二エッチング阻止層88を
除去する。
1-z4As(0.20≦z4≦0.50)上部第二クラッド層92、
p−GaAsコンタクト層93を形成する。その上にp側
電極94を形成し、基板の研磨を行いn側電極95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−Inx6Ga1-x6As1-y6
Py6上部第一クラッド層86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。
第一の実施形態の場合と同様に、GaAsキャップ層
は、n型、p型、アンドープのいずれであってもよい。
さらには、必ずしもGaAsキャップ層を形成する必要
はない。
InGaP電流狭窄層89上に直接SiO2 膜91を形成
し(図6a参照)、SiO2膜91をマスクとして、塩酸
系エッチャントでn−Inx8Ga1-x8P電流狭窄層89を
エッチングすることにより、Inx1Ga1-x1As1-y1P
y1第二エッチング阻止層88を露出させ(図6b参照)、
SiO2膜91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、溝の底面のp-Inx1Ga
1-x1As1-y1Py1第二エッチング阻止層88を除去して
(図6c参照)、上記第五の実施形態と同様の半導体レ
ーザ素子(図6d参照)を製造することもできる。
導体レーザ素子の光出射方向に対しての断面図を図7に
示す。第一の実施形態と同様の製造過程および層構成に
ついては同符号を付し説明を省略する。
SiO2膜91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GaAsキャップ層90と溝の
底面のp−Inx1Ga1-x1As1-y1Py1第二エッチング
阻止層88を除去した後、図7に示すように、厚さが例え
ば50nm程度のp-Inx8Ga1-x8P層96(x8=0.49
±0.01)を積層し、このp-Inx8Ga1-x8P層96上に
p−Alz4Ga1-z4As(0.20≦z4≦0.50)上部第二
クラッド層92、p−GaAsコンタクト層93を形成す
る。その後第五の実施形態と同様の過程を経て、チップ
化して半導体レーザ素子を完成させる。
InGaP層96の厚みは100nm程度のクラッド層に
対して、10〜400nmの範囲が好ましく、特に25
0〜300nmが最適である。
ザ素子の光出射方向に対しての断面図を図8に示す。第
五および第七の実施形態と同様の製造過程および層構成
については同符号を付し説明を省略する。
ーザ素子において、InX3Ga1-X3As1-Y3PY3圧縮歪
量子井戸活性層84(0<x3≦0.4、0≦y3≦0.1)の上下
に、Inx5Ga1-x5As1-y5Py5引張り歪障壁層97(0
≦x5≦0.3、0<y5≦0.6)、In x5Ga1-x5As1-y5P
y5引張り歪障壁層98(0≦x5≦0.3、0<y5≦0.6)をさら
に積層させたものである。本実施の形態は、この障壁層
のない実施形態と比較して、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。
て、下部クラッド層および第一上部クラッド層の組成を
Alz5Ga1-z5As(0.25≦z5≦0.7 )としてもよい。
置において、発振する波長帯λに関しては、InX3Ga
1-X3As1-Y3PY3圧縮歪活性層(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。
率導波機構付き半導体レーザ装置についてのみ記載して
いるが、回折格子付きの半導体レーザ装置や光集積回路
の作製にも用いることが可能である。
aAs基板を使用した場合について記述しているが、p
型の導電性を有する基板を用いた層構成でもよく、この
場合、上記すべての導電性を反対にすればよい。
横モード発振する半導体レーザ装置の製造方法について
述べたが、高出力化をはかる観点から3μm以上のスト
ライプ幅の多モード発振する屈折率導波型幅広半導体レ
ーザの作製にも用いることができる。
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。
はガスを原料とする分子線エピタキシャル成長法を用い
てもよい。
子の作製過程を示す断面図
子の作製過程を示す断面図
子の断面図
子の断面図
子の作製過程を示す断面図
子の作製過程を示す断面図
子の断面図
子の断面図
Claims (8)
- 【請求項1】 第一導電型GaAs基板上に、 少なくとも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Inx3G
a1-x3As1-y3Py3圧縮歪量子井戸活性層、 上部光導波層、 組成比がx8=0.49±0.01である第二導電型Inx8Ga
1-x8P上部第一クラッド層、 電流注入窓となるストライプ状の部分が除去された、組
成比が0 ≦x1≦0.3および0 ≦y1≦0.3である第二導電型
Inx1Ga1-z1As1-y1Py1エッチング阻止層、 電流注入窓となるストライプ状の部分が除去された、組
成比がx8=0.49±0.01である第一導電型Inx8Ga1-x8
P電流狭窄層がこの順に積層された結晶層の上に、 組成比が0.20≦z4≦0.50である第二導電型Alz4Ga
1-z4As上部第二クラッド層および第二導電型コンタク
ト層がこの順に積層されてなり、 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】 第一導電型GaAs基板上に、 少なくとも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Inx3G
a1-x3As1-y3Py3圧縮歪量子井戸活性層、 上部光導波層、 第二導電型上部第一クラッド層、 電流注入窓となるストライプ状の部分が除去された、組
成比が0 ≦x7≦1である第二導電型Inx7Ga1-x7P第
一エッチング阻止層、 電流注入窓となるストライプ状の部分が除去された、組
成比が0 ≦x1≦0.3および0 ≦y1≦0.3である第二導電型
Inx1Ga1-x1As1-y1Py1第二エッチング阻止層、 電流注入窓となるストライプ状の部分が除去された、組
成比がx8=0.49±0.01である第一導電型Inx8Ga1-x8
P電流狭窄層がこの順に積層された結晶層の上に、 組成比が0.20≦z4≦0.50である第二導電型Alz4Ga
1−z4As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積層されてなり、 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、 前記第一および第二エッチング阻止層の各歪量と各膜厚
との積の和の絶対値が0.25nm以下であり、 前記圧縮歪量子井戸活性層、前記第一および第二エッチ
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3】 前記第二導電型上部第一クラッド層が、
組成比がx6=(0.49±0.01)y6および0.2 <y6<1である
Inx6Ga1-x6As1-y6Py6、または、組成比が0.25≦
z5≦0.7であるAlz5Ga1-z5Asのいずれかの組成で
あることを特徴とする請求項2記載の半導体レーザ装
置。 - 【請求項4】 前記結晶層と前記第二導電型Alz4Ga
1-z4As上部第二クラッド層との間に、10〜400n
mの厚みの、組成比がx8=0.49±0.01である第二導電型
Inx8Ga1-x8P層が積層されていることを特徴とする
請求項1から3いずれか記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項5】 前記圧縮歪量子井戸活性層の上下に、組
成比が0 ≦x5≦0.3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
厚の積との和の絶対値が0.25nm以下であることを
特徴とする請求項1から4いずれか記載の半導体レーザ
装置。 - 【請求項6】 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5いずれか記載の半導体
レーザ装置。 - 【請求項7】 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Inx3G
a1-x3A1-y3Py3圧縮歪量子井戸活性層、 上部光導波層、 組成比がx8=0.49±0.01である第二導電型Inx8Ga
1-x8P上部第一クラッド層、 組成比が0 ≦x1≦0.3および0 ≦y1≦0.3である第二導電
型Inx1Ga1-x1As 1-y1Py1エッチング阻止層、 組成比がx8=0.49±0.01である第一導電型Inx8Ga
1-x8P電流狭窄層、 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、前記第一導電型Inx8Ga1-x8P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
の部分を除去した後、 前記第一導電型Inx8Ga1-x8P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0.20≦z4≦0.50で
ある第二導電型Alz4Ga1-z4As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前記エッチング阻止層
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Inx3G
a1-x3As1-y3Py3圧縮歪量子井戸活性層、 上部光導波層、 第二導電型上部第一クラッド層、 組成比が0 ≦x7≦1である第二導電型Inx7Ga1-x7P
第一エッチング阻止層、 組成比が0 ≦x1≦0.3および0 ≦y1≦0.3である第二導電
型Inx1Ga1-x1As 1-y1Py1第二エッチング阻止層、 組成比がx8=0.49±0.01である第一導電型Inx8Ga
1-x8P電流狭窄層、 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、前記第一導電型Inx8Ga1-x8P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、Inx1Ga1-x1As1-y1Py1
第二エッチング阻止層およびInx7Ga1-x7P第一エッ
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
除去した後、 前記第一導電型Inx8Ga1-x8P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0.20≦z4≦0.50
である第二導電型Alz4Ga1-z4As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、 前記第一および第二エッチング阻止層の各歪量と各膜厚
との積の和の絶対値を0.25nm以下とし、 前記圧縮歪量子井戸活性層、前記第一およびエッチング
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。
Priority Applications (4)
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---|---|---|---|
JP2000031733A JP2001223436A (ja) | 2000-02-09 | 2000-02-09 | 半導体レーザ装置 |
EP00124832A EP1104057B1 (en) | 1999-11-19 | 2000-11-14 | High-power semiconductor laser device having current confinement structure and index-guided structure |
DE60021505T DE60021505T2 (de) | 1999-11-19 | 2000-11-14 | Hochleistungshalbleiterlaser mit Strombegrenzung und indexgeführter Struktur |
US09/715,192 US6516016B1 (en) | 1999-11-19 | 2000-11-20 | High-power semiconductor laser device having current confinement structure and index-guided structure, and oscillating in transverse mode |
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JP2000031733A JP2001223436A (ja) | 2000-02-09 | 2000-02-09 | 半導体レーザ装置 |
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JP (1) | JP2001223436A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100444481C (zh) * | 2003-11-20 | 2008-12-17 | 罗姆股份有限公司 | 半导体激光器 |
JP2009038410A (ja) * | 2002-01-28 | 2009-02-19 | Sharp Corp | 半導体レーザ素子 |
KR100895056B1 (ko) * | 2002-11-06 | 2009-04-30 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | 반도체 레이저장치 |
US7801194B2 (en) | 2002-07-01 | 2010-09-21 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device and optical disk unit using the same |
JP7038913B1 (ja) * | 2020-12-23 | 2022-03-18 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザ装置 |
-
2000
- 2000-02-09 JP JP2000031733A patent/JP2001223436A/ja active Pending
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KR100895056B1 (ko) * | 2002-11-06 | 2009-04-30 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | 반도체 레이저장치 |
CN100444481C (zh) * | 2003-11-20 | 2008-12-17 | 罗姆股份有限公司 | 半导体激光器 |
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