JP2001267689A - 半導体レーザ素子 - Google Patents
半導体レーザ素子Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 発振波長が0.9μｍ〜1.1μｍの半導体レーザ
素子において、高出力まで基本横モード発振を可能にす
る。 【解決手段】 n-GaAs基板11上にn-Alx1Ga1-x1Asクラッ
ド層12、nあるいはｉ-Inx2Ga1-x2As1-y2Py2光導波層1
3、圧縮歪Inx3Ga1-x3As1-y3Py3量子井戸活性層14、pあ
るいはｉ-Inx2Ga1-x2As1-y2Py2光導波層15、p-GaAsエッ
チング阻止層16、n-InGaPエッチング阻止層17、n-Alx4G
a1-x4As電流狭窄層18、n-GaAsキャップ層19を積層す
る。この上に、SiO2膜20を形成し、3μｍ程度の幅のス
トライプ領域のSiO2膜20を除去し、SiO2膜20をマスクと
してn-GaAsキャップ層19およびn-Alx4Ga1 -x4As電流狭窄
層18をエッチングする。SiO2膜20を除去し、溝底面のn-
InGaPエッチング阻止層17をエッチングする。その後、p
-Alx1Ga1-x1Asクラッド層21、p-GaAsコンタクト層22を
形成する。
素子において、高出力まで基本横モード発振を可能にす
る。 【解決手段】 n-GaAs基板11上にn-Alx1Ga1-x1Asクラッ
ド層12、nあるいはｉ-Inx2Ga1-x2As1-y2Py2光導波層1
3、圧縮歪Inx3Ga1-x3As1-y3Py3量子井戸活性層14、pあ
るいはｉ-Inx2Ga1-x2As1-y2Py2光導波層15、p-GaAsエッ
チング阻止層16、n-InGaPエッチング阻止層17、n-Alx4G
a1-x4As電流狭窄層18、n-GaAsキャップ層19を積層す
る。この上に、SiO2膜20を形成し、3μｍ程度の幅のス
トライプ領域のSiO2膜20を除去し、SiO2膜20をマスクと
してn-GaAsキャップ層19およびn-Alx4Ga1 -x4As電流狭窄
層18をエッチングする。SiO2膜20を除去し、溝底面のn-
InGaPエッチング阻止層17をエッチングする。その後、p
-Alx1Ga1-x1Asクラッド層21、p-GaAsコンタクト層22を
形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザ素子
に関し、特に、内部狭窄構造と屈折率導波機構を備えた
半導体レーザ素子に関するものである。
に関し、特に、内部狭窄構造と屈折率導波機構を備えた
半導体レーザ素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、発振波長が０．９μｍから
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−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ＡｌＧａ
Ａｓ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。
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−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ＡｌＧａ
Ａｓ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。
【０００３】また、０．９８−１．０２μｍ帯の半導体
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。
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。
【０００４】さらに、０．９８μｍ帯のオールＡｌフリ
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。
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。
【０００５】一方、０．８μｍの半導体レーザ装置とし
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−ＡｌＧａＡｓ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ＡｌＧａＡｓ上へのＡｌＧａＡｓの
再成長が難しいという欠点がある。
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−ＡｌＧａＡｓ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ＡｌＧａＡｓ上へのＡｌＧａＡｓの
再成長が難しいという欠点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、発振波
長が０．９μｍ〜１．１μｍで内部電流狭窄構造を有す
る半導体レーザにおいて、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。
長が０．９μｍ〜１．１μｍで内部電流狭窄構造を有す
る半導体レーザにおいて、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。
【０００７】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
素子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
素子を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ素
子は、ＧａＡｓ基板上に、第一導電型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａ
ｓ（ただし、0.1≦x1≦0.5）からなる下部クラッド層、
第一導電型あるいはアンドープのＩｎx2Ｇａ1-x2Ａｓ
1-y2Ｐy2（ただし、x2＝(0.49±0.01）y2および0≦x2≦
0.3)からなる下部光導波層、圧縮歪を有するＩｎx3Ｇａ
1-x3Ａｓ1-y3Ｐy3（ただし、0＜x3≦0.4および0≦y3≦
0.1）からなる活性層、第二導電型あるいはアンドープ
のＩｎx2Ｇａ1-x2Ａｓ1-y2Ｐy2（ただし、x2＝(0.49±
0.01）y2および0≦x2≦0.3)からなる上部光導波層、第
二導電型ＧａＡｓ第一エッチング阻止層、第一導電型Ｉ
ｎＧａＰ第二エッチング阻止層、第一導電型Ａｌx4Ｇａ
1-x4Ａｓ（ただし、0.1＜x4≦0.8、x1＜x4）からなる電
流狭窄層、第一導電型ＧａＡｓキャップ層がこの順に積
層されており、前記キャップ層および前記電流狭窄層お
よび前記第二エッチング阻止層の電流注入領域となる部
分が除去されて、前記第一エッチング阻止層の直上に溝
が形成されており、該溝を覆うように、前記ＧａＡｓキ
ャップ層上に、第二導電型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ（ただ
し、0.1≦ｘ1≦0.5）からなる上部クラッド層、第二導
電型コンタクト層がこの順に積層されてなることを特徴
とするものである。
子は、ＧａＡｓ基板上に、第一導電型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａ
ｓ（ただし、0.1≦x1≦0.5）からなる下部クラッド層、
第一導電型あるいはアンドープのＩｎx2Ｇａ1-x2Ａｓ
1-y2Ｐy2（ただし、x2＝(0.49±0.01）y2および0≦x2≦
0.3)からなる下部光導波層、圧縮歪を有するＩｎx3Ｇａ
1-x3Ａｓ1-y3Ｐy3（ただし、0＜x3≦0.4および0≦y3≦
0.1）からなる活性層、第二導電型あるいはアンドープ
のＩｎx2Ｇａ1-x2Ａｓ1-y2Ｐy2（ただし、x2＝(0.49±
0.01）y2および0≦x2≦0.3)からなる上部光導波層、第
二導電型ＧａＡｓ第一エッチング阻止層、第一導電型Ｉ
ｎＧａＰ第二エッチング阻止層、第一導電型Ａｌx4Ｇａ
1-x4Ａｓ（ただし、0.1＜x4≦0.8、x1＜x4）からなる電
流狭窄層、第一導電型ＧａＡｓキャップ層がこの順に積
層されており、前記キャップ層および前記電流狭窄層お
よび前記第二エッチング阻止層の電流注入領域となる部
分が除去されて、前記第一エッチング阻止層の直上に溝
が形成されており、該溝を覆うように、前記ＧａＡｓキ
ャップ層上に、第二導電型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ（ただ
し、0.1≦ｘ1≦0.5）からなる上部クラッド層、第二導
電型コンタクト層がこの順に積層されてなることを特徴
とするものである。
【０００９】活性層に隣接して、Ｉｎx5Ｇａ1-x5Ａｓ
1-y5Ｐy5（ただし、0≦x5≦0.3および0≦y5≦0.6）から
なる引張り歪障壁層が形成されていてもよい。
1-y5Ｐy5（ただし、0≦x5≦0.3および0≦y5≦0.6）から
なる引張り歪障壁層が形成されていてもよい。
【００１０】また、各光導波層の厚さは、0.05μｍ以上
0.1μｍ以下であること、あるいは、0.2μｍ以上0.64μ
ｍ以下であることが望ましい。
0.1μｍ以下であること、あるいは、0.2μｍ以上0.64μ
ｍ以下であることが望ましい。
【００１１】また、溝の底辺の幅は３μｍ以上であって
もよい。
もよい。
【００１２】上記第一導電型と第二導電型は互いに導電
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、導電性の不純物がドープされていないことを示す。
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、導電性の不純物がドープされていないことを示す。
【００１３】
【発明の効果】本発明の半導体レーザ素子によれば、上
部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Ａｌx4Ｇａ1-x4Ａｓ（ただし、0.1＜x
4≦0.8、x1＜x4）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るので、上部クラッド層
の再成長を容易に行うことができ、信頼性を向上させる
ことができる。また、電流狭窄層をＡｌx4Ｇａ1-x4Ａｓ
（ただし、0.1＜x4≦0.8、x1＜x4）とし、上部クラッド
層をＡｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ（ただし、0.1≦x1≦0.5）とす
ることにより、電流狭窄層と上部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1.5×１０-3〜７×10
-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。
部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Ａｌx4Ｇａ1-x4Ａｓ（ただし、0.1＜x
4≦0.8、x1＜x4）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るので、上部クラッド層
の再成長を容易に行うことができ、信頼性を向上させる
ことができる。また、電流狭窄層をＡｌx4Ｇａ1-x4Ａｓ
（ただし、0.1＜x4≦0.8、x1＜x4）とし、上部クラッド
層をＡｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ（ただし、0.1≦x1≦0.5）とす
ることにより、電流狭窄層と上部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1.5×１０-3〜７×10
-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。
【００１４】また、内部ストライプ構造の溝形成のた
め、第一エッチング阻止層にＧａＡｓを用い、第二エッ
チング阻止層にＩｎＧａＰを用いることとしているが、
ＧａＡｓ第一エッチング阻止層は塩酸系のエッチャント
ではエッチングされないので、第二エッチング阻止層を
塩酸系のエッチャントでエッチングすることにより、自
動的にＧａＡｓ第一エッチング阻止層の上面でエッチン
グを停止させることができ、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ができる。
め、第一エッチング阻止層にＧａＡｓを用い、第二エッ
チング阻止層にＩｎＧａＰを用いることとしているが、
ＧａＡｓ第一エッチング阻止層は塩酸系のエッチャント
ではエッチングされないので、第二エッチング阻止層を
塩酸系のエッチャントでエッチングすることにより、自
動的にＧａＡｓ第一エッチング阻止層の上面でエッチン
グを停止させることができ、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ができる。
【００１５】また、各クラッド層を、いずれも前記光導
波層よりバンドギャップが大きいＡｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ
（ただし、0.1≦x1≦0.5）とすることにより、ＧａＡｓ
基板に格子整合する組成であって、かつ、光導波層より
バンドギャップが大きく屈折率が小さいため、効率良く
光の閉じ込めを行うことができ、発振モードを安定化で
きる。
波層よりバンドギャップが大きいＡｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ
（ただし、0.1≦x1≦0.5）とすることにより、ＧａＡｓ
基板に格子整合する組成であって、かつ、光導波層より
バンドギャップが大きく屈折率が小さいため、効率良く
光の閉じ込めを行うことができ、発振モードを安定化で
きる。
【００１６】また、各光導波層を、いずれもＩｎx2Ｇａ
1-x2Ａｓ1-y2Ｐy2（ただし、x2＝(0.49±0.01）y2およ
び0≦x2≦0.3)とすることにより、ＧａＡｓ基板に格子
整合する組成であって、活性層よりバンドギャップが大
きく屈折率が小さいので、効率良くキャリアの閉じ込め
を行うことができ、発光効率を向上させることができ
る。
1-x2Ａｓ1-y2Ｐy2（ただし、x2＝(0.49±0.01）y2およ
び0≦x2≦0.3)とすることにより、ＧａＡｓ基板に格子
整合する組成であって、活性層よりバンドギャップが大
きく屈折率が小さいので、効率良くキャリアの閉じ込め
を行うことができ、発光効率を向上させることができ
る。
【００１７】また、内部に電流狭窄層を設けているの
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。
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。
【００１８】また、ＧａＡｓキャップ層を設けているの
で、Ａｌx4Ｇａ1-x4Ａｓ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。
で、Ａｌx4Ｇａ1-x4Ａｓ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。
【００１９】また、活性層に隣接して、Ｉｎx5Ｇａ1-x5
Ａｓ1-y5Ｐy5（ただし、0≦x5≦0.3および0≦y5≦0.6）
からなる引張り歪障壁を形成することにより、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。
Ａｓ1-y5Ｐy5（ただし、0≦x5≦0.3および0≦y5≦0.6）
からなる引張り歪障壁を形成することにより、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。
【００２０】光導波層の各々の厚さ、つまり活性層の上
下に配置されている２つの光導波層のうち、片側の厚さ
を0.05μｍ以上0.1μｍ以下とすることにより、活性層
の光密度を低減でき、高出力化が可能であり、信頼性も
向上できる。また、光導波層の片側の厚さを0.2μｍ以
上0.64μｍ以下とすることにより、上記同様、活性層の
光密度を低減でき、高出力化が可能であり、信頼性も向
上できる。0.05μｍ以下では光出力−電流特性において
キンクが発生するという問題があり、また、0.1μｍか
ら0.2μｍまででは、光密度が高いため光学損傷が起こ
り高出力化が不可能である。さらに0.64μｍより大きい
場合は、光密度は減少するが、等価屈折率段差が１×１
０-3以下となり、発振モードに不安定が生じる。
下に配置されている２つの光導波層のうち、片側の厚さ
を0.05μｍ以上0.1μｍ以下とすることにより、活性層
の光密度を低減でき、高出力化が可能であり、信頼性も
向上できる。また、光導波層の片側の厚さを0.2μｍ以
上0.64μｍ以下とすることにより、上記同様、活性層の
光密度を低減でき、高出力化が可能であり、信頼性も向
上できる。0.05μｍ以下では光出力−電流特性において
キンクが発生するという問題があり、また、0.1μｍか
ら0.2μｍまででは、光密度が高いため光学損傷が起こ
り高出力化が不可能である。さらに0.64μｍより大きい
場合は、光密度は減少するが、等価屈折率段差が１×１
０-3以下となり、発振モードに不安定が生じる。
【００２１】また、溝の底辺の幅、つまり発振領域の幅
が３μｍ以上の幅広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、低雑音で高出力発振する半導
体レーザを得ることができる。
が３μｍ以上の幅広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、低雑音で高出力発振する半導
体レーザ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】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、その半導体レーザ素子の作製
過程の断面図を図１に示す。
ーザ素子について説明し、その半導体レーザ素子の作製
過程の断面図を図１に示す。
【００２４】図１ａに示すように、有機金属気相成長法
により、ｎ−ＧａＡｓ基板11上にｎ−Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａ
ｓクラッド層（0.1≦x1≦0.5）12、ｎあるいはｉ−Ｉｎ
x2Ｇａ1-x2Ａｓ1-y2Ｐy2光導波層13（x2＝(0.49±0.01)
y2、0≦x2≦0.3）、圧縮歪Ｉｎx3Ｇａ1-x3Ａｓ1-y3Ｐy3
量子井戸活性層14（0＜x3≦0.4、0≦y3≦0.1）、ｐある
いはｉ−Ｉｎx2Ｇａ1-x2Ａｓ1-y2Ｐy2光導波層15、ｐ−
ＧａＡｓエッチング阻止層16、ｎ−ＩｎＧａＰエッチン
グ阻止層17、ｎ−Ａｌx4Ｇａ1-x4Ａｓ電流狭窄層18（0.
1≦x4≦0.8、x1＜x4）、ｎ−ＧａＡｓキャップ層を積層
する。この上に、ＳｉＯ2膜20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20を除去する。
により、ｎ−ＧａＡｓ基板11上にｎ−Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａ
ｓクラッド層（0.1≦x1≦0.5）12、ｎあるいはｉ−Ｉｎ
x2Ｇａ1-x2Ａｓ1-y2Ｐy2光導波層13（x2＝(0.49±0.01)
y2、0≦x2≦0.3）、圧縮歪Ｉｎx3Ｇａ1-x3Ａｓ1-y3Ｐy3
量子井戸活性層14（0＜x3≦0.4、0≦y3≦0.1）、ｐある
いはｉ−Ｉｎx2Ｇａ1-x2Ａｓ1-y2Ｐy2光導波層15、ｐ−
ＧａＡｓエッチング阻止層16、ｎ−ＩｎＧａＰエッチン
グ阻止層17、ｎ−Ａｌx4Ｇａ1-x4Ａｓ電流狭窄層18（0.
1≦x4≦0.8、x1＜x4）、ｎ−ＧａＡｓキャップ層を積層
する。この上に、ＳｉＯ2膜20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20を除去する。
【００２５】次に、図１ｂに示すように、ＳｉＯ2膜20
をマスクとして、硫酸系のエッチャントでｎ−ＧａＡｓ
キャップ層19およびｎ−Ａｌx4Ｇａ1-x4Ａｓ電流狭窄層
18をエッチングすることによりｎ−ＩｎＧａＰエッチン
グ阻止層17を露出させる。
をマスクとして、硫酸系のエッチャントでｎ−ＧａＡｓ
キャップ層19およびｎ−Ａｌx4Ｇａ1-x4Ａｓ電流狭窄層
18をエッチングすることによりｎ−ＩｎＧａＰエッチン
グ阻止層17を露出させる。
【００２６】次に、図１ｃに示すように、ＳｉＯ2膜20
をフッ酸系のエッチャントで除去し、引き続き塩酸系の
エッチャントにより溝底面のｎ−ＩｎＧａＰエッチング
阻止層17をエッチングし、ｐ−ＧａＡｓエッチング阻止
層16を露出させる。その後、ｐ−Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓク
ラッド層21、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層22を形成する。
ｐ側電極23を形成し、その後、基板の研磨を行いｎ側電
極24を形成する。
をフッ酸系のエッチャントで除去し、引き続き塩酸系の
エッチャントにより溝底面のｎ−ＩｎＧａＰエッチング
阻止層17をエッチングし、ｐ−ＧａＡｓエッチング阻止
層16を露出させる。その後、ｐ−Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓク
ラッド層21、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層22を形成する。
ｐ側電極23を形成し、その後、基板の研磨を行いｎ側電
極24を形成する。
【００２７】上記のように作製された試料をへき開して
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形成す
る。クラッド層21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。
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形成す
る。クラッド層21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。
【００２８】本実施の形態では屈折率導波機構付き半導
体レーザ素子について説明したが、本発明は回折格子付
き半導体レーザ素子や光集積回路の作製にも用いること
ができる。
体レーザ素子について説明したが、本発明は回折格子付
き半導体レーザ素子や光集積回路の作製にも用いること
ができる。
【００２９】また、本実施の形態ではＧａＡｓ基板はｎ
型の導電性のもので記載したが、ｐ型の導電性の基板を
用いてもよく、この場合、上記すべての層の導電性を反
対にすればよい。
型の導電性のもので記載したが、ｐ型の導電性の基板を
用いてもよく、この場合、上記すべての層の導電性を反
対にすればよい。
【００３０】また、各層の成長方法としては、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。また、ストライプ幅は３μｍ以上にして、
幅広の半導体レーザ素子を作製することができる。
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。また、ストライプ幅は３μｍ以上にして、
幅広の半導体レーザ素子を作製することができる。
【００３１】次に本発明の第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、その断面図を図２に示
す。図２に示すように、有機金属気相成長法により、ｎ
−ＧａＡｓ基板31上にｎ−Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド
層（0.1≦x1≦0.5）32、ｎあるいはｉ−Ｉｎx2Ｇａ1-x2
Ａｓ1-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3
4（0≦x5≦0.3、0≦y5≦0.6）、圧縮歪Ｉｎx6Ｇａ1-x6
Ａｓ1-y6Ｐy6量子井戸活性層35（0＜x6≦0.4、0≦y6≦
0.1）、Ｉｎx5Ｇａ1-x5Ａｓ1-y5Ｐy5引張り歪障壁層3
6、ｐあるいはｉ−Ｉｎx2Ｇａ1-x2Ａｓ1-y2Ｐy2光導波
層37、ｐ−ＧａＡｓエッチング阻止層38、ｎ−ＩｎＧａ
Ｐエッチング阻止層39、ｎ−Ａｌx4Ｇａ1-x4Ａｓ電流狭
窄層40（0.1≦x4≦0.8、x1＜x4）、ｎ−ＧａＡｓキャッ
プ層41を積層する。この上に、ＳｉＯ2膜42（図示せ
ず）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42を
除去する。
体レーザ素子について説明し、その断面図を図２に示
す。図２に示すように、有機金属気相成長法により、ｎ
−ＧａＡｓ基板31上にｎ−Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド
層（0.1≦x1≦0.5）32、ｎあるいはｉ−Ｉｎx2Ｇａ1-x2
Ａｓ1-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3
4（0≦x5≦0.3、0≦y5≦0.6）、圧縮歪Ｉｎx6Ｇａ1-x6
Ａｓ1-y6Ｐy6量子井戸活性層35（0＜x6≦0.4、0≦y6≦
0.1）、Ｉｎx5Ｇａ1-x5Ａｓ1-y5Ｐy5引張り歪障壁層3
6、ｐあるいはｉ−Ｉｎx2Ｇａ1-x2Ａｓ1-y2Ｐy2光導波
層37、ｐ−ＧａＡｓエッチング阻止層38、ｎ−ＩｎＧａ
Ｐエッチング阻止層39、ｎ−Ａｌx4Ｇａ1-x4Ａｓ電流狭
窄層40（0.1≦x4≦0.8、x1＜x4）、ｎ−ＧａＡｓキャッ
プ層41を積層する。この上に、ＳｉＯ2膜42（図示せ
ず）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42を
除去する。
【００３２】次に、ＳｉＯ2膜42をマスクとして、硫酸
系のエッチャントでｎ−ＧａＡｓキャップ層41およびｎ
−Ａｌx4Ｇａ1-x4Ａｓ電流狭窄層40をエッチングするこ
とによりｎ−ＩｎＧａＰエッチング阻止層39を露出させ
る。次に、ＳｉＯ2膜42をフッ酸系のエッチャントで除
去し、引き続き塩酸系のエッチャントにより溝底面のｎ
−ＩｎＧａＰエッチング阻止層37をエッチングし、ｐ−
ＧａＡｓエッチング阻止層38を露出させる。その後、ｐ
−Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層43、ｐ−ＧａＡｓコン
タクト層44を形成する。ｐ側電極45を形成し、その後、
基板の研磨を行いｎ側電極46を形成する。
系のエッチャントでｎ−ＧａＡｓキャップ層41およびｎ
−Ａｌx4Ｇａ1-x4Ａｓ電流狭窄層40をエッチングするこ
とによりｎ−ＩｎＧａＰエッチング阻止層39を露出させ
る。次に、ＳｉＯ2膜42をフッ酸系のエッチャントで除
去し、引き続き塩酸系のエッチャントにより溝底面のｎ
−ＩｎＧａＰエッチング阻止層37をエッチングし、ｐ−
ＧａＡｓエッチング阻止層38を露出させる。その後、ｐ
−Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層43、ｐ−ＧａＡｓコン
タクト層44を形成する。ｐ側電極45を形成し、その後、
基板の研磨を行いｎ側電極46を形成する。
【００３３】上記のように作製された試料をへき開して
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形成す
る。クラッド層32の基本横モード発振が高出力まで維持
できる厚さとする。
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形成す
る。クラッド層32の基本横モード発振が高出力まで維持
できる厚さとする。
【００３４】なお、ここで用いる量子井戸活性層は圧縮
歪活性層であり、歪量と膜厚の積が0.3nm以下とするこ
とが望ましい。また、引張り歪障壁層を備える場合、引
張り歪障壁層の歪量と合計膜厚の積と、活性層の圧縮歪
量と膜厚の積の差が0.3nm以下となるようにすることが
望ましい。本実施の形態のように、引張り歪障壁層を設
けることにより、しきい値電流を低減することができ
る。
歪活性層であり、歪量と膜厚の積が0.3nm以下とするこ
とが望ましい。また、引張り歪障壁層を備える場合、引
張り歪障壁層の歪量と合計膜厚の積と、活性層の圧縮歪
量と膜厚の積の差が0.3nm以下となるようにすることが
望ましい。本実施の形態のように、引張り歪障壁層を設
けることにより、しきい値電流を低減することができ
る。
【００３５】また、電流狭窄層とクラッド層のＡｌＧａ
Ａｓの組成は、等価屈折率段差が、１×１０-3〜７×１
０-3程度となるように選択することが望ましい。これに
より精度の高い内部狭窄構造と実屈折率構造が形成さ
れ、高い出力まで基本横モード発振を実現し、かつ信頼
性の高い半導体レーザ素子を提供することができる。
Ａｓの組成は、等価屈折率段差が、１×１０-3〜７×１
０-3程度となるように選択することが望ましい。これに
より精度の高い内部狭窄構造と実屈折率構造が形成さ
れ、高い出力まで基本横モード発振を実現し、かつ信頼
性の高い半導体レーザ素子を提供することができる。
【００３６】また、半導体レーザ素子の高出力において
は、光出射端面の光密度が増大して光学損傷が発生する
という問題があるため、光導波層の厚さは高出力まで基
本横モード発振できる厚さが好ましい。そこで、図３に
光密度の逆数に比例するd／Γと光導波層（片側）の厚
さとの関係を示す。ｄ／Γにおいて、ｄは量子井戸の厚
さ[μｍ]を示し、Γは量子井戸内へのレーザ光の閉じ込
め係数を示すものである。図３に示すように、光導波層
の厚さを大きくすることにより、ｄ／Γは放物線状の値
を示す。0.1μｍから0.2μｍまでの範囲では、光密度が
高過ぎ、光学損傷が起こり信頼性に支障を来すことが判
明している。よって光導波層の片側の厚さは0.05μｍ以
上0.1μｍ以下、あるいは0.2μｍ以上であることが望ま
しい。0.05μｍより小さいと光出力−電流特性において
キンクが発生することが確認されている。
は、光出射端面の光密度が増大して光学損傷が発生する
という問題があるため、光導波層の厚さは高出力まで基
本横モード発振できる厚さが好ましい。そこで、図３に
光密度の逆数に比例するd／Γと光導波層（片側）の厚
さとの関係を示す。ｄ／Γにおいて、ｄは量子井戸の厚
さ[μｍ]を示し、Γは量子井戸内へのレーザ光の閉じ込
め係数を示すものである。図３に示すように、光導波層
の厚さを大きくすることにより、ｄ／Γは放物線状の値
を示す。0.1μｍから0.2μｍまでの範囲では、光密度が
高過ぎ、光学損傷が起こり信頼性に支障を来すことが判
明している。よって光導波層の片側の厚さは0.05μｍ以
上0.1μｍ以下、あるいは0.2μｍ以上であることが望ま
しい。0.05μｍより小さいと光出力−電流特性において
キンクが発生することが確認されている。
【００３７】さらに、図４に光導波層の片側の厚さと等
価屈折率段差の関係を示すグラフを示す。ここで、等価
屈折率段差とは、内部ストライプ型の場合には、電流狭
窄層の電流注入窓となる部分が除去されてクラッド層が
形成された領域での積層方向の伝搬モードの等価屈折率
と電流狭窄層が存在する領域での積層方向の伝搬モード
の等価屈折率との差を示す。ここでは、光導波層の最大
許容厚を求めるため、光導波層の組成は屈折率が一番小
さいＧａＡｓとし、電流狭窄層の組成をＡｌ0. 8Ｇａ0.2
Ａｓとしたものである。前述したように、図３において
は、光導波層の片側の厚さを0.15μｍあたりから大きく
するに従って光密度が低減されることが判っているが、
図４から、0.64μｍより大きくすると、等価屈折率段差
が１×１０-3以下となることがわかる。これにより、発
振モードに不安定が生じるので、光導波層の片側の厚さ
は0.64μｍ以下が望ましい。
価屈折率段差の関係を示すグラフを示す。ここで、等価
屈折率段差とは、内部ストライプ型の場合には、電流狭
窄層の電流注入窓となる部分が除去されてクラッド層が
形成された領域での積層方向の伝搬モードの等価屈折率
と電流狭窄層が存在する領域での積層方向の伝搬モード
の等価屈折率との差を示す。ここでは、光導波層の最大
許容厚を求めるため、光導波層の組成は屈折率が一番小
さいＧａＡｓとし、電流狭窄層の組成をＡｌ0. 8Ｇａ0.2
Ａｓとしたものである。前述したように、図３において
は、光導波層の片側の厚さを0.15μｍあたりから大きく
するに従って光密度が低減されることが判っているが、
図４から、0.64μｍより大きくすると、等価屈折率段差
が１×１０-3以下となることがわかる。これにより、発
振モードに不安定が生じるので、光導波層の片側の厚さ
は0.64μｍ以下が望ましい。
【００３８】また、光導波層の片側の厚さを0.05μｍ以
上0.1μｍ以下あるいは0.2μｍ以上0.64μｍ以下にした
場合の効果の一つとして、図５に積層方向の近視野像強
度のグラフを示す。横軸に、活性層を原点として積層方
向の距離[μｍ]を示し、縦軸に近視野像強度を示す。図
５ａに、光導波層の片側の厚さが0.1μｍのときの近視
野像強度のグラフを示し、図５ｂに、光導波層の片側の
厚さが0.4μｍのときの近視野像強度のグラフを示す。
いずれも、光導波層の組成はＩｎ0.1Ｇａ0.9Ａｓ0.8Ｐ
0.2であり、クラッド層の組成はＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓで
ある。図５ａと図５ｂを比較すると、図５ｂの方がクラ
ッド層へしみだすエバネッセント光の裾引きが減少する
ため、クラッド層を薄くしてもキャップ層による光の吸
収の悪影響を受けにくくなる。よって、クラッド層に抵
抗および熱抵抗の大きいＡｌＧａＡｓを用いているた
め、0.4μｍ付近にすることにより、抵抗の低下が図ら
れ、特性が向上するという利点もある。
上0.1μｍ以下あるいは0.2μｍ以上0.64μｍ以下にした
場合の効果の一つとして、図５に積層方向の近視野像強
度のグラフを示す。横軸に、活性層を原点として積層方
向の距離[μｍ]を示し、縦軸に近視野像強度を示す。図
５ａに、光導波層の片側の厚さが0.1μｍのときの近視
野像強度のグラフを示し、図５ｂに、光導波層の片側の
厚さが0.4μｍのときの近視野像強度のグラフを示す。
いずれも、光導波層の組成はＩｎ0.1Ｇａ0.9Ａｓ0.8Ｐ
0.2であり、クラッド層の組成はＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓで
ある。図５ａと図５ｂを比較すると、図５ｂの方がクラ
ッド層へしみだすエバネッセント光の裾引きが減少する
ため、クラッド層を薄くしてもキャップ層による光の吸
収の悪影響を受けにくくなる。よって、クラッド層に抵
抗および熱抵抗の大きいＡｌＧａＡｓを用いているた
め、0.4μｍ付近にすることにより、抵抗の低下が図ら
れ、特性が向上するという利点もある。
【００３９】次に、光導波層の厚さを変えた場合の信頼
性評価について説明する。図６に駆動時間[時間]と規格
化電流のグラフを示す。この試験に用いた半導体レーザ
素子のストライプ幅は５０μｍであり、２５℃、出力５
００ｍＷでＡＰＣ駆動させたものである。図６ａに光導
波層の片側の厚さが0.1μｍの場合、図６ｂに光導波層
の片側の厚さが0.15μｍの場合、図６ｃに光導波層の片
側の厚さが0.3μｍの場合の試験結果を示す。光導波層
厚0.15μｍでは、図６ｂに示すように、駆動時間900時
間で駆動電流が初期状態から最大0.6％増加しているの
に比べ、光導波層厚0.1μｍでは、図６ａに示すよう
に、同駆動時間で約0.3％電流が増加し、光導波層0.4μ
ｍでは、図６ｃに示すように、同駆動時間で約0.2％増
加に留まっている。これは、前述の光密度と密接に関係
していることがわかる。よって、光導波層の片側の厚さ
は0.1μｍ〜0.2μｍの範囲を外した厚さとすることが望
ましい。
性評価について説明する。図６に駆動時間[時間]と規格
化電流のグラフを示す。この試験に用いた半導体レーザ
素子のストライプ幅は５０μｍであり、２５℃、出力５
００ｍＷでＡＰＣ駆動させたものである。図６ａに光導
波層の片側の厚さが0.1μｍの場合、図６ｂに光導波層
の片側の厚さが0.15μｍの場合、図６ｃに光導波層の片
側の厚さが0.3μｍの場合の試験結果を示す。光導波層
厚0.15μｍでは、図６ｂに示すように、駆動時間900時
間で駆動電流が初期状態から最大0.6％増加しているの
に比べ、光導波層厚0.1μｍでは、図６ａに示すよう
に、同駆動時間で約0.3％電流が増加し、光導波層0.4μ
ｍでは、図６ｃに示すように、同駆動時間で約0.2％増
加に留まっている。これは、前述の光密度と密接に関係
していることがわかる。よって、光導波層の片側の厚さ
は0.1μｍ〜0.2μｍの範囲を外した厚さとすることが望
ましい。
【００４０】よって、光導波層の厚さを上記のように設
定することにより、0.9μｍ〜1.1μｍの半導体レーザ素
子において、光出力および信頼性を向上させることがで
きる。
定することにより、0.9μｍ〜1.1μｍの半導体レーザ素
子において、光出力および信頼性を向上させることがで
きる。
【図１】本発明の第１の実施の形態による半導体レーザ
素子を示す断面図
素子を示す断面図
【図２】本発明の第２の実施の形態による半導体レーザ
素子を示す断面図
素子を示す断面図
【図３】光密度の逆数に比例するd／Γと光導波層（片
側）の厚さとの関係を示すグラフ
側）の厚さとの関係を示すグラフ
【図４】光導波層の片側の厚さと等価屈折率段差の関係
を示すグラフ
を示すグラフ
【図５】積層方向の近視野像強度を示すグラフ
【図６】駆動時間と規格化電流のグラフ
11 ＧａＡｓ基板 12 ｎ−Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層 13 ｎあるいはｉ−Ｉｎx2Ｇａ1-x2Ａｓ1-y2Ｐy2光導
波層 14 圧縮歪Ｉｎx3Ｇａ1-x3Ａｓ1-y3Ｐy3量子井戸活性
層 15 ｐあるいはｉ−Ｉｎx2Ｇａ1-x2Ａｓ1-y2Ｐy2光導
波層 16 ｐ−ＧａＡｓエッチング阻止層 17 ｎ−ＩｎＧａＰエッチング阻止層 18 ｎ−Ａｌx4Ｇａ1-x4Ａｓ電流狭窄層 19 ｎ−ＧａＡｓキャップ層 20 ＳｉＯ2膜 21 ｐ−Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層 22 ｐ−ＧａＡｓコンタクト層
波層 14 圧縮歪Ｉｎx3Ｇａ1-x3Ａｓ1-y3Ｐy3量子井戸活性
層 15 ｐあるいはｉ−Ｉｎx2Ｇａ1-x2Ａｓ1-y2Ｐy2光導
波層 16 ｐ−ＧａＡｓエッチング阻止層 17 ｎ−ＩｎＧａＰエッチング阻止層 18 ｎ−Ａｌx4Ｇａ1-x4Ａｓ電流狭窄層 19 ｎ−ＧａＡｓキャップ層 20 ＳｉＯ2膜 21 ｐ−Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層 22 ｐ−ＧａＡｓコンタクト層
Claims (5)
- 【請求項１】 ＧａＡｓ基板上に、 第一導電型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ（ただし、0.1≦x1≦0.
5）からなる下部クラッド層、 第一導電型あるいはアンドープのＩｎx2Ｇａ1-x2Ａｓ
1-y2Ｐy2（ただし、x2＝(0.49±0.01）y2および0≦x2≦
0.3)からなる下部光導波層、 圧縮歪を有するＩｎx3Ｇａ1-x3Ａｓ1-y3Ｐy3（ただし、
0＜x3≦0.4および0≦y3≦0.1）からなる活性層、 第二導電型あるいはアンドープのＩｎx2Ｇａ1-x2Ａｓ
1-y2Ｐy2（ただし、x2＝(0.49±0.01）y2および0≦x2≦
0.3)からなる上部光導波層、 第二導電型ＧａＡｓ第一エッチング阻止層、 第一導電型ＩｎＧａＰ第二エッチング阻止層、 第一導電型Ａｌx4Ｇａ1-x4Ａｓ（ただし、0.1＜x4≦0.
8、x1＜x4）からなる電流狭窄層、 第一導電型ＧａＡｓキャップ層がこの順に積層されてお
り、 前記キャップ層および前記電流狭窄層および前記第二エ
ッチング阻止層の電流注入領域となる部分が除去され
て、前記第一エッチング阻止層の直上に溝が形成されて
おり、 該溝を覆うように、前記ＧａＡｓキャップ層上に、 第二導電型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ（ただし、0.1≦ｘ1≦0.
5）からなる上部クラッド層、 第二導電型コンタクト層がこの順に積層されてなること
を特徴とする半導体レーザ素子。 - 【請求項２】 前記活性層に隣接して、Ｉｎx5Ｇａ1-x5
Ａｓ1-y5Ｐy5（ただし、0≦x5≦0.3および0≦y5≦0.6）
からなる引張り歪障壁層が形成されていることを特徴と
する請求項１記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項３】 前記各光導波層の厚さが、0.05μｍ以上
0.1μｍ以下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素子。 - 【請求項４】 前記各光導波層の厚さが、0.2μｍ以上
0.64μｍ以下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素子。 - 【請求項５】 前記溝の底辺の幅が３μｍ以上であるこ
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
体レーザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000074471A JP2001267689A (ja) | 2000-03-16 | 2000-03-16 | 半導体レーザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000074471A JP2001267689A (ja) | 2000-03-16 | 2000-03-16 | 半導体レーザ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001267689A true JP2001267689A (ja) | 2001-09-28 |
Family
ID=18592517
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000074471A Withdrawn JP2001267689A (ja) | 2000-03-16 | 2000-03-16 | 半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001267689A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005229016A (ja) * | 2004-02-16 | 2005-08-25 | Sharp Corp | 半導体レーザ素子、半導体レーザ素子の製造方法、光伝送システム、および、光ディスク装置 |
| JP2009038410A (ja) * | 2002-01-28 | 2009-02-19 | Sharp Corp | 半導体レーザ素子 |
-
2000
- 2000-03-16 JP JP2000074471A patent/JP2001267689A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009038410A (ja) * | 2002-01-28 | 2009-02-19 | Sharp Corp | 半導体レーザ素子 |
| JP2005229016A (ja) * | 2004-02-16 | 2005-08-25 | Sharp Corp | 半導体レーザ素子、半導体レーザ素子の製造方法、光伝送システム、および、光ディスク装置 |
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