JP2519879B2 - 半導体レ―ザ装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体レ―ザ装置及びその製造方法Info
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- JP2519879B2 JP2519879B2 JP7144918A JP14491895A JP2519879B2 JP 2519879 B2 JP2519879 B2 JP 2519879B2 JP 7144918 A JP7144918 A JP 7144918A JP 14491895 A JP14491895 A JP 14491895A JP 2519879 B2 JP2519879 B2 JP 2519879B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電流狭窄効果と光導波
効果を有する半導体レーザに係わり、特に有機金属を用
いた化学気相成長法（以下ＭＯＣＶＤ法と略記する）に
よる製造に適した半導体レーザ装置及びその製造方法に
関する。
効果を有する半導体レーザに係わり、特に有機金属を用
いた化学気相成長法（以下ＭＯＣＶＤ法と略記する）に
よる製造に適した半導体レーザ装置及びその製造方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、組成と膜厚の制御性と大面積に亙
る均一性の優れたＭＯＣＶＤ法を利用して作成した半導
体レーザが注目されており、これらの方法によって作成
した単一の基本横モードを有する種々の構造の半導体レ
ーザが報告されている。
る均一性の優れたＭＯＣＶＤ法を利用して作成した半導
体レーザが注目されており、これらの方法によって作成
した単一の基本横モードを有する種々の構造の半導体レ
ーザが報告されている。
【０００３】図４に示す断面構造の素子は、ＭＯＣＶＤ
法による選択的成長を利用して自己整合的に電流狭窄構
造と光導波構造を形成したものである。なお、図中３１
はｎ−ＧａＡｓ基板、３２はｎ−ＧａＡｓバッファ層、
３３はｎ−ＧａＡｌＡｓクラッド層、３４はＧａＡｓ活
性層、３５はｐ−ＧａＡｌＡｓクラッド層、３６はｐ−
ＧａＡｓコンタクト層、３７はｎ−ＧａＡｓ電流阻止
層、３８，３９は金属電極を示している。この素子は、
設計の自由度，再現性に優れており、ＭＯＣＶＤ法の優
れた制御性を生かしたものであり、有望な素子構造の一
つであるが、これまで信頼性等に関しては殆ど報告され
ていない。
法による選択的成長を利用して自己整合的に電流狭窄構
造と光導波構造を形成したものである。なお、図中３１
はｎ−ＧａＡｓ基板、３２はｎ−ＧａＡｓバッファ層、
３３はｎ−ＧａＡｌＡｓクラッド層、３４はＧａＡｓ活
性層、３５はｐ−ＧａＡｌＡｓクラッド層、３６はｐ−
ＧａＡｓコンタクト層、３７はｎ−ＧａＡｓ電流阻止
層、３８，３９は金属電極を示している。この素子は、
設計の自由度，再現性に優れており、ＭＯＣＶＤ法の優
れた制御性を生かしたものであり、有望な素子構造の一
つであるが、これまで信頼性等に関しては殆ど報告され
ていない。
【０００４】本発明者等は、ＭＯＣＶＤ法により形成し
たＩｎＧａＡｌＰ，ＧａＡｌＡｓ，ＩｎＧａＡｌＡｓを
利用した単一の基本横モードを有する半導体レーザの研
究を行ってきたが、その結果従来試みられてきた図４に
示す断面構造の素子では十分な信頼性を有する素子を作
成することが困難であることが判明した。即ち、図４に
示す如き層構造に作成した素子は、駆動電圧の素子間の
変動が大きく、突発的な劣化を生じるものが多く、寿命
的にも信頼性が乏しいものであった。
たＩｎＧａＡｌＰ，ＧａＡｌＡｓ，ＩｎＧａＡｌＡｓを
利用した単一の基本横モードを有する半導体レーザの研
究を行ってきたが、その結果従来試みられてきた図４に
示す断面構造の素子では十分な信頼性を有する素子を作
成することが困難であることが判明した。即ち、図４に
示す如き層構造に作成した素子は、駆動電圧の素子間の
変動が大きく、突発的な劣化を生じるものが多く、寿命
的にも信頼性が乏しいものであった。
【０００５】これらの不良が生じる原因を調査したとこ
ろ、駆動電圧が高いものではコンタクト層３６と電極３
８との間の接触抵抗が大きく、また突発的な劣化を生じ
た素子ではクラッド層３５と電極３８との間に汚れ若し
くは電極金属の変形によると見られる短絡が生じてい
た。また、クラッド層を途中までエッチングして凸部を
形成するプロセスの難しさ、さらにその上に形成する電
流阻止層の結晶性の低下が認められた。
ろ、駆動電圧が高いものではコンタクト層３６と電極３
８との間の接触抵抗が大きく、また突発的な劣化を生じ
た素子ではクラッド層３５と電極３８との間に汚れ若し
くは電極金属の変形によると見られる短絡が生じてい
た。また、クラッド層を途中までエッチングして凸部を
形成するプロセスの難しさ、さらにその上に形成する電
流阻止層の結晶性の低下が認められた。
【０００６】以上のように従来報告に述べられている図
４の構造の素子は、そのままでは信頼性に問題があるこ
とが明らかであり、何らかの対策が必要であった。一
方、最近の技術動向として、光通信用長波長レーザや光
記録用短波長レーザに使用する半導体材料として、より
長波長化や短波長化が可能なＩｎＧａＡｓＰ，ＩｎＧａ
ＡｌＡｓ，ＩｎＧａＡｌＰが注目されている。中でも、
Ｖ族元素が１種類のみで構成されるＩｎＧａＡｌＰ，Ｉ
ｎＧａＡｌＡｓは気相成長に適したものである。しか
し、これらの材料はＧａＡｌＡｓと異なり基板結晶との
格子整合のための条件が厳格なために、複雑な層構造の
作成が困難であり、これまで実用的な単一の基本横モー
ドを有するレーザの試作すら報告されていない。
４の構造の素子は、そのままでは信頼性に問題があるこ
とが明らかであり、何らかの対策が必要であった。一
方、最近の技術動向として、光通信用長波長レーザや光
記録用短波長レーザに使用する半導体材料として、より
長波長化や短波長化が可能なＩｎＧａＡｓＰ，ＩｎＧａ
ＡｌＡｓ，ＩｎＧａＡｌＰが注目されている。中でも、
Ｖ族元素が１種類のみで構成されるＩｎＧａＡｌＰ，Ｉ
ｎＧａＡｌＡｓは気相成長に適したものである。しか
し、これらの材料はＧａＡｌＡｓと異なり基板結晶との
格子整合のための条件が厳格なために、複雑な層構造の
作成が困難であり、これまで実用的な単一の基本横モー
ドを有するレーザの試作すら報告されていない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記のように従来装置
では、単一の基本横モードを達成するために、電流狭窄
構造と光導波構造を自己整合的に製造しようとすると、
クラッド層に凸部を形成するプロセスの困難性や電流阻
止層の結晶性低下等の問題により、素子特性の劣化や信
頼性の低下等を招いていた。
では、単一の基本横モードを達成するために、電流狭窄
構造と光導波構造を自己整合的に製造しようとすると、
クラッド層に凸部を形成するプロセスの困難性や電流阻
止層の結晶性低下等の問題により、素子特性の劣化や信
頼性の低下等を招いていた。
【０００８】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
で、その目的とするところは、電流狭窄構造と光導波構
造を自己整合的に形成することができ、且つクラッド層
の凸部形成プロセスの難しさや電流阻止層の結晶性低下
等の問題を解決し、素子特性の向上及び信頼性の向上を
はかり得る半導体レーザ装置を提供することにある。ま
た本発明の他の目的は、上記目的を達成する半導体レー
ザ装置の製造方法を提供することにある。
で、その目的とするところは、電流狭窄構造と光導波構
造を自己整合的に形成することができ、且つクラッド層
の凸部形成プロセスの難しさや電流阻止層の結晶性低下
等の問題を解決し、素子特性の向上及び信頼性の向上を
はかり得る半導体レーザ装置を提供することにある。ま
た本発明の他の目的は、上記目的を達成する半導体レー
ザ装置の製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、ストラ
イプ状リブ（凸部）を形成するクラッド層を３層構造と
し、第１，第３クラッド層間の第２クラッド層の組成を
第１，第３クラッド層の組成と変えたことにある。
イプ状リブ（凸部）を形成するクラッド層を３層構造と
し、第１，第３クラッド層間の第２クラッド層の組成を
第１，第３クラッド層の組成と変えたことにある。
【００１０】即ち本発明は、半導体基板と、第１導電型
クラッド層，活性層及びストライプ状の凸部を有した第
２導電型クラッド層からなり、半導体基板上に形成され
たダブルヘテロ接合構造部と、このダブルヘテロ接合構
造部上に第２導電型クラッド層の凸部の少なくとも一部
を除いて形成された電流阻止層と、第２導電型クラッド
層上に形成された第２導電型コンタクト層とを具備した
半導体レーザ装置において、第２導電型クラッド層を、
活性層に接した第１クラッド層と、この第１クラッド層
上に形成された、該クラッド層よりもバンドギャップが
小さく活性層よりもバンドギャップが大きい第２クラッ
ド層と、この第２クラッド層上に選択的に形成されて凸
部を構成する、第２クラッド層よりもバンドギャップが
大きい第３クラッド層とから形成したことを特徴とす
る。
クラッド層，活性層及びストライプ状の凸部を有した第
２導電型クラッド層からなり、半導体基板上に形成され
たダブルヘテロ接合構造部と、このダブルヘテロ接合構
造部上に第２導電型クラッド層の凸部の少なくとも一部
を除いて形成された電流阻止層と、第２導電型クラッド
層上に形成された第２導電型コンタクト層とを具備した
半導体レーザ装置において、第２導電型クラッド層を、
活性層に接した第１クラッド層と、この第１クラッド層
上に形成された、該クラッド層よりもバンドギャップが
小さく活性層よりもバンドギャップが大きい第２クラッ
ド層と、この第２クラッド層上に選択的に形成されて凸
部を構成する、第２クラッド層よりもバンドギャップが
大きい第３クラッド層とから形成したことを特徴とす
る。
【００１１】また本発明は、上記構造の半導体レーザ装
置を製造する方法において、半導体基板上に、第１導電
型クラッド層，活性層及び第２導電型クラッド層からな
るダブルヘテロ接合構造部と、第２導電型コンタクト層
とを有機金属を用いた化学気相成長法により上記順に連
続して成長形成する工程と、第２導電型コンタクト層上
にエッチングマスクを形成する工程と、次いでマスクを
用いてコンタクト層を選択エッチングし、且つ第２導電
型クラッド層の第３クラッド層を選択エッチングしてス
トライプ状の凸部を形成する工程と、次いでダブルヘテ
ロ接合構造部上及びコンタクト層の側面に有機金属を用
いた化学気相成長法により電流阻止層を成長形成する工
程と、次いでコンタクト層及び電流阻止層上に有機金属
を用いた化学気相成長法により再び第２導電型コンタク
ト層を成長形成する工程とを含むことを特徴とする。
置を製造する方法において、半導体基板上に、第１導電
型クラッド層，活性層及び第２導電型クラッド層からな
るダブルヘテロ接合構造部と、第２導電型コンタクト層
とを有機金属を用いた化学気相成長法により上記順に連
続して成長形成する工程と、第２導電型コンタクト層上
にエッチングマスクを形成する工程と、次いでマスクを
用いてコンタクト層を選択エッチングし、且つ第２導電
型クラッド層の第３クラッド層を選択エッチングしてス
トライプ状の凸部を形成する工程と、次いでダブルヘテ
ロ接合構造部上及びコンタクト層の側面に有機金属を用
いた化学気相成長法により電流阻止層を成長形成する工
程と、次いでコンタクト層及び電流阻止層上に有機金属
を用いた化学気相成長法により再び第２導電型コンタク
ト層を成長形成する工程とを含むことを特徴とする。
【００１２】
【作用】上記の構造であれば、第２導電型クラッド層に
おいて第１クラッド層よりも第２クラッド層のバンドギ
ャップが小さいことから、第２クラッド層が一種の光ガ
イドとして機能し、活性層から凸部を構成する第３クラ
ッド層への光のしみ出しを良くする。このため、第３ク
ラッド層の凸部による光導波が良好になり、横モード制
御が容易となる。また、ダブルヘテロ構造接合部をＩｎ
ＧａＡｌＰ系、電流阻止層をＧａＡｓで形成した場合、
第２クラッド層のＡｌの組成比が第１クラッド層のそれ
よりも小さくなるので、第２クラッド層上に形成する電
流阻止層（ＧａＡｓ）の結晶性が良くなる。このため、
電流阻止層におけるリーク電流を低減することが可能と
なる。さらに、第２クラッド層のバンドギャップが活性
層に近い場合、第２クラッド層が可飽和吸収体として作
用し、発振が超高速で断続する自励発振も生じる。この
ため、レーザ光の干渉性が低下し、戻り光によるモード
不安定性に起因する光強度変動を抑制できる。また、第
２クラッド層は第３クラッド層と組成が異なることか
ら、第３クラッド層をエッチングして凸部を形成する際
のエッチングストッパとして用いることができ、これに
より第２導電型クラッド層における凸部形成プロセスの
容易化をはかることが可能となる。
おいて第１クラッド層よりも第２クラッド層のバンドギ
ャップが小さいことから、第２クラッド層が一種の光ガ
イドとして機能し、活性層から凸部を構成する第３クラ
ッド層への光のしみ出しを良くする。このため、第３ク
ラッド層の凸部による光導波が良好になり、横モード制
御が容易となる。また、ダブルヘテロ構造接合部をＩｎ
ＧａＡｌＰ系、電流阻止層をＧａＡｓで形成した場合、
第２クラッド層のＡｌの組成比が第１クラッド層のそれ
よりも小さくなるので、第２クラッド層上に形成する電
流阻止層（ＧａＡｓ）の結晶性が良くなる。このため、
電流阻止層におけるリーク電流を低減することが可能と
なる。さらに、第２クラッド層のバンドギャップが活性
層に近い場合、第２クラッド層が可飽和吸収体として作
用し、発振が超高速で断続する自励発振も生じる。この
ため、レーザ光の干渉性が低下し、戻り光によるモード
不安定性に起因する光強度変動を抑制できる。また、第
２クラッド層は第３クラッド層と組成が異なることか
ら、第３クラッド層をエッチングして凸部を形成する際
のエッチングストッパとして用いることができ、これに
より第２導電型クラッド層における凸部形成プロセスの
容易化をはかることが可能となる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の詳細を図示の実施例によって
説明する。図１は、本発明の一実施例に係わる半導体レ
ーザの概略構造を示す断面図である。図中１１はｎ−Ｇ
ａＡｓ基板であり、この基板１１上にはｎ−ＧａＡｓバ
ッファ層１２及びｎ−ＩｎＧａＰバッファ層１３が形成
されている。バッファ層１３上には、ｎ−ＩｎＧａＡｌ
Ｐクラッド層１４，ＩｎＧａＰ活性層１５及びｐ−Ｉｎ
ＧａＡｌＰクラッド層１６，１７，１８からなるダブル
ヘテロ接合構造部が形成されている。ここで、クラッド
層１７は低Ａｌ組成であり、後述のエッチング停止層と
して作用する。また、クラッド層１８はストライプ状に
加工されており、これによりｐクラッド層にストライプ
状リブが形成されている。
説明する。図１は、本発明の一実施例に係わる半導体レ
ーザの概略構造を示す断面図である。図中１１はｎ−Ｇ
ａＡｓ基板であり、この基板１１上にはｎ−ＧａＡｓバ
ッファ層１２及びｎ−ＩｎＧａＰバッファ層１３が形成
されている。バッファ層１３上には、ｎ−ＩｎＧａＡｌ
Ｐクラッド層１４，ＩｎＧａＰ活性層１５及びｐ−Ｉｎ
ＧａＡｌＰクラッド層１６，１７，１８からなるダブル
ヘテロ接合構造部が形成されている。ここで、クラッド
層１７は低Ａｌ組成であり、後述のエッチング停止層と
して作用する。また、クラッド層１８はストライプ状に
加工されており、これによりｐクラッド層にストライプ
状リブが形成されている。
【００１４】クラッド層１８上には、ｐ−ＩｎＧａＡｌ
Ｐコンタクト層１９及びｐ−ＧａＡｓコンタクト層２０
が形成されている。ダブルヘテロ接合構造部及びコンタ
クト層２０の側面には、ｎ−ＧａＡｓ電流阻止層２１が
形成されている。コンタクト層２０及び電流阻止層２１
上には、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層２２が形成されてい
る。そして、コンタクト層２２の上面に金属電極２３が
被着され、基板１１の下面に金属電極２４が被着されて
いる。
Ｐコンタクト層１９及びｐ−ＧａＡｓコンタクト層２０
が形成されている。ダブルヘテロ接合構造部及びコンタ
クト層２０の側面には、ｎ−ＧａＡｓ電流阻止層２１が
形成されている。コンタクト層２０及び電流阻止層２１
上には、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層２２が形成されてい
る。そして、コンタクト層２２の上面に金属電極２３が
被着され、基板１１の下面に金属電極２４が被着されて
いる。
【００１５】この構造では、電流狭窄はコンタクト層２
０と電流阻止層２１により行われ、光導波はストライプ
状のメサに形成されたクラッド層１８により行われる。
なお、バッファ層１３はＧａＡｓ上に形成するＩｎＧａ
ＡｌＰ系結晶の品質向上のためである。
０と電流阻止層２１により行われ、光導波はストライプ
状のメサに形成されたクラッド層１８により行われる。
なお、バッファ層１３はＧａＡｓ上に形成するＩｎＧａ
ＡｌＰ系結晶の品質向上のためである。
【００１６】また、コンタクト層（中間コンタクト層）
１９は、クラッド層１８とコンタクト層２０との電気抵
抗の低減を目的とするものであり、コンタクト層２０よ
りもバンドギャップが大きく、且つクラッド層１８より
もバンドギャップが小さいものであればよい。さらに、
中間コンタクト層１９のバンギャップを、クラッド層１
８及びコンタクト層２０に接する部分でこれらと同様に
し、クラッド層１８からコンタクト層２０まで徐々に変
化させるようにしてもよい。
１９は、クラッド層１８とコンタクト層２０との電気抵
抗の低減を目的とするものであり、コンタクト層２０よ
りもバンドギャップが大きく、且つクラッド層１８より
もバンドギャップが小さいものであればよい。さらに、
中間コンタクト層１９のバンギャップを、クラッド層１
８及びコンタクト層２０に接する部分でこれらと同様に
し、クラッド層１８からコンタクト層２０まで徐々に変
化させるようにしてもよい。
【００１７】次に、上記構成の半導体レーザの製造方法
について説明する。図２及び図３は実施例レーザの製造
工程を示す断面図である。まず、原料としてメタル系II
I 族有機金属（トリメチルインジウム，トリメチルガリ
ウム，トリメチルアルミニウム）と、Ｖ族水素化物（ア
ルシン，ホスフィン）とを使用した大気圧未満の圧力下
でのＭＯＣＶＤ法により、図２（ａ）に示す如く、面方
位（１００）のｎ−ＧａＡｓ基板１１（Ｓｉドープ、３
×１０18ｃｍ-3）上に、厚さ０．５μｍのｎ−ＧａＡｓ
第１バッファ層１２（Ｓｅドープ，３×１０18ｃ
ｍ-3）、厚さ０．５μｍのｎ−ＩｎＧａＰ第２バッファ
層１３（Ｓｅドープ，３×１０18ｃｍ-3）、厚さ１．５
μｍのｎ−Ｉｎ0.5 Ｇａ0.2 Ａｌ0.3 Ｐクラッド層１３
（Ｓｅドープ，１×１０18ｃｍ-3）、厚さ０．１μｍの
Ｉｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐ活性層１５、厚さ０．１μｍのｐ−
Ｉｎ0.5 Ｇａ0.2 Ａｌ0.3 Ｐ第１クラッド層１６（Ｍｇ
ドープ，２×１０18ｃｍ-3）、エッチング停止層として
作用する厚さ０．０２μｍのｐ−Ｉｎ0.5 Ｇａ0.4 Ａｌ
0.1 Ｐ第２クラッド１７（Ｍｇドープ，２×１０18ｃｍ
-3）、厚さ１．４μｍのｐ−Ｉｎ0.5 Ｇａ0.2Ａｌ0.3
Ｐ第３クラッド層１８（Ｍｇドープ，２×１０18ｃ
ｍ-3）、中間コンタクト層としての厚さ０．０１μｍの
ｐ−Ｉｎ0.5 Ｇａ0.4 Ａｌ0.1 Ｐ第１コンタクト層１９
（Ｍｇドープ，２×１０18ｃｍ-3）及び厚さ０．５μｍ
のｐ−ＧａＡｓ第２コンタクト層２０（Ｍｇドープ，２
×１０18ｃｍ-3）を順次成長してダブルヘテロウェハを
形成した。続いて、第２コンタクト層２０上に、シラン
ガスの熱分解と写真蝕刻により幅５μｍ、厚さ０．１μ
ｍのストライプ状にＳｉＯ2 膜２６を形成した。
について説明する。図２及び図３は実施例レーザの製造
工程を示す断面図である。まず、原料としてメタル系II
I 族有機金属（トリメチルインジウム，トリメチルガリ
ウム，トリメチルアルミニウム）と、Ｖ族水素化物（ア
ルシン，ホスフィン）とを使用した大気圧未満の圧力下
でのＭＯＣＶＤ法により、図２（ａ）に示す如く、面方
位（１００）のｎ−ＧａＡｓ基板１１（Ｓｉドープ、３
×１０18ｃｍ-3）上に、厚さ０．５μｍのｎ−ＧａＡｓ
第１バッファ層１２（Ｓｅドープ，３×１０18ｃ
ｍ-3）、厚さ０．５μｍのｎ−ＩｎＧａＰ第２バッファ
層１３（Ｓｅドープ，３×１０18ｃｍ-3）、厚さ１．５
μｍのｎ−Ｉｎ0.5 Ｇａ0.2 Ａｌ0.3 Ｐクラッド層１３
（Ｓｅドープ，１×１０18ｃｍ-3）、厚さ０．１μｍの
Ｉｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐ活性層１５、厚さ０．１μｍのｐ−
Ｉｎ0.5 Ｇａ0.2 Ａｌ0.3 Ｐ第１クラッド層１６（Ｍｇ
ドープ，２×１０18ｃｍ-3）、エッチング停止層として
作用する厚さ０．０２μｍのｐ−Ｉｎ0.5 Ｇａ0.4 Ａｌ
0.1 Ｐ第２クラッド１７（Ｍｇドープ，２×１０18ｃｍ
-3）、厚さ１．４μｍのｐ−Ｉｎ0.5 Ｇａ0.2Ａｌ0.3
Ｐ第３クラッド層１８（Ｍｇドープ，２×１０18ｃ
ｍ-3）、中間コンタクト層としての厚さ０．０１μｍの
ｐ−Ｉｎ0.5 Ｇａ0.4 Ａｌ0.1 Ｐ第１コンタクト層１９
（Ｍｇドープ，２×１０18ｃｍ-3）及び厚さ０．５μｍ
のｐ−ＧａＡｓ第２コンタクト層２０（Ｍｇドープ，２
×１０18ｃｍ-3）を順次成長してダブルヘテロウェハを
形成した。続いて、第２コンタクト層２０上に、シラン
ガスの熱分解と写真蝕刻により幅５μｍ、厚さ０．１μ
ｍのストライプ状にＳｉＯ2 膜２６を形成した。
【００１８】次いで、図２（ｂ）に示す如く、ＳｉＯ2
膜２６をマスクとして用い、ＧａＡｓの選択エッチャン
トにより第２コンタクト層２０をエッチングして第１コ
ンタクト層１９を露出させ、幅３μｍのＧａＡｓのスト
ライプ状メサ２７を形成した。
膜２６をマスクとして用い、ＧａＡｓの選択エッチャン
トにより第２コンタクト層２０をエッチングして第１コ
ンタクト層１９を露出させ、幅３μｍのＧａＡｓのスト
ライプ状メサ２７を形成した。
【００１９】次いで、図２（ｃ）に示す如く、ＧａＡｓ
ストライプ状メサ２７をマスクとして用い、ＩｎＧａＡ
ｌＰの選択エッチャントにより、第２クラッド層１７が
露出するまで第１コンタクト層１９及び第３クラッド層
１８をエッチングして、ストライプ状メサ２８を形成し
た。
ストライプ状メサ２７をマスクとして用い、ＩｎＧａＡ
ｌＰの選択エッチャントにより、第２クラッド層１７が
露出するまで第１コンタクト層１９及び第３クラッド層
１８をエッチングして、ストライプ状メサ２８を形成し
た。
【００２０】このウェハをＧａＡｓの選択エッチャント
にて処理することにより、第２コンタクト層２０をエッ
チングしてその幅を狭くし、図３（ｄ）に示す形状のス
トライプ状メサ２９を形成した。なお、ＧａＡｓの選択
エッチャントは、２８％アンモニア水、３５％過酸化水
素及び水を１：３０：９の割合で混合したものであり、
２０℃にて使用した。また、ＩｎＧａＡｌＰの選択エッ
チャントは、硫酸或いは燐酸であり、４０〜１３０℃の
温度にて使用した。
にて処理することにより、第２コンタクト層２０をエッ
チングしてその幅を狭くし、図３（ｄ）に示す形状のス
トライプ状メサ２９を形成した。なお、ＧａＡｓの選択
エッチャントは、２８％アンモニア水、３５％過酸化水
素及び水を１：３０：９の割合で混合したものであり、
２０℃にて使用した。また、ＩｎＧａＡｌＰの選択エッ
チャントは、硫酸或いは燐酸であり、４０〜１３０℃の
温度にて使用した。
【００２１】次いで、トリメチルガリウムとアルシンを
原料として使用した減圧下でのＭＯＣＶＤ法により、図
３（ｅ）に示す如くｎ−ＧａＡｓ電流阻止層２１（Ｓｅ
ドープ、５×１０18ｃｍ-3）を厚さ０．５μｍ成長し
た。このとき、成長は希釈ホスフィンガスを導入しつつ
７００℃まで昇温した後、ホスフィンガス流をアルシン
ガス流に切換え、約１秒間待機した後、トリメチルガリ
ウム有機金属ガスを導入することにより行った。その結
果、前記ＳｉＯ2 膜２６上にはＧａＡｓの成長は全く見
られず、図３（ｅ）に示す断面形状のウェハが得られ
た。
原料として使用した減圧下でのＭＯＣＶＤ法により、図
３（ｅ）に示す如くｎ−ＧａＡｓ電流阻止層２１（Ｓｅ
ドープ、５×１０18ｃｍ-3）を厚さ０．５μｍ成長し
た。このとき、成長は希釈ホスフィンガスを導入しつつ
７００℃まで昇温した後、ホスフィンガス流をアルシン
ガス流に切換え、約１秒間待機した後、トリメチルガリ
ウム有機金属ガスを導入することにより行った。その結
果、前記ＳｉＯ2 膜２６上にはＧａＡｓの成長は全く見
られず、図３（ｅ）に示す断面形状のウェハが得られ
た。
【００２２】次いで、ＳｉＯ2 膜２６を除去した後、図
３（ｆ）に示す如く、ＭＯＣＶＤ法により全面にｐ−Ｇ
ａＡｓ第３コンタクト層２２（Ｍｇドープ、５×１０18
ｃｍ-3）を厚さ３μｍ成長した。その後、通常の電極付
け工程により、第３コンタクト層２２上にＡｕ／Ｚｎ電
極２３を、基板１１の下面にＡｕ／Ｇｅ電極２４を被着
することによって、前記図１に示す構造のレーザ用ウェ
ハを得た。
３（ｆ）に示す如く、ＭＯＣＶＤ法により全面にｐ−Ｇ
ａＡｓ第３コンタクト層２２（Ｍｇドープ、５×１０18
ｃｍ-3）を厚さ３μｍ成長した。その後、通常の電極付
け工程により、第３コンタクト層２２上にＡｕ／Ｚｎ電
極２３を、基板１１の下面にＡｕ／Ｇｅ電極２４を被着
することによって、前記図１に示す構造のレーザ用ウェ
ハを得た。
【００２３】かくして得られたウェハをへき開して、共
振器長２５０μｍにレーザ素子を作成したところ、しき
い値電流９０ｍＡ、微分量子効率片面当り２０％と良好
な特性が得られた。光出力は駆動電流に従って２０ｍＷ
以上まで直線的に増大し、キンクのない良好な電流−光
出力特性を示した。また、遠視野像、近視野像共に単峰
であり良好なモード制御が行われていることが判明し
た。
振器長２５０μｍにレーザ素子を作成したところ、しき
い値電流９０ｍＡ、微分量子効率片面当り２０％と良好
な特性が得られた。光出力は駆動電流に従って２０ｍＷ
以上まで直線的に増大し、キンクのない良好な電流−光
出力特性を示した。また、遠視野像、近視野像共に単峰
であり良好なモード制御が行われていることが判明し
た。
【００２４】このように本実施例によれば、電流狭窄構
造及び光導波構造を自己整合的に形成することができ、
単一の横モードで良好な素子特性を示す半導体レーザを
実現することができる。しかも、電極２３が第３コンタ
クト層２２の平坦な面上に被着されているので、コンタ
クト層２２と電極２３との接触抵抗を十分小さくするこ
とができ、且つ電極２３の変形を招くこともない。この
ため、素子特性及び信頼性の向上をはかり得る。また、
ＩｎＧａＡｌＰ系の材料でレーザを実現できたことによ
り、光情報処理用光源として極めて有効である。
造及び光導波構造を自己整合的に形成することができ、
単一の横モードで良好な素子特性を示す半導体レーザを
実現することができる。しかも、電極２３が第３コンタ
クト層２２の平坦な面上に被着されているので、コンタ
クト層２２と電極２３との接触抵抗を十分小さくするこ
とができ、且つ電極２３の変形を招くこともない。この
ため、素子特性及び信頼性の向上をはかり得る。また、
ＩｎＧａＡｌＰ系の材料でレーザを実現できたことによ
り、光情報処理用光源として極めて有効である。
【００２５】また、本実施例の製造方法によれば、通常
問題となる種々の困難が巧みに回避される。即ち、選択
エッチングによる光導波路の形成と減圧下でのＭＯＣＶ
Ｄ法による電流狭窄構造の作成は、高度な微細加工技術
を用いることなく、良好な再現性を提供する。また、実
施例のようにＩｎＧａＡｌＰとＧａＡｓ（ＧａＡｌＡｓ
であってもよい）とを組合わせて光導波及び電流狭窄構
造を形成する場合、ＩｎＧａＡｌＰ及びＧａＡｓが同時
に露出した表面上への再成長が必要となるが、通常は昇
温時におけるＰとＡｓの蒸発による結晶表面の損傷をＩ
ｎＧａＡｌＰ及びＧａＡｓの両者にて同時に抑制するこ
とは困難である。しかし、ここで採用した成長方法で
は、ＧａＡｓ表面をＳｉＯ2 膜２６にて被覆しているた
めに、上記のような問題は生じず、Ｐ雰囲気下にて昇温
することにより良好な成長が達成される。さらに、この
実施例では、ストライプ上のＳｉＯ2 膜２６の幅５μｍ
に対して、第２コンタクト層２０の頂部の幅は３μｍと
狭められる。このため、ＧａＡｓ電流阻止層２１の成長
後の形状は前記図３（ｆ）に示すようなものとなり、電
流流路を形成する第２コンタクト層２０の周辺が平坦で
あるので、その上への電極形成が容易になる等の利点が
ある。
問題となる種々の困難が巧みに回避される。即ち、選択
エッチングによる光導波路の形成と減圧下でのＭＯＣＶ
Ｄ法による電流狭窄構造の作成は、高度な微細加工技術
を用いることなく、良好な再現性を提供する。また、実
施例のようにＩｎＧａＡｌＰとＧａＡｓ（ＧａＡｌＡｓ
であってもよい）とを組合わせて光導波及び電流狭窄構
造を形成する場合、ＩｎＧａＡｌＰ及びＧａＡｓが同時
に露出した表面上への再成長が必要となるが、通常は昇
温時におけるＰとＡｓの蒸発による結晶表面の損傷をＩ
ｎＧａＡｌＰ及びＧａＡｓの両者にて同時に抑制するこ
とは困難である。しかし、ここで採用した成長方法で
は、ＧａＡｓ表面をＳｉＯ2 膜２６にて被覆しているた
めに、上記のような問題は生じず、Ｐ雰囲気下にて昇温
することにより良好な成長が達成される。さらに、この
実施例では、ストライプ上のＳｉＯ2 膜２６の幅５μｍ
に対して、第２コンタクト層２０の頂部の幅は３μｍと
狭められる。このため、ＧａＡｓ電流阻止層２１の成長
後の形状は前記図３（ｆ）に示すようなものとなり、電
流流路を形成する第２コンタクト層２０の周辺が平坦で
あるので、その上への電極形成が容易になる等の利点が
ある。
【００２６】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。実施例ではｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第３ク
ラッド層をエッチングしてストライプ状リブを形成した
後、ｐ−ＧａＡｓ第２コンタクト層を再エッチングして
いるが、この再エッチング工程は必ずしも必要でない。
また、ｐ−ＩｎＧａＡｌＰからなる第１〜第３クラッド
層は、単一の層で形成することも可能である。さらに、
ｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第１コンタクト層（中間コンタクト
層）は必ずしも用いなくてもよい。
るものではない。実施例ではｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第３ク
ラッド層をエッチングしてストライプ状リブを形成した
後、ｐ−ＧａＡｓ第２コンタクト層を再エッチングして
いるが、この再エッチング工程は必ずしも必要でない。
また、ｐ−ＩｎＧａＡｌＰからなる第１〜第３クラッド
層は、単一の層で形成することも可能である。さらに、
ｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第１コンタクト層（中間コンタクト
層）は必ずしも用いなくてもよい。
【００２７】また、本発明は実施例で述べた以外の材料
を利用したレーザにも同様に適用することができる。例
えば、ＧａＡｓを基板としたＧａＡｌＡｓ，ＩｎＧａＡ
ｓＰ、或いはＩｎＰを基板としたＩｎＧａＡｌＡｓ，Ｉ
ｎＧａＡｓＰを使用したレーザ等が考えられる。さら
に、実施例では第１導電型をｎ型、第２導電型をｐ型と
したが、これらを逆にしてもよいのは勿論のことであ
る。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変
形して実施することができる。
を利用したレーザにも同様に適用することができる。例
えば、ＧａＡｓを基板としたＧａＡｌＡｓ，ＩｎＧａＡ
ｓＰ、或いはＩｎＰを基板としたＩｎＧａＡｌＡｓ，Ｉ
ｎＧａＡｓＰを使用したレーザ等が考えられる。さら
に、実施例では第１導電型をｎ型、第２導電型をｐ型と
したが、これらを逆にしてもよいのは勿論のことであ
る。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変
形して実施することができる。
【００２８】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、ス
トライプ状リブ（凸部）を形成する第２導電型クラッド
層を３層構造とし、第２クラッド層のバンドギャップを
第１，第３クラッド層のそれよりも小さくし、且つ活性
層のそれよりも大きくしているので、電流狭窄構造と光
導波構造を自己整合的に形成しながらも、クラッド層の
凸部形成プロセスの難しさや電流阻止層の結晶性低下等
の問題を解決し、素子特性の向上及び信頼性の向上をは
かることができる。
トライプ状リブ（凸部）を形成する第２導電型クラッド
層を３層構造とし、第２クラッド層のバンドギャップを
第１，第３クラッド層のそれよりも小さくし、且つ活性
層のそれよりも大きくしているので、電流狭窄構造と光
導波構造を自己整合的に形成しながらも、クラッド層の
凸部形成プロセスの難しさや電流阻止層の結晶性低下等
の問題を解決し、素子特性の向上及び信頼性の向上をは
かることができる。
【図１】本発明の一実施例に係わる半導体レーザの素子
構造を示す断面図。
構造を示す断面図。
【図２】図１の実施例レーザの製造工程の前半を示す断
面図。
面図。
【図３】図１の実施例レーザの製造工程の後半を示す断
面図。
面図。
【図４】従来レーザの素子構造を示す断面図。
１１…ｎ−ＧａＡｓ基板 １２…ｎ−ＧａＡｓバッファ層 １３…ｎ−ＩｎＧａＰバッファ層 １４…ｎ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層（第１導電型クラ
ッド層） １５…ＩｎＧａＰ活性層 １６…ｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第１クラッド層（第２導電型
クラッド層） １７…ｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第２クラッド層（第２導電型
クラッド層） １８…ｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第３クラッド層（第２導電型
クラッド層） １９…ｐ−ＩｎＧａＡｌＰコンタクト層 ２０，２２…ｐ−ＧａＡｓコンタクト層 ２１…ｎ−ＧａＡｓ電流阻止層 ２３，２４…電極 ２６…ＳｉＯ2 膜
ッド層） １５…ＩｎＧａＰ活性層 １６…ｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第１クラッド層（第２導電型
クラッド層） １７…ｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第２クラッド層（第２導電型
クラッド層） １８…ｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第３クラッド層（第２導電型
クラッド層） １９…ｐ−ＩｎＧａＡｌＰコンタクト層 ２０，２２…ｐ−ＧａＡｓコンタクト層 ２１…ｎ−ＧａＡｓ電流阻止層 ２３，２４…電極 ２６…ＳｉＯ2 膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 正行 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝総合研究所内 (72)発明者 渡辺 幸雄 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−166586（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−74382（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−67285（ＪＰ，Ａ)
Claims (8)
- 【請求項１】半導体基板と、第１導電型クラッド層，活
性層及びストライプ状の凸部を有した第２導電型クラッ
ド層からなり、上記半導体基板上に形成されたダブルヘ
テロ接合構造部と、このダブルヘテロ接合構造部上に第
２導電型クラッド層の凸部の少なくとも一部を除いて形
成された電流阻止層と、前記第２導電型クラッド層上に
形成された第２導電型コンタクト層とを具備した半導体
レーザ装置において、 前記第２導電型クラッド層は、前記活性層に接した第１
クラッド層と、この第１クラッド層上に形成された、該
クラッド層よりもバンドギャップが小さく前記活性層よ
りもバンドギャップが大きい第２クラッド層と、この第
２クラッド層上に形成されて前記凸部を構成する、第２
クラッド層よりもバンドギャップが大きい第３クラッド
層とからなることを特徴とする半導体レーザ装置。 - 【請求項２】前記コンタクト層は、前記第２導電型クラ
ッド層と共に前記電流阻止層上に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装置。 - 【請求項３】前記半導体基板及び各半導体層は、III −
Ｖ族半導体からなるもの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４】前記半導体基板，電流阻止層及びコンタク
ト層はＧａＡｓ又はＧａＡｌＡｓであり、前記ダブルヘ
テロ接合構造部はＩｎx Ｇａ1-x-y Ａｌy Ｐ（０≦ｙ≦
１）系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５】前記ＧａＡｓ基板と第１導電型ＩｎＧａＡ
ｌＰクラッド層との間に、第１導電型ＩｎＧａＰバッフ
ァ層を設けてなることを特徴とする請求項４記載の半導
体レーザ装置。 - 【請求項６】前記コンタクト層と第２導電型クラッド層
との間に、該コンタクト層よりもバンドキャップが大き
く、該クラッド層よりもバンドギャップが小さい少なく
とも一層の第２導電型中間コンタクト層を設けてなるこ
とを特徴とする請求項１又は２記載の半導体レーザ装
置。 - 【請求項７】前記中間コンタクト層は、前記コンタクト
層に近い方でそのバンドギャップが小さく、前記第２導
電型クラッド層に近い方でそのバンギャップが大きく、
且つその間でバンドギャップが徐々に変化するものであ
ることを特徴とする請求項６記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項８】半導体基板上に、第１導電型クラッド層，
活性層及び第２導電型クラッド層からなり、且つ第２導
電型クラッド層を活性層側から第１，第２，第３の３層
構造として、第２クラッド層のバンドギャップを第１，
第３クラッド層よりも小さく活性層よりも大きくしたダ
ブルヘテロ接合構造部と、第２導電型コンタクト層とを
有機金属を用いた化学気相成長法により上記順に連続し
て成長形成する工程と、上記第２導電型コンタクト層上
にエッチングマスクを形成する工程と、次いで上記マス
クを用いて前記コンタクト層を選択エッチングし、且つ
前記第２導電型クラッド層の第３クラッド層を選択エッ
チングしてストライプ状の凸部を形成する工程と、次い
で前記ダブルヘテロ接合構造部上及びコンタクト層の側
面に有機金属を用いた化学気相成長法により電流阻止層
を成長形成する工程と、次いで前記コンタクト層及び電
流阻止層上に有機金属を用いた化学気相成長法により再
び第２導電型コンタクト層を成長形成する工程とを含む
ことを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7144918A JP2519879B2 (ja) | 1995-06-12 | 1995-06-12 | 半導体レ―ザ装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7144918A JP2519879B2 (ja) | 1995-06-12 | 1995-06-12 | 半導体レ―ザ装置及びその製造方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61042934A Division JPH0815228B2 (ja) | 1986-02-28 | 1986-02-28 | 半導体レ−ザ装置及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0856052A JPH0856052A (ja) | 1996-02-27 |
| JP2519879B2 true JP2519879B2 (ja) | 1996-07-31 |
Family
ID=15373273
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7144918A Expired - Lifetime JP2519879B2 (ja) | 1995-06-12 | 1995-06-12 | 半導体レ―ザ装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2519879B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0722213B2 (ja) * | 1985-06-12 | 1995-03-08 | 三洋電機株式会社 | 半導体レーザ |
-
1995
- 1995-06-12 JP JP7144918A patent/JP2519879B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0856052A (ja) | 1996-02-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |