JP2556276B2 - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- JP2556276B2 JP2556276B2 JP5293253A JP29325393A JP2556276B2 JP 2556276 B2 JP2556276 B2 JP 2556276B2 JP 5293253 A JP5293253 A JP 5293253A JP 29325393 A JP29325393 A JP 29325393A JP 2556276 B2 JP2556276 B2 JP 2556276B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体レーザに関し、と
くに光情報処理・光通信等の光源に適した半導体レーザ
に関する。
くに光情報処理・光通信等の光源に適した半導体レーザ
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のＡｌＧａＡｓ系、もしくは、Ａｌ
ＧａＩｎＰ系の材料を用いた半導体レーザは、レーザ共
振器面の劣化を防ぐために、主に以下に述べる２種類の
方法のどちらかもしくは両方を採用して製造を行うこと
が多い。
ＧａＩｎＰ系の材料を用いた半導体レーザは、レーザ共
振器面の劣化を防ぐために、主に以下に述べる２種類の
方法のどちらかもしくは両方を採用して製造を行うこと
が多い。
【０００３】第一の方法は、活性層を薄膜化する等を行
うことにより、導波光の広がりを大きくする。この結
果、レーザ内部同様に出射端面の光密度が低減するの
で、光に起因する劣化が低減される。
うことにより、導波光の広がりを大きくする。この結
果、レーザ内部同様に出射端面の光密度が低減するの
で、光に起因する劣化が低減される。
【０００４】第二の方法は、端面近傍の導波領域の半導
体層の禁制帯幅をレーザ内部の半導体層の禁制帯幅より
大きくする構造を取ることにより（図２、図３参照のこ
と）、導波光に対して共振器端面近傍の導波領域を透明
化する。これにより、端面近傍の温度上昇を避け端面の
劣化を防ぐことができる。また、端面近傍の導波領域を
電流非注入構造とすること（図４参照のこと）によって
も、電流による端面近傍の発熱が押えられるので、端面
の劣化を防ぐことができる。これらの半導体レーザの構
造をウィンドウ構造という。この方法を採用することに
より、高出力化に伴う端面の溶融を起こりにくくするこ
とができるので、特に、半導体レーザの高出力化に有効
である。
体層の禁制帯幅をレーザ内部の半導体層の禁制帯幅より
大きくする構造を取ることにより（図２、図３参照のこ
と）、導波光に対して共振器端面近傍の導波領域を透明
化する。これにより、端面近傍の温度上昇を避け端面の
劣化を防ぐことができる。また、端面近傍の導波領域を
電流非注入構造とすること（図４参照のこと）によって
も、電流による端面近傍の発熱が押えられるので、端面
の劣化を防ぐことができる。これらの半導体レーザの構
造をウィンドウ構造という。この方法を採用することに
より、高出力化に伴う端面の溶融を起こりにくくするこ
とができるので、特に、半導体レーザの高出力化に有効
である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図２に示す典型的なウ
ィンドウ構造半導体レーザを製造する場合、まず結晶成
長を行った後、活性層領域を一部取り除き、その上から
再び結晶成長を行ってウィンドウ構造を形成する。この
とき、再結晶界面が転移の発生源となりやすく、半導体
レーザの信頼性を確保することが難しく、歩留まりの向
上が見込めない。
ィンドウ構造半導体レーザを製造する場合、まず結晶成
長を行った後、活性層領域を一部取り除き、その上から
再び結晶成長を行ってウィンドウ構造を形成する。この
とき、再結晶界面が転移の発生源となりやすく、半導体
レーザの信頼性を確保することが難しく、歩留まりの向
上が見込めない。
【０００６】また、図３に示すような、ドーパントの拡
散によりウィンドウ構造を構成する半導体レーザの場合
では、ドーパントを拡散させて多重量子井戸（ＭＱＷ）
型活性層を端面近傍に限って混晶化することによりウィ
ンドウ構造を形成する。もしくは、活性層が（Ａｌx Ｇ
ａ1-x ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ系の場合は、３族の自
然超格子構造により禁制帯幅が変化するという性質を利
用して、自然超格子が形成された活性層を端面近傍のみ
ドーパントを拡散することにより無秩序化すると、無秩
序化した端面近傍の活性層の禁制帯幅が広がるのでウィ
ンドウ構造となる（’９０春季応用物理学会２９ａ−Ｓ
Ａ−４）。これらの場合、ドーパントの拡散領域と非拡
散領域界面近傍が結晶転移の発生源となり易く、半導体
レーザの信頼性を確保するのが難しい。
散によりウィンドウ構造を構成する半導体レーザの場合
では、ドーパントを拡散させて多重量子井戸（ＭＱＷ）
型活性層を端面近傍に限って混晶化することによりウィ
ンドウ構造を形成する。もしくは、活性層が（Ａｌx Ｇ
ａ1-x ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ系の場合は、３族の自
然超格子構造により禁制帯幅が変化するという性質を利
用して、自然超格子が形成された活性層を端面近傍のみ
ドーパントを拡散することにより無秩序化すると、無秩
序化した端面近傍の活性層の禁制帯幅が広がるのでウィ
ンドウ構造となる（’９０春季応用物理学会２９ａ−Ｓ
Ａ−４）。これらの場合、ドーパントの拡散領域と非拡
散領域界面近傍が結晶転移の発生源となり易く、半導体
レーザの信頼性を確保するのが難しい。
【０００７】そこで、ウィンドウ構造を簡便に作るため
には、図４に示すような端面電流非注入構造が有効であ
る。これは、半導体レーザの信頼性を確保するのが難し
い（Ａｌx Ｇａ1-x ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ系の場合に特に有
効である。
には、図４に示すような端面電流非注入構造が有効であ
る。これは、半導体レーザの信頼性を確保するのが難し
い（Ａｌx Ｇａ1-x ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ系の場合に特に有
効である。
【０００８】この場合でも、端面電流非注入構造を形成
するために、エッチングによりかなりの深さの半導体層
を除去することが必要であり、その結果、表面が凹凸し
てその後の共振器面を形成するために行うヘキ開が行い
にくいという問題がある。また、エッチング工程後の結
晶成長が凹凸面上に行われるため、結晶成長時に結晶欠
陥を導入して素子の信頼性を損ねる可能性がある。
するために、エッチングによりかなりの深さの半導体層
を除去することが必要であり、その結果、表面が凹凸し
てその後の共振器面を形成するために行うヘキ開が行い
にくいという問題がある。また、エッチング工程後の結
晶成長が凹凸面上に行われるため、結晶成長時に結晶欠
陥を導入して素子の信頼性を損ねる可能性がある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明では、活性層と、
活性層より禁制帯幅が広く互いに導電型が異なる２つの
クラッド層と、クラッド層より禁制帯幅が狭く電極に接
するコンタクト層と、クラッド層より禁制帯幅が狭くコ
ンタクト層より禁制帯幅が広くクラッド層とコンタクト
層に挟まれるヘテロバリア層とを有する半導体レーザに
おいて、端面近傍では、上記ヘテロバリア層が端面近傍
には存在しないようにした。
活性層より禁制帯幅が広く互いに導電型が異なる２つの
クラッド層と、クラッド層より禁制帯幅が狭く電極に接
するコンタクト層と、クラッド層より禁制帯幅が狭くコ
ンタクト層より禁制帯幅が広くクラッド層とコンタクト
層に挟まれるヘテロバリア層とを有する半導体レーザに
おいて、端面近傍では、上記ヘテロバリア層が端面近傍
には存在しないようにした。
【００１０】また、ヘテロバリア層とコンタクト層との
間にヘテロバリア層より禁制帯幅の広い単層もしくは多
層を有する構造やヘテロバリア層とクラッド層の間にヘ
テロバリア層より禁制帯幅の広い単層もしくは多層を有
することを特徴とする半導体レーザをも得られる。
間にヘテロバリア層より禁制帯幅の広い単層もしくは多
層を有する構造やヘテロバリア層とクラッド層の間にヘ
テロバリア層より禁制帯幅の広い単層もしくは多層を有
することを特徴とする半導体レーザをも得られる。
【００１１】上記半導体レーザの各層の具体例として
は、活性層の組成が（Ａｌx Ｇａ1-x）0.5 Ｉｎ
0.5 Ｐ、クラッド層の組成が（Ａｌy Ｇａ1-y ）0.5 Ｉ
ｎ0.5 Ｐ（ｘ＜ｙ）、コンタクト層の組成がＧａＡｓ、
ヘテロバリア層の組成が（Ａｌz Ｇａ1-z ）0.5 Ｉｎ
0.5 Ｐ（ｚ＜ｙ）の場合が本発明の半導体レーザの好ま
しい一例である。
は、活性層の組成が（Ａｌx Ｇａ1-x）0.5 Ｉｎ
0.5 Ｐ、クラッド層の組成が（Ａｌy Ｇａ1-y ）0.5 Ｉ
ｎ0.5 Ｐ（ｘ＜ｙ）、コンタクト層の組成がＧａＡｓ、
ヘテロバリア層の組成が（Ａｌz Ｇａ1-z ）0.5 Ｉｎ
0.5 Ｐ（ｚ＜ｙ）の場合が本発明の半導体レーザの好ま
しい一例である。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。
ながら説明する。
【００１３】図１は、本発明が提供する端面電流非注入
型のウィンドウ構造レーザダイオードの一例を示す。こ
の製造方法を、以下に、図５〜図８の製造フローに沿っ
て説明する。
型のウィンドウ構造レーザダイオードの一例を示す。こ
の製造方法を、以下に、図５〜図８の製造フローに沿っ
て説明する。
【００１４】まず、Ｎ型のＧａＡｓ基板（（１，０，
０）ジャスト）１に減圧ＭＯＶＰＥ法により、以下のエ
ピタキシャル成長を行う。成長条件は、温度７００℃、
７０Ｔｏｒｒ、成長速度は２−２．５μｍ／ｈｒとし
た。成長層は、Ｎ−ＧａＡｓ層１１（０．５μｍ）、Ｎ
−（Ａｌy Ｇａ1-y ）0.5 Ｉｎ0.5 クラッド層９（１．
０μｍ）、（Ａｌx Ｇａ1-x ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ（ｘ＜
ｙ）活性層８（０．０５μｍ）、Ｐ−（Ａｌy Ｇ
ａ1-y ）0.5 Ｉｎ0.5 クラッド層２（０．８μｍ）、Ｐ
−（Ａｌz Ｇａ1-z ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ（ｚ＜ｙ）ヘテロ
バリア層３（０．０７μｍ）である。
０）ジャスト）１に減圧ＭＯＶＰＥ法により、以下のエ
ピタキシャル成長を行う。成長条件は、温度７００℃、
７０Ｔｏｒｒ、成長速度は２−２．５μｍ／ｈｒとし
た。成長層は、Ｎ−ＧａＡｓ層１１（０．５μｍ）、Ｎ
−（Ａｌy Ｇａ1-y ）0.5 Ｉｎ0.5 クラッド層９（１．
０μｍ）、（Ａｌx Ｇａ1-x ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ（ｘ＜
ｙ）活性層８（０．０５μｍ）、Ｐ−（Ａｌy Ｇ
ａ1-y ）0.5 Ｉｎ0.5 クラッド層２（０．８μｍ）、Ｐ
−（Ａｌz Ｇａ1-z ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ（ｚ＜ｙ）ヘテロ
バリア層３（０．０７μｍ）である。
【００１５】次に、ＰＲ工程によりエピタキシャル成長
面にストライプ上にＳｉＯ2 膜１２を形成する。ＳｉＯ
2 ストライプの幅は５μｍ、ストライプの間隔は３００
μｍとした。また、ストライプは４００μｍおきに長さ
２０μｍ程度ＳｉＯ2 が形成されていない領域１３を有
する。
面にストライプ上にＳｉＯ2 膜１２を形成する。ＳｉＯ
2 ストライプの幅は５μｍ、ストライプの間隔は３００
μｍとした。また、ストライプは４００μｍおきに長さ
２０μｍ程度ＳｉＯ2 が形成されていない領域１３を有
する。
【００１６】次に、エッチングにより、ＳｉＯ2 に被覆
されていない領域の最表面層であるＰ−（Ａｌz Ｇａ
1-z ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐヘテロバリア層を除去する。
されていない領域の最表面層であるＰ−（Ａｌz Ｇａ
1-z ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐヘテロバリア層を除去する。
【００１７】この後、再びＰＲ工程により、ＳｉＯ2 が
形成されていない領域１３をＳｉＯ2 膜１４によってお
おう。
形成されていない領域１３をＳｉＯ2 膜１４によってお
おう。
【００１８】次に、エッチングにより、ＳｉＯ2 膜１２
とＳｉＯ2 膜１４に覆われていない最表面のＰ−（Ａｌ
y Ｇａ1-y ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐクラッド層２を０．６μｍ
エッチングして電流注入領域２０を形成する。
とＳｉＯ2 膜１４に覆われていない最表面のＰ−（Ａｌ
y Ｇａ1-y ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐクラッド層２を０．６μｍ
エッチングして電流注入領域２０を形成する。
【００１９】次に、ＳｉＯ2 膜１２および１４をマスク
としてＮ−ＧａＡｓ層電流ブロック層４（０．６μｍ）
の選択成長を行う。ＳｉＯ2 膜をエッチングで除去した
後、ｐ−ＧａＡｓ層コンタクト層５を結晶成長する。
としてＮ−ＧａＡｓ層電流ブロック層４（０．６μｍ）
の選択成長を行う。ＳｉＯ2 膜をエッチングで除去した
後、ｐ−ＧａＡｓ層コンタクト層５を結晶成長する。
【００２０】エピタキシャル面側にＴｉ−Ｐｔ−Ａｕ電
極を、基板面側にＡｕ−Ｇｅ−Ｎｉ／Ａｕ−Ｎｉ電極を
形成する。
極を、基板面側にＡｕ−Ｇｅ−Ｎｉ／Ａｕ−Ｎｉ電極を
形成する。
【００２１】ＳｉＯ2 ストライプ１２が伸びていた方向
に垂直、かつ、ＳｉＯ2 が形成されていなかった領域１
３を通るようにウェハを短冊状にへき開する。短冊をＳ
ｉＯ2 ストライプ１２が伸びていた方向に沿ってＳｉＯ
2 ストライプを１個づつ含むようにペレッタイズする。
これによって、図示の半導体レーザチップを製作した。
に垂直、かつ、ＳｉＯ2 が形成されていなかった領域１
３を通るようにウェハを短冊状にへき開する。短冊をＳ
ｉＯ2 ストライプ１２が伸びていた方向に沿ってＳｉＯ
2 ストライプを１個づつ含むようにペレッタイズする。
これによって、図示の半導体レーザチップを製作した。
【００２２】端面近傍領域のへき開する領域とそうでな
い部分との凹凸の高さが、エテロバリア層３の厚さ
（０．０６μｍ）程度であり、従来の図４の端面電流非
注入型の半導体レーザの場合の０．６μｍと比較して非
常に小さいので、へき開し易い。また、同様に選択成長
時も、電流注入領域と同様に電流非注入領域上には成長
されないので、選択成長時にこれらの領域間に結晶欠陥
を導入してしまう可能性はない。
い部分との凹凸の高さが、エテロバリア層３の厚さ
（０．０６μｍ）程度であり、従来の図４の端面電流非
注入型の半導体レーザの場合の０．６μｍと比較して非
常に小さいので、へき開し易い。また、同様に選択成長
時も、電流注入領域と同様に電流非注入領域上には成長
されないので、選択成長時にこれらの領域間に結晶欠陥
を導入してしまう可能性はない。
【００２３】最後に、上記のようにして製作された半導
体レーザの動作について若干説明する。半導体レーザの
電極間に電圧を印加すると、ヘテロバリア層３のある領
域では電流がながれ易く、ない領域では電流が流れにく
い（’８９春季応用物理学会１ｐ−ＺＣ−７を参照のこ
と）。そこで、ヘテロバリア層８を有さない端面近傍で
は電流があまり流れないことになる。
体レーザの動作について若干説明する。半導体レーザの
電極間に電圧を印加すると、ヘテロバリア層３のある領
域では電流がながれ易く、ない領域では電流が流れにく
い（’８９春季応用物理学会１ｐ−ＺＣ−７を参照のこ
と）。そこで、ヘテロバリア層８を有さない端面近傍で
は電流があまり流れないことになる。
【００２４】なお、上記実施例のＰ−（Ａｌz Ｇ
ａ1-z ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐヘテロバリア層３とＰ−（Ａｌ
y Ｇａ1-y ）0.5 Ｉｎ0.5 クラッド層２間にＰ−（Ａｌ
w Ｇａ1-w）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ（ｗ＞ｙ）のような光ガイ
ド層を設けるなどの変更を行っても同様に本発明の半導
体レーザが得られる。なお、ヘキ開面からヘテロバリア
層３までの距離は５〜５０μｍに選ばれ、好ましくは５
〜２０μｍに選ばれる。
ａ1-z ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐヘテロバリア層３とＰ−（Ａｌ
y Ｇａ1-y ）0.5 Ｉｎ0.5 クラッド層２間にＰ−（Ａｌ
w Ｇａ1-w）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ（ｗ＞ｙ）のような光ガイ
ド層を設けるなどの変更を行っても同様に本発明の半導
体レーザが得られる。なお、ヘキ開面からヘテロバリア
層３までの距離は５〜５０μｍに選ばれ、好ましくは５
〜２０μｍに選ばれる。
【００２５】
【発明の効果】本発明の半導体レーザにより、へき開の
歩留が９０％から９５％に向上する。また、結晶欠陥が
少なくなることにより、選別歩留が５０％から８０％に
向上する。
歩留が９０％から９５％に向上する。また、結晶欠陥が
少なくなることにより、選別歩留が５０％から８０％に
向上する。
【図１】本発明の一実施例による半導体レーザを示す斜
視図。
視図。
【図２】従来のウィンドウ型半導体レーザを示す斜視
図。
図。
【図３】従来のドーパント拡散によるウィンドウ型半導
体レーザを示す斜視図。
体レーザを示す斜視図。
【図４】従来の端面電流非注入型の半導体レーザを示す
斜視図。
斜視図。
【図５】本発明の半導体レーザの製作工程を示す斜視
図。
図。
１ Ｎ−ＧａＡｓ基板 ２ Ｐ−（Ａｌy Ｇａ1-y ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ クラ
ッド層 ３ Ｐ−（Ａｌz Ｇａ1-y ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ ヘテ
ロバリア層 ４ Ｎ−ＧａＡｓ 電流ブロック層 ５ Ｐ−ＧａＡｓ コンタクト層 ６ ＴｉＰｔＡｕ 電流 ７ ＡｕＧｅＮｉ／ＡｕＮｉ 電極 ８ （Ａｌx Ｇａ1-x ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ 活性層 ９ Ｎ−（Ａｌy Ｇａ1-y ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ クラ
ッド層
ッド層 ３ Ｐ−（Ａｌz Ｇａ1-y ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ ヘテ
ロバリア層 ４ Ｎ−ＧａＡｓ 電流ブロック層 ５ Ｐ−ＧａＡｓ コンタクト層 ６ ＴｉＰｔＡｕ 電流 ７ ＡｕＧｅＮｉ／ＡｕＮｉ 電極 ８ （Ａｌx Ｇａ1-x ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ 活性層 ９ Ｎ−（Ａｌy Ｇａ1-y ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ クラ
ッド層
Claims (4)
- 【請求項１】 活性層と、活性層より禁制帯幅が広く互
いに導電型が異なる２つのクラッド層と、クラッド層よ
り禁制帯幅が狭く電極に接するコンタクト層と、クラッ
ド層より禁制帯幅が狭くコンタクト層より禁制帯幅が広
くクラッド層とコンタクト層に狭まれるヘテロバリア層
とを有する半導体レーザにおいて、端面近傍では前記ヘ
テロバリア層を有しないことを特徴とする半導体レーザ
装置。 - 【請求項２】 ヘテロバリア層とコンタクト層との間に
前記ヘテロバリア層より禁制帯幅の広い単層もしくは多
層を有することを特徴とする請求項１記載の半導体レー
ザ。 - 【請求項３】 前記ヘテロバリア層とクラッド層との間
に前記ヘテロバリア層より禁制帯幅の広い単層もしくは
多層を有することを特徴とする請求項１記載の半導体レ
ーザ。 - 【請求項４】 前記活性層の組成を（Ａｌx Ｇａ1-x ）
0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ、前記クラッド層の組成を（Ａｌy Ｇａ
1-y ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ（ｘ＜ｙ）、前記コンタクト層の
組成をＧａＡｓ、前記ヘテロバリア層の組成を（Ａｌz
Ｇａ1-z ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ（ｚ＜ｙ）とすることを特徴
とする請求項１記載の半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5293253A JP2556276B2 (ja) | 1993-11-24 | 1993-11-24 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5293253A JP2556276B2 (ja) | 1993-11-24 | 1993-11-24 | 半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07147448A JPH07147448A (ja) | 1995-06-06 |
| JP2556276B2 true JP2556276B2 (ja) | 1996-11-20 |
Family
ID=17792436
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5293253A Expired - Fee Related JP2556276B2 (ja) | 1993-11-24 | 1993-11-24 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2556276B2 (ja) |
-
1993
- 1993-11-24 JP JP5293253A patent/JP2556276B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07147448A (ja) | 1995-06-06 |
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