JP2656482B2 - 半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ装置Info
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- JP2656482B2 JP2656482B2 JP62054014A JP5401487A JP2656482B2 JP 2656482 B2 JP2656482 B2 JP 2656482B2 JP 62054014 A JP62054014 A JP 62054014A JP 5401487 A JP5401487 A JP 5401487A JP 2656482 B2 JP2656482 B2 JP 2656482B2
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- Japan
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- semiconductor layer
- layer
- type
- cladding layer
- semiconductor
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体レーザの構造に係り、特に民生用にお
いて要求される高出力半導体レーザに関する。
いて要求される高出力半導体レーザに関する。
光デイスク等光情報機器の光源として用いるために、
発振波長が780〜830nmの、縦単一モードで、非点収差の
ない半導体レーザ装置が要求されている。これらの要求
を満足するものとして、自己整合型レーザ装置が有力な
候補である。従来この自己整合型半導体レーザ装置につ
いては、S.Nakatsukaらにより報告されている。（第15
回固体素子材料コンフアレンス／アブストラクト第297
〜300頁（1983年）（Extendecl Abstracts of the 15th
Conferonce on Solid State Device and Materials（1
983）p.297〜300）参照） この従来技術による自己整合型半導体レーザ装置の構
造を第１図を用いて説明する。この時、ｐ型GaAlAsクラ
ツド層４の半導体のAlモル比と、ｎ型GaAlAsクラツド層
２の半導体のAlモル比を等しくしている。この構造の半
導体レーザ装置を作製する時、溝ストライプを形成する
際に、溝底部のｐ型GaAlAsクラツド層が大気中に露出さ
れる。ところが、このｐ型GaAlAsクラツド層は、非常に
酸化されやすいため、大気にさらされると同時に露出面
10が酸化される。次に、露出面10及びｎ型GaAs電流挟窄
層５上に結晶を再成長させても、この酸化物は成長界面
に存在したままとなる。しかも、この酸化物は電流通路
に存在する。
発振波長が780〜830nmの、縦単一モードで、非点収差の
ない半導体レーザ装置が要求されている。これらの要求
を満足するものとして、自己整合型レーザ装置が有力な
候補である。従来この自己整合型半導体レーザ装置につ
いては、S.Nakatsukaらにより報告されている。（第15
回固体素子材料コンフアレンス／アブストラクト第297
〜300頁（1983年）（Extendecl Abstracts of the 15th
Conferonce on Solid State Device and Materials（1
983）p.297〜300）参照） この従来技術による自己整合型半導体レーザ装置の構
造を第１図を用いて説明する。この時、ｐ型GaAlAsクラ
ツド層４の半導体のAlモル比と、ｎ型GaAlAsクラツド層
２の半導体のAlモル比を等しくしている。この構造の半
導体レーザ装置を作製する時、溝ストライプを形成する
際に、溝底部のｐ型GaAlAsクラツド層が大気中に露出さ
れる。ところが、このｐ型GaAlAsクラツド層は、非常に
酸化されやすいため、大気にさらされると同時に露出面
10が酸化される。次に、露出面10及びｎ型GaAs電流挟窄
層５上に結晶を再成長させても、この酸化物は成長界面
に存在したままとなる。しかも、この酸化物は電流通路
に存在する。
上記従来技術は、前記界面の酸化物が原因で、作製さ
れた素子の電流−電圧特性の電流のたち上がり電圧は1.
9V、素子抵抗は５Ωといつたように、電気特性が非常に
悪かつた。したがつて、歩留りは悪かつた。また、この
界面の酸化物により素子の寿命はたいへん短く、信頼性
にも欠けていた。
れた素子の電流−電圧特性の電流のたち上がり電圧は1.
9V、素子抵抗は５Ωといつたように、電気特性が非常に
悪かつた。したがつて、歩留りは悪かつた。また、この
界面の酸化物により素子の寿命はたいへん短く、信頼性
にも欠けていた。
本発明の目的は、自己整合型半導体レーザ装置の信頼
性を向上させ、素子を歩留りよく提供することにある。
性を向上させ、素子を歩留りよく提供することにある。
上記目的は、溝ストライプ形成時に大気中に露出され
るストライプ底部のクラツド層（第１図におけるｐ型Ga
AlAsクラツド層４）を構成する半導体のAlモル比を、他
方のクラツド層（第１図におけるｎ型GaAlAsクラツド層
２）を構成する半導体のAlモル比よりも小さくするこ
と、ならびにレーザ発光に係わる接合面の垂直方向の光
強度分布のかたよりを押さえ活性層に効率よく導波する
ことにより達成される。さらに本発明は、埋込みクラツ
ド層６の屈折率を上記他方のクラツド層の屈折率よりも
小さくする。
るストライプ底部のクラツド層（第１図におけるｐ型Ga
AlAsクラツド層４）を構成する半導体のAlモル比を、他
方のクラツド層（第１図におけるｎ型GaAlAsクラツド層
２）を構成する半導体のAlモル比よりも小さくするこ
と、ならびにレーザ発光に係わる接合面の垂直方向の光
強度分布のかたよりを押さえ活性層に効率よく導波する
ことにより達成される。さらに本発明は、埋込みクラツ
ド層６の屈折率を上記他方のクラツド層の屈折率よりも
小さくする。
本発明の関係技術としては、例えば特開昭60−14482
号公報に記載のものがあるが、これには上述したような
埋込みクラッド層６を上記他方のクラッド層の屈折率よ
りも小さくするという点については言及していない。
号公報に記載のものがあるが、これには上述したような
埋込みクラッド層６を上記他方のクラッド層の屈折率よ
りも小さくするという点については言及していない。
Alを組成の１構成原子とする半導体は、大気中に露出
されると、露出面に酸化物を形成する。しかしながら、
この酸化物の生成量は、Alモル比に強く依存し、Alモル
比が小さくなると、この酸化物はほとんど生成されなく
なる。したがつて、溝ストライプ形成時に大気中に露出
されるｐ型GaAlAsクラツド層のAlモル比を、ｎ型GaAlAs
クラツド層のAlモル比よりも小さくすることにより、溝
ストライプ形成時に大気中に露出する面に酸化物が生成
されなくなる。上記酸化物は、自己整合型半導体レーザ
装置の電気特性及び光学特性に悪影響を及ぼし、歩留り
を悪くさせ、また、信頼性を低下させる原因となつてい
た。したがつて、上述した酸化物が生成されなくなつた
ことにより、歩留りよく、高い信頼性を有する半導体レ
ーザ装置が得られるようになつた。さらに本発明では、
埋込みクラッド層６の屈折率を上記他方のクラッド層の
屈折率よりも小さくしたため、後述のとおり光は効率よ
く活性層に導波される。
されると、露出面に酸化物を形成する。しかしながら、
この酸化物の生成量は、Alモル比に強く依存し、Alモル
比が小さくなると、この酸化物はほとんど生成されなく
なる。したがつて、溝ストライプ形成時に大気中に露出
されるｐ型GaAlAsクラツド層のAlモル比を、ｎ型GaAlAs
クラツド層のAlモル比よりも小さくすることにより、溝
ストライプ形成時に大気中に露出する面に酸化物が生成
されなくなる。上記酸化物は、自己整合型半導体レーザ
装置の電気特性及び光学特性に悪影響を及ぼし、歩留り
を悪くさせ、また、信頼性を低下させる原因となつてい
た。したがつて、上述した酸化物が生成されなくなつた
ことにより、歩留りよく、高い信頼性を有する半導体レ
ーザ装置が得られるようになつた。さらに本発明では、
埋込みクラッド層６の屈折率を上記他方のクラッド層の
屈折率よりも小さくしたため、後述のとおり光は効率よ
く活性層に導波される。
更に、ストライプ底部を構成するクラッド層の上部に
形成するこれと同一導電型の埋込みクラッド層の屈折率
を活性層を挟んで反対側にある反対導電型のクラッド層
（第２図におけるｎ型GaAlAsクラッド層２）の屈折率よ
りも小さくすることにより、接合面垂直方向の光分布の
偏りを押さえ、光の活性層への導波の効率を良好ならし
める。即ち、上記ストライプ形成時に大気中に露出され
るクラッド層のA1モル比を小さくすることによって生ず
る難点を克服することができる。
形成するこれと同一導電型の埋込みクラッド層の屈折率
を活性層を挟んで反対側にある反対導電型のクラッド層
（第２図におけるｎ型GaAlAsクラッド層２）の屈折率よ
りも小さくすることにより、接合面垂直方向の光分布の
偏りを押さえ、光の活性層への導波の効率を良好ならし
める。即ち、上記ストライプ形成時に大気中に露出され
るクラッド層のA1モル比を小さくすることによって生ず
る難点を克服することができる。
以下、本発明の実施例を第２図を用いて説明する。
ｎ型GaAs基板結晶１の上にｎ型Ga1_xAlxAsクラツド層
２（ｘ＝0.45）、Ga1_yAlyAs活性層３（ｙ＝0.14）、ｐ
型Ga1_zAlzAsクラツド層４（ｚ＝0.30）、ｎ型Ga1_vAlv
Asエツチング停止層11（ｖ＝0.37）、ｎ型GaAs電流狭窄
層５をMOCVD法により順次形成する。このウエハ上にフ
オトリソグラフイにより、窓幅１〜15μｍのホトレジマ
スクを形成し、これをマスクにしてRIE（Reactive Ion
Etthing）によりｎ型GaAs電流狭窄層５を選択的に除去
する。このときｎ型GaAs電流狭窄層５のエツチングレー
トは、ｎ型Ga1_vAlvAsエツチング停止層11のエツチング
停止層に対して、200倍程度であるので、エツチングは
ｎ型Ga1_vAlvAsエツチング停止層11の表面で停止する。
その後、ウエツトエツチにより、ｎ型Ga1_vAlvAsエツチ
ング停止層を除去し、ｐ型Ga1_zAlzAsクラツド層４の表
面を露出する幅１〜15μｍの溝ストライプを形成する。
次に、MOCVD法によりｐ型Ga1_uAluAs埋込みクラツド層
６（ｕ＝0.5）、ｐ型GaAsキヤツプ層７を形成する。こ
の後、ｐ側電極８、ｎ側電極９を形成した後、へき開法
により、共振器長約300μｍのレーザ素子を得た。な
お、本発明においては、ｎ型Ga1_vAlvAsエツチング停止
層11を設けてあるため、RIEによるエツチングが、確実
にこの層の表面でとまる。したがつて、RIEによるオー
バーエツチがないため、ストライプ内部におけるｐ型Ga
1_zAlzAsクラツド層４の膜厚の制御性が非常によくな
る。
２（ｘ＝0.45）、Ga1_yAlyAs活性層３（ｙ＝0.14）、ｐ
型Ga1_zAlzAsクラツド層４（ｚ＝0.30）、ｎ型Ga1_vAlv
Asエツチング停止層11（ｖ＝0.37）、ｎ型GaAs電流狭窄
層５をMOCVD法により順次形成する。このウエハ上にフ
オトリソグラフイにより、窓幅１〜15μｍのホトレジマ
スクを形成し、これをマスクにしてRIE（Reactive Ion
Etthing）によりｎ型GaAs電流狭窄層５を選択的に除去
する。このときｎ型GaAs電流狭窄層５のエツチングレー
トは、ｎ型Ga1_vAlvAsエツチング停止層11のエツチング
停止層に対して、200倍程度であるので、エツチングは
ｎ型Ga1_vAlvAsエツチング停止層11の表面で停止する。
その後、ウエツトエツチにより、ｎ型Ga1_vAlvAsエツチ
ング停止層を除去し、ｐ型Ga1_zAlzAsクラツド層４の表
面を露出する幅１〜15μｍの溝ストライプを形成する。
次に、MOCVD法によりｐ型Ga1_uAluAs埋込みクラツド層
６（ｕ＝0.5）、ｐ型GaAsキヤツプ層７を形成する。こ
の後、ｐ側電極８、ｎ側電極９を形成した後、へき開法
により、共振器長約300μｍのレーザ素子を得た。な
お、本発明においては、ｎ型Ga1_vAlvAsエツチング停止
層11を設けてあるため、RIEによるエツチングが、確実
にこの層の表面でとまる。したがつて、RIEによるオー
バーエツチがないため、ストライプ内部におけるｐ型Ga
1_zAlzAsクラツド層４の膜厚の制御性が非常によくな
る。
ところで、ｐ型GaAlAsクラッド層４の屈折率が、ｎ型
GaAlAsクラッド層２の屈折率より大きいため、接合面垂
直方向の光強度分布が、ｐ型GaAlAsクラツド層側にかた
よることにより、活性層への光導波の効率が落ちること
が懸念されるが、本実施例においては、ｐ型GaAlAs埋込
みクラツド層６の屈折率を、ｎ型GaAlAsクラツド層の屈
折率よりも小さくしたため、光は効率よく活性層に導波
される。
GaAlAsクラッド層２の屈折率より大きいため、接合面垂
直方向の光強度分布が、ｐ型GaAlAsクラツド層側にかた
よることにより、活性層への光導波の効率が落ちること
が懸念されるが、本実施例においては、ｐ型GaAlAs埋込
みクラツド層６の屈折率を、ｎ型GaAlAsクラツド層の屈
折率よりも小さくしたため、光は効率よく活性層に導波
される。
試作した素子は、発振波長780nmにおいて、しきい電
流値30〜50mAで室温連続発振し、発振スペクトルは、安
定な縦単一モードであつた。また、非点収差は全くなか
つた。また、電流−電圧特性における電流の立上り電圧
は1.3V、素子抵抗1.5Ωといつた、良好な電気特性も得
られた。さらに、70℃において、光出力40mW定光出力動
作時の寿命も、2000時間経過後も、顕著な劣化は見られ
ず、信頼性も高いことが明らかとなつた。
流値30〜50mAで室温連続発振し、発振スペクトルは、安
定な縦単一モードであつた。また、非点収差は全くなか
つた。また、電流−電圧特性における電流の立上り電圧
は1.3V、素子抵抗1.5Ωといつた、良好な電気特性も得
られた。さらに、70℃において、光出力40mW定光出力動
作時の寿命も、2000時間経過後も、顕著な劣化は見られ
ず、信頼性も高いことが明らかとなつた。
本実施例においては、MOCVD法により素子を作製した
が、MBE法及びLPE法によつて作製した素子についても同
様な特性が得られた。
が、MBE法及びLPE法によつて作製した素子についても同
様な特性が得られた。
また、本実施例では、GaAlAs系の材料を用意したが、
AlGaPAs,AlInPAs,AlGaInP.AlGaInAsなど、Alを含む材料
系全てに適用できることは、言うまでもない。
AlGaPAs,AlInPAs,AlGaInP.AlGaInAsなど、Alを含む材料
系全てに適用できることは、言うまでもない。
溝ストライプ形成時に大気中に露出されるストライプ
底部のクラツド層のAlモル比を、他方のクラツド層のAl
モル比よりも小さくすることにより、溝ストライプ形成
時に大気中に露出する面に酸化物が生成されなくなる。
この結果、ダイオード特性である立上り電圧が従来構造
においては1.9Vであつたものが、本構造においては1.3V
と向上した。また、素子抵抗も、従来構造では５Ωであ
つたものが、本構造においては1.5Ωと向上した。この
ことは、界面付近の結晶の結晶性が大幅に改善されたこ
とを示している。また、信頼性についても、70℃におけ
る光出力40mW定光出力動作時の寿命が、従来構造におい
ては20〜30時間であつたものが、本構造においては、20
00時間経過後も顕著な劣化がみられない、というように
向上した。
底部のクラツド層のAlモル比を、他方のクラツド層のAl
モル比よりも小さくすることにより、溝ストライプ形成
時に大気中に露出する面に酸化物が生成されなくなる。
この結果、ダイオード特性である立上り電圧が従来構造
においては1.9Vであつたものが、本構造においては1.3V
と向上した。また、素子抵抗も、従来構造では５Ωであ
つたものが、本構造においては1.5Ωと向上した。この
ことは、界面付近の結晶の結晶性が大幅に改善されたこ
とを示している。また、信頼性についても、70℃におけ
る光出力40mW定光出力動作時の寿命が、従来構造におい
ては20〜30時間であつたものが、本構造においては、20
00時間経過後も顕著な劣化がみられない、というように
向上した。
第１図は従来の自己整合型半導体レーザ装置を説明する
ための図、第２図は本発明の実施例を説明するための図
である。 １……ｎ型GaAs基板、２……ｎ型GaAlAsクラッド層、３
……活性層、４……ｐ型GaAlAsクラッド層、５……ｎ型
GaAs電流狭窄層、６……ｐ型GaAlAs埋込みクラッド層、
７……ｐ型GaAsキャップ層、８……ｐ型電極、９……ｎ
型電極、10……露出面、11……エッチング停止層。
ための図、第２図は本発明の実施例を説明するための図
である。 １……ｎ型GaAs基板、２……ｎ型GaAlAsクラッド層、３
……活性層、４……ｐ型GaAlAsクラッド層、５……ｎ型
GaAs電流狭窄層、６……ｐ型GaAlAs埋込みクラッド層、
７……ｐ型GaAsキャップ層、８……ｐ型電極、９……ｎ
型電極、10……露出面、11……エッチング停止層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梶村 俊 国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式 会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−14482（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−109387（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−70587（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】第１導電型の第１半導体層と、前記第１半
導体層上に設けられ且つ前記第１半導体層よりも屈折率
が大きく且つ禁制帯幅が小さい第２半導体層と、前記第
２半導体層上に設けられ且つ前記第２半導体層より屈折
率が小さく且つ禁制帯幅が大きく、且つ前記第１半導体
よりも大気中において酸化されにくい半導体からなる第
２導電型の第３半導体層と、前記第３半導体層上に所定
のストライプ部分を除いて設けられた第１導電型の第４
半導体層と、前記第３半導体及び前記第４半導体層上に
設けられ且つ前記第１半導体層より屈折率が小さく且つ
前記第２半導体層より禁制帯幅が大きい第２導電型の第
５半導体層とを有することを特徴とする半導体レーザ装
置。 - 【請求項２】前記第３半導体層と所定のストライプ部分
を除いて設けられた前記第４半導体層の間にエッチング
停止層なる半導体層を設けたことを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62054014A JP2656482B2 (ja) | 1987-03-11 | 1987-03-11 | 半導体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62054014A JP2656482B2 (ja) | 1987-03-11 | 1987-03-11 | 半導体レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63221691A JPS63221691A (ja) | 1988-09-14 |
| JP2656482B2 true JP2656482B2 (ja) | 1997-09-24 |
Family
ID=12958730
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62054014A Expired - Lifetime JP2656482B2 (ja) | 1987-03-11 | 1987-03-11 | 半導体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2656482B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69033518T2 (de) * | 1989-07-12 | 2000-12-21 | Toshiba Kawasaki Kk | Im transversalen Mode schwingender Halbleiterlaser |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6014482A (ja) * | 1983-07-04 | 1985-01-25 | Toshiba Corp | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS62109387A (ja) * | 1985-11-07 | 1987-05-20 | Nec Corp | 半導体レ−ザ |
-
1987
- 1987-03-11 JP JP62054014A patent/JP2656482B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63221691A (ja) | 1988-09-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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