JP2712970B2 - 半導体レーザとその製造方法 - Google Patents
半導体レーザとその製造方法Info
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- JP2712970B2 JP2712970B2 JP34213591A JP34213591A JP2712970B2 JP 2712970 B2 JP2712970 B2 JP 2712970B2 JP 34213591 A JP34213591 A JP 34213591A JP 34213591 A JP34213591 A JP 34213591A JP 2712970 B2 JP2712970 B2 JP 2712970B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、共振器内の発振光の水
平方向の電界強度分布が基本モードに制御され、かつ高
出力な半導体レーザに関する。
平方向の電界強度分布が基本モードに制御され、かつ高
出力な半導体レーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来例として次の構造が挙げられる。す
なわち、量子井戸活性層上のクラッド部に形成されたメ
サストライプと電流狭窄のために前記メサストライプ上
を除いて絶縁体膜に覆われて成る、いわゆるリッジ導波
型半導体レーザが報告されている。例えば、１９９０年
Ａ．ＬａｒｓｓｏｎらによりＩＥＥＥ フォトニクス・
テクノロジー・レターズ，ｖｏｌ．２，Ｎｏ．８で報告
された半導体レーザの概略構造を図６に示す。図６のレ
ーザ構造は、（１００）ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ＭＢ
Ｅ技術により、ｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層２
２、ＩｎＧａＡｓ単一量子井戸とＡｌＧａＡｓ−ＧＲＩ
Ｎ光ガイド構造からなるＳＣＨ構造２３、ｐ型Ａｌ0.5
Ｇａ0.5Ａｓクラッド層２４、ｐ型ＧａＡｓキャップ層
５を順次形成した後、活性層より上の領域をメサストラ
イプ部を残してエッチングし、ＳｉＯ2膜２５で覆った
後、メサストライプ上のＳｉＯ2 膜２５を除して、さら
に上面と底面に電極８，９を形成してなる。この構造に
よりメサ部直下の量子井戸活性層に電流が注入され、メ
サ内外に実効的な実屈折率差が得られ、基本水平横モー
ドでレーザ発振が得られる。
なわち、量子井戸活性層上のクラッド部に形成されたメ
サストライプと電流狭窄のために前記メサストライプ上
を除いて絶縁体膜に覆われて成る、いわゆるリッジ導波
型半導体レーザが報告されている。例えば、１９９０年
Ａ．ＬａｒｓｓｏｎらによりＩＥＥＥ フォトニクス・
テクノロジー・レターズ，ｖｏｌ．２，Ｎｏ．８で報告
された半導体レーザの概略構造を図６に示す。図６のレ
ーザ構造は、（１００）ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ＭＢ
Ｅ技術により、ｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層２
２、ＩｎＧａＡｓ単一量子井戸とＡｌＧａＡｓ−ＧＲＩ
Ｎ光ガイド構造からなるＳＣＨ構造２３、ｐ型Ａｌ0.5
Ｇａ0.5Ａｓクラッド層２４、ｐ型ＧａＡｓキャップ層
５を順次形成した後、活性層より上の領域をメサストラ
イプ部を残してエッチングし、ＳｉＯ2膜２５で覆った
後、メサストライプ上のＳｉＯ2 膜２５を除して、さら
に上面と底面に電極８，９を形成してなる。この構造に
よりメサ部直下の量子井戸活性層に電流が注入され、メ
サ内外に実効的な実屈折率差が得られ、基本水平横モー
ドでレーザ発振が得られる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】半導体レーザの高出力
化を図るためには導波路幅を広げるという方法が一般的
に知られているが、前記の方法で基本水平横モード発振
を保持しながらリッジ導波型レーザの高出力化を行う場
合、メサストライプ形成時のエッチングの深さを調整し
てメサ側部のｐ型クラッド層を厚く残してメサ内外の実
効的屈折率差を小さくし、高次の水平横モードの発振を
抑制すれば良い。高出力動作時には誘導放出によるキャ
リアの消費速度の増大による注入キャリア分布の変動が
大きくなるが、メサ内外の屈折率差が小さいと前記キャ
リア分布の変動による利得分布の変動による水平横モー
ドの不安定化が起こりやすくなるという問題が生じる。
また、メサ側部のｐクラッド層を厚くするとこの層に沿
って横方向に流れて発振に寄与しない無効電流が増大す
るという問題が生じる。
化を図るためには導波路幅を広げるという方法が一般的
に知られているが、前記の方法で基本水平横モード発振
を保持しながらリッジ導波型レーザの高出力化を行う場
合、メサストライプ形成時のエッチングの深さを調整し
てメサ側部のｐ型クラッド層を厚く残してメサ内外の実
効的屈折率差を小さくし、高次の水平横モードの発振を
抑制すれば良い。高出力動作時には誘導放出によるキャ
リアの消費速度の増大による注入キャリア分布の変動が
大きくなるが、メサ内外の屈折率差が小さいと前記キャ
リア分布の変動による利得分布の変動による水平横モー
ドの不安定化が起こりやすくなるという問題が生じる。
また、メサ側部のｐクラッド層を厚くするとこの層に沿
って横方向に流れて発振に寄与しない無効電流が増大す
るという問題が生じる。
【０００４】ここで本発明の目的は、これらの従来の欠
点を除去し、最大出力が大きく、しかも高出力動作時の
基本水平横モード発振が安定な半導体レーザを提供する
ことにある。
点を除去し、最大出力が大きく、しかも高出力動作時の
基本水平横モード発振が安定な半導体レーザを提供する
ことにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザの
第１の構成は、ＧａＡｓ基板上にＡｌ組成０．４以下の
第１導伝型クラッド層、光ガイド層に挟まれている単一
あるいは多重量子井戸活性層、Ａｌ組成０．４以下の第
２導伝型クラッド層が順次形成されてなるダブルヘテロ
構造を内包する多層積層構造をもつＧａＡｓ／ＡｌＧａ
Ａｓ系量子井戸半導体レーザにおいて、前記第２導伝型
クラッド層がメサストライプの形状を残して前記活性層
まで達しない深さに選択的に除去されており、前記除去
された部分が第１導伝型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ電流ブロック
層、及び第１導伝型ＧａＡｓ光吸収層で順次埋め込まれ
てなることを特徴としている。
第１の構成は、ＧａＡｓ基板上にＡｌ組成０．４以下の
第１導伝型クラッド層、光ガイド層に挟まれている単一
あるいは多重量子井戸活性層、Ａｌ組成０．４以下の第
２導伝型クラッド層が順次形成されてなるダブルヘテロ
構造を内包する多層積層構造をもつＧａＡｓ／ＡｌＧａ
Ａｓ系量子井戸半導体レーザにおいて、前記第２導伝型
クラッド層がメサストライプの形状を残して前記活性層
まで達しない深さに選択的に除去されており、前記除去
された部分が第１導伝型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ電流ブロック
層、及び第１導伝型ＧａＡｓ光吸収層で順次埋め込まれ
てなることを特徴としている。
【０００６】また、本発明の半導体レーザの第２の構成
は、ＧａＡｓ基板上にＡｌ組成０．４以下の第１導電型
クラッド層、光ガイド層に挟まれて成る単一または多重
のＩｎＧａＡｓ歪量子井戸活性層、Ａｌ組成０．４以下
の第２導電型クラッド層が順次形成されてなるダブルヘ
テロ構造を内包する多層積層構造をもつＩｎＧａＡｓ／
ＡｌＧａＡｓ系歪量子井戸半導体レーザにおいて、前記
第２導電型クラッド層がメサストライプの形状を残して
前記活性層まで達しない深さに選択的に除去されてお
り、前記除去された部分が第１導電型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ
電流ブロック層、及び不純物濃度が１×１０19ｃｍ-3以
上の第１導電型ＧａＡｓ層で順次に埋め込まれてなるこ
とを特徴としている。
は、ＧａＡｓ基板上にＡｌ組成０．４以下の第１導電型
クラッド層、光ガイド層に挟まれて成る単一または多重
のＩｎＧａＡｓ歪量子井戸活性層、Ａｌ組成０．４以下
の第２導電型クラッド層が順次形成されてなるダブルヘ
テロ構造を内包する多層積層構造をもつＩｎＧａＡｓ／
ＡｌＧａＡｓ系歪量子井戸半導体レーザにおいて、前記
第２導電型クラッド層がメサストライプの形状を残して
前記活性層まで達しない深さに選択的に除去されてお
り、前記除去された部分が第１導電型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ
電流ブロック層、及び不純物濃度が１×１０19ｃｍ-3以
上の第１導電型ＧａＡｓ層で順次に埋め込まれてなるこ
とを特徴としている。
【０００７】また、本発明の半導体レーザ第３の構成
は、上記第２の構成の半導体レーザにおいて、第２導電
型クラッド層の選択的に除去された部分に埋め込まれた
第１導電型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ電流ブロック層と第１導電
型ＧａＡｓ層の間に、歪量子井戸活性層のＩｎ組成より
も大きいＩｎ組成を有するＩｎＧａＡｓ層とＧａＡｓ層
からなる歪超格子層が挿入されてなることを特徴として
いる。
は、上記第２の構成の半導体レーザにおいて、第２導電
型クラッド層の選択的に除去された部分に埋め込まれた
第１導電型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ電流ブロック層と第１導電
型ＧａＡｓ層の間に、歪量子井戸活性層のＩｎ組成より
も大きいＩｎ組成を有するＩｎＧａＡｓ層とＧａＡｓ層
からなる歪超格子層が挿入されてなることを特徴として
いる。
【０００８】また、本発明の半導体レーザの第４の構成
は、上記第１、第２又は第３の構成の半導体レーザにお
いて、第２導電型クラッド層の選択的に除去された部分
に埋め込まれた第１導電型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ電流ブロッ
ク層がメサストライプの近傍を残して除去されてなる構
造を有することを特徴としている。
は、上記第１、第２又は第３の構成の半導体レーザにお
いて、第２導電型クラッド層の選択的に除去された部分
に埋め込まれた第１導電型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ電流ブロッ
ク層がメサストライプの近傍を残して除去されてなる構
造を有することを特徴としている。
【０００９】また、本発明の半導体レーザの製造方法
は、上記第４の構成の半導体レーザの製造方法におい
て、ＳｉＯ2 マスクを用いたウェットエッチング技術に
より第２導電型クラッド層を逆メサ状に除去する工程及
び前記ＳｉＯ2 マスクを用いた有機金属気相成長により
Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ電流ブロック層をメサ側部に選択的に
成長する工程の後、前記ＳｉＯ2 をマスクとするリアク
ティブ・イオン・ビームエッチング技術により前記Ｓｉ
Ｏ2 マスク直下に含まれる部分を残して前記Ｇａ0. 5Ｉ
ｎ0.5Ｐ電流ブロック層を除去する工程を含むことを特
徴としている。
は、上記第４の構成の半導体レーザの製造方法におい
て、ＳｉＯ2 マスクを用いたウェットエッチング技術に
より第２導電型クラッド層を逆メサ状に除去する工程及
び前記ＳｉＯ2 マスクを用いた有機金属気相成長により
Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ電流ブロック層をメサ側部に選択的に
成長する工程の後、前記ＳｉＯ2 をマスクとするリアク
ティブ・イオン・ビームエッチング技術により前記Ｓｉ
Ｏ2 マスク直下に含まれる部分を残して前記Ｇａ0. 5Ｉ
ｎ0.5Ｐ電流ブロック層を除去する工程を含むことを特
徴としている。
【００１０】
【作用】水平方向に３つのそれぞれ異なる層構造をもつ
多層構造が並んでなる半導体レーザにおいて、第１、第
３の多層構造の実効的屈折率が第２の多層構造の実効的
屈折率よりも小さくしかも発振光を吸収しない実屈折率
導波レーザにおいて、第２の多層構造の幅が大きくなる
と、水平方向の導波可能モードに基本モードだけでなく
高次モードが含まれる場合がある。この場合、高次モー
ドを含みながら発振する、あるいは低出力時は基本モー
ド発振であるが高出力時に高次モードの割合が増大する
などの問題が生じる。そこで、上記３つの多層構造にお
いて第１、第３の多層構造の幅を適切に設定し、さらに
両側に発振光を吸収する第４、第５の多層構造を設け、
高次モードの第１の多層構造外への光のしみだしが基本
モードのそれよりも大きく第４、第５の多層構造で受け
る吸収損失が大きいことを利用して高次モード発振を抑
えることにより、基本モード発振を安定化させることが
可能である。この効果に従って、以下に本発明の作用を
説明する。
多層構造が並んでなる半導体レーザにおいて、第１、第
３の多層構造の実効的屈折率が第２の多層構造の実効的
屈折率よりも小さくしかも発振光を吸収しない実屈折率
導波レーザにおいて、第２の多層構造の幅が大きくなる
と、水平方向の導波可能モードに基本モードだけでなく
高次モードが含まれる場合がある。この場合、高次モー
ドを含みながら発振する、あるいは低出力時は基本モー
ド発振であるが高出力時に高次モードの割合が増大する
などの問題が生じる。そこで、上記３つの多層構造にお
いて第１、第３の多層構造の幅を適切に設定し、さらに
両側に発振光を吸収する第４、第５の多層構造を設け、
高次モードの第１の多層構造外への光のしみだしが基本
モードのそれよりも大きく第４、第５の多層構造で受け
る吸収損失が大きいことを利用して高次モード発振を抑
えることにより、基本モード発振を安定化させることが
可能である。この効果に従って、以下に本発明の作用を
説明する。
【００１１】本発明によれば、メサ側部近傍に屈折率が
クラッド層のそれよりも小さいＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ電流ブ
ロック層が垂直方向に厚く形成されており、実効的屈折
率がメサ直下の多層構造の実効屈折率よりも低く、かつ
ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系の単一あるいは多重量子井戸
活性層で発生する光を活性層以外の層では吸収しない多
層構造が形成され、さらにその外側に前記活性層で発生
する光を強く吸収するＧａＡｓ層を活性層の近傍に含む
多層構造が形成されることにより、高出力動作時の水平
横モード発振が安定なＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系の高出
力半導体レーザを得ることができる。
クラッド層のそれよりも小さいＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ電流ブ
ロック層が垂直方向に厚く形成されており、実効的屈折
率がメサ直下の多層構造の実効屈折率よりも低く、かつ
ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系の単一あるいは多重量子井戸
活性層で発生する光を活性層以外の層では吸収しない多
層構造が形成され、さらにその外側に前記活性層で発生
する光を強く吸収するＧａＡｓ層を活性層の近傍に含む
多層構造が形成されることにより、高出力動作時の水平
横モード発振が安定なＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系の高出
力半導体レーザを得ることができる。
【００１２】また、本発明によれば、メサ側部近傍に屈
折率がクラッド層のそれよりも小さいＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ
電流ブロック層が垂直方向に厚く成長しており、実効的
屈折率がメサ直下の多層構造の実効屈折率よりも低く、
かつＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系の単一あるいは多重
歪量子井戸活性層で発生する光を活性層以外の層では吸
収しない多層構造が形成され、さらにその外側に前記活
性層で発生する光を強く吸収する高い不純物濃度が１×
１０19ｃｍ-3以上のＧａＡｓ層を、活性層の近傍に含む
多層構造が形成されることにより、高出力動作時の水平
基本横モード発振が安定なＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ
歪系の高出力半導体レーザを得ることができる。
折率がクラッド層のそれよりも小さいＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ
電流ブロック層が垂直方向に厚く成長しており、実効的
屈折率がメサ直下の多層構造の実効屈折率よりも低く、
かつＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系の単一あるいは多重
歪量子井戸活性層で発生する光を活性層以外の層では吸
収しない多層構造が形成され、さらにその外側に前記活
性層で発生する光を強く吸収する高い不純物濃度が１×
１０19ｃｍ-3以上のＧａＡｓ層を、活性層の近傍に含む
多層構造が形成されることにより、高出力動作時の水平
基本横モード発振が安定なＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ
歪系の高出力半導体レーザを得ることができる。
【００１３】また、本発明によれば、メサ側部近傍に屈
折率がクラッド層のそれよりも小さいＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ
電流ブロック層が垂直方向に厚く成長しており、実効的
屈折率がメサ直下の多層構造の実効屈折率よりも低く、
かつＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系の単一あるいは多重
歪量子井戸活性層で発生する光を活性層以外の層では吸
収しない多層構造が形成され、さらにその外側に前記活
性層で発生する光を強く吸収する、ＩｎＧａＡｓ歪量子
井戸層のＩｎ組成よりも高いＩｎ組成からなるＩｎＧａ
Ａｓ層とＧａＡｓ層からなる歪超格子層を、活性層の近
傍に含む多層構造が形成されることにより、高出力動作
時の水平基本横モード発振が安定なＩｎＧａＡｓ／Ａｌ
ＧａＡｓ歪系の高出力半導体レーザを得ることができ
る。
折率がクラッド層のそれよりも小さいＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ
電流ブロック層が垂直方向に厚く成長しており、実効的
屈折率がメサ直下の多層構造の実効屈折率よりも低く、
かつＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系の単一あるいは多重
歪量子井戸活性層で発生する光を活性層以外の層では吸
収しない多層構造が形成され、さらにその外側に前記活
性層で発生する光を強く吸収する、ＩｎＧａＡｓ歪量子
井戸層のＩｎ組成よりも高いＩｎ組成からなるＩｎＧａ
Ａｓ層とＧａＡｓ層からなる歪超格子層を、活性層の近
傍に含む多層構造が形成されることにより、高出力動作
時の水平基本横モード発振が安定なＩｎＧａＡｓ／Ａｌ
ＧａＡｓ歪系の高出力半導体レーザを得ることができ
る。
【００１４】また、本発明によれば、請求項１、請求項
２、請求項３によって得られる上記３つの半導体レーザ
の、活性層で発生する光を吸収する層を含む最も外側の
多層において、前記光を吸収する層がさらに活性層に近
く配置される構造が形成されることにより、高出力動作
時の水平基本横モード発振が一層安定なＩｎＧａＡｓ／
ＡｌＧａＡｓ歪系の高出力半導体レーザを得ることがで
きる。
２、請求項３によって得られる上記３つの半導体レーザ
の、活性層で発生する光を吸収する層を含む最も外側の
多層において、前記光を吸収する層がさらに活性層に近
く配置される構造が形成されることにより、高出力動作
時の水平基本横モード発振が一層安定なＩｎＧａＡｓ／
ＡｌＧａＡｓ歪系の高出力半導体レーザを得ることがで
きる。
【００１５】また、本発明によれば、請求項４の半導体
レーザの製造工程において、ＳｉＯ2 マスクを用いたウ
ェットエッチング技術により第２導電型クラッド層を逆
メサ状に除去する工程及び前記ＳｉＯ2 マスクを用いた
有機金属気相成長によりＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ電流ブロック
層をメサ側部に選択的に成長する工程の後、前記ＳｉＯ
2 をマスクとするリアクティブ・イオン・ビームエッチ
ング技術により前記ＳｉＯ2 マスク直下に含まれる部分
を残して前記Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ電流ブロック層を除去す
る工程を含むことにより、メサ側部に実効的屈折率がメ
サ直下のそれよりも小さい多層構造を残し、かつ、活性
層で発生する光を吸収する層を、前記リアクティブ・イ
オン・ビームエッチングにより処理された、活性層に近
い部分に形成することができる。
レーザの製造工程において、ＳｉＯ2 マスクを用いたウ
ェットエッチング技術により第２導電型クラッド層を逆
メサ状に除去する工程及び前記ＳｉＯ2 マスクを用いた
有機金属気相成長によりＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ電流ブロック
層をメサ側部に選択的に成長する工程の後、前記ＳｉＯ
2 をマスクとするリアクティブ・イオン・ビームエッチ
ング技術により前記ＳｉＯ2 マスク直下に含まれる部分
を残して前記Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ電流ブロック層を除去す
る工程を含むことにより、メサ側部に実効的屈折率がメ
サ直下のそれよりも小さい多層構造を残し、かつ、活性
層で発生する光を吸収する層を、前記リアクティブ・イ
オン・ビームエッチングにより処理された、活性層に近
い部分に形成することができる。
【００１６】以下に図１を参照して、本発明の第１の実
施例を説明する。本実施例の半導体レーザは、図１に示
すように（１００）ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型Ａｌ
0.38Ｇａ0.62Ａｓクラッド層２を１μｍ、ＧａＡｓ／Ａ
ｌＧａＡｓ系量子井戸活性層とＡｌＧａＡｓ系光ガイド
層からなるＳＣＨ構造３を有し、さらにｐ型Ａｌ0.38Ｇ
ａ0.62Ａｓクラッド層４を１．５μｍ、ｐ型ＧａＡｓキ
ャップ層５を０．５μｍ有し、メサストライプ部以外は
活性層の上部にｐ型クラッド層４を０．１〜０．３μｍ
をのこしてｎ型ＧａＩｎＰ電流ブロック層６及びｎ型Ｇ
ａＡｓ層７で順次埋め込まれて成り、これらの層構造の
両側にｐ型電極７、ｎ型電極８を設けた構造を持つ。
施例を説明する。本実施例の半導体レーザは、図１に示
すように（１００）ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型Ａｌ
0.38Ｇａ0.62Ａｓクラッド層２を１μｍ、ＧａＡｓ／Ａ
ｌＧａＡｓ系量子井戸活性層とＡｌＧａＡｓ系光ガイド
層からなるＳＣＨ構造３を有し、さらにｐ型Ａｌ0.38Ｇ
ａ0.62Ａｓクラッド層４を１．５μｍ、ｐ型ＧａＡｓキ
ャップ層５を０．５μｍ有し、メサストライプ部以外は
活性層の上部にｐ型クラッド層４を０．１〜０．３μｍ
をのこしてｎ型ＧａＩｎＰ電流ブロック層６及びｎ型Ｇ
ａＡｓ層７で順次埋め込まれて成り、これらの層構造の
両側にｐ型電極７、ｎ型電極８を設けた構造を持つ。
【００１７】以下に図２を参照して、本発明の第２の実
施例を説明する。本実施例の半導体レーザは、図２に示
すように（１００）ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型Ａｌ
0.38Ｇａ0.62Ａｓクラッド層２を１μｍ、ＩｎＧａＡｓ
／ＡｌＧａＡｓ系歪量子井戸活性層（発光波長９５０ｎ
ｍ相当）とＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系光ガイド層からな
るＳＣＨ構造１０を有し、さらにｐ型Ａｌ0.38Ｇａ0.62
Ａｓクラッド層４を１．５μｍ、ｐ型ＧａＡｓキャップ
層５を０．５μｍ有し、メサストライプ部以外は活性層
の上部にｐ型クラッド層４を０．１〜０．３μｍをのこ
して（１００）ｎ型ＧａＩｎＰ電流ブロック層６及び不
純物濃度が１×１０19ｃｍ-3以上である高濃度ｎ型Ｇａ
Ａｓ層１１で順次埋め込まれて成り、これらの層構造の
両側にｐ型電極７、ｎ型電極８を設けた構造を持つ。
施例を説明する。本実施例の半導体レーザは、図２に示
すように（１００）ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型Ａｌ
0.38Ｇａ0.62Ａｓクラッド層２を１μｍ、ＩｎＧａＡｓ
／ＡｌＧａＡｓ系歪量子井戸活性層（発光波長９５０ｎ
ｍ相当）とＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系光ガイド層からな
るＳＣＨ構造１０を有し、さらにｐ型Ａｌ0.38Ｇａ0.62
Ａｓクラッド層４を１．５μｍ、ｐ型ＧａＡｓキャップ
層５を０．５μｍ有し、メサストライプ部以外は活性層
の上部にｐ型クラッド層４を０．１〜０．３μｍをのこ
して（１００）ｎ型ＧａＩｎＰ電流ブロック層６及び不
純物濃度が１×１０19ｃｍ-3以上である高濃度ｎ型Ｇａ
Ａｓ層１１で順次埋め込まれて成り、これらの層構造の
両側にｐ型電極７、ｎ型電極８を設けた構造を持つ。
【００１８】以下に図３を参照して、本発明の第３の実
施例を説明する。本実施例の半導体レーザは、図３に示
すように（１００）ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型Ａｌ
0.38Ｇａ0.62Ａｓクラッド層２を１μｍ、ＩｎＧａＡｓ
／ＡｌＧａＡｓ系量子井戸活性層とＧａＡｓ／ＡｌＧａ
Ａｓ系光ガイド層からなるＳＣＨ構造１０を有し、さら
にｐ型Ａｌ0.38Ｇａ0.62Ａｓクラッド層４を１．５μ
ｍ、ｐ型ＧａＡｓキャップ層５を０．５μｍ有し、メサ
ストライプ部以外は活性層の上部にｐ型クラッド層４を
０．１〜０．３μｍをのこしてｎ型ＧａＩｎＰ電流ブロ
ック層６，前記ＳＣＨ構造１０に含まれる歪量子井戸層
のＩｎ組成よりも高いＩｎ組成を持つＩｎＧａＡｓ６０
ÅとＧａＡｓ６０Åが交互に３層ずつ積層されてなるＩ
ｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ歪超格子層１２、及び不純物濃度
が１×１０19ｃｍ-3以上である高濃度ｎ型ＧａＡｓ層１
１で順次埋め込まれて成り、これらの層構造の両側にｐ
型電極７、ｎ型電極８を設けた構造を持つ。
施例を説明する。本実施例の半導体レーザは、図３に示
すように（１００）ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型Ａｌ
0.38Ｇａ0.62Ａｓクラッド層２を１μｍ、ＩｎＧａＡｓ
／ＡｌＧａＡｓ系量子井戸活性層とＧａＡｓ／ＡｌＧａ
Ａｓ系光ガイド層からなるＳＣＨ構造１０を有し、さら
にｐ型Ａｌ0.38Ｇａ0.62Ａｓクラッド層４を１．５μ
ｍ、ｐ型ＧａＡｓキャップ層５を０．５μｍ有し、メサ
ストライプ部以外は活性層の上部にｐ型クラッド層４を
０．１〜０．３μｍをのこしてｎ型ＧａＩｎＰ電流ブロ
ック層６，前記ＳＣＨ構造１０に含まれる歪量子井戸層
のＩｎ組成よりも高いＩｎ組成を持つＩｎＧａＡｓ６０
ÅとＧａＡｓ６０Åが交互に３層ずつ積層されてなるＩ
ｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ歪超格子層１２、及び不純物濃度
が１×１０19ｃｍ-3以上である高濃度ｎ型ＧａＡｓ層１
１で順次埋め込まれて成り、これらの層構造の両側にｐ
型電極７、ｎ型電極８を設けた構造を持つ。
【００１９】以下に図４を参照して、本発明の第４の実
施例を説明する。本実施例の半導体レーザは、図４に示
すように（１００）ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型Ａｌ
0.38Ｇａ0.62Ａｓクラッド層２を１μｍ、ＧａＡｓ／Ａ
ｌＧａＡｓ系量子井戸活性層とＡｌＧａＡｓ系光ガイド
層からなるＳＣＨ構造３を有し、さらにｐ型Ａｌ0.38Ｇ
ａ0.62Ａｓクラッド層４を１．５μｍ、ｐ型ＧａＡｓキ
ャップ層５を０．５μｍ有し、逆メサストライプの側部
近傍がｎ型ＧａＩｎＰ電流ブロック層６で埋め込まれて
成り、さらにその周辺部である０．１〜０．３μｍの厚
さに残されたｐ型クラッド層４の上がｎ型ＧａＡｓ層７
で埋め込まれて成り、これらの層構造の両側にｐ型電極
７、ｎ型電極８を設けた構造を持つ。このとき、前記Ｇ
ａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系量子井戸活性層とＡｌＧａＡｓ
光ガイド層からなるＳＣＨ構造３の代わりにＩｎＧａＡ
ｓ／ＡｌＧａＡｓ系量子井戸活性層とＧａＡｓ／ＡｌＧ
ａＡｓ系光ガイド層からなるＳＣＨ構造１０が、前記ｎ
型ＧａＡｓ層７の代わりに不純物濃度が１×１０19ｃｍ
-3以上である高濃度ｎ型ＧａＡｓ層１１または前記ＳＣ
Ｈ構造１０に含まれる歪量子井戸層のＩｎ組成よりも高
いＩｎ組成を持つＩｎＧａＡｓ６０ÅとＧａＡｓ６０Å
が交互に３層ずつ積層されてなるＩｎＧａＡｓ／ＧａＡ
ｓ歪超格子層１２および不純物濃度が１×１０19ｃｍ-3
以上である高濃度ｎ型ＧａＡｓ層１１の多層構造が置き
代わった構造もまた、本発明の実施例となりうる。
施例を説明する。本実施例の半導体レーザは、図４に示
すように（１００）ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型Ａｌ
0.38Ｇａ0.62Ａｓクラッド層２を１μｍ、ＧａＡｓ／Ａ
ｌＧａＡｓ系量子井戸活性層とＡｌＧａＡｓ系光ガイド
層からなるＳＣＨ構造３を有し、さらにｐ型Ａｌ0.38Ｇ
ａ0.62Ａｓクラッド層４を１．５μｍ、ｐ型ＧａＡｓキ
ャップ層５を０．５μｍ有し、逆メサストライプの側部
近傍がｎ型ＧａＩｎＰ電流ブロック層６で埋め込まれて
成り、さらにその周辺部である０．１〜０．３μｍの厚
さに残されたｐ型クラッド層４の上がｎ型ＧａＡｓ層７
で埋め込まれて成り、これらの層構造の両側にｐ型電極
７、ｎ型電極８を設けた構造を持つ。このとき、前記Ｇ
ａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系量子井戸活性層とＡｌＧａＡｓ
光ガイド層からなるＳＣＨ構造３の代わりにＩｎＧａＡ
ｓ／ＡｌＧａＡｓ系量子井戸活性層とＧａＡｓ／ＡｌＧ
ａＡｓ系光ガイド層からなるＳＣＨ構造１０が、前記ｎ
型ＧａＡｓ層７の代わりに不純物濃度が１×１０19ｃｍ
-3以上である高濃度ｎ型ＧａＡｓ層１１または前記ＳＣ
Ｈ構造１０に含まれる歪量子井戸層のＩｎ組成よりも高
いＩｎ組成を持つＩｎＧａＡｓ６０ÅとＧａＡｓ６０Å
が交互に３層ずつ積層されてなるＩｎＧａＡｓ／ＧａＡ
ｓ歪超格子層１２および不純物濃度が１×１０19ｃｍ-3
以上である高濃度ｎ型ＧａＡｓ層１１の多層構造が置き
代わった構造もまた、本発明の実施例となりうる。
【００２０】以下に図５を参照して、本発明の第５の実
施例を説明する。本実施例の半導体レーザの製造方法
は、まず（１００）ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ＭＯＶＰ
Ｅ結晶成長技術により、ｎ型Ａｌ0.38Ｇａ0.62Ａｓクラ
ッド層２を１μｍ、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系量子井戸
活性層とＡｌＧａＡｓ光ガイド層からなるＳＣＨ構造
３、さらにｐ型Ａｌ0.38Ｇａ0.62Ａｓクラッド層４を
１．５μｍ、ｐ型ＧａＡｓキャップ層５を０．５μｍ順
次形成した後、スパッタ技術、フォトリソグラフィ技術
および沸酸系エッチングにより、エピ成長面上に（０１
１）方向に並行なストライプ状のＳｉＯ2 膜１３を形成
する（図５（ａ）参照）。
施例を説明する。本実施例の半導体レーザの製造方法
は、まず（１００）ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ＭＯＶＰ
Ｅ結晶成長技術により、ｎ型Ａｌ0.38Ｇａ0.62Ａｓクラ
ッド層２を１μｍ、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系量子井戸
活性層とＡｌＧａＡｓ光ガイド層からなるＳＣＨ構造
３、さらにｐ型Ａｌ0.38Ｇａ0.62Ａｓクラッド層４を
１．５μｍ、ｐ型ＧａＡｓキャップ層５を０．５μｍ順
次形成した後、スパッタ技術、フォトリソグラフィ技術
および沸酸系エッチングにより、エピ成長面上に（０１
１）方向に並行なストライプ状のＳｉＯ2 膜１３を形成
する（図５（ａ）参照）。
【００２１】次に、アンモニア系エッチングおよび燐酸
系エッチングにより、逆メサ状の構造を形成した後、Ｍ
ＯＶＰＥ結晶成長技術、特に７０ｔｏｒｒの減圧下にお
ける選択成長技術により、ＳｉＯ2 膜１３をマスクとし
てｎ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ電流ブロック層６を２μｍの厚
さに成長する。このとき、ｎ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ電流ブ
ロック層６はメサ形成時にサイドエッチングにより除去
された部分、つまりＳｉＯ2 膜のエッジからおよそ２μ
ｍにわたる部分の下部にも埋め込まれている（図５
（ｂ）参照）。
系エッチングにより、逆メサ状の構造を形成した後、Ｍ
ＯＶＰＥ結晶成長技術、特に７０ｔｏｒｒの減圧下にお
ける選択成長技術により、ＳｉＯ2 膜１３をマスクとし
てｎ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ電流ブロック層６を２μｍの厚
さに成長する。このとき、ｎ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ電流ブ
ロック層６はメサ形成時にサイドエッチングにより除去
された部分、つまりＳｉＯ2 膜のエッジからおよそ２μ
ｍにわたる部分の下部にも埋め込まれている（図５
（ｂ）参照）。
【００２２】リアクティブ・イオン・ビーム・エッチン
グ技術により、ＳｉＯ2 膜１３をマスクとしてｐ型クラ
ッド層４に達する深さまでｎ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層６の
一部を除去する（図５（ｃ）参照）。
グ技術により、ＳｉＯ2 膜１３をマスクとしてｐ型クラ
ッド層４に達する深さまでｎ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層６の
一部を除去する（図５（ｃ）参照）。
【００２３】さらに、化学エッチング技術によりｎ型Ｇ
ａＩｎＰ電流ブロック層６の一部をメサのくびれ部から
０．５μｍ近傍を残して除去した後、ＳｉＯ2 膜１３を
マスクとしてｎ型ＧａＡｓ層７をＭＯＶＰＥ結晶成長技
術により２μｍの厚さに成長して得られた層構造の両端
にｐ型電極８、ｎ型電極９を設けることにより、本実施
例の製造方法による半導体レーザが完成する（図５
（ｄ））。このとき、前記ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系量
子井戸活性層とＡｌＧａＡｓ光ガイド層からなるＳＣＨ
構造３の代わりにＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系量子井
戸活性層とＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系光ガイド層からな
るＳＣＨ構造１０を成長する場合は、前記ｎ型ＧａＡｓ
層７の代わりに、不純物濃度が１×１０19ｃｍ-3以上で
ある高濃度ｎ型ＧａＡｓ層１１、または前記ＳＣＨ構造
１０に含まれる歪量子井戸層のＩｎ組成よりも高いＩｎ
組成を持つＩｎＧａＡｓ６０ÅとＧａＡｓ６０Åが交互
に３層ずつ積層されてなるＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ歪超
格子層１２および不純物濃度が１×１０19ｃｍ-3以上で
ある高濃度ｎ型ＧａＡｓ層１１の多層構造を成長するこ
とによっても本実施例の製造方法による半導体レーザが
完成する。
ａＩｎＰ電流ブロック層６の一部をメサのくびれ部から
０．５μｍ近傍を残して除去した後、ＳｉＯ2 膜１３を
マスクとしてｎ型ＧａＡｓ層７をＭＯＶＰＥ結晶成長技
術により２μｍの厚さに成長して得られた層構造の両端
にｐ型電極８、ｎ型電極９を設けることにより、本実施
例の製造方法による半導体レーザが完成する（図５
（ｄ））。このとき、前記ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系量
子井戸活性層とＡｌＧａＡｓ光ガイド層からなるＳＣＨ
構造３の代わりにＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系量子井
戸活性層とＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系光ガイド層からな
るＳＣＨ構造１０を成長する場合は、前記ｎ型ＧａＡｓ
層７の代わりに、不純物濃度が１×１０19ｃｍ-3以上で
ある高濃度ｎ型ＧａＡｓ層１１、または前記ＳＣＨ構造
１０に含まれる歪量子井戸層のＩｎ組成よりも高いＩｎ
組成を持つＩｎＧａＡｓ６０ÅとＧａＡｓ６０Åが交互
に３層ずつ積層されてなるＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ歪超
格子層１２および不純物濃度が１×１０19ｃｍ-3以上で
ある高濃度ｎ型ＧａＡｓ層１１の多層構造を成長するこ
とによっても本実施例の製造方法による半導体レーザが
完成する。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、高出力動作時の水平基
本横モード発振が安定なＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系の高
出力半導体レーザを得ることができる。
本横モード発振が安定なＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系の高
出力半導体レーザを得ることができる。
【００２５】また、本発明によれば、高出力動作時の水
平基本横モード発振が安定なＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡ
ｓ歪系の高出力半導体レーザを得ることができる。
平基本横モード発振が安定なＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡ
ｓ歪系の高出力半導体レーザを得ることができる。
【００２６】また、本発明によれば、高出力動作時の水
平基本横モード発振が安定なＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ
系、またはＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ歪系の高出力半
導体レーザの製造方法が得られる。
平基本横モード発振が安定なＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ
系、またはＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ歪系の高出力半
導体レーザの製造方法が得られる。
【図１】本発明の第１の実施例の半導体レーザの構造を
概略的に示す図である。
概略的に示す図である。
【図２】本発明の第２の実施例の半導体レーザの構造を
概略的に示す図である。
概略的に示す図である。
【図３】本発明の第３の実施例の半導体レーザの構造を
概略的に示す図である。
概略的に示す図である。
【図４】本発明の第４の実施例の半導体レーザの構造を
概略的に示す図である。
概略的に示す図である。
【図５】本発明の第５の半導体レーザの製造方法の実施
例を概略的に示す図である。
例を概略的に示す図である。
【図６】従来の半導体レーザの構造を概略的に示す図で
ある。
ある。
１ （１００）ｎ型半導体基板 ２ ｎ型Ａｌ0.38Ｇａ0.62Ａｓクラッド層 ３ ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系量子井戸活性層＋Ａｌ
ＧａＡｓ系光ガイド層 ４ ｐ型Ａｌ0.38Ｇａ0.38Ａｓクラッド層 ５ ｐ型ＧａＡｓキャップ層 ６ ｎ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ電流ブロック層 ７ ｎ型ＧａＡｓ層 ８ ｐ型電極 ９ ｎ型電極ｓ量子井戸活性層 １０ ＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系歪量子井戸活性
層＋ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系光ガイド層 １１ 高濃度ｎ型ＧａＡｓ層 １２ ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ歪超格子層 １３ ＳｉＯ2 膜 ２２ ｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層 ２３ ＩｎＧａＡｓ単一量子井戸＋ＡｌＧａＡｓ−Ｇ
ＲＩＮ光ガイド構造 ２４ ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層 ２５ ＳｉＯ2 膜
ＧａＡｓ系光ガイド層 ４ ｐ型Ａｌ0.38Ｇａ0.38Ａｓクラッド層 ５ ｐ型ＧａＡｓキャップ層 ６ ｎ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ電流ブロック層 ７ ｎ型ＧａＡｓ層 ８ ｐ型電極 ９ ｎ型電極ｓ量子井戸活性層 １０ ＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系歪量子井戸活性
層＋ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系光ガイド層 １１ 高濃度ｎ型ＧａＡｓ層 １２ ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ歪超格子層 １３ ＳｉＯ2 膜 ２２ ｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層 ２３ ＩｎＧａＡｓ単一量子井戸＋ＡｌＧａＡｓ−Ｇ
ＲＩＮ光ガイド構造 ２４ ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層 ２５ ＳｉＯ2 膜
Claims (5)
- 【請求項１】 ＧａＡｓ基板上にＡｌ組成０．４以下の
第１導電型クラッド層、光ガイド層に挟まれて成る単一
または多重量子井戸活性層、Ａｌ組成０．４以下の第２
導電型クラッド層が順次に形成されてなるダブルヘテロ
構造を内包する多層積層構造をもつＧａＡｓ／ＡｌＧａ
Ａｓ系量子井戸半導体レーザにおいて、前記第２導電型
クラッド層がメサストライプの形状を残して前記活性層
まで達しない深さに選択的に除去されており、前記除去
された部分が第１導電型Ｇａ0. 5Ｉｎ0.5Ｐ電流ブロック
層及び第１導電型ＧａＡｓ層で順次に埋め込まれてなる
半導体レーザ。 - 【請求項２】 ＧａＡｓ基板上にＡｌ組成０．４以下の
第１導電型クラッド層、光ガイド層に挟まれて成る単一
または多重のＩｎＧａＡｓ歪量子井戸活性層、Ａｌ組成
０．４以下の第２導電型クラッド層が順次に形成されて
なるダブルヘテロ構造を内包する多層積層構造をもつＩ
ｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系歪量子井戸半導体レーザに
おいて、前記第２導電型クラッド層がメサストライプの
形状を残して前記活性層まで達しない深さに選択的に除
去されており、前記除去された部分が第１導電型Ｇａ
0.5Ｉｎ0.5Ｐ電流ブロック層及び不純物濃度１×１０19
ｃｍ-3以上の第１導電型ＧａＡｓ層で順次に埋め込まれ
てなる半導体レーザ。 - 【請求項３】 第２導電型クラッド層の選択的に除去さ
れた部分に埋め込まれた第１導電型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ電
流ブロック層と第１導電ＧａＡｓ層の間に、歪量子井戸
活性層のＩｎ組成よりも大きいＩｎ組成を有するＩｎＧ
ａＡｓ層とＧａＡｓ層からなる歪超格子層が挿入されて
なる請求項１または２に記載の半導体レーザ。 - 【請求項４】 第２導電型クラッド層が逆メサ状に選択
的に除去された部分に埋め込まれた第１導電型Ｇａ0.5
Ｉｎ0.5Ｐ電流ブロック層がメサストライプの近傍を残
して除去されてなる構造を有する請求項１、２又は３に
記載の半導体レーザ。 - 【請求項５】 請求項４に記載の半導体レーザの製造方
法において、ＳｉＯ 2 マスクを用いたウェットエッチン
グ技術により第２導電型クラッド層を逆メサ状に除去す
る工程及び前記ＳｉＯ2 マスクを用いた有機金属気相成
長によりＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ電流ブロック層をメサ側部に
選択的に成長する工程の後、前記ＳｉＯ2 をマスクとす
るリアクティブ・イオン・ビームエッチング技術により
前記ＳｉＯ2 マスク直下に含まれる部分を残して前記Ｇ
ａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ電流ブロック層を除去する工程を含む半
導体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34213591A JP2712970B2 (ja) | 1991-11-29 | 1991-11-29 | 半導体レーザとその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34213591A JP2712970B2 (ja) | 1991-11-29 | 1991-11-29 | 半導体レーザとその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05152680A JPH05152680A (ja) | 1993-06-18 |
| JP2712970B2 true JP2712970B2 (ja) | 1998-02-16 |
Family
ID=18351402
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34213591A Expired - Lifetime JP2712970B2 (ja) | 1991-11-29 | 1991-11-29 | 半導体レーザとその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2712970B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4523131B2 (ja) * | 1999-08-27 | 2010-08-11 | 三井化学株式会社 | 半導体レーザ装置 |
-
1991
- 1991-11-29 JP JP34213591A patent/JP2712970B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05152680A (ja) | 1993-06-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19970930 |