JP2744093B2 - 半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ装置Info
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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、GaAs系の電流狭窄層を備えたAlGaInP系可
視光半導体レーザ装置に関する。
視光半導体レーザ装置に関する。
従来、この種半導体レーザ装置は、例えば特開昭62−
200786号公報（H01S 3/18）に示されているように、MOC
VD法（有機金属化学気相成長法）を用い、ｎ型半導体基
板上にAlGaInP系のｎ型クラッド層，活性層及びｐ型ク
ラッド層を順次成長させてダブルヘテロ接合構造を形成
すると共に、ｐ型クラッド層をメサ状あるいは溝状にエ
ッチングし、これにｎ型GaAs電流狭窄層を再成長させて
構成している。
200786号公報（H01S 3/18）に示されているように、MOC
VD法（有機金属化学気相成長法）を用い、ｎ型半導体基
板上にAlGaInP系のｎ型クラッド層，活性層及びｐ型ク
ラッド層を順次成長させてダブルヘテロ接合構造を形成
すると共に、ｐ型クラッド層をメサ状あるいは溝状にエ
ッチングし、これにｎ型GaAs電流狭窄層を再成長させて
構成している。
すなわち、第５図は従来の半導体レーザ装置の素子構
造を示しており、（１）はｎ型GaAs基板であり、この基
板（１）上にｎ型GaInPバッファ層（２）,n型AlGaInPク
ラッド層（３）,GaInP活性層（４）,p型AlGaInPクラッ
ド層（５）,p型GaInPバンドギャップ緩和層（６）及び
ｐ型GaAsコンタクト層（７）を順次結晶成長させ、活性
層（４）とこの両面にそれぞれ接合したクラッド層
（３），（５）とによりダブルヘテロ接合構造を形成す
る。
造を示しており、（１）はｎ型GaAs基板であり、この基
板（１）上にｎ型GaInPバッファ層（２）,n型AlGaInPク
ラッド層（３）,GaInP活性層（４）,p型AlGaInPクラッ
ド層（５）,p型GaInPバンドギャップ緩和層（６）及び
ｐ型GaAsコンタクト層（７）を順次結晶成長させ、活性
層（４）とこの両面にそれぞれ接合したクラッド層
（３），（５）とによりダブルヘテロ接合構造を形成す
る。
尚、緩和層（６）は、クラッド層（５）とコンタクト
層（７）とのバンドギャップの不連続を緩和するために
設けられている。
層（７）とのバンドギャップの不連続を緩和するために
設けられている。
（８）はｎ型GaAs電流狭窄層であり、前記コンタクト
層（７），緩和層（６）及びクラッド層（５）をメサ状
にエッチングした後，再成長される。
層（７），緩和層（６）及びクラッド層（５）をメサ状
にエッチングした後，再成長される。
（９）はｐ型GaAsコンタクト層，（10）はAu−Cr合金
よりなるｐ側電極、（11）はAu−Sn−Cr合金よりなるｎ
側電極である。
よりなるｐ側電極、（11）はAu−Sn−Cr合金よりなるｎ
側電極である。
ところで、前述した構造においては、電流狭窄層
（８）を再成長する際、エッチングした結晶表面にクラ
ッド層（５）のAlGaInP結晶が露出するため、再成長に
伴なう昇温時に結晶表面よりＰが蒸発つまり離脱し、結
晶表面の破損を招く不都合がある。
（８）を再成長する際、エッチングした結晶表面にクラ
ッド層（５）のAlGaInP結晶が露出するため、再成長に
伴なう昇温時に結晶表面よりＰが蒸発つまり離脱し、結
晶表面の破損を招く不都合がある。
このため、前記公報のものでは、昇温時にPH3（ホス
フィン）のガスを流して昇温に伴なうＰの離脱を防止
し、GaAs成長直前にＶ族ガスをPH3からAsH3（アルシ
ン）のガスに切換え、Gaの有機金属ガスを導入してGaAs
を結晶成長させる方法を採っている。
フィン）のガスを流して昇温に伴なうＰの離脱を防止
し、GaAs成長直前にＶ族ガスをPH3からAsH3（アルシ
ン）のガスに切換え、Gaの有機金属ガスを導入してGaAs
を結晶成長させる方法を採っている。
しかし、前述した方法では、再成長に伴なう昇温時の
Ｐの離脱は防止できるものの、Ｖ族ガスの切換え時にＰ
の結晶表面からの離脱が生じ、これに伴なってAlGaInP
結晶のエッチング面と成長されたGaAsとの界面に欠陥が
導入され、素子の寿命等に悪影響を及ぼす結果となる。
Ｐの離脱は防止できるものの、Ｖ族ガスの切換え時にＰ
の結晶表面からの離脱が生じ、これに伴なってAlGaInP
結晶のエッチング面と成長されたGaAsとの界面に欠陥が
導入され、素子の寿命等に悪影響を及ぼす結果となる。
本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に留
意してなされたものであり、その目的とするところは、
GaAs系の電流狭窄層を備えたAlGaInP系可視光半導体レ
ーザ装置において、再成長時のAlGaInP結晶表面からの
Ｐの離脱を防止し、GaAs系電流狭窄層の界面を良好にす
ることにある。
意してなされたものであり、その目的とするところは、
GaAs系の電流狭窄層を備えたAlGaInP系可視光半導体レ
ーザ装置において、再成長時のAlGaInP結晶表面からの
Ｐの離脱を防止し、GaAs系電流狭窄層の界面を良好にす
ることにある。
前記目的を達成するために、本発明の半導体レーザ装
置においては、第１伝導型クラッド層，活性層及び第２
伝導型クラッド層によりAlGaInP系のダブルヘテロ接合
構造を形成し、かつ、第２伝導型クラッド層に形成され
るGaAs系の第１伝導型電流狭窄層と第２伝導型クラッド
層または該クラッド層のエッチング用ストッパ層との間
に、電流狭窄層と同じ伝導型を持ち（AlxGa1-x）0.5In
0.5Ｐ（０ｘ＜１）系結晶あるいはGaInAsP系結晶より
なる界面保護層を形成したことを特徴とするものであ
る。
置においては、第１伝導型クラッド層，活性層及び第２
伝導型クラッド層によりAlGaInP系のダブルヘテロ接合
構造を形成し、かつ、第２伝導型クラッド層に形成され
るGaAs系の第１伝導型電流狭窄層と第２伝導型クラッド
層または該クラッド層のエッチング用ストッパ層との間
に、電流狭窄層と同じ伝導型を持ち（AlxGa1-x）0.5In
0.5Ｐ（０ｘ＜１）系結晶あるいはGaInAsP系結晶より
なる界面保護層を形成したことを特徴とするものであ
る。
前述のように構成された半導体レーザ装置にあって
は、GaAs系第１伝導型電流狭窄層と，第２伝導型クラッ
ド層のエッチング面またはこれに予めエッチング用スト
ッパ層が形成されている場合にはこのストッパ層との間
にＰを含む第１伝導型界面保護膜が形成される構造であ
るため、クラッド層のエッチング後，電流狭窄層を再成
長する際、昇温時に例えばPH3のガスを流してクラッド
層またはストッパ層の結晶表面からのＰの離脱を防止で
きる上、このガスを流した状態で（AlxGa1-x）0.5In0.5
Ｐ系あるいはGaInAsP系の界面保護層を形成することが
でき、従って、電流狭窄層用GaAsの成長直前にＶ族ガス
をPH3からAsH3に切換えても、クラッド層またはストッ
パ層よりＰが離脱することがなくなり、再成長の界面へ
の欠陥の導入が防止される。
は、GaAs系第１伝導型電流狭窄層と，第２伝導型クラッ
ド層のエッチング面またはこれに予めエッチング用スト
ッパ層が形成されている場合にはこのストッパ層との間
にＰを含む第１伝導型界面保護膜が形成される構造であ
るため、クラッド層のエッチング後，電流狭窄層を再成
長する際、昇温時に例えばPH3のガスを流してクラッド
層またはストッパ層の結晶表面からのＰの離脱を防止で
きる上、このガスを流した状態で（AlxGa1-x）0.5In0.5
Ｐ系あるいはGaInAsP系の界面保護層を形成することが
でき、従って、電流狭窄層用GaAsの成長直前にＶ族ガス
をPH3からAsH3に切換えても、クラッド層またはストッ
パ層よりＰが離脱することがなくなり、再成長の界面へ
の欠陥の導入が防止される。
本発明の１実施例につき、第１図ないし第４図を用い
て説明する。
て説明する。
第１図は素子構造を示したものであり、前記第５図で
示した従来のものと異なる点は、ｐ型AlGaInPクラッド
層（５）等のエッチング後に再成長されるｎ型GaAs電流
狭窄層（８）とクラッド層（５）等のエッチング面との
間にｎ型GaInP（（AlxGa1-x）0.5In0.5P,x＝０）よりな
る界面保護層（12）を薄く形成した点である。
示した従来のものと異なる点は、ｐ型AlGaInPクラッド
層（５）等のエッチング後に再成長されるｎ型GaAs電流
狭窄層（８）とクラッド層（５）等のエッチング面との
間にｎ型GaInP（（AlxGa1-x）0.5In0.5P,x＝０）よりな
る界面保護層（12）を薄く形成した点である。
第２図（ａ）〜（ｄ）は前記素子の製造過程を示した
ものであり、以下これを用いて製造方法を説明する。
ものであり、以下これを用いて製造方法を説明する。
同図（ａ）に示すように、減圧MOCVD法により成長温
度720℃で、ｎ型GaAs基板（１）上に、ｎ型GaInPバッフ
ァ層（２）,n型AlGaInPクラッド層（３）,GaInP活性層
（４）,p型AlGaInPクラッド層（５）,p型GaInPバンドギ
ャップ緩和層（６）及びｐ型GaAsコンタクト層（７）を
順次結晶成長させ、ダブルヘテロ接合構造を形成する。
度720℃で、ｎ型GaAs基板（１）上に、ｎ型GaInPバッフ
ァ層（２）,n型AlGaInPクラッド層（３）,GaInP活性層
（４）,p型AlGaInPクラッド層（５）,p型GaInPバンドギ
ャップ緩和層（６）及びｐ型GaAsコンタクト層（７）を
順次結晶成長させ、ダブルヘテロ接合構造を形成する。
続いて、同図（ｂ）に示すように、SiO2膜（13）を形
成し、これをマスクにして、GaAs系のコンタクト層
（７）を硫酸系エッチング液を用いてエッチングすると
共に、AlGaInP系の緩和層（６）及びｐ型クラッド層
（５）をそれぞれHBr（臭化水素）糸のエッチング液を
用いｐ型クラッド層（５）を0.3μｍ程度残るようにし
てエッチングし、メサ状凸部（14）を形成する。
成し、これをマスクにして、GaAs系のコンタクト層
（７）を硫酸系エッチング液を用いてエッチングすると
共に、AlGaInP系の緩和層（６）及びｐ型クラッド層
（５）をそれぞれHBr（臭化水素）糸のエッチング液を
用いｐ型クラッド層（５）を0.3μｍ程度残るようにし
てエッチングし、メサ状凸部（14）を形成する。
次に、同図（ｃ）に示すように、SiO2膜（13）をマス
クにしたまま、ｎ型GaInP界面保護層（12）及びｎ型GaA
s電流狭窄層（８）をそれぞれ成長温度650℃で結晶成長
する。
クにしたまま、ｎ型GaInP界面保護層（12）及びｎ型GaA
s電流狭窄層（８）をそれぞれ成長温度650℃で結晶成長
する。
この再成長の際、昇温時にPH3のガスを導入し、所定
成長温度に達した後,PH3ガスの導入状態でGaInP結晶を
成長させ、界面保護層（12）を形成する。更に、Ｖ族ガ
スをPH3からAsH3に切換え、界面保護層（12）上にGaAs
結晶を成長させ、電流狭窄層（８）を形成する。
成長温度に達した後,PH3ガスの導入状態でGaInP結晶を
成長させ、界面保護層（12）を形成する。更に、Ｖ族ガ
スをPH3からAsH3に切換え、界面保護層（12）上にGaAs
結晶を成長させ、電流狭窄層（８）を形成する。
その後、SiO2膜（13）をHF（フッ化水素）系エッチン
グ液を用いて除去し、同図（ｄ）に示すように、ｐ型Ga
Asコンタクト層（９）を成長させ、ｐ側電極（10）及び
ｎ側電極（11）をそれぞれ蒸着させて第１図の素子を完
成させる。
グ液を用いて除去し、同図（ｄ）に示すように、ｐ型Ga
Asコンタクト層（９）を成長させ、ｐ側電極（10）及び
ｎ側電極（11）をそれぞれ蒸着させて第１図の素子を完
成させる。
第３図は、このようにして作製された半導体レーザ装
置を、50℃において出力3mWのAPC（オートパワーコント
ロール）動作により寿命試験を行った場合の結果を示し
たものであり、実線で示す本発明の素子は、破線で示す
従来構造のものに比べ、長寿命化が図れることが明らか
である。
置を、50℃において出力3mWのAPC（オートパワーコント
ロール）動作により寿命試験を行った場合の結果を示し
たものであり、実線で示す本発明の素子は、破線で示す
従来構造のものに比べ、長寿命化が図れることが明らか
である。
尚、界面保護層（12）は薄く形成されているため、熱
抵抗の増加による温度上昇といった問題もほとんどな
い。
抵抗の増加による温度上昇といった問題もほとんどな
い。
ところで、GaInP結晶はそのエネルギギャップが第４
図に示すように成長温度に依存するため、GaInP活性層
（４）の成長温度とｎ型GaInP界面保護層（12）の成長
温度とを、例えば実施例のように720℃,650℃というよ
うに違えることにより、それぞれのエネルギギャップを
異ならせ、すなわち界面保護層（12）のエネルギギャッ
プの方を小さくすることができ、従って、この界面保護
層（12）が光吸収層として働き、横モード制御型半導体
レーザ装置を得ることが可能になる。
図に示すように成長温度に依存するため、GaInP活性層
（４）の成長温度とｎ型GaInP界面保護層（12）の成長
温度とを、例えば実施例のように720℃,650℃というよ
うに違えることにより、それぞれのエネルギギャップを
異ならせ、すなわち界面保護層（12）のエネルギギャッ
プの方を小さくすることができ、従って、この界面保護
層（12）が光吸収層として働き、横モード制御型半導体
レーザ装置を得ることが可能になる。
尚、前記実施例では、活性層（４）としてGaInPを用
いたため、界面保護層（12）をｎ−GaInPとし、成長温
度を変えて界面保護層（12）のエネルギギャップを活性
層（４）のそれより小さくするようにしたが、活性層
（４）を（AlyGa1-y）0.5In0.5Ｐ（０ｙ＜１）で構成
した場合、界面保護層（12）を（AlxGa1-x）0.5In0.5Ｐ
で構成してそのAl組成ｘをｘｙとすれば、活性層
（４）のエネルギギャップと等しいか小さいエネルギギ
ャップを有する界面保護層（12）を得ることができる。
いたため、界面保護層（12）をｎ−GaInPとし、成長温
度を変えて界面保護層（12）のエネルギギャップを活性
層（４）のそれより小さくするようにしたが、活性層
（４）を（AlyGa1-y）0.5In0.5Ｐ（０ｙ＜１）で構成
した場合、界面保護層（12）を（AlxGa1-x）0.5In0.5Ｐ
で構成してそのAl組成ｘをｘｙとすれば、活性層
（４）のエネルギギャップと等しいか小さいエネルギギ
ャップを有する界面保護層（12）を得ることができる。
又、実施例は、再成長に伴なう昇温時等においてAlGa
InP結晶表面からのＰの離脱を防止する場合であるが、G
aAs結晶表面及びAlGaInP結晶表面それぞれからのＶ族元
素As,P双方の離脱を防止する場合には、昇温時にＶ族ガ
スとしてAsH3とPH3とを同時に導入すると共に、この導
入状態でクラッド層等のエッチング面にGaInAsP系結晶
の界面保護層を成長させればよい。
InP結晶表面からのＰの離脱を防止する場合であるが、G
aAs結晶表面及びAlGaInP結晶表面それぞれからのＶ族元
素As,P双方の離脱を防止する場合には、昇温時にＶ族ガ
スとしてAsH3とPH3とを同時に導入すると共に、この導
入状態でクラッド層等のエッチング面にGaInAsP系結晶
の界面保護層を成長させればよい。
更に、ｐ型クラッド層（５）にエッチング停止用のス
トッパ層（低Al組成のｐ型AlGaInP）を形成する場合に
は、このストッパ層と電流狭窄層との間に界面保護層を
形成することにより、ストッパ層表面からのＰの離脱を
防止することができる。
トッパ層（低Al組成のｐ型AlGaInP）を形成する場合に
は、このストッパ層と電流狭窄層との間に界面保護層を
形成することにより、ストッパ層表面からのＰの離脱を
防止することができる。
以上説明したように、本発明の半導体レーザ装置によ
ると、クラッド層またはストッパ層のエッチング表面と
GaAs電流狭窄層との間に界面保護層を形成する構造であ
るため、再成長時におけるAlGaInP結晶表面からのＰの
離脱を防止することができ、再成長結晶の界面を良好に
し、素子の長寿命化が図れ、信頼性が高まるものであ
る。
ると、クラッド層またはストッパ層のエッチング表面と
GaAs電流狭窄層との間に界面保護層を形成する構造であ
るため、再成長時におけるAlGaInP結晶表面からのＰの
離脱を防止することができ、再成長結晶の界面を良好に
し、素子の長寿命化が図れ、信頼性が高まるものであ
る。
第１図ないし第４図は本発明による半導体レーザ装置の
１実施例を示し、第１図は断面図、第２図（ａ）〜
（ｄ）はそれぞれ製造過程を示す異なる状態の断面図、
第３図は素子寿命試験結果を示す電流特性図、第４図は
GaInP結晶におけるエネルギギャップの成長温度依存性
を示す特性図、第５図は従来例の断面図である。 （３）……ｎ型AlGaInPクラッド層、（４）……GaInP活
性層、（５）……ｐ型AlGaInPクラッド層、（８）……
ｎ型GaAs電流狭窄層、（12）……ｎ型GaInP界面保護
層。
１実施例を示し、第１図は断面図、第２図（ａ）〜
（ｄ）はそれぞれ製造過程を示す異なる状態の断面図、
第３図は素子寿命試験結果を示す電流特性図、第４図は
GaInP結晶におけるエネルギギャップの成長温度依存性
を示す特性図、第５図は従来例の断面図である。 （３）……ｎ型AlGaInPクラッド層、（４）……GaInP活
性層、（５）……ｐ型AlGaInPクラッド層、（８）……
ｎ型GaAs電流狭窄層、（12）……ｎ型GaInP界面保護
層。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−45988（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−53578（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−81492（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−90580（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−231784（ＪＰ，Ａ) 電子情報通信学会技術研究報告 ＥＤ 89−106（1989）Ｐ．57−64
Claims (1)
- 【請求項１】第１伝導型クラッド層，活性層及び第２伝
導型クラッド層によりダブルヘテロ接合構造を形成し、
前記第２伝導型クラッド層にGaAs系の第１伝導型電流狭
窄層を備えてなるAlGaInP系可視光半導体レーザ装置に
おいて、 前記電流狭窄層と前記第２伝導型クラッド層または該ク
ラッド層のエッチング用ストッパ層との間に、前記電流
狭窄層と同じ伝導型を持ち（AlxGa1-x）0.5In0.5Ｐ（０
ｘ＜１）系結晶あるいはGaInAsP系結晶よりなる界面
保護層を形成したことを特徴とする半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30168889A JP2744093B2 (ja) | 1989-11-20 | 1989-11-20 | 半導体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30168889A JP2744093B2 (ja) | 1989-11-20 | 1989-11-20 | 半導体レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03161988A JPH03161988A (ja) | 1991-07-11 |
| JP2744093B2 true JP2744093B2 (ja) | 1998-04-28 |
Family
ID=17899948
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30168889A Expired - Fee Related JP2744093B2 (ja) | 1989-11-20 | 1989-11-20 | 半導体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2744093B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05110192A (ja) * | 1991-10-18 | 1993-04-30 | Kubota Corp | 半導体レーザ素子 |
| US5568501A (en) * | 1993-11-01 | 1996-10-22 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor laser and method for producing the same |
-
1989
- 1989-11-20 JP JP30168889A patent/JP2744093B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 電子情報通信学会技術研究報告 ＥＤ８９−１０６（１９８９）Ｐ．５７−６４ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03161988A (ja) | 1991-07-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
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