JP2751699B2 - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、情報処理用の窓構造高
出力半導体レーザに関する。
出力半導体レーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザは
有機金属気相結晶成長法（以下ＭＯＶＰＥ法と略す）に
より形成され、長寿命可視光半導体レーザが実現してい
る（五明ら、エレクトロニクス レターズ２３巻（１９
８７年）８５ページ：Ａ．Ｇｏｍｙｏ ｅｔ ａｌ．Ｅ
ｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ Ｖｏｌ．２
３，（１９８７），ｐｐ．８５参照）。ＭＯＶＰＥ法は
トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）、トリエチルガリ
ウム（ＴＥＧａ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）
などの有機金属蒸気及びホスフィン（ＰＨ3 ）などの水
素化物ガスを原料とした気相成長法であり、例えば、Ａ
ｌＧａＩｎＰの成長はこれらＴＭＡｌ、ＴＥＧａ、ＴＭ
Ｉｎ蒸気及びＰＨ3 ガスをＧａＡｓ基板の上に導入・加
熱してエピタキシャル成長を行なうものである。ほとん
どの場合ＧａＡｓ基板の面方位は、（００１）傾斜無
し、または、（００１）から［０１１］方向に２°傾斜
した面である。最近、短波長化のために（００１）から
［１１０］または［−１−１０］方向に傾斜した面方位
が用いられることもある。
有機金属気相結晶成長法（以下ＭＯＶＰＥ法と略す）に
より形成され、長寿命可視光半導体レーザが実現してい
る（五明ら、エレクトロニクス レターズ２３巻（１９
８７年）８５ページ：Ａ．Ｇｏｍｙｏ ｅｔ ａｌ．Ｅ
ｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ Ｖｏｌ．２
３，（１９８７），ｐｐ．８５参照）。ＭＯＶＰＥ法は
トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）、トリエチルガリ
ウム（ＴＥＧａ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）
などの有機金属蒸気及びホスフィン（ＰＨ3 ）などの水
素化物ガスを原料とした気相成長法であり、例えば、Ａ
ｌＧａＩｎＰの成長はこれらＴＭＡｌ、ＴＥＧａ、ＴＭ
Ｉｎ蒸気及びＰＨ3 ガスをＧａＡｓ基板の上に導入・加
熱してエピタキシャル成長を行なうものである。ほとん
どの場合ＧａＡｓ基板の面方位は、（００１）傾斜無
し、または、（００１）から［０１１］方向に２°傾斜
した面である。最近、短波長化のために（００１）から
［１１０］または［−１−１０］方向に傾斜した面方位
が用いられることもある。
【０００３】このＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザは、光
ディスクなどの情報処理機器の光源として高出力化が強
く望まれている。半導体レーザの高出力化を制限する要
因の１つはレーザ光放射端面の光学損傷（Ｃａｔａｓｔ
ｒｏｐｈｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄａｍａｇｅ：ＣＯＤ
と略す）である。ＣＯＤは、レーザ光がレーザ光放射端
面近傍で吸収され、レーザ光放射端面近傍が局所的に発
熱して破壊されるために起きることが知られている。
ディスクなどの情報処理機器の光源として高出力化が強
く望まれている。半導体レーザの高出力化を制限する要
因の１つはレーザ光放射端面の光学損傷（Ｃａｔａｓｔ
ｒｏｐｈｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄａｍａｇｅ：ＣＯＤ
と略す）である。ＣＯＤは、レーザ光がレーザ光放射端
面近傍で吸収され、レーザ光放射端面近傍が局所的に発
熱して破壊されるために起きることが知られている。
【０００４】そのために、従来のＡｌＧａＩｎＰ系半導
体レーザでは、高出力化の一つの方法として、自然超格
子活性層の無秩序化による窓構造を利用する手法がとら
れてきた（上野ら、ジャパニーズ ジャーナル オブ
アプライド フィジクス２９巻 （１９９０年） Ｌ１
６６６ページ；Ｙ．Ｕｅｎｏ ｅｔ ａｌ．，Ｊａｐａ
ｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐ
ｈｙｓｉｃｓ，ｖｏｌ．２９，（１９９０），ｐｐ．Ｌ
１６６６参照）。図５はその高出力発振をする従来の窓
構造ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザを示す斜視図であ
る。本図の構造の半導体レーザでは、面方位（００１）
であるｎ型ＧａＡｓ基板４１上に、ｎ型ＧａＡｓバッフ
ァ層、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰからなるクラッド層４２と、
ＧａＩｎＰからなる自然超格子が形成された活性層４
３、メサストライプ部を有するｐ型ＡｌＧａＩｎＰから
なるクラッド層４４が形成され、このクラッド層４４の
上部以外の部分、すなわち、メサストライプの両脇にｎ
型ＧａＡｓブロック層４５が設けられ、活性層のレーザ
光放射端面近傍の領域４６には不純物であるＺｎが拡散
されていて、自然超格子が無秩序化されている。そのた
め、活性層の端面近傍の領域のバンドギャップエネルギ
が、レーザ共振器内部の自然超格子が形成された活性層
に比べて大きく、レーザ光がレーザ光放射端面近傍で吸
収されにくくなり、ＣＯＤレベルが大幅に改善した。自
然超格子はＧａＩｎＰやＡｌＧａＩｎＰをＭＯＶＰＥ法
で成長する際に形成されること、（−１１１）または
（１−１１）の面をなしてＡｌ原子またはＧａ原子とＩ
ｎ原子とが交互に並んでいることが知られている。この
自然超格子の形成は、例えばＡｌＧａＩｎＰ中のそれぞ
れＡｌ−Ｐ、Ｇａ−Ｐ、Ｉｎ−Ｐの結合長が異なること
によって生じていると考えられている。この自然超格子
が、不純物拡散によって無秩序化されてバンドギャップ
エネルギが増大することはジャパニーズ ジャーナル
オブ アプライド フィジクス誌（Ａ．Ｇｏｍｙｏ ｅ
ｔ ａｌ．，Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ
Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，１９８８，ｖｏｌ．
２７，ｐｐ．Ｌ１５４９）に報告されている。
体レーザでは、高出力化の一つの方法として、自然超格
子活性層の無秩序化による窓構造を利用する手法がとら
れてきた（上野ら、ジャパニーズ ジャーナル オブ
アプライド フィジクス２９巻 （１９９０年） Ｌ１
６６６ページ；Ｙ．Ｕｅｎｏ ｅｔ ａｌ．，Ｊａｐａ
ｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐ
ｈｙｓｉｃｓ，ｖｏｌ．２９，（１９９０），ｐｐ．Ｌ
１６６６参照）。図５はその高出力発振をする従来の窓
構造ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザを示す斜視図であ
る。本図の構造の半導体レーザでは、面方位（００１）
であるｎ型ＧａＡｓ基板４１上に、ｎ型ＧａＡｓバッフ
ァ層、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰからなるクラッド層４２と、
ＧａＩｎＰからなる自然超格子が形成された活性層４
３、メサストライプ部を有するｐ型ＡｌＧａＩｎＰから
なるクラッド層４４が形成され、このクラッド層４４の
上部以外の部分、すなわち、メサストライプの両脇にｎ
型ＧａＡｓブロック層４５が設けられ、活性層のレーザ
光放射端面近傍の領域４６には不純物であるＺｎが拡散
されていて、自然超格子が無秩序化されている。そのた
め、活性層の端面近傍の領域のバンドギャップエネルギ
が、レーザ共振器内部の自然超格子が形成された活性層
に比べて大きく、レーザ光がレーザ光放射端面近傍で吸
収されにくくなり、ＣＯＤレベルが大幅に改善した。自
然超格子はＧａＩｎＰやＡｌＧａＩｎＰをＭＯＶＰＥ法
で成長する際に形成されること、（−１１１）または
（１−１１）の面をなしてＡｌ原子またはＧａ原子とＩ
ｎ原子とが交互に並んでいることが知られている。この
自然超格子の形成は、例えばＡｌＧａＩｎＰ中のそれぞ
れＡｌ−Ｐ、Ｇａ−Ｐ、Ｉｎ−Ｐの結合長が異なること
によって生じていると考えられている。この自然超格子
が、不純物拡散によって無秩序化されてバンドギャップ
エネルギが増大することはジャパニーズ ジャーナル
オブ アプライド フィジクス誌（Ａ．Ｇｏｍｙｏ ｅ
ｔ ａｌ．，Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ
Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，１９８８，ｖｏｌ．
２７，ｐｐ．Ｌ１５４９）に報告されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の自
然超格子の無秩序化による窓構造半導体レーザには、活
性層の自然超格子が十分に形成されていないとき、活性
層における端面近傍の領域と内部との間のバンドギャッ
プエネルギ差が小さくなるため、端面でのレーザ光の吸
収が大きくなりＣＯＤレベルが下がったり、また、これ
を防ぐために活性層の端面近傍の領域の自然超格子を十
分に無秩序化しようとして不純物濃度を高めるとその不
純物による光の吸収が起こり却ってＣＯＤレベルが下が
ったりするという欠点があった。本発明の目的は、活性
層の自然超格子が十分に形成された高出力ＡｌＧａＩｎ
Ｐ系半導体レーザを提供することにある。
然超格子の無秩序化による窓構造半導体レーザには、活
性層の自然超格子が十分に形成されていないとき、活性
層における端面近傍の領域と内部との間のバンドギャッ
プエネルギ差が小さくなるため、端面でのレーザ光の吸
収が大きくなりＣＯＤレベルが下がったり、また、これ
を防ぐために活性層の端面近傍の領域の自然超格子を十
分に無秩序化しようとして不純物濃度を高めるとその不
純物による光の吸収が起こり却ってＣＯＤレベルが下が
ったりするという欠点があった。本発明の目的は、活性
層の自然超格子が十分に形成された高出力ＡｌＧａＩｎ
Ｐ系半導体レーザを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めの本発明の半導体レーザは、第１伝導型ＧａＡｓ基板
上に、第１伝導型クラッド層と、ＧａＩｎＰまたはＡｌ
ＧａＩｎＰからなる自然超格子を形成した活性層と、第
２伝導型クラッド層とが順次に積層されたダブルヘテロ
構造を備え、レーザ光放射端面近傍の領域における前記
活性層が不純物原子を含む構造において、前記第１伝導
型ＧａＡｓ基板の面方位が、（００１）から［−１１
０］または［１−１０］方向に１°以上１０°以下傾斜
し、レーザ光放射端面が（１１０）または（−１−１
０）であることを特徴としている。
めの本発明の半導体レーザは、第１伝導型ＧａＡｓ基板
上に、第１伝導型クラッド層と、ＧａＩｎＰまたはＡｌ
ＧａＩｎＰからなる自然超格子を形成した活性層と、第
２伝導型クラッド層とが順次に積層されたダブルヘテロ
構造を備え、レーザ光放射端面近傍の領域における前記
活性層が不純物原子を含む構造において、前記第１伝導
型ＧａＡｓ基板の面方位が、（００１）から［−１１
０］または［１−１０］方向に１°以上１０°以下傾斜
し、レーザ光放射端面が（１１０）または（−１−１
０）であることを特徴としている。
【０００７】
【作用】ＧａＩｎＰまたはＡｌＧａＩｎＰの自然超格子
の秩序度は、成長温度や（Ｖ族原料供給量）／（ＩＩＩ
族原料供給量）比の他に、基板の面方位に依存している
（例えば１９９１年春期第３８回応用物理学関係連合講
演会予稿集第１分冊、講演番号３０ａ−ＺＧ−５）。つ
まりＧａＡｓ基板の面方位が、（００１）から［−１１
０］または［１−１０］方向に１°以上１０°以下傾斜
していると自然超格子が形成され易くなり、バンドギャ
ップエネルギは小さくなる。然るに、不純物による自然
超格子の無秩序化によって得られるバンドギャップエネ
ルギは、無秩序化前の自然超格子の秩序度すなわちバン
ドギャップエネルギに殆ど依存せず、その活性層中の不
純物濃度で決まる。従って、面方位が（００１）から
［−１１０］または［１−１０］方向に１°以上１０°
以下傾斜しているＧａＡｓ基板上に結晶成長を行って製
作した半導体レーザは、活性層の端面近傍の領域の不純
物濃度を不純物自身の光吸収が起きない程度に抑えて、
バンドギャップエネルギをある程度に抑えながらも、活
性層の端面近傍の領域と内部とのバンドギャップエネル
ギ差を大きくできるので、端面でのレーザ光吸収を小さ
くすることができる。
の秩序度は、成長温度や（Ｖ族原料供給量）／（ＩＩＩ
族原料供給量）比の他に、基板の面方位に依存している
（例えば１９９１年春期第３８回応用物理学関係連合講
演会予稿集第１分冊、講演番号３０ａ−ＺＧ−５）。つ
まりＧａＡｓ基板の面方位が、（００１）から［−１１
０］または［１−１０］方向に１°以上１０°以下傾斜
していると自然超格子が形成され易くなり、バンドギャ
ップエネルギは小さくなる。然るに、不純物による自然
超格子の無秩序化によって得られるバンドギャップエネ
ルギは、無秩序化前の自然超格子の秩序度すなわちバン
ドギャップエネルギに殆ど依存せず、その活性層中の不
純物濃度で決まる。従って、面方位が（００１）から
［−１１０］または［１−１０］方向に１°以上１０°
以下傾斜しているＧａＡｓ基板上に結晶成長を行って製
作した半導体レーザは、活性層の端面近傍の領域の不純
物濃度を不純物自身の光吸収が起きない程度に抑えて、
バンドギャップエネルギをある程度に抑えながらも、活
性層の端面近傍の領域と内部とのバンドギャップエネル
ギ差を大きくできるので、端面でのレーザ光吸収を小さ
くすることができる。
【０００８】また、面方位が（００１）から［−１１
０］または［１−１０］方向に１°以上１０°以下傾斜
しているＧａＡｓ基板を用いて、［−１１０］または
［１−１０］方向に共振器を形成し、劈開面である（−
１１０）または（１−１０）を共振器反射鏡とすると、
導波路と反射鏡は垂直とならず、反射損失が大きくなる
が、本発明のように、［１１０］または［−１−１０］
方向に共振器を形成し、劈開面である（１１０）または
（−１−１０）を共振器反射鏡とすると、導波路と反射
鏡は垂直となり、反射損失を小さく抑えることができ
る。共振器反射鏡が劈開面であると作製が容易になる。
０］または［１−１０］方向に１°以上１０°以下傾斜
しているＧａＡｓ基板を用いて、［−１１０］または
［１−１０］方向に共振器を形成し、劈開面である（−
１１０）または（１−１０）を共振器反射鏡とすると、
導波路と反射鏡は垂直とならず、反射損失が大きくなる
が、本発明のように、［１１０］または［−１−１０］
方向に共振器を形成し、劈開面である（１１０）または
（−１−１０）を共振器反射鏡とすると、導波路と反射
鏡は垂直となり、反射損失を小さく抑えることができ
る。共振器反射鏡が劈開面であると作製が容易になる。
【０００９】
【実施例】次に、本発明について図面を用いて説明す
る。図１、図２並びに図３及び図４はそれぞれ本発明の
一実施例の半導体レーザを示す平面図、断面図並びに製
造工程図である。
る。図１、図２並びに図３及び図４はそれぞれ本発明の
一実施例の半導体レーザを示す平面図、断面図並びに製
造工程図である。
【００１０】まず図３（ａ）に示すように、（００１）
から［−１１０］方向に６°傾斜した面方位のｎ型Ｇａ
Ａｓ基板１１上に順次０．３μｍ厚のｎ型ＧａＡｓバッ
ファ層１２、１．０μｍ厚のｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッ
ド層１３、０．０６μｍ厚のＧａＩｎＰ活性層１４、
０．３０μｍ厚のｐ型ＡｌＧａＩｎＰインナークラッド
層１５、５ｎｍ厚のｐ型ＧａＩｎＰエッチングストッパ
層、０．９μｍ厚のｐ型ＡｌＧａＩｎＰアウタークラッ
ド層１６、１０ｎｍ厚のｐ型ＧａＩｎＰヘテロバッファ
層、０．３μｍ厚のｐ型ＧａＡｓキャップ層１７を積層
成長した。結晶成長はＭＢＥ法、ガスソースＭＢＥ法、
ＣＢＥ法などが可能だが、本実施例ではＭＯＶＰＥ法を
用いた。成長温度は６６０℃、（Ｖ族原料供給量）／
（ＩＩＩ族原料供給量）比は１５０、成長速度は１．８
μｍ／ｈｒである。原料にはＴＭＡｌ、ＴＥＧａ、ＴＭ
Ｉｎ、ジメチルジンク（ＤＭＺｎ）、ホスフィン、アル
シン（ＡｓＨ3 ）、ジシラン（Ｓｉ2Ｈ6 ）を用いた。
ＧａＡｓキャップ層１７は、この後の不純物拡散の際に
表面層となる。活性層１４に注入されたキャリアが再結
合しレーザ発振に必要な利得を与える。レーザ光は活性
層１４とそれを取り囲むＡｌＧａＩｎＰクラッド層１
３、ＡｌＧａＩｎＰインナークラッド層１５、ＡｌＧａ
ＩｎＰアウタークラッド層１６の中に閉じ込められる。
図面では簡単のために、ＧａＩｎＰエッチングストッパ
層およびＧａＩｎＰヘテロバッファ層を省略した。Ｇａ
ＩｎＰ活性層１４およびＧａＩｎＰエッチングストッパ
層の組成はＧａ0.5 Ｉｎ0.5Ｐ（バンドギャップエネル
ギＥｇは１．８５ｅＶ）であるが、（Ａｌx Ｇａ1-x ）
0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ、０＜ｘ≦０．２０を用いてもよい。こ
のＧａＩｎＰ（あるいはＡｌＧａＩｎＰ）活性層１４に
は自然超格子が形成されている。ＡｌＧａＩｎＰクラッ
ド層の組成は０．４≦ｘ≦１．０が適当だが、本実施例
ではｘ＝０．６を用いた（Ｅｇ＝２．２７ｅＶ）。Ｇａ
ＩｎＰエッチングストッパ層は、後で述べる光導波路の
形成の際に利用される。ＧａＩｎＰヘテロバッファ層は
ＧａＡｓ層とＡｌＧａＩｎＰ層のヘテロ界面に生じるバ
ンドの不連続変化を低減するために導入した。
から［−１１０］方向に６°傾斜した面方位のｎ型Ｇａ
Ａｓ基板１１上に順次０．３μｍ厚のｎ型ＧａＡｓバッ
ファ層１２、１．０μｍ厚のｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッ
ド層１３、０．０６μｍ厚のＧａＩｎＰ活性層１４、
０．３０μｍ厚のｐ型ＡｌＧａＩｎＰインナークラッド
層１５、５ｎｍ厚のｐ型ＧａＩｎＰエッチングストッパ
層、０．９μｍ厚のｐ型ＡｌＧａＩｎＰアウタークラッ
ド層１６、１０ｎｍ厚のｐ型ＧａＩｎＰヘテロバッファ
層、０．３μｍ厚のｐ型ＧａＡｓキャップ層１７を積層
成長した。結晶成長はＭＢＥ法、ガスソースＭＢＥ法、
ＣＢＥ法などが可能だが、本実施例ではＭＯＶＰＥ法を
用いた。成長温度は６６０℃、（Ｖ族原料供給量）／
（ＩＩＩ族原料供給量）比は１５０、成長速度は１．８
μｍ／ｈｒである。原料にはＴＭＡｌ、ＴＥＧａ、ＴＭ
Ｉｎ、ジメチルジンク（ＤＭＺｎ）、ホスフィン、アル
シン（ＡｓＨ3 ）、ジシラン（Ｓｉ2Ｈ6 ）を用いた。
ＧａＡｓキャップ層１７は、この後の不純物拡散の際に
表面層となる。活性層１４に注入されたキャリアが再結
合しレーザ発振に必要な利得を与える。レーザ光は活性
層１４とそれを取り囲むＡｌＧａＩｎＰクラッド層１
３、ＡｌＧａＩｎＰインナークラッド層１５、ＡｌＧａ
ＩｎＰアウタークラッド層１６の中に閉じ込められる。
図面では簡単のために、ＧａＩｎＰエッチングストッパ
層およびＧａＩｎＰヘテロバッファ層を省略した。Ｇａ
ＩｎＰ活性層１４およびＧａＩｎＰエッチングストッパ
層の組成はＧａ0.5 Ｉｎ0.5Ｐ（バンドギャップエネル
ギＥｇは１．８５ｅＶ）であるが、（Ａｌx Ｇａ1-x ）
0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ、０＜ｘ≦０．２０を用いてもよい。こ
のＧａＩｎＰ（あるいはＡｌＧａＩｎＰ）活性層１４に
は自然超格子が形成されている。ＡｌＧａＩｎＰクラッ
ド層の組成は０．４≦ｘ≦１．０が適当だが、本実施例
ではｘ＝０．６を用いた（Ｅｇ＝２．２７ｅＶ）。Ｇａ
ＩｎＰエッチングストッパ層は、後で述べる光導波路の
形成の際に利用される。ＧａＩｎＰヘテロバッファ層は
ＧａＡｓ層とＡｌＧａＩｎＰ層のヘテロ界面に生じるバ
ンドの不連続変化を低減するために導入した。
【００１１】次に、図３（ａ）に示すようにｐ型ＧａＡ
ｓキャップ層１７上に誘電体膜３１を蒸着し、フォトリ
ソグラフィ法を用いて［１１０］方向のストライプ状に
パターニングした後に封管拡散法でＺｎ不純物を拡散し
た。図３（ａ）にはＺｎの拡散フロントを破線で示して
ある。拡散源にはＺｎＡｓ2 やＺｎ2Ａｓ3 等のＡｓ化
合物が適当である。本実施例ではＺｎＡｓ2 を用いた。
このとき不純物拡散領域４のＧａＩｎＰ活性層１４には
高濃度のＺｎが導入され、バンドギャップエネルギが増
大する。
ｓキャップ層１７上に誘電体膜３１を蒸着し、フォトリ
ソグラフィ法を用いて［１１０］方向のストライプ状に
パターニングした後に封管拡散法でＺｎ不純物を拡散し
た。図３（ａ）にはＺｎの拡散フロントを破線で示して
ある。拡散源にはＺｎＡｓ2 やＺｎ2Ａｓ3 等のＡｓ化
合物が適当である。本実施例ではＺｎＡｓ2 を用いた。
このとき不純物拡散領域４のＧａＩｎＰ活性層１４には
高濃度のＺｎが導入され、バンドギャップエネルギが増
大する。
【００１２】つぎに、図３（ｂ）に示すように前記誘電
体膜３１およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１７の上に再び
フォトリソグラフィ法でレジストストライプマスク３２
を形成した後、図４（ａ）に示すように誘電体膜３１、
ｐ型ＧａＡｓキャップ層１７、ＧａＩｎＰヘテロバッフ
ァ層、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰアウタークラッド層１６を順
次化学的エッチング処理で除去した。以上の工程によ
り、ＡｌＧａＩｎＰアウタークラッド層１６、ＡｌＧａ
ＩｎＰインナークラッド層１５、ＧａＩｎＰ活性層１
４、ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１３からなるストライプ
状の光導波路１が形成された。前述のＧａＩｎＰエッチ
ングストッパ層は、この化学的エッチング処理の深さの
制御性を高めている。
体膜３１およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１７の上に再び
フォトリソグラフィ法でレジストストライプマスク３２
を形成した後、図４（ａ）に示すように誘電体膜３１、
ｐ型ＧａＡｓキャップ層１７、ＧａＩｎＰヘテロバッフ
ァ層、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰアウタークラッド層１６を順
次化学的エッチング処理で除去した。以上の工程によ
り、ＡｌＧａＩｎＰアウタークラッド層１６、ＡｌＧａ
ＩｎＰインナークラッド層１５、ＧａＩｎＰ活性層１
４、ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１３からなるストライプ
状の光導波路１が形成された。前述のＧａＩｎＰエッチ
ングストッパ層は、この化学的エッチング処理の深さの
制御性を高めている。
【００１３】つぎに、図４（ｂ）に示すように前記レジ
ストストライプマスク３２を除去した後、誘電体膜３１
をマスクとして０．８μｍ厚のｎ型ＧａＡｓブロック層
を選択成長した。前記ｎ型ＧａＡｓブロック層は不純物
拡散領域４上に成長し、前記領域への電流注入を阻止す
る。また、前記ｎ型ＧａＡｓブロック層は光導波路１の
外側の領域にも成長して前記領域への電流注入を阻止
し、かつ、レーザ光を前記光導波路１に閉じ込める。つ
ぎに、誘電体膜３１を除去し、さらに３．０μｍ厚のｐ
型ＧａＡｓコンタクト層を成長した。ｎ型ＧａＡｓブロ
ック層およびｐ型ＧａＡｓコンタクト層の成長にはＭＯ
ＶＰＥ法を用いた。成長温度は６６０℃、（Ｖ族原料供
給量）／（ＩＩＩ族原料供給量）比は５０、成長速度は
３．０μｍ／ｈｒである。原料にはトリメチルガリウム
（ＴＭＧａ）、ＤＭＺｎ、アルシンを用いた。ｐ型Ｇａ
Ａｓコンタクト層を成長した後、ｐ電極、ｎ電極を形成
し、最後に不純物拡散領域４を劈開してレーザ光放射端
面を形成して半導体レーザが完成した。完成した半導体
レーザの平面図を図１に示す。不純物が拡散されていな
い領域でレーザ発振に必要な利得が発生するので、前記
領域を励起領域３と呼ぶ。図２（ａ），（ｂ）にそれぞ
れ励起領域３および不純物拡散領域４における半導体レ
ーザの断面図を示した。電流注入に起因する発熱を効率
よく放熱するために、前記半導体レーザのｐ電極側をヒ
ートシンクに融着して実装した。
ストストライプマスク３２を除去した後、誘電体膜３１
をマスクとして０．８μｍ厚のｎ型ＧａＡｓブロック層
を選択成長した。前記ｎ型ＧａＡｓブロック層は不純物
拡散領域４上に成長し、前記領域への電流注入を阻止す
る。また、前記ｎ型ＧａＡｓブロック層は光導波路１の
外側の領域にも成長して前記領域への電流注入を阻止
し、かつ、レーザ光を前記光導波路１に閉じ込める。つ
ぎに、誘電体膜３１を除去し、さらに３．０μｍ厚のｐ
型ＧａＡｓコンタクト層を成長した。ｎ型ＧａＡｓブロ
ック層およびｐ型ＧａＡｓコンタクト層の成長にはＭＯ
ＶＰＥ法を用いた。成長温度は６６０℃、（Ｖ族原料供
給量）／（ＩＩＩ族原料供給量）比は５０、成長速度は
３．０μｍ／ｈｒである。原料にはトリメチルガリウム
（ＴＭＧａ）、ＤＭＺｎ、アルシンを用いた。ｐ型Ｇａ
Ａｓコンタクト層を成長した後、ｐ電極、ｎ電極を形成
し、最後に不純物拡散領域４を劈開してレーザ光放射端
面を形成して半導体レーザが完成した。完成した半導体
レーザの平面図を図１に示す。不純物が拡散されていな
い領域でレーザ発振に必要な利得が発生するので、前記
領域を励起領域３と呼ぶ。図２（ａ），（ｂ）にそれぞ
れ励起領域３および不純物拡散領域４における半導体レ
ーザの断面図を示した。電流注入に起因する発熱を効率
よく放熱するために、前記半導体レーザのｐ電極側をヒ
ートシンクに融着して実装した。
【００１４】このようにして製作した本発明の半導体レ
ーザと従来のレーザの最高出力は、それぞれ１２０ｍＷ
と８０ｍＷであり、従来に比べ本発明の半導体レーザは
最高出力が高くなった。
ーザと従来のレーザの最高出力は、それぞれ１２０ｍＷ
と８０ｍＷであり、従来に比べ本発明の半導体レーザは
最高出力が高くなった。
【００１５】
【発明の効果】以上に説明してきたように、本発明によ
り、端面の光吸収による劣化や端面損傷を防ぐことがで
き、高出力発振可能な半導体レーザが得られた。
り、端面の光吸収による劣化や端面損傷を防ぐことがで
き、高出力発振可能な半導体レーザが得られた。
【図１】本発明の１つの実施例の半導体レーザの平面図
である。
である。
【図２】図１の半導体レーザの断面図である。
【図３】図１の半導体レーザの製造工程図である。
【図４】図１の半導体レーザの製造工程図である。
【図５】従来の半導体レーザの斜視図である。
１ 光導波路 ３ 励起領域 ４ 不純物拡散領域 ６ レーザ光放射端面 １１ （００１）から［１１０］方向へ６°傾斜した
面方位のｎ型ＧａＡｓ基板 １３ ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 １４ ＧａＩｎＰ活性層 １５ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰインナークラッド層 １６ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰアウタークラッド層 １７ ｐ型ＧａＡｓキャップ層 ３１ 誘電体膜 ３２ レジストストライプマスク ４１ （００１）傾斜無しｎ型ＧａＡｓ基板 ４２ ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 ４３ 自然超格子が形成されたＧａＩｎＰ活性層 ４４ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 ４５ ｎ型ＧａＡｓブロック層 ４６ Ｚｎ拡散領域
面方位のｎ型ＧａＡｓ基板 １３ ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 １４ ＧａＩｎＰ活性層 １５ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰインナークラッド層 １６ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰアウタークラッド層 １７ ｐ型ＧａＡｓキャップ層 ３１ 誘電体膜 ３２ レジストストライプマスク ４１ （００１）傾斜無しｎ型ＧａＡｓ基板 ４２ ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 ４３ 自然超格子が形成されたＧａＩｎＰ活性層 ４４ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 ４５ ｎ型ＧａＡｓブロック層 ４６ Ｚｎ拡散領域
Claims (1)
- 【請求項１】 第１伝導型ＧａＡｓ基板上に、第１伝導
型クラッド層と、ＧａＩｎＰまたはＡｌＧａＩｎＰから
なる自然超格子を形成した活性層と、第２伝導型クラッ
ド層とが順次に積層されたダブルヘテロ構造を備え、レ
ーザ光放射端面近傍の領域における前記活性層が不純物
原子を含む構造において、前記第１伝導型ＧａＡｓ基板
の面方位が、（００１）から［−１１０］または［１−
１０］方向に１°以上１０°以下傾斜し、レーザ光放射
端面が（１１０）または（−１−１０）であることを特
徴とする半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3335670A JP2751699B2 (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3335670A JP2751699B2 (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | 半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05152675A JPH05152675A (ja) | 1993-06-18 |
| JP2751699B2 true JP2751699B2 (ja) | 1998-05-18 |
Family
ID=18291201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3335670A Expired - Fee Related JP2751699B2 (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2751699B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2990009B2 (ja) * | 1994-01-24 | 1999-12-13 | 日本電気株式会社 | 半導体レーザ及び半導体レーザの製造方法 |
| JP3710627B2 (ja) * | 1997-08-13 | 2005-10-26 | 三菱化学株式会社 | 化合物半導体発光素子 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03208388A (ja) * | 1990-01-09 | 1991-09-11 | Nec Corp | 半導体レーザ及びその製造方法と不純物拡散方法 |
-
1991
- 1991-11-25 JP JP3335670A patent/JP2751699B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ＪＡＰＡＮＥＳＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＡＰＰＬＩＥＤ ＰＨＹＳＩＣＳ ＶＯＬ．２９，ＮＯ．９，（１９９０年９月） ｐｐ．Ｌ１６６９−Ｌ１６７１ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05152675A (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: 19980127 |
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