JP2841535B2 - 半導体レーザおよびその製造方法 - Google Patents
半導体レーザおよびその製造方法Info
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- JP2841535B2 JP2841535B2 JP1226942A JP22694289A JP2841535B2 JP 2841535 B2 JP2841535 B2 JP 2841535B2 JP 1226942 A JP1226942 A JP 1226942A JP 22694289 A JP22694289 A JP 22694289A JP 2841535 B2 JP2841535 B2 JP 2841535B2
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/16—Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface
- H01S5/164—Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface with window regions comprising semiconductor material with a wider bandgap than the active layer
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は情報処理用として用いられる高出力半導体レ
ーザに関するものである。
ーザに関するものである。
近年、室温連続発振可能な最短波長のレーザ光を発生
するGaInP/AlGaInPダブルヘテロ構造半導体レーザの製
造技術が確立しつつある。
するGaInP/AlGaInPダブルヘテロ構造半導体レーザの製
造技術が確立しつつある。
発振波長が短いことを活かした高記録密度化を目指し
た情報処理用光記録装置の光源としてこの半導体レーザ
を実用化する上で、最大光出力値の向上が求められてい
る。
た情報処理用光記録装置の光源としてこの半導体レーザ
を実用化する上で、最大光出力値の向上が求められてい
る。
１対のヘキ開面から成る共振器を持つ従来のGaInP/Al
GcInP半導体レーザの最大光出力値はヘキ開端面の光学
損傷（Ｃatastrophic Ｏptical Ｄamage:以降CODと略
す）によって限定されている。このためこれまでにヘキ
開端面をCCDから守るためにSiO2,SiNXなどの絶縁膜を蒸
着して端面を不活性化することによりCODの向上が図ら
れてきた。
GcInP半導体レーザの最大光出力値はヘキ開端面の光学
損傷（Ｃatastrophic Ｏptical Ｄamage:以降CODと略
す）によって限定されている。このためこれまでにヘキ
開端面をCCDから守るためにSiO2,SiNXなどの絶縁膜を蒸
着して端面を不活性化することによりCODの向上が図ら
れてきた。
絶縁膜を蒸着することによる端面保護の主要な効果は
端面が曝されている雰囲気中の酸素などの有毒ガスとの
反応を抑制することにある。CODの向上は実用化に必要
とされる値に比べ不充分である。また、端面へのパシベ
ーションなどの絶縁膜の蒸着は半導体層と絶縁体の熱膨
張率の差による応力を生じさせ、素子の信頼性を低下さ
せる恐れがある。
端面が曝されている雰囲気中の酸素などの有毒ガスとの
反応を抑制することにある。CODの向上は実用化に必要
とされる値に比べ不充分である。また、端面へのパシベ
ーションなどの絶縁膜の蒸着は半導体層と絶縁体の熱膨
張率の差による応力を生じさせ、素子の信頼性を低下さ
せる恐れがある。
本発明の半導体レーザは、GaInP活性層とAlGaInPクラ
ッド層のダブルヘテロ構造を含む多層膜構造とこの多層
膜構造の積層面に垂直な一対のヘキ開面とを有する共振
器を備え、このヘキ開面の表面およびその近傍のリン原
子を窒素原子で置換した。また、本発明の上記半導体レ
ーザの製造方法はGaInP混晶層をAlGaInP混晶層のダブル
ヘテロ構造を含むエピタキシャル多層膜と、この多層膜
の積層方向に垂直なヘキ開面を持つ試料を高真空反応器
内に導入して600℃から800℃の間で高温に保持し、前記
エピタキシャル成長試料のヘキ開面にECRプラズマ励起
したアンモニアガスを照射することによりヘキ開面表面
およびその近傍のリン原子を窒素原子で置換する工程を
含む。
ッド層のダブルヘテロ構造を含む多層膜構造とこの多層
膜構造の積層面に垂直な一対のヘキ開面とを有する共振
器を備え、このヘキ開面の表面およびその近傍のリン原
子を窒素原子で置換した。また、本発明の上記半導体レ
ーザの製造方法はGaInP混晶層をAlGaInP混晶層のダブル
ヘテロ構造を含むエピタキシャル多層膜と、この多層膜
の積層方向に垂直なヘキ開面を持つ試料を高真空反応器
内に導入して600℃から800℃の間で高温に保持し、前記
エピタキシャル成長試料のヘキ開面にECRプラズマ励起
したアンモニアガスを照射することによりヘキ開面表面
およびその近傍のリン原子を窒素原子で置換する工程を
含む。
本発明の半導体レーザの構造を第１図に、半導体レー
ザの端面近傍における活性層のバンドギャップエネルギ
ーの変化の様子を第２図に示す。
ザの端面近傍における活性層のバンドギャップエネルギ
ーの変化の様子を第２図に示す。
第１図は一対の７ヘキ開端面で挟まれるレーザ共振器
の断面を示す。GoAs基板１上にAlGaInPクラッド層2,GaI
nP活性層3,AlGaInPクラッド層4,GaAsギヤップ層５が順
次積層成長されている。
の断面を示す。GoAs基板１上にAlGaInPクラッド層2,GaI
nP活性層3,AlGaInPクラッド層4,GaAsギヤップ層５が順
次積層成長されている。
ヘキ開端面近傍の活性層バンドギャップエネルギーを
示す第２図（ａ）は従来のレーザ構造の場合について、
（ｂ）は本発明のレーザ構造の場合についてを表わして
いる。
示す第２図（ａ）は従来のレーザ構造の場合について、
（ｂ）は本発明のレーザ構造の場合についてを表わして
いる。
従来のレーザ構造ではヘキ開端面近傍７の活性層に
は、発光に寄与せず逆に光吸収層として働き発熱が起こ
りCODの主な原因となる。この現象は第２図に示すよう
に、ヘキ開端面近傍７に高密度に存在する表面準位のた
めに実質的にバンドギャップエネルギーが小さくなるた
めに起きている。
は、発光に寄与せず逆に光吸収層として働き発熱が起こ
りCODの主な原因となる。この現象は第２図に示すよう
に、ヘキ開端面近傍７に高密度に存在する表面準位のた
めに実質的にバンドギャップエネルギーが小さくなるた
めに起きている。
本発明では第１図に示すように７ヘキ開端面近傍にＰ
Ｎ置換領域６を設けてある。GaInNのバンドギャップ
エネルギーはGaInPに比べて充分に大きいため、第２図
に示すように端面近傍の活性層のバンドギャップエネル
ギーはレーザ発振光のエネルギーを上回り、レーザ端面
での光吸収が抑制されCOD光密度が向上する。
Ｎ置換領域６を設けてある。GaInNのバンドギャップ
エネルギーはGaInPに比べて充分に大きいため、第２図
に示すように端面近傍の活性層のバンドギャップエネル
ギーはレーザ発振光のエネルギーを上回り、レーザ端面
での光吸収が抑制されCOD光密度が向上する。
ヘキ開端面近傍にＰ→Ｎ置換領域６を設けるための製
造装置の概念図を第３図に示す。
造装置の概念図を第３図に示す。
本発明ではエピタキシャル成長したGaInP/AlGaInP結
晶のＶ族元素であるリン（Ｐ）を結晶表面近傍で窒素
（Ｎ）で置換するために試料加熱が可能なECRプラズスC
VD装置を利用する。
晶のＶ族元素であるリン（Ｐ）を結晶表面近傍で窒素
（Ｎ）で置換するために試料加熱が可能なECRプラズスC
VD装置を利用する。
第３図中11は原料のNH3ガス、９はECRプラズマ発生装
置、12は排気系であり、反応室13の中の試料加熱用の試
料台10の上にレーザ・バーのヘキ開面８を上面にして設
置する。GaInP/AlGaInP試料を600℃以上に加熱すること
により表面近傍のＰ原始が脱離をはじめる。これと同時
にECRプラズマにより活性化されたNH3ガスを試料表面へ
供給することにより窒素とカリウムあるいは窒素のイン
ジウムが結合してＰ→Ｎ置換が起き、表面近傍がGaInN
およびAlGaInNに改質される。
置、12は排気系であり、反応室13の中の試料加熱用の試
料台10の上にレーザ・バーのヘキ開面８を上面にして設
置する。GaInP/AlGaInP試料を600℃以上に加熱すること
により表面近傍のＰ原始が脱離をはじめる。これと同時
にECRプラズマにより活性化されたNH3ガスを試料表面へ
供給することにより窒素とカリウムあるいは窒素のイン
ジウムが結合してＰ→Ｎ置換が起き、表面近傍がGaInN
およびAlGaInNに改質される。
第１図は本発明の実施例を示す半導体レーザの断面図
である。
である。
活性層には0.05μｍのGaInP,P型およびｎ型クラッド
層にはそれぞれ1.0μｍのAlGaInPを用いた。共振器長30
0μｍにヘキ開したレーザバーにECRプラズマ装置を用い
てＰ→Ｎ置換処理を行なう。試料加熱温度を600℃,NH3
流量12sscm,マイクロ波強度320Wの条件で60分間の処理
を行なった。
層にはそれぞれ1.0μｍのAlGaInPを用いた。共振器長30
0μｍにヘキ開したレーザバーにECRプラズマ装置を用い
てＰ→Ｎ置換処理を行なう。試料加熱温度を600℃,NH3
流量12sscm,マイクロ波強度320Wの条件で60分間の処理
を行なった。
第４図（ａ）はＰ→Ｎ置換処理を行っていない従来の
ヘキ開端面レーザのＩ−Ｌ特性、（ｂ）はヘキ開面にＰ
→Ｎ置換処理を施したレーザのＩ−Ｌ特性を示す。従来
のレーザでは14mWで端面のCOD破壊が折きているのに対
し、本発明のレーザではCODレベルが31mWまで向上し
た。
ヘキ開端面レーザのＩ−Ｌ特性、（ｂ）はヘキ開面にＰ
→Ｎ置換処理を施したレーザのＩ−Ｌ特性を示す。従来
のレーザでは14mWで端面のCOD破壊が折きているのに対
し、本発明のレーザではCODレベルが31mWまで向上し
た。
したがって本発明によれば高出力光導体レーザ用のヘ
キ開端面を得ることができる。
キ開端面を得ることができる。
第１図は本発明の実施例を示す断面図、第２図はレーザ
端面近傍における活性層のバンドギャップエネルギーを
示す図、第３図は試料端面のＰ→Ｎ置換処理を行なうEC
RプラズマCVD装置を示す図、第４図はレーザのＩ−Ｌ特
性を示す図である。 １……GaAs基板、２……AlGaInPクラット層、３……GaI
nP活性層、４……AlGaInPクラッド層、５……GaAsキヤ
ップ層、６……Ｐ→Ｎ置換領域、７……ヘキ開端面、８
……ヘキ開されたレーザバー、９……ECRプラズマ発生
装置、10……試料加熱用試料台、11……原料NH3ガス、1
2……排気系、13……反応室。
端面近傍における活性層のバンドギャップエネルギーを
示す図、第３図は試料端面のＰ→Ｎ置換処理を行なうEC
RプラズマCVD装置を示す図、第４図はレーザのＩ−Ｌ特
性を示す図である。 １……GaAs基板、２……AlGaInPクラット層、３……GaI
nP活性層、４……AlGaInPクラッド層、５……GaAsキヤ
ップ層、６……Ｐ→Ｎ置換領域、７……ヘキ開端面、８
……ヘキ開されたレーザバー、９……ECRプラズマ発生
装置、10……試料加熱用試料台、11……原料NH3ガス、1
2……排気系、13……反応室。
Claims (2)
- 【請求項１】GaInP活性層をAlGaInPクラッド層で挟んで
なるダブルヘテロ構造を含む多層膜構造に積層面に垂直
な一対のヘキ開面を形成してなる共振器を備え、前記ヘ
キ開面の表面及びその近傍のリン原子を窒素原子で置換
したことを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項２】GaInP混晶層をAlGaInP混晶層で挟んでなる
ダブルヘテロ構造を含むエピタキシャル多層構造を形成
する工程と、このエピタキシャル多層構造に積層方向に
垂直なヘキ開面を形成する工程と、該ヘキ開面が形成さ
れたエピタキシャル多層構造を高真空反応器内に導入し
て600℃から800℃の間で高温に保持し、前記エピタキシ
ャル多層構造のヘキ開面にECRプラズマ励起したアンモ
ニアガスを照射することにより前記ヘキ開面の表面およ
びその近傍のリン原子を窒素原子で置換する工程を含む
ことを特徴とする半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1226942A JP2841535B2 (ja) | 1989-08-31 | 1989-08-31 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1226942A JP2841535B2 (ja) | 1989-08-31 | 1989-08-31 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0389585A JPH0389585A (ja) | 1991-04-15 |
| JP2841535B2 true JP2841535B2 (ja) | 1998-12-24 |
Family
ID=16853028
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1226942A Expired - Fee Related JP2841535B2 (ja) | 1989-08-31 | 1989-08-31 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2841535B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101413956B1 (ko) * | 2007-12-24 | 2014-07-01 | 엘지전자 주식회사 | 반도체 레이저 다이오드 및 그의 제조 방법 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6697404B1 (en) | 1996-08-30 | 2004-02-24 | Ricoh Company, Ltd. | Laser diode operable in 1.3μm or 1.5μm wavelength band with improved efficiency |
| JPH10209562A (ja) * | 1997-01-24 | 1998-08-07 | Nec Corp | 半導体レーザ素子の製造方法 |
| KR100464814B1 (ko) * | 1999-03-18 | 2005-01-06 | 샤프 가부시키가이샤 | 결정 성장법, 반도체 미세구조의 형성방법, 반도체 장치및 시스템 |
| CN1206782C (zh) * | 2000-08-22 | 2005-06-15 | 三井化学株式会社 | 半导体激光装置的制造方法 |
| JP2009088207A (ja) | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Panasonic Corp | 半導体レーザ装置およびその製造方法 |
-
1989
- 1989-08-31 JP JP1226942A patent/JP2841535B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101413956B1 (ko) * | 2007-12-24 | 2014-07-01 | 엘지전자 주식회사 | 반도체 레이저 다이오드 및 그의 제조 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0389585A (ja) | 1991-04-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |