JP2949927B2 - 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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- JP2949927B2 JP2949927B2 JP3178077A JP17807791A JP2949927B2 JP 2949927 B2 JP2949927 B2 JP 2949927B2 JP 3178077 A JP3178077 A JP 3178077A JP 17807791 A JP17807791 A JP 17807791A JP 2949927 B2 JP2949927 B2 JP 2949927B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、横モードが制御された
半導体レーザおよびその製造方法に関する。
半導体レーザおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザは光ディスク、レーザビー
ムプリンタ、バーコードスキャナ、光計測機器などに用
いる光源として注目されている。ＧａＡｓ，ＡｌＧａＡ
ｓのダブルヘテロ接合を用いた半導体レーザは、現在コ
ンパクトディスクのピックアップの光源として多く用い
られコンパクトディスクプレーヤが従来のレコードプレ
ーヤにとってかわるという大変革をもたらしたキーデバ
イスであるということがいえる。またＧａＡｓを基板と
し、これに格子整合するＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ（以下の説明
ではＧａＩｎＰと略記する）または（ＡｌxＧａ1-x）
0.5Ｉｎ0.5Ｐ（以下の説明ではＡｌＧａＩｎＰと略記す
る）を活性層、ＡｌＧａＩｎＰまたはＡｌyＧａ1-yＡｓ
（以下の説明ではＡｌＧａＡｓと略記する）をクラッド
層とするダブルヘテロ接合型半導体レーザはＧａＡｓに
格子整合する３−５族化合物半導体の中で最も短い波長
の光を出すことができるので、従来の半導体レーザでは
実現できなかった可視光の半導体レーザの材料として有
望である。
ムプリンタ、バーコードスキャナ、光計測機器などに用
いる光源として注目されている。ＧａＡｓ，ＡｌＧａＡ
ｓのダブルヘテロ接合を用いた半導体レーザは、現在コ
ンパクトディスクのピックアップの光源として多く用い
られコンパクトディスクプレーヤが従来のレコードプレ
ーヤにとってかわるという大変革をもたらしたキーデバ
イスであるということがいえる。またＧａＡｓを基板と
し、これに格子整合するＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ（以下の説明
ではＧａＩｎＰと略記する）または（ＡｌxＧａ1-x）
0.5Ｉｎ0.5Ｐ（以下の説明ではＡｌＧａＩｎＰと略記す
る）を活性層、ＡｌＧａＩｎＰまたはＡｌyＧａ1-yＡｓ
（以下の説明ではＡｌＧａＡｓと略記する）をクラッド
層とするダブルヘテロ接合型半導体レーザはＧａＡｓに
格子整合する３−５族化合物半導体の中で最も短い波長
の光を出すことができるので、従来の半導体レーザでは
実現できなかった可視光の半導体レーザの材料として有
望である。
【０００３】図３に従来の内部ストライプ型のＡｌＧａ
ＩｎＰ系半導体レーザのおのおのの製作工程における断
面構造を示す。まず最初に図３（ａ）に示すように、ｎ
型ＧａＡｓ基板３０１の表面に、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰク
ラッド層３０２、ＧａＩｎＰ活性層３０３、ｐ型ＡｌＧ
ａＩｎＰクラッド層３０４、ｐ型ＧａＩｎＰエッチスト
ップ層３０５およびｎ型ＧａＡｓブロック層３０６をＭ
Ｏ−ＶＰＥ法（有機金属気相成長法）で順次結晶成長す
る。次に、図３（ｂ）に示すようにストライプ状の開孔
部を有するＳｉＯ2膜３０７をマスクとしてｎ型ＧａＡ
ｓブロック層３０６を例えばＨ2ＳＯ4：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ
＝１：１：１０の混合液でエッチングする。次にＳｉＯ
2膜３０７を除去した後ＭＯ−ＶＰＥ法によりｐ型Ｇａ
Ａｓキャップ層３０８を結晶成長すると図３（ｃ）に示
すようになる。最後に表面にＣｒ／Ａｕからなるｐ型オ
ーミックコンタクト電極３０９を形成し、裏面を研磨お
よびエッチングして基板を薄くしたのちＡｕ／Ｇｅ／Ｎ
ｉからなるｎ型オーミックコンタクト電極３１０を形成
すると図３（ｄ）に示すように従来の内部ストライプ型
のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザが完成する。
ＩｎＰ系半導体レーザのおのおのの製作工程における断
面構造を示す。まず最初に図３（ａ）に示すように、ｎ
型ＧａＡｓ基板３０１の表面に、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰク
ラッド層３０２、ＧａＩｎＰ活性層３０３、ｐ型ＡｌＧ
ａＩｎＰクラッド層３０４、ｐ型ＧａＩｎＰエッチスト
ップ層３０５およびｎ型ＧａＡｓブロック層３０６をＭ
Ｏ−ＶＰＥ法（有機金属気相成長法）で順次結晶成長す
る。次に、図３（ｂ）に示すようにストライプ状の開孔
部を有するＳｉＯ2膜３０７をマスクとしてｎ型ＧａＡ
ｓブロック層３０６を例えばＨ2ＳＯ4：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ
＝１：１：１０の混合液でエッチングする。次にＳｉＯ
2膜３０７を除去した後ＭＯ−ＶＰＥ法によりｐ型Ｇａ
Ａｓキャップ層３０８を結晶成長すると図３（ｃ）に示
すようになる。最後に表面にＣｒ／Ａｕからなるｐ型オ
ーミックコンタクト電極３０９を形成し、裏面を研磨お
よびエッチングして基板を薄くしたのちＡｕ／Ｇｅ／Ｎ
ｉからなるｎ型オーミックコンタクト電極３１０を形成
すると図３（ｄ）に示すように従来の内部ストライプ型
のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザが完成する。
【０００４】この従来のレーザにおいて、ｎ型ＧａＡｓ
ブロック層３０６は電流の狭窄層の役割を果たしてい
る。
ブロック層３０６は電流の狭窄層の役割を果たしてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の内部
ストライプ型のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザにおいて
は、電流の狭窄が行なわれてはいるものの光に対しては
利得導波型であるため活性層と平行な方向の導波光の波
面が曲がってしまい、その結果として約４０μｍの大き
な非点隔差ができてしまうという問題点があった。従っ
て従来の内部ストライプ型のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レ
ーザを光学機器に応用しようとする場合、通常の凸レン
ズ一枚ではレーザ光を平行光にしたり一点に集光したり
することができないため応用範囲が限定されてしまって
いた。
ストライプ型のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザにおいて
は、電流の狭窄が行なわれてはいるものの光に対しては
利得導波型であるため活性層と平行な方向の導波光の波
面が曲がってしまい、その結果として約４０μｍの大き
な非点隔差ができてしまうという問題点があった。従っ
て従来の内部ストライプ型のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レ
ーザを光学機器に応用しようとする場合、通常の凸レン
ズ一枚ではレーザ光を平行光にしたり一点に集光したり
することができないため応用範囲が限定されてしまって
いた。
【０００６】また、ｎ型ＧａＡｓブロック層３０６およ
びｐ型ＧａＡｓキャップ層３０８はは活性層で発光した
光を吸収するので活性層を導波する光に対しては損失と
なり、電流の狭窄をより良くするためにｐ型ＡｌＧａＩ
ｎＰクラッド層の膜厚を薄くすると光の吸収が大きくな
りこの損失の分だけ発振しきい値が増加してしまうとい
う問題点もあり、発振しきい値を７０ｍＡ以下に下げる
ことは困難であった。
びｐ型ＧａＡｓキャップ層３０８はは活性層で発光した
光を吸収するので活性層を導波する光に対しては損失と
なり、電流の狭窄をより良くするためにｐ型ＡｌＧａＩ
ｎＰクラッド層の膜厚を薄くすると光の吸収が大きくな
りこの損失の分だけ発振しきい値が増加してしまうとい
う問題点もあり、発振しきい値を７０ｍＡ以下に下げる
ことは困難であった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような従来
の内部ストライプ型のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザに
おける問題点を解決するためになされたもので、以下の
ような構成を有するものである。
の内部ストライプ型のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザに
おける問題点を解決するためになされたもので、以下の
ような構成を有するものである。
【０００８】（１）一方導電型基板上に一方導電型クラ
ッド層、ストライプ状に圧縮歪を有する活性層および他
方導電型クラッド層を有する。
ッド層、ストライプ状に圧縮歪を有する活性層および他
方導電型クラッド層を有する。
【０００９】（２）ストライプ部が平坦でストライプの
周囲に凹凸を有する一方導電型基板上に一方導電型クラ
ッド層、前記一方導電型クラッド層よりも格子定数が大
きくストライプ状に圧縮歪を有する活性層および他方導
電型クラッド層を順次形成する工程を備える製造方法。
周囲に凹凸を有する一方導電型基板上に一方導電型クラ
ッド層、前記一方導電型クラッド層よりも格子定数が大
きくストライプ状に圧縮歪を有する活性層および他方導
電型クラッド層を順次形成する工程を備える製造方法。
【００１０】（３）一方導電型基板上に一方導電型クラ
ッド層、前記一方導電型クラッド層よりも格子定数が大
きく圧縮歪を有する活性層および他方導電型クラッド層
を順次形成する工程、ストライプの両側の前記他方導電
型クラッド層をエッチングする工程、前記エッチングし
た部分に格子定数の大きな歪緩和層を形成して前記圧縮
歪を有する活性層のストライプの両側の圧縮歪を緩和す
る工程を備える製造方法。
ッド層、前記一方導電型クラッド層よりも格子定数が大
きく圧縮歪を有する活性層および他方導電型クラッド層
を順次形成する工程、ストライプの両側の前記他方導電
型クラッド層をエッチングする工程、前記エッチングし
た部分に格子定数の大きな歪緩和層を形成して前記圧縮
歪を有する活性層のストライプの両側の圧縮歪を緩和す
る工程を備える製造方法。
【００１１】
【作用】上記構成により、本発明は以下のような作用を
有する。
有する。
【００１２】（１）活性層がストライプ状の圧縮歪を有
することから、圧縮歪を有する部分の屈折率が大きくな
り、光がストライプ部に閉じ込められる。すなわち屈折
率による導波構造を有するものであり、低非点隔差およ
び低しきい値発振が可能になる。
することから、圧縮歪を有する部分の屈折率が大きくな
り、光がストライプ部に閉じ込められる。すなわち屈折
率による導波構造を有するものであり、低非点隔差およ
び低しきい値発振が可能になる。
【００１３】（２）ストライプ部が平坦でストライプの
周囲に凹凸を有する基板上に圧縮歪を有する活性層を形
成する際にストライプの周囲に凹凸部では表面の凹凸の
ために圧縮歪が緩和されて結局表面が平坦なストライプ
部に形成された活性層のみ圧縮歪が存在することにな
る。
周囲に凹凸を有する基板上に圧縮歪を有する活性層を形
成する際にストライプの周囲に凹凸部では表面の凹凸の
ために圧縮歪が緩和されて結局表面が平坦なストライプ
部に形成された活性層のみ圧縮歪が存在することにな
る。
【００１４】（３）エッチングした部分に格子定数の大
きな歪緩和層を形成することにより圧縮歪を有する活性
層のストライプの両側の圧縮歪が緩和され、ストライプ
部にのみ圧縮歪を残すことができる。
きな歪緩和層を形成することにより圧縮歪を有する活性
層のストライプの両側の圧縮歪が緩和され、ストライプ
部にのみ圧縮歪を残すことができる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明を実施例にしたがって説明す
る。図１に本発明の第１の実施例のＡｌＧａＩｎＰ系半
導体レーザの各製造工程における模式的断面構造斜視図
を示す。まず最初に図１（ａ）に示すように、例えば
（１００）面を主面とし、ストライプ部が平坦でストラ
イプの周囲に凹凸を有するｎ型ＧａＡｓ基板１０１の表
面に、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０２（例えばｘ
＝０．６、キャリア密度７×１０17ｃｍ-3、厚さ０．５
μｍ）、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層１０３（例えばｘ
＝０．２、キャリア密度７×１０17ｃｍ-3、厚さ０．０
３μｍ）、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層１０３よりも格
子定数が大きく圧縮歪を有するＧａＩｎＰ活性層１０４
（例えば厚さ０．０１μｍ）、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ光導
波層１０５（例えばｘ＝０．２、キャリア密度７×１０
17ｃｍ-3、厚さ０．０３μｍ）、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰク
ラッド層１０６（例えばｘ＝０．６、キャリア密度４×
１０ 17ｃｍ-3、厚さ０．５μｍ）、ｐ型ＧａＩｎＰエッ
チストップ層１０７（例えばキャリア密度１×１０18ｃ
ｍ-3、厚さ０．０１μｍ）、ｎ型ＧａＡｓブロック層１
０８（例えばキャリア密度１×１０18ｃｍ-3、厚さ０．
５μｍ）をＭＯ−ＶＰＥ法で順次結晶成長する。次に、
例えば幅３μｍのストライプ状に開孔したＳｉＯ2膜１
０９をマスクとしてｎ型ＧａＡｓブロック層１０８を例
えばＨ2ＳＯ4：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ＝１：１：１０の混合液
でｐ型ＧａＩｎＰエッチストップ層１０６に到達するま
でエッチングすると、図１（ｂ）に示すようになる。こ
の実施例でたとえばストライプを＜０１１＞方向に形成
するとストライプ溝の両側のｎ型ＧａＡｓブロック層１
０８は順テーパー状にエッチングされる。次にＭＯ−Ｖ
ＰＥ法によりｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０（例えばキ
ャリア密度５×１０18ｃｍ -3、厚さ３μｍ）を全面に結
晶成長すると図１（ｃ）に示すようになる。最後に表面
にＣｒ／Ａｕからなるｐ型オーミックコンタクト電極１
１１を形成し、裏面を研磨およびエッチングして基板を
薄くしたのちＡｕ／Ｇｅ／Ｎｉからなるｎ型オーミック
コンタクト電極１１２を形成すると図１（ｄ）に示すよ
うに本発明の第１の実施例のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レ
ーザが完成する。
る。図１に本発明の第１の実施例のＡｌＧａＩｎＰ系半
導体レーザの各製造工程における模式的断面構造斜視図
を示す。まず最初に図１（ａ）に示すように、例えば
（１００）面を主面とし、ストライプ部が平坦でストラ
イプの周囲に凹凸を有するｎ型ＧａＡｓ基板１０１の表
面に、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０２（例えばｘ
＝０．６、キャリア密度７×１０17ｃｍ-3、厚さ０．５
μｍ）、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層１０３（例えばｘ
＝０．２、キャリア密度７×１０17ｃｍ-3、厚さ０．０
３μｍ）、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層１０３よりも格
子定数が大きく圧縮歪を有するＧａＩｎＰ活性層１０４
（例えば厚さ０．０１μｍ）、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ光導
波層１０５（例えばｘ＝０．２、キャリア密度７×１０
17ｃｍ-3、厚さ０．０３μｍ）、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰク
ラッド層１０６（例えばｘ＝０．６、キャリア密度４×
１０ 17ｃｍ-3、厚さ０．５μｍ）、ｐ型ＧａＩｎＰエッ
チストップ層１０７（例えばキャリア密度１×１０18ｃ
ｍ-3、厚さ０．０１μｍ）、ｎ型ＧａＡｓブロック層１
０８（例えばキャリア密度１×１０18ｃｍ-3、厚さ０．
５μｍ）をＭＯ−ＶＰＥ法で順次結晶成長する。次に、
例えば幅３μｍのストライプ状に開孔したＳｉＯ2膜１
０９をマスクとしてｎ型ＧａＡｓブロック層１０８を例
えばＨ2ＳＯ4：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ＝１：１：１０の混合液
でｐ型ＧａＩｎＰエッチストップ層１０６に到達するま
でエッチングすると、図１（ｂ）に示すようになる。こ
の実施例でたとえばストライプを＜０１１＞方向に形成
するとストライプ溝の両側のｎ型ＧａＡｓブロック層１
０８は順テーパー状にエッチングされる。次にＭＯ−Ｖ
ＰＥ法によりｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０（例えばキ
ャリア密度５×１０18ｃｍ -3、厚さ３μｍ）を全面に結
晶成長すると図１（ｃ）に示すようになる。最後に表面
にＣｒ／Ａｕからなるｐ型オーミックコンタクト電極１
１１を形成し、裏面を研磨およびエッチングして基板を
薄くしたのちＡｕ／Ｇｅ／Ｎｉからなるｎ型オーミック
コンタクト電極１１２を形成すると図１（ｄ）に示すよ
うに本発明の第１の実施例のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レ
ーザが完成する。
【００１６】上述の本発明の第１の実施例においてスト
ライプ部が平坦でストライプの周囲に凹凸を有する基板
１０１上に圧縮歪を有する活性層１０４を形成する際に
ストライプの周囲に凹凸部では表面の凹凸のために圧縮
歪が緩和されて結局表面が平坦なストライプ部に形成さ
れた活性層のみ圧縮歪が存在することになる。また、そ
の結果、活性層１０４がストライプ状の圧縮歪を有する
ことから、圧縮歪を有する部分の屈折率が大きくなり、
活性層１０４と平行な方向にも光を閉じこめて導波させ
ることができ、従って活性層１０４に平行な方向および
垂直な方向ともに屈折率導波されるので非点隔差も従来
例で示したレーザよりもはるかに小さくなる。例えば上
記本発明の第１の実施例の場合、非点隔差は３μｍと小
さな値がえられた。また、光が導波され閉じ込められて
いるので光の損失が少なくなり発振しきい値も従来例で
示したレーザよりもはるかに小さくなる。例えば上記本
発明の第１の実施例の場合、発振しきい値は３０ｍＡと
小さな値がえられた。
ライプ部が平坦でストライプの周囲に凹凸を有する基板
１０１上に圧縮歪を有する活性層１０４を形成する際に
ストライプの周囲に凹凸部では表面の凹凸のために圧縮
歪が緩和されて結局表面が平坦なストライプ部に形成さ
れた活性層のみ圧縮歪が存在することになる。また、そ
の結果、活性層１０４がストライプ状の圧縮歪を有する
ことから、圧縮歪を有する部分の屈折率が大きくなり、
活性層１０４と平行な方向にも光を閉じこめて導波させ
ることができ、従って活性層１０４に平行な方向および
垂直な方向ともに屈折率導波されるので非点隔差も従来
例で示したレーザよりもはるかに小さくなる。例えば上
記本発明の第１の実施例の場合、非点隔差は３μｍと小
さな値がえられた。また、光が導波され閉じ込められて
いるので光の損失が少なくなり発振しきい値も従来例で
示したレーザよりもはるかに小さくなる。例えば上記本
発明の第１の実施例の場合、発振しきい値は３０ｍＡと
小さな値がえられた。
【００１７】図２に本発明の第２の実施例のＡｌＧａＩ
ｎＰ系半導体レーザの各製造工程における模式的断面構
造図を示す。まず最初に図２（ａ）に示すように、例え
ば（１００）面を主面とするｎ型ＧａＡｓ基板２０１の
表面に、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２０２（例えば
ｘ＝０．６、キャリア密度７×１０17ｃｍ-3、厚さ１μ
ｍ）、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層２０３（例えばｘ＝
０．２ キャリア密度７×１０17ｃｍ-3、厚さ０．０３
μｍ）、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層２０３よりも格子
定数が大きく圧縮歪を有するＧａＩｎＰ活性層２０４
（例えば厚さ０．０１μｍ）、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ光導
波層２０５（例えばｘ＝０．２ キャリア密度７×１０
17ｃｍ-3、厚さ０．０３μｍ）、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰク
ラッド層２０６（例えばｘ＝０．６、キャリア密度４×
１０17ｃｍ-3、厚さ０．１μｍ）、ｐ型ＧａＩｎＰ中間
層２０７（例えばキャリア密度１×１０18ｃｍ-3、厚さ
０．１μｍ）、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層２０８（例え
ばキャリア密度１×１０18ｃｍ-3、厚さ０．５μｍ）を
ＭＯ−ＶＰＥ法で順次結晶成長する。次に、例えば幅５
μｍのストライプの両側に例えば幅５μｍで開孔したＳ
ｉＯ2膜２０９をマスクとしてｐ型ＧａＡｓコンタクト
層２０８、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層２０７およびｐ型Ａｌ
ＧａＩｎＰクラッド層２０６を例えばＨ2ＳＯ4：Ｈ
2Ｏ2：Ｈ2Ｏ＝１：１：１０の混合液、ＣＣｌ4ガスによ
るドライエッチング、および４０°Ｃの熱濃硫酸で順次
エッチングすると、図２（ｂ）に示すようになる。次に
ＳｉＯ2膜２０９をマスクとしてｎ型ＡｌＧａＩｎＰ光
導波層２０３よりも格子定数が大きいｎ型ＡｌＧａＩｎ
Ｐ歪緩和層２１０（例えばｘ＝０．６ キャリア密度７
×１０17ｃｍ-3、厚さ０．５μｍ）を形成する。最後に
ストライプ部のＳｉＯ2膜２０９を除去して表面にＣｒ
／Ａｕからなるｐ型オーミックコンタクト電極２１１を
形成し、裏面を研磨およびエッチングして基板を薄くし
たのちＡｕ／Ｇｅ／Ｎｉからなるｎ型オーミックコンタ
クト電極２１２を形成すると図２（ｃ）に示すように本
発明の第２の実施例のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザが
完成する。
ｎＰ系半導体レーザの各製造工程における模式的断面構
造図を示す。まず最初に図２（ａ）に示すように、例え
ば（１００）面を主面とするｎ型ＧａＡｓ基板２０１の
表面に、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２０２（例えば
ｘ＝０．６、キャリア密度７×１０17ｃｍ-3、厚さ１μ
ｍ）、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層２０３（例えばｘ＝
０．２ キャリア密度７×１０17ｃｍ-3、厚さ０．０３
μｍ）、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層２０３よりも格子
定数が大きく圧縮歪を有するＧａＩｎＰ活性層２０４
（例えば厚さ０．０１μｍ）、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ光導
波層２０５（例えばｘ＝０．２ キャリア密度７×１０
17ｃｍ-3、厚さ０．０３μｍ）、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰク
ラッド層２０６（例えばｘ＝０．６、キャリア密度４×
１０17ｃｍ-3、厚さ０．１μｍ）、ｐ型ＧａＩｎＰ中間
層２０７（例えばキャリア密度１×１０18ｃｍ-3、厚さ
０．１μｍ）、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層２０８（例え
ばキャリア密度１×１０18ｃｍ-3、厚さ０．５μｍ）を
ＭＯ−ＶＰＥ法で順次結晶成長する。次に、例えば幅５
μｍのストライプの両側に例えば幅５μｍで開孔したＳ
ｉＯ2膜２０９をマスクとしてｐ型ＧａＡｓコンタクト
層２０８、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層２０７およびｐ型Ａｌ
ＧａＩｎＰクラッド層２０６を例えばＨ2ＳＯ4：Ｈ
2Ｏ2：Ｈ2Ｏ＝１：１：１０の混合液、ＣＣｌ4ガスによ
るドライエッチング、および４０°Ｃの熱濃硫酸で順次
エッチングすると、図２（ｂ）に示すようになる。次に
ＳｉＯ2膜２０９をマスクとしてｎ型ＡｌＧａＩｎＰ光
導波層２０３よりも格子定数が大きいｎ型ＡｌＧａＩｎ
Ｐ歪緩和層２１０（例えばｘ＝０．６ キャリア密度７
×１０17ｃｍ-3、厚さ０．５μｍ）を形成する。最後に
ストライプ部のＳｉＯ2膜２０９を除去して表面にＣｒ
／Ａｕからなるｐ型オーミックコンタクト電極２１１を
形成し、裏面を研磨およびエッチングして基板を薄くし
たのちＡｕ／Ｇｅ／Ｎｉからなるｎ型オーミックコンタ
クト電極２１２を形成すると図２（ｃ）に示すように本
発明の第２の実施例のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザが
完成する。
【００１８】上述の本発明の第２の実施例においてｐ型
ＧａＡｓコンタクト層２０８、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層２
０７およびｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２０６をエッ
チングしたのち格子定数の大きなｎ型ＡｌＧａＩｎＰ歪
緩和層２１０歪を形成することにより圧縮歪を有する活
性層２０４のストライプの両側の圧縮歪が緩和され、ス
トライプ部にのみ圧縮歪を残すことができる。その結
果、活性層２０４がストライプ状の圧縮歪を有すること
から、圧縮歪を有する部分の屈折率が大きくなり、活性
層２０４と平行な方向にも光を閉じこめて導波させるこ
とができ、従って活性層２０４に平行な方向および垂直
な方向ともに屈折率導波されるので非点隔差も従来例で
示したレーザよりもはるかに小さくなる。例えば上記本
発明の第２の実施例の場合、非点隔差は３μｍと小さな
値がえられた。また、光が導波され閉じ込められている
ので光の損失が少なくなり発振しきい値も従来例で示し
たレーザよりもはるかに小さくなる。例えば上記本発明
の第２の実施例の場合、発振しきい値は３０ｍＡと小さ
な値がえられた。
ＧａＡｓコンタクト層２０８、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層２
０７およびｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２０６をエッ
チングしたのち格子定数の大きなｎ型ＡｌＧａＩｎＰ歪
緩和層２１０歪を形成することにより圧縮歪を有する活
性層２０４のストライプの両側の圧縮歪が緩和され、ス
トライプ部にのみ圧縮歪を残すことができる。その結
果、活性層２０４がストライプ状の圧縮歪を有すること
から、圧縮歪を有する部分の屈折率が大きくなり、活性
層２０４と平行な方向にも光を閉じこめて導波させるこ
とができ、従って活性層２０４に平行な方向および垂直
な方向ともに屈折率導波されるので非点隔差も従来例で
示したレーザよりもはるかに小さくなる。例えば上記本
発明の第２の実施例の場合、非点隔差は３μｍと小さな
値がえられた。また、光が導波され閉じ込められている
ので光の損失が少なくなり発振しきい値も従来例で示し
たレーザよりもはるかに小さくなる。例えば上記本発明
の第２の実施例の場合、発振しきい値は３０ｍＡと小さ
な値がえられた。
【００１９】なお、上述の本発明の第１ないし第２の実
施例において活性層としてＧａＩｎＰを用いて説明した
がＡｌＧａＩｎＰであっても良いことはもちろんであ
る。また導電型に関してもｐ型とｎ型とが入れ替わって
も良いことはもちろんである。
施例において活性層としてＧａＩｎＰを用いて説明した
がＡｌＧａＩｎＰであっても良いことはもちろんであ
る。また導電型に関してもｐ型とｎ型とが入れ替わって
も良いことはもちろんである。
【００２０】
【発明の効果】上記本発明の実施例の説明でも述べたよ
うに、本発明は以下のような効果を有する。
うに、本発明は以下のような効果を有する。
【００２１】（１）活性層がストライプ状の圧縮歪を有
することから、圧縮歪を有する部分の屈折率が大きくな
り、光がストライプ部に閉じ込められる。すなわち屈折
率による導波構造を有するものであり、低非点隔差およ
び低しきい値発振が可能になる。
することから、圧縮歪を有する部分の屈折率が大きくな
り、光がストライプ部に閉じ込められる。すなわち屈折
率による導波構造を有するものであり、低非点隔差およ
び低しきい値発振が可能になる。
【００２２】（２）ストライプ部が平坦でストライプの
周囲に凹凸を有する基板上に圧縮歪を有する活性層を形
成する際にストライプの周囲に凹凸部では表面の凹凸の
ために圧縮歪が緩和されて結局表面が平坦なストライプ
部に形成された活性層のみ圧縮歪が存在することにな
る。
周囲に凹凸を有する基板上に圧縮歪を有する活性層を形
成する際にストライプの周囲に凹凸部では表面の凹凸の
ために圧縮歪が緩和されて結局表面が平坦なストライプ
部に形成された活性層のみ圧縮歪が存在することにな
る。
【００２３】（３）エッチングした部分に格子定数の大
きな歪緩和層を形成することにより圧縮歪を有する活性
層のストライプの両側の圧縮歪が緩和され、ストライプ
部にのみ圧縮歪を残すことができる。
きな歪緩和層を形成することにより圧縮歪を有する活性
層のストライプの両側の圧縮歪が緩和され、ストライプ
部にのみ圧縮歪を残すことができる。
【図１】本発明の第１の実施例の製造工程を示す断面構
造図
造図
【図２】本発明の第２の実施例の製造工程を示す断面構
造図
造図
【図３】従来例の製造工程を示す断面構造図
１０１ ｎ型ＧａＡｓ基板 ２０１ ｎ型ＧａＡｓ基板 ３０１ ｎ型ＧａＡｓ基板 １０２ ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 ２０２ ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 ３０２ ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 １０３ ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層 ２０３ ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層 ３０３ ＧａＩｎＰ活性層 １０４ 圧縮歪を有するＧａＩｎＰ活性層 ２０４ 圧縮歪を有するＧａＩｎＰ活性層 １０５ ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層 ２０５ ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層 １０６ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 ２０６ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 ３０４ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 １０７ ｐ型ＧａＩｎＰエッチストップ層 ３０５ ｐ型ＧａＩｎＰエッチストップ層 ２０７ ｐ型ＧａＩｎＰ中間層 １０８ ｎ型ＧａＡｓブロック層 ３０６ ｎ型ＧａＡｓブロック層 ２０８ ｐ型ＧａＡｓコンタクト層 １０９ ＳｉＯ2膜 ２０９ ＳｉＯ2膜 ３０７ ＳｉＯ2膜 １１０ ｐ型ＧａＡｓキャップ層 ３０８ ｐ型ＧａＡｓキャップ層 ２１０ ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ歪緩和層 １１１ Ｃｒ／Ａｕ電極 ２１１ Ｃｒ／Ａｕ電極 ３０９ Ｃｒ／Ａｕ電極 １１２ Ａｕ／Ｇｅ／Ｎｉ電極 ２１２ Ａｕ／Ｇｅ／Ｎｉ電極 ３１０ Ａｕ／Ｇｅ／Ｎｉ電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01S 3/18
Claims (3)
- 【請求項１】 活性層と、前記活性層の下方に形成され
た第１のクラッド層と、前記活性層の上方に形成された
第２のクラッド層とを備えた半導体レーザであって、前
記活性層は、活性層と平行な方向に圧縮歪の高低差を有
するとともに、圧縮歪の高い部分の形状がストライプ状
であることを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項２】 表面に平坦部と凹凸部とを有する基板上
に、第１のクラッド層を形成する第１の工程と、前記第
１のクラッド層の上方に、圧縮歪を有する活性層を形成
する第２の工程と、前記活性層の上方に、第２のクラッ
ド層を形成する第３の工程とを有する半導体レーザの製
造方法であって、前記第２の工程の際、前記凹凸部上に
形成された活性層において圧縮歪が緩和されることを特
徴とする半導体レーザの製造方法。 - 【請求項３】 第１のクラッド層の上方に、圧縮歪を有
する活性層を形成する工程と、前記活性層の上方に第２
のクラッド層を形成する工程と、前記第２のクラッド層
をストライプの両側で厚みが薄くなるようにエッチング
する工程と、前記第２のクラッド層のエッチングした部
分に、前記活性層の圧縮歪を緩和するための歪緩和層を
形成する工程とを有する半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3178077A JP2949927B2 (ja) | 1991-07-18 | 1991-07-18 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP3178077A JP2949927B2 (ja) | 1991-07-18 | 1991-07-18 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0529700A JPH0529700A (ja) | 1993-02-05 |
| JP2949927B2 true JP2949927B2 (ja) | 1999-09-20 |
Family
ID=16042224
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3178077A Expired - Lifetime JP2949927B2 (ja) | 1991-07-18 | 1991-07-18 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2949927B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7682857B2 (en) | 2007-04-16 | 2010-03-23 | Mitsubishi Electric Corporation | Method for manufacturing semiconductor optical device |
-
1991
- 1991-07-18 JP JP3178077A patent/JP2949927B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0529700A (ja) | 1993-02-05 |
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