JP3063684B2 - 半導体レーザ及びその製造方法 - Google Patents
半導体レーザ及びその製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ａｌ系半導体を埋
め込み層に用いた埋め込みリッジ型半導体レーザ及びそ
の製造方法に関する。
め込み層に用いた埋め込みリッジ型半導体レーザ及びそ
の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザは、
６００ｎｍ帯に発振波長領域を有し、バーコード・リー
ダーや計測用光源として実用化されている。また、光磁
気やＤＶＤなど高密度光ディスク用光源としても実用化
が進んでいる。このような光ディスク用光源として用い
られる場合、水平横モード（以下、横モードと記す）が
単一で且つ単峰性であることが望まれる。そのため、活
性層と水平方向に屈折率差が設けられた屈折率導波構造
が採用されている。
６００ｎｍ帯に発振波長領域を有し、バーコード・リー
ダーや計測用光源として実用化されている。また、光磁
気やＤＶＤなど高密度光ディスク用光源としても実用化
が進んでいる。このような光ディスク用光源として用い
られる場合、水平横モード（以下、横モードと記す）が
単一で且つ単峰性であることが望まれる。そのため、活
性層と水平方向に屈折率差が設けられた屈折率導波構造
が採用されている。
【０００３】図４は、エレクトロニクス・レターズ（１
９８７年、第２３巻、９３８頁−９３９頁）に報告され
ている埋め込みリッジ型屈折率導波構造を有するＡｌＧ
ａＩｎＰ系赤色半導体レーザの構造図である。この半導
体レーザは、ｎ型ＧａＡｓ基板３００上に、ｎ型ＧａＡ
ｓバッファ層３０１、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３
０２、活性層３０３、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰインナークラ
ッド層３０４、ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層３０
５、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰインナークラッド層３０６、ｐ
型ＧａＩｎＰヘテロバッファ層３０７、ｎ型ＧａＡｓ電
流ブロック層３０８、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層３０９
を有して成る。この構造では、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラ
ッド層３０４、３０６に形成されたリッジを、レーザ光
を吸収するＧａＡｓ（ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層３０
８）で埋め込むことによってリッジ内外に屈折率差を設
け、横モードの制御を行っている。
９８７年、第２３巻、９３８頁−９３９頁）に報告され
ている埋め込みリッジ型屈折率導波構造を有するＡｌＧ
ａＩｎＰ系赤色半導体レーザの構造図である。この半導
体レーザは、ｎ型ＧａＡｓ基板３００上に、ｎ型ＧａＡ
ｓバッファ層３０１、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３
０２、活性層３０３、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰインナークラ
ッド層３０４、ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層３０
５、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰインナークラッド層３０６、ｐ
型ＧａＩｎＰヘテロバッファ層３０７、ｎ型ＧａＡｓ電
流ブロック層３０８、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層３０９
を有して成る。この構造では、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラ
ッド層３０４、３０６に形成されたリッジを、レーザ光
を吸収するＧａＡｓ（ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層３０
８）で埋め込むことによってリッジ内外に屈折率差を設
け、横モードの制御を行っている。
【０００４】また、特開平７−２４９８３８号公報に
は、図５に示すような埋め込み層（光閉じ込め層）とし
てレーザ光に対して透明で且つ低屈折率であるＡｌＩｎ
ＰやＡｌＧａＩｎＰを用いる構造が記載されている。こ
の半導体レーザは、ｎ型ＧａＡｓ基板４００上に、ｎ型
ＧａＡｓバッファ層４０１、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッ
ド層４０２、活性層４０３、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッ
ド層４０４、ｐ型ＧａＩｎＰヘテロバッファ層４０５、
ｎ型ＡｌＩｎＰ光閉じ込め層４０６、ｐ型ＧａＡｓコン
タクト層４０７を有して成る。この構造では、埋め込み
層（光閉じ込め層４０６）のＡｌＩｎＰがレーザ光を吸
収しないのでＧａＡｓを用いた場合に比べて導波路損失
が小さく、低しきい値電流・高効率でのレーザ発振が可
能である。また、非点格差が小さく光ディスク用光源と
しては非常に有利である。
は、図５に示すような埋め込み層（光閉じ込め層）とし
てレーザ光に対して透明で且つ低屈折率であるＡｌＩｎ
ＰやＡｌＧａＩｎＰを用いる構造が記載されている。こ
の半導体レーザは、ｎ型ＧａＡｓ基板４００上に、ｎ型
ＧａＡｓバッファ層４０１、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッ
ド層４０２、活性層４０３、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッ
ド層４０４、ｐ型ＧａＩｎＰヘテロバッファ層４０５、
ｎ型ＡｌＩｎＰ光閉じ込め層４０６、ｐ型ＧａＡｓコン
タクト層４０７を有して成る。この構造では、埋め込み
層（光閉じ込め層４０６）のＡｌＩｎＰがレーザ光を吸
収しないのでＧａＡｓを用いた場合に比べて導波路損失
が小さく、低しきい値電流・高効率でのレーザ発振が可
能である。また、非点格差が小さく光ディスク用光源と
しては非常に有利である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】埋め込みリッジ構造を
作製する場合、埋め込み層の成長はリッジを形成したク
ラッド層上への再成長となる。従って、ＡｌＩｎＰやＡ
ｌＧａＩｎＰを埋め込み層に用いたＡｌＧａＩｎＰ系赤
色半導体レーザでは、埋め込み成長がＡｌ半導体薄膜上
へのＡｌ半導体薄膜の再成長となり、埋め込み層の表面
状態が悪化する。そして、この表面状態の悪化は、埋め
込み層が厚くなるに従いひどくなる。一方、表面状態の
悪化を低減するために埋め込み層の厚さを薄くすると、
光の閉じ込めが不十分になってしまいレーザ特性が悪く
なる。従って、この表面状態の悪化は避けられない。表
面状態の悪化による表面の凹凸は、ＣＷ動作時に放熱性
の低下をもたらし、素子特性を悪化させる。
作製する場合、埋め込み層の成長はリッジを形成したク
ラッド層上への再成長となる。従って、ＡｌＩｎＰやＡ
ｌＧａＩｎＰを埋め込み層に用いたＡｌＧａＩｎＰ系赤
色半導体レーザでは、埋め込み成長がＡｌ半導体薄膜上
へのＡｌ半導体薄膜の再成長となり、埋め込み層の表面
状態が悪化する。そして、この表面状態の悪化は、埋め
込み層が厚くなるに従いひどくなる。一方、表面状態の
悪化を低減するために埋め込み層の厚さを薄くすると、
光の閉じ込めが不十分になってしまいレーザ特性が悪く
なる。従って、この表面状態の悪化は避けられない。表
面状態の悪化による表面の凹凸は、ＣＷ動作時に放熱性
の低下をもたらし、素子特性を悪化させる。
【０００６】本発明の目的は、以上の問題点を解決し
て、低しきい値電流・高効率で発振する埋め込みリッジ
型半導体レーザ及びその製造方法を提供することにあ
る。
て、低しきい値電流・高効率で発振する埋め込みリッジ
型半導体レーザ及びその製造方法を提供することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、第１導電型基
板上に、第１導電型クラッド層、活性層、リッジを有す
る第２導電型クラッド層を有し、該リッジがレーザ光に
対して透明で且つ該第２導電型クラッド層より屈折率の
小さな光閉じ込め層で埋め込まれた構造を有する半導体
レーザにおいて、リッジ側面における光閉じ込め層の厚
さ（Ｘｓ）がリッジが形成されていない平坦部における
光閉じ込め層の厚さ（Ｘｂ）の３倍以上の厚さを有する
ことを特徴とする半導体レーザである。
板上に、第１導電型クラッド層、活性層、リッジを有す
る第２導電型クラッド層を有し、該リッジがレーザ光に
対して透明で且つ該第２導電型クラッド層より屈折率の
小さな光閉じ込め層で埋め込まれた構造を有する半導体
レーザにおいて、リッジ側面における光閉じ込め層の厚
さ（Ｘｓ）がリッジが形成されていない平坦部における
光閉じ込め層の厚さ（Ｘｂ）の３倍以上の厚さを有する
ことを特徴とする半導体レーザである。
【０００８】さらに本発明は、第１導電型基板上に、第
１導電型クラッド層、活性層、リッジを有する第２導電
型クラッド層を有し、該リッジがレーザ光に対して透明
で且つ該第２導電型クラッド層より屈折率の小さな光閉
じ込め層で埋め込まれた構造を有する半導体レーザの製
造方法において、リッジ側面における光閉じ込め層の厚
さ（Ｘｓ）がリッジが形成されていない平坦部における
光閉じ込め層の厚さ（Ｘｂ）の３倍以上の厚さになるよ
うに、該光閉じ込め層を形成することを特徴とする半導
体レーザの製造方法である。
１導電型クラッド層、活性層、リッジを有する第２導電
型クラッド層を有し、該リッジがレーザ光に対して透明
で且つ該第２導電型クラッド層より屈折率の小さな光閉
じ込め層で埋め込まれた構造を有する半導体レーザの製
造方法において、リッジ側面における光閉じ込め層の厚
さ（Ｘｓ）がリッジが形成されていない平坦部における
光閉じ込め層の厚さ（Ｘｂ）の３倍以上の厚さになるよ
うに、該光閉じ込め層を形成することを特徴とする半導
体レーザの製造方法である。
【０００９】本発明においては、メサ側面の埋め込み層
（光閉じ込め層）の厚さ（Ｘｓ）を平坦部の厚さ（Ｘ
ｂ）の３倍以上にすることによって、平坦部の厚さ（Ｘ
ｂ）が薄い場合でも有効に光の閉じ込を行うことができ
る。また、平坦部の厚さ（Ｘｂ）が薄い結果、埋め込み
層の表面状態が良好になり、表面の凹凸に起因する歩留
まりの低下を抑制できる。
（光閉じ込め層）の厚さ（Ｘｓ）を平坦部の厚さ（Ｘ
ｂ）の３倍以上にすることによって、平坦部の厚さ（Ｘ
ｂ）が薄い場合でも有効に光の閉じ込を行うことができ
る。また、平坦部の厚さ（Ｘｂ）が薄い結果、埋め込み
層の表面状態が良好になり、表面の凹凸に起因する歩留
まりの低下を抑制できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついて説明する。
ついて説明する。
【００１１】図１は、本発明の半導体レーザの一例を示
す構造図である。この半導体レーザは、ＡｌＩｎＰやＡ
ｌＧａＡｓ等を埋め込み層（光閉じ込め層１０４）とす
る実屈折率導波ＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザであ
り、第１導電型基板１００上に、第１導電型クラッド層
１０１、活性層１０２、リッジを有する第２導電型クラ
ッド層１０３を有し、リッジがレーザ光に対して透明で
且つ該第２導電型クラッド層より屈折率の小さな光閉じ
込め層１０４で埋め込まれた構造を有する。これら各層
は、代表的には、基板１００がＧａＡｓ、クラッド層１
０１、１０３がＡｌＧａＩｎＰ、活性層１０２がＡｌＧ
ａＩｎＰまたはＧａＩｎＰもしくはそれらの量子井戸構
造からなり、光閉じ込め層がＡｌＧａＩｎＰまたはＡｌ
ＩｎＰ、もしくは、ＡｌＧａＡｓまたはＡｌＡｓからな
る。
す構造図である。この半導体レーザは、ＡｌＩｎＰやＡ
ｌＧａＡｓ等を埋め込み層（光閉じ込め層１０４）とす
る実屈折率導波ＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザであ
り、第１導電型基板１００上に、第１導電型クラッド層
１０１、活性層１０２、リッジを有する第２導電型クラ
ッド層１０３を有し、リッジがレーザ光に対して透明で
且つ該第２導電型クラッド層より屈折率の小さな光閉じ
込め層１０４で埋め込まれた構造を有する。これら各層
は、代表的には、基板１００がＧａＡｓ、クラッド層１
０１、１０３がＡｌＧａＩｎＰ、活性層１０２がＡｌＧ
ａＩｎＰまたはＧａＩｎＰもしくはそれらの量子井戸構
造からなり、光閉じ込め層がＡｌＧａＩｎＰまたはＡｌ
ＩｎＰ、もしくは、ＡｌＧａＡｓまたはＡｌＡｓからな
る。
【００１２】そして、この光閉じ込め層１０４の厚さに
ついて、リッジ側面における厚さ（Ｘｓ）が、リッジが
形成されていない平坦部における厚さ（Ｘｂ）の３倍以
上である。特に、厚さ（Ｘｓ）と（Ｘｂ）の差は１００
ｎｍ以上であることが好ましい。また、厚さ（Ｘｓ）自
体は１５０ｎｍ以上であることが好ましく、厚さ（Ｘ
ｂ）自体は３００ｎｍ以下であることが好ましい。
ついて、リッジ側面における厚さ（Ｘｓ）が、リッジが
形成されていない平坦部における厚さ（Ｘｂ）の３倍以
上である。特に、厚さ（Ｘｓ）と（Ｘｂ）の差は１００
ｎｍ以上であることが好ましい。また、厚さ（Ｘｓ）自
体は１５０ｎｍ以上であることが好ましく、厚さ（Ｘ
ｂ）自体は３００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１３】ところで、通常、リッジ幅は５μｍ程度で
あり、２〜３インチ基板上にそのリッジが２００〜３０
０μｍピッチで形成されている。従って、基板の大部分
はメサが形成されていない平坦部である。この平坦部に
おける埋め込み層（光閉じ込め層）の厚さ（Ｘｂ）を薄
くすれば、表面状態を良好に改善することができる。図
６は、ＡｌＩｎＰを埋め込み層（光り閉じ込め層）とす
るＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザにおいて、導波路
損失と平坦部におけるＡｌＩｎＰ埋め込み層の厚さ（Ｘ
ｂ）の関係を等価屈折率法により計算した結果を示すグ
ラフである。ここでは、リッジ側面の厚さ（Ｘｓ）が厚
さ（Ｘｂ）の１〜３倍の場合について示す。図６から明
らかなように、平坦部における厚さが同じでもメサ側面
の厚さが厚いと導波路損失が低減できる。
あり、２〜３インチ基板上にそのリッジが２００〜３０
０μｍピッチで形成されている。従って、基板の大部分
はメサが形成されていない平坦部である。この平坦部に
おける埋め込み層（光閉じ込め層）の厚さ（Ｘｂ）を薄
くすれば、表面状態を良好に改善することができる。図
６は、ＡｌＩｎＰを埋め込み層（光り閉じ込め層）とす
るＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザにおいて、導波路
損失と平坦部におけるＡｌＩｎＰ埋め込み層の厚さ（Ｘ
ｂ）の関係を等価屈折率法により計算した結果を示すグ
ラフである。ここでは、リッジ側面の厚さ（Ｘｓ）が厚
さ（Ｘｂ）の１〜３倍の場合について示す。図６から明
らかなように、平坦部における厚さが同じでもメサ側面
の厚さが厚いと導波路損失が低減できる。
【００１４】図６から明らかなように、メサ側面の埋め
込み層（光閉じ込め層）の厚さ（Ｘｓ）が平坦部の厚さ
（Ｘｂ）の３倍以上であれば、同じ導波路損失の値でも
平坦部の厚さ（Ｘｂ）は通常の１／３の厚さにすること
ができ、表面状態の改善に有効である。
込み層（光閉じ込め層）の厚さ（Ｘｓ）が平坦部の厚さ
（Ｘｂ）の３倍以上であれば、同じ導波路損失の値でも
平坦部の厚さ（Ｘｂ）は通常の１／３の厚さにすること
ができ、表面状態の改善に有効である。
【００１５】なお、図７は上記計算に用いた構造図であ
り、ｎ型ＧａＡｓ基板５００上に、ｎ型ＧａＡｓバッフ
ァ層５０１、ｎ型（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラ
ッド層５０２、活性層５０３、ｐ型（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）
0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層５０４、ｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ
ヘテロバッファ層５０５、ｎ型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ光閉じ
込め層５０６、ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層５０７、ｐ
型ＧａＡｓコンタクト層５０８を形成したものである。
り、ｎ型ＧａＡｓ基板５００上に、ｎ型ＧａＡｓバッフ
ァ層５０１、ｎ型（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラ
ッド層５０２、活性層５０３、ｐ型（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）
0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層５０４、ｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ
ヘテロバッファ層５０５、ｎ型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ光閉じ
込め層５０６、ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層５０７、ｐ
型ＧａＡｓコンタクト層５０８を形成したものである。
【００１６】また、実際のレーザ構造では、平坦部は０
°〜１５゜程度オフされた｛００１｝面であり、メサ側
面は｛１１１｝Ａ面で形成される。｛１１１｝Ａ面はII
I族（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）安定化面であり、Ｖ族（Ｐ、
Ａｓ）付着が成長の律速となる。従って、低成長温度
（５８０〜６８０℃）、Ｖ族の供給量が過剰な条件（Ｖ
／III＞３００）で成長することによって成長速度が増
加し、平坦部に比べてメサ側部が厚い本発明の埋め込み
構造を簡易にかつ良好に実現できる。
°〜１５゜程度オフされた｛００１｝面であり、メサ側
面は｛１１１｝Ａ面で形成される。｛１１１｝Ａ面はII
I族（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）安定化面であり、Ｖ族（Ｐ、
Ａｓ）付着が成長の律速となる。従って、低成長温度
（５８０〜６８０℃）、Ｖ族の供給量が過剰な条件（Ｖ
／III＞３００）で成長することによって成長速度が増
加し、平坦部に比べてメサ側部が厚い本発明の埋め込み
構造を簡易にかつ良好に実現できる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳細に説明
する。
する。
【００１８】＜実施例１＞本実施例においては、図２に
示すＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザを作製した。
示すＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザを作製した。
【００１９】この半導体レーザの構造は、具体的には、
Ｓｉドープｎ型ＧａＡｓ基板２００上に、Ｓｉドープｎ
型ＧａＡｓバッファ層２０１（膜厚：ｄ＝０．５μ
ｍ）、Ｓｉドープｎ型（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐ
クラッド層２０２（ｄ＝１．５μｍ）、活性層２０３と
してノンドープＧａ0.44Ｉｎ0.56Ｐウェル（ｄ＝９ｎ
ｍ：４層）とノンドープ（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5
Ｐバリア（ｄ＝５ｎｍ：３層）からなる歪多重量子井戸
層、Ｚｎドープｐ型（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐク
ラッド層２０４（ｄ＝１．５μｍ）、Ｚｎドープｐ型Ｇ
ａ0.5Ｉｎ0.5Ｐへテロバッファ層２０５（ｄ＝０．１μ
ｍ）、埋め込み層としてＳｉドープｎ型Ａｌ0. 5Ｉｎ0.5
Ｐ光閉じ込め層２０６（平坦部における厚さｄ＝０．１
μｍ）とＳｉドープｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層２０７
（ｄ＝１．０μｍ）の多層構造、Ｚｎドープｐ型ＧａＡ
ｓコンタクト層２０８（ｄ＝３．０μｍ）からなるリッ
ジ埋め込み構造とした。
Ｓｉドープｎ型ＧａＡｓ基板２００上に、Ｓｉドープｎ
型ＧａＡｓバッファ層２０１（膜厚：ｄ＝０．５μ
ｍ）、Ｓｉドープｎ型（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐ
クラッド層２０２（ｄ＝１．５μｍ）、活性層２０３と
してノンドープＧａ0.44Ｉｎ0.56Ｐウェル（ｄ＝９ｎ
ｍ：４層）とノンドープ（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5
Ｐバリア（ｄ＝５ｎｍ：３層）からなる歪多重量子井戸
層、Ｚｎドープｐ型（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐク
ラッド層２０４（ｄ＝１．５μｍ）、Ｚｎドープｐ型Ｇ
ａ0.5Ｉｎ0.5Ｐへテロバッファ層２０５（ｄ＝０．１μ
ｍ）、埋め込み層としてＳｉドープｎ型Ａｌ0. 5Ｉｎ0.5
Ｐ光閉じ込め層２０６（平坦部における厚さｄ＝０．１
μｍ）とＳｉドープｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層２０７
（ｄ＝１．０μｍ）の多層構造、Ｚｎドープｐ型ＧａＡ
ｓコンタクト層２０８（ｄ＝３．０μｍ）からなるリッ
ジ埋め込み構造とした。
【００２０】ここで、Ｓｉドープｎ型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ
光閉じ込め層２０６のメサ側面における厚さは、平坦部
の３．５倍の厚さである３５０ｎｍとし、また、埋め込
み層直下のＺｎドープｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ
0.5Ｐクラッド層２０４の厚さは３００ｎｍとした。
光閉じ込め層２０６のメサ側面における厚さは、平坦部
の３．５倍の厚さである３５０ｎｍとし、また、埋め込
み層直下のＺｎドープｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ
0.5Ｐクラッド層２０４の厚さは３００ｎｍとした。
【００２１】この半導体レーザは、図３に示す工程に従
い、具体的には以下のようにして作製した。レーザ構造
は、３回の有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法で作製
し、原料としては、ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＰ、Ａｌ
ＩｎＰ成長にはトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ１）、
トリエチルガリウム（ＴＥＧａ）、トリメチルインヂウ
ム（ＴＭＩｎ）、フォスフィン（ＰＨ3）を、ＧａＡｓ
成長にはトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）とアルシン
（ＡｓＨ3）を用いた。また、基板にはＧａＡｓ（００
１）ｊｕｓｔ基板を用いた。
い、具体的には以下のようにして作製した。レーザ構造
は、３回の有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法で作製
し、原料としては、ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＰ、Ａｌ
ＩｎＰ成長にはトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ１）、
トリエチルガリウム（ＴＥＧａ）、トリメチルインヂウ
ム（ＴＭＩｎ）、フォスフィン（ＰＨ3）を、ＧａＡｓ
成長にはトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）とアルシン
（ＡｓＨ3）を用いた。また、基板にはＧａＡｓ（００
１）ｊｕｓｔ基板を用いた。
【００２２】まず、１回目の成長として、ｎ型ＧａＡｓ
基板２００を硫酸系溶液でエッチングして表面を清浄化
した後、ＭＯＶＰＥ反応管中に設置し、ｎ型ＧａＡｓバ
ッファ層２０１、ｎ型（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐ
クラッド層２０２、活性層２０３、ｐ型（Ａｌ0.6Ｇａ
0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層２０４、ｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ
0.5Ｐヘテロバッファ層２０５を順次成長させ、図３
（ａ）の構造を得た。
基板２００を硫酸系溶液でエッチングして表面を清浄化
した後、ＭＯＶＰＥ反応管中に設置し、ｎ型ＧａＡｓバ
ッファ層２０１、ｎ型（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐ
クラッド層２０２、活性層２０３、ｐ型（Ａｌ0.6Ｇａ
0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層２０４、ｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ
0.5Ｐヘテロバッファ層２０５を順次成長させ、図３
（ａ）の構造を得た。
【００２３】これを反応管から取り出した後、熱ＣＶＤ
（４００℃）で酸化シリコン膜２０９を３００ｎｍの膜
厚に堆積した。次に、この酸化シリコン膜２０９をフォ
トリソグラフィ技術により４μｍ幅のストライプ状にエ
ッチングした。次いで、酸化シリコン膜２０９をマスク
としてｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐヘテロバッファ層２０５、
ｐ型（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層２０４
を選択的にエッチングして図３（ｂ）に示すリッジ構造
を形成した。
（４００℃）で酸化シリコン膜２０９を３００ｎｍの膜
厚に堆積した。次に、この酸化シリコン膜２０９をフォ
トリソグラフィ技術により４μｍ幅のストライプ状にエ
ッチングした。次いで、酸化シリコン膜２０９をマスク
としてｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐヘテロバッファ層２０５、
ｐ型（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層２０４
を選択的にエッチングして図３（ｂ）に示すリッジ構造
を形成した。
【００２４】この基板を再び反応管に設置し、２回目の
成長で埋め込み層であるｎ型Ａｌ0. 5Ｉｎ0.5Ｐ光閉じ込
め層２０６とｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層２０７を形成
して図３（ｃ）に示す構造を得た。この埋め込み層の成
長条件は、成長温度６１０℃、Ｖ／III＝４５０で行っ
た。その後、反応管から取り出して酸化シリコン膜２０
９を除去後、再び反応管に設置して３回目の成長でｐ型
ＧａＡｓコンタクト層２０８を成長させ、図２の構造が
得られた。
成長で埋め込み層であるｎ型Ａｌ0. 5Ｉｎ0.5Ｐ光閉じ込
め層２０６とｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層２０７を形成
して図３（ｃ）に示す構造を得た。この埋め込み層の成
長条件は、成長温度６１０℃、Ｖ／III＝４５０で行っ
た。その後、反応管から取り出して酸化シリコン膜２０
９を除去後、再び反応管に設置して３回目の成長でｐ型
ＧａＡｓコンタクト層２０８を成長させ、図２の構造が
得られた。
【００２５】埋め込み層成長後の表面状態を観察する
と、ＡｌＩｎＰを３００ｎｍ成長した従来例の揚合、表
面の大部分はヒロックで覆われているのに対して、１０
０ｎｍと薄い本実施例では、ヒロックも観察できるが大
きさも小さく、全体的に平坦な鏡面状態となった。これ
は、成長層の厚さが薄いためにヒロックを核として３次
元成長していないことに起因する。
と、ＡｌＩｎＰを３００ｎｍ成長した従来例の揚合、表
面の大部分はヒロックで覆われているのに対して、１０
０ｎｍと薄い本実施例では、ヒロックも観察できるが大
きさも小さく、全体的に平坦な鏡面状態となった。これ
は、成長層の厚さが薄いためにヒロックを核として３次
元成長していないことに起因する。
【００２６】作製したレーザは、ｎ側、ｐ側の電極を形
成後、共振器長７００μｍにへき開し、７％−９０％の
端面非対称コーティングを施した。そして、Ｓｉのヒー
トシンクに融着後直径５．６ｍｍのステムに組立ててレ
ーザ特性を評価した。発振波長は、２５℃、３０ｍＷで
６８１ｎｍであった。２５℃におけるしきい値電流（Ｃ
Ｗ動作）は３５ｍＡ、スロープ効率は１．１Ｗ／Ａが得
られた。スロープ効率の共振器長依存性より、導波路損
失と活性層での吸収の和である内部損失は６ｃｍ-1と見
積もることができた。活性層での吸収は４〜５ｃｍ-1程
度と考えると、導波路損失は十分低減されている。この
値は、ＡｌＩｎＰを平坦部とメサ側面に３００ｎｍ成長
した場合と同じである。従って、低温（６１０℃）、高
Ｖ／III比（４５０）でＡｌＩｎＰ成長を行い、メサ側
面の成長速度を増加させることにより、平坦部における
厚さが従来の１／３の厚さで導波路損失を低減できるこ
とが確認できた。
成後、共振器長７００μｍにへき開し、７％−９０％の
端面非対称コーティングを施した。そして、Ｓｉのヒー
トシンクに融着後直径５．６ｍｍのステムに組立ててレ
ーザ特性を評価した。発振波長は、２５℃、３０ｍＷで
６８１ｎｍであった。２５℃におけるしきい値電流（Ｃ
Ｗ動作）は３５ｍＡ、スロープ効率は１．１Ｗ／Ａが得
られた。スロープ効率の共振器長依存性より、導波路損
失と活性層での吸収の和である内部損失は６ｃｍ-1と見
積もることができた。活性層での吸収は４〜５ｃｍ-1程
度と考えると、導波路損失は十分低減されている。この
値は、ＡｌＩｎＰを平坦部とメサ側面に３００ｎｍ成長
した場合と同じである。従って、低温（６１０℃）、高
Ｖ／III比（４５０）でＡｌＩｎＰ成長を行い、メサ側
面の成長速度を増加させることにより、平坦部における
厚さが従来の１／３の厚さで導波路損失を低減できるこ
とが確認できた。
【００２７】
【発明の効果】以上のように、本発明の半導体レーザで
は、メサ側面の埋め込み層（光閉じ込め層）の厚さ（Ｘ
ｓ）を平坦部の厚さ（Ｘｂ）３倍以上にすることによっ
て、平坦部の厚さ（Ｘｂ）が薄い場合でも有効に光の閉
じ込を行うことができる。また平坦部の厚さ（Ｘｂ）が
薄い結果、埋め込み層の表面状態が良好になり、表面の
凹凸に起因する歩留まりの低下等を抑制できる。
は、メサ側面の埋め込み層（光閉じ込め層）の厚さ（Ｘ
ｓ）を平坦部の厚さ（Ｘｂ）３倍以上にすることによっ
て、平坦部の厚さ（Ｘｂ）が薄い場合でも有効に光の閉
じ込を行うことができる。また平坦部の厚さ（Ｘｂ）が
薄い結果、埋め込み層の表面状態が良好になり、表面の
凹凸に起因する歩留まりの低下等を抑制できる。
【００２８】また、本発明の半導体レーザの製造方法に
おいて、低成長温度（５８０〜６８０℃）、高Ｖ／III
比（３００以上）で埋め込み層（光閉じ込め層）の成長
を行う態様によれば、メサ側面の成長速度が増加し、平
坦部に比べてメサ側面の厚さを簡易に３倍以上厚く成長
することができる。
おいて、低成長温度（５８０〜６８０℃）、高Ｖ／III
比（３００以上）で埋め込み層（光閉じ込め層）の成長
を行う態様によれば、メサ側面の成長速度が増加し、平
坦部に比べてメサ側面の厚さを簡易に３倍以上厚く成長
することができる。
【図１】本発明の半導体レーザの一例を示す構造図であ
る。
る。
【図２】実施例１で作製した半導体レーザを示す構造図
である。
である。
【図３】実施例１での各製造工程（ａ）〜（ｃ）を示す
構造図である。
構造図である。
【図４】従来のリッジ埋め込み型半導体レーザ（ＧａＡ
ｓ埋め込み）を示す構造図である。
ｓ埋め込み）を示す構造図である。
【図５】従来のリッジ埋め込み型半導体レーザ（ＡｌＩ
ｎＰ埋め込み）を示す構造図である。
ｎＰ埋め込み）を示す構造図である。
【図６】等価屈折率法による導波路損失のＡｌＩｎＰ埋
め込み厚さ依存性の計算結果を示すグラフである。
め込み厚さ依存性の計算結果を示すグラフである。
【図７】等価屈折率法の計算に用いた構造図である。
１００ 第１導電型基板 １０１ 第１導電型クラッド層 １０２ 活性層 １０３ 第２導電型クラッド層 １０４ 光閉じ込め層 ２００、３００、４００、５００ ｎ型ＧａＡｓ基板 ２０１、３０１、４０１、５０１ ｎ型ＧａＡｓバッフ
ァ層 ２０２、４０２、５０２ ｎ型（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5
Ｉｎ0.5Ｐクラッド層 ３０２ ｎ型（Ａｌ0.4Ｇａ0.6）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド
層 ２０３、３０３、４０３、５０３ 活性層 ２０４、４０４、５０４ ｐ型（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5
Ｉｎ0.5Ｐクラッド層 ３０４ ｐ型（Ａｌ0.4Ｇａ0.6）0.5Ｉｎ0.5Ｐインナー
クラッド層 ３０５ ｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐエッチング停止層 ３０６ ｐ型（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐインナー
クラッド層 ２０５、３０７、４０５、５０５ ｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5
Ｐヘテロバッファ層 ２０６、４０６、５０６ ｎ型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ光閉じ
込め層 ２０７、３０８、５０７ ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層 ２０８、３０９、４０７、５０８ ｐ型ＧａＡｓコンタ
クト層 ２０９ 酸化シリコン
ァ層 ２０２、４０２、５０２ ｎ型（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5
Ｉｎ0.5Ｐクラッド層 ３０２ ｎ型（Ａｌ0.4Ｇａ0.6）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド
層 ２０３、３０３、４０３、５０３ 活性層 ２０４、４０４、５０４ ｐ型（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5
Ｉｎ0.5Ｐクラッド層 ３０４ ｐ型（Ａｌ0.4Ｇａ0.6）0.5Ｉｎ0.5Ｐインナー
クラッド層 ３０５ ｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐエッチング停止層 ３０６ ｐ型（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐインナー
クラッド層 ２０５、３０７、４０５、５０５ ｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5
Ｐヘテロバッファ層 ２０６、４０６、５０６ ｎ型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ光閉じ
込め層 ２０７、３０８、５０７ ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層 ２０８、３０９、４０７、５０８ ｐ型ＧａＡｓコンタ
クト層 ２０９ 酸化シリコン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50 H01L 33/00
Claims (7)
- 【請求項１】 第１導電型基板上に、第１導電型クラッ
ド層、活性層、リッジを有する第２導電型クラッド層を
有し、該リッジがレーザ光に対して透明で且つ該第２導
電型クラッド層より屈折率の小さな光閉じ込め層で埋め
込まれた構造を有する半導体レーザにおいて、リッジ側
面における光閉じ込め層の厚さ（Ｘｓ）がリッジが形成
されていない平坦部における光閉じ込め層の厚さ（Ｘ
ｂ）の３倍以上の厚さを有することを特徴とする半導体
レーザ。 - 【請求項２】 基板がＧａＡｓ、クラッド層がＡｌＧａ
ＩｎＰ、活性層がＡｌＧａＩｎＰまたはＧａＩｎＰもし
くはそれらの量子井戸構造からなり、且つ光閉じ込め層
がＡｌＧａＩｎＰまたはＡｌＩｎＰからなる請求項１記
載の半導体レーザ。 - 【請求項３】 基板がＧａＡｓ、クラッド層がＡｌＧａ
ＩｎＰ、活性層がＡｌＧａＩｎＰまたはＧａＩｎＰもし
くはそれらの量子井戸構造からなり、且つ光閉じ込め層
がＡｌＧａＡｓまたはＡｌＡｓからなる請求項１記載の
半導体レーザ。 - 【請求項４】 リッジ側面における光閉じ込め層の厚さ
（Ｘｓ）と、平坦部における光閉じ込め層の厚さ（Ｘ
ｂ）の差が１００ｎｍ以上である請求項１〜３の何れか
一項記載の半導体レーザ。 - 【請求項５】 リッジ側面における光閉じ込め層の厚さ
（Ｘｓ）が１５０ｎｍ以上であり、平坦部における光閉
じ込め層の厚さ（Ｘｂ）が３００ｎｍ以下である請求項
１〜４の何れか一項記載の半導体レーザ。 - 【請求項６】 第１導電型基板上に、第１導電型クラッ
ド層、活性層、リッジを有する第２導電型クラッド層を
有し、該リッジがレーザ光に対して透明で且つ該第２導
電型クラッド層より屈折率の小さな光閉じ込め層で埋め
込まれた構造を有する半導体レーザの製造方法におい
て、リッジ側面における光閉じ込め層の厚さ（Ｘｓ）が
リッジが形成されていない平坦部における光閉じ込め層
の厚さ（Ｘｂ）の３倍以上の厚さになるように、該光閉
じ込め層を形成することを特徴とする半導体レーザの製
造方法。 - 【請求項７】 成長温度が５８０℃以上６８０℃以下、
III族原料に対するＶ族原料の供給量比（Ｖ／III比）が
３００以上の条件下で、光閉じ込め層を成長させる請求
項６記載の半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16608297A JP3063684B2 (ja) | 1997-06-23 | 1997-06-23 | 半導体レーザ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16608297A JP3063684B2 (ja) | 1997-06-23 | 1997-06-23 | 半導体レーザ及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1117280A JPH1117280A (ja) | 1999-01-22 |
| JP3063684B2 true JP3063684B2 (ja) | 2000-07-12 |
Family
ID=15824656
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16608297A Expired - Fee Related JP3063684B2 (ja) | 1997-06-23 | 1997-06-23 | 半導体レーザ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3063684B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3998492B2 (ja) * | 2001-03-22 | 2007-10-24 | 三洋電機株式会社 | 半導体レーザ素子 |
| JP2007123837A (ja) | 2005-09-29 | 2007-05-17 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体レーザ素子およびその製造方法 |
| JP7114292B2 (ja) * | 2018-03-23 | 2022-08-08 | ローム株式会社 | 半導体レーザ装置 |
-
1997
- 1997-06-23 JP JP16608297A patent/JP3063684B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1117280A (ja) | 1999-01-22 |
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