JP3075824B2 - 面発光型半導体レーザ装置とその製造方法 - Google Patents
面発光型半導体レーザ装置とその製造方法Info
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- JP3075824B2 JP3075824B2 JP04043201A JP4320192A JP3075824B2 JP 3075824 B2 JP3075824 B2 JP 3075824B2 JP 04043201 A JP04043201 A JP 04043201A JP 4320192 A JP4320192 A JP 4320192A JP 3075824 B2 JP3075824 B2 JP 3075824B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、基板面に対して垂直な
方向を共振方向としてこの方向に光出力を取り出す面発
光型半導体レーザ装置に関する。
方向を共振方向としてこの方向に光出力を取り出す面発
光型半導体レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、電子デバイスの集積化等の要求に
伴って、基板上に半導体層をエピタキシャル成長させ、
この基板面に対して垂直な方向からレーザ光を取り出す
面発光型半導体レーザ装置が開発されている。
伴って、基板上に半導体層をエピタキシャル成長させ、
この基板面に対して垂直な方向からレーザ光を取り出す
面発光型半導体レーザ装置が開発されている。
【０００３】この面発光型半導体レーザ装置は例えば第
５２回応用物理学会学術講演会講演予稿集（Ｎｏ．３）
の第１０２４頁の１１ｐ−ＺＭ−１に記載されている。
図６は斯る半導体レーザ装置の断面図である。
５２回応用物理学会学術講演会講演予稿集（Ｎｏ．３）
の第１０２４頁の１１ｐ−ＺＭ−１に記載されている。
図６は斯る半導体レーザ装置の断面図である。
【０００４】図中、３１は基板（ｎ型ＧａＡｓ）であ
る。この基板３１上には半導体多層膜反射鏡（ｎ型Ｇａ
0.9Ａｌ0.1Ａｓ／ＡｌＡｓの複数ペア）３２、第１クラ
ッド層（ｎ型Ｇａ0.6Ａｌ0.4Ａｓ）３３、活性層（ｐ型
ＧａＡｓ）３４、第２クラッド層（ｐ型Ｇａ0.6Ａｌ0.4
Ａｓ）３５がこの順に積層されている。
る。この基板３１上には半導体多層膜反射鏡（ｎ型Ｇａ
0.9Ａｌ0.1Ａｓ／ＡｌＡｓの複数ペア）３２、第１クラ
ッド層（ｎ型Ｇａ0.6Ａｌ0.4Ａｓ）３３、活性層（ｐ型
ＧａＡｓ）３４、第２クラッド層（ｐ型Ｇａ0.6Ａｌ0.4
Ａｓ）３５がこの順に積層されている。
【０００５】この第２クラッド層３５上には第１電流阻
止層（ｎ型ＧａＡｓ）３６、第２電流阻止層（ｎ型Ｇａ
0.9Ａｌ0.1Ａｓ）３７がこの順序で形成されている。そ
して、前記第１、第２電流阻止層３６、３７には電流通
路となる凹部５０が形成されている。前記凹部５０内及
び第２電流阻止層３７上には電流注入層（ｐ型Ｇａ0. 6
Ａｌ0.4Ａｓ）３８が形成されている。この電流注入層
３８上には誘電体多層膜反射鏡３９（ＳｉＯ2／ＴｉＯ2
の複数ペア）、該誘電体多層膜反射鏡３９を囲む態様に
てコンタクト層（ｐ型ＧａＡｓ）４０が形成されてい
る。
止層（ｎ型ＧａＡｓ）３６、第２電流阻止層（ｎ型Ｇａ
0.9Ａｌ0.1Ａｓ）３７がこの順序で形成されている。そ
して、前記第１、第２電流阻止層３６、３７には電流通
路となる凹部５０が形成されている。前記凹部５０内及
び第２電流阻止層３７上には電流注入層（ｐ型Ｇａ0. 6
Ａｌ0.4Ａｓ）３８が形成されている。この電流注入層
３８上には誘電体多層膜反射鏡３９（ＳｉＯ2／ＴｉＯ2
の複数ペア）、該誘電体多層膜反射鏡３９を囲む態様に
てコンタクト層（ｐ型ＧａＡｓ）４０が形成されてい
る。
【０００６】前記コンタクト層４０及び電流注入層３８
上面には、ｐ型電極（Ａｕ／Ｃｒ）４１が形成され、基
板３１の下面にはｎ型電極（Ａｕ／Ｓｎ）４２が形成さ
れている。
上面には、ｐ型電極（Ａｕ／Ｃｒ）４１が形成され、基
板３１の下面にはｎ型電極（Ａｕ／Ｓｎ）４２が形成さ
れている。
【０００７】斯る半導体レーザ装置の電流注入層３８は
平坦化を図るために液相エピタキシャル法（ＬＰＥ法）
により形成される。
平坦化を図るために液相エピタキシャル法（ＬＰＥ法）
により形成される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
造の面発光型半導体レーザ装置では、前記電流注入層３
８が凹形状をなす第２クラッド層３５、第１電流阻止層
３６、及び第２電流阻止層３７上に形成されるので、平
坦化性等に優れたＬＰＥ法をもってしても、前記電流注
入層３８の層厚の均一性が十分でなく、また層厚の制御
も困難であった。従って、半導体多層膜反射鏡３２と誘
電体多層膜反射鏡３９に挟まれてなる共振器長が所望の
値にならず、閾値電流、効率等のレーザ装置の特性が悪
くなるといった問題があった。
造の面発光型半導体レーザ装置では、前記電流注入層３
８が凹形状をなす第２クラッド層３５、第１電流阻止層
３６、及び第２電流阻止層３７上に形成されるので、平
坦化性等に優れたＬＰＥ法をもってしても、前記電流注
入層３８の層厚の均一性が十分でなく、また層厚の制御
も困難であった。従って、半導体多層膜反射鏡３２と誘
電体多層膜反射鏡３９に挟まれてなる共振器長が所望の
値にならず、閾値電流、効率等のレーザ装置の特性が悪
くなるといった問題があった。
【０００９】また、面発光型半導体レーザ装置では基板
面に対して垂直方向を共振方向（共振器）とするため、
この共振器内の各層が発振波長の光を吸収しないように
する必要がある。ところで、上記面発光半導体レーザ装
置ではｐ型電極４１と良好なオーミック接触が得られる
ＧａＡｓコンタクト層４０が使用されるが、ＧａＡｓ活
性層３４から発光される光がこのコンタクト層で吸収さ
れないように誘電体多層膜反射鏡３９下のコンタクト層
を除去する工程が必要であり、結晶成長後の製造工程が
繁雑になるといった問題があった。
面に対して垂直方向を共振方向（共振器）とするため、
この共振器内の各層が発振波長の光を吸収しないように
する必要がある。ところで、上記面発光半導体レーザ装
置ではｐ型電極４１と良好なオーミック接触が得られる
ＧａＡｓコンタクト層４０が使用されるが、ＧａＡｓ活
性層３４から発光される光がこのコンタクト層で吸収さ
れないように誘電体多層膜反射鏡３９下のコンタクト層
を除去する工程が必要であり、結晶成長後の製造工程が
繁雑になるといった問題があった。
【００１０】このＧａＡｓコンタクト層４０を除去する
工程を省くためには、ＧａＡｓコンタクト層に代えてＧ
ａＡｌＡｓコンタクト層を使用すればよい。しかしなが
ら、短波長を発振するために活性層にＧａＡｌＡｓ、例
えばＧａ0.87Ａｌ0.13Ａｓ（発振波長０．７８μｍ帯）
を用いる場合、コンタクト層として発光する光に対して
吸収がない例えばＧａ0.8Ａｌ0.2Ａｓを用いる必要があ
り、このコンタクト層ではｐ型電極と十分なオーミック
接触をとることが困難であるといった問題があった。
工程を省くためには、ＧａＡｓコンタクト層に代えてＧ
ａＡｌＡｓコンタクト層を使用すればよい。しかしなが
ら、短波長を発振するために活性層にＧａＡｌＡｓ、例
えばＧａ0.87Ａｌ0.13Ａｓ（発振波長０．７８μｍ帯）
を用いる場合、コンタクト層として発光する光に対して
吸収がない例えばＧａ0.8Ａｌ0.2Ａｓを用いる必要があ
り、このコンタクト層ではｐ型電極と十分なオーミック
接触をとることが困難であるといった問題があった。
【００１１】本発明は上述の問題点を鑑み成されたもの
であり、高精度な共振器長をもつ面発光型半導体レーザ
装置とその製造方法を提供することを目的とする。
であり、高精度な共振器長をもつ面発光型半導体レーザ
装置とその製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の面発光型半導体
レーザ装置は、ＧａＡｓ基板上に、活性層と、それぞれ
ＧａＡｌＡｓ系の第１クラッド層と第２クラッド層から
なるダブルヘテロ構造部と、該ダブルヘテロ構造部上に
電流通路となる凹部をもつ電流阻止層が形成されてな
り、該電流阻止層上に電流注入層が形成されており、該
電流阻止層及び電流注入層に囲まれた前記凹部内に電流
注入部が形成されていることを特徴とする。更に、前記
電流注入層上にＧａ1-xＡｌxＡｓ（０．８≦ｘ≦１）か
らなる制御層が形成されていることを特徴とする。
レーザ装置は、ＧａＡｓ基板上に、活性層と、それぞれ
ＧａＡｌＡｓ系の第１クラッド層と第２クラッド層から
なるダブルヘテロ構造部と、該ダブルヘテロ構造部上に
電流通路となる凹部をもつ電流阻止層が形成されてな
り、該電流阻止層上に電流注入層が形成されており、該
電流阻止層及び電流注入層に囲まれた前記凹部内に電流
注入部が形成されていることを特徴とする。更に、前記
電流注入層上にＧａ1-xＡｌxＡｓ（０．８≦ｘ≦１）か
らなる制御層が形成されていることを特徴とする。
【００１３】本発明の面発光型半導体レーザ装置の製造
方法は、ＧａＡｓ基板上に、活性層とＧａＡｌＡｓ系の
第１、第２クラッド層からなるダブルヘテロ構造部、電
流阻止層及び制御層をこの順に含む複数の層を形成する
結晶成長工程と、前記結晶成長した表面の層から前記電
流阻止層の途中まで凹部状にエッチングする工程と、前
記凹部の下部に残存する電流阻止層をメルトバックした
後、該凹部内に電流注入部を液相エピタキシャル法によ
り形成する工程と、を有することを特徴とする。特に、
前記制御層がＧａ1-xＡｌxＡｓ（０．８≦ｘ≦１）また
は誘電体材料からなることを特徴とする。
方法は、ＧａＡｓ基板上に、活性層とＧａＡｌＡｓ系の
第１、第２クラッド層からなるダブルヘテロ構造部、電
流阻止層及び制御層をこの順に含む複数の層を形成する
結晶成長工程と、前記結晶成長した表面の層から前記電
流阻止層の途中まで凹部状にエッチングする工程と、前
記凹部の下部に残存する電流阻止層をメルトバックした
後、該凹部内に電流注入部を液相エピタキシャル法によ
り形成する工程と、を有することを特徴とする。特に、
前記制御層がＧａ1-xＡｌxＡｓ（０．８≦ｘ≦１）また
は誘電体材料からなることを特徴とする。
【００１４】
【作用】電流阻止層上に電流注入層が形成され、該電流
阻止層及び電流注入層に囲まれた凹部内に電流注入部が
形成されているので、高精度な共振器長をもつと共に発
振波長に係わらず電極と良好なオーミック接触が得られ
る構造を提供できる。
阻止層及び電流注入層に囲まれた凹部内に電流注入部が
形成されているので、高精度な共振器長をもつと共に発
振波長に係わらず電極と良好なオーミック接触が得られ
る構造を提供できる。
【００１５】特に、前記電流注入層上面に形成される制
御層がＧａ1-xＡｌxＡｓ（０．８≦ｘ≦１）である場
合、大気中等の酸素で該層の表面が酸化され、該酸化さ
れた部分は層端面でもＬＰＥ法により結晶成長が行われ
ないので、前記電流注入部が前記制御層の位置により高
精度に制御される。また、制御層に誘電体材料を用いる
場合にも、該制御層にはＬＰＥ法により結晶成長が行わ
れないので、前記電流注入部が前記制御層の位置により
高精度に制御される。
御層がＧａ1-xＡｌxＡｓ（０．８≦ｘ≦１）である場
合、大気中等の酸素で該層の表面が酸化され、該酸化さ
れた部分は層端面でもＬＰＥ法により結晶成長が行われ
ないので、前記電流注入部が前記制御層の位置により高
精度に制御される。また、制御層に誘電体材料を用いる
場合にも、該制御層にはＬＰＥ法により結晶成長が行わ
れないので、前記電流注入部が前記制御層の位置により
高精度に制御される。
【００１６】
【実施例】以下、本発明に係る第一実施例の面発光型半
導体レーザ装置について図面を参照しつつ説明する。図
１は本実施例の半導体レーザ装置の断面図である。
導体レーザ装置について図面を参照しつつ説明する。図
１は本実施例の半導体レーザ装置の断面図である。
【００１７】図中、１は基板（ｎ型ＧａＡｓ）である。
この基板１の（１００）面上には半導体多層膜反射鏡
（ｎ型Ｇａ0.9Ａｌ0.1Ａｓ／ＡｌＡｓの２５ペア；ここ
で、各膜の膜厚は発振波長／４／屈折率である）２が形
成され、該反射鏡２上には層厚０．５μｍの第１クラッ
ド層（ｎ型Ｇａ0.6Ａｌ0.4Ａｓ）３、層厚１μｍの活性
層（ｐ型ＧａＡｓ）４、層厚０．５μｍの第２クラッド
層（ｐ型Ｇａ0.6Ａｌ0.4Ａｓ）５がこの順に積層されて
ダブルヘテロ構造部１００が形成されている。
この基板１の（１００）面上には半導体多層膜反射鏡
（ｎ型Ｇａ0.9Ａｌ0.1Ａｓ／ＡｌＡｓの２５ペア；ここ
で、各膜の膜厚は発振波長／４／屈折率である）２が形
成され、該反射鏡２上には層厚０．５μｍの第１クラッ
ド層（ｎ型Ｇａ0.6Ａｌ0.4Ａｓ）３、層厚１μｍの活性
層（ｐ型ＧａＡｓ）４、層厚０．５μｍの第２クラッド
層（ｐ型Ｇａ0.6Ａｌ0.4Ａｓ）５がこの順に積層されて
ダブルヘテロ構造部１００が形成されている。
【００１８】前記第２クラッド層５上には、層厚０．３
μｍの第１電流阻止層（ｎ型ＧａＡｓ）６と層厚１μｍ
の第２電流阻止層（ｎ型Ｇａ0.9Ａｌ0.1Ａｓ）７がこの
順序に積層されてなる電流阻止層１０１、及び層厚０．
５μｍの電流注入層（ｐ型ＧａＡｓ）８が作成されてお
り、この電流阻止層１０１及び電流注入層８には電流通
路となる凹部１０２が設けられている。前記電流注入層
８上には結晶面の高さを制御する層厚０．１５μｍの制
御層（ｐ型Ｇａ1-xＡｌxＡｓ、ここで、ｘは０．８≦ｘ
≦１、例えばｘ＝０．８）９、層厚０．５μｍのコンタ
クト層（ｐ型ＧａＡｓ）１０が形成されている。ここ
で、前記制御層９の端部９ａは酸化されている。
μｍの第１電流阻止層（ｎ型ＧａＡｓ）６と層厚１μｍ
の第２電流阻止層（ｎ型Ｇａ0.9Ａｌ0.1Ａｓ）７がこの
順序に積層されてなる電流阻止層１０１、及び層厚０．
５μｍの電流注入層（ｐ型ＧａＡｓ）８が作成されてお
り、この電流阻止層１０１及び電流注入層８には電流通
路となる凹部１０２が設けられている。前記電流注入層
８上には結晶面の高さを制御する層厚０．１５μｍの制
御層（ｐ型Ｇａ1-xＡｌxＡｓ、ここで、ｘは０．８≦ｘ
≦１、例えばｘ＝０．８）９、層厚０．５μｍのコンタ
クト層（ｐ型ＧａＡｓ）１０が形成されている。ここ
で、前記制御層９の端部９ａは酸化されている。
【００１９】そして、前記凹部１０２内に電流注入部
（ｐ型Ｇａ0.6Ａｌ0.4Ａｓ）１１が形成されている。こ
こで、前記電流注入部１１の上面の高さは前記制御層９
の下面の高さと略一致している。
（ｐ型Ｇａ0.6Ａｌ0.4Ａｓ）１１が形成されている。こ
こで、前記電流注入部１１の上面の高さは前記制御層９
の下面の高さと略一致している。
【００２０】前記電流注入部１１上及びその周囲には誘
電体多層膜反射鏡１２（ＳｉＯ2／ＴｉＯ2の４ペア）が
形成されている。前記コンタクト層１０上には、誘電体
多層膜反射鏡１２を囲む態様にてｐ型電極（Ａｕ／Ｃ
ｒ）１３が形成され、基板１の下面にはｎ型電極（Ａｕ
／Ｓｎ）１４が形成されている。
電体多層膜反射鏡１２（ＳｉＯ2／ＴｉＯ2の４ペア）が
形成されている。前記コンタクト層１０上には、誘電体
多層膜反射鏡１２を囲む態様にてｐ型電極（Ａｕ／Ｃ
ｒ）１３が形成され、基板１の下面にはｎ型電極（Ａｕ
／Ｓｎ）１４が形成されている。
【００２１】この半導体レーザ装置では、前記ｐ型電極
１３から注入される電流はコンタクト層１０、制御層
９、及び電流注入層８を通った後、電流阻止層１０１と
第２クラッド層５によるｐ−ｎ逆バイアス特性によりこ
の電流阻止層１０１で阻止され、電流注入部１１に注入
される。
１３から注入される電流はコンタクト層１０、制御層
９、及び電流注入層８を通った後、電流阻止層１０１と
第２クラッド層５によるｐ−ｎ逆バイアス特性によりこ
の電流阻止層１０１で阻止され、電流注入部１１に注入
される。
【００２２】次に、斯る半導体レーザ装置の製造方法の
一例について説明する。図１と同じ部分には同じ符号を
付す。
一例について説明する。図１と同じ部分には同じ符号を
付す。
【００２３】まず、図２(ａ）に示すように、最初に、
基板１を準備した後、この基板１の例えば（１００）面
上に有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）又は分子線エ
ピタキシャル法（ＭＢＥ法）を用いて、半導体多層膜反
射鏡２、第１クラッド層３、活性層４、第２クラッド層
５、第１電流阻止層６と第２電流阻止層７からなる電流
阻止層１０１、電流注入層８、制御層９、コンタクト層
１０、Ｇａ1-yＡｌyＡｓ（０．３≦ｙ≦１、望ましくは
０．５≦ｙ≦１）からなる層厚０．２μｍの結晶成長阻
止層１５をこの順に形成する。尚、この結晶成長阻止層
１５は前記Ｇａ 1-yＡｌyＡｓに代えてＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ
4等を化学気相成長法（ＣＶＤ法）や蒸着法等を用いて
形成したものでもよい（第１工程）。
基板１を準備した後、この基板１の例えば（１００）面
上に有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）又は分子線エ
ピタキシャル法（ＭＢＥ法）を用いて、半導体多層膜反
射鏡２、第１クラッド層３、活性層４、第２クラッド層
５、第１電流阻止層６と第２電流阻止層７からなる電流
阻止層１０１、電流注入層８、制御層９、コンタクト層
１０、Ｇａ1-yＡｌyＡｓ（０．３≦ｙ≦１、望ましくは
０．５≦ｙ≦１）からなる層厚０．２μｍの結晶成長阻
止層１５をこの順に形成する。尚、この結晶成長阻止層
１５は前記Ｇａ 1-yＡｌyＡｓに代えてＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ
4等を化学気相成長法（ＣＶＤ法）や蒸着法等を用いて
形成したものでもよい（第１工程）。
【００２４】次に、図２（ｂ）に示すように、前記結晶
成長阻止層１５上にフォトリソグラフィ技術等を用い
て、例えば直径１０μｍの円形窓をもつレジストパター
ン膜１６を作成した後、該レジストパターン膜１６をマ
スクとして、硫酸系エッチャント（Ｈ2ＳＯ4：Ｈ2Ｏ2：
Ｈ2Ｏ＝３：１：１）により結晶成長阻止層１５、コン
タクト層１０、制御層９、電流注入層８、第２電流阻止
層７、及び第１電流阻止層６をエッチングし、該第１電
流阻止層６を約０．１μｍ残存した状態で凹部１０２ａ
を形成した後、前記レジストパターン膜１６を除去す
る。ここで、前記凹部１０２ａの下部に残存する第１電
流阻止層６を除去しないのは、第２クラッド層５の上面
が大気中で酸化され、後の工程であるＬＰＥ法により第
２クラッド層５上に結晶成長できなくなるのを防止する
ためである。尚、この工程で制御層９の端部９ａは大気
に晒されて酸化されると共に結晶成長阻止層１５も酸化
される（第２工程）。
成長阻止層１５上にフォトリソグラフィ技術等を用い
て、例えば直径１０μｍの円形窓をもつレジストパター
ン膜１６を作成した後、該レジストパターン膜１６をマ
スクとして、硫酸系エッチャント（Ｈ2ＳＯ4：Ｈ2Ｏ2：
Ｈ2Ｏ＝３：１：１）により結晶成長阻止層１５、コン
タクト層１０、制御層９、電流注入層８、第２電流阻止
層７、及び第１電流阻止層６をエッチングし、該第１電
流阻止層６を約０．１μｍ残存した状態で凹部１０２ａ
を形成した後、前記レジストパターン膜１６を除去す
る。ここで、前記凹部１０２ａの下部に残存する第１電
流阻止層６を除去しないのは、第２クラッド層５の上面
が大気中で酸化され、後の工程であるＬＰＥ法により第
２クラッド層５上に結晶成長できなくなるのを防止する
ためである。尚、この工程で制御層９の端部９ａは大気
に晒されて酸化されると共に結晶成長阻止層１５も酸化
される（第２工程）。
【００２５】続いて、図２（ｃ）に示すように、ＧａＡ
ｓメルトを用いて前記凹部１０２ａの下部に残存する第
１電流阻止層６をメルトバックにより除去して前記第２
クラッド５を露出させ、凹部１０２を形成した後、液相
エピタキシャル法（ＬＰＥ法）を用いて凹部１０２内に
電流注入部１１を形成する。尚、高いＡｌ組成比のＧａ
1-xＡｌxＡｓ（０．８≦ｘ≦１）が酸化した部分は、表
面以外の層端の結晶面にもＬＰＥ法により結晶成長が行
われないので、制御層９の酸化された端部９ａにより前
記電流注入部１１の上面の高さが前記制御層９の下面の
高さに略一致するように制御される。そしてこの時、Ｇ
ａＡｌＡｓは前記結晶成長層１５上に形成されない（第
３工程）。
ｓメルトを用いて前記凹部１０２ａの下部に残存する第
１電流阻止層６をメルトバックにより除去して前記第２
クラッド５を露出させ、凹部１０２を形成した後、液相
エピタキシャル法（ＬＰＥ法）を用いて凹部１０２内に
電流注入部１１を形成する。尚、高いＡｌ組成比のＧａ
1-xＡｌxＡｓ（０．８≦ｘ≦１）が酸化した部分は、表
面以外の層端の結晶面にもＬＰＥ法により結晶成長が行
われないので、制御層９の酸化された端部９ａにより前
記電流注入部１１の上面の高さが前記制御層９の下面の
高さに略一致するように制御される。そしてこの時、Ｇ
ａＡｌＡｓは前記結晶成長層１５上に形成されない（第
３工程）。
【００２６】次に、完成図である図１に示すように、前
記電流注入部１１及び結晶成長阻止層１５上に電子ビー
ム蒸着法により誘電体多層反射鏡を形成した後、該電流
注入部１１上にある誘電体多層反射鏡の上面にレジスト
パターン膜を形成し、該レジストパターン膜をマスクと
して該誘電体多層反射鏡及び前記結晶成長層１５をフッ
酸系エッチャントにより除去して誘電体多層反射鏡１２
を形成する。その後、蒸着法等により該誘電体多層反射
鏡１２を囲む態様にてｐ型電極１３を形成すると共に基
板１の下面にも蒸着法によりｎ型電極１４を形成する。
記電流注入部１１及び結晶成長阻止層１５上に電子ビー
ム蒸着法により誘電体多層反射鏡を形成した後、該電流
注入部１１上にある誘電体多層反射鏡の上面にレジスト
パターン膜を形成し、該レジストパターン膜をマスクと
して該誘電体多層反射鏡及び前記結晶成長層１５をフッ
酸系エッチャントにより除去して誘電体多層反射鏡１２
を形成する。その後、蒸着法等により該誘電体多層反射
鏡１２を囲む態様にてｐ型電極１３を形成すると共に基
板１の下面にも蒸着法によりｎ型電極１４を形成する。
【００２７】尚、第２電流阻止層７はｎ型Ｇａ1-zＡｌz
Ａｓ（ｚ≦０．２）であれば、酸化された層端部に結晶
成長が行えるので望ましい。
Ａｓ（ｚ≦０．２）であれば、酸化された層端部に結晶
成長が行えるので望ましい。
【００２８】斯る面発光型半導体レーザ装置は、電流阻
止層１０１上に電流注入層８、Ｇａ 1-xＡｌxＡｓ（０．
８≦ｘ≦１）からなる制御層９を構成しているので、電
流狭搾効果が得られる共に、ＬＰＥ法により形成される
電流注入部１１の上面の位置が該制御層９の下面の位置
に略一致するように酸化された制御層９の端部９ａによ
り、制御される。従って、半導体多層反射鏡２と誘電体
多層反射鏡１２の間に構成される共振器長が精度よくな
るので、電流閾値の低減、高効率化等の装置の性能が向
上する。
止層１０１上に電流注入層８、Ｇａ 1-xＡｌxＡｓ（０．
８≦ｘ≦１）からなる制御層９を構成しているので、電
流狭搾効果が得られる共に、ＬＰＥ法により形成される
電流注入部１１の上面の位置が該制御層９の下面の位置
に略一致するように酸化された制御層９の端部９ａによ
り、制御される。従って、半導体多層反射鏡２と誘電体
多層反射鏡１２の間に構成される共振器長が精度よくな
るので、電流閾値の低減、高効率化等の装置の性能が向
上する。
【００２９】また、斯る構造では、発振波長に係わらず
ｐ型電極とオーミック接触のよいコンタクト層を用いる
ことができる次に、本発明に係る第二実施例の面発光型
半導体レーザ装置について図面を参照しつつ説明する。
図３は本実施例の半導体レーザ装置の断面図である。
尚、第一実施例と同一部分には同一符号を付す。
ｐ型電極とオーミック接触のよいコンタクト層を用いる
ことができる次に、本発明に係る第二実施例の面発光型
半導体レーザ装置について図面を参照しつつ説明する。
図３は本実施例の半導体レーザ装置の断面図である。
尚、第一実施例と同一部分には同一符号を付す。
【００３０】図中、１は基板（ｎ型ＧａＡｓ）である。
この基板１の例えば（１００）面上には半導体多層膜反
射鏡（ｎ型Ｇａ0.8Ａｌ0.2Ａｓ／ＡｌＡｓの２５ペア；
ここで、各膜の膜厚は発振波長／４／屈折率である）２
が形成され、該反射鏡２上には層厚０．５μｍの第１ク
ラッド層（ｎ型Ｇａ0.6Ａｌ0.4Ａｓ）３、層厚１μｍの
活性層（ｐ型Ｇａ0.87Ａｌ0.13Ａｓ）４、層厚０．５μ
ｍの第２クラッド層（ｐ型Ｇａ0.6Ａｌ0.4Ａｓ）５がこ
の順に積層されてダブルヘテロ構造部１００が形成され
ている。
この基板１の例えば（１００）面上には半導体多層膜反
射鏡（ｎ型Ｇａ0.8Ａｌ0.2Ａｓ／ＡｌＡｓの２５ペア；
ここで、各膜の膜厚は発振波長／４／屈折率である）２
が形成され、該反射鏡２上には層厚０．５μｍの第１ク
ラッド層（ｎ型Ｇａ0.6Ａｌ0.4Ａｓ）３、層厚１μｍの
活性層（ｐ型Ｇａ0.87Ａｌ0.13Ａｓ）４、層厚０．５μ
ｍの第２クラッド層（ｐ型Ｇａ0.6Ａｌ0.4Ａｓ）５がこ
の順に積層されてダブルヘテロ構造部１００が形成され
ている。
【００３１】前記第２クラッド層５上には、層厚０．３
μｍの第１電流ブロック層（ｎ型ＧａＡｓ層）６と層厚
１μｍの第２電流ブロック層（ｎ型Ｇａ0.9 Ａｌ0.1Ａ
ｓ層）７がこの順序に積層されてなる電流阻止層１０
１、及び層厚０．８μｍのコンタクト層の役割を兼ねる
電流注入層８（ｐ型ＧａＡｓ，ｐ型キャリア濃度：３×
１０18〜５×１０18ｃｍ-3）が作成されている。この電
流阻止層１０１及び電流注入層８には電流通路となる凹
部１０２が設けられている。
μｍの第１電流ブロック層（ｎ型ＧａＡｓ層）６と層厚
１μｍの第２電流ブロック層（ｎ型Ｇａ0.9 Ａｌ0.1Ａ
ｓ層）７がこの順序に積層されてなる電流阻止層１０
１、及び層厚０．８μｍのコンタクト層の役割を兼ねる
電流注入層８（ｐ型ＧａＡｓ，ｐ型キャリア濃度：３×
１０18〜５×１０18ｃｍ-3）が作成されている。この電
流阻止層１０１及び電流注入層８には電流通路となる凹
部１０２が設けられている。
【００３２】前記凹部１０２内には前記電流注入層８の
上面の高さと略一致した高さの上面をもつ電流注入部
（ｐ型Ｇａ0.6Ａｌ0.4Ａｓ）１１が形成されており、該
電流注入部１１上及びその周囲の電流注入層８上には誘
電体多層膜反射鏡１２（ＳｉＯ 2／ＴｉＯ2の複数ペア）
が形成され、該反射鏡１２が形成されていない電流注入
層８上には、誘電体多層膜反射鏡１２を囲む態様にてｐ
型電極（Ａｕ／Ｃｒ）１３が形成され、基板１の下面に
はｎ型電極（Ａｕ／Ｓｎ）１４が形成されている。
上面の高さと略一致した高さの上面をもつ電流注入部
（ｐ型Ｇａ0.6Ａｌ0.4Ａｓ）１１が形成されており、該
電流注入部１１上及びその周囲の電流注入層８上には誘
電体多層膜反射鏡１２（ＳｉＯ 2／ＴｉＯ2の複数ペア）
が形成され、該反射鏡１２が形成されていない電流注入
層８上には、誘電体多層膜反射鏡１２を囲む態様にてｐ
型電極（Ａｕ／Ｃｒ）１３が形成され、基板１の下面に
はｎ型電極（Ａｕ／Ｓｎ）１４が形成されている。
【００３３】次にに斯る半導体レーザ装置の製造方法の
一例について説明する。図３と同じ部分には同じ符号を
付す。
一例について説明する。図３と同じ部分には同じ符号を
付す。
【００３４】まず、図４(ａ）に示すように、最初に、
ｎ型ＧａＡｓ基板１を準備した後、この基板１の（１０
０）面上に有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）又は分
子線エピタキシャル法（ＭＢＥ法）を用いて、半導体多
層膜反射鏡２、第１クラッド層３、活性層４、第２クラ
ッド層５、第１電流阻止層６と第２電流阻止層７からな
る電流阻止層１０１、電流注入層８を連続成長する。そ
の後、前記電流注入層８上全域に例えば５０００Å厚の
ＳｉＯ2、又はＳｉ3Ｎ4等の誘電体材料からなる制御層
２０を蒸着やＣＶＤ法等により形成する。
ｎ型ＧａＡｓ基板１を準備した後、この基板１の（１０
０）面上に有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）又は分
子線エピタキシャル法（ＭＢＥ法）を用いて、半導体多
層膜反射鏡２、第１クラッド層３、活性層４、第２クラ
ッド層５、第１電流阻止層６と第２電流阻止層７からな
る電流阻止層１０１、電流注入層８を連続成長する。そ
の後、前記電流注入層８上全域に例えば５０００Å厚の
ＳｉＯ2、又はＳｉ3Ｎ4等の誘電体材料からなる制御層
２０を蒸着やＣＶＤ法等により形成する。
【００３５】次に、図４（ｂ）に示すように、前記制御
層２０上にフォトリソグラフィ技術等を用いて、例えば
直径約１０μｍの窓をもつレジストパターン膜２１を作
成する。その後、前記レジストパターン膜２１をマスク
として、バッファードフッ酸液により前記制御層２０を
エッチング除去して、該制御層２０に直径約１０μｍの
窓を作成する。
層２０上にフォトリソグラフィ技術等を用いて、例えば
直径約１０μｍの窓をもつレジストパターン膜２１を作
成する。その後、前記レジストパターン膜２１をマスク
として、バッファードフッ酸液により前記制御層２０を
エッチング除去して、該制御層２０に直径約１０μｍの
窓を作成する。
【００３６】その後、図５（ａ）に示すように、例えば
アンモニア系エッチング液により、前記電流注入層８、
第２電流阻止層７、及び第１電流阻止層６を、該第１電
流阻止層６の途中までエッチング除去して凹部１０２ｂ
を形成した後、前記レジストパターン膜２１を除去す
る。
アンモニア系エッチング液により、前記電流注入層８、
第２電流阻止層７、及び第１電流阻止層６を、該第１電
流阻止層６の途中までエッチング除去して凹部１０２ｂ
を形成した後、前記レジストパターン膜２１を除去す
る。
【００３７】続いて、図５（ｂ）に示すように、ＧａＡ
ｓメルトを用いて前記凹部１０２ｂの下部に残存する第
１電流阻止層６をメルトバックにより除去して第２クラ
ッド層５が露出する凹部１０２を形成した後、液相エピ
タキシャル法（ＬＰＥ法）を用いて凹部１０２内に電流
注入部１１を形成する。この時、前記制御層２０には結
晶成長は起こらないので、前記凹部１０２内にのみに電
流注入部１１が形成される。ここで、前記電流注入部１
１の上面の高さが前記制御層２０の下面の高さに略一致
するように制御される。
ｓメルトを用いて前記凹部１０２ｂの下部に残存する第
１電流阻止層６をメルトバックにより除去して第２クラ
ッド層５が露出する凹部１０２を形成した後、液相エピ
タキシャル法（ＬＰＥ法）を用いて凹部１０２内に電流
注入部１１を形成する。この時、前記制御層２０には結
晶成長は起こらないので、前記凹部１０２内にのみに電
流注入部１１が形成される。ここで、前記電流注入部１
１の上面の高さが前記制御層２０の下面の高さに略一致
するように制御される。
【００３８】次に、バッファードフッ酸液を用いて、制
御層２０を選択的にエッチング除去した後、電子ビーム
蒸着法とエッチング技術を用いて、前記電流注入部１１
を覆う態様にて該誘電体多層反射鏡１２を形成する。そ
の後、蒸着法等により該誘電体多層反射鏡１２を囲む態
様にてｐ型電極１３を形成すると共に基板１の下面にも
ｎ型電極１４を形成して図４に示す面発光型半導体レー
ザ装置が完成する。
御層２０を選択的にエッチング除去した後、電子ビーム
蒸着法とエッチング技術を用いて、前記電流注入部１１
を覆う態様にて該誘電体多層反射鏡１２を形成する。そ
の後、蒸着法等により該誘電体多層反射鏡１２を囲む態
様にてｐ型電極１３を形成すると共に基板１の下面にも
ｎ型電極１４を形成して図４に示す面発光型半導体レー
ザ装置が完成する。
【００３９】上述では、結晶成長が行われないことによ
り電流注入部上面の位置制御を行う制御層２０として誘
電体膜を用いたが、第１実施例と同じＧａxＡｌ1-xＡｓ
（０．８≦ｘ≦１）を用いてもよい。この場合、Ｇａx
Ａｌ1-xＡｓ制御層の除去は、フッ酸系エッチャントに
よって行う。
り電流注入部上面の位置制御を行う制御層２０として誘
電体膜を用いたが、第１実施例と同じＧａxＡｌ1-xＡｓ
（０．８≦ｘ≦１）を用いてもよい。この場合、Ｇａx
Ａｌ1-xＡｓ制御層の除去は、フッ酸系エッチャントに
よって行う。
【００４０】斯る面発光型半導体レーザ装置の製造方法
は、ＬＰＥ法の形成による電流注入部１１の上面が制御
層２０下面に位置するように制御される。従って、半導
体多層反射鏡２と誘電体多層反射鏡１２の間に構成され
る共振器長が精度よくなるので、電流閾値の低減、高効
率化等の装置の性能が向上する。また、結晶成長後の製
造工程が簡素化できる。
は、ＬＰＥ法の形成による電流注入部１１の上面が制御
層２０下面に位置するように制御される。従って、半導
体多層反射鏡２と誘電体多層反射鏡１２の間に構成され
る共振器長が精度よくなるので、電流閾値の低減、高効
率化等の装置の性能が向上する。また、結晶成長後の製
造工程が簡素化できる。
【００４１】更に、斯る面発光型半導体レーザ装置は簡
単な構造で、しかもコンタクト層が共振器部に存在しな
いので、発振波長に関わらず、例えば活性層としてＧａ
ＡｌＡｓを用いた場合においても、ｐ型電極と良好なオ
ーミック接触が得られるコンタクト層を用いることがで
きる。
単な構造で、しかもコンタクト層が共振器部に存在しな
いので、発振波長に関わらず、例えば活性層としてＧａ
ＡｌＡｓを用いた場合においても、ｐ型電極と良好なオ
ーミック接触が得られるコンタクト層を用いることがで
きる。
【００４２】尚、電流阻止層として、単一のＧａＡｓ層
又はＧａＡｌＡｓ層を用いてもよいが、ＧａＡｓメルト
によるメルトバックが容易であり、また、上述のように
ＧａＡｓ層及びＧａＡｌＡｓ層がこの順序に積層されて
なるものを用いると、ＧａＡｓメルトされるＧａＡｓ層
を薄くでき、電流阻止層の凹部の幅の拡がりを抑えるこ
とができるので望ましい。
又はＧａＡｌＡｓ層を用いてもよいが、ＧａＡｓメルト
によるメルトバックが容易であり、また、上述のように
ＧａＡｓ層及びＧａＡｌＡｓ層がこの順序に積層されて
なるものを用いると、ＧａＡｓメルトされるＧａＡｓ層
を薄くでき、電流阻止層の凹部の幅の拡がりを抑えるこ
とができるので望ましい。
【００４３】また、上記第一、第二実施例では、ｎ型Ｇ
ａＡｓ基板を用いたが、ｐ型ＧａＡｓ基板を用いてもよ
い。但し、この場合、電流阻止層等も逆の導電型にする
必要がある。
ａＡｓ基板を用いたが、ｐ型ＧａＡｓ基板を用いてもよ
い。但し、この場合、電流阻止層等も逆の導電型にする
必要がある。
【００４４】また、上記第一、第二実施例で示すように
活性層としてはＧａＡｓ、ＧａＡｌＡｓを使用できる。
また第一実施例のコンタクト層及び第二実施例の電流注
入層には、ＧａＡｓに代えてＧａ1-xＡｌxＡｓ（ここ
で、ｘ≦０．１）でもよく、また第一実施例の電流注入
層にＧａＡｌＡｓを用いてもよい。
活性層としてはＧａＡｓ、ＧａＡｌＡｓを使用できる。
また第一実施例のコンタクト層及び第二実施例の電流注
入層には、ＧａＡｓに代えてＧａ1-xＡｌxＡｓ（ここ
で、ｘ≦０．１）でもよく、また第一実施例の電流注入
層にＧａＡｌＡｓを用いてもよい。
【００４５】更に、上記実施例では結晶成長方向から光
を取り出す構造について述べたが、その逆方向から光を
取り出す構造でもよく、適宜変更可能である。
を取り出す構造について述べたが、その逆方向から光を
取り出す構造でもよく、適宜変更可能である。
【００４６】
【発明の効果】本発明の面発光型半導体レーザ装置は、
電流阻止層上に電流注入層が形成され、該電流阻止層及
び電流注入層に囲まれた凹部内に電流注入部が形成され
ているので、高精度な共振器長をもつと共に発振波長に
係わらず電極と良好なオーミック接触が得られる構造を
提供できる。従って、電流閾値の低減、高効率化等の装
置の性能が向上する。
電流阻止層上に電流注入層が形成され、該電流阻止層及
び電流注入層に囲まれた凹部内に電流注入部が形成され
ているので、高精度な共振器長をもつと共に発振波長に
係わらず電極と良好なオーミック接触が得られる構造を
提供できる。従って、電流閾値の低減、高効率化等の装
置の性能が向上する。
【００４７】また、本発明の面発光型半導体レーザ装置
の製造方法は、ＬＰＥ法により結晶成長が行われないＧ
ａ1-xＡｌxＡｓ（０．８≦ｘ≦１）または誘電体材料か
らなる制御層を形成する。従って、電流注入部の厚みの
制御や厚みの均一性が制御層により高精度に制御される
ので、共振器長が高精度になり、電流閾値の低減、高効
率化等の装置の性能が向上する。
の製造方法は、ＬＰＥ法により結晶成長が行われないＧ
ａ1-xＡｌxＡｓ（０．８≦ｘ≦１）または誘電体材料か
らなる制御層を形成する。従って、電流注入部の厚みの
制御や厚みの均一性が制御層により高精度に制御される
ので、共振器長が高精度になり、電流閾値の低減、高効
率化等の装置の性能が向上する。
【図１】本発明に係る一実施例の面発光型半導体レーザ
装置の断面図である。
装置の断面図である。
【図２】上記面発光型半導体レーザ装置の製造工程を示
す工程図である。
す工程図である。
【図３】本発明に係る他の実施例の面発光型半導体レー
ザ装置の断面図である。
ザ装置の断面図である。
【図４】本発明に係る他の実施例の面発光型半導体レー
ザ装置の製造工程を示す工程図である。
ザ装置の製造工程を示す工程図である。
【図５】本発明に係る他の実施例の面発光型半導体レー
ザ装置の図４に続く製造工程を示す工程図である。
ザ装置の図４に続く製造工程を示す工程図である。
【図６】従来例の面発光型半導体レーザ装置の断面図で
ある。
ある。
１ ＧａＡｓ基板 ３ 第１クラッド層 ４ 活性層 ５ 第２クラッド層 １００ ダブルヘテロ構造部 ６ 第１電流阻止層 ７ 第２電流阻止層 １０１ 電流阻止層 ８ 電流注入層 ９ 制御層 ２０ 制御層 ９ａ 制御層端部 １１ 電流注入部 １０２ 凹部 １０２ａ 凹部 １０２ｂ 凹部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三宅 輝明 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三 洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−52486（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−304793（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (2)
- 【請求項１】 ＧａＡｓ基板上に、活性層と、それぞれ
ＧａＡｌＡｓ系の第１クラッド層と第２クラッド層から
なるダブルヘテロ構造部と、該ダブルヘテロ構造部上に
電流通路となる凹部をもつ電流阻止層が形成されてなる
面発光型半導体レーザ装置において、前記電流阻止層上
に電流注入層が形成されており、該電流阻止層及び電流
注入層に囲まれた前記凹部内に電流注入部が形成され、
前記電流注入層上にＧａ 1-x Ａｌ x Ａｓ（０．８≦ｘ≦
１）からなる制御層が形成されていることを特徴とする
面発光型半導体レーザ装置。 - 【請求項２】 ＧａＡｓ基板上に、活性層とＧａＡｌＡ
ｓ系の第１、第２クラッド層からなるダブルヘテロ構造
部、電流阻止層、及びＧａ 1-x Ａｌ x Ａｓ（０．８≦ｘ≦
１）または誘電体材料からなる制御層をこの順に含む複
数の層を形成する結晶成長工程と、前記結晶成長した表
面の層から前記電流阻止層の途中まで凹部状にエッチン
グする工程と、前記凹部の下部に残存する電流阻止層を
メルトバックした後、該凹部内に電流注入部を液相エピ
タキシャル法により形成する工程と、を有することを特
徴とする面発光型半導体レーザ装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04043201A JP3075824B2 (ja) | 1992-02-28 | 1992-02-28 | 面発光型半導体レーザ装置とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04043201A JP3075824B2 (ja) | 1992-02-28 | 1992-02-28 | 面発光型半導体レーザ装置とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05243670A JPH05243670A (ja) | 1993-09-21 |
| JP3075824B2 true JP3075824B2 (ja) | 2000-08-14 |
Family
ID=12657320
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04043201A Expired - Fee Related JP3075824B2 (ja) | 1992-02-28 | 1992-02-28 | 面発光型半導体レーザ装置とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3075824B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US12127615B2 (en) | 2020-09-10 | 2024-10-29 | Chance Line Industrial Co., Ltd. | Light-reflective mark formed with light- reflective yarn |
-
1992
- 1992-02-28 JP JP04043201A patent/JP3075824B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US12127615B2 (en) | 2020-09-10 | 2024-10-29 | Chance Line Industrial Co., Ltd. | Light-reflective mark formed with light- reflective yarn |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05243670A (ja) | 1993-09-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |