JP3084264B2 - 半導体レーザ素子 - Google Patents
半導体レーザ素子Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体レーザ素子に
関する。
関する。
【０００２】
【従来の技術】リッジ導波路構造の半導体レーザ素子
は、分子線エピタキシ（ＭＢＥ）法、有機金属気相成長
（ＭＯＶＰＥ）法等によって平坦な基板上に設けられた
レーザ動作層を用いて屈折率導波機構が形成されたもの
であり、極めて簡単な構造を有している。この半導体レ
ーザ素子は、活性層領域に量子井戸構造を採用できるの
で、１０ｍＡ程度の低閾値電流特性を容易に得ることが
可能である。
は、分子線エピタキシ（ＭＢＥ）法、有機金属気相成長
（ＭＯＶＰＥ）法等によって平坦な基板上に設けられた
レーザ動作層を用いて屈折率導波機構が形成されたもの
であり、極めて簡単な構造を有している。この半導体レ
ーザ素子は、活性層領域に量子井戸構造を採用できるの
で、１０ｍＡ程度の低閾値電流特性を容易に得ることが
可能である。
【０００３】リッジ導波路構造の半導体レーザ素子の典
型的な例を図３に示す。この素子は、ｎ−ＧａＡｓ基板
３１上に、ｎ−ＧａＡｓバッファ層３２、ｎ−ＡｌＧａ
Ａｓクラッド層３３、ＡｌＧａＡｓ屈折率傾斜型光ガイ
ド層３４、ＧａＡｓ量子井戸活性層３５、ＡｌＧａＡｓ
屈折率傾斜型光ガイド層３６、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッ
ド層３７、及びｐ−ＧａＡｓキャップ層３８をＭＢＥ法
によって成長させたものである。ＭＢＥ法による成長
後、ｐ−ＧａＡｓキャップ層３８の表面にストライプ状
のレジストマスクを形成し、このマスクの両側をｐ−ク
ラッド層３７の途中までエッチングにより除去して、リ
ッジ部３９を形成する。
型的な例を図３に示す。この素子は、ｎ−ＧａＡｓ基板
３１上に、ｎ−ＧａＡｓバッファ層３２、ｎ−ＡｌＧａ
Ａｓクラッド層３３、ＡｌＧａＡｓ屈折率傾斜型光ガイ
ド層３４、ＧａＡｓ量子井戸活性層３５、ＡｌＧａＡｓ
屈折率傾斜型光ガイド層３６、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッ
ド層３７、及びｐ−ＧａＡｓキャップ層３８をＭＢＥ法
によって成長させたものである。ＭＢＥ法による成長
後、ｐ−ＧａＡｓキャップ層３８の表面にストライプ状
のレジストマスクを形成し、このマスクの両側をｐ−ク
ラッド層３７の途中までエッチングにより除去して、リ
ッジ部３９を形成する。
【０００４】その後、プラズマＣＶＤ法によりＳｉＮ絶
縁膜４０を形成し、リッジ部３９上の平坦領域中のＳｉ
Ｎ絶縁膜４０の部分のみを選択的に除去する。次に、基
板３１を研磨して、１００μｍ程度の厚さにし、ｐ側電
極４１及びｎ側電極４２を形成した後、劈開法により各
素子を得る。
縁膜４０を形成し、リッジ部３９上の平坦領域中のＳｉ
Ｎ絶縁膜４０の部分のみを選択的に除去する。次に、基
板３１を研磨して、１００μｍ程度の厚さにし、ｐ側電
極４１及びｎ側電極４２を形成した後、劈開法により各
素子を得る。
【０００５】このように作製された図３の半導体レーザ
素子では、活性領域は屈折率傾斜型の光ガイド層を有す
る量子井戸構造とされているので、その閾値電流は１０
ｍＡ程度の低い値である。また、このような素子はジャ
ンクションアップで実装され、容易にＣＷ発振が得られ
る。しかし、ジャンクションアップで実装した場合には
放熱特性が悪いので、高出力特性が悪い、或は信頼性が
低下する等の欠点がある。
素子では、活性領域は屈折率傾斜型の光ガイド層を有す
る量子井戸構造とされているので、その閾値電流は１０
ｍＡ程度の低い値である。また、このような素子はジャ
ンクションアップで実装され、容易にＣＷ発振が得られ
る。しかし、ジャンクションアップで実装した場合には
放熱特性が悪いので、高出力特性が悪い、或は信頼性が
低下する等の欠点がある。
【０００６】図４に示す半導体レーザ素子はそれらの問
題を解消するためのものである。図４の素子では、ｐ−
クラッド層３７及びｐ−キャップ層３８を選択的にエッ
チングして、リッジ部３９を規定する２本の溝４３が形
成されている。このような素子のレーザ特性は、リッジ
部３９の形状（主に、リッジ部３９の幅とその両側のｐ
−クラッド層３７の残厚）により決定される。そのた
め、所望の特性を得るためには、リッジ部３９の形状を
精密に制御しなければならない。換言すれば、溝４３を
形成するエッチングを精密に行わなければならない。
題を解消するためのものである。図４の素子では、ｐ−
クラッド層３７及びｐ−キャップ層３８を選択的にエッ
チングして、リッジ部３９を規定する２本の溝４３が形
成されている。このような素子のレーザ特性は、リッジ
部３９の形状（主に、リッジ部３９の幅とその両側のｐ
−クラッド層３７の残厚）により決定される。そのた
め、所望の特性を得るためには、リッジ部３９の形状を
精密に制御しなければならない。換言すれば、溝４３を
形成するエッチングを精密に行わなければならない。
【０００７】一方、このようなレーザ素子では、ｐ−ク
ラッド層３７の厚さは１μｍ以上とされ、活性領域から
ｐ−クラッド層３７へ滲み出た光がキャップ層３８によ
り吸収されることによる損失を小さくするようにしてい
る。また、キャップ層３８の厚さも０．５μｍ以上にさ
れるのが通常である。従って、リッジ部３９を形成する
ためには、厚さ１μｍ以上の半導体層を除去するエッチ
ングを行わなければならない。このようなエッチングの
精密制御は困難である（例えば、Ｏ．Ｗａｄａ他、Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ．２１，ｐ．１０２
５（１９８５））。
ラッド層３７の厚さは１μｍ以上とされ、活性領域から
ｐ−クラッド層３７へ滲み出た光がキャップ層３８によ
り吸収されることによる損失を小さくするようにしてい
る。また、キャップ層３８の厚さも０．５μｍ以上にさ
れるのが通常である。従って、リッジ部３９を形成する
ためには、厚さ１μｍ以上の半導体層を除去するエッチ
ングを行わなければならない。このようなエッチングの
精密制御は困難である（例えば、Ｏ．Ｗａｄａ他、Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ．２１，ｐ．１０２
５（１９８５））。
【０００８】ところで、ビデオディスク等のアナログ信
号を扱う分野等で使用される半導体レーザ素子には、極
めて良好な低雑音特性が要求される。このような分野で
は、レーザ構造を適切に制御して、自励発振現象が生ず
るようにし、発振スペクトルをマルチモード化し、各ス
ペクトルが広幅化されたレーザ素子が用いられている。
号を扱う分野等で使用される半導体レーザ素子には、極
めて良好な低雑音特性が要求される。このような分野で
は、レーザ構造を適切に制御して、自励発振現象が生ず
るようにし、発振スペクトルをマルチモード化し、各ス
ペクトルが広幅化されたレーザ素子が用いられている。
【０００９】このような自励発振レーザ素子の一例を図
５に示す。図５のレーザ素子は、ＶＳＩＳ（Ｖ−ｃｈａ
ｎｎｅｌｅｄ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ Ｉｎｎｅｒ Ｓｔ
ｒｉｐｅ）レーザと呼ばれるものであり、ｐ−ＧａＡｓ
基板５１上に、ｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層５２、ｐ−Ａｌ
ＧａＡｓクラッド層５３、ｐ−ＡｌＧａＡｓ活性層５
４、ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層５５、ｎ−ＧａＡｓキ
ャップ層５６が液相成長法によって形成されている。ま
た、５７はｎ側電極、５８はｐ側電極である。
５に示す。図５のレーザ素子は、ＶＳＩＳ（Ｖ−ｃｈａ
ｎｎｅｌｅｄ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ Ｉｎｎｅｒ Ｓｔ
ｒｉｐｅ）レーザと呼ばれるものであり、ｐ−ＧａＡｓ
基板５１上に、ｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層５２、ｐ−Ａｌ
ＧａＡｓクラッド層５３、ｐ−ＡｌＧａＡｓ活性層５
４、ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層５５、ｎ−ＧａＡｓキ
ャップ層５６が液相成長法によって形成されている。ま
た、５７はｎ側電極、５８はｐ側電極である。
【００１０】電流狭窄層５２の表面から基板５１に達す
るＶ字形溝５９によってストライプ状の電流路が形成さ
れており、活性層５４の溝５９上の領域が発振領域とな
るようにされている。
るＶ字形溝５９によってストライプ状の電流路が形成さ
れており、活性層５４の溝５９上の領域が発振領域とな
るようにされている。
【００１１】図５のレーザ素子では、Ｖ字形溝５９の両
側のｐ−クラッド層５３の厚さを適度に大きくして（例
えば、０．３μｍ）、屈折率導波機構を弱めることによ
り自励発振が得られる（林他、信学技報 ＭＷ８４−２
４，ｐ．６５（１９８４））。そのためには、Ｖ字形溝
５９上方領域に於ける結晶成長を精密に制御する必要が
ある。ところが、このようなＶＳＩＳレーザの成長に用
いられる液相成長法では、そのような精密な制御は困難
であるため、再現性が劣り、製造歩留りが悪いという問
題がある。更に、ＶＳＩＳレーザは、低閾値電流化が困
難であり、閾値電流は５０ｍＡ程度である。
側のｐ−クラッド層５３の厚さを適度に大きくして（例
えば、０．３μｍ）、屈折率導波機構を弱めることによ
り自励発振が得られる（林他、信学技報 ＭＷ８４−２
４，ｐ．６５（１９８４））。そのためには、Ｖ字形溝
５９上方領域に於ける結晶成長を精密に制御する必要が
ある。ところが、このようなＶＳＩＳレーザの成長に用
いられる液相成長法では、そのような精密な制御は困難
であるため、再現性が劣り、製造歩留りが悪いという問
題がある。更に、ＶＳＩＳレーザは、低閾値電流化が困
難であり、閾値電流は５０ｍＡ程度である。
【００１２】上述の自励発振は、図３及び図４に示した
リッジ導波路構造の半導体レーザ素子に於いて、リッジ
部３９の両側のｐ−クラッド層３７の残厚を適当に大き
くして屈折率導波機構を弱めることによって得ることが
できる。しかし、そのためにはリッジ部３９の幅やｐ−
クラッド層３７の残厚を精密に制御しなければならず、
前述と同様に１μｍ程度の厚い半導体層を精密にエッチ
ングするのは困難である。
リッジ導波路構造の半導体レーザ素子に於いて、リッジ
部３９の両側のｐ−クラッド層３７の残厚を適当に大き
くして屈折率導波機構を弱めることによって得ることが
できる。しかし、そのためにはリッジ部３９の幅やｐ−
クラッド層３７の残厚を精密に制御しなければならず、
前述と同様に１μｍ程度の厚い半導体層を精密にエッチ
ングするのは困難である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
半導体レーザ素子では、所望の特性（特に自励発振現
象）を得るためには、エッチングを精密に行わなければ
ならず、製造が困難である。また、再現性に劣り、歩留
りが悪いという問題もある。更には、ジャンクションア
ップでしか実装できない構造のものもあり、高出力特性
が悪く、信頼性が低下するという欠点がある。
半導体レーザ素子では、所望の特性（特に自励発振現
象）を得るためには、エッチングを精密に行わなければ
ならず、製造が困難である。また、再現性に劣り、歩留
りが悪いという問題もある。更には、ジャンクションア
ップでしか実装できない構造のものもあり、高出力特性
が悪く、信頼性が低下するという欠点がある。
【００１４】本発明はこのような現状に鑑みてなされた
ものであり、製造が容易であり、再現性に優れ、歩留り
が高く、低閾値電流特性であり、しかもジャンクション
ダウンで実装することができる半導体レーザ素子を提供
することにある。
ものであり、製造が容易であり、再現性に優れ、歩留り
が高く、低閾値電流特性であり、しかもジャンクション
ダウンで実装することができる半導体レーザ素子を提供
することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ素
子は、半導体基板上に、少なくとも第1導電型クラッド
層、活性層、第2導電型クラッド層からなる積層構造が
この順で形成され、前記第2導電型クラッド層は、その
電流通路が、活性層から離れた領域で部分的に狭くされ
てなると共に、前記電流通路のより狭い領域の不純物濃
度が、活性層により近く且つ電流通路のより広い領域の
不純物濃度よりも高く形成されてなり、不純物の高い領
域と低い領域の間には不純物濃度が連続的に変化する遷
移領域が設けられてなることを特徴としており、そのこ
とにより上記目的が達成される。
子は、半導体基板上に、少なくとも第1導電型クラッド
層、活性層、第2導電型クラッド層からなる積層構造が
この順で形成され、前記第2導電型クラッド層は、その
電流通路が、活性層から離れた領域で部分的に狭くされ
てなると共に、前記電流通路のより狭い領域の不純物濃
度が、活性層により近く且つ電流通路のより広い領域の
不純物濃度よりも高く形成されてなり、不純物の高い領
域と低い領域の間には不純物濃度が連続的に変化する遷
移領域が設けられてなることを特徴としており、そのこ
とにより上記目的が達成される。
【００１６】クラッド層において、その電流通路のより
狭い領域の不純物濃度をより高くすることにより抵抗が
下がり、また、電流通路のより広い領域の不純物濃度を
より低くすることにより動作電流を下げることが可能に
なる。
狭い領域の不純物濃度をより高くすることにより抵抗が
下がり、また、電流通路のより広い領域の不純物濃度を
より低くすることにより動作電流を下げることが可能に
なる。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明を実施例について以下に説
明する。
明する。
【００１８】図１（ａ）に本発明の一実施例の断面図を
示す。本実施例の製造工程を説明する。先ず、ｎ−Ｇａ
Ａｓ基板１上に、ｎ−ＧａＡｓバッファ層２、ｎ−Ａｌ
ＧａＡｓクラッド層３、ＡｌＧａＡｓ屈折率傾斜型光ガ
イド層４、ＧａＡｓ単一量子井戸活性層５、ＡｌＧａＡ
ｓ屈折率傾斜型光ガイド層６、Ｂｅドープのｐ−ＡｌＧ
ａＡｓクラッド層７、及びＢｅドープのｐ−ＧａＡｓキ
ャップ層８をＭＢＥ法によって成長させた。ｐ−ＡｌＧ
ａＡｓクラッド層７の厚さは約６０００Å，ｐ−ＧａＡ
ｓキャップ層８の厚さは約２０００Åとした。
示す。本実施例の製造工程を説明する。先ず、ｎ−Ｇａ
Ａｓ基板１上に、ｎ−ＧａＡｓバッファ層２、ｎ−Ａｌ
ＧａＡｓクラッド層３、ＡｌＧａＡｓ屈折率傾斜型光ガ
イド層４、ＧａＡｓ単一量子井戸活性層５、ＡｌＧａＡ
ｓ屈折率傾斜型光ガイド層６、Ｂｅドープのｐ−ＡｌＧ
ａＡｓクラッド層７、及びＢｅドープのｐ−ＧａＡｓキ
ャップ層８をＭＢＥ法によって成長させた。ｐ−ＡｌＧ
ａＡｓクラッド層７の厚さは約６０００Å，ｐ−ＧａＡ
ｓキャップ層８の厚さは約２０００Åとした。
【００１９】ｐ−クラッド層７のドーピング濃度は、図
１（ｂ）に示すように、光ガイド層６に接した部分から
キャップ層８の方向に約４０００〜５０００Åの領域
（ａ〜ｂの領域）では約１×１０18ｃｍ-3とし、キャッ
プ層８側の領域（ｂ〜ｃの領域）では約８×１０18ｃｍ
-3とし、ｂ〜ｃの領域のドーピング濃度は約５×１０18
〜１×１０19ｃｍ-3とするのが好適である。光ガイド層
側の領域（ａ〜ｂ）とキャップ層側の領域（ｂ〜ｃ）と
の間にはドーピング濃度の遷移領域を設けた。このドー
ピング濃度の変化はＢｅセルの温度を調整することによ
って行った。また、キャップ層８のドーピング濃度は該
キャップ層側の領域（ｂ〜ｃ）のそれと同じとした。
１（ｂ）に示すように、光ガイド層６に接した部分から
キャップ層８の方向に約４０００〜５０００Åの領域
（ａ〜ｂの領域）では約１×１０18ｃｍ-3とし、キャッ
プ層８側の領域（ｂ〜ｃの領域）では約８×１０18ｃｍ
-3とし、ｂ〜ｃの領域のドーピング濃度は約５×１０18
〜１×１０19ｃｍ-3とするのが好適である。光ガイド層
側の領域（ａ〜ｂ）とキャップ層側の領域（ｂ〜ｃ）と
の間にはドーピング濃度の遷移領域を設けた。このドー
ピング濃度の変化はＢｅセルの温度を調整することによ
って行った。また、キャップ層８のドーピング濃度は該
キャップ層側の領域（ｂ〜ｃ）のそれと同じとした。
【００２０】次に、フォトリソグラフィ法を用いてキャ
ップ層８上にストライプ状のレジストマスクを形成した
後、ｐ−クラッド層７の途中までエッチングを行ってリ
ッジ部１２（幅約２．５μｍ）を形成した。エッチング
は、キャップ層８（２０００Å）とｐ−クラッド層７の
約２０００Åの厚さの部分との合計約４０００Åの厚さ
の半導体層を除去するように行われ、リッジ部１２両側
のｐ−クラッド層７の残厚が４０００Å程度となるよう
にした。即ち、エッチングの界面とｐ−クラッド層７の
ドーピング濃度が変化する部分（ｂの部分）とがほぼ一
致するか、エッチングの界面が該部分よりも若干基板１
側にあるようにした。
ップ層８上にストライプ状のレジストマスクを形成した
後、ｐ−クラッド層７の途中までエッチングを行ってリ
ッジ部１２（幅約２．５μｍ）を形成した。エッチング
は、キャップ層８（２０００Å）とｐ−クラッド層７の
約２０００Åの厚さの部分との合計約４０００Åの厚さ
の半導体層を除去するように行われ、リッジ部１２両側
のｐ−クラッド層７の残厚が４０００Å程度となるよう
にした。即ち、エッチングの界面とｐ−クラッド層７の
ドーピング濃度が変化する部分（ｂの部分）とがほぼ一
致するか、エッチングの界面が該部分よりも若干基板１
側にあるようにした。
【００２１】プラズマＣＶＤ法によりＳｉＮ絶縁層９を
約４０００Åの厚さに形成し、フォトリソグラフィ法を
用いてリッジ部１２上のＳｉＮ絶縁層９を選択的に除去
した。これにより、リッジ部１２の上面（即ち、キャッ
プ層８の表面）とＳｉＮ絶縁層９の表面とがほぼ一致す
る。前述の従来例と同様の基板１の研磨、電極１０及び
１１の形成、並びに劈開を行って半導体レーザ素子を得
た。
約４０００Åの厚さに形成し、フォトリソグラフィ法を
用いてリッジ部１２上のＳｉＮ絶縁層９を選択的に除去
した。これにより、リッジ部１２の上面（即ち、キャッ
プ層８の表面）とＳｉＮ絶縁層９の表面とがほぼ一致す
る。前述の従来例と同様の基板１の研磨、電極１０及び
１１の形成、並びに劈開を行って半導体レーザ素子を得
た。
【００２２】本実施例では、リッジ部１２両側のｐ−ク
ラッド層７の厚さが約４０００Åとされているので、リ
ッジ部１２により形成されている屈折率導波機構は相当
弱くなっている。更に、エッチングの界面とｐ−クラッ
ド層７のドーピング濃度が変化する部分とがほぼ一致す
るか、エッチングの界面が該部分よりも若干基板１側に
あるようにされているので、ｐ−クラッド層７内での電
流の広がりは抑えられて小さなものになっている。
ラッド層７の厚さが約４０００Åとされているので、リ
ッジ部１２により形成されている屈折率導波機構は相当
弱くなっている。更に、エッチングの界面とｐ−クラッ
ド層７のドーピング濃度が変化する部分とがほぼ一致す
るか、エッチングの界面が該部分よりも若干基板１側に
あるようにされているので、ｐ−クラッド層７内での電
流の広がりは抑えられて小さなものになっている。
【００２３】これらの理由により、本実施例の素子は自
励発振が容易に得られ、出力０．５〜８ｍＷの範囲で自
励発振が観測された。戻り光量３％以下では、相対雑音
強度は−１３５ｄＢ／Ｈｚ以下に抑制されており、良好
な雑音特性が得られた。また、発振閾値電流は１５〜２
０ｍＡであった。
励発振が容易に得られ、出力０．５〜８ｍＷの範囲で自
励発振が観測された。戻り光量３％以下では、相対雑音
強度は−１３５ｄＢ／Ｈｚ以下に抑制されており、良好
な雑音特性が得られた。また、発振閾値電流は１５〜２
０ｍＡであった。
【００２４】リッジ部１２の上面とＳｉＮ絶縁層９の表
面とがほぼ一致しているので、本実施例の素子は活性層
領域側をマウントするジャンクションダウン方式で実装
することができる。従って、放熱特性が改善され、高出
力特性及び信頼性が改善される。本実施例素子の最大光
出力は７０ｍＷであった。また、高温雰囲気中（５０
℃）で光出力５ｍｗに於いて信頼性試験を行ったとこ
ろ、約４０００時聞以上安定して発振した。
面とがほぼ一致しているので、本実施例の素子は活性層
領域側をマウントするジャンクションダウン方式で実装
することができる。従って、放熱特性が改善され、高出
力特性及び信頼性が改善される。本実施例素子の最大光
出力は７０ｍＷであった。また、高温雰囲気中（５０
℃）で光出力５ｍｗに於いて信頼性試験を行ったとこ
ろ、約４０００時聞以上安定して発振した。
【００２５】尚、リッジ部１２の側方を埋め込んでリッ
ジ部１２の上面とＳｉＮ絶縁層９の表面とがほぼ一致さ
せる構成を、図３に示す従来のリッジ導波路構造に適用
することは不可能ではない。しかし、そのためには、Ｓ
ｉＮ絶縁膜４０の厚さを１μｍ以上にしなければなら
ず、放熱効果が減少し、厚い絶縁層に起因するストレス
によって信頼性が低下する可能性がある。
ジ部１２の上面とＳｉＮ絶縁層９の表面とがほぼ一致さ
せる構成を、図３に示す従来のリッジ導波路構造に適用
することは不可能ではない。しかし、そのためには、Ｓ
ｉＮ絶縁膜４０の厚さを１μｍ以上にしなければなら
ず、放熱効果が減少し、厚い絶縁層に起因するストレス
によって信頼性が低下する可能性がある。
【００２６】図２（ａ）に本発明の他の実施例を示す。
この実施例の積層構造は図１（ａ）の実施例のそれと略
同様であるが、キャップ層８を設けず、ｐ−クラッド層
７上部の深さ３０００Åの部分にＺｎ拡散領域１５を形
成した。リッジ部１２の高さ（即ち、ｐ−クラッド層７
をエッチングする深さ）は４０００Åとした。
この実施例の積層構造は図１（ａ）の実施例のそれと略
同様であるが、キャップ層８を設けず、ｐ−クラッド層
７上部の深さ３０００Åの部分にＺｎ拡散領域１５を形
成した。リッジ部１２の高さ（即ち、ｐ−クラッド層７
をエッチングする深さ）は４０００Åとした。
【００２７】ｐ−クラッド層７のドーピング濃度は１×
１０18ｃｍ-3とした。Ｚｎ拡散領域１５については、Ｚ
ｎ拡散によってその不純物濃度は３×１０19ｃｍ-3程度
まで増加するので、この領域のｐ型不純物濃度は図２
（ｂ）に示すような変化をする。本実施例の各特性は上
述の実施例のそれらと同様であった。
１０18ｃｍ-3とした。Ｚｎ拡散領域１５については、Ｚ
ｎ拡散によってその不純物濃度は３×１０19ｃｍ-3程度
まで増加するので、この領域のｐ型不純物濃度は図２
（ｂ）に示すような変化をする。本実施例の各特性は上
述の実施例のそれらと同様であった。
【００２８】本実施例では、Ｚｎ拡散領域１５が形成さ
れているので、低抵抗の良好なコンタクトを形成するこ
とが可能である。また、キャップ層が形成されていない
ので、その厚さ分だけエッチング深さを小さくすること
ができ、エッチング制御がより容易になる。或いは、キ
ャップ層の厚さ分だけｐ−クラッド層７の厚さをより大
きくすることができるので、特性をより改善することが
できる。
れているので、低抵抗の良好なコンタクトを形成するこ
とが可能である。また、キャップ層が形成されていない
ので、その厚さ分だけエッチング深さを小さくすること
ができ、エッチング制御がより容易になる。或いは、キ
ャップ層の厚さ分だけｐ−クラッド層７の厚さをより大
きくすることができるので、特性をより改善することが
できる。
【００２９】尚、上述の各実施例では活性層５は単一量
子井戸構造としたが、多重量子井戸構造とすることもで
きる。光ガイド層は屈折率傾斜型にする必要はなく、通
常のＳＣＨ型の構成であってもよい。
子井戸構造としたが、多重量子井戸構造とすることもで
きる。光ガイド層は屈折率傾斜型にする必要はなく、通
常のＳＣＨ型の構成であってもよい。
【００３０】また、上述の各実施例では、電流通路が、
クラッド層の上部に形成されたリッジ部により狭窄され
たリッジ導波路構造となっているが、本発明はこれに限
定されるものではなく、例えば、ＳＡＳ（Self-Aligned
Structure）構造のように、クラッド層の中間の一部の
幅を狭くすることで電流通路が狭窄された構造であって
もよい。
クラッド層の上部に形成されたリッジ部により狭窄され
たリッジ導波路構造となっているが、本発明はこれに限
定されるものではなく、例えば、ＳＡＳ（Self-Aligned
Structure）構造のように、クラッド層の中間の一部の
幅を狭くすることで電流通路が狭窄された構造であって
もよい。
【００３１】また、実施例では電流通路がキャップ層側
のクラッド層にて狭窄された構造となっているが、例え
ばＶＳＩＳ構造のように基板側のクラッド層にて電流通
路が狭窄された構造であってもよい。
のクラッド層にて狭窄された構造となっているが、例え
ばＶＳＩＳ構造のように基板側のクラッド層にて電流通
路が狭窄された構造であってもよい。
【００３２】本発明の実施例においては、光ガイド層は
屈折率傾斜型の構成とするのが好ましい。また、第２の
クラッド層の厚さは４０００Å〜１００００Åの範囲と
するのが好適である。第２のクラッド層の厚さが４００
０Å〜６０００Åである場合には、第２のクラッド層の
ドーピング濃度は、第２の光ガイド層と接する厚さが少
なくとも１０００Åの部分において３×１０18ｃｍ-3以
下とし、第２の光ガイド層とは反対側の部分では３×１
０18ｃｍ-3よりも大きくするのが好ましい。
屈折率傾斜型の構成とするのが好ましい。また、第２の
クラッド層の厚さは４０００Å〜１００００Åの範囲と
するのが好適である。第２のクラッド層の厚さが４００
０Å〜６０００Åである場合には、第２のクラッド層の
ドーピング濃度は、第２の光ガイド層と接する厚さが少
なくとも１０００Åの部分において３×１０18ｃｍ-3以
下とし、第２の光ガイド層とは反対側の部分では３×１
０18ｃｍ-3よりも大きくするのが好ましい。
【００３３】尚、埋込層は高抵抗材料で構成されていて
もよいし、絶縁材料によって構成されていてもよい。
もよいし、絶縁材料によって構成されていてもよい。
【００３４】
【発明の効果】本発明によれば、リッジ部を高ドーピン
グにすることにより、リッジという最も電流通路の狭い
領域での抵抗を下げ、動作電圧の上昇を防止することが
可能になり、また、平坦部を低ドーピングにすることに
より、活性層近傍での不純物低減による自由電子吸収に
起因する光学損失低減と、平坦部での電流横広がりに起
因する無効電流低減とが可能となって、レーザ動作電流
の低減、延いては動作電圧の低減が可能となる。このよ
うに、動作電圧と動作電流を低減することにより、消費
電流を低減することが可能となる。
グにすることにより、リッジという最も電流通路の狭い
領域での抵抗を下げ、動作電圧の上昇を防止することが
可能になり、また、平坦部を低ドーピングにすることに
より、活性層近傍での不純物低減による自由電子吸収に
起因する光学損失低減と、平坦部での電流横広がりに起
因する無効電流低減とが可能となって、レーザ動作電流
の低減、延いては動作電圧の低減が可能となる。このよ
うに、動作電圧と動作電流を低減することにより、消費
電流を低減することが可能となる。
【００３５】また、活性層近傍での横方向の不純物分布
が均一化されるため、光学モードへの不純物の影響を無
くし安定な発振モードを実現することが可能となる。
が均一化されるため、光学モードへの不純物の影響を無
くし安定な発振モードを実現することが可能となる。
【００３６】さらに、活性層近傍の不純物量が低減され
るため、信頼性を改善することが可能となる。
るため、信頼性を改善することが可能となる。
【図１】（ａ）は本発明の一実施例の断面図、（ｂ）は
同図（ａ）に示す実施例中の第２のクラッド層より上方
のドーピング濃度の分布を模式的に示すグラフである。
同図（ａ）に示す実施例中の第２のクラッド層より上方
のドーピング濃度の分布を模式的に示すグラフである。
【図２】（ａ）は本発明の他の実施例の断面図、（ｂ）
は同図（ａ）に示す実施例中の第２のクラッド層より上
方のドーピング濃度の分布を模式的に示すグラフであ
る。
は同図（ａ）に示す実施例中の第２のクラッド層より上
方のドーピング濃度の分布を模式的に示すグラフであ
る。
【図３】従来例の断面図である。
【図４】従来例の断面図である。
【図５】従来例の断面図である。
１ ｎ−ＧａＡｓ基板、 ２ ｎ−ＧａＡｓバッファ層、 ３ ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層（第１のクラッド
層）、 ４ ＡｌＧａＡｓ屈折率傾斜型光ガイド層（第１の光ガ
イド層）、 ５ ＧａＡｓ単一量子井戸活性層、 ６ ＡｌＧａＡｓ屈折率傾斜型光ガイド層（第２の光ガ
イド層）、 ７ ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層（第２のクラッド
層）、 ８ ｐ−ＧａＡｓキャップ層、 ９ ＳｉＮ絶縁層、 １２ リッジ部、 １５ Ｚｎ拡散領域
層）、 ４ ＡｌＧａＡｓ屈折率傾斜型光ガイド層（第１の光ガ
イド層）、 ５ ＧａＡｓ単一量子井戸活性層、 ６ ＡｌＧａＡｓ屈折率傾斜型光ガイド層（第２の光ガ
イド層）、 ７ ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層（第２のクラッド
層）、 ８ ｐ−ＧａＡｓキャップ層、 ９ ＳｉＮ絶縁層、 １２ リッジ部、 １５ Ｚｎ拡散領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 向星 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 細田 昌宏 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 早川 利郎 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−177584（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−286381（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−268082（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−3176（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 (1)
- 【請求項１】 半導体基板上に、少なくとも第1導電型
クラッド層、活性層、第2導電型クラッド層からなる積
層構造がこの順で形成され、 前記第2導電型クラッド層は、その電流通路が、活性層
から離れた領域で部分的に狭くされてなると共に、前記
電流通路のより狭い領域の不純物濃度が、活性層により
近く且つ電流通路のより広い領域の不純物濃度よりも高
く形成されてなり、不純物の高い領域と低い領域の間には不純物濃度が連続
的に変化する遷移領域が設けら れてなることを特徴とす
る半導体レーザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09352710A JP3084264B2 (ja) | 1997-12-22 | 1997-12-22 | 半導体レーザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09352710A JP3084264B2 (ja) | 1997-12-22 | 1997-12-22 | 半導体レーザ素子 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63333694A Division JP2763781B2 (ja) | 1988-12-28 | 1988-12-28 | 半導体レーザ素子およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10144996A JPH10144996A (ja) | 1998-05-29 |
| JP3084264B2 true JP3084264B2 (ja) | 2000-09-04 |
Family
ID=18425907
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09352710A Expired - Lifetime JP3084264B2 (ja) | 1997-12-22 | 1997-12-22 | 半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3084264B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4628046B2 (ja) * | 2004-09-01 | 2011-02-09 | シャープ株式会社 | 半導体レーザ素子とその製造方法、および光無線通信用送信装置、光ディスク装置。 |
| JP4842668B2 (ja) * | 2006-02-24 | 2011-12-21 | シャープ株式会社 | 半導体レーザ素子とその製造方法、および光無線通信用送信装置、光ディスク装置 |
-
1997
- 1997-12-22 JP JP09352710A patent/JP3084264B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10144996A (ja) | 1998-05-29 |
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Legal Events
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