JP3510305B2 - 半導体レーザの製造方法,及び半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザの製造方法,及び半導体レーザInfo
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は半導体レーザの製造方
法,及び半導体レーザに関し、特に、活性領域のストラ
イプ幅の狭い半導体レーザを、容易に、再現性よく作製
できる半導体レーザの製造方法、及び、このような製造
方法によって作製される半導体レーザに関するものであ
る。
法,及び半導体レーザに関し、特に、活性領域のストラ
イプ幅の狭い半導体レーザを、容易に、再現性よく作製
できる半導体レーザの製造方法、及び、このような製造
方法によって作製される半導体レーザに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】近年、光ディスク装置の高速化への対
応、あるいは計算機接続用などを目的として、半導体レ
ーザダイオードアレイの開発が活発化している。半導体
レーザダイオードアレイには、各要素レーザの特性が均
一であること、信頼性に優れていることとともに、製造
が容易であり、高歩留まりで製造できることなどが要求
される。しかし、これまでに開発されてきたレーザアレ
イは単にディスクリートのレーザダイオードと同一構造
を用い、並列に並べて構成したものが主流であったた
め、上記課題の解決には至っていない。
応、あるいは計算機接続用などを目的として、半導体レ
ーザダイオードアレイの開発が活発化している。半導体
レーザダイオードアレイには、各要素レーザの特性が均
一であること、信頼性に優れていることとともに、製造
が容易であり、高歩留まりで製造できることなどが要求
される。しかし、これまでに開発されてきたレーザアレ
イは単にディスクリートのレーザダイオードと同一構造
を用い、並列に並べて構成したものが主流であったた
め、上記課題の解決には至っていない。
【0003】図24は従来の代表的な光ディスク用半導
体レーザを示す斜視図であり、図において201はn型
GaAs基板、202はn型AlGaAs第1クラッド
層、203は活性層、204はp型AlGaAs第2ク
ラッド層、205はn型AlGaAs電流ブロック層、
206はp型GaAs第1キャップ層、209はp型G
aAs第2キャップ層、211はp型GaAsコンタク
ト層、215aはn側オーミック電極、215bはp側
オーミック電極である。
体レーザを示す斜視図であり、図において201はn型
GaAs基板、202はn型AlGaAs第1クラッド
層、203は活性層、204はp型AlGaAs第2ク
ラッド層、205はn型AlGaAs電流ブロック層、
206はp型GaAs第1キャップ層、209はp型G
aAs第2キャップ層、211はp型GaAsコンタク
ト層、215aはn側オーミック電極、215bはp側
オーミック電極である。
【0004】図25は図24に示す半導体レーザの製造
方法を示す断面工程図であり、図において図24と同一
符号は同一又は相当部分であり、207はSiNマスク
である。以下、図24に示す半導体レーザの製造工程を
図25に沿って説明する。
方法を示す断面工程図であり、図において図24と同一
符号は同一又は相当部分であり、207はSiNマスク
である。以下、図24に示す半導体レーザの製造工程を
図25に沿って説明する。
【0005】まず、一回目の結晶成長によって、n型G
aAs基板201上にn型AlGaAs第1クラッド層
202、活性層203、p型AlGaAs第2クラッド
層204、p型GaAs第1キャップ層206をMOC
VDの手法を用いて順次積層する。その後プラズマCV
Dの手法を用いてp型GaAs第1キャップ層206上
にSiN膜を形成し、このSiN膜を、通常の写真製版
及びエッチングの技術を用いて、図25(a) に示すよう
に、ストライプ状(207)にパターニングする。
aAs基板201上にn型AlGaAs第1クラッド層
202、活性層203、p型AlGaAs第2クラッド
層204、p型GaAs第1キャップ層206をMOC
VDの手法を用いて順次積層する。その後プラズマCV
Dの手法を用いてp型GaAs第1キャップ層206上
にSiN膜を形成し、このSiN膜を、通常の写真製版
及びエッチングの技術を用いて、図25(a) に示すよう
に、ストライプ状(207)にパターニングする。
【0006】次に、ウエットエッチングの手法を用い
て、上記SiN膜207をエッチングマスクとしてリッ
ジエッチングを行ない、図25(b) に示すように、逆メ
サ状のリッジを形成する。
て、上記SiN膜207をエッチングマスクとしてリッ
ジエッチングを行ない、図25(b) に示すように、逆メ
サ状のリッジを形成する。
【0007】再びMOCVD装置にウエハをセットし、
2回目の結晶成長によって、図25(c) に示すように、
リッジの両サイドにn型AlGaAs電流ブロック層2
05,及びp型GaAs第2キャップ層209を選択成
長し、リッジを埋め込む。
2回目の結晶成長によって、図25(c) に示すように、
リッジの両サイドにn型AlGaAs電流ブロック層2
05,及びp型GaAs第2キャップ層209を選択成
長し、リッジを埋め込む。
【0008】次に、図25(d) に示すようにSiNマス
ク207を除去した後、3回目の結晶成長によって、ウ
エハ全面に、図25(e) に示すように、p型GaAsコ
ンタクト層211を結晶成長する。
ク207を除去した後、3回目の結晶成長によって、ウ
エハ全面に、図25(e) に示すように、p型GaAsコ
ンタクト層211を結晶成長する。
【0009】この後、基板201裏面にn側オーミック
電極215aを、コンタクト層211上にp側オーミッ
ク電極215bを形成する工程,へき開による端面形成
を含むチップ分離工程等を経て、図24に示す半導体レ
ーザが完成する。
電極215aを、コンタクト層211上にp側オーミッ
ク電極215bを形成する工程,へき開による端面形成
を含むチップ分離工程等を経て、図24に示す半導体レ
ーザが完成する。
【0010】このような製造方法により作製される従来
の半導体レーザの他の具体例としては、例えば、SPIE V
ol.1634 Laser Diode Technology and Applications IV
(1992), p.p.323〜328 に開示された、高出力TQW(T
riple Quantum Well) AlGaAsレーザ等がある。
の半導体レーザの他の具体例としては、例えば、SPIE V
ol.1634 Laser Diode Technology and Applications IV
(1992), p.p.323〜328 に開示された、高出力TQW(T
riple Quantum Well) AlGaAsレーザ等がある。
【0011】また、図26は例えばジャパニーズジャー
ナルオブアプライドフィジックス,1991年,30
巻,L904〜L906ページ(Japanese Journal of
Applied Physics, Vol.30, (1991) ,pp.L904-L906) に
開示された、従来の端面窓構造レーザの一例を示す斜視
図である。図において、231はp−GaAs基板、2
32はn−GaAs電流ブロック層、233はp−Al
0.33Ga0.67Asクラッド層、244はp−Al0.08G
a0.92As活性層、235はn−Al0.33Ga0.67As
クラッド層、236はn−GaAsコンタクト層であ
る。また237は劈開により形成された(110)端
面、238は劈開端面237に形成されたアンドープA
l0.4 Ga0.6 As窓層である。
ナルオブアプライドフィジックス,1991年,30
巻,L904〜L906ページ(Japanese Journal of
Applied Physics, Vol.30, (1991) ,pp.L904-L906) に
開示された、従来の端面窓構造レーザの一例を示す斜視
図である。図において、231はp−GaAs基板、2
32はn−GaAs電流ブロック層、233はp−Al
0.33Ga0.67Asクラッド層、244はp−Al0.08G
a0.92As活性層、235はn−Al0.33Ga0.67As
クラッド層、236はn−GaAsコンタクト層であ
る。また237は劈開により形成された(110)端
面、238は劈開端面237に形成されたアンドープA
l0.4 Ga0.6 As窓層である。
【0012】次に上記従来のレーザに採用されている窓
構造について説明する。AlGaAs系の高出力レーザ
においては、レーザの発振端面において多くの表面準位
が形成されている。この表面準位の影響により端面近傍
はレーザ中央部と比較して、等価的にバンドギャップの
減少が生じている。従ってレーザ光の波長に対しては端
面近傍領域は光の吸収領域となり、光出力増加に伴って
上記吸収領域での局所的発熱が大きくなる。バンドギャ
ップは温度の上昇に伴って縮小するため、レーザ光の吸
収はさらに増大し、温度上昇を引き起こすという正帰還
がかかり、ついには溶融破壊にいたる。この現象を光学
損傷(COD)といいAlGaAs系の高出力レーザに
おいて深刻な問題となっている。窓構造は、レーザ発振
端面近傍領域にレーザの発振波長よりもバンドギャップ
の大きい領域を設けることで、端面近傍での光吸収を減
少させ、上記光学損傷を防止するという目的で設けられ
ている。
構造について説明する。AlGaAs系の高出力レーザ
においては、レーザの発振端面において多くの表面準位
が形成されている。この表面準位の影響により端面近傍
はレーザ中央部と比較して、等価的にバンドギャップの
減少が生じている。従ってレーザ光の波長に対しては端
面近傍領域は光の吸収領域となり、光出力増加に伴って
上記吸収領域での局所的発熱が大きくなる。バンドギャ
ップは温度の上昇に伴って縮小するため、レーザ光の吸
収はさらに増大し、温度上昇を引き起こすという正帰還
がかかり、ついには溶融破壊にいたる。この現象を光学
損傷(COD)といいAlGaAs系の高出力レーザに
おいて深刻な問題となっている。窓構造は、レーザ発振
端面近傍領域にレーザの発振波長よりもバンドギャップ
の大きい領域を設けることで、端面近傍での光吸収を減
少させ、上記光学損傷を防止するという目的で設けられ
ている。
【0013】図26のレーザにおいては、窓構造を形成
するにあって以下に示す工程を施している。まず通常の
ウェットエッチングとLPE成長を組み合わせてレーザ
構造を作製する。即ち、p−GaAs基板231上にn
−GaAs電流ブロック層232を結晶成長した後、素
子中央部に電流ブロック層232を貫通し基板231に
達するストライプ状のV溝を形成する。この後、ウエハ
上にp−Al0.33Ga0.67Asクラッド層233、p−
Al0.08Ga0.92As活性層244、n−Al0.33Ga
0.67Asクラッド層235、及びn−GaAsコンタク
ト層236を順次結晶成長する。次にウェハを所望の厚
みまで研磨した後、共振器長に相当する幅のバー状に劈
開する。典型的な高出力レーザでは共振器長は300〜
600μmである。次に劈開したウェハの共振器端面に
相当する部分に発振レーザ光のエネルギーバンドギャッ
プの大きい材料をMOCVD法により成長する。
するにあって以下に示す工程を施している。まず通常の
ウェットエッチングとLPE成長を組み合わせてレーザ
構造を作製する。即ち、p−GaAs基板231上にn
−GaAs電流ブロック層232を結晶成長した後、素
子中央部に電流ブロック層232を貫通し基板231に
達するストライプ状のV溝を形成する。この後、ウエハ
上にp−Al0.33Ga0.67Asクラッド層233、p−
Al0.08Ga0.92As活性層244、n−Al0.33Ga
0.67Asクラッド層235、及びn−GaAsコンタク
ト層236を順次結晶成長する。次にウェハを所望の厚
みまで研磨した後、共振器長に相当する幅のバー状に劈
開する。典型的な高出力レーザでは共振器長は300〜
600μmである。次に劈開したウェハの共振器端面に
相当する部分に発振レーザ光のエネルギーバンドギャッ
プの大きい材料をMOCVD法により成長する。
【0014】本従来例の場合、レーザ発振波長は830
nmであり、エネルギーに換算して約1.49eVであ
るので、窓層として約1.93eVのバンドギャップを
有するアンドープAl0.4 Ga0.6 As層238を用い
ている。次に電極形成を行い最後に窓層端面のコーティ
ングを行った後、チップ分離を行いレーザチップとして
完成する。上記ジャパニーズジャーナルオブアプライド
フィジックス,1991年,30巻,L904〜L90
6ページには窓構造を採用することにより光学損傷が抑
制され高出力化と長寿命化を図ることができたと報告さ
れている。
nmであり、エネルギーに換算して約1.49eVであ
るので、窓層として約1.93eVのバンドギャップを
有するアンドープAl0.4 Ga0.6 As層238を用い
ている。次に電極形成を行い最後に窓層端面のコーティ
ングを行った後、チップ分離を行いレーザチップとして
完成する。上記ジャパニーズジャーナルオブアプライド
フィジックス,1991年,30巻,L904〜L90
6ページには窓構造を採用することにより光学損傷が抑
制され高出力化と長寿命化を図ることができたと報告さ
れている。
【0015】図27はSPIE Vol.1418 Laser Diode Tech
nology and Applications III(1991), p.p.363〜371 に
開示された、従来の端面非注入型レーザアレイの一例を
示す図であり、図において、311はp型GaAs基
板、312はn型GaAs電流ブロック層、313はp
型Alx Ga1-x As下クラッド層、314はAly G
a1-y As(x>y)活性層、315はn型Alx Ga
1-x As上クラッド層、316はn型GaAsキャップ
層である。
nology and Applications III(1991), p.p.363〜371 に
開示された、従来の端面非注入型レーザアレイの一例を
示す図であり、図において、311はp型GaAs基
板、312はn型GaAs電流ブロック層、313はp
型Alx Ga1-x As下クラッド層、314はAly G
a1-y As(x>y)活性層、315はn型Alx Ga
1-x As上クラッド層、316はn型GaAsキャップ
層である。
【0016】レーザは2回の液相エピタキシャル成長
(LPE)によって形成される。図28(a) に示すよう
に、まず1回目の結晶成長によりp型GaAs基板31
1上にn型GaAs電流ブロック層312を成長する。
次にウエットエッチングの技術を用いて、図28(b) に
示すように、電流ブロック層312に100μmの間隔
をおいて複数のストライプ状の溝を形成する。ここで、
各溝は共振器の内部領域330では電流ブロック層31
2を貫通しており、端面近傍領域331では電流ブロッ
ク層312を貫通していない。このようなストライプ状
溝をウエットエッチングにより形成する場合、2種類の
マスクを用いた2回のエッチングが必要となる。溝が電
流ブロック層312を貫通している領域が電流注入領域
となり、貫通していない領域が電流阻止領域となる。電
流阻止領域の長さは20μmであり、電流注入領域のチ
ャネルの幅は5.5μmである。また、共振器の長さは
600μmである。次に、2回目の結晶成長により、図
28(c) に示すように、p型Alx Ga1-x As下クラ
ッド層313,Aly Ga1-y As活性層314,n型
Alx Ga1-x As上クラッド層315,及びn型Ga
Asキャップ層316を順次成長する。次に、図28
(d) に示すように、メタライゼーション工程によりn側
オーミック電極317a,及びp側オーミック電極31
7bを形成した後、基板311まで達する深さ20μm
の溝320をエッチングにより形成して各レーザ素子を
電気的に分離する。この後、へき開により端面を形成
し、さらに前,後端面にそれぞれ反射率が8%,及び8
0%のコーティングを施す等の工程を経て図27に示す
レーザアレイが完成する。
(LPE)によって形成される。図28(a) に示すよう
に、まず1回目の結晶成長によりp型GaAs基板31
1上にn型GaAs電流ブロック層312を成長する。
次にウエットエッチングの技術を用いて、図28(b) に
示すように、電流ブロック層312に100μmの間隔
をおいて複数のストライプ状の溝を形成する。ここで、
各溝は共振器の内部領域330では電流ブロック層31
2を貫通しており、端面近傍領域331では電流ブロッ
ク層312を貫通していない。このようなストライプ状
溝をウエットエッチングにより形成する場合、2種類の
マスクを用いた2回のエッチングが必要となる。溝が電
流ブロック層312を貫通している領域が電流注入領域
となり、貫通していない領域が電流阻止領域となる。電
流阻止領域の長さは20μmであり、電流注入領域のチ
ャネルの幅は5.5μmである。また、共振器の長さは
600μmである。次に、2回目の結晶成長により、図
28(c) に示すように、p型Alx Ga1-x As下クラ
ッド層313,Aly Ga1-y As活性層314,n型
Alx Ga1-x As上クラッド層315,及びn型Ga
Asキャップ層316を順次成長する。次に、図28
(d) に示すように、メタライゼーション工程によりn側
オーミック電極317a,及びp側オーミック電極31
7bを形成した後、基板311まで達する深さ20μm
の溝320をエッチングにより形成して各レーザ素子を
電気的に分離する。この後、へき開により端面を形成
し、さらに前,後端面にそれぞれ反射率が8%,及び8
0%のコーティングを施す等の工程を経て図27に示す
レーザアレイが完成する。
【0017】端面非注入レーザは、端面近傍領域に電流
非注入領域を設けることにより端面での光密度を相対的
に小さくし、CODレベルの向上を図ることを目的とし
たものである。図28(b) において、端面非注入領域
は、溝の先端部が電流ブロック層を突き抜けないように
することで形成されている。
非注入領域を設けることにより端面での光密度を相対的
に小さくし、CODレベルの向上を図ることを目的とし
たものである。図28(b) において、端面非注入領域
は、溝の先端部が電流ブロック層を突き抜けないように
することで形成されている。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】図24に示す従来の光
ディスク用半導体レーザは以上のように構成されてお
り、そのリッジ形成に制御性の悪いウエットエッチング
の手法を用いているため、活性領域のストライプの幅を
決定するリッジ幅wの制御,及びレーザの動作特性を大
きく左右する第2クラッド層の残し厚みtの制御が困難
であり、均一の特性のものを量産することが困難である
という問題点があった。ここで、エッチングストッパ層
を用いた選択エッチングの手法を用いれば、第2クラッ
ド層の残し厚みtの制御性を向上できるが、エッチング
ストッパ層の導入にともなうレーザ特性の劣化を招く等
の問題がある。また、リッジ形成に、例えばガリウムア
ーセナイド アンド リレイテッド コンパウンズ 1
992(Inst. Phys. Conf. Ser. No 129: Chapter7 Pa
per presented at Int. Symp. GaAs and Related Compo
unds, Karuizawa, 1992, p.p.603〜608 )に開示された
ようなHClガスエッチングの技術を用いれば、リッジ
幅の制御性は向上するが、第2クラッド層の残し厚みt
の制御は困難である。
ディスク用半導体レーザは以上のように構成されてお
り、そのリッジ形成に制御性の悪いウエットエッチング
の手法を用いているため、活性領域のストライプの幅を
決定するリッジ幅wの制御,及びレーザの動作特性を大
きく左右する第2クラッド層の残し厚みtの制御が困難
であり、均一の特性のものを量産することが困難である
という問題点があった。ここで、エッチングストッパ層
を用いた選択エッチングの手法を用いれば、第2クラッ
ド層の残し厚みtの制御性を向上できるが、エッチング
ストッパ層の導入にともなうレーザ特性の劣化を招く等
の問題がある。また、リッジ形成に、例えばガリウムア
ーセナイド アンド リレイテッド コンパウンズ 1
992(Inst. Phys. Conf. Ser. No 129: Chapter7 Pa
per presented at Int. Symp. GaAs and Related Compo
unds, Karuizawa, 1992, p.p.603〜608 )に開示された
ようなHClガスエッチングの技術を用いれば、リッジ
幅の制御性は向上するが、第2クラッド層の残し厚みt
の制御は困難である。
【0019】また、リッジ幅wの制御が困難であること
から、低しきい値を狙った狭リッジ化への対応も困難で
あり、このため、ビームの、出射方向に対して垂直方向
の断面形状が円形に近いレーザを作製できず、完成した
レーザは、レンズなどの光学系により適当なビーム径が
得られるように集光してやる必要があり、システムが複
雑になるという問題点もあった。
から、低しきい値を狙った狭リッジ化への対応も困難で
あり、このため、ビームの、出射方向に対して垂直方向
の断面形状が円形に近いレーザを作製できず、完成した
レーザは、レンズなどの光学系により適当なビーム径が
得られるように集光してやる必要があり、システムが複
雑になるという問題点もあった。
【0020】また、第2クラッド層は酸化しやすいAl
GaAs層であるため、リッジエッチング時に酸化して
しまい、選択再成長したブロック層の結晶品質が著しく
劣化するという問題点があった。
GaAs層であるため、リッジエッチング時に酸化して
しまい、選択再成長したブロック層の結晶品質が著しく
劣化するという問題点があった。
【0021】さらに、1回目エピタキシャル成長工程,
ウエットエッチング工程,2回目エピタキシャル成長工
程,マスク除去工程,及び3回目エピタキシャル成長工
程という煩雑な工程をへて製造されるため、低コスト化
が困難であるばかりでなく、歩留まりも低いという問題
点もあった。
ウエットエッチング工程,2回目エピタキシャル成長工
程,マスク除去工程,及び3回目エピタキシャル成長工
程という煩雑な工程をへて製造されるため、低コスト化
が困難であるばかりでなく、歩留まりも低いという問題
点もあった。
【0022】次に図26に示す従来の端面窓構造レーザ
における問題点について説明する。図26に示す従来の
端面窓構造レーザは上述のように構成されており、レー
ザの基本構造を構成する結晶成長工程を終了した後、ウ
ェハを所望の厚みまで研磨し、次に共振器長に相当する
幅のバー状に劈開し、次に劈開したウェハの共振器端面
に相当する部分に窓層をMOCVD法により成長し、次
に電極形成を行ない、最後に窓層端面のコーティングを
行なったのちチップ分離を行うという複雑な工程により
作製されている。通常半導体レーザの製造工程は、量産
性,再現性を確保するために電極形成まではウェハ状態
のまま行なわれる。即ち、共振器長に相当する幅のバー
状に劈開したウェハの共振器端面に相当する部分に窓層
を形成するという図26の従来例に示された方法は極め
て量産性に乏しく、工業的に有用な製造方法とは考えに
くい。さらに劈開により共振器端面を形成した後に窓層
をMOCVD法によって形成する場合、劈開を空気中で
行うかぎり共振器端面はすぐに酸化し表面準位を形成す
る。すでに表面準位を形成した共振器端面上に窓層を形
成しても所望の効果を得ることは困難であり、所望の効
果を得るためには劈開から窓層成長までの工程を不活性
ガス中か真空中で行なう必要があるなどの問題点があっ
た。
における問題点について説明する。図26に示す従来の
端面窓構造レーザは上述のように構成されており、レー
ザの基本構造を構成する結晶成長工程を終了した後、ウ
ェハを所望の厚みまで研磨し、次に共振器長に相当する
幅のバー状に劈開し、次に劈開したウェハの共振器端面
に相当する部分に窓層をMOCVD法により成長し、次
に電極形成を行ない、最後に窓層端面のコーティングを
行なったのちチップ分離を行うという複雑な工程により
作製されている。通常半導体レーザの製造工程は、量産
性,再現性を確保するために電極形成まではウェハ状態
のまま行なわれる。即ち、共振器長に相当する幅のバー
状に劈開したウェハの共振器端面に相当する部分に窓層
を形成するという図26の従来例に示された方法は極め
て量産性に乏しく、工業的に有用な製造方法とは考えに
くい。さらに劈開により共振器端面を形成した後に窓層
をMOCVD法によって形成する場合、劈開を空気中で
行うかぎり共振器端面はすぐに酸化し表面準位を形成す
る。すでに表面準位を形成した共振器端面上に窓層を形
成しても所望の効果を得ることは困難であり、所望の効
果を得るためには劈開から窓層成長までの工程を不活性
ガス中か真空中で行なう必要があるなどの問題点があっ
た。
【0023】また、従来の端面非注入型レーザは以上の
ように構成されており、端面非注入領域は、図28(b)
において、溝の先端部が電流ブロック層を突き抜けない
ようにすることで形成されているが、このような溝形成
を1回のウエットエッチングにより実現することは困難
であるため、再現性良く製造するためにはそれぞれ2回
のパターニングとウエットエッチングを施す必要があ
り、量産性が極めて悪かった。
ように構成されており、端面非注入領域は、図28(b)
において、溝の先端部が電流ブロック層を突き抜けない
ようにすることで形成されているが、このような溝形成
を1回のウエットエッチングにより実現することは困難
であるため、再現性良く製造するためにはそれぞれ2回
のパターニングとウエットエッチングを施す必要があ
り、量産性が極めて悪かった。
【0024】本発明は以上のような問題点を解消するた
めになされたものであり、活性領域のストライプ幅の狭
い半導体レーザを、容易に、再現性よく作製できる半導
体レーザの製造方法を得ることを目的とする。
めになされたものであり、活性領域のストライプ幅の狭
い半導体レーザを、容易に、再現性よく作製できる半導
体レーザの製造方法を得ることを目的とする。
【0025】また、本発明は、容易に再現性よく製造す
ることのできる、ストライプ幅が狭く、出射ビームの断
面形状の円形性に優れ、かつアレイ化に適した構造を有
する半導体レーザを得ること、及びこのような半導体レ
ーザを製造する方法を得ることを目的とする。
ることのできる、ストライプ幅が狭く、出射ビームの断
面形状の円形性に優れ、かつアレイ化に適した構造を有
する半導体レーザを得ること、及びこのような半導体レ
ーザを製造する方法を得ることを目的とする。
【0026】また、本発明は、容易に再現性よく製造す
ることのできる、ストライプ幅が狭く、出射ビームの円
形性に優れ、かつアレイ化に適した構造を有し、かつ、
端面近傍に窓領域,電流非注入領域,あるいはリッジ幅
遷移領域を有する半導体レーザを得ること、及びこのよ
うな半導体レーザを製造する方法を得ることを目的とす
る。
ることのできる、ストライプ幅が狭く、出射ビームの円
形性に優れ、かつアレイ化に適した構造を有し、かつ、
端面近傍に窓領域,電流非注入領域,あるいはリッジ幅
遷移領域を有する半導体レーザを得ること、及びこのよ
うな半導体レーザを製造する方法を得ることを目的とす
る。
【0027】
【0028】
【0029】
【0030】
【0031】
【課題を解決するための手段】 こ
の発明にかかる半導体
レーザの製造方法は、第1導電型基板上に、第1導電型
クラッド層,活性層,第2導電型クラッド層,及び第1
導電型電流ブロック層を含む半導体積層構造を成長する
工程と、上記半導体積層構造上に、共振器長方向に延び
るストライプ状の開口部であって、そのレーザ出射端面
近傍の一定領域のストライプ幅がそれ以外の領域のスト
ライプ幅よりも広いストライプ状開口部を有する絶縁膜
パターンを形成する工程と、上記絶縁膜パターンをエッ
チングマスクとして、上記半導体積層構造を所定の結晶
面に対して垂直方向のエッチング速度が他の方向におけ
るエッチング速度に比して極めて遅くなるエッチング方
法によりエッチングし、その側面が上記所定の結晶面で
あり、上記レーザ出射端面近傍の一定領域ではその先端
が上記第1導電型クラッド層に達し、上記それ以外の領
域ではその先端が上記第2導電型クラッド層中にとどま
る断面V字型のストライプ溝を形成する工程と、上記ス
トライプ溝内に第2導電型半導体を埋め込み成長する工
程と、ウエハ上に第2導電型コンタクト層を結晶成長す
る工程とを含むものである。
レーザの製造方法は、第1導電型基板上に、第1導電型
クラッド層,活性層,第2導電型クラッド層,及び第1
導電型電流ブロック層を含む半導体積層構造を成長する
工程と、上記半導体積層構造上に、共振器長方向に延び
るストライプ状の開口部であって、そのレーザ出射端面
近傍の一定領域のストライプ幅がそれ以外の領域のスト
ライプ幅よりも広いストライプ状開口部を有する絶縁膜
パターンを形成する工程と、上記絶縁膜パターンをエッ
チングマスクとして、上記半導体積層構造を所定の結晶
面に対して垂直方向のエッチング速度が他の方向におけ
るエッチング速度に比して極めて遅くなるエッチング方
法によりエッチングし、その側面が上記所定の結晶面で
あり、上記レーザ出射端面近傍の一定領域ではその先端
が上記第1導電型クラッド層に達し、上記それ以外の領
域ではその先端が上記第2導電型クラッド層中にとどま
る断面V字型のストライプ溝を形成する工程と、上記ス
トライプ溝内に第2導電型半導体を埋め込み成長する工
程と、ウエハ上に第2導電型コンタクト層を結晶成長す
る工程とを含むものである。
【0032】また、この発明にかかる半導体レーザは、
第1導電型半導体基板上に結晶成長された、第1導電型
クラッド層,活性層,第2導電型クラッド層,及び第1
導電型電流ブロック層を含む半導体積層構造と、該半導
体積層構造に形成された、レーザ共振器長方向に延び、
かつレーザ出射端面近傍の一定領域ではその先端が上記
第1導電型クラッド層に達し、上記一定領域以外の領域
ではその先端が上記第2導電型クラッド層中にとどまる
断面V字型のストライプ溝と、該ストライプ溝を埋め込
むように結晶成長された第2導電型半導体層とを備えた
ものである。
第1導電型半導体基板上に結晶成長された、第1導電型
クラッド層,活性層,第2導電型クラッド層,及び第1
導電型電流ブロック層を含む半導体積層構造と、該半導
体積層構造に形成された、レーザ共振器長方向に延び、
かつレーザ出射端面近傍の一定領域ではその先端が上記
第1導電型クラッド層に達し、上記一定領域以外の領域
ではその先端が上記第2導電型クラッド層中にとどまる
断面V字型のストライプ溝と、該ストライプ溝を埋め込
むように結晶成長された第2導電型半導体層とを備えた
ものである。
【0033】また、この発明にかかる半導体レーザの製
造方法は、第1導電型基板上に、第1導電型クラッド
層,活性層,第2導電型クラッド層,及び第1導電型電
流ブロック層を含む半導体積層構造を成長する工程と、
上記半導体積層構造上に、共振器長方向に延びるストラ
イプ状の開口部であって、そのレーザ出射端面近傍の一
定領域のストライプ幅がそれ以外の領域のストライプ幅
よりも狭いストライプ状開口部を有する絶縁膜パターン
を形成する工程と、上記絶縁膜パターンをエッチングマ
スクとして、上記半導体積層構造を所定の結晶面に対し
て垂直方向のエッチング速度が他の方向におけるエッチ
ング速度に比して極めて遅くなるエッチング方法により
エッチングし、その側面が上記所定の結晶面であり、上
記レーザ出射端面近傍の一定領域ではその先端が上記第
1導電型電流ブロック層中にとどまり、上記それ以外の
領域ではその先端が上記第2導電型クラッド層に達する
断面V字型のストライプ溝を形成する工程と、上記スト
ライプ溝内に第2導電型半導体を埋め込み成長する工程
と、ウエハ上に第2導電型コンタクト層を結晶成長する
工程とを含むものである。
造方法は、第1導電型基板上に、第1導電型クラッド
層,活性層,第2導電型クラッド層,及び第1導電型電
流ブロック層を含む半導体積層構造を成長する工程と、
上記半導体積層構造上に、共振器長方向に延びるストラ
イプ状の開口部であって、そのレーザ出射端面近傍の一
定領域のストライプ幅がそれ以外の領域のストライプ幅
よりも狭いストライプ状開口部を有する絶縁膜パターン
を形成する工程と、上記絶縁膜パターンをエッチングマ
スクとして、上記半導体積層構造を所定の結晶面に対し
て垂直方向のエッチング速度が他の方向におけるエッチ
ング速度に比して極めて遅くなるエッチング方法により
エッチングし、その側面が上記所定の結晶面であり、上
記レーザ出射端面近傍の一定領域ではその先端が上記第
1導電型電流ブロック層中にとどまり、上記それ以外の
領域ではその先端が上記第2導電型クラッド層に達する
断面V字型のストライプ溝を形成する工程と、上記スト
ライプ溝内に第2導電型半導体を埋め込み成長する工程
と、ウエハ上に第2導電型コンタクト層を結晶成長する
工程とを含むものである。
【0034】また、この発明にかかる半導体レーザは、
第1導電型半導体基板上に結晶成長された、第1導電型
クラッド層,活性層,第2導電型クラッド層,及び第1
導電型電流ブロック層を含む半導体積層構造と、該半導
体積層構造に形成された、レーザ共振器長方向に延び、
かつレーザ出射端面近傍の一定領域ではその先端が上記
第1導電型電流ブロック層中にとどまり、上記一定領域
以外の領域ではその先端が上記第2導電型クラッド層に
達する断面V字型のストライプ溝と、該ストライプ溝を
埋め込むように結晶成長された第2導電型半導体層とを
備えたものである。
第1導電型半導体基板上に結晶成長された、第1導電型
クラッド層,活性層,第2導電型クラッド層,及び第1
導電型電流ブロック層を含む半導体積層構造と、該半導
体積層構造に形成された、レーザ共振器長方向に延び、
かつレーザ出射端面近傍の一定領域ではその先端が上記
第1導電型電流ブロック層中にとどまり、上記一定領域
以外の領域ではその先端が上記第2導電型クラッド層に
達する断面V字型のストライプ溝と、該ストライプ溝を
埋め込むように結晶成長された第2導電型半導体層とを
備えたものである。
【0035】
【0036】
【0037】
【0038】
【0039】また、この発明にかかる半導体レーザの製
造方法は、上記半導体レーザの製造方法における、上記
ストライプ溝形成に用いる絶縁膜パターンを形成する工
程において、上記ストライプ状の開口パターン及び、レ
ーザ端面とすべきへき開線上の位置に形成したへき開誘
導パターンを有する絶縁膜パターンを形成するようにし
たものである。
造方法は、上記半導体レーザの製造方法における、上記
ストライプ溝形成に用いる絶縁膜パターンを形成する工
程において、上記ストライプ状の開口パターン及び、レ
ーザ端面とすべきへき開線上の位置に形成したへき開誘
導パターンを有する絶縁膜パターンを形成するようにし
たものである。
【0040】
【0041】
【0042】
【0043】
【0044】
【作用】 こ
の発明にかかる半導体レーザの製造方法は、
第1導電型基板上に、第1導電型クラッド層,活性層,
第2導電型クラッド層,及び第1導電型電流ブロック層
を含む半導体積層構造を成長した後、上記半導体積層構
造上に、共振器長方向に延びるストライプ状の開口部で
あって、そのレーザ出射端面近傍の一定領域のストライ
プ幅がそれ以外の領域のストライプ幅よりも広いストラ
イプ状開口部を有する絶縁膜パターンを形成し、この
後、上記絶縁膜パターンをエッチングマスクとして、上
記半導体積層構造を所定の結晶面に対して垂直方向のエ
ッチング速度が他の方向におけるエッチング速度に比し
て極めて遅くなるエッチング方法によりエッチングし、
その側面が上記所定の結晶面であり、上記レーザ出射端
面近傍の一定領域ではその先端が上記第1導電型クラッ
ド層に達し、上記それ以外の領域ではその先端が上記第
2導電型クラッド層中にとどまる断面V字型のストライ
プ溝を形成し、その後、上記ストライプ溝内に第2導電
型半導体を埋め込み成長し、さらに、ウエハ上に第2導
電型コンタクト層を結晶成長するようにしたので、活性
領域のストライプ幅が狭く、かつ、レーザ出射端面近傍
に窓領域を有する半導体レーザを、容易に、再現性よく
作製できる。
第1導電型基板上に、第1導電型クラッド層,活性層,
第2導電型クラッド層,及び第1導電型電流ブロック層
を含む半導体積層構造を成長した後、上記半導体積層構
造上に、共振器長方向に延びるストライプ状の開口部で
あって、そのレーザ出射端面近傍の一定領域のストライ
プ幅がそれ以外の領域のストライプ幅よりも広いストラ
イプ状開口部を有する絶縁膜パターンを形成し、この
後、上記絶縁膜パターンをエッチングマスクとして、上
記半導体積層構造を所定の結晶面に対して垂直方向のエ
ッチング速度が他の方向におけるエッチング速度に比し
て極めて遅くなるエッチング方法によりエッチングし、
その側面が上記所定の結晶面であり、上記レーザ出射端
面近傍の一定領域ではその先端が上記第1導電型クラッ
ド層に達し、上記それ以外の領域ではその先端が上記第
2導電型クラッド層中にとどまる断面V字型のストライ
プ溝を形成し、その後、上記ストライプ溝内に第2導電
型半導体を埋め込み成長し、さらに、ウエハ上に第2導
電型コンタクト層を結晶成長するようにしたので、活性
領域のストライプ幅が狭く、かつ、レーザ出射端面近傍
に窓領域を有する半導体レーザを、容易に、再現性よく
作製できる。
【0045】また、この発明にかかる半導体レーザは、
第1導電型半導体基板上に結晶成長された、第1導電型
クラッド層,活性層,第2導電型クラッド層,及び第1
導電型電流ブロック層を含む半導体積層構造と、該半導
体積層構造に形成された、レーザ共振器長方向に延び、
かつレーザ出射端面近傍の一定領域ではその先端が上記
第1導電型クラッド層に達し、上記一定領域以外の領域
ではその先端が上記第2導電型クラッド層中にとどまる
断面V字型のストライプ溝と、該ストライプ溝を埋め込
むように結晶成長された第2導電型半導体層とを備えた
構成としたから、活性領域のストライプ幅が狭く、低し
きい値で、出射ビームの断面形状が円形に近い、レーザ
出射端面近傍に窓領域を有する半導体レーザを実現でき
る。
第1導電型半導体基板上に結晶成長された、第1導電型
クラッド層,活性層,第2導電型クラッド層,及び第1
導電型電流ブロック層を含む半導体積層構造と、該半導
体積層構造に形成された、レーザ共振器長方向に延び、
かつレーザ出射端面近傍の一定領域ではその先端が上記
第1導電型クラッド層に達し、上記一定領域以外の領域
ではその先端が上記第2導電型クラッド層中にとどまる
断面V字型のストライプ溝と、該ストライプ溝を埋め込
むように結晶成長された第2導電型半導体層とを備えた
構成としたから、活性領域のストライプ幅が狭く、低し
きい値で、出射ビームの断面形状が円形に近い、レーザ
出射端面近傍に窓領域を有する半導体レーザを実現でき
る。
【0046】また、この発明にかかる半導体レーザの製
造方法は、第1導電型基板上に、第1導電型クラッド
層,活性層,第2導電型クラッド層,及び第1導電型電
流ブロック層を含む半導体積層構造を成長した後、上記
半導体積層構造上に、共振器長方向に延びるストライプ
状の開口部であって、そのレーザ出射端面近傍の一定領
域のストライプ幅がそれ以外の領域のストライプ幅より
も狭いストライプ状開口部を有する絶縁膜パターンを形
成し、この後、上記絶縁膜パターンをエッチングマスク
として、上記半導体積層構造を所定の結晶面に対して垂
直方向のエッチング速度が他の方向におけるエッチング
速度に比して極めて遅くなるエッチング方法によりエッ
チングし、その側面が上記所定の結晶面であり、上記レ
ーザ出射端面近傍の一定領域ではその先端が上記第1導
電型電流ブロック層中にとどまり、上記それ以外の領域
ではその先端が上記第2導電型クラッド層に達する断面
V字型のストライプ溝を形成し、その後、上記ストライ
プ溝内に第2導電型半導体を埋め込み成長し、さらに、
ウエハ上に第2導電型コンタクト層を結晶成長するよう
にしたので、活性領域のストライプ幅が狭く、かつ、レ
ーザ出射端面近傍に電流非注入領域を有する半導体レー
ザを、容易に、再現性よく作製できる。
造方法は、第1導電型基板上に、第1導電型クラッド
層,活性層,第2導電型クラッド層,及び第1導電型電
流ブロック層を含む半導体積層構造を成長した後、上記
半導体積層構造上に、共振器長方向に延びるストライプ
状の開口部であって、そのレーザ出射端面近傍の一定領
域のストライプ幅がそれ以外の領域のストライプ幅より
も狭いストライプ状開口部を有する絶縁膜パターンを形
成し、この後、上記絶縁膜パターンをエッチングマスク
として、上記半導体積層構造を所定の結晶面に対して垂
直方向のエッチング速度が他の方向におけるエッチング
速度に比して極めて遅くなるエッチング方法によりエッ
チングし、その側面が上記所定の結晶面であり、上記レ
ーザ出射端面近傍の一定領域ではその先端が上記第1導
電型電流ブロック層中にとどまり、上記それ以外の領域
ではその先端が上記第2導電型クラッド層に達する断面
V字型のストライプ溝を形成し、その後、上記ストライ
プ溝内に第2導電型半導体を埋め込み成長し、さらに、
ウエハ上に第2導電型コンタクト層を結晶成長するよう
にしたので、活性領域のストライプ幅が狭く、かつ、レ
ーザ出射端面近傍に電流非注入領域を有する半導体レー
ザを、容易に、再現性よく作製できる。
【0047】また、この発明にかかる半導体レーザは、
第1導電型半導体基板上に結晶成長された、第1導電型
クラッド層,活性層,第2導電型クラッド層,及び第1
導電型電流ブロック層を含む半導体積層構造と、該半導
体積層構造に形成された、レーザ共振器長方向に延び、
かつレーザ出射端面近傍の一定領域ではその先端が上記
第1導電型電流ブロック層中にとどまり、上記一定領域
以外の領域ではその先端が上記第2導電型クラッド層に
達する断面V字型のストライプ溝と、該ストライプ溝を
埋め込むように結晶成長された第2導電型半導体層とを
備えた構成としたので、活性領域のストライプ幅が狭
く、低しきい値で、出射ビームの断面形状が円形に近
い、レーザ出射端面近傍に電流非注入領域を有する半導
体レーザを実現できる。
第1導電型半導体基板上に結晶成長された、第1導電型
クラッド層,活性層,第2導電型クラッド層,及び第1
導電型電流ブロック層を含む半導体積層構造と、該半導
体積層構造に形成された、レーザ共振器長方向に延び、
かつレーザ出射端面近傍の一定領域ではその先端が上記
第1導電型電流ブロック層中にとどまり、上記一定領域
以外の領域ではその先端が上記第2導電型クラッド層に
達する断面V字型のストライプ溝と、該ストライプ溝を
埋め込むように結晶成長された第2導電型半導体層とを
備えた構成としたので、活性領域のストライプ幅が狭
く、低しきい値で、出射ビームの断面形状が円形に近
い、レーザ出射端面近傍に電流非注入領域を有する半導
体レーザを実現できる。
【0048】
【0049】
【0050】
【0051】
【0052】また、この発明にかかる半導体レーザの製
造方法は、上記半導体レーザの製造方法における、上記
ストライプ溝形成に用いる絶縁膜パターンを形成する工
程において、上記ストライプ状の開口パターン及び、レ
ーザ端面とすべきへき開線上の位置に形成したへき開誘
導パターンを有する絶縁膜パターンを形成するようにし
たので、上記へき開誘導パターンを用いてウエハに形成
されたへき開誘導溝を用いることにより、へき開による
レーザ端面形成を制御性よく行なうことができる。
造方法は、上記半導体レーザの製造方法における、上記
ストライプ溝形成に用いる絶縁膜パターンを形成する工
程において、上記ストライプ状の開口パターン及び、レ
ーザ端面とすべきへき開線上の位置に形成したへき開誘
導パターンを有する絶縁膜パターンを形成するようにし
たので、上記へき開誘導パターンを用いてウエハに形成
されたへき開誘導溝を用いることにより、へき開による
レーザ端面形成を制御性よく行なうことができる。
【0053】
実施例1.図1はこの発明の第1の実施例による半導体
レーザを示す斜視図である。図において、1はn型Ga
As基板、2はn型AlGaAs第1クラッド層、3は
AlGaAsよりなるTQW(Triple Quantum Well) −
SCH(Separate Confinement Heterostructure)構造の
活性層、4はp型AlGaAs第2クラッド層、5はn
型AlGaAs電流ブロック層、6はp型GaAsキャ
ップ層、8はp型AlGaAs層、9はp型GaAsキ
ャップ層、11はp型GaAsコンタクト層、13aは
n側オーミック電極、13bはp側オーミック電極であ
る。
レーザを示す斜視図である。図において、1はn型Ga
As基板、2はn型AlGaAs第1クラッド層、3は
AlGaAsよりなるTQW(Triple Quantum Well) −
SCH(Separate Confinement Heterostructure)構造の
活性層、4はp型AlGaAs第2クラッド層、5はn
型AlGaAs電流ブロック層、6はp型GaAsキャ
ップ層、8はp型AlGaAs層、9はp型GaAsキ
ャップ層、11はp型GaAsコンタクト層、13aは
n側オーミック電極、13bはp側オーミック電極であ
る。
【0054】また、図2は図1の半導体レーザの製造方
法を説明するための、(011)面で切った断面工程図
である。図において、図1と同一符号は同一又は相当部
分であり、7はSiNマスク、7aはマスク7の開口、
12はV溝、12a,12bはV溝12の側壁である。
法を説明するための、(011)面で切った断面工程図
である。図において、図1と同一符号は同一又は相当部
分であり、7はSiNマスク、7aはマスク7の開口、
12はV溝、12a,12bはV溝12の側壁である。
【0055】次に、製造工程について説明する。まず、
図2(a) に示すように、(100)面を主表面とするn
型GaAs基板1上にn型AlGaAs第1クラッド層
2(層厚約1.5μm),AlGaAsよりなるTQW
−SCH構造の活性層3,p型AlGaAs第2クラッ
ド層4(層厚約0.4μm),n型AlGaAs電流ブ
ロック層5(層厚約1.2μm),及びp型GaAsキ
ャップ層6(層厚約0.6μm)をMOCVDの手法を
用いて形成する。次に、プラズマCVDの手法によりp
型GaAsキャップ層6上に膜厚100nmのSiN膜
を形成する。この後、写真製版及びエッチングの技術を
用いてSiN膜をパターニングし、後にV溝となる部分
に[011]方向に延びるストライプ状の開口7aを有
するSiNマスク7を形成する。この後、ウエハを硫化
アンモニウム溶液に浸漬する。これにより、GaAsキ
ャップ層6表面に形成されたわずかな酸化膜のうち、S
iNマスク7に覆われていない部分はエッチング除去さ
れ、代わりにGaAsキャップ層6表面には硫黄膜が形
成される。
図2(a) に示すように、(100)面を主表面とするn
型GaAs基板1上にn型AlGaAs第1クラッド層
2(層厚約1.5μm),AlGaAsよりなるTQW
−SCH構造の活性層3,p型AlGaAs第2クラッ
ド層4(層厚約0.4μm),n型AlGaAs電流ブ
ロック層5(層厚約1.2μm),及びp型GaAsキ
ャップ層6(層厚約0.6μm)をMOCVDの手法を
用いて形成する。次に、プラズマCVDの手法によりp
型GaAsキャップ層6上に膜厚100nmのSiN膜
を形成する。この後、写真製版及びエッチングの技術を
用いてSiN膜をパターニングし、後にV溝となる部分
に[011]方向に延びるストライプ状の開口7aを有
するSiNマスク7を形成する。この後、ウエハを硫化
アンモニウム溶液に浸漬する。これにより、GaAsキ
ャップ層6表面に形成されたわずかな酸化膜のうち、S
iNマスク7に覆われていない部分はエッチング除去さ
れ、代わりにGaAsキャップ層6表面には硫黄膜が形
成される。
【0056】次に、アルシン(AsH3 )とHClとH
2 の混合ガスを用いたHClガスエッチングの手法を用
いて、図2(b) に示すように、SiNマスク7をエッチ
ングマスクとして、キャップ層6,電流ブロック層5等
をエッチングし、V溝12を形成する。
2 の混合ガスを用いたHClガスエッチングの手法を用
いて、図2(b) に示すように、SiNマスク7をエッチ
ングマスクとして、キャップ層6,電流ブロック層5等
をエッチングし、V溝12を形成する。
【0057】図3は上述の混合ガスを用いてエッチング
を行なった場合のマスクパターンの形成方向とエッチン
グ形状との関係を説明するための図である。図におい
て、14はGaAs基板、15はAlGaAs層、16
はGaAsキャップ層、17はストライプ状のSiN膜
パターンである。図3(a) はGaAs基板14の(10
0)面上にAlGaAs層15及びGaAsキャップ層
16を連続して結晶成長し、このキャップ層16上にス
トライプ状のSiN膜パターン17を形成した状態を示
す。ここでSiN膜パターン17をそのストライプ方向
が[0/11]方向となるようにパターニングした場合
と[011]方向となるようにパターニングした場合と
では気相エッチングによるエッチング形状が異なる。図
3(b) は上記SiN膜17のパターニングを[0/1
1]方向に行なった後エッチングを行なった場合のエッ
チング形状を、図3(c) はSiN膜17のパターニング
を[011]方向に行なった後エッチングを行なった場
合のエッチング形状をそれぞれ示している。図3(b) に
示すように[0/11]方向にストライプ形成を行なっ
た場合、エッチング形状は(011)面18と(31
1)面19とで構成された断面形状となる。一方[01
1]方向にストライプ形成を行なった場合、エッチング
形状は(111)B面20で構成された断面形状とな
る。
を行なった場合のマスクパターンの形成方向とエッチン
グ形状との関係を説明するための図である。図におい
て、14はGaAs基板、15はAlGaAs層、16
はGaAsキャップ層、17はストライプ状のSiN膜
パターンである。図3(a) はGaAs基板14の(10
0)面上にAlGaAs層15及びGaAsキャップ層
16を連続して結晶成長し、このキャップ層16上にス
トライプ状のSiN膜パターン17を形成した状態を示
す。ここでSiN膜パターン17をそのストライプ方向
が[0/11]方向となるようにパターニングした場合
と[011]方向となるようにパターニングした場合と
では気相エッチングによるエッチング形状が異なる。図
3(b) は上記SiN膜17のパターニングを[0/1
1]方向に行なった後エッチングを行なった場合のエッ
チング形状を、図3(c) はSiN膜17のパターニング
を[011]方向に行なった後エッチングを行なった場
合のエッチング形状をそれぞれ示している。図3(b) に
示すように[0/11]方向にストライプ形成を行なっ
た場合、エッチング形状は(011)面18と(31
1)面19とで構成された断面形状となる。一方[01
1]方向にストライプ形成を行なった場合、エッチング
形状は(111)B面20で構成された断面形状とな
る。
【0058】このとき、AsH3 ガス分圧(AsH3 ガ
ス流量をトータルガス流量で割り、反応炉内圧力を掛け
た値)を0.008Torr以上,0.08Torr以
下、HClガス流量に対するAsH3 ガス流量比を2.
5以下の条件とすれば、エッチングによって露呈する側
面の平坦度は極めて良好で、劈開面と比較しても遜色が
なく、側面において、AlGaAs層15とGaAsキ
ャップ層16の界面に段差を生じることもない。ここ
で、混合ガスとしては、HClガスの代わりにCl2 ガ
スを、アルシン(AsH3 )ガスの代わりにターシャリ
ブチルアルシン(C4 H9 AsH2 )ガス,又はトリメ
チルアルシン((CH3 )3 As)ガスを用いることも
可能である。
ス流量をトータルガス流量で割り、反応炉内圧力を掛け
た値)を0.008Torr以上,0.08Torr以
下、HClガス流量に対するAsH3 ガス流量比を2.
5以下の条件とすれば、エッチングによって露呈する側
面の平坦度は極めて良好で、劈開面と比較しても遜色が
なく、側面において、AlGaAs層15とGaAsキ
ャップ層16の界面に段差を生じることもない。ここ
で、混合ガスとしては、HClガスの代わりにCl2 ガ
スを、アルシン(AsH3 )ガスの代わりにターシャリ
ブチルアルシン(C4 H9 AsH2 )ガス,又はトリメ
チルアルシン((CH3 )3 As)ガスを用いることも
可能である。
【0059】このような塩素系ガスエッチングの手法に
よれば、[011]方向のストライプ状開口を有するパ
ターンをマスクとして用いた場合、エッチング側面は
(111)B面が露呈するようにエッチングされ、さら
に[111]B方向についてはほとんどエッチングされ
ないため、一度V溝が形成されるとエッチングは自動的
に停止する。従って、エッチング深さはSiNマスク7
の開口7aの幅で一義的に決定される。図2(a) におい
てSiNマスク7の開口7aの幅をV溝の先端部がp型
AlGaAs第2クラッド層4に達するように設計して
おけば、図2(b)に示す構造を再現性良く、容易に形成
することができる。
よれば、[011]方向のストライプ状開口を有するパ
ターンをマスクとして用いた場合、エッチング側面は
(111)B面が露呈するようにエッチングされ、さら
に[111]B方向についてはほとんどエッチングされ
ないため、一度V溝が形成されるとエッチングは自動的
に停止する。従って、エッチング深さはSiNマスク7
の開口7aの幅で一義的に決定される。図2(a) におい
てSiNマスク7の開口7aの幅をV溝の先端部がp型
AlGaAs第2クラッド層4に達するように設計して
おけば、図2(b)に示す構造を再現性良く、容易に形成
することができる。
【0060】図4は、本実施例における、SiNマスク
7の開口7aの幅等の各部の寸法の一例について説明す
るための図であり、図において、図1と同一符号は同一
又は相当部分である。また、d6 はp型GaAsキャッ
プ層6の厚み、d5 はn型GaAs電流ブロック層5の
厚み、d4 はp型AlGaAs第2クラッド層4の厚
み、d4 ′はp型AlGaAs第2クラッド層4のエッ
チング深さ、hは全体のエッチング深さ、sはSiNマ
スク7下のサイドエッチング量、wo はSiNマスク7
の開口幅である。また、wp はV溝12によって分離さ
れたn型AlGaAs電流ブロック層5の間の幅、即ち
電流通路の幅である。
7の開口7aの幅等の各部の寸法の一例について説明す
るための図であり、図において、図1と同一符号は同一
又は相当部分である。また、d6 はp型GaAsキャッ
プ層6の厚み、d5 はn型GaAs電流ブロック層5の
厚み、d4 はp型AlGaAs第2クラッド層4の厚
み、d4 ′はp型AlGaAs第2クラッド層4のエッ
チング深さ、hは全体のエッチング深さ、sはSiNマ
スク7下のサイドエッチング量、wo はSiNマスク7
の開口幅である。また、wp はV溝12によって分離さ
れたn型AlGaAs電流ブロック層5の間の幅、即ち
電流通路の幅である。
【0061】ここで、d4 ,d5 ,及びd6 の典型的な
値はそれぞれ、0.4μm,1.2μm,及び0.6μ
mである。また、V溝12の先端はp型AlGaAs第
2クラッド層4に達し、かつ活性層3には達しないこと
が必要であるので、d4 ′は0<d4 ′<d4 の値にな
ればよい。一方、V溝12の側壁12a,12bは上述
のように(111)B面であるので、側壁と半導体層表
面のなす角度は約54.7°である。従って、d4 ′の
典型的な値を0.3μmとした場合、 wp =2d4 ′/tan54.7 °= 0.6/1.412 =0.42(μ
m) となる。また、SiNマスク7の開口幅wo について
は、 {(wo /2)+s}tan54.7 °=h の関係があり、サイドエッチング量sが0.5μmであ
るとすれば、 wo =(2h/tan54.7 °)−2s=( 4.2/1.412 )
−1.0 =1.97(μm) となる。
値はそれぞれ、0.4μm,1.2μm,及び0.6μ
mである。また、V溝12の先端はp型AlGaAs第
2クラッド層4に達し、かつ活性層3には達しないこと
が必要であるので、d4 ′は0<d4 ′<d4 の値にな
ればよい。一方、V溝12の側壁12a,12bは上述
のように(111)B面であるので、側壁と半導体層表
面のなす角度は約54.7°である。従って、d4 ′の
典型的な値を0.3μmとした場合、 wp =2d4 ′/tan54.7 °= 0.6/1.412 =0.42(μ
m) となる。また、SiNマスク7の開口幅wo について
は、 {(wo /2)+s}tan54.7 °=h の関係があり、サイドエッチング量sが0.5μmであ
るとすれば、 wo =(2h/tan54.7 °)−2s=( 4.2/1.412 )
−1.0 =1.97(μm) となる。
【0062】即ち、図2(a) において、SiNマスク7
の開口7aの幅を1.97μmとすることにより、V溝
12によって分離されたn型AlGaAs電流ブロック
層5の間の幅が0.42μmである図2(b) に示す構造
を、極めて再現性よく、かつ容易に形成することができ
る。
の開口7aの幅を1.97μmとすることにより、V溝
12によって分離されたn型AlGaAs電流ブロック
層5の間の幅が0.42μmである図2(b) に示す構造
を、極めて再現性よく、かつ容易に形成することができ
る。
【0063】上述のようにV溝12を形成した後、図2
(c) に示すように、p型AlGaAs層8(中央部分の
層厚約1.5μm)とp型GaAsキャップ層9(層厚
約0.4μm)をV溝12を埋め込むように選択成長す
る。ここで図2(b) と図2(c) の工程は同一チャンバー
内か、二つのチャンバー間をH2 雰囲気中もしくは不活
性ガス雰囲気中で自動搬送されるシステムを用いて、大
気にさらすことなく連続して行なうことが望ましい。
(c) に示すように、p型AlGaAs層8(中央部分の
層厚約1.5μm)とp型GaAsキャップ層9(層厚
約0.4μm)をV溝12を埋め込むように選択成長す
る。ここで図2(b) と図2(c) の工程は同一チャンバー
内か、二つのチャンバー間をH2 雰囲気中もしくは不活
性ガス雰囲気中で自動搬送されるシステムを用いて、大
気にさらすことなく連続して行なうことが望ましい。
【0064】次に、図2(d) に示すようにSiNマスク
7を除去した後、図2(e) に示すようにp型GaAsコ
ンタクト層11(層厚約3μm)を結晶成長する。この
後、基板1裏面にn側オーミック電極13aを、コンタ
クト層11上にp側オーミック電極13bを形成し、劈
開による共振器端面形成を含むチップ分離工程等を経
て、図1に示す半導体レーザが完成する。
7を除去した後、図2(e) に示すようにp型GaAsコ
ンタクト層11(層厚約3μm)を結晶成長する。この
後、基板1裏面にn側オーミック電極13aを、コンタ
クト層11上にp側オーミック電極13bを形成し、劈
開による共振器端面形成を含むチップ分離工程等を経
て、図1に示す半導体レーザが完成する。
【0065】このように、本第1の実施例によれば、n
型GaAs基板1上に、n型クラッド層2,活性層3,
p型クラッド層4,及びn型電流ブロック層5を含む半
導体積層構造を成長した後、上記半導体積層構造上に、
ストライプ状の開口部を有する絶縁膜パターン7を形成
し、この後、上記絶縁膜パターン7をエッチングマスク
として、上記半導体積層構造を所定の結晶面、即ち(1
11)B面に対して垂直方向のエッチング速度が他の方
向におけるエッチング速度に比して極めて遅くなる塩素
系ガスエッチングの手法によりエッチングし、その側面
が(111)B面である断面V字型のストライプ溝12
を形成し、該ストライプ溝12内に上記活性層3に電流
を注入するための電流通路を形成した後、上記ストライ
プ溝12内にp型半導体8を埋め込み成長し、さらに、
ウエハ上にp型コンタクト層11を結晶成長するように
したので、活性領域のストライプ幅を決定する断面V字
型のストライプ溝を、極めて制御性,再現性よく形成す
ることができ、これにより、活性領域のストライプ幅の
狭い半導体レーザを、容易に、再現性よく作製できる。
従って、各素子の特性の揃ったアレイレーザの作製も容
易に行なうことができる。
型GaAs基板1上に、n型クラッド層2,活性層3,
p型クラッド層4,及びn型電流ブロック層5を含む半
導体積層構造を成長した後、上記半導体積層構造上に、
ストライプ状の開口部を有する絶縁膜パターン7を形成
し、この後、上記絶縁膜パターン7をエッチングマスク
として、上記半導体積層構造を所定の結晶面、即ち(1
11)B面に対して垂直方向のエッチング速度が他の方
向におけるエッチング速度に比して極めて遅くなる塩素
系ガスエッチングの手法によりエッチングし、その側面
が(111)B面である断面V字型のストライプ溝12
を形成し、該ストライプ溝12内に上記活性層3に電流
を注入するための電流通路を形成した後、上記ストライ
プ溝12内にp型半導体8を埋め込み成長し、さらに、
ウエハ上にp型コンタクト層11を結晶成長するように
したので、活性領域のストライプ幅を決定する断面V字
型のストライプ溝を、極めて制御性,再現性よく形成す
ることができ、これにより、活性領域のストライプ幅の
狭い半導体レーザを、容易に、再現性よく作製できる。
従って、各素子の特性の揃ったアレイレーザの作製も容
易に行なうことができる。
【0066】また、本第1の実施例による半導体レーザ
は、n型半導体基板1上に結晶成長された、n型クラッ
ド層2,活性層3,p型クラッド層4,及びn型電流ブ
ロック層5を含む半導体積層構造と、該半導体積層構造
に形成された、その先端が上記p型クラッド層4に達す
る断面V字型のストライプ溝12と、該ストライプ溝1
2を埋め込むように結晶成長されたp型半導体層8とを
備えた構成としたので、活性領域のストライプ幅は断面
V字型のストライプ溝12の深さとp型AlGaAs第
2クラッド層4の厚みの制御により任意に設計できるた
め、活性領域のストライプ幅が狭く、低しきい値で、出
射ビームの断面形状が円形に近い半導体レーザを実現で
きる。
は、n型半導体基板1上に結晶成長された、n型クラッ
ド層2,活性層3,p型クラッド層4,及びn型電流ブ
ロック層5を含む半導体積層構造と、該半導体積層構造
に形成された、その先端が上記p型クラッド層4に達す
る断面V字型のストライプ溝12と、該ストライプ溝1
2を埋め込むように結晶成長されたp型半導体層8とを
備えた構成としたので、活性領域のストライプ幅は断面
V字型のストライプ溝12の深さとp型AlGaAs第
2クラッド層4の厚みの制御により任意に設計できるた
め、活性領域のストライプ幅が狭く、低しきい値で、出
射ビームの断面形状が円形に近い半導体レーザを実現で
きる。
【0067】また、本実施例1では、AlGaAs電流
ブロック層5の結晶成長に連続してGaAsキャップ層
6を成長しており、さらにSiNマスク7を形成した後
にウエハを硫化アンモニウムに浸漬し、その後、HCl
ガスを含む混合ガスを用いたエッチングによりV溝を形
成するようにしている。このようなエッチング手法は、
本発明の発明者の一人がすでに特願平5−44869号
に開示しているものであり、以下、このエッチング手法
について説明する。
ブロック層5の結晶成長に連続してGaAsキャップ層
6を成長しており、さらにSiNマスク7を形成した後
にウエハを硫化アンモニウムに浸漬し、その後、HCl
ガスを含む混合ガスを用いたエッチングによりV溝を形
成するようにしている。このようなエッチング手法は、
本発明の発明者の一人がすでに特願平5−44869号
に開示しているものであり、以下、このエッチング手法
について説明する。
【0068】AlGaAs層に、絶縁膜パターンをマス
クとして用いた塩素系ガスエッチングにより微細構造を
形成し、この微細構造を化合物半導体で埋め込む場合に
は、AlGaAs層表面に形成された酸化膜と塩素とが
化合し、エッチング生成物としてウエハ表面に付着,残
留するという理由等から、再成長界面への酸素,塩素の
偏析が生じ、高品質な再成長層を得ることができないと
いう問題がある。つまり、本実施例1においては、Al
GaAsからなる電流ブロック層5等をSiNマスク7
をマスクとして用いたHClガスエッチングによりV溝
12を形成した後、このV溝をAlGaAs層8で埋め
込むのであるが、この際に、V溝12の表面に酸素,塩
素が偏析することによりAlGaAs層8の結晶品質が
悪くなる。このとき、ドライエッチング加工されるAl
GaAs層の結晶成長に連続して、該AlGaAs層上
にGaAsからなるキャップ層を結晶成長しておけば、
ドライエッチング加工されるAlGaAs層の酸化が抑
制され、上述のような再成長界面への酸素,塩素の偏析
を低いレベルに抑えることができる。しかし、再成長界
面への酸素,塩素の偏析は、GaAsキャップ層表面の
わずかな酸化膜によっても生ずるため、GaAsキャッ
プ構造を採用しただけでは、AlGaAsの清浄なエッ
チング面を得ることは困難である。そこで、AlGaA
s層のエッチング加工に先だって、ウエハを硫化アンモ
ニウムに浸漬し、GaAsキャップ層表面のわずかな酸
化膜をエッチング除去するとともにGaAsキャップ層
表面を硫黄膜によって被覆し、しかる後に塩素系ガスエ
ッチングにより、上記硫黄膜を除去し、さらにGaAs
キャップ層,及びAlGaAs層の所望のエッチングを
行なう。このようなエッチング手法を用いれば、再成長
界面への酸素,塩素等の偏析はほぼ完全に抑制すること
ができ、エッチング面上に結晶成長される再成長層を高
品質のものとできる。
クとして用いた塩素系ガスエッチングにより微細構造を
形成し、この微細構造を化合物半導体で埋め込む場合に
は、AlGaAs層表面に形成された酸化膜と塩素とが
化合し、エッチング生成物としてウエハ表面に付着,残
留するという理由等から、再成長界面への酸素,塩素の
偏析が生じ、高品質な再成長層を得ることができないと
いう問題がある。つまり、本実施例1においては、Al
GaAsからなる電流ブロック層5等をSiNマスク7
をマスクとして用いたHClガスエッチングによりV溝
12を形成した後、このV溝をAlGaAs層8で埋め
込むのであるが、この際に、V溝12の表面に酸素,塩
素が偏析することによりAlGaAs層8の結晶品質が
悪くなる。このとき、ドライエッチング加工されるAl
GaAs層の結晶成長に連続して、該AlGaAs層上
にGaAsからなるキャップ層を結晶成長しておけば、
ドライエッチング加工されるAlGaAs層の酸化が抑
制され、上述のような再成長界面への酸素,塩素の偏析
を低いレベルに抑えることができる。しかし、再成長界
面への酸素,塩素の偏析は、GaAsキャップ層表面の
わずかな酸化膜によっても生ずるため、GaAsキャッ
プ構造を採用しただけでは、AlGaAsの清浄なエッ
チング面を得ることは困難である。そこで、AlGaA
s層のエッチング加工に先だって、ウエハを硫化アンモ
ニウムに浸漬し、GaAsキャップ層表面のわずかな酸
化膜をエッチング除去するとともにGaAsキャップ層
表面を硫黄膜によって被覆し、しかる後に塩素系ガスエ
ッチングにより、上記硫黄膜を除去し、さらにGaAs
キャップ層,及びAlGaAs層の所望のエッチングを
行なう。このようなエッチング手法を用いれば、再成長
界面への酸素,塩素等の偏析はほぼ完全に抑制すること
ができ、エッチング面上に結晶成長される再成長層を高
品質のものとできる。
【0069】実施例2.図5はこの発明の第2の実施例
による半導体レーザを示す斜視図である。図において、
21はn型GaAs基板、22はn型AlGaAs第1
クラッド層、23は活性層、24はp型AlGaAs第
2クラッド層、25はn型AlGaAs電流ブロック
層、26はp型GaAsキャップ層、30はp型AlG
aAs層、31はp型GaAsコンタクト層、35aは
n側オーミック電極、35bはp側オーミック電極であ
る。
による半導体レーザを示す斜視図である。図において、
21はn型GaAs基板、22はn型AlGaAs第1
クラッド層、23は活性層、24はp型AlGaAs第
2クラッド層、25はn型AlGaAs電流ブロック
層、26はp型GaAsキャップ層、30はp型AlG
aAs層、31はp型GaAsコンタクト層、35aは
n側オーミック電極、35bはp側オーミック電極であ
る。
【0070】また、図6は図5の半導体レーザの製造方
法を説明するための、(011)面で切った断面工程図
である。図において、図5と同一符号は同一又は相当部
分であり、27はSiNマスク、29はp型GaAsキ
ャップ層である。
法を説明するための、(011)面で切った断面工程図
である。図において、図5と同一符号は同一又は相当部
分であり、27はSiNマスク、29はp型GaAsキ
ャップ層である。
【0071】次に、製造工程について説明する。まず、
図6(a) に示すように、(100)面を主表面とするn
型GaAs基板21上にn型AlGaAs第1クラッド
層22(層厚約1.5μm),上記と同様のTQW−S
CH構造の活性層23,p型AlGaAs第2クラッド
層24(層厚約0.3μm),p型GaAsキャップ層
26(層厚約0.1μm)をMOCVDの手法を用いて
形成する。次に、GaAsキャップ層26上に、プラズ
マCVDの手法により膜厚約100nmのSiN膜を形
成し、このSiN膜をパターニングして[011]方向
に延びるストライプ状のSiNマスク27を形成する。
ここで、SiNマスク27の幅は、レーザの低しきい値
化のためには、0.5μm程度が適当である。
図6(a) に示すように、(100)面を主表面とするn
型GaAs基板21上にn型AlGaAs第1クラッド
層22(層厚約1.5μm),上記と同様のTQW−S
CH構造の活性層23,p型AlGaAs第2クラッド
層24(層厚約0.3μm),p型GaAsキャップ層
26(層厚約0.1μm)をMOCVDの手法を用いて
形成する。次に、GaAsキャップ層26上に、プラズ
マCVDの手法により膜厚約100nmのSiN膜を形
成し、このSiN膜をパターニングして[011]方向
に延びるストライプ状のSiNマスク27を形成する。
ここで、SiNマスク27の幅は、レーザの低しきい値
化のためには、0.5μm程度が適当である。
【0072】次に、図6(b) に示すように、半導体層構
造上の上記SiNマスク27をはさんで対向する領域
に、MOCVDによる選択成長の手法を用いてn型Al
x Ga1-x As(0≦x≦1)電流ブロック層25とG
aAsキャップ層29を形成する。[011]方向に延
びるストライプ状のSiNマスク27を挟んだ領域への
選択成長においては、電流ブロック層25,及びGaA
sキャップ層29が、その[011]方向に延びるスト
ライプ状のSiNマスク27に向かった側壁が(11
1)B面となるように成長する。ここでAlGaAs電
流ブロック層25,及びGaAsキャップ層29の選択
成長には、特願平5−44869号に開示された塩素系
ガス添加MOCVD成長技術を用いる。この塩素系ガス
添加MOCVD成長技術は、絶縁膜パターンが形成され
た基板上に有機金属気相成長法により選択的に III−V
族化合物半導体層をエピタキシャル成長させる際に、こ
のエピタキシャル成長を、原料ガスとともに例えばHC
lガスを III族ガス流量に対し、0.3以下のモル流量
比で同時に供給して行なうものである。このような成長
方法を用いることによって、絶縁膜パターン上にポリ結
晶が析出することがなく、良好な選択成長を行なうこと
ができる。このとき、原料ガスとともにHClガスを供
給するかわりに、原料ガスとともにCl2 ガスを、 III
族ガス流量に対し0.3以下のモル流量比で同時に供給
するようにしてもよく、同様の効果を得ることができ
る。
造上の上記SiNマスク27をはさんで対向する領域
に、MOCVDによる選択成長の手法を用いてn型Al
x Ga1-x As(0≦x≦1)電流ブロック層25とG
aAsキャップ層29を形成する。[011]方向に延
びるストライプ状のSiNマスク27を挟んだ領域への
選択成長においては、電流ブロック層25,及びGaA
sキャップ層29が、その[011]方向に延びるスト
ライプ状のSiNマスク27に向かった側壁が(11
1)B面となるように成長する。ここでAlGaAs電
流ブロック層25,及びGaAsキャップ層29の選択
成長には、特願平5−44869号に開示された塩素系
ガス添加MOCVD成長技術を用いる。この塩素系ガス
添加MOCVD成長技術は、絶縁膜パターンが形成され
た基板上に有機金属気相成長法により選択的に III−V
族化合物半導体層をエピタキシャル成長させる際に、こ
のエピタキシャル成長を、原料ガスとともに例えばHC
lガスを III族ガス流量に対し、0.3以下のモル流量
比で同時に供給して行なうものである。このような成長
方法を用いることによって、絶縁膜パターン上にポリ結
晶が析出することがなく、良好な選択成長を行なうこと
ができる。このとき、原料ガスとともにHClガスを供
給するかわりに、原料ガスとともにCl2 ガスを、 III
族ガス流量に対し0.3以下のモル流量比で同時に供給
するようにしてもよく、同様の効果を得ることができ
る。
【0073】次に図6(c) に示すようにSiNマスク2
7を除去した後、図6(d) に示すように塩素系ガスエッ
チングの手法を用いて第1及び第2GaAsキャップ層
26,29の一部あるいは全部を除去する。この塩素系
ガスエッチングには、上記第1の実施例で示したものと
同じHClガス等の混合ガスを用いればよい。このよう
な塩素系ガスエッチングによる第1及び第2GaAsキ
ャップ層26,29のエッチングにより、特に、SiN
マスク27が形成されていた領域のウエハ表面の清浄化
を図ることができ、後の工程で該領域上に成長される結
晶の品質を向上でき、動作特性の優れたレーザを実現で
きる。ここで、塩素系ガスエッチングに先だって、ウエ
ハを硫化アンモニウムに浸漬するようにしてもよい。
7を除去した後、図6(d) に示すように塩素系ガスエッ
チングの手法を用いて第1及び第2GaAsキャップ層
26,29の一部あるいは全部を除去する。この塩素系
ガスエッチングには、上記第1の実施例で示したものと
同じHClガス等の混合ガスを用いればよい。このよう
な塩素系ガスエッチングによる第1及び第2GaAsキ
ャップ層26,29のエッチングにより、特に、SiN
マスク27が形成されていた領域のウエハ表面の清浄化
を図ることができ、後の工程で該領域上に成長される結
晶の品質を向上でき、動作特性の優れたレーザを実現で
きる。ここで、塩素系ガスエッチングに先だって、ウエ
ハを硫化アンモニウムに浸漬するようにしてもよい。
【0074】次に図6(e) に示すようにp型AlGaA
s層30,p型GaAsコンタクト層31の各層を形成
する。ここで、再成長層の高結晶品質化のためには、図
6(d) と図6(e) の工程は同一チャンバー内か、二つの
チャンバー間をH2 雰囲気中もしくは不活性ガス雰囲気
中で自動搬送されるシステムを用いて、大気にさらすこ
となく連続して行なうことが望ましい。
s層30,p型GaAsコンタクト層31の各層を形成
する。ここで、再成長層の高結晶品質化のためには、図
6(d) と図6(e) の工程は同一チャンバー内か、二つの
チャンバー間をH2 雰囲気中もしくは不活性ガス雰囲気
中で自動搬送されるシステムを用いて、大気にさらすこ
となく連続して行なうことが望ましい。
【0075】このように、本第2の実施例では、n型基
板21上に、n型クラッド層22,活性層23,p型ク
ラッド層24を含む半導体積層構造を成長した後、上記
半導体積層構造上にストライプ状の絶縁膜パターン27
を形成し、この後、上記半導体積層構造上に上記絶縁膜
パターン27を選択マスクとして上記絶縁膜をはさんで
対向する領域に選択成長の手法を用いてn型電流ブロッ
ク層25を形成し、さらに、上記絶縁膜パターン27を
除去した後、p型半導体層30,及びp型コンタクト層
31を結晶成長するようにしたので、活性領域のストラ
イプ幅(リッジ幅)の制御はSiNマスク27の幅で決
定され、第2クラッド層4の厚みはその成長膜厚のみで
決定されることになり、活性領域のストライプ幅の狭い
半導体レーザを、容易に、再現性よく作製できる。従っ
て、各素子の特性の揃ったアレイレーザの作製も容易で
ある。
板21上に、n型クラッド層22,活性層23,p型ク
ラッド層24を含む半導体積層構造を成長した後、上記
半導体積層構造上にストライプ状の絶縁膜パターン27
を形成し、この後、上記半導体積層構造上に上記絶縁膜
パターン27を選択マスクとして上記絶縁膜をはさんで
対向する領域に選択成長の手法を用いてn型電流ブロッ
ク層25を形成し、さらに、上記絶縁膜パターン27を
除去した後、p型半導体層30,及びp型コンタクト層
31を結晶成長するようにしたので、活性領域のストラ
イプ幅(リッジ幅)の制御はSiNマスク27の幅で決
定され、第2クラッド層4の厚みはその成長膜厚のみで
決定されることになり、活性領域のストライプ幅の狭い
半導体レーザを、容易に、再現性よく作製できる。従っ
て、各素子の特性の揃ったアレイレーザの作製も容易で
ある。
【0076】また、本第2の実施例による半導体レーザ
は、n型半導体基板21上に結晶成長された、n型クラ
ッド層22,活性層23,及びp型クラッド層24を含
む半導体積層構造と、該半導体積層構造上にストライプ
状の領域を挟んで対向して選択的に形成されたn型の電
流ブロック層25と、該n型の電流ブロック層に挟まれ
た領域に埋め込み成長されたp型半導体層30とを備え
た構成としたので、活性領域のストライプ幅(リッジ
幅)の制御はSiNマスク27の幅で決定され、第2ク
ラッド層4の厚みはその成長膜厚のみで決定されること
になり、各部の寸法を極めて精密に制御できる。従って
活性領域のストライプ幅を充分に狭くすることができ、
低しきい値で、出射ビームの断面形状が円形に近い半導
体レーザを実現できる。
は、n型半導体基板21上に結晶成長された、n型クラ
ッド層22,活性層23,及びp型クラッド層24を含
む半導体積層構造と、該半導体積層構造上にストライプ
状の領域を挟んで対向して選択的に形成されたn型の電
流ブロック層25と、該n型の電流ブロック層に挟まれ
た領域に埋め込み成長されたp型半導体層30とを備え
た構成としたので、活性領域のストライプ幅(リッジ
幅)の制御はSiNマスク27の幅で決定され、第2ク
ラッド層4の厚みはその成長膜厚のみで決定されること
になり、各部の寸法を極めて精密に制御できる。従って
活性領域のストライプ幅を充分に狭くすることができ、
低しきい値で、出射ビームの断面形状が円形に近い半導
体レーザを実現できる。
【0077】実施例3.図7はこの発明の第3の実施例
を示す斜視図であり、本第3の実施例は、上記第1の実
施例による半導体レーザを4個並列に並べてモノリシッ
クに形成して半導体レーザアレイを構成したものであ
る。図において、41はn型GaAs基板、42はn型
AlGaAs第1クラッド層、43は活性層、44はp
型AlGaAs第2クラッド層、45はn型AlGaA
s電流ブロック層、46はp型GaAsキャップ層、4
8はp型AlGaAs層、49はp型GaAsキャップ
層、51はp型GaAsコンタクト層、52は分離溝、
55aはn側オーミック電極、55bはp側オーミック
電極である。
を示す斜視図であり、本第3の実施例は、上記第1の実
施例による半導体レーザを4個並列に並べてモノリシッ
クに形成して半導体レーザアレイを構成したものであ
る。図において、41はn型GaAs基板、42はn型
AlGaAs第1クラッド層、43は活性層、44はp
型AlGaAs第2クラッド層、45はn型AlGaA
s電流ブロック層、46はp型GaAsキャップ層、4
8はp型AlGaAs層、49はp型GaAsキャップ
層、51はp型GaAsコンタクト層、52は分離溝、
55aはn側オーミック電極、55bはp側オーミック
電極である。
【0078】従来の半導体レーザはリッジ形成に制御性
の悪いウエットエッチングを用いている等の理由から、
本実施例のようなアレイレーザを構成しようとしても、
個々のレーザの特性を均一に、しかも歩留まりよく製造
することが困難であった。本実施例3によれば、上述の
ように上記第1の実施例によると、半導体レーザを制御
性,再現性よく作製できることから、均一な特性を有す
るレーザを複数個並べたアレイレーザを容易に製造する
ことができる。
の悪いウエットエッチングを用いている等の理由から、
本実施例のようなアレイレーザを構成しようとしても、
個々のレーザの特性を均一に、しかも歩留まりよく製造
することが困難であった。本実施例3によれば、上述の
ように上記第1の実施例によると、半導体レーザを制御
性,再現性よく作製できることから、均一な特性を有す
るレーザを複数個並べたアレイレーザを容易に製造する
ことができる。
【0079】なお、本実施例3においては、レーザの基
本結晶構造として上記第1の実施例で示した構造を用い
てアレイレーザを構成したが、上記第2の実施例で示し
た構造、あるいは後述する第4ないし第6の実施例で述
べる構造を用いてアレイレーザを構成してもよく、同様
の効果を奏する。
本結晶構造として上記第1の実施例で示した構造を用い
てアレイレーザを構成したが、上記第2の実施例で示し
た構造、あるいは後述する第4ないし第6の実施例で述
べる構造を用いてアレイレーザを構成してもよく、同様
の効果を奏する。
【0080】実施例4.図8はこの発明の第4の実施例
による、レーザ端面近傍に窓領域を有する半導体レーザ
の構造の概略を示す斜視図であり、図9(a) は図8に示
す半導体レーザをそのレーザ発振領域73において(0
11)面で切った断面構造を示す図、図9(b) は図8に
示す半導体レーザをその窓領域74において(011)
面で切った断面構造を示す図である。
による、レーザ端面近傍に窓領域を有する半導体レーザ
の構造の概略を示す斜視図であり、図9(a) は図8に示
す半導体レーザをそのレーザ発振領域73において(0
11)面で切った断面構造を示す図、図9(b) は図8に
示す半導体レーザをその窓領域74において(011)
面で切った断面構造を示す図である。
【0081】これら図において、61はn型GaAs基
板、62はn型AlGaAs第1クラッド層、63はA
lGaAsよりなるTQW−SCH構造の活性層、64
はp型AlGaAs第2クラッド層、65はn型AlG
aAs電流ブロック層、66はp型GaAsキャップ
層、68はp型AlGaAs層、69はp型GaAsキ
ャップ層、71はp型GaAsコンタクト層、75aは
n側オーミック電極、75bはp側オーミック電極であ
る。
板、62はn型AlGaAs第1クラッド層、63はA
lGaAsよりなるTQW−SCH構造の活性層、64
はp型AlGaAs第2クラッド層、65はn型AlG
aAs電流ブロック層、66はp型GaAsキャップ
層、68はp型AlGaAs層、69はp型GaAsキ
ャップ層、71はp型GaAsコンタクト層、75aは
n側オーミック電極、75bはp側オーミック電極であ
る。
【0082】本第4の実施例による半導体レーザは、図
9(a) ,(b) に示すように、レーザ発振領域73ではV
溝が、上記第1の実施例による半導体レーザのV溝と同
様、その先端が第2クラッド層64中に止まるように形
成されており、窓領域74ではV溝が、その先端部が活
性層63を突き抜け、第1クラッド層62に達するよう
に形成され、このV溝が活性層63よりも禁制帯幅の広
いp型AlGaAs層68で埋め込まれているものであ
る。
9(a) ,(b) に示すように、レーザ発振領域73ではV
溝が、上記第1の実施例による半導体レーザのV溝と同
様、その先端が第2クラッド層64中に止まるように形
成されており、窓領域74ではV溝が、その先端部が活
性層63を突き抜け、第1クラッド層62に達するよう
に形成され、このV溝が活性層63よりも禁制帯幅の広
いp型AlGaAs層68で埋め込まれているものであ
る。
【0083】次に、本第4の実施例による窓構造レーザ
を製造する方法について説明する。本第4の実施例によ
る窓構造レーザの製造工程は、図2に示す、第1の実施
例による半導体レーザの製造工程と全く同じであるが、
図2(a) の工程では、図10に示すような、窓領域74
となる部分の開口幅w2 の方がレーザ発振領域73とな
る部分の開口幅w1 よりも広いSiNマスク67を形成
する。
を製造する方法について説明する。本第4の実施例によ
る窓構造レーザの製造工程は、図2に示す、第1の実施
例による半導体レーザの製造工程と全く同じであるが、
図2(a) の工程では、図10に示すような、窓領域74
となる部分の開口幅w2 の方がレーザ発振領域73とな
る部分の開口幅w1 よりも広いSiNマスク67を形成
する。
【0084】図11は、図10に示すパターンのSiN
マスク67をエッチングマスクとして塩素系ガスエッチ
ングを施した場合のAlGaAs層のエッチング形状を
示した図である。既に述べたように塩素系ガスエッチン
グの手法を用いるとV溝のエッチング深さをマスクパタ
ーンの幅で制御することができる。これは[111]B
方向のエッチングレートが極めて遅いため、V溝の形成
とともにエッチングが停止するためである。この性質を
用いることにより図11に示すようにエッチング深さを
部分的に変化させることが可能である。従って、上記第
1の実施例で述べた半導体レーザの製造方法において、
エッチングマスク,及び選択成長マスクとして機能する
SiNマスクとして、開口幅w1 ,w2 を適切な寸法に
設定した図10に示すパターンのSiNマスク67を用
いれば、図9に示す断面形状を有する窓構造レーザを得
ることができる。
マスク67をエッチングマスクとして塩素系ガスエッチ
ングを施した場合のAlGaAs層のエッチング形状を
示した図である。既に述べたように塩素系ガスエッチン
グの手法を用いるとV溝のエッチング深さをマスクパタ
ーンの幅で制御することができる。これは[111]B
方向のエッチングレートが極めて遅いため、V溝の形成
とともにエッチングが停止するためである。この性質を
用いることにより図11に示すようにエッチング深さを
部分的に変化させることが可能である。従って、上記第
1の実施例で述べた半導体レーザの製造方法において、
エッチングマスク,及び選択成長マスクとして機能する
SiNマスクとして、開口幅w1 ,w2 を適切な寸法に
設定した図10に示すパターンのSiNマスク67を用
いれば、図9に示す断面形状を有する窓構造レーザを得
ることができる。
【0085】図12はSiNマスク67の、レーザ発振
領域73部分での開口幅w1 と窓領域74部分での開口
幅w2 の具体例を説明するための図であり、図におい
て、図8ないし図11と同一符号は同一又は相当部分で
ある。p型AlGaAs第2クラッド層64,n型Ga
As電流ブロック層65,p型GaAsキャップ層66
の典型的な層厚は、それぞれ0.4μm,1.2μm,
及び0.6μmである。h1 はレーザ発振領域73部分
でのエッチング深さ、h2 は窓領域74部分でのエッチ
ング深さである。
領域73部分での開口幅w1 と窓領域74部分での開口
幅w2 の具体例を説明するための図であり、図におい
て、図8ないし図11と同一符号は同一又は相当部分で
ある。p型AlGaAs第2クラッド層64,n型Ga
As電流ブロック層65,p型GaAsキャップ層66
の典型的な層厚は、それぞれ0.4μm,1.2μm,
及び0.6μmである。h1 はレーザ発振領域73部分
でのエッチング深さ、h2 は窓領域74部分でのエッチ
ング深さである。
【0086】w1 については、第1の実施例におけるw
o と同様、1.97μmとすれば、レーザ発振領域73
部分でのV溝の深さh1 は2.1μmとなり、その先端
はp型AlGaAs第2クラッド層64内に止まる。一
方、窓領域74ではV溝の先端が活性層3を突き抜ける
必要があるため、 h2 >0.4+1.2+0.6+活性層厚(0.2μ
m)=2.4(μm) とならなければならず、さらに、窓層が発光領域を充分
に覆うため、h2 =3μmとする。即ち、窓領域74で
は深さ3μmのV溝を形成すればよいので、このために
は、窓領域74部分での開口幅w2 は、 w2 =(2h2 /tan54.7 °)−2s=( 6/1.412 )
−1.0 =3.25(μm) とすればよい。
o と同様、1.97μmとすれば、レーザ発振領域73
部分でのV溝の深さh1 は2.1μmとなり、その先端
はp型AlGaAs第2クラッド層64内に止まる。一
方、窓領域74ではV溝の先端が活性層3を突き抜ける
必要があるため、 h2 >0.4+1.2+0.6+活性層厚(0.2μ
m)=2.4(μm) とならなければならず、さらに、窓層が発光領域を充分
に覆うため、h2 =3μmとする。即ち、窓領域74で
は深さ3μmのV溝を形成すればよいので、このために
は、窓領域74部分での開口幅w2 は、 w2 =(2h2 /tan54.7 °)−2s=( 6/1.412 )
−1.0 =3.25(μm) とすればよい。
【0087】このように本第4の実施例によれば、n型
基板61上に、n型クラッド層62,活性層63,p型
クラッド層64,及びn型電流ブロック層65を含む半
導体積層構造を成長した後、上記半導体積層構造上に、
共振器長方向に延びるストライプ状の開口部であって、
そのレーザ出射端面近傍の一定領域74のストライプ幅
がそれ以外の領域73のストライプ幅よりも広いストラ
イプ状開口部を有する絶縁膜パターン67を形成し、こ
の後、上記絶縁膜パターン67をエッチングマスクとし
て、上記半導体積層構造を上記実施例1と同様の塩素系
ガスエッチングの手法を用いてエッチングし、その側面
が(111)B面であり、上記レーザ出射端面近傍の一
定領域74ではその先端がn型クラッド層62に達し、
上記それ以外の領域ではその先端がp型クラッド層64
中にとどまる断面V字型のストライプ溝を形成し、その
後、上記ストライプ溝内に活性層よりも禁制帯幅の広い
p型半導体68を埋め込み成長し、さらに、ウエハ上に
p型コンタクト層71を結晶成長するようにしたので、
活性領域のストライプ幅が狭く、かつ、レーザ出射端面
近傍に窓領域を有する半導体レーザを、容易に、再現性
よく作製できる。従って、各素子の特性の揃ったレーザ
アレイを作製することも容易に可能である。
基板61上に、n型クラッド層62,活性層63,p型
クラッド層64,及びn型電流ブロック層65を含む半
導体積層構造を成長した後、上記半導体積層構造上に、
共振器長方向に延びるストライプ状の開口部であって、
そのレーザ出射端面近傍の一定領域74のストライプ幅
がそれ以外の領域73のストライプ幅よりも広いストラ
イプ状開口部を有する絶縁膜パターン67を形成し、こ
の後、上記絶縁膜パターン67をエッチングマスクとし
て、上記半導体積層構造を上記実施例1と同様の塩素系
ガスエッチングの手法を用いてエッチングし、その側面
が(111)B面であり、上記レーザ出射端面近傍の一
定領域74ではその先端がn型クラッド層62に達し、
上記それ以外の領域ではその先端がp型クラッド層64
中にとどまる断面V字型のストライプ溝を形成し、その
後、上記ストライプ溝内に活性層よりも禁制帯幅の広い
p型半導体68を埋め込み成長し、さらに、ウエハ上に
p型コンタクト層71を結晶成長するようにしたので、
活性領域のストライプ幅が狭く、かつ、レーザ出射端面
近傍に窓領域を有する半導体レーザを、容易に、再現性
よく作製できる。従って、各素子の特性の揃ったレーザ
アレイを作製することも容易に可能である。
【0088】しかも、本実施例ではHClガスエッチン
グとMOCVD選択成長は同一チャンバー内で連続して
行なうことが可能であるため、発振領域と窓領域の界面
は一度も大気にさらすことなく一貫して形成できる。こ
のため界面準位の形成を排除することができ、高品質な
窓層を形成することができる。
グとMOCVD選択成長は同一チャンバー内で連続して
行なうことが可能であるため、発振領域と窓領域の界面
は一度も大気にさらすことなく一貫して形成できる。こ
のため界面準位の形成を排除することができ、高品質な
窓層を形成することができる。
【0089】また、本第4の実施例による半導体レーザ
は、n型半導体基板61上に結晶成長された、n型クラ
ッド層62,活性層63,p型クラッド層64,及びn
型電流ブロック層65を含む半導体積層構造と、該半導
体積層構造に形成された、レーザ共振器長方向に延び、
かつレーザ出射端面近傍の一定領域74ではその先端が
n型クラッド層62に達し、上記一定領域以外の領域7
3ではその先端がp型クラッド層64中にとどまる断面
V字型のストライプ溝と、該ストライプ溝を埋め込むよ
うに結晶成長されたp型半導体層68とを備えた構成と
したから、活性領域のストライプ幅が狭く、低しきい値
で、出射ビームの断面形状が円形に近い、レーザ出射端
面近傍に窓領域を有する半導体レーザを実現できる。
は、n型半導体基板61上に結晶成長された、n型クラ
ッド層62,活性層63,p型クラッド層64,及びn
型電流ブロック層65を含む半導体積層構造と、該半導
体積層構造に形成された、レーザ共振器長方向に延び、
かつレーザ出射端面近傍の一定領域74ではその先端が
n型クラッド層62に達し、上記一定領域以外の領域7
3ではその先端がp型クラッド層64中にとどまる断面
V字型のストライプ溝と、該ストライプ溝を埋め込むよ
うに結晶成長されたp型半導体層68とを備えた構成と
したから、活性領域のストライプ幅が狭く、低しきい値
で、出射ビームの断面形状が円形に近い、レーザ出射端
面近傍に窓領域を有する半導体レーザを実現できる。
【0090】なお、上記第4の実施例においては、選択
マスクとして用いるSiN膜7のパターン形状を図10
に示す形状とした場合について説明したが、この形状に
限るものではなく、例えば図13,図14に示す形状に
しても同様のレーザ構造を得ることができる。すなわ
ち、窓領域74となる部分の開口幅w2 をレーザ発振領
域73となる部分の開口幅w1 より広くしておき、エッ
チング時において、窓領域74においてはV溝の先端部
が活性層を突き抜けるように、設計しておけばよい。
マスクとして用いるSiN膜7のパターン形状を図10
に示す形状とした場合について説明したが、この形状に
限るものではなく、例えば図13,図14に示す形状に
しても同様のレーザ構造を得ることができる。すなわ
ち、窓領域74となる部分の開口幅w2 をレーザ発振領
域73となる部分の開口幅w1 より広くしておき、エッ
チング時において、窓領域74においてはV溝の先端部
が活性層を突き抜けるように、設計しておけばよい。
【0091】また、上記第4の実施例では、一方の共振
器端面近傍にのみ窓領域を設けたものについて示した
が、両方の共振器端面近傍に設けるようにしてもよい。
器端面近傍にのみ窓領域を設けたものについて示した
が、両方の共振器端面近傍に設けるようにしてもよい。
【0092】実施例5.図15はこの発明の第5の実施
例による、端面非注入型の半導体レーザの構造の概略を
示す斜視図であり、図16(a) は図15に示す半導体レ
ーザをそのレーザ発振領域93において(011)面で
切った断面構造を示す図、図16(b) は図15に示す半
導体レーザをその電流非注入領域94において(01
1)面で切った断面構造を示す図である。
例による、端面非注入型の半導体レーザの構造の概略を
示す斜視図であり、図16(a) は図15に示す半導体レ
ーザをそのレーザ発振領域93において(011)面で
切った断面構造を示す図、図16(b) は図15に示す半
導体レーザをその電流非注入領域94において(01
1)面で切った断面構造を示す図である。
【0093】これら図において、81はn型GaAs基
板、82はn型AlGaAs第1クラッド層、83はA
lGaAsよりなるTQW−SCH構造の活性層、84
はp型AlGaAs第2クラッド層、85はn型AlG
aAs電流ブロック層、86はp型GaAsキャップ
層、88はp型AlGaAs層、89はp型GaAsキ
ャップ層、91はp型GaAsコンタクト層、95aは
n側オーミック電極、95bはp側オーミック電極であ
る。
板、82はn型AlGaAs第1クラッド層、83はA
lGaAsよりなるTQW−SCH構造の活性層、84
はp型AlGaAs第2クラッド層、85はn型AlG
aAs電流ブロック層、86はp型GaAsキャップ
層、88はp型AlGaAs層、89はp型GaAsキ
ャップ層、91はp型GaAsコンタクト層、95aは
n側オーミック電極、95bはp側オーミック電極であ
る。
【0094】本第5の実施例による半導体レーザは、図
16(a) ,(b) に示すように、レーザ発振領域93では
V溝が、上記第1の実施例による半導体レーザのV溝と
同様、その先端が第2クラッド層84中に達するように
形成されており、電流非注入領域94ではV溝が、その
先端部がp型AlGaAs第2クラッド層84まで到達
しないように形成されたものである。
16(a) ,(b) に示すように、レーザ発振領域93では
V溝が、上記第1の実施例による半導体レーザのV溝と
同様、その先端が第2クラッド層84中に達するように
形成されており、電流非注入領域94ではV溝が、その
先端部がp型AlGaAs第2クラッド層84まで到達
しないように形成されたものである。
【0095】本第5の実施例による端面非注入型レーザ
の製造する方法においては、そのエッチングマスクとし
て、図17に示すような、非注入領域94となる部分の
開口幅w4 の方がレーザ発振領域93となる部分の開口
幅w3 よりも狭くなっているパターンのSiNマスク8
7を用いる。
の製造する方法においては、そのエッチングマスクとし
て、図17に示すような、非注入領域94となる部分の
開口幅w4 の方がレーザ発振領域93となる部分の開口
幅w3 よりも狭くなっているパターンのSiNマスク8
7を用いる。
【0096】本第5の実施例による端面非注入型レーザ
は、第4の実施例で示した製造方法と同一の原理を用い
て製造することができる。本実施例では、非注入領域9
4となる部分においてマスク開口幅を狭くしているた
め、この領域ではエッチング深さは浅くなるため、この
開口幅を、V溝の先端部がp型AlGaAs第2クラッ
ド層84に到達しないような幅に設計しておくことによ
って、図15に示す端面非注入型レーザを作製すること
が可能である。
は、第4の実施例で示した製造方法と同一の原理を用い
て製造することができる。本実施例では、非注入領域9
4となる部分においてマスク開口幅を狭くしているた
め、この領域ではエッチング深さは浅くなるため、この
開口幅を、V溝の先端部がp型AlGaAs第2クラッ
ド層84に到達しないような幅に設計しておくことによ
って、図15に示す端面非注入型レーザを作製すること
が可能である。
【0097】このように本第5の実施例によれば、n型
基板81上に、n型クラッド層82,活性層83,p型
クラッド層84,及びn型電流ブロック層85を含む半
導体積層構造を成長した後、上記半導体積層構造上に、
共振器長方向に延びるストライプ状の開口部であって、
そのレーザ出射端面近傍の一定領域94のストライプ幅
がそれ以外の領域93のストライプ幅よりも狭いストラ
イプ状開口部を有する絶縁膜パターン87を形成し、こ
の後、上記絶縁膜パターン87をエッチングマスクとし
て、上記半導体積層構造を上記実施例1と同様の塩素系
ガスエッチングの手法を用いてエッチングし、その側面
が(111)B面であり、上記レーザ出射端面近傍の一
定領域94ではその先端がn型電流ブロック層中にとど
まり、上記それ以外の領域93ではその先端がp型クラ
ッド層64中に達する断面V字型のストライプ溝を形成
し、その後、上記ストライプ溝内にp型半導体88を埋
め込み成長し、さらに、ウエハ上にp型コンタクト層9
1を結晶成長するようにしたので、活性領域のストライ
プ幅が狭く、かつ、レーザ出射端面近傍に電流非注入領
域を有する端面非注入構造のレーザを一回のエッチング
により容易に形成できる。しかも、断面V字型のストラ
イプ溝は、塩素系ガスエッチングの手法を用いることに
より、極めて制御性,再現性よく形成することができ、
各素子の特性の揃ったレーザアレイを作製することも容
易に可能である。また、上記実施例1でも説明したよう
に、塩素系ガスエッチングとMOCVD選択成長は同一
チャンバー内において連続して行なうことができるた
め、さらに量産性は向上し、また品質の優れた端面非注
入構造の半導体レーザが製造できる。
基板81上に、n型クラッド層82,活性層83,p型
クラッド層84,及びn型電流ブロック層85を含む半
導体積層構造を成長した後、上記半導体積層構造上に、
共振器長方向に延びるストライプ状の開口部であって、
そのレーザ出射端面近傍の一定領域94のストライプ幅
がそれ以外の領域93のストライプ幅よりも狭いストラ
イプ状開口部を有する絶縁膜パターン87を形成し、こ
の後、上記絶縁膜パターン87をエッチングマスクとし
て、上記半導体積層構造を上記実施例1と同様の塩素系
ガスエッチングの手法を用いてエッチングし、その側面
が(111)B面であり、上記レーザ出射端面近傍の一
定領域94ではその先端がn型電流ブロック層中にとど
まり、上記それ以外の領域93ではその先端がp型クラ
ッド層64中に達する断面V字型のストライプ溝を形成
し、その後、上記ストライプ溝内にp型半導体88を埋
め込み成長し、さらに、ウエハ上にp型コンタクト層9
1を結晶成長するようにしたので、活性領域のストライ
プ幅が狭く、かつ、レーザ出射端面近傍に電流非注入領
域を有する端面非注入構造のレーザを一回のエッチング
により容易に形成できる。しかも、断面V字型のストラ
イプ溝は、塩素系ガスエッチングの手法を用いることに
より、極めて制御性,再現性よく形成することができ、
各素子の特性の揃ったレーザアレイを作製することも容
易に可能である。また、上記実施例1でも説明したよう
に、塩素系ガスエッチングとMOCVD選択成長は同一
チャンバー内において連続して行なうことができるた
め、さらに量産性は向上し、また品質の優れた端面非注
入構造の半導体レーザが製造できる。
【0098】また、本第5の実施例による半導体レーザ
は、n型半導体基板81上に結晶成長された、n型クラ
ッド層82,活性層83,p型クラッド層84,及びn
型電流ブロック層85を含む半導体積層構造と、該半導
体積層構造に形成された、レーザ共振器長方向に延び、
かつレーザ出射端面近傍の一定領域94ではその先端が
n型電流ブロック層中にとどまり、上記一定領域以外の
領域93ではその先端がp型クラッド層64に達する断
面V字型のストライプ溝と、該ストライプ溝を埋め込む
ように結晶成長されたp型半導体層88とを備えた構成
としたから、活性領域のストライプ幅が狭く、低しきい
値で、出射ビームの断面形状が円形に近い、端面非注入
構造の半導体レーザを実現できる。
は、n型半導体基板81上に結晶成長された、n型クラ
ッド層82,活性層83,p型クラッド層84,及びn
型電流ブロック層85を含む半導体積層構造と、該半導
体積層構造に形成された、レーザ共振器長方向に延び、
かつレーザ出射端面近傍の一定領域94ではその先端が
n型電流ブロック層中にとどまり、上記一定領域以外の
領域93ではその先端がp型クラッド層64に達する断
面V字型のストライプ溝と、該ストライプ溝を埋め込む
ように結晶成長されたp型半導体層88とを備えた構成
としたから、活性領域のストライプ幅が狭く、低しきい
値で、出射ビームの断面形状が円形に近い、端面非注入
構造の半導体レーザを実現できる。
【0099】なお、エッチングマスク87を図18に示
すように、非注入領域94となる部分には開口を有しな
い形状として、非注入領域94にはV溝が形成されない
ようにしてもよい。
すように、非注入領域94となる部分には開口を有しな
い形状として、非注入領域94にはV溝が形成されない
ようにしてもよい。
【0100】実施例6.図19はこの発明の第6の実施
例による、リッジ幅が端面近傍領域で徐々に狭くなる構
造を有する半導体レーザの構造の概略を示す斜視図であ
り、図20(a)は図19に示す半導体レーザをそのレー
ザ発振領域113において(011)面で切った断面構
造を示す図、図20(b) は図19に示す半導体レーザを
そのリッジ幅遷移領域114において(011)面で切
った断面構造を示す図である。
例による、リッジ幅が端面近傍領域で徐々に狭くなる構
造を有する半導体レーザの構造の概略を示す斜視図であ
り、図20(a)は図19に示す半導体レーザをそのレー
ザ発振領域113において(011)面で切った断面構
造を示す図、図20(b) は図19に示す半導体レーザを
そのリッジ幅遷移領域114において(011)面で切
った断面構造を示す図である。
【0101】これら図において、101はn型GaAs
基板、102はn型AlGaAs第1クラッド層、10
3はAlGaAsよりなるTQW−SCH構造の活性
層、104はp型AlGaAs第2クラッド層、105
はn型AlGaAs電流ブロック層、106はp型Ga
Asキャップ層、108はp型AlGaAs層、109
はp型GaAsキャップ層、111はp型GaAsコン
タクト層、115aはn側オーミック電極、115bは
p側オーミック電極である。また、図20において、1
00はリッジ幅である。
基板、102はn型AlGaAs第1クラッド層、10
3はAlGaAsよりなるTQW−SCH構造の活性
層、104はp型AlGaAs第2クラッド層、105
はn型AlGaAs電流ブロック層、106はp型Ga
Asキャップ層、108はp型AlGaAs層、109
はp型GaAsキャップ層、111はp型GaAsコン
タクト層、115aはn側オーミック電極、115bは
p側オーミック電極である。また、図20において、1
00はリッジ幅である。
【0102】本第6の実施例による半導体レーザは、リ
ッジ幅遷移領域114において、V溝の深さが徐々に浅
くなっていき、これにより活性領域のストライプ幅(リ
ッジ幅)が端面に向かって徐々に狭くなっていく構造と
なっているものである。
ッジ幅遷移領域114において、V溝の深さが徐々に浅
くなっていき、これにより活性領域のストライプ幅(リ
ッジ幅)が端面に向かって徐々に狭くなっていく構造と
なっているものである。
【0103】本第6の実施例による半導体レーザを製造
する方法においては、図21に示すような、レーザ発振
領域113では均一の開口幅を有し、リッジ幅遷移領域
114ではその開口幅が端面に向かって徐々に狭くなる
形状の開口部を有するSiNマスク107をエッチング
マスクとして用いる。
する方法においては、図21に示すような、レーザ発振
領域113では均一の開口幅を有し、リッジ幅遷移領域
114ではその開口幅が端面に向かって徐々に狭くなる
形状の開口部を有するSiNマスク107をエッチング
マスクとして用いる。
【0104】本第6の実施例による半導体レーザを製造
する方法も、上記第4,第5の実施例による半導体レー
ザを製造する方法と同様、SiNマスクの開口幅により
V溝の深さを変えることができる性質を利用したもので
あり、SiNマスクの開口幅の狭い領域ではV溝のエッ
チング深さは浅くなるため、図21に示すSiNマスク
107を用いることにより、図20に示すように、リッ
ジ幅遷移領域114において、リッジ幅100が徐々に
狭くなる半導体レーザを作製することができる。
する方法も、上記第4,第5の実施例による半導体レー
ザを製造する方法と同様、SiNマスクの開口幅により
V溝の深さを変えることができる性質を利用したもので
あり、SiNマスクの開口幅の狭い領域ではV溝のエッ
チング深さは浅くなるため、図21に示すSiNマスク
107を用いることにより、図20に示すように、リッ
ジ幅遷移領域114において、リッジ幅100が徐々に
狭くなる半導体レーザを作製することができる。
【0105】このような、リッジ幅が端面近傍領域で徐
々に狭くなるような構造のレーザでは、以下に示す効果
が得られることが知られている。
々に狭くなるような構造のレーザでは、以下に示す効果
が得られることが知られている。
【0106】従来のロスガイド型のレーザの場合、導波
路とロスガイド層となる電流ブロック層との光の吸収係
数の差により、レーザ光の波面は導波路の中央部におい
て進み、側面部において遅れる。このため基本水平横モ
ードの波面は湾曲し、平面波にはならない。一方、垂直
横モードは、第1、第2クラッド層による屈折率ガイド
構造となっているためにこのような波面の湾曲は生じ
ず、平面波となる。水平、垂直両横モードの波面の違い
により非点収差が生じ同一平面上に結像することはでき
ず、像がボケルことになる。従来の光ディスク装置で
は、非点収差を補正して微小スポットに像を絞るために
複雑な光学系を用いなければならず、システムの小型
化、低コスト化の大きな障壁となっていた。一方、リッ
ジ幅が端面近傍領域で徐々に狭くなるような構造のレー
ザによると、波面が補正され、平面波が得られる。しか
し、例えば、図24に示すような、ウエットエッチング
によってリッジを形成する従来のレーザ構造では、エッ
チングの幅方向の制御性が悪いため、リッジ幅の制御が
困難であり、上述のような、リッジ幅が端面近傍領域で
徐々に狭くなるような構造のレーザを量産することは困
難であった。これに対し、本第6の実施例によれば、リ
ッジ幅は層構造の厚みとSiNパターンの開口幅によっ
て一義的に決定されるため、極めて制御性良くリッジ幅
遷移領域を形成することができ、リッジ幅が端面近傍領
域で徐々に狭くなるような構造のレーザを容易に、再現
性よく量産できる。
路とロスガイド層となる電流ブロック層との光の吸収係
数の差により、レーザ光の波面は導波路の中央部におい
て進み、側面部において遅れる。このため基本水平横モ
ードの波面は湾曲し、平面波にはならない。一方、垂直
横モードは、第1、第2クラッド層による屈折率ガイド
構造となっているためにこのような波面の湾曲は生じ
ず、平面波となる。水平、垂直両横モードの波面の違い
により非点収差が生じ同一平面上に結像することはでき
ず、像がボケルことになる。従来の光ディスク装置で
は、非点収差を補正して微小スポットに像を絞るために
複雑な光学系を用いなければならず、システムの小型
化、低コスト化の大きな障壁となっていた。一方、リッ
ジ幅が端面近傍領域で徐々に狭くなるような構造のレー
ザによると、波面が補正され、平面波が得られる。しか
し、例えば、図24に示すような、ウエットエッチング
によってリッジを形成する従来のレーザ構造では、エッ
チングの幅方向の制御性が悪いため、リッジ幅の制御が
困難であり、上述のような、リッジ幅が端面近傍領域で
徐々に狭くなるような構造のレーザを量産することは困
難であった。これに対し、本第6の実施例によれば、リ
ッジ幅は層構造の厚みとSiNパターンの開口幅によっ
て一義的に決定されるため、極めて制御性良くリッジ幅
遷移領域を形成することができ、リッジ幅が端面近傍領
域で徐々に狭くなるような構造のレーザを容易に、再現
性よく量産できる。
【0107】このように本第6の実施例によれば、n型
基板101上に、n型クラッド層102,活性層10
3,p型クラッド層104,及びn型電流ブロック層1
05を含む半導体積層構造を成長した後、上記半導体積
層構造上に、共振器長方向に延びるストライプ状の開口
部であって、そのレーザ出射端面近傍の一定領域114
のストライプ幅がレーザ出射端面に向かって徐々に狭く
なっており、それ以外の領域113のストライプ幅が均
一の幅であるストライプ状開口部を有する絶縁膜パター
ン107を形成し、この後、上記絶縁膜パターン107
をエッチングマスクとして、上記半導体積層構造を(1
11)B面に対して垂直方向のエッチング速度が他の方
向におけるエッチング速度に比して極めて遅くなる塩素
系ガスエッチングの手法を用いてエッチングし、その側
面が(111)B面であり、その先端がp型クラッド層
104中にとどまり、かつ上記レーザ出射端面近傍の一
定領域114においてV字先端部から活性層までの距離
が端面に向かって徐々に大きくなる断面V字型のストラ
イプ溝を形成し、その後、上記ストライプ溝内にp型半
導体108を埋め込み成長し、さらに、ウエハ上にp型
コンタクト層111を結晶成長するようにしたので、活
性領域のストライプ幅が狭く、かつ、レーザ出射端面近
傍の活性領域のストライプ幅が端面に向かって徐々に狭
くなる構造を有する半導体レーザを、容易に、再現性よ
く作製できる。
基板101上に、n型クラッド層102,活性層10
3,p型クラッド層104,及びn型電流ブロック層1
05を含む半導体積層構造を成長した後、上記半導体積
層構造上に、共振器長方向に延びるストライプ状の開口
部であって、そのレーザ出射端面近傍の一定領域114
のストライプ幅がレーザ出射端面に向かって徐々に狭く
なっており、それ以外の領域113のストライプ幅が均
一の幅であるストライプ状開口部を有する絶縁膜パター
ン107を形成し、この後、上記絶縁膜パターン107
をエッチングマスクとして、上記半導体積層構造を(1
11)B面に対して垂直方向のエッチング速度が他の方
向におけるエッチング速度に比して極めて遅くなる塩素
系ガスエッチングの手法を用いてエッチングし、その側
面が(111)B面であり、その先端がp型クラッド層
104中にとどまり、かつ上記レーザ出射端面近傍の一
定領域114においてV字先端部から活性層までの距離
が端面に向かって徐々に大きくなる断面V字型のストラ
イプ溝を形成し、その後、上記ストライプ溝内にp型半
導体108を埋め込み成長し、さらに、ウエハ上にp型
コンタクト層111を結晶成長するようにしたので、活
性領域のストライプ幅が狭く、かつ、レーザ出射端面近
傍の活性領域のストライプ幅が端面に向かって徐々に狭
くなる構造を有する半導体レーザを、容易に、再現性よ
く作製できる。
【0108】また、本第6の実施例による半導体レーザ
は、n型半導体基板101上に結晶成長された、n型ク
ラッド層102,活性層103,p型クラッド層10
4,及びn型電流ブロック層105を含む半導体積層構
造と、該半導体積層構造に形成された、レーザ共振器長
方向に延び、かつレーザ出射端面近傍の一定領域114
において、V字先端部から活性層までの距離が端面に向
かって徐々に大きくなる断面V字型のストライプ溝と、
該ストライプ溝を埋め込むように結晶成長されたp型半
導体層108とを備えた構成としたので、活性領域のス
トライプ幅が狭く、低しきい値で、出射ビームの断面形
状が円形に近い、レーザ出射端面近傍の活性領域のスト
ライプ幅が端面に向かって徐々に狭くなる構造を有する
半導体レーザを実現できる。
は、n型半導体基板101上に結晶成長された、n型ク
ラッド層102,活性層103,p型クラッド層10
4,及びn型電流ブロック層105を含む半導体積層構
造と、該半導体積層構造に形成された、レーザ共振器長
方向に延び、かつレーザ出射端面近傍の一定領域114
において、V字先端部から活性層までの距離が端面に向
かって徐々に大きくなる断面V字型のストライプ溝と、
該ストライプ溝を埋め込むように結晶成長されたp型半
導体層108とを備えた構成としたので、活性領域のス
トライプ幅が狭く、低しきい値で、出射ビームの断面形
状が円形に近い、レーザ出射端面近傍の活性領域のスト
ライプ幅が端面に向かって徐々に狭くなる構造を有する
半導体レーザを実現できる。
【0109】なお、上記第1ないし第6の実施例では、
いずれもn型基板を用いたものについて説明したが、p
型基板を用い、各層を各実施例で示されるものと反対の
導電型のものとしてもよい。
いずれもn型基板を用いたものについて説明したが、p
型基板を用い、各層を各実施例で示されるものと反対の
導電型のものとしてもよい。
【0110】また、上記各実施例では(100)面を主
面とする基板を用い、その側壁が(111)B面である
V溝、あるいはその側壁が(111)B面である選択成
長層を形成するようにしたものについて示したが、(1
00)面と結晶工学的に等価な{100}面を主面とす
る基板を用い、その側壁が(111)B面と結晶工学的
に等価な{111}B面であるV溝、あるいは選択成長
層を形成するようにしてもよい。
面とする基板を用い、その側壁が(111)B面である
V溝、あるいはその側壁が(111)B面である選択成
長層を形成するようにしたものについて示したが、(1
00)面と結晶工学的に等価な{100}面を主面とす
る基板を用い、その側壁が(111)B面と結晶工学的
に等価な{111}B面であるV溝、あるいは選択成長
層を形成するようにしてもよい。
【0111】また、上記各実施例では、活性層がTQW
−SCH構造であるものについて示したが、活性層の構
造はこれに限られるものではなく、例えば、単一量子井
戸構造等、他の量子井戸構造であってもよく、また、バ
ルク結晶の活性層であってもよい。さらに、活性層に歪
みを導入した構造としてもよい。
−SCH構造であるものについて示したが、活性層の構
造はこれに限られるものではなく、例えば、単一量子井
戸構造等、他の量子井戸構造であってもよく、また、バ
ルク結晶の活性層であってもよい。さらに、活性層に歪
みを導入した構造としてもよい。
【0112】実施例7.図22はこの発明の第7の実施
例による半導体レーザの製造方法を説明するための図
で、該方法において、SiN膜のパターニングに用いる
フォトマスクのパターンの一例を示すものである。図に
おいて、120はフォトマスク、121はフォトマスク
120に設けられたリッジパターン(V溝形成用パター
ン)、122は同じくフォトマスク120に設けられた
へき開誘導溝形成用パターンである。
例による半導体レーザの製造方法を説明するための図
で、該方法において、SiN膜のパターニングに用いる
フォトマスクのパターンの一例を示すものである。図に
おいて、120はフォトマスク、121はフォトマスク
120に設けられたリッジパターン(V溝形成用パター
ン)、122は同じくフォトマスク120に設けられた
へき開誘導溝形成用パターンである。
【0113】上述した第4の実施例ないし第6の実施例
に示したレーザを制御性良く製造するためには各レーザ
のへき開位置を揃える必要がある。すなわち、窓層の厚
み、端面非注入領域の厚み、リッジ幅遷移領域の厚みな
どを個々のレーザにおいて一定に、かつ容易に形成する
技術が必要不可決となる。
に示したレーザを制御性良く製造するためには各レーザ
のへき開位置を揃える必要がある。すなわち、窓層の厚
み、端面非注入領域の厚み、リッジ幅遷移領域の厚みな
どを個々のレーザにおいて一定に、かつ容易に形成する
技術が必要不可決となる。
【0114】そこで、図22に示すようなフォトマスク
を用いれば、上述のレーザを作製する際に、V溝の形成
と同時にへき開誘導溝を形成することができ、へき開位
置を高精度に制御することができる。図23にへき開誘
導溝にそってへき開したときの様子を示す。ここで、へ
き開誘導溝は、V溝形成後の再成長工程において埋まる
が、ウエハはその結晶内にへき開誘導溝を含んでいるの
で、へき開の制御性は向上する。また、V溝形成後の再
成長工程の前に、へき開誘導溝部分のみを絶縁膜等によ
って覆っておき、再成長工程後にこの絶縁膜等を除去し
て、へき開誘導溝を露出させて、へき開を行なうように
してもよい。
を用いれば、上述のレーザを作製する際に、V溝の形成
と同時にへき開誘導溝を形成することができ、へき開位
置を高精度に制御することができる。図23にへき開誘
導溝にそってへき開したときの様子を示す。ここで、へ
き開誘導溝は、V溝形成後の再成長工程において埋まる
が、ウエハはその結晶内にへき開誘導溝を含んでいるの
で、へき開の制御性は向上する。また、V溝形成後の再
成長工程の前に、へき開誘導溝部分のみを絶縁膜等によ
って覆っておき、再成長工程後にこの絶縁膜等を除去し
て、へき開誘導溝を露出させて、へき開を行なうように
してもよい。
【0115】このように、本第7の実施例によれば、特
に、第4の実施例ないし第6の実施例による半導体レー
ザのように、へき開位置を揃えることが必要な半導体レ
ーザを製造する工程において、V溝の形成と同時にへき
開誘導溝を形成するようにしたので、上述の第4の実施
例ないし第6の実施例で示した構造のレーザを制御性よ
く製造することができる。
に、第4の実施例ないし第6の実施例による半導体レー
ザのように、へき開位置を揃えることが必要な半導体レ
ーザを製造する工程において、V溝の形成と同時にへき
開誘導溝を形成するようにしたので、上述の第4の実施
例ないし第6の実施例で示した構造のレーザを制御性よ
く製造することができる。
【0116】
【0117】
【0118】
【0119】
【0120】
【発明の効果】 以上のように
、この発明にかかる半導体
レーザの製造方法によれば、第1導電型基板上に、第1
導電型クラッド層,活性層,第2導電型クラッド層,及
び第1導電型電流ブロック層を含む半導体積層構造を成
長した後、上記半導体積層構造上に、共振器長方向に延
びるストライプ状の開口部であって、そのレーザ出射端
面近傍の一定領域のストライプ幅がそれ以外の領域のス
トライプ幅よりも広いストライプ状開口部を有する絶縁
膜パターンを形成し、この後、上記絶縁膜パターンをエ
ッチングマスクとして、上記半導体積層構造を所定の結
晶面に対して垂直方向のエッチング速度が他の方向にお
けるエッチング速度に比して極めて遅くなるエッチング
方法によりエッチングし、その側面が上記所定の結晶面
であり、上記レーザ出射端面近傍の一定領域ではその先
端が上記第1導電型クラッド層に達し、上記それ以外の
領域ではその先端が上記第2導電型クラッド層中にとど
まる断面V字型のストライプ溝を形成し、その後、上記
ストライプ溝内に第2導電型半導体を埋め込み成長し、
さらに、ウエハ上に第2導電型コンタクト層を結晶成長
するようにしたので、活性領域のストライプ幅が狭く、
かつ、レーザ出射端面近傍に窓領域を有する半導体レー
ザを、容易に、再現性よく作製できる効果がある。
レーザの製造方法によれば、第1導電型基板上に、第1
導電型クラッド層,活性層,第2導電型クラッド層,及
び第1導電型電流ブロック層を含む半導体積層構造を成
長した後、上記半導体積層構造上に、共振器長方向に延
びるストライプ状の開口部であって、そのレーザ出射端
面近傍の一定領域のストライプ幅がそれ以外の領域のス
トライプ幅よりも広いストライプ状開口部を有する絶縁
膜パターンを形成し、この後、上記絶縁膜パターンをエ
ッチングマスクとして、上記半導体積層構造を所定の結
晶面に対して垂直方向のエッチング速度が他の方向にお
けるエッチング速度に比して極めて遅くなるエッチング
方法によりエッチングし、その側面が上記所定の結晶面
であり、上記レーザ出射端面近傍の一定領域ではその先
端が上記第1導電型クラッド層に達し、上記それ以外の
領域ではその先端が上記第2導電型クラッド層中にとど
まる断面V字型のストライプ溝を形成し、その後、上記
ストライプ溝内に第2導電型半導体を埋め込み成長し、
さらに、ウエハ上に第2導電型コンタクト層を結晶成長
するようにしたので、活性領域のストライプ幅が狭く、
かつ、レーザ出射端面近傍に窓領域を有する半導体レー
ザを、容易に、再現性よく作製できる効果がある。
【0121】また、この発明にかかる半導体レーザによ
れば、第1導電型半導体基板上に結晶成長された、第1
導電型クラッド層,活性層,第2導電型クラッド層,及
び第1導電型電流ブロック層を含む半導体積層構造と、
該半導体積層構造に形成された、レーザ共振器長方向に
延び、かつレーザ出射端面近傍の一定領域ではその先端
が上記第1導電型クラッド層に達し、上記一定領域以外
の領域ではその先端が上記第2導電型クラッド層中にと
どまる断面V字型のストライプ溝と、該ストライプ溝を
埋め込むように結晶成長された第2導電型半導体層とを
備えた構成としたから、活性領域のストライプ幅が狭
く、低しきい値で、出射ビームの断面形状が円形に近
い、レーザ出射端面近傍に窓領域を有する半導体レーザ
を実現できる効果がある。
れば、第1導電型半導体基板上に結晶成長された、第1
導電型クラッド層,活性層,第2導電型クラッド層,及
び第1導電型電流ブロック層を含む半導体積層構造と、
該半導体積層構造に形成された、レーザ共振器長方向に
延び、かつレーザ出射端面近傍の一定領域ではその先端
が上記第1導電型クラッド層に達し、上記一定領域以外
の領域ではその先端が上記第2導電型クラッド層中にと
どまる断面V字型のストライプ溝と、該ストライプ溝を
埋め込むように結晶成長された第2導電型半導体層とを
備えた構成としたから、活性領域のストライプ幅が狭
く、低しきい値で、出射ビームの断面形状が円形に近
い、レーザ出射端面近傍に窓領域を有する半導体レーザ
を実現できる効果がある。
【0122】また、この発明にかかる半導体レーザの製
造方法によれば、第1導電型基板上に、第1導電型クラ
ッド層,活性層,第2導電型クラッド層,及び第1導電
型電流ブロック層を含む半導体積層構造を成長した後、
上記半導体積層構造上に、共振器長方向に延びるストラ
イプ状の開口部であって、そのレーザ出射端面近傍の一
定領域のストライプ幅がそれ以外の領域のストライプ幅
よりも狭いストライプ状開口部を有する絶縁膜パターン
を形成し、この後、上記絶縁膜パターンをエッチングマ
スクとして、上記半導体積層構造を所定の結晶面に対し
て垂直方向のエッチング速度が他の方向におけるエッチ
ング速度に比して極めて遅くなるエッチング方法により
エッチングし、その側面が上記所定の結晶面であり、上
記レーザ出射端面近傍の一定領域ではその先端が上記第
1導電型電流ブロック層中にとどまり、上記それ以外の
領域ではその先端が上記第2導電型クラッド層に達する
断面V字型のストライプ溝を形成し、その後、上記スト
ライプ溝内に第2導電型半導体を埋め込み成長し、さら
に、ウエハ上に第2導電型コンタクト層を結晶成長する
ようにしたので、活性領域のストライプ幅が狭く、か
つ、レーザ出射端面近傍に電流非注入領域を有する半導
体レーザを、容易に、再現性よく作製できる効果があ
る。
造方法によれば、第1導電型基板上に、第1導電型クラ
ッド層,活性層,第2導電型クラッド層,及び第1導電
型電流ブロック層を含む半導体積層構造を成長した後、
上記半導体積層構造上に、共振器長方向に延びるストラ
イプ状の開口部であって、そのレーザ出射端面近傍の一
定領域のストライプ幅がそれ以外の領域のストライプ幅
よりも狭いストライプ状開口部を有する絶縁膜パターン
を形成し、この後、上記絶縁膜パターンをエッチングマ
スクとして、上記半導体積層構造を所定の結晶面に対し
て垂直方向のエッチング速度が他の方向におけるエッチ
ング速度に比して極めて遅くなるエッチング方法により
エッチングし、その側面が上記所定の結晶面であり、上
記レーザ出射端面近傍の一定領域ではその先端が上記第
1導電型電流ブロック層中にとどまり、上記それ以外の
領域ではその先端が上記第2導電型クラッド層に達する
断面V字型のストライプ溝を形成し、その後、上記スト
ライプ溝内に第2導電型半導体を埋め込み成長し、さら
に、ウエハ上に第2導電型コンタクト層を結晶成長する
ようにしたので、活性領域のストライプ幅が狭く、か
つ、レーザ出射端面近傍に電流非注入領域を有する半導
体レーザを、容易に、再現性よく作製できる効果があ
る。
【0123】また、この発明にかかる半導体レーザによ
れば、第1導電型半導体基板上に結晶成長された、第1
導電型クラッド層,活性層,第2導電型クラッド層,及
び第1導電型電流ブロック層を含む半導体積層構造と、
該半導体積層構造に形成された、レーザ共振器長方向に
延び、かつレーザ出射端面近傍の一定領域ではその先端
が上記第1導電型電流ブロック層中にとどまり、上記一
定領域以外の領域ではその先端が上記第2導電型クラッ
ド層に達する断面V字型のストライプ溝と、該ストライ
プ溝を埋め込むように結晶成長された第2導電型半導体
層とを備えた構成としたので、活性領域のストライプ幅
が狭く、低しきい値で、出射ビームの断面形状が円形に
近い、レーザ出射端面近傍に電流非注入領域を有する半
導体レーザを実現できる効果がある。
れば、第1導電型半導体基板上に結晶成長された、第1
導電型クラッド層,活性層,第2導電型クラッド層,及
び第1導電型電流ブロック層を含む半導体積層構造と、
該半導体積層構造に形成された、レーザ共振器長方向に
延び、かつレーザ出射端面近傍の一定領域ではその先端
が上記第1導電型電流ブロック層中にとどまり、上記一
定領域以外の領域ではその先端が上記第2導電型クラッ
ド層に達する断面V字型のストライプ溝と、該ストライ
プ溝を埋め込むように結晶成長された第2導電型半導体
層とを備えた構成としたので、活性領域のストライプ幅
が狭く、低しきい値で、出射ビームの断面形状が円形に
近い、レーザ出射端面近傍に電流非注入領域を有する半
導体レーザを実現できる効果がある。
【0124】
【0125】
【0126】
【0127】
【0128】また、この発明にかかる半導体レーザの製
造方法によれば、上記半導体レーザの製造方法におけ
る、上記ストライプ溝形成に用いる絶縁膜パターンを形
成する工程において、上記ストライプ状の開口パターン
及び、レーザ端面とすべきへき開線上の位置に形成した
へき開誘導パターンを有する絶縁膜パターンを形成する
ようにしたので、上記へき開誘導パターンを用いてウエ
ハに形成されたへき開誘導溝を用いることにより、へき
開によるレーザ端面形成を制御性よく行なうことができ
る効果がある。
造方法によれば、上記半導体レーザの製造方法におけ
る、上記ストライプ溝形成に用いる絶縁膜パターンを形
成する工程において、上記ストライプ状の開口パターン
及び、レーザ端面とすべきへき開線上の位置に形成した
へき開誘導パターンを有する絶縁膜パターンを形成する
ようにしたので、上記へき開誘導パターンを用いてウエ
ハに形成されたへき開誘導溝を用いることにより、へき
開によるレーザ端面形成を制御性よく行なうことができ
る効果がある。
【図1】この発明の第1の実施例による半導体レーザを
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図2】図1に示す半導体レーザの製造方法を説明する
ための(011)面で切った断面工程図である。
ための(011)面で切った断面工程図である。
【図3】塩素系ガスエッチングにおけるマスクのストラ
イプ方向とエッチング形状の関係を説明するための図で
ある。
イプ方向とエッチング形状の関係を説明するための図で
ある。
【図4】この発明の第1の実施例における具体的な寸法
の一例を説明するための図である。
の一例を説明するための図である。
【図5】この発明の第2の実施例による半導体レーザを
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図6】図5に示す半導体レーザの製造方法を説明する
ための(011)面で切った断面工程図である。
ための(011)面で切った断面工程図である。
【図7】この発明の第3の実施例による半導体レーザ
(レーザアレイ)を示す斜視図である。
(レーザアレイ)を示す斜視図である。
【図8】この発明の第4の実施例による半導体レーザを
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図9】図8に示す半導体レーザのレーザ発振領域,及
び窓領域における(011)面で切った断面構造を示す
図である。
び窓領域における(011)面で切った断面構造を示す
図である。
【図10】この発明の第4の実施例による半導体レーザ
の製造工程に用いるSiNマスクの形状の一例を示す上
面図である。
の製造工程に用いるSiNマスクの形状の一例を示す上
面図である。
【図11】図10に示す形状のSiNマスクをエッチン
グマスクとして用いた塩素系ガスエッチングによりエッ
チングを行なったときのエッチング形状を示す斜視図で
ある。
グマスクとして用いた塩素系ガスエッチングによりエッ
チングを行なったときのエッチング形状を示す斜視図で
ある。
【図12】この発明の第4の実施例における具体的な寸
法の一例を説明するための図である。
法の一例を説明するための図である。
【図13】この発明の第4の実施例による半導体レーザ
の製造工程に用いるSiNマスクの形状の他の例を示す
上面図である。
の製造工程に用いるSiNマスクの形状の他の例を示す
上面図である。
【図14】この発明の第4の実施例による半導体レーザ
の製造工程に用いるSiNマスクの形状の他の例を示す
上面図である。
の製造工程に用いるSiNマスクの形状の他の例を示す
上面図である。
【図15】この発明の第5の実施例による半導体レーザ
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図16】図15に示す半導体レーザのレーザ発振領
域,及び電流非注入領域における(011)面で切った
断面構造を示す図である。
域,及び電流非注入領域における(011)面で切った
断面構造を示す図である。
【図17】この発明の第5の実施例による半導体レーザ
の製造工程に用いるSiNマスクの形状の一例を示す上
面図である。
の製造工程に用いるSiNマスクの形状の一例を示す上
面図である。
【図18】この発明の第5の実施例の変形例による半導
体レーザの製造工程に用いるSiNマスクの形状の一例
を示す上面図である。
体レーザの製造工程に用いるSiNマスクの形状の一例
を示す上面図である。
【図19】この発明の第6の実施例による半導体レーザ
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図20】図19に示す半導体レーザのレーザ発振領
域,及びリッジ幅遷移領域における(011)面で切っ
た断面構造を示す図である。
域,及びリッジ幅遷移領域における(011)面で切っ
た断面構造を示す図である。
【図21】この発明の第6の実施例による半導体レーザ
の製造工程に用いるSiNマスクの形状の他の例を示す
上面図である。
の製造工程に用いるSiNマスクの形状の他の例を示す
上面図である。
【図22】この発明の第7の実施例による半導体レーザ
の製造方法において用いるフォトマスクのマスクパター
ン形状の一例を示した図である。
の製造方法において用いるフォトマスクのマスクパター
ン形状の一例を示した図である。
【図23】図22に示すフォトマスクを用いた場合のへ
き開位置を示す図である。
き開位置を示す図である。
【図24】従来のリッジ導波路型レーザダイオードを示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図25】図24の半導体レーザの製造方法を説明する
ための断面工程図である。
ための断面工程図である。
【図26】従来の端面窓構造の一例を示す斜視図であ
る。
る。
【図27】従来の端面非注入レーザを示す斜視図であ
る。
る。
【図28】図27の端面非注入レーザの製造工程を説明
するための工程斜視図である。
するための工程斜視図である。
1 n型GaAs基板
2 n型AlGaAs第1クラッド層
3 活性層
4 p型AlGaAs第2クラッド層
5 n型AlGaAsブロック層
6 p型GaAsキャップ層
7 SiNマスク
8 p型AlGaAs層
9 p型GaAsキャップ層
11 p型GaAsコンタクト層
12 V溝
13a n側オーミック電極
13b p側オーミック電極
21 n型GaAs基板
22 n型AlGaAs第1クラッド層
23 活性層
24 p型AlGaAs第2クラッド層
25 n型AlGaAsブロック層
26 p型GaAsキャップ層
27 SiNマスク
29 p型GaAsキャップ層
30 p型AlGaAs層
31 p型GaAsコンタクト層
35a n側オーミック電極
35b p側オーミック電極
41 n型GaAs基板
42 n型AlGaAs第1クラッド層
43 活性層
44 p型AlGaAs第2クラッド層
45 n型AlGaAsブロック層
46 p型GaAsキャップ層
48 p型AlGaAs層
49 p型GaAsキャップ層
51 p型GaAsコンタクト層
55a n側オーミック電極
55b p側オーミック電極
61 n型GaAs基板
62 n型AlGaAs第1クラッド層
63 活性層
64 p型AlGaAs第2クラッド層
65 n型AlGaAsブロック層
66 p型GaAsキャップ層
67 SiNマスク
68 p型AlGaAs層
69 p型GaAsキャップ層
71 p型GaAsコンタクト層
73 レーザ発振領域
74 窓領域
75a n側オーミック電極
75b p側オーミック電極
81 n型GaAs基板
82 n型AlGaAs第1クラッド層
83 活性層
84 p型AlGaAs第2クラッド層
85 n型AlGaAsブロック層
86 p型GaAsキャップ層
87 SiNマスク
88 p型AlGaAs層
89 p型GaAsキャップ層
91 p型GaAsコンタクト層
93 レーザ発振領域
94 電流非注入領域
95a n側オーミック電極
95b p側オーミック電極
101 n型GaAs基板
102 n型AlGaAs第1クラッド層
103 活性層
104 p型AlGaAs第2クラッド層
105 n型AlGaAsブロック層
106 p型GaAsキャップ層
107 SiNマスク
108 p型AlGaAs層
109 p型GaAsキャップ層
111 p型GaAsコンタクト層
113 レーザ発振領域
114 リッジ幅遷移領域
115a n側オーミック電極
115b p側オーミック電極
120 フォトマスク
121 V溝形成用パターン
122 へき開誘導溝形成用パターン
123 へき開線
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平1−253985(JP,A)
特開 平1−270287(JP,A)
特開 平3−62585(JP,A)
特開 平3−209893(JP,A)
特開 平4−229678(JP,A)
特開 平4−262589(JP,A)
特開 平5−121839(JP,A)
特開 平6−232099(JP,A)
特開 平7−146413(JP,A)
特開 昭56−71989(JP,A)
特開 昭57−10992(JP,A)
特開 昭57−184276(JP,A)
特開 昭58−194387(JP,A)
特開 昭58−197787(JP,A)
特開 昭60−105289(JP,A)
特開 昭60−201687(JP,A)
特開 昭61−100986(JP,A)
特開 昭63−124486(JP,A)
特開 昭63−164321(JP,A)
特開 昭64−41291(JP,A)
特開 昭64−61082(JP,A)
米国特許4791635(US,A)
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
H01S 5/00 - 5/50
Claims (5)
- 【請求項1】 半導体レーザを製造する方法において、 第1導電型基板上に、第1導電型クラッド層,活性層,
第2導電型クラッド層,及び第1導電型電流ブロック層
を含む半導体積層構造を成長する工程と、 上記半導体積層構造上に、ストライプ状の開口部を有す
る絶縁膜パターンを形成する工程と、 上記絶縁膜パターンをエッチングマスクとして、上記半
導体積層構造を所定の結晶面に対して垂直方向のエッチ
ング速度が他の方向におけるエッチング速度に比して極
めて遅くなるエッチング方法によりエッチングし、その
側面が上記所定の結晶面である断面V字型のストライプ
溝を形成し、該ストライプ溝内に上記活性層に電流を注
入するための電流通路を形成する工程と、 上記ストライプ溝内に第2導電型半導体を埋め込み成長
する工程と、 ウエハ上に第2導電型コンタクト層を結晶成長する工程
とを含み、 上記絶縁膜パターンを形成する工程は、共振器長方向に
延びるストライプ状の開口部であって、そのレーザ出射
端面近傍の一定領域のストライプ幅がそれ以外の領域の
ストライプ幅よりも広いストライプ状開口部を有する絶
縁膜パターンを形成するものであり、 上記断面V字型のストライプ溝を形成する工程は、上記
レーザ出射端面近傍の一定領域ではその先端が上記第1
導電型クラッド層に達し、上記それ以外の領域ではその
先端が上記第2導電型クラッド層中にとどまる断面V字
型のストライプ溝を形成するものであることを特徴とす
る半導体レーザの製造方法。 - 【請求項2】 第1導電型半導体基板上に結晶成長され
た、第1導電型クラッド層,活性層,第2導電型クラッ
ド層,及び第1導電型電流ブロック層を含む半導体積層
構造と、 該半導体積層構造に形成された、その先端が上記第2導
電型クラッド層に達する、断面V字型のストライプ溝
と、 該ストライプ状溝を埋め込むように結晶成長された第2
導電型半導体層とを備え、 上記断面V字型のストライプ溝は、レーザ共振器長方向
に延びるものであり、かつレーザ出射端面近傍の一定領
域ではその先端が上記第1導電型クラッド層に達し、上
記一定領域以外の領域ではその先端が上記第2導電型ク
ラッド層中にとどまるものであることを特徴とする半導
体レーザ。 - 【請求項3】 半導体レーザを製造する方法において、 第1導電型基板上に、第1導電型クラッド層,活性層,
第2導電型クラッド層,及び第1導電型電流ブロック層
を含む半導体積層構造を成長する工程と、 上記半導体積層構造上に、ストライプ状の開口部を有す
る絶縁膜パターンを形成する工程と、 上記絶縁膜パターンをエッチングマスクとして、上記半
導体積層構造を所定の結晶面に対して垂直方向のエッチ
ング速度が他の方向におけるエッチング速度に比して極
めて遅くなるエッチング方法によりエッチングし、その
側面が上記所定の結晶面である断面V字型のストライプ
溝を形成し、該ストライプ溝内に上記活性層に電流を注
入するための電流通路を形成する工程と、 上記ストライプ溝内に第2導電型半導体を埋め込み成長
する工程と、 ウエハ上に第2導電型コンタクト層を結晶成長する工程
とを含み、 上記絶縁膜パターンを形成する工程は、共振器長方向に
延びるストライプ状の開口部であって、そのレーザ出射
端面近傍の一定領域のストライプ幅がそれ以外の領域の
ストライプ幅よりも狭いストライプ状開口部を有する絶
縁膜パターンを形成するものであり、 上記断面V字型のストライプ溝を形成する工程は、上記
レーザ出射端面近傍の一定領域ではその先端が上記第1
導電型電流ブロック層中にとどまり、上記それ以外の領
域ではその先端が上記第2導電型クラッド層に達する断
面V字型のストライプ溝を形成するものであることを特
徴とする半導体レーザの製造方法。 - 【請求項4】 第1導電型半導体基板上に結晶成長され
た、第1導電型クラッド層,活性層,第2導電型クラッ
ド層,及び第1導電型電流ブロック層を含む半導体積層
構造と、 該半導体積層構造に形成された、その先端が上記第2導
電型クラッド層に達する、断面V字型のストライプ溝
と、 該ストライプ状溝を埋め込むように結晶成長された第2
導電型半導体層とを備え、 上記断面V字型のストライプ溝は、レーザ共振器長方向
に延びるものであり、かつレーザ出射端面近傍の一定領
域ではその先端が上記第1導電型電流ブロック層中にと
どまり、上記一定領域以外の領域ではその先端が上記第
2導電型クラッド層に達するものであることを特徴とす
る半導体レーザ。 - 【請求項5】 請求項1,または請求項3のいずれかに
記載の半導体レーザの製造方法において、 上記絶縁膜パターンを形成する工程は、上記ストライプ
状の開口パターン及び、レーザ端面とすべきへき開線上
の位置に形成したへき開誘導パターンを有する絶縁膜パ
ターン を形成するものであることを特徴とする半導体レ
ーザの製造方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP02295894A JP3510305B2 (ja) | 1994-02-22 | 1994-02-22 | 半導体レーザの製造方法,及び半導体レーザ |
GB9503445A GB2287124B (en) | 1994-02-22 | 1995-02-21 | Semiconductor laser and method for fabricating semiconductor laser |
DE19505949A DE19505949A1 (de) | 1994-02-22 | 1995-02-21 | Halbleiterlaser und Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterlasers |
US08/392,268 US5541950A (en) | 1994-02-22 | 1995-02-22 | Semiconductor laser including groove having variable dimensions |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP02295894A JP3510305B2 (ja) | 1994-02-22 | 1994-02-22 | 半導体レーザの製造方法,及び半導体レーザ |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003365828A Division JP2004088124A (ja) | 2003-10-27 | 2003-10-27 | 半導体レーザの製造方法,及び半導体レーザ |
Publications (2)
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