JPH01184896A

JPH01184896A - 半導体レーザ装置

Info

Publication number: JPH01184896A
Application number: JP610288A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Shima; 島　顕洋
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1988-01-13
Filing date: 1988-01-13
Publication date: 1989-07-24

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、内部電流狭窄型の半導体レーザ装置に関す
るものである。

〔従来の技術〕

従来例によるこの種の内部電流狭窄型半導体レーザ装置
として、こ−では、アイ・イー・イー・イー、ジャーナ
ル、オブ、クアンタム、エレクトｏ　ニクス（ＩＥＥＥ
、ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＱｔｌＡＮＴＵＭＥＬＥＣＴ
ＲＯＮＩＣＳ）誌Ｖｏ１．ＱＥ−２３，１９８７，に記
載されている。〒３（〒ｂｉｎＴａｐｅｒｅｄ　Ｔｈ１
ｃｋｎｅｓｓ　Ａｃｔｉｖｅ　Ｌａ５ｅｒ）型半導体レ
ーザ装置の概要構成を第７図、および第８図に示しであ
る。

こ−で、第７図（ａ）および（ｂ）は同上〒３型型半体
レーザ装置での各製造プロセス段階の概要をそれぞれに
示す部分斜視図、同図（ｃ）は同上〒３型型半体レーザ
装置の概要構成を示す全体斜視図であり、また、第８図
（ａ）は同↑型半導体♂−ザ装鐙での平面構成の概略を
示す説明図、同図（ｂ）ないしくｄ）は同第８図（ａ）
における■Ｂ−■Ｂ、ＶＩＣ−■Ｃ１■Ｄ−［０線部の
それぞれに断面図である。

すなわち、これらの第７図（ａ）ないしくＣ）、および
第８図（ａ）ないしくｄ）に示す従来例でのＴ３型型半
体レーザ装置の構成において、符号１はｐ−ＧａＡｌ１
基板を示していて、２はｎ−ＧａＡｓ電流阻止層、３は
ｐ−Ａ　、１１　ＧａＡｓ下部クラッド層、４はｐ−Ａ
！ＬＧａＡｓ活性層、５はｎ−Ａ　Ｉ　ＧａＡｓ上部ク
ラッド層、８はｎ−ＧａＡｓコンタクト層で、これらに
よりダブルヘテロ接合を形成しており、また、７は前記
基板ｌ上での幅の狭い素子端部のリッジ部、８は同上基
板１上での幅の広い素子内部のりッジ部、９はこれらの
端部リッジ７と内部リッジ８とを結ぶテーパー状のリッ
ジ部、１０はＶ形溝を示し、さらに、　２ａは端部リッ
ジ部７での側面上の電流阻止層部分、２ｂは内部リッジ
部８での側面上の電流阻止層部分、２Ｃはテーパー状リ
ッジ部９での側面上の電流阻止層部分である。

続いて、前記構成による従来例でのＴ３型型半体レーザ
装置の製造プロセスの概要とその動作について述べる。

こ−で、この種のＴａ型半導体レしサ装置においては、
素子端部での活性層の薄膜化による光密度の低減化によ
って、端面破壊を防止すると共に、装置の高出力動作を
意図しており、この活性層の端部薄膜化については、基
板上に形成される各リッジ部の幅を規制することで、そ
の後の各層の液相成長速度を制御させるようにしている
。

しかして、前記各リッジ部は、第７図（ａ）に示されて
いるように、まず、端部にあって幅の狭い端部リッジ部
７を、また、内部にあって幅の広い内部リッジ部８を、
さらに、これらの端部リッジ部７と内部リッジ部８とを
結ぶテーパー状リッジ部８をそれぞれに基板１上に形成
させており、かつ第７図（ｂ）に示すように、これらの
りッジ部形状を保持した状態で、１４０−ＣＶＤ法によ
りｎ−ＧａＡｓを成長させて電流限ＴｈＦ２を形成させ
、その後、電流狭窄のためのＶ形溝１０をエツチング法
により形成させた上で、液相成長法によって下部クラッ
ド層３、活性層４．上部クラッド層５．コンタクト層６
を順次に成長させ、このようにして素子のエピタキシャ
ル構造を完成させるのである。

また、この場合、活性層４の厚さは、狭い端部リッジ部
７の影響によって、その端部のみが薄膜化されるが、こ
の端部と内部との層厚差の変化が急峻であるときには、
装置のレーザ特性を悪化させる場合があるために、テー
パー状リッジ部３の存在によって層厚差が徐々に変化す
るようにしており、また一方、これらの各リッジ部７−
ｓ、ｓがウェットエツチングにより形成されることから
、ご覧では、面方位による異方性エツチングを考慮する
必要がある。

つまり、端部リッジ部７と内部リッジ部８については、
第７図（ａ）に示す通り、（０１１）面の方向に沿って
形成されるため、そのリッジ側面が順方向となるが、テ
ーパー状リッジ部θについては、角度θのとり方によっ
て変化し、同角度θが４５＠以上になると、そのりッジ
側面が逆メサ面となって、引き続きＮｏ−ＣＶＤ法によ
って成長される電流阻止層２のカバレッジが悪くなるこ
とから、この角度θを４５°以下に設定するのが望まし
く、従来例においては、この角度θを４５°程度にして
いたので、テーパー状リッジ部８の側面では、　（１０
０）面に垂直な（０１０）面となっており、このように
テーパー状リッジ部３はリッジの側面形状を制御するし
かしながら、以上のように構成される従来例でのＴ３型
型半体レーザ装置においては、電流阻止層２上に液相成
長を行なうと、この電流阻止層２がメルトバックによっ
て部分的に消失したり、あるいは薄くなり過ぎたりする
場合がある。

すなわち、この装置構成を第８図（ａ）に示す３つのり
ッジ部位置でへき関して、その各へき開面での断面状態
を観察すると、素子の端部リッジ部７上（第８図（ｂ）
）、および内部リッジ部８上（同図（Ｃ））でのへき開
断面のりッジ側面部における電流阻止層部分２ａ、およ
び２ｂのカバレッジについては、これが比較的良好では
あるが、テーパー状すッジ部８上（同図（Ｃ））での断
面状態については、リッジ側面部での電流阻止層部分２
Ｃが、もともとＮｏ−ＣＶＤｒ＆長によるカバレッジの
悪さに加え、液相成長によるメルトバックとか、基板１
からのｐ形不純物の逆拡散などにより、これがさらに薄
くなって、基板ｌと下部クラッド層３がＶ形溝１０以外
の部分で短絡する惧れを生じ、このために電流がＶ形溝
１０に集中されに〈−なり、結果的に良好なレーザ発振
を得られなくなる慣れを生じ、また、このように明らか
な短絡がないときにおいても、その電流阻止層２の厚さ
が薄いと、電流阻止能力の低下が認められるなどの好ま
しくない問題点があった。

この発明は、従来例による装置構成でのこのような問題
点を改善するためになされたもので、その目的とすると
ころは、十分な電流阻止能力のある電流阻止層をもった
。この種の半導体レーザ装置、こ−ではＴ３型型半体レ
ーザ装置を提供することである。

妹　麺〔母考憶を解決するための手段〕前記目的を達成させるために、この発明に係る半導体レ
ーザ装置は、第１導電形の基板表面にリッジ部、または
メサ部などの段差を形成させ、かつこの基板上に、第２
導電形の電流阻止層と、この電流阻止層を貫通する電流
狭窄層とを形成すると共に、前記電流阻止層上に、第１
導電形の下部クラッド層と、活性層と、第２導電形の上
部クラッド層とのダブルヘテロ接合を順次に成長させた
内部電流狭窄型の半導体レーザ装置において、前記リッ
ジ部、またはメサ部などの段差の少なくとも側面部に、
第２導電形の不純物拡散領域を形成したことを特徴とし
ている。

〔作　　　用〕

すなわち、この発明においては、第２導電形の電流限Ｉ
ｔ層におけるリッジ部、またはメサ部などの段差の少な
くとも側面部に対し、同−導電形の不純物を拡散形成さ
せて、同該当部での部分的に薄くされたところを、あら
ためて厚くさせるために、装置構成の電流阻止効果が格
段に向上されることになり、この結果、良好なレーザ発
振を得られるのである。

〔実　施　例〕

以下、この発明に係る半導体レーザ装置の各別の実施例
につき、第１図ないし第６図を参照して詳細に説明する
。

第１図（ａ）はこの発明の第１実施例を適用したＴ３型
型半体レーザ装置の平面構成の概略を示す説明図、同図
（ｂ）ないしくｄ）は同第１図（ａ）におけるＩＢ−Ｉ
Ｂ、ＩＣ−ＩＣ，Ｉｎ−Ｉｎ線部のそれぞれに断面図、
第２図は同上装置でのｎ−ＧａＡｓ電流阻止層のテーパ
ー状リッジ部の側面部に不純物拡散領域を拡散形成させ
た状態を示す斜視図であり、これらの第１実施例各図に
おいて、前記第８図（ａ）ないしくｄ）と同一符号は同
一または相当部分を示している。

すなわち、これらの第１図（ａ）ないしくｄ）、および
第２図に示す第１実施例でのＴ３型型半体レーザ装置の
構成においても、符号１はｐ−ＧａＡｓ基板を示し、２
はｎ−ＧａＡｓ電流阻止層、３はｐ−ＡｆＬＧａＡｓ下
部クラッド層、４はｐ−Ａ　Ｉ　ＧａＡｓ活性層、５は
ｎ−Ａ　ｌＧａＡｓ上部クラ−、ド層、６はｎ−ＧａＡ
ｓコンタクト層であって、これらによりダブルヘテロ接
合を形成している。

また、７は前記基板１上での幅の狭い素子端部のリッジ
部（またはメサ部）、８は同上基板ｌ上での幅の広い素
子内部のりッジ部（同またはメサ部）、８はこれらの端
部リッジ７と内部リッジ８とを結ぶ同上基板１上でのテ
ーパー状のりツジ部（同またはメサ部）、１０はＶ形溝
を示しており、さらに、２ａは端部リッジ部７での側面
上の電流阻止層部分、２ｂは内部リッジ部８での側面上
の電流限と層部分、２Ｃはテーパー状リッジ部９での側
面上の電流阻止層部分である。

そして、この第１実施例の場合には、前記したように、
テーパー状リッジ部（またはメサ部）９の側面部分にあ
って、前記ｎ−ＧａＡｇ電流阻止層２のカバレッジが悪
いことから、その薄くされた電流阻止層部分２ａでのｐ
−ＧａＡｓ基板１とｐ−Ａｌ１　ＧａＡｓ下部クラッド
層３との短絡を実質的に避けるために、同テーパー状リ
ッジ部（またはメサ部）９に対応する電流阻止層部分２
ａの側面部に対して、ｐ−ＧａＡｓ基板ｌ内に達するよ
うにシリコンを拡散させて、電流阻止層２と同−導電形
、つまりｎ形の不純物拡散領域１１を形成させたもので
ある。

またこ−で、前記不純物拡散領域１１の拡散形成には、
例えば、フォトリソグラフィー技術などを用い、第２図
に斜線で示す対応部分にシリコンを蒸着させた上で、こ
れを砒素圧下にて８５０℃程度の温度で約４時間に亘り
拡散させればよい。

そして、このようにして得た実施例での装置構造を、第
１図（ａ）に示す各切断線部分でそれぞれにへき関して
、各断面を観察したところ、端部リッジ７および内部リ
ッジ８上では、同第１図（ｂ）および（ｄ）に見られる
ように、従来例の場合と同様に、良好な断面形状を得て
おり、また、従来例ではカバレッジが悪くて、電流阻止
層部分２Ｃが消失することのあったテーパー状リッジ部
９においても、その側面部からのｐ−ＧａＡｓ基板！内
に達するシリコンの拡散による同一導電形の不純物拡散
領域１１の形成により、同第１図（Ｃ）に見られるよう
に、十分な厚さの対応する電流阻止層部分２ｃ、つまり
こ−でも、良好な断面形状を得ており、その作用上から
も実際に電流阻止能力の向上を確認でき、これらの結果
としてレーザの発振不良が減少され、効率の高いレーザ
発振を再現性よく得ることができた。

なお、前記第１実施例構造においては、テーパー状リッ
ジ部の側面にのみ同一導電形の不純物を拡散させている
が、第３図に示す第２実施例構造でのように各リッジ部
の側面全部に同一導電形の不純物を拡散させてもよく、
また、前記第１．第２実施例構造では、電流阻止層を形
成させたのちに、前記不純物を拡散させているが、第４
図ないし第６図に示す第３ないし第５実施例構造でのよ
うに、不純物を拡散させたのちに、電流阻止層を形成さ
せてもよく、前記と同様な作用、効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、この発明によれば、第１導電形の
基板表面にリッジ部、またはメサ部などの段差を形成さ
せておき、かつこの基板上に、第２導電形の電流阻止層
と、この電流阻止層を貫通する電流狭窄層とを形成させ
ると共に、電流阻止層上に、第１導電形の下部クラッド
層と、活性層と、第２導電形の上部クラッド層とのダブ
ルヘテロ接合を順次に成長させて構成する内部電流狭窄
型の半導体レーザ装置において、第２導電形の電流阻止
層におけるりフジ部、またはメサ部などの段差の少なく
とも側面部に対して、同一導電形の不純物を拡散形成さ
せて、同該当部での部分的に薄くされた部分につき、こ
れをあらためて厚く形成させるようにしたので、装置構
成における電流阻止効果を格段に向上でき、この結果、
良好なレーザ発振を得られるのであり、しかも、構造的
にも比較的簡単で容易に実施可能であるなどの優れた特
長を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）はこの発明の第１実施例を適用した〒３型
型半体レーザ装置の平面構成の概略を示す説明図、同図
（ｂ）ないしくｄ）は同第１図（ａ）におけるＩＢ−Ｉ
Ｂ、ＩＣ−ＩＣ，ＩＱ−ＩＯ線部のそれぞれに断面図、
第２図は同上装置でのｎ−ＧａＡｓ電流阻止層のテーパ
ー状リッジ部の側面部に不純物拡散領域を拡散形成させ
た状態を示す斜視図、第３図ないし第６図は同上第２な
いし第５実施例による同上装置でのｎ−ＧａＡｓ電流阻
止層のテーパー状リッジ部の側面部に不純物拡散領域を
拡散形成させた状態を示すそれぞれに斜視図であり、ま
た、第７図（ａ）および（ｂ）は同上Ｔ３型型半体レー
ザ装置での各製造プロセス段階の概要をそれぞれに示す
部分斜視図、同図（ｃ）は同上Ｔ３型型半体レーザ装置
の概要構成を示す全体斜視図、第８図（ａ）は同Ｔ３型
半導体レーザ装置での平面構成の概略を示す説明図。同図（ｂ）ないしくｄ）は同第８図（ａ）における■Ｂ
−ＶＩＢ、ＶＩＣ−ＶＩＣ，［０−■０１ｉ１部のそれ
ぞれに断面図である。１　・・・・ｐ−ＧａＡｓ２！ｌｉ板、２　・・・・ｎ
−ＧａＡｓ電流阻止層、２ａ・・・・端部リッジ部の側
面上の電流阻止層部分、２ｂ・・・・内部リッジ部の側
面上の電流阻止層部分、２Ｃ・・・・テーパー状リッジ
部の側面上の電流阻止層部分、３・・・・ｐ−Ａ９．Ｇ
ａＡｓ下部クラッド層、４・・・・ｐ−Ａ　Ｉ　ＧａＡ
ｓ活性層、５　＝　１１−ＡｆｆｉＧａＡｇ上部クラッ
ド層、６り・・・ｎ−ＧａＡｓコンタクト層、７・・・
・素子端部のリッジ部（またはメサ部）、８・・・・素
子内部のりフジ部（またはメサ部）、９・・・・端部リ
ッジと内部リッジとを結ぶテーパー状のりフジ部（また
はメサ部）、１０・・・・Ｖ形溝、１１・・・・ｎ形の
不純物拡散領域。第　１図（ａ）第１図（ｂ）第　１　ご（Ｃ）第　１図（ｄ）２ｂ、＃す・・Ｉジ４やの＾鱈ｆＤニー値牙えＰ五を角
１叶介第４スヘー１第５図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

第１導電形の基板表面にリッジ部、またはメサ部などの
段差を形成させ、かつこの基板上に、第２導電形の電流
阻止層と、この電流阻止層を貫通する電流狭窄層とを形
成すると共に、前記電流阻止層上に、第１導電形の下部
クラッド層と、活性層と、第２導電形の上部クラッド層
とのダブルヘテロ接合を順次に成長させた内部電流狭窄
型の半導体レーザ装置において、前記リッジ部、または
メサ部などの段差の少なくとも側面部に、第２導電形の
不純物拡散領域を形成したことを特徴とする半導体レー
ザ装置。