JPH01300582A - 半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ装置Info
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- JPH01300582A JPH01300582A JP13094288A JP13094288A JPH01300582A JP H01300582 A JPH01300582 A JP H01300582A JP 13094288 A JP13094288 A JP 13094288A JP 13094288 A JP13094288 A JP 13094288A JP H01300582 A JPH01300582 A JP H01300582A
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/2054—Methods of obtaining the confinement
- H01S5/2081—Methods of obtaining the confinement using special etching techniques
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- H01S5/2231—Buried stripe structure with inner confining structure only between the active layer and the upper electrode
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- H01S5/32325—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm red laser based on InGaP
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- Semiconductor Lasers (AREA)
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。
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)
本発明は、単一横モードで発振するAlGaInP系の
半導体レーザ装置に関する。
半導体レーザ装置に関する。
(従来の技術)
最近、有機金属熱分解法(以後MOVPEと略す)によ
る結晶成長により形成された単一横モードで発振するA
lGaInP系の半導体レーザ装置として、第3図に示
すような構造が報告されている(第18回国体素子・材
料コンファレンス予電(EXTENDEDABSTRA
CTS OF THE 18THC0NFERENCE
0NSOLID 5TATE DEVICES AN
D MATERIALS)1986゜pp153−15
6)。この構造は第一回目の成長でn型GaAs基板1
上に、n型Alo5Ino5Pクラッド層2、GaIn
P活性層12、p型Al。、5Ino5P13、p型G
aAsキャップ層7、を順次形成する。次にフォトリソ
グラフィーによりSiO2をマスクとして、メサストラ
イプを形成する。そして5102マスクをつけたまま、
第二回目の成長を行ないエツチングしたところをn型G
aAs層8で埋め込む。次にSiO□マスクを除去し、
p側全面に電極が形成できるように第三回目の成長でp
型GaAsコンタクト層9を成長する。
る結晶成長により形成された単一横モードで発振するA
lGaInP系の半導体レーザ装置として、第3図に示
すような構造が報告されている(第18回国体素子・材
料コンファレンス予電(EXTENDEDABSTRA
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6)。この構造は第一回目の成長でn型GaAs基板1
上に、n型Alo5Ino5Pクラッド層2、GaIn
P活性層12、p型Al。、5Ino5P13、p型G
aAsキャップ層7、を順次形成する。次にフォトリソ
グラフィーによりSiO2をマスクとして、メサストラ
イプを形成する。そして5102マスクをつけたまま、
第二回目の成長を行ないエツチングしたところをn型G
aAs層8で埋め込む。次にSiO□マスクを除去し、
p側全面に電極が形成できるように第三回目の成長でp
型GaAsコンタクト層9を成長する。
この構造により電流はn型GaAs層9、によりブロッ
クされメサストライプ部にのみ注入される。
クされメサストライプ部にのみ注入される。
また、メサストライプ形成のエツチングのときに、メサ
ストライプ部以外のp型クラッド層の厚みを光の閉じ込
めには不十分な厚みまでエツチングするのでn型GaA
s層8のある部分では、このn型GaAs層8に光が吸
収され、メサストライプ部にのみ光は導波される。この
ようにこの構造では、電流狭窄機構と光導波機構が同時
に作り付けられる。
ストライプ部以外のp型クラッド層の厚みを光の閉じ込
めには不十分な厚みまでエツチングするのでn型GaA
s層8のある部分では、このn型GaAs層8に光が吸
収され、メサストライプ部にのみ光は導波される。この
ようにこの構造では、電流狭窄機構と光導波機構が同時
に作り付けられる。
(発明が解決しようとする課題)
上述の構図では、GaInP活性層12とn型GaAs
層8の距離を決定するメサストライプ形成時のエツチン
グは時間制御型のエツチングである。このためエツチン
グ後のp型クラッド層の厚みの制御性と再現性が悪く、
素子のロフト間での特性のばらつきが大きいという問題
があった。
層8の距離を決定するメサストライプ形成時のエツチン
グは時間制御型のエツチングである。このためエツチン
グ後のp型クラッド層の厚みの制御性と再現性が悪く、
素子のロフト間での特性のばらつきが大きいという問題
があった。
本発明の目的は、この問題点を解決した半導体レーザ装
置を提供することにある。
置を提供することにある。
(課題を解決するための手段)
本発明は、第一導電型のGaAs基板上に、この基板に
格子整合する、エネルギーギャップが2.1eV以下の
AlGaInP系の量子井戸からなる活性層と、この活
性層を挟むAlGaInP系のクラッド層により形成さ
れたダブルヘテロ構造を設け、このうち前記基板と反対
側の第二導電型クラッド層は少なくとも活性層に近い(
AlXGa1Ω、In1−WPと活性層から遠くストラ
イプ状の(AIYGa、Y)WInl−WP(Y =
0.6〜0.9もしくはX=Y=1.0.45≦W≦0
.54)の二層からなり、この二層の第二導電型クラッ
ド層の間に、両側を(AlXGa1−8んIn1−X)
WIn1−WPと(AIYGal−Y)WInl−WP
で挟まれたときの量子準位が活性層の発振エネルギーよ
りも大きくなる膜厚の第二導電型(Al、Ga1.)、
In1.P(0≦Z≦0.3)層を設けしかも前記スト
ライプ状のクラッド層以外の部分に前記活性層の上側の
クラッド層と屈折率が異なり第一導伝型もしくは高抵抗
な物質を設けたことを特徴とする。
格子整合する、エネルギーギャップが2.1eV以下の
AlGaInP系の量子井戸からなる活性層と、この活
性層を挟むAlGaInP系のクラッド層により形成さ
れたダブルヘテロ構造を設け、このうち前記基板と反対
側の第二導電型クラッド層は少なくとも活性層に近い(
AlXGa1Ω、In1−WPと活性層から遠くストラ
イプ状の(AIYGa、Y)WInl−WP(Y =
0.6〜0.9もしくはX=Y=1.0.45≦W≦0
.54)の二層からなり、この二層の第二導電型クラッ
ド層の間に、両側を(AlXGa1−8んIn1−X)
WIn1−WPと(AIYGal−Y)WInl−WP
で挟まれたときの量子準位が活性層の発振エネルギーよ
りも大きくなる膜厚の第二導電型(Al、Ga1.)、
In1.P(0≦Z≦0.3)層を設けしかも前記スト
ライプ状のクラッド層以外の部分に前記活性層の上側の
クラッド層と屈折率が異なり第一導伝型もしくは高抵抗
な物質を設けたことを特徴とする。
(作用)
上述の本発明の構成では電流狭窄については従来構造と
同一機構である。光導波機構については、第二導電側の
二層のクラッド層に挾まれた第二導電型(AlzGal
−Z)WIn1−w”層はバルクでは活性層の発振光の
吸収層になってしまう場合でもその膜厚を「両側を(A
lXGa1Ω、In1−X)WIn1−WPと(AlY
Ga1−Y)wInl−X)WIn1−WPで挟まれた
ときの量子準位が活性層の発振エネルギーよりも大きく
なる膜厚」と規定すれば活性層の発振光はこの層では吸
収されず、ストライプ部分ではクラッド層にしみだし、
そのほかの部分では吸収、もしくは反射されて、横モー
ドが制御される。また上述の二層のクラッド層とその間
の層の組成の規定によれば、組成によるエツチング速度
の大きな違いにより容易にエツチングを停止することが
できる。すなわち、AlGaInP系混晶の場合、塩酸
系や硫酸によるエツチング速度はA1組成が高い程遠<
AIInPでは著しく速い。このためエッチ ン グ
さ れ る 層 が(AlyGat−YLInl−X
)WIn1−WP(Y=0.6〜0.9)で、エツチン
グを停止する層が(A12Ga1Ω、Int−WP(0
=Z=0.3)の場合は容易にエツチングを停止するこ
とができる。Y<0.6もしくは2≧0.3の場合は、
十分なエツチング速度差は得られない。またエツチング
される外側のクラッド層(AlyGa1イん■n1−X
)WIn1−WP(Y=1.W〜0.51)=AIIn
Pの場合は内側のクラッド層が、AIInPでない限り
その二層の組成差だけでエツチングを停止することがで
きる。内側のクラッド層が(AlXGa1ΩwIn1−
WP(X=1)=AIInPの場合は、本発明を用いる
ことにより容易にエツチングを停止することができる。
同一機構である。光導波機構については、第二導電側の
二層のクラッド層に挾まれた第二導電型(AlzGal
−Z)WIn1−w”層はバルクでは活性層の発振光の
吸収層になってしまう場合でもその膜厚を「両側を(A
lXGa1Ω、In1−X)WIn1−WPと(AlY
Ga1−Y)wInl−X)WIn1−WPで挟まれた
ときの量子準位が活性層の発振エネルギーよりも大きく
なる膜厚」と規定すれば活性層の発振光はこの層では吸
収されず、ストライプ部分ではクラッド層にしみだし、
そのほかの部分では吸収、もしくは反射されて、横モー
ドが制御される。また上述の二層のクラッド層とその間
の層の組成の規定によれば、組成によるエツチング速度
の大きな違いにより容易にエツチングを停止することが
できる。すなわち、AlGaInP系混晶の場合、塩酸
系や硫酸によるエツチング速度はA1組成が高い程遠<
AIInPでは著しく速い。このためエッチ ン グ
さ れ る 層 が(AlyGat−YLInl−X
)WIn1−WP(Y=0.6〜0.9)で、エツチン
グを停止する層が(A12Ga1Ω、Int−WP(0
=Z=0.3)の場合は容易にエツチングを停止するこ
とができる。Y<0.6もしくは2≧0.3の場合は、
十分なエツチング速度差は得られない。またエツチング
される外側のクラッド層(AlyGa1イん■n1−X
)WIn1−WP(Y=1.W〜0.51)=AIIn
Pの場合は内側のクラッド層が、AIInPでない限り
その二層の組成差だけでエツチングを停止することがで
きる。内側のクラッド層が(AlXGa1ΩwIn1−
WP(X=1)=AIInPの場合は、本発明を用いる
ことにより容易にエツチングを停止することができる。
また本発明では活性層は量子井戸でありこれによりレー
ザ装置の温度特性等の特性向上が可能となる。
ザ装置の温度特性等の特性向上が可能となる。
(実施例)
本発明の実施例を図面を用いて説明する。
第1図は本発明の半導体レーザ装置の一実施例を示すレ
ーザチップの断面図であり、第2図(a)〜(Oはこの
レーザ装置の製作工程図である。
ーザチップの断面図であり、第2図(a)〜(Oはこの
レーザ装置の製作工程図である。
まず−回目の減圧MOVPEによる成長で、n型GaA
s基板1(Siドープ;n=2×1018cm−3)上
に、n型A18.5In。5Pクラッド層2(n=5X
1017cm−3;厚みlpm)、50人のGa、5I
n。、5Pを井戸層とし50人の(AIo、5GaO,
5)0.5InO,5Pをバリアとする6周期の量子井
戸活性層3(アンドープ)、p型Alo5Ino5P下
部クラッド層4(p=5X1017cm−3; 厚
み0.3pm) −1) 型”0.lGa0.9)
0.5In0.5P層5(p=IX1018cm−3;
厚み40人)、p型Al。、5■n。、5p上部クラッ
ド層6(p=5X1017cm−3;厚み0.8μm)
、p型GaAsキャップ層7を順次形成した(第2図(
a))。成長条件は、温度700°C1圧カフ0Tor
r、V/111=200、キャリヤガス(H2)の全流
量15で/minとした。原料としては、トリメチルイ
ンジウム(TMI:(CHa)3In) トリエチルガ
リウム(TEG:(C2H5)3Ga)、トリメチルア
ルミニウム(TMA: (CH3)3Al)、アルシン
(AsH3)、ホスフィン(PH3)、n型ドーパント
:セレン化水素(H2Se)、p型ドーパント:シクロ
ペンタジェニルマグネシウム(Cp2Mg)を用いた。
s基板1(Siドープ;n=2×1018cm−3)上
に、n型A18.5In。5Pクラッド層2(n=5X
1017cm−3;厚みlpm)、50人のGa、5I
n。、5Pを井戸層とし50人の(AIo、5GaO,
5)0.5InO,5Pをバリアとする6周期の量子井
戸活性層3(アンドープ)、p型Alo5Ino5P下
部クラッド層4(p=5X1017cm−3; 厚
み0.3pm) −1) 型”0.lGa0.9)
0.5In0.5P層5(p=IX1018cm−3;
厚み40人)、p型Al。、5■n。、5p上部クラッ
ド層6(p=5X1017cm−3;厚み0.8μm)
、p型GaAsキャップ層7を順次形成した(第2図(
a))。成長条件は、温度700°C1圧カフ0Tor
r、V/111=200、キャリヤガス(H2)の全流
量15で/minとした。原料としては、トリメチルイ
ンジウム(TMI:(CHa)3In) トリエチルガ
リウム(TEG:(C2H5)3Ga)、トリメチルア
ルミニウム(TMA: (CH3)3Al)、アルシン
(AsH3)、ホスフィン(PH3)、n型ドーパント
:セレン化水素(H2Se)、p型ドーパント:シクロ
ペンタジェニルマグネシウム(Cp2Mg)を用いた。
こうして成長したウェハにフォトリングラフィにより幅
5μmのストライプ状のSiO□マスクを形成した(第
2図(b))。次にこのSiO2マスクを用いてリン酸
系のエツチング液によりp型GaAsキャップ層7をメ
サ状にエツチングした。つづいて塩酸系のエツチング液
により、p型A1o5Ino5P上部クラッド層6をメ
サ状にエツチングした(第2図(C))。つぎにSiO
2マスクをつけたまま減圧MOVPEにより二回目の成
長を行ないn型GaAs層8を形成した(第2図(d)
)。そしてSiO2マスクを除去した(第2図(e))
後に、減圧MOVPEにより三回目の成長を行ないp型
GaAsコンタクト層9を形成した(第2図(f))。
5μmのストライプ状のSiO□マスクを形成した(第
2図(b))。次にこのSiO2マスクを用いてリン酸
系のエツチング液によりp型GaAsキャップ層7をメ
サ状にエツチングした。つづいて塩酸系のエツチング液
により、p型A1o5Ino5P上部クラッド層6をメ
サ状にエツチングした(第2図(C))。つぎにSiO
2マスクをつけたまま減圧MOVPEにより二回目の成
長を行ないn型GaAs層8を形成した(第2図(d)
)。そしてSiO2マスクを除去した(第2図(e))
後に、減圧MOVPEにより三回目の成長を行ないp型
GaAsコンタクト層9を形成した(第2図(f))。
最後に、p、n両電極を形成してキャビティ長250μ
mに襞間し、個々のチップに分離した。
mに襞間し、個々のチップに分離した。
上述の製作工程においてはp型
(AIo、lGa0.9)0.5In0.5P層5にお
けるエツチング停止時間は数分以上でありメサストライ
プ部のサイドエツチングのみを問題にしてp型Alo5
■no5P上部クラッド層6のエツチング時間を決める
ことができる。これに対して従来の構造ではエツチング
は瞬間に停止しなければならない。
けるエツチング停止時間は数分以上でありメサストライ
プ部のサイドエツチングのみを問題にしてp型Alo5
■no5P上部クラッド層6のエツチング時間を決める
ことができる。これに対して従来の構造ではエツチング
は瞬間に停止しなければならない。
以上述べた実施例では、活性層を特定の組成の井戸層と
バリア層で、特定の膜厚としクラッド層をA1o5In
o、5Pとしたが、これらは本発明の要件を満たす範囲
で、活性層は製作するレーザ装置に要求される発振波長
要件を満たす量子井戸にすればよく、クラッド層組成は
用いる活性層組成に対して光とキャリヤの閉じ込めが十
分にできる組成を選べばよい。またレーザ装置に要求さ
れる特性によりSCH構造にするなどクラッド層をより
多層化することもできる。
バリア層で、特定の膜厚としクラッド層をA1o5In
o、5Pとしたが、これらは本発明の要件を満たす範囲
で、活性層は製作するレーザ装置に要求される発振波長
要件を満たす量子井戸にすればよく、クラッド層組成は
用いる活性層組成に対して光とキャリヤの閉じ込めが十
分にできる組成を選べばよい。またレーザ装置に要求さ
れる特性によりSCH構造にするなどクラッド層をより
多層化することもできる。
上述の実施例ではn型GaAsを電流狭窄と光吸収をさ
せる層に用いたが、この層は高抵抗層でも良く、またG
aInPやポリイミドなど本発明の要件を満たすもので
あれば良い。
せる層に用いたが、この層は高抵抗層でも良く、またG
aInPやポリイミドなど本発明の要件を満たすもので
あれば良い。
(発明の効果)
このように本発明により、メサストライプ形成時のエツ
チングの制御が非常に容易なGaInP系半導体レーザ
装置を得ることができる。
チングの制御が非常に容易なGaInP系半導体レーザ
装置を得ることができる。
第1図は本発明の一実施例を示す断面図、第2図(a)
〜(Oは本発明の制作工程を示す断面図、第3図は従来
の半導体レーザ装置の例を示す断面図である。 図において、1はn型GaAs基板、2はn型Al、5
Ino5Pクラッド層、3は量子井戸活性層、4はp型
Al。、5Ino5P下部クラッド層、5はp型(”0
.lGa0.9)0.5In0.5P層、6はp型A1
o、5Ino、5P上部クラッド層、7はp型GaAs
キャップ層、8はn型GaAs層、9はp型GaAsコ
ンタクト層、10はSiO2膜、11はp型Gao、5
In。、、P層である。
〜(Oは本発明の制作工程を示す断面図、第3図は従来
の半導体レーザ装置の例を示す断面図である。 図において、1はn型GaAs基板、2はn型Al、5
Ino5Pクラッド層、3は量子井戸活性層、4はp型
Al。、5Ino5P下部クラッド層、5はp型(”0
.lGa0.9)0.5In0.5P層、6はp型A1
o、5Ino、5P上部クラッド層、7はp型GaAs
キャップ層、8はn型GaAs層、9はp型GaAsコ
ンタクト層、10はSiO2膜、11はp型Gao、5
In。、、P層である。
Claims (1)
- 第一導電型のGaAs基板上に、この基板に格子整合
する、エネルギーギャップが2.1eV以下のAlGa
InP系の量子井戸からなる活性層と、この活性層を挟
むAlGaInP系のクラッド層により形成されたダブ
ルヘテロ構造を設け、このうち前記基板と反対側の第二
導電型クラッド層は少なくとも活性層に近い(Al_X
Ga_1_−_X)_WIn_1_−_WPと活性層か
ら遠くストライプ状の(Al_YGa1−Y)_WIn
_1_−_WP(Y=0.6〜0.9、もしくはX=Y
=1、0.45≦W≦0.54)の二層からなり、この
二層の第二導電型クラッド層の間に、両側を(Al_X
Ga_1_−_X)_WIn_1_−_WPと(Al_
YGa_1_−_Y)_WIn_1_−_WPで挟まれ
たときの量子準位が活性層の発振エネルギーよりも大き
くなる膜厚の第二導電型(Al_2Ga_1_−_Z)
_WIn_1_−_WP(0≦Z≦0.3)と前記スト
ライプ状のクラッド層以外の部分に前記活性層の上側の
クラッド層と屈折率が異なり第一導伝型もしくは高抵抗
な物質を設けたことを特徴とする半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13094288A JPH01300582A (ja) | 1988-05-27 | 1988-05-27 | 半導体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13094288A JPH01300582A (ja) | 1988-05-27 | 1988-05-27 | 半導体レーザ装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01300582A true JPH01300582A (ja) | 1989-12-05 |
Family
ID=15046278
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13094288A Pending JPH01300582A (ja) | 1988-05-27 | 1988-05-27 | 半導体レーザ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01300582A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5210767A (en) * | 1990-09-20 | 1993-05-11 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser |
-
1988
- 1988-05-27 JP JP13094288A patent/JPH01300582A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5210767A (en) * | 1990-09-20 | 1993-05-11 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser |
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