JPH0231487A - 半導体レーザ装置とその製造方法 - Google Patents

半導体レーザ装置とその製造方法

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JPH0231487A
JPH0231487A JP63182392A JP18239288A JPH0231487A JP H0231487 A JPH0231487 A JP H0231487A JP 63182392 A JP63182392 A JP 63182392A JP 18239288 A JP18239288 A JP 18239288A JP H0231487 A JPH0231487 A JP H0231487A
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cladding layer
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Shigeru Mitsui
三井　茂
Akira Hattori
亮 服部
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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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、高い生産歩留で形成できる構造を有する自
動発振する戻り光雑音の小さい半導体レーザ装置に関す
るものである。
〔従来の技術〕
第２図は従来の半導体レーザ装置を示す断面図であり、
図において、１はｎ型（以下ｎ−と記す）ＧａＡｓ基板
、２はｎ−ＡＪ！６．ｓ　Ｇａｏ、ｓ　Ａｓ第１クラッ
ド層、３はｐ型（以下ｐ−と記す）Ａｌ。、＋５Ｇａ６
．ＢＡ５活性層、４は順メサ型ストライプ状リッジ部分
を有するｐ　Ａｌｏ、ｓ　Ｇａｏ、ｓ　Ａｓ第２クラッ
ド層、５はｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層、６はｐ−Ｇａ
Ａｓコンタクト層、７はｎ側電極、８はｐ側電極である
。また図中ａはストライプ状すッジ部以外の第２クラッ
ド層の厚さ、Ｗはストライプ状リッジ部分の幅、Ａはレ
ーザ発振領域である。
次に動作について説明する。
図において、ｎ側電極７とｐＯ！！ｌ電橿８間電顕８間
バイアスを印加すると、ｎ−電流ブロック層５のないス
トライプ状リッジ部から活性層３に電流が注入され、領
域Ａで正孔−電子の再結合による光の輻射が生じる。注
入電流を増やしていくと誘導輻射成分が増大してゆき、
やがて領域Ａでレーザ発振が生じる。ここで発生した光
の一部はｎ　−電流ブロック層に吸収され、これにより
第１クラッド層２．活性層３．第２クラッド層４による
ダブルへテロ（以下ＤＨと略す）接合面に対し、横方向
に実効的な屈折率差が生じ、発振横モードの安定化が実
現される。さてここで、発振特性を決定する重要なパラ
メータであるａ、ｗの寸法効果について説明する。活性
層３の厚みが０．０５〜０．１４μｍの範囲にある場合
、ａ　−０，２７７ｍ、　ｗ−３，５μｍとした時は発
振縦モードは第３図に示したように単一縦モード発振と
なり、またａ＝０．４　μｍ。
ｗ＝４．３μｍとした時は発振縦モードは第４図に示す
ように自励発振モードを示す振舞いを示す。
またａ　−０，３ａｍ、　　ｗ　−３，５μｍとした時
は多縦モード発振にもなり得る。このようにａ、ｗ寸法
の設定により単一縦モード発振、多縦モード発振。
自動発振等の発振特性を制御することが可能である。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、従来の構造においては、主要パラメータ
のうち寸法ａは第２クラッド層４のエツチング量により
決定されるが、寸法ａを０．２μｍ以下に制御する場合
はエツチング作業の過程において活性層３と第２クラッ
ド層との界面における反射光と第２クラッド層表面での
反射光との干渉光を見ることで精度よく制御することが
可能であるが、０．３μｍを越えると急速に干渉光が観
測しにくくなり、０．４μｍ程度以上に精度よく制御す
ることは極めて困難であり、そのため特に自動発振型半
導体レーザ装置を安定に生産することが極めて困難であ
るという問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、従来のエツチング技術をベースにして、多縦
モードあるいは自動発振する半導体レーザ装置を安定に
高歩留で生産できる構造を有する半導体レーザ装置を得
ることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係る半導体レーザ装置は、第２クラッド層厚
を従来のエツチング技術で制御可能な０゜３μｍ以下と
し、かつ第２クラッド層と電流ブロック層との間にｐ型
もしくはｎ型もしくは真性のＡｎｔｓ　Ｇａ＋−ｘＡｓ
バッファ層を形成することにより活性層から電流ブロッ
ク層までの距離を第２クラッド層厚とｐ、１．Ｇａ、−
ｘＡｓバッファ層厚とで任意に設定するようにしたもの
である。
〔作用〕
この発明においては、従来のエツチング技術で制御可能
な０．３μｍ以下の第２クラッド層厚と、第２クラッド
層と電流ブロック層との間に形成されたｐ型もしくはｎ
型もしくは真性のＡ１１ｌＧａ＋−５Ａｓバッファ層を
備え、これら第２クラッド層厚と、Ａｊ！、Ｇａ＋−＊
　Ａｓバッファ層厚とでレーザ発振モードを決定する重
要なパラメータの一つである活性層から電流ブロック層
までの厚さの寸法を任意に設定する構成としたから、該
寸法が安定に実現することができ、多縦モード、自動発
振特性を有する半導体レーザ装置が安定に高歩留で生産
できる。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第１図は本発明の一実施例による半導体レーザを示す断
面図であり、図において、１はｎ−ＧａＡｓ基板、２は
ｎ−Ａｌｏ、ｓ　Ｇａｏ、Ｉ　Ａｓ第１クラッド層、３
はｐＡ　ｌ　ｏ、　＋ｓＧ　ａ　ｏ、　ｓ５Ａ　！！活
性層、４は順メサ型ストライプ状リッジ部分を有するｐ
−Ａｊ？０．、Ｇａｏ、ｓ　Ａｓ第２クラッド層、５は
ｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層、５ａ、５ｂはｐ−ｃａＡ
ｓコンタクト層、７はｎ側電極、８はｐ側電極、９はｐ
　　Ａｌｏ、ｓ　Ｇａｏ、ｓ　Ａｓバッファ層である。
また図中ａはストライプ状すッジ部以外の第２クラッド
層の厚さ、ａ′は実効的な第２クラッド層厚さとして活
性層から電流ブロック層までの距離、ｂはバッファ層９
の層厚、Ｗはストライプ状リッジ部分の幅、Ａはレーザ
発振領域、Ｂは電流ブロック層における光の吸収が効果
的に重要な領域である。
また第３図は第１図の半導体レーザ装置の製造フローを
示す図であり、図において、１０はシリコン窒化膜であ
る。
次に本実施例の製造工程について説明する。
まず第３図（ａ）に示すように、ｎ−ＧａＡｓ基板上に
１回目のエピタキシャル成長としてＭＯＣＶＤ（有機金
属気相成長）法により第１クラッド層２、活性層３．第
２クラッド層４．第１のコンタクト層６ａを順次結晶成
長する０次に写真製版技術を用いて第３図（ｂ）に示す
ようにコンタクト層６ａ上にシリコン窒化膜にょろリッ
ジパターン１０を形成する。そして該リッジパターン１
０をマスクとしてエツチングを行ない、第３図（Ｃ）に
示すようにリッジを形成する。この時リッジ部以外の第
２クラッド層の厚さａは活性層３と第２クラッド層との
界面における反射光と第２クラッド層表面での反射光と
の干渉光を見ることで精度よく制御することが可能であ
るが、この干渉光は厚さａが０．３μｍ以上では観測が
困難であるため、本実施例ではこの厚さａを０．３　μ
ｍ以下になるまでエツチングを行ない、厚さａを精度よ
く制御している。
次に２回目のエピタキシャル成長として第３図（ｄｌに
示すようにバッファ層９および電流ブロック層５をＭＯ
ＣＶＤ法で結晶成長する。ここでバッファ層９の層厚す
は厚さａとの和、即ち活性１ｗ３から電流ブロック層５
までの距離ａ′が所望の値、例えば０．４μｍとなるよ
うに制御する。ＭＯＣＶＤ法による結晶成長は成長速度
が遅いためこの厚み制御は極めて容易に行なうことがで
きる。この後、シリコン窒化膜１０を除去して（第３図
（ｅ））、さらに第３図（ｆ）に示すように第２のコン
タクト層６ｂをＭＯＣＶＤ法により形成する。そしてこ
のコンタクト層６ａ上及び基板ｌＴｌ１面に電極８．７
を形成して第１図に示す装置が完成する。
次に動作について説明する。
ｐ側電極８とｎ側電極７間に順方向バイアスを印加した
場合のレーザ発振の基本的動作は従来装置と同様である
が、本実施例では、レーザ発振モードを決定する重要パ
ラメータの一つである活性層３と電流ブロック層５間の
距離ａ゛は第２クラッド層厚ａとバッファ層厚すにより
設定されている。つまりレーザ発振モードは図中Ａで示
したレーザ発振領域に注入されるキャリア濃度と光密度
、更にはＢ　ｇ域での光吸収による光導波効果が微妙な
バランスをとることにより決定されているが、これらの
バランスは、構造パラメータのうち特に活性層厚さ、リ
ッジ幅Ｗ、活性層３と電流ブロックＮ５間の距離ａ′の
寸法によって大きく左右される。従来のエツチング技術
では干渉光の観測がしにくいため３寸法を０．４μｍ以
上で精度良く制御することは極めて困難であったが、本
実施例においては、バッファ層９を導入することにより
その厚さｂを制御することによりａ′寸法を精度よく制
御できる０本実施例においては各層の結晶成長に層厚制
御性の高いＭＯＣＶＤを用いており５寸法を含む各層厚
の制御精度は高く安定に実現することが可能である。例
えば３寸法を０．２μｍ。
５寸法を０．２μｍ、ｗ寸法を４．１μｍとすることに
より、第５図と同様のレーザ縦モードスベクトルが得ら
れ、自動発振モードが実現されることが確認されている
。
また、本実施例においては寸法すの挿入により寸法ａ′
の自由度が増えただけでなはなく、バッファ層９のドー
パント及びドーピング量及びＡ１組成比を適当に設定す
ることにより、レーザ発振モードを効果的に制御するこ
とが可能である。
さらに、バッファ層のＡＩ！組成をバッファ層内で層方
向に徐々に変化させることも可能であり、これによりレ
ーザ発振モードをより効果的に制御することができる。
〔発明の効果〕
以上のように、本発明によれば半導体レーザ装置におい
て、従来の第２クラッド層のエツチング技術従来のエツ
チング技術で制御可能な０．３μｍ以下の第２クラッド
層と、第２クラッド層と電流ブロック層との間に形成さ
れたｐ型もしくはｎ型もしくは真性のＡ　ｌ　＊　Ｇ　
ａ　ｒ−ｘ　Ａ　ｓバッファ層を備え、これら第２クラ
ッド層厚とＡ　ｌ　ｚ　Ｇ　ａ　＋−＋＋Ａｓバフファ
層厚とでレーザ発振モードを決定する重要なパラメータ
の一つである活性層から電流ブロック層までの厚さの寸
法を任意に設定する構成としたから、該寸法を安定に実
現することができ、多縦モード、自動発振特性を有する
半導体レーザ装置が安定に高い歩留で生産できる効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の一実施例による半導体レーザ装置を
示す断面図、第２図は従来の半導体レーザ装置を示す断
面図、第３図は第１図の装置を作製する製造フローを示
す図、第４図は単一縦モード発振スペクトルを示す図、
第５図は自動発振時の縦モード発振スペクトルを示す図
である。 １はｎ−ＧａＡｓ基板、２はｎ−Ａｌ、、、Ｇａ００Ｓ
ＡＳ第１クラッド層、３はｐ　−Ａ　ｊ！　ｏ、　ｔｓ
Ｇ　ａ。、、、Ａ　ｓ活性層、４は順メサ型ストライプ
状リッジ部分を有するｐ−ＡＩｔｏ、ｓ　Ｇａｏ、ｓ　
Ａｓ第２クラッド層、５はｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層
、６はｐ−ＧａＡｓコンタクト層、７はｎ側電極、８は
ｐ側電極、９はり　−Ａ　ｌｏ、ｓ　Ｇａ、、、ｓ　Ａ
　ｓバッファ層、ａはストライプ状すッジ部以外の第２
クラッド層の厚さ、ａ′は実効的な第２クラッド層厚さ
として活性層から電流ブロック層までの距離、Ｗはスト
ライプ状すンジ部分の幅、Ａはレーザ発振領域、Ｂは電
流ブロック層における光の吸収が効果的に重要な領域。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 第１図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）ｎ型ＧａＡｓ基板上に順次形成された、ｎ型Ａｌ
    ＿ｘＧａ＿１＿−＿ｘＡｓ第１クラッド層、ｎ型もしく
    はｐ型もしくは真性のＡｌ＿ｙＧａ＿１＿−＿ｙＡｓ活
    性層、および順メサ形状もしくは逆メサ形状のストライ
    プ状のリッジ部分を有するｐ型Ａｌ＿ｘＧａ＿１＿−＿
    ｘＡｓ第２クラッド層、および該第２クラッド層のスト
    ライプ状のリッジ部以外の領域を埋込むように設けられ
    たｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層とを有する半導体レーザ
    装置において、 上記ストライプ状リッジ部以外の第２クラッド層の厚さ
    はエッチングにより０．３μｍ以下に形成され、かつ 上記第２クラッド層と電流ブロック層との間に上記活性
    層から上記電流ブロック層までの距離を所定の値にする
    よう挿入されたｐ型もしくはｎ型もしくは真性のＡｌ＿
    ｚＧａ＿１＿−＿ｚＡｓバッファ層を備えたことを特徴
    とする半導体レーザ装置。
  2. （２）ｎ型ＧａＡｓ基板上に少なくともｎ型Ａｌ＿ｘＧ
    ａ＿１＿−＿ｘＡｓ第１クラッド層、ｎ型もしくはｐ型
    もしくは真性のＡｌ＿ｙＧａ＿１＿−＿ｙＡｓ活性層、
    ｐ型Ａｌ＿ｘＧａ＿１＿−＿ｘＡｓ第２クラッド層を成
    長する工程と、 上記ｐ型Ａｌ＿ｘＧａ＿１＿−＿ｘＡｓ第２クラッド層
    に順メサ形状もしくは逆メサ形状のストライプ状のリッ
    ジ部分を形成すべくリッジ部以外の上記第２クラッド層
    の厚さが０．３μｍ以下となるまでエッチングする工程
    と、 少なくともリッジ部以外の上記第２クラッド層上に該リ
    ッジ部以外の上記第２クラッド層の厚さとの和が所望値
    になる厚さのｐ型もしくはｎ型もしくは真性のＡｌ＿ｚ
    Ｇａ＿１＿−＿ｚＡｓバッファ層を結晶成長する工程と
    、 該バッファ層上にｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層を結晶成
    長する工程とを含むことを特徴とする半導体レーザ装置
    の製造方法。
JP63182392A 1988-07-20 1988-07-20 半導体レーザ装置とその製造方法 Pending JPH0231487A (ja)

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