JPH03156988A - 半導体レーザ - Google Patents

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】 〔概　要〕 断面が凸形状をなしその下面が活性層に接したリプ導波
構造のクラッドを有するダブルヘテロリッジ導波型半導
体レーザに関し、 大出力化または短波長化について有利にさせるために、
前記クラッドの放熱特性を高め、且つそのクランドがレ
ーザの効率を高めるべく光を十分に閉じ込めるものであ
るようにすることを目的とし、 前記クラッドは、中央凸部上にオーミック接触の金属電
極を有し、且つ該金属電極上面を含んで、中央凸部側面
及びその両側上面がショットキ接合する金属膜で覆われ
ているように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、リプ導波構造のクラッドを有するダブルヘテ
ロリッジ導波型半導体レーザに関する。

リブ導波構造のクラッドは、断面が凸形状をなしその下
面が活性層に接したクラッドであり、それを存するダブ
ルヘテロリッジ導波型半導体レーザは、活性層をＡｌＧ
ａ１ｎＰにした可視半導体レーザに適用されている。

そしてそのレーザは、光磁気ディスクやＰＯ３などへの
応用が期待されており、発振出力の向上や発振波長の短
波長化への要請が高まっている。

〔従来の技術〕

基板にＧａＡｓを用いこれに格子整合させて活性層を（
＾ｌｘ　Ｇａ＋−ｘ　）ｏ、５ｌｎｏ、ｓＰ　（０≦Ｘ
≦０．４）にした可視半導体レーザは、活性層に接する
クラッドにＡ１の組成の大きなＡｌＧａ１ｎＰ、　ＡＩ
ＺｎＰや八１ＧａＡｓを用いなければならないため、製
造の際に一旦成長装置から外へ出すとＡＩを含む半導体
をその上に再度成長させることが困難である。また、＾
１ＧａｌｎＰは、ＩｎＰと比べるとキャリアの表面再結
合速度が大きいので、前記レーザは、製造工程の途上で
活性層を大気に曝す構造にすると、半導体の再成長時に
ドライエンチングを行わねばならないなど、工程が複雑
で旧つ前記再結合速度を小さくすることが困難である。

このことから現在のところ、　（Ａｌｘ　Ｇａ＋−ｘ　
）。、５Ｉｎｏ、　５Ｐ　（０≦Ｘ≦０．４）活性層が
平坦である構造のレーザのみが実用的なレーザ特性を示
している。

そして、水平横モードを安定させるために、クラッドを
リブ導波構造にしたダブルヘテロリッジ導波型半導体レ
ーザにしである。

第４図はその従来例の断面図である。

同図において、３１はｎ’　ＧａＡｓ基板、３２はｎ’
ＧａＡｓハソファ層、３３はｎ゛八へＧａ１ｎＰクラッ
ド層、３４はＧａ１ｎＰ活性層［（ＡＩＸ　Ｇａ＋−ｘ
　）ｏ、５１ｎｏ、ｓＰでＸ＝００ケース〕、３５ａは
ｐ’　ＡｌＧａ１ｎＰ第１クラッド層、３５ｂはｐ’　
Ｇａ１ｎＰ工ツチングストツプ層、３５ｃはｐ゛＾ｌＧ
ａ　ｌｎＰ第２クラッド層、３５は前記３５ａ〜３５ｃ
で構成されるｐ側りランド、３６はｐ’　Ｇａ１ｎＰス
パイク防止層、３７はｐ’　ＧａＡｓコンタクト層、３
８はｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層、３９はｐ”、　Ｇａ
Ａｓコンタクト層、４０はｎ側電極、４１はｎ側電極、
である。

ｐ側りラッド３５は、製造の都合でエツチングストップ
層３５ｂを挿入しであるが、光屈折率が活性層３４より
も小さくて断面が凸形状をなし下面が活性層３４に接し
てリブ導波構造を構成し、活性層３４の見かけの光屈折
率が中央凸部の下部分でその両側部分よりも大きくなる
ようにさせて、水平横モードを安定させている。

そしてｐ側りラッド３５の中央凸部の両脇を埋めている
電流ブロック層３８は、その領域の通電を阻止して、活
性層３４を通る電流を上記具かけの光屈折率の大きな部
分に集中させている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、この従来例のレーザは、大出力化または短波
長化を図ろうとすると次の問題がある。

■　半導体で厚く形成された電流ブロック層３８の存在
によりｐ側りラッド３５の放熱特性が悪い。

■　ｐ側りラッド３５及びｐ−ｎ接合部での電圧発熱が
大きい。

■　Ｐ側りラッド３５が電流ブロック層３８に光を吸収
される吸収型のリブ導波構造となって、レーザの効率が
あまり大きくならない。

この中で■の電圧発熱については、ｐ側りラッド３５は
そのドーパントをＭｇにすることにより低減させること
ができて、ｐ−ｎ接合部によるものが主体となり、本質
的に制御困難である。このため問題解決は■及び■が対
象となる。

そこで本発明は、ダブルヘテロリッジ導波型半導体レー
ザにおいて、大出力化または短波長化について有利にさ
せるために、リブ導波構造を構成するクラッドの放熱特
性を高め、且つそのクランドがレーザの効率を高めるべ
く光を十分に閉じ込めるものであるようにすることを目
的とする。

〔課題を解決するための手段］ 第１図は本発明の原理説明図である。

上記目的は、第１図に示されるように、断面が凸形状を
なしその下部に活性層１４が位置するリブ導波構造のク
ラッド１５を有するダブルヘテロリッジ導波型半導体レ
ーザであって、クラッド１５は、前記凸部上部にオーミ
ック接触する金属電極２１を有し、且つ金属電極２Ｉ上
面を含んで、中央凸部側面がクラッド１５とショットキ
接合する金属膜２２で覆われている本発明の半導体レー
ザによって達成される。

なお、図中の１３はクラッド１５と逆導電型のクラット
層であって従来例のクラッド層３３に相当し、それより
下の図示を省略した部分は従来例に準する。

〔作　用〕

上記の構成によれば、クラッド１５は従来例のクラッド
３５に相当し、金属膜２２は、クラッド１５を直接覆う
部分の界面にショットキ障壁を形成して相互間の通電が
阻止されていることから、従来例の電流ブロック層３日
に相当したものとなる。

そして、金属膜２２は、半導体の電流ブロック層３８よ
りも熱伝導率がはるかに大きいので、クラッド１５の放
熱特性を高める。然も、クラッド層１５との界面で光屈
折率を急激に変化させ且つ光を吸収しないので、クラッ
ド１５は、光を十分に閉じ込めるものとなり、レーザの
効率を高める。

このことは、当該半導体レーザの大出力化または短波長
化について有利にさせる。

〔実施例〕

以下本発明の実施例について第２図及び第３図を用いて
説明する。第２図は実施例の断面図、第３図（ａ）〜（
Ｃ）は実施例の製造工程を説明する断面図、である。

第２図において、ＩＩはｎ’　ＧａＡｓ基板、１２はｎ
゛ＧａＡｓＧａＡｓハフフフ層ｍ）、Ｉ３はｎ′八へＧ
ａ１ｎｌ’クラッド層（厚さ１μｍ）、１４はＧａ１ｎ
Ｐ活性層（厚さ０．１μｍ）、１５ａはｐ’　ＡｌＧａ
［ｎＰ第１クランド層（厚さ０．２μｍ）、１５ｂはｐ
゛八へｏ、６Ｇａｏ、４Ａｓ工ツチングストツプ層（厚
さ０．０１　ｔｔ　ｍ）、１５ｃはｐ”　ＡｌＧａ１ｎ
Ｐ第２クラッド層（厚さ０．８　ｔｔ　ｍ）、１５は前
記１５ａ〜１５ｃで構成されるｐ側りラッド（前記クラ
ッド）、１６はｐ’　Ｇａ１ｎＰスパイク防止層（厚さ
０．１　μｍ）、１７はｐ′″ＧａＡｓコンタクト層　
（厚さ０．２μｍ）、２０はｎ側電極、２１は＾ｕ／Ｚ
ｎ／Ａｕのｐ側電極（前記金属電極で厚さ０．１μｍ）
、２２はＴｉ／Ｐｔ／ΔＵ金属膜（前記金属膜で厚さ０
．１μｍ）、２３はＳｉＯ□絶縁膜（厚さ０．０５μｍ
）、である。

ここで、ｎ側電極２１、金属膜２２、絶縁膜２３、を除
く個々のものは、順次それぞれ従来例の、基板３１、バ
ッファ層３２、クラッド層３３、活性層３４、第１クラ
ンド層３５ａ、エツチングストップｌ１ｉ３５ｂ、第２
クラッド層３５ｃ　、　Ｐ側りラッド３５、スパイク防
止層３６、コンタクト層３７、ｎ側電極４０、に相当す
るものである。但しエツチングストップ層１５ｂは製造
工程の都合で組成を変えである。

Ｐ側電極２１は、ｐ側りラッド１５の中央凸部」二のコ
ンタクト層１７にオーミック接触して、ｐ側りラッド１
５に電流を通じさせる。

金属膜２２は、ｎ側電極２１の上面からｐ側りラッド３
５の側端部上の絶縁膜２３上面までを連通して覆ってお
り、ｎ側電極２１に対して導通し、ｐ側りラッド１５を
含む半導体に対しショットキ接合してその半導体との間
の通電が阻止されている。従って、ｎ側電極２１と共に
従来例のｎ側電極４１に相当するものを構成しながら、
先に述べたように、ｐ側りラッド１５の放熱特性を高め
、且つ、リブ導波構造を構成するｐ側りラッド１５に光
を十分に閉じ込めさせて、レーザの効率を高めている。

この実施例は、以下のようにして製造することができる
。

即ち、先ず第３図（ａ）を参照して、ＭＯＣＶＤ法（有
機金属気相成長法）により基板１１上にバッファ層１２
からコンタクト１１７までを連続成長する。

その際、ｎドーパントとしてＳｉを、ｐドーパント二し
てＭｇを、但しコンタクト層１７のみはＺｎを用いる。

その後、封止管法によりコンタクト層１７の表面部にＺ
ｎを高濃度に拡散してそこのコンタクト抵抗を下げる。

次いで第３図（ｂ）を参照して、コンタクト層１７上に
ストライプ状のＳｉ０ｇマスク２４を被せ、アンモニア
系エツチング溶液でコンタクト層１７をエツチングし、
続いてＨＣＩ系エツチング溶液でスパイク防止層１６及
び第２クラッド層１５ｃをエツチングし、更にアンモニ
ア系エツチング溶液ででエツチングストップ層＋５ｂを
エツチングして、両脇に第１クラッド層１５ａを露出さ
せたストライプ状の中央凸部を形成する。

次いで第３図（Ｃ）を参照して、マスク２４を除去した
後、全面にＳｉＯ□絶縁膜２３を被着し、前記中央凸部
の上面部分を除去してコンタクト層１７の表面全域を露
出させる。その後、コンタク１層１７側の表面にｎ側電
極２１を、また基板１１の下面にｎ側電極２０を蒸着し
、約５００°Ｃでアロイ化処理し、ｐ側電極２１のコン
タクト層１７上部分を残して絶縁膜２３上部分を除去す
る。

次いで第２図を参照して、絶縁膜２３をその所要部分が
残るように除去して前記中央凸部の側面全域及びそれに
連なる第１クラッド層１５ａの表面を露出させ、全面に
金属膜２２を蒸着して完成させる。

このようにして製造された実施例は、主要諸元を共通に
した従来例と比較して、効率が約５％向上して発振出力
を約５０％上昇させることが可能であり、然も水平横モ
ードがより安定している。このことは、発振波長の短波
長化に対しても有利であることを意味する。また、金属
膜２２の蒸着後に高温プロセスを必要としないことから
、レーザの寿命についても有利である。

なお、本発明は、各部の組成が実施例に限定されるもの
でないことは、上述の説明から容易に理解されよう。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の構成によれば、リブ導波構
造のクラッドを有するダブルヘテロリッジ導波型半導体
レーザにおいて、前記クラッドの放熱特性を高め、且つ
そのクランドがレーザの効率を高めるべく光を十分に閉
じ込めるものであるようにすることができて、当該半導
体レーザの大出力化または短波長化について有利にさせ
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、 第２図は実施例の断面図、 第３図（ａｌ〜（Ｃ）は実施例の製造工程を説明する断
面図、 第４図は従来例の断面図、 である。 図において、 １１；　３１はｎ’　ＧａＡｓ基板、 １２．３２はｎ”　ＧａＡｓバッファ層、１３．３３は
ｎ”　ＡｌＧａ１ｎＰクラッド層、２ １４．３４はＧａＴｎＰ活性層、 １５．３５はｐ側りラッド（クラッド）、１５ａ　、３
５ａはｐ４＾ＩＧａＩｎＰ第１クラッド層、１５ｂはｐ
”　ＡｌＧａＡｓエツチングストップ層、１５ｃ　、３
５ｃはｐ”　ＡｌＧａ１ｎＰ第２クラッド層、１６．３
６はｐ’　Ｇａ１ｎＰスパイク防止層、１７．３７はｐ
”　ＧａＡｓコンタクト層、２０．４０はｎ側電極、 ２１は＾ｕ／Ｚｎ／Ａｕのｐ側電極（金属電極）、２２
はＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ金属膜（金属膜）、２３は５ｉ０２
絶縁膜、 ３５ｂはｐ”　ＧａＩｎＰエツチングストップ層、３８
はｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層、 ３９はｐ”　ＧａＡｓコンタクト層、 ４１はｐ側電極、 である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 断面が凸形状をなしその下面部に性層（１４）が位置す
   るリブ導波構造のクラッド（１５）を有するダブルヘテ
   ロリッジ導波型半導体レーザであって、前記クラッド（
   １５）は、前記凸部上部にオーミック接触する金属電極
   （２１）を有し、且つ該金属電極（２１）上面を含んで
   、中央凸部側面がクラッド（１５）とショットキ接合す
   る金属膜（２２）で覆われていることを特徴とする半導
   体レーザ。