JPH03240287A - リブ導波路型半導体レーザ素子 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はリブ導波路型ダブルへテロ構造を持つ半導体レ
ーザ素子に関する。

〔従来の技術〕

平坦な活性層とストライプ状凸部を有するクラッド層と
のダブルへテロ構造の水平横モード制御レーザ素子は、
従来一般にリブ導波路型ストライプレーザ素子として知
られ、広く用いられている。

第５図はこの種のリブ導波路型ストライプレーザ素子の
模式断面図を示したものであり、屈折率分布図を傍記し
である。第５図においてこのリブ導波路型ストライプレ
ーザ素子は、ｎ型ＧａＡｓ基板１の一主面上にｎ型第１
クラフト層２．　ｐ型活性層３．　ｐ型第２クラッド層
４．　ｐ型エツチングストップ層５．ｐ型第２クラッド
層６を順次積層成長させ、次にストライプ部以外の領域
をエツチングストップ層５まで除去した後、ｍｌ光吸収
層７を埋め込んだ構造を有する。この素子はストライプ
状凸部となる第２クラフト層６の形状が発振レーザの横
モード特性に大きく影響するので、この凸部の形状をｗ
ｉｇするために、第２クラッド層４゜６とは興なる組成
のエツチングストップ層５を第２クラッド層４と６の間
に挿入し、組成差によるエツチング速度の相違を利用し
てストップエツチングを行なっている。なお第５図中の
８．９はそれぞれ上下の電極を表わす、そしてこの１ｍ
にょろりブ導波路型ストライプレーザ素子の場合、接合
に垂直方向の遠視野像に数度の拡がりがある。

〔発明が解決しようとする！Ｉ題〕

以上のような構造のリブ導波路型半導体レーザ素子を光
ディスクやレーザビームプリンタなどに適用するとき、
光出射パターンの接合に垂直、水平方向の半値角の比（
アスペクト比）が１に近く、出射レーザ光の形状が円に
近い程良い、しかし、工・ノチングストップ層によって
接合に垂直方向に出射ビームの拡がりが増加するので、
それに合わせて接合に水平方向にビームが拡がるように
、ストライブ幅を小さくしなければならないが、これは
最大光出力やキンク特性を考慮すると、結果的に設計マ
ージンが小さくなる。

第５図の如く、エツチングストップ層５を挿入したとき
、接合に垂直方向の屈折率分布線図は、第５図に傍記し
たようになり、エツチングストップ層５が光ガイド層と
して働くために、出射ビームが拡がるのを避けることが
できない、しかし、組成の違いを利用するエツチングス
トップ層５０Ｍ組成比は、第２クラフト層４，６より小
さくし、レーザ光に損失を与えないためには、エツチン
グストップ層５のＵＵａ比を活性層３より大きくする必
要がある。

遣 本発明は上置の点に鑑みてなされたものであり、その目
的は、Ａ７組成比を変えることなく、接合に垂直方向の
出射ビームの拡がりを緩和することができるエツチング
ストップ層を持つリブ導波路型半導体レーザ素子を提供
することにある。

（ＲＩを解決するための手段〕 上記の課題を解決するために、本発明のリブ導波路型半
導体レーザ素子は、エツチングストップ層を１０”３−
’以上となるように高密度にドーピングするものである
。

〔作用〕

第４図はＡｊ　ｏ、　＋５Ｇａｏ、　５ｓＡｓ＆ｌｌ威
の屈折率のキャリア密度依存性を示す線図であり、本発
明のリブ導波路型半導体レーザ素子は、上記のようにエ
ツチングストップ層のキャリア密度が従来ＩＱ”ａｍ−
３程度であったのをＩＱ”ａｍ−”以上の高密度にドー
ピングすることにより、屈折率を低下させることができ
る。したがって、エツチングストップ層の屈折率がクラ
フト層と同一になるように高密度にドーピングすること
により、第１図の本発明の半導体レーザ素子の模式断面
図に傍記した屈折率分布図を得、エツチングストップ層
による光ガイド、即ち光の拡がりを抑制することができ
る。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例に基づき説明する。

第１図は本発明のリブ導波路型半導体レーザ素子の構造
を示す模式断面図、およびこの図に傍記した接合に垂直
方向の屈折率分布図であり、第５図と共通部分に同一符
号を用いである。第１図と第５図の比較かられかるよう
に、本発明のリブ導波路型半導体レーザ素子の構成自体
は第５図と変わらないが、エツチングストップ層５のキ
ャリア密度をｌＸｌ０”（４１１−”程度の高濃度とし
てあり、接合に垂直方向の屈折率分布は、エツチングス
トップ層５が本発明ではクラッド層２．４と同一レベル
にある。

本発明のリブ導波路型半導体レーザ素子は次のようにし
て製造される。その工程の概要を第２図１ａｌ　〜ｆｅ
）に示す、ｎ−ＧａＡｓ基板１　（厚さＬｏｏ−、キャ
リア密度Ｉ　Ｘ１０１９ｃｍ−’）の上に、ＭＯＣＶＤ
法を用いて成長温度８００℃でｎ　　Ａｊ　ｏ、　６Ｇ
ａｓ１Ａｓ第１クラッド層２　（厚さ１．５ｍｍ＋　キ
ャリア密度３×１０”ａｍ−”）を成長させ、さらにこ
の第１クラッド層２の上にｐＩ’Ｊ　ｏ、　５Ｇａｏ、
ｓＡ８活性層３　（厚さＯ，ＯＳ−、キャリア密度ｌＸ
ｌ０”備−″）と、ｐ−Ａｊｏ、。

Ｇａｏ、　、、Ａｓ第２クラッド層４　（厚さ０．２ｍ
、キャリア密度３×１０目ａｍ　−３）　＋　　ｐ　　
ｋｌ　ｏ、　＋５Ｇａｏ、　５５Ａｓ工ツチングストツ
プ層５　（淳さ０．０５ｍ、　キャリア密度３Ｘ１０”
３−″）＋　ｐ　　Ａｊ　ｏ、　４ｓＧａｏ、　５ｓＡ
ｓ第２クラフト層６　（厚さ１１−３ａ＋　キャリア密
度３　ｘ　ＩＱ”ａｍ−’）とを順次エピタキシャル成
長させて積層する〔第２図１ａｌ）。

その後、第２クラッド層６上に、スバンタ法により、Ｓ
ｉＯ□膜　（厚さ０．５ｇ、ただし図示を省鴫）を被着
させ、フォトエツチング法によってこのＳｉＯｘ膜のス
トライプ部（暢４−）に対応する部分以外をバターニン
グ除去し、かつこのＳｉＪ膜パターンをエツチングマス
クに用いて、１（ｔＯｔ　：　ＨｚＳＯａ：ＨｔＯ−４
：　１　：　１．６０℃のエツチング液によりエツチン
グストップ層５までエンチング除去する〔第２図（ｂ）
）。

さらに、前と同一の図示してない５４０ｇ膜パターンを
マスクに用いたままで、減圧ＭＯＣＶＤ法により、第２
クラッド層６のストライプ部の両側に対して、ｎ−Ｇａ
Ａｓ光吸収層７．即ち電流狭窄層（厚さ１．２Ｊ１１．
キャリア密度Ｉ　ＸＩＯ”ｃ＊−３）をエピタキシャル
成長させて埋め込み、マスクに用いた５４０ｇ膜パター
ンを除去した後、改めてスバフタ法により、エピタキシ
ャル成長面側にＡｕＺｎ／Ａｕ１ｉ極８．基板ｌ側には
ＡｕＧｅ／Ａｕ電極９をそれぞれ形成させ、これをＨｚ
／Ｎｚ雰囲気中で４５０℃、１０分間程度のアニールを
行なってオーもツク接触を得る〔第２図ｆｃｌ）、この
ようにして、所期通りに第１図の構造を持つリブ導波路
型半導体レーザ素子を製造することができる。ここで比
較のために、本発明の素子と従来素子との接合に垂直方
向の遠視野像の拡がりを第３図に示す、第３図の曲線（
イ）が本発明素子１曲線（ロ）が従来素子を表わす、第
３図から明らかなように、スペクトルの半値幅は本発明
素子の方が約３＠小さい。

〔発明の効果〕

以上述べてきたように、本発明によればリブ導波路型半
導体レーザ素子のエツチングストップ層を、従来より高
密度なドーピングにより１０”Ｃ１１−”以上としたた
めに、素子の接合に垂直方向の屈折率分布は第２クラッ
ド層中では平坦となり、エツチングストップ層に起因す
る出射ビームの拡がりが大きくなるのを防くことができ
る。その結果ストライブ幅を適当に定めることにより、
５０…−以上の高出力域まで、従来殆ど３に近いアスペ
クト比の値を１〜２とする半導体レーザ素子の実現が可
能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のリブ導波路型半導体レーザ素子の構造
を示す模式断面図および屈折率分布図、第２図（Ｍｌ〜
（Ｃ）は本発明の半導体レーザ素子の製造工程図、第３
図は本発明素子と従来素子との接合に垂直な方向におけ
る遠視野像の比較線図、第４図はエツチングストップ層
のキャリア密度と屈折率との関係線図、第５図は従来リ
プ導波路型半導体レーザ素子の構造を示す模式断面図お
よび屈折率分布図である。 １　：　ｎ−ＧａＡｓ蟇板、基板第１クラッド層、３：
活性層、４．６：第２クラッド層、５：エツチングスト
ップ層、７：光吸収層、８，９：電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）第一導電型の半導体基板の一主面上に、少なくとも
   第一導電型の第１クラッド層、第二導電型の活性層、レ
   ーザ光進行方向と平行なストライプ状凸部を持つ第二導
   電型の第２クラッド層、この第２のクラッド層中に挿入
   される前記凸部形成用のエッチングストップ層、および
   第２クラッド層の凸部両側面に埋め込んだ第一導電型の
   光吸収層とを備えるリブ導波路型半導体レーザ素子であ
   って、前記エッチングストップ層が１０＾１＾９ｃｍ＾
   −＾３以上のキャリア密度を有することを特徴とするリ
   ブ導波路型半導体レーザ素子。