JPH0362585A - 半導体レーザ装置 - Google Patents

半導体レーザ装置

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JPH0362585A
JPH0362585A JP19760789A JP19760789A JPH0362585A JP H0362585 A JPH0362585 A JP H0362585A JP 19760789 A JP19760789 A JP 19760789A JP 19760789 A JP19760789 A JP 19760789A JP H0362585 A JPH0362585 A JP H0362585A
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JP
Japan
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layer
gaas
semiconductor laser
laser device
current blocking
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JP19760789A
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English (en)
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Hideo Kawano
川野 英夫
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NEC Corp
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NEC Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S2301/00Functional characteristics
    • H01S2301/17Semiconductor lasers comprising special layers
    • H01S2301/173The laser chip comprising special buffer layers, e.g. dislocation prevention or reduction

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  • Weting (AREA)
  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はPOS、FAシステム等のバーコードリーダー
用および光計測等の光源に用いられる半導体レーザ装置
に関し、特に横モード制御が可能であり、発振波長が6
80nm以下のAj7GaInP系可視光半導体レーザ
装置の構造に関する。
〔従来の技術〕
第4図は従来の利得ガイド型のAJ2GaInP系可視
光半導体レーザ装置の構造を示す断面図である(例えば
、昭和61年度電子通信学会予稿集、P、4−92)。
図中1はn−GaAs基板であり、この基板1上にはn
 −G a A sバッファー層2が形成されている。
バッファー層2上にはn−AA’GaInPAl2aI
nPクラツドP活性層4.p−、Al20aInPクラ
ッド層5.p−Ga InP工yチング停止層6.n−
GaAs電流阻止層7及びp−G a A sコンタク
ト層8からなるダブルヘテロ接合構造が形成されている
この構造を有する半導体レーザ装置は通常MOVPE法
又はMBE法によって製造されるが、ここでは量産性に
優れたMOVPE法を用いた場合について述べる。
先ず、1回目のMOVPE戒長によってn−GaAsバ
ッファー層2からn−GaAs電流阻止層7までの6層
構造を順次形成し、n−GaAs電流阻止層7の一部に
p−GaInPエツチング停止層6が露出するストライ
プ状の溝9を形成する。
続いて2回目のMOVPE戒長によって溝9を含むn 
−G a A s電流阻止層7上にp−GaAsコンタ
クト層8が形成されている。その後、コンタクト層8の
上面にp側電極10が被着され、基板lの下面にはn側
電極11が被着されている。
この構造では、電流狭窄はp −G a A sコンタ
クト層8とn−GaAs電流阻止層7により行なわれる
。また、p−GaInPエツチング停止層6はストライ
プ状の溝9を形成する際にn−GaAs電流阻止層7だ
けが化学エツチングされるためのエツチング停止の役目
をしており、またp−AAGaInPクラッド層5とp
−GaAs:Iフタ21層8との間の電気抵抗低減を目
的とするものである。このようにして利得ガイド型の半
導体レーザ装置が構成される。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、このような利得ガイド型半導体レーザ装
置では、横モードが不安定で、発振しきい値も高く、非
点隔差が40〜50μmと大きいため、レーザ光を微小
スポットに絞りにくい欠点がある。よって、近年、基本
横モードで発振し、低発振しきい値で低非点隔差を有す
る屈折率ガイド型の半導体レーザ装置の要求が高まって
いる。
上述した従来の利得ガイド型の構造で、活性層4に平行
な方向に作りつけの実効屈折率差を形成し、横モード制
御を可能とした半導体レーザ装置としては、AAGaA
s系の半導体レーザ装置が良く知られている。第4図に
おいてp −G a A sコンタクト層7の屈折率n
1とp−クラッド層5(AAGaAs系の場合はp−A
uGaAsクラッド層)屈折率n2とがn1≦n2の関
係になるように、すなわち溝9部をp−クラッド層5と
同じり  AAGaAs系で埋め込むことによって、屈
折率ガイド型の半導体レーザ装置が構成される。
しかしながら、このような構造をAfGaInP系の化
合物半導体に適用した場合、以下に述べるような結晶成
長上の問題点が起きる。
すなわち、A17GaInP系の化合物半導体をMOV
PE法によって結晶成長する場合、下地結晶の面方位に
よってその上に成長されるAAGaInP層の結晶構造
が異なることが報告されている(例えば、昭和63年度
秋季応用物理学会予稿集、P、277)。
例えば、第5図に示すように溝9を含むp −G a 
A s電流阻止層T上に2回目のMOVPE成長でp−
A17GaInPクラッド層5と同一組成のp−AAG
aInPAAaInP層ると、溝9の底面(100)面
(図中Aで示す)上には(1111超格子が形成され、
溝9の両側面(111)面。
(111) 面(図中B、B”1?示ス) 上E&! 
[:111)超格子が形成されない性質があるため、こ
の溝9部を埋め込むp−Aj2GaInP層12には、
結晶構造の異なる成長層が混在し、良好な結晶性を有す
る半導体層の形成が極めて難しいという問題点がある。
本発明は、このような問題点を解決し良好な結晶性を有
し、横モード制御が可能なAAGaInP系可視光半導
体レーザ装置を提供するものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の半導体レーザ装置は、AfflGaInP系半
導体レーザ装置において、電流阻止層を貫通し電流通路
となる溝部の内面が(100)または(001)結晶面
を含まない面指数を有する結晶面からなっており、この
溝内部および電流阻止層の全上面に光の閉じ込め層とな
るAAGaInP層を形成した構造を有している。
〔実施例1〕 次に、本発明について図面を参照して説明する。
第1図は本発明の一実施例の半導体レーザ装置の構造を
示す横断面図である。
まず、原料としてメタル系■族有機金属(トリメチルイ
ンジウム、トリエチルガリウム、トリメチルアルミニウ
ム)と、V族水素化物(PH3゜AsHs)とを用いた
減圧下でのMOVPE法により、面方位(100)のn
 −G a A s基板13(n濃度2 X 10 ”
cm−’)上に厚さ0.5 p mのn−G a A 
sバッファー層14(n濃度lXl0”(m−3)、厚
さ1.umのn  (AnwsGacL4)o、1In
asPクラッド層15(n濃度5 x l O”cm−
’) 、厚さ0.06μmのGaasIn。、sP活性
層16.厚さ0、3 p mのp(Aj7o、aGaw
*) cs I na、sPクラッド層17(p濃度3
 X 10 ”cm−”)及び厚さ0、6 p mのn
 −G a A s電流阻止層18(n濃度I X 1
0 ”cm−”)を順次成長してダブルヘテロウェハー
を形成する。続いて、Sin、膜または、フォトレジス
ト膜をマスクとして用い、n−GaAs電流阻止層18
とp(Aj2a、aG&a、g)a、sIn。Pクラッ
ド層17の一部をHClとCHsOHの混合液で数分間
エツチングすることにより、電流阻止層18を貫通しp
−(A II a、e G a a4) ccsIna
、sPクラッド層17が露出し、内側面が(111)結
晶面(図中、Bで示f) と(111)M晶面(図中、
B′で示す)からなるストライプ状の溝19を形成する
次いで、2回目のMOVPE法により、第1図に示す如
く厚さ50人のp−GaasIn。P保護膜20(P濃
度I X 10 ”am−”)、厚さ1μm(平坦部)
のp−(AAwsGa+u)wsInLsP埋め込み層
21(P濃度5 X 10 ”cm ”)、厚さ1.u
mのp −G a A s コンタクト、層22(P濃
度5×10 ”an−’)を順次形成する。その後、コ
ンタクト層22上にp側電極23.基板13の下面にn
側電極24を形成することによって、第1図に示す構造
の半導体レーザ装置が完成する。
これによって、溝19部の両側にn  GaAs電流阻
止層18が配置されているため、効率的な電流注入がな
され発振光に対し吸収層として働らくため、溝19部と
その両側とで作りつけの実効屈折率差が生じ、低発振し
きい値でかつ屈折率ガイド型の横モード制御が可能とな
る。ここで、基本横モード光出力を大きく、またモード
の安定性を考慮し溝19部の電流注入幅は4〜5μmと
している。
〔実施例2〕 第2図は本発明の実施例2の横断面図である。
第1図で説明したと同様に、MOVPE法によって面方
位(100)のn  GaAs基板13上にバッファー
層14.n−クラッド層15.活性層16、p−クラッ
ド層17.電流阻止層18を順次形成する。その後、第
1図と同様に電流阻止層18を貫通しp (AA’+u
Gaat)a、aInwiPクラッド層17を露出させ
たストライプ状の溝25を形成する。ここでは、この溝
25を形成するエツチング液としてHCl1とH202
の混合液を用いることによって、第2図に示すように溝
25の内側面が(211)結晶面(図中、Cで示す)と
(211)結晶面(図中、C′で示す)とからなるよう
に形成される。次いで、2回目のMOVPE法によって
、第1図と同様、保護層20.埋め込み層21.コンタ
クト層22を順次形成し、その後電極23.24を形成
して半導体レーザ装置が完成する。この実施例では、溝
25の内側面(211)、 (211)結晶面の(10
0)結晶面となす角度が35°と第1図の(111)、
 (111)結晶面の場合の54.7°に比べゆるやか
なため、同じ厚さの電流阻止層18と同じ幅の電流注入
幅の場合、第2図で示す実施例の方が溝25の底部の深
さが浅く、言いかえれば溝19下のp   (AAa、
aGILu)cmInQ、sPクラッド層17の厚さを
太き目にできるため、これが保護層となり2回目のMO
vPE法による再成長の際に活性層16が受ける熱的劣
化を軽減できる利点がある。
〔実施例3〕 第3図は本発明の実施例3の横断面図である。
MOVPE法によるダブルヘテロ構造の成長は前述の実
施例と同じ方法で行なう。
ここでは、電流阻止層18を貫通し、クラッド層17を
露出させたストライプ状の溝26の内側面が電流阻止層
18部で(011)、 (011)結晶面(図中、D、
D’で示す)、クラツド層17内部で(111)、 (
111)結晶面(図中、B、B’で示す)からなるよう
に形成されている。(011)。
(011)結晶面はHCl2とH* P Otの混合液
、(111)、 (111)結晶面は前述同様のH(1
とCH,OHの混合液を用いたエツチングによって露呈
される。この実施例では、電流阻止層18の厚さが溝2
6側面部まで同じであるため、電流集中が溝26幅に相
当する領域に効果的に行なえることから、低発振しきい
値で高効率な横モード制御が可能な半導体レーザ装置を
実現できる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、n−GaAs電流
阻止層18の一部に形成した電流通路となる溝19,2
5.26の内面が(100)結晶面を含まない面指数を
有する結晶面からなっているために、この上にMOVP
E法で成長するp−(AAwsG&a*)QJInas
P埋め込み層21は1:11 lE超格子構造とはなら
ず正常な屈折率(バンドギャップ)を有する良好な結晶
層を形成できる。
従って、本発明によってAAGaInP系の化合物半導
体においてもA AJ G a A s系と同様な屈折
率ガイド型構造を実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図、第3図は本発明の実施例を示すAAG
alnP系半導体レーザ装置の横断面図、第4図は従来
技術により得られるAIIGaInP系半導体レーザ装
置の横断面図、第5図は従来技術で得られる屈折率ガイ
ド型のAnGaInPnGaIn−ザ装置の問題点を説
明するための横断面図を示す。 図において、 1.13−n−GaAs基板、2,14・・・・・・n
 −G a A sバッファー層、3.15−−n−(
AAaaGacLa) asI nasPクラッド層、
4゜16・・・・・・GaasIn。P活性層、5,1
7・・・・・・p(AmfasG 6w4) as I
 na、sPクラッド層、6・・・・・・p Ga1s
In。Pエツチング停止層、7゜18・・・・・・n−
GaAs電流阻止層、8,22・・・・・・p−GaA
sコンタクト層、9,19,25.26・・・・・・溝
、10.23・・・・・・P側電極、11.24・・・
”’n側電極、12−p−AAGaInP系、20””
p Gao、5InasP保護層、21− pCAul
lLgGaw*) IILsI n1LsP埋め込み層
、A・・・・・・<100> 、B・・・・・・<11
1> 、B’・・・・・・<111>、C・・・・・・
<211>、C′・・・・・・<211>、D・・・・
・・<011>、D′・・・・・・(011>を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 半導体基板上に形成したダブルヘテロ接合構造部が(A
    l_xGa_1_−_x)_0_._5In_0_._
    5P(0≦x≦1)で成り、このダブルヘテロ接合構造
    部の上に電流阻止層を具備した半導体レーザ装置におい
    て、電流阻止層を貫通し電流通路となる溝部の内面が(
    100)または(001)結晶面を含まない面指数を有
    する結晶面からなっており、この溝内部および電流阻止
    層の全上面に(Al_xGa_1_x)_0_._5I
    n_0_._5(0≦x≦1)層を少なくとも1層設け
    たことを特徴とする半導体レーザ装置。
JP19760789A 1989-07-28 1989-07-28 半導体レーザ装置 Pending JPH0362585A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5577062A (en) * 1993-12-22 1996-11-19 Ricoh Company, Ltd. Semiconductor laser diode apparatus and method of producing the same
EP0828302A3 (en) * 1996-09-06 1998-12-23 Sharp Kabushiki Kaisha Gallium nitride group compound semiconductor light-emitting device and method for fabricating the same

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