JPH0397286A - 半導体レーザ装置 - Google Patents

半導体レーザ装置

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JPH0397286A
JPH0397286A JP23346989A JP23346989A JPH0397286A JP H0397286 A JPH0397286 A JP H0397286A JP 23346989 A JP23346989 A JP 23346989A JP 23346989 A JP23346989 A JP 23346989A JP H0397286 A JPH0397286 A JP H0397286A
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Kunihiko Isshiki
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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〕 本発明は、光ディスク装置tiどに用いる光源として好
適な、低雑音特性を有する半導体レーザ装置およびその
製造法に関する。
〔従来の技術〕
ディジタルオーディオディスク(DAD)やビデオディ
スク(VD)用光源あるいはアナログ信号伝達用光源と
して基本の横モード発振にすぐれた半導体レーザ装置が
求められており、このための種々の装置が提供されてい
る。
ところが通常の半導体レーザ装置を光ディスク装置の光
源として用いたぱあい、ディスク面で反射される戻り光
によって誘起される、いわゆる戻り光雑音が大きいため
、信号と雉音との強度比で雑音特性を示す、いわゆるS
/N比( Signal to?oise Rat1o
)が小さくなるという問題があった。
この戻り光誘起雑音を低減する一つの方法として、活性
領域に可飽和吸収体を設けて自励振を発生させる方法が
提案されている。その一例をあげれば第7図に示すよう
な半導体があげられる。第7図は、東芝レビュー、40
巻7号、p57B〜57B(光ビックアップ用低雑音半
導体レーザ、鈴木和雄他)に記載された、ロスガイド機
構を有する従来の半導体レーザ装置を示す斜視図であり
、第7図において、(211はp型GaAs基板、のは
n型GaAs電流狭窄層、■はp型/VGaAs下クラ
ッド層、t3’j p型MGaAs活性層、■■■はn
型/VGaAs上クラッド層、(5)はn型NGaAs
アンチエッチバック層、のはn型GaAsコンタクト層
、■は2段の満、(8)は金属電極である。
アンチエッチバック層■は、液相エピタキシャル成長法
(LPE)により下クラッド層のを成長させる工程で満
変形を阻止するためのものである。アンチエッチバック
層形戊のち、反応性イオンエッチング法(RIB)によ
り第8図に示すような2段満の形成がなされる。なお、
第8図は第7図A部の拡大図である。
従来の半導体レーザ装置は前記のように構成され、今、
上・下の金属電極(8)、(8)間に、活性層のpn接
合に対して順方向の電圧を印加すると、キャリアが活性
層内に閉じ込められて発光し、上・下クラッド層の、(
至)および2段溝部付近での光の損失に基づく実効的な
屈折率差によってガイドされ、基本横モード発振かえら
れる。
ここで、光のガイド領域は2段の溝(支)うち幅の広い
上段の溝で規定され、電流は幅の狭い下段の溝による電
流狭窄層のの開口でその拡がりが抑えられるために、光
ガイド領域内で利得に不均一が生ずる(第8図参照)。
光ガイド内にある活性層Q4は、注入電流密度が小さく
て利得が吸収を上回ることができないぱあいには可飽和
吸収体として働く。すなわち、レーザ光の強度が低いぱ
あいにはレーザ光に対し吸収体となり、ある程度光強度
が大きいと透明体となる。したがって、可飽和吸収体は
一種の光誘起スイッチとして働き、レーザ出力光はns
以下のパルス幅をもった自己パルス変調を生じ、いわゆ
る自励振が発生する。自励振が生じている状態ではレー
ザ光の縦モードはマルチモードとなり、可干渉距離が小
さくなる。戻り光誘起雑音は反射によって共振器内部に
戻った光との自己干渉により生じるので、可干渉距離が
小さいほど雑音は小さくなる。
〔発明が解決しようとする課題〕
前記のように、第7図に示す従来の半導体レーザ装置で
は白励振を利用した低雑音化に或功しているが、第2回
目の結晶成長工程において、2段の溝■を埋込んで、活
性層(至)をほぼ平坦に形成する必要がある。これは、
活性層が湾曲していると、横方向に実屈折率分布が形成
され、光分布が溝のみで規定されなくなり、特性、とく
に雑音特性に影響を及ぼすからである。このため前記従
来例では満の埋込み成長が可能なLPEを2回目成長に
用いている。しかし、近年、盛んに研究・開発され、制
御性・瓜産性にすぐれている有機金属気相成長法(MO
CVD)や分子線成長法(MBE)などの気相エビタキ
シャル成長法は、溝を平坦に埋込む成長が困難なため、
前記従来のレーザ装置には適用できない問題点があった
本発明は前記のような問題に鑑みなされたもので、}I
OcVDやMBEなどの気相エビタキシアル成長法を用
いて比較的簡単な方法で作製可能な、自励振動による低
雑音半導体レーザ装置およびその製造法を提供すること
を目的とする。
〔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、 (a)一方の電極と、 CIl+)前記一方の電極上に形成された所定の導電形
式の半導体基板と、 (c>前記半導体基板上に形成された前記半導体基板と
同様の導電形式の第1クラッド層と、〈d〉前記第1ク
ラッド層上に形成された活性層と、(e)前記活性層上
に形成されたリッジ部を有する前記半導体基板とは異な
る導電形式の第2クラッド層と、 (「)前記第2クラッド層のリッジ部上面に形成された
前記第2クラッド層と同様の導電形式のコンタク1・層
と、 ((J>前記第2クラッド層上に形成された前記第1ク
ラッド層と同様の組成を有する電流阻止層と、(h)前
記コンタクト層および前記電流阻止層を覆うように形成
された他方の電極 とからなることを特徴としている。
なお、前記電流阻止層は必要に応じて、第1電流阻止層
と第2電流阻止層とに分けて形成されてもよい。
また本発明の半導体レーザ装置の製造法は、(お半導体
基板上に前記半導体基板と同様の導電形式の第1クラッ
ド層を形成する工程と、曲前記第1クラッド層に活性層
を形成する工程と、(c)前記活性層上に前記半導体基
板とは異なる導電形式の第2クラッド層を形成する工程
と、曲前記第2クラッド層上に前記第2クラッド層と同
様の導電形式のコンタクト層を形成する工程と、(e)
前記コンタクト層上に所定形状のマスクを形成する工程
と、 《f〉前記マスクを利用して前記コンタクト層を所定形
状に加工し、かつ、前記第2クラッド層をリッジを有す
る形状に加工する工程と、 ((1)前記第2クラッド層上に前記第1クラッド層と
同様の組成を有する電流阻止層を形成する工程と、而前
記半導体基板の裏面上に一方の電極を形成し、かつ、前
記コンタクト層および前記電流阻止層を覆うように他方
の電極を形戊する工程 とからなることを特徴としている。
〔作 用〕
本発明の半導体レーザ装置においてはリッジガイド横造
を有する電流阻止層が形成されているので、電流はGa
Asコンタクト層部分のみに流れ、自励振を発生させる
ことができ、光誘起雑音を小さくできる。
また、電流阻止層を第1電流阻止層と第2電流阻止層と
に分けて形成した半導体レーザ装置によれば、電流狭窄
は第1電流阻止層でなされ、光の導波は第2電流阻止層
でより広範囲にわたって規定されるので、光誘起雑音を
より有効に阻止することができる。
さらに本発明の製造法によれば、MOCVDやMBEな
どの気相エビタキシャル或長法を用いることができる。
〔丈施例〕
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図は、本発明の半導体レーザ装置の一実施例の断面
図である。第1図において、(1)はn型GaAs基板
、(2)はn型N GaAs第1クラッド層、(3)は
/VGaAs活性層、(4)はp型AI GaAs第2
クラッド層、(5)はn型M GaAs第1電流阻止層
、(6)はn型GaAs第2電流陽止層、(7)はp型
GaAsコンタクト層、(8)は金属電極である。
つぎに、この実施例に示す半導体レーザ装置の製逍法を
第1〜4図に基づいて説明する。
(al n型GaAs基板(1)上にMOCVDあるい
はMBEによりp型GaAsコンタクト層(7)までを
従来例の半導体装置と同様に順次成長させる(第2図参
照)。
曲絶縁膜(9)をコンタクト層(7)の表面に形成する
形成法は真空蒸着、スパッタリングなどを用いることが
できるが、膜の密着性の点よりスパッタリングを用いる
のが好ましい。絶縁膜(9)の材質は、GaAsとの密
着性、耐薬品性、耐熱性の点より3102、813N4
などを用いることができるが、形成が容易である点より
SiO2を川いるのが好ましい。絶縁膜(9)の膜厚は
、ストレスの点より1000〜2000Aの範囲とする
のが好ましい。絶縁膜(9)の形状は、リッジの幅の点
より幅3〜5一程度のストライブ状とするのが好ましい
。絶縁膜(9)の形成条件は、形成する膜厚、材質、形
状などに応じて適宜選定されるが、一例をあげればスパ
ッタリング法によりSi02の膜を作製するときは、ア
ルゴンガス圧1×10’ Torrs RF電力100
Wとすることができる。
(c)絶縁膜(9)の成膜ののち、この絶縁膜(9)を
マスクとして、コンタクト層(7)および第2クラッド
層(4)の一部をエッチングにより除去する(第3図参
照)。エッチング液としては硫酸と過酸化水素水の混合
液、アンモニアと過酸化水素水の混合液などを用いるこ
とができるが、エッチングの制御性の点より硫酸と過酸
化水素水の混合液を用いるのが好ましい。エッチング条
件は用いるエッチング液の捕類により適宜選定されるが
、エッチング液として硫酸と過酸化水素水の混合液を用
いたぱあいは、液温を 1.5℃とするのが好ましい。
(d)エッチングののち、マスクとして用いた絶縁膜(
9)を今度は、選択成長マスクとして用い、MOCVD
などで、第1電流阻止層(5)と第2電流明止届(6)
を選択埋込み或長ずる(第4図参照)。
成膜方法および条件は従来よりこの種の成膜に採用され
ているものを適宜採用することができ、とくに限定され
ない。その一例をあげるならば、第1電流阻止層(5)
についてはo.1気圧のMOCVD ,第2電流阻止層
(6)についてはo.1気圧のMOCVDとすることが
できる。
(e)絶縁膜(9)をフッ酸により除去したのち、金属
電極(8)を真空蒸着法で成膜する。金属電極(8)の
成膜方法および条件は従来よりこの種の或膜に採用され
ているものを適宜採用することができ、とくに限定され
ない。その一例をあげるならば、真空蒸着法により圧力
I X 10−llTorr以下の条件のもとに或膜す
ることができる。金属電極(8)の膜厚はストレスの点
より 500〜5000大の範囲にあるのが好ましい。
この範囲をはずれるとストレスが大きくなり問題を生ず
るので好ましくない。最後に各チップに分離して素子が
完成される。このようにして製造された半導体レーザ装
置の動作機構は従来例と全く同様であり、電流は幅の狭
いp型第2クラッド層(4)のリッジ部で狭窄され、光
はこの幅よりも広い第2電流阻止層で導波される。その
ため自励振が発生し、この自励振により戻り光誘起雑音
が緩和され戻り光誘起雑音を小さくすることができる。
なお、前記実施例では幅の狭いp型GaAsコンタクト
層(7)の表面のみで電極のオーミック接触を形成して
いるが、面積が小さいため、オーミック抵抗が大きくな
るばあいがある。これを防止するためにはより広い面積
がオーミック接触を形成すればよい。第5図にかかる構
成の一実施例を示す。
第5図において、(Illはp型MGaAs層、制はp
型GaAs層を示す。p型/VGaAs層01)はMO
CVDにより、常圧の条件のもとに1岬程度の膜厚で戊
膜される。
02)はMOCVDにより、常圧の条件のもとに1岬程
度の膜厚で成膜される。第5図中、第1図と同一符号は
同一部分または相当部分を示す。したがって、それらの
部分については説明は省略する。
第5図に示す実施例では、p型MCaAs層Oil、p
型GaAs層02)が形成されており、そのためより広
い面積にオーミック電極が形成されているので、接触抵
抗が充分小さいという特性を有している。
前記各実施例においては電流阻止層をロスガイドの点よ
り第1電流阻止層(5)と第2電流阻止層(6)とに分
けて形成したが、電流阻止層はリッジガイド構造で形成
されれば一層であっても実用上問題を生じない。
すなわち、第1図に示す実施例ではn型GaAs第2電
流阻止層(6)でのレーザ光の吸収によるロスガイド機
構で横モードの安定化を図っているが、第6図に示す実
施例のように、第2電流用止層(6)を設けない構遣も
可能である。このぱあい、光の横方向のガイドは、リッ
ジ形状に厚くなっている第2クラッド層(4)に起因す
る屈折率分布でなされるので、リッジガイド構造と呼ば
れている。電流は、GaAsコンタクト層(7)の部分
のみに流れるので、第1図に示す実施例と同様の自励振
が発生し、戻り光誘起雑音を小さくできる。
なお、以上の実施例ではGaAs, NGaAsを材料
として用いたものを示したが、材料はこれらに限定され
るものではなく、たとえば( N Ga) l nP,
GalnPSInGaAsPなどを用いてもよい。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明の半導体レーザ装置によれ
ば、戻り光誘起雑音を小さくできる。
また本発明の半導体レーザ装置の製法によれば、気相エ
ビタキシャル成長法を用いて本発明の半導体レーザ装置
を製遣することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の半導体レーザ装置の一実施例の断面図
、第2〜4図は本発明の製造法の成膜過程を示す説明図
、第5〜6図は本発明の半導体レーザ装置の他の実施例
の断面図、第7図は従来例の半導体レーザ装置の斜視図
、第8図は第7図のA部拡大図である。 (図面の主要符号) (1)二半導体基板 (z;第1クラッド層 (3):活 性 層 (4):第2クラッド層 (5):第1電流阻止層 (6):第2電流阻止層 (7):コンタクト層 (8)二  金  属  電  極 代  理  人 大  岩 増  雄 牙2図 寸1図 7:コンタクト層 オ5図 ′A′7図 28 寸8図 電流の流れ 手 続 補 正 書(自発)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)(a)一方の電極と、 (b)前記一方の電極上に形成された所定の導電形式の
    半導体基板と、 (c)前記半導体基板上に形成された前記半導体基板と
    同様の導電形式の第1クラッド層と、 (d)前記第1クラッド層上に形成された活性層と、(
    e)前記活性層上に形成されたリッジ部を有する前記半
    導体基板とは異なる導電形式の第2クラッド層と、 (f)前記第2クラッド層のリッジ部上面に形成された
    前記第2クラッド層と同様の導電形式のコンタクト層と
    、 (g)前記第2クラッド層上に形成された前記第1クラ
    ッド層と同様の組成を有する電流阻止層と、(h)前記
    コンタクト層および前記電流阻止層を覆うように形成さ
    れた他方の電極 とからなることを特徴とする半導体レーザ装置。
  2. (2)前記電流阻止層が第1電流阻止層と第2電流阻止
    層とからなる請求項1記載の半導体レーザ装置。
  3. (3)(a)半導体基板上に前記半導体基板と同様の導
    電形式の第1クラッド層を形成する工程と、(b)前記
    第1クラッド層に活性層を形成する工程と、(c)前記
    活性層上に前記半導体基板とは異なる導電形式の第2ク
    ラッド層を形成する工程と、 (d)前記第2クラッド層上に前記第2クラッド層と同
    様の導電形式のコンタクト層を形成する工程と、(e)
    前記コンタクト層上に所定形状のマスクを形成する工程
    と、 (f)前記マスクを利用して前記コンタクト層を所定形
    状に加工し、かつ、前記第2クラッド層をリッジを有す
    る形状に加工する工程と、 (g)前記第2クラッド層上に前記第1クラッド層と同
    様の組成を有する電流阻止層を形成する工程と、(h)
    前記半導体基板の裏面上に一方の電極を形成し、かつ、
    前記コンタクト層および前記電流阻止層を覆うように他
    方の電極を形成する工程 とからなることを特徴とする半導体レーザ装置の製造法
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