JPH04159789A - 半導体レーザ装置の製造方法 - 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〕 この発明は、量子井戸構造の活性層を有する半導体レー
ザ装置およびその製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

第３図は従来のいわゆるリッジ型の半導体レーザ装置を
示す断面図であり、この図において、１はｎ型の（以下
、ｎ−と略す）ＧａＡｓ基板（なお、以下ではＧａＡｓ
基板は単に基板という。

他のものについても繰り返し用いる場合には同様とする
。）、２はこの基板１上に設けられたｎ−Ａ　ｌ　ｏ、
５Ｇ　ａ　（、，５Ａ　ｓ第１クラッド層、３ば前記第
１クラッドＨ２上に設けられたｐ型（以下、ｐ　−’−
と略す）のＡ　ｎ　６．　、、、Ｇ　ａ　ｏ、　、、Ａ
、　ｓ活性層、４ばこの活性層３上に設けられたストラ
イブ状の凸部１１を有するｐ　　Ａ　ｌ　６．５Ｇ　ａ
　ｏ、　ｒ、Ａ、　Ｓ第２クラッド層、５はこの第２ク
ラッド層４のストライブ状の凸部１１上に設けられたｐ
−Ｇ　ａ　Ａ　ｓコノタクト層、′６ば前記第２クラッ
ド層４のストライブ状の凸部１１上面以外の領域に設け
られた５１０２絶縁膜、７はｎ側電極、８ばｎ側電極て
あり、９゜１０は電流経路を示す。

次に、動作について説明する。

Ｐ側電極７とｎ側電極８の間に、ｎ側電極７が正となる
ようなバイアスを印加する。側電極７゜８間に５ｉｎ２
絶縁膜６が存在する領域には電流は流れず、第２クラッ
ド層４に形成されたストライブ状の凸部１１を通っての
み電流が流れる。その電流経路は、図中９および１０て
示しである。

電流が流れることにより、活性層３に注入されたキャリ
アは再結合して光を輻射する。、注入するキャリアを増
していくと誘導輻射が始まり、レーザ発振に至る。１．
・−ヂ光は装置の上下方向で（ま活性層３と第」クラッ
ド層２および第２クラッド層４の間の実屈折率差により
閉じ込められろ。また、装置の横方向においては、注入
キャリアの空間的分布による利得分布により閉じ込めら
れる。この利得分布はストライブ状の凸部１１下部で利
得が大きく、そこから離れるに従って急激に小さくなる
ように分布している。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の半導体レーザ装置は以上のように構成されている
ので、注入された電流のうちレーザ発振に寄与する電流
は、第３図中の電流経路９をたどるもののみであり、電
流経路１０をたどる電流は無効電流となる。例えば、第
２クラ・ンド層４の抵抗率を０．０５Ωｃｍ、ストライ
プ状の凸部１１以外の厚さを０．２５μｍ、ストライブ
状の凸部１１の幅を３．５μｍ、共振器長を４００μｍ
として発振に必要な全電流を５０ｍＡとすると、そのう
ち無効電流は約２０ｍＡとなる。実に４０％もの無効電
流が存在する。

また、上記無効電流をなくすｔコめに、第４図に示すよ
うな活性層３をストライブ状の凸部１１内に形成（７た
半導体レーザ装置も提案されているが、この構造におい
ては、レ−→）光が半導体−絶縁膜の界面にも存在する
ため、そこて、発熱が生１ッ、装置の信頼性が悪いとい
う問題点があった。

この発明は、」二記のような問題点を解消するためにな
されたもので、第１の発明は、無効電流が１．１ぼ０で
あり、また、信頼性の高い半導体レーザ装置を得ること
を目的とする。

さらに、第２の発明は上記第１の発明による半導体レー
ザ装置を簡便に製造（ツうる半導体し・−サ装置の製造
方法をｊ見る乙とを目的とする。。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の第１の発明に係る半導体レーザ装置は、第１
クラ、ソド層のストライブ状の凸部上に量子井戸構造よ
りなる活性層を設けるとともに、前記活性層の側面部近
傍を無秩序化したものである。

また、この発明の第２の発明に係る半導体Ｌ−−−ザ装
置の製造方法は、コノツク１−層」二に形成されたンリ
コノ窒化膜をエッチングマスクと（７て第１クラッド層
のなかばまでエッチノブを施（ッ、その後、ウェハ全面
にシリコン酸化膜を形成して熱処理することにより、シ
リコン酸化膜に接した量子井戸構造よりなる活性層を無
秩序化するものである。

〔作用〕

この発明の第１の発明においては、側面が無秩序化され
た量子井戸構造よりなる活性層は、無秩序化されていな
い活性層にのみ選択的に電流を注入するとともに、無秩
序化されていない領域に光を閉じ込める。

また、この発明の第２の発明におけろシリコン酸化膜は
、熱処理によりＧａ空格子点を結晶内に誘起して、量子
井戸構造を無秩序化する。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図面について説明する。

第１図はこの発明の第１の発明による半導体レーザ装置
の断面を示す図であり、この図において、１ばｎ　−Ｇ
　ａ　Ａ　ｓ基板、２はこの基板１上に設けられたスト
ライブ状の凸部１１を有するｎ　−Ａ　Ｉ　（、、、Ｇ
　ａ　ｏ、、Ａ　ｓ第１り；ノット゛層、３はこの第１
クラ・ソドＨ２のストライブ状の凸部１１内に設けられ
た量子井戸構造を有−４るｐ−Ａ７！ｏ、、、Ｇａ。、
、Ａｓ活性層であり、側面部近傍は無秩序化、ずなわぢ
混晶化された領域（以下、無秩序化領域という）１２と
なっている。４は前記Ｍ　（−井戸構造を有する活性層
３上に設けられたｐ−Ａｌ４゜、＋。

Ｇａｏ、、Ａｓ第２クラッド層、５ばこの第２クラ・ソ
ド層４上に設けられたｐ−ＧａＡＳコノタク１、層、６
はこのコノタクト層５上部を除いたウェハ全面に設けら
れた５ｉｎ２絶縁膜、７　ｌｉ　ｐ側電極、８はｎ側電
極であり、９は電流経路を示している。

次に、動作について説明ずろ。

ｐ側電極７とｎ側電極８の間にｐ側電極７が正となる」
：うにバイアスを印加ずろ。電流は側電極７．８間に５
ｉｎ２絶縁膜６が介在する領域には流れず、ストライブ
状の凸部１１にのみ選択的に流れろ。１：た、このスト
ライブ状の凸部１１内においても、活性層３の側面部近
傍の無秩序化領域１２におけるｐｎ接合の拡散電位は無
秩序化されていない領域のそれよりも大きいために、無
秩序化領域１２には電流は流れない。９は電流が流れる
電流経路を示す。電流が流れることにより、活性層３に
注入されたキャリアは再結合して光を輻射する。注入電
流レベ７Ｌを増加させていくと、誘導輻射がはじまり、
レーザ発振にいたる。レーザ光は装置の上下方向では活
性層３と第１クラッド層２および第２クラッド層４の間
の実屈折率差により閉じ込められる。また、装置の横方
向においては、活性層３のうち無秩序化されていない領
域の屈折率が無秩序化領域１２のそれよりも大きいこと
により、無秩序化されていない領域内あるいはその近傍
に閉じ込められる。したがって、電流が選択的に注入さ
れる領域と、レーザ光が閉じ込められる領域とはほぼ一
致する。また、レーザ光は半導体−絶縁体の界面、すな
わぢ、無秩序化領域１２とＳｉＯ□絶縁膜６の界面には
存在せずに、そこでの発熱も生しない。

次に、この発明の第２の発明である半導体シ・−す装置
の製造方法を第２図（１１）〜（０）について説明する
６、第２図において、１３はストライブ状の、リコノ窒
化膜であり、その他は第１図と同しものである。

まず、基板１上に第１クラッド層２．量子井戸構造を有
する活性層３．第２クラット層４．お１−びコンククト
層５を順次エピタキシャル成長する（第２図（ａ））。

次に、コンタクト層５上にストライブ状のンリコノ窒化
膜１３を形成する（第２図（ｂ））。このンリコ、窒化
膜１３　ヲエッチノゲマスクとして第１クラッド層２の
なかばまでエツチングすることにＪ：リストライブ状の
凸部１１を形成ずろ（第２図（Ｃ））。次に、電子ビー
ム蒸着装置などによりウェハ全面にＳｉＯ３絶縁膜６を
形成する（第２図（ｄ））。次に、熱処理することによ
り、Ｓ１０□絶縁Ｈり６に接した結晶中にＧａの空格子
点を誘起する。量子井戸構造を有する活性層３中に誘起
されたＧａの空格子点は量子井戸構造を無秩序化する。

すなわち、無秩序化領域１２が形成される（第２図（Ｃ
））。次に、ンリコノ窒化膜１３を用いてストライブ１
１上に形成されているＳ１０２絶縁膜６をり７トオフし
、ｐ側電Ｗ！７およびｎ側電極８を形成して第１図に示
す半導体し・−ザ装置を得る。

〔発明の効果〕

以」１説明したように、この発明の第１の発明によれば
、第１クラッド層のストライブ状の凸部−１−に量子井
戸構造よりなる活性層を設けるとともに、前記活性層の
側面部近傍を無秩序化１７たので、無効電流をほぼＩＩ
　Ｏ　ＩＩとずろことができ、信頼性の向上が図られる
効果がある。

また、この発明の第２の発明によれば、＝１ノククト層
上に形成されたストライブ状のンリコノ窒化膜をエッチ
ングマスクとして第１クラ・ンド層のなかばまでエツチ
ングを施し、その後、ウェハ全面にシリコン酸化膜を形
成して熱処理することにより、シリコン酸化膜に接した
量子井戸構造よりなる活性層を無秩序化するので、高信
頼性の半導体レーザ装置を簡便に製造することができる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の発明の一実施例による＞１４
導体レーザ装置を示す断面図、第２図はこの発明の第２
の発明の一実施例による半導体し・−ザ装置の製造方法
を示す工程断面図、第３図および第４図は従来の半導体
レーザ装置を示ず断面図である。 図において、１１Ｊ’、　ｎ−Ｇ　ａ　Ａ　ｓ基板、２
はｎ−Ａ、　ｉ　ｏ、Ｇ　ａ　（、、、Ａ　ｓ第１クラ
ッド層、３はｐ−Ａ　（’　０Ｉ５（ｘ　ａ　ｏ、　Ｂ
５Ａ　Ｓ活性層、４ばｐ−Ａｎｏ５Ｇ　Ｑ　Ｏ，＝、　
Ａ　ｓ第２クラ・ソド層、５ばｐ　−Ｇ　ａ　Ａ　ｓコ
ノククト層、６は５ｉｎ２絶縁膜、１２は無秩序化領域
、１３はストライブ状のンリコノ窒化膜である、。 なお、各図中の同一・符号は同一または相当部分を示す
。 代理人　大　岩　増　珀、　　　（外２名）（１］） 第１図 哨＼↑ｍへ　　− ■）　＼↑　Ｏつ　　　Ｃ′−ＶＪ「−第２図その２ 第３図 第４図 手続補正帯（自発） 平成　３年　１０月　３１ ３、補正をする者 代表者　志　岐　守　哉 ５、補正の対象 明細書の特許請求の範囲の欄 ６、補止の内容 明細書の特許請求の範囲を別紙の」、うに補正する。 以　　　　」二 ２、特許請求の範囲 （１）　　第１の導電型の半導体基板上に形成去れたス
トライブ状の凸部を有する第１の導電型の第１クラッド
層と、この第１クラッド層のス）・ライブ状の凸部上に
形成され、側面部近傍に無秩序化された領域を有する量
子井戸構造よりなる活性層と、この活性層上に形成され
た第２の導電型の第２クラッド層ｒｅＪＬ−友たことを
特徴とする半導体レーザ装置。 （２）　　第１の導電型の半導体基板上に、第１の導電
型の第１クラッド層、量子井戸構造よりなる活性層、第
２の導電型の第２クラッド層、第２の導電型のコノタク
ト層を順次エピタキシャル成長する１：程と、前記コノ
タクト層」二にストライブ状のシリコン窒化膜を形成す
る工程と、前記ストライブ状のシリコン窒化膜をエッチ
ノゲマズクと（）て前記第１クラ・シト層のなかばまで
エッチジグずろ工程と、このエッチングの終了したウェ
ハ全面にシリコン酸化膜を形成するＩ程と、このシリコ
ン酸化膜が全面に形成されたウェハを熱処理するととに
より、前記シリコン酸化膜に接１ッた量子井戸構造より
なる活性層を無秩序化ずろ工程とを有することを特徴と
する半導体レーザ装置の製造方法。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１の導電型の半導体基板上に形成されたストラ
   イプ状の凸部を有する第１の導電型の第１クラッド層と
   、この第１クラッド層のストライプ状の凸部上に形成さ
   れ、側面部近傍に無秩序化された領域を有する量子井戸
   構造よりなる活性層と、この活性層上に形成された第２
   の導電型の第２クラッド層により構成されたことを特徴
   とする半導体レーザ装置。
2. （２）第１の導電型の半導体基板上に、第１の導電型の
   第１クラッド層、量子井戸構造よりなる活性層、第２の
   導電型の第２クラッド層、第２の導電型のコンタクト層
   を順次エピタキシャル成長する工程と、前記コンタクト
   層上にストライプ状のシリコン窒化膜を形成する工程と
   、前記ストライプ状のシリコン窒化膜をエッチングマス
   クとして前記第１クラッド層のなかばまでエッチングす
   る工程と、このエッチングの終了したウェハ全面にシリ
   コン酸化膜を形成する工程と、このシリコン酸化膜が全
   面に形成されたウェハを熱処理することにより、前記シ
   リコン酸化膜に接した量子井戸構造よりなる活性層を無
   秩序化する工程とを有することを特徴とする半導体レー
   ザ装置の製造方法。