JPH04261082A - 半導体レ−ザ装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特性の均一な制御性の
優れた半導体レ−ザ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来のＩ２　ＳＰＢ（Ｉｎｖｅｒ
ｔｅｄ　Ｉｎｎｅｒ　Ｓｔｒｉｐｅ　Ｌａｓｅｒ　ｗｉ
ｔｈ　ａ　Ｐ−ＧａＡｓ　Ｂｕｆｆｅｒ　Ｌａｙｅｒ　
、特開昭６３−２６９５９３号公報参照）の構造を示す
断面図である。この図で、１はｎ−ＧａＡｓ基板（以下
、単に基板という。その他の符号についても繰り返す場
合は同様とする）、２はこの基板１上に直接または図示
しないＧａＡｓ予備層を介してエピタキシャル成長され
たｎ−ＡｌｘＧａ１−ｘ　Ａｓ下クラッド層、３はこの
下クラッド層２上に同様に順次成長された第１もしくは
第２もしくは真性の導電型を有するｐ−Ａｌｙ　Ｇａ１
−ｙ　Ａｓ活性層、４はこの活性層３上に同様に順次成
長されたｐ−Ａｌｘ　Ｇａ１−ｘ　Ａｓ上クラッド層、
５はこの上クラッド層４の成長後、写真製版と化学エッ
チング法により加工形成された電流通路用のリッジ、６
はこのリッジ５の形成後、再度リッジ５上を除く上クラ
ッド層４上に選択的にエピタキシャル成長されたｐ−Ｇ
ａＡｓバッファ層、７はこのバッファ層６上に同様に順
次成長され、リッジ５の上部高さまで埋め込む形で成長
されたｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層、８は前記リッジ５
および電流ブロック層７上に形成されたｐ−ＧａＡｓキ
ャップ層、１０ａ，１０ｂはそれぞれ前記キャップ層８
，基板１にオ−ミック接触する電極である。

【０００３】次に、動作について説明する。電極１０ａ
，１０ｂ間に電極１０ａが正となるように電圧を印加す
ると、キャップ層８，リッジ５，上クラッド層４，バッ
ファ層６のｐ型半導体と、基板１，下クラッド層２のｎ
型半導体との間に順方向の電位差を生じ、活性層３には
順方向バイアスが印加され、順方向電流が流れる。この
際、電流ブロック層７と上クラッド層４との間にはｐｎ
接合による空乏層が生じるため、順方向電流はリッジ５
のみを選択的に流れて活性層３に流入する。注入された
キャリアは活性層３に対する上クラッド層４と下クラッ
ド層２のバンドギャップの大きさから活性層３に閉じ込
められ、再結合過程により発光する。活性層３の屈折率
は上クラッド層４，下クラッド層２の屈折率よりも大き
いため、発光によって発生したフォトン密度は活性層３
を中心に分布し、さらに、順方向電流を大きくして発光
再結合量を増大させフォトン密度を増大させると、フォ
トンの誘導放出によってレ−ザ発振にいたる。レ−ザ光
は活性層３からしみ出し、電流ブロック層７に吸収され
る時、活性層３の主面方向に対する吸収による屈折率分
布によって安定な横モ−ドでレ−ザ発振動作を行うこと
ができる。また、Ｉ２　ＳＰＢ構造の特徴であるバッフ
ァ層６の効果によって、リッジ５を形成後、再成長界面
となる上クラッド層４とバッファ層６の間よりも、バッ
ファ層６と電流ブロック層７の間にｐｎ接合位置が形成
してあるため、レ−ザ光の吸収によって再成長界面に存
在する結晶欠陥の成長速度が低減され、寿命特性が向上
され、高信頼性を有するなどの特徴がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の半導体レ−ザ装置は、リッジ５を加工形成
する際の上クラッド層４の残し厚みが再現性に欠け、活
性層３からしみ出したレ−ザ光の電流ブロック層７に対
する吸収量がばらつきやすく、横モ−ドの制御性が悪い
ため、レ−ザ発振する領域の大きさにばらつきが生じる
。したがって、動作電流量，レ−ザ光放射全角などの特
性にばらつきを生じやすいなどの問題点があった。

【０００５】また、上記上クラッド層４の残し厚みのば
らつきは、リッジ５の加工形成前の上クラッド層４の厚
みのばらつき△ｔ１　と、加工形成時の化学エッチング
の制御性によるばらつき△ｄ１　との和△ｔ１　＋△ｄ
１　として与えられ、△ｔ１　はエピタキシャル成長に
気相成長法を用いても０．０５〜０．１μｍ程度、△ｄ
１　は０．０２〜０．０５μｍ程度あるものと考えられ
、したがって、残し厚みのばらつきは０．０７〜０．１
５μｍ程度であると考えられている。

【０００６】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、特性のばらつきの少ない半導体レ−ザ
装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体レ−
ザ装置は、リッジ加工形成時に２種類のエッチャントを
用いてＧａＡｓおよびＡｌＧａＡｓの選択エッチングを
行うことによって、厚みのばらつき△ｔ１　，△ｄ１　
をそれぞれ小さくした半導体レ−ザ装置を得るものであ
る。

【０００８】

【作用】本発明においては、リッジ形成時の上クラッド
層の残り厚みのばらつきを小さくしたことから、レ−ザ
動作における横モ−ドの安定化が図れるため、特性ばら
つきの小さい半導体レ−ザ装置が得られる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面について説明
する。図１は本発明の半導体レ−ザ装置の一実施例を示
す断面図である。図１において、図４と同一符号は同一
部分を示し、１５は前記上クラッド層４上に順次エピタ
キシャル成長によって成長されたｐ−ＧａＡｓコンタク
ト層で、リッジ５の加工形成時に同時に加工形成された
ものである。２０は前記バッファ層６を成長させる際、
ｐ型ド−パンド組成量，成長温度，成長時間などの成長
条件を最適化することによって下クラッド層２，活性層
３，上クラッド層４，リッジ５，コンタクト層１５へそ
れぞれｐ型ド−パントが拡散してできたｐ型拡散領域で
ある。

【００１０】次に、図２（ａ）〜（ｃ），図３（ａ）〜
（ｃ）によって、図１に示した構造の半導体レ−ザ装置
を得るための製造フロ−について説明する。図２におい
て、図１と同一符号は同一部分を示し、３０は前記リッ
ジ５加工形成の際のエッチングマスクのためのＳｉＮｘ
　等の誘電体膜であり、バッファ層６，電流ブロック層
７を選択的に成長させるための選択成長マスクの役割も
果す。

【００１１】図２（ａ）に示すように、基板１，下クラ
ッド層２，活性層３，上クラッド層４，コンタクト層１
５を順次、例えばＭＯＣＶＤ法等の膜厚制御性の優れた
気相成長法などのエピタキシャル成長を行った後、写真
製版等の方法でストライプ状の、例えばＳｉＮｘ　等の
誘電体膜３０を形成する。次に、図２（ｂ）に示すよう
に、誘電体膜３０をマスクとして、コンタクト層１５、
すなわちＧａＡｓのみを選択的にエッチングする。この
エッチングは、例えばアンモニア：過酸化水素＝１：３
０等のエッチャントでコンタクト層１５をエッチングし
、上クラッド層４を露出させる。次に、図２（ｃ）に示
すように、ＧａＡｓおよびＡｌＧａＡｓを同程度のエッ
チング速度でエッチングする。例えば酒石酸：過酸化水
素＝５：１等のエッチャントで、上クラッド層４をｔμ
ｍエッチングする。この時、コンタクト層１５もエッチ
ングされる。

【００１２】次に、図３（ａ）に示すように、上述のア
ンモニア系のエッチャントで再度コンタクト層１５のみ
をエッチングし、サイドエッチング量としてｌμｍエッ
チングする。さらに、図３（ｂ）に示すように、上述の
酒石酸系エッチャントで上クラッド層４をエッチングし
、上クラッド層４，活性層３を完全にエッチングし、リ
ッジ５を形成する。図２（ｃ）におけるエッチング量ｔ
および図３（ａ）におけるエッチング量ｌは、図３（ｂ
）におけるエッチング量ｔとｌと同じ値のエッチング量
を示す。最後に、図３（ｃ）に示すように、図３（ｂ）
のエッチングが完了後、同様にＭＯＣＶＤ法等の方法で
エッチングで消失した領域を埋め込む形で下クラッド層
２が露出された上に、バッファ層６，電流ブロック層７
をエピタキシャル成長した後、誘電体膜３０を除去し、
キャップ層８を再成長させる。この時、前記したｐ型ド
−パントが拡散され、ｐ型拡散領域２０が形成される。 このキャップ層８上と基板１上にそれぞれオ−ミック接
触する電極を施せば、図１に示す半導体レ−ザ装置が得
られる。なお、電極は図示を省略する。

【００１３】次に、動作について説明する。従来のもの
と全く同じ原理でレ−ザ発振を行うことが可能であり、
電流はキャップ層８からコンタクト層１５，リッジ５を
通って上クラッド層４へと流入し、エピタキシャル成長
中に形成されたｐ拡散領域２０によってｐｎ接合の電流
バリヤによって電流ブロック層７と基板１の間のリ−ク
電流は回避できる。

【００１４】本発明によって、上クラッド層４のエッチ
ング後の残し厚みを決定する要因は、図２（ｃ）におけ
るエッチング量ｔμｍと図３（ｂ）におけるエッチング
量ｔであるが、図３（ｂ）におけるエッチング量ｔの決
定、すなわちエッチング時間の決定は、エッチング中に
半導体ウエハの主面側、すなわちコンタクト層１５側か
ら目視し、光学的干渉効果によって活性層３をエッチン
グ除去し、下クラッド層２が露出した時点で干渉色が消
失することで非常に容易であり、再現性も良いことから
、図２（ｃ）におけるエッチング量ｔμｍのみとなる。

【００１５】ｔの大きさは０．２〜０．５μｍのオ−ダ
で、ばらつき△ｔも一般的には数％程度であることから
、△ｔ＝０．０１〜０．０５μｍとなり、従来の△ｔ１
　＋△ｄ１　＝０．０７〜０．１５μｍに比べ３分の１
〜７分の１となり、制御性は飛躍的に向上する。また、
図３（ａ）におけるサイドエッチング量ｌも独立して制
御できることにより、リッジ５の大きさを目的に合う任
意の大きさに決定でき、特性上、レ−ザ放射全角の設計
が可能であり、また、光学系による戻り光量の設計が可
能で、ノイズ特性向上が用途別に可能となる。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、リッジ
加工形成時に２種類のエッチャントを用いてＧａＡｓお
よびＡｌＧａＡｓの選択エッチングを行うことによって
、厚みのばらつき△ｔ１　，△ｄ１　をそれぞれ小さく
したので、上クラッド層のエッチング後の残し厚みのば
らつきが小さくなり、特性の優れた半導体レ−ザ装置が
得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す半導体レ−ザ装置の断
面図である。

【図２】本発明の半導体レ−ザ装置の製造フロ−を示す
断面図である。

【図３】図２に引き続く製造フロ−を示す断面図である
。

【図４】従来の半導体レ−ザ装置の断面図である。

【符号の説明】

１　　　　ｎ−ＧａＡｓ基板 ２　　　　ｎ−Ａｌｘ　Ｇａ１−ｘ　Ａｓ下クラッド層
３　　　　ｐ−Ａｌｙ　Ｇａ１−ｙ　Ａｓ活性層４　　
　　ｐ−Ａｌｘ　Ｇａ１−ｘ　Ａｓ上クラッド層５　　
　　リッジ ６　　　　ｐ−ＧａＡｓバッファ層 ７　　　　ｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層８　　　　ｐ−
ＧａＡｓキャップ層 １０ａ，１０ｂ　　電極 １５　　ｐ−ＧａＡｓコンタクト層 ２０　　ｐ型拡散領域 ３０　　誘電体膜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　第１の導電型を有するＧａＡｓ基板と
   、このＧａＡｓ基板上に直接もしくは第１の導電型を有
   するＧａＡｓ予備層を介してエピタキシャル成長された
   第１の導電型を有するＡｌｘ　Ｇａ１−ｘ　Ａｓ下クラ
   ッド層と、このＡｌｘＧａ１−ｘ　Ａｓ下クラッド層上
   に同様な方法で連続的に形成された第１もしくは第２も
   しくは真性の導電型を有するＡｌｙ　Ｇａ１−ｙ　Ａｓ
   活性層と、このＡｌｙ　Ｇａ１−ｙ　Ａｓ活性層上に形
   成された前記Ａｌｘ　Ｇａ１−ｘ　Ａｓ下クラッド層，
   Ａｌｙ　Ｇａ１−ｙ　Ａｓ活性層とともにダブルヘテロ
   接合を行い、レ−ザ動作機能を有する第２の導電型を有
   するＡｌｘ　Ｇａ１−ｘ　Ａｓ上クラッド層と、このＡ
   ｌｘＧａ１−ｘ　Ａｓ上クラッド層上に形成された第２
   の導電型を有するＧａＡｓコンタクト層と、前記ＧａＡ
   ｓコンタクト層，Ａｌｘ　Ｇａ１−ｘ　Ａｓ上クラッド
   層，Ａｌｙ　Ｇａ１−ｙＡｓ活性層を化学エッチング等
   でストライプ状の少なくとも１箇所の台形領域を除く領
   域を加工し、前記Ａｌｘ　Ｇａ１−ｘ　Ａｓ下クラッド
   層が露呈された領域および台形領域の主面に対して水平
   方向の横幅よりも少なくとも小さい横幅を有し、前記Ａ
   ｌｙ　Ｇａ１−ｙ　Ａｓ活性層上のＡｌｘ　Ｇａ１−ｘ
   　Ａｓ上クラッド層、ＧａＡｓコンタクト層とからなる
   電流通路用のリッジ部分と、前記化学エッチングされた
   領域を埋め込む形で積層され、露呈された前記Ａｌｘ　
   Ｇａ１−ｘ　Ａｓ下クラッド層上に積層された第２の導
   電型を有するＧａＡｓバッファ層と、このＧａＡｓバッ
   ファ層成膜中に、このＧａＡｓバッファ層から不純物が
   拡散することによって、前記Ａｌｘ　Ｇａ１−ｘ　Ａｓ
   下クラッド層，Ａｌｘ　Ｇａ１−ｘ　Ａｓ上クラッド層
   ，ＧａＡｓコンタクト層のエッチング加工面に新たに形
   成された第２の導電型を有する拡散領域と、前記ＧａＡ
   ｓバッファ層上に形成され、前記ＧａＡｓコンタクト層
   の主面と同じ主面を有する第１の導電型を有する電流ブ
   ロック層と、前記ＧａＡｓコンタクト層および電流ブロ
   ック層上に積層された第２の導電型を有するＧａＡｓキ
   ャップ層と、このＧａＡｓキャップ層および前記ＧａＡ
   ｓ基板にオ−ミック接触する電極とを備えたことを特徴
   とする半導体レ−ザ装置。