JPH06125147A - 半導体レーザ装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体レーザ装置及びその製造方法Info
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- JPH06125147A JPH06125147A JP4274688A JP27468892A JPH06125147A JP H06125147 A JPH06125147 A JP H06125147A JP 4274688 A JP4274688 A JP 4274688A JP 27468892 A JP27468892 A JP 27468892A JP H06125147 A JPH06125147 A JP H06125147A
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- semiconductor laser
- laser device
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Abstract
(57)【要約】
【目的】半導体レーザ端面の光密度を下げ、端面光破壊
レベルをあげる機能を保ちながら、端部領域とその他の
領域の光結合が改善され、長期に渡る高信頼動作が可能
で安価な高出力半導体レーザ装置を提供すること。 【構成】通電により光利得を発生する活性層４と、活性
層より小さな屈折率を持ち、活性層を挟んで設けられた
クラッド層２、５と、レーザ光出射部近傍のクラッド層
５中に配置され、クラッド層よりも大きな屈折率を持つ
光ガイド層１０とを有し、クラッド層５中の光ガイド層
１０のレーザ光出射部端面の方を内側よりも活性層によ
り近い位置に設けた半導体レーザ装置。また、クラッド
層中の光ガイド層の厚さをレーザ光出射部端面の方が内
側よりも厚くすることもできる。
レベルをあげる機能を保ちながら、端部領域とその他の
領域の光結合が改善され、長期に渡る高信頼動作が可能
で安価な高出力半導体レーザ装置を提供すること。 【構成】通電により光利得を発生する活性層４と、活性
層より小さな屈折率を持ち、活性層を挟んで設けられた
クラッド層２、５と、レーザ光出射部近傍のクラッド層
５中に配置され、クラッド層よりも大きな屈折率を持つ
光ガイド層１０とを有し、クラッド層５中の光ガイド層
１０のレーザ光出射部端面の方を内側よりも活性層によ
り近い位置に設けた半導体レーザ装置。また、クラッド
層中の光ガイド層の厚さをレーザ光出射部端面の方が内
側よりも厚くすることもできる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光ディスク、レーザビ
ームプリンタ、固体レーザ励起、光２次高調波励起、光
ファイバ励起等に用いる高出力半導体レーザ装置及びそ
の製造方法に関する。
ームプリンタ、固体レーザ励起、光２次高調波励起、光
ファイバ励起等に用いる高出力半導体レーザ装置及びそ
の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の高出力半導体レーザ装置は、図９
に示すように、半導体レーザの端面近傍の窓領域におい
て上部クラッド層５中に、クラッド層よりも屈折率の大
きい光ガイド層１４を設け、レーザ端面におけるレーザ
スポット径を広げ、高出力化するものであった。本構造
により、再現性よく、端面でのレーザ光密度を下げるこ
とができるので、倍近い高出力化が可能である。なお、
図において、１は基板、２はクラッド層、４は活性層、
５’は第２クラッド層、６はコンタクト層、１２はキャ
ップ層である。なお、この半導体レーザ装置について
は、第４１回応用物理学会講演会講演要旨集、１９８８
年秋、第８５６頁に記載されている。
に示すように、半導体レーザの端面近傍の窓領域におい
て上部クラッド層５中に、クラッド層よりも屈折率の大
きい光ガイド層１４を設け、レーザ端面におけるレーザ
スポット径を広げ、高出力化するものであった。本構造
により、再現性よく、端面でのレーザ光密度を下げるこ
とができるので、倍近い高出力化が可能である。なお、
図において、１は基板、２はクラッド層、４は活性層、
５’は第２クラッド層、６はコンタクト層、１２はキャ
ップ層である。なお、この半導体レーザ装置について
は、第４１回応用物理学会講演会講演要旨集、１９８８
年秋、第８５６頁に記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、端部
領域とその他の領域の光結合損失のために約２割のしき
い値電流の増加が起こるので長期に渡る高信頼動作は困
難であるという問題があった。
領域とその他の領域の光結合損失のために約２割のしき
い値電流の増加が起こるので長期に渡る高信頼動作は困
難であるという問題があった。
【０００４】本発明の目的は、半導体レーザ端面の光密
度を下げ、端面光破壊レベルをあげる機能を保ちなが
ら、端部領域とその他の領域の光結合が改善され、長期
に渡る高信頼動作が可能で安価な高出力半導体レーザ装
置及びその製造方法を提供することにある。
度を下げ、端面光破壊レベルをあげる機能を保ちなが
ら、端部領域とその他の領域の光結合が改善され、長期
に渡る高信頼動作が可能で安価な高出力半導体レーザ装
置及びその製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の半導体レーザ装置は、通電により光利得を
発生する活性層と、活性層より小さな屈折率を持ち、活
性層を挟んで設けられたクラッド層と、レーザ光出射部
近傍のクラッド層中に配置され、クラッド層よりも大き
な屈折率を持つ光ガイド層とを有し、クラッド層中の光
ガイド層のレーザ光出射部端面の方を内側よりも活性層
により近い位置に設けるように構成される。また、この
半導体レーザ装置は、クラッド層中の光ガイド層の厚さ
を、レーザ光出射部端面の方が内側よりも厚くすること
ができる。
に、本発明の半導体レーザ装置は、通電により光利得を
発生する活性層と、活性層より小さな屈折率を持ち、活
性層を挟んで設けられたクラッド層と、レーザ光出射部
近傍のクラッド層中に配置され、クラッド層よりも大き
な屈折率を持つ光ガイド層とを有し、クラッド層中の光
ガイド層のレーザ光出射部端面の方を内側よりも活性層
により近い位置に設けるように構成される。また、この
半導体レーザ装置は、クラッド層中の光ガイド層の厚さ
を、レーザ光出射部端面の方が内側よりも厚くすること
ができる。
【０００６】さらに、本発明の半導体レーザ装置は、通
電により光利得を発生する活性層と、活性層より小さな
屈折率を持ち、活性層を挟んで設けられたクラッド層
と、レーザ光出射部近傍のクラッド層中に配置され、ク
ラッド層よりも大きな屈折率を持つ光ガイド層とを有
し、クラッド層中の光ガイド層の厚さを、レーザ光出射
部端面の方が内側よりも厚くするように構成される。ま
た、この半導体レーザ装置は、クラッド層中の光ガイド
層のレーザ光出射部端面の方を内側よりも活性層により
近い位置に設けることができる。
電により光利得を発生する活性層と、活性層より小さな
屈折率を持ち、活性層を挟んで設けられたクラッド層
と、レーザ光出射部近傍のクラッド層中に配置され、ク
ラッド層よりも大きな屈折率を持つ光ガイド層とを有
し、クラッド層中の光ガイド層の厚さを、レーザ光出射
部端面の方が内側よりも厚くするように構成される。ま
た、この半導体レーザ装置は、クラッド層中の光ガイド
層のレーザ光出射部端面の方を内側よりも活性層により
近い位置に設けることができる。
【０００７】上記した光ガイド層の厚さは、１０μｍ以
上の範囲に渡って、分散的に変化させることが好まし
い。また、上記した光ガイド層は、１０μｍ以上の範囲
に渡って、活性層に対する距離を分散的に変化させるこ
とが好ましい。
上の範囲に渡って、分散的に変化させることが好まし
い。また、上記した光ガイド層は、１０μｍ以上の範囲
に渡って、活性層に対する距離を分散的に変化させるこ
とが好ましい。
【０００８】さらに、本発明の半導体レーザ装置は、レ
ーザ光出射部端面部の活性層の先端を光ガイド層に置き
変えた構造とすることができる。
ーザ光出射部端面部の活性層の先端を光ガイド層に置き
変えた構造とすることができる。
【０００９】また、本発明の半導体レーザ装置の製造方
法は、基板上に、クラッド層を構成する第１の半導体層
を形成し、第１の半導体層上に所望の領域の周囲の一部
に絶縁体よりなるマスクを形成し、第１の半導体層上に
光ガイド層を構成する第２の半導体層を、マスクによる
結晶成長速度の変化を利用して、その厚みを変化させて
形成する過程を有する。
法は、基板上に、クラッド層を構成する第１の半導体層
を形成し、第１の半導体層上に所望の領域の周囲の一部
に絶縁体よりなるマスクを形成し、第１の半導体層上に
光ガイド層を構成する第２の半導体層を、マスクによる
結晶成長速度の変化を利用して、その厚みを変化させて
形成する過程を有する。
【００１０】
【作用】上記従来の半導体レーザ装置においてしきい値
電流が増加した原因は、端部の窓領域と中央領域で導波
される光の強度分布の形状が大きく異なり、素子中央領
域から窓領域に光が入射する際に大きな損失を受けるこ
とにあった。この問題は、この半導体レーザ装置が窓領
域における光分布を変えることにより高出力化を行うも
のであるため、高出力化と背反するものであった。
電流が増加した原因は、端部の窓領域と中央領域で導波
される光の強度分布の形状が大きく異なり、素子中央領
域から窓領域に光が入射する際に大きな損失を受けるこ
とにあった。この問題は、この半導体レーザ装置が窓領
域における光分布を変えることにより高出力化を行うも
のであるため、高出力化と背反するものであった。
【００１１】一方、本発明半導体レーザ装置は、光ガイ
ド層を徐々に活性層に近付けるか又は光ガイド層を徐々
に厚くして、レーザ光の形状が導波された状態のまま徐
々に窓領域での形状に変化するようにするため、導波路
の結合損失を防止することができる。この時、結合損失
を十分に小さくするためには導波ビームの形状が徐々に
変化する範囲が１０μｍ以上であることが好ましい。
ド層を徐々に活性層に近付けるか又は光ガイド層を徐々
に厚くして、レーザ光の形状が導波された状態のまま徐
々に窓領域での形状に変化するようにするため、導波路
の結合損失を防止することができる。この時、結合損失
を十分に小さくするためには導波ビームの形状が徐々に
変化する範囲が１０μｍ以上であることが好ましい。
【００１２】さらに、このような方法により素子中央部
で主に活性層に導波されていたレーザ光を光ガイド層に
移した後には活性層が取り除かれても、それによる結合
損失が発生しないので、活性層の先端を光ガイド層に置
き変えた構造とし、より完全に端面破壊現象を防止する
ことができる。
で主に活性層に導波されていたレーザ光を光ガイド層に
移した後には活性層が取り除かれても、それによる結合
損失が発生しないので、活性層の先端を光ガイド層に置
き変えた構造とし、より完全に端面破壊現象を防止する
ことができる。
【００１３】
〈実施例１〉本発明の第１の実施例を図１及び図２を用
いて説明する。図２（ａ）（ｂ）（ｃ）は、本実施例の
半導体レーザ装置の素子中央領域横断面図、端部領域横
断面図及びストライプ領域縦断面図である。図１は、素
子製造途中のその平面図である。
いて説明する。図２（ａ）（ｂ）（ｃ）は、本実施例の
半導体レーザ装置の素子中央領域横断面図、端部領域横
断面図及びストライプ領域縦断面図である。図１は、素
子製造途中のその平面図である。
【００１４】まず、ＧａＡｓ基板１上に、ＭＯＣＶＤ
（有機金属化学気相成長）法により、ｎ−Ａｌ0.5Ｇａ
0.5Ａｓからなるクラッド層２（Ｓｅドープ、ｎ＝１×
１０~18、厚さ１．５μｍ）、アンドープＡｌ0.3Ｇａ
0.7Ａｓからなる光閉じ込め層３（厚さ０．１μｍ）、
ＧａＡｓからなる活性層４（厚さ０．０１μｍ）、アン
ドープＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓからなる光閉じ込め層３（厚
さ０．１μｍ）、ｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓからなるクラ
ッド層５（Ｚｎドープ、ｐ＝１×１０~18、厚さ１．５
μｍ）、ｐ−ＧａＡｓからなるコンタクト層６（Ｚｎド
ープ、ｐ＝１×１０~19、厚さ０．５μｍ）を順次結晶
成長させた。
（有機金属化学気相成長）法により、ｎ−Ａｌ0.5Ｇａ
0.5Ａｓからなるクラッド層２（Ｓｅドープ、ｎ＝１×
１０~18、厚さ１．５μｍ）、アンドープＡｌ0.3Ｇａ
0.7Ａｓからなる光閉じ込め層３（厚さ０．１μｍ）、
ＧａＡｓからなる活性層４（厚さ０．０１μｍ）、アン
ドープＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓからなる光閉じ込め層３（厚
さ０．１μｍ）、ｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓからなるクラ
ッド層５（Ｚｎドープ、ｐ＝１×１０~18、厚さ１．５
μｍ）、ｐ−ＧａＡｓからなるコンタクト層６（Ｚｎド
ープ、ｐ＝１×１０~19、厚さ０．５μｍ）を順次結晶
成長させた。
【００１５】次に、図１に示すレーザ端部となる窓領域
８部分をクラッド層５の途中まで化学エッチングする。
この時、ホトリソグラフ技術を用いて残留するクラッド
層５の厚さが、レーザ端面から２０μｍ以内では約０．
２５μｍ、レーザ端面から２０μｍから３０μｍの領域
では約０．５μｍとなるようにエッチング量を調整し
た。
８部分をクラッド層５の途中まで化学エッチングする。
この時、ホトリソグラフ技術を用いて残留するクラッド
層５の厚さが、レーザ端面から２０μｍ以内では約０．
２５μｍ、レーザ端面から２０μｍから３０μｍの領域
では約０．５μｍとなるようにエッチング量を調整し
た。
【００１６】次に、このような構造の上に、熱ＣＶＤ
（化学気相成長）技術及びホトリソグラフ技術を用い
て、図１のようなストライプ状のＳｉＯ2膜７を設け、
さらに端部の窓領域８にホトレジスト保護膜を設けた後
化学エッチングを行い、素子中央領域にリッジ状のスト
ライプを形成する。次に、ホトレジストを取り除いた
後、ＭＯＣＶＤ法によりＳｉＯ2膜７のない領域に、ｎ
−ＧａＡｓからなるブロック層９（Ｓｅドープ）を選択
的に成長させた。次にＳｉＯ2膜を取り除いた後、再び
ＭＯＣＶＤ法によりクラッド層よりも大きな屈折率を持
つｐ−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓからなる光ガイド層１０（Ｚ
ｎドープ）、ｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓからなる第２クラ
ッド層１１（Ｚｎドープ）、ｐ−ＧａＡｓからなるキャ
ップ層１２ （Ｚｎドープ）を順次成長させた。
（化学気相成長）技術及びホトリソグラフ技術を用い
て、図１のようなストライプ状のＳｉＯ2膜７を設け、
さらに端部の窓領域８にホトレジスト保護膜を設けた後
化学エッチングを行い、素子中央領域にリッジ状のスト
ライプを形成する。次に、ホトレジストを取り除いた
後、ＭＯＣＶＤ法によりＳｉＯ2膜７のない領域に、ｎ
−ＧａＡｓからなるブロック層９（Ｓｅドープ）を選択
的に成長させた。次にＳｉＯ2膜を取り除いた後、再び
ＭＯＣＶＤ法によりクラッド層よりも大きな屈折率を持
つｐ−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓからなる光ガイド層１０（Ｚ
ｎドープ）、ｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓからなる第２クラ
ッド層１１（Ｚｎドープ）、ｐ−ＧａＡｓからなるキャ
ップ層１２ （Ｚｎドープ）を順次成長させた。
【００１７】窓領域開始位置からクラッド層５の厚さが
０．２５μｍになるまでの間にクラッド層５の厚さが
０．５μｍの領域が１０μｍあり、これによりレーザビ
ームが１０μｍ以上の距離に渡って形状を徐々に変えな
がら伝搬するため、低損失の光結合が可能となり、しき
い値電流の増加を招かずにレーザ端面での光密度を増大
することができる。
０．２５μｍになるまでの間にクラッド層５の厚さが
０．５μｍの領域が１０μｍあり、これによりレーザビ
ームが１０μｍ以上の距離に渡って形状を徐々に変えな
がら伝搬するため、低損失の光結合が可能となり、しき
い値電流の増加を招かずにレーザ端面での光密度を増大
することができる。
【００１８】〈実施例２〉本発明の第２の実施例を図３
及び図４を用いて説明する。図４（ａ）（ｂ）（ｃ）
は、本実施例の半導体レーザ装置の素子中央領域横断面
図、端部領域横断面図及びストライプ領域縦断面図であ
る。図３は、素子製造途中のその平面図である。
及び図４を用いて説明する。図４（ａ）（ｂ）（ｃ）
は、本実施例の半導体レーザ装置の素子中央領域横断面
図、端部領域横断面図及びストライプ領域縦断面図であ
る。図３は、素子製造途中のその平面図である。
【００１９】まず、ＧａＡｓ基板１上にＭＯＣＶＤ法に
よりｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓからなるクラッド層２（Ｓ
ｅドープ、ｎ＝１×１０~18、厚さ１．５μｍ）、アン
ドープＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓからなる光閉じ込め層３（厚
さ０．１μｍ）、ＧａＡｓからなる活性層４（厚さ０．
０１μｍ）、アンドープＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓからなる光
閉じ込め層３（厚さ０．１μｍ）、ｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5
Ａｓからなるクラッド層５（Ｚｎドープ、ｐ＝１×１０
~18、厚さ１．５μｍ）、ｐ−ＧａＡｓからなるコンタ
クト層６（Ｚｎドープ、ｐ＝１×１０~19、厚さ０．５
μｍ）を順次結晶成長させた。
よりｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓからなるクラッド層２（Ｓ
ｅドープ、ｎ＝１×１０~18、厚さ１．５μｍ）、アン
ドープＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓからなる光閉じ込め層３（厚
さ０．１μｍ）、ＧａＡｓからなる活性層４（厚さ０．
０１μｍ）、アンドープＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓからなる光
閉じ込め層３（厚さ０．１μｍ）、ｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5
Ａｓからなるクラッド層５（Ｚｎドープ、ｐ＝１×１０
~18、厚さ１．５μｍ）、ｐ−ＧａＡｓからなるコンタ
クト層６（Ｚｎドープ、ｐ＝１×１０~19、厚さ０．５
μｍ）を順次結晶成長させた。
【００２０】次に、熱ＣＶＤ法及びホトリソグラフ技術
を用いてＳｉＯ2膜７、３０を設け、さらに図３に示す
レーザ端部となる窓領域８においてこのＳｉＯ2膜を取
り除く。次に、図３に示すような形状のホトレジストマ
スク１３を設けて再度ＳｉＯ2膜のエッチングを行った
後、コンタクト層６をエッチングし、さらにホトレジス
トマスク１３を除去して、さらにもっとも薄い部分でク
ラッド層５が０．２５μｍ残るように追加エッチングを
行う。クラッド層５をエッチングする範囲は、端部から
３０μｍの範囲である。
を用いてＳｉＯ2膜７、３０を設け、さらに図３に示す
レーザ端部となる窓領域８においてこのＳｉＯ2膜を取
り除く。次に、図３に示すような形状のホトレジストマ
スク１３を設けて再度ＳｉＯ2膜のエッチングを行った
後、コンタクト層６をエッチングし、さらにホトレジス
トマスク１３を除去して、さらにもっとも薄い部分でク
ラッド層５が０．２５μｍ残るように追加エッチングを
行う。クラッド層５をエッチングする範囲は、端部から
３０μｍの範囲である。
【００２１】次に、ＭＯＣＶＤ法により、ＳｉＯ2膜の
ない領域にクラッド層よりも大きな屈折率を持つｎ−Ａ
ｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓからなる光ガイド層１４（Ｓｅドー
プ）、ｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ層１５（Ｓｅドープ）を
選択的に成長させる。この時、端部領域ではストライプ
状のＳｉＯ2膜７の他に、図３のような形状のＳｉＯ2膜
３０が設けられており、このように結晶表面に結晶成長
しない部分があるため、光ガイド層１４の厚さが端面に
近付くに従い厚くなる。
ない領域にクラッド層よりも大きな屈折率を持つｎ−Ａ
ｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓからなる光ガイド層１４（Ｓｅドー
プ）、ｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ層１５（Ｓｅドープ）を
選択的に成長させる。この時、端部領域ではストライプ
状のＳｉＯ2膜７の他に、図３のような形状のＳｉＯ2膜
３０が設けられており、このように結晶表面に結晶成長
しない部分があるため、光ガイド層１４の厚さが端面に
近付くに従い厚くなる。
【００２２】次にＳｉＯ2膜により保護された領域を露
出させた後、再びＭＯＣＶＤ法によりｐ−ＧａＡｓから
なるキャップ層１２（Ｚｎドープ）を成長させる。光ガ
イド層１４の厚さはＭＯＣＶＤの結晶成長中のIII族原
子のマイグレーションのために１０μｍ以上の距離にわ
たり徐々に変化するので、この間をレーザビームが形状
を徐々に変えながら伝搬するため低損失の光結合が可能
となり、しきい値電流の増加を招かずにレーザ端面での
光密度を増大することができる。
出させた後、再びＭＯＣＶＤ法によりｐ−ＧａＡｓから
なるキャップ層１２（Ｚｎドープ）を成長させる。光ガ
イド層１４の厚さはＭＯＣＶＤの結晶成長中のIII族原
子のマイグレーションのために１０μｍ以上の距離にわ
たり徐々に変化するので、この間をレーザビームが形状
を徐々に変えながら伝搬するため低損失の光結合が可能
となり、しきい値電流の増加を招かずにレーザ端面での
光密度を増大することができる。
【００２３】〈実施例３〉本発明の第３の実施例として
第１の実施例と同様の構造をＡｌＧａＩｎＰ系材料によ
り形成した例を示す。すなわち、図２に示すように、Ｇ
ａＡｓ基板１上に、クラッド層２としてｎ−（Ａｌ0.5
Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐを、光閉じ込め層３としてアン
ドープ（Ａｌ0.3Ｇａ0.7）0.5Ｉｎ0.5Ｐを、活性層４と
してＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐを、再び光閉じ込め層３としてア
ンドープ（Ａｌ0.3Ｇａ0.7）0.5Ｉｎ0.5Ｐを、クラッド
層５としてｐ−（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐを、コ
ンタクト層６としてｐ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐを、ブロック
層９としてｎ−（Ａｌ0.7Ga0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐを、光ガ
イド層１０としてｐ−（Ａｌ0.3Ｇａ0.7）0.5Ｉｎ0.5Ｐ
を、第２クラッド層１１としてｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）
0.5Ｉｎ0.5Ｐ層を、キャップ層１２としてｐ−ＧａＡｓ
を実施例１と全く同じ作製工程で製造した。この半導体
レーザ装置の機能は、実施例１と全く同じである。
第１の実施例と同様の構造をＡｌＧａＩｎＰ系材料によ
り形成した例を示す。すなわち、図２に示すように、Ｇ
ａＡｓ基板１上に、クラッド層２としてｎ−（Ａｌ0.5
Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐを、光閉じ込め層３としてアン
ドープ（Ａｌ0.3Ｇａ0.7）0.5Ｉｎ0.5Ｐを、活性層４と
してＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐを、再び光閉じ込め層３としてア
ンドープ（Ａｌ0.3Ｇａ0.7）0.5Ｉｎ0.5Ｐを、クラッド
層５としてｐ−（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐを、コ
ンタクト層６としてｐ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐを、ブロック
層９としてｎ−（Ａｌ0.7Ga0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐを、光ガ
イド層１０としてｐ−（Ａｌ0.3Ｇａ0.7）0.5Ｉｎ0.5Ｐ
を、第２クラッド層１１としてｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）
0.5Ｉｎ0.5Ｐ層を、キャップ層１２としてｐ−ＧａＡｓ
を実施例１と全く同じ作製工程で製造した。この半導体
レーザ装置の機能は、実施例１と全く同じである。
【００２４】〈実施例４〉本発明の第４の実施例とし
て、第２の実施例と同様の構造をＧａＩｎＡｓＰ系材料
により形成した例を示す。すなわち、図２に示すよう
に、実施例２と同様にＧａＡｓ基板１上に、ｎ−Ａｌ
0.5Ｇａ0.5Ａｓからなるクラッド層２を形成した後光閉
じ込め層３としてアンドープＧａＡｓを、活性層４とし
てＧａ0.8Ｉｎ0.2Ａｓを、再び光閉じ込め層３としてア
ンドープＧａＡｓを形成し、実施例２と同様のクラッド
層５、コンタクト層６を形成し、光ガイド層１４として
ｎ− Ｇａ0.8Ｉｎ0.2Ａｓ0.6Ｐ0.4を、さらにｎ−Ａｌ
0.5Ｇａ0.5Ａｓ層１５に変えてＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層を、
キャップ層１２としてｐ−ＧａＡｓを、いずれも実施例
２と全く同じ作製工程で製造した。この半導体レーザ装
置の機能は、実施例２と全く同じである。
て、第２の実施例と同様の構造をＧａＩｎＡｓＰ系材料
により形成した例を示す。すなわち、図２に示すよう
に、実施例２と同様にＧａＡｓ基板１上に、ｎ−Ａｌ
0.5Ｇａ0.5Ａｓからなるクラッド層２を形成した後光閉
じ込め層３としてアンドープＧａＡｓを、活性層４とし
てＧａ0.8Ｉｎ0.2Ａｓを、再び光閉じ込め層３としてア
ンドープＧａＡｓを形成し、実施例２と同様のクラッド
層５、コンタクト層６を形成し、光ガイド層１４として
ｎ− Ｇａ0.8Ｉｎ0.2Ａｓ0.6Ｐ0.4を、さらにｎ−Ａｌ
0.5Ｇａ0.5Ａｓ層１５に変えてＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層を、
キャップ層１２としてｐ−ＧａＡｓを、いずれも実施例
２と全く同じ作製工程で製造した。この半導体レーザ装
置の機能は、実施例２と全く同じである。
【００２５】〈実施例５〉本発明の第５の実施例を図５
を用いて説明する。図５（ａ）は、本実施例の半導体レ
ーザ装置の製造途中の縦断面図、図５（ｂ）は、その平
面図、図５（ｃ）は、製造した半導体レーザ装置の縦断
面図である。
を用いて説明する。図５（ａ）は、本実施例の半導体レ
ーザ装置の製造途中の縦断面図、図５（ｂ）は、その平
面図、図５（ｃ）は、製造した半導体レーザ装置の縦断
面図である。
【００２６】まず、ＧａＡｓ基板１上にＭＯＣＶＤ法に
よりｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓからなるクラッド層２（Ｓ
ｅドープ、ｎ＝１×１０~18、厚さ１．５μｍ）、アン
ドープＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓからなる光閉じ込め層３（厚
さ０．１μｍ）、ＧａＡｓからなる活性層４（厚さ０．
０１μｍ）、アンドープＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓからなる光
閉じ込め層３（厚さ０．１μｍ）、ｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5
Ａｓからなるクラッド層５（Ｚｎドープ、ｐ＝１×１０
~18、厚さ１．５μｍ）、ｐ−ＧａＡｓからなるコンタ
クト層６（Ｚｎドープ、ｐ＝１×１０~19、厚さ０．５
μｍ）を順次結晶成長させた。
よりｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓからなるクラッド層２（Ｓ
ｅドープ、ｎ＝１×１０~18、厚さ１．５μｍ）、アン
ドープＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓからなる光閉じ込め層３（厚
さ０．１μｍ）、ＧａＡｓからなる活性層４（厚さ０．
０１μｍ）、アンドープＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓからなる光
閉じ込め層３（厚さ０．１μｍ）、ｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5
Ａｓからなるクラッド層５（Ｚｎドープ、ｐ＝１×１０
~18、厚さ１．５μｍ）、ｐ−ＧａＡｓからなるコンタ
クト層６（Ｚｎドープ、ｐ＝１×１０~19、厚さ０．５
μｍ）を順次結晶成長させた。
【００２７】次に、熱ＣＶＤ法によりＳｉＯ2膜を設
け、その上にホトレジストマスク（図示せず）を設け、
このホトレジストマスクの下のＳｉＯ2膜のサイドエッ
チングとコンタクト層６のＧａＡｓのエッチングを交互
に行なうことにより、コンタクト層６に、図７に示す傾
斜膜厚領域２８を形成する。傾斜膜厚領域の長さは約１
０μｍで段差は０．５μｍである。さらに図７に示すレ
ーザ端部となる領域全体においてこのＳｉＯ2膜を取り
除く。
け、その上にホトレジストマスク（図示せず）を設け、
このホトレジストマスクの下のＳｉＯ2膜のサイドエッ
チングとコンタクト層６のＧａＡｓのエッチングを交互
に行なうことにより、コンタクト層６に、図７に示す傾
斜膜厚領域２８を形成する。傾斜膜厚領域の長さは約１
０μｍで段差は０．５μｍである。さらに図７に示すレ
ーザ端部となる領域全体においてこのＳｉＯ2膜を取り
除く。
【００２８】次に、図５（ｂ）に示すような形状のホト
レジストマスク１３を設けて再度ＳｉＯ2膜のエッチン
グを行った後、ホトレジストマスク１３を除去して、さ
らに傾斜膜厚領域２８以外の部分でクラッド層５が０．
２５μｍ残るように追加エッチングを行う。このとき傾
斜膜厚領域２８の部分は、クラッド層５から光閉じ込め
層３、活性層４、光閉じ込め層３、クラッド層２まで、
表面が傾斜した構造となる。
レジストマスク１３を設けて再度ＳｉＯ2膜のエッチン
グを行った後、ホトレジストマスク１３を除去して、さ
らに傾斜膜厚領域２８以外の部分でクラッド層５が０．
２５μｍ残るように追加エッチングを行う。このとき傾
斜膜厚領域２８の部分は、クラッド層５から光閉じ込め
層３、活性層４、光閉じ込め層３、クラッド層２まで、
表面が傾斜した構造となる。
【００２９】次に、ＭＯＣＶＤ法によりＳｉＯ2膜のな
い領域にｎ−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓからなる光ガイド層１
４（Ｓｅドープ）、ｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓからなる第
２クラッド層１１（Ｓｅドープ）を選択的に成長させ
る。この時、端部領域ではストライプ状のＳｉＯ2膜７
の他に図５（ｂ）のような形状のＳｉＯ2膜３０が設け
られており、実施例２の場合と同様に、光ガイド層１４
の厚さが端面に近付くに従って厚くなる。次にＳｉＯ2
膜により保護された領域を露出させた後、再びＭＯＣＶ
Ｄ法によりｐ−ＧａＡｓからなるキャップ層１２を成長
させる。
い領域にｎ−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓからなる光ガイド層１
４（Ｓｅドープ）、ｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓからなる第
２クラッド層１１（Ｓｅドープ）を選択的に成長させ
る。この時、端部領域ではストライプ状のＳｉＯ2膜７
の他に図５（ｂ）のような形状のＳｉＯ2膜３０が設け
られており、実施例２の場合と同様に、光ガイド層１４
の厚さが端面に近付くに従って厚くなる。次にＳｉＯ2
膜により保護された領域を露出させた後、再びＭＯＣＶ
Ｄ法によりｐ−ＧａＡｓからなるキャップ層１２を成長
させる。
【００３０】以上のようにして形成された半導体レーザ
装置は、光ガイド層の厚さが段階的に厚くなるので導波
路結合損失が小さく、しきい値電流の増加を招かずにレ
ーザ端面での光密度を増大することができる。しかも、
ストライプ形成前に設けた傾斜膜厚のためにレーザ端面
部分では活性層が完全に光ガイド層１４に入れ替わって
おりより完全な端面破壊の防止が可能となる。この場合
の活性層から光ガイド層１４への光結合は、光ガイド層
１４が徐々に活性層と入れ替わり、且つ光ガイド層１４
の光導波が十分に強いため、ほとんど損失なしに行われ
る。
装置は、光ガイド層の厚さが段階的に厚くなるので導波
路結合損失が小さく、しきい値電流の増加を招かずにレ
ーザ端面での光密度を増大することができる。しかも、
ストライプ形成前に設けた傾斜膜厚のためにレーザ端面
部分では活性層が完全に光ガイド層１４に入れ替わって
おりより完全な端面破壊の防止が可能となる。この場合
の活性層から光ガイド層１４への光結合は、光ガイド層
１４が徐々に活性層と入れ替わり、且つ光ガイド層１４
の光導波が十分に強いため、ほとんど損失なしに行われ
る。
【００３１】〈実施例６〉本発明の第６の実施例を図６
及び図７を用いて説明する。図７（ａ）（ｂ）（ｃ）
は、本実施例の半導体レーザ装置の素子中央領域横断面
図、端部領域横断面図及びストライプ領域縦断面図であ
る。図６は、素子製造途中のその平面図である。
及び図７を用いて説明する。図７（ａ）（ｂ）（ｃ）
は、本実施例の半導体レーザ装置の素子中央領域横断面
図、端部領域横断面図及びストライプ領域縦断面図であ
る。図６は、素子製造途中のその平面図である。
【００３２】まずＧａＡｓ基板１上にＭＯＣＶＤ法によ
りｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓからなるクラッド層２（Ｓｅ
ドープ、ｎ＝１×１０~18、厚さ１．５μｍ）、アンド
ープＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓからなる光閉じ込め層３（厚さ
０．１μｍ）、ＧａＡｓからなる活性層４（厚さ０．０
１μｍ）、アンドープＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓからなる光閉
じ込め層３（厚さ０．１μｍ）、ｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａ
ｓからなるクラッド層５（Ｚｎドープ、ｐ＝１×１０~
18、厚さ１．５μｍ）、ｎ−ＧａＡｓからなるブロック
層９（Ｓｅドープ、ｎ＝４×１０~18、厚さ０．５μ
ｍ）を順次結晶成長させた。
りｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓからなるクラッド層２（Ｓｅ
ドープ、ｎ＝１×１０~18、厚さ１．５μｍ）、アンド
ープＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓからなる光閉じ込め層３（厚さ
０．１μｍ）、ＧａＡｓからなる活性層４（厚さ０．０
１μｍ）、アンドープＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓからなる光閉
じ込め層３（厚さ０．１μｍ）、ｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａ
ｓからなるクラッド層５（Ｚｎドープ、ｐ＝１×１０~
18、厚さ１．５μｍ）、ｎ−ＧａＡｓからなるブロック
層９（Ｓｅドープ、ｎ＝４×１０~18、厚さ０．５μ
ｍ）を順次結晶成長させた。
【００３３】次に、ホトリソグラフ技術にを用いてブロ
ック層９をストライプ状に取り除く。さらに図６に示す
レーザ端部となる窓領域８においては、ストライプ内部
のクラッド層５も光閉じ込め層３に達するまで化学エッ
チングする。次に、熱ＣＶＤ法によりＳｉＯ2膜３０を
設け、ホトリソグラフ技術により、図６に示すような形
状に加工する。
ック層９をストライプ状に取り除く。さらに図６に示す
レーザ端部となる窓領域８においては、ストライプ内部
のクラッド層５も光閉じ込め層３に達するまで化学エッ
チングする。次に、熱ＣＶＤ法によりＳｉＯ2膜３０を
設け、ホトリソグラフ技術により、図６に示すような形
状に加工する。
【００３４】このような構造の上に、ＭＯＣＶＤ法によ
り、ｐ−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓからなる光ガイド層１０
（Ｚｎドープ）、ｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓからなる第２
クラッド層１１（Ｚｎドープ）、ｐ−ＧａＡｓからなる
キャップ層１２（Ｚｎドープ）、を順次成長させる。こ
の時、端部領域では図６のような形状のＳｉＯ2膜のた
め光ガイド層１０の厚さが端面に近付くに従い厚くな
る。
り、ｐ−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓからなる光ガイド層１０
（Ｚｎドープ）、ｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓからなる第２
クラッド層１１（Ｚｎドープ）、ｐ−ＧａＡｓからなる
キャップ層１２（Ｚｎドープ）、を順次成長させる。こ
の時、端部領域では図６のような形状のＳｉＯ2膜のた
め光ガイド層１０の厚さが端面に近付くに従い厚くな
る。
【００３５】以上のようにして形成された半導体レーザ
は、光ガイド層の厚さが段階的に厚くなっているので導
波路結合損失が小さく、しきい値電流の増加を招かずに
レーザ端面での光密度を増大することができる。
は、光ガイド層の厚さが段階的に厚くなっているので導
波路結合損失が小さく、しきい値電流の増加を招かずに
レーザ端面での光密度を増大することができる。
【００３６】〈実施例７〉本発明の第７の実施例とし
て、第５の実施例の構造を応用し、低動作電流の半導体
レーザを作製した例を示す。図８（ａ）は、本実施例の
半導体レーザ装置の製造途中の平面図、図８（ｂ）は、
製造した半導体レーザ装置の縦断面図である。
て、第５の実施例の構造を応用し、低動作電流の半導体
レーザを作製した例を示す。図８（ａ）は、本実施例の
半導体レーザ装置の製造途中の平面図、図８（ｂ）は、
製造した半導体レーザ装置の縦断面図である。
【００３７】本構造の作製工程は実施例５と同様である
が、本構造においては図８に示すように素子全体に占め
る窓領域の割合をそれ以外の領域に比べ大きくした。具
体的には全長６００μｍの素子のうち、窓領域以外の領
域は１５０μｍ以下となっている。このため、従来半導
体レーザのへき開制度の限界のため作製困難であった２
００μｍ以下の短共振器が容易に作製できる。しかも、
レーザの端面が光損傷を受ける心配がないので、活性層
の光密度を高くでき、１ｍＡ以下の低しきい値動作が可
能となった。
が、本構造においては図８に示すように素子全体に占め
る窓領域の割合をそれ以外の領域に比べ大きくした。具
体的には全長６００μｍの素子のうち、窓領域以外の領
域は１５０μｍ以下となっている。このため、従来半導
体レーザのへき開制度の限界のため作製困難であった２
００μｍ以下の短共振器が容易に作製できる。しかも、
レーザの端面が光損傷を受ける心配がないので、活性層
の光密度を高くでき、１ｍＡ以下の低しきい値動作が可
能となった。
【００３８】
【発明の効果】本発明によれば、端部領域と素子中央領
域の光結合の悪化を招かずに端部の光密度を低減でき、
長期に渡り信頼性の良好な高出力半導体レーザが得られ
た。
域の光結合の悪化を招かずに端部の光密度を低減でき、
長期に渡り信頼性の良好な高出力半導体レーザが得られ
た。
【図１】本発明の第１の実施例の半導体レーザ装置の製
造途中の平面図。
造途中の平面図。
【図２】本発明の第１の実施例の半導体レーザ装置の断
面構造図。
面構造図。
【図３】本発明の第２の実施例の半導体レーザ装置の製
造途中の平面図。
造途中の平面図。
【図４】本発明の第２の実施例の半導体レーザ装置の断
面構造図。
面構造図。
【図５】本発明の第５の実施例の半導体レーザ装置の断
面構造図と製造途中の平面図。
面構造図と製造途中の平面図。
【図６】本発明の第６の実施例の半導体レーザ装置の製
造途中の平面図。
造途中の平面図。
【図７】本発明の第６の実施例の半導体レーザ装置の断
面構造図。
面構造図。
【図８】本発明の第７の実施例の半導体レーザ装置の断
面構造図と製造途中の平面図。
面構造図と製造途中の平面図。
【図９】従来の半導体レーザ装置の断面構造図。
１ 基板 ２、５ クラッド層 ３ 光閉じ込め層 ４ 活性層 ５’、１１ 第２クラッド層 ６ コンタクト層 ７、３０ ＳｉＯ2膜 ８ 窓領域 ９ ブロック層 １０、１４ 光ガイド層 １２ キャップ層 １３ ホトレジストマスク １５ ｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ層 ２８ 傾斜膜厚領域 ２９ ストラプ状溝
Claims (8)
- 【請求項１】通電により光利得を発生する活性層と、該
活性層より小さな屈折率を持ち、該活性層を挟んで設け
られたクラッド層と、レーザ光出射部近傍の該クラッド
層中に配置され、クラッド層よりも大きな屈折率を持つ
光ガイド層とを有する半導体レーザ装置において、上記
クラッド層中の光ガイド層は、レーザ光出射部端面の方
が、内側よりも活性層により近い位置に設けられたこと
を特徴とする半導体レーザ装置。 - 【請求項２】請求項１記載の半導体レーザ装置におい
て、上記クラッド層中の光ガイド層の厚さは、レーザ光
出射部端面の方が、内側よりも厚いことを特徴とする半
導体レーザ装置。 - 【請求項３】通電により光利得を発生する活性層と、該
活性層より小さな屈折率を持ち、該活性層を挟んで設け
られたクラッド層と、レーザ光出射部近傍の該クラッド
層中に配置され、クラッド層よりも大きな屈折率を持つ
光ガイド層とを有する半導体レーザ装置において、上記
クラッド層中の光ガイド層の厚さは、レーザ光出射部端
面の方が、内側よりも厚いことを特徴とする半導体レー
ザ装置。 - 【請求項４】請求項３記載の半導体レーザ装置におい
て、上記クラッド層中の光ガイド層は、レーザ光出射部
端面の方が、内側よりも活性層により近い位置に設けら
れたことを特徴とする半導体レーザ装置。 - 【請求項５】請求項１又は４記載の半導体レーザ装置に
おいて、上記光ガイド層は、１０μｍ以上の範囲に渡っ
て活性層に対する距離を分散的に変化させることを特徴
とする半導体レーザ装置。 - 【請求項６】請求項２又は３記載の半導体レーザ装置に
おいて、上記光ガイド層の厚さは、１０μｍ以上の範囲
に渡って分散的に変化することを特徴とする半導体レー
ザ装置。 - 【請求項７】請求項１から４のいずれか一に記載の半導
体レーザ装置において、上記レーザ光出射部端面部の上
記活性層の先端は、上記光ガイド層に置き変えられたこ
とを特徴とする半導体レーザ装置。 - 【請求項８】基板上に、クラッド層を構成する第１の半
導体層を形成する工程と、該第１の半導体層上に所望の
領域の周囲の一部に絶縁体よりなるマスクを形成する工
程と、該第１の半導体層上に光ガイド層を構成する第２
の半導体層を、該マスクによる結晶成長速度の変化を利
用して、その厚みを変化させて形成する工程とを有し、
請求項２又は４記載の半導体レーザ装置を形成すること
を特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4274688A JPH06125147A (ja) | 1992-10-14 | 1992-10-14 | 半導体レーザ装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4274688A JPH06125147A (ja) | 1992-10-14 | 1992-10-14 | 半導体レーザ装置及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06125147A true JPH06125147A (ja) | 1994-05-06 |
Family
ID=17545182
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4274688A Pending JPH06125147A (ja) | 1992-10-14 | 1992-10-14 | 半導体レーザ装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06125147A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009076640A (ja) * | 2007-09-20 | 2009-04-09 | Fujifilm Corp | 半導体発光素子 |
-
1992
- 1992-10-14 JP JP4274688A patent/JPH06125147A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009076640A (ja) * | 2007-09-20 | 2009-04-09 | Fujifilm Corp | 半導体発光素子 |
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