JPH0795617B2 - 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体レ−ザ装置およびその製造方法Info
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- JPH0795617B2 JPH0795617B2 JP15410587A JP15410587A JPH0795617B2 JP H0795617 B2 JPH0795617 B2 JP H0795617B2 JP 15410587 A JP15410587 A JP 15410587A JP 15410587 A JP15410587 A JP 15410587A JP H0795617 B2 JPH0795617 B2 JP H0795617B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、特に量産性，信頼性に優れた半導体レーザ
装置およびその製造方法に関するものである。
装置およびその製造方法に関するものである。
近年、半導体レーザ装置の製造工程で用いられる結晶成
長法は、従来の液相成長法から、層厚，組成の精密制御
が可能なうえ、同時に多数枚処理による大量生産性が容
易であるなどの特徴を有するMO−CVD法（Metal−Organi
c Chemical Vapor Deposition:有機金属熱分解気相成
長）に移行する傾向にある。このMO−CVD法を適用した
従来の半導体レーザ装置の製造として、例えば第４図に
示すようなJ.J.ColemanらがApplied Physics Letters v
ol.37 No.3P262（1980）で提案した内部電流狭窄型のレ
ーザ構造が挙げられる。
長法は、従来の液相成長法から、層厚，組成の精密制御
が可能なうえ、同時に多数枚処理による大量生産性が容
易であるなどの特徴を有するMO−CVD法（Metal−Organi
c Chemical Vapor Deposition:有機金属熱分解気相成
長）に移行する傾向にある。このMO−CVD法を適用した
従来の半導体レーザ装置の製造として、例えば第４図に
示すようなJ.J.ColemanらがApplied Physics Letters v
ol.37 No.3P262（1980）で提案した内部電流狭窄型のレ
ーザ構造が挙げられる。
第４図において、21はｎ形GaAsからなる基板、22はｎ形
AlGaAsからなる第１クラッド層、23はAlGaAsからなる活
性層、24はｐ形AlGaAsからなる第２クラッド層、25はｎ
形GaAsからなる電流ブロック層、26はｐ形AlGaAsからな
る第３クラッド層、27はｐ形GaAsからなるコンタクト
層、28はｐ電極、29はｎ電極、30はストライプ状溝、31
は再成長界面（第４図の××××で示された部分）で、
ストライプ状溝30底部の第２クラッド層24と第３クラッ
ド層26の接している部分である。
AlGaAsからなる第１クラッド層、23はAlGaAsからなる活
性層、24はｐ形AlGaAsからなる第２クラッド層、25はｎ
形GaAsからなる電流ブロック層、26はｐ形AlGaAsからな
る第３クラッド層、27はｐ形GaAsからなるコンタクト
層、28はｐ電極、29はｎ電極、30はストライプ状溝、31
は再成長界面（第４図の××××で示された部分）で、
ストライプ状溝30底部の第２クラッド層24と第３クラッ
ド層26の接している部分である。
次に製造工程について説明する。
まず、MO−CVD法による第１回目の結晶成長で、基板21
上に第１クラッド層22,活性層23,第２クラッド層24,電
流ブロック層25を順次形成する。
上に第１クラッド層22,活性層23,第２クラッド層24,電
流ブロック層25を順次形成する。
次に、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術により
電流ブロック層25に共振器方向に沿ってストライプ状溝
30を形成する。この時、ストライプ状溝30底部には第２
クラッド層24が露出している。
電流ブロック層25に共振器方向に沿ってストライプ状溝
30を形成する。この時、ストライプ状溝30底部には第２
クラッド層24が露出している。
次に、MO−CVD法による第２回目の結晶成長で、ストラ
イプ状溝30内の第２クラッド層24上および電流ブロック
層25上に第３クラッド層26,コンタクト層27を順次形成
する。
イプ状溝30内の第２クラッド層24上および電流ブロック
層25上に第３クラッド層26,コンタクト層27を順次形成
する。
そして、結晶成長後、基板21側にｎ電極29、コンタクト
層27側にｐ電極28を蒸着，スパッタ等により形成するこ
とにより素子が完成する。
層27側にｐ電極28を蒸着，スパッタ等により形成するこ
とにより素子が完成する。
次に動作について説明する。
この構成では、ｎ電極29に負（−）,p電極28に正（＋）
の順方向の電圧を印加すると、電流は電流ブロック層25
により狭窄されてストライプ状溝30内を効率良く流れ、
活性層23のストライプ状溝30直下の領域に電流が流れ
る。この結果、活性層23のストライプ状溝30直下の領域
に電子とホールが注入され、注入された電子とホールの
再結合により光が発生する。そして流す電流を十分に増
加させることによりレーザ発振が生じる。
の順方向の電圧を印加すると、電流は電流ブロック層25
により狭窄されてストライプ状溝30内を効率良く流れ、
活性層23のストライプ状溝30直下の領域に電流が流れ
る。この結果、活性層23のストライプ状溝30直下の領域
に電子とホールが注入され、注入された電子とホールの
再結合により光が発生する。そして流す電流を十分に増
加させることによりレーザ発振が生じる。
この構造において実用上十分な低しきい値の半導体レー
ザ装置を得るためには、第２クラッド層24の層厚を0.5
μｍ以下にする必要がある。
ザ装置を得るためには、第２クラッド層24の層厚を0.5
μｍ以下にする必要がある。
上記のような従来の半導体レーザ装置では、MO−CVD法
による第１回目の結晶成長で形成された第２クラッド層
24と第２回目の結晶成長で形成された第３クラッド層26
の界面、つまり再成長界面31が活性層23のストライプ状
溝30直下のレーザ光を生じる領域に非常に近接して位置
している。また、再成長界面31の近傍の領域は結晶性が
悪く、格子欠陥や転位等を多数含んでいる。このため、
この半導体レーザ装置を長時間動作させた場合、活性層
23のストライプ状溝30直下の領域から再成長界面31の近
傍の領域にしみ出したレーザ光により、再成長界面31の
近傍の領域の格子欠陥や転位が増殖し、やがて活性層23
のストライプ状溝30直下の領域に達する。この結果、動
作電流が次第に上昇し、ついには発振が不可能な状態に
なるという問題点があった。
による第１回目の結晶成長で形成された第２クラッド層
24と第２回目の結晶成長で形成された第３クラッド層26
の界面、つまり再成長界面31が活性層23のストライプ状
溝30直下のレーザ光を生じる領域に非常に近接して位置
している。また、再成長界面31の近傍の領域は結晶性が
悪く、格子欠陥や転位等を多数含んでいる。このため、
この半導体レーザ装置を長時間動作させた場合、活性層
23のストライプ状溝30直下の領域から再成長界面31の近
傍の領域にしみ出したレーザ光により、再成長界面31の
近傍の領域の格子欠陥や転位が増殖し、やがて活性層23
のストライプ状溝30直下の領域に達する。この結果、動
作電流が次第に上昇し、ついには発振が不可能な状態に
なるという問題点があった。
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、長時間動作させても再成長界面領域に格子欠陥や
転位が増殖することなく、安定に動作する半導体レーザ
装置およびその製造方法を得ることを目的とする。
ので、長時間動作させても再成長界面領域に格子欠陥や
転位が増殖することなく、安定に動作する半導体レーザ
装置およびその製造方法を得ることを目的とする。
この発明の第１の発明に係る半導体レーザ装置は、第１
導電形の半導体基板と、この半導体基板上に順次形成さ
れた第１導電形の第１クラッド層と、活性層と、第２導
電形の第２クラッド層と、この第２クラッド層上に形成
され、共振器方向に沿ったストライプ状の領域の両側に
第１導電形の反転領域を有する第２導電形の第３クラッ
ド層と、この第３クラッド層上に形成され、第３クラッ
ド層のストライプ状の領域上にストライプ状溝を有する
第１導電形の電流ブロック層と、この電流ブロック層上
およびストライプ状溝内の第３クラッド層上に形成され
た第２導電形の第４クラッド層及び第２導電形のコンタ
クト層とから構成し、第２クラッド層および第３クラッ
ド層の層厚の和を、活性層で生じたレーザ光が第３クラ
ッド層と第４クラッド層の界面に到達しない層厚とした
ものである。
導電形の半導体基板と、この半導体基板上に順次形成さ
れた第１導電形の第１クラッド層と、活性層と、第２導
電形の第２クラッド層と、この第２クラッド層上に形成
され、共振器方向に沿ったストライプ状の領域の両側に
第１導電形の反転領域を有する第２導電形の第３クラッ
ド層と、この第３クラッド層上に形成され、第３クラッ
ド層のストライプ状の領域上にストライプ状溝を有する
第１導電形の電流ブロック層と、この電流ブロック層上
およびストライプ状溝内の第３クラッド層上に形成され
た第２導電形の第４クラッド層及び第２導電形のコンタ
クト層とから構成し、第２クラッド層および第３クラッ
ド層の層厚の和を、活性層で生じたレーザ光が第３クラ
ッド層と第４クラッド層の界面に到達しない層厚とした
ものである。
また、この発明の第２の発明に係る半導体レーザ装置の
製造方法は、第１導電形の半導体基板上に第１導電形の
第１クラッド層，活性層，第２導電形で高濃度の第２ク
ラッド層，第２導電形で低濃度の第３クラッド層，第１
導電形で高濃度の電流ブロック層を順次形成する工程
と、この電流ブロック層に共振器方向に沿ってエッチン
グを行ってストライプ状溝を形成する工程と、このスト
ライプ状溝内の第３クラッド層上および電流ブロック層
上に第２導電形の第４クラッド層及び第２導電形のコン
タクト層を形成する工程と、電流ブロック層中の不純物
を第３クラッド層の電流ブロック層直下の領域に拡散さ
せて第１導電形の反転領域を形成する工程とを含むもの
である。
製造方法は、第１導電形の半導体基板上に第１導電形の
第１クラッド層，活性層，第２導電形で高濃度の第２ク
ラッド層，第２導電形で低濃度の第３クラッド層，第１
導電形で高濃度の電流ブロック層を順次形成する工程
と、この電流ブロック層に共振器方向に沿ってエッチン
グを行ってストライプ状溝を形成する工程と、このスト
ライプ状溝内の第３クラッド層上および電流ブロック層
上に第２導電形の第４クラッド層及び第２導電形のコン
タクト層を形成する工程と、電流ブロック層中の不純物
を第３クラッド層の電流ブロック層直下の領域に拡散さ
せて第１導電形の反転領域を形成する工程とを含むもの
である。
この発明の第１の発明の半導体レーザ装置においては、
電流が電流ブロック層および反転領域によって狭窄さ
れ、活性層のストライプ状溝直下の領域に流れ込んでレ
ーザ光が生じるが、このレーザ光はストライプ状溝底部
の再成長界面（すなわち、ストライプ状溝内の第３クラ
ッド層と第４クラッド層の界面）にはほとんど到達しな
い。
電流が電流ブロック層および反転領域によって狭窄さ
れ、活性層のストライプ状溝直下の領域に流れ込んでレ
ーザ光が生じるが、このレーザ光はストライプ状溝底部
の再成長界面（すなわち、ストライプ状溝内の第３クラ
ッド層と第４クラッド層の界面）にはほとんど到達しな
い。
また、この発明の第２の発明の半導体レーザ装置の製造
方法においては、ストライプ状溝が形成された後，ある
いはコンタクト層が形成された後（第２回目の結晶成長
工程終了後）、電流ブロック層中からの不純物の拡散に
より第２導電形の第３クラッド層の電流ブロック層直下
の領域に第１導電形の反転領域が形成される。
方法においては、ストライプ状溝が形成された後，ある
いはコンタクト層が形成された後（第２回目の結晶成長
工程終了後）、電流ブロック層中からの不純物の拡散に
より第２導電形の第３クラッド層の電流ブロック層直下
の領域に第１導電形の反転領域が形成される。
第１図はこの発明の第１の発明の半導体レーザ装置の一
実施例の構造を示す断面図である。
実施例の構造を示す断面図である。
この図において、１はｐ形GaAsからなる基板、２はｐ形
Al0.43Ga0.57Asからなる第１クラッド層、３はｐ形Al
0.14Ga0.86Asからなる活性層、４はn+形Al0.43Ga0.57As
からなる第２クラッド層、５はｎ形Al0.43Ga0.57Asから
なる第３クラッド層、６はp+形GaAsからなる電流ブロッ
ク層、７はｎ形Al0.43Ga0.57Asからなる第４クラッド
層、８はｎ形GaAsからなるコンタクト層、９はｎ電極、
10はｐ電極、11は再成長界面、12はZnの固相拡散によっ
てｐ形に反転された反転領域で、ｎ形の第３クラッド層
５の共振器方向に沿ったストライプ状の領域の両側に形
成されている。13はストライプ状溝である。
Al0.43Ga0.57Asからなる第１クラッド層、３はｐ形Al
0.14Ga0.86Asからなる活性層、４はn+形Al0.43Ga0.57As
からなる第２クラッド層、５はｎ形Al0.43Ga0.57Asから
なる第３クラッド層、６はp+形GaAsからなる電流ブロッ
ク層、７はｎ形Al0.43Ga0.57Asからなる第４クラッド
層、８はｎ形GaAsからなるコンタクト層、９はｎ電極、
10はｐ電極、11は再成長界面、12はZnの固相拡散によっ
てｐ形に反転された反転領域で、ｎ形の第３クラッド層
５の共振器方向に沿ったストライプ状の領域の両側に形
成されている。13はストライプ状溝である。
各層の層厚は、例えば第１クラッド層２が0.5〜５μ
ｍ、活性層３が0.02〜２μｍ、第２クラッド層４が0.1
〜0.5μｍ、第３クラッド層５が0.1〜1.0μｍ、電流ブ
ロック層６が0.5〜2.0μｍ、第４クラッド層７が0.1〜
5.0μｍ、コンタクト層８が0.5〜10μｍとなっている。
ｍ、活性層３が0.02〜２μｍ、第２クラッド層４が0.1
〜0.5μｍ、第３クラッド層５が0.1〜1.0μｍ、電流ブ
ロック層６が0.5〜2.0μｍ、第４クラッド層７が0.1〜
5.0μｍ、コンタクト層８が0.5〜10μｍとなっている。
ここでは、第２クラッド層４の層厚0.1〜0.5μｍの低し
きい値，低動作電流化を実現するのに適した層厚であ
る。また、再成長界面11を活性層３から離して信頼性を
向上させるという観点からは、第2,第３クラッド層4,5
の層厚を合わせた厚さを0.8μｍ以上に構成することが
適切である。
きい値，低動作電流化を実現するのに適した層厚であ
る。また、再成長界面11を活性層３から離して信頼性を
向上させるという観点からは、第2,第３クラッド層4,5
の層厚を合わせた厚さを0.8μｍ以上に構成することが
適切である。
また、ストライプ状溝13底部の幅は1.0〜10μｍになっ
ている。
ている。
また、各層のキャリア濃度は、第１クラッド層２では、
加熱による電流ブロック層６から第３クラッド層５への
Zn拡散工程時に、第１クラッド層２から拡散したZnが活
性層３を経て第２クラッド層４中に反転領域を形成しな
いような低濃度、例えば1.0×1016cm-3〜５×1017c
m-3、活性層３では４×1018cm-3以下、第２クラッド層
４では第１クラッド層２および電流ブロック層６からの
Zn拡散によってｐ形に反転しないような高濃度、例えば
2.0×1017cm-3以上、第３クラッド層５では第２クラッ
ド層４とは逆に電流ブロック層６からのZn拡散により容
易にｐ形に反転するような低濃度、例えば1.0×1017cm
-3以下、電流ブロック層６では第３クラッド層５中にZn
拡散による反転領域12を形成するような高濃度、例えば
２×1018cm-3以上、第４クラッド層７では1.0×1016cm
-3〜1.0×1018cm-3,コンタクト層８ではｎ電極９とオー
ミックコンタクトを形成ために１×1018cm-3以上になっ
ている。
加熱による電流ブロック層６から第３クラッド層５への
Zn拡散工程時に、第１クラッド層２から拡散したZnが活
性層３を経て第２クラッド層４中に反転領域を形成しな
いような低濃度、例えば1.0×1016cm-3〜５×1017c
m-3、活性層３では４×1018cm-3以下、第２クラッド層
４では第１クラッド層２および電流ブロック層６からの
Zn拡散によってｐ形に反転しないような高濃度、例えば
2.0×1017cm-3以上、第３クラッド層５では第２クラッ
ド層４とは逆に電流ブロック層６からのZn拡散により容
易にｐ形に反転するような低濃度、例えば1.0×1017cm
-3以下、電流ブロック層６では第３クラッド層５中にZn
拡散による反転領域12を形成するような高濃度、例えば
２×1018cm-3以上、第４クラッド層７では1.0×1016cm
-3〜1.0×1018cm-3,コンタクト層８ではｎ電極９とオー
ミックコンタクトを形成ために１×1018cm-3以上になっ
ている。
なお、活性層３の導電形をｐ形として構成したが、アン
ドープ，あるいはｎ形の導電形としても良く、活性層３
の導電形がｎ形の際のキャリア濃度もｐ形の場合と同じ
で４×1018cm-3以下にすることが適切である。
ドープ，あるいはｎ形の導電形としても良く、活性層３
の導電形がｎ形の際のキャリア濃度もｐ形の場合と同じ
で４×1018cm-3以下にすることが適切である。
第２図（ａ）〜（ｃ）はこの発明の第２の発明の半導体
レーザ装置の製造方法を説明するための図である。
レーザ装置の製造方法を説明するための図である。
これらの図において、第１図と同一符号は同一部分を示
す。
す。
次に第１図に示した半導体レーザ装置の製造工程につい
て説明する。
て説明する。
まず、第２図（ａ）に示すように、MO−CVD法による第
１回目の結晶成長で基板１上に、第１クラッド層2,活性
層3,第２クラッド層4,第３クラッド層5,電流ブロック層
６の各層を順次形成する。
１回目の結晶成長で基板１上に、第１クラッド層2,活性
層3,第２クラッド層4,第３クラッド層5,電流ブロック層
６の各層を順次形成する。
次に、第２図（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィ
技術とエッチング技術により、電流ブロック層６に共振
器方向に沿ってストライプ状溝13を形成する。この時、
ストライプ状溝13底部では第３クラッド層５の表面が露
出している。
技術とエッチング技術により、電流ブロック層６に共振
器方向に沿ってストライプ状溝13を形成する。この時、
ストライプ状溝13底部では第３クラッド層５の表面が露
出している。
次に、第２図（ｃ）に示すように、MO−CVD法で成長を
行う前に結晶成長炉内にAsH3（アルシン）とキャリアガ
スのみを流して加熱することにより、Znが高濃度にドー
ピングされた電流ブロック層６から第３クラッド層５へ
のZnの固相拡散を行う。この結果、第３クラッド層５の
電流ブロック層６直下のｎ形領域内に、Znの固相拡散に
よりｐ形の反転領域12が形成される。この時、第２クラ
ッド層４は、ｎ形のドーパントが高濃度にドーピングさ
れているので、ｐ形に反転することはない。
行う前に結晶成長炉内にAsH3（アルシン）とキャリアガ
スのみを流して加熱することにより、Znが高濃度にドー
ピングされた電流ブロック層６から第３クラッド層５へ
のZnの固相拡散を行う。この結果、第３クラッド層５の
電流ブロック層６直下のｎ形領域内に、Znの固相拡散に
よりｐ形の反転領域12が形成される。この時、第２クラ
ッド層４は、ｎ形のドーパントが高濃度にドーピングさ
れているので、ｐ形に反転することはない。
次に、結晶成長炉内でそのままMO−CVD法による第２回
目の結晶成長を行い、ストライプ状溝13内の第３クラッ
ド層５上および電流ブロック層６上に、第４クラッド層
7,コンタクト層８の各層を順次形成する。
目の結晶成長を行い、ストライプ状溝13内の第３クラッ
ド層５上および電流ブロック層６上に、第４クラッド層
7,コンタクト層８の各層を順次形成する。
そして結晶成長後、コンタクト層８側に、例えばNi/Au
・Ge/Auからなるｎ電極９、基板１側に、例えばTi/Au,T
i/Pt/Auからなるｐ電極10を蒸着スパッタ等の方法で形
成することにより第１図に示した素子が完成する。
・Ge/Auからなるｎ電極９、基板１側に、例えばTi/Au,T
i/Pt/Auからなるｐ電極10を蒸着スパッタ等の方法で形
成することにより第１図に示した素子が完成する。
次に動作について説明する。
ストライプ状溝13を介さない基板１とコンタクト層８間
の領域では、共振器方向に対して垂直方向の各層の導電
形が基板１側からｐ形の第１クラッド層2,n+形の第２ク
ラッド層4,p形の反転領域12,p+形の電流ブロック層6,n
形の第４クラッド層７が存在し、pnpnという導電形で構
成されている。
の領域では、共振器方向に対して垂直方向の各層の導電
形が基板１側からｐ形の第１クラッド層2,n+形の第２ク
ラッド層4,p形の反転領域12,p+形の電流ブロック層6,n
形の第４クラッド層７が存在し、pnpnという導電形で構
成されている。
したがって、ｐ電極10に正（＋）,n電極９に負（−）と
なるように順方向の電圧を印加した場合、反転領域12お
よび電流ブロック層６で構成されるｐ形領域と第２クラ
ッド層４によるｎ形領域との間に形成されるpn接合は逆
バイアスとなる。これに対しストライプ状溝13を介した
基板１とコンタクト層８間の領域では、第１クラッド層
２のｐ形領域，第2,第3,第４クラッド層4,5,7のｎ形領
域で構成されているので、逆バイアスとなるようなpn接
合は存在せず、順バイアスとなる。このため、電流は電
流ブロック層６と反転領域12で構成されるｐ形領域に狭
窄されてストライプ状溝13領域に効果的に流れ、活性層
３のストライプ状溝13直下の領域に集中する。そして、
流す電流を増加させることによりレーザ発振が生じる。
なるように順方向の電圧を印加した場合、反転領域12お
よび電流ブロック層６で構成されるｐ形領域と第２クラ
ッド層４によるｎ形領域との間に形成されるpn接合は逆
バイアスとなる。これに対しストライプ状溝13を介した
基板１とコンタクト層８間の領域では、第１クラッド層
２のｐ形領域，第2,第3,第４クラッド層4,5,7のｎ形領
域で構成されているので、逆バイアスとなるようなpn接
合は存在せず、順バイアスとなる。このため、電流は電
流ブロック層６と反転領域12で構成されるｐ形領域に狭
窄されてストライプ状溝13領域に効果的に流れ、活性層
３のストライプ状溝13直下の領域に集中する。そして、
流す電流を増加させることによりレーザ発振が生じる。
ところで、従来より生じていた再成長界面が活性層に近
接しすぎて活性層より生じたレーザ光により悪影響を受
けていたという問題を解決する方法としては、第２クラ
ッド層４と第３クラッド層５の層厚の和を0.8μｍ以
上、すなわち再成長界面11を活性層３のストライプ状溝
13直下の領域で生じたレーザ光による悪影響を受けない
（レーザ光がほとんど到達しない）距離まで離すことが
考えられる。しかし、第2,第３クラッド層4,5を単に厚
くするだけで電流ブロック層６直下に反転領域12を形成
しない構成では、電流が電流ブロック層６のみで狭窄さ
れ、活性層３のストライプ状溝13直下の領域へ至るまで
に第2,第３クラッド層4,5中を活性層３に対して平行方
向に拡がってしまい、活性層３のストライプ状溝13直下
の領域以外にも電流が流れることになるので、しきい値
電流，動作電流が高くなり、信頼性が著しく悪化する。
接しすぎて活性層より生じたレーザ光により悪影響を受
けていたという問題を解決する方法としては、第２クラ
ッド層４と第３クラッド層５の層厚の和を0.8μｍ以
上、すなわち再成長界面11を活性層３のストライプ状溝
13直下の領域で生じたレーザ光による悪影響を受けない
（レーザ光がほとんど到達しない）距離まで離すことが
考えられる。しかし、第2,第３クラッド層4,5を単に厚
くするだけで電流ブロック層６直下に反転領域12を形成
しない構成では、電流が電流ブロック層６のみで狭窄さ
れ、活性層３のストライプ状溝13直下の領域へ至るまで
に第2,第３クラッド層4,5中を活性層３に対して平行方
向に拡がってしまい、活性層３のストライプ状溝13直下
の領域以外にも電流が流れることになるので、しきい値
電流，動作電流が高くなり、信頼性が著しく悪化する。
ところが、この実施例では、第２クラッド層４の層厚と
第３クラッド層５の層厚の和を低しきい値，低動作電流
化を実現するための層厚0.8μｍで構成するとともに、Z
nを電流ブロック層６からｎ形の低キャリア濃度の第３
クラッド層５中へ拡散させてｐ形の反転領域12を形成し
ており、この反転領域12および電流ブロック層６で構成
されるｐ形領域によって電流が狭窄されるため、活性層
３のストライプ状溝13直下の領域以外に電流が流れなく
なる。このため、有効に電流を活性層３のストライプ状
溝13直下の領域に集中させることができ、従来のものと
同様なしきい値電流，動作電流の半導体レーザ装置が得
られる。
第３クラッド層５の層厚の和を低しきい値，低動作電流
化を実現するための層厚0.8μｍで構成するとともに、Z
nを電流ブロック層６からｎ形の低キャリア濃度の第３
クラッド層５中へ拡散させてｐ形の反転領域12を形成し
ており、この反転領域12および電流ブロック層６で構成
されるｐ形領域によって電流が狭窄されるため、活性層
３のストライプ状溝13直下の領域以外に電流が流れなく
なる。このため、有効に電流を活性層３のストライプ状
溝13直下の領域に集中させることができ、従来のものと
同様なしきい値電流，動作電流の半導体レーザ装置が得
られる。
また、再成長界面11を活性層３から0.8μｍ以上離した
ので、活性層３で生じたレーザ光が再成長界面11に到達
する強度は、例えば0.3μｍ程度しか離れていない場合
に比べて著しく弱い。これはレーザ光の強度分布が活性
層３から離れるに従って指数関数的に減衰するからであ
る。したがって、再成長界面11近傍の転位や欠陥は、レ
ーザ光による活性化のエネルギーが著しく減少すること
と、活性層３まで転位や欠陥が移動する距離が長くなる
ことの２つの理由により、再成長界面11領域から活性層
３への転位や欠陥の移動による活性層３の劣化の割合は
大幅に減少する。
ので、活性層３で生じたレーザ光が再成長界面11に到達
する強度は、例えば0.3μｍ程度しか離れていない場合
に比べて著しく弱い。これはレーザ光の強度分布が活性
層３から離れるに従って指数関数的に減衰するからであ
る。したがって、再成長界面11近傍の転位や欠陥は、レ
ーザ光による活性化のエネルギーが著しく減少すること
と、活性層３まで転位や欠陥が移動する距離が長くなる
ことの２つの理由により、再成長界面11領域から活性層
３への転位や欠陥の移動による活性層３の劣化の割合は
大幅に減少する。
なお、上記実施例では活性層３に対して基板１と反対側
のクラッド層が第2,第3,第４クラッド層4,5,7の３層で
構成された半導体レーザ装置について説明したが、第３
図に示すように、第2,第３クラッド層4,5の層厚の和が
1.0μｍ以上ある場合は第2,第３クラッド層4,5のみで光
閉じ込め効果が十分であるので、第４クラッド層７を形
成せずにストライプ状溝13内の第３クラッド層５上およ
び電流ブロック層６上に直接コンタクト層８を形成すれ
ばよい。
のクラッド層が第2,第3,第４クラッド層4,5,7の３層で
構成された半導体レーザ装置について説明したが、第３
図に示すように、第2,第３クラッド層4,5の層厚の和が
1.0μｍ以上ある場合は第2,第３クラッド層4,5のみで光
閉じ込め効果が十分であるので、第４クラッド層７を形
成せずにストライプ状溝13内の第３クラッド層５上およ
び電流ブロック層６上に直接コンタクト層８を形成すれ
ばよい。
また、上記実施例ではMO−CVD法により結晶成長を行う
場合について述べたが、この発明はこれに限定されるこ
とはなく、他の気相成長法、例えばMBE法,VPE法を用い
た場合でも何ら差し支えることはない。
場合について述べたが、この発明はこれに限定されるこ
とはなく、他の気相成長法、例えばMBE法,VPE法を用い
た場合でも何ら差し支えることはない。
また、上記実施例では第２クラッド層４と第３クラッド
層５のAl組成比を同じに構成して第３クラッド層５中に
反転領域12を形成したが、第３クラッド層５のAl組成比
が大きいほどZnが拡散し易くなるので、第３クラッド層
５のAl組成比は第２クラッド層４のAl組成比より大きく
してもよく、このように構成することにより容易に反転
領域12を第３クラッド層５中に形成することが可能にな
る。
層５のAl組成比を同じに構成して第３クラッド層５中に
反転領域12を形成したが、第３クラッド層５のAl組成比
が大きいほどZnが拡散し易くなるので、第３クラッド層
５のAl組成比は第２クラッド層４のAl組成比より大きく
してもよく、このように構成することにより容易に反転
領域12を第３クラッド層５中に形成することが可能にな
る。
また、上記実施例ではウエハの加熱によるZnの固相拡散
工程を第２回目の結晶成長前に行って反転領域12を形成
したが第２回目の結晶成長終了後に行っても特に問題は
なく、同様に反転領域12を形成することができる。
工程を第２回目の結晶成長前に行って反転領域12を形成
したが第２回目の結晶成長終了後に行っても特に問題は
なく、同様に反転領域12を形成することができる。
この発明の第１の発明の半導体レーザ装置は以上説明し
たとおり、第１導電形の半導体基板と、この半導体基板
上に順次形成された第１導電形の第１クラッド層と、活
性層と、第２導電形の第２クラッド層と、この第２クラ
ッド層上に形成され、共振器方向に沿ったストライプ状
の領域の両側に第１導電形の反転領域を有する第２導電
形の第３クラッド層と、この第３クラッド層上に形成さ
れ、第３クラッド層のストライプ状の領域上にストライ
プ状溝を有する第１導電形の電流ブロック層と、この電
流ブロック層上およびストライプ状溝内の第３クラッド
層上に形成された第２導電形の第４クラッド層及びコン
タクト層とから構成し、第２クラッド層および第３クラ
ッド層の層厚の和を、活性層で生じたレーザ光が第３ク
ラッド層と第４クラッド層の界面に到達しない層厚とし
たので、活性層で生じたレーザ光が再成長界面にはほと
んど到達せず、長時間動作させても再成長界面領域の格
子欠陥や転位の増殖が起こらなくなり、信頼性が高く、
安定に動作するという効果がある。
たとおり、第１導電形の半導体基板と、この半導体基板
上に順次形成された第１導電形の第１クラッド層と、活
性層と、第２導電形の第２クラッド層と、この第２クラ
ッド層上に形成され、共振器方向に沿ったストライプ状
の領域の両側に第１導電形の反転領域を有する第２導電
形の第３クラッド層と、この第３クラッド層上に形成さ
れ、第３クラッド層のストライプ状の領域上にストライ
プ状溝を有する第１導電形の電流ブロック層と、この電
流ブロック層上およびストライプ状溝内の第３クラッド
層上に形成された第２導電形の第４クラッド層及びコン
タクト層とから構成し、第２クラッド層および第３クラ
ッド層の層厚の和を、活性層で生じたレーザ光が第３ク
ラッド層と第４クラッド層の界面に到達しない層厚とし
たので、活性層で生じたレーザ光が再成長界面にはほと
んど到達せず、長時間動作させても再成長界面領域の格
子欠陥や転位の増殖が起こらなくなり、信頼性が高く、
安定に動作するという効果がある。
また、この発明の第２の発明の半導体レーザ装置の製造
方法は以上説明したとおり、第１導電形の半導体基板上
に第１導電形の第１クラッド層，活性層，第２導電形で
高濃度の第２クラッド層，第２導電形で低濃度の第３ク
ラッド層，第１導電形で高濃度の電流ブロック層を順次
形成する工程と、この電流ブロック層に共振器方向に沿
ってエッチングを行ってストライプ状溝を形成する工程
と、このストライプ状溝内の第３クラッド層上および電
流ブロック層上に第２導電形の第４クラッド層及び第２
導電形のコンタクト層を形成する工程と、電流ブロック
層中の不純物を第３クラッド層の電流ブロック層直下の
領域に拡散させて第１導電形の反転領域を形成する工程
とを含むので、再成長界面（ストライプ状溝内の第３ク
ラッド層と第４クラッド層の界面）と活性層間の距離を
電流狭窄機能を損なうことなく離すことができ、上記第
１の発明の半導体レーザ装置を容易に得られるという効
果がある。
方法は以上説明したとおり、第１導電形の半導体基板上
に第１導電形の第１クラッド層，活性層，第２導電形で
高濃度の第２クラッド層，第２導電形で低濃度の第３ク
ラッド層，第１導電形で高濃度の電流ブロック層を順次
形成する工程と、この電流ブロック層に共振器方向に沿
ってエッチングを行ってストライプ状溝を形成する工程
と、このストライプ状溝内の第３クラッド層上および電
流ブロック層上に第２導電形の第４クラッド層及び第２
導電形のコンタクト層を形成する工程と、電流ブロック
層中の不純物を第３クラッド層の電流ブロック層直下の
領域に拡散させて第１導電形の反転領域を形成する工程
とを含むので、再成長界面（ストライプ状溝内の第３ク
ラッド層と第４クラッド層の界面）と活性層間の距離を
電流狭窄機能を損なうことなく離すことができ、上記第
１の発明の半導体レーザ装置を容易に得られるという効
果がある。
第１図はこの発明の第１の発明の半導体レーザ装置の一
実施例の構造を示す断面図、第２図はこの発明の第２の
発明の半導体レーザ装置の製造方法の一実施例を説明す
るための図、第３図はこの発明の第１の発明の半導体レ
ーザ装置の他の実施例の構造を示す断面図、第４図は従
来の半導体レーザ装置の構造を示す断面図である。 図において、１は基板、２は第１クラッド層、３は活性
層、４は第２クラッド層、５は第３クラッド層、６は電
流ブロック層、７は第４クラッド層、８はコンタクト
層、９はｎ電極、10はｐ電極、11は再成長界面、12は反
転領域、13はストライプ状溝である。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。
実施例の構造を示す断面図、第２図はこの発明の第２の
発明の半導体レーザ装置の製造方法の一実施例を説明す
るための図、第３図はこの発明の第１の発明の半導体レ
ーザ装置の他の実施例の構造を示す断面図、第４図は従
来の半導体レーザ装置の構造を示す断面図である。 図において、１は基板、２は第１クラッド層、３は活性
層、４は第２クラッド層、５は第３クラッド層、６は電
流ブロック層、７は第４クラッド層、８はコンタクト
層、９はｎ電極、10はｐ電極、11は再成長界面、12は反
転領域、13はストライプ状溝である。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (4)
- 【請求項１】第１導電形の半導体基板と、この半導体基
板上に順次形成された第１導電形の第１クラッド層と、
活性層と、第２導電形の第２クラッド層と、この第２ク
ラッド層上に形成され、共振器方向に沿ったストライプ
状の領域の両側に第１導電形の反転領域を有する第２導
電形の第３クラッド層と、この第３クラッド層上に形成
され、前記第３クラッド層のストライプ状の領域上にス
トライプ状溝を有する第１導電形の電流ブロック層と、
この電流ブロック層上および前記ストライプ状溝内の前
記第３クラッド層上に形成された第４クラッド層および
第２導電形のコンタクト層とから構成し、前記第２クラ
ッド層および前記第３クラッド層の層厚の和を、前記活
性層で生じたレーザ光が前記第３クラッド層および前記
第４クラッド層の界面に到達しない層厚としたことを特
徴とする半導体レーザ装置。 - 【請求項２】半導体基板，電流ブロック層およびコンタ
クト層がGaAs、第1,第2,第３および第４クラッド層がAl
xGa1-xAs、活性層がGaAsあるいはAlyGa1-yAsから構成さ
れ、ｘ＞0.3,y＜0.2であることを特徴とする特許請求の
範囲第（１）項記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項３】第１導電形の半導体基板上に第１導電形の
第１クラッド層，活性層，第２導電形で高濃度の第２ク
ラッド層，第２導電形で低濃度の第３クラッド層，第１
導電形で高濃度の電流ブロック層を順次形成する工程
と、この電流ブロック層に共振器方向に沿ってエッチン
グを行ってストライプ状溝を形成する工程と、このスト
ライプ状溝内の前記第３クラッド層上および前記電流ブ
ロック層上に第２導電形の第４クラッド層および第２導
電形のコンタクト層を形成する工程と、前記電流ブロッ
ク層中の不純物を前記第３クラッド層の前記電流ブロッ
ク層直下の領域に拡散させて第１導電形の反転領域を形
成する工程とを含むことを特徴とする半導体レーザ装置
の製造方法。 - 【請求項４】拡散は、第２回目の結晶成長直前あるいは
第２回成長後に結晶成長炉で加熱することにより行われ
るものであることを特徴とする特許請求の範囲第（３）
項記載の半導体レーザ装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15410587A JPH0795617B2 (ja) | 1987-06-19 | 1987-06-19 | 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15410587A JPH0795617B2 (ja) | 1987-06-19 | 1987-06-19 | 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63318191A JPS63318191A (ja) | 1988-12-27 |
| JPH0795617B2 true JPH0795617B2 (ja) | 1995-10-11 |
Family
ID=15577032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15410587A Expired - Lifetime JPH0795617B2 (ja) | 1987-06-19 | 1987-06-19 | 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0795617B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3950604B2 (ja) * | 1999-12-28 | 2007-08-01 | 日本オプネクスト株式会社 | 半導体レーザ装置、半導体レーザアレー装置及び光伝送装置 |
-
1987
- 1987-06-19 JP JP15410587A patent/JPH0795617B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63318191A (ja) | 1988-12-27 |
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