JPH09139544A - 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
- Publication number
- JPH09139544A JPH09139544A JP29850195A JP29850195A JPH09139544A JP H09139544 A JPH09139544 A JP H09139544A JP 29850195 A JP29850195 A JP 29850195A JP 29850195 A JP29850195 A JP 29850195A JP H09139544 A JPH09139544 A JP H09139544A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- active layer
- layer
- insulating film
- semiconductor laser
- refractive index
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高歩留で出射端面に平行な方向（メサ幅方
向）の発振が生じないブロードエリア型半導体レーザ装
置及びその製造方法を得る。 【解決手段】 活性層１の電流注入領域の幅Ｗが発振波
長λの２倍以上であり、該活性層の側面が絶縁膜２で覆
われたメサ型半導体レーザ装置において、活性層１と接
する界面における絶縁膜２のレーザ出射端面に平行な膜
厚ｄ2 を、該絶縁膜の屈折率をｎ2 、レーザの発振波長
をλとしたとき、ｄ2 ／（λ／ｎ2 ）＝１／４＋Ｉ／２
（Ｉは０，１，２，・・・の整数）の関係が成立する
ようにし、かつ絶縁膜は、活性層の屈折率をｎ1 とした
とき、ｎ1＞ｎ2を満たす屈折率を有する。
向）の発振が生じないブロードエリア型半導体レーザ装
置及びその製造方法を得る。 【解決手段】 活性層１の電流注入領域の幅Ｗが発振波
長λの２倍以上であり、該活性層の側面が絶縁膜２で覆
われたメサ型半導体レーザ装置において、活性層１と接
する界面における絶縁膜２のレーザ出射端面に平行な膜
厚ｄ2 を、該絶縁膜の屈折率をｎ2 、レーザの発振波長
をλとしたとき、ｄ2 ／（λ／ｎ2 ）＝１／４＋Ｉ／２
（Ｉは０，１，２，・・・の整数）の関係が成立する
ようにし、かつ絶縁膜は、活性層の屈折率をｎ1 とした
とき、ｎ1＞ｎ2を満たす屈折率を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、距離計測装置等
の光源として使用される半導体レーザ装置に関し、特
に、活性層の電流注入領域の幅が発振波長の２倍以上で
あるブロードエリア型半導体レーザ装置及びその製造方
法に関するものである。
の光源として使用される半導体レーザ装置に関し、特
に、活性層の電流注入領域の幅が発振波長の２倍以上で
あるブロードエリア型半導体レーザ装置及びその製造方
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図６は従来のブロードエリア型半導体レ
ーザ装置としてのメサ型半導体レーザ装置の構造を示す
斜視図である。図６において、１は例えばＡｌＧａＡｓ
またはＩｎＧａＡｓＰでなる活性層、２は例えばＳｉＯ
2 、ＳｉＮ等でなる絶縁膜、３は例えばＧａＡｓまたは
ＩｎＰでなる基板、４と７は例えばＡｕでなる表面電極
と裏面電極、５と６は活性層に近い素材例えばＡｌＧａ
ＡｓまたはＩｎＧａＡｓＰでなる上クラッド層と下クラ
ッド層で、組成比を調整することにより上記活性層１よ
り屈折率が小さく、かつバンドギャップが大きくなるよ
うにされている。
ーザ装置としてのメサ型半導体レーザ装置の構造を示す
斜視図である。図６において、１は例えばＡｌＧａＡｓ
またはＩｎＧａＡｓＰでなる活性層、２は例えばＳｉＯ
2 、ＳｉＮ等でなる絶縁膜、３は例えばＧａＡｓまたは
ＩｎＰでなる基板、４と７は例えばＡｕでなる表面電極
と裏面電極、５と６は活性層に近い素材例えばＡｌＧａ
ＡｓまたはＩｎＧａＡｓＰでなる上クラッド層と下クラ
ッド層で、組成比を調整することにより上記活性層１よ
り屈折率が小さく、かつバンドギャップが大きくなるよ
うにされている。
【０００３】図３にその工程フローを示す。まず、基板
３上に、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor D
eposition）法、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）
法、ＬＰＥ（Liquid Phase Epitaxy）法等により、下ク
ラッド層６、活性層１、上クラッド層７を順次結晶成長
させて形成する（図３（ａ）参照）。次に、写真製版及
びエッチングにより、不要な活性層１部分を除去し、幅
Ｗのメサ構造を形成する（図３（ｂ）参照）。
３上に、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor D
eposition）法、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）
法、ＬＰＥ（Liquid Phase Epitaxy）法等により、下ク
ラッド層６、活性層１、上クラッド層７を順次結晶成長
させて形成する（図３（ａ）参照）。次に、写真製版及
びエッチングにより、不要な活性層１部分を除去し、幅
Ｗのメサ構造を形成する（図３（ｂ）参照）。
【０００４】さらに、スパッタリング法等により、活性
層１の側面を覆うようにしてＳｉＯ2 、ＳｉＮ等の絶縁
膜２をパターン形成した後（図３（ｃ）参照）、上クラ
ッド層５及び絶縁層２の上に表面電極４を形成すると共
に（図３（ｄ）参照）、基板３の下に裏面電極７をパタ
ーン形成する（図３（ｅ）参照）。
層１の側面を覆うようにしてＳｉＯ2 、ＳｉＮ等の絶縁
膜２をパターン形成した後（図３（ｃ）参照）、上クラ
ッド層５及び絶縁層２の上に表面電極４を形成すると共
に（図３（ｄ）参照）、基板３の下に裏面電極７をパタ
ーン形成する（図３（ｅ）参照）。
【０００５】このようにして、ウエハプロセスを完了し
た後に、ウエハをへき開、チップ分割した後、例えばＡ
ｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2 、Ｓｉ等でなる端面反射膜を電子ビー
ム（ＥＢ：Electron Beam ）蒸着法等を用いて形成し、
チップを完了させる。なお、この端面反射膜としては、
前面低反射膜１０ａを例えばＡｌ2Ｏ3で形成するのに対
し、後面高反射膜１０ｂを例えばＳｉＯ2 膜とＳｉ膜と
の一対の膜を多層膜構造にして形成して前面と後面とで
反射率が異なるように形成している。
た後に、ウエハをへき開、チップ分割した後、例えばＡ
ｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2 、Ｓｉ等でなる端面反射膜を電子ビー
ム（ＥＢ：Electron Beam ）蒸着法等を用いて形成し、
チップを完了させる。なお、この端面反射膜としては、
前面低反射膜１０ａを例えばＡｌ2Ｏ3で形成するのに対
し、後面高反射膜１０ｂを例えばＳｉＯ2 膜とＳｉ膜と
の一対の膜を多層膜構造にして形成して前面と後面とで
反射率が異なるように形成している。
【０００６】次に、動作について説明する。レーザの前
面反射率をＲf 、後面反射率をＲr 、共振器長をＬ、共
振器内の利得をｇ、内部損失をαi 、光子密度をＳ、キ
ャリア密度をＮ、注入電流密度をＪ、キャリア寿命をτ
s 、活性層１の膜厚をｄ、活性層１への光の閉じ込め係
数をΓ、素電荷量をｑ、活性層１内での光の屈折率を
ｎ、光速をＣとする。このとき、次のレート方程式が成
立する。
面反射率をＲf 、後面反射率をＲr 、共振器長をＬ、共
振器内の利得をｇ、内部損失をαi 、光子密度をＳ、キ
ャリア密度をＮ、注入電流密度をＪ、キャリア寿命をτ
s 、活性層１の膜厚をｄ、活性層１への光の閉じ込め係
数をΓ、素電荷量をｑ、活性層１内での光の屈折率を
ｎ、光速をＣとする。このとき、次のレート方程式が成
立する。
【０００７】
【数１】
【０００８】今、注入電流密度Ｊを０から増して行った
場合、このとき、レーザ発振に必要なキャリア密度Ｎの
しきい値Ｎthは、（１）、（２）式でｄＮ／ｄｔ＝０、
Ｓ＝０、ｇ＝０とおくことにより（３）式により表わさ
れる。
場合、このとき、レーザ発振に必要なキャリア密度Ｎの
しきい値Ｎthは、（１）、（２）式でｄＮ／ｄｔ＝０、
Ｓ＝０、ｇ＝０とおくことにより（３）式により表わさ
れる。
【０００９】
【数２】
【００１０】キャリア密度Ｎのしきい値Ｎthは、（３）
式より共振器長Ｌが長く、前面反射率Ｒf と後面反射率
Ｒr との積ＲfＲrが大きくなると小さくなる傾向を示
し、また、このキャリア密度Ｎのしきい値Ｎth以下で
は、注入電流により発生する自然放出光の方向は全くラ
ンダムである。
式より共振器長Ｌが長く、前面反射率Ｒf と後面反射率
Ｒr との積ＲfＲrが大きくなると小さくなる傾向を示
し、また、このキャリア密度Ｎのしきい値Ｎth以下で
は、注入電流により発生する自然放出光の方向は全くラ
ンダムである。
【００１１】そのため、活性層１の電流注入領域の幅、
つまりメサ幅Ｗが広いブロードエリア型半導体レーザ装
置では、出射端面に平行な方向（メサ幅方向）に走行す
る光が、活性層１、絶縁膜２、大気で形成される反射膜
により反射され、光が帰還されることによって、出射端
面に平行な方向（メサ幅方向）にレーザ発振をする可能
性がある。
つまりメサ幅Ｗが広いブロードエリア型半導体レーザ装
置では、出射端面に平行な方向（メサ幅方向）に走行す
る光が、活性層１、絶縁膜２、大気で形成される反射膜
により反射され、光が帰還されることによって、出射端
面に平行な方向（メサ幅方向）にレーザ発振をする可能
性がある。
【００１２】この出射端面に平行な方向（メサ幅方向）
に発振する場合のキャリア密度Ｎのしきい値Ｎth＊は、
（３）式において、共振器長Ｌをメサ幅Ｗで置換し、前
面反射率Ｒf と後面反射率Ｒr とをそれぞれ絶縁膜２界
面での反射率Ｒw で置換することにより、（４）式によ
り示される。
に発振する場合のキャリア密度Ｎのしきい値Ｎth＊は、
（３）式において、共振器長Ｌをメサ幅Ｗで置換し、前
面反射率Ｒf と後面反射率Ｒr とをそれぞれ絶縁膜２界
面での反射率Ｒw で置換することにより、（４）式によ
り示される。
【００１３】
【数３】
【００１４】（３）及び（４）式とから、Ｎth＊＜Ｎth
が成立すると、つまり、（５）式が成立すると、半導体
レーザ装置は、出射端面に平行な方向（メサ幅方向）に
レーザ発振することになる。
が成立すると、つまり、（５）式が成立すると、半導体
レーザ装置は、出射端面に平行な方向（メサ幅方向）に
レーザ発振することになる。
【００１５】
【数４】
【００１６】この式（５）を展開して、絶縁膜２界面で
の反射率Ｒw について求めると、式（５'）となる。 Ｒw＞ｅw/2L√（ＲfＲr） ・・・（５'） このような関係から、半導体レーザ装置において、出射
端面に平行な方向（メサ幅方向）に一度レーザ発振が始
まると、注入電流密度Ｊのしきい値Ｊth＊以上に注入さ
れる電流は、レーザ光の発光再結合で消費され、キャリ
ア密度Ｎがそのしきい値Ｎth＊より大きくなることはな
く、Ｎ＜Ｎthが成立する。すなわち、共振器長Ｌ方向に
発振することがなくなる。
の反射率Ｒw について求めると、式（５'）となる。 Ｒw＞ｅw/2L√（ＲfＲr） ・・・（５'） このような関係から、半導体レーザ装置において、出射
端面に平行な方向（メサ幅方向）に一度レーザ発振が始
まると、注入電流密度Ｊのしきい値Ｊth＊以上に注入さ
れる電流は、レーザ光の発光再結合で消費され、キャリ
ア密度Ｎがそのしきい値Ｎth＊より大きくなることはな
く、Ｎ＜Ｎthが成立する。すなわち、共振器長Ｌ方向に
発振することがなくなる。
【００１７】ここで、絶縁膜２界面での反射率Ｒw は、
層状媒質内における波の伝搬に係る基礎的な性質として
既知であるように、活性層１内の屈折率をｎ1、絶縁膜
２の屈折率をｎ2、大気の屈折率をｎ3、絶縁膜２の膜厚
をｄ2 、絶縁膜２内での波長をλ／ｎ2 とすると、
（６）式によって表される。
層状媒質内における波の伝搬に係る基礎的な性質として
既知であるように、活性層１内の屈折率をｎ1、絶縁膜
２の屈折率をｎ2、大気の屈折率をｎ3、絶縁膜２の膜厚
をｄ2 、絶縁膜２内での波長をλ／ｎ2 とすると、
（６）式によって表される。
【００１８】
【数５】
【００１９】図７は（６）式を絶縁膜２界面での反射率
Ｒw と絶縁膜２の膜厚との関係で示す特性図であり、縦
軸は反射率Ｒw を％表示、横軸は絶縁膜２の膜厚ｄ2 と
膜内での光波長λ／ｎ2 との比をそれぞれ示し、絶縁膜
２としてＳｉＯ2 を仮定すると共に、活性層１内の屈折
率をｎ1＝３．２、絶縁膜２の屈折率をｎ2＝１．８５、
大気の屈折率をｎ3＝１とした計算例である。
Ｒw と絶縁膜２の膜厚との関係で示す特性図であり、縦
軸は反射率Ｒw を％表示、横軸は絶縁膜２の膜厚ｄ2 と
膜内での光波長λ／ｎ2 との比をそれぞれ示し、絶縁膜
２としてＳｉＯ2 を仮定すると共に、活性層１内の屈折
率をｎ1＝３．２、絶縁膜２の屈折率をｎ2＝１．８５、
大気の屈折率をｎ3＝１とした計算例である。
【００２０】高出力半導体レーザ装置の構成例として、
前面反射率をＲf ＝３％、後面反射率をＲr ＝９５％、
共振器長をＬ＝６００μｍ、メサ幅をＷ＝３００μｍと
すると、（５'）式から、Ｒw ＞ｅ1/4√（０．０３・
０．９５）＝２１．６％で出射端面に平行な方向（メサ
幅方向）にレーザ発振することになる。
前面反射率をＲf ＝３％、後面反射率をＲr ＝９５％、
共振器長をＬ＝６００μｍ、メサ幅をＷ＝３００μｍと
すると、（５'）式から、Ｒw ＞ｅ1/4√（０．０３・
０．９５）＝２１．６％で出射端面に平行な方向（メサ
幅方向）にレーザ発振することになる。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のブロードエリア型半導体レーザ装置では、絶縁膜２
の膜厚ｄ2 を制御していないため、ランダムに膜厚ｄ2
を定めた場合には、図７より、上述した構成例の場合
に、絶縁膜２界面での反射率Ｒw が２１.６ ％で、出射
端面に平行な方向（メサ幅方向）にレーザ発振を生ずる
不良の割合は４０％と大きいことが判る。
来のブロードエリア型半導体レーザ装置では、絶縁膜２
の膜厚ｄ2 を制御していないため、ランダムに膜厚ｄ2
を定めた場合には、図７より、上述した構成例の場合
に、絶縁膜２界面での反射率Ｒw が２１.６ ％で、出射
端面に平行な方向（メサ幅方向）にレーザ発振を生ずる
不良の割合は４０％と大きいことが判る。
【００２２】すなわち、（６）式及び図７に示されるよ
うに、反射率Ｒw は周期関数として与えられるから、図
７において、周期関数の１周期分を見た場合、絶縁膜２
界面での反射率Ｒw が２１.６ ％で、絶縁膜２の膜厚ｄ
2 と膜内での光波長λ／ｎ2との比が０．０〜０．１、
０．４〜０．５の範囲ではレーザ発振し、０．１〜０．
４の範囲ではレーザ発振しない。したがって、出射端面
に平行な方向（メサ幅方向）に発振を生ずる不良の割合
は（２／５）×１００＝４０％となる。
うに、反射率Ｒw は周期関数として与えられるから、図
７において、周期関数の１周期分を見た場合、絶縁膜２
界面での反射率Ｒw が２１.６ ％で、絶縁膜２の膜厚ｄ
2 と膜内での光波長λ／ｎ2との比が０．０〜０．１、
０．４〜０．５の範囲ではレーザ発振し、０．１〜０．
４の範囲ではレーザ発振しない。したがって、出射端面
に平行な方向（メサ幅方向）に発振を生ずる不良の割合
は（２／５）×１００＝４０％となる。
【００２３】このように、出射端面に平行な方向（メサ
幅方向）にレーザ発振した光は、進行方向が本来の共振
器長方向に対して垂直であるため、半導体レーザ装置の
前端面からその成分を取り出すことができず、結果とし
て、外から電流を注入しても、自然放出光のレベルの低
い光出力しか前端面より取り出すことができないという
問題点があった。
幅方向）にレーザ発振した光は、進行方向が本来の共振
器長方向に対して垂直であるため、半導体レーザ装置の
前端面からその成分を取り出すことができず、結果とし
て、外から電流を注入しても、自然放出光のレベルの低
い光出力しか前端面より取り出すことができないという
問題点があった。
【００２４】この発明は上述した問題点を解消するため
になされたもので、高歩留で出射端面に平行な方向（メ
サ幅方向）の発振が生じないブロードエリア型半導体レ
ーザ装置及びその製造方法を得ることを目的とするもの
である。
になされたもので、高歩留で出射端面に平行な方向（メ
サ幅方向）の発振が生じないブロードエリア型半導体レ
ーザ装置及びその製造方法を得ることを目的とするもの
である。
【００２５】
【課題を解決するための手段】この発明に係るメサ型半
導体レーザ装置は、活性層の電流注入領域の幅が発振波
長の２倍以上であり、該活性層の側面が絶縁膜で覆われ
たメサ型半導体レーザ装置において、上記活性層と接す
る界面における上記絶縁膜のレーザ出射端面に平行な膜
厚ｄ2 を、該絶縁膜の屈折率をｎ2 、レーザの発振波長
をλとしたとき、 ｄ2 ／（λ／ｎ2 ）＝１／４＋Ｉ／２ （Ｉは０，１，２，・・・の整数）の関係が成立するよ
うにしたことを特徴とするものである。
導体レーザ装置は、活性層の電流注入領域の幅が発振波
長の２倍以上であり、該活性層の側面が絶縁膜で覆われ
たメサ型半導体レーザ装置において、上記活性層と接す
る界面における上記絶縁膜のレーザ出射端面に平行な膜
厚ｄ2 を、該絶縁膜の屈折率をｎ2 、レーザの発振波長
をλとしたとき、 ｄ2 ／（λ／ｎ2 ）＝１／４＋Ｉ／２ （Ｉは０，１，２，・・・の整数）の関係が成立するよ
うにしたことを特徴とするものである。
【００２６】また、上記絶縁膜は、上記活性層の屈折率
をｎ1 としたとき、 ｎ1＞ｎ2 を満たす屈折率を有することを特徴とするものである。
をｎ1 としたとき、 ｎ1＞ｎ2 を満たす屈折率を有することを特徴とするものである。
【００２７】また、この発明に係る埋込型半導体レーザ
装置は、活性層の電流注入領域の幅が発振波長の２倍以
上であり、該活性層の側面が電流ブロック層で埋め込ま
れた埋込型半導体レーザ装置において、上記電流ブロッ
ク層を第１と第２の電流ブロック層で形成すると共に、
上記活性層と接する界面における上記第１の電流ブロッ
ク層のレーザ出射端面に平行な膜厚ｄ2 を、該第１の電
流ブロック層の屈折率をｎ2 、レーザの発振波長をλと
したとき、 ｄ2 ／（λ／ｎ2 ）＝１／４＋Ｉ／２ （Ｉは０，１，２，・・・の整数）の関係が成立するよ
うにしたことを特徴とするものである。
装置は、活性層の電流注入領域の幅が発振波長の２倍以
上であり、該活性層の側面が電流ブロック層で埋め込ま
れた埋込型半導体レーザ装置において、上記電流ブロッ
ク層を第１と第２の電流ブロック層で形成すると共に、
上記活性層と接する界面における上記第１の電流ブロッ
ク層のレーザ出射端面に平行な膜厚ｄ2 を、該第１の電
流ブロック層の屈折率をｎ2 、レーザの発振波長をλと
したとき、 ｄ2 ／（λ／ｎ2 ）＝１／４＋Ｉ／２ （Ｉは０，１，２，・・・の整数）の関係が成立するよ
うにしたことを特徴とするものである。
【００２８】また、上記第１の電流ブロック層は、上記
活性層の屈折率をｎ1 、上記第２の電流ブロック層の屈
折率をｎ3 としたとき、 ｎ1＞ｎ2＞ｎ3 を満たす屈折率を有することを特徴とするものである。
活性層の屈折率をｎ1 、上記第２の電流ブロック層の屈
折率をｎ3 としたとき、 ｎ1＞ｎ2＞ｎ3 を満たす屈折率を有することを特徴とするものである。
【００２９】また、この発明に係るメサ型半導体レーザ
装置の製造方法は、基板上に下クラッド層、活性層、上
クラッド層を順次結晶成長させる工程と、不要な部分を
除去して上記活性層の電流注入領域の幅が発振波長の２
倍以上のメサ構造を形成する工程と、上記活性層の側面
を覆う絶縁膜を形成する際、上記活性層と接する界面に
おける絶縁膜のレーザ出射端面に平行な膜厚ｄ2 を、該
絶縁膜の屈折率をｎ2、レーザの発振波長をλとしたと
き、 ｄ2 ／（λ／ｎ2 ）＝１／４＋Ｉ／２ （Ｉは０，１，２，・・・の整数）の関係が成立するよ
うに調整して絶縁膜を覆う工程と、上記上クラッド層及
び上記絶縁層の上に表面電極を形成すると共に、上記基
板の下に裏面電極を形成する工程と、へき開及びチップ
分割を行った後、端面反射膜を形成する工程とを有する
ものである。
装置の製造方法は、基板上に下クラッド層、活性層、上
クラッド層を順次結晶成長させる工程と、不要な部分を
除去して上記活性層の電流注入領域の幅が発振波長の２
倍以上のメサ構造を形成する工程と、上記活性層の側面
を覆う絶縁膜を形成する際、上記活性層と接する界面に
おける絶縁膜のレーザ出射端面に平行な膜厚ｄ2 を、該
絶縁膜の屈折率をｎ2、レーザの発振波長をλとしたと
き、 ｄ2 ／（λ／ｎ2 ）＝１／４＋Ｉ／２ （Ｉは０，１，２，・・・の整数）の関係が成立するよ
うに調整して絶縁膜を覆う工程と、上記上クラッド層及
び上記絶縁層の上に表面電極を形成すると共に、上記基
板の下に裏面電極を形成する工程と、へき開及びチップ
分割を行った後、端面反射膜を形成する工程とを有する
ものである。
【００３０】また、上記絶縁膜は、スパッタリング法ま
たは電子ビーム蒸着法を用いて形成することを特徴とす
るものである。
たは電子ビーム蒸着法を用いて形成することを特徴とす
るものである。
【００３１】また、この発明に係る埋込型半導体レーザ
装置の製造方法は、基板上に下クラッド層、活性層、上
クラッド層を順次結晶成長させる工程と、不要な部分を
除去して上記活性層の電流注入領域の幅が発振波長の２
倍以上のメサ構造を形成する工程と、上記活性層の側面
に第１と第２の電流ブロック層を埋め込む際、上記活性
層と接する界面における第１の電流ブロック層のレーザ
出射端面に平行な膜厚ｄ2 を、該第１の電流ブロック層
の屈折率をｎ2 、レーザの発振波長をλとしたとき、 ｄ2 ／（λ／ｎ2 ）＝１／４＋Ｉ／２ （Ｉは０，１，２，・・・の整数）の関係が成立するよ
うに調整して第１と第２の電流ブロック層を埋め込む工
程と、上記上クラッド層及び上記第１と第２の電流ブロ
ック層の上に表面電極を形成すると共に、上記基板の下
に裏面電極を形成する工程と、へき開及びチップ分割を
行った後、端面反射膜を形成する工程とを有するもので
ある。
装置の製造方法は、基板上に下クラッド層、活性層、上
クラッド層を順次結晶成長させる工程と、不要な部分を
除去して上記活性層の電流注入領域の幅が発振波長の２
倍以上のメサ構造を形成する工程と、上記活性層の側面
に第１と第２の電流ブロック層を埋め込む際、上記活性
層と接する界面における第１の電流ブロック層のレーザ
出射端面に平行な膜厚ｄ2 を、該第１の電流ブロック層
の屈折率をｎ2 、レーザの発振波長をλとしたとき、 ｄ2 ／（λ／ｎ2 ）＝１／４＋Ｉ／２ （Ｉは０，１，２，・・・の整数）の関係が成立するよ
うに調整して第１と第２の電流ブロック層を埋め込む工
程と、上記上クラッド層及び上記第１と第２の電流ブロ
ック層の上に表面電極を形成すると共に、上記基板の下
に裏面電極を形成する工程と、へき開及びチップ分割を
行った後、端面反射膜を形成する工程とを有するもので
ある。
【００３２】さらに、上記第１と第２の電流ブロック層
は、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Depos
ition ）法を用いて結晶成長させることを特徴とするも
のである。
は、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Depos
ition ）法を用いて結晶成長させることを特徴とするも
のである。
【００３３】
実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１に係るブ
ロードエリア型半導体レーザ装置としてのメサ型半導体
レーザ装置を示す斜視図である。図１において、１は例
えばＡｌＧａＡｓまたはＩｎＧａＡｓＰでなり、電流注
入領域の幅（メサ幅Ｗ）が発振波長の２倍以上の活性
層、２は例えばＳｉＯ2 、ＳｉＮ等でなり、該活性層１
の側面を覆う絶縁膜、３は例えばＧａＡｓまたはＩｎＰ
でなる基板、４と７は例えばＡｕでなる表面電極と裏面
電極、５と６は活性層に近い素材例えばＡｌＧａＡｓま
たはＩｎＧａＡｓＰでなる上クラッド層と下クラッド層
で、組成比を調整することにより上記活性層１より屈折
率が小さく、かつバンドギャップが大きくなるようにさ
れており、図示構成のメサ型半導体レーザ装置は、共振
器長Ｌを有する。
ロードエリア型半導体レーザ装置としてのメサ型半導体
レーザ装置を示す斜視図である。図１において、１は例
えばＡｌＧａＡｓまたはＩｎＧａＡｓＰでなり、電流注
入領域の幅（メサ幅Ｗ）が発振波長の２倍以上の活性
層、２は例えばＳｉＯ2 、ＳｉＮ等でなり、該活性層１
の側面を覆う絶縁膜、３は例えばＧａＡｓまたはＩｎＰ
でなる基板、４と７は例えばＡｕでなる表面電極と裏面
電極、５と６は活性層に近い素材例えばＡｌＧａＡｓま
たはＩｎＧａＡｓＰでなる上クラッド層と下クラッド層
で、組成比を調整することにより上記活性層１より屈折
率が小さく、かつバンドギャップが大きくなるようにさ
れており、図示構成のメサ型半導体レーザ装置は、共振
器長Ｌを有する。
【００３４】図１に示すように、実施の形態１に係るメ
サ型半導体レーザ装置の構造は、図６に示す従来例と基
本的に変わるところはなく、また、製造工程のフローも
基本的に図３に示す工程フローと同様である。但し、こ
の実施の形態１に係るメサ型半導体レーザ装置において
は、絶縁膜２の形成が従来例と異なり、図２の拡大図に
示すように、活性層１と接する界面における絶縁膜２の
レーザ出射端面に平行な膜厚ｄ2 を、（７）式の関係が
成立するように調整する。 ｄ2 ／（λ／ｎ2 ）＝１／４＋Ｉ／２ ・・・（７） （Ｉは０，１，２，・・・の整数）
サ型半導体レーザ装置の構造は、図６に示す従来例と基
本的に変わるところはなく、また、製造工程のフローも
基本的に図３に示す工程フローと同様である。但し、こ
の実施の形態１に係るメサ型半導体レーザ装置において
は、絶縁膜２の形成が従来例と異なり、図２の拡大図に
示すように、活性層１と接する界面における絶縁膜２の
レーザ出射端面に平行な膜厚ｄ2 を、（７）式の関係が
成立するように調整する。 ｄ2 ／（λ／ｎ2 ）＝１／４＋Ｉ／２ ・・・（７） （Ｉは０，１，２，・・・の整数）
【００３５】ここで、（７）式に示す関係は次のように
して求まる。すなわち、まず、絶縁膜２界面での反射率
Ｒw は、（６）式において、コサインの角度を＋π加え
ても不変であり、このことは、厚みの増加分△ｄ2 が、
△ｄ2 ＝λ／２ｎ2 を満たすとき、ｄ2 をｄ2 ＋△ｄ2
によって置き換えることに対応する。これによって、厚
みｄ2 がλ／２ｎ2 の整数倍だけ異なっても同じである
と言える。
して求まる。すなわち、まず、絶縁膜２界面での反射率
Ｒw は、（６）式において、コサインの角度を＋π加え
ても不変であり、このことは、厚みの増加分△ｄ2 が、
△ｄ2 ＝λ／２ｎ2 を満たすとき、ｄ2 をｄ2 ＋△ｄ2
によって置き換えることに対応する。これによって、厚
みｄ2 がλ／２ｎ2 の整数倍だけ異なっても同じである
と言える。
【００３６】次に、反射率Ｒw が最小値をとる光学的な
厚み（optical thickness)を考える。この場合、（６）
式に示す絶縁膜２界面での反射率Ｒw をｄ2ｎ2に関して
一次微分した値がゼロとなるｄ2ｎ2の値はｍλ／４（こ
こで、ｍは０，１，２，・・・の整数）であり、ここ
で、ｍが偶数の場合は、光学的な厚みがλ／２、２λ／
２、３λ／２、・・・の値のいずれかをとるときに、ｃ
ｏｓ（４πｄ2ｎ2／λ）＝１となり、（６）式は（８）
式に変形され、絶縁膜２の屈折率ｎ2に無関係となる。
つまり、ｍが偶数の場合における光学的な厚みがｋλ／
２（ここで、ｋは１、２、３、・・・で、ｍの偶数成
分）なる膜は反射波の強度になんら影響も与えないと言
える。
厚み（optical thickness)を考える。この場合、（６）
式に示す絶縁膜２界面での反射率Ｒw をｄ2ｎ2に関して
一次微分した値がゼロとなるｄ2ｎ2の値はｍλ／４（こ
こで、ｍは０，１，２，・・・の整数）であり、ここ
で、ｍが偶数の場合は、光学的な厚みがλ／２、２λ／
２、３λ／２、・・・の値のいずれかをとるときに、ｃ
ｏｓ（４πｄ2ｎ2／λ）＝１となり、（６）式は（８）
式に変形され、絶縁膜２の屈折率ｎ2に無関係となる。
つまり、ｍが偶数の場合における光学的な厚みがｋλ／
２（ここで、ｋは１、２、３、・・・で、ｍの偶数成
分）なる膜は反射波の強度になんら影響も与えないと言
える。
【００３７】
【数６】
【００３８】他方、ｍが奇数の場合は、λ／４、３λ／
４、５λ／４、・・・の値のいずれかをとるときに、ｃ
ｏｓ（４πｄ2ｎ2／λ）＝−１となり、（６）式は
（９）式に変形される。したがって、ｍが奇数の場合に
のみを考慮して、反射率Ｒw が最小値をとる光学的な厚
みを求めればよく、活性層１と接する界面における絶縁
膜２のレーザ出射端面に平行な方向（メサ幅方向）のレ
ーザ発振が生じないようにすることができる。
４、５λ／４、・・・の値のいずれかをとるときに、ｃ
ｏｓ（４πｄ2ｎ2／λ）＝−１となり、（６）式は
（９）式に変形される。したがって、ｍが奇数の場合に
のみを考慮して、反射率Ｒw が最小値をとる光学的な厚
みを求めればよく、活性層１と接する界面における絶縁
膜２のレーザ出射端面に平行な方向（メサ幅方向）のレ
ーザ発振が生じないようにすることができる。
【００３９】
【数７】
【００４０】次に、極値の性質を調べる。ｄ2ｎ2の値が
ｍλ／４であるときに（ここで、ｍは奇数）、反射率Ｒ
w をｄ2ｎ2 に関して二次微分した値が負のとき、すな
わち、（−１）m ｒ1ｒ2（１＋ｒ1 2ｒ2 2−ｒ1 2−ｒ2 2）
＞０のとき、さらに置き換えると、（−１）m （ｎ1−
ｎ2）（ｎ2−ｎ3）＜０のときに極小値を示す。したが
って、光学的な厚みがλ／４（＝０．２５λ）、３λ／
４（＝０．７５λ）、５λ／４（＝１．２５λ）、・・
・の値であるような膜の反射率としては、ｎ1＞ｎ2＞ｎ
3 を満たす屈折率を有するとき極小値を取ることにな
る。
ｍλ／４であるときに（ここで、ｍは奇数）、反射率Ｒ
w をｄ2ｎ2 に関して二次微分した値が負のとき、すな
わち、（−１）m ｒ1ｒ2（１＋ｒ1 2ｒ2 2−ｒ1 2−ｒ2 2）
＞０のとき、さらに置き換えると、（−１）m （ｎ1−
ｎ2）（ｎ2−ｎ3）＜０のときに極小値を示す。したが
って、光学的な厚みがλ／４（＝０．２５λ）、３λ／
４（＝０．７５λ）、５λ／４（＝１．２５λ）、・・
・の値であるような膜の反射率としては、ｎ1＞ｎ2＞ｎ
3 を満たす屈折率を有するとき極小値を取ることにな
る。
【００４１】これらの説明から理解されるように、絶縁
膜２の膜厚ｄ2 を、（７）式の関係が成立するように調
整すれば、出射端面に平行な方向（メサ幅方向）の発振
が生じないようにすることができると共に、このとき、
さらに、式（１０）を満たす屈折率を選定することによ
り、反射率の極小値を得ることができることになる。 ｎ1＞ｎ2＞ｎ3 ・・・（１０） この実施の形態１では、例えば活性層１の屈折率をｎ1
＝３．２、絶縁膜２の屈折率をｎ2＝１．８５、大気の
屈折率をｎ3＝１としている。
膜２の膜厚ｄ2 を、（７）式の関係が成立するように調
整すれば、出射端面に平行な方向（メサ幅方向）の発振
が生じないようにすることができると共に、このとき、
さらに、式（１０）を満たす屈折率を選定することによ
り、反射率の極小値を得ることができることになる。 ｎ1＞ｎ2＞ｎ3 ・・・（１０） この実施の形態１では、例えば活性層１の屈折率をｎ1
＝３．２、絶縁膜２の屈折率をｎ2＝１．８５、大気の
屈折率をｎ3＝１としている。
【００４２】絶縁膜２の膜厚ｄ2 が（６）式の条件を満
たすとき、絶縁膜２の界面での反射率Ｒｗは極小とな
り、（５）、（５'）式の条件は成立せず、電流密度Ｊ
を上げることにより、共振器長方向のレーザ発振が生
じ、出射端面に平行な方向（メサ幅方向）にレーザ発振
することはない。このため、注入電流に対して効率よく
レーザ光をレーザ前端面より取り出すことができる。従
来例と同様の材料を用いたとき、反射率Ｒw ＝０.００７
％と十分小さな値が得られる。このときのＳｉＯ2 でな
る絶縁膜２の膜厚ｄ2 は、発振波長をλ＝１．５５μｍ
としたとき、（７）式より、発振波長λに依存する絶縁
膜２の膜厚ｄ2 を、ｄ2 ＝２０７ｎｍ、６２２ｎｍ、１
０３６ｎｍ、・・・とすればよい。
たすとき、絶縁膜２の界面での反射率Ｒｗは極小とな
り、（５）、（５'）式の条件は成立せず、電流密度Ｊ
を上げることにより、共振器長方向のレーザ発振が生
じ、出射端面に平行な方向（メサ幅方向）にレーザ発振
することはない。このため、注入電流に対して効率よく
レーザ光をレーザ前端面より取り出すことができる。従
来例と同様の材料を用いたとき、反射率Ｒw ＝０.００７
％と十分小さな値が得られる。このときのＳｉＯ2 でな
る絶縁膜２の膜厚ｄ2 は、発振波長をλ＝１．５５μｍ
としたとき、（７）式より、発振波長λに依存する絶縁
膜２の膜厚ｄ2 を、ｄ2 ＝２０７ｎｍ、６２２ｎｍ、１
０３６ｎｍ、・・・とすればよい。
【００４３】次に、この実施の形態１に係る半導体レー
ザ装置の製造方法について図３を参照して説明する。製
造工程のフローは基本的に従来例と同様であるが、上述
したように、活性層１と接する界面における絶縁膜２の
レーザ出射端面に平行な膜厚ｄ2 を、（７）式の関係が
成立するように調整する点が異なる。
ザ装置の製造方法について図３を参照して説明する。製
造工程のフローは基本的に従来例と同様であるが、上述
したように、活性層１と接する界面における絶縁膜２の
レーザ出射端面に平行な膜厚ｄ2 を、（７）式の関係が
成立するように調整する点が異なる。
【００４４】まず、基板３上に、ＭＯＣＶＤ法、ＭＢＥ
法、ＬＰＥ法等により、下クラッド層６、活性層１、上
クラッド層７を順次結晶成長させて形成する（図３
（ａ）参照）。次に、写真製版及びエッチングにより、
不要な活性層１部分を除去し、幅Ｗのメサ構造を形成す
る（図３（ｂ）参照）。
法、ＬＰＥ法等により、下クラッド層６、活性層１、上
クラッド層７を順次結晶成長させて形成する（図３
（ａ）参照）。次に、写真製版及びエッチングにより、
不要な活性層１部分を除去し、幅Ｗのメサ構造を形成す
る（図３（ｂ）参照）。
【００４５】さらに、スパッタリング法等により、活性
層１の側面を覆うようにしてＳｉＯ2 、ＳｉＮ等の絶縁
膜２をパターン形成した後（図３（ｃ）参照）、上クラ
ッド層５及び絶縁層２の上に表面電極４を形成すると共
に（図３（ｄ）参照）、基板３の下に裏面電極７をパタ
ーン形成する（図３（ｅ）参照）。このとき、活性層１
と接する界面における絶縁膜２のレーザ出射端面に平行
な膜厚ｄ2 は、（７）式の関係が成立するように調整
し、その膜厚のコントロールは、スパッタリング法や電
子ビーム（ＥＢ： Electron Beam）蒸着法ＥＢ蒸着法を
利用すれば、発振波長λの数％以内の制御（数十Å）が
可能となる。
層１の側面を覆うようにしてＳｉＯ2 、ＳｉＮ等の絶縁
膜２をパターン形成した後（図３（ｃ）参照）、上クラ
ッド層５及び絶縁層２の上に表面電極４を形成すると共
に（図３（ｄ）参照）、基板３の下に裏面電極７をパタ
ーン形成する（図３（ｅ）参照）。このとき、活性層１
と接する界面における絶縁膜２のレーザ出射端面に平行
な膜厚ｄ2 は、（７）式の関係が成立するように調整
し、その膜厚のコントロールは、スパッタリング法や電
子ビーム（ＥＢ： Electron Beam）蒸着法ＥＢ蒸着法を
利用すれば、発振波長λの数％以内の制御（数十Å）が
可能となる。
【００４６】このようにして、ウエハプロセスを完了し
た後に、ウエハをへき開、チップ分割した後、例えばＡ
ｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2 、Ｓｉ等でなる端面反射膜をＥＢ蒸着
法等を用いて形成し、チップを完了させる。なお、この
端面反射膜としては、前面低反射膜１０ａを例えばＡｌ
2Ｏ3で形成するのに対し、後面高反射膜１０ｂを例えば
ＳｉＯ2 膜とＳｉ膜との一対の膜を多層膜構造にして形
成して前面と後面とで反射率が異なるように形成してい
る。
た後に、ウエハをへき開、チップ分割した後、例えばＡ
ｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2 、Ｓｉ等でなる端面反射膜をＥＢ蒸着
法等を用いて形成し、チップを完了させる。なお、この
端面反射膜としては、前面低反射膜１０ａを例えばＡｌ
2Ｏ3で形成するのに対し、後面高反射膜１０ｂを例えば
ＳｉＯ2 膜とＳｉ膜との一対の膜を多層膜構造にして形
成して前面と後面とで反射率が異なるように形成してい
る。
【００４７】実施の形態２．次に、図４はこの発明に係
るブロードエリア型半導体レーザ装置を埋込型半導体レ
ーザ装置に適用した実施の形態２を示す斜視図である。
図４において、１は活性層、３は基板、４は表面電極、
５は上クラッド層、６は下クラッド層、７は裏面電極で
あり、これらは図１に示す実施の形態１と同様である。
この実施の形態２に係る埋込型半導体レーザ装置におい
ては、活性層１の側面を電流ブロック層で埋め込むよう
になされ、該電流ブロック層を、第１の電流ブロック層
８と第２の電流ブロック層９とで形成している。
るブロードエリア型半導体レーザ装置を埋込型半導体レ
ーザ装置に適用した実施の形態２を示す斜視図である。
図４において、１は活性層、３は基板、４は表面電極、
５は上クラッド層、６は下クラッド層、７は裏面電極で
あり、これらは図１に示す実施の形態１と同様である。
この実施の形態２に係る埋込型半導体レーザ装置におい
ては、活性層１の側面を電流ブロック層で埋め込むよう
になされ、該電流ブロック層を、第１の電流ブロック層
８と第２の電流ブロック層９とで形成している。
【００４８】そして、活性層１と接する界面における上
記第１の電流ブロック層８のレーザ出射端面に平行な膜
厚ｄ2 を、該第１の電流ブロック層の屈折率をｎ2 、レ
ーザの発振波長をλとしたとき、実施の形態１と同様
に、（７）式の関係が成立するように調整し、また、上
記第１の電流ブロック層８の屈折率ｎ2 は、上記活性層
１の屈折率をｎ1 、上記第２の電流ブロック層９の屈折
率をｎ3 としたとき、実施の形態１と同様に、（１０）
式を満たす屈折率を有する。
記第１の電流ブロック層８のレーザ出射端面に平行な膜
厚ｄ2 を、該第１の電流ブロック層の屈折率をｎ2 、レ
ーザの発振波長をλとしたとき、実施の形態１と同様
に、（７）式の関係が成立するように調整し、また、上
記第１の電流ブロック層８の屈折率ｎ2 は、上記活性層
１の屈折率をｎ1 、上記第２の電流ブロック層９の屈折
率をｎ3 としたとき、実施の形態１と同様に、（１０）
式を満たす屈折率を有する。
【００４９】この実施の形態２においては、活性層１と
第１及び第２の電流ブロック層８及び９の素材の組成
物、バンドギャップλg 、屈折率ｎ及び第１の電流ブロ
ック層８の膜厚ｄ2 の具体例として次に示すものを採用
する。 活性層１ ＩｎＧａＡｓＰ、 λg ＝１．４８μｍ、 ｎ1 ＝３．４０ 第１の電流ブロック層８ ＩｎＧａＡｓＰ、 λg ＝１．１８μｍ、 ｎ2 ＝３．３１、 ｄ２＝１１２ｍｍ 第２の電流ブロック層９ ＩｎＰ、 λg ＝０．９８μｍ、 ｎ３＝３．１７
第１及び第２の電流ブロック層８及び９の素材の組成
物、バンドギャップλg 、屈折率ｎ及び第１の電流ブロ
ック層８の膜厚ｄ2 の具体例として次に示すものを採用
する。 活性層１ ＩｎＧａＡｓＰ、 λg ＝１．４８μｍ、 ｎ1 ＝３．４０ 第１の電流ブロック層８ ＩｎＧａＡｓＰ、 λg ＝１．１８μｍ、 ｎ2 ＝３．３１、 ｄ２＝１１２ｍｍ 第２の電流ブロック層９ ＩｎＰ、 λg ＝０．９８μｍ、 ｎ３＝３．１７
【００５０】このとき、絶縁膜２界面での反射率Ｒw ＝
０.００７％となり、共振器長Ｌ＝６００μｍ、活性層
１の電流注入領域の幅（メサ幅）Ｗ＝３００μｍ、前面
反射率をＲf ＝３％、後面反射率をＲr ＝９５％の構造
においては、（５）、（５'）式が成立せず、出射端面
に平行な方向（メサ幅方向）の発振は生じず、実施の形
態１と同様に共振器長Ｌ方向にレーザ発振が生じる。
０.００７％となり、共振器長Ｌ＝６００μｍ、活性層
１の電流注入領域の幅（メサ幅）Ｗ＝３００μｍ、前面
反射率をＲf ＝３％、後面反射率をＲr ＝９５％の構造
においては、（５）、（５'）式が成立せず、出射端面
に平行な方向（メサ幅方向）の発振は生じず、実施の形
態１と同様に共振器長Ｌ方向にレーザ発振が生じる。
【００５１】次に、図５は実施の形態２に係る埋込型半
導体レーザ装置の製造方法を説明するための工程フロー
図である。実施の形態１の工程フローとは、第１及び第
２の電流ブロック層８及び９の形成が絶縁膜２の形成の
代わりに存在する点のみが異なる。第１及び第２の電流
ブロック層８及び９は、ＭＯＣＶＤ法を用いて結晶成長
させることにより、数Åのオーダーでの制御が可能であ
るので、上記具体例を満足するデバイス作製は十分可能
である。
導体レーザ装置の製造方法を説明するための工程フロー
図である。実施の形態１の工程フローとは、第１及び第
２の電流ブロック層８及び９の形成が絶縁膜２の形成の
代わりに存在する点のみが異なる。第１及び第２の電流
ブロック層８及び９は、ＭＯＣＶＤ法を用いて結晶成長
させることにより、数Åのオーダーでの制御が可能であ
るので、上記具体例を満足するデバイス作製は十分可能
である。
【００５２】すなわち、まず、基板３上に、ＭＯＣＶＤ
法、ＭＢＥ法、ＬＰＥ法等により、下クラッド層６、活
性層１、上クラッド層７を順次結晶成長させて形成する
（図５（ａ）参照）。次に、写真製版及びエッチングに
より、不要な活性層１部分を除去し、幅Ｗのメサ構造を
形成する（図５（ｂ）参照）。
法、ＭＢＥ法、ＬＰＥ法等により、下クラッド層６、活
性層１、上クラッド層７を順次結晶成長させて形成する
（図５（ａ）参照）。次に、写真製版及びエッチングに
より、不要な活性層１部分を除去し、幅Ｗのメサ構造を
形成する（図５（ｂ）参照）。
【００５３】さらに、ＭＯＣＶＤ法を用いて活性層１の
側面に第１及び第２の電流ブロック層８及び９を結晶成
長させて順次埋め込んだ後（図５（ｃ）参照）、上クラ
ッド層５と第１及び第２の電流ブロック層８及び９の上
に表面電極４を形成すると共に（図５（ｄ）参照）、基
板３の下に裏面電極７をパターン形成する（図５（ｅ）
参照）。このとき、活性層１と接する界面における第１
の電流ブロック層８のレーザ出射端面に平行な膜厚ｄ2
は、（７）式の関係が成立するように調整し、その膜厚
のコントロールは、ＭＯＣＶＤ法を用いて結晶成長させ
る方法を採用することにより、数Åのオーダーでの制御
が可能となる。
側面に第１及び第２の電流ブロック層８及び９を結晶成
長させて順次埋め込んだ後（図５（ｃ）参照）、上クラ
ッド層５と第１及び第２の電流ブロック層８及び９の上
に表面電極４を形成すると共に（図５（ｄ）参照）、基
板３の下に裏面電極７をパターン形成する（図５（ｅ）
参照）。このとき、活性層１と接する界面における第１
の電流ブロック層８のレーザ出射端面に平行な膜厚ｄ2
は、（７）式の関係が成立するように調整し、その膜厚
のコントロールは、ＭＯＣＶＤ法を用いて結晶成長させ
る方法を採用することにより、数Åのオーダーでの制御
が可能となる。
【００５４】このようにして、ウエハプロセスを完了し
た後に、ウエハをへき開、チップ分割した後、例えばＡ
ｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2 、Ｓｉ等でなる端面反射膜をＥＢ蒸着
法等を用いて形成し、チップを完了させる。なお、この
端面反射膜としては、前面低反射膜１０ａを例えばＡｌ
2Ｏ3で形成するのに対し、後面高反射膜１０ｂを例えば
ＳｉＯ2 膜とＳｉ膜との一対の膜を多層膜構造にして形
成して前面と後面とで反射率が異なるように形成してい
る。
た後に、ウエハをへき開、チップ分割した後、例えばＡ
ｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2 、Ｓｉ等でなる端面反射膜をＥＢ蒸着
法等を用いて形成し、チップを完了させる。なお、この
端面反射膜としては、前面低反射膜１０ａを例えばＡｌ
2Ｏ3で形成するのに対し、後面高反射膜１０ｂを例えば
ＳｉＯ2 膜とＳｉ膜との一対の膜を多層膜構造にして形
成して前面と後面とで反射率が異なるように形成してい
る。
【００５５】
【発明の効果】以上のように、この発明に係るメサ型半
導体レーザ装置によれば、活性層の電流注入領域の幅が
発振波長の２倍以上であり、該活性層の側面が絶縁膜で
覆われたメサ型半導体レーザ装置において、上記活性層
と接する界面における上記絶縁膜のレーザ出射端面に平
行な膜厚ｄ2 を、該絶縁膜の屈折率をｎ2 、レーザの発
振波長をλとしたとき、 ｄ2 ／（λ／ｎ2 ）＝１／４＋Ｉ／２ （Ｉは０，１，２，・・・の整数）の関係が成立するよ
うにすることにより、絶縁膜の活性層との界面を低反射
率として出射端面に平行な方向（メサ幅方向）の発振が
生じないようにすることができ、共振器長方向のレーザ
発振が生じ、注入電流に対して効率よくレーザ光をレー
ザ前端面より取り出すことができる。
導体レーザ装置によれば、活性層の電流注入領域の幅が
発振波長の２倍以上であり、該活性層の側面が絶縁膜で
覆われたメサ型半導体レーザ装置において、上記活性層
と接する界面における上記絶縁膜のレーザ出射端面に平
行な膜厚ｄ2 を、該絶縁膜の屈折率をｎ2 、レーザの発
振波長をλとしたとき、 ｄ2 ／（λ／ｎ2 ）＝１／４＋Ｉ／２ （Ｉは０，１，２，・・・の整数）の関係が成立するよ
うにすることにより、絶縁膜の活性層との界面を低反射
率として出射端面に平行な方向（メサ幅方向）の発振が
生じないようにすることができ、共振器長方向のレーザ
発振が生じ、注入電流に対して効率よくレーザ光をレー
ザ前端面より取り出すことができる。
【００５６】また、上記絶縁膜は、上記活性層の屈折率
をｎ1 としたとき、 ｎ1＞ｎ2 を満たす屈折率とすることにより、メサ型半導体レーザ
装置において絶縁膜の反射率の極小値を得ることがで
き、電流密度Ｊを上げることにより、共振器長方向のレ
ーザ発振を生じさせて、注入電流に対して効率よくレー
ザ光をレーザ前端面より取り出すことができる。
をｎ1 としたとき、 ｎ1＞ｎ2 を満たす屈折率とすることにより、メサ型半導体レーザ
装置において絶縁膜の反射率の極小値を得ることがで
き、電流密度Ｊを上げることにより、共振器長方向のレ
ーザ発振を生じさせて、注入電流に対して効率よくレー
ザ光をレーザ前端面より取り出すことができる。
【００５７】また、この発明に係る埋込型半導体レーザ
装置は、活性層の電流注入領域の幅が発振波長の２倍以
上であり、該活性層の側面が電流ブロック層で埋め込ま
れた埋込型半導体レーザ装置において、上記電流ブロッ
ク層を第１と第２の電流ブロック層で形成すると共に、
上記活性層と接する界面における上記第１の電流ブロッ
ク層のレーザ出射端面に平行な膜厚ｄ2 を、該第１の電
流ブロック層の屈折率をｎ2 、レーザの発振波長をλと
したとき、 ｄ2 ／（λ／ｎ2 ）＝１／４＋Ｉ／２ （Ｉは０，１，２，・・・の整数）の関係が成立するよ
うにすることにより、メサ型半導体レーザ装置と同様
に、第１の電流ブロック層の活性層との界面を低反射率
として出射端面に平行な方向（メサ幅方向）の発振が生
じないようにすることができ、共振器長方向のレーザ発
振が生じ、注入電流に対して効率よくレーザ光をレーザ
前端面より取り出すことができる。
装置は、活性層の電流注入領域の幅が発振波長の２倍以
上であり、該活性層の側面が電流ブロック層で埋め込ま
れた埋込型半導体レーザ装置において、上記電流ブロッ
ク層を第１と第２の電流ブロック層で形成すると共に、
上記活性層と接する界面における上記第１の電流ブロッ
ク層のレーザ出射端面に平行な膜厚ｄ2 を、該第１の電
流ブロック層の屈折率をｎ2 、レーザの発振波長をλと
したとき、 ｄ2 ／（λ／ｎ2 ）＝１／４＋Ｉ／２ （Ｉは０，１，２，・・・の整数）の関係が成立するよ
うにすることにより、メサ型半導体レーザ装置と同様
に、第１の電流ブロック層の活性層との界面を低反射率
として出射端面に平行な方向（メサ幅方向）の発振が生
じないようにすることができ、共振器長方向のレーザ発
振が生じ、注入電流に対して効率よくレーザ光をレーザ
前端面より取り出すことができる。
【００５８】また、上記第１の電流ブロック層は、上記
活性層の屈折率をｎ1 、上記第２の電流ブロック層の屈
折率をｎ3 としたとき、 ｎ1＞ｎ2＞ｎ3 を満たす屈折率とすることにより、埋込型半導体レーザ
装置において第１の電流ブロック層の反射率の極小値を
得ることができ、電流密度Ｊを上げることにより、共振
器長方向のレーザ発振を生じさせて、注入電流に対して
効率よくレーザ光をレーザ前端面より取り出すことがで
きる。
活性層の屈折率をｎ1 、上記第２の電流ブロック層の屈
折率をｎ3 としたとき、 ｎ1＞ｎ2＞ｎ3 を満たす屈折率とすることにより、埋込型半導体レーザ
装置において第１の電流ブロック層の反射率の極小値を
得ることができ、電流密度Ｊを上げることにより、共振
器長方向のレーザ発振を生じさせて、注入電流に対して
効率よくレーザ光をレーザ前端面より取り出すことがで
きる。
【００５９】また、この発明に係るメサ型半導体レーザ
装置の製造方法は、基板上に下クラッド層、活性層、上
クラッド層を順次結晶成長させる工程と、不要な部分を
除去して上記活性層の電流注入領域の幅が発振波長の２
倍以上のメサ構造を形成する工程と、上記活性層の側面
を覆う絶縁膜を形成する際、上記活性層と接する界面に
おける絶縁膜のレーザ出射端面に平行な膜厚ｄ2 を、該
絶縁膜の屈折率をｎ2、レーザの発振波長をλとしたと
き、 ｄ2 ／（λ／ｎ2 ）＝１／４＋Ｉ／２ （Ｉは０，１，２，・・・の整数）の関係が成立するよ
うに調整して絶縁膜を覆う工程と、上記上クラッド層及
び上記絶縁層の上に表面電極を形成すると共に、上記基
板の下に裏面電極を形成する工程と、へき開及びチップ
分割を行った後、端面反射膜を形成する工程とを有する
ことにより、絶縁膜の活性層との界面を低反射率として
出射端面に平行な方向（メサ幅方向）の発振が生じない
ようにすることができ、共振器長方向のレーザ発振が生
じ、注入電流に対して効率よくレーザ光をレーザ前端面
より取り出すことができるメサ型半導体レーザ装置を歩
留まりよく製造することができる。
装置の製造方法は、基板上に下クラッド層、活性層、上
クラッド層を順次結晶成長させる工程と、不要な部分を
除去して上記活性層の電流注入領域の幅が発振波長の２
倍以上のメサ構造を形成する工程と、上記活性層の側面
を覆う絶縁膜を形成する際、上記活性層と接する界面に
おける絶縁膜のレーザ出射端面に平行な膜厚ｄ2 を、該
絶縁膜の屈折率をｎ2、レーザの発振波長をλとしたと
き、 ｄ2 ／（λ／ｎ2 ）＝１／４＋Ｉ／２ （Ｉは０，１，２，・・・の整数）の関係が成立するよ
うに調整して絶縁膜を覆う工程と、上記上クラッド層及
び上記絶縁層の上に表面電極を形成すると共に、上記基
板の下に裏面電極を形成する工程と、へき開及びチップ
分割を行った後、端面反射膜を形成する工程とを有する
ことにより、絶縁膜の活性層との界面を低反射率として
出射端面に平行な方向（メサ幅方向）の発振が生じない
ようにすることができ、共振器長方向のレーザ発振が生
じ、注入電流に対して効率よくレーザ光をレーザ前端面
より取り出すことができるメサ型半導体レーザ装置を歩
留まりよく製造することができる。
【００６０】また、上記絶縁膜を、スパッタリング法ま
たは電子ビーム蒸着法を用いて形成することにより、活
性層と接する界面における絶縁膜のレーザ出射端面に平
行な膜厚のコントロールは、発振波長λの数％以内の制
御（数十Å）が可能となる。
たは電子ビーム蒸着法を用いて形成することにより、活
性層と接する界面における絶縁膜のレーザ出射端面に平
行な膜厚のコントロールは、発振波長λの数％以内の制
御（数十Å）が可能となる。
【００６１】また、この発明に係る埋込型半導体レーザ
装置の製造方法は、基板上に下クラッド層、活性層、上
クラッド層を順次結晶成長させる工程と、不要な部分を
除去して上記活性層の電流注入領域の幅が発振波長の２
倍以上のメサ構造を形成する工程と、上記活性層の側面
に第１と第２の電流ブロック層を埋め込む際、上記活性
層と接する界面における第１の電流ブロック層のレーザ
出射端面に平行な膜厚ｄ2 を、該第１の電流ブロック層
の屈折率をｎ2 、レーザの発振波長をλとしたとき、 ｄ2 ／（λ／ｎ2 ）＝１／４＋Ｉ／２ （Ｉは０，１，２，・・・の整数）の関係が成立するよ
うに調整して第１と第２の電流ブロック層を埋め込む工
程と、上記上クラッド層及び上記第１と第２の電流ブロ
ック層の上に表面電極を形成すると共に、上記基板の下
に裏面電極を形成する工程と、へき開及びチップ分割を
行った後、端面反射膜を形成する工程とを有することに
より、第１の電流ブロック層の活性層との界面を低反射
率として出射端面に平行な方向（メサ幅方向）の発振が
生じないようにすることができ、共振器長方向のレーザ
発振が生じ、注入電流に対して効率よくレーザ光をレー
ザ前端面より取り出すことができる埋込型半導体レーザ
装置を歩留まりよく製造することができる。
装置の製造方法は、基板上に下クラッド層、活性層、上
クラッド層を順次結晶成長させる工程と、不要な部分を
除去して上記活性層の電流注入領域の幅が発振波長の２
倍以上のメサ構造を形成する工程と、上記活性層の側面
に第１と第２の電流ブロック層を埋め込む際、上記活性
層と接する界面における第１の電流ブロック層のレーザ
出射端面に平行な膜厚ｄ2 を、該第１の電流ブロック層
の屈折率をｎ2 、レーザの発振波長をλとしたとき、 ｄ2 ／（λ／ｎ2 ）＝１／４＋Ｉ／２ （Ｉは０，１，２，・・・の整数）の関係が成立するよ
うに調整して第１と第２の電流ブロック層を埋め込む工
程と、上記上クラッド層及び上記第１と第２の電流ブロ
ック層の上に表面電極を形成すると共に、上記基板の下
に裏面電極を形成する工程と、へき開及びチップ分割を
行った後、端面反射膜を形成する工程とを有することに
より、第１の電流ブロック層の活性層との界面を低反射
率として出射端面に平行な方向（メサ幅方向）の発振が
生じないようにすることができ、共振器長方向のレーザ
発振が生じ、注入電流に対して効率よくレーザ光をレー
ザ前端面より取り出すことができる埋込型半導体レーザ
装置を歩留まりよく製造することができる。
【００６２】さらに、上記第１と第２の電流ブロック層
は、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Depos
ition ）法を用いて結晶成長させることにより、活性層
と接する界面における第１の電流ブロック層のレーザ出
射端面に平行な膜厚の数Åのオーダーでの制御が可能と
なる。
は、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Depos
ition ）法を用いて結晶成長させることにより、活性層
と接する界面における第１の電流ブロック層のレーザ出
射端面に平行な膜厚の数Åのオーダーでの制御が可能と
なる。
【図１】 この発明の実施の形態１に係るメサ型半導体
レーザ装置を示す斜視図である。
レーザ装置を示す斜視図である。
【図２】 この発明の実施の形態１に係るメサ型半導体
レーザ装置の活性層近傍の構造を示す断面図である。
レーザ装置の活性層近傍の構造を示す断面図である。
【図３】 この発明の実施の形態１及び従来例に係るメ
サ型半導体レーザ装置の製造方法を説明するための工程
フロー図である。
サ型半導体レーザ装置の製造方法を説明するための工程
フロー図である。
【図４】 この発明の実施の形態２に係る埋込型半導体
レーザ装置を示す斜視図である。
レーザ装置を示す斜視図である。
【図５】 この発明の実施の形態２に係る埋込型半導体
レーザ装置の製造方法を説明するための工程フロー図で
ある。
レーザ装置の製造方法を説明するための工程フロー図で
ある。
【図６】 従来のメサ型半導体レーザ装置を示す斜視図
である。
である。
【図７】 半導体レーザ装置の絶縁膜界面での反射率と
絶縁膜厚との関係を示す特性図である。
絶縁膜厚との関係を示す特性図である。
１ 活性層、２ 絶縁膜、３ 基板、４ 表面電極、５
上クラッド層、６ 下クラッド層、７ 裏面電極、８
第１の電流ブロック層、９ 第２の電流ブロック層。
上クラッド層、６ 下クラッド層、７ 裏面電極、８
第１の電流ブロック層、９ 第２の電流ブロック層。
Claims (8)
- 【請求項１】 活性層の電流注入領域の幅が発振波長の
２倍以上であり、該活性層の側面が絶縁膜で覆われたメ
サ型半導体レーザ装置において、 上記活性層と接する界面における上記絶縁膜のレーザ出
射端面に平行な膜厚ｄ2 を、該絶縁膜の屈折率をｎ2 、
レーザの発振波長をλとしたとき、 ｄ2 ／（λ／ｎ2 ）＝１／４＋Ｉ／２ （Ｉは０，１，２，・・・の整数）の関係が成立するよ
うにしたことを特徴とするメサ型半導体レーザ装置。 - 【請求項２】 上記絶縁膜は、上記活性層の屈折率をｎ
1 としたとき、 ｎ1＞ｎ2 を満たす屈折率を有することを特徴とする請求項１記載
のメサ型半導体レーザ装置。 - 【請求項３】 活性層の電流注入領域の幅が発振波長の
２倍以上であり、該活性層の側面が電流ブロック層で埋
め込まれた埋込型半導体レーザ装置において、 上記電流ブロック層を第１と第２の電流ブロック層で形
成すると共に、上記活性層と接する界面における上記第
１の電流ブロック層のレーザ出射端面に平行な膜厚ｄ2
を、該第１の電流ブロック層の屈折率をｎ2 、レーザの
発振波長をλとしたとき、 ｄ2 ／（λ／ｎ2 ）＝１／４＋Ｉ／２ （Ｉは０，１，２，・・・の整数）の関係が成立するよ
うにしたことを特徴とする埋込型半導体レーザ装置。 - 【請求項４】 上記第１の電流ブロック層は、上記活性
層の屈折率をｎ1 、上記第２の電流ブロック層の屈折率
をｎ3 としたとき、 ｎ1＞ｎ2＞ｎ3 を満たす屈折率を有することを特徴とする請求項３記載
の埋込型半導体レーザ装置。 - 【請求項５】 基板上に下クラッド層、活性層、上クラ
ッド層を順次結晶成長させる工程と、 不要な部分を除去して上記活性層の電流注入領域の幅が
発振波長の２倍以上のメサ構造を形成する工程と、 上記活性層の側面を覆う絶縁膜を形成する際、上記活性
層と接する界面における絶縁膜のレーザ出射端面に平行
な膜厚ｄ2 を、該絶縁膜の屈折率をｎ2、レーザの発振
波長をλとしたとき、 ｄ2 ／（λ／ｎ2 ）＝１／４＋Ｉ／２ （Ｉは０，１，２，・・・の整数）の関係が成立するよ
うに調整して絶縁膜を覆う工程と、 上記上クラッド層及び上記絶縁層の上に表面電極を形成
すると共に、上記基板の下に裏面電極を形成する工程
と、 へき開及びチップ分割を行った後、端面反射膜を形成す
る工程とを有するメサ型半導体レーザ装置の製造方法。 - 【請求項６】 上記絶縁膜は、スパッタリング法または
電子ビーム蒸着法を用いて形成することを特徴とする請
求項５記載のメサ型半導体レーザ装置の製造方法。 - 【請求項７】 基板上に下クラッド層、活性層、上クラ
ッド層を順次結晶成長させる工程と、 不要な部分を除去して上記活性層の電流注入領域の幅が
発振波長の２倍以上のメサ構造を形成する工程と、 上記活性層の側面に第１と第２の電流ブロック層を埋め
込む際、上記活性層と接する界面における第１の電流ブ
ロック層のレーザ出射端面に平行な膜厚ｄ2 を、該第１
の電流ブロック層の屈折率をｎ2 、レーザの発振波長を
λとしたとき、 ｄ2 ／（λ／ｎ2 ）＝１／４＋Ｉ／２ （Ｉは０，１，２，・・・の整数）の関係が成立するよ
うに調整して第１と第２の電流ブロック層を埋め込む工
程と、 上記上クラッド層及び上記第１と第２の電流ブロック層
の上に表面電極を形成すると共に、上記基板の下に裏面
電極を形成する工程と、 へき開及びチップ分割を行った後、端面反射膜を形成す
る工程とを有する埋込型半導体レーザ装置の製造方法。 - 【請求項８】 上記第１と第２の電流ブロック層は、Ｍ
ＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition
）法を用いて結晶成長させることを特徴とする請求項
７記載の埋込型半導体レーザ装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29850195A JPH09139544A (ja) | 1995-11-16 | 1995-11-16 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP29850195A JPH09139544A (ja) | 1995-11-16 | 1995-11-16 | 半導体レーザ装置及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09139544A true JPH09139544A (ja) | 1997-05-27 |
Family
ID=17860536
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29850195A Pending JPH09139544A (ja) | 1995-11-16 | 1995-11-16 | 半導体レーザ装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09139544A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016015418A (ja) * | 2014-07-02 | 2016-01-28 | 浜松ホトニクス株式会社 | 半導体レーザ素子 |
| WO2023188967A1 (ja) * | 2022-03-30 | 2023-10-05 | ローム株式会社 | 半導体レーザ装置 |
-
1995
- 1995-11-16 JP JP29850195A patent/JPH09139544A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016015418A (ja) * | 2014-07-02 | 2016-01-28 | 浜松ホトニクス株式会社 | 半導体レーザ素子 |
| WO2023188967A1 (ja) * | 2022-03-30 | 2023-10-05 | ローム株式会社 | 半導体レーザ装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7009216B2 (en) | Semiconductor light emitting device and method of fabricating the same | |
| US4851368A (en) | Method of making travelling wave semi-conductor laser | |
| EP1437809B1 (en) | Compound semiconductor laser | |
| JP2013232682A (ja) | ＩｎＰベース縦型共振器表面発光レーザの作成方法及びこの方法で作成されるデバイス | |
| JP2003264333A (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JP2884603B2 (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JPH0834337B2 (ja) | 半導体レーザ素子の製造方法 | |
| JPH0656906B2 (ja) | 半導体レ−ザ装置 | |
| JPH08279650A (ja) | 半導体レーザ装置、及び半導体レーザ装置の製造方法 | |
| EP0918384B1 (en) | Semiconductor light emitting device and method for fabricating the same | |
| JP2001156404A (ja) | インナーストライプレーザダイオード構造及び製造方法 | |
| JP2870486B2 (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JPH09139544A (ja) | 半導体レーザ装置及びその製造方法 | |
| JP2947164B2 (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| US6707835B2 (en) | Process for producing semiconductor laser element including S-ARROW structure formed by etching through mask having pair of parallel openings | |
| JPS6355877B2 (ja) | ||
| JPH10163577A (ja) | ３族窒化物半導体レーザ素子 | |
| JPH0945987A (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JP3535201B2 (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| JP2003008145A (ja) | 半導体レーザおよびその製造方法 | |
| JP2784298B2 (ja) | スーパールミネッセントダイオードおよびその製法 | |
| JP2611509B2 (ja) | 半導体レーザ | |
| JPH0964484A (ja) | 垂直共振器型発光素子及びその製造方法 | |
| JP2973215B2 (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| JP2004134486A (ja) | 回折格子を備えた半導体レーザ |