JPH09148667A - 半導体レーザ - Google Patents

半導体レーザ

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JPH09148667A
JPH09148667A JP30435095A JP30435095A JPH09148667A JP H09148667 A JPH09148667 A JP H09148667A JP 30435095 A JP30435095 A JP 30435095A JP 30435095 A JP30435095 A JP 30435095A JP H09148667 A JPH09148667 A JP H09148667A
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JP
Japan
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optical guide
clad
semiconductor laser
guide layer
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JP30435095A
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English (en)
Inventor
Masaharu Honda
正治 本多
Takatoshi Ikegami
隆俊 池上
Takatoshi Yabuuchi
隆稔 藪内
Teruaki Miyake
輝明 三宅
Kenji Nakajima
健二 中島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Sanyo Electric Co Ltd
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Sanyo Electric Co Ltd
Tottori Sanyo Electric Co Ltd
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄膜成長で格子不整合を生じ素子劣化をさせ
たり、それを未然に防ぐために一定期間素子製造を行っ
た後に、定期的に成長装置を成膜特性の確認のためだけ
に厚膜成長させ、素子製造と異なるプロセスで煩雑な作
業を繰り返し、また材料も無駄にすることとなった。 【解決手段】 基板の上にバッファ層を形成し、そのバ
ッファ層の上に4元系のクラッド層を形成し、そのクラ
ッド層の下もしくはクラッド層の中に特定組成のモニタ
層を厚膜成長させ、クラッド層の上に特定組成の薄膜を
光ガイド層もしくは障壁層として積層し量子井戸型の活
性層や光ガイド層をさらに積層する。モニタ層は上側ク
ラッド層に設けてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、量子井戸型の活性
層を有する半導体レーザ、並びにその製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体レーザーは極めて薄い層を
積層して形成されるようになり、例えば基板の上にバッ
ファ層とクラッド層と量子井戸型の活性層とクラッド層
とを積層するに当って、特に特公平5−31837号公
報に開示されているように、活性層を光ガイド層で挾持
するようになった。
【0003】このような半導体レーザにおいては、積層
する各層の格子定数がミスマッチすると半導体レーザを
駆動しようとしたときに著しい劣化を生じることがよく
知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが上述した薄膜
積層においては、積層した層が薄すぎて格子定数を確認
できず、確認できる厚みまで各層を厚くしようとして
も、それぞれの層の組成と厚みは光学特性や電気特性に
直接的に影響するので所定の仕様を満足させるためには
限度があった。一方、このような膜を形成する例えばM
OCVD法(有機金属化学気相成長法)等では、長期間
結晶成長を行う間に原料の減少に伴う蒸気圧の変化が生
じ、これにより成長被膜の組成が変化してしまうことと
なった。特にAlGaInPにおいては、In原料が固
体のため一定の蒸気圧を得るのが困難である。薄膜成長
を確認するには、例えば光ガイド層の場合、通常のDH
構造のクラッド層やバッファ層をX線回折で測定して、
それを基に比例計算することで求められていたが、実際
の組成はこの様な計算値と一致しないことが多い。
【0005】そこで、一定期間素子製造を行った後に、
定期的に成長装置を成膜特性の確認のためだけに厚膜成
長させ、X線回折装置またはPL装置で格子定数及び発
光強度、発光波長の確認を行っていたが、素子製造と異
なるプロセスであるため作業は極めて煩雑であり、また
材料も無駄になるものが多かった。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の点に基づ
き、特に格子整合が必要であり厚みも薄いのは活性層に
密着する光ガイド層又は障壁層であることを考慮して成
されたものである。
【0007】即ち本発明は、量子井戸型の活性層と、そ
の活性層の少なくとも下側に設けられた薄膜層から成る
光ガイド層と、活性層と光ガイド層とを挟むように設け
られたクラッド層と、光ガイド層の下に位置するクラッ
ド層の下に設けられたバッファ層とを有し、バッファ層
と光ガイド層の間に、光ガイド層と同じ組成で光ガイド
層よりも厚いモニタ層を設けたものである。あるいはま
た、量子井戸型の活性層と、その活性層の少なくとも上
側に設けられた薄膜層から成る光ガイド層と、活性層と
光ガイド層とを挟むように設けられたクラッド層と、光
ガイド層の上に位置するクラッド層の上に設けられたコ
ンタクト層と、光ガイド層の上側の前記クラッド層と前
記コンタクト層の間に、前記光ガイド層と同じ組成で光
ガイド層よりも厚いモニタ層を具備したものである。
【0008】また本発明は、基板の上にバッファ層を形
成する工程と、そのバッファ層の上に4元系のクラッド
層を形成し、その形成時若しくは形成前に特定組成のモ
ニタ層を厚膜成長させる工程と、クラッド層の上に前記
特定組成の薄膜を光ガイド層もしくは障壁層として形成
する工程と、その層に量子井戸型の活性層を積層する工
程とを具備したものである。
【0009】
【発明の実施の形態】図1は本発明実施例の半導体レー
ザの模式図で、670nmの波長で発振する4元系半導
体レーザを例にとっている。図において1はn型のGa
Asの基板であり、裏面に電極13をもっている。2は
その基板1の上に形成されたn型のGa0.5In0.5Pか
らなるバッファ層である。このバッファ層2はアルミニ
ウムを含む層の成長に先だって、As系からP系へのガ
スの切り換え時の、基板1との整合を行うものである。
【0010】3は厚膜成長させた特定組成のモニタ層
で、特定組成とは後述する光ガイド層を意味し、ここで
は厚さ1μmの(Al0.5Ga0.50.5In0.5Pの層で
ある。4はバッファ層2の上のモニタ層3に積層された
4元系のクラッド層で、n型の(Al0.7Ga0.30.5
In0.5Pからなる層である。5はクラッド層4の上に
積層された光ガイド層で厚さ20nmの(Al0.5Ga
0.50.5In0.5Pである。6は量子井戸型の活性層
で、エネルギーギャップの異なる8nmの量子井戸層と
5nmのバリア層を交互に、例えば2〜4対積層したも
のである。なお低閾値化のために、この井戸層の組成を
換えて歪みを導入する場合でも本発明は適用できる。
【0011】7は光ガイド層で、光ガイド層5と基本的
に同じものであり、これらの光ガイド層5、7で活性層
6を挾持する構成としている。8は、p型の(Al0
7Ga0.3)0.5In0.5Pからなるクラッド層で、リ
ッジ構造とすることで電流挾搾を行う。9は、クラッド
層8のリッジ部分に積層されたn型GaAsからなるブ
ロック層である。10は、クラッド層8の露出部分に積
層された、p型のGa 0.5In0.5Pから成るコンタクト
層で、11はそのコンタクト層10の上に積層されたp
型のGaAs層であり、これらは電極12からの電流を
効率よくクラッド層8に導くために設けられたものであ
る。
【0012】量子井戸型の活性層6は光ガイド層5、7
や障壁層で挾持しないと光の閉じ込めが弱くなり、レー
ザー発振を得にくくなり、光ガイド層5、7が厚くなり
すぎると光の閉じ込めが大きくなって最大レーザー出力
が低下する。従って光ガイド層5、7や障壁層は所定の
厚みから余り変動させることはできない。
【0013】一方、前述のように、積層する各層の格子
定数がミスマッチすると半導体レーザを駆動しようとし
たときに著しい劣化を生じ、一般に格子定数aと格子定
数の差Δaに対して、Δa/a>1x10-3が条件であ
る。例えば、このような光ガイド層が格子整合をしてい
る場合、定格出力で10000時間連続発振する半導体
レーザが、Δa/a=5x10-2の格子ミスマッチで1
00時間通電後に駆動電流が2倍以上となり駆動し続け
ることが困難であった。
【0014】しかし乍ら、他の層にその層の本来の目的
以外の組成の層を形成しても支障のない場合があり、そ
れが基板側のクラッド層4である。即ち、バッファ層2
は、昇温時のA53ガスからPH3ガスへの切り換え直
後の層であるためAlを含まない方が安定する。次にガ
イド層と同じ組み合わせのモニタ層3を0.2μm以上
設け、順次クラッド層、活性層を形成すれば、レーザー
の特性に大きな影響を与えることなくモニタ層を具備し
た結晶成長が行える。このウエハの一部を割ってX線解
析、PL測定を行うことにより、毎回膜の特性を調べる
ことができるため、安定なレーザの生産が可能となる。
上側のクラッド層においても同様のことが言え、量子井
戸型の活性層の少なくとも上側に薄膜層から成る光ガイ
ド層を設け、光ガイド層の上側のクラッド層とコンタク
ト層の間に、光ガイド層と同じ組成で光ガイド層よりも
厚いモニタ層を設けることができる。
【0015】このようにクラッド層4、8は活性層6の
光を閉じ込め、電流を通せばよいので、格子不整合を生
じない層であれば形成することができ、このクラッド層
4、8と光ガイド層5、7は活性層近傍で積層されるか
ら、同じ組成のモニタ層との格子定数を整合させやす
い。従ってクラッド層4の形成直前若しくはクラッド層
4の途中においてモニター層3を形成することが出来、
このモニター層3を厚くすることでその後に積層させる
光ガイド層5、7や障壁層の組成を確認することができ
る。例えばMOCVD法により従来10回毎に光ガイド
層の確認成長を行っていたが、本発明により適宜微調整
を行うことが出来、ロット交換やオーバーホールのとき
初めて光ガイド層の確認成長を行えばよいこととなっ
た。
【0016】このような構成とするためには、基板の上
にバッファ層を形成する工程と、そのバッファ層の上に
4元系のクラッド層を形成し、その形成時若しくは形成
前に特定組成のモニタ層を厚膜成長させる工程と、クラ
ッド層の上に前記特定組成の薄膜を光ガイド層もしくは
障壁層として形成する工程と、その層に量子井戸型の活
性層を形成する工程とを有することによって薄膜成長で
あって組成の厳格な管理が必要とされる光ガイド層や障
壁層の管理を行うことができる。
【0017】またP型クラッド層の場合、Al組成が低
いほどP型ドーパントが入り易く、低抵抗にできる。そ
こで、上部クラッド層をAl組成0.5のガイド層と
0.7の2層構造とし、リッジ部分をAl0.5とするこ
とで直列抵抗を小さくすることができる。一方n型のク
ラッド層中に設けることにより、活性層の光閉じ込めを
変え、高出力化を図ることができる。また本発明は上述
した波長に限られるものではなく、例えば635nm素
子においては、ブロック層への光吸収を押さえることが
出来、温度特性の改善が図れる。
【0018】
【発明の効果】このように、半導体レーザそのものを製
造する過程において薄膜層と同じ組成の厚膜のモニター
層を成長させ、そのモニター層の格子定数を確認するこ
とによって薄膜層の組成を管理するので、著しい劣化を
生じることもないし、一定期間素子製造を行った後に定
期的に成長装置を成膜特性の確認のためだけに厚膜成長
させ、その結果、大幅に材料を無駄にすることもない
し、繁雑な作業を繰り返し行う必要もなくなった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施例の半導体レーザの模式図である。
【符号の説明】
1 基板 2 バッファ層 3 モニタ層 4 クラッド層 5 光ガイド層 6 活性層 7 光ガイド層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藪内 隆稔 鳥取県鳥取市南吉方3丁目201番地 鳥取 三洋電機株式会社内 (72)発明者 三宅 輝明 鳥取県鳥取市南吉方3丁目201番地 鳥取 三洋電機株式会社内 (72)発明者 中島 健二 鳥取県鳥取市南吉方3丁目201番地 鳥取 三洋電機株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 量子井戸型の活性層と、その活性層の少
    なくとも下側に設けられた薄膜層から成る光ガイド層
    と、活性層と光ガイド層とを挟むように設けられたクラ
    ッド層と、光ガイド層の下に位置するクラッド層の下に
    設けられたバッファ層とを有する半導体レーザにおい
    て、前記バッファ層と光ガイド層の間に、光ガイド層と
    同じ組成で光ガイド層よりも厚いモニタ層が設けられて
    いることを特徴とする半導体レーザ。
  2. 【請求項2】 基板の上にバッファ層を形成する工程
    と、そのバッファ層の上に4元系のクラッド層を形成
    し、その形成時若しくは形成前に特定組成のモニタ層を
    厚膜成長させる工程と、クラッド層の上に前記特定組成
    の薄膜層を光ガイド層もしくは障壁層として形成する工
    程と、その層に量子井戸型の活性層を形成する工程とを
    具備したことを特徴とする半導体レーザの製造方法。
  3. 【請求項3】 量子井戸型の活性層と、その活性層の少
    なくとも上側に設けられた薄膜層から成る光ガイド層
    と、活性層と光ガイド層とを挟むように設けられたクラ
    ッド層と、光ガイド層の上に位置するクラッド層の上に
    設けられたコンタクト層とを有する半導体レーザにおい
    て、光ガイド層の上側の前記クラッド層と前記コンタク
    ト層の間に、前記光ガイド層と同じ組成で光ガイド層よ
    りも厚いモニタ層が設けられていることを特徴とする半
    導体レーザ。
JP30435095A 1995-11-22 1995-11-22 半導体レーザ Pending JPH09148667A (ja)

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JP (1) JPH09148667A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006278839A (ja) * 2005-03-30 2006-10-12 Sharp Corp 半導体レーザ素子及びその製造法
JP2020141014A (ja) * 2019-02-27 2020-09-03 株式会社東芝 半導体レーザ用ウェーハおよび半導体レーザ

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