JPH09326526A - 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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- JPH09326526A JPH09326526A JP14396396A JP14396396A JPH09326526A JP H09326526 A JPH09326526 A JP H09326526A JP 14396396 A JP14396396 A JP 14396396A JP 14396396 A JP14396396 A JP 14396396A JP H09326526 A JPH09326526 A JP H09326526A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高出力半導体レーザの端面をレーザ光に対して
透明化し、素子の高信頼度化を実現する。 【解決手段】第一の導電性を有する半導体基板上に形成
された第一の導電性を有するクラッド層，量子井戸構造
を有する活性層，第二の導電性を有するクラッド層，第
二の導電性を有するクラッド層により形成されたリッジ
からなる半導体レーザ装置において、リッジをレーザ端
面から離間させて形成し、リッジ及びその近傍以外の活
性層、及びレーザ端面部の活性層の量子井戸構造を混晶
化し、又は活性層の超格子を無秩序化する。混晶化、又
は無秩序化にはＺｎ，ＳｉやＳｅの拡散、又はＨ，Ａ
ｓ，Ｐ，Ｇａ，Ｚｎ，Ｓｅ、又はＳｉイオン又は原子の
インプランテーションを用いる。
透明化し、素子の高信頼度化を実現する。 【解決手段】第一の導電性を有する半導体基板上に形成
された第一の導電性を有するクラッド層，量子井戸構造
を有する活性層，第二の導電性を有するクラッド層，第
二の導電性を有するクラッド層により形成されたリッジ
からなる半導体レーザ装置において、リッジをレーザ端
面から離間させて形成し、リッジ及びその近傍以外の活
性層、及びレーザ端面部の活性層の量子井戸構造を混晶
化し、又は活性層の超格子を無秩序化する。混晶化、又
は無秩序化にはＺｎ，ＳｉやＳｅの拡散、又はＨ，Ａ
ｓ，Ｐ，Ｇａ，Ｚｎ，Ｓｅ、又はＳｉイオン又は原子の
インプランテーションを用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はリッジを有する高出
力半導体レーザ装置及びその製造方法に関する。
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】現在、希土類添加光ファイバ増幅器励起
用光源として盛んに研究されている０.９８μｍ 帯半導
体レーザ等の高出力レーザでは、端面における界面準位
を介した漏れ電流等による発熱によりレーザ端面部がレ
ーザ光の吸収領域となり、発熱によるその領域での光学
損傷（Catastrophic Optical Damage：ＣＯＤ ）がレー
ザの高信頼度化及び高出力化の妨げとなっている。これ
に対し特開昭63-56979号公報には、端面部にＺｎを拡散
させてAlGaAsとＧａＡｓからなる量子井戸構造を混晶化
させ、端面部の活性層のバンドギャップをそれ以外の領
域の活性層のバンドギャップよりも大きくして、レーザ
光に対して端面部を透明領域とする構造がレーザの高信
頼度化，高出力化を実現するために提案されている。ま
た特開平1−319981 号公報には、活性層の量子井戸構造
の混晶化の手法としてイオンのインプランテーションを
行うことが提案されている。
用光源として盛んに研究されている０.９８μｍ 帯半導
体レーザ等の高出力レーザでは、端面における界面準位
を介した漏れ電流等による発熱によりレーザ端面部がレ
ーザ光の吸収領域となり、発熱によるその領域での光学
損傷（Catastrophic Optical Damage：ＣＯＤ ）がレー
ザの高信頼度化及び高出力化の妨げとなっている。これ
に対し特開昭63-56979号公報には、端面部にＺｎを拡散
させてAlGaAsとＧａＡｓからなる量子井戸構造を混晶化
させ、端面部の活性層のバンドギャップをそれ以外の領
域の活性層のバンドギャップよりも大きくして、レーザ
光に対して端面部を透明領域とする構造がレーザの高信
頼度化，高出力化を実現するために提案されている。ま
た特開平1−319981 号公報には、活性層の量子井戸構造
の混晶化の手法としてイオンのインプランテーションを
行うことが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】半導体レーザでは、光
を安定的に導波するためにクラッド層の厚さは数μｍ必
要である。このため従来のクラッド層を通した活性層へ
の原子又はイオンの拡散やインプランテーションの場合
には、長時間の拡散や高エネルギのインプランテーショ
ンが必要であった。このため長時間の熱処理による端面
部以外の活性層の量子井戸構造内の相互拡散による界面
急峻性の低下や、図５（ａ）に示すようなインプランテ
ーションによるダメージが生じ、素子の信頼性や特性の
低下を招いていた。また、長距離のインプランテーショ
ンや長時間の拡散は、インプランテーションまたは拡散
したイオンまたは原子の基板と水平方向の拡散を招き、
混晶化や無秩序化を行う活性層の領域の制御性に問題が
あった（図５（ａ)，(ｂ））。本発明はこのようなダメ
ージや界面の急峻性の低下を招くことなく、かつ制御性
良くレーザ端面部の活性層を混晶化や無秩序化すること
を目的とする。
を安定的に導波するためにクラッド層の厚さは数μｍ必
要である。このため従来のクラッド層を通した活性層へ
の原子又はイオンの拡散やインプランテーションの場合
には、長時間の拡散や高エネルギのインプランテーショ
ンが必要であった。このため長時間の熱処理による端面
部以外の活性層の量子井戸構造内の相互拡散による界面
急峻性の低下や、図５（ａ）に示すようなインプランテ
ーションによるダメージが生じ、素子の信頼性や特性の
低下を招いていた。また、長距離のインプランテーショ
ンや長時間の拡散は、インプランテーションまたは拡散
したイオンまたは原子の基板と水平方向の拡散を招き、
混晶化や無秩序化を行う活性層の領域の制御性に問題が
あった（図５（ａ)，(ｂ））。本発明はこのようなダメ
ージや界面の急峻性の低下を招くことなく、かつ制御性
良くレーザ端面部の活性層を混晶化や無秩序化すること
を目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は第一の導電性を有する半導体基板上に形成
された第一の導電性を有するクラッド層、及び量子井戸
構造を有する活性層，第二の導電性を有するクラッド
層、及び前記第二の導電性を有するクラッド層により形
成されたリッジからなる半導体レーザ装置において、リ
ッジをレーザ端面近傍以外の領域に（即ち、レーザ出射
端面から離間させて）形成し、かつリッジを形成した後
にリッジ近傍以外の活性層、及びレーザ端面部の活性層
の量子井戸構造を混晶化するか、または活性層の自然超
格子又は人為的に形成された超格子を無秩序化する。混
晶化、または無秩序化は、例えばＺｎ，ＳｉやＳｅの拡
散、又はＨ，Ａｓ，Ｐ，Ｇａ，Ｚｎ，Ｓｅ、又はＳｉイ
オン又は原子のインプランテーションを用いることがで
きる。
め、本発明は第一の導電性を有する半導体基板上に形成
された第一の導電性を有するクラッド層、及び量子井戸
構造を有する活性層，第二の導電性を有するクラッド
層、及び前記第二の導電性を有するクラッド層により形
成されたリッジからなる半導体レーザ装置において、リ
ッジをレーザ端面近傍以外の領域に（即ち、レーザ出射
端面から離間させて）形成し、かつリッジを形成した後
にリッジ近傍以外の活性層、及びレーザ端面部の活性層
の量子井戸構造を混晶化するか、または活性層の自然超
格子又は人為的に形成された超格子を無秩序化する。混
晶化、または無秩序化は、例えばＺｎ，ＳｉやＳｅの拡
散、又はＨ，Ａｓ，Ｐ，Ｇａ，Ｚｎ，Ｓｅ、又はＳｉイ
オン又は原子のインプランテーションを用いることがで
きる。
【０００５】この様に端面部以外にリッジを形成し、か
つリッジを形成した後に拡散やインプランテーションを
行った場合の端面に対して垂直方向の端面部の断面を図
６に示した。この場合図のように拡散やインプランテー
ションの距離は数百ｎｍであるため、拡散やインプラン
テーションはより短時間で、かつ低エネルギで行えばよ
い。このためインプランテーションのダメージや相互拡
散による界面のだれ，長時間の熱処理による拡散種，イ
ンプランテーション種の基板に対して水平方向の拡散を
生じさせることなく端面の透明化が実現できる。
つリッジを形成した後に拡散やインプランテーションを
行った場合の端面に対して垂直方向の端面部の断面を図
６に示した。この場合図のように拡散やインプランテー
ションの距離は数百ｎｍであるため、拡散やインプラン
テーションはより短時間で、かつ低エネルギで行えばよ
い。このためインプランテーションのダメージや相互拡
散による界面のだれ，長時間の熱処理による拡散種，イ
ンプランテーション種の基板に対して水平方向の拡散を
生じさせることなく端面の透明化が実現できる。
【０００６】またＨのように結晶を半絶縁化する原子又
はイオンを拡散又はインプランテーションした場合に
は、図７に示す様に基板と水平方向の漏れ電流も低減で
き、レーザのしきい電流や効率などの特性を向上するこ
とができる。さらにこの場合には端面部に電流が注入さ
れず、端面部の発熱が抑制されるため、端面透明化と合
わせてより高出力化，高信頼度化が可能となる。
はイオンを拡散又はインプランテーションした場合に
は、図７に示す様に基板と水平方向の漏れ電流も低減で
き、レーザのしきい電流や効率などの特性を向上するこ
とができる。さらにこの場合には端面部に電流が注入さ
れず、端面部の発熱が抑制されるため、端面透明化と合
わせてより高出力化，高信頼度化が可能となる。
【０００７】
〈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１（ａ）は構造図を、図１（ｂ）は活
性層の拡大図を示している。
いて説明する。図１（ａ）は構造図を、図１（ｂ）は活
性層の拡大図を示している。
【０００８】まず、素子の作製方法について述べる。ｎ
−ＧａＡｓ基板１上にＧａＡｓバッファ層２，ＧａＡｓ
基板に格子整合したｎ−ＩｎＧａＰクラッド層３（クラ
ッド層厚１.５μｍ ），Ｉｎ1-xＧａxＡｓyＰ1-y障壁層
（ｘ＝０.８２，ｙ＝０.６３，障壁層厚３５ｎｍ）８及
び１０とＩｎzＧａ1-zＡｓ歪量子井戸層（ｚ＝0.16，井
戸層厚７ｎｍ）９から構成される歪量子井戸活性層４，
ＧａＡｓ基板に格子整合したｐ−ＩｎＧａＰクラッド層
（クラッド層厚０.２５μｍ ）５，ｐ−GaAs光導波路兼
エッチストップ層６，ＧａＡｓに格子整合したｐ−Ｉｎ
ＧａＰクラッド層（クラッド層厚０.６５μｍ ）７をＭ
ＯＣＶＤ法により順次形成する。
−ＧａＡｓ基板１上にＧａＡｓバッファ層２，ＧａＡｓ
基板に格子整合したｎ−ＩｎＧａＰクラッド層３（クラ
ッド層厚１.５μｍ ），Ｉｎ1-xＧａxＡｓyＰ1-y障壁層
（ｘ＝０.８２，ｙ＝０.６３，障壁層厚３５ｎｍ）８及
び１０とＩｎzＧａ1-zＡｓ歪量子井戸層（ｚ＝0.16，井
戸層厚７ｎｍ）９から構成される歪量子井戸活性層４，
ＧａＡｓ基板に格子整合したｐ−ＩｎＧａＰクラッド層
（クラッド層厚０.２５μｍ ）５，ｐ−GaAs光導波路兼
エッチストップ層６，ＧａＡｓに格子整合したｐ−Ｉｎ
ＧａＰクラッド層（クラッド層厚０.６５μｍ ）７をＭ
ＯＣＶＤ法により順次形成する。
【０００９】次にｐ−ＩｎＧａＰクラッド層７上に長さ
９００μｍ，幅５μｍのＳｉＯ2 酸化膜１５を形成し
（図２(ａ)）、それをマスクとして濃塩酸によりｐ−In
GaP クラッド層７をエッチングしリッジを形成する（図
２（ｂ））。次に硫酸系のエッチング液でｐ−ＧａＡｓ
光導波路兼エッチストップ層６を除去する。その後リッ
ジを形成した基板をイオンインプランテーション装置内
に搬送し、水素イオンを注入した。これによりリッジ近
傍以外のInGaAs／InGaAsP 量子井戸が混晶化する。
９００μｍ，幅５μｍのＳｉＯ2 酸化膜１５を形成し
（図２(ａ)）、それをマスクとして濃塩酸によりｐ−In
GaP クラッド層７をエッチングしリッジを形成する（図
２（ｂ））。次に硫酸系のエッチング液でｐ−ＧａＡｓ
光導波路兼エッチストップ層６を除去する。その後リッ
ジを形成した基板をイオンインプランテーション装置内
に搬送し、水素イオンを注入した。これによりリッジ近
傍以外のInGaAs／InGaAsP 量子井戸が混晶化する。
【００１０】次に再び基板をＭＯＣＶＤ装置内に搬入
し、ｎ−ＩｎＧａＰ電流狭窄層１１を選択成長する。そ
の後成長炉からウエファを取り出し、エッチングにより
選択成長マスクとして用いた酸化膜１５を除去する。そ
の後、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１２を形成する。ｐ側
電極１３，ｎ側電極１４を形成した後、図１（ａ）の様
にリッジ端から２５μｍの位置を劈開し、共振器長約９
５０μｍのレーザ素子を得た。
し、ｎ−ＩｎＧａＰ電流狭窄層１１を選択成長する。そ
の後成長炉からウエファを取り出し、エッチングにより
選択成長マスクとして用いた酸化膜１５を除去する。そ
の後、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１２を形成する。ｐ側
電極１３，ｎ側電極１４を形成した後、図１（ａ）の様
にリッジ端から２５μｍの位置を劈開し、共振器長約９
５０μｍのレーザ素子を得た。
【００１１】この後、素子の前面にλ／４（λ：発振波
長）の厚みのＳｉＯ2 による低反射膜を、素子の後面に
ＳｉＯ2 とａ−Ｓｉからなる４層膜による高反射膜を形
成した。その後、素子を接合面を下にして、ヒートシン
ク上にボンディングした。
長）の厚みのＳｉＯ2 による低反射膜を、素子の後面に
ＳｉＯ2 とａ−Ｓｉからなる４層膜による高反射膜を形
成した。その後、素子を接合面を下にして、ヒートシン
ク上にボンディングした。
【００１２】イオン注入を行った後に、埋め込み成長を
行わずに基板をＭＯＣＶＤ装置から取り出し、顕微ホト
ルミネッセンス測定装置により評価した結果、リッジ下
部の活性層のホトルミネッセンスピーク波長は９７５ｎ
ｍであったのに対し、端面部のピーク波長は９５０ｎｍ
であり、水素イオンの注入により量子井戸構造が混晶化
していることが確認できた。
行わずに基板をＭＯＣＶＤ装置から取り出し、顕微ホト
ルミネッセンス測定装置により評価した結果、リッジ下
部の活性層のホトルミネッセンスピーク波長は９７５ｎ
ｍであったのに対し、端面部のピーク波長は９５０ｎｍ
であり、水素イオンの注入により量子井戸構造が混晶化
していることが確認できた。
【００１３】試作した素子は、しきい値電流約１０ｍＡ
で室温連続発振し、その発振波長は約９８０ｎｍであっ
た。端面破壊光出力（Ｐｃ）は、６００ｍＷであり、端
面部までリッジが形成され、水素イオンの注入を行わな
かった素子の３５０ｍＷに比べ大幅に向上した。これは
端面部のバンドギャップが拡大していることによるレー
ザ光に対する端面の透明化の効果による。
で室温連続発振し、その発振波長は約９８０ｎｍであっ
た。端面破壊光出力（Ｐｃ）は、６００ｍＷであり、端
面部までリッジが形成され、水素イオンの注入を行わな
かった素子の３５０ｍＷに比べ大幅に向上した。これは
端面部のバンドギャップが拡大していることによるレー
ザ光に対する端面の透明化の効果による。
【００１４】また、３０素子について環境温度８０℃の
条件下で１００ｍＷ定光出力連続駆動させたところ、初
期駆動電流は約１４０ｍＡであり、全ての素子で１０万
時間以上安定に動作した。
条件下で１００ｍＷ定光出力連続駆動させたところ、初
期駆動電流は約１４０ｍＡであり、全ての素子で１０万
時間以上安定に動作した。
【００１５】リッジを形成する前に水素イオンの注入を
行った場合についても、同様の手順で素子を作製した。
この場合には、注入させる距離が長いために、十分な活
性層のバンドギャップのシフトを得るには、高電圧によ
る水素イオンの加速が必要であった。このため結晶中に
欠陥が多量に形成され、素子のしきい値電流は２０ｍＡ
環境温度８０℃の条件下で１００ｍＷ定光出力における
初期駆動電流は200ｍＡと高く、素子の平均寿命は約１
０００時間でしかなかった。
行った場合についても、同様の手順で素子を作製した。
この場合には、注入させる距離が長いために、十分な活
性層のバンドギャップのシフトを得るには、高電圧によ
る水素イオンの加速が必要であった。このため結晶中に
欠陥が多量に形成され、素子のしきい値電流は２０ｍＡ
環境温度８０℃の条件下で１００ｍＷ定光出力における
初期駆動電流は200ｍＡと高く、素子の平均寿命は約１
０００時間でしかなかった。
【００１６】これらのことから、イオン注入をリッジの
形成後に行うことが、素子の特性及び信頼性の向上に効
果的であることが分かる。なお本実施例ではレーザ端面
両側の透明化を行っているが、レーザ光の出射側のみ透
明化を行っても同様の効果が得られた。また、Ａｓ又は
Ｐ又はＧａ又はＺｎ又はＳｅ又はＳｉイオンのインプラ
ンテーションによっても水素イオンと同様の効果が得ら
れた。
形成後に行うことが、素子の特性及び信頼性の向上に効
果的であることが分かる。なお本実施例ではレーザ端面
両側の透明化を行っているが、レーザ光の出射側のみ透
明化を行っても同様の効果が得られた。また、Ａｓ又は
Ｐ又はＧａ又はＺｎ又はＳｅ又はＳｉイオンのインプラ
ンテーションによっても水素イオンと同様の効果が得ら
れた。
【００１７】〈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３（ａ）は構造図を、図
３（ｂ）は活性層の拡大図を示している。次に、素子の
作製方法について述べる。
及び図４を用いて説明する。図３（ａ）は構造図を、図
３（ｂ）は活性層の拡大図を示している。次に、素子の
作製方法について述べる。
【００１８】ｎ−ＧａＡｓ基板１６上にＧａＡｓバッフ
ァ層１７，ｎ−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4)0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッ
ド層（層厚１.５μｍ）１８，（Ａｌ0.5Ｇａ0.5)0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐ 障壁層（障壁層厚５ｎｍ）２４及び２６とＩｎ
0.5Ｇａ0.5Ｐ量子井戸層（井戸層厚８ｎｍ）２５から構
成される量子井戸活性層１９，ｐ−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4)
0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層（層厚０.３μｍ）２０，ｐ−
ＧａＡｓエッチストップ層（層厚２ｎｍ）２１，ｐ−
（Ａｌ0.6Ｇａ0.4)0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層（膜厚１.０
μｍ）２２，ｐ−Ｉｎ0.5Ｇａ0.5Ｐキャップ層２３（膜
厚２０ｎｍ）をＭＯＣＶＤ法、またはガスソースＭＢＥ
法により順次形成する。次にｐ−Ｉｎ0.5Ｇａ0.5Ｐキャ
ップ層２３上に長さ９００μｍ，幅５μｍのＳｉＯ2 絶
縁膜３１を形成し（図４（ａ））、それをマスクとして
濃塩酸でｐ−Ｉｎ0.5Ｇａ0.5Ｐキャップ層２３及びｐ−
（Ａｌ0.6Ｇａ0.4)0.5Ｉｎ0.5Ｐ クラッド層２２をエッ
チングしリッジを形成する（図４（ｂ））。
ァ層１７，ｎ−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4)0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッ
ド層（層厚１.５μｍ）１８，（Ａｌ0.5Ｇａ0.5)0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐ 障壁層（障壁層厚５ｎｍ）２４及び２６とＩｎ
0.5Ｇａ0.5Ｐ量子井戸層（井戸層厚８ｎｍ）２５から構
成される量子井戸活性層１９，ｐ−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4)
0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層（層厚０.３μｍ）２０，ｐ−
ＧａＡｓエッチストップ層（層厚２ｎｍ）２１，ｐ−
（Ａｌ0.6Ｇａ0.4)0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層（膜厚１.０
μｍ）２２，ｐ−Ｉｎ0.5Ｇａ0.5Ｐキャップ層２３（膜
厚２０ｎｍ）をＭＯＣＶＤ法、またはガスソースＭＢＥ
法により順次形成する。次にｐ−Ｉｎ0.5Ｇａ0.5Ｐキャ
ップ層２３上に長さ９００μｍ，幅５μｍのＳｉＯ2 絶
縁膜３１を形成し（図４（ａ））、それをマスクとして
濃塩酸でｐ−Ｉｎ0.5Ｇａ0.5Ｐキャップ層２３及びｐ−
（Ａｌ0.6Ｇａ0.4)0.5Ｉｎ0.5Ｐ クラッド層２２をエッ
チングしリッジを形成する（図４（ｂ））。
【００１９】次に硫酸系のエッチング液によりｐ−Ｇａ
Ａｓエッチストップ層２１を除去する。その後リッジを
形成した基板をＭＯＣＶＤ装置内に搬送し、ホスフィン
（ＰＨ3 ）及びジメチルジンク（ＤＭＺｎ）雰囲気中で
６００℃で２時間アニールする。このアニーリングによ
りＺｎが固相中に拡散し、ＩｎＧａＰ量子井戸の自然超
格子が無秩序化される。次にジメチルジンクの供給をや
め、ホスフィン雰囲気中で６５０℃まで温度を上げ、温
度が安定した後にｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層２７（膜厚
０.８μｍ ）を選択成長する。
Ａｓエッチストップ層２１を除去する。その後リッジを
形成した基板をＭＯＣＶＤ装置内に搬送し、ホスフィン
（ＰＨ3 ）及びジメチルジンク（ＤＭＺｎ）雰囲気中で
６００℃で２時間アニールする。このアニーリングによ
りＺｎが固相中に拡散し、ＩｎＧａＰ量子井戸の自然超
格子が無秩序化される。次にジメチルジンクの供給をや
め、ホスフィン雰囲気中で６５０℃まで温度を上げ、温
度が安定した後にｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層２７（膜厚
０.８μｍ ）を選択成長する。
【００２０】その後成長炉からウエファを取り出し、エ
ッチングにより選択成長マスクとして用いた酸化膜３１
を除去する。その後、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層２８
（膜厚０.８μｍ ）を形成する。ｐ側電極２９，ｎ側電
極３０を形成した後、図の様にリッジ端から２５μｍの
位置を劈開し、共振器長約１０００μｍのレーザ素子を
得た。
ッチングにより選択成長マスクとして用いた酸化膜３１
を除去する。その後、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層２８
（膜厚０.８μｍ ）を形成する。ｐ側電極２９，ｎ側電
極３０を形成した後、図の様にリッジ端から２５μｍの
位置を劈開し、共振器長約１０００μｍのレーザ素子を
得た。
【００２１】この後、素子の前面にλ／４（λ：発振波
長）の厚みのＳｉＯ2 による低反射膜を、素子の後面に
ＳｉＯ2 とａ−Ｓｉからなる４層膜による高反射膜を形
成した。その後、素子を接合面を下にして、ヒートシン
ク上にボンディングした。
長）の厚みのＳｉＯ2 による低反射膜を、素子の後面に
ＳｉＯ2 とａ−Ｓｉからなる４層膜による高反射膜を形
成した。その後、素子を接合面を下にして、ヒートシン
ク上にボンディングした。
【００２２】拡散を行った後に、埋め込み成長を行わず
に基板をＭＯＣＶＤ装置から取り出し、顕微ホトルミネ
ッセンス測定装置により評価した結果、リッジ下部の導
波路内の活性層のホトルミネッセンスピーク波長は８７
５ｎｍであったのに対し、端面部のピーク波長は６５０
ｎｍであり、Ｚｎの拡散により端面部の量子井戸層の自
然超格子が無秩序化していることが確認できた。
に基板をＭＯＣＶＤ装置から取り出し、顕微ホトルミネ
ッセンス測定装置により評価した結果、リッジ下部の導
波路内の活性層のホトルミネッセンスピーク波長は８７
５ｎｍであったのに対し、端面部のピーク波長は６５０
ｎｍであり、Ｚｎの拡散により端面部の量子井戸層の自
然超格子が無秩序化していることが確認できた。
【００２３】試作した素子は、しきい値電流約４０ｍＡ
で室温連続発振し、その発振波長は約６８５ｎｍであっ
た。端面破壊光出力（Ｐｃ）は、８５ｍＷであり、端面
部までリッジが形成され、Ｚｎの拡散を行わなかった素
子の４０ｍＷに比べ大幅に向上した。これは端面部のバ
ンドギャップが拡大していることによる、レーザ光に対
する端面の透明化の効果による。
で室温連続発振し、その発振波長は約６８５ｎｍであっ
た。端面破壊光出力（Ｐｃ）は、８５ｍＷであり、端面
部までリッジが形成され、Ｚｎの拡散を行わなかった素
子の４０ｍＷに比べ大幅に向上した。これは端面部のバ
ンドギャップが拡大していることによる、レーザ光に対
する端面の透明化の効果による。
【００２４】また、３０素子について環境温度６０℃の
条件下で３０ｍＷ定光出力連続駆動させたところ、初期
駆動電流は約９０ｍＡであり、全ての素子で１０万時間
以上安定に動作した。
条件下で３０ｍＷ定光出力連続駆動させたところ、初期
駆動電流は約９０ｍＡであり、全ての素子で１０万時間
以上安定に動作した。
【００２５】リッジを形成する前にＺｎ拡散を行った場
合についても、同様の手順で素子を作製した。この場合
には、拡散させる距離が長いために、十分な活性層のバ
ンドギャップのシフトを得るには、ホスフィン（ＰＨ
3 ）及びジメチルジンク(DMZn)雰囲気中で６００℃で８
時間アニールする必要があった。このためＺｎを拡散し
た以外の活性層においても、界面の相互拡散により界面
の急峻性が低下し、素子のしきい値電流は６０ｍＡ，環
境温度６０℃の条件下で３０ｍＷ定光出力における初期
駆動電流は１２０ｍＡと高く、素子の平均寿命は約１万
時間でしかなかった。このことから、拡散をリッジの形
成後に行うことが、素子の特性及び信頼性の向上に効果
的であることが分かる。
合についても、同様の手順で素子を作製した。この場合
には、拡散させる距離が長いために、十分な活性層のバ
ンドギャップのシフトを得るには、ホスフィン（ＰＨ
3 ）及びジメチルジンク(DMZn)雰囲気中で６００℃で８
時間アニールする必要があった。このためＺｎを拡散し
た以外の活性層においても、界面の相互拡散により界面
の急峻性が低下し、素子のしきい値電流は６０ｍＡ，環
境温度６０℃の条件下で３０ｍＷ定光出力における初期
駆動電流は１２０ｍＡと高く、素子の平均寿命は約１万
時間でしかなかった。このことから、拡散をリッジの形
成後に行うことが、素子の特性及び信頼性の向上に効果
的であることが分かる。
【００２６】なお本実施例ではレーザ端面両側の透明化
を行っているが、レーザ光の出射側のみ行っても同様の
効果が得られた。また、Ｓｉ又はＳｅの拡散によっても
Ｚｎ拡散と同様の効果が得られた。
を行っているが、レーザ光の出射側のみ行っても同様の
効果が得られた。また、Ｓｉ又はＳｅの拡散によっても
Ｚｎ拡散と同様の効果が得られた。
【００２７】
【発明の効果】本発明により、高出力半導体レーザの結
晶性や量子井戸構造中の界面の急峻性を低下させること
なく端面部の活性層をレーザ光に対して透明化でき、高
出力半導体レーザの高信頼度化が実現できる。
晶性や量子井戸構造中の界面の急峻性を低下させること
なく端面部の活性層をレーザ光に対して透明化でき、高
出力半導体レーザの高信頼度化が実現できる。
【図１】本発明による第１の実施例のレーザ素子の構造
を示す部分断面斜視図およびその一部拡大断面図。
を示す部分断面斜視図およびその一部拡大断面図。
【図２】本発明による第１の実施例のレーザ素子の製造
工程を示した斜視図。
工程を示した斜視図。
【図３】本発明による第２の実施例のレーザ素子の構造
を示す部分断面斜視図およびその一部拡大断面図。
を示す部分断面斜視図およびその一部拡大断面図。
【図４】本発明による第２の実施例のレーザ素子の製造
工程を示した斜視図。
工程を示した斜視図。
【図５】従来の技術により端面部にインプランテーショ
ン又は拡散した多層構造を示す断面図。
ン又は拡散した多層構造を示す断面図。
【図６】本発明により端面部にインプランテーション又
は拡散した多層構造を示す断面図。
は拡散した多層構造を示す断面図。
【図７】本発明により端面部にインプランテーション又
は拡散したレーザ構造における電流の流れを示した説明
図。
は拡散したレーザ構造における電流の流れを示した説明
図。
１…ｎ−ＧａＡｓ基板、３…ｎ−ＩｎＧａＰクラッド
層、４…歪量子井戸活性層、１１…ｎ−ＩｎＧａＰ電流
狭窄層、１２…ｐ−ＧａＡｓコンタクト層。
層、４…歪量子井戸活性層、１１…ｎ−ＩｎＧａＰ電流
狭窄層、１２…ｐ−ＧａＡｓコンタクト層。
Claims (11)
- 【請求項１】第一の導電性を有する半導体基板上に形成
された第一の導電性を有するクラッド層，量子井戸構造
を有する活性層，第二の導電性を有するクラッド層、前
記第二の導電性を有するクラッド層により形成されたリ
ッジを含む半導体レーザ装置において、前記リッジがレ
ーザ端面近傍以外の領域に形成され、前記リッジ近く以
外の活性層，レーザ端面部の活性層の量子井戸構造が混
晶化されていることを特徴とする半導体レーザ装置。 - 【請求項２】第一の導電性を有する半導体基板上に形成
された第一の導電性を有するクラッド層，超格子化した
半導体結晶からなる活性層，第二の導電性を有するクラ
ッド層，前記第二の導電性を有するクラッド層により形
成されたリッジを含む半導体レーザ装置において、前記
リッジがレーザ端面近傍以外の領域に形成され、かつリ
ッジ近傍以外の活性層、及びレーザ端面部の活性層の超
格子構造が無秩序化されていることを特徴とする半導体
レーザ装置。 - 【請求項３】請求項１または請求項２において、前記リ
ッジが端面から１０μｍ以上離れて形成されている半導
体レーザ装置。 - 【請求項４】請求項１，２または３において、前記半導
体基板がｎ型（００１）ＧａＡｓ基板，前記第一の導電
性を有するクラッド層がｎ型ＩｎＧａＰ層，前記量子井
戸構造がInGaAs量子井戸層とInGaAsP 障壁層からなり、
前記第二の導電性を有するクラッド層がｐ型ＩｎＧａＰ
層である半導体レーザ装置。 - 【請求項５】請求項１，２または３において、前記半導
体基板がｎ型（００１）ＧａＡｓ基板，前記第一の導電
性を有するクラッド層がｎ型AlGaInP 層，前記活性層が
自然超格子化したＩｎＧａＰからなり、前記第二の導電
性を有するクラッド層がｐ型AlGaInP 層である半導体レ
ーザ装置。 - 【請求項６】前記活性層の混晶化又は前記活性層の自然
超格子又は人為的に形成された超格子の無秩序化を、前
記リッジを形成した後に行うことを特徴とした請求項１
乃至５のいずれか記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】請求項６において、前記活性層の混晶化又
は前記活性層の自然超格子又は人為的に形成された超格
子の無秩序化が前記第二のクラッド層を通した原子又は
イオンの拡散により行われる半導体装置の製造方法。 - 【請求項８】請求項７において、前記活性層の混晶化又
は前記活性層の自然超格子又は人為的に形成された超格
子の無秩序化が前記第二のクラッド層を通したＺｎ又は
Ｓｉ又はＳｅの拡散により行われる半導体装置の製造方
法。 - 【請求項９】請求項６において、前記活性層の混晶化又
は前記活性層の自然超格子又は人為的に形成された超格
子の無秩序化が前記第二のクラッド層を通したイオン又
は原子のインプランテーションにより行われる半導体装
置の製造方法。 - 【請求項１０】請求項９において、前記活性層の混晶化
又は前記活性層の自然超格子又は人為的に形成された超
格子の無秩序化が前記第二のクラッド層を通したＨ又は
Ａｓ又はＰ又はＧａ又はＺｎ又はＳｅ又はＳｉイオン又
は原子のインプランテーションにより行われる半導体装
置の製造方法。 - 【請求項１１】請求項６乃至１０のいずれかにおいて、
前記リッジの形成がＳｉＯ2又はＳiＮの絶縁膜をマスク
としたドライエッチング又はウエットエッチングにより
行われ、前記絶縁膜をマスクとして拡散又はインプラン
テーションを行う半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14396396A JPH09326526A (ja) | 1996-06-06 | 1996-06-06 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP14396396A JPH09326526A (ja) | 1996-06-06 | 1996-06-06 | 半導体レーザ装置及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09326526A true JPH09326526A (ja) | 1997-12-16 |
Family
ID=15351132
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14396396A Pending JPH09326526A (ja) | 1996-06-06 | 1996-06-06 | 半導体レーザ装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09326526A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1323469C (zh) * | 2003-08-20 | 2007-06-27 | 三星电子株式会社 | 带光检测器的半导体光放大器及制作方法 |
-
1996
- 1996-06-06 JP JP14396396A patent/JPH09326526A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1323469C (zh) * | 2003-08-20 | 2007-06-27 | 三星电子株式会社 | 带光检测器的半导体光放大器及制作方法 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050201 |