JPH0969665A - 半導体発光装置 - Google Patents

半導体発光装置

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JPH0969665A
JPH0969665A JP22495395A JP22495395A JPH0969665A JP H0969665 A JPH0969665 A JP H0969665A JP 22495395 A JP22495395 A JP 22495395A JP 22495395 A JP22495395 A JP 22495395A JP H0969665 A JPH0969665 A JP H0969665A
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JP
Japan
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layer
current
laser
impurity
current confinement
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP22495395A
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English (en)
Inventor
Megumi Doumen
恵 堂免
Chikashi Anayama
親志 穴山
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0969665A publication Critical patent/JPH0969665A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体発光装置に関し、S3 レーザとしての
利点を損なうことなく、ビーム形状の劣化を抑止して、
更に使い易いものにしようとする。 【解決手段】 MQW活性層25の上部(又は下部)に
在るp側クラッド層26及び28及び30などに互いに
間隔をおいて第一の電流狭窄層31及び第二の電流狭窄
層27が形成され、また、第一の電流狭窄層31と第二
の電流狭窄層27との間に低不純物濃度高抵抗層29を
介在させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ビーム形状、即
ち、近視野像(near field patter
n:NFP)が優れている可視光半導体レーザとして有
用な半導体発光装置に関する。
【0002】現在、光ディスクなどの光源に使用する半
導体レーザとして、短波長の光であるほど記録密度が増
大することから、可視光の領域で発振するGaInP/
AlGaInP系のものが希求されている。
【0003】特に、光ディスクに対して書き込みを行う
為には、高出力で且つ優れたビーム特性をもつ可視光半
導体レーザが必要とされ、本発明に依れば、その要求に
応えることができる。
【0004】尚、光ディスク用半導体レーザに要求され
るビーム特性とは、非点収差(レーザ・ビームの水平
方向と垂直方向の焦点位置のずれ)が小さいこと、遠
視野像のアスペクト比(レーザ・ビームに於ける断面の
縦横比が1に近い、即ちレーザ・ビームが真円に近いこ
と、近視野像が単峰性であることを指している。
【0005】
【従来の技術】従来、可視光半導体レーザ用材料として
実用域に達しているものは、GaInP三元系、及びA
lGaInP四元系の材料であり、これ等の材料を用い
て可視光半導体レーザを作成し、波長が590〔nm〕
〜670〔nm〕程度のレーザ光を発生させることがで
きる。
【0006】然しながら、前記材料系では、Alを含む
層上に結晶の再成長が困難であることが原因となって、
埋め込み構造を形成することができない。
【0007】そこで、注入電流の横方向閉じ込めが不十
分であることに起因して、ビーム・アスペクト比が悪
く、且つ、非点収差が大きいリッジ構造を止むを得ず採
用している。
【0008】図2は従来の技術に依って作成されたリッ
ジ構造をもつ可視光半導体レーザを表す要部切断正面図
である。
【0009】図に於いて、1はn−GaAs基板、2は
n−InGaAlPクラッド層、3はInGaP活性
層、4はp−InGaAlPクラッド層、5はn−Ga
As電流狭窄層、6はp−GaAsコンタクト層、7は
p側電極、8はn側電極をそれぞれ示している。
【0010】前記したリッジ構造の可視光半導体レーザ
の問題を解消する為、本発明者らはS3 (self−a
ligned stepped substrate)
レーザと呼ばれる可視光半導体レーザを提供した(要す
れば、特開平4−250280号公報、を参照)。
【0011】図3は注入電流の横方向閉じ込めを改良さ
れた可視光半導体レーザであるS3レーザを表す要部切
断正面図である。
【0012】図に於いて、11はn型基板、12はn型
クラッド層、13は三つの井戸層と二つの障壁層とから
なる活性層、14はp型クラッド層、15は横方向に連
なるn型部分15Aとp型部分15Bとn型部分15C
とからなる電流狭窄層、16はp型クラッド層、17は
p型コンタクト層をそれぞれ示している。
【0013】S3 レーザは、エッチングで形成した段差
をもつ基板11上にレーザ構造を作成することで、活性
層13を屈曲を生成させて実屈折率導波型とし、良好な
アスペクト比及び低非点収差を達成するものである。
【0014】また、ドーピングの面方位依存性を利用し
て電流狭窄層15を活性層13直上に作り込むので、図
2について説明したリッジ構造のものに比較して、約半
分の低しきい値電流密度が得られる。
【0015】更にまた、図示の構造を一回の結晶成長工
程で作成可能であることから、コスト低減に有効であ
る。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】前記説明したように、
3 レーザは多くの利点をもっているのであるが、活性
層直上で電流狭窄を強く行っている為、ビーム形状(N
FP)に劣化を生ずることが判った。
【0017】図4は注入電流の流れを説明する為のS3
レーザを表す要部切断正面図であって、図3に於いて用
いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持
つものとする。
【0018】図に見られる電流狭窄層15に於けるp型
部分15Bの幅、即ちストライプ幅は約2〔μm〕であ
って、p側電極18の幅が10〔μm〕であるのに比較
すると著しく狭くなっている。
【0019】従って、電流は強く狭窄されて活性層13
に集中し、図に付記されている活性層内電流分布に見ら
れるように、活性層13の両エッジ部分に於ける電流密
度が中央部分に比較して高くなり、その結果、ビーム形
状が劣化するのである。
【0020】前記説明したような電流が強く狭窄される
問題は、p側電極18を全面に形成することなく、p型
部分15Bと同じストライプに形成してあれば、発生し
ないと考えられよう。
【0021】然しながら、その場合には、段差をもつ部
分に例えば幅2〔μm〕の電極を形成することになるか
らリソグラフィが容易ではなく、また、電圧を印加する
のみならず、かなりの電流を流さなければならないの
で、電極の発熱及び放熱の面でも好ましくない。
【0022】本発明は、S3 レーザとしての利点を損な
うことなく、ビーム形状の劣化を抑止して、更に使い易
いものにしようとする。
【0023】
【課題を解決するための手段】本発明では、半導体層の
層数が若干増加はするが、S3 レーザへの注入電流を活
性層から離れたところで絞り込みを開始し、しかも、そ
の電流を均一化してから活性層に流すようにすることが
基本になっている。
【0024】前記したところから、本発明に依る半導体
発光装置に於いては、 (1)活性層(例えばMQW活性層25)の上部或いは
下部に在る障壁層(例えばp側クラッド層26及び28
及び30など)に互いに間隔をおいて形成された第一の
電流狭窄層(例えば第一の電流狭窄層31)及び第二の
電流狭窄層(例えば第二の電流狭窄層27)を備えてな
ることを特徴とするか、或いは、
【0025】(2)前記(1)に於いて、第一の電流狭
窄層と第二の電流狭窄層との間に高抵抗層(例えば低不
純物濃度高抵抗層29)を介在させてなることを特徴と
する。
【0026】前記手段を採ることに依り、電極から注入
された電流は、第一の電流狭窄層近傍では、急激な狭窄
の為、横方向に不均一を生じるが、この不均一は電流の
拡散に依って次第に緩和され、また、低不純物濃度高抵
抗層を通過することで、電圧降下が殆ど抵抗によって決
定される為、電流は均一になり、更に第二の電流狭窄層
に依って活性層直上での電流広がりは抑制され、その結
果、活性層に流れる電流の分布に起因するNFPの劣化
は解消される。
【0027】前記の作用を実現する為、半導体層の層数
が若干増加しているが、その増加した半導体層も含め、
従来のS3 レーザと同様、一回の結晶成長工程で全て作
成することができるのであるから、その実施に際しては
何らの困難もなく、そして、低しきい値電流、良好なア
スペクト比、低非点収差など従来のS3 レーザに於ける
利点を保持したまま、良好なNFPを実現できるのであ
るから、半導体層の僅かな層数増加の不利を補って余り
ある。
【0028】図1は本発明一実施例を説明する為の半導
体発光装置を表す要部切断正面図である。
【0029】図に於いて、21は形状基板、22はバッ
ファ層、23は中間層、24はn側クラッド層、25は
MQW(multi quantum well)活性
層、26はp側クラッド層、27は同時ドーピングで作
成され横方向に連なるn型部分27Aとp型部分27B
とn型部分27Cとからなる第二の電流狭窄層、28は
p側クラッド層、29は低不純物濃度高抵抗層、30は
p側クラッド層、31は同時ドーピングで作成され横方
向に連なるn型部分31Aとp型部分31Bとn型部分
31Cとからなる第一の電流狭窄層、32は中間層、3
3はコンタクト層、34はp側電極、35はn側電極を
それぞれ示している。
【0030】前記各部分に関する主要なデータを例示す
ると次の通りである。 (1) 形状基板1について 材料:n−GaAs 主面の面指数:(100) 段差部分の斜面に於ける面指数:(411)
【0031】(2) バッファ層22について 材料:n−GaAs 不純物:Si 不純物濃度:1×1018〔cm-3〕 厚さ:0.5〔μm〕
【0032】(3) 中間層23について 材料:n−GaInP 不純物:Si 不純物濃度:1×1018〔cm-3〕 厚さ:0.1〔μm〕
【0033】(4) n側クラッド層24について 材料:n−(Al0.7 Ga0.3 0.5 In0.5 P 不純物:Si 不純物濃度:1×1018〔cm-3〕 厚さ:2〔μm〕
【0034】(5) MQW活性層25について 井戸層 材料:GaInP(例えばGa0.5 In0.5 P) 厚さ:6〔nm〕 層数:3 バリヤ層 材料:(Al0.4 Ga0.6 0.5 In0.5 P 厚さ:5〔nm〕 層数:2
【0035】(6) p側クラッド層26について 材料:p−(Al0.7 Ga0.3 0.5 In0.5 P 不純物:Zn 不純物濃度:1×1018〔cm-3〕 厚さ:0.2〔μm〕
【0036】(7) 第二の電流狭窄層27について n型部分27A及び27C 材料:n−AlGaInP 不純物:Se 不純物濃度:4×1017〔cm-3〕 厚さ:0.2〔μm〕
【0037】p型部分27B 材料:p−AlGaInP 不純物:Zn 不純物濃度:7×1017〔cm-3〕 厚さ:0.2〔μm〕
【0038】(8) p側クラッド層28について 材料:p−(Al0.7 Ga0.3 0.5 In0.5 P 不純物:Zn 不純物濃度:1×1018〔cm-3〕 厚さ:1〔μm〕
【0039】(9) 低不純物濃度高抵抗層29につい
て 材料:p−AlGaInP 不純物:Zn 不純物濃度:5×1016〔cm-3〕 厚さ:20〔nm〕
【0040】(10) p側クラッド層30について 材料:p−(Al0.7 Ga0.3 0.5 In0.5 P 不純物:Zn 不純物濃度:1×1018〔cm-3〕 厚さ:0.5〔μm〕
【0041】(11) 第一の電流狭窄層31について n型部分31A及び31C 材料:n−AlGaInP 不純物:Se 不純物濃度:4×1017〔cm-3〕 厚さ:0.2〔μm〕
【0042】p型部分31B 材料:p−AlGaInP 不純物:Zn 不純物濃度:7×1017〔cm-3〕 厚さ:0.2〔μm〕
【0043】(12) 中間層32について 材料:p−GaInP 不純物:Zn 不純物濃度:1×1018〔cm-3〕 厚さ:0.1〔μm〕
【0044】(13) コンタクト層33について 材料:p−GaAs 不純物:Zn 不純物濃度:1×1018〔cm-3〕 厚さ:0.1〔μm〕
【0045】(14) p側電極34について 材料:Ti/Pt 厚さ:100〔nm〕/300〔nm〕
【0046】(15) n側電極35について 材料:AuGe 厚さ:300〔nm〕
【0047】図1について説明した半導体発光装置を作
成することは極めて容易であり、次に、その工程を説明
する。
【0048】(1)例えば有機金属気相成長(meta
lorganic vapor phase epit
axy:MOVPE)法を適用することに依り、形状基
板21上にバッファ層22、中間層23、n側クラッド
層24、MQW活性層25、p側クラッド層26、第二
の電流狭窄層27、p側クラッド層28、低不純物濃度
高抵抗層29、p側クラッド層30、第一の電流狭窄層
31、中間層32、コンタクト層33を成長させる。
【0049】(2)例えば真空蒸着法を適用することに
依り、コンタクト層33上にp側電極34を形成する。
【0050】(3)化学的手段を付加した機械的研磨法
を適用することに依り、形状基板21の裏面を研磨して
厚さを例えば150〔μm〕程度にする。
【0051】(4)例えば真空蒸着法を適用することに
依り、研磨された形状基板21の裏面にn側電極35を
形成する。
【0052】(5)長さ700〔μm〕の共振器をもつ
レーザとして、ストライプに対して垂直方向に劈開し、
チップ化することに依って完成する。
【0053】前記工程に於いて、第一の電流狭窄層31
及び第二の電流狭窄層27を成長させる場合、p型不純
物としてZnを、また、n型不純物としてSeを同時に
ドーピングすると、Znは面指数が(411)である段
差斜面部分に、また、Seは面指数が(100)である
主面部分に集まることから、横方向に連なるn型部分2
7Aとp型部分27Bとn型部分27Cが、また、横方
向に連なるn型部分31Aとp型部分31Bとn型部分
31Cがそれぞれ自然発生的に生成されることが知られ
ている。
【0054】
【発明の効果】本発明に依る半導体発光装置に於いて
は、活性層の上部或いは下部に在る障壁層に互いに間隔
をおいて第一の電流狭窄層及び第二の電流狭窄層が形成
される。
【0055】前記構成を採ることに依り、電極から注入
された電流は、第一の電流狭窄層近傍では、急激な狭窄
の為、横方向に不均一を生じるが、この不均一は電流が
活性層に向かって進行するにつれて拡散に依って次第に
緩和され、また、低不純物濃度高抵抗層を通過すること
で、電圧降下が殆ど抵抗によって決定される為、電流は
均一になり、更に第二の電流狭窄層に依って活性層直上
での電流広がりは抑制され、その結果、活性層に流れる
電流の分布に起因するNFPの劣化は解消される。
【0056】前記の効果を得る為、半導体層の層数が若
干増加しているが、その増加した半導体層も含めて、従
来のS3 レーザと同様、一回の結晶成長工程で全て作成
することができるのであるから、その実施に際しては何
らの困難もなく、そして、低しきい値電流、良好なアス
ペクト比、低非点収差など従来のS3 レーザに於ける利
点を保持したまま、良好なNFPが実現されることは、
半導体層の層数増加の不利を補って余りある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明一実施例を説明する為の半導体発光装置
を表す要部切断正面図である。
【図2】従来の技術に依って作成されたリッジ構造をも
つ可視光半導体レーザを表す要部切断正面図である。
【図3】注入電流の横方向閉じ込めを改良された可視光
半導体レーザであるS3 レーザを表す要部切断正面図で
ある。
【図4】注入電流の流れを説明する為のS3 レーザを表
す要部切断正面図である。
【符号の説明】
21 形状基板 22 バッファ層 23 中間層 24 n側クラッド層 25 MQW活性層 26 p側クラッド層 27 第二の電流狭窄層 27A n型部分 27B p型部分 27C n型部分 28 p側クラッド層 29 低不純物濃度高抵抗層 30 p側クラッド層 31 第一の電流狭窄層 31A n型部分 31B p型部分 31C n型部分 32 中間層 33 コンタクト層 34 p側電極 35 n側電極

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】活性層の上部或いは下部に在る障壁層に互
    いに間隔をおいて形成された第一の電流狭窄層及び第二
    の電流狭窄層を備えてなることを特徴とする半導体発光
    装置。
  2. 【請求項2】第一の電流狭窄層と第二の電流狭窄層との
    間に高抵抗層を介在させてなることを特徴とする請求項
    1記載の半導体発光装置。
JP22495395A 1995-09-01 1995-09-01 半導体発光装置 Withdrawn JPH0969665A (ja)

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JP22495395A JPH0969665A (ja) 1995-09-01 1995-09-01 半導体発光装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6349104B1 (en) 1997-05-30 2002-02-19 Denso Corporation Stripe-geometry heterojunction laser diode device

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Effective date: 20021105