JPH1117269A - 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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- JPH1117269A JPH1117269A JP16639297A JP16639297A JPH1117269A JP H1117269 A JPH1117269 A JP H1117269A JP 16639297 A JP16639297 A JP 16639297A JP 16639297 A JP16639297 A JP 16639297A JP H1117269 A JPH1117269 A JP H1117269A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 水平放射角の大きな横モード制御構造のAlGa
InP系半導体レーザ装置と、その製造方法を提供する。 【解決手段】 n型GaAs基板1上に、n型AlGaInPクラッ
ド層2、活性層3、p型AlGaInPクラッド層4、 エッチング
ストッパー層5を形成し、その上のメサエッチングを施
し光導波構造とする層を、活性層から離れるほどアルミ
組成が小さくなるグレーデッドな組成、もしくは、複数
の層をもっているp型AlGaInP層11とする。このp型AlGaI
nP層11をアルミ組成の大きいほどエッチング速度の速い
エッチング液によりメサ形成することにより、メサ形状
を台形から上下幅の同程度の形にすることができる。
InP系半導体レーザ装置と、その製造方法を提供する。 【解決手段】 n型GaAs基板1上に、n型AlGaInPクラッ
ド層2、活性層3、p型AlGaInPクラッド層4、 エッチング
ストッパー層5を形成し、その上のメサエッチングを施
し光導波構造とする層を、活性層から離れるほどアルミ
組成が小さくなるグレーデッドな組成、もしくは、複数
の層をもっているp型AlGaInP層11とする。このp型AlGaI
nP層11をアルミ組成の大きいほどエッチング速度の速い
エッチング液によりメサ形成することにより、メサ形状
を台形から上下幅の同程度の形にすることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、単一横モードで発
振するAlGaInP系の半導体レーザ装置に関し、特に光ピ
ックアップでの光利用率と、ビーム集光径の二つの特性
の両立を図るのに有効な技術に関する。
振するAlGaInP系の半導体レーザ装置に関し、特に光ピ
ックアップでの光利用率と、ビーム集光径の二つの特性
の両立を図るのに有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、有機金属熱分解法（以後MOVPEと
略す）による結晶成長により形成された単一横モードで
発振するAlGaInP系の半導体レーザ装置として、図１５
に示すような構造が報告されている（エレクトロニクス
・レターズ（Electronics letters,1987,23,pp.938-93
9））。
略す）による結晶成長により形成された単一横モードで
発振するAlGaInP系の半導体レーザ装置として、図１５
に示すような構造が報告されている（エレクトロニクス
・レターズ（Electronics letters,1987,23,pp.938-93
9））。
【０００３】この構造は、図１６〜図２１に示す工程に
そって、第１回目の成長でn型GaAs基板１上に、n型（Al
0.6Ga0.4）0.5In0.5Pクラッド層２、活性層３、p型（Al
0.6Ga0.4）0.5In0.5Pクラッド層４、エッチングストッ
パー層５、p型（Al0.6Ga0.4）0.5In0.5Pクラッド層１
２、p型GaInP層８を順次形成する。
そって、第１回目の成長でn型GaAs基板１上に、n型（Al
0.6Ga0.4）0.5In0.5Pクラッド層２、活性層３、p型（Al
0.6Ga0.4）0.5In0.5Pクラッド層４、エッチングストッ
パー層５、p型（Al0.6Ga0.4）0.5In0.5Pクラッド層１
２、p型GaInP層８を順次形成する。
【０００４】次にフォトリソグラフィーにより、SiO2を
マスク１３として、メサストライプを形成する。そし
て、SiO2マスク１３をつけたまま、第２回目の成長を行
ない、エッチングしたところを、n型GaAs層９で埋め込
む。次に、SiO2マスク１３を除去し、p側全面に電極が
形成できるように第三回目の成長でp型GaAs層１０を成
長させる。この構造により電流はn型GaAs層９によりブ
ロックされメサストライプ部にのみ注入される。
マスク１３として、メサストライプを形成する。そし
て、SiO2マスク１３をつけたまま、第２回目の成長を行
ない、エッチングしたところを、n型GaAs層９で埋め込
む。次に、SiO2マスク１３を除去し、p側全面に電極が
形成できるように第三回目の成長でp型GaAs層１０を成
長させる。この構造により電流はn型GaAs層９によりブ
ロックされメサストライプ部にのみ注入される。
【０００５】また、メサストライプ形成のエッチングの
ときに、メサストライプ部以外のp型クラッド層の厚み
を光の閉じ込めには不十分な厚みまでエッチングするの
で、n型GaAs層９のある部分では、このn型GaAs層９に光
が吸収され、メサストライプ部にのみ光は導波される。
このようにこの構造では、電流狭窄機構と光導波機構が
同時に作り付けられる。
ときに、メサストライプ部以外のp型クラッド層の厚み
を光の閉じ込めには不十分な厚みまでエッチングするの
で、n型GaAs層９のある部分では、このn型GaAs層９に光
が吸収され、メサストライプ部にのみ光は導波される。
このようにこの構造では、電流狭窄機構と光導波機構が
同時に作り付けられる。
【０００６】さらに、上記半導体レーザ装置のエッチン
グストッパーを持たない構造の製作方法としてとして、
特開平５−３２７１１０には、p型（Al0.6Ga0.4）0.5In
0.5Pクラッド層１２とp型GaInP層８との間に、エッチン
グレートの異なる中間層を形成し、メサエッチング時の
残り厚を均一にする手段が報告されている。
グストッパーを持たない構造の製作方法としてとして、
特開平５−３２７１１０には、p型（Al0.6Ga0.4）0.5In
0.5Pクラッド層１２とp型GaInP層８との間に、エッチン
グレートの異なる中間層を形成し、メサエッチング時の
残り厚を均一にする手段が報告されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述の図１５の構造、
および、特開平５−３２７１１０の構造では、光導波路
部分が順メサ構造であるため、メサ上部の幅を電流の通
過パスとして充分な幅とすると、メサ底幅も決定する。
このとき、メサ底幅は、光の閉じこめ幅とほぼ一致する
ので、このメサ底幅により光の水平放射角度は決定され
る。光ディスクの光ピックアップなどにこの半導体レー
ザ装置を用いる場合、垂直放射角に対し水平放射角は１
／３〜１／４程度と狭く、光利用率の大きい、ＮＡの大
きなコリメートレンズでは、ビームを細く絞り込むこと
が困難となる。また、ＮＡの小さなコリメートレンズを
使用すると、ビーム経は小さく絞り込めるが、光利用率
が低下してしまう、という問題がある。
および、特開平５−３２７１１０の構造では、光導波路
部分が順メサ構造であるため、メサ上部の幅を電流の通
過パスとして充分な幅とすると、メサ底幅も決定する。
このとき、メサ底幅は、光の閉じこめ幅とほぼ一致する
ので、このメサ底幅により光の水平放射角度は決定され
る。光ディスクの光ピックアップなどにこの半導体レー
ザ装置を用いる場合、垂直放射角に対し水平放射角は１
／３〜１／４程度と狭く、光利用率の大きい、ＮＡの大
きなコリメートレンズでは、ビームを細く絞り込むこと
が困難となる。また、ＮＡの小さなコリメートレンズを
使用すると、ビーム経は小さく絞り込めるが、光利用率
が低下してしまう、という問題がある。
【０００８】よって、本発明の目的は、上述の問題点を
解決し、MOVPE法による水平放射角の大きな横モード制
御構造のAlGaInP系半導体レーザ装置と、その製造方法
を提供することにある。
解決し、MOVPE法による水平放射角の大きな横モード制
御構造のAlGaInP系半導体レーザ装置と、その製造方法
を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の第１の半導体レーザ装置では、第１導電型
基板上に、活性層と、この活性層をはさみ活性層よりも
屈折率の小さなクラッド層とからなるダブルへテロ構造
が形成されており、活性層の上側に隣接した第２導電型
の第１のクラッド層は層厚が一様であり、この第１のク
ラッド層の上に、活性層から離れるにしたがってエッチ
ングレートが遅く、しかも活性層よりもエネルギーギャ
ップが大きくかつ屈折率の小さな少なくとも二層のスト
ライプ状のメサ構造を有し、メサ構造の上部以外の部分
に第１導電型もしくは高抵抗である半導体層を有する構
成とした。その場合、ストライプ状のメサ構造部分は二
層構造であり、活性層の上側に位置する断面台形状の下
部メサ構造と、その下部メサ構造の上に位置する断面台
形状の上部メサ構造とを備えている構成とすることもで
きる。また、下部メサ構造と上部メサ構造の断面形状が
ほぼ同一形状である構成とすることもできる。また、本
発明の第２の半導体レーザ装置では、第１導電型基板上
に、活性層と、この活性層をはさみ活性層よりも屈折率
の小さなクラッド層とからなるダブルへテロ構造が形成
されており、活性層の上側に隣接した第２導電型の第１
のクラッド層は層厚が一様であり、この第１のクラッド
層の上に、活性層から離れるにしたがってエッチングレ
ートの遅くなる傾斜組成を持ち、しかも活性層よりエネ
ルギーギャップが大きくかつ屈折率の小さなストライプ
状のメサ構造を有し、メサ構造の上部以外の部分に第１
導電型もしくは高抵抗である半導体層を有する構成とし
た。その場合、ストライプ状のメサ構造部分は、そのメ
サ上部の幅とメサ底幅とがほぼ同一に形成されている構
成とするのが大変好適である。一方、本発明の第１の半
導体レーザ装置の製造方法は、第１導電型基板上に、活
性層と、この活性層をはさみ活性層よりも屈折率の小さ
なクラッド層とからなり、前記活性層の上側の第２導電
型のクラッド層途中からは前記活性層より離れるにした
がってエッチングレートが遅く、しかも活性層よりエネ
ルギーギャップが大きくかつ屈折率の小さな少なくとも
二層の第２導電型クラッド層をもつダブルへテロ構造を
形成する工程と、このダブルへテロ構造上にストライプ
状の誘電体膜を形成しこの誘電体膜を用いて前記活性層
の上側の第２導電型のクラッド層をエッチングしストラ
イプ状で階段状のメサ構造を形成する工程と、このメサ
構造の上部以外の部分に第１導電型もしくは高抵抗であ
る半導体層を形成する工程とを有する方法とした。ま
た、本発明の第２の半導体レーザ装置の製造方法は、第
１導電型基板上に、活性層と、この活性層をはさみ活性
層よりも屈折率の小さなクラッド層とからなり、活性層
の上側の第２導電型のクラッド層途中からは活性層より
離れるにしたがってエッチングレートが遅くなる傾斜組
成を持ち、かつ、活性層よりエネルギーギャップが大き
くかつ屈折率の小さな第２導電型半導体層をもつダブル
へテロ構造を形成する工程と、このダブルへテロ構造上
にストライプ状の誘電体膜を形成しこの誘電体膜を用い
て活性層の上側の第２導電型のクラッド層をエッチング
しストライプ状で上下幅がほぼ同一のメサ構造を形成す
る工程と、このメサ構造の上部以外の部分に第１導電型
もしくは高抵抗である半導体層を形成する工程とを有す
る方法とした。
め、本発明の第１の半導体レーザ装置では、第１導電型
基板上に、活性層と、この活性層をはさみ活性層よりも
屈折率の小さなクラッド層とからなるダブルへテロ構造
が形成されており、活性層の上側に隣接した第２導電型
の第１のクラッド層は層厚が一様であり、この第１のク
ラッド層の上に、活性層から離れるにしたがってエッチ
ングレートが遅く、しかも活性層よりもエネルギーギャ
ップが大きくかつ屈折率の小さな少なくとも二層のスト
ライプ状のメサ構造を有し、メサ構造の上部以外の部分
に第１導電型もしくは高抵抗である半導体層を有する構
成とした。その場合、ストライプ状のメサ構造部分は二
層構造であり、活性層の上側に位置する断面台形状の下
部メサ構造と、その下部メサ構造の上に位置する断面台
形状の上部メサ構造とを備えている構成とすることもで
きる。また、下部メサ構造と上部メサ構造の断面形状が
ほぼ同一形状である構成とすることもできる。また、本
発明の第２の半導体レーザ装置では、第１導電型基板上
に、活性層と、この活性層をはさみ活性層よりも屈折率
の小さなクラッド層とからなるダブルへテロ構造が形成
されており、活性層の上側に隣接した第２導電型の第１
のクラッド層は層厚が一様であり、この第１のクラッド
層の上に、活性層から離れるにしたがってエッチングレ
ートの遅くなる傾斜組成を持ち、しかも活性層よりエネ
ルギーギャップが大きくかつ屈折率の小さなストライプ
状のメサ構造を有し、メサ構造の上部以外の部分に第１
導電型もしくは高抵抗である半導体層を有する構成とし
た。その場合、ストライプ状のメサ構造部分は、そのメ
サ上部の幅とメサ底幅とがほぼ同一に形成されている構
成とするのが大変好適である。一方、本発明の第１の半
導体レーザ装置の製造方法は、第１導電型基板上に、活
性層と、この活性層をはさみ活性層よりも屈折率の小さ
なクラッド層とからなり、前記活性層の上側の第２導電
型のクラッド層途中からは前記活性層より離れるにした
がってエッチングレートが遅く、しかも活性層よりエネ
ルギーギャップが大きくかつ屈折率の小さな少なくとも
二層の第２導電型クラッド層をもつダブルへテロ構造を
形成する工程と、このダブルへテロ構造上にストライプ
状の誘電体膜を形成しこの誘電体膜を用いて前記活性層
の上側の第２導電型のクラッド層をエッチングしストラ
イプ状で階段状のメサ構造を形成する工程と、このメサ
構造の上部以外の部分に第１導電型もしくは高抵抗であ
る半導体層を形成する工程とを有する方法とした。ま
た、本発明の第２の半導体レーザ装置の製造方法は、第
１導電型基板上に、活性層と、この活性層をはさみ活性
層よりも屈折率の小さなクラッド層とからなり、活性層
の上側の第２導電型のクラッド層途中からは活性層より
離れるにしたがってエッチングレートが遅くなる傾斜組
成を持ち、かつ、活性層よりエネルギーギャップが大き
くかつ屈折率の小さな第２導電型半導体層をもつダブル
へテロ構造を形成する工程と、このダブルへテロ構造上
にストライプ状の誘電体膜を形成しこの誘電体膜を用い
て活性層の上側の第２導電型のクラッド層をエッチング
しストライプ状で上下幅がほぼ同一のメサ構造を形成す
る工程と、このメサ構造の上部以外の部分に第１導電型
もしくは高抵抗である半導体層を形成する工程とを有す
る方法とした。
【００１０】本発明の、クラッド層の構造を用いれば、
メサ構造を形成するクラッド層において、活性層に近い
部分ほどメサ形状形成時のエッチングスピードが早く、
サイドエッチングもスピードも早い。このため、メサ上
部が時間的にはじめにエッチングされ、サイドエッチン
グによる幅の狭化が早く始まっても、サイドエッチング
が後から始まるメサ底部のサイドエッチングスピードが
早いために、メサ構造の上下幅の差は解消される。こう
して、電流注入に必要なメサ上部の幅を確保したまま、
順メサ形成条件下でもメサ底幅を狭くすることが可能と
なる。
メサ構造を形成するクラッド層において、活性層に近い
部分ほどメサ形状形成時のエッチングスピードが早く、
サイドエッチングもスピードも早い。このため、メサ上
部が時間的にはじめにエッチングされ、サイドエッチン
グによる幅の狭化が早く始まっても、サイドエッチング
が後から始まるメサ底部のサイドエッチングスピードが
早いために、メサ構造の上下幅の差は解消される。こう
して、電流注入に必要なメサ上部の幅を確保したまま、
順メサ形成条件下でもメサ底幅を狭くすることが可能と
なる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について、図１〜図１４を参照して詳細に説明する。図
１は本発明の実施の形態１に係る半導体レーザ装置の断
面図であり、図２〜図７はその製造工程を示す断面図で
ある。図８は実施の形態２に係る半導体装置の断面図で
あり、図９〜図１４はその製造工程を示す断面図であ
る。
について、図１〜図１４を参照して詳細に説明する。図
１は本発明の実施の形態１に係る半導体レーザ装置の断
面図であり、図２〜図７はその製造工程を示す断面図で
ある。図８は実施の形態２に係る半導体装置の断面図で
あり、図９〜図１４はその製造工程を示す断面図であ
る。
【００１２】（実施の形態１）図１に示す第１の半導体
レーザ装置は、第１導電型の基板（n型GaAs基板）１上
に、活性層３と、この活性層３をはさみ活性層３よりも
屈折率の小さな第１のクラッド層（p型AlGaInPクラッド
層）４及び第２のクラッド層（n型AlGaInPクラッド層）
２とからなるダブルへテロ構造が形成されている。活性
層３の上側に隣接した第２導電型の第１のクラッド層４
は層厚が一様であり、この第１のクラッド層４の上に、
活性層３から離れるにしたがってエッチングレートが遅
く、しかも活性層３よりもエネルギーギャップが大きく
かつ屈折率の小さな少なくとも二層のストライプ状のメ
サ構造を有し、メサ構造の上部以外の部分に第１導電型
もしくは高抵抗である半導体層（n型GaAs層）９を有す
る構成としている。
レーザ装置は、第１導電型の基板（n型GaAs基板）１上
に、活性層３と、この活性層３をはさみ活性層３よりも
屈折率の小さな第１のクラッド層（p型AlGaInPクラッド
層）４及び第２のクラッド層（n型AlGaInPクラッド層）
２とからなるダブルへテロ構造が形成されている。活性
層３の上側に隣接した第２導電型の第１のクラッド層４
は層厚が一様であり、この第１のクラッド層４の上に、
活性層３から離れるにしたがってエッチングレートが遅
く、しかも活性層３よりもエネルギーギャップが大きく
かつ屈折率の小さな少なくとも二層のストライプ状のメ
サ構造を有し、メサ構造の上部以外の部分に第１導電型
もしくは高抵抗である半導体層（n型GaAs層）９を有す
る構成としている。
【００１３】ストライプ状のメサ構造部分は本実施の形
態では二層構造であり、活性層３の上側に位置する断面
台形状の下部メサ構造部（p型AlGaInPクラッド層）６
と、その下部メサ構造部６の上に位置する断面台形状の
上部メサ構造部（p型AlGaInPクラッド層）７とを備え、
それら上下のメサ構造部６、７の断面形状はほぼ同一形
状となっている。５はエッチングストッパー層であり、
８は上部メサ構造部７の上面に形成したp型GaInP層、１
０はその上のp型GaAsブロック層を示している。
態では二層構造であり、活性層３の上側に位置する断面
台形状の下部メサ構造部（p型AlGaInPクラッド層）６
と、その下部メサ構造部６の上に位置する断面台形状の
上部メサ構造部（p型AlGaInPクラッド層）７とを備え、
それら上下のメサ構造部６、７の断面形状はほぼ同一形
状となっている。５はエッチングストッパー層であり、
８は上部メサ構造部７の上面に形成したp型GaInP層、１
０はその上のp型GaAsブロック層を示している。
【００１４】この第１の半導体レーザ装置を製造するに
は、図２に示すように、まず一回目の減圧MOVPEによる
成長で、n型GaAs基板1（Siドープ；n=2x1018cm-3）上
に、n型（Al0.6Ga0.4）0.5In0.5Pクラッド層２（n=5x10
17cm-3；厚み1μm）、活性層３（アンドープ；厚み0.1
μm）、p型（Al0.4Ga0.6）0.5In0.5Pクラッド層４（p=5
x1017cm-3；厚み0.3μm）、エッチングストッパー層
５、p型（Al0.6Ga0.4）0.5In0.5P層６（p=5x1017cm-3；
厚み0.4μm）、 p型（Al0.8Ga0.2）0.5In0.5P層７（p=5
x1017cm-3；厚み0.4μm）、p型GaInP層８を順次形成し
た。
は、図２に示すように、まず一回目の減圧MOVPEによる
成長で、n型GaAs基板1（Siドープ；n=2x1018cm-3）上
に、n型（Al0.6Ga0.4）0.5In0.5Pクラッド層２（n=5x10
17cm-3；厚み1μm）、活性層３（アンドープ；厚み0.1
μm）、p型（Al0.4Ga0.6）0.5In0.5Pクラッド層４（p=5
x1017cm-3；厚み0.3μm）、エッチングストッパー層
５、p型（Al0.6Ga0.4）0.5In0.5P層６（p=5x1017cm-3；
厚み0.4μm）、 p型（Al0.8Ga0.2）0.5In0.5P層７（p=5
x1017cm-3；厚み0.4μm）、p型GaInP層８を順次形成し
た。
【００１５】成長条件は、温度700℃、圧力70TorrV/III
=200、キャリヤガス（H2）の全流量15l/minとした。原
料としては、トリメチルインジウム（TMI：(CH3)3I
n）、トリエチルガリウム（TEG:(C2H5)3Ga）、トリメチ
ルアルミニウム（TMA:(CH3)3Al）、アルシン（AsH3）、
ホスフィン（PH3）、n型ドーパント：セレン化水素（H2
Se）、p型ドーパント：トリメチル亜鉛（TMZ：(CH3)3Z
n）を用いた。
=200、キャリヤガス（H2）の全流量15l/minとした。原
料としては、トリメチルインジウム（TMI：(CH3)3I
n）、トリエチルガリウム（TEG:(C2H5)3Ga）、トリメチ
ルアルミニウム（TMA:(CH3)3Al）、アルシン（AsH3）、
ホスフィン（PH3）、n型ドーパント：セレン化水素（H2
Se）、p型ドーパント：トリメチル亜鉛（TMZ：(CH3)3Z
n）を用いた。
【００１６】こうして成長したウェハに、図３に示すよ
うにフォトリソグラフィにより幅４μmのストライプ状
のSiO2マスク１３を形成した。そして、図４に示すよう
に、このSiO2マスク１３を用いて臭化物系のエッチング
液により、p型GaInP８、p型（Al0.8Ga0.2）0.5In0.5Pク
ラッド層７、p型（Al0.6Ga0.4）0.5In0.5P層６をメサ状
にエッチングした。
うにフォトリソグラフィにより幅４μmのストライプ状
のSiO2マスク１３を形成した。そして、図４に示すよう
に、このSiO2マスク１３を用いて臭化物系のエッチング
液により、p型GaInP８、p型（Al0.8Ga0.2）0.5In0.5Pク
ラッド層７、p型（Al0.6Ga0.4）0.5In0.5P層６をメサ状
にエッチングした。
【００１７】次に、図５に示すように、SiO2マスク１３
をつけたまま減圧MOVPEにより二回目の成長を行ないn型
GaAs層９を形成した。そして、図６に示すように、SiO2
マスク１３を除去した後に、減圧MOVPEにより三回目の
成長を行ない、p型GaAs層１０を形成した（図７参
照）。最後に、p、n両電極を形成してキャビティ長500
μｍにへき開し、個々のチップに分離した。
をつけたまま減圧MOVPEにより二回目の成長を行ないn型
GaAs層９を形成した。そして、図６に示すように、SiO2
マスク１３を除去した後に、減圧MOVPEにより三回目の
成長を行ない、p型GaAs層１０を形成した（図７参
照）。最後に、p、n両電極を形成してキャビティ長500
μｍにへき開し、個々のチップに分離した。
【００１８】こうして製造された半導体レーザ装置の水
平放射角は１２°と、従来の８°にくらべ大きくなり、
光ピックアップでの光利用率と、ビーム集光径の二つの
特性の両立が容易となった。
平放射角は１２°と、従来の８°にくらべ大きくなり、
光ピックアップでの光利用率と、ビーム集光径の二つの
特性の両立が容易となった。
【００１９】（実施の形態２）図８に示す第２の半導体
レーザ装置は、第１導電型基板１上に、活性層３と、こ
の活性層３をはさみ活性層３よりも屈折率の小さな第１
のクラッド層（ｐ型AlGaInPクラッド層）４及び第２の
クラッド層（n型AlGaInPクラッド層）２とからなるダブ
ルへテロ構造が形成されている。活性層３の上側に隣接
した第２導電型の第１のクラッド層４は層厚が一様であ
り、この第１のクラッド層４の上に、活性層３から離れ
るにしたがってエッチングレートの遅くなる傾斜組成を
持ち、しかも活性層よりエネルギーギャップが大きくか
つ屈折率の小さなストライプ状のメサ構造（p型AlGaInP
クラッド層）１１を有する。そして、メサ構造１１の上
部以外の部分に第１導電型もしくは高抵抗である半導体
層（n型GaAs層）９を有する構成とした。その場合、ス
トライプ状のメサ構造１１部分は、図示のようにそのメ
サ上部の幅とメサ底幅とがほぼ同一に形成された構成と
している。５はエッチングストッパー層であり、８はメ
サ構造１１の上面に形成したp型GaInP層、１０はその上
のp型GaAsブロック層を示している。
レーザ装置は、第１導電型基板１上に、活性層３と、こ
の活性層３をはさみ活性層３よりも屈折率の小さな第１
のクラッド層（ｐ型AlGaInPクラッド層）４及び第２の
クラッド層（n型AlGaInPクラッド層）２とからなるダブ
ルへテロ構造が形成されている。活性層３の上側に隣接
した第２導電型の第１のクラッド層４は層厚が一様であ
り、この第１のクラッド層４の上に、活性層３から離れ
るにしたがってエッチングレートの遅くなる傾斜組成を
持ち、しかも活性層よりエネルギーギャップが大きくか
つ屈折率の小さなストライプ状のメサ構造（p型AlGaInP
クラッド層）１１を有する。そして、メサ構造１１の上
部以外の部分に第１導電型もしくは高抵抗である半導体
層（n型GaAs層）９を有する構成とした。その場合、ス
トライプ状のメサ構造１１部分は、図示のようにそのメ
サ上部の幅とメサ底幅とがほぼ同一に形成された構成と
している。５はエッチングストッパー層であり、８はメ
サ構造１１の上面に形成したp型GaInP層、１０はその上
のp型GaAsブロック層を示している。
【００２０】この第２の半導体レーザ装置を製造するに
は、図９〜図１４の工程によって製造することができ
る。なお、本実施の形態でも、成長方法・条件、プロセ
ス方法・条件は、実施の形態１と同じであり、実施の形
態１のp型（Al0.6Ga0.4）0.5In0.5P層６（p=5x1017cm-
3；厚み0.4μm）、 p型（Al0.8Ga0.2）0.5In0.5P層７
（p=5x1017cm-3；厚み0.4μm）の二層のクラッド層を、
p型AlGaInP層１１（p=5x1017cm-3；厚み0.4μm）に変更
したものである。
は、図９〜図１４の工程によって製造することができ
る。なお、本実施の形態でも、成長方法・条件、プロセ
ス方法・条件は、実施の形態１と同じであり、実施の形
態１のp型（Al0.6Ga0.4）0.5In0.5P層６（p=5x1017cm-
3；厚み0.4μm）、 p型（Al0.8Ga0.2）0.5In0.5P層７
（p=5x1017cm-3；厚み0.4μm）の二層のクラッド層を、
p型AlGaInP層１１（p=5x1017cm-3；厚み0.4μm）に変更
したものである。
【００２１】このp型AlGaInP層１１は、マスフローコン
トローラーに自動流量制御を施し、トリエチルガリウム
（TEG:(C2H5)3Ga）とトリメチルアルミニウム（TMA:(CH
3)3Al）の供給量を時間的に変化させることにより、一
番外側での組成（Al0.6Ga0.4）0.5In0.5Pから、エッチ
ングストッパー層直上の組成（Al0.8Ga0.2）0.5In0.5P
までリニアグレーデッドな組成をもっている。
トローラーに自動流量制御を施し、トリエチルガリウム
（TEG:(C2H5)3Ga）とトリメチルアルミニウム（TMA:(CH
3)3Al）の供給量を時間的に変化させることにより、一
番外側での組成（Al0.6Ga0.4）0.5In0.5Pから、エッチ
ングストッパー層直上の組成（Al0.8Ga0.2）0.5In0.5P
までリニアグレーデッドな組成をもっている。
【００２２】このp型AlGaInP層１１をアルミ組成の大き
いほどエッチング速度の速い臭化物系のエッチング液に
よりメサ形成することにより、メサ形状がメサ上部の幅
とメサ底幅とがほぼ同一となったほぼ垂直の形状が得ら
れた。
いほどエッチング速度の速い臭化物系のエッチング液に
よりメサ形成することにより、メサ形状がメサ上部の幅
とメサ底幅とがほぼ同一となったほぼ垂直の形状が得ら
れた。
【００２３】こうして製造された半導体レーザ装置の水
平放射角は１２°と、従来の８°にくらべて大きくな
り、光ピックアップでの光利用率と、ビーム集光径の二
つの特性の両立が容易となった。以上述べた実施例で
は、活性層、クラッド層の組成を指定したが、活性層組
成は制作するレーザ装置に要求される発振波長要件を満
たす組成、材料、もしくは量子井戸にすればよく、クラ
ッド層組成は用いる活性層組成に対して光とキャリヤの
閉じ込めが十分にできる組成、材料を選べばよい。また
レーザ装置に要求される特性によりＳＣＨ構造にするな
どクラッド層をより多層化することもできる。上述の実
施例ではn型GaAsを電流狭窄と光吸収をさせる層に用い
たが、この層は高低抗層でも良く、またAlInPなど光の
吸収のない材料を選べば、しきい値の低減なども本発明
の要件を満たした上で可能となる。
平放射角は１２°と、従来の８°にくらべて大きくな
り、光ピックアップでの光利用率と、ビーム集光径の二
つの特性の両立が容易となった。以上述べた実施例で
は、活性層、クラッド層の組成を指定したが、活性層組
成は制作するレーザ装置に要求される発振波長要件を満
たす組成、材料、もしくは量子井戸にすればよく、クラ
ッド層組成は用いる活性層組成に対して光とキャリヤの
閉じ込めが十分にできる組成、材料を選べばよい。また
レーザ装置に要求される特性によりＳＣＨ構造にするな
どクラッド層をより多層化することもできる。上述の実
施例ではn型GaAsを電流狭窄と光吸収をさせる層に用い
たが、この層は高低抗層でも良く、またAlInPなど光の
吸収のない材料を選べば、しきい値の低減なども本発明
の要件を満たした上で可能となる。
【００２４】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、水平放
射角の大きな横モード制御構造のAlGaInP系半導体レー
ザ装置を構成し、これにより光利用率と、ビーム集光径
の二つの特性の両立を可能にすることができる。また、
メサ構造部分のエッチングレートを、活性層より離れる
にしたがって遅くする考え方を採用することによって、
水平放射角の大きな半導体レーザが自己整合的で少ない
工程で製作できる。
射角の大きな横モード制御構造のAlGaInP系半導体レー
ザ装置を構成し、これにより光利用率と、ビーム集光径
の二つの特性の両立を可能にすることができる。また、
メサ構造部分のエッチングレートを、活性層より離れる
にしたがって遅くする考え方を採用することによって、
水平放射角の大きな半導体レーザが自己整合的で少ない
工程で製作できる。
【図１】本発明の実施の形態１に係る半導体レーザ装置
の断面図である。
の断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る半導体レーザ装置
の製造工程を示す断面図である。
の製造工程を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る半導体レーザ装置
の製造工程を示す断面図である。
の製造工程を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る半導体レーザ装置
の製造工程を示す断面図である。
の製造工程を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る半導体レーザ装置
の製造工程を示す断面図である。
の製造工程を示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る半導体レーザ装置
の製造工程を示す断面図である。
の製造工程を示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る半導体レーザ装置
の製造工程を示す断面図である。
の製造工程を示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る半導体レーザ装置
の断面図である。
の断面図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る半導体レーザ装置
の製造工程を示す断面図である。
の製造工程を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る半導体レーザ装
置の製造工程を示す断面図である。
置の製造工程を示す断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る半導体レーザ装
置の製造工程を示す断面図である。
置の製造工程を示す断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態２に係る半導体レーザ装
置の製造工程を示す断面図である。
置の製造工程を示す断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態２に係る半導体レーザ装
置の製造工程を示す断面図である。
置の製造工程を示す断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態２に係る半導体レーザ装
置の製造工程を示す断面図である。
置の製造工程を示す断面図である。
【図１５】従来の半導体レーザ装置の断面図である。
【図１６】従来の半導体レーザ装置の製造工程を示す断
面図である。
面図である。
【図１７】従来の半導体レーザ装置の製造工程を示す断
面図である。
面図である。
【図１８】従来の半導体レーザ装置の製造工程を示す断
面図である。
面図である。
【図１９】従来の半導体レーザ装置の製造工程を示す断
面図である。
面図である。
【図２０】従来の半導体レーザ装置の製造工程を示す断
面図である。
面図である。
【図２１】従来の半導体レーザ装置の製造工程を示す断
面図である。
面図である。
１ n型GaAs基板（第１導電型基板） ２ n型AlGaInPクラッド層 ３ 活性層 ４ p型AlGaInPクラッド層（第１のクラッド層） ５ エッチングストッパー層 ６ p型AlGaInPクラッド層（下部メサ構造） ７ p型AlGaInPクラッド層（上部メサ構造） ８ p型GaInP層 ９ n型GaAs層（半導体層） １０ p型GaAsブロック層 １１ p型AlGaInPクラッド層（メサ構造部） １２ p型AlGaInPクラッド層 １３ SiO2マスク
Claims (7)
- 【請求項１】 第１導電型基板上に、活性層と、この活
性層をはさみ活性層よりも屈折率の小さなクラッド層と
からなるダブルへテロ構造が形成されており、前記活性
層の上側に隣接した第２導電型の第１のクラッド層は層
厚が一様であり、この第１のクラッド層の上に、前記活
性層より離れるにしたがってエッチングレートが遅く、
しかも活性層よりもエネルギーギャップが大きくかつ屈
折率の小さな少なくとも二層のストライプ状のメサ構造
を有し、前記メサ構造の上部以外の部分に第１導電型も
しくは高抵抗である半導体層を有することを特徴とする
半導体レーザ装置。 - 【請求項２】 前記ストライプ状のメサ構造部分は二層
構造であり、前記活性層の上側に位置する断面台形状の
下部メサ構造と、その下部メサ構造の上に位置する断面
台形状の上部メサ構造とを備えていることを特徴とする
請求項１に記載の半導体装置。 - 【請求項３】 前記下部メサ構造と上部メサ構造の断面
形状がほぼ同一形状であることを特徴とする請求項１又
は２に記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項４】 第１導電型基板上に、活性層と、この活
性層をはさみ活性層よりも屈折率の小さなクラッド層と
からなるダブルへテロ構造が形成されており、前記活性
層の上側に隣接した第２導電型の第１のクラッド層は層
厚が一様であり、この第１のクラッド層の上に、前記活
性層より離れるにしたがってエッチングレートの遅くな
る傾斜組成を持ち、しかも活性層よりエネルギーギャッ
プが大きくかつ屈折率の小さなストライプ状のメサ構造
を有し、前記メサ構造の上部以外の部分に第１導電型も
しくは高抵抗である半導体層を有することを特徴とする
半導体レーザ装置。 - 【請求項５】 前記ストライプ状のメサ構造部分は、そ
のメサ上部の幅とメサ底幅とがほぼ同一に形成されてい
ることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。 - 【請求項６】 第１導電型基板上に、活性層と、この活
性層をはさみ活性層よりも屈折率の小さなクラッド層と
からなり、前記活性層の上側の第２導電型のクラッド層
途中からは前記活性層より離れるにしたがってエッチン
グレートが遅く、しかも活性層よりエネルギーギャップ
が大きくかつ屈折率の小さな少なくとも二層の第２導電
型クラッド層をもつダブルへテロ構造を形成する工程
と、このダブルへテロ構造上にストライプ状の誘電体膜
を形成しこの誘電体膜を用いて前記活性層の上側の第２
導電型のクラッド層をエッチングしストライプ状で階段
状のメサ構造を形成する工程と、このメサ構造の上部以
外の部分に第１導電型もしくは高抵抗である半導体層を
形成する工程とを有することを特徴とする半導体レーザ
装置の製造方法。 - 【請求項７】 第１導電型基板上に、活性層と、この活
性層をはさみ活性層よりも屈折率の小さなクラッド層と
からなり、前記活性層の上側の第２導電型のクラッド層
途中からは前記活性層より離れるにしたがってエッチン
グレートが遅くなる傾斜組成を持ち、かつ、活性層より
エネルギーギャップが大きくかつ屈折率の小さな第２導
電型半導体層をもつダブルへテロ構造を形成する工程
と、このダブルへテロ構造上にストライプ状の誘電体膜
を形成しこの誘電体膜を用いて前記活性層の上側の第２
導電型のクラッド層をエッチングしストライプ状で階段
状のメサ構造を形成する工程と、このメサ構造の上部以
外の部分に第１導電型もしくは高抵抗である半導体層を
形成する工程とを有することを特徴とする半導体レーザ
装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16639297A JPH1117269A (ja) | 1997-06-23 | 1997-06-23 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP16639297A JPH1117269A (ja) | 1997-06-23 | 1997-06-23 | 半導体レーザ装置及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1117269A true JPH1117269A (ja) | 1999-01-22 |
Family
ID=15830576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16639297A Pending JPH1117269A (ja) | 1997-06-23 | 1997-06-23 | 半導体レーザ装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1117269A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003069154A (ja) * | 2001-06-11 | 2003-03-07 | Sharp Corp | 半導体レーザ素子およびその製造方法 |
| US6711196B2 (en) | 2002-01-22 | 2004-03-23 | Sharp Kabushiki Kaisha | Stripe waveguide structure type semiconductor laser device and fabricating method therefor |
| US7065116B2 (en) | 2003-11-25 | 2006-06-20 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser element and manufacturing method for the same |
| US7674391B2 (en) | 2006-06-07 | 2010-03-09 | Opnext Japan, Inc. | Manufacturing method of optical semiconductor device |
-
1997
- 1997-06-23 JP JP16639297A patent/JPH1117269A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003069154A (ja) * | 2001-06-11 | 2003-03-07 | Sharp Corp | 半導体レーザ素子およびその製造方法 |
| US6711196B2 (en) | 2002-01-22 | 2004-03-23 | Sharp Kabushiki Kaisha | Stripe waveguide structure type semiconductor laser device and fabricating method therefor |
| US7065116B2 (en) | 2003-11-25 | 2006-06-20 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser element and manufacturing method for the same |
| US7674391B2 (en) | 2006-06-07 | 2010-03-09 | Opnext Japan, Inc. | Manufacturing method of optical semiconductor device |
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