JPH11243248A - リッジ型半導体レーザ及びその製造方法 - Google Patents
リッジ型半導体レーザ及びその製造方法Info
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- JPH11243248A JPH11243248A JP4193398A JP4193398A JPH11243248A JP H11243248 A JPH11243248 A JP H11243248A JP 4193398 A JP4193398 A JP 4193398A JP 4193398 A JP4193398 A JP 4193398A JP H11243248 A JPH11243248 A JP H11243248A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光通信、光ディスク装置等に使用するリッジ
型半導体レーザに関し、注入電流を大きくした場合でも
電流阻止機能が低下せず、発光強度の低下を招かない電
流狭窄層を備えたリッジ型半導体レーザを提供する。 【解決手段】 レーザ光強度が、活性層中央でのレーザ
光強度の１／ｅ以下とクラッド層内に、高抵抗の電流狭
窄層を、リッジ部下部領域を挟んで対称に配置する。
型半導体レーザに関し、注入電流を大きくした場合でも
電流阻止機能が低下せず、発光強度の低下を招かない電
流狭窄層を備えたリッジ型半導体レーザを提供する。 【解決手段】 レーザ光強度が、活性層中央でのレーザ
光強度の１／ｅ以下とクラッド層内に、高抵抗の電流狭
窄層を、リッジ部下部領域を挟んで対称に配置する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信、光ディス
ク装置等に使用するリッジ型半導体レーザに関する。
ク装置等に使用するリッジ型半導体レーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】図８は、従来のリッジ型半導体レーザの
斜視図であり、図９は、矢視Ｂ−Ｂ’における断面図で
ある。図中、１はｎ−ＩｎＰ基板、２はｎ−ＩｎＰバッ
ファ層、３はｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光閉込層、４はＩｎＧ
ａＡｓとＩｎＧａＡｓＰの薄膜を積層してなるＭＱＷ
（多重量子井戸）活性層、５はｐ−ＩｎＧａＡｓＰ光閉
込層、６はｐ−ＩｎＰ第１クラッド層、７はｐ−ＩｎＧ
ａＡｓＰエッチングストッパ層、８はＳｉＯ２絶縁膜、
９はＣｒ／Ａｕスパッタ電極、１０はＡｕメッキ層、１
１はＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ蒸
着電極、１２はＡｕメッキ層、１３はｐ−ＩｎＰ第２ク
ラッド層、１４はｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層であ
る。かかるリッジ型半導体レーザでは、リッジ部の下部
領域とその他の領域では、ｐ−ＩｎＰクラッド層６、１
３の膜厚の違いにより実効的な屈折率が異なるため、光
は実効屈折率の大きいリッジ部の下部領域に閉じ込めら
れることとなる。
斜視図であり、図９は、矢視Ｂ−Ｂ’における断面図で
ある。図中、１はｎ−ＩｎＰ基板、２はｎ−ＩｎＰバッ
ファ層、３はｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光閉込層、４はＩｎＧ
ａＡｓとＩｎＧａＡｓＰの薄膜を積層してなるＭＱＷ
（多重量子井戸）活性層、５はｐ−ＩｎＧａＡｓＰ光閉
込層、６はｐ−ＩｎＰ第１クラッド層、７はｐ−ＩｎＧ
ａＡｓＰエッチングストッパ層、８はＳｉＯ２絶縁膜、
９はＣｒ／Ａｕスパッタ電極、１０はＡｕメッキ層、１
１はＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ蒸
着電極、１２はＡｕメッキ層、１３はｐ−ＩｎＰ第２ク
ラッド層、１４はｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層であ
る。かかるリッジ型半導体レーザでは、リッジ部の下部
領域とその他の領域では、ｐ−ＩｎＰクラッド層６、１
３の膜厚の違いにより実効的な屈折率が異なるため、光
は実効屈折率の大きいリッジ部の下部領域に閉じ込めら
れることとなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、リッジ
型半導体レーザでは、光の伝搬モードを基本モードのみ
とするために、ｐ−ＩｎＰ第１クラッド層６の膜厚を
０．１〜１μｍ程度とすることが必要となる。このた
め、電極９から注入された電流は、活性層４に到達する
前に、ｐ−ＩｎＰ第１クラッド層を通ってリッジ部下部
領域外部に流れ、かかる光の閉じ込め効果の弱い領域で
活性層４に注入された電流は、実質的にレーザ光の増幅
には寄与せず、無効電流となり、しきい値電流の増大を
招くこととなっていた。
型半導体レーザでは、光の伝搬モードを基本モードのみ
とするために、ｐ−ＩｎＰ第１クラッド層６の膜厚を
０．１〜１μｍ程度とすることが必要となる。このた
め、電極９から注入された電流は、活性層４に到達する
前に、ｐ−ＩｎＰ第１クラッド層を通ってリッジ部下部
領域外部に流れ、かかる光の閉じ込め効果の弱い領域で
活性層４に注入された電流は、実質的にレーザ光の増幅
には寄与せず、無効電流となり、しきい値電流の増大を
招くこととなっていた。
【０００４】これに対して、例えば、特開平５−２９７
１３号公報では、活性層の下方領域のｐ型クラッド層内
に、ｎ型に反転させた電流狭窄層を結晶成長法により作
製した構造が提案されている。しかし、かかる構造で
は、ｐ型クラッド層とｎ型電流狭窄層がｐｎｐトランジ
スタを形成するため、リッジ型半導体レーザを高出力レ
ーザとして使用するために注入電流を大きくした場合、
少数キャリアである正孔が電流狭窄層に注入されること
によりｐｎｐトランジスタがターンオンし、ｎ型電流狭
窄層が電流阻止機能を失うこととなる。更には、結晶成
長により、電流狭窄層を形成した場合、ｐ型クラッド層
の上面全体に電流狭窄層が形成されるため、リッジ部下
部の電流狭窄層を選択エッチングにより除去することが
必要となり、電流経路にあたるｐ型クラッド層の結晶性
が悪くなり、トラップ等の発生原因となる。
１３号公報では、活性層の下方領域のｐ型クラッド層内
に、ｎ型に反転させた電流狭窄層を結晶成長法により作
製した構造が提案されている。しかし、かかる構造で
は、ｐ型クラッド層とｎ型電流狭窄層がｐｎｐトランジ
スタを形成するため、リッジ型半導体レーザを高出力レ
ーザとして使用するために注入電流を大きくした場合、
少数キャリアである正孔が電流狭窄層に注入されること
によりｐｎｐトランジスタがターンオンし、ｎ型電流狭
窄層が電流阻止機能を失うこととなる。更には、結晶成
長により、電流狭窄層を形成した場合、ｐ型クラッド層
の上面全体に電流狭窄層が形成されるため、リッジ部下
部の電流狭窄層を選択エッチングにより除去することが
必要となり、電流経路にあたるｐ型クラッド層の結晶性
が悪くなり、トラップ等の発生原因となる。
【０００５】これに対して、発明者らの検討によれば、
イオン注入を用いた、いわゆるスルー注入により、活性
層下部のクラッド層内のリッジ部下部領域を除く領域
に、選択的に高抵抗層を形成することにより、注入電流
を大きくした場合でも、電流阻止機能が低下せず、かつ
電流経路にあたるｐ型クラッド層の結晶性を損なわず
に、無効電流の発生を低減できることがわかった。しか
し、一方では、かかるイオン注入で形成した電流狭窄層
は、結晶成長で作製した場合に比べて結晶性が悪いた
め、活性層近傍に配置したのでは、かかる結晶性の悪い
領域により光の吸収がおき、発光強度が低下することも
わかった。
イオン注入を用いた、いわゆるスルー注入により、活性
層下部のクラッド層内のリッジ部下部領域を除く領域
に、選択的に高抵抗層を形成することにより、注入電流
を大きくした場合でも、電流阻止機能が低下せず、かつ
電流経路にあたるｐ型クラッド層の結晶性を損なわず
に、無効電流の発生を低減できることがわかった。しか
し、一方では、かかるイオン注入で形成した電流狭窄層
は、結晶成長で作製した場合に比べて結晶性が悪いた
め、活性層近傍に配置したのでは、かかる結晶性の悪い
領域により光の吸収がおき、発光強度が低下することも
わかった。
【０００６】そこで、発明者らは鋭意研究の結果、レー
ザ光強度が、最もレーザ光強度の大きくなる活性層中央
のレーザ光強度の１／ｅ（ｅ≒２．７１）以下となるよ
うに活性層中央から離れた領域であれば、電流狭窄層を
形成しても光吸収が殆ど問題とならず、発光強度の低下
を招かずに無効電流の発生を低減できることがわかっ
た。そこで、本発明は、注入電流を大きくした場合でも
電流阻止機能が低下せず、発光強度の低下を招かない電
流狭窄層を備えたリッジ型半導体レーザを提供すること
を目的とする。
ザ光強度が、最もレーザ光強度の大きくなる活性層中央
のレーザ光強度の１／ｅ（ｅ≒２．７１）以下となるよ
うに活性層中央から離れた領域であれば、電流狭窄層を
形成しても光吸収が殆ど問題とならず、発光強度の低下
を招かずに無効電流の発生を低減できることがわかっ
た。そこで、本発明は、注入電流を大きくした場合でも
電流阻止機能が低下せず、発光強度の低下を招かない電
流狭窄層を備えたリッジ型半導体レーザを提供すること
を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記発明者ら
の検討に基づいてなされたものである。即ち、本発明
は、第１導電型の基板上に形成された第１電極を有する
第１導電型クラッド層と、活性層を挟んで該第１導電型
クラッド層上に設けられた第２導電型クラッド層とを含
み、該第２導電型クラッド層の上方部分が、第２電極を
有するリッジ部を形成するリッジ型半導体レーザであっ
て、上記第２電極から上記第１電極に流れる電流が、上
記リッジ部下方の上記活性層に集まるように、レーザ光
強度が、上記活性層の略中央部のレーザ光強度の１／ｅ
以下となる上記第１導電型クラッド層領域に、上記リッ
ジ部の下方領域を挟んで略対称に配置された高抵抗の電
流狭窄層を備えることを特徴とするリッジ型半導体レー
ザである。かかる電流狭窄層を備えることにより、電流
の流れをリッジ部下部の活性層に集中させることが可能
となる。この結果、従来構造では、活性層の端部近傍で
発光を起こし、レーザ光の増幅には寄与しえなかった無
効電流を減少させることができる。従って、リッジ型半
導体レーザに注入される電流中、発光に寄与する電流の
割合が増加し、しきい値電流を低くすることが可能とな
る。特に、電流狭窄層を、レーザ光強度が、上記活性層
の中央部のレーザ光強度の１／ｅ以下となる上記第１導
電型クラッド層領域に形成することにより、電流狭窄層
の有する欠陥により、発光したレーザ光が吸収されるこ
とを、実質的になくすことが可能となる。従って、これ
によっても、しきい値電流の低下を図ることが可能とな
る。特に、電流狭窄層を、高抵抗層から形成することに
より、注入電流を大きくした場合でも、特開平５−２９
７１３号公報に示すように、ｐｎｐトランジスタがター
ンオンすることはなく、電流阻止機能を維持することが
可能となる。なお、かかる構造では、第１導電型クラッ
ド層および／または第２導電型クラッド層と、活性層と
の間に、光閉込層を設けてもかまわない。
の検討に基づいてなされたものである。即ち、本発明
は、第１導電型の基板上に形成された第１電極を有する
第１導電型クラッド層と、活性層を挟んで該第１導電型
クラッド層上に設けられた第２導電型クラッド層とを含
み、該第２導電型クラッド層の上方部分が、第２電極を
有するリッジ部を形成するリッジ型半導体レーザであっ
て、上記第２電極から上記第１電極に流れる電流が、上
記リッジ部下方の上記活性層に集まるように、レーザ光
強度が、上記活性層の略中央部のレーザ光強度の１／ｅ
以下となる上記第１導電型クラッド層領域に、上記リッ
ジ部の下方領域を挟んで略対称に配置された高抵抗の電
流狭窄層を備えることを特徴とするリッジ型半導体レー
ザである。かかる電流狭窄層を備えることにより、電流
の流れをリッジ部下部の活性層に集中させることが可能
となる。この結果、従来構造では、活性層の端部近傍で
発光を起こし、レーザ光の増幅には寄与しえなかった無
効電流を減少させることができる。従って、リッジ型半
導体レーザに注入される電流中、発光に寄与する電流の
割合が増加し、しきい値電流を低くすることが可能とな
る。特に、電流狭窄層を、レーザ光強度が、上記活性層
の中央部のレーザ光強度の１／ｅ以下となる上記第１導
電型クラッド層領域に形成することにより、電流狭窄層
の有する欠陥により、発光したレーザ光が吸収されるこ
とを、実質的になくすことが可能となる。従って、これ
によっても、しきい値電流の低下を図ることが可能とな
る。特に、電流狭窄層を、高抵抗層から形成することに
より、注入電流を大きくした場合でも、特開平５−２９
７１３号公報に示すように、ｐｎｐトランジスタがター
ンオンすることはなく、電流阻止機能を維持することが
可能となる。なお、かかる構造では、第１導電型クラッ
ド層および／または第２導電型クラッド層と、活性層と
の間に、光閉込層を設けてもかまわない。
【０００８】上記電流狭窄層の間隔と、上記リッジ部の
共振方向に垂直な方向の上記リッジ部の幅とは、略等し
いことが好ましい。特に、リッジ部の幅と、リッジ部下
部領域を挟んで、略対称になるように形成された電流狭
窄層の間隔が、ほぼ等しくすることにより、電流量を十
分な量としながら、電流経路の絞り込みが可能となるか
らである。
共振方向に垂直な方向の上記リッジ部の幅とは、略等し
いことが好ましい。特に、リッジ部の幅と、リッジ部下
部領域を挟んで、略対称になるように形成された電流狭
窄層の間隔が、ほぼ等しくすることにより、電流量を十
分な量としながら、電流経路の絞り込みが可能となるか
らである。
【０００９】上記電流狭窄層は、少なくとも上記活性層
と上記第２導電型クラッド層とを介して注入されたイオ
ンにより高抵抗化された第１導電型クラッド層領域から
なることが好ましい。電流狭窄層をスルー注入を用いて
形成することにより、電流通路の結晶は、結晶成長を用
いて結晶性良く作製し、一方、所望の位置に電流狭窄層
を形成することが可能となる。
と上記第２導電型クラッド層とを介して注入されたイオ
ンにより高抵抗化された第１導電型クラッド層領域から
なることが好ましい。電流狭窄層をスルー注入を用いて
形成することにより、電流通路の結晶は、結晶成長を用
いて結晶性良く作製し、一方、所望の位置に電流狭窄層
を形成することが可能となる。
【００１０】また、本発明は、少なくとも第１導電型ク
ラッド層と、活性層と、第２導電型クラッド層とを積層
し、該第２導電型クラッド層の上部を選択的にエッチン
グしてリッジ部を形成するリッジ型半導体レーザの製造
方法であって、上記リッジ部のエッチング工程に前後し
て、少なくとも該リッジ部の下方領域を除く上記第１導
電型クラッド層に、少なくとも活性層と第２導電型クラ
ッド層とを介してイオンを注入して注入領域を形成し、
該注入領域を高抵抗化して電流狭窄層を形成するイオン
注入工程を備えることを特徴とするリッジ型半導体レー
ザの製造方法でもある。イオン注入法を用いて電流狭窄
層を形成することにより、電流経路の結晶状態を乱さず
に、所望の位置に電流狭窄層の形成が可能となるからで
ある。
ラッド層と、活性層と、第２導電型クラッド層とを積層
し、該第２導電型クラッド層の上部を選択的にエッチン
グしてリッジ部を形成するリッジ型半導体レーザの製造
方法であって、上記リッジ部のエッチング工程に前後し
て、少なくとも該リッジ部の下方領域を除く上記第１導
電型クラッド層に、少なくとも活性層と第２導電型クラ
ッド層とを介してイオンを注入して注入領域を形成し、
該注入領域を高抵抗化して電流狭窄層を形成するイオン
注入工程を備えることを特徴とするリッジ型半導体レー
ザの製造方法でもある。イオン注入法を用いて電流狭窄
層を形成することにより、電流経路の結晶状態を乱さず
に、所望の位置に電流狭窄層の形成が可能となるからで
ある。
【００１１】上記イオン注入工程は、ＩｎＰからなる上
記第１導電型クラッド層に、ヘリウムイオンまたはプロ
トンイオンを注入する工程であることが好ましい。
記第１導電型クラッド層に、ヘリウムイオンまたはプロ
トンイオンを注入する工程であることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、図
１〜７を参照しながら説明する。図１は、本実施の形態
にかかるリッジ型半導体レーザの斜視図であり、図２は
矢視Ａ−Ａ’における断面図である。図中、図８、９と
同一符号は同一又は相当箇所を示し、１５はイオン注入
により高抵抗化されたＩｎＰからなる電流狭窄層であ
る。かかるリッジ型半導体レーザでは、電極９から電極
１１に流れる電流がリッジ部下方の活性層に集まるよう
に、リッジ部の下方領域を除いたｎ−ＩｎＰ層（クラッ
ド層）１に、リッジ部の下方領域を挟んで対称配置され
た高抵抗の電流狭窄層１５を備え、リッジ部の下方領域
側の電流狭窄層１５の端部におけるレーザ光強度を、活
性層の中央部のレーザ光強度の、１／ｅ以下としたもの
である。
１〜７を参照しながら説明する。図１は、本実施の形態
にかかるリッジ型半導体レーザの斜視図であり、図２は
矢視Ａ−Ａ’における断面図である。図中、図８、９と
同一符号は同一又は相当箇所を示し、１５はイオン注入
により高抵抗化されたＩｎＰからなる電流狭窄層であ
る。かかるリッジ型半導体レーザでは、電極９から電極
１１に流れる電流がリッジ部下方の活性層に集まるよう
に、リッジ部の下方領域を除いたｎ−ＩｎＰ層（クラッ
ド層）１に、リッジ部の下方領域を挟んで対称配置され
た高抵抗の電流狭窄層１５を備え、リッジ部の下方領域
側の電流狭窄層１５の端部におけるレーザ光強度を、活
性層の中央部のレーザ光強度の、１／ｅ以下としたもの
である。
【００１３】図９に示す、従来のリッジ型半導体レーザ
では、ｎ−ＩｎＰ基板１の裏面全面に電極１１が形成さ
れているため、電極１１から注入された電子は、リッジ
部下部以外の領域にも流れ、この結果、電極９から注入
され、ｐ−ＩｎＰ第１クラッド層６を流れて、リッジ部
下部から外方に流れた正孔とも結合することになる。か
かる結合により発生した光は、実質的にレーザ光の増幅
には寄与せず、従って、かかる電子、正孔により形成さ
れる電流は無効電流となり、しきい値電流の増大を招く
こととなる。これに対して、図２に示すリッジ型半導体
レーザでは、電極２２から注入される電子は、電流狭窄
層１５があるためにリッジ部下部に集中して流れ、電極
９からリッジ部を経て注入される正孔と、リッジ部下部
の活性層４近傍で結合し、発光することになる。従っ
て、リッジ型半導体レーザに注入される電流は、殆どが
リッジ部下部に集中し、無効電流の発生を低減すること
ができ、しきい値電流を小さくすることが可能となる。
では、ｎ−ＩｎＰ基板１の裏面全面に電極１１が形成さ
れているため、電極１１から注入された電子は、リッジ
部下部以外の領域にも流れ、この結果、電極９から注入
され、ｐ−ＩｎＰ第１クラッド層６を流れて、リッジ部
下部から外方に流れた正孔とも結合することになる。か
かる結合により発生した光は、実質的にレーザ光の増幅
には寄与せず、従って、かかる電子、正孔により形成さ
れる電流は無効電流となり、しきい値電流の増大を招く
こととなる。これに対して、図２に示すリッジ型半導体
レーザでは、電極２２から注入される電子は、電流狭窄
層１５があるためにリッジ部下部に集中して流れ、電極
９からリッジ部を経て注入される正孔と、リッジ部下部
の活性層４近傍で結合し、発光することになる。従っ
て、リッジ型半導体レーザに注入される電流は、殆どが
リッジ部下部に集中し、無効電流の発生を低減すること
ができ、しきい値電流を小さくすることが可能となる。
【００１４】図３は、図９に示す従来構造のリッジ型半
導体レーザの断面における電流分布を、また、図４は、
図２に示す本実施の形態にかかるリッジ型半導体レーザ
の断面における電流分布を示す。図３、４は、それぞれ
図９、２の断面構造の右半分を示したものであり、図
中、横軸はリッジ中心部からの距離を、縦軸は、電極１
１からの距離を示す。縦軸の１．５μｍの位置が、活性
層４の位置に該当し、２．０μｍより上部の領域はリッ
ジ部に該当する。また、図中、三角形の大きさにより電
流強度を表示している。ここで、電流分布の測定に用い
たリッジ型半導体レーザは、 リッジ幅：ｗ＝３μｍ リッジ部の膜厚：ｄ＝０．５μｍ ｐ−ＩｎＰクラッド層のキャリア濃度：５×１０１７ｃｍ-3 ｎ−ＩｎＰクラッド層のキャリア濃度：１×１０18ｃｍ-3 であり、注入電流は６０ｍＡである。また、リッジ型半
導体レーザの共振器長は３００μｍである。
導体レーザの断面における電流分布を、また、図４は、
図２に示す本実施の形態にかかるリッジ型半導体レーザ
の断面における電流分布を示す。図３、４は、それぞれ
図９、２の断面構造の右半分を示したものであり、図
中、横軸はリッジ中心部からの距離を、縦軸は、電極１
１からの距離を示す。縦軸の１．５μｍの位置が、活性
層４の位置に該当し、２．０μｍより上部の領域はリッ
ジ部に該当する。また、図中、三角形の大きさにより電
流強度を表示している。ここで、電流分布の測定に用い
たリッジ型半導体レーザは、 リッジ幅：ｗ＝３μｍ リッジ部の膜厚：ｄ＝０．５μｍ ｐ−ＩｎＰクラッド層のキャリア濃度：５×１０１７ｃｍ-3 ｎ−ＩｎＰクラッド層のキャリア濃度：１×１０18ｃｍ-3 であり、注入電流は６０ｍＡである。また、リッジ型半
導体レーザの共振器長は３００μｍである。
【００１５】図３に示す、電流狭窄層１５を備えない従
来構造では、リッジ部上部から注入された電流は、ｐ−
ＩｎＰ第１クラッド層６で横軸方向に拡がり、活性層４
では、リッジ端（リッジ部側壁の延長が活性層４と交わ
る位置）から約３．９μｍの点ａまで拡がっている。こ
れに対して、図４に示す、ｎ−ＩｎＰ基板（クラッド
層）１に高抵抗層からなる電流狭窄層１５を備える本実
施の形態にかかる構造では、電流狭窄層１５により、電
流の流れがリッジ部下部領域に集められるため、活性層
４における電流の拡がりは、リッジ端から約２．５μｍ
の点ｂまで押さえられる。従って、リッジ部下部から離
れた活性層４で発光を起こす無効電流の発生を低減で
き、しきい値電流を低くすることが可能となる。なお、
電流狭窄層１５のキャリア濃度は、１×１０15ｃｍ-3と
した。
来構造では、リッジ部上部から注入された電流は、ｐ−
ＩｎＰ第１クラッド層６で横軸方向に拡がり、活性層４
では、リッジ端（リッジ部側壁の延長が活性層４と交わ
る位置）から約３．９μｍの点ａまで拡がっている。こ
れに対して、図４に示す、ｎ−ＩｎＰ基板（クラッド
層）１に高抵抗層からなる電流狭窄層１５を備える本実
施の形態にかかる構造では、電流狭窄層１５により、電
流の流れがリッジ部下部領域に集められるため、活性層
４における電流の拡がりは、リッジ端から約２．５μｍ
の点ｂまで押さえられる。従って、リッジ部下部から離
れた活性層４で発光を起こす無効電流の発生を低減で
き、しきい値電流を低くすることが可能となる。なお、
電流狭窄層１５のキャリア濃度は、１×１０15ｃｍ-3と
した。
【００１６】また、図５は、図４の構造において、電流
狭窄層１５の位置を縦方向に変化させた場合の、活性層
から電流狭窄層１５までの距離と、活性層４においてリ
ッジ端から電流が拡がる幅との関係である。図中、点線
は、図３に示す電流狭窄層１５を有さない場合の電流の
拡がり幅である。図から明らかなように、高抵抗領域、
即ち、電流狭窄層１５を活性層４の直下に設けた場合
は、電流の拡がりは、リッジ端から０．８μｍ程度に押
さえられ、電流狭窄層１５と活性層４との距離を大きく
するに従って、電流の拡がりは大きくなり、両者の距離
を２．０μｍとした場合には、電流の拡がりは、リッジ
端から３．３μｍ程度にまで拡がる。一方、電流狭窄層
１５を設けない従来構造のリッジ型半導体レーザでは、
図中に点線で示すように、３．７μｍ程度である。以上
のように、電流狭窄層１５を設けた効果は明らかであ
り、電流狭窄層１５を活性層４に近づけて配置するほ
ど、活性層４での電流の拡がりが小さくなり、活性層１
５における電流の集中が可能となる。
狭窄層１５の位置を縦方向に変化させた場合の、活性層
から電流狭窄層１５までの距離と、活性層４においてリ
ッジ端から電流が拡がる幅との関係である。図中、点線
は、図３に示す電流狭窄層１５を有さない場合の電流の
拡がり幅である。図から明らかなように、高抵抗領域、
即ち、電流狭窄層１５を活性層４の直下に設けた場合
は、電流の拡がりは、リッジ端から０．８μｍ程度に押
さえられ、電流狭窄層１５と活性層４との距離を大きく
するに従って、電流の拡がりは大きくなり、両者の距離
を２．０μｍとした場合には、電流の拡がりは、リッジ
端から３．３μｍ程度にまで拡がる。一方、電流狭窄層
１５を設けない従来構造のリッジ型半導体レーザでは、
図中に点線で示すように、３．７μｍ程度である。以上
のように、電流狭窄層１５を設けた効果は明らかであ
り、電流狭窄層１５を活性層４に近づけて配置するほ
ど、活性層４での電流の拡がりが小さくなり、活性層１
５における電流の集中が可能となる。
【００１７】しかし、一方で、イオン注入法を用いて作
製した電流狭窄層１５は、結晶性がやや悪いため、活性
層４に近づけて形成すると、欠陥による光吸収が発生
し、半導体レーザ全体の発光強度が低下することが確認
された。このため、例えば、特開昭６２−４３１９３号
公報に示すように、活性層４を挟むように、イオン注入
により電流狭窄層を形成した場合には、かかる電流狭窄
層の有する欠陥により活性層４で発光した光の一部が吸
収され、半導体レーザの発光効率が低下することとな
る。これに対して、電流狭窄層１５と活性層４との距離
を変えて、半導体レーザからの発光強度を測定した結
果、電流狭窄層１５を設けた位置が、その位置における
レーザ光強度が、活性層４の略中央部におけるレーザ光
強度の、１／ｅ以下のレーザ光強度となる領域であれ
ば、半導体レーザ全体のレーザ光強度に殆ど影響を及ぼ
すことなく、電流狭窄層１５の形成が可能であることが
わかった。より具体的には、電流狭窄層１５と活性層４
との距離が、１．５μｍ以上となれば、半導体レーザの
レーザ光強度に影響を与えることなく、電流狭窄層１５
の形成が可能となることが見出せた。
製した電流狭窄層１５は、結晶性がやや悪いため、活性
層４に近づけて形成すると、欠陥による光吸収が発生
し、半導体レーザ全体の発光強度が低下することが確認
された。このため、例えば、特開昭６２−４３１９３号
公報に示すように、活性層４を挟むように、イオン注入
により電流狭窄層を形成した場合には、かかる電流狭窄
層の有する欠陥により活性層４で発光した光の一部が吸
収され、半導体レーザの発光効率が低下することとな
る。これに対して、電流狭窄層１５と活性層４との距離
を変えて、半導体レーザからの発光強度を測定した結
果、電流狭窄層１５を設けた位置が、その位置における
レーザ光強度が、活性層４の略中央部におけるレーザ光
強度の、１／ｅ以下のレーザ光強度となる領域であれ
ば、半導体レーザ全体のレーザ光強度に殆ど影響を及ぼ
すことなく、電流狭窄層１５の形成が可能であることが
わかった。より具体的には、電流狭窄層１５と活性層４
との距離が、１．５μｍ以上となれば、半導体レーザの
レーザ光強度に影響を与えることなく、電流狭窄層１５
の形成が可能となることが見出せた。
【００１８】従って、図４、５で用いたリッジ型半導体
レーザの構造においては、電流狭窄層１５と活性層４と
の距離を１．５μｍとした場合が、最も好ましい構造と
なり、かかる構造を用いることにより、リッジ端からの
電流の拡がりは３．０μｍ程度となり、従来構造に比較
して、リッジ端からの電流の拡がりを約０．７μｍ程度
小さくすることが可能となる。
レーザの構造においては、電流狭窄層１５と活性層４と
の距離を１．５μｍとした場合が、最も好ましい構造と
なり、かかる構造を用いることにより、リッジ端からの
電流の拡がりは３．０μｍ程度となり、従来構造に比較
して、リッジ端からの電流の拡がりを約０．７μｍ程度
小さくすることが可能となる。
【００１９】次に、本実施の形態にかかるリッジ型半導
体レーザの製造方法について図６を用いて説明する。ま
ず、図６（ａ）に示すように、ｎ−ＩｎＰ基板１上に、
ＭＯＣＶＤ法により、ｎ−ＩｎＰバッファ層２、ｎ−Ｉ
ｎＧａＡｓＰ光閉込層３、ＭＱＷ活性層４、ｐ−ＩｎＧ
ａＡｓＰ光閉込層５、ｐ−ＩｎＰ第１クラッド層６、ｐ
−ＩｎＧａＡｓＰエッチングストッパ層７、ｐ−ＩｎＰ
第２クラッド層１３、ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層１
４を順次結晶成長する。
体レーザの製造方法について図６を用いて説明する。ま
ず、図６（ａ）に示すように、ｎ−ＩｎＰ基板１上に、
ＭＯＣＶＤ法により、ｎ−ＩｎＰバッファ層２、ｎ−Ｉ
ｎＧａＡｓＰ光閉込層３、ＭＱＷ活性層４、ｐ−ＩｎＧ
ａＡｓＰ光閉込層５、ｐ−ＩｎＰ第１クラッド層６、ｐ
−ＩｎＧａＡｓＰエッチングストッパ層７、ｐ−ＩｎＰ
第２クラッド層１３、ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層１
４を順次結晶成長する。
【００２０】続いて、図６（ｂ）に示すように、レジス
トマスク（図示せず）を用いて、ｐ−ＩｎＧａＡｓコン
タクト層１４を硫酸と過酸化水素の水溶液で除去した
後、ｐ−ＩｎＰ第２クラッド層１３を塩酸でエッチング
ストッパ層７まで除去して、リッジ部を形成する。この
場合、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰエッチングストッパ層７は塩
酸ではエッチングされにくいため、かかるエッチングス
トッパ層７が露出した時点で、エッチングが停止する。
トマスク（図示せず）を用いて、ｐ−ＩｎＧａＡｓコン
タクト層１４を硫酸と過酸化水素の水溶液で除去した
後、ｐ−ＩｎＰ第２クラッド層１３を塩酸でエッチング
ストッパ層７まで除去して、リッジ部を形成する。この
場合、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰエッチングストッパ層７は塩
酸ではエッチングされにくいため、かかるエッチングス
トッパ層７が露出した時点で、エッチングが停止する。
【００２１】続いて、図６（ｃ）に示すように、リッジ
部をマスク（図示せず）で覆いながら、ヘリウムイオン
を加速電圧：２００〜４００ＫｅＶ、ドーズ量：８×１
０１３ｃｍ−２の注入条件で注入した後、４００〜５０
０℃、３０分のアニールを行うことにより、ｎ−ＩｎＰ
基板１の所定領域を高抵抗化し、高抵抗の電流狭窄層１
５を形成する。かかるイオン注入は、上記注入条件や注
入角度を適当に選択することにより、いわゆるスルー注
入により行われる。このため、電流狭窄層１５は、ｎ−
ＩｎＰ基板１の所定の位置にのみ形成され、その上部の
ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光閉込層３、ＭＱＷ活性層４等の結
晶性は、殆ど損なわれない。
部をマスク（図示せず）で覆いながら、ヘリウムイオン
を加速電圧：２００〜４００ＫｅＶ、ドーズ量：８×１
０１３ｃｍ−２の注入条件で注入した後、４００〜５０
０℃、３０分のアニールを行うことにより、ｎ−ＩｎＰ
基板１の所定領域を高抵抗化し、高抵抗の電流狭窄層１
５を形成する。かかるイオン注入は、上記注入条件や注
入角度を適当に選択することにより、いわゆるスルー注
入により行われる。このため、電流狭窄層１５は、ｎ−
ＩｎＰ基板１の所定の位置にのみ形成され、その上部の
ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光閉込層３、ＭＱＷ活性層４等の結
晶性は、殆ど損なわれない。
【００２２】続いて、図６（ｄ）に示すように、従来の
リッジ型半導体レーザの製造工程と同様に、表面にスパ
ッタ法によりＳｉＯ2膜８を形成した後、電極とのコン
タクト部をフッ酸を用いてエッチング除去する。更に、
Ｃｒ／Ａｕ電極９をスパッタ法により形成した後、Ａｕ
メッキ層１０を形成する。最後に、裏面に、ＡｕＧｅ／
Ｎｉ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極１１を蒸着法
により形成した後、Ａｕメッキ層１２を形成して、リッ
ジ型半導体レーザが完成する。
リッジ型半導体レーザの製造工程と同様に、表面にスパ
ッタ法によりＳｉＯ2膜８を形成した後、電極とのコン
タクト部をフッ酸を用いてエッチング除去する。更に、
Ｃｒ／Ａｕ電極９をスパッタ法により形成した後、Ａｕ
メッキ層１０を形成する。最後に、裏面に、ＡｕＧｅ／
Ｎｉ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極１１を蒸着法
により形成した後、Ａｕメッキ層１２を形成して、リッ
ジ型半導体レーザが完成する。
【００２３】このように、スルー注入により、所定の位
置に高抵抗の電流狭窄層１５を形成することにより、活
性層４近傍の結晶性を乱すことなく、活性層４より下部
のｎ−ＩｎＰ基板１内に電流狭窄層１５の形成が可能と
なる。また、上記条件でヘリウムイオンを注入すること
により、注入領域のｎ−ＩｎＰ基板１のキャリア濃度
を、１×１０18ｃｍ-3から、１×１０15ｃｍ-3に高抵抗
化することが可能となり、注入領域を電流狭窄層１５と
することが可能となる。なお、イオン注入には、ヘリウ
ムイオンを用いたが、プロトンイオンを用いることも可
能である。
置に高抵抗の電流狭窄層１５を形成することにより、活
性層４近傍の結晶性を乱すことなく、活性層４より下部
のｎ−ＩｎＰ基板１内に電流狭窄層１５の形成が可能と
なる。また、上記条件でヘリウムイオンを注入すること
により、注入領域のｎ−ＩｎＰ基板１のキャリア濃度
を、１×１０18ｃｍ-3から、１×１０15ｃｍ-3に高抵抗
化することが可能となり、注入領域を電流狭窄層１５と
することが可能となる。なお、イオン注入には、ヘリウ
ムイオンを用いたが、プロトンイオンを用いることも可
能である。
【００２４】図７は、本実施の形態にかかる他の製造方
法である。図８では、リッジ部をエッチングにより形成
した後に、イオン注入工程を行ったが、本方法では、図
８（ｂ）（ｃ）に示すように、イオン注入工程を行った
後に、リッジ部をエッチングにより形成する。他の工程
は、図７に示す方法と同様である。
法である。図８では、リッジ部をエッチングにより形成
した後に、イオン注入工程を行ったが、本方法では、図
８（ｂ）（ｃ）に示すように、イオン注入工程を行った
後に、リッジ部をエッチングにより形成する。他の工程
は、図７に示す方法と同様である。
【００２５】また、本実施の形態では、基板にｎ型のＩ
ｎＰを用いたが、ｐ型のＩｎＰ基板を用いて形成したリ
ッジ型半導体レーザにも、かかる構造を適用することが
可能である。また、半導体材料にはＩｎＰ以外に、Ｇａ
Ａｓ等他の半導体材料を用いることも可能である。
ｎＰを用いたが、ｐ型のＩｎＰ基板を用いて形成したリ
ッジ型半導体レーザにも、かかる構造を適用することが
可能である。また、半導体材料にはＩｎＰ以外に、Ｇａ
Ａｓ等他の半導体材料を用いることも可能である。
【００２６】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、リッジ型半導体レーザが、電流狭窄層を備え
ることにより、電流の流れをリッジ部下部の活性層に集
中させ、レーザ光の増幅に寄与しえない無効電流を減少
させることできる。これにより、リッジ型半導体レーザ
のしきい値電流を低くすることが可能となる。
によれば、リッジ型半導体レーザが、電流狭窄層を備え
ることにより、電流の流れをリッジ部下部の活性層に集
中させ、レーザ光の増幅に寄与しえない無効電流を減少
させることできる。これにより、リッジ型半導体レーザ
のしきい値電流を低くすることが可能となる。
【００２７】また、レーザ光強度が、上記活性層の中央
部のレーザ光強度の１／ｅ以下となる上記第１導電型ク
ラッド層領域に、電流狭窄層を形成することにより、電
流狭窄層の有する欠陥により、発光したレーザ光が吸収
されることをなくすことが可能となり、しきい値電流の
低下を図ることが可能となる。
部のレーザ光強度の１／ｅ以下となる上記第１導電型ク
ラッド層領域に、電流狭窄層を形成することにより、電
流狭窄層の有する欠陥により、発光したレーザ光が吸収
されることをなくすことが可能となり、しきい値電流の
低下を図ることが可能となる。
【００２８】特に、電流狭窄層を、高抵抗層から形成す
ることにより、注入電流を大きくした場合でも電流阻止
機能を維持することが可能となる。
ることにより、注入電流を大きくした場合でも電流阻止
機能を維持することが可能となる。
【００２９】また、電流狭窄層をスルー注入を用いて形
成することにより、電流通路の結晶を結晶性良く作製で
きる、一方、所望の位置に電流狭窄層を形成することが
可能となる。
成することにより、電流通路の結晶を結晶性良く作製で
きる、一方、所望の位置に電流狭窄層を形成することが
可能となる。
【図１】 本発明の実施の形態にかかるリッジ型半導体
レーザの斜視図である。
レーザの斜視図である。
【図２】 図１の矢視Ａ−Ａ’における断面図である。
【図３】 電流狭窄層を備えない従来構造のリッジ型半
導体レーザにおける電流分布である。
導体レーザにおける電流分布である。
【図４】 電流狭窄層を備えた本発明の実施の形態にか
かるリッジ型半導体レーザにおける電流分布である。
かるリッジ型半導体レーザにおける電流分布である。
【図５】 高抵抗領域の活性層からの距離と、活性層に
おいてリッジ端から電流が拡がる幅との関係である。
おいてリッジ端から電流が拡がる幅との関係である。
【図６】 本発明の実施の形態にかかるリッジ型半導体
レーザの製造工程図である。
レーザの製造工程図である。
【図７】 本発明の他の実施の形態にかかるリッジ型半
導体レーザの製造工程図である。
導体レーザの製造工程図である。
【図８】 従来構造のリッジ型半導体レーザの斜視図で
ある。
ある。
【図９】 図８の矢視Ｂ−Ｂ’における断面図である。
１ ｎ−ＩｎＰ基板、２ ｎ−ＩｎＰバッファ層、３
ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光閉込層、４ ＭＱＷ（多重量子井
戸）活性層、５ ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ光閉込層、６ ｐ
−ＩｎＰ第１クラッド層、７ ｐ−ＩｎＧａＡｓＰエッ
チングストッパ層、８ ＳｉＯ２絶縁膜、９ Ｃｒ／Ａ
ｕ電極、１０ Ａｕメッキ層、１１ ＡｕＧｅ／Ｎｉ／
Ｔｉ／Ｐｔ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極、１２ Ａｕメッキ
層、１３ｐ−ＩｎＰ第２クラッド層、１４ ｐ−ＩｎＧ
ａＡｓコンタクト層、１５ 電流狭窄層。
ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光閉込層、４ ＭＱＷ（多重量子井
戸）活性層、５ ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ光閉込層、６ ｐ
−ＩｎＰ第１クラッド層、７ ｐ−ＩｎＧａＡｓＰエッ
チングストッパ層、８ ＳｉＯ２絶縁膜、９ Ｃｒ／Ａ
ｕ電極、１０ Ａｕメッキ層、１１ ＡｕＧｅ／Ｎｉ／
Ｔｉ／Ｐｔ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極、１２ Ａｕメッキ
層、１３ｐ−ＩｎＰ第２クラッド層、１４ ｐ−ＩｎＧ
ａＡｓコンタクト層、１５ 電流狭窄層。
Claims (5)
- 【請求項１】 第１電極を有する第１導電型の基板上に
形成された第１導電型クラッド層と、活性層を挟んで該
第１導電型クラッド層上に設けられた第２導電型クラッ
ド層とを含み、該第２導電型クラッド層の上方部分が、
第２電極を有するリッジ部を形成するリッジ型半導体レ
ーザであって、 上記第２電極から上記第１電極に流れる電流が、上記リ
ッジ部下方の上記活性層に集まるように、 レーザ光強度が、上記活性層の略中央部のレーザ光強度
の１／ｅ以下となるような上記第１導電型クラッド層
に、上記リッジ部の下方領域を挟んで略対称に配置され
た高抵抗の電流狭窄層を備えることを特徴とするリッジ
型半導体レーザ。 - 【請求項２】 上記電流狭窄層の間隔と、上記リッジ部
の共振方向に垂直な方向の上記リッジ部の幅とが、略等
しいことを特徴とする請求項１に記載のリッジ型半導体
レーザ。 - 【請求項３】 上記電流狭窄層が、少なくとも上記活性
層と上記第２導電型クラッド層とを介して注入されたイ
オンにより高抵抗化された第１導電型クラッド層領域か
らなることを特徴とする請求項１に記載のリッジ型半導
体レーザ。 - 【請求項４】 少なくとも第１導電型クラッド層と、活
性層と、第２導電型クラッド層とを積層し、該第２導電
型クラッド層の上部を選択的にエッチングしてリッジ部
を形成するリッジ型半導体レーザの製造方法であって、 上記リッジ部のエッチング工程に前後して、少なくとも
該リッジ部の下方領域を除く上記第１導電型クラッド層
に、少なくとも活性層と第２導電型クラッド層とを介し
てイオンを注入して注入領域を形成し、該注入領域を高
抵抗化して電流狭窄層を形成するイオン注入工程を備え
ることを特徴とするリッジ型半導体レーザの製造方法。 - 【請求項５】 上記イオン注入工程が、ＩｎＰからなる
上記第１導電型クラッド層に、ヘリウムイオンまたはプ
ロトンイオンを注入する工程であることを特徴とする請
求項４に記載のリッジ型半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4193398A JPH11243248A (ja) | 1998-02-24 | 1998-02-24 | リッジ型半導体レーザ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4193398A JPH11243248A (ja) | 1998-02-24 | 1998-02-24 | リッジ型半導体レーザ及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11243248A true JPH11243248A (ja) | 1999-09-07 |
Family
ID=12622043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4193398A Pending JPH11243248A (ja) | 1998-02-24 | 1998-02-24 | リッジ型半導体レーザ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11243248A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001244566A (ja) * | 2000-02-28 | 2001-09-07 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体光素子及びその製造方法 |
| KR20040021863A (ko) * | 2002-09-05 | 2004-03-11 | 삼성전기주식회사 | 반도체 레이저 다이오드의 제조방법 |
-
1998
- 1998-02-24 JP JP4193398A patent/JPH11243248A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001244566A (ja) * | 2000-02-28 | 2001-09-07 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体光素子及びその製造方法 |
| KR20040021863A (ko) * | 2002-09-05 | 2004-03-11 | 삼성전기주식회사 | 반도체 레이저 다이오드의 제조방법 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060810 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20060822 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A521 | Written amendment |
Effective date: 20061020 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061212 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070626 |