JPS63124486A - 半導体レ−ザの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば光通信や光情報処理システムの光源
として使用され、高温、高出力動作の可能な半導体レー
ザの製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

第３図（ａ）、（ｂ）は従来の半導体レーザの共振器端
面部および共振器方向の構造を示す断面図であり、この
半導体レーザ（よ、ｐ−ＧａＡｓからなる基板２１上に
、ｎ−ＧａＡｓからなる電流ブロック層２２を成長させ
た後、基板２１に達する深さのストライプ状の溝２７を
形成し、続いて、ｐ−Ａ　Ｉ　ｙＧ　ａｔ−ｙＡ、　ｓ
からなる下クラッド層２３．ＡＩＸＧＩＬ１−ｘｋｓか
らなる活性層２４．　ｎ−Ａｔ’ｙＧａｌ−ｙＡｓから
なる上クラッド層２５およびｎ−ＧａＡｓからなるコン
タクト層２６を順次成長させた構成となっている（ｙ＞
ｘ）。また、２８．２９は各々ＰＰ”電極で、金属層膜
からなる。３０，３１は共振器端面部である。

このような半導体レーザを発振させるには、ｐ電極２８
．ｒ、電極２９間に順電圧を印加して活性層２４にしき
い値以上の順方向電流を流せばよく、電流は電流ブロッ
ク層２２とストライプ状の溝２７とからなる内部電流狭
窄構造の効果によって溝幅相当の活性層２４に集中され
る。また、活性層２４の厚さ方向のダブル−＼テロ接合
に加え、横方向にもストライプ状の溝２７とその両側で
実効的な屈折率差をつけた構造をもつため、キャリアお
よび光は効率よく活性領域に閉じ込められる。

乙のため、この半導体レーザは、低しきい値電流、横基
本モードで高温まで動作するなどの優れた性能を示すこ
とが知られている。

しかし、比較的低出力（〜５　ｍ　Ｗ　）で使用される
場合には性能上問題がなくとも、例えばもっと高い光出
力（２０〜３０ｍＷ以上）で動作させる場合には、いく
つかの大きな問題を生じる。

一般に、活性層２４は第３図（ｂ）に示すように共振器
端面部３０．３１まで−様な厚みを持ち、同一組成の結
晶からなっている。このような活性層２４を持つＡｊｌ
ＧａＡｓ系レーザでは通常、共振器端面部３０．３１が
速い表面再結合による影響でキャリアが不足して光の吸
収領域となるため、光出力を増していくと共振器端面部
３０．３１における光吸収が増大し、光の吸収−発熱→
共振型端面温度上昇のサイクルが繰り返され、ある光密
度以上（ＡＪＧａＡｓ系では数ＭＷ／ｃｍ”以上）で共
振器端面が溶融破壊してしまう。この現象はＣ０Ｄ（Ｃ
ａｔａｓｔｒｏｐｈｉｅ　Ｏｐｔｉｅａｌ　Ｄ　ａｍａ
ｇｅ：瞬時光学損傷）と呼ばれ、ＣＯＤが起これば当然
半導体レーザも劣化あるいは故障する。これを防止する
ため、従来からいくつかの改善策が試みられている。

例えば、不純物を選択拡散する（例えば共振器内部の活
性層をｐ形、共振器端面部の近傍をｎ形）、あるいは共
振器端面部に禁制帯幅の大きい層を選択成長させるなど
の方法等である。これらの方法は、いずれも共振器内部
における活性層の禁制帯幅よりも共振器端面部における
禁制帯幅を太き（して共振器端面における光吸収を低減
したＮＡＭ（Ｎ　ｏｎ　Ａ　ｂｓｏｒｂｉｎｇ　Ｍ　１
ｒｒｏｒ）構造を得るためのもので、ＮＡＭ構造にすれ
ばＣＯＤが起こる光密度を通常のレーザよりも１桁以上
（数十Ｍ　Ｗ　／ｃＩＩ”　）増大でき、高出力動作も
可能になることが知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような従来のＮＡＭ構造は、製造工程が複雑で高
精度な制御技術を必要とする（拡散幅の深さ、あるいは
へき開位置など）ほか、共振器端面部まで横方向あるい
は厚み方向に屈折率ガイドを持たない場合には、しきい
値電流が上昇したり、非点収差が著しく大きくなるなど
の問題点があった。

乙の発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、しきい値電流や非点収差を大きくする乙となく、
容易に再現性よく高出力、高温まで安定に動作できる半
導体レーザの製造方法を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る半導体レーザの製造方法は、少なくとも
活性層およびこの活性層を上下から挾むクラッド層が形
成されたウェハ上ののちに半導体レーザの共振器端面と
なる領域に、共振器方向と直交し少なくとも活性層を露
出させる深さのストライプ状の■溝を形成する工程と、
ウェハ上に活性層よりも禁制帯幅の大きい半導体層をＶ
溝の形状を残して成長させる工程と、■溝に沿ってウェ
ハをへき関する工程とを含むものである。

４２Ｃ 〔作用〕 乙の発明においては、■溝上に形成される半導体層が半
導体レーザの共振器端面部の窓となる。

〔実施例〕

第１図は乙の発明の半導体レーザの製造方法によって得
られる半導体レーザの一実施例の共振器方向の構造を示
す断面図、第２図は、第１図に示した半導体レーザを得
るためのウェハを示す図である。これらの図において、
１はｐ−ＧａＡｓからなる基板、２はｐ−ＡｌｙＧａ１
□Ａｓからなる下り５ッＦ層、３はＡ　ａ　、Ｇ　＆、
−ＸＡ　ｓからなる活性層、４はｎ　−Ａ　Ｉ　ｙＧ　
ａｌ−ｙＡ　ｓからなる上クラッド層、５はｎ−ＧａＡ
ｓからなるコンタクト層、６は■溝、７は前記活性層３
よりも禁制帯幅の大きい半導体層としてのｎ　　Ａ　ｊ
　ｔＧ　１１１−ｚＡ　ｓ層、８は共振器端面における
前記ｎ　　Ａ　Ｉ　ｚ　Ｇ　ａｌ−２Ａ　ｓ層７の斜面
、９．１０はそれぞれｎｐ　ｐ電極、１１．１２は共振
器端面部である（Ｖ＞ｘ、ｚ）ｘ）。

次に製造工程について説明する。

まず、基板１上にＬＰＥ法やＭＯ−ＣＶＤ法などの通常
の結晶成長法により、下クラッド層２゜活性層３．上ク
ラッド層４およびコンタク）・１醒５を順次成長させて
ウェハを構成する。その後、写真製版技術とエツチング
技術によって共振器端面となる領域に、共振器方向と直
交する方向にストライプ状の■溝６を形成する。■溝６
は、例えば幅５〜１０μｍ、深さは少なくとも活性層３
を露出させる深さ、例えば５〜８μｍで形成する。

次に、ＭＯ−ＣＶＤ結晶成長法などにより、ｎ−Ａ　ｌ
　ｚＧ　ａｌ−ｚＡ　ｓ層７を■溝６に沿って少なくと
も露出させた活性層３が埋まるまで適当な厚さで成長さ
せる。乙の際、ＭＯ−ＣＶＤ法を用いるので、ｎ　　Ａ
　Ｉ　ｚＧ　ａｌ−ｚＡＳ層７を成長した後も、斜面８
に示されるように■溝６の形状を残すことが可能である
。この状態が第２図に示される状態で、この後、第２図
のＡ−Ａ’綿およびＢ−Ｂ′線に沿ってへき開すること
により、第１図に示すように共振器端面部１１，１２に
活性層３よりも禁制帯幅の大きいｎ−Ａ　ｌ　２Ｇ　ａ
ｌ−、Ａ、　ｓ層７からなる窓を有する半導体レーザが
得られる。

すなわち、第１図に示した半導体レーザは、共振器端面
部１１．１２が活性層３よりも大きい禁制帯幅を持ツｎ
　−Ａ　Ｉ　、Ｇ　ａ、−ｚＡ−ｓ層７からなるＮＡＭ
構造になっているため、共振器端面部１１゜１２での光
吸収がほとんどなく、ＣＯＤが起こる光密度を通常より
１桁以上向上できる。したがって、電流を増して高い光
出力で安定に動作させることができる。

なお、上記実施例では、ＤＨ（ダブルへテロ）構造と全
面電極からなる最も簡単な半導体１ノ−ザの場合につい
て述べたが、電極ストライプ形を始め、横方向につくり
っけの屈折率ガイドを設けたＣ　Ｓ　Ｐ　（Ｃｈａｎｅ
ｌｌｅｄ　Ｓ　ｕｂｓｔｒａｔｅ　Ｐ　１ａｎａｒ）、
　Ｂ　Ｈ（Ｂ　ｕｒｉｅｄ　Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔ
ｕｒｅ）　、　Ｂ　Ｃ（Ｂ　ｕｒｉｅｄＣｒｅｓｃｅｎ
ｔ）、　Ｔ　Ｊ　Ｓ　（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ　　Ｊ　
ｕｎｃｔｉｏｎＳ　ｔｒｉｐｅ）などと呼ばれる構造お
よびこれらの改良形など、どんな構造のものにも適用で
き、発振しきい値や発振モードなどはほとんど元の構造
の特性が再現されるうえ（悪くなることはない）、ＮＡ
Ｍ構造となるため、さらに、高出力で安定に動作させる
ことが可能になる。

また、上記実施例では、Ａ　Ｉ　ＧａＡｓ／　ＧａＡ、
ｓ系の半導体レーザの場合について説明したが、上記の
材料に限らず、Ｉ　ｎＧａＡｓＰ／　Ｉ　ｎＰ系やＡ１
１Ｉ　ｎ　ＧａＰ／ＧａＡｓ系などの半導体レーザに適
用しても同様の効果をもち、かつ有効であることは明白
である。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおり、少なくとも活性層およ
びこの活性層を上下から挾むクラッド層が形成されたウ
ニへ上ののちに半導体レーザの共振器端面となる領域に
、共振器方向と直交し少なくとも活性層を露出させる深
さのストライプ状の■溝を形成する工程と、ウェハ上に
活性層よりも禁制帯幅の大きい半導体層を■溝の形状を
残して成長させる工程と、■溝に沿ってウェハをへき開
する工程とを含むので、容易にＮＡＭ構造を形成でき、
高性能な高出力レーザを極めて制御性よく、容易に得ら
れるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の半導体レーザの製造方法によって得
られる半導体レーザの一実施例の共振器方向の構造を示
す断面図、第２図はウニ八構造を示す断面図、第３図は
従来の半導体レーザの構造を示す図である。 図において、１は基板、２は下クラッド層、３は活性層
、４は上クラッド層、５はコンタクト層、６は■溝、７
はｎ　　Ａ　Ｉ！　ｚＧ　ＩＬ、−ＺＡ　１１層、９は
ｎ電極、１０はｐ電極である。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人　大　岩　増　雄　　　（外２名）第１図 第２図 第３図 手続補正書（自発） １、事件の表示　　　特願昭ｆ５１−２７０６９５号２
、発明の名称　　半導体レーザおよびその製造方法３、
補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　　　　東京都千代田区丸の内二丁目２番３号名
　称　　（６０１）三菱電機株式会社代表者志岐守哉 ４、代理人 住　所　　　　東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三
菱電機株式会社内 ５、補正により増加する発明の数　１ ６、補正の対象 明細書の発明の名称の欄、特許請求の範囲の欄。 発明の詳細な説明の欄２図面の簡単な説明の欄および図
面 ７、補正の内容 へン）：１７シイ （１）　　明細書の発明の名称を［半導体レーザおよ（
２）　　明細書の特許請求の範囲を別紙のように補正す
る。 （３）明細書第１頁１９行、第５頁９行の１半導体レー
ザの製造方法」を、］゛半導半導体ブーよびその製造方
法」と補正する。 （４）同じく第５頁１１行と１２行の間に下記を挿入す
る。 ［乙の発明に係る半導体レーザは、基板上に順次形成さ
れた少なくとも第１導電型の下クラッド層。 活性層、第２導電型の上クラッド層の共振器方向の両端
をメサ斜面とするとともに、乙のメサ斜面上に活性層よ
りも禁制帯幅の大きい半導体層により共振器端面部を形
成ｊ）たものである。」（５）同じく第５頁１２行の「
乙の発明」を、［また、この発明）と補正ずろ。 （６）同じく第６頁２〜３行の［この発明−・　となる
Ｃ、１を、下記のように補正する。。 ［この発明の半導体レーザにおいては、メサ斜面上に設
けられた禁制帯幅の大きい半導体層が共振器端面部の窓
となる。 また、この発明の半導体レーザの製造方法においては、
ウェハ上に■溝の形状を残すように禁制帯幅の大きい半
導体層が成長し、■溝に沿ってへき開されることによｌ
）Ｖ溝上に共振器端面部が形成される。−１ （７）同じく第６頁５〜６行の１半導体レーザの製造方
法によって得られる」を削除する。 （８）第９頁８行と９行の間に、下記を挿入する。 ［この発明の半導体レーザは以上説明したとおり、基板
上に順次形成された少なくとも第１導電型の下クラッド
層、活性層、第２導電型の上クラッド層の共振器方向の
両端をメサ斜面とするとともに、乙のメサ斜面上に活性
層よりも禁制帯幅の大きい半導体層により共振器端面部
を形成したので、共振器端面部での光吸収がほとんどな
くなり、高出力化を図ることができるという効果がある
。」（９）　　同じく第１０頁１〜２行の「半導体レー
ザの製造方法によって得られる」を削除する。 （１０）同じく第９頁９行の［この発明は１を、［また
、乙の発明の半導体レーザの製造方法は」と補正する。 （１１）図面中、第１図、第２図および第３図（ｂ）を
それぞれ別紙のように補正する。 以　　上 ２、特許請求の範囲 μグ　少な（とも活性層およびこの活性層を上下から挾
むクラッド層が形成されたウェハ上ののちに半導体レー
ザの共振器端面となる領域に、前記共振器方向と直交し
少なくとも前記活性層を露出させる深さのス１−ライブ
状のＶ溝を形成する工程と、前記ウェハ上に前記活性層
よりも禁制帯幅の大きい半導体層を前記■溝の形状を残
して成長させる工程と、前記■溝に沿って前記ウニ八を
へき関する工程とを含む乙とを特徴とする半導体レーザ
の製造方法。 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　少なくとも活性層およびこの活性層を上下から挾むク
   ラッド層が形成されたウェハ上ののちに半導体レーザの
   共振器端面となる領域に、前記共振器方向と直交し少な
   くとも前記活性層を露出させる深さのストライプ状のＶ
   溝を形成する工程と、前記ウェハ上に前記活性層よりも
   禁制帯幅の大きい半導体層を前記Ｖ溝の形状を残して成
   長させる工程と、前記Ｖ溝に沿って前記ウェハをへき開
   する工程とを含むことを特徴とする半導体レーザの製造
   方法。