TW507401B - High-power semiconductor laser device in which near-edge portions of active layer are removed - Google Patents

High-power semiconductor laser device in which near-edge portions of active layer are removed Download PDF

Info

Publication number
TW507401B
TW507401B TW090110101A TW90110101A TW507401B TW 507401 B TW507401 B TW 507401B TW 090110101 A TW090110101 A TW 090110101A TW 90110101 A TW90110101 A TW 90110101A TW 507401 B TW507401 B TW 507401B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
layer
optical waveguide
semiconductor laser
laser device
active layer
Prior art date
Application number
TW090110101A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshiaki Fukunaga
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fuji Photo Film Co Ltd
Application granted granted Critical
Publication of TW507401B publication Critical patent/TW507401B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/16—Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface
    • H01S5/164—Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface with window regions comprising semiconductor material with a wider bandgap than the active layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/16—Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface
    • H01S5/168—Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface with window regions comprising current blocking layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/2004—Confining in the direction perpendicular to the layer structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • H01S5/223—Buried stripe structure
    • H01S5/2231—Buried stripe structure with inner confining structure only between the active layer and the upper electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • H01S5/343—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/34313—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer having only As as V-compound, e.g. AlGaAs, InGaAs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • H01S5/343—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/34346—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser characterised by the materials of the barrier layers
    • H01S5/3436—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser characterised by the materials of the barrier layers based on InGa(Al)P
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • H01S5/343—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/34346—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser characterised by the materials of the barrier layers
    • H01S5/34386—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser characterised by the materials of the barrier layers explicitly Al-free

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Description

507401 五、發明説明（1 ) 【發明所屬技術領域】 本發明係一種半導體雷射裝置’特別係相關振盪波 長由0.7 μηι到1 · 2 μηι的半導體雷射裝置。 【習知技術】 按’習知在振盪波長爲由0.7μπι到1·2μηι的半導體 雷射裝置中’爲獲得基本橫向模式，係廣泛地採取在結 晶層內部設置電流狹窄層與折射率導波機構。 譬如在 1998 年所發 f了的 Applied Physics Letters， ¥〇1.72，：^〇.1.卩口.4-6中，由）.〖^^(16所發表的6.1^^ continuous wave front-facet power from Al-free active-region(又=8 0 5nm)diode laser。其中乃針對採用活性區 域中未含A1 ’並以InGaAsP爲活性層，以InGaP爲光 導波層，以InAlGaP爲覆蓋層之構造的8 0 5 nm區域的 半導體雷射提出報告。在本文獻的報告中指出，爲求改 善高輸出特性，以降低活性層光密度的構造而言，乃建 議增加光導波層厚度的LOC(大光學共振腔）構造，而增 加最大光輸出。但是，最大光輸出隨著在端面上的光吸 收而流動之電流所產生的散熱，將使端面溫度上升，並 使端面上的帶隙變小，而產生隨光吸收增多的循環而造 成端面遭破壞的COMD(災難性光學鏡面損壞）現象。達 此COMD的光輸出在時間變化上將劣化，且隨著 COMD而造成半導體雷射的驅動突然停止的可能性極高 ，造成在高輸出驅動時無法獲得較高的可靠性之缺點。 另，振盪波長〇·8 μιη區域且活性層爲自由的A1之半 507401 五、發明説明（2) 導體雷射，則有報告如1 995年發行之
Jap.J.Appl.Phys.Vol.34.pp.L1175-1177 中’由本案申請 人所提出之 Highly Reliable Operation of High-Power InGaAsP/InGaP/AlGaAs 0.8 μ m Separate Confinement Heterostructure Lasers。在此半導體雷射中，雖介紹在 n-GaAs基板上疊有n-AlGaAs覆蓋層、i-InGaP光導波 層、InGaAsP量子井活性層、i-InGaP光導波層、p-AlGaAs覆蓋層與p-GaAs上蓋層之疊層構造，但卻存 在最高光輸出爲1 . 8 W的偏低問題。 【發明欲解決之課題】 如上述，在振盪波長0.8 μιη區域的半導體雷射裝置 中，將產生隨高輸出驅動時的端面破壞等，而造成可靠 性偏低的問題。 本發明有鑑於上述實情，其目的在於提供一種在振 盪波長〇·7μηι〜1·2μηι的半導體雷射裝置中，即便在高 輸出下亦具有高可靠性的半導體雷射裝置。 【課題解決之手段】 本發明所提供之半導體雷射裝置，係由至少爲以下 各層順序疊層在第1導電型Ga As基板上之半導體層所 構成，其順序爲： 第一導電型下部覆蓋層； 第一導電型或未摻雜之InGaP下部光導波層； 由InGaAsP或InCJaAs所組成的活性層； 第二導電型或未摻雜之；[nGaP上部第一光導波層； -4- 發明説明（3) 第一導電型或未摻雜之In GaP上部第二光導波層； 第二導電型上部覆蓋層；及 第二導電型接觸餍； 其特徵在於：該活性層與該InGaP上部第一光導波 層係在經劈開該半導體層後的端面中，將鄰接於射出雷 射光之2個平行端面的部分予以去除； 在經去除鄰接於該端面之部分的InGaP上部第一光 導波層上’依被覆著該被去除部分之方式，形成該 InGaP上部第二光導波層。 該活性層上部，亦可具備將部分該半導體層去除至 該InGaP上部第二光導波層上面爲止而形成的脊部。 此情況下，該脊部的底邊長度最好在1 . 5 μηι以上。 再者，在該InGaP上部第二光導波層上，亦可形成 有將成爲電流注入窗部分以線狀去除的第一導電型 InGaAlP層，而在該第一導電型InGaAlP層上，亦可形 成該第二導電型上部覆蓋層以將該線狀被去除的部分予 以埋藏，而該被去除部分的較短邊方向之底邊長度’最 好在1 · 5 μ m以上。 再者，該活性層’可爲由組成比0 $ x 1 ^ 0 ·3與0 $ y 1 ‘ 0.5之InxiGa^iAsi-yiPyi所組成；此情況下’該 活性層的應變量與膜厚之積’最好爲-· 1 5 n m以上’ + 0.1 5nm 以下。 此處，活性層之應變量’係當GaAs基板的晶格常數 爲cs，而生長層的晶格常數爲c時’定義爲（c-cs)/cs ° 507401 五、發明説明（4) 再者，該活性層係屬應、變量：子井構造’該活性層亦 可鄰接具有與活性層之應變相反之應變的inGaP障壁 層；該活性層的應變量與膜厚之積’與該障壁層的應、'變 量與膜厚之積的總和’最好爲-0 · 1 5 n m以上’+ 0 · 1 5 n m 以下。 該等覆蓋層，任一者均可爲由組成比0·55$ζ1‘0.8 之 AlzlGa 卜 ziAs、或由組成比 x3 = 0.49y3±0.01、 0< y3$ 1 與 〇< z3S 1 之 Inx3(AlZ3Gai-Z3)i-x3Asry3Py3 所組成。 再者，該等光導波層最好爲組成比爲X 2 = 0 · 4 9 ± 0 · 0 1 .之InuGa^uP所組成。 【發明之功效】 依照本發明之半導體雷射裝置’因爲採取將垂直於 所射出雷射、光之2個平行端面附近的活性層與上部第一 光導波層予以去除’並於其上形成較該活性層結晶更大 帶隙的上部第二光導波層之構造，因在端面附近可形成 面對振盪光之透明的區域所以便可阻止隨在端面所以便 可阻止隨在端面的光吸收而產生的電流。藉此便可降j氏 隨該電流之高輸出動作時於端面上的散熱’而可隨端面 上散熱將端面之間隙變小’更可抑制因光吸收過多而所 引起的端面破壞。故’可大幅提升端面破壞時的光輸出 位準，而提供一種即便高輸出動作時亦具高可靠性的半 導體雷射裝置。 再者，如上述，將面對所射出之雷射光之非吸收構 五、發明説明（5) 造’於具脊型或內部帶狀型折射率導波機構的半導體雷 射裝置中，藉由將其非吸收構造形成於振盪區寬度爲 1 . 5 μπι以上之基本橫向模式振盪的半導體雷射端面上’ 即便在高輸出下同樣地亦可獲得高可靠性。 【發明實施態樣】 以下，請參閱圖示，針對本發明實施態樣進行詳細 說明。 針對本發明之第1實施態樣的半導體雷射元件進行 說明。此半導體雷射元件平行於雷射光之疊層方向的剖 面示意圖，請參閱第1 a圖所示。此半導體雷射元件的 剖面示意圖，請參閱第1 b圖所示。 如第1 a圖所示，利用有機金屬氣相沉積法，在 η - G a A s基板1 1上，疊有η - A1 z 1 G a 1 - z 1 A s下部覆蓋層^ (0.55Szli0.8)12、n 型 In〇.49Ga〇.51P 或 i-In〇.49Ga〇.51P 之下部光導波層13、In^GamAsi^Pp量子井活性層 I4(0‘x3‘0.4、0Sy3$0.5)、p 型 In〇.49Ga〇.5iP 或卜 Ino.oGao.nP之上部第一光導波層15、GaAs上蓋層16( 厚度10nm左右）。接著，再疊上Si02膜17。 其次，如第lb圖所示，將包含雷射劈開端面之區域 的Si02膜17，去除寬度40 μ m左右。即，在元件單體 中，由晶劈面去除20μπι左右的Si02膜17。以此Si〇2 膜17爲罩幕層，利用硫酸系蝕刻液將GaAs上蓋層16 去除後，再以鹽酸系蝕刻液，將P型Ino.49Gao.5iP或 i-In(K49GaQ51P之上部第一光導波層15予以去除。然後 五、發明説明（6 ) ’去除Si02膜1 7，接著利用硫酸系飩刻液，將端面附 近的InuGai^As^wPy;量子井活性層14與殘餘GaAs 上蓋層1 6予以去除。 接著，在 P 型 In〇.49Ga().51P 或 i-In〇.49Ga().51P 之上部 第一光導波層1 5上，沉積p型ln() 49Ga〇.51P或i-Ino.49Gao.51P 之上部第二光導波層 18、p-AlzlGai_zlAs 上部覆蓋層19(0·55$ζ1$〇·8)、p-GaAs接觸層20。之 後’再形成P側電極22，並施行硏磨基板，而形成n 側電極23。然後，在將此試料劈開所形成的共振器中 ’施行高反射率被覆24、低反射率被覆25，並經晶片化 便完成半導體雷射元件。 本實施態樣的半導體雷射裝置，利用經施行高反射 率被覆的端面，與經施行低反射率被覆的端面，使光產 生共振，而由低反射率被覆的端面射出雷射光。因爲射 出端面附近的活性層1 4已被去除，所以便可抑制隨端 面光吸收的散熱，而可抑制COMD。 活性層可爲壓縮應變、或對基板晶格匹配、或拉伸 應變中任一組成。 當活性層爲由應變量子井構成之情況時，亦可配置 鄰接活性層，具有與活性層相反應變的InGaP障壁層 ，俾補償活性層的應變。此情況下，活性層的應變量與 膜厚之積，與障壁層的應變量與膜厚之積的總和，最好 爲-0.15nm 以上，+0.15nm 以下。 在本實施態樣中，雖僅記載單純的整面電極之情況 507401 五、發明説明（7) ，但本發明亦將上述構造可使用於形成有絕緣膜帶狀之 增益導波帶狀雷射、或亦可使用於將上述構造實行通常 的微影或乾式餓刻加工處理而所形成的附帶有折射*率導 波機構之半導體雷射、附帶有繞射格子的半導體雷射元 件或積體電路。 此外，在本實施態樣中，雖GaAs基板係採用η型導 電性者，但亦可採用Ρ型導電性基板，此情況下，僅需 上述所有層的導電性相反再疊層便可。 上述活性層雖亦可具有InGaP/InGaAsP多級量子井 ，但拉伸應變量與厚度的乘積總計之絕對値，最好在 0.1 5 nm以內。在依照此組合之多級量子井的情況時， 最好交互分開使用硫酸系與鹽酸系蝕刻液，而使下部光 導波層露出後，再施行埋入沉積處理。 其次，針對本發明之第2實施態樣的半導體雷射元 件進行說明。此半導體雷射元件平行於雷射光之疊層方 向的剖面示意圖’請參閱第2 a圖所示。此半導體雷射 元件的端面附近（B-B，）剖面示意圖，請參閱第2b圖所 示’而元件內部（A-A，）剖面示意圖，請參閱第2c圖所 不 。 如第2 a圖所不’利用有機金屬氣相沉積法，在 n-GaAs基板3 1上，疊有n_AizlGai_zlAs下部覆蓋層 ：>2(0.55‘ζ1‘0·8)、η 型 in〇 49Ga〇.51P 或 i-in〇 49Ga〇 51p 之下部光導波層33、IndGa^dAs^oPo量子井活性層 34(0‘ 0.3、0‘ y3‘ 0.5)、ρ 型 In〇 49Ga。5lP 或 ^ 507401 五、發明説明（8)
In0.49Ga〇.51P之上部第一光導波層35、GaAs上蓋層36( 厚度10nm左右，未圖示）。接著，在其上疊上8丨02膜 3 7(未圖示），並將包含雷射劈開端面之區域的Si02膜 37，去除寬度40 μιη。即，在元件單體中，由晶劈面向 元件內部，去除寬度20μηι左右的Si02膜3 7。以此 S i 〇 2膜3 7爲罩幕層，利用硫酸系蝕刻液將G a A s上蓋 層36去除後，再以鹽酸系蝕刻液，將p型 In〇.49Ga〇.5iP 或 i-InG.49Gao.51P 之上邰第一光導波層 35 予以去除。然後，去除Si02膜37，接著利用硫酸系蝕 刻液，將端面附近的I n X 3 G a i, x 3 A S 1 _ y 3 P y 3量子井活性層 34與殘餘GaAs上蓋層36予以去除。 接著，在 P 型 In〇.49Ga().5 或 i-InG.49GaG.51P 之上部 第一光導波層35上，沉積p型In〇.49Ga().51P或i-Ino.49Gao.51P 之上部第二光導波層 38、p-Alzi.GabZi As 上部覆蓋層39、p-GaAs接觸層40。形成絕緣膜41(未 圖示）。之後，如第2b圖所示，利用通常的微影法，依 形成寬度3 μηι左右帶狀之絕緣膜4 1方式，去除連續平 行的寬度6μιη左右之帶狀絕緣膜4 1，以殘餘絕緣膜4 1 作爲罩幕層，利用濕式蝕刻法，去除至p -1 η 〇 · 4 9 G a 〇. 5 i Ρ 上部第二光導波層3 8的上面爲止，而形成脊部帶狀。 蝕刻液係採用硫酸與過氧化氫系。藉此自動蝕刻停止於 p-In〇.49Ga().51P上部第二光導波層38的上面。 上部第一光導波層與上部第二光導波層的總計厚度 ，係在共振器中央的脊部構造寬度的導波路中，可使單 -10- 507401 五、發明説明（9) 一基本模組的折射率導波達高輸出爲止的厚度。 其次’形成絕緣膜42，並利用通常的微影法’將脊 部帶狀上的絕緣膜42予以去除，而形成P側電極44。 然後，施行硏磨基板，而形成η側電極4 5。將此試料 劈開而所形成的共振器中，施行高反射率被覆46、低 反射率被覆4 7，並經晶片化便完成半導體雷射兀件。 此半導體雷射元件，如第2b圖所示，雖在遠離端面 的元件內部，尙存有ImGai-^Asi-^Pw量子井活性層 34 與 p 型 ItiG.49GaQ.51P 或 i**InQ.49Ga〇.5iP 之上部弟一'光 導波層3 5，但亦可如第2c圖所示’在雷射光射出端面 附近，去除該活性層與上部第二光導波層，而形成對所 射出的雷射光爲非吸收的端面。藉此，便可抑制端面上 散熱，而提昇COMD水準。所以，即便在高輸出下， 亦可獲得高可靠性。 在本實施態樣中，雖針對基本橫向模式振盪的雷射 進行敘述，但藉由將本發明使用於振盪區域寬度1 . 5 μιη 以上的半導體雷射元件，即便複合模組同樣可獲得低雜 音的高輸出。 另，在本實施態樣中，雖GaAs基板係採用η型導電 性者，但亦可採用Ρ型導電性基板，此情況下，僅需上 述所有層的導電性相反再疊層便可。 接著，針對本發明之第3實施態樣的半導體雷射元 件進行說明。此半導體雷射元件平行於雷射光之疊層方 向的剖面示意圖，請參閱第3 a圖所示。此半導體雷射 -11- 507401 五、發明説明（1G) 元件的端面附近（B-B’）剖面示意圖，請參閱第3b圖所 示，而元件內部（A-A，）剖面示意圖，請參閱第3c圖所 7[\ ° 如第3 a圖所示，利用有機金屬氣相沉積法，在 n - G a A s 基板 5 1 上’豐上 jx-In〇49(Gai-Z2Alzi)〇.5 i P 下部 覆蓋層 52(0·1 ‘ ζ2‘ ζ3)、η 型 In〇.49Ga().51P 或 i-Ino.49Gao.51P /<£ 下部光導波層 53、IrinGamAsi-ysPys 量子井活性層 54(0$X3S0.3、0‘y3g〇.5)、p 型 In〇.49Ga〇.5iP 或 i-In〇.49Ga〇.51P 之上部第一光導波層 55 、GaAs上蓋層56(厚度10nm左右，未圖示）。疊上 Si02膜5 7(未圖示），並將包含雷射劈開端面之區域的 Si〇2膜57，去除寬度40μπι。即，在元件單體中，由晶 劈面向元件內部，去除寬度20μιη左右的Si02膜57。 以此Si02膜57爲罩幕層，利用硫酸系蝕刻液將GaAs 上蓋層56去除後，再以鹽酸系蝕刻液，將p型 In0.49GaG.5iP 或 i-In〇.49Ga().5lP 上部第一光導波層 55 予 以去除。然後，去除Si02膜57，接著利用硫酸系蝕刻 液，將端面附近的量子井活性層54 與殘餘GaAs上蓋層56(未圖示）予以去除。 接著，如第3b圖所示’沉積p-In〇.49Ga().51P上部第 二光導波層58、p-Inx4Gai-x4AsUy4Py4蝕刻終止層59 (〇$ x4S 0.3、OS y4‘ 0.6)、n-In〇 49(GahZ3AlZ3)o.5iP 電 流狹窄層60 (z2 < z3 ‘ 1)、n-GaAs上蓋層61(未圖示） 。然後塗布光阻’利用通常的微影法，在雷射劈開面的 -12^ 507401 五、發明説明（π) 垂直方向上，將形成寬度3 μηι左右之電流注入窗域予 以去除。採用光罩，利用硫酸系蝕刻劑，去除n-GaAs上 蓋層61，並以鹽酸系蝕刻劑去除n-Ino.^Ga^^ADo.MP 電流狹窄層60。去除光阻後，以硫酸系蝕刻劑去除 p-InuGahMAsi+PH蝕刻終止層59與n-GaAs上蓋層 6 1° 在電流狹窄層上，沉積P-Ino.^Gai^AldmP上部覆 蓋層63、p-GaAs接觸層64。上部第一光導波層55與 上部第二光導波層5 8之總計厚度，係在共振器中央溝 槽中的導波路中，可使單一基本模式的折射率導波達高 輸出爲止的厚度。形成P側電極65，並施行硏磨基板 ，而形成η側電極66。將此試料劈開而所形成的共振 器中，施行高反射率被覆67、低反射率被覆68，並經 晶片化便完成半導體雷射元件。 如第3 b圖所示，本實施態樣的半導體雷射元件，雖 具備設置有電流狹窄層之內部條狀型折射率導波機構， 且元件內部並具有活性層54與上部第一光導波層55， 但亦可如第3圖所示，在端面附近，去除該活性層54 與上部第一光導波層5 5，而形成對所射出的雷射光爲 非吸收的端面構造。藉此’便可抑制端面上散熱，而提 昇COMD水準。所以，即便在高輸出力下，亦可獲得 高可靠性。 藉由採用本實施態樣之構造，便可維持單一基本模 式，而產生高水準光輸出的雷射光。 -13- 507401 五、發明説明（12) 另，在本實施態樣中，雖GaAs基板係採用η型導電 性者，但亦可採用Ρ型導電性基板，此情況下，僅需上 述所有層的導電性相反再疊層便可。 再者，針對本發明之第4實施態樣的半導體雷射元 件進行說明。此半導體雷射元件平行於雷射光之疊層方 向的剖面示意圖’請爹閱第4a圖所不。此半導體雷射 元件的剖面示意圖’請參閱第4 b圖所示。 本實施態樣的半導體雷射元件構造，由第1實施態 樣之η-GaAs基板11到p-AlzlGai_zlAs上部覆蓋層19 爲止均相同，所以僅針對與第1實施態樣不同的部分進 行說明。 如同第1實施態樣般，在形成P-AldGa^^ As上部覆 蓋層19、p-GaAs接觸層20後，再利用通常的微影法 ，將端面附近的接觸層20予以去除。然後形成絕緣膜 26，並爲獲得與電極的接觸，而將成爲電流注入窗之部 分的絕緣膜26予以去除。然後於其上形成ρ側電極22 ，並施行硏磨基板，而形成η側電極23後，便完成半 導體雷射元件。 另，相關上述所有實施態樣中的半導體雷射元件之 振盪波長區域，係可利用In^Ga^^AsnsPw壓縮應變 量子井活性層（〇$ x3 $ 〇.3、〇$ y3 ‘ 0.5)，而控制在 7〇〇< λ < 1200(nm)範圍內。 再者，上述各層的沉積法，亦可採用固體或氣體爲 原料的分子線磊晶沉積法。 -14- 507401 五、發明説明（n) 【圖式簡單說明】 第1圖係本發明第1實施態樣之半導體雷射元件之 剖面示意圖。 第2圖係本發明第2實施態樣之半導體雷射元件之 剖面示意圖。 第3圖係本發明第3實施態樣之半導體雷射元件之 剖面示意圖。 第4圖係本發明第4實施態樣之半導體雷射元件之 剖面示意圖。 【參考符號說明】 11 .....n-GaAs 基板 12 .....n-AlziGai.ziAs 下部覆蓋層 13 .....η 型 In〇.49Ga〇.51P 或 i-In〇.49Ga〇.5iP 之下 部光導波層 1 4 · · · · · I n x 3 G a 1 _ x 3 A s 1 _ y 3 P y 3 量井活性層 15· . . · ·ρ 型 1110.49〇狂0.51?或 i-In0.49Ga0.51P 之上部 第一光導波層 16 .....GaAs上蓋層 17 .....Si02 膜 18 .....ρ 型 In〇 · 4 9 Ga〇. 51 P 或 i-In〇.49Ga〇.51P 之上邰 第二光導波層 19 .....p-AlziGa^ziAs 上部覆蓋層 2 0.....p - G a A s接觸層 22.....p側電極 -15- 507401 五、發明説明（i4) 2 3.....η側電極 2 4.....反射率被覆 2 5 · · . ·.低反射率被覆 2 6.....絕緣膜 3 1.....n-GaAs 基板 3 2· · · . · n-Aiz! Ga^z! As 下
3 3· . · . . n 型 In〇 .49Ga0· 5! P 部光導波層 34 · · · · . InX3Ga 卜 X3As 卜 y3Py3 3 5.....p 型 InQ.49Ga〇.5iP 或 第一光導波層 3 6 * · · · · G a A s h 蓋層 37 · · ·——Si02 膜 38 .....p 型 Ino.49Gao.51P 或 第二光導波層
39 · · · · .p-AluGahziAs 上咅E 40 . . · · · p-GaAs 接觸層 41 .....絕緣膜 4 2.....絕緣膜 44.....p側電極 4 5.....η側電極 46 · · · · ·高反射率被覆 47 .....低反射率被覆 5 1 ·· ... n-GaAs 基板 ;覆蓋層 :i-InQ wGaQ.siP 之下 量子井活性層 i-In0.49Ga0.5lP 之上部 i-In0.49Ga0.5iP 之上部 覆蓋層 -16- 507401 五、發明説明（15)
52· . · . · li-Inoj^Ga^nAlzOmP 下部覆蓋層 53· · · · ·η 型 In〇.49Ga〇.51P.i-In〇.49Ga〇.51PT 部光導波層 54 .....Inx3GaKx3A〜.y3Py3量子井活性層 55 .....P 型 In〇.49Ga〇.51 P 或 i-Ino.49Gao.51P 之上部 第一光導波層 5 6.....Ga A s上蓋層 57 · · · · . Si02 膜 58 .....p-In〇.49GaQ.51P上部第二光導波層 59 .....P_Inx4Ga 卜 x4Asi_y4Py4 蝕刻終止層 6〇.....n-InojdGa^dAlnh.nP 電流狹窄層 61.....n-GaAs上蓋層 63.....p-InQ.49(Gai_ziAlzi)〇.5iP 上部覆蓋層 64· . · · · p-GaAs 接觸層 65.....P側電極 6 6· · · · · η側電極 67 .....高反射率被覆 68 .....低反射率被覆 -17 -

Claims (1)

  1. 507401 六、申請專利範圍 第 901 10101 號 一 -—— 半導體雷射裝置」專利案 (91年7月16日修正） 六申請專利範圍： 1·一種半導體雷射裝置，係由至少爲以下各層順序疊層 在第1導電型GaAs基板上之半導體層所構成，其順序 爲· 第一導電型下部覆蓋層； 第一導電型或未摻雜之InGaP下部光導波層； 由InGaAsP或InGaAs所組成的活性層； 第二導電型或未摻雜之IiiGaP上部第一光導波層； 第二導電型或未摻雜之InGaP上部第二光導波層； 第二導電型上部覆蓋層；及 第二導電型接觸層； 其特徵在於：該活性層與該InGaP上部第一光導波 層係在經劈開該半導體層後的端面中，將鄰接於射出 雷射光之2個平行端面的部分予以去除； 在經去除鄰接於該端面之部分的InGaP上部第一光 導波層上，依被覆著該被去除部分之方式，形成該 InGaP上部第二光導波層。 2 .如申請專利範圍第1項之半導體雷射裝置，其中在該 活性層上部，具備有將部分該半導體層去除至該InGaP 上部第二光導波層上面爲止而形成的脊部；該脊部的 底邊長度爲1.5#ηι以上。 六、申請專利範圍 3 .如申請專利範圍第1項之半導體雷射裝置’其中在該 InGaP上部第二光導波層上，形成有將成爲電流注入 窗部分以線狀去除而形成的第一導電型InGaA1P層’ 而在該第一導電型InGaAlP層上，則形成該第二導電 型上部覆蓋層以將該線狀被去除部分予以埋藏； 而該被去除部分的短邊方向之底邊長度’係1·5 m 以上。 4 .如申請專利範圍第1項之半導體雷射裝置，其中該活 性層係爲由組成比與0SylS0.5之 IirnGamAsmPn所組成；該活性層的應變量與膜厚之 積係爲-0.15nm以上+0.15nm以下。 5 .如申請專利範圍第1至4項中任一項之半導體雷射裝 置，其中該活性層係應變量子井構造，該活性層上鄰 接具有與活性層之應變相反之應變的InGaP障壁層， 且該活性層的應變量與膜厚之積，與該障壁層的應變 量與膜厚之積的總和，係在-0 · 1 5 n m以上，+ 0 · 1 5 n m以 下。 6 ·如申請專利範圍第1至4項中任一項之半導體雷射裝 置，其中該等覆蓋層係任一者均爲由組成比〇.55$ zl S0.8 之 AlnGai-ziAs、或由組成比 x3 = 0.49y3 土 0.01、 〇< y3S 1 與 0< z3S 1 之 Inx3(Alz3Gai-z3)i-x3Asi-y3Py3 所 組成。 7 ·如申請專利範圍第1至4項中任一項之半導體雷射裝 置，其中該等光導波層係組成比爲χ2 = 0·49±0·01之 InX2Gai_x2P 〇
TW090110101A 1999-12-08 2001-04-27 High-power semiconductor laser device in which near-edge portions of active layer are removed TW507401B (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP34852799A JP2001168458A (ja) 1999-12-08 1999-12-08 半導体レーザ装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW507401B true TW507401B (en) 2002-10-21

Family

ID=18397620

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW090110101A TW507401B (en) 1999-12-08 2001-04-27 High-power semiconductor laser device in which near-edge portions of active layer are removed

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20010017871A1 (zh)
JP (1) JP2001168458A (zh)
TW (1) TW507401B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003069148A (ja) 2001-08-27 2003-03-07 Fuji Photo Film Co Ltd 半導体レーザ素子
JP2003078205A (ja) * 2001-09-05 2003-03-14 Fuji Photo Film Co Ltd 半導体レーザ素子
JP2003152281A (ja) 2001-11-15 2003-05-23 Sharp Corp 半導体レーザ素子およびそれを用いた光ディスク装置
US7801194B2 (en) 2002-07-01 2010-09-21 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor laser device and optical disk unit using the same
CN1610995B (zh) * 2002-09-20 2012-12-05 索尼株式会社 半导体激光器及其制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20010017871A1 (en) 2001-08-30
JP2001168458A (ja) 2001-06-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6597716B1 (en) Compound semiconductor laser
JP3753216B2 (ja) 半導体レーザ装置
US11710941B2 (en) Semiconductor laser element
US6580738B2 (en) High-power semiconductor laser device in which near-edge portions of active layer are removed
JP3317335B2 (ja) 半導体レーザ装置
TW507401B (en) High-power semiconductor laser device in which near-edge portions of active layer are removed
JP2002374042A (ja) 半導体レーザ素子
JP2002124739A (ja) 半導体レーザ素子
US6842471B2 (en) Semiconductor laser device having a current non-injection area
JP2009076640A (ja) 半導体発光素子
JP4033930B2 (ja) 半導体レーザ
JP2009076602A (ja) 二波長半導体レーザ装置及びその製造方法
JPH10326940A (ja) 半導体発光素子
JP2001223436A (ja) 半導体レーザ装置
JP2003023218A (ja) 半導体レーザ素子
RU2272344C2 (ru) Полупроводниковое лазерное устройство, генерирующее излучение высокой мощности (варианты), и способ его изготовления
JP2001144372A (ja) 半導体レーザ装置
EP1251609B1 (en) High-power semiconductor window laser device
KR100817487B1 (ko) 반도체 레이저 장치
JP2001119100A (ja) 面発光半導体レーザ装置
JP2003051641A (ja) 半導体レーザ装置および製造方法
JP2001267689A (ja) 半導体レーザ素子
JP2004200276A (ja) 半導体レーザ
JP2003060312A (ja) 半導体レーザ素子
JP2000012953A (ja) 半導体レーザ素子及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
GD4A Issue of patent certificate for granted invention patent
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees