WO2007020852A1 - 高出力赤色半導体レーザ - Google Patents

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cladding layer
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red semiconductor
algaas
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Ken Nakahara
Tsutomu Ishikawa
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Rohm Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a high-power red semiconductor laser used for a DVD or the like.
  • FIG. 4 shows a general structure of this red semiconductor laser.
  • An n-GaAs substrate 32 and a semiconductor multilayer structure grown thereon are provided.
  • This semiconductor multilayer structure consists of n-AlGalnP cladding layer 33, MQW active layer 34, p-AlGalnP first cladding layer 35, p-GalnP etching stop layer 36, n-GaAs block layer 37, p-AlGalnP, in order from the substrate side.
  • the second cladding layer 38, the p-GalnP buffer layer 39, and the p-GaAs cap layer 40 are configured.
  • An n-electrode 31 force p-GaAs cap layer 40 is formed on the lower surface of the n-GaAs substrate 32, and a p-electrode 41 is formed on the upper surface of the p-GaAs cap layer 40.
  • the second cladding layer 38 and the buffer layer 39 form a stripe-shaped ridge portion A, and n-GaAs block layers 37 are arranged on both sides of the ridge portion A.
  • the p-GalNP buffer layer 39 and the n ⁇ GaAs blocking layer 37 have a buried ridge structure in which the p ⁇ GaAs cap layer 40 is covered.
  • the light is confined in the horizontal direction by the difference between the refractive index of the ridge portion A and the refractive index of the n-GaAs blocking layer 37 disposed on the side surface of the ridge.
  • the current does not flow in the n-GaAs block layer 37 that becomes a reverse noise and the lower portion thereof, but flows in the striped ridge portion A.
  • the band gap difference is large, so that a large barrier against holes that are carriers in the p-side region exists. It can be near the junction interface, hindering the flow of holes and making it difficult for current to flow.
  • the p-GaAs cap layer 40 and the p-AlGalnP second cladding layer 38 sandwich a p-GalnP buffer layer 39 with a band gap between them to form a barrier formed at the junction interface. Lower it to make holes easier to flow.
  • a heat sink is mounted on a package composed of an optical glass window 52, lead pins 51, etc., as shown in FIG.
  • a laser element 53 is mounted on the heat sink 54 and the laser element 53 is cooled.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 9-205249
  • the laser element becomes considerably large and thus very expensive.
  • the size of the package for mounting the laser element shown in Fig. 5 is usually produced with a certain size, there is a problem that it becomes impossible to mount a laser element that is longer and larger than this knocker. To do.
  • the present invention was created to solve the above-described problems, and improves heat dissipation characteristics.
  • the purpose of the present invention is to provide a high-power red semiconductor laser that suppresses the temperature rise of the laser element and does not require an increase in the heat dissipation area of the element.
  • the invention according to claim 1 includes at least an n-type cladding layer, an active layer, and a p-type cladding layer in order on an n-type semiconductor substrate, and is above the active layer.
  • the AlGalnP high-power red semiconductor laser having a striped ridge portion including the p-type cladding layer a part of the semiconductor layer constituting the ridge portion is formed of a semiconductor containing AlGaAs. Is a high-power red semiconductor laser.
  • the invention according to claim 2 is the high-power red semiconductor laser according to claim 1, wherein the p-type cladding layer is formed of a semiconductor containing AlGaAs.
  • the invention according to claim 3 is characterized in that the p-type cladding layer includes a second p-type cladding layer having a ridge portion and an lp-type cladding not including the ridge portion by an etching stop layer formed in the middle.
  • the invention according to claim 4 is the high-power red semiconductor laser according to claim 3, wherein the second p-type cladding layer is formed of a semiconductor containing AlGaAs.
  • the invention according to claim 5 is the high-power red semiconductor laser according to claim 4, wherein the lp-type cladding layer is formed of a semiconductor containing AlGaAs.
  • the high-output red color according to any one of claims 1 to 5, wherein the n-type cladding layer is formed of a semiconductor containing AlGaAs. It is a semiconductor laser.
  • a part of the semiconductor layer forming the ridge portion, for example, the p-type cladding layer is formed of a semiconductor containing AlGaAs having a good thermal conductivity. Since the heat generated in the P electrode is transmitted to the P electrode side and heat is readily emitted from the P electrode, excessive temperature rise can be prevented.
  • the cladding layer is made of a semiconductor with good thermal conductivity and AlGaAs, the heat dissipation characteristics can be improved, so there is no need to increase the heat dissipation area of the laser element. Become.
  • FIG. 1 is a diagram showing a cross-sectional structure of a high-power red semiconductor laser according to the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing another cross-sectional structure of the high-power red semiconductor laser of the present invention.
  • FIG. 3 is a view showing another cross-sectional structure of the high-power red semiconductor laser of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing a cross-sectional structure of a conventional red semiconductor laser.
  • FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a package to which a semiconductor laser element is attached. Explanation of symbols
  • Figure 1 shows the cross-sectional structure of a high-power red semiconductor laser according to the present invention.
  • n—GaAs substrate 2 On an inclined n—GaAs substrate 2, n—AlGalnP cladding layer 3, AlGalnP light guide layer 4, MQW active layer 5, AlGalnP light guide layer 6, p—AlGalnP first cladding layer 7, AlGalnP etching stop Layer 8, n—AlGalnP blocking layer 11, p—AlGaAs second cladding layer 9, p-GaA
  • the s contact layer 10 and the p electrode 12 are laminated, and the n electrode 1 is formed on the back side of the n-GaAs substrate 2.
  • n-GaAs substrate 2 For the n-GaAs substrate 2, a crystal orientation whose (001) force is inclined by 10 to 15 degrees is used.
  • MQW active layer 5 consists of three GalnP well layers and two undoped (AlGa) In layers.
  • n— AlGalnP cladding layer 3 is an n-type impurity Si-doped (A1
  • AlGalnP light guide layer 4 and AlGalnP light guide layer 6 are undoped (A1
  • p-AlGalnP first cladding layer 7 is made of p-type impurity Zn-doped (Al Ga
  • AlGalnP etching stop layer 8 is p-type impurity Zn-doped strain-free (A1
  • P-AlGaAs second cladding layer 9 is p-type impurity Zn-doped Al GaAs
  • p-GaAs contact layer 10 is p-type impurity Zn-doped GaAs
  • P block layer 11 is made of n- type impurity Si-doped (Al Ga) In P
  • the p-electrode 12 is a multilayer metal film force of Ti and Au.
  • the n-electrode 1 is made of an alloy layer of Au, Ge, Ni and a multilayer metal film of Ti and Au.
  • the MQW active layer 5 has a structure in which both side forces are sandwiched between AlGalnP light guide layers 4 and 6! /. These light guide layers are formed to confine light in the vertical direction, and the vertical spread angle can be controlled by the composition and thickness of the light guide layer. When this vertical light confinement is weakened, the emission spot expands in the vertical direction, and the vertical spread angle of the outgoing beam (the size of the FFP stacking direction) decreases.
  • a p-AlGaAs second cladding layer 9 and a p-GaAs contact layer 10 form a striped ridge portion B, and both sides of the ridge portion B are formed on both sides. It has a buried ridge structure covered with an n—AlGalnP block layer 11. The current does not flow in the n-AlGalnP block layer 11 serving as an inverse bias and the lower portion thereof, but flows in the striped ridge portion B.
  • the manufacturing method is performed as follows by a known MOCVD method, a photolithography technique, or the like.
  • the appropriate film thickness of each layer varies depending on the composition ratio of the semiconductor material, but in this example, it was formed as follows based on the composition ratio of each layer described above.
  • the MQW active layer 5 has a multi-quantum well structure with three 6 nm-thick well layers and two 4 nm-thick barrier layers, and the etching stop layer 8 has a 2 nm-thick unstrained (Al Ga) In A multilayer structure consisting of 3 layers of P and 2 layers of 5nm thick (AlGa) InP
  • a p-GaAs contact layer is formed by dry etching using the striped SiO as a mask.
  • etching stop layer 8 automatically stops the ridge etching, and the ridge can be formed with good control.
  • the wafer is returned to the MOCVD apparatus, and the n-AlGal nP block layer 11 is formed by the second crystal growth. Thereafter, the SiO mask is removed by HF treatment.
  • n-electrode 1 and p-electrode 12 are formed by vacuum deposition.
  • the second cladding layer 9 is composed of AlGa As having a high thermal conductivity, so that heat is quickly conducted through the second cladding layer 9 and the p-GaAs contact layer 10 Reach up to. Since the p-GaAs contact layer 10 is thin, heat diffuses immediately to the p electrode 12 and is dissipated from the ⁇ electrode 12.
  • the thermal conductivity is further increased by reducing the A1 composition (low heat)
  • the cladding layer has 40% Al GaAs and A1 composition as in this example. ⁇ 70%, preferably 50% -60%
  • the A1 composition was 50%.
  • FIG. 2 shows a structure using the p-AlGaAs first cladding layer 71 in place of the p-AlGalnP first cladding layer 7 in the configuration of FIG.
  • the first cladding layer 71 is made of p-type Zn-doped Al GaAs.
  • AlGaAs has high thermal conductivity.
  • the Joule heat generated in the MQW active layer 5 and the p-side layer is quickly transferred to the p-AlGaAs first cladding layer 71, and further rapidly diffuses in the p-AlGaAs second cladding layer 9 to the p-electrode. Since it is transmitted to the 12 side, the heat dissipation characteristics are improved. Furthermore, in order to improve the heat dissipation characteristics, it is desirable to shorten the heat diffusion distance by shortening the height H of the ridge B. It is desirable to shorten the height H as well in the configurations of FIGS.
  • FIG. 3 shows a structure in which the n-AlGaAs cladding layer 31 is used in place of the n-AlGalnP cladding layer 3 in the configuration of FIG.
  • the cladding layer 31 is made of n-type impurity Si-doped Al GaAs.
  • the clad layer 31 is made of a semiconductor having a high thermal conductivity.
  • the Joule heat generated in the n-side layer is efficiently radiated by the semiconductor composed of AlGaAs.
  • the n-side layer The generated heat is quickly transmitted through the n-AlGaAs cladding layer 31 and easily diffuses to the p-electrode 12 or the n-electrode 1 side, and the heat dissipation characteristics are improved.
  • each layer described in the examples is not limited to this.
  • the n-type cladding layers 3 and 31 are about 1 to 3 / ⁇ ⁇
  • the ⁇ -side light guide layer 4 is about 5 to 30 nm
  • the MQW active layer 5 well layer is about 3 to 9 nm
  • the MQW active layer 5 barrier layer Is about 3 to 9 nm
  • p-side light guide layer 6 is 5 to 30 nm
  • ⁇ -type first cladding layer 7 and 71 are 0.2 to 0.4 ⁇
  • the etching stop layer 8 has no strain (Al Ga) In P
  • the layer is about l-5nm
  • the etching stop layer 8 AlGa
  • p-type second cladding layer 9 is more preferably in the range of 0.5 ⁇ 2 ⁇ m.
  • z m, p-type contact layer 10 should be 0.2 to 0.8 m, good! / ⁇ .

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Abstract

　放熱特性を改善してレーザ素子の温度上昇を抑制し、素子の放熱面積を大きくする必要がない高出力赤色半導体レーザを提供する。 　傾斜ｎ－ＧａＡｓ基板２上に、ｎ－ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３、ＡｌＧａＩｎＰ光ガイド層４、ＭＱＷ活性層５、ＡｌＧａＩｎＰ光ガイド層６、ｐ－ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層７、ＡｌＧａＩｎＰエッチングストップ層８、ｎ－ＡｌＧａＩｎＰブロック層１１、ｐ－ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層９、ｐ－ＧａＡｓコンタクト層１０、ｐ電極１２が積層され、ｎ－ＧａＡｓ基板２の裏側にはｎ電極１が形成されている。第２クラッド層９は、熱伝導率の良いＡｌＧａＡｓを成分としているのでレーザ素子の放熱特性が向上する。

Description

明 細 書
高出力赤色半導体レーザ
技術分野
[0001] 本発明は、 DVD等に用いられる高出力赤色半導体レーザに関する。
背景技術
[0002] 記録型 DVD巿場の成熟により、高倍速で書き込むため、波長 650nm帯の AlGal nP系赤色半導体レーザでは、 250mWを超えるような高出力が求められている。
[0003] この赤色半導体レーザの一般的な構造を図 4に示す。 n— GaAs基板 32と、その上 に成長させた半導体積層構造を備えている。この半導体積層構造は、基板側から順 に n— AlGalnPクラッド層 33、 MQW活性層 34、 p— AlGalnP第 1クラッド層 35、 p— GalnPエッチングストップ層 36、 n— GaAsブロック層 37、 p— AlGalnP第 2クラッド層 38、 p— GalnPバッファ層 39、 p— GaAsキャップ層 40で構成される。また、 n— GaA s基板 32の下面には n電極 31力 p— GaAsキャップ層 40の上面には p電極 41が形 成される。
[0004] 図 4の赤色半導体レーザは、第 2クラッド層 38とバッファ層 39とで、ストライプ状のリ ッジ部分 Aを形成し、このリッジ部分 Aの両側に n— GaAsブロック層 37を配置し、 p— GalnPバッファ層 39と n - GaAsブロック層 37の層を p - GaAsキャップ層 40で覆つ た埋め込みリッジ構造を有して 、る。
[0005] リッジ部分 Aの屈折率とリッジ側面に配置された n— GaAsブロック層 37との屈折率 の差によって水平方向に光を閉じ込めている。電流は、逆ノ ィァスとなる n— GaAsブ ロック層 37及びその下部には流れず、ストライプ状のリッジ部 Aを流れる。
[0006] また、 p— GaAsキャップ層 40と p— AlGalnP第 2クラッド層 38とを直接接合すると、 バンドギャップ差が大き 、ために、 p側領域のキャリアである正孔に対して大きな障壁 が接合界面近傍にでき、正孔の流れを妨げて電流が流れにくくなる。これを防ぐため に、 p— GaAsキャップ層 40と p—AlGalnP第 2クラッド層 38との間にバンドギャップ が両者の中間になる p— GalnPバッファ層 39を挟み、接合界面に形成される障壁を 低くして正孔を流れやすくして 、る。 [0007] p電極 41と n電極 31との間に通電すると、電流は、電流阻止層である n— GaAsブ ロック層 37により狭窄され、リッジ部 Aの下部位置に相当する MQW活性層 34の中 央部から発光が得られる。ところで、 250mWを超えるような高出力を得ようとすると、 動作電流を増大させる必要があり、それに伴って各層の電気抵抗に基づくジュール 熱も増加し、レーザ素子内部からの発熱が大きくなる。
[0008] レーザ素子内部からの発熱による温度上昇を防ぐために、半導体レーザ素子をモ ジュールィ匕する際には、図 5に示すように、光学ガラス窓 52、リードピン 51等で構成 されるパッケージにヒートシンク 54を取り付け、このヒートシンク 54上にレーザ素子 53 を実装して、レーザ素子 53を冷却するようにしている。
特許文献 1：特開平 9 - 205249号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0009] 上記従来の赤色半導体レーザでは、ジュール熱が増加して、レーザ素子内部から の発熱量が大きくなつた場合、基本材料となって!/、る AlGalnPの熱伝導率が悪 、た めに、特に熱が素子内部に留まりやすぐレーザ素子の過大な温度上昇が発生し、 発光効率が落ちたり、最高出力の低下を招いていた。また、図 5のようにヒートシンク によりレーザ素子を冷却するにしても、レーザ素子の放熱特性が悪いと、冷却に限界 があるので、十分冷却できな 、と 、う問題が発生する。
[0010] そこで、レーザ素子の放熱を促進する手段として、レーザ素子の表面積を大きくし て放熱量を増大させることが考えられる。一般に、レーザ素子の温度特性を改善する ためには、レーザ素子内部での電流密度を低減する必要があり、共振器長を長くし ているので、レーザ素子の放熱面積を大きくするには、レーザ素子の共振器方向（軸 方向）の長さをさらに長くする必要がある。
[0011] しかし、上記のようにすると、レーザ素子が相当大きくなるので非常に高価なものと なる。また、図 5に示すレーザ素子を実装するパッケージの大きさは、通常一定の大 きさにより生産されているので、このノ ッケージよりも長くて大きなレーザ素子を作製 すると実装できなくなるという問題も発生する。
[0012] 本発明は、上述した課題を解決するために創案されたものであり、放熱特性を改善 してレーザ素子の温度上昇を抑制し、素子の放熱面積を大きくする必要がない高出 力赤色半導体レーザを提供することを目的として!、る。
課題を解決するための手段
[0013] 上記目的を達成するために、請求項 1記載の発明は、 n型半導体基板上に、少なく とも、 n型クラッド層、活性層、 p型クラッド層を順に備え、活性層よりも上部に前記 p型 クラッド層を含むストライプ状のリッジ部を有する AlGalnP系の高出力赤色半導体レ 一ザにおいて、前記リッジ部を構成する半導体層の一部を、 AlGaAsを含む半導体 で形成したことを特徴とする高出力赤色半導体レーザである。
[0014] また、請求項 2記載の発明は、前記 p型クラッド層を AlGaAsを含む半導体で形成し たことを特徴とする請求項 1記載の高出力赤色半導体レーザである。
[0015] また、請求項 3記載の発明は、前記 p型クラッド層は、中間に形成されたエッチング ストップ層により、リッジ部を有する第 2p型クラッド層とリッジ部を含まない第 lp型クラ ッド層に分離されていることを特徴とする請求項 1記載の高出力赤色半導体レーザで ある。
[0016] また、請求項 4記載の発明は、前記第 2p型クラッド層を AlGaAsを含む半導体で形 成したことを特徴とする請求項 3記載の高出力赤色半導体レーザである。
[0017] また、請求項 5記載の発明は、前記第 lp型クラッド層を AlGaAsを含む半導体で形 成したことを特徴とする請求項 4記載の高出力赤色半導体レーザである。
[0018] また、請求項 6記載の発明は、前記 n型クラッド層を、 AlGaAsを含む半導体で形成 したことを特徴とする請求項 1〜請求項 5のいずれか 1項に記載の高出力赤色半導 体レーザである。
発明の効果
[0019] 本発明によれば、リッジ部を形成する半導体層の一部、例えば p型クラッド層を熱伝 導率の良 ヽ AlGaAsを含む半導体で形成するようにして ヽるので、レーザ素子内部 の発熱が P電極側に伝わりやすぐ p電極から熱の放射が行われやすくなるので、過 大な温度上昇を防ぐことができる。
[0020] また、クラッド層を熱伝導率の良!、AlGaAsを含む半導体で構成することにより、放 熱特性を良くすることができるので、レーザ素子の放熱面積を大きくする必要がなく なる。
図面の簡単な説明
[0021] [図 1]図 1は、本発明の高出力赤色半導体レーザの断面構造を示す図である。
[図 2]図 2は、本発明の高出力赤色半導体レーザの他の断面構造を示す図である。
[図 3]図 3は、本発明の高出力赤色半導体レーザの他の断面構造を示す図である。
[図 4]図 4は、従来の赤色半導体レーザの断面構造を示す図である。
[図 5]図 5は、半導体レーザ素子が取り付けられるパッケージの構成を示す図である。 符号の説明
1 π電極
2 n— GaAs 板
3 n— AlGalnPクラッド層
4 AlGalnP光ガイド層
5 MQW活性層
6 AlGalnP光ガイド層
7 p - AlGalnP第 1クラッド層
8 AlGalnPエッチングストップ層
9 p— AlGaAs第 2クラッド層
10 p— GaAsコンタクト層
11 n— AlGalnPブロック層
12 ρ電極
31 n— AlGaAsクラッド層
71 p - AlGaAs第 1クラッド層
発明を実施するための最良の形態
[0023] 以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図 1は本発明による高出 力赤色半導体レーザの断面構造を示す。
[0024] 傾斜 n— GaAs基板 2上に、 n— AlGalnPクラッド層 3、 AlGalnP光ガイド層 4、 MQ W活性層 5、 AlGalnP光ガイド層 6、 p— AlGalnP第 1クラッド層 7、 AlGalnPエッチ ングストップ層 8、 n— AlGalnPブロック層 11、 p— AlGaAs第 2クラッド層 9、 p-GaA sコンタクト層 10、 p電極 12が積層され、 n— GaAs基板 2の裏側には n電極 1が形成さ れている。 n— GaAs基板 2には、その結晶方位が、（001)力も 10〜15度傾斜してい るものを用いる。
[0025] MQW活性層 5は、 3層の GalnP井戸層と 2層のアンドープの（Al Ga ) In
0. 5 0. 5 0. 5 0. 5
Pバリア層で形成されている。 n— AlGalnPクラッド層 3は n型不純物 Siドープの（A1
0.
Ga ) In P、 AlGalnP光ガイド層 4と AlGalnP光ガイド層 6はアンドープの（A1
7 0. 3 0. 5 0. 5
Ga ) In P、 p—AlGalnP第 1クラッド層 7は p型不純物 Znドープの（Al Ga
0. 5 0. 5 0. 5 0. 5 0. 7
) In P、 AlGalnPエッチングストップ層 8は p型不純物 Znドープの無歪の（A1
0. 3 0. 5 0. 5 0
Ga ) In Pを 3層と p型不純物 Znドープの（Al Ga ) In Pを 2層用い
. 1 0. 9 0. 5 0. 5 0. 4 0. 6 0. 5 0. 5
てこれらを交互に積層した層、 P— AlGaAs第 2クラッド層 9は p型不純物 Znドープの Al GaAs, p— GaAsコンタクト層 10は p型不純物 Znドープの GaAs、 n— AlGaln
0. 5
Pブロック層 11は n型不純物 Siドープの（Al Ga ) In Pにより構成されている
0. 8 0. 2 0. 5 0. 5
。 p電極 12は Tiと Auの多層金属膜力 n電極 1は Au、 Ge、 Niの合金層と Tiと Auの 多層金属膜が用いられる。
[0026] MQW活性層 5を、両側力も AlGalnP光ガイド層 4、 6で挟み込んだ構造として!/、る 。これら光ガイド層は垂直方向に光を閉じ込めるために形成されているもので、光ガ イド層の組成や厚さによって垂直広がり角度を制御できる。この垂直方向の光閉じ込 めを弱めると、発光スポットが垂直方向に拡大し、出射ビームの垂直広がり角度 (FF Pの積層方向の大きさ）が低減する。
[0027] 図 1に示す高出力赤色半導体レーザは、 p— AlGaAs第 2クラッド層 9と p— GaAsコ ンタクト層 10とで、ストライプ状のリッジ部分 Bを形成し、このリッジ部分 Bの両側を n— AlGalnPブロック層 11で覆った埋め込みリッジ構造を有している。電流は、逆バイァ スとなる n— AlGalnPブロック層 11及びその下部には流れず、ストライプ状のリッジ部 Bを流れる。
[0028] 製造方法は、既知の MOCVD法やフォトリソグラフィ技術等により以下のように行わ れる。なお、各層の適切な膜厚は、半導体材料の組成比率等により、変化するもので あるが、本実施例では、前述の各層の組成比率に基づき以下のように形成した。
[0029] n— GaAs基板 2上に、 MOCVD法 (有機金属化学気相成長法)を用いた第 1回目の 結晶成長によって、 2. 5 ！!1厚の11ー八10&111?クラッド層3、 5nm厚の AlGalnP光ガ イド層 4、 MQW活性層 5、 lOnm厚の AlGalnP光ガイド層 6、 0. 24 ！!1厚の ー八1 GalnP第 1クラッド層 7、 AlGalnPエッチングストップ層 8、 1. 25 m厚の p— AlGaA s第 2クラッド層 9、 0. 2 m厚の p— GaAsコンタクト層 10を順に形成し、ダブルへテ 口構造のウェハを得る。なお、 MQW活性層 5は、 6nm厚の井戸層を 3層と、 4nm厚 のバリア層を 2層の多重量子井戸構造とし、エッチングストップ層 8は、 2nm厚の無歪 の（Al Ga ) In Pを 3層と、 5nm厚の（Al Ga ) In Pを 2層の多層構
0. 1 0. 9 0. 5 0. 5 0. 4 0. 6 0. 5 0. 5
造とした。
[0030] 次に、ストライプ状の SiOをマスクとし、ドライエッチングにより p— GaAsコンタクト層
2
10及び p— AlGaAs第 2クラッド層 9をエッチングして、リッジ部 Bを形成する。次に、 塩酸若しくは希硫酸と過酸ィ匕水素水でウエットエッチングしてエッチングストップ層 8 に達するまでエッチングを行う。エッチングストップ層 8によりリッジエッチングが自動 的に停止し、制御良くリッジを形成できる。
[0031] その後、ウェハを MOCVD装置内に戻し、第 2回目の結晶成長によって n— AlGal nPブロック層 11を形成する。その後、 SiOのマスクを HF処理によって除去する。最
2
後に、ラッピング、ポリッシュによってウェハを 100 m程度まで薄くし、真空蒸着法に よって n電極 1及び p電極 12を形成する。
[0032] p電極 12と n電極 1との間に通電すると、発振が起こり、レーザ光が継続して発生す る力 電気抵抗等の関係により特に p側の層や MQW活性層 5に大きなジュール熱が 発生する。これらの発熱は拡散していくが、第 2クラッド層 9は、熱伝導率の良い AlGa Asを成分としているので、熱は第 2クラッド層 9を速やかに伝導して p— GaAsコンタク ト層 10まで達する。 p— GaAsコンタクト層 10は薄いので、熱は p電極 12まですぐに 拡散し、 ρ電極 12から放熱される。 AlGaAsの熱伝導率は、 AlGalnPの熱伝導率の 約 2倍に達するので、図 4に示す赤色半導体レーザと比較して熱の拡散が速やかに 行われる。このようにリッジ部 Bを構成している半導体層の一部を AlGaAsを成分とす る半導体で形成することによって放熱特性が改善され、レーザ素子の過大な温度上 昇を防ぐことができる。
[0033] ところで、 AlGaAs混晶系では、 A1組成を下げることでさらに熱伝導率を高く（低熱 抵抗化)することができる力 他方、クラッド層のバンドギャップエネルギーが低下して 少数キャリアの流出をブロックすることができなくなるので、本実施例のようにクラッド 層は Al GaAsと A1組成を 40%〜70%、望ましくは 50%〜60%の範囲で構成する
0. 5
のが良い。本実施例では、 A1組成を 50%とした。
[0034] 図 2は、図 1の構成で p— AlGalnP第 1クラッド層 7に替えて p— AlGaAs第 1クラッド 層 71を用いた構造を示す。第 1クラッド層 71は、第 2クラッド層 9同様、 p型不純物 Zn ドープの Al GaAsにより構成される。上述したように AlGaAsの熱伝導率は高いの
0. 5
で、 MQW活性層 5や p側の層で発生したジュール熱は、 p— AlGaAs第 1クラッド層 7 1を速やかに伝わり、さらに p— AlGaAs第 2クラッド層 9中も速やかに拡散して p電極 12側に伝わるので、放熱特性が良くなる。さらに、放熱特性を上げるためには、リッジ 部 Bの高さ Hを短くして熱の拡散距離を小さくすることが望ましい。高さ Hを短くするこ とが望ましいのは、図 1及び図 3の構成についても同様である。
[0035] 図 3は、図 2の構成で n—AlGalnPクラッド層 3に替えて n— AlGaAsクラッド層 31を 用いた構造を示す。クラッド層 31は、 n型不純物 Siドープの Al GaAsにより構成さ
0. 5
れる。クラッド層 31を熱伝導率の良 ヽ AlGaAsを成分とする半導体で構成することで 、 n側の層で発生したジュール熱についても、効率良く放熱させようとするものであり、 n側の層で発生した熱は、 n— AlGaAsクラッド層 31を速やかに伝わり、 p電極 12又 は n電極 1側に拡散しやすくなり、放熱特性が良くなる。
[0036] なお、実施例に記載した各層の膜厚はこれに限るものではな 、。例えば、 n型クラッ ド層 3、 31は 1〜3 /ζ πι程度、 η側光ガイド層 4は 5〜30nm、 MQW活性層 5の井戸 層は 3〜9nm程度、 MQW活性層 5のバリア層は 3〜9nm程度、 p側光ガイド層 6は 5 〜30nm、 ρ型第 1クラッド層 7、 71は 0. 2〜0. 4 πι、エッチングストップ層 8の無歪 の（Al Ga ) In P層は l〜5nm程度、エッチングストップ層 8の（Al Ga )
0. 1 0. 9 0. 5 0. 5 0. 4 0. 6 0
In P層は 3〜： LOnm程度、 p型第 2クラッド層 9は 0. 5〜2 μ mの範囲で、さらに好
. 5 0. 5
ましくは 0. 8〜1. 5 ;z m、 p型コンタクト層 10は 0. 2〜0. 8 mであれば、良！/ヽ。

Claims

請求の範囲
[1] n型半導体基板上に、少なくとも、 n型クラッド層、活性層、 p型クラッド層を順に備え
、活性層よりも上部に前記 P型クラッド層を含むストライプ状のリッジ部を有する AlGal nP系の高出力赤色半導体レーザにおいて、
前記リッジ部を構成する半導体層の一部を、 AlGaAsを含む半導体で形成したこと を特徴とする高出力赤色半導体レーザ。
[2] 前記 p型クラッド層を AlGaAsを含む半導体で形成したことを特徴とする請求項 1記 載の高出力赤色半導体レーザ。
[3] 前記 p型クラッド層は、中間に形成されたエッチングストップ層により、リッジ部を有 する第 2p型クラッド層とリッジ部を含まない第 lp型クラッド層に分離されていることを 特徴とする請求項 1記載の高出力赤色半導体レーザ。
[4] 前記第 2p型クラッド層を AlGaAsを含む半導体で形成したことを特徴とする請求項
3記載の高出力赤色半導体レーザ。
[5] 前記第 lp型クラッド層を AlGaAsを含む半導体で形成したことを特徴とする請求項
4記載の高出力赤色半導体レーザ。
[6] 前記 n型クラッド層を、 AlGaAsを含む半導体で形成したことを特徴とする請求項 1
〜請求項 5のいずれか 1項に記載の高出力赤色半導体レーザ。
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