JP2001332811A - 半導体レーザ素子、及び、その製造方法 - Google Patents
半導体レーザ素子、及び、その製造方法Info
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- 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
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザ素子の低し
きい値、高効率な発振特性を実現し、かつ、高出力動作
で端面劣化をなくすこと。 【解決手段】活性領域５を上下側より挟み込む上側下
側、内部クラッド層４，６と、上側内部クラッド層６の
上面側に形成される電流ブロック層７と、内部クラッド
層６と電流ブロック層７とを挟み込む外部クラッド層１
９とを含み、電流ブロック層７に開口部１２が形成され
る。開口部１２の端面であるレーザ出射端面１７，１８
の少なくとも一方の端面領域で電流ブロック層７の内部
クラッド層６の側の部分が残されて電流非注入領域が形
成されている。開口部１２に位置対応する内部クラッド
層６のキャリア濃度は、電流ブロック層７に接触する内
部クラッド層６のキャリア濃度よりも高い。特に、ＳＡ
Ｓ型半導体レーザ素子で、開口部の深さが調整されてい
て、電流ブロック層７を用いた端面電流非注入構造が形
成されているため端部領域の劣化が防止され、且つ、内
部クラッド層への領域選択ドーピングにより横漏れ電流
が抑制されている。
きい値、高効率な発振特性を実現し、かつ、高出力動作
で端面劣化をなくすこと。 【解決手段】活性領域５を上下側より挟み込む上側下
側、内部クラッド層４，６と、上側内部クラッド層６の
上面側に形成される電流ブロック層７と、内部クラッド
層６と電流ブロック層７とを挟み込む外部クラッド層１
９とを含み、電流ブロック層７に開口部１２が形成され
る。開口部１２の端面であるレーザ出射端面１７，１８
の少なくとも一方の端面領域で電流ブロック層７の内部
クラッド層６の側の部分が残されて電流非注入領域が形
成されている。開口部１２に位置対応する内部クラッド
層６のキャリア濃度は、電流ブロック層７に接触する内
部クラッド層６のキャリア濃度よりも高い。特に、ＳＡ
Ｓ型半導体レーザ素子で、開口部の深さが調整されてい
て、電流ブロック層７を用いた端面電流非注入構造が形
成されているため端部領域の劣化が防止され、且つ、内
部クラッド層への領域選択ドーピングにより横漏れ電流
が抑制されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザ素
子、及び、その製造方法に関し、特に、ディジタルビデ
オディスク、光磁気ディスクのような記録媒体に対する
記録のために適用されるＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レ
ーザに利用される半導体レーザ素子、及び、その製造方
法に関する。
子、及び、その製造方法に関し、特に、ディジタルビデ
オディスク、光磁気ディスクのような記録媒体に対する
記録のために適用されるＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レ
ーザに利用される半導体レーザ素子、及び、その製造方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ディジタルビデオディスク、光磁気ディ
スクのような記録媒体に対する記録のために用いられる
レーザとして、ＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザが知
られている。そのような赤色系レーザとして、特開平４
−２１８９９３でセルフアラインドストラクチュア（Ｓ
ＡＳ）型レーザが報告されている（図１１参照）。これ
は、ＧａＡｓ基板１０１の上面側にｎ−ＡｌＧａＩｎＰ
クラッド層１０２、活性層１０３、及び、ｐ−ＡｌＧａ
ＩｎＰクラッド層１０４を有し、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰク
ラッド層１０４の上面側にストライプ状に開口部を形成
した光閉じ込め層１０６と上部クラッド層１０９とより
構成されたレーザ素子である。光閉じ込め層１０６にレ
ーザ光の吸収がないＡｌＩｎＰ又はＡｌＧａＩｎＰ層を
用いることによって発振しきい値を低減することが可能
である。しかし、従来例に示されるＳＡＳ型レーザで高
出力動作させた場合には、一般の半導体レーザ素子に見
られる光学損傷（Catastrophic Optical Damage；COD）
により共振器端面での劣化が発生する。また、光閉じ込
め層の開口部より注入された駆動電流は、ｐ−ＡｌＧａ
ＩｎＰクラッド層１０４の中で横方向に拡がり、その結
果、この横漏れ電流により発振しきい値、スロープ効
率、及びキンク光出力等の特性を低下させる。
スクのような記録媒体に対する記録のために用いられる
レーザとして、ＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザが知
られている。そのような赤色系レーザとして、特開平４
−２１８９９３でセルフアラインドストラクチュア（Ｓ
ＡＳ）型レーザが報告されている（図１１参照）。これ
は、ＧａＡｓ基板１０１の上面側にｎ−ＡｌＧａＩｎＰ
クラッド層１０２、活性層１０３、及び、ｐ−ＡｌＧａ
ＩｎＰクラッド層１０４を有し、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰク
ラッド層１０４の上面側にストライプ状に開口部を形成
した光閉じ込め層１０６と上部クラッド層１０９とより
構成されたレーザ素子である。光閉じ込め層１０６にレ
ーザ光の吸収がないＡｌＩｎＰ又はＡｌＧａＩｎＰ層を
用いることによって発振しきい値を低減することが可能
である。しかし、従来例に示されるＳＡＳ型レーザで高
出力動作させた場合には、一般の半導体レーザ素子に見
られる光学損傷（Catastrophic Optical Damage；COD）
により共振器端面での劣化が発生する。また、光閉じ込
め層の開口部より注入された駆動電流は、ｐ−ＡｌＧａ
ＩｎＰクラッド層１０４の中で横方向に拡がり、その結
果、この横漏れ電流により発振しきい値、スロープ効
率、及びキンク光出力等の特性を低下させる。
【０００３】端面ＣＯＤ劣化を抑制することが求めら
れ、更には、横漏れ電流による発振しきい値の増加を抑
制することが望まれ、更に、スロープ効率の低下を抑制
することが望ましく、更に、キンク光出力の低下を抑制
することが望まれる。
れ、更には、横漏れ電流による発振しきい値の増加を抑
制することが望まれ、更に、スロープ効率の低下を抑制
することが望ましく、更に、キンク光出力の低下を抑制
することが望まれる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、半導
体レーザー、特に、ＳＡＳ型レーザであるＡｌＧａＩｎ
Ｐ系赤色半導体レーザの高出力動作時の端面ＣＯＤ劣化
を抑制することができる半導体レーザ素子、及び、その
製造方法を提供することにある。本発明の他の課題は、
半導体レーザー、特に、ＳＡＳ型レーザの横漏れ電流に
よる発振しきい値の増加を抑制することができる半導体
レーザ素子、及び、その製造方法を提供することにあ
る。本発明の更に他の課題は、半導体レーザー、特に、
ＳＡＳ型レーザのスロープ効率の低下を抑制することが
できる半導体レーザ素子、及び、その製造方法を提供す
ることにある。本発明の更に他の課題は、半導体レーザ
ー、特に、ＳＡＳ型レーザのキンク光出力の低下を抑制
することができる半導体レーザ素子、及び、その製造方
法を提供することにある。
体レーザー、特に、ＳＡＳ型レーザであるＡｌＧａＩｎ
Ｐ系赤色半導体レーザの高出力動作時の端面ＣＯＤ劣化
を抑制することができる半導体レーザ素子、及び、その
製造方法を提供することにある。本発明の他の課題は、
半導体レーザー、特に、ＳＡＳ型レーザの横漏れ電流に
よる発振しきい値の増加を抑制することができる半導体
レーザ素子、及び、その製造方法を提供することにあ
る。本発明の更に他の課題は、半導体レーザー、特に、
ＳＡＳ型レーザのスロープ効率の低下を抑制することが
できる半導体レーザ素子、及び、その製造方法を提供す
ることにある。本発明の更に他の課題は、半導体レーザ
ー、特に、ＳＡＳ型レーザのキンク光出力の低下を抑制
することができる半導体レーザ素子、及び、その製造方
法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】その課題を解決するため
の手段が、下記のように表現される。その表現中に現れ
る技術的事項には、括弧（）つきで、番号、記号等が添
記されている。その番号、記号等は、本発明の実施の複
数・形態又は複数の実施例のうちの少なくとも１つの実
施の形態又は複数の実施例を構成する技術的事項、特
に、その実施の形態又は実施例に対応する図面に表現さ
れている技術的事項に付せられている参照番号、参照記
号等に一致している。このような参照番号、参照記号
は、請求項記載の技術的事項と実施の形態又は実施例の
技術的事項との対応・橋渡しを明確にしている。このよ
うな対応・橋渡しは、請求項記載の技術的事項が実施の
形態又は実施例の技術的事項に限定されて解釈されるこ
とを意味しない。
の手段が、下記のように表現される。その表現中に現れ
る技術的事項には、括弧（）つきで、番号、記号等が添
記されている。その番号、記号等は、本発明の実施の複
数・形態又は複数の実施例のうちの少なくとも１つの実
施の形態又は複数の実施例を構成する技術的事項、特
に、その実施の形態又は実施例に対応する図面に表現さ
れている技術的事項に付せられている参照番号、参照記
号等に一致している。このような参照番号、参照記号
は、請求項記載の技術的事項と実施の形態又は実施例の
技術的事項との対応・橋渡しを明確にしている。このよ
うな対応・橋渡しは、請求項記載の技術的事項が実施の
形態又は実施例の技術的事項に限定されて解釈されるこ
とを意味しない。
【０００６】本発明による半導体レーザ素子は、半導体
材料により構成される活性領域（５）と、活性領域
（５）を下側より挟み込む下側内部クラッド層（４）
と、活性領域（５）を上側より挟み込む上側内部クラッ
ド層（６）と、上側内部クラッド層（６）の上面側に形
成される電流ブロック層（７）と、内部クラッド層
（６）と電流ブロック層（７）とを挟み込む外部クラッ
ド層（１９）とを含み、電流ブロック層（７）に開口部
（１２）が形成され、開口部（１２）の端面であるレー
ザ出射端面（１７，１８）の少なくとも一方の端面領域
で電流ブロック層（７）の内部クラッド層（６）の側の
部分が残されて電流非注入領域が形成されている。この
ような電流非注入部（１３’）の存在は、端面ＣＯＤ劣
化を抑制する。
材料により構成される活性領域（５）と、活性領域
（５）を下側より挟み込む下側内部クラッド層（４）
と、活性領域（５）を上側より挟み込む上側内部クラッ
ド層（６）と、上側内部クラッド層（６）の上面側に形
成される電流ブロック層（７）と、内部クラッド層
（６）と電流ブロック層（７）とを挟み込む外部クラッ
ド層（１９）とを含み、電流ブロック層（７）に開口部
（１２）が形成され、開口部（１２）の端面であるレー
ザ出射端面（１７，１８）の少なくとも一方の端面領域
で電流ブロック層（７）の内部クラッド層（６）の側の
部分が残されて電流非注入領域が形成されている。この
ような電流非注入部（１３’）の存在は、端面ＣＯＤ劣
化を抑制する。
【０００７】開口部（１２）に位置対応する内部クラッ
ド層（６）のキャリア濃度は、電流ブロック層（７）に
接触する内部クラッド層（６）のキャリア濃度よりも高
い。このような濃度差は、横漏れ電流を抑制する。レー
ザ出斜端面（１７，１８）の電流非注入領域を形成する
電流ブロック層の厚さが開口部（１２）に沿ってレーザ
ーの出射方向に変化して、電流ブロック層（７）が段差
形状に形成されている。この段差の形成により、電流非
注入領域（１３’）が容易に形成される。レーザ出斜端
面（１７，１８）の電流非注入領域（１３’）を形成す
る電流ブロック層（７）の厚さが開口部（１２）に沿っ
てレーザーの出射方向に変化して、電流ブロック層
（７）が滑らかな段差形状に形成されている。段差は、
必ずしも急峻である必要はない。
ド層（６）のキャリア濃度は、電流ブロック層（７）に
接触する内部クラッド層（６）のキャリア濃度よりも高
い。このような濃度差は、横漏れ電流を抑制する。レー
ザ出斜端面（１７，１８）の電流非注入領域を形成する
電流ブロック層の厚さが開口部（１２）に沿ってレーザ
ーの出射方向に変化して、電流ブロック層（７）が段差
形状に形成されている。この段差の形成により、電流非
注入領域（１３’）が容易に形成される。レーザ出斜端
面（１７，１８）の電流非注入領域（１３’）を形成す
る電流ブロック層（７）の厚さが開口部（１２）に沿っ
てレーザーの出射方向に変化して、電流ブロック層
（７）が滑らかな段差形状に形成されている。段差は、
必ずしも急峻である必要はない。
【０００８】本発明によるレーザーは、特に、ＳＡＳ型
ＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザとして特に有効に利
用され、半導体材料はＡｌＧａＩｎＰであり、下側内部
クラッド層（４）はＡｌＧａＩｎＰで形成され、上側内
部クラッド層（６）はＡｌＧａＩｎＰで形成され、電流
ブロック層（７）はＡｌＧａＩｎＰとＡｌＧａＡｓとか
ら選択される１つである。
ＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザとして特に有効に利
用され、半導体材料はＡｌＧａＩｎＰであり、下側内部
クラッド層（４）はＡｌＧａＩｎＰで形成され、上側内
部クラッド層（６）はＡｌＧａＩｎＰで形成され、電流
ブロック層（７）はＡｌＧａＩｎＰとＡｌＧａＡｓとか
ら選択される１つである。
【０００９】本発明による半導体レーザ素子の製造方法
は、基板（１）の上面側に第１外部クラッド層（３）を
形成すること、外部クラッド層（３）の上面に下側内部
クラッド層（４）を形成すること、下側内部クラッド層
（４）の上面に活性層（５）を形成すること、活性層
（５）の上面に上側内部クラッド層（６）を形成するこ
と、上側内部クラッド層（６）の上面側に電流ブロック
層（７）を形成すること、電流ブロック層（７）に開口
部（１２）を形成すること、開口部（１２）の上面と電
流ブロック層（７）の上面側に第２外部クラッド層（１
９）を形成することとから構成される一連のステップで
形成され、開口部（１２）は、レーザー出射方向に対向
する開口部両端面（１７，１８）の少なくとも一方の端
面の領域の深さが開口部両端面（１７，１８）で挟まれ
る中央領域（１３）の深さよりも浅く形成され、電流非
注入領域が簡単な工程で形成され得る。
は、基板（１）の上面側に第１外部クラッド層（３）を
形成すること、外部クラッド層（３）の上面に下側内部
クラッド層（４）を形成すること、下側内部クラッド層
（４）の上面に活性層（５）を形成すること、活性層
（５）の上面に上側内部クラッド層（６）を形成するこ
と、上側内部クラッド層（６）の上面側に電流ブロック
層（７）を形成すること、電流ブロック層（７）に開口
部（１２）を形成すること、開口部（１２）の上面と電
流ブロック層（７）の上面側に第２外部クラッド層（１
９）を形成することとから構成される一連のステップで
形成され、開口部（１２）は、レーザー出射方向に対向
する開口部両端面（１７，１８）の少なくとも一方の端
面の領域の深さが開口部両端面（１７，１８）で挟まれ
る中央領域（１３）の深さよりも浅く形成され、電流非
注入領域が簡単な工程で形成され得る。
【００１０】その中央領域（１３）の深さは、電流ブロ
ック層（７）の厚さに等しく、開口部（１２）で上側内
部クラッド層（６）は工程では露出している。電流ブロ
ック層（７）と第２外部クラッド層（１９）との間にキ
ャップ層（８）を形成することは一般的である。この場
合、開口部（１２）はキャップ層（８）を貫通して電流
ブロック層（７）に形成されている。開口部（１２）を
形成することは、キャップ層（８）をマスクとして利用
することにより開口部（１２）を形成することである。
キャップ層（８）をマスクとして利用することにより、
開口部（１２）を形成する工程が簡素になる。
ック層（７）の厚さに等しく、開口部（１２）で上側内
部クラッド層（６）は工程では露出している。電流ブロ
ック層（７）と第２外部クラッド層（１９）との間にキ
ャップ層（８）を形成することは一般的である。この場
合、開口部（１２）はキャップ層（８）を貫通して電流
ブロック層（７）に形成されている。開口部（１２）を
形成することは、キャップ層（８）をマスクとして利用
することにより開口部（１２）を形成することである。
キャップ層（８）をマスクとして利用することにより、
開口部（１２）を形成する工程が簡素になる。
【００１１】開口部両端面（１７，１８）の少なくとも
一方の端面のその領域（１３’）に位置対応する電流ブ
ロック層（７）の厚みをデバイス物性に対応する厚さに
調整することは特に好ましい。この厚さ調整により、レ
ーザ光の横モード、及び、放射角を容易に制御すること
ができる。第２外部クラッド層（１９）の成長中に、Ｚ
ｎを第２内部クラッド層（６）にドーピングすることは
重要である。そのドーピングにより、第２内部クラッド
層（１９）の開口部（１２）に位置対応する部分は、そ
れの不純物濃度が３×１０１６ｃｍ−３から３×１０
１７ｃｍ−３に増加して、注入電流における横漏れ電流
を容易に抑制することができる。
一方の端面のその領域（１３’）に位置対応する電流ブ
ロック層（７）の厚みをデバイス物性に対応する厚さに
調整することは特に好ましい。この厚さ調整により、レ
ーザ光の横モード、及び、放射角を容易に制御すること
ができる。第２外部クラッド層（１９）の成長中に、Ｚ
ｎを第２内部クラッド層（６）にドーピングすることは
重要である。そのドーピングにより、第２内部クラッド
層（１９）の開口部（１２）に位置対応する部分は、そ
れの不純物濃度が３×１０１６ｃｍ−３から３×１０
１７ｃｍ−３に増加して、注入電流における横漏れ電流
を容易に抑制することができる。
【００１２】このように本発明によれば、ＳＡＳ型赤色
半導体レーザ素子において、レーザ光出射端面の少なく
とも一方の端面部分に電流ブロック層を残すことにより
電流非注入領域を形成し、更に、電流ブロック開口部に
おける内部クラッド層のキャリア濃度を、電流ブロック
層直下の内部クラッド層のキャリア濃度よりも高くする
ことにより、電流ブロック層を用いた端面電流非注入構
造が形成され、高出力動作における端面ＣＯＤ劣化を抑
制して、長期安定動作を実現することができる。更に、
注入電流における横漏れ電流を抑制することによって、
発振しきい値の低減、スロープ効率の向上、及び、キン
ク光出力を向上させることができる。
半導体レーザ素子において、レーザ光出射端面の少なく
とも一方の端面部分に電流ブロック層を残すことにより
電流非注入領域を形成し、更に、電流ブロック開口部に
おける内部クラッド層のキャリア濃度を、電流ブロック
層直下の内部クラッド層のキャリア濃度よりも高くする
ことにより、電流ブロック層を用いた端面電流非注入構
造が形成され、高出力動作における端面ＣＯＤ劣化を抑
制して、長期安定動作を実現することができる。更に、
注入電流における横漏れ電流を抑制することによって、
発振しきい値の低減、スロープ効率の向上、及び、キン
ク光出力を向上させることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】図に一致対応して、本発明による
半導体レーザ素子の製造方法の実施の形態は、ＡｌＧａ
ＩｎＰ系６６０ｎｍ帯半導体レーザウェハの上面に多層
構造が形成される。その多層構造は、図１に示されるよ
うに、半導体レーザウェハ２０が減圧ＭＯＶＰＥ法によ
って成長することにより形成される。
半導体レーザ素子の製造方法の実施の形態は、ＡｌＧａ
ＩｎＰ系６６０ｎｍ帯半導体レーザウェハの上面に多層
構造が形成される。その多層構造は、図１に示されるよ
うに、半導体レーザウェハ２０が減圧ＭＯＶＰＥ法によ
って成長することにより形成される。
【００１４】ＳｉドープされたＧａＡｓ（００１）基板
１の上面に、ＧａＡｓ：Ｓｉバッファー層２（不純物濃
度＝１×１０１８ｃｍ−３）が０．５μmの厚さで成長
して形成される。更に、ＧａＡｓ：Ｓｉバッファー層２
の上面に、Ａｌ０．７５Ｇａ ０．２５Ａｓ：Ｓｉ外部ク
ラッド層３（不純物濃度＝５×１０１７ｃｍ−３）が
１．２５μmの厚さで成長して形成される。更に、Ａｌ
０．７５Ｇａ０．２５Ａｓ：Ｓｉ外部クラッド層３の上
面に、（Ａｌ０．６Ｇａ０．４）０．５Ｉｎ０． ５P：
Ｓｉ内部クラッド層４（不純物濃度＝５×１０１７ｃｍ
−３）が０．３μｍの厚さで成長して形成される。更
に、（Ａｌ０．６Ｇａ０．４）０．５Ｉｎ０ ．５P：Ｓ
ｉ内部クラッド層４の上面に、ＧａＩｎＰ活性層（膜厚
７ｎｍ×４層）と（Ａｌ０．６Ｇａ０．４）０．５Ｉｎ
０．５Ｐバリア層（膜厚５ｎｍ×３層）とから成る活性
層５が成長して形成される。
１の上面に、ＧａＡｓ：Ｓｉバッファー層２（不純物濃
度＝１×１０１８ｃｍ−３）が０．５μmの厚さで成長
して形成される。更に、ＧａＡｓ：Ｓｉバッファー層２
の上面に、Ａｌ０．７５Ｇａ ０．２５Ａｓ：Ｓｉ外部ク
ラッド層３（不純物濃度＝５×１０１７ｃｍ−３）が
１．２５μmの厚さで成長して形成される。更に、Ａｌ
０．７５Ｇａ０．２５Ａｓ：Ｓｉ外部クラッド層３の上
面に、（Ａｌ０．６Ｇａ０．４）０．５Ｉｎ０． ５P：
Ｓｉ内部クラッド層４（不純物濃度＝５×１０１７ｃｍ
−３）が０．３μｍの厚さで成長して形成される。更
に、（Ａｌ０．６Ｇａ０．４）０．５Ｉｎ０ ．５P：Ｓ
ｉ内部クラッド層４の上面に、ＧａＩｎＰ活性層（膜厚
７ｎｍ×４層）と（Ａｌ０．６Ｇａ０．４）０．５Ｉｎ
０．５Ｐバリア層（膜厚５ｎｍ×３層）とから成る活性
層５が成長して形成される。
【００１５】更に、活性層５の上面に、（Ａｌ０．６Ｇ
ａ０．４）０．５Ｉｎ０．５P：Ｚｎ内部クラッド層６
（不純物濃度＝３×１０１６ｃｍ−３）が０．３μmの
厚さで成長して形成される。更に、（Ａｌ０．６Ｇａ
０．４）０．５Ｉｎ０．５P：Ｚｎ内部クラッド層６の
上面に、ＡｌＩｎＰ：Ｓｉ電流ブロック層７（不純物濃
度=５×１０１７ｃｍ−３）が０．５μｍの厚さで成長
して形成される。更に、ＡｌＩｎＰ：Ｓｉ電流ブロック
層７の上面に、ＧａＡｓ：Ｚｎキャップ層８（不純物濃
度＝８×１０１７ｃｍ−３）が０．３μmの厚さで成長
して形成される。これらの複数層は、このように順次に
成長する。このような成長過程の成長温度は、６８０゜
Ｃ一定である。
ａ０．４）０．５Ｉｎ０．５P：Ｚｎ内部クラッド層６
（不純物濃度＝３×１０１６ｃｍ−３）が０．３μmの
厚さで成長して形成される。更に、（Ａｌ０．６Ｇａ
０．４）０．５Ｉｎ０．５P：Ｚｎ内部クラッド層６の
上面に、ＡｌＩｎＰ：Ｓｉ電流ブロック層７（不純物濃
度=５×１０１７ｃｍ−３）が０．５μｍの厚さで成長
して形成される。更に、ＡｌＩｎＰ：Ｓｉ電流ブロック
層７の上面に、ＧａＡｓ：Ｚｎキャップ層８（不純物濃
度＝８×１０１７ｃｍ−３）が０．３μmの厚さで成長
して形成される。これらの複数層は、このように順次に
成長する。このような成長過程の成長温度は、６８０゜
Ｃ一定である。
【００１６】図２と図３は、半導体レーザウェハ２０の
電流ブロック層７にストライプ状の開口部を形成する工
程を示している。図２は、［−１１０］方向のメサスト
ライプが形成された後の半導体レーザウェハの（−１１
０）断面を示している。図１に示される半導体レーザウ
ェハの最上層のＧａＡｓキャップ層８の上面にＳｉＯ２
膜９が成膜される。フォトリソグラフィ技術によって、
図２に示される［−１１０］方向に幅３μｍの開口部１
１がＳｉＯ２膜に形成される。
電流ブロック層７にストライプ状の開口部を形成する工
程を示している。図２は、［−１１０］方向のメサスト
ライプが形成された後の半導体レーザウェハの（−１１
０）断面を示している。図１に示される半導体レーザウ
ェハの最上層のＧａＡｓキャップ層８の上面にＳｉＯ２
膜９が成膜される。フォトリソグラフィ技術によって、
図２に示される［−１１０］方向に幅３μｍの開口部１
１がＳｉＯ２膜に形成される。
【００１７】次ぎに、図３に示されるように、選択ウェ
ットエッチングによって、ＧａＡｓキャップ層８にスト
ライプ状開口部１２が形成される。その後に、図４と図
５に示されるように、再度のフォトリソグラフィ技術に
より、ストライプ状開口部１２のストライプの電流注入
領域１３のみが露出するように、ＳｉＯ２マスク１４が
形成される。ここでは、電流注入領域１３は６００μｍ
とされる。図６に示されるように短冊状に形成された開
口部１２を持つマスク１４により、電流注入部１３とな
る部分では、図７と図８に示されるように、ＡｌＩｎＰ
電流ブロック層７が（Ａｌ０．６Ｇａ０．４）０．５Ｉ
ｎ０．５Ｐ：Ｚｎ内部クラッド層６の上面までエッチン
グされる。
ットエッチングによって、ＧａＡｓキャップ層８にスト
ライプ状開口部１２が形成される。その後に、図４と図
５に示されるように、再度のフォトリソグラフィ技術に
より、ストライプ状開口部１２のストライプの電流注入
領域１３のみが露出するように、ＳｉＯ２マスク１４が
形成される。ここでは、電流注入領域１３は６００μｍ
とされる。図６に示されるように短冊状に形成された開
口部１２を持つマスク１４により、電流注入部１３とな
る部分では、図７と図８に示されるように、ＡｌＩｎＰ
電流ブロック層７が（Ａｌ０．６Ｇａ０．４）０．５Ｉ
ｎ０．５Ｐ：Ｚｎ内部クラッド層６の上面までエッチン
グされる。
【００１８】ＳｉＯ２マスク１４がすべて除去された
後、図５に示される非エッチング部分のＡｌＩｎＰ：Ｓ
ｉ電流ブロック層７が、ストライプ状開口部１２が形成
されたＧａＡｓキャップ層８をマスクとして、図８に示
されるように、電流非注入部１３’となる部分のＡｌＩ
ｎＰ電流ブロック層７がその残り厚が０．２μｍになる
までエッチングされる。電流ブロック層７で端面を形成
することにより、端面近傍における電流非注入領域を形
成する。また、レーザ光の放射角及び横モードは、電流
ブロック層７の残り厚部分１６により変化するため、残
り圧部分１６の厚みを調整することにより、デバイス特
性に合わせた制御が可能である。開口部１２で、電流非
注入部１３’の深さは、電流注入部１３の深さよりも浅
い。
後、図５に示される非エッチング部分のＡｌＩｎＰ：Ｓ
ｉ電流ブロック層７が、ストライプ状開口部１２が形成
されたＧａＡｓキャップ層８をマスクとして、図８に示
されるように、電流非注入部１３’となる部分のＡｌＩ
ｎＰ電流ブロック層７がその残り厚が０．２μｍになる
までエッチングされる。電流ブロック層７で端面を形成
することにより、端面近傍における電流非注入領域を形
成する。また、レーザ光の放射角及び横モードは、電流
ブロック層７の残り厚部分１６により変化するため、残
り圧部分１６の厚みを調整することにより、デバイス特
性に合わせた制御が可能である。開口部１２で、電流非
注入部１３’の深さは、電流注入部１３の深さよりも浅
い。
【００１９】図９は、外部クラッド層及びコンタクト層
を再成長した後の断面図を示す。レーザウェハ２０に図
７と図８に示されるストライプ状の第１開口部端面１７
と第２開口部端面１８をＡｌＩｎＰ：Ｓｉ電流ブロック
層７に形成した後、図９と図１０に示されるように、Ａ
ｌ０．７５Ｇａ０．２５Ａｓ：Ｚｎ外部クラッド層１９
（不純物濃度１×１０１８ｃｍ−３）を１．２５μｍの
厚さでＧａＡｓ：Ｚｎキャップ層８の上面に形成する。
この工程で、Ａｌ０．７５Ｇａ０．２５Ａｓ：Ｚｎ外部
クラッド層１９は、第１開口部端面１７と第２開口部端
面１８の中にも成長して形成されている。
を再成長した後の断面図を示す。レーザウェハ２０に図
７と図８に示されるストライプ状の第１開口部端面１７
と第２開口部端面１８をＡｌＩｎＰ：Ｓｉ電流ブロック
層７に形成した後、図９と図１０に示されるように、Ａ
ｌ０．７５Ｇａ０．２５Ａｓ：Ｚｎ外部クラッド層１９
（不純物濃度１×１０１８ｃｍ−３）を１．２５μｍの
厚さでＧａＡｓ：Ｚｎキャップ層８の上面に形成する。
この工程で、Ａｌ０．７５Ｇａ０．２５Ａｓ：Ｚｎ外部
クラッド層１９は、第１開口部端面１７と第２開口部端
面１８の中にも成長して形成されている。
【００２０】更に、Ａｌ０．７５Ｇａ０．２５Ａｓ：Ｚ
ｎ外部クラッド層１９の上面に、ＧａＡｓ：Ｚｎコンタ
クト層２１（不純物濃度３×１０１８ｃｍ−３）が１μ
ｍの厚さで順次成長して形成される。ここで、レーザ発
振における横漏れ電流を抑制するために、Ａｌ０．７５
Ｇａ０．７５Ａｓ：Ｚｎ外部クラッド層１９の成長中に
電流注入部である（Ａｌ０．６Ｇａ０．４）０．５Ｉｎ
０．５Ｐ：Ｚｎ内部クラッド層６の表面からＺｎを拡散
ドーピングする。この領域選択ドーピングを行うため
に、Ａｌ０．７５Ｇａ０．２５Ａｓ：Ｚｎ外部クラッド
層１９のＺｎ濃度は５×１０１７ｃｍ−３以上であり、
成長温度は７００゜Ｃ以上であることが好ましい。
ｎ外部クラッド層１９の上面に、ＧａＡｓ：Ｚｎコンタ
クト層２１（不純物濃度３×１０１８ｃｍ−３）が１μ
ｍの厚さで順次成長して形成される。ここで、レーザ発
振における横漏れ電流を抑制するために、Ａｌ０．７５
Ｇａ０．７５Ａｓ：Ｚｎ外部クラッド層１９の成長中に
電流注入部である（Ａｌ０．６Ｇａ０．４）０．５Ｉｎ
０．５Ｐ：Ｚｎ内部クラッド層６の表面からＺｎを拡散
ドーピングする。この領域選択ドーピングを行うため
に、Ａｌ０．７５Ｇａ０．２５Ａｓ：Ｚｎ外部クラッド
層１９のＺｎ濃度は５×１０１７ｃｍ−３以上であり、
成長温度は７００゜Ｃ以上であることが好ましい。
【００２１】再成長時のＺｎ拡散により電流注入部にお
ける（Ａｌ０．６Ｇａ０．４）０． ５Ｉｎ０．５Ｐ：Ｚ
ｎ内部クラッド層１９の不純物濃度は３×１０１６ｃｍ
−３から３×１０１７ｃｍ−３に増加する。この不純物
濃度の差がレーザ発振における横漏れ電流を抑制して、
しきい値、スロープ効率、及び、キンク光出力を向上さ
せる。
ける（Ａｌ０．６Ｇａ０．４）０． ５Ｉｎ０．５Ｐ：Ｚ
ｎ内部クラッド層１９の不純物濃度は３×１０１６ｃｍ
−３から３×１０１７ｃｍ−３に増加する。この不純物
濃度の差がレーザ発振における横漏れ電流を抑制して、
しきい値、スロープ効率、及び、キンク光出力を向上さ
せる。
【００２２】最後に、このように形成されたウエハの両
面にそれぞれｐ、ｎコンタクト電極２２，２３をそれぞ
れに蒸着して、図９と図１０に示されるように、６６０
ｎｍ帯半導体レーザウェハ２４が得られる。半導体レー
ザウェハ２４は、ストライプに直行する［１１０］方向
に劈開して、共振器端面を形成する。このとき、共振器
端面部の電流非注入領域は２μｍ以上５０μｍ以下であ
ることが好ましい。劈開後、共振器端面にＡｌ２Ｏ３膜
及びＡｌ２Ｏ３／ａ−Ｓｉ多層膜をそれぞれ堆積して、
前面１０％、裏面９０％の光反射率に制御する。反射率
制御されたレーザ素子は、ヒートシンクに融着すること
によって本発明のレーザ素子は完成する。
面にそれぞれｐ、ｎコンタクト電極２２，２３をそれぞ
れに蒸着して、図９と図１０に示されるように、６６０
ｎｍ帯半導体レーザウェハ２４が得られる。半導体レー
ザウェハ２４は、ストライプに直行する［１１０］方向
に劈開して、共振器端面を形成する。このとき、共振器
端面部の電流非注入領域は２μｍ以上５０μｍ以下であ
ることが好ましい。劈開後、共振器端面にＡｌ２Ｏ３膜
及びＡｌ２Ｏ３／ａ−Ｓｉ多層膜をそれぞれ堆積して、
前面１０％、裏面９０％の光反射率に制御する。反射率
制御されたレーザ素子は、ヒートシンクに融着すること
によって本発明のレーザ素子は完成する。
【００２３】既述のＳＡＳ型赤色半導体レーザ素子は、
電流ブロック層７を用いた端面電流非注入構造を形成す
ることによって、高出力動作における端面ＣＯＤ劣化を
抑制し長期安定動作が実現している。また、端面におけ
る電流ブロック層７の厚さ１６を変化させることによっ
て、レーザ光の横モード、及び、放射角を制御すること
ができる。更に、既述のＳＡＳ型レーザ素子は、外部ク
ラッド層１９を再成長する際にＺｎ不純物を内部クラッ
ド層６の電流注入領域に選択的に拡散させることによ
り、注入電流における横漏れ電流を抑制している。この
横漏れ電流の抑制は、発振しきい値を低減し、スロープ
効率を向上させる。更に、電流―光出力特性におけるキ
ンク光出力が向上することが可能になっている。
電流ブロック層７を用いた端面電流非注入構造を形成す
ることによって、高出力動作における端面ＣＯＤ劣化を
抑制し長期安定動作が実現している。また、端面におけ
る電流ブロック層７の厚さ１６を変化させることによっ
て、レーザ光の横モード、及び、放射角を制御すること
ができる。更に、既述のＳＡＳ型レーザ素子は、外部ク
ラッド層１９を再成長する際にＺｎ不純物を内部クラッ
ド層６の電流注入領域に選択的に拡散させることによ
り、注入電流における横漏れ電流を抑制している。この
横漏れ電流の抑制は、発振しきい値を低減し、スロープ
効率を向上させる。更に、電流―光出力特性におけるキ
ンク光出力が向上することが可能になっている。
【００２４】既述のＳＡＳ型レーザ発振素子は、端面非
注入構造を有しているが、報告されている公知のＳＡＳ
型レーザと同様に、２回成長により実現することができ
るため優れた生産性を保持している。
注入構造を有しているが、報告されている公知のＳＡＳ
型レーザと同様に、２回成長により実現することができ
るため優れた生産性を保持している。
【００２５】
【発明の効果】本発明による半導体レーザ素子、及び、
その製造方法は、半導体レーザの高出力動作時の端面Ｃ
ＯＤ劣化を抑制することができ、ＳＡＳ型レーザである
ＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザーでその抑制効果が
特に高い。ＡｌＧａＩｎＰ系赤色レーザーでは、更に、
横漏れ電流による発振しきい値の増加を抑制し、更に、
スロープ効率の低下を抑制し、更に、キンク光出力の低
下を抑制することができる。更に、その生産性は従来通
りに優れている。
その製造方法は、半導体レーザの高出力動作時の端面Ｃ
ＯＤ劣化を抑制することができ、ＳＡＳ型レーザである
ＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザーでその抑制効果が
特に高い。ＡｌＧａＩｎＰ系赤色レーザーでは、更に、
横漏れ電流による発振しきい値の増加を抑制し、更に、
スロープ効率の低下を抑制し、更に、キンク光出力の低
下を抑制することができる。更に、その生産性は従来通
りに優れている。
【図１】図１は、本発明による半導体レーザー素子の製
造方法の実施の形態を示す断面図である。
造方法の実施の形態を示す断面図である。
【図２】図２は、図１の次のステップを示す断面図であ
る。
る。
【図３】図３は、図２の更に次のステップを示す断面図
である。
である。
【図４】図４は、図３の更に次のステップを示す断面図
である。
である。
【図５】図５は、図４の更に次のステップを示す断面図
である。
である。
【図６】図６は、図５の平面図である。
【図７】図７は、図５の更に次のステップを示す断面図
である。
である。
【図８】図８は、図７の更に次のステップを示す断面図
である。
である。
【図９】図９は、図８の更に次のステップを電流注入部
について示す断面図である。
について示す断面図である。
【図１０】図１０は、図８の更に次のステップを電流非
注入部について示す断面図である。
注入部について示す断面図である。
【図１１】図１１は、公知装置を示す断面図である。
１…基板 ４…下側内部クラッド層 ５…活性領域 ６…上側内部クラッド層 ７…電流ブロック層 ８…キャップ層 １２…開口部 １３’…電流非注入部 １７，１８…レーザ出射端面 １９…外部クラッド層
Claims (12)
- 【請求項１】半導体材料により構成される活性領域と、 前記活性領域を下側より挟み込む下側内部クラッド層
と、 前記活性領域を上側より挟み込む上側内部クラッド層
と、 前記上側内部クラッド層の上面側に形成される電流ブロ
ック層と、 前記内部クラッド層と前記電流ブロック層とを挟み込む
外部クラッド層とを含み、 前記電流ブロック層に開口部が形成され、 前記開口部の端面であるレーザ出射端面の少なくとも一
方の端面領域で前記電流ブロック層の前記内部クラッド
層の側の部分が残されて電流非注入領域が形成されてい
る半導体レーザ素子。 - 【請求項２】前記開口部に位置対応する内部クラッド層
のキャリア濃度は、前記電流ブロック層に接触する前記
内部クラッド層のキャリア濃度よりも高い請求項１の半
導体レーザ素子。 - 【請求項３】前記レーザ出斜端面の前記電流非注入領域
を形成する前記電流ブロック層の厚さが前記開口部に沿
ってレーザーの出射方向に変化して、前記電流ブロック
層が段差形状に形成されている請求項１の半導体レーザ
素子。 - 【請求項４】前記レーザ出斜端面の前記電流非注入領域
を形成する前記電流ブロック層の厚さが前記開口部に沿
ってレーザーの前記出射方向に変化して、前記電流ブロ
ック層が滑らかな段差形状に形成されている請求項１の
半導体レーザ素子。 - 【請求項５】前記半導体材料はＡｌＧａＩｎＰであり、 前記下側内部クラッド層はＡｌＧａＩｎＰで形成され、 前記上側内部クラッド層はＡｌＧａＩｎＰで形成され、 前記電流ブロック層はＡｌＧａＩｎＰとＡｌＧａＡｓと
から選択される１つである請求項１〜請求項４から選択
される１請求項の半導体レーザ素子。 - 【請求項６】基板の上面側に第１外部クラッド層を形成
すること、 前記外部クラッド層の上面に下側内部クラッド層を形成
すること、 前記下側内部クラッド層の上面に活性層を形成するこ
と、 前記活性層の上面に上側内部クラッド層を形成するこ
と、 前記上側内部クラッド層の上面側に電流ブロック層を形
成すること、 前記電流ブロック層に開口部を形成すること、 前記開口部の上面と電流ブロック層の上面側に第２外部
クラッド層を形成することとを含み、 前記開口部は、レーザー出射方向に対向する開口部両端
面の少なくとも一方の端面の領域の深さが前記開口部両
端面で挟まれる中央領域の深さよりも浅く形成されてい
る半導体レーザ素子の製造方法。 - 【請求項７】前記中央領域の深さは前記電流ブロック層
の厚さに等しい請求項６の半導体レーザ素子の製造方
法。 - 【請求項８】前記電流ブロック層と前記第２外部クラッ
ド層との間にキャップ層を形成することを更に含み、 前記開口部は前記キャップ層を貫通して前記電流ブロッ
ク層に形成されている請求項６の半導体レーザ素子の製
造方法。 - 【請求項９】前記開口部を形成することは、前記キャッ
プ層をマスクとして利用することにより前記開口部を形
成することを備えている請求項８の半導体レーザ素子の
製造方法。 - 【請求項１０】前記開口部両端面の少なくとも一方の端
面の前記領域に位置対応する前記電流ブロック層の厚み
をデバイス物性に対応する厚さに調整することを更に含
む請求項９の半導体レーザ素子の製造方法。 - 【請求項１１】前記第２外部クラッド層の成長中に、Ｚ
ｎを前記第２内部クラッド層にドーピングすることを更
に含む請求項１０の半導体レーザ素子の製造方法。 - 【請求項１２】前記ドーピングすることにより、前記第
２内部クラッド層の前記開口部に位置対応する部分は、
それの不純物濃度が３×１０１６ｃｍ−３から３×１０
１７ｃｍ−３に増加する請求項１１の半導体レーザ素子
の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000147385A JP2001332811A (ja) | 2000-05-19 | 2000-05-19 | 半導体レーザ素子、及び、その製造方法 |
| US09/860,714 US6647043B2 (en) | 2000-05-19 | 2001-05-18 | Semiconductor laser device capable of preventing degradation of characteristics |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000147385A JP2001332811A (ja) | 2000-05-19 | 2000-05-19 | 半導体レーザ素子、及び、その製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001332811A true JP2001332811A (ja) | 2001-11-30 |
Family
ID=18653581
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000147385A Withdrawn JP2001332811A (ja) | 2000-05-19 | 2000-05-19 | 半導体レーザ素子、及び、その製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6647043B2 (ja) |
| JP (1) | JP2001332811A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6842471B2 (en) | 2002-04-02 | 2005-01-11 | Nec Compound Semiconductor Devices, Ltd. | Semiconductor laser device having a current non-injection area |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE602004011146T2 (de) * | 2003-06-27 | 2008-12-24 | Nichia Corp., Anan | Nitrid-Halbleiterlaser mit Stromsperrschichten und Herstellungsverfahren hierfür |
| JP2006303237A (ja) * | 2005-04-21 | 2006-11-02 | Sharp Corp | 化合物半導体レーザ素子 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4881235A (en) * | 1985-07-26 | 1989-11-14 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor laser having a multiple quantum well structure doped with impurities |
| FR2625506B1 (fr) * | 1987-12-31 | 1992-02-21 | Bp Chimie Sa | Procede et appareillage de fabrication de polymeres controlee a l'aide d'un systeme de regulation comprenant un spectrophotometre infrarouge |
| JP2929990B2 (ja) * | 1996-01-26 | 1999-08-03 | 日本電気株式会社 | 半導体レーザ |
| JP2002134838A (ja) * | 2000-10-30 | 2002-05-10 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置及びその製造方法 |
-
2000
- 2000-05-19 JP JP2000147385A patent/JP2001332811A/ja not_active Withdrawn
-
2001
- 2001-05-18 US US09/860,714 patent/US6647043B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6842471B2 (en) | 2002-04-02 | 2005-01-11 | Nec Compound Semiconductor Devices, Ltd. | Semiconductor laser device having a current non-injection area |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6647043B2 (en) | 2003-11-11 |
| US20010043634A1 (en) | 2001-11-22 |
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Legal Events
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| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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