JP2006019705A - 半導体レーザ素子、半導体レーザ素子の製造方法、半導体素子の電極構造、光ディスク装置および光伝送システム - Google Patents
半導体レーザ素子、半導体レーザ素子の製造方法、半導体素子の電極構造、光ディスク装置および光伝送システム Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】n−GaAs基板101上に、n−AlGaAs第1,第2下クラッド層103,104と、多重歪量子井戸活性層106と、p−AlGaAs第1,第2上クラッド層109,111と、p−GaAsコンタクト層112およびp+−GaAsコンタクト層113を備える。上記コンタクト層113と導通するp側電極115を設ける。上記コンタクト層113とp側電極115との界面に、NiとAuとZnおよびコンタクト層113を構成する元素とからなる合金層120を形成する。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明の第1実施形態の半導体レーザ素子の構造を示したものである。この半導体レーザ素子は、波長890nmで発振して赤外線通信に用いられるものである。
図7に、本発明の第2実施形態の半導体レーザ素子の構造を示す。この半導体レーザ素子は、波長650nm帯で発振してDVD(デジタル・ビデオ・ディスク)用の光源として使用するものである。
一つは、高出力時の発振横モードを安定化させるため、リッジ部の底部の幅をより狭めること。
二つには、高出力を得るために大電流を注入した際、リッジ部の底部の幅を狭めたことによってリッジ部側電極が高抵抗化してしまうのをできる限り抑制・改善すること。
三つには、リッジ部側での光吸収材料となるコンタクト層の影響をできる限り排除することである。
図8は、本発明にかかる光ディスク装置300の構造の一例を示したものである。これは光ディスク301にデータを書き込んだり、書き込まれたデータを再生したりするためのものであり、その際に用いられる発光素子として、先に説明した第1実施形態の構成を使用した波長780nm帯で発振する半導体レーザ素子302を備えている。
図9は、本発明の第4実施形態の光伝送システムに使用される光伝送モジュール400を示す断面図である。また、図10は光源の部分を示す斜視図であり、図11は、光伝送システムの概略図である。この第4実施形態では、光源として第1実施形態で説明した発振波長890nmのInGaAs系半導体レーザ素子(レーザチップ) 401を、また受光素子402としてシリコン(Si)のpinフォトダイオードを用いている。詳しくは後述するが、通信を行う双方の側(例えば、端末とサーバ)にそれぞれ同じ光伝送モジュール400を備えることにより、双方の光伝送モジュール400間で光信号を送受信する光伝送システムが構成される。
102…n−GaAsバッファ層
103…n−AlGaAs第1下クラッド層
104…n−AlGaAs第2下クラッド層
105…AlGaAs下ガイド層
106…多重歪量子井戸活性層
107…AlGaAs第1上ガイド層
108…p−AlGaAs第2上ガイド層
109…p−AlGaAs第1上クラッド層
110…p−InGaAsP半導体層
111…p−AlGaAs第2上クラッド層
112…p−GaAsコンタクト層
113…p+−GaAsコンタクト層
114…SiN膜
115…p側電極
115a…Ni層
115b…AuZn層
115c…Au層
116…n側電極
117…レジストマスク
117a…リッジ部形成領域
117b…リッジ部形成外領域
120…合金層
120a…第1の合金層
120b…第2の合金層
130…リッジ部
201…n−GaAs基板
202…n−AlGaInP下クラッド層
203…GaInP活性層
204…p−AlGaInP上クラッド層
205…GaInP中間層
206…p−GaAsコンタクト層
207…リッジ部
208…絶縁膜
209…p側電極
210…n側電極
300…光ディスク装置
301…光ディスク
302…半導体レーザ素子
303…コリメートレンズ
304…ビームスプリッタ
305…λ/4偏光板
306…対物レンズ
307…受光素子用対物レンズ
308…信号検出用受光素子
309…信号光再生回路
400,400’…光伝送モジュール
401…半導体レーザ素子(レーザチップ)
401a…低反射膜
401b…高反射膜
401c…ショットキー接合している電極領域
402…受光素子
403…エポキシ樹脂モールド
404,405…レンズ部
406…回路基板
406a…凹部
407a,407b,c407…ワイヤ
408…IC回路
409…シリコン樹脂
410…レーザマウント
411…ヒートシンク
411b…基部
412…正電極
413…平坦部
414…レーザビーム
415…基地局
416…パーソナルコンピュータ
501…n−GaAs基板
502…n−AlGaAsクラッド層
503…アンドープGaAs活性層
504…p−AlGaAsクラッド層
505…p−GaAsコンタクト層
506,512…フォトレジストパターン
507,508…p−オーミック電極
509,510…SiO2膜
511…SiN膜
513…ボンディング電極
514…n−オーミック電極
Claims (16)
- n型基板上に、少なくともn型クラッド層と活性層とp型クラッド層およびp型コンタクト層を備え、上記p型コンタクト層と導通する電極が形成されている半導体レーザ素子において、
上記p型コンタクト層は、少なくともGaとAsを含んでおり、
上記電極の上記p型コンタクト層側は、少なくともAuを含んでおり、
上記p型コンタクト層と上記電極との界面に、上記電極を構成する元素と上記p型コンタクト層を構成する元素のうちの少なくとも1つとNiからなる合金層が形成されていることを特徴とする半導体レーザ素子。 - 請求項1に記載の半導体レーザ素子において、
上記p型コンタクト層がGaAsであり、上記電極がAuZnであることを特徴とする半導体レーザ素子。 - 請求項2に記載の半導体レーザ素子において、
上記GaAsからなるp型コンタクト層のドーパントがZnであることを特徴とする半導体レーザ素子。 - 請求項2に記載の半導体レーザ素子において、
上記GaAsからなるp型コンタクト層の厚みが0.2μm以上であり、
上記合金層が、GaとAsとAuおよびZnのうちの少なくとも1つとNiからなることを特徴とする半導体レーザ素子。 - 請求項4に記載の半導体レーザ素子において、
上記合金層は、上記p型コンタクト層側に形成されたGaとAsとZnおよびNiからなる第1の合金層と、上記電極側に形成されたAuとZnとGaおよびNiからなる第2の合金層とを有し、
上記電極は、上記第2の合金層上に形成されたAuZn層を有することを特徴とする半導体レーザ素子。 - 請求項1に記載の半導体レーザ素子において、
上記p型コンタクト層がInGaAsであり、上記電極がAuZnであることを特徴とする半導体レーザ素子。 - 請求項1に記載の半導体レーザ素子において、
上記p型クラッド層がAlGaAsからなり、上記AlGaAsにおけるIII族元素中のAl混晶比が0.6よりも大きくかつ0.7以下であって、上記p型コンタクト層の下側領域の上記p型クラッド層の層厚が0.5μm以上であることを特徴とする半導体レーザ素子。 - 請求項1に記載の半導体レーザ素子において、
上記p型クラッド層がAlGaAsからなり、上記AlGaAsにおけるIII族元素中のAl混晶比が0.4以上かつ0.6以下であって、上記p型コンタクト層の下側領域の上記p型クラッド層の層厚が1μm以上であることを特徴とする半導体レーザ素子。 - n型基板上に、少なくともn型クラッド層と活性層とp型クラッド層およびp型コンタクト層を結晶成長により順に形成する工程と、
上記p型コンタクト層上に、NiまたはAuZnの一方を堆積させた後にNiまたはAuZnの他方を堆積させる工程と、
上記Niおよび上記AuZnを堆積させる工程の後、熱処理により、上記p型コンタクト層上に、上記p型コンタクト層を構成する元素とAuおよびZnのうちの少なくとも1つとNiからなる合金層を形成すると共に、上記合金層を介して上記p型コンタクト層と導通する電極を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。 - 請求項9に記載の半導体レーザ素子の製造方法において、
上記p型コンタクト層上に、上記Niおよび上記AuZnを堆積させる工程において、上記AuZnよりも先にNiを厚み5nm以上堆積させた後に上記AuZnを堆積させることを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。 - 請求項9に記載の半導体レーザ素子の製造方法において
上記熱処理により上記合金層と上記電極を形成する工程において、350℃以上かつ450℃以下の温度で熱処理を行うことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。 - 請求項9に記載の半導体レーザ素子の製造方法において、
少なくとも上記n型クラッド層と活性層とp型クラッド層およびp型コンタクト層を形成する工程の後、上記p型コンタクト層と、p型クラッド層の一部を除去することによってリッジ部を形成する工程と、
上記リッジ部を形成する工程の後、上記p型コンタクト層の頂部を除く領域に無機絶縁膜を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。 - p型コンタクト層と上記p型コンタクト層と導通する電極を有する半導体素子の電極構造において、
上記p型コンタクト層は、少なくともGaとAsを含んでおり、
上記電極の上記p型コンタクト層側は、少なくともAuを含んでおり、
上記p型コンタクト層と上記電極との界面に、上記電極を構成する元素と上記p型コンタクト層を構成する元素のうちの少なくとも1つとNiからなる合金層が形成されていることを特徴とする半導体素子の電極構造。 - 請求項13に記載の半導体素子の電極構造において、
上記合金層は、GaとAsとZnおよびNiからなる第1の合金層と、AuとZnとGaおよびNiからなる第2の合金層とを有し、
上記電極は、上記第2の合金層上に形成されたAuZn層を有することを特徴とする半導体素子の電極構造。 - 請求項1乃至8の何れか一つに記載の半導体レーザ素子を用いたことを特徴とする光ディスク装置。
- 請求項1乃至8の何れか一つに記載の半導体レーザ素子を用いたことを特徴とする光伝送システム。
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