JP2812068B2 - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザに関し、
特に、レーザチップ内に独立駆動構造の複数のレーザ共
振器を形成して成るマルチビーム半導体レーザに関す
る。
特に、レーザチップ内に独立駆動構造の複数のレーザ共
振器を形成して成るマルチビーム半導体レーザに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】最近、レーザプリンタや光ディスク等の
高出力光源として、マルチビーム半導体レーザが用いら
れている。この種のマルチビーム半導体レーザは、高出
力化のために共通電極で複数のレーザ共振器を同時に駆
動する半導体レーザと異なり、レーザチップ内に独立駆
動構造の複数のレーザ共振器を有している。
高出力光源として、マルチビーム半導体レーザが用いら
れている。この種のマルチビーム半導体レーザは、高出
力化のために共通電極で複数のレーザ共振器を同時に駆
動する半導体レーザと異なり、レーザチップ内に独立駆
動構造の複数のレーザ共振器を有している。
【０００３】図７はこの種のマルチビーム半導体レーザ
のチップ断面構造図であり、半導体基板１０上に、第一
のバッファ層１１、第一のクラッド層１２、活性層１
３、第二のクラッド層１４、第二のバッファ層１５がこ
の順に形成され、第二のバッファ層１５及び第二のクラ
ッド層１４は、メサエッチングされて複数（図７では二
つ）のストライプ領域をなしている。これらストライプ
領域は電流ブロック層１６ａ〜１６ｃにて所定間隔で分
離され、更にこれら層の表面に、レジスト層１７で分離
されたコンタクト層１８ａ、１８ｂが形成されている。
また、コンタクト層１８ａ、１８ｂ上面にはｐ電極１９
ａ、１９ｂ、半導体基板１０下面には共通ｎ電極１９ｃ
が形成されている。なお、第一及び第二のバッファ層１
１、１５は、夫々半導体基板１０、第二のクラッド層１
４と一体となり、独立に存在しない構造のものもある。
のチップ断面構造図であり、半導体基板１０上に、第一
のバッファ層１１、第一のクラッド層１２、活性層１
３、第二のクラッド層１４、第二のバッファ層１５がこ
の順に形成され、第二のバッファ層１５及び第二のクラ
ッド層１４は、メサエッチングされて複数（図７では二
つ）のストライプ領域をなしている。これらストライプ
領域は電流ブロック層１６ａ〜１６ｃにて所定間隔で分
離され、更にこれら層の表面に、レジスト層１７で分離
されたコンタクト層１８ａ、１８ｂが形成されている。
また、コンタクト層１８ａ、１８ｂ上面にはｐ電極１９
ａ、１９ｂ、半導体基板１０下面には共通ｎ電極１９ｃ
が形成されている。なお、第一及び第二のバッファ層１
１、１５は、夫々半導体基板１０、第二のクラッド層１
４と一体となり、独立に存在しない構造のものもある。
【０００４】上記構造において、従来は、通常、半導体
基板１０にｎ型（第一導電型、以下同じ）ＧａＡｓ混
晶、第一のクラッド層１２にｎ型ＡｌＧａＡｓ混晶、活
性層１３にアンドープのＡｌＧａＡｓやＧａＡｓの混
晶、第二のクラッド層１４にｐ型（第二導電型、以下同
じ）ＡｌＧａＡｓ混晶が用いられており、いわゆるＡｌ
ＧａＡｓ系のマルチビーム半導体レーザと称されてい
る。
基板１０にｎ型（第一導電型、以下同じ）ＧａＡｓ混
晶、第一のクラッド層１２にｎ型ＡｌＧａＡｓ混晶、活
性層１３にアンドープのＡｌＧａＡｓやＧａＡｓの混
晶、第二のクラッド層１４にｐ型（第二導電型、以下同
じ）ＡｌＧａＡｓ混晶が用いられており、いわゆるＡｌ
ＧａＡｓ系のマルチビーム半導体レーザと称されてい
る。
【０００５】このような構造のマルチビーム半導体レー
ザでは、図７の縦方向に電流を流すと、ｐ電極１９ａ、
１９ｂからのキャリアは電流ブロック層１６ａ〜１６ｃ
でブロックされ、夫々ストライプ領域の上面を通って第
二のクラッド層１４を移動する。その際、キャリアは、
電界により第二のクラッド層１４から活性層１３、第一
のクラッド層１２を横切ってｎ共通電極１９ｃまでの間
をビーム状に分布する。従って、各ストライプ領域の上
面にその幅で電流が流れ、各電流幅に対応する活性層１
３の領域にて独立にレーザ発振が行われる。即ち、スト
ライプ領域毎に独立駆動可能のレーザ共振器が形成され
る。
ザでは、図７の縦方向に電流を流すと、ｐ電極１９ａ、
１９ｂからのキャリアは電流ブロック層１６ａ〜１６ｃ
でブロックされ、夫々ストライプ領域の上面を通って第
二のクラッド層１４を移動する。その際、キャリアは、
電界により第二のクラッド層１４から活性層１３、第一
のクラッド層１２を横切ってｎ共通電極１９ｃまでの間
をビーム状に分布する。従って、各ストライプ領域の上
面にその幅で電流が流れ、各電流幅に対応する活性層１
３の領域にて独立にレーザ発振が行われる。即ち、スト
ライプ領域毎に独立駆動可能のレーザ共振器が形成され
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、マルチビー
ム半導体を駆動する際の問題点の一つに熱クロストーク
がある。これは、例えば図７に示したような二つのレー
ザ共振器を有するマルチビーム半導体レーザでは、一方
のレーザ共振器を駆動してビームを出射させているとき
に、他方のレーザ共振器を駆動すると、通電により発生
した熱が一方のレーザ共振器側に伝導してそのビーム出
力レベルが低下するというものである。
ム半導体を駆動する際の問題点の一つに熱クロストーク
がある。これは、例えば図７に示したような二つのレー
ザ共振器を有するマルチビーム半導体レーザでは、一方
のレーザ共振器を駆動してビームを出射させているとき
に、他方のレーザ共振器を駆動すると、通電により発生
した熱が一方のレーザ共振器側に伝導してそのビーム出
力レベルが低下するというものである。
【０００７】従来のＡｌＧａＡｓ系マルチビーム半導体
レーザの場合は、駆動電流が大きいことに加え、熱抵抗
も比較的大きいことから、レーザ共振器間で熱伝導が生
じ易くなっている。そのために、各レーザ共振器から出
射されるビームの出力レベルが大幅に変動し、動作信頼
性の低下を招いていた。この熱クロストークの影響を回
避するには、レーザ共振器の形成間隔を大きくしたり、
レーザ共振器間に熱伝導を阻止する部材を配する等の工
夫が必要となり、製造コストの低減に限界があった。
レーザの場合は、駆動電流が大きいことに加え、熱抵抗
も比較的大きいことから、レーザ共振器間で熱伝導が生
じ易くなっている。そのために、各レーザ共振器から出
射されるビームの出力レベルが大幅に変動し、動作信頼
性の低下を招いていた。この熱クロストークの影響を回
避するには、レーザ共振器の形成間隔を大きくしたり、
レーザ共振器間に熱伝導を阻止する部材を配する等の工
夫が必要となり、製造コストの低減に限界があった。
【０００８】本発明は、かかる背景の下になされたもの
で、その目的とするところは、熱クロストークを有効に
防止し得る構造の半導体レーザを提供することにある。
で、その目的とするところは、熱クロストークを有効に
防止し得る構造の半導体レーザを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、従来構造の半
導体レーザにおいて、前記第一及び第二のクラッド層
を、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＩｎＰのいずれ
かを含んで成る半導体混晶、又は、各クラッド層の全て
を、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＩｎＰのいずれ
かあるいはこれらを混合して成る半導体混晶としたもの
である。
導体レーザにおいて、前記第一及び第二のクラッド層
を、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＩｎＰのいずれ
かを含んで成る半導体混晶、又は、各クラッド層の全て
を、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＩｎＰのいずれ
かあるいはこれらを混合して成る半導体混晶としたもの
である。
【００１０】なお、クラッド層が上記半導体混晶の場合
に、前記活性層をＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡ
ｓのいずれかより成る混晶とし、また、電流ブロック層
を第一導電型のＧａＡｓ混晶とした。更に、上記各層か
ら成るレーザ共振器の反射面部に誘電体反射膜を形成し
た。
に、前記活性層をＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡ
ｓのいずれかより成る混晶とし、また、電流ブロック層
を第一導電型のＧａＡｓ混晶とした。更に、上記各層か
ら成るレーザ共振器の反射面部に誘電体反射膜を形成し
た。
【００１１】
【作用】ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＰ、ＡｌＩｎＰの各
混晶、あるいはこれらの混合混晶、これらを一部に含む
半導体混晶は、ＡｌＧａＡｓ混晶よりも熱抵抗が数倍大
きい。したがって定性的に言えば、クラッド層にこれら
混晶を用いた場合、ＧａＡｓ基板の熱抵抗が小さいため
に、通電によりレーザ共振器で発生した熱は、クラッド
層からＧａＡｓ基板方向に向かう。そして、ＧａＡｓ基
板に達した後は該基板に沿って隣設のレーザ共振器に伝
わる。ＡｌＧａＡｓ混晶をクラッド層に用いた従来構造
のものもその傾向はあるが、ＧａＡｓ基板との熱抵抗比
がさほど大きくないので、その効果は小さい。したがっ
て、本発明の結晶構造とすることで従来よりもレーザ共
振器間の熱伝達経路が実質的に長くなり、熱クロストー
クの影響が緩和される。
混晶、あるいはこれらの混合混晶、これらを一部に含む
半導体混晶は、ＡｌＧａＡｓ混晶よりも熱抵抗が数倍大
きい。したがって定性的に言えば、クラッド層にこれら
混晶を用いた場合、ＧａＡｓ基板の熱抵抗が小さいため
に、通電によりレーザ共振器で発生した熱は、クラッド
層からＧａＡｓ基板方向に向かう。そして、ＧａＡｓ基
板に達した後は該基板に沿って隣設のレーザ共振器に伝
わる。ＡｌＧａＡｓ混晶をクラッド層に用いた従来構造
のものもその傾向はあるが、ＧａＡｓ基板との熱抵抗比
がさほど大きくないので、その効果は小さい。したがっ
て、本発明の結晶構造とすることで従来よりもレーザ共
振器間の熱伝達経路が実質的に長くなり、熱クロストー
クの影響が緩和される。
【００１２】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。なお、本発明は、従来のマルチビーム半導体レー
ザの層結晶の組成を代えたものなので、各層の名称、符
号についてはそのまま同一のものを用いて説明する。
する。なお、本発明は、従来のマルチビーム半導体レー
ザの層結晶の組成を代えたものなので、各層の名称、符
号についてはそのまま同一のものを用いて説明する。
【００１３】本発明の一実施例に係るマルチビーム半導
体レーザは、図７に示した従来の層構造において、第一
のクラッド層１２をｎ型ＡｌＧａＩｎＰ混晶、第二のク
ラッド層１４をｐ型ＡｌＧａＩｎＰ混晶にて形成したも
のである。
体レーザは、図７に示した従来の層構造において、第一
のクラッド層１２をｎ型ＡｌＧａＩｎＰ混晶、第二のク
ラッド層１４をｐ型ＡｌＧａＩｎＰ混晶にて形成したも
のである。
【００１４】マルチビーム半導体レーザの熱クロストー
クを抑制する一つの手段は、レーザチップからの放熱性
を良くして発熱による温度上昇を小さくすることであ
る。この考えによれば、従来のＡｌＧａＡｓ混晶よりも
熱抵抗が数倍大きいＡｌＧａＩｎＰ混晶を用いることは
不利のようにも見える。しかしながら、本発明者らの考
察により、熱伝導の経路を考慮すると、むしろクラッド
層の熱抵抗が大きいことが有利に働くことがわかった。
クを抑制する一つの手段は、レーザチップからの放熱性
を良くして発熱による温度上昇を小さくすることであ
る。この考えによれば、従来のＡｌＧａＡｓ混晶よりも
熱抵抗が数倍大きいＡｌＧａＩｎＰ混晶を用いることは
不利のようにも見える。しかしながら、本発明者らの考
察により、熱伝導の経路を考慮すると、むしろクラッド
層の熱抵抗が大きいことが有利に働くことがわかった。
【００１５】即ち、レーザ共振器の駆動時に発生する熱
は、図１に示すように、ＡｌＧａＩｎＰ混晶の第一のク
ラッド層１２から一旦熱抵抗の低いＧａＡｓ基板１０方
向に伝導した後、該基板１０に沿って他方のレーザ共振
器に向かう。いわば、熱が遠回りして伝達される。クラ
ッド層１２がＡｌＧａＡｓ混晶である従来のマルチビー
ム半導体レーザの場合もその傾向はあるが、図１に破線
で示すように、ＡｌＧａＩｎＰ混晶の場合よりも熱の伝
導経路が短い。これは、ＧａＡｓ基板１０との熱抵抗比
が夫々の場合で異なることによる。
は、図１に示すように、ＡｌＧａＩｎＰ混晶の第一のク
ラッド層１２から一旦熱抵抗の低いＧａＡｓ基板１０方
向に伝導した後、該基板１０に沿って他方のレーザ共振
器に向かう。いわば、熱が遠回りして伝達される。クラ
ッド層１２がＡｌＧａＡｓ混晶である従来のマルチビー
ム半導体レーザの場合もその傾向はあるが、図１に破線
で示すように、ＡｌＧａＩｎＰ混晶の場合よりも熱の伝
導経路が短い。これは、ＧａＡｓ基板１０との熱抵抗比
が夫々の場合で異なることによる。
【００１６】例えば、クラッド層１２、１４を（Ａｌ
0.6 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ混晶にて形成した場合、
その熱抵抗は正確にはわかっていないが、１７［Ｋｃｍ
／Ｗ］程度であり（Hatakoshi 他、The Transactions o
f the IEICE 、第Ｅ71巻、４号、1988 年、P315〜317 参
照）、Ａｌ0.6 Ｇａ0.4 Ａｓ（８．８［Ｋｃｍ／Ｗ］）
の２倍、半導体基板１０となるＧａＡｓ混晶（２．３
［Ｋｃｍ／Ｗ］）の７倍となっている。なお、ＡｌＧａ
Ａｓ、ＧａＡｓの熱抵抗値は、NakwaskiがJounalof Ap
plied Physics 第６４巻、1988年、P159〜166 にま
とめたデータより計算した。
0.6 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ混晶にて形成した場合、
その熱抵抗は正確にはわかっていないが、１７［Ｋｃｍ
／Ｗ］程度であり（Hatakoshi 他、The Transactions o
f the IEICE 、第Ｅ71巻、４号、1988 年、P315〜317 参
照）、Ａｌ0.6 Ｇａ0.4 Ａｓ（８．８［Ｋｃｍ／Ｗ］）
の２倍、半導体基板１０となるＧａＡｓ混晶（２．３
［Ｋｃｍ／Ｗ］）の７倍となっている。なお、ＡｌＧａ
Ａｓ、ＧａＡｓの熱抵抗値は、NakwaskiがJounalof Ap
plied Physics 第６４巻、1988年、P159〜166 にま
とめたデータより計算した。
【００１７】このように、ＧａＡｓ基板１０との熱抵抗
比が大きい程、熱の伝達経路が長くなり、それだけ熱ク
ロストークが少なくなる。なお、以上はクラッド層１
２、１４をＡｌＧａＩｎＰ混晶にて形成した場合である
が、その外にも、ＧａＩｎＰ混晶、ＡｌＩｎＰ混晶を用
いた場合、又はこれらの混合混晶の場合、あるいはＧａ
ＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＩｎＰのいずれかを含ん
で成る半導体混晶の場合も同様の効果が得られる。
比が大きい程、熱の伝達経路が長くなり、それだけ熱ク
ロストークが少なくなる。なお、以上はクラッド層１
２、１４をＡｌＧａＩｎＰ混晶にて形成した場合である
が、その外にも、ＧａＩｎＰ混晶、ＡｌＩｎＰ混晶を用
いた場合、又はこれらの混合混晶の場合、あるいはＧａ
ＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＩｎＰのいずれかを含ん
で成る半導体混晶の場合も同様の効果が得られる。
【００１８】このような層構造は、従来のように、Ｇａ
ＡｓやＡｌＧａＡｓの混晶を活性層１３とする場合だけ
でなく、ＩｎＧａＡｓ、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ等
の混晶を活性層１３とする場合も用いることができる。
特に、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓのいずれ
かの混晶を活性層１３に用いた場合は、第一及び第二の
クラッド層１２、１４をＡｌＧａＩｎＰ混晶にて形成す
ることで、両者のバンドギャップ差をＡｌＧａＡｓ混晶
を用いた場合よりも大きくとることができ、より効果的
となる。
ＡｓやＡｌＧａＡｓの混晶を活性層１３とする場合だけ
でなく、ＩｎＧａＡｓ、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ等
の混晶を活性層１３とする場合も用いることができる。
特に、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓのいずれ
かの混晶を活性層１３に用いた場合は、第一及び第二の
クラッド層１２、１４をＡｌＧａＩｎＰ混晶にて形成す
ることで、両者のバンドギャップ差をＡｌＧａＡｓ混晶
を用いた場合よりも大きくとることができ、より効果的
となる。
【００１９】なお、上記構造とした場合に、電流ブロッ
ク層１６ａ〜１６ｃをｎ型ＧａＡｓ混晶とすると、ある
程度熱は伝わり易くなるものの、従来構造のものよりは
熱クロストークが少ないマルチビーム半導体レーザが得
られる。また、隣接するストライプ領域同士の間隔が５
０μｍ以下と小さく、通常の構成では熱クロストークが
大きくなる場合には、マルチビーム半導体レーザを本構
成とすることが特に効果的である。
ク層１６ａ〜１６ｃをｎ型ＧａＡｓ混晶とすると、ある
程度熱は伝わり易くなるものの、従来構造のものよりは
熱クロストークが少ないマルチビーム半導体レーザが得
られる。また、隣接するストライプ領域同士の間隔が５
０μｍ以下と小さく、通常の構成では熱クロストークが
大きくなる場合には、マルチビーム半導体レーザを本構
成とすることが特に効果的である。
【００２０】図２は上記本実施例のマルチビーム半導体
レーザの出発材料となるレーザ用エピの層構造断面図で
ある。図２を参照すると、厚さ３５０［μｍ］以下の半
導体基板１０上面に、厚さ０．２３［μｍ］の第一のバ
ッファ層１１、厚さ１．１［μｍ］の第一のクラッド層
１２、夫々の厚さが０．０４［μｍ］の光閉じ込め層・
活性層・光閉じ込め層１３ａ〜１３ｃから成る活性層部
１３、厚さ１．１［μｍ］の第二のクラッド層１４、厚
さ０．１４［μｍ］の第二のバッファ層１５が、夫々Ｏ
ＭＶＰＥ（Organometallic vapor phase epitaxy）法等
の周知の結晶成長手段によってこの順に形成されてい
る。
レーザの出発材料となるレーザ用エピの層構造断面図で
ある。図２を参照すると、厚さ３５０［μｍ］以下の半
導体基板１０上面に、厚さ０．２３［μｍ］の第一のバ
ッファ層１１、厚さ１．１［μｍ］の第一のクラッド層
１２、夫々の厚さが０．０４［μｍ］の光閉じ込め層・
活性層・光閉じ込め層１３ａ〜１３ｃから成る活性層部
１３、厚さ１．１［μｍ］の第二のクラッド層１４、厚
さ０．１４［μｍ］の第二のバッファ層１５が、夫々Ｏ
ＭＶＰＥ（Organometallic vapor phase epitaxy）法等
の周知の結晶成長手段によってこの順に形成されてい
る。
【００２１】これら半導体基板１０及び各層１１〜１５
のうち、半導体基板１０は電子濃度が２×１０18［ｃｍ
-3］のＳｉドープのＧａＡｓ混晶、第一のバッファ層１
１は電子濃度が１．５×１０18［ｃｍ-3］のＳｉドープ
のＧａＡｓ混晶、第一のクラッド層１２は電子濃度が２
×１０17［ｃｍ-3］のＳｅドープの（Ａｌ0.7 Ｇ
ａ0.3 ）Ｉｎ0.5 Ｐ混晶、活性層１３は、１３ａ、１３
ｃがアンドープのＧａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ混晶、１３ｂがＧ
ａＡｓ混晶の井戸層、第二のクラッド層１４は正孔濃度
が４×１０17［ｃｍ-3］のＺｎドープの（Ａｌ0.7 Ｇａ
0.3 ）Ｉｎ0.5 Ｐ混晶、第二のバッファ層１５は正孔濃
度が１×１０18［ｃｍ-3］のＺｎドープのＧａ0.5 Ｉｎ
0.5 Ｐ混晶から夫々成る。
のうち、半導体基板１０は電子濃度が２×１０18［ｃｍ
-3］のＳｉドープのＧａＡｓ混晶、第一のバッファ層１
１は電子濃度が１．５×１０18［ｃｍ-3］のＳｉドープ
のＧａＡｓ混晶、第一のクラッド層１２は電子濃度が２
×１０17［ｃｍ-3］のＳｅドープの（Ａｌ0.7 Ｇ
ａ0.3 ）Ｉｎ0.5 Ｐ混晶、活性層１３は、１３ａ、１３
ｃがアンドープのＧａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ混晶、１３ｂがＧ
ａＡｓ混晶の井戸層、第二のクラッド層１４は正孔濃度
が４×１０17［ｃｍ-3］のＺｎドープの（Ａｌ0.7 Ｇａ
0.3 ）Ｉｎ0.5 Ｐ混晶、第二のバッファ層１５は正孔濃
度が１×１０18［ｃｍ-3］のＺｎドープのＧａ0.5 Ｉｎ
0.5 Ｐ混晶から夫々成る。
【００２２】図３〜図５は本実施例のマルチビーム（ダ
ブルビーム）半導体レーザの製造工程図である。以下、
これらの図を参照して各工程を説明する。
ブルビーム）半導体レーザの製造工程図である。以下、
これらの図を参照して各工程を説明する。
【００２３】まず、上記レーザ用エピを出発材料とし
（図３（ａ）参照）、第二のバッファ層１５上面に窒化
膜２０を形成し、その後、レジスト２１でパターニング
を行う（同（ｂ）参照）。そして、レジスト２１で覆わ
れた部分以外の窒化膜２０を例えばバッファードふっ酸
でエッチングし、その後、レジスト２１をアセトンで取
り除く（同（ｃ）参照）。これを５０℃の混酸（硫酸：
過酸化水素水：水＝３：１：１）で６分間エッチング
し、第二のクラッド層１４を約０．２［μｍ］程残す
（同（ｄ）参照）。これにより、二つのストライプ領域
が形成される。
（図３（ａ）参照）、第二のバッファ層１５上面に窒化
膜２０を形成し、その後、レジスト２１でパターニング
を行う（同（ｂ）参照）。そして、レジスト２１で覆わ
れた部分以外の窒化膜２０を例えばバッファードふっ酸
でエッチングし、その後、レジスト２１をアセトンで取
り除く（同（ｃ）参照）。これを５０℃の混酸（硫酸：
過酸化水素水：水＝３：１：１）で６分間エッチング
し、第二のクラッド層１４を約０．２［μｍ］程残す
（同（ｄ）参照）。これにより、二つのストライプ領域
が形成される。
【００２４】次に、ＳｉドープのＧａＡｓ（電子濃度２
×１０17［ｃｍ-3］）を０．３［μｍ］成長させた後、
残部の窒化膜２０をふっ酸と水との混合液（１：１）で
エッチングする。これにより電流ブロック層１６ａ〜１
６ｃが形成される（図４（ａ）参照）。その後、電流ブ
ロック層１６ａ〜１６ｃ及び各ストライプ領域の表面に
窒化膜２２を形成し、その中央部にレジスト２３を置く
（同（ｂ）参照）。そしてレジスト２３を置いた部分以
外の窒化膜２２をエッチングし（同（ｃ）参照）、その
上面にＺｎドープのＧａＡｓ（正孔濃度４×１０17［ｃ
ｍ-3］）を１［μｍ］成長させる。これにより、コンタ
クト層１８ａ、１８ｂが形成される（同（ｄ）参照）。
×１０17［ｃｍ-3］）を０．３［μｍ］成長させた後、
残部の窒化膜２０をふっ酸と水との混合液（１：１）で
エッチングする。これにより電流ブロック層１６ａ〜１
６ｃが形成される（図４（ａ）参照）。その後、電流ブ
ロック層１６ａ〜１６ｃ及び各ストライプ領域の表面に
窒化膜２２を形成し、その中央部にレジスト２３を置く
（同（ｂ）参照）。そしてレジスト２３を置いた部分以
外の窒化膜２２をエッチングし（同（ｃ）参照）、その
上面にＺｎドープのＧａＡｓ（正孔濃度４×１０17［ｃ
ｍ-3］）を１［μｍ］成長させる。これにより、コンタ
クト層１８ａ、１８ｂが形成される（同（ｄ）参照）。
【００２５】中央部の窒化膜２２を取り除き、コンタク
ト層１８ａ、１８ｂ全面に新たに窒化膜２４を形成す
る。中央部にはレジスト２５をパターニングする（図５
（ａ）参照）。その後、コンタクト層１８ａ、１８ｂ上
面の窒化膜２４をエッチングし（同（ｂ）参照）、全面
にｐ電極部材２６を蒸着する（同（ｃ）参照）。レジス
ト２５をアセトンで取り除き、同時にその上面のｐ電極
部材２６も取り除く。これによりｐ電極１９ａ、１９ｂ
が形成される。更に、基板１０を裏からエッチングし、
７０［μｍ］程度にする。その後、基板１０裏面にｎ共
通電極１９ｃを蒸着し、窒素雰囲気中、４００℃／１分
で合金化する（同（ｄ）参照）。
ト層１８ａ、１８ｂ全面に新たに窒化膜２４を形成す
る。中央部にはレジスト２５をパターニングする（図５
（ａ）参照）。その後、コンタクト層１８ａ、１８ｂ上
面の窒化膜２４をエッチングし（同（ｂ）参照）、全面
にｐ電極部材２６を蒸着する（同（ｃ）参照）。レジス
ト２５をアセトンで取り除き、同時にその上面のｐ電極
部材２６も取り除く。これによりｐ電極１９ａ、１９ｂ
が形成される。更に、基板１０を裏からエッチングし、
７０［μｍ］程度にする。その後、基板１０裏面にｎ共
通電極１９ｃを蒸着し、窒素雰囲気中、４００℃／１分
で合金化する（同（ｄ）参照）。
【００２６】図６は、本発明の他の実施例に係るレーザ
用エピの層構造断面図であり、図２との対比では、活性
層の構造のみが異なる。即ち、図６では３３ａ〜３３ｆ
により歪ＧａＩｎＰ井戸層を形成した。図６において、
３３ａ及び３３ｇは厚さ０．０８［μｍ］のアンドープ
（Ａｌ0.4 Ｇａ0.6 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ層、３３ｃ及び３
３ｅは厚さ０．００８［μｍ］のアンドープ（Ａｌ0.4
Ｇａ0.6 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ層、３３ｂ，３３ｄ，３３ｆ
は厚さ０．０１［μｍ］のＧａ0.43Ｉｎ0.57Ｐ層であ
る。このような層構造のレーザ用エピを出発材料として
図３〜図５の各工程を経ることにより、可視光のマルチ
ビーム（ダブルビーム）半導体レーザが得られた。
用エピの層構造断面図であり、図２との対比では、活性
層の構造のみが異なる。即ち、図６では３３ａ〜３３ｆ
により歪ＧａＩｎＰ井戸層を形成した。図６において、
３３ａ及び３３ｇは厚さ０．０８［μｍ］のアンドープ
（Ａｌ0.4 Ｇａ0.6 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ層、３３ｃ及び３
３ｅは厚さ０．００８［μｍ］のアンドープ（Ａｌ0.4
Ｇａ0.6 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ層、３３ｂ，３３ｄ，３３ｆ
は厚さ０．０１［μｍ］のＧａ0.43Ｉｎ0.57Ｐ層であ
る。このような層構造のレーザ用エピを出発材料として
図３〜図５の各工程を経ることにより、可視光のマルチ
ビーム（ダブルビーム）半導体レーザが得られた。
【００２７】次にこの可視光マルチビーム半導体レーザ
のクロストークを実際に測定した。測定方法は、まず、
二つのレーザ共振器の特性がほぼ同一であること、光の
クロストークが十分小さいことを確かめた上で、夫々６
［ｍＷ］のビーム出力時の電流Ｉa 、Ｉb を測定した。
次に、両レーザ共振器の駆動部を短絡し、１２［ｍＷ］
のビーム出力時の電流Ｉab及び外部微分効率（ＳＥ）を
測定した。そして、次の式でクロストークを求めた。
のクロストークを実際に測定した。測定方法は、まず、
二つのレーザ共振器の特性がほぼ同一であること、光の
クロストークが十分小さいことを確かめた上で、夫々６
［ｍＷ］のビーム出力時の電流Ｉa 、Ｉb を測定した。
次に、両レーザ共振器の駆動部を短絡し、１２［ｍＷ］
のビーム出力時の電流Ｉab及び外部微分効率（ＳＥ）を
測定した。そして、次の式でクロストークを求めた。
【００２８】 クロストーク［％］＝（Ｉab−Ｉa −Ｉb ）・ＳＥ／１
２ その結果、共振器長５００［μｍ］のときのクロストー
クは８［％］程度であり、実用的なデバイスが得られる
ことが確認された。なお、この値は、反射面部にコーテ
ィング無しの場合であり、例えば、誘電体多層膜からな
る反射膜をレーザ共振器の反射面部に形成することで、
クロストーク５［％］以内のデバイスを得ることができ
る。
２ その結果、共振器長５００［μｍ］のときのクロストー
クは８［％］程度であり、実用的なデバイスが得られる
ことが確認された。なお、この値は、反射面部にコーテ
ィング無しの場合であり、例えば、誘電体多層膜からな
る反射膜をレーザ共振器の反射面部に形成することで、
クロストーク５［％］以内のデバイスを得ることができ
る。
【００２９】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明で
は、ＧａＡｓ基板を用いる半導体レーザにおいて、その
クラッド層を、熱抵抗の高いＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎ
Ｐ、ＡｌＩｎＰのいずれかを含む半導体混晶、又はＧａ
ＩｎＰとＡｌＧａＩｎＰとＡｌＩｎＰとを混合して成る
半導体混晶にて形成したので、レーザ共振器間の熱伝導
経路が従来構造の半導体レーザよりも実質的に長くな
り、熱クロストークが少なくなる効果がある。活性層
が、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓのいずれか
より成る混晶の場合にこの効果が大きい。この効果よ
り、動作信頼性の高いマルチビーム半導体レーザを実現
することができる。
は、ＧａＡｓ基板を用いる半導体レーザにおいて、その
クラッド層を、熱抵抗の高いＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎ
Ｐ、ＡｌＩｎＰのいずれかを含む半導体混晶、又はＧａ
ＩｎＰとＡｌＧａＩｎＰとＡｌＩｎＰとを混合して成る
半導体混晶にて形成したので、レーザ共振器間の熱伝導
経路が従来構造の半導体レーザよりも実質的に長くな
り、熱クロストークが少なくなる効果がある。活性層
が、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓのいずれか
より成る混晶の場合にこの効果が大きい。この効果よ
り、動作信頼性の高いマルチビーム半導体レーザを実現
することができる。
【図１】マルチビーム半導体レーザの熱伝達経路の説明
図。
図。
【図２】本発明の一実施例に係るレーザ用エピの層構造
断面図。
断面図。
【図３】本実施例のマルチビーム半導体レーザの製造工
程図。
程図。
【図４】本実施例のマルチビーム半導体レーザの製造工
程図（図３の続き）。
程図（図３の続き）。
【図５】本実施例のマルチビーム半導体レーザの製造工
程図（図４の続き）。
程図（図４の続き）。
【図６】本発明の他の実施例に係るレーザ用エピの層構
造断面図。
造断面図。
【図７】本発明が適用される一般的なマルチビーム半導
体レーザの層構造断面図。
体レーザの層構造断面図。
１０…半導体基板、１２…第一のクラッド層、１３、３
３…活性層、１４…第二のクラッド層、１６ａ〜１６ｃ
…電流ブロック層、１９ａ〜１９ｃ…電極。
３…活性層、１４…第二のクラッド層、１６ａ〜１６ｃ
…電流ブロック層、１９ａ〜１９ｃ…電極。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01S 3/18
Claims (5)
- 【請求項１】 第一導電型ＧａＡｓ基板上に、第一導電
型半導体混晶の第一のクラッド層と、アンドープ半導体
混晶の活性層と、第二導電型半導体混晶の第二のクラッ
ド層とが少なくともこの順に形成され、更に、前記第二
のクラッド層表面を電流ブロック層にて所定間隔に分離
された複数のストライプ領域となし、それぞれのストラ
イプ領域上には、互いに電気的に分離されたコンタクト
層が設けられている、独立駆動構造の複数のレーザ発振
器が形成された半導体レーザにおいて、前記第一及び第
二のクラッド層が、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、Ａｌ
ＩｎＰのいずれかを含む半導体混晶であることを特徴と
する半導体レーザ。 - 【請求項２】 前記第一及び第二のクラッド層のすべて
が、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＩｎＰのいずれ
か、或いは、これらの組み合わせから成る半導体混晶で
あることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ。 - 【請求項３】 前記活性層が、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡ
ｓ、ＩｎＧａＡｓのいずれかより成る半導体混晶である
ことを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の半
導体レーザ。 - 【請求項４】 少なくとも一つの、隣接する前記ストラ
イプ領域同士の間隔が、５０μｍ以下であることを特徴
とする請求項１又は３のいずれかに記載の半導体レー
ザ。 - 【請求項５】 前記コンタクト層が、ＧａＡｓよりなる
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の
半導体レーザ。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4149490A JP2812068B2 (ja) | 1992-06-09 | 1992-06-09 | 半導体レーザ |
| CA002091302A CA2091302A1 (en) | 1992-03-11 | 1993-03-09 | Semiconductor laser and process for fabricating the same |
| DE69312767T DE69312767T2 (de) | 1992-03-11 | 1993-03-11 | Lasersystem |
| EP93103939A EP0560358B1 (en) | 1992-03-11 | 1993-03-11 | Laser system |
| US08/417,272 US5663975A (en) | 1992-03-11 | 1995-04-05 | Multi-beam semiconductor laser with separated contacts characterized by semiconductor mixed crystal and active layer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4149490A JP2812068B2 (ja) | 1992-06-09 | 1992-06-09 | 半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05343798A JPH05343798A (ja) | 1993-12-24 |
| JP2812068B2 true JP2812068B2 (ja) | 1998-10-15 |
Family
ID=15476295
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4149490A Expired - Fee Related JP2812068B2 (ja) | 1992-03-11 | 1992-06-09 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2812068B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3946337B2 (ja) * | 1997-02-21 | 2007-07-18 | 株式会社東芝 | 窒化ガリウム系化合物半導体レーザ |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03203283A (ja) * | 1989-12-28 | 1991-09-04 | Toshiba Corp | 半導体レーザ装置 |
-
1992
- 1992-06-09 JP JP4149490A patent/JP2812068B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05343798A (ja) | 1993-12-24 |
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