JP2946781B2 - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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Description
バ−コ−ドリ−ダ用又はレ−ザプリンタ−等の光源用半
導体レ−ザに関し、特に高出力で横モ−ド制御が可能で
あり、発振波長が680nm以下のAlGaInP系可視
光半導体レ−ザの構造に関する。
系可視光半導体レ−ザの一例は、昭和61年秋季応用物理
学会予稿集の第165頁に報告されている。
基づいて説明すると、図3(a)は、従来の横モ−ド制御
型のAlGaInP系可視光半導体レ−ザの構造を示す
斜視図であり、図3(b)は、図3(a)のE-E線断面図であ
る。図3(a)、(b)中、1はn−GaAs基板であり、こ
の基板1上にn−GaAsバッファ−層2が形成されて
いる。そして、このバッファ−層2上にはn−AlGa
InPクラッド層3、GaInP活性層4、p−AlG
aInPクラッド層5、p−GaInPキャップ層6、
n−GaAs電流阻止層7及びp−GaAsコンタクト
層8からなるダブルヘテロ接合構造が形成されている。
通常、MOVPE法によつて製造されるが、段差を形成した
基板上にAlGaInP層を積層することは、技術的に
困難なため、図3(a)に示すように、GaInP活性層
4上に段差を有したp−AlGaInPクラッド層5を
形成し、この段差部にn−GaAs電流阻止層7を形成
することにより、自己整合的に電流狭窄と光導波作用が
なされる。
レ−ザについて、その製造工程を簡単に述べると、ま
ず、1回目のMOVPE成長によってn−GaAsバッファ
−層2からp−GaInPキャップ層6までの5層構造
を順次形成する。続いて、キャップ層6上に写真蝕刻法
により幅5μmのSiO2膜を用いたストライプ状のマ
スクを形成し、p−AlGaInPクラッド層5の途中
までエッチングして、ストライプ状のメサ部を形成す
る。
トライプ状のSiO2膜マスクを除くメサ部にn−Ga
As電流阻止層7を選択的に形成する。その後 、Si
O2膜マスクを除去した後3回目のMOVPE成長によって全
面にp−GaAsコンタクト層8を成長形成し、コンタ
クト層8上にp側電極9、n−GaAs基板1上にn側
電極10を形成することにより、図3(a)、(b)に示す構
造のレ−ザ素子が完成される。
電流阻止層7により行なわれる。また、p−GaInP
キャップ層6は、p−AlGaInPクラッド層5とp
−GaAsコンタクト層8とのバンド不連続により生ず
る電気抵抗の増大を防ぐ役割を有しており(例えば、昭
和62年度秋季応用物理学会予稿集、P.765 講演番号19
a−ZR−6)、そして、図3(b)に示すように、共振器方
向両端面まで形成されている。
AlGaInPクラッド層5のメサ両側部で n−Ga
As電流阻止層7により光吸収ロスが生じるため、メサ
両側に屈折率分布が形成されることにより行なわれる。
発振し、高出力動作を実現できるAlGaInP系可視
光半導体レ−ザの要求が高まっている。しかしながら、
前述のような従来の屈折率ガイド型半導体レ−ザでは、
p−GaInPキャップ層6が共振器方向両端面まで形
成されているために(図3参照)、電流注入により活性
領域(GaInP活性層4)内の温度が上昇し、更に、
この活性領域の端面においては、レ−ザ光が端面で吸収
されるために発熱が生じ、端面の温度が上昇し、光学損
傷が生じ易く、端面破壊出力が低下し、高出力動作が困
難となる。
性領域端面の温度上昇を低減した高出力動作が可能なA
lGaInP系半導体レ−ザを提供することを目的とす
るものである。
は、共振器端面近傍に電流非注入領域を設け、電流注入
による共振器端面部の温度上昇を低減し、端面破壊出力
を高め、高出力動作を可能とするものである。
ダブルヘテロ接合構造部が(AlXGa1-X)0.5In0.5
P系からなる半導体レ−ザにおいて、少なくとも活性層
が第1導電型の第1クラッド層と第2導電型のストライ
プ状メサ形状を有した第2クラッド層とで挟まれ、上記
ストライプ状メサ側部及び外部に第1導電型で活性層よ
り屈折率の大きい半導体層を具備し、共振器端部近傍を
除く第2グラッド層ストライプ状メサ上面のみに第2導
電型のGa0.5In0.5P層を具備し、共振器両端面近傍
の前記第2導電型のGa 0.5 In 0.5 P層を除去すること
により形成される電流非注入領域の幅が5μm乃至10
μmであることを特徴とする半導体レ−ザである。
InPキャップ層を除去した構成にすることにより、p
−AlGaInPクラッド層とp−GaAsコンタクト
層とのバンド不連続接合が形成され、電気抵抗が増大す
るため電流非注入領域となる作用が生ずる。
μmであれば、本発明の効果を損なうことはないが、好
ましくは、その上限が10μmである。
いて本発明を詳細に説明する。図1(a)〜(d)は、本発明
の一実施例を示す図であり、図2(a)、(b)は、本発明の
他の実施例を示す図である。
例の半導体レ−ザの構造を示す斜視図であり、図1
(b)、(c)及び(d)は、各々図1(a)に示すA-A線断面図、B
-B線断面図及びC-C線断面図である。
(トリメチルインジウム、トリエチルガリウム、トリメ
チルアルミニウム)と5族水素化物(PH3、AsH3)
とを用いた減圧下でのMOVPE法により、面方位(100)のn
−GaAs基板11(n濃度2×1018cm-3)上に、厚
さ0.5μmのn−GaAsバッファ−層12(n濃度1
× 1017cm-3)、厚さ1μmのn−(Al0.6G
a0.4)0.5In0.5Pクラッド層13(n濃度5×1017
cm-3)、厚さ0.06μmのGa0.5In0.5P活性層1
4、厚さ 1μmのp−(Al0.6Ga0.4)0.5In0.5
Pクラッド層15(p濃度3×1017cm-3)、厚さ0.1
μmのp−Ga0.5In0.5Pキャップ層16(p濃度1
×1018cm-3)を、順次成長してダブルヘテロウェハ−
を形成する。
より、幅5μm、長さ280μmの長方形状のSiO2膜を
形成する。次いで、HCl系のエッチング液を用いて、
幅5μm、長さ280μmの長方形状のSiO2膜領域を除
く部分のp−Ga0.5In0.5Pキャップ層16のみを選
択的にエッチング除去する。次に、2回目の写真蝕刻法
により、1回目の長方形状のSiO2膜上に、幅5μmの
ストライプ状のSiO2膜を形成する。
て、図1(c)、(d)に示すように、p−(Al0.6G
a0.4)0.5In0.5Pクラッド層15の途中までエッチ
ングし、ストライプ状メサ部の両側のクラッド層15の
厚さを0.2〜0.3μmとなるように制御する。
膜下は、図1(d)に示すように、p−Ga0.5In0.5P
キャップ層16が最上層となるメサ部、2回目のストラ
イプ状のSiO2膜下のうち 長方形状のSiO2膜を除
くメサ部の最上層は、図1(c)に示すように、p−(A
l0.6Ga0.4)0.5In0.5P0.5クラッド層15が設け
られる。また、長方形状のSiO2膜の長手方向が共振
器方向であり、長さ280μmの長方形状のSiO2膜が30
0μmのピッチで配置されている。
ライプ状のSiO2膜マスクを除くメサ部に、厚さ0.6μ
m(平坦部)のn−GaAs電流阻止層17(n濃度1
×101 8cm-3)を選択的に成長形成する。その後、Si
O2膜マスクを除去した後3回目のMOVPE成長によって、
全表面に厚さ3μmのp−GaAsコンタクト層18
(p濃度5×1018cm-3)を成長形成し、コンタクト層
18上にp側電極19、n−GaAs基板11上にn側
電極20を形成することによって、本発明のレ−ザ用ウ
エハ−が完成する。
域には、p−Ga0.5In0.5Pキャップ層16が形成さ
れていないため、p−GaAsコンタクト層18とp−
(Al0.6Ga0.4)0.5In0.5P0.5クラッド層15と
の接合が形成され、バンド不連続による電気抵抗増大と
なり、電流非注入領域となる。また、この領域は共振器
両端面から10μm(図中、X)共振器内部まで形成され
ており、電流注入による端面近傍の発熱の影響を低減で
き、高出力動作が可能となる。また、この実施例では、
電流非注入領域の幅X:10μmの場合であるが、10μ
m≧X≧5μmであれば、本発明の効果を損なうことは
ない。
施例の半導体レ−ザの構造を示す斜視図であり、図2
(b)は、図2(a)のD-D線断面図である。
は、前述の実施例1と同じ方法で行なう。この実施例で
は、1回目のMOVPE成長により活性層14上に、厚さ0.2
〜0.3μmのp−(Al0.6Ga0.4)0.5In0.5Pクラ
ッド層15を成長形成した後、厚さ40オングストローム
のp−Ga0.5In0.5Pエッチング停止層21(p濃度
3×1017cm-3)を成長形成し、更に、上記クラッド
層15を厚さ0.7μm形成している点で前 述の実施例1
と異なる。
形成されていることにより、ストライプ状メサ部の両側
のクラッド層15の厚さをエッチングにより制御性良く
形成できる利点を有している。ここで、エッチング停止
層21厚さは、発振光に対して吸収を受けないようにす
るために、40オングストロームと薄く形成する必要があ
る。
共振器両端面近傍の第2導電型のGa0.5In0.5P層
(p−Ga0.5In0.5Pキャップ層16)を除去するこ
とにより、電流非注入領域が形成され、レ−ザ発振の
際、端面近傍の発熱が低減でき、高出力動作が可能とな
り、通常、3〜5mWの定格出力であるのに対して約3倍
の10〜15mWの高出力動作が実現できる効果が生ずる。
の構造を示す斜視図であり、図1(b)、(c)及び(d)は、
各々図1(a)に示すA-A線断面図、B-B線断面図及びC-C線
断面図である。
ザの構造を示す斜視図であり、図2(b)は、図2(a)のD-
D線断面図である。
InP系可視光半導体レ−ザの構造を示す斜視図であ
り、図3(b)は、図3(a)のE-E線断面図である。
ッド層 14…………Ga0.5In0.5P活性層 15…………p−(Al0.6Ga0.4)0.5In0.5Pクラ
ッド層 16…………p−Ga0.5In0.5Pキャップ層 21…………p−Ga0.5In0.5Pエッチング停止層
Claims (2)
- 【請求項1】半導体基板上に形成したダブルヘテロ接合
構造部が(AlXGa1-X)0.5In0.5P系からなる半導
体レ−ザにおいて、少なくとも活性層が第1導電型の第
1クラッド層と第2導電型のストライプ状メサ形状を有
した第2クラッド層とで挟まれ、上記ストライプ状メサ
側部及び外部に第1導電型で活性層より屈折率の大きい
半導体層を具備し、共振器端部近傍を除く第2グラッド
層ストライプ状メサ上面のみに第2導電型のGa0.5I
n0.5P層を具備し、共振器両端面近傍の前記第2導電
型のGa 0.5 In 0.5 P層を除去することにより形成され
る電流非注入領域の幅が5μm乃至10μmであること
を特徴とする半導体レ−ザ。 - 【請求項2】第2導電型のストライプ状メサ形状を有し
た第2クラッド層は、その層の間にエッチング停止層が
形成されてなる請求項1記載の半導体レ−ザ。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
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JPH0613694A JPH0613694A (ja) | 1994-01-21 |
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JPH08330669A (ja) * | 1995-06-05 | 1996-12-13 | Nec Corp | 半導体レーザ |
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