JPH04127595A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- JPH04127595A JPH04127595A JP24917390A JP24917390A JPH04127595A JP H04127595 A JPH04127595 A JP H04127595A JP 24917390 A JP24917390 A JP 24917390A JP 24917390 A JP24917390 A JP 24917390A JP H04127595 A JPH04127595 A JP H04127595A
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- semiconductor laser
- cladding layer
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- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 21
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はＰＯＳ、ＦＡシステム等のバーコードリーダ用
およびレーザプリンタ等の光源に用いられる半導体レー
ザに関し、特に高出力で横モード制御が可能であり、ビ
ームの非点隔差が小さい発振波長６８０ｎｍ以下のＡＪ
ＧａＩｎＰ系可視光半導体レーザの構造に関する。
およびレーザプリンタ等の光源に用いられる半導体レー
ザに関し、特に高出力で横モード制御が可能であり、ビ
ームの非点隔差が小さい発振波長６８０ｎｍ以下のＡＪ
ＧａＩｎＰ系可視光半導体レーザの構造に関する。
第３図は従来の横モード制御型のＡ ｉｌ Ｇ ａ Ｉ
ｎＰ系可視光半導体レーザの構造を示す断面図である
（昭和６１年秋季応用物理学会予稿集、Ｐ。
ｎＰ系可視光半導体レーザの構造を示す断面図である
（昭和６１年秋季応用物理学会予稿集、Ｐ。
１６５）。
図中１はｎ−ＧａＡｓ基板であり、この基板１上にはｎ
−ＧａＡｓバッファー層２が形成されている。バッファ
ー層２上にはｎ−ＡＡＧａＴｎＰクラッド層３．ＧａＴ
ｎＰ活性層４、ｐ−ＡｎＧａｌｎＰクラッド層５．ｐ−
ＧａＴｎＰキャップ層６．ｎ−ＧａＡｓ電流素子層７お
よび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。
−ＧａＡｓバッファー層２が形成されている。バッファ
ー層２上にはｎ−ＡＡＧａＴｎＰクラッド層３．ＧａＴ
ｎＰ活性層４、ｐ−ＡｎＧａｌｎＰクラッド層５．ｐ−
ＧａＴｎＰキャップ層６．ｎ−ＧａＡｓ電流素子層７お
よび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。
この構造を有する半導体レーザ用結晶は通常ＭＯＶＰＥ
法によって製造されるが、段差を形成した基板上にＡ、
＆Ｇａ１ｎＰを積層することは技術的に困難なため、第
３図に示すようにＧａ１ｎＰ活性層４上に段差を有しな
ｐ −Ａ ６１ Ｇ ａ Ｉ ｎ Ｐ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。
法によって製造されるが、段差を形成した基板上にＡ、
＆Ｇａ１ｎＰを積層することは技術的に困難なため、第
３図に示すようにＧａ１ｎＰ活性層４上に段差を有しな
ｐ −Ａ ６１ Ｇ ａ Ｉ ｎ Ｐ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。
ここで、第３図の従来構造について製造工程を簡単に述
べる。先ず、１回目のＭＯＶＰＥ成長によってｎ−Ｇａ
Ａｓバッファー層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
に写真食刻により幅５μｍのストライプ状のＳ ｉ ０
２膜マスクを形成し、ｐ−ＡＪ２Ｇａ Ｉ ｎＰクラッ
ド層５の途中までエツチングして、ストライプ状のメサ
部を形成する０次いで２回目のＭＯＶＰＥ成長によって
ストライプ状の５１０２Ｍ！マスクを除くメサ部にｎＧ
ａＡｓ電流阻止層７を選択的に形成する。その後、５ｉ
０２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Ｎ８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、第３図に示す
構造の半導体レーザが完成される。
べる。先ず、１回目のＭＯＶＰＥ成長によってｎ−Ｇａ
Ａｓバッファー層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
に写真食刻により幅５μｍのストライプ状のＳ ｉ ０
２膜マスクを形成し、ｐ−ＡＪ２Ｇａ Ｉ ｎＰクラッ
ド層５の途中までエツチングして、ストライプ状のメサ
部を形成する０次いで２回目のＭＯＶＰＥ成長によって
ストライプ状の５１０２Ｍ！マスクを除くメサ部にｎＧ
ａＡｓ電流阻止層７を選択的に形成する。その後、５ｉ
０２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Ｎ８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、第３図に示す
構造の半導体レーザが完成される。
このＷＩ造では電流狭窄はＤ−ＧａＡｓ電流阻止Ｎ７に
より行なわれる。才な、ｐ−ＧａＩｎＰキャップ層６は
ｐ−ＡρＧａＩｎＰクラッド層５とｐ −Ｇ ａ Ａ
Ｓ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いる（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１９ａ−
ＺＲ−６）。
より行なわれる。才な、ｐ−ＧａＩｎＰキャップ層６は
ｐ−ＡρＧａＩｎＰクラッド層５とｐ −Ｇ ａ Ａ
Ｓ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いる（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１９ａ−
ＺＲ−６）。
一方、横モード制御は段差を有したｐ−ＡηＧａ１ｎＰ
クラッド層５のメサ両側部でｎＧａＡｓ電流阻止層７に
より光吸収を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。
クラッド層５のメサ両側部でｎＧａＡｓ電流阻止層７に
より光吸収を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。
近年、基本横モードで発振し、低発振しきい値で低非点
隔差を有する屈折率ガイド型の半導体レーザの要求が高
まっている。
隔差を有する屈折率ガイド型の半導体レーザの要求が高
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
体レーザでは、レーザ発振のための電流注入幅と活性層
４に平行な方向の作りつけの実効屈折率分布の幅とがほ
ぼ同寸法であるため波面のゆがみが生じ、非点隔差が１
０〜１３μｍと大きくなりレーザ光を微小スポットに絞
りにくい欠点を有している。
体レーザでは、レーザ発振のための電流注入幅と活性層
４に平行な方向の作りつけの実効屈折率分布の幅とがほ
ぼ同寸法であるため波面のゆがみが生じ、非点隔差が１
０〜１３μｍと大きくなりレーザ光を微小スポットに絞
りにくい欠点を有している。
本発明は、このような問題点を解決し、非点隔差の小さ
い横モード制御が可能なＡｊＩＧａｌｎＰ系可視光半導
体レーザを提供するものである。
い横モード制御が可能なＡｊＩＧａｌｎＰ系可視光半導
体レーザを提供するものである。
本発明の半導体レーザは、従来の横モード制御型のＡＪ
Ｇａ Ｉ ｎＰ系半導体レーザにおける電流注入幅が活
性層に平行方向の作りつけの実効屈折率分布の幅より充
分小さくするために、１回目のＭＯＶＰＥ成長で形成す
る最上層のキャップ層の幅をその下地層であるクラッド
層の幅より小さくしたメサ部を備えている。
Ｇａ Ｉ ｎＰ系半導体レーザにおける電流注入幅が活
性層に平行方向の作りつけの実効屈折率分布の幅より充
分小さくするために、１回目のＭＯＶＰＥ成長で形成す
る最上層のキャップ層の幅をその下地層であるクラッド
層の幅より小さくしたメサ部を備えている。
次に、本発明について図面を参照して説明する。
第１図は本発明の一実施例の半導体レーザの構造を示す
横断面図である。
横断面図である。
まず、原料としてメタル系■族有機金属（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■放水素化物（Ｐ Ｈ３ＡｓＨ３）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 Ｘ １０ Ｉ８ｃ ｍ−
’）上に厚さ０．５．ｃｚｍのｎ−ＧａＡｓバッファー
層１２（ｎ濃度１×Ｉ Ｑ １７ ｃ ｍ −３）、厚
さ１μｍのｎ−（Ａ、＆（１，６Ｇａａ４）ｏ、ｑ Ｉ
ｎｏ、ｑ Ｐクラッド層１３（ｎ濃度５ｘ １０”ｃ
ｍ−３）、厚さ０．０６μｍのＧａｏ、５ Ｔ ｎｏ、
５ Ｐ活性層１４．厚さ１μｍのｐ（Ａ ＩＩ ６，６
Ｇ ａｏ４） ０．５ Ｉ ｎｏ５Ｐクラッド層１５
（ｐ濃度３Ｘ１０’７ｃｍ−’）を順次成長してダブ
ルヘテロウェハーを形成する。続いて、キャップ層１６
上に写真食刻法により幅５μｍのストライプ状のＳ ｉ
Ｏ２膜マスクを形成する。
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■放水素化物（Ｐ Ｈ３ＡｓＨ３）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 Ｘ １０ Ｉ８ｃ ｍ−
’）上に厚さ０．５．ｃｚｍのｎ−ＧａＡｓバッファー
層１２（ｎ濃度１×Ｉ Ｑ １７ ｃ ｍ −３）、厚
さ１μｍのｎ−（Ａ、＆（１，６Ｇａａ４）ｏ、ｑ Ｉ
ｎｏ、ｑ Ｐクラッド層１３（ｎ濃度５ｘ １０”ｃ
ｍ−３）、厚さ０．０６μｍのＧａｏ、５ Ｔ ｎｏ、
５ Ｐ活性層１４．厚さ１μｍのｐ（Ａ ＩＩ ６，６
Ｇ ａｏ４） ０．５ Ｉ ｎｏ５Ｐクラッド層１５
（ｐ濃度３Ｘ１０’７ｃｍ−’）を順次成長してダブ
ルヘテロウェハーを形成する。続いて、キャップ層１６
上に写真食刻法により幅５μｍのストライプ状のＳ ｉ
Ｏ２膜マスクを形成する。
次いで、第１図に示すように、Ｈ，ＰＯ４Ｈ２０２、Ｈ
２０の混合ｉおよびＨ２ＳＯ４のエツチング液を用いて
ｐ−（Ａρ０，６ Ｇａ（１，４）。’５ＩｎＯ６ｐク
ラッド層１５の途中までエツチングし、ストライプ状メ
サ部の両側のクラッド層１５の厚さを０．２〜０．３μ
ｍとなるように制御する。次に、Ｈ８Ｐ ０４ 、 Ｈ
２０２、Ｈ２０の混合液を用いてｐＧａｏ、５ Ｉ ｎ
ｏ、５ Ｐキャラ１層１６のみを選択的にエツチングし
、第１図に示すように、ストライプ状メサ部のクラッド
層１５の上層部の幅Ａ（図中に示す）よりもキャップ層
１６の幅Ｂ（図中に示す）をサイドエッチ量を制御し狭
くする。ここでは、幅Ａが５μｍ２幅Ｂが３μｍとした
。
２０の混合ｉおよびＨ２ＳＯ４のエツチング液を用いて
ｐ−（Ａρ０，６ Ｇａ（１，４）。’５ＩｎＯ６ｐク
ラッド層１５の途中までエツチングし、ストライプ状メ
サ部の両側のクラッド層１５の厚さを０．２〜０．３μ
ｍとなるように制御する。次に、Ｈ８Ｐ ０４ 、 Ｈ
２０２、Ｈ２０の混合液を用いてｐＧａｏ、５ Ｉ ｎ
ｏ、５ Ｐキャラ１層１６のみを選択的にエツチングし
、第１図に示すように、ストライプ状メサ部のクラッド
層１５の上層部の幅Ａ（図中に示す）よりもキャップ層
１６の幅Ｂ（図中に示す）をサイドエッチ量を制御し狭
くする。ここでは、幅Ａが５μｍ２幅Ｂが３μｍとした
。
次いで、２回目のＭ○ＶＰＥ成長によってストライプ状
の５ｉＯｚｌｌｕマスクを除くメサ部に厚さ０．６ｔｔ
ｍ （平坦部）のｎ−ＧａＡｓ電流阻止層１７（ｎ濃度
Ｉ Ｘ １０１８ｃ ｍ−’）を選択的に成長形成する
。その後Ｓ ｉ ０２膜マスクを除去した後、３回目の
ＭＯＶＰＥ成長によって全面に厚さ３μｍのｐ−ＧａＡ
ｓコンタクト層１８（ｐ濃度５ Ｘ １０１８ｃ ｍ−
’）成長形成し、コンタクト層１８上にＰ側型１１９ｎ
−ＧａＡｓ基板１１上にｎ側電極２０を形成することに
よって本発明の半導体レーザが完成する。
の５ｉＯｚｌｌｕマスクを除くメサ部に厚さ０．６ｔｔ
ｍ （平坦部）のｎ−ＧａＡｓ電流阻止層１７（ｎ濃度
Ｉ Ｘ １０１８ｃ ｍ−’）を選択的に成長形成する
。その後Ｓ ｉ ０２膜マスクを除去した後、３回目の
ＭＯＶＰＥ成長によって全面に厚さ３μｍのｐ−ＧａＡ
ｓコンタクト層１８（ｐ濃度５ Ｘ １０１８ｃ ｍ−
’）成長形成し、コンタクト層１８上にＰ側型１１９ｎ
−ＧａＡｓ基板１１上にｎ側電極２０を形成することに
よって本発明の半導体レーザが完成する。
ここで、レーザ発振のための電流注入幅Ａが活性層１４
に平行な方向の作りつけの実効屈折率分布の幅Ｃに比べ
て充分小さいなめレーザ光の波面のゆがみが小さくなり
非点隔差が５μｍ以下と小さくなる。
に平行な方向の作りつけの実効屈折率分布の幅Ｃに比べ
て充分小さいなめレーザ光の波面のゆがみが小さくなり
非点隔差が５μｍ以下と小さくなる。
よってレーザ光を１７ｚｍ程度の微小スポットに絞り込
むことが可能となる。
むことが可能となる。
第２図は本発明の実施例２の横断面図である。
ＭＯＶＰＥ法によるダブルヘテロ構造の成長は前述の実
施例と同じ方法で行なう。
施例と同じ方法で行なう。
ここでは、１回目のＭＯＶＰＥ成長によりｐ−（Ａ 、
（１０，６Ｇａ、、４ ） ０．５ Ｉ ｎＯ，５Ｐ
クラッド層１５の中間に厚さ４０＾のｐ−Ｇａｏ、５
Ｉ ｎｏ、ｓＰエツチング停止層２１（ｐ濃度３Ｘ１０
”ｃｍ３）を成長形成している点が前述の実施例１と異
なる。この他は前述の実施例と同じである。
（１０，６Ｇａ、、４ ） ０．５ Ｉ ｎＯ，５Ｐ
クラッド層１５の中間に厚さ４０＾のｐ−Ｇａｏ、５
Ｉ ｎｏ、ｓＰエツチング停止層２１（ｐ濃度３Ｘ１０
”ｃｍ３）を成長形成している点が前述の実施例１と異
なる。この他は前述の実施例と同じである。
この実施例では、エツチング停止層２１が形成されてい
ることにより、ストライプ状メサ部の両側のＰ ＣＡ
ｌ１ｏ、ｂ Ｇａｏ、ａ ＞ ０．５ Ｉ ｎｏ、ｓ
Ｐクラッド層１５の厚さをエツチング停止性を利用い制
御性良く製作できる利点を有している。
ることにより、ストライプ状メサ部の両側のＰ ＣＡ
ｌ１ｏ、ｂ Ｇａｏ、ａ ＞ ０．５ Ｉ ｎｏ、ｓ
Ｐクラッド層１５の厚さをエツチング停止性を利用い制
御性良く製作できる利点を有している。
また、エツチング停止層２１の厚さはレーザ発振光に対
して吸収を受けないようにするために４０Ａと薄く形成
している。
して吸収を受けないようにするために４０Ａと薄く形成
している。
以上説明したように本発明によれば、活性層１４に平行
方向の作りつけの実効屈折率分布の幅が電流注入幅より
充分広くなっているために、レーザ光の波面のゆがみが
小さく非点隔差が５μｍ以下と小さくなり、低非点隔差
を有する基本横モード発振する槽モード制御型レーザを
実現できる。
方向の作りつけの実効屈折率分布の幅が電流注入幅より
充分広くなっているために、レーザ光の波面のゆがみが
小さく非点隔差が５μｍ以下と小さくなり、低非点隔差
を有する基本横モード発振する槽モード制御型レーザを
実現できる。
また、電流注入幅を小さくすることにより、高出力動作
時においても基本横モード発振を維持でき、低発振しき
い値電流を実現できる。
時においても基本横モード発振を維持でき、低発振しき
い値電流を実現できる。
第１図、第２図は本発明の実施例を示すＡＡＧａＩｎＰ
系半導体レーザの横断面図、第３図は従来の半導体レー
ザの横断面図を示す。 図において、 ］、］ ］１−−−ｎ−ＧａＡｓ基板２．１２・ ｎＧ
ａＡｓバッファー層、３−ｎ−ＡＪ！Ｇａ Ｉ ｎＰク
ラッド層、４・・・Ｇ ａ Ｉ ｎ Ｐ活性層、５・・
・ｐ −ＡＪ２ＧａＩｎＰクラッド層、６−ｐ−ＧａＩ
ｎＰキャップ層、７，１７・・・ｎ−ＧａＡｓ電流阻止
層、８．１８−・−ｐ−ＧａＡｓコンタクト層、９゜１
９・ ｐ電極、１０．２０・−ｎ電極、１３ ・ｎ（Ａ
ｎｏ６Ｇａ０．４ ）ｏ、ｓ Ｉ ｎｏ５Ｐクラッド層
、］ ４−Ｇａｏ、ｑ Ｔ ｎｏ、５ Ｐ活性層、１５
−ｐ（Ａ！２．）、６ Ｇａ、）、４） ｏ、５ Ｉ
ｎｏ、５ Ｐクラッド層、ｌ ６−・−ｐ−ＧａＯ，５
Ｉ ｎｏ、５ Ｐキャップ層、２１−ｐ−〇ａ、、５
Ｉ ｎｏ、５ Ｐエツチング停止層を各々示す。
系半導体レーザの横断面図、第３図は従来の半導体レー
ザの横断面図を示す。 図において、 ］、］ ］１−−−ｎ−ＧａＡｓ基板２．１２・ ｎＧ
ａＡｓバッファー層、３−ｎ−ＡＪ！Ｇａ Ｉ ｎＰク
ラッド層、４・・・Ｇ ａ Ｉ ｎ Ｐ活性層、５・・
・ｐ −ＡＪ２ＧａＩｎＰクラッド層、６−ｐ−ＧａＩ
ｎＰキャップ層、７，１７・・・ｎ−ＧａＡｓ電流阻止
層、８．１８−・−ｐ−ＧａＡｓコンタクト層、９゜１
９・ ｐ電極、１０．２０・−ｎ電極、１３ ・ｎ（Ａ
ｎｏ６Ｇａ０．４ ）ｏ、ｓ Ｉ ｎｏ５Ｐクラッド層
、］ ４−Ｇａｏ、ｑ Ｔ ｎｏ、５ Ｐ活性層、１５
−ｐ（Ａ！２．）、６ Ｇａ、）、４） ｏ、５ Ｉ
ｎｏ、５ Ｐクラッド層、ｌ ６−・−ｐ−ＧａＯ，５
Ｉ ｎｏ、５ Ｐキャップ層、２１−ｐ−〇ａ、、５
Ｉ ｎｏ、５ Ｐエツチング停止層を各々示す。
Claims (1)
- 半導体基板上に形成したダブルヘテロ接合構造部が（Ａ
ｊ＿ＸＧａ＿１＿−＿Ｘ）＿０＿．＿５Ｉｎ＿０＿．＿
５Ｐ系からなる半導体レーザにおいて、少なくとも活性
層が第１導電型第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、第２
クラッド層上部に積層した第３の半導体層のメサ形状幅
が下地第２クラッド層のメサ形状幅よりも狭く、前記半
導体層を除く第２クラッド層表面に第１導電型で活性層
より屈折率の大きい第４の半導体層を具備し、第３の半
導体層から電流注入がなされるようにしたことを特徴と
する半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24917390A JPH04127595A (ja) | 1990-09-19 | 1990-09-19 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24917390A JPH04127595A (ja) | 1990-09-19 | 1990-09-19 | 半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04127595A true JPH04127595A (ja) | 1992-04-28 |
Family
ID=17188996
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24917390A Pending JPH04127595A (ja) | 1990-09-19 | 1990-09-19 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04127595A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6084899A (en) * | 1994-09-14 | 2000-07-04 | Rohm Co. Ltd. | Semiconductor light emitting device and manufacturing method |
-
1990
- 1990-09-19 JP JP24917390A patent/JPH04127595A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6084899A (en) * | 1994-09-14 | 2000-07-04 | Rohm Co. Ltd. | Semiconductor light emitting device and manufacturing method |
| US6115399A (en) * | 1994-09-14 | 2000-09-05 | Rohm Co. Ltd. | Semiconductor light emitting device |
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