JPH05243667A - 半導体レーザ装置 - Google Patents

半導体レーザ装置

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JPH05243667A
JPH05243667A JP4120492A JP4120492A JPH05243667A JP H05243667 A JPH05243667 A JP H05243667A JP 4120492 A JP4120492 A JP 4120492A JP 4120492 A JP4120492 A JP 4120492A JP H05243667 A JPH05243667 A JP H05243667A
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JP
Japan
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layer
current blocking
semiconductor laser
laser device
current
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Pending
Application number
JP4120492A
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English (en)
Inventor
Teruaki Miyake
輝明 三宅
Akira Ibaraki
晃 茨木
Kotaro Furusawa
浩太郎 古沢
Toru Ishikawa
徹 石川
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電流阻止効果の優れた電流阻止層をもつGa
AlAs系半導体レーザ装置を提供することを目的とす
る。 【構成】 ダブルヘテロ構造部100上に複数のGa
1-xAlxAs層(0.2<x<0.8、層厚:0.1μ
m以下)9bを含む電流阻止層7を形成する。この電流
阻止層7は凹部6が形成されており、該凹部6内に電流
注入層10が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はGa1-uAluAs系半導
体レーザ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体レーザ装置は光情報機器や
光通信機器等の光エレクトロニクスにおける光源として
利用されており、活発に研究開発されている。最近、電
子デバイスの集積化等の要求に伴って、基板上に半導体
層をエピタキシャル成長させ、この基板面に対して垂直
な方向からレーザ光を取り出す面発光型半導体レーザ装
置が開発されている。
【0003】この面発光型半導体レーザ装置は例えば第
52回応用物理学会学術講演会講演予稿集(No.3)
の第1024頁の11p−ZM−1に記載されている。
図4は斯る半導体レーザ装置の断面図である。
【0004】図中、31は基板(n型GaAs)であ
る。この基板31上には半導体多層膜反射鏡(n型Ga
0.9Al0.1As/AlAsの複数ペア)32、第1クラ
ッド層(n型Ga0.6Al0.4As)33、活性層(p型
GaAs)34、第2クラッド層(p型Ga0.6Al0.4
As)35がこの順に積層されている。この第2クラッ
ド層35上にはn型GaAs層36a及びn型Ga0.9
Al0.1As層36bからなる電流阻止層36がこの順
序で形成されている。そして、この電流阻止層36には
電流通路部となる凹部50が作成されている。
【0005】前記電流阻止層36上及び前記凹部50内
には電流注入層(p型Ga0.6Al0 .4As)38が形成
されている。この電流注入層38上には誘電体多層膜反
射鏡39(SiO2/TiO2の複数ペア)、該誘電体多
層膜反射鏡39を囲む態様にてコンタクト層(p型Ga
As)40が形成されている。
【0006】前記コンタクト層40及び電流注入層38
上面には、p型電極(Au/Cr)41が形成され、基
板31の下面にはn型電極(Au/Sn)42が形成さ
れている。
【0007】そして、この半導体レーザ装置は次のよう
に製造される。
【0008】最初に、図5に示すように、基板31上に
半導体多層膜反射鏡32、第1クラッド層33、活性層
34、第2クラッド層35、n型GaAs層36a及び
n型Ga0.9Al0.1As層36bを連続結晶成長した
後、前記n型GaAs層36aの途中までエッチングし
てなる凹部50aを形成する。
【0009】続いて、完成図である図4に示すように、
この凹部50aの下部をGaAsメルトを用いてメルト
バックして前記電流阻止層36に凹部50を形成した
後、該凹部50内及び電流阻止層36上に電流注入層3
8、続いて該電流注入層38上にコンタクト層40を液
相エピタキシャル法(LPE法)により作成する。その
後、該誘電体多層膜反射鏡39、p型電極41、及びn
型電極42を作成する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】ところで、斯る構造の
半導体レーザ装置では、前記メルトバックする工程及び
LPE法を用いる工程において、図5に示すn型Ga
0.9Al0.1As層36bの表面欠陥部分60a、60
a、・・がメルトバックされ、図4で示すように欠陥部
分60b、60b、・・が形成される。従って、電流阻
止層36の電流阻止効果が著しく低下し、無効電流が増
加するといった問題があった。
【0011】本発明は上述の問題点を鑑み成されたもの
であり、電流阻止効果の劣化を防止した半導体レーザ装
置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ装
置は、GaAs基板上に、GaAlAs系の第1、第2
クラッド層が活性層を狭持するダブルヘテロ構造部を備
え、該第2クラッド層上に電流通路部をもつ電流阻止層
を有し、該電流阻止層は複数のGa1-xAlxAs層
(0.2<x<0.8)が含まれていることを特徴と
し、特に前記Ga1-xAlxAs層の層厚が0.1μm以
下であることを特徴とする。
【0013】
【作用】Ga1-xAlxAs層(0.2<x<0.8)は
メルトバック耐性に優れているので、前記Ga1-xAlx
As層が複数含まれた電流阻止層は電流阻止効果が優
れ、無効電流が減少する。特に、前記Ga1-xAlxAs
の層厚が0.1μm以下である場合に酸化された側端面
に結晶成長が可能である。
【0014】
【実施例】以下、本発明に係る一実施例の面発光型半導
体レーザ装置について図面を参照しつつ説明する。図1
は本実施例の半導体レーザ装置の断面図である。
【0015】図中、1は基板(n型GaAs)である。
この基板1の(100)面上には半導体多層膜反射鏡
(n型Ga0.9Al0.1As/AlAsの25ペア)2が
形成され、該反射鏡2上には層厚0.5μmの第1クラ
ッド層(n型Ga0.6Al0.4As)3、層厚1μmの活
性層(p型GaAs)4、層厚0.3μmの第2クラッ
ド層(p型Ga0.6Al0.4As)5がこの順に積層され
てダブルヘテロ構造部100が形成されている。
【0016】前記第2クラッド層5上には電流通路部と
なる凹部6をもつ電流阻止層7が形成されている。この
電流阻止層7は例えば層厚0.3μmの第1電流阻止層
(n型GaAs)8、及び層厚0.2μmのn型Ga
1-yAlyAs層9a(ここで、組成比yは0≦y≦0.
2で、望ましくはy=0.1近傍)と層厚0.1μm以
下、例えば0.1μmのn型Ga1-xAlxAs層9b
(ここで、組成比xは0.2<x<0.8で、望ましく
はx=0.7近傍)のそれぞれ3層と2層が交互に積層
されてなる第2電流阻止層9とで構成されている。前記
電流阻止層7上及び前記凹部6内には、前記電流阻止層
7上の層厚が2μmである電流注入層(p型Ga0.6
0.4As)10が形成されている。前記電流注入層1
0上には層厚0.5μmのコンタクト層(p型Ga0.9
As0.1As)11が形成されている。そして、前記コ
ンタクト層11上に誘電体多層膜反射鏡12(SiO2
/TiO2の4ペア)が形成され、また前記誘電体反射
鏡12と同じ材料からなる中間層13が前記コンタクト
層11を囲む態様にて前記残余の電流注入層10上に形
成されている。
【0017】そして、前記コンタクト層11及び中間層
13上には、誘電体多層膜反射鏡12を囲む態様にてp
型電極(Au/Cr)14が形成され、基板1の下面に
はn型電極(Au/Sn)15が形成されている。
【0018】次に、斯る半導体レーザ装置の製造方法の
一例について説明する。尚、図1と同じ部分には同じ符
号を付す。
【0019】まず、図2(a)に示すように、最初に基
板1を準備した後、この基板1の(100)面上に有機
金属気相成長法(MOCVD法)又は分子線エピタキシ
ャル法(MBE法)を用いて、半導体多層膜反射鏡2、
第1クラッド層3、活性層4、第2クラッド層5、第1
電流阻止層8、第2電流阻止層9、及び層厚0.1μm
のキャップ層(p型GaAs)21をこの順に形成す
る。
【0020】次に、図2(b)に示すように、前記キャ
ップ層21上にフォトリソグラフィ技術等を用いて、例
えば直径10μm程度の円形窓をもつレジストパターン
膜22を作成した後、該レジストパターン膜22をマス
クとして、硫酸系エッチャント(H2SO4:H22:H
2O=3:1:1)により、キャップ層21、第2電流
阻止層9、及び第1電流阻止層8をエッチングし、該第
1電流阻止層8を約0.1μm残した状態で凹部6aを
形成した後、前記レジストパターン膜22を除去する。
ここで、前記凹部6aの下部の第1電流阻止層8を除去
しないのは、第2クラッド層5の上面が大気中で酸化さ
れ、後の工程であるLPE法により第2クラッド層5上
に結晶成長できなくなるのを防止するためである。
【0021】続いて、図2(c)に示すように、GaA
sメルトを用いて前記凹部6aの下部にある第1電流阻
止層8をメルトバックにより除去して第2クラッド層5
を露出する凹部6を完成すると共に前記キャップ層21
を除去した後、液相エピタキシャル法(LPE法)を用
いて凹部6内及び前記電流阻止層7上に電流注入層1
0、続いて、前記電流注入層10上にコンタクト層11
を形成する。
【0022】次に完成図である図1に示すように、前記
コンタクト層11上にレジストパターン膜を形成し、該
レジストパターン膜をマスクとしてアンモニア系エッチ
ング液(NH4OH:H22=1:20)によりエッチ
ングする。その後、前記パターン化したコンタクト層1
1及び露出した電流注入層10上に電子ビーム蒸着法に
より誘電体多層反射鏡を形成した後、該誘電体多層反射
鏡の一部をプラズマエッチングにより除去して前記コン
タクト層11の一部を露出させて、誘電体多層反射鏡1
2と中間層13を形成する。その後、蒸着法等により該
誘電体多層反射鏡12を囲む態様にてp型電極14を形
成すると共に基板1の下面にも蒸着法によりn型電極1
5を形成する。
【0023】斯る面発光型半導体レーザ装置では、電流
阻止層7に複数含まれるGa1-xAlxAs層(0.2<
x<0.8)9bがメルトバック耐性に優れ、且つその
層厚が0.1μm以下であるので、その側端面が酸化さ
れても該面に結晶成長が可能である。従って、前記LP
E法により前記凹部6内に電流注入層10を形成できる
と共に、前記メルトバック工程及びLPE法を用いる工
程において、該電流阻止層7においてメルトバックが進
行するのを防止できる。従って、電流阻止効果の低下を
防止でき、無効電流が減少する。
【0024】また、斯る面発光型半導体レーザ装置で
は、図3に電流阻止層7のポテンシャルエネルギーを示
すように、従来の面発光型半導体レーザ装置に比べてヘ
テロ界面でのバリアが多数存在するので、より耐圧が向
上する。尚、電流阻止層7にGa1-xAlxAs層(0.
2<x<0.8)が単層しか含まれない面発光型半導体
レーザ装置は、効果が非常に小さかった。
【0025】ところで、Ga1-xAlxAs層は電流阻止
層7に複数含まれていればよく、適宜変更可能である。
但し、Ga1-xAlxAs層9bが電流阻止層7の最上部
に位置しない場合は製造工程においてキャップ層21を
設ける工程を省くことができるが、該Ga1-xAlxAs
層9bが電流阻止層7の最上部にある場合は、製造工程
中にGa1-xAlxAs層が酸化されて、後のLPE法に
よってその上面に結晶成長が行えなくなるのでキャップ
層21は必要である。
【0026】また、上記実施例ではn型GaAs基板を
用いたが、p型GaAs基板を用いてもよい。但し、こ
の場合、第1、第2電流阻止層等も逆の導電型にする必
要がある。
【0027】また、第1電流阻止層を省いてもよいが、
上記実施例のように第1電流阻止層を設ける方が好まし
い。更に、活性層にGaAsに代えてGaAlAsを用
いてもよい。
【0028】また、従来例と同じように、誘電体多層膜
反射鏡下のコンタクト層を取り除いた構造にしてもよ
く、適宜変更可能である。
【0029】更に、上記実施例では面発光型半導体レー
ザ装置の一例について説明したが、適宜変更可能であ
り、例えば基板面に平行な方向から光を取り出す通常の
Ga1- uAluAs系半導体レーザ装置でもよい。
【0030】
【発明の効果】本発明の半導体レーザ装置は、電流阻止
層に複数層含まれているGa1-xAlxAs層(0.2<
x<0.8)がメルトバック耐性に優れているので、該
電流阻止層での電流阻止効果が優れて無効電流が減少す
る。特に前記Ga1-xAlxAs層の層厚が0.1μm以
下である場合に、酸化した側端面での結晶成長が可能と
なるので望ましい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る一実施例の面発光型半導体レーザ
装置の断面図である。
【図2】上記面発光型半導体レーザ装置の製造工程を示
す工程図である。
【図3】上記面発光型半導体レーザ装置の電流阻止層に
おけるポテンシャルエネルギー曲線の模式図である。
【図4】従来例の面発光型半導体レーザ装置の断面図で
ある。
【図5】従来例の面発光型半導体レーザ装置の製造工程
を示す図である。
【符号の説明】
1 GaAs基板 3 第1クラッド層 4 活性層 5 第2クラッド層 100 ダブルヘテロ構造部 6 凹部(電流通路部) 7 電流阻止層 8 第1電流阻止層 9 第2電流阻止層 9b Ga1-xAlxAs層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 徹 大阪府守口市京阪本通2丁目18番地 三洋 電機株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 GaAs基板上に、GaAlAs系の第
    1、第2クラッド層が活性層を挟持するダブルヘテロ構
    造部を備え、該第2クラッド層上に電流通路部をもつ電
    流阻止層を有する半導体レーザ装置において、該電流阻
    止層が複数のGa1-xAlxAs層(0.2<x<0.
    8)を含むことを特徴とする半導体レーザ装置。
  2. 【請求項2】 前記Ga1-xAlxAs層の層厚が0.1
    μm以下であることを特徴とする請求項1記載の半導体
    レーザ装置。
JP4120492A 1992-02-27 1992-02-27 半導体レーザ装置 Pending JPH05243667A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1033796A2 (en) * 1999-03-03 2000-09-06 Matsushita Electronics Corporation Semiconductor laser and a manufacturing method for the same
JP2006253340A (ja) * 2005-03-10 2006-09-21 Ricoh Co Ltd 面発光レーザ素子およびその製造方法および面発光レーザアレイおよび電子写真システムおよび光通信システムおよび光インターコネクションシステム

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