JPH10335742A - 半導体レーザ装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 量子井戸層を薄くすることにより利得を増大
させ、発振波長が６５０ｎｍでありながらしきい値低
下、発光効率の改善、高温動作時の電流低減などの温度
特性の良いＭＱＷ活性領域を有する半導体レーザ装置を
提供する。 【解決手段】 ＧａＡｓ基板１にぼぼ格子整合するＩｎ
ＧａＡＩＰ系活性領域３がＩｎＧａＰを量子井戸層１１
とする多重量子井戸構造（ＭＱＷ）になっており、電流
注入による発振波長が６７０ｎｍ以下の場合に、ＩｎＧ
ａＰの量子井戸層１１の厚さ（Ｌｚ）を８ｎｍより小さ
くしてＧａＡｓ基板１より大きい格子定数を持つように
格子不整合を作り、さらに量子井戸層１１に圧縮歪を加
える。量子井戸層１１を薄くして圧縮歪を入れることに
より利得を増大させ、発振波長が６５０ｎｍのレーザの
しきい値低下、効率の改善、高温動作時の電流低減など
の温度特性の改善がなされる。
させ、発振波長が６５０ｎｍでありながらしきい値低
下、発光効率の改善、高温動作時の電流低減などの温度
特性の良いＭＱＷ活性領域を有する半導体レーザ装置を
提供する。 【解決手段】 ＧａＡｓ基板１にぼぼ格子整合するＩｎ
ＧａＡＩＰ系活性領域３がＩｎＧａＰを量子井戸層１１
とする多重量子井戸構造（ＭＱＷ）になっており、電流
注入による発振波長が６７０ｎｍ以下の場合に、ＩｎＧ
ａＰの量子井戸層１１の厚さ（Ｌｚ）を８ｎｍより小さ
くしてＧａＡｓ基板１より大きい格子定数を持つように
格子不整合を作り、さらに量子井戸層１１に圧縮歪を加
える。量子井戸層１１を薄くして圧縮歪を入れることに
より利得を増大させ、発振波長が６５０ｎｍのレーザの
しきい値低下、効率の改善、高温動作時の電流低減など
の温度特性の改善がなされる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＩｎＧａＰ系結晶
による量子井戸構造の活性領域を持つ半導体レーザに関
するものである。
による量子井戸構造の活性領域を持つ半導体レーザに関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】図７は、従来の多重量子井戸構造（ＭＱ
Ｗ：Multi Quantum Well）を有する半導体レーザの断面
図である。半導体基板には、第１導電型として、例えば
ｎ型のＧａＡｓ基板１を用いる。ＧａＡｓ基板１の第１
の主面上には少なくとも１層からなるｎ−Ｉｎ0.5 （Ｇ
ａ1-x Ａ１x ）0.5 Ｐクラッド層２が形成されている。
このｎ型クラッド層２の上には、活性領域３が形成され
ている。活性領域３は、第１及び第２のガイド層と、こ
れらに挟まれた量子井戸層及びこの量子井戸層間のバリ
ア層から構成されている。すなわち、ｎ型クラッド層２
の上には、少なくとも一層からなる第１のＩｎ0.5 （Ｇ
ａ1-y Ａ１y ）0.5 Ｐガイド層１３が形成されている。
第１のガイド層１３の上には、複数層のＩｎＧａＰ量子
井戸層１１とＩｎ0.5 （Ｇａ1-y Ａ１y ）0.5 Ｐバリア
層１２が交互に複数層形成されている。量子井戸層１１
の上には少なくとも一層からなる第２のＩｎ0.5 （Ｇａ
1-yＡ１y ）0.5 Ｐガイド層１４が形成されている。第
２のガイド層１４の上には、少なくとも一層からなる、
例えば、ｐ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ1-x Ａ１x ）0.5 Ｐクラッ
ド層４が形成されている。量子井戸層１１は、厚さが約
８ｎｍである。ｎ型及びｐ型クラッド層２、４のＡ１組
成比は、第１及び第２のガイド層１３、１４のＡ１組成
比より大きくしてある（ｘ＞ｙ）。
Ｗ：Multi Quantum Well）を有する半導体レーザの断面
図である。半導体基板には、第１導電型として、例えば
ｎ型のＧａＡｓ基板１を用いる。ＧａＡｓ基板１の第１
の主面上には少なくとも１層からなるｎ−Ｉｎ0.5 （Ｇ
ａ1-x Ａ１x ）0.5 Ｐクラッド層２が形成されている。
このｎ型クラッド層２の上には、活性領域３が形成され
ている。活性領域３は、第１及び第２のガイド層と、こ
れらに挟まれた量子井戸層及びこの量子井戸層間のバリ
ア層から構成されている。すなわち、ｎ型クラッド層２
の上には、少なくとも一層からなる第１のＩｎ0.5 （Ｇ
ａ1-y Ａ１y ）0.5 Ｐガイド層１３が形成されている。
第１のガイド層１３の上には、複数層のＩｎＧａＰ量子
井戸層１１とＩｎ0.5 （Ｇａ1-y Ａ１y ）0.5 Ｐバリア
層１２が交互に複数層形成されている。量子井戸層１１
の上には少なくとも一層からなる第２のＩｎ0.5 （Ｇａ
1-yＡ１y ）0.5 Ｐガイド層１４が形成されている。第
２のガイド層１４の上には、少なくとも一層からなる、
例えば、ｐ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ1-x Ａ１x ）0.5 Ｐクラッ
ド層４が形成されている。量子井戸層１１は、厚さが約
８ｎｍである。ｎ型及びｐ型クラッド層２、４のＡ１組
成比は、第１及び第２のガイド層１３、１４のＡ１組成
比より大きくしてある（ｘ＞ｙ）。
【０００３】ｐ型クラッド層４の上には、ｐ−Ｉｎ0.5
（Ｇａ1-u Ａ１u ）0.5 Ｐクラッド層からなるストライ
プ状リッジ部５が形成されている。ｐ型クラッド層４上
に、ストライプ状リッジ部５の両側に配置されるように
少なくとも一層の電流ブロック層７が形成されている。
ストライプ状リッジ部５の上には中間バンドギャップ層
６が形成されている。と、前記中間バンドギャップ層６
及び電流ブロック層７の上には、ｐ型コンタクト層８が
形成されている。ｐ型コンタクト層８の上には、第１の
電極であるｐ側電極９が形成され、ｎ−ＧａＡｓ基板の
第２の主面には、第２の電極であるｎ側電極１０が形成
されている。ｐ側電極９には、ＡｕＺｎ膜などが、ｎ側
電極１０には、ＡｕＧｅ／Ａｕ膜などが真空蒸着などに
より形成される。これらの化合物半導体層は、例えば、
有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ：Metal Organic Chem
ical Vapour Deposition）などで条件を変えながら連続
的に形成している。
（Ｇａ1-u Ａ１u ）0.5 Ｐクラッド層からなるストライ
プ状リッジ部５が形成されている。ｐ型クラッド層４上
に、ストライプ状リッジ部５の両側に配置されるように
少なくとも一層の電流ブロック層７が形成されている。
ストライプ状リッジ部５の上には中間バンドギャップ層
６が形成されている。と、前記中間バンドギャップ層６
及び電流ブロック層７の上には、ｐ型コンタクト層８が
形成されている。ｐ型コンタクト層８の上には、第１の
電極であるｐ側電極９が形成され、ｎ−ＧａＡｓ基板の
第２の主面には、第２の電極であるｎ側電極１０が形成
されている。ｐ側電極９には、ＡｕＺｎ膜などが、ｎ側
電極１０には、ＡｕＧｅ／Ａｕ膜などが真空蒸着などに
より形成される。これらの化合物半導体層は、例えば、
有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ：Metal Organic Chem
ical Vapour Deposition）などで条件を変えながら連続
的に形成している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のＧａＡｓ基板に
格子整合するＩｎＧａＡｌＰ系の結晶を用いた前述のよ
うな半導体レーザ装置において、発振波長６３０ｎｍか
ら７００ｎｍ帯のものが実用化されている。最近は、活
性領域に量子効果が表われるような数ｎｍの厚さのＩｎ
ＧａＰ系半導体層を量子井戸層とする量子井戸構造を用
いた半導体レーザが作られている。量子井戸構造を有す
る活性領域を持つ半導体レーザでは、ＧａＡｓ基板に格
子整合するＩｎＧａＰを量子井戸層とし、発振波長の制
御は量子井戸層の厚さによってエネルギー準位が変わる
ことで行っていた。量子井戸層が薄くなると、発振波長
は短くなる。（１００）面に対し［０１１］方向に５°
以上傾いたＧａＡｓオフ基板を用いると、発振波長６５
０ｎｍのレーザを実現するためには、量子井戸層の厚さ
（Ｌｚ）を約８ｎｍにすれば良い。
格子整合するＩｎＧａＡｌＰ系の結晶を用いた前述のよ
うな半導体レーザ装置において、発振波長６３０ｎｍか
ら７００ｎｍ帯のものが実用化されている。最近は、活
性領域に量子効果が表われるような数ｎｍの厚さのＩｎ
ＧａＰ系半導体層を量子井戸層とする量子井戸構造を用
いた半導体レーザが作られている。量子井戸構造を有す
る活性領域を持つ半導体レーザでは、ＧａＡｓ基板に格
子整合するＩｎＧａＰを量子井戸層とし、発振波長の制
御は量子井戸層の厚さによってエネルギー準位が変わる
ことで行っていた。量子井戸層が薄くなると、発振波長
は短くなる。（１００）面に対し［０１１］方向に５°
以上傾いたＧａＡｓオフ基板を用いると、発振波長６５
０ｎｍのレーザを実現するためには、量子井戸層の厚さ
（Ｌｚ）を約８ｎｍにすれば良い。
【０００５】発振波長６５０ｎｍの半導体レーザとして
典型的なものは、量子井戸幅８ｎｍ、量子井戸数４のＭ
ＱＷ活性領域を持つもので、横モード制御は幅５μｍの
リッジ状ストライプを持つＳＢＲ（Selectively Buried
Ridge）構造によるものである。この半導体レーザのし
きい値電流は、６０ｍＡ、最高発振温度（Ｔｍａｘ）８
０℃程度である。本発明は、このような事情によりなさ
れたものであり、量子井戸層を薄くすることにより利得
を増大させ、発振波長が６５０ｎｍでありながらしきい
値低下、発光効率の改善、高温動作時の電流低減などの
温度特性の改善などがなされたＭＱＷ活性領域を有する
半導体レーザ装置を提供する。
典型的なものは、量子井戸幅８ｎｍ、量子井戸数４のＭ
ＱＷ活性領域を持つもので、横モード制御は幅５μｍの
リッジ状ストライプを持つＳＢＲ（Selectively Buried
Ridge）構造によるものである。この半導体レーザのし
きい値電流は、６０ｍＡ、最高発振温度（Ｔｍａｘ）８
０℃程度である。本発明は、このような事情によりなさ
れたものであり、量子井戸層を薄くすることにより利得
を増大させ、発振波長が６５０ｎｍでありながらしきい
値低下、発光効率の改善、高温動作時の電流低減などの
温度特性の改善などがなされたＭＱＷ活性領域を有する
半導体レーザ装置を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、ＧａＡｓ基板
にぼぼ格子整合するＩｎＧａＡＩＰ系の半導体レーザに
おいて、活性領域がＩｎＧａＰを量子井戸層とする多重
量子井戸構造（ＭＱＷ）になっており、電流注入による
発振波長が６７０ｎｍ以下の場合に、ＩｎＧａＰの量子
井戸層の厚さを８ｎｍより小さくしてＧａＡｓ基板より
大きい格子定数を持つように格子不整合を作り、量子井
戸層に圧縮歪を加えることを特徴としている。量子井戸
層を薄くして圧縮歪を入れることにより利得を増大さ
せ、発振波長が６５０ｎｍのレーザのしきい値低下、効
率の改善、高温動作時の電流低減などの温度特性の改善
がなされる。
にぼぼ格子整合するＩｎＧａＡＩＰ系の半導体レーザに
おいて、活性領域がＩｎＧａＰを量子井戸層とする多重
量子井戸構造（ＭＱＷ）になっており、電流注入による
発振波長が６７０ｎｍ以下の場合に、ＩｎＧａＰの量子
井戸層の厚さを８ｎｍより小さくしてＧａＡｓ基板より
大きい格子定数を持つように格子不整合を作り、量子井
戸層に圧縮歪を加えることを特徴としている。量子井戸
層を薄くして圧縮歪を入れることにより利得を増大さ
せ、発振波長が６５０ｎｍのレーザのしきい値低下、効
率の改善、高温動作時の電流低減などの温度特性の改善
がなされる。
【０００７】すなわち、本発明の半導体レーザ装置は、
第１導電型ＧａＡｓ基板と、前記ＧａＡｓ基板の第１の
主面上に形成された少なくとも１層からなる第１導電型
Ｉｎ0.5 （Ｇａ1-x Ａ１x ）0.5 Ｐクラッド層と、前記
第１導電型クラッド層上に形成され、活性領域を構成す
る少なくとも一層からなる第１のＩｎ0.5 （Ｇａ1-yＡ
１y ）0.5 Ｐガイド層と、前記第１のガイド層上に形成
され、前記活性領域を構成する複数層の量子井戸層と、
前記量子井戸層間に形成され、前記活性領域を構成する
Ｉｎ0.5 （Ｇａ1-y Ａ１y ）0.5 Ｐバリア層と、前記量
子井戸層上に形成され、前記活性領域を構成する少なく
とも一層からなる第２のＩｎ0.5 （Ｇａ1-y Ａ１y ）
0.5 Ｐガイド層と、前記第２のガイド層上に形成された
少なくとも一層からなる第２導電型Ｉｎ0.5 （Ｇａ1-x
Ａ１x ）0.5 Ｐクラッド層とを備え、前記量子井戸層
は、厚さが８ｎｍ未満で圧縮歪が入っており、前記第１
導電型及び第２導電型クラッド層のＡ１組成比は、前記
第１及び第２のガイド層のＡ１組成比より大きい（ｘ＞
ｙ）ことを特徴とする。
第１導電型ＧａＡｓ基板と、前記ＧａＡｓ基板の第１の
主面上に形成された少なくとも１層からなる第１導電型
Ｉｎ0.5 （Ｇａ1-x Ａ１x ）0.5 Ｐクラッド層と、前記
第１導電型クラッド層上に形成され、活性領域を構成す
る少なくとも一層からなる第１のＩｎ0.5 （Ｇａ1-yＡ
１y ）0.5 Ｐガイド層と、前記第１のガイド層上に形成
され、前記活性領域を構成する複数層の量子井戸層と、
前記量子井戸層間に形成され、前記活性領域を構成する
Ｉｎ0.5 （Ｇａ1-y Ａ１y ）0.5 Ｐバリア層と、前記量
子井戸層上に形成され、前記活性領域を構成する少なく
とも一層からなる第２のＩｎ0.5 （Ｇａ1-y Ａ１y ）
0.5 Ｐガイド層と、前記第２のガイド層上に形成された
少なくとも一層からなる第２導電型Ｉｎ0.5 （Ｇａ1-x
Ａ１x ）0.5 Ｐクラッド層とを備え、前記量子井戸層
は、厚さが８ｎｍ未満で圧縮歪が入っており、前記第１
導電型及び第２導電型クラッド層のＡ１組成比は、前記
第１及び第２のガイド層のＡ１組成比より大きい（ｘ＞
ｙ）ことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して発明の実施
の形態を説明する。まず、図１、図２及び図３を参照し
て第１の実施例を説明する。図１は、ＭＱＷ構造の半導
体レーザ装置の断面図及び活性領域の各層のＡｌ組成比
と各層のポテンシャル図、図２は、その斜視図である。
量子井戸層は、厚さ（Ｌｚ）４ｎｍのＩｎＧａＰ半導体
とし、井戸数は、５層にしてある。構造的には、図７に
示す従来の半導体レーザ装置と概略同じであるが、量子
井戸層の厚さ及び井戸数が異なり、また、圧縮歪＋１．
３％が加えられていることで前記従来のものとは相違し
ている。半導体基板には、第１導電型として、例えば、
ｎ型のＧａＡｓ基板１を用いる。ｎ−ＧａＡｓ基板１の
第１の主面上には少なくとも１層からなる厚さ１．２μ
ｍのｎ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ1-x Ａ１x ）0.5 Ｐクラッド層
２が形成されている。このｎ型クラッド層２の上には、
アンドープＭＱＷ活性領域３が形成されている。活性領
域３は、第１及び第２のガイド層と、これらに挟まれた
量子井戸層及びこの量子井戸層間のバリア層から構成さ
れている。すなわち、ｎ型クラッド層２の上には、少な
くとも一層からなる厚さ３０ｎｍの第１のＩｎ0.5 （Ｇ
ａ1-y Ａ１y ）0.5 Ｐガイド層１３が形成されている。
の形態を説明する。まず、図１、図２及び図３を参照し
て第１の実施例を説明する。図１は、ＭＱＷ構造の半導
体レーザ装置の断面図及び活性領域の各層のＡｌ組成比
と各層のポテンシャル図、図２は、その斜視図である。
量子井戸層は、厚さ（Ｌｚ）４ｎｍのＩｎＧａＰ半導体
とし、井戸数は、５層にしてある。構造的には、図７に
示す従来の半導体レーザ装置と概略同じであるが、量子
井戸層の厚さ及び井戸数が異なり、また、圧縮歪＋１．
３％が加えられていることで前記従来のものとは相違し
ている。半導体基板には、第１導電型として、例えば、
ｎ型のＧａＡｓ基板１を用いる。ｎ−ＧａＡｓ基板１の
第１の主面上には少なくとも１層からなる厚さ１．２μ
ｍのｎ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ1-x Ａ１x ）0.5 Ｐクラッド層
２が形成されている。このｎ型クラッド層２の上には、
アンドープＭＱＷ活性領域３が形成されている。活性領
域３は、第１及び第２のガイド層と、これらに挟まれた
量子井戸層及びこの量子井戸層間のバリア層から構成さ
れている。すなわち、ｎ型クラッド層２の上には、少な
くとも一層からなる厚さ３０ｎｍの第１のＩｎ0.5 （Ｇ
ａ1-y Ａ１y ）0.5 Ｐガイド層１３が形成されている。
【０００９】第１のガイド層１３の上には、厚さ４ｎ
ｍ、圧縮歪＋１．３％のＩｎＧａＰ量子井戸層１１が形
成され、この量子井戸層１１の上に厚さ３．５ｎｍのＩ
ｎ0.5（Ｇａ1-y Ａ１y ）0.5 Ｐバリア層１２が形成さ
れている。つまり、５層のＩｎＧａＰ量子井戸層１１と
４層のＩｎ0.5 （Ｇａ1-y Ａ１y ）0.5 Ｐバリア層１２
が交互に複数層形成されている。最上層の量子井戸層１
１の上には少なくとも一層からなる第２のＩｎ0.5 （Ｇ
ａ1-y Ａ１y ）0.5 Ｐガイド層１４が形成されている。
そして、第２のガイド層１４の上には、少なくとも一層
からなる、例えば、厚さ１．２μｍのｐ−Ｉｎ0.5 （Ｇ
ａ1-x Ａ１x ）0.5 Ｐクラッド層４が形成されている。
ｎ型及びｐ型クラッド層２、４のＡ１組成比は、第１及
び第２のガイド層１３、１４のＡ１組成比より大きくし
てある（ｘ＞ｙ）。ここでは、例えば、ｘ＝０．７、ｙ
＝０．５とする。
ｍ、圧縮歪＋１．３％のＩｎＧａＰ量子井戸層１１が形
成され、この量子井戸層１１の上に厚さ３．５ｎｍのＩ
ｎ0.5（Ｇａ1-y Ａ１y ）0.5 Ｐバリア層１２が形成さ
れている。つまり、５層のＩｎＧａＰ量子井戸層１１と
４層のＩｎ0.5 （Ｇａ1-y Ａ１y ）0.5 Ｐバリア層１２
が交互に複数層形成されている。最上層の量子井戸層１
１の上には少なくとも一層からなる第２のＩｎ0.5 （Ｇ
ａ1-y Ａ１y ）0.5 Ｐガイド層１４が形成されている。
そして、第２のガイド層１４の上には、少なくとも一層
からなる、例えば、厚さ１．２μｍのｐ−Ｉｎ0.5 （Ｇ
ａ1-x Ａ１x ）0.5 Ｐクラッド層４が形成されている。
ｎ型及びｐ型クラッド層２、４のＡ１組成比は、第１及
び第２のガイド層１３、１４のＡ１組成比より大きくし
てある（ｘ＞ｙ）。ここでは、例えば、ｘ＝０．７、ｙ
＝０．５とする。
【００１０】ｐ型クラッド層４の上には、ｐ−Ｉｎ0.5
（Ｇａ1-u Ａ１u ）0.5 Ｐクラッド層からなるストライ
プ状リッジ部５が形成されている。ｐ型クラッド層４上
に、ストライプ状リッジ部５の両側に配置されるように
少なくとも一層の電流ブロック層７が形成されている。
ストライプ状リッジ部５の上には中間バンドギャップ層
６が形成されている。前記中間バンドギャップ層６及び
電流ブロック層７の上には、ｐ型コンタクト層８が形成
されている。ｐ型コンタクト層８の上には、第１の電極
であるｐ側電極９が形成され、ｎ−ＧａＡｓ基板の第２
の主面には、第２の電極であるｎ側電極１０が形成され
ている。ｐ側電極９には、ＡｕＺｎ膜などが、ｎ側電極
１０には、ＡｕＧｅ／Ａｕ膜などが真空蒸着などにより
形成される。これらの積層された化合物半導体層は、例
えば、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）などを用い条
件を変えながら連続的に形成される。
（Ｇａ1-u Ａ１u ）0.5 Ｐクラッド層からなるストライ
プ状リッジ部５が形成されている。ｐ型クラッド層４上
に、ストライプ状リッジ部５の両側に配置されるように
少なくとも一層の電流ブロック層７が形成されている。
ストライプ状リッジ部５の上には中間バンドギャップ層
６が形成されている。前記中間バンドギャップ層６及び
電流ブロック層７の上には、ｐ型コンタクト層８が形成
されている。ｐ型コンタクト層８の上には、第１の電極
であるｐ側電極９が形成され、ｎ−ＧａＡｓ基板の第２
の主面には、第２の電極であるｎ側電極１０が形成され
ている。ｐ側電極９には、ＡｕＺｎ膜などが、ｎ側電極
１０には、ＡｕＧｅ／Ａｕ膜などが真空蒸着などにより
形成される。これらの積層された化合物半導体層は、例
えば、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）などを用い条
件を変えながら連続的に形成される。
【００１１】さらに、ストライプ状リッジ部５の形成を
中心に詳細に製造工程を説明する。ｐ型クラッド層４を
形成してから、その上に、厚さ５ｎｍのｐ−ＩｎＧａＰ
中間バンドギャップ層６を成長させる。中間バンドギャ
ップ層６の上にパターニングされたＳｉＯ2 膜（図示せ
ず）を形成し、これをマスクとして、ＰＥＰ(Photo-Ehg
raving Process) とエッチングにより幅５μｍのストラ
イプ状リッジ部５をｐ型クラッド層４の上側の途中まで
形成する。その後、前記ＳｉＯ2 膜をマスクとして、Ｇ
ａＡｓからなる電流ブロック層７をストライプ状リッジ
部５の両脇に選択成長させる。その後、マスクに用いた
ＳｉＯ2 を剥離して、ストライプ状リッジ部５の上と電
流ブロック層７の上にｐ−ＧａＡｓコンタクト層８を成
長させる。その後、ｐ側電極及びｎ側電極を形成してか
ら、共振器長６００μｍになるようにＧａＡｓ基板をへ
き開して複数の半導体チップを形成するする。このよう
にして形成された半導体レーザ装置は、発振温度（Ｔｍ
ａｘ）＝９０℃で発振した。７０℃、５ｍＷの動作電流
も８５ｍＡ程度と低く、信頼性も非常に高いものが得ら
れた。
中心に詳細に製造工程を説明する。ｐ型クラッド層４を
形成してから、その上に、厚さ５ｎｍのｐ−ＩｎＧａＰ
中間バンドギャップ層６を成長させる。中間バンドギャ
ップ層６の上にパターニングされたＳｉＯ2 膜（図示せ
ず）を形成し、これをマスクとして、ＰＥＰ(Photo-Ehg
raving Process) とエッチングにより幅５μｍのストラ
イプ状リッジ部５をｐ型クラッド層４の上側の途中まで
形成する。その後、前記ＳｉＯ2 膜をマスクとして、Ｇ
ａＡｓからなる電流ブロック層７をストライプ状リッジ
部５の両脇に選択成長させる。その後、マスクに用いた
ＳｉＯ2 を剥離して、ストライプ状リッジ部５の上と電
流ブロック層７の上にｐ−ＧａＡｓコンタクト層８を成
長させる。その後、ｐ側電極及びｎ側電極を形成してか
ら、共振器長６００μｍになるようにＧａＡｓ基板をへ
き開して複数の半導体チップを形成するする。このよう
にして形成された半導体レーザ装置は、発振温度（Ｔｍ
ａｘ）＝９０℃で発振した。７０℃、５ｍＷの動作電流
も８５ｍＡ程度と低く、信頼性も非常に高いものが得ら
れた。
【００１２】量子井戸層を構成する化合物半導体は、Ｉ
ｎＧａＰと表わしたが、詳細には、Ｉｎw Ｇａ1-w Ｐで
表わされる。ｗは、０．５より大きくし、０．６４以下
にする。ｗ＝０．５のときが歪みがない状態であり、ｗ
＞０．５のときが圧縮歪が加えられた状態である。歪み
が大きすぎると結晶の臨界膜厚を越えるのでｗを０．６
４より小さくする必要がある。図１には、活性領域の各
層のＡｌ組成比と各層のポテンシャル図が示されてい
る。横軸は、Ａｌ組成比（ＸAl）を表わし、原点０は、
Ａｌ組成比が０の場合であり、ｘ＞ｙとなっている。量
子井戸層１１は、Ａｌ組成比が０である。Ａｌ組成比が
大きくなるに比例してポテンシャルも大きくなってい
る。図２に示すようには、ＧａＡｓ基板１をへき開して
得た半導体チップは、共振器を構成している。共振器の
反射面は、ストライプ状リッジ部５のストライプ方向と
垂直な１対の面が共振器の反射面となっており、この面
からレーザ光が発振される。
ｎＧａＰと表わしたが、詳細には、Ｉｎw Ｇａ1-w Ｐで
表わされる。ｗは、０．５より大きくし、０．６４以下
にする。ｗ＝０．５のときが歪みがない状態であり、ｗ
＞０．５のときが圧縮歪が加えられた状態である。歪み
が大きすぎると結晶の臨界膜厚を越えるのでｗを０．６
４より小さくする必要がある。図１には、活性領域の各
層のＡｌ組成比と各層のポテンシャル図が示されてい
る。横軸は、Ａｌ組成比（ＸAl）を表わし、原点０は、
Ａｌ組成比が０の場合であり、ｘ＞ｙとなっている。量
子井戸層１１は、Ａｌ組成比が０である。Ａｌ組成比が
大きくなるに比例してポテンシャルも大きくなってい
る。図２に示すようには、ＧａＡｓ基板１をへき開して
得た半導体チップは、共振器を構成している。共振器の
反射面は、ストライプ状リッジ部５のストライプ方向と
垂直な１対の面が共振器の反射面となっており、この面
からレーザ光が発振される。
【００１３】図３は、ＭＱＷ構造を有する半導体レーザ
装置の発振波長（λｐ）の量子井戸層の厚さ（Ｌｚ）、
即ち、井戸幅（Ｌｚ）依存性及びλｐ−Ｌｚ特性の歪み
依存性を示す特性図である。縦軸は、発振波長（λｐ）
（ｎｍ）を表わし、横軸は、井戸幅（Ｌｚ）（ｎｍ）を
表わしている。λｐ−Ｌｚ特性線は、５本あり、それぞ
れ数値に示された歪みを与えられた半導体レーザ装置の
発光特性を示している。但し、０％のλｐ−Ｌｚ特性線
は、歪みのない量子井戸層を有する半導体レーザ装置の
発光特性を示す。このλｐ−Ｌｚ特性を見ると、井戸幅
（Ｌｚ）と発振波長（λｐ）は比例しており、井戸幅
（Ｌｚ）を小さくすると発振波長（λｐ）も短くなる。
量子井戸層に＋１％、＋１．５％などの圧縮歪を与える
と発振波長（λｐ）は長くなり、−１％、−１．５％な
どの引っ張り歪を与えると発振波長（λｐ）は短くな
る。この特性図から本発明の発振波長が、例えば、６５
０ｎｍ半導体レーザ装置をしきい値低下、効率の改善、
高温動作時の電流低減などの温度特性の改善等を計りな
がら実施すると、まず、歪みのない（０％）従来の半導
体レーザ装置では、井戸幅（Ｌｚ）を６．２ｎｍ程度に
する必要があるが、井戸幅（Ｌｚ）を４ｎｍにすると、
発振波長（λｐ）は、６３５ｎｍになってしまう。そこ
で、約＋１．３％の圧縮歪を量子井戸層に加えると、井
戸幅（Ｌｚ）が４ｎｍでありながら発振波長（λｐ）６
５０ｎｍの半導体レーザ装置が得られる。
装置の発振波長（λｐ）の量子井戸層の厚さ（Ｌｚ）、
即ち、井戸幅（Ｌｚ）依存性及びλｐ−Ｌｚ特性の歪み
依存性を示す特性図である。縦軸は、発振波長（λｐ）
（ｎｍ）を表わし、横軸は、井戸幅（Ｌｚ）（ｎｍ）を
表わしている。λｐ−Ｌｚ特性線は、５本あり、それぞ
れ数値に示された歪みを与えられた半導体レーザ装置の
発光特性を示している。但し、０％のλｐ−Ｌｚ特性線
は、歪みのない量子井戸層を有する半導体レーザ装置の
発光特性を示す。このλｐ−Ｌｚ特性を見ると、井戸幅
（Ｌｚ）と発振波長（λｐ）は比例しており、井戸幅
（Ｌｚ）を小さくすると発振波長（λｐ）も短くなる。
量子井戸層に＋１％、＋１．５％などの圧縮歪を与える
と発振波長（λｐ）は長くなり、−１％、−１．５％な
どの引っ張り歪を与えると発振波長（λｐ）は短くな
る。この特性図から本発明の発振波長が、例えば、６５
０ｎｍ半導体レーザ装置をしきい値低下、効率の改善、
高温動作時の電流低減などの温度特性の改善等を計りな
がら実施すると、まず、歪みのない（０％）従来の半導
体レーザ装置では、井戸幅（Ｌｚ）を６．２ｎｍ程度に
する必要があるが、井戸幅（Ｌｚ）を４ｎｍにすると、
発振波長（λｐ）は、６３５ｎｍになってしまう。そこ
で、約＋１．３％の圧縮歪を量子井戸層に加えると、井
戸幅（Ｌｚ）が４ｎｍでありながら発振波長（λｐ）６
５０ｎｍの半導体レーザ装置が得られる。
【００１４】次に、図４を参照して第２の実施例を説明
する。図は、ＭＱＷ構造の半導体レーザ装置の断面図及
び活性領域の各層のＡｌ組成比と各層のポテンシャル図
である。量子井戸層は、厚さ（Ｌｚ）３．５ｎｍのＩｎ
ＧａＰ半導体とし、井戸数は、６層にしてある。構造的
には、図７に示す従来の半導体レーザ装置と概略同じで
あるが、量子井戸層の厚さ及び井戸数が異なり、また、
圧縮歪＋１．５％が加えられていること及びガイド層と
バリア層のいずれかの少なくとも一層には−０．４％の
引っ張り歪を導入することで前記従来のもの及び図１の
ものとも相違している。半導体基板には、第１導電型と
して、例えば、ｎ型のＧａＡｓ基板１を用いる。ｎ−Ｇ
ａＡｓ基板１の第１の主面上には少なくとも１層からな
る厚さ１．２μｍのｎ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ1-x Ａ１x ）
0.5Ｐクラッド層２が形成されている。このｎ型クラッ
ド層２の上には、アンドープＭＱＷ活性領域３が形成さ
れている。活性領域３は、第１及び第２のガイド層と、
これらに挟まれた量子井戸層及びこの量子井戸層間のバ
リア層から構成されている。
する。図は、ＭＱＷ構造の半導体レーザ装置の断面図及
び活性領域の各層のＡｌ組成比と各層のポテンシャル図
である。量子井戸層は、厚さ（Ｌｚ）３．５ｎｍのＩｎ
ＧａＰ半導体とし、井戸数は、６層にしてある。構造的
には、図７に示す従来の半導体レーザ装置と概略同じで
あるが、量子井戸層の厚さ及び井戸数が異なり、また、
圧縮歪＋１．５％が加えられていること及びガイド層と
バリア層のいずれかの少なくとも一層には−０．４％の
引っ張り歪を導入することで前記従来のもの及び図１の
ものとも相違している。半導体基板には、第１導電型と
して、例えば、ｎ型のＧａＡｓ基板１を用いる。ｎ−Ｇ
ａＡｓ基板１の第１の主面上には少なくとも１層からな
る厚さ１．２μｍのｎ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ1-x Ａ１x ）
0.5Ｐクラッド層２が形成されている。このｎ型クラッ
ド層２の上には、アンドープＭＱＷ活性領域３が形成さ
れている。活性領域３は、第１及び第２のガイド層と、
これらに挟まれた量子井戸層及びこの量子井戸層間のバ
リア層から構成されている。
【００１５】すなわち、ｎ型クラッド層２の上には、少
なくとも一層からなる厚さ３０ｎｍの第１のＩｎ
1-a （Ｇａ1-y Ａ１y ）a Ｐガイド層１３が形成されて
いる。第１のガイド層１３の上には、厚さ３．５ｎｍ、
圧縮歪＋１．５％のＩｎＧａＰ量子井戸層１１が形成さ
れ、この量子井戸層１１の上に厚さ３．０ｎｍのＩｎ
1-a （Ｇａ1-y Ａ１y ）a Ｐバリア層１２が形成されて
いる。つまり、６層のＩｎＧａＰ量子井戸層１１と５層
のＩｎ1-a （Ｇａ1-y Ａ１y ）a Ｐバリア層１２が交互
に複数層形成されている。一方、前述のようにガイド層
１３、１４とバリア層１２には量子井戸層１１の歪を補
償するように−０．４％の引っ張り歪を導入する。これ
は、量子井戸層の歪が大き過ぎるので結晶の臨界膜厚を
超えてしまうために結晶が破壊されるのを防ぐためであ
る。最上層の量子井戸層１１の上には少なくとも一層か
らなる第２のＩｎ1-a （Ｇａ1-y Ａ１y ）a Ｐガイド層
１４が形成されている。そして、第２のガイド層１４の
上には、少なくとも一層からなる、例えば、厚さ１．２
μｍのｐ−Ｉｎ0.5（Ｇａ1-x Ａ１x ）0.5 Ｐクラッド
層４が形成されている。ｎ型及びｐ型クラッド層２、４
のＡ１組成比は、第１及び第２のガイド層１３、１４の
Ａ１組成比より大きくしてある（ｘ＞ｙ）。ここでは、
例えば、ｘ＝０．７、ｙ＝０．５とする。
なくとも一層からなる厚さ３０ｎｍの第１のＩｎ
1-a （Ｇａ1-y Ａ１y ）a Ｐガイド層１３が形成されて
いる。第１のガイド層１３の上には、厚さ３．５ｎｍ、
圧縮歪＋１．５％のＩｎＧａＰ量子井戸層１１が形成さ
れ、この量子井戸層１１の上に厚さ３．０ｎｍのＩｎ
1-a （Ｇａ1-y Ａ１y ）a Ｐバリア層１２が形成されて
いる。つまり、６層のＩｎＧａＰ量子井戸層１１と５層
のＩｎ1-a （Ｇａ1-y Ａ１y ）a Ｐバリア層１２が交互
に複数層形成されている。一方、前述のようにガイド層
１３、１４とバリア層１２には量子井戸層１１の歪を補
償するように−０．４％の引っ張り歪を導入する。これ
は、量子井戸層の歪が大き過ぎるので結晶の臨界膜厚を
超えてしまうために結晶が破壊されるのを防ぐためであ
る。最上層の量子井戸層１１の上には少なくとも一層か
らなる第２のＩｎ1-a （Ｇａ1-y Ａ１y ）a Ｐガイド層
１４が形成されている。そして、第２のガイド層１４の
上には、少なくとも一層からなる、例えば、厚さ１．２
μｍのｐ−Ｉｎ0.5（Ｇａ1-x Ａ１x ）0.5 Ｐクラッド
層４が形成されている。ｎ型及びｐ型クラッド層２、４
のＡ１組成比は、第１及び第２のガイド層１３、１４の
Ａ１組成比より大きくしてある（ｘ＞ｙ）。ここでは、
例えば、ｘ＝０．７、ｙ＝０．５とする。
【００１６】ｐ型クラッド層４の上には、ｐ−Ｉｎ0.5
（Ｇａ1-u Ａ１u ）0.5 Ｐクラッド層からなるストライ
プ状リッジ部５が形成されている。ｐ型クラッド層４上
に、ストライプ状リッジ部５の両側に配置されるように
少なくとも一層の電流ブロック層７が形成されている。
ストライプ状リッジ部５の上には中間バンドギャップ層
６が形成されている。前記中間バンドギャップ層６及び
電流ブロック層７の上には、ｐ型コンタクト層８が形成
されている。ｐ型コンタクト層８の上には、第１の電極
であるｐ側電極９が形成され、ｎ−ＧａＡｓ基板の第２
の主面には、第２の電極であるｎ側電極１０が形成され
ている。ｐ側電極９には、ＡｕＺｎ膜などが、ｎ側電極
１０には、ＡｕＧｅ／Ａｕ膜などが真空蒸着などにより
形成される。これらの積層された化合物半導体層は、例
えば、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）などで条件を
変えながら連続的に形成される。
（Ｇａ1-u Ａ１u ）0.5 Ｐクラッド層からなるストライ
プ状リッジ部５が形成されている。ｐ型クラッド層４上
に、ストライプ状リッジ部５の両側に配置されるように
少なくとも一層の電流ブロック層７が形成されている。
ストライプ状リッジ部５の上には中間バンドギャップ層
６が形成されている。前記中間バンドギャップ層６及び
電流ブロック層７の上には、ｐ型コンタクト層８が形成
されている。ｐ型コンタクト層８の上には、第１の電極
であるｐ側電極９が形成され、ｎ−ＧａＡｓ基板の第２
の主面には、第２の電極であるｎ側電極１０が形成され
ている。ｐ側電極９には、ＡｕＺｎ膜などが、ｎ側電極
１０には、ＡｕＧｅ／Ａｕ膜などが真空蒸着などにより
形成される。これらの積層された化合物半導体層は、例
えば、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）などで条件を
変えながら連続的に形成される。
【００１７】さらに、ストライプ状リッジ部５の形成を
中心に詳細に製造工程を説明する。ｐ型クラッド層４を
形成してから、その上に、厚さ５ｎｍのｐ−ＩｎＧａＰ
中間バンドギャップ層６を成長させる。中間バンドギャ
ップ層６の上にパターニングされたＳｉＯ2 膜（図示せ
ず）を形成し、これをマスクとして、ＰＥＰとエッチン
グにより幅５μｍのストライプ状リッジ部５をｐ型クラ
ッド層４の上側の途中まで形成する。その後、前記Ｓｉ
Ｏ2 膜をマスクとして、ＧａＡｓからなる電流ブロック
層７をストライプ状リッジ部５の両脇に選択成長させ
る。その後、マスクに用いたＳｉＯ2 を剥離して、スト
ライプ状リッジ部５の上と電流ブロック層７の上にｐ−
ＧａＡｓコンタクト層８を成長させるその後、ｐ側電極
及びｎ側電極を形成してから、共振器長６００μｍにな
るようにＧａＡｓ基板をへき開して複数の半導体チップ
を形成するする。
中心に詳細に製造工程を説明する。ｐ型クラッド層４を
形成してから、その上に、厚さ５ｎｍのｐ−ＩｎＧａＰ
中間バンドギャップ層６を成長させる。中間バンドギャ
ップ層６の上にパターニングされたＳｉＯ2 膜（図示せ
ず）を形成し、これをマスクとして、ＰＥＰとエッチン
グにより幅５μｍのストライプ状リッジ部５をｐ型クラ
ッド層４の上側の途中まで形成する。その後、前記Ｓｉ
Ｏ2 膜をマスクとして、ＧａＡｓからなる電流ブロック
層７をストライプ状リッジ部５の両脇に選択成長させ
る。その後、マスクに用いたＳｉＯ2 を剥離して、スト
ライプ状リッジ部５の上と電流ブロック層７の上にｐ−
ＧａＡｓコンタクト層８を成長させるその後、ｐ側電極
及びｎ側電極を形成してから、共振器長６００μｍにな
るようにＧａＡｓ基板をへき開して複数の半導体チップ
を形成するする。
【００１８】量子井戸層を構成する化合物半導体は、Ｉ
ｎＧａＰと表わしたが、詳細には、Ｉｎw Ｇａ1-w Ｐで
表わされる。ｗは、０．５より大きくし、０．６４以下
にする。ｗ＝０．５のときが歪みがない状態であり、ｗ
＞０．５のときが圧縮歪が加えられた状態である。歪み
が大きすぎると結晶の臨界膜厚を越えるのでｗを０．６
４より小さくする必要がある。図４には、活性領域の各
層のＡｌ組成比と各層のポテンシャル図が示されてい
る。横軸は、Ａｌ組成比（ＸAl）を表わし、原点０は、
Ａｌ組成比が０の場合であり、ｘ＞ｙとなっている。量
子井戸層１１は、Ａｌ組成比が０である。Ａｌ組成比が
大きくなるに比例してポテンシャルも大きくなってい
る。以上のようにして作られた半導体レーザ装置は、発
振波長（λｐ）＝６５３ｎｍ、しきい値電流（Ｉth）＝
４５ｍＡ、最高発振温度（Ｔｍａｘ）＝９５℃で発振し
た。８０℃、５ｍＷの動作電流も８５ｍＡ程度と低く、
信頼性も高い。
ｎＧａＰと表わしたが、詳細には、Ｉｎw Ｇａ1-w Ｐで
表わされる。ｗは、０．５より大きくし、０．６４以下
にする。ｗ＝０．５のときが歪みがない状態であり、ｗ
＞０．５のときが圧縮歪が加えられた状態である。歪み
が大きすぎると結晶の臨界膜厚を越えるのでｗを０．６
４より小さくする必要がある。図４には、活性領域の各
層のＡｌ組成比と各層のポテンシャル図が示されてい
る。横軸は、Ａｌ組成比（ＸAl）を表わし、原点０は、
Ａｌ組成比が０の場合であり、ｘ＞ｙとなっている。量
子井戸層１１は、Ａｌ組成比が０である。Ａｌ組成比が
大きくなるに比例してポテンシャルも大きくなってい
る。以上のようにして作られた半導体レーザ装置は、発
振波長（λｐ）＝６５３ｎｍ、しきい値電流（Ｉth）＝
４５ｍＡ、最高発振温度（Ｔｍａｘ）＝９５℃で発振し
た。８０℃、５ｍＷの動作電流も８５ｍＡ程度と低く、
信頼性も高い。
【００１９】次に、図５を参照して第３の実施例を説明
する。図は、ＭＱＷ構造の半導体レーザ装置の断面図及
び活性領域の各層のＡｌ組成比と各層のポテンシャル図
である。量子井戸層は、厚さ（Ｌｚ）４ｎｍのＩｎＧａ
Ｐ半導体とし、井戸数は、５層にしてある。構造的に
は、図１に示す半導体レーザ装置と概略同じであるが、
クラッド層数が異なることで図１のものとは相違してい
る。半導体基板には、第１導電型として、例えば、ｎ型
のＧａＡｓ基板１を用いる。ｎ−ＧａＡｓ基板１の第１
の主面上には２層の厚さ１．１μｍのｎ−Ｉｎ0.5 （Ｇ
ａ1-x Ａ１x ）0.5 Ｐクラッド層２及び厚さ０．１μｍ
のｎ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ1-z Ａ１z ）0.5 Ｐクラッド層１
６が形成されている。このｎ型クラッド層１６の上に
は、アンドープＭＱＷ活性領域３が形成されている。活
性領域３は、第１及び第２のガイド層と、これらに挟ま
れた量子井戸層及びこの量子井戸層間のバリア層から構
成されている。すなわち、ｎ型クラッド層１６の上には
少なくとも１層からなる厚さ３０ｎｍの第１のＩｎ0.5
（Ｇａ1-y Ａ１y ）0.5Ｐガイド層１３が形成されてい
る。
する。図は、ＭＱＷ構造の半導体レーザ装置の断面図及
び活性領域の各層のＡｌ組成比と各層のポテンシャル図
である。量子井戸層は、厚さ（Ｌｚ）４ｎｍのＩｎＧａ
Ｐ半導体とし、井戸数は、５層にしてある。構造的に
は、図１に示す半導体レーザ装置と概略同じであるが、
クラッド層数が異なることで図１のものとは相違してい
る。半導体基板には、第１導電型として、例えば、ｎ型
のＧａＡｓ基板１を用いる。ｎ−ＧａＡｓ基板１の第１
の主面上には２層の厚さ１．１μｍのｎ−Ｉｎ0.5 （Ｇ
ａ1-x Ａ１x ）0.5 Ｐクラッド層２及び厚さ０．１μｍ
のｎ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ1-z Ａ１z ）0.5 Ｐクラッド層１
６が形成されている。このｎ型クラッド層１６の上に
は、アンドープＭＱＷ活性領域３が形成されている。活
性領域３は、第１及び第２のガイド層と、これらに挟ま
れた量子井戸層及びこの量子井戸層間のバリア層から構
成されている。すなわち、ｎ型クラッド層１６の上には
少なくとも１層からなる厚さ３０ｎｍの第１のＩｎ0.5
（Ｇａ1-y Ａ１y ）0.5Ｐガイド層１３が形成されてい
る。
【００２０】第１のガイド層１３の上には、厚さ４ｎ
ｍ、圧縮歪＋１．３％のＩｎＧａＰ量子井戸層１１が形
成され、この量子井戸層１１の上に厚さ３．５ｎｍのＩ
ｎ0.5（Ｇａ1-y Ａ１y ）0.5 Ｐバリア層１２が形成さ
れている。つまり、５層のＩｎＧａＰ量子井戸層１１と
４層のＩｎ0.5 （Ｇａ1-y Ａ１y ）0.5 Ｐバリア層１２
が交互に複数層形成されている。最上層の量子井戸層１
１の上には少なくとも一層からなる第２のＩｎ0.5 （Ｇ
ａ1-y Ａ１y ）0.5 Ｐガイド層１４が形成されている。
そして、第２のガイド層１４の上には、２層からなる、
厚さ０．１μｍのｐ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ1-z Ａ１z ）0.5
Ｐクラッド層１５及びｐ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ1-x Ａ１x ）
0.5 Ｐクラッド層４が形成されている。ｎ型及びｐ型ク
ラッド層２、４のＡ１組成比（ｘ）は、第１及び第２の
ガイド層１３、１４のＡ１組成比（ｙ）より大きくして
ある（ｘ＞ｙ）。また、クラッド層１５、１６のＡ１組
成比（ｚ）は、クラッド層２、４のＡ１組成比（ｘ）よ
り大きくしてある（ｚ＞ｘ）。ここでは、例えば、ｘ＝
０．７、ｙ＝０．５、ｚ＝１．０とする。
ｍ、圧縮歪＋１．３％のＩｎＧａＰ量子井戸層１１が形
成され、この量子井戸層１１の上に厚さ３．５ｎｍのＩ
ｎ0.5（Ｇａ1-y Ａ１y ）0.5 Ｐバリア層１２が形成さ
れている。つまり、５層のＩｎＧａＰ量子井戸層１１と
４層のＩｎ0.5 （Ｇａ1-y Ａ１y ）0.5 Ｐバリア層１２
が交互に複数層形成されている。最上層の量子井戸層１
１の上には少なくとも一層からなる第２のＩｎ0.5 （Ｇ
ａ1-y Ａ１y ）0.5 Ｐガイド層１４が形成されている。
そして、第２のガイド層１４の上には、２層からなる、
厚さ０．１μｍのｐ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ1-z Ａ１z ）0.5
Ｐクラッド層１５及びｐ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ1-x Ａ１x ）
0.5 Ｐクラッド層４が形成されている。ｎ型及びｐ型ク
ラッド層２、４のＡ１組成比（ｘ）は、第１及び第２の
ガイド層１３、１４のＡ１組成比（ｙ）より大きくして
ある（ｘ＞ｙ）。また、クラッド層１５、１６のＡ１組
成比（ｚ）は、クラッド層２、４のＡ１組成比（ｘ）よ
り大きくしてある（ｚ＞ｘ）。ここでは、例えば、ｘ＝
０．７、ｙ＝０．５、ｚ＝１．０とする。
【００２１】ｐ型クラッド層４の上には、ｐ−Ｉｎ0.5
（Ｇａ1-u Ａ１u ）0.5 Ｐクラッド層からなるストライ
プ状リッジ部５が形成されている。ｐ型クラッド層４上
に、ストライプ状リッジ部５の両側に配置されるように
少なくとも一層の電流ブロック層７が形成されている。
ストライプ状リッジ部５の上には中間バンドギャップ層
６が形成されている。前記中間バンドギャップ層６及び
電流ブロック層７の上には、ｐ型コンタクト層８が形成
されている。ｐ型コンタクト層８の上には第１の電極で
あるｐ側電極９が形成され、ｎ−ＧａＡｓ基板の第２の
主面には、第２の電極であるｎ側電極１０が形成されて
いる。ｐ側電極９には、ＡｕＺｎ膜などが、ｎ側電極１
０には、ＡｕＧｅ／Ａｕ膜などが真空蒸着などにより形
成される。これらの積層された化合物半導体層は、例え
ば、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）などで条件を変
えながら連続的に形成される。さらに、ストライプ状リ
ッジ部５の形成を中心に詳細に製造工程を説明する。ｐ
型クラッド層４を形成してから、その上に、厚さ５ｎｍ
のｐ−ＩｎＧａＰ中間バンドギャップ層６を成長させ
る。
（Ｇａ1-u Ａ１u ）0.5 Ｐクラッド層からなるストライ
プ状リッジ部５が形成されている。ｐ型クラッド層４上
に、ストライプ状リッジ部５の両側に配置されるように
少なくとも一層の電流ブロック層７が形成されている。
ストライプ状リッジ部５の上には中間バンドギャップ層
６が形成されている。前記中間バンドギャップ層６及び
電流ブロック層７の上には、ｐ型コンタクト層８が形成
されている。ｐ型コンタクト層８の上には第１の電極で
あるｐ側電極９が形成され、ｎ−ＧａＡｓ基板の第２の
主面には、第２の電極であるｎ側電極１０が形成されて
いる。ｐ側電極９には、ＡｕＺｎ膜などが、ｎ側電極１
０には、ＡｕＧｅ／Ａｕ膜などが真空蒸着などにより形
成される。これらの積層された化合物半導体層は、例え
ば、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）などで条件を変
えながら連続的に形成される。さらに、ストライプ状リ
ッジ部５の形成を中心に詳細に製造工程を説明する。ｐ
型クラッド層４を形成してから、その上に、厚さ５ｎｍ
のｐ−ＩｎＧａＰ中間バンドギャップ層６を成長させ
る。
【００２２】中間バンドギャップ層６の上にパターニン
グされたＳｉＯ2 膜（図示せず）を形成し、これをマス
クとして、ＰＥＰ(Photo-Ehgraving Process) とエッチ
ングにより幅５μｍのストライプ状リッジ部５をｐ型ク
ラッド層４の上側の途中まで形成する。その後、前記Ｓ
ｉＯ2 膜をマスクとして、ＧａＡｓからなる電流ブロッ
ク層７をストライプ状リッジ部５の両脇に選択成長させ
る。その後、マスクに用いたＳｉＯ2 を剥離して、スト
ライプ状リッジ部５の上と電流ブロック層７の上にｐ−
ＧａＡｓコンタクト層８を成長させるその後、ｐ側電極
及びｎ側電極を形成してから、共振器長６００μｍにな
るようにＧａＡｓ基板をへき開して複数の半導体チップ
を形成するする。
グされたＳｉＯ2 膜（図示せず）を形成し、これをマス
クとして、ＰＥＰ(Photo-Ehgraving Process) とエッチ
ングにより幅５μｍのストライプ状リッジ部５をｐ型ク
ラッド層４の上側の途中まで形成する。その後、前記Ｓ
ｉＯ2 膜をマスクとして、ＧａＡｓからなる電流ブロッ
ク層７をストライプ状リッジ部５の両脇に選択成長させ
る。その後、マスクに用いたＳｉＯ2 を剥離して、スト
ライプ状リッジ部５の上と電流ブロック層７の上にｐ−
ＧａＡｓコンタクト層８を成長させるその後、ｐ側電極
及びｎ側電極を形成してから、共振器長６００μｍにな
るようにＧａＡｓ基板をへき開して複数の半導体チップ
を形成するする。
【００２３】以上のようにして作られた半導体レーザ装
置は、発振波長（λｐ）＝６５０ｎｍ、しきい値電流
（Ｉth）＝４２ｍＡ、最高発振温度（Ｔｍａｘ）＝１０
０℃で発振した。８５℃、５ｍＷの動作電流も９０ｍＡ
程度と低く、信頼性も高い。量子井戸層を構成する化合
物半導体は、ＩｎＧａＰと表わしたが、詳細には、Ｉｎ
w Ｇａ1-w Ｐで表わされる。ｗは、０．５より大きく
し、０．６４以下にする。ｗ＝０．５のときが歪みがな
い状態であり、ｗ＞０．５のときが圧縮歪が加えられた
状態である。歪みが大きすぎると結晶の臨界膜厚を越え
るのでｗを０．６４より小さくする必要がある。
置は、発振波長（λｐ）＝６５０ｎｍ、しきい値電流
（Ｉth）＝４２ｍＡ、最高発振温度（Ｔｍａｘ）＝１０
０℃で発振した。８５℃、５ｍＷの動作電流も９０ｍＡ
程度と低く、信頼性も高い。量子井戸層を構成する化合
物半導体は、ＩｎＧａＰと表わしたが、詳細には、Ｉｎ
w Ｇａ1-w Ｐで表わされる。ｗは、０．５より大きく
し、０．６４以下にする。ｗ＝０．５のときが歪みがな
い状態であり、ｗ＞０．５のときが圧縮歪が加えられた
状態である。歪みが大きすぎると結晶の臨界膜厚を越え
るのでｗを０．６４より小さくする必要がある。
【００２４】図５には、活性領域の各層のＡｌ組成比と
各層のポテンシャル図が示されている。横軸は、Ａｌ組
成比（ＸAl）を表わし、原点０は、Ａｌ組成比が０の場
合であり、ｚ＞ｘ＞ｙとなっている。量子井戸層１１
は、Ａｌ組成比が０である。Ａｌ組成比が大きくなるに
比例してポテンシャルも大きくなっている。半導体レー
ザ装置は、ガスレーザや固体レーザなどに比較して小型
・堅牢、変調が容易、低電圧・低電流動作、長寿命とい
った優れた特徴がある。そのためガスレーザで実用化さ
れていた分野が半導体レーザ装置に置き変わること以外
に半導体レーザ装置によって初めて実用化された応用分
野も多い。その分野には光通信システムや光情報処理シ
ステムがある。本発明の半導体レーザ装置は、光情報処
理システムのＤＶＤ−ＲＯＭ用ピックアップヘッド用と
して有用である。とくに、しきい値電流の低下、温度特
性の向上（８５℃以上の高温動作が可能）が著しいので
自動車搭載用ＤＶＤ−ＲＯＭとして最適である。
各層のポテンシャル図が示されている。横軸は、Ａｌ組
成比（ＸAl）を表わし、原点０は、Ａｌ組成比が０の場
合であり、ｚ＞ｘ＞ｙとなっている。量子井戸層１１
は、Ａｌ組成比が０である。Ａｌ組成比が大きくなるに
比例してポテンシャルも大きくなっている。半導体レー
ザ装置は、ガスレーザや固体レーザなどに比較して小型
・堅牢、変調が容易、低電圧・低電流動作、長寿命とい
った優れた特徴がある。そのためガスレーザで実用化さ
れていた分野が半導体レーザ装置に置き変わること以外
に半導体レーザ装置によって初めて実用化された応用分
野も多い。その分野には光通信システムや光情報処理シ
ステムがある。本発明の半導体レーザ装置は、光情報処
理システムのＤＶＤ−ＲＯＭ用ピックアップヘッド用と
して有用である。とくに、しきい値電流の低下、温度特
性の向上（８５℃以上の高温動作が可能）が著しいので
自動車搭載用ＤＶＤ−ＲＯＭとして最適である。
【００２５】図６は、本発明の半導体レーザ装置を用い
たＤＶＤ−ＲＯＭシステムのブロック図である。ディス
クからの信号を光ピックアップにより検出し、その信号
をデコード規格にのっとって復調しエラー訂正を加え
る。そして、映像／音声を分離し、ＭＰＥＧ２の映像の
復調アルゴリズム及びオーディオ（ＡＣ−３又はＭＰＥ
Ｇなど）の復調までを処理するＭＰＥＧ２ビデオオーデ
ィオ処理部を通して画像は、ＮＴＳＣ／ＰＡＬにエンコ
ードされ出力される。オーディオは、Ｄ／Ａコンバータ
を通して出力される。映像は可変レートのためバッファ
メモリがそれを吸収する役目をする。全体のシステム
は、システムコントロールを担当するＣＰＵにより制御
され、サーボも含めてトータルなシステムとして成立す
る。
たＤＶＤ−ＲＯＭシステムのブロック図である。ディス
クからの信号を光ピックアップにより検出し、その信号
をデコード規格にのっとって復調しエラー訂正を加え
る。そして、映像／音声を分離し、ＭＰＥＧ２の映像の
復調アルゴリズム及びオーディオ（ＡＣ−３又はＭＰＥ
Ｇなど）の復調までを処理するＭＰＥＧ２ビデオオーデ
ィオ処理部を通して画像は、ＮＴＳＣ／ＰＡＬにエンコ
ードされ出力される。オーディオは、Ｄ／Ａコンバータ
を通して出力される。映像は可変レートのためバッファ
メモリがそれを吸収する役目をする。全体のシステム
は、システムコントロールを担当するＣＰＵにより制御
され、サーボも含めてトータルなシステムとして成立す
る。
【００２６】
【発明の効果】本発明は、以上の構成により、発振波長
６５０±２０ｎｍの半導体レーザのＭＱＷ構造の活性領
域の量子井戸層に圧縮歪を入れることにより、しきい値
の低下、最高発振温度の上昇を始めとする温度特性の改
善がされる。また、量子井戸層の圧縮歪を大きくしてガ
イド層やバリア層に引っ張り歪をいれることにより温度
特性が向上する。さらに、グラッド層を２層以上の構成
にすることにより、さらなるしきい値の低下、温度特性
の向上が得られる。
６５０±２０ｎｍの半導体レーザのＭＱＷ構造の活性領
域の量子井戸層に圧縮歪を入れることにより、しきい値
の低下、最高発振温度の上昇を始めとする温度特性の改
善がされる。また、量子井戸層の圧縮歪を大きくしてガ
イド層やバリア層に引っ張り歪をいれることにより温度
特性が向上する。さらに、グラッド層を２層以上の構成
にすることにより、さらなるしきい値の低下、温度特性
の向上が得られる。
【図１】本発明の半導体レーザ装置の断面図及び活性領
域のＡ１組成とポテンシャルを表わす図。
域のＡ１組成とポテンシャルを表わす図。
【図２】図１に示す半導体レーザ装置の斜視図。
【図３】半導体レーザ装置の量子井戸層の厚さと発振波
長の関係を歪をパラメータとして表わした特性図。
長の関係を歪をパラメータとして表わした特性図。
【図４】本発明の半導体レーザ装置の断面図及び活性領
域のＡ１組成とポテンシャルを表わす図。
域のＡ１組成とポテンシャルを表わす図。
【図５】本発明の半導体レーザ装置の断面図及び活性領
域のＡ１組成とポテンシャルを表わす図。
域のＡ１組成とポテンシャルを表わす図。
【図６】本発明の半導体レーザ装置を適用したＤＶＤ−
ＲＯＭシステムを示すブロック図。
ＲＯＭシステムを示すブロック図。
【図７】従来の半導体レーザ装置の断面図及び活性領域
のＡ１組成とポテンシャルを表わす図。
のＡ１組成とポテンシャルを表わす図。
１・・・半導体基板、 ３・・・活性領域、２、４、
１５、１６・・・クラッド層、 ５・・・クラッド層
リッジ部、６・・・中間バンドギャップ層、 ７・・
・電流ブロック層、８・・・コンタクト層、 ９・・
・第１の電極（ｐ側電極）、１０・・・第２の電極（ｎ
側電極）、 １１・・・量子井戸層、１２・・・バリア
層、 １３、１４・・・ガイド層。
１５、１６・・・クラッド層、 ５・・・クラッド層
リッジ部、６・・・中間バンドギャップ層、 ７・・
・電流ブロック層、８・・・コンタクト層、 ９・・
・第１の電極（ｐ側電極）、１０・・・第２の電極（ｎ
側電極）、 １１・・・量子井戸層、１２・・・バリア
層、 １３、１４・・・ガイド層。
Claims (8)
- 【請求項１】 第１導電型ＧａＡｓ基板と、 前記ＧａＡｓ基板の第１の主面上に形成された少なくと
も１層からなる第１導電型Ｉｎ0.5 （Ｇａ1-x Ａ１x ）
0.5 Ｐクラッド層と、 前記第１導電型クラッド層上に形成され、活性領域を構
成する少なくとも一層からなる第１のＩｎ0.5 （Ｇａ
1-y Ａ１y ）0.5 Ｐガイド層と、 前記第１のガイド層上に形成され、前記活性領域を構成
する複数層の量子井戸層と、 前記量子井戸層間に形成され、前記活性領域を構成する
Ｉｎ0.5 （Ｇａ1-y Ａ１y ）0.5 Ｐバリア層と、 前記量子井戸層上に形成され、前記活性領域を構成する
少なくとも一層からなる第２のＩｎ0.5 （Ｇａ1-y Ａ１
y ）0.5 Ｐガイド層と、 前記第２のガイド層上に形成された少なくとも一層から
なる第２導電型Ｉｎ0.5 （Ｇａ1-x Ａ１x ）0.5 Ｐクラ
ッド層とを備え、 前記量子井戸層は、厚さが８ｎｍ未満で圧縮歪が入って
おり、前記第１導電型及び第２導電型クラッド層のＡ１
組成比は、前記第１及び第２のガイド層のＡ１組成比よ
り大きい（ｘ＞ｙ）ことを特徴とする半導体レーザ装
置。 - 【請求項２】 前記第２導電型のクラッド層の上に形成
された第２導電型Ｉｎ0.5 （Ｇａ1-y Ａ１y ）0.5 Ｐク
ラッド層のストライプ状リッジ部と、前記第２導電型の
クラッド層の上に形成され、前記ストライプ状リッジ部
の両側に配置された少なくとも一層の電流ブロック層
と、前記ストライプ状リッジ部の上に形成された中間バ
ンドギャップ層と、前記中間バンドギャップ層の上に形
成された第２導電型コンタクト層と、前記第２導電型コ
ンタクト層の上に形成された第１の電極と、前記ＧａＡ
ｓ基板の第２の主面に形成された第２の電極とをさらに
備えていることを特徴とする請求項１に記載の半導体レ
ーザ装置。 - 【請求項３】 前記活性領域からは波長６５０±２０ｎ
ｍのレーザ光が発振されることを特徴とする請求項１又
は請求項２に記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項４】 前記量子井戸層は、４〜６層であること
を特徴とする請求項１乃至請求項２のいずれかに記載の
半導体レーザ装置。 - 【請求項５】 前記量子井戸層に導入されている圧縮歪
みは、＋１．５％以下であることを特徴とする請求項１
乃至請求項４のいずれかに記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項６】 前記量子井戸層は、Ｉｎw Ｇａ1-w Ｐで
表わされ、ｗは、０．５より大きく、０．６４以下であ
ることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに
記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項７】 前記第１及び第２のガイド層及び前記バ
リア層から選ばれた少なくとも一層に前記量子井戸層の
圧縮歪を緩和する引っ張り歪を導入したことを特徴とす
る請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の半導体レー
ザ装置。 - 【請求項８】 前記第１導電型又は第２導電型クラッド
層もしくは前記第１導電型及び第２導電型の両クラッド
層は、前記活性領域に近い側にＩｎ0.5 （Ｇａ1-z Ａｌ
z ）0.5 Ｐで表わされる第２のクラッド層を有し、この
第２のクラッド層のＡｌ組成比は、前記第１導電型及び
第２導電型のクラッド層のＡｌ組成比より大きい（ｚ＞
ｘ）ことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ装
置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9160696A JPH10335742A (ja) | 1997-06-04 | 1997-06-04 | 半導体レーザ装置 |
| TW087108648A TW373361B (en) | 1997-06-04 | 1998-06-02 | Semiconductor laser device |
| US09/089,622 US6292502B1 (en) | 1997-06-04 | 1998-06-03 | Multiple quantum well semiconductor laser diode and DVD system using the same |
| KR1019980020603A KR100277561B1 (ko) | 1997-06-04 | 1998-06-03 | 반도체 레이저 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9160696A JPH10335742A (ja) | 1997-06-04 | 1997-06-04 | 半導体レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10335742A true JPH10335742A (ja) | 1998-12-18 |
Family
ID=15720501
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9160696A Abandoned JPH10335742A (ja) | 1997-06-04 | 1997-06-04 | 半導体レーザ装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6292502B1 (ja) |
| JP (1) | JPH10335742A (ja) |
| KR (1) | KR100277561B1 (ja) |
| TW (1) | TW373361B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6687276B2 (en) | 2000-11-20 | 2004-02-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Surface emitting semiconductor laser |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4076671B2 (ja) * | 1999-04-14 | 2008-04-16 | ローム株式会社 | レーザビームプリンタ用光源装置 |
| JP2002185077A (ja) * | 2000-12-14 | 2002-06-28 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置及びその製造方法 |
| US6717969B2 (en) * | 2001-07-16 | 2004-04-06 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Semiconductor laser device which includes current confinement structure and trenches formed through current stopping layer down to active layer |
| JP4627132B2 (ja) * | 2001-09-13 | 2011-02-09 | シャープ株式会社 | 半導体レーザ装置および光ディスク記録再生装置 |
| US6876686B2 (en) * | 2003-02-24 | 2005-04-05 | Agilent Technologies, Inc. | Method of fabricating active layers in a laser utilizing InP-based active regions |
| JP4220436B2 (ja) * | 2004-06-24 | 2009-02-04 | 浜松ホトニクス株式会社 | 半導体レーザ素子及び半導体レーザ素子アレイ |
| KR102227495B1 (ko) * | 2014-11-13 | 2021-03-16 | 한국전기연구원 | 레이저 다이오드 소자 및 이의 제조 방법 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6220Y2 (ja) * | 1980-03-31 | 1987-01-06 | ||
| EP0544357B1 (en) * | 1991-11-26 | 1996-09-04 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Radiation-emitting semiconductor diode |
| JP3138095B2 (ja) * | 1992-12-25 | 2001-02-26 | 三洋電機株式会社 | 半導体レーザ素子 |
| JP3091655B2 (ja) * | 1994-12-22 | 2000-09-25 | 三洋電機株式会社 | 半導体レーザ素子 |
| US5850411A (en) * | 1996-09-17 | 1998-12-15 | Sdl, Inc | Transverse electric (TE) polarization mode AlGaInP/GaAs red laser diodes, especially with self-pulsating operation |
-
1997
- 1997-06-04 JP JP9160696A patent/JPH10335742A/ja not_active Abandoned
-
1998
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Cited By (1)
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| TW373361B (en) | 1999-11-01 |
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