JPS6174382A - 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、各種電子機器、光学機器の光源として、近年
急速に用途が拡大し、需要の高まっている半導体レーザ
装置に関するものである。

（従来例の構成とその問題点） 電子機器、光学機器のコヒーレント光源として、半導体
レーザに要求される重要な性能に、低電流動作、単−横
モード発振があげられる。これらを実現するためには、
レーザ光が伝播する活性領域付近にレーザ素子中を流れ
る電流を集中するように、その拡がりを抑制し、かつ光
を閉じ込める必要がある。このような構造を有する半導
体レーザは通常ストライプ型半導体レーザと呼ばれてい
る。

比較的簡単なストライプ化の方法に、電流狭さくだけを
用いるものがある。具体的には、プレーナ型半導体レー
ザにプロトン照射を施したもの、Ｚｎ拡散を施したもの
、酸化膜などの絶縁膜を形成したもの、結晶成長等によ
り内部に電流狭さく領域をつくりつけたものが挙げられ
る。しかしながら、これらの方法にはそれぞれ重大な欠
点がある。

プロトン照射を施すと、プロトン照射時に半導体レーザ
の各層の一部の結晶が損傷を受け、半導体レーザの特性
を損なうことがある。Ｚｎ拡散型の場合、７００〜８５
０℃というような高温でＺｎ拡散を行なうことが多く、
Ｚｎ等のドーパントが結晶中を移動したりして、ｐ　−
ｎ接合を設計通り形成するのが難しいという問題がある
。酸化膜などの絶縁膜による方法は、前記二つの方法と
比べ作製された半導体レーザ中での電流狭さくの効果が
弱い。

（発明の目的） 本発明は上記欠点に鑑み、内部に結晶成長等により、電
流狭さく領域をつくりつけたストライプ構造を有する半
導体レーザ装置およびその製造方法を提供するものであ
る。

（発明の構成） この目的を達成するために本発明の半導体レーザ装置は
、半導体基板上に二重ヘテロ構造を含む多層薄膜を設け
、前記多層薄膜上にメサ形状の電流狭さく用ストライプ
構造を有し、前記メサ形状の両側面をｐ−ｎ接合を含む
多層薄膜でとり囲むことにより構成される。また、上記
構成を可能とするために、上記半導体レーザ装置の製造
方法として、有機金属気相エピタキシャル成長法、又は
分子線エピタキシャル成長法による結晶成長工程と、フ
ォトマスクを用いた選択性化学エツチングによる工程を
用いる。これらの構成と方法により、内部に比較的強い
電流狭さく用ストライプと効果的な光の閉じ込め領域を
有し、しかも単−横モード発振、低電流動作の半導体レ
ーザ装置が実現できる。

（実施例の説明） 本発明の半導体レーザ装置およびその製造方法について
、一実施例を用いて具体的に説明する。

半導体基板として、ｎ型ＧａＡｓ基板１０（キャリア濃
度：１０”ａｎ−”程度）を用いる。この基板上に有機
金属気相エピタキシャル成長法（以下、ＭＯＣＶＤ法と
する。）により、第１図に示すようにｎ“−ＧａＡｓバ
ッファｐａ１１（キャリア濃ＪｊＪ　：　１０”ａｍ−
’程度）を１μｍ、　ｎ型Ｇａ、ｘｌｘＡｓクラッド層
１２を１．５　ｐ　ｒｒｒ、アンドープＧａ１−ｙＡ１
ｙＡｓ活性層１３（０≦ｙ＜ｘ；ｙ＜ｚ）を０．１μｍ
、　　ｐ型Ｇａ、−ｚＡｌｚＡｓクラッド層１４を１．
５　μｍエピタキシャル成長させた。この時のＭＯＣＶ
Ｄ法による結晶成長条件の一例を示す。成長速度は２μ
ｌｌＺ時、成長温度は７フ０℃、全ガス流量は５Ｑ／分
、■族元素に対する■族元素のモル比は４０である。

その後、第１図に示すように、ｐ型ＧａニーｚｉｚＡｓ
り第２図に示すような形状に加工する。第２図でｐ型Ｇ
ａニー、Ａｌ、Ａｓクラッド層１４の膜厚は、中央の厚
い部分が１．５μｍ、周辺の薄い部分が０．３μｍとな
るようにする。これは、膜厚制御性の優れたＭＯＣＶＤ
法による結晶成長を用いているので再現性よく実現でき
る。なお、Ｇａ工、Ａｌ、Ａｓ活性層１３を露出しない
理由は、エツチングや結晶成長の時に、損傷を避けるた
めである。フォトレジストを除去し、表面洗浄したのち
、再びＭＯＣＶＤ法により、第３図に示すように、ｎ”
−ＧａＡｓ電流阻止層（キャリア濃度：１×１０１ｓａ
ｎ−３）　１６を前述の成長条件で、１μｍの厚さでエ
ピタキシャル成長させる。フォトレジスト１７を塗布し
、第３図のように、フォトレジスト表面１９が平坦にな
るようにスピナーにウェハをっけて回転させる。厚さｄ
だけ感光する条件で前面露光を施し、厚さｄだけフォト
レジスト１７を除去する。

ＧａＡｓに対してはエツチング速度が早く、Ｇａニーｚ
Ａ１ｚＡｓに対してはエツチング速度がＧａＡｓの数１
０分の１以下である選択エツチング液、例えば　　−Ｈ
，Ｏ□：ＮＨ４＝　２０：　１液を用いて選択エツチン
グを行ない、表面洗浄した後、再びＭＯＣＶＤ法により
、Ｐ″−ＧａＡｓコンタクト層１８（キャリア濃度：５
Ｘ１０”ａｎ−’）を０．３μｍの厚さで、前述の成長
条件でエピタキシャル成長させ、第４図の構造とする。

ｎ型ＧａＡｓ基板表面２１およびｐ”−ＧａＡｓコンタ
クト層表面２０に、それぞれオーミック電極を取り付け
、電流を流した。この時、ストライプ幅Ｗで電流がｐ型
Ｇａニー、ＡＩｚＡｓクラッド層１４のメサ形リッジ部
分にのみ狭さくされる。これは、第４図で、ｐ”−Ｇａ
Ａｓコンタクト層１８を十電極、ｎ型ＧａＡｓ基板１０
を一電極とすると、Ｐ型Ｇａｔ−２ＡＩ！ｚＡｓクラッ
ド層１４とｎ　＋　−ＧａＡ４流阻止層１６の界面が、
逆バイアスのｐ−ｎ接合となり、電流阻止の働きをする
からである。

また、ｎ　”−ＧａＡｓ＠流阻止層１６はＧａ１−、Ａ
ｉｄ、Ａｓ活性層１３より禁止帯幅が狭いので、光を吸
収し、その結果、Ｐ型Ｇａ１４１ｚＡｓクラッド層１４
のメサ形リッジ部分に光が閉じ込められることになる。

単−横モード発振し、３０ｍＡの低しきい値で動作する
半導体レーザ装置が得られた。

なお、本発明のｐ−ｎ接合を形成する材料はＧａＡｓ系
、ＧａＡｌＡｓ系以外の材料を用いてもよい。

また、本実施例では、ＧａＡｓ系、　ＧａＡｌＡｓ系半
導体レーザについて述べたが、ＩｎＰ系や他の多元混晶
系を含む化合物半導体を材料とする半導体レーザについ
ても同様に本発明を適用することが可能である。さらに
、導電性基板としてｐ型基板を用いても半絶縁性基板を
用いてもよく、結晶成長を行なうのに他の物質供給律速
の結晶成長方法、たとえば分子線エピタキシャル成長法
（通常ＭＢＥ法と呼ばれる。）を用いてもよい。

（発明の効果） 本発明の半導体レーザ装置およびその製造方法は、低電
流動作で単−横モード発振する半導体レーザ装置を提供
するものであり、その実用的効果は著しい。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は１本発明の一実施例の半導体レー
ザ装置の製造方法を示す図である。 １０−・−ｎ型ＧａＡｓ基板、　１１−　ｎ”−ＧａＡ
ｓノ＜、ファ層、１２−ｎ型Ｇａ１−ｘＡｌｘＡｓクラ
ッド層、１３−　Ｇａ１−、ＡＩＩ、Ａｓ活性層（０≦
ｙ＜ｘ　；　ｙ＜ｚ）、１４−　ｐ型Ｇａ１−ｚＡＮｚ
Ａｓクラッド層、１５・・・　フォトレジストマスク、
１６・・・ｎ＋−型ＧａＡｓ電流阻止層、１７・・・　
フォトレジスト、１８・・・ｐｏ−型ＧａＡｓコンタク
ト層、１９・・・　フォトレジスト表面、２０・・・ｐ
”−型ＧａＡｓコンタクト層表面、２１・・・　ｎ型Ｇ
ａＡｓ基板表面、ｄ　・・・全面露光後除去するフォト
レジスト膜の厚み、れ・・・フォトレジストマスクの幅
、Ｑ２　・・・メサ形リッジ部分の幅、　Ｗ・・・電流
狭さくストライプ幅６ 特許出願人　松下電器産業株式会社 第１図 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板上に、メサ形状の電流狭さく用ストラ
   イプ構造を有する二重ヘテロ構造を含む多層薄膜が設け
   られ、前記メサ形状の両側面が、ｐ−ｎ接合を含む多層
   薄膜でとり囲まれていることを特徴とする半導体レーザ
   装置。
2. （２）半導体基板上に有機金属気相エピタキシャル成長
   法又は分子線エピタキシャル成長法により、二重ヘテロ
   構造を含む多層薄膜を形成する工程と、フォトマスクを
   用いた選択性化学エッチングによりメサ形状のストライ
   プ構造を形成する工程とを備えたことを特徴とする半導
   体レーザ装置の製造方法。