JPS6174383A

JPS6174383A - 半導体レ−ザアレイ装置およびその製造方法

Info

Publication number: JPS6174383A
Application number: JP19575984A
Authority: JP
Inventors: Akio Yoshikawa; 昭男吉川; Takashi Sugino; 隆杉野
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1984-09-20
Filing date: 1984-09-20
Publication date: 1986-04-16

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、コヒーレント光源として、或いは高出力、高
密度、高輝度光源として、各種電子機器。

光学８ｉＪａに用いられる半導体レーザアレイ装置およ
びその製造方法に関するものである。

（従来例の構成とその問題点）半導体レーザアレイ装置の重要な用途の１つに高出力高
集積光源がある。これは、１チツプ内に多数のレーザ発
振領域を持ち、そのそれぞれが互いに近接し、レーザ光
の発振波長、位相等の特性が揃っている必要がある。従
来の液相エピタキシャル成長法により作製したレーザア
レイ装置では、基板につくりっけのストライプや成長エ
ピタキシャル層上でのＺｎ拡散やプロトン照射、絶縁膜
によるストライプを用いるため、単位レーザ発振領域の
占めるチップ面精が比較的大きくなり、多数の発振領域
を適当な大きさのチップに集積するとき、その集積度は
低く、また、液相エピタキシャル、成長法を用いて作製
するため、レーザ光の発振波長のバラツキ等特性のバラ
ツキも大きくなる欠点がある。

（発明の目的）本発明は上記欠点に鑑み、レーザ光の発振波長などの特
性のバラツキが少なく、チップ上にレーザ発振領域を大
きな集積度で集積可能な構造を有する半導体レーザアレ
イ装置およびその製造方法を提供することを目的とする
。

（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アレ
イ装置は、半導体基板上に二重ヘテロ構造を含む多層薄
膜を設け、前記多層薄膜上に先端平坦面とその隣接側面
のなす内角が鈍角で、前記隣接側面以外の少なくとも一
側面が前記先端平坦面をなす内角が９０°以下であるス
トライプ状の凸部を有し、かつ前記凸部の両側面がｐ−
ｎ接合を含む多層薄膜でとり囲まれ、前記凸部直下の活
性層の共振器面および半導体接合面に平行な方向の長さ
が、２つの発振領域を持つのに十分な長さを有している
。この構成により、特性のバラツキが少なく、レーザ発
振領域を比較的大きな集積度で集積化することを可能と
する。

（実施例の説明）本発明の半導体レーザアレイ装置について、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”■−ａ）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
層１１（キャリア濃度＝１０ｉ″ｄｌ−”）を１μｍ、
ｎ型Ｇａ１−ｘＡｉｄｘＡｓクラッド層１２を１．５　
ｐ　ｍ、Ｇａ１−、ＡらＡｓ活性層１３（Ｏ≦ｙ（ｘ；
ｙ＜ｚ）を０．１μｍ、　ｐ型Ｇａ１−ｚＡＩＩｚＡｓ
クラッド層１４をＬ５ｐｔｒｒエピタキシャル成長させ
た。この時のＭＯＣＶＤ法による結晶成長条件の一例を
示す。成長速度は２μｍ／時、成長温度は７７０℃、全
ガス流量は５１２／分、■族元素に対する■族元素の供
給モル比は４０である。その後、第１図に示すようにｐ
型Ｇａ１−ｚｉｚＡｓクラッド層１４上にピッチ３００
μｍ、［２０μｍでフォトレジストマスク１５を残し、
化学エツチングにより、第２図に示すような形状に加工
する。第２図でｐ型Ｇａ□−２ＡＱｚＡｓクラッド層１
４の膜厚は中央の厚い部分が１．５μｍ１周辺の薄い部
分が０．３μｍとなるようにする。また、第２図のリッ
ジの高さｄ工ｊｄ２はそれぞれ０．２μＩ、１．０μ腸
とした。ｌ工はフォトレジストマスクの幅、ｅ２はメサ
型リッジ部分の幅である。

なお、Ｇａ□−１Ａら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Ｍ
ＯＣＶＤ法により、第３図に示すように、ｎ＋−ＧａＡ
ｓ電流阻止層１６（キャリア濃度：１０”ｃｎ−”）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、さらにＰ”−ＧａＡｓコンタクト層１７（キャリア
濃度：　５Ｘ１０”ａｎ−３）を１．０μｍの厚さで成
長させる。

表面洗浄の後、ｎ型ＧａＡｓ基板ｌＯの表面およびＰ＋
−ＧａＡｓコンタクト層１７の表面にそれぞれオーミッ
ク電極１８および１９を形成し、第３図の構造とした。

この構造のものに電流を流すと、ストライプ状の凸部上
のｎ”−ＧａＡｓ電流阻止層１６には電流が流れない。

しかし、この層の両側から電流が流れ込み、ｐ型Ｇａ、
ｚＡ１ｚＡｓクラッド層１４のストライプ状の凸部を通
して、第３図に示す活性領域２０に流れ込む。

この時、第３図に示す、隣接する電流注入ストライプ間
の躍層ｄＷが十分に離れておれば、活性領域２０で、２
つのレーザ発振領域が形成される。７０ｍＡのしきい値
付近で２つのレーザ発振領域はほぼ同時に発振が起こり
、それぞれ安定な単−横モード発振が得られた。なお、
注入電流がストライプ状の凸部に狭さくされる理由は、
第３図でｐ側電極１８を＋、ｎ側電極１９を−にすると
、ｐ型ＧａＸ−２ｉｚＡｓクラッド層１４とｎ”−Ｇａ
Ａｓ電流阻止Ｊ’５１６の界面のｐ−ｎ接合が逆バイア
スとなり、電流阻止の働きをするからである。また、こ
の実施例では、ｎ”−ＧａＡｓ電流阻止層１６はＧａ１
−、ＡＩ！、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ＧａニーｚＡｉｌｚＡｓクラッ
ド５１４のストライプ状の凸部に光も閉じ込められるこ
ととなる。

ところで１通常のレーザアレイ装置では、１つのストラ
イプ状凸部直下の活性領域では、１つのレーザ発振領域
しか得られない。この構成が基本単位となりレーザアレ
イを形成する。しかしながら本発明の場今は、上記と異
なり、２つのレーザ発振領域を持つので、同数のレーザ
発振領域を持つレーザアレイを作製すると、チップは約
半分の体積となり小型化が可能である。

なお、本発明のｐ−ｎ接合面を形成する材料はＧａＡｓ
系、Ｇａ１Ａｓ系以外の材料を用いてもよい。

また２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、また半絶縁性基
板を用いてもよく、結晶成長方法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アレイ装置は、低しきい値動作で
、単−横モード発振するレーザを高集積化することがで
きる４ａ造を有するものであり、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３図は本発明の一実施例の半導体レーザ
アレイ装置の製造過程を示す図である。１０−　ｎ型ＧａＡｓ基板、１１−　ｎ”−ＧａＡｓバ
ッファ層、　１２・・・ｎ型Ｇａ□−、ＡｌｘＡｓクラ
ッド層、　１３・・・Ｇａ、−、ＡＮ、Ａｓ活性Ｍ（０
≦ｙ＜ｘ；ｙ＜ｚ）、１４・・・ｐ型Ｇａ□−、Ａｌｘ
Ａｓクラッド層、１５・・・　フォトレジストマスク、
１６・・・ｎ”−ＧａＡｓ電流阻止層、１７−　ｐ”−
ＧａＡｓコンタクト層、１８　・ｐ側片−ミック電極、
１９・・・ｎ側オーミック電極、２０・・・活性領域、
れ・・・フォトレジストマスクの幅、ｅ２　・・・メサ
形リッジ部分の幅、ｄｏ。ｄ２・・・リッジの高さ、ｄ、・・・隣接する電流注入
ストライブ間の距離。第１図第２図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）半導体基板上に二重ヘテロ構造を含む多層薄膜が
設けられ、前記多層薄膜上に先端平坦面とその隣接側面
とのなす内角が鈍角で、前記隣接側面以外の少なくとも
一側面が前記先端平坦面となす内角が９０°以下である
ストライプ状の凸部が形成され、前記凸部の両側面がｐ
−ｎ接合を含む多層薄膜でとり囲まれ、かつ前記凸部直
下の活性層の共振器面および半導体接合面に平行な方向
の長さが、２つの発振領域を持つのに十分な長さである
ことを特徴とする半導体レーザアレイ装置。
（２）半導体基板上に表面にストライプ状の凸部を有す
るとともに二重ヘテロ構造を含む多層薄膜を形成する工
程と、前記ストライプ状の凸部の両側面を、有機金属気
相エピタキシャル成長方法又は分子線エピタキシャル成
長方法を用いてｐ−ｎ接合を含む多層薄膜でとり囲む工
程とを含むことを特徴とする半導体レーザアレイ装置の
製造方法。