JPS62185389A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents
半導体レ−ザ装置Info
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- JPS62185389A JPS62185389A JP2695786A JP2695786A JPS62185389A JP S62185389 A JPS62185389 A JP S62185389A JP 2695786 A JP2695786 A JP 2695786A JP 2695786 A JP2695786 A JP 2695786A JP S62185389 A JPS62185389 A JP S62185389A
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Landscapes
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- 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、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。
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。
（従来の技術）
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は、低電流動作、基本
横モード発振があげられる。これらの性能を実現するた
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シを抑制し、
かつ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
ており、代表的なストライプ型半導体レーザの１つに内
部ストライプ型レーザが挙げられる。
レーザに要求される重要な性能には、低電流動作、基本
横モード発振があげられる。これらの性能を実現するた
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シを抑制し、
かつ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
ており、代表的なストライプ型半導体レーザの１つに内
部ストライプ型レーザが挙げられる。
以下、図面を参照しながら、上述したような従来の内部
ストライプ型レーザの一例として、ＢＴＲ８（Ｂｕｒｉ
ｅｄ Ｔｗｉｎ−Ｒｉｄｇｅ ５ｕｂｓｔｒａｔｅ ５
ｔｒｕｃｔｕｒｅ ）型レーザについて説明する。
ストライプ型レーザの一例として、ＢＴＲ８（Ｂｕｒｉ
ｅｄ Ｔｗｉｎ−Ｒｉｄｇｅ ５ｕｂｓｔｒａｔｅ ５
ｔｒｕｃｔｕｒｅ ）型レーザについて説明する。
第４図は、ＢＴＲ３型レーザの構成を示したもので、１
はｐ型ＧａＡｓ基板、２はｎ型ＧａＡｓ電流阻止層、４
はｐ ｍＧａ １− ｘＡｔｘＡ ｓクラット９層、５
はＧａ１−ｙＡｔｙＡｓ活性層（０≦ｙ＜ｘ）、６はｎ
型Ｇ ａ １− ｘＡＺｘＡ ｓクラッド層、７はｎ型
ＧａＡｓキャソゾ層、８はｐ側オーミック電極、９はｎ
側オーミック電極である。
はｐ型ＧａＡｓ基板、２はｎ型ＧａＡｓ電流阻止層、４
はｐ ｍＧａ １− ｘＡｔｘＡ ｓクラット９層、５
はＧａ１−ｙＡｔｙＡｓ活性層（０≦ｙ＜ｘ）、６はｎ
型Ｇ ａ １− ｘＡＺｘＡ ｓクラッド層、７はｎ型
ＧａＡｓキャソゾ層、８はｐ側オーミック電極、９はｎ
側オーミック電極である。
以上のように構成されたＢＴＲ８型レーザについて、以
下その製造方法および動作を簡単に説明する。
下その製造方法および動作を簡単に説明する。
従来のＢＴＲ８型レーザは、２回のＬＰＥ法による結晶
成長工程で形成される。まず、ｐ型ＧａＡｓ基板工上に
ｎ型ＧａＡｓ電流阻止層２を形成するのが第１回目の結
晶成長工程であり、次にフォトリングラフィにより、内
部ストライプ幅Ｗの７字溝を形成する。そして、その上
に活性層５を含む二重ヘテロ構造を形成し、ｐ側ｎ側に
それぞれオーミック電極８，９を形成して作製される。
成長工程で形成される。まず、ｐ型ＧａＡｓ基板工上に
ｎ型ＧａＡｓ電流阻止層２を形成するのが第１回目の結
晶成長工程であり、次にフォトリングラフィにより、内
部ストライプ幅Ｗの７字溝を形成する。そして、その上
に活性層５を含む二重ヘテロ構造を形成し、ｐ側ｎ側に
それぞれオーミック電極８，９を形成して作製される。
そして、ｐ側電極８に（＋−）、ｎ側電極９に←）の電
圧をかけると、ｎ型ＧａＡｓ電流阻止層２とｐ型ＧａＡ
ｔＡｓクラッド層４のｐ−ｎ接合部分だけが、逆方向に
電圧を印加されることとなシ、注入電流は内部ストライ
プ幅Ｗからのみ流れ、その直上の活性層５に電流が集中
することとなり、その結果、低電流動作、基本横モード
発振が実現される。
圧をかけると、ｎ型ＧａＡｓ電流阻止層２とｐ型ＧａＡ
ｔＡｓクラッド層４のｐ−ｎ接合部分だけが、逆方向に
電圧を印加されることとなシ、注入電流は内部ストライ
プ幅Ｗからのみ流れ、その直上の活性層５に電流が集中
することとなり、その結果、低電流動作、基本横モード
発振が実現される。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、上記の内部ストライプ型構造では、ｎ型
ＧａＡｓ電流阻止層２の層厚やキャリア濃度が、１個の
レーザ素子中でばらついていたり、ウェハ面内でばらつ
きがあると、活性層５からの発光により、ｎ型ＧａＡｓ
電流阻止層２中に生成された電子−正孔対中の正孔の拡
散距離の方が、ｎ型ＧａＡｓ電流阻止層２中の一部の層
厚より大きくなり、ｎ型ＧａＡｓ電流阻止層２のｐ型基
板１との境界付近に蓄積され、その結果、内部ストライ
プ構造を形成していた逆方向のｐ−ｎ接合による障壁が
失効し、内部ストライプ構造が失われる、それゆえに、
同一の光出力を得るのに必要な動作電流値が増大し、ま
た、実質的な電流ストライプ幅の増加によシ活性領域で
の発光部分が増加し、多モード発振するという問題が生
ずる。
ＧａＡｓ電流阻止層２の層厚やキャリア濃度が、１個の
レーザ素子中でばらついていたり、ウェハ面内でばらつ
きがあると、活性層５からの発光により、ｎ型ＧａＡｓ
電流阻止層２中に生成された電子−正孔対中の正孔の拡
散距離の方が、ｎ型ＧａＡｓ電流阻止層２中の一部の層
厚より大きくなり、ｎ型ＧａＡｓ電流阻止層２のｐ型基
板１との境界付近に蓄積され、その結果、内部ストライ
プ構造を形成していた逆方向のｐ−ｎ接合による障壁が
失効し、内部ストライプ構造が失われる、それゆえに、
同一の光出力を得るのに必要な動作電流値が増大し、ま
た、実質的な電流ストライプ幅の増加によシ活性領域で
の発光部分が増加し、多モード発振するという問題が生
ずる。
本発明は、上記問題点に鑑み、ｎ型ＧａＡｓ電流阻止層
２０層厚やキャリア濃度がばらついても、ｎ型ＧａＡｓ
電流阻止層２中で、活性層５からの発光によシ生成され
た電子−正孔対中の正孔を電子と有効に再結合させ、内
部ストライプ構造の失効を防ぎ、再現性良く、低電流動
作、再本横モード発振する半導体レーザ装置を提供する
ものである。
２０層厚やキャリア濃度がばらついても、ｎ型ＧａＡｓ
電流阻止層２中で、活性層５からの発光によシ生成され
た電子−正孔対中の正孔を電子と有効に再結合させ、内
部ストライプ構造の失効を防ぎ、再現性良く、低電流動
作、再本横モード発振する半導体レーザ装置を提供する
ものである。
（問題点を解決するだめの手段）
上記問題点を解決するために、本発明の半導体レーザ装
置は、導電性基板上に、その基板とは逆の導電型を示し
、かつ禁止帯幅が他の層よシも小さい層を少なくとも１
層含む３層以上からなる第１の多層薄膜が形成され、さ
らにその多層薄膜には導電性基板に達する溝が形成され
ており、その溝部を含む多層薄膜上に、活性層を含む二
重ヘテロ構造を有する第２の多層薄膜が形成された構成
となっている。
置は、導電性基板上に、その基板とは逆の導電型を示し
、かつ禁止帯幅が他の層よシも小さい層を少なくとも１
層含む３層以上からなる第１の多層薄膜が形成され、さ
らにその多層薄膜には導電性基板に達する溝が形成され
ており、その溝部を含む多層薄膜上に、活性層を含む二
重ヘテロ構造を有する第２の多層薄膜が形成された構成
となっている。
（作用）
この構成により、基板とは逆の導電型を示す層中の少数
キャリアが有効に多数キャリアと再結合するように障壁
が設けられ、実質的に少数キャリアの拡散距離を小さく
して、再現性良く低電流動作、基本横モード発振する内
部ストライプ構造を持つ半導体レーザ装置を実現するこ
とができる。
キャリアが有効に多数キャリアと再結合するように障壁
が設けられ、実質的に少数キャリアの拡散距離を小さく
して、再現性良く低電流動作、基本横モード発振する内
部ストライプ構造を持つ半導体レーザ装置を実現するこ
とができる。
（実施例）
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説
明する。
明する。
第１図は、本発明の一実施例の半導体レーザ装置の断面
を示したものである。第１図において、１はｐ型ＧａＡ
ｓ基板、１０は多層薄膜からなる電流阻止層、４はｐ型
ＧａＡｔＡｓクラッド層、５はＧ ａＡｔＡ ｓ活性層
、６はｎ型ＧａＡｔＡｓクラッド層、７はｎ型ＧａＡｓ
キャッグ層、８はｐ側オーミック電極、９はｎ側オーミ
ック電極である。
を示したものである。第１図において、１はｐ型ＧａＡ
ｓ基板、１０は多層薄膜からなる電流阻止層、４はｐ型
ＧａＡｔＡｓクラッド層、５はＧ ａＡｔＡ ｓ活性層
、６はｎ型ＧａＡｔＡｓクラッド層、７はｎ型ＧａＡｓ
キャッグ層、８はｐ側オーミック電極、９はｎ側オーミ
ック電極である。
第２図は、本発明に係る半導体レーザの作製過程を示す
図で、１はｐ型ＧａＡｓ基板、１０は多層の電流阻止層
、３はフォトレジスト膜である。第３図は、多層の電流
阻止層１０の一例の断面を示しだものであり、１はｐ型
ＧａＡｓ基板、２はｎ型ＧａＡｓ層、１１はＧ ａＡｔ
Ａ ｓバリア層、４はｐ型ＧａＡ、！Ａｓクラッド層で
ある。
図で、１はｐ型ＧａＡｓ基板、１０は多層の電流阻止層
、３はフォトレジスト膜である。第３図は、多層の電流
阻止層１０の一例の断面を示しだものであり、１はｐ型
ＧａＡｓ基板、２はｎ型ＧａＡｓ層、１１はＧ ａＡｔ
Ａ ｓバリア層、４はｐ型ＧａＡ、！Ａｓクラッド層で
ある。
次に、具体的な製造方法について説明する。まず、ここ
では、基板としてｐ型ＧａＡｓ基板を用いる。
では、基板としてｐ型ＧａＡｓ基板を用いる。
このｐ型ＧａＡｓ基板１（キャリア濃度〉〜１ｏ１９．
−３）の（１００）面上に（０１１）方向に平行に２５
０μｍピッチで幅５０μｍのストライプをフォトレジス
ト膜により形成し、化学エツチングにより、高さ１５μ
ｍのリッジを形成する。表面を洗浄してフォトレジスト
膜を除去した後、とのリッジの付いたｐ型ＧａＡｓ基板
１上に有機金属気相エピタキシャル成長法（以下ＭＯＣ
ＶＤ法と呼ぶ）にょシ、第３図に示すように厚さ０．３
μｍのｎ型ＧａＡｓ層２（キャリア濃度〜５×１０１８
ｃｒｎ−３）を３層、厚さ０．０５μｍのＧａＡｌＡｓ
８９７層１１を２層、交互にエピタキシャル成長させ、
計５層で膜厚１μｍの多層の電流阻止層１゜を形成する
。このときの結晶成長条件の一例を述べると、成長温度
７５０℃、成長速度３μｍ／時、総ガス流量５ｔ／分、
Ｖ族元素の■族元素に対する供給モル比Ｖ１Ｍ比は２ｏ
である。
−３）の（１００）面上に（０１１）方向に平行に２５
０μｍピッチで幅５０μｍのストライプをフォトレジス
ト膜により形成し、化学エツチングにより、高さ１５μ
ｍのリッジを形成する。表面を洗浄してフォトレジスト
膜を除去した後、とのリッジの付いたｐ型ＧａＡｓ基板
１上に有機金属気相エピタキシャル成長法（以下ＭＯＣ
ＶＤ法と呼ぶ）にょシ、第３図に示すように厚さ０．３
μｍのｎ型ＧａＡｓ層２（キャリア濃度〜５×１０１８
ｃｒｎ−３）を３層、厚さ０．０５μｍのＧａＡｌＡｓ
８９７層１１を２層、交互にエピタキシャル成長させ、
計５層で膜厚１μｍの多層の電流阻止層１゜を形成する
。このときの結晶成長条件の一例を述べると、成長温度
７５０℃、成長速度３μｍ／時、総ガス流量５ｔ／分、
Ｖ族元素の■族元素に対する供給モル比Ｖ１Ｍ比は２ｏ
である。
さらに第２図に示すように、フォトレジスト膜３を多層
の電流阻止層ＩＯ上に塗布し、リッジ中央部の一部を幅
５μｍのストライプ状に除去した後、それをマスクとし
て化学エツチングを行なう。エツチングは、多層の電流
阻止層１ｏの一部が、第１図に示すように溝の深さ方向
に完全に除去されるまで、すなわちｐ型ＧａＡｓ基板ｌ
が露出するまで行なう。ここでは溝の深さは１．２μｍ
とした。この後、フォトレノスト膜３を除去し、基板表
面を清浄化したのち、液相エピタキシャル法で二重ヘテ
ロ構造の成長を行なう。成長温度８５０Ｃ１過飽和度７
℃、０．５℃／分の冷却速度の成長条件で液相エピタキ
シャル成長を行ない、以下に述べる層を順次成長させる
。即ち、第１図に示すように多層の電流阻止層１０が形
成されたｐ型ＧａＡｓ基板１上に、ｐ型Ｇａ １− ｘ
ＡｔＸＡｓクラッド層４を平坦部でｏ、 ３ μｒｒｔ
−Ｇａ １−ｙＡＺｙＡｓ活性層５（０≦ｙ＜ｘ ）
を０、０８１１ｍ１ｎ型Ｇａ １− ｘＡＬｘＡ ｓク
ララ２層６を２１１ｍ、ｎ型ＧａＡｓキャンプ層７−Ｑ
１．５μｍ成長させた。ｐ型ＧａＡｓ基板１にＡｕＺ
ｎによ！ｌｌｐ側オーミオ−ミック電極９型ＧａＡｓキ
ャップ層７上にＡｕＧｅＮｉにょシｎ側オーミック電極
８を形成する。
の電流阻止層ＩＯ上に塗布し、リッジ中央部の一部を幅
５μｍのストライプ状に除去した後、それをマスクとし
て化学エツチングを行なう。エツチングは、多層の電流
阻止層１ｏの一部が、第１図に示すように溝の深さ方向
に完全に除去されるまで、すなわちｐ型ＧａＡｓ基板ｌ
が露出するまで行なう。ここでは溝の深さは１．２μｍ
とした。この後、フォトレノスト膜３を除去し、基板表
面を清浄化したのち、液相エピタキシャル法で二重ヘテ
ロ構造の成長を行なう。成長温度８５０Ｃ１過飽和度７
℃、０．５℃／分の冷却速度の成長条件で液相エピタキ
シャル成長を行ない、以下に述べる層を順次成長させる
。即ち、第１図に示すように多層の電流阻止層１０が形
成されたｐ型ＧａＡｓ基板１上に、ｐ型Ｇａ １− ｘ
ＡｔＸＡｓクラッド層４を平坦部でｏ、 ３ μｒｒｔ
−Ｇａ １−ｙＡＺｙＡｓ活性層５（０≦ｙ＜ｘ ）
を０、０８１１ｍ１ｎ型Ｇａ １− ｘＡＬｘＡ ｓク
ララ２層６を２１１ｍ、ｎ型ＧａＡｓキャンプ層７−Ｑ
１．５μｍ成長させた。ｐ型ＧａＡｓ基板１にＡｕＺ
ｎによ！ｌｌｐ側オーミオ−ミック電極９型ＧａＡｓキ
ャップ層７上にＡｕＧｅＮｉにょシｎ側オーミック電極
８を形成する。
以上のようにして作製した半導体レーザをマウントし、
電流を流すと、第１図で示すＷのストライプ幅で電流が
狭さくされる。ウェハ内での代表的なレーザ特性の一例
をしきい電流値で表わすと、ｗ ＝ ２μｍで３５ ｍ
Ａの低しきい電流値が得られ、発振は安定な基本横モー
ド発振であった。従来の単層の電流阻止層でのＢＴＲＳ
レーザと比較すると、本発明の構成のもので、３０素子
でのしきい電流値の分散が従来のものの約２／３となシ
、少数キャリアの実効的拡散長を短かくし、電流阻止効
果が有効に働いていることを示している。
電流を流すと、第１図で示すＷのストライプ幅で電流が
狭さくされる。ウェハ内での代表的なレーザ特性の一例
をしきい電流値で表わすと、ｗ ＝ ２μｍで３５ ｍ
Ａの低しきい電流値が得られ、発振は安定な基本横モー
ド発振であった。従来の単層の電流阻止層でのＢＴＲＳ
レーザと比較すると、本発明の構成のもので、３０素子
でのしきい電流値の分散が従来のものの約２／３となシ
、少数キャリアの実効的拡散長を短かくし、電流阻止効
果が有効に働いていることを示している。
なお、本実施例では、ＧａＡｓ系、ＧａＡｔＡ ｓ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装置に
りいても同様に本発明を適用できる。さらに多層の電流
阻止層のうち、基板とは逆の導電型を示す１層を除いて
、ノンドープ層、ｐ型層、ｎ型層のいずれを用いても良
く、ＧａＡｓ ＋ ＡｔＧａＡｓどちらを用いても良い
。
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装置に
りいても同様に本発明を適用できる。さらに多層の電流
阻止層のうち、基板とは逆の導電型を示す１層を除いて
、ノンドープ層、ｐ型層、ｎ型層のいずれを用いても良
く、ＧａＡｓ ＋ ＡｔＧａＡｓどちらを用いても良い
。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明によれば、内部ストライプ
構造を容易に再現性良く形成することが可能で、その結
果、低しきい電流値で基本横モード発振する高性能な半
導体レーザ装置を提供することができ、その実用的効果
は著しい。
構造を容易に再現性良く形成することが可能で、その結
果、低しきい電流値で基本横モード発振する高性能な半
導体レーザ装置を提供することができ、その実用的効果
は著しい。
第１図は、本発明の一実施例の半導体レーザ装置の断面
図、第２図は、同装置の作製過程を示す図、第３図は、
多層の電流阻止層の一例の断面図、第４図は、従来の半
導体レーザ装置の断面図である。 １・・・ｐ型ＧａＡｓ基板、２・・・ｎ型ＧａＡｓ層、
３・・・フォトレジスト膜、４・・・ｐ型ＧａＡｔＡｓ
クラッド層、５− ＧａＡｔＡｓ活性層、６− ｎ型層
ａ ＡｔＡ ｓクララド層、７・・・ｎ型ＧａＡｓキ
ャンプ層、８・・・ｐ側オーミック電極、９・・・ｎ側
オーミック電極、１０・・・多層の電流阻止層、１１・
・・ＧａＡｔＡｓバリア層、Ｗ・・・内部ストライプ幅
。 特許出願人 松下電器産業株式会社 代 理 人 星 野 恒 。り・・Ｋ
、′ “−２− 第１図 ｗ−−一内部人トフイアＩｌ１色 第２図 第３図
図、第２図は、同装置の作製過程を示す図、第３図は、
多層の電流阻止層の一例の断面図、第４図は、従来の半
導体レーザ装置の断面図である。 １・・・ｐ型ＧａＡｓ基板、２・・・ｎ型ＧａＡｓ層、
３・・・フォトレジスト膜、４・・・ｐ型ＧａＡｔＡｓ
クラッド層、５− ＧａＡｔＡｓ活性層、６− ｎ型層
ａ ＡｔＡ ｓクララド層、７・・・ｎ型ＧａＡｓキ
ャンプ層、８・・・ｐ側オーミック電極、９・・・ｎ側
オーミック電極、１０・・・多層の電流阻止層、１１・
・・ＧａＡｔＡｓバリア層、Ｗ・・・内部ストライプ幅
。 特許出願人 松下電器産業株式会社 代 理 人 星 野 恒 。り・・Ｋ
、′ “−２− 第１図 ｗ−−一内部人トフイアＩｌ１色 第２図 第３図
Claims (2)
- （１）導電性基板と、前記導電性基板上に形成され、前
記基板とは逆の導電型を示しかつ他の層よりも禁止帯幅
が小さい層を少なくとも１層含む３層以上からなり、さ
らに所定の位置に前記導電性基板に達する溝が形成され
ている第１の多層薄膜と、前記溝を含む第１の多層薄膜
上に形成され、活性層を含む二重ヘテロ構造を有する第
２の多層薄膜と、前記導電性基板及び第２の多層薄膜に
それぞれ設けられた電極とからなることを特徴とする半
導体レーザ装置。 - （２）導電性基板がリッジを有することを特徴とする特
許請求の範囲第（１）項記載の半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61026957A JPH07114301B2 (ja) | 1986-02-12 | 1986-02-12 | 半導体レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61026957A JPH07114301B2 (ja) | 1986-02-12 | 1986-02-12 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62185389A true JPS62185389A (ja) | 1987-08-13 |
| JPH07114301B2 JPH07114301B2 (ja) | 1995-12-06 |
Family
ID=12207637
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61026957A Expired - Lifetime JPH07114301B2 (ja) | 1986-02-12 | 1986-02-12 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07114301B2 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60116188A (ja) * | 1983-11-28 | 1985-06-22 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
| JPS60226191A (ja) * | 1984-04-25 | 1985-11-11 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
-
1986
- 1986-02-12 JP JP61026957A patent/JPH07114301B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60116188A (ja) * | 1983-11-28 | 1985-06-22 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
| JPS60226191A (ja) * | 1984-04-25 | 1985-11-11 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07114301B2 (ja) | 1995-12-06 |
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