JP2001237496A - 半導体レーザ装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体レーザ装置及びその製造方法Info
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- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
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- H01S5/2205—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers
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- H01S5/2231—Buried stripe structure with inner confining structure only between the active layer and the upper electrode
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 閾値電流が低く、電流−光出力特性の温度特
性の劣化の少ない半導体レーザ装置を提供する。 【解決手段】 基板のｎ型ドーパントをＳｉ、ｐ型ドー
パントをＺｎとし、Ｓｉの不純物濃度が０．１×１０17
ｃｍ-3以上１．５×１０18ｃｍ-3以下であるｎ−ＧａＡ
ｓ基板１と、この基板１上に配設されたアンドープＡｌ
0.15Ｇａ0.85Ａｓの活性層４と、この活性層４の上のｐ
− Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓの第１上クラッド層５と、こ
の第１上クラッド層５上のｎ−Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓの
電流ブロック層７を備えているので、基板１とｎ電極１
１のコンタクト抵抗を低くし、第１上クラッド層５から
活性層４へのＺｎの拡散を防止でき、活性層へのキャリ
アの閉込を有効に行いつつ、内部損失を少なくする。
性の劣化の少ない半導体レーザ装置を提供する。 【解決手段】 基板のｎ型ドーパントをＳｉ、ｐ型ドー
パントをＺｎとし、Ｓｉの不純物濃度が０．１×１０17
ｃｍ-3以上１．５×１０18ｃｍ-3以下であるｎ−ＧａＡ
ｓ基板１と、この基板１上に配設されたアンドープＡｌ
0.15Ｇａ0.85Ａｓの活性層４と、この活性層４の上のｐ
− Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓの第１上クラッド層５と、こ
の第１上クラッド層５上のｎ−Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓの
電流ブロック層７を備えているので、基板１とｎ電極１
１のコンタクト抵抗を低くし、第１上クラッド層５から
活性層４へのＺｎの拡散を防止でき、活性層へのキャリ
アの閉込を有効に行いつつ、内部損失を少なくする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体レーザ装
置及びその製造方法に係り、特に光情報処理用として用
いられる半導体レーザ装置とその製造方法に関するもの
である。
置及びその製造方法に係り、特に光情報処理用として用
いられる半導体レーザ装置とその製造方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】これまで光情報処理用として用いられる
半導体レーザ装置はＧａＡｓ電流ブロック層を用いた利
得導波型構造が採用されてきた。しかしながら最近はＡ
ｌＧａＡｓ層を電流ブロック層に用いた屈折率導波型構
造を採用することにより、動作電流を下げた半導体レー
ザ装置が開発されている。屈折率導波型構造では電流ブ
ロック層での光の吸収損失が少ないので、閾値電流を下
げることができるとともに発光効率を向上させることが
でき、動作電流を下げることができる。
半導体レーザ装置はＧａＡｓ電流ブロック層を用いた利
得導波型構造が採用されてきた。しかしながら最近はＡ
ｌＧａＡｓ層を電流ブロック層に用いた屈折率導波型構
造を採用することにより、動作電流を下げた半導体レー
ザ装置が開発されている。屈折率導波型構造では電流ブ
ロック層での光の吸収損失が少ないので、閾値電流を下
げることができるとともに発光効率を向上させることが
でき、動作電流を下げることができる。
【０００３】図９は、従来のＳＡＳ（Self-Aligned Str
ucture)型の半導体レーザ装置の断面図である。図９に
おいて、１０１はｎ型ＧａＡｓ基板（以下、ｎ型を「ｎ
−」と、また「ｐ型」を「ｐ−」と表記する）、１０２
はｎ−ＧａＡｓバッファ層、１０３はｎ−Ａｌ0.5Ｇａ
0.5Ａｓ下クラッド層、１０４はＡｌＧａＡｓ活性層、
１０５はｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第１上クラッド層、１
０６はｐ−Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓエッチングストッパ層、
１０７はｎ−Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓ電流ブロック層、１０
７ａは電流ブロック層１０７の電流チャネルとなるスト
ライプ状の窓、１０８はｐ−Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ保護
層、１０９はｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２上クラッド
層、１１０はｐ−ＧａＡｓコンタクト層、１１１はｎ側
電極、１１２はｐ側電極である。１１３は従来の半導体
レーザ装置である。
ucture)型の半導体レーザ装置の断面図である。図９に
おいて、１０１はｎ型ＧａＡｓ基板（以下、ｎ型を「ｎ
−」と、また「ｐ型」を「ｐ−」と表記する）、１０２
はｎ−ＧａＡｓバッファ層、１０３はｎ−Ａｌ0.5Ｇａ
0.5Ａｓ下クラッド層、１０４はＡｌＧａＡｓ活性層、
１０５はｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第１上クラッド層、１
０６はｐ−Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓエッチングストッパ層、
１０７はｎ−Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓ電流ブロック層、１０
７ａは電流ブロック層１０７の電流チャネルとなるスト
ライプ状の窓、１０８はｐ−Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ保護
層、１０９はｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２上クラッド
層、１１０はｐ−ＧａＡｓコンタクト層、１１１はｎ側
電極、１１２はｐ側電極である。１１３は従来の半導体
レーザ装置である。
【０００４】次にこの半導体レーザ装置１１３の製造方
法について説明する。まずＭＯＣＶＤ法などの結晶成長
法による第１次のエピタキシャル成長でｎ−ＧａＡｓ基
板１０１上に、 バッファ層１０２となるｎ−ＧａＡｓ
層、ｎ型下クラッド層１０３となるｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5
Ａｓ層、活性層１０４となるＡｌＧａＡｓ層、第１上ク
ラッド層１０５となるｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ層、エッ
チングストッパ層１０６となるｐ−Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ
層、電流ブロック層１０７となるｎ−Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ａ
ｓ層、および保護層１０８となるｐ− Ａｌ0.2Ｇａ0.8
Ａｓ層を順次形成する。このときのドーパントとして
は、ｎ型ドーパントはシリコン、ｐ型ドーパントは亜鉛
が使用される。
法について説明する。まずＭＯＣＶＤ法などの結晶成長
法による第１次のエピタキシャル成長でｎ−ＧａＡｓ基
板１０１上に、 バッファ層１０２となるｎ−ＧａＡｓ
層、ｎ型下クラッド層１０３となるｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5
Ａｓ層、活性層１０４となるＡｌＧａＡｓ層、第１上ク
ラッド層１０５となるｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ層、エッ
チングストッパ層１０６となるｐ−Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ
層、電流ブロック層１０７となるｎ−Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ａ
ｓ層、および保護層１０８となるｐ− Ａｌ0.2Ｇａ0.8
Ａｓ層を順次形成する。このときのドーパントとして
は、ｎ型ドーパントはシリコン、ｐ型ドーパントは亜鉛
が使用される。
【０００５】次に写真製版とウエットエッチングによ
り、保護層１０８と電流ブロック層１０７に電流経路と
なる帯状の開口である１０７ａを形成する。次いでＭＯ
ＣＶＤ法などの結晶成長法により、第２次のエピタキシ
ャル成長で、開口１０７を介してエッチングストッパ層
１０６であるｐ−Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ層の上に、第２上
クラッド層１０９となるｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ層を埋
め込み成長し、更にコンタクト層１１０となるｐ型Ｇａ
Ａｓ層を形成する。更にコンタクト層１１０となるｐ型
ＧａＡｓ層の表面上にｐ側電極１１２を、またｎ−Ｇａ
Ａｓ基板１０１の裏面側表面上にｎ側電極１１１を形成
する。
り、保護層１０８と電流ブロック層１０７に電流経路と
なる帯状の開口である１０７ａを形成する。次いでＭＯ
ＣＶＤ法などの結晶成長法により、第２次のエピタキシ
ャル成長で、開口１０７を介してエッチングストッパ層
１０６であるｐ−Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ層の上に、第２上
クラッド層１０９となるｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ層を埋
め込み成長し、更にコンタクト層１１０となるｐ型Ｇａ
Ａｓ層を形成する。更にコンタクト層１１０となるｐ型
ＧａＡｓ層の表面上にｐ側電極１１２を、またｎ−Ｇａ
Ａｓ基板１０１の裏面側表面上にｎ側電極１１１を形成
する。
【０００６】次に半導体レーザ装置１１３の動作につい
て説明する。ｎ側電極１１１とｐ側電極１１２との間に
順方向電圧を印加すると、電流ブロック層１０７と第２
上クラッド層１０９との間のｐｎ接合により生じる空乏
層により電流の流れが阻止されて電流が絞られ、開口１
０７ａを介して活性層１０４に電流が流れる。
て説明する。ｎ側電極１１１とｐ側電極１１２との間に
順方向電圧を印加すると、電流ブロック層１０７と第２
上クラッド層１０９との間のｐｎ接合により生じる空乏
層により電流の流れが阻止されて電流が絞られ、開口１
０７ａを介して活性層１０４に電流が流れる。
【０００７】活性層１０４に所定の閾値以上の電流が流
れると、活性層１０４において電子と正孔とが再結合
し、これに基づいてレーザ光が発生する。このときｎ型
下クラッド層１０３、第１上クラッド層１０５及び第２
上クラッド層１０９は、活性層１０４よりも大きなバン
ドギャップを有しているので、ｎ型下クラッド層１０
３、第１上クラッド層１０５及び第２上クラッド層１０
９の屈折率は活性層１０４よりも小さく、レーザ光はｎ
型下クラッド層１０３と第１上クラッド層１０５及び第
２上クラッド層１０９との間に閉じ込められる。
れると、活性層１０４において電子と正孔とが再結合
し、これに基づいてレーザ光が発生する。このときｎ型
下クラッド層１０３、第１上クラッド層１０５及び第２
上クラッド層１０９は、活性層１０４よりも大きなバン
ドギャップを有しているので、ｎ型下クラッド層１０
３、第１上クラッド層１０５及び第２上クラッド層１０
９の屈折率は活性層１０４よりも小さく、レーザ光はｎ
型下クラッド層１０３と第１上クラッド層１０５及び第
２上クラッド層１０９との間に閉じ込められる。
【０００８】また、電流ブロック層１０６のバンドギャ
ップは第１上クラッド層１０５及び第２上クラッド層１
０９のそれよりも大きく、電流ブロック層１０６の屈折
率は第１上クラッド層１０５及び第２上クラッド層１０
９のそれより小さく、レーザ光の水平横方向の拡がりは
電流ブロック層１０６によって制限される。このように
レーザ光の発光点の上下、左右とも屈折率差を持たせる
ように構成しているので、レーザ光は発光点近傍に効率
よく閉じ込められ、窓１０７ａの下部の活性層１０４で
７８０ｎｍ帯のレーザ発振が生じる。
ップは第１上クラッド層１０５及び第２上クラッド層１
０９のそれよりも大きく、電流ブロック層１０６の屈折
率は第１上クラッド層１０５及び第２上クラッド層１０
９のそれより小さく、レーザ光の水平横方向の拡がりは
電流ブロック層１０６によって制限される。このように
レーザ光の発光点の上下、左右とも屈折率差を持たせる
ように構成しているので、レーザ光は発光点近傍に効率
よく閉じ込められ、窓１０７ａの下部の活性層１０４で
７８０ｎｍ帯のレーザ発振が生じる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体レーザ装
置１１３は上記のように構成されているが、第１上クラ
ッド層１０５、エッチングストッパ層１０６及び第２上
クラッド層１０９などのｐ型ドーパントとして亜鉛が使
用されており、第１次のエピタキシャル成長の、ＭＯＣ
ＶＤ法での成長温度は、７００℃〜７５０℃であるの
で、活性層１０４となるＡｌＧａＡｓ層を形成した後、
第１上クラッド層１０５となるｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ
層、エッチングストッパ層１０６となるｐ−Ａｌ0.2Ｇ
ａ0.8Ａｓ層、電流ブロック層１０７となるｎ−Ａｌ0.6
Ｇａ0.4Ａｓ層、および保護層１０８となるｐ− Ａｌ0.
2Ｇａ0.8Ａｓ層を順次形成するときに既に、第１上クラ
ッド層１０５から活性層１０４に亜鉛が拡散する。更に
第２次のエピタキシャル成長を行うときにも同様の温度
の下で行われるので、第１上クラッド層１０５から活性
層１０４に亜鉛が拡散する。
置１１３は上記のように構成されているが、第１上クラ
ッド層１０５、エッチングストッパ層１０６及び第２上
クラッド層１０９などのｐ型ドーパントとして亜鉛が使
用されており、第１次のエピタキシャル成長の、ＭＯＣ
ＶＤ法での成長温度は、７００℃〜７５０℃であるの
で、活性層１０４となるＡｌＧａＡｓ層を形成した後、
第１上クラッド層１０５となるｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ
層、エッチングストッパ層１０６となるｐ−Ａｌ0.2Ｇ
ａ0.8Ａｓ層、電流ブロック層１０７となるｎ−Ａｌ0.6
Ｇａ0.4Ａｓ層、および保護層１０８となるｐ− Ａｌ0.
2Ｇａ0.8Ａｓ層を順次形成するときに既に、第１上クラ
ッド層１０５から活性層１０４に亜鉛が拡散する。更に
第２次のエピタキシャル成長を行うときにも同様の温度
の下で行われるので、第１上クラッド層１０５から活性
層１０４に亜鉛が拡散する。
【００１０】この結果、第１上クラッド層１０５のキャ
リア濃度が設計どおりに得られなくなり、第１上クラッ
ド層１０５がＺｎの濃度低下による内部損失が増大し、
動作時の発熱が増大する。このためにキャリア（電子、
ホール）が熱励起され、ダブルへテロ構造で作り込んだ
バンドの障壁を乗り越えて行くものが多くなり、結果的
に発振に寄与するキャリアが少なくなり、効率が低下す
る。つまり電流−光出力特性の温度特性を劣化させる場
合があった。
リア濃度が設計どおりに得られなくなり、第１上クラッ
ド層１０５がＺｎの濃度低下による内部損失が増大し、
動作時の発熱が増大する。このためにキャリア（電子、
ホール）が熱励起され、ダブルへテロ構造で作り込んだ
バンドの障壁を乗り越えて行くものが多くなり、結果的
に発振に寄与するキャリアが少なくなり、効率が低下す
る。つまり電流−光出力特性の温度特性を劣化させる場
合があった。
【００１１】さらに、第１上クラッド層１０５から活性
層１０５にＺｎが拡散することにより、ｐｎ接合の位置
が下クラッド層１０３内にずれ、その結果ビーム特性に
悪影響を及ぼす場合があった。また屈折率導波型構造を
実現する場合、この従来例で記載したＳＡＳ型の他に埋
め込みリッジ型でも実現できるが、最近の知見では、第
１上クラッド層１０５から活性層１０４への亜鉛の拡散
は埋め込みリッジ型よりも、特にＳＡＳ型の方が起きや
すいことが分かってきた。
層１０５にＺｎが拡散することにより、ｐｎ接合の位置
が下クラッド層１０３内にずれ、その結果ビーム特性に
悪影響を及ぼす場合があった。また屈折率導波型構造を
実現する場合、この従来例で記載したＳＡＳ型の他に埋
め込みリッジ型でも実現できるが、最近の知見では、第
１上クラッド層１０５から活性層１０４への亜鉛の拡散
は埋め込みリッジ型よりも、特にＳＡＳ型の方が起きや
すいことが分かってきた。
【００１２】この亜鉛の拡散を抑制するためには、第１
上クラッド層１０５のｐ型不純物である亜鉛のキャリア
濃度を下げるという方法もあるが、活性層１０４からの
キャリアのオーバーフローが大きくなり、しきい値電流
密度が高くなるという問題が生じ根本的な解決にならな
い。
上クラッド層１０５のｐ型不純物である亜鉛のキャリア
濃度を下げるという方法もあるが、活性層１０４からの
キャリアのオーバーフローが大きくなり、しきい値電流
密度が高くなるという問題が生じ根本的な解決にならな
い。
【００１３】上述した従来技術と同様の構成の一例とし
て、例えば特開平６−１９６８０１号公報に記載された
従来のＳＡＳ型の半導体レーザ装置がある。この構成で
は、活性層１０４はＡｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ層、活性層１
０４の上に第１上クラッド層１０５相当のｐ− Ａｌ0.5
Ｇａ0.5Ａｓ第１光ガイド層、エッチングストッパ層１
０６相当のｐ− Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ第２光ガイド層が
形成され、電流ブロック層１０７としてｎ−Ａｌ0.6Ｇ
ａ0.4Ａｓ層、第２上クラッド層１０９相当のｐ− Ａｌ
0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層が形成された発明が開示され
ている。
て、例えば特開平６−１９６８０１号公報に記載された
従来のＳＡＳ型の半導体レーザ装置がある。この構成で
は、活性層１０４はＡｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ層、活性層１
０４の上に第１上クラッド層１０５相当のｐ− Ａｌ0.5
Ｇａ0.5Ａｓ第１光ガイド層、エッチングストッパ層１
０６相当のｐ− Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ第２光ガイド層が
形成され、電流ブロック層１０７としてｎ−Ａｌ0.6Ｇ
ａ0.4Ａｓ層、第２上クラッド層１０９相当のｐ− Ａｌ
0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層が形成された発明が開示され
ている。
【００１４】この構成においては、第１光ガイド層およ
び第２光ガイド層のキャリア濃度の開示は無く、 ｐ−
Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層の亜鉛のキャリア濃度は
７×１０17ｃｍ-3（以下、７Ｅ１７ｃｍ-3のように、１
０の累乗を表記する）とし、再成長界面におけるｐ型層
のキャリア濃度は１Ｅ１８ｃｍ-3以下にすることが必要
であると開示されている。
び第２光ガイド層のキャリア濃度の開示は無く、 ｐ−
Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層の亜鉛のキャリア濃度は
７×１０17ｃｍ-3（以下、７Ｅ１７ｃｍ-3のように、１
０の累乗を表記する）とし、再成長界面におけるｐ型層
のキャリア濃度は１Ｅ１８ｃｍ-3以下にすることが必要
であると開示されている。
【００１５】この発明は上記の問題点を解消するために
なされたもので、第１の目的は、閾値電流が低く、電流
−光出力特性の温度特性の劣化の少ない半導体レーザ装
置を提供することであり、第２の目的は閾値電流が低
く、電流−光出力特性の温度特性の劣化の少ない半導体
レーザ装置を簡単な工程により製造する製造方法を提供
することである。
なされたもので、第１の目的は、閾値電流が低く、電流
−光出力特性の温度特性の劣化の少ない半導体レーザ装
置を提供することであり、第２の目的は閾値電流が低
く、電流−光出力特性の温度特性の劣化の少ない半導体
レーザ装置を簡単な工程により製造する製造方法を提供
することである。
【００１６】なお、上述した先行技術の他に、特開昭６
２−７３６８７号公報には、ＡｌＧａＡｓ系材料を用い
たＳＡＳ型の半導体レーザが開示されている。また、特
開平７−２５４７５０号公報には、キャリア濃度１Ｅ１
８ｃｍ-3のＳｉ添加のＮ−ＩｎＰ基板を下クラッド層と
しこの上に、ＧａＩｎＡｓＰの量子井戸構造の活性層、
キャリア濃度１Ｅ１６ｃｍ-3のＳｉ添加のＧａＩｎＡｓ
Ｐ光ガイド層、キャリア濃度１Ｅ１８ｃｍ-3のＺｎ添加
のｐ−ＩｎＰクラッド層を順次積層してリッジ構造と
し、このリッジの両側のｐ型の第１埋込層を２層に分け
て、活性層側に位置した側の層をキャリア濃度３Ｅ１７
ｃｍ-3のＺｎ添加とし、活性層から遠い側の層をキャリ
ア濃度１Ｅ１８ｃｍ-3のＺｎ添加とすることによりしき
い値を小さくするとともに温度特性の向上を図ってい
る。
２−７３６８７号公報には、ＡｌＧａＡｓ系材料を用い
たＳＡＳ型の半導体レーザが開示されている。また、特
開平７−２５４７５０号公報には、キャリア濃度１Ｅ１
８ｃｍ-3のＳｉ添加のＮ−ＩｎＰ基板を下クラッド層と
しこの上に、ＧａＩｎＡｓＰの量子井戸構造の活性層、
キャリア濃度１Ｅ１６ｃｍ-3のＳｉ添加のＧａＩｎＡｓ
Ｐ光ガイド層、キャリア濃度１Ｅ１８ｃｍ-3のＺｎ添加
のｐ−ＩｎＰクラッド層を順次積層してリッジ構造と
し、このリッジの両側のｐ型の第１埋込層を２層に分け
て、活性層側に位置した側の層をキャリア濃度３Ｅ１７
ｃｍ-3のＺｎ添加とし、活性層から遠い側の層をキャリ
ア濃度１Ｅ１８ｃｍ-3のＺｎ添加とすることによりしき
い値を小さくするとともに温度特性の向上を図ってい
る。
【００１７】また特開平９−１９９８０３号公報には、
０．９８μｍ波長の光に対して、高次モードの発生を抑
制し、安定的に基本モードのレーザ光を発振させるため
に、不純物濃度が（１〜３）Ｅ１８ｃｍ-3のｎ型ＧａＡ
ｓ基板を使用し、この上に、ｎ−クラッド層を介して、
アンドープＩｎＧａＡｓの量子井戸活性層、不純物濃度
が２Ｅ１８ｃｍ-3のｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第１クラッ
ド層、 ｐ−Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓエッチングストッパ
層、が形成され、この上にリッジ状のｐ−Ａｌ0.5Ｇａ
0.5Ａｓ第２クラッド層が形成され、その両側にＳｉを
１Ｅ１９ｃｍ-3以上ドーピングしたｎ−Ａｌ0.2Ｇａ0.8
Ａｓの電流ブロック層が形成されたロスガイド型の０．
９８μｍ波長の半導体レーザが開示されている。また同
様の材料構成でＳＡＳ型の半導体レーザが開示されてい
る。
０．９８μｍ波長の光に対して、高次モードの発生を抑
制し、安定的に基本モードのレーザ光を発振させるため
に、不純物濃度が（１〜３）Ｅ１８ｃｍ-3のｎ型ＧａＡ
ｓ基板を使用し、この上に、ｎ−クラッド層を介して、
アンドープＩｎＧａＡｓの量子井戸活性層、不純物濃度
が２Ｅ１８ｃｍ-3のｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第１クラッ
ド層、 ｐ−Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓエッチングストッパ
層、が形成され、この上にリッジ状のｐ−Ａｌ0.5Ｇａ
0.5Ａｓ第２クラッド層が形成され、その両側にＳｉを
１Ｅ１９ｃｍ-3以上ドーピングしたｎ−Ａｌ0.2Ｇａ0.8
Ａｓの電流ブロック層が形成されたロスガイド型の０．
９８μｍ波長の半導体レーザが開示されている。また同
様の材料構成でＳＡＳ型の半導体レーザが開示されてい
る。
【００１８】更に、特開平１１−５４８２８号公報に
は、活性層に隣接したｐクラッド層のキャリア濃度が５
Ｅ１７ｃｍ-3〜３Ｅ１８ｃｍ-3と高濃度になるため、ド
ーピング不純物が活性層中へ拡散し、活性層の結晶品質
を低下させ、信頼性を劣化させるという問題を解決する
ために、セルフアライン型及びリッジ型の半導体レーザ
において、アンドープＡｌ0.14Ｇａ0.86Ａｓ活性層に隣
接して低濃度Ｚｎドープｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第１ク
ラッド層（キャリア濃度８Ｅ１６ｃｍ-3）を設け、これ
に高濃度Ｚｎドープｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２クラッ
ド層（キャリア濃度５Ｅ１７ｃｍ-3）、低濃度Ｚｎドー
プｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第３クラッド層（キャリア濃
度８Ｅ１６ｃｍ-3）、低濃度Ｓｉドープｎ−第１ＡｌＧ
ａＡｓブロック層（キャリア濃度１Ｅ１７ｃｍ-3）、高
Ｓｉドープｎ−第２ＡｌＧａＡｓブロック層（キャリア
濃度３Ｅ１８ｃｍ-3）ぞ順次積層し、第１，第２ＡｌＧ
ａＡｓブロック層の中央にストライプ状の電流通路を形
成し、Ｚnドープｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第４クラッド
層（キャリア濃度１．５Ｅ１８ｃｍ-3）を設けた構成が
開示されている。
は、活性層に隣接したｐクラッド層のキャリア濃度が５
Ｅ１７ｃｍ-3〜３Ｅ１８ｃｍ-3と高濃度になるため、ド
ーピング不純物が活性層中へ拡散し、活性層の結晶品質
を低下させ、信頼性を劣化させるという問題を解決する
ために、セルフアライン型及びリッジ型の半導体レーザ
において、アンドープＡｌ0.14Ｇａ0.86Ａｓ活性層に隣
接して低濃度Ｚｎドープｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第１ク
ラッド層（キャリア濃度８Ｅ１６ｃｍ-3）を設け、これ
に高濃度Ｚｎドープｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２クラッ
ド層（キャリア濃度５Ｅ１７ｃｍ-3）、低濃度Ｚｎドー
プｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第３クラッド層（キャリア濃
度８Ｅ１６ｃｍ-3）、低濃度Ｓｉドープｎ−第１ＡｌＧ
ａＡｓブロック層（キャリア濃度１Ｅ１７ｃｍ-3）、高
Ｓｉドープｎ−第２ＡｌＧａＡｓブロック層（キャリア
濃度３Ｅ１８ｃｍ-3）ぞ順次積層し、第１，第２ＡｌＧ
ａＡｓブロック層の中央にストライプ状の電流通路を形
成し、Ｚnドープｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第４クラッド
層（キャリア濃度１．５Ｅ１８ｃｍ-3）を設けた構成が
開示されている。
【００１９】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体レ
ーザ装置においては、ドーパントの不純物濃度が０．１
×１０17ｃｍ-3以上１．５×１０18ｃｍ-3以下である第
１導電型のＧａＡｓ半導体基板と、この半導体基板上に
配設され、III−Ｖ族化合物半導体からなる第１導電型
の第１クラッド層と、この第１クラッド層の上に配設さ
れ、第１クラッド層よりもバンドギャップが小さいIII
−Ｖ族化合物半導体からなる活性層と、この活性層の上
に配設され、活性層よりもバンドギャップの大きいIII
−Ｖ族化合物半導体からなる第２導電型の第１の第２ク
ラッド層と、この第１の第２クラッド層の上に配設さ
れ、活性層よりもバンドギャップが大きいIII−Ｖ族化
合物半導体からなり、電流経路となる帯状の開口を有す
る第１導電型の電流ブロック層と、この電流ブロック層
の開口を介して第１の第２クラッド層の上に配設され、
活性層よりもバンドギャップの大きいIII−Ｖ族化合物
半導体からなる第２導電型の第２の第２クラッド層と、
を備えているので、基板と電極のコンタクト抵抗を低く
抑制しつつ、第１の第２クラッド層から活性層への第２
導電型ドーパントの拡散を防止でき、活性層へのキャリ
アの閉込が有効に行うことができる。
ーザ装置においては、ドーパントの不純物濃度が０．１
×１０17ｃｍ-3以上１．５×１０18ｃｍ-3以下である第
１導電型のＧａＡｓ半導体基板と、この半導体基板上に
配設され、III−Ｖ族化合物半導体からなる第１導電型
の第１クラッド層と、この第１クラッド層の上に配設さ
れ、第１クラッド層よりもバンドギャップが小さいIII
−Ｖ族化合物半導体からなる活性層と、この活性層の上
に配設され、活性層よりもバンドギャップの大きいIII
−Ｖ族化合物半導体からなる第２導電型の第１の第２ク
ラッド層と、この第１の第２クラッド層の上に配設さ
れ、活性層よりもバンドギャップが大きいIII−Ｖ族化
合物半導体からなり、電流経路となる帯状の開口を有す
る第１導電型の電流ブロック層と、この電流ブロック層
の開口を介して第１の第２クラッド層の上に配設され、
活性層よりもバンドギャップの大きいIII−Ｖ族化合物
半導体からなる第２導電型の第２の第２クラッド層と、
を備えているので、基板と電極のコンタクト抵抗を低く
抑制しつつ、第１の第２クラッド層から活性層への第２
導電型ドーパントの拡散を防止でき、活性層へのキャリ
アの閉込が有効に行うことができる。
【００２０】またさらに、第１の第２クラッド層と第２
の第２クラッド層との間に、活性層よりもバンドギャッ
プが大きく、第２の第２クラッド層よりバンドギャップ
が小さいIII−Ｖ族化合物半導体からなる第２導電型の
半導体層を備えたので、帯状開口を確実に形成すること
ができ、結晶性のよい第２の第２クラッド層を構成でき
る。
の第２クラッド層との間に、活性層よりもバンドギャッ
プが大きく、第２の第２クラッド層よりバンドギャップ
が小さいIII−Ｖ族化合物半導体からなる第２導電型の
半導体層を備えたので、帯状開口を確実に形成すること
ができ、結晶性のよい第２の第２クラッド層を構成でき
る。
【００２１】またさらに第１クラッド層をＡｌxＧａ1-x
Ａｓ （０＜ｘ＜１）、活性層をＡｌＧａＡｓ系材料、
第１の第２クラッド層をＡｌuＧａ1-uＡｓ （０＜ｕ＜
１）、電流ブロック層をＡｌzＧａ1-zＡｓ （０＜ｚ＜
１）、そして第２の第２クラッド層をＡｌvＧａ1-vＡｓ
（０＜ｖ＜１）で構成したので、赤外の半導体レーザ
装置において、基板と電極のコンタクト抵抗を低く抑制
しつつ、活性層への第２導電型ドーパントの拡散を防止
でき活性層へのキャリアの閉込を有効に行うことができ
る。
Ａｓ （０＜ｘ＜１）、活性層をＡｌＧａＡｓ系材料、
第１の第２クラッド層をＡｌuＧａ1-uＡｓ （０＜ｕ＜
１）、電流ブロック層をＡｌzＧａ1-zＡｓ （０＜ｚ＜
１）、そして第２の第２クラッド層をＡｌvＧａ1-vＡｓ
（０＜ｖ＜１）で構成したので、赤外の半導体レーザ
装置において、基板と電極のコンタクト抵抗を低く抑制
しつつ、活性層への第２導電型ドーパントの拡散を防止
でき活性層へのキャリアの閉込を有効に行うことができ
る。
【００２２】またさらに、第１の第２クラッド層の第２
導電型のドーパントの不純物濃度が１×１０18ｃｍ-3を
越え２×１０18ｃｍ-3以下としたので、活性層からのキ
ャリアのオーバーフローを抑制し、しきい値電流密度を
低く保持できる。
導電型のドーパントの不純物濃度が１×１０18ｃｍ-3を
越え２×１０18ｃｍ-3以下としたので、活性層からのキ
ャリアのオーバーフローを抑制し、しきい値電流密度を
低く保持できる。
【００２３】またさらに、ＧａＡｓ半導体基板をＶＢ
（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｂｒｉｄｇｅｍａｎ）法またはＶ
ＧＦ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｇｒａｄｉｅｎｔ Ｆｒｅｅ
ｚｅ）法で製作したものとしたので、第２導電型のドー
パントの活性層への拡散を効果的に少なくすることがで
きる。
（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｂｒｉｄｇｅｍａｎ）法またはＶ
ＧＦ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｇｒａｄｉｅｎｔ Ｆｒｅｅ
ｚｅ）法で製作したものとしたので、第２導電型のドー
パントの活性層への拡散を効果的に少なくすることがで
きる。
【００２４】さらにＧａＡｓ半導体基板に含まれる不活
性なＳｉの濃度が１×１０18ｃｍ-3以下としたので、第
２導電型のドーパントの活性層への拡散を効果的に少な
くすることができる。
性なＳｉの濃度が１×１０18ｃｍ-3以下としたので、第
２導電型のドーパントの活性層への拡散を効果的に少な
くすることができる。
【００２５】またさらに第１導電型がｎ型、第２導電型
がｐ型で、基板のｎ型のドーパントをシリコン、ｐ型の
ドーパントを亜鉛としたので、基板と電極のコンタクト
抵抗を低く抑制しつつ、第１の第２クラッド層から活性
層への亜鉛の拡散を防止でき、活性層へのキャリアの閉
込を有効に行うことができる。
がｐ型で、基板のｎ型のドーパントをシリコン、ｐ型の
ドーパントを亜鉛としたので、基板と電極のコンタクト
抵抗を低く抑制しつつ、第１の第２クラッド層から活性
層への亜鉛の拡散を防止でき、活性層へのキャリアの閉
込を有効に行うことができる。
【００２６】またこの発明に係る半導体レーザ装置の製
造方法は、ドーパントの不純物濃度が０．１×１０17ｃ
ｍ-3以上１．５×１０18ｃｍ-3以下である第１導電型の
ＧａＡｓ半導体基板を準備する工程と、ＧａＡｓ半導体
基板上に、 III−Ｖ族化合物半導体からなる第１導電型
の第１クラッド層を形成する工程と、第１クラッド層の
上に、第１クラッド層よりもバンドギャップが小さいII
I−Ｖ族化合物半導体からなる活性層を形成する工程
と、活性層の上に活性層よりバンドギャップの大きいII
I−Ｖ族化合物半導体からなる第２導電型の第１の第２
クラッド層を形成する工程と、第１の第２クラッド層の
上に、活性層よりもバンドギャップが大きいIII−Ｖ族
化合物半導体からなり、電流経路となる帯状の開口を有
する電流ブロック層を形成する工程と、電流ブロック層
の開口を介して第１の第２クラッド層の上に活性層より
バンドギャップが大きいIII−Ｖ族化合物半導体からな
る第２導電型の第２の第２クラッド層を形成する工程
と、を含むので、基板と電極のコンタクト抵抗を低く抑
制しつつ、活性層への第２導電型ドーパントの拡散を防
止できる。
造方法は、ドーパントの不純物濃度が０．１×１０17ｃ
ｍ-3以上１．５×１０18ｃｍ-3以下である第１導電型の
ＧａＡｓ半導体基板を準備する工程と、ＧａＡｓ半導体
基板上に、 III−Ｖ族化合物半導体からなる第１導電型
の第１クラッド層を形成する工程と、第１クラッド層の
上に、第１クラッド層よりもバンドギャップが小さいII
I−Ｖ族化合物半導体からなる活性層を形成する工程
と、活性層の上に活性層よりバンドギャップの大きいII
I−Ｖ族化合物半導体からなる第２導電型の第１の第２
クラッド層を形成する工程と、第１の第２クラッド層の
上に、活性層よりもバンドギャップが大きいIII−Ｖ族
化合物半導体からなり、電流経路となる帯状の開口を有
する電流ブロック層を形成する工程と、電流ブロック層
の開口を介して第１の第２クラッド層の上に活性層より
バンドギャップが大きいIII−Ｖ族化合物半導体からな
る第２導電型の第２の第２クラッド層を形成する工程
と、を含むので、基板と電極のコンタクト抵抗を低く抑
制しつつ、活性層への第２導電型ドーパントの拡散を防
止できる。
【００２７】またさらに、第１の第２クラッド層と第２
の第２クラッド層との間に、活性層よりもバンドギャッ
プが大きく、第２の第２クラッド層よりバンドギャップ
が小さいIII−Ｖ族化合物半導体からなる第２導電型の
半導体層をさらに形成する工程を含むとともに、電流ブ
ロック層の開口を形成する工程においてこの第２導電型
の半導体層によりエッチングを停止させるので、帯状開
口を確実に形成することができ、第２の第２クラッド層
を結晶性よく形成できる。
の第２クラッド層との間に、活性層よりもバンドギャッ
プが大きく、第２の第２クラッド層よりバンドギャップ
が小さいIII−Ｖ族化合物半導体からなる第２導電型の
半導体層をさらに形成する工程を含むとともに、電流ブ
ロック層の開口を形成する工程においてこの第２導電型
の半導体層によりエッチングを停止させるので、帯状開
口を確実に形成することができ、第２の第２クラッド層
を結晶性よく形成できる。
【００２８】またさらに第１クラッド層がＡｌxＧａ1-x
Ａｓ （０＜ｘ＜１）、活性層がＡｌＧａＡｓ系材料、
第１の第２クラッド層がＡｌuＧａ1-uＡｓ （０＜ｕ＜
１）、電流ブロック層がＡｌzＧａ1-zＡｓ （０＜ｚ＜
１）、そして第２の第２クラッド層がＡｌvＧａ1-vＡｓ
（０＜ｖ＜１）で構成されたので、赤外半導体レーザ
において、基板と電極のコンタクト抵抗を低く抑制しつ
つ、活性層への第２導電型ドーパントの拡散を防止でき
る。
Ａｓ （０＜ｘ＜１）、活性層がＡｌＧａＡｓ系材料、
第１の第２クラッド層がＡｌuＧａ1-uＡｓ （０＜ｕ＜
１）、電流ブロック層がＡｌzＧａ1-zＡｓ （０＜ｚ＜
１）、そして第２の第２クラッド層がＡｌvＧａ1-vＡｓ
（０＜ｖ＜１）で構成されたので、赤外半導体レーザ
において、基板と電極のコンタクト抵抗を低く抑制しつ
つ、活性層への第２導電型ドーパントの拡散を防止でき
る。
【００２９】
【発明の実施の形態】実施の形態１ 図１はこの発明の一つの実施の形態に係る半導体レーザ
装置の断面図である。ここでは一例として情報処理用と
して使用されるレーザ波長が７８０ｎｍのＳＡＳ型の半
導体レーザ装置について説明する。この実施の形態１に
おいては、 ｎ型ＧａＡｓ基板のキャリア濃度を０．１
Ｅ１８ｃｍ-3以上１．５Ｅ１８ｃｍ-3以下とすることに
より、このｎ型ドーパントに基づく第１クラッド層から
活性層へのＺｎの拡散を少なくしたものである。
装置の断面図である。ここでは一例として情報処理用と
して使用されるレーザ波長が７８０ｎｍのＳＡＳ型の半
導体レーザ装置について説明する。この実施の形態１に
おいては、 ｎ型ＧａＡｓ基板のキャリア濃度を０．１
Ｅ１８ｃｍ-3以上１．５Ｅ１８ｃｍ-3以下とすることに
より、このｎ型ドーパントに基づく第１クラッド層から
活性層へのＺｎの拡散を少なくしたものである。
【００３０】図１において、１は（１００）面を主面と
するｎ型ＧａＡｓの基板で、ｎ型ドーパントはＳｉで、
キャリア濃度は８Ｅ１７ｃｍ-3である。またこのＧａＡ
ｓ基板１はＶＢ（Vertical Bridgeman)法で作成された
ものである。２は基板１上に設けられた層厚０．１μｍ
のｎ−ＧａＡｓのバッファ層でドーパントはＳｉ、キャ
リア濃度は３Ｅ１７ｃｍ-3、３はバッファ層２上に設け
られた層厚２．０μｍのｎ−Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓの下
クラッド層でドーパントはＳｉである。ただし下クラッ
ド層３のドーパントはＳｅなどの他のｎ型ドーパントで
あってもよい。キャリア濃度は３Ｅ１７ｃｍ-3である。
４は下クラッド層３の上に設けられた層厚０．０６μｍ
のアンドープＡｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓの活性層、５は活性
層４の上に設けられた層厚０．２μｍのｐ−Ａｌ0.48Ｇ
ａ0.52Ａｓの第１上クラッド層でドーパントはＺｎ、キ
ャリア濃度は１．５Ｅ１８ｃｍ-3、６は第１上クラッド
層５上に設けられた層厚０．０１μｍのｐ− Ａｌ0.2Ｇ
ａ0.8Ａｓのエッチングストッパー層でドーパントはＺ
ｎ、キャリア濃度は２Ｅ１８ｃｍ-3である。
するｎ型ＧａＡｓの基板で、ｎ型ドーパントはＳｉで、
キャリア濃度は８Ｅ１７ｃｍ-3である。またこのＧａＡ
ｓ基板１はＶＢ（Vertical Bridgeman)法で作成された
ものである。２は基板１上に設けられた層厚０．１μｍ
のｎ−ＧａＡｓのバッファ層でドーパントはＳｉ、キャ
リア濃度は３Ｅ１７ｃｍ-3、３はバッファ層２上に設け
られた層厚２．０μｍのｎ−Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓの下
クラッド層でドーパントはＳｉである。ただし下クラッ
ド層３のドーパントはＳｅなどの他のｎ型ドーパントで
あってもよい。キャリア濃度は３Ｅ１７ｃｍ-3である。
４は下クラッド層３の上に設けられた層厚０．０６μｍ
のアンドープＡｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓの活性層、５は活性
層４の上に設けられた層厚０．２μｍのｐ−Ａｌ0.48Ｇ
ａ0.52Ａｓの第１上クラッド層でドーパントはＺｎ、キ
ャリア濃度は１．５Ｅ１８ｃｍ-3、６は第１上クラッド
層５上に設けられた層厚０．０１μｍのｐ− Ａｌ0.2Ｇ
ａ0.8Ａｓのエッチングストッパー層でドーパントはＺ
ｎ、キャリア濃度は２Ｅ１８ｃｍ-3である。
【００３１】７は、このエッチングストッパー層６の上
に設けられた層厚０．６μｍのｎ−Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａ
ｓの電流ブロック層でドーパントはＳｉ、キャリア濃度
は２．５Ｅ１７ｃｍ-3である。８は電流ブロック層７上
に設けられた層厚０．０２μｍのｐ− Ａｌ0.2Ｇａ0.8
Ａｓの保護層でドーパントはＺｎ、キャリア濃度は３Ｅ
１７ｃｍ-3、である。この保護層８と電流ブロック層７
には、電流経路としてのストライプ状の窓７ａが形成さ
れている。この窓７ａを介してエッチングストッパー層
６と保護層８上に、層厚２μｍでキャリア濃度が１．５
Ｅ１８ｃｍ-3のＺｎドーパントのｐ− Ａｌ0.48Ｇａ0.5
2Ａｓの第２上クラッド層９が設けられている。１０は
第２上クラッド層９上に設けられた層厚１．０μｍのｐ
−ＧａＡｓのコンタクト層でドーパントはＺｎ、キャリ
ア濃度は２Ｅ１９ｃｍ-3である。１１はｎ側電極、１２
はｐ側電極である。１３はこの発明に係る半導体レーザ
装置である。
に設けられた層厚０．６μｍのｎ−Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａ
ｓの電流ブロック層でドーパントはＳｉ、キャリア濃度
は２．５Ｅ１７ｃｍ-3である。８は電流ブロック層７上
に設けられた層厚０．０２μｍのｐ− Ａｌ0.2Ｇａ0.8
Ａｓの保護層でドーパントはＺｎ、キャリア濃度は３Ｅ
１７ｃｍ-3、である。この保護層８と電流ブロック層７
には、電流経路としてのストライプ状の窓７ａが形成さ
れている。この窓７ａを介してエッチングストッパー層
６と保護層８上に、層厚２μｍでキャリア濃度が１．５
Ｅ１８ｃｍ-3のＺｎドーパントのｐ− Ａｌ0.48Ｇａ0.5
2Ａｓの第２上クラッド層９が設けられている。１０は
第２上クラッド層９上に設けられた層厚１．０μｍのｐ
−ＧａＡｓのコンタクト層でドーパントはＺｎ、キャリ
ア濃度は２Ｅ１９ｃｍ-3である。１１はｎ側電極、１２
はｐ側電極である。１３はこの発明に係る半導体レーザ
装置である。
【００３２】次にこの発明に係る半導体レーザ装置１３
の製造方法について説明する。図２及び図３はこの発明
に係る半導体レーザ装置１３の製造工程の各工程の半導
体レーザ装置を示す断面図である。図２（ａ）を参照に
して、まずＭＯＣＶＤ法などの結晶成長法による第１次
のエピタキシャル成長でｎ−ＧａＡｓ基板１上に、 バ
ッファ層２となるｎ−ＧａＡｓ層７２、ｎ型下クラッド
層３となるｎ−Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓ層７３、活性層４
となるアンドープＡｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ層７４、第１上
クラッド層５となるｐ− Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓ層７
５、エッチングストッパ層６となるｐ− Ａｌ0.2Ｇａ0.
8Ａｓ層７６、電流ブロック層７となるｎ−Ａｌ0.55Ｇ
ａ0.45Ａｓ層７７、および保護層８となるｐ− Ａｌ0.2
Ｇａ0.8Ａｓ層７８を順次形成する。このときのドーパ
ントとしては、ｎ型ドーパントはシリコン、ｐ型ドーパ
ントは亜鉛が使用される。この工程の結果を示したの
が、図２（ａ）である。
の製造方法について説明する。図２及び図３はこの発明
に係る半導体レーザ装置１３の製造工程の各工程の半導
体レーザ装置を示す断面図である。図２（ａ）を参照に
して、まずＭＯＣＶＤ法などの結晶成長法による第１次
のエピタキシャル成長でｎ−ＧａＡｓ基板１上に、 バ
ッファ層２となるｎ−ＧａＡｓ層７２、ｎ型下クラッド
層３となるｎ−Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓ層７３、活性層４
となるアンドープＡｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ層７４、第１上
クラッド層５となるｐ− Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓ層７
５、エッチングストッパ層６となるｐ− Ａｌ0.2Ｇａ0.
8Ａｓ層７６、電流ブロック層７となるｎ−Ａｌ0.55Ｇ
ａ0.45Ａｓ層７７、および保護層８となるｐ− Ａｌ0.2
Ｇａ0.8Ａｓ層７８を順次形成する。このときのドーパ
ントとしては、ｎ型ドーパントはシリコン、ｐ型ドーパ
ントは亜鉛が使用される。この工程の結果を示したの
が、図２（ａ）である。
【００３３】次に保護層８となるｐ− Ａｌ0.2Ｇａ0.8
Ａｓ層７８上に、フォトレジスト膜を形成し、フォトリ
ソグラフィー技術によってストライプ状の開口を有する
フォトレジストパターン８０を形成する。この工程の結
果を示したのが、図２（ｂ）である。このフォトレジス
トパターン８０をマスクとして、ｐ−Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａ
ｓ層７８とｎ−Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓ層７７を貫通し、
ｐ−Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ層７６に達するまで、選択エッ
チング液を用いてエッチングし、これにより電流チャネ
ルとなる窓７ａを形成する。
Ａｓ層７８上に、フォトレジスト膜を形成し、フォトリ
ソグラフィー技術によってストライプ状の開口を有する
フォトレジストパターン８０を形成する。この工程の結
果を示したのが、図２（ｂ）である。このフォトレジス
トパターン８０をマスクとして、ｐ−Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａ
ｓ層７８とｎ−Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓ層７７を貫通し、
ｐ−Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ層７６に達するまで、選択エッ
チング液を用いてエッチングし、これにより電流チャネ
ルとなる窓７ａを形成する。
【００３４】このエッチング方法は、酒石酸または硫酸
などのＡｌＡｓに対してあまり選択性を有しないエッチ
ャントで、ｎ−Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓ層７７の途中まで
エッチングを行い、次いでＡｌＡｓ混晶比の高い層を選
択的にエッチングできるフッ酸系のエッチャントを用い
て、残りのｎ−Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓ層７７を選択的に
エッチングを行うものである。つまりフッ酸系のエッチ
ャントはｐ− Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ層７６をエッチング
せず、この部分でエッチングは停止する。この工程の結
果を示したのが、図３（ａ）である。
などのＡｌＡｓに対してあまり選択性を有しないエッチ
ャントで、ｎ−Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓ層７７の途中まで
エッチングを行い、次いでＡｌＡｓ混晶比の高い層を選
択的にエッチングできるフッ酸系のエッチャントを用い
て、残りのｎ−Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓ層７７を選択的に
エッチングを行うものである。つまりフッ酸系のエッチ
ャントはｐ− Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ層７６をエッチング
せず、この部分でエッチングは停止する。この工程の結
果を示したのが、図３（ａ）である。
【００３５】フッ酸系のエッチャントを用いて、選択的
にエッチングを行う際に、フォトレジストパターン８０
を除去し、ストライプ状の開口を有するｐ−Ａｌ0.2Ｇ
ａ0.8Ａｓ層７８をマスクとしてエッチングを行っても
よい。
にエッチングを行う際に、フォトレジストパターン８０
を除去し、ストライプ状の開口を有するｐ−Ａｌ0.2Ｇ
ａ0.8Ａｓ層７８をマスクとしてエッチングを行っても
よい。
【００３６】続いて、フォトレジストパターン８０を除
去した後、２回目のエピタキシャル成長を行い、窓７ａ
を介してｐ− Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ層７６とｎ−Ａｌ0.5
5Ｇａ0.45Ａｓ層７７とｐ−Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ層７８
との上に第２上クラッド層９としてｐ− Ａｌ0.48Ｇａ
0.52Ａｓ層７９の埋め込み成長を行い、このｐ− Ａｌ
0.48Ｇａ0.52Ａｓ層７９の上にコンタクト層１０として
のｐ−ＧａＡｓ層８２を形成する。この工程の結果を示
したのが、図３（ｂ）である。次いで、ｐ−ＧａＡｓ層
８２の表面上にｐ側電極１２、基板１の裏面側にｎ側電
極１１を形成し、図１に示された半導体レーザ装置１３
を完成する。
去した後、２回目のエピタキシャル成長を行い、窓７ａ
を介してｐ− Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ層７６とｎ−Ａｌ0.5
5Ｇａ0.45Ａｓ層７７とｐ−Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ層７８
との上に第２上クラッド層９としてｐ− Ａｌ0.48Ｇａ
0.52Ａｓ層７９の埋め込み成長を行い、このｐ− Ａｌ
0.48Ｇａ0.52Ａｓ層７９の上にコンタクト層１０として
のｐ−ＧａＡｓ層８２を形成する。この工程の結果を示
したのが、図３（ｂ）である。次いで、ｐ−ＧａＡｓ層
８２の表面上にｐ側電極１２、基板１の裏面側にｎ側電
極１１を形成し、図１に示された半導体レーザ装置１３
を完成する。
【００３７】次に半導体レーザ装置１３の動作について
説明する。ｎ側電極１１とｐ側電極１２との間に順方向
電圧を印加すると、電流ブロック層７はｎ型半導体層
で、保護層８及び第２上クラッド層９はｐ型層でありこ
のｐｎ接合により生じた空乏層により電流ブロック効果
を有するので、電流ブロック層７により電流の流れが阻
止されて電流が絞られ、開口７ａを介して効率よく活性
層４に電流が流れる。活性層４に所定の閾値以上の電流
が流れると、活性層４において電子と正孔とが再結合
し、これに基づいてレーザ光が発生する。
説明する。ｎ側電極１１とｐ側電極１２との間に順方向
電圧を印加すると、電流ブロック層７はｎ型半導体層
で、保護層８及び第２上クラッド層９はｐ型層でありこ
のｐｎ接合により生じた空乏層により電流ブロック効果
を有するので、電流ブロック層７により電流の流れが阻
止されて電流が絞られ、開口７ａを介して効率よく活性
層４に電流が流れる。活性層４に所定の閾値以上の電流
が流れると、活性層４において電子と正孔とが再結合
し、これに基づいてレーザ光が発生する。
【００３８】このときｎ型下クラッド層３、第１の上ク
ラッド層５及び第２の上クラッド層９は、活性層４より
も大きなバンドギャップを有しているので、 ｎ型下ク
ラッド層３、第１の上クラッド層５及び第２の上クラッ
ド層９の屈折率は活性層４よりも小さく、レーザ光はｎ
型下クラッド層３と第１の上クラッド層５及び第２の上
クラッド層９との間に閉じ込められる。
ラッド層５及び第２の上クラッド層９は、活性層４より
も大きなバンドギャップを有しているので、 ｎ型下ク
ラッド層３、第１の上クラッド層５及び第２の上クラッ
ド層９の屈折率は活性層４よりも小さく、レーザ光はｎ
型下クラッド層３と第１の上クラッド層５及び第２の上
クラッド層９との間に閉じ込められる。
【００３９】また、電流ブロック層７のバンドギャップ
は第１の上クラッド層５及び第２の上クラッド層９のそ
れよりも大きいので、電流ブロック層７の屈折率は第１
の上クラッド層５及び第２の上クラッド層８のそれより
小さく、レーザ光の水平横方向の拡がりは電流ブロック
層７によって制限される。
は第１の上クラッド層５及び第２の上クラッド層９のそ
れよりも大きいので、電流ブロック層７の屈折率は第１
の上クラッド層５及び第２の上クラッド層８のそれより
小さく、レーザ光の水平横方向の拡がりは電流ブロック
層７によって制限される。
【００４０】このようにレーザ光の発光点の上下、左右
とも屈折率差を持たせるように構成しているので、レー
ザ光は発光点近傍に効率よく閉じ込められることにな
る。
とも屈折率差を持たせるように構成しているので、レー
ザ光は発光点近傍に効率よく閉じ込められることにな
る。
【００４１】この半導体レーザ装置１３においては、第
１上クラッド層５のＺｎのキャリア濃度を１．５Ｅ１８
ｃｍ-3としているが、 ＧａＡｓ基板１のＳｉのキャリ
ア濃度を８Ｅ１７ｃｍ-3としているので、活性層４への
Ｚｎの拡散が抑制されている。活性層へのＺｎの拡散を
調べるために、第１回目の結晶成長後ＺｎのＳＩＭＳ分
析（２次イオン質量分析）を行ったところ、Ｚｎが活性
層４にほとんど拡散していないことを確認できた。
１上クラッド層５のＺｎのキャリア濃度を１．５Ｅ１８
ｃｍ-3としているが、 ＧａＡｓ基板１のＳｉのキャリ
ア濃度を８Ｅ１７ｃｍ-3としているので、活性層４への
Ｚｎの拡散が抑制されている。活性層へのＺｎの拡散を
調べるために、第１回目の結晶成長後ＺｎのＳＩＭＳ分
析（２次イオン質量分析）を行ったところ、Ｚｎが活性
層４にほとんど拡散していないことを確認できた。
【００４２】これは次のように説明できると考える。Jo
urnal of Crystal growth vol.145 (1994) p808-812
にＳｉ−ＧａＡｓ／Ｚｎ−ＡｌＧａＡｓにおけるＺｎの
拡散について説明がなされている。この亜鉛（Ｚｎ）の
拡散モデルは、ｎ型ＧａＡｓ／ＺｎドープＡｌＧａＡｓ
／ＳｅドープＡｌＧａＡｓの積層構造を基に説明されて
いるものである。それによると、ＳｉドープＧａＡｓ中
の格子間ＧａがＳｉのキャリア濃度の増加に伴って増加
し、Ｇａはこの系の母体元素であるために、格子間Ｇａ
は大きい拡散速度を持ち、 ＺｎドープＡｌＧａＡｓ中
に容易に拡散する。
urnal of Crystal growth vol.145 (1994) p808-812
にＳｉ−ＧａＡｓ／Ｚｎ−ＡｌＧａＡｓにおけるＺｎの
拡散について説明がなされている。この亜鉛（Ｚｎ）の
拡散モデルは、ｎ型ＧａＡｓ／ＺｎドープＡｌＧａＡｓ
／ＳｅドープＡｌＧａＡｓの積層構造を基に説明されて
いるものである。それによると、ＳｉドープＧａＡｓ中
の格子間ＧａがＳｉのキャリア濃度の増加に伴って増加
し、Ｇａはこの系の母体元素であるために、格子間Ｇａ
は大きい拡散速度を持ち、 ＺｎドープＡｌＧａＡｓ中
に容易に拡散する。
【００４３】ＺｎドープＡｌＧａＡｓ中に拡散してきた
この格子間Ｇａにより、 ＺｎドープＡｌＧａＡｓ中の
ＧａサイトのＺｎがはじき出されて格子間Ｚｎとなり、
この格子間Ｚｎが近接する層に拡散すると説明されてい
る。
この格子間Ｇａにより、 ＺｎドープＡｌＧａＡｓ中の
ＧａサイトのＺｎがはじき出されて格子間Ｚｎとなり、
この格子間Ｚｎが近接する層に拡散すると説明されてい
る。
【００４４】また、従来構造と同様のレーザ装置におい
て、ＳｉドープＧａＡｓ基板１０１のキャリア濃度を増
加すると、上クラッド層１０５のＺｎの拡散が促進さ
れ、温度特性が悪くなることを見いだしている。特に、
ＧａＡｓ基板１がＶＢ法またはＶＧＦ法で作製された場
合には、結晶中に不活性なＳｉ原子が多数残留してお
り、Ｓｉ原子が活性化する際に格子間Ｇａ原子が生成さ
れて、Ｚｎの活性層への拡散が更に促進されることを見
いだしている。
て、ＳｉドープＧａＡｓ基板１０１のキャリア濃度を増
加すると、上クラッド層１０５のＺｎの拡散が促進さ
れ、温度特性が悪くなることを見いだしている。特に、
ＧａＡｓ基板１がＶＢ法またはＶＧＦ法で作製された場
合には、結晶中に不活性なＳｉ原子が多数残留してお
り、Ｓｉ原子が活性化する際に格子間Ｇａ原子が生成さ
れて、Ｚｎの活性層への拡散が更に促進されることを見
いだしている。
【００４５】これらのことから、半導体レーザ装置１３
においては、 ＧａＡｓ基板１のＳｉのキャリア濃度を
８Ｅ１７ｃｍ-3と、低くしているので、基板１中の格子
間Ｇａの生成が抑制されるために、第１上クラッド層５
への格子間Ｇａの拡散が少なくなり、このため第１上ク
ラッド層５のＺｎの拡散が抑制され、第１上クラッド層
５のＺｎのキャリア濃度の低下が防止されるとともに、
活性層４へのＺｎの拡散も少なくなり、活性層４のＺｎ
のキャリア濃度の増大も防止することができる。
においては、 ＧａＡｓ基板１のＳｉのキャリア濃度を
８Ｅ１７ｃｍ-3と、低くしているので、基板１中の格子
間Ｇａの生成が抑制されるために、第１上クラッド層５
への格子間Ｇａの拡散が少なくなり、このため第１上ク
ラッド層５のＺｎの拡散が抑制され、第１上クラッド層
５のＺｎのキャリア濃度の低下が防止されるとともに、
活性層４へのＺｎの拡散も少なくなり、活性層４のＺｎ
のキャリア濃度の増大も防止することができる。
【００４６】特にＧａＡｓ基板１がＶＢ法のみならずＶ
ＧＦ法で作製された場合には、結晶中に不活性なＳｉ原
子が多数残留しているので、 ＧａＡｓ基板１のＳｉの
キャリア濃度を８Ｅ１７ｃｍ-3と低くすることによる、
基板１中の格子間Ｇａの生成が抑制効果が大きく、第１
上クラッド層５から活性層４へのＺｎの拡散が抑制され
る。
ＧＦ法で作製された場合には、結晶中に不活性なＳｉ原
子が多数残留しているので、 ＧａＡｓ基板１のＳｉの
キャリア濃度を８Ｅ１７ｃｍ-3と低くすることによる、
基板１中の格子間Ｇａの生成が抑制効果が大きく、第１
上クラッド層５から活性層４へのＺｎの拡散が抑制され
る。
【００４７】従って、第１上クラッド層５のＺｎのキャ
リア濃度の低下による内部損失の増大、さらには電流−
光出力特性の温度特性の劣化を防止することができる。
また、活性層４のＺｎのキャリア濃度の増大にともなう
ビーム特性の劣化を防止することができる。
リア濃度の低下による内部損失の増大、さらには電流−
光出力特性の温度特性の劣化を防止することができる。
また、活性層４のＺｎのキャリア濃度の増大にともなう
ビーム特性の劣化を防止することができる。
【００４８】そして、この半導体レーザ装置１３の基板
はＳｉのキャリア濃度を基板１のキャリア濃度を８Ｅ１
７ｃｍ-3としているのでコンタクト抵抗も比較的低く設
定できる。この実施の形態においては、基板１のキャリ
ア濃度を８Ｅ１７ｃｍ-3としたが、０．１Ｅ１８ｃｍ-3
以上１．５Ｅ１８ｃｍ-3以下の範囲であればよく、好ま
しいのは０．５Ｅ１８ｃｍ-3以上１．０Ｅ１８ｃｍ-3未
満、であり更に好ましいのは０．７Ｅ１８ｃｍ-3以上
１．０Ｅ１８ｃｍ-3未満、である。
はＳｉのキャリア濃度を基板１のキャリア濃度を８Ｅ１
７ｃｍ-3としているのでコンタクト抵抗も比較的低く設
定できる。この実施の形態においては、基板１のキャリ
ア濃度を８Ｅ１７ｃｍ-3としたが、０．１Ｅ１８ｃｍ-3
以上１．５Ｅ１８ｃｍ-3以下の範囲であればよく、好ま
しいのは０．５Ｅ１８ｃｍ-3以上１．０Ｅ１８ｃｍ-3未
満、であり更に好ましいのは０．７Ｅ１８ｃｍ-3以上
１．０Ｅ１８ｃｍ-3未満、である。
【００４９】また各層のＡｌ混晶比は、この実施の形態
に示した値に限られるものではなく、活性層４が下クラ
ッド層３、第１の上クラッド層５、電流ブロック層７お
よび第２の上クラッド層９よりもバンドギャップが小さ
く、さらに、第２の上クラッド層９よりバンドギャップ
の小さいく活性層４よりバンドギャップの大きいエッチ
ングストッパー層６を備えた構成であればよい。
に示した値に限られるものではなく、活性層４が下クラ
ッド層３、第１の上クラッド層５、電流ブロック層７お
よび第２の上クラッド層９よりもバンドギャップが小さ
く、さらに、第２の上クラッド層９よりバンドギャップ
の小さいく活性層４よりバンドギャップの大きいエッチ
ングストッパー層６を備えた構成であればよい。
【００５０】また、実施の形態１ではＡｌＧａＡｓ系材
料で構成したが、ＡｌＧａＩｎＰ系などの他のIII−Ｖ
族化合物半導体材料においても同様の効果が有る。
料で構成したが、ＡｌＧａＩｎＰ系などの他のIII−Ｖ
族化合物半導体材料においても同様の効果が有る。
【００５１】変形例 次に半導体レーザ装置１３と基本的には同じ構造である
が、製造工程の差異により、実施の形態１の半導体レー
ザ装置１３の構成から、保護層８を除去した、変形例に
ついて説明する。図４はこの変形例の半導体レーザ装置
の断面図である。図４において図１と同じ符号は同じか
または相当の部分である。２０はこの構成の半導体レー
ザ装置である。
が、製造工程の差異により、実施の形態１の半導体レー
ザ装置１３の構成から、保護層８を除去した、変形例に
ついて説明する。図４はこの変形例の半導体レーザ装置
の断面図である。図４において図１と同じ符号は同じか
または相当の部分である。２０はこの構成の半導体レー
ザ装置である。
【００５２】次に半導体レーザ装置２０の製造方法につ
いて説明する。図５及び図６はこの変形例の半導体レー
ザ装置２０の製造工程の各工程の半導体レーザ装置を示
す断面図である。実施の形態１の図２（ａ）と同様に、
まずＭＯＣＶＤ法などの結晶成長法による第１次のエピ
タキシャル成長でｎ−ＧａＡｓ基板１上に、 バッファ
層２となるｎ−ＧａＡｓ層７２、ｎ型下クラッド層３と
なるｎ−Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓ層７３、活性層４となる
アンドープＡｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ層７４、第１上クラッ
ド層５となるｐ− Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓ層７５、エッ
チングストッパ層６となるｐ− Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ層
７６、電流ブロック層７となるｎ−Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａ
ｓ層７７、および保護層８となるｐ− Ａｌ0.2Ｇａ0.8
Ａｓ層７８を順次形成する。このときのドーパントとし
ては、ｎ型ドーパントはシリコン、ｐ型ドーパントは亜
鉛が使用される。
いて説明する。図５及び図６はこの変形例の半導体レー
ザ装置２０の製造工程の各工程の半導体レーザ装置を示
す断面図である。実施の形態１の図２（ａ）と同様に、
まずＭＯＣＶＤ法などの結晶成長法による第１次のエピ
タキシャル成長でｎ−ＧａＡｓ基板１上に、 バッファ
層２となるｎ−ＧａＡｓ層７２、ｎ型下クラッド層３と
なるｎ−Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓ層７３、活性層４となる
アンドープＡｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ層７４、第１上クラッ
ド層５となるｐ− Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓ層７５、エッ
チングストッパ層６となるｐ− Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ層
７６、電流ブロック層７となるｎ−Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａ
ｓ層７７、および保護層８となるｐ− Ａｌ0.2Ｇａ0.8
Ａｓ層７８を順次形成する。このときのドーパントとし
ては、ｎ型ドーパントはシリコン、ｐ型ドーパントは亜
鉛が使用される。
【００５３】次にｐ− Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ層７８上
に、フォトレジスト膜を形成し、フォトリソグラフィー
技術によってストライプ状の開口を有するフォトレジス
トパターン８０を形成する。この工程の結果を示したの
が、図５（ａ）である。
に、フォトレジスト膜を形成し、フォトリソグラフィー
技術によってストライプ状の開口を有するフォトレジス
トパターン８０を形成する。この工程の結果を示したの
が、図５（ａ）である。
【００５４】次いで、フォトレジストパターン８０をマ
スクとして、ｐ− Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ層７８をｎ−Ａ
ｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓ層７７に達するまでエッチングす
る。このときのエッチャントは酒石酸等のＧａＡｓを選
択的にエッチングするものを使用する。この工程の結果
を示したのが、図５（ｂ）である。
スクとして、ｐ− Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ層７８をｎ−Ａ
ｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓ層７７に達するまでエッチングす
る。このときのエッチャントは酒石酸等のＧａＡｓを選
択的にエッチングするものを使用する。この工程の結果
を示したのが、図５（ｂ）である。
【００５５】次に、レジストパターン８０を除去した
後、ＡｌＡｓ混晶比の高い材料を選択的にエッチングで
きる層をフッ酸系のエッチャントを用いて、 ｐ− Ａｌ
0.2Ｇａ0.8Ａｓ層７８をマスクとして用いて、 ｎ−Ａ
ｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓ層７７をｐ− Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ
層７６に達するまでエッチングする。
後、ＡｌＡｓ混晶比の高い材料を選択的にエッチングで
きる層をフッ酸系のエッチャントを用いて、 ｐ− Ａｌ
0.2Ｇａ0.8Ａｓ層７８をマスクとして用いて、 ｎ−Ａ
ｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓ層７７をｐ− Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ
層７６に達するまでエッチングする。
【００５６】ｐ− Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ層７６層はｎ−
Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓ層７７よりもＡｌＡｓ混晶比が低
いのでエッチング進まずエッチングストパー層として働
く。このためにｎ−Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓ層７７を完全
に除去でき、電気的に抵抗の少ない窓７ａが形成され
る。エッチングマスクとして使用したｐ− Ａｌ0.2Ｇａ
0.8Ａｓ層７８は当然フッ酸系のエッチャントにはエッ
チングされないために窓７ａ上に張り出したひさし状に
残される。この工程の結果を示したのが、図６（ａ）で
ある。
Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓ層７７よりもＡｌＡｓ混晶比が低
いのでエッチング進まずエッチングストパー層として働
く。このためにｎ−Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓ層７７を完全
に除去でき、電気的に抵抗の少ない窓７ａが形成され
る。エッチングマスクとして使用したｐ− Ａｌ0.2Ｇａ
0.8Ａｓ層７８は当然フッ酸系のエッチャントにはエッ
チングされないために窓７ａ上に張り出したひさし状に
残される。この工程の結果を示したのが、図６（ａ）で
ある。
【００５７】次いでＡｌＡｓ混晶比の低い材料をエッチ
ングできるエッチャントである、ＮＨ３系または酒石酸
系のエッチャントを用いて、 ｐ− Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ
層７８をエッチングする。 このｐ− Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａ
ｓ層７８を除去した後、２回目の結晶成長工程にて、窓
７ａを介してｐ− Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ層７６とｎ−Ａ
ｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓ層７７との上に第２上クラッド層９
としてのｐ− Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ層７９を埋め込み成
長を行い、このｐ− Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓ層７９の上
にコンタクト層１０としてのｐ−ＧａＡｓ層８２を形成
する。この工程の結果を示したのが、図６（ｂ）であ
る。
ングできるエッチャントである、ＮＨ３系または酒石酸
系のエッチャントを用いて、 ｐ− Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ
層７８をエッチングする。 このｐ− Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａ
ｓ層７８を除去した後、２回目の結晶成長工程にて、窓
７ａを介してｐ− Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓ層７６とｎ−Ａ
ｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓ層７７との上に第２上クラッド層９
としてのｐ− Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ層７９を埋め込み成
長を行い、このｐ− Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓ層７９の上
にコンタクト層１０としてのｐ−ＧａＡｓ層８２を形成
する。この工程の結果を示したのが、図６（ｂ）であ
る。
【００５８】次いで、ｐ−ＧａＡｓ層８２の表面上にｐ
側電極１２、基板１の裏面側にｎ側電極１１を形成し、
図４に示された半導体レーザ装置２０を完成する。この
構成においても半導体レーザ装置１３と同様の効果を奏
することができる。
側電極１２、基板１の裏面側にｎ側電極１１を形成し、
図４に示された半導体レーザ装置２０を完成する。この
構成においても半導体レーザ装置１３と同様の効果を奏
することができる。
【００５９】実施の形態２ この実施の形態２においては、実施の形態１のアンドー
プＡｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓの活性層４をダブルカンタムウ
エル（以下ＤＱＷという）構造の活性層としたものであ
る。図７は実施の形態２に係る半導体レーザ装置のＤＱ
Ｗ構造の活性層３０の断面図である。
プＡｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓの活性層４をダブルカンタムウ
エル（以下ＤＱＷという）構造の活性層としたものであ
る。図７は実施の形態２に係る半導体レーザ装置のＤＱ
Ｗ構造の活性層３０の断面図である。
【００６０】図７において、３２は層厚１５ｎｍでアン
ドープＡｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓの光ガイド層、３４は層厚
８ｎｍでアンドープＡｌ0.10Ｇａ0.90Ａｓのウエル層、
３６は層厚８ｎｍでアンドープＡｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓの
バリア層である。図８は活性層３０のＤＱＷ構造のエネ
ルギーバンドを示す模式図である。その他の構成は、実
施の形態１と同じである。従って、 ｐ− Ａｌ0.48Ｇａ
0.52Ａｓの第１上クラッド層５はドーパントはＺｎ、キ
ャリア濃度は１．５Ｅ１８ｃｍ-3、であり、 ｎ型Ｇａ
Ａｓの基板１はｎ型ドーパントはＳｉで、キャリア濃度
は８Ｅ１７ｃｍ-3である。またこのＧａＡｓ基板１はＶ
Ｂ（Vertical Bridgeman)法で作成されたものである。
ドープＡｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓの光ガイド層、３４は層厚
８ｎｍでアンドープＡｌ0.10Ｇａ0.90Ａｓのウエル層、
３６は層厚８ｎｍでアンドープＡｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓの
バリア層である。図８は活性層３０のＤＱＷ構造のエネ
ルギーバンドを示す模式図である。その他の構成は、実
施の形態１と同じである。従って、 ｐ− Ａｌ0.48Ｇａ
0.52Ａｓの第１上クラッド層５はドーパントはＺｎ、キ
ャリア濃度は１．５Ｅ１８ｃｍ-3、であり、 ｎ型Ｇａ
Ａｓの基板１はｎ型ドーパントはＳｉで、キャリア濃度
は８Ｅ１７ｃｍ-3である。またこのＧａＡｓ基板１はＶ
Ｂ（Vertical Bridgeman)法で作成されたものである。
【００６１】この実施の形態による半導体レーザ装置に
おいても、第１上クラッド層５のＺｎの拡散は少なく、
第１上クラッド層５のＺｎのキャリア濃度が維持されて
いる。このため、第１上クラッド層５のＺｎのキャリア
濃度の低下による内部損失の増大さらには電流−光出力
特性の温度特性の劣化を防止することができる。また、
活性層２０のＺｎのキャリア濃度の増大にともなうビー
ム特性の劣化を防止することができる。さらに、活性層
２０へのＺｎの拡散によるＤＱＷ構造の無秩序化が回避
できるので、設計通りのＤＱＷ構造が実現でき、一層キ
ャリアの閉込が効率よく行われる。
おいても、第１上クラッド層５のＺｎの拡散は少なく、
第１上クラッド層５のＺｎのキャリア濃度が維持されて
いる。このため、第１上クラッド層５のＺｎのキャリア
濃度の低下による内部損失の増大さらには電流−光出力
特性の温度特性の劣化を防止することができる。また、
活性層２０のＺｎのキャリア濃度の増大にともなうビー
ム特性の劣化を防止することができる。さらに、活性層
２０へのＺｎの拡散によるＤＱＷ構造の無秩序化が回避
できるので、設計通りのＤＱＷ構造が実現でき、一層キ
ャリアの閉込が効率よく行われる。
【００６２】そして、この半導体レーザ装置の基板はＳ
ｉのキャリア濃度を基板１のキャリア濃度を８Ｅ１７ｃ
ｍ-3としているのでコンタクト抵抗も比較的低く設定で
きる。この実施の形態の半導体レーザ装置において、共
振器長が８００μｍとしたとき、動作温度６０℃でのし
きい値電流は４５ｍＡであり、実施の形態１に比べてさ
らに低く実現できる。
ｉのキャリア濃度を基板１のキャリア濃度を８Ｅ１７ｃ
ｍ-3としているのでコンタクト抵抗も比較的低く設定で
きる。この実施の形態の半導体レーザ装置において、共
振器長が８００μｍとしたとき、動作温度６０℃でのし
きい値電流は４５ｍＡであり、実施の形態１に比べてさ
らに低く実現できる。
【００６３】またこの実施の形態においては、活性層を
ＤＱＷ構造としたが、他の量子井戸構造すなわち、シン
グルカンタムウエル（ＳＱＷ）構造、トリプルカンタム
ウエル（ＴＱＷ）構造、などのマルチカンタムウエル
（ＭＱＷ）構造、やグリン（ＧＲＩＮ）構造、セパレー
トコンファインメントヘテロストラクチャー（ＳＣＨ）
構造などでも、同様の効果を奏する。
ＤＱＷ構造としたが、他の量子井戸構造すなわち、シン
グルカンタムウエル（ＳＱＷ）構造、トリプルカンタム
ウエル（ＴＱＷ）構造、などのマルチカンタムウエル
（ＭＱＷ）構造、やグリン（ＧＲＩＮ）構造、セパレー
トコンファインメントヘテロストラクチャー（ＳＣＨ）
構造などでも、同様の効果を奏する。
【００６４】また実施の形態１及び２において説明した
半導体レーザ装置はＳＡＳ型であるが、活性層の上にＺ
ｎドープクラッド層とアンドープまたはｎ型電流ブロッ
ク層を続けて形成する他の形式の半導体レーザでも同様
の効果を奏する。
半導体レーザ装置はＳＡＳ型であるが、活性層の上にＺ
ｎドープクラッド層とアンドープまたはｎ型電流ブロッ
ク層を続けて形成する他の形式の半導体レーザでも同様
の効果を奏する。
【００６５】
【発明の効果】この発明に係る半導体レーザ装置は以上
に説明したような構成を備えているので、以下のような
効果を有する。この発明に係る半導体レーザ装置におい
ては、ドーパントの不純物濃度が０．１×１０17ｃｍ-3
以上１．５×１０18ｃｍ-3以下である第１導電型のＧａ
Ａｓ半導体基板と、この半導体基板上に配設されたIII
−Ｖ族化合物半導体からなる活性層と、この活性層の上
に配設され、活性層よりもバンドギャップの大きいIII
−Ｖ族化合物半導体からなる第２導電型の第１の第２ク
ラッド層と、この第１の第２クラッド層の上に配設さ
れ、活性層よりもバンドギャップが大きいIII−Ｖ族化
合物半導体からなり、電流経路となる帯状の開口を有す
る第１導電型の電流ブロック層を備えているので、基板
と電極のコンタクト抵抗を低く抑制しつつ、第１の第２
クラッド層から活性層への第２導電型ドーパントの拡散
を防止でき、活性層へのキャリアの閉込を有効に行うこ
とができる。延いては、電流−光出力特性の温度特性が
良好で、ビーム特性も良く、コンタクト抵抗も比較的低
い半導体レーザ装置を構成することができる。
に説明したような構成を備えているので、以下のような
効果を有する。この発明に係る半導体レーザ装置におい
ては、ドーパントの不純物濃度が０．１×１０17ｃｍ-3
以上１．５×１０18ｃｍ-3以下である第１導電型のＧａ
Ａｓ半導体基板と、この半導体基板上に配設されたIII
−Ｖ族化合物半導体からなる活性層と、この活性層の上
に配設され、活性層よりもバンドギャップの大きいIII
−Ｖ族化合物半導体からなる第２導電型の第１の第２ク
ラッド層と、この第１の第２クラッド層の上に配設さ
れ、活性層よりもバンドギャップが大きいIII−Ｖ族化
合物半導体からなり、電流経路となる帯状の開口を有す
る第１導電型の電流ブロック層を備えているので、基板
と電極のコンタクト抵抗を低く抑制しつつ、第１の第２
クラッド層から活性層への第２導電型ドーパントの拡散
を防止でき、活性層へのキャリアの閉込を有効に行うこ
とができる。延いては、電流−光出力特性の温度特性が
良好で、ビーム特性も良く、コンタクト抵抗も比較的低
い半導体レーザ装置を構成することができる。
【００６６】さらに第１の第２クラッド層と第２の第２
クラッド層との間に、活性層よりもバンドギャップが大
きく、第２の第２クラッド層よりバンドギャップが小さ
いIII−Ｖ族化合物半導体からなる第２導電型の半導体
層を備えたので、帯状開口を確実に形成することがで
き、結晶性のよい第２の第２クラッド層を構成できるか
ら、内部損失が少なく、電流−光出力特性の温度特性を
さらに高めた半導体レーザ装置を構成することができ
る。
クラッド層との間に、活性層よりもバンドギャップが大
きく、第２の第２クラッド層よりバンドギャップが小さ
いIII−Ｖ族化合物半導体からなる第２導電型の半導体
層を備えたので、帯状開口を確実に形成することがで
き、結晶性のよい第２の第２クラッド層を構成できるか
ら、内部損失が少なく、電流−光出力特性の温度特性を
さらに高めた半導体レーザ装置を構成することができ
る。
【００６７】またさらに第１クラッド層をＡｌxＧａ1-x
Ａｓ （０＜ｘ＜１）、活性層をＡｌＧａＡｓ系材料、
第１の第２クラッド層をＡｌuＧａ1-uＡｓ （０＜ｕ＜
１）、電流ブロック層をＡｌzＧａ1-zＡｓ （０＜ｚ＜
１）、そして第２の第２クラッド層をＡｌvＧａ1-vＡｓ
（０＜ｖ＜１）で構成したので、電流−光出力特性の
温度特性が良好で、ビーム特性も良く、コンタクト抵抗
も比較的低い赤外の半導体レーザ装置を構成することが
できる。
Ａｓ （０＜ｘ＜１）、活性層をＡｌＧａＡｓ系材料、
第１の第２クラッド層をＡｌuＧａ1-uＡｓ （０＜ｕ＜
１）、電流ブロック層をＡｌzＧａ1-zＡｓ （０＜ｚ＜
１）、そして第２の第２クラッド層をＡｌvＧａ1-vＡｓ
（０＜ｖ＜１）で構成したので、電流−光出力特性の
温度特性が良好で、ビーム特性も良く、コンタクト抵抗
も比較的低い赤外の半導体レーザ装置を構成することが
できる。
【００６８】またさらに、第１の第２クラッド層の第２
導電型のドーパントの不純物濃度が１×１０18ｃｍ-3を
越え２×１０18ｃｍ-3以下としたので、活性層からのキ
ャリアのオーバーフローを抑制し、しきい値電流密度を
低く保持できるから、電流−光出力特性の温度特性がさ
らに良好で、ビーム特性も良い半導体レーザ装置を構成
することができる。
導電型のドーパントの不純物濃度が１×１０18ｃｍ-3を
越え２×１０18ｃｍ-3以下としたので、活性層からのキ
ャリアのオーバーフローを抑制し、しきい値電流密度を
低く保持できるから、電流−光出力特性の温度特性がさ
らに良好で、ビーム特性も良い半導体レーザ装置を構成
することができる。
【００６９】またさらに、ＧａＡｓ半導体基板をＶＢ法
またはＶＧＦ法で製作したものとしたので、第２導電型
のドーパントの活性層への拡散を効果的に少なくするこ
とができ、電流−光出力特性の温度特性がさらに良好
で、ビーム特性も良い半導体レーザ装置を構成すること
ができる。
またはＶＧＦ法で製作したものとしたので、第２導電型
のドーパントの活性層への拡散を効果的に少なくするこ
とができ、電流−光出力特性の温度特性がさらに良好
で、ビーム特性も良い半導体レーザ装置を構成すること
ができる。
【００７０】さらにＧａＡｓ半導体基板に含まれる不活
性なＳｉの濃度が１×１０18ｃｍ-3以下としたので、第
２導電型のドーパントの活性層への拡散を効果的に少な
くすることができ、電流−光出力特性の温度特性がさら
に良好で、ビーム特性も良い半導体レーザ装置を構成す
ることができる。
性なＳｉの濃度が１×１０18ｃｍ-3以下としたので、第
２導電型のドーパントの活性層への拡散を効果的に少な
くすることができ、電流−光出力特性の温度特性がさら
に良好で、ビーム特性も良い半導体レーザ装置を構成す
ることができる。
【００７１】またさらに、第１導電型がｎ型、第２導電
型がｐ型で、基板のｎ型のドーパントをシリコン、ｐ型
のドーパントを亜鉛としたので、基板と電極のコンタク
ト抵抗を低く抑制しつつ、第１の第２クラッド層から活
性層への亜鉛の拡散を防止でき、活性層へのキャリアの
閉込を有効に行うことができる。延いては、ＧａＡｓ基
板のｎ型ドーパントをシリコン、ｐ型ドーパントを亜鉛
とする簡単な構成で、電流−光出力特性の温度特性が良
好で、ビーム特性も良く、コンタクト抵抗も比較的低い
半導体レーザ装置を得ることができる。
型がｐ型で、基板のｎ型のドーパントをシリコン、ｐ型
のドーパントを亜鉛としたので、基板と電極のコンタク
ト抵抗を低く抑制しつつ、第１の第２クラッド層から活
性層への亜鉛の拡散を防止でき、活性層へのキャリアの
閉込を有効に行うことができる。延いては、ＧａＡｓ基
板のｎ型ドーパントをシリコン、ｐ型ドーパントを亜鉛
とする簡単な構成で、電流−光出力特性の温度特性が良
好で、ビーム特性も良く、コンタクト抵抗も比較的低い
半導体レーザ装置を得ることができる。
【００７２】またこの発明に係る半導体レーザ装置の製
造方法は、ドーパントの不純物濃度が０．１×１０17ｃ
ｍ-3以上１．５×１０18ｃｍ-3以下である第１導電型の
ＧａＡｓ半導体基板を準備する工程と、ＧａＡｓ半導体
基板上に、III−Ｖ族化合物半導体からなる活性層を形
成する工程と、活性層の上に活性層よりバンドギャップ
の大きいIII−Ｖ族化合物半導体からなる第２導電型の
第１の第２クラッド層を形成する工程と、第１の第２ク
ラッド層の上に、活性層よりもバンドギャップが大きい
III−Ｖ族化合物半導体からなり、電流経路となる帯状
の開口を有する第１導電型の電流ブロック層を形成する
工程と、を含むので、基板と電極のコンタクト抵抗を低
く抑制しつつ、活性層への第２導電型ドーパントの拡散
を防止でき、電流−光出力特性の温度特性が良好で、ビ
ーム特性も良い半導体レーザ装置を簡単な工程で製造す
ることができる。
造方法は、ドーパントの不純物濃度が０．１×１０17ｃ
ｍ-3以上１．５×１０18ｃｍ-3以下である第１導電型の
ＧａＡｓ半導体基板を準備する工程と、ＧａＡｓ半導体
基板上に、III−Ｖ族化合物半導体からなる活性層を形
成する工程と、活性層の上に活性層よりバンドギャップ
の大きいIII−Ｖ族化合物半導体からなる第２導電型の
第１の第２クラッド層を形成する工程と、第１の第２ク
ラッド層の上に、活性層よりもバンドギャップが大きい
III−Ｖ族化合物半導体からなり、電流経路となる帯状
の開口を有する第１導電型の電流ブロック層を形成する
工程と、を含むので、基板と電極のコンタクト抵抗を低
く抑制しつつ、活性層への第２導電型ドーパントの拡散
を防止でき、電流−光出力特性の温度特性が良好で、ビ
ーム特性も良い半導体レーザ装置を簡単な工程で製造す
ることができる。
【００７３】またさらに、第１の第２クラッド層と第２
の第２クラッド層との間に、活性層よりもバンドギャッ
プが大きく、第２の第２クラッド層よりバンドギャップ
が小さいIII−Ｖ族化合物半導体からなる第２導電型の
半導体層をさらに形成する工程を含むとともに、電流ブ
ロック層の開口を形成する工程においてこの第２導電型
の半導体層によりエッチングを停止させるので、帯状開
口を確実に形成することができ、第２の第２クラッド層
を結晶性よく形成でき、内部損失が少なく、電流−光出
力特性の温度特性をさらに高めた半導体レーザ装置を簡
単な工程で製造することができる。
の第２クラッド層との間に、活性層よりもバンドギャッ
プが大きく、第２の第２クラッド層よりバンドギャップ
が小さいIII−Ｖ族化合物半導体からなる第２導電型の
半導体層をさらに形成する工程を含むとともに、電流ブ
ロック層の開口を形成する工程においてこの第２導電型
の半導体層によりエッチングを停止させるので、帯状開
口を確実に形成することができ、第２の第２クラッド層
を結晶性よく形成でき、内部損失が少なく、電流−光出
力特性の温度特性をさらに高めた半導体レーザ装置を簡
単な工程で製造することができる。
【００７４】またさらに第１クラッド層がＡｌxＧａ1-x
Ａｓ （０＜ｘ＜１）、活性層がＡｌＧａＡｓ系材料、
第１の第２クラッド層がＡｌuＧａ1-uＡｓ （０＜ｕ＜
１）、電流ブロック層がＡｌzＧａ1-zＡｓ （０＜ｚ＜
１）、そして第２の第２クラッド層がＡｌvＧａ1-vＡｓ
（０＜ｖ＜１）で形成するので、基板と電極のコンタ
クト抵抗を低く抑制しつつ、活性層への第２導電型ドー
パントの拡散を防止できる赤外半導体レーザを簡単な工
程で製造することができる。
Ａｓ （０＜ｘ＜１）、活性層がＡｌＧａＡｓ系材料、
第１の第２クラッド層がＡｌuＧａ1-uＡｓ （０＜ｕ＜
１）、電流ブロック層がＡｌzＧａ1-zＡｓ （０＜ｚ＜
１）、そして第２の第２クラッド層がＡｌvＧａ1-vＡｓ
（０＜ｖ＜１）で形成するので、基板と電極のコンタ
クト抵抗を低く抑制しつつ、活性層への第２導電型ドー
パントの拡散を防止できる赤外半導体レーザを簡単な工
程で製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明に係る半導体レーザ装置の断面図で
ある。
ある。
【図２】 この発明に係る半導体レーザ装置の製造工程
を示す半導体レーザ装置の断面図である。
を示す半導体レーザ装置の断面図である。
【図３】 この発明に係る半導体レーザ装置の製造工程
を示す半導体レーザ装置の断面図である。
を示す半導体レーザ装置の断面図である。
【図４】 この発明に係る半導体レーザ装置の断面図で
ある。
ある。
【図５】 この発明に係る半導体レーザ装置の製造工程
を示す半導体レーザ装置の断面図である。
を示す半導体レーザ装置の断面図である。
【図６】 この発明に係る半導体レーザ装置の製造工程
を示す半導体レーザ装置の断面図である。
を示す半導体レーザ装置の断面図である。
【図７】 この発明に係る半導体レーザ装置のＤＱＷ構
造の活性層の断面図である。
造の活性層の断面図である。
【図８】 この発明に係る半導体レーザ装置のＤＱＷ構
造の活性層のバンドギャップをしめす模式図である。
造の活性層のバンドギャップをしめす模式図である。
【図９】 従来の半導体レーザ装置の断面図である。
１ 半導体基板、 ３ 下クラッド層、 ４ 活性
層、 ３０ ＤＱＷ構造の活性層、 ５ 第１の上
クラッド層、 ７ａ 開口、 ７ 電流ブロック
層、 ８ 第２の上クラッド層、 ６ エッチング
ストッパー層
層、 ３０ ＤＱＷ構造の活性層、 ５ 第１の上
クラッド層、 ７ａ 開口、 ７ 電流ブロック
層、 ８ 第２の上クラッド層、 ６ エッチング
ストッパー層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 八木 哲哉 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5F073 AA13 AA53 AA74 BA01 CA04 CB02 DA07 DA22 EA23 EA24 EA28
Claims (10)
- 【請求項１】 ドーパントの不純物濃度が０．１×１０
17ｃｍ-3以上１．５×１０18ｃｍ-3以下である第１導電
型のＧａＡｓ半導体基板と、 この半導体基板上に配設され、III−Ｖ族化合物半導体
からなる第１導電型の第１クラッド層と、 この第１クラッド層の上に配設され、上記第１クラッド
層よりもバンドギャップが小さいIII−Ｖ族化合物半導
体からなる活性層と、 この活性層の上に配設され、上記活性層よりもバンドギ
ャップの大きいIII−Ｖ族化合物半導体からなる第２導
電型の第１の第２クラッド層と、 この第１の第２クラッド層の上に配設され、上記活性層
よりもバンドギャップが大きいIII−Ｖ族化合物半導体
からなり、電流経路となる帯状の開口を有する第１導電
型の電流ブロック層と、 この電流ブロック層の上記開口を介して上記第１の第２
クラッド層の上に配設され、上記活性層よりもバンドギ
ャップの大きいIII−Ｖ族化合物半導体からなる第２導
電型の第２の第２クラッド層と、を備えた半導体レーザ
装置。 - 【請求項２】 第１の第２クラッド層と第２の第２クラ
ッド層との間に、活性層よりもバンドギャップの大き
く、第２の第２クラッド層よりバンドギャップの小さい
III−Ｖ族化合物半導体からなる第２導電型の半導体層
をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の半導体
レーザ装置。 - 【請求項３】 第１クラッド層がＡｌxＧａ1-xＡｓ
（０＜ｘ＜１）、活性層がＡｌＧａＡｓ系材料、第１の
第２クラッド層がＡｌuＧａ1-uＡｓ （０＜ｕ＜１）、
電流ブロック層がＡｌzＧａ1-zＡｓ （０＜ｚ＜１）、
そして第２の第２クラッド層がＡｌvＧａ1-vＡｓ （０
＜ｖ＜１）で構成されたことを特徴とする請求項１また
は２記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項４】 第１の第２クラッド層の第２導電型のド
ーパントの不純物濃度が１×１０18ｃｍ-3を越え２×１
０18ｃｍ-3以下であることを特徴とする請求項１乃至３
のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項５】 ＧａＡｓ半導体基板がＶＢ（Ｖｅｒｔｉ
ｃａｌ Ｂｒｉｄｇｅｍａｎ）法またはＶＧＦ（ Ｖｅ
ｒｔｉｃａｌ Ｇｒａｄｉｅｎｔ Ｆｒｅｅｚｅ）法で
製作したことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか
１項に記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項６】 ＧａＡｓ半導体基板に含まれる不活性な
Ｓｉの濃度が１×１０18ｃｍ-3以下であることを特徴と
する請求項５記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項７】 第１導電型がｎ型、第２導電型がｐ型
で、基板のｎ型のドーパントがシリコン、ｐ型のドーパ
ントが亜鉛であることを特徴とする請求項１ないし６の
いずれか１項に記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項８】 ドーパントの不純物濃度が０．１×１０
17ｃｍ-3以上１．５×１０18ｃｍ-3以下である第１導電
型のＧａＡｓ半導体基板を準備する工程と、ＧａＡｓ半
導体基板上に、 III−Ｖ族化合物半導体からなる第１導
電型の第１クラッド層を形成する工程と、 第１クラッド層の上に、第１クラッド層よりもバンドギ
ャップが小さいIII−Ｖ族化合物半導体からなる活性層
を形成する工程と、 活性層の上に活性層よりバンドギャップの大きいIII−
Ｖ族化合物半導体からなる第２導電型の第１の第２クラ
ッド層を形成する工程と、 第１の第２クラッド層の上に、活性層よりもバンドギャ
ップが大きいIII−Ｖ族化合物半導体からなり、電流経
路となる帯状の開口を有する電流ブロック層を形成する
工程と、 電流ブロック層の開口を介して第１の第２クラッド層の
上に活性層よりバンドギャップが大きいIII−Ｖ族化合
物半導体からなる第２導電型の第２の第２クラッド層を
形成する工程と、を含む半導体レーザ装置の製造方法。 - 【請求項９】 第１の第２クラッド層と第２の第２クラ
ッド層との間に、活性層よりもバンドギャップが大き
く、第２の第２クラッド層よりバンドギャップが小さい
III−Ｖ族化合物半導体からなる第２導電型の半導体層
をさらに形成する工程を含むとともに、電流ブロック層
の開口を形成する工程においてこの第２導電型の半導体
層によりエッチングを停止させることを特徴とする請求
項８記載の半導体レーザ装置の製造方法。 - 【請求項１０】 第１クラッド層がＡｌxＧａ1-xＡｓ
（０＜ｘ＜１）、活性層がＡｌＧａＡｓ系材料、第１の
第２クラッド層がＡｌuＧａ1-uＡｓ （０＜ｕ＜１）、
電流ブロック層がＡｌzＧａ1-zＡｓ （０＜ｚ＜１）、
そして第２の第２クラッド層がＡｌvＧａ1-vＡｓ （０
＜ｖ＜１）で構成されたことを特徴とする請求項８また
は９記載の半導体レーザ装置の製造方法。
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| JP2000046518A JP4517437B2 (ja) | 2000-02-23 | 2000-02-23 | 半導体レーザ装置及びその製造方法 |
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| TW089114813A TW465154B (en) | 2000-02-23 | 2000-07-25 | Laser semiconductor device and method of producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2000046518A JP4517437B2 (ja) | 2000-02-23 | 2000-02-23 | 半導体レーザ装置及びその製造方法 |
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|---|---|
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| JP4517437B2 JP4517437B2 (ja) | 2010-08-04 |
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|---|---|---|---|
| JP2000046518A Expired - Fee Related JP4517437B2 (ja) | 2000-02-23 | 2000-02-23 | 半導体レーザ装置及びその製造方法 |
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|---|---|
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| KR (1) | KR100372479B1 (ja) |
| TW (1) | TW465154B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003198061A (ja) * | 2001-12-27 | 2003-07-11 | Ricoh Co Ltd | 面発光型レーザ素子および面発光型レーザアレイおよび光インターコネクションシステムおよび光通信システム |
| US7492803B2 (en) | 2005-06-10 | 2009-02-17 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Fiber-coupled single photon source |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS603176A (ja) * | 1983-06-21 | 1985-01-09 | Toshiba Corp | 半導体レ−ザの製造方法 |
| JPS6273687A (ja) * | 1985-09-26 | 1987-04-04 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レ−ザ装置 |
| JPH06196801A (ja) * | 1991-12-12 | 1994-07-15 | Matsushita Electron Corp | 半導体レーザ装置およびその製造方法 |
| JPH06291405A (ja) * | 1992-01-14 | 1994-10-18 | Mitsubishi Kasei Corp | 半導体発光素子及びその製造方法 |
| JPH07254750A (ja) * | 1994-03-15 | 1995-10-03 | Toshiba Corp | 半導体レーザ |
| JPH0955558A (ja) * | 1995-08-11 | 1997-02-25 | Sharp Corp | 半導体レーザ素子 |
| JPH09181386A (ja) * | 1995-12-21 | 1997-07-11 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ |
| JPH09199803A (ja) * | 1996-01-23 | 1997-07-31 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザおよびその製造方法 |
| JPH09278595A (ja) * | 1996-04-10 | 1997-10-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Ｉｉｉ −ｖ族化合物半導体ウエハ及びその製造方法 |
| JPH1154828A (ja) * | 1997-07-30 | 1999-02-26 | Sharp Corp | 半導体レーザ素子 |
| JPH11233896A (ja) * | 1997-12-11 | 1999-08-27 | Mitsubishi Chemical Corp | 半導体発光素子の製造方法 |
-
2000
- 2000-02-23 JP JP2000046518A patent/JP4517437B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS603176A (ja) * | 1983-06-21 | 1985-01-09 | Toshiba Corp | 半導体レ−ザの製造方法 |
| JPS6273687A (ja) * | 1985-09-26 | 1987-04-04 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レ−ザ装置 |
| JPH06196801A (ja) * | 1991-12-12 | 1994-07-15 | Matsushita Electron Corp | 半導体レーザ装置およびその製造方法 |
| JPH06291405A (ja) * | 1992-01-14 | 1994-10-18 | Mitsubishi Kasei Corp | 半導体発光素子及びその製造方法 |
| JPH07254750A (ja) * | 1994-03-15 | 1995-10-03 | Toshiba Corp | 半導体レーザ |
| JPH0955558A (ja) * | 1995-08-11 | 1997-02-25 | Sharp Corp | 半導体レーザ素子 |
| JPH09181386A (ja) * | 1995-12-21 | 1997-07-11 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ |
| JPH09199803A (ja) * | 1996-01-23 | 1997-07-31 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザおよびその製造方法 |
| JPH09278595A (ja) * | 1996-04-10 | 1997-10-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Ｉｉｉ −ｖ族化合物半導体ウエハ及びその製造方法 |
| JPH1154828A (ja) * | 1997-07-30 | 1999-02-26 | Sharp Corp | 半導体レーザ素子 |
| JPH11233896A (ja) * | 1997-12-11 | 1999-08-27 | Mitsubishi Chemical Corp | 半導体発光素子の製造方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003198061A (ja) * | 2001-12-27 | 2003-07-11 | Ricoh Co Ltd | 面発光型レーザ素子および面発光型レーザアレイおよび光インターコネクションシステムおよび光通信システム |
| US7492803B2 (en) | 2005-06-10 | 2009-02-17 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Fiber-coupled single photon source |
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| KR20010085186A (ko) | 2001-09-07 |
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