JPH01243490A - 半導体結晶の製造方法及び２ビームアレイ半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体結晶の製造方法及び２ビームアレイ半導体レーザ装置Info
- Publication number
- JPH01243490A JPH01243490A JP6942588A JP6942588A JPH01243490A JP H01243490 A JPH01243490 A JP H01243490A JP 6942588 A JP6942588 A JP 6942588A JP 6942588 A JP6942588 A JP 6942588A JP H01243490 A JPH01243490 A JP H01243490A
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- Japan
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- crystal
- semiconductor
- semiconductor laser
- beam array
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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］
本発明は半導体結晶の製造方法及び半導体レーザ素子に
係り、特に高密度メモリ光デイスク用の光源及び高速読
み取り用の光源として好適な２ビ一ム可視半導体レーザ
アレイに関する。
係り、特に高密度メモリ光デイスク用の光源及び高速読
み取り用の光源として好適な２ビ一ム可視半導体レーザ
アレイに関する。
［従来の技術］
従来、ＧａＩｎＰ及びＡＱＧａＩｎＰ半導体結晶に関し
て、第３４回応用物理学関係連合講演予稿集３、第１１
９頁および第４８回応用物理学会学術講演予稿集３．第
２１２頁において論じられているように、（１００）結
晶面を有するＧａＡｓ基板上にＧａＩｎＰ、ＡＭＧａＩ
ｎＰ結晶特定の結晶成長条件で成長した際、（１１１）
面上に■族元素が■族元素をはさんで交互に積層し、周
期的構造會有したいわゆる自然超格子秩序配列構造を形
成したず、混晶化して■条元素同志の配列が入り乱れて
、無秩序に配列した構造をもつ結晶のバンドギャップ約
１，９ｅＶよりも小さい約１，８５ｅＶとなることが知
られている。このことに関連して、半導体結晶基板の面
方位に依存した結晶の配列構造の違い及びバンドギャッ
プに関するデータは報告されていない。さらに、結晶面
の違いによって成長した結晶が異なるバンドギャップを
有するという現象を半導体レーザの素子構造と結びつけ
て議論した報告例は今だかつてない。
て、第３４回応用物理学関係連合講演予稿集３、第１１
９頁および第４８回応用物理学会学術講演予稿集３．第
２１２頁において論じられているように、（１００）結
晶面を有するＧａＡｓ基板上にＧａＩｎＰ、ＡＭＧａＩ
ｎＰ結晶特定の結晶成長条件で成長した際、（１１１）
面上に■族元素が■族元素をはさんで交互に積層し、周
期的構造會有したいわゆる自然超格子秩序配列構造を形
成したず、混晶化して■条元素同志の配列が入り乱れて
、無秩序に配列した構造をもつ結晶のバンドギャップ約
１，９ｅＶよりも小さい約１，８５ｅＶとなることが知
られている。このことに関連して、半導体結晶基板の面
方位に依存した結晶の配列構造の違い及びバンドギャッ
プに関するデータは報告されていない。さらに、結晶面
の違いによって成長した結晶が異なるバンドギャップを
有するという現象を半導体レーザの素子構造と結びつけ
て議論した報告例は今だかつてない。
また、（１００）以外の結晶面上に半導体レーザの素子
構造を作製した例は、例えばアイ・イー・イー・イー
ジャーナル カンタムエレクトロニクス キュー・イー
１７ （１９８１年）第７４５頁（ＩＥＥＥ Ｊ、
Ｑ、 Ｅ、 ＱＥ−１７（１９８１）ｐｐ７４５）に示
されている。しかし、半導体レーザの活性層において秩
序及び無秩序配列構造を形成する結晶成長方法に関して
言及していない。
構造を作製した例は、例えばアイ・イー・イー・イー
ジャーナル カンタムエレクトロニクス キュー・イー
１７ （１９８１年）第７４５頁（ＩＥＥＥ Ｊ、
Ｑ、 Ｅ、 ＱＥ−１７（１９８１）ｐｐ７４５）に示
されている。しかし、半導体レーザの活性層において秩
序及び無秩序配列構造を形成する結晶成長方法に関して
言及していない。
また、秩序及び無秩序配列構造の違いによってバンドギ
ャップの異なる半導体レーザ活性層を得て、発振波長の
異なる２ビームアレイの構造に関して具体的に述べてい
ない。
ャップの異なる半導体レーザ活性層を得て、発振波長の
異なる２ビームアレイの構造に関して具体的に述べてい
ない。
［発明が解決しようとする課題］
上記従来技術は、半導体結晶の秩序配列構造に関して半
導体基板の結晶面方位に依存した構造変化やバンドギャ
ップの変化を示す詳細な検討はなされておらず、具体的
なデータは示されていない。
導体基板の結晶面方位に依存した構造変化やバンドギャ
ップの変化を示す詳細な検討はなされておらず、具体的
なデータは示されていない。
また、秩序配列構造及び無秩序配列構造を有する半導体
結晶において、それぞれ異なるバンドギャップを有する
ことを２ビ一ム半導体レーザに利用することは考慮され
ていない。
結晶において、それぞれ異なるバンドギャップを有する
ことを２ビ一ム半導体レーザに利用することは考慮され
ていない。
本発明の目的は、同一基板上に結晶面方位に依存して形
成されるバンドギャップの異なる結晶を一度の結晶成長
により作製し、このことを利用して発振波長が異なる２
ビームアレイ半導体レーザを提供することにある。
成されるバンドギャップの異なる結晶を一度の結晶成長
により作製し、このことを利用して発振波長が異なる２
ビームアレイ半導体レーザを提供することにある。
［課題を解決するための手段］
上記目的は次のようにして達成される。まず（１００）
結晶面方位を有する半導体基板上に（１００）以外の結
晶面、例えば順メサあるいは逆メサ形状の（１１１）結
晶面をエツチングにより形成する。この基板上に半導体
レーザ用としてＧ ａ Ｉ ｎ Ｐ ＋又はＡＲＧａＩ
ｎＰを活性層とするダブルへテロ接合となるように結晶
成長する。このとき、活性層であるＧａＩｎＰ又はＡＩ
ＩＧａＩｎＰ結晶は基板の（１００）結晶面上では秩序
配列構造をもち、（１１１）結晶面上では無秩序配列構
造となるため、バンドギャップは基板が（１００）結晶
面を有する領域と（１１１）結晶面を有する領域とで異
なっている。この２つの領域に対して半導体レーザのス
トライプ構造を作製して電気的に分離することにより、
発振波長の異なる２つのレーザビームを独立に駆動でき
る２ビームアレイ半導体レーザが実現される。
結晶面方位を有する半導体基板上に（１００）以外の結
晶面、例えば順メサあるいは逆メサ形状の（１１１）結
晶面をエツチングにより形成する。この基板上に半導体
レーザ用としてＧ ａ Ｉ ｎ Ｐ ＋又はＡＲＧａＩ
ｎＰを活性層とするダブルへテロ接合となるように結晶
成長する。このとき、活性層であるＧａＩｎＰ又はＡＩ
ＩＧａＩｎＰ結晶は基板の（１００）結晶面上では秩序
配列構造をもち、（１１１）結晶面上では無秩序配列構
造となるため、バンドギャップは基板が（１００）結晶
面を有する領域と（１１１）結晶面を有する領域とで異
なっている。この２つの領域に対して半導体レーザのス
トライプ構造を作製して電気的に分離することにより、
発振波長の異なる２つのレーザビームを独立に駆動でき
る２ビームアレイ半導体レーザが実現される。
［作用］
同一半導体基板上に１発振波長の異なる２つのレーザビ
ームを出射できる２ビームアレイ半導体レーザが実現で
きることを以下に説明する。
ームを出射できる２ビームアレイ半導体レーザが実現で
きることを以下に説明する。
非平衡状態の成長条件で成長した結晶、例えば有機金属
気相成長（ＭＯＣＶＤ）法で特定条件のもとで成長した
混晶半導体ＧａＩｎＰ及びＡ Ｑ ＧａＩｎＰ結晶は、
ＧａＡｓ（１００）基板上で秩序配列構造を形成してい
ることがわかっている。この秩序配列構造は、ＧａＡｓ
（１００）基板上で（１１１）結晶面の＜１１０＞又は
＜１１０＞方向に生じる。ＧａＡｓ結晶と格子整合する
Ｇａｏ、６１１ｎ。、４ＩＩＰ結晶では、秩序配列構造
を形成する場合、バンドギャップが約１，８５ｅＶとな
り、無秩序配列構造を形成する結晶のバンドギャップ約
１．９ｅＶより小さいことが知られている。
気相成長（ＭＯＣＶＤ）法で特定条件のもとで成長した
混晶半導体ＧａＩｎＰ及びＡ Ｑ ＧａＩｎＰ結晶は、
ＧａＡｓ（１００）基板上で秩序配列構造を形成してい
ることがわかっている。この秩序配列構造は、ＧａＡｓ
（１００）基板上で（１１１）結晶面の＜１１０＞又は
＜１１０＞方向に生じる。ＧａＡｓ結晶と格子整合する
Ｇａｏ、６１１ｎ。、４ＩＩＰ結晶では、秩序配列構造
を形成する場合、バンドギャップが約１，８５ｅＶとな
り、無秩序配列構造を形成する結晶のバンドギャップ約
１．９ｅＶより小さいことが知られている。
Ｇａ０．５１ Ｉｎｏ、４９ｐ結晶を活性層に用いた半
導体レーザにおいて、Ｇａｏ、６１１ｎ。、４９Ｐ結晶
が秩序配列構造を形成する場合と無秩序配列構造を形成
する場合とでバンドギャップが異なることを利用すれば
、レーザの発振波長を変えることができる。
導体レーザにおいて、Ｇａｏ、６１１ｎ。、４９Ｐ結晶
が秩序配列構造を形成する場合と無秩序配列構造を形成
する場合とでバンドギャップが異なることを利用すれば
、レーザの発振波長を変えることができる。
成長温度、■族元素と■族元素の流量比によって制御す
ることができるが、この低不純物ドーピング量や半導体
基板面方位によっても制御できる。
ることができるが、この低不純物ドーピング量や半導体
基板面方位によっても制御できる。
ＭＯＣＶＤ法成長条件のうち、成長温度、■族元素と■
族元素の流量比を秩序配列構造が形成されるように結晶
成長した場合、不純物ドーピング量と半導体基板面方位
によってＧ ａｏ、 ６１ Ｉ ｎｏ、 ４Ｂ Ｐ結晶
構造がどのように変わるかをフォトルミネセンス比６０
０としている。第１図（ａ）はＧａＡｓ（１００）基板
を用いて不純物２口のドーピング量が５ Ｘ １０ ”
ｃｍ−３の場合と５×１０１８ＣＩＩ＋−３の場合での
フォトルミネセンス測定結果を示す。不純物ドーピング
量５ Ｘ １０１７ｃｍ−３の場合、Ｇａｏ、５ｔＩｎ
（１，４１Ｐ結晶は秩序配列構造を保っており発光波長
は約６７５ｎｍであった。不純物ドーピング量２ Ｘ
１０１８ｃｍ−３の場合、Ｇａ（１，５１Ｉｎ、）、４
１Ｐ結晶は秩序配列構造がくずれ無秩序配列構造となり
発光波長は約６４７ｎｍであった。不純物ドーピング量
をさらに変化させてフォトルミネセンスを調べた結果、
不純物ドーピング量９Ｘ１０１？〜１×１０１８ｃ鳳−
３を境界にして発光波長がシフトしていた。これより、
不純物ドーピング量はアンドープからＩ Ｘ １０１８
ｃｍ−３未満とすることによりＧａ、）、５１ Ｉｎｏ
、４９ｐ結晶は秩序配列構造を保持したまま成長するこ
とができる。また、第１図（ｂ）は、Ｇ ａ Ａ ｓ基
板面方位を（１００）及び（１１１）とした場合に成長
したアンドープＧａ０１５１ Ｉ ｎｏ、４９Ｐ結晶の
フォトルミネセンス測定結果を示す。
族元素の流量比を秩序配列構造が形成されるように結晶
成長した場合、不純物ドーピング量と半導体基板面方位
によってＧ ａｏ、 ６１ Ｉ ｎｏ、 ４Ｂ Ｐ結晶
構造がどのように変わるかをフォトルミネセンス比６０
０としている。第１図（ａ）はＧａＡｓ（１００）基板
を用いて不純物２口のドーピング量が５ Ｘ １０ ”
ｃｍ−３の場合と５×１０１８ＣＩＩ＋−３の場合での
フォトルミネセンス測定結果を示す。不純物ドーピング
量５ Ｘ １０１７ｃｍ−３の場合、Ｇａｏ、５ｔＩｎ
（１，４１Ｐ結晶は秩序配列構造を保っており発光波長
は約６７５ｎｍであった。不純物ドーピング量２ Ｘ
１０１８ｃｍ−３の場合、Ｇａ（１，５１Ｉｎ、）、４
１Ｐ結晶は秩序配列構造がくずれ無秩序配列構造となり
発光波長は約６４７ｎｍであった。不純物ドーピング量
をさらに変化させてフォトルミネセンスを調べた結果、
不純物ドーピング量９Ｘ１０１？〜１×１０１８ｃ鳳−
３を境界にして発光波長がシフトしていた。これより、
不純物ドーピング量はアンドープからＩ Ｘ １０１８
ｃｍ−３未満とすることによりＧａ、）、５１ Ｉｎｏ
、４９ｐ結晶は秩序配列構造を保持したまま成長するこ
とができる。また、第１図（ｂ）は、Ｇ ａ Ａ ｓ基
板面方位を（１００）及び（１１１）とした場合に成長
したアンドープＧａ０１５１ Ｉ ｎｏ、４９Ｐ結晶の
フォトルミネセンス測定結果を示す。
ＧａＡｓ（１００）基板上に成長したアンドープＧａｏ
、５１ Ｉｎｇ、４９Ｐ結晶は秩序配列構造を保持して
おり発光波長は約６７５ｎｍであったが、ＧａＡｓ（１
１１）基板上に成長したアンドープＧａｏ、５１１ ｎ
、）、、。Ｐ結晶は秩序配列構造がくずれ無秩序配列構
造となっており発光波長は約６４７ｎｍであった。この
ことをもとに、ＧａＡｓ（１００）基板上にエツチング
を行って（１１１）結晶面を形成し、（１００）結晶面
上と（１１１）結晶面上にアン′ドープＧａＯ，６１１
ｎ。、４９Ｐ結晶を活性層に用いた半導体レーザストラ
イプ構造を作製したところ、（１１１）、（１００）結
晶面上に作製したストライプからそれぞれ発振波長約６
５５ｎｍと約６８５ｎｍのレーザ光を得ることができた
。つまり、同一基板上に一回の結晶成長により、発振波
長が約３０ｎｍ異なる２ビームアレイ半導体レーザを作
製できた。
、５１ Ｉｎｇ、４９Ｐ結晶は秩序配列構造を保持して
おり発光波長は約６７５ｎｍであったが、ＧａＡｓ（１
１１）基板上に成長したアンドープＧａｏ、５１１ ｎ
、）、、。Ｐ結晶は秩序配列構造がくずれ無秩序配列構
造となっており発光波長は約６４７ｎｍであった。この
ことをもとに、ＧａＡｓ（１００）基板上にエツチング
を行って（１１１）結晶面を形成し、（１００）結晶面
上と（１１１）結晶面上にアン′ドープＧａＯ，６１１
ｎ。、４９Ｐ結晶を活性層に用いた半導体レーザストラ
イプ構造を作製したところ、（１１１）、（１００）結
晶面上に作製したストライプからそれぞれ発振波長約６
５５ｎｍと約６８５ｎｍのレーザ光を得ることができた
。つまり、同一基板上に一回の結晶成長により、発振波
長が約３０ｎｍ異なる２ビームアレイ半導体レーザを作
製できた。
［実施例］
実施例１
以下、本発明の実施例１の２ビームアレイ半導体レーザ
について図を用いて説明する。第２図は本発明の実施例
１の断面構造図であり、第４図（ａ）〜第４図（ｇ）は
本発明の実施例１の作製工程断面図である。まず、第４
図（ａ）において、・ ｎ型ＧａＡｓ（１００）基板１
上に５ｉ０２絶縁膜（厚さ２００ｎｍ）をつけ、パター
ニングしてＧａＡｓ基板１のエツチングマスクを形成す
る。次に、第４図（ｂ）のように、ＧａＡｓ結晶のエツ
チング液、例えば硫酸系溶液Ｈ２Ｓ○４：Ｈ２Ｏ２：Ｈ
２０＝１ ： ２ ： ７でＧａＡｓ基板１をエツチン
グすることにより（１１１）面を有する順メサ形状の段
差を４〜５μｍ設ける。この段差を有する基板上に、第
４図（Ｑ）のように、ｎ−ＧａＡｓバッファ層２（厚さ
０．５μｍ）、ｎ （Ａ Ａ Ｘ Ｇａ１− Ｘ ）
０．５１１ｎ、）、４６Ｐクラッド層３（厚さ１．５μ
ｍ、ｘ＝０．５）アンドープ（Ａ Ｑ ｙ ａａｌ−Ｆ
）０．５１１ｎＯ，４９Ｐ活性層４（厚さ０．０７μｍ
、ｙ＝ｏ）、Ｐ−（Ａ ｎ ｘ Ｇａ、−ｘ ）ｏ、ｓ
ｔ Ｉ ｎｏ、４９ Ｐクララド層５（厚さ１．０μｍ
、ｘ＝０．５）ｎ−ＧａＡｓキャップ層６（厚さ０．２
μｍ）を順次有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法で成長
する。活性層４については、成長温度７００℃、Ｖ族元
素と■族元素の原料流量比６００で成長している。この
あと、第４図（ｄ）において、ＳｉＮ絶縁膜（厚さ２０
０ｎｍ）をマスクとしてＺｎ拡散を行い、２つのＺｎ拡
散ストライプ領域７（深さＱ、６〜０．７μｍ、ストラ
イプ幅４〜５μｍ）を形成する６次に、第４図（８）に
おいて、Ｐ電極８を蒸着し、第４図（ｆ）においてレジ
ストマスク１５を形成する。
について図を用いて説明する。第２図は本発明の実施例
１の断面構造図であり、第４図（ａ）〜第４図（ｇ）は
本発明の実施例１の作製工程断面図である。まず、第４
図（ａ）において、・ ｎ型ＧａＡｓ（１００）基板１
上に５ｉ０２絶縁膜（厚さ２００ｎｍ）をつけ、パター
ニングしてＧａＡｓ基板１のエツチングマスクを形成す
る。次に、第４図（ｂ）のように、ＧａＡｓ結晶のエツ
チング液、例えば硫酸系溶液Ｈ２Ｓ○４：Ｈ２Ｏ２：Ｈ
２０＝１ ： ２ ： ７でＧａＡｓ基板１をエツチン
グすることにより（１１１）面を有する順メサ形状の段
差を４〜５μｍ設ける。この段差を有する基板上に、第
４図（Ｑ）のように、ｎ−ＧａＡｓバッファ層２（厚さ
０．５μｍ）、ｎ （Ａ Ａ Ｘ Ｇａ１− Ｘ ）
０．５１１ｎ、）、４６Ｐクラッド層３（厚さ１．５μ
ｍ、ｘ＝０．５）アンドープ（Ａ Ｑ ｙ ａａｌ−Ｆ
）０．５１１ｎＯ，４９Ｐ活性層４（厚さ０．０７μｍ
、ｙ＝ｏ）、Ｐ−（Ａ ｎ ｘ Ｇａ、−ｘ ）ｏ、ｓ
ｔ Ｉ ｎｏ、４９ Ｐクララド層５（厚さ１．０μｍ
、ｘ＝０．５）ｎ−ＧａＡｓキャップ層６（厚さ０．２
μｍ）を順次有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法で成長
する。活性層４については、成長温度７００℃、Ｖ族元
素と■族元素の原料流量比６００で成長している。この
あと、第４図（ｄ）において、ＳｉＮ絶縁膜（厚さ２０
０ｎｍ）をマスクとしてＺｎ拡散を行い、２つのＺｎ拡
散ストライプ領域７（深さＱ、６〜０．７μｍ、ストラ
イプ幅４〜５μｍ）を形成する６次に、第４図（８）に
おいて、Ｐ電極８を蒸着し、第４図（ｆ）においてレジ
ストマスク１５を形成する。
２つのストライプ領域を電気的に分離するため、第４図
（ｇ）においてレジストマスク１５を用いて反応性イオ
ンビームエツチングにより結晶加工を行う。ストライプ
間隔は２５〜１００μｍが望ましい。特に、３０〜５０
μｍが適切である。その後、Ｎ電極９を蒸着し、素子の
形に切り出すことによって、第２図に示される素子を得
る。
（ｇ）においてレジストマスク１５を用いて反応性イオ
ンビームエツチングにより結晶加工を行う。ストライプ
間隔は２５〜１００μｍが望ましい。特に、３０〜５０
μｍが適切である。その後、Ｎ電極９を蒸着し、素子の
形に切り出すことによって、第２図に示される素子を得
る。
本発明の素子によれば、−回の結晶成長によって基本横
モードの発振波長が約６５５ｎｍと約６８５ｎｍの２ビ
ームアレイ半導体レーザを得ることができた６また、波
長フィルタを用いて２ビームを分離することができ、光
出力約４０ｍＷの光ディスク書き込み・読みとり用高速
アクセス光源として適切な素子を得た。
モードの発振波長が約６５５ｎｍと約６８５ｎｍの２ビ
ームアレイ半導体レーザを得ることができた６また、波
長フィルタを用いて２ビームを分離することができ、光
出力約４０ｍＷの光ディスク書き込み・読みとり用高速
アクセス光源として適切な素子を得た。
実施例２
本発明の実施例２の２ビームアレイ半導体レーザを第３
図に示す。実施例１の第２図素子と同様に作製するが、
アンドープ（Ａ Ｑ ｙ Ｇａｔ−ｙ）。、５□Ｉ ｎ
ｏ、４！ｌ Ｐ活性層４を成長した後、Ｐ−（ＡＱ￥Ｇ
ａｔ−＋）ｏ、 ５１ Ｉ ｎｏ、 ４９ Ｐクララ
ド層５ （ｘ＝０．５）の厚みを０．４〜０．６μｍと
し、そのあとｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層１０（厚み０．７
ｐｍ）をＭＯＣＶＤ法で成長する。このあと、（１１１
）結晶面上に成長したｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層１０には
Ｚｎ拡散を行ってＺｎ拡散ストライプ７（ストライプ幅
４〜５μｍ）とし、（１００）結晶面上に成長したｎ−
ＧａＡｓ電流狭窄層１０はエツチング加工によりストラ
イプ領域（ストライプ幅４〜５μｍ）を作製する。次に
、ｐ −（Ａ ｎ ｆ ａ ａｌ−ｆ）ｏ、 ５１１ｎ
、）、４ｇＰ埋込層１１（厚み０．６〜０．７μｍ、ｘ
＝０．５）、Ｐ−ＧａＡｓキャップ層１２（厚み０．２
μｍ）を順次ＭＯＣＶＤ法で成長する。このあとの作製
プロセスは実施例１と同一である。
図に示す。実施例１の第２図素子と同様に作製するが、
アンドープ（Ａ Ｑ ｙ Ｇａｔ−ｙ）。、５□Ｉ ｎ
ｏ、４！ｌ Ｐ活性層４を成長した後、Ｐ−（ＡＱ￥Ｇ
ａｔ−＋）ｏ、 ５１ Ｉ ｎｏ、 ４９ Ｐクララ
ド層５ （ｘ＝０．５）の厚みを０．４〜０．６μｍと
し、そのあとｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層１０（厚み０．７
ｐｍ）をＭＯＣＶＤ法で成長する。このあと、（１１１
）結晶面上に成長したｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層１０には
Ｚｎ拡散を行ってＺｎ拡散ストライプ７（ストライプ幅
４〜５μｍ）とし、（１００）結晶面上に成長したｎ−
ＧａＡｓ電流狭窄層１０はエツチング加工によりストラ
イプ領域（ストライプ幅４〜５μｍ）を作製する。次に
、ｐ −（Ａ ｎ ｆ ａ ａｌ−ｆ）ｏ、 ５１１ｎ
、）、４ｇＰ埋込層１１（厚み０．６〜０．７μｍ、ｘ
＝０．５）、Ｐ−ＧａＡｓキャップ層１２（厚み０．２
μｍ）を順次ＭＯＣＶＤ法で成長する。このあとの作製
プロセスは実施例１と同一である。
本実施例の素子では、基板の（１１１）結晶面上に作製
したストライプでは、発振波長約６５５ｎｍで最大光出
力約４０＋＋＋Ｗのレーザ光が得られ、基板の（１００
）結晶面上に作製したストライプでは、発振波長約６８
５ｎｍで最大光出力約８０ｍＷのレーザ光が得られた。
したストライプでは、発振波長約６５５ｎｍで最大光出
力約４０＋＋＋Ｗのレーザ光が得られ、基板の（１００
）結晶面上に作製したストライプでは、発振波長約６８
５ｎｍで最大光出力約８０ｍＷのレーザ光が得られた。
いずれも基本横モード発振であった。光ディスクメモリ
書き込み用光源として発振波長６８５ｎｍ光出力約４０
ｍＷ縦単一モードレーザ光を用い、メモリ読みとり用光
源として発振波長約６５５ｎｍ、光出力約５ｍＷの縦マ
ルチモードレーザ光を用いることにより、従来より高速
アクセス機能を実現できた。
書き込み用光源として発振波長６８５ｎｍ光出力約４０
ｍＷ縦単一モードレーザ光を用い、メモリ読みとり用光
源として発振波長約６５５ｎｍ、光出力約５ｍＷの縦マ
ルチモードレーザ光を用いることにより、従来より高速
アクセス機能を実現できた。
実施例３
本発明の実施例３の２ビームアレイ半導体レーザを第５
図を用いて説明する。実施例１及び２と違って、ＧａＡ
ｓ（１００）基板上に（１００）以外の結晶面を形成す
ることなく、ＧａＡｓ（１００）結晶面上に結晶成長を
行う。素子の作製プロセスは、実施例１と同様であるが
、第５図のように片方のＺｎ拡散ストライプ領域におい
てＺｎ拡散をアンドープ（Ａ Ｑ ｙ Ｇａｔ−ｙ）ｏ
、５ｔＩｎｏ、４ｓＰ活性層４に近接する深さまで拡散
する。その後、拡散した先端の領域からさらにＺｎが再
拡散するようにして、Ｚｎ再拡散領域１６を形成した。
図を用いて説明する。実施例１及び２と違って、ＧａＡ
ｓ（１００）基板上に（１００）以外の結晶面を形成す
ることなく、ＧａＡｓ（１００）結晶面上に結晶成長を
行う。素子の作製プロセスは、実施例１と同様であるが
、第５図のように片方のＺｎ拡散ストライプ領域におい
てＺｎ拡散をアンドープ（Ａ Ｑ ｙ Ｇａｔ−ｙ）ｏ
、５ｔＩｎｏ、４ｓＰ活性層４に近接する深さまで拡散
する。その後、拡散した先端の領域からさらにＺｎが再
拡散するようにして、Ｚｎ再拡散領域１６を形成した。
このＺｎ再拡散領域１６によってアンドープ
（ＡＱＦＣｆａｉ−ｙ）０．５ｔＩｎＯ，４９ｐ活性層
４の秩序配列構造はくずれ無秩序配列構造とすることが
できた。そして２つのストライプを電気的に分離するこ
とによって、発振波長の異なる２ビームアレイ半導体レ
ーザを得ることができた。
４の秩序配列構造はくずれ無秩序配列構造とすることが
できた。そして２つのストライプを電気的に分離するこ
とによって、発振波長の異なる２ビームアレイ半導体レ
ーザを得ることができた。
本実施例の素子では、実施例１及び２の場合と違って、
２ビームレーザ光の偏光面が同じであるので偏光方向を
修正せずに同一光学系を用いて光デイスク用光源として
使用できた。
２ビームレーザ光の偏光面が同じであるので偏光方向を
修正せずに同一光学系を用いて光デイスク用光源として
使用できた。
実施例４
本発明の実施例４の２ビームアレイ半導体レーザを第６
図を用いて説明する。ＧａＡｓ （１００）基板上に（
１００）以外の結晶面を形成することなく、実施例２と
同様の結晶成長を行う、この後、第６図におけるように
片方のストライプを作製するのに、エツチングにより一
端ＧａＡｓ基板までエツチング加工する。さらに、再度
選択結晶成長を行う。即ち、ｎ ＧａＡｓバッファ層
１７、ｎ −（Ａ Ｑ ＋Ｇａｔ−＋）ｏ、ｓｘ Ｉ
ｎｏ、４１１ Ｐクラッド層１８、不純物としてＺｎ或
はＳｅをドーピングした（ Ａ Ｑ 、 Ｇａ、−ｙ
）ｏ、 ５１ Ｉ ｎｏ、４！ｌ Ｐ活性層１９、Ｐ−
（ＡＱ′−￥Ｇａｔ−”Ｅ）ｏ、ｓｔ Ｉ ｎｏ、４ｓ
Ｐクラッド層２ｏ、ｐ ＧａＡｓキャップ層を再度Ｍ
ＯＣＶＤ法により結晶成長する。この後の素子作製プロ
セスは、実施例１に記しである。
図を用いて説明する。ＧａＡｓ （１００）基板上に（
１００）以外の結晶面を形成することなく、実施例２と
同様の結晶成長を行う、この後、第６図におけるように
片方のストライプを作製するのに、エツチングにより一
端ＧａＡｓ基板までエツチング加工する。さらに、再度
選択結晶成長を行う。即ち、ｎ ＧａＡｓバッファ層
１７、ｎ −（Ａ Ｑ ＋Ｇａｔ−＋）ｏ、ｓｘ Ｉ
ｎｏ、４１１ Ｐクラッド層１８、不純物としてＺｎ或
はＳｅをドーピングした（ Ａ Ｑ 、 Ｇａ、−ｙ
）ｏ、 ５１ Ｉ ｎｏ、４！ｌ Ｐ活性層１９、Ｐ−
（ＡＱ′−￥Ｇａｔ−”Ｅ）ｏ、ｓｔ Ｉ ｎｏ、４ｓ
Ｐクラッド層２ｏ、ｐ ＧａＡｓキャップ層を再度Ｍ
ＯＣＶＤ法により結晶成長する。この後の素子作製プロ
セスは、実施例１に記しである。
本実施例によっても、発振波長の異なる２ビームアレイ
半導体レーザを得ることができた。さらに、実施例２及
び実施例３と同様の効果を得た。
半導体レーザを得ることができた。さらに、実施例２及
び実施例３と同様の効果を得た。
［発明の効果］
本発明によれば、同一半導体基板上に発振波長約６５０
ｎｍと約６８０ｎｍの約３０ｎｍ異なる２ビームアレイ
半導体レーザを作製できるので、波長フィルタを用いて
２ビームレーザを波長分離して光ディスクのメモリ書き
込み及び読みとり光源として使用できる効果がある。同
一基板上に素子のストライプ間隔を約２５μｍに近接し
て２ビームアレイを設けることができるので、同一光学
系を用いて光デイスクメモリを書き込んだ後直ぐ 。
ｎｍと約６８０ｎｍの約３０ｎｍ異なる２ビームアレイ
半導体レーザを作製できるので、波長フィルタを用いて
２ビームレーザを波長分離して光ディスクのメモリ書き
込み及び読みとり光源として使用できる効果がある。同
一基板上に素子のストライプ間隔を約２５μｍに近接し
て２ビームアレイを設けることができるので、同一光学
系を用いて光デイスクメモリを書き込んだ後直ぐ 。
に読みとり操作をする高速アクセスが可能となる。
また、本発明の素子は一回の結晶成長で発振波長の異な
る２ビームレーザを実現できるので、作製プロセスを簡
略化することができる。さらに、二回の結晶成長を行う
ことによって、光ディスクメモリ書き込み用光源として
適切な光出力５０ｍＷ。
る２ビームレーザを実現できるので、作製プロセスを簡
略化することができる。さらに、二回の結晶成長を行う
ことによって、光ディスクメモリ書き込み用光源として
適切な光出力５０ｍＷ。
縦単一モードの高出力レーザ光を得ることができた。光
ディスクメモリ読みとり用光源としては光出力５ ｍ
Ｗ 、細条モードで発振するレーザ光を得た。
ディスクメモリ読みとり用光源としては光出力５ ｍ
Ｗ 、細条モードで発振するレーザ光を得た。
また、光ディスクのトラッキング検出を行いながらメモ
リ書き込み、読みとりをすることができる少なくとも２
つは発振波長が異なる３ビームアレイ半導体レーザを得
ることもできる。
リ書き込み、読みとりをすることができる少なくとも２
つは発振波長が異なる３ビームアレイ半導体レーザを得
ることもできる。
本発明において、ＡＱＧａＩｎＰ系半導体結晶を用いた
場合を例にとって説明したが、結晶成長条件によって秩
序配列構造をもって成長する半導体結晶を活性層に用い
た半導体レーザを作製できれば本発明の効果があること
は言うまでもない。
場合を例にとって説明したが、結晶成長条件によって秩
序配列構造をもって成長する半導体結晶を活性層に用い
た半導体レーザを作製できれば本発明の効果があること
は言うまでもない。
第１図（ａ）は本発明実施例のうちＧａＡｓ（１００）
基板上に成長するＧａ□、５１１ｎ□、４ｇＰ結晶に不
純物Ｚｎを５Ｘ１０１フｅｌ１１−３ドーピングした場
合と５ Ｘ １０ ”ｃｍ−’ドーピングした場合の発
光スペクトルを示す図、第１図（ｂ）は本発明実施例の
うちＧａＡｓの（１００）基板上と（１１１）基板上に
成長したアンドープＧａ（１，５□ＩｎＯ，ａｓＰ結晶
の発光スペクトルを示す図、第２図、第３図。 第５図および第６図は各々本発明の実施例１〜４の発振
波長の異なる２ビームアレイ半導体レーザ素子の断面図
、第４図（ａ）〜第４図（ｇ）は、本発明の実施例１の
素子の作製工程断面図である。 １−ｎ−ＧａＡｓ基板、２−ｎ ＧａＡｓバッファ層
、ストライプ、８・・・Ｐ電極、９・・・ｎ電極。 １０ ・＝ｎ−ＧａＡｓブロック層、 １””Ｐ （ＡＱＹＧａｔ−”；）ｏ、５ｔＩｎｏ、＋
ｓＰ埋込層、１２−Ｐ−ＧａＡｓキャップ層、１３−８
ｉ０２絶縁マスク、１４・・・５ｉＮＮ縁膜マスク。 １５・・・レジストマスク。 第７回 二友弓Ｃヒ （シＬ２１） 製表０１ノ 鵡４）！ｌ
基板上に成長するＧａ□、５１１ｎ□、４ｇＰ結晶に不
純物Ｚｎを５Ｘ１０１フｅｌ１１−３ドーピングした場
合と５ Ｘ １０ ”ｃｍ−’ドーピングした場合の発
光スペクトルを示す図、第１図（ｂ）は本発明実施例の
うちＧａＡｓの（１００）基板上と（１１１）基板上に
成長したアンドープＧａ（１，５□ＩｎＯ，ａｓＰ結晶
の発光スペクトルを示す図、第２図、第３図。 第５図および第６図は各々本発明の実施例１〜４の発振
波長の異なる２ビームアレイ半導体レーザ素子の断面図
、第４図（ａ）〜第４図（ｇ）は、本発明の実施例１の
素子の作製工程断面図である。 １−ｎ−ＧａＡｓ基板、２−ｎ ＧａＡｓバッファ層
、ストライプ、８・・・Ｐ電極、９・・・ｎ電極。 １０ ・＝ｎ−ＧａＡｓブロック層、 １””Ｐ （ＡＱＹＧａｔ−”；）ｏ、５ｔＩｎｏ、＋
ｓＰ埋込層、１２−Ｐ−ＧａＡｓキャップ層、１３−８
ｉ０２絶縁マスク、１４・・・５ｉＮＮ縁膜マスク。 １５・・・レジストマスク。 第７回 二友弓Ｃヒ （シＬ２１） 製表０１ノ 鵡４）！ｌ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、同一半導体基板上に、秩序配列構造をもって成長す
る半導体結晶の領域と無秩序配列構造をもって成長する
半導体結晶の領域とを一回の結晶成長を行うことによっ
て形成することを特徴とする半導体結晶の製造方法。 ２、特許請求範囲第１項記載の半導体結晶の製造方法に
おいて、（１００）結晶面を有する半導体基板上に（１
００）以外の結晶面をエッチング工程により形成して同
一基板上に２つの異なる結晶面をもつ半導体基板を作製
し、この基板上に対して１回の結晶成長により（１００
）結晶面上に秩序構造をもって成長する半導体結晶と（
１００）以外の結晶面上に無秩序構造をもって成長する
半導体結晶をそれぞれ結晶構造及びバンドギャップの異
なる結晶として同時に作製することを特徴とする半導体
結晶の製造方法。 ３、特許請求範囲第１項記載の半導体結晶の製造方法に
おいて、（１００）結晶面を有する半導体基板上に形成
する（１００）以外の結晶面を順メサ及び逆メサ形状を
有する（１１１）結晶面とすること或は少なくとも（ｎ
１１）結晶面で１≦ｎ≦５であることを特徴とする半導
体結晶の製造方法。 ４、半導体結晶の製造方法において、半導体基板上に秩
序配列構造をもって成長する半導体結晶層を結晶成長す
る工程と、該秩序配列構造半導体結晶層に不純物拡散或
は不純物イオン打込み等を施し秩序配列構造を無秩序化
する工程を有することを特徴とする半導体結晶の製造方
法。 ５、特許請求範囲第１項または第２項記載の半導体結晶
の製造方法を用いて、同一半導体基板上に形成される秩
序配列構造をもつ半導体結晶と無秩序配列構造をもつ半
導体結晶とを半導体レーザの活性層として作製すること
により、それぞれの結晶構造に応じて活性層のバンドギ
ャップが異なるストライプ領域を形成したことを特徴と
する発振波長の異なる２ビームアレイ半導体レーザ装置
。 ６、特許請求の範囲第５項記載の２ビームアレイ半導体
レーザ装置において、２つのストライプ領域をエッチン
グ加工を施して電気的に分離することにより、２つのレ
ーザ光を独立に駆動することを可能にした２ビームアレ
イ半導体レーザ装置。 ７、特許請求範囲第５項記載の２ビームアレイ半導体レ
ーザ装置において、半導体レーザ活性層に対してｎ型ま
たはｐ型の不純物をドーピングしないことあるいはドー
ピングしても多くとも１×１０＾１＾８ｃｍ＾−＾３未
満のドーピング量とすることにより秩序配列構造を有し
た半導体結晶とすることを特徴とする２ビームアレイ半
導体レーザ装置。 ８、特許請求範囲第５項記載の２ビームアレイ半導体レ
ーザ装置において、半導体レーザ活性層に対してｎ型ま
たはｐ型の不純物ドーピング量を１×１０＾１＾８ｃｍ
＾−＾３から１×１０＾１＾９ｃｍ＾−＾３とすること
により秩序配列構造を無秩序化した半導体結晶とするこ
とを特徴とする２ビームアレイ半導体レーザ装置。 ９、特許請求範囲第５項記載の２ビームアレイ半導体レ
ーザ装置において、半導体レーザ活性層をはさむｎ型ま
たはｐ型半導体光導波層に対して、ｎ型またはｐ型の不
純物ドーピング量を１×１０＾１＾８ｃｍ＾−＾３から
５×１０＾１＾８ｃｍ＾−＾３とすること及びその後の
熱処理工程により、活性層における秩序配列構造を無秩
序化したことを特徴とする２ビームアレイ半導体レーザ
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6942588A JPH01243490A (ja) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | 半導体結晶の製造方法及び２ビームアレイ半導体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6942588A JPH01243490A (ja) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | 半導体結晶の製造方法及び２ビームアレイ半導体レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01243490A true JPH01243490A (ja) | 1989-09-28 |
Family
ID=13402254
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6942588A Pending JPH01243490A (ja) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | 半導体結晶の製造方法及び２ビームアレイ半導体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01243490A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5805630A (en) * | 1993-07-12 | 1998-09-08 | U.S. Philips Corporation | Optoelectronic semiconductor device with an array of semiconductor diode lasers and method of manufacturing such a device |
-
1988
- 1988-03-25 JP JP6942588A patent/JPH01243490A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5805630A (en) * | 1993-07-12 | 1998-09-08 | U.S. Philips Corporation | Optoelectronic semiconductor device with an array of semiconductor diode lasers and method of manufacturing such a device |
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