JPH02116187A - 半導体レーザ - 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〕 本発明はバーコードリーグ、光デイスク装置等の光源に
用いられる半導体レーザに関し、特に発振波長６９０ｎ
ｍ以下の可視半導体レーザに関するものである。

〔従来の技術〕

半導体レーザは、光通信装置や光デイスク装置等の光情
報処理装置用の光源として利用されており、各種構造の
半導体レーザが提案されている。

従来の可視レーザの一例としてエレクトロニクス・レタ
ーズ誌（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｌｅｔｔｅｒｓ　１９８５
　Ｖｏｌ、２１Ｎ［Ｌ２０　ｐｐ９３１−９３２）　、
アプライド・フィジックス・レターズ誌（Ａｐｐｌ、Ｐ
ｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、４８．１９８６　ＰＰ２０７〜２０
８）などに記載されたものがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の半導体レーザの一例を第３図および第４
図に示す、従来型の半導体レーザは、ｎ−”　ＧａＡｓ
基板（１）上に発光領域となるＧａｏ、ｇｌｏ□、５Ｐ
活性層（３）をこれよりも禁制帯幅の大きい（ＡＩ。

Ｇａ□−ｘ）ｏ、５１ｎｏ−５Ｆクラッド層（２）及び
（４）（ｘ＝０．４又はｘ＝０．５）ではさんでなるダ
ブルヘテロ構造を備え、これに隣接して、第３図ではｎ
−ＧａＡｓ電流ブロック層（５）を備え、さらにｐ　−
ＧａＡｓコンタクト層（６）を設けている。また、第４
図ではダブルヘテロ構造、に隣接してｐ　−ＧａＡｓ層
（４１）を備え、ｐ　−ＧａＡｓ層（４１）上にｎ　−
ＧａＡｓ電流ブロック層（５）を備え、さらに電流ブロ
ック層上にｐ　−ＧａＡｓコンタクト層を設けている０
以上の各層の結晶成長は、気相成長方法により行なって
いる。

しかし、第３図および第４図の構造の従来型半導体レー
ザは、ｐ−（＾１ｘＧａｔ−ｘ）ｏ−ｓＩ−ｙ）０．５
Ｉｎ０．５Ｐクラッド層（４）とｐ　−ＧａＡｓコンタ
クト層（６）あるいは、ｐ−ＧａＡｓ層（４１）とのへ
テロ接合で両者のバンドギャップ差が０．７ｅＶ程ある
ため、ヘテロ界面の伝導帯にスパイク状のポテンシャル
バリヤが形成され、半導体レーザの動作電圧の上昇をも
たらす。

また、第３図の構造では、２回目の成長に際し、Ａｓ系
の結晶とＰ系の結晶が露出しており、結晶成長の前の昇
温中にＡｓあるいはＰのガスもしくは両者を流し、結晶
表面からのＡｓやＰの解難を防いでいるが、２種類の結
晶が出ているなめ、ＡｓとＰを取り込んだ結晶を形成し
てしまい、その後の結晶成長において格子整合や結晶の
質の低下をもたらすという問題がある。

また、第４図では、ｐ　−ＧａＡｓ層（４１）の途中で
エツチングを止めるため、ストライブ状の溝幅の制御、
再現性という点で問題がある。

本発明は、ストライプ状の溝形成時の溝深さの制御性を
向上すると共にヘテロ界面のスパイク状ポテンシャルバ
リアーのない構造とし、上述した従来型の半導体レーザ
の欠点を除去することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の半導体レーザは、ＧａＡｓ基板上に、発光領域
となる活性層をこれよりも禁制帯幅の大きいクラッド層
ではさむダブルヘテロ構造と、溝を有する電流ブロック
層とを有し、前記クラッド層と電流ブロック層の間に隣
接するクラッド層と同じ導電性のＡｌｚＧａｌ−ｚＡｓ
層（０，４＜Ｚ＜１）を有している積層構造を備えた構
成になっている。

〔実施例１〕 次に、本発明について図面を参照して説明する。第１図
は本発明の一実施例の断面図である。

まず、１回目の結晶成長をＭＯ−ＶＰＥ法により、ｎ　
−ＧａＡｓ基板（１）上に、ｎ　　（Ａｌｏ−ｓＧ！ｏ
、５）０−５１１１０．５Ｐクラッド層（２）を厚さ、
５ｕｍ、キャリア濃度５　Ｘ　１０１７ＣＩｌ−ｓ、発
光領域となるアンドープＧａｇ、５Ｉｎ□、５Ｐ活性層
（３）を０．１μｍ、ｐ（Ａｌｏ、、ＧｆＬｏ、ｓ）ｏ
、５ｌ−ｙ）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層（４）を１
μｍ、キャリア濃度５　Ｘ　１０１７Ｃ１ｌ−’、Ｐ　
　ＡＩＧ−４５０−ｙ）０．５Ｉｎ０．ｇＳｋｓ層（４
２）を０．１μｍ、キャリア濃度ＩＸ１０　”ａｒｍ　
−’　　ｎ　−ＧａＡｓ電流ブロック層（５）を０．８
μｍ、キャリア濃度３×１０１８ｃＩＩ−３を順次成長
させる０次に、フォトレジスト法、およびＧａＡｓとＡ
ｌＧａＡｓの選択エツチングにより（０１１）方向に延
びる溝をＰ　　Ａｌｇ、４５Ｇａ６．ｇｇＡｓ層（４２
）に達する深さに形成する。この溝の幅は、ｐ−＾１０
．４５Ｇａ０．５ＳＡｓ層（４２）側で８μｍとする０
次に、ｐ　−Ａ、）、４５Ｇａ。、５５Ａｓ層（４２）
表面の酸化した領域を２回目の結晶成長前に除去する。

２回目の結晶成長をＭＯ−ＶＰＥ法により、ｐ−ＧａＡ
ｓコンタクト層（６）を２μｍキャリア濃度Ｉ　Ｘ　１
０１９Ｃａｌ−’を成長させる。

最後に電極（７）　、　（８）を形成して、本発明に係
る半導体レーザが構成される。

本発明によれば、溝の形成の際、ＡｌＧａＡｓとＧａＡ
ｓの選択エツチングを用いているため、溝幅の制御性が
すぐれ、半導体レーザの発振しきい値電流のばらつきを
低減できる。

また、２回目の結晶成長において、Ａｓ系の結晶が露出
しているだけなので、Ａｓ系のガスを昇温中に流すだけ
で、埋め込み界面も良質でダイオード特性をみだすこと
がなくなった。

半導体レーザの特性として、発振しきい値電流Ｉ　ｔｂ
＝７５　ｍ　Ａ　、順方向電圧２．３Ｖ（＠ＬｏｏｍＡ
）のものが得られた。

〔実施例２〕 第２図は、本発明の第２の実施例の断面図である。１回
目の結晶成長は、実施例１とほぼ同様であり、異なるの
は、ｐ　　（Ａｌｏ、５Ｇａｏ、ｓ）ｏ、５Ｉｎｏ−ｓ
Ｐクラッド層（４）の厚さを０．４μｍ、キャリア濃度
７　Ｘ　１０　”ｃｍ−’としたことである０次に、フ
ォトレジスト法およびＧａＡｓと＾１ＧａＡｓの選択エ
ツチングにより〔０丁１〕方向に延びる溝をＰ　　ＡＩ
Ｇ−４５Ｇ！。、５ｇＡｓ層（４２）に達する深さで形
成する。この溝の幅は、Ｐ−ＡＩＯ０４５ｃａＯ−５５
Ａり層（４２）側で５μｍとする０次に、実施例１と同
様に前処理の後に、２回目の結晶成長を行う。２回目の
結晶成長により、ｐＡｌ（、、ａ５Ｇａ、３．５５Ａｓ
層（４３）を厚さ、ｕｍ、キャリア濃度Ｉ　Ｘ　１０１
８ｃｍ−３ｐ　−ＧａＡｓコンタクト層（６）を厚さ２
ｔｔｍ、キャリア濃度Ｉ　Ｘ　１０１９Ｃ１１−”を成
長させる。最後に電極（７）　、　（♂）を形成して半
導体レーザを得る。

本実施例では、ｐ−クラッド層（４）が０．４μｍとう
すいため、活性層（３）で発振した光の一部は、ｎ　−
ＧａＡｓ電流ブロック層（５）に吸収され、溝部分とそ
れ以外の部分では、実効的屈折率差ができて、光は、溝
の幅の内側に閉じ込められ、横モードが安定化し、１０
ｍＷ以上までキンクのない光出力が得られる。また、溝
の形成の制御性、うめ込み界面の状況は実施例１と同じ
である。

〔発明の効果〕

以上説明した様に、ｐ−クラッド層（４）とｎ−ＧａＡ
ｓ電流ブロック層（５）の間に、ｐ　−ＡＩｏ、４５Ｇ
ａ。、５５Ａｓ層（４２）を設けることにより、半導体
レーザの動作電圧の低減、ストライプ状の溝形成の制御
性の向上、２回目の結晶成長の際の良好な再成長界面を
得られる効果がある。

また、埋め込み成長層としてＡｌｚＧａｌ−２Ａｓ層（
４３）を設けることにより屈折率導波型半導体レーザが
簡単に得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の利得導波型半導体レーザの実施例の断
面図、第２図は本発明の屈折率導波型半導体レーザの実
施例の断面図、第３図、第４図は従来型半導体レーザの
断面図である。 １−−−　ｎ　−ＧａＡｓ基板、’；”−ｎ　　（ＡＩ
ＸＧａｔ−ｘ）ｏ、５ｌｎＯ１５Ｐクラッド層、３・・
・アンドープＧａＯ，５Ｉｎ（、，５Ｐ活性層、４−・
ｐ　　（ＡｌｘＧａｔ−ｘ）ｏ、５１−ｙ）０．５Ｉｎ
０．５Ｐクラッド層、４１−・−ｐ　−ＧａＡｓ層、４
２　、　４３−　ｐ　−ＡｌｚＧａｌ−２ｋｓ層、５−
ｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層、６−ｆ）−ＧａＡｓコン
タクト層、７．８・・・電極。 矛　Ｉ　図 代理人　弁理士　　内　原　　晋 竿　２　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＧａＡｓ基板上に、発光領域となる（Ａｌ＿ｘＧａ＿１
   ＿−＿ｘ）＿０＿．＿５Ｉｎ＿０＿．＿５Ｐ（０≦ｘ≦
   ０．４）活性層を、これよりも禁制帯幅の大きい（Ａｌ
   ＿ｙＧａ＿１＿−＿ｙ）＿０＿．＿５Ｉｎ＿０＿．＿５
   Ｐ（０．４≦ｙ≦１）クラッド層ではさむダブルヘテロ
   構造を備え、前記クラッド層に隣接して、前記クラッド
   層と同じ導電性のＡｌ＿ｚＧａ＿１＿−＿ｚＡｓ層（０
   ．４≦ｚ≦１）を備え、前記Ａｌ＿ｚＧａ＿１＿−＿ｚ
   Ａｓ層に隣接して溝を有し、かつ前記Ａｌ＿ｚＧａ＿１
   ＿−＿ｚＡｓ層とは逆導電性の電流ブロック層を備え、
   前記溝を有する電流ブロック層に隣接して前記Ａｌ＿ｚ
   Ｇａ＿１＿−＿ｚＡｓと同じ導電性のＧａＡｓコンタク
   ト層又はＡｌ＿ｚＧ＿ａ＿１＿−＿ｚＡｓクラッド層お
   よびＧａＡｓコンタクト層を順次形成したことを特徴と
   する半導体レーザ。