JPH02148786A - 半導体レーザ装置 - 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】 （イ）　産業上の利用分野 本発明は光情報機器等に用いられる半導体レーザ装置に
関し、特に高出力用半導体レーザ装置に適する。

（ロ）従来の技術 近年、光情報機器の光源として半導体レーザが多く用い
られている。このうち、追記型や書換型の光ディスク及
び、Ｌ−ザプリンタ等に用いられる！１重層体し−ザに
は高出力のものが要求される。

半導体レーザの光出力の上限を決定する要因は、■共振
器端面での光学的な破＠　（ｃａｔａｓｔｒｏｐｈｉｌ
：　（ｇ□ｊ　１ｃａｌ　ｄａｍａｇｅ　：　ＣＯＤ　
）と■接合温度の上昇による出力飽和である。

このうち、■のＣＯＤを抑制する方法とし工は、 （１）端面部をＴ１．流非注入の構造とすることによっ
て、端面部の局所的な温度」二昇を抑える、（ｉ）　　
端面部のみ活性層を薄膜化することによって動作電流の
上１−を抑えると同時に、発光面積を大きくシ、光パワ
ー密度を下げる、といった方法が考えられている。これ
らの方法を適用した半導体レーザは、信学技報、Ｅ　Ｄ
　８６−１１５、Ｐ、　７９〜Ｐ、８４に開示されてい
る。斯る先行技術では、電流非注入領域を第４図に示す
工程により形成している。

先ず、第４図（ａ）に示す如く、ｐ型ＧａＡｓの基板（
１０）の表面を化学エツチングして、矩形状のメサ（１
０’）を形成する。

第４図（ｂ）に示す如く、メサ（１０’ｌが形成された
基板（１０）上にｎ−ＧａＡｓの電流阻止層＜１１）を
表面が平坦となるように積Ｎ１する。

第４図（ｃ）に示す如＜、１流阻止層（１１）上に、メ
サ（１０’）部分でメサ（１０’ｌ即ち基板（１０）に
達し、メサ（１０’ｌの存在しない部分で電流層止層（
１１）内にとどまる深さのストライプ溝（１２）を化学
エツチングにより形成する。

これによって、を流は基板（１０）の露出した部分、即
ちメサ（１０’）部分のみを通ることとなる。

したがって、端面近傍のメサ（１０’）が存在しない部
分は電流が流れないため、電演、非注入領域となる。

しかし乍ら、断る方法においては、平坦な電流阻止層（
１１）を得ることが技術的に困却であること、及びスト
ライプ溝（１２）を形成する際に、電流阻止層（１１）
で埋め込んでしまっているメサ（１０’）に合わせてス
トライプ溝（１２）を形成しなければならず工程が煩雑
となるといった問題が生じる。

（ハ）発明が解決しようとする課題 本発明は斯る点に鑑みてなされたものであって、′ＸＩ
ｆ流非注入領域を容易に形成することができる半導体レ
ーザ装置を提供するものである。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明は、層厚が一様な電流層止層に電流通路となるス
トライプ溝が形成きれた半導体レーザ装置であって、上
記課題を解決するため、上記ストライプ溝は、Ｌ記電流
阻止層の層厚以上の深さを有する領域ど、上記電流阻止
層の層厚より浅い深きを有する領域とからなり、上記を
流層止着の層厚より浅い深さを有する領域の長さ！は、
レーザ共振器の長きをＬとして、 １５４ｍ≦Ｐ≦Ｌ１５ の範囲にあることを特徴とする。

（ホ）作用 本発明装置は、Ｎ流層止層の層厚より浅い深さを有１−
る領域の長さｐを、１５μｍ≦２≦Ｌ１５の範囲に設定
することによって、特性の劣化を抑えながら高出力発振
することができる。

（へ）　実施例 第１図（ａ）は本発明装置の一実施例を示し、同図（ｂ
）及び同図（ｃ）は夫々同図（ａ）のＸ−Ｘ断面図及び
Ｙ−Ｙ断面図である。

第１図において、（１）はｐ型ＧａＡｓからなる表面が
平坦な基板、〈２）は該基板（１）の−主面上にＬＰＥ
法等のエピタキシャル法により一様な層厚に積層された
ｎ型ＧａＡｓからなる電流阻止層で、その表面にストラ
イプ溝（７）がウェットエツチングによって形成されて
いる。斯るストライプ溝（７）は、例えば端面から２５
１の範囲の端面近傍領域（Ａ）とその他の範囲の内部領
域（Ｂ）で溝の深さが異なっている。即ち、端面近傍領
域（Ａ）におけるストライプ溝（７）の深きは、を流層
止層（２）の層厚より浅く、内部領域（Ｂ）におけるス
トライプ溝（７）の深さは電流阻止層（２）の層厚より
も深い。したがって、ストライプ溝（７）の内部領域（
Ｂ）のみで、基板（１）表面が露出することとなり、こ
の部分を電流が流れる。（３）はｐ型Ｇ　ａ　Ｉ−ｙＡ
　Ｉ２ｙ　Ａ　ｓからなるｐ型クランド１、（４）はノ
ンドープのＧ　ａ　ｌ−ｘ　Ａ　Ｒｘ　Ａ　Ｓからなる
活性層、（５）はｎ型Ｇ　ａ　ｌ−ｙ　Ａ　ｐ　ｙ　Ａ
　ｓからなるｎ型クラッド層、（６）はｎ型ＧａＡｓか
らなるキャップ層で、これらは電流層止層（２）上及び
露出した基板（１）上に、ＬＰＥ法によって順次積層さ
れる。また、図には示していないが、キャップ層（６）
上及び基板（１）の他主面上には夫々電極が形成きれて
いる。

次に、第２図を参照して本発明装置の製造方法の１例を
説明する。ここで第１図と同じものには同番号を付して
いる。

先ｖ１第２図（ａ）に示す如く、基板（１）の−主面上
にＬＰＥ法等を用いて電流層止層（２）を積層する０次
いで電流限ＴｈＪｔ！（２）上に第１のし・シスト（８
）を塗布し、フォトリングラフィを用いて第１のレジス
ト（８）のストライプ溝に対応する部分をバターニング
除去する。この時、第１のレジスト（８）のバターニン
グ除去する幅は、端面近傍領域（Ａ）と内部領域（Ｂ）
で変えている０例えば、端面近傍領域＜Ａ）の除去幅Ｗ
Ａを２．５ｕｍとし、内部領域（Ｂ）の除去幅Ｗ［ｌを
１．２μｍとしている。また、端面近傍領域（Ａ）は２
５ρｍとしている。

第２図（ｂ）に示す如く、υン酸系工・ンチャント（Ｉ
Ｌン酸：過酸化水素水：メタノール−１＝１：２）を用
いて、′Ｗ電流阻流層（２）を約１４秒間エツチングす
る。この時、端面近傍領域（Ａ）及び内部領域（Ｂ）に
形成きれる溝の深きはいずれも電流阻止層（２）の層厚
よりも浅く、基板（１）表面に達していない。

第２図（ｃ＞に示す如く、端面近傍領域（Ａ）だけを覆
うようにフォトリソグラフィを用いて第２のレジスト（
９）のパターニングを行う。ここで、内部領域＜Ｂ）に
残った第１のレジストく８）は第２のレジスト（９）の
パターニング除去の際に除去されることなくそのまま残
る。

第２図（ｄ）に示す如く、リン酸系の工・ンチ〜ントを
用いて、内部領域（Ｂ）の電流阻止層（２）のみをさら
に約１２秒間エツチングし、しかる後、第１、第２のレ
ジスト＜８）（９）を除去する。これによって、内部領
域（Ｂ）における溝の深さは基板（１）まで達すると共
に、溝幅は端面近傍領域（Ａ＞における溝幅と等しくな
る。ここで、端面近傍領域（Ａ）と内部領域（Ｂ）とで
溝幅が異なると、装置の光出力特性においてキングと呼
ばれる曲がりが生じ、出力飽和し易くなるため、溝幅は
等しくするのが好ましい。

以上よって、２５μｍのｔｔｉ非注入領域を有するイト
ライプ溝（７）が形成きれる。そして、斯るストライプ
溝（７）が形成されたｔ棟阻止１？！（２）上及びスト
ライプ溝（７）によって露出された基板（１）上に、ｐ
型りラッド泗〈３）、活性層（４）、ｎ型クラッド層（
５）、キャップＮＩ（６）をＬＰＥ法を用いて順次積層
することによって、第１図に示す本実施例装置が形成さ
れる。

また、本発明者らは各１！段設定件を変えて、種々の半
導体レーザ装置を作製し、その出力特性を調べ、検討し
た結果、共振器の長さと電流非注入領域の長さの関係に
よって、出力特性が変化することを見い出した。第３図
（ａ）は第１図（Ｃ）の模式図であり、（Ｌ）は共振器
長、（２）は第１図及び第２図の端面近傍領域（Ａ）に
対応ｒる電流非注入領域の長さを示す。第３図（ｂ）は
同区（ａ）の装置によｊいて、共振器長＜Ｌ）を２５０
μｍとした時に、電流非注入領域の長さ（ｉを夫々０禅
、５０μｍ、１１００ｕとしたときの電流−先出力特性
図である。

尚、これらの装置は共振器端面に夫々８％、７０％の反
射率を有する端面コートを施してい乙１図から明らかな
如く、′を流非注入領域の長さくりが大きくなるにした
がってしきい値が増加すると共に特性が悪くなる。−船
釣に半導体し＝−ザ装置においては、しきいｆ１６を流
が初期値から２５％以上増加すると、劣化が激しくなる
０本実施例装萱において、ｐ−ｏのしきい値を初期値と
すると、この値から２５％程度増加するのはＮＮ−５０
ａ付近であった。そこで本発明者らは共振器長（Ｌ）を
２５０．−ｍとして７１非注入領域の長さくりの異なる
半導体レーザ装置を種々製造し、室温６０℃、光出力５
０ｍＷの条件で通電試験を行った。その結果、通電時間
が１００時間を越えたあたりでは、ｅ〉５０μｍである
装置に多く劣化したものが現われたが、ｐ≦５０μｍの
装置は略安定して動作していた。

電流−光出力特性の傾向は、他の共振器長を有する装置
にも現われ、しきい値′ｗｌ流の増加が２５％となるの
は、共振器の長さ（Ｌ）に対して電流非注入領域の長き
くｆｆ１）がクーＬ７５程度であった。したがって、電
流非注入領域の長さ（ρ）をρ≦Ｌ１５とすることで信
頼性の高い半導体レーザ装置が得られる。

：丁た、電流非注入領域の長い（１２）が短かすぎると
、注入領域からの電流の回り込みや、共振器全体に対す
る効果の割合等により十分な非注入特性を示さなくなる
０本発明者らは非注入領域の存在により、光出力がしき
い値付近で急激に増加する傾向及びファーフィールド角
度Ｏが増力口する傾向に着目し、！を種々変えて実験を
行ったところ、共振器長（Ｌ）の長さに関係なく、１２
−１５μｍ付近で非注入特性が現われるのがわかった。

以上より、装置の信頼性を保ったまま、非注入特性が得
られるのは、共振器長をＬとしたとき、を流非注入領域
の長きりが、１５μｍ≦Ｐ≦Ｌ１５の範囲にあればよい
ことがわかる。

（ト）発明の効果 本発明装置は、ストライプ溝の形成を２回の工、ツチン
グで行う以外は従来のストライプ溝を有した、所謂イン
ナーストライプ型の半導体レーザ装置と略同じ工程で製
造でき、また、２回のエツチングによって工程が煩雑に
なることもないので生産性に優れる。

また、本発明装置によれば、平坦な基板を用いることが
できるため、この基板上に平坦な電流阻止層を容易に積
層７ることかでき、きらにストライプ溝と基板との煩雑
な位置合せの工程を省略することができる。したがって
、ＭＬ電流非注入領域有し高出力発振可能な半導体レー
ザ装置を歩留りよく、且つ低コストで製造することがで
きる。また、を流非注入領域の長さ２を、レーザ共振器
の長さしに対して１５廂≦Ｐ≦Ｌ１５とすることによっ
て、劣化が少なくＭ頼性の高い半導体レーザ装置が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を示し、同図（ａ）は斜
視図、同図（ｂ）及び（ｃ）は夫々同図（ａ＞のＸ−Ｘ
断面図及びＹ−Ｙ断面図、第２図（ａ）乃’ｆ（ｄ）は
本実施例装置の製造方法の一例を示す工程図、第３図（
ａ）は第１１刃（ｃ）の模丈図、第３区（ｂ）は電流非
注入領域の長さを変化許せた時の出力特性を示す特性図
、第４図＜ａ）乃至（ｃ）は従来装置における電流非注
入領域の形成方法を説明するための工程図である。 出願人　三洋Ｔｒｔ＃ｊ１株式会社 代理人　弁理士　西野屯嗣（外１名） 第３図 し屹 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）層厚が一様な電流阻止層に電流通路となるストラ
   イプ溝が形成された半導体レーザ装置において、上記ス
   トライプ溝は、上記電流阻止層の層厚以上の深さを有す
   る領域と、上記電流阻止層の層厚より浅い深さを有する
   領域とからなり、上記電流阻止層の層厚より浅い深さを
   有する領域の長さｌは、レーザ共振器の長さをＬとして
   、１５μｍ≦ｌ≦Ｌ／５ の範囲にあることを特徴とする半導体レーザ装置。