JPH02168689A - 半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ装置Info
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- JPH02168689A JPH02168689A JP32423188A JP32423188A JPH02168689A JP H02168689 A JPH02168689 A JP H02168689A JP 32423188 A JP32423188 A JP 32423188A JP 32423188 A JP32423188 A JP 32423188A JP H02168689 A JPH02168689 A JP H02168689A
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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〕
この発明は、低しきい値電流で発振し、かつ低電流で動
作可能な半導体レーザ装置に関するものである。
作可能な半導体レーザ装置に関するものである。
低電流で動作する半導体レーザは、ＣＤレーザの小型化
や携帯用化に伴って乾電池で駆動できる低電流動作の可
能なことが要求されてきており、そのためには半導体レ
ーザダイオード自身の洩れ電流を少なくしたり、効率を
上げるなど素子構造から考える必要がある。
や携帯用化に伴って乾電池で駆動できる低電流動作の可
能なことが要求されてきており、そのためには半導体レ
ーザダイオード自身の洩れ電流を少なくしたり、効率を
上げるなど素子構造から考える必要がある。
第４図は従来の内部ストライプ形半導体レーザ装置の断
面図であり、この図において、１はｐ型ＧａＡｓ基板、
２はｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層、３はｐ型ＡｊＧａＡ
ｓ下クラッド層、４はｐ型ＧａＡｓ活性層、５はｎ型Ａ
ｊＧａＡｓ上クラッド層、６はｎ型ＧａＡｓコンタクト
層であり、７はレーザ発振に供する電流の流れるストラ
イプ溝（Ｖ溝）、８および９はそれぞれｐ側およびｎ側
電極である。
面図であり、この図において、１はｐ型ＧａＡｓ基板、
２はｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層、３はｐ型ＡｊＧａＡ
ｓ下クラッド層、４はｐ型ＧａＡｓ活性層、５はｎ型Ａ
ｊＧａＡｓ上クラッド層、６はｎ型ＧａＡｓコンタクト
層であり、７はレーザ発振に供する電流の流れるストラ
イプ溝（Ｖ溝）、８および９はそれぞれｐ側およびｎ側
電極である。
第５図（ａ）〜（ｄ）は上記従来の半導体レーザ装置の
製造方法を説明するための各段階における断面図である
が、その大略は第４図についての装置の構成から明らか
であるので、重複を避けてその概略を説明する。
製造方法を説明するための各段階における断面図である
が、その大略は第４図についての装置の構成から明らか
であるので、重複を避けてその概略を説明する。
まず、ｐ型ＧａＡｓ基板１上にｎ型ＧａＡｓ電流ブロッ
ク層２を成長（第１エピタキシャル成長層）させる〔第
５図（ａ）〕。次にこのエピタキシャルウエへに写真製
版技術およびエツチング技術を使って電流パスとなるス
トライプ溝７を形成する〔第４図（ｂ）〕。さらに、多
層エピタキシャル成長により、ｐ型ＡｊＧａＡｓ下クラ
ッド層３ｐ ｐ型ＧａＡｓ活性層４．ｎ型ＡｊＧａＡｓ
上クラッド層５およびｎ型ＧａＡｓコンタクト層６を連
続成長（第２エピタキシャル成長層）する〔第５図（ｃ
））。次にウェハプロセス技術により、研磨およびｔ４
極形成を行い半導体レーザ装置を完成させる〔第５図（
ｄ）〕。
ク層２を成長（第１エピタキシャル成長層）させる〔第
５図（ａ）〕。次にこのエピタキシャルウエへに写真製
版技術およびエツチング技術を使って電流パスとなるス
トライプ溝７を形成する〔第４図（ｂ）〕。さらに、多
層エピタキシャル成長により、ｐ型ＡｊＧａＡｓ下クラ
ッド層３ｐ ｐ型ＧａＡｓ活性層４．ｎ型ＡｊＧａＡｓ
上クラッド層５およびｎ型ＧａＡｓコンタクト層６を連
続成長（第２エピタキシャル成長層）する〔第５図（ｃ
））。次にウェハプロセス技術により、研磨およびｔ４
極形成を行い半導体レーザ装置を完成させる〔第５図（
ｄ）〕。
従来の半導体レーザ装置は、レーザ発振に供する活性領
域以外に無効電流が流れてしまい、低しきい値、低ｌＩ
流動作の可能な半導体レーザ装置を得ることができない
といった問題点があった。無効電流の発生する主な原因
は主に次の５つがある。
域以外に無効電流が流れてしまい、低しきい値、低ｌＩ
流動作の可能な半導体レーザ装置を得ることができない
といった問題点があった。無効電流の発生する主な原因
は主に次の５つがある。
■ ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層２の成長不良■ ｎ型
ＧａＡｓ電流ブロック層２の結晶欠陥■ Ｖ溝７形成時
の写真製版のパターン欠陥■ ｎ型ＧａＡｇ電流ブロッ
ク層２のキャリア濃度の低下 ■ 高電圧印加時のトンネル現象 この発明は、上記従来の問題点を解消するためになされ
たもので、低しきい値、低電流動作可能で高効率の半導
体レーザ装置を得ることを目的とするものである。
ＧａＡｓ電流ブロック層２の結晶欠陥■ Ｖ溝７形成時
の写真製版のパターン欠陥■ ｎ型ＧａＡｇ電流ブロッ
ク層２のキャリア濃度の低下 ■ 高電圧印加時のトンネル現象 この発明は、上記従来の問題点を解消するためになされ
たもので、低しきい値、低電流動作可能で高効率の半導
体レーザ装置を得ることを目的とするものである。
この発明に係る半導体レーザ装置は、半導体基板を半絶
縁性とし、ストライプ溝と最も近接する半導体基板を裏
面に達するまでエピタキシャル層で形成するか、もしく
は内部ストライプと最も近接する半導体基板を裏面に達
するまで開孔し、この開孔部を電極金属で埋め込んだも
のである。
縁性とし、ストライプ溝と最も近接する半導体基板を裏
面に達するまでエピタキシャル層で形成するか、もしく
は内部ストライプと最も近接する半導体基板を裏面に達
するまで開孔し、この開孔部を電極金属で埋め込んだも
のである。
この発明においては、無効電流の流れる部分を高抵抗と
したことにより、電流はストライプ溝に集中して流れる
。
したことにより、電流はストライプ溝に集中して流れる
。
以下、この発明について説明する。
第１図はこの発明の一実施例を示す半導体レーザ装置の
断面図である。第１図において、１１は半絶縁性ＧａＡ
ｓ基板、１２はｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層、１３は
このｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層１２により形成され
た電流バス領域であり、また、２〜９は第４図に示す従
来の半導体レーザ装置と同じ機能を持つものである。
断面図である。第１図において、１１は半絶縁性ＧａＡ
ｓ基板、１２はｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層、１３は
このｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層１２により形成され
た電流バス領域であり、また、２〜９は第４図に示す従
来の半導体レーザ装置と同じ機能を持つものである。
第２図（ａ）〜（，１）はこの発明に係る半導体レーザ
装置の製造方法を説明するための各段階における断面図
である。
装置の製造方法を説明するための各段階における断面図
である。
まず、半絶縁性ＧａＡｓ基板１１上に写真製版技術によ
り図示はしないがレジストマスクを約５μｍの幅でスト
ライプ状の窓を形成し、Ｂｒ２−ＣＨ３ＯＨあるいはＮ
Ｈ３ＯＨ／ＨｚＯｚ混液等の反応律速形のエツチング液
でエツチングし、逆Ｖ溝形に穴を形成する。この方向へ
のエツチングは横方向＜１１１＞方向へはほとんど進ま
ず、深さ方向＜１００＞方向へのみ進んでい（。そのた
め、窓の幅は広がらずに深さ方向へ深くエツチングは進
む〔第２図（ａ）〕。この穴を形成をした半絶縁性Ｇａ
Ａｓ基板１１上に、液相エピタキシャル成長法により、
ｐ型ＧａＡＳエピタキシャル層１２およびｎ型Ｇ ａＡ
ｓ電流ブロック層２を連続的にエピタキシャル成長する
。ここで液相エピタキシャル成長法は穴の部分の成長速
度が早く、最表面の平坦部の成長部の成長速度が遅いた
め、表面平坦にｐ型Ｇ ａＡｓエピタキシャル層１２が
成長する〔第２図（ｂ）〕。次に窓部とストライプ溝形
成部をきっち９と合わせて、ストライプ溝７を形成する
〔第２図（Ｃ）〕。さらに、それを基板にしてｐ型Ａ
Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓ下りラッド層３ｙ ｐ型ＧａＡｓ
活性層４．ｎ型ＡｌＧａＡｓ上クラッド層５、およびｎ
型ＧａＡｓコンククト層６を形成した後、ウェハプロセ
ス技術を経て半絶縁性ＧａＡｓ基板１１を所定の厚みに
形成する〔第２図（ｄ））０この発明に係る半導体レー
ザ装置は、上記説明でも明らかなように、５μｍ窓部以
外は半絶縁性であるため、この部分への無効電流は全く
流れない。例えば従来の半導体レーザ装置のしきい値電
流は約３０ｍＡであるが、この発明によれば、１５ｍＡ
とほぼ理論値に近い値となる。すなわち、約半分の１５
ｍＡの無効電流がなくなり、低しきい値で、しかも効率
の良い半導体レーザ装置が得られる。
り図示はしないがレジストマスクを約５μｍの幅でスト
ライプ状の窓を形成し、Ｂｒ２−ＣＨ３ＯＨあるいはＮ
Ｈ３ＯＨ／ＨｚＯｚ混液等の反応律速形のエツチング液
でエツチングし、逆Ｖ溝形に穴を形成する。この方向へ
のエツチングは横方向＜１１１＞方向へはほとんど進ま
ず、深さ方向＜１００＞方向へのみ進んでい（。そのた
め、窓の幅は広がらずに深さ方向へ深くエツチングは進
む〔第２図（ａ）〕。この穴を形成をした半絶縁性Ｇａ
Ａｓ基板１１上に、液相エピタキシャル成長法により、
ｐ型ＧａＡＳエピタキシャル層１２およびｎ型Ｇ ａＡ
ｓ電流ブロック層２を連続的にエピタキシャル成長する
。ここで液相エピタキシャル成長法は穴の部分の成長速
度が早く、最表面の平坦部の成長部の成長速度が遅いた
め、表面平坦にｐ型Ｇ ａＡｓエピタキシャル層１２が
成長する〔第２図（ｂ）〕。次に窓部とストライプ溝形
成部をきっち９と合わせて、ストライプ溝７を形成する
〔第２図（Ｃ）〕。さらに、それを基板にしてｐ型Ａ
Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓ下りラッド層３ｙ ｐ型ＧａＡｓ
活性層４．ｎ型ＡｌＧａＡｓ上クラッド層５、およびｎ
型ＧａＡｓコンククト層６を形成した後、ウェハプロセ
ス技術を経て半絶縁性ＧａＡｓ基板１１を所定の厚みに
形成する〔第２図（ｄ））０この発明に係る半導体レー
ザ装置は、上記説明でも明らかなように、５μｍ窓部以
外は半絶縁性であるため、この部分への無効電流は全く
流れない。例えば従来の半導体レーザ装置のしきい値電
流は約３０ｍＡであるが、この発明によれば、１５ｍＡ
とほぼ理論値に近い値となる。すなわち、約半分の１５
ｍＡの無効電流がなくなり、低しきい値で、しかも効率
の良い半導体レーザ装置が得られる。
また、上記実施例では半絶縁性ＧａＡｓ基板１１の加工
を反応律速形のエツチング液を用いる方法を述べたが、
ＲＩＥやスパッタ法によっても良い。
を反応律速形のエツチング液を用いる方法を述べたが、
ＲＩＥやスパッタ法によっても良い。
第３図（ａ 、）〜（ｇ）はこの発明の半導体レーザ装
置の他の製造方法を説明するための工程断面図である。
置の他の製造方法を説明するための工程断面図である。
この工程は、まず、半絶縁性ＧａＡＳ基板１１に逆ｖ形
の溝を形成する〔第３図（ａ）〕。このウウニを基板と
してｐ型またはｎ型ＡＪ！ＧａＡｓ層１４の溝を埋める
ように成長させ、順次ｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層１
２．ｐ型Ｇ ａＡｓ電流ブロック層２を形成する〔第３
図（ｂ）〕。その後、窓上部に■溝部を形成する〔第３
図（Ｃ）〕。さらに、これを基板としてｐ型ＡｌＧａＡ
ｓ下クラッド層３ ｐ Ｐ型ＧａＡｓ活性層４．ｎ型Ａ
ｌＧａＡｓ上クラッド層５．およびｎ型ＧａＡｓコンタ
クト層６の各層を連続成長する〔第３図（ｄ）〕。その
後、ウェハプロセス工程で裏面研磨により約８５μｍに
研磨する〔第３図（ｅ）〕。裏面をＨＦにより溝部のｐ
型またはｎ型ＡｊＧａＡｓ層１４のみを選択的にエツチ
ング除去する。ＨＦはＧａＡｓとＡ＃ＧａＡｓのエツチ
ングに選択性があり、ＡｊＧａＡｓ層のみをエツチング
し、ＧａＡｓ！ａは全くエツチングしない液であるため
、第３図（ｆ）のような構造が形成できる。次に選択エ
ツチングで除去した穴部１５にｐ側電極としてメタル１
６をメツキ等により埋め込みバイアホール形とする〔第
３図（ｇ）〕。
の溝を形成する〔第３図（ａ）〕。このウウニを基板と
してｐ型またはｎ型ＡＪ！ＧａＡｓ層１４の溝を埋める
ように成長させ、順次ｐ型ＧａＡｓエピタキシャル層１
２．ｐ型Ｇ ａＡｓ電流ブロック層２を形成する〔第３
図（ｂ）〕。その後、窓上部に■溝部を形成する〔第３
図（Ｃ）〕。さらに、これを基板としてｐ型ＡｌＧａＡ
ｓ下クラッド層３ ｐ Ｐ型ＧａＡｓ活性層４．ｎ型Ａ
ｌＧａＡｓ上クラッド層５．およびｎ型ＧａＡｓコンタ
クト層６の各層を連続成長する〔第３図（ｄ）〕。その
後、ウェハプロセス工程で裏面研磨により約８５μｍに
研磨する〔第３図（ｅ）〕。裏面をＨＦにより溝部のｐ
型またはｎ型ＡｊＧａＡｓ層１４のみを選択的にエツチ
ング除去する。ＨＦはＧａＡｓとＡ＃ＧａＡｓのエツチ
ングに選択性があり、ＡｊＧａＡｓ層のみをエツチング
し、ＧａＡｓ！ａは全くエツチングしない液であるため
、第３図（ｆ）のような構造が形成できる。次に選択エ
ツチングで除去した穴部１５にｐ側電極としてメタル１
６をメツキ等により埋め込みバイアホール形とする〔第
３図（ｇ）〕。
上記製造方法によれば、発振に寄与しない無効電流の防
止だけではなく、発熱源である活性領域のすぐ近くに電
極が形成できるので、放熱効率が良い。そのため、低し
きい値電流、低電流動作で、発振の効率が良く、シかも
温度特性の良い理想的な半導体レーザ装置が得られる効
果がある。
止だけではなく、発熱源である活性領域のすぐ近くに電
極が形成できるので、放熱効率が良い。そのため、低し
きい値電流、低電流動作で、発振の効率が良く、シかも
温度特性の良い理想的な半導体レーザ装置が得られる効
果がある。
また、上記実施例では全てＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ系を
例にとって説明したが、Ｉ ｎＰ、Ｉ ｎＧａＡｓＰ系
など、他のＩ−Ｖ、ｎ−ＶＩ族化合物半導体およびその
混晶の場合にも同様であり、しかも、導電形がｐ、ｎ逆
の場合でも全く同様の効果を示すものである。
例にとって説明したが、Ｉ ｎＰ、Ｉ ｎＧａＡｓＰ系
など、他のＩ−Ｖ、ｎ−ＶＩ族化合物半導体およびその
混晶の場合にも同様であり、しかも、導電形がｐ、ｎ逆
の場合でも全く同様の効果を示すものである。
以上説明したようにこの発明は、半導体基板を半絶縁性
とし、ス）・ライブ溝と最も近接する半導体基板を裏面
に達するまでエピタキシャル層で形成するか、もしくは
内部ストライプと最も近接する半導体基板を裏面に達す
るまで開孔し、この開孔部を電極金属で埋め込んだので
、溝部以外に流れる電流を半減せしめることができ、低
しきい値電流、低電流動作で、かつ発振効率のよい半導
体レーザ装置が得られる効果がある。
とし、ス）・ライブ溝と最も近接する半導体基板を裏面
に達するまでエピタキシャル層で形成するか、もしくは
内部ストライプと最も近接する半導体基板を裏面に達す
るまで開孔し、この開孔部を電極金属で埋め込んだので
、溝部以外に流れる電流を半減せしめることができ、低
しきい値電流、低電流動作で、かつ発振効率のよい半導
体レーザ装置が得られる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例を示す半導体レーザ装置の
断面図、第２図は、第１図の半導体レザ装置の製造工程
を示す断面図、第３図はこの発明の半導体レーザ装置の
他の製造工程を示す断面図、第４図は従来の半導体レー
ザ装置を示す断面図、第５図は、第４図の半導体レーザ
装置の製造工程を示す断面図である。 図において、１はｐ型ＧａＡｓ基板、２はｎ型ＧａＡｓ
ｆ４流ブロック層、３はｐ型Ａ Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓ下
りラッド層、４はｐ型Ｇ ａ Ａ ｓ活性層、５はｎ型
ＡｌＧａＡｓ上クラッド層、６はｎ型ＧａＡｓコンタク
ト層、７はストライプ溝、８はｐｐ１電極、９はｎ側電
極、１１は半絶縁性ＧａＡｓ基板、１２はｐ型ＧａＡｓ
エピタキシャル層、１３は電流パス領域、１４はｐ型ま
たはｎ型Ａｔ’ＧａＡｓ層、１５は穴部、１６はメタル
である。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 大 岩 増 雄 （外２名）第 図 第 図 第 図 そ の １４：ｐｔ＃７：Ｉ工ｎ！！ＡＩＧａＡｓＪ第 図 第 図 そ の １ｅ） メタル
断面図、第２図は、第１図の半導体レザ装置の製造工程
を示す断面図、第３図はこの発明の半導体レーザ装置の
他の製造工程を示す断面図、第４図は従来の半導体レー
ザ装置を示す断面図、第５図は、第４図の半導体レーザ
装置の製造工程を示す断面図である。 図において、１はｐ型ＧａＡｓ基板、２はｎ型ＧａＡｓ
ｆ４流ブロック層、３はｐ型Ａ Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓ下
りラッド層、４はｐ型Ｇ ａ Ａ ｓ活性層、５はｎ型
ＡｌＧａＡｓ上クラッド層、６はｎ型ＧａＡｓコンタク
ト層、７はストライプ溝、８はｐｐ１電極、９はｎ側電
極、１１は半絶縁性ＧａＡｓ基板、１２はｐ型ＧａＡｓ
エピタキシャル層、１３は電流パス領域、１４はｐ型ま
たはｎ型Ａｔ’ＧａＡｓ層、１５は穴部、１６はメタル
である。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 大 岩 増 雄 （外２名）第 図 第 図 第 図 そ の １４：ｐｔ＃７：Ｉ工ｎ！！ＡＩＧａＡｓＪ第 図 第 図 そ の １ｅ） メタル
Claims (1)
- 内部ストライプ形半導体レーザ装置において、半導体基
板を半絶縁性とし、ストライプ溝と最も近接する半導体
基板を裏面に達するまでエピタキシャル層で形成するか
、もしくは前記内部ストライプと最も近接する半導体基
板を裏面に達するまで開孔し、この開孔部を電極金属で
埋め込んだことを特徴とする半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32423188A JPH0724318B2 (ja) | 1988-12-21 | 1988-12-21 | 半導体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32423188A JPH0724318B2 (ja) | 1988-12-21 | 1988-12-21 | 半導体レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02168689A true JPH02168689A (ja) | 1990-06-28 |
| JPH0724318B2 JPH0724318B2 (ja) | 1995-03-15 |
Family
ID=18163503
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32423188A Expired - Lifetime JPH0724318B2 (ja) | 1988-12-21 | 1988-12-21 | 半導体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0724318B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0740376A1 (en) * | 1995-04-28 | 1996-10-30 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser diode and manufacturing method for the same |
-
1988
- 1988-12-21 JP JP32423188A patent/JPH0724318B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0740376A1 (en) * | 1995-04-28 | 1996-10-30 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser diode and manufacturing method for the same |
| US5701321A (en) * | 1995-04-28 | 1997-12-23 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser producing short wavelength light |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0724318B2 (ja) | 1995-03-15 |
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