JPH02224288A - 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、レーザプリンタ等に用いられる半導体レーザには高
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壊（ｃａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃ　
ｏｐｔｉｃａｌ　ｄａｌａｇｅ　：　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ては、 （暑　端面部を電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上昇を抑える、（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昇を
抑えると同時に、発光面積を大きくし光パワー密度を下
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、ＥＤａ６−１１５、　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３図に示す工程により形成してい
る。

メサ（１０’　）を形成する。

第３図（ｂ）に示す如く、メサ（１０’）が形成された
基板（！０）上にｎ−ＧａＡｓの電流阻止層（Ｉりを表
面が平坦となるように積層する。

第３図（Ｃ）に示す如く、電流阻止層（１１）上に、メ
サ（１Ｇ’　１部分でメサ（１０’）即ち基板（１０）
に達し、メサ（１０’　）の存在しない部分で電流阻止
層（１１１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、電流は基板（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’　ｌが存在しない
部分は電流が流れないため、電流非注入領域となる。

しかし乍ら、斯る方法においては、平坦な電流阻止層（
１１）を得ることが技術的に困難であること、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、電流非
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
置能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であって、上
記課題を解決するなめ、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ることを特
徴とする。

（ホ）作用 本発明装置は、平坦な基板を用いることができるので、
平坦な電流阻止層を容易に形成でき、さらに電流阻止層
にストライプ溝を形成する際の、基板との煩雑な位置合
わせの工程を省略することができる。

（へ）実施例 第１図（ａｌは本発明装置の一実施例を示し、同図（ｂ
ｌ及び同図（ｃｌ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Ｇ　ａ　Ａ　ｓ＄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２５μ讃の範囲の端面近傍領域！Ａ）とその池の範
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）の深さ
は、電流阻止層（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Ｇａ＋
−、Ａ　Ｉ　、Ａ　ｓからなるｐ型クラッド層、（４）
はノンドープのＧ　ａ　＋　−ＩＩ　Ａ　ｌ　＊　Ａ　
ｓからなる活性層、（５）はｎ型Ｇ　ａ　ｒ　−ｙ　Ａ
　Ｉ　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、これらは電流阻止層
（２）上及び露出しな基板（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
が形成されている。

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。

先ず、第２図（ａ）に示す如く、基板（１）の−主面上
にＬＰＥ法等を用いて厚さ１．２ｇ麿の電流阻止層（２
）を積層する０次いで電流阻止層（２）上に第１のレジ
スト（８）を塗布し、フォトリソグフィを用いて第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ＷＡを２．５ｍｍとし、内部領域（Ｂ）の除去幅Ｗ
、を１．２１としている。また、装置の共振器長は６０
０ｎとし、上記端面近傍領域（Ａ）は２５＃ｌとしてい
る。

第２図（ｂ）に示す如く、リン酸系エッチャント（リン
酸：過酸化水素水：メタノール＝１　：　１　：２）を
用いて、電流阻止層（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
成される清の深さは０．８ｕとなり、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
うようにフォトリン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（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、リン酸系エッチャントを用い
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＋８１　（９）を除去する。これによって、内部領域
ｆＢ）における溝の深さは１．５ｎとなり、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
溝幅と略等しくなる。ここで、端面近傍領域（Ａ）と内
部領域（Ｂ）とで溝幅が大きく異なると、装置の光出力
特性においてキンクと呼ばれる曲がりが生じ、出力飽和
し易くなるため、端面近傍領域（Ａ）と内部領域（Ｂ）
の溝幅は差を小さくするのが好ましい。

以上によって、２５ｎｍの電流非注入領域を有するスト
ライプ溝（７）が形成される。そして、斯るストライプ
溝（７）が形成された電流阻止層（２）上及びストライ
ブ溝（７）によって露出された基板（１）上に、ｐ型ク
ラッド層（３）、活性層（４）、ｎ型クラッド層（５）
、キャップ層（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、本発明装置においては、ストライブ溝（７）の端
面近傍領域（Ａ）の溝幅Ｗ、によって、特性が変化する
ことが判明した。但し、ここでいう溝幅ＷＦは、例えば
本実施例においてエツチング形成された２、　５ｇｍを
指すものではなく、ｐ型クラッド層（３）以下の各層を
積層した後の幅をいうものである。即ち、第４図（ａ）
に示す如く、エラ気あるいは融液に曝されるなめ、第４
図（ｂ）に示す如く、溝の肩部にだれが生じる。これに
より溝幅Ｗ、は元の幅よりも広がってしまう０例えば本
実施例で幅２，５μｍにエツチング形成されたストライ
ブ溝（７）はｐ型クラッド層（３）の形成後約５．０ｊ
ｍに広がる。ここで溝幅は、電流阻止層（２）表面と電
流阻止層（２）の平坦部に接する平面との接点のストラ
イブ溝（７）を挟んだ最短距離とした。

第５図乃至第７図に本発明装置における場面近傍領域（
Ａ）の溝幅に対する各種特性を示す、第５図は最大光出
力、第６図は２０−Ｗ出力時の動作電流、第７図はスロ
ープ効率（光出力の増分／動作電流の増分）を夫々示す
、ここで、内部領域（Ｂ）の溝幅は、５．０μ麿で一定
として端面近傍領域（Ａ）の溝幅を種々変えたものであ
り、また、共振器端面のコーティングはせずに測定した
ものである。

これらの特性図から明らかな如く、端面近傍領域（Ａ）
の好ましい溝幅は３．５〜６．５ｇｍであり、より好ま
しくは５．０〜６．０７１１である。

第８図は端面近傍領域（Ａｌの溝幅を夫々、２．５μｍ
、５．５＃１．７．５ｎｍとした時の電流−光出力特性
を示したものである。この時、装置の共振器長を６００
１、内部領域（Ｂ）の溝幅を５．　ｈａと一定にし、さ
らに、共振器端面には、夫々８％、７０％の反射膜をコ
ーティングしたものである８図から明らかな如く、溝幅
が２．５μ−のものでは、１２０ｍＷ程度でＣＯＤが生
じ、？、５ｊＩｍのものでは１００ｍＷ程度でキンクと
呼ばれる出力特性の段差が生じるのに対し、溝幅が５．
５ｕのものでは２００ｄ以上まで直線的な出力特性が得
られる。

以上、本実施例装置及び各測定に用いた装置では電流密
度の低減を目的として共振器長を６００μ麿としたが、
これはより好ましい値であり、５００〜７００Ｂの範囲
であれば時間等な特性が得られる。

（ト）発明の効果 本発明装置は、ストライプ溝の形成を２回のエツチング
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
層することができ、さ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
、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。

【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ｔｂ＞及び（ｃｌは夫々同図（ａ）のＸ−Ｘ
断面図及びＹ−Ｙ断面図、第２図（ａ）乃至（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
）乃至ｆｃ）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、第４図（ａ）及び（ｂ）
はｐ型クラッド層形成前後のストライプ溝形状を示す断
面図、第５図乃至第８図は本発明装置の特性曲線図であ
る。

Claims (2)

【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
   領域とからなることを特徴とする半導体レーザ装置。
2. （２）上記ストライプ溝の上記電流阻止層の層厚より浅
   い深さを有する領域における溝幅が３．５〜６．５μｍ
   であることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装
   置。