JPH04364085A - 半導体レーザの製造方法 - Google Patents
半導体レーザの製造方法Info
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- JPH04364085A JPH04364085A JP13907291A JP13907291A JPH04364085A JP H04364085 A JPH04364085 A JP H04364085A JP 13907291 A JP13907291 A JP 13907291A JP 13907291 A JP13907291 A JP 13907291A JP H04364085 A JPH04364085 A JP H04364085A
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光情報処理、レーザ加
工、ＳＨＧ（Ｓｅｃｏｎｄ Ｈａｒｍｏｎｉｃ Ｇｅｎ
ｅｒａｔｉｏｎ）及び固体レーザ励起などに用いる特に
高出力の半導体レーザの製造方法に関する。
工、ＳＨＧ（Ｓｅｃｏｎｄ Ｈａｒｍｏｎｉｃ Ｇｅｎ
ｅｒａｔｉｏｎ）及び固体レーザ励起などに用いる特に
高出力の半導体レーザの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体レーザは、その性能向上と
ともに応用分野も拡大し、光情報処理、ＳＨＧ及び固体
レーザ励起等に使用されるに至っている。
ともに応用分野も拡大し、光情報処理、ＳＨＧ及び固体
レーザ励起等に使用されるに至っている。
【０００３】特に、現在ではより高出力の半導体レーザ
の開発が望まれている。然し乍ら、一般に半導体レーザ
の最大出力は、光出射端面自体がレーザ光を吸収するこ
とに因って生じるその光出射端面の急激な温度上昇によ
り制限を受けている。この様な温度上昇による劣化をＣ
ＯＤ（Ｃａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄ
ａｍａｇｅ）と一般に称されている。図中のＥｃは伝導
帯端、Ｅｖは価電子帯端を示す。
の開発が望まれている。然し乍ら、一般に半導体レーザ
の最大出力は、光出射端面自体がレーザ光を吸収するこ
とに因って生じるその光出射端面の急激な温度上昇によ
り制限を受けている。この様な温度上昇による劣化をＣ
ＯＤ（Ｃａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄ
ａｍａｇｅ）と一般に称されている。図中のＥｃは伝導
帯端、Ｅｖは価電子帯端を示す。
【０００４】図４は、この事情を説明するためのバンド
プロファイル図で、（ａ）は一般の半導体レーザの光活
性層であり、（ｂ）は従来改良して使用されている半導
体レーザの光活性層である。いずれも横軸は、一方の光
出射端面（イ）から他の光出射端面（ロ）までの発振器
長方向の位置を示し、縦軸は各位置における光学的禁止
帯幅を示す。
プロファイル図で、（ａ）は一般の半導体レーザの光活
性層であり、（ｂ）は従来改良して使用されている半導
体レーザの光活性層である。いずれも横軸は、一方の光
出射端面（イ）から他の光出射端面（ロ）までの発振器
長方向の位置を示し、縦軸は各位置における光学的禁止
帯幅を示す。
【０００５】同図（ａ）で示されるように、その発振器
長の光出射端面（イ，ロ）近傍では、半導体レーザチッ
プの結晶端面であるがための未結合手などに基づく表面
再結合が発生しているため、注入キャリア量は他の部分
と比較して小さくなっている。このため、光活性層内で
発生した光は、その光出射端面（イ，ロ）近傍で吸収さ
れてしまう。この様な吸収は、通常レーザの発生が数ｍ
Ｗ／ｃｍ２にまで達すると顕著に発生し、ＣＯＤの原因
となる。
長の光出射端面（イ，ロ）近傍では、半導体レーザチッ
プの結晶端面であるがための未結合手などに基づく表面
再結合が発生しているため、注入キャリア量は他の部分
と比較して小さくなっている。このため、光活性層内で
発生した光は、その光出射端面（イ，ロ）近傍で吸収さ
れてしまう。この様な吸収は、通常レーザの発生が数ｍ
Ｗ／ｃｍ２にまで達すると顕著に発生し、ＣＯＤの原因
となる。
【０００６】この様なＣＯＤを考慮して実用化されてい
るものに、同図（ｂ）に示す窓構造型半導体レーザがあ
る。これは、光活性層の光出射端面（ハ，ニ）における
光学的禁止帯幅を光活性層内のそれと比較して大きくす
ることにより、光活性層内で発生した光を光出射端面（
ハ，ニ）では吸収されにくくするものである。
るものに、同図（ｂ）に示す窓構造型半導体レーザがあ
る。これは、光活性層の光出射端面（ハ，ニ）における
光学的禁止帯幅を光活性層内のそれと比較して大きくす
ることにより、光活性層内で発生した光を光出射端面（
ハ，ニ）では吸収されにくくするものである。
【０００７】従来、この様な窓構造型半導体レーザの製
造方法としては、例えばその光出射端面近傍で半導体材
料の形成とエッチングを繰り返し行うことにより、光出
射端面の光学的禁止帯幅を拡大する方法があり、例えば
Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｌｅｔｔ．， ２２ （１９８６）
ｐ．２７９に記載されている。
造方法としては、例えばその光出射端面近傍で半導体材
料の形成とエッチングを繰り返し行うことにより、光出
射端面の光学的禁止帯幅を拡大する方法があり、例えば
Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｌｅｔｔ．， ２２ （１９８６）
ｐ．２７９に記載されている。
【０００８】また、他の方法としては、量子井戸レーザ
の光出射端面近傍をＺｎの拡散により無秩序化すること
により、光学的禁止帯幅を拡大する方法がある。斯る半
導体レーザに関しては、例えばＪａｐ．Ｊ．Ａｐｐｌ．
Ｐｈｙｓ．，２４（１９８５）に詳細に記載されている
。
の光出射端面近傍をＺｎの拡散により無秩序化すること
により、光学的禁止帯幅を拡大する方法がある。斯る半
導体レーザに関しては、例えばＪａｐ．Ｊ．Ａｐｐｌ．
Ｐｈｙｓ．，２４（１９８５）に詳細に記載されている
。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、前述した窓
構造型半導体レーザにあっては、半導体材料の形成とし
てのエピタキシャル結晶成長とエッチングとを繰り返す
ため、工程が非常に複雑になるという製造面での問題が
あり、更にはそのエピタキシャル成長による結晶成長時
において格子欠陥が結晶成長界面に生じやすく、半導体
レーザとしての信頼性が低下する等という特性面での問
題もある。
構造型半導体レーザにあっては、半導体材料の形成とし
てのエピタキシャル結晶成長とエッチングとを繰り返す
ため、工程が非常に複雑になるという製造面での問題が
あり、更にはそのエピタキシャル成長による結晶成長時
において格子欠陥が結晶成長界面に生じやすく、半導体
レーザとしての信頼性が低下する等という特性面での問
題もある。
【００１０】また、Ｚｎの拡散による方法にあっては、
そもそもＺｎの拡散という新たな工程を付加するという
問題の他に、その光出射端面の発光領域に１０１９ｃｍ
−３以上もの多量のドーパントを拡散しなければならな
いことから、約５００ｃｍ−１という大きな自由キャリ
アの損失が生じるといった問題も発生する。
そもそもＺｎの拡散という新たな工程を付加するという
問題の他に、その光出射端面の発光領域に１０１９ｃｍ
−３以上もの多量のドーパントを拡散しなければならな
いことから、約５００ｃｍ−１という大きな自由キャリ
アの損失が生じるといった問題も発生する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明半導体レーザの製
造方法の特徴とするところは、光活性層を有する半導体
レーザの光出射端面近傍にエネルギービームを照射する
ことにある。
造方法の特徴とするところは、光活性層を有する半導体
レーザの光出射端面近傍にエネルギービームを照射する
ことにある。
【００１２】
【作用】半導体レーザの光出射端面にエネルギービーム
を照射することによって、その光出射端面近傍の光活性
層の光学的禁止帯幅が拡大する。
を照射することによって、その光出射端面近傍の光活性
層の光学的禁止帯幅が拡大する。
【００１３】その結果、光活性層内で発生したレーザ光
のエネルギーよりも、拡大された光学的禁止帯幅のエネ
ルギーが大きいことから、レーザ光の吸収が光出射端面
で起こりにくくこの部分での熱上昇が抑制できる。
のエネルギーよりも、拡大された光学的禁止帯幅のエネ
ルギーが大きいことから、レーザ光の吸収が光出射端面
で起こりにくくこの部分での熱上昇が抑制できる。
【００１４】
【実施例】図１は、本発明半導体レーザの製造方法を説
明するための素子構造図で、斜視図で示している。図中
の（１）は面方位（１００）のｎ型ＧａＡｓからなる基
板、（２）は基板（１）上に形成したｎ型ＡｌＸＧａ１
−ＸＡｓから成るクラッド層、（３）はＡｌＸＧａ１−
ＸＡｓから成る光活性層を含むＧＲＩＮ−ＳＣＨ層、（
４）はｐ型クラッド層、（５）はｐ型ＧａＡｓのキャッ
プ層、（６）はＳｉ３Ｎ４層、（７）はＳｉ３Ｎ４層（
６）の一主面の中央部に設けられた電流注入部（幅１５
０μｍ，長さ５５０μｍの開口部）、（８）は本発明の
特徴であるエネルギービームを照射した部分である。
明するための素子構造図で、斜視図で示している。図中
の（１）は面方位（１００）のｎ型ＧａＡｓからなる基
板、（２）は基板（１）上に形成したｎ型ＡｌＸＧａ１
−ＸＡｓから成るクラッド層、（３）はＡｌＸＧａ１−
ＸＡｓから成る光活性層を含むＧＲＩＮ−ＳＣＨ層、（
４）はｐ型クラッド層、（５）はｐ型ＧａＡｓのキャッ
プ層、（６）はＳｉ３Ｎ４層、（７）はＳｉ３Ｎ４層（
６）の一主面の中央部に設けられた電流注入部（幅１５
０μｍ，長さ５５０μｍの開口部）、（８）は本発明の
特徴であるエネルギービームを照射した部分である。
【００１５】本例では、エネルギービームの照射は不活
性ガスである窒素雰囲気中で行い、使用したエネルギー
ビームは波長が４８８ｎｍのアルゴンレーザで１．０〜
２．５Ｗの強度範囲の連続照射により行った。この照射
により、照射面の温度は約１１００℃となり、約５分間
この状態を保持した。
性ガスである窒素雰囲気中で行い、使用したエネルギー
ビームは波長が４８８ｎｍのアルゴンレーザで１．０〜
２．５Ｗの強度範囲の連続照射により行った。この照射
により、照射面の温度は約１１００℃となり、約５分間
この状態を保持した。
【００１６】尚、本例半導体レーザのサイズは、共振器
長６００μｍ、幅が４５０μｍであり、又Ｓｉ３Ｎ４層
（６）は、電流挟搾の機能をするだけではなく、本発明
製造方法で行うエネルギービームを照射する際の、Ａｌ
ＸＧａ１−ＸＡｓ材料からＧａやＡｓが蒸発することを
抑制する役割も同時に果たしている。
長６００μｍ、幅が４５０μｍであり、又Ｓｉ３Ｎ４層
（６）は、電流挟搾の機能をするだけではなく、本発明
製造方法で行うエネルギービームを照射する際の、Ａｌ
ＸＧａ１−ＸＡｓ材料からＧａやＡｓが蒸発することを
抑制する役割も同時に果たしている。
【００１７】尚、これら各層のキャリア濃度及びその膜
厚を表１に示す。
厚を表１に示す。
【００１８】
【表１】
【００１９】本発明で行うエネルギービームの照射は、
従来周知の方法で半導体レーザの基本構造を製作したも
のの最終工程で、Ｓｉ３Ｎ４層（６）の側から行う。
従来周知の方法で半導体レーザの基本構造を製作したも
のの最終工程で、Ｓｉ３Ｎ４層（６）の側から行う。
【００２０】図２は、このエネルギービームを照射した
場合のＧＲＩＮ−ＳＣＨ層（３）内のＡｌ組成ｘ値（Ａ
ｌＸＧａ１−ＸＡｓ）の分布を示している。同図（ａ）
は照射前の分布であり（ｂ）は照射後である。同図の縦
軸は、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ層（３）の厚み方向の位置を示
している。 同図（ａ）に示すように、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ層（３）の
中央に厚み１００Åの、Ａｌの組成ｘ値が約０．１とな
っている部分がある。斯る部分が光活性層（３ａ）で、
その他の部分は光活性層（３ａ）から両端に向かって、
このＡｌ組成を漸増せしめている。この漸増部分の厚み
は、夫々０．８μｍである。
場合のＧＲＩＮ−ＳＣＨ層（３）内のＡｌ組成ｘ値（Ａ
ｌＸＧａ１−ＸＡｓ）の分布を示している。同図（ａ）
は照射前の分布であり（ｂ）は照射後である。同図の縦
軸は、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ層（３）の厚み方向の位置を示
している。 同図（ａ）に示すように、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ層（３）の
中央に厚み１００Åの、Ａｌの組成ｘ値が約０．１とな
っている部分がある。斯る部分が光活性層（３ａ）で、
その他の部分は光活性層（３ａ）から両端に向かって、
このＡｌ組成を漸増せしめている。この漸増部分の厚み
は、夫々０．８μｍである。
【００２１】エネルギービームが照射されると、同図（
ｂ）の如く光活性層（３ａ）の部分のＡｌ組成ｘ値は、
約０．１から約０．３と増加している。一般に、このＡ
ｌ組成ｘ値の増加は、ＡｌＸＧａ１−ＸＡｓの光学的禁
止帯幅を拡大させるように作用する。
ｂ）の如く光活性層（３ａ）の部分のＡｌ組成ｘ値は、
約０．１から約０．３と増加している。一般に、このＡ
ｌ組成ｘ値の増加は、ＡｌＸＧａ１−ＸＡｓの光学的禁
止帯幅を拡大させるように作用する。
【００２２】この光学的禁止帯幅の拡大は、エネルギー
ビームが照射されることによってＧＲＩＮ−ＳＣＨ層（
３）近傍のｐ型クラッド層（５）に含有されているＺｎ
がその光活性層（３ａ）内に拡散することによって発生
する。
ビームが照射されることによってＧＲＩＮ−ＳＣＨ層（
３）近傍のｐ型クラッド層（５）に含有されているＺｎ
がその光活性層（３ａ）内に拡散することによって発生
する。
【００２３】これは、従来法で説明したＺｎの拡散によ
る方法と異なり、ｐ型クラッド層（５）内に元来含有さ
れているＺｎのみをドーパントとするものであることか
らその量は微量であり、且つ斯るドーパントを添加する
ための新たな手段を設けることが必要ではないことから
非常に簡便に行うことができる。
る方法と異なり、ｐ型クラッド層（５）内に元来含有さ
れているＺｎのみをドーパントとするものであることか
らその量は微量であり、且つ斯るドーパントを添加する
ための新たな手段を設けることが必要ではないことから
非常に簡便に行うことができる。
【００２４】従って、本発明製造方法によれば、照射後
においても光出射端面近傍における光活性層（３ａ）内
のキャリア濃度が過剰とならず、この光出射端面での自
由キャリア損失を従来よりも小さくすることができると
ともに、光活性層（３ａ）のこの様な光学的禁止帯幅の
拡大を、エネルギービームが照射されている部分に限っ
て生ぜしめることができるという特徴がある。
においても光出射端面近傍における光活性層（３ａ）内
のキャリア濃度が過剰とならず、この光出射端面での自
由キャリア損失を従来よりも小さくすることができると
ともに、光活性層（３ａ）のこの様な光学的禁止帯幅の
拡大を、エネルギービームが照射されている部分に限っ
て生ぜしめることができるという特徴がある。
【００２５】又、本発明製造方法におけるエネルギービ
ームの照射は、半導体レーザの製造工程の最終段階で行
うことができることから、工程の複雑化にならない。更
にそのエネルギービームの照射は、図１のＳｉ３Ｎ４層
（６）側から照射することができるため、実際の照射に
おいては図３に示すような分割前のウエハー状態にある
半導体レーザチップ（３１）に、順次エネルギービーム
（３２）を照射することによって実施することができ量
産にも適している。
ームの照射は、半導体レーザの製造工程の最終段階で行
うことができることから、工程の複雑化にならない。更
にそのエネルギービームの照射は、図１のＳｉ３Ｎ４層
（６）側から照射することができるため、実際の照射に
おいては図３に示すような分割前のウエハー状態にある
半導体レーザチップ（３１）に、順次エネルギービーム
（３２）を照射することによって実施することができ量
産にも適している。
【００２６】実施例で使用したアルゴンレーザの他に、
電子線などによるエネルギービームを使用することによ
っても、本発明の効果を呈することが可能である。
電子線などによるエネルギービームを使用することによ
っても、本発明の効果を呈することが可能である。
【００２７】
【発明の効果】本発明半導体レーザの製造方法によれば
、光出射端面近傍における光活性層の光学的禁止帯幅を
拡大することが可能となることから、光出射端面でのレ
ーザ光の吸収が抑制でき、ひいては斯る部分の高温化を
防止できる。
、光出射端面近傍における光活性層の光学的禁止帯幅を
拡大することが可能となることから、光出射端面でのレ
ーザ光の吸収が抑制でき、ひいては斯る部分の高温化を
防止できる。
【００２８】このことは、発明による半導体レーザにあ
っては高出力型の半導体レーザを製造することができる
こととなる。
っては高出力型の半導体レーザを製造することができる
こととなる。
【００２９】また、本発明では、エネルギービームを光
活性層に照射することのみによって成し得ることから複
雑な工程の追加とならない。
活性層に照射することのみによって成し得ることから複
雑な工程の追加とならない。
【００３０】更に、本発明製造方法は、半導体レーザチ
ップの最終工程で行え、且つ半導体レーザチップのウエ
ハー状態で行えることから量産に適している。
ップの最終工程で行え、且つ半導体レーザチップのウエ
ハー状態で行えることから量産に適している。
【図１】本発明半導体レーザの製造方法を説明するため
の素子構造図（斜視図）である。
の素子構造図（斜視図）である。
【図２】本発明製造方法に於けるエネルギービームの照
射前後での光活性層内でのＡｌ組成分布図である。
射前後での光活性層内でのＡｌ組成分布図である。
【図３】ウエハー状態の半導体レーザチップへのエネル
ギービームの照射状態を示す図である。
ギービームの照射状態を示す図である。
【図４】従来の半導体レーザの光活性層のバンドプロフ
ァイル図である。
ァイル図である。
■ 光活性層
■ エネルギービーム照射部
Claims (1)
- 【請求項１】 光活性層を有する半導体レーザの光出
射端面近傍にエネルギービームを照射することにより、
前記光出射端面近傍の前記光活性層の光学的禁止帯幅を
拡大せしめることを特徴とする半導体レーザの製造方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13907291A JPH04364085A (ja) | 1991-06-11 | 1991-06-11 | 半導体レーザの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13907291A JPH04364085A (ja) | 1991-06-11 | 1991-06-11 | 半導体レーザの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04364085A true JPH04364085A (ja) | 1992-12-16 |
Family
ID=15236840
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13907291A Pending JPH04364085A (ja) | 1991-06-11 | 1991-06-11 | 半導体レーザの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04364085A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997033352A1 (en) * | 1996-03-08 | 1997-09-12 | Nippon Aspherical Lens Co., Ltd. | Lens, semiconductor laser element, device for machining the lens and element, process for producing semiconductor laser element, optical element, and device and method for machining optical element |
-
1991
- 1991-06-11 JP JP13907291A patent/JPH04364085A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997033352A1 (en) * | 1996-03-08 | 1997-09-12 | Nippon Aspherical Lens Co., Ltd. | Lens, semiconductor laser element, device for machining the lens and element, process for producing semiconductor laser element, optical element, and device and method for machining optical element |
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