JPH0485981A - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、電流狭窄部を有する半導体レーザ装置にかか
るものであり、特に、電流狭窄部のへテロ接合界面の改
良に関するものである。

［従来の技術］ 従来の電流狭窄部を有する半導体レーザ装置としては、
例えばｊＩ５図に示すような電流狭穿構造のものがある
。同図において、駆動用の電流は外部からＰ電極１０に
供給されて、図中の矢印のように流れるようになってい
る。

詳述すると、電流は、Ｐ型（導電型がＰ）ＧａＡｓによ
って形成されたＰ型コンタクト層１２からＩｎｏ、５Ｇ
ａｏ、５Ｐによって形成されたりッジ層１４を通過して
、Ｐ型Ｉ　ｎｏ、　５　（Ｇ　ａ　１−ＸＡ　ｌ　５）
Ｃ１，５Ｐによって形成されたＰ型りランド層１６に達
する。そして更に、電流は、不純物が注入されていない
Ｉ　ｎｏ、　５Ｇ　ａ　Ｏ−５Ｐによって形成された活
性層１８に達する。

その後電流は、Ｎ型（導電型がＮ）Ｉｎ□、５（Ｇ　ａ
　１−ＸＡ　ｌ　ｘ）　０．５Ｐによって形成されたＮ
型クラッド層２０．Ｎ型Ｇ　ａ　Ａ　ｓによって形成さ
れたＮ型コンタクト層２２を介してＮ電！ｉ２４に至る
。そして、このような電流の流れにおいて、活性層１８
でレーザ光の発光が行なわれる。この例では、可視領域
の波長のレーザ光の発光が可能である。

［発明が解決しようとする課Ｍ］ ところで、以上のような半導体レーザ装置の電極経路に
おけるＰ型コンタクト層１２からＰ型りラッド層１６に
至るエネルギバンドは、例えば第６図のようになる。同
図に示すように、各層界面のへテロ接合部分、すなわち
ＧａＡｓ／ＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＰ／ＩｎＧａＡＩＰ界
面では、各層のエネルギバンド不連続によるエネルギス
パイク２６．２８が現わわる。なお、図中、Ｂｃ、Ｂｖ
は、それぞれれ伝導体２価電子帯を各々示し、Ｅｆはフ
ェルミレベルを示す。第７図には、かかるバンド不連続
の関係が示されている。

同図中、横軸はＧａとＡｌとの割合の値Ｘであり。

横軸はＧａＡｓの伝導帯及び価電子帯に対するバンド不
連続値ΔＥＶ、ΔＥｃである。

このようなヘテロ接合界面に発生するスパイク２６．２
８は、正孔（ホール）に対してはバリア（エネルギ障壁
）として作眉する。このため、装置にレーザ発振層の駆
動電圧を印加した際には、この部分で大きな電圧降下が
生じる。これは、装置全体としてみたときには、所定の
光出力を得るために、活性層１８における発光に必要と
される電圧に、スパイク２６．２８における電圧降下分
を付加した大きな電圧を印加しなければならないことに
なる。従って、消費電力が必要以上に大きくなる。

また、スパイク２６．２８で消費される電力は、結果的
に熱となる。このため、装置の発熱量が大きくなり、発
振しきい値（スレッショルドレベル）が大きくなるなど
の特性劣化をきたすようになる。

また、かかる熱により、レーザ寿命が短くなるという不
都合もある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、不要な電
力消費の低減を図るとともに、発熱による特性劣化や寿
命低下を良好に防止することができる半導体レーザ装置
を提供することを、その目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、コンタクト層とクラッド層との間に、エネル
ギバンドの異なる電流狭窄部が形成された半導体レーザ
装置において、前記各層の間に、−方の層の組成から他
方の層の組成に至る連続した組成変化を示す中間層を形
成したことを特徴とするものである。

［作用コ 本発明によれば、中間層の組成が連続的に変化するため
、隣接層間のエネルギバンドは良好に連続して、スパイ
クの発生が低減される。このため、スパイクによる電圧
降下に基づく不要な電力消費も低減される。

［実施例］ 以下、本発明にかかる半導体レーザ装置の一実施例につ
いて、添付図面を参照しながら説明する。

なお、上述した従来例と同様又は相当する構成部分につ
いては、同一の符号を用いることとする。

第１図には、本実施例にかかる半導体レーザ装置の主要
断面が示されている。同図において、上述したＰ型コン
タクト層１２とリッジ層１４との間には、第１中間層５
０が形成されており、リッジ層１４とＰ型クラッド層１
６との間には、１！２中間層５２が形成されている。す
なわち、前記スパイク２６，２８の部分に、それぞれ中
間層５０゜５２が各々形成された構成となっている。

次に、以上のような実施例の製造方法について、第２図
を参照しながら説明する。最初に、同図（Ａ）に示すよ
うに、Ｎ型コンタクト層２２からＰ型コンタクト層１２
に至る各層が順に形成される。

詳述すると、不純物であるドナー濃度が例えばＮｏ約１
０１８／ｃｍ３のＮ型Ｇ　ａ　Ａ　ｓ基板２２Ａ上に、
ＭＯＣＶＤ法によって次の各層の結晶成長が順に行なわ
れる。このＭＯＣＶＤ法による結晶成長は、ガスとして
、ＴＭＧ、Ｔ ＭＩ、ＴＭＡ、ＤＭＺ、ＳｉＨ４，ＡｓＨ３ｙＰＨ３が
用いられ、基板温度的７００℃で結晶成長が行なわれる
。

（１）Ｎ型Ｇ　ａ　Ａ　ｓによるＮ型バッファ層２２Ｂ
（Ｎｏ約１０１８／ｃｍ３．膜厚的２μｍ）（２）Ｎ型
Ｉ　ｎｏ、ｓ　（Ｇ　ａｏ、ａＡ　１０．７）　０．５
ＰによるＮ型クラッド層２０（Ｎｏ約５Ｘ１０１７／Ｑ
ｍ３．膜厚的１μｍ）。

（３）不純物が含まれていない（ｕｎｄｏｐｅｄ）Ｉｎ
ａ、５Ｇａａ、５Ｐによる活性層１８（膜厚約Ｏ６７μ
ｍ） （４）Ｐ型Ｉ　ｎｏ、５（Ｇ　ａｏ、３Ａ　１０．７）
　０．５ＰによるＰ型クラッド層１６（アクセプタ濃度
ＮＡ約５×１０１７／ｃｍ３．膜厚的１μｍ） （５）Ｐ型１ｎｏ、５（Ｇａ１−ｘＡｌｘ）０．５Ｐに
よる第２中間層５２（ＮＡ約５Ｘ１０１７／ｃｍ３．ｘ
の値は０．７からＯまで変化、膜厚的０．２μｍ） （６）Ｐ型Ｉ　ｎｏ、　５Ｇ　ａ　［１，５Ｐによるリ
ッジ層１４（ＮＡ約５×１ｏ１７／ｃｍ３．膜厚的０．
２μｍ） （７）Ｐ型ＩｎＧａＡｓＰによる第１中間層５０゜Ｘ　
（ＧａＡｓ）＋（１−Ｘ）（ＩｎＧａＰ）として、Ｘの
値はＯから１まで変化（ＮＡ約５Ｘ１０１？／Ｃｍ３．
膜厚的０．２μｍ） （８）Ｐ型Ｇ　ａ　Ａ　ｓによるＰ型コンタクト層１２
（ＮＡ約１０１８／ｃｍ３膜厚約０．１μｍ）以上の各
部のうち、第１中間層５０では、Ｘ　（ＧａＡｓ）＋（
１−８）（ＩｎＧａＰ）においてＸの値がＯから１まで
変化するように形成される。

すなわち、リッジ層１４との界面では、Ｘが「ｏ」でリ
ッジ層１４と同一の組成に形成される。そして、徐々に
Ｘの値が増大し、Ｐ型コンタクト層１２との界面では、
Ｘが「１」となって、Ｐ型コンタクト層１２と同一の組
成に形成される。

また、第２中間＃５２も同様であり、 Ｉ　ｎ　口、　５　（Ｇ　ａ　１−ｘＡ　ｌ　ｘ）　０
．５ＰにおいてＸの値が０．７からＯまで変化するよう
に形成される。すなわち、Ｐ型クラッド層１６との界面
では、Ｘがｒｏ、７ＪでＰ型クラッドＮ１６と同一の組
成に形成される。そして、徐々にＸの値が減少し、リッ
ジ層１４との界面では、Ｘが「Ｏ」となって、リッジ層
１４と同一の組成に形成される。

これらの中間層５０．５２における組成の連続的変化は
、ガス流量を製造装置のＷｆＪ御プログラムなどを利用
して変化させることによって行なわれる。

次に、以上のような各部の積層の後に、Ｐ型コンタクト
＃１２上に、５ｉ０２．ＳｉＮ４などの絶縁物によるマ
スク５４が適宜のパターンで形成される。そして、その
後に、同図（Ｂ）に示すように、リッジ部のエツチング
加工が行なわれる。

次に、同図（Ｃ）に示すように、電流、光狭窄を行なう
ためのＮ型Ｇ　ａ　Ａ　ｓによる狭窄層５６（Ｎｏ約１
０１８／ｃｍ３．膜厚的１μｍ）がりッジ部の周囲に形
成される。

そして更に、同図（Ｄ）に示すように、絶縁物マスク５
４が除去され、ＰｙＪ！ＧａＡｓによるＰ型コンタクト
層１２（ＮＡＡｌＯ２１８／　ｃ　ｍ３．膜厚的１μｍ
）が形成される。そして、各コンタクト層１２．２２に
は、Ａ　ｕ　／　Ａ　ｕ　Ｂ　ｅによるＰ電極１０　、
　Ａ　ｕ　／　Ａ　ｕ　Ｇ　ａによるＮ電極２４が各々
形成される。

次に、第３図及び第４図を参照しながら、上述した実施
例の作用について説明する。第３図には、Ｐ型コンタク
ト層１２からＰ型クラッド層１６に至るエネルギバンド
構造が示されており、第４図には、本実施例及び従来例
の電流−電圧特性が示されている。

上述したように、本実施例では、中間層５０゜５２が形
成されており、その組成は、隣接する層に対応して順に
変化するようになっている。このため、Ｐ型コンタクト
屡１２からＰ型りランド層１６に至るまで、連続的に組
成が変化するようになる。従って、従来構造のへテロ接
合において界面に生じたエネルギスパイク２６．２８は
発生しない。また、本実施例では、高濃度のＰ型が用い
られているため、フェルミレベルＥｆにほぼ平行な価電
子帯Ｂｙが形成されるようになる。すなわち、Ｐ型半導
体の多数キャリアである正孔（ホール）に対するバリア
がないため、ヘテロ接合部分による電圧降下が生じない
ようになる。

従って、電極１０．２４間にＪｏｔ方向電圧が印加され
ると、スパイク２６．２８による電圧降下分がないため
に、従来より低電圧で所定の電流が流れるようになり、
゛低電圧で所望の光出力を得ることができる。第４図に
示すように、グラフ＃１の従来例に対して、グラフ＃２
の本実施例では約０゜２ｖ低い電圧で電流が流れ始めて
いる。

なお、本発明は、何等上記実施例に限定されるものでは
なく、例えば、ＭＯＣ：ＶＤ法のかわりにＭＢＥ法を用
いるようにしてもよい。また、Ｐ型コンタクト層１２か
らＰ型クラッド層１６にいたる組成変化は、エネルギギ
ャップ差が２５　ｍ　ｅ　Ｖ以下となる組成の贋を多数
形成して、段階的に組成変化を行なうようにしても、前
記実施例と同様の効果を得ることができる。その他、各
部の導電型が前記実施例と逆でも、基本的には適用可能
である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明にかかる半導体レーザ装置
によれば、隣接層に対応して組成が連続的に変化する中
間層を形成することとしたので。

エネルギスパイクによる不要な損失の発生が防止され、
少ない消費電力で所定の光出力を得ることができるとと
もに、発熱による特性劣化や寿命低下が良好に防止され
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる半導体レーザ装置の一実施例を
示す構成断面図、第２図は前記実施例の／Ｈ〜 製造過程を示す説明図、第３図は前記実施例におけるＰ
型コンタクト層からＰ型クラッド層に至るエネルギバン
ドを示す説明図、３ｇ４図は前記実施例における電流−
電圧特性を示すグラフ、第５図は従来例を示す構成断面
図、第６図及び第７図は前記従来例の説明図である。 １０．２４・・・電極、１２．２２・・・コンタクト層
、１４・・・リング層、１６，２０・・・クラッド層、
１８・・・活性層、５０．５２・・・中間層、５４・・
・絶縁物マスク、５６・・・狭窄層。 特許出願人　　日本ビクター株式会社 秋理人　弁理士　梶原康稔 第２図 （Ｄ） 第３図 ＧａＡｓ 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 コンタクト層とクラッド層との間に、エネルギバンドの
   異なる電流狭窄部が形成された半導体レーザ装置におい
   て、 前記各層の間に、一方の層の組成から他方の層の組成に
   至る連続した組成変化を示す中間層を形成したことを特
   徴とする半導体レーザ装置。