JPH05343813A - 量子井戸構造半導体レーザ装置及び製造方法 - Google Patents

量子井戸構造半導体レーザ装置及び製造方法

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JPH05343813A
JPH05343813A JP17200992A JP17200992A JPH05343813A JP H05343813 A JPH05343813 A JP H05343813A JP 17200992 A JP17200992 A JP 17200992A JP 17200992 A JP17200992 A JP 17200992A JP H05343813 A JPH05343813 A JP H05343813A
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JP
Japan
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face
active layer
semiconductor laser
laser device
layer
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JP17200992A
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Yousuke Fujino
陽輔 藤野
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Asahi Glass Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】瞬時光学損傷による端面破壊を防止し、より高
出力で、かつ動作特性が安定し、高効率で高信頼性を目
的とする。 【構成】量子井戸型活性層を、共振器の端面側でのスト
ライプ幅と厚みに対して、内部に向けて徐々にストライ
プ幅を狭くし、かつ活性層の厚みを厚くしてなることを
特徴とする半導体レーザ装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高信頼性で高出力の半
導体レーザ装置およびその製造方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】共振器の端面に処理を特に施していない
通常の半導体レーザにおいては、端面劣化のために高い
出力を得ることができない。高出力化の一つの方法とし
て、いわゆるウインドウ構造が提案されている。これ
は、図5に示すように共振器の端面に、共振器の内部よ
りもバンドギャップエネルギが高く、共振光に対して透
明となる領域を設けるものである。
【0003】図5に従い、従来技術の説明を行う。n型
GaAs基板22上にn型AlGaAs型第1クラッド
層23、n型AlGaAs活性層24、n型AlGaA
s型第2クラッド層25を結晶成長させる。その後、2
つの端面14と15から離れた共振器内部のみに選択的
に亜鉛などのp型不純物を拡散して、図5中の斜線部に
示すp型拡散領域28を形成し、表面からn型AlGa
As活性層24までをp型とし、ダブルヘテロ構造を形
成する。そしてこのようにして設けた積層構造の下面に
n型電極21を設け、上面にp型電極27を絶縁膜26
を介して設ける。
【0004】通常、同じ材料の場合、n型の方がp型よ
りも実効的なエネルギバンドギャップが大きいため、端
面14および端面15の近傍に共振光に対して透明なウ
インドウ構造が形成されることになる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図5に示す従
来例において、n型AlGaAs活性層24にp型不純
物が高濃度にドープされている。つまり、半導体レーザ
における発光作用の中心部位である活性層そのものに高
濃度ドーピングが行われるので、(イ)結晶性の低下、
(ロ)フリーキャリア吸収の増大による発振しきい値電
流の上昇、およびこれに伴う発振効率の低下、(ハ)信
頼性の低下等の問題点を有していた。さらにn型クラッ
ド層と活性層との境界でpn接合をとるために、(ニ)
製造工程においてその不純物拡散の制御が、非常に難し
いという欠点を有していた。
【0006】そこで本発明は上記のような問題点を解消
するためになされ、高信頼性で高出力の半導体レーザ装
置を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、単一または多
重の量子井戸構造の活性層を備え、第1の端面と第2の
端面を備えた半導体レーザ装置において、第1の端面お
よび第2の端面の少なくとも一方に対応する端面側の活
性層のエネルギバンドギャップ値が、中央部の活性層の
エネルギバンドギャップ値よりも、大きくしてなること
を特徴とする半導体レーザ装置を提供する。
【0008】また、半導体基板上に、バッファ層、第1
クラッド層、単一または多重量子井戸構造を有する活性
層または前記活性層を第1と第2のグレイデッド・イン
デックス層で挟み込んだ層、さらに第2クラッド層、そ
してキャップ層を、この順にストライプ状に気相成長方
法で形成し、このように設けられた積層構造を挟むよう
にp型電極と、n型電極とが両面に設けられた半導体レ
ーザ装置の製造方法において、前記活性層の形成に用い
る絶縁マスクのマスク穴の少なくとも一端の幅が、その
マスク穴の中央部の幅よりも太い非矩形のマスク穴を有
する絶縁マスクを用い、かつ選択結晶成長法によって活
性層を形成することを特徴とする半導体レーザ装置の製
造方法を提供する。
【0009】
【作用】本発明における半導体レーザ装置は、積層構造
をなす共振器の端面部において活性領域のバンドギャッ
プエネルギを、中央部よりも相対的に大きくすることに
よりウインドウ構造を形成し端面における瞬時光学損傷
(COMD:Catastropic Optical
Mirror Damage)のしきい値を増大させ
ることができる。さらに、拡散プロセスを用いずして活
性層等を形成することが可能である。
【0010】
【実施例】図1は、本発明の実施例の上面図とそれに対
応する発光エネルギ状態を示すグラフとを示すブロック
図である。この上面図において、端面側に位置する部位
が太く、中央部側が相対的に細く設けられたストライプ
部を模式的に表している。図2は、図1のA−A’切断
線における断面図である。図3は、図1のB−B’切断
線における断面図である。図2と図3も、積層構造の断
面を模式的に表している。なお、理解のためストライプ
部の厚みを強調して描いている。
【0011】図2を参照して説明する。GaAsのn型
基板2上に、SiO2 ,Si3 N4などの絶縁マスクを
用いて、逆台形の溝をドライエッチングもしくはウエッ
トエッチング等により形成する。このとき絶縁マスクの
幅は共振器の端面部において幅広く、共振器の端面から
離れた内部において幅狭くしている。
【0012】その後、MO−CVD(Metal−Or
ganic CVD)、MBE(Molecular
Beam Epitaxy:分子線エピタキシャル
法)、MO−MBE等の選択結晶成長技術を用い以下の
積層構造を形成する。
【0013】まずn型GaAsからなるバッファ層5、
n型Al0.5 Ga0.5 Asからなる第1クラッド層6、
ノンドープAlX Ga1-X As(X=0.2〜0.5)
からなる第1グレイデッド・インデックス層7(Gra
ded−Index層、屈折率変化層のことである、以
下GRIN層と略す)、ノンドープ性のMQW(Mul
ti Quantum Well:多重量子井戸)を有
する活性層8、ノンドープAlY Ga1-Y As(Y=
0.2〜0.5)からなる第2GRIN層9、p型Al
0.5 Ga0.5 Asからなる第2クラッド層10、p型G
aAsからなるキャップ層11を成長させる。
【0014】さらにp型電極4およびn型電極1を形成
する。なお、上面のp型電極4の端は共振器の2つの両
側の端面からそれぞれ離れて内部のみに形成しているの
で、レーザ発光動作上のマイナス要因である非発光再結
合を抑制することができる。また第1バッファ層5と第
1クラッド層6の間に、超格子等のバッファ層をさらに
挿入し、結晶性を向上させることも可能である。第1G
RIN層7と第2GRIN層9とは、設けなくともレー
ザ発光動作は可能である。発光しきい値の点では、設け
た方が望ましい。
【0015】このような積層構造を設けた後で、所望の
共振器長に、積層構造をへき開し、レーザ光の取り出し
方向とする端面(出射端面となる)に10%程度の反射
率を持たせた低反射膜12(以下、AR膜と略す)を、
この反対側に位置して非出射端面となる端面に90%程
度の反射率を持たせた反射膜13(以下、HR膜と略
す)をコーティングし、レーザ光の高出力化および端面
そのものの酸化防止を行っている。
【0016】なお、図3においてはストライプ部の中央
部側の厚みが端面側よりも相対的に厚いため、端面側よ
り中央部側で盛り上がっているように強調して図を描い
ている。また、これに対応して、図2ではキャップ層1
1の斜面部(断面部からp型電極までの間)が断面部の
直上に見えるものとしている。実際は、巨視的にほぼ平
坦な積層構造である。また、p型電極4と直接コンタク
トしないキャップ層11の表面には、さらに保護膜を設
けてもよい。
【0017】次に、この半導体レーザ装置の基本的な動
作について説明する。p型電極4に正の電圧を、かつn
型電極1に負の電圧を印加する。本実施例では、p型電
極4が電流注入電極として作用する。電流は逆台形上の
溝に制限されノンドープ性のMQWを有する活性層8
の、p型電極4に対応する活性領域に集中する。活性層
8の活性領域にキャリアが注入されると電子とホールの
再結合によって量子井戸幅と、材料組成で決定される発
光波長で発光し、発光した光は共振器の2つの端面の間
で反射増幅され、ある電流値、いわゆる発振しきい値以
上になるとレーザ発振する。
【0018】GaAsや、AlGaAs等の量子井戸の
井戸幅と、その発光エネルギの関係は、量子井戸幅が大
きくなると、発光波長が長くなることである(発光エネ
ルギは小さくなる)。そして、その他の諸条件にもよる
が、量子井戸幅が20nmを超えると、発光波長の変化
は飽和し、一定の値に近づく傾向にある。たとえばGa
Asを例にとると図4のような特性を示す。
【0019】図1における半導体レーザにおいて、例え
ばGaAsの量子井戸幅を共振器の端面側において6n
m、共振器内部(端面側に対しての中央部)において
8.6nmとする。この構造によって端面側と中央部で
の発光エネルギの差が、ΔE=約40meV(ミリエレ
クトロンボルト)となり、共振器の端面側において大き
くすることができる。
【0020】このように活性層の部位によって、量子井
戸幅の異なる結晶は、MO−CVD、MO−MBE等の
選択結晶成長技術を用いることにより実現できる。すな
わち図1に示すように端面側での活性層8のストライプ
幅を2bとし、共振器の内部でのストライプ幅2aと
し、2b>2aとなるように端面側でのパターン幅を広
くすることにより、広い部分(端面側)には薄く(すな
わちエネルギバンドギャップ=Eg大)。狭い部分(共
振器の内部)には厚く(すなわちエネルギバンドギャッ
プ=Eg小)なるように結晶成長させることができる。
【0021】これは絶縁マスク上において結晶成長が起
こらないため、絶縁マスク上の気相中に存在する原料種
が気相中を横方向に拡散し、成長領域に到達して成長に
寄与するためである。すなわち、マスク幅が大きく、マ
スク穴が小さい(すなわちマスクの占める割合が大き
い)ほど厚く成長することによる。
【0022】図1にその形状が表されている。n型基板
2に設けられた溝に、積層されるストライプ状の構造の
端面部での幅を、ほぼ2bとし、中央部での幅をほぼ2
aとする。また、B−B’切断線は、中心線を兼ねるも
のとし、Wは積層構造を有する半導体レーザ装置の幅の
ほぼ1/2を示す。従って、図1に示すW、a、bの寸
法比を変えることにより、(a<b<W)端面側を薄
く、共振器の内部(端面側に対する中央部)において厚
くすることができ、ウインドウ構造が形成される。
【0023】また同時に、共振器の端面側において導波
領域が徐々に広くなっているために、光密度を低減させ
ることができる。この形状は、ほぼマスク穴の形状で決
定される。以上の効果により瞬時光学損傷(COMD)
を、従来のものに比して1桁程度改善できる。また、共
振器内部と端面側ではパターン幅をなだらかに変化させ
ているので、導波損失を同時に小さくすることが可能で
ある。
【0024】なお、本実施例においては、徐々にストラ
イプ幅が曲線状に変化する図1の形式のものを例示した
が、直線状に変化する形式のものであってもよい。ま
た、端面に近づくにつれてより開口する形式のものであ
ってもよい。
【0025】上記の実施例では、多重量子井戸型(MQ
W)としたが、活性層を単一量子井戸(SQW)として
もよい。実施例に示すようなFP型の半導体レーザだけ
ではなく、回折格子を備えたDBRや、DFB型のレー
ザでも適用可能である。さらにストライプ構造は、実施
例に示す以外の他の構造、例えば埋め込み型、プレーナ
型等のようなストライプでも適用可能である。
【0026】
【発明の効果】以上のように、本発明により、共振器端
面における瞬時光学損傷(COMD)のしきい値を増大
させることができ、破壊しやすい端面構造を保護し、レ
ーザ光の高出力化を達成することができるとともに、半
導体レーザ装置としての信頼性の向上の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施例の上面図と発光エネルギ状態を示
すグラフとを対応したブロック図。
【図2】第1の実施例の正面(B−B’切断線)から見
た断面図。
【図3】第1の実施例の側面(A−A’切断線)から見
た断面図。
【図4】GaAsの量子井戸幅と発光エネルギの関係を
示すグラフ。
【図5】従来例におけるウインドウ構造を示す側面図。
【符号の説明】
1:n型電極 2:n型基板 3:絶縁膜 4:p型電極 5:バッファ層 6:第1クラッド層 7:第1グレイデッド・インデックス層 8:活性層 9:第2グレイデッド・インデックス層 10:第2クラッド層 11:キャップ層 12:低反射膜 13:反射膜

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】単一または多重の量子井戸構造の活性層を
    備え、第1の端面と第2の端面を備えた半導体レーザ装
    置において、第1の端面および第2の端面の少なくとも
    一方に対応する端面側の活性層のエネルギバンドギャッ
    プ値が、中央部の活性層のエネルギバンドギャップ値よ
    りも、大きくしてなることを特徴とする半導体レーザ装
    置。
  2. 【請求項2】請求項1の半導体レーザ装置において、活
    性層に電流を注入せしめる電流注入電極の少なくとも一
    方の端が第1の端面または第2の端面に接しないように
    設けられ、前記電流注入電極に対応した活性層の活性領
    域でキャリアが注入されることを特徴とする半導体レー
    ザ装置。
  3. 【請求項3】活性層の厚みが、少なくとも一方の端面側
    で、中央部よりも薄くされたことを特徴とする請求項1
    または2の半導体レーザ装置。
  4. 【請求項4】一方の端面に低反射膜を、もう一方の端面
    に反射膜を設けたことを特徴とする請求項1〜3のいず
    れか1項の半導体レーザ装置。
  5. 【請求項5】半導体基板上に、バッファ層、第1クラッ
    ド層、単一または多重の量子井戸構造を有する活性層ま
    たは前記活性層を第1と第2のグレイデッド・インデッ
    クス層で挟み込んだ層、さらに第2クラッド層、そして
    キャップ層を、この順にストライプ状に気相成長方法で
    形成し、このように設けられた積層構造を挟むようにp
    型電極と、n型電極とが両面に設けられた半導体レーザ
    装置の製造方法において、前記活性層の形成に用いる絶
    縁マスクのマスク穴の少なくとも一端の幅が、そのマス
    ク穴の中央部の幅よりも太い非矩形のマスク穴を有する
    絶縁マスクを用い、かつ選択結晶成長法によって活性層
    を形成することを特徴とする半導体レーザ装置の製造方
    法。
JP17200992A 1992-06-05 1992-06-05 量子井戸構造半導体レーザ装置及び製造方法 Withdrawn JPH05343813A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003038956A1 (en) * 2001-10-29 2003-05-08 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Production method for semiconductor light emitting element
EP1583189A3 (en) * 2004-03-31 2005-10-19 Toyoda Gosei Co., Ltd. Semiconductor laser and method for producing the same

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003038956A1 (en) * 2001-10-29 2003-05-08 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Production method for semiconductor light emitting element
US6884648B2 (en) 2001-10-29 2005-04-26 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method for fabricating semiconductor light emitting device
US6958493B2 (en) 2001-10-29 2005-10-25 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method for fabricating semiconductor light emitting device
EP1583189A3 (en) * 2004-03-31 2005-10-19 Toyoda Gosei Co., Ltd. Semiconductor laser and method for producing the same

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