JPH07162083A - 半導体レーザ装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体レーザ装置及びその製造方法Info
- Publication number
- JPH07162083A JPH07162083A JP30889393A JP30889393A JPH07162083A JP H07162083 A JPH07162083 A JP H07162083A JP 30889393 A JP30889393 A JP 30889393A JP 30889393 A JP30889393 A JP 30889393A JP H07162083 A JPH07162083 A JP H07162083A
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- Japan
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- diffusion
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- layer
- semiconductor laser
- laser device
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- Pending
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/16—Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface
- H01S5/162—Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface with window regions made by diffusion or disordening of the active layer
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】高出力，高信頼性の半導体レーザを作製する。
【構成】ＧａＡｓ基板１上のＩｎＧａＰを活性層４とす
る半導体レーザの端面にＺｎを拡散し、活性層の拡散領
域１１の発光波長を活性層内部の非拡散領域の発光波
長、及びレーザ光の波長より短波長側にシフトさせる。 【効果】エネルギギャップの拡大により、端面付近での
レーザ光の吸収を低減でき、発熱，光損傷を抑え、高出
力化，長寿命化の向上を図ることが出来た。
る半導体レーザの端面にＺｎを拡散し、活性層の拡散領
域１１の発光波長を活性層内部の非拡散領域の発光波
長、及びレーザ光の波長より短波長側にシフトさせる。 【効果】エネルギギャップの拡大により、端面付近での
レーザ光の吸収を低減でき、発熱，光損傷を抑え、高出
力化，長寿命化の向上を図ることが出来た。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高出力及び高信頼性を有
する半導体レーザ装置、及び、その製造方法に関する。
する半導体レーザ装置、及び、その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＩｎＧａＰを活性層とする短波長半導体
レーザの主な劣化原因には、共振器端面近傍でのレーザ
光吸収による発熱、及び損傷が上げられる。端面でのレ
ーザ光吸収を低減するには、端面近傍でのエネルギギャ
ップの拡大（波長の短波長化）が必要である。従来、短
波長化の方法としては、レーザ端面へのＳｉのイオン注
入（特開平3−116795 号）により、ＩｎＧａＰ混晶層を
ディスオーダ化し、短波長化した例がある。また、Ｚｎ
の固相拡散を用いてＩｎＧａＰ混晶層をディスオーダ化
した例は、第１０回半導体レーザシンポジウム（性能向
上のための手法と技術），Ｈ５年，２５ページ目に記載
の「窓構造可視光レーザ６７０ｎｍ帯ＡｌＧａＩｎＰ系
レーザの窓構造」等があげられる。この方法は、どちら
もＩｎＧａＰ層にＳｉ，Ｚｎを注入することにより、オ
ーダリング層（混晶内に秩序構造を持った結晶）をディ
スオーダ化（無秩序化）し、エネルギギャップを拡大し
ていた。
レーザの主な劣化原因には、共振器端面近傍でのレーザ
光吸収による発熱、及び損傷が上げられる。端面でのレ
ーザ光吸収を低減するには、端面近傍でのエネルギギャ
ップの拡大（波長の短波長化）が必要である。従来、短
波長化の方法としては、レーザ端面へのＳｉのイオン注
入（特開平3−116795 号）により、ＩｎＧａＰ混晶層を
ディスオーダ化し、短波長化した例がある。また、Ｚｎ
の固相拡散を用いてＩｎＧａＰ混晶層をディスオーダ化
した例は、第１０回半導体レーザシンポジウム（性能向
上のための手法と技術），Ｈ５年，２５ページ目に記載
の「窓構造可視光レーザ６７０ｎｍ帯ＡｌＧａＩｎＰ系
レーザの窓構造」等があげられる。この方法は、どちら
もＩｎＧａＰ層にＳｉ，Ｚｎを注入することにより、オ
ーダリング層（混晶内に秩序構造を持った結晶）をディ
スオーダ化（無秩序化）し、エネルギギャップを拡大し
ていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術におい
て、端面へのイオン注入を行う場合には、微小領域への
イオン注入であるため歩留まりに問題があった。また、
打ち込みによる結晶性の劣化にも問題があり、アニール
等が必要となる。一方、固相拡散を行う場合には、多層
膜成長後に、ＺｎＯ膜をウエハ上部にスパッタで形成
し、２回の高温アニールによりＺｎを固相内に拡散させ
る必要がある。この場合、プロセス回数が増えること、
また高温アニール（６００−７００，９００−９５０
℃）を行うことにより、界面での相互拡散が発生し、結
晶性の劣化が起きる等の問題があった。
て、端面へのイオン注入を行う場合には、微小領域への
イオン注入であるため歩留まりに問題があった。また、
打ち込みによる結晶性の劣化にも問題があり、アニール
等が必要となる。一方、固相拡散を行う場合には、多層
膜成長後に、ＺｎＯ膜をウエハ上部にスパッタで形成
し、２回の高温アニールによりＺｎを固相内に拡散させ
る必要がある。この場合、プロセス回数が増えること、
また高温アニール（６００−７００，９００−９５０
℃）を行うことにより、界面での相互拡散が発生し、結
晶性の劣化が起きる等の問題があった。
【０００４】本発明の目的は、端面領域でのＩｎＧａＰ
のディスオーダ化について、上記方法とは異なる新しい
方法を提案することであり、これにより、端面領域の短
波長化，信頼性の向上を行うものである。
のディスオーダ化について、上記方法とは異なる新しい
方法を提案することであり、これにより、端面領域の短
波長化，信頼性の向上を行うものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明ではＤＭＺｎ，ＤＥＺｎ等の有機金属を原料
として、気相成長装置での開管法によるガス拡散を行っ
た。また、上記拡散時には、劈開，ドライエッチング等
によって端面の形成されたチップ，バーもしくは集積化
した素子を用いた。
に、本発明ではＤＭＺｎ，ＤＥＺｎ等の有機金属を原料
として、気相成長装置での開管法によるガス拡散を行っ
た。また、上記拡散時には、劈開，ドライエッチング等
によって端面の形成されたチップ，バーもしくは集積化
した素子を用いた。
【０００６】
【作用】本発明の原理であるＩｎ0.5Ｇａ0.5Ｐ層へのＺ
ｎ拡散による発光波長の変化、及びＤＭＺｎ流量に対す
る拡散濃度を図３，図４に示す。図３より、Ｉｎ0.5Ｇ
ａ0.5Ｐは拡散前のオーダリングした状態から、拡散後
のディスオーダ化により、約２５ｎｍ短波長側にシフト
した。これにより、レーザ端面領域にＤＭＺｎのガス拡
散を行うことにより端面部分のエネルギギャップを拡大
することができる。また、本発明は開管法でのガス拡散
であることから、拡散濃度（図４）、拡散深さについて
は、ＤＭＺｎ流量，時間で制御することができ、制御性
を向上することができる。また、イオン注入や固相拡散
と比較した場合、低温の平衡状態で拡散されていくこと
から、界面での相互拡散や結晶性の劣化が少なく、アニ
ール等の工程が必要ない。
ｎ拡散による発光波長の変化、及びＤＭＺｎ流量に対す
る拡散濃度を図３，図４に示す。図３より、Ｉｎ0.5Ｇ
ａ0.5Ｐは拡散前のオーダリングした状態から、拡散後
のディスオーダ化により、約２５ｎｍ短波長側にシフト
した。これにより、レーザ端面領域にＤＭＺｎのガス拡
散を行うことにより端面部分のエネルギギャップを拡大
することができる。また、本発明は開管法でのガス拡散
であることから、拡散濃度（図４）、拡散深さについて
は、ＤＭＺｎ流量，時間で制御することができ、制御性
を向上することができる。また、イオン注入や固相拡散
と比較した場合、低温の平衡状態で拡散されていくこと
から、界面での相互拡散や結晶性の劣化が少なく、アニ
ール等の工程が必要ない。
【０００７】
【実施例】＜実施例１＞本発明の実施例を図１を用いて
説明する。図１は本発明を用いた素子の断面図である。
作製は有機金属気相成長法により、ｎ型ＧａＡｓ基板１
上にｎ型GaAsバッファ層２，ｎ型（Ａｌ0.4Ｇａ0.6）
0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層３，アンドープＩｎ0.5Ｇａ0.5
Ｐ活性層４，ｐ型（Ａｌ0.4Ｇａ0.6）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラ
ッド層５からなる多層構造を成長した後、ウェットエッ
チング、もしくはドライエッチング等によりメサ構造６
を形成し、ｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層７，ｐ型ＧａＡｓコ
ンタクト層８，ｐ側電極９，ｎ側電極１０を形成した。
説明する。図１は本発明を用いた素子の断面図である。
作製は有機金属気相成長法により、ｎ型ＧａＡｓ基板１
上にｎ型GaAsバッファ層２，ｎ型（Ａｌ0.4Ｇａ0.6）
0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層３，アンドープＩｎ0.5Ｇａ0.5
Ｐ活性層４，ｐ型（Ａｌ0.4Ｇａ0.6）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラ
ッド層５からなる多層構造を成長した後、ウェットエッ
チング、もしくはドライエッチング等によりメサ構造６
を形成し、ｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層７，ｐ型ＧａＡｓコ
ンタクト層８，ｐ側電極９，ｎ側電極１０を形成した。
【０００８】さらに、バー状（例えば、４mm×４００μ
ｍ）、もしくはチップ状（例えば８００μｍ×４００μ
ｍ）に劈開し、気相成長装置内でＤＭＺｎ、もしくはDE
Zn等により、Ｚｎを劈開面から拡散させ、拡散領域１１
を形成した。拡散条件は、４００℃，３０分とした。拡
散での劈開面は（０−１１）もしくは（０１１）面であ
り、端面でのＩｎ0.5Ｇａ0.5Ｐのドーピング濃度は１Ｅ
１８ｃｍ-3、拡散深さは０.２μｍであった。
ｍ）、もしくはチップ状（例えば８００μｍ×４００μ
ｍ）に劈開し、気相成長装置内でＤＭＺｎ、もしくはDE
Zn等により、Ｚｎを劈開面から拡散させ、拡散領域１１
を形成した。拡散条件は、４００℃，３０分とした。拡
散での劈開面は（０−１１）もしくは（０１１）面であ
り、端面でのＩｎ0.5Ｇａ0.5Ｐのドーピング濃度は１Ｅ
１８ｃｍ-3、拡散深さは０.２μｍであった。
【０００９】本発明により、端面での０.６７５μｍ
（エネルギギャップ：１.８３７ｅＶ）のＩｎ0.5Ｇａ
0.5Ｐ活性層波長を０.６４５μｍ（エネルギギャップ：
１.９２２ｅＶ）にまで減小できた。エネルギギャップ
の拡大により、高出力時でのレーザ端面の破壊レベルを
２００ｍＷから３００ｍＷにまで拡大でき、素子の劣化
を示す寿命を三割増すことができた。
（エネルギギャップ：１.８３７ｅＶ）のＩｎ0.5Ｇａ
0.5Ｐ活性層波長を０.６４５μｍ（エネルギギャップ：
１.９２２ｅＶ）にまで減小できた。エネルギギャップ
の拡大により、高出力時でのレーザ端面の破壊レベルを
２００ｍＷから３００ｍＷにまで拡大でき、素子の劣化
を示す寿命を三割増すことができた。
【００１０】また、従来の固相拡散では、約９００℃で
の高温アニール時に、界面で数原子層（２〜３原子層）
の相互拡散が発生したが、本発明では４００℃と、低温
での拡散が可能なことから界面での相互拡散の発生を抑
制できた。
の高温アニール時に、界面で数原子層（２〜３原子層）
の相互拡散が発生したが、本発明では４００℃と、低温
での拡散が可能なことから界面での相互拡散の発生を抑
制できた。
【００１１】また、実用可能な拡散温度はＤＭＺｎの分
解が起きる２００℃以上であるが、界面での相互拡散を
抑制するためには７５０℃以下が望ましい。また、イオ
ン注入ではＺｎの活性化率は約５割程度であるためアニ
ールが必要であったが、開管法でのガス拡散では平衡状
態に近いため、９割以上のＺｎが活性化しており、アニ
ール等の工程を省くことが可能である。
解が起きる２００℃以上であるが、界面での相互拡散を
抑制するためには７５０℃以下が望ましい。また、イオ
ン注入ではＺｎの活性化率は約５割程度であるためアニ
ールが必要であったが、開管法でのガス拡散では平衡状
態に近いため、９割以上のＺｎが活性化しており、アニ
ール等の工程を省くことが可能である。
【００１２】＜実施例２＞次に本発明をアレイもしくは
複数の素子に適用した場合について示す。図２は実施例
２の部分断面斜視図である。作製は実施例１と同様に有
機金属気相成長法により作製した半導体レーザ素子をド
ライエッチング等により素子間の分離を行い、レーザ端
面を形成した。次に、実施例１と同様に気相成長装置内
でＤＭＺｎ、もしくはＤＥＺｎ等により、Ｚｎを多数の
素子の端面から拡散させ、端面透明化を行った。本発明
の適用により一度に多数の端面へのＺｎ拡散が可能とな
り、従来のイオン注入に比べ、生産性を２倍に向上でき
た。
複数の素子に適用した場合について示す。図２は実施例
２の部分断面斜視図である。作製は実施例１と同様に有
機金属気相成長法により作製した半導体レーザ素子をド
ライエッチング等により素子間の分離を行い、レーザ端
面を形成した。次に、実施例１と同様に気相成長装置内
でＤＭＺｎ、もしくはＤＥＺｎ等により、Ｚｎを多数の
素子の端面から拡散させ、端面透明化を行った。本発明
の適用により一度に多数の端面へのＺｎ拡散が可能とな
り、従来のイオン注入に比べ、生産性を２倍に向上でき
た。
【００１３】尚、実施例では気相成長装置内での拡散と
しているが、有機金属気相成長装置，ガスソース分子線
エピタキシ装置，クロライド気相成長装置等を応用して
も良い。また、拡散深さについては少なくとも数十ｎｍ
以上、望ましくは数μｍあったほうが良い。
しているが、有機金属気相成長装置，ガスソース分子線
エピタキシ装置，クロライド気相成長装置等を応用して
も良い。また、拡散深さについては少なくとも数十ｎｍ
以上、望ましくは数μｍあったほうが良い。
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば、レーザ端面近傍のエネ
ルギギャップを容易に拡大できた。これにより、素子端
面のレーザ光による破壊レベルを向上でき、素子の寿命
を延ばすことができた。また、開管法でのガス拡散であ
ることから、一度に多数の素子の端面にＺｎを拡散する
ことができ、歩留まりを大幅に向上できた。
ルギギャップを容易に拡大できた。これにより、素子端
面のレーザ光による破壊レベルを向上でき、素子の寿命
を延ばすことができた。また、開管法でのガス拡散であ
ることから、一度に多数の素子の端面にＺｎを拡散する
ことができ、歩留まりを大幅に向上できた。
【図１】本発明の一実施例の半導体装置の断面図。
【図２】本発明の第二の実施例の半導体装置の断面図。
【図３】本発明の原理を示す説明図。
【図４】本発明の原理を示す説明図。
１…ｎ型ＧａＡｓ基板、２…ｎ型ＧａＡｓバッファ層、
３…ｎ型（Ａｌ0.4Ｇａ0.6）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層、
４…アンドープＩｎ0.5Ｇａ0.5Ｐ活性層、５…ｐ型（Ａ
ｌ0.4Ｇａ0.6）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層、６…メサ構
造、７…ｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層、８…ｐ型ＧａＡｓコ
ンタクト層、９…ｐ側電極、１０…ｎ側電極。
３…ｎ型（Ａｌ0.4Ｇａ0.6）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層、
４…アンドープＩｎ0.5Ｇａ0.5Ｐ活性層、５…ｐ型（Ａ
ｌ0.4Ｇａ0.6）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層、６…メサ構
造、７…ｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層、８…ｐ型ＧａＡｓコ
ンタクト層、９…ｐ側電極、１０…ｎ側電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平本 清久 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 佐川 みすず 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内
Claims (4)
- 【請求項１】ＧａＡｓ半導体基板上にクラッド層，活性
層，コンタクト層を有する半導体レーザ装置において、
前記活性層にＩｎＧａＰ層を有し、前記活性層の出射端
面側から前記活性層の内部に向けてＺｎが拡散されてお
り、拡散領域中の前記活性層部分の発光波長が、前記活
性層の内部での非拡散領域での発光波長より短波長側に
シフトしており、前記半導体レーザ装置の発振波長よ
り、短波長側にあることを特徴とする半導体レーザ装
置。 - 【請求項２】請求項１において、開管法によるガス拡散
を用い、拡散原料にジメチル亜鉛（以下ＤＭＺｎ），ジ
エチル亜鉛（以下ＤＥＺｎ）等の有機金属原料を用いる
半導体レーザ装置の製造方法。 - 【請求項３】請求項１において、非拡散領域でのＩｎＧ
ａＰ層はオーダリングしており、 Ｚｎ拡散領域中でのＩｎＧａＰ層は前記秩序構造が無秩
序化し、さらに、非拡散領域の活性層内部から拡散領域
のレーザ端面に向けて、ＩｎＧａＰ層がＺｎ濃度の増加
に伴い無秩序化している半導体レーザ装置。 - 【請求項４】レーザ出射端面へのＺｎ拡散工程が、（０
−１１）もしくは（０１１）面からの拡散であることを
特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30889393A JPH07162083A (ja) | 1993-12-09 | 1993-12-09 | 半導体レーザ装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30889393A JPH07162083A (ja) | 1993-12-09 | 1993-12-09 | 半導体レーザ装置及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07162083A true JPH07162083A (ja) | 1995-06-23 |
Family
ID=17986537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30889393A Pending JPH07162083A (ja) | 1993-12-09 | 1993-12-09 | 半導体レーザ装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07162083A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0898345A3 (en) * | 1997-08-13 | 2004-01-02 | Mitsubishi Chemical Corporation | Compound semiconductor light emitting device and method of fabricating the same |
| KR100460375B1 (ko) * | 2002-02-06 | 2004-12-08 | 엘지전자 주식회사 | 반도체 레이저 다이오드 및 그의 벽개면 형성 방법 |
-
1993
- 1993-12-09 JP JP30889393A patent/JPH07162083A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0898345A3 (en) * | 1997-08-13 | 2004-01-02 | Mitsubishi Chemical Corporation | Compound semiconductor light emitting device and method of fabricating the same |
| KR100460375B1 (ko) * | 2002-02-06 | 2004-12-08 | 엘지전자 주식회사 | 반도체 레이저 다이오드 및 그의 벽개면 형성 방법 |
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