JPH10261833A - 自励発振型半導体レーザ装置およびその製造方法 - Google Patents
自励発振型半導体レーザ装置およびその製造方法Info
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- JPH10261833A JPH10261833A JP6616897A JP6616897A JPH10261833A JP H10261833 A JPH10261833 A JP H10261833A JP 6616897 A JP6616897 A JP 6616897A JP 6616897 A JP6616897 A JP 6616897A JP H10261833 A JPH10261833 A JP H10261833A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 自励発振を確実に行える上、高温動作時にお
ける駆動電流の増大を効果的に抑制することができる自
励発振型半導体レーザ装置を提供する。 【解決手段】 n型とp型のうちの一方の導電型を持つ半
導体基板１１上に、上記一方の導電型を持つ第１クラッ
ド層１３と、活性層１４と、n型とp型のうちの他方の導
電型を持ち、表面側にストライプ状に突起したリッジ部
２０を有する第２クラッド層１５とを順に備える。第２
クラッド層１５のうちリッジ部２０の両側に連なる平坦
部１５ｂ上に上記一方の導電型を持つ埋込層１８を設け
る。第２クラッド層１５の平坦部１５ｂのうち表面側部
分１８のキャリア濃度が第２クラッド層１５の残りの部
分のキャリア濃度よりも低く設定されている。
ける駆動電流の増大を効果的に抑制することができる自
励発振型半導体レーザ装置を提供する。 【解決手段】 n型とp型のうちの一方の導電型を持つ半
導体基板１１上に、上記一方の導電型を持つ第１クラッ
ド層１３と、活性層１４と、n型とp型のうちの他方の導
電型を持ち、表面側にストライプ状に突起したリッジ部
２０を有する第２クラッド層１５とを順に備える。第２
クラッド層１５のうちリッジ部２０の両側に連なる平坦
部１５ｂ上に上記一方の導電型を持つ埋込層１８を設け
る。第２クラッド層１５の平坦部１５ｂのうち表面側部
分１８のキャリア濃度が第２クラッド層１５の残りの部
分のキャリア濃度よりも低く設定されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は自励発振型半導体
レーザ装置およびその製造方法に関する。より詳しく
は、光ディスク等の記録再生光源に適した低雑音の自励
発振型半導体レーザ装置およびその製造方法に関する。
レーザ装置およびその製造方法に関する。より詳しく
は、光ディスク等の記録再生光源に適した低雑音の自励
発振型半導体レーザ装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＤＶＤ再生用光源として用いられ
る赤色半導体レーザとしては、図５に示すような断面構
造を持つものが知られている。図中、５０１はn型ＧaＡ
s基板、５０２はn型ＧaＡsバッファ層、５０３はn型Ａl
ＧalnＰクラッド層、５０４はＧalnＰ活性層、５０５は
p型ＡlＧalnＰクラッド層、５０６はp型ＧalnＰ中間
層、５０７はp型ＧaＡsキャップ層、５０９はn型ＧaＡs
埋込層、５１０はp側電極、５１１はn側電極をそれぞれ
示している。p型ＡlＧalnＰクラッド層５０５、p型Ｇal
nＰ中間層５０６およびp型ＧaＡsキャップ層５０７によ
って、この断面に垂直な方向にストライプ状に延びるリ
ッジ部５２０が形成されている。活性層５０４に沿って
リッジ部５２０の内外に対応する領域５０４ａ，５０４
ｂ間に実効的な屈折率差が作り付けられて、光の横方向
の閉じ込め構造が形成される。これと同時に、リッジ部
５２０外では逆バイアス状態となるために、p側電極５
１０からの電流は活性層５０４のうちリッジ部５２０に
対応する領域（活性領域）５０４ａに選択的に注入され
る。
る赤色半導体レーザとしては、図５に示すような断面構
造を持つものが知られている。図中、５０１はn型ＧaＡ
s基板、５０２はn型ＧaＡsバッファ層、５０３はn型Ａl
ＧalnＰクラッド層、５０４はＧalnＰ活性層、５０５は
p型ＡlＧalnＰクラッド層、５０６はp型ＧalnＰ中間
層、５０７はp型ＧaＡsキャップ層、５０９はn型ＧaＡs
埋込層、５１０はp側電極、５１１はn側電極をそれぞれ
示している。p型ＡlＧalnＰクラッド層５０５、p型Ｇal
nＰ中間層５０６およびp型ＧaＡsキャップ層５０７によ
って、この断面に垂直な方向にストライプ状に延びるリ
ッジ部５２０が形成されている。活性層５０４に沿って
リッジ部５２０の内外に対応する領域５０４ａ，５０４
ｂ間に実効的な屈折率差が作り付けられて、光の横方向
の閉じ込め構造が形成される。これと同時に、リッジ部
５２０外では逆バイアス状態となるために、p側電極５
１０からの電流は活性層５０４のうちリッジ部５２０に
対応する領域（活性領域）５０４ａに選択的に注入され
る。
【０００３】光ディスク等に用いられる低雑音半導体レ
ーザは、自励発振を生じさせることによって得られる。
つまり、図５の構造では、活性層５０４のうちp型クラ
ッド層５０５の平坦部５０５ｂに対応する領域（可飽和
吸収領域）５０４ｂは、電流が注入されず、レーザ光に
対して可飽和吸収体として働く。すなわち、この領域５
０４ｂは、活性領域５０４ａからしみ出すレーザ光が弱
い間はレーザ光に対して吸収体となり、ある程度光強度
が上がると光の吸収が無くなり透明体となる。したがっ
て、この領域５０４ｂは光のＱスイッチとして働き、こ
の領域５０４ｂにレーザ光が拡がるようにすることによ
って自励発振が起こる。
ーザは、自励発振を生じさせることによって得られる。
つまり、図５の構造では、活性層５０４のうちp型クラ
ッド層５０５の平坦部５０５ｂに対応する領域（可飽和
吸収領域）５０４ｂは、電流が注入されず、レーザ光に
対して可飽和吸収体として働く。すなわち、この領域５
０４ｂは、活性領域５０４ａからしみ出すレーザ光が弱
い間はレーザ光に対して吸収体となり、ある程度光強度
が上がると光の吸収が無くなり透明体となる。したがっ
て、この領域５０４ｂは光のＱスイッチとして働き、こ
の領域５０４ｂにレーザ光が拡がるようにすることによ
って自励発振が起こる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体レー
ザを高温で動作させる場合、活性層５０４から電子が逃
げて無効電流となる傾向が顕著になり、駆動電流が増大
するという問題が生じる。
ザを高温で動作させる場合、活性層５０４から電子が逃
げて無効電流となる傾向が顕著になり、駆動電流が増大
するという問題が生じる。
【０００５】これを防止するために、p型クラッド層５
０５のドーピング濃度（p型不純物濃度）を高くして、
活性層５０４内の電子に対する電位障壁を高くする手段
が考えられる。しかし、図５に示した素子構造では、p
型クラッド層５０５のドーピング濃度を高くすると、p
型クラッド層５０５の抵抗率が下がり、p側電極５１０
からの注入電流がリッジ部５２０から平坦部５０５ｂへ
拡がる。このように電流が横方向に拡がって流れるよう
になると、可飽和吸収領域５０４ｂは光を吸収しなくな
り、もはや光のＱスイッチとしての機能を果たさなくな
る。
０５のドーピング濃度（p型不純物濃度）を高くして、
活性層５０４内の電子に対する電位障壁を高くする手段
が考えられる。しかし、図５に示した素子構造では、p
型クラッド層５０５のドーピング濃度を高くすると、p
型クラッド層５０５の抵抗率が下がり、p側電極５１０
からの注入電流がリッジ部５２０から平坦部５０５ｂへ
拡がる。このように電流が横方向に拡がって流れるよう
になると、可飽和吸収領域５０４ｂは光を吸収しなくな
り、もはや光のＱスイッチとしての機能を果たさなくな
る。
【０００６】p型クラッド層５０５のドーピング濃度を
高くした場合に横方向への電流拡がりを防ぐ一つの方策
は、p型クラッド層５０５の平坦部５０５ｂの厚さを薄
くして、この平坦部５０５ｂの横方向の抵抗値を大きく
することである。しかし、そのようにした場合は、レー
ザ光が可飽和吸収領域５０４ｂへ十分には拡がらなくな
り、自励発振が起こりにくくなる。
高くした場合に横方向への電流拡がりを防ぐ一つの方策
は、p型クラッド層５０５の平坦部５０５ｂの厚さを薄
くして、この平坦部５０５ｂの横方向の抵抗値を大きく
することである。しかし、そのようにした場合は、レー
ザ光が可飽和吸収領域５０４ｂへ十分には拡がらなくな
り、自励発振が起こりにくくなる。
【０００７】そこで、この発明の目的は、自励発振を確
実に行える上、高温動作時における駆動電流の増大を効
果的に抑制することができる自励発振型半導体レーザ装
置を提供することにある。また、この発明の目的は、そ
のような自励発振型半導体レーザ装置を簡単に作製でき
る自励発振型半導体レーザ装置の製造方法を提供するこ
とにある。
実に行える上、高温動作時における駆動電流の増大を効
果的に抑制することができる自励発振型半導体レーザ装
置を提供することにある。また、この発明の目的は、そ
のような自励発振型半導体レーザ装置を簡単に作製でき
る自励発振型半導体レーザ装置の製造方法を提供するこ
とにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の自励発振型半導体レーザ装置は、
n型とp型のうちの一方の導電型を持つ半導体基板上に、
上記一方の導電型を持つ第１クラッド層と、活性層と、
n型とp型のうちの他方の導電型を持ち、表面側にストラ
イプ状に突起したリッジ部を有する第２クラッド層とを
順に備え、上記第２クラッド層のうち上記リッジ部の両
側に連なる平坦部上に上記一方の導電型を持つ埋込層を
設けて、上記活性層に沿って上記リッジ部内外に対応す
る領域間に実効的な屈折率差を形成するとともに上記リ
ッジ部を通して上記活性層に電流を注入するようにした
自励発振型半導体レーザ装置において、上記第２クラッ
ド層の上記平坦部のうち表面側部分のキャリア濃度が上
記第２クラッド層の残りの部分のキャリア濃度よりも低
く設定されていることを特徴とする。
め、請求項１に記載の自励発振型半導体レーザ装置は、
n型とp型のうちの一方の導電型を持つ半導体基板上に、
上記一方の導電型を持つ第１クラッド層と、活性層と、
n型とp型のうちの他方の導電型を持ち、表面側にストラ
イプ状に突起したリッジ部を有する第２クラッド層とを
順に備え、上記第２クラッド層のうち上記リッジ部の両
側に連なる平坦部上に上記一方の導電型を持つ埋込層を
設けて、上記活性層に沿って上記リッジ部内外に対応す
る領域間に実効的な屈折率差を形成するとともに上記リ
ッジ部を通して上記活性層に電流を注入するようにした
自励発振型半導体レーザ装置において、上記第２クラッ
ド層の上記平坦部のうち表面側部分のキャリア濃度が上
記第２クラッド層の残りの部分のキャリア濃度よりも低
く設定されていることを特徴とする。
【０００９】この請求項１の自励発振型半導体レーザ装
置では、第２クラッド層の平坦部のうち表面側部分以外
の残りの部分のキャリア濃度（上記他方の導電型の不純
物濃度）は、従来レベルよりも高く設定することができ
る。そのようにした場合、活性層内の電子に対する電位
障壁が高くなる。したがって、高温動作時における無効
電流の増大が抑制され、駆動電流の増大が効果的に抑制
される。一方、第２クラッド層の平坦部のうち表面側部
分のキャリア濃度が第２クラッド層の残りの部分のキャ
リア濃度よりも低く設定されているので、注入電流が上
記リッジ部から上記平坦部へ拡がるのが抑制される。し
たがって、上記活性層のうち上記平坦部に対応する領域
（可飽和吸収領域）が光のＱスイッチとして有効に働
き、自励発振が確実に行われる。なお、第２クラッド層
の平坦部のうち表面側部分は活性層と接触していないの
で、そのキャリア濃度が低くても、高温動作時における
無効電流を増大させることにはならない。また、第２ク
ラッド層の平坦部の厚さは従来と同レベルに設定すれば
良く、活性領域から可飽和吸収領域へのレーザ光の拡が
りに影響はない。
置では、第２クラッド層の平坦部のうち表面側部分以外
の残りの部分のキャリア濃度（上記他方の導電型の不純
物濃度）は、従来レベルよりも高く設定することができ
る。そのようにした場合、活性層内の電子に対する電位
障壁が高くなる。したがって、高温動作時における無効
電流の増大が抑制され、駆動電流の増大が効果的に抑制
される。一方、第２クラッド層の平坦部のうち表面側部
分のキャリア濃度が第２クラッド層の残りの部分のキャ
リア濃度よりも低く設定されているので、注入電流が上
記リッジ部から上記平坦部へ拡がるのが抑制される。し
たがって、上記活性層のうち上記平坦部に対応する領域
（可飽和吸収領域）が光のＱスイッチとして有効に働
き、自励発振が確実に行われる。なお、第２クラッド層
の平坦部のうち表面側部分は活性層と接触していないの
で、そのキャリア濃度が低くても、高温動作時における
無効電流を増大させることにはならない。また、第２ク
ラッド層の平坦部の厚さは従来と同レベルに設定すれば
良く、活性領域から可飽和吸収領域へのレーザ光の拡が
りに影響はない。
【００１０】請求項２に記載の自励発振型半導体レーザ
装置の製造方法は、n型とp型のうちの一方の導電型を持
つ半導体基板上に、上記一方の導電型を持つ第１クラッ
ド層と、活性層と、n型とp型のうちの他方の導電型を持
ち、表面側にストライプ状に突起したリッジ部を有する
第２クラッド層とを順に設けてダブルヘテロ構造を形成
し、上記第２クラッド層の表面側部分に水素を導入し
て、上記第２クラッド層の表面側部分のキャリア濃度
を、水素による不活性化によって上記第２クラッド層の
残りの部分のキャリア濃度よりも低く設定し、上記第２
クラッド層のうち上記リッジ部の両側に連なる平坦部上
に上記一方の導電型を持つ埋込層を設けることを特徴と
する。
装置の製造方法は、n型とp型のうちの一方の導電型を持
つ半導体基板上に、上記一方の導電型を持つ第１クラッ
ド層と、活性層と、n型とp型のうちの他方の導電型を持
ち、表面側にストライプ状に突起したリッジ部を有する
第２クラッド層とを順に設けてダブルヘテロ構造を形成
し、上記第２クラッド層の表面側部分に水素を導入し
て、上記第２クラッド層の表面側部分のキャリア濃度
を、水素による不活性化によって上記第２クラッド層の
残りの部分のキャリア濃度よりも低く設定し、上記第２
クラッド層のうち上記リッジ部の両側に連なる平坦部上
に上記一方の導電型を持つ埋込層を設けることを特徴と
する。
【００１１】請求項３に記載の自励発振型半導体レーザ
装置の製造方法は、請求項２に記載の自励発振型半導体
レーザ装置の製造方法において、上記第２クラッド層の
表面側部分に水素を導入するために、水素雰囲気中で加
熱処理を行うことを特徴とする。
装置の製造方法は、請求項２に記載の自励発振型半導体
レーザ装置の製造方法において、上記第２クラッド層の
表面側部分に水素を導入するために、水素雰囲気中で加
熱処理を行うことを特徴とする。
【００１２】請求項４に記載の自励発振型半導体レーザ
装置の製造方法は、請求項２に記載の自励発振型半導体
レーザ装置の製造方法において、上記第２クラッド層の
表面側部分に水素を導入するために、上記第２クラッド
層の表面側部分にガスソース分子線エピタキシー装置を
用いて水素化原料ガスを照射することを特徴とする。
装置の製造方法は、請求項２に記載の自励発振型半導体
レーザ装置の製造方法において、上記第２クラッド層の
表面側部分に水素を導入するために、上記第２クラッド
層の表面側部分にガスソース分子線エピタキシー装置を
用いて水素化原料ガスを照射することを特徴とする。
【００１３】請求項５に記載の自励発振型半導体レーザ
装置の製造方法は、請求項２に記載の自励発振型半導体
レーザ装置の製造方法において、上記第２クラッド層の
表面側部分に水素を導入するために、上記第２クラッド
層の表面側部分にプラズマ状水素を照射することを特徴
とする。
装置の製造方法は、請求項２に記載の自励発振型半導体
レーザ装置の製造方法において、上記第２クラッド層の
表面側部分に水素を導入するために、上記第２クラッド
層の表面側部分にプラズマ状水素を照射することを特徴
とする。
【００１４】請求項６に記載の自励発振型半導体レーザ
装置の製造方法は、n型とp型のうちの一方の導電型を持
つ半導体基板上に、上記一方の導電型を持つ第１クラッ
ド層と、活性層と、n型とp型のうちの他方の導電型を持
ち、表面側にストライプ状に突起したリッジ部を有する
第２クラッド層とを順に設けてダブルヘテロ構造を形成
し、上記第２クラッド層の表面側部分に、上記一方の導
電型を持つ不純物をイオン注入して、上記第２クラッド
層の表面側部分のキャリア濃度を上記第２クラッド層の
残りの部分のキャリア濃度よりも低く設定し、上記第２
クラッド層のうち上記リッジ部の両側に連なる平坦部上
に上記一方の導電型を持つ埋込層を設けることを特徴と
する。
装置の製造方法は、n型とp型のうちの一方の導電型を持
つ半導体基板上に、上記一方の導電型を持つ第１クラッ
ド層と、活性層と、n型とp型のうちの他方の導電型を持
ち、表面側にストライプ状に突起したリッジ部を有する
第２クラッド層とを順に設けてダブルヘテロ構造を形成
し、上記第２クラッド層の表面側部分に、上記一方の導
電型を持つ不純物をイオン注入して、上記第２クラッド
層の表面側部分のキャリア濃度を上記第２クラッド層の
残りの部分のキャリア濃度よりも低く設定し、上記第２
クラッド層のうち上記リッジ部の両側に連なる平坦部上
に上記一方の導電型を持つ埋込層を設けることを特徴と
する。
【００１５】請求項２乃至６の自励発振型半導体レーザ
装置の製造方法によれば、請求項１の自励発振型半導体
レーザ装置が簡単に作製される。
装置の製造方法によれば、請求項１の自励発振型半導体
レーザ装置が簡単に作製される。
【００１６】請求項７に記載の自励発振型半導体レーザ
装置は、請求項１に記載の自励発振型半導体レーザ装置
において、上記第２クラッド層の上記平坦部のうち表面
側部分のキャリア濃度が５×１０17cm-3以下に設定され
る一方、上記第２クラッド層の上記平坦部のうち残りの
部分のキャリア濃度が１×１０18cm-3以上に設定されて
いることを特徴とする。
装置は、請求項１に記載の自励発振型半導体レーザ装置
において、上記第２クラッド層の上記平坦部のうち表面
側部分のキャリア濃度が５×１０17cm-3以下に設定され
る一方、上記第２クラッド層の上記平坦部のうち残りの
部分のキャリア濃度が１×１０18cm-3以上に設定されて
いることを特徴とする。
【００１７】この請求項７に記載の自励発振型半導体レ
ーザ装置によれば、請求項１の作用効果が実際に得られ
る。すなわち、高温動作時における無効電流の増大が抑
制され、駆動電流の増大が効果的に抑制される。一方、
上記活性層のうち可飽和吸収領域が光のＱスイッチとし
て有効に働き、自励発振が確実に行われる。
ーザ装置によれば、請求項１の作用効果が実際に得られ
る。すなわち、高温動作時における無効電流の増大が抑
制され、駆動電流の増大が効果的に抑制される。一方、
上記活性層のうち可飽和吸収領域が光のＱスイッチとし
て有効に働き、自励発振が確実に行われる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面を参照しながら詳細に説明する。
面を参照しながら詳細に説明する。
【００１９】図１は一実施形態の赤色半導体レーザ装置
の断面構造を示している。
の断面構造を示している。
【００２０】この赤色半導体レーザ装置は、n型ＧaＡs
基板上に、n型Ｇa0.5ln0.5Ｐバッファ層(Ｓiドープ、厚
さ０．５μm)１２と、第１クラッド層としてのn型(Ａ
l0.7Ｇa0.3)0.5ln0.5Ｐクラッド層(Ｓiドープ、厚さ
１．２μm)１３と、多重量子井戸構造（ＭＱＷ構造）を
持つ活性層１４と、第２クラッド層としてのp型(Ａl0.7
Ｇa0.3)0.5ln0.5Ｐクラッド層(Ｂeドープ、厚さ１．２
μm)１５と、p型Ｇa0.5ln0.5Ｐ中間層(Ｂeドープ、厚さ
０．０５μm)１６と、p型ＧaＡsキャップ層(Ｂeドー
プ、厚さ０．５μm)１７を順に備えている。上記活性層
１４は、図示しない(Ａl0.5Ｇa0.5)0.5ln0.5Ｐ光導波層
で３層のＧa0.62ln0.38Ｐ井戸層(厚さ１１０Å)と２層
の(Ａl0.5Ｇa0.5)0.5ln0.5Ｐ(厚さ５０Å)バリア層を挟
んだ構造となっている。p型クラッド層１５、p型中間層
１６およびp型キャップ層１７によって、この断面に垂
直な方向にストライプ状に延びるリッジ部２０が形成さ
れている。上記p型クラッド層１５のうちリッジ部２０
の両側には一定の厚さを持つ平坦部１５ｂが連なってい
る。p型クラッド層１５のＢeドーピング量は１．５×１
０18cm-3に設定されている。リッジ部２０の斜面と、p
型クラッド層１５の平坦部１５ｂの表面側部分１８に水
素が導入されている（水素が導入されている領域に斜線
を施している。）。これにより、p型クラッド層１５の
平坦部１５ｂのうち表面側部分１８のキャリア濃度がp
型クラッド層１５の残りの部分のキャリア濃度よりも低
く、この例では約５．０×１０17cm-3程度に設定されて
いる。また、リッジ部２０の両側、言い換えればp型ク
ラッド層１５の平坦部１５ｂ上にn型ＧaＡs埋込層１９
が設けられている。これにより、活性層１４に沿ってリ
ッジ部２０内外に対応する領域１４ａ，１４ｂ間に実効
的な屈折率差を形成するとともにリッジ部２０を通して
活性層１４に電流を注入するようになっている。なお、
１１０はＡu−Ｚnからなるp側電極、１１１はＡu−Ｇe
−Ｎiからなるn側電極を示している。
基板上に、n型Ｇa0.5ln0.5Ｐバッファ層(Ｓiドープ、厚
さ０．５μm)１２と、第１クラッド層としてのn型(Ａ
l0.7Ｇa0.3)0.5ln0.5Ｐクラッド層(Ｓiドープ、厚さ
１．２μm)１３と、多重量子井戸構造（ＭＱＷ構造）を
持つ活性層１４と、第２クラッド層としてのp型(Ａl0.7
Ｇa0.3)0.5ln0.5Ｐクラッド層(Ｂeドープ、厚さ１．２
μm)１５と、p型Ｇa0.5ln0.5Ｐ中間層(Ｂeドープ、厚さ
０．０５μm)１６と、p型ＧaＡsキャップ層(Ｂeドー
プ、厚さ０．５μm)１７を順に備えている。上記活性層
１４は、図示しない(Ａl0.5Ｇa0.5)0.5ln0.5Ｐ光導波層
で３層のＧa0.62ln0.38Ｐ井戸層(厚さ１１０Å)と２層
の(Ａl0.5Ｇa0.5)0.5ln0.5Ｐ(厚さ５０Å)バリア層を挟
んだ構造となっている。p型クラッド層１５、p型中間層
１６およびp型キャップ層１７によって、この断面に垂
直な方向にストライプ状に延びるリッジ部２０が形成さ
れている。上記p型クラッド層１５のうちリッジ部２０
の両側には一定の厚さを持つ平坦部１５ｂが連なってい
る。p型クラッド層１５のＢeドーピング量は１．５×１
０18cm-3に設定されている。リッジ部２０の斜面と、p
型クラッド層１５の平坦部１５ｂの表面側部分１８に水
素が導入されている（水素が導入されている領域に斜線
を施している。）。これにより、p型クラッド層１５の
平坦部１５ｂのうち表面側部分１８のキャリア濃度がp
型クラッド層１５の残りの部分のキャリア濃度よりも低
く、この例では約５．０×１０17cm-3程度に設定されて
いる。また、リッジ部２０の両側、言い換えればp型ク
ラッド層１５の平坦部１５ｂ上にn型ＧaＡs埋込層１９
が設けられている。これにより、活性層１４に沿ってリ
ッジ部２０内外に対応する領域１４ａ，１４ｂ間に実効
的な屈折率差を形成するとともにリッジ部２０を通して
活性層１４に電流を注入するようになっている。なお、
１１０はＡu−Ｚnからなるp側電極、１１１はＡu−Ｇe
−Ｎiからなるn側電極を示している。
【００２１】この赤色半導体レーザ装置は次のようにし
て作製される。
て作製される。
【００２２】 まず、図２(a)に示すように、基板１
１上に、ＭＢＥ装置を用いてn型Ｇa0.5ln0.5Ｐバッファ
層(Ｓiドープ、厚さ０．５μm)１２と、n型(Ａl0.7Ｇ
a0.3)0.5ln0.5Ｐクラッド層(Ｓiドープ、厚さ１．２μ
m)１３と、多重量子井戸構造（ＭＱＷ構造）を持つ活性
層１４と、p型(Ａl0.7Ｇa0.3)0.5ln0.5Ｐクラッド層(Ｂ
eドープ、厚さ１．２μm)１５と、p型Ｇa0.5ln0.5Ｐ中
間層(Ｂeドープ、厚さ０．０５μm)１６と、p型ＧaＡs
キャップ層(Ｂeドープ、厚さ０．５μm)１７を順に成長
する。
１上に、ＭＢＥ装置を用いてn型Ｇa0.5ln0.5Ｐバッファ
層(Ｓiドープ、厚さ０．５μm)１２と、n型(Ａl0.7Ｇ
a0.3)0.5ln0.5Ｐクラッド層(Ｓiドープ、厚さ１．２μ
m)１３と、多重量子井戸構造（ＭＱＷ構造）を持つ活性
層１４と、p型(Ａl0.7Ｇa0.3)0.5ln0.5Ｐクラッド層(Ｂ
eドープ、厚さ１．２μm)１５と、p型Ｇa0.5ln0.5Ｐ中
間層(Ｂeドープ、厚さ０．０５μm)１６と、p型ＧaＡs
キャップ層(Ｂeドープ、厚さ０．５μm)１７を順に成長
する。
【００２３】 次に、図２(b)に示すように、フォト
リソグラフィおよびエッチングを行って、ストライプ状
のパターンを残してp型ＧaＡsキャップ層１７、p型Ｇal
nＰ中間層１６と、p型ＡlＧalnＰクラッド層１５の一部
をエッチングで除去する。これにより、表面側にストラ
イプ状に突起したリッジ部２０を形成する。このとき、
p型クラッド層１５の平坦部１５ｂの厚さは従来と同レ
ベルの１．０μm程度に設定する。
リソグラフィおよびエッチングを行って、ストライプ状
のパターンを残してp型ＧaＡsキャップ層１７、p型Ｇal
nＰ中間層１６と、p型ＡlＧalnＰクラッド層１５の一部
をエッチングで除去する。これにより、表面側にストラ
イプ状に突起したリッジ部２０を形成する。このとき、
p型クラッド層１５の平坦部１５ｂの厚さは従来と同レ
ベルの１．０μm程度に設定する。
【００２４】 この後、図２(c)に示すように、水素
雰囲気中で７００℃２時間の加熱処理を行って、リッジ
部２０の斜面と、p型ＡlＧalnＰクラッド層１５の表面
側部分１８とに水素を導入する。これにより、この表面
側部分１８のドーピング不純物Ｂeを不活性化して、p型
クラッド層１５の平坦部１５ｂのうち表面側部分１８の
キャリア濃度をp型クラッド層１５の残りの部分のキャ
リア濃度よりも低く設定する。上記加熱処理の条件によ
れば、図６に示すように水素は約０．５μmの深さまで
導入され、キャリア濃度は約５．０×１０17cm-3程度ま
で下がった。
雰囲気中で７００℃２時間の加熱処理を行って、リッジ
部２０の斜面と、p型ＡlＧalnＰクラッド層１５の表面
側部分１８とに水素を導入する。これにより、この表面
側部分１８のドーピング不純物Ｂeを不活性化して、p型
クラッド層１５の平坦部１５ｂのうち表面側部分１８の
キャリア濃度をp型クラッド層１５の残りの部分のキャ
リア濃度よりも低く設定する。上記加熱処理の条件によ
れば、図６に示すように水素は約０．５μmの深さまで
導入され、キャリア濃度は約５．０×１０17cm-3程度ま
で下がった。
【００２５】 次に、図２(d)に示すように、この上
に再びＭＢＥ装置を用いてn型ＧaＡs埋込層１９を成長
した後、そのn型ＧaＡs埋込層１９のリッジ部２０上の
部分を選択的に除去して表面を平坦化する。最後に、図
１に示すように、表面側にＡu−Ｚnからなるp側電極１
１０、裏面側にＡu−Ｇe−Ｎiからなるn側電極１１１を
それぞれ蒸着により形成する。
に再びＭＢＥ装置を用いてn型ＧaＡs埋込層１９を成長
した後、そのn型ＧaＡs埋込層１９のリッジ部２０上の
部分を選択的に除去して表面を平坦化する。最後に、図
１に示すように、表面側にＡu−Ｚnからなるp側電極１
１０、裏面側にＡu−Ｇe−Ｎiからなるn側電極１１１を
それぞれ蒸着により形成する。
【００２６】この赤色半導体レーザ装置では、p型クラ
ッド層１５の平坦部１５ｂのうち表面側部分１８以外の
残りの部分のキャリア濃度（Ｂeドーピング量）を従来
レベルよりも高く設定しているので、活性層１４内の電
子に対する電位障壁を高めることができる。したがっ
て、高温動作時における無効電流の増大を抑制でき、駆
動電流の増大を効果的に抑制することができる。一方、
p型クラッド層１５の平坦部１５ｂのうち表面側部分１
８のキャリア濃度がp型クラッド層１５の残りの部分の
キャリア濃度よりも低く設定されているので、p側電極
１１０からの注入電流がリッジ部２０から平坦部１５ｂ
へ拡がるのを抑制できる。したがって、活性層１４のう
ち平坦部１５ｂに対応する領域（可飽和吸収領域）１４
ｂが光のＱスイッチとして有効に働き、自励発振を確実
に行うことができる。
ッド層１５の平坦部１５ｂのうち表面側部分１８以外の
残りの部分のキャリア濃度（Ｂeドーピング量）を従来
レベルよりも高く設定しているので、活性層１４内の電
子に対する電位障壁を高めることができる。したがっ
て、高温動作時における無効電流の増大を抑制でき、駆
動電流の増大を効果的に抑制することができる。一方、
p型クラッド層１５の平坦部１５ｂのうち表面側部分１
８のキャリア濃度がp型クラッド層１５の残りの部分の
キャリア濃度よりも低く設定されているので、p側電極
１１０からの注入電流がリッジ部２０から平坦部１５ｂ
へ拡がるのを抑制できる。したがって、活性層１４のう
ち平坦部１５ｂに対応する領域（可飽和吸収領域）１４
ｂが光のＱスイッチとして有効に働き、自励発振を確実
に行うことができる。
【００２７】図３に示すように、上記水素雰囲気中での
加熱処理（上記）に代えて、プラズマ状水素の照射を
行っても良い。この場合、図３(a)，(b)に示すように、
上記，と同様に基板１１上に各層１２〜１７を成長
し、リッジ部２０を形成する。この後、図３(c)に示す
ように、この状態の基板１１を真空装置内で４５０℃に
加熱した状態で、水素プラズマを表面に照射する。この
際にリンが結晶内から抜け出るのを防止するために、Ａ
s分子線も同時に照射する。これにより、リッジ部２０
の斜面と、p型ＡlＧalnＰクラッド層１５の表面側部分
１８Ａとに水素を導入する。これにより、この表面側部
分１８Ａのドーピング不純物Ｂeを不活性化して、p型ク
ラッド層１５の平坦部１５ｂのうち表面側部分１８Ａの
キャリア濃度をp型クラッド層１５の残りの部分のキャ
リア濃度よりも低く設定する。この後、図３(d)に示す
ように、上記と同様にn型ＧaＡs埋込層１９を成長し
てその表面を平坦化し、p側電極１１０、n側電極１１１
を形成する。
加熱処理（上記）に代えて、プラズマ状水素の照射を
行っても良い。この場合、図３(a)，(b)に示すように、
上記，と同様に基板１１上に各層１２〜１７を成長
し、リッジ部２０を形成する。この後、図３(c)に示す
ように、この状態の基板１１を真空装置内で４５０℃に
加熱した状態で、水素プラズマを表面に照射する。この
際にリンが結晶内から抜け出るのを防止するために、Ａ
s分子線も同時に照射する。これにより、リッジ部２０
の斜面と、p型ＡlＧalnＰクラッド層１５の表面側部分
１８Ａとに水素を導入する。これにより、この表面側部
分１８Ａのドーピング不純物Ｂeを不活性化して、p型ク
ラッド層１５の平坦部１５ｂのうち表面側部分１８Ａの
キャリア濃度をp型クラッド層１５の残りの部分のキャ
リア濃度よりも低く設定する。この後、図３(d)に示す
ように、上記と同様にn型ＧaＡs埋込層１９を成長し
てその表面を平坦化し、p側電極１１０、n側電極１１１
を形成する。
【００２８】このようにして作製した赤色半導体レーザ
装置も、上の例と同様に自励発振を確実に行える上、高
温動作時における無効電流の増大を抑制でき、駆動電流
の増大を効果的に抑制することができる。
装置も、上の例と同様に自励発振を確実に行える上、高
温動作時における無効電流の増大を抑制でき、駆動電流
の増大を効果的に抑制することができる。
【００２９】また、図４に示すように、上記水素雰囲気
中での加熱処理（上記）に代えて、ガスソース分子線
エピタキシー装置を用いて水素化原料ガスの照射を行っ
ても良い。この場合、図４(a)，(b)に示すように、上記
，と同様に基板１１上に各層１２〜１７を成長し、
リッジ部２０を形成する。この後、この状態の基板１１
をガスソースＭＢＥ装置内に収容し、図４(c)に示すよ
うに基板１１の表面側に水素化原料ガスとしてのアルシ
ンガスを照射しながら６５０℃に加熱し、２時間保持す
る。このようにして、アルシンガスが分解して生じた水
素をリッジ部２０の斜面と、p型ＡlＧalnＰクラッド層
１５の表面側部分１８Ｂとに導入する。これにより、こ
の表面側部分１８Ｂのドーピング不純物Ｂeを不活性化
して、p型クラッド層１５の平坦部１５ｂのうち表面側
部分１８Ｂのキャリア濃度をp型クラッド層１５の残り
の部分のキャリア濃度よりも低く設定する。この後、図
４(d)に示すように、上記と同様にn型ＧaＡs埋込層１
９を成長してその表面を平坦化し、p側電極１１０、n側
電極１１１を形成する。
中での加熱処理（上記）に代えて、ガスソース分子線
エピタキシー装置を用いて水素化原料ガスの照射を行っ
ても良い。この場合、図４(a)，(b)に示すように、上記
，と同様に基板１１上に各層１２〜１７を成長し、
リッジ部２０を形成する。この後、この状態の基板１１
をガスソースＭＢＥ装置内に収容し、図４(c)に示すよ
うに基板１１の表面側に水素化原料ガスとしてのアルシ
ンガスを照射しながら６５０℃に加熱し、２時間保持す
る。このようにして、アルシンガスが分解して生じた水
素をリッジ部２０の斜面と、p型ＡlＧalnＰクラッド層
１５の表面側部分１８Ｂとに導入する。これにより、こ
の表面側部分１８Ｂのドーピング不純物Ｂeを不活性化
して、p型クラッド層１５の平坦部１５ｂのうち表面側
部分１８Ｂのキャリア濃度をp型クラッド層１５の残り
の部分のキャリア濃度よりも低く設定する。この後、図
４(d)に示すように、上記と同様にn型ＧaＡs埋込層１
９を成長してその表面を平坦化し、p側電極１１０、n側
電極１１１を形成する。
【００３０】このようにして作製した赤色半導体レーザ
装置も、上の例と同様に自励発振を確実に行える上、高
温動作時における無効電流の増大を抑制でき、駆動電流
の増大を効果的に抑制することができる。
装置も、上の例と同様に自励発振を確実に行える上、高
温動作時における無効電流の増大を抑制でき、駆動電流
の増大を効果的に抑制することができる。
【００３１】なお、上述の各例では、p型クラッド層１
５の表面側部分１８，１８Ａ，１８Ｂに水素を導入した
が、これに限られるものではない。水素に代えてp型ク
ラッド層１５の表面側部分にｎ型不純物をイオン注入し
ても良い。このようにした場合も、p型クラッド層１５
の表面側部分のキャリア濃度をp型クラッド層１５の残
りの部分のキャリア濃度よりも低くすることができる。
したがって、このようにして作製した赤色半導体レーザ
装置も、上の例と同様に自励発振を確実に行える上、高
温動作時における無効電流の増大を抑制でき、駆動電流
の増大を効果的に抑制することができる。
５の表面側部分１８，１８Ａ，１８Ｂに水素を導入した
が、これに限られるものではない。水素に代えてp型ク
ラッド層１５の表面側部分にｎ型不純物をイオン注入し
ても良い。このようにした場合も、p型クラッド層１５
の表面側部分のキャリア濃度をp型クラッド層１５の残
りの部分のキャリア濃度よりも低くすることができる。
したがって、このようにして作製した赤色半導体レーザ
装置も、上の例と同様に自励発振を確実に行える上、高
温動作時における無効電流の増大を抑制でき、駆動電流
の増大を効果的に抑制することができる。
【００３２】また、当然ながら、基板１１および各層１
２〜１９の導電型を反対にしても良い。
２〜１９の導電型を反対にしても良い。
【００３３】
【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１の自
励発振型半導体レーザ装置は、第２クラッド層の平坦部
のうち表面側部分のキャリア濃度が上記第２クラッド層
の残りの部分のキャリア濃度よりも低く設定されている
ので、自励発振を確実に行える上、高温動作時における
無効電流の増大を抑制でき、駆動電流の増大を効果的に
抑制することができる。
励発振型半導体レーザ装置は、第２クラッド層の平坦部
のうち表面側部分のキャリア濃度が上記第２クラッド層
の残りの部分のキャリア濃度よりも低く設定されている
ので、自励発振を確実に行える上、高温動作時における
無効電流の増大を抑制でき、駆動電流の増大を効果的に
抑制することができる。
【００３４】請求項２乃至６の自励発振型半導体レーザ
装置の製造方法によれば、請求項１の自励発振型半導体
レーザ装置を簡単に作製することができる。
装置の製造方法によれば、請求項１の自励発振型半導体
レーザ装置を簡単に作製することができる。
【００３５】請求項７の自励発振型半導体レーザ装置で
は、上記第２クラッド層の上記平坦部のうち表面側部分
のキャリア濃度が５×１０17cm-3以下に設定される一
方、上記第２クラッド層の上記平坦部のうち残りの部分
のキャリア濃度が１×１０18cm-3以上に設定されている
ので、実際に請求項１の作用効果を得ることができる。
は、上記第２クラッド層の上記平坦部のうち表面側部分
のキャリア濃度が５×１０17cm-3以下に設定される一
方、上記第２クラッド層の上記平坦部のうち残りの部分
のキャリア濃度が１×１０18cm-3以上に設定されている
ので、実際に請求項１の作用効果を得ることができる。
【図１】 この発明の一実施形態の自励発振型赤色半導
体レーザ装置の断面構造を示す図である。
体レーザ装置の断面構造を示す図である。
【図２】 図１の自励発振型半導体レーザ装置を水素雰
囲気中で加熱処理を行って作製する場合の製造方法を説
明する工程断面図である。
囲気中で加熱処理を行って作製する場合の製造方法を説
明する工程断面図である。
【図３】 水素プラズマの照射を行う場合の、自励発振
型半導体レーザ装置の製造方法を説明する工程断面図で
ある。
型半導体レーザ装置の製造方法を説明する工程断面図で
ある。
【図４】 ガスソース分子線エピタキシー装置を用いて
水素化原料ガスの照射を行う場合の、自励発振型半導体
レーザ装置の製造方法を説明する工程断面図である。
水素化原料ガスの照射を行う場合の、自励発振型半導体
レーザ装置の製造方法を説明する工程断面図である。
【図５】 従来の自励発振型半導体レーザ装置の断面構
造を示す図である。
造を示す図である。
【図６】 水素の導入によりp型クラッド層の表面側部
分のキャリア濃度が低減された状態を示す図である。
分のキャリア濃度が低減された状態を示す図である。
１１ n型ＧaＡs基板 １２ n型Ｇa
lnＰバッファ層 １３ n型ＡlＧalnＰクラッド層 １４ 活性
層 １４ａ 活性領域 １４ｂ 可飽
和吸収領域 １５ p型ＡlＧalnＰクラッド層 １５ｂ 平
坦部 １６ p型ＧalnＰ中間層 １７ p型Ｇa
Ａsキャップ層 １８ p型ＡlＧalnＰクラッド層の平坦部の表面側部分 １９ n型ＧaＡs埋込層 ２０ リッジ部
lnＰバッファ層 １３ n型ＡlＧalnＰクラッド層 １４ 活性
層 １４ａ 活性領域 １４ｂ 可飽
和吸収領域 １５ p型ＡlＧalnＰクラッド層 １５ｂ 平
坦部 １６ p型ＧalnＰ中間層 １７ p型Ｇa
Ａsキャップ層 １８ p型ＡlＧalnＰクラッド層の平坦部の表面側部分 １９ n型ＧaＡs埋込層 ２０ リッジ部
Claims (7)
- 【請求項１】 n型とp型のうちの一方の導電型を持つ半
導体基板上に、上記一方の導電型を持つ第１クラッド層
と、活性層と、n型とp型のうちの他方の導電型を持ち、
表面側にストライプ状に突起したリッジ部を有する第２
クラッド層とを順に備え、上記第２クラッド層のうち上
記リッジ部の両側に連なる平坦部上に上記一方の導電型
を持つ埋込層を設けて、上記活性層に沿って上記リッジ
部内外に対応する領域間に実効的な屈折率差を形成する
とともに上記リッジ部を通して上記活性層に電流を注入
するようにした自励発振型半導体レーザ装置において、
上記第２クラッド層の上記平坦部のうち表面側部分のキ
ャリア濃度が上記第２クラッド層の残りの部分のキャリ
ア濃度よりも低く設定されていることを特徴とする自励
発振型半導体レーザ装置。 - 【請求項２】 n型とp型のうちの一方の導電型を持つ半
導体基板上に、上記一方の導電型を持つ第１クラッド層
と、活性層と、n型とp型のうちの他方の導電型を持ち、
表面側にストライプ状に突起したリッジ部を有する第２
クラッド層とを順に設けてダブルヘテロ構造を形成し、 上記第２クラッド層の表面側部分に水素を導入して、上
記第２クラッド層の表面側部分のキャリア濃度を、水素
による不活性化によって上記第２クラッド層の残りの部
分のキャリア濃度よりも低く設定し、 上記第２クラッド層のうち上記リッジ部の両側に連なる
平坦部上に上記一方の導電型を持つ埋込層を設けること
を特徴とする自励発振型半導体レーザ装置の製造方法。 - 【請求項３】 請求項２に記載の自励発振型半導体レー
ザ装置の製造方法において、 上記第２クラッド層の表面側部分に水素を導入するため
に、水素雰囲気中で加熱処理を行うことを特徴とする自
励発振型半導体レーザ装置の製造方法。 - 【請求項４】 請求項２に記載の自励発振型半導体レー
ザ装置の製造方法において、 上記第２クラッド層の表面側部分に水素を導入するため
に、上記第２クラッド層の表面側部分にガスソース分子
線エピタキシー装置を用いて水素化原料ガスを照射する
ことを特徴とする自励発振型半導体レーザ装置の製造方
法。 - 【請求項５】 請求項２に記載の自励発振型半導体レー
ザ装置の製造方法において、 上記第２クラッド層の表面側部分に水素を導入するため
に、上記第２クラッド層の表面側部分にプラズマ状水素
を照射することを特徴とする自励発振型半導体レーザ装
置の製造方法。 - 【請求項６】 n型とp型のうちの一方の導電型を持つ半
導体基板上に、上記一方の導電型を持つ第１クラッド層
と、活性層と、n型とp型のうちの他方の導電型を持ち、
表面側にストライプ状に突起したリッジ部を有する第２
クラッド層とを順に設けてダブルヘテロ構造を形成し、 上記第２クラッド層の表面側部分に、上記一方の導電型
を持つ不純物をイオン注入して、上記第２クラッド層の
表面側部分のキャリア濃度を上記第２クラッド層の残り
の部分のキャリア濃度よりも低く設定し、 上記第２クラッド層のうち上記リッジ部の両側に連なる
平坦部上に上記一方の導電型を持つ埋込層を設けること
を特徴とする自励発振型半導体レーザ装置の製造方法。 - 【請求項７】 請求項１に記載の自励発振型半導体レー
ザ装置において、 上記第２クラッド層の上記平坦部のうち表面側部分のキ
ャリア濃度が５×１０17cm-3以下に設定される一方、上
記第２クラッド層の上記平坦部のうち残りの部分のキャ
リア濃度が１×１０18cm-3以上に設定されていることを
特徴とする自励発振型半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06616897A JP3440980B2 (ja) | 1997-03-19 | 1997-03-19 | 自励発振型半導体レーザ装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06616897A JP3440980B2 (ja) | 1997-03-19 | 1997-03-19 | 自励発振型半導体レーザ装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10261833A true JPH10261833A (ja) | 1998-09-29 |
| JP3440980B2 JP3440980B2 (ja) | 2003-08-25 |
Family
ID=13308065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06616897A Expired - Fee Related JP3440980B2 (ja) | 1997-03-19 | 1997-03-19 | 自励発振型半導体レーザ装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3440980B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100356641C (zh) * | 2004-07-15 | 2007-12-19 | 夏普株式会社 | 半导体激光器元件的制造方法 |
| JP2012009650A (ja) * | 2010-06-25 | 2012-01-12 | Sharp Corp | 窒化物半導体レーザ素子およびその製造方法 |
-
1997
- 1997-03-19 JP JP06616897A patent/JP3440980B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100356641C (zh) * | 2004-07-15 | 2007-12-19 | 夏普株式会社 | 半导体激光器元件的制造方法 |
| JP2012009650A (ja) * | 2010-06-25 | 2012-01-12 | Sharp Corp | 窒化物半導体レーザ素子およびその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3440980B2 (ja) | 2003-08-25 |
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