JPH11145567A - 半導体レーザアレー - Google Patents
半導体レーザアレーInfo
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- JPH11145567A JPH11145567A JP10257783A JP25778398A JPH11145567A JP H11145567 A JPH11145567 A JP H11145567A JP 10257783 A JP10257783 A JP 10257783A JP 25778398 A JP25778398 A JP 25778398A JP H11145567 A JPH11145567 A JP H11145567A
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- laser
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- oxide layer
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
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- H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
- H01S5/4031—Edge-emitting structures
-
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- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
- H01S5/0425—Electrodes, e.g. characterised by the structure
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-
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- H01S5/2215—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers based on oxides or nitrides using native oxidation of semiconductor layers
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 埋め込み層式手法でレーザ内に固有（ネイテ
ィブ）酸化物層を形成する場合、酸化度の制御が困難で
あり、レーザ素子の歩留まりが悪くなってしまう。 【解決手段】 エッジ放出形レーザアレーの構造１００
において、活性層１０８を流れる電流は固有（ネイティ
ブ）酸化物層１７８が境界を規定されるアパーチャ１８
０，１８２，１８４，１８６に制限される。固有（ネイ
ティブ）酸化物層１７８とアパーチャの境界は、選択的
層混合及び横方向湿式酸化処理によって決められる。よ
って、エッチングや再成長法は用いるより、高い歩留ま
りを得ることができる。
ィブ）酸化物層を形成する場合、酸化度の制御が困難で
あり、レーザ素子の歩留まりが悪くなってしまう。 【解決手段】 エッジ放出形レーザアレーの構造１００
において、活性層１０８を流れる電流は固有（ネイティ
ブ）酸化物層１７８が境界を規定されるアパーチャ１８
０，１８２，１８４，１８６に制限される。固有（ネイ
ティブ）酸化物層１７８とアパーチャの境界は、選択的
層混合及び横方向湿式酸化処理によって決められる。よ
って、エッチングや再成長法は用いるより、高い歩留ま
りを得ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、モノリシック半
導体レーザアレーに関し、特に埋め込み形の選択酸化さ
れた固有（ネイティブ）酸化物層を用いて光アパーチャ
を形成する方式の個々にアドレス可能な高密度のレーザ
アレーに関する。
導体レーザアレーに関し、特に埋め込み形の選択酸化さ
れた固有（ネイティブ）酸化物層を用いて光アパーチャ
を形成する方式の個々にアドレス可能な高密度のレーザ
アレーに関する。
【０００２】
【従来の技術】モノリシックの固体半導体レーザアレー
は、高速レーザ印刷や光ファイバ通信およびその他の用
途に対してきわめて有用な光源である。一般的なレーザ
構造としていわゆる「エッジ放出形（エッジ エミッテ
ィング）レーザ」があり、この構造において光はモノリ
シック半導体層構造のエッジから放出される。
は、高速レーザ印刷や光ファイバ通信およびその他の用
途に対してきわめて有用な光源である。一般的なレーザ
構造としていわゆる「エッジ放出形（エッジ エミッテ
ィング）レーザ」があり、この構造において光はモノリ
シック半導体層構造のエッジから放出される。
【０００３】一般に、レーザ内に固有（ネイティブ）酸
化物を形成することが、前記構造内に良好な電気的およ
び光学的閉じ込めを得る上で重要な工程である。酸化物
形成の一方法として、周知の「表面酸化」手法がある。
化物を形成することが、前記構造内に良好な電気的およ
び光学的閉じ込めを得る上で重要な工程である。酸化物
形成の一方法として、周知の「表面酸化」手法がある。
【０００４】前記「表面酸化」手法では、ＧａＡｓのキ
ャップ層をアルミニウム含有量の高いＡｌＧａＡｓ厚膜
層上に設置する。前記ＡｌＧａＡｓ層はレーザ構造中の
活性層の上部に成膜される。この「表面酸化」手法にお
いては、先ず試料表面を窒化シリコンを用いてパターン
化し、これによってＧａＡｓキャップ層の一部を保護
し、その他の部分を露出させる。前記露出したＧａＡｓ
の部分を化学エッチングによって除去し、下部の高アル
ミニウム含有量のＡｌＧａＡｓ層の表面を露出させる。
次に試料を水蒸気中で酸化させる。この場合、ＡｌＧａ
Ａｓ層の酸化は表面から下方に向かって進行し、アルミ
ニウム含有量の低い活性層に達するまで続く。活性層の
アルミニウム含有量は低いため、この酸化工程は本質的
に活性層に達すると停止し、結果的に電気的および光学
的閉じ込めがレーザ構造内に形成される。
ャップ層をアルミニウム含有量の高いＡｌＧａＡｓ厚膜
層上に設置する。前記ＡｌＧａＡｓ層はレーザ構造中の
活性層の上部に成膜される。この「表面酸化」手法にお
いては、先ず試料表面を窒化シリコンを用いてパターン
化し、これによってＧａＡｓキャップ層の一部を保護
し、その他の部分を露出させる。前記露出したＧａＡｓ
の部分を化学エッチングによって除去し、下部の高アル
ミニウム含有量のＡｌＧａＡｓ層の表面を露出させる。
次に試料を水蒸気中で酸化させる。この場合、ＡｌＧａ
Ａｓ層の酸化は表面から下方に向かって進行し、アルミ
ニウム含有量の低い活性層に達するまで続く。活性層の
アルミニウム含有量は低いため、この酸化工程は本質的
に活性層に達すると停止し、結果的に電気的および光学
的閉じ込めがレーザ構造内に形成される。
【０００５】別の酸化物形成法として、いわゆる「埋め
込み層」式酸化方法がある。この方法では、ＡｌＡｓ層
をレーザ構造中の活性層の上方および下方に設置する。
次いで、複数の溝をエッチングで形成し、露出したスト
ライプ状のメサ構造を各溝間に形成する。前記エッチン
グの結果、活性層を挟み込んだＡｌＡｓ層が前記メサの
側壁沿いに露出する。酸化工程の間に、このＡｌＡｓ層
はメサの側壁から内方向にメサの中心に向かって横方向
に酸化されていく。しかしながら前記構造中の他の層
は、アルミニウム含有量が低いため本質的に酸化されな
い。酸化されたＡｌＡｓ層は、該ＡｌＡＳ層の上部およ
び下部領域の有効屈折率を低下させ、その結果横方向の
電気的および光学的閉じ込めが前記挟み込まれた活性層
中に形成される。
込み層」式酸化方法がある。この方法では、ＡｌＡｓ層
をレーザ構造中の活性層の上方および下方に設置する。
次いで、複数の溝をエッチングで形成し、露出したスト
ライプ状のメサ構造を各溝間に形成する。前記エッチン
グの結果、活性層を挟み込んだＡｌＡｓ層が前記メサの
側壁沿いに露出する。酸化工程の間に、このＡｌＡｓ層
はメサの側壁から内方向にメサの中心に向かって横方向
に酸化されていく。しかしながら前記構造中の他の層
は、アルミニウム含有量が低いため本質的に酸化されな
い。酸化されたＡｌＡｓ層は、該ＡｌＡＳ層の上部およ
び下部領域の有効屈折率を低下させ、その結果横方向の
電気的および光学的閉じ込めが前記挟み込まれた活性層
中に形成される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】この「埋め込み層」方
法の重大な問題点として、酸化度の制御が困難なことが
ある。アルミニウム含有量の高いＡｌＡｓまたはＡｌＧ
ａＡｓの酸化速度はアルミニウム組成比と処理条件の変
化に依存するため、アルミニウム組成比や処理パラメー
タの変化は酸化速度の変化に反映されて、結果的に酸化
度の不確定さの原因となる。この方法は温度変化に対し
て比較的敏感である。したがってこの手法をレーザの形
成に適用した場合、一般に素子の量産性と歩留まりの面
で問題が生じる。
法の重大な問題点として、酸化度の制御が困難なことが
ある。アルミニウム含有量の高いＡｌＡｓまたはＡｌＧ
ａＡｓの酸化速度はアルミニウム組成比と処理条件の変
化に依存するため、アルミニウム組成比や処理パラメー
タの変化は酸化速度の変化に反映されて、結果的に酸化
度の不確定さの原因となる。この方法は温度変化に対し
て比較的敏感である。したがってこの手法をレーザの形
成に適用した場合、一般に素子の量産性と歩留まりの面
で問題が生じる。
【０００７】電極の接点層は、前記エッチング形成され
たメサの上面に直接成膜される。メサの寸法は十分大き
くてワイヤボンド用の大形接点パッド（通常約５０×５
０ｍｍ）を収納できることが必要であるため、この構造
では密な間隔のアレーの形成は不可能である。
たメサの上面に直接成膜される。メサの寸法は十分大き
くてワイヤボンド用の大形接点パッド（通常約５０×５
０ｍｍ）を収納できることが必要であるため、この構造
では密な間隔のアレーの形成は不可能である。
【０００８】レーザアレーにおいては、各レーザ素子を
できるだけ高密度に配置することが望ましい。しかしな
がら、素子間の間隔が密になると電気的接続とヒートシ
ンクによる冷却が困難になる。さらに素子間の間隔が密
になると、電気的、光学的および（あるいは）熱的に相
互作用を起こしやすくなる。この相互作用は「クロスト
ーク」と呼ばれ、大抵の場合望ましくないものである。
できるだけ高密度に配置することが望ましい。しかしな
がら、素子間の間隔が密になると電気的接続とヒートシ
ンクによる冷却が困難になる。さらに素子間の間隔が密
になると、電気的、光学的および（あるいは）熱的に相
互作用を起こしやすくなる。この相互作用は「クロスト
ーク」と呼ばれ、大抵の場合望ましくないものである。
【０００９】個々のレーザは出力エネルギの低い素子で
ある。レーザアレーを用いることで出力エネルギを高
め、光学システム設計を簡単にすることができる。アレ
ー中の各レーザ素子を良好な位置関係に配置してかつそ
の位置関係を保持し、さらに内部の機構を極力小さくす
るために、アレーの製作は、各レーザ素子が一つのモノ
リシック半導体構造に収まるように行われていた。
ある。レーザアレーを用いることで出力エネルギを高
め、光学システム設計を簡単にすることができる。アレ
ー中の各レーザ素子を良好な位置関係に配置してかつそ
の位置関係を保持し、さらに内部の機構を極力小さくす
るために、アレーの製作は、各レーザ素子が一つのモノ
リシック半導体構造に収まるように行われていた。
【００１０】別の課題として、アレー中の個々のレーザ
素子を個別にアドレスできるようにすることがある。各
レーザ素子が密な間隔で高密度に充填されている程、各
素子を個別に光放出させることが次第に難しくなる。
素子を個別にアドレスできるようにすることがある。各
レーザ素子が密な間隔で高密度に充填されている程、各
素子を個別に光放出させることが次第に難しくなる。
【００１１】独立式接点はアレー中の各エミッタへの個
々のアドレスを可能にするものであり、この接点は前記
レーザ空洞と正確に位置合わせされることが望ましい。
前記位置合わせが効果的である理由は、電気抵抗と、各
エミッタへの電流拡散、および電極の寸法を最小にする
ことができるためである。またヒートシンクはできるだ
け放出領域の近くに設置される。電流拡散を最小にする
ことにより、個々のレーザ素子の電気的絶縁が助長され
る。
々のアドレスを可能にするものであり、この接点は前記
レーザ空洞と正確に位置合わせされることが望ましい。
前記位置合わせが効果的である理由は、電気抵抗と、各
エミッタへの電流拡散、および電極の寸法を最小にする
ことができるためである。またヒートシンクはできるだ
け放出領域の近くに設置される。電流拡散を最小にする
ことにより、個々のレーザ素子の電気的絶縁が助長され
る。
【００１２】したがって、正確に境界が規定され、かつ
正確に制御された固有（ネイティブ）酸化物領域を備
え、これによって光アパーチャを形成する方式の個々に
アドレス可能なモノリシックレーザアレーを開発する必
要がある。
正確に制御された固有（ネイティブ）酸化物領域を備
え、これによって光アパーチャを形成する方式の個々に
アドレス可能なモノリシックレーザアレーを開発する必
要がある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明により、個々にア
ドレス可能な高密度のエッジ放出形（エッジエミッティ
ング）レーザアレー構造が提供され、前記構造は横方向
湿式酸化処理によって形成される。レーザ構造中のアパ
ーチャは選択的層混合および横方向湿式酸化処理によっ
て形成される。前記酸化処理は隣接した溝から進行する
ものであり、この溝はレーザ構造内でエッチングにより
形成される。
ドレス可能な高密度のエッジ放出形（エッジエミッティ
ング）レーザアレー構造が提供され、前記構造は横方向
湿式酸化処理によって形成される。レーザ構造中のアパ
ーチャは選択的層混合および横方向湿式酸化処理によっ
て形成される。前記酸化処理は隣接した溝から進行する
ものであり、この溝はレーザ構造内でエッチングにより
形成される。
【００１４】この半導体構造は、導電形式の異なる数種
の半導体材料を含み、これら材料によって個々にアドレ
ス可能な高密度のエッジ放出形（エッジエミッティン
グ）レーザアレーが形成される。レーザ構造の活性領域
の上部または下部のいずれかの被酸化層が層無秩序化処
理によって混合されてアパーチャが形成され、次いで横
方向湿式酸化処理によって閉じ込めを行うための固有
（ネイティブ）酸化物領域が形成される。
の半導体材料を含み、これら材料によって個々にアドレ
ス可能な高密度のエッジ放出形（エッジエミッティン
グ）レーザアレーが形成される。レーザ構造の活性領域
の上部または下部のいずれかの被酸化層が層無秩序化処
理によって混合されてアパーチャが形成され、次いで横
方向湿式酸化処理によって閉じ込めを行うための固有
（ネイティブ）酸化物領域が形成される。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１に、本発明による選択的層混
合と横方向湿式酸化処理によって製作した、個々にアド
レス可能な高密度の４点式（クワドースポット）半導体
レーザ構造１００を示す。
合と横方向湿式酸化処理によって製作した、個々にアド
レス可能な高密度の４点式（クワドースポット）半導体
レーザ構造１００を示す。
【００１６】図１に示すように、ｎ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａ
ｓ下部クラッド層１０４を、有機金属化学的気相成長法
（ＭＯＣＶＤ）と呼ばれる周知のエピタキシャル成長法
を用いてｎ型ＧａＡｓ基板１０２上に成長させる。他の
結晶成長法、例えば液相エピタキシ（ＬＰＥ）、分子線
エピタキシ（ＭＢＥ）およびその他の公知の結晶成長法
等も使用可能である。下部クラッド層１０４中のアルミ
ニウムのモル比は約７０％である。またこの下部クラッ
ド層のドーピングレベルは約１×１０18ｃｍ-3である。
ＡｌＧａＡｓクラッド層１０４の膜厚は約１ミクロン
（μｍ）である。ｎ型ＧａＡｓ基板１０２のドーピング
レベルは約５×１０18ｃｍ-3以上である。図示していな
いが、スループット低下の余地がある場合は下部クラッ
ド層１０４の成膜前にバッファ層を成膜してもよい。
ｓ下部クラッド層１０４を、有機金属化学的気相成長法
（ＭＯＣＶＤ）と呼ばれる周知のエピタキシャル成長法
を用いてｎ型ＧａＡｓ基板１０２上に成長させる。他の
結晶成長法、例えば液相エピタキシ（ＬＰＥ）、分子線
エピタキシ（ＭＢＥ）およびその他の公知の結晶成長法
等も使用可能である。下部クラッド層１０４中のアルミ
ニウムのモル比は約７０％である。またこの下部クラッ
ド層のドーピングレベルは約１×１０18ｃｍ-3である。
ＡｌＧａＡｓクラッド層１０４の膜厚は約１ミクロン
（μｍ）である。ｎ型ＧａＡｓ基板１０２のドーピング
レベルは約５×１０18ｃｍ-3以上である。図示していな
いが、スループット低下の余地がある場合は下部クラッ
ド層１０４の成膜前にバッファ層を成膜してもよい。
【００１７】上記各層の上部に、ドーピングなしのＡｌ
0.4Ｇａ0.6Ａｓ下部閉じ込め層１０６が位置し、この層
のアルミニウム含有量は約４０％で、膜厚は約１２０ナ
ノメータである。前記下部閉じ込め層１０６を成膜した
後、ＧａＡｓ活性層１０８を成膜し、最終的に活性層１
０８から８４０ナノメータの光放出を得る。活性層１０
８は、単一の量子井戸、複数の量子井戸、あるいは一量
子井戸より膜厚が厚い単一層のいずれからも形成するこ
とができる。量子井戸の厚さは、一般に５ナノメータか
ら２０ナノメータの範囲にあり、本実施形態では８ナノ
メータである。活性層１０８の上部に、ドーピングなし
のＡｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓ上部閉じ込め層１１０が位置す
る。上部閉じ込め層１１０の典型的なアルミニウム含有
量は４０％であり、膜厚は約１２０ナノメータである。
一般に、下部閉じ込め層１０６および上部閉じ込め層１
１０（および活性層１０８）によって、しきい値電圧が
低くて、光放散の少ないレーザ構造が製作される。
0.4Ｇａ0.6Ａｓ下部閉じ込め層１０６が位置し、この層
のアルミニウム含有量は約４０％で、膜厚は約１２０ナ
ノメータである。前記下部閉じ込め層１０６を成膜した
後、ＧａＡｓ活性層１０８を成膜し、最終的に活性層１
０８から８４０ナノメータの光放出を得る。活性層１０
８は、単一の量子井戸、複数の量子井戸、あるいは一量
子井戸より膜厚が厚い単一層のいずれからも形成するこ
とができる。量子井戸の厚さは、一般に５ナノメータか
ら２０ナノメータの範囲にあり、本実施形態では８ナノ
メータである。活性層１０８の上部に、ドーピングなし
のＡｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓ上部閉じ込め層１１０が位置す
る。上部閉じ込め層１１０の典型的なアルミニウム含有
量は４０％であり、膜厚は約１２０ナノメータである。
一般に、下部閉じ込め層１０６および上部閉じ込め層１
１０（および活性層１０８）によって、しきい値電圧が
低くて、光放散の少ないレーザ構造が製作される。
【００１８】上部閉じ込め層１１０を形成した後、ｐ型
被酸化層１１２を成膜し、被酸化層１１２からレーザア
パーチャが形成される。このレーザアパーチャによって
電流の経路が制御され、それによって活性層１０８中の
レーザ発振位置が制御される。
被酸化層１１２を成膜し、被酸化層１１２からレーザア
パーチャが形成される。このレーザアパーチャによって
電流の経路が制御され、それによって活性層１０８中の
レーザ発振位置が制御される。
【００１９】被酸化層１１２は、ｐ型ＡｌＡｓ層１１４
とｐ型ＡｌＧａＡｓ層１１６との５層半導体層対超格子
からなる。被酸化層１１２中の上記二つの層１１４と１
１６は、各々約１０ナノメータの膜厚をもつ。典型的な
ＡｌＧａＡｓ層１１６のアルミニウム含有量は約４０％
である。ｐ型ＡｌＡｓ層１１４とｐ型ＡｌＧａＡｓ層１
１６には大量のｐ型ドーピングが施されており、各々が
ドーピングレベル約５×１０18ｃｍ-3のマグネシウムを
含む。この二つの埋め込み層対により、層無秩序化処理
を用いた層混合と横方向湿式酸化処理を行うことができ
る。
とｐ型ＡｌＧａＡｓ層１１６との５層半導体層対超格子
からなる。被酸化層１１２中の上記二つの層１１４と１
１６は、各々約１０ナノメータの膜厚をもつ。典型的な
ＡｌＧａＡｓ層１１６のアルミニウム含有量は約４０％
である。ｐ型ＡｌＡｓ層１１４とｐ型ＡｌＧａＡｓ層１
１６には大量のｐ型ドーピングが施されており、各々が
ドーピングレベル約５×１０18ｃｍ-3のマグネシウムを
含む。この二つの埋め込み層対により、層無秩序化処理
を用いた層混合と横方向湿式酸化処理を行うことができ
る。
【００２０】埋め込み層中の酸化領域は電流経路を規定
するものであり、この領域が活性層の上方に位置するた
め、電流の閉じ込め効果が高まる。一般に、前記酸化領
域がｐ型領域に位置する場合は、電流の拡散効果は著し
く低下する。この理由は、この状況下では正孔の拡散長
が短くなる、あるいは正孔の移動度が低下するためであ
る。
するものであり、この領域が活性層の上方に位置するた
め、電流の閉じ込め効果が高まる。一般に、前記酸化領
域がｐ型領域に位置する場合は、電流の拡散効果は著し
く低下する。この理由は、この状況下では正孔の拡散長
が短くなる、あるいは正孔の移動度が低下するためであ
る。
【００２１】被酸化層１１２が、ＡｌＡｓ層１１４とＡ
ｌＧａＡｓ層１１６の５層対の成膜によって形成された
後、膜厚約１ミクロンのｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ上部ク
ラッド層１１８が成膜される。一般に、この上部クラッ
ド層１１８のアルミニウム含有量は約７０％で、マグネ
シウムのドーピングレベルは約１×１０18ｃｍ-3であ
る。ｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ上部クラッド層１１８の上
にｐ+型ＧａＡｓキャップ層１２０を成膜して、レーザ
構造へのオーム接触の形成を助長する。一般に、ｐ+型
ＧａＡｓキャップ層１２０の膜厚は１００ナノメータ
で、マグネシウムのドーピングレベルは約１×１０19ｃ
ｍ-3である。
ｌＧａＡｓ層１１６の５層対の成膜によって形成された
後、膜厚約１ミクロンのｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ上部ク
ラッド層１１８が成膜される。一般に、この上部クラッ
ド層１１８のアルミニウム含有量は約７０％で、マグネ
シウムのドーピングレベルは約１×１０18ｃｍ-3であ
る。ｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ上部クラッド層１１８の上
にｐ+型ＧａＡｓキャップ層１２０を成膜して、レーザ
構造へのオーム接触の形成を助長する。一般に、ｐ+型
ＧａＡｓキャップ層１２０の膜厚は１００ナノメータ
で、マグネシウムのドーピングレベルは約１×１０19ｃ
ｍ-3である。
【００２２】半導体レーザ構造１００の形成において
は、先ず層無秩序化処理を横方向酸化処理の前に行う。
は、先ず層無秩序化処理を横方向酸化処理の前に行う。
【００２３】すなわち、図１の半導体レーザ構造１００
中の全ての半導体層を成膜した後、膜厚約８０ナノメー
タの５本の窒化シリコンストライプ１２４，１２６，１
２８，１３０および１３２を、フォトリソグラフィ法に
よって半導体構造の上面１２２上に形成する。５本の窒
化シリコンストライプは各々平行であって、幅約５０ミ
クロンで約３ミクロン間隔に存在し、半導体構造の上面
１２２の長さ方向に延びている。本事例では、ｐ型ドー
パントを用いて層無秩序化を誘起するため、窒化シリコ
ンストライプ１２４，１２６，１２８，１３０および１
３２が覆う上面１２２の領域は、ストライプ間の開口窓
領域１３６を除いた領域である。開口窓領域１３６の下
方位置で混合領域１３８が混合される。
中の全ての半導体層を成膜した後、膜厚約８０ナノメー
タの５本の窒化シリコンストライプ１２４，１２６，１
２８，１３０および１３２を、フォトリソグラフィ法に
よって半導体構造の上面１２２上に形成する。５本の窒
化シリコンストライプは各々平行であって、幅約５０ミ
クロンで約３ミクロン間隔に存在し、半導体構造の上面
１２２の長さ方向に延びている。本事例では、ｐ型ドー
パントを用いて層無秩序化を誘起するため、窒化シリコ
ンストライプ１２４，１２６，１２８，１３０および１
３２が覆う上面１２２の領域は、ストライプ間の開口窓
領域１３６を除いた領域である。開口窓領域１３６の下
方位置で混合領域１３８が混合される。
【００２４】この後、半導体構造はガリウム（Ｇａ）過
剰の雰囲気中で、約８４０℃の温度で約８時間アニール
される。ＡｌＡｓおよびＡｌＧａＡｓ被酸化層１１２は
開口窓領域１３６の下部位置において混合され、混合領
域１３８が形成される。
剰の雰囲気中で、約８４０℃の温度で約８時間アニール
される。ＡｌＡｓおよびＡｌＧａＡｓ被酸化層１１２は
開口窓領域１３６の下部位置において混合され、混合領
域１３８が形成される。
【００２５】埋め込み形無秩序化の源は、ＡｌＡｓ層１
１４中のドーパントから形成される。ＩＩＬＤ処理の間
に、III族元素のガリウムとアルミニウムの混合が領域
１３８で生じる。領域１３８は、窒化シリコンストライ
プ１２４，１２６，１２８，１３０および１３２で覆わ
れていない開口窓領域１３６の下部領域である。
１４中のドーパントから形成される。ＩＩＬＤ処理の間
に、III族元素のガリウムとアルミニウムの混合が領域
１３８で生じる。領域１３８は、窒化シリコンストライ
プ１２４，１２６，１２８，１３０および１３２で覆わ
れていない開口窓領域１３６の下部領域である。
【００２６】周知のように、ＩＩＬＤ処理によってIII
族とＶ族の半導体ヘテロ構造中のIII族原子を混合する
ことができる。
族とＶ族の半導体ヘテロ構造中のIII族原子を混合する
ことができる。
【００２７】また周知のように、ガリウム過剰または砒
素不足の状態で拡散された亜鉛またはベリリウムを用い
て、ｐ型の無秩序化を起こすことができる。
素不足の状態で拡散された亜鉛またはベリリウムを用い
て、ｐ型の無秩序化を起こすことができる。
【００２８】したがって、種々の不純物源を用いた不純
物誘起式層混合は公知のものである。本実施形態では層
無秩序化処理を用いて酸化が起こり得る範囲を規定す
る。言い換えれば、酸化処理の前に層無秩序化処理を行
う。この酸化前無秩序化処理の間に、前記ヘテロ構造に
おける層内のIII族元素が混合されて各層のアルミニウ
ム組成比が変化する。
物誘起式層混合は公知のものである。本実施形態では層
無秩序化処理を用いて酸化が起こり得る範囲を規定す
る。言い換えれば、酸化処理の前に層無秩序化処理を行
う。この酸化前無秩序化処理の間に、前記ヘテロ構造に
おける層内のIII族元素が混合されて各層のアルミニウ
ム組成比が変化する。
【００２９】この混合処理の間に、当初高アルミニウム
含有量であった層のアルミニウム組成比は減少し、低ア
ルミニウム含有量であった層のアルミニウム組成比は増
加する。一般にＩＩＬＤ処理の後では、開口窓領域１３
６下部領域でのＡｌＡｓ層１１４中のアルミニウム含有
量は１００％より少なくなり、同時に当該領域のＡｌＧ
ａＡｓ層１１６中のアルミニウム含有量は高くなる。こ
の処理は、二つの領域（すなわち酸化が望まれる領域と
望まれない領域）でのアルミニウムのモル比の違いに基
づくものである。言い換えれば、本発明は二つの領域で
のアルミニウムのモル比の絶対値には依存しない。一般
にアルミニウムを含む半導体の酸化速度はアルミニウム
のモル比に指数関数的に依存するため、この処理はきわ
めて再現性が高い。したがって、本発明によって製作さ
れるレーザは高い歩留まりをもつ。
含有量であった層のアルミニウム組成比は減少し、低ア
ルミニウム含有量であった層のアルミニウム組成比は増
加する。一般にＩＩＬＤ処理の後では、開口窓領域１３
６下部領域でのＡｌＡｓ層１１４中のアルミニウム含有
量は１００％より少なくなり、同時に当該領域のＡｌＧ
ａＡｓ層１１６中のアルミニウム含有量は高くなる。こ
の処理は、二つの領域（すなわち酸化が望まれる領域と
望まれない領域）でのアルミニウムのモル比の違いに基
づくものである。言い換えれば、本発明は二つの領域で
のアルミニウムのモル比の絶対値には依存しない。一般
にアルミニウムを含む半導体の酸化速度はアルミニウム
のモル比に指数関数的に依存するため、この処理はきわ
めて再現性が高い。したがって、本発明によって製作さ
れるレーザは高い歩留まりをもつ。
【００３０】この混合により、ＡｌＡｓ層１１４中にガ
リウムが導入される、あるいはＡｌＡｓ層１１４からア
ルミニウムが除去され、その結果層１１４でのアルミニ
ウムのモル比が低下する。同様に、この混合によりＡｌ
ＧａＡｓ層１１６中にアルミニウムが導入される、ある
いはＡｌＧａＡｓ層１１６からガリウムが除去され、そ
の結果層１１６でのアルミニウムのモル比が増加する。
III族元素の混合は、窒化シリコンストライプ１２４，
１２６，１２８，１３０および１３２で覆われた領域の
下部ではほとんど生じない。この理由は、窒化シリコン
が砒素の散逸を防ぐためである。この方法によれば、界
面間の混合を、該界面の上方、下方または隣接部におけ
る界面間の混合を伴わずに起こすことができる。前記窒
化シリコンストライプによって、混合領域１３８の基板
表面と直角方向の境界が規定される。一般に、混合領域
と被混合領域との間には比較的明確な界面の形成がみら
れている。ヘテロ構造中の混合される領域は、該構造中
に埋め込み形の無秩序化源を配置することで規定される
ため、著しく局在化した混合が得られる。層無秩序化の
源となる他の材料として、上記以外のｐ型またはｎ型の
不純物並びにIII族またはＶ族の空孔がある。
リウムが導入される、あるいはＡｌＡｓ層１１４からア
ルミニウムが除去され、その結果層１１４でのアルミニ
ウムのモル比が低下する。同様に、この混合によりＡｌ
ＧａＡｓ層１１６中にアルミニウムが導入される、ある
いはＡｌＧａＡｓ層１１６からガリウムが除去され、そ
の結果層１１６でのアルミニウムのモル比が増加する。
III族元素の混合は、窒化シリコンストライプ１２４，
１２６，１２８，１３０および１３２で覆われた領域の
下部ではほとんど生じない。この理由は、窒化シリコン
が砒素の散逸を防ぐためである。この方法によれば、界
面間の混合を、該界面の上方、下方または隣接部におけ
る界面間の混合を伴わずに起こすことができる。前記窒
化シリコンストライプによって、混合領域１３８の基板
表面と直角方向の境界が規定される。一般に、混合領域
と被混合領域との間には比較的明確な界面の形成がみら
れている。ヘテロ構造中の混合される領域は、該構造中
に埋め込み形の無秩序化源を配置することで規定される
ため、著しく局在化した混合が得られる。層無秩序化の
源となる他の材料として、上記以外のｐ型またはｎ型の
不純物並びにIII族またはＶ族の空孔がある。
【００３１】ＡｌＡｓおよびＡｌＧａＡｓ被酸化層は、
開口窓領域の下部では混合されてＡｌＡｓ層中のＡｌ含
有量を低下させるが、該窓領域の外側の、表面が窒化シ
リコンストライプで覆われた領域では被酸化層は安定で
あり、ＡｌＡｓ層の状態は変化しない。被酸化層が完全
に混合された場合、混合領域でのＡｌ含有比率は０．７
である。
開口窓領域の下部では混合されてＡｌＡｓ層中のＡｌ含
有量を低下させるが、該窓領域の外側の、表面が窒化シ
リコンストライプで覆われた領域では被酸化層は安定で
あり、ＡｌＡｓ層の状態は変化しない。被酸化層が完全
に混合された場合、混合領域でのＡｌ含有比率は０．７
である。
【００３２】層無秩序化処理終了後、窒化シリコンスト
ライプを除去し、図２に示すように、もう一つの別パタ
ーンの窒化シリコンマスク１４０を半導体構造１００の
上面１２２全体の上に成膜する。窒化シリコンマスク１
４０の膜厚は８０ナノメータである。このマスクを用い
て、エッチングによる溝形成および横方向湿式酸化処理
が行われる。
ライプを除去し、図２に示すように、もう一つの別パタ
ーンの窒化シリコンマスク１４０を半導体構造１００の
上面１２２全体の上に成膜する。窒化シリコンマスク１
４０の膜厚は８０ナノメータである。このマスクを用い
て、エッチングによる溝形成および横方向湿式酸化処理
が行われる。
【００３３】半導体レーザ構造１００は４点式（クワド
ースポット）レーザであり、このレーザには四つの独立
したレーザ空洞が備わり、各空洞から四つの独立したコ
ヒーレント光ビームが放出される。
ースポット）レーザであり、このレーザには四つの独立
したレーザ空洞が備わり、各空洞から四つの独立したコ
ヒーレント光ビームが放出される。
【００３４】図２の上面図に示すように、窒化シリコン
マスク１４０は五つの平行な直線状溝用窓１４２，１４
４，１４６，１４８および１５０を含み、これによって
半導体構造内に五つの平行な溝が形成される。レーザ空
洞は隣り合った溝間に形成される。
マスク１４０は五つの平行な直線状溝用窓１４２，１４
４，１４６，１４８および１５０を含み、これによって
半導体構造内に五つの平行な溝が形成される。レーザ空
洞は隣り合った溝間に形成される。
【００３５】中央すなわち第三の溝用窓１４６は断線部
のない直線状である。内側すなわち第二および第四の溝
用窓１４４および１４８は、各々中央に一カ所の断線部
１５２および１５４を有した直線状である。この中央断
線部には溝は形成されない。この断線部によって平面部
分が残され、該平面部分を用いて後に電極の内部接続配
線が形成される。外側すなわち第一および第五の溝用窓
１４２および１５０は、各々三つの断線部１５６，１５
８および１６０、並びに１６２，１６４および１６６を
もつ。これら三つの断線部にはいずれも溝は形成されな
い。この断線部によって平面部分が残され、該平面部分
を用いて後に電極の内部接続配線が形成される。
のない直線状である。内側すなわち第二および第四の溝
用窓１４４および１４８は、各々中央に一カ所の断線部
１５２および１５４を有した直線状である。この中央断
線部には溝は形成されない。この断線部によって平面部
分が残され、該平面部分を用いて後に電極の内部接続配
線が形成される。外側すなわち第一および第五の溝用窓
１４２および１５０は、各々三つの断線部１５６，１５
８および１６０、並びに１６２，１６４および１６６を
もつ。これら三つの断線部にはいずれも溝は形成されな
い。この断線部によって平面部分が残され、該平面部分
を用いて後に電極の内部接続配線が形成される。
【００３６】混合領域１３８を隣接し合った溝用窓間に
等間隔に配置して示す。
等間隔に配置して示す。
【００３７】なお、窒化シリコンマスク１４０はフォト
リソグラフィ法によって半導体構造の上面１２２上に形
成される。
リソグラフィ法によって半導体構造の上面１２２上に形
成される。
【００３８】図３に示すように、半導体レーザ構造１０
０をマスク１４０中の溝用窓内でエッチングして、溝１
６８，１７０，１７２，１７４および１７６を形成す
る。溝のエッチングは、反応性イオンエッチングまたは
湿式エッチングなどの、垂直に近い角度の側壁をもつ深
い窪みが形成される方法によって行う。
０をマスク１４０中の溝用窓内でエッチングして、溝１
６８，１７０，１７２，１７４および１７６を形成す
る。溝のエッチングは、反応性イオンエッチングまたは
湿式エッチングなどの、垂直に近い角度の側壁をもつ深
い窪みが形成される方法によって行う。
【００３９】溝は所定の断続的な直線パターンからな
り、このパターンを用いて後に半導体レーザ構造１００
中で形成されるアパーチャの境界が規定されると共に、
レーザ構造の上部電極パターンの境界が規定され、さら
に前記パターンによって隣接したレーザ空洞間が光学的
および電気的に絶縁される。
り、このパターンを用いて後に半導体レーザ構造１００
中で形成されるアパーチャの境界が規定されると共に、
レーザ構造の上部電極パターンの境界が規定され、さら
に前記パターンによって隣接したレーザ空洞間が光学的
および電気的に絶縁される。
【００４０】溝１６８，１７０，１７２，１７４および
１７６は、キャップ層１２０、上部クラッド層１１８、
被酸化層１１２、上部閉じ込め層１１０、活性層１０
８、下部閉じ込め層１０６を順に貫通してエッチング形
成され、一部が下部クラッド層１０４内に入り込む。各
溝１６８，１７０，１７２，１７４および１７６は対応
する溝用窓１４２，１４４，１４６，１４８および１５
０を用いて形成される。したがって、外側の溝１６８お
よび１７６は三つの断線部（この図には示さず）をもつ
断続した直線状で、内側の溝１７０および１７４は一つ
の断線部（この図には示さず）をもつ断続した直線状で
あり、中央溝１７２は断線部のない直線状である。
１７６は、キャップ層１２０、上部クラッド層１１８、
被酸化層１１２、上部閉じ込め層１１０、活性層１０
８、下部閉じ込め層１０６を順に貫通してエッチング形
成され、一部が下部クラッド層１０４内に入り込む。各
溝１６８，１７０，１７２，１７４および１７６は対応
する溝用窓１４２，１４４，１４６，１４８および１５
０を用いて形成される。したがって、外側の溝１６８お
よび１７６は三つの断線部（この図には示さず）をもつ
断続した直線状で、内側の溝１７０および１７４は一つ
の断線部（この図には示さず）をもつ断続した直線状で
あり、中央溝１７２は断線部のない直線状である。
【００４１】直線状の溝１６８，１７０，１７２，１７
４および１７６は、側壁沿いに被酸化層１１２を露出さ
せ、特に被酸化層中のＡｌＡｓ層１１４を露出させる。
４および１７６は、側壁沿いに被酸化層１１２を露出さ
せ、特に被酸化層中のＡｌＡｓ層１１４を露出させる。
【００４２】この後、前記構造は水蒸気を含んだ窒素雰
囲気中で４００℃〜４５０℃程度の温度で約１時間酸化
処理が施され、この酸化処理は固有（ネイティブ）酸化
領域がＡｌＡｓ層１１４中の領域１８０の周囲を取り巻
くまで継続される。
囲気中で４００℃〜４５０℃程度の温度で約１時間酸化
処理が施され、この酸化処理は固有（ネイティブ）酸化
領域がＡｌＡｓ層１１４中の領域１８０の周囲を取り巻
くまで継続される。
【００４３】この酸化処理の間、被酸化層１１２は、溝
１６８，１７０，１７２，１７４および１７６を通して
外部環境にさらされる。この結果、例えばアルミニウム
含有量の高いＡｌＧａＡｓを含む被酸化層１１２の酸化
が、溝１７０から第一の非混合領域１７８を通って第一
の混合領域１８２の方向に内向きに進行すると共に、溝
１７０から第二の非混合領域１７８を通って第二の混合
領域１８０の方向に外向きに進行する。
１６８，１７０，１７２，１７４および１７６を通して
外部環境にさらされる。この結果、例えばアルミニウム
含有量の高いＡｌＧａＡｓを含む被酸化層１１２の酸化
が、溝１７０から第一の非混合領域１７８を通って第一
の混合領域１８２の方向に内向きに進行すると共に、溝
１７０から第二の非混合領域１７８を通って第二の混合
領域１８０の方向に外向きに進行する。
【００４４】この段階では、ＡｌＡｓ層１１４中の混合
領域１３８のモル比と該ＡｌＡｓ層１１４中の残部であ
る非混合領域のモル比は異なる。このアルミニウムのモ
ル比の相違は酸化速度の不均衡をもたらす。この理由
は、ＡｌＧａＡｓの酸化速度はアルミニウムのモル比に
指数関数的に依存するためである。例えば、ＡｌＡｓの
酸化速度は約４５０℃で毎分約１．５μｍであり、約８
０％のアルミニウム含有のＡｌＧａＡｓでは毎分約０．
０５μｍである。このようにＡｌＡｓ層１１４中の混合
領域１３８と残部の非混合領域との酸化速度が著しく異
なるために、酸化処理は前記混合領域と非混合領域の界
面に達すると実質的に停滞する。
領域１３８のモル比と該ＡｌＡｓ層１１４中の残部であ
る非混合領域のモル比は異なる。このアルミニウムのモ
ル比の相違は酸化速度の不均衡をもたらす。この理由
は、ＡｌＧａＡｓの酸化速度はアルミニウムのモル比に
指数関数的に依存するためである。例えば、ＡｌＡｓの
酸化速度は約４５０℃で毎分約１．５μｍであり、約８
０％のアルミニウム含有のＡｌＧａＡｓでは毎分約０．
０５μｍである。このようにＡｌＡｓ層１１４中の混合
領域１３８と残部の非混合領域との酸化速度が著しく異
なるために、酸化処理は前記混合領域と非混合領域の界
面に達すると実質的に停滞する。
【００４５】この酸化処理の間、前記構造中の他の層は
アルミニウム含有量が低いため本質的に酸化されない。
ＡｌＧａＡｓの酸化速度は、一定温度ではアルミニウム
含有量の増加にしたがって通常指数関数的に増加する。
アルミニウム含有量が低いため本質的に酸化されない。
ＡｌＧａＡｓの酸化速度は、一定温度ではアルミニウム
含有量の増加にしたがって通常指数関数的に増加する。
【００４６】図３の側面図および図４の上面図に示すよ
うに、酸化物形成後、固有（ネイティブ）酸化物層１７
８が被酸化層１１２中のＡｌＡｓ層１１４の領域から形
成される。この固有（ネイティブ）酸化物層１７８は、
横方向の混合領域１８０，１８２，１８４および１８６
の周囲を取り巻いて、その境界を規定する。前記各混合
領域はレーザ構造におけるアパーチャとなるものであ
る。さらに、前記境界はエピタキシャル成長法およびフ
ォトリソグラフィ法によって規定されるので、比較的滑
らかでかつ明確である。フォトリソグラフィ法は精度が
高いため、アパーチャ周囲の隙間を最小にすることがで
きる。また、上記酸化領域はエピタキシャル成長工程の
完了後に境界を規定されるため、この方法によれば自由
度の高い処理条件が得られる。
うに、酸化物形成後、固有（ネイティブ）酸化物層１７
８が被酸化層１１２中のＡｌＡｓ層１１４の領域から形
成される。この固有（ネイティブ）酸化物層１７８は、
横方向の混合領域１８０，１８２，１８４および１８６
の周囲を取り巻いて、その境界を規定する。前記各混合
領域はレーザ構造におけるアパーチャとなるものであ
る。さらに、前記境界はエピタキシャル成長法およびフ
ォトリソグラフィ法によって規定されるので、比較的滑
らかでかつ明確である。フォトリソグラフィ法は精度が
高いため、アパーチャ周囲の隙間を最小にすることがで
きる。また、上記酸化領域はエピタキシャル成長工程の
完了後に境界を規定されるため、この方法によれば自由
度の高い処理条件が得られる。
【００４７】窒化シリコンマスク１４０を除去した後、
例えばアパーチャ１８０の周囲を固有酸化物層１７８が
取り囲む。アパーチャ１８０により活性層１０８を通る
電流経路が制御される。活性層１０８中であって、アパ
ーチャ１８０の下方に位置する部分を流れる電流は、ｐ
型キャリア及びｎ型キャリアの注入密度となり、光増幅
の原因となる。十分な高電流下で、この光増幅によりア
パーチャ１８０内でのレーザ発振および放出が半導体レ
ーザ構造１００のエッジから起こる。
例えばアパーチャ１８０の周囲を固有酸化物層１７８が
取り囲む。アパーチャ１８０により活性層１０８を通る
電流経路が制御される。活性層１０８中であって、アパ
ーチャ１８０の下方に位置する部分を流れる電流は、ｐ
型キャリア及びｎ型キャリアの注入密度となり、光増幅
の原因となる。十分な高電流下で、この光増幅によりア
パーチャ１８０内でのレーザ発振および放出が半導体レ
ーザ構造１００のエッジから起こる。
【００４８】溝１６８，１７０，１７２，１７４および
１７６のエッチングの間、あるいは個々のエッチング工
程のいずれかにおいて、キャップ層１２０をアパーチャ
１８０，１８２，１８４および１８６近傍の領域での半
導体レーザ構造１００の上面１２２から除去して、酸化
の前に上部クラッド層１１８を露出させる。
１７６のエッチングの間、あるいは個々のエッチング工
程のいずれかにおいて、キャップ層１２０をアパーチャ
１８０，１８２，１８４および１８６近傍の領域での半
導体レーザ構造１００の上面１２２から除去して、酸化
の前に上部クラッド層１１８を露出させる。
【００４９】図３に示すように、上部クラッド層１１８
の上部および側壁もまた前記酸化処理の間に固有（ネイ
ティブ）酸化物層１８８に変換される。この層１８８は
高抵抗であり、電気的に絶縁されている。金属接点１９
０および電極１９２が各々キャップ層１２０の上面１２
２上および基板１０２の底面上に形成され、この接点を
用いてレーザにバイアス電位がかけられる。典型的な接
点形成用材料としてチタンと金の二層膜がある。
の上部および側壁もまた前記酸化処理の間に固有（ネイ
ティブ）酸化物層１８８に変換される。この層１８８は
高抵抗であり、電気的に絶縁されている。金属接点１９
０および電極１９２が各々キャップ層１２０の上面１２
２上および基板１０２の底面上に形成され、この接点を
用いてレーザにバイアス電位がかけられる。典型的な接
点形成用材料としてチタンと金の二層膜がある。
【００５０】固有酸化物のアパーチャ１８０，１８２，
１８４および１８６の外側の金属接点１９０は、固有酸
化物層１８８の上面に位置する。電流は活性領域上方の
アパーチャを経て活性領域への流入するように制限さ
れ、これにより他の部分への漏洩電流が防止される。電
気的絶縁は浅い陽子のイオン注入によっても得られる
が、表面固有酸化物層法の方がより簡単でかつ経済的で
ある。
１８４および１８６の外側の金属接点１９０は、固有酸
化物層１８８の上面に位置する。電流は活性領域上方の
アパーチャを経て活性領域への流入するように制限さ
れ、これにより他の部分への漏洩電流が防止される。電
気的絶縁は浅い陽子のイオン注入によっても得られる
が、表面固有酸化物層法の方がより簡単でかつ経済的で
ある。
【００５１】図４に示されているように、得られた半導
体レーザ構造１００は、四つのレーザ素子２００，２０
２，２０４および２０６をもつ４点式（クワドースポッ
ト）赤色レーザである。各レーザ素子は５００μｍ長さ
の空洞をもち、この空洞は半導体レーザ構造１００の長
さ方向に延びる。また、このレーザ素子の後面（図示せ
ず）は高反射率の積層誘電体ミラー（反射率９５％以
上）で被覆され、前面すなわち放出面（同じく図示せ
ず）は保護層（反射率約２５％）で被覆される。
体レーザ構造１００は、四つのレーザ素子２００，２０
２，２０４および２０６をもつ４点式（クワドースポッ
ト）赤色レーザである。各レーザ素子は５００μｍ長さ
の空洞をもち、この空洞は半導体レーザ構造１００の長
さ方向に延びる。また、このレーザ素子の後面（図示せ
ず）は高反射率の積層誘電体ミラー（反射率９５％以
上）で被覆され、前面すなわち放出面（同じく図示せ
ず）は保護層（反射率約２５％）で被覆される。
【００５２】四つのレーザ素子２００，２０２，２０４
および２０６は共通の下部電極すなわちｎ型の電極１９
２を有する。またそれぞれの素子は分離された個々にア
ドレス可能な上部すなわちｐ型の電極２０８，２１０，
２１２および２１４をもつ。各レーザ素子は、ドーピン
グなしのＡｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓ下部閉じ込め層１０６、Ｇ
ａＡＳ活性層１０８、およびドーピングなしのＡｌ0.4
Ｇａ0.6Ａｓ上部閉じ込め層１１０を含み、レーザ構造
の前面エッジから光を放出する。
および２０６は共通の下部電極すなわちｎ型の電極１９
２を有する。またそれぞれの素子は分離された個々にア
ドレス可能な上部すなわちｐ型の電極２０８，２１０，
２１２および２１４をもつ。各レーザ素子は、ドーピン
グなしのＡｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓ下部閉じ込め層１０６、Ｇ
ａＡＳ活性層１０８、およびドーピングなしのＡｌ0.4
Ｇａ0.6Ａｓ上部閉じ込め層１１０を含み、レーザ構造
の前面エッジから光を放出する。
【００５３】モノリシック半導体構造では、高密度のレ
ーザ素子が密な間隔で配置しているため、内側のストラ
イプ状レーザ素子用の電気接点には図４に示すような特
別のパターン形成が必要になる。
ーザ素子が密な間隔で配置しているため、内側のストラ
イプ状レーザ素子用の電気接点には図４に示すような特
別のパターン形成が必要になる。
【００５４】接点パッド２１６から内側ストライプ電極
２１０への電気的内部接続を簡単に行うために、細い断
線部すなわち窓１５２および１５８を溝１６８および１
７０を横切って開けて、露出した上部クラッド層表面も
また酸化されるようにする。この窓は電極のようにメタ
ライズはされず、固有（ネイティブ）酸化物層１８８の
ままであり、フォトリソグラフィを用いたマスキングと
エッチング処理によって形成される。この断線部すなわ
ち窓１５２および１５８によって、内側ストライプ状電
極２１０用の金属製内部接続用電極２１８が溝１６８お
よび１７０を横切って延び、大形接点パッド２１６に達
し得る。溝を横切る断線部すなわち窓１５２および１５
８の幅は１０μｍである。一方、本実施形態でのレーザ
空洞の長さは５００μｍである。二分割された電極２０
８の各々は、一方が窓すなわち断線部１５６を横切る内
部接続用電極２２０によって接点パッド２２２に接続さ
れ、もう一方が断線部すなわち窓１６０を横切る内部接
続用電極２２３によって同じ接点パッド２２２に接続さ
れる。接点パッド２１６および２２２は、ストライプ状
電極群の同じ側、すなわち外部電極２０８の外側に位置
する。
２１０への電気的内部接続を簡単に行うために、細い断
線部すなわち窓１５２および１５８を溝１６８および１
７０を横切って開けて、露出した上部クラッド層表面も
また酸化されるようにする。この窓は電極のようにメタ
ライズはされず、固有（ネイティブ）酸化物層１８８の
ままであり、フォトリソグラフィを用いたマスキングと
エッチング処理によって形成される。この断線部すなわ
ち窓１５２および１５８によって、内側ストライプ状電
極２１０用の金属製内部接続用電極２１８が溝１６８お
よび１７０を横切って延び、大形接点パッド２１６に達
し得る。溝を横切る断線部すなわち窓１５２および１５
８の幅は１０μｍである。一方、本実施形態でのレーザ
空洞の長さは５００μｍである。二分割された電極２０
８の各々は、一方が窓すなわち断線部１５６を横切る内
部接続用電極２２０によって接点パッド２２２に接続さ
れ、もう一方が断線部すなわち窓１６０を横切る内部接
続用電極２２３によって同じ接点パッド２２２に接続さ
れる。接点パッド２１６および２２２は、ストライプ状
電極群の同じ側、すなわち外部電極２０８の外側に位置
する。
【００５５】溝１６８および１７０を横切る窓すなわち
断線部１５２および１５８は、下部のレーザ素子２００
の放出機能には影響を与えない。
断線部１５２および１５８は、下部のレーザ素子２００
の放出機能には影響を与えない。
【００５６】同様に、接点パッド２２４から内側ストラ
イプ状電極２１２への電気的接続を簡単に行うために、
細い窓すなわち断線部１５４および１６４を溝１７４お
よび１７６を横切って開けて、露出した上部クラッド層
表面もまた酸化されるようにする。この窓は電極のよう
にメタライズはされず、固有酸化物層１８８のままであ
り、フォトリソグラフィを用いたマスキングとエッチン
グ処理によって形成される。この窓すなわち断線部１５
４および１６４によって、内側ストライプ状電極２１２
用の金属製内部接続用電極２２６が溝１７４および１７
６を横切って延び、大形接点パッド２２４に達し得る。
イプ状電極２１２への電気的接続を簡単に行うために、
細い窓すなわち断線部１５４および１６４を溝１７４お
よび１７６を横切って開けて、露出した上部クラッド層
表面もまた酸化されるようにする。この窓は電極のよう
にメタライズはされず、固有酸化物層１８８のままであ
り、フォトリソグラフィを用いたマスキングとエッチン
グ処理によって形成される。この窓すなわち断線部１５
４および１６４によって、内側ストライプ状電極２１２
用の金属製内部接続用電極２２６が溝１７４および１７
６を横切って延び、大形接点パッド２２４に達し得る。
【００５７】二分割された電極２１４の各々は、一方が
窓すなわち断線部１６２を横切る内部接続用電極２２７
によって接点パッド２２８に接続され、もう一方が窓す
なわち断線部１６６を横切る内部接続用電極２３０によ
って同じ接点パッド２２８に接続される。接点パッド２
２４および２２８は、ストライプ状電極群の同じ側、す
なわち外部電極２１４の外側に位置する。
窓すなわち断線部１６２を横切る内部接続用電極２２７
によって接点パッド２２８に接続され、もう一方が窓す
なわち断線部１６６を横切る内部接続用電極２３０によ
って同じ接点パッド２２８に接続される。接点パッド２
２４および２２８は、ストライプ状電極群の同じ側、す
なわち外部電極２１４の外側に位置する。
【００５８】溝１７４および１７６を横切る窓すなわち
断線部１５４および１６４は下部のレーザ素子２０６の
放出機能には影響を与えない。
断線部１５４および１６４は下部のレーザ素子２０６の
放出機能には影響を与えない。
【００５９】電極ストライプ群の外側に接点パッドをも
つ、内側ストライプ状電極用の窓および内部接続用電極
の使用により、高密度でかつ個々にアドレス可能なレー
ザ素子の形成が可能になる。
つ、内側ストライプ状電極用の窓および内部接続用電極
の使用により、高密度でかつ個々にアドレス可能なレー
ザ素子の形成が可能になる。
【００６０】湿式酸化手法を用いたモノリシックレーザ
アレーの製造にはいくつかの利点がある。第一に、エッ
チングおよび再成長法の代わりに湿式酸化処理を用いて
埋め込み形リッジ素子の境界規定を行うことにより、高
い歩留まりと良好なダイオード特性が得られる。第二
に、各内側ストライプへの電気的内部接続が容易であ
り、電気的絶縁のために必要であったイオン注入は用い
ない。第三に、６点式あるいは８点式といった４点式以
上のレーザ素子配置の設計が可能である。
アレーの製造にはいくつかの利点がある。第一に、エッ
チングおよび再成長法の代わりに湿式酸化処理を用いて
埋め込み形リッジ素子の境界規定を行うことにより、高
い歩留まりと良好なダイオード特性が得られる。第二
に、各内側ストライプへの電気的内部接続が容易であ
り、電気的絶縁のために必要であったイオン注入は用い
ない。第三に、６点式あるいは８点式といった４点式以
上のレーザ素子配置の設計が可能である。
【００６１】以上示した組成、ドーパント元素、ドーピ
ングレベル、および寸法は一例であり、これらパラメー
タは種々変更が可能である。さらに、各図に示した諸層
にその他の層を追加することも包含される。また、温度
や時間などの実験条件の変更も可能である。最後に、Ｇ
ａＡｓおよびＧａＡｌＡｓの代わりに、ＧａＡｌＳｂ、
ＩｎＡｌＧａＰ、およびその他のアルミニウム含有のII
I族とＶ族の合金などの他の半導体材料を使用すること
もできる。
ングレベル、および寸法は一例であり、これらパラメー
タは種々変更が可能である。さらに、各図に示した諸層
にその他の層を追加することも包含される。また、温度
や時間などの実験条件の変更も可能である。最後に、Ｇ
ａＡｓおよびＧａＡｌＡｓの代わりに、ＧａＡｌＳｂ、
ＩｎＡｌＧａＰ、およびその他のアルミニウム含有のII
I族とＶ族の合金などの他の半導体材料を使用すること
もできる。
【図１】 本実施形態のエッジ放出形（エッジエミッテ
ィング）レーザアレー構造中の半導体層の層無秩序化処
理後の側面図である。
ィング）レーザアレー構造中の半導体層の層無秩序化処
理後の側面図である。
【図２】 本実施形態のエッジ放出形（エッジエミッテ
ィング）レーザアレー構造中の半導体層のエッチング用
マスク形成後の上面図である。
ィング）レーザアレー構造中の半導体層のエッチング用
マスク形成後の上面図である。
【図３】 本実施形態のエッジ放出形（エッジエミッテ
ィング）レーザアレー構造中のエッチングおよび横方向
湿式酸化処理後の側面図である。
ィング）レーザアレー構造中のエッチングおよび横方向
湿式酸化処理後の側面図である。
【図４】 本実施形態のエッジ放出形（エッジエミッテ
ィング）レーザアレー構造中の四つのレーザ素子に個々
にアドレスするための電極パターンの上面図である。
ィング）レーザアレー構造中の四つのレーザ素子に個々
にアドレスするための電極パターンの上面図である。
１００ 半導体レーザ構造、１０２ 基板、１０４ 下
部クラッド層、１０６下部閉じ込め層、１０８ 活性
層、１１０ 上部閉じ込め層、１１２ 被酸化層、１１
４ ＡｌＡｓ層、１１６ ＡｌＧａＡｓ層、１１８ 上
部クラッド層、１２０ キャップ層、１２２ 上面、１
２４，１２６，１２８，１３０，１３２窒化シリコンス
トライプ、１３６ 開口窓領域、１３８ 混合領域、１
４０窒化シリコンマスク、１４２，１４４，１４６，１
４８ 溝用窓、１５６，１５８，１６０，１６２，１６
４ 断線部、１６８，１７０，１７２，１７４，１７６
溝、１７８，１８８ 固有（ネイティブ）酸化物層
（非混合領域）、１８０，１８２，１８４，１８６ ア
パーチャ（混合領域）、１９０ 金属接点、１９２ 電
極（ｎ型）、２００，２０２，２０４，２０６ レーザ
素子、２０８，２１０，２１２，２１４，２１８ 電極
（ｐ型）、２１６，２２２，２２４ 接点パッド、２２
０，２２６，２２７，２３０ 内部接続用電極。
部クラッド層、１０６下部閉じ込め層、１０８ 活性
層、１１０ 上部閉じ込め層、１１２ 被酸化層、１１
４ ＡｌＡｓ層、１１６ ＡｌＧａＡｓ層、１１８ 上
部クラッド層、１２０ キャップ層、１２２ 上面、１
２４，１２６，１２８，１３０，１３２窒化シリコンス
トライプ、１３６ 開口窓領域、１３８ 混合領域、１
４０窒化シリコンマスク、１４２，１４４，１４６，１
４８ 溝用窓、１５６，１５８，１６０，１６２，１６
４ 断線部、１６８，１７０，１７２，１７４，１７６
溝、１７８，１８８ 固有（ネイティブ）酸化物層
（非混合領域）、１８０，１８２，１８４，１８６ ア
パーチャ（混合領域）、１９０ 金属接点、１９２ 電
極（ｎ型）、２００，２０２，２０４，２０６ レーザ
素子、２０８，２１０，２１２，２１４，２１８ 電極
（ｐ型）、２１６，２２２，２２４ 接点パッド、２２
０，２２６，２２７，２３０ 内部接続用電極。
Claims (4)
- 【請求項１】 エッジ放出形レーザアレーであって、前
記エッジ放出形レーザの各々が、 基板と、 前記基板上に形成された複数の半導体層と、 前記複数の半導体層中の層であって、活性領域を形成す
る一つ以上の層と、 前記活性領域を流れる電流を制限するアパーチャであっ
て、前記複数の半導体層中の混合領域によって形成さ
れ、かつ、前記複数の半導体層内に形成された断続的な
直線上溝から延びている固有酸化物層によって境界を規
定されるアパーチャと、 前記固有酸化物層であって、前記アレー内の隣り合った
エッジ放出形レーザ間を電気的に絶縁させる固有酸化物
層と、 前記活性領域にバイアス電位を加え得る第一および第二
の電極と、を含むことを特徴とするエッジ放出形レーザ
アレー。 - 【請求項２】 前記固有酸化物層がアルミニウムを含む
半導体材料からなる固有酸化物を含むことを特徴とする
請求項１記載のエッジ放出形レーザアレー。 - 【請求項３】 前記混合領域が層無秩序化処理によって
形成されることを特徴とする請求項１記載のエッジ放出
形レーザアレー。 - 【請求項４】 第二の固有酸化物層を含み、前記第一の
電極の一部が前記第二の固有酸化物層上に位置すること
を特徴とする請求項１記載のエッジ放出形レーザアレ
ー。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/938,087 US5917847A (en) | 1997-09-26 | 1997-09-26 | Independently addressable semiconductor laser arrays with buried selectively oxidized native oxide apertures |
| US08/938,087 | 1997-09-26 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11145567A true JPH11145567A (ja) | 1999-05-28 |
| JP4132276B2 JP4132276B2 (ja) | 2008-08-13 |
Family
ID=25470863
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25778398A Expired - Fee Related JP4132276B2 (ja) | 1997-09-26 | 1998-09-11 | 半導体レーザアレー |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5917847A (ja) |
| EP (1) | EP0907230B1 (ja) |
| JP (1) | JP4132276B2 (ja) |
| DE (1) | DE69804561T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001102687A (ja) * | 1999-09-30 | 2001-04-13 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 半導体レーザ素子 |
| JP2005142463A (ja) * | 2003-11-10 | 2005-06-02 | Sony Corp | 半導体発光素子およびその製造方法 |
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| SG74039A1 (en) * | 1998-01-21 | 2000-07-18 | Inst Materials Research & Eng | A buried hetero-structure inp-based opto-electronic device with native oxidized current blocking layer |
| KR100317988B1 (ko) * | 1999-12-20 | 2001-12-24 | 오길록 | 다채널 어레이 광소자의 제조방법 |
| US6618418B2 (en) * | 2001-11-15 | 2003-09-09 | Xerox Corporation | Dual III-V nitride laser structure with reduced thermal cross-talk |
| JP2003332676A (ja) * | 2002-05-08 | 2003-11-21 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体光装置 |
| KR100964399B1 (ko) * | 2003-03-08 | 2010-06-17 | 삼성전자주식회사 | 반도체 레이저 다이오드 및 이를 채용한 반도체 레이저다이오드 조립체 |
| JP4583128B2 (ja) * | 2004-03-30 | 2010-11-17 | 三洋電機株式会社 | 半導体レーザ装置 |
| JP2006179826A (ja) * | 2004-12-24 | 2006-07-06 | Fanuc Ltd | 半導体レーザ装置 |
| DE102008014093B4 (de) * | 2007-12-27 | 2020-02-06 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Kantenemittierender Halbleiterlaserchip mit zumindest einer Strombarriere |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4230997A (en) * | 1979-01-29 | 1980-10-28 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Buried double heterostructure laser device |
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