JPH1126884A - 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
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- JPH1126884A JPH1126884A JP18398897A JP18398897A JPH1126884A JP H1126884 A JPH1126884 A JP H1126884A JP 18398897 A JP18398897 A JP 18398897A JP 18398897 A JP18398897 A JP 18398897A JP H1126884 A JPH1126884 A JP H1126884A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体レーザ装置及びその製造方法に関し、
Ｓ3 レーザに於いて、通常のリッジ型レーザと同様、ク
ラッド層の組成を変えることなく、ｐ側のクラッド層に
於ける電流通路を狭くしない為の手段を提供し、斜面に
対応する二つの成長線を平行に保ってニア・フィールド
・パターンの安定性を確保できるようにする。 【解決手段】 ｎ側クラッド層が第一斜面の下側と主面
との間に在る緩徐な第二斜面をもち、且つ、第一斜面が
第一の面方位角度を有するｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド
層２０３及び第一斜面が第一の面方位角度に比較して緩
徐な第二の面方位角度を有するｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラ
ッド層２０４の組み合わせからなることを特徴とする。
Ｓ3 レーザに於いて、通常のリッジ型レーザと同様、ク
ラッド層の組成を変えることなく、ｐ側のクラッド層に
於ける電流通路を狭くしない為の手段を提供し、斜面に
対応する二つの成長線を平行に保ってニア・フィールド
・パターンの安定性を確保できるようにする。 【解決手段】 ｎ側クラッド層が第一斜面の下側と主面
との間に在る緩徐な第二斜面をもち、且つ、第一斜面が
第一の面方位角度を有するｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド
層２０３及び第一斜面が第一の面方位角度に比較して緩
徐な第二の面方位角度を有するｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラ
ッド層２０４の組み合わせからなることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＧａＡｓ基板を用
いて製造される横モード制御型半導体レーザ装置及びそ
れを製造する方法の改良に関する。
いて製造される横モード制御型半導体レーザ装置及びそ
れを製造する方法の改良に関する。
【０００２】ＡｌＩｎＰ或いはＡｌＧａＩｎＰを材料と
するクラッド層を用いる半導体レーザは、赤色領域で短
波長発振し、レーザ・スポットを小さく絞り込むことが
できるので、ＤＶＤ（ｄｉｇｉｔａｌ ｖｉｄｅｏ ｄ
ｉｓｋ）など高密度記録・再生を行なう光ディスク装置
に好適である。
するクラッド層を用いる半導体レーザは、赤色領域で短
波長発振し、レーザ・スポットを小さく絞り込むことが
できるので、ＤＶＤ（ｄｉｇｉｔａｌ ｖｉｄｅｏ ｄ
ｉｓｋ）など高密度記録・再生を行なう光ディスク装置
に好適である。
【０００３】この種の半導体レーザとして、種々な面で
優れた性能をもつＳ3 レーザ（ｓｅｌｆ−ａｌｉｇｎｅ
ｄ ｓｔｅｐｐｅｄ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ Ｌａｓｅ
ｒ）が知られているが（要すれば「特開平６−４５７０
８号公報」を参照）、このＳ3レーザには、ニア・フィ
ールド・パターンを安定化させる為、いま一つの改良が
必要であり、本発明に依れば、その要求に応えることが
できる。
優れた性能をもつＳ3 レーザ（ｓｅｌｆ−ａｌｉｇｎｅ
ｄ ｓｔｅｐｐｅｄ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ Ｌａｓｅ
ｒ）が知られているが（要すれば「特開平６−４５７０
８号公報」を参照）、このＳ3レーザには、ニア・フィ
ールド・パターンを安定化させる為、いま一つの改良が
必要であり、本発明に依れば、その要求に応えることが
できる。
【０００４】
【従来の技術】一般に、半導体レーザのクラッド層とし
て用いられているＡｌＩｎＰ又はＡｌＧａＩｎＰは、Ｇ
ａＡｓに格子整合する三族−五族系の材料として最大の
エネルギ・バンド・ギャップを有するものであり、特に
赤色レーザを実現する為には不可欠である。
て用いられているＡｌＩｎＰ又はＡｌＧａＩｎＰは、Ｇ
ａＡｓに格子整合する三族−五族系の材料として最大の
エネルギ・バンド・ギャップを有するものであり、特に
赤色レーザを実現する為には不可欠である。
【０００５】図４は従来の技術を説明する為の標準的な
赤色レーザを表す要部切断斜面図である。
赤色レーザを表す要部切断斜面図である。
【０００６】図に於いて、（Ａ）は順メサのリッジ型レ
ーザ、（Ｂ）は逆メサのリッジ型レーザであって、 ８０１はｎ型ＧａＡｓ基板 ８０２はｎ型ＧａＡｓバッファ層 ８０３はｎ型Ａｌ0.35Ｇａ0.15Ｉｎ0.5 Ｐクラッド層 ８０４は歪みＭＱＷからなる活性層 ８０５はｐ型Ａｌ0.35Ｇａ0.15Ｉｎ0.5 Ｐクラッド層 ８０６はｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層 ８０７はｐ型Ａｌ0.35Ｇａ0.15Ｉｎ0.5 Ｐクラッド層 ８０８はｐ型ＧａＩｎＰ中間層 ８０９はｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層 ８１０はｐ型ＧａＡｓコンタクト層 をそれぞれ示し、また、歪みＭＱＷ活性層８０４は、 Ａｌ0.2 Ｇａ0.3 Ｉｎ0.5 Ｐガイド層（厚さ１００
〔Å〕） ＧａＩｎＰウエル層（厚さ６０〔Å〕） Ａｌ0.2 Ｇａ0.3 Ｉｎ0.5 Ｐバリヤ層（厚さ４０
〔Å〕） ＧａＩｎＰウエル層（厚さ６０〔Å〕） Ａｌ0.2 Ｇａ0.3 Ｉｎ0.5 Ｐバリヤ層（厚さ４０
〔Å〕） ＧａＩｎＰウエル層（厚さ６０〔Å〕） Ａｌ0.2 Ｇａ0.3 Ｉｎ0.5 Ｐガイド層（厚さ１００
〔Å〕） の構成になっている。
ーザ、（Ｂ）は逆メサのリッジ型レーザであって、 ８０１はｎ型ＧａＡｓ基板 ８０２はｎ型ＧａＡｓバッファ層 ８０３はｎ型Ａｌ0.35Ｇａ0.15Ｉｎ0.5 Ｐクラッド層 ８０４は歪みＭＱＷからなる活性層 ８０５はｐ型Ａｌ0.35Ｇａ0.15Ｉｎ0.5 Ｐクラッド層 ８０６はｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層 ８０７はｐ型Ａｌ0.35Ｇａ0.15Ｉｎ0.5 Ｐクラッド層 ８０８はｐ型ＧａＩｎＰ中間層 ８０９はｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層 ８１０はｐ型ＧａＡｓコンタクト層 をそれぞれ示し、また、歪みＭＱＷ活性層８０４は、 Ａｌ0.2 Ｇａ0.3 Ｉｎ0.5 Ｐガイド層（厚さ１００
〔Å〕） ＧａＩｎＰウエル層（厚さ６０〔Å〕） Ａｌ0.2 Ｇａ0.3 Ｉｎ0.5 Ｐバリヤ層（厚さ４０
〔Å〕） ＧａＩｎＰウエル層（厚さ６０〔Å〕） Ａｌ0.2 Ｇａ0.3 Ｉｎ0.5 Ｐバリヤ層（厚さ４０
〔Å〕） ＧａＩｎＰウエル層（厚さ６０〔Å〕） Ａｌ0.2 Ｇａ0.3 Ｉｎ0.5 Ｐガイド層（厚さ１００
〔Å〕） の構成になっている。
【０００７】図示のレーザに於ける特徴は、ｐ型ＡｌＧ
ａＩｎＰクラッド層８０７の周囲がｎ型ＧａＡｓ電流ブ
ロック層８０９で埋め込まれている点であり、この電流
ブロック層８０９の存在で、優れた電流閉じ込めや光導
波モードの安定性が実現されている。
ａＩｎＰクラッド層８０７の周囲がｎ型ＧａＡｓ電流ブ
ロック層８０９で埋め込まれている点であり、この電流
ブロック層８０９の存在で、優れた電流閉じ込めや光導
波モードの安定性が実現されている。
【０００８】また、（Ｂ）に見られる逆メサのリッジ型
レーザでは、同じ活性層幅、即ち、同じストライプ幅で
あれば、（Ａ）に見られる順メサのリッジ型レーザと比
較するとリッジ頂面の面積が広いので、電流通路を大き
くすることが可能であり、素子抵抗を低減することがで
きる。
レーザでは、同じ活性層幅、即ち、同じストライプ幅で
あれば、（Ａ）に見られる順メサのリッジ型レーザと比
較するとリッジ頂面の面積が広いので、電流通路を大き
くすることが可能であり、素子抵抗を低減することがで
きる。
【０００９】ところで、前記逆メサのリッジ型レーザを
再現性良く作製する為には、順メサのリッジ型レーザに
於けるストライプ方向、即ち、（０１−１）方向とは直
交する方向、即ち、（０１１）方向にしなければならな
い。
再現性良く作製する為には、順メサのリッジ型レーザに
於けるストライプ方向、即ち、（０１−１）方向とは直
交する方向、即ち、（０１１）方向にしなければならな
い。
【００１０】ストライプ方向を（０１１）方向としたリ
ッジ型レーザは、自然超格子が生成されるので、レーザ
特性は大きく劣化し、また、順メサ、逆メサを問わず、
電流ブロック層８０９が光を吸収するので、発光効率は
低くなる。
ッジ型レーザは、自然超格子が生成されるので、レーザ
特性は大きく劣化し、また、順メサ、逆メサを問わず、
電流ブロック層８０９が光を吸収するので、発光効率は
低くなる。
【００１１】前記のようなレーザに於ける問題を解消す
る為、本発明者のグループでは、可視光レーザとして屈
曲活性層をもったＳ3 レーザを実現させた。これは、埋
め込み構造を用いない構造になっていて、Ａｌを含む半
導体結晶の選択成長性に関係なく作製できるものであ
る。
る為、本発明者のグループでは、可視光レーザとして屈
曲活性層をもったＳ3 レーザを実現させた。これは、埋
め込み構造を用いない構造になっていて、Ａｌを含む半
導体結晶の選択成長性に関係なく作製できるものであ
る。
【００１２】図５は本発明者らの発明に係わる斜面発光
型の半導体レーザ、即ち、Ｓ3 レーザを表す要部切断斜
面図である（要すれば、前出の「特開平６−４５７０８
号公報」を参照）。
型の半導体レーザ、即ち、Ｓ3 レーザを表す要部切断斜
面図である（要すれば、前出の「特開平６−４５７０８
号公報」を参照）。
【００１３】図に於いて、 ７０１はｎ型ＧａＡｓ基板 ７０２はｎ型ＧａＡｓバッファ層 ７０３はｎ型ＧａＩｎＰ中間層 ７０４はｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 ７０５はＭＱＷからなる活性層 ７０６はｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 ７０７はＡｌＧａＩｎＰ電流狭窄層 ７０７Ａはｎ型ＡｌＧａＩｎＰ領域 ７０７Ｂはｐ型ＡｌＧａＩｎＰ領域 ７０８はｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 ７０９はｎ型ＧａＩｎＰ中間層 ７１０はｐ型ＧａＡｓコンタクト層 をそれぞれ示している。
【００１４】このＳ3 レーザは、ロスガイド構造、即
ち、電流狭窄層に光を吸収する材料を用いた光損失に依
る複素屈折率導波構造ではないから、光の吸収損失は考
慮しなくてよいし、また、低非点収差であり、更に、Ｍ
ＯＶＰＥ（ｍｅｔａｌｏｒｇａｎｉｃ ｖａｐｏｒ ｐ
ｈａｓｅ ｅｐｉｔａｘｙ）法に依る一回の成長で半導
体層積層体を作製することができる為、製造歩留りが高
く、従って、低価格で提供することができる。
ち、電流狭窄層に光を吸収する材料を用いた光損失に依
る複素屈折率導波構造ではないから、光の吸収損失は考
慮しなくてよいし、また、低非点収差であり、更に、Ｍ
ＯＶＰＥ（ｍｅｔａｌｏｒｇａｎｉｃ ｖａｐｏｒ ｐ
ｈａｓｅ ｅｐｉｔａｘｙ）法に依る一回の成長で半導
体層積層体を作製することができる為、製造歩留りが高
く、従って、低価格で提供することができる。
【００１５】Ｓ3 レーザを製造する場合、特に、電流狭
窄層を形成するには、不純物ドーピングの面方位依存性
を利用している。
窄層を形成するには、不純物ドーピングの面方位依存性
を利用している。
【００１６】図６及び図７は不純物ドーピングの面方位
依存性を説明する為の線図であり、横軸には基板のオフ
角を、また、縦軸には不純物の相対的な取り込まれ率を
それぞれ採ってある。
依存性を説明する為の線図であり、横軸には基板のオフ
角を、また、縦軸には不純物の相対的な取り込まれ率を
それぞれ採ってある。
【００１７】図６はＭｇとＺｎの場合、また、図７はＳ
ｅの場合であって、化合物半導体結晶は何れもＡｌＧａ
ＩｎＰである。
ｅの場合であって、化合物半導体結晶は何れもＡｌＧａ
ＩｎＰである。
【００１８】各図から明らかなように、Ｚｎなどのｐ型
不純物の取り込まれ率は（３１１）Ａ＞（１００）なる
依存性を示すのに対し、Ｓｅなどのｎ型不純物の取り込
まれ率は、逆に（１００）＞（３１１）Ａなる依存性を
示している。
不純物の取り込まれ率は（３１１）Ａ＞（１００）なる
依存性を示すのに対し、Ｓｅなどのｎ型不純物の取り込
まれ率は、逆に（１００）＞（３１１）Ａなる依存性を
示している。
【００１９】従って、異なる面方位をもつ半導体層表面
に対し、前記ｐ型不純物及びｎ型不純物を同時にドーピ
ングすれば、ｐ型結晶層とｎ型結晶層とを同時に成長さ
せることが可能である。
に対し、前記ｐ型不純物及びｎ型不純物を同時にドーピ
ングすれば、ｐ型結晶層とｎ型結晶層とを同時に成長さ
せることが可能である。
【００２０】図８はｐ型不純物及びｎ型不純物を同時ド
ーピングした場合の面方位依存性を説明する為の線図で
あり、横軸には基板の結晶面に於ける傾斜角度、即ち、
（１００）面から（１１１）Ａ面方向へのオフ角を、ま
た、縦軸にはキャリヤ濃度をそれぞれ採ってある。
ーピングした場合の面方位依存性を説明する為の線図で
あり、横軸には基板の結晶面に於ける傾斜角度、即ち、
（１００）面から（１１１）Ａ面方向へのオフ角を、ま
た、縦軸にはキャリヤ濃度をそれぞれ採ってある。
【００２１】図から明らかなように、面方位に応じてｐ
型結晶層とｎ型結晶層とが一回の成長で得られるので、
例えば主面が（１００）面である半導体層表面に側面が
（３１１）Ａ面である溝を形成し、そこに前記同時ドー
ピングした結晶層を成長させれば、主面にはｎ型結晶層
が、また、溝内の側面（通常は斜面）にはｐ型結晶層が
それぞれ成長することになる。
型結晶層とｎ型結晶層とが一回の成長で得られるので、
例えば主面が（１００）面である半導体層表面に側面が
（３１１）Ａ面である溝を形成し、そこに前記同時ドー
ピングした結晶層を成長させれば、主面にはｎ型結晶層
が、また、溝内の側面（通常は斜面）にはｐ型結晶層が
それぞれ成長することになる。
【００２２】さきに説明した図５に見られる斜面発光型
の半導体レーザ、即ち、Ｓ3 レーザは、前記説明した同
時ドーピングの技法を適用して作製したものであって、
電流狭窄層７０７のうち、電流が流れるｐ型の領域７０
７Ｂは斜面になっていて、その下に在る活性層７０５の
うち発光領域の中心部分も斜面になってはいるが、湾曲
はせずに直線状になっている。
の半導体レーザ、即ち、Ｓ3 レーザは、前記説明した同
時ドーピングの技法を適用して作製したものであって、
電流狭窄層７０７のうち、電流が流れるｐ型の領域７０
７Ｂは斜面になっていて、その下に在る活性層７０５の
うち発光領域の中心部分も斜面になってはいるが、湾曲
はせずに直線状になっている。
【００２３】図９はＳ3 レーザに用いる基板に半導体層
を成長した構成の要点を詳細に表した要部切断正面図で
ある。
を成長した構成の要点を詳細に表した要部切断正面図で
ある。
【００２４】図に於いて、 １０１はＧａＡｓバッファ層成長後のｎ型ＧａＡｓ段差
基板 １０２はｎ型ＧａＩｎＰ中間層 １０３はｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 １０４は歪みＭＱＷからなる活性層 １０５はｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 １０６はＡｌＧａＩｎＰ電流狭窄層 １０６Ａはｎ型ＡｌＧａＩｎＰ領域 １０６Ｂはｐ型ＡｌＧａＩｎＰ領域 １０７はｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 １０８はｐ型ＧａＩｎＰ中間層 １０９はｐ型ＧａＡｓコンタクト層 をそれぞれ示し、１１０は第一斜面上に在る電流通路、
１１１は第一成長線（上側平坦面及び第一斜面の境
界）、１１２は第二成長線（第一斜面及び第二斜面の境
界）、１１３は第三成長線（第二斜面及び下側平坦面の
境界）、１１４は第一斜面、１１５は第二斜面、１１６
は上側平坦面、１１７は下側平坦面、１１８は第二成長
線及び第三成長線の乱れ、１１９はバッファ層成長後の
段差基板１０１に於ける斜面をそれぞれ示している。
基板 １０２はｎ型ＧａＩｎＰ中間層 １０３はｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 １０４は歪みＭＱＷからなる活性層 １０５はｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 １０６はＡｌＧａＩｎＰ電流狭窄層 １０６Ａはｎ型ＡｌＧａＩｎＰ領域 １０６Ｂはｐ型ＡｌＧａＩｎＰ領域 １０７はｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 １０８はｐ型ＧａＩｎＰ中間層 １０９はｐ型ＧａＡｓコンタクト層 をそれぞれ示し、１１０は第一斜面上に在る電流通路、
１１１は第一成長線（上側平坦面及び第一斜面の境
界）、１１２は第二成長線（第一斜面及び第二斜面の境
界）、１１３は第三成長線（第二斜面及び下側平坦面の
境界）、１１４は第一斜面、１１５は第二斜面、１１６
は上側平坦面、１１７は下側平坦面、１１８は第二成長
線及び第三成長線の乱れ、１１９はバッファ層成長後の
段差基板１０１に於ける斜面をそれぞれ示している。
【００２５】図から明らかであるが、段差基板１０１に
所要半導体層を実際に積層形成する際、特にｎ側のクラ
ッド層１０３の成長段階から顕著となるが、第一斜面１
１４に連なり、下側平坦面方向に延びて緩斜面をなす第
二斜面１１５が生成される。
所要半導体層を実際に積層形成する際、特にｎ側のクラ
ッド層１０３の成長段階から顕著となるが、第一斜面１
１４に連なり、下側平坦面方向に延びて緩斜面をなす第
二斜面１１５が生成される。
【００２６】しかも、この第二斜面１１５は、半導体層
を成長させるにつれて表面積が増大する傾向があり、従
って、第一斜面１１４の表面積は、半導体層を成長させ
るにつれて減少してしまう。
を成長させるにつれて表面積が増大する傾向があり、従
って、第一斜面１１４の表面積は、半導体層を成長させ
るにつれて減少してしまう。
【００２７】ところで、第一斜面１１４に於けるｐ型不
純物濃度は他の面、即ち、第二斜面１１５、上側平坦面
１１６、下側平坦面１１７などに比較する二倍以上も大
きいので、Ｓ3 レーザでは、ｐ側のクラッド層１０７及
び１０５の第一斜面対応部分と電流狭窄層１０６に於け
るｐ型の領域１０６Ｂなどが電流通路１１０となる。
純物濃度は他の面、即ち、第二斜面１１５、上側平坦面
１１６、下側平坦面１１７などに比較する二倍以上も大
きいので、Ｓ3 レーザでは、ｐ側のクラッド層１０７及
び１０５の第一斜面対応部分と電流狭窄層１０６に於け
るｐ型の領域１０６Ｂなどが電流通路１１０となる。
【００２８】従って、Ｓ3 レーザに於ける電流通路１１
０は、活性層１０４から離れるにつれて狭くなり、抵抗
率が高くなる旨の問題がある。
０は、活性層１０４から離れるにつれて狭くなり、抵抗
率が高くなる旨の問題がある。
【００２９】そこで、本発明者のグループでは、ｎ側の
クラッド層１０３の成長途中で二族のみの結晶組成を変
えることに依り、第一斜面１１４と第二斜面１１５の現
れ易さを変える手段を提供した（要すれば「特願平８−
２４６５４３号」を参照）。
クラッド層１０３の成長途中で二族のみの結晶組成を変
えることに依り、第一斜面１１４と第二斜面１１５の現
れ易さを変える手段を提供した（要すれば「特願平８−
２４６５４３号」を参照）。
【００３０】特願平８−２４６５４３号に開示された第
一斜面と第二斜面の現れ易さを変える手段は、原理的に
逆メサ型の構造を作製するのに有用であるが、クラッド
層の組成を変えた場合、光閉じ込めの分布を変えてしま
うので、良好なビーム形状が得られ難い旨の問題があ
る。
一斜面と第二斜面の現れ易さを変える手段は、原理的に
逆メサ型の構造を作製するのに有用であるが、クラッド
層の組成を変えた場合、光閉じ込めの分布を変えてしま
うので、良好なビーム形状が得られ難い旨の問題があ
る。
【００３１】従って、結晶の三族組成を変えることな
く、しかも、成長と共にストライプの幅が狭くなるよう
な事態が起こらない技法、例えば逆メサを形成するのに
相当するような技法を開発しなければならない。
く、しかも、成長と共にストライプの幅が狭くなるよう
な事態が起こらない技法、例えば逆メサを形成するのに
相当するような技法を開発しなければならない。
【００３２】また、順メサ型、或いは、逆メサ型の何れ
にしても、図９に見られる第一成長線１１１と第二成長
線１１２とは平行にならず、結晶の成長と共に両成長線
の距離は近づいてくるのであるが、この成長線の角度は
レーザ光の偏光角度に影響を与える（要すれば「特願平
７−１５９３４２号」を参照）。
にしても、図９に見られる第一成長線１１１と第二成長
線１１２とは平行にならず、結晶の成長と共に両成長線
の距離は近づいてくるのであるが、この成長線の角度は
レーザ光の偏光角度に影響を与える（要すれば「特願平
７−１５９３４２号」を参照）。
【００３３】従って、各成長線が平行になるようにしな
いと、第一成長線１１１近傍に於ける偏光角度と第二成
長線１１２近傍に於ける偏光角度とで微妙な違いを生じ
てしまい、これがレーザ光のニア・フィールド・パター
ンに影響を与えるので、キンク安定性に問題を生じてい
た。
いと、第一成長線１１１近傍に於ける偏光角度と第二成
長線１１２近傍に於ける偏光角度とで微妙な違いを生じ
てしまい、これがレーザ光のニア・フィールド・パター
ンに影響を与えるので、キンク安定性に問題を生じてい
た。
【００３４】
【発明が解決しようとする課題】本発明では、Ｓ3 レー
ザに於いて、図４に見られる逆メサのリッジ型レーザと
同様、クラッド層の組成を変えることなく、ｐ側のクラ
ッド層に於ける電流通路を狭くしない為の手段を提供
し、斜面に対応する二つの成長線を平行に保ってニア・
フィールド・パターンの安定性を確保できるようにす
る。
ザに於いて、図４に見られる逆メサのリッジ型レーザと
同様、クラッド層の組成を変えることなく、ｐ側のクラ
ッド層に於ける電流通路を狭くしない為の手段を提供
し、斜面に対応する二つの成長線を平行に保ってニア・
フィールド・パターンの安定性を確保できるようにす
る。
【００３５】
【課題を解決するための手段】本発明者は、ＭＯＶＰＥ
法を適用して段差基板上にクラッド層を成長させる場
合、異なる五族／三族比、或いは、異なる成長温度を適
用して成長されたクラッド層上に更に積層成長したクラ
ッド層は、一時的に成長線の角度が変わることを見いだ
した。
法を適用して段差基板上にクラッド層を成長させる場
合、異なる五族／三族比、或いは、異なる成長温度を適
用して成長されたクラッド層上に更に積層成長したクラ
ッド層は、一時的に成長線の角度が変わることを見いだ
した。
【００３６】図１は本発明の原理を説明する為の成長半
導体層の構造を表す要部切断正面図である。
導体層の構造を表す要部切断正面図である。
【００３７】図に於いて、１は段差をもった半導体下地
上に成長した第一領域層、２は第一領域層上に成長した
第二領域層、３は第二領域層上に成長した第三領域層、
１Ａは主面、１Ｂは第一斜面、１Ｂ0 は面方位が異なる
第一斜面、１Ｃは第二斜面、４Ａは第一上側成長線、４
Ｂは第二上側成長線、４Ｃは第三上側成長線、５Ａは第
一下側成長線、５Ｂは第二下側成長線、５Ｃは第三下側
成長線をそれぞれ示している。
上に成長した第一領域層、２は第一領域層上に成長した
第二領域層、３は第二領域層上に成長した第三領域層、
１Ａは主面、１Ｂは第一斜面、１Ｂ0 は面方位が異なる
第一斜面、１Ｃは第二斜面、４Ａは第一上側成長線、４
Ｂは第二上側成長線、４Ｃは第三上側成長線、５Ａは第
一下側成長線、５Ｂは第二下側成長線、５Ｃは第三下側
成長線をそれぞれ示している。
【００３８】本発明者の実験に依れば、高い五族／三族
比、或いは、低い成長温度で成長されたクラッド層上に
低い五族／三族比、或いは、高い成長温度でクラッド層
を成長させた場合、図１に見られるように、下側成長線
が一時的に上側成長線と並行する領域が現れる旨の知見
が得られた。
比、或いは、低い成長温度で成長されたクラッド層上に
低い五族／三族比、或いは、高い成長温度でクラッド層
を成長させた場合、図１に見られるように、下側成長線
が一時的に上側成長線と並行する領域が現れる旨の知見
が得られた。
【００３９】従って、レーザ光のニア・フィールド・パ
ターンを安定化する為には、前記下側成長線が一時的に
上側成長線と平行する結晶成長層を活性層付近のクラッ
ド層に生成させると良い。
ターンを安定化する為には、前記下側成長線が一時的に
上側成長線と平行する結晶成長層を活性層付近のクラッ
ド層に生成させると良い。
【００４０】図１に見られる第一斜面１Ｂの傾き角度
は、五族／三族比、或いは、成長温度に依って微妙に変
化する。
は、五族／三族比、或いは、成長温度に依って微妙に変
化する。
【００４１】図２は五族／三族比或いは成長温度に依る
斜面の傾き角度の変化を表す線図であり、横軸には上側
成長線の傾き角度ω（図２（Ａ）を参照）、縦軸には第
一斜面の角度θ（図２（Ａ）を参照）をそれぞれ採って
ある。
斜面の傾き角度の変化を表す線図であり、横軸には上側
成長線の傾き角度ω（図２（Ａ）を参照）、縦軸には第
一斜面の角度θ（図２（Ａ）を参照）をそれぞれ採って
ある。
【００４２】図２（Ａ）に見られる試料に関するデータ
は、（１００）６°オフ基板にＡｌＧａＩｎＰ層を成長
させ、そのＡｌＧａＩｎＰ層に於ける五族／三族比を１
３０〜３００まで変化させ、そして、成長温度Ｔｇは７
０５〔℃〕〜７２０〔℃〕まで変化させている。
は、（１００）６°オフ基板にＡｌＧａＩｎＰ層を成長
させ、そのＡｌＧａＩｎＰ層に於ける五族／三族比を１
３０〜３００まで変化させ、そして、成長温度Ｔｇは７
０５〔℃〕〜７２０〔℃〕まで変化させている。
【００４３】図からすると、上側成長線の傾き角度ωが
大きく変化しても、斜面の傾き角度θは比較的安定であ
るが、上側成長線の傾き角度ωが大きくなった場合、斜
面の傾き角度θは少しだけ小さくなることが看取され、
弱い依存性があることが理解される。
大きく変化しても、斜面の傾き角度θは比較的安定であ
るが、上側成長線の傾き角度ωが大きくなった場合、斜
面の傾き角度θは少しだけ小さくなることが看取され、
弱い依存性があることが理解される。
【００４４】この為、上側成長線の傾き角度ωが変わる
と第一斜面の面方位が変化することになるから、結晶の
成長途中で、五族／三族比や成長温度を変化させ、互い
に異なる成長線を有する第一結晶成長層１と第二結晶成
長層２を成長させた場合、図１に見られるように、成長
中、第一斜面１Ｂに於ける面方位の角度が徐々に変化
し、そして、それに対応して下側成長線の角度が変化す
るようになる。
と第一斜面の面方位が変化することになるから、結晶の
成長途中で、五族／三族比や成長温度を変化させ、互い
に異なる成長線を有する第一結晶成長層１と第二結晶成
長層２を成長させた場合、図１に見られるように、成長
中、第一斜面１Ｂに於ける面方位の角度が徐々に変化
し、そして、それに対応して下側成長線の角度が変化す
るようになる。
【００４５】図１に於ける第二領域層２は、第一斜面１
Ｂが面方位を変える部分、即ち、遷移領域であり、第一
斜面１Ｂが、その成長条件の面方位で完全に安定した場
合、第三領域層３の下側成長線５Ｃのように、再び角度
を変えることになる。
Ｂが面方位を変える部分、即ち、遷移領域であり、第一
斜面１Ｂが、その成長条件の面方位で完全に安定した場
合、第三領域層３の下側成長線５Ｃのように、再び角度
を変えることになる。
【００４６】前記のように、同一組成の結晶であって
も、成長条件が異なれば、成長線の角度が変わり、ま
た、二つの異なる成長条件の領域層、例えば、図１で
は、第一領域層１のみが異なる成長条件であるが、その
ような二つの領域層の間には、斜面の角度を適正に保つ
為の遷移領域、例えば、図１では、第二領域層２が相当
するのであるが、この部分で下側成長線と上側成長線と
を平行に近い状態とする条件が存在する。
も、成長条件が異なれば、成長線の角度が変わり、ま
た、二つの異なる成長条件の領域層、例えば、図１で
は、第一領域層１のみが異なる成長条件であるが、その
ような二つの領域層の間には、斜面の角度を適正に保つ
為の遷移領域、例えば、図１では、第二領域層２が相当
するのであるが、この部分で下側成長線と上側成長線と
を平行に近い状態とする条件が存在する。
【００４７】前記した遷移領域を利用すれば、五族／三
族比と成長条件とから自然発生的に決まってしまう結晶
本来の下側成長線の角度を結晶成長段階が遷移領域内に
ある場合のみ一時的に変化させることが可能である。
族比と成長条件とから自然発生的に決まってしまう結晶
本来の下側成長線の角度を結晶成長段階が遷移領域内に
ある場合のみ一時的に変化させることが可能である。
【００４８】前記したところから、本発明に依る半導体
レーザ装置及びその製造方法に於いては、 （１）（１００）面或いは（ｎ１１）Ａ面（７＜ｎ ｎ
は実数）が表出した主面並びに（ｎ1 １１）Ａ面（２≦
ｎ1 ≦７ ｎ1 は実数）が表出した斜面をもつ段差基板
（例えばＧａＡｓバッファ層を積層したｎ型ＧａＡｓ段
差基板２０１）と、段差基板上に形成されて（１００）
面或いは（ｎ１１）Ａ面（７＜ｎ ｎは実数）が表出し
た主面並びに（ｎ2 １１）Ａ面（３≦ｎ2 ≦７ ｎ2 は
実数）が表出した第一斜面をもつ活性層（例えば歪みＭ
ＱＷ活性層２０５）と、活性層に接して積層され斜面に
沿う領域で高いキャリヤ濃度をもち且つ主面に沿う領域
で低いキャリヤ濃度をもつｐ側第一クラッド層（例えば
ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２０６）と、ｐ側第一ク
ラッド層に接して積層され斜面に沿う領域でｐ型である
ｐ側第二クラッド層（例えば斜面に在るｐ型ＡｌＧａＩ
ｎＰクラッド層）及び主面に沿う領域でｎ型である電流
ブロック層（例えば平坦面に在るｎ型ＡｌＧａＩｎＰ電
流ブロック層）からなる同一半導体層（例えばＡｌＧａ
ＩｎＰ電流ブロック及びクラッド層２０７）とを備える
半導体レーザ装置に於いて、少なくともｎ側クラッド層
が第一斜面の下側と主面との間に在る緩徐な第二斜面を
もち、且つ、第一斜面が第一の面方位角度を有する結晶
成長領域の結晶で構成されたクラッド層（例えばｎ型Ａ
ｌＧａＩｎＰクラッド層２０３）及び第一斜面が第一の
面方位角度に比較して緩徐な第二の面方位角度を有する
結晶成長領域の結晶で構成されたクラッド層（例えばｎ
型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２０４）の組み合わせから
なることを特徴とするか、或いは、
レーザ装置及びその製造方法に於いては、 （１）（１００）面或いは（ｎ１１）Ａ面（７＜ｎ ｎ
は実数）が表出した主面並びに（ｎ1 １１）Ａ面（２≦
ｎ1 ≦７ ｎ1 は実数）が表出した斜面をもつ段差基板
（例えばＧａＡｓバッファ層を積層したｎ型ＧａＡｓ段
差基板２０１）と、段差基板上に形成されて（１００）
面或いは（ｎ１１）Ａ面（７＜ｎ ｎは実数）が表出し
た主面並びに（ｎ2 １１）Ａ面（３≦ｎ2 ≦７ ｎ2 は
実数）が表出した第一斜面をもつ活性層（例えば歪みＭ
ＱＷ活性層２０５）と、活性層に接して積層され斜面に
沿う領域で高いキャリヤ濃度をもち且つ主面に沿う領域
で低いキャリヤ濃度をもつｐ側第一クラッド層（例えば
ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２０６）と、ｐ側第一ク
ラッド層に接して積層され斜面に沿う領域でｐ型である
ｐ側第二クラッド層（例えば斜面に在るｐ型ＡｌＧａＩ
ｎＰクラッド層）及び主面に沿う領域でｎ型である電流
ブロック層（例えば平坦面に在るｎ型ＡｌＧａＩｎＰ電
流ブロック層）からなる同一半導体層（例えばＡｌＧａ
ＩｎＰ電流ブロック及びクラッド層２０７）とを備える
半導体レーザ装置に於いて、少なくともｎ側クラッド層
が第一斜面の下側と主面との間に在る緩徐な第二斜面を
もち、且つ、第一斜面が第一の面方位角度を有する結晶
成長領域の結晶で構成されたクラッド層（例えばｎ型Ａ
ｌＧａＩｎＰクラッド層２０３）及び第一斜面が第一の
面方位角度に比較して緩徐な第二の面方位角度を有する
結晶成長領域の結晶で構成されたクラッド層（例えばｎ
型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２０４）の組み合わせから
なることを特徴とするか、或いは、
【００４９】（２）前記（１）に於いて、少なくともｎ
側クラッド層（例えばｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２
０３及び２０４）に於いて、段差基板側に在る第一の面
方位角度を有する結晶成長領域の結晶に於ける五族／三
族比が表面側に在る第二の面方位角度を有する結晶成長
領域の結晶に於ける五族／三族比に比較して高いことを
特徴とするか、或いは、
側クラッド層（例えばｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２
０３及び２０４）に於いて、段差基板側に在る第一の面
方位角度を有する結晶成長領域の結晶に於ける五族／三
族比が表面側に在る第二の面方位角度を有する結晶成長
領域の結晶に於ける五族／三族比に比較して高いことを
特徴とするか、或いは、
【００５０】（３）前記（１）又は（２）に於いて、活
性層近傍のクラッド層の一部が第二の面方位角度を有す
る結晶成長領域の結晶（例えばｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラ
ッド層２０４の一部）であって且つ活性層近傍の上側成
長線（例えば上側成長線２１１）の平均と下側成長線
（例えば２１４）の平均が略平行することを特徴とする
か、或いは、
性層近傍のクラッド層の一部が第二の面方位角度を有す
る結晶成長領域の結晶（例えばｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラ
ッド層２０４の一部）であって且つ活性層近傍の上側成
長線（例えば上側成長線２１１）の平均と下側成長線
（例えば２１４）の平均が略平行することを特徴とする
か、或いは、
【００５１】（４）（１００）面或いは（ｎ１１）Ａ面
（７＜ｎ ｎは実数）が表出した主面並びに（ｎ1 １
１）Ａ面（２≦ｎ1 ≦７ ｎ1 は実数）が表出した斜面
をもつ段差基板上に段差基板側の第一の面方位角度を有
する結晶成長領域の結晶と表面側の第二の面方位角度を
有する結晶成長領域（例えばｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッ
ド層２０３及びｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２０４）
の結晶を順に成長させて一導電型側クラッド層（例えば
ｎ側クラッド層）を形成する際に表面側である第二の面
方位角度を有する結晶成長領域（例えばｎ型ＡｌＧａＩ
ｎＰクラッド層２０４）の結晶の成長温度を高くして成
長させる工程と、次いで、一導電型側クラッド層（例え
ばｎ側クラッド層）上に（１００）面或いは（ｎ１１）
Ａ面（７＜ｎ ｎは実数）が表出した主面並びに（ｎ2
１１）Ａ面（３≦ｎ2 ≦７ ｎ2 は実数）が表出した第
一斜面をもつ活性層（例えば歪みＭＱＷ活性層２０５）
を形成する工程と、次いで、活性層上に斜面に沿う領域
で高いキャリヤ濃度をもち且つ主面に沿う領域で低いキ
ャリヤ濃度をもつ反対導電型側第一クラッド層（例えば
ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２０６）を形成する工程
と、次いで、反対導電型側第一クラッド層上に斜面に沿
う領域で反対導電型である反対導電型側第二クラッド層
（例えばｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層）及び主面に沿
う領域で一導電型である電流ブロック層（例えばｎ型Ａ
ｌＧａＩｎＰ電流ブロック層）からなる同一半導体層
（例えばＡｌＧａＩｎＰ電流ブロック及びクラッド層２
０７）を形成する工程とを含んでなることを特徴とす
る。
（７＜ｎ ｎは実数）が表出した主面並びに（ｎ1 １
１）Ａ面（２≦ｎ1 ≦７ ｎ1 は実数）が表出した斜面
をもつ段差基板上に段差基板側の第一の面方位角度を有
する結晶成長領域の結晶と表面側の第二の面方位角度を
有する結晶成長領域（例えばｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッ
ド層２０３及びｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２０４）
の結晶を順に成長させて一導電型側クラッド層（例えば
ｎ側クラッド層）を形成する際に表面側である第二の面
方位角度を有する結晶成長領域（例えばｎ型ＡｌＧａＩ
ｎＰクラッド層２０４）の結晶の成長温度を高くして成
長させる工程と、次いで、一導電型側クラッド層（例え
ばｎ側クラッド層）上に（１００）面或いは（ｎ１１）
Ａ面（７＜ｎ ｎは実数）が表出した主面並びに（ｎ2
１１）Ａ面（３≦ｎ2 ≦７ ｎ2 は実数）が表出した第
一斜面をもつ活性層（例えば歪みＭＱＷ活性層２０５）
を形成する工程と、次いで、活性層上に斜面に沿う領域
で高いキャリヤ濃度をもち且つ主面に沿う領域で低いキ
ャリヤ濃度をもつ反対導電型側第一クラッド層（例えば
ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２０６）を形成する工程
と、次いで、反対導電型側第一クラッド層上に斜面に沿
う領域で反対導電型である反対導電型側第二クラッド層
（例えばｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層）及び主面に沿
う領域で一導電型である電流ブロック層（例えばｎ型Ａ
ｌＧａＩｎＰ電流ブロック層）からなる同一半導体層
（例えばＡｌＧａＩｎＰ電流ブロック及びクラッド層２
０７）を形成する工程とを含んでなることを特徴とす
る。
【００５２】前記手段を採ることに依り、五族／三族比
を変えたり、或いは、成長温度を変えるなどして成長さ
れ、Ｓ3 レーザに於けるクラッド層として作用する二つ
の領域層の間に介在して遷移領域となる領域層を利用
し、傾斜面に係わる下側成長線と上側成長線を平行、或
いは、それに近い状態に制御することが可能となり、従
って、ニア・フィールド・パターンを安定化させるのに
有効であり、また、電流通路の狭隘化を防止することが
できる。
を変えたり、或いは、成長温度を変えるなどして成長さ
れ、Ｓ3 レーザに於けるクラッド層として作用する二つ
の領域層の間に介在して遷移領域となる領域層を利用
し、傾斜面に係わる下側成長線と上側成長線を平行、或
いは、それに近い状態に制御することが可能となり、従
って、ニア・フィールド・パターンを安定化させるのに
有効であり、また、電流通路の狭隘化を防止することが
できる。
【００５３】
【発明の実施の形態】図３は本発明に於ける実施の形態
を説明する為の半導体レーザ装置であるＳ3レーザを表
す要部切断正面図である。
を説明する為の半導体レーザ装置であるＳ3レーザを表
す要部切断正面図である。
【００５４】図に於いて、 ２０１：ＧａＡｓバッファ層成長後のｎ型ＧａＡｓ段差
基板 ２０２：ｎ型ＧａＩｎＰ中間層 ２０３：ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層（第一領域層に
相当し、高い五族／三族比をもつ） ２０４：ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層（第二領域層即
ち遷移領域に相当し、低い五族／三族比をもつ） ２０５：歪みＭＱＷからなる活性層 ２０６：ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層（第三領域層に
相当し、低い五族／三族比をもつ） ２０７：ＡｌＧａＩｎＰ電流ブロック及びクラッド層
（第三領域層に含まれるものとし、低い五族／三族比を
もつ） ２０７Ａ：ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ領域（主面即ち平坦面） ２０７Ｂ：ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ領域（斜面） ２０８：ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 ２０９：ｐ型ＧａＡｓコンタクト層 をそれぞれ示し、２１０は第一領域層２０３に在る上側
成長線、２１１は第二領域層２０４に在る上側成長線、
２１２は第三領域層２０６に在る上側成長線、２１３は
第一領域層２０３に在る下側成長線、２１４は第二領域
層２０４に在る下側成長線、２１５は第三領域層２０６
に在る下側成長線をそれぞれ示している。
基板 ２０２：ｎ型ＧａＩｎＰ中間層 ２０３：ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層（第一領域層に
相当し、高い五族／三族比をもつ） ２０４：ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層（第二領域層即
ち遷移領域に相当し、低い五族／三族比をもつ） ２０５：歪みＭＱＷからなる活性層 ２０６：ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層（第三領域層に
相当し、低い五族／三族比をもつ） ２０７：ＡｌＧａＩｎＰ電流ブロック及びクラッド層
（第三領域層に含まれるものとし、低い五族／三族比を
もつ） ２０７Ａ：ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ領域（主面即ち平坦面） ２０７Ｂ：ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ領域（斜面） ２０８：ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 ２０９：ｐ型ＧａＡｓコンタクト層 をそれぞれ示し、２１０は第一領域層２０３に在る上側
成長線、２１１は第二領域層２０４に在る上側成長線、
２１２は第三領域層２０６に在る上側成長線、２１３は
第一領域層２０３に在る下側成長線、２１４は第二領域
層２０４に在る下側成長線、２１５は第三領域層２０６
に在る下側成長線をそれぞれ示している。
【００５５】次に、図３に見られるＳ3 レーザを製造す
る工程について説明する。尚、段差基板２０１上の各半
導体層は全てＭＯＶＰＥ法を適用して形成するものと
し、その成長圧力は５０〔Ｔｏｒｒ〕、成長効率は約８
００〔μｍ／ｍｏｌ〕、総流量は８〔ｓｉｍ〕であっ
て、キャリヤ・ガスは水素である。
る工程について説明する。尚、段差基板２０１上の各半
導体層は全てＭＯＶＰＥ法を適用して形成するものと
し、その成長圧力は５０〔Ｔｏｒｒ〕、成長効率は約８
００〔μｍ／ｍｏｌ〕、総流量は８〔ｓｉｍ〕であっ
て、キャリヤ・ガスは水素である。
【００５６】（１） 主面が（１００）面から（１１
１）Ａ面方向に６°オフし、Ｓｉが約４×１０18〔c
m-3〕程度にドーピングされた約５〔ｃｍ〕φ（２〔イ
ンチ〕φ）のｎ型ＧａＡｓ基板に対し、リソグラフィ技
術に於けるレジスト・プロセスを適用することに依り、
例えば１５０〔μｍ〕間隔で幅１５０〔μｍ〕のストラ
イプ・レジスト膜を形成する。
１）Ａ面方向に６°オフし、Ｓｉが約４×１０18〔c
m-3〕程度にドーピングされた約５〔ｃｍ〕φ（２〔イ
ンチ〕φ）のｎ型ＧａＡｓ基板に対し、リソグラフィ技
術に於けるレジスト・プロセスを適用することに依り、
例えば１５０〔μｍ〕間隔で幅１５０〔μｍ〕のストラ
イプ・レジスト膜を形成する。
【００５７】（２） 前記ｎ型ＧａＡｓ基板をフッ酸系
溶液に浸漬し、主面と斜面とのなす角度が約１４°とな
るようにエッチングを行なって、ｎ型ＧａＡｓ段差基板
２０１とする。この場合、メサの深さは約０．５〔μ
ｍ〕であり、斜面の面方位は約（４１１）Ａ面である。
溶液に浸漬し、主面と斜面とのなす角度が約１４°とな
るようにエッチングを行なって、ｎ型ＧａＡｓ段差基板
２０１とする。この場合、メサの深さは約０．５〔μ
ｍ〕であり、斜面の面方位は約（４１１）Ａ面である。
【００５８】（３） ＭＯＶＰＥ法を適用することに依
り、段差基板２０１上にＧａＡｓバッファ層（図示せ
ず）を成長させる。
り、段差基板２０１上にＧａＡｓバッファ層（図示せ
ず）を成長させる。
【００５９】この場合の成長に係わる諸条件は、 温度：６８０〔℃〕 原料ガス：トリメチルガリウム（ＴＭＧａ：Ｇａ
（ＣＨ3 ）3 ）及びアルシン（ＡｓＨ3 ） 五族／三族比：１００ 成長速度：１〔μｍ／時〕 ドーパント原料：Ｓｉ2 Ｈ6 ｎ型キャリヤ濃度：約５×１０17〔cm-3〕 層厚：１．５〔μｍ〕
（ＣＨ3 ）3 ）及びアルシン（ＡｓＨ3 ） 五族／三族比：１００ 成長速度：１〔μｍ／時〕 ドーパント原料：Ｓｉ2 Ｈ6 ｎ型キャリヤ濃度：約５×１０17〔cm-3〕 層厚：１．５〔μｍ〕
【００６０】（４） 引き続いて、バッファ層上に中間
層２０２を成長させる。この場合の成長に係わる諸条件
は、 温度：６８０〔℃〕 原料ガス：トリエチルガリウム（ＴＥＧａ：Ｇａ
（Ｃ2 Ｈ5 ）3 ）及びトリメチルインジウム（ＴＭＩ
ｎ：Ｉｎ（ＣＨ3 ）3 ）及びホスフィン（ＰＨ3 ） 五族／三族比：５００ 成長速度：１〔μｍ／時〕 ドーパント原料：Ｓｉ2 Ｈ6 ｎ型キャリヤ濃度：約１×１０18〔cm-3〕 層厚：０．１〔μｍ〕
層２０２を成長させる。この場合の成長に係わる諸条件
は、 温度：６８０〔℃〕 原料ガス：トリエチルガリウム（ＴＥＧａ：Ｇａ
（Ｃ2 Ｈ5 ）3 ）及びトリメチルインジウム（ＴＭＩ
ｎ：Ｉｎ（ＣＨ3 ）3 ）及びホスフィン（ＰＨ3 ） 五族／三族比：５００ 成長速度：１〔μｍ／時〕 ドーパント原料：Ｓｉ2 Ｈ6 ｎ型キャリヤ濃度：約１×１０18〔cm-3〕 層厚：０．１〔μｍ〕
【００６１】（５） 引き続いて、中間層２０２上にク
ラッド層２０３（第一領域層）を成長させる。この場合
の成長に係わる諸条件は、 温度：６８０〔℃〕 原料ガス：トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ：Ａ
ｌ（ＣＨ3 ）3 ）及びＴＥＧａ及びＴＭＩｎ及びＰＨ3 五族／三族比：２７３ 成長速度：２．２〔μｍ／時〕 ドーパント原料：Ｓｉ2 Ｈ6 ｎ型キャリヤ濃度：約５×１０17〔cm-3〕 層厚：１．５〔μｍ〕 尚、ここで、Ｓｉをドーピングしているのは、斜面のｎ
型不純物濃度を主面のｎ型不純物濃度に比較して低くし
ない為である。
ラッド層２０３（第一領域層）を成長させる。この場合
の成長に係わる諸条件は、 温度：６８０〔℃〕 原料ガス：トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ：Ａ
ｌ（ＣＨ3 ）3 ）及びＴＥＧａ及びＴＭＩｎ及びＰＨ3 五族／三族比：２７３ 成長速度：２．２〔μｍ／時〕 ドーパント原料：Ｓｉ2 Ｈ6 ｎ型キャリヤ濃度：約５×１０17〔cm-3〕 層厚：１．５〔μｍ〕 尚、ここで、Ｓｉをドーピングしているのは、斜面のｎ
型不純物濃度を主面のｎ型不純物濃度に比較して低くし
ない為である。
【００６２】（６） 引き続いて、クラッド層２０３上
にクラッド層２０４（第二領域層）を成長させる。この
場合の成長に係わる諸条件は、 温度：６８０〔℃〕 原料ガス：トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ：Ａ
ｌ（ＣＨ3 ）3 ）及びＴＥＧａ及びＴＭＩｎ及びＰＨ3 五族／三族比：１１０ 成長速度：２．２〔μｍ／時〕 ドーパント原料：Ｓｉ2 Ｈ6 ｎ型キャリヤ濃度：約５×１０17〔cm-3〕 層厚：０．５〔μｍ〕（０．２〔μｍ〕〜０．３
〔μｍ〕が最良）
にクラッド層２０４（第二領域層）を成長させる。この
場合の成長に係わる諸条件は、 温度：６８０〔℃〕 原料ガス：トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ：Ａ
ｌ（ＣＨ3 ）3 ）及びＴＥＧａ及びＴＭＩｎ及びＰＨ3 五族／三族比：１１０ 成長速度：２．２〔μｍ／時〕 ドーパント原料：Ｓｉ2 Ｈ6 ｎ型キャリヤ濃度：約５×１０17〔cm-3〕 層厚：０．５〔μｍ〕（０．２〔μｍ〕〜０．３
〔μｍ〕が最良）
【００６３】尚、実測したところに依れば、クラッド層
２０４は、ここで用いている６°オフ基板上に於いて、
層厚を０．２〔μｍ〕〜０．３〔μｍ〕程度にして成長
させた場合、上側成長線２１１と下側成長線２１４とが
完全に平行となって最良の結果が得られ、層厚が前記の
範囲を越えると平行性が次第に失われることが看取され
た。
２０４は、ここで用いている６°オフ基板上に於いて、
層厚を０．２〔μｍ〕〜０．３〔μｍ〕程度にして成長
させた場合、上側成長線２１１と下側成長線２１４とが
完全に平行となって最良の結果が得られ、層厚が前記の
範囲を越えると平行性が次第に失われることが看取され
た。
【００６４】（７） 引き続いて、クラッド層２０４上
に歪みＭＱＷ活性層２０５を成長させる。この場合の成
長に係わる諸条件は、 ○ 全てについて 温度：６８０〔℃〕 原料ガス：ＴＭＩｎ及びＴＥＧａ及びＴＭＡｌ及び
ＰＨ3 ○ ガイド層（Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ層）について 五族／三族比：６０ 成長速度：１〔μｍ／時〕 層厚：５００〔Å〕 ○ バリヤ層（ＧａＡｓ層）について 五族／三族比：８０ 成長速度：０．８〔μｍ／時〕 層厚：５０〔Å〕 ○ ウエル層（Ｇａ0.8 Ｉｎ0.2 Ａｓ層）について 五族／三族比：６０ 成長速度：１．２〔μｍ／時〕 層厚：７０ 層数：２
に歪みＭＱＷ活性層２０５を成長させる。この場合の成
長に係わる諸条件は、 ○ 全てについて 温度：６８０〔℃〕 原料ガス：ＴＭＩｎ及びＴＥＧａ及びＴＭＡｌ及び
ＰＨ3 ○ ガイド層（Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ層）について 五族／三族比：６０ 成長速度：１〔μｍ／時〕 層厚：５００〔Å〕 ○ バリヤ層（ＧａＡｓ層）について 五族／三族比：８０ 成長速度：０．８〔μｍ／時〕 層厚：５０〔Å〕 ○ ウエル層（Ｇａ0.8 Ｉｎ0.2 Ａｓ層）について 五族／三族比：６０ 成長速度：１．２〔μｍ／時〕 層厚：７０ 層数：２
【００６５】（８） 引き続いて、歪みＭＱＷ活性層２
０５上にクラッド層２０６（第三領域層）を成長させ
る。この場合の成長に係わる諸条件は、 温度：６８０〔℃〕 原料ガス：ＴＭＡｌ及びＴＥＧａ及びＴＭＩｎ及び
ＰＨ3 五族／三族比：１１０ 成長速度：２．２〔μｍ／時〕 ドーパント原料：ジエチル亜鉛（ＤＥＺｎ：（Ｃ2
Ｈ5 ）2 Ｚｎ）（二族／三族比で約０．１） ｐ型キャリヤ濃度：約７×１０17〔cm-3〕（斜面）
約１．２×１０17〔cm-3〕（主面） 層厚：０．３５〔μｍ〕
０５上にクラッド層２０６（第三領域層）を成長させ
る。この場合の成長に係わる諸条件は、 温度：６８０〔℃〕 原料ガス：ＴＭＡｌ及びＴＥＧａ及びＴＭＩｎ及び
ＰＨ3 五族／三族比：１１０ 成長速度：２．２〔μｍ／時〕 ドーパント原料：ジエチル亜鉛（ＤＥＺｎ：（Ｃ2
Ｈ5 ）2 Ｚｎ）（二族／三族比で約０．１） ｐ型キャリヤ濃度：約７×１０17〔cm-3〕（斜面）
約１．２×１０17〔cm-3〕（主面） 層厚：０．３５〔μｍ〕
【００６６】（９） 引き続いて、クラッド層２０６上
に電流ブロック及びクラッド層２０７（第三領域に含ま
れるものとする）を成長させる。この場合の成長に係わ
る諸条件は、 温度：６８０〔℃〕 原料ガス：ＴＭＡｌ及びＴＥＧａ及びＴＭＩｎ及び
ＰＨ3 五族／三族比：１１０ 成長速度：２．２〔μｍ／時〕 ドーパント原料：ＤＥＺｎとＨ2 Ｓｅとを交互にド
ーピング ｐ型キャリヤ濃度：約７×１０17〔cm-3〕（斜面） ｎ型キャリヤ濃度：約６×１０17〔cm-3〕（主面） 周期数：３０（厚さ５０〔Å〕にて） 層厚：０．３０〔μｍ〕
に電流ブロック及びクラッド層２０７（第三領域に含ま
れるものとする）を成長させる。この場合の成長に係わ
る諸条件は、 温度：６８０〔℃〕 原料ガス：ＴＭＡｌ及びＴＥＧａ及びＴＭＩｎ及び
ＰＨ3 五族／三族比：１１０ 成長速度：２．２〔μｍ／時〕 ドーパント原料：ＤＥＺｎとＨ2 Ｓｅとを交互にド
ーピング ｐ型キャリヤ濃度：約７×１０17〔cm-3〕（斜面） ｎ型キャリヤ濃度：約６×１０17〔cm-3〕（主面） 周期数：３０（厚さ５０〔Å〕にて） 層厚：０．３０〔μｍ〕
【００６７】この場合、ｐ型不純物は斜面のみで拡散し
て均一のキャリヤ濃度になるので、斜面では１．２×１
０18〔cm-3〕のｐ型ドーピング領域が拡散に依ってｎ型
領域に侵入し、平均的に半分のキャリヤ濃度になってい
る。
て均一のキャリヤ濃度になるので、斜面では１．２×１
０18〔cm-3〕のｐ型ドーピング領域が拡散に依ってｎ型
領域に侵入し、平均的に半分のキャリヤ濃度になってい
る。
【００６８】（１０） 引き続いて、ブロック及びクラ
ッド層２０７上にクラッド層２０８を成長させる。この
場合の成長に係わる諸条件は、 温度：６８０〔℃〕 原料ガス：ＴＭＡｌ及びＴＥＧａ及びＴＭＩｎ及び
ＰＨ3 五族／三族比：２７３ 成長速度：２．２〔μｍ／時〕 ドーパント原料：ＤＥＺｎ ｐ型キャリヤ濃度：約７×１０17〔cm-3〕（斜面）
約１．２×１０17〔cm-3〕（主面） 層厚：１．５〔μｍ〕
ッド層２０７上にクラッド層２０８を成長させる。この
場合の成長に係わる諸条件は、 温度：６８０〔℃〕 原料ガス：ＴＭＡｌ及びＴＥＧａ及びＴＭＩｎ及び
ＰＨ3 五族／三族比：２７３ 成長速度：２．２〔μｍ／時〕 ドーパント原料：ＤＥＺｎ ｐ型キャリヤ濃度：約７×１０17〔cm-3〕（斜面）
約１．２×１０17〔cm-3〕（主面） 層厚：１．５〔μｍ〕
【００６９】（１１） 引き続き、クラッド層２０８上
にコンタクト層２０９を成長させる。この場合の成長に
係わる諸条件は、 温度：６８０〔℃〕 原料ガス：ＴＭＧａ及びＡｓＨ3 五族／三族比：１００ 成長速度：１〔μｍ／時〕 ドーパント原料：ＤＥＺｎ ｐ型キャリヤ濃度：約２×１０18〔cm-3〕（斜面） 層厚：１〔μｍ〕 （１２） この後、通常の技法を適用して完成させる。
例えば、１００〔μｍ〕幅の素子分離領域の形成、Ａｕ
／Ｇｅ／Ａｕからなるｎ側電極の形成、ＡｕＺｎ／Ａｕ
からなるｐ側電極の形成、劈開に依る幅３００〔μ
ｍ〕、長さ７００〔μｍ〕のチップに形成するなどの工
程を経て、そのチップをｐ側アップでヒート・シンクに
ボンディングして使用する。
にコンタクト層２０９を成長させる。この場合の成長に
係わる諸条件は、 温度：６８０〔℃〕 原料ガス：ＴＭＧａ及びＡｓＨ3 五族／三族比：１００ 成長速度：１〔μｍ／時〕 ドーパント原料：ＤＥＺｎ ｐ型キャリヤ濃度：約２×１０18〔cm-3〕（斜面） 層厚：１〔μｍ〕 （１２） この後、通常の技法を適用して完成させる。
例えば、１００〔μｍ〕幅の素子分離領域の形成、Ａｕ
／Ｇｅ／Ａｕからなるｎ側電極の形成、ＡｕＺｎ／Ａｕ
からなるｐ側電極の形成、劈開に依る幅３００〔μ
ｍ〕、長さ７００〔μｍ〕のチップに形成するなどの工
程を経て、そのチップをｐ側アップでヒート・シンクに
ボンディングして使用する。
【００７０】本発明では、前記実施の形態に限られず、
他に多くの改変を実現することができ、例えば、図示し
ていないが、ｐ側のクラッド層の一部に第二領域層を用
いれば、逆メサのレーザ構造に近くなるので、低抵抗化
に有利である。
他に多くの改変を実現することができ、例えば、図示し
ていないが、ｐ側のクラッド層の一部に第二領域層を用
いれば、逆メサのレーザ構造に近くなるので、低抵抗化
に有利である。
【００７１】
【発明の効果】本発明に依る半導体レーザ装置及びその
製造方法では、製造された半導体レーザ装置の少なくと
もｎ側クラッド層が第一斜面の下側と主面との間に在る
緩徐な第二斜面をもち、且つ、第一斜面が第一の面方位
角度を有する結晶成長領域の結晶で構成されたクラッド
層及び第一斜面が第一の面方位角度に比較して緩徐な第
二の面方位角度を有する結晶成長領域の結晶で構成され
たクラッド層の組み合わせからなっている。
製造方法では、製造された半導体レーザ装置の少なくと
もｎ側クラッド層が第一斜面の下側と主面との間に在る
緩徐な第二斜面をもち、且つ、第一斜面が第一の面方位
角度を有する結晶成長領域の結晶で構成されたクラッド
層及び第一斜面が第一の面方位角度に比較して緩徐な第
二の面方位角度を有する結晶成長領域の結晶で構成され
たクラッド層の組み合わせからなっている。
【００７２】前記構成を採ることに依り、五族／三族比
を変えたり、或いは、成長温度を変えるなどして成長さ
れ、Ｓ3 レーザに於けるクラッド層として作用する二つ
の領域層の間に介在して遷移領域となる領域層を利用
し、傾斜面に係わる下側成長線と上側成長線を平行、或
いは、それに近い状態に制御することが可能となり、従
って、ニア・フィールド・パターンを安定化させるのに
有効であり、また、電流通路の狭隘化を防止することが
できる。
を変えたり、或いは、成長温度を変えるなどして成長さ
れ、Ｓ3 レーザに於けるクラッド層として作用する二つ
の領域層の間に介在して遷移領域となる領域層を利用
し、傾斜面に係わる下側成長線と上側成長線を平行、或
いは、それに近い状態に制御することが可能となり、従
って、ニア・フィールド・パターンを安定化させるのに
有効であり、また、電流通路の狭隘化を防止することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理を説明するための成長半導体層の
構造を表す要部切断正面図である。
構造を表す要部切断正面図である。
【図２】五族／三族比或いは成長温度に依る斜面の傾き
角度の変化を表す線図である。
角度の変化を表す線図である。
【図３】本発明に於ける実施の形態を説明する為の半導
体レーザ装置であるＳ3 レーザを表す要部切断正面図で
ある。
体レーザ装置であるＳ3 レーザを表す要部切断正面図で
ある。
【図４】従来の技術を説明する為の標準的な赤色レーザ
を表す要部切断斜面図である。
を表す要部切断斜面図である。
【図５】本発明者らの発明に係わる斜面発光型の半導体
レーザ、即ち、Ｓ3 レーザを表す要部切断斜面図であ
る。
レーザ、即ち、Ｓ3 レーザを表す要部切断斜面図であ
る。
【図６】不純物ドーピングの面方位依存性を説明する為
の線図である。
の線図である。
【図７】不純物ドーピングの面方位依存性を説明する為
の線図である。
の線図である。
【図８】ｐ型不純物及びｎ型不純物を同時ドーピングし
た場合の面方位依存性を説明する為の線図である。
た場合の面方位依存性を説明する為の線図である。
【図９】Ｓ3 レーザに用いる基板に半導体層を成長した
構成の要点を詳細に表した要部切断正面図である。
構成の要点を詳細に表した要部切断正面図である。
１ 段差をもった半導体下地上に成長した第一領域層 ２ 第一領域層上に成長した第二領域層 ３ 第二領域層上に成長した第三領域層 １Ａ 主面 １Ｂ 第一斜面 １Ｂ0 面方位が異なる第一斜面 １Ｃ 第二斜面 ４Ａ 第一上側成長線 ４Ｂ 第二上側成長線 ４Ｃ 第三上側成長線 ５Ａ 第一下側成長線 ５Ｂ 第二下側成長線 ５Ｃ 第三下側成長線
Claims (4)
- 【請求項１】（１００）面或いは（ｎ１１）Ａ面（７＜
ｎ ｎは実数）が表出した主面並びに（ｎ1 １１）Ａ面
（２≦ｎ1 ≦７ ｎ1 は実数）が表出した斜面をもつ段
差基板と、 段差基板上に形成されて（１００）面或いは（ｎ１１）
Ａ面（７＜ｎ ｎは実数）が表出した主面並びに（ｎ2
１１）Ａ面（３≦ｎ2 ≦７ ｎ2 は実数）が表出した第
一斜面をもつ活性層と、 活性層に接して積層され斜面に沿う領域で高いキャリヤ
濃度をもち且つ主面に沿う領域で低いキャリヤ濃度をも
つｐ側第一クラッド層と、 ｐ側第一クラッド層に接して積層され斜面に沿う領域で
ｐ型であるｐ側第二クラッド層及び主面に沿う領域でｎ
型である電流ブロック層からなる同一半導体層とを備え
る半導体レーザ装置に於いて、 少なくともｎ側クラッド層が第一斜面の下側と主面との
間に在る緩徐な第二斜面をもち、且つ、第一斜面が第一
の面方位角度を有する結晶成長領域の結晶で構成された
クラッド層及び第一斜面が第一の面方位角度に比較して
緩徐な第二の面方位角度を有する結晶成長領域の結晶で
構成されたクラッド層の組み合わせからなることを特徴
とする半導体レーザ装置。 - 【請求項２】少なくともｎ側クラッド層に於いて、段差
基板側に在る第一の面方位角度を有する結晶成長領域の
結晶に於ける五族／三族比が表面側に在る第二の面方位
角度を有する結晶成長領域の結晶に於ける五族／三族比
に比較して高いことを特徴とする請求項１記載の半導体
レーザ装置。 - 【請求項３】活性層近傍のクラッド層の一部が第二の面
方位角度を有する結晶成長領域の結晶であって且つ活性
層近傍の上側成長線の平均と下側成長線の平均が略平行
することを特徴とする請求項１或いは２記載の半導体レ
ーザ装置。 - 【請求項４】（１００）面或いは（ｎ１１）Ａ面（７＜
ｎ ｎは実数）が表出した主面並びに（ｎ1 １１）Ａ面
（２≦ｎ1 ≦７ ｎ1 は実数）が表出した斜面をもつ段
差基板上に段差基板側の第一の面方位角度を有する結晶
成長領域の結晶と表面側の第二の面方位角度を有する結
晶成長領域の結晶を順に成長させて一導電型側クラッド
層を形成する際に表面側である第二の面方位角度を有す
る結晶成長領域の結晶の成長温度を高くして成長させる
工程と、 次いで、一導電型側クラッド層上に（１００）面或いは
（ｎ１１）Ａ面（７＜ｎ ｎは実数）が表出した主面並
びに（ｎ2 １１）Ａ面（３≦ｎ2 ≦７ ｎ2 は実数）が
表出した第一斜面をもつ活性層を形成する工程と、 次いで、活性層上に斜面に沿う領域で高いキャリヤ濃度
をもち且つ主面に沿う領域で低いキャリヤ濃度をもつ反
対導電型側第一クラッド層を形成する工程と、 次いで、反対導電型側第一クラッド層上に斜面に沿う領
域で反対導電型である反対導電型側第二クラッド層及び
主面に沿う領域で一導電型である電流ブロック層からな
る同一半導体層を形成する工程とを含んでなることを特
徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18398897A JPH1126884A (ja) | 1997-07-09 | 1997-07-09 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP18398897A JPH1126884A (ja) | 1997-07-09 | 1997-07-09 | 半導体レーザ装置及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1126884A true JPH1126884A (ja) | 1999-01-29 |
Family
ID=16145358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18398897A Pending JPH1126884A (ja) | 1997-07-09 | 1997-07-09 | 半導体レーザ装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1126884A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6501090B2 (en) | 2001-01-18 | 2002-12-31 | Fujitsu Quantum Devices Limited | Semiconductor laser and method of manufacturing the same |
| JP2004014821A (ja) * | 2002-06-07 | 2004-01-15 | Sony Corp | 半導体レーザ装置、半導体装置用構造基板および半導体装置の製造方法 |
-
1997
- 1997-07-09 JP JP18398897A patent/JPH1126884A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6501090B2 (en) | 2001-01-18 | 2002-12-31 | Fujitsu Quantum Devices Limited | Semiconductor laser and method of manufacturing the same |
| EP1231685A3 (en) * | 2001-01-18 | 2004-08-18 | Fujitsu Quantum Devices Limited | Semiconductor laser and method of manufacturing the same |
| JP2004014821A (ja) * | 2002-06-07 | 2004-01-15 | Sony Corp | 半導体レーザ装置、半導体装置用構造基板および半導体装置の製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040507 |
|
| A977 | Report on retrieval |
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|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060425 |
|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060815 |