JPS5932076B2 - 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体レーザー装置に関するものである。

単一横モード発振半導体レーザーについてはこれまでに
様々な提案、試作がなされている。

活性層のストライプ幅を細くし、光の最低次の横モード
だけをとじこめることにより単一モード発振が可能とな
る。最も代表的な単一モード発振レーザーの構造として
は第１図に示すような埋め込みストライプ構造である。
この構造の製造方法は、ｎ型ＧａＡｓ基板１上にｎ型Ｇ
ａｌ−ｘＡｌｘＡｓ２、ｎ型ＧａＡｓ活性層３、ｐ型Ｇ
ａｌ−ｘＡｔｘＡｓ４、ｐ型ＧａＡｓ５を順次成長し、
次ＶＣＳｉ０２膜をつけストライプ状にしてそれをマス
クにメサエツチングを行ない成長層をストライプ状に形
成する。その後活性層より禁止帯幅が広く、高比抵抗を
有する埋め込み層６の成長を行なう。最後にオーミック
電極Ｔを形成して完成する。しかし、この製作工程にお
いてはマスクとしてストライプ部ＶＣＳｉ０２膜を付着
させ、ストライプ上部に埋め込み層の成長することを防
がねばならない。埋め込み層の成長の間、ＳｉＯ２膜と
活性層近傍が密着されたまま、高温中に放置されるため
、ＳｉＯ２膜とＧａＡｓ層の熱膨張係数の差異により活
性層に応力が加わり劣化の原因となる。又、埋め込み層
の高比抵抗化のため深いエネルギー準位を形成する不純
物を使用するがその不純物が活性層に拡散、侵入し、特
性の劣化を引き起こす。最近、埋め込みストライプ型レ
ーザーのこれらの問題点を克服するため新構造による単
一モード発振化が行なわれている。

その一構成例を第２図に示す。製造方法としては溝をつ
けたｎ型ＧａＡｓ基板８上にｎ型Ｇａｌ−ＸＡｔＸＡＳ
９、ｎ型ＧａＡｓ活性層１０、ｐ型Ｇａｌ−ＸＡｔＸＡ
Ｓｌｌ、ｐ型ＧａＡｓｌ２を順次成長し、その表面にＳ
ｉＯ２膜１３をつけ、溝をつけた位置に対向させてＳｉ
Ｏ２膜１３ＶＣストライブ状の窓あけを行なう。その後
オーミツク電極１４を形成して完成する。成長の際、第
１層ｎ型Ｇａｌ−ＸＡｌｘＡｓ９を非常に薄くし、溝の
部分以外では活性層１０から漏れ出す光はｎ型Ｇａｌ−
ＸＡｔＸＡＳ層９を通りぬけ、ｎ型ＧａＡｓ基板８に吸
収されるような構造になつて卦り、溝の部分にある活性
層で単一モード発振が可能となる。

しかし、この構造においては、活性層１０は平担であり
、溝の部分の活性層で生じた光は横方向に伝播しやすく
、ひろがるので、発振モードが横方向に歪む。

放熱特性については、前者の埋め込みストライプ型では
熱伝導度の悪い高抵抗層により活性層をとりまいている
ため放熱が悪く、又、後者に卦いても、絶縁膜により電
流制限を行なつているので良好なヒートシンクへの放熱
特性を示さない。

本発明は上記の構造とは異なり、優れた放熱特性を有し
、単一モード発振を実現する新しい構造とその製造方法
を提供するものである。以下本発明を図面と共に実施例
に基いて説明する。

ｎ型基板１５上に階段状の段差を第３図ａのように作製
する。

それを基板として第３図ｂに示すようにｎ型クラツド層
１６、ノンドーブ活性層１７、ｐ型クラツド層１８、ｐ
型オーミツク電極形成層１９、第４層１９に対し選択エ
ツチングの可能なｎ型電流制限層２０を連続成長し、そ
の上に絶縁膜２１を付着し、基板に段差をつけた部分に
対向する上方にストライプ状の窓あけを行なう。窓あけ
を行なつた絶縁膜２１をマスクとして、ｎ型電流制限層
２０を選択エツチングで除去し、ストライプ状に現われ
たｐ型オーミツク電極形成層１９にコンタクト拡散を行
なつた後、絶縁膜２１を除去して第３図ｃに示すように
作製する。次にｐ型オーミツク電極２２、ｎ型オーミツ
ク電極２３を順次設け、第３図ｄのようにレーザー素子
を作製する。本構造は第１層クラツド層１６を、段差部
では活性層１７から漏れ出す光が基板１５に吸収されな
い程度に厚くし、段差部以外の部分では光が基板１５に
吸収される程度に非常に薄くして、第２図で示した構造
と同様の作用をもたせ光のひろがりを抑制し、その上同
時に活性層１７に折り曲がり部分を設けることにより横
方向への光の伝播を強く阻止することができる特徴を有
している。

活性層１７の折り曲がり間を短かくし、最低次の横モー
ドの光だけが閉じ込められるようにし、安定な単一モー
ド発振を得ることができる。又、電流制限層として絶縁
膜を使用せず、絶縁膜より熱伝導度が大きく、第４層の
ｐ型オーミツク電極形成層１９と熱膨張係数が違わない
電流制限層２０を使用することにより放熱特性を向上さ
せることができる。この新しい構造を有する単一モード
発振半導体レーザーの製造方法について具体例をあげて
以下に述べる。

ｎ型ＧａＡｓ基板上にＧａＡｓ，Ｇａｌ−ＸＡｌｘＡｓ
により構成した単一モード発振半導体レーザーについて
示す。

第３図ａに示すようＶＣｎ型ＧａＡｓ基板１５の１００
面上に化学エツチングにより基板のへき開面である１１
０面に直交するように１μｍの段差を形成する。

次にその表面に液相エピタキシヤル法によつて第１層ｎ
型Ｇａｌ−ＸＡｌｘＡｓｌ６を平坦部で０．２μｍ〜第
２層ノンドープＧａＡｓｌ７を０．１μｍ１第３層ｐ型
Ｇａｌ−ＸＡｌｘ′Ａｓｌ８を１。５μｍ１第４層ｐ型
ＧａＡｓｌ９を１μｍ１第５層ｎ型Ｇａｌ−ＹＡｔｙＡ
Ｓ２Ｏを１μｍ連続成長する。

引き続き表面にＳｉ３Ｎ４膜２１を付け、基板に段差の
ある位置に対応して幅５μｍのストライプ状の窓あけを
行ない第３図ｂのように作製する。次にＳｉ３Ｎ４膜２
１をマスクにして第５層ｎ型Ｇａｌ−ＹＡｔｙＡＳ２Ｏ
をエツチングする。この際、第４層ｐ型ＧａＡｓｌ９で
エツチングが停止するように選択エツチング液として塩
酸、リン酸、又はその混液を使用する。引き続き、スト
ライプ状に露出した第４層ｐ型ＧａＡｓｌ９表面に亜鉛
を拡散し、その後Ｓｉ３Ｎ４膜２１を除去して第３図ｃ
のように形成する。次に第３図ｄに示すようにｐ型電極
用金属を真空蒸着し、合金処理を行ないｐ側オーミツク
電極２２を形成する。又、基板側にｎ型電極用金属を真
空蒸着し、合金処理を行ないｎ側オーミツク電極２３を
形成する。最後に素子片に分離してｐ側電極２２をヒー
トシンクに接着し、ｎ側電極金属膜２３上に金線を接続
して完成する。このようにして作製したＧａＡｓ−Ｇａ
ｌ−ＸＡｔｘＡｓ半導体レーザーは室温で単一モード連
続発振動作し、優れた放熱特性を示した。

【図面の簡単な説明】

第１図は埋め込みストライブ構造をもつたレーザーの断
面図、第２図は溝をつけた基板上に構成されたレーザー
の断面図、第３図ａ−ｄは本発明の一実施例の製造方法
の工程断面図である。 １５・・・・・・ｎ型ＧａＡｓ基板、１６・・・・・・
ｎ型Ｇａｌ−ェＡｔＸＡＳｌｌ７・・・・・・ｎ型Ｇａ
Ａｓｌｌ８・・・・・・ｐ型Ｇａｌ−ｏ′Ａｌｘ′Ａｓ
ｌｌ９・・・・・・ｐ型ＧａＡｓｌ２Ｏ・・・・・・ｎ
型Ｇａｌ−ＹＡｔｙＡＳｌ２ｌ・・・・・・Ｓｉ３Ｎ４
膜、２２・・・・・・ｐ側電極金属膜、２３・・・・・
・ｎ側電極金属膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 主面に段差を有する半導体基板の上に、クラッド層
   を介して活性層が、前記段差部で前記主面に対して傾斜
   するように形成され、前記半導体基板と同一導電型で、
   前記活性層の傾斜部と対向した位置にストライプ状開口
   を有する電流制限層が形成され、前記傾斜部がストライ
   プ状の活性領域をなすとともに、前記クラッド層が、前
   記段差部では光が前記半導体基板に吸収されない厚さを
   有し、前記段差部以外では光が前記半導体基板に吸収さ
   れる厚さを有することを特徴とする半導体レーザ装置。 ２ 半導体基板の表面に段差を形成する工程と、前記半
   導体基板の上にクラッド層を、前記段差部では光が前記
   半導体基板に吸収されない厚さに、前記段差部以外では
   光が前記半導体基板に吸収される厚さに形成する工程と
   、前記クラッド層上に活性層を前記段差部で前記主面に
   対して傾斜するように形成する工程と、前記半導体基板
   と同一導電型で、前記活性層の傾斜部と対向した位置に
   ストライプ状開口を有する電流制限層を形成する工程と
   を備えることを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法
   。