JPS6239084A - 半導体レ−ザ装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体レ−ザ装置及びその製造方法Info
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- JPS6239084A JPS6239084A JP17751485A JP17751485A JPS6239084A JP S6239084 A JPS6239084 A JP S6239084A JP 17751485 A JP17751485 A JP 17751485A JP 17751485 A JP17751485 A JP 17751485A JP S6239084 A JPS6239084 A JP S6239084A
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- JP
- Japan
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- semiconductor
- stripe
- semiconductor laser
- laser device
- conductivity type
- Prior art date
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、半導体レーザ装置に係り、特に非点収差のな
い雑音特性の良好なものに関する。
い雑音特性の良好なものに関する。
〔発明の背景〕
ストライプ状の段差とストライプ領域外に電流阻止層を
有する基板上に段差形状を保持しながら成長を行ない、
活性層に段差形状を設けて半導体レーザの横モードを安
定化させるレーザの製造方法については特開昭６０−５
０９８３に開示されている。この構造において横モード
制御のための重要なパラメータは活性層におけるストラ
イプ状の段差の簡さである。この高さは、基板でのスト
ライプ状の段差の高さに等しい。しかし、この製造方法
では、レーザ動作用成長層を成長する前の段差は、Ｇａ
Ａｓ基板の段差とｎ−ＧａＡｓｔ流阻止層の厚さと差で
あるのでその制御は困難になることが問題であった。さ
らにこの構造では、モード制御が屈折率導波型となり、
縦モードは却−モードとなるため、戻り光がある場合に
相対雑音強度（ＲＩＮ）レベルが１０” ｕｚ−’程度
となり、光デイスク用ピックアップ光源としては使えな
い畳の問題があった。さらに、上記製造方法では２回成
長になるため、コスト高となる欠点があった。
有する基板上に段差形状を保持しながら成長を行ない、
活性層に段差形状を設けて半導体レーザの横モードを安
定化させるレーザの製造方法については特開昭６０−５
０９８３に開示されている。この構造において横モード
制御のための重要なパラメータは活性層におけるストラ
イプ状の段差の簡さである。この高さは、基板でのスト
ライプ状の段差の高さに等しい。しかし、この製造方法
では、レーザ動作用成長層を成長する前の段差は、Ｇａ
Ａｓ基板の段差とｎ−ＧａＡｓｔ流阻止層の厚さと差で
あるのでその制御は困難になることが問題であった。さ
らにこの構造では、モード制御が屈折率導波型となり、
縦モードは却−モードとなるため、戻り光がある場合に
相対雑音強度（ＲＩＮ）レベルが１０” ｕｚ−’程度
となり、光デイスク用ピックアップ光源としては使えな
い畳の問題があった。さらに、上記製造方法では２回成
長になるため、コスト高となる欠点があった。
本発明の目的は、従来法の欠点を除く目的でなされたも
のであり、低収差・低雑音の半導体レーザを提供するこ
とにある。
のであり、低収差・低雑音の半導体レーザを提供するこ
とにある。
本発明者らは、横モード制御の重要なパラメータである
活性層の折れ曲がり段差を、−回のエツチングにより形
成したＧａＡｓ基板上のストライプ状の段差を保存する
ことにより形成し、さらに内Ｓｔ流狭窄領域をＺｎ拡散
あるいはイオン注入により自己整合的に形成する構造お
よびその製造方法を発明した。本願発明を第１図を用い
て説明する。まづ、ｎ−ＧａＡｓ基板１上にストライプ
状のＳ ｉＮｘ膜２を形成後、Ｚｎ拡散を行ない、内部
電流狭窄領域３を形成する。その後、上記ＳｉＮｘ膜２
を用いてエツチングを行ない段差を形成した後、ダブル
へテロ構造を成長するものである。つまり、ＳｉＮｘ膜
をマスクとして段差と内部電流狭窄領域を自己整合的に
製作でき、かつ、活性層の折れ曲がり段差ｒｉＳｉＮｘ
膜を用いるエツチングのみにより容易に制御でき、さら
には、１回の半導体層の成長でいいという利点を備えて
いる。
活性層の折れ曲がり段差を、−回のエツチングにより形
成したＧａＡｓ基板上のストライプ状の段差を保存する
ことにより形成し、さらに内Ｓｔ流狭窄領域をＺｎ拡散
あるいはイオン注入により自己整合的に形成する構造お
よびその製造方法を発明した。本願発明を第１図を用い
て説明する。まづ、ｎ−ＧａＡｓ基板１上にストライプ
状のＳ ｉＮｘ膜２を形成後、Ｚｎ拡散を行ない、内部
電流狭窄領域３を形成する。その後、上記ＳｉＮｘ膜２
を用いてエツチングを行ない段差を形成した後、ダブル
へテロ構造を成長するものである。つまり、ＳｉＮｘ膜
をマスクとして段差と内部電流狭窄領域を自己整合的に
製作でき、かつ、活性層の折れ曲がり段差ｒｉＳｉＮｘ
膜を用いるエツチングのみにより容易に制御でき、さら
には、１回の半導体層の成長でいいという利点を備えて
いる。
上記構造では活性層の折れ曲がり段差により屈折率導波
路を形成するため、非点収差はないが縦モードは単一に
なり、このため戻り光がある場合の相対雑音強度（ＲＩ
Ｎ）レベルが大きくなることがわかった。ＲＩＮを低減
する方法として、導波構造を利得導波形とすることによ
り縦モードをマルチモードにしてレーザ光を干渉性を低
減することがめる。そこで、本発明者らは、レーザ端面
近傍（第２図（Ｃ））を上記構造にし、レーザ内部を利
得導波形（第２図（ｂ））とする第２図の構造を発明し
た。これにより、縦モードはマルチモードになり、さら
には端面近傍では屈折率導波形であるので非点収差がな
い。つまり低雑音で低収差のレーザ構造となる。この構
造では、まづ、ｎ−ＧａＡｓ基板上に第２図（ａ＞の領
域３に示すＺｎ拡散を行ない、その後、レーザ酋面部分
のみにＳｉＮｘ膜２を用いてのエツチングにより段差を
形成し、その後、ダブルへテロ構造を成長するという１
回成長になる。また、この構造において中央部のストラ
イプ幅を端面部よりも太くすることにより、安定に縦マ
ルチモードになるようにしている。
路を形成するため、非点収差はないが縦モードは単一に
なり、このため戻り光がある場合の相対雑音強度（ＲＩ
Ｎ）レベルが大きくなることがわかった。ＲＩＮを低減
する方法として、導波構造を利得導波形とすることによ
り縦モードをマルチモードにしてレーザ光を干渉性を低
減することがめる。そこで、本発明者らは、レーザ端面
近傍（第２図（Ｃ））を上記構造にし、レーザ内部を利
得導波形（第２図（ｂ））とする第２図の構造を発明し
た。これにより、縦モードはマルチモードになり、さら
には端面近傍では屈折率導波形であるので非点収差がな
い。つまり低雑音で低収差のレーザ構造となる。この構
造では、まづ、ｎ−ＧａＡｓ基板上に第２図（ａ＞の領
域３に示すＺｎ拡散を行ない、その後、レーザ酋面部分
のみにＳｉＮｘ膜２を用いてのエツチングにより段差を
形成し、その後、ダブルへテロ構造を成長するという１
回成長になる。また、この構造において中央部のストラ
イプ幅を端面部よりも太くすることにより、安定に縦マ
ルチモードになるようにしている。
以下、本発明の実施例について第２図を用いて説明する
。
。
ｎ −ＧａＡｓ基板結晶１上にストライプ方向にストラ
イプ幅の異なるＳｉＮｘ膜マスク２を形成する。
イプ幅の異なるＳｉＮｘ膜マスク２を形成する。
ストライプ幅は端面部分の３０μｍが２５μｍ１中央部
が８μｍ″′Ｃあジ、その間のストライプ幅の変化する
部分の長さＶ１２０〜４０μｍとした。この後、Ｓ ｉ
Ｎｘ膜２をマスクにして深さ０．６μｍの７．ｎ拡散を
行い、内部電流狭窄領域３を形成する。この後、ＳｉＮ
ｘ膜２をマスクにして端面近傍の′２．．５μｍストラ
イプの部分だけを０．２０μｍエツチングする。この後
、ＳｉＮｘ膜２を除去後、この上にｎ −ＧａＡｓバッ
ファ層、（厚さ０．３μｍ）４、ｎ Ｇａｏ、ｓ Ａ
、Ｉ３ｏ、ｓＡｓクラッド層（厚さ１．０μｍ）５、ア
ンドープＧａｏ、ａｓ ＡＪｌ？ｏ、ＨＡＳＡｓ活性層
さ０．０７μｍ）６、Ｐ−Ｇａｏ、 ＊ Ａ−１３ｏ、
＊ Ａ Ｓクラッド層（厚さ１．５μｍ）７、Ｐ−Ｇ
ａＡｓ層（０，５μｍ）８を順次ＭＯＣＶＤ法により成
長する。この後、電極９，１０を形成し、共振器長３０
０μｍにへきかいした。以下本実施例装置の動作の説明
をする。
が８μｍ″′Ｃあジ、その間のストライプ幅の変化する
部分の長さＶ１２０〜４０μｍとした。この後、Ｓ ｉ
Ｎｘ膜２をマスクにして深さ０．６μｍの７．ｎ拡散を
行い、内部電流狭窄領域３を形成する。この後、ＳｉＮ
ｘ膜２をマスクにして端面近傍の′２．．５μｍストラ
イプの部分だけを０．２０μｍエツチングする。この後
、ＳｉＮｘ膜２を除去後、この上にｎ −ＧａＡｓバッ
ファ層、（厚さ０．３μｍ）４、ｎ Ｇａｏ、ｓ Ａ
、Ｉ３ｏ、ｓＡｓクラッド層（厚さ１．０μｍ）５、ア
ンドープＧａｏ、ａｓ ＡＪｌ？ｏ、ＨＡＳＡｓ活性層
さ０．０７μｍ）６、Ｐ−Ｇａｏ、 ＊ Ａ−１３ｏ、
＊ Ａ Ｓクラッド層（厚さ１．５μｍ）７、Ｐ−Ｇ
ａＡｓ層（０，５μｍ）８を順次ＭＯＣＶＤ法により成
長する。この後、電極９，１０を形成し、共振器長３０
０μｍにへきかいした。以下本実施例装置の動作の説明
をする。
試作した装置は発振波長７８０ｒ＋ｍにおいて、しきい
電流値３０〜５０ｍＡ−で室温連続発振し、発振スペク
トルはマルチモードスペクトルを示した。
電流値３０〜５０ｍＡ−で室温連続発振し、発振スペク
トルはマルチモードスペクトルを示した。
また相対雑音強度（ＲＩＮ）ば〜ｌ Ｘ １０−”Ｈｚ
−’（戻り光あり）と低雑音性が確かめられた。さらに
、非点収差は測定限界（１μｍ）以下であった。
−’（戻り光あり）と低雑音性が確かめられた。さらに
、非点収差は測定限界（１μｍ）以下であった。
７０ｒにおいて光出力１０ｍＷ定光出力動作時の寿命も
２０００時間経過後も顕著な劣化は見られず、信頼性も
高いことが明らかとなった。
２０００時間経過後も顕著な劣化は見られず、信頼性も
高いことが明らかとなった。
本発明においては、ストライプ幅としては端面部分が１
〜１０μｍ１中央部分が３〜１２μｍ（ただし、中央部
分のストライプ幅〉端面部分のストライプ幅）、端面部
分の長さとして５〜７０４ｍ１ストライプ幅の変化する
長さとして１００μｍ以内、活性層の卸さとして０．０
４〜０．１２μｍ１ 端面部のエツチング段差として０
．０５〜０．３５μｍのいずれの組み合わせに対しても
ほぼ同様の効果が得られた。さらに内部電流狭窄領域３
の形成方法としては上記以外にＢｅ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｓｅ
のイオン注入を行ない、はぼ同様の効果を得た。
〜１０μｍ１中央部分が３〜１２μｍ（ただし、中央部
分のストライプ幅〉端面部分のストライプ幅）、端面部
分の長さとして５〜７０４ｍ１ストライプ幅の変化する
長さとして１００μｍ以内、活性層の卸さとして０．０
４〜０．１２μｍ１ 端面部のエツチング段差として０
．０５〜０．３５μｍのいずれの組み合わせに対しても
ほぼ同様の効果が得られた。さらに内部電流狭窄領域３
の形成方法としては上記以外にＢｅ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｓｅ
のイオン注入を行ない、はぼ同様の効果を得た。
なお本発明は実施例に示した波長０．７８μｍ前後に限
らず、波長０．６８〜０．８９μｍのＧａ１ｕＡｓ系半
導体レーザ装置で、室温連続発振できる全範囲にわたり
同様の結果が得られた。本発明による半導体レーザ装置
はＧａＡＡＡｓ系以外のレーザ材料、例えばＩｎＧａＡ
ｓＰ系ＩｎＧａＰ系の材料に対しても同様に適用できる
。またレーザの構造としては上記各実施例で示した３層
導波路を基本にするものに限らず、活性層の片側に隣接
して光ガイド層を設けるＬＯＣ構造や、活性層の両側に
それぞれ隣接して光ガイド層を設ける８ＣＨ構造および
これらの光ガイド層の屈折率および禁制帯幅が膜厚方向
に分布しているＧＲＩＮ−８ＣＨ構造等に対しても同様
に適用することができる。さらに活性層が量子井戸構造
をしているものに対しても有効であり、また上記各実施
例において導電形を全べて反対にした構造（ｐをｎに、
ｎをｐに置換えた構造）においても同様の結果が得られ
た。
らず、波長０．６８〜０．８９μｍのＧａ１ｕＡｓ系半
導体レーザ装置で、室温連続発振できる全範囲にわたり
同様の結果が得られた。本発明による半導体レーザ装置
はＧａＡＡＡｓ系以外のレーザ材料、例えばＩｎＧａＡ
ｓＰ系ＩｎＧａＰ系の材料に対しても同様に適用できる
。またレーザの構造としては上記各実施例で示した３層
導波路を基本にするものに限らず、活性層の片側に隣接
して光ガイド層を設けるＬＯＣ構造や、活性層の両側に
それぞれ隣接して光ガイド層を設ける８ＣＨ構造および
これらの光ガイド層の屈折率および禁制帯幅が膜厚方向
に分布しているＧＲＩＮ−８ＣＨ構造等に対しても同様
に適用することができる。さらに活性層が量子井戸構造
をしているものに対しても有効であり、また上記各実施
例において導電形を全べて反対にした構造（ｐをｎに、
ｎをｐに置換えた構造）においても同様の結果が得られ
た。
本発明によれば、非点収差のない低雑音の半導体レーザ
装置が容易に製造でき、かつ、量産性を有するため、高
密度光ディスク用の光源に適した半導体レーザ装置度が
得られる。
装置が容易に製造でき、かつ、量産性を有するため、高
密度光ディスク用の光源に適した半導体レーザ装置度が
得られる。
第１図は本発明による半導体レーザ装置の製造手順を示
す断面図、第２図は本発明の実施例を示す図で、（ａ）
が上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ −Ａ線断面図、（Ｃ’
）は（ａ）のＢ−Ｂ＃断面図である。 １・・・ｎ ＧａＡｓ基板、２・・・Ｓ ｉＮｘ膜、
３・・・内部電流狭窄層、４・・・ｎ−ＧａＡ、ｓバッ
ファ層、５・・・ｎ−Ｑａ ６．ｓ Ａ−１３ｏ ｓ
Ａ Ｓクラッド層、６・・・アンドープＱａｏ、５ｅＡ
ｌ。、１４ Ａｓ活性層、７− Ｐ Ｇａｏ、ａｓＡ
４．１ｍＡＳクラッドＪｆｔ＆、８−Ｐ−（３ａＡｓ層
、９・ ｐＨｉ極、１０・・・ｎ＠極。
す断面図、第２図は本発明の実施例を示す図で、（ａ）
が上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ −Ａ線断面図、（Ｃ’
）は（ａ）のＢ−Ｂ＃断面図である。 １・・・ｎ ＧａＡｓ基板、２・・・Ｓ ｉＮｘ膜、
３・・・内部電流狭窄層、４・・・ｎ−ＧａＡ、ｓバッ
ファ層、５・・・ｎ−Ｑａ ６．ｓ Ａ−１３ｏ ｓ
Ａ Ｓクラッド層、６・・・アンドープＱａｏ、５ｅＡ
ｌ。、１４ Ａｓ活性層、７− Ｐ Ｇａｏ、ａｓＡ
４．１ｍＡＳクラッドＪｆｔ＆、８−Ｐ−（３ａＡｓ層
、９・ ｐＨｉ極、１０・・・ｎ＠極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、幅１〜１０μｍ、段差０．０５〜０．３５μｍの凸
状ストライプを有し、且該ストライプ以外の領域が表面
から深さ０．１〜１．５μｍにわたり第２導電型に変換
した第２の半導体領域を有する第１導電型の第１半導体
領域上に、少なくとも第１導電型の第３半導体層、該第
３半導体層よりも屈折率が大きく且禁制帯幅の小さな厚
さ０．０４〜０．１２μｍの第４半導体層、該第４半導
体層よりも屈折率が小さく且禁制帯幅の大きな第２導電
型の第５半導体層を設けたことを特徴とする半導体レー
ザ装置。 ２、上記第２の半導体領域を不純物拡散あるいはイオン
注入により形成し、該不純物あるいはイオンが、Ｚｎ、
Ｂｅ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｓｅであることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の半導体レーザ装置。 ３、上記段差を有する凸状ストライプを少なくとも一方
の光出射端面近傍に形成し、該領域以外は段差のない幅
１〜１２μｍのストライプ以外の領域が表面から深さ０
．１〜１．５μｍにわたり上記第２導電型の第２半導体
領域を有し、上記両者のストライプの中心線が一致して
いることを特徴とする特許請求の範囲第１〜２項のいず
れかに記載の半導体レーザ装置。 ４、上記端面近傍の凸状ストライプの長さが５〜７０μ
ｍを満足することを特徴とする特許請求の範囲第３項に
記載の半導体レーザ装置。 ５、上記段差のないストライプの幅が端面近傍の凸状ス
トライプの幅より２μｍ以上大きいことを特徴とする特
許請求の範囲第３〜４項のいずれかに記載の半導体レー
ザ装置。 ６、上記端面近傍の凸状ストライプと上記段差のないス
トライプの間に直線あるいは曲線でストライプ幅が変化
する領域を０〜１００μｍ設けたことを特徴とする特許
請求の範囲第３〜５項のいずれかに記載の半導体レーザ
装置。 ７、第１の導電型を有する第１の半導体上に、凸状スト
ライプを形成し、且該ストライプ以外の領域が表面から
所定（ゼロを含む）の深さにエッチングし、さらに所定
の深さに亘つて第２の導電型に変換した第２の半導体領
域を形成する工程、およびその上に少なくとも一以上の
半導体層を成長させる工程を含む半導体レーザ装置の製
造方法において、該凸状ストライプの形成に用いるマス
クと該第２の半導体領域の形成に用いるマスクが同一で
あり、また、上記半導体層の成長をＭＯＣＶＤ法もしく
はＭＢＥ法により行なうことを特徴とする半導体装置の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17751485A JPS6239084A (ja) | 1985-08-14 | 1985-08-14 | 半導体レ−ザ装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17751485A JPS6239084A (ja) | 1985-08-14 | 1985-08-14 | 半導体レ−ザ装置及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6239084A true JPS6239084A (ja) | 1987-02-20 |
Family
ID=16032237
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17751485A Pending JPS6239084A (ja) | 1985-08-14 | 1985-08-14 | 半導体レ−ザ装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6239084A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5523256A (en) * | 1993-07-21 | 1996-06-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for producing a semiconductor laser |
-
1985
- 1985-08-14 JP JP17751485A patent/JPS6239084A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5523256A (en) * | 1993-07-21 | 1996-06-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for producing a semiconductor laser |
| US5974068A (en) * | 1993-07-21 | 1999-10-26 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor laser and a method for producing the same |
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