JPH0658988B2 - 半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ装置Info
- Publication number
- JPH0658988B2 JPH0658988B2 JP21880187A JP21880187A JPH0658988B2 JP H0658988 B2 JPH0658988 B2 JP H0658988B2 JP 21880187 A JP21880187 A JP 21880187A JP 21880187 A JP21880187 A JP 21880187A JP H0658988 B2 JPH0658988 B2 JP H0658988B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、単一横モードで発振するAlGaInP系の半導体
レーザ装置に関する。
レーザ装置に関する。
最近、有機金属熱分解法（以後MOVPEと略す）による結
晶成長により形成された単一横モードで発振するAlGaIn
P系の半導体レーザ装置として、第３図に示すような構
造が報告されている(Extended Abstracts of the 18th
Conference on Solid State Devices and Materials,To
kyo 1986,P.P.153-156)。この構造は第１回目の成長で
ｎ型GaAs基板１上に、ｎ型(Al0.5Ga0.5)0.51In0.49Pク
ラッド層２、GaInP活性層３、ｐ型(Al0.5Ga0.5)0.51In
0.49Pクラッド層４、ｐ型GaAsキャップ層７を順次形成
する。次にフォトリングラフィによりSiO2をマスクとし
て、メサストライプを形成する。そしてSiO2マスクをつ
けたまま第２回目の成長を行い、エッチングしたところ
をｎ型GaAs層８で埋め込む。次にSiO2マスクを除去し、
ｐ側全面に電極が形成できるように第３回目の成長でｐ
型GaAsコンタクト層９を成長する。
晶成長により形成された単一横モードで発振するAlGaIn
P系の半導体レーザ装置として、第３図に示すような構
造が報告されている(Extended Abstracts of the 18th
Conference on Solid State Devices and Materials,To
kyo 1986,P.P.153-156)。この構造は第１回目の成長で
ｎ型GaAs基板１上に、ｎ型(Al0.5Ga0.5)0.51In0.49Pク
ラッド層２、GaInP活性層３、ｐ型(Al0.5Ga0.5)0.51In
0.49Pクラッド層４、ｐ型GaAsキャップ層７を順次形成
する。次にフォトリングラフィによりSiO2をマスクとし
て、メサストライプを形成する。そしてSiO2マスクをつ
けたまま第２回目の成長を行い、エッチングしたところ
をｎ型GaAs層８で埋め込む。次にSiO2マスクを除去し、
ｐ側全面に電極が形成できるように第３回目の成長でｐ
型GaAsコンタクト層９を成長する。
この構造により電流はｎ型GaAs層８によりブロックさ
れ、メサストライプ部にのみ注入される。また、メサス
トライプ形式のエッチングのときに、メサストライプ部
分以外のｐ型クラッド層の厚みを先のとじ込めには不十
分な厚みにまでエッチングするのでｎ型GaAs層８のある
部分では、このｎ型GaAs層８に光が吸収され、メサスト
ライプ部にのみ光は導波される。このように上記構造で
は電流狭窄機構と光導波機構が同時につくりつけられ
る。
れ、メサストライプ部にのみ注入される。また、メサス
トライプ形式のエッチングのときに、メサストライプ部
分以外のｐ型クラッド層の厚みを先のとじ込めには不十
分な厚みにまでエッチングするのでｎ型GaAs層８のある
部分では、このｎ型GaAs層８に光が吸収され、メサスト
ライプ部にのみ光は導波される。このように上記構造で
は電流狭窄機構と光導波機構が同時につくりつけられ
る。
ところが、上述の構造では、活性層３と、ｎ型GaAs層８
間の距離を決定するメサストライプ形成時のエッチング
は時間制御型のエッチングであるため、エッチング後の
ｐ型クラッド層の厚みの制御性と再現性とが悪く、素子
のロット間での特性のバラツキが大きいという問題があ
った。
間の距離を決定するメサストライプ形成時のエッチング
は時間制御型のエッチングであるため、エッチング後の
ｐ型クラッド層の厚みの制御性と再現性とが悪く、素子
のロット間での特性のバラツキが大きいという問題があ
った。
本発明の目的はこの問題点を解決した半導体レーザ装置
を提供することにある。
を提供することにある。
この発明は第１導電型GaAs基板上に、この基板に格子整
合する(AlxGa1-x)wIn1-wP(0≦x≦0.3,w〜0.51)からなる
活性層と、この活性層を挟む(AlyGa1-y)wIn1-wP(x+0.4
≦y)からなるクラッド層により形成されたダブルヘテロ
構造とを有し、前記基板と反対側の第２導電型クラッド
層上に、井戸層の組成が(AlzGa1-z)wIn1-wP(z≦x)で、
バリア層の組成が(AlvGa1-v)wIn1-wP(x<v)であり、その
量子準位が活性層のバンドエネルギーよりも大きい多層
量子井戸層と、この層上に設けられたメサストライプ状
の第２導電型の(AlyGa1-y)wIn1-wPクラッド層と、該メ
サストライプ状のクラッド層以外の部分に第１導電型の
GaAs層とを有することを特徴とする半導体レーザ装置で
ある。
合する(AlxGa1-x)wIn1-wP(0≦x≦0.3,w〜0.51)からなる
活性層と、この活性層を挟む(AlyGa1-y)wIn1-wP(x+0.4
≦y)からなるクラッド層により形成されたダブルヘテロ
構造とを有し、前記基板と反対側の第２導電型クラッド
層上に、井戸層の組成が(AlzGa1-z)wIn1-wP(z≦x)で、
バリア層の組成が(AlvGa1-v)wIn1-wP(x<v)であり、その
量子準位が活性層のバンドエネルギーよりも大きい多層
量子井戸層と、この層上に設けられたメサストライプ状
の第２導電型の(AlyGa1-y)wIn1-wPクラッド層と、該メ
サストライプ状のクラッド層以外の部分に第１導電型の
GaAs層とを有することを特徴とする半導体レーザ装置で
ある。
上述の本発明の構成を用いると、電流狭窄については従
来構造と同一機構であり、光導波についても多層量子井
戸層の井戸層がバルクでは活性層の発光を吸収する組成
でも、本発明では量子準位を活性層のバンドエネルギー
よりも大きく規定してあるので、活性層の光はこの層で
は吸収されず、メサ状のクラッド層にしみ出し、従来構
造と同一機構で横モードが制御される。また(AlxGa1-x)
wIn1-wP(w〜0.51)混晶は、ｘに0.4以上の差があれば塩
酸系のエッチング液によりｘが大きい組成の結晶をｘの
小さい組成の結晶に比べ、30倍以上速くエッチングでき
る。これにより多層量子井戸層中の井戸層は、メサスト
ライプ形成時のエッチングストッパーとして働く。この
井戸層の一層の膜厚は、量子準位を大きくするためにか
なり薄く（10〜100Å）、一層ではエッチングがこの層
で止まっている時間は短い。そこで、多層量子井戸と
し、井戸層の数を増し、エッチングの止まっている時間
を長くしてエッチングを上部と下部のｐ型クラッド層と
の間で確実に留めることができる。
来構造と同一機構であり、光導波についても多層量子井
戸層の井戸層がバルクでは活性層の発光を吸収する組成
でも、本発明では量子準位を活性層のバンドエネルギー
よりも大きく規定してあるので、活性層の光はこの層で
は吸収されず、メサ状のクラッド層にしみ出し、従来構
造と同一機構で横モードが制御される。また(AlxGa1-x)
wIn1-wP(w〜0.51)混晶は、ｘに0.4以上の差があれば塩
酸系のエッチング液によりｘが大きい組成の結晶をｘの
小さい組成の結晶に比べ、30倍以上速くエッチングでき
る。これにより多層量子井戸層中の井戸層は、メサスト
ライプ形成時のエッチングストッパーとして働く。この
井戸層の一層の膜厚は、量子準位を大きくするためにか
なり薄く（10〜100Å）、一層ではエッチングがこの層
で止まっている時間は短い。そこで、多層量子井戸と
し、井戸層の数を増し、エッチングの止まっている時間
を長くしてエッチングを上部と下部のｐ型クラッド層と
の間で確実に留めることができる。
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
第１図は本発明の実施例を示す半導体レーザ装置の断面
図であり、第２図(a)〜(f)はこの半導体レーザ装置の製
作工程図である。なお、第３図と同一構成部分は同一番
号を付して説明する。第２図(a)において、まず１回目
の成長でｎ型GaAs基板１（Siドープ，ｎ＝２×1018c
m-3）上に、ｎ型(Al0.5Ga0.5)0.51In0.49Pクラッド層２
（ｎ＝１×1018cm-3；厚み1.2μｍ）、GaInP活性層３
（アンドープ；厚み0.1μｍ）、下部ｐ型(Al0.5Ga0.5)
0.51In0.49Pクラッド層４（ｐ＝５×1017cm-3；厚み0.3
μｍ）、多層量子井戸層５（井戸層：GaInP40Å，バリ
ア層：(Al0.5Ga0.5)0.51In0.49P40Å10周期）、上部ｐ
型(Al0.5Ga0.5)0.51In0.49Pクラッド層６（ｐ＝５×10
17cm-3；厚み１μｍ）、ｐ型GaAsキャップ層７（ｐ＝２
×1018cm-3；厚み0.5μｍ）を順次成長形成した。成長
には減圧MOVPE法を用い、成長条件は温度700℃、圧力70
Torr，Ｖ／III＝200，キャリアガス（H2）の全流量15
（／min）とした。原料にはトリメチルインジウム（T
MI：(CH3)3In）、トリエチルガリウム（TEG：(C2H5)3G
a）、トリメチルアルミニウム（TMA：(CH3)3Al）、アル
シン（AsH3）、ホスフイン（PH3）、ｐ型ドーパント：
ジメチル亜鉛（DMZ：(CH3)2Zn）、ｎ型ドーパント：セ
レン化水素（H2Se）を用いた。こうして成長したウェハ
にフォトリングラフィにより第２図(b)のようにストラ
イプ状のSiO2マスク10を形成した。
図であり、第２図(a)〜(f)はこの半導体レーザ装置の製
作工程図である。なお、第３図と同一構成部分は同一番
号を付して説明する。第２図(a)において、まず１回目
の成長でｎ型GaAs基板１（Siドープ，ｎ＝２×1018c
m-3）上に、ｎ型(Al0.5Ga0.5)0.51In0.49Pクラッド層２
（ｎ＝１×1018cm-3；厚み1.2μｍ）、GaInP活性層３
（アンドープ；厚み0.1μｍ）、下部ｐ型(Al0.5Ga0.5)
0.51In0.49Pクラッド層４（ｐ＝５×1017cm-3；厚み0.3
μｍ）、多層量子井戸層５（井戸層：GaInP40Å，バリ
ア層：(Al0.5Ga0.5)0.51In0.49P40Å10周期）、上部ｐ
型(Al0.5Ga0.5)0.51In0.49Pクラッド層６（ｐ＝５×10
17cm-3；厚み１μｍ）、ｐ型GaAsキャップ層７（ｐ＝２
×1018cm-3；厚み0.5μｍ）を順次成長形成した。成長
には減圧MOVPE法を用い、成長条件は温度700℃、圧力70
Torr，Ｖ／III＝200，キャリアガス（H2）の全流量15
（／min）とした。原料にはトリメチルインジウム（T
MI：(CH3)3In）、トリエチルガリウム（TEG：(C2H5)3G
a）、トリメチルアルミニウム（TMA：(CH3)3Al）、アル
シン（AsH3）、ホスフイン（PH3）、ｐ型ドーパント：
ジメチル亜鉛（DMZ：(CH3)2Zn）、ｎ型ドーパント：セ
レン化水素（H2Se）を用いた。こうして成長したウェハ
にフォトリングラフィにより第２図(b)のようにストラ
イプ状のSiO2マスク10を形成した。
次にこのSiO2マスク10を用いてリン酸系のエッチング液
によりｐ型GaAsキャップ層７をメサ状にエッチングし
た。続いて、(Al0.5Ga0.5)0.51In0.49Pに対するエッチ
ンググレートが2000Å／min,GaInPに対するエッチング
グレートが50Å／minである塩素系のエッチング液によ
り、第２図(c)のように上部ｐ型(Al0.5Ga0.5)0.51In
0.49Pクラッド層６をメサ状にエッチングした。そしてS
iO2マスク10をつけたままMOVPEにより２回目の成長を行
い、第２図(d)に示すｎ型GaAs層８を成長した。次にSiO
2マスク10をエッチングで除去（第２図(e)し、MOVPEに
より３回目の成長を行い、第２図(f)のようにｐ型GaAs
コンタクト層９を成長して第１図の半導体レーザ装置を
得る。２回目，３回目の成長条件は上述の１回目の成長
と同一である。最後にｐ，ｎ両電極を形成して、キャビ
ティ長250μｍにへき開し、個々のチップに分離した。
によりｐ型GaAsキャップ層７をメサ状にエッチングし
た。続いて、(Al0.5Ga0.5)0.51In0.49Pに対するエッチ
ンググレートが2000Å／min,GaInPに対するエッチング
グレートが50Å／minである塩素系のエッチング液によ
り、第２図(c)のように上部ｐ型(Al0.5Ga0.5)0.51In
0.49Pクラッド層６をメサ状にエッチングした。そしてS
iO2マスク10をつけたままMOVPEにより２回目の成長を行
い、第２図(d)に示すｎ型GaAs層８を成長した。次にSiO
2マスク10をエッチングで除去（第２図(e)し、MOVPEに
より３回目の成長を行い、第２図(f)のようにｐ型GaAs
コンタクト層９を成長して第１図の半導体レーザ装置を
得る。２回目，３回目の成長条件は上述の１回目の成長
と同一である。最後にｐ，ｎ両電極を形成して、キャビ
ティ長250μｍにへき開し、個々のチップに分離した。
上述の方法により作製した本発明のレーザウェハ３ロッ
トと、従来のレーザウェハ３ロットから得られた素子
（各ロットにつき30個）の基本横モード発振での最大光
出力の平均値を表１に示す。
トと、従来のレーザウェハ３ロットから得られた素子
（各ロットにつき30個）の基本横モード発振での最大光
出力の平均値を表１に示す。
表１からわかるように、本発明を用いると、活性層と光
を吸収するGaAs層の距離を設計値通りにつくりつけるこ
とができ、ロット間の特性のバラツキを小さく抑えるこ
とができる。
を吸収するGaAs層の距離を設計値通りにつくりつけるこ
とができ、ロット間の特性のバラツキを小さく抑えるこ
とができる。
以上述べた実施例では、活性層をGaInP、クラッド層を
(Al0.5Ga0.5)0.51In0.49Pとしたが、発振波長を変える
（短波長にする）には、本発明の要件を満たす範囲内で
活性層のAl組成を増せば良い。また、実施例では３層の
クラッド層を共に同一組成としたが、レーザに求める特
性により変化させても良い。
(Al0.5Ga0.5)0.51In0.49Pとしたが、発振波長を変える
（短波長にする）には、本発明の要件を満たす範囲内で
活性層のAl組成を増せば良い。また、実施例では３層の
クラッド層を共に同一組成としたが、レーザに求める特
性により変化させても良い。
〔発明の効果〕 以上のように本発明によれば成長ロット間の特性のバラ
ツキの小さな基本横モード制御AlGaInP系半導体レーザ
装置を得ることができる。
ツキの小さな基本横モード制御AlGaInP系半導体レーザ
装置を得ることができる。
第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図(a)〜
(f)は本発明の製造工程を工程順に示す断面図、第３図
は従来の半導体レーザ装置の例を示す断面図である。 １…ｎ型GaAs基板 ２…ｎ型(Al0.5Ga0.5)0.51In0.49Pクラッド層 ３…GaInP活性層 ４…下部ｐ型(Al0.5Ga0.5)0.51In0.49Pクラッド層 ５…多層量子井戸層 ６…上部ｐ型(Al0.5Ga0.5)0.51In0.49Pクラッド層 ７…ｐ型GaAsキャップ層、８…ｎ型GaAs層 ９…ｐ型GaAsコンタクト層、10…SiO2マスク
(f)は本発明の製造工程を工程順に示す断面図、第３図
は従来の半導体レーザ装置の例を示す断面図である。 １…ｎ型GaAs基板 ２…ｎ型(Al0.5Ga0.5)0.51In0.49Pクラッド層 ３…GaInP活性層 ４…下部ｐ型(Al0.5Ga0.5)0.51In0.49Pクラッド層 ５…多層量子井戸層 ６…上部ｐ型(Al0.5Ga0.5)0.51In0.49Pクラッド層 ７…ｐ型GaAsキャップ層、８…ｎ型GaAs層 ９…ｐ型GaAsコンタクト層、10…SiO2マスク
Claims (1)
- 【請求項１】第１導電型GaAs基板上に、この基板に格子
整合する(AlxGa1-x)wIn1-wP(0≦x≦0.3,w〜0.51)からな
る活性層と、この活性層を挟む(AlyGa1-y)wIn1-wP(x+0.
4≦y)からなるクラッド層により形成されたダブルヘテ
ロ構造とを有し、前記基板と反対側の第２導電型クラッ
ド層上に、井戸層の組成が(AlzGa1-z)wIn1-wP(z≦x)
で、バリア層の組成が(AlvGa1-v)wIn1-wP(x<v)であり、
その量子準位が活性層のバンドエネルギーよりも大きい
多層量子井戸層と、この層上に設けられたメサストライ
プ状の第２導電型の(AlyGa1-y)wIn1-wPクラッド層と、
該メサストライプ状のクラッド層以外の部分に第１導電
型のGaAs層とを有することを特徴とする半導体レーザ装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21880187A JPH0658988B2 (ja) | 1987-08-31 | 1987-08-31 | 半導体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21880187A JPH0658988B2 (ja) | 1987-08-31 | 1987-08-31 | 半導体レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6459984A JPS6459984A (en) | 1989-03-07 |
| JPH0658988B2 true JPH0658988B2 (ja) | 1994-08-03 |
Family
ID=16725572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21880187A Expired - Fee Related JPH0658988B2 (ja) | 1987-08-31 | 1987-08-31 | 半導体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0658988B2 (ja) |
-
1987
- 1987-08-31 JP JP21880187A patent/JPH0658988B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6459984A (en) | 1989-03-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |