JPS63314882A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、単−横モードで発振するＡＩＧａＩｎＰ系の
半導体レーザ装置に関する。

（従来の技術） 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−横モードで発振するＡ
ＩＧａＩｎＰ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（ＥｘｔｅｎｄｅｄＡｂ
ｓｔｒａｒｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　１８ｔｈ　Ｃｏｎｆｅ
ｒｅｎｃｅ　ｏｎ　５ｏｌｉｄ　５ｔａｔｅＤｅｖｉｃ
ｅｓ　ａｎｄ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、　Ｔｏｋｙｏ、　
１９８６．　ｐｐ、１５３−１５６）。

この構造は、第１回目の成長でｎ型ＧａＡｓ基板１上に
１ｎ型（Ａｌｏ、５Ｇａｏ、ｓ）ｏ、５ＩＩｎｏ、４９
Ｐクラッド層２％ＧａＩｎＰ活性層３、ｐ型（Ａｌｏ、
５Ｇａｏ、ｓ）ｏ、５ｔＩｎｏ、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
リソグラフィにより５ｉ０２をマスクとして、メサスト
ライプを形成する。そして、５ｉ０２マスクをつけたま
ま、第２回目の成長を行ないエツチングしたところをｎ
型ＧａＡｓ層８で埋め込む。次に５ｉ０２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
トライプ形成のエツチングのときに、メサストライプ部
以外のｐ型クラッド層の厚みを光のとじ込めには不十分
な厚みにまでエツチングするので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。このようにこの
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。

（発明が解決しようとする問題） 上述の構造では、活性層３とｎ型ＧａＡｓ層８の距離を
決定するメサストライプ形成時のエツチングは時間制御
型のエツチングである。このため、エツチング後のｐ型
クラッド層の厚みの制御性と再現性が悪く、素子のロフ
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。

（問題点を解決するための手段） 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）ｗＩｎｌ−ｗｐ（ｏ≦ｘ≦０．
３．Ｗ〜０．５１）からなる活性層と、この活性層を挾
む （ＡｌｙＧａ１−ｙ）ｗＩｎｌ−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
ロ構造を設け、前記基板と反対側の第２導電型クラッド
層上に両側を（ＡｌｙＧａｌ　−ｙ）ｗＩｎｌ−ｗＰで
挟まれた時の量子準位が、活性層の発振エネルギーより
も大きくなる膜厚の第２導電型（ＡｌｘＧａ１　−ｚ）
ｗＩｎｌ　−ｗＰ（ｚ≦ｙ−０，４）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（ＡｌｙＧａ
ｔ−ｙ）ｗＩｎｔ−ｗＰクラッド層と、このメサストラ
イプ状のクラッド層以外の部分に第１導電型のＧａＡｓ
ＪＷを設けたことを特徴とする。

（作用） 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、ｐ型（Ａ
ｌｙＧａｌ−ｙ）ｗＩｎｌ−ｗＰで挾みこんだ（Ａ１２
Ｇａ１−ｚ鶏Ｉｎ１−ｗＰ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、膜厚を準位が量
子化し、その量子準位が活性層の発振エネルギーよりも
大きくなる厚みに規定しであるので活性層からの光は、
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 （ＡｌｚＧａｘ　−ｘ）ｗＩｎｌ−ｗＰ（Ｗ〜０．５１
）混晶はＸに０．４以上の差があれば、塩酸系のエツチ
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倍以上速くエツチングできる。このため
、本構造の製作過程では、メサストライプ形成時に、メ
サストライプ部以外の場所のｐ型クラッドのエツチング
を、かなりの時間幅をもって上部と下部のｐ型クラッド
層の間で止めることができる。このため、ＭＯＶＰＥな
どの膜厚制御性に優れた成長法を用いれば、ロフト間で
特性のバラツキの小さな素子が再現性よく得られる。

（実施例） 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図はこの半導体レーザ装置の製作工程図であ
る。

まず１回目の成長で、ｎ型ＧａＡｓ基板１（Ｓ：ドープ
、ｎ＝２Ｘ　１０１８１０１８ａ上に、ｎ型（Ａｌｏ、
５Ｇａｏ、ｓ）ｏ、５ｘＩｎｏ、４ｓＰクラッド層２（
ｎ＝　Ｉ　Ｘ　１０１８ｃｍ−３；厚み１．２ｐｍ）、
ＧａＩｎＰ活性層３（アンドープ；厚み０．１１１ｍ）
、下部ｐ型（Ａｌｏ、５Ｇａｏ、ｓ）ｏ、５ＩＩｎｏ、
４９Ｐクラッド層４（ｐ＝５Ｘ１０１７ｃｍ−’；厚み
Ｏ，：％ｍ）、ｐ”Ｉ　ＧａＩｎＰ層５（ｐ＝１刈０１
８ｃｍ−３４０人）、上部ｐ型（Ａｌｏ、５Ｇａｏ、ｓ
）ｏ、５ｘＩｎｏ、４９Ｐクラッド層６（ｐ＝＝５Ｘ１
０１７ｃｍ−３；厚みｌｐｍ）、ｐ型ＧａＡｓキャップ
層７（ｐ＝２Ｘ１０１８ｃｍ＝　；厚み０．５ｐｍ）を
順次成長形式した（第２図（ａ））。成長には、減圧Ｍ
ＯＶＰＥ法を用い成長条件は、温度７００°Ｃ１圧カフ
０Ｔｏｒｒ、　Ｖ／ＩＩＩ＝２００、キャリアガス（Ｈ
ｚ）の全流量１５（１／ｍ１ｎ）とした。原料にはトリ
メチルインジウム（ＴＭＩ：（ＣＨａ）ａＩｎ）、トリ
エチルガリウム（ＴＥＧ：（Ｃ２Ｈｓ）ａＧａ）、トリ
メチルアルミニウム（ＴＭＡ：（ＣＨａ）ｓＡｌ）、ア
ルシン（ＡｓＨａ）、ホスフィン（ＰＨａ）　、ｐ型ド
ーパント：ジメチル亜鉛（ＤＭＺ：（ＣＨｓ）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アにフォトリソグラフィにより
ストライブ状の５ｉ０２マスク１０を形成した（第２図
（ｂ））。次にこの５ｉ０２１０を用いてリン酸系のエ
ツチング液によりｐ型ＧａＡｓキャップ層７をメサ状に
エツチングした。つづいて、（Ａｌｏ、５Ｇａｏ、ｓ）
ｏ、５ＩＩｎｏ、ｏＰに対するエツチングレートが６０
０ＯＡ／ｍｉｎ　、　ＧａＩｎＰに対するエツチングレ
ートが５ＯＡ／ｍｉｎである塩酸系のエツチング液によ
り、上部ｐ型（Ａｌｏ、５Ｇａｏ、ｓ）ｏ、５ｘＩｎｏ
、４９Ｐクラッド層６をメサ状にエツチングした（第２
図（Ｃ））。そして５ｉ０２マスク１０をつけたままＭ
ＯＶＰＥにより２回目の成長を行ないｎ型ＧａＡｓ層８
を成長した（第２図（ｄ））。次に５ｉ０２マスク１０
をエツチングで除去しく第２図（ｅ））、ＭＯＶＰＥに
より３回目の成長を行ってＰ型ＧａＡｓコンタクト層９
を成長した（第２図（ｆ））。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、キャピテイ長２５０ｐｍにへき関し、
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３０ツ
トと、従来のレーザウェハ３０ツ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かられかるように、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おさ
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（Ａｌｏ、５Ｇａｏ、ｓ）ｏ、５ｘＩｎｏ、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で活性層のＡ１組成を増やせば
よい。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） このように本発明により、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ＡＩＧａＩｎＰ系半導体レ
ーザ装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 第１導電型ＧａＡｓ基板上に、この基板に格子整合する
   （Ａｌ＿ｘＧａ＿１＿−＿ｘ）＿ｗＩｎ＿１＿−＿ｗＰ
   （０≦ｘ≦０．３、Ｗ〜０．５１）からなる活性層と、
   この活性層を挟む （Ａｌ＿ｙＧａ＿１＿−＿ｙ）＿ｗＩｎ＿１＿−＿ｗＰ
   （ｘ＋０．４≦ｙ）からなるクラッド層により型成され
   たダブルヘテロ構造を設け、前記基板と反対側の第２導
   電型クラッド層上に両側を（Ａｌ＿ｙＧａ＿１＿−＿ｙ
   ）＿ｗＩｎ＿１＿−＿ｗＰで挟まれた時の量子準位が、
   活性層の発振エネルギーよりも大きくなる膜厚の第２導
   電型（Ａｌ＿ｚＧａ＿１＿−＿ｚ）＿ｗＩｎ＿１＿−＿
   ｗＰ（ｚ≦ｙ−０．４）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（Ａｌ＿ｙＧａ＿１＿−＿
   ｙ）＿ｗＩｎ＿１＿−＿ｗＰクラッド層と、このメサス
   トライプ状のクラッド層以外の部分に第１導電型のＧａ
   Ａｓ層を設けたことを特徴とする半導体レーザ装置。