JPS61272987A - 半導体レ−ザ素子 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、共振用反射面をウェットエツチング法、ドラ
イエツチング法等で形成した半導体レーザ素子における
、光放射特性の改善に関するものである。

〔発明の背景〕

半導体レーザは、小形、高効率等、優れた特徴を有し、
光通信用光源や光デイスクピックアップ用光源等に増々
応用されるようになった。半導体レーザの光共振器は従
来、結晶の特定方位を利用したへき開面によって構成す
るのが一般的である。

このプロセスは半導体レーザ素子作製プロセスの中では
１作業性が低く量産化に対して不利な要素を持っていた
。これに対し比較的近年になって半導体レーザの反射面
をウェットエツチングやドライエツチングで形成する試
みが活発に進められるようになった。（例えば、「反応
性イオンエッチによるＧａＩｎＡｓＰ／ＩｎＰレーザ共
振器製作、応用物理学会予稿集、伊賀、他、１９８１年
春。

ｐ、１８５Ｊ）、これらの方法によれば、半導体レーザ
素子作製プロセスの作業性が著しく改善され、量産化が
より容易になる。しかしながら、ウェットエツチングや
ドライエツチングで半導体レーザの共振器反射面を作製
する方法には、以下に示すような問題があることが明ら
かになった。ウェットエツチングやドライエツチングで
反射面を作製する場合、通常、エツチングはレーザ活性
層よりも１μｍ程度から数μｍ深くまで行なわれる。

−オキ導体レーザの光ビームは通常上下方向に対して２
０１〜４０１程度広がって出射される。そのため、レー
ザ光の一部がエツチングされた領域の底部で反射され、
光放出特性が著しく悪影響を受けてしまう、この問題を
第１図を用いて説明する。第１図（ａ）は反射面をエツ
チング法で作製した半導体レーザの反射面付近の断面図
と光放出特性例である。１は半導体基板、２は第１のク
ラッド層、３は活性層、４は第２のクラッド層、５はキ
ャップ層、６は表面電極である。７は、エツチング法で
作製した共振器反射面である。このような半導体レーザ
より出射されたレーザビームの一部はエツチング領域底
部８で反射され、干渉を起して第１図（ｂ）に示すよう
な、乱れた光放射特性となってしまう、これを解決する
方法としては、構造的にはエツチングを十分深く行って
反射の影響を小さくすれば良いが、実際にはエツチング
をそのまま十分深く行うと、今度は共振器反射面７の平
坦性が損なわれてしまうという問題が生ずることが明ら
かとなった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記のようなエツチング法で反射面を
形成した半導体レーザ素子の光放射特性の劣化の問題を
解決する構造を提供することにある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために本発明では、第２図（ａ）に
示すようにエツチング等で光共振器用反Ｈ面を形成した
半導体レーザの反射面７近傍に、放射されたレーザ光が
阻害されないような凹部９をさらに設ける構造を用いる
。

なお、この凹部９の深さｄとしては、レーザ端面７から
チップ端部までの距離をａレーザの光放出特性のピーク
位置から強度１／１０になる角度をαとした時、（第２
図ａ、ｂ参照）およそ次の式を満たすのが良い。

ｄ込ｆｉｔａｎα 洸 例えば、Ｑ＝２０μｍｅ　ａ＝３０”の場合、ｌは約１
２μｍ以上とする。

本発明によれば、エツチング等で光共振器用反射面を形
成した半導体レーザの光放射特性が著しく改善される（
第２図（ｂ））　、また１反射面形成のためのエツチン
グを不要に深く行う必要がなく、反射面の品質も良好に
保つことができ、半導体レーザの発振しきい電流値、効
率等諸特性も改善することができる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を第３図により説明する。

第３図は本発明の実施例である。半導体レーザ素の斜視
図である。１０は、ダブルへテロ構造を含む半導体レー
ザ結晶部で、本実施例ではＧａＡｌＡｇ　ＣＳ　Ｐ　ｔ
　（Ｃｈａｍｅｌｅｄ　Ｓ　ｕｂｓｔｒａｔｅＰ　１ａ
ｎａｒ）構造：たとえばＴ、Ｋａｊｉｍｕｒａ、　ａｔ
、　ａｌ。

Ａｐｐｌｉｅｄ　０ｐｔｉｃｓＶｏ１．１８　Ｎｏ、１
１　ｐ、１８１２１９７９）を用いた。６はｐ側電極で
ある。共振器用反射面７は反応性イオンビームエツチン
グ法でほぼ垂直に加工し形成した。９は本発明で重要な
点であるところの凹みで、反射面７より約３μｍの位置
に深さ約１５μｍの深さで形成した。この凹みのエツチ
ングにはウェットエツチング法を用いた。

１１はｎ側電極である６本構造の半導体レーザにより、
光出射部１２より出射されたレーザビームは、有害な反
射等を受けることなく外部に導かれる。

次に本レーザの作製法の要点を第４図を用いて説明する
。第４図は本実施例の半導体レーザ素子作製方法の要点
を示す、光の進行方向に平行な方向の断面図である。１
０はダブルへテロ構造を含む半導体結晶である。第４図
（ａ）に示すように。

ｐ側電極６を形成した後、ホトレジストをマスクに用い
て反応性イオンビームエツチングを行い、共振器用反射
面７を作製した。エツチングガスには塩素ＣＱ２を用い
、加速電圧は４００ｖで行った。エツチングの深さは約
４μｍで、活性層位置よりも約１μｍ深い位置までエツ
チングを行っている。加工面は平坦で、はぼ直角に加工
することができた。次に再度ホトリソグラフィ工程によ
って、ホトレジストマスクを形成し、第４図（ｂ）に示
すように、深さ１５μｍの凹みを形成した。

本エツチングにはリン酸系エッチャントを用いた。

また１反射面７と凹み９との距離は、サイドエツチング
の効果を考慮し、エツチング後約３μｍとなるようにし
た０次に裏面研摩、エツチング後ｎ側電極１１を形成し
、最後に凹み９のほぼ中央部でスクライビングを行って
半導体レーザチップを作製した。

本実施例の半導体レーザはしきい電流値約５０ｍＡで発
振した。また、電流−光出力変換効率は片面で約０　、
２　ｍ　Ｗ　／　ｍ　Ａが得られた。また、光放射特性
に関しては１反射面近傍に凹みを設けたことによって、
反射等の悪影響がなくなり、先の第２図に示すような、
単峰性の良好な遠視野像が得られた。また１本実施例で
述べたように１本発明では反射面形成時のエツチングを
不要に深くまで行う必要がなく、活性層位置より０．５
〜１μ腸程度深く行えば良い、従って過剰なエツチング
によって反射面の平坦性が劣化するようなことがなく、
良好な反射面が得られている。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、エツチング法で共
振器反射面を作製する半導体レーザ素子において、過剰
なエツチングによって反射面が劣化するようなことがな
く、かつ、エツチング領域底部でのレーザビームの反射
による、光放射特性の乱れのない、良好な光放射特性が
得られる半導体レーザ素子を作製できるようになる。ま
た本発明の半導体レーザ素子は量産性も優れており、そ
の技術的効果は非常に大である。

なお１本実施例では共振器反射面形成後、近傍に凹みを
設ける工程を示したが、この工程が逆でも同じ効果が得
られることは言うまでもない、また、ＧａＡｌＡｓ系に
限らず、他の材料、例えばＩｎＧａＡｓＰ系に対しても
適用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は従来構造の半導体レーザ素子の光進行方
向に平行な方向の端面付近断面図同図（ｂ）はレーザビ
ーム遠視野像例を示す図である。 第２図（ａ）は本発明の半導体レーザ素子の端面付近断
面図同図（ｂ）は遠視野像例である。第３図は本発明の
半導体レーザ素子の斜視図である。 第４図は本発明の半導体レーザ素子の製造プロセスの要
点を示す断面図である。 １・・・半導体基板 ３・・・半導体レーザの活性層　　　　”６・・・表面
側電極 ７・・・エツチング法で作製した共振器用反射面９・・
・反射面近傍に設けた凹部 第１固 （ＩＬ）ｒｂ） 第４目 （勾 （θ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体基板上に活性層を含む半導体層積層体をとう
   載せしめ、該半導体層積層体の光出力端面が前記半導体
   基板に達する面で構成され、且該光出力端面の外側で且
   近傍の半導体基板に凹部を設け出射レーザ光の影響を減
   少せしめたことを特徴とする半導体レーザ素子。 ２、前記光出力端面はウエット・エッチング法又はドラ
   イ・エッチング法によって形成され結晶端面たることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体レーザ素
   子。