JP2000244073A - 多波長集積化半導体レーザ装置 - Google Patents
多波長集積化半導体レーザ装置Info
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- JP2000244073A JP2000244073A JP11043669A JP4366999A JP2000244073A JP 2000244073 A JP2000244073 A JP 2000244073A JP 11043669 A JP11043669 A JP 11043669A JP 4366999 A JP4366999 A JP 4366999A JP 2000244073 A JP2000244073 A JP 2000244073A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 結晶成長の回数を可及的に少なくして異なる
波長の半導体レーザを近接して形成することを可能にす
る。 【解決手段】 結晶基板上の分離された第１および第２
の領域の各領域上に、各々が第１導電型のクラッド層に
挟まるように積層された第１乃至第ｎ（ｎ≧２）の活性
層４１、４２と、第１の領域上で最上層となる第ｎの活
性層４２上のクラッド層２３に形成されたストライプ状
の第１導電型と異なる第２導電型の第２のクラッド層２
３ａと、第２領域上で第１乃至第ｎ−１の活性層のうち
の１つの活性層４１の直上のクラッド層２２がストライ
プ状に露出するように形成された溝部と、溝部の底部で
露出しているクラッド層２２に形成された第２導電型の
第３のクラッド層２２ａと、を備え、第ｉ（１≦ｉ≦ｎ
−１）の活性層の禁制帯幅は第ｉ＋１の活性層の禁制帯
幅よりも広いことを特徴とする。
波長の半導体レーザを近接して形成することを可能にす
る。 【解決手段】 結晶基板上の分離された第１および第２
の領域の各領域上に、各々が第１導電型のクラッド層に
挟まるように積層された第１乃至第ｎ（ｎ≧２）の活性
層４１、４２と、第１の領域上で最上層となる第ｎの活
性層４２上のクラッド層２３に形成されたストライプ状
の第１導電型と異なる第２導電型の第２のクラッド層２
３ａと、第２領域上で第１乃至第ｎ−１の活性層のうち
の１つの活性層４１の直上のクラッド層２２がストライ
プ状に露出するように形成された溝部と、溝部の底部で
露出しているクラッド層２２に形成された第２導電型の
第３のクラッド層２２ａと、を備え、第ｉ（１≦ｉ≦ｎ
−１）の活性層の禁制帯幅は第ｉ＋１の活性層の禁制帯
幅よりも広いことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は同一基板上に発振波
長の異なる半導体レーザを集積した多波長集積化半導体
レーザ装置に関する。
長の異なる半導体レーザを集積した多波長集積化半導体
レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、波長６５０ｎｍのＤＶＤ（Digita
l Versatile Disk）用半導体レーザやＣＤ−ＲＯＭ用の
波長７８０ｎｍ帯の半導体レーザと組み合わせによる集
積光学ユニットの開発が盛んに行われている。そして、
波長６５０ｎｍの半導体レーザと波長７８０ｎｍの半導
体レーザを同一基板上に集積化したレーザの開発も行わ
れている。二波長集積化レーザ装置の従来の構成を図４
に示す。
l Versatile Disk）用半導体レーザやＣＤ−ＲＯＭ用の
波長７８０ｎｍ帯の半導体レーザと組み合わせによる集
積光学ユニットの開発が盛んに行われている。そして、
波長６５０ｎｍの半導体レーザと波長７８０ｎｍの半導
体レーザを同一基板上に集積化したレーザの開発も行わ
れている。二波長集積化レーザ装置の従来の構成を図４
に示す。
【０００３】この従来のレーザ装置は、次のようにして
形成される。まず例えばｎ型のＧａＡｓ基板１上にｎ型
のクラッド層２、ガイド層３１、ＭＱＷ（Multiple Qua
ntumWell ：多重量子井戸）活性層４１、ガイド層５
１、ｐ型のクラッド層６１、ｐ型のエッチングストップ
層７、ｎ型のブロック層８を全面に順次結晶成長により
形成する。ここで例えばクラッド層２はＩｎ0.5 （Ｇａ
0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐから構成され、ガイド層３１はＩ
ｎ0.5 （Ｇａ0.4 Ａｌ0.6 ）0.5 Ｐから構成され、ＭＱ
Ｗ活性層４１はＩｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐ／Ｉｎ0.5 （Ｇａ
0.5 Ａｌ0.5 ）0.5Ｐから構成され、ガイド層５１はＩ
ｎ0.5 （Ｇａ0.4 Ａｌ0.6 ）0.5 Ｐから構成され、クラ
ッド層６１はＩｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）Ｐから構成
され、エッチングストップ層７はＩｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐか
ら構成され、ブロック層８はＩｎ0.5Ａｌ0.5 Ｐから構
成される。
形成される。まず例えばｎ型のＧａＡｓ基板１上にｎ型
のクラッド層２、ガイド層３１、ＭＱＷ（Multiple Qua
ntumWell ：多重量子井戸）活性層４１、ガイド層５
１、ｐ型のクラッド層６１、ｐ型のエッチングストップ
層７、ｎ型のブロック層８を全面に順次結晶成長により
形成する。ここで例えばクラッド層２はＩｎ0.5 （Ｇａ
0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐから構成され、ガイド層３１はＩ
ｎ0.5 （Ｇａ0.4 Ａｌ0.6 ）0.5 Ｐから構成され、ＭＱ
Ｗ活性層４１はＩｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐ／Ｉｎ0.5 （Ｇａ
0.5 Ａｌ0.5 ）0.5Ｐから構成され、ガイド層５１はＩ
ｎ0.5 （Ｇａ0.4 Ａｌ0.6 ）0.5 Ｐから構成され、クラ
ッド層６１はＩｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）Ｐから構成
され、エッチングストップ層７はＩｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐか
ら構成され、ブロック層８はＩｎ0.5Ａｌ0.5 Ｐから構
成される。
【０００４】次に酸化膜（図示せず）を全面に形成した
後、図４に示す右半分の酸化膜を除去する。続いて図４
に示す右半分をｎ−ＧａＡｓ基板１に達するまでエッチ
ングする。そしてエッチングした部分に２回目の結晶成
長により、ｎ型のクラッド層２、ガイド層３２、ＭＱＷ
活性層４２、ガイド層５２、ｐ型のクラッド層６１、ｐ
型のエッチングストップ層７、ｎ型のブロック層８を順
次形成する。すなわち、図４に示す残っている左半分と
新しく形成した右半分とでは、ガイド層３１、ＭＱＷ活
性層４１、およびガイド層５１を、ガイド層３２、ＭＱ
Ｗ活性層４２、およびガイド層５２で置換した構成とな
っている。ここでガイド層３２はＧａ0. 5 Ａｌ0.5 Ａｓ
から構成され、ＭＱＷ活性層４２はＧａ0.9 Ａｌ0.1 Ａ
ｓ／Ｇａ0.7 Ａｌ0.3 Ａｓから構成され、ガイド層５２
はＧａ0.5 Ａｌ0.5 Ａｓから構成される。
後、図４に示す右半分の酸化膜を除去する。続いて図４
に示す右半分をｎ−ＧａＡｓ基板１に達するまでエッチ
ングする。そしてエッチングした部分に２回目の結晶成
長により、ｎ型のクラッド層２、ガイド層３２、ＭＱＷ
活性層４２、ガイド層５２、ｐ型のクラッド層６１、ｐ
型のエッチングストップ層７、ｎ型のブロック層８を順
次形成する。すなわち、図４に示す残っている左半分と
新しく形成した右半分とでは、ガイド層３１、ＭＱＷ活
性層４１、およびガイド層５１を、ガイド層３２、ＭＱ
Ｗ活性層４２、およびガイド層５２で置換した構成とな
っている。ここでガイド層３２はＧａ0. 5 Ａｌ0.5 Ａｓ
から構成され、ＭＱＷ活性層４２はＧａ0.9 Ａｌ0.1 Ａ
ｓ／Ｇａ0.7 Ａｌ0.3 Ａｓから構成され、ガイド層５２
はＧａ0.5 Ａｌ0.5 Ａｓから構成される。
【０００５】次に再び全面に酸化膜（図示せず）を形成
した後、１回目に結晶成長させた領域（図４の左半
分）、２回目に結晶させた領域（図４の右半分）の各々
においてストライプ状に酸化膜を除去する。そして酸化
膜が除去された部分領域をｐ型エッチングストッパ層７
が露出するまでエッチングする。
した後、１回目に結晶成長させた領域（図４の左半
分）、２回目に結晶させた領域（図４の右半分）の各々
においてストライプ状に酸化膜を除去する。そして酸化
膜が除去された部分領域をｐ型エッチングストッパ層７
が露出するまでエッチングする。
【０００６】次に残存している酸化膜を除去し、３回目
の結晶成長により、ｐ型のクラッド層６２、ｐ型のコン
タクト層９を順次形成する。ここで例えばクラッド層６
２はＩｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐから構成され
コンタクト層９はＧａＡｓから構成される。
の結晶成長により、ｐ型のクラッド層６２、ｐ型のコン
タクト層９を順次形成する。ここで例えばクラッド層６
２はＩｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐから構成され
コンタクト層９はＧａＡｓから構成される。
【０００７】続いてｐ型の電極１０を上面にｎ型の電極
１１を下面に形成した後、例えばＲＩＥ（Reactive Ion
Etching）等を用いて分離溝１２を形成し、所望の二波
長集積化半導体レーザ装置を得ることができる。
１１を下面に形成した後、例えばＲＩＥ（Reactive Ion
Etching）等を用いて分離溝１２を形成し、所望の二波
長集積化半導体レーザ装置を得ることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この構
成の従来のレーザ装置においては、結晶成長を３回行う
必要がある。また、２回目の結晶成長時に成長する領域
と、酸化膜が残存している領域の境界部に異常成長が起
こりやすく、異なる波長の半導体レーザを近接して形成
することが困難になるという問題がある。
成の従来のレーザ装置においては、結晶成長を３回行う
必要がある。また、２回目の結晶成長時に成長する領域
と、酸化膜が残存している領域の境界部に異常成長が起
こりやすく、異なる波長の半導体レーザを近接して形成
することが困難になるという問題がある。
【０００９】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
であって、結晶成長の回数を可及的に少なくして、異な
る波長の半導体レーザを近接して形成することが可能な
半導体レーザ装置を提供することを目的とする。
であって、結晶成長の回数を可及的に少なくして、異な
る波長の半導体レーザを近接して形成することが可能な
半導体レーザ装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明による多波長集積
化半導体レーザ装置の第１の態様は、結晶基板上の分離
された第１および第２の領域の各領域上に、各々が第１
導電型のクラッド層に挟まるように積層された第１乃至
第ｎ（ｎ≧２）の活性層と、前記第１の領域上で最上層
となる第ｎの活性層上のクラッド層に形成されたストラ
イプ状の前記第１導電型と異なる第２導電型の第２のク
ラッド層と、前記第２領域上で前記第１乃至第ｎ−１の
活性層のうちの１つの活性層の直上のクラッド層がスト
ライプ状に露出するように形成された溝部と、前記溝部
の底部で露出している前記クラッド層に形成された第２
導電型の第３のクラッド層と、を備え、第ｉ（１≦ｉ≦
ｎ−１）の活性層の禁制帯幅は第ｉ＋１の活性層の禁制
帯幅よりも広いことを特徴とする。
化半導体レーザ装置の第１の態様は、結晶基板上の分離
された第１および第２の領域の各領域上に、各々が第１
導電型のクラッド層に挟まるように積層された第１乃至
第ｎ（ｎ≧２）の活性層と、前記第１の領域上で最上層
となる第ｎの活性層上のクラッド層に形成されたストラ
イプ状の前記第１導電型と異なる第２導電型の第２のク
ラッド層と、前記第２領域上で前記第１乃至第ｎ−１の
活性層のうちの１つの活性層の直上のクラッド層がスト
ライプ状に露出するように形成された溝部と、前記溝部
の底部で露出している前記クラッド層に形成された第２
導電型の第３のクラッド層と、を備え、第ｉ（１≦ｉ≦
ｎ−１）の活性層の禁制帯幅は第ｉ＋１の活性層の禁制
帯幅よりも広いことを特徴とする。
【００１１】なお、隣接する活性層の禁制帯幅の差は
０．２ｅＶ以上であることが好ましい。
０．２ｅＶ以上であることが好ましい。
【００１２】なお、前記第ｎの活性層上の第１導電型の
クラッド層上に形成された、前記クラッド層よりも屈折
率の低い第２導電型の第１の電流阻止層と、この第１の
電流阻止層上に形成された第１導電型の第２の電流阻止
層と、を更に備えることが好ましい。
クラッド層上に形成された、前記クラッド層よりも屈折
率の低い第２導電型の第１の電流阻止層と、この第１の
電流阻止層上に形成された第１導電型の第２の電流阻止
層と、を更に備えることが好ましい。
【００１３】なお、ｎ＝２であり、第２の活性層はＧａ
ＡｌＡｓ系の活性層であり、第１の活性層はＩｎＧａＡ
ｌＰ系の活性層であることが好ましい。
ＡｌＡｓ系の活性層であり、第１の活性層はＩｎＧａＡ
ｌＰ系の活性層であることが好ましい。
【００１４】なお、前記ＩｎＧａＡｌＰ系の活性層はＩ
ｎＧａＰ層を井戸とする多重量子井戸層であり、前記Ｇ
ａＡｌＡｓ系の活性層はＧａＡｌＡｓ層を井戸とする多
重量子井戸であることが好ましい。
ｎＧａＰ層を井戸とする多重量子井戸層であり、前記Ｇ
ａＡｌＡｓ系の活性層はＧａＡｌＡｓ層を井戸とする多
重量子井戸であることが好ましい。
【００１５】なお、前記ＩｎＧａＡｌＰ系の活性層は障
壁層としてＩｎＧａＡｌＰ層を用い、前記ＧａＡｌＡｓ
系の活性層は障壁層としてＩｎＧａＡｌＰ層またはＩｎ
ＧａＰ層を用いることが好ましい。
壁層としてＩｎＧａＡｌＰ層を用い、前記ＧａＡｌＡｓ
系の活性層は障壁層としてＩｎＧａＡｌＰ層またはＩｎ
ＧａＰ層を用いることが好ましい。
【００１６】また本発明による多波長集積化半導体レー
ザ装置の第２の態様は、結晶基板上の分離された第１お
よび第２の領域の各々の領域上に第１導電型の第１のク
ラッド層を介して形成された第１の活性層と、前記第１
の領域上の前記第１の活性層上に形成された前記第１導
電型と異なる第２導電型の第２のクラッド層と、この第
２のクラッド層上に形成されたストライプ状のリッジ形
状をなす第２導電型の第３のクラッド層と、前記第３の
クラッド層の脇の、前記第２のクラッド層上の領域に形
成された第１導電型の第１の電流阻止層と、前記第２の
領域上の前記第１の活性層上に形成された第１導電型の
第４のクラッド層と、この第４のクラッド層上に形成さ
れた第２の活性層と、この第２の活性層上に形成された
第２導電型の第５のクラッド層と、この第５のクラッド
層上に形成されたストライプ状のリッジ形状をなす第２
導電型の第６のクラッド層と、前記第６のクラッド層の
脇の、前記第２のクラッド層上の領域に形成された第１
導電型の第２の電流阻止層と、を備えたことを特徴とす
る。
ザ装置の第２の態様は、結晶基板上の分離された第１お
よび第２の領域の各々の領域上に第１導電型の第１のク
ラッド層を介して形成された第１の活性層と、前記第１
の領域上の前記第１の活性層上に形成された前記第１導
電型と異なる第２導電型の第２のクラッド層と、この第
２のクラッド層上に形成されたストライプ状のリッジ形
状をなす第２導電型の第３のクラッド層と、前記第３の
クラッド層の脇の、前記第２のクラッド層上の領域に形
成された第１導電型の第１の電流阻止層と、前記第２の
領域上の前記第１の活性層上に形成された第１導電型の
第４のクラッド層と、この第４のクラッド層上に形成さ
れた第２の活性層と、この第２の活性層上に形成された
第２導電型の第５のクラッド層と、この第５のクラッド
層上に形成されたストライプ状のリッジ形状をなす第２
導電型の第６のクラッド層と、前記第６のクラッド層の
脇の、前記第２のクラッド層上の領域に形成された第１
導電型の第２の電流阻止層と、を備えたことを特徴とす
る。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明による多波長集積化半導体
レーザ装置の第１の実施の形態の構成を図１に示す。こ
の第１の実施の形態の半導体レーザ装置は以下のように
形成される。
レーザ装置の第１の実施の形態の構成を図１に示す。こ
の第１の実施の形態の半導体レーザ装置は以下のように
形成される。
【００１８】まず不純物濃度が３×１０18ｃｍ-3のｎ型
のＧａＡｓ基板１上に、不純物濃度が３×１０17ｃｍ-3
のｎ型のクラッド層２１、ガイド層３１、ＭＱＷ活性層
４１、ガイド層５１、不純物濃度が３×１０17ｃｍ-3の
ｎ型のクラッド層２２、ガイド層３２、ＭＱＷ活性層４
２、ガイド層５２、不純物濃度が３×１０17ｃｍ-3のｎ
型のクラッド層２３、不純物濃度が１×１０18ｃｍ-3の
ｐ型エッチングストップ層７、不純物濃度が１×１０18
ｃｍ-3のｐ型のブロック層８１、および不純物濃度が１
×１０18ｃｍ-3のｎ型のブロック層８２を順次、結晶成
長により形成する。ここで例えば、クラッド層２１，２
２，２３はＩｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7）0.5 Ｐから構
成され、ガイド層３１はＩｎ0.5 （Ｇａ0.4 Ａｌ0.6 ）
0.5 Ｐから構成され、ＭＱＷ活性層４１はＩｎ0.5 Ｇａ
0.5 Ｐ／Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.5 Ａｌ0.5 ）0.5 Ｐから構成
され、ガイド層５１はＩｎ0.5 （Ｇａ0.4 Ａｌ0.6 ）
0.5Ｐから構成され、ガイド層３２，５２はＩｎ
0.5 （Ｇａ0.7 Ａｌ0.3 ）0.5 Ｐから構成され、ＭＱＷ
活性層４２はＧａ0.9 Ａｌ0.1 Ａｓ／Ｉｎ0.5 Ｇａ0.5
Ｐから構成され、エッチングストップ層７はＩｎ0.5 Ｇ
ａ0.5 Ｐから構成され、ブロック層８１，８２はＩｎ
0.5 Ａｌ0.5 Ｐから構成される。
のＧａＡｓ基板１上に、不純物濃度が３×１０17ｃｍ-3
のｎ型のクラッド層２１、ガイド層３１、ＭＱＷ活性層
４１、ガイド層５１、不純物濃度が３×１０17ｃｍ-3の
ｎ型のクラッド層２２、ガイド層３２、ＭＱＷ活性層４
２、ガイド層５２、不純物濃度が３×１０17ｃｍ-3のｎ
型のクラッド層２３、不純物濃度が１×１０18ｃｍ-3の
ｐ型エッチングストップ層７、不純物濃度が１×１０18
ｃｍ-3のｐ型のブロック層８１、および不純物濃度が１
×１０18ｃｍ-3のｎ型のブロック層８２を順次、結晶成
長により形成する。ここで例えば、クラッド層２１，２
２，２３はＩｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7）0.5 Ｐから構
成され、ガイド層３１はＩｎ0.5 （Ｇａ0.4 Ａｌ0.6 ）
0.5 Ｐから構成され、ＭＱＷ活性層４１はＩｎ0.5 Ｇａ
0.5 Ｐ／Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.5 Ａｌ0.5 ）0.5 Ｐから構成
され、ガイド層５１はＩｎ0.5 （Ｇａ0.4 Ａｌ0.6 ）
0.5Ｐから構成され、ガイド層３２，５２はＩｎ
0.5 （Ｇａ0.7 Ａｌ0.3 ）0.5 Ｐから構成され、ＭＱＷ
活性層４２はＧａ0.9 Ａｌ0.1 Ａｓ／Ｉｎ0.5 Ｇａ0.5
Ｐから構成され、エッチングストップ層７はＩｎ0.5 Ｇ
ａ0.5 Ｐから構成され、ブロック層８１，８２はＩｎ
0.5 Ａｌ0.5 Ｐから構成される。
【００１９】次に全面に酸化膜（図示せず）を形成し、
図１に示す左側の領域で上記酸化膜をストライプ状に抜
いた後、この抜いた領域部分をエッチングストップ層７
が露出するまでエッチングする。同様に図１に示す右側
の領域でも上記酸化膜をストライプ状に抜き、この抜い
た領域部分をクラッド層２２が露出するまでエッチング
する。
図１に示す左側の領域で上記酸化膜をストライプ状に抜
いた後、この抜いた領域部分をエッチングストップ層７
が露出するまでエッチングする。同様に図１に示す右側
の領域でも上記酸化膜をストライプ状に抜き、この抜い
た領域部分をクラッド層２２が露出するまでエッチング
する。
【００２０】次に２回目の結晶成長により、Ｉｎ
0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐからなるｐ型のクラッ
ド層６、ＧａＡｓからなるｐ型のコンタクト層９を順次
形成する。この２回目の結晶成長において、結晶成長を
行う前に雰囲気中にｐ型の不純物となるＺｎ等を入れて
おくことにより、この不純物を結晶表面に拡散させ、溝
の底部で露出している、エッチングストップ層７下のｎ
型のクラッド層２２の部分領域およびｎ型のクラッド層
２３の部分領域を各々ｐ型に反転させたｐ型のクラッド
層２２ａおよび２３ａを形成する。
0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐからなるｐ型のクラッ
ド層６、ＧａＡｓからなるｐ型のコンタクト層９を順次
形成する。この２回目の結晶成長において、結晶成長を
行う前に雰囲気中にｐ型の不純物となるＺｎ等を入れて
おくことにより、この不純物を結晶表面に拡散させ、溝
の底部で露出している、エッチングストップ層７下のｎ
型のクラッド層２２の部分領域およびｎ型のクラッド層
２３の部分領域を各々ｐ型に反転させたｐ型のクラッド
層２２ａおよび２３ａを形成する。
【００２１】続いて上方にｐ型の電極１０、下方にｎ型
の電極１１を形成した後、異方性エッチング、例えばＲ
ＩＥ等により分離溝１２を形成し、所望の二波長集積化
半導体レーザ装置を得ることができる。
の電極１１を形成した後、異方性エッチング、例えばＲ
ＩＥ等により分離溝１２を形成し、所望の二波長集積化
半導体レーザ装置を得ることができる。
【００２２】このように構成された半導体レーザ装置の
図１に示す左側の半導体レーザの活性層４１，４２の近
傍のバンド構造を図２に示す。図２から分かるようにク
ラッド層２１からガイド層５２まではｎ型の半導体であ
るため、この範囲ではキャリアとなる電子に対する障壁
は低く、かつＭＱＷ活性層４１の禁制帯幅がＭＱＷ活性
層４２の禁制帯幅よりも広いため、ＭＱＷ活性層４１で
はほとんどキャリアが再結合しない。またキャリアであ
る電子は、ｐ型のクラッド層２３ａの障壁に遮られるた
め、結果としてほとんどのキャリアがＭＱＷ活性層４２
で再結合することによりこの禁制帯幅にあった波長で発
振する。図１の右側の半導体レーザはＭＱＷ活性層４２
を除去し、その下のｎ型のクラッド層２２の部分領域を
ｐ型に反転したクラッド層２２ａがあるため、キャリア
はＭＱＷ活性層４１で再結合し、やはりこの禁制帯幅に
あった波長で発振する。それぞれの波長はＭＱＷ活性層
４１は６５０ｎｍ、ＭＱＷ活性層４２は７８０ｎｍであ
り、禁制帯幅の差にして０．３ｅＶ程度であるが、この
差が少なくなると禁制帯幅の広い活性層でもキャリアが
再結合してしまうようになる。
図１に示す左側の半導体レーザの活性層４１，４２の近
傍のバンド構造を図２に示す。図２から分かるようにク
ラッド層２１からガイド層５２まではｎ型の半導体であ
るため、この範囲ではキャリアとなる電子に対する障壁
は低く、かつＭＱＷ活性層４１の禁制帯幅がＭＱＷ活性
層４２の禁制帯幅よりも広いため、ＭＱＷ活性層４１で
はほとんどキャリアが再結合しない。またキャリアであ
る電子は、ｐ型のクラッド層２３ａの障壁に遮られるた
め、結果としてほとんどのキャリアがＭＱＷ活性層４２
で再結合することによりこの禁制帯幅にあった波長で発
振する。図１の右側の半導体レーザはＭＱＷ活性層４２
を除去し、その下のｎ型のクラッド層２２の部分領域を
ｐ型に反転したクラッド層２２ａがあるため、キャリア
はＭＱＷ活性層４１で再結合し、やはりこの禁制帯幅に
あった波長で発振する。それぞれの波長はＭＱＷ活性層
４１は６５０ｎｍ、ＭＱＷ活性層４２は７８０ｎｍであ
り、禁制帯幅の差にして０．３ｅＶ程度であるが、この
差が少なくなると禁制帯幅の広い活性層でもキャリアが
再結合してしまうようになる。
【００２３】禁制帯幅の広い活性層でキャリアが再結合
しないようにするためには禁制帯幅の差が０．２ｅＶ以
上であることが望ましい。
しないようにするためには禁制帯幅の差が０．２ｅＶ以
上であることが望ましい。
【００２４】この第１の実施の形態の半導体レーザ装置
においては、第１の半導体レーザ部（図１の右半分に相
当）と第２の半導体レーザ部（図１の左半分に相当）を
有している。第１の半導体レーザ部はＭＱＷ活性層４１
の下側にｎ型のガイド層３１を介してｎ型のクラッド層
２１が設けられており、ＭＱＷ活性層４１の上側にｎ型
のガイド層５１を介してストライプ形状のｐ型のクラッ
ド層２２ａが設けられた構成となっている。また第２の
半導体レーザ部は、２つのＭＱＷ活性層４１，４２を有
し、ＭＱＷ活性層４１の下側にｎ型のガイド層３１を介
してｎ型のクラッド層２１が設けられ、ＭＱＷ活性層４
１の上側にｎ型のガイド層５１を介してｎ型のクラッド
層２２が設けられ、このクラッド層２２上にｎ型のガイ
ド層３２を介してＭＱＷ活性層４２が設けられ、このＭ
ＱＷ活性層４２の上側にはｎ型のガイド層５２を介して
ストライプ形状のｐ型のクラッド層２３ａが設けられた
構成となっている。
においては、第１の半導体レーザ部（図１の右半分に相
当）と第２の半導体レーザ部（図１の左半分に相当）を
有している。第１の半導体レーザ部はＭＱＷ活性層４１
の下側にｎ型のガイド層３１を介してｎ型のクラッド層
２１が設けられており、ＭＱＷ活性層４１の上側にｎ型
のガイド層５１を介してストライプ形状のｐ型のクラッ
ド層２２ａが設けられた構成となっている。また第２の
半導体レーザ部は、２つのＭＱＷ活性層４１，４２を有
し、ＭＱＷ活性層４１の下側にｎ型のガイド層３１を介
してｎ型のクラッド層２１が設けられ、ＭＱＷ活性層４
１の上側にｎ型のガイド層５１を介してｎ型のクラッド
層２２が設けられ、このクラッド層２２上にｎ型のガイ
ド層３２を介してＭＱＷ活性層４２が設けられ、このＭ
ＱＷ活性層４２の上側にはｎ型のガイド層５２を介して
ストライプ形状のｐ型のクラッド層２３ａが設けられた
構成となっている。
【００２５】また上記実施の形態においては、ｎ型のク
ラッド層２３上には電流を阻止するためのｐ型およびｎ
型のブロック層（電流阻止層）８１，８２が形成されて
おり、このブロック層８１，８２はクラッド層２３より
も屈折率が低くなるように構成されている。
ラッド層２３上には電流を阻止するためのｐ型およびｎ
型のブロック層（電流阻止層）８１，８２が形成されて
おり、このブロック層８１，８２はクラッド層２３より
も屈折率が低くなるように構成されている。
【００２６】なお、第１の実施の形態においては、活性
層４１，４２として多重量子井戸活性層を用いているた
め、しきい値電流の低減や温度特性を改善することがで
きる。
層４１，４２として多重量子井戸活性層を用いているた
め、しきい値電流の低減や温度特性を改善することがで
きる。
【００２７】また、ＭＱＷ活性層４１はＩｎＧａＰ層を
井戸とし、ＩｎＧａＡｌＰ層を障壁としており、ＭＱＷ
活性層４２はＡｌＧａＡｓ層を井戸とし、ＩｎＧａＰ層
を障壁としているため、ＭＱＷ活性層４１，４２を構成
する材料の一部が同一となり、半導体レーザ装置を簡素
化することができる。なお、ＭＱＷ活性層４２の障壁と
してＩｎＧａＡｌＰ層を用いることも可能である。
井戸とし、ＩｎＧａＡｌＰ層を障壁としており、ＭＱＷ
活性層４２はＡｌＧａＡｓ層を井戸とし、ＩｎＧａＰ層
を障壁としているため、ＭＱＷ活性層４１，４２を構成
する材料の一部が同一となり、半導体レーザ装置を簡素
化することができる。なお、ＭＱＷ活性層４２の障壁と
してＩｎＧａＡｌＰ層を用いることも可能である。
【００２８】以上説明したように本実施の形態によれ
ば、導波路構造として内部ストライプ構造を用いたこと
により、２回の結晶成長のみで良く、更に結晶成長はほ
ぼ基板全面で行われるため、境界部で異常成長が生じる
のを可及的に抑制することが可能となり、各々の波長の
半導体レーザを近接して形成することができる。
ば、導波路構造として内部ストライプ構造を用いたこと
により、２回の結晶成長のみで良く、更に結晶成長はほ
ぼ基板全面で行われるため、境界部で異常成長が生じる
のを可及的に抑制することが可能となり、各々の波長の
半導体レーザを近接して形成することができる。
【００２９】また、本実施の形態では、Ｉｎ0.5 Ｇａ
0.5 Ｐ／Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.5 Ａｌ0.5）0.5 Ｐからなる
ＭＱＷ活性層４１の井戸層と、Ｇａ0.9 Ａｌ0.1 Ａｓ／
Ｉｎ0. 5 Ｇａ0.5 ＰからなるＭＱＷ活性層４２の障壁層
として共にＩｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐを用い、またクラッド層
２１，２２，２３として共にＩｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.
7 ）0.5 Ｐを用いているため、例えばＭＯ−ＣＶＤ（Me
tal Organic Chemical Vapor Deposition ）装置で結晶
成長する時には成長用のガスを流すラインの数を減らす
ことができる。
0.5 Ｐ／Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.5 Ａｌ0.5）0.5 Ｐからなる
ＭＱＷ活性層４１の井戸層と、Ｇａ0.9 Ａｌ0.1 Ａｓ／
Ｉｎ0. 5 Ｇａ0.5 ＰからなるＭＱＷ活性層４２の障壁層
として共にＩｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐを用い、またクラッド層
２１，２２，２３として共にＩｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.
7 ）0.5 Ｐを用いているため、例えばＭＯ−ＣＶＤ（Me
tal Organic Chemical Vapor Deposition ）装置で結晶
成長する時には成長用のガスを流すラインの数を減らす
ことができる。
【００３０】次に本発明による多波長集積化半導体レー
ザ装置の第２の実施の形態の構成を図３に示す。この実
施の形態の半導体レーザ装置は、リッジストライプ構造
の第１および第２の半導体レーザ部を有しており、以下
のようにして形成される。
ザ装置の第２の実施の形態の構成を図３に示す。この実
施の形態の半導体レーザ装置は、リッジストライプ構造
の第１および第２の半導体レーザ部を有しており、以下
のようにして形成される。
【００３１】まず第１の実施の形態の場合と同様にして
１回目の結晶成長でｎ型のクラッド層２３まで形成す
る。続いて、第１の半導体レーザ部が形成される領域
（図３の右側の領域）をｎ型のクラッド層２２が露出す
るまでエッチングにより除去する。
１回目の結晶成長でｎ型のクラッド層２３まで形成す
る。続いて、第１の半導体レーザ部が形成される領域
（図３の右側の領域）をｎ型のクラッド層２２が露出す
るまでエッチングにより除去する。
【００３２】その後２回目の結晶成長で、全面にＩｎ
0.5 Ｇａ0.5 Ｐからなるｐ型のエッチングストップ層７
およびＩｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐからなるｐ
型のクラッド層６２を形成する。この２回目の結晶成長
において、成長を始める前に雰囲気中にｐ型の不純物と
なるＺｎ等を入れておくことで、結晶表面に拡散させ、
露出しているｎ型のクラッド層２２，２３をｐ型に反転
させる。
0.5 Ｇａ0.5 Ｐからなるｐ型のエッチングストップ層７
およびＩｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐからなるｐ
型のクラッド層６２を形成する。この２回目の結晶成長
において、成長を始める前に雰囲気中にｐ型の不純物と
なるＺｎ等を入れておくことで、結晶表面に拡散させ、
露出しているｎ型のクラッド層２２，２３をｐ型に反転
させる。
【００３３】その後、第１および第２の半導体レーザ部
の形成領域に、クラッド層６２をエッチングによりスト
ライプ状のリッジを形成する。続いて３回目の結晶成長
でＧａＡｓからなるｎ型のブロック層８を形成し、その
後、４回目の結晶成長で、ＧａＡｓからなるｐ型のコン
タクト層９を形成する。次いで上方にｐ型の電極１０、
下方にｎ型の電極１１を形成した後、異方性エッチン
グ、例えばＲＩＥ等により分離溝１２を形成し、所望の
二波長集積化半導体レーザ装置を得ることができる。
の形成領域に、クラッド層６２をエッチングによりスト
ライプ状のリッジを形成する。続いて３回目の結晶成長
でＧａＡｓからなるｎ型のブロック層８を形成し、その
後、４回目の結晶成長で、ＧａＡｓからなるｐ型のコン
タクト層９を形成する。次いで上方にｐ型の電極１０、
下方にｎ型の電極１１を形成した後、異方性エッチン
グ、例えばＲＩＥ等により分離溝１２を形成し、所望の
二波長集積化半導体レーザ装置を得ることができる。
【００３４】この実施の形態の半導体レーザ装置は結晶
成長の回数は４回と多くなるが、境界部での異常成長等
は無く、近接して形成された多波長集積化半導体レーザ
を得ることができる。
成長の回数は４回と多くなるが、境界部での異常成長等
は無く、近接して形成された多波長集積化半導体レーザ
を得ることができる。
【００３５】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、結
晶成長の回数を可及的に少なくして、異なる波長の半導
体レーザを近接して形成することができる。
晶成長の回数を可及的に少なくして、異なる波長の半導
体レーザを近接して形成することができる。
【図１】本発明による多波長集積化半導体レーザ装置の
第１の実施の形態の構成を示す断面図。
第１の実施の形態の構成を示す断面図。
【図２】第１の実施の形態の作用効果を説明するバンド
構造図。
構造図。
【図３】本発明による多波長集積化半導体レーザ装置の
第２の実施の形態の構成を示す断面図。
第２の実施の形態の構成を示す断面図。
【図４】従来の多波長半導体レーザ装置の構成を示す断
面図。
面図。
１ ｎ型のＧａＡｓ基板 ６ ｐ型のクラッド層 ７ エッチングストップ層 ８ ｐ型のブロック層（電流阻止層） ９ コンタクト層（ｐ型） １０ ｐ型の電極 １１ ｎ型の電極 ２１ ｎ型のクラッド層 ２２ ｎ型のクラッド層 ２２ａ ｐ型のクラッド層（拡散層） ２３ ｎ型のクラッド層 ２３ａ ｐ型のクラッド層（拡散層） ３１ ガイド層 ３２ ガイド層 ４１ ＭＱＷ活性層 ４２ ＭＱＷ活性層 ５１ ガイド層 ５２ ガイド層 ６１ ｐ型のクラッド層 ６２ ｐ型のクラッド層 ８１ ｐ型のブロック層（電流阻止層） ８２ ｎ型のブロック層（電流阻止層）
Claims (7)
- 【請求項１】結晶基板上の分離された第１および第２の
領域の各領域上に、各々が第１導電型のクラッド層に挟
まるように積層された第１乃至第ｎ（ｎ≧２）の活性層
と、 前記第１の領域上で最上層となる第ｎの活性層上のクラ
ッド層に形成されたストライプ状の前記第１導電型と異
なる第２導電型の第２のクラッド層と、 前記第２領域上で前記第１乃至第ｎ−１の活性層のうち
の１つの活性層の直上のクラッド層がストライプ状に露
出するように形成された溝部と、 前記溝部の底部で露出している前記クラッド層に形成さ
れた第２導電型の第３のクラッド層と、 を備え、第ｉ（１≦ｉ≦ｎ−１）の活性層の禁制帯幅は
第ｉ＋１の活性層の禁制帯幅よりも広いことを特徴とす
る多波長集積化半導体レーザ装置。 - 【請求項２】隣接する活性層の禁制帯幅の差は０．２ｅ
Ｖ以上であることを特徴とする請求項１記載の多波長集
積化半導体レーザ装置。 - 【請求項３】前記第ｎの活性層上の第１導電型のクラッ
ド層上に形成された、前記クラッド層よりも屈折率の低
い第２導電型の第１の電流阻止層と、この第１の電流阻
止層上に形成された第１導電型の第２の電流阻止層と、
を更に備えたことを特徴とする請求項１または２記載の
多波長集積化半導体レーザ装置。 - 【請求項４】ｎ＝２であり、第２の活性層はＧａＡｌＡ
ｓ系の活性層であり、第１の活性層はＩｎＧａＡｌＰ系
の活性層であることを特徴とする請求項１乃至３のいず
れかに記載の多波長集積化半導体レーザ装置。 - 【請求項５】前記ＩｎＧａＡｌＰ系の活性層はＩｎＧａ
Ｐ層を井戸とする多重量子井戸層であり、前記ＧａＡｌ
Ａｓ系の活性層はＧａＡｌＡｓ層を井戸とする多重量子
井戸であることを特徴とする請求項４記載の多波長集積
化半導体レーザ装置。 - 【請求項６】前記ＩｎＧａＡｌＰ系の活性層は障壁層と
してＩｎＧａＡｌＰ層を用い、前記ＧａＡｌＡｓ系の活
性層は障壁層としてＩｎＧａＡｌＰ層またはＩｎＧａＰ
層を用いることを特徴とする請求項５記載の多波長集積
化半導体レーザ装置。 - 【請求項７】結晶基板上の分離された第１および第２の
領域の各々の領域上に第１導電型の第１のクラッド層を
介して形成された第１の活性層と、 前記第１の領域上の前記第１の活性層上に形成された前
記第１導電型と異なる第２導電型の第２のクラッド層
と、 この第２のクラッド層上に形成されたストライプ状のリ
ッジ形状をなす第２導電型の第３のクラッド層と、 前記第３のクラッド層の脇の、前記第２のクラッド層上
の領域に形成された第１導電型の第１の電流阻止層と、 前記第２の領域上の前記第１の活性層上に形成された第
１導電型の第４のクラッド層と、 この第４のクラッド層上に形成された第２の活性層と、 この第２の活性層上に形成された第２導電型の第５のク
ラッド層と、 この第５のクラッド層上に形成されたストライプ状のリ
ッジ形状をなす第２導電型の第６のクラッド層と、 前記第６のクラッド層の脇の、前記第２のクラッド層上
の領域に形成された第１導電型の第２の電流阻止層と、 を備えたことを特徴とする多波長集積化半導体レーザ装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11043669A JP2000244073A (ja) | 1999-02-22 | 1999-02-22 | 多波長集積化半導体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11043669A JP2000244073A (ja) | 1999-02-22 | 1999-02-22 | 多波長集積化半導体レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000244073A true JP2000244073A (ja) | 2000-09-08 |
Family
ID=12670261
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11043669A Pending JP2000244073A (ja) | 1999-02-22 | 1999-02-22 | 多波長集積化半導体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000244073A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7678596B2 (en) | 2007-10-09 | 2010-03-16 | Mitsubishi Electric Corporation | Method for manufacturing monolithic semiconductor laser |
| JP2011222950A (ja) * | 2010-03-24 | 2011-11-04 | Showa Denko Kk | 発光ダイオード |
-
1999
- 1999-02-22 JP JP11043669A patent/JP2000244073A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7678596B2 (en) | 2007-10-09 | 2010-03-16 | Mitsubishi Electric Corporation | Method for manufacturing monolithic semiconductor laser |
| JP2011222950A (ja) * | 2010-03-24 | 2011-11-04 | Showa Denko Kk | 発光ダイオード |
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