JP2010098201A - Ridge type semiconductor laser - Google Patents
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Description
本発明は、光通信システムなどで用いられるリッジ型半導体レーザに関するものである。 The present invention relates to a ridge type semiconductor laser used in an optical communication system or the like.
光通信システムなどにおいて、電流狭窄と水平方向の光閉込のために半導体層をリッジ型にエッチングしたリッジ型半導体レーザが用いられている。従来のリッジ型半導体レーザでは、例えば、n型InP基板上に、n型InPクラッド層、n型InGaAsP光閉込層、InGaAsP多重量子井戸層、p型InGaAsP光閉込層、p型InPクラッド層及びp型InGaAsPコンタクト層が順番に形成されている。そして、p型InGaAsPコンタクト層からp型InPクラッド層の途中までエッチングされてリッジが形成されている。 In an optical communication system or the like, a ridge type semiconductor laser in which a semiconductor layer is etched into a ridge type for current confinement and horizontal light confinement is used. In the conventional ridge type semiconductor laser, for example, an n-type InP cladding layer, an n-type InGaAsP optical confinement layer, an InGaAsP multiple quantum well layer, a p-type InGaAsP optical confinement layer, and a p-type InP clad layer are formed on an n-type InP substrate. And a p-type InGaAsP contact layer are formed in order. A ridge is formed by etching from the p-type InGaAsP contact layer to the middle of the p-type InP cladding layer.
半導体レーザをレーザ発振させるためには、電子を多重量子井戸層内に蓄積して反転分布を形成する必要がある。しかし、従来のリッジ型半導体レーザでは、p型InPクラッド層の多重量子井戸層に対する伝導帯障壁の高さが数十meVと小さい。このため、電子密度が1E18cm−3近くになると、電子がp型InPクラッド層に溢れ出す現象(オーバーフロー)が顕著となる。従って、閾値電流が大きく、半導体レーザの効率が悪いという問題点があった。 In order to oscillate a semiconductor laser, it is necessary to accumulate electrons in the multiple quantum well layer to form an inversion distribution. However, in the conventional ridge type semiconductor laser, the height of the conduction band barrier with respect to the multiple quantum well layer of the p-type InP cladding layer is as small as several tens meV. For this reason, when the electron density is close to 1E18 cm −3 , a phenomenon (overflow) in which electrons overflow into the p-type InP cladding layer becomes significant. Therefore, there is a problem that the threshold current is large and the efficiency of the semiconductor laser is poor.
このようなオーバーフローを防止するため、多重量子井戸層の上に、p型InPクラッド層よりも不純物濃度が高いp+型InPキャリアストップ層を形成したリッジ型半導体レーザが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In order to prevent such overflow, a ridge type semiconductor laser in which a p + type InP carrier stop layer having a higher impurity concentration than the p type InP cladding layer is formed on the multiple quantum well layer has been proposed (for example, Patent Document 1).
特許文献1のp+型InPキャリアストップ層は、p型InPクラッド層と構成物質が同じであるため、リッジを形成する際のエッチングストッパ層の役割を果たすことはできない。従って、選択エッチングによりリッジを形成する場合は、別途エッチングストッパ層を追加しなければならなかった。 Since the p + -type InP carrier stop layer of Patent Document 1 has the same constituent material as the p-type InP clad layer, it cannot serve as an etching stopper layer when forming a ridge. Therefore, when the ridge is formed by selective etching, an etching stopper layer has to be added separately.
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、別途エッチングストッパ層を追加することなく選択エッチングによりリッジを形成でき、閾値電流が小さく、効率が良いリッジ型半導体レーザを得るものである。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and its object is to form a ridge by selective etching without adding an additional etching stopper layer, which has a small threshold current and a high efficiency. A semiconductor laser is obtained.
本発明は、基板上に、n型クラッド層、InGaAsP活性層、第1のp型InPクラッド層、p型Al(Ga)InAs電子障壁層、第2のp型InPクラッド層及びp型コンタクト層が順番に形成され、前記p型Al(Ga)InAs電子障壁層をエッチングストッパ層として、前記p型コンタクト層及び前記第2のp型InPクラッド層が選択エッチングされてリッジが形成され、前記リッジと前記第1のp型InPクラッド層との間の全面に前記p型Al(Ga)InAs電子障壁層が存在することを特徴とするリッジ型半導体レーザである。本発明のその他の特徴は以下に明らかにする。 The present invention provides an n-type cladding layer, an InGaAsP active layer, a first p-type InP cladding layer, a p-type Al (Ga) InAs electron barrier layer, a second p-type InP cladding layer, and a p-type contact layer on a substrate. The p-type contact layer and the second p-type InP cladding layer are selectively etched using the p-type Al (Ga) InAs electron barrier layer as an etching stopper layer to form a ridge, and the ridge The p-type Al (Ga) InAs electron barrier layer is present on the entire surface between the first p-type InP cladding layer and the first p-type InP cladding layer. Other features of the present invention will become apparent below.
本発明により、別途エッチングストッパ層を追加することなく選択エッチングによりリッジを形成でき、閾値電流が小さく、効率が良いリッジ型半導体レーザを得ることができる。 According to the present invention, a ridge can be formed by selective etching without adding an additional etching stopper layer, and a ridge type semiconductor laser with a small threshold current and high efficiency can be obtained.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係るリッジ型半導体レーザを示す断面図である。n型InP基板10(基板)上に、n型InPクラッド層12(n型クラッド層)、n型InGaAsP光閉込層14、InGaAsP多重量子井戸層16(InGaAsP活性層)、p型InGaAsP光閉込層18、第1のp型InPクラッド層20、p型Al(Ga)InAs電子障壁層22、第2のp型InPクラッド層24及びp型InGaAsPコンタクト層26(p型コンタクト層)が順番に形成されている。そして、p型Al(Ga)InAs電子障壁層22をエッチングストッパ層として、p型InGaAsPコンタクト層26及び第2のp型InPクラッド層24がエッチングされてリッジ28が形成されている。リッジ28と第1のp型InPクラッド層20との間の全面にp型Al(Ga)InAs電子障壁層22が存在する。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a sectional view showing a ridge type semiconductor laser according to Embodiment 1 of the present invention. On an n-type InP substrate 10 (substrate), an n-type InP cladding layer 12 (n-type cladding layer), an n-type InGaAsP
リッジ28の両側のp型Al(Ga)InAs電子障壁層22上及びリッジ28の側壁にSiO2絶縁膜30が形成されている。リッジ28上におけるSiO2絶縁膜30の開口を介して、p型InGaAsPコンタクト層26と接続するようにTi/Pt/Auアノード電極32が形成されている。n型InP基板10の底面にAuGeNiカソード電極34が形成されている。
A SiO 2
次に、本発明の実施の形態1に係るリッジ型半導体レーザの製造方法について説明する。図2,3は、本発明の実施の形態1に係るリッジ型半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。 Next, a method for manufacturing the ridge type semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention will be described. 2 and 3 are cross-sectional views for explaining the method of manufacturing the ridge type semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention.
まず、図2に示すように、n型InP基板10上に、n型InPクラッド層12、n型InGaAsP光閉込層14、InGaAsP多重量子井戸層16、p型InGaAsP光閉込層18、第1のp型InPクラッド層20、p型Al(Ga)InAs電子障壁層22、第2のp型InPクラッド層24及びp型InGaAsPコンタクト層26を順番に形成する。そして、p型InGaAsPコンタクト層26上にフォトリソグラフィなどによりレジストパターン36を形成する。
First, as shown in FIG. 2, on an n-
次に、図3に示すように、レジストパターン36をマスクとし、p型Al(Ga)InAs電子障壁層22をエッチングストッパ層として、p型InGaAsPコンタクト層26及び第2のp型InPクラッド層24をドライエッチング又はウェットエッチングして、リッジ28を形成する。ウェットエッチングの薬液としては、塩酸・燐酸混合液を用いることができる。また、ドライエッチングのエッチングガスとしては、メタン・水素・酸素の混合ガスを用いることができる。何れの場合でもAl(Ga)InAsに対してInPを選択的にエッチングすることができる。
Next, as shown in FIG. 3, the p-type
その後、レジストパターン36を除去する。さらに、図1に示すように、SiO2絶縁膜30、Ti/Pt/Auアノード電極32及びAuGeNiカソード電極34を形成することで本実施の形態に係るリッジ型半導体レーザが製造される。
Thereafter, the
本実施の形態に係るリッジ型半導体レーザの効果について参考例と比較しながら説明する。図4は、参考例に係るリッジ型半導体レーザを示す断面図である。また、図5は参考例に係るリッジ型半導体レーザの電流とレーザ出力の関係を示す図であり、図6は本発明の実施の形態1に係るリッジ型半導体レーザの電流とレーザ出力の関係を示す図である。 The effect of the ridge type semiconductor laser according to the present embodiment will be described in comparison with a reference example. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a ridge type semiconductor laser according to a reference example. FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the current and laser output of the ridge type semiconductor laser according to the reference example, and FIG. 6 shows the relationship between the current and laser output of the ridge type semiconductor laser according to Embodiment 1 of the present invention. FIG.
参考例では、実施の形態1と比べてp型Al(Ga)InAs電子障壁層22が存在せず、p型InGaAsPコンタクト層26からp型InPクラッド層38の途中までエッチングされてリッジ28が形成されている。一方、実施の形態1では、リッジ28と第1のp型InPクラッド層20との間の全面にp型Al(Ga)InAs電子障壁層22が存在する。
In the reference example, the p-type Al (Ga) InAs
p型Al(Ga)InAs電子障壁層22はGaの添加量を減少させることにより、電子に対する障壁高さをInPよりも最大約100meV大きくすることができる。このため、p型Al(Ga)InAs電子障壁層22は、InGaAsP多重量子井戸層16から第2のp型InPクラッド層24に向かう電子に対する障壁層となる。従って、半導体レーザに電流を注入する際にInGaAsP多重量子井戸層16に電子が蓄積されやすくなる。この結果、図5,6に示すように、実施の形態1に係る半導体レーザは参考例に係る半導体レーザよりも閾値電流が小さくなる。従って、効率が良いリッジ型半導体レーザを得ることができる。
The p-type Al (Ga) InAs
また、リッジ28を形成する際にp型Al(Ga)InAs電子障壁層22をエッチングストッパ層として兼用することで、別途エッチングストッパ層を追加することなく選択エッチングによりリッジ28を形成できる。
Further, when the
なお、p型Al(Ga)InAs電子障壁層22のキャリア濃度が0.7E18cm−3以上となるように、p型ドーパントであるZnをドーピングすることが好ましい。これにより、電子に対する障壁高さを十分得ることができる。ただし、p型Al(Ga)InAs電子障壁層22のキャリア濃度は、通常使用される1.0E19cm−3以下が適当である。
In addition, it is preferable that the p-type dopant Zn is doped so that the carrier concentration of the p-type Al (Ga) InAs
また、InGaAsP多重量子井戸層16をn型にドーピングし、キャリア濃度を1.0E18cm−3以上にすることが好ましい。これにより、量子井戸が光利得を得るのに必要な電子及び正孔のキャリア密度(1.0〜2.0E18cm−3)に達するのに必要な注入電流を小さくすることができ、半導体レーザの閾値電流を低減することができる。ただし、InGaAsP多重量子井戸層16のキャリア濃度は、通常使用される1.0E19cm−3以下が適当である。
Further, it is preferable that the InGaAsP multiple
また、第1のp型InPクラッド層20のキャリア濃度を2.0E18cm−3以上とすることが好ましい。これにより、電子電流が第1のp型InPクラッド層20に流れ込みにくくなるので、InGaAsP多重量子井戸層16に電子が蓄積しやすくなり、半導体レーザの閾値電流を低減することができる。ただし、第1のp型InPクラッド層20のキャリア濃度のキャリア濃度は、通常使用される1.0E19cm−3以下が適当である。
The carrier concentration of the first p-type
実施の形態2.
図7は、本発明の実施の形態2に係るリッジ型半導体レーザの共振器方向の垂直断面図である。この半導体レーザは、第1のp型InPクラッド層20に回折格子40が形成された分布帰還半導体レーザである。回折格子40はp型にドーピングされている。その他の構成は実施の形態1と同じであり、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
FIG. 7 is a vertical sectional view in the cavity direction of the ridge type semiconductor laser according to the second embodiment of the present invention. This semiconductor laser is a distributed feedback semiconductor laser in which a
実施の形態3.
図8は、本発明の実施の形態3に係るリッジ型半導体レーザの共振器方向の垂直断面図である。この半導体レーザは、第2のp型InPクラッド層24に回折格子40が形成された分布帰還半導体レーザである。回折格子40はp型にドーピングされている。その他の構成は実施の形態1と同じであり、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 8 is a vertical sectional view in the cavity direction of the ridge type semiconductor laser according to the third embodiment of the present invention. This semiconductor laser is a distributed feedback semiconductor laser in which a
実施の形態4.
図9は、本発明の実施の形態4に係るリッジ型半導体レーザの共振器方向の垂直断面図である。この半導体レーザは、n型InPクラッド層12に回折格子40が形成された分布帰還半導体レーザである。回折格子40はn型にドーピングされている。その他の構成は実施の形態1と同じであり、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 9 is a vertical sectional view in the cavity direction of the ridge type semiconductor laser according to the fourth embodiment of the present invention. This semiconductor laser is a distributed feedback semiconductor laser in which a
実施の形態5.
図10は、本発明の実施の形態5に係る光集積回路の共振器方向の垂直断面図である。この光集積回路は、分布帰還半導体レーザと光変調器とを集積したものである。n型InPクラッド層12上に、光変調器のn型InGaAsP光閉込層42、光変調器のInGaAsP多重量子井戸光吸収層44、光変調器のp型InGaAsP光閉込層46、光変調器のp型InPクラッド層48が順番に形成されている。このような光集積回路でも実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
FIG. 10 is a vertical sectional view in the resonator direction of the optical integrated circuit according to the fifth embodiment of the present invention. This optical integrated circuit integrates a distributed feedback semiconductor laser and an optical modulator. On the n-type
10 n型InP基板
12 n型InPクラッド層
14 n型InGaAsP光閉込層
16 InGaAsP多重量子井戸層
18 p型InGaAsP光閉込層
20 第1のp型InPクラッド層
22 p型Al(Ga)InAs電子障壁層
24 第2のp型InPクラッド層
26 p型InGaAsPコンタクト層
28 リッジ
40 回折格子
10 n-type InP substrate 12 n-type InP cladding layer 14 n-type InGaAsP
Claims (5)
前記p型Al(Ga)InAs電子障壁層をエッチングストッパ層として、前記p型コンタクト層及び前記第2のp型InPクラッド層が選択エッチングされてリッジが形成され、
前記リッジと前記第1のp型InPクラッド層との間の全面に前記p型Al(Ga)InAs電子障壁層が存在することを特徴とするリッジ型半導体レーザ。 An n-type cladding layer, an InGaAsP active layer, a first p-type InP cladding layer, a p-type Al (Ga) InAs electron barrier layer, a second p-type InP cladding layer, and a p-type contact layer are sequentially formed on the substrate. And
Using the p-type Al (Ga) InAs electron barrier layer as an etching stopper layer, the p-type contact layer and the second p-type InP cladding layer are selectively etched to form a ridge,
A ridge-type semiconductor laser, wherein the p-type Al (Ga) InAs electron barrier layer is present on the entire surface between the ridge and the first p-type InP cladding layer.
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Cited By (4)
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---|---|---|---|---|
JP2013179187A (en) * | 2012-02-28 | 2013-09-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Semiconductor element |
JP2015153973A (en) * | 2014-02-18 | 2015-08-24 | 日本オクラロ株式会社 | Semiconductor optical element and method of manufacturing the same |
JP2018137472A (en) * | 2018-04-12 | 2018-08-30 | 日本オクラロ株式会社 | Semiconductor optical element and manufacturing method of semiconductor optical element |
CN110875575A (en) * | 2018-08-31 | 2020-03-10 | 山东华光光电子股份有限公司 | Method for manufacturing narrow ridge structure of semiconductor laser |
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013179187A (en) * | 2012-02-28 | 2013-09-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Semiconductor element |
JP2015153973A (en) * | 2014-02-18 | 2015-08-24 | 日本オクラロ株式会社 | Semiconductor optical element and method of manufacturing the same |
US9780529B2 (en) | 2014-02-18 | 2017-10-03 | Oclaro Japan, Inc. | Semiconductor optical device and manufacturing method thereof |
JP2018137472A (en) * | 2018-04-12 | 2018-08-30 | 日本オクラロ株式会社 | Semiconductor optical element and manufacturing method of semiconductor optical element |
CN110875575A (en) * | 2018-08-31 | 2020-03-10 | 山东华光光电子股份有限公司 | Method for manufacturing narrow ridge structure of semiconductor laser |
CN110875575B (en) * | 2018-08-31 | 2021-04-06 | 山东华光光电子股份有限公司 | Method for manufacturing narrow ridge structure of semiconductor laser |
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