JP2516953B2 - 半導体レ―ザ装置の製造方法 - Google Patents
半導体レ―ザ装置の製造方法Info
- Publication number
- JP2516953B2 JP2516953B2 JP62033851A JP3385187A JP2516953B2 JP 2516953 B2 JP2516953 B2 JP 2516953B2 JP 62033851 A JP62033851 A JP 62033851A JP 3385187 A JP3385187 A JP 3385187A JP 2516953 B2 JP2516953 B2 JP 2516953B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor laser
- optical waveguide
- face
- layer
- semiconductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、光ディスクに代表される各種の情報処理機
器や、光通信の光源として利用される半導体レーザ装置
の製造方法に関するものである。
器や、光通信の光源として利用される半導体レーザ装置
の製造方法に関するものである。
従来の技術 従来の半導体レーザ装置を第４図に示す。第４図にお
いて、13は半導体レーザ、14は活性層、15は半導体レー
ザ13の発光部分、16は出射レーザ光である。
いて、13は半導体レーザ、14は活性層、15は半導体レー
ザ13の発光部分、16は出射レーザ光である。
第４図に示すように、従来の半導体レーザの出射光は
拡がりをもっている。この拡がり角はダブルヘテロ接合
に平行方向と垂直方向で異なっている。接合に平行方向
の拡がり角θ11は、レーザ共振器内の接合に平行方向の
光の閉じ込めの方式や閉じ込めの程度により決まり、垂
直方向の拡がり角θ1は、活性層とクラッド層の屈折率
差や、活性層の層厚により変化する。
拡がりをもっている。この拡がり角はダブルヘテロ接合
に平行方向と垂直方向で異なっている。接合に平行方向
の拡がり角θ11は、レーザ共振器内の接合に平行方向の
光の閉じ込めの方式や閉じ込めの程度により決まり、垂
直方向の拡がり角θ1は、活性層とクラッド層の屈折率
差や、活性層の層厚により変化する。
発明が解決しようとする問題点 上記のように、従来の半導体レーザは出射光が拡がる
ため、気体レーザや固体レーザの出射光のような平行光
線を得るためには、外部にレンズが必要であり、光学系
の設計が他のレーザに比べて困難であった。また、接合
に平行方向と垂直方向で拡がり角が異なるため、円形の
スポットに絞り込むためには、非球面のレンズを用いな
ければならないなどの困難があった。
ため、気体レーザや固体レーザの出射光のような平行光
線を得るためには、外部にレンズが必要であり、光学系
の設計が他のレーザに比べて困難であった。また、接合
に平行方向と垂直方向で拡がり角が異なるため、円形の
スポットに絞り込むためには、非球面のレンズを用いな
ければならないなどの困難があった。
問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するため、本発明の半導体レーザ装
置の製造方法は、一導電型半導体基板上に、コア層を有
する光導波路を、その上にダブルヘテロ構造半導体レー
ザの各層を順次成長させ、前記半導体レーザの各層およ
び前記光導波路を前記コア層に達しない深さまで選択的
にエッチングして半導体レーザの端面を形成した後、前
記半導体レーザの上部と端面およびエッチングされた表
面の一部を含んで絶縁膜をつけ、前記絶縁膜をマスクと
して前記光導波路をエッチングして、前記光導波路に端
面を形成し、半導体層を前記光導波路の片端面の前面に
半導体層を選択成長させた後、前記半導体層の前記光導
波路の片端面に接しない側が凸状になるようにエッチン
グし、前記半導体レーザの上部と端面に金属膜をつける
ものである。
置の製造方法は、一導電型半導体基板上に、コア層を有
する光導波路を、その上にダブルヘテロ構造半導体レー
ザの各層を順次成長させ、前記半導体レーザの各層およ
び前記光導波路を前記コア層に達しない深さまで選択的
にエッチングして半導体レーザの端面を形成した後、前
記半導体レーザの上部と端面およびエッチングされた表
面の一部を含んで絶縁膜をつけ、前記絶縁膜をマスクと
して前記光導波路をエッチングして、前記光導波路に端
面を形成し、半導体層を前記光導波路の片端面の前面に
半導体層を選択成長させた後、前記半導体層の前記光導
波路の片端面に接しない側が凸状になるようにエッチン
グし、前記半導体レーザの上部と端面に金属膜をつける
ものである。
作用 上記のような構成により、製造された半導体レーザで
発振したレーザ光は、光導波路に結合して導かれ、モノ
リシックに集積したレンズを通して出射される。このた
め、レーザ光はレンズ部分で水平方向にも、垂直方向に
も集束されるので、出射光として平行光線が得られるこ
ととなる。
発振したレーザ光は、光導波路に結合して導かれ、モノ
リシックに集積したレンズを通して出射される。このた
め、レーザ光はレンズ部分で水平方向にも、垂直方向に
も集束されるので、出射光として平行光線が得られるこ
ととなる。
実施例 第１図に本発明の一実施例により製造された半導体レ
ーザ装置の全体図を示す。第１図において、図中、１は
ｎ−GaAs基板、２はn-Ga0.5Al0.5Asクラッド層、３はn-
Ga0.8Al0.2Asコア層、４はn-Ga0.5Al0.5Asクラッド層、
５は不純物がドープされていない（undoped）Ga0.9Al
0.1As活性層、６はp-Ga0.5Al0.5Asクラッド層、７はｐ
−GaAsコンタクト層、８はSi3N4膜、９はAuZn電極、10
はレーザ・ストライプ部、11はモノリッシックに集積し
たGa1-xAlxAsレンズ、12はAuGeNi電極である。
ーザ装置の全体図を示す。第１図において、図中、１は
ｎ−GaAs基板、２はn-Ga0.5Al0.5Asクラッド層、３はn-
Ga0.8Al0.2Asコア層、４はn-Ga0.5Al0.5Asクラッド層、
５は不純物がドープされていない（undoped）Ga0.9Al
0.1As活性層、６はp-Ga0.5Al0.5Asクラッド層、７はｐ
−GaAsコンタクト層、８はSi3N4膜、９はAuZn電極、10
はレーザ・ストライプ部、11はモノリッシックに集積し
たGa1-xAlxAsレンズ、12はAuGeNi電極である。
以下、図面にしたがって本発明の一実施例により製造
された半導体レーザ装置について説明する。
された半導体レーザ装置について説明する。
AuZn電極９をプラス、AuGeNi電極12をマイナスにバイ
アスすることにより、活性層５に電流が注入され、レー
ザ発振を生じる。この半導体レーザは、Si3N4膜８とAuZ
n電極９により全反射コーティングされており、共振器
端からレーザ光は出力されない。
アスすることにより、活性層５に電流が注入され、レー
ザ発振を生じる。この半導体レーザは、Si3N4膜８とAuZ
n電極９により全反射コーティングされており、共振器
端からレーザ光は出力されない。
レーザ光は、レーザ共振器直下に近接して設けられ
た、n-Ga0.5Al0.5Asクラッド層２、n-Ga0.8Al0.2Asコア
層３、n-Ga0.5Al0.5Asクラッド層４から構成された光導
波路と結合して、この光導波路に導かれる。
た、n-Ga0.5Al0.5Asクラッド層２、n-Ga0.8Al0.2Asコア
層３、n-Ga0.5Al0.5Asクラッド層４から構成された光導
波路と結合して、この光導波路に導かれる。
光導波路に導かれた光は、Ga1-xAlxAsレンズ11を通し
て出力される。このレンズの構造を第２図に示す。第２
図（ａ）は、本発明の一実施例の半導体レーザ装置の断
面図であり、Ga1-xAlxAsレンズ11のｙ方向のAlAs混晶比
ｘとそれに対応した屈折率分布を第２図（ｂ）に示して
いる。Ga1-xAlxAsレンズ11のAlAs混晶比ｘはGa0.8Al0.2
Asコア層３の高さＡのところで0.2であり、高さＡから
ｙ方向にそって＋方向，−方向でそれぞれ徐々にｘが大
きくなっている。したがって、屈折率は、第２図（ｂ）
に示すように高さＡで最大となり、高さＯおよびＢに向
かって徐々に小さくなっている。このレンズにより、光
導波路から出た光は垂直方向に収束される。またGa1-xA
lxAsレンズ11は、第１図に示すように水平方向に凸形状
を有しているので、導波路から出た光は水平方向にも収
束され、出力ビームは平行光線となる。
て出力される。このレンズの構造を第２図に示す。第２
図（ａ）は、本発明の一実施例の半導体レーザ装置の断
面図であり、Ga1-xAlxAsレンズ11のｙ方向のAlAs混晶比
ｘとそれに対応した屈折率分布を第２図（ｂ）に示して
いる。Ga1-xAlxAsレンズ11のAlAs混晶比ｘはGa0.8Al0.2
Asコア層３の高さＡのところで0.2であり、高さＡから
ｙ方向にそって＋方向，−方向でそれぞれ徐々にｘが大
きくなっている。したがって、屈折率は、第２図（ｂ）
に示すように高さＡで最大となり、高さＯおよびＢに向
かって徐々に小さくなっている。このレンズにより、光
導波路から出た光は垂直方向に収束される。またGa1-xA
lxAsレンズ11は、第１図に示すように水平方向に凸形状
を有しているので、導波路から出た光は水平方向にも収
束され、出力ビームは平行光線となる。
次に、本発明の一実施例の半導体レーザ装置の製造方
法を第３図（ａ）〜（ｆ）を用いて説明する。
法を第３図（ａ）〜（ｆ）を用いて説明する。
（ａ） ｎ−GaAs基板１（100）面上に、n-Ga0.5Al0.5A
sクラッド層２、n-Ga0.8Al0.2Asコア層３、n-Ga0.5Al
0.5Asクラッド層４、undoped Ga0.9Al0.1As活性層５、p
-Ga0.5Al0.5Asクラッド層６、ｐ−GaAsコンタクト層７
を順次成長する。
sクラッド層２、n-Ga0.8Al0.2Asコア層３、n-Ga0.5Al
0.5Asクラッド層４、undoped Ga0.9Al0.1As活性層５、p
-Ga0.5Al0.5Asクラッド層６、ｐ−GaAsコンタクト層７
を順次成長する。
（ｂ） RIBE（Reactive Ion Beam Etching）によりn-G
a0.5Al0.5Asクラッド層４の途中まで選択的にエッチン
グしてレーザの垂直端面を形成した後、レーザ上部と端
面部およびエッチングされた表面の一部にSi3N4膜をつ
ける。Si3N4膜８のレーザ端面の膜厚はλ/2（λは発振
波長）とした。レーザ上部のSi3N4膜はストライプ状に
一部取り去りレーザ・ストライプを形成している。
a0.5Al0.5Asクラッド層４の途中まで選択的にエッチン
グしてレーザの垂直端面を形成した後、レーザ上部と端
面部およびエッチングされた表面の一部にSi3N4膜をつ
ける。Si3N4膜８のレーザ端面の膜厚はλ/2（λは発振
波長）とした。レーザ上部のSi3N4膜はストライプ状に
一部取り去りレーザ・ストライプを形成している。
（ｃ） RIBEにより、Si3N4膜８をマスクとしてｎ−GaA
s基板１に達するように図のごとくエッチングを行な
い、光導波路の端面を露出させる。
s基板１に達するように図のごとくエッチングを行な
い、光導波路の端面を露出させる。
（ｄ） 光導波路の前面に、Ga1-xAlxAsレンズ11を選択
成長させる。成長には有機金属気相成長法（MOCVD法）
を用いた。
成長させる。成長には有機金属気相成長法（MOCVD法）
を用いた。
（ｅ） （ｄ）で成長したGa1-xAlxAsレンズ11の斜線部
分をエッチングにより取り去り、成長層に平行に凸レン
ズ状にする。
分をエッチングにより取り去り、成長層に平行に凸レン
ズ状にする。
（ｆ） レーザ上部と端面にAuZn電極９を蒸着し、合金
化処理を行う。この合金化処理により、レーザ上部のSi
3N4膜８のストライプ窓部分だけにオーミック電極が形
成される。レーザ端面のAuZn電極９は全反射ミラーの働
きをする。
化処理を行う。この合金化処理により、レーザ上部のSi
3N4膜８のストライプ窓部分だけにオーミック電極が形
成される。レーザ端面のAuZn電極９は全反射ミラーの働
きをする。
最後に、ｎ−GaAs基板１の裏面にAuGaNi電極12を蒸着
し、合金化処理を行う。
し、合金化処理を行う。
なお、本実施例ではGaAs/AlGaAs系の材料を例にした
が、InP/InGaAsP系等、レーザや導波路、レンズを構成
できる材料なら他の材料でも同様の効果があり、コーテ
ィング膜や電極材料も、Si3N4,AuZn,AuGeNiに限られる
ものではない。
が、InP/InGaAsP系等、レーザや導波路、レンズを構成
できる材料なら他の材料でも同様の効果があり、コーテ
ィング膜や電極材料も、Si3N4,AuZn,AuGeNiに限られる
ものではない。
また、レーザの構造としてはSi3N4膜による利得導波
型のものを例にしたが、他の利得導波型あるいは屈折率
導波型のものでもよい。
型のものを例にしたが、他の利得導波型あるいは屈折率
導波型のものでもよい。
なお、レンズを通って側の出力光の効率を上げるため
に、光導波路のレンズのない端面に高反射率のコーティ
ングを施すことも有効である。
に、光導波路のレンズのない端面に高反射率のコーティ
ングを施すことも有効である。
発明の効果 本発明の製造方法により得られる半導体レーザは、全
反射端面を有するダブルヘテロ構造半導体レーザ直下に
近接して光導波路を有し、前記光導波路の出力部に垂直
方向に屈折率分布をもち、水平方向に凸形状のレンズを
モノリシックに集積した構造を有している。この構成に
より、本発明の半導体レーザ装置は、レーザ光をダブル
ヘテロ接合に平行方向にも、垂直方向にも収束させるこ
とができるため、平行光線を得ることができ、その実用
的効果は大なるものである。
反射端面を有するダブルヘテロ構造半導体レーザ直下に
近接して光導波路を有し、前記光導波路の出力部に垂直
方向に屈折率分布をもち、水平方向に凸形状のレンズを
モノリシックに集積した構造を有している。この構成に
より、本発明の半導体レーザ装置は、レーザ光をダブル
ヘテロ接合に平行方向にも、垂直方向にも収束させるこ
とができるため、平行光線を得ることができ、その実用
的効果は大なるものである。
第１図は本発明の一実施例の半導体レーザ装置の全体
図、第２図（ａ）（ｂ）は本発明の一実施例の半導体レ
ーザ装置において、モノリシックに集積したレンズの構
造を説明するための図であり、同図（ａ）は、半導体レ
ーザ装置の断面図、（ｂ）はレンズ部のAlAs混晶比と屈
折率分布を示す図、第３図は本発明の一実施例の半導体
レーザ装置の製造工程を示す図、第４図は従来の半導体
レーザ装置とその出力ビームの形状を示す図である。 １……ｎ−GaAs基板、２……n-Ga0.5Al0.5Asクラッド
層、３……n-Ga0.8Al0.2Asコア層、４……n-Ga0.5Al0.5
Asクラッド層、５……-undoped-Ga0.9Al0.1As活性層、
６……p-Ga0.5Al0.5Asクラッド層、７……ｐ−GaAsコン
タクト層、８……Si3N4膜、９……AuZn電極、10……レ
ーザ・ストライプ部、11……Ga1-xAlxAsレンズ、12……
AuGeNi電極、13……半導体レーザ、14……活性層、15…
…半導体レーザの発光部分、16……出射レーザ光。
図、第２図（ａ）（ｂ）は本発明の一実施例の半導体レ
ーザ装置において、モノリシックに集積したレンズの構
造を説明するための図であり、同図（ａ）は、半導体レ
ーザ装置の断面図、（ｂ）はレンズ部のAlAs混晶比と屈
折率分布を示す図、第３図は本発明の一実施例の半導体
レーザ装置の製造工程を示す図、第４図は従来の半導体
レーザ装置とその出力ビームの形状を示す図である。 １……ｎ−GaAs基板、２……n-Ga0.5Al0.5Asクラッド
層、３……n-Ga0.8Al0.2Asコア層、４……n-Ga0.5Al0.5
Asクラッド層、５……-undoped-Ga0.9Al0.1As活性層、
６……p-Ga0.5Al0.5Asクラッド層、７……ｐ−GaAsコン
タクト層、８……Si3N4膜、９……AuZn電極、10……レ
ーザ・ストライプ部、11……Ga1-xAlxAsレンズ、12……
AuGeNi電極、13……半導体レーザ、14……活性層、15…
…半導体レーザの発光部分、16……出射レーザ光。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 敦也 門真市大字門真1006番地 松下電器産業 株式会社内 (72)発明者 宮永 和恒 門真市大字門真1006番地 松下電器産業 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−225678（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−88885（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−159287（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】一導電型半導体基板上に、コア層を有する
光導波路を、その上にダブルヘテロ構造半導体レーザの
各層を順次成長させ、前記半導体レーザの各層および前
記光導波路を前記コア層に達しない深さまで選択的にエ
ッチングして半導体レーザの端面を形成した後、前記半
導体レーザの上部と端面を含んで絶縁膜をつけ、前記絶
縁膜をマスクとして前記光導波路をエッチングして、前
記光導波路に端面を形成し、半導体層を前記光導波路の
片端面の前面に半導体層を選択成長させた後、前記半導
体層の前記光導波路の片端面に接しない側が凸状になる
ようにエッチングし、前記半導体レーザの上部と端面に
金属膜をつけることを特徴とする半導体レーザ装置の製
造方法。 - 【請求項２】半導体層の屈折率が光導波路のコア層の高
さで最大となり、前記高さより上下で徐々に小さくなる
ように前記半導体層を選択成長す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装置の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62033851A JP2516953B2 (ja) | 1987-02-17 | 1987-02-17 | 半導体レ―ザ装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62033851A JP2516953B2 (ja) | 1987-02-17 | 1987-02-17 | 半導体レ―ザ装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63200591A JPS63200591A (ja) | 1988-08-18 |
| JP2516953B2 true JP2516953B2 (ja) | 1996-07-24 |
Family
ID=12398008
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62033851A Expired - Lifetime JP2516953B2 (ja) | 1987-02-17 | 1987-02-17 | 半導体レ―ザ装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2516953B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0744313B2 (ja) * | 1989-02-24 | 1995-05-15 | 日本電信電話株式会社 | 半導体レーザ装置 |
| JP2737329B2 (ja) * | 1989-12-19 | 1998-04-08 | 三菱電機株式会社 | レンズ付半導体レーザ |
| JP4526260B2 (ja) * | 2002-11-20 | 2010-08-18 | シャープ株式会社 | 窒化物半導体発光素子 |
| RU2300835C2 (ru) * | 2005-08-05 | 2007-06-10 | Василий Иванович Швейкин | Инжекционный лазер |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5333438B2 (ja) * | 1974-06-12 | 1978-09-13 | ||
| JPS58225678A (ja) * | 1982-06-23 | 1983-12-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS5988885A (ja) * | 1982-11-12 | 1984-05-22 | Agency Of Ind Science & Technol | 集積化光発振器 |
-
1987
- 1987-02-17 JP JP62033851A patent/JP2516953B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63200591A (ja) | 1988-08-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4594718A (en) | Combination index/gain guided semiconductor lasers | |
| JPH0556036B2 (ja) | ||
| US5373173A (en) | Apparatus for semiconductor laser | |
| US6088378A (en) | Ring cavity type surface emitting semiconductor laser and fabrication method thereof | |
| JPH03293790A (ja) | 広ストライプ型レーザダイオード | |
| JPS5940592A (ja) | 半導体レ−ザ素子 | |
| JP4656398B2 (ja) | ブロードエリア型半導体レーザ素子 | |
| JP2516953B2 (ja) | 半導体レ―ザ装置の製造方法 | |
| JPH06302908A (ja) | 半導体レーザ | |
| US4870651A (en) | Semiconductor light-emitting apparatus | |
| US4914669A (en) | Semiconductor laser array apparatus | |
| JP2846668B2 (ja) | ブロードエリアレーザ | |
| JP2723888B2 (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JP2531719B2 (ja) | 半導体レ―ザ― | |
| JP3606933B2 (ja) | 半導体レーザ | |
| JP2565924B2 (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| JP3129450B2 (ja) | 半導体発光装置及びその製造方法 | |
| JPH04209583A (ja) | 周期利得型半導体レーザ素子 | |
| JPH04199133A (ja) | 光増幅器および光集積回路 | |
| JPH0722699A (ja) | 立体共振器型面発光レーザ | |
| JPH0316192A (ja) | 半導体レーザ | |
| KR100255693B1 (ko) | 레이저 다이오드와 그 제조방법 | |
| JP4024319B2 (ja) | 半導体発光装置 | |
| JP2687449B2 (ja) | 半導体レーザ及びその製造方法 | |
| JPS58134491A (ja) | 半導体レ−ザ−装置 |