JP2849423B2 - 半導体レーザ素子およびその製造方法 - Google Patents
半導体レーザ素子およびその製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、長距離光通信用の半導体レーザ素子およ
びその製造方法に関するものである。
びその製造方法に関するものである。
（従来の技術） 従来、この種の半導体レーザ素子は「1.5μｍ帯λ/4
シフトDFBレーザの特性評価」電子情報通信学会総合全
国大会（昭和62年）872,P4−34に開示されるものがあ
り、InP基板上に回折格子をもつ埋め込み型の半導体レ
ーザである。
シフトDFBレーザの特性評価」電子情報通信学会総合全
国大会（昭和62年）872,P4−34に開示されるものがあ
り、InP基板上に回折格子をもつ埋め込み型の半導体レ
ーザである。
第３図（ａ）はこの半導体レーザの構造を示す一部を
切欠して断面した斜視図であり、また、第３図（ｂ）は
第３図（ａ）における円Ａの部分の位相シフト領域の拡
大図である。
切欠して断面した斜視図であり、また、第３図（ｂ）は
第３図（ａ）における円Ａの部分の位相シフト領域の拡
大図である。
この第３図（ａ），第３図（ｂ）の両図において、１
はＰ側電極、２はSiO2絶縁膜、３と５はＰ−InPブロッ
ク層、４はｎ−InPブロック層、６はｎ−InP基板、７は
ｎ側電極、８はＰ−InPクラッド層、９はＰ−InGaAsPア
ンチメルトバック層、10はInGaAsP活性層、11はｎ−InG
aAsPガイド層、12は回折格子である。
はＰ側電極、２はSiO2絶縁膜、３と５はＰ−InPブロッ
ク層、４はｎ−InPブロック層、６はｎ−InP基板、７は
ｎ側電極、８はＰ−InPクラッド層、９はＰ−InGaAsPア
ンチメルトバック層、10はInGaAsP活性層、11はｎ−InG
aAsPガイド層、12は回折格子である。
次に製造工程の手順について説明する。
まず回折格子12を形成したＮ−InP基板６上に、液層
エピタキシャル成長法により、Ｎ−InGaAsPガイド層1
1、InGaAsP活性層10、Ｐ−InGaAsPアンチメルトバック
層９、Ｐ−InPクラッド層８を結晶成長させ、ダブルヘ
テロ構造を形成する。
エピタキシャル成長法により、Ｎ−InGaAsPガイド層1
1、InGaAsP活性層10、Ｐ−InGaAsPアンチメルトバック
層９、Ｐ−InPクラッド層８を結晶成長させ、ダブルヘ
テロ構造を形成する。
ブロムメタノールエッチャントによりSiO2などの酸化
薄膜をマスクとして上記InGaAsP活性層10の幅が1.5〜2.
0μｍになるようにウェットエッチングし、メサストラ
イプを形成する。
薄膜をマスクとして上記InGaAsP活性層10の幅が1.5〜2.
0μｍになるようにウェットエッチングし、メサストラ
イプを形成する。
メサストライプ形成後、再び液相エピタキシャル成長
法により、Ｐ−InPブロック層５、ｎ−InPブロック層４
を形成した後、Ｐ−InPブロック層３を形成する。
法により、Ｐ−InPブロック層５、ｎ−InPブロック層４
を形成した後、Ｐ−InPブロック層３を形成する。
さらに、このＰ−InPブロック層３上にSiO2絶縁膜２
を介してＰ側電極１を形成するとともに、ｎ−InP基板
６の下面にｎ側電極７を形成する。
を介してＰ側電極１を形成するとともに、ｎ−InP基板
６の下面にｎ側電極７を形成する。
このように構造とすることで、注入された順方向電流
は、ｎ−InPブロック層４とＰ−InPブロック層５の界面
でＮ−Ｐ逆バイアスとなるので、メサ部以外では流れ
ず、メサ部に集中する。
は、ｎ−InPブロック層４とＰ−InPブロック層５の界面
でＮ−Ｐ逆バイアスとなるので、メサ部以外では流れ
ず、メサ部に集中する。
すなわち、InGaAsP活性層10があるメサ部に電流が集
中するので、レーザ発振闘値は低下し、かつInGaAsP活
性層10の屈折率はその両側のＰ−InPブロック層５、ｎ
−InPブロック層４より大きいので、光の閉じ込めも行
なえるものである。
中するので、レーザ発振闘値は低下し、かつInGaAsP活
性層10の屈折率はその両側のＰ−InPブロック層５、ｎ
−InPブロック層４より大きいので、光の閉じ込めも行
なえるものである。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記構成の半導体レーザでは、InGaAs
P活性層10の幅を規制するために、ウェットエッチング
によりメサストライプを形成しているので、エッチング
液の経時変化や、液温度の不安定性により、ストライプ
幅や深さのバラツキが大きく、再現性や、歩留りが悪い
という問題点があった。
P活性層10の幅を規制するために、ウェットエッチング
によりメサストライプを形成しているので、エッチング
液の経時変化や、液温度の不安定性により、ストライプ
幅や深さのバラツキが大きく、再現性や、歩留りが悪い
という問題点があった。
また、２回目の埋め込み成長時に、Ｐ−InPブロック
層５がＰ−InPクラッド層８とつながってしまい、リー
クパスを形成し、光出力、温度特性に悪影響をおよぼす
という問題点があった。
層５がＰ−InPクラッド層８とつながってしまい、リー
クパスを形成し、光出力、温度特性に悪影響をおよぼす
という問題点があった。
本発明の請求項１の発明は、前記従来技術が持ってい
る問題点のうち、Ｐ−InPブロック層とＰ−InPクラッド
層とのリークパスによる素子特性に悪影響を及ぼすとい
う問題点について解決した半導体レーザ素子を提供する
ものである。
る問題点のうち、Ｐ−InPブロック層とＰ−InPクラッド
層とのリークパスによる素子特性に悪影響を及ぼすとい
う問題点について解決した半導体レーザ素子を提供する
ものである。
また、請求項２の発明は前記従来技術が持っている問
題点のうち、エッチング液の不安定性によるメサストラ
イプの再現性および歩留りが悪いという問題点について
解決した半導体レーザ素子の製造方法を提供するもので
ある。
題点のうち、エッチング液の不安定性によるメサストラ
イプの再現性および歩留りが悪いという問題点について
解決した半導体レーザ素子の製造方法を提供するもので
ある。
（課題を解決するための手段） 請求項１の発明は前記問題点を解決するために、半導
体レーザ素子において、半導体基板に形成した半絶縁性
あるいは半導体の逆バイアスを用いた電流ブロック層に
形成したストライプ状の電流通路と、この電流通路と直
交する方向に形成した回折格子とを設けたものである。
体レーザ素子において、半導体基板に形成した半絶縁性
あるいは半導体の逆バイアスを用いた電流ブロック層に
形成したストライプ状の電流通路と、この電流通路と直
交する方向に形成した回折格子とを設けたものである。
また、請求項２の発明は前記問題点を解決するため
に、半導体レーザ素子の製造方法において、半導体基板
上に気相成長法により半絶縁性あるいは半導体の逆バイ
アスを用いて電流ブロック層を成長させる工程と、この
電流ブロック層にストライプを形成して不純物を拡散す
ることにより電流通路を形成する工程と、二光束干渉露
光法およびウェットエッチングにより電流通路と直交す
る方向に回折格子を形成する工程とを導入したものであ
る。
に、半導体レーザ素子の製造方法において、半導体基板
上に気相成長法により半絶縁性あるいは半導体の逆バイ
アスを用いて電流ブロック層を成長させる工程と、この
電流ブロック層にストライプを形成して不純物を拡散す
ることにより電流通路を形成する工程と、二光束干渉露
光法およびウェットエッチングにより電流通路と直交す
る方向に回折格子を形成する工程とを導入したものであ
る。
（作 用） 請求項１の発明によれば、以上のように、半導体レー
ザ素子を構成したので、半導体レーザ素子に電流を供給
することにより、不純物拡散によって形成された電流通
路にのみ電流が集中して流れ、内部電流狭搾型の半導体
レーザ素子となり、したがって、前記問題点が解決でき
る。
ザ素子を構成したので、半導体レーザ素子に電流を供給
することにより、不純物拡散によって形成された電流通
路にのみ電流が集中して流れ、内部電流狭搾型の半導体
レーザ素子となり、したがって、前記問題点が解決でき
る。
また、請求項２の発明によれば、半導体レーザ素子の
製造方法において、以上のような工程を導入したので、
半導体基板上に気相成長により半絶縁性あるいは半導体
の逆バイアスを用いて形成した電流ブロック層にストラ
イプの形成後、不純物を拡散し、電流通路を形成した
後、二光束干渉露光法とウェットエッチングにより、電
流通路に対して直交する方向に電流ブロック層が形成で
き、したがって、前記問題点を除去する。
製造方法において、以上のような工程を導入したので、
半導体基板上に気相成長により半絶縁性あるいは半導体
の逆バイアスを用いて形成した電流ブロック層にストラ
イプの形成後、不純物を拡散し、電流通路を形成した
後、二光束干渉露光法とウェットエッチングにより、電
流通路に対して直交する方向に電流ブロック層が形成で
き、したがって、前記問題点を除去する。
（実施例） 以上、この発明の半導体レーザ素子およびその製造方
法の実施例について図面に基づき説明する。第１図はこ
の発明の半導体レーザ素子の斜視図であり、第２図
（ａ）〜第２図（ｅ）はその製造工程を説明するための
工程断面図である。
法の実施例について図面に基づき説明する。第１図はこ
の発明の半導体レーザ素子の斜視図であり、第２図
（ａ）〜第２図（ｅ）はその製造工程を説明するための
工程断面図である。
まず、第２図より、製造工程から説明する。第２図
（ａ）に示すように、Ｐ−InP基板21上に有機金属気相
成長法などの気相成長により、半絶縁性のInPあるいは
半導体の逆バイアスを用いた電流ブロック層22を厚さ２
〜３μｍほど、エピタキシャル成長する。
（ａ）に示すように、Ｐ−InP基板21上に有機金属気相
成長法などの気相成長により、半絶縁性のInPあるいは
半導体の逆バイアスを用いた電流ブロック層22を厚さ２
〜３μｍほど、エピタキシャル成長する。
次に、第２図（ｂ）に示すように、電流ブロック層22
上にSiO2などの酸化膜23を形成した後、ホトリソエッチ
ングにより、幅2.0〜1.5μｍのストライプ24を逆メサ方
向に形成する。
上にSiO2などの酸化膜23を形成した後、ホトリソエッチ
ングにより、幅2.0〜1.5μｍのストライプ24を逆メサ方
向に形成する。
その後、熱拡散もしくはイオン注入法などの不純物拡
散によりZnなどのＰ型になる不純物をこのストライプ24
に拡散し、電流通路25を形成する。
散によりZnなどのＰ型になる不純物をこのストライプ24
に拡散し、電流通路25を形成する。
この不純物の拡散後、第２図（ｃ）に示すように、酸
化膜23を除去した後に、二光束干渉露光法およびウェッ
トエッチングにより、電流通路25に直交する方向に回折
格子26を形成する。
化膜23を除去した後に、二光束干渉露光法およびウェッ
トエッチングにより、電流通路25に直交する方向に回折
格子26を形成する。
この回折格子26のピッチは発振成長1.3μｍの場合に
約2020Å、1.55μｍの場合に2400Åである。
約2020Å、1.55μｍの場合に2400Åである。
回折格子26の形成後、液相エピタキシャル成長法によ
り、第２図（ｄ）に示すように、Ｐ−InGaAsPガイド層2
7、Ｐ−InGaAsP活性層28、ｎ−InGaAsPアンチメルトバ
ック層29、ｎ−InPクラッド層30、ｎ−InGaAsPコンタク
ト層31を順次結晶成長させて結晶層34を形成する。
り、第２図（ｄ）に示すように、Ｐ−InGaAsPガイド層2
7、Ｐ−InGaAsP活性層28、ｎ−InGaAsPアンチメルトバ
ック層29、ｎ−InPクラッド層30、ｎ−InGaAsPコンタク
ト層31を順次結晶成長させて結晶層34を形成する。
最後に、第２図（ｅ）に示すように、ｎ−InGaAsPコ
ンタクト層31上にＰ側電極32を形成するとともに、Ｐ−
In半導体基板21の下面にｎ側電極33を形成する。かくし
て、第１図に示すごとき半導体レーザ素子35が製造され
る。
ンタクト層31上にＰ側電極32を形成するとともに、Ｐ−
In半導体基板21の下面にｎ側電極33を形成する。かくし
て、第１図に示すごとき半導体レーザ素子35が製造され
る。
以上のようにして製造した半導体レーザ素子35に順方
向電流を供給すると、不純物の拡散によって形成された
電流通路部25のみに電流が集中するいわゆる内部電流狭
搾型の半導体レーザ素子となり、ウェットエッチングな
どによって形成される従来の埋込み型に比べ、製造方法
が容易で、歩留りのよい素子を提供できるとともに、従
来例におけるブロック層とクラッド層の接触によるリー
クパスの形成を防止できることになる。
向電流を供給すると、不純物の拡散によって形成された
電流通路部25のみに電流が集中するいわゆる内部電流狭
搾型の半導体レーザ素子となり、ウェットエッチングな
どによって形成される従来の埋込み型に比べ、製造方法
が容易で、歩留りのよい素子を提供できるとともに、従
来例におけるブロック層とクラッド層の接触によるリー
クパスの形成を防止できることになる。
（発明の効果） 以上、詳細に説明したように請求項１の発明によれ
ば、半導体基板上の電流ブロック層にストライプを形成
して不純物を拡散して電流通路を形成するとともに、電
流通路に対して直交方向に回折格子を設けたので、通常
のウェットエッチングと埋込み成長によって形成される
埋込み型半導体レーザ素子に比べ、エッチングによるメ
サ形状の不安定性とブロック層とクラッド層の接触によ
るリークパスを防止できるとともに、低闘値で高光出力
が得られ、しかも温度特性の向上が期待できる。
ば、半導体基板上の電流ブロック層にストライプを形成
して不純物を拡散して電流通路を形成するとともに、電
流通路に対して直交方向に回折格子を設けたので、通常
のウェットエッチングと埋込み成長によって形成される
埋込み型半導体レーザ素子に比べ、エッチングによるメ
サ形状の不安定性とブロック層とクラッド層の接触によ
るリークパスを防止できるとともに、低闘値で高光出力
が得られ、しかも温度特性の向上が期待できる。
また、請求項２の発明によれば、半導体基板上の電流
ブロック層にストライプを形成した後、不純物を拡散す
ることにより電流通路を形成し、この電流通路に対して
直交方向に二光束露光法をウェットエッチングにより、
回折格子を形成した後、結晶層を形成するようにしたの
で、製造が容易で、歩留りの向上が期待できる。
ブロック層にストライプを形成した後、不純物を拡散す
ることにより電流通路を形成し、この電流通路に対して
直交方向に二光束露光法をウェットエッチングにより、
回折格子を形成した後、結晶層を形成するようにしたの
で、製造が容易で、歩留りの向上が期待できる。
第１図はこの発明の半導体レーザ素子の一実施例の斜視
図、第２図（ａ）ないし第２図（ｅ）はこの発明の半導
体レーザ素子の製造方法を説明するための工程断面図、
第３図（ａ）は従来の半導体レーザ素子の製造方法を説
明するための従来の半導体レーザ素子の一部断面斜視
図、第３図（ｂ）は第３図（ａ）の円Ａの部分の拡大図
である。 21……Ｐ−In半導体基板、22……電流ブロック層、23…
…酸化膜、24……ストライプ、25……電流通路、26……
回折格子、27……Ｐ−InGaAsP、28……Ｐ−InGaAsP、29
……ｎ−InGaAsP、30……ｎ−InPクラッド層、31……ｎ
−InGaAsPコンタクト層、34……結晶層、35……半導体
レーザ素子。
図、第２図（ａ）ないし第２図（ｅ）はこの発明の半導
体レーザ素子の製造方法を説明するための工程断面図、
第３図（ａ）は従来の半導体レーザ素子の製造方法を説
明するための従来の半導体レーザ素子の一部断面斜視
図、第３図（ｂ）は第３図（ａ）の円Ａの部分の拡大図
である。 21……Ｐ−In半導体基板、22……電流ブロック層、23…
…酸化膜、24……ストライプ、25……電流通路、26……
回折格子、27……Ｐ−InGaAsP、28……Ｐ−InGaAsP、29
……ｎ−InGaAsP、30……ｎ−InPクラッド層、31……ｎ
−InGaAsPコンタクト層、34……結晶層、35……半導体
レーザ素子。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坪田 孝志 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電 気工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−194581（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−125488（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−124279（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−50461（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01S 3/18
Claims (2)
- 【請求項１】（ａ）半導体基板上に形成された半絶縁性
あるいは半導体の逆バイアスを用いた電流ブロック層
と、 （ｂ）この電流ブロック層に形成されたストライプに不
純物を拡散して形成した電流通路と、 （ｃ）この電流通路に対して直交方向に上記電流ブロッ
ク層に形成した回折格子と、 （ｄ）上記電流上通路および上記回折格子上に形成され
た結晶層と、 よりなる半導体レーザ素子。 - 【請求項２】（ａ）半導体基板上に気相成長により半絶
縁性または半導体の逆バイアスを用いて電流ブロック層
を形成する工程と、 （ｂ）この電流ブロック層にストライプを形成して不純
物を拡散することにより電流通路を形成する工程と、 （ｃ）上記電流ブロック層において二光束露光法および
ウェットエッチングにより上記電流通路に対して直交方
向に回折格子を形成する工程と、 （ｄ）上記回折格子の形成後エピタキシャル成長法によ
り結晶層を形成する工程と、 よりなる半導体レーザ素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP98890A JP2849423B2 (ja) | 1990-01-09 | 1990-01-09 | 半導体レーザ素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP98890A JP2849423B2 (ja) | 1990-01-09 | 1990-01-09 | 半導体レーザ素子およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03206677A JPH03206677A (ja) | 1991-09-10 |
| JP2849423B2 true JP2849423B2 (ja) | 1999-01-20 |
Family
ID=11488980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP98890A Expired - Lifetime JP2849423B2 (ja) | 1990-01-09 | 1990-01-09 | 半導体レーザ素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2849423B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10008584A1 (de) * | 2000-02-24 | 2001-09-13 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Halbleiterbauelement für die Emission elektromagnetischer Strahlung und Verfahren zu dessen Herstellung |
-
1990
- 1990-01-09 JP JP98890A patent/JP2849423B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03206677A (ja) | 1991-09-10 |
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