JP3057188B2 - Independently driven multi-beam laser and its manufacturing method - Google Patents

Independently driven multi-beam laser and its manufacturing method

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JP3057188B2
JP3057188B2 JP4135294A JP13529492A JP3057188B2 JP 3057188 B2 JP3057188 B2 JP 3057188B2 JP 4135294 A JP4135294 A JP 4135294A JP 13529492 A JP13529492 A JP 13529492A JP 3057188 B2 JP3057188 B2 JP 3057188B2
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cladding layer
compound semiconductor
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、独立駆動型のマルチビ
ームレーザ、特にAlGaAs系化合物半導体より成る
独立駆動型マルチビームレーザ及びその製造方法に係わ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an independently driven multi-beam laser, and more particularly to an independently driven multi-beam laser made of an AlGaAs compound semiconductor and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体レーザの高集積化・高速処理化な
どの要請に対し、1チップ内に複数の独立制御が可能な
レーザビームを有するマルチビーム半導体レーザが開発
されている。このような独立制御のマルチビームレーザ
においては、単体素子とは異なり複数の独立した入力端
子を必要とするため、例えばレーザビーム毎に独立した
電極をパターニング形成し、更に活性層を横切る深さに
まで達する程度の溝をRIE(反応性イオンエッチン
グ)等のドライエッチングにより形成して素子分離を行
う等の方法が考えられる。
2. Description of the Related Art Multi-beam semiconductor lasers having a plurality of independently controllable laser beams in one chip have been developed in response to demands for high integration and high-speed processing of semiconductor lasers. In such an independently controlled multi-beam laser, unlike a single element, a plurality of independent input terminals are required.For example, an independent electrode is patterned and formed for each laser beam, and furthermore, a depth traversing the active layer is set. A method is conceivable in which a groove is reached to such an extent that it is formed by dry etching such as RIE (reactive ion etching) to perform element isolation.

【0003】しかしながらこのように活性層を横切るド
ライエッチングを行うときは結晶にダメージを与える恐
れがあり、特性の劣化を招き、信頼性の低下を招来する
という問題がある。
However, when dry etching is performed across the active layer as described above, there is a possibility that the crystal may be damaged, and there is a problem that characteristics are deteriorated and reliability is deteriorated.

【0004】一方本出願人は、先に特開平2−1742
87号においてSDH(SeparatedDouble Hetero Junct
ion)型の半導体レーザを提案した。このSDH型半導
体レーザは、図3にその一例の略線的拡大断面図を示す
ように、先ず第1導電型例えばn型で一主面が{10
0}結晶面を有する例えばGaAs化合物半導体基板1
のその一主面に図3においてその紙面と直交する〈01
1〉結晶軸方向に延びるストライプ状のリッジ2が形成
され、このリッジ2を有する基板1の一主面上に順次通
常のMOCVD法(有機金属による化学的気相成長法)
すなわちメチル系MOCVD法によって連続的に第1導
電型例えばn型のクラッド層33と低不純物濃度ないし
はアンドープの活性層4と第2導電型例えばp型の第1
のクラッド層35と、第1導電型例えばn型の電流ブロ
ック層6と、第2導電型例えばp型の第2のクラッド層
7と、第2導電型のキャップ層8との各半導体層が1回
のエピタキシャル成長によって形成されてなる。
On the other hand, the present applicant has previously disclosed in
In issue 87, SDH (Separated Double Hetero Junct
An ion) type semiconductor laser was proposed. As shown in a schematic enlarged cross-sectional view of an example of this SDH type semiconductor laser in FIG. 3, first, a first conductivity type, for example, n-type and one main surface is # 10.
For example, a GaAs compound semiconductor substrate 1 having a 0 ° crystal plane
<01> orthogonal to the paper surface in FIG.
1> A stripe-shaped ridge 2 extending in the crystal axis direction is formed, and a normal MOCVD method (a chemical vapor deposition method using an organic metal) is sequentially formed on one main surface of the substrate 1 having the ridge 2.
That is, the first conductivity type, for example, the n-type cladding layer 33, the low impurity concentration or undoped active layer 4 and the second conductivity type, for example, the p-type first
, A first conductive type, for example, an n-type current blocking layer 6, a second conductive type, for example, a p-type second clad layer 7, and a second conductive type cap layer 8, It is formed by one epitaxial growth.

【0005】ここに第1導電型のクラッド層33と第2
導電型の第1及び第2のクラッド層35及び7と、第1
導電型の電流ブロック層6とは、活性層4に比しバンド
ギャップが大すなわち屈折率が小なる材料より成る。
Here, the first conductivity type cladding layer 33 and the second conductivity type
First and second conductive cladding layers 35 and 7;
The conductive type current blocking layer 6 is made of a material having a larger band gap, that is, a smaller refractive index than the active layer 4.

【0006】そして、この場合基板1及びリッジ2との
結晶方位、リッジ2の幅及び高さ、即ちその両側の溝の
深さ、さらに第1導電型のクラッド層33、活性層4、
第2導電型の第1のクラッド層35等の厚さを選定する
ことによってリッジ2上に第1導電型のクラッド層3
3、活性層4、第2導電型の第1のクラッド層35を、
メサ溝上におけるそれらと分断するように斜面9A及び
9Bによる断層を形成し、これら斜面9A及び9Bによ
って分断されたストライプ状のエピタキシャル成長層1
0がリッジ2状に形成されるようにする。
In this case, the crystal orientation with respect to the substrate 1 and the ridge 2, the width and height of the ridge 2, that is, the depth of the groove on both sides thereof, and the first conductive type clad layer 33, the active layer 4,
By selecting the thickness of the second conductive type first cladding layer 35 and the like, the first conductive type cladding layer 3 is formed on the ridge 2.
3, the active layer 4, the first cladding layer 35 of the second conductivity type,
A fault is formed by the slopes 9A and 9B so as to be separated from those on the mesa groove, and the striped epitaxial growth layer 1 separated by the slopes 9A and 9B is formed.
0 is formed in a ridge 2 shape.

【0007】これは、メチル系の有機金属を原料ガスと
して行ったMOCVD法による場合、{111}B結晶
面が一旦生じてくると、この面に関してはエピタキシャ
ル成長が生じにくいことを利用して、ストライプ状のエ
ピタキシャル成長層10を形成するものである。そし
て、この場合電流ブロック層6は、ストライプ状のエピ
タキシャル成長層10によってこれを挟んでその両側に
分断され、この分断によって生じた両端面が丁度ストラ
イプ状エピタキシャル成長層10における他と分断され
たストライプ状活性層4の両側端面即ち斜面9A及び9
Bに臨む端面に衝合するようになされる。
[0007] In the case of MOCVD using a methyl-based organic metal as a source gas, once a {111} B crystal plane is formed, it is difficult to make epitaxial growth on this plane. The epitaxial growth layer 10 is formed. In this case, the current block layer 6 is divided on both sides of the stripe-shaped epitaxial growth layer 10 by sandwiching the current block layer 6, and both end surfaces generated by this division are separated from the other in the stripe-shaped epitaxial growth layer 10. Both end faces or slopes 9A and 9 of layer 4
It is made to abut against the end face facing B.

【0008】このようにしてリッジ2上のストライプ状
エピタキシャル成長層10における活性層4が、これよ
り屈折率の小さい電流ブロック層6によって挟みこまれ
るように形成されて横方向の閉じ込めがなされて発光動
作領域となるようにされ、しかもこの電流ブロック層6
の存在によってストライプ状エピタキシャル成長層10
の両外側においては、第2導電型の第2のクラッド層7
と、ブロック層6と、第2導電型の第1のクラッド層3
5と、第1導電型のクラッド層33とによってp−n−
p−nのサイリスタが形成されて、ここにおける電流が
阻止され、これによってこのリッジ2上のストライプ状
エピタキシャル成長層10の活性層4に電流が集中する
ようになされて、低閾値電流化をはかるようになされて
いる。
In this manner, the active layer 4 in the stripe-shaped epitaxial growth layer 10 on the ridge 2 is formed so as to be sandwiched by the current blocking layer 6 having a smaller refractive index, and confinement in the lateral direction is performed, so that light emission operation is performed. Region, and the current blocking layer 6
The stripe-shaped epitaxial growth layer 10
Of the second conductive type second cladding layer 7
, A block layer 6, and a first cladding layer 3 of the second conductivity type
5 and the first conductivity type cladding layer 33,
A pn thyristor is formed and the current there is blocked, whereby the current is concentrated on the active layer 4 of the stripe-shaped epitaxial growth layer 10 on the ridge 2 so as to reduce the threshold current. Has been made.

【0009】また上述したようなSDH型半導体レーザ
に対して、本出願人は先に特開平4−98888号にお
いて、その一例の略線的拡大断面図を図4に示すよう
に、複数のリッジ間の溝内に活性層を形成して、独立駆
動を行う独立駆動型のマルチビームレーザを提案した。
この半導体レーザは、{100}結晶面より成る主面を
有する例えばn型の半導体基体21上にバッファ層21
を介して第2導電型この場合p型の第1のクラッド層が
エピタキシャル成長され、この第2導電型の第1のクラ
ッド層を横切り、バッファ層22に達する深さの複数の
ストライプ状の溝32Aが、RIE等の異方性エッチン
グにより基体21の主面に垂直な方向にエッチング形成
されて成る。この溝32Aは、〈011〉結晶軸方向に
延長するパターンとしてストライプ状に形成され、これ
らに挟まれたリッジ22が〈011〉結晶軸方向に延長
するストライプ状パターンとして設けられるようにな
す。そしてこの溝32A上を含んで第1導電型この場合
n型のクラッド層24、活性層25及び第2導電型即ち
p型の第2のクラッド層26及びキャップ層27が順次
MOCVD法によりエピタキシャル成長され、この上を
覆って全面的に絶縁層28が被着され、各溝32A上に
相当する位置にRIE等により開口が設けられてAl等
の金属が蒸着されて、各溝32A内に設けられた活性層
25に対応する電極29がそれぞれ形成されて、独立駆
動型のマルチビームレーザが構成される。
The applicant of the present invention has previously disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-98888 a plurality of ridges as shown in FIG. We proposed an independently driven multi-beam laser that drives independently by forming an active layer in the groove between them.
The semiconductor laser has a buffer layer 21 on an n-type semiconductor substrate 21 having a main surface of {100} crystal plane, for example.
In this case, a first cladding layer of the second conductivity type, in this case, a p-type first cladding layer is epitaxially grown, and a plurality of stripe-shaped grooves 32A having a depth reaching the buffer layer 22 across the first cladding layer of the second conductivity type. Is formed by anisotropic etching such as RIE in a direction perpendicular to the main surface of the base 21. The groove 32A is formed in a stripe shape as a pattern extending in the <011> crystal axis direction, and the ridge 22 sandwiched therebetween is provided as a stripe pattern extending in the <011> crystal axis direction. The n-type cladding layer 24, the active layer 25, and the second conductivity type, that is, the p-type second cladding layer 26 and the cap layer 27 are epitaxially grown by MOCVD in this order including the groove 32A. An insulating layer 28 is applied over the entire surface, an opening is provided at a position corresponding to each groove 32A by RIE or the like, and a metal such as Al is vapor-deposited and provided in each groove 32A. The electrodes 29 corresponding to the active layers 25 are respectively formed, and an independently driven multi-beam laser is formed.

【0010】このような構成による場合、上述したよう
に主面の結晶面及びリッジの延長する結晶方位を選定す
ることによって、リッジ32上においては{111}B
結晶面より成る斜面を有する断面三角形状に第1導電型
のクラッド層24がエピタキシャル成長される。そして
更に、各クラッド層23、24の厚さ及びリッジ32の
幅等を適切に選定することによって、リッジ32上にお
いては、第1導電型のクラッド層24のみがエピタキシ
ャル成長されると共に、溝32A内においては活性層2
5が各溝32A内に独別にエピタキシャル成長されてそ
の横方向の端面がリッジ32に衝合されるようになされ
ており、活性層25が上下及び横方向にクラッド層2
3、24及び26によって囲まれた埋込み型構成を採る
ことができ、またリッジ2上においてはnpnサイリス
タ構造となり、活性層25に電流集中がなされ、低閾値
電流化がはかられている。
In such a configuration, as described above, by selecting the crystal plane of the main surface and the crystal orientation in which the ridge extends, {111} B
The cladding layer 24 of the first conductivity type is epitaxially grown in a triangular cross section having a slope formed of a crystal plane. Further, by appropriately selecting the thickness of each of the cladding layers 23 and 24, the width of the ridge 32, and the like, on the ridge 32, only the first conductivity type cladding layer 24 is epitaxially grown and the groove 32A is formed. In the active layer 2
5 is epitaxially grown separately in each groove 32A so that its lateral end face abuts on the ridge 32. The active layer 25 is vertically and laterally clad with the cladding layer 2.
A buried structure surrounded by 3, 24, and 26 can be adopted, and an npn thyristor structure is formed on the ridge 2, current is concentrated on the active layer 25, and a lower threshold current is achieved.

【0011】更にこの場合、第2導電型の第2のクラッ
ド層26、キャップ層27の厚さを適切に選定すること
によって、キャップ層27がリッジ32上の各クラッド
層24に分断されるため、独立駆動を行うことが可能と
なる。
Further, in this case, by appropriately selecting the thicknesses of the second conductive type second clad layer 26 and the cap layer 27, the cap layer 27 is divided into the clad layers 24 on the ridge 32. , Independent driving can be performed.

【0012】しかしながらこのような構成による場合、
活性層25の横方向の端面は、エッチング形成によるリ
ッジ32の側面に衝合されているため、この部分におい
て結晶劣化を招く恐れがある。また特に共振器長を大と
する場合、即ち図4の紙面に直交する方向の長さが大と
される場合は、溝32Aの底部及び側面の平面性に問題
が生じて、溝32内にエピタキシャル成長される活性層
25の結晶性が不均一となる恐れがあり、特性の不均一
性を招き、信頼性の低下を招来する恐れがある。
However, in such a configuration,
Since the lateral end face of the active layer 25 is abutted on the side face of the ridge 32 formed by etching, there is a possibility that crystal degradation may occur in this portion. In particular, when the length of the resonator is large, that is, when the length in the direction perpendicular to the plane of FIG. 4 is large, there is a problem in the flatness of the bottom and side surfaces of the groove 32A. The crystallinity of the epitaxially grown active layer 25 may be non-uniform, which may cause non-uniformity of the characteristics and lower reliability.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、均一性及び
信頼性の向上をはかった独立駆動型のマルチビームレー
ザを提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides an independently driven multi-beam laser with improved uniformity and reliability.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明独立駆動型マルチ
ビームレーザは、その一例を図1の略線的拡大断面図に
示すように、化合物半導体基板1の{100}結晶面よ
り成る主面1S上に、化合物半導体基板1と逆導電型例
えばp型で、化合物半導体基板1の材料とエッチング選
択性を有する半導体層から成る〈011〉結晶軸方向に
延長する逆メサ状のリッジ2を複数本形成して構成し、
これらリッジ2及び化合物半導体基板1上を覆って全面
的に少なくとも化合物半導体基板1と同導電型例えばn
型の第1のクラッド層3、活性層4、逆導電型例えばp
型の第2のクラッド層5を設け、リッジ2上には第1の
クラッド層3のみを形成し、活性層4を各リッジ2の間
に独立して設ける構成とする。
As an example of the independently driven multi-beam laser of the present invention, as shown in an enlarged schematic sectional view of FIG. 1, a principal surface of a compound semiconductor substrate 1 composed of a {100} crystal plane. On the 1S, a plurality of <011> inverted mesa-shaped ridges 2 extending in the crystal axis direction, which are made of a semiconductor layer having a conductivity opposite to that of the compound semiconductor substrate 1 and having, for example, a p-type and having a selectivity to the compound semiconductor substrate 1 and etching selectivity, Formed and configured,
The ridge 2 and the compound semiconductor substrate 1 are entirely covered with at least the same conductivity type as the compound semiconductor substrate 1, for example, n.
Type first cladding layer 3, active layer 4, reverse conductivity type, for example, p
A second clad layer 5 of a mold is provided, only the first clad layer 3 is formed on the ridge 2, and the active layer 4 is provided independently between the ridges 2.

【0015】また本発明は、上述の独立駆動型マルチビ
ームレーザにおいて、化合物半導体基板1をGaAsよ
り構成し、リッジ2をAlGaAsより構成する。
According to the present invention, in the above-mentioned independent drive type multi-beam laser, the compound semiconductor substrate 1 is made of GaAs, and the ridge 2 is made of AlGaAs.

【0016】更に本発明は、上述の図1に示す独立駆動
型マルチビームレーザにおいて、リッジ2の高さhを2
μm以上として構成する。
Further, according to the present invention, in the independently driven multi-beam laser shown in FIG.
It is configured as μm or more.

【0017】また本発明独立駆動型マルチビームレーザ
の製造方法は、その一例の製造工程図を図2A〜Cに示
すように、GaAsより成る半導体基板1の{100}
より成る主面1S上に、半導体基板とは逆導電型例えば
p型でAlGaAsより成る逆メサ状のリッジ2を矢印
Aで示す〈011〉結晶軸方向に延長して設け、これら
リッジ2及び化合物半導体基板1上を覆って全面的に少
なくとも化合物半導体基板1と同導電型例えばn型の第
1のクラッド層3、活性層4、逆導電型例えばp型の第
2のクラッド層5を順次積層形成し、リッジ2上に第1
のクラッド層3のみを形成して、活性層4を各リッジ2
の間に独立して設けて構成する。
In the method of manufacturing an independently driven multi-beam laser according to the present invention, as shown in FIGS. 2A to 2C, an example of the manufacturing process is shown in FIG.
An inverted mesa-shaped ridge 2 made of AlGaAs and having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate, for example, p-type and made of AlGaAs, is provided on the main surface 1S made of A first cladding layer 3 of the same conductivity type, for example, an n-type, an active layer 4, and a second cladding layer 5 of the opposite conductivity type, for example, a p-type, are sequentially laminated on the entire surface of the semiconductor substrate 1 at least over the compound semiconductor substrate 1. Formed on the ridge 2
Is formed, and the active layer 4 is
Are provided independently of each other.

【0018】[0018]

【作用】上述したように、本発明においては化合物半導
体基板1上に、これとは逆導電型で、〈011〉結晶軸
方向に延長する逆メサ状のリッジ2を複数本設け、リッ
ジ3上に第1のクラッド層3のみを形成して、活性層4
を各リッジ2の間に独立して設ける構成とすることか
ら、上述の本出願人の出願に係る特開平4─98888
号公開公報におけるマルチビームレーザと同様に、電流
狭窄がなされて低閾値化をはかり、且つ独立駆動を可能
とすることができる。
As described above, in the present invention, on the compound semiconductor substrate 1, a plurality of inverted mesa-shaped ridges 2 of the opposite conductivity type and extending in the <011> crystal axis direction are provided. Only the first cladding layer 3 is formed on the
Are provided independently between the ridges 2, so that the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No.
As in the case of the multi-beam laser disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. H10-209, current constriction is performed to reduce the threshold value and to enable independent driving.

【0019】そして特に本発明構成においては、リッジ
2を構成する半導体層が基板材料とエッチング選択性を
有することから、このリッジ2の形成にあたってこの下
の化合物半導体基板1の主面1Sが露出するまでエッチ
ングすることにより、この主面1Sをリッジ2間の溝2
Aの底面として構成し、即ちこの溝2A内にエピタキシ
ャル成長される第1のクラッド層3の底面を基板1の主
面1Sに沿って形成される平面性に優れた結晶面として
構成とすることができる。またこのとき溝2A内のクラ
ッド層3の側面部は基板1の主面1Sに対し垂直な垂直
面3Vが自然発生的に生じることから、この上に成長さ
れる活性層4は、横方向の端面においても良好な結晶性
をもって形成される。
Particularly, in the structure of the present invention, since the semiconductor layer constituting the ridge 2 has a substrate material and etching selectivity, the main surface 1S of the compound semiconductor substrate 1 below the ridge 2 is exposed when the ridge 2 is formed. The main surface 1S is etched to the groove 2 between the ridges 2
A, that is, the bottom surface of the first cladding layer 3 epitaxially grown in the trench 2A is formed as a crystal plane having excellent flatness formed along the main surface 1S of the substrate 1. it can. At this time, since the side surface of the cladding layer 3 in the groove 2A naturally has a vertical surface 3V perpendicular to the main surface 1S of the substrate 1, the active layer 4 grown on the side surface is in a lateral direction. It is formed with good crystallinity also at the end face.

【0020】また他の本発明によれば、基板1の材料を
GaAsとし、リッジ2の材料をAlGaAsとするこ
とにより、上述したようにエッチング選択性をもって確
実に逆メサ状リッジ2を形成することができ、良好な結
晶性をもって活性層4をエピタキシャル成長することが
できる。
According to another aspect of the present invention, the material of the substrate 1 is made of GaAs and the material of the ridge 2 is made of AlGaAs, so that the inverted mesa-shaped ridge 2 can be reliably formed with etching selectivity as described above. The active layer 4 can be epitaxially grown with good crystallinity.

【0021】更に他の本発明によれば、リッジ2の高さ
hを2μm以上とすることによって、溝2A内に確実に
上下(厚さ)方向及び横方向に光の閉じ込めが成された
DH(ダブルヘテロ)型構造のレーザを形成することが
できるため、低閾値の半導体レーザを構成することがで
きる。
According to still another aspect of the present invention, by setting the height h of the ridge 2 to 2 μm or more, light can be reliably confined in the vertical (thickness) direction and the lateral direction in the groove 2A. Since a (double hetero) type laser can be formed, a semiconductor laser with a low threshold can be formed.

【0022】また他の本発明製造方法においては、上述
したようにGaAs基板上に、これに対しエッチング選
択性を有するAlGaAsより成るリッジ2を設けるこ
とから、上述したように活性層4を良好な結晶面をもっ
て形成することができる。
In another manufacturing method of the present invention, the ridge 2 made of AlGaAs having etching selectivity is provided on the GaAs substrate as described above. It can be formed with a crystal plane.

【0023】従って、本発明構成及び本発明製造方法に
よれば、上述したようなマルチビームレーザにおいてそ
の共振器長が大とされる場合においても、各レーザの活
性層を均一な結晶性をもって構成することができ、独立
駆動型マルチビームレーザの各レーザ光の均一性をはか
って信頼性の向上をはかることができる。
Therefore, according to the configuration and the manufacturing method of the present invention, even when the resonator length is increased in the above-described multi-beam laser, the active layer of each laser is formed with uniform crystallinity. The reliability can be improved by measuring the uniformity of each laser beam of the independently driven multi-beam laser.

【0024】[0024]

【実施例】以下本発明独立駆動型マルチビームレーザの
一例を、本発明による製造方法の一例と共に図面を参照
して詳細に説明する。この例においては、AlGaAs
系化合物半導体によるマルチビームレーザを得る場合を
示す。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing an example of an independent driving type multi-beam laser according to the present invention. In this example, AlGaAs
The case where a multi-beam laser using a system compound semiconductor is obtained will be described.

【0025】先ず図1に示すように、n型GaAs等よ
り成る化合物半導体基板1の{100}結晶面より成る
主面1S上に、基板1とは逆導電型のこの場合p型Al
GaAs等の半導体層より成り、〈011〉結晶軸方向
に延長するストライプ状の逆メサ状リッジ2が形成さ
れ、このリッジ2上には基板1と同導電型この場合n型
のAlGaAs等より成る第1のクラッド層3が形成さ
れ、リッジ2に挟まれた各溝2A内にはこの第1のクラ
ッド層3と、真性のGaAs等より成る活性層4、更に
基板1とは逆導電型この場合p型のAlGaAs等より
成る第2のクラッド層5が積層形成されて成り、活性層
4が各リッジ2の間の溝2A内にそれぞれ独立して設け
られて構成される。
First, as shown in FIG. 1, on a main surface 1S of a {100} crystal plane of a compound semiconductor substrate 1 made of n-type GaAs or the like, a p-type Al
A <011> stripe-shaped inverted mesa-shaped ridge 2 extending in the crystal axis direction is formed of a semiconductor layer such as GaAs. On the ridge 2, the substrate 1 is formed of the same conductivity type, in this case, n-type AlGaAs. A first clad layer 3 is formed. In each groove 2A sandwiched between the ridges 2, the first clad layer 3, an active layer 4 made of intrinsic GaAs or the like, and a conductive type opposite to the substrate 1 are used. In this case, a second clad layer 5 made of p-type AlGaAs or the like is formed by lamination, and the active layers 4 are independently provided in the grooves 2A between the ridges 2, respectively.

【0026】この場合、各層3、4及び5をメチル系原
料ガスを用いたMOCVD法によりエピタキシャル成長
することによって、リッジ2上において一旦その縁部か
ら{111}B結晶面が生じると、この{111}B結
晶面上においてはエピタキシャル成長速度が極めて遅い
ことから、リッジ2上の半導体層は{111}B結晶面
より成る斜面9に囲まれた断面三角形状をなして形成さ
れる。
In this case, when each of the layers 3, 4 and 5 is epitaxially grown by MOCVD using a methyl-based source gas, once a {111} B crystal plane is generated from the edge on the ridge 2, Since the epitaxial growth rate is extremely slow on the} B crystal plane, the semiconductor layer on the ridge 2 is formed in a triangular cross section surrounded by the slope 9 composed of the {111} B crystal plane.

【0027】そしてリッジ2に挟まれた溝2A内におい
て第1のクラッド層3がエピタキシャル成長されるが、
このとき化合物半導体基板1の主面1Sと直交する{1
10}結晶面による垂直面3Vを生じながらエピタキシ
ャル成長する。
The first cladding layer 3 is epitaxially grown in the groove 2A sandwiched between the ridges 2.
At this time, {1 orthogonal to the main surface 1S of the compound semiconductor substrate 1
Epitaxial growth is performed while generating a vertical plane 3V by a 10 ° crystal plane.

【0028】このようなマルチビームレーザの製造方法
を、図2の製造工程図を参照して説明する。先ず図2A
に示すようにn型のGaAsより成る化合物半導体基板
1の{100}結晶面より成る主面1S上に、p型のA
lGaAsより成る半導体層12をMOCVD法等によ
り厚さ(高さ)hを例えば2μmとしてエピタキシャル
成長する。そしてこの上に、図2Aにおいて矢印Aで示
す〈110〉結晶軸方向に延長するストライプ状のレジ
スト13をレジストの塗布、パターン露光等により形成
する。
A method of manufacturing such a multi-beam laser will be described with reference to a manufacturing process diagram of FIG. First, FIG. 2A
As shown in FIG. 5, a p-type A is formed on a main surface 1S of a {100} crystal plane of a compound semiconductor substrate 1 of n-type GaAs.
The semiconductor layer 12 made of lGaAs is epitaxially grown by MOCVD or the like with a thickness (height) h of, for example, 2 μm. Then, a stripe-shaped resist 13 extending in the <110> crystal axis direction indicated by an arrow A in FIG. 2A is formed thereon by application of a resist, pattern exposure, or the like.

【0029】そして次にレジスト13をマスクとしてウ
ェットエッチング等によりエッチングを施して、図2B
に示すように基板1の主面1Aに達する深さの溝2Aと
これに挟まれたリッジ2を形成する。この場合、リッジ
2はレジスト13に沿う矢印Aで示す〈011〉結晶軸
方向に延長するストライプ状パターンとして、その高さ
hを例えば2μmとして形成される。
Then, etching is performed by wet etching or the like using the resist 13 as a mask, and FIG.
As shown in FIG. 5, a groove 2A having a depth reaching the main surface 1A of the substrate 1 and a ridge 2 sandwiched therebetween are formed. In this case, the ridge 2 is formed as a stripe pattern extending in the <011> crystal axis direction indicated by an arrow A along the resist 13 and having a height h of, for example, 2 μm.

【0030】そしてこの後図2Cに示すように、リッジ
2及び溝2A上を覆って全面的に、MOCVD法により
n型のAlGaAs等より成る第1のクラッド層3をエ
ピタキシャル成長する。このとき、リッジ2の高さ及び
幅、第1のクラッド層3の厚さを適切に選定することに
よって、リッジ2上においては第1のクラッド層2のみ
によって、{111}B結晶面より成る斜面9に囲まれ
た断面三角形状のエピタキシャル層が構成される。
Then, as shown in FIG. 2C, a first cladding layer 3 made of n-type AlGaAs or the like is epitaxially grown on the entire surface over the ridge 2 and the groove 2A by MOCVD. At this time, the height and width of the ridge 2 and the thickness of the first cladding layer 3 are appropriately selected, so that only the first cladding layer 2 forms a {111} B crystal plane on the ridge 2. An epitaxial layer having a triangular cross section surrounded by the slope 9 is formed.

【0031】またこのとき溝2A内においては、リッジ
2の縁部から基板1の主面1Sに対し直交する{11
0}結晶面より成る垂直面3Vが自然発生的に生じなが
ら第1のクラッド層3が成長する。このため、この第1
のクラッド層3の上面は、垂直面3Vに囲まれ、上面1
4が主面1Sに沿う平坦性の良い結晶面とされて形成さ
れる。このときこの上面14が、リッジ2の上面に比し
て低い位置となるときにそのエピタキシャル成長を停止
して、この上に図1に示すように、真性のGaAs等よ
り成る活性層4、p型のAlGaAs等より成る第2の
クラッド層5、p型のGaAs等より成るキャップ層8
を、キャップ層8の上面がリッジ2上の第1のクラッド
層3より成るエピタキシャル層の頂部に比し低い位置と
なるように各層4、5及び8の厚さを選定して、順次M
OCVD法によりエピタキシャル成長する。そしてキャ
ップ層8上の各活性層4の上部に相当する位置に、Al
等より成る電極11を蒸着等により複数本被着形成し、
また図示しないが基板1の裏面側にも対向電極を形成し
て、本発明による独立駆動型マルチビームレーザを得る
ことができる。
At this time, in the groove 2A, the edge of the ridge 2 is perpendicular to the main surface 1S of the substrate 1 and is # 11
The first cladding layer 3 grows while a vertical plane 3V composed of a 0 ° crystal plane is spontaneously generated. Therefore, this first
The upper surface of the cladding layer 3 is surrounded by a vertical surface 3V, and the upper surface 1
4 is formed as a crystal plane having good flatness along the main surface 1S. At this time, when the upper surface 14 is at a position lower than the upper surface of the ridge 2, the epitaxial growth is stopped, and the active layer 4 made of intrinsic GaAs or the like, as shown in FIG. Second cladding layer 5 made of AlGaAs or the like, cap layer 8 made of p-type GaAs or the like
The thickness of each of the layers 4, 5 and 8 is selected so that the upper surface of the cap layer 8 is at a lower position than the top of the epitaxial layer composed of the first cladding layer 3 on the ridge 2.
Epitaxial growth is performed by the OCVD method. Then, at a position corresponding to the upper part of each active layer 4 on the cap layer 8, Al
A plurality of electrodes 11 formed by vapor deposition or the like;
Although not shown, a counter electrode is also formed on the back side of the substrate 1 to obtain an independently driven multi-beam laser according to the present invention.

【0032】このような構成とすることにより、1回の
結晶成長によって各活性層4がリッジ2間に独別に設け
られ且つ横方向にも閉じ込めがなされたDH型構成のレ
ーザを構成し、リッジ2上のクラッド層3によって素子
分離が行われて独立駆動が可能となり、またこの部分に
おいて第1のクラッド層3、リッジ2及び基板1による
npnのサイリスタが構成されて活性層4に電流集中が
なされた低閾値のマルチビームレーザを得ることができ
る。そして更に本発明においては、活性層4が{10
0}結晶面に沿ってエピタキシャル成長する第1のクラ
ッド層3の上面14上に成長されることから良好な平坦
性をもって形成することができると共に、その横方向の
端面は、{110}結晶面より成る垂直面3Vに衝合し
て良好な結晶性をもって形成される。従って、特に共振
器長が大とされる場合においても特性の均一化をはかる
ことができて、このような独立駆動型マルチビームレー
ザの特性の均一化及び信頼性の向上をはかることができ
る。
With such a structure, each active layer 4 is independently provided between the ridges 2 by a single crystal growth, and a DH type laser in which the laser is confined in the lateral direction is formed. The element is separated by the cladding layer 3 on the substrate 2 and independent driving is possible. In this portion, an npn thyristor is formed by the first cladding layer 3, the ridge 2 and the substrate 1, and current concentration in the active layer 4 is increased. A low threshold multi-beam laser can be obtained. Further, in the present invention, the active layer 4 has a thickness of $ 10.
Since the first cladding layer 3 is grown on the upper surface 14 of the first cladding layer 3 which epitaxially grows along the 0 ° crystal plane, the first cladding layer 3 can be formed with good flatness. And formed with good crystallinity against the vertical surface 3V. Therefore, even if the length of the resonator is particularly large, the characteristics can be made uniform, and the characteristics of such an independently driven multi-beam laser can be made uniform and the reliability can be improved.

【0033】尚、本発明は上述の実施例に限定されるこ
となく、その他例えば各部の導電型を図示とは逆導電型
とする等、種々の変形変更が可能であることは言うまで
もない。
It is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be variously modified and changed, for example, the conductive type of each part is set to the opposite conductive type to that shown in the drawings.

【0034】[0034]

【発明の効果】上述したように、本発明によればDH型
構成で低閾値化がなされた独立駆動型マルチビームレー
ザにおいて、その活性層を良好な結晶性をもって平坦性
良く形成することができて、特に共振器長が大とされた
場合においても、均一な特性のレーザ光を得ることがで
きて、独立駆動型マルチビームレーザの信頼性の向上を
はかることができる。
As described above, according to the present invention, the active layer can be formed with good crystallinity and good flatness in an independently driven multi-beam laser having a DH structure and a low threshold. Therefore, even when the length of the resonator is increased, laser light having uniform characteristics can be obtained, and the reliability of the independently driven multi-beam laser can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明独立駆動型マルチビームレーザの一例の
略線的拡大断面図である。
FIG. 1 is a schematic enlarged cross-sectional view of an example of an independently driven multi-beam laser according to the present invention.

【図2】本発明独立駆動型マルチビームレーザの製造方
法の一例の製造工程図である。
FIG. 2 is a manufacturing process diagram of an example of a method for manufacturing an independently driven multi-beam laser according to the present invention.

【図3】従来の半導体レーザの一例の略線的拡大断面図
である。
FIG. 3 is a schematic enlarged sectional view of an example of a conventional semiconductor laser.

【図4】従来の独立駆動型マルチビームレーザの一例の
略線的拡大断面図である。
FIG. 4 is a schematic enlarged cross-sectional view of an example of a conventional independently driven multi-beam laser.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 化合物半導体基板 1S 主面 2 リッジ 3 第1のクラッド層 4 活性層 5 第2のクラッド層 8 キャップ層 9 斜面 Reference Signs List 1 compound semiconductor substrate 1S main surface 2 ridge 3 first cladding layer 4 active layer 5 second cladding layer 8 cap layer 9 slope

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 化合物半導体基板の{100}結晶面よ
り成る主面上に、上記化合物半導体基板と逆導電型で、
上記化合物半導体基板の材料とエッチング選択性を有す
る半導体層から成る〈011〉結晶軸方向に延長する逆
メサ状のリッジが複数本形成されて成り、 上記リッジ及び上記化合物半導体基板上を覆って全面的
に少なくとも上記化合物半導体基板と同導電型の第1の
クラッド層、活性層、逆導電型の第2のクラッド層が設
けられて成り、 上記リッジ上には上記第1のクラッド層のみが形成さ
れ、 上記活性層が上記各リッジの間に独立して設けられて成
ることを特徴とする独立駆動型マルチビームレーザ。
1. A compound semiconductor substrate having a conductivity type opposite to that of the compound semiconductor substrate on a main surface of a {100} crystal plane,
<011> A plurality of inverted mesa-shaped ridges extending in the direction of the crystal axis formed of a semiconductor layer having the etching selectivity and the material of the compound semiconductor substrate. At least a first cladding layer of the same conductivity type as the compound semiconductor substrate, an active layer, and a second cladding layer of the opposite conductivity type are provided, and only the first cladding layer is formed on the ridge. Wherein the active layer is independently provided between the ridges.
【請求項2】 上記化合物半導体基板がGaAsより成
り、上記リッジがAlGaAsより成ることを特徴とす
る上記請求項1に記載の独立駆動型マルチビームレー
ザ。
2. The independently driven multi-beam laser according to claim 1, wherein said compound semiconductor substrate is made of GaAs, and said ridge is made of AlGaAs.
【請求項3】 上記リッジの高さが2μm以上とされた
ことを特徴とする上記請求項1に記載の独立駆動型マル
チビームレーザ。
3. The independently driven multi-beam laser according to claim 1, wherein the height of the ridge is 2 μm or more.
【請求項4】 GaAsより成る半導体基板の{10
0}より成る主面上に、上記半導体基板とは逆導電型で
AlGaAsより成る逆メサ状のリッジを〈011〉結
晶軸方向に延長して設け、 上記リッジ及び上記化合物半導体基板上を覆って全面的
に少なくとも上記化合物半導体基板と同導電型の第1の
クラッド層、活性層、逆導電型の第2のクラッド層を順
次積層形成し、 上記リッジ上に上記第1のクラッド層のみを形成して、 上記活性層を上記各リッジの間に独立して設けて構成す
ることを特徴とする独立駆動型マルチビームレーザの製
造方法。
4. A semiconductor substrate made of GaAs having a thickness of $ 10
An inverted mesa-shaped ridge made of AlGaAs and having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate and extending in the <011> crystal axis direction is provided on the main surface of 0 °, and covers the ridge and the compound semiconductor substrate. A first cladding layer of the same conductivity type as the compound semiconductor substrate, an active layer, and a second cladding layer of the opposite conductivity type are sequentially formed on the entire surface, and only the first cladding layer is formed on the ridge. A method of manufacturing an independently driven multi-beam laser, wherein the active layer is provided independently between the ridges.
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