JP3386251B2 - 多色放射用のスタック式活性領域レーザアレー - Google Patents

多色放射用のスタック式活性領域レーザアレー

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、異なるカラー（波長）
の多数のレーザビームを出力するソリッドステートレー
ザアレーに係る。
【０００２】
【従来の技術】レーザプリンタ及び光学メモリのような
多数の装置の性能は、多数のレーザビームを組み込むこ
とによって改善することができる。例えば、多数のビー
ムを使用するレーザプリンタは、単一のビームしか使用
しないプリンタよりも高いプリント速度及び／又は良好
なスポット先鋭さを与えることができる。
【０００３】多くの用途では、異なるカラー（波長）の
至近離間されたレーザビームが望ましい。例えば、異な
るカラーの至近離間されたレーザビームを使用するカラ
ープリンタは、ビームをオーバーラップさせ、単一のラ
スタ出力多角形スキャナ及び１組の光学系を使用してこ
れらのオーバーラップするビームをスイープし、その後
に、カラー選択フィルタを用いて個々のビームを分離
し、各ビームを個別のゼログラフィック像形成ステーシ
ョンへ指向し、異なる記録媒体上に各カラーの潜像を形
成し、そして単一の記録媒体上の各潜像を順次に現像す
ることによりフルカラー像を形成することができる。
【０００４】至近離間されたレーザビームを得るための
１つの方法は、多数のレーザ放射場所又はレーザストラ
イプを共通の基板上に形成することである。これは、非
常に至近離間されたビームを可能とするが、公知のモノ
リシックレーザアレーは、典型的に、１つのカラーのレ
ーザビームしか出力しない。
【０００５】しかしながら、モノリシックレーザアレー
から異なるカラーのレーザビームを発生するための種々
の技術が知られている。例えば、各レーザ領域における
駆動状態を変えることによって僅かな量のカラーの相違
が得られることが良く知られている。しかし、容易に得
られるカラーの相違は、ほとんどの用途では不充分であ
る。
【０００６】大きな波長の分離を得るための１つの方法
は、基体上に第１組の活性層を成長させて、１つの波長
の光を出力する第１レーザ素子を形成し、そしてその第
１組の活性層の隣に第２組の活性層を形成して、第２波
長の第２レーザ素子を形成することである。しかしなが
ら、この方法は、各レーザ素子ごとに個別の結晶成長を
必要とし、あるものは容易に行えない。
【０００７】モノリシックレーザアレーから異なるカラ
ーのレーザビームを得るための別の技術は、スタック
（積層）した活性領域を使用することである。スタック
式活性領域のモノリシックアレーとは、共通のクラッド
層の間に複数の活性領域がサンドイッチされたものであ
る。各活性領域は、レーザストライプ内に収容された薄
い体積部より成る。レーザストライプは、異なる波長の
レーザビームを放射する異なる数の活性領域を含む。
【０００８】スタック式の活性領域のモノリシックレー
ザアレーでは、そのスタック式活性領域を通して直列に
電流が流れる。バンドギャップエネルギーが最も低い活
性領域がレーザ作用し、アレーのその部分から出力され
るレーザビームのカラーを決定する。別のカラーの出力
を与えるには、それまでバンドギャップエネルギーが最
も低かった活性領域をアレーの部分から除去し、残りの
スタック領域に電流を流すようにする。
【０００９】スタック式活性領域のモノリシックレーザ
アレーは、異なるカラーの至近離間されたレーザビーム
を出力できるだけでなく、便利なことに、その出力レー
ザビームが互いに軸方向に整列されている（同じ光学軸
を共有する）。実際に、スタック式活性領域のモノリシ
ックレーザアレーのスタックされた領域は、非常に接近
して離間されており、スタック方向の分離は典型的に約
１００ｎｍである。
【００１０】スタック式の活性領域のモノリシックレー
ザアレーに伴う大きな問題点は、特に、ＡｌＧａＡｓ材
料系において製造が困難なことである。これは、少なく
とも部分的である。というのは、適切なスタック式の活
性領域を構造体の各部に形成しなければならないからで
ある。概念的には、この問題は、必要な活性領域を含む
平らなエピタキシャル層を単に成長させて、活性領域の
バンドギャップエネルギーが結晶表面に向かって移動す
るにつれて減少するようにするだけで解消できる。次い
で、必要に応じて単に活性領域を除去し、アレーの各領
域から所望の波長を得ることができる。最終的に、必要
なクラッド層及びキャップ層が残りの活性領域上に成長
される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、活性領
域が至近離間されているときには活性領域間のエリアを
正確にエッチングすることは非常に困難である。更に、
これらの材料が空気に曝されるときには多数の材料に不
所望な成長が生じ、例えば、ＡｌＧａＡｓのある組成に
酸化物の成長が生じるので、残りの活性領域上に必要な
高品質の成長を得ることは非常に困難である。従って、
上記の簡単な概念的な解決策は、ある材料系、例えば、
アルミニウムを含む材料系において実施することは困難
である。
【００１２】それ故、至近離間された多数のカラーレー
ザビームを出力することのできるスタックされた活性領
域構造体を得ることが有用である。又、至近離間された
多数のカラーレーザビームを出力することのできるスタ
ック活性領域構造体を、上部層の成長の前に雰囲気に曝
した際に不所望な酸化を受ける材料系において形成する
技術を得ることも有用である。
【００１３】本発明の目的は、至近離間された多数のカ
ラーレーザビームを出力することのできるスタック式活
性領域構造体を提供することである。
【００１４】本発明の更に別の目的は、互いに軸方向に
整列された至近離間された多数のカラーレーザソースを
発生することのできる装置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は、至近離間され
たレーザストライプを備え、大きいが充分に制御された
波長分離を有するレーザビームを出力するモノリシック
アレー、及びその製造技術に係る。このモノリシックア
レーは、基体に向かって進むにつれてエネルギーバンド
ギャップが増加する順序で積み重ねられた複数のスタッ
ク（積層）された活性領域を有する。これらの活性領域
は、１つ以上の薄いエッチング停止層によって分離され
る。最も下の活性層と基体との間には下部クラッド層が
あり、各スタックの最も上の活性層の上には上部クラッ
ド層がある。有利にも、各スタックの上の強くドープさ
れたキャップ層／金属接点と、基体上の金属接点（全て
のスタックによって共有される）とを用いて、各スタッ
クへの電気的接続がなされる。性能を向上するため、各
スタックを取り巻く閉込層を用いて横方向のキャリア及
び光学的閉じ込めが行われる。有利にも、この閉込層
は、不純物で誘起される層の無秩序化(impurity-induce
d layer disordering)を用いて形成される。
【００１６】このようなモノリシックアレーを製造する
方法は、先ず、全ての活性領域（波長の順序で）、下部
クラッド層、及びエッチング停止層を単一の基体上に製
造することである。次いで、パターン化エッチングを使
用して、種々の活性層を構造体の選択された部分から除
去し（エッチングし）、各スタックに残される最も上の
活性領域が所望のカラーを出力するようにする。エッチ
ング停止層は、各スタックにおける最も上の残りの活性
領域に害を及ぼすことなく、不所望な活性領域を正確に
除去できるようにする。次いで、その構造体の最も上の
部分に上部クラッド層及びキャップ構造体を成長する。
次いで、便利にも、不純物で誘起される層の無秩序化を
用いて、横方向の閉込領域を形成する。最後に、各スタ
ック及び基体に金属接点を追加する。
【００１７】
【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明を詳細に
説明する。本発明は、至近離間された多数のカラーの軸
方向に整列されたレーザビームを出力することのできる
スタック（積層）された活性領域モノリシックアレー、
及びその製造技術を提供する。本発明の利点は、例え
ば、アルミニウム含有層の上での成長のように高品質の
成長を得ることが困難であるＡｌx Ｇａ1-x Ａｓのよう
な材料系においてスタックされた活性領域モノリシック
アレーを形成できることである。本発明を広く使用でき
る別の材料系は、Ｉｎx Ｇａy Ａｌ1-x-y Ａｓであり、
但し、０≦ｘ≦１でありそして０≦ｙ≦１である。
【００１８】以下、本発明によるスタック式活性領域構
造体の実施例について詳細に説明する。先ず、構造体自
体について説明する。次いで、構造体の動作（現在理解
されている）について説明する。最後に、構造体の製造
プロセスについて説明する。ここに示す以外の多数の実
施例が考えられることも理解されたい。
【００１９】図１は、本発明の原理による簡単なスタッ
ク式活性領域モノリシックアレー８を示している。この
アレー８は、２本のレーザビームしか出力しないが、本
発明の原理は、更にレーザビームを出力するアレーにも
適用できる。
【００２０】アレー８は、Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓと、Ｇａ
Ａｓと、金属接点の積層構成体である。ＧａＡｓ基体に
Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓを使用することは、約７００ないし
９００ｎｍの範囲の波長を有するレーザの製造に関して
良く知られている。
【００２１】アレー８は、ＧａＡｓベースより成る基体
９を有し、その上に、Ａｌ0.15Ｇａ 0.85Ａｓの２０００
Å厚みの緩衝層１０と、その後にＡｌ0.40Ｇａ0.60Ａｓ
の２０００Å厚みの緩衝層１１が成長され（ＭＯＣＶＤ
を用いて）、これらは両方とも、強くドープされたｎ型
である（１０18ｃｍ-3より強いドープ）。緩衝層１１の
上に、０．８μｍ厚みのＡｌ0.85Ｇａ0.15Ａｓの下部ク
ラッド層１２があり、これは約ｎ＝１０18ｃｍ-3までド
ープされる。アレー８は、２本のレーザビームを出力す
るので、活性領域及び支持層の２つのスタックが下部ク
ラッド層１２の上に形成される。以下に述べる第１スタ
ックは、１つの活性領域しか含まず、それ故、技術的に
はスタック（積層）された活性領域ではないが、他の用
途では、これが２つ以上の活性領域を含むことがあるの
で、スタックと称する。ここで使用する「活性領域」
は、アレーから当該カラーの光学利得を与えることので
きる１つ以上の層である。
【００２２】第１スタック 更に、図１を参照すれば、第１スタックは、下部クラッ
ド層１２上のＡｌ0.40Ｇａ0.60Ａｓの約９００Å厚みの
導波層１４で始まる。この導波層１４上には、Ａｌ0.10
Ｇａ0.90Ａｓの８０Å厚みの量子井戸層１６（７８０ｎ
ｍの第１波長を放射するための）がある。この量子井戸
層１６の上には、Ａｌ0.40Ｇａ0.60Ａｓの９００Å厚み
の導波層１８がある。これら種々の層１４、１６、１８
が第１の活性領域を形成する。
【００２３】導波層１８の上には、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａ
ｓより成るの５０Å厚みのエッチング停止層２０があ
る。このエッチング停止層２０の上には、０．６μｍ厚
みのＡｌ0.85Ｇａ0.15Ａｓの上部クラッド層２２があ
り、これは、約ｐ＝１０18ｃｍ-3までドープされる。こ
の上部クラッド層２２の上には、約ｐ＝２ｘ１０19ｃｍ
-3までドープされたＧａＡｓの１０００Å厚みのキャッ
プ(capping) 層２４がある。最後に、このキャップ層２
４の上に、第１スタックに電気的にアクセスするための
金属接点２６がある。
【００２４】第２スタック 第２スタックは、下部クラッド層１２上のＡｌ0.40Ｇａ
0.60Ａｓの約９００Å厚みの導波層２８で始まる。この
導波層２８の上には、Ａｌ0.10Ｇａ0.90Ａｓの８０Å厚
みの量子井戸層３０がある。この量子井戸層３０の上に
は、Ａｌ0.40Ｇａ0.60Ａｓの９００Å厚みの導波層３２
がある。これら種々の層２８、３０、３２が第２の活性
領域を形成する。第１及び第２の活性領域は、層２８、
３０、３２が各々層１４、１６、１８と同じであるとい
う点で、本質的に同一である。しかしながら、以下に述
べるように、第２の活性領域はレーザ光線を放出するも
のではない。
【００２５】導波層３２の上には、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａ
ｓより成るの５０Å厚みのエッチング停止層３４があ
る。エッチング停止層２０及び３４は、同じである。重
要なことに、エッチング停止層３４の上には、Ａｌ0.85
Ｇａ0.15Ａｓより成る４０Åのエッチング停止層３６が
ある。
【００２６】このエッチング停止層３６の上に第３の活
性領域が形成される。この第３の活性領域は、Ａｌ0.30
Ｇａ0.70Ａｓの２５０Å厚みの導波／分離層３８から形
成される。この導波／分離層３８の上には、８５０ｎｍ
のレーザを放射する１００Å厚みのＧａＡｓ量子井戸層
４０がある。第３の活性層を完了するのは、ＧａＡｓ層
４０の上のＡｌ0.30Ｇａ0.70Ａｓの９００Å厚みの導波
層４２である。
【００２７】第３の活性領域の上には、５０Å厚みのＡ
ｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓのエッチング停止層４４がある。こ
のエッチング停止層４４の上には、約ｐ＝１０18ｃｍ-3
までドープされる６０００Å厚みのＡｌ0.85Ｇａ0.15Ａ
ｓの上部クラッド層４６がある。この上部クラッド層４
６の上には、約ｐ＝２ｘ１０19ｃｍ-3までドープされた
ＧａＡｓの１０００Å厚みのキャップ層４８がある。最
後に、このキャップ層４８の上に金属接点５０がある。
上部クラッド層４６、キャップ層４８及び金属接点５０
は、各々、上部クラッド層２２、キャップ層２４及び金
属接点２６と同様である。
【００２８】第１又は第２スタックのいずれの部分でも
ない下部クラッド層１２の区分の上には、横方向の閉込
領域５４がある。アレー８において、閉込領域５４は、
不純物で誘起される無秩序化によって形成される。最終
的に、共通の電気接点５６が第１及び第２スタックの共
通の電気経路を形成する。
【００２９】アレー８から光を放射するために、独立し
た電流ソースが各々金属接点２６及び５０を経そして第
１及び第２のスタックを経て共通の金属接点５６に供給
される。
【００３０】第１スタックに流れる電流は、第１の活性
領域（層１４、１６及び１８）、主として量子井戸層１
６において電子とホールの再結合を生じさせる。量子井
戸に閉じ込められた電子とホールの状態間の遷移におい
てレーザ作用が行われる。横方向の電流の閉じ込めと横
方向の光学的な閉じ込めが第１スタックに隣接する閉込
領域５４によって与えられる。下部クラッド層１２及び
上部クラッド層２２によって付加的な光学的閉じ込めが
与えられる。キャップ層２４は、金属接点２６と上部ク
ラッド層２４との間の電気的な界面を与える。図示され
ていないが、光学的な空洞（へき開小面により形成され
た）が所要の光学的フィードバックを与える。
【００３１】第２のスタックに流れる電流は、第２及び
第３の活性領域に直列に流れる。共通の下部クラッド層
の上に多数の活性領域が積み重ねられていて最も上の領
域が最も長い波長を有するときには、最も上の領域がレ
ーザ作用を生じる。この戦略は、キャリアがスタック構
造体の最も狭いバンドギャップに優先的に集合するとい
う概念によるものである。
【００３２】図１に示す構造体の第２スタックに対する
バンドギャップ図が図２に示されている。電流が流れる
状態では、電子及びホールは、図示されたように種々の
領域に集まる。第２スタックの組成及び寸法はスタック
に沿って変化するので、最も低いエネルギー状態を求め
る電子及びホールは、量子井戸３０よりも量子井戸４０
に優先的に集まる。量子井戸３０に比して低いバンドギ
ャップの量子井戸４０の電子及びホールの密度の方が相
当に高いので、充分に低いスレッシュホールド利得が与
えられると、量子井戸４０に閉じ込められた電子及びホ
ールの状態間の遷移においてレーザ作用が行われる。量
子井戸３０からは非常に僅かな量の瞬時放射しか発せら
れない。第２スタックに隣接した閉込領域５４によって
横方向の電流閉じ込め及び横方向の光学的閉じ込めが与
えられる。
【００３３】図３は、アレー８の垂直方向の光学的な閉
じ込めを示している。長い波長の動作を有する第２スタ
ックの場合に、クラッド層１２及び４６によって境界定
めされた層２８ないし４４により形成された導波コア内
の光学的な導波作用の結果として光学的導波モード６２
が得られる。短い波長の動作を有する第１スタックの場
合は、クラッド層１２及び２２によって境界定めされた
層１４ないし２０によって光学モード６４が得られる。
長い波長の光学モード６２は、長い波長の量子井戸（層
４０）に非常に接近した相対的最大値を有し、そして短
い波長の光学モード６４は、短い波長の量子井戸（層１
６）の付近に相対的な最大値を有することが重要であ
る。量子井戸に対するこれらの位置は、光学モード増幅
に対し量子井戸と光学モードとの最大のオーバーラップ
ファクタを生じ、最適なレーザスレッシュホールド特性
を生じる。
【００３４】又、図２のエッチング停止層３４及び４４
も、量子井戸を形成することに注意されたい。これらの
量子井戸は、アレー８の動作には必要でない。これら
は、最終的な成長段階（以下を参照）の前に低アルミニ
ウムの断片層を露出することが所望されることにより生
じる。これら層の厚み及び組成は、１つのスタックの全
てのエッチング停止層における電子及びホールの閉じ込
められたエネルギー状態が、レーザ放射が所望される量
子井戸よりも上に存在するように選択される。これは、
電子及びホールが所望の量子井戸に優先的に集まること
を確保する助けとなる。
【００３５】公知のスタック式活性領域モノリシックア
レーに伴う問題は、活性領域間の正確な位置に正確にエ
ッチングすることが困難であり、そして特に酸化する傾
向のあるＡｌＧａＡｓのような材料系ではエッチングの
後に最も上の表面に高品質の成長を得ることが困難であ
ることからしばしば生じていた。これらの問題に対する
本発明の解決策は、スタックされた活性領域間に「エッ
チング停止層」を含ませ、これが正確なエッチングを行
えるようにしそしてその後に所望の組成の高品質の成長
を行えるようにすることである。以下の製造プロセス
は、３つの活性領域（そのうちの２つだけがスタックさ
れる）のみの製造について述べるが、この製造プロセス
は、より多くの積層された領域を含むように容易に拡張
できることを理解されたい。
【００３６】図１に示す構造体を製造する最初のステッ
プは、ＭＯＣＶＤのような適当なエピタキシャル結晶成
長技術を用いて図４に示す構造体を成長させることであ
る。図４を参照すれば、次の層が図１の基体９上に次の
順序で成長される。 層 厚み 組成 参照層 ９６ 2000Å Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ １０ ９８ 2000Å Ａｌ0.4 Ｇａ0.6 Ａｓ １１ １００ 8000Å Ａｌ0.85Ｇａ0.15Ａｓ １２ １０１ 900Å Ａｌ0.40Ｇａ0.60Ａｓ １４、２８ １０２ 80Å Ａｌ0.10Ｇａ0.90Ａｓ １６、３０ １０３ 900Å Ａｌ0.40Ｇａ0.60Ａｓ １８、３２ １０４ 50Å Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ ２０、３４ １０５ 40Å Ａｌ0.85Ｇａ0.15Ａｓ ３６ １０６ 250Å Ａｌ0.30Ｇａ0.70Ａｓ ３８ １０７ 100Å ＧａＡｓ ４０ １０８ 900Å Ａｌ0.30Ｇａ0.70Ａｓ ４２ １０９ 50Å Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ ４４ １１０ 6000Å＊ Ａｌ0.85Ｇａ0.15Ａｓ なし １１１ 1000Å＊ ＧａＡｓ なし ＊厳密でなくてよい
【００３７】上記テーブルに示された参照層は、図１の
層がテーブルに示された層に対応することを示してい
る。従って、テーブルの層は、図１について述べたよう
にドープしなければならない。
【００３８】完全にエッチング除去されるので、層１１
０及び１１１は、成長する必要がない。しかしながら、
層１１０及び１１１は、多色装置の製造の前に、最も上
の活性領域を単一波長放射器としてテストし易くするも
のである。又、層１０９の上に層１１０を成長させるこ
とは、層１０９の上面を清潔に保つ助けとなる。
【００３９】図４に示す構造体を製造した後に、適当な
エッチング剤を用いて層１１１を除去する。適当なエッ
チング剤は、層１１１を層１１０よりも相当に迅速に選
択的にエッチングするものであり、層１１１（ＧａＡ
ｓ）を層１１０（Ａｌ0.85Ｇａ 0.15Ａｓ）よりも相当に
速くエッチングするような成分比をもつくえん酸：過酸
化水素、又は水酸化アンモニウム：過酸化水素のような
エッチング剤が受け入れられる。或いは又、層１１１及
び１１０の両方をエッチングするが、層１１０の一部分
のみを除いて層１１１全体を除去するようなエッチング
時間をもつエッチング剤を使用することもできる。この
ようなエッチング剤の例は、硫酸：過酸化水素：水の一
般に使用されるエッチング剤系である。
【００４０】図４及び５を参照すれば、層１１１を除去
した後に、それにより得られた構造体の上面が、ホトレ
ジストのような適当なエッチングマスク１２０を用いて
パターン化され、これは、第１スタック（図１の層１４
ないし２６）及び第１スタックの各側の閉込領域５４の
一部分を配置することが所望されるところに開口を有し
ている。次いで、選択的エッチング剤を用いて、その露
出した層１１０を経て第１のエッチング停止層である層
１０９までエッチングする。この選択的なエッチング
は、緩衝酸化物エッチング剤のようなフッ化水素酸系の
エッチング剤でよい。次いで、エッチングマスク層（ホ
トレジスト）を除去し、図６に示すように層１０９の露
出部分を残す。
【００４１】層１１０の残りの露出部分は、次のエッチ
ング段階のエッチングマスクとして働く。次のエッチン
グは、図７に示すように、層１１０の下でないエリアか
ら層１０９、１０８、１０７及び１０６を除去する。好
ましいエッチング剤は、くえん酸／水：過酸化水素混合
物である。この混合物を作成するために、くえん酸モノ
ヒドレート及び水の同じ重量部を用いてくえん酸溶液が
形成される。次いで、くえん酸／水溶液・対・過酸化水
素が１６：１の体積比で、くえん酸／水溶液を過酸化水
素と混合する。
【００４２】次いで、層１０５の露出エリア（図７）及
び層１１０の残り部分を、選択的エッチング剤、例え
ば、層１１０及び１０５はエッチングするが層１０４は
エッチングしない（図８参照））緩衝酸化物エッチング
剤を用いて除去する。次いで、層１１０及び１１１と各
々同様の層１２２及び１２４を層１０９及び１０４によ
り形成された段状面の上に成長させ、図１に示すモノリ
シックアレーのエピタキシャル層構造体を完成させる
（図９）。
【００４３】エッチング停止層１０４及び１０９は、２
つの目的を果たす。第１に、これらの層は、その上の層
を除去するエッチング剤に対するバリアである。第２
に、重要なことであるが、これらの層は、最終的な成長
に対して比較的アルミニウムのない表面として働く。こ
れらの低アルミニウム含有層が含まれていない場合は、
高いアルミニウム部分の露出層の上での成長が問題とな
る。一対のエッチング停止層１０４及び１０５が隣接し
ている場合に、その下部の層１０４は成長を容易にし、
一方、層１０５は、その上の活性領域層の選択的な除去
を行えるようにする。
【００４４】上記の方法を用いてスタック式活性領域モ
ノリシックレーザアレーを製造する方法の１つの特定の
顕著な特徴は、最後のエッチング段階まで、成長平面内
の全ての再成長面が重畳するエピタキシャル層で保護さ
れるようにパターン化及びエッチングが行われることで
ある。従って、その後のプロセス段階中の汚染のおそれ
が低減される。
【００４５】層１２２及び１２４の成長の後に、不純物
で誘起される層の無秩序化を用いて図１の閉込領域５４
が形成される。先ず、窒化シリコンの層が層１２４の上
に付着される。次いで、エッチングマスクを用いて、シ
リコンを拡散すべきエリアから窒化シリコン層が除去さ
れ、層１２４の一部を露出させる。次いで、シリコンの
層が層１２４の露出部分及び残りの窒化シリコン層の上
に付着される。次に、この丁度付着されたシリコンの上
に、別の窒化シリコン層が形成される。この構造体を炉
で加熱することにより層の無秩序化が行われる。層１２
４に接触したシリコンは、その下の層へと押し込まれ、
所望の無秩序化を生じさせる。各スタックに対する個別
の接点を設けそして光学空洞を形成するようにへき開す
ることにより製造が完了する。
【００４６】以上の説明から、当業者であれば、本発明
の原理の多数の種々の変更や修正が明らかであろう。そ
れ故、本発明の範囲は、特許請求の範囲のみによって限
定されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による構造体を任意のスケールで示す概
略断面図である。
【図２】図１の構造体の一部分のエネルギーバンドを示
す図で、量子井戸の電子及びホールの集合状態を説明す
るための図である。
【図３】図１に示された構造体の第２スタックによって
出力される２つのカラーにおける導波モードの伝導バン
ド及び光の輝度を示す図である。
【図４】図１に示す構造体の製造における中間構造体を
示すもので、エッチング段階の前に存在する中間構造体
を示す図である。
【図５】エッチング段階及びエッチングマスクの付着後
の図４の構造体の上部を示す図である。
【図６】エッチング段階及び残りのエッチングマスクの
除去後の図５の構造体を示す図である。
【図７】エッチング段階後の図６の構造体を示す図であ
る。
【図８】エッチング段階後の図７の構造体を示す図であ
る。
【図９】露出面の上に層を成長した後の図８の構造体を
示す図である。
【符号の説明】
８ スタック式の活性領域モノリシックアレー ９ 基体 １０ 緩衝層 １２、２２、４６ クラッド層 １４、１８、２８、３２、４２ 導波層 １６、３０、４０ 量子井戸層 ２０、３４、４４ エッチング停止層 ２４、４８ キャップ層 ２６、５０ 金属接点 ３８ 導波／分離層 ５４ 横方向閉込領域 ５６ 共通の電気接点
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ケヴィン ジェイ ビーアニンク アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94043 マウンテン ヴィュー 179 ウ ェスト ミドルフィールド ロード 777 (56)参考文献 特開 昭58−199583（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−304793（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−101981（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−85580（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−148477（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−145779（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−155080（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−153585（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−35392（ＪＰ，Ａ) 米国特許4925811（ＵＳ，Ａ) Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅ ｒｓ，1993年，29［21］，ｐ．1855− 1856 Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅ ｒｓ，1986年，22［19］，ｐ．974−975 Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌ ｅｔｔｅｒｓ，1994年，64［９］，ｐ. 1082−1084 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光学共振器を有する半導体レーザ構造体
    において、 基体と、 上記基体上にあって、横方向の光学的な閉じ込めを与え
    る下部クラッド層と、 上記下部クラッド層上にあって、第１のバンドギャップ
    を有している下部活性領域と、 上記下部活性領域上にある下部エッチング停止層と、 上記下部エッチング停止層に隣接し、上記第１バンドギ
    ャップより小さい第２バンドギャップを有している上部
    活性領域と、 上記上部活性領域の上にある上部エッチング停止層と、 上記上部活性領域の上にあって、横方向の光学的な閉じ
    込めを与える上部クラッド層と、 上記上部クラッド層の上にあって、改良された電気的接
    触を与えるキャップ層と、 上記キャップ層の上にあって、上記上部及び下部の活性
    領域への第１入力端子を与える上部金属接点と、 上記基体の底面にあって、上記上部及び下部の活性領域
    への第２入力端子を与える下部金属接点とを備え、 上記上部と下部の金属接点間の電流の流れは、上記上部
    活性領域がレーザを発するように上記上部及び下部の活
    性領域を通過することを特徴とする半導体レーザ構造
    体。
  2. 【請求項２】 ２つの光学共振器を有する半導体レーザ
    アレーにおいて、 基体と、 上記基体上にあって、横方向の光学的な閉じ込めを与え
    る下部クラッド層と、 上記下部クラッド層の上にある第１スタックとを備え、
    該第１スタックは、 上記下部クラッド層上にあって、第１のバンドギャップ
    を有している第１の活性領域と、 上記第１の活性領域上にある第１のエッチング停止層
    と、 上記第１のエッチング停止層上にあり、横方向の光学的
    な閉じ込めを与える第１の上部クラッド層と、 上記第１の上部クラッド層の上にあって、上記第１の上
    部クラッド層に対して改良された電気的接触を与える第
    １のキャップ層と、 上記第１のキャップ層の上にあって、上記第１スタック
    への入力端子を与える第１の上部金属接点とで構成さ
    れ、更に、 上記下部クラッド層の上にある第２スタックを備え、該
    第２スタックは、 上記下部クラッド層上にあって、上記第１のバンドギャ
    ップに等しいバンドギャップを有している第２の活性領
    域と、 上記第２の活性領域上にある第２のエッチング停止層
    と、 上記第２のエッチング停止層の上にあって、上記第１バ
    ンドギャップより小さいバンドギャップを有する第３の
    活性領域と、 上記第３の活性領域の上にある第３のエッチング停止層
    と、 上記第３のエッチング停止層の上にあって、横方向の光
    学的な閉じ込めを与える第２の上部クラッド層と、 上記第２の上部クラッド層の上にあって、上記第２の上
    部クラッド層に対して改良された電気的接触を与える第
    ２のキャップ層と、 上記第２のキャップ層の上にあって、上記第２スタック
    への入力端子を与える第２の上部金属接点とで構成さ
    れ、そして更に、 上記基体の底面にあって、上記第１及び第２のスタック
    に対する共通の端子を与える下部金属接点を備え、 上記第１の金属接点と、上記下部の金属接点間の電流の
    流れは、上記第１活性領域が第１カラーのレーザ光線を
    放射するようにさせ、そして上記第２の金属接点と、上
    記下部の金属接点間の電流の流れは、上記第３活性領域
    が第２カラーのレーザ光線を放射するようにさせること
    を特徴とする半導体レーザアレー。
JP26008794A 1993-11-02 1994-10-25 多色放射用のスタック式活性領域レーザアレー Expired - Lifetime JP3386251B2 (ja)

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