JPH02154493A - 半導体レーザおよびその製造方法 - Google Patents
半導体レーザおよびその製造方法Info
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- JPH02154493A JPH02154493A JP30930688A JP30930688A JPH02154493A JP H02154493 A JPH02154493 A JP H02154493A JP 30930688 A JP30930688 A JP 30930688A JP 30930688 A JP30930688 A JP 30930688A JP H02154493 A JPH02154493 A JP H02154493A
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- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 6
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は光情報処理等に用いる半導体レーザに関する。
(従来技術)
光情報処理等に用いる半導体レーザの中でも、ビデオデ
ィスクや光デイスク上の読み取り用光源として使用する
ものでは、雑音特性、特に戻り光に誘起される雑音の特
性が問題となる。半纏体レザの戻り光誘起雑音を低減す
るために、種々の方式が試みられているか、特に、出力
コーヒーレンスの低裔は、鳴動である。この方式のひと
つとして、高周波重畳による半導体レーザの低雑廿化が
大石らにより1983年秋季応用物理学会関係連合講演
会予稿集102頁26a−p−6「高周波重畳による半
導体レーザの低雑音化と縦モード特性」において提案さ
れ、有効である事が示されている。
ィスクや光デイスク上の読み取り用光源として使用する
ものでは、雑音特性、特に戻り光に誘起される雑音の特
性が問題となる。半纏体レザの戻り光誘起雑音を低減す
るために、種々の方式が試みられているか、特に、出力
コーヒーレンスの低裔は、鳴動である。この方式のひと
つとして、高周波重畳による半導体レーザの低雑廿化が
大石らにより1983年秋季応用物理学会関係連合講演
会予稿集102頁26a−p−6「高周波重畳による半
導体レーザの低雑音化と縦モード特性」において提案さ
れ、有効である事が示されている。
又、自励振動を生じさせ、縦モードをマルチ化して低雑
音化する方式が、山中らにより、電子通信学会技術報告
、光童子エレクトロニクス0QE88−5.33頁、[
リッジ導波路ストライプ構造を持つ自励発振型半導体レ
ーザ」において提案され試みられている。この半導体レ
ーザは、第4図に示すように、p形電椿67より注入さ
れたキャリアが電流狭窄されたp形G a A s層6
4を通り、Az o15G a o85As 活性層
62に注入される。キャリアの再結合により発生した光
が両端面で光帰還をくり返され、レーザ発振が住じる。
音化する方式が、山中らにより、電子通信学会技術報告
、光童子エレクトロニクス0QE88−5.33頁、[
リッジ導波路ストライプ構造を持つ自励発振型半導体レ
ーザ」において提案され試みられている。この半導体レ
ーザは、第4図に示すように、p形電椿67より注入さ
れたキャリアが電流狭窄されたp形G a A s層6
4を通り、Az o15G a o85As 活性層
62に注入される。キャリアの再結合により発生した光
が両端面で光帰還をくり返され、レーザ発振が住じる。
この場合、メサストライプ幅及びメサ側面のp形りラッ
ド層厚を最適に1゛ると、キャリアは、メサストライフ
部分に主に注入されるとともにメサ(Ili1面にもキ
ャリアの横方向拡散により注入される。一方、活性H6
2は注入電流を減らすと可飽和吸収体として作用する。
ド層厚を最適に1゛ると、キャリアは、メサストライフ
部分に主に注入されるとともにメサ(Ili1面にもキ
ャリアの横方向拡散により注入される。一方、活性H6
2は注入電流を減らすと可飽和吸収体として作用する。
そこで、メサ部分とメサストライプ両サイドとのキャリ
ア分布を変えると、メサストライプ両サイドは可飽和吸
収体として作用し、キャリアの変動にまり1己パルス変
調が生じる。前d己報告によれば、活性層厚700A、
、 メサ側面のp形りンッド厚0,4〜05μnlで
ストライプ幅5〜6μmの時に自励発振が得られ、戻り
光量3%、光出力3 rIIWで相対雑音強度でI X
10” Hz以下を満足した。
ア分布を変えると、メサストライプ両サイドは可飽和吸
収体として作用し、キャリアの変動にまり1己パルス変
調が生じる。前d己報告によれば、活性層厚700A、
、 メサ側面のp形りンッド厚0,4〜05μnlで
ストライプ幅5〜6μmの時に自励発振が得られ、戻り
光量3%、光出力3 rIIWで相対雑音強度でI X
10” Hz以下を満足した。
(発明が解決しようとする課題)
高周波重畳の場合には、高周波発振回路を付加的に付け
る必要があるとともに、発生した高周波が外部機能回路
に漏れて影#r(f−もたらすことがある。−万、自励
振動を生じさせる方式では、キャリアが活性領域に到達
するまでに水平横力向へ拡散し、活性領域水平方向のギ
ヤリアの広がリヲ小さく、光の分布を広くすることか難
しい。実際には、活性ノー厚、メサ側面のp形りラッド
層の厚さ、ストライプ幅、メサ部分のp形りラッド層を
最適化しなければ実現し難く、従来技術では、自品力発
振が生じる素子の歩留は容易に向上しない。結局のとこ
ろ、前記、高周波重畳方法が一般的な低雑音用半導体レ
ーザの技術となっている。
る必要があるとともに、発生した高周波が外部機能回路
に漏れて影#r(f−もたらすことがある。−万、自励
振動を生じさせる方式では、キャリアが活性領域に到達
するまでに水平横力向へ拡散し、活性領域水平方向のギ
ヤリアの広がリヲ小さく、光の分布を広くすることか難
しい。実際には、活性ノー厚、メサ側面のp形りラッド
層の厚さ、ストライプ幅、メサ部分のp形りラッド層を
最適化しなければ実現し難く、従来技術では、自品力発
振が生じる素子の歩留は容易に向上しない。結局のとこ
ろ、前記、高周波重畳方法が一般的な低雑音用半導体レ
ーザの技術となっている。
本発明の目的は、高周波重畳方式を採用しなくても低雑
音となる半導体レーザを得ることにある。
音となる半導体レーザを得ることにある。
(課題を解決するだめの手段)
前述の問題点を解決するために本発明が提供する手段の
]つけ、第1のクラッド層と、前記第1のクラッド層よ
りもバンドギャップの小さい活性層と、光導波路層と、
前記活性層よりもバンドギャップが大きく、断面形状が
逆台形状のストライプ状メサ構造を有する第2のクラッ
ド層とが少くともIIM次積層され、さらに、前記光導
波路層上、前記第2のクラッド層の側面(メサ側面)に
、活性層で発光した元を吸収する電流ブロック層が形成
されている半導体レーザである。もう1つの手段は、発
光に与る活性層を内包する多層積層構造を形成する工程
と、前記多層積層構造をエツチングしてストライプ状メ
サ構造を形成する工程と、前記メサ構造の両側面に電流
ブロック層を形成する工程とを少くとも備えたAI X
Ga 1−x As 糸の半導体レーザの製造方法であ
って、前記メサ構造形成工程が、AI!組成選択性の小
さいエツチング液でエツチングする第1のエツチング工
程と、AJ組成比依存性のあるエツチング液でエツチン
グする第2のエツチング工程とから成ることを特徴とし
た栴成になっている。
]つけ、第1のクラッド層と、前記第1のクラッド層よ
りもバンドギャップの小さい活性層と、光導波路層と、
前記活性層よりもバンドギャップが大きく、断面形状が
逆台形状のストライプ状メサ構造を有する第2のクラッ
ド層とが少くともIIM次積層され、さらに、前記光導
波路層上、前記第2のクラッド層の側面(メサ側面)に
、活性層で発光した元を吸収する電流ブロック層が形成
されている半導体レーザである。もう1つの手段は、発
光に与る活性層を内包する多層積層構造を形成する工程
と、前記多層積層構造をエツチングしてストライプ状メ
サ構造を形成する工程と、前記メサ構造の両側面に電流
ブロック層を形成する工程とを少くとも備えたAI X
Ga 1−x As 糸の半導体レーザの製造方法であ
って、前記メサ構造形成工程が、AI!組成選択性の小
さいエツチング液でエツチングする第1のエツチング工
程と、AJ組成比依存性のあるエツチング液でエツチン
グする第2のエツチング工程とから成ることを特徴とし
た栴成になっている。
(実施例)
以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。
第1図は本発明により得られた半導体レーザの構造を示
す概略図で、第2図は本発明の製造方法を示す工程概略
図である。(100)n形0aAs基根1上に有機金属
気相成長(MOVPE)技術により、n形A l o、
3 G a o、5 A S クラッドJm2(Si
ドープ、不純物5at−IXI O” cut ” )
fr: 2.Oμm、AI!6,15 G a 6.
B 5 A S活性層3(ノンドープ)葡600A、
p形A7 o、4 G a O,6As L4導波路
4(Mgドープ、不純物磯度IXI 018cm ’
) fz−6= 08μm1 次にp形Al!o、s Ga o、s A
sクラッド層5(Mgドーグ、不純物濃度lXl018
cm−3) を1.0μm、 最後にp+形G a
A sキーwツブ1)6(Mgドープ、不縄物訳度5
X ] O” cm−3) ’c 1 /4mを順次
連続成長して多jナク蹟Jし構造を形成する(第2図(
a))。
す概略図で、第2図は本発明の製造方法を示す工程概略
図である。(100)n形0aAs基根1上に有機金属
気相成長(MOVPE)技術により、n形A l o、
3 G a o、5 A S クラッドJm2(Si
ドープ、不純物5at−IXI O” cut ” )
fr: 2.Oμm、AI!6,15 G a 6.
B 5 A S活性層3(ノンドープ)葡600A、
p形A7 o、4 G a O,6As L4導波路
4(Mgドープ、不純物磯度IXI 018cm ’
) fz−6= 08μm1 次にp形Al!o、s Ga o、s A
sクラッド層5(Mgドーグ、不純物濃度lXl018
cm−3) を1.0μm、 最後にp+形G a
A sキーwツブ1)6(Mgドープ、不縄物訳度5
X ] O” cm−3) ’c 1 /4mを順次
連続成長して多jナク蹟Jし構造を形成する(第2図(
a))。
次に、多ハ’j:’j!t i會栴造辰面に5iOzl
模 20を5000A 付け、さらに、この上にフォト
レジスト21を形成し、フォトリソグラフィ技術により
、幅8μmの5IO2マスク20を形成する。さらに、
Aim成運択性の小さいリン酸エツチング液により、p
形A i o、4 G a O,6A S光導波路層4
を0.4μmの層厚になるまで多層槓層溝造をエツチン
グする。この時のメサストライプ幅は、pクラッド層で
4μrn 暢であるが、エツチング底面でのストライプ
幅は、6μn〕である(第2図(b))。
模 20を5000A 付け、さらに、この上にフォト
レジスト21を形成し、フォトリソグラフィ技術により
、幅8μmの5IO2マスク20を形成する。さらに、
Aim成運択性の小さいリン酸エツチング液により、p
形A i o、4 G a O,6A S光導波路層4
を0.4μmの層厚になるまで多層槓層溝造をエツチン
グする。この時のメサストライプ幅は、pクラッド層で
4μrn 暢であるが、エツチング底面でのストライプ
幅は、6μn〕である(第2図(b))。
リン酸系のエノチノグ7俟でエツチングしfc’lk、
第3図に示−夕’ −’−’j vシAl 組5A比X
依存1(にの有るIIF糸エッチ/ダ7Kによる工!づ
一/ダをそrなう。このエツチング液りよ、X = 1
)、 #↓に対してμ、はとんどエツチングされず、p
形光導波路層4の形状、ストライプ幅は、変らない。こ
れに反して、X−05の組成のp形りラッド層5では、
90秒エッチ/グすることにより、ストライプ幅は、3
μm幅となるとともに、p形光導波路ノー境界部分とは
、なだらかなエツチング形状断面22となる(第2図(
C))。さらに、7.tトレジスト除去後、5iOz
腺2(1−付けたままで、MOVPE技術により、n
形G a A s 電流ブロック層7(81ドープ、不
純物濃度3X1018cm−3) を選択埋込み成長
する(第2図(d))。
第3図に示−夕’ −’−’j vシAl 組5A比X
依存1(にの有るIIF糸エッチ/ダ7Kによる工!づ
一/ダをそrなう。このエツチング液りよ、X = 1
)、 #↓に対してμ、はとんどエツチングされず、p
形光導波路層4の形状、ストライプ幅は、変らない。こ
れに反して、X−05の組成のp形りラッド層5では、
90秒エッチ/グすることにより、ストライプ幅は、3
μm幅となるとともに、p形光導波路ノー境界部分とは
、なだらかなエツチング形状断面22となる(第2図(
C))。さらに、7.tトレジスト除去後、5iOz
腺2(1−付けたままで、MOVPE技術により、n
形G a A s 電流ブロック層7(81ドープ、不
純物濃度3X1018cm−3) を選択埋込み成長
する(第2図(d))。
最後に、5iOz M2Oを除去し、p 形キャップ
層6を0.5μmエツチング後、n形電極8及び基板畳
面にn形電極9を形成し、本発明の半導体レーザが完成
する(第1図、第2図(el )。
層6を0.5μmエツチング後、n形電極8及び基板畳
面にn形電極9を形成し、本発明の半導体レーザが完成
する(第1図、第2図(el )。
(作用効果)
上述の第1図の実施例の構造において、自励発振型半導
体レーザの動作について以下に説明する。
体レーザの動作について以下に説明する。
n形電極8より注入されたキャリアは、n形G a A
s電流ブロック層7により、効率よく、p形” o、
s G a o、 5 A s クラッド層5の電流狭
窄部分23を通り、i o□5Ga O,85As活性
層3に注入される。活性層に注入されたキャリアは、活
性層水平横方向に拡散し、利得分布を彫成し、レーザ発
振を開始する。本実施例の場合、発光領域と電流ブロッ
ク領域との実効的な屈折率差は1〜2×10 となる。
s電流ブロック層7により、効率よく、p形” o、
s G a o、 5 A s クラッド層5の電流狭
窄部分23を通り、i o□5Ga O,85As活性
層3に注入される。活性層に注入されたキャリアは、活
性層水平横方向に拡散し、利得分布を彫成し、レーザ発
振を開始する。本実施例の場合、発光領域と電流ブロッ
ク領域との実効的な屈折率差は1〜2×10 となる。
ところで、キャリアが活性層3に注入され、利得分布が
形成されると、屈折率のキャリア密度に対する負の依存
性のため、屈折率は減少する。しかし、そのf[U、3
〜4×10 程度であるから、本実施例では、レーザ
発振時では、1〜2×10−3の屈折率差が作りつけら
れており、この屈折率導波と電流ブロック層による光の
急激な吸収との相乗効果より基本横モード発振を維持す
ることができる。
形成されると、屈折率のキャリア密度に対する負の依存
性のため、屈折率は減少する。しかし、そのf[U、3
〜4×10 程度であるから、本実施例では、レーザ
発振時では、1〜2×10−3の屈折率差が作りつけら
れており、この屈折率導波と電流ブロック層による光の
急激な吸収との相乗効果より基本横モード発振を維持す
ることができる。
また、本実施例の構造では、光の広がりの幅が利得分布
の幅に比べて広いので、光は利得領域からその外部の損
失領域まで広がっており、これは、等測的には可飽和吸
収体をもっていることになり、自励振動が生じ易くなる
。したがって戻り光による雑音は発生し難く、低雑音の
半導体レーザが得られる。
の幅に比べて広いので、光は利得領域からその外部の損
失領域まで広がっており、これは、等測的には可飽和吸
収体をもっていることになり、自励振動が生じ易くなる
。したがって戻り光による雑音は発生し難く、低雑音の
半導体レーザが得られる。
i1図は、本発明の一実施例の構造概略図であり、第2
図は、その製造工程概略図であり、第3図は、実施例で
用いたH F系エツチング液のAlxG a 1− x
A s 組成比Xの依存性ケ示す図である。 第4図は従来の自励発振型半導体レーザの構造概略図で
ある。 1・・・・・・n形G a A s基板、2・・・・・
・n形AJo5G a (1,5A sクラッド層、3
・・・・・・ht (1,16G a O,8SAS活
性層、4・・・・・・p形Al!。4 G a O,6
A S光導波路層、5・・・・・・p形A l 6,5
G a o、5 A sクラッド層、6・・・・・・
p+形G a A s キャップ層、7・・・・・・n
形GaAs篭流ブロック層、8・・・・・・n形電極、
9・・・・・・n形電極、20・・・・・・S i 0
2 膜、21−・=VJ l・レジスト、62°−””
Al o□、 Ga O,1)s As 活性層、64
−−−−・−p形Ga A S /ms 67・・・・
・・n形電極。 代理人 弁理士 内 原 晋
図は、その製造工程概略図であり、第3図は、実施例で
用いたH F系エツチング液のAlxG a 1− x
A s 組成比Xの依存性ケ示す図である。 第4図は従来の自励発振型半導体レーザの構造概略図で
ある。 1・・・・・・n形G a A s基板、2・・・・・
・n形AJo5G a (1,5A sクラッド層、3
・・・・・・ht (1,16G a O,8SAS活
性層、4・・・・・・p形Al!。4 G a O,6
A S光導波路層、5・・・・・・p形A l 6,5
G a o、5 A sクラッド層、6・・・・・・
p+形G a A s キャップ層、7・・・・・・n
形GaAs篭流ブロック層、8・・・・・・n形電極、
9・・・・・・n形電極、20・・・・・・S i 0
2 膜、21−・=VJ l・レジスト、62°−””
Al o□、 Ga O,1)s As 活性層、64
−−−−・−p形Ga A S /ms 67・・・・
・・n形電極。 代理人 弁理士 内 原 晋
Claims (2)
- (1)第1のクラッド層と、前記第1のクラッド層より
もバンドギャップの小さい活性層と、光導波路層と、前
記活性層よりもバンドギャップが大きく、断面形状が逆
台形状のストライプ状メサ構造を有する第2のクラッド
層とが少くとも順次積層され、さらに、前記光導波路層
上、前記第2のクラッド層の側面(メサ側面)に、活性
層で発光した光を吸収する電流ブロック層が形成されて
いることを特徴とする半導体レーザ。 - (2)発光に与る活性層を内包する多層積層構造を形成
する工程と、前記多層積層構造をエッチングしてストラ
イプ状メサ構造を形成する工程と、前記メサ構造の両側
面に電流ブロック層を形成する工程とを少くとも備えた
Al_xGa_1_−_xAs系の半導体レーザの製造
方法において、前記メサ構造形成工程が、Al組成選択
性の小さいエッチング液でエッチングする第1のエッチ
ング工程と、Al組成比依存性のあるエッチング液でエ
ッチングする第2のエッチング工程とから成ることを特
徴とする半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30930688A JPH02154493A (ja) | 1988-12-06 | 1988-12-06 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30930688A JPH02154493A (ja) | 1988-12-06 | 1988-12-06 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02154493A true JPH02154493A (ja) | 1990-06-13 |
Family
ID=17991420
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30930688A Pending JPH02154493A (ja) | 1988-12-06 | 1988-12-06 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02154493A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001050553A3 (de) * | 1999-12-30 | 2002-11-28 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Streifenlaserdiodenelement |
WO2012048962A3 (de) * | 2010-09-28 | 2013-01-10 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Kantenemittierende halbleiterlaserdiode und verfahren zu dessen herstellung |
-
1988
- 1988-12-06 JP JP30930688A patent/JPH02154493A/ja active Pending
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