JPH0228985A - 半導体レーザおよびその製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、光通信用光源、特に広帯域伝送用の縦モード
制御型半導体レーザ、内部反射干渉縦モード制御型半導
体レーザの改良に関するものである。

（従来の技術） 近年、光通信技術の向上に伴い、伝送の広帯域化、長距
離化が計られている。しかし、従来の半導体レーザは縦
モードが必ずしも単一ではなく、この目的に対して充分
な性能を備えているとは云い難かった。このため、分布
帰還型（ＤＦＢ）や分布ブラッグ反射型（Ｄ　Ｂ　Ｒ）
などの種々の構造が検討されてきた。これらの構造を用
いた半導体レーザは、実験室段階においては極めて良好
な特性の得られていることが実証されている。しかし、
これらの半導体レーザが、活性層に隣接して回折格子を
作成することを必要とし、かつ屈折率導波型の構造が必
要不可欠であるため、その歩留り、特にウェハ面内の特
性安定性に極めて大きな問題があった。このため、他に
も単一縦モード発振を得るための種々の試みが行なわれ
ている。内部反射干渉型（Ｉ　ＲＩ）レーザは、これら
の中でも作成が容易であり、良好な特性が得られるもの
である。

この例として、例えばＩＥＥＥジャーナルオブカンタム
エレクトロニクスＱＥ−２１Ｎｏ、６５６３〜５６７１
９８５　（ＩＥＥＥ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｑｕａｎ
ｔｕｍ　ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＱＥ−２１，Ｎｏｒ、
６５６３〜４６７１９８５）に記載のエムオオシマ他ス
テーブルロングチューデイナルモードＩｎＧａＡｓＰ　
／　ＩｎＰインターナルレフレクションインタフェアラ
ンスレーザ（Ｍ、　（ｌｈｓｉｍａ他５ｔａｂｌｅ　Ｌ
ｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ　Ｍｏｄｅ　ＩｎＧａＡｓＰ／
　ＩｎＰＩｎｔｅｒｎａｌ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ−Ｉ
ｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　Ｌａ５ｅｒ）等がある。第４
図にその構造図の一例を示し、その原理を説明する。第
４図（ａ）はＩＲＩレーザの端面を示した図であり、こ
れは従来の半導体レーザと差異はない。同図において、
２０は基板、２１はバッファ層、２２は電流ブロック層
、２３はｎ型クラッド層、２４は活性領域、２５はＰ型
クラッド層、２６はキャップ層、２７はＰ型電極であり
、２８はｎ型電極である。ＩＲＩレーザの特徴は、横方
向からの活性領域を含む断面図である第４図（ｂ）に示
されている。２９は活性領域２４を２つに分ける区分部
である。

区分部２９は活性領域２４に対して僅かに屈折率の異な
る物質で作成され、内部反射面３０を活性領域２４に付
与する。電極２７．２８に通電することにより、通常の
端面反射による発振モードの上に、内部反射面３０に起
因する内部反射干渉の結果、さらに波長周期の大きな発
振モードが重畳される。このため、実効的な端面反射率
は変調を受け、云い換えれば全体のレーザゲインに鋭い
選択性が与えられ、結果として単一縦モード発振が得ら
れる。

（発明が解決しようとする課題） 上記、従来のＩＲＩレーザにおいては、区５分領域の形
成を化学エツチングにより行なうため、その作成は比較
的容易と言いながら交ずしも完全に容易なものではなか
った。また、エツチング法の結晶方位選択性を利用する
ため、内部反射面３０の角度を活性領域２４に対して完
全に垂直にすることが困難であり、さらに、その後の活
性領域２４の形成時に内部反射面３０の部位で活性領域
２４が湾曲するため、閾値を高める要因となっていた。

本発明の目的は、従来の欠点を解消し、さらに−層作製
容易に構造をもつ半導体レーザの製造方法を提供するこ
とである。

（課題を解決するための手段） 本発明の半導体レーザおよびその製造方法は、基板上に
少なくとも第１クラッド層、活性層、第２クラッド層を
順次積層したのちに、（０１１）方向にストライプ状の
メサエッチングを施し、さらにこのメサの内部反射鏡を
設置すべき位置で（０１０）方向の辺を有するエツチン
グマスクを用いてエツチングを行ない、活性層の幅を部
分的に異ならせたものである。

（作　用） 本発明は上記構成により、活性層を形成したのちに、内
部反射面を設置すべき位置で活性層をエツチング除去す
るので、化学エツチングが容易となり、かつ活性層が内
部反射面の部位で湾曲することがないので、通常の半導
体レーザと同程度の低閾値電流を有する単一縦モードレ
ーザを容易に与えることができる。さらに、内部反射面
の形成とストライプ状のメサエッチングを同時に行なう
ことができ、作成工程を簡略化することが可能となる。

（実施例） 本発明の一実施例を第１図ないし第３図に基づいて説明
する。

第１図は本発明の縦モード制御レーザの構造図であり、
第２図はエツチングマスク形成後（ａ）およびエツチン
グ後（ｂ）の模式図である。

第２図（ａ）において−１第１の成長によってｎ−Ｉｎ
Ｐ基板１上に、ｎ−ＩｎＰｎ型クラッド層２　　ＩｎＧ
ａＡｓＰ活性層３．ｐ−ＩｎＰｎ型クラッド層４長され
る。さらに、ＣＶＤ等によりＳｉＯ□絶縁膜を形成し、
通常のホトエツチングにより約６μｍ幅のストライプ状
のエツチングマスク１１を形成する。

このストライプの内部反射部を形成すべき位置は、スト
ライプの幅を部分的に狭くしている。

次に、エツチングマスク１１の上から ＋ＩＣＱ：　Ｃ１１３ＣＯＯＨ：　Ｈ２０□＝３：１：
１の混合比のエッチンダ液を用いてエツチングを行ない
、ストライプ状のメサ部を形成す゛る。１２は内部反射
部であり、１３はストライプ状のメサ部である。

第３図に、エツチング後の内部反射部の詳細平面図（ａ
）および断面図（ｂ）を示す。エツチング後のストライ
プ状のメサ幅Ｗは、マスクの幅が６μｍ。

エツチングの深さが３μｍのとき約２μｍとなり、Ｗ＝
０．５μｍとすれば、くびれ部の幅は約１μｍとなる。

内部反射部１２のくびれを〔０１０〕方向と（０１０３
方向の辺を有するマスクで形成し、エツチング行なえば
、くびれの部分のエツチング面には基板に対して垂直と
なる。

次に、第２の成長により、電流ブロッキング層としてｐ
−１ｎＰ層５．ｎ−ＩｎＰ層ＧｙＰＩｎＰ層７を成長し
、さらにｐ　−ＩｎＧａＡｓＰキャップ層８を成長する
。

ｐ−ＩｎＰクラッド層４とｎ−ＩｎＰクラッド層２のバ
ンドギャップはＬ３５ｅＶ、屈折率は３．４０であり、
活性層３のバンドギャップは０．９５ｅＶ、屈折率は３
．５１とした。活性層の厚さは０．１５μｍである。こ
のようなウェハにオーミック電極９，１０を取りつけで
ある。

このような構造のレーザのオーミック電極９゜１０間に
通電すると、発振波長１．３μｍで発振閾値工い＝３０
〜６０ｍＡであり、これは内部反射部１２を設けない場
合とほとんど等しい。また、はとんどの素子はＴ５の４
倍程度またはモードホッピングのない極めて安定の単一
縦モード発振をする。

なお、本実施例においてはＩｎＰ層　ＩｎＧａＡｓＰを
用いた長波長レーザについて述べたが、ＧａＡｓ　／　
ＧａＡＱＡｓ系の材料を用いたレーザにおいても同様の
効果が得られる。

（発明の効果） 本発明によれば、　（０１１）方向のストライプ状のメ
サ部を形成する際に、内部反射部を設置すべき位置で（
０１０）方向と（０１０３方向の辺を有するマスクを用
いてエツチングし、再び埋込み成長を行なうことにより
、容易に単一モードレーザを得ることができ、その実用
上の効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における縦モード制御型半導
体レーザの模式図、第２図（ａ）、（ｂ）は同半導体レ
ーザの作成工程を説明する模式図、第３図（ａ）、（ｂ
）は同内部反射部の平面図、断面図、第４図（ａ）、（
ｂ）は従来の半導体レーザの断面図である。 １・・・ｎ　−Ｉ口Ｐ基板、　　２−　ｎ　−ＩｎＰク
ラッド層、　　３−　ｎ　−１ｎＧａＡｓＰ活性層、　
４・・・ｐ−ＩｎＰクラッド層、　　　５−＝ｐ　−Ｉ
ｎＰ層、６−　ｎ　−ＩｎＰ層、　　７−　ｐ　−Ｉｎ
Ｐ層、　　　８・・・ｐ−ＩｎＧａＡｓＰキャップ層、
　　９　、１０・・・オーミック電極、　１１・・・エ
ツチングマスク、１２・・・内部反射部、　１３・・・
ストライプ状メサ部。 第１図 特許出願人　松下電器産業株式会社 第 ２図 （ａ） 第 図 ※１０］ ／［０１０］ 第 図 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）（１００）面基板上に第１クラッド層、活性層、
   第２クラッド層よりなるストライプ状のメサ部が〔０１
   １〕方向に形成され、前記メサ部が選択的に除去されて
   、内部反射部の幅の小さいくびれ傾斜が形成されている
   ことを特徴とする半導体レーザ。
2. （２）（１００）面基板上に順次第１クラッド層、活性
   層および第２クラッド層を有する積層部を形成し、前記
   積層部を〔０１１〕方向にストライプ状のメサエッチン
   グを施した活性層と、〔０１１〕方向のストライプ状の
   メサ部に〔０１０〕方向のマスクを用いてエッチングを
   行ない、前記メサ部の内部反射面を設置すべき位置にお
   いて、前記活性層の幅を部分的に異ならせたことを特徴
   とする請求項（１）記載の半導体レーザの製造方法。