JPH04229679A - 半導体レーザ - Google Patents

半導体レーザ

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JPH04229679A
JPH04229679A JP3100917A JP10091791A JPH04229679A JP H04229679 A JPH04229679 A JP H04229679A JP 3100917 A JP3100917 A JP 3100917A JP 10091791 A JP10091791 A JP 10091791A JP H04229679 A JPH04229679 A JP H04229679A
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JP
Japan
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layer
grating
semiconductor laser
waveguide layer
grid
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Pending
Application number
JP3100917A
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English (en)
Inventor
Michael Schilling
ミヒアエル・シリンク
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Alcatel Lucent NV
Original Assignee
Alcatel NV
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005Processes
    • H01L33/0062Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/12Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
    • HELECTRICITY
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    • H01S5/32Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
    • H01S5/323Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/3235Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength longer than 1000 nm, e.g. InP-based 1300 nm and 1500 nm lasers
    • H01S5/32391Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength longer than 1000 nm, e.g. InP-based 1300 nm and 1500 nm lasers based on In(Ga)(As)P

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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、格子と、LPE(液層
エピタキシャル)によって格子に適用された導波体層と
、導波体層の上方に配置された複数の層とを含む半導体
レーザに関する。
【0002】
【従来の技術】半導体レーザは、特に好ましくは湿式化
学エッチングされた平らな一次格子をもつDFB(分布
フィードバック)レーザーとして知られている。MOV
PE(金属学的な気相エピタキシャル)によって一連の
層が前記格子に適用され、格子の上に直接導波体層が成
長している。MOVPEによる前記層の適用は非常に薄
いアクティブ層を特に1.55μmのレーザに関して高
量子効率で高出力の導波体層に適用することを可能にす
る。しかし、格子に悪影響を及ぼすこと無く格子の深さ
が特に明確でない時のみMOVPEによる前記格子に導
波体層を適用することができる。しかしその結果半導体
レーザの結合係数は最高ではない。
【0003】深い2次格子によって結合係数が改善され
ることが知られており、その場合において格子の形は特
定の形態を与えられることが好ましい。それは格子のそ
れぞれの高くなった部分のスロープが特定の角度で傾斜
していることを意味している。さらに頂部と底部の比率
と格子の深さは全体として最適の結合係数になるように
選択される。これは特に半導体レーザのフィードバック
感度を改善する。
【0004】しかし前記導波体層はそのような格子にM
OVPEにより適用することができないことが認められ
た。このプロセスに必要な温度は格子に悪い影響を与え
る。すなわち、それぞれの格子のリブが丸くなり、最適
結合係数を得るためのスロープの角度と格子の深さの選
択値が一度導波体層が適用されると最早維持できなくな
る。
【0005】その上、非常に薄いアクティブな層をLP
Eによって導波体層に適用することができないので、L
PEによって生成されたレーザーの量子効率と光出力パ
ワーが不充分である。LPEのさらに別の欠点は、溶解
阻止層がさらに層が成長する前にアクティブな層に付加
的に設けなければならないことである。これはアクティ
ブ層の実効的な厚さを増大させる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、この
前述の技術に基づいてフィードバック感度が減少され、
できるだけ高い量子効率で製造される半導体レーザと半
導体レーザを製造する方法を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記目的は導波体層の上
方に配置された層は気相または分子ビームエピタキシに
よって形成されていることを特徴とする半導体レーザに
よって成し遂げられる。
【0008】導波体層がLPEによって格子に設けられ
るという事実によって、格子の構造はそのまま残り一方
同時に最適の平坦性が実現される。それは格子のリブの
間にある凹部が満たされており、リブの上方の導波体層
の厚さが非常にわずかであることを意味している。導波
体層の上方の層は気相または分子ビームプロセスにより
供給されることにより、LPEと対照的に非常に薄い層
を供給することができ、特に非常に薄いアクティブな層
を供給することができる。このようにして、非常に低い
フィードバック感度で高い量子効率と高出力パワーとい
う所望のレーザ特性を得ることができる。しきい値電流
は非常に低い。結局安定したモノモード動作が保証され
る。
【0009】格子が2次DFB格子である半導体レーザ
が好ましい。結合係数は格子の深さだけでなくスロープ
の角度や頂部と底部の比率が既知の方法で整合されて最
適化されることが好ましい。この比較的深い格子はLP
Eにより導波体層を設けられるため、前記格子の構造は
最適のまま残る。次の層は気相か分子ビームエピタキシ
により設けられるので、目的とする薄い層が実現され、
前述の利点が得られる。
【0010】問題はさらに導波体層上に配置された層を
気相または分子ビームプロセスによって成長させる特徴
を有する半導体レーザを製造する方法によって解決され
る。
【0011】格子の上方の最初の層はLPEにより形成
される。このようにして、好ましくはドライエッチング
プロセスで実行される所望の設定された格子構造を得る
ことができる。同時に最適な平坦性が導波体層の小さな
全体の厚さで実現される。
【0012】さらに非常に薄い層が気相または分子ビー
ムエピタキシによりこの導波体層に形成され、MOVP
Eは気相プロセスとして適しており、MOMBE(金属
的分子ビームエピタキシ)、GSMBE(ガス源分子ビ
ームエピタキシ)またはCBE(化学的ビームエピタキ
シ)は分子ビームエピタキシプロセスとして適当である
【0013】この様にして非常に薄い層、特に薄いアク
ティブな層を供給することができる。
【0014】この様にして高い量子効率と高出力パワー
を減少されたフィードバック感度で実現することができ
る。
【0015】
【実施例】本発明をレーザの基本的な断面図を参照しな
がらもっと詳細に説明する。この断面はここでは光の伝
達方向に平行であり、以下に記述される型のレーザが製
造されるウエハーの断面図である。
【0016】この断面図はDFB格子2がInP  基
体1上に設けられている状態を示している。ドライエッ
チングプロセスがこの目的のために使用されることが好
ましい。それは例えばイオン衝撃により製造される。格
子は、最適結合係数になるように、すなわち格子の頂部
と底部の比率、格子の深さ、高くされた格子部分のスロ
ープの傾斜角度が特定の選択された値になるように形成
される。
【0017】格子の構造がそのまま残るようにLPEに
よって導波体層3が形成されることは特に利点がある。 特に格子のひずみが避けられる。同時に最適の平坦性に
なる、すなわち明確な横方向の層のLPEの間の成長に
よりリブの間の格子の凹部はもとのリブを有するウエハ
の表面が完全に平坦になるように完全に満たされている
【0018】導波体層3の上に配置された層はLPEに
よってではなく気相または分子ビームエピタキシによっ
て形成される。MOVPEは適切な気相プロセスであり
、MOMBE、GSMBE、またはCBEは適切な分子
ビームエピタキシプロセスであることが認められた。
【0019】前述の2つのプロセスの型は特別薄い層を
形成することができるという事実によって識別される。
【0020】初めに非常に薄いバッファ層4が導波体層
3に供給される。このバッファ層の厚さはたとえば0.
1μm未満である。このバッファ層は半導体レーザの品
質を改善するために例えば導波体構成要素と一体化する
ために半導体レーザの後の構成中のエッチストップ層と
して働く。
【0021】アクティブ層5はバッファ層上に形成され
る。このアクティブ層5は4元合金でもよくMOW(マ
ルチ量子ウエル)で構成されてもよい。後者の場合多数
の特別に薄い異なる材料の層は次々に他の層の上に供給
され、それらの全体的な厚さはアクティブ層5の厚さに
ほぼ一致する。InPとInGasの層が交互に設けら
れることが好ましい。
【0022】そのような層によって量子効率は一層増大
する。
【0023】アクティブ層5はクラッド層6(InP層
が好ましい)により前述の方法によって覆われ、3元ま
たは4元の材料からなる高ドープされたコンタクト層7
が形成される。
【0024】その後のレーザウエハの処理は通常の製造
方法によって行うことができる。
【0025】
【発明の効果】ここで述べられた被覆処理の組合せは製
造過程のコストをあげずに1.55μmのDFB高速度
レーザの特性を改善する。全体として本発明はレーザ特
にハイブリッドエピタキシャルで製造された、モノモー
ド動作で安定に動作し、減少されたフィードバック感度
が良好な量子効率で実現される層構造を持つDFBレー
ザのための簡単な製造方法を提供する。レーザの初めの
電流は非常に低い。
【0026】エピタキシ処理の正のコンビネーションは
これらの処理過程の利点の最適コンビネーションになる
。特に導波体として働く層である導波体層とアクティブ
層は異なるエピタキシプロセスにより(導波体層はLP
Eにより、またアクティブ層は気相エピタキシおよび分
子ビームエピタキシにより)それぞれ製造される。した
がって導波体層に隣接した格子の構造は設定された最適
結合係数で悪影響を受けない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例のレーザのウエハの断面図。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  格子と、LPEにより格子上に形成さ
    れた導波体層とを含み、前記レーザはさらに導波体層の
    上方に配置された複数の層を含んでいる半導体レーザに
    おいて、前記導波体層の上方に配置された層は気相また
    は分子ビームエピタキシによって形成されていることを
    特徴とする半導体レーザ。
  2. 【請求項2】  前記層がMOVPEによって形成され
    ることを特徴とする請求項1記載の半導体レーザ。
  3. 【請求項3】  前記層がMOMBE、GSMBE、ま
    たはCBEによって形成されることを特徴とする請求項
    1記載の半導体レーザ。
  4. 【請求項4】  前記格子が、傾斜角度と頂部と底部の
    比率と格子の深さが最適結合のために調整される2次D
    FB格子であることを特徴とする請求項1記載の半導体
    レーザ。
  5. 【請求項5】  アクティブ層が導波体層上に配置され
    、その上にクラッド層とコンタクト層が重ねられている
    ことを特徴とする請求項1記載の半導体レーザ。
  6. 【請求項6】  4元材料の導波体層が設けられ、4元
    材料層またはMQWの順次層がアクティブ層として設け
    られおよび/または3元材料または4元材料接触層が接
    触層として設けられていることを特徴とする請求項5記
    載の半導体レーザ。
  7. 【請求項7】  格子およびにLPEにより格子上に設
    けられた導波体層と、および前記導波体層上に配置され
    た複数の層を備えている半導体レーザの製造方法におい
    て、導波体層上に配置された層は気相または分子ビーム
    プロセスによって成長させる半導体レーザの製造方法。
  8. 【請求項8】  MOVPEが気相プロセスとして使用
    されることを特徴とする請求項7記載の方法。
  9. 【請求項9】  MOMBE、またはGSMBE、また
    はCBEが分子ビームエピタキシプロセスとして選択さ
    れることを特徴とする請求項7記載の方法。
JP3100917A 1990-05-02 1991-05-02 半導体レーザ Pending JPH04229679A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4014032A DE4014032A1 (de) 1990-05-02 1990-05-02 Halbleiter-laser
DE4014032:6 1990-05-02

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH04229679A true JPH04229679A (ja) 1992-08-19

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ID=6405545

Family Applications (1)

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JP3100917A Pending JPH04229679A (ja) 1990-05-02 1991-05-02 半導体レーザ

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US (1) US5192710A (ja)
EP (1) EP0455015B1 (ja)
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DE (2) DE4014032A1 (ja)

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Also Published As

Publication number Publication date
DE59108559D1 (de) 1997-04-03
EP0455015B1 (de) 1997-02-26
EP0455015A3 (en) 1992-02-19
DE4014032A1 (de) 1991-11-07
EP0455015A2 (de) 1991-11-06
US5192710A (en) 1993-03-09

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