JPH0537067A - 半導体レーザ及び半導体レーザの製造方法 - Google Patents
半導体レーザ及び半導体レーザの製造方法Info
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- JPH0537067A JPH0537067A JP18653291A JP18653291A JPH0537067A JP H0537067 A JPH0537067 A JP H0537067A JP 18653291 A JP18653291 A JP 18653291A JP 18653291 A JP18653291 A JP 18653291A JP H0537067 A JPH0537067 A JP H0537067A
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- layer
- laser
- substrate
- semiconductor
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 自然超格子の制御のための傾斜面を形成した
多波長半導体レーザ。 【構成】 この半導体レーザは、基板１０１上に凹状層
１０２を設け、凹状層１０２上にレーザー共振器１１
０，１２０を複数備えている。これらの半導体レーザ
は、基板１０１の表面に、結晶成長を阻止するマスクを
凹状層１０２の形成すべき幅に応じてパターン形成し、
基板１０１の表面に原料ガスを供給して基板１０１上に
凹状層１０２を気相成長させた後に、半導体層を結晶成
長させ、レーザー共振器を複数形成することで製作され
ている。
多波長半導体レーザ。 【構成】 この半導体レーザは、基板１０１上に凹状層
１０２を設け、凹状層１０２上にレーザー共振器１１
０，１２０を複数備えている。これらの半導体レーザ
は、基板１０１の表面に、結晶成長を阻止するマスクを
凹状層１０２の形成すべき幅に応じてパターン形成し、
基板１０１の表面に原料ガスを供給して基板１０１上に
凹状層１０２を気相成長させた後に、半導体層を結晶成
長させ、レーザー共振器を複数形成することで製作され
ている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、多波長半導体レーザ及
びその製造方法に関する。
びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】多波長半導体レーザは、波長多重通信や
光ディスクなどの光情報処理システムへの応用が期待さ
れているデバイスであり、現在盛んに研究されている。
同一基板上に形成された多波長半導体レーザは、それぞ
れの波長のレーザ共振器が精密に製作されかつ互いに接
近しているので、光学回路が簡単になるなどといった利
点がある。
光ディスクなどの光情報処理システムへの応用が期待さ
れているデバイスであり、現在盛んに研究されている。
同一基板上に形成された多波長半導体レーザは、それぞ
れの波長のレーザ共振器が精密に製作されかつ互いに接
近しているので、光学回路が簡単になるなどといった利
点がある。
【０００３】ＡｌＧａＩｎＰ系の可視光半導体レーザで
は、活性層を形成する材料の自然超格子の形成度合いを
制御することで、８０ｍＶ〜９０ｍＶの広い範囲で発振
波長を変化させうることが知られている（Electronics
Letters Vol25 No.14 P905(1989)）。この自然超格子の
形成度合いを制御する方法では、成長速度，Ｖ族及びＩ
ＩＩ族の原料供給比，基板の傾斜角，面方位などがパラ
メータとして用いられる。この性質を利用し、基板面内
に面方位もしくは基板面から傾斜した面を複数設け、こ
の面にレーザ共振器をエピタキシャル成長させて、多波
長半導体レーザをＡｌＧａＩｎＰ系の可視光半導体レー
ザで実現することが考えられている。
は、活性層を形成する材料の自然超格子の形成度合いを
制御することで、８０ｍＶ〜９０ｍＶの広い範囲で発振
波長を変化させうることが知られている（Electronics
Letters Vol25 No.14 P905(1989)）。この自然超格子の
形成度合いを制御する方法では、成長速度，Ｖ族及びＩ
ＩＩ族の原料供給比，基板の傾斜角，面方位などがパラ
メータとして用いられる。この性質を利用し、基板面内
に面方位もしくは基板面から傾斜した面を複数設け、こ
の面にレーザ共振器をエピタキシャル成長させて、多波
長半導体レーザをＡｌＧａＩｎＰ系の可視光半導体レー
ザで実現することが考えられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前述した方法で多波長
半導体レーザを製作するにあたって設けられた傾斜面
は、自然超格子の形成度合いを制御するためのものであ
るので、高い再現性，制御性，均一性が要求される。し
かしながら化学エッチングや反応性イオンエッチングで
は自然超格子の形成度合いを制御するための面を設け、
多波長半導体レーザを形成するに十分な再現性、制御性
を得ることは困難であった。
半導体レーザを製作するにあたって設けられた傾斜面
は、自然超格子の形成度合いを制御するためのものであ
るので、高い再現性，制御性，均一性が要求される。し
かしながら化学エッチングや反応性イオンエッチングで
は自然超格子の形成度合いを制御するための面を設け、
多波長半導体レーザを形成するに十分な再現性、制御性
を得ることは困難であった。
【０００５】本発明は、前述した問題点に鑑み、自然超
格子の制御のための傾斜面を形成する上での問題点を克
服して多波長半導体レーザを提供することをその目的と
する。
格子の制御のための傾斜面を形成する上での問題点を克
服して多波長半導体レーザを提供することをその目的と
する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ
は、半導体基板上に湾曲した凹状層を設け、この凹状層
上にレーザー共振器を複数備えている。
は、半導体基板上に湾曲した凹状層を設け、この凹状層
上にレーザー共振器を複数備えている。
【０００７】本発明の半導体レーザは、半導体基板上に
半導体層を結晶成長させ、レーザー共振器を形成して半
導体レーザを製造する方法であって、半導体基板表面
に、結晶成長を阻止するマスクを凹状層の形成すべき幅
に応じてパターン形成し、半導体基板の表面に原料ガス
を供給して半導体基板上に湾曲した凹状層を気相成長さ
せた後に、半導体層を結晶成長させ、ダブルへテロ構造
を有したレーザー共振器を複数形成することで製作され
ている。
半導体層を結晶成長させ、レーザー共振器を形成して半
導体レーザを製造する方法であって、半導体基板表面
に、結晶成長を阻止するマスクを凹状層の形成すべき幅
に応じてパターン形成し、半導体基板の表面に原料ガス
を供給して半導体基板上に湾曲した凹状層を気相成長さ
せた後に、半導体層を結晶成長させ、ダブルへテロ構造
を有したレーザー共振器を複数形成することで製作され
ている。
【０００８】さらに、凹状層の結晶成長を制御するのに
は、マスクを、半導体基板上に凹状層の傾斜に応じた被
覆率でパターン形成することでもなされる。
は、マスクを、半導体基板上に凹状層の傾斜に応じた被
覆率でパターン形成することでもなされる。
【０００９】
【作用】凹状層の成長過程において、マスク近傍の基板
表面では凹状層の厚さは、厚く形成され、マスクされて
いない成長領域中央付近の基板表面では薄く形成され、
凹状層に傾斜が形成される。また、マスクによる基板表
面の被覆率が大きい部分では層幅が広く形成され、被覆
率が小さい部分では狭く形成される。従って、層幅及び
傾斜を自在に制御することが可能になり、再現性も良
い。また、この凹状層は、全体的に均一性が良くかつ良
好な傾斜面を有している。
表面では凹状層の厚さは、厚く形成され、マスクされて
いない成長領域中央付近の基板表面では薄く形成され、
凹状層に傾斜が形成される。また、マスクによる基板表
面の被覆率が大きい部分では層幅が広く形成され、被覆
率が小さい部分では狭く形成される。従って、層幅及び
傾斜を自在に制御することが可能になり、再現性も良
い。また、この凹状層は、全体的に均一性が良くかつ良
好な傾斜面を有している。
【００１０】この凹状層にダブルへテロ構造を有したレ
ーザー共振器を形成すると、その形成された凹状層の傾
斜角，面方位などに応じて活性層の自然超格子の形成度
合いが異なるため、レーザー共振器の発振波長がかわ
る。波長の違う複数のレーザー共振器により多波長半導
体レーザとなる。
ーザー共振器を形成すると、その形成された凹状層の傾
斜角，面方位などに応じて活性層の自然超格子の形成度
合いが異なるため、レーザー共振器の発振波長がかわ
る。波長の違う複数のレーザー共振器により多波長半導
体レーザとなる。
【００１１】
【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図１には、本発明の一実施例の半導体レーザが示されて
いる。この半導体レーザでは、ＳｉドープのＧａＡｓ基
板１０１上に、凹状の選択成長層１０２が形成され、こ
の選択成長層１０２の傾斜した面上に二つのレーザー共
振器１１０，１２０が設けられている。レーザー共振器
１１０，１２０は、ＡｌＧａＩｎＰ系材料で構成され、
選択成長層１０２の傾斜角が異なった面上に形成されて
いるため、互いに異なった発振波長を有している。
図１には、本発明の一実施例の半導体レーザが示されて
いる。この半導体レーザでは、ＳｉドープのＧａＡｓ基
板１０１上に、凹状の選択成長層１０２が形成され、こ
の選択成長層１０２の傾斜した面上に二つのレーザー共
振器１１０，１２０が設けられている。レーザー共振器
１１０，１２０は、ＡｌＧａＩｎＰ系材料で構成され、
選択成長層１０２の傾斜角が異なった面上に形成されて
いるため、互いに異なった発振波長を有している。
【００１２】この半導体レーザの製造過程について説明
する。
する。
【００１３】図２には、選択成長層１０２が形成されて
いる様子が示されている。基板１０１の（１００）面上
に、［１１０］方向と直角に、２００μｍ間隔の開口部
を有するＳｉＮx 膜マスクを形成する。このＳｉＮx 膜
マスク２０１が形成された基板１０１に、ＳｉドープＧ
ａＡｓを有機金属気相成長法により、６５０℃，６０Ｔ
ｏｒｒの条件で成長させる。マスク２０１の開口部即ち
基板のマスクされていない領域に選択成長層１０２が形
成される。このとき、ＳｉＮx 膜マスク２０１のように
結晶が成長しにくい物質で基板表面が覆われ、マスク２
０１の開口部で結晶成長が行われる場合、マスクとの境
界付近の結晶成長速度が大きく、図３に示すような凹状
の層が形成される。これはつぎの理由に基づく。開口部
領域においては結晶成長によって原料が消費され、開口
部中央付近は原料濃度が低くなる。一方、マスクされた
領域では原料が消費されないため、開口部中央付近は原
料濃度が高くなる。原料は、マスクされた領域から開口
部中央へと移動し、濃度分布が生じる。従って、開口部
とマスクとの境界付近の結晶成長速度は増加し、開口部
中央付近の結晶成長速度は減少する。このような選択成
長層の形成は、マスクの被覆率，結晶成長時の雰囲気
圧，原料供給量を変化させることによって高い精度で制
御でき、また、開口部の端部から中央付近へと傾斜の付
いた面を再現性及び均一性良く形成することができる。
いる様子が示されている。基板１０１の（１００）面上
に、［１１０］方向と直角に、２００μｍ間隔の開口部
を有するＳｉＮx 膜マスクを形成する。このＳｉＮx 膜
マスク２０１が形成された基板１０１に、ＳｉドープＧ
ａＡｓを有機金属気相成長法により、６５０℃，６０Ｔ
ｏｒｒの条件で成長させる。マスク２０１の開口部即ち
基板のマスクされていない領域に選択成長層１０２が形
成される。このとき、ＳｉＮx 膜マスク２０１のように
結晶が成長しにくい物質で基板表面が覆われ、マスク２
０１の開口部で結晶成長が行われる場合、マスクとの境
界付近の結晶成長速度が大きく、図３に示すような凹状
の層が形成される。これはつぎの理由に基づく。開口部
領域においては結晶成長によって原料が消費され、開口
部中央付近は原料濃度が低くなる。一方、マスクされた
領域では原料が消費されないため、開口部中央付近は原
料濃度が高くなる。原料は、マスクされた領域から開口
部中央へと移動し、濃度分布が生じる。従って、開口部
とマスクとの境界付近の結晶成長速度は増加し、開口部
中央付近の結晶成長速度は減少する。このような選択成
長層の形成は、マスクの被覆率，結晶成長時の雰囲気
圧，原料供給量を変化させることによって高い精度で制
御でき、また、開口部の端部から中央付近へと傾斜の付
いた面を再現性及び均一性良く形成することができる。
【００１４】つぎに、ＡｌＧａＩｎＰ系材料のレーザー
共振器を形成する。このレーザー共振器１１０〜１４０
を形成する様子が図４に示されている。まず、選択成長
層１０２が形成された基板１０１からマスク２０１を除
去する（図４（ａ））。つぎに、選択成長層１０２及び
基板１０１の上全面に、ＳｉドープＧａＡｓのバッファ
層１０３を成長させ、ｎ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5）0.5 Ｉ
ｎ0.5 Ｐのクラッド層１０４を成長させ（図４
（ｂ））、アンドープＧａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐの活性層１０
５を成長させる（図４（ｃ））。そして、ｐ型（Ａｌ
0.5 Ｇａ0.5 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐのクラッド層１０６，Ｓ
ｉドープＧａＡｓの電流ブロック層１０７を形成する。
ここで、活性層１０５の所定の領域をレーザー発振領域
とするように電流ブロック層１０７の一部を除去する
（図４（ｄ））。図の場合は、選択成長層１０２の左端
からおよそ２０μｍ，１００μｍの領域を除去してい
る。この後、ＺｎドープＧａＡｓのコンタクト層１０８
を形成し、エッチングによりレーザー共振器１１０，１
２０，１３０，１４０を分離し、電極１０９を形成する
（図４（ｅ））。このようにして、異なった発振波長を
もつ半導体レーザが同一基板上に製作される。
共振器を形成する。このレーザー共振器１１０〜１４０
を形成する様子が図４に示されている。まず、選択成長
層１０２が形成された基板１０１からマスク２０１を除
去する（図４（ａ））。つぎに、選択成長層１０２及び
基板１０１の上全面に、ＳｉドープＧａＡｓのバッファ
層１０３を成長させ、ｎ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5）0.5 Ｉ
ｎ0.5 Ｐのクラッド層１０４を成長させ（図４
（ｂ））、アンドープＧａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐの活性層１０
５を成長させる（図４（ｃ））。そして、ｐ型（Ａｌ
0.5 Ｇａ0.5 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐのクラッド層１０６，Ｓ
ｉドープＧａＡｓの電流ブロック層１０７を形成する。
ここで、活性層１０５の所定の領域をレーザー発振領域
とするように電流ブロック層１０７の一部を除去する
（図４（ｄ））。図の場合は、選択成長層１０２の左端
からおよそ２０μｍ，１００μｍの領域を除去してい
る。この後、ＺｎドープＧａＡｓのコンタクト層１０８
を形成し、エッチングによりレーザー共振器１１０，１
２０，１３０，１４０を分離し、電極１０９を形成する
（図４（ｅ））。このようにして、異なった発振波長を
もつ半導体レーザが同一基板上に製作される。
【００１５】レーザー共振器の発振波長は、図４（ｄ）
において、電流ブロック層１０７の除去する領域を特定
することで決められている。クラッド層１０４の表面
は、選択成長層１０２とほぼ同等な曲面即ち連続の傾斜
角をもつ面となっている。このクラッド層１０４の表面
に形成された活性層１０５は、自然超格子の形成度合い
が異なったものである。そこで、所望の発振波長をうる
には、この活性層１０５のうちのそれに対応する部分に
電流を流せばよい。そのために不要な部分に電流が流れ
ないように電流ブロック層１０７が設けられ、電流ブロ
ック層１０７が除去された部分に電流を流し所望の発振
波長でレーザー共振器を発振させるようにしている。Ａ
ｌＧａＩｎＰ系材料のレーザー共振器では、傾斜角０度
から１０度程度の範囲で発振波長が６５０ｎｍ〜６８０
ｎｍであることが知られており、同じ材料を用いたこの
実施例でも同じ範囲で発振波長の制御が可能になってい
る。
において、電流ブロック層１０７の除去する領域を特定
することで決められている。クラッド層１０４の表面
は、選択成長層１０２とほぼ同等な曲面即ち連続の傾斜
角をもつ面となっている。このクラッド層１０４の表面
に形成された活性層１０５は、自然超格子の形成度合い
が異なったものである。そこで、所望の発振波長をうる
には、この活性層１０５のうちのそれに対応する部分に
電流を流せばよい。そのために不要な部分に電流が流れ
ないように電流ブロック層１０７が設けられ、電流ブロ
ック層１０７が除去された部分に電流を流し所望の発振
波長でレーザー共振器を発振させるようにしている。Ａ
ｌＧａＩｎＰ系材料のレーザー共振器では、傾斜角０度
から１０度程度の範囲で発振波長が６５０ｎｍ〜６８０
ｎｍであることが知られており、同じ材料を用いたこの
実施例でも同じ範囲で発振波長の制御が可能になってい
る。
【００１６】つぎに、前述の実施例の変形例について説
明する。
明する。
【００１７】図５の半導体レーザは、選択成長層を形成
する工程において、マスク被覆率を基板面上で変化させ
て製作されたものである。この図の中央付近ではマスク
被覆率を高く、図の端付近ではマスク被覆率を低くして
選択成長層が形成されている。選択成長層１０２ａ，１
０２ｂ，１０２ｃはその表面の傾きがそれぞれ異なって
おり、そのため、レーザー共振器５１０，５２０，５３
０の発振波長は、異なったものになっている。このよう
にマスク被覆率を変化させても異なった発振波長をもつ
半導体レーザが実現可能である。
する工程において、マスク被覆率を基板面上で変化させ
て製作されたものである。この図の中央付近ではマスク
被覆率を高く、図の端付近ではマスク被覆率を低くして
選択成長層が形成されている。選択成長層１０２ａ，１
０２ｂ，１０２ｃはその表面の傾きがそれぞれ異なって
おり、そのため、レーザー共振器５１０，５２０，５３
０の発振波長は、異なったものになっている。このよう
にマスク被覆率を変化させても異なった発振波長をもつ
半導体レーザが実現可能である。
【００１８】
【発明の効果】以上本発明によると、基板に凹状層を成
長させ、凹状層上にレーザー共振器を形成すると、凹状
層の傾斜角によって自然超格子の形成度合いが制御さ
れ、自然超格子の形成度合いに応じた波長のレーザー共
振器になるので、凹状層の傾斜角を変えることで異なっ
た波長のレーザー共振器を同一基板上に形成しうるた
め、単一基板で多波長の半導体レーザを製作でき、ま
た、凹状層の成長は高い再現性，制御性，均一性をもっ
ているので、非常に精度のよく発振波長を制御出来る。
長させ、凹状層上にレーザー共振器を形成すると、凹状
層の傾斜角によって自然超格子の形成度合いが制御さ
れ、自然超格子の形成度合いに応じた波長のレーザー共
振器になるので、凹状層の傾斜角を変えることで異なっ
た波長のレーザー共振器を同一基板上に形成しうるた
め、単一基板で多波長の半導体レーザを製作でき、ま
た、凹状層の成長は高い再現性，制御性，均一性をもっ
ているので、非常に精度のよく発振波長を制御出来る。
【図１】本発明の一実施例の半導体レーザの断面構造
図。
図。
【図２】凹状層の形成の説明図。
【図３】凹状層の形成の説明図。
【図４】本発明の半導体レーザの製作過程の説明図。
【図５】他の実施例の半導体レーザの断面構造図。
１０１…基板
１０２…選択成長層
１０２ａ…選択成長層
１０２ｂ…選択成長層
１０２ｃ…選択成長層
１１０…レーザー共振器
１２０…レーザー共振器
１３０…レーザー共振器
１４０…レーザー共振器
２０１…マスク
５１０…レーザー共振器
５２０…レーザー共振器
５３０…レーザー共振器
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体基板上に湾曲した凹状層を設け、
この凹状層上にレーザー共振器を複数備えてなる半導体
レーザ。 - 【請求項２】 半導体基板上に半導体層を結晶成長さ
せ、レーザー共振器を形成して半導体レーザを製造する
方法であって、前記半導体基板表面に、結晶成長を阻止
するマスクを凹状層の形成すべき幅に応じてパターン形
成し、前記半導体基板の表面に原料ガスを供給して前記
半導体基板上に湾曲した前記凹状層を気相成長させた後
に、前記半導体層を結晶成長させ、前記レーザー共振器
を複数形成することを特徴とする半導体レーザの製造方
法。 - 【請求項３】 前記マスクを、前記半導体基板上に凹状
層の傾斜に応じた被覆率でパターン形成することを特徴
とする請求項２記載の半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18653291A JPH0537067A (ja) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | 半導体レーザ及び半導体レーザの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18653291A JPH0537067A (ja) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | 半導体レーザ及び半導体レーザの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0537067A true JPH0537067A (ja) | 1993-02-12 |
Family
ID=16190144
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18653291A Pending JPH0537067A (ja) | 1991-07-25 | 1991-07-25 | 半導体レーザ及び半導体レーザの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0537067A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6565469B1 (en) | 1999-06-18 | 2003-05-20 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Belt for continuously variable transmission |
-
1991
- 1991-07-25 JP JP18653291A patent/JPH0537067A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6565469B1 (en) | 1999-06-18 | 2003-05-20 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Belt for continuously variable transmission |
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