JPH06334260A - 半導体レーザ素子とその製造方法 - Google Patents
半導体レーザ素子とその製造方法Info
- Publication number
- JPH06334260A JPH06334260A JP13947493A JP13947493A JPH06334260A JP H06334260 A JPH06334260 A JP H06334260A JP 13947493 A JP13947493 A JP 13947493A JP 13947493 A JP13947493 A JP 13947493A JP H06334260 A JPH06334260 A JP H06334260A
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- Japan
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光ファイバとの結合効率が注入電流に依存せ
ず、安定した半導体レーザ素子を提供する。 【構成】 半導体基板１上に、下クラッド層３、下光閉
じ込め層４、活性層５、上光閉じ込め層６、上クラッド
層７を順次積層し、活性層５上にリッジ導波路を形成し
たｐｎ接合を有する半導体レーザ素子において、リッジ
部直下のｐｎ接合を上クラッド層７と下光閉じ込め層４
の間に設け、リッジ部直下以外のｐｎ接合を下クラッド
層４内に設ける。
ず、安定した半導体レーザ素子を提供する。 【構成】 半導体基板１上に、下クラッド層３、下光閉
じ込め層４、活性層５、上光閉じ込め層６、上クラッド
層７を順次積層し、活性層５上にリッジ導波路を形成し
たｐｎ接合を有する半導体レーザ素子において、リッジ
部直下のｐｎ接合を上クラッド層７と下光閉じ込め層４
の間に設け、リッジ部直下以外のｐｎ接合を下クラッド
層４内に設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザ素子とそ
の製造方法に関する。
の製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】近年、ＧａＡｓ系半導体レーザ素子は光フ
ァイバアンプ用励起光源への用途拡大に伴い、高出力駆
動という要求に応える必要がでてきた。この用途に用い
られる半導体レーザ素子は、コア径が非常に小さい光フ
ァイバと結合しなければならない。そのために、電流注
入の増加に対して、光ビーム形状は安定している必要が
ある。一方、リッジ導波路型半導体レーザ素子では、出
力方向に直角で活性層に平行方向の電流の閉じ込めは原
理的には行われていない。図２は、従来のリッジ導波路
型半導体レーザ素子の一例の断面図である。図中、１は
ｎ−ＧａＡｓ基板、２はｎ−ＧａＡｓバッファ層、３は
ｎ−ＩｎＧａＡｓ下クラッド層、４はｎ−ＧａＡｓ下光
閉じ込め層、５はｐ型活性層、６はｐ−ＧａＡｓ上光閉
じ込め層、７はｐ−ＩｎＧａＡｓ上クラッド層、８はｐ
+ −ＧａＡｓキャップ層である。上クラッド層７とキャ
ップ層８の側面はポリイミド１１で埋め込まれている。
９はｎ電極、１０はｐ電極である。この素子では、ｐｎ
接合はｐ型活性層５とｎ−ＧａＡｓ下光閉じ込め層４の
ヘテロ接合部に形成されるため、上クラッド層７から注
入されるキャリアは拡散し、注入領域はリッジ部直下よ
り左右に広がる。注入電流が上昇し発熱が起こると、半
導体は抵抗が低下する性質があるため、注入領域は益々
広がることになる。
ァイバアンプ用励起光源への用途拡大に伴い、高出力駆
動という要求に応える必要がでてきた。この用途に用い
られる半導体レーザ素子は、コア径が非常に小さい光フ
ァイバと結合しなければならない。そのために、電流注
入の増加に対して、光ビーム形状は安定している必要が
ある。一方、リッジ導波路型半導体レーザ素子では、出
力方向に直角で活性層に平行方向の電流の閉じ込めは原
理的には行われていない。図２は、従来のリッジ導波路
型半導体レーザ素子の一例の断面図である。図中、１は
ｎ−ＧａＡｓ基板、２はｎ−ＧａＡｓバッファ層、３は
ｎ−ＩｎＧａＡｓ下クラッド層、４はｎ−ＧａＡｓ下光
閉じ込め層、５はｐ型活性層、６はｐ−ＧａＡｓ上光閉
じ込め層、７はｐ−ＩｎＧａＡｓ上クラッド層、８はｐ
+ −ＧａＡｓキャップ層である。上クラッド層７とキャ
ップ層８の側面はポリイミド１１で埋め込まれている。
９はｎ電極、１０はｐ電極である。この素子では、ｐｎ
接合はｐ型活性層５とｎ−ＧａＡｓ下光閉じ込め層４の
ヘテロ接合部に形成されるため、上クラッド層７から注
入されるキャリアは拡散し、注入領域はリッジ部直下よ
り左右に広がる。注入電流が上昇し発熱が起こると、半
導体は抵抗が低下する性質があるため、注入領域は益々
広がることになる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
リッジ導波路型半導体レーザ素子においては、活性層に
注入される電流が増大すると、注入領域が活性層の中心
から左右に広がったり、片方に偏ったりする場合があ
る。そのため、ＮＦＰ（近視野像）やＦＦＰ（遠視野
像）に注入電流依存性が現れ、光ファイバとの結合効率
が変化するという問題があった。
リッジ導波路型半導体レーザ素子においては、活性層に
注入される電流が増大すると、注入領域が活性層の中心
から左右に広がったり、片方に偏ったりする場合があ
る。そのため、ＮＦＰ（近視野像）やＦＦＰ（遠視野
像）に注入電流依存性が現れ、光ファイバとの結合効率
が変化するという問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決した半導体レーザ素子を提供するもので、半導体基板
上に、下クラッド層、下光閉じ込め層、活性層、上光閉
じ込め層、上クラッド層を順次積層し、活性層上にリッ
ジ導波路を形成したｐｎ接合を有する半導体レーザ素子
において、リッジ部直下のｐｎ接合を上クラッド層と下
光閉じ込め層の間に設け、リッジ部直下以外のｐｎ接合
を下クラッド層内に設けたことを第１発明とし、前記発
明において不純物をリッジ部以外の下クラッド層内に活
性層側から拡散し、リッジ部直下以外のｐｎ接合を下ク
ラッド層内に設けることを特徴とする前記発明の半導体
レーザ素子の製造方法を第２発明とするものである。
決した半導体レーザ素子を提供するもので、半導体基板
上に、下クラッド層、下光閉じ込め層、活性層、上光閉
じ込め層、上クラッド層を順次積層し、活性層上にリッ
ジ導波路を形成したｐｎ接合を有する半導体レーザ素子
において、リッジ部直下のｐｎ接合を上クラッド層と下
光閉じ込め層の間に設け、リッジ部直下以外のｐｎ接合
を下クラッド層内に設けたことを第１発明とし、前記発
明において不純物をリッジ部以外の下クラッド層内に活
性層側から拡散し、リッジ部直下以外のｐｎ接合を下ク
ラッド層内に設けることを特徴とする前記発明の半導体
レーザ素子の製造方法を第２発明とするものである。
【０００５】
【作用】上述のように、リッジ部直下以外のｐｎ接合を
下クラッド層内に設けると、この部分のｐｎ接合のバン
ドギャップエネルギーは、リッジ部直下の上クラッド層
と下光閉じ込め層間に設けられたｐｎ接合のバンドギャ
ップエネルギーよりも大きくなる。ところで、ｐｎ接合
の順方向電流電圧特性は、バンドギャップエネルギーが
大きくなると、電流の立ち上がり電圧が大きくなる。従
って、本発明によれば、リッジ部直下に選択的にキャリ
アを注入することができ、発光領域もリッジ部直下に限
定することができるので、光ファイバとの結合効率は注
入電流に依存して変化することがない。
下クラッド層内に設けると、この部分のｐｎ接合のバン
ドギャップエネルギーは、リッジ部直下の上クラッド層
と下光閉じ込め層間に設けられたｐｎ接合のバンドギャ
ップエネルギーよりも大きくなる。ところで、ｐｎ接合
の順方向電流電圧特性は、バンドギャップエネルギーが
大きくなると、電流の立ち上がり電圧が大きくなる。従
って、本発明によれば、リッジ部直下に選択的にキャリ
アを注入することができ、発光領域もリッジ部直下に限
定することができるので、光ファイバとの結合効率は注
入電流に依存して変化することがない。
【０００６】
【実施例】以下、図面に示した実施例に基づいて本発明
を詳細に説明する。図１は、本発明にかかる半導体レー
ザ素子の一実施例の断面図である。図中の符号は、従来
技術の説明に用いた図２の符号と同一である。本実施例
は以下のようにして製作した。即ち、 １）先ず、ｎ−ＧａＡｓ基板１上に、０．５μｍ厚のｎ
−ＧａＡｓ（ｎ＝１×１０18ｃｍ-3）バッファ層２、
１．２μｍ厚のｎ−ＩｎＧａＰ（ｎ＝１×１０18ｃ
ｍ-3）下クラッド層３、０．０３μｍ厚のｎ−ＧａＡｓ
（ｎ＝３×１０17ｃｍ-3）下光閉じ込め層４、８０Å厚
のＩｎ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ（ｐ＝３×１０17ｃｍ-3）活性
層５、０．０３μｍ厚のｐ−ＧａＡｓ（ｐ＝３×１０17
ｃｍ-3）上光閉じ込め層６、１．０μｍ厚のｐ−ＩｎＧ
ａＰ（ｐ＝１×１０18ｃｍ-3）上クラッド層７、０．５
μｍ厚さのｐ+ −ＧａＡｓ（ｐ＝４×１０19ｃｍ-3）キ
ャップ層８を順次積層する。 ２）次いで、フォトリソグラフィ技術により４μｍ幅の
ストライプ領域を除いて、他の領域のキャップ層８を除
去する。 ３）次いで、ストライプ状のキャップ層８部分を除い
て、上クラッド層７上にＺｎＯ膜を蒸着し、熱拡散によ
りその直下にある活性層５よりも深く、下クラッド層３
までＺｎを拡散し（ハッチング部分）、下クラッド層３
を部分的にｐ型化し、下クラッド層３をｐ型下クラッド
層３ａとｎ型下クラッド層３ｂで構成するようにする。 ４）次いで、リッジメサを形成し、その両側面をポリイ
ミド１１で埋め込む。最後にｎ電極９およびｐ電極１０
を形成する。なお、リッジ幅は３μｍ、キャビティ長は
７００μｍとした。 また、比較例として、Ｚｎの拡散を行わない以外は上記
実施例と全く同一構造の素子を製作した。
を詳細に説明する。図１は、本発明にかかる半導体レー
ザ素子の一実施例の断面図である。図中の符号は、従来
技術の説明に用いた図２の符号と同一である。本実施例
は以下のようにして製作した。即ち、 １）先ず、ｎ−ＧａＡｓ基板１上に、０．５μｍ厚のｎ
−ＧａＡｓ（ｎ＝１×１０18ｃｍ-3）バッファ層２、
１．２μｍ厚のｎ−ＩｎＧａＰ（ｎ＝１×１０18ｃ
ｍ-3）下クラッド層３、０．０３μｍ厚のｎ−ＧａＡｓ
（ｎ＝３×１０17ｃｍ-3）下光閉じ込め層４、８０Å厚
のＩｎ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ（ｐ＝３×１０17ｃｍ-3）活性
層５、０．０３μｍ厚のｐ−ＧａＡｓ（ｐ＝３×１０17
ｃｍ-3）上光閉じ込め層６、１．０μｍ厚のｐ−ＩｎＧ
ａＰ（ｐ＝１×１０18ｃｍ-3）上クラッド層７、０．５
μｍ厚さのｐ+ −ＧａＡｓ（ｐ＝４×１０19ｃｍ-3）キ
ャップ層８を順次積層する。 ２）次いで、フォトリソグラフィ技術により４μｍ幅の
ストライプ領域を除いて、他の領域のキャップ層８を除
去する。 ３）次いで、ストライプ状のキャップ層８部分を除い
て、上クラッド層７上にＺｎＯ膜を蒸着し、熱拡散によ
りその直下にある活性層５よりも深く、下クラッド層３
までＺｎを拡散し（ハッチング部分）、下クラッド層３
を部分的にｐ型化し、下クラッド層３をｐ型下クラッド
層３ａとｎ型下クラッド層３ｂで構成するようにする。 ４）次いで、リッジメサを形成し、その両側面をポリイ
ミド１１で埋め込む。最後にｎ電極９およびｐ電極１０
を形成する。なお、リッジ幅は３μｍ、キャビティ長は
７００μｍとした。 また、比較例として、Ｚｎの拡散を行わない以外は上記
実施例と全く同一構造の素子を製作した。
【０００７】上記実施例と比較例について、水平方向の
横モードに高次モードが現れる電流（Ｉk ）を測定し
た。その結果、本実施例ではＩk は２５０ｍＡとなり、
比較例ではＩk は１２０ｍＡであった。このように本実
施例でＩk が大きくなるのは、リッジ直下部以外のｐｎ
接合のバンドギャップが本実施例の方が比較例よりも大
きいからである。即ち、本実施例のリッジ直下部以外の
ｐｎ接合はｐ型下クラッド層３ａとｎ型下クラッド層３
ｂ間のＩｎＧａＰのホモ接合（バンドギャップ１．９ｅ
Ｖ）であり、比較例のｐｎ接合はすべてｎ−ＧａＡｓ下
光閉じ込め層４とｐ−Ｉｎ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ活性層５間
のヘテロ接合（バンドギャップ１．２ｅＶ）であるから
である。
横モードに高次モードが現れる電流（Ｉk ）を測定し
た。その結果、本実施例ではＩk は２５０ｍＡとなり、
比較例ではＩk は１２０ｍＡであった。このように本実
施例でＩk が大きくなるのは、リッジ直下部以外のｐｎ
接合のバンドギャップが本実施例の方が比較例よりも大
きいからである。即ち、本実施例のリッジ直下部以外の
ｐｎ接合はｐ型下クラッド層３ａとｎ型下クラッド層３
ｂ間のＩｎＧａＰのホモ接合（バンドギャップ１．９ｅ
Ｖ）であり、比較例のｐｎ接合はすべてｎ−ＧａＡｓ下
光閉じ込め層４とｐ−Ｉｎ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ活性層５間
のヘテロ接合（バンドギャップ１．２ｅＶ）であるから
である。
【０００８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、半
導体基板上に、下クラッド層、下光閉じ込め層、活性
層、上光閉じ込め層、上クラッド層を順次積層し、活性
層上にリッジ導波路を形成したｐｎ接合を有する半導体
レーザ素子において、リッジ部直下のｐｎ接合を上クラ
ッド層と下光閉じ込め層の間に設け、リッジ部直下以外
のｐｎ接合を下クラッド層内に設けるため、リッジ部直
下に選択的にキャリアを注入することができ、発光領域
もリッジ部直下に限定することができるので、光ファイ
バとの結合効率は注入電流に依存せず、安定するという
優れた効果がある。
導体基板上に、下クラッド層、下光閉じ込め層、活性
層、上光閉じ込め層、上クラッド層を順次積層し、活性
層上にリッジ導波路を形成したｐｎ接合を有する半導体
レーザ素子において、リッジ部直下のｐｎ接合を上クラ
ッド層と下光閉じ込め層の間に設け、リッジ部直下以外
のｐｎ接合を下クラッド層内に設けるため、リッジ部直
下に選択的にキャリアを注入することができ、発光領域
もリッジ部直下に限定することができるので、光ファイ
バとの結合効率は注入電流に依存せず、安定するという
優れた効果がある。
【図１】本発明に係る半導体レーザ素子の一実施例の断
面図である。
面図である。
【図２】従来の半導体レーザ素子の断面図である。
１ 基板 ２ バッファ層 ３、３ａ、３ｂ下クラッド層 ４ 下光閉じ込め層 ５ 活性層 ６ 上光閉じ込め層 ７ 上クラッド層 ８ キャップ層 ９ ｎ電極 １０ ｐ電極 １１ ポリイミド
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体基板上に、下クラッド層、下光閉
じ込め層、活性層、上光閉じ込め層、上クラッド層を順
次積層し、活性層上にリッジ導波路を形成したｐｎ接合
を有する半導体レーザ素子において、リッジ部直下のｐ
ｎ接合を上クラッド層と下光閉じ込め層の間に設け、リ
ッジ部直下以外のｐｎ接合を下クラッド層内に設けたこ
とを特徴とする半導体レーザ素子。 - 【請求項２】 不純物をリッジ部以外の下クラッド層内
に活性層側から拡散し、リッジ部直下以外のｐｎ接合を
下クラッド層内に設けることを特徴とする請求項１記載
の半導体レーザ素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13947493A JPH06334260A (ja) | 1993-05-18 | 1993-05-18 | 半導体レーザ素子とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13947493A JPH06334260A (ja) | 1993-05-18 | 1993-05-18 | 半導体レーザ素子とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06334260A true JPH06334260A (ja) | 1994-12-02 |
Family
ID=15246091
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13947493A Pending JPH06334260A (ja) | 1993-05-18 | 1993-05-18 | 半導体レーザ素子とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06334260A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7095769B2 (en) * | 2003-06-25 | 2006-08-22 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Semiconductor laser diode with higher-order mode absorption layers |
-
1993
- 1993-05-18 JP JP13947493A patent/JPH06334260A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7095769B2 (en) * | 2003-06-25 | 2006-08-22 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Semiconductor laser diode with higher-order mode absorption layers |
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