JPH06350189A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
- Publication number
- JPH06350189A JPH06350189A JP5134469A JP13446993A JPH06350189A JP H06350189 A JPH06350189 A JP H06350189A JP 5134469 A JP5134469 A JP 5134469A JP 13446993 A JP13446993 A JP 13446993A JP H06350189 A JPH06350189 A JP H06350189A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- gaas
- semiconductor laser
- substrate
- auxiliary
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
- H01S5/343—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2231—Buried stripe structure with inner confining structure only between the active layer and the upper electrode
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S2301/00—Functional characteristics
- H01S2301/18—Semiconductor lasers with special structural design for influencing the near- or far-field
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S2302/00—Amplification / lasing wavelength
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/2205—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers
- H01S5/2206—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers based on III-V materials
- H01S5/221—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers based on III-V materials containing aluminium
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/3211—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures characterised by special cladding layers, e.g. details on band-discontinuities
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/3211—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures characterised by special cladding layers, e.g. details on band-discontinuities
- H01S5/3213—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures characterised by special cladding layers, e.g. details on band-discontinuities asymmetric clading layers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Geometry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電流ブロック層が上側クラッド層の上に形成
されているＧａＡｓを基板とする半導体レーザにおい
て、横方向の光閉じ込めを強める。 【構成】 ＧａＡｓを基板１とし、活性層４のバンドギ
ャップがＧａＡｓよりも小さい電流ブロック型半導体レ
ーザにおいて、ＧａＡｓ基板１と反対側の主クラッド層
５，６上にストライプ状電流通路領域を除いて形成され
たＡｌＧａＩｎＰ（Ｇａ組成が零の場合を含む）の電流
ブロック層７と、電流ブロック層７に挟まれたストライ
プ状電流通路領域の主クラッド層６上に形成されたＧａ
Ａｓの補助クラッド層８とを備えている。
されているＧａＡｓを基板とする半導体レーザにおい
て、横方向の光閉じ込めを強める。 【構成】 ＧａＡｓを基板１とし、活性層４のバンドギ
ャップがＧａＡｓよりも小さい電流ブロック型半導体レ
ーザにおいて、ＧａＡｓ基板１と反対側の主クラッド層
５，６上にストライプ状電流通路領域を除いて形成され
たＡｌＧａＩｎＰ（Ｇａ組成が零の場合を含む）の電流
ブロック層７と、電流ブロック層７に挟まれたストライ
プ状電流通路領域の主クラッド層６上に形成されたＧａ
Ａｓの補助クラッド層８とを備えている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザ、特に、
光ファイバアンプの励起用などに適した波長１μｍ帯の
半導体レーザに関するものである。
光ファイバアンプの励起用などに適した波長１μｍ帯の
半導体レーザに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】この種の半導体レーザとして、ＩｎＰを
基板とするものがある。ＩｎＰを基板とする半導体レー
ザでは、エピタキシャル成長により形成された活性層の
うち光を導波する領域をメサ状に残し、そのメサ部の両
側を高抵抗の半導体で埋め込むことにより、電流と光を
閉じ込めるいわゆる埋め込み型構造が知られている。こ
れに対して、ＧａＡｓを基板とする半導体レーザでは、
同様の構造とすることが困難であった。ごく最近になっ
て、ＧａＩｎＰをクラッドとする埋め込み型半導体レー
ザが報告されているが、信頼性の点で実用化に至るには
まだ長い年月が予想される。このため、ＧａＡｓ基板を
用いた半導体レーザでは、エピタキシャル成長により形
成された活性層をエッチング除去することなく全体に残
したままで、その上部に中央の電流通路領域を除いて電
流ブロック層を形成する構造が主流である。
基板とするものがある。ＩｎＰを基板とする半導体レー
ザでは、エピタキシャル成長により形成された活性層の
うち光を導波する領域をメサ状に残し、そのメサ部の両
側を高抵抗の半導体で埋め込むことにより、電流と光を
閉じ込めるいわゆる埋め込み型構造が知られている。こ
れに対して、ＧａＡｓを基板とする半導体レーザでは、
同様の構造とすることが困難であった。ごく最近になっ
て、ＧａＩｎＰをクラッドとする埋め込み型半導体レー
ザが報告されているが、信頼性の点で実用化に至るには
まだ長い年月が予想される。このため、ＧａＡｓ基板を
用いた半導体レーザでは、エピタキシャル成長により形
成された活性層をエッチング除去することなく全体に残
したままで、その上部に中央の電流通路領域を除いて電
流ブロック層を形成する構造が主流である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この構造の場
合、横方向の等価屈折率の差を大きく取ることができな
いため、光が横方向に広がってしまい、横方向の広がり
角が小さくなりやすい。その結果、縦方向の放射角との
比（アスペクト比）が大きくなり、光ファイバ等との結
合が難しくなる。
合、横方向の等価屈折率の差を大きく取ることができな
いため、光が横方向に広がってしまい、横方向の広がり
角が小さくなりやすい。その結果、縦方向の放射角との
比（アスペクト比）が大きくなり、光ファイバ等との結
合が難しくなる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ
は、ＧａＡｓを基板とし、活性層のバンドギャップがＧ
ａＡｓよりも小さい電流ブロック型半導体レーザにおい
て、基板と反対側の主クラッド層上にストライプ状電流
通路領域を除いて形成されたＡｌＧａＩｎＰ（Ｇａ組成
が零の場合を含む）の電流ブロック層と、この電流ブロ
ック層に挟まれたストライプ状電流通路領域の主クラッ
ド層上に形成されたＧａＡｓの補助クラッド層とを備え
たものである。また、ＧａＡｓ補助クラッド層の上にさ
らにＡｌＧａＩｎＰ（ＡｌまたはＧａのいずれか一方の
組成が零の場合を含む）またはＡｌＧａＡｓ（Ｇａ組成
が零の場合を含む）からなる第２補助クラッド層を備え
ることが望ましい。この場合、ＧａＡｓ補助クラッド層
の厚みは少なくとも２００Å以上あることが望ましい。
は、ＧａＡｓを基板とし、活性層のバンドギャップがＧ
ａＡｓよりも小さい電流ブロック型半導体レーザにおい
て、基板と反対側の主クラッド層上にストライプ状電流
通路領域を除いて形成されたＡｌＧａＩｎＰ（Ｇａ組成
が零の場合を含む）の電流ブロック層と、この電流ブロ
ック層に挟まれたストライプ状電流通路領域の主クラッ
ド層上に形成されたＧａＡｓの補助クラッド層とを備え
たものである。また、ＧａＡｓ補助クラッド層の上にさ
らにＡｌＧａＩｎＰ（ＡｌまたはＧａのいずれか一方の
組成が零の場合を含む）またはＡｌＧａＡｓ（Ｇａ組成
が零の場合を含む）からなる第２補助クラッド層を備え
ることが望ましい。この場合、ＧａＡｓ補助クラッド層
の厚みは少なくとも２００Å以上あることが望ましい。
【０００５】
【作用】電流ブロック層に挟まれたストライプ部（電流
通路領域）に屈折率の高い材料であるＧａＡｓを基板の
反対側（上側）クラッド層の一部として用いているの
で、この部分での光の分布が基板と反対側（上側）に偏
る。一方、電流ブロック層に屈折率の低い材料であるＡ
ｌＧａＩｎＰ（Ｇａ組成が零の場合を含む）を用いてい
るので、ストライプ部の光の分布が上側に偏ることと相
俟って、横方向の光閉じ込め効果が高くなる。すなわ
ち、横方向の等価屈折率差が大きくなる。
通路領域）に屈折率の高い材料であるＧａＡｓを基板の
反対側（上側）クラッド層の一部として用いているの
で、この部分での光の分布が基板と反対側（上側）に偏
る。一方、電流ブロック層に屈折率の低い材料であるＡ
ｌＧａＩｎＰ（Ｇａ組成が零の場合を含む）を用いてい
るので、ストライプ部の光の分布が上側に偏ることと相
俟って、横方向の光閉じ込め効果が高くなる。すなわ
ち、横方向の等価屈折率差が大きくなる。
【０００６】また、ＧａＡｓ補助クラッド層の上に、Ｇ
ａＡｓよりも屈折率の低いＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＩｎ
Ｐ、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＩｎＰなどによる第２補助クラ
ッド層を形成すると、縦方向の光の広がりを制限するこ
とができる。ＧａＡｓ補助クラッド層を用いることで縦
方向の光が広がり過ぎて光閉じ込め係数が小さくなる
と、レーザ特性が悪化することが考えられるが、その場
合に第２補助クラッド層を用いると、光閉じ込め係数の
減少が抑制される。
ａＡｓよりも屈折率の低いＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＩｎ
Ｐ、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＩｎＰなどによる第２補助クラ
ッド層を形成すると、縦方向の光の広がりを制限するこ
とができる。ＧａＡｓ補助クラッド層を用いることで縦
方向の光が広がり過ぎて光閉じ込め係数が小さくなる
と、レーザ特性が悪化することが考えられるが、その場
合に第２補助クラッド層を用いると、光閉じ込め係数の
減少が抑制される。
【０００７】
【実施例】図１は、本発明の一実施例である半導体レー
ザの劈開面と平行な断面構造を模式的に示したものであ
る。また、図２は、この半導体レーザを構成している各
半導体層の厚さ、材料、（Ａｌ＋Ｇａ）対するＡｌの組
成比、不純物、導電型、不純物濃度を一覧表にしたもの
である。
ザの劈開面と平行な断面構造を模式的に示したものであ
る。また、図２は、この半導体レーザを構成している各
半導体層の厚さ、材料、（Ａｌ＋Ｇａ）対するＡｌの組
成比、不純物、導電型、不純物濃度を一覧表にしたもの
である。
【０００８】この半導体レーザを作製するには、まず、
６０Ｔｏｒｒ程度の減圧ＭＯＶＰＥ（有機金属気相成長
法）により、電流ブロック層７まで積層されたエピタキ
シャルウエハを作製する。ＧａＡｓ基板１の上に、Ｇａ
Ａｓバッファ層２、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３、
活性層４、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５、ｐ型Ｇａ
ＩｎＰクラッド層６およびｎ型ＡｌＧａＩｎＰ電流ブロ
ック層７をエピタキシャル成長により形成する。活性層
４は量子井戸構造になっており、ＧａＩｎＰ層４１、Ｇ
ａＩｎＡｓＰ層４２、ＧａＡｓ層４３、ＧａＩｎＡｓ層
４４、ＧａＡｓ４５、ＧａＩｎＡｓＰ層４６およびＧａ
ＩｎＰ層４７で構成されている。この活性層４では、Ｇ
ａＩｎＡｓ層４４が量子井戸層である。
６０Ｔｏｒｒ程度の減圧ＭＯＶＰＥ（有機金属気相成長
法）により、電流ブロック層７まで積層されたエピタキ
シャルウエハを作製する。ＧａＡｓ基板１の上に、Ｇａ
Ａｓバッファ層２、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３、
活性層４、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５、ｐ型Ｇａ
ＩｎＰクラッド層６およびｎ型ＡｌＧａＩｎＰ電流ブロ
ック層７をエピタキシャル成長により形成する。活性層
４は量子井戸構造になっており、ＧａＩｎＰ層４１、Ｇ
ａＩｎＡｓＰ層４２、ＧａＡｓ層４３、ＧａＩｎＡｓ層
４４、ＧａＡｓ４５、ＧａＩｎＡｓＰ層４６およびＧａ
ＩｎＰ層４７で構成されている。この活性層４では、Ｇ
ａＩｎＡｓ層４４が量子井戸層である。
【０００９】このエピタキシャルウエハの作製におい
て、ＡｌＧａＩｎＰは高温成長が望ましく、ＧａＩｎＡ
ｓは低温成長が望ましいので、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラ
ッド層３までを７４０℃で成長させ、その後６５０℃ま
で下げて活性層４を成長させ、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラ
ッド層５から再び７４０℃に戻してｎ型ＡｌＧａＩｎＰ
電流ブロック層７まで成長させる。
て、ＡｌＧａＩｎＰは高温成長が望ましく、ＧａＩｎＡ
ｓは低温成長が望ましいので、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラ
ッド層３までを７４０℃で成長させ、その後６５０℃ま
で下げて活性層４を成長させ、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラ
ッド層５から再び７４０℃に戻してｎ型ＡｌＧａＩｎＰ
電流ブロック層７まで成長させる。
【００１０】つぎに、この様にして形成されたエピタキ
シャルウエハの最上層であるｎ型ＡｌＧａＩｎＰ電流ブ
ロック層７の中央部をストライプ状にエッチング除去す
る。このエッチングは図３に示すように、まず、表面全
体に窒化シリコン膜３１を０．１μｍの厚さに堆積した
後、リソグラフィー技術により中央部を幅３μｍに渡っ
て除去する。その後、この窒化シリコン膜３１をマスク
として、電流ブロック層７をエッチングする。エッチン
グ液として、たとえば６０℃の濃硫酸を用い、ウエハ表
面の色が変わるまでエッチングを行う。ウエハの色が変
化したところがＧａＩｎＰ層６の露出したところであ
る。
シャルウエハの最上層であるｎ型ＡｌＧａＩｎＰ電流ブ
ロック層７の中央部をストライプ状にエッチング除去す
る。このエッチングは図３に示すように、まず、表面全
体に窒化シリコン膜３１を０．１μｍの厚さに堆積した
後、リソグラフィー技術により中央部を幅３μｍに渡っ
て除去する。その後、この窒化シリコン膜３１をマスク
として、電流ブロック層７をエッチングする。エッチン
グ液として、たとえば６０℃の濃硫酸を用い、ウエハ表
面の色が変わるまでエッチングを行う。ウエハの色が変
化したところがＧａＩｎＰ層６の露出したところであ
る。
【００１１】その後、窒化シリコン膜３１を弗酸：水＝
１：１でエッチングして、その上にｐ型ＧａＡｓ層８、
ｐ型ＧａＩｎＰ層９、ｐ型ＧａＩｎＡｓＰ層１０および
ｐ型ＧａＡｓ層１１を順に再成長させる。ｐ型ＧａＡｓ
層８のうち、ストライプ状の溝の底部すなわちｐ型Ｇａ
ＩｎＰクラッド層６上に形成された部分は、上側クラッ
ド層の一部として機能する。また、さらにその上のｐ型
ＧａＩｎＰ層９もクラッド層の一部として機能する。た
だし、ｐ型ＧａＡｓ補助クラッド層８は、その屈折率の
高さを利用して、光の分布を上方に引き上げるためのも
のであるのに対し、ｐ型ＧａＩｎＰ第２補助クラッド層
９は、ＧａＡｓよりも屈折率が低いことを利用して光の
上方への広がりを制限し、レーザ特性の低下を防止する
ためのものである。ｐ型ＧａＩｎＡｓＰ層１０およびｐ
型ＧａＡｓ層１１は、さらにその上に形成されるｐ側電
極とのコンタクト抵抗を低減するためのものである。な
お、ｐ型ＧａＡｓ補助クラッド層８は三族元素が１種類
であるので、再成長が容易であるという点でも有利であ
る。
１：１でエッチングして、その上にｐ型ＧａＡｓ層８、
ｐ型ＧａＩｎＰ層９、ｐ型ＧａＩｎＡｓＰ層１０および
ｐ型ＧａＡｓ層１１を順に再成長させる。ｐ型ＧａＡｓ
層８のうち、ストライプ状の溝の底部すなわちｐ型Ｇａ
ＩｎＰクラッド層６上に形成された部分は、上側クラッ
ド層の一部として機能する。また、さらにその上のｐ型
ＧａＩｎＰ層９もクラッド層の一部として機能する。た
だし、ｐ型ＧａＡｓ補助クラッド層８は、その屈折率の
高さを利用して、光の分布を上方に引き上げるためのも
のであるのに対し、ｐ型ＧａＩｎＰ第２補助クラッド層
９は、ＧａＡｓよりも屈折率が低いことを利用して光の
上方への広がりを制限し、レーザ特性の低下を防止する
ためのものである。ｐ型ＧａＩｎＡｓＰ層１０およびｐ
型ＧａＡｓ層１１は、さらにその上に形成されるｐ側電
極とのコンタクト抵抗を低減するためのものである。な
お、ｐ型ＧａＡｓ補助クラッド層８は三族元素が１種類
であるので、再成長が容易であるという点でも有利であ
る。
【００１２】次に、ｐ型ＧａＡｓ層１１の上にｐ側電極
を蒸着し、ＧａＡｓ基板１を裏面から削って１００μｍ
程度の厚さにして、そこにｎ側電極を蒸着する。その
後、アニール処理によりｐ側電極およびｎ側電極を合金
化し、劈開および実装工程を経てレーザとなる。
を蒸着し、ＧａＡｓ基板１を裏面から削って１００μｍ
程度の厚さにして、そこにｎ側電極を蒸着する。その
後、アニール処理によりｐ側電極およびｎ側電極を合金
化し、劈開および実装工程を経てレーザとなる。
【００１３】このようにして作製された本実施例の半導
体レーザは、電流ブロック層７によって狭い電流通路が
形成された利得導波型の半導体レーザであると共に、電
流ブロック層７とＧａＡｓ補助クラッド層８との屈折率
の差を利用した屈折率導波型の半導体レーザでもある。
電流ブロック層７に挟まれたＧａＡｓ補助クラッド層８
は屈折率が高いので光の分布が上方に偏る。そして、電
流ブロック層７はＧａＡｓ補助クラッド層８よりも屈折
率が低いので横方向の光閉じ込めが行われる。電流ブロ
ック層７の厚みを０．５μｍから例えば１μｍに厚くす
ると共に、埋め込むｐ型ＧａＡｓ補助クラッド層８の厚
さを０．１μｍから０．５μｍに厚くすると、光の分布
はさらに上方に移動し、横方向の光の閉じ込めをさらに
きつくすることができる。また、基板側（下側）のｎ型
クラッド層３の屈折率を低くすることによっても、光の
分布を上方に偏らせることができる。本実施例では、ｎ
型クラッド層３の材料はＡｌＧａＩｎＰであり、（Ａｌ
＋Ｇａ）に対するＡｌの組成比が０．４であるが、Ａｌ
組成比を大きくすることにより、屈折率を下げることが
できる。
体レーザは、電流ブロック層７によって狭い電流通路が
形成された利得導波型の半導体レーザであると共に、電
流ブロック層７とＧａＡｓ補助クラッド層８との屈折率
の差を利用した屈折率導波型の半導体レーザでもある。
電流ブロック層７に挟まれたＧａＡｓ補助クラッド層８
は屈折率が高いので光の分布が上方に偏る。そして、電
流ブロック層７はＧａＡｓ補助クラッド層８よりも屈折
率が低いので横方向の光閉じ込めが行われる。電流ブロ
ック層７の厚みを０．５μｍから例えば１μｍに厚くす
ると共に、埋め込むｐ型ＧａＡｓ補助クラッド層８の厚
さを０．１μｍから０．５μｍに厚くすると、光の分布
はさらに上方に移動し、横方向の光の閉じ込めをさらに
きつくすることができる。また、基板側（下側）のｎ型
クラッド層３の屈折率を低くすることによっても、光の
分布を上方に偏らせることができる。本実施例では、ｎ
型クラッド層３の材料はＡｌＧａＩｎＰであり、（Ａｌ
＋Ｇａ）に対するＡｌの組成比が０．４であるが、Ａｌ
組成比を大きくすることにより、屈折率を下げることが
できる。
【００１４】図４および図５は、基板から電流ブロック
層まで形成されたエピタキシャルウエハの他の実施例の
積層構造を模式的に示したものであり、各層の右側に厚
さ等が記載されている。図４のエピタキシャルウエハで
は、ｎ側のクラッド層がＧａＩｎＰ層５３を主体としそ
の上に薄いＡｌＧａＩｎＰ層５４が付加された構成とな
っている。そのため、第１実施例に比べて、ｎ側クラッ
ドの等価屈折率が小さくなり、光の分布が上下均等に近
づく。これによって、横方向の光閉じ込め効果は減少す
るが、光強度が最大となる部分が活性層５５付近に近づ
く。
層まで形成されたエピタキシャルウエハの他の実施例の
積層構造を模式的に示したものであり、各層の右側に厚
さ等が記載されている。図４のエピタキシャルウエハで
は、ｎ側のクラッド層がＧａＩｎＰ層５３を主体としそ
の上に薄いＡｌＧａＩｎＰ層５４が付加された構成とな
っている。そのため、第１実施例に比べて、ｎ側クラッ
ドの等価屈折率が小さくなり、光の分布が上下均等に近
づく。これによって、横方向の光閉じ込め効果は減少す
るが、光強度が最大となる部分が活性層５５付近に近づ
く。
【００１５】また、図５のエピタキシャルウエハでは、
ｐ側クラッド層をＧａＩｎＰ層６５のみで構成してい
る。第１実施例と比較すると屈折率の低いＡｌＧａＩｎ
Ｐ層を有しないことになり、その分ｐ側の光の染みだし
が大きくなる。したがって、横方向の等価屈折率差が大
きくなり、横方向の光閉じ込めをきつくすることができ
る。
ｐ側クラッド層をＧａＩｎＰ層６５のみで構成してい
る。第１実施例と比較すると屈折率の低いＡｌＧａＩｎ
Ｐ層を有しないことになり、その分ｐ側の光の染みだし
が大きくなる。したがって、横方向の等価屈折率差が大
きくなり、横方向の光閉じ込めをきつくすることができ
る。
【００１６】なお、上記いずれの実施例においても、電
流ブロック層７、５８、６６の材料としてＡｌＧａＩｎ
Ｐを用いているが、Ｇａの組成が零であってもよい。ま
た、第２補助クラッド層９として、ＧａＩｎＰを用いて
いるが、その他にＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＩｎＰ、ＡｌＧ
ａＡｓ、ＡｌＡｓを用いることもできる。
流ブロック層７、５８、６６の材料としてＡｌＧａＩｎ
Ｐを用いているが、Ｇａの組成が零であってもよい。ま
た、第２補助クラッド層９として、ＧａＩｎＰを用いて
いるが、その他にＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＩｎＰ、ＡｌＧ
ａＡｓ、ＡｌＡｓを用いることもできる。
【００１７】以上の実施例は、電流ブロック層に溝を形
成し、その溝にＧａＡｓ補助クラッド層を再成長により
形成するものであるが、逆にＧａＡｓ補助クラッド層を
ストライプ状に残し、その両側に電流ブロック層を再成
長により形成してもよい。その具体的実施例を次に説明
する。
成し、その溝にＧａＡｓ補助クラッド層を再成長により
形成するものであるが、逆にＧａＡｓ補助クラッド層を
ストライプ状に残し、その両側に電流ブロック層を再成
長により形成してもよい。その具体的実施例を次に説明
する。
【００１８】図６に示したエピを作製し、その後幅５μ
ｍのストライプ領域を窒化シリコン膜８０で覆い、図７
のように逆メサ状にエッチングした。この際、まずＧａ
ｌｎｐ層７７を残し、ＧａＡｓ層７９，ＧａｌｎＡｓＰ
層７８を選択的にエッチングするために燐酸：過酸化水
素：水＝５：１：４０を用い６分エッチングした。次に
ＧａＡｓ補助クラッド層７６を残し、Ｇａｌｎｐ層７７
をエッチングするために塩酸：燐酸：水＝２２０：１１
０：１６５を用いて２０分エッチングした。さらに前述
の燐酸＋過酸化水素系のエッチャントでＧａＡｓ補助ク
ラッド層７６をエッチングした。その後、窒化シリコン
膜８０をマスクとして、電流ブロック層としてのシリコ
ンドープＡｌＧａｌｎＰ（Ａｌ／［Ａｌ＋Ｇａ］＝０．
２）（ｎ＝２×１７ｃｍ-3）を１．３μｍ、さらにＺｎ
ドープＧａＡｓ（１．５×１９ｃｍ-3）を０．３μｍ成
長した。その後通常のプロセスでレーザとした。こうし
て得られたレーザの横方向広がり角は１５度と大きかっ
た。本実施例でのＧａＡｓ補助クラッド層兼エッチスト
ッパは３００Åであるが、これを１００Åにすると実質
的に補助クラッド層としての機能をはたさなくなる。実
際に、この１００Åのエッチストッパを持つエピから同
様にしてレーザを作製したところ横方向広がり角度は約
１０度と小さかった。これはこのエッチストッパが補助
クラッド層として十分に機能せず横方向の屈折率差が大
きく取れなかったためと考えられる。
ｍのストライプ領域を窒化シリコン膜８０で覆い、図７
のように逆メサ状にエッチングした。この際、まずＧａ
ｌｎｐ層７７を残し、ＧａＡｓ層７９，ＧａｌｎＡｓＰ
層７８を選択的にエッチングするために燐酸：過酸化水
素：水＝５：１：４０を用い６分エッチングした。次に
ＧａＡｓ補助クラッド層７６を残し、Ｇａｌｎｐ層７７
をエッチングするために塩酸：燐酸：水＝２２０：１１
０：１６５を用いて２０分エッチングした。さらに前述
の燐酸＋過酸化水素系のエッチャントでＧａＡｓ補助ク
ラッド層７６をエッチングした。その後、窒化シリコン
膜８０をマスクとして、電流ブロック層としてのシリコ
ンドープＡｌＧａｌｎＰ（Ａｌ／［Ａｌ＋Ｇａ］＝０．
２）（ｎ＝２×１７ｃｍ-3）を１．３μｍ、さらにＺｎ
ドープＧａＡｓ（１．５×１９ｃｍ-3）を０．３μｍ成
長した。その後通常のプロセスでレーザとした。こうし
て得られたレーザの横方向広がり角は１５度と大きかっ
た。本実施例でのＧａＡｓ補助クラッド層兼エッチスト
ッパは３００Åであるが、これを１００Åにすると実質
的に補助クラッド層としての機能をはたさなくなる。実
際に、この１００Åのエッチストッパを持つエピから同
様にしてレーザを作製したところ横方向広がり角度は約
１０度と小さかった。これはこのエッチストッパが補助
クラッド層として十分に機能せず横方向の屈折率差が大
きく取れなかったためと考えられる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体レ
ーザによれば、基板と反対側のクラッド層上に電流通路
を挟むようにＡｌＧａＩｎＰ電流ブロック層が形成さ
れ、電流ブロック層に挟まれた部分にＧａＡｓからなる
補助クラッド層が形成されているので、横方向の等価屈
折率差を大きくとることができ、その結果、横方向の放
射角を大きくすることができる。しかもこの等価屈折率
差は、クラッド層材料の組成や厚みを変えることにより
調整することができるため、横方向の放射角調整も容易
である。これによって、アスペクト比を調整でき光ファ
イバと結合させた際の損失を低く抑えることができる。
ーザによれば、基板と反対側のクラッド層上に電流通路
を挟むようにＡｌＧａＩｎＰ電流ブロック層が形成さ
れ、電流ブロック層に挟まれた部分にＧａＡｓからなる
補助クラッド層が形成されているので、横方向の等価屈
折率差を大きくとることができ、その結果、横方向の放
射角を大きくすることができる。しかもこの等価屈折率
差は、クラッド層材料の組成や厚みを変えることにより
調整することができるため、横方向の放射角調整も容易
である。これによって、アスペクト比を調整でき光ファ
イバと結合させた際の損失を低く抑えることができる。
【図１】本発明の一実施例である半導体レーザの劈開面
に平行な面で断面を模式的に示した断面図。
に平行な面で断面を模式的に示した断面図。
【図２】図１の半導体レーザの各エピタキシャル層の材
料等の一覧を示す図表である。
料等の一覧を示す図表である。
【図３】図１の半導体レーザの製造工程において電流ブ
ロック層に溝を形成した状態を示す断面図。
ロック層に溝を形成した状態を示す断面図。
【図４】本発明の他の実施例である半導体レーザを作製
する際のエピタキシャルウエハの積層構造を模式的に示
す断面図。
する際のエピタキシャルウエハの積層構造を模式的に示
す断面図。
【図５】本発明のさらに他の実施例である半導体レーザ
を作製する際のエピタキシャルウエハの積層構造を模式
的に示す断面図。
を作製する際のエピタキシャルウエハの積層構造を模式
的に示す断面図。
【図６】本発明のさらに他の実施例である半導体レーザ
を作製する際のエピタキシャルウエハの積層構造を模式
的に示す断面図。
を作製する際のエピタキシャルウエハの積層構造を模式
的に示す断面図。
【図７】図６のエピタキシャルウエハを用いた半導体レ
ーザを製造する際の途中の工程を示す断面図。
ーザを製造する際の途中の工程を示す断面図。
１，５１，６１，７１…ＧａＡｓ基板、３，５３，５
４，６３，７３…下側クラッド層、４，５５，６４，７
４…活性層、５，６，５６，５７，６５，７５…上側ク
ラッド層、７…電流ブロック層、８，７６…ＧａＡｓ補
助クラッド層、９，７７…ＧａＩｎＰ第２補助クラッド
層。
４，６３，７３…下側クラッド層、４，５５，６４，７
４…活性層、５，６，５６，５７，６５，７５…上側ク
ラッド層、７…電流ブロック層、８，７６…ＧａＡｓ補
助クラッド層、９，７７…ＧａＩｎＰ第２補助クラッド
層。
Claims (3)
- 【請求項１】 ＧａＡｓを基板とし、活性層のバンドギ
ャップがＧａＡｓよりも小さい電流ブロック型半導体レ
ーザにおいて、 前記基板と反対側の主クラッド層上にストライプ状電流
通路領域を除いて形成されたＡｌＧａＩｎＰ（Ｇａ組成
が零の場合を含む）の電流ブロック層と、 前記電流ブロック層に挟まれたストライプ状電流通路領
域の前記主クラッド層上に形成されたＧａＡｓの補助ク
ラッド層とを備えたことを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項２】 前記ＧａＡｓ補助クラッド層の上にさら
にＡｌＧａＩｎＰ（ＡｌまたはＧａのいずれか一方の組
成が零の場合を含む）またはＡｌＧａＡｓ（Ｇａ組成が
零の場合を含む）の第２補助クラッド層を備えたことを
特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ。 - 【請求項３】 前記基板と反対側の前記主クラッド層お
よび基板側のクラッド層の組成は、光の縦方向の分布が
前記基板と反対側に偏るように調整されていることを特
徴とする請求項１または２のいずれかに記載の半導体レ
ーザ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5134469A JP2914093B2 (ja) | 1993-06-04 | 1993-06-04 | 半導体レーザ |
| US08/252,563 US5446753A (en) | 1993-06-04 | 1994-06-01 | Current block type semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5134469A JP2914093B2 (ja) | 1993-06-04 | 1993-06-04 | 半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06350189A true JPH06350189A (ja) | 1994-12-22 |
| JP2914093B2 JP2914093B2 (ja) | 1999-06-28 |
Family
ID=15129053
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5134469A Expired - Fee Related JP2914093B2 (ja) | 1993-06-04 | 1993-06-04 | 半導体レーザ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5446753A (ja) |
| JP (1) | JP2914093B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002513215A (ja) * | 1998-04-27 | 2002-05-08 | ウイスコンシン アラムニ リサーチ ファンデーション | 狭スペクトル幅で高出力の分布帰還形半導体レーザ |
| US7684456B2 (en) | 1999-08-04 | 2010-03-23 | Ricoh Company, Ltd. | Laser diode and semiconductor light-emitting device producing visible-wavelength radiation |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW291585B (ja) * | 1994-07-04 | 1996-11-21 | Mitsubishi Chem Corp | |
| US5963572A (en) * | 1995-12-28 | 1999-10-05 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser device and manufacturing method thereof |
| JP2929990B2 (ja) * | 1996-01-26 | 1999-08-03 | 日本電気株式会社 | 半導体レーザ |
| US5727012A (en) * | 1996-03-07 | 1998-03-10 | Lucent Technologies Inc. | Heterostructure laser |
| JP3787195B2 (ja) * | 1996-09-06 | 2006-06-21 | シャープ株式会社 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法 |
| US5889805A (en) * | 1996-11-01 | 1999-03-30 | Coherent, Inc. | Low-threshold high-efficiency laser diodes with aluminum-free active region |
| US6542527B1 (en) | 1998-08-27 | 2003-04-01 | Regents Of The University Of Minnesota | Vertical cavity surface emitting laser |
| US6374383B1 (en) * | 1999-06-07 | 2002-04-16 | Maxtor Corporation | Determining error locations using error correction codes |
| US6400743B1 (en) * | 1999-08-05 | 2002-06-04 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | High-power semiconductor laser device having current confinement structure and index-guided structure |
| DE60021505T2 (de) * | 1999-11-19 | 2006-06-01 | Fuji Photo Film Co. Ltd., Minamiashigara | Hochleistungshalbleiterlaser mit Strombegrenzung und indexgeführter Struktur |
| US6515305B2 (en) | 2000-09-18 | 2003-02-04 | Regents Of The University Of Minnesota | Vertical cavity surface emitting laser with single mode confinement |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0537078A (ja) * | 1991-07-31 | 1993-02-12 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 量子井戸半導体レーザ素子およびその製造方法 |
| JP3183683B2 (ja) * | 1991-09-06 | 2001-07-09 | シャープ株式会社 | 窓型半導体レーザ素子 |
| JPH05145178A (ja) * | 1991-11-18 | 1993-06-11 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 歪量子井戸半導体レーザ素子 |
| JP3444610B2 (ja) * | 1992-09-29 | 2003-09-08 | 三菱化学株式会社 | 半導体レーザ装置 |
-
1993
- 1993-06-04 JP JP5134469A patent/JP2914093B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-06-01 US US08/252,563 patent/US5446753A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002513215A (ja) * | 1998-04-27 | 2002-05-08 | ウイスコンシン アラムニ リサーチ ファンデーション | 狭スペクトル幅で高出力の分布帰還形半導体レーザ |
| US7684456B2 (en) | 1999-08-04 | 2010-03-23 | Ricoh Company, Ltd. | Laser diode and semiconductor light-emitting device producing visible-wavelength radiation |
| US8009714B2 (en) | 1999-08-04 | 2011-08-30 | Ricoh Company, Ltd. | Laser diode and semiconductor light-emitting device producing visible-wavelength radiation |
| US8537870B2 (en) | 1999-08-04 | 2013-09-17 | Ricoh Company, Limited | Laser diode and semiconductor light-emitting device producing visible-wavelength radiation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5446753A (en) | 1995-08-29 |
| JP2914093B2 (ja) | 1999-06-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3481458B2 (ja) | 半導体レーザ | |
| JPH0217944B2 (ja) | ||
| JP3791589B2 (ja) | 端面非注入型半導体レーザおよびその製造方法 | |
| JP2914093B2 (ja) | 半導体レーザ | |
| JPH0656906B2 (ja) | 半導体レ−ザ装置 | |
| JPH05259574A (ja) | 半導体レーザ装置及びその製造方法 | |
| US5478775A (en) | Ridge stripe type laser diode and method for fabricating the same | |
| JP2882335B2 (ja) | 光半導体装置およびその製造方法 | |
| JP2980302B2 (ja) | 半導体レーザ | |
| CA2112319C (en) | Semiconductor laser having an algainp cladding layer | |
| JP4345673B2 (ja) | 半導体レーザ | |
| JPH077232A (ja) | 光半導体装置 | |
| JP2550725B2 (ja) | 半導体レーザとその製造方法 | |
| JP2973215B2 (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| JP2611509B2 (ja) | 半導体レーザ | |
| JP2699662B2 (ja) | 半導体レーザとその製造方法 | |
| JPH0745902A (ja) | 半導体レーザおよびその製造方法 | |
| JPH06283801A (ja) | 半導体レーザ | |
| JPS6237557B2 (ja) | ||
| JPH06196820A (ja) | 半導体レーザおよびその製造方法 | |
| JPH077230A (ja) | 屈折率反導波型半導体レーザ | |
| JPH077217A (ja) | 半導体レーザおよびその製造方法 | |
| JP2841599B2 (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| JPH0697603A (ja) | 半導体レーザ及びその製造方法 | |
| JPH05226767A (ja) | 埋め込み型半導体レーザおよびその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090416 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090416 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100416 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100416 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110416 Year of fee payment: 12 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |