JPH07118572B2 - リッジ導波路半導体レーザおよびその製造方法 - Google Patents
リッジ導波路半導体レーザおよびその製造方法Info
- Publication number
- JPH07118572B2 JPH07118572B2 JP5250506A JP25050693A JPH07118572B2 JP H07118572 B2 JPH07118572 B2 JP H07118572B2 JP 5250506 A JP5250506 A JP 5250506A JP 25050693 A JP25050693 A JP 25050693A JP H07118572 B2 JPH07118572 B2 JP H07118572B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- inp
- ridge
- ridge waveguide
- semiconductor
- 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.)
- Expired - Lifetime
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
- H01S5/20—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
-
- 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
- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
- H01S5/0421—Electrical excitation ; Circuits therefor characterised by the semiconducting contacting layers
-
- 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
- H01S5/10—Construction 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
-
- 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
- H01S5/2054—Methods of obtaining the confinement
- H01S5/2081—Methods of obtaining the confinement using special etching techniques
- H01S5/209—Methods of obtaining the confinement using special etching techniques special etch stop layers
-
- 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
- H01S5/323—Structure 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
- H01S5/3235—Structure 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
- H01S5/32391—Structure 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Geometry (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、リッジ導波路半導体レ
ーザに関し、具体的には１３００ｎｍのリッジ導波路構
造の多層構造および製造方法に関する。
ーザに関し、具体的には１３００ｎｍのリッジ導波路構
造の多層構造および製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】リッジ導波路レーザは、半導体ウエハ上
にリッジ状層を有する半導体発光デバイスである。それ
は、今日得られるレーザデバイスで、基本的に最もシン
プルで、信頼できるものの１つである。
にリッジ状層を有する半導体発光デバイスである。それ
は、今日得られるレーザデバイスで、基本的に最もシン
プルで、信頼できるものの１つである。
【０００３】１つのその様なレーザとその製造方法は、
Ｃ．Ｈａｒｄｅｒらの、文献“Ｈｉｇｈ Ｐｏｗｅｒ−
Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ＡｌＧａＡｓ ＧＲＩＮ−ＳＣＨ
Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ”（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ
Ｌｅｔｔｅｒｓ，１９８６年，９月２５日号，２２
巻，２０号，１０８１−１０８２頁）に開示されてい
る。
Ｃ．Ｈａｒｄｅｒらの、文献“Ｈｉｇｈ Ｐｏｗｅｒ−
Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ＡｌＧａＡｓ ＧＲＩＮ−ＳＣＨ
Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ”（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ
Ｌｅｔｔｅｒｓ，１９８６年，９月２５日号，２２
巻，２０号，１０８１−１０８２頁）に開示されてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】過去において、半導体
レーザの設計に払われた最大の労力は、約０．８μｍの
波長で動作するＧａＡｓ系デバイスに向けられていた。
しかしながら、（１．３μｍオーダ）より長い波長のレ
ーザ発光ビームも、また大きな需要がある。というの
は、よく用いられる光ファイバリンクの伝達特性によく
適合するからである。リッジ導波路レーザを含むこの様
な構造についての広い調査とその性能は、Ｇ．Ｐ．Ａｇ
ｒａｗａｌとＮ．Ｋ．Ｄｕｔｔａの“Ｌｏｎｇ Ｗａｖ
ｅｌｅｎｇｔｈ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｌａｓ
ｅｒｓ”（Ｖａｎ ＮｏｓｔｒａｎｄＲｅｉｎｈｏｌｄ
Ｃｏｍｐａｎｙ，ＮＹ）の第５章に開示されている。
レーザの設計に払われた最大の労力は、約０．８μｍの
波長で動作するＧａＡｓ系デバイスに向けられていた。
しかしながら、（１．３μｍオーダ）より長い波長のレ
ーザ発光ビームも、また大きな需要がある。というの
は、よく用いられる光ファイバリンクの伝達特性によく
適合するからである。リッジ導波路レーザを含むこの様
な構造についての広い調査とその性能は、Ｇ．Ｐ．Ａｇ
ｒａｗａｌとＮ．Ｋ．Ｄｕｔｔａの“Ｌｏｎｇ Ｗａｖ
ｅｌｅｎｇｔｈ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｌａｓ
ｅｒｓ”（Ｖａｎ ＮｏｓｔｒａｎｄＲｅｉｎｈｏｌｄ
Ｃｏｍｐａｎｙ，ＮＹ）の第５章に開示されている。
【０００５】赤外の領域で動作する半導体レーザは、通
常、インジウム・ホスファイド（ＩｎＰ）の領域と四元
化合物材料のインジウム・ガリウム・アルセナイド・ホ
スファイド（ＩｎX Ｇａ1-X ＡｓY Ｐ1-Y ）の領域を備
えている。ＸとＹの適切な選択によって、材料のバンド
ギャップを変化させながら、種々の領域を格子整合させ
ることが可能である。（例えば、バンドギャップは、フ
ォトルミネッセンスにより実験的に決定できる）。、更
に、インジウム・ホスファイトと四元化合物材料の両方
共、所望のｐ型またはｎ型にドープすることができる。
常、インジウム・ホスファイド（ＩｎＰ）の領域と四元
化合物材料のインジウム・ガリウム・アルセナイド・ホ
スファイド（ＩｎX Ｇａ1-X ＡｓY Ｐ1-Y ）の領域を備
えている。ＸとＹの適切な選択によって、材料のバンド
ギャップを変化させながら、種々の領域を格子整合させ
ることが可能である。（例えば、バンドギャップは、フ
ォトルミネッセンスにより実験的に決定できる）。、更
に、インジウム・ホスファイトと四元化合物材料の両方
共、所望のｐ型またはｎ型にドープすることができる。
【０００６】リッジ導波路レーザは、例えば、Ｋａｍｉ
ｎｏｗと共同研究者らの、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌ
ｅｔｔｅｒｓ，１９７９年，１５巻，７６３−７６５
頁、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，１９８
１年，１７巻，３１８−３２０頁、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉ
ｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，１９８３年，１９巻，８７７−
８７９頁に記述されている。
ｎｏｗと共同研究者らの、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌ
ｅｔｔｅｒｓ，１９７９年，１５巻，７６３−７６５
頁、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，１９８
１年，１７巻，３１８−３２０頁、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉ
ｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，１９８３年，１９巻，８７７−
８７９頁に記述されている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、ｎ型ＩｎＰバ
ッファ層と、ｎ型ＩｎＰ基板と、薄いＩｎＧａＡｓＰ活
性層と、ｐ型ＩｎＰグレーデッド層と、任意のエッチン
グ停止層と、ｐ型ＩｎＰクラッド層と、ｐ+ 型ＩｎＧａ
Ａｓを含む、複数の層を有する改良された半導体リッジ
導波路レーザ構造を提供する。
ッファ層と、ｎ型ＩｎＰ基板と、薄いＩｎＧａＡｓＰ活
性層と、ｐ型ＩｎＰグレーデッド層と、任意のエッチン
グ停止層と、ｐ型ＩｎＰクラッド層と、ｐ+ 型ＩｎＧａ
Ａｓを含む、複数の層を有する改良された半導体リッジ
導波路レーザ構造を提供する。
【０００８】
【実施例】本発明のリッジ導波路レーザ構造の実施例
は、図１に示される。この構造は、ｎ型インジウム・ホ
スファイド（ＩｎＰ）基板１０より成る基板を有してい
る。ｎ型ＩｎＰで構成されたバッファ層１２は、基板１
０上に成長される。軽度ｎ型ドープされたインジウム・
ガリウム・アルセナイド・ホスファイド（ＩｎＧａＡｓ
Ｐ）の薄い四元化合物活性層１４は、バッファ層上に成
長される。層１６は、層１４上に成長された軽度ドープ
・グレーデッドＩｎＰ層である。１．０８ｅＶのバンド
ギャップを有するＩｎＧａＡｓＰで構成された、任意の
四元化合物エッチング停止層１８を、層１６に設けるこ
とができる。
は、図１に示される。この構造は、ｎ型インジウム・ホ
スファイド（ＩｎＰ）基板１０より成る基板を有してい
る。ｎ型ＩｎＰで構成されたバッファ層１２は、基板１
０上に成長される。軽度ｎ型ドープされたインジウム・
ガリウム・アルセナイド・ホスファイド（ＩｎＧａＡｓ
Ｐ）の薄い四元化合物活性層１４は、バッファ層上に成
長される。層１６は、層１４上に成長された軽度ドープ
・グレーデッドＩｎＰ層である。１．０８ｅＶのバンド
ギャップを有するＩｎＧａＡｓＰで構成された、任意の
四元化合物エッチング停止層１８を、層１６に設けるこ
とができる。
【０００９】ｐ型ＩｎＰで構成されたクラッド層２０
が、層１８の一部上に設けられ、ｐ+型ＩｎＧａＡｓ層
２２またはｐ+ 型四元化合物コンタクト層ＩｎＧａＡｓ
Ｐが、層２０上に設けられる。Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ層２４
は、ｐ型コンタクト・メタライゼーションとして設けら
れ、Ａｕ／Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕの背面メタライゼーション
層２６が、層２４上に設けられる。
が、層１８の一部上に設けられ、ｐ+型ＩｎＧａＡｓ層
２２またはｐ+ 型四元化合物コンタクト層ＩｎＧａＡｓ
Ｐが、層２０上に設けられる。Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ層２４
は、ｐ型コンタクト・メタライゼーションとして設けら
れ、Ａｕ／Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕの背面メタライゼーション
層２６が、層２４上に設けられる。
【００１０】図１の実施例に対する、前述した層の厚さ
とドーピング濃度を、表１に示す。
とドーピング濃度を、表１に示す。
【００１１】
【表１】
【００１２】図１の実施例の重要で、特有な特徴は、１
１００オングストロームの厚さのＩｎＧａＡｓＰ活性層
１４が設けられていることである。活性層１４は、従来
技術のデバイスの通常使用される１５００オングストロ
ームの厚さの活性領域より薄い。１５００オングストロ
ームの層では、レーザの広領域しきい値電流密度は最小
となる。しかしながら、リッジ導波路レーザは、かなり
の量の電流の拡がり（全電流の約７０％）を有し、電流
密度は活性層の厚さの低変化関数であるので、、薄い活
性層の使用は、レーザの全体の性能に影響を与えない。
１１００オングストロームの厚さの活性層の付加的利益
は非常に重要である。Ｔ０レベルの研究は、非常に広
い、したがって高次モードを保持するキャビティを有す
る結果、約３０％のレーザがキンクを有することを示し
ている。また、基本モードは、リッジ幅により決定され
る領域内に閉じ込められ、高次モードは、横方向にリッ
ジ領域の外側に拡がる。それ故、薄い活性領域は、フィ
ールド分布を横方向に拡大し、高次モードに対し大きな
損失を生じさせ、一方、基本モードは非常に低い損失の
ままであり、すなわち活性化領域で自由キャリアの再結
合が行われる。高次モードの排除はキンクの無いレーザ
を生成し、それ故、機能的歩留りを改善する。
１００オングストロームの厚さのＩｎＧａＡｓＰ活性層
１４が設けられていることである。活性層１４は、従来
技術のデバイスの通常使用される１５００オングストロ
ームの厚さの活性領域より薄い。１５００オングストロ
ームの層では、レーザの広領域しきい値電流密度は最小
となる。しかしながら、リッジ導波路レーザは、かなり
の量の電流の拡がり（全電流の約７０％）を有し、電流
密度は活性層の厚さの低変化関数であるので、、薄い活
性層の使用は、レーザの全体の性能に影響を与えない。
１１００オングストロームの厚さの活性層の付加的利益
は非常に重要である。Ｔ０レベルの研究は、非常に広
い、したがって高次モードを保持するキャビティを有す
る結果、約３０％のレーザがキンクを有することを示し
ている。また、基本モードは、リッジ幅により決定され
る領域内に閉じ込められ、高次モードは、横方向にリッ
ジ領域の外側に拡がる。それ故、薄い活性領域は、フィ
ールド分布を横方向に拡大し、高次モードに対し大きな
損失を生じさせ、一方、基本モードは非常に低い損失の
ままであり、すなわち活性化領域で自由キャリアの再結
合が行われる。高次モードの排除はキンクの無いレーザ
を生成し、それ故、機能的歩留りを改善する。
【００１３】キンクのあるレーザは、図２に示される出
力−電流特性と、図３に示されるニアフィールド（ｎｅ
ａｒ ｆｉｅｌｄ）強度曲線を与える。無キンクレーザ
の出力−電流曲線とニアフィールド強度は、図４と図５
に示される。
力−電流特性と、図３に示されるニアフィールド（ｎｅ
ａｒ ｆｉｅｌｄ）強度曲線を与える。無キンクレーザ
の出力−電流曲線とニアフィールド強度は、図４と図５
に示される。
【００１４】１１００オングストロームの薄い活性領域
１４の他の重要な利点は、外部デファレンシャル（ｅｘ
ｔｅｒｎａｌ ｄｉｆｆｒｅｎｔｉａｌ）量子効率の温
度感度をかなり低減する、例えば、Ｔ０レベルで−１．
０％／ＣからＴ１レベルで−０．５％／Ｃに低減するこ
とである。この現象の１つの理由は、活性領域内に付加
的な横方向電流の拡がりを生じる両極性拡散の減少であ
る。その他の理由は、より薄い層、またはより薄い活性
層を生じる短い成長時間が、また、非発光再結合中心と
して働く活性領域内の欠陥の数を減少させることであ
る。
１４の他の重要な利点は、外部デファレンシャル（ｅｘ
ｔｅｒｎａｌ ｄｉｆｆｒｅｎｔｉａｌ）量子効率の温
度感度をかなり低減する、例えば、Ｔ０レベルで−１．
０％／ＣからＴ１レベルで−０．５％／Ｃに低減するこ
とである。この現象の１つの理由は、活性領域内に付加
的な横方向電流の拡がりを生じる両極性拡散の減少であ
る。その他の理由は、より薄い層、またはより薄い活性
層を生じる短い成長時間が、また、非発光再結合中心と
して働く活性領域内の欠陥の数を減少させることであ
る。
【００１５】量子効率が上昇する周囲温度にあまり感応
しなければ、上昇した温度でのレーザの性能は、かなり
増大し、１１０℃まであるいは１１０℃以上に耐えるデ
バイスが得られる。
しなければ、上昇した温度でのレーザの性能は、かなり
増大し、１１０℃まであるいは１１０℃以上に耐えるデ
バイスが得られる。
【００１６】本発明のリッジ導波路レーザにより与えら
れる更に他の改良は、必要ならば、エッチング停止層１
８として薄い量子井戸を使用することである。この層は
周囲のＩｎＰ層より低いバンドギャップを有し、ホール
に対するバリアを導入する。薄い層の選択は、このバリ
アによるレーザの順方向電圧−電流特性上での悪影響を
軽減する。また、この層は、周囲ＩｎＰ層とは異なる屈
折率を有し、この屈折率は、活性領域内の導波路特性に
影響を与える。それ故、薄い量子井戸の選択は有益であ
る。クラッドＩｎＰ層２０をエッチングするために使用
される化学エッチングは、層１８が露出するとすぐに、
自然に停止する。更に、クラッドエッチング材としてＨ
Ｃｌ：Ｈ 3 ＰＯ 4 ＝３：１の使用ができ、リッジが広い平
坦面に垂直に配向されるならば、ほぼ垂直なサイドウオ
ールを生じる。これはドライエッチングを全く不必要に
する。十分制御されたウエットエッチング処理が行える
能力は、しきい値電流を減少するという点でレーザの満
足できる設計に対して重要である。
れる更に他の改良は、必要ならば、エッチング停止層１
８として薄い量子井戸を使用することである。この層は
周囲のＩｎＰ層より低いバンドギャップを有し、ホール
に対するバリアを導入する。薄い層の選択は、このバリ
アによるレーザの順方向電圧−電流特性上での悪影響を
軽減する。また、この層は、周囲ＩｎＰ層とは異なる屈
折率を有し、この屈折率は、活性領域内の導波路特性に
影響を与える。それ故、薄い量子井戸の選択は有益であ
る。クラッドＩｎＰ層２０をエッチングするために使用
される化学エッチングは、層１８が露出するとすぐに、
自然に停止する。更に、クラッドエッチング材としてＨ
Ｃｌ：Ｈ 3 ＰＯ 4 ＝３：１の使用ができ、リッジが広い平
坦面に垂直に配向されるならば、ほぼ垂直なサイドウオ
ールを生じる。これはドライエッチングを全く不必要に
する。十分制御されたウエットエッチング処理が行える
能力は、しきい値電流を減少するという点でレーザの満
足できる設計に対して重要である。
【００１７】グレーデッド・ドーピング・プロファイル
のＩｎＰ層１６は、２つの目的を果たす。活性層に隣接
する低ドーピングは、ｐ型ドーパントであるＺｎの活性
層内への拡散を減少させる。活性層内の低ドーピング
は、また、電流の拡がりを排除し、しきい値電流を減少
させる。０．１μｍの厚さの選択は、信頼性の問題を避
けるため、ウエット化学エッチングを活性層１４から十
分遠く離れて停止させることを可能にする。
のＩｎＰ層１６は、２つの目的を果たす。活性層に隣接
する低ドーピングは、ｐ型ドーパントであるＺｎの活性
層内への拡散を減少させる。活性層内の低ドーピング
は、また、電流の拡がりを排除し、しきい値電流を減少
させる。０．１μｍの厚さの選択は、信頼性の問題を避
けるため、ウエット化学エッチングを活性層１４から十
分遠く離れて停止させることを可能にする。
【００１８】ｐ+ 型コンタクト層２２は、三元化合物ま
たは四元化合物のいずれかとすることができる。三元化
合物ＩｎＧａＡｓＰ層は、ウエット化学エッチングの点
で便利であり、低オーミック・コンタクトを与える。活
性層よりバンドギャップの高い四元化合物は、吸収を有
さないので、クラッド領域２０の厚さは更に減少でき
る。
たは四元化合物のいずれかとすることができる。三元化
合物ＩｎＧａＡｓＰ層は、ウエット化学エッチングの点
で便利であり、低オーミック・コンタクトを与える。活
性層よりバンドギャップの高い四元化合物は、吸収を有
さないので、クラッド領域２０の厚さは更に減少でき
る。
【００１９】本発明のリッジ導波路レーザを製造するた
めに、多層ウエハは、ｎ型ＩｎＰ基板上に特定材料の層
１２，１４，１６，１８，２０，２２を成長させること
により形成する。これら層は、分子気相成長法（ＭＯＶ
ＰＥ）を使用して成長させることができる。
めに、多層ウエハは、ｎ型ＩｎＰ基板上に特定材料の層
１２，１４，１６，１８，２０，２２を成長させること
により形成する。これら層は、分子気相成長法（ＭＯＶ
ＰＥ）を使用して成長させることができる。
【００２０】次に、リッジ構造パターンは、フォトレジ
スト・リソグラフィにより決められる。コンタクト層２
２は、Ｈ2 ＳＯ4 ：Ｈ2 Ｏ2 ：Ｈ2 Ｏ＝８：１：１００
を使用して、フォトレジストマスクを経てエッチングさ
れる。次に、クラッド層２０は、５℃でＨＢｒ：ＣＨ3
ＣＯＯＨ＝１：１または室温でＨＣｌ：Ｈ3 ＰＯ4 ＝
３：１のいずれかを使用して、エッチングされる。いず
れのエッチャントも、エッチング停止層１８でエッチン
グ停止する。
スト・リソグラフィにより決められる。コンタクト層２
２は、Ｈ2 ＳＯ4 ：Ｈ2 Ｏ2 ：Ｈ2 Ｏ＝８：１：１００
を使用して、フォトレジストマスクを経てエッチングさ
れる。次に、クラッド層２０は、５℃でＨＢｒ：ＣＨ3
ＣＯＯＨ＝１：１または室温でＨＣｌ：Ｈ3 ＰＯ4 ＝
３：１のいずれかを使用して、エッチングされる。いず
れのエッチャントも、エッチング停止層１８でエッチン
グ停止する。
【００２１】シリコン・ナイトライドＳｉ3 Ｎ4 層が、
絶縁体として使用するため、プラズマ励起化学気相成長
（ＰＥＣＶＤ）で成長され、続くリフトオフ処理で、メ
タライゼーションのためにコンタクト層２２の上部を露
出させる。
絶縁体として使用するため、プラズマ励起化学気相成長
（ＰＥＣＶＤ）で成長され、続くリフトオフ処理で、メ
タライゼーションのためにコンタクト層２２の上部を露
出させる。
【００２２】第２のフォトリソグラフィ工程が実行さ
れ、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ層が、ｐ型コンタクト・メタライ
ゼーションとして堆積され、リフトオフにより定められ
る。薄膜化され、背面メタライゼーションＡｕ／Ｇｅ／
Ｎｉ／Ａｕが堆積された後、ウエハはアニールされる。
個々のレーザ構造は、製造されたユニットからクリーニ
ング処理により連続的に形成される。上述したことは、
片面にグレーデッド・プロファイルＩｎＰクラッド層
と、ＩｎＧａＡｓＰエッチング停止層とを有する、１１
００オングストロームの薄膜活性ＩｎＧａＡｓＰ層を有
する、改良された半導体リッジ導波路レーザ構造であ
る。改良されたレーザは、高い製造歩留りと強化された
高温動作を有する高い信頼性を示す。また、レーザの動
作中、高次モードは抑制される。
れ、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ層が、ｐ型コンタクト・メタライ
ゼーションとして堆積され、リフトオフにより定められ
る。薄膜化され、背面メタライゼーションＡｕ／Ｇｅ／
Ｎｉ／Ａｕが堆積された後、ウエハはアニールされる。
個々のレーザ構造は、製造されたユニットからクリーニ
ング処理により連続的に形成される。上述したことは、
片面にグレーデッド・プロファイルＩｎＰクラッド層
と、ＩｎＧａＡｓＰエッチング停止層とを有する、１１
００オングストロームの薄膜活性ＩｎＧａＡｓＰ層を有
する、改良された半導体リッジ導波路レーザ構造であ
る。改良されたレーザは、高い製造歩留りと強化された
高温動作を有する高い信頼性を示す。また、レーザの動
作中、高次モードは抑制される。
【００２３】
【発明の効果】本発明のリッジ導波路レーザは、非常に
高い信頼性を示し、その製造方法は高い歩留りである。
高い信頼性を示し、その製造方法は高い歩留りである。
【００２４】本発明のリッジ導波路レーザは、非常に良
い高い温度作用を示し、構造は高次モードを抑制する。
い高い温度作用を示し、構造は高次モードを抑制する。
【図１】本発明の原理によるリッジ導波路レーザの実施
例を示す断面図である。
例を示す断面図である。
【図２】本発明の説明に用いられる出力−電流曲線を示
す図である。
す図である。
【図３】本発明の説明に用いられるフィールド強度分布
を示す図である。
を示す図である。
【図４】本発明の説明に用いられる出力−電流曲線を示
す図である。
す図である。
【図５】本発明の説明に用いられるフィールド強度分布
を示す図である。
を示す図である。
１０ 基板 １２ バッファ層 １４ 活性層 １６ ドープＩｎＰ層 １８ エッチング停止層 ２０ クラッド層 ２２ コンタクト層 ２４ ＴＩ／Ｐｔ／Ａｕ層 ２６ Ａｕ／Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕ層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 グレッグ・コストリーニ アメリカ合衆国 テキサス州 オウスティ ン フィンチトレイル 7905 (72)発明者 ピーター・ディー・ホー アメリカ合衆国 ニューヨーク州 ホープ ウエル ジャンクション ショート コー ト ５ (56)参考文献 特開 昭61−258487（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−27184（ＪＰ，Ａ)
Claims (6)
- 【請求項１】半導体基板と、 前記半導体基板上に設けられたバッファ層と、 前記バッファ層上に設けられ、垂直方向に高次レーザ・
モードのフィールド分布を拡げるためにＩｎＧａＡｓＰ
で構成される１１００オングストロームの薄い活性層
と、 前記活性層上に設けられたＩｎＰで構成されるリッジ部
と、 前記リッジ部の上に設けられたコンタクト層と を有し、前記半導体基板と前記バッファ層は、第１の型
の不純物でドープされたＩｎＰで構成され、前記活性層
上に設けられた前記ＩｎＰ層は、第２の型の不純物でグ
レーデッド・ドープされ、ＩｎＧａＡｓＰで構成された
エッチング停止層が、前記グレーデッドＩｎＰ層上に設
けられて成ることを特徴とするリッジ導波路半導体レー
ザ。 - 【請求項２】請求項１記載の半導体リッジ導波路構造に
おいて、 前記半導体基板と前記バッファ層は、ｎ型ドープＩｎＰ
で構成され、前記グレーディド層は、ｐ型ドープＩｎＰ
で構成されることを特徴とするリッジ導波路半導体レー
ザ。 - 【請求項３】請求項２記載のリッジ導波路半導体レーザ
において、 前記コンタクト層は、三元化合物であり、ＩｎＧａＡｓ
で構成されることを特徴とするリッジ導波路半導体レー
ザ。 - 【請求項４】請求項２記載の半導体リッジ導波路構造に
おいて、 前記コンタクト層は、四元化合物であり、ＩｎＧａＡｓ
Ｐで構成されることを特徴とするリッジ導波路半導体レ
ーザ。 - 【請求項５】（１）半導体基板上に、ＩｎＰ層を成長す
る工程と、 （２）工程１の前記ＩｎＰ層上に１１００オングストロ
ームの厚さのＩｎＧａＡｓＰの薄い層を成長する工程
と、 （３）工程２の前記ＩｎＧａＡｓＰ上にグレーデッドＩ
ｎＰ層を成長する工程と、 （４）工程３の前記ＩｎＰ層上にＩｎＧａＡｓ層または
ＩｎＧａＡｓＰ層を成長する工程と、 （５）リソグラフィによってフォトレジストマスクを形
成してリッジパターンを定める工程と、 （６）前記フォトレジストを介して工程４の前記ＩｎＧ
ａＡｓ層またはＩｎＧａＡｓＰ層をエッチングする工程
と、 （７）リッジを形成するため工程３の前記ＩｎＰ層をエ
ッチングする工程と、 （８）前記エッチングされたＩｎＰ層上に絶縁層として
Ｓｉ@y3 @zＮ@y4 @z層を設ける工程と、 を含むことを特徴とする半導体リッジ導波路構造の製造
方法。 - 【請求項６】請求項５記載の半導体リッジ導波路構造の
製造方法において、 メタライゼーションの最終工程を更に含むことを特徴と
する半導体リッジ導波路構造の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US972049 | 1992-11-05 | ||
| US07/972,049 US5309465A (en) | 1992-11-05 | 1992-11-05 | Ridge waveguide semiconductor laser with thin active region |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06209141A JPH06209141A (ja) | 1994-07-26 |
| JPH07118572B2 true JPH07118572B2 (ja) | 1995-12-18 |
Family
ID=25519092
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5250506A Expired - Lifetime JPH07118572B2 (ja) | 1992-11-05 | 1993-10-06 | リッジ導波路半導体レーザおよびその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5309465A (ja) |
| JP (1) | JPH07118572B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19619533A1 (de) * | 1996-05-15 | 1997-11-20 | Sel Alcatel Ag | Monolithisch integriertes optisches Halbleiterbauelement |
| JP3672062B2 (ja) * | 1997-07-16 | 2005-07-13 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザ，及びその製造方法 |
| JP2001230494A (ja) * | 2000-02-17 | 2001-08-24 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ素子及びその製造方法 |
| US6816531B1 (en) | 2000-03-03 | 2004-11-09 | Jds Uniphase Corporation | High-power, kink-free, single mode laser diodes |
| US6993053B2 (en) * | 2002-04-03 | 2006-01-31 | The Australian National University | Thin clad diode laser |
| US7251381B2 (en) * | 2002-04-03 | 2007-07-31 | The Australian National University | Single-mode optical device |
| KR100855425B1 (ko) | 2005-01-18 | 2008-08-29 | 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 | 반도체 레이저 장치 및 그 제조방법 |
| US7606277B2 (en) * | 2006-12-26 | 2009-10-20 | Binoptics Corporation | Etched-facet ridge lasers with etch-stop |
| JP5189136B2 (ja) * | 2010-03-23 | 2013-04-24 | Ｎｔｔエレクトロニクス株式会社 | リッジ型半導体光素子及びリッジ型半導体光素子の製造方法 |
Family Cites Families (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4434491A (en) * | 1981-03-30 | 1984-02-28 | Nippon Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser |
| JPS59215785A (ja) * | 1983-05-24 | 1984-12-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レ−ザ |
| US4575919A (en) * | 1984-05-24 | 1986-03-18 | At&T Bell Laboratories | Method of making heteroepitaxial ridge overgrown laser |
| JPS61258487A (ja) * | 1985-05-11 | 1986-11-15 | Fujitsu Ltd | 量子井戸レ−ザの製造方法 |
| US4905057A (en) * | 1985-12-18 | 1990-02-27 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor devices |
| US4788688A (en) * | 1986-06-20 | 1988-11-29 | University Of Southern California | Heterostructure laser |
| JPS63144589A (ja) * | 1986-12-09 | 1988-06-16 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
| JP2659187B2 (ja) * | 1987-04-14 | 1997-09-30 | 日本電気株式会社 | 光フィルタ素子 |
| NL8702233A (nl) * | 1987-09-18 | 1989-04-17 | Philips Nv | Dcpbh laser met goede temperatuurstabiliteit. |
| US5179566A (en) * | 1988-09-01 | 1993-01-12 | Seiko Epson Corporation | Light-generating device and method of fabricating same |
| US5003548A (en) * | 1988-09-21 | 1991-03-26 | Cornell Research Foundation, Inc. | High power (1,4 W)AlGaInP graded-index separate confinement heterostructure visible (λ-658 nm) laser |
| US5016252A (en) * | 1988-09-29 | 1991-05-14 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser device |
| JP2746326B2 (ja) * | 1989-01-10 | 1998-05-06 | 株式会社日立製作所 | 半導体光素子 |
| FR2647966B1 (fr) * | 1989-06-02 | 1991-08-16 | Thomson Hybrides | Laser semiconducteur a localisation de courant |
| JPH0427184A (ja) * | 1990-05-22 | 1992-01-30 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体レーザ素子 |
| US5091916A (en) * | 1990-09-28 | 1992-02-25 | At&T Bell Laboratories | Distributed reflector laser having improved side mode suppression |
| JPH04243216A (ja) * | 1991-01-17 | 1992-08-31 | Nec Corp | 光導波路の製造方法ならびに光集積素子及びその製造方法 |
| US5260230A (en) * | 1991-07-12 | 1993-11-09 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Method of manufacturing buried heterostructure semiconductor laser |
| US5175740A (en) * | 1991-07-24 | 1992-12-29 | Gte Laboratories Incorporated | Semiconductor laser and method of fabricating same |
-
1992
- 1992-11-05 US US07/972,049 patent/US5309465A/en not_active Expired - Lifetime
-
1993
- 1993-10-06 JP JP5250506A patent/JPH07118572B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06209141A (ja) | 1994-07-26 |
| US5309465A (en) | 1994-05-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4901327A (en) | Transverse injection surface emitting laser | |
| US20060193359A1 (en) | Semiconductor light-emitting device | |
| EP0132081B1 (en) | Semiconductor laser device | |
| US20070086499A1 (en) | Semiconductor light-emitting device and method of manufacturing the same | |
| JPH0381317B2 (ja) | ||
| US5212704A (en) | Article comprising a strained layer quantum well laser | |
| JPH07118572B2 (ja) | リッジ導波路半導体レーザおよびその製造方法 | |
| JPH0529713A (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JP2004146527A (ja) | 半導体レーザ素子とその製造方法 | |
| JPH04199589A (ja) | 可視光面発光レーザ装置 | |
| JP4443094B2 (ja) | 半導体発光素子 | |
| JP3782230B2 (ja) | 半導体レーザ装置の製造方法及びｉｉｉ−ｖ族化合物半導体素子の製造方法 | |
| WO2007135772A1 (ja) | 発光素子 | |
| JPH11506273A (ja) | 最高３０％のアルミニウムを含む半導体材料又はアルミニウムを含まない半導体材料から成る個別の閉じ込め層を有する放射放出半導体ダイオード | |
| JPH07162095A (ja) | 半導体レーザ | |
| JP3685541B2 (ja) | 半導体レーザ装置およびその製造方法 | |
| JP3763708B2 (ja) | 半導体レーザの製造方法 | |
| JPH07115251A (ja) | 半導体レーザ | |
| JP2001077465A (ja) | 半導体レーザ及びその製造方法 | |
| CN114400506B (zh) | 半导体激光器及其制备方法 | |
| JP4048695B2 (ja) | 半導体混晶層の製造方法、及び半導体デバイスと半導体発光素子 | |
| JPH0437598B2 (ja) | ||
| JP2758597B2 (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| US20050141578A1 (en) | Laser diode structure with blocking layer | |
| JP2924435B2 (ja) | 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: 20071218 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081218 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091218 Year of fee payment: 14 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091218 Year of fee payment: 14 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101218 Year of fee payment: 15 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101218 Year of fee payment: 15 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111218 Year of fee payment: 16 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111218 Year of fee payment: 16 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121218 Year of fee payment: 17 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121218 Year of fee payment: 17 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131218 Year of fee payment: 18 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |