JPH07162102A - 多色放射用のスタック式活性領域レーザアレー - Google Patents
多色放射用のスタック式活性領域レーザアレーInfo
- Publication number
- JPH07162102A JPH07162102A JP6260087A JP26008794A JPH07162102A JP H07162102 A JPH07162102 A JP H07162102A JP 6260087 A JP6260087 A JP 6260087A JP 26008794 A JP26008794 A JP 26008794A JP H07162102 A JPH07162102 A JP H07162102A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- active region
- stack
- etch stop
- substrate
- 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
- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
- H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
- H01S5/4031—Edge-emitting structures
- H01S5/4043—Edge-emitting structures with vertically stacked active 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
- H01S5/20—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
- H01S5/2059—Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion
-
- 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
- H01S5/20—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
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
- H01S5/2275—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
-
- 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
- H01S5/32308—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 less than 900 nm
- H01S5/32316—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 less than 900 nm comprising only (Al)GaAs
-
- 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
- H01S5/3428—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 layer orientation perpendicular to the substrate
-
- 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
- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
- H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
- H01S5/4087—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar emitting more than one wavelength
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
出力することのできるスタック式の活性領域構造体を提
供する。 【構成】 モノリシックアレーは、大きいが充分に制御
される波長分離をもったレーザビームを出力する至近離
間されたレーザストライプを有する。モノリシックアレ
ーは、基体から離れるにつれてエネルギーバンドギャッ
プの減少する順序で積み重ねられた複数のスタック状活
性領域を使用する。これらの活性領域は、1つ以上の薄
いエッチング停止層によって分離される。最も下の活性
領域と基体との間には下部クラッド層があり、各スタッ
クの最も上の活性領域の上には上部クラッド層がある。
各スタックの上の強くドープされたキャップ層/金属接
点と基体上の金属接点とを用いて各スタックへの電気的
接続がなされる。各スタックを取り巻く閉込層によって
横方向のキャリア及び光学的閉じ込めが達成される。こ
の閉込層は、不純物で誘起される層の無秩序化を用いて
形成される。
Description
の多数のレーザビームを出力するソリッドステートレー
ザアレーに係る。
多数の装置の性能は、多数のレーザビームを組み込むこ
とによって改善することができる。例えば、多数のビー
ムを使用するレーザプリンタは、単一のビームしか使用
しないプリンタよりも高いプリント速度及び/又は良好
なスポット先鋭さを与えることができる。
至近離間されたレーザビームが望ましい。例えば、異な
るカラーの至近離間されたレーザビームを使用するカラ
ープリンタは、ビームをオーバーラップさせ、単一のラ
スタ出力多角形スキャナ及び1組の光学系を使用してこ
れらのオーバーラップするビームをスイープし、その後
に、カラー選択フィルタを用いて個々のビームを分離
し、各ビームを個別のゼログラフィック像形成ステーシ
ョンへ指向し、異なる記録媒体上に各カラーの潜像を形
成し、そして単一の記録媒体上の各潜像を順次に現像す
ることによりフルカラー像を形成することができる。
1つの方法は、多数のレーザ放射場所又はレーザストラ
イプを共通の基板上に形成することである。これは、非
常に至近離間されたビームを可能とするが、公知のモノ
リシックレーザアレーは、典型的に、1つのカラーのレ
ーザビームしか出力しない。
から異なるカラーのレーザビームを発生するための種々
の技術が知られている。例えば、各レーザ領域における
駆動状態を変えることによって僅かな量のカラーの相違
が得られることが良く知られている。しかし、容易に得
られるカラーの相違は、ほとんどの用途では不充分であ
る。
は、基体上に第1組の活性層を成長させて、1つの波長
の光を出力する第1レーザ素子を形成し、そしてその第
1組の活性層の隣に第2組の活性層を形成して、第2波
長の第2レーザ素子を形成することである。しかしなが
ら、この方法は、各レーザ素子ごとに個別の結晶成長を
必要とし、あるものは容易に行えない。
ーのレーザビームを得るための別の技術は、スタック
(積層)した活性領域を使用することである。スタック
式活性領域のモノリシックアレーとは、共通のクラッド
層の間に複数の活性領域がサンドイッチされたものであ
る。各活性領域は、レーザストライプ内に収容された薄
い体積部より成る。レーザストライプは、異なる波長の
レーザビームを放射する異なる数の活性領域を含む。
ザアレーでは、そのスタック式活性領域を通して直列に
電流が流れる。バンドギャップエネルギーが最も低い活
性領域がレーザ作用し、アレーのその部分から出力され
るレーザビームのカラーを決定する。別のカラーの出力
を与えるには、それまでバンドギャップエネルギーが最
も低かった活性領域をアレーの部分から除去し、残りの
スタック領域に電流を流すようにする。
アレーは、異なるカラーの至近離間されたレーザビーム
を出力できるだけでなく、便利なことに、その出力レー
ザビームが互いに軸方向に整列されている(同じ光学軸
を共有する)。実際に、スタック式活性領域のモノリシ
ックレーザアレーのスタックされた領域は、非常に接近
して離間されており、スタック方向の分離は典型的に約
100nmである。
ザアレーに伴う大きな問題点は、特に、AlGaAs材
料系において製造が困難なことである。これは、少なく
とも部分的である。というのは、適切なスタック式の活
性領域を構造体の各部に形成しなければならないからで
ある。概念的には、この問題は、必要な活性領域を含む
平らなエピタキシャル層を単に成長させて、活性領域の
バンドギャップエネルギーが結晶表面に向かって移動す
るにつれて減少するようにするだけで解消できる。次い
で、必要に応じて単に活性領域を除去し、アレーの各領
域から所望の波長を得ることができる。最終的に、必要
なクラッド層及びキャップ層が残りの活性領域上に成長
される。
域が至近離間されているときには活性領域間のエリアを
正確にエッチングすることは非常に困難である。更に、
これらの材料が空気に曝されるときには多数の材料に不
所望な成長が生じ、例えば、AlGaAsのある組成に
酸化物の成長が生じるので、残りの活性領域上に必要な
高品質の成長を得ることは非常に困難である。従って、
上記の簡単な概念的な解決策は、ある材料系、例えば、
アルミニウムを含む材料系において実施することは困難
である。
ザビームを出力することのできるスタックされた活性領
域構造体を得ることが有用である。又、至近離間された
多数のカラーレーザビームを出力することのできるスタ
ック活性領域構造体を、上部層の成長の前に雰囲気に曝
した際に不所望な酸化を受ける材料系において形成する
技術を得ることも有用である。
ラーレーザビームを出力することのできるスタック式活
性領域構造体を提供することである。
整列された至近離間された多数のカラーレーザソースを
発生することのできる装置を提供することである。
たレーザストライプを備え、大きいが充分に制御された
波長分離を有するレーザビームを出力するモノリシック
アレー、及びその製造技術に係る。このモノリシックア
レーは、基体に向かって進むにつれてエネルギーバンド
ギャップが増加する順序で積み重ねられた複数のスタッ
ク(積層)された活性領域を有する。これらの活性領域
は、1つ以上の薄いエッチング停止層によって分離され
る。最も下の活性層と基体との間には下部クラッド層が
あり、各スタックの最も上の活性層の上には上部クラッ
ド層がある。有利にも、各スタックの上の強くドープさ
れたキャップ層/金属接点と、基体上の金属接点(全て
のスタックによって共有される)とを用いて、各スタッ
クへの電気的接続がなされる。性能を向上するため、各
スタックを取り巻く閉込層を用いて横方向のキャリア及
び光学的閉じ込めが行われる。有利にも、この閉込層
は、不純物で誘起される層の無秩序化(impurity-induce
d layer disordering)を用いて形成される。
方法は、先ず、全ての活性領域(波長の順序で)、下部
クラッド層、及びエッチング停止層を単一の基体上に製
造することである。次いで、パターン化エッチングを使
用して、種々の活性層を構造体の選択された部分から除
去し(エッチングし)、各スタックに残される最も上の
活性領域が所望のカラーを出力するようにする。エッチ
ング停止層は、各スタックにおける最も上の残りの活性
領域に害を及ぼすことなく、不所望な活性領域を正確に
除去できるようにする。次いで、その構造体の最も上の
部分に上部クラッド層及びキャップ構造体を成長する。
次いで、便利にも、不純物で誘起される層の無秩序化を
用いて、横方向の閉込領域を形成する。最後に、各スタ
ック及び基体に金属接点を追加する。
説明する。本発明は、至近離間された多数のカラーの軸
方向に整列されたレーザビームを出力することのできる
スタック(積層)された活性領域モノリシックアレー、
及びその製造技術を提供する。本発明の利点は、例え
ば、アルミニウム含有層の上での成長のように高品質の
成長を得ることが困難であるAlx Ga1-x Asのよう
な材料系においてスタックされた活性領域モノリシック
アレーを形成できることである。本発明を広く使用でき
る別の材料系は、Inx Gay Al1-x-y Asであり、
但し、0≦x≦1でありそして0≦y≦1である。
造体の実施例について詳細に説明する。先ず、構造体自
体について説明する。次いで、構造体の動作(現在理解
されている)について説明する。最後に、構造体の製造
プロセスについて説明する。ここに示す以外の多数の実
施例が考えられることも理解されたい。
ク式活性領域モノリシックアレー8を示している。この
アレー8は、2本のレーザビームしか出力しないが、本
発明の原理は、更にレーザビームを出力するアレーにも
適用できる。
Asと、金属接点の積層構成体である。GaAs基体に
Alx Ga1-x Asを使用することは、約700ないし
900nmの範囲の波長を有するレーザの製造に関して
良く知られている。
9を有し、その上に、Al0.15Ga 0.85Asの2000
Å厚みの緩衝層10と、その後にAl0.40Ga0.60As
の2000Å厚みの緩衝層11が成長され(MOCVD
を用いて)、これらは両方とも、強くドープされたn型
である(1018cm-3より強いドープ)。緩衝層11の
上に、0.8μm厚みのAl0.85Ga0.15Asの下部ク
ラッド層12があり、これは約n=1018cm-3までド
ープされる。アレー8は、2本のレーザビームを出力す
るので、活性領域及び支持層の2つのスタックが下部ク
ラッド層12の上に形成される。以下に述べる第1スタ
ックは、1つの活性領域しか含まず、それ故、技術的に
はスタック(積層)された活性領域ではないが、他の用
途では、これが2つ以上の活性領域を含むことがあるの
で、スタックと称する。ここで使用する「活性領域」
は、アレーから当該カラーの光学利得を与えることので
きる1つ以上の層である。
ド層12上のAl0.40Ga0.60Asの約900Å厚みの
導波層14で始まる。この導波層14上には、Al0.10
Ga0.90Asの80Å厚みの量子井戸層16(780n
mの第1波長を放射するための)がある。この量子井戸
層16の上には、Al0.40Ga0.60Asの900Å厚み
の導波層18がある。これら種々の層14、16、18
が第1の活性領域を形成する。
sより成るの50Å厚みのエッチング停止層20があ
る。このエッチング停止層20の上には、0.6μm厚
みのAl0.85Ga0.15Asの上部クラッド層22があ
り、これは、約p=1018cm-3までドープされる。こ
の上部クラッド層22の上には、約p=2x1019cm
-3までドープされたGaAsの1000Å厚みのキャッ
プ(capping) 層24がある。最後に、このキャップ層2
4の上に、第1スタックに電気的にアクセスするための
金属接点26がある。
0.60Asの約900Å厚みの導波層28で始まる。この
導波層28の上には、Al0.10Ga0.90Asの80Å厚
みの量子井戸層30がある。この量子井戸層30の上に
は、Al0.40Ga0.60Asの900Å厚みの導波層32
がある。これら種々の層28、30、32が第2の活性
領域を形成する。第1及び第2の活性領域は、層28、
30、32が各々層14、16、18と同じであるとい
う点で、本質的に同一である。しかしながら、以下に述
べるように、第2の活性領域はレーザ光線を放出するも
のではない。
sより成るの50Å厚みのエッチング停止層34があ
る。エッチング停止層20及び34は、同じである。重
要なことに、エッチング停止層34の上には、Al0.85
Ga0.15Asより成る40Åのエッチング停止層36が
ある。
性領域が形成される。この第3の活性領域は、Al0.30
Ga0.70Asの250Å厚みの導波/分離層38から形
成される。この導波/分離層38の上には、850nm
のレーザを放射する100Å厚みのGaAs量子井戸層
40がある。第3の活性層を完了するのは、GaAs層
40の上のAl0.30Ga0.70Asの900Å厚みの導波
層42である。
l0.15Ga0.85Asのエッチング停止層44がある。こ
のエッチング停止層44の上には、約p=1018cm-3
までドープされる6000Å厚みのAl0.85Ga0.15A
sの上部クラッド層46がある。この上部クラッド層4
6の上には、約p=2x1019cm-3までドープされた
GaAsの1000Å厚みのキャップ層48がある。最
後に、このキャップ層48の上に金属接点50がある。
上部クラッド層46、キャップ層48及び金属接点50
は、各々、上部クラッド層22、キャップ層24及び金
属接点26と同様である。
ない下部クラッド層12の区分の上には、横方向の閉込
領域54がある。アレー8において、閉込領域54は、
不純物で誘起される無秩序化によって形成される。最終
的に、共通の電気接点56が第1及び第2スタックの共
通の電気経路を形成する。
た電流ソースが各々金属接点26及び50を経そして第
1及び第2のスタックを経て共通の金属接点56に供給
される。
領域(層14、16及び18)、主として量子井戸層1
6において電子とホールの再結合を生じさせる。量子井
戸に閉じ込められた電子とホールの状態間の遷移におい
てレーザ作用が行われる。横方向の電流の閉じ込めと横
方向の光学的な閉じ込めが第1スタックに隣接する閉込
領域54によって与えられる。下部クラッド層12及び
上部クラッド層22によって付加的な光学的閉じ込めが
与えられる。キャップ層24は、金属接点26と上部ク
ラッド層24との間の電気的な界面を与える。図示され
ていないが、光学的な空洞(へき開小面により形成され
た)が所要の光学的フィードバックを与える。
第3の活性領域に直列に流れる。共通の下部クラッド層
の上に多数の活性領域が積み重ねられていて最も上の領
域が最も長い波長を有するときには、最も上の領域がレ
ーザ作用を生じる。この戦略は、キャリアがスタック構
造体の最も狭いバンドギャップに優先的に集合するとい
う概念によるものである。
バンドギャップ図が図2に示されている。電流が流れる
状態では、電子及びホールは、図示されたように種々の
領域に集まる。第2スタックの組成及び寸法はスタック
に沿って変化するので、最も低いエネルギー状態を求め
る電子及びホールは、量子井戸30よりも量子井戸40
に優先的に集まる。量子井戸30に比して低いバンドギ
ャップの量子井戸40の電子及びホールの密度の方が相
当に高いので、充分に低いスレッシュホールド利得が与
えられると、量子井戸40に閉じ込められた電子及びホ
ールの状態間の遷移においてレーザ作用が行われる。量
子井戸30からは非常に僅かな量の瞬時放射しか発せら
れない。第2スタックに隣接した閉込領域54によって
横方向の電流閉じ込め及び横方向の光学的閉じ込めが与
えられる。
じ込めを示している。長い波長の動作を有する第2スタ
ックの場合に、クラッド層12及び46によって境界定
めされた層28ないし44により形成された導波コア内
の光学的な導波作用の結果として光学的導波モード62
が得られる。短い波長の動作を有する第1スタックの場
合は、クラッド層12及び22によって境界定めされた
層14ないし20によって光学モード64が得られる。
長い波長の光学モード62は、長い波長の量子井戸(層
40)に非常に接近した相対的最大値を有し、そして短
い波長の光学モード64は、短い波長の量子井戸(層1
6)の付近に相対的な最大値を有することが重要であ
る。量子井戸に対するこれらの位置は、光学モード増幅
に対し量子井戸と光学モードとの最大のオーバーラップ
ファクタを生じ、最適なレーザスレッシュホールド特性
を生じる。
も、量子井戸を形成することに注意されたい。これらの
量子井戸は、アレー8の動作には必要でない。これら
は、最終的な成長段階(以下を参照)の前に低アルミニ
ウムの断片層を露出することが所望されることにより生
じる。これら層の厚み及び組成は、1つのスタックの全
てのエッチング停止層における電子及びホールの閉じ込
められたエネルギー状態が、レーザ放射が所望される量
子井戸よりも上に存在するように選択される。これは、
電子及びホールが所望の量子井戸に優先的に集まること
を確保する助けとなる。
レーに伴う問題は、活性領域間の正確な位置に正確にエ
ッチングすることが困難であり、そして特に酸化する傾
向のあるAlGaAsのような材料系ではエッチングの
後に最も上の表面に高品質の成長を得ることが困難であ
ることからしばしば生じていた。これらの問題に対する
本発明の解決策は、スタックされた活性領域間に「エッ
チング停止層」を含ませ、これが正確なエッチングを行
えるようにしそしてその後に所望の組成の高品質の成長
を行えるようにすることである。以下の製造プロセス
は、3つの活性領域(そのうちの2つだけがスタックさ
れる)のみの製造について述べるが、この製造プロセス
は、より多くの積層された領域を含むように容易に拡張
できることを理解されたい。
プは、MOCVDのような適当なエピタキシャル結晶成
長技術を用いて図4に示す構造体を成長させることであ
る。図4を参照すれば、次の層が図1の基体9上に次の
順序で成長される。 層 厚み 組成 参照層 96 2000Å Al0.15Ga0.85As 10 98 2000Å Al0.4 Ga0.6 As 11 100 8000Å Al0.85Ga0.15As 12 101 900Å Al0.40Ga0.60As 14、28 102 80Å Al0.10Ga0.90As 16、30 103 900Å Al0.40Ga0.60As 18、32 104 50Å Al0.15Ga0.85As 20、34 105 40Å Al0.85Ga0.15As 36 106 250Å Al0.30Ga0.70As 38 107 100Å GaAs 40 108 900Å Al0.30Ga0.70As 42 109 50Å Al0.15Ga0.85As 44 110 6000Å* Al0.85Ga0.15As なし 111 1000Å* GaAs なし *厳密でなくてよい
層がテーブルに示された層に対応することを示してい
る。従って、テーブルの層は、図1について述べたよう
にドープしなければならない。
0及び111は、成長する必要がない。しかしながら、
層110及び111は、多色装置の製造の前に、最も上
の活性領域を単一波長放射器としてテストし易くするも
のである。又、層109の上に層110を成長させるこ
とは、層109の上面を清潔に保つ助けとなる。
エッチング剤を用いて層111を除去する。適当なエッ
チング剤は、層111を層110よりも相当に迅速に選
択的にエッチングするものであり、層111(GaA
s)を層110(Al0.85Ga 0.15As)よりも相当に
速くエッチングするような成分比をもつくえん酸:過酸
化水素、又は水酸化アンモニウム:過酸化水素のような
エッチング剤が受け入れられる。或いは又、層111及
び110の両方をエッチングするが、層110の一部分
のみを除いて層111全体を除去するようなエッチング
時間をもつエッチング剤を使用することもできる。この
ようなエッチング剤の例は、硫酸:過酸化水素:水の一
般に使用されるエッチング剤系である。
した後に、それにより得られた構造体の上面が、ホトレ
ジストのような適当なエッチングマスク120を用いて
パターン化され、これは、第1スタック(図1の層14
ないし26)及び第1スタックの各側の閉込領域54の
一部分を配置することが所望されるところに開口を有し
ている。次いで、選択的エッチング剤を用いて、その露
出した層110を経て第1のエッチング停止層である層
109までエッチングする。この選択的なエッチング
は、緩衝酸化物エッチング剤のようなフッ化水素酸系の
エッチング剤でよい。次いで、エッチングマスク層(ホ
トレジスト)を除去し、図6に示すように層109の露
出部分を残す。
ング段階のエッチングマスクとして働く。次のエッチン
グは、図7に示すように、層110の下でないエリアか
ら層109、108、107及び106を除去する。好
ましいエッチング剤は、くえん酸/水:過酸化水素混合
物である。この混合物を作成するために、くえん酸モノ
ヒドレート及び水の同じ重量部を用いてくえん酸溶液が
形成される。次いで、くえん酸/水溶液・対・過酸化水
素が16:1の体積比で、くえん酸/水溶液を過酸化水
素と混合する。
び層110の残り部分を、選択的エッチング剤、例え
ば、層110及び105はエッチングするが層104は
エッチングしない(図8参照))緩衝酸化物エッチング
剤を用いて除去する。次いで、層110及び111と各
々同様の層122及び124を層109及び104によ
り形成された段状面の上に成長させ、図1に示すモノリ
シックアレーのエピタキシャル層構造体を完成させる
(図9)。
つの目的を果たす。第1に、これらの層は、その上の層
を除去するエッチング剤に対するバリアである。第2
に、重要なことであるが、これらの層は、最終的な成長
に対して比較的アルミニウムのない表面として働く。こ
れらの低アルミニウム含有層が含まれていない場合は、
高いアルミニウム部分の露出層の上での成長が問題とな
る。一対のエッチング停止層104及び105が隣接し
ている場合に、その下部の層104は成長を容易にし、
一方、層105は、その上の活性領域層の選択的な除去
を行えるようにする。
ノリシックレーザアレーを製造する方法の1つの特定の
顕著な特徴は、最後のエッチング段階まで、成長平面内
の全ての再成長面が重畳するエピタキシャル層で保護さ
れるようにパターン化及びエッチングが行われることで
ある。従って、その後のプロセス段階中の汚染のおそれ
が低減される。
で誘起される層の無秩序化を用いて図1の閉込領域54
が形成される。先ず、窒化シリコンの層が層124の上
に付着される。次いで、エッチングマスクを用いて、シ
リコンを拡散すべきエリアから窒化シリコン層が除去さ
れ、層124の一部を露出させる。次いで、シリコンの
層が層124の露出部分及び残りの窒化シリコン層の上
に付着される。次に、この丁度付着されたシリコンの上
に、別の窒化シリコン層が形成される。この構造体を炉
で加熱することにより層の無秩序化が行われる。層12
4に接触したシリコンは、その下の層へと押し込まれ、
所望の無秩序化を生じさせる。各スタックに対する個別
の接点を設けそして光学空洞を形成するようにへき開す
ることにより製造が完了する。
の原理の多数の種々の変更や修正が明らかであろう。そ
れ故、本発明の範囲は、特許請求の範囲のみによって限
定されるものとする。
略断面図である。
す図で、量子井戸の電子及びホールの集合状態を説明す
るための図である。
出力される2つのカラーにおける導波モードの伝導バン
ド及び光の輝度を示す図である。
示すもので、エッチング段階の前に存在する中間構造体
を示す図である。
の図4の構造体の上部を示す図である。
除去後の図5の構造体を示す図である。
る。
る。
示す図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 光学共振器を有する半導体レーザ構造体
において、 基体と、 上記基体上にあって、横方向の光学的な閉じ込めを与え
る下部クラッド層と、 上記下部クラッド層上にあって、第1のバンドギャップ
を有している下部活性領域と、 上記下部活性領域上にある下部エッチング停止層と、 上記下部エッチング停止層に隣接し、上記第1バンドギ
ャップより小さい第2バンドギャップを有している上部
活性領域と、 上記上部活性領域の上にある上部エッチング停止層と、 上記上部活性領域の上にあって、横方向の光学的な閉じ
込めを与える上部クラッド層と、 上記上部クラッド層の上にあって、改良された電気的接
触を与えるキャップ層と、 上記キャップ層の上にあって、上記上部及び下部の活性
領域への第1入力端子を与える上部金属接点と、 上記基体の底面にあって、上記上部及び下部の活性領域
への第2入力端子を与える下部金属接点とを備え、 上記上部と下部の金属接点間の電流の流れは、上記上部
活性領域がレーザを発するように上記上部及び下部の活
性領域を通過することを特徴とする半導体レーザ構造
体。 - 【請求項2】 2つの光学共振器を有する半導体レーザ
アレーにおいて、 基体と、 上記基体上にあって、横方向の光学的な閉じ込めを与え
る下部クラッド層と、 上記下部クラッド層の上にある第1スタックとを備え、
該第1スタックは、 上記下部クラッド層上にあって、第1のバンドギャップ
を有している第1の活性領域と、 上記第1の活性領域上にある第1のエッチング停止層
と、 上記第1のエッチング停止層上にあり、横方向の光学的
な閉じ込めを与える第1の上部クラッド層と、 上記第1の上部クラッド層の上にあって、上記第1の上
部クラッド層に対して改良された電気的接触を与える第
1のキャップ層と、 上記第1のキャップ層の上にあって、上記第1スタック
への入力端子を与える第1の上部金属接点とで構成さ
れ、更に、 上記下部クラッド層の上にある第2スタックを備え、該
第2スタックは、 上記下部クラッド層上にあって、上記第1のバンドギャ
ップに等しいバンドギャップを有している第2の活性領
域と、 上記第2の活性領域上にある第2のエッチング停止層
と、 上記第2のエッチング停止層の上にあって、上記第1バ
ンドギャップより小さいバンドギャップを有する第3の
活性領域と、 上記第3の活性領域の上にある第3のエッチング停止層
と、 上記第3のエッチング停止層の上にあって、横方向の光
学的な閉じ込めを与える第2の上部クラッド層と、 上記第2の上部クラッド層の上にあって、上記第2の上
部クラッド層に対して改良された電気的接触を与える第
2のキャップ層と、 上記第2のキャップ層の上にあって、上記第2スタック
への入力端子を与える第2の上部金属接点とで構成さ
れ、そして更に、 上記基体の底面にあって、上記第1及び第2のスタック
に対する共通の端子を与える下部金属接点を備え、 上記第1の金属接点と、上記下部の金属接点間の電流の
流れは、上記第1活性領域が第1カラーのレーザ光線を
放射するようにさせ、そして上記第2の金属接点と、上
記下部の金属接点間の電流の流れは、上記第3活性領域
が第2カラーのレーザ光線を放射するようにさせること
を特徴とする半導体レーザアレー。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/146,651 US5386428A (en) | 1993-11-02 | 1993-11-02 | Stacked active region laser array for multicolor emissions |
US08/146651 | 1993-11-02 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07162102A true JPH07162102A (ja) | 1995-06-23 |
JP3386251B2 JP3386251B2 (ja) | 2003-03-17 |
Family
ID=22518350
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26008794A Expired - Lifetime JP3386251B2 (ja) | 1993-11-02 | 1994-10-25 | 多色放射用のスタック式活性領域レーザアレー |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5386428A (ja) |
EP (1) | EP0651478B1 (ja) |
JP (1) | JP3386251B2 (ja) |
DE (1) | DE69418421T2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022543821A (ja) * | 2019-08-06 | 2022-10-14 | プレッシー・セミコンダクターズ・リミテッド | Ledアレイおよびledアレイを形成する方法 |
Families Citing this family (34)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0695007B1 (en) * | 1994-07-04 | 2000-06-14 | Mitsubishi Chemical Corporation | Semiconductor device and its fabrication process |
US5610095A (en) * | 1994-08-31 | 1997-03-11 | Lucent Technologies Inc. | Monolithically integrated circuits having dielectrically isolated, electrically controlled optical devices and process for fabricating the same |
JPH08222815A (ja) * | 1994-12-13 | 1996-08-30 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置の製造方法、及び半導体レーザ装置 |
US5778077A (en) * | 1995-09-13 | 1998-07-07 | Davidson; Dennis M. | Automatic volume adjusting device and method |
US5740190A (en) * | 1996-05-23 | 1998-04-14 | Schwartz Electro-Optics, Inc. | Three-color coherent light system |
AU4643697A (en) * | 1996-06-13 | 1998-01-14 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Vertical-cavity surface-emitting laser diode array with wavelength control through lateral index-confinement and longitudinal resonance |
US5963568A (en) * | 1996-07-01 | 1999-10-05 | Xerox Corporation | Multiple wavelength, surface emitting laser with broad bandwidth distributed Bragg reflectors |
US5699375A (en) * | 1996-07-08 | 1997-12-16 | Xerox Corporation | Multiple wavelength, surface emitting laser with broad bandwidth distributed Bragg reflectors |
US5742631A (en) * | 1996-07-26 | 1998-04-21 | Xerox Corporation | Independently-addressable monolithic laser arrays |
JPH10154852A (ja) * | 1996-09-24 | 1998-06-09 | Minolta Co Ltd | 積層型マルチ半導体レーザ素子及びこの半導体レーザ素子を用いたレーザビーム走査光学装置 |
US5764676A (en) * | 1996-09-26 | 1998-06-09 | Xerox Corporation | Transversely injected multiple wavelength diode laser array formed by layer disordering |
KR100195137B1 (ko) * | 1996-10-24 | 1999-06-15 | 윤종용 | 호환형 광픽업장치 |
US5886370A (en) * | 1997-05-29 | 1999-03-23 | Xerox Corporation | Edge-emitting semiconductor lasers |
JP4117854B2 (ja) * | 1997-06-20 | 2008-07-16 | シャープ株式会社 | 導波路型光集積回路素子及びその製造方法 |
US5917847A (en) * | 1997-09-26 | 1999-06-29 | Xerox Corporation | Independently addressable semiconductor laser arrays with buried selectively oxidized native oxide apertures |
US5999553A (en) * | 1997-11-25 | 1999-12-07 | Xerox Corporation | Monolithic red/ir side by side laser fabricated from a stacked dual laser structure by ion implantation channel |
US6058124A (en) * | 1997-11-25 | 2000-05-02 | Xerox Corporation | Monolithic independently addressable Red/IR side by side laser |
US5915165A (en) * | 1997-12-15 | 1999-06-22 | Xerox Corporation | Method of manufacturing vertical cavity surface emitting semiconductor lasers using intermixing and oxidation |
JP4902044B2 (ja) * | 1999-09-24 | 2012-03-21 | シャープ株式会社 | 半導体レーザ装置、光伝送装置、光伝送システム、電子機器、制御装置、接続コネクタ、通信装置、ならびに光伝送方法、データ送受信方法 |
JP2001244570A (ja) * | 2000-02-29 | 2001-09-07 | Sony Corp | 半導体レーザ、レーザカプラおよびデータ再生装置、データ記録装置ならびに半導体レーザの製造方法 |
DE10108079A1 (de) * | 2000-05-30 | 2002-09-12 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optisch gepumpte oberflächenemittierende Halbleiterlaservorrichtung und Verfahren zu deren Herstellung |
US6649940B2 (en) | 2001-06-29 | 2003-11-18 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Separate lateral confinement quantum well laser |
US6690698B2 (en) * | 2001-12-25 | 2004-02-10 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Semiconductor laser device including arrow structure precisely formed to suppress P-As interdiffusion and Al oxidation |
US6845116B2 (en) * | 2002-10-24 | 2005-01-18 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Narrow lateral waveguide laser |
KR100541111B1 (ko) * | 2004-06-25 | 2006-01-11 | 삼성전기주식회사 | 다파장 반도체 레이저 제조방법 |
KR100541110B1 (ko) * | 2004-06-25 | 2006-01-11 | 삼성전기주식회사 | 다파장 반도체 레이저 제조방법 |
JP4327679B2 (ja) * | 2004-07-30 | 2009-09-09 | パナソニック株式会社 | 半導体レーザ装置およびその製造方法 |
WO2006034490A2 (en) * | 2004-09-23 | 2006-03-30 | Seminex Corporation | High-power infrared semiconductor diode light emitting device |
US7310358B2 (en) * | 2004-12-17 | 2007-12-18 | Palo Alto Research Center Incorporated | Semiconductor lasers |
DE102007026925A1 (de) * | 2007-02-28 | 2008-09-04 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Integrierte Trapezlaseranordnung und Verfahren zu deren Herstellung |
US7623560B2 (en) | 2007-09-27 | 2009-11-24 | Ostendo Technologies, Inc. | Quantum photonic imagers and methods of fabrication thereof |
US20160359086A1 (en) | 2015-06-05 | 2016-12-08 | Ostendo Technologies, Inc. | Light Emitting Structures with Multiple Uniformly Populated Active Layers |
US10396240B2 (en) | 2015-10-08 | 2019-08-27 | Ostendo Technologies, Inc. | III-nitride semiconductor light emitting device having amber-to-red light emission (>600 nm) and a method for making same |
KR102440071B1 (ko) * | 2020-10-16 | 2022-09-05 | (주)큐에스아이 | 반도체 레이저 다이오드 소자 및 그 제조 방법 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4425650A (en) * | 1980-04-15 | 1984-01-10 | Nippon Electric Co., Ltd. | Buried heterostructure laser diode |
FR2605801B1 (fr) * | 1986-10-23 | 1989-03-03 | Menigaux Louis | Procede de fabrication d'une structure semi-conductrice susceptible d'effet laser multi-longueurs d'onde, et dispositif obtenu |
EP0280281B1 (en) * | 1987-02-27 | 1994-06-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Variable oscillation wavelength semiconductor laser device |
JPH01304793A (ja) * | 1988-06-01 | 1989-12-08 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置の製造方法 |
US5033053A (en) * | 1989-03-30 | 1991-07-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device having plurality of layers for emitting lights of different wavelengths and method of driving the same |
JPH03151684A (ja) * | 1989-11-08 | 1991-06-27 | Mitsubishi Electric Corp | 多波長集積化半導体レーザの製造方法 |
US5157680A (en) * | 1989-11-08 | 1992-10-20 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Integrated semiconductor laser |
JP2758253B2 (ja) * | 1990-05-29 | 1998-05-28 | 株式会社東芝 | 集積型半導体レーザ装置 |
US5212706A (en) * | 1991-12-03 | 1993-05-18 | University Of Connecticut | Laser diode assembly with tunnel junctions and providing multiple beams |
-
1993
- 1993-11-02 US US08/146,651 patent/US5386428A/en not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-10-25 JP JP26008794A patent/JP3386251B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1994-11-02 DE DE69418421T patent/DE69418421T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1994-11-02 EP EP94308060A patent/EP0651478B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022543821A (ja) * | 2019-08-06 | 2022-10-14 | プレッシー・セミコンダクターズ・リミテッド | Ledアレイおよびledアレイを形成する方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0651478B1 (en) | 1999-05-12 |
DE69418421T2 (de) | 1999-10-28 |
DE69418421D1 (de) | 1999-06-17 |
JP3386251B2 (ja) | 2003-03-17 |
US5386428A (en) | 1995-01-31 |
EP0651478A1 (en) | 1995-05-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3386251B2 (ja) | 多色放射用のスタック式活性領域レーザアレー | |
US5999553A (en) | Monolithic red/ir side by side laser fabricated from a stacked dual laser structure by ion implantation channel | |
JPH0653619A (ja) | 化合物半導体装置及びその製造方法 | |
JP3188658B2 (ja) | 面発光半導体レーザおよびその製造方法 | |
JP3386252B2 (ja) | スタック式活性領域レーザアレーの製造方法 | |
JPH0750445A (ja) | 半導体レーザの製法 | |
US5917847A (en) | Independently addressable semiconductor laser arrays with buried selectively oxidized native oxide apertures | |
JPH09283839A (ja) | 半導体レーザ装置,およびその製造方法 | |
US6846685B2 (en) | Vertical-cavity surface-emitting semiconductor laser | |
JP3832200B2 (ja) | 半導体レーザ装置 | |
JP2007201300A (ja) | 半導体レーザ装置及び半導体レーザ装置の製造方法 | |
JPH09266352A (ja) | 半導体発光素子 | |
JPH11312847A (ja) | 垂直共振器型半導体レーザ素子の製造方法および垂直共振器型半導体レーザ | |
JP2001251010A (ja) | 半導体レーザおよびその製造方法 | |
JP2001057459A (ja) | 半導体レーザ | |
JP2003060319A (ja) | 窒化物系半導体レーザ素子 | |
JP2002111136A (ja) | 半導体レーザ装置 | |
JPH05211372A (ja) | 半導体レーザの製造方法 | |
JPS6214488A (ja) | 半導体レ−ザおよびその製造方法 | |
JP2953177B2 (ja) | マルチビーム半導体レーザ及びその製造方法 | |
JPH06196812A (ja) | 半導体レーザ素子 | |
JPH0629618A (ja) | マルチビーム半導体レーザ及びその製造方法 | |
JPH09275239A (ja) | 半導体レーザ素子 | |
JP2000058969A (ja) | 半導体レーザ装置 | |
JP2001144374A (ja) | 半導体レーザ装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20021118 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080110 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090110 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090110 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100110 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110110 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110110 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120110 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130110 Year of fee payment: 10 |
|
S201 | Request for registration of exclusive licence |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R314201 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |