JPH08213706A - Manufacture of optical device - Google Patents

Manufacture of optical device

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JPH08213706A
JPH08213706A JP7014466A JP1446695A JPH08213706A JP H08213706 A JPH08213706 A JP H08213706A JP 7014466 A JP7014466 A JP 7014466A JP 1446695 A JP1446695 A JP 1446695A JP H08213706 A JPH08213706 A JP H08213706A
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JP
Japan
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semiconductor laser
crystal
layer
light
reflecting mirror
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Application number
JP7014466A
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Japanese (ja)
Inventor
Hironobu Narui
啓修 成井
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

PURPOSE: To enable wide growth of the 111}A crystal surface in an optical device in a semiconductor laser having a projected structure in the [011] crystal axis direction on the GaAs substrate having the main surface of 100} crystal surface and the 111}A crystal surface formed from the resonator end face of this semiconductor laser. CONSTITUTION: In the manufacture of an optical device including a semiconductor laser LD having a projected structure in the direction of [011] crystal axis on the GaAs substrate having the main surface of 100} crystal surface and the 111}A crystal surface which will become a reflecting mirror 7 formed of the resonator edge face of the semiconductor laser LD, the 111}A crystal surface is formed by setting the raw material supply ratio of group V and group III, namely, the V/III ratio x to 35<x<=200, preferably to 50<=x<=150.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、新規な光結合素子であ
るCLC(コンフォーカル・レーザ・カプラ)素子、或
は面発光レーザ等の光学装置の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing an optical device such as a CLC (confocal laser coupler) element which is a novel optical coupling element, or a surface emitting laser.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の光学装置、例えばコンパクトディ
スク(CD)や光磁気ディスク等のいわゆる光ディスク
に対する光ピックアップ部では、グレーティングやビー
ムスプリッタ等の各光学部品を個別に組み立てるため、
装置全体の構成が複雑且つ大きくなり、また、基板上に
ハイブリッドで組み立てる場合に光学的な配置設定に際
して厳しいアライメント精度を必要とする。
2. Description of the Related Art In a conventional optical device, for example, an optical pickup unit for a so-called optical disc such as a compact disc (CD) or a magneto-optical disc, optical components such as a grating and a beam splitter are individually assembled.
The configuration of the entire apparatus becomes complicated and large, and when assembling on a substrate in a hybrid manner, strict alignment accuracy is required when setting optical arrangement.

【0003】また、光ピックアップ部における光学系で
は、発光部に必ず光が戻るため、戻り光を検出するに
は、光をビームスプリッタやホログラムなどで分割する
必要がある。そのため、受光部が受ける光量が減少する
という不都合が生じる。
Further, in the optical system in the optical pickup section, the light always returns to the light emitting section, and therefore, in order to detect the returned light, it is necessary to split the light with a beam splitter or a hologram. Therefore, there is a disadvantage that the amount of light received by the light receiving unit is reduced.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】一方、本出願人は、上
述した光ディスクに対する光ピックアップ部の構成の簡
潔化、全体の小型化、高精度化、信頼性の向上等を可能
にした光結合素子であるCLC(コンフォーカル・レー
ザ・カプラ)素子を提案した。このCLC素子は半導体
レーザからなる発光部とフォトダイオードからなる受光
部が近接したモノリシックに形成される。
On the other hand, the applicant of the present invention has proposed an optical coupling element which is capable of simplifying the structure of the optical pickup section for the above-mentioned optical disc, downsizing the entire body, improving accuracy, and improving reliability. CLC (Confocal Laser Coupler) device was proposed. This CLC element is formed in a monolithic structure in which a light emitting portion made of a semiconductor laser and a light receiving portion made of a photodiode are close to each other.

【0005】図4〜図6を用いてこの光結合素子である
CLC素子について説明する。同図において、1は光結
合素子、2は被照射部、3は収束手段即ち集光光学レン
ズを示す。
The CLC element which is the optical coupling element will be described with reference to FIGS. In the figure, 1 is an optical coupling element, 2 is an irradiated portion, and 3 is a converging means, that is, a converging optical lens.

【0006】光結合素子1は、発光部4と受光部5とが
共通の半導体基板6上に一体化されて成り、発光部4か
らの出射光LF が、被照射部2に収束照射し、この被照
射部2から反射された戻り光LR が収束手段3によって
集光され、収束手段3の共焦点位置(厳密には共焦点位
置近傍)に配置された受光部5に受光されるように構成
される。この構成では発光部からの光が、被照射部2に
おいて反射される前及び後において、その光軸を鎖線a
で示すように、互いに同軸の径路を通過して受光部5に
おいて受光される構成とする。
The optical coupling element 1 is formed by integrating the light emitting section 4 and the light receiving section 5 on a common semiconductor substrate 6, and the emitted light L F from the light emitting section 4 converges and irradiates the irradiated section 2. The return light L R reflected from the irradiated portion 2 is condensed by the converging means 3 and is received by the light receiving portion 5 arranged at the confocal position of the converging means 3 (strictly, near the confocal position). Is configured as follows. In this configuration, the light from the light emitting portion has its optical axis before and after being reflected by the irradiated portion 2, and its optical axis is represented by a chain line a.
As shown in, the light is received by the light receiving section 5 after passing through coaxial paths.

【0007】この光結合素子1では、図5の拡大図で示
すように、発光部4が水平共振器を有する半導体レーザ
LD(但し9はそのストライプ電極)と反射鏡7が構成
され、受光部5がフォトダイオード(PD)で構成され
る。半導体レーザLDは、これからの出射光LF を反射
鏡7によって反射させて被照射部2に向かう径路に一致
させている。
In this optical coupling element 1, as shown in the enlarged view of FIG. 5, the light emitting section 4 is composed of a semiconductor laser LD having a horizontal resonator (however, 9 is its stripe electrode), a reflecting mirror 7, and a light receiving section. Reference numeral 5 is a photodiode (PD). In the semiconductor laser LD, the outgoing light L F from this is reflected by the reflecting mirror 7 so as to match the path to the irradiated portion 2.

【0008】そして、受光部5に向かう戻り光LR は、
光回折限界(即ちレンズの回折限界)近傍まで収束させ
るものであり、受光部5はその少なくとも一部の受光面
が、この光回折限界内、すなわち発光部4からの出射光
の波長をλ、収束手段3の開口数をNAとするとき、受
光面の配置基準面Sを横切る発光部4からの出射光の光
軸aからの距離が1.22λ/NA以内の位置に設けら
れるようにする。
The return light L R directed to the light receiving section 5 is
The light is converged to near the light diffraction limit (that is, the diffraction limit of the lens), and at least a part of the light receiving surface of the light receiving unit 5 is within the light diffraction limit, that is, the wavelength of the light emitted from the light emitting unit 4 is λ, When the numerical aperture of the converging means 3 is NA, the distance from the optical axis a of the light emitted from the light emitting section 4 which crosses the arrangement reference plane S of the light receiving surface is set to a position within 1.22λ / NA. .

【0009】また、この場合、図4及び図6に示すよう
に、受光部5の受光面の配置基準面Sでの発光部4の出
射光LF の直径φs を、上記光回折限界の直径φd より
小とし、受光部5の有効受光面は、発光の直径φs 外に
位置するようにする。ここで、受光部4の光源として半
導体レーザを用いると、その出射光の直径φs は、約1
〜2μm程度とすることができる。一方、収束手段3の
開口数NAが光結合素子1側を例えば0.09〜0.
1、出射光の波長λが780nm程度の場合、回折限界
すなわちφd は1.22λ/NA≒10μm程度とな
る。
Further, in this case, as shown in FIGS. 4 and 6, the diameter φ s of the emitted light L F of the light emitting section 4 on the arrangement reference plane S of the light receiving surface of the light receiving section 5 is set to the above-mentioned optical diffraction limit. The diameter is smaller than the diameter φ d , and the effective light receiving surface of the light receiving unit 5 is located outside the diameter φ s of the emitted light. If a semiconductor laser is used as the light source of the light receiving unit 4, the diameter φ s of the emitted light is about 1
It can be about 2 μm. On the other hand, the numerical aperture NA of the converging means 3 on the optical coupling element 1 side is, for example, 0.09 to 0.
1. When the wavelength λ of emitted light is about 780 nm, the diffraction limit, that is, φ d, is about 1.22λ / NA≈10 μm.

【0010】そして、収束手段3の1の焦点位置に発光
部4を配置し、共振点位置に被照射部(例えば光ディス
ク)2を配置する。発光部4の半導体レーザLDから出
射されたレーザ光は反射鏡7で概略垂直方向へ反射さ
れ、収束手段3を通して被照射部2に照射される。合焦
時に、被照射部2から反射された戻り光、すなわち、被
照射部2における記録情報を含んで反射した戻り光LR
は、同じ光路を逆戻りし、再び収束手段3によって集光
され、共焦点位置近傍に配置された受光部5のフォトダ
イオードに入射し、この戻り光LR が受光部5で受光検
出されるようになる。即ち、電気信号に変換され再生信
号として取り出される。
Then, the light emitting portion 4 is arranged at the focal point position of the converging means 3 and the irradiated portion (eg optical disk) 2 is arranged at the resonance point position. The laser light emitted from the semiconductor laser LD of the light emitting section 4 is reflected by the reflecting mirror 7 in a substantially vertical direction, and is irradiated onto the irradiated section 2 through the converging means 3. At the time of focusing, the return light reflected from the irradiated portion 2, that is, the return light L R reflected including the recording information in the irradiated portion 2
Is returned to the same optical path, is converged again by the converging means 3, and is incident on the photodiode of the light receiving section 5 arranged near the confocal position, and this return light L R is detected by the light receiving section 5. become. That is, it is converted into an electric signal and taken out as a reproduction signal.

【0011】ところで、上述のCLC素子の半導体レー
ザとして、凸構造を持つSDH(セパレーテッド・ダブ
ル・ヘテロ)型半導体レーザは、低しきい値、高効率で
あるため有望な候補の1つである。
Incidentally, as a semiconductor laser for the above-mentioned CLC element, an SDH (separated double hetero) type semiconductor laser having a convex structure is one of the promising candidates because of its low threshold value and high efficiency. .

【0012】このSDH型半導体レーザは、図11及び
図12に示すように、主面が{100}結晶面であるG
aAs基板11を用いて〔011〕結晶軸方向にリッジ
ストライプ12を形成し、この上にMOCVD(有機金
属化学気相成長)法による各半導体層の結晶成長にて作
られる。リッジストライプ12の形成は、リッジ形成部
の両側を化学的エッチング、例えばRIE(反応性イオ
ンエッチング)等の周知の技術によって溝15を掘るこ
とによって形成する(図11参照)。
In this SDH type semiconductor laser, as shown in FIGS. 11 and 12, the main surface is a G having a {100} crystal plane.
The ridge stripe 12 is formed in the [011] crystal axis direction using the aAs substrate 11, and the semiconductor layer is formed by crystal growth of each semiconductor layer by MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) method. The ridge stripe 12 is formed by digging the groove 15 on both sides of the ridge formation portion by a known technique such as chemical etching, for example, RIE (reactive ion etching) (see FIG. 11).

【0013】即ち、図12に示すように、リッジストラ
イプ12が形成されたGaAs基板11の主面上に、順
次、第1導電型すなわち基板11と同導電型の例えばA
lGaAsによる第1のクラッド層13、例えばノンド
ープの例えばGaAsによる活性層14、基板11と異
なる導電型すなわち第2の導電型の例えばAlGaAs
による下層の第2のクラッド層16A、それぞれ例えば
AlGaAsよりなる第1導電型の第1の電流ブロック
層17A、第2導電型の第2の電流ブロック層17B、
第1導電型の第3の電流ブロック層17C、更に例えば
下層の第2のクラッド層16Aと同組成の上層の第2の
クラッド層16B、第2導電型の例えばGaAsによる
キャップ層18が連続エピタキシーによって形成され
る。
That is, as shown in FIG. 12, on the main surface of the GaAs substrate 11 on which the ridge stripe 12 is formed, the first conductivity type, that is, the same conductivity type as the substrate 11, for example, A
The first clad layer 13 made of 1 GaAs, the active layer 14 made of, for example, undoped, GaAs, the second conductivity type different from that of the substrate 11, that is, AlGaAs, for example.
The lower second clad layer 16A, the first conductivity type first current blocking layer 17A and the second conductivity type second current blocking layer 17B each made of, for example, AlGaAs.
A third current blocking layer 17C of the first conductivity type, a second cladding layer 16B of the upper layer having the same composition as the second cladding layer 16A of the lower layer, and a cap layer 18 of the second conductivity type of GaAs, for example, are continuously epitaxy. Formed by.

【0014】この場合、リッジストライプ12上でのエ
ピタキシャル成長層には、図12に示すように、リッジ
ストライプ12の延長方向、すなわち〔011〕結晶軸
方向に沿う縁部から{111}B結晶面による斜面19
aおよび19bが発生してくる。これは{111}B結
晶面の結晶成長速度が小さいことによって、この{11
1}B結晶面が発生してくると、この面に対するエピタ
キシャル成長が殆ど停止することによって斜面19aお
よび19bが形成され、リッジストライプ12上には、
斜面19a及び19bによって挟み込まれ、両斜面19
aおよび19bがその上縁で衝合する断面三角形のエピ
タキシャル成長による半導体層が形成される。つまり、
これら斜面19aおよび19bで他部の例えば溝15内
から成長する半導体層と分離される。
In this case, as shown in FIG. 12, the epitaxial growth layer on the ridge stripe 12 is formed by the {111} B crystal plane from the edge along the extension direction of the ridge stripe 12, that is, the [011] crystal axis direction. Slope 19
a and 19b are generated. This is because the crystal growth rate of the {111} B crystal plane is low.
When the 1} B crystal plane is generated, the epitaxial growth on this plane is almost stopped to form slopes 19a and 19b, and on the ridge stripe 12,
It is sandwiched by the slopes 19a and 19b,
A semiconductor layer is formed by epitaxial growth with a triangular cross section, in which a and 19b abut at their upper edges. That is,
These slopes 19a and 19b separate the semiconductor layer from another portion, for example, from the inside of the groove 15.

【0015】このリッジストライプ12上の上述した斜
面19aおよび19bで挟み込まれた断面三角形部にお
いて、例えば第1のクラッド層13と活性層14と下層
の第2のクラッド層16Aによる半導体レーザ部LDが
限定的に構成される。
In the triangular portion of the cross section sandwiched by the above-mentioned slopes 19a and 19b on the ridge stripe 12, for example, the semiconductor laser portion LD including the first cladding layer 13, the active layer 14, and the second cladding layer 16A below is formed. Limited configuration.

【0016】SDH型半導体レーザを用いたCLC素子
の製造方法としては、ストライプリッシ12を形成した
GaAs基板11上に上述した各半導体層をエピタキシ
ーした後、所要の水平共振器となるようにRIE(反応
性イオンエッチング)法等によってエッチングしてエッ
チング面を共振器端面23A,23Bとした半導体レー
ザLDを形成する。次いで、半導体レーザLDの形成部
を覆うようにマスク層例えばSiO2 ,SiN等の絶縁
膜を形成して後、マスク層によって覆われていないGa
As基板11上に例えばGaAs層を選択的にMOCV
Dによって形成する(フォトダイオードPDを形成する
ためには、第1導電型のGaAsを形成し、続いて第2
導電型のGaAsを形成する)。
As a method of manufacturing a CLC element using an SDH type semiconductor laser, after the above-mentioned semiconductor layers are epitaxially grown on a GaAs substrate 11 having a stripe lis 12 formed thereon, RIE (so as to obtain a required horizontal resonator). A semiconductor laser LD is formed by etching by a reactive ion etching method or the like and having the etching surfaces as the cavity end faces 23A and 23B. Next, a mask layer, for example, an insulating film of SiO 2 , SiN, or the like is formed so as to cover the formation portion of the semiconductor laser LD, and then Ga that is not covered by the mask layer is formed.
Selectively MOCV a GaAs layer, for example, on the As substrate 11.
Formed by D (in order to form the photodiode PD, GaAs of the first conductivity type is formed, and then the second
Forming conductivity type GaAs).

【0017】この場合、基板11上に選択的にエピタキ
シャル成長されたGaAs層の共振器端面23Aと対向
する面が{111}A結晶面となり、基板11の板面と
のなす角が54.7°となる。この{111}A結晶面
は、モフォロジーの良い斜面として生じ、この斜面が反
射鏡7となる。
In this case, the surface of the GaAs layer selectively epitaxially grown on the substrate 11 facing the cavity end face 23A is a {111} A crystal plane, and the angle formed with the plate surface of the substrate 11 is 54.7 °. Becomes The {111} A crystal plane occurs as a slope having a good morphology, and this slope serves as the reflecting mirror 7.

【0018】ところで、所要のレーザ共振器をRIEで
形成する時、SDH型半導体レーザ特有の凸構造のた
め、マスク合せ時に発生するレジストむら等が現われ、
RIEによるエッチング後、図7及び図8に示すよう
に、リッジストライプ12の部分で少し奥に入り込んだ
形となる。しかも、凸構造であるが故に、エッチング底
面21では凸状に残ってしまい、CLC素子のための反
射鏡7の形成が難しくなる。図7及び図8の状態の上に
通常成長条件(成長温度T=800℃、選択MOCVD
によるV族とIII 族の原料供給比、即ちV/III 比=3
5)でGaAs選択成長を行うと、図9に示す通りにな
り、非常にGaAs層22の{111}A結晶面による
反射鏡領域7が狭い状態となる。図10は、図9の側面
図である。
By the way, when the required laser resonator is formed by RIE, due to the convex structure peculiar to the SDH type semiconductor laser, resist unevenness or the like that occurs during mask alignment appears,
After etching by RIE, as shown in FIGS. 7 and 8, the ridge stripe 12 is slightly recessed. Moreover, since it has a convex structure, it remains in a convex shape on the etching bottom surface 21, making it difficult to form the reflecting mirror 7 for the CLC element. The normal growth conditions (growth temperature T = 800 ° C., selective MOCVD) on the states of FIGS.
According to the V group and III group material supply ratio, that is, V / III ratio = 3
When GaAs selective growth is performed in 5), the result is as shown in FIG. 9, and the reflecting mirror region 7 of the {111} A crystal plane of the GaAs layer 22 becomes extremely narrow. FIG. 10 is a side view of FIG. 9.

【0019】SDH型半導体レーザの場合、典型的なフ
ァーフィールドパターンがθ//=30°,θ⊥=45°
と大きいため狭い反射鏡領域7では、出射光の一部しか
反射されない可能性がある。即ち、反射鏡領域7が小さ
いことで半導体レーザからの出射光のけられ等が発生
し、出射光の一部しか反射されないことになる。
In the case of an SDH type semiconductor laser, a typical far field pattern is θ // = 30 °, θ⊥ = 45 °
Therefore, only a part of the emitted light may be reflected in the narrow reflector area 7. That is, since the reflecting mirror region 7 is small, the emitted light from the semiconductor laser is eclipsed, and only a part of the emitted light is reflected.

【0020】このような問題は、CLC素子以外の例え
ば水平共振器による半導体レーザからのレーザ光を反射
鏡で反射させて上方に出射させるいわゆる面発光レーザ
においても同様である。
Such a problem also applies to a so-called surface emitting laser other than the CLC element, for example, a laser light from a semiconductor laser having a horizontal resonator is reflected by a reflecting mirror and emitted upward.

【0021】本発明は、上述の点に鑑み、CLC素子
や、面発光レーザ等の光学装置において、そのレーザ構
造として凸構造を有するものの反射鏡領域を自由に制御
し、所要の広さに形成できるようにした光学装置の製造
方法を提供するものである。
In view of the above points, the present invention is an optical device such as a CLC device or a surface emitting laser, which has a convex structure as a laser structure thereof, but is capable of freely controlling the reflection mirror region and forming it in a required area. The present invention provides a method of manufacturing an optical device that is made possible.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】第1の本発明に係る光学
装置の製造方法は、主面が{100}結晶面であるGa
As基板上の〔011〕結晶軸方向に凸構造を持つ半導
体レーザLDと、この半導体レーザの共振器端面23A
から形成された{111}A結晶面7を有する光学装置
の製造に際し、選択MOCVDで供給するV族原料とII
I 族原料の原料供給比、即ちV/III 比xを、35<x
≦200、好ましくは、50≦x≦150にして{11
1}A結晶面7を形成することを特徴とする。
In the method for manufacturing an optical device according to the first aspect of the present invention, a Ga whose main surface is a {100} crystal plane is used.
A semiconductor laser LD having a convex structure in the [011] crystal axis direction on an As substrate and a cavity end face 23A of this semiconductor laser.
In manufacturing an optical device having a {111} A crystal plane 7 formed from, a group V raw material supplied by selective MOCVD and II
The raw material supply ratio of the group I raw material, that is, the V / III ratio x, is 35 <x
≦ 200, preferably 50 ≦ x ≦ 150 and {11
1} A crystal plane 7 is formed.

【0023】第2の本発明に係る光学装置の製造方法
は、{100}結晶面及び{110}結晶面で囲まれた
{111}A結晶面7の成長を、35<x≦200のV
/III比によって制御することを特徴とする。
In the method of manufacturing an optical device according to the second aspect of the present invention, the growth of the {111} A crystal plane 7 surrounded by the {100} crystal planes and the {110} crystal planes is performed with V of 35 <x≤200.
It is characterized in that it is controlled by the / III ratio.

【0024】[0024]

【作用】第1の本発明によれば、凸構造を持つ半導体レ
ーザLDの共振端面23Aから{111}A結晶面7を
形成する際に、V族原料とIII 族原料の原料供給比、即
ちV/III 比xを、35<x≦200にすることによ
り、{111}A結晶面7の面積を広くすることができ
る。V/III 比xが35以下の場合には、{111}A
結晶面の面積は狭くなり、V/III 比xが200を越え
た場合には{111}A結晶面の面積は飽和して変わら
なくなる。
According to the first aspect of the present invention, when forming the {111} A crystal face 7 from the resonance end facet 23A of the semiconductor laser LD having a convex structure, the raw material supply ratio of the group V raw material and the group III raw material, that is, By setting the V / III ratio x to 35 <x ≦ 200, the area of the {111} A crystal plane 7 can be increased. When the V / III ratio x is 35 or less, {111} A
The area of the crystal plane becomes narrow, and when the V / III ratio x exceeds 200, the area of the {111} A crystal plane saturates and remains unchanged.

【0025】第2の本発明によれば、{100}結晶面
および{110}結晶面で囲まれた{111}A結晶面
7の成長を35<x≦200のV/III 比xによって制
御することにより、{111}A結晶面7の面積が自由
に変えられる。従って、V/III 比xを選ぶことによ
り、広い面積の{111}A結晶面を選択成長させるこ
とができる。
According to the second aspect of the present invention, the growth of the {111} A crystal plane 7 surrounded by {100} crystal planes and {110} crystal planes is controlled by the V / III ratio x of 35 <x≤200. By doing so, the area of the {111} A crystal plane 7 can be freely changed. Therefore, by selecting the V / III ratio x, it is possible to selectively grow {111} A crystal planes over a wide area.

【0026】[0026]

【実施例】以下、図面を参照して本発明による実施例を
説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0027】光結合素子であるCLC素子即ち、SDH
型半導体レーザを用いたCLC素子の製造に適用した場
合について説明する。
CLC element which is an optical coupling element, that is, SDH
The case of application to the manufacture of a CLC element using a semiconductor laser of the type will be described.

【0028】本例においても、前述した図11及び図1
2と同様に、主面が{100}結晶面であるGaAs基
板11の該主面に例えばRIE等の周知の技術によって
両側に溝15を掘るようにして〔011〕結晶軸方向に
沿うリッジストライプ12を形成する。そして、この上
に、MOCVD法によって、順次、第1導電型すなわち
基板11と同導電型の例えばAlGaAsによる第1の
クラッド層13、例えばノンドープの例えばGaAsに
よる活性層14、基板11と異なる導電型すなわち第2
のクラッド層16A、それぞれ例えばAlGaAsより
なる第1導電型の第1の電流ブロック層17A,第2導
電型の第2の電流ブロック層17B、第1導電型の第3
の電流ブロック層17C、更に例えば下層の第2のクラ
ッド層16Aと同組成の上層の第2のクラッド層16
B、第2導電型の例えばGaAsによるキャップ層18
を連続的にエピタキシャル成長する。
Also in this example, FIG. 11 and FIG.
Similar to 2, the ridge stripe along the [011] crystal axis direction is formed by digging grooves 15 on both sides of the GaAs substrate 11 whose main surface is a {100} crystal surface by a well-known technique such as RIE. 12 is formed. Then, a first clad layer 13 of, for example, AlGaAs of the first conductivity type, that is, the same conductivity type as the substrate 11, a non-doped active layer 14 of, for example, GaAs, and a conductivity type different from that of the substrate 11 are sequentially formed thereon by MOCVD. Ie the second
Clad layer 16A, a first conductivity type first current blocking layer 17A, a second conductivity type second current blocking layer 17B, and a first conductivity type third layer, which are each made of, for example, AlGaAs.
Current blocking layer 17C, and, for example, the upper second clad layer 16 having the same composition as the lower second clad layer 16A.
B, cap layer 18 of the second conductivity type, for example, GaAs
Are continuously epitaxially grown.

【0029】リッジストライプ12上でのエピタキシャ
ル成長層は、図12に示すように、リッジストライプ1
2の延長方向すなわち〔011〕方向に沿う縁部から
{111}B結晶面による斜面19aおよび19bが発
生し、結果的にリッジストライプ12上では両斜面19
aおよび19bが上縁で衝合する断面三角形のエピタキ
シャル成長による半導体層が形成される。従って、これ
らの斜面19aおよび19bで他部の例えば溝15内か
ら成長する半導体層と分離される。
The epitaxial growth layer on the ridge stripe 12 is formed as shown in FIG.
The slopes 19a and 19b formed by the {111} B crystal planes are generated from the edge portion along the extension direction of 2, that is, the [011] direction, and as a result, both slopes 19 are formed on the ridge stripe 12.
A semiconductor layer is formed by epitaxial growth with a triangular cross section where a and 19b meet at the upper edge. Therefore, these slopes 19a and 19b separate the semiconductor layer from other portions, for example, the semiconductor layer grown from inside the groove 15.

【0030】このリッジストライプ12上の斜面19a
および19bで挟み込まれた断面三角形部において、第
1のクラッド層13と活性層14と下層の第2のクラッ
ド層16Aによる半導体レーザLDを構成するものであ
る。
A slope 19a on the ridge stripe 12
The semiconductor laser LD is constituted by the first clad layer 13, the active layer 14, and the second clad layer 16A which is the lower layer in the triangular portion of the cross section sandwiched between and 19b.

【0031】次に、これらエピタキシャル成長した半導
体層の一部を半導体レーザLDとして残して少なくとも
最終的に反射鏡7形成する部分をRIE等によってエッ
チングする。そして、このエッチング面による半導体層
の両端面を夫々共振器端面23A,23Bとし、両端面
23A及び23B間にSDH型半導体レーザLDを構成
する(図2参照)。
Next, leaving at least a portion of the epitaxially grown semiconductor layer as the semiconductor laser LD, at least the portion where the reflecting mirror 7 is finally formed is etched by RIE or the like. Then, both end surfaces of the semiconductor layer formed by this etching surface are made into resonator end surfaces 23A and 23B, respectively, and an SDH type semiconductor laser LD is constituted between both end surfaces 23A and 23B (see FIG. 2).

【0032】このRIEによるエッチング面の状態は、
前述の図7及び図8に示すと同様に、リッジストライプ
12の部分で少し奥に入り込んだ形となり、またエッチ
ング底面21は凸状に残る。
The state of the etching surface by this RIE is
Similar to the above-described FIGS. 7 and 8, the ridge stripe 12 is slightly recessed, and the etching bottom surface 21 remains convex.

【0033】次いで、本実施例では、SDH型半導体レ
ーザLDの構成部を覆うように、マスク層例えばSiO
2 ,SiN等の絶縁膜を形成した後、マスク層によって
覆われていないGaAs基板12上に、選択的MOCV
DによりそのV族原料とIII族原料の原料供給比、即ち
V/III 比xを高くした状態、即ち、 35<x≦200、 好ましくは、 50≦x≦150 の範囲として例えばGaAs層を形成する。成長温度T
は通常と同じ800℃とする。このV/III 比xを通常
より高くした成長条件でGaAsを選択成長することに
よって、図1及び図2に示すように、斜線で示す{10
0}結晶面及び{110}結晶面で囲まれた{111}
A結晶面による反射鏡領域7が拡大される。
Next, in this embodiment, a mask layer such as SiO 2 is formed so as to cover the constituent portion of the SDH type semiconductor laser LD.
2. After forming an insulating film such as SiN, select MOCV on the GaAs substrate 12 not covered by the mask layer.
A state in which the source supply ratio of the group V source and the group III source, that is, the V / III ratio x is increased by D, that is, 35 <x ≦ 200, preferably in the range of 50 ≦ x ≦ 150, for example, a GaAs layer is formed. To do. Growth temperature T
Is set to 800 ° C. which is the same as usual. By selectively growing GaAs under the growth condition in which the V / III ratio x is made higher than usual, as shown in FIG. 1 and FIG.
{111} surrounded by 0} and {110} crystal faces
The reflector area 7 formed by the A crystal plane is enlarged.

【0034】尚、このGaAs層24の成長時に第1導
電型及び第2導電型のGaAs層を順次形成すること
で、反射鏡領域7側の受光部としてのフォトダイオード
PDを形成することができる。
By sequentially forming the GaAs layers of the first conductivity type and the second conductivity type during the growth of the GaAs layer 24, it is possible to form the photodiode PD as the light receiving portion on the reflecting mirror region 7 side. .

【0035】図3は、V/III 比xと反射鏡領域7の大
きさの関係を示したもので、●印でプロットした直線I
は反射鏡領域の底辺の長さA、○印でプロットした直線
IIはSDH型半導体レーザの活性層14位置の延長上の
反射鏡領域7の幅Bを示し、この直線IIが実効的な反射
鏡領域7と考えられる。
FIG. 3 shows the relationship between the V / III ratio x and the size of the reflecting mirror area 7. The straight line I plotted by the ● marks.
Is the length A of the bottom of the reflector area, a straight line plotted with a circle
II indicates the width B of the reflecting mirror region 7 on the extension of the position of the active layer 14 of the SDH type semiconductor laser, and this straight line II is considered to be the effective reflecting mirror region 7.

【0036】SDH型半導体レーザLDのファーフィー
ルドパターンがθ//=30°と広く、また共振器端面2
3Aと反射鏡領域7との距離が2〜3μm程度とすると
きには、活性層延長上の反射鏡領域7の幅Bは5μm程
度必要ということになり、この条件のときにはV/III
比は70以上にすることが望まれる。
The far field pattern of the SDH semiconductor laser LD is as wide as θ // = 30 °, and the cavity end face 2 is used.
When the distance between 3A and the reflecting mirror region 7 is about 2 to 3 μm, the width B of the reflecting mirror region 7 on the extension of the active layer needs to be about 5 μm. Under these conditions, V / III
It is desired that the ratio be 70 or more.

【0037】図3のグラフから明らかなように、反射鏡
領域7の幅Bは、選択的MOCVDにおけるV族及びII
I 族の原料供給に際してのV/III 比xを制御すること
により、自由に変えることが可能となる。但し、V/II
I 比xが35以下では半導体レーザLDからの出射光の
反射鏡7でのけられが発生する。また、V/III 比xが
200を越えたときには反射鏡領域7の大きさは飽和し
てしまい、それ以上の面積の拡大は望めない。
As is apparent from the graph of FIG. 3, the width B of the reflecting mirror region 7 depends on the group V and II in the selective MOCVD.
By controlling the V / III ratio x at the time of supplying the group I raw material, it becomes possible to freely change it. However, V / II
When the I ratio x is 35 or less, the light emitted from the semiconductor laser LD is eclipsed by the reflecting mirror 7. Further, when the V / III ratio x exceeds 200, the size of the reflecting mirror region 7 is saturated, and it is not possible to expect further expansion of the area.

【0038】上例では、光結合素子としてのCLC素子
に適用したが、その他、水平共振器による半導体レーザ
からの出射光を反射鏡によって立ち上げて面発光とする
面発光レーザにも適用できる。
In the above example, the present invention is applied to a CLC device as an optical coupling device, but it can also be applied to a surface emitting laser in which light emitted from a semiconductor laser by a horizontal resonator is raised by a reflecting mirror to make surface emission.

【0039】本実施例によれば、SDH型半導体レーザ
LDを適用したCLC素子あるいは単なる面発光レーザ
において、その反射鏡7の形成に際して、通常の成長条
件よりもV/III 比xを高く、即ち35<x≦200、
好ましくは、50≦x≦150とすることにより、面積
の広い従って、幅Bの大きい反射鏡領域7を形成するこ
とができる。従って、SDH型半導体レーザからの出射
光を反射鏡領域7で欠損することはなく上方に反射させ
ることができる。
According to this embodiment, in the CLC device or the simple surface emitting laser to which the SDH type semiconductor laser LD is applied, when forming the reflecting mirror 7, the V / III ratio x is higher than that under the normal growth condition, that is, 35 <x ≦ 200,
Preferably, by setting 50 ≦ x ≦ 150, it is possible to form the reflecting mirror region 7 having a large area and thus a large width B. Therefore, the emitted light from the SDH type semiconductor laser can be reflected upward without being lost in the reflecting mirror region 7.

【0040】[0040]

【発明の効果】第1の本発明によれば、主面が{10
0}結晶面であるGaAs基板上の〔011〕結晶軸方
向に凸構造を持つ半導体レーザと、この半導体レーザの
共振器端面から形成された{111}A結晶面を有する
光学装置の製造に際して、35<x≦200の高V/II
I 比xを用いて{111}A面を形成することによっ
て、反射鏡領域となる{111}A面の面積を大きくす
ることができ、反射鏡領域でのレーザ光のけられを防止
することができる。したかって、性能のよい例えばCL
C素子或は面発光レーザを製造できる。
According to the first aspect of the present invention, the main surface is {10.
When manufacturing a semiconductor laser having a convex structure in the [011] crystal axis direction on a GaAs substrate, which is a 0} crystal plane, and an optical device having a {111} A crystal plane formed from the cavity facets of the semiconductor laser, High V / II of 35 <x ≦ 200
By forming the {111} A plane by using the I ratio x, it is possible to increase the area of the {111} A plane which becomes the reflecting mirror area and prevent the laser light from being eclipsed in the reflecting mirror area. You can Therefore, CL with good performance, for example
C element or surface emitting laser can be manufactured.

【0041】第2の本発明によれば、{100}結晶面
及び{110}結晶面で囲まれた{111}A結晶面の
成長を35<x≦200のV/III 比xによって制御す
ることにより、自由に{111}A面の面積を変えるこ
とができる。従って、CLC素子あるいは面発光レーザ
としてSDHレーザを用いる場合にも、その反射鏡とな
る{111}A面の面積を広く形成することができ、レ
ーザ光のけられがない、性能のよいCLC素子あるいは
面発光レーザを製造することができる。
According to the second aspect of the present invention, the growth of {111} A crystal planes surrounded by {100} crystal planes and {110} crystal planes is controlled by the V / III ratio x of 35 <x≤200. Thus, the area of the {111} A plane can be freely changed. Therefore, even when the SDH laser is used as the CLC element or the surface emitting laser, the area of the {111} A plane that serves as the reflecting mirror can be formed to be wide, and the CLC element with good performance without the laser beam being eclipsed. Alternatively, a surface emitting laser can be manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る製造方法で得られた光結合素子の
一例を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing an example of an optical coupling element obtained by a manufacturing method according to the present invention.

【図2】本発明に係る製造方法で得られた光結合素子の
一例を示す側面図である。
FIG. 2 is a side view showing an example of an optical coupling element obtained by a manufacturing method according to the present invention.

【図3】本発明に係るV/III 比と反射鏡領域の幅との
関係を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the V / III ratio and the width of the reflecting mirror area according to the present invention.

【図4】光結合素子の構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of an optical coupling element.

【図5】図4の要部の拡大斜視図である。5 is an enlarged perspective view of a main part of FIG.

【図6】光結合素子の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of an optical coupling element.

【図7】SDH型半導体レーザのRIE後の状態図であ
る。
FIG. 7 is a state diagram of the SDH type semiconductor laser after RIE.

【図8】図7の平面図である。FIG. 8 is a plan view of FIG.

【図9】通常の成長条件で反射鏡を形成したSDH型半
導体レーザを用いた光結合素子の斜視図である。
FIG. 9 is a perspective view of an optical coupling element using an SDH semiconductor laser having a reflecting mirror formed under normal growth conditions.

【図10】図9の側面図である。FIG. 10 is a side view of FIG. 9.

【図11】SDH型半導体レーザの製造の一工程図であ
る。
FIG. 11 is a process drawing of the manufacture of the SDH type semiconductor laser.

【図12】SDH型半導体レーザの要部の断面図であ
る。
FIG. 12 is a sectional view of an essential part of an SDH type semiconductor laser.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光結合素子 2 被照射部 3 収束手段 4 発光部 5 受光部 6 受光部基板 7 反射鏡,反射鏡領域({111}A面) LD 半導体レーザ(SDH型レーザ) 12 リッジストライプ 13 第1のクラッド層 14 活性層 15 溝 16〔16A,16B〕 第2のクラッド層 17〔17A,17B,17C〕 電流ブロック層 18 キャップ層 19a,19b 斜面({111}B面) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical coupling element 2 Irradiated part 3 Converging means 4 Light emitting part 5 Light receiving part 6 Light receiving part substrate 7 Reflecting mirror, reflecting mirror area ({111} A plane) LD semiconductor laser (SDH type laser) 12 Ridge stripe 13 First Cladding layer 14 Active layer 15 Groove 16 [16A, 16B] Second cladding layer 17 [17A, 17B, 17C] Current blocking layer 18 Cap layer 19a, 19b Slope ({111} B surface)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 主面が{100}結晶面であるGaAs
基板上の〔011〕結晶軸方向に凸構造を持つ半導体レ
ーザと、該半導体レーザの共振器端面から形成された
{111}A結晶面を有する光学装置の製造に際し、V
/III 比xを35<x≦200にして前記{111}A
結晶面を形成することを特徴とする光学装置の製造方
法。
1. A GaAs whose main surface is a {100} crystal surface.
In manufacturing an optical device having a semiconductor laser having a convex structure in the [011] crystal axis direction on a substrate and a {111} A crystal plane formed from the cavity facets of the semiconductor laser, V
/ III ratio x is set to 35 <x ≦ 200, and {111} A
A method for manufacturing an optical device, which comprises forming a crystal plane.
【請求項2】 {100}結晶面及び{110}結晶面
で囲まれた{111}A結晶面の成長を、35<x≦2
00のV/III 比xによって制御することを特徴とする
光学装置の製造方法。
2. The growth of {111} A crystal planes surrounded by {100} crystal planes and {110} crystal planes is 35 <x≤2.
A method for manufacturing an optical device, which is controlled by a V / III ratio x of 00.
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