JPS58110085A - 埋め込み形半導体レ−ザ - Google Patents

埋め込み形半導体レ−ザ

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JPS58110085A
JPS58110085A JP20878981A JP20878981A JPS58110085A JP S58110085 A JPS58110085 A JP S58110085A JP 20878981 A JP20878981 A JP 20878981A JP 20878981 A JP20878981 A JP 20878981A JP S58110085 A JPS58110085 A JP S58110085A
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semiconductor laser
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure 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
    • H01S5/22Structure 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
    • H01S5/227Buried mesa structure ; Striped active layer
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
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    • H01S5/227Buried mesa structure ; Striped active layer
    • H01S5/2275Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
    • H01S5/2277Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching double channel planar buried heterostructure [DCPBH] laser

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高性能で歩留ま9の高い填め込み形半導体レ
ーずく関する。
埋め込み形半導体レーザは低い発振閾値電流、安定した
単−基本横モード発振、高温連続(CW)動作等の優れ
た特性を有する。筆者等は特願昭56−166666に
紀し九新構造の埋め込み形半導体レーザを発明し、In
P基板とInGaAsP系材料を用いて、発振閾値が2
層mA1最高CWm作温度が110℃程度という結果を
得た。また注入電流−光出力特性の微分量子効率が最大
78慢、パルス注入電流で最大100mW以上の片側光
出力を得た。しかしながら上記した様な高い微分1子効
率、高光出力を有する素子を再現性良くしかもウェハの
全面にわたって製作するためには構造及び製造法の改善
が必要であった。
本発明の目的は、上記構造の埋め込み形半導体レーザを
改良し高い微分量子効率と高光出力を有する素子が良好
な歩留まりで得られる埋め込み形半導体レーザを提供す
ることにある。
本発明によれば、第1導電形半導体基板上に活性+11
1を含む半導体多層漠が形成された多層、漠半導体基板
の表面に、少なくとも活性層を突き抜ける栗さの斤いに
平行な2本の溝が形成された多III半導体メサ基板の
上に、全面に亘ってほぼ均一な膜厚で噴j−される第2
導電形の電流ブロック層、次に2本の溝に挟まれて形成
されたメサ領域の上の部分のみを除いて積層される第1
導電形の電流閉じ込め層、更に全面を櫟って積層される
第2導電形の埋め込み層の少くとも3ノー・が形成され
、メサ領域内の活性1−が発光再結合を行うレーザ共振
器体であることを特徴とする埋め込み形半導体レーザが
得られる。
次に図面を用いて従来例と比較しながら本発明の実施例
及びその特徴を説明する。
第1 dハl1者40発4K ヨル’l?a昭56−1
66666に記した埋め込み形の半導体レーザ構造の断
面図である。n形InP基板1の上にn形InPバッフ
ァ層2、InGaAsP活性層3、p形InPり?ラド
層4を積層し通常の二重へテロ構造の多層・漠ウェハを
形成し九のち、中央のi嘔約2μmのメサストライプ1
0を挟むように幅約5μmの平行な溝30.31をエツ
チングにょシ形成し次にp形InP電流ブロック層5.
n形InP″を流閉じ込め層6を、メサストライプ1o
の上には横ノーシないように形成し、次のp形InP埋
め込み層7で全体を埋め込み最後にp形InGaAsP
キャップ層を形成した構造である。Au−Znを用いた
P側型f4ii20を正、Au−8nを用いたn1lL
t極21を負とするバイアス電圧を印加すると、メサス
トライプ10の領域ではpn接合に順方向バイアスが印
加されて、メサストライプ内の活性ノー先導波路3mで
発光再結合が生じる。メサストライプ以外の領域はpn
pn接合であるため電流が流れ・ない。
従って効率良く活性層光導波路3mに電流が果申し、1
0〜20nA程変の低い発振閾値が得られる。しかしな
がらこの構造ではp形InPクラッド層4のキャリア濃
度の設定が雌しい。!41ちこの層のキャリア濃度を下
げることにより活性j−光傅波路3m内を伝搬する光の
電界がp形1nPr−メサ部4mにしみ出した部分のフ
リーキャリアによる吸収損失を低減し微分量子効率を高
くできるが反面p形InPクラッド層4におけるフェル
ミ準位が価電子端より遠くなるため1lGaAsP活性
層3とp形InPクラッド層4との間のへテロ障壁が小
さくな9.ヘテロ障壁を越えるキャリアの漏れが増大し
、n形InP電流閉じ込め層6に到達して漏洩電流とな
ってInGaAsP半導体レーザの悪い温度特性を助長
する結果になる。またp形InPクラッド層4のキャリ
ア濃度を増大させるとヘテロ障壁は増大するが、フリー
キャリアによる吸収損失が増大し、微分量子効率を高く
することができない。
以上の従来構造の欠点は、p形In’Pクラッド層4の
キャリア濃度は低く抑え、p形InP層りラット′層4
とn形InP閉じ込め層5との間にキャリア濃度の高い
p形InP層を介在させ、ヘテロ障壁を越えて漏れたキ
ャリアをp形InPクラッド層メサ部4m内に閉じ込め
ることにより改善できる。
第2図は本発、明の実施例を示す埋め込み形半導体レー
ザの断面図である。第1図に示した従来構造と異なる点
は、p形InP電流ブロック層5を全面に亘ってほぼ一
様な厚さで形成していることである。まず製造過程を示
すと、(001)面のn形InP基板(Snドーグ)に
通常のLPE成長法によりn形I’ n Pバッファ層
2(Snドーグ。
I X 10101l”)InGaAsP活性層3(ノ
ンドーノ。
膜厚α1μm)、p形InPクラッド層4 (Znドー
プ、 3 X 101γm−1、g厚α5.am)の3
層を積層させた多層膜ウェハを作製する。次に通常のフ
ォトリングラフィの手法により、<110>方向に平行
な2本の$30.31をBr−メタノールのエツチング
液を用いて形成する。この時の4の幅は5μm、2本の
溝に狭まれ九メサストライプ10の上部幅は約2μmに
なる様にする。埋め込みLPE成長では、最初過飽和度
を約15@と高くしてp形InPブロック層5(Znド
ープ)を全面Vciって1μmのほぼ均一な厚さで積層
させる。キャリア濃度は3 x 1018cWL−3と
高くする。
次にn形InP閉じ込め層(Teドープ、5XIO”C
11′−s)を過飽和度の低い2相廖液を用いて成長す
ることにより、メサストライプ10の上部のみを除いて
積層させる。更にp形1nP埋め込み層7(Znドープ
、2X101・11平担部模厚2#m)およびp形In
GaAsPキャップ層8(発光波長にして1.2μm組
成、Znドープ、5XIO凰Mcm<−1)を平担部で
の厚さ約α5μmで積層させると表面はほぼ平担に埋ま
る。通常のプロセスによりp側にA u −Z nを用
いたp側電極20.n側にAu−8nを用いたn側電極
21を形成した後骨開によプ素子を作製する。p側電極
20を正、n側電極21を負とするバイアス電圧を印加
すると、第1図に示し九従来例の埋め込み屋半導体レー
ザと同様にpnpn層構造が注入電流をメサストライド
ブ10の中の活性層光導波路3mに有効に閉じ込めるた
め29mA程ばの低い注入電流で発振する。また活性層
厚がα1μmと薄いため共振器内を伝搬する光の電界が
、内部吸収損失の大きな活性層へ閉じ込められる割合が
15パ一セント糧度と小さく、又活性層以外にしみ出し
た電界は主にp形InPクラッド層メサ部4m中の7リ
ーキヤリアによる吸収損失を受けるが、p形InPクラ
ッド1−メサ部4mのキャリア濃度が3 X l 01
?g−3と低いためその吸収損失量は小さい。従って、
注入電光−光出力特性における微分量子効率が8(lと
高い直を示した。p形rnPクラッド層4のキク9フ4
度を低くし九ことにより InGaAsp活性膚3とp
形InPクラッド層のへテロ障壁は小さくなるが、p形
InPクラッド層メサ部4mの上にキャリア濃度の高い
p形InPブロック層5mを積+1させることによりペ
テロKllを越えて漏洩したキャリアをp形InPクラ
ッド層メサ部4m内だけにとどめることができる。従っ
てp形InPクラッド1114のキャリア濃度を低くし
て微分量子効率を高くしても温度特性は悪くならず、経
験的にexp(T?))で変化するとされる発振−値電
流のNIi度依存性を示すパラメータToは75に程度
であり最高CW温度は130’0でありた。微分量子効
率が高い丸め200mAと低い注入電流で片側光出力5
゜mWが得られ又最大200mWのパルス片側光出力を
得た。埋め込み成長において、最初過飽和度の高い醪液
でp形InPブロック層5を全面に亘って積層するため
、エビタヤンヤル成長の1濡れ1が曳く、成長断面形状
はウエノ・内での均一性が良く、その結果素子特性のば
らつきが少なく高い歩留まシが得られた。
本発明の実施例ではInPを基板とするI nGaAs
PGaAs用いたが、GaAsを基板とするAjGaA
sP系材料を用いても本発明の埋め込み形半導体レーザ
を形成できる。
最後に本発明の特徴をまとめると、外部微分量子効率が
801と高いこと、片側200mwa度の光出力が得ら
れること、素子歩1iitbが高いこと等である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の埋め込み形半導体レーザを示す断面図、
第2図は本発明の埋め込み形半導体シー6ザの実施例を
示す断面図である。 図中1・・・・・・n形InP基板、2・・・・・・n
形InPバッファ層、3・・・・・・InGaAsP活
性層、4・・・・・・p形InPクラッド層、5・・・
・・・p形InPブロック層、6・・・・・・n形In
P閉じ込め層、7・・・・・・p形InP埋め込み層、
8・・・・・・p形InGaAsPキャップ、10・・
・・・・メサストライプ、30および31゛・・・・・
尾いに平行な溝、3m・・・・・・メサストライプ10
中の活性層光導波路、4m・・・・・・p形TnPクラ
ッド嗜メサ部、20・・・・・・p側電極、21・・・
・・・ngi電極である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 第1導電形半導体基板上に活性層を含む半導体多層模が
    形成された多層模半導体基板の表面に。 少なくとも前記活性層を突き抜ける深さの互いに平行な
    2本の溝が形成された多層1半導体メサ基板上に、全面
    に亘ってほぼ均一な4厚で積層されるaE2導電形の電
    流ブロック層、次に前記2本の@VC狭まれて形成さ些
    たメサ領域の上の部分のみを除いて積層される第1導電
    形の電流閉じ込め層、更に全面を覆って積層される第2
    導電形の填め込み層の少なくとも3層が形成され、前記
    メサ領域内の活性層が発光再結合を行うレーザ共振器体
    であることを特徴とする埋め込み形半導体レーザ。
JP20878981A 1981-10-19 1981-12-23 埋め込み形半導体レ−ザ Granted JPS58110085A (ja)

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JP20878981A JPS58110085A (ja) 1981-12-23 1981-12-23 埋め込み形半導体レ−ザ
DE8282109619T DE3277278D1 (en) 1981-10-19 1982-10-18 Double channel planar buried heterostructure laser
US06/434,990 US4525841A (en) 1981-10-19 1982-10-18 Double channel planar buried heterostructure laser
EP82109619A EP0083697B1 (en) 1981-10-19 1982-10-18 Double channel planar buried heterostructure laser
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JPS622720B2 JPS622720B2 (ja) 1987-01-21

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JP (1) JPS58110085A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6037793A (ja) * 1983-08-10 1985-02-27 Nec Corp 単一軸モ−ド半導体レ−ザ
US5278858A (en) * 1991-07-19 1994-01-11 Alcatel Cit Double channel semiconductor laser and method of fabricating it

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6037793A (ja) * 1983-08-10 1985-02-27 Nec Corp 単一軸モ−ド半導体レ−ザ
US5278858A (en) * 1991-07-19 1994-01-11 Alcatel Cit Double channel semiconductor laser and method of fabricating it

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JPS622720B2 (ja) 1987-01-21

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