JPS58190089A - 複数の独立した波長をもつ半導体レ−ザの製造方法及びこの方法によつて作られたレ−ザ - Google Patents
複数の独立した波長をもつ半導体レ−ザの製造方法及びこの方法によつて作られたレ−ザInfo
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- H01S5/4087—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar emitting more than one wavelength
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
発明の背逍
本発明は、複数の独立しまた波長をもつ半導体レーデの
1に!遣方法及びこの方法により得られるレーザに係る
。本発明け、光学的な遠隔通信の分野に利用される。
1に!遣方法及びこの方法により得られるレーザに係る
。本発明け、光学的な遠隔通信の分野に利用される。
本発明の技術分野は、テープ又はIJ 、yンの形態の
接合部を有するいわゆる2重へテロ構造の半導体レーデ
である。2皿へテロ構造は、単結晶基体上に付着された
半導体層の積層体によって作られる。基体から始まって
、一般的に、閉じ込め層、活性層、第2の閉じ込め層、
電気接触層、及びこf′Lを檀9金属被膜がある。
接合部を有するいわゆる2重へテロ構造の半導体レーデ
である。2皿へテロ構造は、単結晶基体上に付着された
半導体層の積層体によって作られる。基体から始まって
、一般的に、閉じ込め層、活性層、第2の閉じ込め層、
電気接触層、及びこf′Lを檀9金属被膜がある。
0.8ないし0.9μm の間で放射するレーザの場合
には、これらの層がGa 、−、AノxAS とbう
合金で作られそして基体がGaAs で作られる。
には、これらの層がGa 、−、AノxAS とbう
合金で作られそして基体がGaAs で作られる。
1.6ないL 1 、65μm の間で放射するレーデ
の場合には、レーザがGa1−xlnxAS、−yPy
で作られそして基体がlnPで作られる。
の場合には、レーザがGa1−xlnxAS、−yPy
で作られそして基体がlnPで作られる。
こ9らのレーデでは、活性部を約10μm 巾及び30
0μm長官のリボンに減少することによって連続作動が
借られる。このリボンは、活性のままでなければならな
い領域のいずれかの側に光子を当てることによって得ら
れる。
0μm長官のリボンに減少することによって連続作動が
借られる。このリボンは、活性のままでなければならな
い領域のいずれかの側に光子を当てることによって得ら
れる。
これらの半導体レーデの主な利用分野は、オプチカルフ
、アイパ式の遠隔通信システムである。このようなシス
テムの伝送容量を高めるために、波長マルチプレクス作
動が最も頻繁に使用されている。通常用因られるやり方
は、色々な波長で放射するレーデを光学マルチプレクサ
を介して1本のオプチカルファイバに接続することより
成る。
、アイパ式の遠隔通信システムである。このようなシス
テムの伝送容量を高めるために、波長マルチプレクス作
動が最も頻繁に使用されている。通常用因られるやり方
は、色々な波長で放射するレーデを光学マルチプレクサ
を介して1本のオプチカルファイバに接続することより
成る。
本発明は、それ自体で多数の波長の放射を発生できるよ
うなレーデを製造する方法を提供して、このようなレー
ザをマルチプレクサ々しで同じオプチカルファイバに接
続できるようにすることに向けられる。
うなレーデを製造する方法を提供して、このようなレー
ザをマルチプレクサ々しで同じオプチカルファイバに接
続できるようにすることに向けられる。
米国特許第4.318,058号には、特にその第4図
を参照しで、溝で分離された多数のレーデをもつ装置に
ついて説明されている。これらのレーザ1は、一般に、
基体と、閉じ込め層と、活性のA tX G a 1−
x As 層とを有し、Xの大きさはレーザごとに異
なる。
を参照しで、溝で分離された多数のレーデをもつ装置に
ついて説明されている。これらのレーザ1は、一般に、
基体と、閉じ込め層と、活性のA tX G a 1−
x As 層とを有し、Xの大きさはレーザごとに異
なる。
父、上記特許には、このような装置を製造する方法も説
明されている。組成の異なる活性層を得るために、スロ
ット付きのマスクを有する装置が使用され、スロットを
通[2て分子エピタキシー成長が行なわハ、る。これに
より、活性I―の×の割合を例えば次第に増加すること
ができる。
明されている。組成の異なる活性層を得るために、スロ
ット付きのマスクを有する装置が使用され、スロットを
通[2て分子エピタキシー成長が行なわハ、る。これに
より、活性I―の×の割合を例えば次第に増加すること
ができる。
発明の概費
本発明の目的は、複数の波長を有するレーザを製造する
方法であって、公知の方法よりも簡単々方法を提供する
ことである。従って、本発明は、第1の組成をもつ活性
層を有した第1の2重へテロ構造体をエピタキシー成長
によって作り、これにより得た第1の2Mへテロ構造体
を、ストリップの形態の開口をもつマスクを通して、基
体に向ってエツチングし、エツチングされた部分で分離
された第1の21へテロ構造体のストリップが基体上に
存在するようにし、 第2の組成をもつ活性1−を有した第2の2重へテロ構
冶体を上記のエツチングされた部分に成長させ、 上記第1のへテロ構造体と第2のへゾロ構造体との間に
電気接触層まで尚を形成し、そして上記溝に光子を当て
るという方法に係る。
方法であって、公知の方法よりも簡単々方法を提供する
ことである。従って、本発明は、第1の組成をもつ活性
層を有した第1の2重へテロ構造体をエピタキシー成長
によって作り、これにより得た第1の2Mへテロ構造体
を、ストリップの形態の開口をもつマスクを通して、基
体に向ってエツチングし、エツチングされた部分で分離
された第1の21へテロ構造体のストリップが基体上に
存在するようにし、 第2の組成をもつ活性1−を有した第2の2重へテロ構
冶体を上記のエツチングされた部分に成長させ、 上記第1のへテロ構造体と第2のへゾロ構造体との間に
電気接触層まで尚を形成し、そして上記溝に光子を当て
るという方法に係る。
月1下、添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説
明する。
明する。
第1図に示されたレーザは単結晶の半導体基体10を備
え、その下面にはアースされた金属被膜]2が付着され
ており、そして基体10上には、第1の閉じ込め層13
と、活性層】4と、第2の閉じ込め層16と、電気接触
層18と、更に金属被膜20とが設けられている。
え、その下面にはアースされた金属被膜]2が付着され
ており、そして基体10上には、第1の閉じ込め層13
と、活性層】4と、第2の閉じ込め層16と、電気接触
層18と、更に金属被膜20とが設けられている。
活性層14の左部分の組成は右部分の組成と異なる。従
って、例えば、左部分の場合には組成が(Ga、−xA
lxAS)であり、一方、右部分の場合には(Ga 、
−、A1 x As )であり、X及びyは1より小さ
く、アルミニウムの組成を表わ1−ている。例えば、左
部分に対してx = Oと[−(この場合この層はQa
Asとなる)ぞして右部分に対してy=0.05と1”
る(こtL 1dGao 、 95 Ajo 、o5
Asに相当する)ことができる。当然のことながら、そ
の他の組合・ぜも考えらハる。
って、例えば、左部分の場合には組成が(Ga、−xA
lxAS)であり、一方、右部分の場合には(Ga 、
−、A1 x As )であり、X及びyは1より小さ
く、アルミニウムの組成を表わ1−ている。例えば、左
部分に対してx = Oと[−(この場合この層はQa
Asとなる)ぞして右部分に対してy=0.05と1”
る(こtL 1dGao 、 95 Ajo 、o5
Asに相当する)ことができる。当然のことながら、そ
の他の組合・ぜも考えらハる。
この構造体には、金属被膜20並びに層18及び16を
盲通し7て活性層14まで溝24が形成さねる。これは
、2つの独立し7た電荷注入領域各々A及びBを画成す
る。従って、このレーザけ、2つの給市接峠体26A及
び26Bを有しているが、アース接触部124ゴーっで
ある。
盲通し7て活性層14まで溝24が形成さねる。これは
、2つの独立し7た電荷注入領域各々A及びBを画成す
る。従って、このレーザけ、2つの給市接峠体26A及
び26Bを有しているが、アース接触部124ゴーっで
ある。
各々のl/−ザの活性領軟を画成するテープなめしけリ
ボンは、光子衝撃によって閉じ込め層及び接触層の抵抗
率を高めることにより一改的なやり方で帝られる。こh
らは第1図では斜線の付された領域28A及び28B′
″r″ある。#424があるために、光子衝軍により、
上記溝の縁には絶縁領域が生じ、特に、活性層には領域
30が生じ、こねけ異なった組成をもつ活性I曽の2つ
の部分間に分離を与える・更に、2つの活性チャンネル
32A及び32Bは独立した別々の波長をλ 及びλ8
の2つの放射34A及び34Bを各々発生する。
ボンは、光子衝撃によって閉じ込め層及び接触層の抵抗
率を高めることにより一改的なやり方で帝られる。こh
らは第1図では斜線の付された領域28A及び28B′
″r″ある。#424があるために、光子衝軍により、
上記溝の縁には絶縁領域が生じ、特に、活性層には領域
30が生じ、こねけ異なった組成をもつ活性I曽の2つ
の部分間に分離を与える・更に、2つの活性チャンネル
32A及び32Bは独立した別々の波長をλ 及びλ8
の2つの放射34A及び34Bを各々発生する。
例えば、各リボンの巾は10μmである。形成はれた溝
は、最小巾が10μm例えば50μmでなけねばならな
い。波長の差は数百オングストロームである。GaAs
及びGaO,95”0.05AS のような活性
層組成の場合には、波長が各々0.89師及びo、ss
μmである。2つのレーザのスレッシュホールド電流は
50及び60 mA である。
は、最小巾が10μm例えば50μmでなけねばならな
い。波長の差は数百オングストロームである。GaAs
及びGaO,95”0.05AS のような活性
層組成の場合には、波長が各々0.89師及びo、ss
μmである。2つのレーザのスレッシュホールド電流は
50及び60 mA である。
本発明によるレーザから放射!さhた2本の光線を、コ
ア1径50μmの多モードファイバに導入する際の問題
は、主として、2本の光線を分離している距離にある。
ア1径50μmの多モードファイバに導入する際の問題
は、主として、2本の光線を分離している距離にある。
これら2本の光線が早槓構造体から出て来る時には、こ
の距離が非常に小さく、溝の巾にはソ相当する。この距
離が約10μmの場合には、この導入中の結合損失が約
3 dB である。
の距離が非常に小さく、溝の巾にはソ相当する。この距
離が約10μmの場合には、この導入中の結合損失が約
3 dB である。
このよう々レーザを完全放射モジュールに用込た場合に
は、集積装置のレーデにしはしrI−f組合わされる光
検出器の選択に問題が生じる( 1980年10り’
Electronics Latters ’ 第11
45員T、P、LEE氏等著の論文参照)。シリコンホ
トダイオードを用いた場合には、当然、光学的なデマル
チプレクサを用いることが必要となり、この場合にもモ
ジュールが複雑化さ九ると共に、そのコストも高くなる
。本発明によれば、前記の2重レーザと2つのフィード
バックホトダイオードとを示す第2図に示されたように
、検出器を構造体に一体化させるのが好ましい。
は、集積装置のレーデにしはしrI−f組合わされる光
検出器の選択に問題が生じる( 1980年10り’
Electronics Latters ’ 第11
45員T、P、LEE氏等著の論文参照)。シリコンホ
トダイオードを用いた場合には、当然、光学的なデマル
チプレクサを用いることが必要となり、この場合にもモ
ジュールが複雑化さ九ると共に、そのコストも高くなる
。本発明によれば、前記の2重レーザと2つのフィード
バックホトダイオードとを示す第2図に示されたように
、検出器を構造体に一体化させるのが好ましい。
第2図に示されたレーデは、2重へテロ構造体の一端付
近で2つのリボンに垂直な方向に接触層及び閉じ込め層
に作られた鴻40を有している。
近で2つのリボンに垂直な方向に接触層及び閉じ込め層
に作られた鴻40を有している。
この溝は、化学的なエツチング又はイオン加工によって
得られる。その巾は典型的に約20ミクロンである。上
記の加工により、レーデのミラーの一方が画成されると
共に(他方のミラーは、前面例えばへき開面によって構
成される)、2つのダイオ−P42A及び42Bが画成
され、その一方−逆極性にされたーは検出器として働く
ことができる。
得られる。その巾は典型的に約20ミクロンである。上
記の加工により、レーデのミラーの一方が画成されると
共に(他方のミラーは、前面例えばへき開面によって構
成される)、2つのダイオ−P42A及び42Bが画成
され、その一方−逆極性にされたーは検出器として働く
ことができる。
検出器に結合される光の量は#140の巾によつ1
て左右される。この巾が20μmであって最小限の好ま
しさの場合には(レーデが半角20の対称的な回転を有
するモード)、検出器に2 Q dB の結合効率が得
られる。虹に、レーデ波長における活性層の吸収が約1
00cm−’である時には、100μm長さの検出器に
よって検出される電力が放射器の初期電力に比して−2
5dB であり、この値はレーデにフィードバックを
確立するのに充分なものである・ この構造体を製造する方法の一例を以下に説明する。
しさの場合には(レーデが半角20の対称的な回転を有
するモード)、検出器に2 Q dB の結合効率が得
られる。虹に、レーデ波長における活性層の吸収が約1
00cm−’である時には、100μm長さの検出器に
よって検出される電力が放射器の初期電力に比して−2
5dB であり、この値はレーデにフィードバックを
確立するのに充分なものである・ この構造体を製造する方法の一例を以下に説明する。
2重組成の活性層は、次の2つの工程でエピタキシー成
長を実行することによって得ることができる。
長を実行することによって得ることができる。
第1工程ニ
一般のプロセスに従い、第1のエピタキシー成長を行な
って21へテロ構造体を形成し、これを成る間隔でエツ
チングして、基体10上にストリップA% A′等をも
つ第3図の構造体を得る。ストリップA1^1等はエツ
チングされ1ま た領域で分離さhており、活性層の第1組成に相当する
。
って21へテロ構造体を形成し、これを成る間隔でエツ
チングして、基体10上にストリップA% A′等をも
つ第3図の構造体を得る。ストリップA1^1等はエツ
チングされ1ま た領域で分離さhており、活性層の第1組成に相当する
。
第2工程:
このようにして得たエツチングされた部分に、上記第1
のものとは異なる活性層をもつ第2の2重へテロ構造体
を成長させ、第4図に示したように、上記ストリップA
Al 間の間隔を埋める領域B、B’を得る。次いで
この装置を切断し、21へテロ構造体の対人B%AIB
I、等を得る。
のものとは異なる活性層をもつ第2の2重へテロ構造体
を成長させ、第4図に示したように、上記ストリップA
Al 間の間隔を埋める領域B、B’を得る。次いで
この装置を切断し、21へテロ構造体の対人B%AIB
I、等を得る。
第1の2重へテロ構造体をエツチングする場合には、窒
化シリコン(Sl、N4)で作られたマスクを用いるこ
とができ、このマスクは800cにおいて良好なマスキ
ング効率を有しており、第2の2′kLヘテロ構造体の
エピタキシーパスを汚染することがない。エピタキシー
の吸収後のl縁作用Iは、第1の2重へテロ構造体に画
成され九すがンを方向く0〒1〉に向けそして基体を非
常にわずかにエツチングすることによって減少される。
化シリコン(Sl、N4)で作られたマスクを用いるこ
とができ、このマスクは800cにおいて良好なマスキ
ング効率を有しており、第2の2′kLヘテロ構造体の
エピタキシーパスを汚染することがない。エピタキシー
の吸収後のl縁作用Iは、第1の2重へテロ構造体に画
成され九すがンを方向く0〒1〉に向けそして基体を非
常にわずかにエツチングすることによって減少される。
エピタキシー操作のシーケンスは次の通シである。
−液体エピタキシーによって第1の2ffiへテロ構造
体を作シ、 −方向を<100>にとり、 −515N41−を付着し、 −fプラズマ加工装置よって515N4′tl−エツチ
ングして方向く0〒1〉に平行な開口を画成し、−H2
SO4%H2O2及びH2Oを1:8:1の比で含む2
℃の酸性溶液によりマスクを通して第1の2重へテロ構
造体を化学的にエツチングし、−60℃のアンモニア性
酸によって第1の2重へテロ構造体の基体を化学的にエ
ツチングし、−メタノールで洗浄し、 −エツチングされた領域に第2の2重へテロ構造体をエ
ピタキシー成長させ。
体を作シ、 −方向を<100>にとり、 −515N41−を付着し、 −fプラズマ加工装置よって515N4′tl−エツチ
ングして方向く0〒1〉に平行な開口を画成し、−H2
SO4%H2O2及びH2Oを1:8:1の比で含む2
℃の酸性溶液によりマスクを通して第1の2重へテロ構
造体を化学的にエツチングし、−60℃のアンモニア性
酸によって第1の2重へテロ構造体の基体を化学的にエ
ツチングし、−メタノールで洗浄し、 −エツチングされた領域に第2の2重へテロ構造体をエ
ピタキシー成長させ。
−プラズマ加工装置を用いて窒化物マスクをエツチング
すると共にフッ化水素酸でエツチングする。
すると共にフッ化水素酸でエツチングする。
これらの操作を行なった時には、次いで、2つのレーザ
間に絶縁をとることが必要となる。このため、H2SO
4、H2O2及びH2Oを1:8:1の割合で含む2℃
の酸性溶液を用いて2つの2重へテロ構造体Aと日との
間で化学的なエツチングを行なうことにより、先ず初め
に縛24を形成する。
間に絶縁をとることが必要となる。このため、H2SO
4、H2O2及びH2Oを1:8:1の割合で含む2℃
の酸性溶液を用いて2つの2重へテロ構造体Aと日との
間で化学的なエツチングを行なうことにより、先ず初め
に縛24を形成する。
p型接触層の金属被膜20(一般にTI −Au )を
先ずエツチングする。これは化学的なエツチングプロセ
ス中マスクとして働く。溝付近のレーザの外観が第5図
に断面図で示されている。
先ずエツチングする。これは化学的なエツチングプロセ
ス中マスクとして働く。溝付近のレーザの外観が第5図
に断面図で示されている。
次いで、矢1:1350で示石れた光子衝撃(200に
eV 、 1015ffi−2) を行なって、2
つの閉じ込め領域間の電気絶縁性を良くすると共に、2
つのレーザを光学的に絶縁する。
eV 、 1015ffi−2) を行なって、2
つの閉じ込め領域間の電気絶縁性を良くすると共に、2
つのレーザを光学的に絶縁する。
ミラーの化学的なエツチングに用いられるマスクも被膜
20のT1−^Uであυ、エツチング溶液は前記したも
のと同じである。
20のT1−^Uであυ、エツチング溶液は前記したも
のと同じである。
第1図は多数の波長をもつレーデを示す図、第2図はフ
ィードバックホトダイオードが組合わされた本発明によ
るレーザを示す図、 第3図は本発明による製造方法の第1工程を示5 す図、 第4図は本発明による製造方法の別の工程を示す図、そ
L7て 第5図は形成された溝の付近におけるレーザの細部を示
す図である。 1(1・・・単結晶の半導体基体、12・・・金属被膜
、13・・・閉じ込め層、14・・・活性j−116・
・・第2の閉じ込めl−118、接触1−120・・・
金属被膜、24・・・溝、26A、26B・・・給を接
続体、32A。 32B・・・活性チャンネル、34A、34B・・・放
射、40・・・溝、42^、42B・・・ダイオード6 第1頁の続き ■出 願 人 ジャン・リウ フランス国94230カカン・アベ ニュー・ド・う・デイヴイジオ ン・レフレール25 450−
ィードバックホトダイオードが組合わされた本発明によ
るレーザを示す図、 第3図は本発明による製造方法の第1工程を示5 す図、 第4図は本発明による製造方法の別の工程を示す図、そ
L7て 第5図は形成された溝の付近におけるレーザの細部を示
す図である。 1(1・・・単結晶の半導体基体、12・・・金属被膜
、13・・・閉じ込め層、14・・・活性j−116・
・・第2の閉じ込めl−118、接触1−120・・・
金属被膜、24・・・溝、26A、26B・・・給を接
続体、32A。 32B・・・活性チャンネル、34A、34B・・・放
射、40・・・溝、42^、42B・・・ダイオード6 第1頁の続き ■出 願 人 ジャン・リウ フランス国94230カカン・アベ ニュー・ド・う・デイヴイジオ ン・レフレール25 450−
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 fi+ 第1の組成を4つ活性層を有した第1の2重
へテロ構造体をエピタキシー成長によって作す、とわに
より得た第1の2重へテロ構造体を、ストリップの形態
の開口をもつマスクを通して、基体に向ってエツチング
し、エツチングされた部分で分離された第1の2重へテ
ロ構造体のストリップが基体上に存在するようにし、第
2の組成をもつ活性層を有した第2の21へテロ構造体
を上記のエツチングされた部分に成長させ、 上記第1のへテロ構造体と第2のへテロ構造体との間に
電気接触層まで溝を形成し、そして上記溝に光子を当て
ることを特徴とする複数の波長をもつレーザの製造方法
。 (2) 酸性溶液により窒化シリコンマスクを介して
上記第1の2Nへテロ構造体をエツチングする特許請求
の範囲第fi1項に記載の方法。 (3) 上記溝の形成に対し、電気接触部である上部
金PA被膜を先ずエツチングし、このエツチングされた
接触部を化学的なエツチングプロセス中にマスクとして
用いる特許請求の範囲第(1)項に記載の方法。 (4) 開口が方向く0〒1〉に平行に配置されたマ
スクを介して上記第1の2mへテロ構造体をエツチング
する特許請求の範囲第i1j項に記載の方法0 (5) 上記2重へテロ構造体の少なくとも1つの面
に対して化学的なエツチングを行なってレーデ−のミラ
ーの1つを得、この時のマスクに金属の電気接触被膜に
よって構成される%#’FM求の範囲第(1)項に記載
の方法。 (6)特許請求の範囲第fl)項に記載の方法によって
得た複数の波長をもつ半導体レーザであって、このレー
デは2重へテロ構造体及びリボンを有する形式のもので
あり、2重へテロ構造体は、電気接触部が股”けられた
基体と、この基体上に付層された第1の閉じ込め層と、
この給1の閉じ込め層を作り活性層と、この活性層を覆
う第2の閉じ込め層と、他の層を」二にのせる金属被膜
によって41われだT電気接触層とで形成され、上記リ
ボンは光子衝撃を受けた2つの側部領域によって画成さ
れ、これら領域は上記接触層及び上記閉じ込め層の1部
分を】由L2て帆びてbるような半導体レーデにおいて
、上記活性層はその平面内に組成の異なる少なくとも2
つの領域を有し、各領域はその組成により決捷る波長で
放射するレーデを画成し、このように画成され/こ別々
のレーザは、上記活性層と平らになるように上記接触層
及び閉じ込め層に形成さハた溝によって互いに電気的に
絶縁され、こノ1により各レーデはそれ自体の電気接触
層を鳴しているがぞの基体tゴ他のレーザと共通であり
、上自己の別々のレーザは上記島の下に配置された活性
層の領域によって反いに光学的に絶縁され、上記領域は
各リボンを画成するように光子衝撃を受けていることを
特徴とする半導体レーデ。 (7) 更に、上記2重へテロ構造体の一方の端の付
近で且つ上記接触層及び閉じ込め層内に、上記りがンに
垂直に形成された溝を備え、この溝と上記端との間にあ
る2重へテロ構造体の1部分は上l己1ノーザに一体化
さfまた検出ダイオードを構成する特許請求の範囲第(
())項に記載の半導体レーザ。
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