JPS58216486A - 半導体レ−ザおよびその製造方法 - Google Patents

半導体レ−ザおよびその製造方法

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JPS58216486A
JPS58216486A JP57098495A JP9849582A JPS58216486A JP S58216486 A JPS58216486 A JP S58216486A JP 57098495 A JP57098495 A JP 57098495A JP 9849582 A JP9849582 A JP 9849582A JP S58216486 A JPS58216486 A JP S58216486A
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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、活性層と光導波路層とが高効率で結合した半
導体レーザ及びその製造方法に関するものである。
活性層と光導波路層が一体化された半導体レーザは、集
積Ｉ／−ザとして、捷た、複級の光能動素子が光導波路
を介して結合した光集積回路への適応が可能であること
などから有望である。活性層と光導波路層が高効率に結
合した構造として、ＢＪＢ　（Ｂｕｔｔ−Ｊｏｉｎｔｅ
ｄ　Ｂｕｉｌｔ−ｉｎ　）構造が、１ｌＯｊ部氏らによ
りエレクトロニクスレター（Ｅｌｅｃｔｒｏ＋＋１ｃｓ
Ｌｅｔｔｅｒｓ　）誌、１７巻、２５号、　１９８１年
の９４５−９４７頁に詳しく述べられている。ＢＪＢ構
造は、光ファイバの接続においてコアを互いにつき合わ
せるノくットジョイント方式を半導体レーザに適用した
如き構造を成している。
この例を第１図に示す。図において、１はＩｎＰ基板、
２はアンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層、３ばｐ形ＩｎＰ
クラッド層、４はｐ形ＩｎＧａＡｓＰキ’Ｙツブ層、５
はアンドープＩｎＧａ　Ａｓ　Ｐ光導波路層、６はアン
ドープＩｎＰ層である。ＢＪＢ構造は図から分かるよう
に、活性層２と光導波路層５がつき合って接続されてい
るため、活性層２内に閉じ込められた光ノ；ワーが理論
的に１００％近い結合効率で光導波路５内で伝搬される
と共に、高結合を得るだめの作製時ておける各層の層厚
及び組成の厳密な制御が緩和されるという特徴を有して
いる。
従来は、このＢＪＢ構造は２回の結晶成長行程により作
製されていた。すなわち、第１図において捷ず第１回目
の液相成長により、平坦なｎ−（１００）１’ｎ　Ｐ基
＆ｌ上にアンドーグＩｎＧａＡｓＰ活性層２．ｐ−Ｉｎ
Ｐクラッド層３　、　ｐ−ＩｎＧａＡｓＰキャ、プ層４
を連続成長する。次に化学エッチ／りによりｐ−１ｎＰ
クラ、ド層３捷で除去し、第２回ＩＪＯ液相成長におい
て活性層２を選択的にメルトバックした後、アンドープ
ＩｎＧａＡｓ　Ｐ光導波路層゛、・５及びア／ドーグＩ
ｎＰ層６を成長する。上述のように、従来のＢＪＢ構造
は２回の液相成長を必要とすることから歩留まりの点で
好捷しくないという欠点があった。
本発明は、これらの欠点を考慮して、１回の結晶成長行
程によりＢＪＢ構造を作製することのできる半導体レー
ザとその製造方法を提供するものである。
以下図面により本発明の詳細な説明する。
ＩｎＧａＡｓＰ結晶を例として用いた本発明によるＢＪ
Ｂ構造の成長過程を第２図に示す。１ず、ｎ　−（１０
０）　ＩｎＰ基板ｌ上にツメトリノブラフ法及びＨＣＡ
系など如よる化学工、テ／グにより幅３００〜５００μ
ｍ、深さ２〜３μｍのメサを＜０１１＞　に沿って形成
する〔第２図＋ａ＋　〕ｏマスークとして用いられたフ
メトレノストを除去した後、（夜相エビタキ／ヤル法に
より第１の半導体層としてアンドープＩｎＧａＡｓＰ活
性層（組成λｇ　〜１．５５　ｐｍ　）　２及び２′、
第２の半導体層としてｐ−ＩｎＰもしく　ｕ：　ＩｎＧ
ａＡｓＰ層（２ｇ−１，０μｍ）７及び７′を成長させ
〔第２図（ｂ［〕、さらに、第３の半導体層としてアン
ドープ）ｎＧａＡｓＰ光導波路層（２ｇ〜１３μｍ）５
及び５′、第４の半導体層としてアンドープＩｎＰもし
くはＩｎＧａＡｓＰ層（２ｇ〜１０μｍ）８及び８′を
順次連続成長する〔第２図（Ｃ）〕。この際、メサの幅
が広いため、各層がメサ上部にも成長し、かつメサ上部
及び下部に分離して形成される。さらにｐ−ＩｎＰもし
くはＩｎＧａＡｓＰ層７及び７′の成長時間を制御する
ことにより、図に示す如く、活性層２′の終端を光導波
路層５の終端に一致させることが可能である。すなわち
、第２の半導体層７．７′の厚みはメサ上の第１の半導
体層２．２′に到達しない程度の厚みを有するようにし
、１だ第３の半導体層５．５′の厚みはメサ上の第１の
半導体層２．２′に到達するか又はその厚みを超過する
ように形成される。この際、光導波路５内の光分布及び
伝搬定数が活性層２′内のそれらと一致するように組成
及び層厚を調整すれば、高効率で活性層２′と光導波路
５を結合させることができる。なお、メザ上部に成長し
た尤導汲路層５と同−組成のＩｎＧａＡｓＰ層５′はオ
ーミック抵抗を低減させるキャップ層として用いられる
が、その上に成長するＩｎＰ層もしくはＩｎＰに組成が
近いＩｎＧａ、ＡｓＰ層８′はオーミック抵抗値を悪化
させるので本質的にはなくてもか捷わないが、電極を形
成する部分をエツチングで除去すればキャップ層として
のＩｎＧａＡｓＰ層５′が露出され、オーミ、り抵抗を
低減するという目的は達成される。このようにして作製
された半導体レーザの断面図及び光分布が伝搬する様子
を第３図に示す。なお、９はＺｎ拡散領域、ｉｏ、ｉｔ
は各々ｎ側とｐ側の電極である。
第２図、第３図の実施例はメザ上部が平坦であり、簡単
のためその上に直接活性層２．２′を設けた構造につい
て示したが、第４図に示すように、メザ上部にのみ周期
的な屈折率変動を与える凸凹１２を設け、図示のように
活性層２．２′より禁制帯幅が犬にして屈折率が小なる
Ｉｎ’ＧａＡｓＰ層５ａ　、　５ａ’、活性層２　＋　
２′、□ｎＧａＡｓＰバ、ファ層５ｂ　、　５ｂ’など
を順次形成したＤＦＢ（分布帰還型）レーザや、図示は
ないが、成長後に光導波路上に周期的凸凹を設けたＤＢ
Ｒ（分布反射型）レーザに適応できることは言うまでも
ない。さらに、本実施例のように１回の結晶成長により
ＢＪＢ構造が作製されるため、埋め込み（ＢＨ）構造を
導入する際にも２回の結晶成長で作製がｂＪ能である。
また、液相エビタキ／ヤル成長法ばかりでなく、半導体
結晶の組成及び層厚の制御性、均−性眞優れた気相エピ
タキ／ヤル成長法においても適応可能である。
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、集積レ
ーザとして有望なり　Ｊ　Ｂ　（Ｂｕｔｔ−Ｊｏｉｎｔ
ｅｄ　Ｂｕｉｌｔ−４ｎ）構造が１回の結晶成長により
作製することができ、作製プロセスの簡易化１歩留りの
向上が期待される。
１
【図面の簡単な説明】
第１図は従来の２回の結晶成長により作製されたＢ　Ｊ
　Ｂ　ｒｆＩｆ造の断面図、第２図は本発明による１回
の結晶成長によるＢ　Ｊ　Ｂ構造の成長過程を説明する
だめの断面図、第３図は本発明の成長方法により作製さ
れたＢＪＢ構造からなる半導体レーザの断面図及び光分
イ１１が伝搬する様イをノｊ＜す断面図、第４図は本発
明をＤＦＢレーザに適用した素子の断面図である。 １−・・ｎ　−（１００）　ＩｎＰ基板、　　２　、２
’−＝アノドープＩｎＧａＡｓＰ活性層（第１の半導体
層）、３−ｐ−ＩｎＰ層、　　４−’　ｐ−１，ｎＧａ
ＡｓＰキャップ層、５−、５′−・・アンドープＩ　ｎ
ＧａＡｓＰ尤導波路層（第３の半導体層）、６・・・ア
／ドープＩｎＰ層、７　、７’　−ｐ−Ｉｎ、Ｐもしく
はＩｎＧａＡｓＰ層（第２の半導体層）、　　８．８′
・・アンドープ１ｎＰもしく′はＩｎＧａＡｓＰ層（第
４の半導体層）、　　９−Ｚｎ拡散領域、　ＩＯ・・・
ｎ型電極、　１１・・・ｐ型電極、１２・・・周期的凹
凸。 特許出願人　　国際電信′亀話株式会社代　理　　人　
　大　　塚　　　　学　　外１名第　　１　　閉 め　　２　　凶

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）光軸方向に垂直に伸びた所定幅のメサ状の段差部
    を有する半導体基板と、該半導体基板上に形成さね、た
    活性層となる第１の半導体層と、前記基板と反対の導電
    形を有しかつ前記第１の半導体層よゆ禁制帯幅が犬きく
    かつ屈折率が小さい材質よりなり前記メサ状の段差部上
    の前記第１の半導体層に到達しない程度の厚みをイラす
    るように前記第１の半導体層上に形成された第２の半導
    体層と、Ａｉｌ記第１の半導体層とＡｉｌ記第２の半導
    体層との中間の禁制帯幅及び屈折率を有す、る拐貿より
    なり前記メサ状の段差部上に形成された前記第１の半導
    体層の厚みに到達するか又はその厚みを超過するように
    前記第２の半導体層上に形成された光導波路となる第３
    の半導体層と、Ａｉｌ記第３の半導体層より禁制帯幅が
    大きく屈折率の小さい材質よりなシ該第３の半導体層上
    に形成された第４の半導体層と、前記メサ状の段差部上
    の前記第１の半導体層を挾んで対向するように前記基板
    と前記第４の半導体層の各表面に設けられた電極対とを
    備えた半導体レーザ。
  2. （２）半導体レーザの製造方法において、前記半導体レ
    ーザの光軸方向に垂直に伸びた所定幅のメサ状の段差部
    を有する半導体基板の該段差部上及び該段差部の近傍の
    該基板表面に活性層となる第１の半導体層を形成する工
    程と、前記基板と反対の導電形を有しかつ前記第１の半
    導体層より県側帯域が犬きくかつ屈折率が小さい材質よ
    りなる第２の半導体層を前記メサ状の段差部上の前記第
    １の半導体層に到達しない程度の厚みを有するように前
    記第１の半導体層上に形成する工程と、前記第１の半導
    体層と前記第２の半導体層との中間の禁制帯幅及び屈折
    率を有する材質よりなり光導波路となる第３の半導体層
    を前記メサ状の段差部上に形成された前記第１の半導体
    の厚みに到達するが父はその厚みを超過するように前記
    第２の半導体層上に形成する工程と、前記第３の半導体
    層より禁制帯幅が大きく屈折率が小さい拐質よりなる第
    ４の半導体層を該第３の半導体層上に形成する工程と、
    前記モヤ状の段差部上の前記第１の半導体層を挾んで対
    向するように前記基板と前記第４の半導体層の各表面に
    電極対を設ける］二程とを有することを特徴とする半導
    体レーザの製造方法。
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