JPS5864085A - 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Info
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- JPS5864085A JPS5864085A JP16301981A JP16301981A JPS5864085A JP S5864085 A JPS5864085 A JP S5864085A JP 16301981 A JP16301981 A JP 16301981A JP 16301981 A JP16301981 A JP 16301981A JP S5864085 A JPS5864085 A JP S5864085A
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- type inp
- mesa
- inp
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- 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
- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2232—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode
- H01S5/2234—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode having a structured substrate surface
- H01S5/2235—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode having a structured substrate surface with a protrusion
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
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】
本発明性製造が容易で高性能なInPを基板とするIa
GaAsP 半導体レーザの構造およ、びその製造方法
に関する。
GaAsP 半導体レーザの構造およ、びその製造方法
に関する。
InPを基板とするInGaAsP 半導体レーザは、
その発光波長がシリカガラス系光ファイバの低損失伝送
波長領域に適合するため、重要な光フアイバ通信用光源
であるo InGaAsP 半導体レーザの構造には比
較的製造が容易なプレーナストライプ形や、低発振閾値
が得られる埋め込み形等が報告されている・しかしなが
ら前者では、発振闇値は100〜20 QrnAと大き
く、又、発振横モードの制御が不十分なため、高次モー
ドが出易く、注入電流−光出力の特性にキンクが見られ
ることが多い。
その発光波長がシリカガラス系光ファイバの低損失伝送
波長領域に適合するため、重要な光フアイバ通信用光源
であるo InGaAsP 半導体レーザの構造には比
較的製造が容易なプレーナストライプ形や、低発振閾値
が得られる埋め込み形等が報告されている・しかしなが
ら前者では、発振闇値は100〜20 QrnAと大き
く、又、発振横モードの制御が不十分なため、高次モー
ドが出易く、注入電流−光出力の特性にキンクが見られ
ることが多い。
後者では、10〜20mA程度の低い発振閾値が得られ
るものの、活性層と、周囲の半導体層との屈折率差が大
きいため、基本横モード発振を得るための活性層幅は2
〜3μmと狭く一般に製造が難しい。また完全に滑らか
な側面を有する活性層光導波路を形成することは難しく
一般Kl1面のうね)による光の散乱、反射などkよシ
放射パターンに干渉パターンが重畳したり、発振軸モー
ドが多軸モード化したりする仁とが多い。
るものの、活性層と、周囲の半導体層との屈折率差が大
きいため、基本横モード発振を得るための活性層幅は2
〜3μmと狭く一般に製造が難しい。また完全に滑らか
な側面を有する活性層光導波路を形成することは難しく
一般Kl1面のうね)による光の散乱、反射などkよシ
放射パターンに干渉パターンが重畳したり、発振軸モー
ドが多軸モード化したりする仁とが多い。
本発明の目的は、前述の埋め込み形程の低い発振閾値の
冥現はむつかしいが十分に制御された電流注入幅、及び
それに対応する光尋波領域を有し、プレーナストライプ
形よりも低い発振閾値を示し、注入vIts−光出力の
特性の直l&ilが良く、放射パターンが滑らかで、単
一軸モード発iが得られ易く、またプレーナストライプ
形と同程度に製造が容易な構造のInGaAsP 半
導体レーザ及びそのに遣方法を提供することにある。
冥現はむつかしいが十分に制御された電流注入幅、及び
それに対応する光尋波領域を有し、プレーナストライプ
形よりも低い発振閾値を示し、注入vIts−光出力の
特性の直l&ilが良く、放射パターンが滑らかで、単
一軸モード発iが得られ易く、またプレーナストライプ
形と同程度に製造が容易な構造のInGaAsP 半
導体レーザ及びそのに遣方法を提供することにある。
本発明によれば、メサストライプが形成されたp形Io
P基板メサストライプの上面部を除き、メサストライプ
側面から平m部の方向にノ学さが減少する形状で形成さ
れたn形ニー電泥ブロック層と、メサストライプの上面
部及びn形1nP電流ブロック層の上面をtlは均一な
厚さで覆うp形InPクラッド鳩と、p形InPクラッ
ド層の上面に形成されるIflGaAmP 活性層と、
1nGaAiP 活性層の上面に形成されるn形I
nPクラッド層とを含むことをIP#徴とする構造の半
導体レーザおよびその製造方法等が得られる。
P基板メサストライプの上面部を除き、メサストライプ
側面から平m部の方向にノ学さが減少する形状で形成さ
れたn形ニー電泥ブロック層と、メサストライプの上面
部及びn形1nP電流ブロック層の上面をtlは均一な
厚さで覆うp形InPクラッド鳩と、p形InPクラッ
ド層の上面に形成されるIflGaAmP 活性層と、
1nGaAiP 活性層の上面に形成されるn形I
nPクラッド層とを含むことをIP#徴とする構造の半
導体レーザおよびその製造方法等が得られる。
次に図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第1図は本発明のInGaAsP 半導体レーザの一実
施例を示す断面図である0幅約3μIll高さ約3μm
のメサストライプ30を有するp形InP基板1上に、
メサストライプ上面部を除き、メサ肩口から平坦部に向
い厚さがなだらかに減少して形成され’7’cn形In
P這流ブロック層2(平坦部の厚さ約1μm)、及びそ
の上に約0,5μmのtAは均一な厚さで形成されるp
形InPクラッド層3、p形ニ一層クラッドノー3の形
状をなぞるために、メサ部で湾曲する形状の厚さ約0.
2μmの発光波長1.3μmのInGaAsP活性層4
、平坦部での厚さが約3μmの、n形1nPクシッド層
5が形成さ九ている。n形工叶りラッドt45 fJ4
、及びp形1nP基板1の表面側には各々オーミック性
のn1Ill#tk4電也10、p側金属′lic極1
1が形成されて−る0この構造の半導体レーザでは、メ
サ部のみがpn接合でsb、他の平坦部はPnL’o接
合になっている。従ってp側電極を正、n側電極を負と
するバイアス電圧を印加すると、平坦部では、電流はは
とんど流れず、メサ部のみに集中して流れる。またp形
InPクラッド層3の膜厚が0.5虜と薄いため、膜面
内のシート抵抗が大きく、メサストライプ30の上面部
からInGaAsP 活性層4に向って流れる電流は
、p形IoPクラッド層3の膜面内であまり拡がらない
@従って注入電流は、はとんどメサストライプ30の上
部の、湾曲したInGaAsP活性層領域41に集中さ
れて発光再結合する・また、InGaAsP活性層4の
湾曲した領域41は等測的屈折率が周辺部よシ大きいた
め発光した光はメサストライプ上部の湾曲した領域41
で導波される0発振閾値は50mA程度であるが、メサ
ストライプ30の上部の、光導波路である湾曲したIn
GaAsP活性層領域41の中央に電流が注入されるた
め注入電流−光出力の変換効率が良く、微分量子効率と
して60チという値を得た。注入電流−光出力特性に、
キンクは見られず、片側光出力にして20mWg度まで
直線的に増加した。発根閾値Ith Ft一般に金の特
性温度Toi;t、70にとプレーナストライプ形と同
等な値を得た。また、InGaAsP活性層4は連続し
ているため、埋め込み形などのように導波路側面での光
の散乱−反射等による、放射パターンの乱れはなく、非
常に滑らかでめった。また発振軸モードも単一になシ奥
<、光出力にして□mW禅度まで単一軸モード発−振す
る素子が数多く得られた。
施例を示す断面図である0幅約3μIll高さ約3μm
のメサストライプ30を有するp形InP基板1上に、
メサストライプ上面部を除き、メサ肩口から平坦部に向
い厚さがなだらかに減少して形成され’7’cn形In
P這流ブロック層2(平坦部の厚さ約1μm)、及びそ
の上に約0,5μmのtAは均一な厚さで形成されるp
形InPクラッド層3、p形ニ一層クラッドノー3の形
状をなぞるために、メサ部で湾曲する形状の厚さ約0.
2μmの発光波長1.3μmのInGaAsP活性層4
、平坦部での厚さが約3μmの、n形1nPクシッド層
5が形成さ九ている。n形工叶りラッドt45 fJ4
、及びp形1nP基板1の表面側には各々オーミック性
のn1Ill#tk4電也10、p側金属′lic極1
1が形成されて−る0この構造の半導体レーザでは、メ
サ部のみがpn接合でsb、他の平坦部はPnL’o接
合になっている。従ってp側電極を正、n側電極を負と
するバイアス電圧を印加すると、平坦部では、電流はは
とんど流れず、メサ部のみに集中して流れる。またp形
InPクラッド層3の膜厚が0.5虜と薄いため、膜面
内のシート抵抗が大きく、メサストライプ30の上面部
からInGaAsP 活性層4に向って流れる電流は
、p形IoPクラッド層3の膜面内であまり拡がらない
@従って注入電流は、はとんどメサストライプ30の上
部の、湾曲したInGaAsP活性層領域41に集中さ
れて発光再結合する・また、InGaAsP活性層4の
湾曲した領域41は等測的屈折率が周辺部よシ大きいた
め発光した光はメサストライプ上部の湾曲した領域41
で導波される0発振閾値は50mA程度であるが、メサ
ストライプ30の上部の、光導波路である湾曲したIn
GaAsP活性層領域41の中央に電流が注入されるた
め注入電流−光出力の変換効率が良く、微分量子効率と
して60チという値を得た。注入電流−光出力特性に、
キンクは見られず、片側光出力にして20mWg度まで
直線的に増加した。発根閾値Ith Ft一般に金の特
性温度Toi;t、70にとプレーナストライプ形と同
等な値を得た。また、InGaAsP活性層4は連続し
ているため、埋め込み形などのように導波路側面での光
の散乱−反射等による、放射パターンの乱れはなく、非
常に滑らかでめった。また発振軸モードも単一になシ奥
<、光出力にして□mW禅度まで単一軸モード発−振す
る素子が数多く得られた。
以上の様に、第1図に示す構造の半導体レーザは、発振
閾値は、埋め込み形の半導体レーザ程低くはないが通常
のプレーナ形より4小さな値を示し、また高い微分量子
効率を有している@第2図は第、1図に示す半導体レニ
ザの製造方法を説明するための断面図をめられす。第2
図(a)は、(001)面op形LoP基板l上に、(
11G)方向に平行な幅2μmの7オトレジストのスト
ライプ20を通常の7オトリングラフイの手法によシ形
成した状態を示している。次に、この基板を(Br 0
2m1+メタノ一ル59m1)の混合溶液を用いて、約
お面の採さまでエツチングし、(110)方便に平行な
メサストライプ30を形成する。この状態を示すのが第
2図(b)であシ、最後にフォトレジストのストライプ
30を剥離して、t42図(C)に示す成長用のメサ基
板100を準備する。次にこのメサ基板に、液相エピタ
キシャル成長によシ、第2図(d)に示す多層膜を積層
する。成長塩層は630℃、メサ基板の熱ダメー゛ジを
防ぐためル案囲気中にPH,を導入している。最初にn
形InP電流ブロック層2を、4gのInに100mg
0InPポリクソスタルを仕込み、InPポリクリスタ
ルの全体がInに解は切らない状態の溶液、即ち2相溶
液から成長する。
閾値は、埋め込み形の半導体レーザ程低くはないが通常
のプレーナ形より4小さな値を示し、また高い微分量子
効率を有している@第2図は第、1図に示す半導体レニ
ザの製造方法を説明するための断面図をめられす。第2
図(a)は、(001)面op形LoP基板l上に、(
11G)方向に平行な幅2μmの7オトレジストのスト
ライプ20を通常の7オトリングラフイの手法によシ形
成した状態を示している。次に、この基板を(Br 0
2m1+メタノ一ル59m1)の混合溶液を用いて、約
お面の採さまでエツチングし、(110)方便に平行な
メサストライプ30を形成する。この状態を示すのが第
2図(b)であシ、最後にフォトレジストのストライプ
30を剥離して、t42図(C)に示す成長用のメサ基
板100を準備する。次にこのメサ基板に、液相エピタ
キシャル成長によシ、第2図(d)に示す多層膜を積層
する。成長塩層は630℃、メサ基板の熱ダメー゛ジを
防ぐためル案囲気中にPH,を導入している。最初にn
形InP電流ブロック層2を、4gのInに100mg
0InPポリクソスタルを仕込み、InPポリクリスタ
ルの全体がInに解は切らない状態の溶液、即ち2相溶
液から成長する。
2相溶液から成長するn形1叶層電流ブロック層2は、
溶液の一過飽和度が小さいため、平坦部の成長膜厚が約
1μmの場合メサ上部には成長しない。
溶液の一過飽和度が小さいため、平坦部の成長膜厚が約
1μmの場合メサ上部には成長しない。
次に、約10℃と十分な過飽和Rを有する溶液からZn
ドープのp形InPクラッド層3を約0,5μmの均一
な膜厚で積層する。次に約3℃の過飽和度を有する溶液
を有する溶液から厚さ約α2μmのInGaAsP活性
層4、及び約10℃の過飽和波を有する溶液から8nド
ープの口形InPクラッド#5を順次MVする。最後の
n形InPクラッド箸5の厚さは平坦部で約3μmであ
り、この程度の厚さまで積層すると表面Firsぼ平坦
−になる0以上で液相成長1相を終え最後に、全体の膜
厚を約80Jmに研磨し、n側には、Au−Ge−Ni
を用いたn例会[ttmlO1pHilにはAu−Zn
を用いたp@金緘電ff1llを合金化させて形成する
。合金化反応は鳩雰囲気中で、400℃で3分間行った
。オ・−ミック特性は良好で素子の抵抗は2Ωでめった
。
ドープのp形InPクラッド層3を約0,5μmの均一
な膜厚で積層する。次に約3℃の過飽和度を有する溶液
を有する溶液から厚さ約α2μmのInGaAsP活性
層4、及び約10℃の過飽和波を有する溶液から8nド
ープの口形InPクラッド#5を順次MVする。最後の
n形InPクラッド箸5の厚さは平坦部で約3μmであ
り、この程度の厚さまで積層すると表面Firsぼ平坦
−になる0以上で液相成長1相を終え最後に、全体の膜
厚を約80Jmに研磨し、n側には、Au−Ge−Ni
を用いたn例会[ttmlO1pHilにはAu−Zn
を用いたp@金緘電ff1llを合金化させて形成する
。合金化反応は鳩雰囲気中で、400℃で3分間行った
。オ・−ミック特性は良好で素子の抵抗は2Ωでめった
。
以上の様に本発明による製造法では、最初にメサエッチ
ングの工程う!入る本のの、液相成長における積l一致
はたかだか44と従来のプレーナストライプ形の場合と
同等であり、父、電極を全面に形成しているために、選
択拡形等の工程を必要としない笠、プロセスプレーナス
トライプ形と同程度に容易になっている0 以上の本発明の構造、及び製造法の実施−Jではp形I
nP基板を用いてrるが、n形InPを用い、全体のp
* $W形を反転させても本発明の更施例を構成できる
0また、メサ基板100上にaS電流ブロック層2を積
層しているが、その前に、全体に亘りて均一に積層する
バッファ層を積層させても良い。
ングの工程う!入る本のの、液相成長における積l一致
はたかだか44と従来のプレーナストライプ形の場合と
同等であり、父、電極を全面に形成しているために、選
択拡形等の工程を必要としない笠、プロセスプレーナス
トライプ形と同程度に容易になっている0 以上の本発明の構造、及び製造法の実施−Jではp形I
nP基板を用いてrるが、n形InPを用い、全体のp
* $W形を反転させても本発明の更施例を構成できる
0また、メサ基板100上にaS電流ブロック層2を積
層しているが、その前に、全体に亘りて均一に積層する
バッファ層を積層させても良い。
最後に本発明の特長をまとめると、発振横モードが制御
され、注入電流−光出力の直線性が良く、また微分量子
効率が高く、放射)(ターンが滑らかで単一軸モード発
振が得られやすい半導体レーザであること、またその製
造方法はプレーナストライプ形と同等に比較的容易であ
ることなどである。
され、注入電流−光出力の直線性が良く、また微分量子
効率が高く、放射)(ターンが滑らかで単一軸モード発
振が得られやすい半導体レーザであること、またその製
造方法はプレーナストライプ形と同等に比較的容易であ
ることなどである。
第1図は本発明の半導体レーザの一実施例を示す断面図
、第2図は第1図の半導体レーザの製造方法を示す工程
断面図である。図中、 1−−−−−9形InP基板、2−=−n形InP電流
ブロック層、5−=p口形nPクラッド層、4・・・−
エトGaAsP活性層、5−・−n形ニークラッド層、
10・−−n側金属電極、11・・・・−・p例会属電
極、3O−−−−p形InP基板1上に形成された<1
10> 7i%]に平行なメサストライプ、41・・
・・−・InGaAsP活性層の湾曲した領域、20・
・・・−・フォトレジストのスドライブ、100−・・
・・・InPメサ基板である。 $ / II f 0 $2図
、第2図は第1図の半導体レーザの製造方法を示す工程
断面図である。図中、 1−−−−−9形InP基板、2−=−n形InP電流
ブロック層、5−=p口形nPクラッド層、4・・・−
エトGaAsP活性層、5−・−n形ニークラッド層、
10・−−n側金属電極、11・・・・−・p例会属電
極、3O−−−−p形InP基板1上に形成された<1
10> 7i%]に平行なメサストライプ、41・・
・・−・InGaAsP活性層の湾曲した領域、20・
・・・−・フォトレジストのスドライブ、100−・・
・・・InPメサ基板である。 $ / II f 0 $2図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1)メサストライプが形成されたp形InP M板の
前記メサストライプの上面部を除き、前記メサストライ
プ側面から平坦部の方向に厚さが減少する形状で形成さ
れたn形InP電流ブシツク層と、前記メサストライプ
の上面部および前記動形IaP電流ブーツク層の上面を
ほぼ均一な厚さで覆うp形InPクラッド層と、前記p
形InPクラッド層の上面に形成されるIn(hAsP
活性層と、前記IaαmsP活性層の上面に形成される
鶴1InPり2ラド層とを含むことを特徴とする構造の
半導体レーザ。 0) 前記半導体基板、電流ブロック層、およびクラッ
ド層を構成するp形■−をn形IEIPに、n形1nP
tP形InPに変換し、pm構造aS性を反転させた
ζ七を特徴とする構造の特許請求の範囲第1項記載の半
導体レーザ0 (3) (OOX )面の〈uO>方向に平行なメサ
ストライプを形成したp形InP基板上に、前記メサス
トライプの上面部をIkき、メサ儒面部から平坦部の方
向に次第に膜厚が減少する形状でa 彎InP電流ブロ
ック層を形成し、しかる後に、はは均一な厚さのp形I
nPクラッド層と、InGaAsP活性層、およびn形
InPクラッド層とを連続して積層する仁とを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載の半導体レーザの製造方法
。 偵) 前記半導体基板、電流ブロック層、およびクラッ
ド層を構成するp形■−をn形InPに、n形IfiP
tP形InP K変換し、pm構造の極性を反転させた
ことを特徴とする特許請求の範囲第3項記載の半導体レ
ーザの製造方法0
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16301981A JPS5864085A (ja) | 1981-10-13 | 1981-10-13 | 半導体レ−ザおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16301981A JPS5864085A (ja) | 1981-10-13 | 1981-10-13 | 半導体レ−ザおよびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5864085A true JPS5864085A (ja) | 1983-04-16 |
Family
ID=15765642
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16301981A Pending JPS5864085A (ja) | 1981-10-13 | 1981-10-13 | 半導体レ−ザおよびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5864085A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0136097A2 (en) * | 1983-08-30 | 1985-04-03 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method for the production of semiconductor lasers |
US5202285A (en) * | 1990-04-26 | 1993-04-13 | Fujitsu Limited | Semiconductor laser having double heterostructure and method of producing same |
US5255281A (en) * | 1990-04-26 | 1993-10-19 | Fujitsu Limited | Semiconductor laser having double heterostructure |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS51114887A (en) * | 1975-04-01 | 1976-10-08 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Semiconductor device |
JPS52100885A (en) * | 1976-02-19 | 1977-08-24 | Sony Corp | Production of semiconductor device by liquid epitaxial growth |
JPS53117991A (en) * | 1977-03-24 | 1978-10-14 | Hitachi Ltd | Semiconductor laser |
JPS53138689A (en) * | 1977-05-06 | 1978-12-04 | Western Electric Co | Method of producing light emitting diode |
-
1981
- 1981-10-13 JP JP16301981A patent/JPS5864085A/ja active Pending
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