JPS6119186A - 二波長モノリシツク半導体レ−ザアレイの製造方法 - Google Patents
二波長モノリシツク半導体レ−ザアレイの製造方法Info
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- JPS6119186A JPS6119186A JP13948784A JP13948784A JPS6119186A JP S6119186 A JPS6119186 A JP S6119186A JP 13948784 A JP13948784 A JP 13948784A JP 13948784 A JP13948784 A JP 13948784A JP S6119186 A JPS6119186 A JP S6119186A
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
- H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
- H01S5/4031—Edge-emitting structures
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
この発明はＧａＡＱＡｓ系材料からなり発振波長の異な
る二つの半導体レーザ素子を同一基板上に集積化して二
波長モノリシック半導体レーザアレイを製造する方法に
関する。
る二つの半導体レーザ素子を同一基板上に集積化して二
波長モノリシック半導体レーザアレイを製造する方法に
関する。
（従来の技術）
従来から種々の構造の半導体レーザ素子が提案されてお
り、例えば、基本横モード発振しかつしきい値電流を低
くしたＴＳ型レーザ素子（Ｍ、Ｗａｄａｅｔ ａｌ、
ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｑｕａｎｔｕｍ ｅ
ｌｅｃｔｏｎｉｃｓ、ＱＥ−１７、［５］、ｐ、７７１
１１〜ｐ、７８０ ）とか、基本横モードで高出力発振
するＴＲ９型レーザ素子（Ｍ、Ｗａｄａ ｅｔ ａｌ。
り、例えば、基本横モード発振しかつしきい値電流を低
くしたＴＳ型レーザ素子（Ｍ、Ｗａｄａｅｔ ａｌ、
ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｑｕａｎｔｕｍ ｅ
ｌｅｃｔｏｎｉｃｓ、ＱＥ−１７、［５］、ｐ、７７１
１１〜ｐ、７８０ ）とか、基本横モードで高出力発振
するＴＲ９型レーザ素子（Ｍ、Ｗａｄａ ｅｔ ａｌ。
Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ、 ４
４．［１０］、（１９８３）ｐ、８５３）とかが知られ
ている。そして文献（昭和５８年秋季応用物理学会予稿
集９．９？）にはこれらＴＳ型及びＴＲＳ型レーザ素子
を、−回のエピタキシャル成長で、結晶成長の部分的な
速度差を利用して、同一基板上に作り込んでＧａＡＱＡ
ｓ二波長モノリシック半導体レーザアレイを作成した例
が開示されている。
４．［１０］、（１９８３）ｐ、８５３）とかが知られ
ている。そして文献（昭和５８年秋季応用物理学会予稿
集９．９？）にはこれらＴＳ型及びＴＲＳ型レーザ素子
を、−回のエピタキシャル成長で、結晶成長の部分的な
速度差を利用して、同一基板上に作り込んでＧａＡＱＡ
ｓ二波長モノリシック半導体レーザアレイを作成した例
が開示されている。
この従来公知のＧａＡＱ＾Ｓ二波長モノリシック半導
一体レーザアレイの構造を第５図に断面図で概
略的に示す０図中ＴＳはＴＳ型半導体レーザ素子を構成
する部分↑、ＴＲ９はＴＲ９型半導体レーザ素子を構成
する部分である。３１は両レーザ素子↑Ｓ及び丁ＲＳに
共通なｎ −ＧａＡｓ基板であり、レーザ素子ＴＳの部
分では基板３１の上面にテラス状にストライプ状の段差
部３２が形成されており、一方、レーザ素子ＴＲ５の部
分では基板３１の上面に二つの離間した突出部３３ａ及
び３３ｂ（リッジという）が形成されていて、このリッ
ジ３３ａ及び３３ｂ間に鳩尾状の断面形状の間隙３４が
形成されている。この基板３１の上側にｎ −Ｇａ ｔ
−ｘ ＡＱ ｘＡｓ第一クラッド層３５ 、 ｎ −Ｇ
ａｔ−ｙＡＱ７Ａｓ活性層３６、ｐ −Ｇａｔ−ｘ Ｍ
ｘＡｓ第二クラッド層３７、ｎ−ＧａＡｓ分離層３８を
順次にエピタキシャル成長させ、然る後、レーザ素子丁
Ｓ及びＴＲＳの段差部３２及び鳩尾状間隙３４のそれぞ
れの上側の部分の分離層３８の表面から亜鉛の拡散を行
って、Ｐ９−領域３８を形成し、その後に、ｎ及びＰ側
電極４０及び４１を蒸着して形成し、両レーザ素子ＴＳ
及びＴＲＳを分離するため、基板３１に達する分離溝４
２をエツチング形成している。
一体レーザアレイの構造を第５図に断面図で概
略的に示す０図中ＴＳはＴＳ型半導体レーザ素子を構成
する部分↑、ＴＲ９はＴＲ９型半導体レーザ素子を構成
する部分である。３１は両レーザ素子↑Ｓ及び丁ＲＳに
共通なｎ −ＧａＡｓ基板であり、レーザ素子ＴＳの部
分では基板３１の上面にテラス状にストライプ状の段差
部３２が形成されており、一方、レーザ素子ＴＲ５の部
分では基板３１の上面に二つの離間した突出部３３ａ及
び３３ｂ（リッジという）が形成されていて、このリッ
ジ３３ａ及び３３ｂ間に鳩尾状の断面形状の間隙３４が
形成されている。この基板３１の上側にｎ −Ｇａ ｔ
−ｘ ＡＱ ｘＡｓ第一クラッド層３５ 、 ｎ −Ｇ
ａｔ−ｙＡＱ７Ａｓ活性層３６、ｐ −Ｇａｔ−ｘ Ｍ
ｘＡｓ第二クラッド層３７、ｎ−ＧａＡｓ分離層３８を
順次にエピタキシャル成長させ、然る後、レーザ素子丁
Ｓ及びＴＲＳの段差部３２及び鳩尾状間隙３４のそれぞ
れの上側の部分の分離層３８の表面から亜鉛の拡散を行
って、Ｐ９−領域３８を形成し、その後に、ｎ及びＰ側
電極４０及び４１を蒸着して形成し、両レーザ素子ＴＳ
及びＴＲＳを分離するため、基板３１に達する分離溝４
２をエツチング形成している。
（発明が解決しようとする問題点）
上述したＰ９−領域３８は各レーザ素子ＴＳ及びＴＲ８
の電流を狭窄し、発振領域を制限するために設けられた
ものであるが、このｐ′″−領域３８の形成のための亜
鉛拡散工程に相当長い時間が掛り、又、その拡散の制御
も難しいという欠点があった。
の電流を狭窄し、発振領域を制限するために設けられた
ものであるが、このｐ′″−領域３８の形成のための亜
鉛拡散工程に相当長い時間が掛り、又、その拡散の制御
も難しいという欠点があった。
さらに、この従来の半導体レーザアレイでは、レーザ素
子丁ＲＳの発振しきい値電流が大きいので素子間の距離
を長くしなければならず、従って、半導体レーザアレイ
の小型化及び量産化に適していないという欠点があった
。
子丁ＲＳの発振しきい値電流が大きいので素子間の距離
を長くしなければならず、従って、半導体レーザアレイ
の小型化及び量産化に適していないという欠点があった
。
この発明の目的は、亜鉛拡散工程を用いずに、二つのレ
ーザ素子の発振しきい値電流の和の値が小さくなって小
型化及び量産化に適した二波長モノリシック半導体レー
ザアレイを簡単かつ容易に製造する方法を提供すること
にある。
ーザ素子の発振しきい値電流の和の値が小さくなって小
型化及び量産化に適した二波長モノリシック半導体レー
ザアレイを簡単かつ容易に製造する方法を提供すること
にある。
（問題点を解決するための手段）
この目的の達成を図るため、この発明によれば、二回の
エピタキシャル成長によって内部電流狭窄層を形成し、
かつ、ＧａＡｓ層の幅の異なる溝にＧａＭＡｓの液相エ
ピタキシャル成長を行うと１幅狭の溝では平担に成長し
及び幅広の溝では湾曲して成長すること及び湾曲部での
成長速度は平担部の成長速度よりも速いのでＭ含有量が
湾曲部で少なくなることを利用して、発振波長の異なる
二つの半導体レーザ素子を同一基板上に製造することを
要点とする。
エピタキシャル成長によって内部電流狭窄層を形成し、
かつ、ＧａＡｓ層の幅の異なる溝にＧａＭＡｓの液相エ
ピタキシャル成長を行うと１幅狭の溝では平担に成長し
及び幅広の溝では湾曲して成長すること及び湾曲部での
成長速度は平担部の成長速度よりも速いのでＭ含有量が
湾曲部で少なくなることを利用して、発振波長の異なる
二つの半導体レーザ素子を同一基板上に製造することを
要点とする。
従って、この発明によれば、
ＧａＡｓ基板上に、エピタキシャル成長とエツチングと
により、幅狭の第−溝が形成されたストライブ状の第一
突出部と、幅広の第二溝が形成された第二突出部とを平
行にかつ離間して有するＧａＡｓ層を設ける工程と、 該第一及び第二溝を含む該ＧａＡｓ層上に液相エピタキ
シャル成長によってＧａＡ１１Ａｓ第一クラッド層、Ｇ
ａＡＱＡｓ活性層及びＧａ＃Ａｓ第二クラッドりを順次
に積層させる工程と、 前記第一及び第二突出部間に該ＧａＡｌＡｓ第二クラッ
第二２参７１ 成し前記残存したＧａＡｓ層部分からなる内部電流狭窄
層をそれぞれ有する二つのレーザ素子に分離する工程と を具えることを特徴とする。
により、幅狭の第−溝が形成されたストライブ状の第一
突出部と、幅広の第二溝が形成された第二突出部とを平
行にかつ離間して有するＧａＡｓ層を設ける工程と、 該第一及び第二溝を含む該ＧａＡｓ層上に液相エピタキ
シャル成長によってＧａＡ１１Ａｓ第一クラッド層、Ｇ
ａＡＱＡｓ活性層及びＧａ＃Ａｓ第二クラッドりを順次
に積層させる工程と、 前記第一及び第二突出部間に該ＧａＡｌＡｓ第二クラッ
第二２参７１ 成し前記残存したＧａＡｓ層部分からなる内部電流狭窄
層をそれぞれ有する二つのレーザ素子に分離する工程と を具えることを特徴とする。
（作用）
この発明の方法によれ．ば、亜鉛の拡散工程によらずし
て、二回のエピタキシャル成長法を用いて内部電流狭窄
層を形成出来るので、従来に比べて製造工程が簡単かつ
容易となる。
て、二回のエピタキシャル成長法を用いて内部電流狭窄
層を形成出来るので、従来に比べて製造工程が簡単かつ
容易となる。
さらに、二回目の液相エピタキシャル成長の成長速度は
ＧａＡｓ層の第一及び第二溝の上側よりも第一及び第二
突出部の平担面の上側の方が極端に遅くなるので、平担
面の上側では第一クラッド層の厚みが著しく薄くするこ
とが出来る．従って、突出部の上側に発光領域を有する
レーザ素子の発振しきい値電流を従来よりも低下させる
ことが出来て、レーザ素子間の熱干渉を少なくすること
が出来ると共に、二つのレーザ素子の発振しきい値電流
の和の値が小さくなるため、素子間のピッチを狭くする
ことが出来、量産により製造コストの低下を図ると共に
、小型化を図ることが出来る。
ＧａＡｓ層の第一及び第二溝の上側よりも第一及び第二
突出部の平担面の上側の方が極端に遅くなるので、平担
面の上側では第一クラッド層の厚みが著しく薄くするこ
とが出来る．従って、突出部の上側に発光領域を有する
レーザ素子の発振しきい値電流を従来よりも低下させる
ことが出来て、レーザ素子間の熱干渉を少なくすること
が出来ると共に、二つのレーザ素子の発振しきい値電流
の和の値が小さくなるため、素子間のピッチを狭くする
ことが出来、量産により製造コストの低下を図ると共に
、小型化を図ることが出来る。
また、この第一及び第二溝でのＧａＡＱＡａの液相成長
速度の相違に起因して、Ｎの含有量は第−溝の上側の活
性層よりも第二溝の上側の活性層の方が少なくなるので
、同一基板上に発振波長の違うレーザ素子を集積化する
ことが出来、しかも、これ−ら溝幅を変えることによっ
て波長差を最大波長差以内の任意の波長差に設定するこ
とが出来る。
速度の相違に起因して、Ｎの含有量は第−溝の上側の活
性層よりも第二溝の上側の活性層の方が少なくなるので
、同一基板上に発振波長の違うレーザ素子を集積化する
ことが出来、しかも、これ−ら溝幅を変えることによっ
て波長差を最大波長差以内の任意の波長差に設定するこ
とが出来る。
（実施例）
以下、図面を参照してこの発明の詳細な説明する。
策ｆ紋獅
第１図（Ａ）〜（Ｅ）はこの発明の二波長モノリシック
半導体レーザアレイの製造方法を説明するための工程図
で，各図は主要製造段階でのウェハ構造の状態を路線的
に示す断面図である．第２Ｎは最初の製造段階で得られ
る基板の状態を示す部分的斜視図である。
半導体レーザアレイの製造方法を説明するための工程図
で，各図は主要製造段階でのウェハ構造の状態を路線的
に示す断面図である．第２Ｎは最初の製造段階で得られ
る基板の状態を示す部分的斜視図である。
先ず、ｐ−ＧａＡｓ基板１を用意し、通常のフォトリソ
グラフィー技術を用い化学又はドライエツチングにより
、その（１００）面の（０１１）又は＜０１１ン方向に
ストライプ方向を有し高さがそれぞれｄｌで、幅がＷｌ
で、ストライプ方向に対し垂直な断面形状を、例えば、
矩形形状とした第一及び第二基板突出部２及び３を形成
する（第１図（Ａ））、このエツチングされた基板ｌの
状態を一例として第２図に斜視図で示し、第１図（Ａ）
はこの基板のワンチップ分を断面図で路線的に示した図
である。
グラフィー技術を用い化学又はドライエツチングにより
、その（１００）面の（０１１）又は＜０１１ン方向に
ストライプ方向を有し高さがそれぞれｄｌで、幅がＷｌ
で、ストライプ方向に対し垂直な断面形状を、例えば、
矩形形状とした第一及び第二基板突出部２及び３を形成
する（第１図（Ａ））、このエツチングされた基板ｌの
状態を一例として第２図に斜視図で示し、第１図（Ａ）
はこの基板のワンチップ分を断面図で路線的に示した図
である。
図示の実施例では、幅Ｗ１を〜１５ＩＬ鳳とし、またス
トライプの高さｄｌは〜１．５ ＪＬｒａと設定する。
トライプの高さｄｌは〜１．５ ＪＬｒａと設定する。
また、両基板突出部２及び３の間の距離は二つのレーザ
素子が形成され互いに分離出来るだけの大きさを有する
ものとする．このエツチングの際残存した第一基板突出
部２の基板面を４ａとし、第二基板突出部３の基板面を
４ｂとし、さらにエツチングにより現われた基板ｌの平
担な露出面を４０とする。
素子が形成され互いに分離出来るだけの大きさを有する
ものとする．このエツチングの際残存した第一基板突出
部２の基板面を４ａとし、第二基板突出部３の基板面を
４ｂとし、さらにエツチングにより現われた基板ｌの平
担な露出面を４０とする。
次に、このようにして得られた凹凸を有する基板１上に
、電流狭窄層として供するｎ−ＧａＡｓ層５を第一回目
のエピタキシャル成長この場合には液相エピタキシャル
成長によって積層させて第１図（Ｂ）に示すようなウェ
ハ構造を得る．この成長によりＧａＡｓ層５の表面は平
担面となる。この暦５の第一及び第二基板突出部２及び
３の基板面４ａ，４ｂ上での厚さを〜１井１とし、この
表面と露出面４ｃとの間の厚みｄ２を〜２．５ＪＬ■と
する。この層５のキャリア濃度を４ Ｘ １０”ｃｍ−
”以上とすることにより、このＧａＡｓ層５に発振光に
よって生じる少数キャリアの拡散を防ぎ電流狭窄の機能
を充分に持たせることが出来る。
、電流狭窄層として供するｎ−ＧａＡｓ層５を第一回目
のエピタキシャル成長この場合には液相エピタキシャル
成長によって積層させて第１図（Ｂ）に示すようなウェ
ハ構造を得る．この成長によりＧａＡｓ層５の表面は平
担面となる。この暦５の第一及び第二基板突出部２及び
３の基板面４ａ，４ｂ上での厚さを〜１井１とし、この
表面と露出面４ｃとの間の厚みｄ２を〜２．５ＪＬ■と
する。この層５のキャリア濃度を４ Ｘ １０”ｃｍ−
”以上とすることにより、このＧａＡｓ層５に発振光に
よって生じる少数キャリアの拡散を防ぎ電流狭窄の機能
を充分に持たせることが出来る。
次に、通常のフォトリソグラフィー技術を用いてＧａＡ
ｓ層５に溝付きの第一及び第二突出部６及び７を形成す
る。このため、第１図（Ｃ）に示すように、露出面４ｃ
上であって第一及び第二基板突出部２及び３間に存在し
ているＧａＡｓ層５の部分を〜１．５ 終ｍの深さｄ３
でストライプ状にエツチングすると共に、第一及び第二
基板突出部２及び３の基板面４ａ及び４ｂの中央に存在
しているＧａＡｓ層５の部分をこのＧａＡｓ層５の表面
から第一及び第二基板突出部２及び３に達する深さまで
エツチングして第一及び第二溝８及び９を形成する。こ
のエツチングにより形成された第一突出部６の、第一１
１８の両側の残存したＧａＡｓ層部分をそれぞれ６ａ及
び８ｂで示し、第二突出部７の、第二溝９の両側の残存
したＧａＡｓ層部分をそれぞれ７ａ及び７ｂで示す、さ
らに、露出面４Ｃ上に残存したＧａＡｓ層部分を５ａと
して示す。
ｓ層５に溝付きの第一及び第二突出部６及び７を形成す
る。このため、第１図（Ｃ）に示すように、露出面４ｃ
上であって第一及び第二基板突出部２及び３間に存在し
ているＧａＡｓ層５の部分を〜１．５ 終ｍの深さｄ３
でストライプ状にエツチングすると共に、第一及び第二
基板突出部２及び３の基板面４ａ及び４ｂの中央に存在
しているＧａＡｓ層５の部分をこのＧａＡｓ層５の表面
から第一及び第二基板突出部２及び３に達する深さまで
エツチングして第一及び第二溝８及び９を形成する。こ
のエツチングにより形成された第一突出部６の、第一１
１８の両側の残存したＧａＡｓ層部分をそれぞれ６ａ及
び８ｂで示し、第二突出部７の、第二溝９の両側の残存
したＧａＡｓ層部分をそれぞれ７ａ及び７ｂで示す、さ
らに、露出面４Ｃ上に残存したＧａＡｓ層部分を５ａと
して示す。
このエツチングを化学又はドライエツチングとし、第一
及び第二溝８及び９の方向を第一及び第二基板突出部２
及び３のストライプ方向と同一の方向とする。この場合
、第一及び第二突出部６及び７の第一及び第二溝８及び
９の両側の残存したＧａＡｓ層部分の幅Ｗ２をそれぞれ
〜１５ｐ＋ｗとし、第−溝８の幅Ｗ３を〜４ｇｍとし、
第二溝９の幅Ｗ４を〜６ル層とする。また、第−溝８の
基板ｌの露出面４ｄとし、第二溝９の基板の露出面を４
ｅとする。
及び第二溝８及び９の方向を第一及び第二基板突出部２
及び３のストライプ方向と同一の方向とする。この場合
、第一及び第二突出部６及び７の第一及び第二溝８及び
９の両側の残存したＧａＡｓ層部分の幅Ｗ２をそれぞれ
〜１５ｐ＋ｗとし、第−溝８の幅Ｗ３を〜４ｇｍとし、
第二溝９の幅Ｗ４を〜６ル層とする。また、第−溝８の
基板ｌの露出面４ｄとし、第二溝９の基板の露出面を４
ｅとする。
次に、残存したＧａＡｓ層部分５ａ、 ８ａ、 ８ｂ及
び７ａ。
び７ａ。
７ｂの上側及び基板１の露出面４ｄ及び４ｅ上偏に、二
回目の液相エピタキシャル成長を行って、第１図（Ｄ）
ｉ：示すように、ｐ −Ｇａ ｔ−ｘ ＡＱ ｘＡｓ
Ａｓケーク９フ１ ｚＡｓ第二クラッドり１２及びＨ − ＧａＡｓコンタ
クト層１３を順次に成長させる．この場合、液相ピタキ
シャル成長法を用い一Ｃ各層を成長させるので、幅の狭
い第一及び第二突出部６及び７を形成しているメサスト
ライプ上では液相成長速度が極端に遅くなり、よって第
一クラッド層１０及び活性層１１の厚みを非常に薄く再
現性良く制御出来る．従って、第一クラッド層１０の厚
みを調整して、幅Ｗ３が〜４蒔１の溝８のところでは活
性層１１が平担となり、幅Ｗ４が〜６Ｐ履の溝９のとこ
ろでは活性Ｍｌｌが湾曲するようにする．尚、この場合
、層の組成は２≧ｘ＞ｙとする。
回目の液相エピタキシャル成長を行って、第１図（Ｄ）
ｉ：示すように、ｐ −Ｇａ ｔ−ｘ ＡＱ ｘＡｓ
Ａｓケーク９フ１ ｚＡｓ第二クラッドり１２及びＨ − ＧａＡｓコンタ
クト層１３を順次に成長させる．この場合、液相ピタキ
シャル成長法を用い一Ｃ各層を成長させるので、幅の狭
い第一及び第二突出部６及び７を形成しているメサスト
ライプ上では液相成長速度が極端に遅くなり、よって第
一クラッド層１０及び活性層１１の厚みを非常に薄く再
現性良く制御出来る．従って、第一クラッド層１０の厚
みを調整して、幅Ｗ３が〜４蒔１の溝８のところでは活
性層１１が平担となり、幅Ｗ４が〜６Ｐ履の溝９のとこ
ろでは活性Ｍｌｌが湾曲するようにする．尚、この場合
、層の組成は２≧ｘ＞ｙとする。
次に、第１図（Ｅ）に示すように、ｎ側電極１４及びｐ
側電極１５を蒸着し、化学或いはドライエツチングによ
って、第一及び第二基板突出部２及び３の中間の部分に
ｎ側電極１４側から基板１に達する深さでかつストライ
プ方向に分離溝１６を掘り、丁ＲＩＳ（Ｔｗｉｎ Ｒｉ
ｄｇｅ ５ｕｂｓｔｒａｔｅ Ｉｎｎｅｒ ５ｔｒｉ
ｐｅ）型レーザ素子と、Ｃ丁ＲＩＳ （ Ｃｒｅｓｃｅ
ｎｔ Ｔｗｉｎ ＲｉｄｇｅＳｕｂｓｔｒａｔｅ Ｉｎ
ｎｅｒ ５ｔｒｉｐｅ）型レーザ素子との素子分離を行
って、互いに電気的に絶縁する．この溝１５によって、
第１図（Ｄ）に示した残存したＧａＡｓ層部分５ａも両
しーザ素子丁ＳＩＳ及びＴＲｌ５用に二つのＧａＡｓ層
部分５ｂ及び５ｃに分離され、よって、ＧａＡｓ層部分
５ｂ，８ｂ及び５ｃ，Ｂａ ｔｙ）組がレーザ素子ＴＳ
ＩＳの内部電流狭窄層を、又、ＧａＡｓ層部分５ａ，？
ａ及び５ｂ，７ｂがレーザ素子ＣＴＳＩＳの内部電流狭
窄層をそれぞれ形成する．このように、結晶成長速度の
異方性を用いて、二波長モノリシック集積化半導体レー
ザアレイを形成ることが出来る。
側電極１５を蒸着し、化学或いはドライエツチングによ
って、第一及び第二基板突出部２及び３の中間の部分に
ｎ側電極１４側から基板１に達する深さでかつストライ
プ方向に分離溝１６を掘り、丁ＲＩＳ（Ｔｗｉｎ Ｒｉ
ｄｇｅ ５ｕｂｓｔｒａｔｅ Ｉｎｎｅｒ ５ｔｒｉ
ｐｅ）型レーザ素子と、Ｃ丁ＲＩＳ （ Ｃｒｅｓｃｅ
ｎｔ Ｔｗｉｎ ＲｉｄｇｅＳｕｂｓｔｒａｔｅ Ｉｎ
ｎｅｒ ５ｔｒｉｐｅ）型レーザ素子との素子分離を行
って、互いに電気的に絶縁する．この溝１５によって、
第１図（Ｄ）に示した残存したＧａＡｓ層部分５ａも両
しーザ素子丁ＳＩＳ及びＴＲｌ５用に二つのＧａＡｓ層
部分５ｂ及び５ｃに分離され、よって、ＧａＡｓ層部分
５ｂ，８ｂ及び５ｃ，Ｂａ ｔｙ）組がレーザ素子ＴＳ
ＩＳの内部電流狭窄層を、又、ＧａＡｓ層部分５ａ，？
ａ及び５ｂ，７ｂがレーザ素子ＣＴＳＩＳの内部電流狭
窄層をそれぞれ形成する．このように、結晶成長速度の
異方性を用いて、二波長モノリシック集積化半導体レー
ザアレイを形成ることが出来る。
次に、このレーザアレイの各レーザ素子の動作原理を説
明する。
明する。
第１図（Ｅ）に示す構造において、ｐ側電極１５を接地
しｎ側電極１４に負電圧を印加すると、活性層１１に電
流が流れ、この電流は電流狭窄層５ｂ，５ｃ，８ａ６ｂ
及び５ｂ，５ｃ，７ａ，７ｂによッテ制限され、従ッテ
。
しｎ側電極１４に負電圧を印加すると、活性層１１に電
流が流れ、この電流は電流狭窄層５ｂ，５ｃ，８ａ６ｂ
及び５ｂ，５ｃ，７ａ，７ｂによッテ制限され、従ッテ
。
発振領域は第１図（Ｅ）に斜線を付して示した平担な活
性層部分１１ａ及び湾曲した活性層部分１１ｂに制限さ
れる。
性層部分１１ａ及び湾曲した活性層部分１１ｂに制限さ
れる。
レーザ素子ＴＲｌ５では電流狭窄層５ｂ，８ｂ及び５ｃ
６ａに近接した活性層１１で発振する光はこの電流狭窄
層５ｂ，Ｅｌｂ及び５ｃ，’８ａで吸収されるので、こ
の部分の実効′屈折率が下がり、横方向にも光が閉じ込
められ、高出力まで横基本モード発振が得られる。また
、電流狭窄層５ｂ、８ｂ及び５ｃ、 ８ａのメサストラ
イプ上の第一クラッド層１０の厚さを非常に薄く、例え
ば、〜０．２ｐ層とすることが出来るので、発振しきい
値電流を小さくすることが出来る。また、２≧Ｘと設定
することにより電流狭窄層５ｂ、１ｌｌｂ及び５ｃ、
Ｂａ側に光が漏れ易くしておくと、上述の理由により高
出力まで横基本モード発振を容易に確保することが出来
る。
６ａに近接した活性層１１で発振する光はこの電流狭窄
層５ｂ，Ｅｌｂ及び５ｃ，’８ａで吸収されるので、こ
の部分の実効′屈折率が下がり、横方向にも光が閉じ込
められ、高出力まで横基本モード発振が得られる。また
、電流狭窄層５ｂ、８ｂ及び５ｃ、 ８ａのメサストラ
イプ上の第一クラッド層１０の厚さを非常に薄く、例え
ば、〜０．２ｐ層とすることが出来るので、発振しきい
値電流を小さくすることが出来る。また、２≧Ｘと設定
することにより電流狭窄層５ｂ、１ｌｌｂ及び５ｃ、
Ｂａ側に光が漏れ易くしておくと、上述の理由により高
出力まで横基本モード発振を容易に確保することが出来
る。
次に、レーザ素子ＣＴＲｌ５につき説明する。第二突出
部７ （７ａ、７ｂ）の第二溝９の幅が広いので、活性
層１１が湾曲し、中央部の発振領域１１ｂを形成する部
分の膜厚が厚くなり、従って、活性層１１に一種のリブ
型光導波路が設けられた構造となるため、光の閉込めが
行われる。また、高出力になったときでも、第一クラッ
ド層１０の厚みの薄いところでは漏れた光は電流狭窄層
５ｃ、？ａ及び５ｂ、７ｂで吸収されるので、活性層１
１の実効屈折率が下り、よって、横基本モード発振が確
保される。また、レーザ素子ＴＲｌ５と同様な原理で、
２≧Ｘと設定すると、横基本モードを容易に確保出来る
。また、この湾曲部での結晶成長は速いので、層が取り
込まれにくい、つまり、成長速度の速い部分では層の含
有量が少なくなり、バンドギャップも狭くなる。その結
果、レーザ素子ＴＲｌ５よりもレーザ素子ＣＴＲｌ５の
方が発振波長が７８０ｎ■帯では〜３Ｏｎｍはど長くな
る。このように、電流狭窄層の第一溝８及び第二溝９の
溝幅を変えることによって二波長モノリシック集積化半
導体レーザアレイを形成することが出来る。
部７ （７ａ、７ｂ）の第二溝９の幅が広いので、活性
層１１が湾曲し、中央部の発振領域１１ｂを形成する部
分の膜厚が厚くなり、従って、活性層１１に一種のリブ
型光導波路が設けられた構造となるため、光の閉込めが
行われる。また、高出力になったときでも、第一クラッ
ド層１０の厚みの薄いところでは漏れた光は電流狭窄層
５ｃ、？ａ及び５ｂ、７ｂで吸収されるので、活性層１
１の実効屈折率が下り、よって、横基本モード発振が確
保される。また、レーザ素子ＴＲｌ５と同様な原理で、
２≧Ｘと設定すると、横基本モードを容易に確保出来る
。また、この湾曲部での結晶成長は速いので、層が取り
込まれにくい、つまり、成長速度の速い部分では層の含
有量が少なくなり、バンドギャップも狭くなる。その結
果、レーザ素子ＴＲｌ５よりもレーザ素子ＣＴＲｌ５の
方が発振波長が７８０ｎ■帯では〜３Ｏｎｍはど長くな
る。このように、電流狭窄層の第一溝８及び第二溝９の
溝幅を変えることによって二波長モノリシック集積化半
導体レーザアレイを形成することが出来る。
乳工里１１ ′
第３図はこの発明の第二実施例を説明するための半導体
レーザアレイの断面を示す路線図である。尚、この図に
おいて、第１図（Ａ）〜（Ｅ）に示した構成成分と同様
な構成成分については同一の符合を付して示す。
レーザアレイの断面を示す路線図である。尚、この図に
おいて、第１図（Ａ）〜（Ｅ）に示した構成成分と同様
な構成成分については同一の符合を付して示す。
この実施例では、基板ｌに予め形成する第一及び第二基
板突出部２及び３の断面を台形形状とし、これら第一及
び第二突出部２及び３が形成された基板面上に、−気相
、有機金属気相或いは分子線等の等方エピタキシャル成
長を行いて、ＧａＡｓ層５を厚さｄａｃｄａ＝〜１ル脂
）で積層し、然る後、これら突出部２及び３の中央にエ
ツチングによって第一及び第二溝８及び９を形成しする
。続いて、第一クラッド層１０．活性層１１．第二クラ
ッド層１２及びコンタクト層１３を液相エピタキシャル
成長させた後、ｎ側電極１４及びｐ側電極１５を形成し
、次に分離溝１６をエツチングして設け、ＴＭＩＳ（Ｔ
ｗｉｎ Ｎｅ５ａ Ｉｎｎｅｒ ５ｔｒｉｐｅ）
型 し − ザ と 、ＣＴＭＩＳ（
Ｃｒｅｓｅｎｔ Ｔｗｉｎ Ｍｅｓａ Ｉｎｎｅｒ ５
ｔｒｉｐｅ）型レーザとに分離する。
板突出部２及び３の断面を台形形状とし、これら第一及
び第二突出部２及び３が形成された基板面上に、−気相
、有機金属気相或いは分子線等の等方エピタキシャル成
長を行いて、ＧａＡｓ層５を厚さｄａｃｄａ＝〜１ル脂
）で積層し、然る後、これら突出部２及び３の中央にエ
ツチングによって第一及び第二溝８及び９を形成しする
。続いて、第一クラッド層１０．活性層１１．第二クラ
ッド層１２及びコンタクト層１３を液相エピタキシャル
成長させた後、ｎ側電極１４及びｐ側電極１５を形成し
、次に分離溝１６をエツチングして設け、ＴＭＩＳ（Ｔ
ｗｉｎ Ｎｅ５ａ Ｉｎｎｅｒ ５ｔｒｉｐｅ）
型 し − ザ と 、ＣＴＭＩＳ（
Ｃｒｅｓｅｎｔ Ｔｗｉｎ Ｍｅｓａ Ｉｎｎｅｒ ５
ｔｒｉｐｅ）型レーザとに分離する。
この実施例の場合にも、残存したＧａＡｓ層部分５ｃ８
ａ、及び５ｂ、８ｂがＴＭＩＳ型レーザの電流狭窄層を
形成し、同様にＧａＡｓ層部分５ｃ、７ａ及び５ｂ、？
ｂがＣＴＭＩＳ レーザの電流狭窄層を形成している。
ａ、及び５ｂ、８ｂがＴＭＩＳ型レーザの電流狭窄層を
形成し、同様にＧａＡｓ層部分５ｃ、７ａ及び５ｂ、？
ｂがＣＴＭＩＳ レーザの電流狭窄層を形成している。
この電流狭窄層に関する各輻Ｗ２．Ｗ、、Ｗ４は第一実
施例と同一の値を選定することが出来る。また電流狭窄
層のキャリア濃度を４ Ｘ １０” ｃ■−３以上とす
る０、その他の点については、第一実施例の場合と同じ
であるので説明を省略する。
施例と同一の値を選定することが出来る。また電流狭窄
層のキャリア濃度を４ Ｘ １０” ｃ■−３以上とす
る０、その他の点については、第一実施例の場合と同じ
であるので説明を省略する。
第ｉｔ良倒
第４図はこの発明の第三実施例を説明するためのレーザ
アレイの断面を路線的に示す図である。
アレイの断面を路線的に示す図である。
尚、この図において、第１図（Ａ）〜（Ｅ）に示した構
成成分と同様な構成成分については同一の符合を付して
示す。
成成分と同様な構成成分については同一の符合を付して
示す。
この実施例では、上述した第一及び第二実施例の場合と
は異なり、ＧａＡｓ基板ｌに予め第一及び第二基板突出
部を形成せずに、この基板１の平担面上に直接ＧａＡｓ
層５を成長させ、その後は第一実施例と同様に各処理を
行ってＴＭ ＩＳ型レーザと、ＧＴＭＩＳ型レーザを形
成したものである。尚、この実施例においては、電流狭
窄層に関する幅寸法Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４は第一実施例と同
じに設定することが出来る。電流狭窄層の各突出部８ａ
、８ｂ、７ａ、７ｂの厚みｄ５を〜１．７ ｐ、ｍとし
、その残存したＧａＡｓ層部分５ｂ、５ｃの厚みｄ６を
〜ＩＩＬｍとし、第一及び第二溝８及び９の負荷さをｄ
７を〜２ル腸とする。
は異なり、ＧａＡｓ基板ｌに予め第一及び第二基板突出
部を形成せずに、この基板１の平担面上に直接ＧａＡｓ
層５を成長させ、その後は第一実施例と同様に各処理を
行ってＴＭ ＩＳ型レーザと、ＧＴＭＩＳ型レーザを形
成したものである。尚、この実施例においては、電流狭
窄層に関する幅寸法Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４は第一実施例と同
じに設定することが出来る。電流狭窄層の各突出部８ａ
、８ｂ、７ａ、７ｂの厚みｄ５を〜１．７ ｐ、ｍとし
、その残存したＧａＡｓ層部分５ｂ、５ｃの厚みｄ６を
〜ＩＩＬｍとし、第一及び第二溝８及び９の負荷さをｄ
７を〜２ル腸とする。
また、キャリア濃度も４Ｘ１０′８ｃ鳳−３以上である
。その他の点については第一実施例と同様であるので、
その説明を省略する。
。その他の点については第一実施例と同様であるので、
その説明を省略する。
尚、上述した各実施例では基板ｌｔｐ型としたが、ｎ型
基板を使用することも出来る。その場合、これに対応し
て他の各層の導電型を反転させる。
基板を使用することも出来る。その場合、これに対応し
て他の各層の導電型を反転させる。
また、コンタクト層１２はＧａＡｓ材料以外の材料を用
いることが出来る。
いることが出来る。
（発明の効果）
上述した説明からも明らかなように、この発明によれば
、二回のエピタキシャル成長によって内部電流狭窄層を
作り込むので、従来の亜鉛拡散工程を必要とする場合よ
りも製造工程が著しく簡単となると共に、製造時間も短
縮する。
、二回のエピタキシャル成長によって内部電流狭窄層を
作り込むので、従来の亜鉛拡散工程を必要とする場合よ
りも製造工程が著しく簡単となると共に、製造時間も短
縮する。
さらに、この発明により製造されたレーザアレイの丁Ｒ
ＩＳ又はＴＭＩＳ型レーザ素子は従来のＴＲ５型レーザ
素子よりも発嫁しきい値電流が３０ｍＡはど低下し、Ｃ
ＴＲｌ５又はＧＴにＩＳ型レーザは従来のＴＳ型レーザ
よりも発振しきい値電流が１０ｍＡ程度低下するので、
高出力動作を行ってもＴＳＩＳ型レーザ素子への熱干渉
が少なくなるという利点がある。
ＩＳ又はＴＭＩＳ型レーザ素子は従来のＴＲ５型レーザ
素子よりも発嫁しきい値電流が３０ｍＡはど低下し、Ｃ
ＴＲｌ５又はＧＴにＩＳ型レーザは従来のＴＳ型レーザ
よりも発振しきい値電流が１０ｍＡ程度低下するので、
高出力動作を行ってもＴＳＩＳ型レーザ素子への熱干渉
が少なくなるという利点がある。
また、二つのレーザ素子の合計の発振しきい値電流は従
来の場合よりも低下するので、各レーザ素子間のピッチ
を従来の場合よりも狭くすることが出来、従って、量産
効果により製造価格を低減することが出来る。
来の場合よりも低下するので、各レーザ素子間のピッチ
を従来の場合よりも狭くすることが出来、従って、量産
効果により製造価格を低減することが出来る。
さらに、電流狭窄層の突出部に形成しである溝の幅を各
レーザ素子毎に異る寸法とすることによって、量レーザ
素子のから発振する光の波長差を最大波長差以内で変え
ることが出来る。
レーザ素子毎に異る寸法とすることによって、量レーザ
素子のから発振する光の波長差を最大波長差以内で変え
ることが出来る。
この発明により製造された二波長七ノ０シック半導体レ
ーザアレイは消去及び記録可能な光デイスクメモリや、
波長多重通信などの分野での応用が期待されている。
ーザアレイは消去及び記録可能な光デイスクメモリや、
波長多重通信などの分野での応用が期待されている。
第１図（Ａ）〜（Ｅ）はこの発明の二波長モノリシック
半導体レーザアレイの製造方法を説明するための製造工
程図、 第２図は第１図（Ａ）に示した製造段階での基板れ説明
するための二波長モノリシック半導体レーザアレイの路
線的断面図、 第５図は従来の二波長モノリシック半導体レーザアレイ
を示す断面図である。 １・・・ＧａＡｓ基板、 ２・・・第一基板突
出部３・・・第二基板突出部、 ４ａ、４ｂ・・・基
板面４ｃ、４ｄ、４ｅ−露出面、 ５ ・・−Ｇａ
ｐｓ層５ａ、５ｂ、５ｃ、６ａ、８ｂ、？ａ、７ｂ・・
・ＧａＡｓ層部分′６・・・第一突出部、 ７・・
・第二突出部８・・・第−溝、 ９・・・第二
溝１Ｏ−−−Ｇａｔ−ｘ ＡＱＸＡ８第一クラワークラ
フ１層１１ａ７−ｙ ＡＱｙＡｓ活性層１１ａ、ｌｌｂ
・・・発光領域 １２・−Ｇａ ｔ−ｚ ＡＱ ｚＡｓ第二クラッド層１
３・・・ＧａＡｓコンタクト層、１４・・・ｎ側電極１
５・・・ｐ側電極、 ＩＢ・・・分離溝（５ｃ、
８ａ；５ｂ、８ｂ） 、 （５ｃ、７ａ；５ｂ、７ｂ）
・・・内部電流狭窄層。 第１図 第２図 第３図 ／Ａ
半導体レーザアレイの製造方法を説明するための製造工
程図、 第２図は第１図（Ａ）に示した製造段階での基板れ説明
するための二波長モノリシック半導体レーザアレイの路
線的断面図、 第５図は従来の二波長モノリシック半導体レーザアレイ
を示す断面図である。 １・・・ＧａＡｓ基板、 ２・・・第一基板突
出部３・・・第二基板突出部、 ４ａ、４ｂ・・・基
板面４ｃ、４ｄ、４ｅ−露出面、 ５ ・・−Ｇａ
ｐｓ層５ａ、５ｂ、５ｃ、６ａ、８ｂ、？ａ、７ｂ・・
・ＧａＡｓ層部分′６・・・第一突出部、 ７・・
・第二突出部８・・・第−溝、 ９・・・第二
溝１Ｏ−−−Ｇａｔ−ｘ ＡＱＸＡ８第一クラワークラ
フ１層１１ａ７−ｙ ＡＱｙＡｓ活性層１１ａ、ｌｌｂ
・・・発光領域 １２・−Ｇａ ｔ−ｚ ＡＱ ｚＡｓ第二クラッド層１
３・・・ＧａＡｓコンタクト層、１４・・・ｎ側電極１
５・・・ｐ側電極、 ＩＢ・・・分離溝（５ｃ、
８ａ；５ｂ、８ｂ） 、 （５ｃ、７ａ；５ｂ、７ｂ）
・・・内部電流狭窄層。 第１図 第２図 第３図 ／Ａ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ＧａＡｓ基板上に、エピタキシャル成長とエッチン
グとにより、幅狭の第一溝が形成されたストライプ状の
第一突出部と、幅広の第二溝が形成された第二突出部と
を平行にかつ離間して有するＧａＡｓ層を設ける工程と
、 該第一及び第二溝を含む該ＧａＡｓ層上に液相エピタキ
シャル成長によってＧａＭＡｓ第一クラッド層、ＧａＡ
ｌＡｓ活性層及びＧａＡｌＡｓ第二クラッド層を順次に
積層させる工程と、 前記第一及び第二突出部間に該ＧａＡｌＡｓ第二クラッ
ド層側から前記ＧａＡｓ基板に達する分離溝を形成し前
記残存したＧａＡｓ層部分からなる内部電流狭窄層をそ
れぞれ有する二つのレーザ素子に分離する工程と を具えることを特徴とする二波長モノリシック半導体レ
ーザアレイの製造方法。 ２、特許請求の範囲第１項記載の二波長モノリシック半
導体レーザアレイの製造方法において、前記ＧａＡｓ基
板に予めストライプ状の第一及び第二基板突出部を設け
た後に前記ＧａＡｓ層を形成し、この場合、該ＧａＡｓ
層の第一及び第二突出部を前記第一及び第二基板突出部
の上側の当該ＧａＡｓ層部分でそれぞれ形成すると共に
、前記第一及び第二溝を前記第一及び第二基板突出部の
中央にこれら第一及び第二基板突出部に達する深さまで
それぞれ形成することを特徴とする二波長モノリシック
半導体レーザアレイの製造方法。 ３、特許請求の範囲第２項記載の二波長モノリシック半
導体レーザアレイの製造方法において、前記第一及び第
二基板突出部のストライプ方向に垂直な断面形状を矩形
形状とし、前記ＧａＡｓ層のエピタキシャル成長を液相
エピタキシャル成長とすることを特徴とする二波長モノ
リシック半導体レーザアレイの製造方法。 ４、特許請求の範囲第２項記載の二波長モノリシック半
導体レーザアレイの製造方法において、前記第一及び第
二基板突出部のストライプ方向に垂直な断面形状を台形
形状とし、前記ＧａＡｓ層のエピタキシャル成長を等方
性エピタキシャル成長とすることを特徴とする二波長モ
ノリシック半導体レーザアレイの製造方法。 ５、特許請求の範囲第１項記載の二波長モノリシック半
導体レーザアレイの製造方法において、前記ＧａＡｓ基
板の平担面上に前記ＧａＡｓ層を形成し、該ＧａＡｓ層
のエピタキシャル成長を液相エピタキシャル成長とする
ことを特徴とする二波長モノリシック半導体レーザアレ
イの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13948784A JPS6119186A (ja) | 1984-07-05 | 1984-07-05 | 二波長モノリシツク半導体レ−ザアレイの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13948784A JPS6119186A (ja) | 1984-07-05 | 1984-07-05 | 二波長モノリシツク半導体レ−ザアレイの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6119186A true JPS6119186A (ja) | 1986-01-28 |
Family
ID=15246394
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13948784A Pending JPS6119186A (ja) | 1984-07-05 | 1984-07-05 | 二波長モノリシツク半導体レ−ザアレイの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6119186A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62296587A (ja) * | 1986-06-17 | 1987-12-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レ−ザアレイ装置 |
| JPS63181492A (ja) * | 1987-01-23 | 1988-07-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
| US5151572A (en) * | 1989-05-12 | 1992-09-29 | Prevent-A-Crime International, Inc. | Method of making a stencil for etching glass |
| WO2011145283A1 (ja) * | 2010-05-20 | 2011-11-24 | パナソニック株式会社 | 窒化物半導体発光素子および窒化物半導体発光素子の製造方法 |
-
1984
- 1984-07-05 JP JP13948784A patent/JPS6119186A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62296587A (ja) * | 1986-06-17 | 1987-12-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レ−ザアレイ装置 |
| JPS63181492A (ja) * | 1987-01-23 | 1988-07-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
| US5151572A (en) * | 1989-05-12 | 1992-09-29 | Prevent-A-Crime International, Inc. | Method of making a stencil for etching glass |
| WO2011145283A1 (ja) * | 2010-05-20 | 2011-11-24 | パナソニック株式会社 | 窒化物半導体発光素子および窒化物半導体発光素子の製造方法 |
| US9006778B2 (en) | 2010-05-20 | 2015-04-14 | Panasonic Intellectual Property Mangement Co., Ltd. | Nitride semiconductor light emitting device and method of manufacturing the same |
| JP5789782B2 (ja) * | 2010-05-20 | 2015-10-07 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 窒化物半導体発光素子および窒化物半導体発光素子の製造方法 |
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