JPS6124839B2 - - Google Patents

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JPS6124839B2
JPS6124839B2 JP2583581A JP2583581A JPS6124839B2 JP S6124839 B2 JPS6124839 B2 JP S6124839B2 JP 2583581 A JP2583581 A JP 2583581A JP 2583581 A JP2583581 A JP 2583581A JP S6124839 B2 JPS6124839 B2 JP S6124839B2
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JP
Japan
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striped mesa
mesa structure
semiconductor substrate
double heterojunction
manufacturing
Prior art date
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JP2583581A
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JPS57139983A (en
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Akira Suzuki
Mitsunori Sugimoto
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NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
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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
    • H01S5/40Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H01S5/4031Edge-emitting structures
    • 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
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    • 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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    • H01S5/40Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、埋め込み型ダブルヘテロ接合レーザ
素子の、特に、波長多重通信用埋め込み型ダブル
ヘテロ接合レーザ素子の改良に関する。
InGaAsP系混晶を組成とする埋め込み型ダブ
ルヘテロ接合レーザ素子は、その低発振しきい値
電流及び横モード安定性の特徴により広く、光フ
アイバ通信装置内で使用されている。一方、光フ
アイバ通信の一層の大伝送容量化を目的として
1.0〜1.6μmの広い波長範囲を有効に利用した波
長多重光フアイバ通信システムが注目されてい
る。そして、波長多重光フアイバ通信システムの
光源として、一つの半導体基板上に各々、バンド
ギヤツプエネルギーが異なる活性層を有する複数
の埋め込み型ダブルヘテロ接合レーザ素子を構成
することが必要である。
しかしながら、従来の液相エピタキシヤル成長
法により作成されたウエーフアにおいては、その
成長層のバンドギヤツプエネルギーはウエーフア
内で均一になる為、前述のような一つの半導体基
板上に、バンドギヤツプエネルギーが異なる活性
層を有し、広い波長範囲で複数の発振波長のレー
ザ素子を集積化することは困難であつた。
本発明の目的はその問題を解決し、一つの半導
体基板上に各々バンドギヤツプエネルギーが異な
る活性層と異なる発振波長を有する複数の埋め込
み形ダブルヘテロ接合レーザ素子を容易に構成す
る為の新規な製造方法を提供することにある。
本発明によれば複数のストライプ状メサ構造を
する半導体基板と、前記ストライプ状メサ構造の
上部に形成された活性領域と、該活性領域を埋め
込むように形成されたクラツド領域とを含む埋め
込み形ダブルヘテロ接合レーザ素子の製造方法に
おいて、ストライプ幅が異なる複数のストライプ
状メサ構造を有する半導体基板に、互いに異なる
波長組成と互いに異なる過冷却度を有する複数の
融液を順に接触させ、前記各過冷却度の大きさで
エピタキシヤル成長するストライプ幅以上のスト
ライプ状メサ構造上部にのみ選択的に活性層をエ
ピタキシヤル成長させることを特徴とする埋め込
み形ダブルヘテロ接合レーザ素子の製造方法が得
られる。
次に図面を参照して本発明を詳細に説明する。
第1図は、本発明の一実施例に関し、その共振器
の軸と直角方向断面を表わすものである。本実施
例は、各々ストライプ幅の異なるストライプ状メ
サ構造1a,1b,1cを有する半導体基板1に
エピタキシヤル成長された第一の活性領域2aを
含む第一の半導体層2、第一のクラツド領域3
a、第二の活性領域3bを含む第二の半導体層
3、第二のクラツド領域4a,4b、第三の活性
領域4cを含む第三の半導体層4、第三のクラツ
ド領域5、第四のクラツド領域6、Zn拡散領域
7a,7b,7cを含む第五のクラツド領域7、
Zn拡散領域8a,8b,8cを含む電極形成層
8、更に半導体基板1及び電極形成層8の表面に
形成されたそれぞれn側電極10及びp側電極9
a,9b,9cより構成されている。半導体基板
1は面方位(100)、導電形n形のInP単結晶で厚
さ約70μm、ストライプ状メサ構造1aは、メサ
上部の幅約3μm、高さ約4μm、ストライプ状
メサ構造1bはメサ上部の幅約2μm、高さ約4
μm、ストライプ状メサ構造1cはメサ上部の幅
約1μm、高さ約4μm、第一の半導体層2は発
振波長が1.58μm禁制帯幅0.79eVに相当する
In0.64Ga0.36As0.60P0.20で厚さ約0.1μm、第二の
半導体層3は発振波長が1.3μm禁制帯領幅
0.95eVに相当するIn0.74Ga0.26As0.56P0.44で厚さ約
0.1μm、第三の半導体層4は発振波長が1.1μm
禁制帯幅1.13eVに相当するIn0.89Ga0.11As0.24P0.76
で厚さ約0.1μm、第三のクラツド領域5は禁制
帯幅1.35eVの導電形P形のInPで厚さ約0.3μm、
第四のクラツド領域6は導電形n形のInPで厚さ
約0.4μm、第五のクラツド領域7は、上部表面
を平滑するためのもので導電形p形のInpから成
り、厚さ約4μm、電極形成層8は、p側電極9
とのオーム性接触を容易にするためのもので導電
形P形のIn0.74Ga1.26As0.56P0.44から成り、厚さ約
0.5μmである。又、p側電極9a,9b,9c
はAu−Zn合金より成りエツチングにより電気的
に分離されており、n側電極10はAu−Ge−Ni
合金より形成されている。そして、素子の共振器
長は約200μmであり、各ストライプ状メサ構造
の間隔は約100μmである。
本発明は、ストライプ状メサ構造を有する
(100)面InP基板上への液相エピタキシヤル成長
の特徴的な性質を応用したものである。即ち、ス
トライプ状メサ構造のストライプ幅が1μm以上
5μm以下の場合、そのストライプ状メサ構造へ
エピタキシヤル成長にする成長層の膜厚は、液相
エピタキシヤル成長において、融液の冷却速度及
び成長時間を与えた時、融液の過冷却度及びスト
ライプ状メサ構造のストライプ幅の関数として一
意に定められる。そして、特に、過冷却度及びス
トライプ幅をある適当な条件に選ぶことにより、
ストライプ状メサ構造上へエピタキシヤル成長す
る成長層の膜厚をゼロにすることができる。この
条件には、ストライプ幅が狭いほど許容できる過
冷却度は大きく、又、ストライプ幅が拡いほぼ許
容できる過冷却度は小さいという関係がある。従
つてある混晶組成の融液に適当な過冷却度を与え
て、各々ストライプ幅が異なる複数のストライプ
状メサ構造を有する(100)面InP基板上へ液相
エピタキシヤル成長を行えば、上述の原理に従い
その過冷却度に対応するストライプ幅以上のスト
ライプ状メサ構造上にのみ選択的にエピタキシヤ
ル成長層を形成することができるわけである。
実施例で示すように、発振波長1.58μm、禁制
帯域0.79eVに相当するIn0.64Ga0.36As0.80P0.44の液
相エピタキシヤル成長に於て、融液の過冷却度を
ストライプ幅3μmのストライプ状メサ構造1a
上にのみエピタキシヤル成長し、ストライプ幅2
μm及び1μmのストライプ状メサ構造1b,1
c上にはエピタキシヤル成長しない過冷却度1℃
にとれば、ストライプ状メサ構造1a上にのみ選
択的にIn0.64Ga0.36As0.80P0.20より成る第一の活性
領域2aを形成することができる。同様に、発振
波長1.3μm、禁制帯幅0.95eVに相当する
In0.74Ga0.26As0.56P0.44の液相エピタキシヤル成長
に於ては過冷却度を3℃にとれば、ストライプ状
メサ構造1a及び1b上に選択的に
In0.74Ga0.26As0.56P0.44より成る第一のクラツド領
域3a及び第二の活性領域3bを形成することが
でき、さらに、発振波長1.1μm、禁制帯幅
1.13eVに相当するIn0.89Ga0.11As0.24P0.76の液相エ
ピタキシヤル成長に於ては、過冷却度を5℃にと
ればストライプ状メサ構造1a,1b,1c上に
In0.89Ga0.11As0.24P0.76より成る第二のクラツド領
域4a,4b及び第三の活性領域4cを形成する
ことができる。
ストライプ状メサ構造1a上には、
In0.64Ga0.36As0.80P0.20層、In0.74Ga0.26As0.56P0.44
層、In0.89Ga0.11As0.24P0.76層が順次形成されてい
るが、注入された電子、正孔の発光再結合は、最
も禁制帯幅の小さい層で行なわれる為
In0.64Ga0.36As0.80P0.20層のみ活性層として動作
し、一方、各層間のヘテロ障壁高も十分大きい
為、In0.74Ga0.26As0.56P0.44層及び
In0.89Ga0.11As0.24P0.76層はキヤリア閉じ込め層と
して動作する。従つてストライプ状メサ構造1a
上に形成された埋め込み型半導体レーザ素子は発
振波長1.58μmの半導体レーザ素子として動作す
る。同様に、ストライプ状メサ構造1b上に形成
された埋め込み型半導体レーザ素子は発振波長
1.3μm、ストライプ状メサ構造1c上に形成さ
れた埋め込み型半導体レーザ素子は発振波長1.1
μmの半導体レーザ素子として各々動作する。
尚、実施例に於て、第二のクラツド層6及び
Zn拡散領域7a,7b,7c,8a,8b,8
cは各埋め込み型半導体レーザ素子の活性層に有
効に電流を注入し、かつ、各レーザ素子を電気的
に分離する為のものであるが、より完全にする為
に、クラツド領域のメサエツチング等を併用する
ことも可能であろう。
最後に、本発明が有する特徴を要約すれば、一
つの半導体基板上に各々異なる発振波長を有する
埋め込み型ダブルヘテロ接合レーザ素子を一回の
液相エピタキシヤル成長プロセスで容易に構成す
ることができることである。
【図面の簡単な説明】
第1図は一実施例の断面を表わすものである。 図中、1……半導体基板、1a,1b,1c…
…ストライプ状メサ構造、2a……第一の活性領
域、2……半導体層、3a……第一のクラツド領
域、3b……第二の活性領域、3……半導体層、
4a,4b……第二のクラツド領域、4c……第
三の活性領域、4……半導体層、5……第三のク
ラツド領域、6……第四のクラツド領域、7a,
7b,7c……Zn拡散領域、7……第五のクラ
ツド領域、8a,8b,8c……Zn拡散領域、
8……電極形成層、9a,9b,9c……P側電
極、10……n側電極である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 複数のストライプ状メサ構造を有する半導体
    基板と、前記ストライプ状メサ構造の上部に形成
    された活性領域と、該活性領域を埋め込むように
    形成されたクラツド領域とを含む埋め込み形ダブ
    ルヘテロ接合レーザ素子の製造方法において、ス
    トライプ幅が異なる複数のストライプ状メサ構造
    を有する半導体基板上に、互いに異なる波長組成
    と互いに異なる過冷却度を有する複数の融液を順
    に接触させ、前記各過冷却度の大きさでエピタキ
    シヤル成長するストライプ幅以上のストライプ状
    メサ構造上部にのみ選択的に活性層をエピタキシ
    ヤル成長させることを特徴とする埋め込み形ダブ
    ルヘテロ接合レーザ素子の製造方法。 2 前記半導体基板がInP単結晶より成り、活性
    層がInGaAsP系混晶より成ることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の埋め込み形ダブルヘ
    テロ接合レーザ素子の製造方法。 3 前記ストライプ状メサ構造が1μm以上5μ
    m以下のストライプ幅を有することを特徴とする
    特許請求の範囲第2項記載の埋め込み形ダブルヘ
    テロ接合レーザ素子の製造方法。
JP2583581A 1981-02-24 1981-02-24 Buried double heterojunction laser element Granted JPS57139983A (en)

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JPS57139983A JPS57139983A (en) 1982-08-30
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS59165487A (ja) * 1983-03-09 1984-09-18 Sharp Corp 半導体レ−ザアレイ素子
JPS61203693A (ja) * 1985-03-06 1986-09-09 Sharp Corp 半導体レ−ザ
JPS63181493A (ja) * 1987-01-23 1988-07-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体レ−ザアレイ装置
US5436193A (en) * 1993-11-02 1995-07-25 Xerox Corporation Method of fabricating a stacked active region laser array

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