JPS6213090A - 半導体レ−ザ - Google Patents
半導体レ−ザInfo
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- JPS6213090A JPS6213090A JP15288185A JP15288185A JPS6213090A JP S6213090 A JPS6213090 A JP S6213090A JP 15288185 A JP15288185 A JP 15288185A JP 15288185 A JP15288185 A JP 15288185A JP S6213090 A JPS6213090 A JP S6213090A
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- JP
- Japan
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- layer
- type
- semiconductor
- substrate
- gaas
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- Pending
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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
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/026—Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
- H01S5/0262—Photo-diodes, e.g. transceiver devices, bidirectional devices
- H01S5/0264—Photo-diodes, e.g. transceiver devices, bidirectional devices for monitoring the laser-output
-
- 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
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/028—Coatings ; Treatment of the laser facets, e.g. etching, passivation layers or reflecting layers
- H01S5/0281—Coatings made of semiconductor materials
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】
〔概要〕
半導体レーザの共振器端面に半導体層、または半導体超
格子層を被着し、この層にレーザ光モニタ用素子、ある
いは変調用素子を形成してモノリシック集積化を行う。
格子層を被着し、この層にレーザ光モニタ用素子、ある
いは変調用素子を形成してモノリシック集積化を行う。
また、この層が超格子層の場合は多重反射保護膜となる
。
。
本発明はモニタ用素子、あるいは変調用素子をモノリシ
ック集積化した半導体レーザに関する。
ック集積化した半導体レーザに関する。
半導体レーザにモニタ用フォトダイオード（Ｐｒｌ）や
、電子デバイス等をモノリシックに集積することは、半
導体レーザの機能強化、半導体レーザの周辺回路の小型
化に役立つため、モノリシック集積化の研究開発が最近
活発になっている。
、電子デバイス等をモノリシックに集積することは、半
導体レーザの機能強化、半導体レーザの周辺回路の小型
化に役立つため、モノリシック集積化の研究開発が最近
活発になっている。
第２図はモニタ用フォトダイオードをモノリシック集積
化した従来例を示す断面図である。
化した従来例を示す断面図である。
いま、モノリシックに集積化する素子としてモニタ用フ
ォトダイオードを例にとり説明する。
ォトダイオードを例にとり説明する。
この例は、１回の成長でレーザの層構造を形成し、垂直
な溝を掘って、片側をレーザ、他側をモニタ用フォトダ
イオードとして使用したものである。
な溝を掘って、片側をレーザ、他側をモニタ用フォトダ
イオードとして使用したものである。
図において、ｐ″型ガリウム砒素（ｐ”−ＧａＡｓ）基
板１上に、バッファ層としてｐ ”−ＧａＡｓ層１′、
レーザダイオード（ＬＤ）層、兼フォトダイオード層と
してｎ型アルミニウムガリウム砒素（ｐ−ＡＩＧａＡｓ
）層２、活性層としてアンドープＧａＡｓ層３、ｎ型ア
ルミニウムガリウム砒素（ｎ−ＡＩＧａＡｓ）層４、コ
ンタクト層としてｎ ”−ＧａＡｓ層４′を順次成長す
る。
板１上に、バッファ層としてｐ ”−ＧａＡｓ層１′、
レーザダイオード（ＬＤ）層、兼フォトダイオード層と
してｎ型アルミニウムガリウム砒素（ｐ−ＡＩＧａＡｓ
）層２、活性層としてアンドープＧａＡｓ層３、ｎ型ア
ルミニウムガリウム砒素（ｎ−ＡＩＧａＡｓ）層４、コ
ンタクト層としてｎ ”−ＧａＡｓ層４′を順次成長す
る。
つぎに、リアクティブイオンエツチング（ＲＩＥ）によ
る垂直方向に優勢な異方性エツチングを用いて基板１に
届くように溝５を形成する。
る垂直方向に優勢な異方性エツチングを用いて基板１に
届くように溝５を形成する。
つぎにレーザダイオ−１′の共振器の片側の端面３Ａを
覆って溝５の内面に二酸化珪素（ＳｉＯｚ）、アルミナ
（ＡＩ□０３）等よりなる絶縁層７と、共振器の他側の
端面３Ｂを覆って二酸化珪素（Ｓｉｎ。）、アルミナ（
八１□０３）等よりなる絶縁層６を被着する。
覆って溝５の内面に二酸化珪素（ＳｉＯｚ）、アルミナ
（ＡＩ□０３）等よりなる絶縁層７と、共振器の他側の
端面３Ｂを覆って二酸化珪素（Ｓｉｎ。）、アルミナ（
八１□０３）等よりなる絶縁層６を被着する。
レーザダイオード、フォトダイオード共通のｎ型電極と
して金／亜鉛／金（Ａｕ ／Ｚｎ／Ａｕ）層８と、レー
ザダイオード、フォトダイオードのｎ型電極として金ゲ
ルマニウムニッケル（Ａｕ−Ｇｅ−Ｎｉ）層９．１０と
、共振器の片側の端面３へ上に高反射層としてＡｕ−Ｇ
ｅ−Ｎｉ層１１を被着する。
して金／亜鉛／金（Ａｕ ／Ｚｎ／Ａｕ）層８と、レー
ザダイオード、フォトダイオードのｎ型電極として金ゲ
ルマニウムニッケル（Ａｕ−Ｇｅ−Ｎｉ）層９．１０と
、共振器の片側の端面３へ上に高反射層としてＡｕ−Ｇ
ｅ−Ｎｉ層１１を被着する。
以上構成により、モニタ用フォトダイオードをモノリシ
ックに集積化できる。
ックに集積化できる。
従来例のモニタ用フォトダイオードはレーザ光に受光感
度のある活性層は２０００Å以下と薄く、特に量子井戸
レーザの場合は１００Å以下と極めて薄い。このためモ
ニタ用フォトダイオードで得られる光電流が小さいとい
う欠点があった。
度のある活性層は２０００Å以下と薄く、特に量子井戸
レーザの場合は１００Å以下と極めて薄い。このためモ
ニタ用フォトダイオードで得られる光電流が小さいとい
う欠点があった。
上記問題点の解決は、共振器端面（３Ａ）に絶縁層（１
２）、半導体層（１３）を順次被着し、該半導体層にモ
ニタ用、もしくは変調用素子を形成してなる本発明によ
る半導体レーザにより達成される。
２）、半導体層（１３）を順次被着し、該半導体層にモ
ニタ用、もしくは変調用素子を形成してなる本発明によ
る半導体レーザにより達成される。
前記半導体層（１３）が半導体超格子層であり、また−
導電型半導体超格子層（１３Ａ）と導電型半導体超格子
層（１３Ｂ）とよりなる層である場合も効果がある。
導電型半導体超格子層（１３Ａ）と導電型半導体超格子
層（１３Ｂ）とよりなる層である場合も効果がある。
本発明は半導体レーザの共振器端面に半導体層を成長し
、この層にレーザ光のモニタ用、あるいは変調用素子を
形成する。この場合はモニタ用、あるいは変調用素子は
構造的にレーザ光を有効に受けることができるので、十
分な光電流を得ることができる。
、この層にレーザ光のモニタ用、あるいは変調用素子を
形成する。この場合はモニタ用、あるいは変調用素子は
構造的にレーザ光を有効に受けることができるので、十
分な光電流を得ることができる。
特に半導体超格子層を共振器端面に成長した場合は、こ
の層は多重反射膜としてはたらく。
の層は多重反射膜としてはたらく。
モニタ用、または変調用素子としてフォトダイオードを
用いた場合、バイアス電圧を変化させることにより受光
感度が変化し、レーザ特性を制御できる。
用いた場合、バイアス電圧を変化させることにより受光
感度が変化し、レーザ特性を制御できる。
また超格子層の周期を変えることによって、受光感度の
ピーク値、反射率の波長選択性を設計することができる
。
ピーク値、反射率の波長選択性を設計することができる
。
第１図はモニタ用フォトダイオ−１′をモノリシック集
積化した本発明の実施例を示す断面図である。
積化した本発明の実施例を示す断面図である。
図において、層構造の成長は従来例と全く同様に、ｐ
”−ＧａＡｓ基板１上に、バッファ層としてｐ ”−Ｇ
ａＡｓ層１′、レーザダイオード（１，１１）層として
ｐ−ＡｌＧａＡｓ層２、活性層としてアンドープＧａＡ
ｓ層３、ｎ−ＡｌＧａＡｓ層４、コンタクト層としてｎ
’−ＧａＡｓ層４′を順次成長する。
”−ＧａＡｓ基板１上に、バッファ層としてｐ ”−Ｇ
ａＡｓ層１′、レーザダイオード（１，１１）層として
ｐ−ＡｌＧａＡｓ層２、活性層としてアンドープＧａＡ
ｓ層３、ｎ−ＡｌＧａＡｓ層４、コンタクト層としてｎ
’−ＧａＡｓ層４′を順次成長する。
ｐ−ＧａＡｓ基板１上に、レーザダイオード層としてｐ
−ＡｌＧａＡｓ層２、活性層としてアンドープＧａＡｓ
層３、ｎ−ＡｌＧａＡｓ層４を順次成長する。
−ＡｌＧａＡｓ層２、活性層としてアンドープＧａＡｓ
層３、ｎ−ＡｌＧａＡｓ層４を順次成長する。
つぎに、リアクティブイオンエツチングを用いて上記の
層構造の一部ををエッチオフし、共振器の片側の端面３
Ａと基板１を露出させる。
層構造の一部ををエッチオフし、共振器の片側の端面３
Ａと基板１を露出させる。
つぎに共振器の他側の端面３Ｂを覆って５ｉＯ６、また
はＡ１□０３１０００共振器の片側の端面３八と基板１
上を覆って絶縁層として高抵抗のＡＩＧａＡｓ（１１Ｒ
−ＡＩＧａＡｓ）層１２を被着する。
はＡ１□０３１０００共振器の片側の端面３八と基板１
上を覆って絶縁層として高抵抗のＡＩＧａＡｓ（１１Ｒ
−ＡＩＧａＡｓ）層１２を被着する。
＋ｌＲ−八１ＧへＡｓ層１２の上に、半導体層１３とし
てｐ型用格子Ｊｉｉ１３Ａと、ｎ型超格子層１３Ｂを分
子線エピタキシャル成長（ＭＦＩＥ）法、または気相エ
ピタキシャル成長（ＶＰＥ）法により成長する。
てｐ型用格子Ｊｉｉ１３Ａと、ｎ型超格子層１３Ｂを分
子線エピタキシャル成長（ＭＦＩＥ）法、または気相エ
ピタキシャル成長（ＶＰＥ）法により成長する。
ｐ型用格子層１３Ａはそれぞれ厚さ１００人のｐ−Ｇａ
Ａｓ層とｐ−ＡｌＧａＡｓ層を交互に５０００人の厚さ
に成長する。
Ａｓ層とｐ−ＡｌＧａＡｓ層を交互に５０００人の厚さ
に成長する。
ｎ型超格子層１３Ｂはそれぞれ厚さ１００人のｎ−Ｇａ
Ａｓ層とｎ−ＡｌＧａＡｓ層を交互に５０００人の厚さ
に成長する。
Ａｓ層とｎ−ＡｌＧａＡｓ層を交互に５０００人の厚さ
に成長する。
つぎに基板１上のｐ型用格子層１３Ａ、ｎ型超格 ゛子
層１３ＢにＺｎを拡散してｎ型電極引出し用のコンタク
ト領域１４を形成する。
層１３ＢにＺｎを拡散してｎ型電極引出し用のコンタク
ト領域１４を形成する。
レーザダイオード、フォトダイオードのｎ型電極として
それぞれＡｕ／Ｚｎ／八Ｕ層８．１５と、レーザダイオ
ードのｎ型電極としてＡｕ−Ｇｅ−Ｎ４層９、共振器の
片側の端面３Ａ上にフォトダイオードのｎ型電極として
高反射層を兼ねるＡｕ−Ｇｅ−Ｎｉ層１６を形成する。
それぞれＡｕ／Ｚｎ／八Ｕ層８．１５と、レーザダイオ
ードのｎ型電極としてＡｕ−Ｇｅ−Ｎ４層９、共振器の
片側の端面３Ａ上にフォトダイオードのｎ型電極として
高反射層を兼ねるＡｕ−Ｇｅ−Ｎｉ層１６を形成する。
以上構成により、モニタ用フォトダイオードはモノリシ
ックに集積化でき、かつ十分な光電流を得ることができ
る。
ックに集積化でき、かつ十分な光電流を得ることができ
る。
つぎに本発明の構造を実現するための製造工程の概略を
説明する。
説明する。
第３図４１１〜（５）は本発明による半導体レーザを製
造工程順に示した断面図である。
造工程順に示した断面図である。
第３図（１）において、ＭＢＥ、またはＶＰＥ法により
、ｐ ”−ＧａＡｓ基板１上に、バッファ層として
ｐ”−ＧａＡｓ層１′、レーザダイオード（ＬＤ）層と
してｐ−＾ｌＧａＡｓ層２、活性層としてアンドープＧ
ａＡｓ層３、ｎ−ＡｌＧａＡｓ層４、コンタクト層とし
て ｎ”−ＧａＡｓ層４′を順次成長する。
、ｐ ”−ＧａＡｓ基板１上に、バッファ層として
ｐ”−ＧａＡｓ層１′、レーザダイオード（ＬＤ）層と
してｐ−＾ｌＧａＡｓ層２、活性層としてアンドープＧ
ａＡｓ層３、ｎ−ＡｌＧａＡｓ層４、コンタクト層とし
て ｎ”−ＧａＡｓ層４′を順次成長する。
つぎに、ＲＩＥを用いて上記層構造の一部ををエッチオ
フし、共振器の片側の端面３八と基板１を露出させる。
フし、共振器の片側の端面３八と基板１を露出させる。
第３図（２）において、基板全面にＨＲ−ＡｌＧａＡｓ
層１２、ｐ型用格子層１３Ａ、 ｎ型超格子層１３Ｂを
成長する。
層１２、ｐ型用格子層１３Ａ、 ｎ型超格子層１３Ｂを
成長する。
第３図（３）において、レーザダイオード形成部上部の
ＨＲ−ＡｌＧａＡｓ層１２、ｐ型用格子層１３Ａ、、ｎ
型超格子層１３Ｂを除去する。
ＨＲ−ＡｌＧａＡｓ層１２、ｐ型用格子層１３Ａ、、ｎ
型超格子層１３Ｂを除去する。
つぎにＺｎを拡散してコンタクト層域１４を形成する。
第３図（４）において、ｎ型電極としてＡｕ／Ｚｎ／＾
Ｕ層８．１５と、ｎ型電極としてＡｕ−Ｇｅ−Ｎｉ層９
．１６を形成する。
Ｕ層８．１５と、ｎ型電極としてＡｕ−Ｇｅ−Ｎｉ層９
．１６を形成する。
第３図（５）において、基板を中央よりへき関して２分
し、共振器の他側の端面３Ｂを覆ってＳｉＯ□、または
Ａ１□０３層６を被着する。
し、共振器の他側の端面３Ｂを覆ってＳｉＯ□、または
Ａ１□０３層６を被着する。
以上により、半導体レーザの構成を終わる。
実施例においては、モノリシックに集積化する素子とし
て半導体層１３にｐｎ接合のフォトダイオードを形成し
たが、これの代わりに電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）
、ＭＳＭ （Ｍｅｔａｌ Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏ
ｒ Ｍｅ−１ａｌ）構造のフォトダイオード、光導電型
素子等を形成しても発明の要旨は変わらない。
て半導体層１３にｐｎ接合のフォトダイオードを形成し
たが、これの代わりに電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）
、ＭＳＭ （Ｍｅｔａｌ Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏ
ｒ Ｍｅ−１ａｌ）構造のフォトダイオード、光導電型
素子等を形成しても発明の要旨は変わらない。
以上詳細に説明したように本発明によれば、モニタ用、
あるいは変調用素子はモノリシックに集積化でき、かつ
十分な光電流を得ることができる。
あるいは変調用素子はモノリシックに集積化でき、かつ
十分な光電流を得ることができる。
第１図はモニタ用フォトダイオードをモノリシック集積
化した本発明の実施例を示す断面図、第２図はモニタ用
フォトダイオードをモノリシック集積化した従来例を示
す断面図、 第３図（１）〜（５）は本発明による半導体レーザを製
造工程順に示した断面図である。 図において、 ｌはｐ ”−ＧａＡｓ基板、 １′はｐ ”−ＧａＡｓ層、 ２はｐ−ＡｌＧａＡｓ層、 ３は活性層でアンドープＧａＡｓ層、 ３八ば共振器の片側端面、 ３Ｂは共振器の他側端面、 ４はｎ−ＡｌＧａＡｓ層、 ４′はｎ ”−ＧａＡｓ層、 ５は溝、 ６．７はＳｉＯ□、またはへ１２０３層、８．１５はＡ
ｕ／Ｚｎ／Ａｕ層、 ９．１０．１１．１６はＡｕ−Ｇｅ−１層、１２は）Ｉ
Ｒ−ＡＩＧａＡｓ層、 １３は半導体層、 １３Ａはｐ型超格子層１３Ａ、 １３Ｂはｎ型超格子層１３Ｂ、 １４はｐ型電極引出し用のコンタクト領域Ｑ−１ ζコ
化した本発明の実施例を示す断面図、第２図はモニタ用
フォトダイオードをモノリシック集積化した従来例を示
す断面図、 第３図（１）〜（５）は本発明による半導体レーザを製
造工程順に示した断面図である。 図において、 ｌはｐ ”−ＧａＡｓ基板、 １′はｐ ”−ＧａＡｓ層、 ２はｐ−ＡｌＧａＡｓ層、 ３は活性層でアンドープＧａＡｓ層、 ３八ば共振器の片側端面、 ３Ｂは共振器の他側端面、 ４はｎ−ＡｌＧａＡｓ層、 ４′はｎ ”−ＧａＡｓ層、 ５は溝、 ６．７はＳｉＯ□、またはへ１２０３層、８．１５はＡ
ｕ／Ｚｎ／Ａｕ層、 ９．１０．１１．１６はＡｕ−Ｇｅ−１層、１２は）Ｉ
Ｒ−ＡＩＧａＡｓ層、 １３は半導体層、 １３Ａはｐ型超格子層１３Ａ、 １３Ｂはｎ型超格子層１３Ｂ、 １４はｐ型電極引出し用のコンタクト領域Ｑ−１ ζコ
Claims (3)
- （１）共振器端面（３Ａ）に絶縁層（１２）、半導体層
（１３）を順次被着し、該半導体層にモニタ用、もしく
は変調用素子を形成してなることを特徴とする半導体レ
ーザ。 - （２）前記半導体層（１３）が半導体超格子層よりなる
こ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。 - （３）前記半導体超格子層が一導電型半導体超格子層（
１３Ａ）と他電型半導体超格子層（１３Ｂ）とよりなる
ことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の半導体レ
ーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15288185A JPS6213090A (ja) | 1985-07-11 | 1985-07-11 | 半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15288185A JPS6213090A (ja) | 1985-07-11 | 1985-07-11 | 半導体レ−ザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6213090A true JPS6213090A (ja) | 1987-01-21 |
Family
ID=15550157
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15288185A Pending JPS6213090A (ja) | 1985-07-11 | 1985-07-11 | 半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6213090A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008022014A (ja) * | 2006-07-13 | 2008-01-31 | Sharp Corp | 窒化物半導体を加工してなる発光デバイスの処理方法 |
| WO2022012988A1 (de) * | 2020-07-13 | 2022-01-20 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Strahlungsemittierender halbleiterchip und verfahren zu dessen herstellung |
-
1985
- 1985-07-11 JP JP15288185A patent/JPS6213090A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008022014A (ja) * | 2006-07-13 | 2008-01-31 | Sharp Corp | 窒化物半導体を加工してなる発光デバイスの処理方法 |
| WO2022012988A1 (de) * | 2020-07-13 | 2022-01-20 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Strahlungsemittierender halbleiterchip und verfahren zu dessen herstellung |
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