JPS62173787A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は半導体レーザ装置の構造に関する。

（従来の技術） １［−Ｖ族化合物を用いた発光ダイオード、フォトダイ
オード、半導体レーザ等の光半導体素子が作製され、光
フアイバ通信、光情報処理のキーデバイスとして用いら
れている。特に、半導体レーザは、長距離・大容量光フ
ァイバ通信システラの開発、実用化において最も重要な
素子であり、特に近年高速化の検討が鋭意進められてい
る。

ところで、半導体レーザの高速化を図るには、発光領域
である活性層領域以外の余分な容量を小さくすることが
重要であることが、「昭和５８年度春季電子通信学会総
合全国大会講演論文集」の論文番号９１８に於て、小林
等によって指摘されている。この余分な容量を減少させ
るには、電流を注入する領域以外の半導体層表面に比較
的誘電率の小さなＳｉｎ、等の絶縁膜を形成すれば良く
、このようにすることによって半導体レーザは２Ｇｂ／
ｓ　　程度以上に高速に変調できる。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、高性能な埋め込み形半導体レーザに於ては、ｐ
ｎ接合が活性層の周囲に分布しており、そのｐｎ接合容
量が大きく、半導体層表面にＳｉＯ□等の絶縁膜を形成
するだけでは容量低減が十分ニは出来ない。又、Ｓ１０
□自体も容量を持っており、例えば通常の半導体レーザ
の素子寸法程度の面積（３００Ｘ２５０μｍ！　）に厚
さ３０００人程度Ｏ８１０、膜を形成した場合、Ｓｉ○
、の持つ容量は１０　ｐＦ程度となり、５ＧＨ２以上の
変調に際しては十分小さな値とは言えない。さらに、Ｓ
ｉｎ。

と半導体との熱膨張率は一桁程度違うので、Ｓｉｎ。

形成後に半導体層内部に歪が残り、半導体レーザの信頼
性に悪い影響を与えている。

本発明の目的は、このような問題点を解決し、半導体レ
ーザ内部の接合容量が低く＜、超高速変調が可能で、か
つ信預性り″−高い半導体レーザ装置を提供することＫ
ある。

（問題点を解決するための手段） 本発明の半導体レーザ装置の構成は、第１導電型の半導
体基板上に第１導電型のバクファ層、活性層、第２導電
型のガイド層及び高抵抗層をこの順に含む半導体多層膜
が成長させてあり、この半導体多層膜上に前記高抵抗層
のみをストライプ状に取り除いてなる溝が形成してあり
、この溝が第２導電型の半導体層で埋め込んであり、こ
の第２導電型半導体層上にコンタクト層が設けてあるこ
とを特徴とする。

（作用） 本発明の構成によれば、活性層の上は発光領域を除いて
全て高抵抗半導体層で覆われている。従って発光領域の
周囲にはｐｎ接合等による余分な容量が存在しないので
電極を全面に形成しても半導体レーザ内部を流れる信号
電流は殆んど全て発光領域に供給され、高周波特性の優
れた半導体レーザ装置が得られる。

（実施例） 次に図面を参照して本発明を一層詳細に説明する。

第１図は本発明の実施例を示す断面図である。

ｎ　−ＩｎＰ基板１上にｎ−ＩｎＰバクファ層２、Ｉｎ
ＧａＡ５Ｐ活性層３、ｐ　−工ｎ（）ａＡｓＰガイド層
４が順次に形成されている。このｐ　−ＩｎＧａＡｓＰ
ガイド層４は製造過程においてＩｎＧａＡｓＰ活性層３
を保護する役目と、エツチングのストッパトシても作用
している。ＩｎＰ高抵抗層５には溝３゜が形成され、そ
の溝３０を埋め込むようにｐ−ＩｎＰ層６、ｐ　−Ｉｎ
ＧａＡｓＰコンタクト層７が形成され、これを通してＩ
ｎＧａＡｓＰ活性層３の発光領域４０にのみ電流が流れ
る。

第２図（ａ）〜（Ｃ）に本実施例の製作工程を示す。

先ず第２図（ａ）に示すようにｎ−ＩｎＰ基板１上にＭ
Ｏ−ＣＶＤ　　装置を用いてｎ−ＩｎＰバッファ層２を
２　ｔｔｍ　、　　ＩｎＧａＡｓＰ活性層３を０．１μ
ｍ　、　　ＩｎＧａＡｓＰガイド層４を０．１　μｍ　
、　　ＩｎＰ高抵抗層５を５μｍｉ！ＦＬ次成長させる
。次に第２図（ｂ）に示すように、フォトレジストをマ
スクとして（１’Ｉ’ｏ）方向にｐ　−ＩｎＧａＡｓＰ
ガイド層４に達するまでの溝３０を形成する。この場合
フォトレジストをマスクとすることによって順メサ状の
溝が形成され、又、エクテング液としてＨＢｒ−）−リ
ン酸を用いることによって、エツチングをｐ　−ＩｎＧ
ａＡａＰガイド層４で止めることが可能になる。

ここでは溝の底の幅が約１μｍになる様にエツチングを
行った。最後に同図（ｃ）に示す様にＭＯ−〇ｖＤ装置
を用いてｐ−ＩｎＰ層６、ｐ−ＩｎＧａ　Ａｓ　Ｐ　コ
ンタクト層７を成長する。更に、ｎ　−ＩｎＰ基板１側
の鏡面研磨を行い厚さ約１５０μｍにした後、ｐ　−Ｉ
ｎＧａＡｓＰコンタクト層７側にクロミウム、金、また
ｎ−ＩｎＰ基板１側に金ゲルマニウム、ニッケルの合金
を蒸着し、さらに両面に保護電極としてチタニウム、白
金、金を形成した。

次に、共振器長が３００μｍ　となる様にへき開を行い
、ストリップライン上に直接ｐ側を上にしく融着して半
導体レーザな組立てた。

本実施例の半導体レーザは、活性Ｊ−３の発光領域近傍
以外は高抵抗層５で覆われており、ｐｎ接合等による余
分な容量がないから電極８から供給された信号電流は殆
んど発光領域４０に集中する。

従って高周波特性の便れた半導体レーザ装置が得られる
。

本実施例の周波数特性を測定した。漬果、発振閾値の２
倍のバイアス電流値に於て、変調された光出力が１．５
ｄＢ低下する周波数としてｌ　ＯＧＨｚ以上の値が得ら
れた。この値は短共ｍ器化による光子密度の増加、冷却
による微分利得の増大等により更に高い値になるものと
思われる。

第３図に本発明の第２の実施例を断面図で示す。

第２の実施例ではＭＢｇ装置を用いて容易に高抵抗層の
得られるＩｎＡｌＡｓを用いている。本実施例に於ては
ＭＢＥ装置を用いてｎ−ＩｎＰ基板１上にｎ−ＩｎＰバ
ッファ層２を２μｍ　、　　ＩｎＧａＡｓＰ活性層３を
Ｏ，Ｌ　ｌｔｍ　Ｓｐ　−ＩｎＧａＡｓＰガイド層４を
Ｏ，Ｌ　ｔｔｍ　、　　ＩｎＡｌＡｓ高抵抗層５を５μ
ｍ５ｎ−ＩｎＰ層１６を１須欠成長する。ここで最終の
ｎ　−ＩｎＰ層１６はＩｎＡｌＡｓ層１５Ａｓ化を防止
するためのものである。次に第１の実施例と同様にＩｎ
ＡｌＡｓ高抵抗層１５に溝を形成し、その後ＭＯ−ＣＶ
Ｄ装置を用いてｐ−ＩｎＰ層６、Ｔｌ−ＩｎＧａ八ｓＰ
へ　コンタクト層７を積層させ、コンタクト用の電％８
，９を形成する。

この様に第２の実施例に於てはより高抵抗の層が比較的
容易に得られるＩｎＡｌＡｓを用いているから、より高
周波特性に侵れる半導体レーザ装置が得られる。

以上に説明した第１、第２の実施例はファブリペロ−型
半導体Ｖ−ザであったが、次に述ベル点について変更を
加えれば、本発明により単一波長で発振する分布帰還型
半導体レーザ（ＤＦＢレーザ）も容易に得られる。すな
わちｎ−１ｎＰ基板１上の＜１１０＞方向にグレーティ
ングを形成し、最初に成長するｎ−ＩｎＰバッファ層２
の代わりにｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層を０．１μｍ成
長することである。この変更により、周波数特性の優れ
た単一波長で発振する半導体レーザ装置が得られる。

又、本発明は、Ｉｎ（）ａＡｓＰＡｓ溝体レーザだけで
はなく、ＧａＡｌＡｓ等の他の材料を用いた半導体レー
ザにも適用でき、さらに基板の導電型はｐ型基板を用い
ても同じである。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、多層膜半導体ウ
ェファを用い、発光領域近傍以外の部分を高抵抗層で覆
うことにより、内部の余分な容量を除去でき、かりＳｉ
ｎ、等の誘電体膜を使用せずに１！他金属を全面に形成
できるから量産性に優れ、信頓性が高く、変調帯域がｌ
　ＯＧＨｚ以上である超高速半導体レーザが得られる。

【図面の簡単な説明】 ｇ１図は本発明の第１の実施例の構造を示す断面図、第
２図（ａ）〜（ｃ）は第１の実施例の製作工程を示す断
面図、第３図は本発明の第２の実施例の構造を示す断面
図である。 ■・・・ｎ−ＩｎＰ基板、２・・・ｎ−１ｎＰバクファ
層、３　＝　ＩｎＧａＡｓＰ活性層、４　・・・ｐ　−
ＩｎＧａＡｓＰガイド層、５・・・ＩｎＰ　高抵抗層、
６．・・ｐ−ＩｎＰ層７−　ｐ　−ＩｎＧａＡｓＰコン
タクト層、８．　９−［極、１５−　ＩｎＡＪＡｓ高抵
抗層、ｌ　６−ｎ−ＩｎＰ層。 代理人　弁理士　本　庄　伸　介 ９を掻 第１図 ｊ陽 ｉ２物 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第１導電型の半導体基板上に第１導電型のバッファ層、
   活性層、第２導電型のガイド層及び高抵抗層をこの順に
   含む半導体多層膜が成長させてあり、この半導体多層膜
   上に前記高抵抗層のみをストライプ状に取り除いてなる
   溝が形成してあり、この溝が第２導電型の半導体層で埋
   め込んであり、この第２電型半導体層上にコンタクト層
   が設けてあることを特徴とする半導体レーザ装置。