JPS62193193A - レ−ザ−・ダイオ−ド - Google Patents

レ−ザ−・ダイオ−ド

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JPS62193193A
JPS62193193A JP62027987A JP2798787A JPS62193193A JP S62193193 A JPS62193193 A JP S62193193A JP 62027987 A JP62027987 A JP 62027987A JP 2798787 A JP2798787 A JP 2798787A JP S62193193 A JPS62193193 A JP S62193193A
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JP
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laser diode
laser
legs
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JP62027987A
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English (en)
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グスタフ、ミユラー
エンゲルベルト、ハルトル
マルチン、ホンスベルク
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Siemens AG
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Siemens AG
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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
    • 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
    • H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
    • H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
    • H01S5/0425—Electrodes, e.g. characterised by the structure
    • H01S5/04254—Electrodes, e.g. characterised by the structure characterised by the shape

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Optics & Photonics (AREA)
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  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は二重ヘテロ成層構造と幅が１０μｍ以下で接
触層で覆われたストライブ形背部を備え、レーザー活性
層に隣接し活性層と接触層の間に置かれた二重ヘテロ成
層構造の第３層が光伝送特性を改善する目的で背部の側
方で薄くなっているレーザー・ダイオードに関するもの
である。
〔従来の技術〕
米国特許第４３５２１８７号明細書と文献［フレクｘン
ツ（Ｆｒｅｑｕｅｎｚ　）　ｊ　Ｂｄ　３４　（１９８
０）、３４３〜３４６頁により二重ヘテロ成層構造と接
触層で覆われたストライプ形背部を備えたＭＣＲＷレー
ザー・ダイオードが公知である。このレーザー・ダイオ
ードでは光伝送特性を改善するため二重ヘテロ成層構造
の第３層が２乃至１０／！ｍ幅の細い背部の側方で薄（
なっている。一方その接触層は背部の上からその側面を
越えて第３層の薄くなっている部分の表面まで拡がって
いる。二重ヘテロ成層構造のレーザー活性層としての第
２層内で発生したレーザー光線の伝送特性を最高度に改
善するためには、二重ヘテロ成層構造の第３層をある厚
さにとどめることが必要となる。
上記の文献の第１図には成層構造の幅が１５０μｍであ
るメサ構成が示されている。しかしこの構成はこの発明
によるＭＣＲＷレーザー　ダイオードの、ｊ４Ｍと混同
してはならないものである。このような構成幅ではＬｉ
ＣＲＷレーザー・ダイオードの原理に基（光波伝送は考
えられない。
〔発明が解決しようとする問題点〕
この発明では二重ヘテロ成層構造として基板の上に４つ
の層が上下に重ねられているものが基本となっているが
、例えば第１層と基板が同じ材料であって一体になって
いるものもこの基本から大きく外れたものではないと考
える。更に第４層も常に必要であるとは限らない。例え
ば第３層の材料の選定に基いて適当な接触層を第３層に
とりつけることが可能であると第４層は除くことができ
る。以下の説明では四層構造を出発点としているが、第
１層と第４層のいずれか一方又は双方を除いたものも含
まれるものとする。
この発明の目的は二重ヘテロ成層構造および接触層で覆
われたストライプ形背部を備えるレーザー・ダイオード
において最良の光伝送特性を実現する手段を提供するこ
とである。
〔問題点を解決するための手段〕
この目的は特許請求の範囲第１項に特徴として挙げた構
造によって達成される。この発明の種々の実施態様とそ
の展開は特許請求の範囲第２項以下に示されている。
〔作用効果〕
この発明はいくつかの考察を基本とするもので、これら
の考察を適当に調和させることによってこの発明に導か
れるのである。まず最初に背部に隣接する表面部分にお
いて第３層の厚さを薄くすることか原理的に有利である
という考えが挙げられる。しかしこの厚さを上記の公知
技術における値よりも更に薄くすると、第３層の残余厚
が小さくなり過ぎて接触層とレーザー活性第２層の間に
短絡が生ずる危険がある。これに対応して大面積の接触
層を設けることは細い背部の上に必要なストライブ電極
への良好な接触形成に対して有効である。背部の上に置
かれろストライプ電極はレーザー動作のために比較的大
きな電流を導くものであり、その接触形成には高度の技
術が要求されることを考えなければならない。
この発明によれば接触層は大体において背部の上面に限
定され、レーザー活性第２層に隣接しこの層と接触層を
持つ第４層の間に置かれた第３層は郁Ｐの側方において
完全にあるいはほぼ完全に除去される。即ちこの第３層
は少くともｖＩ神の近傍で僅かな残余厚さを保つかある
いは完全に除去されている。第２層の厚い部分の一部を
除去することもこの発明の枠内にある。
この発明においては背部の上面だけに限定された細い接
触層に対する接触形成の問題が次の手段によって解決さ
れる。即ちストライプ形背部に対して横向きに少くとも
１つ又は多数の脚部を設け、ストライプ形背部から横向
きに、はみ出した脚部を導体路の形の電気結合部品の支
持体として使用する。
この脚部においても実際上その上面だけが電気結合部品
で覆われているとし・う条件が満たされている。
脚部の高さはストライプ形背部の高さに充分近づけるこ
とが有利である。これによって電気結合部とストライブ
形接触層が余り異らない高さにおかれ、その間に接触層
を破断するような高い段階は生じない。
脚部の効果的な形態は脚部のそれぞれの個所に二重ヘテ
ロ成層構造の第３層の材料を置いたものである。この場
合この第３層材料の上にある電気結合部は成１構造のレ
ーザー活性第２層に対して電気絶縁されている。このよ
うな脚部は後から設けられる絶縁性酸化物材料によって
も実現可能である。
レーザー・ダイオードの簡単な接触形成のためにはこの
発明の特徴としてレーザー活性第２層に対して電気絶縁
された１つの接触面を設ける。この接触面は専用のメサ
上に置くのが有利である。
このメサは第３層の除去されない部分で形成すると効果
的である。この場合脚部とこの接触面用のメサとストラ
イプ形背部の一部が第３層の除去されない部分で形成さ
れ、ストライプ形背部は通常ストライブ形接触層の下側
の第４層を包囲する。
この第４層の材料は実質上ストライプ形背部の接触層と
第４層の下に置かれた第３層材料との間に低いオーム抵
抗を達成することだレナに使用されろものであることを
注意しておく。脚部と接触面の区域ではこれに反して公
知のＭＣＲＷレーザー・ダイオードにおいて前からよく
知られているように障壁接合が形成されている。
〔実施例〕
以下図面に示した実施例についてこの発明を更に詳細に
説明する。
１はこの発明によるレーザー・ダイオードであり、例え
ばｎ型のインジウム・リン基板２の上に二重ヘテロ成層
構造の４層が置かれている。第１層は３として示され、
例えばインジウム・リンから成る。続く第２層４はレー
ザー活性層であり真性導電型であるのが良く、例えばイ
ンジウム・ガリウム・ヒ素・リンという構成であ・る。
二重ヘテロ成層構造の第３層は５であり、ｐ型半導体例
えばインジウム・リンから成る。最上部の第４層６は比
較的高濃度にドープされたｐ型半導体、例えばインジウ
ム・リンから成る。
７はストライプ形接触層であり、例えば金で作られる。
図から分るようにＭＣＲＷレーザー・ダイオードに特徴
的な長く伸びた背部がここでも使用され、８として示さ
れている。この背部８もＭＣＲＷレーザー・ダイオード
に対してよく知られている機能を果たすものであるが、
その側面９はこの発明のレーザー・ダイオードの場合Ｍ
ＣＲＷレーザー　ダイオードにお（・て典型的な金属被
覆を備えていな（ｈｏ Ｑｓの両側では図面に示すように二重ヘテロ成層構造の
第３層５の材料が除かれてｔ・るが、これはフオ）　１
）ソグラフイによるのが有利である。
層６の一部も同じく除去されていることは特に言及する
必要もないであろう。
この発明のレーザー・ダイオードでは層５の材料を除去
する深さｄはＭＣＲＷレーザー・ダイオードの場合より
大きくし、層５の全体の厚さに近づけるかあるいはそれ
と等しくするのが有利である。この場合背部８の横のく
ぼみはレーザー活性層４に達する根深（なる。この発明
のレーザー・ダイオードにおいては層４に達するだけで
はなく、破線で示すように層４を貫通して成層構造の半
導体材料に達する深さｄ／とすることも可能である。
この発明によるこのような背部８の構成により発生した
レーザー光の伝送特性が改善される。レーザー光の射出
個所はＩＯとして示されて〜・る。
この発明のレーザー・ダイオードに設けられる脚部は２
０として示されている。この脚部は唯１つだけでもよい
が、多数の脚部を設けこれを周期的に等間隔を保って配
置することも有利である。
脚部の周期的な配置は単モード選択に対して効果的に作
用する。２２は接触面２３に対するメサであって、ここ
では成層構造の層５の構成部分となっている。接触面２
３はメサ２２の上表面の金属化層である。２４は背部８
リストライプ形接触層７と接触面２３とを電気的（Ｃ結
合する金属結合部である。図に示すよって脚部２０とメ
サ２２の上で層６の材料が除去される。この層はストラ
イプ形接触層の下洗あって非障壁性の低抵抗接合を形成
するものである。脚部２００半導体材料とメサ２２の問
および表面に存在する被覆層２３と２４の間には障壁性
の接合が形成されろ。後の接合はＭＣＲＷレーザー・ダ
イオードにとって重要なものである。２５は電気配線２
６の接触個所である。
ストライプ接触層７に対する対抗電極即ちレーザー・ダ
イオードの第２接続端は基板２の背面の接触層１１であ
る。
脚部２００１つに記入さ扛ている破線２７はこれらの脚
部をブリッジの形にしてもよいことを示している。
脚部２０とメサ２２の一方又はその双方を層５の材料以
外の材料で作ることも可能である。この場合脚部２０と
メサ２２の区域においても層５の材料が深さｄ’まで除
去され、又脚部とメサは絶縁材料例えば半導体酸化物で
構成される。
図には背部８とこの背部の右側においてのレーザー・ダ
イオードの構成が示されているが、背部８の左側におい
ても同じ構成とするのが有利である。しかし脚部２０と
それに続（接触面２３１６よびメサ２２を一方の０１１
１だけに設けた構成もこの発明から除外されるものでは
ない。
多数の脚材２０を設けることは接触層７ならびに層４の
レーザー光発生領域】０において一様な電流分布の達成
に対して有効である。背部８の接触層７の長さは一例と
して約２００μｍとする。
接触層７０幅Ｗは１乃至５μｍ１特に２乃至３μｍとす
る。このように細い接触層幅はこの発明のレーザー・ダ
イオードの特別な利点である。通常接触層の幅を数倍に
拡げるとレーザー・ダイオードに流れる電流も数倍に増
大し、しから利用できるレーザー光出力が増大すること
はな℃・。
脚部２０の数が例えば４又は８であり、例えば長さ２０
０μｍ又は４００μｍの背部８又は接触層の長さ方向に
分布配置されている場合、脚部の幅ａに対しては例えば
３μｍから２０μｍの間の寸法が推奨される。接触層２
３０面積に関しては、この面積がレーザー光発生区域１
０の情況に対して実際上影響を及ぼすことがないので比
較的自由な選択が許される。
この発明によるレーザー・ダイオードの背部８に対して
対称的な構成は熱安定性の点でも有利である。
【図面の簡単な説明】
図面はこの発明の実施例を示すもので、２は基板、３，
４，５．６は二重ヘテロ成層構造、８は背部、７は脚部
接触層、２０は脚部、２４は接触層７と接触面２３の間
の電気結合部である。 畢、・−：Ｌで

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）二重ヘテロ成層構造（３、４、５、６）と幅が１０
    μｍ以下で接触層（７）で覆われたストライプ形の背部
    （８）を備え、レーザー活性層（４）に隣接し活性層（
    ４）と接触層（７）の間に置かれた二重ヘテロ成層構造
    の第３層（５）が光伝送特性の改善のため背部（８）の
    側方で薄い厚さになっているレーザー・ダイオードにお
    いて、接触層（７）が主として背部（８）の上面に限定
    されていること、 二重ヘテロ成層構造の第３層（５）が背部 （８）の側方でその厚さのほとんど全部を除去されてい
    ること、 背部（８）から側方に伸びる脚部（２０） が少くとも１つ設けられ、これが背部（８）と接触面（
    ２３）の間の側方結合を形成すること、 脚部（２０）の上面が背部（８）の接触層 （７）と接触面（２３）の間の電気結合（２４）を形成
    すること を特徴とするレーザー・ダイオード。 ２）１つ又はいくつかの脚部（２０）が背部（８）と接
    触面（２３）との間のブリッジ（２７）を形成すること
    を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレーザー・ダ
    イオード。 ３）１つ又はいくつかの脚部（２０）が背部（８）の両
    側に設けられていることを特徴とする特許請求の範囲第
    １項又は第２項記載のレーザー・ダイオード。 ４）１つ又はいくつかの脚部（２０）が背部（８）の両
    側に対称的に設けられていることを特徴とする特許請求
    の範囲第１項乃至第３項の１つに記載のレーザー・ダイ
    オード。 ５）背部（８）の側方で脚部（２０）から外れた個所に
    おいて第３層（５）が０．４μｍ以下の厚さとなるまで
    薄くされていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
    乃至第４項の１つに記載のレーザー・ダイオード。 ６）背部（８）の側方で脚部（２０）から外れた個所に
    おいて第３層（５）の材料がレーザー活性第２層（４）
    に達するまで除かれ、残りの厚さが無くなっていること
    を特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４項の１つに
    記載のレーザー・ダイオード。 ７）背部（８）の側方で脚部（２０）から外れた個所に
    おいて第３層（５）と第２層（４）の材料が第４層の下
    に達する厚さ（ｄ′）だけ除去されていることを特徴と
    する特許請求の範囲第１項乃至第４項の１つに記載のレ
    ーザー・ダイオード。 ８）背部（８）の両側に接触面（２３）が設けられてい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第２項乃至第７項の
    １つに記載のレーザー・ダイオード。 ９）接触面（２３）がメサ（２２）の上に置かれている
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第８項の１
    つに記載のレーザー・ダイオード。 １０）脚部（２０）の材料が第３層（５）と同じ半導体
    材料であることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至
    第９項の１つに記載のレーザー・ダイオード。 １１）脚部（２０）の材料が第３層（５）の材料が除か
    れた後に設けられた電気絶縁材料であることを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項乃至第９項の１つに記載のレー
    ザー・ダイオード。 １２）接触面（２３）の下のメサ（２２）の材料が第３
    層（５）の半導体材料であることを特徴とする特許請求
    の範囲第１項乃至第１０項の１つに記載のレーザー・ダ
    イオード。 １３）接触面（２３）の下のメサ（２２）の材料が新た
    に設けられた電気絶縁材料であることを特徴とする特許
    請求の範囲第１項乃至第１１項の１つに記載のレーザー
    ・ダイオード。
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DE3604192 1986-02-10
DE3604192.0 1986-02-10

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