JPS6255990A - 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１／−ザ装置の構造に関する。

〔従来の技術〕

■−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
ァイバ通信システムの開発・実用化を実現する上で最も
重要な素子であり、待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において、小
林等によって指摘されている。この余分な容量を減少す
るには、電流を注入する領域以外の半導体層表面に比的
誘電率の小さなＳ　ｉＣｈ等の絶縁膜を形成すれば良く
、この工うにすることによって半導体１ノ−ザは２　Ｇ
　ｂ／ｓ程度以上の高速での変調が可能になる。

〔発明が解決しょうとする問題点〕

しかし、高性能な埋め込み形半導体１／−ザに於ては＝
ｐｎ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５ｉＯｚ等の絶縁膜を形成
するだけでは容量低減が十分ではなかった。さらに、８
ｉｏｚ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３０００λ程度の５ｉｏｚ膜を形成した場合、　Ｓｉ
ｇｈの持つ容量は１０ｐＦ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。

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を極力低減させ、さらに８ｉ０ｚ等
の誘′心体膜を使用せずに超高速変調可能な半導体レー
ザ装置を提供することにある。

〔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導電型半導体
基板上に、少くとも′ｉｇ１導′１を型半導体バッファ
層、活性層、第２導電型半導体クラッド層、コンタクト
層を含む半導体多層Ｊを成長させ、この半導体多層膜上
に前記活性層エリも深く逆メサ状に形成された２本の竹
を備えることにより、前記コンタクト層側の前記２本の
溝の間の逆メサ上部に独立した１１！極金欄を形成する
ようにしたことを％隊とする。

〔作用〕

本発明の構成によれば、基板（５）上に２本の溝（１２
）が逆メサ状に形成されているので、電極金属（７）を
形成する際に真上から蒸着を行えば、逆メサ部の陰にな
っている部分には金属が蒸着されず、発光領域の上部の
電シ金属（１０）と他の部分の電極金属（７）とが分離
された状態となる。又、発光領域（９）の周囲にはｐｎ
接合等による余分々容量がないために電極金属（１０）
から供給された電気信号が殆んど全て発光域（９）に供
給され、従って高周波特性の優れた半導体１ノー炉装置
が得られる。

〔実施例〕

次に図面により本発明の詳細な説明する。

第１図（ａ）〜（Ｃ）は本発明の第１の実施例を製造工
程に示した断面図である。まず、第１図（ａｌに示すよ
うに、ｎ形ＩｎＰ基板５の（１００）表面上に、厚さ３
μｍのｎ−ＩｎＰ層４、厚さ０．１μｍの活性層３、ｌ
ｉす３．５　Ｊａｍ　１７）　ｐ−ＩｎＰ　ＩＰＪ　２
、厚さ１μｍのコンタクト層１を順次液相エピタキシャ
ル装置を用いて形成する。次に、コンタクト層１の上に
厚さ約３０００Ｋ　の５ｉＯｔ［６ｉ＝ＣＶＤＲ１ｔを
用いて形成し、その後＜１１０＞方向にストライプ状に
幅３０　Ａｆｉ　、間隔１．５４ｍで５ｉｏｚを除去す
る。

このＳｉｏ＊をマスクにして、ブロム（Ｂ　ｒ　）　Ｑ
、５　ｃ　ｃ、メチルアルコール１００ＣＣの割合の混
合液で２本の活性層３工９深い溝をエツチングにエリ形
成−「る。

この方法でエツチングを行うと、第１図（ｂ）に示すよ
うに、逆メサ状の２本の溝１２が形成される。

８　ｉｏｚをバッフアート弗酸で除去した後に、高真空
の蒸着装置全使用してＣｒ／Ａｕを蒸着する。

ここでは、高真空の蒸着装置を使用しているために、蒸
発した金属原子の平均自由行程は充分長く、従って蒸着
金属は蒸着源から直線的に飛んでくる。そこで、蒸着源
の真下にウェファをＲ（ことにエリ、第１図（Ｃ）に示
す工うに、逆メサの陰の部分には電極金属が蒸着されず
、発光域９上の電極金属１０と、他の部分の電極金属７
とが、１回の蒸着工程によって分離して形成できる。次
に、ｎ−ＩｎＰ基板５＠を鏡面研磨して約１５０μｍの
厚さにした後、ｎ側の電極金属８として金・ゲルマニウ
ム・ニッケルの合金を蒸着した後、Ｃｒ。

金と順次保護電極を形成した。この時の発光領域は約６
μｍであった。

さらに、共振器長が３００μｍ　となる様にり開を行な
い、ストリップ線上に直接、ｐ側を上にマウントして半
導体レーザ装置を完成する。

本実施例の半導体レーザは、２本の溝１２が逆メサ状に
形成されているので、電極金属７を形成する際に真上か
ら蒸着を行えば、逆メサ部の陰になっている部分には金
属が蒸着されず、発光域９の上部の電極金属１０と他の
部分の電極全極金属７とが分離された状態となる。又、
発光域９の周囲にはｐｎｎ会合による余分な容量がない
ために電極金属１０から供給された電気信号は殆んど全
て発光域９に供給され、従って高周波特性の潰れた半導
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結果、発振閾値の２倍
のバイアス這流値において、変調された光出力のｔｓｄ
Ｂ低下する周波数として１０ＧＨｚ以上の値が得られた
。この値は、更に発光領域の幅を狭くすることによって
光子密度を増大させることにエリ微分利得の値を大きく
することなどてより、ｚｏＧＨ２程度の更に高い値にな
るものと思われる。

施例と同じように、２本の逆メサ状の溝を形成した後に
、活性層であるＩｎＧａＡｓＰ　　の選択エツチング液
（硫酸：過酸化水素水：水＝３：に１）を用いて発光領
域９０幅が１．５〜２μｍになる：うにエツチングを行
った後の断面図が第２図（ａ）である。このエツチング
を行う前の幅は約６μｍであった。

次に、第２図（ｂ）に示されるように、通常用いられて
いるマストランスボート法４／（雑誌［アプライド・フ
ィジックス・レター〔人ｐｐｌｉｅｄみ成長により、ｎ
−ＩｎＰ層１層上１成する。このｎ−ＩｎＰ層１層上１
光領域９のＩｎＧａＡｓＰ　　）’ｊＬりも屈折率が小
さく、さらに発光領＋＄、９の幅が１、５−２μｍと細
くなっているために、基本横モードで発振することが可
能でろる。衆後に、第１の実施例と同様な方法でｐ＠と
ｎｆｌｌｌの電極金属を形成し、第２図（Ｃ）に示す構
造の半導体１−−ザが得られる。

この様にして、基本溝モードで発温し、且つ１０ＧＨ２
以上の帯埴を持つ半導体１ノーザが得られた。

以上の説明では実施例としてＩｒ１ＧａＡｓＰ　　系半
導体レーザを用いて説明したが、ＧａＡｌＡｓ　系等の
他の材料の半導体１７−ザにも適用できる。また。

ここではｎ形のＩｎＰ　基板を用いたが、ｐ形の基板で
も同じである。

〔発明の効果〕

以上説明した：うに、本発明によ、れば、多層膜半導体
ウェファを用い、逆メサ状の２本の濤を有する構造とす
ることに工って、半導体レーザ内部の余分な容量を除去
出来、かつ５ｉ（Ｊｚ等の誘電体膜を使用せずに、さら
に１回の金属蒸着：Ｃ程で、活性ノー＆廁の゛磁極を形
成でさるため、量産性に優れたｌ０ＧＨ２以上の帯域を
有する超高速変調可能、な半導体レーザが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　ｅ　（ｂ）　＊　１ｃ）ｙ　ｘび第２図
ｔａ）　、　ｔｂ）　、　（ｃ）は本発明の第１２Ｌび
第２の実施例を製造工程頭、（それぞれ示した断面図で
ある。図において、１はコンタクト層、２はｐ−ＩｎＰ
クラッド層、３はＩｎＧａＡｓＰ　　活性層、４ばｎ−
１ｎＰ　ハラ７７層、５はｎ−ＩｎＰ基板、６は５ｉＯ
ｚ膜、７及び１０ばｐａｔ極形成形成膜はｎ側電極形成
膜、９はＩｎＧａＡｓ　Ｐ　ｔｙ）発光領域、ｌＯは！
他金属、１１は埋め込み成長にエリ形式されたｎ−Ｉｎ
Ｐ層、１２は荷をそれぞれ示す。 桑ｌ　図 ／／ｙ１４．！ｐ層 第２　図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１導電型半導体基板上に、少くとも第１導電型
   半導体バッファ層、活性層、第２導電型半導体クラッド
   層、コンタクト層を含む半導体多層膜を成長させ、この
   半導体多層膜上に前記活性層よりも深く逆メサ状に形成
   された２本の溝を備えることにより、前記コンタクト層
   側の前記２本の溝の間の逆メサ上部に独立した電極金属
   を形成するようにしたことを特徴とする半導体レーザ装
   置。
2. （２）選択的にエッチングして層幅が狭くなった活性層
   の部分に、この活性層よりも屈折率の小さな第１導電型
   半導体で前記活性層のエッチングされた部分を埋め込ん
   だ特許請求の範囲第１項記載の半導体レーザ装置。