JPS63169092A - 半導体レ−ザ - Google Patents
半導体レ−ザInfo
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- JPS63169092A JPS63169092A JP68887A JP68887A JPS63169092A JP S63169092 A JPS63169092 A JP S63169092A JP 68887 A JP68887 A JP 68887A JP 68887 A JP68887 A JP 68887A JP S63169092 A JPS63169092 A JP S63169092A
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 9
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 abstract description 7
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 49
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 3
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 2
- 210000004709 eyebrow Anatomy 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
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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
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/16—Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface
- H01S5/164—Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface with window regions comprising semiconductor material with a wider bandgap than the active layer
-
- 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
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
- H01S5/125—Distributed Bragg reflector [DBR] lasers
-
- 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
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/16—Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface
- H01S5/168—Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface with window regions comprising current blocking layers
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】
「産業上の利用分野ｊ
この発明は、光通信等に用いられる高効率の半導体レー
ザに関する。
ザに関する。
「従来の技術」
半導体レーザ、特に、分布反射型半導体レーザにおいて
、しきい値電流を下げ、特性を向上させるには、分布反
射領域を通る漏れ電流を防ぐことが必要である。
、しきい値電流を下げ、特性を向上させるには、分布反
射領域を通る漏れ電流を防ぐことが必要である。
第２図（イ）は、従来の分布反射型半導体レーザの一種
であるＢ Ｉ Ｇ （Ｉ３ ｕｎｄｌｅ Ｉ ｎｔｅ
ｇｒ’ａｔｅｄ Ｇ ｕｉｄｅ）レーザの摺成例を示
す断面図、（ロ）は同図におけるＡ−Ａ線断面図、（ハ
）は同図におけるＢ−Ｂ線断面図である。なお、（イ）
は光軸を含む面における断面図である。これらの図にお
いて、ｌはｐ−１，ｎＰ基板、２はＩｎＧａＡｓＰ活性
層、３はｎ−ＩｎＰ保護層、４はｎ−１ｎＧａＡｓＰ外
部導波路層、５は回折格子、６はｎ−ＩｎＰクラッド層
、７は５ｉ０２膜、８，９は各々電極である。また、第
２図（ロ）、（ハ）において、１１−１３は各々、ｎ−
１ｎＰ第１埋込層、ｌ１ｌ−１ｎＰ第２埋込層、ｎ−１
ｎＧａＡｓＰ第３埋込層である。この図に示すＢＩＧレ
ーザは、分布反射領域Ｂを矢印Ｙｌによって示すリーク
電流が流れ、このため、しきい値電流が小さくならない
欠点がある。
であるＢ Ｉ Ｇ （Ｉ３ ｕｎｄｌｅ Ｉ ｎｔｅ
ｇｒ’ａｔｅｄ Ｇ ｕｉｄｅ）レーザの摺成例を示
す断面図、（ロ）は同図におけるＡ−Ａ線断面図、（ハ
）は同図におけるＢ−Ｂ線断面図である。なお、（イ）
は光軸を含む面における断面図である。これらの図にお
いて、ｌはｐ−１，ｎＰ基板、２はＩｎＧａＡｓＰ活性
層、３はｎ−ＩｎＰ保護層、４はｎ−１ｎＧａＡｓＰ外
部導波路層、５は回折格子、６はｎ−ＩｎＰクラッド層
、７は５ｉ０２膜、８，９は各々電極である。また、第
２図（ロ）、（ハ）において、１１−１３は各々、ｎ−
１ｎＰ第１埋込層、ｌ１ｌ−１ｎＰ第２埋込層、ｎ−１
ｎＧａＡｓＰ第３埋込層である。この図に示すＢＩＧレ
ーザは、分布反射領域Ｂを矢印Ｙｌによって示すリーク
電流が流れ、このため、しきい値電流が小さくならない
欠点がある。
そこで、このようなリーク電流を防止することができる
ＢＩＧレーザとして、第３図に示すものが考えられた。
ＢＩＧレーザとして、第３図に示すものが考えられた。
この図に示すＢＩＧレーザは、ｐ−ＩｎＰ基板Ｉ上の、
分布反射領域ｒ（Ｅに対応する部分にｎ−１ｎＧａＡｓ
Ｐ電流狭窄層Ｉ５を形成し、その上にｐ−１ｎＰバッフ
ァ層１６を形成し、このバッファ層Ｉ６上に活性層２等
を形成したもので、電流狭窄層１５とバッファ層１６の
接合部が、リーク電流に対するｐ−ｎ逆接合として機能
し、これにより、リーク電流を防止することができる。
分布反射領域ｒ（Ｅに対応する部分にｎ−１ｎＧａＡｓ
Ｐ電流狭窄層Ｉ５を形成し、その上にｐ−１ｎＰバッフ
ァ層１６を形成し、このバッファ層Ｉ６上に活性層２等
を形成したもので、電流狭窄層１５とバッファ層１６の
接合部が、リーク電流に対するｐ−ｎ逆接合として機能
し、これにより、リーク電流を防止することができる。
次に、このＢＩＧレーザの製造方法を述べる。
まず、第４図（イ）に示すように、基板１の上面に、フ
ォトリソグラフィによって＜０１１＞方向に平行な（す
なわち、光射出方向と垂直な）凸状のストライプ１ａを
作成する。次に、同図（ロ）に示すように、ｎ−１ｎＧ
ａＡｓＰ電流狭窄層（λｇ＝ ０．９５〜１．６５μｍ
）１５を、基板１上にエピタキシャル成長させる。この
際、ｎ−１ｎＧａＡｓＰは、成長の基礎となる面の凹凸
を平坦とするように成長する性質があるため、同図（ロ
）に示すようにストライプｌａの上部ては薄く、その他
の部分では厚く成長する。
ォトリソグラフィによって＜０１１＞方向に平行な（す
なわち、光射出方向と垂直な）凸状のストライプ１ａを
作成する。次に、同図（ロ）に示すように、ｎ−１ｎＧ
ａＡｓＰ電流狭窄層（λｇ＝ ０．９５〜１．６５μｍ
）１５を、基板１上にエピタキシャル成長させる。この
際、ｎ−１ｎＧａＡｓＰは、成長の基礎となる面の凹凸
を平坦とするように成長する性質があるため、同図（ロ
）に示すようにストライプｌａの上部ては薄く、その他
の部分では厚く成長する。
次に、上記エピタキシャル成長が終了した後、未飽和の
ｒｎＰ融液に接触させ、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層の表面を
薄くメルトバックさける（第４図（ハ））。
ｒｎＰ融液に接触させ、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層の表面を
薄くメルトバックさける（第４図（ハ））。
このメルトバックの速度は、ｎ −１ｎＧａＡｓＰの方
がｐ−１ｎＰより速いから、ストライプＩａの上面に成
長したｎ−１ｎＧａＡｓＰ層はすぐに除去され、メルト
バックの遅いｐ−１ｎＰの表面、すなわち、ストライプ
Ｉａの上面が露出する。この結果、第４図（ハ）に示す
ように、基板１の上面右部および左部の上のみにｎ−Ｉ
ｎＧａＡｓＰ層、すなわち、電流狭窄層１５が残るとと
もに、この電流狭窄層１５の上面とストライプ１ａの上
面の高さがほぼ均一になる。この場合、各層の高さを良
好に均一化ずろには、予めメルトバックの時間とｐ−１
ｎＰ融液の未飽和度を適切に調節しておけばよい。次に
、上記処理に連続して、第４図（ニ）に示すように、ス
トライプｌａおよび電流狭窄層Ｉ５の上面にｐ−ＩｎＰ
バッファ眉１６．活性層２等を順次成長させて、所望の
構造の元ウェハを得る。（以下、省略する。） このように、上記の製造方法には、１回のフォトリソグ
ラフィと１回のエピタキシャル成長によって、電流狭窄
層１５を埋め込んだ元ウェハが得られる利点がある。
がｐ−１ｎＰより速いから、ストライプＩａの上面に成
長したｎ−１ｎＧａＡｓＰ層はすぐに除去され、メルト
バックの遅いｐ−１ｎＰの表面、すなわち、ストライプ
Ｉａの上面が露出する。この結果、第４図（ハ）に示す
ように、基板１の上面右部および左部の上のみにｎ−Ｉ
ｎＧａＡｓＰ層、すなわち、電流狭窄層１５が残るとと
もに、この電流狭窄層１５の上面とストライプ１ａの上
面の高さがほぼ均一になる。この場合、各層の高さを良
好に均一化ずろには、予めメルトバックの時間とｐ−１
ｎＰ融液の未飽和度を適切に調節しておけばよい。次に
、上記処理に連続して、第４図（ニ）に示すように、ス
トライプｌａおよび電流狭窄層Ｉ５の上面にｐ−ＩｎＰ
バッファ眉１６．活性層２等を順次成長させて、所望の
構造の元ウェハを得る。（以下、省略する。） このように、上記の製造方法には、１回のフォトリソグ
ラフィと１回のエピタキシャル成長によって、電流狭窄
層１５を埋め込んだ元ウェハが得られる利点がある。
「発明が解決しようとする問題点」
しかしながら、上記の製造方法には次のような問題があ
る。すなわち、第４図（ロ）の状態からメルトバックに
よって第４図（ハ）に示す状態とする場合において、実
際には、第５図に示すようにストライプ１ａ以外の部分
の電流狭窄層Ｉ５もほとんどメルトバックされてしまう
場合がある。第４図（ハ）に示すように、ストライプ１
ａ以外の部分にのみ電流狭窄層１５を残すには、工程の
条件設定（メルトバックの時間、ＩｎＰ融液の未飽和度
）が非常に錐しく、しかも、良好な再現性が得られない
。
る。すなわち、第４図（ロ）の状態からメルトバックに
よって第４図（ハ）に示す状態とする場合において、実
際には、第５図に示すようにストライプ１ａ以外の部分
の電流狭窄層Ｉ５もほとんどメルトバックされてしまう
場合がある。第４図（ハ）に示すように、ストライプ１
ａ以外の部分にのみ電流狭窄層１５を残すには、工程の
条件設定（メルトバックの時間、ＩｎＰ融液の未飽和度
）が非常に錐しく、しかも、良好な再現性が得られない
。
この発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、電流
狭窄層を有する半導体レーザであって、雌しい工程条件
の設定を必要とけず、かっ、再現性のよい半導体レーザ
を提供することを目的としている。
狭窄層を有する半導体レーザであって、雌しい工程条件
の設定を必要とけず、かっ、再現性のよい半導体レーザ
を提供することを目的としている。
「問題点を解決するための手段」
この発明は、半導体基板上であって、活性領域の両側に
外部導波路層と対応して光軸方向なるストライプ状の電
流狭窄層を形成したことを特徴としている。
外部導波路層と対応して光軸方向なるストライプ状の電
流狭窄層を形成したことを特徴としている。
「作用」
この発明は、凹溝を形成した基板上に液相エピタキシャ
ル成長を行うと、凹溝の幅が広い場合は、第６図（イ）
に示すように上面に凹凸ができるが、狭い場合は、短時
間の成長で凹溝が埋まり、第６図（ロ）に示すように、
上面が平坦になる点に着目してなされたものである。
ル成長を行うと、凹溝の幅が広い場合は、第６図（イ）
に示すように上面に凹凸ができるが、狭い場合は、短時
間の成長で凹溝が埋まり、第６図（ロ）に示すように、
上面が平坦になる点に着目してなされたものである。
「実施例」
以下、第１図を参照してこの発明の一実施例を適用した
ＢＩＧレーザの製造工程を説明する。
ＢＩＧレーザの製造工程を説明する。
■まず、第１図（イ）に示すように、ｐ−１ｎＰ基板Ｉ
の上面に、凹溝１ ｂ、 １ ｃをフォトリソグラフィ
によって形成する。この場合、凹１Ｍ１ｂ、ｌｃの幅は
、第２図（ハ）に示す外部導波路層４の幅と等しいか、
僅かに犬として、幾分か幅を異なるように形成する。具
体的には、数μｍ〜２０μｍとする。
の上面に、凹溝１ ｂ、 １ ｃをフォトリソグラフィ
によって形成する。この場合、凹１Ｍ１ｂ、ｌｃの幅は
、第２図（ハ）に示す外部導波路層４の幅と等しいか、
僅かに犬として、幾分か幅を異なるように形成する。具
体的には、数μｍ〜２０μｍとする。
また、その位置は、第２図（イ）に示す分布反射領域Ｒ
Ｅ内の外部導波路層４に対応する位置であって、電流路
として活性領域の部分を除いた、すなわち、活性領域の
両脇に形成する。
Ｅ内の外部導波路層４に対応する位置であって、電流路
として活性領域の部分を除いた、すなわち、活性領域の
両脇に形成する。
■次に、第１図（イ）に示す基板ｌの上に、ｎ−１ｎＧ
ａＡｓＰ７ＩＸ流狭窄層１５をエピタキシャル成長さ仕
る。この場合、凹溝１ ｂ、 １ ｃの幅が、上述した
ように極めて狭いので、凹溝１ ｂ、 ｌ ｃ内が短時
間の成長で埋まり、上面が平坦になる。またこの場合、
凹溝１ ｂ、 ｌ ｃ以外の部分の層厚を、凹溝１ｂ。
ａＡｓＰ７ＩＸ流狭窄層１５をエピタキシャル成長さ仕
る。この場合、凹溝１ ｂ、 １ ｃの幅が、上述した
ように極めて狭いので、凹溝１ ｂ、 ｌ ｃ内が短時
間の成長で埋まり、上面が平坦になる。またこの場合、
凹溝１ ｂ、 ｌ ｃ以外の部分の層厚を、凹溝１ｂ。
１ｃ内の層厚の１／ｌＯ以下とすることができる。
■次に、短時間のメルトバックあるいは基板１からのオ
ートドーピングを行うことによって、第１図（ハ）に示
すように、凹溝１ ｂ、 ｌ ｃ内に電流狭窄４１５が
埋め込まれたウェハを作成する。
ートドーピングを行うことによって、第１図（ハ）に示
すように、凹溝１ ｂ、 ｌ ｃ内に電流狭窄４１５が
埋め込まれたウェハを作成する。
■次に、第１図（ニ）の半断面斜視図によって示す元ウ
ェハを作成する。すなわち、まず、上記の工程に連続し
て、ＩｎＧａＡｓｐ活性層２、ｎ−ＩｎＰ保護層３、必
要な場合にはアンヂメルトパック層などを順次成長させ
、次いで、フォトリソグラフィにより、これらの活性層
２．保護層３を幅方向に延びるストライプ状に形成する
。次に、回折格子５をフォトリソグラフィにより形成し
、次いで、外部導波路層４．クラッド層６を順次成長さ
せる。
ェハを作成する。すなわち、まず、上記の工程に連続し
て、ＩｎＧａＡｓｐ活性層２、ｎ−ＩｎＰ保護層３、必
要な場合にはアンヂメルトパック層などを順次成長させ
、次いで、フォトリソグラフィにより、これらの活性層
２．保護層３を幅方向に延びるストライプ状に形成する
。次に、回折格子５をフォトリソグラフィにより形成し
、次いで、外部導波路層４．クラッド層６を順次成長さ
せる。
■次に、フォトリソグラフィによって長さ方向に延びる
ストライプ構造を形成し、次いで、その両側＋’ｌ＜を
、第２図（ロ）、（ハ）に示すように、ｎ−１ｎＰ第１
埋込層１１．ｐ−１ｎＰ第２埋込層１２．ｎ−ＩｎＧａ
ＡｓＰ第３埋込層１３によって埋め込む。
ストライプ構造を形成し、次いで、その両側＋’ｌ＜を
、第２図（ロ）、（ハ）に示すように、ｎ−１ｎＰ第１
埋込層１１．ｐ−１ｎＰ第２埋込層１２．ｎ−ＩｎＧａ
ＡｓＰ第３埋込層１３によって埋め込む。
０次に、電極８．９を形成し、次いで、へき開、チップ
化してレーザ素子とする。
化してレーザ素子とする。
「発明の効果」
以」二説明したように、この発明によれば、半導体基板
の上面であって、その上に分布反射領域の導波路層が形
成される部分に凹ｄ４を形成し、この凹１１カ内に面記
半導体基板と反対導電型のストライプ状の電流狭窄層を
形成するようにしたので、難しい工程条件の設定をする
ことなく、簡単に、しかし再現性よく電流狭窄層を形成
することかできる。そして、この発明による半導体レー
ザは、この電流狭窄層を有することにより、低しきい値
電流化が可能となり、特性が向上する。また、この発明
によれば、電流狭窄層を形成しない場合と同回数のエピ
タキシャル成長によってレーザ素子を作成できる１１１
点らある。
の上面であって、その上に分布反射領域の導波路層が形
成される部分に凹ｄ４を形成し、この凹１１カ内に面記
半導体基板と反対導電型のストライプ状の電流狭窄層を
形成するようにしたので、難しい工程条件の設定をする
ことなく、簡単に、しかし再現性よく電流狭窄層を形成
することかできる。そして、この発明による半導体レー
ザは、この電流狭窄層を有することにより、低しきい値
電流化が可能となり、特性が向上する。また、この発明
によれば、電流狭窄層を形成しない場合と同回数のエピ
タキシャル成長によってレーザ素子を作成できる１１１
点らある。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明における分布反射型半導体レーザの製
造工程の１つを説明するための工程図、第２図（イ）は
従来の分布反射型レーザの構成例を示す断面図、（ロ）
は同レーザのＡ−Ａ線断面図、（ハ）は同レーザのＢ−
Ｂ線断面図、第３図は電流狭窄層Ｉ５を設けた分布反射
型レーザの断面図、第４図は第３図に示す分布反射型レ
ーザの製造工程を説明するための工程図、第５図は同製
造工程の問題点を説明するための図、第６図はこの発明
の詳細な説明するための図である。 Ｉ・・・・・・基板、Ｉ ｂ、 Ｉ ｃ・・・・・・凹
溝、２・・・・・・活性層、１５・・・・・・電流狭窄
層、１６・・・・・・バッファ層。
造工程の１つを説明するための工程図、第２図（イ）は
従来の分布反射型レーザの構成例を示す断面図、（ロ）
は同レーザのＡ−Ａ線断面図、（ハ）は同レーザのＢ−
Ｂ線断面図、第３図は電流狭窄層Ｉ５を設けた分布反射
型レーザの断面図、第４図は第３図に示す分布反射型レ
ーザの製造工程を説明するための工程図、第５図は同製
造工程の問題点を説明するための図、第６図はこの発明
の詳細な説明するための図である。 Ｉ・・・・・・基板、Ｉ ｂ、 Ｉ ｃ・・・・・・凹
溝、２・・・・・・活性層、１５・・・・・・電流狭窄
層、１６・・・・・・バッファ層。
Claims (1)
- 少なくとも活性層を含む複数の半導体層よりなる活性領
域と、該活性領域の両脇であって外部導波路層と対応し
た位置に、該外部導波路層と等しいかあるいは幾分か異
なる幅を有するストライプ状の電流狭窄層が形成されて
なることを特徴とする半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62000688A JPH0680864B2 (ja) | 1987-01-06 | 1987-01-06 | 半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62000688A JPH0680864B2 (ja) | 1987-01-06 | 1987-01-06 | 半導体レ−ザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63169092A true JPS63169092A (ja) | 1988-07-13 |
| JPH0680864B2 JPH0680864B2 (ja) | 1994-10-12 |
Family
ID=11480695
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62000688A Expired - Lifetime JPH0680864B2 (ja) | 1987-01-06 | 1987-01-06 | 半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0680864B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0472212A2 (en) * | 1990-08-23 | 1992-02-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor laser of visible ray region having window structure |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61259593A (ja) * | 1985-05-14 | 1986-11-17 | Fujikura Ltd | 分布反射型半導体レ−ザ |
-
1987
- 1987-01-06 JP JP62000688A patent/JPH0680864B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61259593A (ja) * | 1985-05-14 | 1986-11-17 | Fujikura Ltd | 分布反射型半導体レ−ザ |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0472212A2 (en) * | 1990-08-23 | 1992-02-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor laser of visible ray region having window structure |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0680864B2 (ja) | 1994-10-12 |
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