JPS63288082A - 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に係り、特に素子の寄生容量が低
減された超高速直接変調に好適な埋めこみ形半導体レー
ザに関する。

〔従来の技術〕

従来の埋めこみ形半導体レーザの変調周波数は。

ストライプ外部の寄生容量（１０〜４０　Ｐ　Ｆ）によ
り、約３ＧＨｚに制限されていた。寄生容量を低減する
ためには、ストライプ外部の半導体接合面積を小さくす
ればよい、その一つの方法として、ストライプの近傍以
外の埋めこみ層をエツチングにより除去することが昭和
６１年度電子通信学会、光・電波部門全国大会講演予稿
集面２３２に報告されている。これにより、変調帯域は
約５〜６ＧＨｚに向上したゆ 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記従来技術は、ストライプ外部の埋めこみ層をエツチ
ングにより除去する方法である。１０Ｇ　Ｈｚ以上の変
調帯域を実現するためには、残存させる埋めこみ領域の
幅を１μｍ程度にする必要がある。しかし、上記従来技
術では、エツチングマスクの合わせ精度、寸法精度、及
びサイドエツチングの問題により、１μｍ程度の埋めこ
み領域を残存させる再現性は間層であった。

本発明の目的は、スフトライブ外部の埋めこみ領域の幅
を１μｍ８度に形成することを容易にし。

１０ＧＨｙ、以上の変調帯域を有する半導体レーザを提
供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的はダブルヘテロ構造の活性層をつきぬけるよう
に凸状のメサストライプを形成した後。

液相良法により簿膜の埋めこみ層だけで埋めこみ領域を
形成する構造とすることにより達成される。

この場合、液相成長法ではメサストライプ近傍において
成長速度が大きいので、埋こみ層の膜厚が薄くても埋め
こみ層はメサの側面まではいあがる。

この結果、メサ部の活性層の両側面に１μｍ程度の幅の
埋めこみ層を形成することができる。この後、メサスト
ライプ外部の領域を絶縁膜等で電気的絶縁を行うと、寄
生容量はメサ側面の１μｍ程度の幅の埋めこみ層だけの
容量となり、従来構造に比べ、大幅に低減でき、変調周
波数を向上できる。

〔作用〕

本発明によれば、メサストライプ側面の埋めこみ層の幅
はその成長時間により、厳密に制御できる。従って、メ
サ側面に１μｍ程度の幅の埋めこみ層を制御よく形成で
きた。この埋めこみ層の導電型をＰ型とすることにより
、埋めこみ層を通って流れるリーク電流はｎ型に比べ、
低減できた。

さらには、埋めこみ層をアンドープ、あるいは意図的不
純物を導入して高抵抗型とすることにより、埋めこみ層
の容量を大幅に低減できた。また、メサストライプ外部
の埋めこみ層と表面電極の間に絶縁膜を設けて電気的絶
縁を行うことにより、寄生容量の低減効果は顕著となり
、以上の構成により、１０ＧＨｚ以上の変調帯域を有す
る半導体レーザを得ることができた。

〔実施例〕

以下、本発明の詳細な説明する。

実施例１ 本発明の一実施例を第１図を用いて説明する。

ｎ型ＩｎＰｊ２ｃ板１上にｎ−ＩｎＰバッファ層２゜Ｔ
ｎＧａＡｓＰ活性ＪＷ（厚さ０　、１〜０　、３　ｐ　
ｍ　）　３　、　ｐ−Ｔ　ｎ　Ｐ　ｌｆｊ　４　、　ｐ
　−ＩｎＧａＡｓＰ保′１１層５を順次成長する。この
後１幅１〜２μｍ程度の幅の活性層を残した逆メサスト
ライプを形成する１次に液相成長法により、ｐ−−ｒｎ
Ｐ層（Ｐｆｉｌ　Ｏ１６〜３　Ｘ　１０１７（！ｍ−”
）　６をメサストライプ外部の平坦領域において、０，
１〜０．４μｍ成長した。この時液相成長法ではメサス
トライプ近傍の成長速度は速いので。

ｐ−−ＩｎＰＷ６はメサ側面をはいあがり、メサ側面に
霧出した活性ＪＩＦＪ３をカバーする。これにより、メ
サストライプの活性層３の側面にはその活性層平面にお
いて０．５〜１．０μｍ程度のｐ−−ＩｎＰ層６が形成
でき、活性層３の側面を薄層の埋めこみ層でおおうこと
ができた。つまり、このｐ−−ＴｎＰ層６の幅はキャリ
アの拡散長以下であり、この層を通って流れる高周波電
流は充分小さくできる。この後、メサストライプ外部領
域に厚さ数１０００人の絶縁膜７を形成し、この後ｐ電
極９、ｎ電極８を形成し、最後に共振器長１５０〜３０
０μｍにへき関した。

試作した素子は波長１．３　μｍにおいてしきい電流１
０ｍＡで発振した。光出力１０ｍＷ時における小信号周
波数特性の測定を行ったところ、３ｄＢ低下局波数は１
５ＧＨｚまで達した。この値は、測定により得られた素
子の寄生容量Ｃ＝２ｐＦ、直列抵抗Ｒ＝５Ωから求まる
ｆ　＝　（２πＣＲ）−’の１６　Ｇ　Ｈｚとよく一致
した１以上のように液相成長法により薄膜埋めこみ層を
形成した埋めこみ型半導体レーザは、寄生容量が大幅に
低減でき、秀れた高周波特性を実現できた。

実施例２ 本発明による別の実施例を第２図を用いて説明する。ｎ
型ＩｎＰ基板１上に実施例１と同様にＰ−ＴｎＧａＡｓ
Ｐ保護層５まで順次成長を行う、この後。

幅５〜５０μｍの２つの溝にはさまれたメサストライプ
を形成する。この時、メサストライプ内の活性層３の幅
は１〜２μｍとした０次に液相成長法により、高抵抗Ｉ
ｎＰ層１０を溝の底で０．０５〜０．５　μｍの厚さに
なるように成長する。これにより、メサストライプ部の
活性層３の両側面には幅０゜５〜１．５μｍ程度の高抵
抗ＩｎＰ層１０が成形する。この時、高抵抗ＩｎＰ層１
０はＦｅをドーピングすることにより高抵抗化（ρ〉１
ｏ６Ωｌ）されている。この後、絶縁膜７を形成し。

その上にポリイミド膜１１を塗布し１表面を平坦化する
。この後、メサストライプ上部のポリイミド膜１１と絶
ａｍ’ｔを除去して、ｐ１！極９．ｎ電極８を形成した
後、共振器長１５０〜３５０μｍにへきかいした。

試作した素子は室温において波長１．３　μｍ、しきい
電流７ｍＡで発振した０本実施例が実施例■に比べてし
きい電流が低いのは、埋めこみ層を高抵抗化したために
埋めこみ層を通って流れるリーク電流が小さくなったた
めである０本装置においては光出力１０ｍＷ時の３ｄＢ
低下低下変波数が約２０　Ｇ　Ｈｙ、であった。本実施
例では高抵抗環めこみｆｆＬｏの採用により、客先容量
がさらに低減され、１ｐＦｉ度となった。また、本実施
例では表面が平坦化されたため、素子の機械的調度も増
大した。

実施例３ 本発明により別の実施例を第３図を用いて説明する０本
実施例の構成及び製作方法は実施例１とほぼ同様である
が、液相成長法により埋めこみ領域を形成する際にｐ−
−ＩｎＰ層６で埋めこんだ後、続いてｐ　−−ＩｎＧａ
ＡｓＰ層１２を０．０５〜０．２μｍ程度成長する点が
異なる。このｐ　−−ＩｎＧａＡｓＰ層１２により、埋
めこみ成長時のｐ−−ＩｎＰ層６の熱変成を抑制するこ
とができ、実施例１に比べて信頼性を向上することがで
きた。また、高周波特性等は実施例１とほぼ同様であっ
た。

また１本発明はグレーティングのブラッグ反射を用いた
ＤＦＢ、ＤＢＲ型に対して適用できることは言までもな
い６また、上記実施例において。

絶縁膜７としては５ｉＯｚｌｌｉ、ＳｉＮｘ膜。

ＡＱｚＯｓ膜等が有効であった。また１本実施例ではｎ
型基板を用いたが、Ｐ型基板を用いても同様の効果が得
られることは言までもない。

また、本発明は、その技術的手段から判断して室温連続
発振ができる全範囲の半導体レーザの構成に対して適用
できることは、当業者が容易に理解し得るところである
。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ストライプ側面の埋めこみ領域の幅を
制御よく０．５〜１．５μｍ程度に制御でき、しかもス
トライブ外部領域は電気的に絶縁できるので、寄生容量
を大幅に低減できる。従って１０ＧＨｚ越えた高速変調
の可能な半導体レーザを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は〜第３図は本発明による実施例の断面図である
。 ３−ＩｎＧａＡｓＰ活性層、６−ｐ−−ＩｎＰ層、７−
＝絶縁膜、１０・・・高抵抗ＩｎＰ層、１１・・・ポリ
イミド膜、１２−ｐ　−−ＩｎＧａＡｓＰ層。 代理人　弁理士　小川勝男・”　；＼。 （。 第　２　口 不　３　口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ダブルヘテロ構造を有する半導体レーザにおいて、
   少なくとも活性層をつきぬける凸状メサストライプを形
   成した後、液相成長法により少なくとも上記凸状のメサ
   ストライプの両側面に露出した活性層を被覆するように
   薄膜の埋めこみ層を形成したことを特徴とする半導体レ
   ーザ装置。 ２、上記埋めこみ層の膜厚がメサストライプの両側面に
   おいて、キャリアの拡散長以下であり、かつメサストラ
   イプ近傍において、上記埋めこみ層の表面の位置が活性
   層平面よりも下にあ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装置。 ３、上記凸状のメサストライプの上部以外の領域の表面
   に絶縁膜を堆積したことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項および第２項記載の半導体レーザ装置。 ４、上記埋めこみ層の導電型がＰ型あるいは高抵抗型、
   またはアンドープ型であることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項及至第３項記載の半導体レーザ装置。