JPS6342871B2 - - Google Patents
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- JPS6342871B2 JPS6342871B2 JP3756981A JP3756981A JPS6342871B2 JP S6342871 B2 JPS6342871 B2 JP S6342871B2 JP 3756981 A JP3756981 A JP 3756981A JP 3756981 A JP3756981 A JP 3756981A JP S6342871 B2 JPS6342871 B2 JP S6342871B2
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- Japan
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- guide layer
- type inp
- cladding layer
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- Expired
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 23
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 18
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 15
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 5
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 238000002109 crystal growth method Methods 0.000 description 1
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- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2231—Buried stripe structure with inner confining structure only between the active layer and the upper electrode
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は横基本モード発振する半導体レーザの
製造方法に関する。横モード制御された基本モー
ド発振する半導体レーザはBRW（Buried Rib
Waveguide）型半導体レーザで代表される。こ
の構造は活性層の上側に平凸状の光ガイド層を設
けて、接合の横方向に屈折率分布を形成し、活性
層に強い光導波作用を持たせたものである。本発
明に先行する従来技術として、このBRW型半導
体レーザを挙げるべきであり以下この型式の製造
方法及び構造について、その何処を本発明で解決
すべきか図面を用いて簡単に説明する。第１図は
従来のBRW型半導体レーザの概略を示す断面図
である。先ずｎ型InPでなる半導体基板１に第１
の液相エピタキシヤル成長工程によりｎ型InPク
ラツド層２、InGaAsP活性層３、ｐ型InGaAsP
光ガイド層４、ｐ型InPクラツド層５を成長す
る。
製造方法に関する。横モード制御された基本モー
ド発振する半導体レーザはBRW（Buried Rib
Waveguide）型半導体レーザで代表される。こ
の構造は活性層の上側に平凸状の光ガイド層を設
けて、接合の横方向に屈折率分布を形成し、活性
層に強い光導波作用を持たせたものである。本発
明に先行する従来技術として、このBRW型半導
体レーザを挙げるべきであり以下この型式の製造
方法及び構造について、その何処を本発明で解決
すべきか図面を用いて簡単に説明する。第１図は
従来のBRW型半導体レーザの概略を示す断面図
である。先ずｎ型InPでなる半導体基板１に第１
の液相エピタキシヤル成長工程によりｎ型InPク
ラツド層２、InGaAsP活性層３、ｐ型InGaAsP
光ガイド層４、ｐ型InPクラツド層５を成長す
る。
次にこのｐ型InPクラツド層５の表面より選択
エツチング処理によりｐ型InGaAsP光ガイド層
の中途に達するストライプ状の凸部を形成する。
然る後第２の液相エピタキシヤル成長工程により
ｎ型InP層６をその前表面に形成せしめて、凸部
領域をInPで埋め込む。凸部領域にのみ電流が注
入されるようにｎ型InP層６の一部分をｐ型不純
物の拡散によりｐ型領域７に変換し、最後に電極
８，９を取り付けてBRW型半導体レーザが製作
される。
エツチング処理によりｐ型InGaAsP光ガイド層
の中途に達するストライプ状の凸部を形成する。
然る後第２の液相エピタキシヤル成長工程により
ｎ型InP層６をその前表面に形成せしめて、凸部
領域をInPで埋め込む。凸部領域にのみ電流が注
入されるようにｎ型InP層６の一部分をｐ型不純
物の拡散によりｐ型領域７に変換し、最後に電極
８，９を取り付けてBRW型半導体レーザが製作
される。
光ガイド層４と活性層３の屈折率は相互に近づ
け、光ガイド層４のそれがわずかに小さくなる様
に設計する。この様な構造に於ては活性層厚が一
定の場合、光ガイド層側に活性層からレーザ光が
しみ出す割合が、光ガイド層厚の増大にしたがい
増す傾向にある。したがつて光ガイド層４の凸部
領域とその両側部で光ガイド層４へのレーザ光の
しみ出し量が異なり、それがために両領域部間で
実効屈折率分布が生じる。この実効屈折率分布が
レーザ光を接合面に平行な横方向に閉じ込める光
導波作用をもたらし、レーザ発振の横モード安定
化がなされる。
け、光ガイド層４のそれがわずかに小さくなる様
に設計する。この様な構造に於ては活性層厚が一
定の場合、光ガイド層側に活性層からレーザ光が
しみ出す割合が、光ガイド層厚の増大にしたがい
増す傾向にある。したがつて光ガイド層４の凸部
領域とその両側部で光ガイド層４へのレーザ光の
しみ出し量が異なり、それがために両領域部間で
実効屈折率分布が生じる。この実効屈折率分布が
レーザ光を接合面に平行な横方向に閉じ込める光
導波作用をもたらし、レーザ発振の横モード安定
化がなされる。
活性層への電流狭窄は凸部領域のｎ型InP層６
の完全なる埋め込みによりなされる。
の完全なる埋め込みによりなされる。
しかし、上記半導体レーザの構造によれば、光
ガイド層４と、活性層３との禁制帯幅差が小さい
ことによりこの界面でのキヤリヤ閉じ込めの効果
が弱くなる。凸部領域の厚い部分ではｐ型InPク
ラツド層５が隣接して形成されているため、この
クラツド層５が光ガイド層４にもれたキヤリヤを
再度閉じ込める役目をする。したがつて、この領
域でのキヤリヤ閉じ込めは心配する必要がない。
しかし、ガイド層４の凸部領域の両側部ではかな
らずしも同様でない。なぜなら、前記ガイド層４
の両側部はｎ型InP層に狭まれているからであ
る。活性層にキヤリヤが注入された場合、電子は
光ガイド層側に少しながら拡散する。この電子に
対して、ｎ型InP層６はなんら閉じ込める作用を
有しないから、自然にｎ型InP層へと電子はもれ
だす。このキヤリヤのもれ現象は発振しき値電流
の増大となる。特に素子の温度が上昇した際この
現象が顕著となり温度特性を悪くする。
ガイド層４と、活性層３との禁制帯幅差が小さい
ことによりこの界面でのキヤリヤ閉じ込めの効果
が弱くなる。凸部領域の厚い部分ではｐ型InPク
ラツド層５が隣接して形成されているため、この
クラツド層５が光ガイド層４にもれたキヤリヤを
再度閉じ込める役目をする。したがつて、この領
域でのキヤリヤ閉じ込めは心配する必要がない。
しかし、ガイド層４の凸部領域の両側部ではかな
らずしも同様でない。なぜなら、前記ガイド層４
の両側部はｎ型InP層に狭まれているからであ
る。活性層にキヤリヤが注入された場合、電子は
光ガイド層側に少しながら拡散する。この電子に
対して、ｎ型InP層６はなんら閉じ込める作用を
有しないから、自然にｎ型InP層へと電子はもれ
だす。このキヤリヤのもれ現象は発振しき値電流
の増大となる。特に素子の温度が上昇した際この
現象が顕著となり温度特性を悪くする。
この発明の目的は上記従来構造が有する欠点を
除去した、半導体レーザを、容易に実現し得る製
造方法を提供することにある。この発明の骨子は
半導体基板上に第１段階の成長でクラツド層、活
性層、光ガイド層、クラツド層を形成し、次いで
エツチング工程により凸部状の光ガイド層を設け
再度成長を行い凸部光ガイド層の両側領域にキヤ
リヤ閉じ込め層を成長し、その側面の埋め込みを
完了しさらに電極形成層を積もらすものである。
除去した、半導体レーザを、容易に実現し得る製
造方法を提供することにある。この発明の骨子は
半導体基板上に第１段階の成長でクラツド層、活
性層、光ガイド層、クラツド層を形成し、次いで
エツチング工程により凸部状の光ガイド層を設け
再度成長を行い凸部光ガイド層の両側領域にキヤ
リヤ閉じ込め層を成長し、その側面の埋め込みを
完了しさらに電極形成層を積もらすものである。
以下この発明の実施例について図面を参照して
説明する。
説明する。
第２図は本発明を実施した場合の概略断面図、
第３図は主要な製造過程を示す工程図である。
第３図は主要な製造過程を示す工程図である。
先ず、第３図Ａに示す如く、ｎ型InPでなる半
導体基体１０上にｎ型InPクラツド層１１、In0.77
Ga0.23As0.51P0.49活性層１２、ｐ型In0.8Ga0.2As0.47
P0.53光ガイド層１３、ｐ型InPクラツド層１４を
連続して第１の液相エピタキシヤル成長で形成す
る。ｐ型InPクラツド層１４の表面にSiO2膜２０
を付着する。このSiO2膜２０をエツチングの選
択マスクとして凸部をエツチング工程で形成す
る。エツチング深さは、光ガイド層が0.2〜0.3μ
ｍ厚残る様に制御する（第３図Ｂ，Ｃ）。SiO2膜
２０を除去してから次に第２の液相エピタキシヤ
ル成長で、まず、凸部の両側部にのみｐ型InP層
１５を成長し、続いて、ｎ型In0.77Ga0.23As0.51
P0.49電極形成層１６を全面に形成して終る（第３
図Ｄ）。ここで再度SiO2膜を付け、凸部領域の真
上に位置する場所にストライプ状の窓をあける。
この窓からZnを拡散し、ｎ型InP層１６の一部分
をｐ型領域１７に変換する。最後にｐ型電極１８
とｎ型電極１９をそれぞれ、ｐ型領域１７とｎ型
InP基体１０の裏側に各々形成して目的とする
BRW型半導体レーザが出来あがる（第２図）。
導体基体１０上にｎ型InPクラツド層１１、In0.77
Ga0.23As0.51P0.49活性層１２、ｐ型In0.8Ga0.2As0.47
P0.53光ガイド層１３、ｐ型InPクラツド層１４を
連続して第１の液相エピタキシヤル成長で形成す
る。ｐ型InPクラツド層１４の表面にSiO2膜２０
を付着する。このSiO2膜２０をエツチングの選
択マスクとして凸部をエツチング工程で形成す
る。エツチング深さは、光ガイド層が0.2〜0.3μ
ｍ厚残る様に制御する（第３図Ｂ，Ｃ）。SiO2膜
２０を除去してから次に第２の液相エピタキシヤ
ル成長で、まず、凸部の両側部にのみｐ型InP層
１５を成長し、続いて、ｎ型In0.77Ga0.23As0.51
P0.49電極形成層１６を全面に形成して終る（第３
図Ｄ）。ここで再度SiO2膜を付け、凸部領域の真
上に位置する場所にストライプ状の窓をあける。
この窓からZnを拡散し、ｎ型InP層１６の一部分
をｐ型領域１７に変換する。最後にｐ型電極１８
とｎ型電極１９をそれぞれ、ｐ型領域１７とｎ型
InP基体１０の裏側に各々形成して目的とする
BRW型半導体レーザが出来あがる（第２図）。
典型的な各層厚はｎ型InPクラツド層１１が2μ
ｍ、活性層１２が0.2μｍ、ｐ型光ガイド層１３が
0.5μｍ、ｐ型InPクラツド層１４が2μｍ、ｐ型キ
ヤリヤ閉じ込め層１５が0.5μｍ、ｎ型電極形成層
１６が2μｍで、ストライプ状凸部の幅が2μｍ、
Zn拡散領域１７の幅が10μｍである。
ｍ、活性層１２が0.2μｍ、ｐ型光ガイド層１３が
0.5μｍ、ｐ型InPクラツド層１４が2μｍ、ｐ型キ
ヤリヤ閉じ込め層１５が0.5μｍ、ｎ型電極形成層
１６が2μｍで、ストライプ状凸部の幅が2μｍ、
Zn拡散領域１７の幅が10μｍである。
このようにして製作されたBRW型半導体レー
ザの電極１８に正、電極１５に負の電圧を印加す
れば、活性層１２内で発光した光が端面より外部
に導出される。光導波機構は平凸状の光ガイド層
によりなされその特性は第１図の従来構造と同様
であるので詳細説明はこれを省略する。凸部状光
ガイド層の両側部にｐ型InP層を薄く成長するこ
とで、電流の拡がりを少なくし、かつキヤリヤに
対する閉じ込めが完全に行なわれる。従来構造同
様に光ガイド層側への電子の拡散は有るが、ｐ型
InP層とｐ型光ガイド層とによるｐ−ｐヘテロ接
合により電子が更にｐ型InP層へともれだす様な
ことはなくなる。このｐ型InP層を成長する際、
その厚さを出来るだけ薄くした方がこの層での電
流拡がりが少なくなるので、望ましい。
ザの電極１８に正、電極１５に負の電圧を印加す
れば、活性層１２内で発光した光が端面より外部
に導出される。光導波機構は平凸状の光ガイド層
によりなされその特性は第１図の従来構造と同様
であるので詳細説明はこれを省略する。凸部状光
ガイド層の両側部にｐ型InP層を薄く成長するこ
とで、電流の拡がりを少なくし、かつキヤリヤに
対する閉じ込めが完全に行なわれる。従来構造同
様に光ガイド層側への電子の拡散は有るが、ｐ型
InP層とｐ型光ガイド層とによるｐ−ｐヘテロ接
合により電子が更にｐ型InP層へともれだす様な
ことはなくなる。このｐ型InP層を成長する際、
その厚さを出来るだけ薄くした方がこの層での電
流拡がりが少なくなるので、望ましい。
以上、述べたように本発明の製造方法の特徴は
光ガイド層に於けるキヤリヤの閉じ込めをガイド
層全域で行なわせるための半導体層を液相エピタ
キシヤル成長工程で形成することにある。故に本
発明は従来の半導体レーザの特徴である安定な横
モード制御と有効な電流狭窄効果をそこなうこと
なく、温度特性の優れた半導体レーザが簡単に製
作出来る半導体レーザの製造方法にある。
光ガイド層に於けるキヤリヤの閉じ込めをガイド
層全域で行なわせるための半導体層を液相エピタ
キシヤル成長工程で形成することにある。故に本
発明は従来の半導体レーザの特徴である安定な横
モード制御と有効な電流狭窄効果をそこなうこと
なく、温度特性の優れた半導体レーザが簡単に製
作出来る半導体レーザの製造方法にある。
尚以上の実施例では結晶成長法として、液相エ
ピタキシヤル法を適用した場合を述べたが別な成
長法たとえば、気相エピタキシヤル法や、分子線
エピタキシヤル法等を適用し、本発明を実施して
も、まつたく同様な効果が得られる。
ピタキシヤル法を適用した場合を述べたが別な成
長法たとえば、気相エピタキシヤル法や、分子線
エピタキシヤル法等を適用し、本発明を実施して
も、まつたく同様な効果が得られる。
第１図は従来のBRW型半導体レーザの概略的
断面図、第２図は本発明の実施により得られる半
導体レーザの概略的断面図、第３図は本発明の製
造方法の略線的工程図を示す。 図に於いて、１，１０……ｎ型InP基体、２，
１１……ｎ型InPクラツド層、３，１２……活性
層、４，１３……ｐ型光ガイド層、５，１４……
ｐ型InPクラツド層、６……ｎ型InP層、７，１
７……ｐ型拡散領域、１５……ｐ型InP層、１６
……電極形成層、８，１８……ｐ型電極、９，１
９……ｎ型電極、２０……SiO2膜をそれぞれ示
す。
断面図、第２図は本発明の実施により得られる半
導体レーザの概略的断面図、第３図は本発明の製
造方法の略線的工程図を示す。 図に於いて、１，１０……ｎ型InP基体、２，
１１……ｎ型InPクラツド層、３，１２……活性
層、４，１３……ｐ型光ガイド層、５，１４……
ｐ型InPクラツド層、６……ｎ型InP層、７，１
７……ｐ型拡散領域、１５……ｐ型InP層、１６
……電極形成層、８，１８……ｐ型電極、９，１
９……ｎ型電極、２０……SiO2膜をそれぞれ示
す。
Claims (1)
- １ 半導体基体上に少なくとも第１クラツド層、
活性層、光ガイド層、第２クラツド層を順次形成
する第１の結晶成長工程と、第２クラツド層の表
面からエツチングを行い、少なくとも前記光ガイ
ド層がストライプ凸部になるようなエツチング工
程と、前記ストライプ状凸部の両側部にのみ、前
記光ガイド層の禁制帯幅より大きく、且つ導電型
の同じ第３の半導体層と、前記第２クラツド層と
前記第３の半導体層に隣接して電極形成層を形成
する第２の結晶成長工程とを含むことを特徴とす
る半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3756981A JPS57152180A (en) | 1981-03-16 | 1981-03-16 | Manufacture of semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3756981A JPS57152180A (en) | 1981-03-16 | 1981-03-16 | Manufacture of semiconductor laser device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57152180A JPS57152180A (en) | 1982-09-20 |
| JPS6342871B2 true JPS6342871B2 (ja) | 1988-08-25 |
Family
ID=12501152
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3756981A Granted JPS57152180A (en) | 1981-03-16 | 1981-03-16 | Manufacture of semiconductor laser device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57152180A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60258987A (ja) * | 1984-06-06 | 1985-12-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 |
| JPH0770779B2 (ja) * | 1985-09-04 | 1995-07-31 | 株式会社日立製作所 | 半導体レーザの製造方法 |
| JP2543551B2 (ja) * | 1987-12-28 | 1996-10-16 | キヤノン株式会社 | 半導体レ―ザ― |
| JP2674592B2 (ja) * | 1996-04-22 | 1997-11-12 | 株式会社日立製作所 | 半導体レーザ |
-
1981
- 1981-03-16 JP JP3756981A patent/JPS57152180A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57152180A (en) | 1982-09-20 |
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