JP2001007440A - 半導体レーザ装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体レーザ装置及びその製造方法Info
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- JP2001007440A JP2001007440A JP11171508A JP17150899A JP2001007440A JP 2001007440 A JP2001007440 A JP 2001007440A JP 11171508 A JP11171508 A JP 11171508A JP 17150899 A JP17150899 A JP 17150899A JP 2001007440 A JP2001007440 A JP 2001007440A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 比較的容易に、ビームサイズ変換部によるレ
ーザビームの吸収を抑制することができる。 【解決手段】 導電型の半導体基板の表面上に、化合物
半導体材料からなる量子井戸層とバリア層とが交互に積
層された活性層を形成する。その活性層のうち、半導体
基板の表面内の第1の領域上の部分は、その厚さがほぼ
一定であり、第1の領域に隣接する第2の領域上の部分
は、第1の領域との境界から遠ざかるに従って徐々に薄
くなる。活性層の上に、第1導電型とは反対の第2導電
型の半導体材料からなるクラッド層を形成する。活性層
の第1の領域上の部分において構成原子の混合を生じさ
せることなく、活性層の前記第2の領域上の部分におい
て構成原子の混合を生じさせる。
ーザビームの吸収を抑制することができる。 【解決手段】 導電型の半導体基板の表面上に、化合物
半導体材料からなる量子井戸層とバリア層とが交互に積
層された活性層を形成する。その活性層のうち、半導体
基板の表面内の第1の領域上の部分は、その厚さがほぼ
一定であり、第1の領域に隣接する第2の領域上の部分
は、第1の領域との境界から遠ざかるに従って徐々に薄
くなる。活性層の上に、第1導電型とは反対の第2導電
型の半導体材料からなるクラッド層を形成する。活性層
の第1の領域上の部分において構成原子の混合を生じさ
せることなく、活性層の前記第2の領域上の部分におい
て構成原子の混合を生じさせる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザ装置
及びその製造方法に関し、特にビームスポットサイズ変
換器が集積された半導体レーザ装置及びその製造方法に
関する。
及びその製造方法に関し、特にビームスポットサイズ変
換器が集積された半導体レーザ装置及びその製造方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】光通信分野において、半導体レーザ装置
と光ファイバとを高効率に光結合させる技術が望まれて
いる。半導体レーザ装置にレーザビームのスポットサイ
ズ変換器を集積化することにより、レンズを使用するこ
となく高結合効率を実現できる。また、位置精度余裕も
大きいため、光結合工程を簡単化できる。光結合工程の
簡単化により、光通信装置の低価格化を図ることが可能
になる。特に、加入者系の光通信装置に対する低価格化
の要請が強い。
と光ファイバとを高効率に光結合させる技術が望まれて
いる。半導体レーザ装置にレーザビームのスポットサイ
ズ変換器を集積化することにより、レンズを使用するこ
となく高結合効率を実現できる。また、位置精度余裕も
大きいため、光結合工程を簡単化できる。光結合工程の
簡単化により、光通信装置の低価格化を図ることが可能
になる。特に、加入者系の光通信装置に対する低価格化
の要請が強い。
【0003】図6に、スポットサイズ変換器を集積した
従来の半導体レーザ装置の断面図を示す。多重量子井戸
構造の活性層100がクラッド層101及び102に挟
まれている。クラッド層101及び102の外側に、そ
れぞれ電極103及び104が形成されている。電極1
03及び104は、活性層100、クラッド層101及
び102に、その厚さ方向の電流を流す。
従来の半導体レーザ装置の断面図を示す。多重量子井戸
構造の活性層100がクラッド層101及び102に挟
まれている。クラッド層101及び102の外側に、そ
れぞれ電極103及び104が形成されている。電極1
03及び104は、活性層100、クラッド層101及
び102に、その厚さ方向の電流を流す。
【0004】活性層100は、誘導放出部100bとス
ポットサイズ変換部100aとにより構成される。スポ
ットサイズ変換部100aは、誘導放出部100bとの
境界から遠ざかるに従って徐々に薄くなっている。誘導
放出部100bとスポットサイズ変換部100aとが光
共振器を構成している。誘導放出部100bで増幅され
たレーザビームが、スポットサイズ変換部100aの端
面から外部に放出される。
ポットサイズ変換部100aとにより構成される。スポ
ットサイズ変換部100aは、誘導放出部100bとの
境界から遠ざかるに従って徐々に薄くなっている。誘導
放出部100bとスポットサイズ変換部100aとが光
共振器を構成している。誘導放出部100bで増幅され
たレーザビームが、スポットサイズ変換部100aの端
面から外部に放出される。
【0005】誘導放出部100bから出射端面に向かっ
て伝搬するレーザビームのスポットサイズは、スポット
サイズ変換部100aが薄くなるに従って大きくなる。
このため、出射するレーザビームのスポットサイズを大
きくすることができる。
て伝搬するレーザビームのスポットサイズは、スポット
サイズ変換部100aが薄くなるに従って大きくなる。
このため、出射するレーザビームのスポットサイズを大
きくすることができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】井戸層が薄くなると、
価電子帯と伝導帯との第1エネルギ準位間の遷移エネル
ギ(以下、単に遷移エネルギと呼ぶ)が大きくなる。な
お、遷移エネルギは、フォトルミネッセンスの波長を観
測することにより特定することができる。このため、ス
ポットサイズ変換部100aのうち比較的薄い出射端面
近傍の部分は、レーザビームを吸収しない。ところが、
誘導放出部100bとの境界近傍の部分の遷移エネルギ
は、誘導放出部の井戸層の遷移エネルギに近いため、レ
ーザビームを吸収してしまう。この吸収を抑制するため
に、通常、スポットサイズ変換部100aのうち誘導放
出部100bとの境界近傍の部分に電流を流しておく。
すなわち、基板法線方向から見たとき、一方の電極10
4の一部104aがスポットサイズ変換部100aの一
部に重なるように電極を配置する。
価電子帯と伝導帯との第1エネルギ準位間の遷移エネル
ギ(以下、単に遷移エネルギと呼ぶ)が大きくなる。な
お、遷移エネルギは、フォトルミネッセンスの波長を観
測することにより特定することができる。このため、ス
ポットサイズ変換部100aのうち比較的薄い出射端面
近傍の部分は、レーザビームを吸収しない。ところが、
誘導放出部100bとの境界近傍の部分の遷移エネルギ
は、誘導放出部の井戸層の遷移エネルギに近いため、レ
ーザビームを吸収してしまう。この吸収を抑制するため
に、通常、スポットサイズ変換部100aのうち誘導放
出部100bとの境界近傍の部分に電流を流しておく。
すなわち、基板法線方向から見たとき、一方の電極10
4の一部104aがスポットサイズ変換部100aの一
部に重なるように電極を配置する。
【0007】スポットサイズ変換部100aを流れる電
流は、レーザ発振に寄与しない。このため、レーザ発振
効率が低下してしまう。
流は、レーザ発振に寄与しない。このため、レーザ発振
効率が低下してしまう。
【0008】スポットサイズ変換部100aによるレー
ザビームの吸収を防止するために、この部分を誘導放出
部100bの遷移エネルギよりも大きな遷移エネルギを
有する半導体材料で形成した構造の半導体レーザ装置が
提案されている。しかし、この構造を採用するために
は、スポットサイズ変換部100aを誘導放出部100
bの結晶成長工程とは異なる別工程で結晶成長させなけ
ればならない。このため、製造工程数が増加し、低価格
化の要請に反することになる。
ザビームの吸収を防止するために、この部分を誘導放出
部100bの遷移エネルギよりも大きな遷移エネルギを
有する半導体材料で形成した構造の半導体レーザ装置が
提案されている。しかし、この構造を採用するために
は、スポットサイズ変換部100aを誘導放出部100
bの結晶成長工程とは異なる別工程で結晶成長させなけ
ればならない。このため、製造工程数が増加し、低価格
化の要請に反することになる。
【0009】本発明の目的は、比較的容易に、ビームサ
イズ変換部によるレーザビームの吸収を抑制することが
できる半導体レーザ装置及びその製造方法を提供するこ
とである。
イズ変換部によるレーザビームの吸収を抑制することが
できる半導体レーザ装置及びその製造方法を提供するこ
とである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の一観点による
と、第1導電型の半導体基板の表面上に、化合物半導体
材料からなる量子井戸層とバリア層とが交互に積層され
た活性層を形成する工程であって、前記半導体基板の表
面内の第1の領域上の部分は、その厚さがほぼ一定であ
り、該第1の領域に隣接する第2の領域上の部分は、該
第1の領域との境界から遠ざかるに従って徐々に薄くな
るような前記活性層を形成する工程と、前記活性層の上
に、前記第1導電型とは反対の第2導電型の半導体材料
からなるクラッド層を形成する工程と、前記活性層の第
1の領域上の部分において構成原子の混合を生じさせる
ことなく、前記活性層の前記第2の領域上の部分におい
て構成原子の混合を生じさせる工程とを有する半導体レ
ーザ装置の製造方法が提供される。
と、第1導電型の半導体基板の表面上に、化合物半導体
材料からなる量子井戸層とバリア層とが交互に積層され
た活性層を形成する工程であって、前記半導体基板の表
面内の第1の領域上の部分は、その厚さがほぼ一定であ
り、該第1の領域に隣接する第2の領域上の部分は、該
第1の領域との境界から遠ざかるに従って徐々に薄くな
るような前記活性層を形成する工程と、前記活性層の上
に、前記第1導電型とは反対の第2導電型の半導体材料
からなるクラッド層を形成する工程と、前記活性層の第
1の領域上の部分において構成原子の混合を生じさせる
ことなく、前記活性層の前記第2の領域上の部分におい
て構成原子の混合を生じさせる工程とを有する半導体レ
ーザ装置の製造方法が提供される。
【0011】レーザビームが第2の領域上を伝搬する
時、活性層が薄くなるに従ってビームスポットサイズが
大きくなる。このため、他の光デバイスとの光結合を容
易に行うことができる。活性層の、第2の領域上の部分
の構成原子を混合させると、その部分の遷移エネルギが
井戸層の遷移エネルギよりも大きくなる。このため、第
2の領域上の活性層は、レーザビームを吸収しない。
時、活性層が薄くなるに従ってビームスポットサイズが
大きくなる。このため、他の光デバイスとの光結合を容
易に行うことができる。活性層の、第2の領域上の部分
の構成原子を混合させると、その部分の遷移エネルギが
井戸層の遷移エネルギよりも大きくなる。このため、第
2の領域上の活性層は、レーザビームを吸収しない。
【0012】本発明の他の観点によると、化合物半導体
材料により形成された量子井戸層とバリア層とが交互に
積層された誘導放出部と、前記誘導放出部の一つの端面
において該誘導放出部に連続し、該誘導放出部との境界
から遠ざかるに従って薄くなり、該誘導放出部と共に光
共振器を構成するスポットサイズ変換部であって、その
組成が、前記誘導放出部を構成する原子を混合した組成
とほぼ等しい前記スポットサイズ変換部と、前記誘導放
出部及びスポットサイズ変換部からなる層を挟み、該誘
導放出部及びスポットサイズ変換部よりも低屈折率の半
導体材料からなる一対のクラッド層とを有する半導体レ
ーザ装置が提供される。
材料により形成された量子井戸層とバリア層とが交互に
積層された誘導放出部と、前記誘導放出部の一つの端面
において該誘導放出部に連続し、該誘導放出部との境界
から遠ざかるに従って薄くなり、該誘導放出部と共に光
共振器を構成するスポットサイズ変換部であって、その
組成が、前記誘導放出部を構成する原子を混合した組成
とほぼ等しい前記スポットサイズ変換部と、前記誘導放
出部及びスポットサイズ変換部からなる層を挟み、該誘
導放出部及びスポットサイズ変換部よりも低屈折率の半
導体材料からなる一対のクラッド層とを有する半導体レ
ーザ装置が提供される。
【0013】レーザビームがスポットサイズ変換部を伝
搬する時、その厚さが薄くなるに従ってビームスポット
サイズが大きくなる。このため、他の光デバイスとの光
結合を容易に行うことができる。スポットサイズ変換部
の構成原子が混合されているため、その部分の遷移エネ
ルギが井戸層の遷移エネルギよりも大きい。このため、
スポットサイズ変換部はレーザビームを吸収しない。
搬する時、その厚さが薄くなるに従ってビームスポット
サイズが大きくなる。このため、他の光デバイスとの光
結合を容易に行うことができる。スポットサイズ変換部
の構成原子が混合されているため、その部分の遷移エネ
ルギが井戸層の遷移エネルギよりも大きい。このため、
スポットサイズ変換部はレーザビームを吸収しない。
【0014】
【発明の実施の形態】図1(A)は、本発明の実施例に
よる半導体レーザ装置の断面図を示す。n型導電性を有
するInPからなる基板1の表面上に、SCH(Separa
ted Confinement Heterostructure)層2、活性層3、
SCH層4、p型クラッド層5、6、p+型コンタクト
層7がこの順番に積層されている。この積層構造の一つ
の端面が出射端面21となり、その反対側の端面が反射
端面22となる。出射端面21と反射端面22とが、光
共振器の両端の反射鏡として働く。SCH層2からp型
クラッド層5までの積層は、この光共振器内のレーザ伝
搬方向(紙面の横方向)に長いメサ状に加工されてい
る。
よる半導体レーザ装置の断面図を示す。n型導電性を有
するInPからなる基板1の表面上に、SCH(Separa
ted Confinement Heterostructure)層2、活性層3、
SCH層4、p型クラッド層5、6、p+型コンタクト
層7がこの順番に積層されている。この積層構造の一つ
の端面が出射端面21となり、その反対側の端面が反射
端面22となる。出射端面21と反射端面22とが、光
共振器の両端の反射鏡として働く。SCH層2からp型
クラッド層5までの積層は、この光共振器内のレーザ伝
搬方向(紙面の横方向)に長いメサ状に加工されてい
る。
【0015】出射端面21と反射端面22との間に境界
20が画定されている。境界20と反射端面22との間
の領域においては、各層の厚さはほぼ一定である。境界
20と出射端面21との間の領域においては、SCH層
2からp型クラッド層5までの各層の厚さは、境界20
から離れるに従って徐々に薄くなっている。出射端面2
1における厚さは、境界20における厚さの約1/3で
ある。なお、特に断らない限り、各層の厚さは、境界2
0と反射端面22との間の部分の厚さを指すものとす
る。活性層3のうち境界20と反射端面22との間の部
分が誘導放出部31を構成し、境界20と出射端面21
との間の領域がビームスポットサイズ変換部30を構成
する。
20が画定されている。境界20と反射端面22との間
の領域においては、各層の厚さはほぼ一定である。境界
20と出射端面21との間の領域においては、SCH層
2からp型クラッド層5までの各層の厚さは、境界20
から離れるに従って徐々に薄くなっている。出射端面2
1における厚さは、境界20における厚さの約1/3で
ある。なお、特に断らない限り、各層の厚さは、境界2
0と反射端面22との間の部分の厚さを指すものとす
る。活性層3のうち境界20と反射端面22との間の部
分が誘導放出部31を構成し、境界20と出射端面21
との間の領域がビームスポットサイズ変換部30を構成
する。
【0016】SCH層2及び4は、ノンドープのGaI
nAsPにより形成され、その格子定数はInP基板の
格子定数に整合し、その遷移エネルギは波長1.1μm
のエネルギに相当する。その厚さは100nmである。
nAsPにより形成され、その格子定数はInP基板の
格子定数に整合し、その遷移エネルギは波長1.1μm
のエネルギに相当する。その厚さは100nmである。
【0017】図1(B)に、活性層3の断面図を示す。
活性層3の誘導放出部31は、歪多層量子井戸構造を有
する。すなわち、量子井戸層3aとバリア層3bとが交
互に積層された多層構造を有する。バリア層3bは、I
nPに格子整合したノンドープのGaInAsPにより
形成された厚さ10nmの層であり、その遷移エネルギ
は波長1.1μmに相当する。量子井戸層3aは、1.
0%の圧縮歪を内在するノンドープのGaInAsPに
より形成された厚さ6nmの層であり、その遷移エネル
ギは波長1.3μmに相当する。活性層3は、10層の
量子井戸層3aを含む。
活性層3の誘導放出部31は、歪多層量子井戸構造を有
する。すなわち、量子井戸層3aとバリア層3bとが交
互に積層された多層構造を有する。バリア層3bは、I
nPに格子整合したノンドープのGaInAsPにより
形成された厚さ10nmの層であり、その遷移エネルギ
は波長1.1μmに相当する。量子井戸層3aは、1.
0%の圧縮歪を内在するノンドープのGaInAsPに
より形成された厚さ6nmの層であり、その遷移エネル
ギは波長1.3μmに相当する。活性層3は、10層の
量子井戸層3aを含む。
【0018】活性層3のビームスポットサイズ変換部3
0は、誘導放出部31の構成原子を混合(intermixin
g)した組成を有する。原子の混合は、図3(C)を参
照して後述するように、例えば収束イオンビームを照射
することにより生じさせることができる。
0は、誘導放出部31の構成原子を混合(intermixin
g)した組成を有する。原子の混合は、図3(C)を参
照して後述するように、例えば収束イオンビームを照射
することにより生じさせることができる。
【0019】p型クラッド層5は、Zn濃度5×1017
cm-3のInPにより形成された厚さ500nmの層で
ある。p型クラッド層6は、Zn濃度5×1017cm-3
のInPにより形成された厚さ4000nmの層であ
る。p+型コンタクト層7は、Zn濃度1×1019cm
-3のGaInAsにより形成された厚さ500nmの層
である。
cm-3のInPにより形成された厚さ500nmの層で
ある。p型クラッド層6は、Zn濃度5×1017cm-3
のInPにより形成された厚さ4000nmの層であ
る。p+型コンタクト層7は、Zn濃度1×1019cm
-3のGaInAsにより形成された厚さ500nmの層
である。
【0020】p+型コンタクト層7の上面のうち、ビー
ムスポットサイズ変換部30の上方の領域が、保護膜8
で覆われている。p+型コンタクト層7及び保護膜8の
表面上にp側電極9が形成されている。p側電極9は、
p+型コンタクト層7側からTi、Pt、及びAuがこ
の順番に積層された構造を有する。p側電極9は、活性
層3の法線方向から見たとき、誘導放出部31と重なる
領域においてコンタクト層7に接触し、ビームスポット
サイズ変換部30と重なる領域においては、コンタクト
層7に接触しない。
ムスポットサイズ変換部30の上方の領域が、保護膜8
で覆われている。p+型コンタクト層7及び保護膜8の
表面上にp側電極9が形成されている。p側電極9は、
p+型コンタクト層7側からTi、Pt、及びAuがこ
の順番に積層された構造を有する。p側電極9は、活性
層3の法線方向から見たとき、誘導放出部31と重なる
領域においてコンタクト層7に接触し、ビームスポット
サイズ変換部30と重なる領域においては、コンタクト
層7に接触しない。
【0021】基板1の下面上に、n側電極10が形成さ
れている。n側電極10は、AuGe層とAu層との積
層構造を有する。
れている。n側電極10は、AuGe層とAu層との積
層構造を有する。
【0022】図2は、活性層3の遷移エネルギの面内分
布を示す。横軸は、光共振器内のレーザ伝搬方向の位置
を表し、その左端が出射端面21に相当し、右端が反射
端面22に相当する。縦軸は遷移エネルギを表す。誘導
放出部31においては、遷移エネルギはほぼ一定であ
り、量子井戸層3aの遷移エネルギに相当する。境界2
0の位置に、ビームスポットサイズ変換部30側の遷移
エネルギが高くなるような段差が形成されている。この
段差は、ビームスポットサイズ変換部30の構成原子を
混合したために形成されたものである。従って、ビーム
スポットサイズ変換部30の、境界20側の端部の遷移
エネルギは、量子井戸層3aの遷移エネルギとバリア層
3bの遷移エネルギとの中間の大きさになる。
布を示す。横軸は、光共振器内のレーザ伝搬方向の位置
を表し、その左端が出射端面21に相当し、右端が反射
端面22に相当する。縦軸は遷移エネルギを表す。誘導
放出部31においては、遷移エネルギはほぼ一定であ
り、量子井戸層3aの遷移エネルギに相当する。境界2
0の位置に、ビームスポットサイズ変換部30側の遷移
エネルギが高くなるような段差が形成されている。この
段差は、ビームスポットサイズ変換部30の構成原子を
混合したために形成されたものである。従って、ビーム
スポットサイズ変換部30の、境界20側の端部の遷移
エネルギは、量子井戸層3aの遷移エネルギとバリア層
3bの遷移エネルギとの中間の大きさになる。
【0023】ビームスポットサイズ変換部30の遷移エ
ネルギは、境界20から遠ざかるに従って徐々に大きく
なる。これは、活性層3の膜厚が徐々に薄くなるためで
ある。ビームスポットサイズ変換部30の遷移エネルギ
が、誘導放出部31の遷移エネルギよりも大きいため、
ビームスポットサイズ変換部30は、誘導放出部31で
誘導放出され光共振器内を往復するレーザビームを吸収
しない。従って、ビームスポットサイズ変換部30に電
流を流す必要がない。図1(A)を参照して具体的に説
明すると、p側電極9は、誘導放出部31に電流を注入
するが、ビームスポットサイズ変換部30にはほとんど
電流を注入しない。
ネルギは、境界20から遠ざかるに従って徐々に大きく
なる。これは、活性層3の膜厚が徐々に薄くなるためで
ある。ビームスポットサイズ変換部30の遷移エネルギ
が、誘導放出部31の遷移エネルギよりも大きいため、
ビームスポットサイズ変換部30は、誘導放出部31で
誘導放出され光共振器内を往復するレーザビームを吸収
しない。従って、ビームスポットサイズ変換部30に電
流を流す必要がない。図1(A)を参照して具体的に説
明すると、p側電極9は、誘導放出部31に電流を注入
するが、ビームスポットサイズ変換部30にはほとんど
電流を注入しない。
【0024】次に、図3〜図6を参照して、実施例によ
る半導体レーザ装置の製造方法を説明する。
る半導体レーザ装置の製造方法を説明する。
【0025】図3(A)は、InP基板1の、一つの半
導体レーザ装置を形成すべき部分の平面図を示す。一つ
の半導体レーザ装置は、例えば、一つの辺(図3(A)
においては横方向に延在する辺)の長さが500μmの
長方形領域内に形成される。図3(A)の左側の辺及び
右側の辺が、それぞれ図1(A)の出射端面21及び反
射端面22に相当する。なお、出射端面21、反射端面
22、及びそれらに隣り合う端面は、すべてのウエハ工
程が終了した後に基板をへき開することにより形成され
る。
導体レーザ装置を形成すべき部分の平面図を示す。一つ
の半導体レーザ装置は、例えば、一つの辺(図3(A)
においては横方向に延在する辺)の長さが500μmの
長方形領域内に形成される。図3(A)の左側の辺及び
右側の辺が、それぞれ図1(A)の出射端面21及び反
射端面22に相当する。なお、出射端面21、反射端面
22、及びそれらに隣り合う端面は、すべてのウエハ工
程が終了した後に基板をへき開することにより形成され
る。
【0026】境界20と反射端面22との間の領域に、
図の横方向に延在する幅20μmの帯状領域41が画定
されている。厚さ約300nmのSiO2マスク40が
帯状領域41の両側を覆う。出射端面21と境界20と
の間隔は約200μmであり、反射端面22と境界20
との間隔は約300μmである。
図の横方向に延在する幅20μmの帯状領域41が画定
されている。厚さ約300nmのSiO2マスク40が
帯状領域41の両側を覆う。出射端面21と境界20と
の間隔は約200μmであり、反射端面22と境界20
との間隔は約300μmである。
【0027】図3(B)は、図3(A)の一点鎖線B3
−B3における断面に相当する。基板1の表面上に、減
圧有機金属化学気相成長(LPMO−CVD)により、
SCH層2、活性層3、SCH層4、及びp型クラッド
層5を形成する。In、Ga、As、及びPの原料とし
て、それぞれトリメチルインジウム、トリエチルガリウ
ム、アルシン、及びフォスフィンを用いる。p型不純物
であるZnの原料としてジメチル亜鉛を用いる。成長温
度は、600〜620℃とする。
−B3における断面に相当する。基板1の表面上に、減
圧有機金属化学気相成長(LPMO−CVD)により、
SCH層2、活性層3、SCH層4、及びp型クラッド
層5を形成する。In、Ga、As、及びPの原料とし
て、それぞれトリメチルインジウム、トリエチルガリウ
ム、アルシン、及びフォスフィンを用いる。p型不純物
であるZnの原料としてジメチル亜鉛を用いる。成長温
度は、600〜620℃とする。
【0028】図3(A)に示すマスクパターン40の上
にはGaInAsP層が堆積しない。また、マスクパタ
ーン40に挟まれた帯状領域41における成長速度は、
その他の領域における成長速度よりも速い。境界20と
出射端面21との間の領域においては、境界20から遠
ざかるに従って成長速度が徐々に低下する。このため、
図3(B)に示すように、境界20と出射端面21との
間の領域においては、各層の厚さが、境界20から遠ざ
かるに従って徐々に薄くなる。本実施例の場合、出射端
面21における膜厚が、境界20における膜厚の約1/
3であった。
にはGaInAsP層が堆積しない。また、マスクパタ
ーン40に挟まれた帯状領域41における成長速度は、
その他の領域における成長速度よりも速い。境界20と
出射端面21との間の領域においては、境界20から遠
ざかるに従って成長速度が徐々に低下する。このため、
図3(B)に示すように、境界20と出射端面21との
間の領域においては、各層の厚さが、境界20から遠ざ
かるに従って徐々に薄くなる。本実施例の場合、出射端
面21における膜厚が、境界20における膜厚の約1/
3であった。
【0029】図3(C)に示すように、境界20と出射
端面21との間の領域のうち、帯状領域41を延長した
部分にイオンビーム45を照射する。イオンビーム45
として、例えば活性層3内に焦点を持つGa+イオンの
収束ビームを用いる。照射条件は、例えば加速エネルギ
100keV、ドーズ量1×1013cm-2である。な
お、Ga+イオンの外にP+イオン等を用いることもでき
る。
端面21との間の領域のうち、帯状領域41を延長した
部分にイオンビーム45を照射する。イオンビーム45
として、例えば活性層3内に焦点を持つGa+イオンの
収束ビームを用いる。照射条件は、例えば加速エネルギ
100keV、ドーズ量1×1013cm-2である。な
お、Ga+イオンの外にP+イオン等を用いることもでき
る。
【0030】このイオン照射により、活性層3の構成原
子が混合され、図1(B)に示す量子井戸層3aとバリ
ア層3bとの区別が不明確になる。このため、活性層3
のうちイオンビーム45を照射した部分の遷移エネルギ
が高エネルギ側へシフトする。このようにして、図2に
示すように境界20の位置に遷移エネルギの段差が形成
される。本実施例の場合には、この段差は約40meV
であった。
子が混合され、図1(B)に示す量子井戸層3aとバリ
ア層3bとの区別が不明確になる。このため、活性層3
のうちイオンビーム45を照射した部分の遷移エネルギ
が高エネルギ側へシフトする。このようにして、図2に
示すように境界20の位置に遷移エネルギの段差が形成
される。本実施例の場合には、この段差は約40meV
であった。
【0031】図4及び図5は、図3(A)の一点鎖線A
4−A4における断面図に相当する。
4−A4における断面図に相当する。
【0032】図4(A)に示すように、SCH層2から
p型クラッド層5までの積層構造を、SiO2マスク1
1を用いてパターニングし、メサ状の構造体12を残
す。これらの層のエッチングは、例えばCH4、H2、及
びO2を用いたドライエッチングにより行うことができ
る。メサ状構造体12は、図3(A)において、帯状領
域41の長さ方向に延在し、反射端面22から出射端面
21まで達する。
p型クラッド層5までの積層構造を、SiO2マスク1
1を用いてパターニングし、メサ状の構造体12を残
す。これらの層のエッチングは、例えばCH4、H2、及
びO2を用いたドライエッチングにより行うことができ
る。メサ状構造体12は、図3(A)において、帯状領
域41の長さ方向に延在し、反射端面22から出射端面
21まで達する。
【0033】図4(B)に示すように、メサ状構造体1
2の両側を、p型InPからなる電流ブロック層13で
埋め込む。電流ブロック層13の表面上に、n型InP
からなる厚さ500nmの電流ブロック層14を堆積す
る。電流ブロック層13及び14の堆積は、LPMO−
CVDにより、SiO2マスク11の上には成長しない
条件で行う。n型の不純物として、例えばSiを用いる
ことができる。電流ブロック層14を堆積した後、Si
O2マスク11を除去する。
2の両側を、p型InPからなる電流ブロック層13で
埋め込む。電流ブロック層13の表面上に、n型InP
からなる厚さ500nmの電流ブロック層14を堆積す
る。電流ブロック層13及び14の堆積は、LPMO−
CVDにより、SiO2マスク11の上には成長しない
条件で行う。n型の不純物として、例えばSiを用いる
ことができる。電流ブロック層14を堆積した後、Si
O2マスク11を除去する。
【0034】図5(A)に示すように、電流ブロック層
14及びp型クラッド層5を覆うように、p型InPか
らなる厚さ4000nmのクラッド層6を堆積する。ク
ラッド層6の上に、p+型GaInAsからなるコンタ
クト層7を堆積する。コンタクト層7のZn濃度は、例
えば1×1019cm-3とする。
14及びp型クラッド層5を覆うように、p型InPか
らなる厚さ4000nmのクラッド層6を堆積する。ク
ラッド層6の上に、p+型GaInAsからなるコンタ
クト層7を堆積する。コンタクト層7のZn濃度は、例
えば1×1019cm-3とする。
【0035】図5(B)に示すように、メサ状構造体1
2の両側に、基板1の表面層まで達する溝15を形成す
る。溝15の形成は、ブロム系のエッチャントを用いた
ウェットエッチングにより行う。
2の両側に、基板1の表面層まで達する溝15を形成す
る。溝15の形成は、ブロム系のエッチャントを用いた
ウェットエッチングにより行う。
【0036】基板表面を、SiO2からなる保護膜8で
覆う。保護膜8の、メサ状構造体12の上方の部分に、
電極接触用の開口8aを形成する。なお、図3(A)の
一点鎖線B3−B3における断面においては、図1
(A)に示すように、ビームスポトサイズ変換部30の
上方に保護膜8が残る。
覆う。保護膜8の、メサ状構造体12の上方の部分に、
電極接触用の開口8aを形成する。なお、図3(A)の
一点鎖線B3−B3における断面においては、図1
(A)に示すように、ビームスポトサイズ変換部30の
上方に保護膜8が残る。
【0037】保護膜8を覆うように、p側電極9を形成
する。p側電極9は、開口8aの底面においてコンタク
ト層7に接触する。基板1の背面上に、n側電極10を
形成する。電極を形成した後、図3(A)に示す反射端
面22、出射端面21、及び溝15に沿って基板10を
へき開する。
する。p側電極9は、開口8aの底面においてコンタク
ト層7に接触する。基板1の背面上に、n側電極10を
形成する。電極を形成した後、図3(A)に示す反射端
面22、出射端面21、及び溝15に沿って基板10を
へき開する。
【0038】上記実施例によると、図3(C)に示す工
程において、イオンビームを照射することにより、図1
(A)に示すビームスポットサイズ変換部30の遷移エ
ネルギを増大させている。このため、誘導放出部31と
ビームスポットサイズ変換部30とを別工程で堆積する
場合に比べて、比較的容易にビームスポットサイズ変換
部30の遷移エネルギを大きくすることができる。
程において、イオンビームを照射することにより、図1
(A)に示すビームスポットサイズ変換部30の遷移エ
ネルギを増大させている。このため、誘導放出部31と
ビームスポットサイズ変換部30とを別工程で堆積する
場合に比べて、比較的容易にビームスポットサイズ変換
部30の遷移エネルギを大きくすることができる。
【0039】上記実施例では、InGaAsP系の半導
体レーザ装置を作製する場合を例にとって説明したが、
上記実施例は、その他の多重量子井戸構造を有する半導
体レーザ装置にも適用可能である。例えば、井戸層及び
バリア層をAlGaInAsで形成し、クラッド層の活
性層側をAlInAsで形成し、外側をInPで形成し
た半導体レーザ装置にも適用可能である。
体レーザ装置を作製する場合を例にとって説明したが、
上記実施例は、その他の多重量子井戸構造を有する半導
体レーザ装置にも適用可能である。例えば、井戸層及び
バリア層をAlGaInAsで形成し、クラッド層の活
性層側をAlInAsで形成し、外側をInPで形成し
た半導体レーザ装置にも適用可能である。
【0040】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
【0041】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ビームスポットサイズ変換部の遷移エネルギを、誘導放
出されたレーザ光のエネルギよりも大きい。このため、
ビームスポットサイズ変換部におけるレーザ光の吸収を
防止することができる。
ビームスポットサイズ変換部の遷移エネルギを、誘導放
出されたレーザ光のエネルギよりも大きい。このため、
ビームスポットサイズ変換部におけるレーザ光の吸収を
防止することができる。
【図1】実施例による半導体レーザ装置の断面図であ
る。
る。
【図2】実施例による半導体レーザ装置の活性層の遷移
エネルギの分布を示すグラフである。
エネルギの分布を示すグラフである。
【図3】実施例による半導体レーザ装置の製造方法を説
明するための基板平面図、断面図、及び斜視図である。
明するための基板平面図、断面図、及び斜視図である。
【図4】実施例による半導体レーザ装置の製造方法を説
明するための基板断面図である。
明するための基板断面図である。
【図5】実施例による半導体レーザ装置の製造方法を説
明するための基板断面図である。
明するための基板断面図である。
【図6】従来の半導体レーザ装置の断面図である。
1 基板 2、4 SCH層 3 活性層 5、6 p型クラッド層 7 p+型コンタクト層 8 保護膜 9 p側電極 10 n側電極 11 SiO2マスク 12 メサ状構造体 13 p型InP電流ブロック層 14 n型InP電流ブロック層 15 溝 20 境界 21 出射端面 22 反射端面 30 ビームスポットサイズ変換部 31 誘導放出部 40 マスクパターン 41 帯状領域 45 イオンビーム
Claims (4)
- 【請求項1】 第1導電型の半導体基板の表面上に、化
合物半導体材料からなる量子井戸層とバリア層とが交互
に積層された活性層を形成する工程であって、前記半導
体基板の表面内の第1の領域上の部分は、その厚さがほ
ぼ一定であり、該第1の領域に隣接する第2の領域上の
部分は、該第1の領域との境界から遠ざかるに従って徐
々に薄くなるような前記活性層を形成する工程と、 前記活性層の上に、前記第1導電型とは反対の第2導電
型の半導体材料からなるクラッド層を形成する工程と、 前記活性層の第1の領域上の部分において構成原子の混
合を生じさせることなく、前記活性層の前記第2の領域
上の部分において構成原子の混合を生じさせる工程とを
有する半導体レーザ装置の製造方法。 - 【請求項2】 前記混合を生じさせる工程が、前記活性
層の前記第2の領域上の部分に、イオンビームを照射す
る工程を含む請求項1に記載の半導体レーザ装置の製造
方法。 - 【請求項3】 化合物半導体材料により形成された量子
井戸層とバリア層とが交互に積層された誘導放出部と、 前記誘導放出部の一つの端面において該誘導放出部に連
続し、該誘導放出部との境界から遠ざかるに従って薄く
なり、該誘導放出部と共に光共振器を構成するスポット
サイズ変換部であって、その組成が、前記誘導放出部を
構成する原子を混合した組成とほぼ等しい前記スポット
サイズ変換部と、 前記誘導放出部及びスポットサイズ変換部からなる層を
挟み、該誘導放出部及びスポットサイズ変換部よりも低
屈折率の半導体材料からなる一対のクラッド層とを有す
る半導体レーザ装置。 - 【請求項4】 さらに、前記一対のクラッド層の外側に
配置され、前記クラッド層及び誘導放出部に、その厚さ
方向の電流を流す一対の電極であって、前記誘導放出部
の面法線方向から見たとき、少なくとも一方の電極は、
前記誘導放出部と重なる領域に電流を流し、前記スポッ
トサイズ変換部と重なる領域には電流を流さない請求項
3に記載の半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11171508A JP2001007440A (ja) | 1999-06-17 | 1999-06-17 | 半導体レーザ装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11171508A JP2001007440A (ja) | 1999-06-17 | 1999-06-17 | 半導体レーザ装置及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001007440A true JP2001007440A (ja) | 2001-01-12 |
Family
ID=15924423
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11171508A Withdrawn JP2001007440A (ja) | 1999-06-17 | 1999-06-17 | 半導体レーザ装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001007440A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7551826B2 (en) * | 2007-06-26 | 2009-06-23 | The University Of Connecticut | Integrated circuit employing low loss spot-size converter |
-
1999
- 1999-06-17 JP JP11171508A patent/JP2001007440A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7551826B2 (en) * | 2007-06-26 | 2009-06-23 | The University Of Connecticut | Integrated circuit employing low loss spot-size converter |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060905 |