JP2783947B2 - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- JP2783947B2 JP2783947B2 JP4225545A JP22554592A JP2783947B2 JP 2783947 B2 JP2783947 B2 JP 2783947B2 JP 4225545 A JP4225545 A JP 4225545A JP 22554592 A JP22554592 A JP 22554592A JP 2783947 B2 JP2783947 B2 JP 2783947B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信システムに用い
られる光ファイバ増幅器の一部として用いられる半導体
レーザに係り、特に、エルビゥム元素をドーピングした
ファイバを用いた光増幅器のポンピング用光源となる半
導体レーザに関するものである。
られる光ファイバ増幅器の一部として用いられる半導体
レーザに係り、特に、エルビゥム元素をドーピングした
ファイバを用いた光増幅器のポンピング用光源となる半
導体レーザに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
例えば、「Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏｍｍｕｎ
ｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ １９９０ Ｔ
ｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ Ｐｏｓｔ Ｄｅａｄ
ｌｉｎｅ ｐａｐｅｒｓ，ＰＤ３０−１，“Ｈｉｇｈ
Ｐｏｗｅｒ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｎａｒｒｏｗ
ｓｔｒｉｐｅ ｐｓｅｕｄｏｍｏｒｐｈｉｃ ｓｉｎｇ
ｌｅ ｑｕａｎｔｕｍｗｅｌｌ ｌａｓｅｒｓ ｅｍｉ
ｔｔｉｎｇ ａｔ ９８０ ｎｍ”に開示されるものが
あり、次にその構造及び動作について説明する。
例えば、「Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏｍｍｕｎ
ｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ １９９０ Ｔ
ｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ Ｐｏｓｔ Ｄｅａｄ
ｌｉｎｅ ｐａｐｅｒｓ，ＰＤ３０−１，“Ｈｉｇｈ
Ｐｏｗｅｒ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｎａｒｒｏｗ
ｓｔｒｉｐｅ ｐｓｅｕｄｏｍｏｒｐｈｉｃ ｓｉｎｇ
ｌｅ ｑｕａｎｔｕｍｗｅｌｌ ｌａｓｅｒｓ ｅｍｉ
ｔｔｉｎｇ ａｔ ９８０ ｎｍ”に開示されるものが
あり、次にその構造及び動作について説明する。
【０００３】図４はかかる従来の半導体レーザの構成図
であり、図４（ａ）はその半導体レーザの断面図、図４
（ｂ）はその半導体レーザの各層の組成及び厚さを示す
図である。まず、ｎ−ＧａＡｓ基板１上にｎ−ＡｌＧａ
Ａｓクラッド層２、ＡｌＧａＡｓグレイデッド・インデ
ックスガイド層３（Ａｌの比率が連続的に変化し、屈折
率とバンドギャップが連続的に変化している光ガイド層
であり、ＧＲＩＮ構造という。）、ＩｎＧａＡｓ歪み量
子井戸層４、ＡｌＧａＡｓ−ＧＲＩＮガイド層５、ｐ−
ＡｌＧａＡｓクラッド層６、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層
７を成長させる。ここでは、成長方法として分子線エピ
タキシー（ＭＢＥ）を用いている。各層の組成及び厚さ
は、図４（ｂ）に示す通りである。
であり、図４（ａ）はその半導体レーザの断面図、図４
（ｂ）はその半導体レーザの各層の組成及び厚さを示す
図である。まず、ｎ−ＧａＡｓ基板１上にｎ−ＡｌＧａ
Ａｓクラッド層２、ＡｌＧａＡｓグレイデッド・インデ
ックスガイド層３（Ａｌの比率が連続的に変化し、屈折
率とバンドギャップが連続的に変化している光ガイド層
であり、ＧＲＩＮ構造という。）、ＩｎＧａＡｓ歪み量
子井戸層４、ＡｌＧａＡｓ−ＧＲＩＮガイド層５、ｐ−
ＡｌＧａＡｓクラッド層６、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層
７を成長させる。ここでは、成長方法として分子線エピ
タキシー（ＭＢＥ）を用いている。各層の組成及び厚さ
は、図４（ｂ）に示す通りである。
【０００４】また、図４（ｂ）に示すように、ｎ−Ｇａ
Ａｓ基板１とｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層２の間にある
ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓの多層膜は平坦な結晶成長表面
を得るために設けられたものであり、ＭＢＥ法を用いる
場合にしばしば用いられるものである。次いで、発振モ
ードの制御、ビームの広がり制御のために〈１１０〉方
向に幅６μｍ、高さ０．９μｍのリッジ状のストライプ
を形成する。リッジ形成には化学エッチングを用い、ｐ
−ＡｌＧａＡｓクラッド層６の途中でエッチングを止め
てリッジの高さを制御する。
Ａｓ基板１とｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層２の間にある
ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓの多層膜は平坦な結晶成長表面
を得るために設けられたものであり、ＭＢＥ法を用いる
場合にしばしば用いられるものである。次いで、発振モ
ードの制御、ビームの広がり制御のために〈１１０〉方
向に幅６μｍ、高さ０．９μｍのリッジ状のストライプ
を形成する。リッジ形成には化学エッチングを用い、ｐ
−ＡｌＧａＡｓクラッド層６の途中でエッチングを止め
てリッジの高さを制御する。
【０００５】最後に、基板側全面にＡｕＧｅ／Ａｕのｎ
型電極８、ｐ−ＧａＡｓ側にはＳｉＯ2 を絶縁層９とし
てリッジの上側にだけＣｒ／Ａｕによるｐ型電極１０を
形成する。この素子に、適正なバイアスをかけて動作さ
せると、電流はリッジの下のＩｎＧａＡｓを含む活性層
部分に効率よく注入されレーザ発振する。ＡｌＧａＡｓ
−ＧＲＩＮガイド層５、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層６
により、結晶成長方向に垂直な方向の光の閉じ込めが行
われ、また水平方向にはリッジ部分とその両側の部分の
実効的な屈折率が異なり、この方向の光の閉じ込めが行
われる。これにより、横モードがシングルモードにな
り、放射パターンが単峰性になる。
型電極８、ｐ−ＧａＡｓ側にはＳｉＯ2 を絶縁層９とし
てリッジの上側にだけＣｒ／Ａｕによるｐ型電極１０を
形成する。この素子に、適正なバイアスをかけて動作さ
せると、電流はリッジの下のＩｎＧａＡｓを含む活性層
部分に効率よく注入されレーザ発振する。ＡｌＧａＡｓ
−ＧＲＩＮガイド層５、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層６
により、結晶成長方向に垂直な方向の光の閉じ込めが行
われ、また水平方向にはリッジ部分とその両側の部分の
実効的な屈折率が異なり、この方向の光の閉じ込めが行
われる。これにより、横モードがシングルモードにな
り、放射パターンが単峰性になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上述
べた半導体素子においては次に述べる欠点があり、安定
して発振モード、放射パターンを制御することができな
かった。また、長期信頼性にも不安があった。 （１）リッジの高さをエッチングにより制御しているた
めに、高さの精度が悪く、リッジ部分とその両側の部分
の屈折率差を制御できない。 （２）クラッド層にＡｌの含有率の高いＡｌＧａＡｓ
（ＡｌＡｓ組成５０％）を用いているので酸化し易く、
それによる結晶欠陥が発生しやすい。また、Ａｌの比率
が大きいため、ｐ型、ｎ型を形成するには不純物を多く
入れる必要があり、抵抗も高く発熱し易い。このことに
より、素子寿命が短くなる可能性がある。
べた半導体素子においては次に述べる欠点があり、安定
して発振モード、放射パターンを制御することができな
かった。また、長期信頼性にも不安があった。 （１）リッジの高さをエッチングにより制御しているた
めに、高さの精度が悪く、リッジ部分とその両側の部分
の屈折率差を制御できない。 （２）クラッド層にＡｌの含有率の高いＡｌＧａＡｓ
（ＡｌＡｓ組成５０％）を用いているので酸化し易く、
それによる結晶欠陥が発生しやすい。また、Ａｌの比率
が大きいため、ｐ型、ｎ型を形成するには不純物を多く
入れる必要があり、抵抗も高く発熱し易い。このことに
より、素子寿命が短くなる可能性がある。
【０００７】本発明は、上記問題点を解決するために、
横モード制御、放射パターンの制御が容易であり、長期
にわたり高い信頼性を得ることができる半導体レーザを
提供することを目的とする。
横モード制御、放射パターンの制御が容易であり、長期
にわたり高い信頼性を得ることができる半導体レーザを
提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、半導体レーザにおいて、第１導電型のＧ
ａＡｓ基板と、この基板上に形成され、Ａｌの比率が０
％から２０％まで徐々に増加される第１導電型のＡｌＧ
ａＡｓグレイデッドクラッド層と、このグレイデッドク
ラッド層上に形成され、Ａｌの比率が約２０％の第１導
電型のＡｌＧａＡｓ第１クラッド層と、この第１クラッ
ド層上にＡｌの比率を２０％から４０％まで変化させた
第１導電型のＡｌＧａＡｓグレイデッドクラッド層と、
このグレイデッドクラッド層上に形成され、このグレイ
デッドクラッド層より屈折率の低い第１導電型のＩｎＧ
ａＰ第２クラッド層と、第２クラッド層上に形成され、
Ａｌの比率を４０％から１０％まで徐々に減少させたＡ
ｌＧａＡｓグレイデッドクラッド層と、このグレイデッ
ドクラッド層上に形成されるＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ歪
み量子井戸活性層と、この活性層上に形成され、Ａｌの
比率を１０％から４０％まで徐々に増加させたＡｌＧａ
Ａｓグレイデッドクラッド層と、このグレイデッドクラ
ッド層上に形成されるエッチングストップ層としての第
２導電型のＩｎＧａＰ第３クラッド層と、この第３クラ
ッド層上に形成され、Ａｌの比率を４０％から２０％ま
で徐々に減少させ、前記第３クラッド層の屈折率より高
いリッジストライプ形状の第２導電型のＡｌＧａＡｓグ
レイデッドクラッド層と、このグレイデッドクラッド層
上に形成され、Ａｌの比率が約２０％のリッジストライ
プ形状の第２導電型のＡｌＧａＡｓ第４クラッド層と、
この第４クラッド層上に形成され、Ａｌの比率が２０％
から０％まで徐々に減少されるリッジストライプ形状の
第２導電型のＡｌＧａＡｓグレイデッドクラッド層と、
このグレイデッドクラッド層上に形成される第２導電型
のＧａＡｓコンタクト層と、このコンタクト層上を除き
形成される絶縁膜と、前記コンタクト層に接続される第
２導電型電極と、前記基板に接続される第１導電型電極
とを設けるようにしたものである。
成するために、半導体レーザにおいて、第１導電型のＧ
ａＡｓ基板と、この基板上に形成され、Ａｌの比率が０
％から２０％まで徐々に増加される第１導電型のＡｌＧ
ａＡｓグレイデッドクラッド層と、このグレイデッドク
ラッド層上に形成され、Ａｌの比率が約２０％の第１導
電型のＡｌＧａＡｓ第１クラッド層と、この第１クラッ
ド層上にＡｌの比率を２０％から４０％まで変化させた
第１導電型のＡｌＧａＡｓグレイデッドクラッド層と、
このグレイデッドクラッド層上に形成され、このグレイ
デッドクラッド層より屈折率の低い第１導電型のＩｎＧ
ａＰ第２クラッド層と、第２クラッド層上に形成され、
Ａｌの比率を４０％から１０％まで徐々に減少させたＡ
ｌＧａＡｓグレイデッドクラッド層と、このグレイデッ
ドクラッド層上に形成されるＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ歪
み量子井戸活性層と、この活性層上に形成され、Ａｌの
比率を１０％から４０％まで徐々に増加させたＡｌＧａ
Ａｓグレイデッドクラッド層と、このグレイデッドクラ
ッド層上に形成されるエッチングストップ層としての第
２導電型のＩｎＧａＰ第３クラッド層と、この第３クラ
ッド層上に形成され、Ａｌの比率を４０％から２０％ま
で徐々に減少させ、前記第３クラッド層の屈折率より高
いリッジストライプ形状の第２導電型のＡｌＧａＡｓグ
レイデッドクラッド層と、このグレイデッドクラッド層
上に形成され、Ａｌの比率が約２０％のリッジストライ
プ形状の第２導電型のＡｌＧａＡｓ第４クラッド層と、
この第４クラッド層上に形成され、Ａｌの比率が２０％
から０％まで徐々に減少されるリッジストライプ形状の
第２導電型のＡｌＧａＡｓグレイデッドクラッド層と、
このグレイデッドクラッド層上に形成される第２導電型
のＧａＡｓコンタクト層と、このコンタクト層上を除き
形成される絶縁膜と、前記コンタクト層に接続される第
２導電型電極と、前記基板に接続される第１導電型電極
とを設けるようにしたものである。
【０００９】
【作用】本発明によれば、上記したように、半導体レー
ザにおいて、エッチングストップ層としてＩｎＧａＰを
用い、クラッド層としてＡｌの比率の小さいＡｌＧａＡ
ｓ層を設ける。したがって、リッジを形成する場合に選
択エッチングが可能であり、リッジの高さの制御が容易
である。
ザにおいて、エッチングストップ層としてＩｎＧａＰを
用い、クラッド層としてＡｌの比率の小さいＡｌＧａＡ
ｓ層を設ける。したがって、リッジを形成する場合に選
択エッチングが可能であり、リッジの高さの制御が容易
である。
【００１０】また、ＩｎＧａＰクラッド層としているた
めに、Ａｌの比率を約２０％としたＡｌＧａＡｓクラッ
ド層を使用することができ、電気抵抗を下げ易く、結晶
欠陥の少ない結晶を容易に得ることができる。更に、ク
ラッド層のＡｌＧａＡｓ層部分にもＡｌの比率を連続的
に変化させたグレイデッド層を用いるようにしたので、
電気抵抗を下げることができる。
めに、Ａｌの比率を約２０％としたＡｌＧａＡｓクラッ
ド層を使用することができ、電気抵抗を下げ易く、結晶
欠陥の少ない結晶を容易に得ることができる。更に、ク
ラッド層のＡｌＧａＡｓ層部分にもＡｌの比率を連続的
に変化させたグレイデッド層を用いるようにしたので、
電気抵抗を下げることができる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。図１は本発明の実施例を示す半
導体レーザの部分構成図であり、図１（ａ）はその半導
体レーザの断面図、図１（ｂ）はその半導体レーザの部
分断面図である。図２はその半導体レーザの各層の組成
及び厚さを示す図である。図３はその半導体レーザのリ
ッジストライプの形成工程断面図である。
ながら詳細に説明する。図１は本発明の実施例を示す半
導体レーザの部分構成図であり、図１（ａ）はその半導
体レーザの断面図、図１（ｂ）はその半導体レーザの部
分断面図である。図２はその半導体レーザの各層の組成
及び厚さを示す図である。図３はその半導体レーザのリ
ッジストライプの形成工程断面図である。
【００１２】まず、ｎ−ＧａＡｓ基板１１上に、図１
（ａ）及び図１（ｂ）に示すような構造を結晶成長させ
る。この場合の成長方法は燐を含むＩｎＧａＰ層がある
ために有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ：Ｍｅｔａｌ
ｏｒｇａｎｉｃ ｖａｐｏｒｐｈａｓｅ ｅｐｉｔａｘ
ｙ）が適しており、一回の成長プロセスで成長させる。
各層の組成及び厚さは、図２に示すとおりである。
（ａ）及び図１（ｂ）に示すような構造を結晶成長させ
る。この場合の成長方法は燐を含むＩｎＧａＰ層がある
ために有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ：Ｍｅｔａｌ
ｏｒｇａｎｉｃ ｖａｐｏｒｐｈａｓｅ ｅｐｉｔａｘ
ｙ）が適しており、一回の成長プロセスで成長させる。
各層の組成及び厚さは、図２に示すとおりである。
【００１３】まず、ｎ−ＧａＡｓ基板１１上にｎ−Ａｌ
ＧａＡｓグレイデッドクラッド層１２を成長させる。こ
こでは、Ａｌの比率を２０％（次のＡｌＧａＡｓ第１ク
ラッド層と同じ組成）まで徐々に増加する。ＭＯＶＰＥ
成長の場合は、Ａｌの原料であるトリメチルアルミニウ
ム（ＴＭＡｌ）の流量を連続的に増やしていく。その厚
さは、０．１〜０．２μｍとする。
ＧａＡｓグレイデッドクラッド層１２を成長させる。こ
こでは、Ａｌの比率を２０％（次のＡｌＧａＡｓ第１ク
ラッド層と同じ組成）まで徐々に増加する。ＭＯＶＰＥ
成長の場合は、Ａｌの原料であるトリメチルアルミニウ
ム（ＴＭＡｌ）の流量を連続的に増やしていく。その厚
さは、０．１〜０．２μｍとする。
【００１４】次に、Ａｌの比率が約２０％の厚さ０．５
〜１μｍのｎ−ＡｌＧａＡｓ第１クラッド層１３を成長
させる。Ａｌの比率は４０％以下とし、低い程ドーピン
グし易く結晶性のよいものが得られるが、横モードを制
御する上でｎ−ＩｎＧａＰ層の厚さにより適正な組成を
選ぶ。次に、Ａｌの比率を２０％から４０％まで変化さ
せた厚さ０．１〜０．２μｍのｎ−ＡｌＧａＡｓグレイ
デッドクラッド層１４を成長させる。
〜１μｍのｎ−ＡｌＧａＡｓ第１クラッド層１３を成長
させる。Ａｌの比率は４０％以下とし、低い程ドーピン
グし易く結晶性のよいものが得られるが、横モードを制
御する上でｎ−ＩｎＧａＰ層の厚さにより適正な組成を
選ぶ。次に、Ａｌの比率を２０％から４０％まで変化さ
せた厚さ０．１〜０．２μｍのｎ−ＡｌＧａＡｓグレイ
デッドクラッド層１４を成長させる。
【００１５】次いで、ｎ−ＩｎＧａＰ第２クラッド層１
５を成長する。厚さは後で成長するｐ型のＩｎＧａＰ第
３クラッド層と同じになるようにする。このｐ−ＩｎＧ
ａＰ第２クラッド層１５の厚さは横モード、ビーム広が
りに大きく影響しており、リッジの幅、ＡｌＧａＡｓ層
の組成、厚さと密接な関係があり、横シングルモード発
振するように０．１〜１μｍ程度の範囲で適正に選ぶ。
ここまでの成長層はｎ型のものであり、キャリア濃度は
５×１０17〜２×１０18ｃｍ-3程度にする。
５を成長する。厚さは後で成長するｐ型のＩｎＧａＰ第
３クラッド層と同じになるようにする。このｐ−ＩｎＧ
ａＰ第２クラッド層１５の厚さは横モード、ビーム広が
りに大きく影響しており、リッジの幅、ＡｌＧａＡｓ層
の組成、厚さと密接な関係があり、横シングルモード発
振するように０．１〜１μｍ程度の範囲で適正に選ぶ。
ここまでの成長層はｎ型のものであり、キャリア濃度は
５×１０17〜２×１０18ｃｍ-3程度にする。
【００１６】次に、Ａｌの比率を４０％から１０％まで
徐々に減少させた厚さ０．１〜０．２μｍのＡｌＧａＡ
ｓグレイデッドクラッド層１６を成長する。次に、図１
（ｂ）に示すような、ＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ歪み量子
井戸活性層１７を成長する。ＧａＡｓ層１７ａ，１７ｃ
はバリア層であり、ＩｎＧａＡｓ層１７ｂはウエル層で
ある。ＩｎＧａＡｓ層１７ｂの組成と厚さはレーザの発
振波長を決めており、９８０ｎｍ付近の発振を得るため
には、Ｉｎの比率を１５から２０％、厚さ５ｎｍ〜１０
ｎｍにする。
徐々に減少させた厚さ０．１〜０．２μｍのＡｌＧａＡ
ｓグレイデッドクラッド層１６を成長する。次に、図１
（ｂ）に示すような、ＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ歪み量子
井戸活性層１７を成長する。ＧａＡｓ層１７ａ，１７ｃ
はバリア層であり、ＩｎＧａＡｓ層１７ｂはウエル層で
ある。ＩｎＧａＡｓ層１７ｂの組成と厚さはレーザの発
振波長を決めており、９８０ｎｍ付近の発振を得るため
には、Ｉｎの比率を１５から２０％、厚さ５ｎｍ〜１０
ｎｍにする。
【００１７】次に、ＡｌＧａＡｓグレイデッドクラッド
層１８、ｐ−ＩｎＧａＰ第３クラッド層１９、ｐ−Ａｌ
ＧａＡｓグレイデッドクラッド層２０、ｐ−ＡｌＧａＡ
ｓ第４クラッド層２１、ｐ−ＡｌＧａＡｓグレイデッド
クラッド層２２を、ｎ型の場合とＧａＡｓ／ＩｎＧａＡ
ｓ歪み量子井戸活性層１７を中心にして対称な構造にな
るように成長させる。最後の層はｐ−ＧａＡｓコンタク
ト層２３であり、厚さ０．１μｍ以上、キャリア濃度は
５×１０18ｃｍ-3程度とする。以上が成長プロセスであ
る。
層１８、ｐ−ＩｎＧａＰ第３クラッド層１９、ｐ−Ａｌ
ＧａＡｓグレイデッドクラッド層２０、ｐ−ＡｌＧａＡ
ｓ第４クラッド層２１、ｐ−ＡｌＧａＡｓグレイデッド
クラッド層２２を、ｎ型の場合とＧａＡｓ／ＩｎＧａＡ
ｓ歪み量子井戸活性層１７を中心にして対称な構造にな
るように成長させる。最後の層はｐ−ＧａＡｓコンタク
ト層２３であり、厚さ０．１μｍ以上、キャリア濃度は
５×１０18ｃｍ-3程度とする。以上が成長プロセスであ
る。
【００１８】次に、本発明の実施例を示す半導体レーザ
のリッジストライプ形成について、図３を用いて説明す
る。まず、図３（ａ）に示すように、ｎ−ＧａＡｓ基板
１１からｎ−ＩｎＧａＰ第２クラッド層１５、その上に
ＡｌＧａＡｓグレイデッドクラッド層１６、ＧａＡｓ／
ＩｎＧａＡｓ歪み量子井戸活性層１７、ＡｌＧａＡｓグ
レイデッドクラッド層１８、ｐ−ＩｎＧａＰ第３クラッ
ド層１９、ｐ−ＡｌＧａＡｓグレイデッドクラッド層２
０、ｐ−ＡｌＧａＡｓ第４クラッド層２１、ｐ−ＡｌＧ
ａＡｓグレイデッドクラッド層２２、ｐ−ＧａＡｓコン
タクト層２３を順次成長させた後、ストライプ状にｐ−
ＡｌＧａＡｓグレイデッドクラッド層２０、ｐ−ＡｌＧ
ａＡｓ第４クラッド層２１及びｐ−ＡｌＧａＡｓグレイ
デッドクラッド層２２を部分的にエッチングする。スト
ライプの形成は、通常のホトリソグラフィにより、Ｓｉ
Ｏ2 等のエッチングマスクを使用して選択的にｐ−Ｇａ
Ａｓコンタクト層２３、ｐ−ＡｌＧａＡｓグレイデッド
クラッド層２０、ｐ−ＡｌＧａＡｓ第４クラッド層２１
及びｐ−ＡｌＧａＡｓグレイデッドクラッド層２２をエ
ッチングする。この場合にエッチング液として硫酸系エ
ッチャント、例えばＨ2 ＳＯ4 ＋Ｈ2 Ｏ2＋Ｈ2 Ｏを用
いると、エッチングがＩｎＧａＰ第３クラッド層１９に
達したところで自動的に停止する。
のリッジストライプ形成について、図３を用いて説明す
る。まず、図３（ａ）に示すように、ｎ−ＧａＡｓ基板
１１からｎ−ＩｎＧａＰ第２クラッド層１５、その上に
ＡｌＧａＡｓグレイデッドクラッド層１６、ＧａＡｓ／
ＩｎＧａＡｓ歪み量子井戸活性層１７、ＡｌＧａＡｓグ
レイデッドクラッド層１８、ｐ−ＩｎＧａＰ第３クラッ
ド層１９、ｐ−ＡｌＧａＡｓグレイデッドクラッド層２
０、ｐ−ＡｌＧａＡｓ第４クラッド層２１、ｐ−ＡｌＧ
ａＡｓグレイデッドクラッド層２２、ｐ−ＧａＡｓコン
タクト層２３を順次成長させた後、ストライプ状にｐ−
ＡｌＧａＡｓグレイデッドクラッド層２０、ｐ−ＡｌＧ
ａＡｓ第４クラッド層２１及びｐ−ＡｌＧａＡｓグレイ
デッドクラッド層２２を部分的にエッチングする。スト
ライプの形成は、通常のホトリソグラフィにより、Ｓｉ
Ｏ2 等のエッチングマスクを使用して選択的にｐ−Ｇａ
Ａｓコンタクト層２３、ｐ−ＡｌＧａＡｓグレイデッド
クラッド層２０、ｐ−ＡｌＧａＡｓ第４クラッド層２１
及びｐ−ＡｌＧａＡｓグレイデッドクラッド層２２をエ
ッチングする。この場合にエッチング液として硫酸系エ
ッチャント、例えばＨ2 ＳＯ4 ＋Ｈ2 Ｏ2＋Ｈ2 Ｏを用
いると、エッチングがＩｎＧａＰ第３クラッド層１９に
達したところで自動的に停止する。
【００１９】次いで、図３（ｂ）に示すように、ｐ型電
極２５をストライプの上のｐ−ＧａＡｓコンタクト層２
３部分にのみ形成するために、ＳｉＯ2 絶縁膜２４を通
常の熱ＣＶＤ等により形成し、ホトリソグラフィ、エッ
チングにより、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層２３部分のＳ
ｉＯ2 絶縁膜２４を取り除く。その後、ｐ型電極２５を
形成する。更に、ｎ型電極２６を形成する。
極２５をストライプの上のｐ−ＧａＡｓコンタクト層２
３部分にのみ形成するために、ＳｉＯ2 絶縁膜２４を通
常の熱ＣＶＤ等により形成し、ホトリソグラフィ、エッ
チングにより、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層２３部分のＳ
ｉＯ2 絶縁膜２４を取り除く。その後、ｐ型電極２５を
形成する。更に、ｎ型電極２６を形成する。
【００２０】以上のプロセスにより、出来上がった素子
に適正なバイアスをかけて動作すると、リッジ部分から
その下の活性層に電流が注入されレーザ発振する。ま
た、ジャンクションに水平方向にはリッジ部分とその両
側で導波する光に対しての実効的な屈折率が異なり、リ
ッジ両側の方の屈折率が小さく、リッジの高さ、両側の
ＩｎＧａＰの厚さを選ぶことにより、横シングルモード
で発振するようになる。
に適正なバイアスをかけて動作すると、リッジ部分から
その下の活性層に電流が注入されレーザ発振する。ま
た、ジャンクションに水平方向にはリッジ部分とその両
側で導波する光に対しての実効的な屈折率が異なり、リ
ッジ両側の方の屈折率が小さく、リッジの高さ、両側の
ＩｎＧａＰの厚さを選ぶことにより、横シングルモード
で発振するようになる。
【００２１】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
【００２２】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
半導体レーザによれば、クラッド層にＩｎＧａＰとＡｌ
ＧａＡｓを用いているため、リッジを形成する場合に選
択エッチングが可能であり、リッジの高さの制御が容易
である。このために、横モードの制御性が非常によくな
る。
半導体レーザによれば、クラッド層にＩｎＧａＰとＡｌ
ＧａＡｓを用いているため、リッジを形成する場合に選
択エッチングが可能であり、リッジの高さの制御が容易
である。このために、横モードの制御性が非常によくな
る。
【００２３】また、ＩｎＧａＰを用いているために、Ａ
ｌの比率を約２０％としたＡｌＧａＡｓクラッド層を使
用することができ、電気抵抗を下げ易く、結晶欠陥の少
ない結晶を容易に得ることができる。このため、半導体
レーザの寿命を延ばすことができる。更に、クラッド層
のＡｌＧａＡｓ層部分にもＡｌの比率を連続的に変化さ
せたグレイデッド層を用いるようにしたので、電気抵抗
を下げることができる。
ｌの比率を約２０％としたＡｌＧａＡｓクラッド層を使
用することができ、電気抵抗を下げ易く、結晶欠陥の少
ない結晶を容易に得ることができる。このため、半導体
レーザの寿命を延ばすことができる。更に、クラッド層
のＡｌＧａＡｓ層部分にもＡｌの比率を連続的に変化さ
せたグレイデッド層を用いるようにしたので、電気抵抗
を下げることができる。
【図１】本発明の実施例を示す半導体レーザの部分構成
図である。
図である。
【図２】図１に示す半導体レーザの各層の組成及び厚さ
を示す図である。
を示す図である。
【図３】本発明の実施例を示す半導体レーザのリッジス
トライプ形成工程図である。
トライプ形成工程図である。
【図４】従来の半導体レーザの構成図である。
１１ ｎ−ＧａＡｓ基板 １２ ｎ−ＡｌＧａＡｓグレイデッドクラッド層 １３ ｎ−ＡｌＧａＡｓ第１クラッド層 １４ ｎ−ＡｌＧａＡｓグレイデッドクラッド層 １５ ｎ−ＩｎＧａＰ第２クラッド層 １６ ＡｌＧａＡｓグレイデッドクラッド層 １７ ＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ歪み量子井戸活性層 １７ａ，１７ｃ ＧａＡｓ層（バリア層） １７ｂ ＩｎＧａＡｓ層（ウエル層） １８ ＡｌＧａＡｓグレイデッドクラッド層 １９ ｐ−ＩｎＧａＰ第３クラッド層 ２０ ｐ−ＡｌＧａＡｓグレイデッドクラッド層 ２１ ｐ−ＡｌＧａＡｓ第４クラッド層 ２２ ｐ−ＡｌＧａＡｓグレイデッドクラッド層 ２３ ｐ−ＧａＡｓコンタクト層 ２４ ＳｉＯ2 絶縁膜 ２５ ｐ型電極 ２６ ｎ型電極
フロントページの続き (72)発明者 城間 真 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電 気工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−144296（ＪＰ，Ａ) ＡＰＰＬ．ＰＨＹＳ．ＬＥＴＴ．，Ｖ ＯＬ．56，ＮＯ．18，ＰＰ．1731−1733 （1990／４／30) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01S 3/18 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (2)
- 【請求項１】 （ａ）第１導電型のＧａＡｓ基板と、 （ｂ）該基板上に形成され、Ａｌの比率が０％から２０
％まで徐々に増加される第１導電型のＡｌＧａＡｓグレ
イデッドクラッド層と、 （ｃ）該グレイデッドクラッド層上に形成され、Ａｌの
比率が約２０％の第１導電型のＡｌＧａＡｓ第１クラッ
ド層と、 （ｄ）該第１クラッド層上にＡｌの比率を２０％から４
０％まで変化させた第１導電型のＡｌＧａＡｓグレイデ
ッドクラッド層と、 （ｅ）該グレイデッドクラッド層上に形成され、該グレ
イデッドクラッド層より屈折率の低い第１導電型のＩｎ
ＧａＰ第２クラッド層と、 （ｆ）第２クラッド層上に形成され、Ａｌの比率を４０
％から１０％まで徐々に減少させたＡｌＧａＡｓグレイ
デッドクラッド層と、 （ｇ）該グレイデッドクラッド層上に形成されるＧａＡ
ｓ／ＩｎＧａＡｓ歪み量子井戸活性層と、 （ｈ）該活性層上に形成され、Ａｌの比率を１０％から
４０％まで徐々に増加させたＡｌＧａＡｓグレイデッド
クラッド層と、 （ｉ）該グレイデッドクラッド層上に形成されるエッチ
ングストップ層としての第２導電型のＩｎＧａＰ第３ク
ラッド層と、 （ｊ）該第３クラッド層上に形成され、Ａｌの比率を４
０％から２０％まで徐々に減少させ、前記第３クラッド
層の屈折率より高いリッジストライプ形状の第２導電型
のＡｌＧａＡｓグレイデッドクラッド層と、 （ｋ）該グレイデッドクラッド層上に形成され、Ａｌの
比率が約２０％のリッジストライプ形状の第２導電型の
ＡｌＧａＡｓ第４クラッド層と、 （ｌ）該第４クラッド層上に形成され、Ａｌの比率が２
０％から０％まで徐々に減少されるリッジストライプ形
状の第２導電型のＡｌＧａＡｓグレイデッドクラッド層
と、 （ｍ）該グレイデッドクラッド層上に形成される第２導
電型のＧａＡｓコンタクト層と、 （ｎ）該コンタクト層上を除き形成される絶縁膜と、 （ｏ）前記コンタクト層に接続される第２導電型電極
と、 （ｐ）前記基板に接続される第１導電型電極とを具備す
ることを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項２】 前記活性層は、その活性層部分はＩｎＧ
ａＡｓ層の量子井戸層からなり、これを挟むＧａＡｓ層
からなるバリア層とを有する歪み量子井戸構造であるこ
とを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP4225545A JP2783947B2 (ja) | 1992-08-25 | 1992-08-25 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4225545A JP2783947B2 (ja) | 1992-08-25 | 1992-08-25 | 半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0677587A JPH0677587A (ja) | 1994-03-18 |
| JP2783947B2 true JP2783947B2 (ja) | 1998-08-06 |
Family
ID=16830975
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4225545A Expired - Fee Related JP2783947B2 (ja) | 1992-08-25 | 1992-08-25 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2783947B2 (ja) |
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| JPH09214048A (ja) * | 1996-02-05 | 1997-08-15 | Matsushita Electron Corp | 半導体レーザ装置 |
| JP4387472B2 (ja) * | 1998-02-18 | 2009-12-16 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザ |
| JP4163343B2 (ja) * | 1999-09-22 | 2008-10-08 | 三菱化学株式会社 | 発光素子および発光素子モジュール |
| JP2005166718A (ja) * | 2003-11-28 | 2005-06-23 | Sharp Corp | 半導体レーザ素子及びその製造方法 |
| JP2006059881A (ja) * | 2004-08-17 | 2006-03-02 | Sharp Corp | 半導体レーザ素子及びその製造方法 |
| DE102007023878A1 (de) | 2007-05-23 | 2008-11-27 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Halbleiterchip und Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterchips |
| JP2009146968A (ja) | 2007-12-12 | 2009-07-02 | Fujifilm Corp | 半導体発光素子 |
| JP2008219050A (ja) * | 2008-06-13 | 2008-09-18 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ |
| JP2011049535A (ja) * | 2009-07-30 | 2011-03-10 | Hamamatsu Photonics Kk | 分布帰還型半導体レーザ |
| GB201503498D0 (en) * | 2015-03-02 | 2015-04-15 | Univ Lancaster | Vertical-cavity surface-emitting laser |
-
1992
- 1992-08-25 JP JP4225545A patent/JP2783947B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ＡＰＰＬ．ＰＨＹＳ．ＬＥＴＴ．，ＶＯＬ．５６，ＮＯ．１８，ＰＰ．１７３１−１７３３（１９９０／４／３０） |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0677587A (ja) | 1994-03-18 |
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