JP2921239B2 - マルチビーム半導体レーザおよびその製造方法 - Google Patents
マルチビーム半導体レーザおよびその製造方法Info
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- JP2921239B2 JP2921239B2 JP4033334A JP3333492A JP2921239B2 JP 2921239 B2 JP2921239 B2 JP 2921239B2 JP 4033334 A JP4033334 A JP 4033334A JP 3333492 A JP3333492 A JP 3333492A JP 2921239 B2 JP2921239 B2 JP 2921239B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体レーザ、特に、同
一の半導体チップ上に相互に独立に駆動できる複数のビ
ームを持ったマルチビーム半導体レーザとその製造方法
に関する。
一の半導体チップ上に相互に独立に駆動できる複数のビ
ームを持ったマルチビーム半導体レーザとその製造方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、レーザプリンタや光ディスクなど
に半導体レーザが広く用いられているが、そのプリンタ
の描画速度や光ディスクのデータ転送速度は必ずしも十
分大きくはない。この場合、１つの半導体レーザから近
接して、かつ独立に駆動できる２本のビームを出すこと
ができれば、１つの光学系で２倍の描画速度あるいはデ
ータ転送速度をもつシステムを作ることができると期待
されるため、最近そのようなマルチビーム半導体レーザ
の研究が行われている。現在用いられているこの種のレ
ーザはＡｌＧａＡｓ系の波長が０、７８〜０、８４μｍ
程度のもので、各ビームごとに別々に成長させた活性層
を埋め込んでいる。
に半導体レーザが広く用いられているが、そのプリンタ
の描画速度や光ディスクのデータ転送速度は必ずしも十
分大きくはない。この場合、１つの半導体レーザから近
接して、かつ独立に駆動できる２本のビームを出すこと
ができれば、１つの光学系で２倍の描画速度あるいはデ
ータ転送速度をもつシステムを作ることができると期待
されるため、最近そのようなマルチビーム半導体レーザ
の研究が行われている。現在用いられているこの種のレ
ーザはＡｌＧａＡｓ系の波長が０、７８〜０、８４μｍ
程度のもので、各ビームごとに別々に成長させた活性層
を埋め込んでいる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
マルチビーム半導体レーザはＡｌＧａＡｓ系であるが、
これをＧａＩｎＰあるいはＡｌＧａＩｎＰ系の波長が
０、６〜０、７μｍのものに置換えられれば、より高感
度の感光材を用いたり、光スポットをより小さく絞り込
んだりしやすいというメリットが期待できる。
マルチビーム半導体レーザはＡｌＧａＡｓ系であるが、
これをＧａＩｎＰあるいはＡｌＧａＩｎＰ系の波長が
０、６〜０、７μｍのものに置換えられれば、より高感
度の感光材を用いたり、光スポットをより小さく絞り込
んだりしやすいというメリットが期待できる。
【０００４】ところが、これらの材料による場合、Ａｌ
ＧａＡｓ系の場合と異なり、各ビームごとに分断された
活性層を埋め込む構成では結晶成長上十分な特性のもの
が得られない。
ＧａＡｓ系の場合と異なり、各ビームごとに分断された
活性層を埋め込む構成では結晶成長上十分な特性のもの
が得られない。
【０００５】そこで発明者は、活性層を共通にし、コン
タクト層をエッチングによって各ビームごとに分断する
とともに、注入電流は電流ブロック層の作用によりコン
タクト層から各ビームのストライプ部に導くようにした
ＧａＩｎＰ系のマルチビーム半導体レーザを試作した。
タクト層をエッチングによって各ビームごとに分断する
とともに、注入電流は電流ブロック層の作用によりコン
タクト層から各ビームのストライプ部に導くようにした
ＧａＩｎＰ系のマルチビーム半導体レーザを試作した。
【０００６】試作したマルチビーム半導体レーザについ
て、各ビームの分離部のコンタクト層はエッチングによ
りほぼ完全に除去され、ビーム間にはコンタクト層はほ
とんど残っていないことが走査電子顕微鏡で確認され
た。仮に残っていたとしても走査電子顕微鏡で確認でき
ない程度（２００オングストローム以下）であり、この
程度であればそこを流れる電流は無視できるはずであ
る。
て、各ビームの分離部のコンタクト層はエッチングによ
りほぼ完全に除去され、ビーム間にはコンタクト層はほ
とんど残っていないことが走査電子顕微鏡で確認され
た。仮に残っていたとしても走査電子顕微鏡で確認でき
ない程度（２００オングストローム以下）であり、この
程度であればそこを流れる電流は無視できるはずであ
る。
【０００７】にもかかわらず、このマルチビーム半導体
レーザでは大きな電流のクロストークが見られ、片方の
ビームを発振させると他方からも弱いながら発光が見ら
れた。また２つのビームのｐ電極（相互に分離されてい
る方の電極）間の抵抗を測定したところ、約１０Ωと小
さかった。
レーザでは大きな電流のクロストークが見られ、片方の
ビームを発振させると他方からも弱いながら発光が見ら
れた。また２つのビームのｐ電極（相互に分離されてい
る方の電極）間の抵抗を測定したところ、約１０Ωと小
さかった。
【０００８】本発明の目的は、クロストークの少ないマ
ルチビーム半導体レーザを得ることにある。
ルチビーム半導体レーザを得ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明のマルチビーム半
導体レーザは、コンタクト層から各ビームのストライプ
部に注入電流を導くための電流ブロック層の途中までに
達する深さの有底溝内に絶縁体からなる分離部が設けら
れ、この分離部によりコンタクト層が各ビームごとに分
断されているものである。
導体レーザは、コンタクト層から各ビームのストライプ
部に注入電流を導くための電流ブロック層の途中までに
達する深さの有底溝内に絶縁体からなる分離部が設けら
れ、この分離部によりコンタクト層が各ビームごとに分
断されているものである。
【００１０】また、本発明のマルチビーム半導体レーザ
の製造方法は、活性層、電流ブロック層及びコンタクト
層を形成した後、コンタクト層の各ビーム間部分を除去
するとともに、その下層の電流ブロック層の一部を下部
を残して途中まで除去するビーム間エッチングを行う工
程と、このビーム間エッチング工程の後、コンタクト
層、電流ブロック層のエッチングにより除去された空間
部に絶縁体を埋めこんで分離部を形成する工程と、を含
んでいるものである。
の製造方法は、活性層、電流ブロック層及びコンタクト
層を形成した後、コンタクト層の各ビーム間部分を除去
するとともに、その下層の電流ブロック層の一部を下部
を残して途中まで除去するビーム間エッチングを行う工
程と、このビーム間エッチング工程の後、コンタクト
層、電流ブロック層のエッチングにより除去された空間
部に絶縁体を埋めこんで分離部を形成する工程と、を含
んでいるものである。
【００１１】
【作用】先に試作したＧａＩｎＰ系マルチビーム半導体
レーザでは、電流ブロック層を成長させた後大気に触れ
た表面が各ビーム間を直接つないでおり、電流がここの
不純物を通ることによってクロストークが生じていたも
のと考えられる。これに対し本発明では、この電流ブロ
ック層の表面が分離部の絶縁体によって絶縁分離されて
いるのでクロストークが激減する。
レーザでは、電流ブロック層を成長させた後大気に触れ
た表面が各ビーム間を直接つないでおり、電流がここの
不純物を通ることによってクロストークが生じていたも
のと考えられる。これに対し本発明では、この電流ブロ
ック層の表面が分離部の絶縁体によって絶縁分離されて
いるのでクロストークが激減する。
【００１２】
【実施例】図１は本発明の一実施例を示すマルチビーム
半導体レーザの断面図である。同図において１はＳｉを
添加したＧａＡｓ基板、２は同じくＳｉを添加したＧａ
Ａｓ層からなるバッファ層、３はＳｅを添加したＡｌＧ
ａＩｎＰからなるクラッド層、４はアンドープＧａＩｎ
Ｐからなる活性層、５はＺｎを添加したＡｌＧａＩｎＰ
からなるクラッド層、６はＳｉを添加したＧａＡｓから
なる電流ブロック層を示し、７はＺｎを添加したＧａＩ
ｎＰからなるキャップ層を示す。また８はＺｎを添加し
たＧａＡｓからなるコンタクト層を示し、９および１０
はそれぞれｐ電極およびｎ電極を示している。１１はビ
ーム間分離用の溝を埋め込むように形成された窒化シリ
コン膜である。
半導体レーザの断面図である。同図において１はＳｉを
添加したＧａＡｓ基板、２は同じくＳｉを添加したＧａ
Ａｓ層からなるバッファ層、３はＳｅを添加したＡｌＧ
ａＩｎＰからなるクラッド層、４はアンドープＧａＩｎ
Ｐからなる活性層、５はＺｎを添加したＡｌＧａＩｎＰ
からなるクラッド層、６はＳｉを添加したＧａＡｓから
なる電流ブロック層を示し、７はＺｎを添加したＧａＩ
ｎＰからなるキャップ層を示す。また８はＺｎを添加し
たＧａＡｓからなるコンタクト層を示し、９および１０
はそれぞれｐ電極およびｎ電極を示している。１１はビ
ーム間分離用の溝を埋め込むように形成された窒化シリ
コン膜である。
【００１３】図１は構造を模式的に示したものであり、
各部の寸法比は必ずしも実際の素子における寸法比を表
していない。例えば、実際はＧａＡｓ基板１の厚みが７
０μｍ程度であるのに対し、その上のバッファ層２から
キャップ層７までの合計の厚みが２〜３μｍ、さらにそ
の上のコンタクト層８の厚みが２μｍ程度である。
各部の寸法比は必ずしも実際の素子における寸法比を表
していない。例えば、実際はＧａＡｓ基板１の厚みが７
０μｍ程度であるのに対し、その上のバッファ層２から
キャップ層７までの合計の厚みが２〜３μｍ、さらにそ
の上のコンタクト層８の厚みが２μｍ程度である。
【００１４】活性層４は各ビームに共通に形成されてい
るが、コンタクト層８から電流ブロック層６にかけてエ
ッチングにより形成された溝を埋めるように形成された
絶縁性の窒化シリコン膜１１によって各ビームが分離さ
れている。
るが、コンタクト層８から電流ブロック層６にかけてエ
ッチングにより形成された溝を埋めるように形成された
絶縁性の窒化シリコン膜１１によって各ビームが分離さ
れている。
【００１５】次に、このようなマルチビーム半導体レー
ザの製造方法を図２および図３を用いて説明する。
ザの製造方法を図２および図３を用いて説明する。
【００１６】ＧａＡｓ基板１の上にバッファ層２、クラ
ッド層３、活性層４、クラッド層５およびキャップ層７
を順次エピタキシャル成長させた後、窒化シリコン膜２
１を形成する（図２（ａ））。この窒化シリコン膜２１
は、破線で示した部分を次工程においてエッチングによ
り除去する際のマスクとなるようにパターニングしたも
のである。
ッド層３、活性層４、クラッド層５およびキャップ層７
を順次エピタキシャル成長させた後、窒化シリコン膜２
１を形成する（図２（ａ））。この窒化シリコン膜２１
は、破線で示した部分を次工程においてエッチングによ
り除去する際のマスクとなるようにパターニングしたも
のである。
【００１７】そこで次にメサエッチングを行った後（図
２（ｂ））、その部分に電流ブロック層６を成長させる
（図２（Ｃ））。その後窒化シリコン膜２１を除去し、
全面にコンタクト層８を成長させる（図２（ｄ））。
２（ｂ））、その部分に電流ブロック層６を成長させる
（図２（Ｃ））。その後窒化シリコン膜２１を除去し、
全面にコンタクト層８を成長させる（図２（ｄ））。
【００１８】次いで、パターニングした窒化シリコン膜
２２を形成し（図２（ｅ））、これをマスクとして各ビ
ームを電気的に分離するためのエッチングを行った後、
窒化シリコン膜２２を除去する（図２（ｆ））。エッチ
ングは、コンタクト層８を除去し、さらにその下の電流
ブロック層６の途中までを除去するように行う。このエ
ッチングをさらに進め、電流ブロック層６を貫通してそ
の下のクラッド層５に達するまで行ってしまうと、今度
は露出した表面をわずかながら電流が通り、再びクロス
トークがいくらか生じてしまう。このため、このアイソ
レーションエッチングは、電流ブロック層６にはかかる
が、クラッド層５まではかからない深さにとどめるのが
望ましい。
２２を形成し（図２（ｅ））、これをマスクとして各ビ
ームを電気的に分離するためのエッチングを行った後、
窒化シリコン膜２２を除去する（図２（ｆ））。エッチ
ングは、コンタクト層８を除去し、さらにその下の電流
ブロック層６の途中までを除去するように行う。このエ
ッチングをさらに進め、電流ブロック層６を貫通してそ
の下のクラッド層５に達するまで行ってしまうと、今度
は露出した表面をわずかながら電流が通り、再びクロス
トークがいくらか生じてしまう。このため、このアイソ
レーションエッチングは、電流ブロック層６にはかかる
が、クラッド層５まではかからない深さにとどめるのが
望ましい。
【００１９】その後、全面に窒化シリコン膜１１′およ
びレジスト膜２３′を形成し（図３（ａ））、次いでフ
ォトリソグラフィによりレジスト膜２３′をパターニン
グした後、このレジストパターン２３をマスクとして窒
化シリコン膜１１′をエッチングして窒化シリコン膜１
１のみを残す。（図３（ｂ））。
びレジスト膜２３′を形成し（図３（ａ））、次いでフ
ォトリソグラフィによりレジスト膜２３′をパターニン
グした後、このレジストパターン２３をマスクとして窒
化シリコン膜１１′をエッチングして窒化シリコン膜１
１のみを残す。（図３（ｂ））。
【００２０】さらに全面にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ３層膜から
なる金属膜９′を形成した後（図３（ｃ））、エッチン
グにより余分な部分を除去してｐ電極９とする。レジス
トパターン２３も除去する（図３（ｄ））。最後に、裏
面にＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ３層膜からなるｎ電極１０を
形成する（図３（ｅ））。
なる金属膜９′を形成した後（図３（ｃ））、エッチン
グにより余分な部分を除去してｐ電極９とする。レジス
トパターン２３も除去する（図３（ｄ））。最後に、裏
面にＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ３層膜からなるｎ電極１０を
形成する（図３（ｅ））。
【００２１】このようにして作成したマルチビーム半導
体レーザについて、片方のビームをレーザ発振させて
も、他方からの発光は見られず、また各ビームのｐ電極
９相互間の抵抗は約２０００Ωと大きかった。
体レーザについて、片方のビームをレーザ発振させて
も、他方からの発光は見られず、また各ビームのｐ電極
９相互間の抵抗は約２０００Ωと大きかった。
【００２２】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、コンタク
ト層を各ビームごとに分断するのみならず、電流ブロッ
ク層にも分離用の溝を設けたことにより、クロストーク
の少ないマルチビームが得られる。特に、各ビームごと
に分断された活性層を埋め込む構造の作りにくいＧａＩ
ｎＰあるいはＡｌＧａＩｎＰ系のレーザにおいては有用
で、ＡｌＧａＡｓ系に比較してより短波長のマルチビー
ム半導体レーザの利用が可能になる効果がある。
ト層を各ビームごとに分断するのみならず、電流ブロッ
ク層にも分離用の溝を設けたことにより、クロストーク
の少ないマルチビームが得られる。特に、各ビームごと
に分断された活性層を埋め込む構造の作りにくいＧａＩ
ｎＰあるいはＡｌＧａＩｎＰ系のレーザにおいては有用
で、ＡｌＧａＡｓ系に比較してより短波長のマルチビー
ム半導体レーザの利用が可能になる効果がある。
【図１】本発明の一実施例を示すマルチビーム半導体レ
ーザの断面図。
ーザの断面図。
【図２】本発明の一実施例の製造方法を示す工程断面
図。
図。
【図３】本発明の一実施例の製造方法を示す工程断面
図。
図。
１…ＧａＡｓ基板、４…活性層、５…クラッド層、６…
電流ブロック層、８…コンタクト層、９、１０…電極。
電流ブロック層、８…コンタクト層、９、１０…電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−56986（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−248584（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−186691（ＪＰ，Ａ) 1990年（平成２年）春季第37回応物学 会予稿集 28ａ−ＳＡ−６ ｐ．906 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01S 3/18 H01L 33/00
Claims (2)
- 【請求項１】 同一の半導体チップ上に相互に独立に駆
動できる複数のビームを持ち、注入電流をコンタクト層
から各ビームのストライプ部に導く電流ブロック層を備
えたマルチビーム半導体レーザにおいて、隣接する各ビ
ーム間に設けられた電流ブロック層の中間部までの深さ
の溝内に埋めこまれ、コンタクト層を各ビームごとに分
断する絶縁体からなる分離部を備えていることを特徴と
するマルチビーム半導体レーザ。 - 【請求項２】 半導体基板上に活性層、電流ブロック層
及びコンタクト層を形成した後、コンタクト層の各ビー
ム間部分を除去するとともに、その下層の電流ブロック
層の一部を下部を残して途中まで除去するビーム間エッ
チングを行う工程と、前記ビーム間エッチング工程の
後、コンタクト層、電流ブロック層のエッチングにより
除去された空間部に絶縁体を埋めこんで分離部を形成す
る工程と、を含んでいることを特徴とする請求項１記載
のマルチビーム半導体レーザを製造する方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4033334A JP2921239B2 (ja) | 1992-02-20 | 1992-02-20 | マルチビーム半導体レーザおよびその製造方法 |
| CA002089900A CA2089900C (en) | 1992-02-20 | 1993-02-19 | Multi-beam semiconductor laser and method for producing the same |
| US08/019,652 US5359619A (en) | 1992-02-20 | 1993-02-19 | Multi-beam semiconductor laser and method for producing the same |
| EP93102753A EP0556863B1 (en) | 1992-02-20 | 1993-02-22 | Multi-beam semiconductor laser and method for producing the same |
| DE69319261T DE69319261D1 (de) | 1992-02-20 | 1993-02-22 | Mehrstrahlhalbleiterlaser und Verfahren zur Herstellung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4033334A JP2921239B2 (ja) | 1992-02-20 | 1992-02-20 | マルチビーム半導体レーザおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05235480A JPH05235480A (ja) | 1993-09-10 |
| JP2921239B2 true JP2921239B2 (ja) | 1999-07-19 |
Family
ID=12383662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4033334A Expired - Fee Related JP2921239B2 (ja) | 1992-02-20 | 1992-02-20 | マルチビーム半導体レーザおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2921239B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE112018005324T5 (de) | 2017-09-20 | 2020-06-25 | Panasonic Corporation | Halbleiter-laserelement |
| DE102019102499A1 (de) * | 2019-01-31 | 2020-08-06 | Forschungsverbund Berlin E.V. | Vorrichtung zur Erzeugung von Laserstrahlung |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61248584A (ja) * | 1985-04-26 | 1986-11-05 | Nec Corp | 半導体レ−ザ |
| JPH01186691A (ja) * | 1988-01-14 | 1989-07-26 | Canon Inc | 半導体レーザアレイ |
| JPH01318276A (ja) * | 1988-06-20 | 1989-12-22 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザの製造方法 |
-
1992
- 1992-02-20 JP JP4033334A patent/JP2921239B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| １９９０年（平成２年）春季第３７回応物学会予稿集 ２８ａ−ＳＡ−６ ｐ．９０６ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05235480A (ja) | 1993-09-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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