JPH04279078A - 波長可変半導体レーザ - Google Patents
波長可変半導体レーザInfo
- Publication number
- JPH04279078A JPH04279078A JP63091A JP63091A JPH04279078A JP H04279078 A JPH04279078 A JP H04279078A JP 63091 A JP63091 A JP 63091A JP 63091 A JP63091 A JP 63091A JP H04279078 A JPH04279078 A JP H04279078A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- type
- semiconductor
- type semiconductor
- contact
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 78
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims abstract description 21
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 20
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 17
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 10
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 20
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 abstract description 10
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 abstract description 10
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract description 10
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 abstract description 10
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 abstract description 10
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 abstract description 10
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 9
- 239000010408 film Substances 0.000 description 11
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 6
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 240000002329 Inga feuillei Species 0.000 description 4
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 4
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 238000000927 vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信などの光源とし
て用いられる波長可変半導体レーザに関する。
て用いられる波長可変半導体レーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバ通信技術としては、直接変調
、直接検波方式がすでに実用化されているが、さらに高
感度化が期待できるコヒーレント光通信が将来の実用化
を目指してさかんに研究されている。コヒーレント光通
信は光の周波数や位相を情報として伝送する技術であり
、検波の際に局部発振光源として、厳密に周波数制御さ
れた単一モード動作半導体レーザが必要になる。また、
多数の光信号を一定の周波数間隔で同時に伝送するコヒ
ーレント多重伝送方式を実現するためには、やはり周波
数制御された単一モード動作半導体レーザが必要となる
。このようなコヒーレント光通信技術の実現に不可欠な
周波数（波長）制御単一モード動作半導体レーザの構造
として、ツイン・ガイド構造がある。
、直接検波方式がすでに実用化されているが、さらに高
感度化が期待できるコヒーレント光通信が将来の実用化
を目指してさかんに研究されている。コヒーレント光通
信は光の周波数や位相を情報として伝送する技術であり
、検波の際に局部発振光源として、厳密に周波数制御さ
れた単一モード動作半導体レーザが必要になる。また、
多数の光信号を一定の周波数間隔で同時に伝送するコヒ
ーレント多重伝送方式を実現するためには、やはり周波
数制御された単一モード動作半導体レーザが必要となる
。このようなコヒーレント光通信技術の実現に不可欠な
周波数（波長）制御単一モード動作半導体レーザの構造
として、ツイン・ガイド構造がある。
【０００３】図４にその断面図を示す（Ｍ．Ｃ．Ａｍａ
ｎｎ ｅｔ ａｌ．，ＥＣＯＣ’８９，３，ｐ．４
６．より。一部は簡単のため変えてある）。グレーテイ
ングが全面に形成されたｐ型ＩｎＰ基板１の上に、ｐ型
ＩｎＧａＡｓＰガイド層２１、活性層６（主としてＩｎ
ＧａＡｓＰ）、ｎ型ＩｎＰベース層５、ＩｎＧａＡｓＰ
チューニング層４、ｐ型ＩｎＰクラッド層１５、ｐ型Ｉ
ｎＧａＡｓＰキャップ層１６が積層され、メサエッチン
グ後に両側がｎ型ＩｎＰコンタクト層２２で埋め込まれ
た構造になっており、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層１
６に接してｐ側電極３１が、ｐ型ＩｎＰ基板１に接して
ｐ側電極３２が、ｎ型ＩｎＰコンタクト層２２に接して
ｎ側電極３３がそれぞれ形成されている。活性層６を流
れるレーザ駆動電流４１はｐ側電極３２から順にｐ型Ｉ
ｎＰ基板１、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層２１、活性層
６、ｎ型ＩｎＰベース層５、ｎ型ＩｎＰコンタクト層２
２、ｎ側電極３３という経路をたどって流れる。一方、
チューニング電流４２はｐ側電極３１からｐ型ＩｎＧａ
ＡｓＰキャップ層１６、ｐ型ＩｎＰクラッド層１５、Ｉ
ｎＧａＡｓＰチューニング層４、ｎ型ＩｎＰベース層５
、ｎ型ＩｎＰコンタクト層２２、ｎ側電極３３という経
路をたどって流れる。グレーティングがある分布帰還型
（ＤＦＢ）構造となっており、レーザ駆動電流４１によ
って活性層６内で生じた利得は、グレーティングの周期
とｐ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層２１の屈折率で決まる波
長で単一モード発振する。こうして生じたレーザ光の波
長を、チューニング電流４２によってチューニング層４
の屈折率を変化させることによりチューニングできる。 この構造により実際に７．１ｎｍの連続チューニングも
報告されている（Ｓ．Ｉ１１ｅｋ ｅｔ ａｌ．，
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、２６，１
９９０，ｐ．４６．）。ツイン・ガイド構造レーザは、
多電極構造の分布反射型（ＤＢＲ）レーザなどと比べて
構造が簡単で波長可変範囲が広い可能性があり、波長可
変レーザとして有望である。
ｎｎ ｅｔ ａｌ．，ＥＣＯＣ’８９，３，ｐ．４
６．より。一部は簡単のため変えてある）。グレーテイ
ングが全面に形成されたｐ型ＩｎＰ基板１の上に、ｐ型
ＩｎＧａＡｓＰガイド層２１、活性層６（主としてＩｎ
ＧａＡｓＰ）、ｎ型ＩｎＰベース層５、ＩｎＧａＡｓＰ
チューニング層４、ｐ型ＩｎＰクラッド層１５、ｐ型Ｉ
ｎＧａＡｓＰキャップ層１６が積層され、メサエッチン
グ後に両側がｎ型ＩｎＰコンタクト層２２で埋め込まれ
た構造になっており、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層１
６に接してｐ側電極３１が、ｐ型ＩｎＰ基板１に接して
ｐ側電極３２が、ｎ型ＩｎＰコンタクト層２２に接して
ｎ側電極３３がそれぞれ形成されている。活性層６を流
れるレーザ駆動電流４１はｐ側電極３２から順にｐ型Ｉ
ｎＰ基板１、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層２１、活性層
６、ｎ型ＩｎＰベース層５、ｎ型ＩｎＰコンタクト層２
２、ｎ側電極３３という経路をたどって流れる。一方、
チューニング電流４２はｐ側電極３１からｐ型ＩｎＧａ
ＡｓＰキャップ層１６、ｐ型ＩｎＰクラッド層１５、Ｉ
ｎＧａＡｓＰチューニング層４、ｎ型ＩｎＰベース層５
、ｎ型ＩｎＰコンタクト層２２、ｎ側電極３３という経
路をたどって流れる。グレーティングがある分布帰還型
（ＤＦＢ）構造となっており、レーザ駆動電流４１によ
って活性層６内で生じた利得は、グレーティングの周期
とｐ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層２１の屈折率で決まる波
長で単一モード発振する。こうして生じたレーザ光の波
長を、チューニング電流４２によってチューニング層４
の屈折率を変化させることによりチューニングできる。 この構造により実際に７．１ｎｍの連続チューニングも
報告されている（Ｓ．Ｉ１１ｅｋ ｅｔ ａｌ．，
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、２６，１
９９０，ｐ．４６．）。ツイン・ガイド構造レーザは、
多電極構造の分布反射型（ＤＢＲ）レーザなどと比べて
構造が簡単で波長可変範囲が広い可能性があり、波長可
変レーザとして有望である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図４に示したツイン・
ガイド構造は先に述べたような優れた特徴がある。しか
し、報告例では埋め込みリッジ構造を用いていて、電流
狭窄はｐｎホモ接合を用いたものであった。そのため電
流閉じ込めが充分でなく、充分な光出力が得られない、
素子の発熱によってチューニング幅が制限される、など
の課題があった。
ガイド構造は先に述べたような優れた特徴がある。しか
し、報告例では埋め込みリッジ構造を用いていて、電流
狭窄はｐｎホモ接合を用いたものであった。そのため電
流閉じ込めが充分でなく、充分な光出力が得られない、
素子の発熱によってチューニング幅が制限される、など
の課題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の波長可変半導体
レーザは、（１００）面方位を有するｐ型半導体基板上
に、少なくとも半導体チューニング層、ｎ型半導体ベー
ス層、半導体活性層、ｐ型半導体第１クラッド層からな
る積層構造が局所的に存在し、その上部を含む全面に、
少なくともｎ型半導体コンタクト層、半導体電流ブロッ
ク層、ｐ型半導体第２クラッド層、ｐ型半導体キャップ
層が形成され、前記ｐ型半導体基板および前記ｐ型半導
体キャップ層に接してｐ側電極が、前記ｎ型半導体コン
タクト層に接してｎ側電極が形成されてなる、波長可変
半導体レーザにおいて、前記ｐ型半導体第１クラッド層
と前記ｎ型半導体コンタクト層の界面が（１１１）Ｂ面
を形成し、その上に積層された前記ｎ型半導体コンタク
ト層および前記半導体電流ブロック層が、周囲のｐ型半
導体層にドーピングされたｐ型不純物の拡散によってｐ
型に反転していること、および前記ｎ型半導体ベース層
と前記ｎ型半導体コンタクト層が接していることを特徴
としている。電流ブロック層はｐｎｐ，ｎｐｎあるいは
ｐｎｐｎ等のｐｎ構造を用いたものでもよいし、高抵抗
層を用いたもの、あるいはｐｎ構造と高抵抗層を組み合
わせたものでよい。
レーザは、（１００）面方位を有するｐ型半導体基板上
に、少なくとも半導体チューニング層、ｎ型半導体ベー
ス層、半導体活性層、ｐ型半導体第１クラッド層からな
る積層構造が局所的に存在し、その上部を含む全面に、
少なくともｎ型半導体コンタクト層、半導体電流ブロッ
ク層、ｐ型半導体第２クラッド層、ｐ型半導体キャップ
層が形成され、前記ｐ型半導体基板および前記ｐ型半導
体キャップ層に接してｐ側電極が、前記ｎ型半導体コン
タクト層に接してｎ側電極が形成されてなる、波長可変
半導体レーザにおいて、前記ｐ型半導体第１クラッド層
と前記ｎ型半導体コンタクト層の界面が（１１１）Ｂ面
を形成し、その上に積層された前記ｎ型半導体コンタク
ト層および前記半導体電流ブロック層が、周囲のｐ型半
導体層にドーピングされたｐ型不純物の拡散によってｐ
型に反転していること、および前記ｎ型半導体ベース層
と前記ｎ型半導体コンタクト層が接していることを特徴
としている。電流ブロック層はｐｎｐ，ｎｐｎあるいは
ｐｎｐｎ等のｐｎ構造を用いたものでもよいし、高抵抗
層を用いたもの、あるいはｐｎ構造と高抵抗層を組み合
わせたものでよい。
【０００６】また、上記の波長可変半導体レーザにおい
て、ｐ型半導体基板と半導体チューニング層の間にｎ型
半導体第２電流ブロック層およびｐ型半導体バッファ層
が存在し、前記半導体チューニング層下部領域における
前記ｎ型半導体第２電流ブロック層がｐ型に反転してい
ることを特徴とする構造としてもよい。
て、ｐ型半導体基板と半導体チューニング層の間にｎ型
半導体第２電流ブロック層およびｐ型半導体バッファ層
が存在し、前記半導体チューニング層下部領域における
前記ｎ型半導体第２電流ブロック層がｐ型に反転してい
ることを特徴とする構造としてもよい。
【０００７】
【作用】本発明は平坦な半導体表面における選択成長を
用いて活性層、チューニング層を形成しており、従来の
ようなメサエッチングが不要となる。そのため、絶縁膜
のパターニングを精度よく行なえば、従来例に比べて活
性層幅を制御性よく決定することができ、ウエハ内のば
らつきも小さくなる。よって、大面積均一成長が可能な
有機金属気相成長方（ＭＯＶＰＥ）などを用いることに
より、生産性の点で有利となる。
用いて活性層、チューニング層を形成しており、従来の
ようなメサエッチングが不要となる。そのため、絶縁膜
のパターニングを精度よく行なえば、従来例に比べて活
性層幅を制御性よく決定することができ、ウエハ内のば
らつきも小さくなる。よって、大面積均一成長が可能な
有機金属気相成長方（ＭＯＶＰＥ）などを用いることに
より、生産性の点で有利となる。
【０００８】本発明の要となる選択成長の様子を図３に
示す。図３（ａ）は、（１００）面方位のＩｎＰ基板１
の表面に局所的にＳｉＯ２ 膜３０を形成し、ＩｎＧａ
ＡｓＰ層８とＩｎＰ層９を交互に選択成長した時の断面
構造を表す図である。〈１００〉方向の成長速度に比べ
、〈１１１〉方向の成長速度が遅いため、（１１１）Ｂ
面が形成されている。しかし、その〈１１１〉方向への
成長速度は、ＩｎＧａＡｓＰでは〈１００〉方向の１／
３０以下ときわめて遅いのに対し、ＩｎＰでは１／１０
程度であり、〈１１１〉方向への成長速度がＩｎＧａＡ
ｓＰに比べて数倍高い。図３（ｂ）はＳｉＯ２ 膜３０
を除去した後、再びＩｎＧａＡｓＰ層８とＩｎＰ層９を
積層した様子を示す断面図である。図３（ａ）と同じ原
理により（１１１）Ｂ面上への成長速度がＩｎＧａＡｓ
Ｐでは遅いのに対し、ＩｎＰでは〈１１１〉方向へも成
長しており、しかも徐々に成長表面が（１１１）Ｂ面か
ら高次面（なめらかな曲面）に変わってくる。そのため
、その上に成長したＩｎＧａＡｓＰ層はもはや純粋な（
１１１）Ｂ面上の成長のような低い成長速度を示さない
。
示す。図３（ａ）は、（１００）面方位のＩｎＰ基板１
の表面に局所的にＳｉＯ２ 膜３０を形成し、ＩｎＧａ
ＡｓＰ層８とＩｎＰ層９を交互に選択成長した時の断面
構造を表す図である。〈１００〉方向の成長速度に比べ
、〈１１１〉方向の成長速度が遅いため、（１１１）Ｂ
面が形成されている。しかし、その〈１１１〉方向への
成長速度は、ＩｎＧａＡｓＰでは〈１００〉方向の１／
３０以下ときわめて遅いのに対し、ＩｎＰでは１／１０
程度であり、〈１１１〉方向への成長速度がＩｎＧａＡ
ｓＰに比べて数倍高い。図３（ｂ）はＳｉＯ２ 膜３０
を除去した後、再びＩｎＧａＡｓＰ層８とＩｎＰ層９を
積層した様子を示す断面図である。図３（ａ）と同じ原
理により（１１１）Ｂ面上への成長速度がＩｎＧａＡｓ
Ｐでは遅いのに対し、ＩｎＰでは〈１１１〉方向へも成
長しており、しかも徐々に成長表面が（１１１）Ｂ面か
ら高次面（なめらかな曲面）に変わってくる。そのため
、その上に成長したＩｎＧａＡｓＰ層はもはや純粋な（
１１１）Ｂ面上の成長のような低い成長速度を示さない
。
【０００９】本発明の波長可変半導体レーザの断面構造
を図１に示す。レーザ駆動電流４１およびチューニング
電流４２はそれぞれ図中の矢印に示す経路をたどって流
れる。ＩｎＧａＡｓＰチューニング層４、ｎ型ＩｎＰベ
ース層５、活性層６、ｐ型第１クラッド層７は選択成長
によって形成される。また、ＳｉＯ２膜除去後に成長す
るｎ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層１１、ｐ型電流ブロ
ック層１３、およびｎ型電流ブロック層１４は、ｐ型第
１クラッド層７と同様にすべてＩｎＧａＡｓＰ（ＩｎＰ
に近い組成）にして（１１１）Ｂ面上の層厚をきわめて
薄くしている。さらに、ｎ型各層のドーピング濃度をｐ
型層に比べて少なくすることによって、（１１１）Ｂ面
上に成長した薄いｎ型層をｐ型層からの不純物の自然拡
散によってｐ型化し、ｐ型ＩｎＰ第２クラッド層１５か
らｐ型ＩｎＧａＡｓＰ第１クラッド層７へ流れるレーザ
駆動電流４１の妨げとならないようにしている。また、
ｐ型ＩｎＰクラッド層１５は表面を平坦化するように成
長するので、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層の成長後は
、表面は充分平坦にできる。なお、ｎ側電極３３をｎ型
ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層１１の表面に形成するため
に挿入しているｐ型ＩｎＰエッチングストップ層１２の
厚さは、（１１１）Ｂ面を保存するために充分薄くする
必要がある。こうして、電流ブロック領域を活性層６の
周囲に設けることにより、レーザ駆動電流４１を効果的
に活性層６に集中させることができる。
を図１に示す。レーザ駆動電流４１およびチューニング
電流４２はそれぞれ図中の矢印に示す経路をたどって流
れる。ＩｎＧａＡｓＰチューニング層４、ｎ型ＩｎＰベ
ース層５、活性層６、ｐ型第１クラッド層７は選択成長
によって形成される。また、ＳｉＯ２膜除去後に成長す
るｎ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層１１、ｐ型電流ブロ
ック層１３、およびｎ型電流ブロック層１４は、ｐ型第
１クラッド層７と同様にすべてＩｎＧａＡｓＰ（ＩｎＰ
に近い組成）にして（１１１）Ｂ面上の層厚をきわめて
薄くしている。さらに、ｎ型各層のドーピング濃度をｐ
型層に比べて少なくすることによって、（１１１）Ｂ面
上に成長した薄いｎ型層をｐ型層からの不純物の自然拡
散によってｐ型化し、ｐ型ＩｎＰ第２クラッド層１５か
らｐ型ＩｎＧａＡｓＰ第１クラッド層７へ流れるレーザ
駆動電流４１の妨げとならないようにしている。また、
ｐ型ＩｎＰクラッド層１５は表面を平坦化するように成
長するので、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層の成長後は
、表面は充分平坦にできる。なお、ｎ側電極３３をｎ型
ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層１１の表面に形成するため
に挿入しているｐ型ＩｎＰエッチングストップ層１２の
厚さは、（１１１）Ｂ面を保存するために充分薄くする
必要がある。こうして、電流ブロック領域を活性層６の
周囲に設けることにより、レーザ駆動電流４１を効果的
に活性層６に集中させることができる。
【００１０】さらに、チューニング電流４２をＩｎＧａ
ＡｓＰチューニング層４に効果的に流すために、ｎ型Ｉ
ｎＰ第２電流ブロック層２、ｐ型ＩｎＰバッファ層３を
用いて、電流ブロック領域を形成している。表面を平坦
な（１００）面にするために、電流ブロック領域を埋め
込み成長を用いず、ｎ型ＩｎＰ第２電流ブロック層２の
成長後にチューニング電流４２を流す領域３４のみにＺ
ｎを拡散してｐ型化し、その上にｐ型ＩｎＰ層３を成長
することにより形成している。ｐ型ＩｎＰバッファ層３
を成長しているのは、Ｚｎ拡散領域は高濃度のため、Ｚ
ｎがチューニング層４へ自然拡散することを防ぐためで
ある。また、図４の従来例と活性層、チューニング層の
位置が逆になっているのは、チューニング層の幅が活性
層より狭くなることにより、波長可変範囲が小さくなる
のを防ぐためである。グレーティングはチューニング層
４側に形成されることになるが、本構成の方がガイド層
２１がないだけ、レーザ光がチューニング層の屈折率変
化の影響を受けやすく、波長可変幅の点で有利と思われ
る。
ＡｓＰチューニング層４に効果的に流すために、ｎ型Ｉ
ｎＰ第２電流ブロック層２、ｐ型ＩｎＰバッファ層３を
用いて、電流ブロック領域を形成している。表面を平坦
な（１００）面にするために、電流ブロック領域を埋め
込み成長を用いず、ｎ型ＩｎＰ第２電流ブロック層２の
成長後にチューニング電流４２を流す領域３４のみにＺ
ｎを拡散してｐ型化し、その上にｐ型ＩｎＰ層３を成長
することにより形成している。ｐ型ＩｎＰバッファ層３
を成長しているのは、Ｚｎ拡散領域は高濃度のため、Ｚ
ｎがチューニング層４へ自然拡散することを防ぐためで
ある。また、図４の従来例と活性層、チューニング層の
位置が逆になっているのは、チューニング層の幅が活性
層より狭くなることにより、波長可変範囲が小さくなる
のを防ぐためである。グレーティングはチューニング層
４側に形成されることになるが、本構成の方がガイド層
２１がないだけ、レーザ光がチューニング層の屈折率変
化の影響を受けやすく、波長可変幅の点で有利と思われ
る。
【００１１】こうして、本発明によって、ツイン・ガイ
ド構造半導体レーザのレーザ駆動電流およびチューニン
グ電流を効果的に集中することが可能になり、高出力動
作、広い波長可変動作が得られる。
ド構造半導体レーザのレーザ駆動電流およびチューニン
グ電流を効果的に集中することが可能になり、高出力動
作、広い波長可変動作が得られる。
【００１２】
【実施例】次に、本発明の実施例を記す。図２は本発明
の波長可変半導体レーザの作製方法を表した断面図であ
る。結晶成長はすべて減圧ＭＯＶＰＥ法を用いた。ｐ型
不純物としてはＺｎ、ｎ型としてはＳｉを用いた。まず
（１００）方位ｐ型ＩｎＰ基板１（キャリア濃度１×１
０１８ｃｍ−３）上に、ｎ型ＩｎＰ第２電流ブロック層
２（層厚１μｍ、キャリア濃度４×１０１８ｃｍ−３）
を成長した（図２（ａ））。次にＳｉＯ２膜３０（膜厚
０．３μｍ）をＣＶＤ法で堆積し、〈０１１〉方向のス
トライプ上に、３００μｍ間隔で幅２μｍにわたって除
去した。除去した領域にＺｎＰ２ 、ＺｎＡｓ２ をソ
ースとして用いて、Ｚｎ（濃度約１×１０１９ｃｍ−３
）を基板１に達するまで拡散し、Ｚｎ拡散領域３４を形
成した（図２（ｂ））。拡散領域の幅は約５μｍとなっ
た。次にＳｉＯ２ 膜３０を除去した後、ｐ型ＩｎＰバ
ッファ層３（層厚１μｍ、キャリア濃度５×１０１７ｃ
ｍ−３）を成長した（図２（ｃ））。そして干渉露光法
により、表面にλ／４シフトを含むグレーティングを形
成した。次に、Ｚｎ拡散領域３４上部の両側に、３μｍ
の間隔をもった、２本のＳｉＯ２ 膜３０（幅１０μｍ
、膜厚０．５μｍ）を堆積し、ＳｉＯ２ 膜３０にはさ
まれた領域に、ノンドープＩｎＧａＡｓＰチューニング
層４（１．１μｍ組成、層厚０．３μｍ）、ｎ型ＩｎＰ
ベース層５（層厚０．３μｍ、キャリア濃度５×１０１
８ｃｍ−３）、ＩｎＧａＡｓウェル（層厚７０オングス
トローム、３層）とＩｎＧａＡｓＰバリア（１．３μｍ
組成、層厚１５０オングストローム）からなるＭＱＷ活
性層６（発光波長１．５６μｍ）、およびｐ型ＩｎＧａ
ＡｓＰ第１クラッド層７（１．１μｍ組成、キャリア濃
度７×１０１７ｃｍ−３）を選択成長した（図２（ｄ）
）。ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ第１クラッド層７は、側面が（
１１１）Ｂ面となり、（１００）面が消失した時点で自
動的に成長が停止した。続いて、ＳｉＯ２ 膜３０を除
去し、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層１１（１．１μ
ｍ組成、層厚０．５μｍ、キャリア濃度５×１０１７ｃ
ｍ−３）、ｐ型ＩｎＰエッチングストップ層１２（層厚
０．０５μｍ、キャリア濃度１×１０１８ｃｍ−３）、
ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ電流ブロック層１３（１．１μｍ組
成、層厚０．５μｍ、キャリア濃度１×１０１８ｃｍ−
３）、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ電流ブロック層１４（１．１
μｍ組成、層厚０．５μｍ、キャリア濃度５×１０１７
ｃｍ−３）、ｐ型ＩｎＰ第２クラッド層１５（層厚２μ
ｍ、キャリア濃度１×１０１８ｃｍ−３）、ｐ型ＩｎＧ
ａＡｓキャップ層１６（層厚０．３μｍ、キャリア濃度
１×１０１９ｃｍ−３）を全面に成長した（図２（ｅ）
）。表面の段差は０．５μｍ程度まで平坦化された。こ
うして結晶成長は終わり、活性領域の片側をＩｎＰエッ
チングストップ層１２まで選択的エッチングし、ｎ型Ｉ
ｎＧａＡｓＰコンタクト層１１を露出させ（図２（ｆ）
）、各電極を選択的に形成して素子化した。共振器長は
３００μｍとし、両端面の無反射コーティングを施した
。
の波長可変半導体レーザの作製方法を表した断面図であ
る。結晶成長はすべて減圧ＭＯＶＰＥ法を用いた。ｐ型
不純物としてはＺｎ、ｎ型としてはＳｉを用いた。まず
（１００）方位ｐ型ＩｎＰ基板１（キャリア濃度１×１
０１８ｃｍ−３）上に、ｎ型ＩｎＰ第２電流ブロック層
２（層厚１μｍ、キャリア濃度４×１０１８ｃｍ−３）
を成長した（図２（ａ））。次にＳｉＯ２膜３０（膜厚
０．３μｍ）をＣＶＤ法で堆積し、〈０１１〉方向のス
トライプ上に、３００μｍ間隔で幅２μｍにわたって除
去した。除去した領域にＺｎＰ２ 、ＺｎＡｓ２ をソ
ースとして用いて、Ｚｎ（濃度約１×１０１９ｃｍ−３
）を基板１に達するまで拡散し、Ｚｎ拡散領域３４を形
成した（図２（ｂ））。拡散領域の幅は約５μｍとなっ
た。次にＳｉＯ２ 膜３０を除去した後、ｐ型ＩｎＰバ
ッファ層３（層厚１μｍ、キャリア濃度５×１０１７ｃ
ｍ−３）を成長した（図２（ｃ））。そして干渉露光法
により、表面にλ／４シフトを含むグレーティングを形
成した。次に、Ｚｎ拡散領域３４上部の両側に、３μｍ
の間隔をもった、２本のＳｉＯ２ 膜３０（幅１０μｍ
、膜厚０．５μｍ）を堆積し、ＳｉＯ２ 膜３０にはさ
まれた領域に、ノンドープＩｎＧａＡｓＰチューニング
層４（１．１μｍ組成、層厚０．３μｍ）、ｎ型ＩｎＰ
ベース層５（層厚０．３μｍ、キャリア濃度５×１０１
８ｃｍ−３）、ＩｎＧａＡｓウェル（層厚７０オングス
トローム、３層）とＩｎＧａＡｓＰバリア（１．３μｍ
組成、層厚１５０オングストローム）からなるＭＱＷ活
性層６（発光波長１．５６μｍ）、およびｐ型ＩｎＧａ
ＡｓＰ第１クラッド層７（１．１μｍ組成、キャリア濃
度７×１０１７ｃｍ−３）を選択成長した（図２（ｄ）
）。ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ第１クラッド層７は、側面が（
１１１）Ｂ面となり、（１００）面が消失した時点で自
動的に成長が停止した。続いて、ＳｉＯ２ 膜３０を除
去し、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層１１（１．１μ
ｍ組成、層厚０．５μｍ、キャリア濃度５×１０１７ｃ
ｍ−３）、ｐ型ＩｎＰエッチングストップ層１２（層厚
０．０５μｍ、キャリア濃度１×１０１８ｃｍ−３）、
ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ電流ブロック層１３（１．１μｍ組
成、層厚０．５μｍ、キャリア濃度１×１０１８ｃｍ−
３）、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ電流ブロック層１４（１．１
μｍ組成、層厚０．５μｍ、キャリア濃度５×１０１７
ｃｍ−３）、ｐ型ＩｎＰ第２クラッド層１５（層厚２μ
ｍ、キャリア濃度１×１０１８ｃｍ−３）、ｐ型ＩｎＧ
ａＡｓキャップ層１６（層厚０．３μｍ、キャリア濃度
１×１０１９ｃｍ−３）を全面に成長した（図２（ｅ）
）。表面の段差は０．５μｍ程度まで平坦化された。こ
うして結晶成長は終わり、活性領域の片側をＩｎＰエッ
チングストップ層１２まで選択的エッチングし、ｎ型Ｉ
ｎＧａＡｓＰコンタクト層１１を露出させ（図２（ｆ）
）、各電極を選択的に形成して素子化した。共振器長は
３００μｍとし、両端面の無反射コーティングを施した
。
【００１３】チューニング電流を流さない時の発振しき
い値電流は約１５ｍＡで、３０ｍＷ以上まで単一縦モー
ド動作が得られた。発振波長は１．５５μｍ前後で、直
列抵抗は約５Ωであった。また、チューニング電流を変
えることによって発振波長のチューニングが可能で、光
出力を１０ｍＷに保ったまま、最大８０オングストロー
ムの連続チューニングが得られた。全チューニング範囲
においてスペクトル線幅は１０ＭＨｚ以下であった。ま
た歩留まりにも優れ、５０素子の１０ｍＷ光出力時の波
長可変幅は平均７０オングストローム、偏差５オングス
トロームであった。
い値電流は約１５ｍＡで、３０ｍＷ以上まで単一縦モー
ド動作が得られた。発振波長は１．５５μｍ前後で、直
列抵抗は約５Ωであった。また、チューニング電流を変
えることによって発振波長のチューニングが可能で、光
出力を１０ｍＷに保ったまま、最大８０オングストロー
ムの連続チューニングが得られた。全チューニング範囲
においてスペクトル線幅は１０ＭＨｚ以下であった。ま
た歩留まりにも優れ、５０素子の１０ｍＷ光出力時の波
長可変幅は平均７０オングストローム、偏差５オングス
トロームであった。
【００１４】本実施例ではｐ型第１クラッド層７をＩｎ
ＧａＡｓＰとしたが、これをＩｎＰとしても、ほぼ同様
の効果は得られる。さらに、ｐ型およびｎ型半導体電流
ブロック層１２，１３で構成した電流ブロック構造を、
Ｆｅドープ高抵抗半導体層で代えることも可能である。 この場合も、（１１１）Ｂ面上で薄膜となった高抵抗半
導体層が、ｐ型クラッド層７および１５からのＺｎ拡散
により、ｐ型化することが必要である。
ＧａＡｓＰとしたが、これをＩｎＰとしても、ほぼ同様
の効果は得られる。さらに、ｐ型およびｎ型半導体電流
ブロック層１２，１３で構成した電流ブロック構造を、
Ｆｅドープ高抵抗半導体層で代えることも可能である。 この場合も、（１１１）Ｂ面上で薄膜となった高抵抗半
導体層が、ｐ型クラッド層７および１５からのＺｎ拡散
により、ｐ型化することが必要である。
【００１５】本実施例では請求項２のレーザについて説
明したが、ｎ−ＩｎＰ２、拡散領域３４を設けず基板１
上にｐ−ＩｎＰバッファ層３を形成したものが、請求項
１の発明の一実施例である。
明したが、ｎ−ＩｎＰ２、拡散領域３４を設けず基板１
上にｐ−ＩｎＰバッファ層３を形成したものが、請求項
１の発明の一実施例である。
【００１６】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の波長可変半
導体レーザ構造を採用することにより、従来に比べて漏
れ電流が少なく、光出力および波長可変幅に優れる素子
を、高い均一性で作製することが可能となった。請求項
２の発明では請求項１より一層の漏れ電流低減が可能で
ある。
導体レーザ構造を採用することにより、従来に比べて漏
れ電流が少なく、光出力および波長可変幅に優れる素子
を、高い均一性で作製することが可能となった。請求項
２の発明では請求項１より一層の漏れ電流低減が可能で
ある。
【図１】本発明の波長可変半導体レーザの構造を表わす
断面図。
断面図。
【図２】作製方法を示す断面図。
【図３】本発明の原理を表す断面図。
【図４】従来の波長可変半導体レーザの構造を表わす断
面図。
面図。
１ ｐ型ＩｎＰ基板
２ ｎ型ＩｎＰ第２電流ブロック層３ ｐ
型ＩｎＰバッファ層 ４ ＩｎＧａＡｓＰチューニング層５ ｎ
型ＩｎＰベース層 ６ 活性層 ７ ｐ型第１クラッド層 ８ ＩｎＧａＡｓＰ層 ９ ＩｎＰ層 １１ ｎ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層１２
ｐ型ＩｎＰエッチングストップ層１３ ｐ型
ＩｎＧａＡｓＰ電流ブロック層１４ ｎ型ＩｎＧ
ａＡｓＰ電流ブロック層１５ ｐ型ＩｎＰ第２ク
ラッド層１６ ｐ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層２
１ ｐ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層２２ ｎ
型ＩｎＰコンタクト層 ３０ ＳｉＯ２ 膜 ３１，３２ ｐ側電極 ３３ ｎ側電極 ３４ Ｚｎ拡散領域 ４１ レーザ駆動電流 ４２ チューニング電流
型ＩｎＰバッファ層 ４ ＩｎＧａＡｓＰチューニング層５ ｎ
型ＩｎＰベース層 ６ 活性層 ７ ｐ型第１クラッド層 ８ ＩｎＧａＡｓＰ層 ９ ＩｎＰ層 １１ ｎ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層１２
ｐ型ＩｎＰエッチングストップ層１３ ｐ型
ＩｎＧａＡｓＰ電流ブロック層１４ ｎ型ＩｎＧ
ａＡｓＰ電流ブロック層１５ ｐ型ＩｎＰ第２ク
ラッド層１６ ｐ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層２
１ ｐ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層２２ ｎ
型ＩｎＰコンタクト層 ３０ ＳｉＯ２ 膜 ３１，３２ ｐ側電極 ３３ ｎ側電極 ３４ Ｚｎ拡散領域 ４１ レーザ駆動電流 ４２ チューニング電流
Claims (2)
- 【請求項１】 （１００）面方位を有するｐ型半導体
基板上に、少なくとも半導体チューニング層、ｎ型半導
体ベース層、半導体活性層、ｐ型半導体第１クラッド層
からなる積層構造が局所的に存在し、その上部を含む全
面に、少なくともｎ型半導体コンタクト層、半導体電流
ブロック層、ｐ型半導体第２クラッド層、ｐ型半導体キ
ャップ層が形成され、前記ｐ型半導体基板および前記ｐ
型半導体キャップ層に接してｐ側電極が、前記ｎ型半導
体コンタクト層に接してｎ側電極が形成されてなる、波
長可変半導体レーザにおいて、前記ｐ型半導体第１クラ
ッド層と前記ｎ型半導体コンタクト層の界面が（１１１
）Ｂ面を形成し、その上に積層された前記ｎ型半導体コ
ンタクト層および前記半導体電流ブロック層が、周囲の
ｐ型半導体層にドーピングされたｐ型不純物の拡散によ
ってｐ型に反転していること、および前記ｎ型半導体ベ
ース層と前記ｎ型半導体コンタクト層が接していること
を特徴とする、波長可変半導体レーザ。 - 【請求項２】 特許請求の範囲第１項記載の波長可変
半導体レーザにおいて、ｐ型半導体基板と半導体チュー
ニング層の間にｎ型半導体第２電流ブロック層およびｐ
型半導体バッファ層が存在し、前記半導体チューニング
層下部領域における前記ｎ型半導体第２電流ブロック層
がｐ型に反転していることを特徴とする、波長可変半導
体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63091A JPH04279078A (ja) | 1991-01-08 | 1991-01-08 | 波長可変半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63091A JPH04279078A (ja) | 1991-01-08 | 1991-01-08 | 波長可変半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04279078A true JPH04279078A (ja) | 1992-10-05 |
Family
ID=11479050
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63091A Pending JPH04279078A (ja) | 1991-01-08 | 1991-01-08 | 波長可変半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04279078A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07135368A (ja) * | 1993-11-11 | 1995-05-23 | Nec Corp | 波長可変半導体レーザの製造方法 |
-
1991
- 1991-01-08 JP JP63091A patent/JPH04279078A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07135368A (ja) * | 1993-11-11 | 1995-05-23 | Nec Corp | 波長可変半導体レーザの製造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5678935A (en) | Semiconductor optical waveguide and method of fabricating the same | |
| US6989550B2 (en) | Distributed feedback semiconductor laser equipment employing a grating | |
| US4425650A (en) | Buried heterostructure laser diode | |
| US5580818A (en) | Fabrication process for semiconductor optical device | |
| JP2943510B2 (ja) | 可変波長半導体レーザ装置 | |
| US6204078B1 (en) | Method of fabricating photonic semiconductor device using selective MOVPE | |
| JP2882335B2 (ja) | 光半導体装置およびその製造方法 | |
| JP3488137B2 (ja) | 光半導体装置およびその製造方法 | |
| JP2894186B2 (ja) | 光半導体装置 | |
| JPH10242577A (ja) | 半導体レーザおよびその製造方法 | |
| JPH04279078A (ja) | 波長可変半導体レーザ | |
| JPS6046087A (ja) | 分布ブラッグ反射型半導体レ−ザ | |
| JPS61220389A (ja) | 集積型半導体レ−ザ | |
| JP3264179B2 (ja) | 半導体発光装置およびその製造方法 | |
| JP3255111B2 (ja) | 半導体レーザ及びその製造方法 | |
| JPH08330665A (ja) | 光半導体レーザの製造方法 | |
| JPH1140897A (ja) | 半導体レーザ素子及びその製造方法 | |
| JPH07135368A (ja) | 波長可変半導体レーザの製造方法 | |
| JPS59184585A (ja) | 単一軸モ−ド半導体レ−ザ | |
| JP2973215B2 (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| JP2725449B2 (ja) | 光半導体素子の製造方法 | |
| JP3251615B2 (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| JP2699662B2 (ja) | 半導体レーザとその製造方法 | |
| JPH0697591A (ja) | 半導体レーザの製造方法 | |
| JPS61187287A (ja) | 半導体発光装置 |