JPH06132610A - 半導体レーザアレイ素子及びその製造方法 - Google Patents
半導体レーザアレイ素子及びその製造方法Info
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- JPH06132610A JPH06132610A JP28268392A JP28268392A JPH06132610A JP H06132610 A JPH06132610 A JP H06132610A JP 28268392 A JP28268392 A JP 28268392A JP 28268392 A JP28268392 A JP 28268392A JP H06132610 A JPH06132610 A JP H06132610A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 発光波長が僅かに異なる複数の半導体レーザ
を集積した多波長半導体レーザに関して、広い範囲の発
光波長の制御性を高めると共にその製造方法に関しても
容易な製造工程で高品質な半導体レーザアレイを提供す
ることを目的とする。 【構成】 半導体基板１上に成形されたリッジ２の幅若
しくは隣接するリッジ２との間隔の異なる複数のリッジ
２を形成した基板１上に、半導体活性層を含む多層の半
導体薄膜３，４，５，６からなる半導体レーザアレイ素
子であり、また、その製造方法は、半導体基板１上にリ
ッジ２の幅若しくは隣接するリッジ２との間隔を形成す
る工程と、該リッジ基板１上に活性層を含む半導体多層
膜３，４，５，６を形成する工程とを少なくとも含むも
のである。
を集積した多波長半導体レーザに関して、広い範囲の発
光波長の制御性を高めると共にその製造方法に関しても
容易な製造工程で高品質な半導体レーザアレイを提供す
ることを目的とする。 【構成】 半導体基板１上に成形されたリッジ２の幅若
しくは隣接するリッジ２との間隔の異なる複数のリッジ
２を形成した基板１上に、半導体活性層を含む多層の半
導体薄膜３，４，５，６からなる半導体レーザアレイ素
子であり、また、その製造方法は、半導体基板１上にリ
ッジ２の幅若しくは隣接するリッジ２との間隔を形成す
る工程と、該リッジ基板１上に活性層を含む半導体多層
膜３，４，５，６を形成する工程とを少なくとも含むも
のである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信方式特に波長多
重或いは光周波数多重光通信方式（ＷＤＭ或いはＦＤ
Ｍ）における集積化光源として利用される半導体レーザ
アレイ素子及びその製造方法である。
重或いは光周波数多重光通信方式（ＷＤＭ或いはＦＤ
Ｍ）における集積化光源として利用される半導体レーザ
アレイ素子及びその製造方法である。
【０００２】
【従来の技術】僅かに発光波長の異なる複数の半導体レ
ーザを集積した多波長型レーザアレイとしては、均一な
組成の結晶構造を持つ半導体多層膜基板ウェハに回折講
師の周期を変化させることにより、その発振波長を変化
させる方法がある（中尾他、電子情報通信学会論文誌Ｊ
７３−Ｃ−Ｗ巻、Ｎｏ．５、ｐ２９１（１９９０））。
ーザを集積した多波長型レーザアレイとしては、均一な
組成の結晶構造を持つ半導体多層膜基板ウェハに回折講
師の周期を変化させることにより、その発振波長を変化
させる方法がある（中尾他、電子情報通信学会論文誌Ｊ
７３−Ｃ−Ｗ巻、Ｎｏ．５、ｐ２９１（１９９０））。
【０００３】しかし、この方法では、レーザの発振可能
な波長帯は、いわゆるゲイン幅によって決まるため、波
長変化量としてはせいぜい１００ｎｍ程度であり、ま
た、レーザの発振特性も波長域によって変化するもので
あった。一方、半導体のバンドギャップの温度特性を利
用して、発振波長を温度によって変化させる方法もある
が、この方法は応答が遅いこと、集積化には適さないこ
と、他のレーザ特性も変化してしまう等の欠点がある。
な波長帯は、いわゆるゲイン幅によって決まるため、波
長変化量としてはせいぜい１００ｎｍ程度であり、ま
た、レーザの発振特性も波長域によって変化するもので
あった。一方、半導体のバンドギャップの温度特性を利
用して、発振波長を温度によって変化させる方法もある
が、この方法は応答が遅いこと、集積化には適さないこ
と、他のレーザ特性も変化してしまう等の欠点がある。
【０００４】また、多波長半導体レーザの製造に関して
は、従来半導体基板に所定の寸法をうゆする選択成長用
マスクを利用して、レーザ活性層を成長したり、レーザ
活性層を電流狭窄層で埋め込む選択成長法が一般的であ
る。しかし、この選択成長法出は、選択成長用マスクか
らの不純物の各巻等の様なマスクの悪影響が避けられ
ず、結晶性が良くなかった。また、選択成長後にはマス
クの除去も行わなければならず、製造プロセスが煩雑で
あった。
は、従来半導体基板に所定の寸法をうゆする選択成長用
マスクを利用して、レーザ活性層を成長したり、レーザ
活性層を電流狭窄層で埋め込む選択成長法が一般的であ
る。しかし、この選択成長法出は、選択成長用マスクか
らの不純物の各巻等の様なマスクの悪影響が避けられ
ず、結晶性が良くなかった。また、選択成長後にはマス
クの除去も行わなければならず、製造プロセスが煩雑で
あった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術に鑑みて成されたものであり、発光波長が僅かに異な
る複数の半導体レーザを集積した多波長半導体レーザに
関して、広い範囲の発光波長の制御性を高めると共にそ
の製造方法に関しても容易な製造工程で高品質な半導体
レーザアレイを提供することを目的とするものである。
術に鑑みて成されたものであり、発光波長が僅かに異な
る複数の半導体レーザを集積した多波長半導体レーザに
関して、広い範囲の発光波長の制御性を高めると共にそ
の製造方法に関しても容易な製造工程で高品質な半導体
レーザアレイを提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成する本
発明の半導体レーザアレイ素子の構成は、半導体基板上
に成形されたリッジ幅若しくは隣接するリッジ間隔の異
なる複数のリッジ基板上に、半導体活性層を含む多層の
半導体薄膜を設けてなることを特徴とし、また、その製
造方法は、半導体基板上にリッジ幅若しくは隣接するリ
ッジ間隔を形成する工程と、該リッジ基板上に活性層を
含む半導体多層膜を形成する工程とを少なくとも含むこ
とを特徴とする。
発明の半導体レーザアレイ素子の構成は、半導体基板上
に成形されたリッジ幅若しくは隣接するリッジ間隔の異
なる複数のリッジ基板上に、半導体活性層を含む多層の
半導体薄膜を設けてなることを特徴とし、また、その製
造方法は、半導体基板上にリッジ幅若しくは隣接するリ
ッジ間隔を形成する工程と、該リッジ基板上に活性層を
含む半導体多層膜を形成する工程とを少なくとも含むこ
とを特徴とする。
【０００７】
【作用】複数のリッジ幅若しくは隣接するリッジ間隔の
異なる半導体基板を用いて、有機金属気相成長法によ
り、ガイド層、活性層、ガイド層、埋め込み層及び半導
体コンタクト層を連続的に成長させると、結晶成長性の
特異性により複数の半導体レーザの発光特性がそれぞれ
のリッジで種々変化する。従って、複数のリッジ基板上
に形成された活性層の厚さと組成を僅かに異ならせるこ
とにより、発光波長を制御することが可能となる。
異なる半導体基板を用いて、有機金属気相成長法によ
り、ガイド層、活性層、ガイド層、埋め込み層及び半導
体コンタクト層を連続的に成長させると、結晶成長性の
特異性により複数の半導体レーザの発光特性がそれぞれ
のリッジで種々変化する。従って、複数のリッジ基板上
に形成された活性層の厚さと組成を僅かに異ならせるこ
とにより、発光波長を制御することが可能となる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明に付いて、図面に示す実施例を
参照して詳細に説明する。
参照して詳細に説明する。
【０００９】〔実施例１〕図１に本発明の第１の実施例
を示す。本実施例は製造方法に関するものである。本実
施例では、予め、ＧaＡsやＩnＰの化合物半導体基板上
に、フォトレジストを塗布し、後の工程で活性層に相当
する領域の相互の距離が一定で、且つ、僅かながら活性
層の幅が異なるストライプパターンをフォトリソグラフ
ィー若しくは電子ビームにより露光し、レジストパター
ンを形成する。その後、化学溶液又は反応性ガスによる
エッチングにより、図１（ａ）に示すリッジ形状の半導
体基板を形成する。
を示す。本実施例は製造方法に関するものである。本実
施例では、予め、ＧaＡsやＩnＰの化合物半導体基板上
に、フォトレジストを塗布し、後の工程で活性層に相当
する領域の相互の距離が一定で、且つ、僅かながら活性
層の幅が異なるストライプパターンをフォトリソグラフ
ィー若しくは電子ビームにより露光し、レジストパター
ンを形成する。その後、化学溶液又は反応性ガスによる
エッチングにより、図１（ａ）に示すリッジ形状の半導
体基板を形成する。
【００１０】図１（ａ）に示すように、この半導体基板
１は、隣接するリッジ２との距離（以後、ピッチとい
う）が３００μｍで、且つ、そのリッジ幅（約１．５μ
ｍ）を僅かに変えた１０個のレーザアレイ素子が構成さ
れている。リッジ２の高さは、１〜１．５μｍである。
リッジのストライプ方向は、レーザの製作の都合上（１
１０）基板上では、〈１１０〉方向、いわゆる逆メサ方
向が望ましいが、原理的にはどの方向に形成しても構わ
ない。但し、方向によって、発光特性のシフト量が僅か
に異なる。
１は、隣接するリッジ２との距離（以後、ピッチとい
う）が３００μｍで、且つ、そのリッジ幅（約１．５μ
ｍ）を僅かに変えた１０個のレーザアレイ素子が構成さ
れている。リッジ２の高さは、１〜１．５μｍである。
リッジのストライプ方向は、レーザの製作の都合上（１
１０）基板上では、〈１１０〉方向、いわゆる逆メサ方
向が望ましいが、原理的にはどの方向に形成しても構わ
ない。但し、方向によって、発光特性のシフト量が僅か
に異なる。
【００１１】次に、公知の有機金属気相成長法（ＭＯＶ
ＰＥ法）により半導体基板１上に、図１（ｂ）に示すよ
うに発光及び導波層３、クラッド層６及び埋め込み層
４，５の半導体多層膜を成長させた。半導体多層膜の成
長条件は、基板温度が５５０℃〜６５０℃、原料ガスと
してトリエチルインジウム（ＴＥＩn）、トリメチルガ
リウム（ＴＭＧa）、アルシン（ＡsＨ３）、ホスフィン
（ＰＨ３）を利用した。ここで、発光及び導波層３は、
ＩnＰ基板においてはＩnＧaＡsＰ層、クラッド層６はＩ
nＰ層、埋め込み層４，５はＩnＰ層、コンタクト部７は
ＩnＧaＡsＰ層となっている。埋め込み層４は埋め込み
層５と異なる極性を有する。
ＰＥ法）により半導体基板１上に、図１（ｂ）に示すよ
うに発光及び導波層３、クラッド層６及び埋め込み層
４，５の半導体多層膜を成長させた。半導体多層膜の成
長条件は、基板温度が５５０℃〜６５０℃、原料ガスと
してトリエチルインジウム（ＴＥＩn）、トリメチルガ
リウム（ＴＭＧa）、アルシン（ＡsＨ３）、ホスフィン
（ＰＨ３）を利用した。ここで、発光及び導波層３は、
ＩnＰ基板においてはＩnＧaＡsＰ層、クラッド層６はＩ
nＰ層、埋め込み層４，５はＩnＰ層、コンタクト部７は
ＩnＧaＡsＰ層となっている。埋め込み層４は埋め込み
層５と異なる極性を有する。
【００１２】尚、発光及び導波層３は、ＩnＧaＡsＰ多
元混晶の量子井戸型構造となっており、具体的には、Ｉ
nXＧa1-XＡs1-YＰYからなるバリヤ層１００オングスト
ロームとＩnXＧa1-XＡsからなるウエル層４０オングス
トロームとを４〜６層それぞれ交互に積層して形成し
た。本実施例では、予め半導体基板１上に複数のリッジ
２を形成したので、半導体多層膜の成長を１回で実現す
ることができた。
元混晶の量子井戸型構造となっており、具体的には、Ｉ
nXＧa1-XＡs1-YＰYからなるバリヤ層１００オングスト
ロームとＩnXＧa1-XＡsからなるウエル層４０オングス
トロームとを４〜６層それぞれ交互に積層して形成し
た。本実施例では、予め半導体基板１上に複数のリッジ
２を形成したので、半導体多層膜の成長を１回で実現す
ることができた。
【００１３】引続き、図１（ｃ）に示すように、上下に
電極８を形成し、それぞれの素子を分離するため分離溝
１０を設けた。各電極８にワイヤーをボンデングした後
に電流注入を行うと、発光波長がλ1〜λ10まで変化す
る多波長レーザが矢印に示す方向に得られた。
電極８を形成し、それぞれの素子を分離するため分離溝
１０を設けた。各電極８にワイヤーをボンデングした後
に電流注入を行うと、発光波長がλ1〜λ10まで変化す
る多波長レーザが矢印に示す方向に得られた。
【００１４】一般には、リッジ幅が狭くなるに従って、
発振は長波長側へシフトする。具体的には、本実施例で
は単一素子では例えば１．３μｍ，１．５５μｍ，１．
６５μｍでの発振が観測された。また、１０素子の発波
長の変化量が数ｎｍから４００ｎｍまで連続的かつ広範
囲にわたる多波長レーザアレイが実現できた。
発振は長波長側へシフトする。具体的には、本実施例で
は単一素子では例えば１．３μｍ，１．５５μｍ，１．
６５μｍでの発振が観測された。また、１０素子の発波
長の変化量が数ｎｍから４００ｎｍまで連続的かつ広範
囲にわたる多波長レーザアレイが実現できた。
【００１５】〔実施例２〕本発明の第二の実施例を図２
に示す。本実施例は、実施例１の半導体基板１のリッジ
２表面に回折格子１１を形成したものである。このよう
にすると、発振波長の制御性を改善し、かつ、単一スペ
クトルで発振させる多波長レーザが実現できる。回折格
子の形成は、半導体基板１にレジストを塗布した後、電
子ビーム露光法により微細な回折格子及びリッジ寸法ス
トライプパターンを形成した後、ドライエッチング或い
はウェットエッチングを行う。
に示す。本実施例は、実施例１の半導体基板１のリッジ
２表面に回折格子１１を形成したものである。このよう
にすると、発振波長の制御性を改善し、かつ、単一スペ
クトルで発振させる多波長レーザが実現できる。回折格
子の形成は、半導体基板１にレジストを塗布した後、電
子ビーム露光法により微細な回折格子及びリッジ寸法ス
トライプパターンを形成した後、ドライエッチング或い
はウェットエッチングを行う。
【００１６】尚、発振波長の制御性を高めるためには、
それぞれの回折格子の周期を変化させると良い。この
後、多波長レーザの製作プロセスは、前述した実施例１
と同様である。この多波長レーザは、実施例１に比べて
発振波長の制御性が優れており、且つ、スペクトルが単
一である。
それぞれの回折格子の周期を変化させると良い。この
後、多波長レーザの製作プロセスは、前述した実施例１
と同様である。この多波長レーザは、実施例１に比べて
発振波長の制御性が優れており、且つ、スペクトルが単
一である。
【００１７】〔実施例３〕図３に本発明の第３の実施例
を示す。本実施例は、図３（ａ）に示すように半導体基
板１上のリッジ２の幅を一定とし、リッジ２の間隔を異
ならせたものである。
を示す。本実施例は、図３（ａ）に示すように半導体基
板１上のリッジ２の幅を一定とし、リッジ２の間隔を異
ならせたものである。
【００１８】半導体多層膜の形成、電極及び分離溝の形
成に関しては図３（ｂ）（ｃ）に示すように実施例１と
同様であり、発光波長がλ1〜λ10まで変化する多波長
レーザが矢印に示す方向に得られた。一般には、ピッチ
が大きくなるに従って、発振は長波長側へシフトする。
そのシフト量は、リッジの幅、ピッチ、深さによって変
化する。実際には、１０素子を製造した結果、単一素子
では例えば１．３μｍ，１．５５μｍ，１．６５μｍで
の発振が観測された。また、１０素子の発波長の変化量
が数ｎｍから４００ｎｍまで連続的かつ広範囲にわたる
多波長レーザアレイが実現できた。
成に関しては図３（ｂ）（ｃ）に示すように実施例１と
同様であり、発光波長がλ1〜λ10まで変化する多波長
レーザが矢印に示す方向に得られた。一般には、ピッチ
が大きくなるに従って、発振は長波長側へシフトする。
そのシフト量は、リッジの幅、ピッチ、深さによって変
化する。実際には、１０素子を製造した結果、単一素子
では例えば１．３μｍ，１．５５μｍ，１．６５μｍで
の発振が観測された。また、１０素子の発波長の変化量
が数ｎｍから４００ｎｍまで連続的かつ広範囲にわたる
多波長レーザアレイが実現できた。
【００１９】〔実施例４〕図４に本発明の第４の実施例
を示す。本実施例は、実施例３の半導体基板１のリッジ
２表面に回折格子１１を形成したものである。このよう
にすると、発振波長の制御性を改善し、かつ、単一スペ
クトルで発振させる多波長レーザが実現できる。回折格
子１１の形成方法は、実施例２と同様である。多波長レ
ーザの製作プロセスは、前述した実施例１或いは実施例
３と同様である。 この多波長レーザは、実施例３に比
べて発振波長の制御性が優れており、且つ、スペクトル
が単一である。
を示す。本実施例は、実施例３の半導体基板１のリッジ
２表面に回折格子１１を形成したものである。このよう
にすると、発振波長の制御性を改善し、かつ、単一スペ
クトルで発振させる多波長レーザが実現できる。回折格
子１１の形成方法は、実施例２と同様である。多波長レ
ーザの製作プロセスは、前述した実施例１或いは実施例
３と同様である。 この多波長レーザは、実施例３に比
べて発振波長の制御性が優れており、且つ、スペクトル
が単一である。
【００２０】尚、多波長レーザアレイ素子の製造方法に
ついては、前述した実施例ように基板へのリッジ形成後
の結晶成長法に限らず、基板上に光導波路層を予め形成
した後リッジを形成し、その後発光層以後の半導体多層
膜を形成することによっても、最終的には同じ構造及び
特性が得られるが、この場合には、後述のリッジ上の成
長において光導波層の生成が不要となる利点がある。
ついては、前述した実施例ように基板へのリッジ形成後
の結晶成長法に限らず、基板上に光導波路層を予め形成
した後リッジを形成し、その後発光層以後の半導体多層
膜を形成することによっても、最終的には同じ構造及び
特性が得られるが、この場合には、後述のリッジ上の成
長において光導波層の生成が不要となる利点がある。
【００２１】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本発明によれば高密度に集積化したレーザア
レイが実現され、波長多重伝送システムの飛躍的な発展
が期待される。また、本発明による製造方法は、簡易な
プロセスであり、安価な加入者光源の実現により、光通
信の進展が期待される。
たように、本発明によれば高密度に集積化したレーザア
レイが実現され、波長多重伝送システムの飛躍的な発展
が期待される。また、本発明による製造方法は、簡易な
プロセスであり、安価な加入者光源の実現により、光通
信の進展が期待される。
【図１】同図（ａ）（ｂ）（ｃ）は、本発明の第１の実
施例に係る半導体レーザアレイ素子の製作工程図であ
る。
施例に係る半導体レーザアレイ素子の製作工程図であ
る。
【図２】本発明の第２の実施例に係る半導体レーザアレ
イ素子の製作工程図である。
イ素子の製作工程図である。
【図３】同図（ａ）（ｂ）（ｃ）は、本発明の第３の実
施例に係る半導体レーザアレイ素子の製作工程図であ
る。
施例に係る半導体レーザアレイ素子の製作工程図であ
る。
【図４】本発明の第４の実施例に係る半導体レーザアレ
イ素子の製作工程図である。
イ素子の製作工程図である。
１ 半導体基板 ２ リッジ ３ 発光及び導波層 ４ 埋め込み層 ５ 埋め込み層 ６ クラッド層 ７ コンタクト層 ８ 電極 ９ リード線 １０ 分離溝 １１ 回折格子
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体基板上に形成されたリッジ幅若し
くは隣接するリッジ間隔の異なる複数のリッジ基板上
に、半導体発光層を含む多層の半導体薄膜を設けてなる
ことを特徴とする半導体レーザアレイ素子。 - 【請求項２】 請求項１において、リッジ上に回折格子
を有することを特徴とする半導体レーザアレイ素子。 - 【請求項３】 半導体基板上にリッジ幅若しくは隣接リ
ッジ間隔を形成する工程と、該リッジ基板上に発光層を
含む半導体多層膜を形成する工程とを少なくとも含むこ
とを特徴とする半導体レーザアレイ素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28268392A JPH06132610A (ja) | 1992-10-21 | 1992-10-21 | 半導体レーザアレイ素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28268392A JPH06132610A (ja) | 1992-10-21 | 1992-10-21 | 半導体レーザアレイ素子及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06132610A true JPH06132610A (ja) | 1994-05-13 |
Family
ID=17655702
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28268392A Withdrawn JPH06132610A (ja) | 1992-10-21 | 1992-10-21 | 半導体レーザアレイ素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06132610A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5982799A (en) * | 1994-09-14 | 1999-11-09 | Xerox Corporation | Multiple-wavelength laser diode array using quantum well band filling |
| JP2007096326A (ja) * | 2005-09-29 | 2007-04-12 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | レーザダイオード装置、少なくとも１つのレーザダイオード装置を有するレーザシステムおよび光学式ポンピングレーザ |
| JP2008004743A (ja) * | 2006-06-22 | 2008-01-10 | Sony Corp | 半導体レーザアレイおよび光学装置 |
| JP2008205342A (ja) * | 2007-02-22 | 2008-09-04 | Seiko Epson Corp | 光源装置及びプロジェクタ |
| EP2088651A1 (de) * | 2008-02-11 | 2009-08-12 | TRUMPF Laser GmbH + Co. KG | Diodenlaserstruktur zur Erzeugung von Diodenlaserstrahlung mit faserkopplungsoptimierten Strahlparameterprodukt |
| JP2013197168A (ja) * | 2012-03-16 | 2013-09-30 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ素子、半導体レーザ素子の製造方法、半導体レーザアレイ |
| CN115173220A (zh) * | 2022-07-06 | 2022-10-11 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种多波长激光列阵器件及其制备方法 |
-
1992
- 1992-10-21 JP JP28268392A patent/JPH06132610A/ja not_active Withdrawn
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