JPS5956783A - 半導体レ−ザ - Google Patents
半導体レ−ザInfo
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- JPS5956783A JPS5956783A JP16693882A JP16693882A JPS5956783A JP S5956783 A JPS5956783 A JP S5956783A JP 16693882 A JP16693882 A JP 16693882A JP 16693882 A JP16693882 A JP 16693882A JP S5956783 A JPS5956783 A JP S5956783A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
- H01S5/2275—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
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- Optics & Photonics (AREA)
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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
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、化合物半導体を用いた新規な横モードの安定
した、かつ低しきい値のレーザ素子に関するものである
。
した、かつ低しきい値のレーザ素子に関するものである
。
従来例の調成とその問題点
半導体レーザの基本モード化は、光ファイ・く−西信（
ｔこおける広・；１１域、長距離伝送や低歪アナログ変
調等を可能とするためυ′こ不可欠のものである。
ｔこおける広・；１１域、長距離伝送や低歪アナログ変
調等を可能とするためυ′こ不可欠のものである。
そのための発掘モートの制御は、晶初、光の１”ｔｉ失
とむだな再結合を最小にする特定頭載に光エネルギ及び
注入電流をとじ、込める、いわゆる屯ｌ１１（ストライ
プレーザて実現された。その後、各種のストライプレー
ザが開発され現在に至っているが、いずれも、それぞれ
の欠点を有し行だｔ上手ど両足なものである。たとえば
、電極ストライプレーザ等単に電流分布のみ閉じ込めた
場合にはレーザ光は主として利得分布によりストライプ
方向に導かれるが、この利得による導波路作用は不安定
であり、電流を増加してゆくと容易に高次横モート発振
を起し更には電流−光出力特性が歪む場合も多い。
とむだな再結合を最小にする特定頭載に光エネルギ及び
注入電流をとじ、込める、いわゆる屯ｌ１１（ストライ
プレーザて実現された。その後、各種のストライプレー
ザが開発され現在に至っているが、いずれも、それぞれ
の欠点を有し行だｔ上手ど両足なものである。たとえば
、電極ストライプレーザ等単に電流分布のみ閉じ込めた
場合にはレーザ光は主として利得分布によりストライプ
方向に導かれるが、この利得による導波路作用は不安定
であり、電流を増加してゆくと容易に高次横モート発振
を起し更には電流−光出力特性が歪む場合も多い。
これは、これは、電極ストライプレーザが活性層の横方
向に対してキャリア及び光を閉じ込める構造となってい
ないためである。
向に対してキャリア及び光を閉じ込める構造となってい
ないためである。
そこで」二記の欠点をおぎなう試ケとして第１図に示す
ような、埋め込みへテロ調造が作られた。
ような、埋め込みへテロ調造が作られた。
り下に例としてＩ ｎ Ｐ ／ Ｉ ｎＧａＡ ｓ Ｐ
半導体を挙げ説明する。第１図において１はｎ−Ｉ
ｎＰ基板、２Ｈｌｎ−Ｉ ｎ Ｐ第１クラッド層、３Ｉ
ｉＩｎＧａＡｓＰ 活性層（例えは１．３７１ｍ発光
波長和尚）、４はＰ−ＩｎＰ第２クラット層、５はＩｎ
ＧａＡｓＰ（例えば１．０５７ｚ発光波長和尚）キャッ
プ層である。このような４層（苦１告エピタキノ−）−
ルウエーハを、ポトリソグラノイの手段によってマスク
をとりつけ、化学エツチングによって逆メサ状に不用部
分をとりのぞき、第２のエピタキノヤル成長によって、
Ｐ−ＩｎＰ埋込み層６、ｎ−ＩｎＰ埋め込み層７を形成
する。
半導体を挙げ説明する。第１図において１はｎ−Ｉ
ｎＰ基板、２Ｈｌｎ−Ｉ ｎ Ｐ第１クラッド層、３Ｉ
ｉＩｎＧａＡｓＰ 活性層（例えは１．３７１ｍ発光
波長和尚）、４はＰ−ＩｎＰ第２クラット層、５はＩｎ
ＧａＡｓＰ（例えば１．０５７ｚ発光波長和尚）キャッ
プ層である。このような４層（苦１告エピタキノ−）−
ルウエーハを、ポトリソグラノイの手段によってマスク
をとりつけ、化学エツチングによって逆メサ状に不用部
分をとりのぞき、第２のエピタキノヤル成長によって、
Ｐ−ＩｎＰ埋込み層６、ｎ−ＩｎＰ埋め込み層７を形成
する。
このような構造においては、活性層は上下・左右共に、
バンドギャップが大きく屈折率の小さいＩｎＰ層でおお
われ、かつ、活性層幅Ｗ１が２μｍ前後と狭く、横方向
に光及びギヤリアのとじ込め効果があり、横モードの安
定な半導体レーザが得ら力、る。しかるに、上記埋め込
みへテロレーザでは、第１同目のエビクギ／−１−ル成
長において活性層かすでに成長され、これを選択的に、
化学エッチしたり、空気中にさらされる。さらに、この
１、・言出し／ζ活１′１層ｋＬ、第２の埋め込みエピ
タキノヤル成長の際、炉中て高温にさらされ、熱劣化の
危険が伴う。寸だ、電極での電気抵抗を極力減少さぜる
ため（で、第１図のように、Ｗｌ〈Ｖ′Ｊ２であり、エ
ツチングでこの形を形成する際オーバエッチず；？’Ｌ
４−Ｊ、活性層から上はなくなってし丑い、寸だ、エ
ツチングか足りなけれは、Ｗｌか充分狭くならないため
高次モードが発生ずることになる。以］二のよう（／′
Ｃ，Ｓ埋め込みへテロレーザは製造工゛程Ｖこおける不
安定さ、結晶成長過程での本質的な〜結晶性の低下、（
ｊｉｇ作歩留りの低下、等多くの問題点を含Ｘ７でいる
。
バンドギャップが大きく屈折率の小さいＩｎＰ層でおお
われ、かつ、活性層幅Ｗ１が２μｍ前後と狭く、横方向
に光及びギヤリアのとじ込め効果があり、横モードの安
定な半導体レーザが得ら力、る。しかるに、上記埋め込
みへテロレーザでは、第１同目のエビクギ／−１−ル成
長において活性層かすでに成長され、これを選択的に、
化学エッチしたり、空気中にさらされる。さらに、この
１、・言出し／ζ活１′１層ｋＬ、第２の埋め込みエピ
タキノヤル成長の際、炉中て高温にさらされ、熱劣化の
危険が伴う。寸だ、電極での電気抵抗を極力減少さぜる
ため（で、第１図のように、Ｗｌ〈Ｖ′Ｊ２であり、エ
ツチングでこの形を形成する際オーバエッチず；？’Ｌ
４−Ｊ、活性層から上はなくなってし丑い、寸だ、エ
ツチングか足りなけれは、Ｗｌか充分狭くならないため
高次モードが発生ずることになる。以］二のよう（／′
Ｃ，Ｓ埋め込みへテロレーザは製造工゛程Ｖこおける不
安定さ、結晶成長過程での本質的な〜結晶性の低下、（
ｊｉｇ作歩留りの低下、等多くの問題点を含Ｘ７でいる
。
発明の目的
この発明は、上記のような従来からの埋め込みへテロ［
１η造の欠点をなりシ、歩留りのよい、かつ横モードの
制御を可能とした新規なるＤＨレーザ構造の半導体レー
ザを提１比するものである。
１η造の欠点をなりシ、歩留りのよい、かつ横モードの
制御を可能とした新規なるＤＨレーザ構造の半導体レー
ザを提１比するものである。
発明の構成
かかる目的を達成するために、ｎ型結晶基板上に、ｎ型
、Ｐ型、ｎ型の３層のエヒリキ／ヤル層を設け、このエ
ピタキシャル基板上に少なくともｐ ）（ｊ１層土での
厚み以−にの深さに、逆ノサストライブ状に、化学エツ
チング等の手段によ−って、つ工−ハ全加丁し、こＩシ
ｔｉこ、第２の液相エビタキ／ヤル成長によって活性層
、Ｐ型とじ込め層及びＰ型ギャノグ層を成長さぜる。
、Ｐ型、ｎ型の３層のエヒリキ／ヤル層を設け、このエ
ピタキシャル基板上に少なくともｐ ）（ｊ１層土での
厚み以−にの深さに、逆ノサストライブ状に、化学エツ
チング等の手段によ−って、つ工−ハ全加丁し、こＩシ
ｔｉこ、第２の液相エビタキ／ヤル成長によって活性層
、Ｐ型とじ込め層及びＰ型ギャノグ層を成長さぜる。
実施例の説明
；’Ｑ ２図に示すとと（ｎ４１ｉす（００１）ＩｎＰ
基板１１上ＶＣｎ型ＩｎＰ層１２を厚さ４μｍ、Ｐ型Ｉ
ｎＰ層９を厚さ２ＩｔｍＸｎ型ＩｎＰ層１０を厚さ２７
１ｍと、順次、液相エピタキシャル成長させた。次にコ
ノ」二つナエビタキシャルウェーハの（１１０）方向に
１００μｍ間隔のストライプ状にＳｉＣ２全とりつけ、
１ＨＢｒ：１ＨＮＯ３：５Ｈ２０からなるエツチング液
を月１いて選択的Ｖこ逆メサ状に不用の部分をとりのぞ
いた。この様子を第３図に示す。上記エツチング液の使
用によって第３図における角度θは約６５°すなわちエ
ッチ面は（１１１）となる。
基板１１上ＶＣｎ型ＩｎＰ層１２を厚さ４μｍ、Ｐ型Ｉ
ｎＰ層９を厚さ２ＩｔｍＸｎ型ＩｎＰ層１０を厚さ２７
１ｍと、順次、液相エピタキシャル成長させた。次にコ
ノ」二つナエビタキシャルウェーハの（１１０）方向に
１００μｍ間隔のストライプ状にＳｉＣ２全とりつけ、
１ＨＢｒ：１ＨＮＯ３：５Ｈ２０からなるエツチング液
を月１いて選択的Ｖこ逆メサ状に不用の部分をとりのぞ
いた。この様子を第３図に示す。上記エツチング液の使
用によって第３図における角度θは約６５°すなわちエ
ッチ面は（１１１）となる。
なお８ば５ＩＯ２酸化膜マスクである。ここで重要なの
（徒、活性層成長層、わずかＶこ未飽和溶液ＶこふオＬ
させることによって活性層の一部をとりのぞくことであ
る。すなわち、逆メサ状のウェー・・−Ｌに活性層を液
相エビタキ７ヤル成長すると、メザの平 周辺部で（ｄｌその他の中相な部分に比へきわめて成長
速度が速く、この」＝うな成長層を、未飽和溶液にふれ
さぜると、メザ周辺部の厚い部分のみを残し、他の部分
をとりのそくことがきわめて容易におこなえる。このよ
うにして形成された活性層は、従来のような薄板状のも
のから、三角柱状のものとなり２１回折によるビーム広
がり角を小さくするとともに、発光スポットをほぼ円形
とし、きわめて安定な措モードの発振を（ｒする／こめ
の構造となりうる。
（徒、活性層成長層、わずかＶこ未飽和溶液ＶこふオＬ
させることによって活性層の一部をとりのぞくことであ
る。すなわち、逆メサ状のウェー・・−Ｌに活性層を液
相エビタキ７ヤル成長すると、メザの平 周辺部で（ｄｌその他の中相な部分に比へきわめて成長
速度が速く、この」＝うな成長層を、未飽和溶液にふれ
さぜると、メザ周辺部の厚い部分のみを残し、他の部分
をとりのそくことがきわめて容易におこなえる。このよ
うにして形成された活性層は、従来のような薄板状のも
のから、三角柱状のものとなり２１回折によるビーム広
がり角を小さくするとともに、発光スポットをほぼ円形
とし、きわめて安定な措モードの発振を（ｒする／こめ
の構造となりうる。
このような活性層を、さらに、Ｐ型とじ込め層、Ｐ型キ
ャップ層を形成して、レーザ素子用エピタキンヤルウエ
ーハとする。このように加工されたウェーハを第２の液
相エピタキシャル成長に」＝って寸ずｎ型の活性層１５
をとりつける。この除、活性層１５は、第４図に示すご
とく平坦部Ａと角部Ｂとでは、厚みが著しく異なる。本
実癩例においてはＩｎ２．ｊ９に対してＡｓを４．６４
ａ Ｌｍ％、Ｇａを０．８３ａｔｍ％Ｐを０．１４ａｔ
ｍ％からなる溶液を用い成長開始温度６４０℃より０．
５℃／ｒｒｕｎの降品速度で３秒の成長を行ったところ
、第４図に示す平坦部Ａにおいては、厚みが約０．２７
層ｍであったが角部Ｂに本・ける最も厚い部分Ｈ１０，
６５７１ｍとなった。
ャップ層を形成して、レーザ素子用エピタキンヤルウエ
ーハとする。このように加工されたウェーハを第２の液
相エピタキシャル成長に」＝って寸ずｎ型の活性層１５
をとりつける。この除、活性層１５は、第４図に示すご
とく平坦部Ａと角部Ｂとでは、厚みが著しく異なる。本
実癩例においてはＩｎ２．ｊ９に対してＡｓを４．６４
ａ Ｌｍ％、Ｇａを０．８３ａｔｍ％Ｐを０．１４ａｔ
ｍ％からなる溶液を用い成長開始温度６４０℃より０．
５℃／ｒｒｕｎの降品速度で３秒の成長を行ったところ
、第４図に示す平坦部Ａにおいては、厚みが約０．２７
層ｍであったが角部Ｂに本・ける最も厚い部分Ｈ１０，
６５７１ｍとなった。
厚みの比Ｂ／Ａば、第３図におけるエツチング角θが５
５０のとき最も大きかった。なお、この成長層の組成は
ＩｎＯ，７４Ｇａ０．２６ ＡＳＯ，５７ＰＯ，４３で
ある。
５０のとき最も大きかった。なお、この成長層の組成は
ＩｎＯ，７４Ｇａ０．２６ ＡＳＯ，５７ＰＯ，４３で
ある。
このような成長層を形成したあと、Ｉｎ２．９に対して
Ａｓを約２ａｔｍ％含む溶液に２秒間接触さぜ／こ。こ
の溶液に接触しメルトバックすることによって第Ｓ図に
示すように、活性層平坦部へはとり去られ角部Ｂにのみ
活性層１５′を残すことかできる。内かられかるように
、この活性層１５′の形状に［、はぼ三角形となってい
る。この部分の拡大図の例を第６図に示した。ａは約０
、８ ／Ｉ ｍ、ｂは約Ｏ０５７ｒｍである。活性層
をメルトバックによって順次Ｐ−ＩｎＰ層１３ 、Ｐ
Ｉ ｎ、ｏ 、 ８９ Ｇａ ｏ 、 １１ Ａ Ｓ
ｏ 、２３ＰＯ，７□層１４を成長させ第７図に示す
ようなウェーハをイ尋た。
Ａｓを約２ａｔｍ％含む溶液に２秒間接触さぜ／こ。こ
の溶液に接触しメルトバックすることによって第Ｓ図に
示すように、活性層平坦部へはとり去られ角部Ｂにのみ
活性層１５′を残すことかできる。内かられかるように
、この活性層１５′の形状に［、はぼ三角形となってい
る。この部分の拡大図の例を第６図に示した。ａは約０
、８ ／Ｉ ｍ、ｂは約Ｏ０５７ｒｍである。活性層
をメルトバックによって順次Ｐ−ＩｎＰ層１３ 、Ｐ
Ｉ ｎ、ｏ 、 ８９ Ｇａ ｏ 、 １１ Ａ Ｓ
ｏ 、２３ＰＯ，７□層１４を成長させ第７図に示す
ようなウェーハをイ尋た。
このウェー・・より５１０２酸化膜８をとりばずし第８
図のように成長層０ＩＩＩＶｃ Ａｕ−Ｚｎ ５％オー
ミック電極１６をとりつけ、基板ｆｌｉｌＫ Ａｕ−３
ｎ １０％オーミック電、極１７をとりつけた。このよ
うなウェートより共振器長約３００μｍ幅２００μｍの
チップにへき開によって切り出し、ＡｕメッキしたＣｕ
−・ノダーにＩｎによってマウントした。このような素
子のＡｕ−Ｚｎ側に」−９基板仙］を−とじて電流を流
すと常温に２いてしきい値２０ｍ Ａで、波長１．２９
μｍの発振を示した。２５ｍＡ以上においては、縦及び
措モード共に屯−となった。さらにビーム広がり角は、
通電方向に垂直、直角ともに約２００でありきわめて円
形に近いものであった。
図のように成長層０ＩＩＩＶｃ Ａｕ−Ｚｎ ５％オー
ミック電極１６をとりつけ、基板ｆｌｉｌＫ Ａｕ−３
ｎ １０％オーミック電、極１７をとりつけた。このよ
うなウェートより共振器長約３００μｍ幅２００μｍの
チップにへき開によって切り出し、ＡｕメッキしたＣｕ
−・ノダーにＩｎによってマウントした。このような素
子のＡｕ−Ｚｎ側に」−９基板仙］を−とじて電流を流
すと常温に２いてしきい値２０ｍ Ａで、波長１．２９
μｍの発振を示した。２５ｍＡ以上においては、縦及び
措モード共に屯−となった。さらにビーム広がり角は、
通電方向に垂直、直角ともに約２００でありきわめて円
形に近いものであった。
なお上記実施例ではＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓＰについて述
べたが、ＧａＡｓやＧａＡ４Ａｓ系でも可能である。
べたが、ＧａＡｓやＧａＡ４Ａｓ系でも可能である。
発明の効果
以上述べたように、本発明の半導体レーザば、低しきい
値でかつモードが安定しており、ビームの広がり角が小
さいという効果がある。
値でかつモードが安定しており、ビームの広がり角が小
さいという効果がある。
第１図は従来の一実施例の埋め込みレーザの構成図、第
２図から第８図は本発明の一実施における°１′導体レ
ーザの構造と製造工程を示す図である。 ８ ・・・−Ｓ ｉ ０２層、９−− Ｐ型ＩｎＰ層
、１０・−ｎ ７Ｖリ ＩｎＰ 層、 １ １−
ｎ ７９ｐ ＩｎＰ 基４反、 １２・・・＝
・ｎ型ＩｎＰ層、１３−川−Ｐ −Ｉ ｎＰ層、１４・
・Ｐ、Ｉｎ０．８９ ”Ｏ，Ｎ ＡＳＯ，２５Ｐ
Ｏ，７７層、１５−＝・・・ｎノ１りの活性層。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はが１名第１
図 第３図 第４図 第５図 第６図
２図から第８図は本発明の一実施における°１′導体レ
ーザの構造と製造工程を示す図である。 ８ ・・・−Ｓ ｉ ０２層、９−− Ｐ型ＩｎＰ層
、１０・−ｎ ７Ｖリ ＩｎＰ 層、 １ １−
ｎ ７９ｐ ＩｎＰ 基４反、 １２・・・＝
・ｎ型ＩｎＰ層、１３−川−Ｐ −Ｉ ｎＰ層、１４・
・Ｐ、Ｉｎ０．８９ ”Ｏ，Ｎ ＡＳＯ，２５Ｐ
Ｏ，７７層、１５−＝・・・ｎノ１りの活性層。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はが１名第１
図 第３図 第４図 第５図 第６図
Claims (2)
- （１）（００１）基板面上に第１のエピタキシャル成長
層を堆積し、該基板上の一部に、（１１１）面を構成し
、（Ｏ○り基板面と（１１１ン面となす角部に、活性層
を埋め込んだことを特徴とする半導体レーザ。 - （２）上記エヒリキシャル層は、ｎ型半導体によつザ０
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16693882A JPS5956783A (ja) | 1982-09-25 | 1982-09-25 | 半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16693882A JPS5956783A (ja) | 1982-09-25 | 1982-09-25 | 半導体レ−ザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5956783A true JPS5956783A (ja) | 1984-04-02 |
| JPS6347356B2 JPS6347356B2 (ja) | 1988-09-21 |
Family
ID=15840427
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16693882A Granted JPS5956783A (ja) | 1982-09-25 | 1982-09-25 | 半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5956783A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6254987A (ja) * | 1985-09-04 | 1987-03-10 | Hitachi Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
| JPH08307010A (ja) * | 1996-04-22 | 1996-11-22 | Hitachi Ltd | 半導体レーザ |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63214779A (ja) * | 1987-03-03 | 1988-09-07 | Mita Ind Co Ltd | 現像剤供給機構 |
-
1982
- 1982-09-25 JP JP16693882A patent/JPS5956783A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6254987A (ja) * | 1985-09-04 | 1987-03-10 | Hitachi Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
| JPH08307010A (ja) * | 1996-04-22 | 1996-11-22 | Hitachi Ltd | 半導体レーザ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6347356B2 (ja) | 1988-09-21 |
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