JPS595690A - 半導体レ−ザ - Google Patents
半導体レ−ザInfo
- Publication number
- JPS595690A JPS595690A JP11419082A JP11419082A JPS595690A JP S595690 A JPS595690 A JP S595690A JP 11419082 A JP11419082 A JP 11419082A JP 11419082 A JP11419082 A JP 11419082A JP S595690 A JPS595690 A JP S595690A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- type inp
- mesa stripe
- active layer
- substrate
- 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
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Classifications
-
- 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
- H01S5/2277—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching double channel planar buried heterostructure [DCPBH] laser
Landscapes
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- Electromagnetism (AREA)
- 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】
本発明は活性層の周囲を活性層よりもエネルギーギャッ
プが大きく、かつ屈折率の小さな半導体材料で埋め込ん
だ埋め込みへテロ構造半導体レーザ、特に高光出力動作
特性の改善された埋め込みへテロ構造半導体レーザに関
する。
プが大きく、かつ屈折率の小さな半導体材料で埋め込ん
だ埋め込みへテロ構造半導体レーザ、特に高光出力動作
特性の改善された埋め込みへテロ構造半導体レーザに関
する。
埋め込みへテロ構造半導体レーザ(BH−LD)は低い
発振しきい値電流、安定化された発振横モード、高温動
作可能などの優れた特性を有しているため、光フアイバ
通信用光源として注目を集めている。本願の発明者らは
特願昭56−166666に示した様に2本のほぼ平行
な溝にはさまれて形成された発光再結合する活性層を含
むメサストライプの周囲で確実に電流ブロック層を形成
することのできるBH−LDを発明した。このBH−L
Dは、温度特性に優れ、種々の基板処理過程でのダメー
ジを受けることが少なく製造歩留りの向上したものであ
る。ところでこの例のBH−LDに限らず、一般にBH
−LDにおいては、もれ電流は完全に無くすことのでき
ない課題である。前述のBH−LDも他のタイプのBH
−LDも一般に、半導体のp−n−p−n電流ブロック
構造をもちいて、もれ電流を可能な限り低減しようとし
ている。しかしながら、片面光出力59mW以上の大光
出力動作をさせようとすると、埋め込み活性層のわきを
流れるもれ電流も大きくなる。するとこのもれ電流が前
述のp−rl−p−n 電流ブロック構造におけるゲ
ート電流となり、電流ブロック構造がブレークダウンを
起こすようになる。それに伴なって光出力も急激に飽和
してしまい、いくら注入電流をふやしても、活性層に有
効に注入されずに高い光出力を得ることができなくなる
。この様な高出力動作特性を改善するために活性層上部
以外を絶縁膜でおおったり、あるいは活性層上部のみを
不純物拡散して、いわゆるブレーナ・ストライプ構造と
する試みがなされているが、電極形成が難かしく信頼性
lこ乏しかったり、また内部の電流ブロック構造が有効
に機能しなくなると、電流が基板側に大きく拡がってし
まうようになる。すなわち、これまでのBH−LDでは
、活性層付近の電流ブロック構造に対し、成長層表面側
に電流狭さく機構を有していたので、いったん活性層周
辺のp−n−p−n 電流ブロック構造が有効に働か
なくなると、急激に光出力の飽和を起こしてしまう。こ
のようなことを防ぐには、活性層よりも基板側に別の電
流ブロック機構を形成しておけばよいわけである。
発振しきい値電流、安定化された発振横モード、高温動
作可能などの優れた特性を有しているため、光フアイバ
通信用光源として注目を集めている。本願の発明者らは
特願昭56−166666に示した様に2本のほぼ平行
な溝にはさまれて形成された発光再結合する活性層を含
むメサストライプの周囲で確実に電流ブロック層を形成
することのできるBH−LDを発明した。このBH−L
Dは、温度特性に優れ、種々の基板処理過程でのダメー
ジを受けることが少なく製造歩留りの向上したものであ
る。ところでこの例のBH−LDに限らず、一般にBH
−LDにおいては、もれ電流は完全に無くすことのでき
ない課題である。前述のBH−LDも他のタイプのBH
−LDも一般に、半導体のp−n−p−n電流ブロック
構造をもちいて、もれ電流を可能な限り低減しようとし
ている。しかしながら、片面光出力59mW以上の大光
出力動作をさせようとすると、埋め込み活性層のわきを
流れるもれ電流も大きくなる。するとこのもれ電流が前
述のp−rl−p−n 電流ブロック構造におけるゲ
ート電流となり、電流ブロック構造がブレークダウンを
起こすようになる。それに伴なって光出力も急激に飽和
してしまい、いくら注入電流をふやしても、活性層に有
効に注入されずに高い光出力を得ることができなくなる
。この様な高出力動作特性を改善するために活性層上部
以外を絶縁膜でおおったり、あるいは活性層上部のみを
不純物拡散して、いわゆるブレーナ・ストライプ構造と
する試みがなされているが、電極形成が難かしく信頼性
lこ乏しかったり、また内部の電流ブロック構造が有効
に機能しなくなると、電流が基板側に大きく拡がってし
まうようになる。すなわち、これまでのBH−LDでは
、活性層付近の電流ブロック構造に対し、成長層表面側
に電流狭さく機構を有していたので、いったん活性層周
辺のp−n−p−n 電流ブロック構造が有効に働か
なくなると、急激に光出力の飽和を起こしてしまう。こ
のようなことを防ぐには、活性層よりも基板側に別の電
流ブロック機構を形成しておけばよいわけである。
本発明の目的は、製造歩留りが高く、高光出力動作特性
の改善されたBH−LDを提供することにある。
の改善されたBH−LDを提供することにある。
本発明による半導体レーザの構成は半導体基板上に少な
くとも活性層を含む半導体多層膜を積層させた多層膜構
造半導体ウェファに、前記活性層よりも深く形成された
2本の平行な溝によってはさまれたメサストライプを形
成した後埋め込み成長してなる埋め込みへテロ構造半導
体レーザにおいて、前記多層膜構造半導体ウェファが、
少なくとも前記メサストライプ周辺を除いて、異なる導
電型の半導体層が交互に積層された電流ブロック構造を
有することを特徴としている。
くとも活性層を含む半導体多層膜を積層させた多層膜構
造半導体ウェファに、前記活性層よりも深く形成された
2本の平行な溝によってはさまれたメサストライプを形
成した後埋め込み成長してなる埋め込みへテロ構造半導
体レーザにおいて、前記多層膜構造半導体ウェファが、
少なくとも前記メサストライプ周辺を除いて、異なる導
電型の半導体層が交互に積層された電流ブロック構造を
有することを特徴としている。
以下、実施例を示す図面を用いて本発明を説明する。
第1図は本発明の第1の実施例であるBH−LDの製造
工程を示す概略図を示す。このようなりH−LDを得る
にはまず図中(1)に示したように(100)n−In
P基板101に< 011 > 方向に平行にメサスト
ライプ102を形成する。このメサストライプ102は
幅10μm1深ざ肛μm 程度とすればよい。
工程を示す概略図を示す。このようなりH−LDを得る
にはまず図中(1)に示したように(100)n−In
P基板101に< 011 > 方向に平行にメサスト
ライプ102を形成する。このメサストライプ102は
幅10μm1深ざ肛μm 程度とすればよい。
これは通常のフォトリングラフィの手法と化学上、チン
グ法により容易に形成できる。このメサストライプ10
2が形成されたn−InP基板101 上に液相エピタ
キシャル法(LPE法)lc上ヨリp−1nP層103
、n−InPクラッド層104、発振波長1.3μmに
相当するノンドープIno72 Gao、zs A50
.6IP0.39 活性層105、p−InPクラッ
ド層106を順次積層させる。この際p−InP層10
3 はメサストライプ102の上面には成長しないよう
にする。このようなことは液相成長の特徴のひとつであ
り、メサストライプの側面の成長が速いためにメサ上面
付近ではP原子が少なくなり、溶液の過飽和度が小さく
なるために生じる。実際にはこのよう番こして素子を作
製したが、他ζこも例えばp−1nP層103を成長し
た後、過飽和度のきわめて小さな溶液を用い゛Cメサス
トライプ102の上面を軽くメルトバックするよっにす
ればメサ上面にもp−InP層103が積層した場合で
も所望の半導体ウェファが得られる。またそれぞれの半
導体層の厚さはn −InPクラッド層104は3 a
m 、 In O,72Gao2s ASo、61P0
39活性層105は0.15μm、 p−InPクラッ
ド層106は1μm程度である。次にこのようにして得
た半導体ウェファに第1図(2)に示した様にメサエッ
チングを行なう。この際2本の幅10μm1深さ3μm
程度のエツチング溝107,108およびそれらによっ
てはさまれるメサストライプ109を形成する。メサス
トライプ109は(011>方向に平行で、メサストラ
イプ109ははじめのメサ102の上部に位置するよう
lこする。このよ゛うにしてメサストライプ109を形
成した半導体ウェファに埋め込み成長を行ない所望のB
1−1−LDを得る。埋め込み成長lコおいてはp −
I nP 電流ブロック層110. n −InP電流
電流ブラフ111をいずれもメサストライプ109の上
面のみを除いて積層する。さらにp−InP埋め込み層
112、発光波長13μn1 に相当するp−Ino
7z Gao28AS0.61 Po、39電極層11
3を全面にわたって積層し、最後に電極形成を行なう。
グ法により容易に形成できる。このメサストライプ10
2が形成されたn−InP基板101 上に液相エピタ
キシャル法(LPE法)lc上ヨリp−1nP層103
、n−InPクラッド層104、発振波長1.3μmに
相当するノンドープIno72 Gao、zs A50
.6IP0.39 活性層105、p−InPクラッ
ド層106を順次積層させる。この際p−InP層10
3 はメサストライプ102の上面には成長しないよう
にする。このようなことは液相成長の特徴のひとつであ
り、メサストライプの側面の成長が速いためにメサ上面
付近ではP原子が少なくなり、溶液の過飽和度が小さく
なるために生じる。実際にはこのよう番こして素子を作
製したが、他ζこも例えばp−1nP層103を成長し
た後、過飽和度のきわめて小さな溶液を用い゛Cメサス
トライプ102の上面を軽くメルトバックするよっにす
ればメサ上面にもp−InP層103が積層した場合で
も所望の半導体ウェファが得られる。またそれぞれの半
導体層の厚さはn −InPクラッド層104は3 a
m 、 In O,72Gao2s ASo、61P0
39活性層105は0.15μm、 p−InPクラッ
ド層106は1μm程度である。次にこのようにして得
た半導体ウェファに第1図(2)に示した様にメサエッ
チングを行なう。この際2本の幅10μm1深さ3μm
程度のエツチング溝107,108およびそれらによっ
てはさまれるメサストライプ109を形成する。メサス
トライプ109は(011>方向に平行で、メサストラ
イプ109ははじめのメサ102の上部に位置するよう
lこする。このよ゛うにしてメサストライプ109を形
成した半導体ウェファに埋め込み成長を行ない所望のB
1−1−LDを得る。埋め込み成長lコおいてはp −
I nP 電流ブロック層110. n −InP電流
電流ブラフ111をいずれもメサストライプ109の上
面のみを除いて積層する。さらにp−InP埋め込み層
112、発光波長13μn1 に相当するp−Ino
7z Gao28AS0.61 Po、39電極層11
3を全面にわたって積層し、最後に電極形成を行なう。
このようにして得たBH−LDにおいて室温でのCW発
振しきい値電流20 mA 、微分量子効率60チ、片
面からの光出力5QmW以上までI−L特性の直線性の
よい素子が再現性よく得られた。この第1の実施例にお
いては埋め込み成長段階で形成されるp−InP電流電
流ブタ22層110−InP電流電流ブラフ2層111
にあらかじめp−InP層103によって構成される電
流ブロック層構造を素子内部に形成した。これによって
BH−LDのもれ電流は大幅に減少し、大出力動作がき
わめて再現性よく得られるようになった。すなわち活性
層付近の電流ブロック層構造に対し、活性層よりも基板
側に電流ブロック層構造を形成したために大電流注入時
のもれ電流を大幅に減らすことができ、BH−LDの大
出力動作が可能となった。
振しきい値電流20 mA 、微分量子効率60チ、片
面からの光出力5QmW以上までI−L特性の直線性の
よい素子が再現性よく得られた。この第1の実施例にお
いては埋め込み成長段階で形成されるp−InP電流電
流ブタ22層110−InP電流電流ブラフ2層111
にあらかじめp−InP層103によって構成される電
流ブロック層構造を素子内部に形成した。これによって
BH−LDのもれ電流は大幅に減少し、大出力動作がき
わめて再現性よく得られるようになった。すなわち活性
層付近の電流ブロック層構造に対し、活性層よりも基板
側に電流ブロック層構造を形成したために大電流注入時
のもれ電流を大幅に減らすことができ、BH−LDの大
出力動作が可能となった。
第2図は本発明の第2の実施例を示す。この場合、第1
の実施例と異なるのはp−InP層103をエピタキシ
ャル成長前に不純物拡散によって形成した点である。す
なわちn−1nP基板101上に選択的に不純物拡散を
行ないp−InP層103を形成した後に半導体多層膜
を積層させる。メサストライプ109は第1の実施例の
場合と同様にp−InP層103が形成された以外の部
分に形成する。第1の実施例においてはn−、InP基
板101上に形成した幅の広いメサストライプ102以
外に選択的にp−InP層103をエピタキシャル成長
させたわけだが、この第2の実施例においては選択拡散
法を用いたので、製造の容易さはさらに向上した。この
第2の実施例においても、活性層に対して、その両わき
のほかに、さらに基板内部に電流ブロック層構造を形成
したことによりBH−LDの大出力動作が容易に得られ
るようになった。この場合にも第1の実施例で示したの
と同程度の特性のBH−LDが歩留りよく得られた。
の実施例と異なるのはp−InP層103をエピタキシ
ャル成長前に不純物拡散によって形成した点である。す
なわちn−1nP基板101上に選択的に不純物拡散を
行ないp−InP層103を形成した後に半導体多層膜
を積層させる。メサストライプ109は第1の実施例の
場合と同様にp−InP層103が形成された以外の部
分に形成する。第1の実施例においてはn−、InP基
板101上に形成した幅の広いメサストライプ102以
外に選択的にp−InP層103をエピタキシャル成長
させたわけだが、この第2の実施例においては選択拡散
法を用いたので、製造の容易さはさらに向上した。この
第2の実施例においても、活性層に対して、その両わき
のほかに、さらに基板内部に電流ブロック層構造を形成
したことによりBH−LDの大出力動作が容易に得られ
るようになった。この場合にも第1の実施例で示したの
と同程度の特性のBH−LDが歩留りよく得られた。
なお、本発明の2つの実施例においては、いずれもIn
Pを基板とし、それに格子整合のとれたIn5−z G
as Asy Pl−1層を活性層とした波長1μm帯
の素子を示したが用いる半導体材料はもちろんこれに限
るものでなく、可視光領域の半導体材料、あるいは波長
2μm前後の波長領域の半導体材料であっても、もちろ
ん差しつかえない。半導体の導電型についてもn型基板
を用いたが、p型基板を用いて他の半導体層の導電型を
すべて逆転させてもよいし、さらに電流ブロック層はp
−n 接合による電流ブロック作用を基本構成したが
、i層あるいはアモルファス半導体層を電流ブロック層
として構成してもかまわない。実施例においては単純な
りH−LD構造を示したが、単一モード化LDとして回
折格子を用いたDFB−BH−LD、DBR−BH−L
Dlさらにモニタ用FD、 ドライバ用FET。
Pを基板とし、それに格子整合のとれたIn5−z G
as Asy Pl−1層を活性層とした波長1μm帯
の素子を示したが用いる半導体材料はもちろんこれに限
るものでなく、可視光領域の半導体材料、あるいは波長
2μm前後の波長領域の半導体材料であっても、もちろ
ん差しつかえない。半導体の導電型についてもn型基板
を用いたが、p型基板を用いて他の半導体層の導電型を
すべて逆転させてもよいし、さらに電流ブロック層はp
−n 接合による電流ブロック作用を基本構成したが
、i層あるいはアモルファス半導体層を電流ブロック層
として構成してもかまわない。実施例においては単純な
りH−LD構造を示したが、単一モード化LDとして回
折格子を用いたDFB−BH−LD、DBR−BH−L
Dlさらにモニタ用FD、 ドライバ用FET。
トランジスタ等を複号化したBH−LDでも本発明は適
用できる。
用できる。
本発明の特徴はBH−LDにおいて、活性層の両わき、
あるいはその周辺に形成された電流ブロック層の他に、
活性層よりもさらに基板に近い側に電流ブロック層構造
を形成したことである。これによって2重の電流ブロッ
ク層構造が形成されることになったわけで、特に大電流
注入時に活性層の両わきを流れるもれ電流が大幅に減少
した。したがってBH−LDの高出力動作が従来型と比
べてずっと容易になり、特性歩留りも向上した。
あるいはその周辺に形成された電流ブロック層の他に、
活性層よりもさらに基板に近い側に電流ブロック層構造
を形成したことである。これによって2重の電流ブロッ
ク層構造が形成されることになったわけで、特に大電流
注入時に活性層の両わきを流れるもれ電流が大幅に減少
した。したがってBH−LDの高出力動作が従来型と比
べてずっと容易になり、特性歩留りも向上した。
第1図は本発明の第1の実施例であるB1−1−LDの
製造工程を示すための概略図、第2図は第2の実施例で
あるBH−LDの断面図である。図中、101はn−I
nP基板、102はメサストライプ、103はp−In
P層、104はn−InPクラッド層、105はIno
、yz Gao、zs ASQ、61 Po、39 活
性層、106はp−InPクラッド層、107,108
はエツチング溝、109は活性層を含むメサストライプ
、110はp−1nPil;流プロ、り層、111はn
−1nP電流ブロック層、112はp−InP埋め込み
層、113はp−In0.72Gao2s ASo、6
1 Po、39 電極層をそれぞれあられす。
製造工程を示すための概略図、第2図は第2の実施例で
あるBH−LDの断面図である。図中、101はn−I
nP基板、102はメサストライプ、103はp−In
P層、104はn−InPクラッド層、105はIno
、yz Gao、zs ASQ、61 Po、39 活
性層、106はp−InPクラッド層、107,108
はエツチング溝、109は活性層を含むメサストライプ
、110はp−1nPil;流プロ、り層、111はn
−1nP電流ブロック層、112はp−InP埋め込み
層、113はp−In0.72Gao2s ASo、6
1 Po、39 電極層をそれぞれあられす。
Claims (1)
- 半導体基板上に少なくとも活性層を含む半導体多層膜を
積層させた多層膜構造半導体ウェファに、前記活性層よ
りも深く形成された2本の平行な溝によってはさまれた
メサストライプを形成した後埋め込み成長してなる埋め
込みへテロ構造半導体具なる導電型の半導体層が交互に
積層された電流ブロック構造を有することを特徴とする
埋め込みへテロ構造半導体レーザ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11419082A JPS595690A (ja) | 1982-07-01 | 1982-07-01 | 半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11419082A JPS595690A (ja) | 1982-07-01 | 1982-07-01 | 半導体レ−ザ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS595690A true JPS595690A (ja) | 1984-01-12 |
Family
ID=14631448
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11419082A Pending JPS595690A (ja) | 1982-07-01 | 1982-07-01 | 半導体レ−ザ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS595690A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020241236A1 (ja) * | 2019-05-31 | 2020-12-03 | 住友電装株式会社 | 配線部材 |
-
1982
- 1982-07-01 JP JP11419082A patent/JPS595690A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020241236A1 (ja) * | 2019-05-31 | 2020-12-03 | 住友電装株式会社 | 配線部材 |
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