JPH0243788A

JPH0243788A - 多波長集積半導体レーザ装置およびその製造方法

Info

Publication number: JPH0243788A
Application number: JP19338088A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Sekiguchi; 芳信関口
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1988-08-04
Filing date: 1988-08-04
Publication date: 1990-02-14

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。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、異なる波長の光を発振する複数種の活性層を
有し、各活性層が独立駆動可能な多波長集積半導体レー
ザ装置およびその製造方法に関する。

〔従来の技術］従来より、多波長集積半導体レーザ装置は例えば光通信
などに利用されており、その製造方法としては、例えば
下記■および■などの方法が知られている。

■、下地層の表面形状に応じて異なる組成の層が形成で
きる三元以上の化合物を用いて、異なる組成の活性層を
所望の位置に形成する製造方法（特開昭５９−１６５４
８７号公報など）。第４図は、このような製造方法によ
り得られるレーザ装置を示す模式的断面図であり、基板
４０１の上の所定位置に組成の異なる各活性層６０ａ、
　６０ｂが形成され、それら活性層を独立駆動するため
の各電極７０ａ、７０ｂが形成されている。

■、１回目の成膜を行ない、その後活性層に達する所望
のエツチングを行ない、その後２回目の成膜を行なうこ
とにより製造する方法（特開昭５７−１５２１８３号公
報など）。第５図は、このような製造方法により得られ
るレーザ装置を示す模式的断面図であり、基板４０１の
上の所定位置にリッジ型等形状の発振波長の異なる各活
性１層８０ａ、　８０ｂ、　８０ｃが形成され、それら
活性層を独立駆動するための各電極９０ａ、　９０ｂ、
　９０ｃが形成されている。

［発明が解決しようとする課題］前記製造方法■においては、活性層の形成に下地形状依
存性を有する化合物しか用いることができず、活性層の
材料および組成に制限があり、波長の制御に限界が有る
。更には、下地層の形状が各活性層によって異なるので
、各活性層の断面形状も当然具なり、それ故に非点収差
、しきい値電流などのレーザ特性が各活性層によって異
なるという欠点が有る。

前記製造方法■においては、活性層に達するエツチング
が必須の工程なので活性層が直接大気やエツチング液に
接触し、活性層の酸化や加工ダメージが生じることがあ
り、またその後２回目の成膜に伴う欠陥の導入が生じる
ことあり、それ故にレーザ特性が各活性層によって異な
る場合があり、またレーザの寿命が短くなる場合がある
。

本発明は、これらの課題を解決するためになされたもの
であり、その目的は、活性層の材料および組成に特別な
制限がなく、各活性層レーザ特性が均一であり、レーザ
の寿命が短くならないような多波長集積半導体レーザの
製造方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］本発明は、（イ）異なる波長の光を発振する複数種の活性層を積層
する過程と、（ロ）該複数種の活性層に達する位置または近傍の位置
まで不純物を拡散することにより、該活性層を独立駆動
するためのキャリア注入領域を形成する過程とを含むこ
とを特徴とする多波長集積半導体レーザ装置の製造方法
およびその方法により製造された多波長集積半導体レー
ザ装置である。

本発明の方法においては、不純物の拡散によってキャリ
ア注入領域を形成するので、例えば第２図に示すように
各活性層を適当な層を介して積層状に形成したプレーナ
ー状態で独立駆動可能である。したがって、第４図に示
したような活性層の組成を同一層内で部分的に変化させ
る必要がなく、第５図に示したようなリッジ型にエツチ
ングする必要もない。それ故に、活性層の材料および組
成に特別な制限がなく、各活性層レーザ特性が均一であ
り、レーザの寿命劣化が生じにくい。

以下、本発明の製造方法を、工程に沿って詳細に説明す
る。

（イ）まず、異なる波長の光を発振する複数種の活性層
を積層状に形成する。

例えば、活性層形成の際の材料、組成、層厚などを適当
に制御することにより、異なる波長の光を発振する複数
種の活性層を形成することができる。その材料、組成、
層厚なとは、所望とする発振波長に応じて適宜決定すれ
ばよく、本発明においては特に限定されるものではない
。

その複数種の活性層は、例えば第２図などに示すように
適当な層（障壁層等）を介して積層状に形成するとよい
。本発明においては、この積層状に形成した活性層はそ
のまま独立駆動可能となるので、前述の第５図に示した
ような活性層のエツチングに起因する問題は生じない。

また、本発明においては、各活性層を各々積層状に形成
するので、前述の第４図に示したような下地形状による
組成の制御をする必要は特になく、それ故に活性層の材
料および組成に制限がなく、各活性層の断面を均一にで
きる。

（ロ）次いで、その複数種の活性層に達する位置または
近傍の位置まで不純物を拡散することにより、該活性層
を独立駆動するためのキャリア注入領域を形成する。

不純物の種類は、各活性層にキャリアの注入を行なうこ
とのできる領域を形成可能な不純物であれば特に限定さ
れず、被拡散部分を構成する材料の種類などに応じて適
宜決定すればよい。例えばＡｌＧａＡｓ系半導体の場合
には、Ｂｅ％Ｚｎ、　Ｇｅ、　Ｓ、　Ｓｉなどを用いる
ことができる。

不純物の拡散は、集束イオンビーム注入法により加速電
圧を変えて、対応する活性層に達する位置または近傍の
位置まで行なう。その近傍の位置は、不純物拡散領域か
ら活性層へとキャリアが良好に注入されるような位置で
あればよい。また、不純物の拡散は、各活性層に対す゛
る拡散領域が接することのないよう、すなわち各活性層
が各々独立駆動可能となるよう行なう。

以上のようにして複数種の活性層と、キャリア注入領域
を形成した後、所望の工程を経て多波長集積半導体レー
ザ装置を完成できる。

所望の工程とは、クラッド層やキャップ層などを形成し
、それらの層に対して再度不純物を拡散する工程である
。

例えば本発明の好ましい一態様として、下記のようなＡ
ｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造方法を挙げることがで
きる。

（イ）適当なブレーナー基板上に複数の活性層と障壁層
を、ブレーナ状面に形成する。

（ロ）そのブレーナ状面の所望の位置に、Ｂｅ等を活性
層に達する位置または近傍の位置まで拡散することによ
り、該活性層を独立駆動するためのキャリア注入領域（
ａ）を形成する。

（ハ）キャリア注入領域（ａ）形成後のブレーナ状面の
上にクラッド層やキャップ層などを形成する。

（ニ）そのクラッド層やキャップ層の所望の位置に、Ｚ
ｎ等をキャリア注入領域（ａ）に達する位置まで拡散し
てキャリア注入領域（ｂ）を形成する。

（ホ）キャリア注入領域（ｂ）に対応する位置に独立電
極を形成する。

以上のような態様の製造方法により、良好なＡｌＧａＡ
ｓ系多波長集積半導体レーザ装置を得ることができる。

このような二回の不純物拡散を行なうことが、制御性の
良い拡散が行なえ、且つ製造工程を簡略化できるという
理由で実用的である。

また上述の態様において、クラット層やキャップ層の形
成および二度目の不純物拡散は、ブレーナ状の面に対し
て行なえるので、良好な結晶成長および不純物拡散が容
易にできる。それに対して、先に述べた従来の方法■に
おいては、エツチング後の面は凹凸状なので、結晶の異
常成長や不純物の偏析などの問題が生じる場合が有る。

以上の説明したような本発明の製造方法により得られる
多波長集積半導体レーザ装置は、例えば光通信などの分
野に有用である。

また、本発明の製造方法により得られる多波長集積半導
体レーザ装置の構成は、以上の製造方法の説明にて明ら
かなように、異なる波長の光を発振する複数種の活性層
および必要な場合には所望の障壁層を有し、且つ該活性
層を独立駆動するためのキャリア注入領域を有し、その
キャリア注入領域は該複数種の活性層に達する位置また
は近傍の位置まで不純物を拡散することにより形成され
たものであることを特徴とする装置である。

［実施例］以下、実施例により、本発明の詳細な説明する。

実施例１まず、第１図に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板７上に、
ｎ型ＧａＡｓ緩衝層６、ｎ型第１クラッド層５を形成し
、その上にｎ−型障壁層３４．３３．３２．３１と、発
振波長の異なるｎ−型またはｕｎｄｏｐｅ活性層４３．
４２．４１とを順次交互に形成した。

次いで、集束イオンビーム注入により、加速電圧を各々
４０ｋＶ、６０ｋＶ、８０ｋＶとして、Ｂｅを幅２　ｐ
ｍのストライプ状にｄｏｓｅ量ｌＸｌ０”程度注入し、
それぞれの活性層に対応したｐ１領域３０３．２０３．
１０３を形成した。

次いで、第２図に示すように、高抵抗第２クラツドＮ２
、高抵抗キャップ層ｌを形成した。その後、５ｉＪ４膜
をマスクとして拡散用窓を形成し、ＺｎＡｓと同時に石
英アンプル内に封入し、ｚｎをＢｅ注入領域３０３．２
０３．１０３に達するまで幅４ｐｍのストライプ状に熱
拡散し、それぞれに対応するｐ＋領域３０２．２０２．
１０２を形成した。次いで、ｎ型共通電極４０１および
ｐ型独立電極３０１．２０１．１０１を形成し、襞間に
よりファブリベロー共振器を形成した。

以上のようにして作製した多波長集積半導体レーザ装置
において、電極１０１と電極４０１との間に順方向電圧
を印加すると、電子は第１クラッド層５から複数の活性
層４３．４２．４１に注入されるが、電子の拡散長に比
べて、活性層４３．４２．４１までの距離は十分短いの
で、電子は各活性層にほぼ均等に注入される。一方、正
孔は、Ｂｅ注入領域から活性層４３．４２．４１の積Ｍ
方向へ注入されるが、正孔の拡散長は短いので、Ｂｅ注
入領域に最も近い活性層４１に正孔の大部分が注入され
る。したがって、電子と正孔の再結合は活性層４１内で
生じ、活性層４１に対応した波長の光（λ１）が発生す
る。同様に、電極２０１．４０１問および電極３０１．
４０１間に順方向電圧を印加することにより、活性層４
２．４３からそれぞれに対応した波長の光（λ２、λ３
）が発生する。

なお、本実施例においては、各層の形成は、分子線エピ
タキシー法（ＭＢＥ法）により行ない、その厚み等は、
表−１に示すようにした。

表−１上記構成で得られる波長は、活性層４３．４２．４１に
対応してそれぞれλ３＝約８８０ｎｍ　、λ、＝約８６
０ｎｍ　、λ３＝約８４０ｎｍであった。

なお、本実施例においては、活性層のＧａとＡ１の組成
を変えて多波長を得たが、活性層の厚さの違いによる量
子準位の違いを利用したものであってもよい。

また、本実施例においては、分子線エピタキシー法（層
形成用）と集束イオンビーム注入法（不純物拡散用）を
用いているので、画法の装置を結合すれば、２回目の成
膜までは真空内で行なうことが可能である。

実施例２実施例１におけるＢｅ拡散工程の後に、第３図に示すよ
うに、ホウ素またはガリウムを全ての活性層を分断する
深さにまで注入することにより、高抵抗領域を５０１．
５０２を形成した以外は実施例１と同様にして多波長集
積半導体レーザ装置を作製した。

本実施例によれば、個々のレーザ間の電気的分離が改善
され、特に、電気的リークによろいクロストークを低減
することが可能である。

［発明の効果］以上説明したように、本発明の製造方法においては、不
純物の拡散によってキャリア注入領域を形成するので、
活性層を積層状に形成した状態のままで独立駆動可能で
あり、それ故に活性層の材料および組成に特別な制限が
なく、各活性層レーザ特性が均一であり、レーザの寿命
が短くならないような多波長集積半導体レーザ装置が得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は実施例１の方法の過程を示す模式
的断面図、第３図は実施例２の方法の過程を示す模式的
断面図、第４図および第５図は従来の方法により得られ
る多波長集積半導体レーザ装置を例示する模式的断面図
である。ｌ・・・高抵抗キャップ層　２・・・高抵抗クラッド層
３１〜３４・・・ｎ型障壁層　　４１〜４３・・・活性
層５・・・ｎ型クラッド層　　６・・・ｐ型緩衝層７・
・・ｎ型基板ｌｏｌ、　２０１．３０１・・・ｐ型独立電極１０２、
２０２．３０２・・・Ｚｎ拡散領域（キャリア注入領域
）１０３．２０３，３０３　・Ｂｅ散領領域キャリア注
入領域）４０１・・・ｎ型共通電極

Claims

【特許請求の範囲】１）（イ）異なる波長の光を発振する複数種の活性層を
積層する過程と、（ロ）該複数種の活性層に達する位置または近傍の位置
まで不純物を拡散することにより、該活性層を独立駆動
するためのキャリア注入領域を形成する過程とを含むこ
とを特徴とする多波長集積半導体レーザ装置の製造方法
。２）請求項１記載の製造方法により作製された多波長集
積半導体レーザ装置。