JPH0325037B2 - - Google Patents
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- JPH0325037B2 JPH0325037B2 JP59160897A JP16089784A JPH0325037B2 JP H0325037 B2 JPH0325037 B2 JP H0325037B2 JP 59160897 A JP59160897 A JP 59160897A JP 16089784 A JP16089784 A JP 16089784A JP H0325037 B2 JPH0325037 B2 JP H0325037B2
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- split
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- gaalas
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- 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
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
- H01S5/18305—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] with emission through the substrate, i.e. bottom emission
-
- 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
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- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
- H01S5/18308—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] having a special structure for lateral current or light confinement
-
- 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
- H01S5/2205—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 comprising special burying or current confinement layers
- H01S5/2222—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 comprising special burying or current confinement layers having special electric properties
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
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- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、GaAs／GaAlAs埋め込み型面発光
レーザ発振装置の製造方法に関し、特にクラツド
層の面積に対し活性層の面積を小さくした構造を
とることと、pn接合の逆バイアスを利用する電
流狭窄層を再現性よく確実に形成することによ
り、発振しきい値電流の低減を可能にした
GaAs／GaAlAs埋め込み型面発光レーザ発振装
置の製造方法に関する。
レーザ発振装置の製造方法に関し、特にクラツド
層の面積に対し活性層の面積を小さくした構造を
とることと、pn接合の逆バイアスを利用する電
流狭窄層を再現性よく確実に形成することによ
り、発振しきい値電流の低減を可能にした
GaAs／GaAlAs埋め込み型面発光レーザ発振装
置の製造方法に関する。
〔従来の技術〕
第２図は、従来の面発光レーザの１例を示した
ものである。図中、１はｎ形GaAs基板、２はｎ
形GaAlAsクラツド層、３はGaAs活性層、４は
ｐ形GaAlAsクラツド層、５は反射表面、６は電
極、７は鏡面電極、８は電流、９は活性領域、１
０は光共振経路、１１はレーザ光を表わす。
ものである。図中、１はｎ形GaAs基板、２はｎ
形GaAlAsクラツド層、３はGaAs活性層、４は
ｐ形GaAlAsクラツド層、５は反射表面、６は電
極、７は鏡面電極、８は電流、９は活性領域、１
０は光共振経路、１１はレーザ光を表わす。
図示の装置は、電極６および鏡面電極７の間に
所定のレベル以上の電流８を流すことにより、
GaAs活性層３に活性領域９を生成させ、反射表
面５と鏡面電極７との間にフアブリペロー共振器
を形成させている。その結果、光共振経路１０に
したがつて光共振が生じ、レーザ光１１が放射さ
れるものである。
所定のレベル以上の電流８を流すことにより、
GaAs活性層３に活性領域９を生成させ、反射表
面５と鏡面電極７との間にフアブリペロー共振器
を形成させている。その結果、光共振経路１０に
したがつて光共振が生じ、レーザ光１１が放射さ
れるものである。
上記例示した従来の面発光レーザでは、利得領
域が活性層の厚みの長さしかないため、発振しき
い値電流密度が高くなり、またｐ形クラツド層で
の電流広がりおよび活性層での小数キヤリアの拡
散による発振に寄与しない漏れ電流が多いため
に、しきい値電流が高くなり、熱の発生などによ
つて室温連続動作が困難であるという問題点があ
つた。
域が活性層の厚みの長さしかないため、発振しき
い値電流密度が高くなり、またｐ形クラツド層で
の電流広がりおよび活性層での小数キヤリアの拡
散による発振に寄与しない漏れ電流が多いため
に、しきい値電流が高くなり、熱の発生などによ
つて室温連続動作が困難であるという問題点があ
つた。
発振しきい値電流を低減するには、しきい値電
流密度を下げるか、活性領域の面積を小さくしな
くてはならない。しきい値電流密度を下げる方法
には、高反射率の反射鏡を形成する方法、もしく
は活性層を厚くして利得領域を増やす方法がある
が、前者はレーザ光出力が著しく小さくなるとい
う問題があり、後者の方法でも、活性層の厚みは
キヤリアの拡散長以下に制限される。
流密度を下げるか、活性領域の面積を小さくしな
くてはならない。しきい値電流密度を下げる方法
には、高反射率の反射鏡を形成する方法、もしく
は活性層を厚くして利得領域を増やす方法がある
が、前者はレーザ光出力が著しく小さくなるとい
う問題があり、後者の方法でも、活性層の厚みは
キヤリアの拡散長以下に制限される。
この発明は、上述した問題点を解決し、面発光
レーザを従来方式のものより低い発振しきい値電
流で動作させることを可能にするため、クラツド
層の面積に対して活性層の面積を小さくできて、
かつ電流狭窄構造を再現性よく確実に形成できる
埋め込み構造を導入するものである。
レーザを従来方式のものより低い発振しきい値電
流で動作させることを可能にするため、クラツド
層の面積に対して活性層の面積を小さくできて、
かつ電流狭窄構造を再現性よく確実に形成できる
埋め込み構造を導入するものである。
第１図は、本発明に基づく面発光レーザの１実
施例の断面図であり、図中、１２はｎ形GaAs基
板、１３はｎ形GaAlAs（XAL＝0.4）クラツド層、
１４はｐ形GaAlAs（XAL＝0.4）電流ブロツク層、
１５はｎ形GaAlAs（XAL＝0.4）層、１６はｐ形
GaAs活性層、１７はｐ形GaAlAs（XAL＝0.3）ス
プリツト層、１８はｐ形GaAlAs（XAL＝0.45）ク
ラツド層、１９はP+−GaAlAsキヤツプ層、２０
はAu／Zn／Auなどのｐ側電極、２１はAu／Ge
などのｎ側電極、２２はAu反射膜、２３は光共
振経路、２４は電流、２５はレーザ光を表わす。
施例の断面図であり、図中、１２はｎ形GaAs基
板、１３はｎ形GaAlAs（XAL＝0.4）クラツド層、
１４はｐ形GaAlAs（XAL＝0.4）電流ブロツク層、
１５はｎ形GaAlAs（XAL＝0.4）層、１６はｐ形
GaAs活性層、１７はｐ形GaAlAs（XAL＝0.3）ス
プリツト層、１８はｐ形GaAlAs（XAL＝0.45）ク
ラツド層、１９はP+−GaAlAsキヤツプ層、２０
はAu／Zn／Auなどのｐ側電極、２１はAu／Ge
などのｎ側電極、２２はAu反射膜、２３は光共
振経路、２４は電流、２５はレーザ光を表わす。
第１図に示す構造の製作工程は、次の（）乃
至（）のようになる。なおこの工程は、第３図
の乃至に対応的に図示されている。
至（）のようになる。なおこの工程は、第３図
の乃至に対応的に図示されている。
() １回めの結晶成長で、DH構造を成す１３，
１６，１７，１８，１９の各層をエピタキシヤ
ル成長させた後に、化学エツチング等により１
７，１８，１９の層を円柱状にエツチングす
る。（第３図）そして、２回目の液相成長を
行う。（第３図〜） () まず、Al組成比XALが小さいものほどメル
トバツク速度が速くなることを利用する選択メ
ルトバツク法を用いて、斜線で示すｐ形GaAs
活性層１６を選択的にメルトバツクする。（第
３図） () そして、ｐ形GaAlAs（XAL＝0.4）電流ブロ
ツク層１４で活性層１６の回りを埋め込む。
（第３図） () さらに、選択メルトバツクを行いｐ形
GaAlAs（XAL＝0.3）スプリツト層１７をメル
トバツクする。（第３図） () その後にｎ形GaAlAs（XAL＝0.4）１５で回
りを埋め込む。（第３図） () 最後に、GaAs基板１２エツチングして、
反射鏡となるエピ面を露出させ、電極２０，２
１等を形成して加工工程は終了する。（第３図
） このレーザは、第３図に示すように選択メル
トバツク法によりくびれ形のメサ構造を形成し、
電流狭窄機能を強化した埋め込みレーザである。
このため熱放散が優れている。また、新たにｐ形
GaAlAs（XAL＝0.3）スプリツト層１７をｐ形ク
ラツド層１８と活性層１６との間に設けているこ
とにより、電流狭窄構造が拡散電位のみならず
pn接合の逆方向特性によつて形成されるので、
一層強化されている。
１６，１７，１８，１９の各層をエピタキシヤ
ル成長させた後に、化学エツチング等により１
７，１８，１９の層を円柱状にエツチングす
る。（第３図）そして、２回目の液相成長を
行う。（第３図〜） () まず、Al組成比XALが小さいものほどメル
トバツク速度が速くなることを利用する選択メ
ルトバツク法を用いて、斜線で示すｐ形GaAs
活性層１６を選択的にメルトバツクする。（第
３図） () そして、ｐ形GaAlAs（XAL＝0.4）電流ブロ
ツク層１４で活性層１６の回りを埋め込む。
（第３図） () さらに、選択メルトバツクを行いｐ形
GaAlAs（XAL＝0.3）スプリツト層１７をメル
トバツクする。（第３図） () その後にｎ形GaAlAs（XAL＝0.4）１５で回
りを埋め込む。（第３図） () 最後に、GaAs基板１２エツチングして、
反射鏡となるエピ面を露出させ、電極２０，２
１等を形成して加工工程は終了する。（第３図
） このレーザは、第３図に示すように選択メル
トバツク法によりくびれ形のメサ構造を形成し、
電流狭窄機能を強化した埋め込みレーザである。
このため熱放散が優れている。また、新たにｐ形
GaAlAs（XAL＝0.3）スプリツト層１７をｐ形ク
ラツド層１８と活性層１６との間に設けているこ
とにより、電流狭窄構造が拡散電位のみならず
pn接合の逆方向特性によつて形成されるので、
一層強化されている。
さらに、従来は電流狭窄構造をpnpn構造によ
つて形成する場合、２回目の結晶成長時に微細な
膜厚のコントロールを必要としたが、このレーザ
では各メサのまわりのｐ形GaAlAs（XAL＝0.4）
電流のブロツク層１４の層厚が多少異なつていて
も、スプリツト層１７を選択メルトバツクするこ
とにより、電流狭窄構造が確実に形成される。
つて形成する場合、２回目の結晶成長時に微細な
膜厚のコントロールを必要としたが、このレーザ
では各メサのまわりのｐ形GaAlAs（XAL＝0.4）
電流のブロツク層１４の層厚が多少異なつていて
も、スプリツト層１７を選択メルトバツクするこ
とにより、電流狭窄構造が確実に形成される。
第４図に、日本電気(株)より報告されたメサくび
れ形埋め込み構造（BCM）GaAlAsレーザの構
造図を示す。このレーザの特徴は、次の通りであ
る。
れ形埋め込み構造（BCM）GaAlAsレーザの構
造図を示す。このレーザの特徴は、次の通りであ
る。
() 化学エツチングにより、選択的にGaAlAs
活性層をエツチングしてクラツド層の幅より活
性層の幅を狭くしたメサストライプレーザであ
る。
活性層をエツチングしてクラツド層の幅より活
性層の幅を狭くしたメサストライプレーザであ
る。
() 電流狭窄構造は、窪み部でｐ形GaAlAs電
流ブロツク層の成長が完全に止まる液相成長に
特有な性質を利用してpnpn構造を形成する。
ところで、膜厚方向に光を共振させる面発光レ
ーザでは、活性層の厚みを通常のストライプレ
ーザのそれと比較して数十倍ほど厚くする必要
がある。このため、活性層の両側で結晶成長が
起り、上記したBCMレーザのように窪み部で
ｐ形GaAlAs電流ブロツク層の成長を止めるこ
とはできず、pnpn構造の電流狭窄構造を形成
することは不可能となる。
流ブロツク層の成長が完全に止まる液相成長に
特有な性質を利用してpnpn構造を形成する。
ところで、膜厚方向に光を共振させる面発光レ
ーザでは、活性層の厚みを通常のストライプレ
ーザのそれと比較して数十倍ほど厚くする必要
がある。このため、活性層の両側で結晶成長が
起り、上記したBCMレーザのように窪み部で
ｐ形GaAlAs電流ブロツク層の成長を止めるこ
とはできず、pnpn構造の電流狭窄構造を形成
することは不可能となる。
このような場合、本発明における様にスプリ
ツト層を設けて、この層を選択的にメルトバツ
クすることによりpnpn構造を形成する方法が
有効となる。
ツト層を設けて、この層を選択的にメルトバツ
クすることによりpnpn構造を形成する方法が
有効となる。
以上詳細に説明したように、この発明によれ
ば、従来の面発光レーザに比べ、著しく発振しき
い値電流を低くすることができ、高い信頼性をも
つ面発光レーザを実現できる。この発明による面
発光レーザは、従来の面発光レーザの持つ、共振
器のモノリシツク製作、短共振器構造による単一
縦モード動作、狭出射角、二次元アレイ化等の優
れた特徴に加えて、低しきい値動作による高信頼
性を合わせ持つており、これからの光集積回路を
構成する上で、幅広い利用が期待されるもので、
きわめて重要な意義を有するものである。
ば、従来の面発光レーザに比べ、著しく発振しき
い値電流を低くすることができ、高い信頼性をも
つ面発光レーザを実現できる。この発明による面
発光レーザは、従来の面発光レーザの持つ、共振
器のモノリシツク製作、短共振器構造による単一
縦モード動作、狭出射角、二次元アレイ化等の優
れた特徴に加えて、低しきい値動作による高信頼
性を合わせ持つており、これからの光集積回路を
構成する上で、幅広い利用が期待されるもので、
きわめて重要な意義を有するものである。
第１図は本発明に基づく面発光レーザの１実施
例の断面図、第２図は面発光レーザの従来例の断
面図、第３図は第１図に示す実施例の製作工程を
示す説明図、第４図は本発明の効果を説明するた
めの従来例の断面図である。 図中、１２はｎ形GaAs基板、１３はｎ形
GaAlAs（XAL＝0.4）クラツド層、１４はｐ形
GaAlAs（XAL＝0.4）電流ブロツク層、１５はｎ
形GaAlAs（XAL＝0.4）層、１６はｐ形GaAs活性
層、１７はｐ形GaAlAs（XAL＝0.3）層、１８は
ｐ形GaAlAs（XAL＝0.45）クラツド層、１９はP+
−GaAlAsキヤツプ層、２０はAu／Zn／Auなど
のｐ側電極、２１はAu／Geなどのｎ側電極、２
２はAu反射膜、２３は光共振経路、２４は電流、
２５はレーザ光を表わす。
例の断面図、第２図は面発光レーザの従来例の断
面図、第３図は第１図に示す実施例の製作工程を
示す説明図、第４図は本発明の効果を説明するた
めの従来例の断面図である。 図中、１２はｎ形GaAs基板、１３はｎ形
GaAlAs（XAL＝0.4）クラツド層、１４はｐ形
GaAlAs（XAL＝0.4）電流ブロツク層、１５はｎ
形GaAlAs（XAL＝0.4）層、１６はｐ形GaAs活性
層、１７はｐ形GaAlAs（XAL＝0.3）層、１８は
ｐ形GaAlAs（XAL＝0.45）クラツド層、１９はP+
−GaAlAsキヤツプ層、２０はAu／Zn／Auなど
のｐ側電極、２１はAu／Geなどのｎ側電極、２
２はAu反射膜、２３は光共振経路、２４は電流、
２５はレーザ光を表わす。
Claims (1)
- １ 活性層１６上にスプリツト層１７、クラツド
層１８、キヤツプ層１９をエピタキシヤル成長さ
せた後、スプリツト層１７、クラツド層１８、キ
ヤツプ層１９を柱状にエツチングし、さらに活性
層１６を選択的にメルトバツクし、その後、電流
ブロツク層１４で活性層の周りを埋め込み、さら
にスプリツト層１７を選択的にメルトバツクして
スプリツト層１７の周りをスプリツト層１７の
ｐ／ｎ形とは逆形の物質で埋め込み、活性層１６
とクラツド層１８との間に、クラツド層１８の面
積よりも小さいスプリツト層１７のpn接合の逆
バイアス特性を利用した電流狭窄構造を形成する
ことを特徴とするGaAs／GaAlAs埋め込み型面
発光レーザ発振装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16089784A JPS6140077A (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | ＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ埋め込み型面発光レーザ発振装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16089784A JPS6140077A (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | ＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ埋め込み型面発光レーザ発振装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6140077A JPS6140077A (ja) | 1986-02-26 |
| JPH0325037B2 true JPH0325037B2 (ja) | 1991-04-04 |
Family
ID=15724720
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16089784A Granted JPS6140077A (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | ＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ埋め込み型面発光レーザ発振装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6140077A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2716774B2 (ja) * | 1989-01-27 | 1998-02-18 | 沖電気工業株式会社 | 面発光型半導体レーザ装置 |
| JPH03190181A (ja) * | 1989-12-19 | 1991-08-20 | Nec Corp | 面発光レーザとその製造方法 |
| JPH07118570B2 (ja) * | 1993-02-01 | 1995-12-18 | 日本電気株式会社 | 面発光素子およびその製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5511338A (en) * | 1978-07-10 | 1980-01-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Semiconductor laser device |
| JPS5698888A (en) * | 1980-01-09 | 1981-08-08 | Tokyo Inst Of Technol | Light emitting semiconductor laser |
-
1984
- 1984-07-31 JP JP16089784A patent/JPS6140077A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6140077A (ja) | 1986-02-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |