JPH037153B2 - - Google Patents
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- JPH037153B2 JPH037153B2 JP58002680A JP268083A JPH037153B2 JP H037153 B2 JPH037153 B2 JP H037153B2 JP 58002680 A JP58002680 A JP 58002680A JP 268083 A JP268083 A JP 268083A JP H037153 B2 JPH037153 B2 JP H037153B2
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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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体レーザとその製造方法に関し、
更に詳しくは、単一軸モード発振を可能にするた
めの分布帰還機構を有する埋め込みヘテロ
（Buried Hetero、以下BHと略す）構造レーザ
及びその製造方法に関する。
更に詳しくは、単一軸モード発振を可能にするた
めの分布帰還機構を有する埋め込みヘテロ
（Buried Hetero、以下BHと略す）構造レーザ
及びその製造方法に関する。
安定な単一横モードかつ単一軸モード発振の可
能な半導体レーザとして第１図にその斜視図を示
すようなストリツプ埋め込みへテロ（Strip
Buried Hetero以下SBHと略す）−分布帰還型
（Distributed Feed Back、以下DFBと略す）レ
ーザが従来より提案されている。（アプライド
フイジツクス レターズ、1979年第34巻11号頁
752〜755参照）。
能な半導体レーザとして第１図にその斜視図を示
すようなストリツプ埋め込みへテロ（Strip
Buried Hetero以下SBHと略す）−分布帰還型
（Distributed Feed Back、以下DFBと略す）レ
ーザが従来より提案されている。（アプライド
フイジツクス レターズ、1979年第34巻11号頁
752〜755参照）。
このSBH−DFBレーザ光出射方向にストライ
プ状に伸延したGaAs活性層４とのその下に設け
られたGaAs活性層４より屈折率の小さいｎ型
Al0.15Ga0.85Asフイードバツク層２とがｎ型Al0.36
Ga0.64Asクラツド層３とＰ型Al0.36Ga0.64Asクラ
ツド層５及びｐ型Al0.36Ga0.64As埋め込み層７と
で挟まれた、いわゆるSBH構造において、ｎ型
Al0.15Ga0.85Asフイードバツク層２とｐ型Al0.36
Ga0.64As埋め込み層７との界面に周期的凹凸１１
が形成されたものである。
プ状に伸延したGaAs活性層４とのその下に設け
られたGaAs活性層４より屈折率の小さいｎ型
Al0.15Ga0.85Asフイードバツク層２とがｎ型Al0.36
Ga0.64Asクラツド層３とＰ型Al0.36Ga0.64Asクラ
ツド層５及びｐ型Al0.36Ga0.64As埋め込み層７と
で挟まれた、いわゆるSBH構造において、ｎ型
Al0.15Ga0.85Asフイードバツク層２とｐ型Al0.36
Ga0.64As埋め込み層７との界面に周期的凹凸１１
が形成されたものである。
この構造ではGaAs活性層４で発振したレーザ
光がｎ型Al0.15Ga0.35Asフイードバツク層２に浸
み出して導波され、GaAs活性層４部分が実効的
に屈折率が高くなつた。ゆるやかな屈折率分布が
横方向に形成される。その結果、高出力でも安定
な基本横モードで動作することができる。
光がｎ型Al0.15Ga0.35Asフイードバツク層２に浸
み出して導波され、GaAs活性層４部分が実効的
に屈折率が高くなつた。ゆるやかな屈折率分布が
横方向に形成される。その結果、高出力でも安定
な基本横モードで動作することができる。
一方、ｎ型Al0.15Ga0.85Asフイードバツク層２
に浸み出した光は、前記の周期的凹凸によるレー
ザ光伝播方向の屈折率分布と相互作用し、光学的
帰還がかかり、凹凸の周期のブラツグ条件を満た
す特定の波長の光が選択される。このため発振闘
値電流の約３倍の駆動電流まで発振波長が変化せ
ず安定な単一軸モードで発振すると報告されてい
る。
に浸み出した光は、前記の周期的凹凸によるレー
ザ光伝播方向の屈折率分布と相互作用し、光学的
帰還がかかり、凹凸の周期のブラツグ条件を満た
す特定の波長の光が選択される。このため発振闘
値電流の約３倍の駆動電流まで発振波長が変化せ
ず安定な単一軸モードで発振すると報告されてい
る。
しかし、従来のSBC−DFBレーザは、その製
造方法が複雑で難しい問題点がある。SBH−
DFBレーザは概略以下の工程により製造される。
即ち、まず、ｎ型GaAs基板１上にｎ型Al0.36
Ga0.64Asクラツド層３、ｎ型Al0.15Ga0.35Asフイ
ードバツク層２GaAs活性層４、ｐ型Al0.36Ga0.64
Asクラツド層５、ｐ型GaAsコンタクト層６を積
層させる第１の液相エピタキシヤル成長工程によ
り基板結晶を形成する。次に選択的エツチングに
よりｐ型GaAsコンタクト層６とｐ型Al0.36Ga0.64
Asクラツド層５、GaAs活性層４をストライプ状
に残して除去し、メサ構造を形成する。続いて露
出されたｎ型Al0.15Ga0.35Asフイードバツク層２
の表面にフオトレジストマスクとイオンミリング
法により周期的凹凸１１を形成する。その後、第
２の液相エピタキシヤル工程によりｐ型Al0.36
Ga0.64As埋め込み層７とｎ型Al0.36Ga0.64As埋め
込み層８を成長してｎ型Al0.15Ga0.85Asフイード
バツク層２と露出したメサ側面とを覆う。
造方法が複雑で難しい問題点がある。SBH−
DFBレーザは概略以下の工程により製造される。
即ち、まず、ｎ型GaAs基板１上にｎ型Al0.36
Ga0.64Asクラツド層３、ｎ型Al0.15Ga0.35Asフイ
ードバツク層２GaAs活性層４、ｐ型Al0.36Ga0.64
Asクラツド層５、ｐ型GaAsコンタクト層６を積
層させる第１の液相エピタキシヤル成長工程によ
り基板結晶を形成する。次に選択的エツチングに
よりｐ型GaAsコンタクト層６とｐ型Al0.36Ga0.64
Asクラツド層５、GaAs活性層４をストライプ状
に残して除去し、メサ構造を形成する。続いて露
出されたｎ型Al0.15Ga0.35Asフイードバツク層２
の表面にフオトレジストマスクとイオンミリング
法により周期的凹凸１１を形成する。その後、第
２の液相エピタキシヤル工程によりｐ型Al0.36
Ga0.64As埋め込み層７とｎ型Al0.36Ga0.64As埋め
込み層８を成長してｎ型Al0.15Ga0.85Asフイード
バツク層２と露出したメサ側面とを覆う。
以上のようにして製作された結晶ウエハーに電
極９，１０を取り付け、結晶を切り出してレーザ
光出射端面を形成し、SBH−DFBレーザが出来
上がる。
極９，１０を取り付け、結晶を切り出してレーザ
光出射端面を形成し、SBH−DFBレーザが出来
上がる。
さて、以上の工程においては、エツチング工程
によりAlを含んだ結晶層が露出するが、Alが酸
化され易いこともあつて第２の液相エピタキシヤ
ル成長工程の際に成長用融液の結晶表面との濡れ
が悪く、均一なエピタキシヤル成長が行われず歩
留りが悪くなる問題点がある。
によりAlを含んだ結晶層が露出するが、Alが酸
化され易いこともあつて第２の液相エピタキシヤ
ル成長工程の際に成長用融液の結晶表面との濡れ
が悪く、均一なエピタキシヤル成長が行われず歩
留りが悪くなる問題点がある。
また、液相エピタキシヤル成長工程中に基板結
晶を高温水素雰囲気に保持する工程があるため結
晶の構成元素が熱解離し、結晶性が損われる。こ
れらの問題の結果、基板結晶の表面とｐ型Al0.36
Ga0.64As埋め込み層７及びｎ型Al0.36Ga0.64As埋
め込み層８との界面付近に結晶欠陥が導入されて
半導体レーザとしての寿命が短くなる等、信頼性
が良くない欠点がある。これらの問題点を解決す
る手段として第２の液相エピタキシヤル工程にお
いて結晶成長直前に基板結晶を未飽和な融液で洗
浄し、結晶表面をエツチングして新しい表面を出
させるメルトバツク工程を行うことが一般的であ
る。
晶を高温水素雰囲気に保持する工程があるため結
晶の構成元素が熱解離し、結晶性が損われる。こ
れらの問題の結果、基板結晶の表面とｐ型Al0.36
Ga0.64As埋め込み層７及びｎ型Al0.36Ga0.64As埋
め込み層８との界面付近に結晶欠陥が導入されて
半導体レーザとしての寿命が短くなる等、信頼性
が良くない欠点がある。これらの問題点を解決す
る手段として第２の液相エピタキシヤル工程にお
いて結晶成長直前に基板結晶を未飽和な融液で洗
浄し、結晶表面をエツチングして新しい表面を出
させるメルトバツク工程を行うことが一般的であ
る。
しかし、従来例のSBH−DFBレーザの場合、
メルトバツクによりｎ型Al0.15Ga0.85Asフイード
バツク層２に形成した凹凸の形状が崩れて波長選
択の効果が落ちてしまうので、この手段はとれな
い。
メルトバツクによりｎ型Al0.15Ga0.85Asフイード
バツク層２に形成した凹凸の形状が崩れて波長選
択の効果が落ちてしまうので、この手段はとれな
い。
本発明の目的は、前記従来のBHレーザの欠点
を解決して安定で単一な軸モード発振が得られ、
かつ、発振闘値の低い新規な構造の半導体レーザ
とその製造方法を提供することにある。
を解決して安定で単一な軸モード発振が得られ、
かつ、発振闘値の低い新規な構造の半導体レーザ
とその製造方法を提供することにある。
本発明によれば、第１導電型の半導体基板１上
に厚さが、一方向に周期的に変化した第２導電型
の第１半導体層２と、その上に第１導電型の第２
半導体層１２が形成された基板結晶に、前記第１
半導体層２の厚さの周期的変化の方向に平行な方
向に延伸した溝が前記半導体基板１に達する深さ
に設けられ、該溝を含む前記基板結晶上に少なく
とも第１導電型の第３半導体層３と活性層４と第
２導電型の第４半導体層５が、前記第３半導体層
３と前記活性層４は前記溝内部に溝外部とは途切
れて形成され、かつ前記活性層４が前記溝内部で
前記第１半導体層２に接した構造を有し、該第１
半導体層２の屈折率が前記活性層４より小さく、
前記第２半導体層１２、第３半導体層３、第４半
導体層５の何れよりも大である如く形成された半
導体レーザが得られる。
に厚さが、一方向に周期的に変化した第２導電型
の第１半導体層２と、その上に第１導電型の第２
半導体層１２が形成された基板結晶に、前記第１
半導体層２の厚さの周期的変化の方向に平行な方
向に延伸した溝が前記半導体基板１に達する深さ
に設けられ、該溝を含む前記基板結晶上に少なく
とも第１導電型の第３半導体層３と活性層４と第
２導電型の第４半導体層５が、前記第３半導体層
３と前記活性層４は前記溝内部に溝外部とは途切
れて形成され、かつ前記活性層４が前記溝内部で
前記第１半導体層２に接した構造を有し、該第１
半導体層２の屈折率が前記活性層４より小さく、
前記第２半導体層１２、第３半導体層３、第４半
導体層５の何れよりも大である如く形成された半
導体レーザが得られる。
また、本発明の半導体レーザは、第１導電型の
半導体基板１上に周期的な凹凸１１を形成後、活
性層４よりも屈折率の小さい第２導電型の第１半
導体層２と、該第１半導体層２より屈折率の小さ
い第１導電型の第２半導体層１２を順次成長して
基板結晶を形成する第１のエピタキシヤル成長工
程と該基板結晶上に前記凹凸１１の周期方向と平
行に延伸し、かつ前記半導体基板１に達する深さ
の溝を形成するエツチング工程と、該溝を含む前
記基板結晶上に少なくとも前記第１半導体層２よ
り屈折率の小さい第１導電型の第３半導体層３と
活性層４と前記第１半導体層２より屈折率の小さ
い第２導電型の第４半導体層５を前記第３半導体
層３と前記活性層４は前記溝内部と該溝外部とに
分離しかつ前記溝内部において前記前記活性層４
と前記第１半導体層２が接する如く形成する第２
のエピタキシヤル成長工程とを含む本発明の製造
方法により得られる。
半導体基板１上に周期的な凹凸１１を形成後、活
性層４よりも屈折率の小さい第２導電型の第１半
導体層２と、該第１半導体層２より屈折率の小さ
い第１導電型の第２半導体層１２を順次成長して
基板結晶を形成する第１のエピタキシヤル成長工
程と該基板結晶上に前記凹凸１１の周期方向と平
行に延伸し、かつ前記半導体基板１に達する深さ
の溝を形成するエツチング工程と、該溝を含む前
記基板結晶上に少なくとも前記第１半導体層２よ
り屈折率の小さい第１導電型の第３半導体層３と
活性層４と前記第１半導体層２より屈折率の小さ
い第２導電型の第４半導体層５を前記第３半導体
層３と前記活性層４は前記溝内部と該溝外部とに
分離しかつ前記溝内部において前記前記活性層４
と前記第１半導体層２が接する如く形成する第２
のエピタキシヤル成長工程とを含む本発明の製造
方法により得られる。
以下、本発明の図面を用いて実施例とともに説
明する。
明する。
第２図は本発明の一実施例を示す半導体レーザ
の斜視図である。
の斜視図である。
第３図〜第７図は、本発明の半導体レーザの製
造方法の一実施例を示す工程図である。
造方法の一実施例を示す工程図である。
実施例としては、ｎ型InPを基板１とし、活性
層４がInGaAsPから成る、発振波長が1.3μｍ帯
の半導体レーザを用いるが、活性層４の組成によ
つては他の発振波長の半導体レーザも本発明によ
り実現できる。第２図の本発明の一実施例の半導
体レーザでは（100）面を主面にもつｎ型InP基
板１（半導体基板１）の表面に周期的な凹凸１１
が形成され、その上にｐ型InGaAsPフイードバ
ツク層２（第１半導体層２）が表面が平坦となる
ように形成され、さらにその上にｎ型InP層１２
（第２半導体層１２）形成して成る基板結晶の一
部に断面がＶ字状の溝（以下Ｖ溝と略す）が設け
られている。
層４がInGaAsPから成る、発振波長が1.3μｍ帯
の半導体レーザを用いるが、活性層４の組成によ
つては他の発振波長の半導体レーザも本発明によ
り実現できる。第２図の本発明の一実施例の半導
体レーザでは（100）面を主面にもつｎ型InP基
板１（半導体基板１）の表面に周期的な凹凸１１
が形成され、その上にｐ型InGaAsPフイードバ
ツク層２（第１半導体層２）が表面が平坦となる
ように形成され、さらにその上にｎ型InP層１２
（第２半導体層１２）形成して成る基板結晶の一
部に断面がＶ字状の溝（以下Ｖ溝と略す）が設け
られている。
Ｖ溝はInP基板１に達し、延びる方向が前記ｎ
型InP基板１の周期の繰り返し方向と平行であ
る。
型InP基板１の周期の繰り返し方向と平行であ
る。
Ｖ溝の中にはｎ型InPクラツド層３（第３半導
体層３）とInGaAsP活性層４が埋め込まれるよ
うにして設けられ、Ｖ溝の外のｎ型InP層１２の
上には、ｎ型InPクラツド層３と同時にｎ型InP
クラツド層3′が形成される。InGaAsP活性層４と
ｎ型InP層１２、ｎ型InPクラツド層3′の表面に
はｐ型InPクラツド層５（第４半導体層５）が形
成されその上に電極の接触抵抗を下げるためのｐ
型InGaAsPコンタクト層６、注入電流幅を挟め
るためのSiO2絶縁膜１３と、このSiO2絶縁膜１
３に開けたストライプ状の窓を介してｐ型
InGaAsPコンタクト層６に接するｐ側電極９が
順次形成された構造になつている。ｎ型InP基板
１の裏側表面にはｎ側電極１０が形成されてい
る。InGaAsP活性層４は、ｐ型InGaAsPフイー
ドバツク層２より屈折率が高く、またＶ溝内にの
み形成されてＶ溝側面においてｐ型InGaAsPフ
イードバツク層２に接している。
体層３）とInGaAsP活性層４が埋め込まれるよ
うにして設けられ、Ｖ溝の外のｎ型InP層１２の
上には、ｎ型InPクラツド層３と同時にｎ型InP
クラツド層3′が形成される。InGaAsP活性層４と
ｎ型InP層１２、ｎ型InPクラツド層3′の表面に
はｐ型InPクラツド層５（第４半導体層５）が形
成されその上に電極の接触抵抗を下げるためのｐ
型InGaAsPコンタクト層６、注入電流幅を挟め
るためのSiO2絶縁膜１３と、このSiO2絶縁膜１
３に開けたストライプ状の窓を介してｐ型
InGaAsPコンタクト層６に接するｐ側電極９が
順次形成された構造になつている。ｎ型InP基板
１の裏側表面にはｎ側電極１０が形成されてい
る。InGaAsP活性層４は、ｐ型InGaAsPフイー
ドバツク層２より屈折率が高く、またＶ溝内にの
み形成されてＶ溝側面においてｐ型InGaAsPフ
イードバツク層２に接している。
尚、典型的な各層の厚さは、ｐ型InGaAsPフ
イードバツク層２が最小0.55μｍ、ｎ型InP層１２
が0.4μｍ．ｎ型InPクラツド層３が最も厚い部分
で1.5μｍInGaAsP活性層４が0.15μｍ、ｐ型InPク
ラツド層５が1.2乃至1.5μｍ、ｐ型InGaAsPコン
タクト層６が1.0μｍ、Ｖ溝の外に形成されるｎ型
InPクラツド層3′は0.3μｍである。Ｖ溝は深さ約
2μｍ、幅約3μｍである。またレーザ光出射端は
波長の選択性を確実とするために劈開面ではな
く、結晶を切り出したままの荒れた面を形成す
る。
イードバツク層２が最小0.55μｍ、ｎ型InP層１２
が0.4μｍ．ｎ型InPクラツド層３が最も厚い部分
で1.5μｍInGaAsP活性層４が0.15μｍ、ｐ型InPク
ラツド層５が1.2乃至1.5μｍ、ｐ型InGaAsPコン
タクト層６が1.0μｍ、Ｖ溝の外に形成されるｎ型
InPクラツド層3′は0.3μｍである。Ｖ溝は深さ約
2μｍ、幅約3μｍである。またレーザ光出射端は
波長の選択性を確実とするために劈開面ではな
く、結晶を切り出したままの荒れた面を形成す
る。
以上の説明でもわかるように、本発明の半導体
レーザではInGaAsP活性層４が、それ自身より
屈折率が小さく、かつ禁制帯幅が大きいｐ型
InGaAsPフイードバツク層２とｎ型InPクラツド
層３とｐ型InPクラツド層５にレーザ光出射方向
を除いて完全に囲まれている。また、Ｖ溝の両側
にはｐ型InGaAsPフイードバツク層２が存在し、
この部分の導電型は上からｐ−ｐ−ｎ−ｎ−ｐ−
ｎという電流の流れにくい構造になつている。従
つて、本発明の半導体レーザにｐ側電極８からｎ
側電極９へ順方向電流を通じればInGaAsP活性
層に電流と光が集中し100ｍＡ以下の低闘値電流
で発振し、高効率で動作できる。
レーザではInGaAsP活性層４が、それ自身より
屈折率が小さく、かつ禁制帯幅が大きいｐ型
InGaAsPフイードバツク層２とｎ型InPクラツド
層３とｐ型InPクラツド層５にレーザ光出射方向
を除いて完全に囲まれている。また、Ｖ溝の両側
にはｐ型InGaAsPフイードバツク層２が存在し、
この部分の導電型は上からｐ−ｐ−ｎ−ｎ−ｐ−
ｎという電流の流れにくい構造になつている。従
つて、本発明の半導体レーザにｐ側電極８からｎ
側電極９へ順方向電流を通じればInGaAsP活性
層に電流と光が集中し100ｍＡ以下の低闘値電流
で発振し、高効率で動作できる。
一方、本発明の半導体レーザの軸モードは、ｐ
型InGaAsPフイードバツク層２を導入した新規
な構造の結果、極めて安定である。即ち、発振し
たレーザ光の一部はInGaAsP活性層４から屈折
率のやゝ低いｐ型InGaAsPフイードバツク層２
に浸み出して、ｐ型InGaAsPフイードバツク層
２の層厚の周期性の影響を受け、２つの出射端面
の間を通過する際、前記の周期のブラツグ条件を
満たす波長のレーザ光が強められて伝播し、特定
の発振波長の光が得られる。本実施例の場合、ｐ
型InGaAsPフイードバツク層２として光の波長
にして1.05μｍの組成を用い、周期3920Åの２次
格子とした結果波長約1.30μｍで発振した。発振
横モードは勿論単一モードであつたが、本発明の
効果により軸モードも単一となり、しかもその温
度安定性は約１Å／℃と従来より高いものであ
る。
型InGaAsPフイードバツク層２を導入した新規
な構造の結果、極めて安定である。即ち、発振し
たレーザ光の一部はInGaAsP活性層４から屈折
率のやゝ低いｐ型InGaAsPフイードバツク層２
に浸み出して、ｐ型InGaAsPフイードバツク層
２の層厚の周期性の影響を受け、２つの出射端面
の間を通過する際、前記の周期のブラツグ条件を
満たす波長のレーザ光が強められて伝播し、特定
の発振波長の光が得られる。本実施例の場合、ｐ
型InGaAsPフイードバツク層２として光の波長
にして1.05μｍの組成を用い、周期3920Åの２次
格子とした結果波長約1.30μｍで発振した。発振
横モードは勿論単一モードであつたが、本発明の
効果により軸モードも単一となり、しかもその温
度安定性は約１Å／℃と従来より高いものであ
る。
次に、本発明の製造方法について上述と同じ実
施例に基づき説明する。本発明の半導体レーザの
構造上の特徴は、第２導電型の第１半導体層２の
層厚が周期的に変化してフイードバツク層として
働く点にある。このような構造を実現する手段と
しては、平坦な表面を有するｎ型InP基板１上に
ｐ型InGaAsPフイードバツク層２を形成し、し
かる後、その表面にエツチングにより凹凸を付け
て基板結晶とする方法が考えられる。
施例に基づき説明する。本発明の半導体レーザの
構造上の特徴は、第２導電型の第１半導体層２の
層厚が周期的に変化してフイードバツク層として
働く点にある。このような構造を実現する手段と
しては、平坦な表面を有するｎ型InP基板１上に
ｐ型InGaAsPフイードバツク層２を形成し、し
かる後、その表面にエツチングにより凹凸を付け
て基板結晶とする方法が考えられる。
しかし、この方法によると、次の結晶成長工程
の際に凹凸が変形してしまい、周期性が乱されて
波長を選択する効果が小さくなる欠点がある。こ
の点を解決するために、本発明の製造方法におい
ては、まずｎ型InP基板１に凹凸を形成してから
その上にｐ型InGaAsPフイードバツク層２を形
成させるものである。
の際に凹凸が変形してしまい、周期性が乱されて
波長を選択する効果が小さくなる欠点がある。こ
の点を解決するために、本発明の製造方法におい
ては、まずｎ型InP基板１に凹凸を形成してから
その上にｐ型InGaAsPフイードバツク層２を形
成させるものである。
以下、順を追つて本発明の製造方法を説明す
る。
る。
まず、第３図に示す（100）面を主面とするｎ
型InP基板１の表面にフオトレジスト膜を塗布す
る。
型InP基板１の表面にフオトレジスト膜を塗布す
る。
次に、ホトグラムによりHe−Cdレーザ光の干
渉縞パターンを作り露光を行う。現像の後、塩酸
を主成分とするエツチング液でエツチングし、表
面に周期的な凹凸１１を形成する（第４図）。凹
凸の深さは500Åとした。
渉縞パターンを作り露光を行う。現像の後、塩酸
を主成分とするエツチング液でエツチングし、表
面に周期的な凹凸１１を形成する（第４図）。凹
凸の深さは500Åとした。
以上のように準備したｎ型InP基板１を充分洗
浄した後、液相エピタキシヤル成長によりｐ型
InGaAsPフイードバツク層２を表面が平坦とな
るように成長し、その上にｎ型InP層１２を成長
する（第５図）。ｐ型InGaAsPフイードバツク層
２は、その屈折率がInGaAsP活性層の屈折率に
近い程、光が多く浸み出し、軸モード安定性が増
す。しかし光が活性領域外に浸み出す分が無駄と
なり発振闘値電流が増加する。従つて、ｐ型
InGaAsPフイードバツク層の組成は、これらの
ことを考慮して行う。例えば、発振波長が1.3μｍ
の場合は、禁制帯幅に相当する光の波長が1.0か
ら1.2μｍ程度が適当である。ｐ型InGaAsPフイ
ードバツク層２は厚さ0.2μｍ程成長すれば凹凸１
１を埋めつくして表面を平坦にできるが、後の第
２の液相エピタキシヤル成長工程での活性層の位
置の制御性を考慮し厚さ0.5乃至0.6μｍ成長させ
る。次に、ｎ型InP層１２上にCVD法等により
SiO2膜を付着し、通常のフオトレジスト法によ
り〔０１ １〕方向にストライプ状のSiO2膜を形
成する。このSiO2膜をマスクとして塩酸と燐酸
の混液でエツチングし、Ｖ溝を形成する。Ｖ溝の
深さはｎ型InP基板１に達するように制御する。
次にSiO2マスクを除去し（第６図）基板結晶を
充分洗浄した後、第２の液相エピタキシヤル工程
により以下の４層を成長する。即ち、ｎ型InPク
ラツド層３、InGaAsP活性層４、ｐ型InPクラツ
ド層５、ｐ型InGaAsPコンタクト層６を順次成
長する。その際、ｎ型InPクラツド層３はＶ溝の
外のｎ型InP層１０の表面にも成長する。その
3′が、InGaAsP活性層４はＶ溝内部にのみ成長さ
せることができる。InGaAsP活性層４の位置は
前述のようにｐ型InGaAsPフイードバツク層２
に接するように制御して成長する。また、ｐ型
InPクラツド層５はＶ溝内を埋め、基板結晶の表
面がほぼ平坦となるまで成長する。
浄した後、液相エピタキシヤル成長によりｐ型
InGaAsPフイードバツク層２を表面が平坦とな
るように成長し、その上にｎ型InP層１２を成長
する（第５図）。ｐ型InGaAsPフイードバツク層
２は、その屈折率がInGaAsP活性層の屈折率に
近い程、光が多く浸み出し、軸モード安定性が増
す。しかし光が活性領域外に浸み出す分が無駄と
なり発振闘値電流が増加する。従つて、ｐ型
InGaAsPフイードバツク層の組成は、これらの
ことを考慮して行う。例えば、発振波長が1.3μｍ
の場合は、禁制帯幅に相当する光の波長が1.0か
ら1.2μｍ程度が適当である。ｐ型InGaAsPフイ
ードバツク層２は厚さ0.2μｍ程成長すれば凹凸１
１を埋めつくして表面を平坦にできるが、後の第
２の液相エピタキシヤル成長工程での活性層の位
置の制御性を考慮し厚さ0.5乃至0.6μｍ成長させ
る。次に、ｎ型InP層１２上にCVD法等により
SiO2膜を付着し、通常のフオトレジスト法によ
り〔０１ １〕方向にストライプ状のSiO2膜を形
成する。このSiO2膜をマスクとして塩酸と燐酸
の混液でエツチングし、Ｖ溝を形成する。Ｖ溝の
深さはｎ型InP基板１に達するように制御する。
次にSiO2マスクを除去し（第６図）基板結晶を
充分洗浄した後、第２の液相エピタキシヤル工程
により以下の４層を成長する。即ち、ｎ型InPク
ラツド層３、InGaAsP活性層４、ｐ型InPクラツ
ド層５、ｐ型InGaAsPコンタクト層６を順次成
長する。その際、ｎ型InPクラツド層３はＶ溝の
外のｎ型InP層１０の表面にも成長する。その
3′が、InGaAsP活性層４はＶ溝内部にのみ成長さ
せることができる。InGaAsP活性層４の位置は
前述のようにｐ型InGaAsPフイードバツク層２
に接するように制御して成長する。また、ｐ型
InPクラツド層５はＶ溝内を埋め、基板結晶の表
面がほぼ平坦となるまで成長する。
以上のようにして、第７図のような構造を有す
る結晶が得られる。次にｐ型InGaAsPコンタク
ト層６の表面にCVD法等によりSiO2膜７を付着
し、フオトレジスト法により活性層直上部にスト
ライプ状の窓を開ける。その上に金属を蒸着しｐ
側電極８を得る。一方、ｎ型InP基板１の裏面に
も金属を蒸着し、ｎ側電極９とする。以上のよう
にして本発明の半導体レーザが製作される（第２
図）。
る結晶が得られる。次にｐ型InGaAsPコンタク
ト層６の表面にCVD法等によりSiO2膜７を付着
し、フオトレジスト法により活性層直上部にスト
ライプ状の窓を開ける。その上に金属を蒸着しｐ
側電極８を得る。一方、ｎ型InP基板１の裏面に
も金属を蒸着し、ｎ側電極９とする。以上のよう
にして本発明の半導体レーザが製作される（第２
図）。
以上のようにして、本発明によれば発振闘値電
流が低く、高効率で単一横モード及び単一軸モー
ドで安定に発振するBHレーザが得られる。
流が低く、高効率で単一横モード及び単一軸モー
ドで安定に発振するBHレーザが得られる。
前述のように、軸モード安定化及び単一化のた
めの機構は、従来例のSBH−DFBレーザと同様
でいわゆる分布帰還レーザと同一である。しか
し、従来例の場合もそうであつたように活性層に
は直接凹凸を形成しないので、結晶性が損われ
ず、信頼性の高い半導体レーザが得られ易い利点
がある。
めの機構は、従来例のSBH−DFBレーザと同様
でいわゆる分布帰還レーザと同一である。しか
し、従来例の場合もそうであつたように活性層に
は直接凹凸を形成しないので、結晶性が損われ
ず、信頼性の高い半導体レーザが得られ易い利点
がある。
前述したように、本発明のBHレーザは従来例
と異なり、活性層４を第２のエピタキシヤル成長
工程で成長するので、熱解離の問題がなく、結晶
性の点において優れている。また、実施例のよう
にＶ溝中に結晶成長する場合は、結晶成長用融液
が濡れないという問題が見い出せなかつた。
と異なり、活性層４を第２のエピタキシヤル成長
工程で成長するので、熱解離の問題がなく、結晶
性の点において優れている。また、実施例のよう
にＶ溝中に結晶成長する場合は、結晶成長用融液
が濡れないという問題が見い出せなかつた。
しかし、本発明のBHレーザの場合は、たとえ
第２のエピタキシヤル成長工程においてメルトバ
ツクを行つても、周期的凹凸１１は露出していな
いので、凹凸形状が影響を受けない利点がある。
従つて、本発明のBHレーザによれば、従来例の
SBH−DFBレーザより高い信頼性を有する素子
をより高い歩留りで得ることができるのである。
第２のエピタキシヤル成長工程においてメルトバ
ツクを行つても、周期的凹凸１１は露出していな
いので、凹凸形状が影響を受けない利点がある。
従つて、本発明のBHレーザによれば、従来例の
SBH−DFBレーザより高い信頼性を有する素子
をより高い歩留りで得ることができるのである。
尚、本発明の半導体レーザでは、第１のエピタ
キシヤル成長工程中にｎ型InP層１２が設けられ
るが、この層はＰ型InGaAsPフイードバツク層
２の表面を保護する役目を果しているだけでな
く、Ｖ溝外の部分にｐ−ｎ−ｐ−ｎ逆接合を確実
に形成することを可能にしている。即ち、前者は
四元混晶であるｐ型InGaAsPフイードバツク層
２が、第２の液相エピタキシヤル工程で、メルト
バツクされ易く結晶性の悪化を招くのでこれを防
止するためである。また、後者はもしｎ型InP層
１２がないと、第２の液相エピタキシヤル工程の
際、ｎ型InPクラツド層３が成長するｐ型
InGaAsPフイードバツク層２の表面は、熱損傷
を受けているため、界面の結晶性が劣り、理想的
なｎ−ｐ逆接合が形成し得ない問題を解決するも
のである。
キシヤル成長工程中にｎ型InP層１２が設けられ
るが、この層はＰ型InGaAsPフイードバツク層
２の表面を保護する役目を果しているだけでな
く、Ｖ溝外の部分にｐ−ｎ−ｐ−ｎ逆接合を確実
に形成することを可能にしている。即ち、前者は
四元混晶であるｐ型InGaAsPフイードバツク層
２が、第２の液相エピタキシヤル工程で、メルト
バツクされ易く結晶性の悪化を招くのでこれを防
止するためである。また、後者はもしｎ型InP層
１２がないと、第２の液相エピタキシヤル工程の
際、ｎ型InPクラツド層３が成長するｐ型
InGaAsPフイードバツク層２の表面は、熱損傷
を受けているため、界面の結晶性が劣り、理想的
なｎ−ｐ逆接合が形成し得ない問題を解決するも
のである。
尚、以上の実施例は発振波長1.3μｍの
InGaAsP系半導体レーザについて述べたが、本
発明の要件を有すれば、波長は異なつても良く、
また材料も（AlGa）As等であつても同様の効果
を有することは言うまでもない。また、第１及び
第２のエピタキシヤル成長法として液相のみでな
く、気相法や分子線エピタキシー法でも良いこと
は明らかであろう。溝もＶ溝でなく、他の断面形
状の溝でも本実施例と同じ効果が得られる。
InGaAsP系半導体レーザについて述べたが、本
発明の要件を有すれば、波長は異なつても良く、
また材料も（AlGa）As等であつても同様の効果
を有することは言うまでもない。また、第１及び
第２のエピタキシヤル成長法として液相のみでな
く、気相法や分子線エピタキシー法でも良いこと
は明らかであろう。溝もＶ溝でなく、他の断面形
状の溝でも本実施例と同じ効果が得られる。
第１図は、従来のSBH−DFBレーザの斜視図、
第２図は、本発明の分布帰還部を有する埋め込み
ヘテロ型半導体レーザの斜視図である。第３図か
ら第７図は、本発明の半導体レーザの製造方法を
説明する概略の工程図である。 各図中で１……半導体基板（ｎ型InP基板、ｎ
型GaAs基板）、２……第１半導体層（ｐ型
InGaAsPフイードバツク層、ｎ型Al0.15Ga0.85As
フイードバツク層）、３……第３半導体層（ｎ型
InPクラツド層、ｎ型Al0.36Ga0.64Asクラツド層）、
４……活性層（InGaAsP活性層、GaAs活性層）、
５……第４半導体層（ｐ型InPクラツド層、ｐ型
Al0.36Ga0.64Asクラツド層）、６……コンタクト
層、７……ｐ型Al0.36Ga0.64As埋め込み層、８…
…ｎ型Al0.36Ga0.64As埋め込み層、９……ｐ側電
極、１０……ｎ側電極、１１……凹凸、１２……
ｎ型InP層、１３……SiO2絶縁膜である。ただし
（ ）内は（第２図、第１図）の順である。
第２図は、本発明の分布帰還部を有する埋め込み
ヘテロ型半導体レーザの斜視図である。第３図か
ら第７図は、本発明の半導体レーザの製造方法を
説明する概略の工程図である。 各図中で１……半導体基板（ｎ型InP基板、ｎ
型GaAs基板）、２……第１半導体層（ｐ型
InGaAsPフイードバツク層、ｎ型Al0.15Ga0.85As
フイードバツク層）、３……第３半導体層（ｎ型
InPクラツド層、ｎ型Al0.36Ga0.64Asクラツド層）、
４……活性層（InGaAsP活性層、GaAs活性層）、
５……第４半導体層（ｐ型InPクラツド層、ｐ型
Al0.36Ga0.64Asクラツド層）、６……コンタクト
層、７……ｐ型Al0.36Ga0.64As埋め込み層、８…
…ｎ型Al0.36Ga0.64As埋め込み層、９……ｐ側電
極、１０……ｎ側電極、１１……凹凸、１２……
ｎ型InP層、１３……SiO2絶縁膜である。ただし
（ ）内は（第２図、第１図）の順である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 第１導電型の半導体基板上に少なくとも第２
導電型の第１半導体層と第１導電型の第２半導体
層が形成され、該第２半導体層から前記半導体基
板に達する深さの帯状の溝を備えた基板結晶上に
少なくとも第１導電型の第３半導体層と活性層と
第２導電型の第４半導体層が前記第３半導体層と
活性層は、前記溝内部と外部とに途切れて形成さ
れかつ前記活性層は前記溝内部で前記第１半導体
層に接し、該第１半導体層の屈折率は前記活性層
より小で、かつ前記第２半導体層、第３半導体
層、第４半導体層の何れよりも大であるが如く形
成された構造を有し、前記第１半導体層は厚さが
前記溝の帯が伸延せる方向に周期的に変化してい
ることを特徴とする半導体レーザ。 ２ 第１導電型の半導体基板上に周期的な凹凸を
形成後、活性層よりも屈折率の小さい第２導電型
の第１半導体層と該第１半導体層よりも屈折率の
小さい第１導電型の第２半導体層を順次成長して
基板結晶を形成する第１のエピタキシヤル成長工
程と、該基板結晶上に前記凹凸の周期方向と平行
な方向に延伸し、かつ前記半導体基板を達する深
さを有する帯状の溝を形成するエツチング工程と
該溝を含む前記基板結晶上に少なくとも前記第１
半導体層より屈折率が小さい第１導電型の第３半
導体層と前記第１半導体層より屈折率が大きく禁
制帯幅の小さい活性層と前記第１半導体層より屈
折率の小さい第２導電型の第４半導体層を、前記
第３半導体層と前記活性層は前記溝内部と外部と
に分離し、かつ前記溝内部において前記活性層と
前記第１半導体層２が接するように形成する第２
のエピタキシヤル成長工程とを有する半導体レー
ザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58002680A JPS59127892A (ja) | 1983-01-11 | 1983-01-11 | 半導体レ−ザとその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58002680A JPS59127892A (ja) | 1983-01-11 | 1983-01-11 | 半導体レ−ザとその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59127892A JPS59127892A (ja) | 1984-07-23 |
| JPH037153B2 true JPH037153B2 (ja) | 1991-01-31 |
Family
ID=11536010
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58002680A Granted JPS59127892A (ja) | 1983-01-11 | 1983-01-11 | 半導体レ−ザとその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59127892A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4716570A (en) * | 1985-01-10 | 1987-12-29 | Sharp Kabushiki Kaisha | Distributed feedback semiconductor laser device |
| JPS625682A (ja) * | 1985-07-02 | 1987-01-12 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レ−ザ |
| US4837775A (en) * | 1985-10-21 | 1989-06-06 | General Electric Company | Electro-optic device having a laterally varying region |
| US4824747A (en) * | 1985-10-21 | 1989-04-25 | General Electric Company | Method of forming a variable width channel |
-
1983
- 1983-01-11 JP JP58002680A patent/JPS59127892A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59127892A (ja) | 1984-07-23 |
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