JPH05259569A - リッジ導波路型半導体レーザ素子の製造方法 - Google Patents
リッジ導波路型半導体レーザ素子の製造方法Info
- Publication number
- JPH05259569A JPH05259569A JP8601792A JP8601792A JPH05259569A JP H05259569 A JPH05259569 A JP H05259569A JP 8601792 A JP8601792 A JP 8601792A JP 8601792 A JP8601792 A JP 8601792A JP H05259569 A JPH05259569 A JP H05259569A
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- Japan
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- upper clad
- clad layer
- semiconductor laser
- waveguide type
- Prior art date
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 リッジメサの形成を高歩留まりで行い、素子
の信頼性を向上させるリッジ導波路型半導体レーザ素子
の製造方法を提供する。 【構成】 活性層上にＡｌX Ｇａ1-X Ａｓからなる上ク
ラッド層を積層し、前記上クラッド層をエッチングして
所望の厚さの上クラッド層とリッジメサを形成するリッ
ジ導波路型半導体レーザ素子の製造方法において、活性
層上に所望の厚さのＡｌX Ｇａ1-X Ａｓ第１上クラッド
層を積層し、次いで、ＡｌY Ｇａ1-Y Ａｓ（Ｘ＜Ｙ≦
１）層を積層し、再びＡｌX Ｇａ1-X Ａｓ第２上クラッ
ド層を積層し、次いで、酒石酸をエッチャントに用いて
第２上クラッド層をエッチングして所望の厚さの上クラ
ッド層とリッジメサを形成する。
の信頼性を向上させるリッジ導波路型半導体レーザ素子
の製造方法を提供する。 【構成】 活性層上にＡｌX Ｇａ1-X Ａｓからなる上ク
ラッド層を積層し、前記上クラッド層をエッチングして
所望の厚さの上クラッド層とリッジメサを形成するリッ
ジ導波路型半導体レーザ素子の製造方法において、活性
層上に所望の厚さのＡｌX Ｇａ1-X Ａｓ第１上クラッド
層を積層し、次いで、ＡｌY Ｇａ1-Y Ａｓ（Ｘ＜Ｙ≦
１）層を積層し、再びＡｌX Ｇａ1-X Ａｓ第２上クラッ
ド層を積層し、次いで、酒石酸をエッチャントに用いて
第２上クラッド層をエッチングして所望の厚さの上クラ
ッド層とリッジメサを形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、リッジ導波路型半導体
レーザ素子の製造方法に関する。
レーザ素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】リッジ導波路型半導体レーザ素子では、そ
の製作工程で活性層を大気中に露出させることがないた
め、特に酸化に対してレーザ特性が劣化し易いＧａＡｓ
系レーザ素子では信頼性の点で優れた構造である。さら
に、エピタキシャル気相成長を一回で済ませることがで
きるため、加工コストの低減が図れるという利点があ
る。一般に、半導体レーザ素子では、横モード制御のた
めにメサ幅には制限がある。リッジ導波路型半導体レー
ザ素子では、メサ幅を４μｍ程度以下にする必要があ
る。このレーザ素子の水平方向の活性層は、その発光領
域と非発光領域との実効屈折率差で定義される。即ち、
図２において、実効屈折率差は厚さＤの上クラッド層７
とＡ部（従来のリッジ導波路型半導体レーザ素子の場合
は屈折率がほぼ１の空気である。）の屈折率で決まるこ
とになる。３は下クラッド層、４は下光閉じ込め層、５
は活性層、６は上光閉じ込め層である。このレーザ素子
では、水平ＦＦＰを単峰性にする、即ち横モードを基本
モードにするためには、Ｄを厚くするか、もしくはＡ部
をＣ部（メサ部）のクラッド層より屈折率の低い半導体
材料で埋め込むことで実効屈折率差を低くし、高次モー
ドをカットオフする必要がある。いずれの場合にも、Ｄ
の厚さを正確に制御する必要がある。そのため、材料の
選択エッチング性を利用することはよく知られている。
ところで、リッジ導波路型半導体レーザ素子の上クラッ
ド層にＡｌＧａＡｓを用いた場合には、そのエッチスト
ップ層としてＡｌＡｓ層を上クラッド層中に介在させ、
エッチャントとして琥珀酸を用いて選択的にエッチング
する例が報告されている（Electronics Letters Vol.2
7,p2032,1991)。
の製作工程で活性層を大気中に露出させることがないた
め、特に酸化に対してレーザ特性が劣化し易いＧａＡｓ
系レーザ素子では信頼性の点で優れた構造である。さら
に、エピタキシャル気相成長を一回で済ませることがで
きるため、加工コストの低減が図れるという利点があ
る。一般に、半導体レーザ素子では、横モード制御のた
めにメサ幅には制限がある。リッジ導波路型半導体レー
ザ素子では、メサ幅を４μｍ程度以下にする必要があ
る。このレーザ素子の水平方向の活性層は、その発光領
域と非発光領域との実効屈折率差で定義される。即ち、
図２において、実効屈折率差は厚さＤの上クラッド層７
とＡ部（従来のリッジ導波路型半導体レーザ素子の場合
は屈折率がほぼ１の空気である。）の屈折率で決まるこ
とになる。３は下クラッド層、４は下光閉じ込め層、５
は活性層、６は上光閉じ込め層である。このレーザ素子
では、水平ＦＦＰを単峰性にする、即ち横モードを基本
モードにするためには、Ｄを厚くするか、もしくはＡ部
をＣ部（メサ部）のクラッド層より屈折率の低い半導体
材料で埋め込むことで実効屈折率差を低くし、高次モー
ドをカットオフする必要がある。いずれの場合にも、Ｄ
の厚さを正確に制御する必要がある。そのため、材料の
選択エッチング性を利用することはよく知られている。
ところで、リッジ導波路型半導体レーザ素子の上クラッ
ド層にＡｌＧａＡｓを用いた場合には、そのエッチスト
ップ層としてＡｌＡｓ層を上クラッド層中に介在させ、
エッチャントとして琥珀酸を用いて選択的にエッチング
する例が報告されている（Electronics Letters Vol.2
7,p2032,1991)。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
クラッド層にＡｌＧａＡｓを用い、エッチストップ層と
してＡｌＡｓ層を用いる場合には、次のような問題があ
った。即ち、 １）エッチャントは、その作製方法が正確さを要求する
ものであり、また、その性能の再現性やエッチングの選
択性にも問題があった。 ２）エッチストップ層としてＡｌＡｓ層を用いると、Ａ
ｌＧａＡｓとは格子ミスマッチを生じ、そこからミスフ
ィット転位が生じて長期信頼性が得られないという問題
もあった。
クラッド層にＡｌＧａＡｓを用い、エッチストップ層と
してＡｌＡｓ層を用いる場合には、次のような問題があ
った。即ち、 １）エッチャントは、その作製方法が正確さを要求する
ものであり、また、その性能の再現性やエッチングの選
択性にも問題があった。 ２）エッチストップ層としてＡｌＡｓ層を用いると、Ａ
ｌＧａＡｓとは格子ミスマッチを生じ、そこからミスフ
ィット転位が生じて長期信頼性が得られないという問題
もあった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決したリッジ導波路型半導体レーザ素子の製造方法を提
供するもので、活性層上にＡｌX Ｇａ1-X Ａｓからなる
上クラッド層を積層し、前記上クラッド層をエッチング
して所望の厚さの上クラッド層とリッジメサを形成する
リッジ導波路型半導体レーザ素子の製造方法において、
活性層上に所望の厚さのＡｌX Ｇａ1-X Ａｓ第１上クラ
ッド層を積層し、次いで、ＡｌY Ｇａ1-Y Ａｓ（Ｘ＜Ｙ
≦１）層を積層し、再びＡｌX Ｇａ1-X Ａｓ第２上クラ
ッド層を積層し、次いで、酒石酸をエッチャントに用い
て第２上クラッド層をエッチングして所望の厚さの上ク
ラッド層とリッジメサを形成することを特徴とするもの
である。
決したリッジ導波路型半導体レーザ素子の製造方法を提
供するもので、活性層上にＡｌX Ｇａ1-X Ａｓからなる
上クラッド層を積層し、前記上クラッド層をエッチング
して所望の厚さの上クラッド層とリッジメサを形成する
リッジ導波路型半導体レーザ素子の製造方法において、
活性層上に所望の厚さのＡｌX Ｇａ1-X Ａｓ第１上クラ
ッド層を積層し、次いで、ＡｌY Ｇａ1-Y Ａｓ（Ｘ＜Ｙ
≦１）層を積層し、再びＡｌX Ｇａ1-X Ａｓ第２上クラ
ッド層を積層し、次いで、酒石酸をエッチャントに用い
て第２上クラッド層をエッチングして所望の厚さの上ク
ラッド層とリッジメサを形成することを特徴とするもの
である。
【０００５】
【作用】本発明は、酒石酸によるＡｌＧａＡｓのエッチ
ング速度が、Ａｌ成分が多くなると相対的に遅くなると
いう新しい実験的知見を利用したものである。即ち、上
述のように、活性層上に所望の厚さのＡｌX Ｇａ1-X Ａ
ｓ第１上クラッド層を積層し、次いで、ＡｌY Ｇａ1-Y
Ａｓ（Ｘ＜Ｙ≦１）層を積層し、再びＡｌX Ｇａ1-X Ａ
ｓ第２上クラッド層を積層して上クラッド層を構成す
る。この上クラッド層を酒石酸でエッチングすると、Ａ
ｌX Ｇａ1-X Ａｓ第２上クラッド層をエッチングしてＡ
ｌY Ｇａ1-Y Ａｓ（Ｘ＜Ｙ≦１）層をエッチングする際
に、エッチング速度は低下する。従って、この時にエッ
チングを停止すれば、上クラッド層の厚さをＡｌX Ｇａ
1-X Ａｓ第１上クラッド層とＡｌY Ｇａ1-Y Ａｓ（Ｘ＜
Ｙ≦１）層の合わせた厚さに正確に制御することができ
る。
ング速度が、Ａｌ成分が多くなると相対的に遅くなると
いう新しい実験的知見を利用したものである。即ち、上
述のように、活性層上に所望の厚さのＡｌX Ｇａ1-X Ａ
ｓ第１上クラッド層を積層し、次いで、ＡｌY Ｇａ1-Y
Ａｓ（Ｘ＜Ｙ≦１）層を積層し、再びＡｌX Ｇａ1-X Ａ
ｓ第２上クラッド層を積層して上クラッド層を構成す
る。この上クラッド層を酒石酸でエッチングすると、Ａ
ｌX Ｇａ1-X Ａｓ第２上クラッド層をエッチングしてＡ
ｌY Ｇａ1-Y Ａｓ（Ｘ＜Ｙ≦１）層をエッチングする際
に、エッチング速度は低下する。従って、この時にエッ
チングを停止すれば、上クラッド層の厚さをＡｌX Ｇａ
1-X Ａｓ第１上クラッド層とＡｌY Ｇａ1-Y Ａｓ（Ｘ＜
Ｙ≦１）層の合わせた厚さに正確に制御することができ
る。
【０００６】
【実施例】以下、図面に示した実施例に基づいて本発明
を詳細に説明する。図１は本発明にかかる半導体レーザ
素子の一実施例の断面図である。本実施例は以下のよう
にして製作した。即ち、 １）ｎ−ＧａＡｓ基板１１上に、厚さ０．５μｍのｎ−
ＧａＡｓからなるバッファ層１２、厚さ１．５μｍのｎ
−Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ（ｎ＝１×１０18ｃｍ-3）下ク
ラッド層１３、厚さ０．０３μｍのφ−ＧａＡｓからな
る下光閉じ込め層１４、厚さ８０ÅのＩｎ0.2 Ｇａ0.8
Ａｓからなる活性層１５、厚さ０．０３μｍのφ−Ｇａ
Ａｓからなる上光閉じ込め層１６、厚さ１．５μｍのｐ
−Ａｌ0.3Ｇａ0.7 Ａｓ（ｐ＝１×１０18ｃｍ-3）第１
上クラッド層１７、厚さ０．０８μｍのｐ−Ａｌ0.8 Ｇ
ａ0.2 Ａｓからなるエッチストップ層１８、厚さ１．５
μｍのｐ−Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ（ｐ＝１×１０18ｃｍ
-3）第２上クラッド層１９、厚さ０．３μｍのｐ+ −Ｇ
ａＡｓ（ｎ＝４×１０19ｃｍ-3）からなるキャップ層１
１０を順次積層した。 ２）その後、フォトリソグラフィ技術などにより幅３μ
ｍのストライプをパターニングし、それをエッチングマ
スクとして酒石酸でエッチングを行い、メサストライプ
を形成した。このエッチング工程では、エッチストップ
層１８のエッチング速度は第２上クラッド層１９のエッ
チング速度の１００分の１程度であり、エッチストップ
層１８で完全にエッチングを停止することができた。 ３）その後、メサストライプの側面をポリイミド１１３
で埋め込み、リッジ導波路型半導体レーザ素子を製作し
た。１１１はｐ側電極、１１２はｎ側電極である。ま
た、メサストライプ幅Ｗは２μｍ、キャビティ長は５０
０μｍと設定した。比較例として、エッチストップ層を
ＡｌＡｓ層とし、琥珀酸を用いてリッジメサを形成し、
その他は上記実施例通りとした素子を製作した。 これらの素子について、ＡＰＣ（Automatic Power Cont
rol)で１０％の入力上昇に要する時間を比較したとこ
ろ、実施例では１０5 Ｈｒとなり、比較例では１０3 Ｈ
ｒとなって、本実施例では光出力の信頼性が著しく向上
した。
を詳細に説明する。図１は本発明にかかる半導体レーザ
素子の一実施例の断面図である。本実施例は以下のよう
にして製作した。即ち、 １）ｎ−ＧａＡｓ基板１１上に、厚さ０．５μｍのｎ−
ＧａＡｓからなるバッファ層１２、厚さ１．５μｍのｎ
−Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ（ｎ＝１×１０18ｃｍ-3）下ク
ラッド層１３、厚さ０．０３μｍのφ−ＧａＡｓからな
る下光閉じ込め層１４、厚さ８０ÅのＩｎ0.2 Ｇａ0.8
Ａｓからなる活性層１５、厚さ０．０３μｍのφ−Ｇａ
Ａｓからなる上光閉じ込め層１６、厚さ１．５μｍのｐ
−Ａｌ0.3Ｇａ0.7 Ａｓ（ｐ＝１×１０18ｃｍ-3）第１
上クラッド層１７、厚さ０．０８μｍのｐ−Ａｌ0.8 Ｇ
ａ0.2 Ａｓからなるエッチストップ層１８、厚さ１．５
μｍのｐ−Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ（ｐ＝１×１０18ｃｍ
-3）第２上クラッド層１９、厚さ０．３μｍのｐ+ −Ｇ
ａＡｓ（ｎ＝４×１０19ｃｍ-3）からなるキャップ層１
１０を順次積層した。 ２）その後、フォトリソグラフィ技術などにより幅３μ
ｍのストライプをパターニングし、それをエッチングマ
スクとして酒石酸でエッチングを行い、メサストライプ
を形成した。このエッチング工程では、エッチストップ
層１８のエッチング速度は第２上クラッド層１９のエッ
チング速度の１００分の１程度であり、エッチストップ
層１８で完全にエッチングを停止することができた。 ３）その後、メサストライプの側面をポリイミド１１３
で埋め込み、リッジ導波路型半導体レーザ素子を製作し
た。１１１はｐ側電極、１１２はｎ側電極である。ま
た、メサストライプ幅Ｗは２μｍ、キャビティ長は５０
０μｍと設定した。比較例として、エッチストップ層を
ＡｌＡｓ層とし、琥珀酸を用いてリッジメサを形成し、
その他は上記実施例通りとした素子を製作した。 これらの素子について、ＡＰＣ（Automatic Power Cont
rol)で１０％の入力上昇に要する時間を比較したとこ
ろ、実施例では１０5 Ｈｒとなり、比較例では１０3 Ｈ
ｒとなって、本実施例では光出力の信頼性が著しく向上
した。
【０００７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、活
性層上にＡｌX Ｇａ1-X Ａｓからなる上クラッド層を積
層し、前記上クラッド層をエッチングして所望の厚さの
上クラッド層とリッジメサを形成するリッジ導波路型半
導体レーザ素子の製造方法において、活性層上に所望の
厚さのＡｌX Ｇａ1-X Ａｓ第１上クラッド層を積層し、
次いで、ＡｌY Ｇａ1-Y Ａｓ（Ｘ＜Ｙ≦１）層を積層
し、再びＡｌX Ｇａ1-X Ａｓ第２上クラッド層を積層
し、次いで、酒石酸をエッチャントに用いて第２上クラ
ッド層をエッチングして所望の厚さの上クラッド層とリ
ッジメサを形成するため、リッジメサの形成を高歩留ま
りで行うことができ、素子の信頼性も向上するという優
れた効果がある。
性層上にＡｌX Ｇａ1-X Ａｓからなる上クラッド層を積
層し、前記上クラッド層をエッチングして所望の厚さの
上クラッド層とリッジメサを形成するリッジ導波路型半
導体レーザ素子の製造方法において、活性層上に所望の
厚さのＡｌX Ｇａ1-X Ａｓ第１上クラッド層を積層し、
次いで、ＡｌY Ｇａ1-Y Ａｓ（Ｘ＜Ｙ≦１）層を積層
し、再びＡｌX Ｇａ1-X Ａｓ第２上クラッド層を積層
し、次いで、酒石酸をエッチャントに用いて第２上クラ
ッド層をエッチングして所望の厚さの上クラッド層とリ
ッジメサを形成するため、リッジメサの形成を高歩留ま
りで行うことができ、素子の信頼性も向上するという優
れた効果がある。
【図１】本発明に係るリッジ導波路型半導体レーザ素子
の一実施例の断面図である。
の一実施例の断面図である。
【図２】従来のリッジ導波路型半導体レーザ素子の部分
断面説明図である。
断面説明図である。
３ 下クラッド層 ４ 下光閉じ込め層 ５、１５ 活性層 ６、１６ 上光閉じ込め層 ７ 上クラッド層 １１ 基板 １２ バッファ層 １３ 下クラッド層 １４ 下光閉じ込め層 １７ 第１上クラッド層 １８ エッチストップ層 １９ 第２上クラッド層 １１０ キャップ層 １１１ ｐ側電極 １１２ ｎ側電極 １１３ ポリイミド
Claims (1)
- 【請求項１】 活性層上にＡｌX Ｇａ1-X Ａｓからなる
上クラッド層を積層し、前記上クラッド層をエッチング
して所望の厚さの上クラッド層とリッジメサを形成する
リッジ導波路型半導体レーザ素子の製造方法において、
活性層上に所望の厚さのＡｌX Ｇａ1-X Ａｓ第１上クラ
ッド層を積層し、次いで、ＡｌY Ｇａ1-Y Ａｓ（Ｘ＜Ｙ
≦１）層を積層し、再びＡｌX Ｇａ1-X Ａｓ第２上クラ
ッド層を積層し、次いで、酒石酸をエッチャントに用い
て第２上クラッド層をエッチングして所望の厚さの上ク
ラッド層とリッジメサを形成することを特徴とするリッ
ジ導波路型半導体レーザ素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8601792A JPH05259569A (ja) | 1992-03-09 | 1992-03-09 | リッジ導波路型半導体レーザ素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8601792A JPH05259569A (ja) | 1992-03-09 | 1992-03-09 | リッジ導波路型半導体レーザ素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05259569A true JPH05259569A (ja) | 1993-10-08 |
Family
ID=13874909
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8601792A Pending JPH05259569A (ja) | 1992-03-09 | 1992-03-09 | リッジ導波路型半導体レーザ素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05259569A (ja) |
-
1992
- 1992-03-09 JP JP8601792A patent/JPH05259569A/ja active Pending
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