JPH0653595A - 半導体レーザアレイとその製造方法 - Google Patents

半導体レーザアレイとその製造方法

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JPH0653595A
JPH0653595A JP7268691A JP7268691A JPH0653595A JP H0653595 A JPH0653595 A JP H0653595A JP 7268691 A JP7268691 A JP 7268691A JP 7268691 A JP7268691 A JP 7268691A JP H0653595 A JPH0653595 A JP H0653595A
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JP
Japan
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semiconductor laser
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JP7268691A
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English (en)
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Kazuo Fukaya
一夫 深谷
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】同一基板上に発振波長の異なる半導体レーザア
レイを形成する。 【構成】n型GaAs基板上に、ノンドープ量子井戸活
性層を含むダブルヘテロ構造を成長させ、選択的にp型
の不純物が拡散された領域を形成し、その領域に含まれ
る量子井戸活性層の禁制帯エネルギ幅を増大させる。さ
らに不純物が拡散された領域と拡散されていない領域に
メサストライプを並列に近接させて形成し、電流ブロッ
ク層で埋め込み、アレイ状の電流狭窄構造および共振器
ストライプを形成する。電極及び電極分離溝を設け、発
振波長の異なる半導体レーザアレイが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザ、特に2
波長半導体レーザアレイに関する。
【0002】
【従来の技術】光磁気ディスクへの書き込み処理は、高
出力動作による書き込みと低出力動作による書き込み情
報の確認からなるが、異なる波長を持つ2本のレーザか
らなる2波長半導体レーザアレイを用いれば、第1の波
長のレーザ光により光磁気ディスク上に書き込まれた情
報ビットに、第2の波長のレーザ光を追尾させ、第1の
波長と第2の波長の混在する反射光からフィルタを通し
て第2の波長の反射光信号のみ取り出して書き込み情報
をリアルタイムにモニタすることにより書き込み時間の
短縮を図ることができる。
【0003】従来、波長の異なる半導体レーザを近接さ
せた半導体レーザアレイとして、異なる波長の半導体レ
ーザチップ2個を近接させて電極ブロックに固定させた
ハイブリット型レーザアレイがある。これまで、図3に
示すような構造の半導体レーザとして、1988年春季
応用物理関係連合講演会予稿集30p−ZQ−3「近接
2ビーム・ハイブリッド型レーザアレイ」に記載のもの
が知られている。すなわち、低雑音再生用780nmレ
ーザ31と高出力書込み用830nmレーザ32を発光
領域を上にして両者の相対的な位置を合わせて電極ブロ
ック33,34に半田で固定されてなる構造を持つ。こ
の構造により、波長が異なり独立駆動可能な2個の半導
体レーザを近接させて得ることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】近接2ビーム・ハイブ
ッド型半導体レーザアレイにおいては、マウント工程に
おいて、2つのレーザの相対位置を両者の光軸を精度良
く平行に合わせる工程を行なわなければならない。ま
た、2つの半導体レーザを100μm以内に近接させる
ためには、発光領域を上側にしてレーザチップをマウン
トしなければならず、放熱性の上で有利な発光領域を下
側にしたマウント方法を採用することができない。
【0005】ここで本発明の目的は、これらの従来の欠
点を除去し、製作工程が容易で量産に適した2波長半導
体レーザアレイを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザア
レイは、同一のGaAs基板上に、GaAsまたはAl
GaAsまたはInGaAsまたはAlInGaAsで
なる量子井戸活性層を前記活性層より禁制帯幅の大きな
GaAsまたはAlGaAsまたはAlInGaAsで
なるクラッド層で挟み込んだダブルヘテロ構造を含む多
層構造でなる第1の半導体レーザと第2の半導体レーザ
が並列に配置されたレーザアレイにおいて、前記2つの
半導体レーザの活性層の組成構造および層厚構造は同一
であり、かつ、第1の半導体レーザの活性層の導電型
は、ノンドープであり、第2の半導体レーザの活性層の
導電型は1×1018cm-3以上のp型であり、第2の半
導体レーザの活性層の発光エネルギが、第1の半導体の
活性層のエネルギよりも大きいことを特徴としている。
【0007】また、本発明の半導体レーザの製造方法
は、GaAs基板上にダブルヘテロ構造を形成した後、
ウェハ面内で選択的にp型不純物を拡散させる工程と、
前記工程ののち不純物が拡散されていない領域に上述し
た半導体レーザアレイにおける第1の半導体レーザを、
不純物が拡散されている領域に第2の半導体レーザを形
成する工程を含むことを特徴としている。
【0008】
【作用】ノンドープあるいは不純物濃度が1×1018c
m-3以下の量子井戸活性層を含むダブルヘテロ構造に不
純物が1×1018cm-3以上の濃度で拡散されると、活
性層および活性層と活性層を挟む層との間で結晶の組成
の変動が引き起こされ、発光エネルギが不純物の拡散を
行う前と比べて大きくなる場合があることが知られてい
る。この効果に従って、以下に本発明の作用を説明す
る。
【0009】本発明によれば、不純物濃度が1×1018
cm-3以下の量子井戸活性層をもつ第1の半導体レーザ
とp型不純物濃度が1×1018cm-3以上の活性層をも
つ第2の半導体レーザが同一基板上に並列に形成されて
いることにより、前記第1の半導体レーザと第2の半導
体レーザの発振波長が異なる2波長レーザアレイを得る
ことができる。
【0010】また、本発明によれば、前記2波長レーザ
アレイの製造工程において、p型不純物の拡散を選択的
に行う工程を含むことにより、同一の半導体基板上に形
成された同一の組成、層厚構造をもつダブルヘテロ構造
を含むウェハ内に、活性層が不純物1×1018以下の量
子井戸である領域と、活性層がp型不純物濃度1×10
18cm-3以上の領域とを選択的に形成することができ
る。
【0011】
【実施例】以下に第1図を参照して、本発明の半導体レ
ーザアレイの実施例を説明する。本実施例の半導体レー
ザアレイは、図1(a)に示すように、まず(100)
n型GaAs基板1上にn型Al0.5 Ga0.5 Asクラ
ッド層2(Siドープ,不純物濃度1×1018cm-3)
が1μm、Al0.3 Ga0.7 As光ガイド層12(60
nm)、GaAs量子井戸層13(7nm)、Al0.3
Ga0.7 Asバリア層14(5nm)、GaAs量子井
戸層15(7nm)、Al0.3 Ga0.7 As光ガイド層
16(60nm)からなる2重量子井戸活性層3(図1
(b))、p型Al0.5 Ga0.5 Asクラッド層4(M
gドープ,不純物濃度1×1018cm-3)が1.5μ
m、p+ GaAsキャップ層5(Mgドープ,不純物濃
度1×1019cm-3)が0.5μm順次形成されてお
り、さらに両脇をn型GaAs電流ブロック層8によっ
て埋め込まれたメサストライプ部に形成されたレーザ共
振器が100μm隔てて2本並列に形成されており、前
記2本のメサストライプのうち一方のメサストライプの
直下に、p型キャップ層5からp型Al0.5 Ga0.5A
sクラッド層4の途中までZn濃度が1019cm-3以上
の領域6、p型Al0.5 Ga0.5 Asクラッド層4の途
中から量子井戸活性層3とn型Al0.5 Ga0.5 Asク
ラッド層の界面近傍までZn濃度が1018〜1019cm
-3の領域7が形成されており、これらの構造の両側に電
極9,10を設け、さらに前記2本のストライプの中間
に電極分離溝11を設けた構造を持つ。
【0012】図2(a)〜(e)を参照して、本発明の
半導体レーザアレイの製造方法の実施例を説明する。本
実施例の半導体レーザアレイの製造方法は、まず(10
0)n型GaAs基板1上にMOVPE結晶成長技術に
より、n型Al0.5 Ga0.5Asクラッド層2(Siド
ープ,不純物濃度1×1018cm-3)を1μm、Al
0.3 GA0.7 As光ガイド60nm/GaAs7mn/
Al0.3 Ga0.7 Asバリア5nm/GaAs7nm/
Al0.3 Ga0.7 As光ガイド60nmからなる2重量
子井戸活性層3(図1(b)参照)、p型Al0.5 Ga
0.5 Asクラッド層4(Mgドープ,不純物濃度1×1
018cm-3)を1.5μm、p+ GaAsキャップ層5
(Mgドープ,不純物濃度1×1019cm-3)を0.5
μm順次形成し、さらにスパッタ技術により、エピタキ
シャル成長面上にSiO2 膜21を200nmの厚さに
形成する(図2(a))。
【0013】つぎに、フォトリソグラフィ技術により、
SiO2 膜2の一部を除去し、ZnAs2 封管加熱によ
るZn拡散技術により前記SiO2 膜の除去されたエピ
タキシャル層表面からp型Al0.5 Ga0.5 Asクラッ
ド層4の途中までZn濃度1019以上の領域6を形成
し、さらに加熱による領域6からのZnの2次拡散によ
り量子井戸活性層3を越えてn型Al0.5 Ga0.5 As
クラッド層2の界面から0〜0.2μmの深さまでZn
濃度が1018〜1019cm-3の領域7を形成する(図2
(b))。
【0014】弗酸系エッチングによりSiO2 膜21を
除去したのち、スパッタ技術とフォトグラフィ技術によ
り厚さ200nm、幅10μmのストライプ上のSiO
2 膜22を前記Znが拡散された領域とされていない領
域に100μmの距離だけ隔てて形成し、さらにアンモ
ニア系エッチング技術とリン酸系エッチング技術により
メサストライプを形成する。このとき、エッチング時間
を調整することにより、メサ脇のp型Al0.5 Ga0.5
Asクラッド層4の厚さが0.1〜0.4μmとなるよ
うにする(図2(c))。
【0015】次に、MOVPE技術における選択埋め込
み成長技術によりn型GaAs電流ブロック層8を形成
し、弗酸系エッチングによりSiO2 膜22を除去する
(図2(d))。
【0016】さらに、ウェハの両側に電極9,10を形
成した後、フォトリソグラフィ技術とアルゴンイオンミ
リング技術によりp型電極側に電極分離溝16をn型G
aAs基板1に達する深さに設けて、本実施例の製造方
法による半導体レーザアレイが完成する(図2
(e))。
【0017】
【発明の効果】本発明によれば、同一基板上に並列に近
接して形成された発振波長の異なる半導体レーザアレイ
が得られる。
【0018】また、同一基板上に形成されたノンドープ
の量子井戸活性層の面内に選択的にp型の不純物を含む
領域が形成される工程を含むことにより、発振波長の異
なる半導体レーザアレイの製造方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の半導体レーザアレイの構造を
概略的に示す図である。
【図2】本発明の半導体レーザの製造方法の実施例を概
略的に示す図である。
【図3】従来の2波長半導体レーザの斜視図である。
【符号の説明】
1 (100)n型GaAs基板 2 n型Al0.5 Ga0.5 Asクラッド層 3 量子井戸活性層 4 p型Al0.5 Ga0.5 Asクラッド層 5 p型GaAsキャップ層 6 高濃度Zn拡散領域(不純物濃度1019以上) 7 低濃度Zn拡散領域(不純物濃度1018〜1019
cm-3) 8 n型GaAs電流ブロック層 9 p電極 10 n電極 11 電極分離溝 12 Al0.3 Ga0.7 As光ガイド層 13 GaAs量子井戸層 14 Al0.3 Ga0.7 Asバリア層 15 GaAs量子井戸層 16 Al0.3 Ga0.7 As光ガイド層 21,22,23 SiO2 膜 31 低雑音再生用780nm半導体レーザ 32 高出力書込み用830nm半導体レーザ 33,34 電極ブロック

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 同一のGaAs基板上に、GaAsまた
    はAlGaAsまたはInGaAsまたはAlInGa
    Asでなる量子井戸活性層を前記活性層より禁制帯幅の
    大きなGaAsまたはAlGaAsまたはAlInGa
    Asでなるクラッド層で挟み込んだダブルヘテロ構造を
    含む多層構造でなる第1の半導体レーザと第2の半導体
    レーザが並列に近接して配置され、前記2つの半導体レ
    ーザの活性層の組成構造および層厚構造は同一であり、
    かつ、第1の半導体レーザの活性層の導電型は、ノンド
    ープであり、第2の半導体レーザの活性層の導電型は1
    ×1018cm-3以上のp型であり、第2の半導体レーザ
    の活性層の発光エネルギが、第1の半導体の活性層のエ
    ネルギよりも大きいことを特徴とする半導体レーザアレ
    イ。
  2. 【請求項2】 GaAs基板上にダブルヘテロ構造を形
    成した後、ウェハの面内で選択的にP型不純物を拡散さ
    せる工程と、前記工程のうち不純物が拡散されていない
    領域に請求項1における第1の半導体レーザを、不純物
    が拡散されている領域に請求項1における第2の半導体
    レーザを形成する工程を含むことを特徴とする半導体レ
    ーザアレイの製造方法。
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