JPH0677587A - Semiconductor laser - Google Patents
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、光通信システムに用い
られる光ファイバ増幅器の一部として用いられる半導体
レーザに係り、特に、エルビゥム元素をドーピングした
ファイバを用いた光増幅器のポンピング用光源となる半
導体レーザに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser used as a part of an optical fiber amplifier used in an optical communication system, and more particularly to a pumping light source for an optical amplifier using a fiber doped with an erbium element. The present invention relates to a semiconductor laser.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
例えば、「Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏｍｍｕｎ
ｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ １９９０ Ｔ
ｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ Ｐｏｓｔ Ｄｅａｄ
ｌｉｎｅ ｐａｐｅｒｓ，ＰＤ３０−１，“Ｈｉｇｈ
Ｐｏｗｅｒ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｎａｒｒｏｗ
ｓｔｒｉｐｅ ｐｓｅｕｄｏｍｏｒｐｈｉｃ ｓｉｎｇ
ｌｅ ｑｕａｎｔｕｍｗｅｌｌ ｌａｓｅｒｓ ｅｍｉ
ｔｔｉｎｇ ａｔ ９８０ ｎｍ”に開示されるものが
あり、次にその構造及び動作について説明する。2. Description of the Related Art Conventionally, as a technique in such a field,
For example, "Optical Fiber Commun
ication Conference 1990 T
electrical Digest Post Dead
line papers, PD30-1, "High
Power Operation of narrow
stripe pseudomorphic singing
le quantum well lasers emi
toning at 980 nm ″, and its structure and operation will be described below.
【０００３】図４はかかる従来の半導体レーザの構成図
であり、図４（ａ）はその半導体レーザの断面図、図４
（ｂ）はその半導体レーザの各層の組成及び厚さを示す
図である。まず、ｎ−ＧａＡｓ基板１上にｎ−ＡｌＧａ
Ａｓクラッド層２、ＡｌＧａＡｓグレイデッド・インデ
ックスガイド層３（Ａｌの比率が連続的に変化し、屈折
率とバンドギャップが連続的に変化している光ガイド層
であり、ＧＲＩＮ構造という。）、ＩｎＧａＡｓ歪み量
子井戸層４、ＡｌＧａＡｓ−ＧＲＩＮガイド層５、ｐ−
ＡｌＧａＡｓクラッド層６、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層
７を成長させる。ここでは、成長方法として分子線エピ
タキシー（ＭＢＥ）を用いている。各層の組成及び厚さ
は、図４（ｂ）に示す通りである。FIG. 4 is a block diagram of such a conventional semiconductor laser, and FIG. 4A is a sectional view of the semiconductor laser, and FIG.
(B) is a diagram showing the composition and thickness of each layer of the semiconductor laser. First, n-AlGa is formed on the n-GaAs substrate 1.
As cladding layer 2, AlGaAs graded index guide layer 3 (an optical guide layer in which the ratio of Al changes continuously and the refractive index and band gap change continuously, which is called GRIN structure), InGaAs. Strained quantum well layer 4, AlGaAs-GRIN guide layer 5, p-
The AlGaAs cladding layer 6 and the p-GaAs contact layer 7 are grown. Here, molecular beam epitaxy (MBE) is used as the growth method. The composition and thickness of each layer are as shown in FIG.
【０００４】また、図４（ｂ）に示すように、ｎ−Ｇａ
Ａｓ基板１とｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層２の間にある
ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓの多層膜は平坦な結晶成長表面
を得るために設けられたものであり、ＭＢＥ法を用いる
場合にしばしば用いられるものである。次いで、発振モ
ードの制御、ビームの広がり制御のために〈１１０〉方
向に幅６μｍ、高さ０．９μｍのリッジ状のストライプ
を形成する。リッジ形成には化学エッチングを用い、ｐ
−ＡｌＧａＡｓクラッド層６の途中でエッチングを止め
てリッジの高さを制御する。Further, as shown in FIG. 4B, n-Ga
The GaAs / AlGaAs multilayer film between the As substrate 1 and the n-AlGaAs cladding layer 2 is provided to obtain a flat crystal growth surface, and is often used when the MBE method is used. Next, a ridge-shaped stripe having a width of 6 μm and a height of 0.9 μm is formed in the <110> direction for controlling the oscillation mode and controlling the beam spread. Chemical etching is used to form the ridge, and p
-Stop the etching in the middle of the AlGaAs cladding layer 6 to control the height of the ridge.
【０００５】最後に、基板側全面にＡｕＧｅ／Ａｕのｎ
型電極８、ｐ−ＧａＡｓ側にはＳｉＯ2 を絶縁層９とし
てリッジの上側にだけＣｒ／Ａｕによるｐ型電極１０を
形成する。この素子に、適正なバイアスをかけて動作さ
せると、電流はリッジの下のＩｎＧａＡｓを含む活性層
部分に効率よく注入されレーザ発振する。ＡｌＧａＡｓ
−ＧＲＩＮガイド層５、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層６
により、結晶成長方向に垂直な方向の光の閉じ込めが行
われ、また水平方向にはリッジ部分とその両側の部分の
実効的な屈折率が異なり、この方向の光の閉じ込めが行
われる。これにより、横モードがシングルモードにな
り、放射パターンが単峰性になる。Finally, n of AuGe / Au is formed on the entire surface of the substrate.
A p-type electrode 10 made of Cr / Au is formed only on the upper side of the ridge using SiO 2 as an insulating layer 9 on the side of the type electrode 8 and p-GaAs. When this device is operated with a proper bias, the current is efficiently injected into the active layer portion containing InGaAs under the ridge to cause laser oscillation. AlGaAs
-GRIN guide layer 5, p-AlGaAs cladding layer 6
Thereby, the light is confined in the direction perpendicular to the crystal growth direction, and the effective refractive index of the ridge portion and the portions on both sides thereof are different in the horizontal direction, and the light is confined in this direction. As a result, the transverse mode becomes a single mode, and the radiation pattern becomes monomodal.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上述
べた半導体素子においては次に述べる欠点があり、安定
して発振モード、放射パターンを制御することができな
かった。また、長期信頼性にも不安があった。 （１）リッジの高さをエッチングにより制御しているた
めに、高さの精度が悪く、リッジ部分とその両側の部分
の屈折率差を制御できない。 （２）クラッド層にＡｌの含有率の高いＡｌＧａＡｓ
（ＡｌＡｓ組成５０％）を用いているので酸化し易く、
それによる結晶欠陥が発生しやすい。また、Ａｌの比率
が大きいため、ｐ型、ｎ型を形成するには不純物を多く
入れる必要があり、抵抗も高く発熱し易い。このことに
より、素子寿命が短くなる可能性がある。However, the above-described semiconductor device has the following drawbacks, and it is not possible to stably control the oscillation mode and the radiation pattern. I was also worried about long-term reliability. (1) Since the height of the ridge is controlled by etching, the accuracy of the height is poor and the difference in refractive index between the ridge portion and the portions on both sides thereof cannot be controlled. (2) AlGaAs with a high Al content in the cladding layer
Since (AlAs composition 50%) is used, it is easy to oxidize,
Crystal defects due to this are likely to occur. Further, since the ratio of Al is large, it is necessary to add a large amount of impurities to form p-type and n-type, and the resistance is high and heat is easily generated. This may shorten the device life.
【０００７】本発明は、上記問題点を解決するために、
横モード制御、放射パターンの制御が容易であり、長期
にわたり高い信頼性を得ることができる半導体レーザを
提供することを目的とする。In order to solve the above problems, the present invention provides
It is an object of the present invention to provide a semiconductor laser in which lateral mode control and radiation pattern control are easy and high reliability can be obtained over a long period of time.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、半導体レーザにおいて、第１導電型のＧ
ａＡｓ基板と、該基板上に形成され、Ａｌの比率が２０
％まで徐々に増加される第１導電型のＡｌＧａＡｓグレ
イデッドクラッド層と、該グレイデッドクラッド層上に
形成され、Ａｌの比率が約２０％の第１導電型のＡｌＧ
ａＡｓ第１クラッド層と、該第１クラッド層上にＡｌの
比率を２０％から４０％まで変化させた第１導電型のＡ
ｌＧａＡｓグレイデッドクラッド層と、該グレイデッド
クラッド層上に形成され、該グレイデッドクラッド層よ
り屈折率の低い第１導電型のＩｎＧａＰ第２クラッド層
と、第２クラッド層上に形成され、Ａｌの比率を４０％
から１０％まで徐々に減少させたＡｌＧａＡｓグレイデ
ッドクラッド層と、該グレイデッドクラッド層上に形成
され、ＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ歪み量子井戸活性層と、
該活性層上に形成され、Ａｌの比率を１０％から４０％
まで徐々に増加させたＡｌＧａＡｓグレイデッドクラッ
ド層と、該グレイデッドクラッド層上に形成されるエッ
チングストップ層としての第２導電型のＩｎＧａＰ第３
クラッド層と、該第３クラッド層上に形成され、Ａｌの
比率を４０％から２０％まで徐々に減少させ、前記第３
クラッド層の屈折率より高いリッジストライプ形状の第
２導電型のＡｌＧａＡｓグレイデッドクラッド層と、該
グレイデッドクラッド層上に形成され、Ａｌの比率が約
２０％のリッジストライプ形状の第２導電型のＡｌＧａ
Ａｓ第４クラッド層と、該第４クラッド層上に形成さ
れ、Ａｌの比率が２０％まで徐々に減少されるリッジス
トライプ形状の第２導電型のＡｌＧａＡｓグレイデッド
クラッド層と、該グレイデッドクラッド層上に形成され
る第２導電型のＧａＡｓコンタクト層と、該コンタクト
層上を除き形成される絶縁膜と、前記コンタクト層に接
続される第２導電型電極と、前記基板に接続される第１
導電型電極とを設けるようにしたものである。In order to achieve the above object, the present invention provides a semiconductor laser in which a G of the first conductivity type is provided.
aAs substrate and Al ratio of 20 formed on the substrate.
% Of the first conductivity type AlGaAs graded clad layer, and AlG of the first conductivity type formed on the graded clad layer and having an Al ratio of about 20%.
aAs first clad layer, and A of the first conductivity type in which the ratio of Al on the first clad layer is changed from 20% to 40%.
1 GaAs graded clad layer, a first conductivity type InGaP second clad layer formed on the graded clad layer and having a lower refractive index than the graded clad layer, and a second clad layer. 40% ratio
To 10% of AlGaAs graded cladding layer, and a GaAs / InGaAs strained quantum well active layer formed on the graded cladding layer.
Formed on the active layer, the Al content is 10% to 40%.
AlGaAs graded clad layer gradually increased to the second conductivity type InGaP third layer as an etching stop layer formed on the graded clad layer
The third layer is formed on the clad layer and the third clad layer, and the ratio of Al is gradually reduced from 40% to 20%.
A ridge-stripe-shaped second conductivity type AlGaAs graded cladding layer having a refractive index higher than that of the cladding layer, and a ridge-stripe-shaped second conductivity-type AlGaAs graded cladding layer formed on the graded cladding layer. AlGa
As fourth clad layer, ridge stripe-shaped second conductivity type AlGaAs graded clad layer formed on the fourth clad layer and having an Al ratio gradually reduced to 20%, and the graded clad layer A second conductive type GaAs contact layer formed thereon, an insulating film formed except on the contact layer, a second conductive type electrode connected to the contact layer, and a first connected to the substrate.
A conductive type electrode is provided.
【０００９】[0009]
【作用】本発明によれば、上記したように、半導体レー
ザにおいて、エッチングストップ層としてＩｎＧａＰを
用い、クラッド層としてＡｌの比率の小さいＡｌＧａＡ
ｓ層を設ける。したがって、リッジを形成する場合に選
択エッチングが可能であり、リッジの高さの制御が容易
である。According to the present invention, as described above, in the semiconductor laser, InGaP is used as the etching stop layer and AlGaA with a small Al ratio is used as the cladding layer.
The s layer is provided. Therefore, selective etching is possible when forming the ridge, and the height of the ridge can be easily controlled.
【００１０】また、ＩｎＧａＰクラッド層としているた
めに、Ａｌの比率を約２０％としたＡｌＧａＡｓクラッ
ド層を使用することができ、電気抵抗を下げ易く、結晶
欠陥の少ない結晶を容易に得ることができる。更に、ク
ラッド層のＡｌＧａＡｓ層部分にもＡｌの比率を連続的
に変化させたグレイデッド層を用いるようにしたので、
電気抵抗を下げることができる。Further, since the InGaP clad layer is used, an AlGaAs clad layer having an Al ratio of about 20% can be used, and the electric resistance can be easily lowered and a crystal with few crystal defects can be easily obtained. . Further, since the graded layer in which the ratio of Al is continuously changed is used also in the AlGaAs layer portion of the clad layer,
The electric resistance can be reduced.
【００１１】[0011]
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。図１は本発明の実施例を示す半
導体レーザの部分構成図であり、図１（ａ）はその半導
体レーザの断面図、図１（ｂ）はその半導体レーザの部
分断面図である。図２はその半導体レーザの各層の組成
及び厚さを示す図である。図３はその半導体レーザのリ
ッジストライプの形成工程断面図である。Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. 1 is a partial configuration diagram of a semiconductor laser showing an embodiment of the present invention, FIG. 1 (a) is a sectional view of the semiconductor laser, and FIG. 1 (b) is a partial sectional view of the semiconductor laser. FIG. 2 is a diagram showing the composition and thickness of each layer of the semiconductor laser. FIG. 3 is a sectional view of a process for forming a ridge stripe of the semiconductor laser.
【００１２】まず、ｎ−ＧａＡｓ基板１１上に、図１
（ａ）及び図１（ｂ）に示すような構造を結晶成長させ
る。この場合の成長方法は燐を含むＩｎＧａＰ層がある
ために有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ：Ｍｅｔａｌ
ｏｒｇａｎｉｃ ｖａｐｏｒｐｈａｓｅ ｅｐｉｔａｘ
ｙ）が適しており、一回の成長プロセスで成長させる。
各層の組成及び厚さは、図２に示すとおりである。First, as shown in FIG.
The structure shown in FIG. 1A and FIG. 1B is crystal-grown. The growth method in this case is a metal-organic vapor phase epitaxy method (MOVPE: Metal) because there is an InGaP layer containing phosphorus.
organic vapor epitax
y) is suitable and is grown in a single growth process.
The composition and thickness of each layer are as shown in FIG.
【００１３】まず、ｎ−ＧａＡｓ基板１１上にｎ−Ａｌ
ＧａＡｓグレイデッドクラッド層１２を成長させる。こ
こでは、Ａｌの比率を２０％（次のＡｌＧａＡｓ第１ク
ラッド層と同じ組成）まで徐々に増加する。ＭＯＶＰＥ
成長の場合は、Ａｌの原料であるトリメチルアルミニウ
ム（ＴＭＡｌ）の流量を連続的に増やしていく。その厚
さは、０．１〜０．２μｍとする。First, n-Al is formed on the n-GaAs substrate 11.
The GaAs graded cladding layer 12 is grown. Here, the Al ratio is gradually increased to 20% (the same composition as the next AlGaAs first cladding layer). MOVPE
In the case of growth, the flow rate of trimethylaluminum (TMAl) which is a raw material of Al is continuously increased. Its thickness is 0.1 to 0.2 μm.
【００１４】次に、Ａｌの比率が約２０％の厚さ０．５
〜１μｍのｎ−ＡｌＧａＡｓ第１クラッド層１３を成長
させる。Ａｌの比率は４０％以下とし、低い程ドーピン
グし易く結晶性のよいものが得られるが、横モードを制
御する上でｎ−ＩｎＧａＰ層の厚さにより適正な組成を
選ぶ。次に、Ａｌの比率を２０％から４０％まで変化さ
せた厚さ０．１〜０．２μｍのｎ−ＡｌＧａＡｓグレイ
デッドクラッド層１４を成長させる。Next, a thickness of 0.5 with an Al ratio of about 20%
˜1 μm n-AlGaAs first cladding layer 13 is grown. The ratio of Al is set to 40% or less, and the lower the ratio, the easier the doping and the better the crystallinity can be obtained. However, an appropriate composition is selected according to the thickness of the n-InGaP layer in controlling the transverse mode. Next, the n-AlGaAs graded cladding layer 14 having a thickness of 0.1 to 0.2 μm in which the ratio of Al is changed from 20% to 40% is grown.
【００１５】次いで、ｎ−ＩｎＧａＰ第２クラッド層１
５を成長する。厚さは後で成長するｐ型のＩｎＧａＰ第
３クラッド層と同じになるようにする。このｐ−ＩｎＧ
ａＰ第２クラッド層１５の厚さは横モード、ビーム広が
りに大きく影響しており、リッジの幅、ＡｌＧａＡｓ層
の組成、厚さと密接な関係があり、横シングルモード発
振するように０．１〜１μｍ程度の範囲で適正に選ぶ。
ここまでの成長層はｎ型のものであり、キャリア濃度は
５×１０17〜２×１０18ｃｍ-3程度にする。Next, the n-InGaP second cladding layer 1
Grow up 5. The thickness is made to be the same as the p-type InGaP third cladding layer to be grown later. This p-InG
The thickness of the aP second cladding layer 15 has a great influence on the transverse mode and beam spread, and is closely related to the width of the ridge, the composition of the AlGaAs layer, and the thickness. Select appropriately within the range of about 1 μm.
The growth layer up to this point is of n-type, and the carrier concentration is about 5 × 10 17 to 2 × 10 18 cm −3 .
【００１６】次に、Ａｌの比率を４０％から１０％まで
徐々に減少させた厚さ０．１〜０．２μｍのＡｌＧａＡ
ｓグレイデッドクラッド層１６を成長する。次に、図１
（ｂ）に示すような、ＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ歪み量子
井戸活性層１７を成長する。ＧａＡｓ層１７ａ，１７ｃ
はバリア層であり、ＩｎＧａＡｓ層１７ｂはウエル層で
ある。ＩｎＧａＡｓ層１７ｂの組成と厚さはレーザの発
振波長を決めており、９８０ｎｍ付近の発振を得るため
には、Ｉｎの比率を１５から２０％、厚さ５ｎｍ〜１０
ｎｍにする。Next, AlGaA having a thickness of 0.1 to 0.2 μm in which the ratio of Al is gradually reduced from 40% to 10%.
s The graded cladding layer 16 is grown. Next, FIG.
A GaAs / InGaAs strained quantum well active layer 17 as shown in (b) is grown. GaAs layers 17a and 17c
Is a barrier layer, and the InGaAs layer 17b is a well layer. The composition and thickness of the InGaAs layer 17b determine the oscillation wavelength of the laser. In order to obtain oscillation near 980 nm, the In ratio is 15 to 20% and the thickness is 5 nm to 10 nm.
nm.
【００１７】次に、ＡｌＧａＡｓグレイデッドクラッド
層１８、ｐ−ＩｎＧａＰ第３クラッド層１９、ｐ−Ａｌ
ＧａＡｓグレイデッドクラッド層２０、ｐ−ＡｌＧａＡ
ｓ第４クラッド層２１、ｐ−ＡｌＧａＡｓグレイデッド
クラッド層２２を、ｎ型の場合とＧａＡｓ／ＩｎＧａＡ
ｓ歪み量子井戸活性層１７を中心にして対称な構造にな
るように成長させる。最後の層はｐ−ＧａＡｓコンタク
ト層２３であり、厚さ０．１μｍ以上、キャリア濃度は
５×１０18ｃｍ-3程度とする。以上が成長プロセスであ
る。Next, the AlGaAs graded cladding layer 18, p-InGaP third cladding layer 19, p-Al.
GaAs graded cladding layer 20, p-AlGaA
The fourth clad layer 21 and the p-AlGaAs graded clad layer 22 are composed of the n-type and the GaAs / InGaA.
The s-strained quantum well active layer 17 is grown to have a symmetrical structure. The last layer is the p-GaAs contact layer 23, which has a thickness of 0.1 μm or more and a carrier concentration of about 5 × 10 18 cm −3 . The above is the growth process.
【００１８】次に、本発明の実施例を示す半導体レーザ
のリッジストライプ形成について、図３を用いて説明す
る。まず、図３（ａ）に示すように、ｎ−ＧａＡｓ基板
１１からｎ−ＩｎＧａＰ第２クラッド層１５、その上に
ＡｌＧａＡｓグレイデッドクラッド層１６、ＧａＡｓ／
ＩｎＧａＡｓ歪み量子井戸活性層１７、ＡｌＧａＡｓグ
レイデッドクラッド層１８、ｐ−ＩｎＧａＰ第３クラッ
ド層１９、ｐ−ＡｌＧａＡｓグレイデッドクラッド層２
０、ｐ−ＡｌＧａＡｓ第４クラッド層２１、ｐ−ＡｌＧ
ａＡｓグレイデッドクラッド層２２、ｐ−ＧａＡｓコン
タクト層２３を順次成長させた後、ストライプ状にｐ−
ＡｌＧａＡｓグレイデッドクラッド層２０、ｐ−ＡｌＧ
ａＡｓ第４クラッド層２１及びｐ−ＡｌＧａＡｓグレイ
デッドクラッド層２２を部分的にエッチングする。スト
ライプの形成は、通常のホトリソグラフィにより、Ｓｉ
Ｏ2 等のエッチングマスクを使用して選択的にｐ−Ｇａ
Ａｓコンタクト層２３、ｐ−ＡｌＧａＡｓグレイデッド
クラッド層２０、ｐ−ＡｌＧａＡｓ第４クラッド層２１
及びｐ−ＡｌＧａＡｓグレイデッドクラッド層２２をエ
ッチングする。この場合にエッチング液として硫酸系エ
ッチャント、例えばＨ2 ＳＯ4 ＋Ｈ2 Ｏ2＋Ｈ2 Ｏを用
いると、エッチングがＩｎＧａＰ第３クラッド層１９に
達したところで自動的に停止する。Next, formation of a ridge stripe of a semiconductor laser showing an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 3A, the n-GaAs substrate 11 to the n-InGaP second clad layer 15 are provided, and the AlGaAs graded clad layer 16 and GaAs /
InGaAs strained quantum well active layer 17, AlGaAs graded cladding layer 18, p-InGaP third cladding layer 19, p-AlGaAs graded cladding layer 2
0, p-AlGaAs fourth cladding layer 21, p-AlG
After the aAs graded cladding layer 22 and the p-GaAs contact layer 23 are sequentially grown, p-like stripes are formed.
AlGaAs graded cladding layer 20, p-AlG
The aAs fourth cladding layer 21 and the p-AlGaAs graded cladding layer 22 are partially etched. The stripes are formed by ordinary photolithography using Si.
Selectively p-Ga using an etching mask such as O 2
As contact layer 23, p-AlGaAs graded cladding layer 20, p-AlGaAs fourth cladding layer 21
And the p-AlGaAs graded cladding layer 22 is etched. In this case, when a sulfuric acid-based etchant such as H 2 SO 4 + H 2 O 2 + H 2 O is used as the etching solution, the etching is automatically stopped when the InGaP third cladding layer 19 is reached.
【００１９】次いで、図３（ｂ）に示すように、ｐ型電
極２５をストライプの上のｐ−ＧａＡｓコンタクト層２
３部分にのみ形成するために、ＳｉＯ2 絶縁膜２４を通
常の熱ＣＶＤ等により形成し、ホトリソグラフィ、エッ
チングにより、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層２３部分のＳ
ｉＯ2 絶縁膜２４を取り除く。その後、ｐ型電極２５を
形成する。更に、ｎ型電極２６を形成する。Next, as shown in FIG. 3B, the p-type electrode 25 is formed on the stripe of the p-GaAs contact layer 2.
In order to form only on the three parts, the SiO 2 insulating film 24 is formed by ordinary thermal CVD or the like, and the S of the p-GaAs contact layer 23 part is formed by photolithography and etching.
The iO 2 insulating film 24 is removed. Then, the p-type electrode 25 is formed. Further, the n-type electrode 26 is formed.
【００２０】以上のプロセスにより、出来上がった素子
に適正なバイアスをかけて動作すると、リッジ部分から
その下の活性層に電流が注入されレーザ発振する。ま
た、ジャンクションに水平方向にはリッジ部分とその両
側で導波する光に対しての実効的な屈折率が異なり、リ
ッジ両側の方の屈折率が小さく、リッジの高さ、両側の
ＩｎＧａＰの厚さを選ぶことにより、横シングルモード
で発振するようになる。By the above process, when the completed device is operated with proper bias, current is injected from the ridge portion to the active layer thereunder, and laser oscillation occurs. In addition, the effective refractive index for the light guided in the ridge portion and that on both sides of the junction in the horizontal direction are different, the refractive index on both sides of the ridge is small, the height of the ridge, and the thickness of InGaP on both sides. By selecting the height, it will oscillate in the transverse single mode.
【００２１】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made based on the spirit of the present invention, and these modifications are not excluded from the scope of the present invention.
【００２２】[0022]
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
半導体レーザによれば、クラッド層にＩｎＧａＰとＡｌ
ＧａＡｓを用いているため、リッジを形成する場合に選
択エッチングが可能であり、リッジの高さの制御が容易
である。このために、横モードの制御性が非常によくな
る。As described above in detail, according to the semiconductor laser of the present invention, InGaP and Al are contained in the cladding layer.
Since GaAs is used, selective etching is possible when forming a ridge, and the height of the ridge can be easily controlled. For this reason, the controllability of the transverse mode becomes very good.
【００２３】また、ＩｎＧａＰを用いているために、Ａ
ｌの比率を約２０％としたＡｌＧａＡｓクラッド層を使
用することができ、電気抵抗を下げ易く、結晶欠陥の少
ない結晶を容易に得ることができる。このため、半導体
レーザの寿命を延ばすことができる。更に、クラッド層
のＡｌＧａＡｓ層部分にもＡｌの比率を連続的に変化さ
せたグレイデッド層を用いるようにしたので、電気抵抗
を下げることができる。Since InGaP is used, A
An AlGaAs clad layer having a ratio of 1 of about 20% can be used, and the electric resistance can be easily lowered, and a crystal with few crystal defects can be easily obtained. Therefore, the life of the semiconductor laser can be extended. Further, since the graded layer in which the Al ratio is continuously changed is used also in the AlGaAs layer portion of the clad layer, the electric resistance can be reduced.
【図１】本発明の実施例を示す半導体レーザの部分構成
図である。FIG. 1 is a partial configuration diagram of a semiconductor laser showing an embodiment of the present invention.
【図２】図１に示す半導体レーザの各層の組成及び厚さ
を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the composition and thickness of each layer of the semiconductor laser shown in FIG.
【図３】本発明の実施例を示す半導体レーザのリッジス
トライプ形成工程図である。FIG. 3 is a process diagram of forming a ridge stripe of a semiconductor laser showing an embodiment of the present invention.
【図４】従来の半導体レーザの構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of a conventional semiconductor laser.
１１ ｎ−ＧａＡｓ基板 １２ ｎ−ＡｌＧａＡｓグレイデッドクラッド層 １３ ｎ−ＡｌＧａＡｓ第１クラッド層 １４ ｎ−ＡｌＧａＡｓグレイデッドクラッド層 １５ ｎ−ＩｎＧａＰ第２クラッド層 １６ ＡｌＧａＡｓグレイデッドクラッド層 １７ ＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ歪み量子井戸活性層 １７ａ，１７ｃ ＧａＡｓ層（バリア層） １７ｂ ＩｎＧａＡｓ層（ウエル層） １８ ＡｌＧａＡｓグレイデッドクラッド層 １９ ｐ−ＩｎＧａＰ第３クラッド層 ２０ ｐ−ＡｌＧａＡｓグレイデッドクラッド層 ２１ ｐ−ＡｌＧａＡｓ第４クラッド層 ２２ ｐ−ＡｌＧａＡｓグレイデッドクラッド層 ２３ ｐ−ＧａＡｓコンタクト層 ２４ ＳｉＯ2 絶縁膜 ２５ ｐ型電極 ２６ ｎ型電極11 n-GaAs substrate 12 n-AlGaAs graded cladding layer 13 n-AlGaAs first cladding layer 14 n-AlGaAs graded cladding layer 15 n-InGaP second cladding layer 16 AlGaAs graded cladding layer 17 GaAs / InGaAs strained quantum well Active layer 17a, 17c GaAs layer (barrier layer) 17b InGaAs layer (well layer) 18 AlGaAs graded clad layer 19 p-InGaP third clad layer 20 p-AlGaAs graded clad layer 21 p-AlGaAs fourth clad layer 22 p -AlGaAs graded cladding layer 23 p-GaAs contact layer 24 SiO 2 insulating film 25 p-type electrode 26 n-type electrode
フロントページの続き (72)発明者 城間 真 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電気 工業株式会社内Front page continuation (72) Inventor Makoto Joma 1-7-12 Toranomon, Minato-ku, Tokyo Inside Oki Electric Industry Co., Ltd.
Claims (2)
々に増加される第１導電型のＡｌＧａＡｓグレイデッド
クラッド層と、 （ｃ）該グレイデッドクラッド層上に形成され、Ａｌの
比率が約２０％の第１導電型のＡｌＧａＡｓ第１クラッ
ド層と、 （ｄ）該第１クラッド層上にＡｌの比率を２０％から４
０％まで変化させた第１導電型のＡｌＧａＡｓグレイデ
ッドクラッド層と、 （ｅ）該グレイデッドクラッド層上に形成され、該グレ
イデッドクラッド層より屈折率の低い第１導電型のＩｎ
ＧａＰ第２クラッド層と、 （ｆ）第２クラッド層上に形成され、Ａｌの比率を４０
％から１０％まで徐々に減少させたＡｌＧａＡｓグレイ
デッドクラッド層と、 （ｇ）該グレイデッドクラッド層上に形成され、ＧａＡ
ｓ／ＩｎＧａＡｓ歪み量子井戸活性層と、 （ｈ）該活性層上に形成され、Ａｌの比率を１０％から
４０％まで徐々に増加させたＡｌＧａＡｓグレイデッド
クラッド層と、 （ｉ）該グレイデッドクラッド層上に形成されるエッチ
ングストップ層としての第２導電型のＩｎＧａＰ第３ク
ラッド層と、 （ｊ）該第３クラッド層上に形成され、Ａｌの比率を４
０％から２０％まで徐々に減少させ、前記第３クラッド
層の屈折率より高いリッジストライプ形状の第２導電型
のＡｌＧａＡｓグレイデッドクラッド層と、 （ｋ）該グレイデッドクラッド層上に形成され、Ａｌの
比率が約２０％のリッジストライプ形状の第２導電型の
ＡｌＧａＡｓ第４クラッド層と、 （ｌ）該第４クラッド層上に形成され、Ａｌの比率が２
０％まで徐々に減少されるリッジストライプ形状の第２
導電型のＡｌＧａＡｓグレイデッドクラッド層と、 （ｍ）該グレイデッドクラッド層上に形成される第２導
電型のＧａＡｓコンタクト層と、 （ｎ）該コンタクト層上を除き形成される絶縁膜と、 （ｏ）前記コンタクト層に接続される第２導電型電極
と、 （ｐ）前記基板に接続される第１導電型電極とを具備す
ることを特徴とする半導体レーザ。1. A first-conductivity-type GaAs substrate, and (b) a first-conductivity-type AlGaAs graded cladding layer formed on the substrate and having an Al ratio gradually increased to 20%. (C) a first conductivity type AlGaAs first clad layer formed on the graded clad layer and having an Al ratio of about 20%; and (d) an Al ratio of 20% on the first clad layer. To 4
A first conductivity type AlGaAs graded clad layer changed to 0%, and (e) a first conductivity type In formed on the graded clad layer and having a lower refractive index than the graded clad layer.
A GaP second clad layer; and (f) an Al ratio of 40 formed on the second clad layer.
% To 10% AlGaAs graded cladding layer, and (g) GaA formed on the graded cladding layer.
s / InGaAs strained quantum well active layer, (h) an AlGaAs graded cladding layer formed on the active layer and having an Al ratio gradually increased from 10% to 40%, and (i) the graded cladding A second conductivity type InGaP third clad layer as an etching stop layer formed on the layer, and (j) formed on the third clad layer and having an Al ratio of 4
A ridge stripe-shaped second conductivity type AlGaAs graded clad layer having a refractive index higher than that of the third clad layer and gradually decreasing from 0% to 20%; and (k) formed on the graded clad layer, A ridge stripe-shaped second conductivity type AlGaAs fourth clad layer having an Al ratio of about 20%; and (l) an Al ratio of 2 formed on the fourth clad layer.
Second ridge stripe shape gradually reduced to 0%
A conductive AlGaAs graded cladding layer, (m) a second conductivity type GaAs contact layer formed on the graded cladding layer, and (n) an insulating film formed except on the contact layer, o) A semiconductor laser comprising: a second conductivity type electrode connected to the contact layer; and (p) a first conductivity type electrode connected to the substrate.
ａＡｓ層の量子井戸層からなり、これを挟むＧａＡｓ層
からなるバリア層とを有する歪み量子井戸構造であるこ
とを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ。2. The active layer is formed of InG in the active layer portion.
2. The semiconductor laser according to claim 1, which is a strained quantum well structure having a quantum well layer of an aAs layer and a barrier layer made of a GaAs layer sandwiching the quantum well layer.
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