JPH08330667A - 半導体レーザ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 逆バイアスの電気的ノイズに対しても破損し
にくい半導体レーザを提供し、半導体レーザの信頼性を
向上させる。 【構成】 半導体レーザ２１は、同一基板２７上にレー
ザダイオード部分２３と、並列ダイオード部分２５とを
具備するものである。また、その構成は、レーザダイオ
ード部分２３が埋め込みヘテロ構造であることが好まし
い。更に、その構成は、n-基板２７上に構成される埋め
込みヘテロ構造である半導体レーザ２１において、半導
体レーザ２１のn-電流ブロック層３９が並列ダイオード
部分２５のn層として機能するものであることが好まし
い。

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、特に埋
め込みヘテロ構造を有するものに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体レーザにおいて、室温連続発振を
起こさせるには、通常のｐ−ｎ接合では、しきい電流密
度が高すぎ、このためにキャリア閉じ込め効果により電
流密度を低くすることができるダブルヘテロ構造が必要
であった。更に、近年では、低電流動作、光学的特性の
改良のために、これに加えて種々の構造が提案されてい
る。この種の半導体レーザで、埋め込みヘテロ構造を有
するものの一例として例えばElectronics Letters Vol.
29 No.10 pp.873-875 に開示されるものを図１０によっ
て説明する。

【０００３】この半導体レーザ１は、n-GaAs基板３上に
順次 n-InGaPクラッド層５、活性層７、 p-InGaPクラッ
ド層９、p-GaAsコンタクト層１１を設け、それらの両側
に p-InGaP電流ブロック層１３、 n-InGaP電流ブロック
層１５を設け、更に上面下面それぞれにオーミック電極
１７、１９を設けることにより構成されている。このよ
うに構成された埋め込みヘテロ構造の半導体レーザ１で
は、活性層７が囲まれ、接合面と平行な方向にも屈折率
に変化がつけられるため、横方向にも光が閉じ込めら
れ、安定な横モードを得ることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
半導体レーザ１では、電気的ノイズにより活性領域の p
-n接合に対して逆バイアスとなる電圧が印加されると、
破損しやすいという欠点を持っていた。本発明は上記状
況に鑑みてなされたもので、逆バイアスの電気的ノイズ
に対しても破損しにくい半導体レーザを提供し、半導体
レーザの信頼性向上を図ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る半導体レーザの構成は、レーザダイオー
ド部分と、該レーザダイオード部分と同一基板上に設け
られた並列ダイオード部分とを具備することを特徴とす
るものである。

【０００６】

【作用】レーザダイオードp-電極、並列ダイオードn-電
極に正電圧、レーザダイオードn-電極、並列ダイオード
p-電極に負電圧を印加すると、レーザダイオード部分に
対して順バイアス、並列ダイオード部分に対して逆バイ
アスとなり、電流はレーザダイオード部分のみを通って
流れ、レーザ光が出力される一方、電気的ノイズなどに
より上述と逆の電圧が印加されると、レーザダイオード
部分に対して逆バイアス、並列ダイオード部分に対して
順バイアスとなり、電流は並列ダイオード部分のみを通
って流れる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明に係る半導体レーザの好適な実
施例を図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明に
よる半導体レーザの断面図である。この半導体レーザ２
１は、レーザダイオード部分２３と、並列ダイオード部
分２５とを有している。レーザダイオード部分２３は、
n-GaAs基板２７上に順次 n-InGaPクラッド層２９、活性
層３１、 p-InGaPクラッド層３３、レーザダイオードp-
GaAsコンタクト層３５を設け、それらの両側に p-InGaP
電流ブロック層３７、 n-InGaP電流ブロック層３９を設
け、更に上面下面それぞれにレーザダイオードp-オーミ
ック電極４１、レーザダイオードn-オーミック電極４３
を設けて埋め込みヘテロ構造を構成する。

【０００８】一方、並列ダイオード部分２５は、上面か
ら n-InGaP電流ブロック層３９に至るまでのレーザダイ
オードp-オーミック電極４１、レーザダイオードp-GaAs
コンタクト層３５、 p-InGaPクラッド層３３を除去し、
露出した n-InGaP電流ブロック層３９上の一部分に順次
並列ダイオード p-InGaP層４５、並列ダイオードp-GaAs
コンタクト層４７、並列ダイオードp-オーミック電極４
９を設けるとともに、露出した n-InGaP電流ブロック層
３９上の他部分に並列ダイオードn-オーミック電極５１
を設けて構成される。

【０００９】このように構成される半導体レーザ２１の
製造工程を図２〜図７に基づき説明する。図２はエピタ
キシャル工程を説明する図、図３はレーザダイオード部
分のエッチング工程を説明する図、図４は電流ブロック
層成長工程を説明する図、図５はクラッド層、レーザダ
イオードコンタクト層成長工程を説明する図、図６はコ
ンタクト層、クラッド層の分離工程を説明する図、図７
は電極形成工程を説明する図である。先ず、図２に示す
ように、ＭＯＶＰＥ（有機金属気相エピタキシャル成
長）により、n-GaAs基板２７上に n-InGaPクラッド層２
９、活性層３１、 p-InGaPクラッド層３３を順次成長さ
せる。

【００１０】図３に示すように、ストライプ状ＳｉＯ₂
膜６１をマスクとして臭化水素酸、過酸化水素混合溶液
により p-InGaPクラッド層３３、活性層３１、 n-InGaP
クラッド層２９の途中までをエッチングする。

【００１１】図４に示すように、ストライプ状ＳｉＯ₂
膜６１をマスクとするＭＯＶＰＥ選択成長により、 p-I
nGaP電流ブロック層３７、 n-InGaP電流ブロック層３９
を順次成長させる。

【００１２】図５に示すように、ストライプ状ＳｉＯ₂
膜６１をフッ酸により除去したのち、ＭＯＶＰＥにより
p-InGaPクラッド層３３、レーザダイオードp-GaAsコン
タクト層３５を成長させる。

【００１３】図６に示すように、活性層３１に平行なス
トライプ状開口部を有するＳｉＯ₂膜６３をマスクとし
て、臭化水素酸、過酸化水素混合溶液によりレーザダイ
オードp-GaAsコンタクト層３５、 p-InGaPクラッド層３
３及び n-InGaP電流ブロック層３９の途中までをエッチ
ングする。この工程により、並列ダイオードp-GaAsコン
タクト層４７がレーザダイオードp-GaAsコンタクト層３
５から分離され、並列ダイオード p-InGaP層４５が p-I
nGaPクラッド層３３から分離される。

【００１４】図７に示すように、ＳｉＯ₂ 膜６３をフッ
酸により除去したのち、レーザダイオードp-オーミック
電極４１、レーザダイオードn-オーミック電極４３、並
列ダイオードp-オーミック電極４９及び並列ダイオード
n-オーミック電極５１を蒸着とリフトオフ法により形成
することで、半導体レーザ２１の製造工程が終了する。

【００１５】この半導体レーザ２１の動作は、図８に示
す等価回路で説明できる。レーザダイオード部分２３
は、図に示す順方向ダイオード７１に相当し、並列ダイ
オード部分２５は、逆方向ダイオード７３に相当する。
レーザダイオードp-オーミック電極４１、並列ダイオー
ドn-オーミック電極５１に正電圧、レーザダイオードn-
オーミック電極４３、並列ダイオードp-オーミック電極
４９に負電圧を印加すると、レーザダイオード部分２３
に対して順バイアス、並列ダイオード部分２５に対して
逆バイアスとなり、電流はレーザダイオード部分２３の
みを通って流れ、レーザ光が出力される。一方、電気的
ノイズなどにより上述と逆の電圧が印加されると、レー
ザダイオード部分２３に対して逆バイアス、並列ダイオ
ード部分２５に対して順バイアスとなり、電流は並列ダ
イオード部分２５のみを通って流れることになる。

【００１６】このように、上述の半導体レーザ２１によ
れば、電気的ノイズによりレーザダイオード部分２３に
対して逆バイアスとなるように電圧が印加された場合で
あっても、電流が並列ダイオード部分２５を順方向に流
れるので、逆バイアスのノイズによる素子の破壊を防止
することができる。

【００１７】図９は本発明による半導体レーザの他の実
施例を示す断面図である。この実施例による半導体レー
ザ８１は、上述の半導体レーザ２１の構成に加え、第一
表面配線電極８３、第二表面配線電極８５及び裏面配線
電極８７を設けたことを特徴としている。これらの電極
８３、８５、８７は、蒸着とリフトオフ法により形成さ
れる。

【００１８】この半導体レーザ８１の動作は、上述の半
導体レーザ２１と同様に、図８に示す等価回路で説明で
きる。即ち、第一表面配線電極８３に正電圧、第二表面
配線電極８５及び裏面配線電極８７に負電圧を印加する
と、レーザダイオード部分２３に対して順バイアス、並
列ダイオード部分２５に対して逆バイアスとなり、電流
はレーザダイオード部分２３のみを通って流れ、レーザ
光が出力される。一方、電気的ノイズなどにより上述と
逆の電圧が印加されると、レーザダイオード部分２３に
対して逆バイアス、並列ダイオード部分２５に対して順
バイアスとなり、電流は並列ダイオード部分２５のみを
通って流れることになる。

【００１９】この実施例による半導体レーザ８１によれ
ば、上述の半導体レーザ２１と同様の効果が得られる
上、レーザダイオードp-オーミック電極４１と並列ダイ
オードn-オーミック電極５１とが第一表面配線電極８３
によって接続されるので、配線数を少なくすることがで
き、配線工程を簡略化することができる。

【００２０】なお、本発明による半導体レーザは、上述
した実施例の半導体の導電型を反転した構成で実施する
ものであってもよい。また、同じ構造で、材料を変えて
実施するものであってもよい。

【００２１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る半導体レーザによれば、同一基板上にレーザダイオー
ド部分と、並列ダイオード部分とを設けたので、電気的
ノイズなどによりレーザダイオード部分に対して逆バイ
アスの電圧が印加された場合であっても、電流は並列ダ
イオード部分のみを通って流れるので、逆バイアスのノ
イズによる素子の破壊を防止することができ、半導体レ
ーザの信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による半導体レーザの断面図である。

【図２】エピタキシャル工程を説明する図である。

【図３】レーザダイオード部分のエッチング工程を説明
する図である。

【図４】電流ブロック層成長工程を説明する図である。

【図５】クラッド層、レーザダイオードコンタクト層成
長工程を説明する図である。

【図６】コンタクト層、クラッド層の分離工程を説明す
る図である。

【図７】電極形成工程を説明する図である。

【図８】本発明による半導体レーザの等価回路を示す図
である。

【図９】本発明による半導体レーザの他の実施例を示す
断面図である。

【図１０】従来の半導体レーザの断面図である。

【符号の説明】

２１、８１ 半導体レーザ ２３ レーザダイオード部分 ２５ 並列ダイオード部分 ２７ n-GaAs基板（基板） ３９ 半導体レーザのn-電流ブロック層 ４１ レーザダイオード部分p-オーミック電極 ５１ 並列ダイオード部分のn-オーミック電極 ８３ 配線電極

フロントページの続き (72)発明者 後藤 修 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

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザダイオード部分と、 該レーザダイオード部分と同一基板上に設けられた並列
   ダイオード部分とを具備することを特徴とする半導体レ
   ーザ。
2. 【請求項２】 前記レーザダイオード部分が埋め込みヘ
   テロ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。
3. 【請求項３】 n-基板上に構成される請求項２記載の半
   導体レーザにおいて、 該半導体レーザのn-電流ブロック層が前記並列ダイオー
   ド部分の n層として機能することを特徴とする半導体レ
   ーザ。
4. 【請求項４】 p-基板上に構成される請求項２記載の半
   導体レーザにおいて、 該半導体レーザのp-電流ブロック層が前記並列ダイオー
   ド部分の p層として機能することを特徴とする半導体レ
   ーザ。
5. 【請求項５】 請求項３記載の半導体レーザにおいて、 レーザダイオード部分のp-オーミック電極と、並列ダイ
   オード部分のn-オーミック電極が共通の配線電極で接続
   されていることを特徴とする半導体レーザ。
6. 【請求項６】 請求項４記載の半導体レーザにおいて、 レーザダイオード部分のn-オーミック電極と、並列ダイ
   オード部分のp-オーミック電極が共通の配線電極で接続
   されていることを特徴とする半導体レーザ。