JPS6066484A - 半導体レ−ザ装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体レ−ザ装置及びその製造方法Info
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- JPS6066484A JPS6066484A JP17428683A JP17428683A JPS6066484A JP S6066484 A JPS6066484 A JP S6066484A JP 17428683 A JP17428683 A JP 17428683A JP 17428683 A JP17428683 A JP 17428683A JP S6066484 A JPS6066484 A JP S6066484A
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- blocking layer
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- laser
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- 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
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/24—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a grooved structure, e.g. V-grooved, crescent active layer in groove, VSIS laser
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の屈する技術分野〕
本発明は、利得導波路構造及び屈折率導波路構造の双方
を備えた、分布帰還型半導体レーザ装置及びその製造方
法の改良に関する。
を備えた、分布帰還型半導体レーザ装置及びその製造方
法の改良に関する。
〔従来技術とその問題点］
ディジタル・オーディオ・ナイスク（１）Ａｔ））、ビ
デオ・ディスク、ドキュメント・ファイル等の光ティス
フ装置や光通信用光源として半導体レーザが広く使われ
るに至っている。その中で、半導体レーザ内に構成さノ
また光導波路中に、周期的な凹凸を設けて回折格子が形
成され、これによる光の帰還効果を利用してレーザ共Ｊ
辰器を形成した、いわゆる分布ジ１ｉ還型半導体レーザ
（１）ｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＦｅｅｄｂａｃｋ ： Ｄ
Ｆ”１３ レーザ）（ま、安定な弔−縦モードで発振す
るため、温度変化に伴って牛じる縦モードホッピング現
象が起こらないことから、通常の）ｒブリペロー型半導
体レーザに見られる七−ドホッピングノイズがなく、’
ｌ′ｆに高周波雑音レベルの低い仁とが請求されるピテ
オディスク用光源としてすぐれている。また、Ｉ）Ｉｉ
’ １３レーリ“は、発振波長の温度変化が小さいこと
、回折格子の周期を変えることによって発揚波長を選択
できるなどのすぐれた特性があり、光通信用光源として
、シングルモードファイバによる元の長距離伝送や、波
長多重による大容景通信といった目的にも適している。
デオ・ディスク、ドキュメント・ファイル等の光ティス
フ装置や光通信用光源として半導体レーザが広く使われ
るに至っている。その中で、半導体レーザ内に構成さノ
また光導波路中に、周期的な凹凸を設けて回折格子が形
成され、これによる光の帰還効果を利用してレーザ共Ｊ
辰器を形成した、いわゆる分布ジ１ｉ還型半導体レーザ
（１）ｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＦｅｅｄｂａｃｋ ： Ｄ
Ｆ”１３ レーザ）（ま、安定な弔−縦モードで発振す
るため、温度変化に伴って牛じる縦モードホッピング現
象が起こらないことから、通常の）ｒブリペロー型半導
体レーザに見られる七−ドホッピングノイズがなく、’
ｌ′ｆに高周波雑音レベルの低い仁とが請求されるピテ
オディスク用光源としてすぐれている。また、Ｉ）Ｉｉ
’ １３レーリ“は、発振波長の温度変化が小さいこと
、回折格子の周期を変えることによって発揚波長を選択
できるなどのすぐれた特性があり、光通信用光源として
、シングルモードファイバによる元の長距離伝送や、波
長多重による大容景通信といった目的にも適している。
ところで光デイスク用レーザとしては、第１にレーザ光
を直径１μｍ程度の微小スポットに結像できるより最低
次ａｔモードで安定に発振させる必要があり、これには
接合面に水平方向の横モードを基本モードに安定化し、
レーザ光の非点収差が小さい作り付は導波路構造が有効
である。また、第２に出射されたレーザ光が光ティスフ
面上や光学部品の表面によって反射され、一部がレーザ
端面に戻りレーザ発振が不安定になることによって生じ
る戻シ光ノイズが極力小さいものである必要がある。
を直径１μｍ程度の微小スポットに結像できるより最低
次ａｔモードで安定に発振させる必要があり、これには
接合面に水平方向の横モードを基本モードに安定化し、
レーザ光の非点収差が小さい作り付は導波路構造が有効
である。また、第２に出射されたレーザ光が光ティスフ
面上や光学部品の表面によって反射され、一部がレーザ
端面に戻りレーザ発振が不安定になることによって生じ
る戻シ光ノイズが極力小さいものである必要がある。
従来、作り付は導波路構造によって横モードを制御した
１）ＦＢレーザとしては、いわゆる埋め込み構造のもの
がもっけら使用されていた。埋め込み構造のＤＦ１３レ
ーザは、接合面に水平方向と垂直方向との仮想的な光源
位置を示す非点収差が非常に小きいことが確められたが
、このレーザを光デイスク用光源として用いたところ、
可干渉性が強すきるため可干渉効果によって生じる戻り
光ノイズが大きく、使いにくいレーザであることが判明
した。一方、光デイスク装置や、光通通信システＬをは
じめとする情報機器は、今後まずます広く普及してゆく
ことが予想され、半導体レーザの量産化技術が必要とな
っている。従来、半導体レーザ用の薄膜多層へゾロ接合
結晶製作技術としては、スライディング・ボート方式に
よる液相エピタキシャル成長法（ＬＰＥ法）が用いられ
ているが、ＬＰＥ法ではウェハ面積の大型化に限度があ
る。このため、大面ＪＹｔで均−性及び制御性に浸れた
有機金属気相成投法（ＭＯＣＶＤ法）や分子＃Ｊｊ！
エピタキシー法（ＦｖｌＢＢ法）等の結晶成畏技術が注
目されている。
１）ＦＢレーザとしては、いわゆる埋め込み構造のもの
がもっけら使用されていた。埋め込み構造のＤＦ１３レ
ーザは、接合面に水平方向と垂直方向との仮想的な光源
位置を示す非点収差が非常に小きいことが確められたが
、このレーザを光デイスク用光源として用いたところ、
可干渉性が強すきるため可干渉効果によって生じる戻り
光ノイズが大きく、使いにくいレーザであることが判明
した。一方、光デイスク装置や、光通通信システＬをは
じめとする情報機器は、今後まずます広く普及してゆく
ことが予想され、半導体レーザの量産化技術が必要とな
っている。従来、半導体レーザ用の薄膜多層へゾロ接合
結晶製作技術としては、スライディング・ボート方式に
よる液相エピタキシャル成長法（ＬＰＥ法）が用いられ
ているが、ＬＰＥ法ではウェハ面積の大型化に限度があ
る。このため、大面ＪＹｔで均−性及び制御性に浸れた
有機金属気相成投法（ＭＯＣＶＤ法）や分子＃Ｊｊ！
エピタキシー法（ＦｖｌＢＢ法）等の結晶成畏技術が注
目されている。
従来より、ＬＰＥ法をベースとした半導体レーザの’ｔ
Ａ造は種々開発さ７ｔてさたが、ＭＯＣＶＪＪ法やＭＤ
Ｉ２法等とＬＰＥ法とでは結晶成長のメカニズムが異な
るため、ＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ法では１．ＰＥ法で製作
てきたレーザを七のま−ま製作することは辣しく、これ
らの成長技術の特徴音生かしたンーザ構造省開発が必要
となっている。実際、前述の埋め込み構造のレーザは、
ＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ法では作製することか困難であっ
た。
Ａ造は種々開発さ７ｔてさたが、ＭＯＣＶＪＪ法やＭＤ
Ｉ２法等とＬＰＥ法とでは結晶成長のメカニズムが異な
るため、ＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ法では１．ＰＥ法で製作
てきたレーザを七のま−ま製作することは辣しく、これ
らの成長技術の特徴音生かしたンーザ構造省開発が必要
となっている。実際、前述の埋め込み構造のレーザは、
ＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ法では作製することか困難であっ
た。
そこで、レーザ光の可干渉性が弱く戻り光による光出力
変動の小さい横モードの制御されたＤＦＢレーザを、Ｍ
ＯＣＶＤ法やＭＢＥ法によって作製の可能な量産に適し
た構造によって実現することが望まれていた。
変動の小さい横モードの制御されたＤＦＢレーザを、Ｍ
ＯＣＶＤ法やＭＢＥ法によって作製の可能な量産に適し
た構造によって実現することが望まれていた。
本発明の目的は、レーザ光のｉＪ干渉性が弱く戻り光に
よる光出力変動の小さい特性と、ＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ
法によって作製の可能な量産性の高い構造を有する横モ
ードの制御されたＤＦＢレーザを提供することである。
よる光出力変動の小さい特性と、ＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ
法によって作製の可能な量産性の高い構造を有する横モ
ードの制御されたＤＦＢレーザを提供することである。
〔発明の概要〕
本発すｊの骨子は、平坦に形成きれたｉｔ性層の上に形
成された光ガイド層」二に電流阻止層を設けて、接合面
に水平方向に関する電流狭窄と横モード制御を同時に行
なうことによって、利イｑ導波路溝造と屈折率導波路構
造の双方ｆ：備えた構造を実現すると共に、上記電流阻
止層のない部分では、上記元ガイド層に周期的な凹凸を
設けて回折格子を形成し、ＤＦＢ共振器を構成したこと
である。
成された光ガイド層」二に電流阻止層を設けて、接合面
に水平方向に関する電流狭窄と横モード制御を同時に行
なうことによって、利イｑ導波路溝造と屈折率導波路構
造の双方ｆ：備えた構造を実現すると共に、上記電流阻
止層のない部分では、上記元ガイド層に周期的な凹凸を
設けて回折格子を形成し、ＤＦＢ共振器を構成したこと
である。
本発明によれば、レーザブＣの可干渉性が弱く戻り光に
よる光出力変動の小さい特性と、ＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ
法によって作製の可能な量産性の高い構造を有する横
モードの制御されたＤＦＢレーザが実現できる。これに
よって、光デイスク用光源に好適な特性を持つ半導体レ
ーザを、大計にかつ低価格に生産できる。
よる光出力変動の小さい特性と、ＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ
法によって作製の可能な量産性の高い構造を有する横
モードの制御されたＤＦＢレーザが実現できる。これに
よって、光デイスク用光源に好適な特性を持つ半導体レ
ーザを、大計にかつ低価格に生産できる。
第１図に、本発明の半導体レーザ装置の一実施例を示す
。ｎ−ＧａＡｓｆｌｊ流阻止層５に設けられたストライ
プ状溝部分のｐ−ＧａＡｔＡｓ光ガイド層４には、活性
層の発光波長帯の光を効率良く反射帰還する様な周期△
（△−１−λ（、／２ｎｅｆｆ 、 ｔ＝１ 。
。ｎ−ＧａＡｓｆｌｊ流阻止層５に設けられたストライ
プ状溝部分のｐ−ＧａＡｔＡｓ光ガイド層４には、活性
層の発光波長帯の光を効率良く反射帰還する様な周期△
（△−１−λ（、／２ｎｅｆｆ 、 ｔ＝１ 。
２．３．・・・ただし、λ。は自由空間での発光波長、
；’＋ ｅ ｆ ｆは導波路の平均実効屈折率）で、凹
凸１２が設けられ、ＤＦ１３構造を形成している。ｐ−
（ＪａＡｔＡｓ光ガイド層は、クラット層よりも屈折率
を大きくしであるので、第１図ｔｂｌに示ず株に、導波
路モード分布は光ガイド層中に十分広がり、効率の良い
△ 反射帰還が実現される。
；’＋ ｅ ｆ ｆは導波路の平均実効屈折率）で、凹
凸１２が設けられ、ＤＦ１３構造を形成している。ｐ−
（ＪａＡｔＡｓ光ガイド層は、クラット層よりも屈折率
を大きくしであるので、第１図ｔｂｌに示ず株に、導波
路モード分布は光ガイド層中に十分広がり、効率の良い
△ 反射帰還が実現される。
第１図に示す構造のレーザにおいては、活性層への電流
注入は電流阻止層が除去されたストライプ部を通して行
われる。これはストライプ部の両側においてはＰＮＰＮ
接合となっ−Ｃいるため、十分に高い順方向電圧を印加
しない限りストライプ部両側には”電流が流れないから
である。また、活性層に導波された光は、活性層厚みが
十分に薄いためＰ型光ガイド層中に滲み出し、その一部
が複素屈折率がクラッド層とは異なる電流阻止層の影響
を受け、電流狭窄効果と作り付は導波構造とが自己整合
的に形成されると云う％ｎを有する。
注入は電流阻止層が除去されたストライプ部を通して行
われる。これはストライプ部の両側においてはＰＮＰＮ
接合となっ−Ｃいるため、十分に高い順方向電圧を印加
しない限りストライプ部両側には”電流が流れないから
である。また、活性層に導波された光は、活性層厚みが
十分に薄いためＰ型光ガイド層中に滲み出し、その一部
が複素屈折率がクラッド層とは異なる電流阻止層の影響
を受け、電流狭窄効果と作り付は導波構造とが自己整合
的に形成されると云う％ｎを有する。
かかる構造において、回折格子のない）・ｒブリー・ベ
ロー型の半導体レーザを作製しだ場合、ストライプ部の
幅Ｗが５〔μｍ１以上と広い場合には、接合面に水平方
向の横モードは作り伺は導波路構造によってカイトされ
、安定し／こレーザ発振を示す。このため、発振しきい
値電流より僅かに多いところから単一軸モードとなり、
非点隔差も０〜５〔μｍ〕と非常に小さいものとなる。
ロー型の半導体レーザを作製しだ場合、ストライプ部の
幅Ｗが５〔μｍ１以上と広い場合には、接合面に水平方
向の横モードは作り伺は導波路構造によってカイトされ
、安定し／こレーザ発振を示す。このため、発振しきい
値電流より僅かに多いところから単一軸モードとなり、
非点隔差も０〜５〔μｍ〕と非常に小さいものとなる。
つまり、非常に干渉性の強いレーザ発振状態を示す。こ
れに対し、ストライプ部の幅Ｗを次第に狭くしていくと
、作υ付は導波路構造によってガイドされている槓モー
ドが分布している領域内における注入キャリアの分布、
すなわち利得導波効果を生じる利得分布の影響が強く現
われることになる。この様子を第２図（ａ）〜（Ｃ１に
示す。なお、図中実線Ａは屈折率分布、破線Ｂは制動分
布、一点鎖Ｉ％１Ｃは導波モード分布をそれぞれ示して
いる１、 ところで、単−編モードで発振する所謂作り付け？Ｈ’
ｊ：波路レーザではｉｊＪ＋渉性が強いために戻り光ノ
イズが大きいのに対し、縦多モードで発振する利イ；）
導波レーザでは１ｉり尤ノイズが小さいことは周知の小
火であるが、」二記のレーザにおいてストライプ部の幅
Ｗを伏＜シていくと作り付は導波構造の影響と同動に利
（４）導波効果の影響を受けるようになると云うことは
、両者の中間の効果を受けることを示１反′ｊ／）。月
１゛火、ストライプ幅幅Ｗを３〔μｍ ］ 以Ｔとし／
こレーザにおいては、非点隔差が５〔μｍ〕以下と比較
的小さいにも拘らず、また光出力を３〜５［ｍＷ］ と
増やしていくと縦多モード発振から単−縦モード発振に
移り変わるにも拘らず、５〜１０［ｍＷ］の領域に亘っ
て戻り光ノイズが０１〜ｏ、ｏｌ［１１位にまで低下す
るのが確認された。
れに対し、ストライプ部の幅Ｗを次第に狭くしていくと
、作υ付は導波路構造によってガイドされている槓モー
ドが分布している領域内における注入キャリアの分布、
すなわち利得導波効果を生じる利得分布の影響が強く現
われることになる。この様子を第２図（ａ）〜（Ｃ１に
示す。なお、図中実線Ａは屈折率分布、破線Ｂは制動分
布、一点鎖Ｉ％１Ｃは導波モード分布をそれぞれ示して
いる１、 ところで、単−編モードで発振する所謂作り付け？Ｈ’
ｊ：波路レーザではｉｊＪ＋渉性が強いために戻り光ノ
イズが大きいのに対し、縦多モードで発振する利イ；）
導波レーザでは１ｉり尤ノイズが小さいことは周知の小
火であるが、」二記のレーザにおいてストライプ部の幅
Ｗを伏＜シていくと作り付は導波構造の影響と同動に利
（４）導波効果の影響を受けるようになると云うことは
、両者の中間の効果を受けることを示１反′ｊ／）。月
１゛火、ストライプ幅幅Ｗを３〔μｍ ］ 以Ｔとし／
こレーザにおいては、非点隔差が５〔μｍ〕以下と比較
的小さいにも拘らず、また光出力を３〜５［ｍＷ］ と
増やしていくと縦多モード発振から単−縦モード発振に
移り変わるにも拘らず、５〜１０［ｍＷ］の領域に亘っ
て戻り光ノイズが０１〜ｏ、ｏｌ［１１位にまで低下す
るのが確認された。
一方、利得導波路レーザの共振器内損失は２００〔ｃｍ
〕 と大きく、作り付は導波路レーザの共振器内損失は
２０〜３０［ｚ ］と小さい。
〕 と大きく、作り付は導波路レーザの共振器内損失は
２０〜３０［ｚ ］と小さい。
本発明者等の実験によれば、ストライプ％ｉ Ｗを変え
て共振器内損失を測定したところ、ストライプ幅Ｗ＝５
Ｃμｍ］において３０Ｃｃｍ ］、Ｗ＝３〔ｌＬｍ〕に
おいて５０［ｚ］、Ｗ ＝ １．５ （ｚｚｍ ）にお
いて１５０［ｏｎ ］と云う結果が得られた８ストライ
プ部Ｗが狭くなる程共振器内損失が大きくなる小火は、
ストライプ幅Ｗが狭くなるにりｉｔ作り付は導波路効果
に加えて利得導波効果が大きくなったことを示している
。
て共振器内損失を測定したところ、ストライプ幅Ｗ＝５
Ｃμｍ］において３０Ｃｃｍ ］、Ｗ＝３〔ｌＬｍ〕に
おいて５０［ｚ］、Ｗ ＝ １．５ （ｚｚｍ ）にお
いて１５０［ｏｎ ］と云う結果が得られた８ストライ
プ部Ｗが狭くなる程共振器内損失が大きくなる小火は、
ストライプ幅Ｗが狭くなるにりｉｔ作り付は導波路効果
に加えて利得導波効果が大きくなったことを示している
。
」二記の現象は、ファブリ・べ「１−型レーザの場合の
みでなく、ＪＪＦＢし立ザにもめてはする。ＤＦＢレー
ザにおいては、利得導波路４ｔ’ｊ Ｍ−屈折率尋波路
溝いずれの場合においても単−縦モード発振する点が異
なるが、非点収差、戻シ光ノイズに関しては、ファブリ
・ペロー型レーザの場合と全く同様の結果が得られた。
みでなく、ＪＪＦＢし立ザにもめてはする。ＤＦＢレー
ザにおいては、利得導波路４ｔ’ｊ Ｍ−屈折率尋波路
溝いずれの場合においても単−縦モード発振する点が異
なるが、非点収差、戻シ光ノイズに関しては、ファブリ
・ペロー型レーザの場合と全く同様の結果が得られた。
このことは、利得導波路型ＤＦＢレーザの場合には、縦
モードが単一モードであっ−Ｃも、スペクトルの線巾が
屈折率導波路型１月ｐＢＶ−ザに比べて広いために可干
渉性が弱くなり、その結果戻り光ノイズの小ざい１１￥
性が得られたと解釈される。
モードが単一モードであっ−Ｃも、スペクトルの線巾が
屈折率導波路型１月ｐＢＶ−ザに比べて広いために可干
渉性が弱くなり、その結果戻り光ノイズの小ざい１１￥
性が得られたと解釈される。
本発明のレーザは、電流狭窄と横モード制御とが、ｎ−
ＧａＡｓ′屯流阻止層流阻止層自己整合的に実現できる
ことから、マスク合わせの工程が一回で済むため製造プ
ロセスが簡単であり、量産に向いた構造である。
ＧａＡｓ′屯流阻止層流阻止層自己整合的に実現できる
ことから、マスク合わせの工程が一回で済むため製造プ
ロセスが簡単であり、量産に向いた構造である。
また、ｐ−ＧａＡｔＡｓ光ガイド層４上に周期的凹凸１
２を形成するにあたっては、一旦ｎ−ＧａＡｓ′１１Ｌ
流阻止層全面に凹凸を形成した後、エツチングによって
ストライブ溝１１を形成−ノーる際に、エツチングの過
程で凹凸の形状が保存される様な方法を使用することに
よって、ｎ−ＧａＡｓ電流阻止層上の凹凸をｐ−ＧａＡ
４Ａｓ光ガイド層４上に転写することが可能となり、工
程を簡単化することができる。このプロセスは、後述の
様にたとえばりアクティブイオンエツチングあるいはイ
オンミリング等の手法を利用することによって実現でき
る。
２を形成するにあたっては、一旦ｎ−ＧａＡｓ′１１Ｌ
流阻止層全面に凹凸を形成した後、エツチングによって
ストライブ溝１１を形成−ノーる際に、エツチングの過
程で凹凸の形状が保存される様な方法を使用することに
よって、ｎ−ＧａＡｓ電流阻止層上の凹凸をｐ−ＧａＡ
４Ａｓ光ガイド層４上に転写することが可能となり、工
程を簡単化することができる。このプロセスは、後述の
様にたとえばりアクティブイオンエツチングあるいはイ
オンミリング等の手法を利用することによって実現でき
る。
これらの方法は、いわゆる垂直エツチングを行なうこと
ができるので矩形断面を持つ凹凸の作製が可能であり、
これによって他の形状に比べ回折格子の回折効率を高め
ることができる。この様に、上記手法を用いることによ
りｔ、通常のフ了フ゛す・ペロー型レーザの場合に比べ
、ｎ−ＧａＡｓ電流阻止層上に回折格子を作製する工程
か加わるだけで竹み、工程数の増加を最少限に止めるこ
とができると同時に、回折効率の高い回折格子の作製が
可能とりる〇 さらに、本発明の構造は、殖産性にすぐれたＭＯＣＶＤ
法あるいはＭＢＥ法によって作［’ｉ’Ｊ能である。こ
れらの方法は、大きな１０ｊ槓にわたって均質な薄膜結
晶の成長が０」“能で企るため、歇陀性に優れた半導体
レーザの製造方法であり、上記の量産に向いた素子構造
と併せ、本発明のレーザを大量に低価格に生産できる。
ができるので矩形断面を持つ凹凸の作製が可能であり、
これによって他の形状に比べ回折格子の回折効率を高め
ることができる。この様に、上記手法を用いることによ
りｔ、通常のフ了フ゛す・ペロー型レーザの場合に比べ
、ｎ−ＧａＡｓ電流阻止層上に回折格子を作製する工程
か加わるだけで竹み、工程数の増加を最少限に止めるこ
とができると同時に、回折効率の高い回折格子の作製が
可能とりる〇 さらに、本発明の構造は、殖産性にすぐれたＭＯＣＶＤ
法あるいはＭＢＥ法によって作［’ｉ’Ｊ能である。こ
れらの方法は、大きな１０ｊ槓にわたって均質な薄膜結
晶の成長が０」“能で企るため、歇陀性に優れた半導体
レーザの製造方法であり、上記の量産に向いた素子構造
と併せ、本発明のレーザを大量に低価格に生産できる。
上記構造のレーザは基板ｌから電流阻止層５までの第１
回目の結晶）Ｊｙ、長と、′東ｂ；口汎止層５の一部を
ストライフ状にエツチングして回折格子を形成したのち
の光ガイド昭６及びコノタクト層７を形成する第２回目
の結晶成長と云う２段階の結晶成長プロセスにより作成
される。ここで、第２回目の結晶成長の開始時点におけ
るクラッド層７への成長は、一旦表聞が空気中に晒され
た（ＪａＡ４Ａｓ面上への成長である。このグこめ、従
来のＬＰＥ法では成長が難しく、ＭＯＣＶ、Ｌ）法ＭＢ
Ｅ法によ、って始めて制御性良く製作できるようになっ
たものである。
回目の結晶）Ｊｙ、長と、′東ｂ；口汎止層５の一部を
ストライフ状にエツチングして回折格子を形成したのち
の光ガイド昭６及びコノタクト層７を形成する第２回目
の結晶成長と云う２段階の結晶成長プロセスにより作成
される。ここで、第２回目の結晶成長の開始時点におけ
るクラッド層７への成長は、一旦表聞が空気中に晒され
た（ＪａＡ４Ａｓ面上への成長である。このグこめ、従
来のＬＰＥ法では成長が難しく、ＭＯＣＶ、Ｌ）法ＭＢ
Ｅ法によ、って始めて制御性良く製作できるようになっ
たものである。
加、ｔ ｉ、ＭＯＣＶＪ）法や、ＭＢ−Ｅ法−ｒ ｔ−
ｔ、ｌ、ＰＥ法テ問題となるメルトバンクによる凹凸の
消失といった問題がないため、回折効率の旨い形状の凹
凸を持つ７４回折格子をでのまま素子の中に作り込むこ
とができるため、素子の特性を大さく向上させることが
できるという利点もある。
ｔ、ｌ、ＰＥ法テ問題となるメルトバンクによる凹凸の
消失といった問題がないため、回折効率の旨い形状の凹
凸を持つ７４回折格子をでのまま素子の中に作り込むこ
とができるため、素子の特性を大さく向上させることが
できるという利点もある。
仁の様に、本９ら明のレーザは、ＭＯＣｖＩＪ法。
ＭＢＥ法での作製に適したレーザとｄうことができる。
次に本発明の製造方法を第３図を用いて詳細に説明する
。
。
′まず、第３図ＦａＪに示す如く、面方位（１００）の
ｎ−ＧａＡｓ基板１（Ｓｌ ドープ、ｎ＝１ｘｌｏ ｃ
ｍ ）土に厚さ２μｍ のｎ Ｏａ ｏ、６Ａ、 Ｌ
ｏ、 、ｉ Ａ Ｓクラッド層２（Ｓｃ ドーグ、 ｎ
＝２Ｘ１０ ａｎ ）ａ 厚さ０，０８μｍのアンドー
グＵ ａＯ，９Ａ Ｚ Ｏ，］ Ａ Ｓ ’活性層３．
厚さ０．４μｍのｐ Ｇ ａ ｏ、７５Ａ Ｚ Ｏ，２
ｓ Ａ Ｓ ’７ＬガイドＩｊ４４ （Ｚｎドープ、ｎ
＝５ｘｌＯａｎ ）及び厚さ０．６ ／ｉ ｍのｕ −
（） ａ Ａ ｓ 電流阻止層５（Ｓｅ トープ、 ｎ
、−５ｘｔｄ８Ｃｒｎ−１）を順次成長形成した。こ
の第１回の結晶成長には、ＭＯＣＶＤ 法を用い、成長
条件は、基板温度７５０℃、 Ｖ／１ＩＩ＝２０ 、キ
ャリアガス（Ｈ２）と原料カスの総流量１０ ｔ／ｍｉ
ｎ 、原料はトリメチルガリウＡ （’ｌ’ＭＯ： （
Ｃｋｌ） ３（Ｊ ａ ） 、トリメブールアルミニウ
ム（Ｔ ＭＡ ： （ＣＨ３） ３Ａ ｔ ）、ｆル７
ノ（Ａｓ１４ ）、ｐドーパント：ジエチル亜鉛（１）
ｌ； Ｚ ： （Ｃ２１１グ）２Ｚｎ）、ｎドーパン
ト：セレン化水素（Ｊ１２Ｓｅ）で、成長速度は０．２
５ 〔ｉｔ ｍ ／ｍｉｎ ）であ−）た。なお、第１
回目の結晶成長では必ずしもＭＯ−ＣＶＤ法を用いる必
要はないが、大面積で均一性の良い結晶成長が可能なＭ
Ｏ−ＣＶＤ法を用いることは、所産化を考えた場合ＬＰ
Ｅ 法に比べて有利である。
ｎ−ＧａＡｓ基板１（Ｓｌ ドープ、ｎ＝１ｘｌｏ ｃ
ｍ ）土に厚さ２μｍ のｎ Ｏａ ｏ、６Ａ、 Ｌ
ｏ、 、ｉ Ａ Ｓクラッド層２（Ｓｃ ドーグ、 ｎ
＝２Ｘ１０ ａｎ ）ａ 厚さ０，０８μｍのアンドー
グＵ ａＯ，９Ａ Ｚ Ｏ，］ Ａ Ｓ ’活性層３．
厚さ０．４μｍのｐ Ｇ ａ ｏ、７５Ａ Ｚ Ｏ，２
ｓ Ａ Ｓ ’７ＬガイドＩｊ４４ （Ｚｎドープ、ｎ
＝５ｘｌＯａｎ ）及び厚さ０．６ ／ｉ ｍのｕ −
（） ａ Ａ ｓ 電流阻止層５（Ｓｅ トープ、 ｎ
、−５ｘｔｄ８Ｃｒｎ−１）を順次成長形成した。こ
の第１回の結晶成長には、ＭＯＣＶＤ 法を用い、成長
条件は、基板温度７５０℃、 Ｖ／１ＩＩ＝２０ 、キ
ャリアガス（Ｈ２）と原料カスの総流量１０ ｔ／ｍｉ
ｎ 、原料はトリメチルガリウＡ （’ｌ’ＭＯ： （
Ｃｋｌ） ３（Ｊ ａ ） 、トリメブールアルミニウ
ム（Ｔ ＭＡ ： （ＣＨ３） ３Ａ ｔ ）、ｆル７
ノ（Ａｓ１４ ）、ｐドーパント：ジエチル亜鉛（１）
ｌ； Ｚ ： （Ｃ２１１グ）２Ｚｎ）、ｎドーパン
ト：セレン化水素（Ｊ１２Ｓｅ）で、成長速度は０．２
５ 〔ｉｔ ｍ ／ｍｉｎ ）であ−）た。なお、第１
回目の結晶成長では必ずしもＭＯ−ＣＶＤ法を用いる必
要はないが、大面積で均一性の良い結晶成長が可能なＭ
Ｏ−ＣＶＤ法を用いることは、所産化を考えた場合ＬＰ
Ｅ 法に比べて有利である。
次に、第３図ｔｂ）に示す如く、電流阻止層５上にフォ
トレジストを塗布し、これをレーザを用いた２ブＣ束干
渉法によって露光し、周期的０２２μｍのストライブパ
ターンを形成する。この値は、λ０〜８０００Ａの波長
に対して、２次のメーダーの回折格子（ｔ＝２）に相当
する。次いで、これをマスクとして、Ｃ（−ｔ４−Ｃ４
７昆合ガスによるリアクティブイオンエツチング法によ
って深さ約０．２μｍ エツチングし、′電流阻止層５
上に周期的な凹凸を形成する。このとき、エツチングの
条件を、いわゆる垂直エツチングが州られる様に設定す
ると、矩形の断面を持つ、回折効率の高い回折格子が得
られるのでイｊ利である。
トレジストを塗布し、これをレーザを用いた２ブＣ束干
渉法によって露光し、周期的０２２μｍのストライブパ
ターンを形成する。この値は、λ０〜８０００Ａの波長
に対して、２次のメーダーの回折格子（ｔ＝２）に相当
する。次いで、これをマスクとして、Ｃ（−ｔ４−Ｃ４
７昆合ガスによるリアクティブイオンエツチング法によ
って深さ約０．２μｍ エツチングし、′電流阻止層５
上に周期的な凹凸を形成する。このとき、エツチングの
条件を、いわゆる垂直エツチングが州られる様に設定す
ると、矩形の断面を持つ、回折効率の高い回折格子が得
られるのでイｊ利である。
引き絖いて、ｉ、流上止層５に、フォトレジストをマス
クとして、上記周期的凹凸のストライプ方１．ツと直交
する方向に１幅２．５μｍ のストライプ状の溝いを形
成する。このとき、前述のりアクティブイオンエツチン
グ法を用い、垂直エツチングの得られる方法によって行
なうと、凹凸の１１１ｊ面からのエツチングが行なわれ
ないのでｎ−ＧａＡｓｔ流阻止層流上止層５上れていた
周期的凹凸形状は、エツチングの間も保存され、露田し
たｐ”０．７５ＡｔＡｓクラッド層上に転写された。エ
ソチン０．２５ グに、湿式のエツチング液を使うと、凹凸の側面からも
エツチングが進むため、凹凸形状が変化するため、上記
リアクティブエツチング法や、イオン７リング法を用い
ることが好ましい。
クとして、上記周期的凹凸のストライプ方１．ツと直交
する方向に１幅２．５μｍ のストライプ状の溝いを形
成する。このとき、前述のりアクティブイオンエツチン
グ法を用い、垂直エツチングの得られる方法によって行
なうと、凹凸の１１１ｊ面からのエツチングが行なわれ
ないのでｎ−ＧａＡｓｔ流阻止層流上止層５上れていた
周期的凹凸形状は、エツチングの間も保存され、露田し
たｐ”０．７５ＡｔＡｓクラッド層上に転写された。エ
ソチン０．２５ グに、湿式のエツチング液を使うと、凹凸の側面からも
エツチングが進むため、凹凸形状が変化するため、上記
リアクティブエツチング法や、イオン７リング法を用い
ることが好ましい。
次いで、フォトレジストを除去し、表面洗浄処理を施し
たのち、第２回目の結晶成長をＭＯＣＶＤ法によって行
なった。すなわち、第１図（ａ） 、 （ｂ）に示す如
く、全面に厚さ２μｎｌのｐ Ｇ ａ ｏ６ Ａ ｌ
ｏ、４ＡＳクラッド層６（Ｚｎ ドープ、 ｐ＝８Ｘ１
０ ｃｎｒ ）及び厚さ２μｍのｐ−ＧａＡｓ コンタ
クト層７（Ｚｎドープ＋ｐ＝５Ｘ１０ ｃｍ ）を順次
成長形成した。
たのち、第２回目の結晶成長をＭＯＣＶＤ法によって行
なった。すなわち、第１図（ａ） 、 （ｂ）に示す如
く、全面に厚さ２μｎｌのｐ Ｇ ａ ｏ６ Ａ ｌ
ｏ、４ＡＳクラッド層６（Ｚｎ ドープ、 ｐ＝８Ｘ１
０ ｃｎｒ ）及び厚さ２μｍのｐ−ＧａＡｓ コンタ
クト層７（Ｚｎドープ＋ｐ＝５Ｘ１０ ｃｍ ）を順次
成長形成した。
これ以後は、通常の電極材は工程により、コンタクト層
７上にＣｒ ／Ａ ｕ電極層８を、基板１下面にＡｕ−
Ｇｅ／ＡｕＩ山１惨を被着した。
７上にＣｒ ／Ａ ｕ電極層８を、基板１下面にＡｕ−
Ｇｅ／ＡｕＩ山１惨を被着した。
かくして得ら！１だ素子は、基本横モードで発振すると
共に、発掘波長は約８００ｏＸ、安定した単−縦モード
発振が１４＋られ、ＤＦＢ動作を確認した。
共に、発掘波長は約８００ｏＸ、安定した単−縦モード
発振が１４＋られ、ＤＦＢ動作を確認した。
さらに、戻シツＣノイズも戻り光Ｈｏ、ｏｏｘ−１０（
％）の範囲において５ｍＷの光出力で検出限界の０．０
５チ以下ときわめて小さいもので６つた。
％）の範囲において５ｍＷの光出力で検出限界の０．０
５チ以下ときわめて小さいもので６つた。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。例えば、構成材料としてはＧ ａ ＡｔＡ ｓ系に
限らず、Ｉ ｎｏａＡ ｓ Ｐ 、 ＡＬｌ ｎＧａ
Ｐ その他のＩＩＩ −Ｖ族化合物半導体を用いること
ができる。
い。例えば、構成材料としてはＧ ａ ＡｔＡ ｓ系に
限らず、Ｉ ｎｏａＡ ｓ Ｐ 、 ＡＬｌ ｎＧａ
Ｐ その他のＩＩＩ −Ｖ族化合物半導体を用いること
ができる。
さらに、結晶成長法としてＭ ＯＣＶ Ｌ）法の代りに
Ｍｌ（Ｅ法を用いることもｉ”Ｊ’ ｉｉとである。そ
の他、本発明の要旨を逸脱しない１ｉｉｊｌ！囲で、匪
々変形して実施することができる。
Ｍｌ（Ｅ法を用いることもｉ”Ｊ’ ｉｉとである。そ
の他、本発明の要旨を逸脱しない１ｉｉｊｌ！囲で、匪
々変形して実施することができる。
４３１図は、本発明の半導体レーザ装置６．の一実施例
を説明するための図、第２図は利イ１７導波効果を生じ
る利得分布の影・＾゛・を示ず図、第３図Ｖま本発明の
製造工程を示す図である。 ］・・・ｎ−ＧａＡｓ基板 ２ ”’ ｎ Ｇ ａ ｏ、６Ａ Ｚ Ｏ，４Ａ Ｓク
ラッド層３・・・アンドープＧ ａ ｏ、９Ａｔ ｏ、
Ｉ Ａ ｓ活性層４−−−ｐ −Ｇａ ＡｔＡｓ 光ガ
イド層０．７５ ０．２５ ５・・・ｎ−ＧａＡｓ電流阻止層 ６・−ｐ −Ｇａ ＡｔＡｓクラット層０．６ ０．４ ７・・ｐ−（ＪａＡｓ コンタクト層 ８・・・Ｃｒ／Ａｕ電極 ９−Ａ ｕ −Ｇｅ ／Ａ、 ｕ 電極１１・・・スト
ライプ溝 １２・・・周期的凹凸（回折格子） 代理人 弁理士 則 近 ）バ 佑（ｉｈ、 ７５−１
名）第１図 第２図 第 ３ 図
を説明するための図、第２図は利イ１７導波効果を生じ
る利得分布の影・＾゛・を示ず図、第３図Ｖま本発明の
製造工程を示す図である。 ］・・・ｎ−ＧａＡｓ基板 ２ ”’ ｎ Ｇ ａ ｏ、６Ａ Ｚ Ｏ，４Ａ Ｓク
ラッド層３・・・アンドープＧ ａ ｏ、９Ａｔ ｏ、
Ｉ Ａ ｓ活性層４−−−ｐ −Ｇａ ＡｔＡｓ 光ガ
イド層０．７５ ０．２５ ５・・・ｎ−ＧａＡｓ電流阻止層 ６・−ｐ −Ｇａ ＡｔＡｓクラット層０．６ ０．４ ７・・ｐ−（ＪａＡｓ コンタクト層 ８・・・Ｃｒ／Ａｕ電極 ９−Ａ ｕ −Ｇｅ ／Ａ、 ｕ 電極１１・・・スト
ライプ溝 １２・・・周期的凹凸（回折格子） 代理人 弁理士 則 近 ）バ 佑（ｉｈ、 ７５−１
名）第１図 第２図 第 ３ 図
Claims (2)
- （１）化合物半導体材料からなり、ダブル・ペテロ接合
構造を有する半導体レーザ装置において、第１４伝型基
板上に成長形成された第１導伝型クラッド層と、このク
ラッド層上に成長形成された活性層と、この活性層上に
成長形成された第２導伝型光導波路層と、との光導波路
層上に成長形成され、かつ上記光導波路層まで至るスト
ライプ状の１１“学部が形成された第１導伝型・電流阻
止層と、上記溝部を含み電流阻止ｊけ上に成長形成され
た第２導伝型クラッド層とを具備し、少くとも前記溝部
において、前記）シ樽波路眉上に周期的凹凸が形成され
、かつ前記光導波路層はその屈折率が前記クラッド層よ
りも太きいものであることを特徴とする半導体レーザ装
置。 - （２）化合物半導体材料からなり、ダブルへテロ接合構
造を有する半導体レーザ装置の製造方法において、第１
導伝型基板上に第１導伝型クラ・ノド層。 活性層、第２導伝型光導波路層、及び第１導伝型電流阻
止層とを順次成長形成する工程と、前記電流阻止層上に
ストライプ状の周期的凹凸を形成する工程と、前記電流
阻止層に、前記ストライプ状の周期的凹凸のストライプ
の方向とは直交する方向のストライプ状溝を前記光導波
層に達するまで形成する工程と、上記溝部を含み電流阻
止層上に第２導伝型クラッド層を成長形成する工程を含
み、かつ前記ストライプ状溝の形成に際しては、溝部に
おいて前記電流阻止層上に形成された周期的凹凸が前記
光導波層上に転写されることを特徴とする半導体レーザ
装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17428683A JPS6066484A (ja) | 1983-09-22 | 1983-09-22 | 半導体レ−ザ装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17428683A JPS6066484A (ja) | 1983-09-22 | 1983-09-22 | 半導体レ−ザ装置及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6066484A true JPS6066484A (ja) | 1985-04-16 |
Family
ID=15976013
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17428683A Pending JPS6066484A (ja) | 1983-09-22 | 1983-09-22 | 半導体レ−ザ装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6066484A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6273690A (ja) * | 1985-09-26 | 1987-04-04 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ−素子 |
| JPH02206191A (ja) * | 1989-02-06 | 1990-08-15 | Toshiba Corp | 半導体レーザ装置及びその製造方法 |
| US4984243A (en) * | 1989-04-06 | 1991-01-08 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device |
| US6285699B1 (en) | 1997-09-30 | 2001-09-04 | Mitsui Chemicals Inc. | Semiconductor laser device |
| EP1130723A3 (en) * | 2000-03-01 | 2004-03-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor laser device and method for manufacturing the same |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5228281A (en) * | 1975-08-28 | 1977-03-03 | Fujitsu Ltd | Light emitting semiconductor device |
| JPS5338280A (en) * | 1976-09-21 | 1978-04-08 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Semiconductor laser device |
-
1983
- 1983-09-22 JP JP17428683A patent/JPS6066484A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5228281A (en) * | 1975-08-28 | 1977-03-03 | Fujitsu Ltd | Light emitting semiconductor device |
| JPS5338280A (en) * | 1976-09-21 | 1978-04-08 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Semiconductor laser device |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6273690A (ja) * | 1985-09-26 | 1987-04-04 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ−素子 |
| JPH02206191A (ja) * | 1989-02-06 | 1990-08-15 | Toshiba Corp | 半導体レーザ装置及びその製造方法 |
| US4984243A (en) * | 1989-04-06 | 1991-01-08 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device |
| US5079185A (en) * | 1989-04-06 | 1992-01-07 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of making a semiconductor laser |
| US6285699B1 (en) | 1997-09-30 | 2001-09-04 | Mitsui Chemicals Inc. | Semiconductor laser device |
| EP1130723A3 (en) * | 2000-03-01 | 2004-03-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor laser device and method for manufacturing the same |
| US7050472B2 (en) | 2000-03-01 | 2006-05-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor laser device and method for manufacturing the same |
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