JPS62272580A - 半導体レ−ザ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 （産業上の利用分野） この発明は高出力半導体レーザを得るため、共通な下地
上に複数個の活性層を高密度に集積した半導体レーザに
関するものである。

（従来の技術） 従来から、光通信や光計測用の光源として用いられる種
々の構造の半導体レーザが提案されている。又、例えば
光通信においては、より遠隔地への通信を無中継で行な
うこと等の要求が高まってきており、従って、光源であ
る単導体レーザに対してはより高出力が得られるものが
要求されてきている。

このような要求に応えることが可能な半導体レーザとし
ては例えばストライプ状の活性層を有するレーザ素子部
を共通な下地に多数並置形成し、これらのレーザ素子部
からレーザ出力をそれぞれ得ることによって高出力を得
るものがある。

このような半導体レーザとしては例えば文献（第３３回
応用物理学会関係連合講演会　１９８６春予稿集　４８
に５ｒ１．３μｍＶＩ　ＰＳ−ＬＤアレイ」）に開示さ
れているものがある。

第３図は上述の文献に開示されている半導体レーザを示
す断面図である。尚、この図を断面を示すハツチングを
省略して示しである。

ｐ型１ｎＰ基板１１と、ｐ型１ｎＰバッファ層１３とで
構成された下地１５上には電流狭窄層としてのｎ型１ｎ
Ｐ層１７及びｐ型１ｎＰ層１９が順次に設けられている
。さらに、この下地Ｉ５にはこのｐ型ＩｎＰ層１層表９
表面ｐ型１ｎＰバッファ層１３に至る深さを有し、かつ
、紙面と垂直な方向にストライブ状の形状を有した溝２
３が複数設けられているＯ尚・この文献の場合、この溝
２３の個数を三つとしてあり、又、これらの溝２３を、
ストライブ方向と直交する方向にとったこの溝の断面形
状がＶ形状となるようなものとしである。

又、これらの溝２３を含む下地１５上にはｐ型ＩｎＰ下
側りラッド層２５、ρ型！　ｎＧａＡｓＰ活性層２７及
びｎ型１ｎＰ上側クラッド層２９が順次に設けられてお
り、これら各層２５．２７及び２９の成長条件を適切に
選択することによって各溝２３内部には活性層２７を含
むダブルへテロ接合構造のレーザ素子部か形成され、従
って、複数のレーザ素子部を有する半導体レーザを得る
ことが出来る。

又、電流狭窄を良好に行なう目的でこの半導体レーザの
両端のレーザ素子部のさらに外側部分がｐ型１ｎＰバッ
ファ層１３に至るまでエツチングされており、残存する
部分がメサ型の構造とされている。尚、第３図において
、３１は絶縁膜を、３３はｐ側電極を、３５はｎ側電極
をそれぞれ示す。

このような構造の半導体レーザは各溝２３内部に設けら
れたレーザ素子部の活性層からレーザ°出力をそれぞれ
得ることが出来、一つの活性層しか具えていない半導体
レーザでは実現することが出来ないような高出力動作が
可能である。

このような構造の半導体レーザにおいては、原理的には
活性層の個数が多いほど高出力が得られることになるが
、反面、活性層の個数を増やしてゆくことによって両端
の活性層の間の距離が広がり近視野像が広がってしまう
。例えば光通信等において用いられる光ファイバの直径
（通常は５０μｍのものが多く用いられている。）より
もこの近視野像が広がってしまった場合、半導体レーザ
と、光ファイバとの効率的な結合が困難となる。

従７て、このような構造の半導体レーザでは各活性層間
の距離を狭くし各活性層を高密度に集積化させる必要が
あった。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、複数のストライブ状の溝を多数並置しこ
れら溝の中に活性層をそれぞれ形成する従来の半導体レ
ーザの構造では、活性層間の距離を狭くする、つまり、
隣り合う溝間の距離を狭くして行くと、溝を画成するた
めの溝間部分（山部分）が崩れてしまう。従って、活性
層を高密度に集積化させることには限界があるという問
題点があった。

この発明の目的は、上述した問題点を解決し、複数の活
性層（レーザ素子部）を高密度に集積化し高出力動作す
る半導体レーザを提供することにある。

（問題点を解決するための手段） この目的の達成を図るため、この発明によれば、複数の
レーザ素子部を有する半導体レーザ素子において、溝内
に活性層を有する第一レーザ素子部と、前述の溝外の前
記第一レーザ素子部間に活性層を有し前述の第一レーザ
素子部の発振波長と実質的に同一の発振波長を有する第
二レーザ素子部とを具えることを特徴とする。

（作用） このような構成によれば、溝内部にレーザ素子部が形成
されることはもとより、従来、レーザ素子部の形成領域
とされていなかった溝を画成するための溝間の領域部分
にも溝内のレーザ素子部と実質的に同一の波長を有する
レーザ素子部が形成される。従って、レーザ素子部が高
密度に集積されると共に、より高出力が得られる。

（実施例） 以下、第１図及び第２図（Ａ）〜（Ｅ）を参照してこの
発明の半導体レーザの一実施例につき説明する。尚、以
下の実施例の説明に用いる各図はこの発明が理解できる
程度に概略的に示しであるにすぎず、各構成成分の寸法
、形状及び配置関係は図示例に限定されるものではない
。又、これらの図において同一の構成成分については同
一の符号を付して示しである。

第１図はこの発明の半導体レーザの一実施例を示す断面
図である。尚、この図は、溝内に設けられた活性層をそ
れぞわ用いて構成した三つの第一レーザ素子部と、この
溝外部であって第一レーザ素子部間にそれぞれ設けられ
た活性層を用いて構成し第一レーザ素子部の発振波長と
実質的に同一の発振波長を有する四つの第二レーザ素子
部とで構成した場合の半導体レーザを示したものである
。又、この図を図面が複雑化することを回避するため断
面を示すハツチングを一部省略して示しである。

以下、この発明の半導体レーザの構造につき詳細に説明
する。

この半導体レーザは、ｐ型１ｎＰ基板４１と、ｐ型１ｎ
Ｐバッファ層４３とで構成された下地４５上に、ｐ型１
ｎＰ第一りラット層４７、ｐ型Ｇａ１ｎＡｓＰ第一活性
層４９及びｎ型１ｎＰ第二クラッド層５１を順次に具え
ており、さらに、このｎ型ＩｎＰ第二クラッド層５１の
表面から下地層４５に至る深さを有し、かつ、紙面と垂
直な方向にストライプ状の形状を有した複数の溝５３を
所定のピッチで具えている。尚、この実施例の場合これ
らの溝５３を、ストライプ方向と直交する方向にとった
この溝の断面形状か■形状となるようなものとしである
。

これら溝５３の内部に溝５３の底面側がらｐ型ＩｎＰ第
三クラッド層５５及びｐ型Ｇａ１ｎＡｓＰ第二活性層５
７を順次に具えており、さらに、この第二活性層５７及
び上述したｎ型ＩｎＰ第二クラッド層５１上にはｎ型１
ｎＰ第四クラット層５９と、ｎ型Ｇａ１ｎＡｓＰキャッ
プ層６１を順次に具えている。

このような構造においては、第一クラッド層４７、第一
活性層４９及び第二クラッド層５１の積層体は所定のピ
ッチで設けられた複数のストライプ状の溝５３によって
ストライプ状に分離される。従って、この半導体レーザ
は溝５３内の三日月形状の第二活性層５７を用いて複数
の第一レーザ素子部を構成することが出来ると共に、こ
の溝５３の外部であってこれら第一レーザ素子部、つま
り、この溝を画成している第一クラット層４７、第一活
性層４９及び第二クラット層５１の積層体の部分の平坦
な形状の第一活性層４９を用いて第一レーザ素子部の発
振波長と実質的に同一の発振波長を有する複数の第二レ
ーザ素子部を構成することが出来る。

又・電流狭窄を良好に行なう目的でこの半導体レーザの
、所望とする数のレーザ素子部を含む領域の外側にｎ型
Ｇａ１ｎＡｓＰキャップ層６１表面からｐ型１ｎＰバッ
ファ層４３に至るエツチング溝６３を具えている。尚、
第１図において、６５は絶縁膜を、６７はＰ側電極を、
６９はｎ側電極をそれぞれ示す。

この発明の半導体レーザによりば、レーザ素子部を従来
よりも一層高密度に集積化することが可能となる。

以下、この発明の理解を深めるため、第２図（Ａ）〜（
Ｅ）及び第１図を参照して上述した半導体レーザの製造
方法につき説明する。尚、これらの図は製造進度に応じ
て半導体レーザを示した断面図であり、断面を示すハツ
チングを一部省略して示したものである。

先１′、第　回目の液相成長によってｐ型１ｎＰ基板４
１上にｐ型１ｎＰバッファ層４３、ｐ型１ｎＰ第一クラ
ッド層４７、ｐ型Ｇａ１ｎＡｓＰ第一活性層４９及びｎ
型１ｎＰ７１ｇニクラット層５１を順次に成長させる（
第２図（Ａ））。この場合、例えば第一活性層４９を１
，３μｍの発振波長か得られるような混晶比とし、その
層厚を０．１〜０．１５μｍとしである。

次に、例えば通常のウェットエツチング法を用い、スト
ライプ幅（第２図（Ｂ）中Ｗ１で示す寸法）を例えば１
．５μｍとし、ストライプの中心間間隔（第２図（Ｂ）
中Ｗ２で示す寸法）を３．５μｍとしたエツチングマス
ク（図示せず）を用いて溝５３の形成を行う。この溝形
成を先ず、塩酸ニリン酸（ＨＣＩｌ：　Ｈ３Ｐ０４）＝
３　：　１の溶液を０℃の液温近くになるまで冷却した
溶液を用いて行う。この溶°液はｎ型１ｎＰ第二クラッ
ト層５１のみを選択的にエッチンクするため、この第二
クラッド層５１の、マスクから露出した部分か除去され
ρ型１　ｎＧａＡｓ　Ｐ第一活性層４９の一部領域か露
出される（第２図（Ｂ））。次に、に３Ｆｅ（ＣＮ）６
とＫＯＨとの混合液をエッチャントとして用いこの露出
された第一活性層４９の部分を除去する。このエッチャ
ントはこの第一活性層４９のみを選択的にエツチングし
この第一活性層４９下のｐ型１ｎＰ第一クラッド層４７
の一部領゛域を露出する。その後、■述した塩酸・リン
酸溶液を用いこの第一クラッド層４７の露出された部分
をエツチングすることによって、第二クラッド層５１表
面からバッファ層４３に至り断面がＶ字形状の溝５３を
形成することが出来る（第２図（Ｃ））。尚、上述した
エツチングマスクのストライプ幅ｗ１及びストライブ中
心間間隔Ｗ２を上述したような茶漬とした理由は、溝５
３間に残存した積層体の幅（第２図（Ｃ）中Ｗ３で示す
寸法）を横モードカットオフ条件を満たすような１，５
〜１．７μｍの幅となるようにさせるためであり、この
ようなエツチングマスクを用いれば、第一活性層４９で
生じるサイドエツチングによってこの積層体の幅が減少
し横モードカットオフ条件を満たすような幅とすること
が可能になる。

次に、第二回目の液相成長によって溝５３を含む第２図
（Ｃ）に示すウェハ上にｐ型１ｎＰ第三クラッド層５５
、ｐ型Ｇａ１ｎＡｓＰｉ二活性層５７、ｎ型１ｎＰ第四
クラッド層５９及びｎ型Ｇａ１ｎＡｓＰキャップ層６１
を順次に成長させる（第２図（Ｄ））。この結晶成長に
際して第二活性層を第一活性層４９から得られる発振波
長と実質的に同一の発振波長が得られるような層とする
。

次に、Ｓｉｎ、等を用いてキャップ層６１−Ｆに所定形
状のエツチングマスク７１を形成しく第２図（Ｅ）参照
）、続いてＢｒ−ＣＨ，ＯＨ液を用いこのマスク７１か
ら露出したキャップ層６１表面からバッファ層４３に至
るエツチング溝６３を形成する（第２図（Ｅ））。

その後、マスク７１を除去し通常の方法を用いて絶縁層
６５、ｐ側電極６７及びｎ側電極６９を形成して第１図
に示したような半導体レーザを得ることが出来る。

尚、この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、実施例で説明した半導体レーザに用いた材料を
例えば他の化合物半導体材料とした場合であってもこの
発明の半導体レーザの構造を応用することが出来る。

又、上述した実施例で説明した発振波長、マスク寸法及
び各層の導電型等は単なる例示に過ぎず半導体レーザの
設計に応じ変更することが出来る。

（発明の効果） 上述した説明からも明らかなように、この発明の半導体
レーザによれば、溝内部にレーザ素子部が形成されるこ
とはもとより、従来、レーザ素子部の形成領域とされて
いなかった溝を画成するための溝間の領域部分にも溝内
のレーザ素子部と実質的に同一の波長で発振するレーザ
素子部が形成される。

これがため、レーザ素子部が従来のほぼ二倍の密度に集
積されることになるから、より高出力の半導体レーザを
提供することが出来る。

従って、この発明の半導体レーザを長距離光通信、若し
くは、より　一層高出力が必要な宇宙空間における衛星
間通信、又は例えば光ファイバの破断点を検出する場合
等の光計測等の分野への応用が期待出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の半導体レーザの一実施例を示す断面
図、 第２図（Ａ）〜（Ｅ）はこの発明の説明に供する、この
発明の半導体レーザの製造方法の一例を示す製造工程図
、 第３図は従来の半導体レーザを示す断面図である。 ４１−ｐ型ＩｎＰ基板 ４３・・・ρ型１ｎＰバッファ層 ４５・・・下地層 ４７・”ｐ型１ｎＰ第一・クラッド層 ４９−ｐ型Ｇａ　ｌ　ｎＡｓ　Ｐ第一活性層５１・・・
ｎ型１ｎＰ第二クラッド層 ５３・・・溝 ５５−ｐ型１ｎＰ第三クラッド層 ５７・ｐ型Ｇａ　Ｉ　ｎＡｓＰ第二活性層５９−ｎ型１
ｎＰ第四クラッド層 ６１−ｎ型Ｇａ１ｎＡｓＰキャップ層 ６３・・・エツチング溝、　　６５−・・絶縁層６７−
ｐ側電極、　　　　６９・”ｎ側電極７１・・・エツチ
ングマスク。 特許出願人　　　　沖電気工業株式会社代理人　弁理士
　　　　大　垣　　孝　。 ４１、ρ型ＩｎＰ８ｆｆｌ　　　　　　　　　　ｆ７　
ｐ型Ｇａ１ｎＡｓＰＺ二１ｂｎ４４３：ｐ　’ｕ　Ｉｎ
Ｐｔぐ７フｙ４　　　　　　　　　　　５ｆ　　ｎｔ　
１ｎＰ＄ａｎ７う・・、ド４４５　下ｔｅ４　　　　　
　　　　　　　　６ｆｎ型Ｇａ１ｎＡｘＰキヤ７フ１４
７　Ｐ型１ｎＰ’ｌＡ−クラ・ｌＦ層　　　　　　　６
Ｊ　エッチジグ溝４ＱＰ’；ｉＧａｌｎＡｓＰＭ−ｉｂ
ｆｘｒ％　　　６５．ＭＩｔｂ繰ｊ／　ｎ’１ｌｎＰ第
１ｌｎＰ熟ｚ　　　　　　　６７　ｐイ＃ｑｆ＋ｋｊＪ
’涜　　　　　　　　　　　　６デｎ４ＩＩＩｆＮＩ！
ｊ５：ｐ型１ｎＰ第＝７２．ドノ− ：ｍ　季−ａｌ　手＊　イ奢し−−ｔ”ｔ　　ｙ、ｖ　
ｖｒ　ａ　ｒ：ｒ第１図 この発明の手導イ条し−す゛の製ｌニオ１図第２図 ７１　　エフ＋ン７°マス７ こ１７１死８月の手↓イ奉し−ザ′の製逢工程口第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数のレーザ素子部を有する半導体レーザ素子に
   おいて、 溝内に活性層を有する第一レーザ素子部と、前記溝外の
   前記第一レーザ素子部間に活性層を有し前記第一レーザ
   素子部の発振波長と実質的に同一の発振波長を有する第
   二レーザ素子部とを具えることを特徴とする半導体レー
   ザ。