JPS6237908B2 - - Google Patents
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- JPS6237908B2 JPS6237908B2 JP56139730A JP13973081A JPS6237908B2 JP S6237908 B2 JPS6237908 B2 JP S6237908B2 JP 56139730 A JP56139730 A JP 56139730A JP 13973081 A JP13973081 A JP 13973081A JP S6237908 B2 JPS6237908 B2 JP S6237908B2
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- Japan
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- layer
- crystal layer
- semiconductor
- substrate
- crystal
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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
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、分布ブラツグ反射型の半導体レーザ
装置およびその製造方法の改良に関する。
装置およびその製造方法の改良に関する。
半導体レーザ装置の室温における連続発振が報
告されて以来、現在では各種の特殊機能を備えた
ものが数多く開発されている。これらのうちで、
層表面上に形成された周期的凹凸（回折格子）を
応用した分布ブラツグ反射型（DBR）レーザ装
置は、回折格子の周期で決まる単一波長のレーザ
発振が可能であり、その実用化が進められてい
る。
告されて以来、現在では各種の特殊機能を備えた
ものが数多く開発されている。これらのうちで、
層表面上に形成された周期的凹凸（回折格子）を
応用した分布ブラツグ反射型（DBR）レーザ装
置は、回折格子の周期で決まる単一波長のレーザ
発振が可能であり、その実用化が進められてい
る。
第１図は従来のDBRレーザ装置の概略構成を
示す断面模式図である。半導体基板１上にエピシ
キシヤル成長等により光導波路層２、活性層３お
よびクラツド層４をそれぞれ形成する。ここで、
電流注入により発光する異種接合は、通常活性層
３と光導波路層２或いはクラツド層４との間に形
成される。各層２，３，４の成長後、ホトリソグ
ラフイや化学エツチング技術等により励起領域Ｐ
をメサ状に形成し、非励起領域Ｑは光導波路層２
近傍までエツチング除去する。その後、非励起領
域Ｑの表面に２光束干渉法等により一定周期の凹
凸を形成する。そして、半導体基板１の下面およ
び励起領域Ｐの上面に電極５，６をそれぞれ被着
することによつて、第１図に示す素子構造が完成
されたものである。なお、活性層３と光導波路層
２とは組成的に全く同じものを用いる場合もある
が非励起領域での吸収損失を下げるため、一般に
光導波層２の組成を活性層３における発光波長に
対し透明なものにするのが好ましい。
示す断面模式図である。半導体基板１上にエピシ
キシヤル成長等により光導波路層２、活性層３お
よびクラツド層４をそれぞれ形成する。ここで、
電流注入により発光する異種接合は、通常活性層
３と光導波路層２或いはクラツド層４との間に形
成される。各層２，３，４の成長後、ホトリソグ
ラフイや化学エツチング技術等により励起領域Ｐ
をメサ状に形成し、非励起領域Ｑは光導波路層２
近傍までエツチング除去する。その後、非励起領
域Ｑの表面に２光束干渉法等により一定周期の凹
凸を形成する。そして、半導体基板１の下面およ
び励起領域Ｐの上面に電極５，６をそれぞれ被着
することによつて、第１図に示す素子構造が完成
されたものである。なお、活性層３と光導波路層
２とは組成的に全く同じものを用いる場合もある
が非励起領域での吸収損失を下げるため、一般に
光導波層２の組成を活性層３における発光波長に
対し透明なものにするのが好ましい。
ところが、この種の装置にあつては次のような
問題があつた。すなわち、励起領域Ｐにおける発
光層（活性層３）と非励起領域Ｑにおける光導波
路層２との接続が不連続であるため、この不連続
部で不要な反射を生じる。このため、発振モード
の完全なる単一化をはかり得ない。また、前記２
光束干渉法で周期的凹凸を形成する場合、励起領
域Ｐのメサ形状が影となりメサ部近傍の光導波路
層２の表面に凹凸が形成されない虞れがある。さ
らに、凹凸が形成されたとしても、メザ部周辺か
らの不要な干渉により所望とする凹凸形状および
周期が得られない等の問題があつた。
問題があつた。すなわち、励起領域Ｐにおける発
光層（活性層３）と非励起領域Ｑにおける光導波
路層２との接続が不連続であるため、この不連続
部で不要な反射を生じる。このため、発振モード
の完全なる単一化をはかり得ない。また、前記２
光束干渉法で周期的凹凸を形成する場合、励起領
域Ｐのメサ形状が影となりメサ部近傍の光導波路
層２の表面に凹凸が形成されない虞れがある。さ
らに、凹凸が形成されたとしても、メザ部周辺か
らの不要な干渉により所望とする凹凸形状および
周期が得られない等の問題があつた。
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、
その目的とするところは、低しきい値動作が可能
で、かつ波長整択性に優れた半導体レーザ装置を
提供することにある。また、本発明の他の目的は
上記した半導体レーザ装置の製造方法を提供する
ことにある。
その目的とするところは、低しきい値動作が可能
で、かつ波長整択性に優れた半導体レーザ装置を
提供することにある。また、本発明の他の目的は
上記した半導体レーザ装置の製造方法を提供する
ことにある。
まず、本発明の概要を説明する。本発明の構造
上の特徴は、励起領域の異種接合からなる発光層
が非励起領域の屈折率最大層に略連続するように
形成したことである。また、製造方法における特
徴は、半導体基板上に該基板と同種伝導型の半導
体結晶層を少なくとも一層成長せしめ、この半導
体結晶層の屈折率最大層或いはそれに隣接する層
表面に所定周期の凹凸を形成したのち、この凹凸
が形成された半導体結晶層上にストライプ状矩形
窓を有した絶縁膜を形成し、次いでこの絶縁膜を
マスクとして上記半導体結晶層を半導体基板に至
る深さまで選択エツチングし、しかるのち露出し
た半導体基板上に発光層を含む少なくとも１層の
半導体結晶層を成長せしめるようにしたことであ
る。
上の特徴は、励起領域の異種接合からなる発光層
が非励起領域の屈折率最大層に略連続するように
形成したことである。また、製造方法における特
徴は、半導体基板上に該基板と同種伝導型の半導
体結晶層を少なくとも一層成長せしめ、この半導
体結晶層の屈折率最大層或いはそれに隣接する層
表面に所定周期の凹凸を形成したのち、この凹凸
が形成された半導体結晶層上にストライプ状矩形
窓を有した絶縁膜を形成し、次いでこの絶縁膜を
マスクとして上記半導体結晶層を半導体基板に至
る深さまで選択エツチングし、しかるのち露出し
た半導体基板上に発光層を含む少なくとも１層の
半導体結晶層を成長せしめるようにしたことであ
る。
したがつて本発明によれば、発光層と光導波路
層との接続が略連続するので、その接続部で不要
な反射が生じる等のことを未然に防止することが
でき、これにより発振モードの完全なる単一化を
はかり得る。すなわち、波長選択性の向上をはか
り得る。しかも、励磁領域のストライプ構造が埋
め込み構造となり、励磁領域に光導波路層が存在
しないことになるので、駆動電流を小さくするこ
とができる。すなわち、低しきい値動作が可能と
なる。また、２光束干渉法等で周期的凹凸を形成
する際に、従来方法の如く励磁領域のメサ部が影
になる等の不都合がないので、上記凹凸を励起領
域近傍まで精度良く形成し得る等の効果を奏す
る。
層との接続が略連続するので、その接続部で不要
な反射が生じる等のことを未然に防止することが
でき、これにより発振モードの完全なる単一化を
はかり得る。すなわち、波長選択性の向上をはか
り得る。しかも、励磁領域のストライプ構造が埋
め込み構造となり、励磁領域に光導波路層が存在
しないことになるので、駆動電流を小さくするこ
とができる。すなわち、低しきい値動作が可能と
なる。また、２光束干渉法等で周期的凹凸を形成
する際に、従来方法の如く励磁領域のメサ部が影
になる等の不都合がないので、上記凹凸を励起領
域近傍まで精度良く形成し得る等の効果を奏す
る。
以下、本発明の詳細を図示の実施例によつて説
明する。
明する。
第２図は本発明の一実施例装置の概略構成を示
す断面模式図である。図中１１はＮ―InP結晶基
板であり、この結晶基板１１の上面中央部はスト
ライプ状に僅かにエツチングされている。そし
て、Ｎ―InP結晶基板１１の上記ストライプエツ
チング部を除く上面にはＮ―
In(1―x)GaxAsyP(1―y)結晶層１２およびＮ―InP
結晶層１３がそれぞれ成長形成されている。Ｎ―
InP結晶層１３の表面には一定周期の凹凸が形成
されている。この凹凸の周期は発振波長を決定す
るものであり、約1900〔Å〕に設定されている。
そして、Ｎ―InP結晶層１３の上面には、SiO2等
からなる絶縁膜１４が形成されている。ここで、
上記結晶層１２は波長換算で1.15〔μｍ〕に相当
するバンドギヤツプを有するもので、この結晶層
１２が屈折率最大の光導波路層となる。
す断面模式図である。図中１１はＮ―InP結晶基
板であり、この結晶基板１１の上面中央部はスト
ライプ状に僅かにエツチングされている。そし
て、Ｎ―InP結晶基板１１の上記ストライプエツ
チング部を除く上面にはＮ―
In(1―x)GaxAsyP(1―y)結晶層１２およびＮ―InP
結晶層１３がそれぞれ成長形成されている。Ｎ―
InP結晶層１３の表面には一定周期の凹凸が形成
されている。この凹凸の周期は発振波長を決定す
るものであり、約1900〔Å〕に設定されている。
そして、Ｎ―InP結晶層１３の上面には、SiO2等
からなる絶縁膜１４が形成されている。ここで、
上記結晶層１２は波長換算で1.15〔μｍ〕に相当
するバンドギヤツプを有するもので、この結晶層
１２が屈折率最大の光導波路層となる。
一方、前記Ｎ―InP結晶基板１１のストライプ
エツチング部には、Ｎ―InP結晶層１５、Ｎ―
In(1―x)GaxAsyP(1―y)結晶層１６、Ｐ―InP結晶
層１７およびＰ―In(1―x)GaxAsyP(1―y)結晶層
１８がそれぞれ上記順に成長形成されている。そ
して、Ｎ―InP結晶基板１１の下面に電極１９が
被着されると共に、Ｐ―In(1―x)GaxAsyP(1―y)
結晶層１８および絶縁膜１４の上面に電極２０が
被着されている。ここで、上記結晶層１６（活性
層）は波長換算で1.3〔μｍ〕のバンドギヤツプ
を有するものであり、上記結晶層１８は波長換算
で1.1〔μｍ〕のバンドギヤツプを有し電極２０
との接触抵抗を下げるためのものである。
エツチング部には、Ｎ―InP結晶層１５、Ｎ―
In(1―x)GaxAsyP(1―y)結晶層１６、Ｐ―InP結晶
層１７およびＰ―In(1―x)GaxAsyP(1―y)結晶層
１８がそれぞれ上記順に成長形成されている。そ
して、Ｎ―InP結晶基板１１の下面に電極１９が
被着されると共に、Ｐ―In(1―x)GaxAsyP(1―y)
結晶層１８および絶縁膜１４の上面に電極２０が
被着されている。ここで、上記結晶層１６（活性
層）は波長換算で1.3〔μｍ〕のバンドギヤツプ
を有するものであり、上記結晶層１８は波長換算
で1.1〔μｍ〕のバンドギヤツプを有し電極２０
との接触抵抗を下げるためのものである。
このような構成であれば、結晶層１６が発光層
となり、結晶層１２が光導波路層となり、通常の
DBRレーザ装置と同様に結晶層１３に形成され
た凹凸の周期（1900Å）で決まる単一波長のレー
ザ発振を行うことが可能となる。そしてこの場
合、発光層と光導波路層とが略連続して接続され
ているので、その接続部で不要な反射が生じるこ
ともなく、発振波長の完全なる単一化をはかり得
る。さらに、発光層となる結晶層１６を含む励起
領域が、所謂埋め込み構造となつており励起領域
に結晶層１２，１３が存在しないので、低しきい
値動作が可能になる等の効果を奏する。
となり、結晶層１２が光導波路層となり、通常の
DBRレーザ装置と同様に結晶層１３に形成され
た凹凸の周期（1900Å）で決まる単一波長のレー
ザ発振を行うことが可能となる。そしてこの場
合、発光層と光導波路層とが略連続して接続され
ているので、その接続部で不要な反射が生じるこ
ともなく、発振波長の完全なる単一化をはかり得
る。さらに、発光層となる結晶層１６を含む励起
領域が、所謂埋め込み構造となつており励起領域
に結晶層１２，１３が存在しないので、低しきい
値動作が可能になる等の効果を奏する。
次に、本実施例装置の製造方法について説明す
る。第３図ａ〜ｅは実施例装置の製造工程を示す
模式図である。まず、第３図ａに示す如くＮ―
InP結晶基板１１上にＮ―In(1―x)GaxAsyP(1―y)
結晶層１２およびＮ―InP結晶層１３を順次成長
形成する。そして、Ｎ―InP結晶層１３の表面に
２光束干渉法および化学エツチング法等を用い、
第３図ｂに示す如く所定周期の凹凸（回折格子）
を形成する。次いで、Ｎ―InP結晶層１３上に
SiO2等の絶縁膜１４を取着し、この絶縁膜１４
の中央部に上記回折格子のシマと直交する方向に
長いストライプ状の矩形窓１４ａを形成する。そ
して、この絶縁膜１４をマスクとして化学エツチ
ング法により、前記各結晶層１３，１２を前記結
晶基板１１に至る深さまで選択エツチングする。
なお、第３図ｄは同図ｃの矢視Ａ―Ａ断面で示す
ものを上記エツチングした後の状態を示す。次
に、露出したＮ―InP結晶基板１１上に第３図ｅ
に示す如くＮ―InP結晶層１５、Ｎ―
In(1―x)GaxAsyP(1―y)結晶層１６、Ｐ―InP結晶
層１７およびＰ―In(1―x)GaxAsyP(1―y)結晶層
１８を上記順に成長形成する。しかるのち前記電
極１９，２０をそれぞれ被着することによつて、
前記第２図に示した素子構造が得られる。
る。第３図ａ〜ｅは実施例装置の製造工程を示す
模式図である。まず、第３図ａに示す如くＮ―
InP結晶基板１１上にＮ―In(1―x)GaxAsyP(1―y)
結晶層１２およびＮ―InP結晶層１３を順次成長
形成する。そして、Ｎ―InP結晶層１３の表面に
２光束干渉法および化学エツチング法等を用い、
第３図ｂに示す如く所定周期の凹凸（回折格子）
を形成する。次いで、Ｎ―InP結晶層１３上に
SiO2等の絶縁膜１４を取着し、この絶縁膜１４
の中央部に上記回折格子のシマと直交する方向に
長いストライプ状の矩形窓１４ａを形成する。そ
して、この絶縁膜１４をマスクとして化学エツチ
ング法により、前記各結晶層１３，１２を前記結
晶基板１１に至る深さまで選択エツチングする。
なお、第３図ｄは同図ｃの矢視Ａ―Ａ断面で示す
ものを上記エツチングした後の状態を示す。次
に、露出したＮ―InP結晶基板１１上に第３図ｅ
に示す如くＮ―InP結晶層１５、Ｎ―
In(1―x)GaxAsyP(1―y)結晶層１６、Ｐ―InP結晶
層１７およびＰ―In(1―x)GaxAsyP(1―y)結晶層
１８を上記順に成長形成する。しかるのち前記電
極１９，２０をそれぞれ被着することによつて、
前記第２図に示した素子構造が得られる。
かくして本実施例方法によれば、前記Ｎ―InP
結晶層１３表面に２光束干渉法等により所定周期
の凹凸を形成する際、該表面が平坦であり、かつ
従来のように励起領域のメサ部が存在しないの
で、上記凹凸を精度良く形成することができる。
さらに、前記結晶層１２，１３を選択エツチング
したのち、このエツチング部に励起領域となる結
晶層１５〜１８を埋め込むようにしているので、
Ｎ―In(1―x)GaxAsyP(1―y)結晶層１６（活性
層）とＮ―In(1―x)GaxAsyP(1―y)結晶層１２
（光導波路層）とを連続して形成せしめることが
できる。ここで、活性層１６は２度目の結晶成長
時に第４図或いは第５図に示す如く若干上下方向
に湾曲することがあるが、光の進方方向に対し活
性層１６および光導波路層１２が略連続になつて
いれば、何ら差し支えない。
結晶層１３表面に２光束干渉法等により所定周期
の凹凸を形成する際、該表面が平坦であり、かつ
従来のように励起領域のメサ部が存在しないの
で、上記凹凸を精度良く形成することができる。
さらに、前記結晶層１２，１３を選択エツチング
したのち、このエツチング部に励起領域となる結
晶層１５〜１８を埋め込むようにしているので、
Ｎ―In(1―x)GaxAsyP(1―y)結晶層１６（活性
層）とＮ―In(1―x)GaxAsyP(1―y)結晶層１２
（光導波路層）とを連続して形成せしめることが
できる。ここで、活性層１６は２度目の結晶成長
時に第４図或いは第５図に示す如く若干上下方向
に湾曲することがあるが、光の進方方向に対し活
性層１６および光導波路層１２が略連続になつて
いれば、何ら差し支えない。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるも
のではなく、例えばGaAs―GaAlAs系にも適用
することができる。その他、本発明の要旨を逸脱
しない範囲で、種々変形して実施することができ
る。
のではなく、例えばGaAs―GaAlAs系にも適用
することができる。その他、本発明の要旨を逸脱
しない範囲で、種々変形して実施することができ
る。
第１図は従来のDBRレーザ装置の概略構成を
示す断面模式図、第２図は本発明の一実施例装置
の概略構成を示す断面模式図、第３図ａ〜ｅは上
記実施例装置の製造工程を示す模式図、第４図お
よび第５図はそれぞれ上記実施例の作用を説明す
るための断面模式図である。 １１……Ｎ―InP結晶基板、１２……Ｎ―
In(1―x)GaxAsyP(1―y)結晶層（光導波路層）、１
３……Ｎ―InP結晶層、１４……絶縁層、１５…
…Ｎ―InP結晶層、１６……Ｎ―
In(1―x)GaxAsyP(1―y)結晶層（活性層）、１７…
…Ｐ―InP結晶層、１８……Ｐ―
In(1―x)GaxAsyP(1―y)結晶層、１９，２０……
電極。
示す断面模式図、第２図は本発明の一実施例装置
の概略構成を示す断面模式図、第３図ａ〜ｅは上
記実施例装置の製造工程を示す模式図、第４図お
よび第５図はそれぞれ上記実施例の作用を説明す
るための断面模式図である。 １１……Ｎ―InP結晶基板、１２……Ｎ―
In(1―x)GaxAsyP(1―y)結晶層（光導波路層）、１
３……Ｎ―InP結晶層、１４……絶縁層、１５…
…Ｎ―InP結晶層、１６……Ｎ―
In(1―x)GaxAsyP(1―y)結晶層（活性層）、１７…
…Ｐ―InP結晶層、１８……Ｐ―
In(1―x)GaxAsyP(1―y)結晶層、１９，２０……
電極。
Claims (1)
- １ 半導体基板上に該基板と同種伝導型の層を少
なくとも一つ有する半導体結晶層を成長せしめる
工程と、前記半導体結晶層の屈折率最大となる層
或いは該屈折率最大となる層に隣接する層の表面
に所定周期の回折格子を形成する工程と、前記回
折格子が形成された層上にストライプ状矩形窓を
有する絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜をマ
スクとして前記半導体結晶層を前記半導体基板に
至る深さまでストライプ状に選択エツチングする
工程と、露出した前記半導体基板上に発光層を有
する少なくとも１層の異種伝導型の半導体結晶層
を成長せしめる工程とを具備したことを特徴とす
る半導体レーザ装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56139730A JPS5842284A (ja) | 1981-09-07 | 1981-09-07 | 半導体レ−ザ装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56139730A JPS5842284A (ja) | 1981-09-07 | 1981-09-07 | 半導体レ−ザ装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5842284A JPS5842284A (ja) | 1983-03-11 |
| JPS6237908B2 true JPS6237908B2 (ja) | 1987-08-14 |
Family
ID=15252046
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56139730A Granted JPS5842284A (ja) | 1981-09-07 | 1981-09-07 | 半導体レ−ザ装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5842284A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6088122A (ja) * | 1983-10-21 | 1985-05-17 | Toray Ind Inc | ナイロン６６繊維の溶融紡糸巻取方法 |
| JPH01111011A (ja) * | 1987-10-23 | 1989-04-27 | Unitika Ltd | ナイロン４６繊維の製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5121487A (ja) * | 1974-08-16 | 1976-02-20 | Hitachi Ltd | Handotaireeza |
-
1981
- 1981-09-07 JP JP56139730A patent/JPS5842284A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5842284A (ja) | 1983-03-11 |
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