JPS58216486A - 半導体レ−ザおよびその製造方法 - Google Patents
半導体レ−ザおよびその製造方法Info
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- JPS58216486A JPS58216486A JP57098495A JP9849582A JPS58216486A JP S58216486 A JPS58216486 A JP S58216486A JP 57098495 A JP57098495 A JP 57098495A JP 9849582 A JP9849582 A JP 9849582A JP S58216486 A JPS58216486 A JP S58216486A
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- semiconductor
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- H01S5/22—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 ridge or stripe structure
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- H01S5/0201—Separation of the wafer into individual elements, e.g. by dicing, cleaving, etching or directly during growth
- H01S5/0205—Separation of the wafer into individual elements, e.g. by dicing, cleaving, etching or directly during growth during growth of the semiconductor body
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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】
本発明は、活性層と光導波路層とが高効率で結合した半
導体レーザ及びその製造方法に関するものである。
導体レーザ及びその製造方法に関するものである。
活性層と光導波路層が一体化された半導体レーザは、集
積I/−ザとして、捷た、複級の光能動素子が光導波路
を介して結合した光集積回路への適応が可能であること
などから有望である。活性層と光導波路層が高効率に結
合した構造として、BJB (Butt−Jointe
d Built−in )構造が、1lOj部氏らによ
りエレクトロニクスレター(Electro++1cs
Letters )誌、17巻、25号、 1981年
の945−947頁に詳しく述べられている。BJB構
造は、光ファイバの接続においてコアを互いにつき合わ
せるノくットジョイント方式を半導体レーザに適用した
如き構造を成している。
積I/−ザとして、捷た、複級の光能動素子が光導波路
を介して結合した光集積回路への適応が可能であること
などから有望である。活性層と光導波路層が高効率に結
合した構造として、BJB (Butt−Jointe
d Built−in )構造が、1lOj部氏らによ
りエレクトロニクスレター(Electro++1cs
Letters )誌、17巻、25号、 1981年
の945−947頁に詳しく述べられている。BJB構
造は、光ファイバの接続においてコアを互いにつき合わ
せるノくットジョイント方式を半導体レーザに適用した
如き構造を成している。
この例を第1図に示す。図において、1はInP基板、
2はアンドープInGaAsP活性層、3ばp形InP
クラッド層、4はp形InGaAsPキ’Yツブ層、5
はアンドープInGa As P光導波路層、6はアン
ドープInP層である。BJB構造は図から分かるよう
に、活性層2と光導波路層5がつき合って接続されてい
るため、活性層2内に閉じ込められた光ノ;ワーが理論
的に100%近い結合効率で光導波路5内で伝搬される
と共に、高結合を得るだめの作製時ておける各層の層厚
及び組成の厳密な制御が緩和されるという特徴を有して
いる。
2はアンドープInGaAsP活性層、3ばp形InP
クラッド層、4はp形InGaAsPキ’Yツブ層、5
はアンドープInGa As P光導波路層、6はアン
ドープInP層である。BJB構造は図から分かるよう
に、活性層2と光導波路層5がつき合って接続されてい
るため、活性層2内に閉じ込められた光ノ;ワーが理論
的に100%近い結合効率で光導波路5内で伝搬される
と共に、高結合を得るだめの作製時ておける各層の層厚
及び組成の厳密な制御が緩和されるという特徴を有して
いる。
従来は、このBJB構造は2回の結晶成長行程により作
製されていた。すなわち、第1図において捷ず第1回目
の液相成長により、平坦なn−(100)1’n P基
&l上にアンドーグInGaAsP活性層2.p−In
Pクラッド層3 、 p−InGaAsPキャ、プ層4
を連続成長する。次に化学エッチ/りによりp−1nP
クラ、ド層3捷で除去し、第2回IJO液相成長におい
て活性層2を選択的にメルトバックした後、アンドープ
InGaAs P光導波路層゛、・5及びア/ドーグI
nP層6を成長する。上述のように、従来のBJB構造
は2回の液相成長を必要とすることから歩留まりの点で
好捷しくないという欠点があった。
製されていた。すなわち、第1図において捷ず第1回目
の液相成長により、平坦なn−(100)1’n P基
&l上にアンドーグInGaAsP活性層2.p−In
Pクラッド層3 、 p−InGaAsPキャ、プ層4
を連続成長する。次に化学エッチ/りによりp−1nP
クラ、ド層3捷で除去し、第2回IJO液相成長におい
て活性層2を選択的にメルトバックした後、アンドープ
InGaAs P光導波路層゛、・5及びア/ドーグI
nP層6を成長する。上述のように、従来のBJB構造
は2回の液相成長を必要とすることから歩留まりの点で
好捷しくないという欠点があった。
本発明は、これらの欠点を考慮して、1回の結晶成長行
程によりBJB構造を作製することのできる半導体レー
ザとその製造方法を提供するものである。
程によりBJB構造を作製することのできる半導体レー
ザとその製造方法を提供するものである。
以下図面により本発明の詳細な説明する。
InGaAsP結晶を例として用いた本発明によるBJ
B構造の成長過程を第2図に示す。1ず、n −(10
0) InP基板l上にツメトリノブラフ法及びHCA
系など如よる化学工、テ/グにより幅300〜500μ
m、深さ2〜3μmのメサを<011> に沿って形成
する〔第2図+a+ 〕oマスークとして用いられたフ
メトレノストを除去した後、(夜相エビタキ/ヤル法に
より第1の半導体層としてアンドープInGaAsP活
性層(組成λg 〜1.55 pm ) 2及び2′、
第2の半導体層としてp−InPもしく u: InG
aAsP層(2g−1,0μm)7及び7′を成長させ
〔第2図(b[〕、さらに、第3の半導体層としてアン
ドープ)nGaAsP光導波路層(2g〜13μm)5
及び5′、第4の半導体層としてアンドープInPもし
くはInGaAsP層(2g〜10μm)8及び8′を
順次連続成長する〔第2図(C)〕。この際、メサの幅
が広いため、各層がメサ上部にも成長し、かつメサ上部
及び下部に分離して形成される。さらにp−InPもし
くはInGaAsP層7及び7′の成長時間を制御する
ことにより、図に示す如く、活性層2′の終端を光導波
路層5の終端に一致させることが可能である。すなわち
、第2の半導体層7.7′の厚みはメサ上の第1の半導
体層2.2′に到達しない程度の厚みを有するようにし
、1だ第3の半導体層5.5′の厚みはメサ上の第1の
半導体層2.2′に到達するか又はその厚みを超過する
ように形成される。この際、光導波路5内の光分布及び
伝搬定数が活性層2′内のそれらと一致するように組成
及び層厚を調整すれば、高効率で活性層2′と光導波路
5を結合させることができる。なお、メザ上部に成長し
た尤導汲路層5と同−組成のInGaAsP層5′はオ
ーミック抵抗を低減させるキャップ層として用いられる
が、その上に成長するInP層もしくはInPに組成が
近いInGa、AsP層8′はオーミック抵抗値を悪化
させるので本質的にはなくてもか捷わないが、電極を形
成する部分をエツチングで除去すればキャップ層として
のInGaAsP層5′が露出され、オーミ、り抵抗を
低減するという目的は達成される。このようにして作製
された半導体レーザの断面図及び光分布が伝搬する様子
を第3図に示す。なお、9はZn拡散領域、io、it
は各々n側とp側の電極である。
B構造の成長過程を第2図に示す。1ず、n −(10
0) InP基板l上にツメトリノブラフ法及びHCA
系など如よる化学工、テ/グにより幅300〜500μ
m、深さ2〜3μmのメサを<011> に沿って形成
する〔第2図+a+ 〕oマスークとして用いられたフ
メトレノストを除去した後、(夜相エビタキ/ヤル法に
より第1の半導体層としてアンドープInGaAsP活
性層(組成λg 〜1.55 pm ) 2及び2′、
第2の半導体層としてp−InPもしく u: InG
aAsP層(2g−1,0μm)7及び7′を成長させ
〔第2図(b[〕、さらに、第3の半導体層としてアン
ドープ)nGaAsP光導波路層(2g〜13μm)5
及び5′、第4の半導体層としてアンドープInPもし
くはInGaAsP層(2g〜10μm)8及び8′を
順次連続成長する〔第2図(C)〕。この際、メサの幅
が広いため、各層がメサ上部にも成長し、かつメサ上部
及び下部に分離して形成される。さらにp−InPもし
くはInGaAsP層7及び7′の成長時間を制御する
ことにより、図に示す如く、活性層2′の終端を光導波
路層5の終端に一致させることが可能である。すなわち
、第2の半導体層7.7′の厚みはメサ上の第1の半導
体層2.2′に到達しない程度の厚みを有するようにし
、1だ第3の半導体層5.5′の厚みはメサ上の第1の
半導体層2.2′に到達するか又はその厚みを超過する
ように形成される。この際、光導波路5内の光分布及び
伝搬定数が活性層2′内のそれらと一致するように組成
及び層厚を調整すれば、高効率で活性層2′と光導波路
5を結合させることができる。なお、メザ上部に成長し
た尤導汲路層5と同−組成のInGaAsP層5′はオ
ーミック抵抗を低減させるキャップ層として用いられる
が、その上に成長するInP層もしくはInPに組成が
近いInGa、AsP層8′はオーミック抵抗値を悪化
させるので本質的にはなくてもか捷わないが、電極を形
成する部分をエツチングで除去すればキャップ層として
のInGaAsP層5′が露出され、オーミ、り抵抗を
低減するという目的は達成される。このようにして作製
された半導体レーザの断面図及び光分布が伝搬する様子
を第3図に示す。なお、9はZn拡散領域、io、it
は各々n側とp側の電極である。
第2図、第3図の実施例はメザ上部が平坦であり、簡単
のためその上に直接活性層2.2′を設けた構造につい
て示したが、第4図に示すように、メザ上部にのみ周期
的な屈折率変動を与える凸凹12を設け、図示のように
活性層2.2′より禁制帯幅が犬にして屈折率が小なる
In’GaAsP層5a 、 5a’、活性層2 +
2′、□nGaAsPバ、ファ層5b 、 5b’など
を順次形成したDFB(分布帰還型)レーザや、図示は
ないが、成長後に光導波路上に周期的凸凹を設けたDB
R(分布反射型)レーザに適応できることは言うまでも
ない。さらに、本実施例のように1回の結晶成長により
BJB構造が作製されるため、埋め込み(BH)構造を
導入する際にも2回の結晶成長で作製がbJ能である。
のためその上に直接活性層2.2′を設けた構造につい
て示したが、第4図に示すように、メザ上部にのみ周期
的な屈折率変動を与える凸凹12を設け、図示のように
活性層2.2′より禁制帯幅が犬にして屈折率が小なる
In’GaAsP層5a 、 5a’、活性層2 +
2′、□nGaAsPバ、ファ層5b 、 5b’など
を順次形成したDFB(分布帰還型)レーザや、図示は
ないが、成長後に光導波路上に周期的凸凹を設けたDB
R(分布反射型)レーザに適応できることは言うまでも
ない。さらに、本実施例のように1回の結晶成長により
BJB構造が作製されるため、埋め込み(BH)構造を
導入する際にも2回の結晶成長で作製がbJ能である。
また、液相エビタキ/ヤル成長法ばかりでなく、半導体
結晶の組成及び層厚の制御性、均−性眞優れた気相エピ
タキ/ヤル成長法においても適応可能である。
結晶の組成及び層厚の制御性、均−性眞優れた気相エピ
タキ/ヤル成長法においても適応可能である。
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、集積レ
ーザとして有望なり J B (Butt−Joint
ed Built−4n)構造が1回の結晶成長により
作製することができ、作製プロセスの簡易化1歩留りの
向上が期待される。
ーザとして有望なり J B (Butt−Joint
ed Built−4n)構造が1回の結晶成長により
作製することができ、作製プロセスの簡易化1歩留りの
向上が期待される。
1
第1図は従来の2回の結晶成長により作製されたB J
B rfIf造の断面図、第2図は本発明による1回
の結晶成長によるB J B構造の成長過程を説明する
だめの断面図、第3図は本発明の成長方法により作製さ
れたBJB構造からなる半導体レーザの断面図及び光分
イ11が伝搬する様イをノj<す断面図、第4図は本発
明をDFBレーザに適用した素子の断面図である。 1−・・n −(100) InP基板、 2 、2
’−=アノドープInGaAsP活性層(第1の半導体
層)、3−p−InP層、 4−’ p−1,nGa
AsPキャップ層、5−、5′−・・アンドープI n
GaAsP尤導波路層(第3の半導体層)、6・・・ア
/ドープInP層、7 、7’ −p−In、Pもしく
はInGaAsP層(第2の半導体層)、 8.8′
・・アンドープ1nPもしく′はInGaAsP層(第
4の半導体層)、 9−Zn拡散領域、 IO・・・
n型電極、 11・・・p型電極、12・・・周期的凹
凸。 特許出願人 国際電信′亀話株式会社代 理 人
大 塚 学 外1名第 1 閉 め 2 凶
B rfIf造の断面図、第2図は本発明による1回
の結晶成長によるB J B構造の成長過程を説明する
だめの断面図、第3図は本発明の成長方法により作製さ
れたBJB構造からなる半導体レーザの断面図及び光分
イ11が伝搬する様イをノj<す断面図、第4図は本発
明をDFBレーザに適用した素子の断面図である。 1−・・n −(100) InP基板、 2 、2
’−=アノドープInGaAsP活性層(第1の半導体
層)、3−p−InP層、 4−’ p−1,nGa
AsPキャップ層、5−、5′−・・アンドープI n
GaAsP尤導波路層(第3の半導体層)、6・・・ア
/ドープInP層、7 、7’ −p−In、Pもしく
はInGaAsP層(第2の半導体層)、 8.8′
・・アンドープ1nPもしく′はInGaAsP層(第
4の半導体層)、 9−Zn拡散領域、 IO・・・
n型電極、 11・・・p型電極、12・・・周期的凹
凸。 特許出願人 国際電信′亀話株式会社代 理 人
大 塚 学 外1名第 1 閉 め 2 凶
Claims (2)
- (1)光軸方向に垂直に伸びた所定幅のメサ状の段差部
を有する半導体基板と、該半導体基板上に形成さね、た
活性層となる第1の半導体層と、前記基板と反対の導電
形を有しかつ前記第1の半導体層よゆ禁制帯幅が犬きく
かつ屈折率が小さい材質よりなり前記メサ状の段差部上
の前記第1の半導体層に到達しない程度の厚みをイラす
るように前記第1の半導体層上に形成された第2の半導
体層と、Ail記第1の半導体層とAil記第2の半導
体層との中間の禁制帯幅及び屈折率を有す、る拐貿より
なり前記メサ状の段差部上に形成された前記第1の半導
体層の厚みに到達するか又はその厚みを超過するように
前記第2の半導体層上に形成された光導波路となる第3
の半導体層と、Ail記第3の半導体層より禁制帯幅が
大きく屈折率の小さい材質よりなシ該第3の半導体層上
に形成された第4の半導体層と、前記メサ状の段差部上
の前記第1の半導体層を挾んで対向するように前記基板
と前記第4の半導体層の各表面に設けられた電極対とを
備えた半導体レーザ。 - (2)半導体レーザの製造方法において、前記半導体レ
ーザの光軸方向に垂直に伸びた所定幅のメサ状の段差部
を有する半導体基板の該段差部上及び該段差部の近傍の
該基板表面に活性層となる第1の半導体層を形成する工
程と、前記基板と反対の導電形を有しかつ前記第1の半
導体層より県側帯域が犬きくかつ屈折率が小さい材質よ
りなる第2の半導体層を前記メサ状の段差部上の前記第
1の半導体層に到達しない程度の厚みを有するように前
記第1の半導体層上に形成する工程と、前記第1の半導
体層と前記第2の半導体層との中間の禁制帯幅及び屈折
率を有する材質よりなり光導波路となる第3の半導体層
を前記メサ状の段差部上に形成された前記第1の半導体
の厚みに到達するが父はその厚みを超過するように前記
第2の半導体層上に形成する工程と、前記第3の半導体
層より禁制帯幅が大きく屈折率が小さい拐質よりなる第
4の半導体層を該第3の半導体層上に形成する工程と、
前記モヤ状の段差部上の前記第1の半導体層を挾んで対
向するように前記基板と前記第4の半導体層の各表面に
電極対を設ける]二程とを有することを特徴とする半導
体レーザの製造方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57098495A JPS58216486A (ja) | 1982-06-10 | 1982-06-10 | 半導体レ−ザおよびその製造方法 |
GB08314965A GB2124024B (en) | 1982-06-10 | 1983-05-31 | Semiconductor laser and manufacturing method therefor |
US06/502,589 US4589117A (en) | 1982-06-10 | 1983-06-09 | Butt-jointed built-in semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57098495A JPS58216486A (ja) | 1982-06-10 | 1982-06-10 | 半導体レ−ザおよびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58216486A true JPS58216486A (ja) | 1983-12-16 |
JPH04397B2 JPH04397B2 (ja) | 1992-01-07 |
Family
ID=14221220
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57098495A Granted JPS58216486A (ja) | 1982-06-10 | 1982-06-10 | 半導体レ−ザおよびその製造方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4589117A (ja) |
JP (1) | JPS58216486A (ja) |
GB (1) | GB2124024B (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60201684A (ja) * | 1984-03-27 | 1985-10-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 |
JPS6120384A (ja) * | 1984-07-07 | 1986-01-29 | Rohm Co Ltd | 半導体レ−ザおよびその製造方法 |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60202974A (ja) * | 1983-10-18 | 1985-10-14 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | 分布帰還形半導体レ−ザ |
DE3579929D1 (de) * | 1984-03-27 | 1990-11-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Halbleiterlaser und verfahren zu dessen fabrikation. |
FR2562328B1 (fr) * | 1984-03-30 | 1987-11-27 | Menigaux Louis | Procede de fabrication d'un dispositif optique integre monolithique comprenant un laser a semi-conducteur et dispositif obtenu par ce procede |
GB2164791A (en) * | 1984-09-22 | 1986-03-26 | Stc Plc | Semiconductor lasers |
US4631730A (en) * | 1984-09-28 | 1986-12-23 | Bell Communications Research, Inc. | Low noise injection laser structure |
DE3530466A1 (de) * | 1985-08-27 | 1987-03-05 | Licentia Gmbh | Indexgefuehrter halbleiterlaser |
JPS62194691A (ja) * | 1986-02-21 | 1987-08-27 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | 光導波路領域を有する半導体光集積装置の製造方法 |
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JPH08116135A (ja) * | 1994-10-17 | 1996-05-07 | Mitsubishi Electric Corp | 導波路集積素子の製造方法,及び導波路集積素子 |
US5659179A (en) * | 1995-03-07 | 1997-08-19 | Motorola | Ultra-small semiconductor devices having patterned edge planar surfaces |
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