JPH1098233A - 半導体レーザおよびその製法 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電流制限層と可飽和吸収層とを活性層に対し
て同じ方向に配設しながら、活性層と可飽和吸収層、お
よび活性層と電流制限層との距離をそれぞれ独立に設定
することができ、低い動作電流（低閾値化）で、縦モー
ドを多モード化させた低ノイズで非点隔差の小さい半導
体レーザおよびその製法を提供する。 【解決手段】 活性層３が第１および第２導電型のクラ
ッド層２、４（４ａ、４ｂ）により挟持されるダブルヘ
テロ構造を有し、前記クラッド層のいずれか一方に、前
記活性層より禁制帯幅が大きく、かつ、該一方のクラッ
ド層より屈折率が小さい材料からなり、該一方のクラッ
ド層と異なる導電型の電流制限層６（６ａ、６ｂ）が設
けられた半導体レーザであって、前記電流制限層内に前
記活性層と禁制帯幅が略同じ材料からなる可飽和吸収層
７が設けられている。
て同じ方向に配設しながら、活性層と可飽和吸収層、お
よび活性層と電流制限層との距離をそれぞれ独立に設定
することができ、低い動作電流（低閾値化）で、縦モー
ドを多モード化させた低ノイズで非点隔差の小さい半導
体レーザおよびその製法を提供する。 【解決手段】 活性層３が第１および第２導電型のクラ
ッド層２、４（４ａ、４ｂ）により挟持されるダブルヘ
テロ構造を有し、前記クラッド層のいずれか一方に、前
記活性層より禁制帯幅が大きく、かつ、該一方のクラッ
ド層より屈折率が小さい材料からなり、該一方のクラッ
ド層と異なる導電型の電流制限層６（６ａ、６ｂ）が設
けられた半導体レーザであって、前記電流制限層内に前
記活性層と禁制帯幅が略同じ材料からなる可飽和吸収層
７が設けられている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体レーザおよび
その製法に関する。さらに詳しくは、自励発振を起こ
し、縦モードを多モード化することにより、戻り光ノイ
ズが小さく、かつ、非点隔差が小さくされた半導体レー
ザおよびその製法に関する。
その製法に関する。さらに詳しくは、自励発振を起こ
し、縦モードを多モード化することにより、戻り光ノイ
ズが小さく、かつ、非点隔差が小さくされた半導体レー
ザおよびその製法に関する。
【０００２】
【従来の技術】活性層が第１導電型および第２導電型の
クラッド層により挟持されたダブルヘテロ構造で、クラ
ッド層内に禁制帯幅が小さい材料からなる電流制限層が
設けられる構造の半導体レーザにおいては、一般に、電
流制限層と活性層との距離が小さいと屈折率導波型構造
が強く、単一縦モード発振をし易く可干渉性が高くな
る。一方、電流阻止層と活性層との距離が大きく活性層
の光を吸収しないと横方向に屈折率差を有しない利得導
波型構造の性質を有し、戻り光ノイズは小さくなる反面
非点隔差が大きくなり、さらに横モードが不安定でキン
クが生じ易くなる。したがって、可飽和吸収層を電流阻
止層と別の構成としてクラッド層内に設けることによ
り、活性層との距離の最適化を図り、両方の特性を満た
し、戻り光ノイズが小さく、非点隔差の小さい半導体レ
ーザを得る工夫がなされている。そのような縦モードを
多モード化して戻り光によるノイズを減少させるため、
自励発振を起こさせる構造の半導体レーザが、たとえば
特開平７−８６６７６号公報や、特開平６−１９６８１
０号公報に開示されている。
クラッド層により挟持されたダブルヘテロ構造で、クラ
ッド層内に禁制帯幅が小さい材料からなる電流制限層が
設けられる構造の半導体レーザにおいては、一般に、電
流制限層と活性層との距離が小さいと屈折率導波型構造
が強く、単一縦モード発振をし易く可干渉性が高くな
る。一方、電流阻止層と活性層との距離が大きく活性層
の光を吸収しないと横方向に屈折率差を有しない利得導
波型構造の性質を有し、戻り光ノイズは小さくなる反面
非点隔差が大きくなり、さらに横モードが不安定でキン
クが生じ易くなる。したがって、可飽和吸収層を電流阻
止層と別の構成としてクラッド層内に設けることによ
り、活性層との距離の最適化を図り、両方の特性を満た
し、戻り光ノイズが小さく、非点隔差の小さい半導体レ
ーザを得る工夫がなされている。そのような縦モードを
多モード化して戻り光によるノイズを減少させるため、
自励発振を起こさせる構造の半導体レーザが、たとえば
特開平７−８６６７６号公報や、特開平６−１９６８１
０号公報に開示されている。
【０００３】このような半導体レーザは、たとえば図４
〜５に示されるような構造になっている。図４〜５にお
いて、２１は、たとえばｎ型ＧａＡｓからなる基板、２
２（２２ａ、２２ｂ）は、たとえばｎ型ＡｌＧａＡｓか
らなる第１導電型クラッド層、２３はたとえばノンドー
プのＡｌa Ｇａ1-a Ａｓ（０≦ａ≦０.３）からなる活
性層、２４（２４ａ、２４ｂ、２４ｃ）はたとえばｐ型
ＡｌＧａＡｓからなる第２導電型クラッド層、２６はた
とえばｎ型のＧａＡｓからなる電流制限層、２７はたと
えばＡｌb Ｇａ1-b Ａｓ（０≦ｂ≦０.３）からなる可
飽和吸収層を示す。第２導電型クラッド層２４の上には
図示しないキャップ層やコンタクト層および電極が設け
られ、基板２１の裏面にも下部電極が設けられるが省略
してある。これらの構造において、可飽和吸収層２７と
活性層２３との距離ｄを最適値に設定して各層を積層す
ることにより、自励発振を生じて縦モードが多モード化
する。これにより低雑音特性を実現することができる。
〜５に示されるような構造になっている。図４〜５にお
いて、２１は、たとえばｎ型ＧａＡｓからなる基板、２
２（２２ａ、２２ｂ）は、たとえばｎ型ＡｌＧａＡｓか
らなる第１導電型クラッド層、２３はたとえばノンドー
プのＡｌa Ｇａ1-a Ａｓ（０≦ａ≦０.３）からなる活
性層、２４（２４ａ、２４ｂ、２４ｃ）はたとえばｐ型
ＡｌＧａＡｓからなる第２導電型クラッド層、２６はた
とえばｎ型のＧａＡｓからなる電流制限層、２７はたと
えばＡｌb Ｇａ1-b Ａｓ（０≦ｂ≦０.３）からなる可
飽和吸収層を示す。第２導電型クラッド層２４の上には
図示しないキャップ層やコンタクト層および電極が設け
られ、基板２１の裏面にも下部電極が設けられるが省略
してある。これらの構造において、可飽和吸収層２７と
活性層２３との距離ｄを最適値に設定して各層を積層す
ることにより、自励発振を生じて縦モードが多モード化
する。これにより低雑音特性を実現することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前述の構造では、可飽
和吸収層が電流制限層と活性層との間に設けられている
ため、活性層と可飽和吸収層との距離ｄが大きくなる
と、活性層と電流制限層との距離が離れて遠くなる。電
流制限層と活性層との距離が遠くなると、電流制限層に
より狭窄された電流が活性層に達するまでに広がり、ク
ラッド層内である程度拡散する。その結果、活性層の発
光部での電流密度が下がり、必要とする動作電流が増加
し、消費電力が増大するという問題がある。
和吸収層が電流制限層と活性層との間に設けられている
ため、活性層と可飽和吸収層との距離ｄが大きくなる
と、活性層と電流制限層との距離が離れて遠くなる。電
流制限層と活性層との距離が遠くなると、電流制限層に
より狭窄された電流が活性層に達するまでに広がり、ク
ラッド層内である程度拡散する。その結果、活性層の発
光部での電流密度が下がり、必要とする動作電流が増加
し、消費電力が増大するという問題がある。
【０００５】一方、電流制限層と可飽和吸収層とを活性
層を挟んで異なる方向に設ければ、電流制限層の位置が
可飽和吸収層の位置により制限を受けることがない。し
かし、電流制限層と可飽和吸収層とが活性層を挟んで異
なる側に設けられると、光は可飽和吸収層に引っ張られ
る性質があるため、光が電流制限層から離れる。光が電
流制限層から離れると、クラッド層と電流制限層との屈
折率差が小さくなるため、光の閉込めが弱くなり、非点
隔差が大きくなるという問題があり、低非点隔差の半導
体レーザを得るためには、電流制限層と可飽和吸収層と
が活性層に対して同じ側に設けられる必要がある。
層を挟んで異なる方向に設ければ、電流制限層の位置が
可飽和吸収層の位置により制限を受けることがない。し
かし、電流制限層と可飽和吸収層とが活性層を挟んで異
なる側に設けられると、光は可飽和吸収層に引っ張られ
る性質があるため、光が電流制限層から離れる。光が電
流制限層から離れると、クラッド層と電流制限層との屈
折率差が小さくなるため、光の閉込めが弱くなり、非点
隔差が大きくなるという問題があり、低非点隔差の半導
体レーザを得るためには、電流制限層と可飽和吸収層と
が活性層に対して同じ側に設けられる必要がある。
【０００６】本発明は、このような問題を解決するため
になされたもので、電流制限層と可飽和吸収層とを活性
層に対して同じ方向に配設しながら、活性層と可飽和吸
収層、および活性層と電流制限層との距離をそれぞれ独
立に設定することができ、低い動作電流（低閾値化）
で、縦モードを多モード化させた低ノイズで非点隔差の
小さい半導体レーザおよびその製法を提供することを目
的とする。
になされたもので、電流制限層と可飽和吸収層とを活性
層に対して同じ方向に配設しながら、活性層と可飽和吸
収層、および活性層と電流制限層との距離をそれぞれ独
立に設定することができ、低い動作電流（低閾値化）
で、縦モードを多モード化させた低ノイズで非点隔差の
小さい半導体レーザおよびその製法を提供することを目
的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体レー
ザは、活性層が第１導電型および第２導電型のクラッド
層により挟持されるダブルヘテロ構造を有し、前記クラ
ッド層のいずれか一方に、前記活性層より禁制帯幅が大
きく、かつ、該一方のクラッド層より屈折率が小さい材
料からなり、該一方のクラッド層と異なる導電型の電流
制限層が設けられ、該電流制限層内に前記活性層と禁制
帯幅が略同じ材料からなる可飽和吸収層が設けられてい
る。その結果、電流制限層は光を吸収せず、光の吸収に
関しては活性層との距離は問題にならない。そのため、
活性層と可飽和吸収層との距離、および活性層と電流制
限層との距離をそれぞれ独立に制御することができる。
その結果、電流制限層と活性層との距離を近付けること
により、活性層での電流密度を向上させることができ、
動作電流を低くすることができると共に、可飽和吸収層
と活性層との距離を最適化することにより、縦モードを
多モード化することができ、戻り光に対しても低ノイズ
で、しかも非点隔差も小さくなる。
ザは、活性層が第１導電型および第２導電型のクラッド
層により挟持されるダブルヘテロ構造を有し、前記クラ
ッド層のいずれか一方に、前記活性層より禁制帯幅が大
きく、かつ、該一方のクラッド層より屈折率が小さい材
料からなり、該一方のクラッド層と異なる導電型の電流
制限層が設けられ、該電流制限層内に前記活性層と禁制
帯幅が略同じ材料からなる可飽和吸収層が設けられてい
る。その結果、電流制限層は光を吸収せず、光の吸収に
関しては活性層との距離は問題にならない。そのため、
活性層と可飽和吸収層との距離、および活性層と電流制
限層との距離をそれぞれ独立に制御することができる。
その結果、電流制限層と活性層との距離を近付けること
により、活性層での電流密度を向上させることができ、
動作電流を低くすることができると共に、可飽和吸収層
と活性層との距離を最適化することにより、縦モードを
多モード化することができ、戻り光に対しても低ノイズ
で、しかも非点隔差も小さくなる。
【０００８】ここに第１導電型および第２導電型とは、
半導体の導電型のｎ型およびｐ型のいずれか一方を第１
導電型としたとき、他方が第２導電型であることを意味
する。
半導体の導電型のｎ型およびｐ型のいずれか一方を第１
導電型としたとき、他方が第２導電型であることを意味
する。
【０００９】前記電流制限層と前記一方のクラッド層と
の境界に前記活性層の禁制帯幅より大きい禁制帯幅を有
する材料で、かつ、前記電流制限層および可飽和吸収層
をエッチングするエッチング液に対してエッチング速度
の遅い材料からなるエッチングストップ層が設けられて
いることが、電流制限層および可飽和吸収層のみを正確
にエッチングすることができるため好ましい。
の境界に前記活性層の禁制帯幅より大きい禁制帯幅を有
する材料で、かつ、前記電流制限層および可飽和吸収層
をエッチングするエッチング液に対してエッチング速度
の遅い材料からなるエッチングストップ層が設けられて
いることが、電流制限層および可飽和吸収層のみを正確
にエッチングすることができるため好ましい。
【００１０】ここにエッチング速度が遅いとは、エッチ
ングすべき材料を選択的にエッチングすることができる
程度にエッチングレートの差があることを意味し、全然
エッチングされない材料も含む。
ングすべき材料を選択的にエッチングすることができる
程度にエッチングレートの差があることを意味し、全然
エッチングされない材料も含む。
【００１１】本発明の半導体レーザの製法は、請求項１
記載の半導体レーザの製法であって、前記一方のクラッ
ド層の一部を積層した後、第１の電流制限層、可飽和吸
収層および第２の電流制限層を順次積層し、ついで電流
注入領域を定めるストライプ状に前記第１および第２の
電流制限層ならびに可飽和吸収層をエッチングし、さら
にその表面にクラッド層を積層するものである。このよ
うな製法にすることにより、２回成長による装置の作製
が可能で簡便であるため、低コスト、かつ、高歩留りで
得られるという利点がある。
記載の半導体レーザの製法であって、前記一方のクラッ
ド層の一部を積層した後、第１の電流制限層、可飽和吸
収層および第２の電流制限層を順次積層し、ついで電流
注入領域を定めるストライプ状に前記第１および第２の
電流制限層ならびに可飽和吸収層をエッチングし、さら
にその表面にクラッド層を積層するものである。このよ
うな製法にすることにより、２回成長による装置の作製
が可能で簡便であるため、低コスト、かつ、高歩留りで
得られるという利点がある。
【００１２】本発明の半導体レーザの他の製法は、請求
項１記載の半導体レーザの製法であって、前記一方のク
ラッド層を積層した後前記電流注入領域を定めるストラ
イプ状に該クラッド層が残存するように両側をエッチン
グして凹部を形成し、該凹部に第１の電流制限層、可飽
和吸収層および第２の電流制限層を順次積層し、さらに
その表面にコンタクト層を積層するものである。このよ
うな製法にすることにより、３回成長が必要であるが、
再成長界面が活性層より離れるため装置としての信頼性
に優れているという利点がある。
項１記載の半導体レーザの製法であって、前記一方のク
ラッド層を積層した後前記電流注入領域を定めるストラ
イプ状に該クラッド層が残存するように両側をエッチン
グして凹部を形成し、該凹部に第１の電流制限層、可飽
和吸収層および第２の電流制限層を順次積層し、さらに
その表面にコンタクト層を積層するものである。このよ
うな製法にすることにより、３回成長が必要であるが、
再成長界面が活性層より離れるため装置としての信頼性
に優れているという利点がある。
【００１３】前記クラッド層を第１クラッド層と第２ク
ラッド層とに分け、その間に前記活性層より禁制帯幅が
大きい材料で、かつ、該クラッド層をエッチングするエ
ッチング液に対してエッチング速度が遅い材料からなる
エッチングストップ層を積層すれば、クラッド層までエ
ッチングし過ぎて活性層と電流制限層との距離がバラツ
クことがなく好ましい。
ラッド層とに分け、その間に前記活性層より禁制帯幅が
大きい材料で、かつ、該クラッド層をエッチングするエ
ッチング液に対してエッチング速度が遅い材料からなる
エッチングストップ層を積層すれば、クラッド層までエ
ッチングし過ぎて活性層と電流制限層との距離がバラツ
クことがなく好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】つぎに、図面を参照しながら本発
明の半導体レーザについて説明をする。
明の半導体レーザについて説明をする。
【００１５】図１は本発明の半導体レーザの一実施形態
の説明図で、１はたとえばｎ型のＧａＡｓからなる半導
体基板で、その上にたとえばｎ型のＡｌx Ｇａ1-x Ａｓ
（０.４≦ｘ≦０.６）からなる第１導電型クラッド層
２、ノンドープでＡｌp Ｇａ1- p Ａｓ（０≦ｐ≦０.
３）からなる活性層３、ｐ型でＡｌx Ｇａ1-x Ａｓから
なる第２導電型の第１クラッド層４ａ、ノンドープでＩ
ｎＧａＡｌＰ系材料（たとえばＩｎ0.5 Ｇａ0.4 Ａｌ
0.1 Ｐ）からなるエッチングストップ層５、ｎ型のＡｌ
q Ｇａ1-q Ａｓ（０.５≦ｑ≦０.８、ｐ＜ｑ、ｘ＜ｑ）
からなる第１の電流制限層６ａ、ノンドープのＡｌr Ｇ
ａ1-r Ａｓ（０≦ｒ≦０.３、ｐとｒは略等しい）から
なる可飽和吸収層７、ｎ型のＡｌq Ｇａ1-q Ａｓからな
る第２の電流制限層６ｂ、およびｎ型のＧａＡｓからな
る酸化防止層８が順次積層されている。そして電流注入
領域を確定するため酸化防止層８の表面から電流制限層
６ａ、６ｂがストライプ状（図ではストライプと直交す
る方向での断面であるため、凹溝状になっている）にエ
ッチングされて、さらにその上にｐ型のＡｌx Ｇａ1-x
Ａｓからなる第２導電型の第２クラッド層４ｂ、および
ｐ型のＧａＡｓからなるコンタクト層９が順次積層さ
れ、図示しない上部電極および半導体基板１の裏面に下
部電極が設けられることにより、本発明の半導体レーザ
が構成されている。
の説明図で、１はたとえばｎ型のＧａＡｓからなる半導
体基板で、その上にたとえばｎ型のＡｌx Ｇａ1-x Ａｓ
（０.４≦ｘ≦０.６）からなる第１導電型クラッド層
２、ノンドープでＡｌp Ｇａ1- p Ａｓ（０≦ｐ≦０.
３）からなる活性層３、ｐ型でＡｌx Ｇａ1-x Ａｓから
なる第２導電型の第１クラッド層４ａ、ノンドープでＩ
ｎＧａＡｌＰ系材料（たとえばＩｎ0.5 Ｇａ0.4 Ａｌ
0.1 Ｐ）からなるエッチングストップ層５、ｎ型のＡｌ
q Ｇａ1-q Ａｓ（０.５≦ｑ≦０.８、ｐ＜ｑ、ｘ＜ｑ）
からなる第１の電流制限層６ａ、ノンドープのＡｌr Ｇ
ａ1-r Ａｓ（０≦ｒ≦０.３、ｐとｒは略等しい）から
なる可飽和吸収層７、ｎ型のＡｌq Ｇａ1-q Ａｓからな
る第２の電流制限層６ｂ、およびｎ型のＧａＡｓからな
る酸化防止層８が順次積層されている。そして電流注入
領域を確定するため酸化防止層８の表面から電流制限層
６ａ、６ｂがストライプ状（図ではストライプと直交す
る方向での断面であるため、凹溝状になっている）にエ
ッチングされて、さらにその上にｐ型のＡｌx Ｇａ1-x
Ａｓからなる第２導電型の第２クラッド層４ｂ、および
ｐ型のＧａＡｓからなるコンタクト層９が順次積層さ
れ、図示しない上部電極および半導体基板１の裏面に下
部電極が設けられることにより、本発明の半導体レーザ
が構成されている。
【００１６】本発明では、電流制限層６（６ａ、６ｂ）
に、活性層３より禁制帯幅が大きい材料が用いられ（前
述の例におけるＡｌＧａＡｓ系材料では、Ａｌの混晶比
率が大きくなるほど禁制帯幅が大きくなり屈折率が小さ
くなる）、活性層３により発光する光を吸収しない。ま
た、電流制限層６は第２導電型クラッド層４（４ａ、４
ｂ）より屈折率が小さい材料が用いられ、実屈折率導波
構造（電流制限層６で光吸収損失がなく、かつ、光閉込
めをできる構造）を構成している。この電流制限層６は
ストライプ溝が形成された部分のみに電流を注入し、他
の部分には電流を流さなくするもので、設けられるクラ
ッド層の導電型と異なる導電型で形成される。したがっ
て、ｎ型クラッド層内に設けられる場合は、ｐ型で形成
される。
に、活性層３より禁制帯幅が大きい材料が用いられ（前
述の例におけるＡｌＧａＡｓ系材料では、Ａｌの混晶比
率が大きくなるほど禁制帯幅が大きくなり屈折率が小さ
くなる）、活性層３により発光する光を吸収しない。ま
た、電流制限層６は第２導電型クラッド層４（４ａ、４
ｂ）より屈折率が小さい材料が用いられ、実屈折率導波
構造（電流制限層６で光吸収損失がなく、かつ、光閉込
めをできる構造）を構成している。この電流制限層６は
ストライプ溝が形成された部分のみに電流を注入し、他
の部分には電流を流さなくするもので、設けられるクラ
ッド層の導電型と異なる導電型で形成される。したがっ
て、ｎ型クラッド層内に設けられる場合は、ｐ型で形成
される。
【００１７】また、電流制限層６内に設けられる可飽和
吸収層７は活性層３の禁制帯幅と略等しい禁制帯幅を有
する材料が用いられているため、活性層３により発光し
て染み出してきた光を吸収し、活性層３から最適な距離
に設けられることにより、自励発振をする。すなわち、
電流制限層６により電流を狭窄してストライプ部に電流
を注入することにより発振して発光し、その発光により
可飽和吸収層７の吸収係数が低下して発振が停止し、こ
の発振および停止が繰り返されて活性層３の発光部の屈
折率が周期的に変化する。この屈折率の変化は結果とし
て発振波長の変化となって表れ、縦モードが多モード化
される。この可飽和吸収層７は活性層３で発光した光を
吸収できればよいため、その厚さは０.０１〜０.０３μ
ｍ程度あれば充分である。
吸収層７は活性層３の禁制帯幅と略等しい禁制帯幅を有
する材料が用いられているため、活性層３により発光し
て染み出してきた光を吸収し、活性層３から最適な距離
に設けられることにより、自励発振をする。すなわち、
電流制限層６により電流を狭窄してストライプ部に電流
を注入することにより発振して発光し、その発光により
可飽和吸収層７の吸収係数が低下して発振が停止し、こ
の発振および停止が繰り返されて活性層３の発光部の屈
折率が周期的に変化する。この屈折率の変化は結果とし
て発振波長の変化となって表れ、縦モードが多モード化
される。この可飽和吸収層７は活性層３で発光した光を
吸収できればよいため、その厚さは０.０１〜０.０３μ
ｍ程度あれば充分である。
【００１８】第１の電流制限層６ａと活性層３との間隔
ｄは、大きすぎると電流制限層６により狭窄された電流
が活性層３に達するまでに広がって電流密度が小さくな
り、発光効率が低下する。また、小さすぎると一般には
電流制限層６により活性層３で発光した光を吸収してし
まうという問題があり、ある距離以上に遠ざけられる
が、本発明では、前述のように、この電流制限層６に活
性層３より禁制帯幅が大きい材料が用いられているた
め、光を吸収するという問題はなく充分に活性層３に近
付けて配置される。その結果、活性層３への電流注入領
域（ストライプ）を充分に精度良く制御することができ
る。この距離ｄは、通常０.１〜０.２μｍ程度に設定さ
れる。
ｄは、大きすぎると電流制限層６により狭窄された電流
が活性層３に達するまでに広がって電流密度が小さくな
り、発光効率が低下する。また、小さすぎると一般には
電流制限層６により活性層３で発光した光を吸収してし
まうという問題があり、ある距離以上に遠ざけられる
が、本発明では、前述のように、この電流制限層６に活
性層３より禁制帯幅が大きい材料が用いられているた
め、光を吸収するという問題はなく充分に活性層３に近
付けて配置される。その結果、活性層３への電流注入領
域（ストライプ）を充分に精度良く制御することができ
る。この距離ｄは、通常０.１〜０.２μｍ程度に設定さ
れる。
【００１９】また、可飽和吸収層７と活性層３との距離
ｈは大きすぎると活性層３により発光した光を全然吸収
しなくなり、利得導波型構造になり自励発振をしなくな
る。一方、小さすぎると、吸収が強すぎて光を吸収する
だけで自励発振に至らず発光効率も低下する。この距離
ｈが最適に設定されれば、前述のように、活性層３から
発生する光とキャリアの相互作用による発光部の屈折率
の振動を生じさせて自励発振を起こさせることができる
が、適度な光を吸収する最適な距離に設定されないと自
励発振を行うことができず、縦モードの多モード化を達
成することができない。しかし、本発明では電流制限層
６の位置に関係なく可飽和吸収層７の位置のみを自由に
設定することができる。そのため、設計で定められた可
飽和吸収層７と活性層３との距離ｈが正確に得られる。
この距離ｈは、電流制限層６の組成比ｑおよび活性層３
との距離ｄの値によっても異なるが、通常は０.２〜０.
３μｍ程度に設定される。
ｈは大きすぎると活性層３により発光した光を全然吸収
しなくなり、利得導波型構造になり自励発振をしなくな
る。一方、小さすぎると、吸収が強すぎて光を吸収する
だけで自励発振に至らず発光効率も低下する。この距離
ｈが最適に設定されれば、前述のように、活性層３から
発生する光とキャリアの相互作用による発光部の屈折率
の振動を生じさせて自励発振を起こさせることができる
が、適度な光を吸収する最適な距離に設定されないと自
励発振を行うことができず、縦モードの多モード化を達
成することができない。しかし、本発明では電流制限層
６の位置に関係なく可飽和吸収層７の位置のみを自由に
設定することができる。そのため、設計で定められた可
飽和吸収層７と活性層３との距離ｈが正確に得られる。
この距離ｈは、電流制限層６の組成比ｑおよび活性層３
との距離ｄの値によっても異なるが、通常は０.２〜０.
３μｍ程度に設定される。
【００２０】なお、エッチングストップ層５は、電流制
限層６がストライプ状にエッチングされる際に下の第２
導電型の第１クラッド層４ａまでエッチングされないよ
うにするもので、電流制限層６や可飽和吸収層７をエッ
チングするエッチング液に対して殆どエッチングされな
いか、またはエッチング速度が非常に遅い材料（選択エ
ッチングをすることができる程度のエッチング速度の遅
い材料）、たとえば電流制限層６と材料的に異なった材
料が用いられることにより、種々のエッチング液に対し
てもエッチングストップ層として作用する。このエッチ
ングストップ層５は活性層で発振する光を吸収しないこ
とが必要であるため、活性層３の禁制帯幅より大きい禁
制帯幅を有する材料を用いる必要がある。
限層６がストライプ状にエッチングされる際に下の第２
導電型の第１クラッド層４ａまでエッチングされないよ
うにするもので、電流制限層６や可飽和吸収層７をエッ
チングするエッチング液に対して殆どエッチングされな
いか、またはエッチング速度が非常に遅い材料（選択エ
ッチングをすることができる程度のエッチング速度の遅
い材料）、たとえば電流制限層６と材料的に異なった材
料が用いられることにより、種々のエッチング液に対し
てもエッチングストップ層として作用する。このエッチ
ングストップ層５は活性層で発振する光を吸収しないこ
とが必要であるため、活性層３の禁制帯幅より大きい禁
制帯幅を有する材料を用いる必要がある。
【００２１】上述のように、本発明によれば、電流制限
層６（６ａ、６ｂ）に活性層３より禁制帯幅の大きい材
料が用いられているため、活性層３で発光した光を吸収
せず、活性層３に充分近接して設けることができる。そ
の結果、活性層３への電流密度を向上させることがで
き、低い動作電流で動作させることができる。さらに、
可飽和吸収層７が電流制限層６内に設けられているた
め、自励発振をするために最適な距離ｈだけ離れた位置
に配設することができ、発振と停止のバランスが一定し
た自励発振をさせることができ、縦モードを多モード化
することができる。
層６（６ａ、６ｂ）に活性層３より禁制帯幅の大きい材
料が用いられているため、活性層３で発光した光を吸収
せず、活性層３に充分近接して設けることができる。そ
の結果、活性層３への電流密度を向上させることがで
き、低い動作電流で動作させることができる。さらに、
可飽和吸収層７が電流制限層６内に設けられているた
め、自励発振をするために最適な距離ｈだけ離れた位置
に配設することができ、発振と停止のバランスが一定し
た自励発振をさせることができ、縦モードを多モード化
することができる。
【００２２】上記実施例では、活性層３としてＡｌp Ｇ
ａ1-p Ａｓ層を用いたが、量子井戸構造であっても勿論
よい。この場合においても、可飽和吸収層７の禁制帯幅
を発振波長エネルギーと略等しくなるようにＡｌの組成
比ｒを選択すれば、同様に低動作電流において、低非点
隔差で良好な自励発振が起こる。さらに、上記実施例で
は半導体材料としてＡｌＧａＡｓ系の半導体を用いた
が、この例に限定されず、ＩｎＧａＡｌＰ系などの他の
半導体材料を用いても同様である。
ａ1-p Ａｓ層を用いたが、量子井戸構造であっても勿論
よい。この場合においても、可飽和吸収層７の禁制帯幅
を発振波長エネルギーと略等しくなるようにＡｌの組成
比ｒを選択すれば、同様に低動作電流において、低非点
隔差で良好な自励発振が起こる。さらに、上記実施例で
は半導体材料としてＡｌＧａＡｓ系の半導体を用いた
が、この例に限定されず、ＩｎＧａＡｌＰ系などの他の
半導体材料を用いても同様である。
【００２３】つぎに、図１に示される半導体レーザの製
法について、図２を参照しながら具体例により説明をす
る。
法について、図２を参照しながら具体例により説明をす
る。
【００２４】まず、図２（ａ）に示されるように、ｎ型
ＧａＡｓからなる半導体基板１の表面に、ＭＯＣＶＤ法
またはＭＢＥ法により、ｎ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓから
なる第１導電型クラッド層２を約１μｍ程度、ノンドー
プのＡｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓからなる活性層３を０.１μ
ｍ程度、ｐ型のＡｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓからなる第２導電
型の第１クラッド層４ａを０.１５μｍ程度、ノンドー
プのＩｎ0.5 Ｇａ0.4Ａｌ0.1 Ｐからなるエッチングス
トップ層５を数十ｎｍ程度、ｎ型のＡｌ0.6 Ｇａ0.4 Ａ
ｓからなる第１の電流制限層６ａを数十ｎｍ程度、ノン
ドープのＡｌ0. 15Ｇａ0.85Ａｓからなる可飽和吸収層７
を数十ｎｍ程度、ｎ型のＡｌ0.6 Ｇａ0. 4 Ａｓからなる
第２の電流制限層６ｂを０.５μｍ程度、およびｎ型の
ＧａＡｓからなる酸化防止層８を０.０３μｍ程度順次
積層する。
ＧａＡｓからなる半導体基板１の表面に、ＭＯＣＶＤ法
またはＭＢＥ法により、ｎ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓから
なる第１導電型クラッド層２を約１μｍ程度、ノンドー
プのＡｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓからなる活性層３を０.１μ
ｍ程度、ｐ型のＡｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓからなる第２導電
型の第１クラッド層４ａを０.１５μｍ程度、ノンドー
プのＩｎ0.5 Ｇａ0.4Ａｌ0.1 Ｐからなるエッチングス
トップ層５を数十ｎｍ程度、ｎ型のＡｌ0.6 Ｇａ0.4 Ａ
ｓからなる第１の電流制限層６ａを数十ｎｍ程度、ノン
ドープのＡｌ0. 15Ｇａ0.85Ａｓからなる可飽和吸収層７
を数十ｎｍ程度、ｎ型のＡｌ0.6 Ｇａ0. 4 Ａｓからなる
第２の電流制限層６ｂを０.５μｍ程度、およびｎ型の
ＧａＡｓからなる酸化防止層８を０.０３μｍ程度順次
積層する。
【００２５】ついで、図２（ｂ）に示されるように、ス
トライプ溝Ｓを形成する部分以外をフォトレジストによ
りマスクし、たとえば硫酸系水溶液などによりエッチン
グしてストライプ溝Ｓを形成する。この水溶液では、Ｉ
ｎ0.5 Ｇａ0.4 Ａｌ0.1 Ｐはエッチングされないため、
エッチングはエッチングストップ層５により止まり、第
２導電型の第１クラッド層４ａまでエッチングされるこ
とはなく、電流制限層６および可飽和吸収層７が所定幅
だけエッチングされる。
トライプ溝Ｓを形成する部分以外をフォトレジストによ
りマスクし、たとえば硫酸系水溶液などによりエッチン
グしてストライプ溝Ｓを形成する。この水溶液では、Ｉ
ｎ0.5 Ｇａ0.4 Ａｌ0.1 Ｐはエッチングされないため、
エッチングはエッチングストップ層５により止まり、第
２導電型の第１クラッド層４ａまでエッチングされるこ
とはなく、電流制限層６および可飽和吸収層７が所定幅
だけエッチングされる。
【００２６】つぎに、図２（ｃ）に示されるように、再
度ＭＯＣＶＤ装置などの反応容器に入れてｐ型のＡｌ
0.5 Ｇａ0.5 Ａｓからなる第２導電型の第２クラッド層
４ｂを１μｍ程度、およびｐ型ＧａＡｓからなるコンタ
クト層９を１μｍ程度それぞれ積層する。その後、図示
しない上部および下部の電極をたとえば蒸着により形成
した後、たとえば劈開によってチップ化することによ
り、本発明の半導体レーザが得られる。
度ＭＯＣＶＤ装置などの反応容器に入れてｐ型のＡｌ
0.5 Ｇａ0.5 Ａｓからなる第２導電型の第２クラッド層
４ｂを１μｍ程度、およびｐ型ＧａＡｓからなるコンタ
クト層９を１μｍ程度それぞれ積層する。その後、図示
しない上部および下部の電極をたとえば蒸着により形成
した後、たとえば劈開によってチップ化することによ
り、本発明の半導体レーザが得られる。
【００２７】図３は本発明の半導体レーザの他の製法例
を説明する図１と同様の図である。図３に示される例
は、電流注入領域を規制する電流制限層６（６ａ、６
ｂ）の形成方法が異なるだけで、電流制限層６が活性層
３の禁制帯幅より大きい禁制帯幅を有し、かつ、第２導
電型クラッド層４の屈折率より小さい屈折率を有する材
料からなり、可飽和吸収層７が活性層３の禁制帯幅と略
同じ禁制帯幅を有する材料で電流制限層６の中に設けら
れていることは図１の例と同じである。図１と同じ部分
には同じ符号を付してその説明を省略する。
を説明する図１と同様の図である。図３に示される例
は、電流注入領域を規制する電流制限層６（６ａ、６
ｂ）の形成方法が異なるだけで、電流制限層６が活性層
３の禁制帯幅より大きい禁制帯幅を有し、かつ、第２導
電型クラッド層４の屈折率より小さい屈折率を有する材
料からなり、可飽和吸収層７が活性層３の禁制帯幅と略
同じ禁制帯幅を有する材料で電流制限層６の中に設けら
れていることは図１の例と同じである。図１と同じ部分
には同じ符号を付してその説明を省略する。
【００２８】図３に示される例では、第２導電型の第２
クラッド層４ｂを厚く積層し、電流注入領域を形成する
ストライプの両端部分をエッチングして凹部を形成し、
その凹部に第１の電流制限層６ａ、可飽和吸収層７およ
び第２の電流制限層６ｂが順次積層されているものであ
る。この電流制限層６ａ、６ｂおよび可飽和吸収層７を
積層する際に、第２導電型の第２クラッド層４ｂのスト
ライプ部分として残された表面にＳｉＯ2 などのマスク
を設けてから積層し、積層後にマスクを除去することに
より、凹部のみに電流制限層６などを積層することがで
きる。
クラッド層４ｂを厚く積層し、電流注入領域を形成する
ストライプの両端部分をエッチングして凹部を形成し、
その凹部に第１の電流制限層６ａ、可飽和吸収層７およ
び第２の電流制限層６ｂが順次積層されているものであ
る。この電流制限層６ａ、６ｂおよび可飽和吸収層７を
積層する際に、第２導電型の第２クラッド層４ｂのスト
ライプ部分として残された表面にＳｉＯ2 などのマスク
を設けてから積層し、積層後にマスクを除去することに
より、凹部のみに電流制限層６などを積層することがで
きる。
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば、光の吸収とは無関係
で、電流制限層と活性層との距離を充分に狭く制御する
ことができるため、活性層部での電流密度を充分に上昇
させることができる。その結果、動作電流を低く抑える
ことができ、動作電流の閾値を低く抑えることができ
る。
で、電流制限層と活性層との距離を充分に狭く制御する
ことができるため、活性層部での電流密度を充分に上昇
させることができる。その結果、動作電流を低く抑える
ことができ、動作電流の閾値を低く抑えることができ
る。
【００３０】さらに、低動作電流（低閾値化）を実現さ
せながら、可飽和吸収層を自励発振可能な活性層との距
離に設けることができるため、縦モードを多モード化す
ることができ、戻り光ノイズなどを防止した低雑音特性
で、非点隔差の小さい半導体レーザが得られる。
せながら、可飽和吸収層を自励発振可能な活性層との距
離に設けることができるため、縦モードを多モード化す
ることができ、戻り光ノイズなどを防止した低雑音特性
で、非点隔差の小さい半導体レーザが得られる。
【００３１】さらに、本発明のエッチングストップ層
は、可飽和吸収層とは別個に設けられるため、材料的な
制約がなく、電流制限層などと異なる材料系を用いるこ
とができ、その材料の選別の自由度が高い。その結果、
制御性の優れたエッチングストップ層とエッチング液の
選択が可能となり、量産性に優れ半導体レーザのコスト
ダウンに寄与する。
は、可飽和吸収層とは別個に設けられるため、材料的な
制約がなく、電流制限層などと異なる材料系を用いるこ
とができ、その材料の選別の自由度が高い。その結果、
制御性の優れたエッチングストップ層とエッチング液の
選択が可能となり、量産性に優れ半導体レーザのコスト
ダウンに寄与する。
【図１】本発明の半導体レーザの一実施形態の断面説明
図である。
図である。
【図２】図１の半導体レーザの製造工程を示す断面説明
図である。
図である。
【図３】本発明の半導体レーザの他の製造例の断面説明
図である。
図である。
【図４】従来の半導体レーザの断面説明図である。
【図５】従来の半導体レーザの断面説明図である。
２ 第１導電型クラッド層 ３ 活性層 ４ 第２導電型クラッド層 ６ａ 第１電流制限層 ６ｂ 第２電流制限層 ７ 可飽和吸収層
Claims (5)
- 【請求項１】 活性層が第１導電型および第２導電型の
クラッド層により挟持されるダブルヘテロ構造を有し、
前記クラッド層のいずれか一方に、前記活性層より禁制
帯幅が大きく、かつ、該一方のクラッド層より屈折率が
小さい材料からなり、該一方のクラッド層と異なる導電
型の電流制限層が設けられ、該電流制限層内に前記活性
層と禁制帯幅が略同じ材料からなる可飽和吸収層が設け
られてなる半導体レーザ。 - 【請求項２】 前記電流制限層と該電流制限層下部の前
記一方のクラッド層との境界に前記活性層の禁制帯幅よ
り大きい禁制帯幅を有する材料で、かつ、前記電流制限
層および可飽和吸収層をエッチングするエッチング液に
対してエッチング速度の遅い材料からなるエッチングス
トップ層が設けられてなる請求項１記載の半導体レー
ザ。 - 【請求項３】 請求項１記載の半導体レーザの製法であ
って、前記一方のクラッド層の一部を積層した後、第１
の電流制限層、可飽和吸収層および第２の電流制限層を
順次積層し、ついで電流注入領域を定めるストライプ状
に前記第１および第２の電流制限層ならびに可飽和吸収
層をエッチングし、さらにその表面にクラッド層を積層
する半導体レーザの製法。 - 【請求項４】 請求項１記載の半導体レーザの製法であ
って、前記一方のクラッド層を積層した後、電流注入領
域を定めるストライプ状に該クラッド層が残存するよう
に両側をエッチングして凹部を形成し、該凹部に第１の
電流制限層、可飽和吸収層および第２の電流制限層を順
次積層し、さらにその表面にコンタクト層を積層する半
導体レーザの製法。 - 【請求項５】 前記クラッド層を第１クラッド層と第２
クラッド層とに分け、その間に前記活性層より禁制帯幅
が大きい材料で、かつ、該クラッド層をエッチングする
エッチング液に対してエッチング速度が遅い材料からな
るエッチングストップ層を積層する請求項４記載の製
法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8252567A JPH1098233A (ja) | 1996-09-25 | 1996-09-25 | 半導体レーザおよびその製法 |
| US08/935,890 US5949809A (en) | 1996-09-25 | 1997-09-23 | Semiconductor laser device and method for manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8252567A JPH1098233A (ja) | 1996-09-25 | 1996-09-25 | 半導体レーザおよびその製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1098233A true JPH1098233A (ja) | 1998-04-14 |
Family
ID=17239179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8252567A Pending JPH1098233A (ja) | 1996-09-25 | 1996-09-25 | 半導体レーザおよびその製法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5949809A (ja) |
| JP (1) | JPH1098233A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007250971A (ja) * | 2006-03-17 | 2007-09-27 | Nec Corp | 窒化物系発光素子 |
| WO2009063720A1 (ja) * | 2007-11-16 | 2009-05-22 | Rohm Co., Ltd. | 半導体レーザ |
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|---|---|---|---|---|
| JP3521793B2 (ja) * | 1999-03-03 | 2004-04-19 | 松下電器産業株式会社 | 半導体レーザの製造方法 |
| JP3521792B2 (ja) * | 1999-03-03 | 2004-04-19 | 松下電器産業株式会社 | 半導体レーザの製造方法 |
| JP2001053384A (ja) * | 1999-08-05 | 2001-02-23 | Fuji Photo Film Co Ltd | 半導体レーザ装置およびその製造方法 |
| US6782023B2 (en) * | 2000-03-15 | 2004-08-24 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor laser |
| US6977953B2 (en) * | 2001-07-27 | 2005-12-20 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Nitride-based semiconductor light-emitting device and method of fabricating the same |
| US6841409B2 (en) * | 2002-01-17 | 2005-01-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Group III-V compound semiconductor and group III-V compound semiconductor device using the same |
| JP2003273467A (ja) * | 2002-03-15 | 2003-09-26 | Toshiba Corp | 半導体レーザおよびその製造方法 |
| JP2004165481A (ja) * | 2002-11-14 | 2004-06-10 | Sharp Corp | 自励発振型半導体レーザ |
| KR100620912B1 (ko) * | 2003-12-05 | 2006-09-13 | 한국전자통신연구원 | 반도체 레이저 및 그 제작 방법 |
| TWI597863B (zh) * | 2013-10-22 | 2017-09-01 | 晶元光電股份有限公司 | 發光元件及其製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07335981A (ja) * | 1994-06-07 | 1995-12-22 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体発光素子，レーザアンプ，及び増幅機能を有する波長可変フィルタ |
-
1996
- 1996-09-25 JP JP8252567A patent/JPH1098233A/ja active Pending
-
1997
- 1997-09-23 US US08/935,890 patent/US5949809A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US9099841B2 (en) | 2007-11-16 | 2015-08-04 | Rohm Co., Ltd | Semiconductor laser |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5949809A (en) | 1999-09-07 |
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