JP2963701B2 - 半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ装置Info
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- JP2963701B2 JP2963701B2 JP24197189A JP24197189A JP2963701B2 JP 2963701 B2 JP2963701 B2 JP 2963701B2 JP 24197189 A JP24197189 A JP 24197189A JP 24197189 A JP24197189 A JP 24197189A JP 2963701 B2 JP2963701 B2 JP 2963701B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体多層反射膜を用いた面発光型半導体
レーザに関する。
レーザに関する。
従来の面発光型半導体レーザは、第49回応用物理学会
講演予稿集（昭和63年秋季、7p−ZC−13,P914）や第36
回応用物理学会講演予稿集（平成元年春季、2P−ZC−８
および10,P915）記載のように、ｎ側電極（又はｐ側電
極）が半導体基板側に、ｐ側電極（又はｎ側電極）がエ
ピタキシヤル成長層側に設置され、各半導体層をｐおよ
びｎ電極により挾んだ構造となつていた。
講演予稿集（昭和63年秋季、7p−ZC−13,P914）や第36
回応用物理学会講演予稿集（平成元年春季、2P−ZC−８
および10,P915）記載のように、ｎ側電極（又はｐ側電
極）が半導体基板側に、ｐ側電極（又はｎ側電極）がエ
ピタキシヤル成長層側に設置され、各半導体層をｐおよ
びｎ電極により挾んだ構造となつていた。
上記従来技術は、ｐおよびｎ電極が表裏両面に設けら
れており、素子の集積化、例えば受光素子など他の光機
能素子との特に３次元的な集積化において問題があつ
た。また、素子の放熱特性を良くするためにはジヤンク
シヨン・ダウン（エピタキシヤル成長層側をヒートシン
ク側にする）で組み立てる必要があり、光出射面が基板
側になること（特にGaAs基板を用いる場合に問題とな
る）、更に単一縦モード動作や共振器内での吸収損失を
小さくするためには短共振器構造とする必要があること
などから光出射面となる基板の一部に窓構造を形成する
必要がある。そのためエピタキシヤル成長層に達する非
常に深い（50〜100μｍ程度）選択エツチングを行なわ
なければならず素子作製上問題があつた。
れており、素子の集積化、例えば受光素子など他の光機
能素子との特に３次元的な集積化において問題があつ
た。また、素子の放熱特性を良くするためにはジヤンク
シヨン・ダウン（エピタキシヤル成長層側をヒートシン
ク側にする）で組み立てる必要があり、光出射面が基板
側になること（特にGaAs基板を用いる場合に問題とな
る）、更に単一縦モード動作や共振器内での吸収損失を
小さくするためには短共振器構造とする必要があること
などから光出射面となる基板の一部に窓構造を形成する
必要がある。そのためエピタキシヤル成長層に達する非
常に深い（50〜100μｍ程度）選択エツチングを行なわ
なければならず素子作製上問題があつた。
本発明の目的は、半導体レーザの２次元的な集積化は
もちろんのこと、他の素子との２次元的あるいは３次元
的な集積化が容易であり、かつ素子作製が容易な面発光
型半導体レーザを提供することにある。
もちろんのこと、他の素子との２次元的あるいは３次元
的な集積化が容易であり、かつ素子作製が容易な面発光
型半導体レーザを提供することにある。
上記目的を達成するため、レーザ光に対して透明な半
導体基板上に少なくともクラツド層、活性層、半導体多
層膜反射層を有する面発光型半導体レーザにおいて、ｐ
およびｎ側電極を同一平面（エピタキシヤル成長層側）
に設け、レーザ光は半導体基板側から出射する構造とし
た。この時、ｐおよびｎ側電極間はアイソレーシヨン溝
により分離した。また、短共振器構造の形成において
は、ｐ側およびｎ側の両方に半導体多層反射膜を有する
構造とすることにより達成した。
導体基板上に少なくともクラツド層、活性層、半導体多
層膜反射層を有する面発光型半導体レーザにおいて、ｐ
およびｎ側電極を同一平面（エピタキシヤル成長層側）
に設け、レーザ光は半導体基板側から出射する構造とし
た。この時、ｐおよびｎ側電極間はアイソレーシヨン溝
により分離した。また、短共振器構造の形成において
は、ｐ側およびｎ側の両方に半導体多層反射膜を有する
構造とすることにより達成した。
ｐ側およびｎ側電極をエピタキシヤル成長層側の同一
平面内に設け、且つ共振器領域を囲んで分離溝を設ける
ことにより、発光の面内の均一化と言う面発光型の難点
を問題なきものとしつつ、且つ他の素子を積層集積化す
る際に電極が障害とならず、集積化が容易となる。ま
た、ｐおよびｎ側に２つの半導体多層膜反射層を設ける
ことにより短共振器構造が容易に得られ、レーザ光に対
して透明な基板を用いることによつて光出射部の選択エ
ツジングを必要としない。したがつて素子作製が容易で
ある。
平面内に設け、且つ共振器領域を囲んで分離溝を設ける
ことにより、発光の面内の均一化と言う面発光型の難点
を問題なきものとしつつ、且つ他の素子を積層集積化す
る際に電極が障害とならず、集積化が容易となる。ま
た、ｐおよびｎ側に２つの半導体多層膜反射層を設ける
ことにより短共振器構造が容易に得られ、レーザ光に対
して透明な基板を用いることによつて光出射部の選択エ
ツジングを必要としない。したがつて素子作製が容易で
ある。
以下、本発明の実施例を第１〜２図により説明する。
（実施例１） 第１図に示すようにレーザ光に対して透明なAlxGa1_x
As基板（本実施例２ではレーザ光波長が830nmであるこ
とからｘ＝0.10〜0.40とした）１上に有機金属気相成長
（MOCDV）法により、ｐ側領域とｎ側領域間の電流通路
となるｐ−AlxGa1_xAs（ｘ＝0.1〜0.40、キヤリア濃度
１×1018cm-3、厚み20μｍ）２を成長し、更にｐ−AlGa
As多層膜反射層３、ｐ−AlxGa1_xAs（ｘ＝0.37,0.5〜１
×1018cm-3、〜５μｍ）クラツド層4,多重量子井戸（MQ
W）活性層5,n−AlxGa1_xAs（ｘ＝0.37、１×1018cm-3、
〜５μｍ）6,n−AlGaAs多層反射層7,n−GaAs（〜５×10
18cm-3、１μｍ）コンタクト層８を順次積層する。AlGa
As多層膜反射層３および７は、低屈折率層と高屈折率層
の２層から成り、そのくり返しによつて構成されてい
る。これら２層の屈折率差が大きい程反射層の反射率は
高くなるので、低屈折率層としてはAlAs層が最適である
が、本実施例ではMOCVD成立の容易さ等を考慮しAl0.6Ga
0.4As層（64.4nm）を低屈折率層として用いた。高屈折
率層はAl0.2Ga0.8As層（59.4nm）である。ｐ側の反射層
はこれら２層の20ペアから成り、キヤリア濃度は0.5〜
１×1018cm-3、この時の反射率は約90％である。また、
ｎ側反射層は上記２層の30ペアで構成され、キヤリア濃
度は１×1018cm-3である。30ペアの時の反射率は98％に
なる。MQW活性層５は、GaAs井戸層（8nm）とAl0.2Ga0.8
As障壁層（3nm）から成り、活性層厚２〜５μｍ、導電
型はｐ型（キヤリア濃度0.5〜１×1018cm-3）である。
また、発光領域は10〜20μｍφとした。
As基板（本実施例２ではレーザ光波長が830nmであるこ
とからｘ＝0.10〜0.40とした）１上に有機金属気相成長
（MOCDV）法により、ｐ側領域とｎ側領域間の電流通路
となるｐ−AlxGa1_xAs（ｘ＝0.1〜0.40、キヤリア濃度
１×1018cm-3、厚み20μｍ）２を成長し、更にｐ−AlGa
As多層膜反射層３、ｐ−AlxGa1_xAs（ｘ＝0.37,0.5〜１
×1018cm-3、〜５μｍ）クラツド層4,多重量子井戸（MQ
W）活性層5,n−AlxGa1_xAs（ｘ＝0.37、１×1018cm-3、
〜５μｍ）6,n−AlGaAs多層反射層7,n−GaAs（〜５×10
18cm-3、１μｍ）コンタクト層８を順次積層する。AlGa
As多層膜反射層３および７は、低屈折率層と高屈折率層
の２層から成り、そのくり返しによつて構成されてい
る。これら２層の屈折率差が大きい程反射層の反射率は
高くなるので、低屈折率層としてはAlAs層が最適である
が、本実施例ではMOCVD成立の容易さ等を考慮しAl0.6Ga
0.4As層（64.4nm）を低屈折率層として用いた。高屈折
率層はAl0.2Ga0.8As層（59.4nm）である。ｐ側の反射層
はこれら２層の20ペアから成り、キヤリア濃度は0.5〜
１×1018cm-3、この時の反射率は約90％である。また、
ｎ側反射層は上記２層の30ペアで構成され、キヤリア濃
度は１×1018cm-3である。30ペアの時の反射率は98％に
なる。MQW活性層５は、GaAs井戸層（8nm）とAl0.2Ga0.8
As障壁層（3nm）から成り、活性層厚２〜５μｍ、導電
型はｐ型（キヤリア濃度0.5〜１×1018cm-3）である。
また、発光領域は10〜20μｍφとした。
以上のウエハに、図のようなZn拡散９を施こし、ｐ型
領域とｎ型領域をPAlGaAs多層膜反射層３あるいはｐ−A
lGaAs層２に達するアイソレーシヨン溝10の形成により
分離する。更に、素子化の際便利なようにAlGaAs基板１
側を研磨・化学エツチングしてウエハ層100μｍ程度に
する。その後ｐ電極11とｎ電極12を形成し素子化する。
領域とｎ型領域をPAlGaAs多層膜反射層３あるいはｐ−A
lGaAs層２に達するアイソレーシヨン溝10の形成により
分離する。更に、素子化の際便利なようにAlGaAs基板１
側を研磨・化学エツチングしてウエハ層100μｍ程度に
する。その後ｐ電極11とｎ電極12を形成し素子化する。
本実施例による面発光型半導体レーザ素子において、
発振波長830nm、しきい値電流30mAのCW動作が得られ
た。
発振波長830nm、しきい値電流30mAのCW動作が得られ
た。
（実施例２） 本発明の別の実施例を第２図により説明する。MOCVD
法により実施例１と同様にAlGaAs基板上１上に半導体層
２〜６を順次エピタキシヤル成長する。その後連続して
ｎ−GaAsコンタクト層８を積層する。次に実施例１と同
様にZn拡散を施こした後ｎ−GaAsコンタクト層の一部に
絶縁膜（〜2000Å程度）を形成する。この絶縁膜は発光
領域の中央に５〜15μｍφで形成した。その後更に実施
例１と同様に研磨・化学エツチングを施こし、ｐおよび
ｎ電極を形成して素子化する。本実施例による素子の共
振器は半導体多層膜反射層（ｐ側）と電極12（ｎ側）に
よつて構成されている。このような素子においても実施
例１と有意差の無い素子特性が得られた。
法により実施例１と同様にAlGaAs基板上１上に半導体層
２〜６を順次エピタキシヤル成長する。その後連続して
ｎ−GaAsコンタクト層８を積層する。次に実施例１と同
様にZn拡散を施こした後ｎ−GaAsコンタクト層の一部に
絶縁膜（〜2000Å程度）を形成する。この絶縁膜は発光
領域の中央に５〜15μｍφで形成した。その後更に実施
例１と同様に研磨・化学エツチングを施こし、ｐおよび
ｎ電極を形成して素子化する。本実施例による素子の共
振器は半導体多層膜反射層（ｐ側）と電極12（ｎ側）に
よつて構成されている。このような素子においても実施
例１と有意差の無い素子特性が得られた。
本実施例ではAlGaAs系についてのみ示したが本発明は
InP系に対しても適用可能であり、InP基板の場合基板そ
のものがレーザ光に対して透明であることもエピタキシ
ヤル成長上好都合である。また、本実施例では光出射面
が平坦な場合について記したが、光出射面の少なくとも
一部をドーム状にして良い。この場合光フアイバや他の
デバイスの結合効率が増す。
InP系に対しても適用可能であり、InP基板の場合基板そ
のものがレーザ光に対して透明であることもエピタキシ
ヤル成長上好都合である。また、本実施例では光出射面
が平坦な場合について記したが、光出射面の少なくとも
一部をドーム状にして良い。この場合光フアイバや他の
デバイスの結合効率が増す。
更に本実施例では面版発光型半導体レーザ単体につい
てのみ示したが、本発明の本来の目的であるレーザ素子
の２次元アレイあるいは他のデバイスとの積層集積化を
行なつてもよい。
てのみ示したが、本発明の本来の目的であるレーザ素子
の２次元アレイあるいは他のデバイスとの積層集積化を
行なつてもよい。
本発明による面発光型半導体レーザでは、ｐ側電極お
よびｎ側電極が同一平面内に設け且つ共振器領域を囲ん
で分離溝を設けられているため、発光の面内の均一化と
言う面発光型の難点を問題なきものとしつつ、且つ他の
デバイスとの積層集積化の際電極が障害とならず、集積
化が容易である。更に、レーザ光に対して透明な基板と
２つの半導体多層膜反射層を併用することにより光出射
面の一部を選択除去する必要がなく素子作製が容易であ
る。
よびｎ側電極が同一平面内に設け且つ共振器領域を囲ん
で分離溝を設けられているため、発光の面内の均一化と
言う面発光型の難点を問題なきものとしつつ、且つ他の
デバイスとの積層集積化の際電極が障害とならず、集積
化が容易である。更に、レーザ光に対して透明な基板と
２つの半導体多層膜反射層を併用することにより光出射
面の一部を選択除去する必要がなく素子作製が容易であ
る。
第１図は本発明の一実施例の面発光型半導体レーザの断
面図、第２図は本発明の別の実施例の面発光型半導体レ
ーザの断面図である。 １……AlGaAs基板、３……ｐ−AlGaAs多層膜反射層、５
……MQW活性層、７……ｎ−AlGaAs多層膜反射層、９…
…Zn拡散、10……アイソレーシヨン溝、11……ｐ電極、
12……ｎ電極、13……絶縁膜。
面図、第２図は本発明の別の実施例の面発光型半導体レ
ーザの断面図である。 １……AlGaAs基板、３……ｐ−AlGaAs多層膜反射層、５
……MQW活性層、７……ｎ−AlGaAs多層膜反射層、９…
…Zn拡散、10……アイソレーシヨン溝、11……ｐ電極、
12……ｎ電極、13……絶縁膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野 佑一 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 相木 国男 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 平１−103896（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−14465（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−42890（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−43491（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01S 3/18
Claims (3)
- 【請求項１】透光性の半導体基板上部に第１導電型の第
１の半導体領域、発光領域を含む第２の半導体領域、及
び第２導電型の第３の半導体領域を有する半導体積層体
を有し、前記第１の半導体領域は屈折率の異なる半導体
層を交互に積層してなる第１の半導体多層膜を有し、前
記第１の半導体多層膜より前記第３の半導体領域を少な
くとも有する半導体積層体を含んで面発光型の共振器領
域が構成され、且つ前記半導体積層体が溝で共振器領域
を構成する領域と当該共振器領域を囲む共振器領域を構
成する以外の領域に分離され、当該溝は前記第３の半導
体領域から前記第１の半導体領域に至る溝であり、前記
溝で分離された前記共振器領域を構成する以外の半導体
積層体の領域にある前記第３の半導体領域及び第２の半
導体領域は第１導電型とされ、前記共振器領域を構成す
る側の第３の半導体領域側に第１の電極と、前記半導体
積層体の前記共振器領域を囲む共振器領域を構成する以
外の領域の第３の半導体領域側に第２の電極を有するこ
とを特徴とする半導体レーザ装置。 - 【請求項２】透光性の半導体基板上部に第１導電型の第
１の半導体領域、発光領域を含む第２の半導体領域、及
び第２導電型の第３の半導体領域を有する半導体積層体
を有し、前記第１の半導体領域は屈折率の異なる半導体
層を交互に積層してなる第１の半導体多層膜を有し、前
記第３の半導体領域は屈折率の異なる半導体層を交互に
積層してなる第２の半導体多層膜を有し、前記第１の半
導体多層膜より前記第３の半導体領域に至る半導体積層
体を含んで面発光型の共振器領域が構成され、且つ前記
半導体積層体が溝で共振器領域を構成する領域と当該共
振器領域を囲む共振器領域を構成する以外の領域に分離
され、当該溝は前記第３の半導体領域から前記第１の半
導体領域に至る溝であり、前記溝で分離された前記共振
器領域を構成する以外の半導体積層体の領域にある前記
第３の半導体領域及び第２の半導体領域は第１導電型と
され、前記共振器領域を構成する側の第３の半導体領域
側に第１の電極と、前記半導体積層体の共振器領域を囲
む共振器領域を構成する以外の領域の第３の半導体領域
側に第２の電極を有することを特徴とする半導体レーザ
装置。 - 【請求項３】透光性の半導体基板上部に第１導電型の第
１の半導体領域、発光領域を含む第２の半導体領域、及
び第２導電型の第３の半導体領域を有する半導体積層体
を有し、前記第１の半導体領域は屈折率の異なる半導体
層を交互に積層してなる第１の半導体多層膜を有し、前
記半導体積層体が溝で共振器領域を構成する領域と当該
共振器領域を囲む共振器領域を構成する以外の領域に分
離され、当該溝は前記第３の半導体領域から前記第１の
半導体領域に至る溝であり、前記溝で分離され前記共振
器領域を囲む共振器領域を構成する以外の半導体積層体
の領域の第３の半導体領域及び第２の半導体領域は第１
導電型とされ、前記共振器領域を構成する側の第３の半
導体領域側に第１の電極と、前記共振器領域を囲む共振
器領域を構成する以外の半導体積層体の領域のうち第３
の半導体領域側に第２の電極を有し、且つ前記第１の半
導体多層膜より前記第１の電極に至る領域で面発光型の
共振器領域が構成されることを特徴とする半導体レーザ
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24197189A JP2963701B2 (ja) | 1989-09-20 | 1989-09-20 | 半導体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24197189A JP2963701B2 (ja) | 1989-09-20 | 1989-09-20 | 半導体レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03105991A JPH03105991A (ja) | 1991-05-02 |
| JP2963701B2 true JP2963701B2 (ja) | 1999-10-18 |
Family
ID=17082310
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24197189A Expired - Lifetime JP2963701B2 (ja) | 1989-09-20 | 1989-09-20 | 半導体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2963701B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5155560A (en) * | 1991-07-22 | 1992-10-13 | Eastman Kodak Company | Semiconductor index guided laser diode having both contacts on same surface |
| US5260960A (en) * | 1991-07-26 | 1993-11-09 | Siemens Aktiengesellschaft | Tunable semiconductor laser on a semi-insulating substrate |
| US5293392A (en) * | 1992-07-31 | 1994-03-08 | Motorola, Inc. | Top emitting VCSEL with etch stop layer |
| US6069908A (en) * | 1998-02-09 | 2000-05-30 | Hewlwtt-Packard Company | N-drive or P-drive VCSEL array |
-
1989
- 1989-09-20 JP JP24197189A patent/JP2963701B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03105991A (ja) | 1991-05-02 |
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Legal Events
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