JPH05136526A - 半導体レーザ及びその製造方法 - Google Patents
半導体レーザ及びその製造方法Info
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- JPH05136526A JPH05136526A JP32392591A JP32392591A JPH05136526A JP H05136526 A JPH05136526 A JP H05136526A JP 32392591 A JP32392591 A JP 32392591A JP 32392591 A JP32392591 A JP 32392591A JP H05136526 A JPH05136526 A JP H05136526A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 周波数特性に優れ、かつ高い信頼性を有する
半導体レーザ及びその製造方法を得ることを目的とす
る。 【構成】 ダブルヘテロストラクチャー層からなる導波
路を形成し、その導波路を電流ブロック層で埋め込む埋
め込み型（ＢＨ）レーザにおいて、その導波路もしくは
導波路と電流ブロック層の一部からなるストライプ領域
の両側にメサエッチングを施して溝を形成し、その溝を
メッキを用いて埋め込みを行った。 【効果】 メッキを通してストライプ両側に放熱するこ
とができることから、高出力動作が可能となり、緩和振
動周波数の改善が図れ、かつ寄生容量の低減も図れるの
で大幅な周波数特性の改善が図れる。
半導体レーザ及びその製造方法を得ることを目的とす
る。 【構成】 ダブルヘテロストラクチャー層からなる導波
路を形成し、その導波路を電流ブロック層で埋め込む埋
め込み型（ＢＨ）レーザにおいて、その導波路もしくは
導波路と電流ブロック層の一部からなるストライプ領域
の両側にメサエッチングを施して溝を形成し、その溝を
メッキを用いて埋め込みを行った。 【効果】 メッキを通してストライプ両側に放熱するこ
とができることから、高出力動作が可能となり、緩和振
動周波数の改善が図れ、かつ寄生容量の低減も図れるの
で大幅な周波数特性の改善が図れる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は光通信システムの光源
である半導体レーザ及びその製造方法に関するものであ
る。
である半導体レーザ及びその製造方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】図３は例えば、昭和６３年度春応用物理
学会にて示された従来の半導体レーザの断面図である。
図において、１はｎ−ＩｎＰ基板、２はｎ−ＩｎＰバッ
ファ層、３はｎ−ＩｎＰクラッド層、４はＩｎＧａＡｓ
Ｐ活性層、５はｐ−ＩｎＰクラッド層、６はｐ−ＩｎＧ
ａＡｓＰコンタクト層、７はポリイミド（有機絶縁膜）
層、８はｎ電極、９はｐ電極、１０は絶縁膜（Ｓｉ
Ｏ2 ）である。
学会にて示された従来の半導体レーザの断面図である。
図において、１はｎ−ＩｎＰ基板、２はｎ−ＩｎＰバッ
ファ層、３はｎ−ＩｎＰクラッド層、４はＩｎＧａＡｓ
Ｐ活性層、５はｐ−ＩｎＰクラッド層、６はｐ−ＩｎＧ
ａＡｓＰコンタクト層、７はポリイミド（有機絶縁膜）
層、８はｎ電極、９はｐ電極、１０は絶縁膜（Ｓｉ
Ｏ2 ）である。
【０００３】次に動作について説明する。ｐ電極９とｎ
電極８の間に順バイアスを印加するとｐ電極９から正孔
が、ｎ電極８から電子が注入され、活性層４で再結合
し、発光する。屈折率の大きな活性層４は屈折率の小さ
なｎ−ＩｎＰクラッド層３及びｐ−ＩｎＰクラッド層５
で挟まれた導波路構造となっている。発光した光はこの
導波路内を伝搬し、共振器端面で反射を繰り返し発生す
る。このような半導体レーザは多波長で発振するため、
一般にギガビットクラス高速変調に用いられる半導体レ
ーザにおいては活性層４の近傍に回折格子を設けること
によりブラック反射導波路構造にて単一波長発振を得て
いる。半導体レーザを高速変調させるには寄生容量の低
減と、緩和振動周波数の増大を行う必要がある。この寄
生容量の主要因は埋め込み型（ＢＨ型）半導体レーザの
場合、ストライプ部分から両脇の埋め込み領域へ流れる
電流パスに含まれるＩｎＰホモ接合容量である。ｎ−Ｉ
ｎＰ基板１上にｎ−ＩｎＰバッファ層２，ｎ−ＩｎＰク
ラッド層３，ＩｎＧａＡｓＰ活性層４，ｐ−ＩｎＰクラ
ッド層５、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層６をＬＰＥ
法またはＭＯＣＶＤ法等の結晶成長方法によりエピタキ
シャル成長させたあと、幅約１μｍ程度のストライプ部
分を残してエッチングにより除去する。
電極８の間に順バイアスを印加するとｐ電極９から正孔
が、ｎ電極８から電子が注入され、活性層４で再結合
し、発光する。屈折率の大きな活性層４は屈折率の小さ
なｎ−ＩｎＰクラッド層３及びｐ−ＩｎＰクラッド層５
で挟まれた導波路構造となっている。発光した光はこの
導波路内を伝搬し、共振器端面で反射を繰り返し発生す
る。このような半導体レーザは多波長で発振するため、
一般にギガビットクラス高速変調に用いられる半導体レ
ーザにおいては活性層４の近傍に回折格子を設けること
によりブラック反射導波路構造にて単一波長発振を得て
いる。半導体レーザを高速変調させるには寄生容量の低
減と、緩和振動周波数の増大を行う必要がある。この寄
生容量の主要因は埋め込み型（ＢＨ型）半導体レーザの
場合、ストライプ部分から両脇の埋め込み領域へ流れる
電流パスに含まれるＩｎＰホモ接合容量である。ｎ−Ｉ
ｎＰ基板１上にｎ−ＩｎＰバッファ層２，ｎ−ＩｎＰク
ラッド層３，ＩｎＧａＡｓＰ活性層４，ｐ−ＩｎＰクラ
ッド層５、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層６をＬＰＥ
法またはＭＯＣＶＤ法等の結晶成長方法によりエピタキ
シャル成長させたあと、幅約１μｍ程度のストライプ部
分を残してエッチングにより除去する。
【０００４】その後、ストライプ両側の埋め込み領域部
分を絶縁膜（ＳｉＯ2 ）１０，ポリイミド７で埋め込
み、ｎ側電極８，ｐ側電極９を形成することにより作製
する。埋め込み領域をポリイミド７で埋め込んでいるた
め電流はストライプ領域を効率よく流れる。また埋め込
み領域内に寄生容量の主要因であるＩｎＰホモ接合容量
が形成されないため寄生容量が改善される。その結果、
周波数特性の内のＲＣ時定数によって決まる低周波領域
でのロールオフを小さくすることができ、数ギガビット
以上の超高速変調が可能である。
分を絶縁膜（ＳｉＯ2 ）１０，ポリイミド７で埋め込
み、ｎ側電極８，ｐ側電極９を形成することにより作製
する。埋め込み領域をポリイミド７で埋め込んでいるた
め電流はストライプ領域を効率よく流れる。また埋め込
み領域内に寄生容量の主要因であるＩｎＰホモ接合容量
が形成されないため寄生容量が改善される。その結果、
周波数特性の内のＲＣ時定数によって決まる低周波領域
でのロールオフを小さくすることができ、数ギガビット
以上の超高速変調が可能である。
【０００５】またＧａＡｓ系半導体レーザにおいてはＡ
ｌ2 Ｏ3で埋め込まれた例もある。図４は1990年12th IE
EE International Semiconductor Laser Conf. で示さ
れた従来の半導体レーザの断面図であり、図において、
２１はＡｌ2 Ｏ3 である。
ｌ2 Ｏ3で埋め込まれた例もある。図４は1990年12th IE
EE International Semiconductor Laser Conf. で示さ
れた従来の半導体レーザの断面図であり、図において、
２１はＡｌ2 Ｏ3 である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体レーザは
以上のように構成されているので、その周波数特性は緩
和振動周波数ｆr によって制限される。このｆr を改善
する１つの手法として高出力動作がある。従来の半導体
レーザでは埋め込み領域内をポリイミドで埋め込んであ
るため熱伝導が悪く高出力動作（２０ｍＷ以上）ができ
ない。また線膨張係数が半導体材料と異なるため活性領
域にストレスが加わりレーザの信頼性に問題があるなど
の問題点があった。
以上のように構成されているので、その周波数特性は緩
和振動周波数ｆr によって制限される。このｆr を改善
する１つの手法として高出力動作がある。従来の半導体
レーザでは埋め込み領域内をポリイミドで埋め込んであ
るため熱伝導が悪く高出力動作（２０ｍＷ以上）ができ
ない。また線膨張係数が半導体材料と異なるため活性領
域にストレスが加わりレーザの信頼性に問題があるなど
の問題点があった。
【０００７】この発明は上記の問題点を解消するために
なされたもので、３０ｍＷ以上の高出力動作をして遮断
周波数１０ＧＨｚ以上、緩和振動周波数１５ＧＨｚ以上
の周波数特性を有し、かつ高い信頼性を持った半導体レ
ーザ及びその製造方法を得ることを目的としている。
なされたもので、３０ｍＷ以上の高出力動作をして遮断
周波数１０ＧＨｚ以上、緩和振動周波数１５ＧＨｚ以上
の周波数特性を有し、かつ高い信頼性を持った半導体レ
ーザ及びその製造方法を得ることを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる半導体
レーザ及びその製造方法は、埋め込み型半導体レーザに
おいて、ストライプ両側にメサ溝を形成し、前記メサ溝
内を分散メッキで埋め込むようにしたものである。
レーザ及びその製造方法は、埋め込み型半導体レーザに
おいて、ストライプ両側にメサ溝を形成し、前記メサ溝
内を分散メッキで埋め込むようにしたものである。
【０００９】また、この発明にかかる半導体レーザ及び
その製造方法は、ストライプ両側にメサエッチをほどこ
し、エッチング除去した箇所をメッキで埋め込むように
したものである。
その製造方法は、ストライプ両側にメサエッチをほどこ
し、エッチング除去した箇所をメッキで埋め込むように
したものである。
【００１０】また、この発明にかかる半導体レーザ及び
その製造方法は、活性領域を残すようにメサエッチング
して形成したメサに電流ブロック層を埋め込み、前記活
性領域と電流ブロック層の一部を含むストライプ部の両
側にメサ溝を形成し、該溝内をメッキで埋め込むように
したものである。
その製造方法は、活性領域を残すようにメサエッチング
して形成したメサに電流ブロック層を埋め込み、前記活
性領域と電流ブロック層の一部を含むストライプ部の両
側にメサ溝を形成し、該溝内をメッキで埋め込むように
したものである。
【００１１】
【作用】この発明に係る半導体レーザ及びその製造方法
においては、ストライプ部両脇のメサ又はメサ溝をメッ
キで埋め込んだので、熱を活性層両脇に逃がすことがで
きるため、高出力動作が可能となる。また寄生容量が低
減され周波数特性が改善される。前記メッキは線膨張係
数が半導体レーザ材料のそれとほぼ等しい分散メッキと
したので、埋込領域から活性領域へストレスが加わらな
いため高い信頼性を得ることができる。またメッキで埋
め込むので、短時間に再現性よく埋込領域を形成するこ
とができる。
においては、ストライプ部両脇のメサ又はメサ溝をメッ
キで埋め込んだので、熱を活性層両脇に逃がすことがで
きるため、高出力動作が可能となる。また寄生容量が低
減され周波数特性が改善される。前記メッキは線膨張係
数が半導体レーザ材料のそれとほぼ等しい分散メッキと
したので、埋込領域から活性領域へストレスが加わらな
いため高い信頼性を得ることができる。またメッキで埋
め込むので、短時間に再現性よく埋込領域を形成するこ
とができる。
【００１２】
【実施例】以下この発明の一実施例を図について説明す
る。図１(a) は、本発明の第１の実施例による半導体レ
ーザを示す。図において、１はｎ−ＩｎＰ基板、２はｎ
−ＩｎＰバッファ層、３はｎ−ＩｎＰクラッド層、４は
ＩｎＧａＡｓＰ活性層、５はｐ−ＩｎＰクラッド層、６
はｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層、８はｎ電極、９は
ｐ電極、１０は絶縁膜、１１はメッキ給電層、１２はメ
ッキである。
る。図１(a) は、本発明の第１の実施例による半導体レ
ーザを示す。図において、１はｎ−ＩｎＰ基板、２はｎ
−ＩｎＰバッファ層、３はｎ−ＩｎＰクラッド層、４は
ＩｎＧａＡｓＰ活性層、５はｐ−ＩｎＰクラッド層、６
はｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層、８はｎ電極、９は
ｐ電極、１０は絶縁膜、１１はメッキ給電層、１２はメ
ッキである。
【００１３】次に上記実施例の製造方法について説明す
る。ｎ−ＩｎＰ基板１上に液相または気相成長法により
ｎ−ＩｎＰバッファ層２，ｎ−ＩｎＰクラッド層３，Ｉ
ｎＧａＡｓＰ活性層４、ｐ−ＩｎＰクラッド層５，ｐ−
ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層６を結晶成長させる。幅１
〜２μｍの活性領域を残すように、両脇に幅約５〜１０
μｍ程度、深さ約１０μｍ程度（ｎ−ＩｎＰクラッド層
３に達する深さ以上）の溝をドライエッチングもしくは
ウェットエッチングで形成する。次にスパッタ装置等を
用いて熱伝導率が高くかつ誘電率の小さい絶縁膜（Ｓｉ
Ｏ2 ，ＡｌＮ，ＳｉＣ，ＢＮ等）１０をストライプ上部
を除く溝内及び外周部に約数百〜数千オングストローム
成膜する。次にスパッタ装置等を用いてメッキ給電層１
１を溝内に形成する。メッキ給電層１１はｐ電極９と同
一材料（Ａｕを含む）でもよい。次にパルスメッキを用
いて溝内のみを選択メッキで埋め込む。メッキはＡｕの
みでなくＡｕにＳｉ等の半導体材料を混ぜた分散メッキ
である。
る。ｎ−ＩｎＰ基板１上に液相または気相成長法により
ｎ−ＩｎＰバッファ層２，ｎ−ＩｎＰクラッド層３，Ｉ
ｎＧａＡｓＰ活性層４、ｐ−ＩｎＰクラッド層５，ｐ−
ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層６を結晶成長させる。幅１
〜２μｍの活性領域を残すように、両脇に幅約５〜１０
μｍ程度、深さ約１０μｍ程度（ｎ−ＩｎＰクラッド層
３に達する深さ以上）の溝をドライエッチングもしくは
ウェットエッチングで形成する。次にスパッタ装置等を
用いて熱伝導率が高くかつ誘電率の小さい絶縁膜（Ｓｉ
Ｏ2 ，ＡｌＮ，ＳｉＣ，ＢＮ等）１０をストライプ上部
を除く溝内及び外周部に約数百〜数千オングストローム
成膜する。次にスパッタ装置等を用いてメッキ給電層１
１を溝内に形成する。メッキ給電層１１はｐ電極９と同
一材料（Ａｕを含む）でもよい。次にパルスメッキを用
いて溝内のみを選択メッキで埋め込む。メッキはＡｕの
みでなくＡｕにＳｉ等の半導体材料を混ぜた分散メッキ
である。
【００１４】
【表１】
【００１５】に各種材料に対する線膨張係数，熱伝導率
を示す。Ａｕの場合熱伝導が非常に優れているのに対し
て線膨張係数が２倍以上大きい。しかしＡｕ−Ｓｉから
なる分散メッキではＡｕと同程度の熱伝導率が得られ、
かつ線膨張係数もＩｎＰやＧａＡｓとほぼ等しい。最後
にｎ−ＩｎＰ基板１側にｎ電極８を、またストライプ上
にｐ電極９を形成する（但しｐ電極９がメッキ給電層１
１と同一の場合ｐ電極９形成工程は除く）ことにより半
導体レーザができる。
を示す。Ａｕの場合熱伝導が非常に優れているのに対し
て線膨張係数が２倍以上大きい。しかしＡｕ−Ｓｉから
なる分散メッキではＡｕと同程度の熱伝導率が得られ、
かつ線膨張係数もＩｎＰやＧａＡｓとほぼ等しい。最後
にｎ−ＩｎＰ基板１側にｎ電極８を、またストライプ上
にｐ電極９を形成する（但しｐ電極９がメッキ給電層１
１と同一の場合ｐ電極９形成工程は除く）ことにより半
導体レーザができる。
【００１６】次に動作について説明する。ｐ電極９とｎ
電極８に順バイアスを印加すると、電流は幅１〜２μｍ
のストライプ部分のみに集中して流れ、活性層４内で電
子と正孔が再結合し発光する。発光した光はｎ−ＩｎＰ
クラッド層３，ＩｎＧａＡｓＰ活性層４，ｐ−ＩｎＰク
ラッド層で構成された光導波路内を伝搬し、レーザ発振
する。活性層４の両脇部分をメッキ１２で埋め込んでい
るため、非常に放熱がよく活性層４で発生した熱は基板
１側のみだけでなく活性層４の両脇のメッキ部分１２を
通して横方向にも逃すことができる。その結果高注入時
でも光出力は熱の影響によって飽和することなく３０ｍ
Ｖ以上の光出力が容易に得られる。一般に緩和振動周波
数ｆr は（光出力）1/2 に比例するため、ｆr ＞１５Ｇ
Ｈｚが容易に達成できる。また活性層４の両脇を絶縁膜
１０とメッキ１２で埋め込んでいるため、埋め込み領域
に流れる電流がない。さらに、高周波で動作させた場
合、溝部分のＭＩＳ容量が問題となるが、絶縁膜１０に
は非常に誘電率の小さい材料を用いているので、特に問
題とならない。このため、周波数特性の内のＲＣ時定数
によって決まる低周波領域でのロールオフが見られず、
この半導体レーザの周波数特性はｆr のみによって決ま
ることになり、１０Ｇｂ／Ｓ以上の超高速変調動作に対
して十分問題なく使用できるようになる。一方埋め込み
領域に用いたメッキはＡｕのみでなく、Ａｕ＋Ｚｉから
なる分散メッキであるため線膨張係数がＩｎＰとほぼ等
しく、活性層にストレスが加わらない。その結果レーザ
の寿命特性はストライプ部分をｎ−ＩｎＰとｐ−ＩｎＰ
電流ブロック層で埋め込んだＢＨタイプの半導体レーザ
と同等で１０万時間以上の長寿命が得られる。
電極８に順バイアスを印加すると、電流は幅１〜２μｍ
のストライプ部分のみに集中して流れ、活性層４内で電
子と正孔が再結合し発光する。発光した光はｎ−ＩｎＰ
クラッド層３，ＩｎＧａＡｓＰ活性層４，ｐ−ＩｎＰク
ラッド層で構成された光導波路内を伝搬し、レーザ発振
する。活性層４の両脇部分をメッキ１２で埋め込んでい
るため、非常に放熱がよく活性層４で発生した熱は基板
１側のみだけでなく活性層４の両脇のメッキ部分１２を
通して横方向にも逃すことができる。その結果高注入時
でも光出力は熱の影響によって飽和することなく３０ｍ
Ｖ以上の光出力が容易に得られる。一般に緩和振動周波
数ｆr は（光出力）1/2 に比例するため、ｆr ＞１５Ｇ
Ｈｚが容易に達成できる。また活性層４の両脇を絶縁膜
１０とメッキ１２で埋め込んでいるため、埋め込み領域
に流れる電流がない。さらに、高周波で動作させた場
合、溝部分のＭＩＳ容量が問題となるが、絶縁膜１０に
は非常に誘電率の小さい材料を用いているので、特に問
題とならない。このため、周波数特性の内のＲＣ時定数
によって決まる低周波領域でのロールオフが見られず、
この半導体レーザの周波数特性はｆr のみによって決ま
ることになり、１０Ｇｂ／Ｓ以上の超高速変調動作に対
して十分問題なく使用できるようになる。一方埋め込み
領域に用いたメッキはＡｕのみでなく、Ａｕ＋Ｚｉから
なる分散メッキであるため線膨張係数がＩｎＰとほぼ等
しく、活性層にストレスが加わらない。その結果レーザ
の寿命特性はストライプ部分をｎ−ＩｎＰとｐ−ＩｎＰ
電流ブロック層で埋め込んだＢＨタイプの半導体レーザ
と同等で１０万時間以上の長寿命が得られる。
【００１７】図１(b) は、本発明の第２の実施例による
半導体レーザを示す。上記第１の実施例では幅１〜２μ
ｍの活性領域を残すように、両脇に幅５〜１０μｍの狭
メサ溝を形成して、溝内をメッキで埋め込む場合を示し
たが、図１(b) の第２の実施例に示すように幅１〜２μ
ｍの活性領域を残すようにメサエッチを行い、エッチン
グ除去した部分をメッキで埋めこんでもよく、同様の効
果が得られる。
半導体レーザを示す。上記第１の実施例では幅１〜２μ
ｍの活性領域を残すように、両脇に幅５〜１０μｍの狭
メサ溝を形成して、溝内をメッキで埋め込む場合を示し
たが、図１(b) の第２の実施例に示すように幅１〜２μ
ｍの活性領域を残すようにメサエッチを行い、エッチン
グ除去した部分をメッキで埋めこんでもよく、同様の効
果が得られる。
【００１８】図２は、本発明の第３の実施例による半導
体レーザを示す。図２に示すように幅１〜２μｍの活性
領域を残すように、両脇にメサエッチングを施し、メサ
をｐ−ＩｎＰ電流ブロック層１３，ｎ−ＩｎＰ電流ブロ
ック層１４で埋め込んだＢＨレーザにおいて、幅１〜２
μｎの活性層を含む幅３〜５μｍのストライプ部を残す
ようにメサ溝を形成し、その溝内をメッキで埋め込んだ
ものである。
体レーザを示す。図２に示すように幅１〜２μｍの活性
領域を残すように、両脇にメサエッチングを施し、メサ
をｐ−ＩｎＰ電流ブロック層１３，ｎ−ＩｎＰ電流ブロ
ック層１４で埋め込んだＢＨレーザにおいて、幅１〜２
μｎの活性層を含む幅３〜５μｍのストライプ部を残す
ようにメサ溝を形成し、その溝内をメッキで埋め込んだ
ものである。
【００１９】本実施例では、第１の実施例と同様、熱を
活性層両脇に逃すことができるため高出力動作が可能と
なる、また寄生容量が低減され周波数特性が改善され
る、埋込領域から活性領域へストレスが加わらない、と
いう効果が得られる。
活性層両脇に逃すことができるため高出力動作が可能と
なる、また寄生容量が低減され周波数特性が改善され
る、埋込領域から活性領域へストレスが加わらない、と
いう効果が得られる。
【００２０】なお、上記第１〜第３の実施例では、ｎ−
ＩｎＰ基板の場合を示したが、ｐ−ＩｎＰ基板あるいは
ＧａＡｓ基板の場合であってもよい。またファブリペロ
ー型レーザについて示したが、単一波長レーザ（ＤＦＢ
レーザ，ＤＢＲレーザ等）であってもよい。
ＩｎＰ基板の場合を示したが、ｐ−ＩｎＰ基板あるいは
ＧａＡｓ基板の場合であってもよい。またファブリペロ
ー型レーザについて示したが、単一波長レーザ（ＤＦＢ
レーザ，ＤＢＲレーザ等）であってもよい。
【００２１】また、ストライプ両脇を埋め込むメッキに
はＡｕ＋Ｓｉの分散メッキの例を示したが、熱伝導率が
よくかつ線膨張係数がＩｎＰ，ＧａＡｓに近い材料（金
属単体もしくは金属＋半導体材料）であれば、これを用
いることができる。
はＡｕ＋Ｓｉの分散メッキの例を示したが、熱伝導率が
よくかつ線膨張係数がＩｎＰ，ＧａＡｓに近い材料（金
属単体もしくは金属＋半導体材料）であれば、これを用
いることができる。
【００２２】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、埋め込
みヘテロ型半導体レーザにおいてストライプ両脇の溝内
をメッキで埋め込んだので、放熱効果を上げることがで
き、かつ寄生容量の低減を図ることができる。また、そ
の結果周波数特性の改善が図れ、１０Ｇｂ／Ｓ以上の超
高速変調が可能となる。さらに、寿命特性も１０万時間
の長寿命が期待でき、メッキで埋め込むため短時間に再
現性よく精度の高いものが得られるという効果がある。
みヘテロ型半導体レーザにおいてストライプ両脇の溝内
をメッキで埋め込んだので、放熱効果を上げることがで
き、かつ寄生容量の低減を図ることができる。また、そ
の結果周波数特性の改善が図れ、１０Ｇｂ／Ｓ以上の超
高速変調が可能となる。さらに、寿命特性も１０万時間
の長寿命が期待でき、メッキで埋め込むため短時間に再
現性よく精度の高いものが得られるという効果がある。
【図１】この発明の第１、第２の実施例による半導体レ
ーザを示す正面断面図である。
ーザを示す正面断面図である。
【図２】この発明の第３の実施例を示す半導体レーザの
正面断面図である。
正面断面図である。
【図３】従来の半導体レーザを示す正面断面図である。
【図４】従来の半導体レーザを示す正面断面図である。
１ ｎ−ＩｎＰ基板 ２ ｎ−ＩｎＰバッファ層 ３ ｎ−ＩｎＰクラッド層 ４ ＩｎＧａＡｓＰ活性層 ５ ｐ−ＩｎＰクラッド層 ６ ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層 ７ ポリイミド ８ ｎ電極 ９ ｐ電極 １０ 絶縁膜 １１ メッキ給電層 １２ メッキ １３ ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層 １４ ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層 ２１ Ａｌ2 Ｏ3
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年７月８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００３】次に動作について説明する。ｐ電極９とｎ
電極８の間に順バイアスを印加するとｐ電極９から正孔
が、ｎ電極８から電子が注入され、活性層４で再結合
し、発光する。屈折率の大きな活性層４は屈折率の小さ
なｎ−ＩｎＰクラッド層３及びｐ−ＩｎＰクラッド層５
で挟まれた導波路構造となっている。発光した光はこの
導波路内を伝搬し、共振器端面で反射を繰り返し発振す
る。このような半導体レーザは多波長で発振するため、
一般にギガビットクラス高速変調に用いられる半導体レ
ーザにおいては活性層４の近傍に回折格子を設けること
によりブラック反射導波路構造にて単一波長発振を得て
いる。半導体レーザを高速変調させるには寄生容量の低
減と、緩和振動周波数の増大を行う必要がある。この寄
生容量の主要因は埋め込み型（ＢＨ型）半導体レーザの
場合、ストライプ部分から両脇の埋め込み領域へ流れる
電流パスに含まれるＩｎＰホモ接合容量である。ｎ−Ｉ
ｎＰ基板１上にｎ−ＩｎＰバッファ層２，ｎ−ＩｎＰク
ラッド層３，ＩｎＧａＡｓＰ活性層４，ｐ−ＩｎＰクラ
ッド層５，ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層６をＬＰＥ
法またはＭＯＣＶＤ法等の結晶成長方法によりエピタキ
シャル成長させたあと、幅１μｍ程度のストライプ部分
を残してエッチングにより除去する。
電極８の間に順バイアスを印加するとｐ電極９から正孔
が、ｎ電極８から電子が注入され、活性層４で再結合
し、発光する。屈折率の大きな活性層４は屈折率の小さ
なｎ−ＩｎＰクラッド層３及びｐ−ＩｎＰクラッド層５
で挟まれた導波路構造となっている。発光した光はこの
導波路内を伝搬し、共振器端面で反射を繰り返し発振す
る。このような半導体レーザは多波長で発振するため、
一般にギガビットクラス高速変調に用いられる半導体レ
ーザにおいては活性層４の近傍に回折格子を設けること
によりブラック反射導波路構造にて単一波長発振を得て
いる。半導体レーザを高速変調させるには寄生容量の低
減と、緩和振動周波数の増大を行う必要がある。この寄
生容量の主要因は埋め込み型（ＢＨ型）半導体レーザの
場合、ストライプ部分から両脇の埋め込み領域へ流れる
電流パスに含まれるＩｎＰホモ接合容量である。ｎ−Ｉ
ｎＰ基板１上にｎ−ＩｎＰバッファ層２，ｎ−ＩｎＰク
ラッド層３，ＩｎＧａＡｓＰ活性層４，ｐ−ＩｎＰクラ
ッド層５，ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層６をＬＰＥ
法またはＭＯＣＶＤ法等の結晶成長方法によりエピタキ
シャル成長させたあと、幅１μｍ程度のストライプ部分
を残してエッチングにより除去する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１５】表１に各種材料に対する線膨張係数，熱伝
導率を示す。Ａｕの場合熱伝導が非常に優れているのに
対して線膨張係数が２倍以上大きい。しかしＡｕ−Ｓｉ
からなる分散メッキではＡｕと同程度の熱伝導率が得ら
れ、かつ線膨張係数もＩｎＰやＧａＡｓとほぼ等しい。
最後にｎ−ＩｎＰ基板１側にｎ電極８を、またストライ
プ上にｐ電極９を形成する（但しｐ電極９がメッキ給電
層１１と同一の場合ｐ電極９形成工程は除く）ことによ
り半導体レーザができる。
導率を示す。Ａｕの場合熱伝導が非常に優れているのに
対して線膨張係数が２倍以上大きい。しかしＡｕ−Ｓｉ
からなる分散メッキではＡｕと同程度の熱伝導率が得ら
れ、かつ線膨張係数もＩｎＰやＧａＡｓとほぼ等しい。
最後にｎ−ＩｎＰ基板１側にｎ電極８を、またストライ
プ上にｐ電極９を形成する（但しｐ電極９がメッキ給電
層１１と同一の場合ｐ電極９形成工程は除く）ことによ
り半導体レーザができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１６】次に動作について説明する。ｐ電極９とｎ
電極８に順バイアスを印加すると、電流は幅１〜２μｍ
のストライプ部分のみに集中して流れ、活性層４内で電
子と正孔が再結合し発光する。発光した光はｎ−ＩｎＰ
クラッド層３，ＩｎＧａＡｓＰ活性層４，ｐ−ＩｎＰク
ラッド層で構成された光導波路内を伝搬し、レーザ発振
する。活性層４の両脇部分をメッキ１２で埋め込んでい
るため、非常に放熱がよく活性層４で発生した熱は基板
１側のみだけでなく活性層４の両脇のメッキ部分１２を
通して横方向にも逃すことができる。その結果高注入時
でも光出力は熱の影響によって飽和することなく３０ｍ
Ｗ以上の光出力が容易に得られる。一般に緩和振動周波
数ｆr は（光出力）1/2 に比例するため、ｆr ＞１５Ｇ
Ｈｚが容易に達成できる。また活性層４の両脇を絶縁膜
１０とメッキ１２で埋め込んでいるため、埋め込み領域
に流れる電流がない。さらに、高周波で動作させた場
合、溝部分のＭＩＳ容量が問題となるが、絶縁膜１０に
は非常に誘電率の小さい材料を用いているので、特に問
題とならない。このため、周波数特性の内のＲＣ時定数
によって決まる低周波領域でのロールオフが見られず、
この半導体レーザの周波数特性はｆr のみによって決ま
ることになり、１０Ｇｂ／Ｓ以上の超高速変調動作に対
して十分問題なく使用できるようになる。一方埋め込み
領域に用いたメッキはＡｕのみでなく、Ａｕ＋Ｓｉから
なる分散メッキであるため線膨張係数がＩｎＰとほぼ等
しく、活性層にストレスが加わらない。その結果レーザ
の寿命特性はストライプ部分をｎ−ＩｎＰとｐ−ＩｎＰ
電流ブロック層で埋め込んだＢＨタイプの半導体レーザ
と同等で１０万時間以上の長寿命が得られる。
電極８に順バイアスを印加すると、電流は幅１〜２μｍ
のストライプ部分のみに集中して流れ、活性層４内で電
子と正孔が再結合し発光する。発光した光はｎ−ＩｎＰ
クラッド層３，ＩｎＧａＡｓＰ活性層４，ｐ−ＩｎＰク
ラッド層で構成された光導波路内を伝搬し、レーザ発振
する。活性層４の両脇部分をメッキ１２で埋め込んでい
るため、非常に放熱がよく活性層４で発生した熱は基板
１側のみだけでなく活性層４の両脇のメッキ部分１２を
通して横方向にも逃すことができる。その結果高注入時
でも光出力は熱の影響によって飽和することなく３０ｍ
Ｗ以上の光出力が容易に得られる。一般に緩和振動周波
数ｆr は（光出力）1/2 に比例するため、ｆr ＞１５Ｇ
Ｈｚが容易に達成できる。また活性層４の両脇を絶縁膜
１０とメッキ１２で埋め込んでいるため、埋め込み領域
に流れる電流がない。さらに、高周波で動作させた場
合、溝部分のＭＩＳ容量が問題となるが、絶縁膜１０に
は非常に誘電率の小さい材料を用いているので、特に問
題とならない。このため、周波数特性の内のＲＣ時定数
によって決まる低周波領域でのロールオフが見られず、
この半導体レーザの周波数特性はｆr のみによって決ま
ることになり、１０Ｇｂ／Ｓ以上の超高速変調動作に対
して十分問題なく使用できるようになる。一方埋め込み
領域に用いたメッキはＡｕのみでなく、Ａｕ＋Ｓｉから
なる分散メッキであるため線膨張係数がＩｎＰとほぼ等
しく、活性層にストレスが加わらない。その結果レーザ
の寿命特性はストライプ部分をｎ−ＩｎＰとｐ−ＩｎＰ
電流ブロック層で埋め込んだＢＨタイプの半導体レーザ
と同等で１０万時間以上の長寿命が得られる。
Claims (6)
- 【請求項１】 半導体基板上にダブルヘテロストラクチ
ャー層からなるストライプ状の導波路を形成し、 前記ストライプ状の導波路を電流ブロック層で埋め込
み、 前記ストライプ状の導波路の両側にメサ溝を形成し、 前記メサ溝内にメッキを埋め込んでなることを特徴とす
る半導体レーザ。 - 【請求項２】 半導体基板上にダブルヘテロストラクチ
ャー層からなるストライプ状の導波路をメサエッチング
することにより形成し、 該エッチング除去した箇所をメッキで埋め込んでなるこ
とを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項３】 半導体基板上にダブルヘテロストラクチ
ャー層からなる活性領域を形成し、 前記活性領域両側をメサエッチングして形成したメサを
電流ブロック層で埋め込み、 前記活性領域と前記電流ブロック層の一部を含むストラ
イプ部の両側にメサ溝を形成し、 前記メサ溝にメッキを埋め込んでなることを特徴とする
半導体レーザ。 - 【請求項４】 半導体基板上にダブルヘテロストラクチ
ャー層からなるストライプ状の導波路を形成する工程
と、 前記ストライプ状の導波路を電流ブロック層で埋め込む
工程と、 前記ストライプ状の導波路の両側にメサ溝を形成する工
程と、 前記メサ溝内にメッキを埋め込む工程とを含むことを特
徴とする半導体レーザの製造方法。 - 【請求項５】 半導体基板上にダブルヘテロストラクチ
ャー層からなるストライプ状の導波路をメサエッチング
することにより形成する工程と、 該エッチング除去した箇所をメッキで埋め込む工程とを
含むことを特徴とする半導体レーザの製造方法。 - 【請求項６】 半導体基板上にダブルヘテロストラクチ
ャー層からなる活性領域を形成する工程と、 前記活性領域両側をメサエッチングしてメサを形成する
工程と、 前記メサを電流ブロック層で埋め込む工程と、 前記活性領域と前記電流ブロック層の一部を含むストラ
イプ部の両側にメサ溝を形成する工程と、 前記メサ溝にメッキを埋め込む工程とを含むことを特徴
とする半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32392591A JPH05136526A (ja) | 1991-11-11 | 1991-11-11 | 半導体レーザ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32392591A JPH05136526A (ja) | 1991-11-11 | 1991-11-11 | 半導体レーザ及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05136526A true JPH05136526A (ja) | 1993-06-01 |
Family
ID=18160161
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32392591A Pending JPH05136526A (ja) | 1991-11-11 | 1991-11-11 | 半導体レーザ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05136526A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005217255A (ja) * | 2004-01-30 | 2005-08-11 | Sharp Corp | 半導体レーザおよびその製造方法 |
| JP2006318970A (ja) * | 2005-05-10 | 2006-11-24 | Sony Corp | 半導体レーザ素子 |
| CN1309127C (zh) * | 2003-09-30 | 2007-04-04 | 夏普株式会社 | 包括多个激光振荡部的单片多波长激光元件及其制造方法 |
| US7528415B2 (en) | 2005-04-22 | 2009-05-05 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser |
| US7544535B2 (en) | 2006-08-01 | 2009-06-09 | Mitsubishi Electric Corporation | Method for manufacturing semiconductor laser element |
-
1991
- 1991-11-11 JP JP32392591A patent/JPH05136526A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1309127C (zh) * | 2003-09-30 | 2007-04-04 | 夏普株式会社 | 包括多个激光振荡部的单片多波长激光元件及其制造方法 |
| US7274721B2 (en) | 2003-09-30 | 2007-09-25 | Sharp Kabushiki Kaisha | Monolithic multi-wavelength laser device including a plurality of lasing parts and method of fabricating the same |
| JP2005217255A (ja) * | 2004-01-30 | 2005-08-11 | Sharp Corp | 半導体レーザおよびその製造方法 |
| CN100364189C (zh) * | 2004-01-30 | 2008-01-23 | 夏普株式会社 | 半导体激光及其制造方法 |
| US7528415B2 (en) | 2005-04-22 | 2009-05-05 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser |
| JP2006318970A (ja) * | 2005-05-10 | 2006-11-24 | Sony Corp | 半導体レーザ素子 |
| JP4737387B2 (ja) * | 2005-05-10 | 2011-07-27 | ソニー株式会社 | 半導体レーザ素子 |
| US7544535B2 (en) | 2006-08-01 | 2009-06-09 | Mitsubishi Electric Corporation | Method for manufacturing semiconductor laser element |
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