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JPH0330386A - Semiconductor laser - Google Patents

Semiconductor laser

Info

Publication number
JPH0330386A
JPH0330386A JP16493689A JP16493689A JPH0330386A JP H0330386 A JPH0330386 A JP H0330386A JP 16493689 A JP16493689 A JP 16493689A JP 16493689 A JP16493689 A JP 16493689A JP H0330386 A JPH0330386 A JP H0330386A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
semiconductor laser
compound semiconductor
semiconductor
laser
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP16493689A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Takamura
高村 孝士
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP16493689A priority Critical patent/JPH0330386A/en
Publication of JPH0330386A publication Critical patent/JPH0330386A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To make it possible to obtain a semiconductor laser of stable quality with good reproducibility by a method wherein the laser has an internal reflective region provided with a rib, part of which is etched away to the middle of a light guide layer, and the laser is formed into a constitution, in which the side surfaces of the rib and the internal reflective region are filled with a II-VI compound semiconductor layer. CONSTITUTION:A groove region 107 to reach to the middle of a P-type Ga0.9Al0.1 As light guide layer 104 is formed by performing a photolithography process and an etching process. Then, a striped region 108 shaved off to the middle of a P-type Ga0.9Al0.1As clad layer 105 is formed by performing again a photolithography process and an etching process. Hereupon, an SiO2 thin film is left only on a part which is not etched. Then, a ZnSe layer 109 is selectively grown only on a part, on which the SiO2 thin film is not adhered, by an organometallic chemical vapor growth method. In this case, as there is a large difference between the refractive indexes of a GaAs layer and the ZnSe layer, the effective reflectivity of an internal reflective region becomes high. Thereby, the stability of the wavelength of a laser beam is improved.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は光磁気ディスク等に用いられる半導体レーザに
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor laser used in magneto-optical disks and the like.

[従来技術] 従来、内部反射器を持つ半導体レーザとしては1984
年12月13日付の電波新聞に報告されている次のよう
な構造を持つものが知られていた。
[Prior art] Conventionally, a semiconductor laser with an internal reflector was developed in 1984.
A substance with the following structure was known, as reported in the Dempa Shimbun dated December 13, 2013.

第2図(a)に示すようにp−GaAs基板201に第
−逆メサ溝208をフォトリングラフ工程及びエツチン
グ工程により形成した後n−GaAs電流阻止層202
を液相成長法(L i q u id  Phase 
 Epitaxy  以下LPEと略称する)により成
長し、次にV形溝207と第二逆メサ溝209とを再び
エツチング工程により形成する。
As shown in FIG. 2(a), after forming a first reverse mesa groove 208 in a p-GaAs substrate 201 by a photolithographic process and an etching process, an n-GaAs current blocking layer 202 is formed.
using the liquid phase growth method (L iq u id Phase).
The V-shaped groove 207 and the second inverted mesa groove 209 are formed again by an etching process.

次に再びLPHによりp−GaAlAsクラッドJii
203、GaAs活性Ji204、n−GaAlAsク
ラッド層205、n−GaAsキ’r ツブ層206と
順次成長して作られたものである。
Next, the p-GaAlAs clad Jii was formed by LPH again.
203, GaAs active Ji layer 204, n-GaAlAs cladding layer 205, and n-GaAs groove layer 206.

するとだいに逆メサ溝209の上部の活性層204は湾
曲するためこの部分の実効屈折率が変化するため内部反
射領域が形成されるものである。
Then, the active layer 204 above the inverted mesa groove 209 gradually curves, and the effective refractive index of this portion changes, so that an internal reflection region is formed.

第2図(b)に第2図(a)のb−b’での断面図を示
す。
FIG. 2(b) shows a sectional view taken along line bb' in FIG. 2(a).

[発明が解決しようとする課題] しかしながら従来のこのような構造を持つ半導体レーザ
は量産性の悪いLPE法でしか作れない。
[Problems to be Solved by the Invention] However, conventional semiconductor lasers having such a structure can only be manufactured by the LPE method, which is difficult to mass-produce.

しかも、製造プロセスが非常に複雑であり、また二度目
のエツチングでの位置合わせが困難である。
Moreover, the manufacturing process is very complicated, and alignment during the second etching is difficult.

また、へき関する際にへき開位置がわからない等様々な
問題点があつた。
In addition, there were various problems such as not knowing the cleavage position when cleaving.

そこで、本発明は従来のこのような問題点を解決し、内
部共振器を持ちかつ優れた特性を持つ半導体レーザを得
ることにある。
Therefore, the object of the present invention is to solve these conventional problems and to obtain a semiconductor laser having an internal resonator and excellent characteristics.

[課題を解決するための手段] 上記問題点を解決するため本発明の半導体レーザは第1
導伝型を有する半導体から成る基板上に前記基板と同一
の導伝型を有するm−v族化合物半導体からなる第1の
クラッド層と、前記基板と同一の導伝型を有するm−v
族化合物半導体よりなる光ガイド層と、■−v族化合物
半導体よりなる活性層と、第2導伝型を有するm−v族
化合物半導体よりなる第2のクラッド層と、キャップ、
1を順次積層したダブルへテロ接合基板を前記活性層直
上にある前記第2のクラッド層中途よりも深くエツチン
グ除去したストライプ状のリブを有する半導体レーザに
おいて、前記半導体レーザが前記リブの一部分を前記光
ガイド層中途までエツチング除去した内部反射領域を有
しかつ前記リブ側面及び前記内部反射領域を1l−Vl
族化合物半導体で埋め込んだことを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the semiconductor laser of the present invention has the following features:
a first cladding layer made of an m-v group compound semiconductor having the same conductivity type as the substrate on a substrate made of a semiconductor having the same conductivity type;
an optical guide layer made of a group compound semiconductor; an active layer made of a ■-v group compound semiconductor; a second cladding layer made of an m-v group compound semiconductor having a second conductivity type; a cap;
In the semiconductor laser, the semiconductor laser has stripe-shaped ribs formed by etching a double heterojunction substrate in which 1. The optical guide layer has an internal reflection area etched away halfway, and the rib side surface and the internal reflection area are 1l-Vl.
It is characterized by being embedded with a group compound semiconductor.

[実 施 例] 以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。[Example] Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.

第1図(a)はGaAs基板上に作られたダブルへテロ
接合基板をリブ状にエツチングしたものにZn5eを用
いて埋め込んだものの斜視図である。また(b)は(a
)のa−a’での断面図である。
FIG. 1(a) is a perspective view of a double heterojunction substrate made on a GaAs substrate etched into a rib shape and embedded with Zn5e. Also, (b) is (a
) is a sectional view taken along line aa'.

次に製造方法について説明する。Next, the manufacturing method will be explained.

n−GaAs基板101上にn−Gae、7Als、a
A sクラッド層102、GaAs活性層103、p 
−G a a、sA 1 s、+A s光ガイド層10
4、p−G a s、vA 1 e、3A sクラッド
4105、p−GaAsキャップ層106を有機金属化
学気相成長法(以下MOCVD法と記す)により成長し
たのち化学気相成長法により5i02薄膜をp−GaA
sキャップ層106上に形成する。
n-Gae, 7Als, a on the n-GaAs substrate 101
As cladding layer 102, GaAs active layer 103, p
-G a a, sA 1 s, +A s light guide layer 10
4. After growing p-Gas, vA 1 e, 3A s cladding 4105 and p-GaAs cap layer 106 by metal organic chemical vapor deposition (hereinafter referred to as MOCVD), a 5i02 thin film is grown by chemical vapor deposition. p-GaA
s cap layer 106.

次に、フォトリングラフ工程とエツチング工程を行うこ
とによりI)  G a s、sA l s、IA s
光ガイド層104の途中まで届(溝領域107を形成す
る。
Next, by performing a photoringraph process and an etching process, I) G a s, sA l s, IA s
It reaches halfway through the light guide layer 104 (forming a groove region 107).

次に、再びフォトリングラフ工程とエツチング工程を行
うことによりp −G a 19A l e、+A s
クラッド層105の途中まで削り落としたストライプ領
域108を形成する。
Next, by performing the photoringraph process and etching process again, p −G a 19A le, +A s
A stripe region 108 is formed by cutting down the cladding layer 105 halfway.

すると、5i02薄膜がエツチングを施していない部分
にだけ残ることになる。
Then, the 5i02 thin film remains only in the unetched areas.

次に、MOCVD法によりZn5e層109を5102
薄膜の付いていない部分にのみ選択成長させる。
Next, the Zn5e layer 109 is formed by 5102 layers using the MOCVD method.
Selective growth is performed only on areas without a thin film.

最後に沸酸系のエツチング液により5j02薄膜を除去
し、電極金属110.111を蒸着して製造したもので
ある。
Finally, the 5j02 thin film was removed using a hydrofluoric acid-based etching solution, and the electrode metals 110 and 111 were vapor-deposited.

なお、溝領域107の幅は15μm1  ストライプ領
域107の長さはそれぞれ100μmと115μm1 
 チップの全長は230μmである。
Note that the width of the groove region 107 is 15 μm1, and the length of the stripe region 107 is 100 μm and 115 μm1, respectively.
The total length of the chip is 230 μm.

この半導体レーザの電気的特性は端面保護膜無しの状態
での平均値でしきい値電流値が40mA、m子効率60
%、破壊光出力値35mW程度のものである。
The electrical characteristics of this semiconductor laser include an average threshold current value of 40 mA without an edge protection film, and an m-n efficiency of 60 mA.
%, and the destructive light output value is about 35 mW.

次に、発振波長の安定性について説明する。Next, the stability of the oscillation wavelength will be explained.

内部反射領域を持つ半導体レーザは半導体し〜ザ内部の
複数の先導波モードが共に最大利得を生じる状態で発振
するため、普通の半導体レーザと異なりきわめてモード
ホッピングを起こしにくく安定した発振波長が得られる
A semiconductor laser with an internal reflection region is a semiconductor and oscillates in a state where multiple leading wave modes inside the laser generate maximum gain, so unlike ordinary semiconductor lasers, mode hopping is extremely unlikely to occur and a stable oscillation wavelength can be obtained. .

特に、GaAsとZn5eとでは屈折率がそれぞれ3.
4と2,9と大きな差があるため内部反射領域の実効反
射率が高くなるためGaAlAs系のみで作ったものと
比べると波長安定性がきわめて同上する。
In particular, GaAs and Zn5e each have a refractive index of 3.
Since there is a large difference between 4 and 2 and 9, the effective reflectance of the internal reflection region becomes high, so the wavelength stability is extremely high compared to that made only of GaAlAs.

この半導体レーザの場合では約20°Cの温度範囲でモ
ードホッピングを起こさなかった。
In the case of this semiconductor laser, mode hopping did not occur within a temperature range of approximately 20°C.

また、この温度範囲での発振波長の温度依存性は発振出
力20 m W時において0. 07 n m/’Cで
あった。
Moreover, the temperature dependence of the oscillation wavelength in this temperature range is 0.0 at an oscillation output of 20 mW. 07 nm/'C.

以上AlGaAs系のダブルへテロ接合基板を用い、ス
トライプ側面及び内部反射領域の埋め込みにZn5eを
用いた例を述べたが、これはもちろんInP系などの他
の系列に属するダブルへテロ接合構台基板を用いてもも
ちろん良い。
Above, we have described an example in which an AlGaAs-based double heterojunction substrate is used and Zn5e is used to fill the stripe side surfaces and the internal reflection region. However, this also applies to other types of double-heterojunction gantry substrates such as InP-based. Of course you can use it.

また、埋め込み材もZn5eに限ることなくZnSやZ
nTe等の材料やあるいはその混晶であってもよい。
In addition, the filling material is not limited to Zn5e, but can also be ZnS or Z.
It may be a material such as nTe or a mixed crystal thereof.

特に、ダブルへテロ接合基板にAlGaAs系のものを
用いるときはZn5eとZnSの混晶を用いると基板と
の格子整合が取れるため特に有望である。
In particular, when using an AlGaAs-based double heterojunction substrate, using a mixed crystal of Zn5e and ZnS is particularly promising because lattice matching with the substrate can be achieved.

また、半導体レーザの基本構造も例えば埋め込み形など
の方法を用いることにより、低しきい値かを図ることが
出来る。
Further, the basic structure of the semiconductor laser can be made low in threshold value by using a buried type method, for example.

[発明の効果] 本発明の半導体レーザは、いかに示すような利点を有す
る。
[Effects of the Invention] The semiconductor laser of the present invention has the following advantages.

(1)容易な製造プロセスで製造することが出来るため
安定した品質のものが再現性よく得られる。
(1) Since it can be manufactured using a simple manufacturing process, products of stable quality can be obtained with good reproducibility.

(2)MOCVD法などの気相成長法を用いることが出
来るため、大面積の基板を用いても均一なものを作るこ
とが出来る。そのため、チップ1つ当りの単価がきわめ
て安くなる。
(2) Since a vapor phase growth method such as the MOCVD method can be used, a uniform product can be manufactured even if a large-area substrate is used. Therefore, the unit price per chip becomes extremely low.

(3)ウェファを上からみたときにチップのパターンが
見えるため、へき関するときの位置合わせはきわめて容
易である。
(3) Since the chip pattern is visible when viewing the wafer from above, positioning when separating is extremely easy.

(4)I[−’/I族化合物半導体とm−v族化合物半
導体とでは屈折率の差が大きいので内部反射領域の実効
反射率を高く取ることが出来るようになるため内部反射
領域の幅を狭くすることが出来る。
(4) I[-'/Since there is a large difference in refractive index between the I group compound semiconductor and the m-v group compound semiconductor, the effective reflectance of the internal reflection area can be increased, so the width of the internal reflection area can be narrowed.

半導体レーザの発振しき1値という観点からみると内部
反射領域は利得を持たない領域であるため、短い方が好
ましい。
From the point of view of the single value at which the semiconductor laser oscillates, the internal reflection region is a region that has no gain, so it is preferable that it be shorter.

しかも、短い幅で大きな屈折率変化がある方が実効反射
率が大きくなるため、安定した発振波長特性を得ること
が出来る。
Moreover, since the effective reflectance increases when there is a large refractive index change over a short width, stable oscillation wavelength characteristics can be obtained.

また、II−Vl族化合物半導体は一般にバンドギャッ
プが大きく、キャリア密度をきわめて小さくできるため
光吸収損失をきわめて小さくできる。
Further, II-Vl group compound semiconductors generally have a large band gap, and the carrier density can be made extremely small, so that light absorption loss can be made very small.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図(a)は本発明の詳細な説明するための半導体レ
ーザの斜視図。 第1図(b)は本発明の詳細な説明するための半導体レ
ーザの断面図。 第2図(a)は従来技術を説明するための半導体レーザ
の斜視図。 第2図(b)は従来技術を説明するための半導体レーザ
の断面図。 101−−・ n−GaAs基板 102 ・・・n−G ae、7A IL3A sクラ
ッド層103=−GaAs活性層 104 ・・・p−Gae、5AIe、tAs光ガイド
層105・・・p  Gaa7AI93Asクラッド層
106 ・−−p−GaAs牛+ ’yブ層107・・
・溝領域 108・・・ストライプ領域 109=−ZnSe層 110・・・電極金属 111・・・電極金属 20 ! □ ・・p、−GaAs基板201202 
・−−n−GaAs?l流阻止層203・・・p−Ga
AlAsクラッド層204− ・・GaAs活性屓 205− ・・n−GaAlAsクラッド層206 ・
−・n−GaAsキャップ層207・・・V形溝 208・・・第−逆メサ溝 209・・・第二逆メサ溝 以上 出瀬人セイコーエプソン株式会社
FIG. 1(a) is a perspective view of a semiconductor laser for explaining the present invention in detail. FIG. 1(b) is a cross-sectional view of a semiconductor laser for explaining the present invention in detail. FIG. 2(a) is a perspective view of a semiconductor laser for explaining the prior art. FIG. 2(b) is a cross-sectional view of a semiconductor laser for explaining the prior art. 101--.n-GaAs substrate 102...n-Gae, 7A IL3As cladding layer 103=-GaAs active layer 104...p-Gae, 5AIe, tAs optical guide layer 105...p Gaa7AI93As cladding layer 106 ・--p-GaAs cow + 'ybu layer 107...
- Groove region 108...stripe region 109=-ZnSe layer 110...electrode metal 111...electrode metal 20! □...p, -GaAs substrate 201202
・--n-GaAs? l flow blocking layer 203...p-Ga
AlAs cladding layer 204-...GaAs active layer 205-...n-GaAlAs cladding layer 206-
-・n-GaAs cap layer 207...V-shaped groove 208...-First inverted mesa groove 209...Second inverted mesa groove and above Iseto Seiko Epson Corporation

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 第1導伝型を有する半導体から成る基板上に前記基板と
同一の導伝型を有するIII−V族化合物半導体からなる
第1のクラッド層と、前記基板と同一の導伝型を有する
III−V族化合物半導体からなる光ガイド層と、III−V
族化合物半導体からなる活性層と、第2導伝型を有する
第2のIII−V族化合物半導体からなるクラッド層と、
キャップ層を順次積層したダブルヘテロ接合基板を前記
活性層直上にある前記第2のクラッド層中途よりも深く
エッチング除去したストライプ状のリブを有する半導体
レーザにおいて、前記半導体レーザが前記リブの一部分
を前記光ガイド層中途までエッチング除去した内部反射
領域を有しかつ前記リブ側面及び前記内部反射領域をI
I−VI族化合物半導体で埋め込んだことを特徴とする半
導体レーザ。
a first cladding layer made of a III-V compound semiconductor having the same conductivity type as the substrate on a substrate made of a semiconductor having a first conductivity type; and a first cladding layer made of a III-V compound semiconductor having the same conductivity type as the substrate;
A light guide layer made of a III-V compound semiconductor;
an active layer made of a group compound semiconductor; a cladding layer made of a second group III-V compound semiconductor having a second conductivity type;
In a semiconductor laser having a striped rib formed by etching a double heterojunction substrate in which cap layers are successively laminated to a depth deeper than the middle of the second cladding layer directly above the active layer, the semiconductor laser etches a portion of the rib into the semiconductor laser. The light guide layer has an internal reflection area etched away halfway, and the rib side surface and the internal reflection area are I
A semiconductor laser characterized by being embedded with a group I-VI compound semiconductor.
JP16493689A 1989-06-27 1989-06-27 Semiconductor laser Pending JPH0330386A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6009112A (en) * 1994-09-16 1999-12-28 Rohm Co., Ltd. Semiconductor laser and manufacturing method therefor

Cited By (2)

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