Полупроводниковое лазерное устройство и способ его изготовления

Полупроводниковое лазерное устройство и способ его изготовления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к полупроводниковому лазерному устройству, имеющему сформированный полосковый гребень. В частности, данное изобретение относится к полупроводниковому лазерному устройству, в котором используются GaN, AlN, InN или полупроводниковое соединение нитридов элементов группы III-IV (In_bAl_dGa_1-b-dN, 0≤b, 0≤d, b+d<1), которое является кристаллом, представляющим смесь указанных соединений.

Уровень техники

В последнее время нитридные полупроводниковые лазерные устройства приобрели повышенный спрос для применения в системах с оптическими дисками, такими как DVD, которые обеспечивают запись и воспроизведение большого количества информации с большой плотностью. В соответствии с этим, были выполнены большие исследовательские работы в области нитридных полупроводниковых лазерных устройств. За счет способности выполнять колебания и излучать видимый свет в широком диапазоне от ультрафиолетового до красного предполагается широкое применение нитридных полупроводниковых лазерных устройств, например, в качестве источников света для лазерных принтеров оптических сетей, а также в системах с оптическими дисками.

В частности, были проведены различные исследования структуры лазерного устройства и были предложены многие структуры, которые обеспечивают предпочтительное управление поперечной модой. Среди них в качестве перспективной считается структура с гребенчатым волноводом и она используется в нитридных полупроводниковых лазерных устройствах, которые первыми были предложены на рынке.

Гребенчатая волноводная структура для полупроводникового лазерного устройства упрощает возбуждение лазерных колебаний за счет простой структуры, хотя вероятно изменение характеристики устройства во время массового производства. Это обусловлено тем, что характеристики изменяются при изменении размеров мезаполоски в случае гребенчатой волноводной структуры, в то время как точность размеров мезаполоски определяется точностью травления, и точность размеров мезаполоски не может быть выше точности травления. В случае изготовления полупроводникового лазерного устройства из полупроводникового материала, для которого вероятно значительное повреждение при травлении в активном слое или повреждение, обусловленное воздействием на поверхность активного слоя среды травления, характеристики лазера ухудшаются вследствие повреждения при травлении в активном слое или на поверхности активного слоя, когда полупроводниковое лазерное устройство волноводного типа с идеальным показателем преломления изготавливается посредством травления глубже, чем активный слой с образованием тем самым гребней. Поэтому такое полупроводниковое лазерное устройство необходимо изготавливать со структурой волноводного типа с показателем эффективного преломления, в которой полоски формируются на глубине, которая не достигает активного слоя. Однако в случае структуры волноводного типа с показателем эффективного преломления становятся значительными изменения характеристик устройства вследствие изменения указанной конфигурации полосок, что приводит к значительному разбросу характеристик во время массового производства.

Для использования нитридного полупроводникового лазерного устройства в указанных выше областях обязательно необходимо создать устройство, которое можно изготавливать в больших количествах со стабильным качеством.

Однако структура известных в настоящее время лазерных устройств является узким местом при формировании гребенчатого волновода. Это обусловлено тем, что во время формирования гребенчатого волновода посредством выращивания нитридного полупроводника, который образует устройство, а затем удаления части нитридного полупроводника с помощью травления верхнего слоя с созданием тем самым гребня, который образует волновод, точность травления имеет большое воздействие на характеристики лазерного устройства, полученного указанным образом. То есть, поскольку поперечная мода зависит от конфигурации, в частности высоты и ширины, гребня, который образует гребенчатый волновод, и тем самым определяется диаграмма направленности в дальней зоне лазерного луча, погрешность в управлении глубиной травления при формировании гребенчатого волновода является основным фактором, который непосредственно влияет на разброс характеристик устройства.

Для травления нитридного полупроводника известна технология сухого травления, такого как реактивное ионное травление, однако при этой технологии травления трудно управлять глубиной травления с такой точностью, чтобы полностью решить проблему изменения характеристик устройства.

В последние годы наблюдается тенденция к конструкции устройств, имеющих множество слоев, которые имеют толщину в несколько атомов, как в случае структуры со сверхрешеткой. Это также приводит к изменению характеристик устройств вследствие точности травления. В частности, при формировании слоев, которые образуют структуру устройства, слои формируют с очень большой точностью и трудно получить структуру устройства специальной конструкции путем формирования гребня или другой структуры с помощью технологии травления, имеющей точность ниже точности формирования пленки на несколько порядков, что является преградой для улучшения характеристик устройств.

Например, при формировании нитридного полупроводникового лазера, имеющего большую выходную мощность в структуре волноводного типа с показателем преломления, где гребенчатый волновод создан на активном слое без травления активного слоя, точностью глубины травления необходимо управлять так, чтобы удерживать эффективную разницу в показателе преломления между частью активного слоя точно под гребнем и другой частью активного слоя в пределах одной сотой. Для обеспечения такой точности гребень необходимо формировать с помощью травления, в то время как управление глубиной с точностью внутри 0,01 мкм до очень небольшой части плакировочного слоя р-типа остается, в случае, если слой точно над активным слоем является плакировочным слоем р-типа. С другой стороны, ширина гребенчатого волновода может иметь меньшую точность, однако его необходимо вытравливать с точностью 0,1 мкм.

Когда используется процесс реактивного ионного травления для травления нитридного полупроводника, то слой, экспонированный травлением, и его поверхность могут быть повреждены, что приводит к ухудшению характеристик устройства и надежности. Травление можно выполнять в процессе влажного травления, а также в процессе сухого травления, хотя раствор для влажного травления, который был бы применим к нитридным полупроводникам, не разработан.

Как указывалось выше, возможность массового производства нитридного полупроводникового лазерного устройства, имеющего большие функциональные возможности, с небольшим разбросом характеристик, сильно зависит от точности формирования гребенчатого волновода в процессе травления, и, что чрезвычайно важно, необходимо формировать гребенчатый волновод с высокой точностью.

С учетом указанного выше, изобретатели данного изобретения изобрели лазерное устройство, или устройство с излучением света из торцевой поверхности, и способ его изготовления, которое даже в случае полупроводникового лазерного устройства с полосковой структурой и несмотря на полупроводниковое лазерное устройство имеет резонатор с превосходными характеристиками колебаний и волноводными характеристиками, обеспечивает устойчивое управление поперечной модой и способно излучать лазерный луч с превосходной диаграммой направленности в дальней зоне, с небольшим разбросом характеристик устройств даже при массовом производстве.

Сущность изобретения

Задача данного изобретения может быть решена с помощью полупроводникового лазерного устройства, согласно данному изобретению, имеющего указанную ниже конструкцию.

Первое полупроводниковое лазерное устройство, согласно данному изобретению, содержит слоистый материал, состоящий из полупроводникового слоя проводимости первого типа, активного слоя и полупроводникового слоя проводимости второго типа, которая отличается от проводимости первого типа, которые расположены последовательно, с волноводной зоной, сформированной для направления светового луча в направлении, перпендикулярном направлению ширины, посредством ограничения распространения света в направлении ширины в активном слое и вблизи него, при этом волноводная зона имеет зону первого волновода и зону второго волновода, при этом зона первого волновода является зоной, где свет локализован внутри ограниченного активного слоя с помощью разницы показателя преломления между активным слоем и зонами на обеих сторонах активного слоя посредством ограничения ширины активного слоя, а зона второго волновода является зоной, где свет локализован в ней посредством обеспечения эффективной разницы в показателе преломления в активном слое.

В первом полупроводниковом лазерном устройстве, согласно данному изобретению, выполненном указанным выше образом, поскольку волноводная зона имеет зону первого волновода, где свет заключен внутри активного слоя посредством обеспечения разницы показателя преломления между активным слоем и зонами на обеих сторонах активного слоя, колебания в поперечной моде могут быть подавлены более надежно в зоне первого волновода и за счет этого можно надежно управлять излучаемым лазерным лучом, имеющим превосходную диаграмму направленности в дальней зоне.

В первом полупроводниковом лазерном устройстве, который имеет зону второго волновода, созданную посредством формирования зоны, которая имеет высокий показатель эффективного преломления в активном слое, поскольку волновод можно формировать без экспонирования активного слоя, который служит в качестве волновода, непосредственно наружу во второй волновод, можно увеличить срок службы устройства и улучшить надежность. Таким образом, полупроводниковое лазерное устройство, согласно данному изобретению, имеет совместные признаки зоны первого волновода и зоны второго волновода.

В первом полупроводниковом лазерном устройстве, согласно данному изобретению, активный слой в зоне первого волновода может быть выполнен посредством формирования первого гребня, который включает активный слой, за счет чего ограничивается ширина активного слоя, а зона, имеющая эффективно более высокий показатель преломления, можно создавать посредством формирования второго гребня в слое проводимости второго типа.

Кроме того, в первом полупроводниковом лазерном устройстве, согласно данному изобретению, первый гребень может быть сформирован посредством травления обеих сторон первого гребня, пока не будет экспонирован слой проводимости первого типа, а второй гребень можно формировать посредством травления обеих сторон второго гребня, так что слой проводимости второго типа остается на активном слое.

В первом полупроводниковом лазерном устройстве, согласно данному изобретению, толщина слоя проводимости второго типа, расположенного на активном слое на обеих сторонах второго гребня, предпочтительно составляет 0,1 мкм или менее, что обеспечивает возможность более надежного управления поперечной модой.

Кроме того, в первом полупроводниковом лазерном устройстве, согласно данному изобретению, второй гребень предпочтительно длиннее первого гребня, что обеспечивает возможность дополнительного улучшения надежности.

Кроме того, в первом полупроводниковом лазерном устройстве, согласно данному изобретению, зона первого волновода предпочтительно включает одну резонансную торцевую поверхность лазерного резонатора, что обеспечивает возможность получения лазерного луча с превосходной диаграммой направленности в дальней зоне.

Кроме того, в первом полупроводниковом лазерном устройстве, согласно данному изобретению, предпочтительно использовать одну торцевую резонансную поверхность в качестве плоскости излучения света, что обеспечивает возможность получения лазерного луча с превосходной диаграммой направленности в дальней зоне.

В первом полупроводниковом лазерном устройстве, согласно данному изобретению, длина зоны первого волновода предпочтительно равна 1 мкм или более.

Кроме того, в первом полупроводниковом лазерном устройстве, согласно данному изобретению, полупроводниковый слой первого типа проводимости, активный слой и полупроводниковый слой второго типа проводимости можно формировать из нитридного полупроводника.

Кроме того, в первом полупроводниковом лазерном устройстве, согласно данному изобретению, активный слой можно образовывать из нитридного полупроводникового слоя, который включает In, что обеспечивает возможность колебаний лазера в видимом диапазоне относительно коротких длин волн и в ультрафиолетовом диапазоне.

В первом полупроводниковом лазерном устройстве, согласно данному изобретению, предпочтительно формировать изолирующие пленки на обеих сторонах первого гребня и на обеих сторонах второго гребня, при этом изолирующие пленки выполнены из материала, выбранного из группы, состоящей из оксидов Ti, V, Zr, Nb, Hf и Та и соединений SiN, BN, SiC и AlN.

Второе полупроводниковое лазерное устройство, согласно данному изобретению, содержит слоистый материал, который состоит из слоя проводимости первого типа, активного слоя и слоя проводимости второго типа, которая отличается от проводимости первого типа, расположенных последовательно, при этом зона полоскового волновода имеет, по меньшей мере, зону C₁ первого волновода, в которой создан полосковый волновод на основе показателя абсолютного преломления, и зону С₂ второго волновода, в которой создан полосковый волновод на основе показателя эффективного преломления, которые расположены в направлении резонатора. В этой конструкции, поскольку лазерное устройство, согласно данному изобретению, имеет зону С₂ второго волновода, имеющую превосходную надежность устройства, и зону C₁ первого волновода, имеющую превосходную управляемость поперечными колебаниями и отличные характеристики луча, то лазерное устройство объединяет обе эти характеристики, что обеспечивает возможность создания различных лазерных устройств в соответствии с применением без трудоемкой модификации конструкции устройства. В волноводе с показателем эффективного преломления полосковый гребень, сформированный в слое проводимости второго типа, расположенном на активном слое, обеспечивает возможность удерживания активного слоя в состоянии роста, так что волновод не ухудшается во время работы устройства, что обеспечивает превосходную надежность устройства. Кроме того, поскольку зона C₁ первого волновода, основанного на показателе преломления, создается в волноводе посредством травления глубже, чем активный слой, за счет чего образуется разница показателя преломления на обеих сторонах зоны волновода, то можно легко управлять поперечной модой. Это обеспечивается тем, что волновод лазерного устройства обеспечивает возможность простого изменения поперечной моды в волноводе. В данном описании волновод, который имеет зону первого волновода, в последующем называется волноводом с показателем полного преломления или волноводом с показателем абсолютного преломления для избежания путаницы с волноводом с показателем эффективного преломления.

Во втором полупроводниковом лазерном устройстве, согласно данному изобретению, показатель абсолютного преломления зоны С₁ первого волновода обеспечивается с помощью полоскового гребня, который создается так, чтобы включать слой проводимости первого типа, активный слой и слой проводимости второго типа, а показатель эффективного преломления зоны С₂ второго волновода обеспечивается с помощью полоскового гребня, который создается в слое проводимости второго типа. При этой конструкции, поскольку зону С₁ первого волновода и зону С₂ второго волновода можно легко формировать в лазерном устройстве, то можно легко выполнять лазерные устройства с разными характеристиками с помощью простой конструкции.

Третье полупроводниковое лазерное устройство, согласно данному изобретению, содержит слоистый материал, который состоит из слоя проводимости первого типа, активного слоя и слоя проводимости второго типа, которая отличается от проводимости первого типа, расположенных последовательно, и снабжен волноводной зоной полосковой конфигурации, при этом волноводная полосковая зона имеет, по меньшей мере, зону второго волновода, где часть слоя проводимости второго типа удалена и создан полосковый гребень в слое проводимости второго типа, и зону C₁ первого волновода, где части слоя проводимости второго типа, активный слой и слой проводимости первого типа удалены и создан полосковый гребень в слое проводимости первого типа, которые расположены в направлении резонатора. При такой конструкции, поскольку зона полоскового волновода состоит из зоны (зоны С₁ первого волновода), где часть активного слоя удалена, и зоны (зоны С₂ второго волновода), где активный слой не удален, то повреждение активного слоя, обусловленное удалением, может ограничиваться внутри части волновода, что улучшает надежность устройства. Для полупроводникового материала, который сильно подвергается повреждению, уменьшению надежности и характеристик устройства, обусловленным частичным удалением активного слоя, можно создать лазерное устройство, имеющее желаемые надежность и характеристики, посредством выбора доли зоны C₁ первого волновода, поскольку зона C₁ первого волновода создается только частично. Кроме того, посредством изменения длины (пропорции создаваемого волновода) и положения зоны C₁ первого волновода и зоны С₂ второго волновода можно легко создавать лазерные устройства с разными характеристиками, и в частности, лазерные устройства, имеющие желаемые характеристики луча.

Во втором и третьем полупроводниковом лазерном устройстве зона C₁ первого волновода и зона C₂ второго волновода могут быть также выполнены посредством удаления части слоистой структуры и формирования гребенчатого волновода, содержащего полосковый гребень. При этой конструкции можно изготавливать лазерные устройства с гребенчатой волноводной структурой, содержащей полосковый гребень, с различными характеристиками.

Во втором и третьем полупроводниковом лазерном устройстве предпочтительно выполнять полоску зоны С₂ второго волновода длиннее, чем зоны C₁ первого волновода. При этой конструкции можно изготавливать лазерное устройство, имеющее превосходную надежность, из полупроводникового материала, который претерпевает большее ухудшение вследствие формирования зоны C₁ первого волновода, например, из полупроводникового материала, который повреждается, когда часть активного слоя удаляется или подвергается воздействию атмосферы.

Кроме того, во втором и третьем полупроводниковом лазерном устройстве предпочтительно формировать, по меньшей мере, одну из торцевых резонансных поверхностей полупроводникового лазерного устройства на конце зоны С₁ первого волновода. При такой конструкции посредством образования зоны C₁ первого волновода, имеющей превосходную управляемость поперечной модой, на одной из торцевых резонансных поверхностей можно более эффективно управлять направлением света, чем в случае создания зоны C₁ первого волновода в другом месте, что обеспечивает возможность получения лазерных устройств, имеющих различные характеристики.

Кроме того, во втором и третьем полупроводниковом лазерном устройстве торцевая резонансная поверхность, сформированная на конце зоны C₁ первого волновода, предпочтительно является плоскостью излучения света. При этой конструкции за счет создания зоны C₁ первого волновода, которая имеет превосходную управляемость поперечной модой в плоскости излучения лазерного луча, можно непосредственно управлять характеристиками лазера и получать лазерное устройство, имеющее желаемую диаграмму направленности в дальней зоне и коэффициент формы лазерного луча.

Кроме того, во втором и третьем полупроводниковом лазерном устройстве длина полоски зоны C₁ первого волновода, которая имеет торцевую резонансную поверхность на своем конце, предпочтительно составляет 1 мкм или более. При этой конструкции обеспечивается более надежное управление диаграммой направленности в дальней зоне и коэффициентом формы лазерного луча и можно получать лазерные устройства с меньшим разбросом характеристик.

Второе и третье полупроводниковое лазерное устройство может быть создано также с использованием нитридного полупроводника в слое проводимости первого типа, активном слое и слое проводимости второго типа. Эта конструкция обеспечивает возможность создания лазерных устройств, имеющих различные характеристики, из нитридного полупроводника, в котором трудно создавать скрытую структуру повторно выращиваемого слоя с помощью ионной имплантации. Поскольку срок службы устройства значительно сокращается, когда часть активного слоя удаляется посредством травления или т.п. в нитридном полупроводнике, то трудно создать коммерческое лазерное устройство, содержащее волновод с показателем полного преломления, в котором часть активного слоя удалена. Однако, поскольку одна часть волновода образована зоной C₁ первого волновода, то можно создавать лазерные устройства, имеющие превосходную управляемость поперечной модой при одновременном обеспечении несокращения срока службы.

Во втором и третьем полупроводниковом лазерном устройстве активный слой может также состоять из нитридного полупроводникового лазера, который включает In. При этой конструкции можно создавать лазерное устройство, которое работает в диапазоне волн от ультрафиолетового до видимого света.

Кроме того, во втором и третьем полупроводниковом лазерном устройстве зона C₁ первого волновода может включать нитридный полупроводник n-типа, а зона С₂ второго волновода может включать нитридный полупроводник p-типа.

Кроме того, во втором и третьем полупроводниковом лазерном устройстве зона C₂ второго волновода предпочтительно имеет плакировочный слой р-типа, который включает нитридный полупроводник p-типа, а полосковый гребень зоны второго волновода сформирован при сохранении толщины плакировочного слоя p-типа менее 0,1 мкм. При такой конструкции можно изготавливать лазерное устройство, имеющее небольшой пороговый ток и превосходную управляемость поперечной модой. В данном случае глубина плакировочного слоя p-типа относится к расстоянию между экспонированной поверхностью плакировочного слоя p-типа в зоне, где не образован гребень, и границей раздела со смежным слоем ниже плакировочного слоя p-типа, и "выше активного слоя" означает место над границей раздела между активным слоем и смежным слоем, расположенным выше. То есть, в случае, когда активный слой и плакировочный слой p-типа создаются в контакте друг с другом, то экспонированная поверхность, упомянутая выше, формируется в глубине плакировочного слоя p-типа, где он сохраняет толщину более 0 и в пределах 0,1 мкм. В случае, когда между активным слоем и плакировочным слоем p-типа предусмотрен направляющий слой или т.п., как в случае первого варианта выполнения, описание которого будет приведено ниже, упомянутая экспонированная поверхность формируется выше границы раздела между активным слоем и смежным слоем, расположенным выше, и ниже глубины в плакировочном слое p-типа, где он сохраняет толщину 0,1 мкм, или в слое между активным слоем и плакировочным слоем p-типа.

Второе и третье полупроводниковые лазерные устройства могут иметь также конструкцию, в которой нитридный полупроводник является экспонированным на боковых поверхностях полоскового гребня зоны C₁ первого волновода и на боковых поверхностях зоны С₂ второго волновода, изолирующая пленка предусмотрена на боковой поверхности полоскового гребня, и изолирующая пленка выполнена из материала, выбранного из группы, состоящей из оксидов, по меньшей мере, одного элемента, выбранного из Ti, V, Zr, Nb, Hf и Та и, по меньшей мере, одного вида соединений SiN, BN, SiC и AlN. При такой конструкции может быть обеспечена удовлетворительная разница показателя преломления в полосковом гребне нитридного полупроводникового лазерного устройства и можно изготавливать лазерные устройства, имеющие зону полоскового волновода с превосходной управляемостью поперечной модой.

Во втором и третьем полупроводниковом лазерном устройстве ширина полоскового гребня предпочтительно находится в пределах от 1 мкм до 3 мкм. При такой конструкции можно формировать зону полоскового волновода с превосходной управляемостью поперечной модой внутри волноводного слоя в зоне C₁ первого волновода и в зоне C₂ второго волновода, что обеспечивает возможность создания лазерного устройства без излома в характеристике зависимости выходной оптической мощности от тока.

Способ изготовления полупроводникового лазерного устройства, согласно данному изобретению, обеспечивает решение задачи данного изобретения описанным ниже образом.

Способ изготовления полупроводникового лазерного устройства, согласно данному изобретению, содержит процесс создания слоистой конструкции, в котором создают расположенные по порядку слой проводимости первого типа, активный слой и слой проводимости второго типа с использованием нитридного полупроводника для формирования слоистого материала, процесс формирования первой защитной пленки полосковой конфигурации после формирования слоистого материала, первый процесс травления, в котором слоистый материал подвергают травлению в той части, где не сформирована первая защитная пленка, за счет чего формируют полосковый гребень в слое проводимости второго типа, второй процесс травления, в котором формируют третью защитную пленку через первую защитную пленку на части поверхности, которая была экспонирована в первом процессе травления, и подвергают слоистый материал травлению в части, где не была сформирована третья защитная пленка, за счет чего создают полосковый гребень в слое проводимости первого типа, процесс, в котором формируют вторую защитную пленку, имеющую изолирующее свойство и выполненную из материала, отличающегося от первой защитной пленки, на боковой поверхности полоскового гребня и на поверхности нитридного полупроводника, экспонированной при травлении, и процесс удаления первой защитной пленки после формирования второй защитной пленки.

Краткое описание чертежей

На чертежах изображено:

фиг.1А - конструкция лазерного устройства, согласно варианту выполнения данного изобретения, в изометрической проекции;

фиг.1В - разрез зоны второго волновода лазерного устройства, согласно варианту выполнения;

фиг.1С - разрез зоны первого волновода лазерного устройства, согласно варианту выполнения;

фиг.2А - разрез перед формированием гребня в лазерном устройстве, согласно уровню техники;

фиг.2А - разрез после формированием гребня в лазерном устройстве, согласно уровню техники;

фиг.2С - деталь, обозначенная позицией "а" на фиг.2В, в увеличенном масштабе;

фиг.2D - деталь, обозначенная позицией "b" на фиг.2В, в увеличенном масштабе;

фиг.3А - конструкция слоев в лазерном устройстве, согласно варианту выполнения данного изобретения, в изометрической проекции, и фиг.3В - то же на виде сбоку;

фиг.4А - вариант выполнения лазерного устройства, согласно изобретению, на виде сбоку;

фиг.4В - другой вариант выполнения лазерного устройства, согласно изобретению, на виде сбоку;

фиг.5А-5D - процесс формирования гребня лазерного устройства, согласно данному изобретению, в изометрической проекции;

фиг.5Е - разрез части, где следует формировать зону второго волновода, согласно фиг.5С;

фиг.5F - разрез части, где следует формировать зону второго волновода, согласно фиг.5D;

фиг.6А-6С - процесс формирования гребня лазерного устройства, согласно данному изобретению, с помощью способа, отличного от способа, показанного на фиг.5А-5D, в изометрической проекции;

фиг.7А-7D - процесс формирования электродов в лазерном устройстве, согласно данному изобретению, в изометрической проекции;

фиг.8 - разрез зоны второго волновода в лазерном устройстве, согласно первому варианту выполнения данного изобретения;

фиг.9 - разрез зоны первого волновода в лазерном устройстве, согласно первому варианту выполнения данного изобретения;

фиг.10 - график коэффициента приемки в зависимости от глубины травления в лазерном устройстве с показателем эффективного преломления;

фиг.11 - график тока возбуждения в зависимости от глубины травления в лазерном устройстве с показателем эффективного преломления;

фиг.12 - график срока службы в зависимости от глубины травления в лазерном устройстве с показателем эффективного преломления;

фиг.13А - лазерное устройство, согласно шестому варианту выполнения данного изобретения, в изометрической проекции;

фиг.13В - разрез лазерного устройства, согласно шестому варианту выполнения данного изобретения;

фиг.14А - лазерное устройство, согласно седьмому варианту выполнения данного изобретения, в изометрической проекции;

фиг.14В - разрез лазерного устройства, согласно седьмому варианту выполнения данного изобретения;

фиг.14С - разрез зоны первого волновода в лазерном устройстве, согласно седьмому варианту выполнения данного изобретения;

фиг.15А - лазерное устройство, согласно восьмому варианту выполнения данного изобретения, в изометрической проекции;

фиг.15В - разрез лазерного устройства, согласно восьмому варианту выполнения данного изобретения;

фиг.16А-16D - способ изготовления лазерного устройства, согласно данному изобретению, с использованием устройств, сформированных на кристаллической пластине, в изометрической проекции;

фиг.17А и 17В - разрезы, показывающие место разрезания, согласно способу изготовления лазерного устройства, согласно данному изобретению;

фиг.18 - схема формирования отражательной пленки в соответствии со способом изготовления лазерного устройства, согласно данному изобретению.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Ниже приводится описание предпочтительных вариантов выполнения полупроводникового лазерного устройства, согласно данному изобретению, со ссылками на прилагаемые чертежи.

Полупроводниковое лазерное устройство, согласно варианту выполнения данного изобретения, имеет зону C₁ первого волновода и зону С₂ второго волновода в виде зоны полоскового волновода, как показано на фиг.1А.

Зона C₁ первого волновода является волноводной зоной, где сформирован гребень (первый гребень 201), включающий активный слой 3, и создана разница в показателе преломления между активной зоной 3 и зонами (в данном случае в атмосфере), расположенными на обеих сторонах от него, как показано на фиг.1С, для того чтобы локализовать свет внутри активного слоя 3. В данном описании волноводная зона, где заключен свет за счет создания разницы в показателе преломления между активным слоем и зонами на обеих сторонах от него, называются волноводом с показателем полного преломления.

Зона С₂ второго волновода является волноводной зоной, где сформирован гребень (второй гребень 202) в полупроводниковом слое, расположенном на активном слое, так что показатель эффективного преломления активного слоя 3, расположенного ниже второго гребня 202, выполнен более высоким, чем показатель преломления активного слоя, расположенного на обеих сторонах его, как показано на фиг.1В, за счет чего свет локализуется внутри активного слоя 3, имеющего более высокий показатель эффективного преломления. В данном описании волноводная зона, где заключен свет за счет создания эффективной разницы в показателе преломления между активным слоем и зонами на обеих сторонах от него, называется волноводом с показателем эффективного преломления.

Полупроводниковый лазер, согласно данному изобретению, характеризуется волноводом с показателем полного преломления и волноводом с показателем эффективного преломления, предусмотренными в волноводе.

В частности, зона С₂ второго волновода выполнена посредством формирования слоистого материала, состоящего из слоя проводимости первого типа, активного слоя и слоя проводимости второго типа, которая отличается от проводимости первого типа, расположенных последовательно друг над другом, и формирования второго полоскового гребня 202 на слое 2 проводимости второго типа до такой глубины, чтобы не достичь активного слоя, и зона C₁ первого волновода выполнена посредством формирования первого полоскового гребня 201, включающего части слоя 2 проводимости второго типа, активного слоя 3 и слоя 1 проводимости первого типа.

Согласно данному изобретению, за счет наличия зоны C₁ первого волновода и зоны C₂ второго волновода, указанных выше, можно получать полупроводниковые лазерные устройства с различными характеристиками. В полупроводниковом лазерном устройстве, согласно данному изобретению, волновод, имеющий зону C₁ первого волновода и зону C₂ второго волновода, можно формировать в различных видах, как показано на фиг.3 и 4. На фиг.3А показан частичный разрез в изометрической проекции лазерного устройства со структурой, в которой полосковый гребень сформирован посредством удаления слоистого материала. На фиг.3В показан разрез при рассмотрении в направлении стрелки на фиг.3А. На фиг.4А и 4В показана структура волновода, отличающаяся от структуры, показанной на фиг.3.

Согласно данному изобретению, как показано на фиг.3 и 4, можно использовать различные конструкции, в которых зона C₁ первого волновода и зона С₂ второго волновода расположены в разных положениях в направлении резонатора (в продольном направлении полоскового гребня). Полупроводниковый лазер, согласно данному изобретению, может иметь также волноводную зону, отличную от зоны C₁ первого волновода и зоны С₂ второго волновода. Например, волноводная зона 203, отличная от зоны C₁ первого волновода и зоны С₂ второго волновода, может быть предусмотрена между зоной C₁ первого волновода и зоной C₂ второго волновода, как показано на фиг.4А. На фиг.3 показана структура в виде зоны C₁ первого волновода, включающей одну из торцевых резонансных поверхностей резонатора, и зоны C₂ второго волновода, включающей другую торцевую резонансную поверхность. На фиг.4А показано полупроводниковое устройство, имеющее структуру, в которой первый гребень 201, который составляет зону C₁ первого волновода, и второй полосковый гребень 202, который составляет зону С₂ второго волновода, соединены волноводной зоной 203, которая сформирована с наклоном относительно вертикального направления (перпендикулярного направлению резонатора). Таким образом, зона C₁ первого волновода и зона С₂ второго волновода могут быть образованы либо по существу непрерывно в направлении резонатора, как показано на фиг.3, либо с другой зоной, расположенной между ними, как показано на фиг.4А.

Согласно данному изобретению, не обязательно, чтобы ширина первого гребня 201 и ширина второго гребня 202 были по существу одинаковыми. Например, в случае, когда боковая поверхность каждого гребня образована с наклоном, как показано на фиг.1 и 3, то ширина у основания первого гребня 201, предусмотренного для образования зоны C₁ первого волновода, и ширина у основания второго гребня 202, предусмотренного для образования зоны С₂ второго волновода, становятся неизбежно отличающимися друг от друга. Боковая поверхность первого гребня и боковая поверхность второго гребня предпочтительно лежат в одной плоскости. В то время как полосковые гребни, показанные на фиг.1 и 3, сформированы с обычной мезаструктурой, где боковые поверхности накл