JP2000101187A - 光半導体装置の製造方法 - Google Patents
光半導体装置の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 円形半導体基板上へ動作波長の異なる素子を
一括形成する光半導体装置の製造方法において、1枚の
基板から得られる各動作波長当たりの素子数を効率よく
一定にし、かつ動作特性の高均一化を図る。 【解決手段】 円形半導体基板上へ動作波長の異なる素
子を一括形成する光半導体装置の製造方法において、基
板中心部から基板外周部に向け、光半導体装置の動作波
長を２次関数的に変化させる。
一括形成する光半導体装置の製造方法において、1枚の
基板から得られる各動作波長当たりの素子数を効率よく
一定にし、かつ動作特性の高均一化を図る。 【解決手段】 円形半導体基板上へ動作波長の異なる素
子を一括形成する光半導体装置の製造方法において、基
板中心部から基板外周部に向け、光半導体装置の動作波
長を２次関数的に変化させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光半導体装置の製造
方法に関し、特に波長分割多重（ＷＤＭ：wavelength d
ivision multiplexing）光伝送システム用半導体レー
ザ、光変調器の製造方法に関する。
方法に関し、特に波長分割多重（ＷＤＭ：wavelength d
ivision multiplexing）光伝送システム用半導体レー
ザ、光変調器の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】既設の光ファイバー網を用い、光通信容
量を大幅に拡大できる手段として異なる波長の光信号を
1本の光ファイバーで伝送する波長分割多重（ＷＤＭ）
光通信システムの研究開発が盛んに行なわれている。Ｗ
ＤＭシステムが主に導入される基幹幹線網では数ギガビ
ット毎秒以上の速度で変調された光信号を数１００ｋｍ
以上伝送させるため、光源にはスペクトル純度の高いＤ
ＦＢレーザが用いられ、また光信号の変調には変調動作
時に波長変動が発生しない外部変調法式が採用されてい
る。外部変調に用いる変調器は半導体ＥＡ変調器や、リ
チウムナイオベイト（ＬＮ）変調器が用いられる。特に
ＥＡ変調器は光源であるＤＦＢレーザとモノリシックに
集積化することが可能なため、小型化、低消費電力化に
有効であり、高密度ＷＤＭシステムのキーデバイスとな
っている。ＷＤＭシステムの根幹は、異なった波長の光
信号を1本の光ファイバーで伝送することであるため、
当然のことながら、様々な発振波長のＤＦＢレーザが光
源として、またそれぞれの波長に対応した光変調器が必
要となる。一般的なＤＦＢレーザＥＡ変調器の製造方法
では、1つの半導体基板からは単一の発振波長や単一動
作波長の素子しか得られない。そこで、ＷＤＭ対応可能
な光半導体素子の製造方法として、半導体基板上へ異な
る動作波長（動作エネルギー）を有する光半導体装置を
一括形成する手法が、Ｋ．クド（K. Kudo）らによっ
て、アイ・イー・イー・イー、フォトニクス・テクノロ
ジー・レターズ誌（IEEE Photonics Technology Letter
s）1998年7月号の929頁から931頁に開示されている例が
ある。この従来例では1枚の半導体基板から４０種類の
波長のＥＡ変調器集積型ＤＦＢレーザを得ることができ
るため、ＷＤＭ用光源の製造方法として極めて有効であ
る。この場合、図１８に示すように基板の一方向に対し
ては同一寸法の回折格子を配置している。
量を大幅に拡大できる手段として異なる波長の光信号を
1本の光ファイバーで伝送する波長分割多重（ＷＤＭ）
光通信システムの研究開発が盛んに行なわれている。Ｗ
ＤＭシステムが主に導入される基幹幹線網では数ギガビ
ット毎秒以上の速度で変調された光信号を数１００ｋｍ
以上伝送させるため、光源にはスペクトル純度の高いＤ
ＦＢレーザが用いられ、また光信号の変調には変調動作
時に波長変動が発生しない外部変調法式が採用されてい
る。外部変調に用いる変調器は半導体ＥＡ変調器や、リ
チウムナイオベイト（ＬＮ）変調器が用いられる。特に
ＥＡ変調器は光源であるＤＦＢレーザとモノリシックに
集積化することが可能なため、小型化、低消費電力化に
有効であり、高密度ＷＤＭシステムのキーデバイスとな
っている。ＷＤＭシステムの根幹は、異なった波長の光
信号を1本の光ファイバーで伝送することであるため、
当然のことながら、様々な発振波長のＤＦＢレーザが光
源として、またそれぞれの波長に対応した光変調器が必
要となる。一般的なＤＦＢレーザＥＡ変調器の製造方法
では、1つの半導体基板からは単一の発振波長や単一動
作波長の素子しか得られない。そこで、ＷＤＭ対応可能
な光半導体素子の製造方法として、半導体基板上へ異な
る動作波長（動作エネルギー）を有する光半導体装置を
一括形成する手法が、Ｋ．クド（K. Kudo）らによっ
て、アイ・イー・イー・イー、フォトニクス・テクノロ
ジー・レターズ誌（IEEE Photonics Technology Letter
s）1998年7月号の929頁から931頁に開示されている例が
ある。この従来例では1枚の半導体基板から４０種類の
波長のＥＡ変調器集積型ＤＦＢレーザを得ることができ
るため、ＷＤＭ用光源の製造方法として極めて有効であ
る。この場合、図１８に示すように基板の一方向に対し
ては同一寸法の回折格子を配置している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１８
に示すように、基板の一方向に対しては同ピッチの回折
格子を配置している。つまり図１９（ａ）に示すように
異なる発振波長を持つ素子が基板のある方向に対し１次
関数的（直線状）に配置されているため、円形基板上に
作成した場合、基板の中央部と端部とでは素子数が異な
り、図１９（ｂ）に示すように、１枚の基板から得られ
る素子数量は発振波長によって大きく変化してしまい、
各波長ともに均一の素子数量が求められるＷDM用光源の
製造方法としては問題があった。
に示すように、基板の一方向に対しては同ピッチの回折
格子を配置している。つまり図１９（ａ）に示すように
異なる発振波長を持つ素子が基板のある方向に対し１次
関数的（直線状）に配置されているため、円形基板上に
作成した場合、基板の中央部と端部とでは素子数が異な
り、図１９（ｂ）に示すように、１枚の基板から得られ
る素子数量は発振波長によって大きく変化してしまい、
各波長ともに均一の素子数量が求められるＷDM用光源の
製造方法としては問題があった。
【０００４】したがって、本発明の目的は、2インチＩ
ｎＰ基板等の円形半導体基板上へ発振波長の異なるＤＦ
Ｂ−ＬＤや、吸収層バンドギャップ波長の異なるＥＡ変
調器、あるいは両者をモノリシックに集積した素子等を
一括形成する光半導体装置の製造方法において、1枚の
基板から得られる各動作波長（発振波長や吸収波長）当
たりの素子数を一定にすることである。特に一般的に用
いられる円形基板から最も効率よく、各動作波長当たり
の素子数を一定になる製造方法を提供することである。
ｎＰ基板等の円形半導体基板上へ発振波長の異なるＤＦ
Ｂ−ＬＤや、吸収層バンドギャップ波長の異なるＥＡ変
調器、あるいは両者をモノリシックに集積した素子等を
一括形成する光半導体装置の製造方法において、1枚の
基板から得られる各動作波長（発振波長や吸収波長）当
たりの素子数を一定にすることである。特に一般的に用
いられる円形基板から最も効率よく、各動作波長当たり
の素子数を一定になる製造方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の光半導体装置の
製造方法は、円形半導体基板上へ動作波長（動作エネル
ギー）の異なる光半導体装置を一括して形成する光半導
体装置の製造方法において、1枚の基板から得られる各
動作波長当たりの素子数を一定にできる製造方法を提供
する。
製造方法は、円形半導体基板上へ動作波長（動作エネル
ギー）の異なる光半導体装置を一括して形成する光半導
体装置の製造方法において、1枚の基板から得られる各
動作波長当たりの素子数を一定にできる製造方法を提供
する。
【０００６】具体的には、 （１）円形半導体基板を用いた光半導体装置の製造方法
において、前記光半導体装置の動作バンドギャップエネ
ルギー（バンドギャップ波長）を基板中心部から基板外
周部に向け2次関数的に変化させる光半導体装置の製造
方法であることを特徴とする。 （２）円形半導体基板を用いた半導体レーザの製造方法
において、前記前記半導体レーザの発振波長を基板中心
部から基板外周部に向け2次関数的に変化させる半導体
レーザの製造方法であることを特徴とする。 （３）（２）に記載の半導体レーザが、分布帰還型半導
体レーザ（ＤＦＢ−ＬＤ：Distributed Feedback Laser
Diode）あるいは分布反射型半導体レーザ（ＤＢＲ−Ｌ
Ｄ：Distributed Bragg Reflector Laser Diode）であ
る半導体レーザの製造方法であることを特徴とする。 （４）（３）に記載の半導体レーザの製造方法におい
て、導波路内部もしくは導波路近傍に形成される回折格
子のピッチを基板中心部から基板外周部に向け2次関数
的に変化させ半導体レーザの製造方法であることを特徴
とする。 （５）（３）から（４）に記載の半導体レーザの製造方
法において、回折格子ピッチによって決定されるブラッ
グ波長（レーザ発振波長）のエネルギーをＥb、レーザ
活性層の利得ピーク波長のエネルギーをＥgとした時、
Ｅb−Ｅgが-５〜＋１５ｍｅＶの範囲内、望ましくは±
０〜＋１０ｍｅＶの範囲内で一定である半導体レーザの
製造方法であることを特徴とする。 （６）円形半導体基板を用いたＥＡ変調器の製造方法に
おいて、前記ＥＡ変調器の光吸収層のバンドギャップ波
長を基板中心部から基板外周部に向け2次関数的に変化
させるＥＡ変調器の製造方法であることを特徴とする。 （７）円形半導体基板を用いたＥＡ変調器とＤＦＢ−Ｌ
Ｄ、もしくはＥＡ変調器とＤＢＲ−ＬＤがモノリシック
に集積された半導体光集積装置の製造方法において、前
記ＤＦＢ−ＬＤあるいはＤＢＲ−ＬＤの発振波長と前記
ＥＡ変調器の光吸収層のバンドギャップ波長とを同時に
基板中心部から基板外周部に向け2次関数的に変化させ
る半導体光集積装置の製造方法であることを特徴とす
る。 （８）（７）に記載の半導体光集積素子の製造方法にお
いて、ＤＦＢ−ＬＤあるいはＤＢＲ−ＬＤの発振波長の
エネルギーをＥb、ＥＡ変調器の光吸収層のバンドギャ
ップエネルギーをＥmとしたとき、Ｅm−Ｅbが２０〜４
０ｍｅＶの範囲内、望ましくは２５〜３５ｍｅＶの範囲
内で一定である半導体光集積装置の製造方法であること
を特徴とする。 （９）円形半導体基板を用いた光半導体装置の製造方法
であって、前記光半導体装置を構成する半導体層をエピ
タキシャル成長する手段としてＭＯＶＰＥを用い、前記
半導体基板中心部から基板外周部に向けエピタキシャル
成長層のバンドギャップ波長（バンドギャップエネルギ
ー）が2次関数的に変化する様に前記半導体基板の温度
を基板面内で変化させる光半導体装置の製造方法である
ことを特徴とする。 （１０）円形半導体基板を用いた光半導体装置の製造方
法であって、前記光半導体装置を構成する半導体層をエ
ピタキシャル成長する手段として誘電体膜を成長阻止マ
スクとして用いる選択ＭＯＶＰＥ法を用い、前記半導体
基板中心部から基板外周部に向けエピタキシャル成長層
のバンドギャップ波長（バンドギャップエネルギー）が
2次関数的に変化する様に前記成長阻止マスクのマスク
幅を基板面内で変化させる光半導体装置の製造方法こと
を特徴とする。 （１１）円形半導体基板を用いた光半導体装置の製造方
法であって、前記光半導体装置を構成する半導体層をエ
ピタキシャル成長する手段として一対の誘電体膜を成長
阻止マスクとして用いる選択ＭＯＶＰＥ法を用い、前記
半導体基板中心部から基板外周部に向けエピタキシャル
成長層のバンドギャップ波長（バンドギャップエネルギ
ー）が2次関数的に変化する様に前記成長阻止マスクの
マスク開口幅を基板面内で変化させる光半導体装置の製
造方法であることを特徴とする。 （１２）上記（１）から（１１）に記載の光半導体装置
の製造方法における2次関数分布を複数段のステップで
近似する光半導体装置の製造方法であることを特徴とす
る。
において、前記光半導体装置の動作バンドギャップエネ
ルギー（バンドギャップ波長）を基板中心部から基板外
周部に向け2次関数的に変化させる光半導体装置の製造
方法であることを特徴とする。 （２）円形半導体基板を用いた半導体レーザの製造方法
において、前記前記半導体レーザの発振波長を基板中心
部から基板外周部に向け2次関数的に変化させる半導体
レーザの製造方法であることを特徴とする。 （３）（２）に記載の半導体レーザが、分布帰還型半導
体レーザ（ＤＦＢ−ＬＤ：Distributed Feedback Laser
Diode）あるいは分布反射型半導体レーザ（ＤＢＲ−Ｌ
Ｄ：Distributed Bragg Reflector Laser Diode）であ
る半導体レーザの製造方法であることを特徴とする。 （４）（３）に記載の半導体レーザの製造方法におい
て、導波路内部もしくは導波路近傍に形成される回折格
子のピッチを基板中心部から基板外周部に向け2次関数
的に変化させ半導体レーザの製造方法であることを特徴
とする。 （５）（３）から（４）に記載の半導体レーザの製造方
法において、回折格子ピッチによって決定されるブラッ
グ波長（レーザ発振波長）のエネルギーをＥb、レーザ
活性層の利得ピーク波長のエネルギーをＥgとした時、
Ｅb−Ｅgが-５〜＋１５ｍｅＶの範囲内、望ましくは±
０〜＋１０ｍｅＶの範囲内で一定である半導体レーザの
製造方法であることを特徴とする。 （６）円形半導体基板を用いたＥＡ変調器の製造方法に
おいて、前記ＥＡ変調器の光吸収層のバンドギャップ波
長を基板中心部から基板外周部に向け2次関数的に変化
させるＥＡ変調器の製造方法であることを特徴とする。 （７）円形半導体基板を用いたＥＡ変調器とＤＦＢ−Ｌ
Ｄ、もしくはＥＡ変調器とＤＢＲ−ＬＤがモノリシック
に集積された半導体光集積装置の製造方法において、前
記ＤＦＢ−ＬＤあるいはＤＢＲ−ＬＤの発振波長と前記
ＥＡ変調器の光吸収層のバンドギャップ波長とを同時に
基板中心部から基板外周部に向け2次関数的に変化させ
る半導体光集積装置の製造方法であることを特徴とす
る。 （８）（７）に記載の半導体光集積素子の製造方法にお
いて、ＤＦＢ−ＬＤあるいはＤＢＲ−ＬＤの発振波長の
エネルギーをＥb、ＥＡ変調器の光吸収層のバンドギャ
ップエネルギーをＥmとしたとき、Ｅm−Ｅbが２０〜４
０ｍｅＶの範囲内、望ましくは２５〜３５ｍｅＶの範囲
内で一定である半導体光集積装置の製造方法であること
を特徴とする。 （９）円形半導体基板を用いた光半導体装置の製造方法
であって、前記光半導体装置を構成する半導体層をエピ
タキシャル成長する手段としてＭＯＶＰＥを用い、前記
半導体基板中心部から基板外周部に向けエピタキシャル
成長層のバンドギャップ波長（バンドギャップエネルギ
ー）が2次関数的に変化する様に前記半導体基板の温度
を基板面内で変化させる光半導体装置の製造方法である
ことを特徴とする。 （１０）円形半導体基板を用いた光半導体装置の製造方
法であって、前記光半導体装置を構成する半導体層をエ
ピタキシャル成長する手段として誘電体膜を成長阻止マ
スクとして用いる選択ＭＯＶＰＥ法を用い、前記半導体
基板中心部から基板外周部に向けエピタキシャル成長層
のバンドギャップ波長（バンドギャップエネルギー）が
2次関数的に変化する様に前記成長阻止マスクのマスク
幅を基板面内で変化させる光半導体装置の製造方法こと
を特徴とする。 （１１）円形半導体基板を用いた光半導体装置の製造方
法であって、前記光半導体装置を構成する半導体層をエ
ピタキシャル成長する手段として一対の誘電体膜を成長
阻止マスクとして用いる選択ＭＯＶＰＥ法を用い、前記
半導体基板中心部から基板外周部に向けエピタキシャル
成長層のバンドギャップ波長（バンドギャップエネルギ
ー）が2次関数的に変化する様に前記成長阻止マスクの
マスク開口幅を基板面内で変化させる光半導体装置の製
造方法であることを特徴とする。 （１２）上記（１）から（１１）に記載の光半導体装置
の製造方法における2次関数分布を複数段のステップで
近似する光半導体装置の製造方法であることを特徴とす
る。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の光半導体装置の製造方法
について、図面を用いて説明する。図１、図２、図５、
図６、図７、図８は、本発明の原理を説明するための、
円形半導体基板面内での回折格子ピッチ、フォトルミ波
長、発振波長、マスク幅、マスク開口幅、基板温度の分
布を示している。また図１、図２には、発振波長当たり
の理論収量も同時に示している。基板は２インチ（直径
５０ｍｍ）基板（ウエハ）を想定し、基板中心から外周
方向の半径一軸表示となっている。つまり基板全体を考
えた場合、図１、図２、図５、図６、図７、図８の分布
が同心円状に分布している。図１、図２、図５、図６、
図７、図８にある、ウエハ中心からの距離に対する回折
格子ピッチ、フォトルミ波長、発振波長、マスク幅、マ
スク開口幅、基板温度の分布は、２次関数（放物線）に
設定している。このためＤＦＢレーザの発振波長に着目
すると、各波長当たりの理論収量は完全に一定値とな
る。この方法は、円形基板から最も効率よく各動作波長
当たりの素子数を一定になる製造方法である。
について、図面を用いて説明する。図１、図２、図５、
図６、図７、図８は、本発明の原理を説明するための、
円形半導体基板面内での回折格子ピッチ、フォトルミ波
長、発振波長、マスク幅、マスク開口幅、基板温度の分
布を示している。また図１、図２には、発振波長当たり
の理論収量も同時に示している。基板は２インチ（直径
５０ｍｍ）基板（ウエハ）を想定し、基板中心から外周
方向の半径一軸表示となっている。つまり基板全体を考
えた場合、図１、図２、図５、図６、図７、図８の分布
が同心円状に分布している。図１、図２、図５、図６、
図７、図８にある、ウエハ中心からの距離に対する回折
格子ピッチ、フォトルミ波長、発振波長、マスク幅、マ
スク開口幅、基板温度の分布は、２次関数（放物線）に
設定している。このためＤＦＢレーザの発振波長に着目
すると、各波長当たりの理論収量は完全に一定値とな
る。この方法は、円形基板から最も効率よく各動作波長
当たりの素子数を一定になる製造方法である。
【０００８】次に、本発明の実施の形態について図面を
参照して詳細に説明する。
参照して詳細に説明する。
【０００９】図１、図２を参照すると、本発明の実施の
形態は、円形半導体基板を用いた光半導体装置の製造方
法において、光半導体装置の動作バンドギャップエネル
ギー（バンドギャップ波長）を基板中心部から基板外周
部に向け2次関数（放物線）的に変化させることによ
り、各動作波長当たりの素子収量を等しくする。図１、
図２に示すような面内分布を実現する手段であるが、ま
ずＤＦＢレーザの発振波長を決める回折格子のピッチ
は、電子ビーム（ＥＢ）露光法を用いることによって精
密に制御することが可能である。つぎに、フォトルミ波
長（バンドギャップ波長）分布の制御方法について説明
する。ＤＦＢレーザの活性層や光変調器の吸収層を選択
ＭＯＶＰＥ法によって形成する場合、選択成長層を成長
阻止マスク幅によって、膜厚や組成を制御できることが
知られている。そこで、成長阻止マスク幅を図５に示す
ように基板中心部から外周部へ向けて変化させてやるこ
とにより、選択成長層のフォトルミ波長分布を制御でき
る。また、同様に選択ＭＯＶＰＥ法によって結晶成長す
る場合、マスク開口幅によっても膜厚を制御することが
可能であるため、図７に示すように、成長阻止マスクの
開口幅を基板中心部から外周部へ向けて変化させて、選
択成長層のフォトルミ波長分布を制御こともできる。さ
らに、ＭＯＶＰＥによってＩｎＧａＡｓＰ層を成長する
場合、成長温度によってＶ族組成の砒素と燐の含有率が
変化する。これは、Ｖ族原料であるアルシンとホスフィ
ンには大きな熱分解効率の差があるため成長温度が高く
なると分解効率の低いホスフィンの分解が進むため、成
長層が燐リッチ化（短波組成化）するためである。した
がって図８のように、基板面内で温度分布を持たせるこ
とによっても成長層のフォトルミ波長を制御可能であ
る。
形態は、円形半導体基板を用いた光半導体装置の製造方
法において、光半導体装置の動作バンドギャップエネル
ギー（バンドギャップ波長）を基板中心部から基板外周
部に向け2次関数（放物線）的に変化させることによ
り、各動作波長当たりの素子収量を等しくする。図１、
図２に示すような面内分布を実現する手段であるが、ま
ずＤＦＢレーザの発振波長を決める回折格子のピッチ
は、電子ビーム（ＥＢ）露光法を用いることによって精
密に制御することが可能である。つぎに、フォトルミ波
長（バンドギャップ波長）分布の制御方法について説明
する。ＤＦＢレーザの活性層や光変調器の吸収層を選択
ＭＯＶＰＥ法によって形成する場合、選択成長層を成長
阻止マスク幅によって、膜厚や組成を制御できることが
知られている。そこで、成長阻止マスク幅を図５に示す
ように基板中心部から外周部へ向けて変化させてやるこ
とにより、選択成長層のフォトルミ波長分布を制御でき
る。また、同様に選択ＭＯＶＰＥ法によって結晶成長す
る場合、マスク開口幅によっても膜厚を制御することが
可能であるため、図７に示すように、成長阻止マスクの
開口幅を基板中心部から外周部へ向けて変化させて、選
択成長層のフォトルミ波長分布を制御こともできる。さ
らに、ＭＯＶＰＥによってＩｎＧａＡｓＰ層を成長する
場合、成長温度によってＶ族組成の砒素と燐の含有率が
変化する。これは、Ｖ族原料であるアルシンとホスフィ
ンには大きな熱分解効率の差があるため成長温度が高く
なると分解効率の低いホスフィンの分解が進むため、成
長層が燐リッチ化（短波組成化）するためである。した
がって図８のように、基板面内で温度分布を持たせるこ
とによっても成長層のフォトルミ波長を制御可能であ
る。
【００１０】ＤＦＢレーザの発振波長λDFBは、活性層
の利得ピーク波長（フォトルミ波長（λPL）に相当）で
はなく、回折格子のピッチをΛ、導波路の等価屈折率を
Ｎeffとすると、λDFB＝２・Λ・Ｎeffで決定されるた
め、利得ピーク波長と、λDFBとの差ががある範囲内に
入っていないと良好なレーザ発振特性が得られない。図
３に両者の差とレーザ発しきい値との関係を調べた結果
を示している。図３の横軸は発振波長（λDFB）と利得
ピーク波長（λPL）との差をエネルギー換算した値を示
している。つまり、発振波長エネルギーをＥ(DFB)、利
得ピークエネルギーをＥ(利得ピーク)とすると、 Ｅ(DFB)＝c・h/(e・λDFB) ［eV］ Ｅ(利得ピーク) ＝c・h/(e・λPL) [eV] Cは光速、ｈはプランク定数、eは素電荷である。
の利得ピーク波長（フォトルミ波長（λPL）に相当）で
はなく、回折格子のピッチをΛ、導波路の等価屈折率を
Ｎeffとすると、λDFB＝２・Λ・Ｎeffで決定されるた
め、利得ピーク波長と、λDFBとの差ががある範囲内に
入っていないと良好なレーザ発振特性が得られない。図
３に両者の差とレーザ発しきい値との関係を調べた結果
を示している。図３の横軸は発振波長（λDFB）と利得
ピーク波長（λPL）との差をエネルギー換算した値を示
している。つまり、発振波長エネルギーをＥ(DFB)、利
得ピークエネルギーをＥ(利得ピーク)とすると、 Ｅ(DFB)＝c・h/(e・λDFB) ［eV］ Ｅ(利得ピーク) ＝c・h/(e・λPL) [eV] Cは光速、ｈはプランク定数、eは素電荷である。
【００１１】図３の結果から、デチューニングエネルギ
ー（１）：ΔＥ1＝Ｅ(DFB)−Ｅ(利得ピーク)は、-5〜+1
5meV、望ましくは0〜+10meVの間にあることが低しきい
値動作のために必要であることが分かった。したがっ
て、本発明においても、基板面内の発振波長分布とフォ
トルミ波長分布は、上記の条件を満足するよう制御する
必要がある。
ー（１）：ΔＥ1＝Ｅ(DFB)−Ｅ(利得ピーク)は、-5〜+1
5meV、望ましくは0〜+10meVの間にあることが低しきい
値動作のために必要であることが分かった。したがっ
て、本発明においても、基板面内の発振波長分布とフォ
トルミ波長分布は、上記の条件を満足するよう制御する
必要がある。
【００１２】次に、ＥＡ変調器とＤＦＢレーザを集積す
る場合の条件について示す。ＥＡ変調器集積型ＤＦＢレ
ーザにおいても、当然ＤＦＢレーザ部分は、図３を用い
て説明したＥ(DFB)とＥ(利得ピーク)との関係を維持す
る必要がある。これに加え、ＥＡ変調器の吸収層のバン
ドギャップエネルギーＥ(mod)とＥ(DFB)との関係につい
ても、ある範囲内で制御しなければならない。これにつ
いて、図４を用いて説明する。図４には、デチューニン
グエネルギー（２）：ΔＥ2＝Ｅ(mod)−Ｅ(DFB)と、レ
ーザに100mA電流注入時の光出力および、変調器に２Vの
逆バイアス印可時の消光比（ON/OFF比）との関係を示し
ている。ΔＥ2が小さくなると、ＥＡ変調器での吸収損
失が増大するため光出力が著しく低下してしまう。逆に
ΔＥ2が大きくなると、変調器に逆バイアスを印可して
も吸収端が発振波長に十分届かなくなるため消光比が劣
化してしまう。図４の結果から、光出力と消光比を両立
するためには、ΔＥ2は20〜40meV、望ましくは25〜35me
Vの範囲内である必要がある事が分かった。したがっ
て、本発明においても、基板面内のＤＦＢレーザ発振波
長分布とＥＡ変調器のフォトルミ波長分布は、上記の条
件を満足するよう制御する必要がある。
る場合の条件について示す。ＥＡ変調器集積型ＤＦＢレ
ーザにおいても、当然ＤＦＢレーザ部分は、図３を用い
て説明したＥ(DFB)とＥ(利得ピーク)との関係を維持す
る必要がある。これに加え、ＥＡ変調器の吸収層のバン
ドギャップエネルギーＥ(mod)とＥ(DFB)との関係につい
ても、ある範囲内で制御しなければならない。これにつ
いて、図４を用いて説明する。図４には、デチューニン
グエネルギー（２）：ΔＥ2＝Ｅ(mod)−Ｅ(DFB)と、レ
ーザに100mA電流注入時の光出力および、変調器に２Vの
逆バイアス印可時の消光比（ON/OFF比）との関係を示し
ている。ΔＥ2が小さくなると、ＥＡ変調器での吸収損
失が増大するため光出力が著しく低下してしまう。逆に
ΔＥ2が大きくなると、変調器に逆バイアスを印可して
も吸収端が発振波長に十分届かなくなるため消光比が劣
化してしまう。図４の結果から、光出力と消光比を両立
するためには、ΔＥ2は20〜40meV、望ましくは25〜35me
Vの範囲内である必要がある事が分かった。したがっ
て、本発明においても、基板面内のＤＦＢレーザ発振波
長分布とＥＡ変調器のフォトルミ波長分布は、上記の条
件を満足するよう制御する必要がある。
【００１３】図９に示すように、２インチ（１００）n-
InP基板１０１上へ電子ビーム（ＥＢ）露光法と化学エ
ッチングによって、幅１０μｍ、間隔３００μｍで回折
格子１００を形成する。このとき、回折格子１００のピ
ッチを、図１（ａ）に示すように、基板中心部から外周
部へ向けて２次関数的に240.4nmから243.3nmまで変化さ
せた。次に常圧熱ＣＶＤ（chemical vapor depositio
n）により、ＳｉＯ2膜１０２を１００ｎｍの厚さに堆積
させる。その後、フォトリソグラフィー技術と化学エッ
チングにより図１０の様に、回折格子１００上［０１
１］方向へ、間隔１．５ミクロンでマスク幅Ｗｍの一対
のパターンを形成する。マスク幅Ｗｍは、図５（ａ）に
示すように、基板中心部から外周部へ向けて２次関数的
に１６μｍから１８．５μｍまで変化させた。このパタ
ーニング基板上へ、成長温度６２５℃、成長圧力１００
ｈＰａの減圧ＭＯＶＰＥ法により、図１１（ａ）に断面
構造を示しているようなＩｎＧａＡｓＰ歪ＭＱＷ構造の
選択成長を行なった。具体的な層構造は以下の通りであ
る。ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ（バンドギャップ波長（以下λ
g）=1.13μm、70nm厚）、ｎ−ＩｎＰスペーサ層（40nm
厚）、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ（λg=1.20μm、60nm厚）、
0.7％圧縮歪ＩｎＧａＡｓＰウエル（8nm厚）とＩｎＧａ
ＡｓＰ（λg=1.20μm、10nm厚）バリアとが8周期繰り返
された多重量子井戸（ＭＱＷ）、ｐ−ＩｎＰ層（100nm
厚）。この歪ＭＱＷ選択成長層を顕微フォトルミネセン
ス装置によってフォトルミ波長の面内分布を測定したと
ころ、図１（ａ）にあるように、基板中心部で1.538μ
ｍであり、外周部に向けて2次関数状に長波化し、最外
周部（基板中心からの距離=25mm）では1.555μmであっ
た。その後、歪みＭＱＷ構造の上面にのみ図１１（ｂ）
のようにＳｉＯ２マスク１０４を形成し、これを選択成
長マスクとして図１１（ｃ）のように電流ブロック層１
０５、１０６、１０７による埋め込み選択成長を行う。
なおｐ−ＩｎＰ層１０７は、再成長界面にｐｎ接合がで
きるのを防止するために設けている層であるが、本発明
の構成において必ずしも必要なものではない。最後にＳ
ｉＯ2マスクを除 去し、ｐ−ＩｎＰクラッド層１０８、
ｐ＋−ＩｎＧａＡｓ１０９キャップ層の成長を行い（図
１１（ｄ））、電極形成工程を経た後、図１１（ｅ）の
ような半導体レーザとした。この素子を４５０μｍ長に
切り出し、前端面に反射率０．１％、高端面には反射率
９０％の反射膜をコーティングし、素子特性の評価を行
った。
InP基板１０１上へ電子ビーム（ＥＢ）露光法と化学エ
ッチングによって、幅１０μｍ、間隔３００μｍで回折
格子１００を形成する。このとき、回折格子１００のピ
ッチを、図１（ａ）に示すように、基板中心部から外周
部へ向けて２次関数的に240.4nmから243.3nmまで変化さ
せた。次に常圧熱ＣＶＤ（chemical vapor depositio
n）により、ＳｉＯ2膜１０２を１００ｎｍの厚さに堆積
させる。その後、フォトリソグラフィー技術と化学エッ
チングにより図１０の様に、回折格子１００上［０１
１］方向へ、間隔１．５ミクロンでマスク幅Ｗｍの一対
のパターンを形成する。マスク幅Ｗｍは、図５（ａ）に
示すように、基板中心部から外周部へ向けて２次関数的
に１６μｍから１８．５μｍまで変化させた。このパタ
ーニング基板上へ、成長温度６２５℃、成長圧力１００
ｈＰａの減圧ＭＯＶＰＥ法により、図１１（ａ）に断面
構造を示しているようなＩｎＧａＡｓＰ歪ＭＱＷ構造の
選択成長を行なった。具体的な層構造は以下の通りであ
る。ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ（バンドギャップ波長（以下λ
g）=1.13μm、70nm厚）、ｎ−ＩｎＰスペーサ層（40nm
厚）、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ（λg=1.20μm、60nm厚）、
0.7％圧縮歪ＩｎＧａＡｓＰウエル（8nm厚）とＩｎＧａ
ＡｓＰ（λg=1.20μm、10nm厚）バリアとが8周期繰り返
された多重量子井戸（ＭＱＷ）、ｐ−ＩｎＰ層（100nm
厚）。この歪ＭＱＷ選択成長層を顕微フォトルミネセン
ス装置によってフォトルミ波長の面内分布を測定したと
ころ、図１（ａ）にあるように、基板中心部で1.538μ
ｍであり、外周部に向けて2次関数状に長波化し、最外
周部（基板中心からの距離=25mm）では1.555μmであっ
た。その後、歪みＭＱＷ構造の上面にのみ図１１（ｂ）
のようにＳｉＯ２マスク１０４を形成し、これを選択成
長マスクとして図１１（ｃ）のように電流ブロック層１
０５、１０６、１０７による埋め込み選択成長を行う。
なおｐ−ＩｎＰ層１０７は、再成長界面にｐｎ接合がで
きるのを防止するために設けている層であるが、本発明
の構成において必ずしも必要なものではない。最後にＳ
ｉＯ2マスクを除 去し、ｐ−ＩｎＰクラッド層１０８、
ｐ＋−ＩｎＧａＡｓ１０９キャップ層の成長を行い（図
１１（ｄ））、電極形成工程を経た後、図１１（ｅ）の
ような半導体レーザとした。この素子を４５０μｍ長に
切り出し、前端面に反射率０．１％、高端面には反射率
９０％の反射膜をコーティングし、素子特性の評価を行
った。
【００１４】その結果、ＤＦＢレーザ発振波長は、図１
（ａ）の様に、基板中心部で1.543μｍであり、外周部
に向けて2次関数状に長波化し、最外周部（基板中心か
らの距離=25mm）では1.560μmであった。また発振波長
1.543μｍから1.560μｍの17nm（0.017μm）幅を1nm間
隔で集計した、発振波長当たりの素子数は図１（ｂ）の
ように、855個で一定であった。また、基板全面におい
て、ΔＥ1が0〜+10meVの間に制御されているため、レー
ザ発振閾値電流の平均値が5.25ｍＡ（標準偏差±0.2２
ｍＡ）、スロープ効率の平均値0.32W/A（標準偏差±0.0
15W/A）と低しきい値、高効率を均一性良く実現でき
た。
（ａ）の様に、基板中心部で1.543μｍであり、外周部
に向けて2次関数状に長波化し、最外周部（基板中心か
らの距離=25mm）では1.560μmであった。また発振波長
1.543μｍから1.560μｍの17nm（0.017μm）幅を1nm間
隔で集計した、発振波長当たりの素子数は図１（ｂ）の
ように、855個で一定であった。また、基板全面におい
て、ΔＥ1が0〜+10meVの間に制御されているため、レー
ザ発振閾値電流の平均値が5.25ｍＡ（標準偏差±0.2２
ｍＡ）、スロープ効率の平均値0.32W/A（標準偏差±0.0
15W/A）と低しきい値、高効率を均一性良く実現でき
た。
【００１５】本発明の第2の実施の形態として、選択成
長マスク開口幅を制御することにより、異波長ＤＦＢレ
ーザを一括形成した例を示す。図９に示すように、２イ
ンチ（１００）n-InP基板１０１上へ電子ビーム（Ｅ
Ｂ）露光法と化学エッチングによって、幅１０μｍ、間
隔３００μｍで回折格子１００を形成する。このとき、
回折格子１００のピッチを、図１（ａ）に示すように、
基板中心部から外周部へ向けて２次関数的に240.4nmか
ら243.3nmまで変化させた。次に常圧熱ＣＶＤ（chemica
l vapor deposition）により、ＳｉＯ2膜１０２を１０
０ｎｍの厚さに堆積させる。その後、フォトリソグラフ
ィー技術と化学エッチングにより図１０の様に、回折格
子１００上［０１１］方向へ、マスク開口幅Ｗｏでマス
ク幅１６μｍの一対のパターンを形成する。マスク開口
幅Ｗｏは、図７に示すように、基板中心部から外周部へ
向けて２次関数的に2.3μｍから0.8μｍまで変化させ
た。このパターニング基板上へ、成長温度６２５℃、成
長圧力１００ｈＰａの減圧ＭＯＶＰＥ法により、図１１
（ａ）に断面構造を示しているようなＩｎＧａＡｓＰ歪
ＭＱＷ構造の選択成長を行なった。具体的な層構造は以
下の通りである。ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ（バンドギャップ
波長（以下λg）=1.13μm、70nm厚）、ｎ−ＩｎＰスペ
ーサ層（40nm厚）、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ（λg=1.20μ
m、60nm厚）、0.7％圧縮歪ＩｎＧａＡｓＰウエル（8nm
厚）とＩｎＧａＡｓＰ（λg=1.20μm、10nm厚）バリア
とが8周期繰り返された多重量子井戸（ＭＱＷ）、ｐ−
ＩｎＰ層（100nm厚）。この歪ＭＱＷ選択成長層を顕微
フォトルミネセンス装置によってフォトルミ波長の面内
分布を測定したところ、図７にあるように、基板中心部
で1.538μｍであり、外周部に向けて2次関数状に長波化
し、最外周部（基板中心からの距離=25mm）では1.555μ
mであった。その後、歪みＭＱＷ構造の上面にのみ図１
１（ｂ）のようにＳｉＯ２マスク１０４を形成し、これ
を選択成長マスクとして図１１（ｃ）のように電流ブロ
ック層１０５、１０６、１０７による埋め込み選択成長
を行う。なおｐ−ＩｎＰ層１０７は、再成長界面にｐｎ
接合ができるのを防止するために設けている層である
が、本発明の構成において必ずしも必要なものではな
い。最後にＳｉＯ2マスクを除去し、ｐ−ＩｎＰクラッ
ド層１０８、ｐ＋−Ｉ ｎＧａＡｓ１０９キャップ層の
成長を行い（図１１（ｄ））、電極形成工程を経た後、
図１１（ｅ）のような半導体レーザとした。この素子を
４５０μｍ長に切り出し、前端面に反射率０．１％、高
端面には反射率９０％の反射膜をコーティングし、素子
特性の評価を行った。
長マスク開口幅を制御することにより、異波長ＤＦＢレ
ーザを一括形成した例を示す。図９に示すように、２イ
ンチ（１００）n-InP基板１０１上へ電子ビーム（Ｅ
Ｂ）露光法と化学エッチングによって、幅１０μｍ、間
隔３００μｍで回折格子１００を形成する。このとき、
回折格子１００のピッチを、図１（ａ）に示すように、
基板中心部から外周部へ向けて２次関数的に240.4nmか
ら243.3nmまで変化させた。次に常圧熱ＣＶＤ（chemica
l vapor deposition）により、ＳｉＯ2膜１０２を１０
０ｎｍの厚さに堆積させる。その後、フォトリソグラフ
ィー技術と化学エッチングにより図１０の様に、回折格
子１００上［０１１］方向へ、マスク開口幅Ｗｏでマス
ク幅１６μｍの一対のパターンを形成する。マスク開口
幅Ｗｏは、図７に示すように、基板中心部から外周部へ
向けて２次関数的に2.3μｍから0.8μｍまで変化させ
た。このパターニング基板上へ、成長温度６２５℃、成
長圧力１００ｈＰａの減圧ＭＯＶＰＥ法により、図１１
（ａ）に断面構造を示しているようなＩｎＧａＡｓＰ歪
ＭＱＷ構造の選択成長を行なった。具体的な層構造は以
下の通りである。ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ（バンドギャップ
波長（以下λg）=1.13μm、70nm厚）、ｎ−ＩｎＰスペ
ーサ層（40nm厚）、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ（λg=1.20μ
m、60nm厚）、0.7％圧縮歪ＩｎＧａＡｓＰウエル（8nm
厚）とＩｎＧａＡｓＰ（λg=1.20μm、10nm厚）バリア
とが8周期繰り返された多重量子井戸（ＭＱＷ）、ｐ−
ＩｎＰ層（100nm厚）。この歪ＭＱＷ選択成長層を顕微
フォトルミネセンス装置によってフォトルミ波長の面内
分布を測定したところ、図７にあるように、基板中心部
で1.538μｍであり、外周部に向けて2次関数状に長波化
し、最外周部（基板中心からの距離=25mm）では1.555μ
mであった。その後、歪みＭＱＷ構造の上面にのみ図１
１（ｂ）のようにＳｉＯ２マスク１０４を形成し、これ
を選択成長マスクとして図１１（ｃ）のように電流ブロ
ック層１０５、１０６、１０７による埋め込み選択成長
を行う。なおｐ−ＩｎＰ層１０７は、再成長界面にｐｎ
接合ができるのを防止するために設けている層である
が、本発明の構成において必ずしも必要なものではな
い。最後にＳｉＯ2マスクを除去し、ｐ−ＩｎＰクラッ
ド層１０８、ｐ＋−Ｉ ｎＧａＡｓ１０９キャップ層の
成長を行い（図１１（ｄ））、電極形成工程を経た後、
図１１（ｅ）のような半導体レーザとした。この素子を
４５０μｍ長に切り出し、前端面に反射率０．１％、高
端面には反射率９０％の反射膜をコーティングし、素子
特性の評価を行った。
【００１６】その結果、ＤＦＢレーザ発振波長は、図１
（ａ）の様に、基板中心部で1.543μｍであり、外周部
に向けて2次関数状に長波化し、最外周部（基板中心か
らの距離=25mm）では1.560μmであった。また発振波長
1.543μｍから1.560μｍの17nm（0.017μm）幅を1nm間
隔で集計した、発振波長当たりの素子数は図１（ｂ）の
ように、855個で一定であった。また、基板全面におい
て、ΔＥ1が0〜+10meVの間に制御されているため、レー
ザ発振閾値電流の平均値が5.25ｍＡ（標準偏差±1.15ｍ
Ａ）、スロープ効率の平均値0.31W/A（標準偏差±0.025
W/A）と低しきい値、高効率を均一性良く実現できた。
第1の実施の形態と比較して若干しきい値、効率のばら
つきが大きいのは、活性層幅が面内で変化しているため
である。
（ａ）の様に、基板中心部で1.543μｍであり、外周部
に向けて2次関数状に長波化し、最外周部（基板中心か
らの距離=25mm）では1.560μmであった。また発振波長
1.543μｍから1.560μｍの17nm（0.017μm）幅を1nm間
隔で集計した、発振波長当たりの素子数は図１（ｂ）の
ように、855個で一定であった。また、基板全面におい
て、ΔＥ1が0〜+10meVの間に制御されているため、レー
ザ発振閾値電流の平均値が5.25ｍＡ（標準偏差±1.15ｍ
Ａ）、スロープ効率の平均値0.31W/A（標準偏差±0.025
W/A）と低しきい値、高効率を均一性良く実現できた。
第1の実施の形態と比較して若干しきい値、効率のばら
つきが大きいのは、活性層幅が面内で変化しているため
である。
【００１７】第３の実施の形態として、基板面内温度を
制御することにより、異波長ＤＦＢレーザを一括形成し
た例を示す。図９に示すように、２インチ（１００）n-
InP基板１０１上へ電子ビーム（ＥＢ）露光法と化学エ
ッチングによって、幅１０μｍ、間隔３００μｍで回折
格子１００を形成する。このとき、回折格子１００のピ
ッチを、図１（ａ）に示すように、基板中心部から外周
部へ向けて２次関数的に243.3nm から240.4nmまで変化
させた。次に常圧熱ＣＶＤ（chemical vapor depositio
n）により、ＳｉＯ2膜１０２を１００ｎｍの厚さに堆積
させる。その後、フォトリソグラフィー技術と化学エッ
チングにより図１０の様に、回折格子１００上［０１
１］方向へ、マスク開口幅1.5μｍ、マスク幅１６μｍ
の一対のパ ターンを形成する。このパターニング基板
上へ、成長温度Ｔg、成長圧力１００ ｈＰａの減圧ＭＯ
ＶＰＥ法により、図１１（ａ）に断面構造を示している
ようなＩｎＧａＡｓＰ歪ＭＱＷ構造の選択成長を行なっ
た。成長温度Ｔgは図８に示し ているように、基板中心
部から基板外周部に向けて621℃から628℃まで変化する
様設定した。選択成長を行った具体的な層構造は以下の
通りである。ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ（バンドギャップ波長
（以下λg）=1.13μm、70nm厚）、ｎ−ＩｎＰスペーサ
層（40nm厚）、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ（λg=1.20μm、60n
m厚）、0.7％圧縮歪ＩｎＧａＡｓＰウエル（8nm厚）と
ＩｎＧａＡｓＰ（λg=1.20μm、10nm厚）バリアとが8周
期繰り返された多重量子井戸（ＭＱＷ）、ｐ−ＩｎＰ層
（100nm厚）。この歪ＭＱＷ選択成長層を顕微フォトル
ミネセンス装置によってフォトルミ波長の面内分布を測
定したところ、図８にあるように、基板中心部で1.555
μｍで あり、外周部に向けて2次関数状に短波化し、最
外周部（基板中心からの距離=2 5mm）では1.538μmであ
った。その後、歪みＭＱＷ構造の上面にのみ図１１
（ｂ）のようにＳｉＯ２マスク１０４を形成し、これを
選択成長マスクとして図１１（ｃ）のように電流ブロッ
ク層１０５、１０６、１０７による埋め込み選択成長を
行う。なおｐ−ＩｎＰ層１０７は、再成長界面にｐｎ接
合ができるのを防止するために設けている層であるが、
本発明の構成において必ずしも必要なものではない。最
後にＳｉＯ2マスクを除去し、ｐ−ＩｎＰクラッド層１
０８、ｐ＋−Ｉｎ ＧａＡｓ１０９キャップ層の成長を
行い（図１１（ｄ））、電極形成工程を経た後、図１１
（ｅ）のような半導体レーザとした。この素子を４５０
μｍ長に切り出し、前端面に反射率０．１％、高端面に
は反射率９０％の反射膜をコーティングし、素子特性の
評価を行った。
制御することにより、異波長ＤＦＢレーザを一括形成し
た例を示す。図９に示すように、２インチ（１００）n-
InP基板１０１上へ電子ビーム（ＥＢ）露光法と化学エ
ッチングによって、幅１０μｍ、間隔３００μｍで回折
格子１００を形成する。このとき、回折格子１００のピ
ッチを、図１（ａ）に示すように、基板中心部から外周
部へ向けて２次関数的に243.3nm から240.4nmまで変化
させた。次に常圧熱ＣＶＤ（chemical vapor depositio
n）により、ＳｉＯ2膜１０２を１００ｎｍの厚さに堆積
させる。その後、フォトリソグラフィー技術と化学エッ
チングにより図１０の様に、回折格子１００上［０１
１］方向へ、マスク開口幅1.5μｍ、マスク幅１６μｍ
の一対のパ ターンを形成する。このパターニング基板
上へ、成長温度Ｔg、成長圧力１００ ｈＰａの減圧ＭＯ
ＶＰＥ法により、図１１（ａ）に断面構造を示している
ようなＩｎＧａＡｓＰ歪ＭＱＷ構造の選択成長を行なっ
た。成長温度Ｔgは図８に示し ているように、基板中心
部から基板外周部に向けて621℃から628℃まで変化する
様設定した。選択成長を行った具体的な層構造は以下の
通りである。ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ（バンドギャップ波長
（以下λg）=1.13μm、70nm厚）、ｎ−ＩｎＰスペーサ
層（40nm厚）、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ（λg=1.20μm、60n
m厚）、0.7％圧縮歪ＩｎＧａＡｓＰウエル（8nm厚）と
ＩｎＧａＡｓＰ（λg=1.20μm、10nm厚）バリアとが8周
期繰り返された多重量子井戸（ＭＱＷ）、ｐ−ＩｎＰ層
（100nm厚）。この歪ＭＱＷ選択成長層を顕微フォトル
ミネセンス装置によってフォトルミ波長の面内分布を測
定したところ、図８にあるように、基板中心部で1.555
μｍで あり、外周部に向けて2次関数状に短波化し、最
外周部（基板中心からの距離=2 5mm）では1.538μmであ
った。その後、歪みＭＱＷ構造の上面にのみ図１１
（ｂ）のようにＳｉＯ２マスク１０４を形成し、これを
選択成長マスクとして図１１（ｃ）のように電流ブロッ
ク層１０５、１０６、１０７による埋め込み選択成長を
行う。なおｐ−ＩｎＰ層１０７は、再成長界面にｐｎ接
合ができるのを防止するために設けている層であるが、
本発明の構成において必ずしも必要なものではない。最
後にＳｉＯ2マスクを除去し、ｐ−ＩｎＰクラッド層１
０８、ｐ＋−Ｉｎ ＧａＡｓ１０９キャップ層の成長を
行い（図１１（ｄ））、電極形成工程を経た後、図１１
（ｅ）のような半導体レーザとした。この素子を４５０
μｍ長に切り出し、前端面に反射率０．１％、高端面に
は反射率９０％の反射膜をコーティングし、素子特性の
評価を行った。
【００１８】その結果、ＤＦＢレーザ発振波長は、基板
中心部で1.560μｍであり、外周部に向けて2次関数状に
短波化し、最外周部（基板中心からの距離=25mm）では
1.543μmであった。また発振波長1.543μｍから1.560μ
ｍの17nm（0.017μm）幅を1nm間隔で集計した、発振波
長当たりの素子数は図１（ｂ）のように、855個で一定
であった。また、基板全面において、ΔＥ1が0〜+10meV
の間に制御されているため、レーザ発振閾値電流の平均
値が5.11ｍＡ（標準偏差±0.75ｍＡ）、スロープ効率の
平均値0.33W/A（標準偏差±0.008W/A）と低しきい値、
高効率を均一性良く実現できた。第1の実施の形態と比
較してしきい値、効率のばらつきが小さいのは、活性層
幅、活性層厚さが面内でほとんど変化していないためで
ある。
中心部で1.560μｍであり、外周部に向けて2次関数状に
短波化し、最外周部（基板中心からの距離=25mm）では
1.543μmであった。また発振波長1.543μｍから1.560μ
ｍの17nm（0.017μm）幅を1nm間隔で集計した、発振波
長当たりの素子数は図１（ｂ）のように、855個で一定
であった。また、基板全面において、ΔＥ1が0〜+10meV
の間に制御されているため、レーザ発振閾値電流の平均
値が5.11ｍＡ（標準偏差±0.75ｍＡ）、スロープ効率の
平均値0.33W/A（標準偏差±0.008W/A）と低しきい値、
高効率を均一性良く実現できた。第1の実施の形態と比
較してしきい値、効率のばらつきが小さいのは、活性層
幅、活性層厚さが面内でほとんど変化していないためで
ある。
【００１９】第４の実施の形態として、異波長ＥＡ変調
器に適用した例を示す。図１２の様に、（１００）2イ
ンチｎ−ＩｎＰ基板２０１上［０１１］方向へ、マスク
開口幅1.5μｍ、マスク幅Ｗｍの一対のＳｉＯ２パター
ン２０２を形成する。マスク幅Ｗｍは、図５（ｂ）に示
すように、基板中心部から外周部へ向けて２次関数的に
６μｍから８．５μｍまで変化させた。このパターニン
グ基板上へ、成長温度６２５℃、成長圧力１００ｈＰａ
の減圧ＭＯＶＰＥ法により、図１３（ａ）に断面構造を
示しているようなＩｎＧａＡｓＰ歪ＭＱＷ構造の選択成
長を行なった。選択成長を行った具体的な層構造は以下
の通りである。ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ（λg=1.20μm、60n
m厚）、0.5％圧縮歪ＩｎＧａＡｓＰウエル（６nm厚）と
ＩｎＧａＡｓＰ（λg=1.20μm、７nm厚）バリアとが8周
期繰り返された多重量子井戸（ＭＱＷ）、ｐ−ＩｎＰ層
（100nm厚）。この歪ＭＱＷ選択成長層を顕微フォトル
ミネセンス装置によってフォトルミ波長の面内分布を測
定したところ、図５（ｂ）にあるように、基板中心部で
1.478μｍであり、外周部に向けて2次関数状に長波化
し、最外周部（基板中心からの距離=25mm）では1.495μ
mであった。その後、図１３（ｂ）のようにＳｉＯ２マ
スク２０２の一部を除去し、マスク開口部へｐ−ＩｎＰ
クラッド層２０４、ｐ−ＩｎＧａＡｓキャップ層２０５
を形成し、電極形成工程を経た後、図１３（ｃ）のよう
な半導体ＥＡ変調器とした。この素子を３００μｍ長に
切り出し、両端面に反射率０．１％以下の無射膜をコー
ティングし、素子特性の評価を行った。
器に適用した例を示す。図１２の様に、（１００）2イ
ンチｎ−ＩｎＰ基板２０１上［０１１］方向へ、マスク
開口幅1.5μｍ、マスク幅Ｗｍの一対のＳｉＯ２パター
ン２０２を形成する。マスク幅Ｗｍは、図５（ｂ）に示
すように、基板中心部から外周部へ向けて２次関数的に
６μｍから８．５μｍまで変化させた。このパターニン
グ基板上へ、成長温度６２５℃、成長圧力１００ｈＰａ
の減圧ＭＯＶＰＥ法により、図１３（ａ）に断面構造を
示しているようなＩｎＧａＡｓＰ歪ＭＱＷ構造の選択成
長を行なった。選択成長を行った具体的な層構造は以下
の通りである。ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ（λg=1.20μm、60n
m厚）、0.5％圧縮歪ＩｎＧａＡｓＰウエル（６nm厚）と
ＩｎＧａＡｓＰ（λg=1.20μm、７nm厚）バリアとが8周
期繰り返された多重量子井戸（ＭＱＷ）、ｐ−ＩｎＰ層
（100nm厚）。この歪ＭＱＷ選択成長層を顕微フォトル
ミネセンス装置によってフォトルミ波長の面内分布を測
定したところ、図５（ｂ）にあるように、基板中心部で
1.478μｍであり、外周部に向けて2次関数状に長波化
し、最外周部（基板中心からの距離=25mm）では1.495μ
mであった。その後、図１３（ｂ）のようにＳｉＯ２マ
スク２０２の一部を除去し、マスク開口部へｐ−ＩｎＰ
クラッド層２０４、ｐ−ＩｎＧａＡｓキャップ層２０５
を形成し、電極形成工程を経た後、図１３（ｃ）のよう
な半導体ＥＡ変調器とした。この素子を３００μｍ長に
切り出し、両端面に反射率０．１％以下の無射膜をコー
ティングし、素子特性の評価を行った。
【００２０】その結果、各々の異なる吸収層バンドギャ
ップを有する変調器に３５ｍｅＶづつ離れたエネルギー
を有するＤＦＢレーザ光を入射して評価したところ、基
板全体からランダムに抽出した５００素子の挿入損失は
平均2.15dB（標準偏差±0.15dB）、逆バイアスを２V印
可時の消光比は平均23.5dB（標準偏差±1.12dB）と、低
損失、高消光比が高い均一性で実現されていることが確
認された。
ップを有する変調器に３５ｍｅＶづつ離れたエネルギー
を有するＤＦＢレーザ光を入射して評価したところ、基
板全体からランダムに抽出した５００素子の挿入損失は
平均2.15dB（標準偏差±0.15dB）、逆バイアスを２V印
可時の消光比は平均23.5dB（標準偏差±1.12dB）と、低
損失、高消光比が高い均一性で実現されていることが確
認された。
【００２１】第５の実施の形態として、ＥＡ変調器集積
ＤＦＢレーザに適用した例を示す。図１４に示すよう
に、２インチ（１００）n-InP基板３０１上へＥＢ露光
法と化学エッチングによって、幅１０μｍ、間隔３００
μｍで部分回折格子３００を形成する。また回折格子は
８００μｍの形成領域と４００μｍの非形成領域が［０
１１］方向に繰り返されたパターンとなっている。さら
に回折格子３００のピッチを、図２（ａ）に示すよう
に、基板中心部から外周部へ向けて２次関数的に240.4n
mから243.3nmまで変化させた。次に常圧熱ＣＶＤによ
り、ＳｉＯ2膜３０２を１００ｎｍの厚さに堆積させ
る。その後、フォトリソグラフィー技術と化学エッチン
グにより図１５の様に、回折格子１００上［０１１］方
向へ、間隔１．５μｍで、回折格子形成領域のマスク幅
ＷLD、非形成領域のマスク幅Ｗmodの一対のパターンを
形成する。マスク幅ＷLDは図５（ａ）に示すように、基
板中心部から外周部へ向けて２次関数的に１６μｍから
１８．５μｍまで変化させ、マスク幅Ｗmodは図５
（ａ）に示すように、基板中心部から外周部へ向けて２
次関数的に６μｍから８．５μｍまで変化させた。ＥＡ
変調器集積型ＤＦＢレーザ１素子分のパターニングの様
子を図１６に示している。回折格子形成領域がＤＦＢレ
ーザに相当し、非回折格子形成領域がＥＡ変調器になる
部分である。１素子中には４００μｍ長の回折格子形成
領域が存在するが、ＤＦＢレーザ領域となるマスク幅Ｗ
LDの領域は４２５μｍの長さでパターニングする。これ
は、マスク幅がＷLDからＷmodに変わる遷移領域では、
選択成長の気相拡散効果によって結晶組成が、変化する
ため、導波路の等価屈折率が変化して、ＤＦＢ発振スペ
クトル特性に悪影響が出るのを抑制するためである。こ
のパターニング基板上へ、成長温度６２５℃、成長圧力
１００ｈＰａの減圧ＭＯＶＰＥ法により、図１３（ａ）
で示した断面構造と同様な、ＩｎＧａＡｓＰ歪ＭＱＷ構
造の選択成長を行なった。具体的な層構造は以下の通り
である。ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ（バンドギャップ波長（以
下λg）=1.13μm、50nm厚）、ｎ−ＩｎＰスペーサ層（3
0nm厚）、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ（λg=1.20μm、40nm
厚）、0.7％圧縮歪ＩｎＧａＡｓＰウエル（6nm厚）とＩ
ｎＧａＡｓＰ（λg=1.20μm、6nm厚）バリアとが8周期
繰り返された多重量子井戸（ＭＱＷ）、ｐ−ＩｎＰ層
（100nm厚）。上記の膜厚は、マスク幅Ｗmodの変調器領
域での値であり、マスク幅ＷLDのＤＦＢレーザ領域では
概ね１．４倍の膜厚となる。この歪ＭＱＷ選択成長層を
顕微フォトルミネセンス装置によってフォトルミ波長の
面内分布を測定したところ、図２（ａ）にあるように、
マスク幅Ｗmodの変調器領域では、基板中心部で1.480μ
ｍ、外周部に向けて2次関数状に長波化し、最外周部
（基板中心からの距離=25mm）では1.497μmであった。
一方、マスク幅ＷLDのＤＦＢレーザ領域では、基板中心
部で1.538μｍ、外周部に向けて2次関数状に長波化し、
最外周部（基板中心からの距離=25mm）では1.555μmで
あった。その後、図１３（ｂ）のようにＳｉＯ２マスク
２０２の一部を除去し、マスク開口部へｐ−ＩｎＰクラ
ッド層２０４、ｐ−ＩｎＧａＡｓキャップ層２０５を形
成し、ＤＦＢレーザ領域とＥＡ変調器領域との電気的素
子分離を行なった後、電極形成工程を経て、図１７のよ
うな半導体ＥＡ変調器とした。この素子を６００μｍ長
（ＤＦＢレーザ領域４２５μｍ＋ＥＡ変調器領域１７５
μｍ）に切り出し、ＤＦＢレーザ側端面に９５％反射率
の高反射膜、ＥＡ変調器側端面に反射率０．１％以下の
無射膜をコーティングを施し、素子特性の評価を行っ
た。
ＤＦＢレーザに適用した例を示す。図１４に示すよう
に、２インチ（１００）n-InP基板３０１上へＥＢ露光
法と化学エッチングによって、幅１０μｍ、間隔３００
μｍで部分回折格子３００を形成する。また回折格子は
８００μｍの形成領域と４００μｍの非形成領域が［０
１１］方向に繰り返されたパターンとなっている。さら
に回折格子３００のピッチを、図２（ａ）に示すよう
に、基板中心部から外周部へ向けて２次関数的に240.4n
mから243.3nmまで変化させた。次に常圧熱ＣＶＤによ
り、ＳｉＯ2膜３０２を１００ｎｍの厚さに堆積させ
る。その後、フォトリソグラフィー技術と化学エッチン
グにより図１５の様に、回折格子１００上［０１１］方
向へ、間隔１．５μｍで、回折格子形成領域のマスク幅
ＷLD、非形成領域のマスク幅Ｗmodの一対のパターンを
形成する。マスク幅ＷLDは図５（ａ）に示すように、基
板中心部から外周部へ向けて２次関数的に１６μｍから
１８．５μｍまで変化させ、マスク幅Ｗmodは図５
（ａ）に示すように、基板中心部から外周部へ向けて２
次関数的に６μｍから８．５μｍまで変化させた。ＥＡ
変調器集積型ＤＦＢレーザ１素子分のパターニングの様
子を図１６に示している。回折格子形成領域がＤＦＢレ
ーザに相当し、非回折格子形成領域がＥＡ変調器になる
部分である。１素子中には４００μｍ長の回折格子形成
領域が存在するが、ＤＦＢレーザ領域となるマスク幅Ｗ
LDの領域は４２５μｍの長さでパターニングする。これ
は、マスク幅がＷLDからＷmodに変わる遷移領域では、
選択成長の気相拡散効果によって結晶組成が、変化する
ため、導波路の等価屈折率が変化して、ＤＦＢ発振スペ
クトル特性に悪影響が出るのを抑制するためである。こ
のパターニング基板上へ、成長温度６２５℃、成長圧力
１００ｈＰａの減圧ＭＯＶＰＥ法により、図１３（ａ）
で示した断面構造と同様な、ＩｎＧａＡｓＰ歪ＭＱＷ構
造の選択成長を行なった。具体的な層構造は以下の通り
である。ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ（バンドギャップ波長（以
下λg）=1.13μm、50nm厚）、ｎ−ＩｎＰスペーサ層（3
0nm厚）、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ（λg=1.20μm、40nm
厚）、0.7％圧縮歪ＩｎＧａＡｓＰウエル（6nm厚）とＩ
ｎＧａＡｓＰ（λg=1.20μm、6nm厚）バリアとが8周期
繰り返された多重量子井戸（ＭＱＷ）、ｐ−ＩｎＰ層
（100nm厚）。上記の膜厚は、マスク幅Ｗmodの変調器領
域での値であり、マスク幅ＷLDのＤＦＢレーザ領域では
概ね１．４倍の膜厚となる。この歪ＭＱＷ選択成長層を
顕微フォトルミネセンス装置によってフォトルミ波長の
面内分布を測定したところ、図２（ａ）にあるように、
マスク幅Ｗmodの変調器領域では、基板中心部で1.480μ
ｍ、外周部に向けて2次関数状に長波化し、最外周部
（基板中心からの距離=25mm）では1.497μmであった。
一方、マスク幅ＷLDのＤＦＢレーザ領域では、基板中心
部で1.538μｍ、外周部に向けて2次関数状に長波化し、
最外周部（基板中心からの距離=25mm）では1.555μmで
あった。その後、図１３（ｂ）のようにＳｉＯ２マスク
２０２の一部を除去し、マスク開口部へｐ−ＩｎＰクラ
ッド層２０４、ｐ−ＩｎＧａＡｓキャップ層２０５を形
成し、ＤＦＢレーザ領域とＥＡ変調器領域との電気的素
子分離を行なった後、電極形成工程を経て、図１７のよ
うな半導体ＥＡ変調器とした。この素子を６００μｍ長
（ＤＦＢレーザ領域４２５μｍ＋ＥＡ変調器領域１７５
μｍ）に切り出し、ＤＦＢレーザ側端面に９５％反射率
の高反射膜、ＥＡ変調器側端面に反射率０．１％以下の
無射膜をコーティングを施し、素子特性の評価を行っ
た。
【００２２】その結果、ＤＦＢレーザ発振波長は、図２
（ａ）の様に、基板中心部で1.543μｍであり、外周部
に向けて2次関数状に長波化し、最外周部（基板中心か
らの距離=25mm）では1.560μmであった。このため、デ
チューニングエネルギー（１）：ΔＥ1＝Ｅ(DFB)−Ｅ
(利得ピーク)が基板面内全域で0〜+10meVの間に制御さ
れており、かつ、ＥＡ変調器の吸収層のバンドギャップ
エネルギーＥ(mod)とＥ(DFB)との関係を示すデチューニ
ングエネルギー（２）：ΔＥ2＝Ｅ(mod)−Ｅ(DFB)は基
板面内全域に渡って、25〜35meVの範囲内に制御されて
いる事が分かった。また発振波長1.543μｍから1.560μ
ｍの17nm（0.017μm）幅を1nm間隔で集計した、発振波
長当たりの素子数は図２（ｂ）のように、641個で一定
であった。Ｄ ＦＢレーザの発振しきい値電流の平均値
は5.35ｍＡ（標準偏差±0.22ｍＡ）、スロープ効率の平
均値0.28W/A（標準偏差±0.015W/A）、ＥＡ変調器に2Ｖ
の逆バイアス印可時の消光比は平均23.5dB（標準偏差±
1.12dB）と、低しきい値、高効率、高消光比を均一性良
く実現できた。またウエハ基板面内からランダムに抽出
した102個の素子について、2.5Gb/s変調、1000kmノーマ
ルファイバ伝送評価を行なったところ、パワーペナルテ
ィーは平均値0.35dB（標準偏差±0.03dB）と優れた伝送
特性が高均一に実現できた。
（ａ）の様に、基板中心部で1.543μｍであり、外周部
に向けて2次関数状に長波化し、最外周部（基板中心か
らの距離=25mm）では1.560μmであった。このため、デ
チューニングエネルギー（１）：ΔＥ1＝Ｅ(DFB)−Ｅ
(利得ピーク)が基板面内全域で0〜+10meVの間に制御さ
れており、かつ、ＥＡ変調器の吸収層のバンドギャップ
エネルギーＥ(mod)とＥ(DFB)との関係を示すデチューニ
ングエネルギー（２）：ΔＥ2＝Ｅ(mod)−Ｅ(DFB)は基
板面内全域に渡って、25〜35meVの範囲内に制御されて
いる事が分かった。また発振波長1.543μｍから1.560μ
ｍの17nm（0.017μm）幅を1nm間隔で集計した、発振波
長当たりの素子数は図２（ｂ）のように、641個で一定
であった。Ｄ ＦＢレーザの発振しきい値電流の平均値
は5.35ｍＡ（標準偏差±0.22ｍＡ）、スロープ効率の平
均値0.28W/A（標準偏差±0.015W/A）、ＥＡ変調器に2Ｖ
の逆バイアス印可時の消光比は平均23.5dB（標準偏差±
1.12dB）と、低しきい値、高効率、高消光比を均一性良
く実現できた。またウエハ基板面内からランダムに抽出
した102個の素子について、2.5Gb/s変調、1000kmノーマ
ルファイバ伝送評価を行なったところ、パワーペナルテ
ィーは平均値0.35dB（標準偏差±0.03dB）と優れた伝送
特性が高均一に実現できた。
【００２３】上述した発明の実施の形態では、円形半導
体基板として２インチＩｎＰ基板についての例のみを説
明したが、これに限定されるものではなく、３インチ、
４インチ等一般的な円形基板であれば適用可能である。
また、上述の発明の実施の形態では１枚の半導体基板上
に、１７ｎｍの波長範囲幅の異波長光半導体装置の製造
方法についてのみ説明したが、波長範囲幅はこれに限定
されるものではなく結晶品質の許す限り、本発明の手法
によって拡大することが可能である。また、光半導体装
置を構成する元素はＩｎＧａＡｓＰ系に限定されるもの
ではなく、三族元素としてＩｎ、Ｇａ、Ａｌの少なくと
も１つ、五族元素として、Ａｓ、Ｐ、Ｓｂ、Ｎを少なく
とも一つ含むIII−Ｖ族化合物半導体もしくは、ＺｎＭ
ｇＢｅＳＳｅ系のII-VI族化合物半導体に本発明の手法
が適用可能である。
体基板として２インチＩｎＰ基板についての例のみを説
明したが、これに限定されるものではなく、３インチ、
４インチ等一般的な円形基板であれば適用可能である。
また、上述の発明の実施の形態では１枚の半導体基板上
に、１７ｎｍの波長範囲幅の異波長光半導体装置の製造
方法についてのみ説明したが、波長範囲幅はこれに限定
されるものではなく結晶品質の許す限り、本発明の手法
によって拡大することが可能である。また、光半導体装
置を構成する元素はＩｎＧａＡｓＰ系に限定されるもの
ではなく、三族元素としてＩｎ、Ｇａ、Ａｌの少なくと
も１つ、五族元素として、Ａｓ、Ｐ、Ｓｂ、Ｎを少なく
とも一つ含むIII−Ｖ族化合物半導体もしくは、ＺｎＭ
ｇＢｅＳＳｅ系のII-VI族化合物半導体に本発明の手法
が適用可能である。
【００２４】
【発明の効果】第１の効果は、円形半導体基板上へ動作
波長の異なる素子を一括形成する光半導体装置の製造方
法において、1枚の基板から得られる各動作波長当たり
の素子数を効率よく一定にすることができる。
波長の異なる素子を一括形成する光半導体装置の製造方
法において、1枚の基板から得られる各動作波長当たり
の素子数を効率よく一定にすることができる。
【００２５】その理由は、基板中心部から基板外周部に
向け、光半導体装置の動作波長を２次関数的に変化させ
るためである。
向け、光半導体装置の動作波長を２次関数的に変化させ
るためである。
【００２６】第２の効果は、ＤＦＢレーザに適用するこ
とにより、発振波長が異なっても高均一に低しきい値、
高効率動作が可能となる。
とにより、発振波長が異なっても高均一に低しきい値、
高効率動作が可能となる。
【００２７】その理由は、回折格子ピッチで決まるＤＦ
Ｂ発振波長と結晶構造で決まる利得ピーク波長とのエネ
ルギー差を常に一定範囲に収めることが可能であるため
である。
Ｂ発振波長と結晶構造で決まる利得ピーク波長とのエネ
ルギー差を常に一定範囲に収めることが可能であるため
である。
【００２８】第３の効果は、ＥＡ変調器集積型ＤＦＢレ
ーザに適用した場合、発振波長が異なっても高均一に低
しきい値、高効率、高消光比動作が可能となる。
ーザに適用した場合、発振波長が異なっても高均一に低
しきい値、高効率、高消光比動作が可能となる。
【００２９】その理由は、その理由は、回折格子ピッチ
で決まるＤＦＢ発振波長と結晶構造で決まる利得ピーク
波長とのエネルギー差および、ＤＦＢ発振波長と変調器
の吸収層バンドギャップ波長とのエネルギー差を常に一
定範囲に収めることが可能であるためである。
で決まるＤＦＢ発振波長と結晶構造で決まる利得ピーク
波長とのエネルギー差および、ＤＦＢ発振波長と変調器
の吸収層バンドギャップ波長とのエネルギー差を常に一
定範囲に収めることが可能であるためである。
【図１】本発明の原理を説明するための特性分布曲線
【図２】本発明の原理を説明するための特性分布曲線
【図３】本発明の原理を説明するための特性分布曲線
【図４】本発明の原理を説明するための特性分布曲線
【図５】本発明の原理を説明するための特性分布曲線
【図６】本発明の原理を説明するための特性分布曲線
【図７】本発明の原理を説明するための特性分布曲線
【図８】本発明の原理を説明するための特性分布曲線
【図９】本発明の実施例を説明するための基板模式図
【図１０】本発明の実施例を説明するためのマスクパタ
ーン
ーン
【図１１】本発明の実施例を説明するための工程断面図
【図１２】本発明の実施例を説明するためのマスクパタ
ーン
ーン
【図１３】本発明の実施例を説明するための工程断面図
【図１４】本発明の実施例を説明するための基板模式図
【図１５】本発明の実施例を説明するためのマスクパタ
ーン
ーン
【図１６】本発明の実施例を説明するためのマスクパタ
ーン
ーン
【図１７】本発明の実施例を説明するための素子構造図
【図１８】従来例を説明するためのマスクパターン
【図１９】従来例を説明するための特性曲線図
１００，２００，３００，４００ 回折格子 １０１，２０１，３０１，４０１ ＩｎＰ基板 １０２，１０４，２０２，３０２，４０２ ＳｉＯ2 １０３，２０３ ＭＱＷ １０５ ｐ−ＩｎＰ １０６ ｎ−ＩｎＰ １０７ ｐ−ＩｎＰ １０８，２０４ ｐ−ＩｎＰクラッド層 １０９，２０５ ｐ−ＩｎＧａＡｓキャップ層 １１０，２１０，３１０ ＳｉＯ2 １１１，２１１，３１１ ｐ電極 １１２，２１２，３１２ ｎ電極
Claims (12)
- 【請求項１】 円形半導体基板を用いた光半導体装置の
製造方法において、前記光半導体装置の動作バンドギャ
ップエネルギー（バンドギャップ波長）を基板中心部か
ら基板外周部に向け2次関数的に変化させることを特徴
とする光半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 円形半導体基板を用いた半導体レーザの
製造方法において、前記半導体レーザの発振波長を基板
中心部から基板外周部に向け2次関数的に変化させるこ
とを特徴とする半導体レーザの製造方法。 - 【請求項３】 請求項２に記載の半導体レーザが、分布
帰還型半導体レーザ（ＤＦＢ−ＬＤ：Distributed Feed
back Laser Diode）あるいは分布反射型半導体レーザ
（ＤＢＲ−ＬＤ：Distributed Bragg Reflector Laser
Diode）であることを特徴とする半導体レーザの製造方
法。 - 【請求項４】 請求項３に記載の半導体レーザの製造方
法において、導波路内部もしくは導波路近傍に形成され
る回折格子のピッチを基板中心部から基板外周部に向け
2次関数的に変化させることを特徴とする半導体レーザ
の製造方法。 - 【請求項５】 請求項３、請求項４に記載の半導体レー
ザの製造方法において、回折格子ピッチによって決定さ
れるブラッグ波長（レーザ発振波長）のエネルギーをＥ
(DFB)、レーザ活性層の利得ピーク波長のエネルギーを
Ｅ(利得ピーク)とした時、Ｅ(DFB)−Ｅ(利得ピーク)が-
５〜＋１５ｍｅＶの範囲内、望ましくは±０〜＋１０ｍ
ｅＶの範囲内で一定であることを特徴とする半導体レー
ザの製造方法。 - 【請求項６】 円形半導体基板を用いた電界吸収型（Ｅ
Ａ：Electro-absorption）半導体光変調器の製造方法に
おいて、前記ＥＡ変調器の光吸収層のバンドギャップ波
長を基板中心部から基板外周部に向け2次関数的に変化
させることを特徴とするＥＡ変調器の製造方法。 - 【請求項７】 円形半導体基板を用いた電界吸収型半導
体光変調器（ＥＡ変調器）とＤＦＢ−ＬＤ、もしくはＥ
Ａ変調器とＤＢＲ−ＬＤがモノリシックに集積された半
導体光集積装置の製造方法において、前記ＤＦＢ−ＬＤ
あるいはＤＢＲ−ＬＤの発振波長と前記ＥＡ変調器の光
吸収層のバンドギャップ波長を同時に基板中心部から基
板外周部に向け2次関数的に変化させることを特徴とす
る半導体光集積装置の製造方法。 - 【請求項８】 請求項７に記載の半導体光集積素子の製
造方法において、ＤＦＢ−ＬＤあるいはＤＢＲ−ＬＤの
発振波長のエネルギーをＥ(DFB)、ＥＡ変調器の光吸収
層のバンドギャップエネルギーをＥ(mod)としたとき、
Ｅ(mod)−Ｅbが２０〜４０ｍｅＶの範囲内、望ましくは
２５〜３５ｍｅＶの範囲内で一定であることを特徴とす
る半導体光集積装置の製造方法。 - 【請求項９】 円形半導体基板を用いた光半導体装置の
製造方法であって、前記光半導体装置を構成する半導体
層をエピタキシャル成長する手段として有機金属気相成
長法（ＭＯＶＰＥ：metal-organic vapor phase epitax
y）を用い、前記半導体基板中心部から基板外周部に向
けエピタキシャル成長層のバンドギャップ波長（バンド
ギャップエネルギー）が2次関数的に変化する様に前記
半導体基板の温度を基板面内で変化させることを特徴と
する光半導体装置の製造方法。 - 【請求項１０】 円形半導体基板を用いた光半導体装置
の製造方法であって、前記光半導体装置を構成する半導
体層をエピタキシャル成長する手段として誘電体膜を成
長阻止マスクとして用いる選択ＭＯＶＰＥ法を用い、前
記半導体基板中心部から基板外周部に向けエピタキシャ
ル成長層のバンドギャップ波長（バンドギャップエネル
ギー）が2次関数的に変化する様に前記成長阻止マスク
のマスク幅を基板面内で変化させることを特徴とする光
半導体装置の製造方法。 - 【請求項１１】 円形半導体基板を用いた光半導体装置
の製造方法であって、前記光半導体装置を構成する半導
体層をエピタキシャル成長する手段として一対の誘電体
膜を成長阻止マスクとして用いる選択ＭＯＶＰＥ法を用
い、前記半導体基板中心部から基板外周部に向けエピタ
キシャル成長層のバンドギャップ波長（バンドギャップ
エネルギー）が2次関数的に変化する様に前記成長阻止
マスクのマスク開口幅を基板面内で変化させることを特
徴とする光半導体装置の製造方法。 - 【請求項１２】 請求項１から請求項１１に記載の光半
導体装置の製造方法における2次関数分布を複数段のス
テップで近似させることを特徴とする光半導体装置の製
造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10272681A JP3141854B2 (ja) | 1998-09-28 | 1998-09-28 | 光半導体装置の製造方法 |
| US09/407,091 US6399404B2 (en) | 1998-09-28 | 1999-09-28 | Fabricating method of optical semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10272681A JP3141854B2 (ja) | 1998-09-28 | 1998-09-28 | 光半導体装置の製造方法 |
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|---|---|
| JP2000101187A true JP2000101187A (ja) | 2000-04-07 |
| JP3141854B2 JP3141854B2 (ja) | 2001-03-07 |
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|---|---|---|---|
| JP10272681A Expired - Fee Related JP3141854B2 (ja) | 1998-09-28 | 1998-09-28 | 光半導体装置の製造方法 |
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| JP (1) | JP3141854B2 (ja) |
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-
1998
- 1998-09-28 JP JP10272681A patent/JP3141854B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-09-28 US US09/407,091 patent/US6399404B2/en not_active Expired - Fee Related
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