JP2000216491A - 分布帰還リッジ型半導体レ―ザ及びその製造方法 - Google Patents
分布帰還リッジ型半導体レ―ザ及びその製造方法Info
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- H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
- H01S5/343—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
- H01S5/34346—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser characterised by the materials of the barrier layers
- H01S5/34373—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser characterised by the materials of the barrier layers based on InGa(Al)AsP
Abstract
(57)【要約】
【課題】 グレーティング上の金属電極による不要な光
吸収を避けるＤＦＢ半導体レーザ及びその製造方法を提
供する。 【解決手段】活性層上にリッジストライプを有しリッジ
ストライプの伸長方向に周期構造を備えた分布帰還リッ
ジ型半導体レーザであって、活性層上に形成されたクラ
ッド層の両側平坦部とこれらから突出し平坦上面部を有
するクラッド層及びコンタクト層を順に積層してなるリ
ッジストライプと、両側平坦部及び平坦上面部上にわた
って、リッジストライプの伸長方向に周期構造を有する
金属短冊の複数からなるグレーティングと、リッジスト
ライプの平坦上面部におけるグレーティング上の全面に
形成された絶縁層と、からなる。
吸収を避けるＤＦＢ半導体レーザ及びその製造方法を提
供する。 【解決手段】活性層上にリッジストライプを有しリッジ
ストライプの伸長方向に周期構造を備えた分布帰還リッ
ジ型半導体レーザであって、活性層上に形成されたクラ
ッド層の両側平坦部とこれらから突出し平坦上面部を有
するクラッド層及びコンタクト層を順に積層してなるリ
ッジストライプと、両側平坦部及び平坦上面部上にわた
って、リッジストライプの伸長方向に周期構造を有する
金属短冊の複数からなるグレーティングと、リッジスト
ライプの平坦上面部におけるグレーティング上の全面に
形成された絶縁層と、からなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、分布帰還（Distri
buted Feedback:DFB）半導体レーザ及びその製造方法に
関する。
buted Feedback:DFB）半導体レーザ及びその製造方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】DFB半導体レーザは、光ディスクから信
号を読み出し／書込む光学式情報記録再生装置における
光ピックアップ装置の光源に用いられる他に、光ＣＡＴ
Ｖなどの光通信システムや、高密度情報記録ＳＨＧ短波
長レーザ、又は小型固体レーザのポンプ光源や、光計測
分野などに応用され得る素子として知られている。小電
流で動作し横方向単一モード発振を行うためには半導体
中の電子及び正孔並びに発振光を小さい領域に閉じこめ
る必要がある。ｐｎ接合垂直方向ではダブルヘテロ構造
などで閉じこめている。接合に平行な方向に関して、レ
ーザの発光領域を制限する方法として利得導波構造や屈
折率導波構造が使われる。屈折率導波構造は、接合垂直
方向だけでなく、リッジストライプを形成するなどして
接合平行方向でも屈折率の低いクラッド材料で発光領域
を挟む構造である。
号を読み出し／書込む光学式情報記録再生装置における
光ピックアップ装置の光源に用いられる他に、光ＣＡＴ
Ｖなどの光通信システムや、高密度情報記録ＳＨＧ短波
長レーザ、又は小型固体レーザのポンプ光源や、光計測
分野などに応用され得る素子として知られている。小電
流で動作し横方向単一モード発振を行うためには半導体
中の電子及び正孔並びに発振光を小さい領域に閉じこめ
る必要がある。ｐｎ接合垂直方向ではダブルヘテロ構造
などで閉じこめている。接合に平行な方向に関して、レ
ーザの発光領域を制限する方法として利得導波構造や屈
折率導波構造が使われる。屈折率導波構造は、接合垂直
方向だけでなく、リッジストライプを形成するなどして
接合平行方向でも屈折率の低いクラッド材料で発光領域
を挟む構造である。
【０００３】電流注入領域の部分以外のクラッド層の一
部をエッチングなどで除去し、リッジストライプを形成
するとリッジ下部のガイド層を伝搬する光に対する実効
屈折率が、それ以外の部分より、若干大きくなるため、
リッジ下部部分に光が閉じ込められる。リッジ型半導体
レーザでは、リッジ上部に電極を設け、電極及び基板間
に電流を注入して発振させる。
部をエッチングなどで除去し、リッジストライプを形成
するとリッジ下部のガイド層を伝搬する光に対する実効
屈折率が、それ以外の部分より、若干大きくなるため、
リッジ下部部分に光が閉じ込められる。リッジ型半導体
レーザでは、リッジ上部に電極を設け、電極及び基板間
に電流を注入して発振させる。
【０００４】非対称クラッディング導波路構造を有する
表面グレーティングＤＦＢレーザが提案されている。
（IEEE Photonics Technology Lettres, Vol.9,No.11,N
ovember 1997 P1460-P1462)この非対称クラッディング
ＤＦＢレーザの特徴は、図１に示すように、活性層を挟
む上下部クラッド層３及び１の内、上部クラッド層３を
薄くすることにより、破線で示す光強度分布が導波路の
垂直方向に対して非対称に、すなわち、非対称クラッデ
ィングとすることや、第２に、上部クラッドが薄いた
め、クラッド上部にある周期的に設けられたＳｉＯ2の
絶縁島状部６の複数及びこれらを囲むＴｉ−Ｐｔ−Ａｕ
の金属電極７で構成されるグレーティングの領域まで発
振光をしみ出させることを特徴としている。したがっ
て、発振光はクラッド上部表面のグレーティングを感
じ、単一スペクトルでレーザ発振する。ＳｉＯ2と電極
金属とは吸収係数が異なるため、この非対称クラッディ
ングＤＦＢレーザは利得結合のＤＦＢレーザとなる。
表面グレーティングＤＦＢレーザが提案されている。
（IEEE Photonics Technology Lettres, Vol.9,No.11,N
ovember 1997 P1460-P1462)この非対称クラッディング
ＤＦＢレーザの特徴は、図１に示すように、活性層を挟
む上下部クラッド層３及び１の内、上部クラッド層３を
薄くすることにより、破線で示す光強度分布が導波路の
垂直方向に対して非対称に、すなわち、非対称クラッデ
ィングとすることや、第２に、上部クラッドが薄いた
め、クラッド上部にある周期的に設けられたＳｉＯ2の
絶縁島状部６の複数及びこれらを囲むＴｉ−Ｐｔ−Ａｕ
の金属電極７で構成されるグレーティングの領域まで発
振光をしみ出させることを特徴としている。したがっ
て、発振光はクラッド上部表面のグレーティングを感
じ、単一スペクトルでレーザ発振する。ＳｉＯ2と電極
金属とは吸収係数が異なるため、この非対称クラッディ
ングＤＦＢレーザは利得結合のＤＦＢレーザとなる。
【０００５】非対称クラッディングＤＦＢレーザは上部
金属電極７の吸収を利用しているが、電極部分での大き
な吸収は逆にレーザのスロープ効率の低下（０．１ｍＷ
／ｍＡ）をもたらしている。図１の光強度分布のAで示
す部分は金属電極７による吸収エリアを示している。グ
レーティング部分の絶縁島状部６の上面６aより下にあ
る金属による光吸収は単一発振させるために必要となる
光吸収であるが、グレーティング上面より上にある金属
（A部分）での光吸収は本来不要な吸収である。また、
グレーティング部分の光吸収もその程度が大きすぎると
レーザ特性の劣化をもたらすことになる。
金属電極７の吸収を利用しているが、電極部分での大き
な吸収は逆にレーザのスロープ効率の低下（０．１ｍＷ
／ｍＡ）をもたらしている。図１の光強度分布のAで示
す部分は金属電極７による吸収エリアを示している。グ
レーティング部分の絶縁島状部６の上面６aより下にあ
る金属による光吸収は単一発振させるために必要となる
光吸収であるが、グレーティング上面より上にある金属
（A部分）での光吸収は本来不要な吸収である。また、
グレーティング部分の光吸収もその程度が大きすぎると
レーザ特性の劣化をもたらすことになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、上
記の問題に鑑み、グレーティング上の金属電極による不
要な光吸収を避けるＤＦＢ半導体レーザ及びその製造方
法を提供することを目的とする。
記の問題に鑑み、グレーティング上の金属電極による不
要な光吸収を避けるＤＦＢ半導体レーザ及びその製造方
法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の製造方法は、活
性層上にリッジストライプを有しリッジストライプの伸
長方向に周期構造を備えた分布帰還リッジ型半導体レー
ザの製造方法であって、活性層上にリッジストライプ材
料のクラッド層及びコンタクト層を順に積層したレーザ
基板を形成する工程と、前記クラッド層及びコンタクト
層から、両側平坦部とこれらから突出し平坦上面部を有
するリッジストライプとを形成する工程と、前記両側平
坦部及び平坦上面部上にわたって、リッジストライプの
伸長方向に周期構造を有する金属短冊の複数からなるグ
レーティングを形成するグレーティング形成工程と、前
記グレーティング、両側平坦部及び平坦上面部の全面に
絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層から前記両側平坦
部の一部だけをエッチングにより部分的に除去して前記
グレーティングを部分的に露出せしめた後、前記グレー
ティング上に交差してバス電極を形成して接続する工程
と、を含むことを特徴とする。
性層上にリッジストライプを有しリッジストライプの伸
長方向に周期構造を備えた分布帰還リッジ型半導体レー
ザの製造方法であって、活性層上にリッジストライプ材
料のクラッド層及びコンタクト層を順に積層したレーザ
基板を形成する工程と、前記クラッド層及びコンタクト
層から、両側平坦部とこれらから突出し平坦上面部を有
するリッジストライプとを形成する工程と、前記両側平
坦部及び平坦上面部上にわたって、リッジストライプの
伸長方向に周期構造を有する金属短冊の複数からなるグ
レーティングを形成するグレーティング形成工程と、前
記グレーティング、両側平坦部及び平坦上面部の全面に
絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層から前記両側平坦
部の一部だけをエッチングにより部分的に除去して前記
グレーティングを部分的に露出せしめた後、前記グレー
ティング上に交差してバス電極を形成して接続する工程
と、を含むことを特徴とする。
【０００８】本発明の半導体レーザの製造方法において
は、前記バス電極は、前記両側平坦部上の前記絶縁層及
びグレーティング上にのみ形成することを特徴とする。
本発明の半導体レーザの製造方法においては、前記バス
電極は、前記両側平坦部及び平坦上面部上の前記絶縁層
グレーティング上に形成することを特徴とする。
は、前記バス電極は、前記両側平坦部上の前記絶縁層及
びグレーティング上にのみ形成することを特徴とする。
本発明の半導体レーザの製造方法においては、前記バス
電極は、前記両側平坦部及び平坦上面部上の前記絶縁層
グレーティング上に形成することを特徴とする。
【０００９】本発明の半導体レーザの製造方法において
は、前記活性層がＩｎ1-xＧａxＡｓ 1-yＰy（0≦x≦1、0
≦y≦1）を主成分とするバルク層又は単一量子井戸若し
くは多量子井戸層であり、前記クラッド層がＩｎＰであ
り、前記コンタクト層がＩｎＧａＡｓＰ若しくはＩｎＧ
ａＡｓであることを特徴とする。本発明の半導体レーザ
の製造方法においては、前記グレーティング形成工程に
おいては、前記両側平坦部及び平坦上面部上にわたって
金属膜及びレジスト層を順に形成する工程と、前記レジ
スト層上に、電子ビーム直接描画法により、リッジスト
ライプの伸長方向に周期構造を有するグレーティングパ
ターンの潜像を形成し、前記レジスト層の現像によりグ
レーティングパターンを形成するパターン工程と、前記
金属膜を前記グレーティングパターンを介しエッチング
し、前記平坦上面部を含む両側平坦部上にわたって、前
記リッジストライプの伸長方向に周期構造を有する金属
短冊の複数のグレーティングを形成することを特徴とす
る。
は、前記活性層がＩｎ1-xＧａxＡｓ 1-yＰy（0≦x≦1、0
≦y≦1）を主成分とするバルク層又は単一量子井戸若し
くは多量子井戸層であり、前記クラッド層がＩｎＰであ
り、前記コンタクト層がＩｎＧａＡｓＰ若しくはＩｎＧ
ａＡｓであることを特徴とする。本発明の半導体レーザ
の製造方法においては、前記グレーティング形成工程に
おいては、前記両側平坦部及び平坦上面部上にわたって
金属膜及びレジスト層を順に形成する工程と、前記レジ
スト層上に、電子ビーム直接描画法により、リッジスト
ライプの伸長方向に周期構造を有するグレーティングパ
ターンの潜像を形成し、前記レジスト層の現像によりグ
レーティングパターンを形成するパターン工程と、前記
金属膜を前記グレーティングパターンを介しエッチング
し、前記平坦上面部を含む両側平坦部上にわたって、前
記リッジストライプの伸長方向に周期構造を有する金属
短冊の複数のグレーティングを形成することを特徴とす
る。
【００１０】本発明の半導体レーザは、活性層上にリッ
ジストライプを有しリッジストライプの伸長方向に周期
構造を備えた分布帰還リッジ型半導体レーザであって、
活性層上に形成されたクラッド層の両側平坦部とこれら
から突出し平坦上面部を有するクラッド層及びコンタク
ト層を順に積層してなるリッジストライプと、前記両側
平坦部及び平坦上面部上にわたって、リッジストライプ
の伸長方向に周期構造を有する金属短冊の複数からなる
グレーティングと、前記リッジストライプの前記平坦上
面部における前記グレーティング上の全面に形成された
絶縁層と、からなることを特徴とする。
ジストライプを有しリッジストライプの伸長方向に周期
構造を備えた分布帰還リッジ型半導体レーザであって、
活性層上に形成されたクラッド層の両側平坦部とこれら
から突出し平坦上面部を有するクラッド層及びコンタク
ト層を順に積層してなるリッジストライプと、前記両側
平坦部及び平坦上面部上にわたって、リッジストライプ
の伸長方向に周期構造を有する金属短冊の複数からなる
グレーティングと、前記リッジストライプの前記平坦上
面部における前記グレーティング上の全面に形成された
絶縁層と、からなることを特徴とする。
【００１１】本発明の半導体レーザにおいては、前記リ
ッジストライプの前記平坦上面部の前記グレーティング
上を除いた前記グレーティング上において接続されたバ
ス電極を有することを特徴とする。本発明の半導体レー
ザにおいては、前記バス電極は、前記両側平坦部上の前
記絶縁層及びグレーティング上にのみ形成することを特
徴とする。
ッジストライプの前記平坦上面部の前記グレーティング
上を除いた前記グレーティング上において接続されたバ
ス電極を有することを特徴とする。本発明の半導体レー
ザにおいては、前記バス電極は、前記両側平坦部上の前
記絶縁層及びグレーティング上にのみ形成することを特
徴とする。
【００１２】本発明の半導体レーザにおいては、前記バ
ス電極は、前記両側平坦部及び平坦上面部上の前記絶縁
層グレーティング上に形成する。本発明の半導体レーザ
においては、前記活性層がＩｎ1-xＧａxＡｓ1-yＰy（0
≦x≦1、0≦y≦1）を主成分とするバルク層又は単一量
子井戸若しくは多量子井戸層であり、前記クラッド層が
ＩｎＰであり、前記コンタクト層がＩｎＧａＡｓＰ若し
くはＩｎＧａＡｓであることを特徴とする。
ス電極は、前記両側平坦部及び平坦上面部上の前記絶縁
層グレーティング上に形成する。本発明の半導体レーザ
においては、前記活性層がＩｎ1-xＧａxＡｓ1-yＰy（0
≦x≦1、0≦y≦1）を主成分とするバルク層又は単一量
子井戸若しくは多量子井戸層であり、前記クラッド層が
ＩｎＰであり、前記コンタクト層がＩｎＧａＡｓＰ若し
くはＩｎＧａＡｓであることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を参
照しつつ説明する。従来構造はＳｉＯ2グレーティング
の上部に金属（電極）を埋め込む形態をとっているが、
本発明においては、それを逆にして金属グレーティング
の上部にＳｉＯ2を積層して金属をＳｉＯ2中に埋め込む
ようにする。電極膜厚は３００Å以下（１００〜２００
Å）の膜厚が好ましい。
照しつつ説明する。従来構造はＳｉＯ2グレーティング
の上部に金属（電極）を埋め込む形態をとっているが、
本発明においては、それを逆にして金属グレーティング
の上部にＳｉＯ2を積層して金属をＳｉＯ2中に埋め込む
ようにする。電極膜厚は３００Å以下（１００〜２００
Å）の膜厚が好ましい。
【００１４】これにより、従来構造のグレーティング上
の金属電極による不要な光吸収を回避するために金属電
極を薄く形成しても、成膜ムラによる接触不良が生じる
ことがあるが、本発明ではこの金属電極薄膜化の問題が
解決し、薄い金属グレーティングだけによる吸収なので
損失が大幅に減少される。すなわち、図２及び図８に示
すように、活性層２上にリッジストライプを有しリッジ
ストライプの伸長方向に周期構造を備えた実施例の分布
帰還リッジ型半導体レーザでは、リッジストライプは活
性層上に形成されたクラッド層の両側平坦部とこれらか
ら突出し平坦上面部を有するクラッド層３及びコンタク
ト層４を順に積層してある。また、両側平坦部及び平坦
上面部上にわたって、リッジストライプの伸長方向に周
期構造を有する金属短冊７の複数からなるグレーティン
グが形成されている。
の金属電極による不要な光吸収を回避するために金属電
極を薄く形成しても、成膜ムラによる接触不良が生じる
ことがあるが、本発明ではこの金属電極薄膜化の問題が
解決し、薄い金属グレーティングだけによる吸収なので
損失が大幅に減少される。すなわち、図２及び図８に示
すように、活性層２上にリッジストライプを有しリッジ
ストライプの伸長方向に周期構造を備えた実施例の分布
帰還リッジ型半導体レーザでは、リッジストライプは活
性層上に形成されたクラッド層の両側平坦部とこれらか
ら突出し平坦上面部を有するクラッド層３及びコンタク
ト層４を順に積層してある。また、両側平坦部及び平坦
上面部上にわたって、リッジストライプの伸長方向に周
期構造を有する金属短冊７の複数からなるグレーティン
グが形成されている。
【００１５】図１２に示すように、実施例の分布帰還リ
ッジ型半導体レーザは、リッジストライプの平坦上面部
上の金属短冊７の複数上の全面に形成された絶縁層６を
有しており、金属短冊７の複数が絶縁層６中に埋設され
ている。また、実施例の分布帰還リッジ型半導体レーザ
は、図１２に示すように、バス電極１０を有しており、
バス電極１０はリッジストライプの平坦上面部及びグレ
ーティング上を除いた金属短冊７の複数上に交差して接
続されている。導通をとるため図示したように、リッジ
導波路横にコンンタクトホールを設け、十分な厚さを有
する絶縁層６の上部にさらに金属バス電極１０を蒸着す
る。絶縁層６上部の電極１０から注入された電流がバス
電極を通り金属グレーティングを通して導波路に入り、
レーザ発振する。
ッジ型半導体レーザは、リッジストライプの平坦上面部
上の金属短冊７の複数上の全面に形成された絶縁層６を
有しており、金属短冊７の複数が絶縁層６中に埋設され
ている。また、実施例の分布帰還リッジ型半導体レーザ
は、図１２に示すように、バス電極１０を有しており、
バス電極１０はリッジストライプの平坦上面部及びグレ
ーティング上を除いた金属短冊７の複数上に交差して接
続されている。導通をとるため図示したように、リッジ
導波路横にコンンタクトホールを設け、十分な厚さを有
する絶縁層６の上部にさらに金属バス電極１０を蒸着す
る。絶縁層６上部の電極１０から注入された電流がバス
電極を通り金属グレーティングを通して導波路に入り、
レーザ発振する。
【００１６】このように、金属短冊７の複数上には、発
振光に透明な絶縁層６が存在するので、光の損失がな
く、グレーティングによるＤＦＢの効果を同じにしなが
らグレーティング上面より上での光吸収を避けることが
できる。以下に、本発明によるInP基板上へのＩｎ1-xＧ
ａxＡｓ1-yＰy（０≦ｘ＜１，０≦ｙ≦１）の半導体レ
ーザを作製する方法の実施例を図３から図１３に基づい
て説明する。
振光に透明な絶縁層６が存在するので、光の損失がな
く、グレーティングによるＤＦＢの効果を同じにしなが
らグレーティング上面より上での光吸収を避けることが
できる。以下に、本発明によるInP基板上へのＩｎ1-xＧ
ａxＡｓ1-yＰy（０≦ｘ＜１，０≦ｙ≦１）の半導体レ
ーザを作製する方法の実施例を図３から図１３に基づい
て説明する。
【００１７】まず、図３に示すように、所定面方位面の
ＩｎＰ結晶基板のウエハ（図示せず）を用意し、化学エ
ッチングで表面を清浄し、所定のエピタキシャル成長方
法、液相成長法、有機金属気相成長法、分子線成長法な
どで、下部クラッド層１、ＩｎＧａＡｓＰ系のレーザ活
性層２、リッジストライプ材料の上部クラッド層３、コ
ンタクト層４などを順に積層した基板を作製する。活性
層２はバルク層又は単一量子井戸若しくは多量子井戸層
である。例えば、ｎ−ＩｎＰの基板面上にｎ−ＩｎＰ下
部クラッド層、Ｉｎ1-xＧａxＡｓ1-yＰy（０≦ｘ＜１，
０≦ｙ≦１）の活性層、活性層上にｐ−ＩｎＰのリッジ
ストライプ材料クラッド層、リッジストライプ材料クラ
ッド層上にｐ−ＩｎＧａＡｓＰ又はｐ−ＩｎＧａＡｓか
らなるコンタクト層を積層する。
ＩｎＰ結晶基板のウエハ（図示せず）を用意し、化学エ
ッチングで表面を清浄し、所定のエピタキシャル成長方
法、液相成長法、有機金属気相成長法、分子線成長法な
どで、下部クラッド層１、ＩｎＧａＡｓＰ系のレーザ活
性層２、リッジストライプ材料の上部クラッド層３、コ
ンタクト層４などを順に積層した基板を作製する。活性
層２はバルク層又は単一量子井戸若しくは多量子井戸層
である。例えば、ｎ−ＩｎＰの基板面上にｎ−ＩｎＰ下
部クラッド層、Ｉｎ1-xＧａxＡｓ1-yＰy（０≦ｘ＜１，
０≦ｙ≦１）の活性層、活性層上にｐ−ＩｎＰのリッジ
ストライプ材料クラッド層、リッジストライプ材料クラ
ッド層上にｐ−ＩｎＧａＡｓＰ又はｐ−ＩｎＧａＡｓか
らなるコンタクト層を積層する。
【００１８】次に、図４に示すように、リッジストライ
プが所定方位に伸長するようにレジストのストライプマ
スク５を、コンタクト層４上に、例えばフォトリソグラ
フィ技術などを用いて形成する。続いて、コンタクト層
４及びリッジストライプ材料の上部クラッド層３を所定
深さまでエッチングして、両側平坦部１４とこれらから
突出する所定高さで平坦上面部を有するリッジストライ
プ１５とを形成する。
プが所定方位に伸長するようにレジストのストライプマ
スク５を、コンタクト層４上に、例えばフォトリソグラ
フィ技術などを用いて形成する。続いて、コンタクト層
４及びリッジストライプ材料の上部クラッド層３を所定
深さまでエッチングして、両側平坦部１４とこれらから
突出する所定高さで平坦上面部を有するリッジストライ
プ１５とを形成する。
【００１９】次に、図５に示すように、両側平坦部１４
とリッジストライプ１５上に全面にわたって、ＳｉＯ2
の絶縁膜６のスパッタを行なう。次に、図６に示すよう
に、リフトオフによるレジスト除去を行い、リッジの平
坦上面部１５ａを露出させる。次に、図７に示すよう
に、リッジの平坦上面部１５ａを含む上面全面にわたっ
てグレーティング用Ｔｉ薄膜を蒸着する。
とリッジストライプ１５上に全面にわたって、ＳｉＯ2
の絶縁膜６のスパッタを行なう。次に、図６に示すよう
に、リフトオフによるレジスト除去を行い、リッジの平
坦上面部１５ａを露出させる。次に、図７に示すよう
に、リッジの平坦上面部１５ａを含む上面全面にわたっ
てグレーティング用Ｔｉ薄膜を蒸着する。
【００２０】次に、Ｔｉ薄膜のＥＢリソグラフィ及びエ
ッチングを実行して、図８に示すように、複数のＴｉ薄
膜短冊すなわちグレーティング７がリッジストライプの
伸長方向に垂直に交差して所定周期Λで並ぶように、Ｔ
ｉグレーティング形成を行う。ＤＦＢ半導体レーザで
は、一般にレーザ光が伝搬する方向に周期Λで変化する
周期構造が形成され、そのため屈折率も周期的に変化
し、周期的に反射されてくる光の位相が一致する波長で
反射率が高くなり（ブラッグ反射）、レーザ発振が起こ
る。よって分布帰還半導体レーザの発振波長は周期構造
の周期Λによって決まり、一般にΛ＝ｍλ／２ｎを満た
す条件にて単一縦モードが得られる。なおｍは整数、λ
は発振波長（真空中）、及びｎはレーザ媒体の実効屈折
率を示す。
ッチングを実行して、図８に示すように、複数のＴｉ薄
膜短冊すなわちグレーティング７がリッジストライプの
伸長方向に垂直に交差して所定周期Λで並ぶように、Ｔ
ｉグレーティング形成を行う。ＤＦＢ半導体レーザで
は、一般にレーザ光が伝搬する方向に周期Λで変化する
周期構造が形成され、そのため屈折率も周期的に変化
し、周期的に反射されてくる光の位相が一致する波長で
反射率が高くなり（ブラッグ反射）、レーザ発振が起こ
る。よって分布帰還半導体レーザの発振波長は周期構造
の周期Λによって決まり、一般にΛ＝ｍλ／２ｎを満た
す条件にて単一縦モードが得られる。なおｍは整数、λ
は発振波長（真空中）、及びｎはレーザ媒体の実効屈折
率を示す。
【００２１】すなわち、グレーティング形成工程におい
ては、両側平坦部及び平坦上面部上にわたって金属膜及
びレジスト層を順に形成し、該レジスト層上に、電子ビ
ーム直接描画法（ＥＢ）により、リッジストライプの伸
長方向に周期構造を有するグレーティングパターンの潜
像を形成し、レジスト層の現像によりグレーティングパ
ターンを形成し、Ｔｉ金属膜を該グレーティングパター
ンを介しエッチングし、リッジ平坦上面部を含む両側平
坦部上にわたって、リッジストライプの伸長方向に周期
構造を有する金属短冊７の複数のグレーティングを形成
するのである。
ては、両側平坦部及び平坦上面部上にわたって金属膜及
びレジスト層を順に形成し、該レジスト層上に、電子ビ
ーム直接描画法（ＥＢ）により、リッジストライプの伸
長方向に周期構造を有するグレーティングパターンの潜
像を形成し、レジスト層の現像によりグレーティングパ
ターンを形成し、Ｔｉ金属膜を該グレーティングパター
ンを介しエッチングし、リッジ平坦上面部を含む両側平
坦部上にわたって、リッジストライプの伸長方向に周期
構造を有する金属短冊７の複数のグレーティングを形成
するのである。
【００２２】次に、図９に示すように、フォトリソグラ
フィによりＴｉグレーティングのリッジ部以外の平坦部
にグレーティングに交差するように、レジストストライ
プ８の膜形成を行う。次に、図１０に示すように、Ｔｉ
グレーティング７、リッジ部１５、平坦部の絶縁膜６及
びレジストストライプ８の上にわたって、ＳｉＯ2の絶
縁膜９をスパッタ法を用いて成膜する。
フィによりＴｉグレーティングのリッジ部以外の平坦部
にグレーティングに交差するように、レジストストライ
プ８の膜形成を行う。次に、図１０に示すように、Ｔｉ
グレーティング７、リッジ部１５、平坦部の絶縁膜６及
びレジストストライプ８の上にわたって、ＳｉＯ2の絶
縁膜９をスパッタ法を用いて成膜する。
【００２３】次に、図１１に示すように、平坦部のＴｉ
グレーティング７上にてリフトオフによるレジストスト
ライプ８の除去を行ない、電極接続用窓２０を形成し、
Ｔｉグレーティング７を露出させる。次に、図１２に示
すように、ＳｉＯ2及びＴｉグレーティング上にＴｉ／
Ａｕ電極を蒸着してＰ側電極を形成する。
グレーティング７上にてリフトオフによるレジストスト
ライプ８の除去を行ない、電極接続用窓２０を形成し、
Ｔｉグレーティング７を露出させる。次に、図１２に示
すように、ＳｉＯ2及びＴｉグレーティング上にＴｉ／
Ａｕ電極を蒸着してＰ側電極を形成する。
【００２４】次に、図１３に示すように、基板裏面を研
磨して、そこにＴｉ／Ａｕ電極を蒸着して、ｎ側電極を
形成する。その後、所定工程により、素子が完成され
る。このようにして、リッジ上面側からＰ側電極へのエ
バネッセント波の吸収が抑制された素子が作製される。
磨して、そこにＴｉ／Ａｕ電極を蒸着して、ｎ側電極を
形成する。その後、所定工程により、素子が完成され
る。このようにして、リッジ上面側からＰ側電極へのエ
バネッセント波の吸収が抑制された素子が作製される。
【図１】従来のＤＦＢ半導体レーザの概略断面図であ
る。
る。
【図２】本発明による実施例のＤＦＢ半導体レーザの概
略断面図である。
略断面図である。
【図３】本発明による実施例のＤＦＢ半導体レーザの製
造工程中におけるレーザ基板の概略斜視図である。
造工程中におけるレーザ基板の概略斜視図である。
【図４】本発明による実施例のＤＦＢ半導体レーザの製
造工程中におけるレーザ基板の概略斜視図である。
造工程中におけるレーザ基板の概略斜視図である。
【図５】本発明による実施例のＤＦＢ半導体レーザの製
造工程中におけるレーザ基板の概略斜視図である。
造工程中におけるレーザ基板の概略斜視図である。
【図６】本発明による実施例のＤＦＢ半導体レーザの製
造工程中におけるレーザ基板の概略斜視図である。
造工程中におけるレーザ基板の概略斜視図である。
【図７】本発明による実施例のＤＦＢ半導体レーザの製
造工程中におけるレーザ基板の概略斜視図である。
造工程中におけるレーザ基板の概略斜視図である。
【図８】本発明による実施例のＤＦＢ半導体レーザの製
造工程中におけるレーザ基板の概略斜視図である。
造工程中におけるレーザ基板の概略斜視図である。
【図９】本発明による実施例のＤＦＢ半導体レーザの製
造工程中におけるレーザ基板の概略斜視図である。
造工程中におけるレーザ基板の概略斜視図である。
【図１０】本発明による実施例のＤＦＢ半導体レーザの
製造工程中におけるレーザ基板の概略斜視図である。
製造工程中におけるレーザ基板の概略斜視図である。
【図１１】本発明による他の実施例のＤＦＢ半導体レー
ザの製造工程中におけるレーザ基板の概略斜視図であ
る。
ザの製造工程中におけるレーザ基板の概略斜視図であ
る。
【図１２】本発明による他の実施例のＤＦＢ半導体レー
ザの製造工程中におけるレーザ基板の概略斜視図であ
る。
ザの製造工程中におけるレーザ基板の概略斜視図であ
る。
【図１３】本発明による他の実施例のＤＦＢ半導体レー
ザの製造工程中におけるレーザ基板の概略斜視図であ
る。
ザの製造工程中におけるレーザ基板の概略斜視図であ
る。
１ ｎ−ＩｎＰクラッド層 ２ 活性層 ３ リッジストライプ材料クラッド層 ４ コンタクト層 ５ レジスト層 ６，９ 絶縁層 ７ グレーティング、金属短冊 １０ バス電極 １５ａ 平坦上面部 １４ 両側平坦部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡部 義昭 埼玉県鶴ヶ島市富士見６丁目１番１号パイ オニア株式会社総合研究所内 (72)発明者 竹間 清文 埼玉県鶴ヶ島市富士見６丁目１番１号パイ オニア株式会社総合研究所内 Ｆターム(参考） 5F073 AA13 AA61 AA64 AA74 CA12 CB02 DA05 DA22 EA28
Claims (10)
- 【請求項１】 活性層上にリッジストライプを有しリッ
ジストライプの伸長方向に周期構造を備えた分布帰還リ
ッジ型半導体レーザの製造方法であって、 活性層上にリッジストライプ材料のクラッド層及びコン
タクト層を順に積層したレーザ基板を形成する工程と、 前記クラッド層及びコンタクト層から、両側平坦部とこ
れらから突出し平坦上面部を有するリッジストライプと
を形成する工程と、 前記両側平坦部及び平坦上面部上にわたって、リッジス
トライプの伸長方向に周期構造を有する金属短冊の複数
からなるグレーティングを形成するグレーティング形成
工程と、 前記グレーティング、両側平坦部及び平坦上面部の全面
に絶縁層を形成する工程と、 前記絶縁層から前記両側平坦部の一部だけをエッチング
により部分的に除去して前記グレーティングを部分的に
露出せしめた後、前記グレーティング上に交差してバス
電極を形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体
レーザ製造方法。 - 【請求項２】 前記バス電極は、前記両側平坦部上の前
記絶縁層及びグレーティング上にのみ形成することを特
徴とする請求項１記載の半導体レーザ製造方法。 - 【請求項３】 前記バス電極は、前記両側平坦部及び平
坦上面部上の前記絶縁層グレーティング上に形成するこ
とを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ製造方法。 - 【請求項４】 前記活性層がＩｎ1-xＧａxＡｓ1-yＰ
y（0≦x≦1、0≦y≦1）を主成分とするバルク層又は単
一量子井戸若しくは多量子井戸層であり、前記クラッド
層がＩｎＰであり、前記コンタクト層がＩｎＧａＡｓＰ
若しくはＩｎＧａＡｓであることを特徴とする請求項１
〜３のいずれか１記載の半導体レーザ製造方法。 - 【請求項５】 前記グレーティング形成工程において
は、前記両側平坦部及び平坦上面部上にわたって金属膜
及びレジスト層を順に形成する工程と、 前記レジスト層上に、電子ビーム直接描画法により、リ
ッジストライプの伸長方向に周期構造を有するグレーテ
ィングパターンの潜像を形成し、前記レジスト層の現像
によりグレーティングパターンを形成するパターン工程
と、 前記金属膜を前記グレーティングパターンを介しエッチ
ングし、前記平坦上面部を含む両側平坦部上にわたっ
て、前記リッジストライプの伸長方向に周期構造を有す
る金属短冊の複数のグレーティングを形成することを特
徴とする請求項１〜４のいずれか１記載の半導体レーザ
製造方法。 - 【請求項６】 活性層上にリッジストライプを有しリッ
ジストライプの伸長方向に周期構造を備えた分布帰還リ
ッジ型半導体レーザであって、 活性層上に形成されたクラッド層の両側平坦部とこれら
から突出し平坦上面部を有するクラッド層及びコンタク
ト層を順に積層してなるリッジストライプと、 前記両側平坦部及び平坦上面部上にわたって、リッジス
トライプの伸長方向に周期構造を有する金属短冊の複数
からなるグレーティングと、 前記リッジストライプの前記平坦上面部における前記グ
レーティング上の全面に形成された絶縁層と、からなる
ことを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項７】 前記リッジストライプの前記平坦上面部
の前記グレーティング上を除いた前記グレーティング上
において接続されたバス電極を有することを特徴とする
請求項６記載の半導体レーザ。 - 【請求項８】 前記バス電極は、前記両側平坦部上の前
記絶縁層及びグレーティング上にのみ形成することを特
徴とする請求項７記載の半導体レーザ。 - 【請求項９】 前記バス電極は、前記両側平坦部及び平
坦上面部上の前記絶縁層グレーティング上に形成するこ
とを特徴とする請求項７記載の半導体レーザ。 - 【請求項１０】 前記活性層がＩｎ1-xＧａxＡｓ1-yＰy
（0≦x≦1、0≦y≦1）を主成分とするバルク層又は単一
量子井戸若しくは多量子井戸層であり、前記クラッド層
がＩｎＰであり、前記コンタクト層がＩｎＧａＡｓＰ若
しくはＩｎＧａＡｓであることを特徴とする請求項６〜
９のいずれか１記載の半導体レーザ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01545599A JP3739071B2 (ja) | 1999-01-25 | 1999-01-25 | 分布帰還リッジ型半導体レーザ及びその製造方法 |
| US09/481,940 US6381258B1 (en) | 1999-01-25 | 2000-01-13 | Ridge-structure DFB semiconductor laser and method of manufacturing the same |
| US10/032,506 US6537841B2 (en) | 1999-01-25 | 2002-01-02 | Ridge-structure DFB semiconductor laser and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01545599A JP3739071B2 (ja) | 1999-01-25 | 1999-01-25 | 分布帰還リッジ型半導体レーザ及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000216491A true JP2000216491A (ja) | 2000-08-04 |
| JP3739071B2 JP3739071B2 (ja) | 2006-01-25 |
Family
ID=11889288
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01545599A Expired - Fee Related JP3739071B2 (ja) | 1999-01-25 | 1999-01-25 | 分布帰還リッジ型半導体レーザ及びその製造方法 |
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|---|---|
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| JP2002134820A (ja) * | 2000-10-27 | 2002-05-10 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体レーザ |
| JP2010287873A (ja) * | 2009-05-15 | 2010-12-24 | Opnext Japan Inc | 半導体発光素子 |
| JP2011222927A (ja) * | 2010-03-23 | 2011-11-04 | Ntt Electornics Corp | リッジ型半導体光素子及びリッジ型半導体光素子の製造方法 |
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| JP2018518053A (ja) * | 2015-06-05 | 2018-07-05 | ザ ガバメント オブ ザ ユナイテッド ステイツ オブ アメリカ，アズ リプレゼンテッド バイ ザ セクレタリー オブ ザ ネイビー | 損失を低減するための低フィルファクタのトップコンタクトを有するインターバンドカスケードレーザ |
| CN113300217A (zh) * | 2021-05-25 | 2021-08-24 | 长春理工大学 | 一种基于掩埋金属掩膜的脊表面光栅制作方法 |
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| GB0424253D0 (en) * | 2004-05-20 | 2004-12-01 | Bookham Technology Plc | Laterally implanted electro-absorption modulated laser |
| US8787419B2 (en) | 2005-02-18 | 2014-07-22 | Binoptics Corporation | High reliability etched-facet photonic devices |
| JP2006245136A (ja) * | 2005-03-01 | 2006-09-14 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体光素子 |
| DE102012111512B4 (de) * | 2012-11-28 | 2021-11-04 | OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Halbleiterstreifenlaser |
| FR3026571B1 (fr) * | 2014-09-26 | 2016-12-02 | Thales Sa | Procede d'elaboration d'une structure resonante d'un laser a semi-conducteur a contre-reaction repartie |
| DE102016106949B4 (de) | 2016-04-14 | 2020-07-02 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Kantenemittierender Halbleiterlaser |
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| CN114256737B (zh) * | 2021-12-15 | 2023-09-26 | 电子科技大学 | 一种窄线宽dfb纳米等离子体激光器及其制备方法 |
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| EP0672311B1 (de) * | 1992-12-03 | 1996-09-18 | Siemens Aktiengesellschaft | Abstimmbare oberflächenemittierende laserdiode |
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- 1999-01-25 JP JP01545599A patent/JP3739071B2/ja not_active Expired - Fee Related
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2000
- 2000-01-13 US US09/481,940 patent/US6381258B1/en not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-01-02 US US10/032,506 patent/US6537841B2/en not_active Expired - Fee Related
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