JP2000223771A - ＩｎＰ系分布帰還型半導体レーザの製造方法 - Google Patents
ＩｎＰ系分布帰還型半導体レーザの製造方法Info
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- JP2000223771A JP2000223771A JP11021227A JP2122799A JP2000223771A JP 2000223771 A JP2000223771 A JP 2000223771A JP 11021227 A JP11021227 A JP 11021227A JP 2122799 A JP2122799 A JP 2122799A JP 2000223771 A JP2000223771 A JP 2000223771A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ｎ−ＩｎＰ基板の表面の回折格子の形状を保
存すること。 【解決手段】 成長室ＲにＨ2 （不活性ガスでも良い。
あるいはＨ2 と不活性ガスとの混合ガスでも良い。）を
供給すると共に、この成長室Ｒを加熱して熱変形防止層
２０の生成温度範囲内の温度である３５０℃まで昇温す
る。そして、この成長室Ｒの室温をそのまま３５０℃に
安定させる。
存すること。 【解決手段】 成長室ＲにＨ2 （不活性ガスでも良い。
あるいはＨ2 と不活性ガスとの混合ガスでも良い。）を
供給すると共に、この成長室Ｒを加熱して熱変形防止層
２０の生成温度範囲内の温度である３５０℃まで昇温す
る。そして、この成長室Ｒの室温をそのまま３５０℃に
安定させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ＩｎＰ系分布帰
還型半導体レーザの製造方法、特にＰを含む下地の回折
格子の表面上に熱変形防止層を形成する方法に関する。
還型半導体レーザの製造方法、特にＰを含む下地の回折
格子の表面上に熱変形防止層を形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、分布帰還型半導体レーザ（以下、
ＤＦＢレーザと称する。）は、主に光ファイバー通信の
分野で使用されている。このＤＦＢレーザにおいて、レ
ーザ光の発振波長を１．０〜１．７μｍ帯とする場合、
ＩｎＰ系のＤＦＢレーザが用いられる。このＩｎＰ系の
ＤＦＢレーザには、たとえばＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系
またはＩｎＧａＡｌＡｓ／ＩｎＰ系のＤＦＢレーザがあ
る。このＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系のＤＦＢレーザと
は、活性層または光ガイド層の何れかが、或いは活性層
と光ガイド層とが共にＩｎＧａＡｓＰで構成されるレー
ザである。また、このＩｎＧａＡｌＡｓ／ＩｎＰ系のＤ
ＦＢレーザとは、活性層または光ガイド層の何れかが、
或いは活性層と光ガイド層とが共にＩｎＧａＡｌＡｓで
構成されるレーザである。
ＤＦＢレーザと称する。）は、主に光ファイバー通信の
分野で使用されている。このＤＦＢレーザにおいて、レ
ーザ光の発振波長を１．０〜１．７μｍ帯とする場合、
ＩｎＰ系のＤＦＢレーザが用いられる。このＩｎＰ系の
ＤＦＢレーザには、たとえばＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系
またはＩｎＧａＡｌＡｓ／ＩｎＰ系のＤＦＢレーザがあ
る。このＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系のＤＦＢレーザと
は、活性層または光ガイド層の何れかが、或いは活性層
と光ガイド層とが共にＩｎＧａＡｓＰで構成されるレー
ザである。また、このＩｎＧａＡｌＡｓ／ＩｎＰ系のＤ
ＦＢレーザとは、活性層または光ガイド層の何れかが、
或いは活性層と光ガイド層とが共にＩｎＧａＡｌＡｓで
構成されるレーザである。
【０００３】そこで、図７を参照して、このＩｎＧａＡ
ｓＰ／ＩｎＰ系のＤＦＢレーザの一例の構造につき説明
する。
ｓＰ／ＩｎＰ系のＤＦＢレーザの一例の構造につき説明
する。
【０００４】図７は、このＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系の
ＤＦＢレーザの一例を示す断面図である。この図７に示
されるＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系のＤＦＢレーザは、Ｐ
を含む下地としてのｎ−ＩｎＰ基板１０、ｎ−ＩｎＧａ
ＡｓＰガイド層１２、ノンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層
１４、ｐ−ＩｎＰクラッド層１６およびｐ−ＩｎＧａＡ
ｓＰコンタクト層１８の順に積層されている構造を具え
る。このｎ−ＩｎＰ基板１０とｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイ
ド層１２との境界面、すなわち下地の表面ＢＳは、回折
格子となっている。この境界面ＢＳを回折格子とするこ
とにより、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層１２中を伝搬す
る光のうち特定波長λ＝２ｎΛ／ｍの光だけが、この回
折格子状の境界面ＢＳ上で選択的に反射される。この反
射はブラック反射である。ただし、ｎ、Λおよびｍは、
それぞれ、等価屈折率、回折格子の周期および回折次数
を表す。したがって、上述の特定波長λ＝２ｎΛ／ｍの
光だけがこのｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層１２からレー
ザ発振される。
ＤＦＢレーザの一例を示す断面図である。この図７に示
されるＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系のＤＦＢレーザは、Ｐ
を含む下地としてのｎ−ＩｎＰ基板１０、ｎ−ＩｎＧａ
ＡｓＰガイド層１２、ノンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層
１４、ｐ−ＩｎＰクラッド層１６およびｐ−ＩｎＧａＡ
ｓＰコンタクト層１８の順に積層されている構造を具え
る。このｎ−ＩｎＰ基板１０とｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイ
ド層１２との境界面、すなわち下地の表面ＢＳは、回折
格子となっている。この境界面ＢＳを回折格子とするこ
とにより、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層１２中を伝搬す
る光のうち特定波長λ＝２ｎΛ／ｍの光だけが、この回
折格子状の境界面ＢＳ上で選択的に反射される。この反
射はブラック反射である。ただし、ｎ、Λおよびｍは、
それぞれ、等価屈折率、回折格子の周期および回折次数
を表す。したがって、上述の特定波長λ＝２ｎΛ／ｍの
光だけがこのｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層１２からレー
ザ発振される。
【０００５】このＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系のＤＦＢレ
ーザは、約６００℃の温度条件下において、ｎ−ＩｎＰ
基板１０をベースとして上述の各層１２、１４、１６お
よび１８が順次積層されることにより、製作される。し
かしながら、このｎ−ＩｎＰ基板１０の回折格子状の境
界面ＢＳ上に直にｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層１２を成
膜すると、この境界面ＢＳの回折格子構造が崩れてしま
う。なぜならば、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層１２を境
界面ＢＳ上に成膜するときの温度である６００℃までｎ
−ＩｎＰ基板１０を昇温させる過程で、このｎ−ＩｎＰ
基板１０の境界面ＢＳ上のＰが活発に蒸発してしまうか
らである。これは、Ｖ族原子（たとえば、ＰまたはＡｓ
等）の蒸気圧が著しく大きいためである。このＶ族原子
であるＰの蒸発により、III 族原子であるＩｎが回折格
子の凹部に移動（マイグレーション）する。このＰの蒸
発とこのＩｎのマイグレーションとの過程で、この回折
格子が崩れてしまう。
ーザは、約６００℃の温度条件下において、ｎ−ＩｎＰ
基板１０をベースとして上述の各層１２、１４、１６お
よび１８が順次積層されることにより、製作される。し
かしながら、このｎ−ＩｎＰ基板１０の回折格子状の境
界面ＢＳ上に直にｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層１２を成
膜すると、この境界面ＢＳの回折格子構造が崩れてしま
う。なぜならば、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層１２を境
界面ＢＳ上に成膜するときの温度である６００℃までｎ
−ＩｎＰ基板１０を昇温させる過程で、このｎ−ＩｎＰ
基板１０の境界面ＢＳ上のＰが活発に蒸発してしまうか
らである。これは、Ｖ族原子（たとえば、ＰまたはＡｓ
等）の蒸気圧が著しく大きいためである。このＶ族原子
であるＰの蒸発により、III 族原子であるＩｎが回折格
子の凹部に移動（マイグレーション）する。このＰの蒸
発とこのＩｎのマイグレーションとの過程で、この回折
格子が崩れてしまう。
【０００６】そこで、このｎ−ＩｎＰ基板１０の境界面
ＢＳ上のＰの蒸発を防ぐために、この境界面ＢＳ上に熱
変形防止層を成膜する工程を含むＩｎＧａＡｓＰ／Ｉｎ
Ｐ系のＤＦＢレーザの製造方法が、文献（特開平３−１
７９７３１）に開示されている。この熱変形防止層を構
成するＶ族原子であるＡｓの蒸気圧は、ｎ−ＩｎＰ基板
１０を構成するＶ族原子であるＰの蒸気圧より２桁以上
小さい。換言すれば、ＡｓはＰより蒸発しにくい。よっ
て、ｎ−ＩｎＰ基板１０を熱変形防止層で成膜すること
により、このｎ−ＩｎＰ基板１０のＰの蒸発を防ぐこと
ができる。したがって、このｎ−ＩｎＰ基板１０の境界
面ＢＳの回折格子の形状を保持することができる。
ＢＳ上のＰの蒸発を防ぐために、この境界面ＢＳ上に熱
変形防止層を成膜する工程を含むＩｎＧａＡｓＰ／Ｉｎ
Ｐ系のＤＦＢレーザの製造方法が、文献（特開平３−１
７９７３１）に開示されている。この熱変形防止層を構
成するＶ族原子であるＡｓの蒸気圧は、ｎ−ＩｎＰ基板
１０を構成するＶ族原子であるＰの蒸気圧より２桁以上
小さい。換言すれば、ＡｓはＰより蒸発しにくい。よっ
て、ｎ−ＩｎＰ基板１０を熱変形防止層で成膜すること
により、このｎ−ＩｎＰ基板１０のＰの蒸発を防ぐこと
ができる。したがって、このｎ−ＩｎＰ基板１０の境界
面ＢＳの回折格子の形状を保持することができる。
【０００７】以下に、この文献に開示されている、この
熱変形防止層をｎ−ＩｎＰ基板１０の境界面ＢＳ上に成
膜するまでの工程につき概略的に説明する。
熱変形防止層をｎ−ＩｎＰ基板１０の境界面ＢＳ上に成
膜するまでの工程につき概略的に説明する。
【０００８】まず、境界面ＢＳが回折格子構造となって
いるｎ−ＩｎＰ基板１０を、この回折格子を上向きにし
て真空状態にある成長室内に用意する。
いるｎ−ＩｎＰ基板１０を、この回折格子を上向きにし
て真空状態にある成長室内に用意する。
【０００９】次に、この成長室にＰＨ3 （フォスフィ
ン）を供給すると共に、この成長室を加熱して熱変形防
止層の生成温度範囲内の温度である４００℃まで昇温す
る。そして、この成長室の室温をそのまま４００℃に安
定させる。
ン）を供給すると共に、この成長室を加熱して熱変形防
止層の生成温度範囲内の温度である４００℃まで昇温す
る。そして、この成長室の室温をそのまま４００℃に安
定させる。
【００１０】次に、ＰＨ3 の供給を停止すると同時に、
有機金属化合物の（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｇａ（トリエチルガリ
ウム）とＡｓＨ3 （アルシン）とを成長室にそれぞれ供
給することにより、上述の回折格子構造の表面ＢＳに熱
変形防止層を成膜させる。
有機金属化合物の（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｇａ（トリエチルガリ
ウム）とＡｓＨ3 （アルシン）とを成長室にそれぞれ供
給することにより、上述の回折格子構造の表面ＢＳに熱
変形防止層を成膜させる。
【００１１】次に、この熱変形防止層上に、ｎ−ＩｎＧ
ａＡｓＰガイド層１２、ノンドープＩｎＧａＡｓＰ活性
層１４、ｐ−ＩｎＰクラッド層１６およびｐ−ＩｎＧａ
ＡｓＰコンタクト層１８を順次形成することにより、Ｉ
ｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系のＤＦＢレーザが完成する。
ａＡｓＰガイド層１２、ノンドープＩｎＧａＡｓＰ活性
層１４、ｐ−ＩｎＰクラッド層１６およびｐ−ＩｎＧａ
ＡｓＰコンタクト層１８を順次形成することにより、Ｉ
ｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系のＤＦＢレーザが完成する。
【００１２】なお、上述の熱変形防止層の製作工程は、
たとえばＩｎＧａＡｌＡｓ／ＩｎＰ系のＤＦＢレーザに
対しても全く同様である。
たとえばＩｎＧａＡｌＡｓ／ＩｎＰ系のＤＦＢレーザに
対しても全く同様である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
成長室を４００℃まで昇温させる過程で、この成長室に
供給されたＰＨ3 の一部が熱分解される。この４００℃
の温度条件下でも、ＰＨ3 の熱分解により生じたＰの分
子（たとえば、Ｐ2 ）が、ｎ−ＩｎＰ基板１０を構成し
ているＰの蒸発を誘発してしまう。つまり、このＰＨ3
の供給のためにｎ−ＩｎＰ基板１０を構成しているＰの
蒸発が活発になるから、このｎ−ＩｎＰ基板１０の境界
面ＢＳの回折格子構造が却って崩れてしまう。
成長室を４００℃まで昇温させる過程で、この成長室に
供給されたＰＨ3 の一部が熱分解される。この４００℃
の温度条件下でも、ＰＨ3 の熱分解により生じたＰの分
子（たとえば、Ｐ2 ）が、ｎ−ＩｎＰ基板１０を構成し
ているＰの蒸発を誘発してしまう。つまり、このＰＨ3
の供給のためにｎ−ＩｎＰ基板１０を構成しているＰの
蒸発が活発になるから、このｎ−ＩｎＰ基板１０の境界
面ＢＳの回折格子構造が却って崩れてしまう。
【００１４】そこで、熱変形防止層の生成温度範囲内の
温度までｎ−ＩｎＰ基板を加熱させる過程において、こ
のｎ−ＩｎＰ基板を構成するＰの蒸発を防止する、Ｉｎ
Ｐ系分布帰還型半導体レーザ、たとえばＩｎＧａＡｓＰ
／ＩｎＰ系またはＩｎＧａＡｌＡｓ／ＩｎＰ系分布帰還
型半導体レーザの製造方法が求められていた。
温度までｎ−ＩｎＰ基板を加熱させる過程において、こ
のｎ−ＩｎＰ基板を構成するＰの蒸発を防止する、Ｉｎ
Ｐ系分布帰還型半導体レーザ、たとえばＩｎＧａＡｓＰ
／ＩｎＰ系またはＩｎＧａＡｌＡｓ／ＩｎＰ系分布帰還
型半導体レーザの製造方法が求められていた。
【００１５】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、Ｐを含む下地の回折格子の表面上に、熱変形防止層
を有機金属気相成長法によって成長させて、この熱変形
防止層の表面上に上側層を成長させることにより、Ｉｎ
Ｐ系分布帰還型半導体レーザを製造するに当たり、水素
雰囲気中または不活性ガス雰囲気中で、下地の温度を熱
変形防止層の生成温度まで上昇させ、然る後、この熱変
形防止層の原料であるＧａの有機金属化合物およびＡｓ
Ｈ3 を回折格子の表面上にそれぞれ同時に供給する。
に、Ｐを含む下地の回折格子の表面上に、熱変形防止層
を有機金属気相成長法によって成長させて、この熱変形
防止層の表面上に上側層を成長させることにより、Ｉｎ
Ｐ系分布帰還型半導体レーザを製造するに当たり、水素
雰囲気中または不活性ガス雰囲気中で、下地の温度を熱
変形防止層の生成温度まで上昇させ、然る後、この熱変
形防止層の原料であるＧａの有機金属化合物およびＡｓ
Ｈ3 を回折格子の表面上にそれぞれ同時に供給する。
【００１６】この発明のＩｎＰ系分布帰還型半導体レー
ザの製造方法の実施に当たり、好ましくは、下地をＩｎ
Ｐ基板とし、かつ上側層を光ガイド層（たとえば、Ｉｎ
ＧａＡｓＰまたはＩｎＧａＡｌＡｓ）とするのが良い
（以下、第１の製造方法という。）。
ザの製造方法の実施に当たり、好ましくは、下地をＩｎ
Ｐ基板とし、かつ上側層を光ガイド層（たとえば、Ｉｎ
ＧａＡｓＰまたはＩｎＧａＡｌＡｓ）とするのが良い
（以下、第１の製造方法という。）。
【００１７】また、上述の発明のＩｎＰ系分布帰還型半
導体レーザの製造方法の実施に当たり、好ましくは、下
地を光ガイド層（たとえば、ＩｎＧａＡｓＰ）とし、か
つ上側層をＩｎＰクラッド層とするのが良い（以下、第
２の製造方法という。）。
導体レーザの製造方法の実施に当たり、好ましくは、下
地を光ガイド層（たとえば、ＩｎＧａＡｓＰ）とし、か
つ上側層をＩｎＰクラッド層とするのが良い（以下、第
２の製造方法という。）。
【００１８】これらの第１または第２の製造方法の実施
に当たり、好ましくは、有機金属化合物を、（Ｃ2 Ｈ
5 ）3 Ｇａまたは（ＣＨ3 ）3 Ｇａとするのが良い。
に当たり、好ましくは、有機金属化合物を、（Ｃ2 Ｈ
5 ）3 Ｇａまたは（ＣＨ3 ）3 Ｇａとするのが良い。
【００１９】このような方法によれば、ＩｎＰ基板の境
界面の回折格子上に、またはＰを含む光ガイド層の回折
格子上に、熱変形防止層をそれぞれ形成することができ
る。
界面の回折格子上に、またはＰを含む光ガイド層の回折
格子上に、熱変形防止層をそれぞれ形成することができ
る。
【００２０】また、上述の第１または第２の製造方法の
実施に当たり、好ましくは、上述の回折格子の周期およ
び深さをそれぞれ２４０ｎｍおよび６０ｎｍとする場
合、有機金属化合物を（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｇａとする。ま
た、熱変形防止層の生成温度を３５０℃とする。そし
て、上述のＡｓＨ3 とこの（Ｃ2 Ｈ5 ）3 ＧａとのＶ／
III比を２００〜２５０の範囲内の値としながら、この
（Ｃ2 Ｈ5 ）3 ＧａおよびこのＡｓＨ3 の混合気体を１
００ｓｃｃｍで２０秒間回折格子の表面上に供給するこ
とにより、上述の熱変形防止層の膜厚を３〜４ｎｍとす
る。
実施に当たり、好ましくは、上述の回折格子の周期およ
び深さをそれぞれ２４０ｎｍおよび６０ｎｍとする場
合、有機金属化合物を（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｇａとする。ま
た、熱変形防止層の生成温度を３５０℃とする。そし
て、上述のＡｓＨ3 とこの（Ｃ2 Ｈ5 ）3 ＧａとのＶ／
III比を２００〜２５０の範囲内の値としながら、この
（Ｃ2 Ｈ5 ）3 ＧａおよびこのＡｓＨ3 の混合気体を１
００ｓｃｃｍで２０秒間回折格子の表面上に供給するこ
とにより、上述の熱変形防止層の膜厚を３〜４ｎｍとす
る。
【００２１】このような方法によれば、ＩｎＰ基板の境
界面の回折格子上に、熱変形防止層を形成することがで
きる。
界面の回折格子上に、熱変形防止層を形成することがで
きる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、図を参照して、この発明の
実施の形態につき説明する。なお、図中、各構成成分の
大きさ、形状および配置関係は、この発明が理解できる
程度に概略的に示してあるにすぎず、したがって、この
発明は、図示例に限定されるものではない。
実施の形態につき説明する。なお、図中、各構成成分の
大きさ、形状および配置関係は、この発明が理解できる
程度に概略的に示してあるにすぎず、したがって、この
発明は、図示例に限定されるものではない。
【００２３】「第１の実施の形態」図１（Ａ）〜（Ｄ）
および図２を参照して、この発明のＩｎＰ系分布帰還型
半導体レーザの製造方法につき説明する。ここでは、こ
の製造方法として、上述の第１の製造方法、すなわちｎ
−ＩｎＰ基板１０を下地として各種の薄膜を順次成膜す
る方法とする。すなわち、この下地であるｎ−ＩｎＰ基
板１０の表面上に熱変形防止層２０を形成する。この熱
変形防止層２０の表面上に形成する上側層を、具体的に
はｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１２とする。
および図２を参照して、この発明のＩｎＰ系分布帰還型
半導体レーザの製造方法につき説明する。ここでは、こ
の製造方法として、上述の第１の製造方法、すなわちｎ
−ＩｎＰ基板１０を下地として各種の薄膜を順次成膜す
る方法とする。すなわち、この下地であるｎ−ＩｎＰ基
板１０の表面上に熱変形防止層２０を形成する。この熱
変形防止層２０の表面上に形成する上側層を、具体的に
はｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１２とする。
【００２４】このＩｎＰ系分布帰還型半導体レーザとし
て、このレーザの発振波長が１．５５μｍとなるよう
に、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系分布帰還型半導体レーザ
を製作する。この１．５５μｍの波長は、たとえば光フ
ァイバー通信で使用される光の波長である。
て、このレーザの発振波長が１．５５μｍとなるよう
に、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系分布帰還型半導体レーザ
を製作する。この１．５５μｍの波長は、たとえば光フ
ァイバー通信で使用される光の波長である。
【００２５】図１（Ａ）〜（Ｄ）は、ＩｎＧａＡｓＰ／
ＩｎＰ系の熱変形防止層２０の製造工程図である。各図
は、製造の主要段階で得られている素子構造体の概略的
な断面図としてそれぞれ示してある。
ＩｎＰ系の熱変形防止層２０の製造工程図である。各図
は、製造の主要段階で得られている素子構造体の概略的
な断面図としてそれぞれ示してある。
【００２６】また、図２は、ｎ−ＩｎＰ基板１０の温度
変化を示すグラフである。縦軸および横軸は、それぞれ
温度および時間である。実線Ｃ１は、この発明の実施に
基づく温度変化曲線である。また、点線Ｃ２は、従来技
術に基づく温度変化曲線である。
変化を示すグラフである。縦軸および横軸は、それぞれ
温度および時間である。実線Ｃ１は、この発明の実施に
基づく温度変化曲線である。また、点線Ｃ２は、従来技
術に基づく温度変化曲線である。
【００２７】まず、図１（Ａ）に示すように、表面ＢＳ
が回折格子構造となっているｎ−ＩｎＰ基板１０を、真
空状態にある成長室Ｒ内に設置する。このとき、成長室
Ｒ内の温度は、室温である（図２の点（Ａ））。具体的
には、ｎ−ＩｎＰ基板１０を直径２インチおよび厚さ３
５０ミクロンの円形基板とする。このｎ−ＩｎＰ基板１
０は、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系分布帰還型半導体レー
ザ用の基板として市販されている。このｎ−ＩｎＰ基板
１０の回折格子の周期および深さをそれぞれ２４０ｎｍ
および６０ｎｍとしてある。この回折格子の周期を２４
０ｎｍと設定したのは、このＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系
分布帰還型半導体レーザから発振されるレーザ光の発振
波長を１．５５μｍにするためである。なお、このｎ−
ＩｎＰ基板１０のドーパントは、たとえばＳｎである。
が回折格子構造となっているｎ−ＩｎＰ基板１０を、真
空状態にある成長室Ｒ内に設置する。このとき、成長室
Ｒ内の温度は、室温である（図２の点（Ａ））。具体的
には、ｎ−ＩｎＰ基板１０を直径２インチおよび厚さ３
５０ミクロンの円形基板とする。このｎ−ＩｎＰ基板１
０は、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系分布帰還型半導体レー
ザ用の基板として市販されている。このｎ−ＩｎＰ基板
１０の回折格子の周期および深さをそれぞれ２４０ｎｍ
および６０ｎｍとしてある。この回折格子の周期を２４
０ｎｍと設定したのは、このＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系
分布帰還型半導体レーザから発振されるレーザ光の発振
波長を１．５５μｍにするためである。なお、このｎ−
ＩｎＰ基板１０のドーパントは、たとえばＳｎである。
【００２８】この成長室Ｒ内には、ｎ−ＩｎＰ基板１０
を設置するためのウェハキャリア（図１で省略。）があ
る。このウェハキャリア上に、表面ＢＳを上側にして、
ｎ−ＩｎＰ基板１０を載せて設置する。なお、後述の過
程において、このｎ−ＩｎＰ基板１０を抵抗加熱法によ
り加熱する。この加熱の間、このウェハキャリアを一定
速度で回転させる。よって、このウェハキャリア上に設
置されたｎ−ＩｎＰ基板１０も同じく一定速度で回転す
る。したがって、後述のように、熱変形防止層の原料で
ある（Ｃ2 Ｈ5 ）3 ＧａおよびＡｓＨ3 は、ｎ−ＩｎＰ
基板１０の表面ＢＳに万遍なくそれぞれ散布されるの
で、この表面ＢＳに形成される熱変形防止層の膜厚は、
実質的に均一となる。
を設置するためのウェハキャリア（図１で省略。）があ
る。このウェハキャリア上に、表面ＢＳを上側にして、
ｎ−ＩｎＰ基板１０を載せて設置する。なお、後述の過
程において、このｎ−ＩｎＰ基板１０を抵抗加熱法によ
り加熱する。この加熱の間、このウェハキャリアを一定
速度で回転させる。よって、このウェハキャリア上に設
置されたｎ−ＩｎＰ基板１０も同じく一定速度で回転す
る。したがって、後述のように、熱変形防止層の原料で
ある（Ｃ2 Ｈ5 ）3 ＧａおよびＡｓＨ3 は、ｎ−ＩｎＰ
基板１０の表面ＢＳに万遍なくそれぞれ散布されるの
で、この表面ＢＳに形成される熱変形防止層の膜厚は、
実質的に均一となる。
【００２９】次に、図１（Ｂ）に示すように、この成長
室ＲにＨ2 （不活性ガスでも良い。あるいはＨ2 と不活
性ガスとの混合ガスでも良い。）を供給すると共に、こ
のｎ−ＩｎＰ基板１０を加熱して熱変形防止層２０の生
成温度範囲内の温度である３５０℃まで昇温する（図２
の点（Ｂ））。そして、このｎ−ＩｎＰ基板１０の温度
をそのまま３５０℃に安定させる。
室ＲにＨ2 （不活性ガスでも良い。あるいはＨ2 と不活
性ガスとの混合ガスでも良い。）を供給すると共に、こ
のｎ−ＩｎＰ基板１０を加熱して熱変形防止層２０の生
成温度範囲内の温度である３５０℃まで昇温する（図２
の点（Ｂ））。そして、このｎ−ＩｎＰ基板１０の温度
をそのまま３５０℃に安定させる。
【００３０】一方、従来技術では、このＨ2 の代わりに
ＰＨ3 を供給しており、かつこのＰＨ3 を供給している
間、ｎ−ＩｎＰ基板１０の温度を４００℃まで上昇させ
ている（図２の点線Ｃ２）。このｎ−ＩｎＰ基板１０を
４００℃まで昇温させる過程で、この成長室に供給され
たＰＨ3 の一部は熱分解され、このＰＨ3 の熱分解によ
って生じたＰの分子が、このｎ−ＩｎＰ基板１０を構成
しているＰの蒸発を誘発してしまう。その結果、このｎ
−ＩｎＰ基板１０の境界面ＢＳの回折格子構造が却って
崩れてしまう。
ＰＨ3 を供給しており、かつこのＰＨ3 を供給している
間、ｎ−ＩｎＰ基板１０の温度を４００℃まで上昇させ
ている（図２の点線Ｃ２）。このｎ−ＩｎＰ基板１０を
４００℃まで昇温させる過程で、この成長室に供給され
たＰＨ3 の一部は熱分解され、このＰＨ3 の熱分解によ
って生じたＰの分子が、このｎ−ＩｎＰ基板１０を構成
しているＰの蒸発を誘発してしまう。その結果、このｎ
−ＩｎＰ基板１０の境界面ＢＳの回折格子構造が却って
崩れてしまう。
【００３１】この発明では、従来技術のＰＨ3 の代わり
にＨ2 を供給しているため、Ｐの蒸発を抑制することが
できる。したがって、このｎ−ＩｎＰ基板１０の境界面
ＢＳの回折格子構造は、実質的に保持される。
にＨ2 を供給しているため、Ｐの蒸発を抑制することが
できる。したがって、このｎ−ＩｎＰ基板１０の境界面
ＢＳの回折格子構造は、実質的に保持される。
【００３２】なお、以下に示す工程において、従来技術
に基づく工程も、この発明に基づく工程も互いに全く同
様であるから、温度変化曲線Ｃ１およびＣ２も互いに全
く同様である。したがって、図２で従来技術に基づく温
度変化曲線Ｃ２は、省略している。
に基づく工程も、この発明に基づく工程も互いに全く同
様であるから、温度変化曲線Ｃ１およびＣ２も互いに全
く同様である。したがって、図２で従来技術に基づく温
度変化曲線Ｃ２は、省略している。
【００３３】次に、図１（Ｃ）に示すように、このＨ2
の供給を停止すると同時に、熱変形防止層２０を形成す
るための原料である有機金属化合物の（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｇ
ａとＡｓＨ3 との混合気体を、たとえば１００ｓｃｃｍ
（ｓｃｃｍ：標準状態における分当たりの流量（ｃ
ｃ））で２０秒間、成長室Ｒに供給することにより、上
述の回折格子構造の表面ＢＳに熱変形防止層２０を形成
させる（図２の点（Ｃ））。ただし、ＡｓＨ3 および
（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｇａの供給比を、２２０としてある。こ
の混合気体の供給割合、供給時間および供給比は、それ
ぞれ回折格子の形状（特に深さ）に応じて決定される値
であって、かつ実験等の結果に基づいて最適化された値
である。
の供給を停止すると同時に、熱変形防止層２０を形成す
るための原料である有機金属化合物の（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｇ
ａとＡｓＨ3 との混合気体を、たとえば１００ｓｃｃｍ
（ｓｃｃｍ：標準状態における分当たりの流量（ｃ
ｃ））で２０秒間、成長室Ｒに供給することにより、上
述の回折格子構造の表面ＢＳに熱変形防止層２０を形成
させる（図２の点（Ｃ））。ただし、ＡｓＨ3 および
（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｇａの供給比を、２２０としてある。こ
の混合気体の供給割合、供給時間および供給比は、それ
ぞれ回折格子の形状（特に深さ）に応じて決定される値
であって、かつ実験等の結果に基づいて最適化された値
である。
【００３４】なお、熱変形防止層２０の膜厚が薄すぎる
場合、ｎ−ＩｎＰ基板１０の表面ＢＳを熱変形防止層２
０の膜厚で覆うことができない。よって、むき出しの状
態にある表面ＢＳからＰが蒸発し、結晶欠陥が生じる。
この結果、表面ＢＳの回折格子の形状が崩れてしまう。
また、熱変形防止層２０の膜厚が厚すぎる場合、ｎ−Ｉ
ｎＰ基板１０と熱変形防止層２０との格子定数差に起因
するミスフィット転位が、ｎ−ＩｎＰ基板１０と熱変形
防止層２０との界面に生じる。
場合、ｎ−ＩｎＰ基板１０の表面ＢＳを熱変形防止層２
０の膜厚で覆うことができない。よって、むき出しの状
態にある表面ＢＳからＰが蒸発し、結晶欠陥が生じる。
この結果、表面ＢＳの回折格子の形状が崩れてしまう。
また、熱変形防止層２０の膜厚が厚すぎる場合、ｎ−Ｉ
ｎＰ基板１０と熱変形防止層２０との格子定数差に起因
するミスフィット転位が、ｎ−ＩｎＰ基板１０と熱変形
防止層２０との界面に生じる。
【００３５】したがって、この熱変形防止層２０の膜厚
は、回折格子の形状を保存する上で重要である。具体的
には、後述のように、この熱変形防止層２０の膜厚を３
〜４ｎｍとしてある。この３〜４ｎｍの膜厚は、厚すぎ
ることもなく、かつ薄すぎることもなく、よって最も望
ましい膜厚である。
は、回折格子の形状を保存する上で重要である。具体的
には、後述のように、この熱変形防止層２０の膜厚を３
〜４ｎｍとしてある。この３〜４ｎｍの膜厚は、厚すぎ
ることもなく、かつ薄すぎることもなく、よって最も望
ましい膜厚である。
【００３６】また、上述の（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｇａのキャリ
アガスとして、Ｈ2 を用いている。このキャリアガスの
流量は、２５ｓｌｍ（ｓｌｍ：標準状態における分当た
りの流量（ｌ））としている。このＨ2 でこの（Ｃ2 Ｈ
5 ）3 Ｇａをバブリングして、この（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｇａ
を成長室Ｒに供給する。
アガスとして、Ｈ2 を用いている。このキャリアガスの
流量は、２５ｓｌｍ（ｓｌｍ：標準状態における分当た
りの流量（ｌ））としている。このＨ2 でこの（Ｃ2 Ｈ
5 ）3 Ｇａをバブリングして、この（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｇａ
を成長室Ｒに供給する。
【００３７】次に、図１（Ｄ）に示すように、ＡｓＨ3
を依然として供給したまま、（Ｃ2Ｈ5 ）3 Ｇａのみの
供給を停止することにより、熱変形防止層２０の成長を
停止させる。このとき、熱変形防止層２０の膜厚は、上
述のように、３〜４ｎｍとなる。
を依然として供給したまま、（Ｃ2Ｈ5 ）3 Ｇａのみの
供給を停止することにより、熱変形防止層２０の成長を
停止させる。このとき、熱変形防止層２０の膜厚は、上
述のように、３〜４ｎｍとなる。
【００３８】以上の工程を以って、ｎ−ＩｎＰ基板１０
の回折格子状の境界面ＢＳ上への熱変形防止層２０の形
成工程は終了する。
の回折格子状の境界面ＢＳ上への熱変形防止層２０の形
成工程は終了する。
【００３９】次に、図３（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、こ
の熱変形防止層２０の回折格子状の境界面ＧＳ上に順次
累積形成される各種の薄膜の形成方法につき説明する。
ただし、この形成方法は公知であるから、概略的に説明
する。
の熱変形防止層２０の回折格子状の境界面ＧＳ上に順次
累積形成される各種の薄膜の形成方法につき説明する。
ただし、この形成方法は公知であるから、概略的に説明
する。
【００４０】図３（Ａ）〜（Ｃ）は、ｎ−ＩｎＰ基板１
０上に形成された熱変形防止層２０をベースとして、順
次それぞれ形成される各種の薄膜の製造工程図である。
これらの各種の薄膜を、上述の熱変形防止層２０の形成
法と同じく、有機金属気相成長法によって形成する。
０上に形成された熱変形防止層２０をベースとして、順
次それぞれ形成される各種の薄膜の製造工程図である。
これらの各種の薄膜を、上述の熱変形防止層２０の形成
法と同じく、有機金属気相成長法によって形成する。
【００４１】まず、図３（Ａ）に示すように、上述のよ
うにこの成長室ＲにＡｓＨ3 を依然として供給したま
ま、この成長室Ｒを６００℃まで昇温させた後（図２の
点（Ｄ））、そのまま６００℃に安定させる。この６０
０℃は、熱変形防止層２０上に形成される各種の薄膜
（後述）の成長温度として望ましい温度である。
うにこの成長室ＲにＡｓＨ3 を依然として供給したま
ま、この成長室Ｒを６００℃まで昇温させた後（図２の
点（Ｄ））、そのまま６００℃に安定させる。この６０
０℃は、熱変形防止層２０上に形成される各種の薄膜
（後述）の成長温度として望ましい温度である。
【００４２】なお、上述のようにＡｓＨ3 を成長室Ｒに
供給しながら、ｎ−ＩｎＰ基板１０およびこのｎ−Ｉｎ
Ｐ基板１０上に形成されている熱変形防止層２０を加熱
するのは、この加熱によって熱変形防止層２０を構成す
るＡｓの蒸発を抑制するためである。
供給しながら、ｎ−ＩｎＰ基板１０およびこのｎ−Ｉｎ
Ｐ基板１０上に形成されている熱変形防止層２０を加熱
するのは、この加熱によって熱変形防止層２０を構成す
るＡｓの蒸発を抑制するためである。
【００４３】次に、図３（Ｂ）に示すように、６００℃
の温度条件下で、ＡｓＨ3 の供給を停止すると同時に、
ＡｓＨ3 、（ＣＨ3 ）3 Ｉｎ（トリメチルインジウ
ム）、（Ｃ2 Ｈ5 ）3 ＧａおよびＰＨ3 の混合ガスを成
長室Ｒに適時に適量だけそれぞれ供給することにより、
ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１２、ノンドープＩｎＧ
ａＡｓＰ多重量子井戸層２２、ノンドープＩｎＧａＡｓ
Ｐ光ガイド層２４、ｐ−ＩｎＰクラッド層１６およびｐ
−Ｉｎコンタクト層１８（またはｐ−ＩｎＧａＡｓＰコ
ンタクト層１８でも良い。）をそれぞれ順次成膜して形
成する。
の温度条件下で、ＡｓＨ3 の供給を停止すると同時に、
ＡｓＨ3 、（ＣＨ3 ）3 Ｉｎ（トリメチルインジウ
ム）、（Ｃ2 Ｈ5 ）3 ＧａおよびＰＨ3 の混合ガスを成
長室Ｒに適時に適量だけそれぞれ供給することにより、
ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１２、ノンドープＩｎＧ
ａＡｓＰ多重量子井戸層２２、ノンドープＩｎＧａＡｓ
Ｐ光ガイド層２４、ｐ−ＩｎＰクラッド層１６およびｐ
−Ｉｎコンタクト層１８（またはｐ−ＩｎＧａＡｓＰコ
ンタクト層１８でも良い。）をそれぞれ順次成膜して形
成する。
【００４４】ただし、具体的には、Ｖ族元素を有する化
合物（ＡｓＨ3 およびＰＨ3 ）とIII 族元素を有する化
合物（（ＣＨ3 ）3 Ｉｎおよび（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｇａ）と
のＶ／III 比を、２００〜２５０の範囲内の値としてあ
る。Ｖ／III 比とは、Ｖ族とIII 族とのモル比である。
また、これらの各種の薄膜１２、１６、１８、２２およ
び２４の成長速度を、何れも０．８μｍ／時間の一定値
としてある。また、上述の各薄膜１２、１６、１８、２
２および２４および２０の膜厚を、それぞれ９０ｎｍ、
９０ｎｍ、５０ｎｍ、１０２ｎｍおよび５０ｎｍとして
ある。
合物（ＡｓＨ3 およびＰＨ3 ）とIII 族元素を有する化
合物（（ＣＨ3 ）3 Ｉｎおよび（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｇａ）と
のＶ／III 比を、２００〜２５０の範囲内の値としてあ
る。Ｖ／III 比とは、Ｖ族とIII 族とのモル比である。
また、これらの各種の薄膜１２、１６、１８、２２およ
び２４の成長速度を、何れも０．８μｍ／時間の一定値
としてある。また、上述の各薄膜１２、１６、１８、２
２および２４および２０の膜厚を、それぞれ９０ｎｍ、
９０ｎｍ、５０ｎｍ、１０２ｎｍおよび５０ｎｍとして
ある。
【００４５】また、具体的には、このＩｎＧａＡｓＰ多
重量子井戸層２２は、７井戸構造、すなわち、７つの井
戸層と、これらの７つの井戸層を隔てる６つの障壁層と
を具える。このＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸層２２は、
上述のＩｎＧａＡｓＰ活性層に相当する。すなわち、こ
のＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸層２２は、１．５５μｍ
の光を生み出すための層である。この井戸層の、ｎ−Ｉ
ｎＰ基板１０に対する歪量を０．５％としている。ま
た、この障壁層のバンドギャップ組成の波長λgは１．
２μｍとなる。さらに、これらの井戸層および障壁層の
膜厚を、それぞれ６ｎｍおよび１０ｎｍとしている。
重量子井戸層２２は、７井戸構造、すなわち、７つの井
戸層と、これらの７つの井戸層を隔てる６つの障壁層と
を具える。このＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸層２２は、
上述のＩｎＧａＡｓＰ活性層に相当する。すなわち、こ
のＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸層２２は、１．５５μｍ
の光を生み出すための層である。この井戸層の、ｎ−Ｉ
ｎＰ基板１０に対する歪量を０．５％としている。ま
た、この障壁層のバンドギャップ組成の波長λgは１．
２μｍとなる。さらに、これらの井戸層および障壁層の
膜厚を、それぞれ６ｎｍおよび１０ｎｍとしている。
【００４６】なお、具体的には、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光
ガイド層１２の形成時に、たとえばＳｉ2 Ｈ6 （ジシラ
ン）を混ぜている。成長室Ｒ内でこのＳｉ2 Ｈ6 から熱
分解されたＳｉが、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１２
のドーパントとなる。また、ｐ−ＩｎＰクラッド層１６
およびｐ−Ｉｎコンタクト層１８のそれぞれの形成時
に、たとえば（ＣＨ3 ）2 Ｚｎ（ジメチル亜鉛）を混ぜ
ている。成長室Ｒ内でこの（ＣＨ3 ）2 Ｚｎから熱分解
されたＺｎが、ｐ−ＩｎＰクラッド層１６およびｐ−Ｉ
ｎコンタクト層１８のドーパントとなる。
ガイド層１２の形成時に、たとえばＳｉ2 Ｈ6 （ジシラ
ン）を混ぜている。成長室Ｒ内でこのＳｉ2 Ｈ6 から熱
分解されたＳｉが、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１２
のドーパントとなる。また、ｐ−ＩｎＰクラッド層１６
およびｐ−Ｉｎコンタクト層１８のそれぞれの形成時
に、たとえば（ＣＨ3 ）2 Ｚｎ（ジメチル亜鉛）を混ぜ
ている。成長室Ｒ内でこの（ＣＨ3 ）2 Ｚｎから熱分解
されたＺｎが、ｐ−ＩｎＰクラッド層１６およびｐ−Ｉ
ｎコンタクト層１８のドーパントとなる。
【００４７】次に、図３（Ｃ）に示すように、このｐ−
Ｉｎコンタクト層１８（またはｐ−ＩｎＧａＡｓＰコン
タクト層１８）が所定の膜厚になった後、（ＣＨ3 ）3
Ｉｎ（トリメチルインジウム）、（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｇａお
よびＡｓＨ3 の供給を停止することにより、このｐ−Ｉ
ｎコンタクト層１８の成長を停止させる。そして、ＰＨ
3 の雰囲気中で成長室Ｒの温度を低下させる（図２の点
（Ｅ））。
Ｉｎコンタクト層１８（またはｐ−ＩｎＧａＡｓＰコン
タクト層１８）が所定の膜厚になった後、（ＣＨ3 ）3
Ｉｎ（トリメチルインジウム）、（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｇａお
よびＡｓＨ3 の供給を停止することにより、このｐ−Ｉ
ｎコンタクト層１８の成長を停止させる。そして、ＰＨ
3 の雰囲気中で成長室Ｒの温度を低下させる（図２の点
（Ｅ））。
【００４８】最後に、このｎ−ＩｎＰ基板１０およびｐ
−Ｉｎコンタクト層１８に、たとえばＡｕＧｅＮｉ電極
およびＡｕＺ電極をそれぞれ接着して、ＩｎＧａＡｓＰ
／ＩｎＰ系のＤＦＢレーザが完成される。
−Ｉｎコンタクト層１８に、たとえばＡｕＧｅＮｉ電極
およびＡｕＺ電極をそれぞれ接着して、ＩｎＧａＡｓＰ
／ＩｎＰ系のＤＦＢレーザが完成される。
【００４９】図４は、上述の方法によって作製したＩｎ
ＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系のＤＦＢレーザの断面の模写図で
ある。この図は、ｎ−ＩｎＰ基板１０と光ガイド層１２
との境界面領域を、断面透過顕微鏡（以下、ＴＥＭとい
う。）によって撮影して得た顕微鏡写真の模写図であ
る。この実験で使用したＴＥＭの倍率は、３００，００
０倍である。
ＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系のＤＦＢレーザの断面の模写図で
ある。この図は、ｎ−ＩｎＰ基板１０と光ガイド層１２
との境界面領域を、断面透過顕微鏡（以下、ＴＥＭとい
う。）によって撮影して得た顕微鏡写真の模写図であ
る。この実験で使用したＴＥＭの倍率は、３００，００
０倍である。
【００５０】この模写図によれば、表面ＢＳにおけるｎ
−ＩｎＰ基板１０と熱変形防止層２０（太線）との転位
結晶、および表面ＧＳにおける熱変形防止層２０（太
線）とＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１２との転位結晶は認
められない。よって、ｎ−ＩｎＰ基板１０と熱変形防止
層２０、および熱変形防止層２０とＩｎＧａＡｓＰ光ガ
イド層１２は、それぞれ界面ＢＳおよびＧＳにおいて格
子整合している。したがって、界面ＢＳおよびＧＳにお
ける回折格子の形状が良好に保存されている。
−ＩｎＰ基板１０と熱変形防止層２０（太線）との転位
結晶、および表面ＧＳにおける熱変形防止層２０（太
線）とＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１２との転位結晶は認
められない。よって、ｎ−ＩｎＰ基板１０と熱変形防止
層２０、および熱変形防止層２０とＩｎＧａＡｓＰ光ガ
イド層１２は、それぞれ界面ＢＳおよびＧＳにおいて格
子整合している。したがって、界面ＢＳおよびＧＳにお
ける回折格子の形状が良好に保存されている。
【００５１】図５は、この第１の製造方法により得られ
たＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系のＤＦＢレーザの発振スペ
クトルを示す図である。縦軸はおよび横軸は、それぞれ
発振スペクトル（単位：ｄＢｍ）および発振波長（単
位：ｎｍ）である。図５によれば、単一モードが観測さ
れ、この単一モードの発振波長は、１５３９．１４ｎｍ
（すなわち、１．５３９１４μｍ）である。また、この
単一モードのサイドモード抑制比は、４０ｄＢ以上であ
る。したがって、この発明のＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系
分布帰還型半導体レーザの製造方法によって製造された
当該半導体レーザの発振特性は、実用上十分である。
たＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系のＤＦＢレーザの発振スペ
クトルを示す図である。縦軸はおよび横軸は、それぞれ
発振スペクトル（単位：ｄＢｍ）および発振波長（単
位：ｎｍ）である。図５によれば、単一モードが観測さ
れ、この単一モードの発振波長は、１５３９．１４ｎｍ
（すなわち、１．５３９１４μｍ）である。また、この
単一モードのサイドモード抑制比は、４０ｄＢ以上であ
る。したがって、この発明のＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系
分布帰還型半導体レーザの製造方法によって製造された
当該半導体レーザの発振特性は、実用上十分である。
【００５２】「第２の実施の形態」次に、このＩｎＧａ
ＡｓＰ／ＩｎＰ系分布帰還型半導体レーザを製造する第
２の製造方法につき説明する。この第２の製造方法は、
回折格子の表面を有する光ガイド層を下地として、当該
半導体レーザを製造する方法である。ここでは、この下
地である光ガイド層を、ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層とす
る。この第２の製造方法の成膜形成順序は、第１の製造
方法とは全く逆である。
ＡｓＰ／ＩｎＰ系分布帰還型半導体レーザを製造する第
２の製造方法につき説明する。この第２の製造方法は、
回折格子の表面を有する光ガイド層を下地として、当該
半導体レーザを製造する方法である。ここでは、この下
地である光ガイド層を、ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層とす
る。この第２の製造方法の成膜形成順序は、第１の製造
方法とは全く逆である。
【００５３】そこで、図６（Ａ）〜（Ｄ）を参照して、
この第２の製造方法に基づくＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系
分布帰還型半導体レーザの製作工程につき説明する。
この第２の製造方法に基づくＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系
分布帰還型半導体レーザの製作工程につき説明する。
【００５４】図６（Ａ）〜（Ｄ）は、この第２の製造方
法に基づくＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系分布帰還型半導体
レーザの製作工程図である。
法に基づくＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系分布帰還型半導体
レーザの製作工程図である。
【００５５】まず、成長室Ｒ内で、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ
コンタクト層１８をベースとして、このｐ−ＩｎＧａＡ
ｓＰコンタクト層１８上に、ｐ−ＩｎＰクラッド層１
６、ノンドープＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層２４、ノンド
ープＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸層２２、ｎ−ＩｎＧａ
ＡｓＰ光ガイド層１２を順次成膜する。第２の実施の形
態において、このｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１２
が、熱変形防止層２０を形成するための下地となる。な
お、これらの各層１２、１６、１８、２２および２４の
生成条件は、上述の第１の製造方法の条件（温度、およ
び成長室Ｒに供給される気体等）と全く同様である。
コンタクト層１８をベースとして、このｐ−ＩｎＧａＡ
ｓＰコンタクト層１８上に、ｐ−ＩｎＰクラッド層１
６、ノンドープＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層２４、ノンド
ープＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸層２２、ｎ−ＩｎＧａ
ＡｓＰ光ガイド層１２を順次成膜する。第２の実施の形
態において、このｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１２
が、熱変形防止層２０を形成するための下地となる。な
お、これらの各層１２、１６、１８、２２および２４の
生成条件は、上述の第１の製造方法の条件（温度、およ
び成長室Ｒに供給される気体等）と全く同様である。
【００５６】次に、この素子構造体を成長室Ｒから取り
出す。そして、このｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１２
の表面ＧＳを、フォトエッチング技術によって回折格子
状にする。このフォトエッチング技術は公知であるか
ら、その説明を省略する。
出す。そして、このｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１２
の表面ＧＳを、フォトエッチング技術によって回折格子
状にする。このフォトエッチング技術は公知であるか
ら、その説明を省略する。
【００５７】次に、この素子構造体を、表面ＧＳを上側
にして再び成長室Ｒ内に戻す。そして、この成長室Ｒ内
にＡｓＨ3 を供給しながら、この素子構造体の温度を３
５０℃まで昇温させて、そのまま室温を３５０℃に安定
させる（図６（Ａ））。
にして再び成長室Ｒ内に戻す。そして、この成長室Ｒ内
にＡｓＨ3 を供給しながら、この素子構造体の温度を３
５０℃まで昇温させて、そのまま室温を３５０℃に安定
させる（図６（Ａ））。
【００５８】次に、このＡｓＨ3 の供給を停止すると同
時に、（Ｃ2 Ｈ5 ）3 ＧａとＡｓＨ3 との混合気体を１
００ｓｃｃｍで２０秒間、成長室Ｒ内に供給する（図６
（Ｂ））。これらの（Ｃ2 Ｈ5 ）3 ＧａとＡｓＨ3 との
供給比を、２００〜２５０の範囲内の値とする。これに
より、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１２の回折格子状
の表面ＧＳに、膜厚が３〜４ｎｍの熱変形防止層が形成
される。
時に、（Ｃ2 Ｈ5 ）3 ＧａとＡｓＨ3 との混合気体を１
００ｓｃｃｍで２０秒間、成長室Ｒ内に供給する（図６
（Ｂ））。これらの（Ｃ2 Ｈ5 ）3 ＧａとＡｓＨ3 との
供給比を、２００〜２５０の範囲内の値とする。これに
より、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１２の回折格子状
の表面ＧＳに、膜厚が３〜４ｎｍの熱変形防止層が形成
される。
【００５９】次に、これらの（Ｃ2 Ｈ5 ）3 ＧａとＡｓ
Ｈ3 との混合気体の供給を停止すると同時に、たとえば
（ＣＨ3 ）3 ＩｎおよびＰＨ3 との混合気体をこの成長
室Ｒ内に供給することにより、回折格子状の表面ＧＳ上
に、ｎ−ＩｎＰクラッド層２６を形成する（図６
（Ｃ））。この第２の実施の形態において、上側層はこ
のｎ−ＩｎＰクラッド層２６である。
Ｈ3 との混合気体の供給を停止すると同時に、たとえば
（ＣＨ3 ）3 ＩｎおよびＰＨ3 との混合気体をこの成長
室Ｒ内に供給することにより、回折格子状の表面ＧＳ上
に、ｎ−ＩｎＰクラッド層２６を形成する（図６
（Ｃ））。この第２の実施の形態において、上側層はこ
のｎ−ＩｎＰクラッド層２６である。
【００６０】次に、（ＣＨ3 ）3 Ｉｎを成長室Ｒ内に供
給するのを停止することにより、ｎ−ＩｎＰクラッド層
２６の成長を停止させる（図６（Ｄ））。そして、ＰＨ
3 の雰囲気中で成長室Ｒの温度を低下させる。
給するのを停止することにより、ｎ−ＩｎＰクラッド層
２６の成長を停止させる（図６（Ｄ））。そして、ＰＨ
3 の雰囲気中で成長室Ｒの温度を低下させる。
【００６１】以上の工程を以って、このＩｎＧａＡｓＰ
／ＩｎＰ系分布帰還型半導体レーザの製造は終了する。
／ＩｎＰ系分布帰還型半導体レーザの製造は終了する。
【００６２】なお、この第２の実施の形態で製造された
半導体レーザは、上述の第１の実施の形態で製造された
半導体レーザと等しい。
半導体レーザは、上述の第１の実施の形態で製造された
半導体レーザと等しい。
【００６３】「変形例の説明」この発明は、上述の実施
の形態にのみ限定されるものではなく、設計に応じて種
々の変更を加えることができる。
の形態にのみ限定されるものではなく、設計に応じて種
々の変更を加えることができる。
【００６４】たとえば、上述の第１の製造方法では、Ｉ
ｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系の分布帰還型半導体レーザにつ
き説明しているが、このＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系の分
布帰還型半導体レーザの代わりに、たとえばＩｎＧａＡ
ｌＡｓ／ＩｎＰ系の分布帰還型半導体レーザを用いても
良い。すなわち、下地であるｎ−ＩｎＰ基板１０の表面
上に成長・成膜させる上側層を、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光
ガイド層１２の代わりにｎ−ＩｎＧａＡｌＡｓ光ガイド
層とする。
ｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系の分布帰還型半導体レーザにつ
き説明しているが、このＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系の分
布帰還型半導体レーザの代わりに、たとえばＩｎＧａＡ
ｌＡｓ／ＩｎＰ系の分布帰還型半導体レーザを用いても
良い。すなわち、下地であるｎ−ＩｎＰ基板１０の表面
上に成長・成膜させる上側層を、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光
ガイド層１２の代わりにｎ−ＩｎＧａＡｌＡｓ光ガイド
層とする。
【００６５】このｎ−ＩｎＧａＡｌＡｓ光ガイド層を構
成するＡｌの供給分子として、（ＣＨ3 ）3 Ａｌ（トリ
メチルアルミニウム）を用いている。ｎ−ＩｎＰ基板の
回折格子の表面上への熱変形防止層の成膜条件は、上述
の実施の形態と全く同じである。ただし、この熱変形防
止層上に形成される各種の薄膜の成長温度および成長速
度は、それぞれ７５０℃および０．９μｍ／時とする。
また、Ｖ族元素を有する化合物（ＡｓＨ3 ）とIII 族元
素を有する化合物（（ＣＨ3 ）3 Ｉｎ、（Ｃ2Ｈ5 ）3
Ｇａおよび（ＣＨ3 ）3 Ａｌ）との比を、８０の範囲内
の値とする。
成するＡｌの供給分子として、（ＣＨ3 ）3 Ａｌ（トリ
メチルアルミニウム）を用いている。ｎ−ＩｎＰ基板の
回折格子の表面上への熱変形防止層の成膜条件は、上述
の実施の形態と全く同じである。ただし、この熱変形防
止層上に形成される各種の薄膜の成長温度および成長速
度は、それぞれ７５０℃および０．９μｍ／時とする。
また、Ｖ族元素を有する化合物（ＡｓＨ3 ）とIII 族元
素を有する化合物（（ＣＨ3 ）3 Ｉｎ、（Ｃ2Ｈ5 ）3
Ｇａおよび（ＣＨ3 ）3 Ａｌ）との比を、８０の範囲内
の値とする。
【００６６】また、たとえば、上述の第１および２の製
造方法では、熱変形防止膜２０を形成するときに有機金
属化合物として（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｇａを用いているが、こ
の（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｇａの代わりに、（ＣＨ3 ）3 Ｇａ
（トリメチルガリウム）を用いても良い。
造方法では、熱変形防止膜２０を形成するときに有機金
属化合物として（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｇａを用いているが、こ
の（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｇａの代わりに、（ＣＨ3 ）3 Ｇａ
（トリメチルガリウム）を用いても良い。
【００６７】
【発明の効果】上述の説明から明らかなように、この発
明のＩｎＰ系分布帰還型半導体レーザの製造方法によれ
ば、Ｈ2 雰囲気中または不活性ガス雰囲気中で、Ｐを含
む下地（たとえば、ＩｎＰ基板またはＩｎＧａＡｓＰ光
ガイド層等）を熱変形防止層の生成温度まで加熱して
も、この下地の表面の回折格子の形状は良好に保存され
る。
明のＩｎＰ系分布帰還型半導体レーザの製造方法によれ
ば、Ｈ2 雰囲気中または不活性ガス雰囲気中で、Ｐを含
む下地（たとえば、ＩｎＰ基板またはＩｎＧａＡｓＰ光
ガイド層等）を熱変形防止層の生成温度まで加熱して
も、この下地の表面の回折格子の形状は良好に保存され
る。
【００６８】したがって、この発明のＩｎＰ系分布帰還
型半導体レーザに用いられる回折格子の形状の製造方法
によって作製された当該半導体レーザの発振特性は、実
用上十分である。
型半導体レーザに用いられる回折格子の形状の製造方法
によって作製された当該半導体レーザの発振特性は、実
用上十分である。
【図１】第１の実施の形態における熱変形防止層の製造
工程図である。
工程図である。
【図２】成長室内の温度変化を示すグラフである。
【図３】第１の実施の形態における各種の薄膜の製造工
程図である。
程図である。
【図４】ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系ＤＦＢレーザの断面
の顕微鏡写真の模写図である。
の顕微鏡写真の模写図である。
【図５】ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系ＤＦＢレーザ発振ス
ペクトルを示す図である。
ペクトルを示す図である。
【図６】第２の実施の形態における熱変形防止層の製造
工程図である。
工程図である。
【図７】ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系ＤＦＢレーザの一例
を示す断面図である。
を示す断面図である。
１０：ｎ−ＩｎＰ基板 １２：ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層 １４：ノンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層 １６：ｐ−ＩｎＰクラッド層 １８：ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層 ２０：熱変形防止層 ２２：ノンドープＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸層 ２４：ノンドープＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層 ２６：ｎ−ＩｎＰクラッド層 ＢＳ：ｎ−ＩｎＰ基板の回折格子状の表面 Ｃ１：この発明における温度変化曲線 Ｃ２：従来構成における温度変化曲線 ＧＳ：熱変形防止層の表面 Ｒ：成長室
Claims (8)
- 【請求項１】 Ｐを含む下地の回折格子の表面上に、熱
変形防止層を有機金属気相成長法によって成長させて、
該熱変形防止層の表面上に上側層を成長させることによ
り、ＩｎＰ系分布帰還型半導体レーザを製造するに当た
り、 水素雰囲気中または不活性ガス雰囲気中で、前記下地の
温度を前記熱変形防止層の生成温度まで上昇させ、然る
後、該熱変形防止層の原料であるＧａの有機金属化合物
およびＡｓＨ3 を前記回折格子の表面上にそれぞれ同時
に供給することを特徴とするＩｎＰ系分布帰還型半導体
レーザの製造方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載のＩｎＰ系分布帰還型半
導体レーザの製造方法において、 前記下地をＩｎＰ基板とし、かつ前記上側層を光ガイド
層とすることを特徴とするＩｎＰ系分布帰還型半導体レ
ーザの製造方法。 - 【請求項３】 請求項１に記載のＩｎＰ系分布帰還型半
導体レーザの製造方法において、 前記下地を光ガイド層とし、かつ前記上側層をＩｎＰク
ラッド層とすることを特徴とするＩｎＰ系分布帰還型半
導体レーザの製造方法。 - 【請求項４】 請求項１に記載のＩｎＰ系分布帰還型半
導体レーザの製造方法において、 前記有機金属化合物を（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｇａとすることを
特徴とするＩｎＰ系分布帰還型半導体レーザの製造方
法。 - 【請求項５】 請求項１に記載のＩｎＰ系分布帰還型半
導体レーザの製造方法において、 前記有機金属化合物を（ＣＨ3 ）3 Ｇａとすることを特
徴とするＩｎＰ系分布帰還型半導体レーザの製造方法。 - 【請求項６】 請求項２に記載のＩｎＰ系分布帰還型半
導体レーザの製造方法において、 前記光ガイド層をＩｎＧａＡｓＰまたはＩｎＧａＡｌＡ
ｓとすることを特徴とするＩｎＰ系分布帰還型半導体レ
ーザの製造方法。 - 【請求項７】 請求項３に記載のＩｎＰ系分布帰還型半
導体レーザの製造方法において、 前記光ガイド層をＩｎＧａＡｓＰとすることを特徴とす
るＩｎＰ系分布帰還型半導体レーザの製造方法。 - 【請求項８】 請求項６または７に記載のＩｎＰ系分布
帰還型半導体レーザの製造方法において、 前記回折格子の周期および深さをそれぞれ２４０ｎｍお
よび６０ｎｍとする場合、 前記有機金属化合物を（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｇａとし、 前記熱変形防止層の前記生成温度を３５０℃とし、およ
び前記ＡｓＨ3 と該（Ｃ2 Ｈ5 ）3 とのＶ／III 比を２
００〜２５０の範囲内の値としながら、該（Ｃ2 Ｈ5 ）
3 Ｇａおよび該ＡｓＨ3 の混合気体を、１００ｓｃｃｍ
で２０秒間、前記回折格子の表面上に供給することによ
り、 前記熱変形防止層の膜厚を３〜４ｎｍにすることを特徴
とするＩｎＰ系分布帰還型半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02122799A JP3464161B2 (ja) | 1999-01-29 | 1999-01-29 | ＩｎＰ系分布帰還型半導体レーザの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02122799A JP3464161B2 (ja) | 1999-01-29 | 1999-01-29 | ＩｎＰ系分布帰還型半導体レーザの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000223771A true JP2000223771A (ja) | 2000-08-11 |
| JP3464161B2 JP3464161B2 (ja) | 2003-11-05 |
Family
ID=12049147
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02122799A Expired - Lifetime JP3464161B2 (ja) | 1999-01-29 | 1999-01-29 | ＩｎＰ系分布帰還型半導体レーザの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3464161B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006147797A (ja) * | 2004-11-18 | 2006-06-08 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Ｉｉｉ−ｖ化合物半導体光素子 |
-
1999
- 1999-01-29 JP JP02122799A patent/JP3464161B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006147797A (ja) * | 2004-11-18 | 2006-06-08 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Ｉｉｉ−ｖ化合物半導体光素子 |
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|---|---|
| JP3464161B2 (ja) | 2003-11-05 |
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