JP2002217489A

JP2002217489A - 分布帰還型レーザダイオードおよびその製造方法

Info

Publication number: JP2002217489A
Application number: JP2001013776A
Authority: JP
Inventors: Hajime Shoji; 元小路
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2001-01-22
Filing date: 2001-01-22
Publication date: 2002-08-02

Abstract

(57)【要約】【課題】利得結合係数の大きく、単一モード動作の安
定性が向上した利得結合型分布帰還型レーザダイオード
を提供する。【解決手段】光共振器を構成する回折格子の凹部に、
選択的に絶縁層を含んだ埋込層を形成し、回折格子凹部
における活性層中へのキャリアの注入を阻止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一般に光半導体装置
に係り、特に分布帰還型レーザダイオードおよびその製
造方法に関する。

【０００２】分布帰還型レーザダイオードは単一モード
発振が可能であるため、光ファイバ通信ネットワークに
おいて広く使われている。

【０００３】

【従来の技術】分布帰還型レーザダイオードでは、安定
した単一モード発振を実現するため、レーザ共振器を光
導波路中に形成した回折格子により実現している。特に
共振器中央部近傍にλ／４位相シフト領域を形成した、
いわゆるλ／４シフト分布帰還型レーザダイオードは安
定な単一モード発振が可能であり、広く使われている。

【０００４】このような分布帰還型レーザダイオードで
は光共振器内において光の導波方向への周期的な屈折率
の摂動により分布帰還が生じるため、一般に屈折率結合
型分布帰還型レーザダイオードと呼ばれる。しかしこの
ような屈折率結合型分布帰還型レーザダイオードでは、
レーザ端面において反射が生じると所望の分布帰還以外
の光帰還が生じてしまい、単一モード動作特性が変動し
てしまう。このため、１００％の確率で単一モード動作
を実現しようとすると、レーザダイオードの両端面に無
反射コーティングをほどこす必要があるが、かかる構成
では光出力が両端面から出射されてしまうため、高出力
を実現するのが困難である。

【０００５】一方、かかるλ／４位相シフト領域を設け
ない回折格子を使った分布帰還型レーザダイオードにお
いて各レーザ端面に異なった反射率のコーティングをそ
れぞれ施すことにより、高効率動作を実現することは可
能である。しかし、このような構成では、レーザ端面に
おける反射光によりレーザダイオードの単一モード動作
が乱されてしまう。

【０００６】このような屈折率結合型分布帰還型レーザ
ダイオードの課題を解決するために、従来より利得結合
型（複素結合型とも呼ばれる）分布帰還型レーザダイオ
ードが提案されている。かかる利得結合型分布帰還型レ
ーザダイオードでは光の導波方向への周期的な利得の摂
動により、所望の光分布帰還が実現され、位相シフト領
域が存在しなくても安定な単一モード動作が可能であ
る。またレーザ端面に非対称な反射コーティングを施す
ことにより、高効率で光出力を取り出すことが可能にな
る。さらにかかる利得結合型分布帰還型レーザダイオー
ドでは反射戻り光に対する単一モード動作の安定性が改
善される。反射戻り光はレーザ端面のみならず、光路中
の様々な光学部品によっても形成され、光ファイバ中を
伝播してレーザダイオードに戻ってくる。このような事
情で、利得結合型分布帰還型レーザダイオードは光ファ
イバ通信ネットワークの高出力高速光源としてのみなら
ず、集積化光デバイスの光源としても有用であると考え
られる。

【０００７】図１（Ａ）は典型的な従来の利得結合型分
布帰還型レーザダイオード１０の構成を示す。

【０００８】図１（Ａ）を参照するに図示を省略した基
板上にはｎ型クラッド層１１が形成され、さらにその上
に量子井戸構造を有する活性層１２が形成されている。
また前記活性層１２上にはｐ型クラッド層１３が形成さ
れているが、前記クラッド層１３中には光の導波方向
に、ｎ型電流阻止領域１３Ａが周期的に繰り返し形成さ
れている。

【０００９】かかる構成のレーザダイオードでは、前記
ｐ型クラッド層１３上に形成された電極から注入される
駆動電流が前記電流阻止領域１３Ａにおいて阻止され、
その結果前記活性層１２中への電流注入は、前記光の導
波方向に周期的に繰り返される利得領域において選択的
になされ、その結果、図１（Ｂ）に示すような周期的な
利得分布が形成される。かかる周期的な利得分布と光と
の結合により、図１（Ｄ）に示す周期的な光電界分布が
形成され。

【００１０】図１（Ａ）のレーザダイオードでは活性層
１２中に周期構造が形成されることがないため図１
（Ｃ）に示すように屈折率の変調はわずかである。

【００１１】図２（Ａ）は別の従来の利得結合型分布帰
還型レーザダイオード２０の構成を示す。ただし図２
（Ａ）中、図１（Ａ）と共通する部分には同一の参照符
号を付し、説明を省略する。

【００１２】図２（Ａ）を参照するに、このレーザダイ
オードでは先の図１（Ａ）のレーザダイオードで使われ
た電流阻止領域１３Ａの代わりに前記活性層１２中に周
期的な回折格子１２Ａが形成される。かかる構成のレー
ザダイオードでは、前記回折格子１２Ａの凸部において
活性層１２の厚さが厚く、従って図２（Ｂ）に示すよう
に局所的に利得の大きい領域が周期的に形成される。ま
たかかる周期的な利得の変調により、図２（Ｄ）に示す
ように周期的な光電界の分布が、図１（Ｄ）と同様に形
成される。図２（Ａ）のレーザダイオードでは活性層１
２に前記回折格子１２Ａが形成されるため、先の図１
（Ａ）のレーザダイオードよりも屈折率の変調が大きく
なる。

【００１３】これに対し図３は図示しない基板上に形成
された第１導電型のクラッド層３１上に第２導電型の回
折格子３２Ａを形成し、これをさらに第１導電型の緩衝
層３２Ｂで覆った上に活性層３３を設けた構成の、特開
平５−１４５１６９号公報に記載のレーザダイオード３
０を示す。図３のレーザダイオード３０では、前記活性
層３３上には第２導電型のクラッド層３４が形成され
る。

【００１４】図３の構成においても、前記活性層３３の
うち、前記回折格子３２Ａの凹部に対応した厚膜部にお
いて利得の局所的な増大が生じる利得領域が形成され、
かかる利得領域が周期的に配列されることにより図１
（Ｄ）あるいは図２（Ｄ）で説明した周期的な光電界分
布が形成される。図３の構成では、利得結合と屈折率結
合が同相になり、大きな発振効率が実現される。

【００１５】図４は特開平６−２３２４９７号公報に記
載の利得結合型分布帰還型レーザダイオード４０の構成
を示す。

【００１６】図４を参照するに、基板４１上には周期的
に繰り返し配列される開口部を有する絶縁膜４１Ａが形
成され、かかる絶縁膜４１Ａを選択成長マスクに、活性
層４２が、前記開口部に対応した周期的に繰り返し配列
されたパターンの形で前記基板４１上に選択成長され
る。また前記基板４１上には前記活性層パターン４２を
覆うように光導波路層４３が形成され、その上にクラッ
ド層４４が形成されている。

【００１７】図４のレーザダイオード４０によれば、先
の図２（Ｄ）に示したのと同様な光電界分布がレーザダ
イオード２０と同様に実現され、高効率動作が可能であ
る。特に図４の構成では一の活性層パターン４２と隣接
する活性層パターン４２との間の部分が絶縁膜４１Ａに
より覆われているため前記無駄な電流が流れることがな
い。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】利得結合型の分布帰還
型レーザダイオードにおいて安定な単一モード動作を実
現するには、光共振器中に形成される光電界のうちの屈
折率結合成分に対する利得結合成分の割合を可能な限り
増大させるのが好ましい。さらに高効率発振のために
は、利得結合成分と屈折率結合成分の位相が同相である
のが望ましい。

【００１９】この観点からは、図１（Ａ）のレーザダイ
オード１０は屈折率結合の成分が利得結合成分よりも小
さいため好ましいものの、前記電流阻止領域１３Ａを活
性層１２の近傍に形成するのが困難であるため、隣接す
る電流阻止領域１３Ａの間を通過した電流が活性層１２
に注入される前に拡散してしまい、損失が生じると同時
に光の導波方向への利得変調度が減少してしまい、大き
な利得結合を実現するのが困難になる問題を有してい
る。

【００２０】また図１（Ａ）のレーザダイオード１０に
おいては前記隣接する電流阻止領域１３Ａの間の経路を
通って電流注入がなされる際、プラズマ効果により前記
活性層１２のうち、電流注入された部分の屈折率がプラ
ズマ効果により減少してしまい、図１（Ｂ），（Ｃ）に
示すように利得結合と屈折率結合とが逆相で作用し、所
望の単一モード動作の維持が困難になると共に、しきい
値電流の増大を招く問題が生じる。

【００２１】これに対し図２（Ａ）のレーザダイオード
２０では活性層１２の膜厚が直接に変調されるため大き
な利得結合が実現されると同時に、利得結合と屈折率結
合とが確実に同相になる特徴を有し、図１（Ａ）の構成
に対してより単一モード安定性に優れ、また低いしきい
値での動作が可能になる。

【００２２】しかし図２（Ａ）のレーザダイオード２０
では、駆動電流は前記活性層１２のうち、利得領域に隣
接した膜厚の薄い低利得領域にも注入されるが、このよ
うな低利得領域に注入された電流はレーザ発振には寄与
せず、無効になる。すなわちレーザダイオード２０は利
得結合係数の低下および光取り出し効率の低下が生じや
すい問題を有する。

【００２３】一方図３の構成のレーザダイオード３０で
は、活性層３３が凹凸構造を形成する回折格子３２Ａ上
に形成されるが、かかる凹凸構造上へのレーザダイオー
ドの活性層に適した光学的な品質の半導体層の形成は困
難で、特に活性層３３中に量子井戸層を形成する場合に
は、膜厚を一定に維持するのは非常に困難である。その
結果、所望の波長における光学利得が十分に得られな
い、発振特性が不良である等の問題が生じやすい。また
図３のレーザダイオード３０において大きな利得結合を
実現しようとすると、電流阻止領域を兼ねている回折格
子３２Ａを深く形成する必要があるが、これに伴って活
性層３３の形成はより困難になる。

【００２４】一方図４のレーザダイオード４０では無効
電流が絶縁膜４１Ａにより阻止されるため利得結合効率
を向上させることができるが、光導波層４３をかかる絶
縁膜４１Ａ上に形成するのは困難であり、光導波層４３
に適した光学的な品質の半導体層は得られない。

【００２５】そこで、本発明は上記の課題を解決した新
規で有用な分布帰還型レーザダイオードおよびその製造
方法を提供することを概括的課題とする。

【００２６】本発明のより具体的な課題は、光共振器中
に形成される光電界分布において屈折率結合成分と利得
結合成分とが同相で分布し、同時に大きな利得結合を実
現できる分布帰還型レーザダイオードおよびかかる分布
帰還型レーザダイオードの製造方法を提供することにあ
る。

【００２７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を活
性領域の少なくとも一部に回折格子を備えた分布帰還型
レーザダイオードにおいて、前記回折格子はその凹部
が、絶縁層を少なくとも一部に含む埋込層により埋め込
まれていることを特徴とする分布帰還型レーザダイオー
ドにより、解決する。

【００２８】前記活性領域の少なくとも一部には、量子
井戸が形成されていてもよく、また前記絶縁層は、Ａｌ
を含む半導体材料の酸化物よりなるのもであってもよ
い。前記半導体材料は、例えばＩｎＡｌＡｓであっても
よい。

【００２９】本発明はまた、半導体基板上に活性領域を
成長する工程と、前記活性領域の少なくとも一部にエッ
チングにより回折格子を形成する工程と、前記回折格子
の凹部を選択的に埋め込み層により埋め込む工程と、前
記回折格子をクラッド層で覆う工程と、前記埋込層の少
なくとも一部を選択的に酸化する工程とを有することを
特徴とする分布帰還型レーザダイオードの製造方法を提
供する。

【００３０】本発明においては、前記回折格子をクラッ
ド層で覆う工程の後、前記回折格子を含むようにメサス
トライプを形成し、さらに前記選択的酸化工程を、前記
メサストライプ形成工程の後で実行するようにしてもよ
い。前記埋め込み層は、ＩｎＡｌＡｓより形成するのが
好ましい。［作用］図５（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明のレーザダイオ
ードの原理を示す。ただし図５（Ａ）中、先に説明した
部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を
省略する。

【００３１】図５（Ａ）を参照するに、本発明のレーザ
ダイオードは図２（Ａ）のレーザダイオード２０と類似
した構造を有し、ｎ型クラッド層２１上に回折格子２２
Ａを形成された活性層２２を有するが、本発明では前記
回折格子２２Ａの凹部に選択的に、絶縁層２２Ｂを形成
している。すなわち、本発明のレーザダイオードではか
かる絶縁層２２Ｂが前記回折格子２２Ａの凹部に対応し
て光の導波方向に周期的に繰り返される。前記絶縁層２
２Ｂは前記回折格子２２Ａの凹部を完全に埋め込む必要
はなく、その一部にのみ形成されていてもよい。

【００３２】かかる絶縁層２２Ｂを形成することによ
り、前記活性層２２のうち、回折格子２２Ａの凹部に対
応した低利得領域への電流注入が阻止され、電流注入は
前記低利得領域に隣接する、前記回折格子２２Ａの凸部
に対応した利得領域に集中する。かかる電流注入の集中
の結果、前記レーザダイオードの光共振器中においては
前記利得領域において非常に大きな利得結合を実現する
ことができる。また、かかる構成のレーザダイオードで
は利得結合成分と屈折率結合成分が、図５（Ｂ），
（Ｃ）に示すように同相関係にあるため、安定な単一モ
ード動作が実現される。本発明においては前記回折格子
２２Ａの深さを増大させても、回折格子２２Ａの凹部が
前記絶縁層２２Ｂにより選択的に埋め込まれているた
め、クラッド層２３が堆積される下地面での凹凸の深さ
は小さく、回折格子２２Ａの深さを増大させても何ら問
題は生じない。このため、本発明では前記回折格子２２
Ａの深さを任意に制御することにより、利得結合係数を
自在に調整することができる。さらに、本発明では利得
結合係数を、前記絶縁層２２Ｂの厚さあるいは組成を制
御することによっても制御可能である。

【００３３】本発明では活性層２２はクラッド層２１
等、平坦な下地面上に形成されるため、活性層２２中に
量子井戸層が含まれていてもその厚さは精度良く制御で
き、所望のレーザ発振波長に対応させることができる。
特に量子井戸層を活性層２２中に形成した場合、回折格
子の凸部に対応する利得領域では活性層２２中に含まれ
る量子井戸層の数が多く、凹部に対応する低利得領域で
は活性層２２中の量子井戸層の数が少ないため、バルク
半導体層を活性層２２として使った場合よりも電流注入
により生じる利得係数を大きく変調でき、また利得結合
係数をより増大させることができる。

【００３４】前記絶縁層としてはＡｌを含む酸化膜が好
都合であり、かかる酸化膜は前記活性層２２上に回折格
子２２Ａを形成した後、回折格子凹部を選択的に埋める
ようにＡｌを含む半導体層を堆積し、これを水蒸気雰囲
気中で酸化させることにより、容易に形成できる。

【００３５】

【発明の実施の形態】［第１実施例］図６は、本発明の
第１実施例による、１．５５μｍ帯域で動作する分布帰
還型レーザダイオード５０の構成を示す。

【００３６】図６を参照するに、Ｓｎを２×１０¹⁸ｃｍ
^-3の濃度にドープされたｎ型ＩｎＰ基板上にはＳｉを１
×１０¹⁸ｃｍ^-3の濃度にドープされたｎ型ＩｎＰクラッ
ド層５２が０．５μｍの厚さに形成されており、さらに
前記ＩｎＰクラッド層５２上には非ドープＩｎＧａＡｓ
活性層５３が２００ｎｍの厚さに形成されている。

【００３７】前記活性層５３にはピッチが２４０ｎｍ、
深さが０．１μｍの回折格子５３Ａがデューティー比５
０％で形成されており、さらに前記回折格子の凹部に、
厚さが約０．０４μｍの非ドープＩｎＰ埋込層５４Ａと
組成が（ＩｎＡｓ）_x（Ａｌ₂Ｏ₃）_yで表される厚さが約
０．０５μｍの酸化埋込層５４Ｂとを積層した構造の埋
込構造５４を形成する。

【００３８】さらに前記活性層５３上にはＺｎを１×１
０¹⁸ｃｍ^-3の濃度でドープされたｐ型ＩｎＰクラッド層
５５が前記回折格子５３Ａおよび埋込構造５４を覆うよ
うに約０．５μｍの厚さに形成される。

【００３９】さらに図示は省略するが、前記クラッド層
５２，活性層５３およびクラッド層５５がエッチングさ
れ、前記ＩｎＰ基板５１にまで達するメサ構造がレーザ
ダイオードの軸方向に延在するように形成され、前記基
板５１上には前記メサ構造の両側に、Ｚｎを５×１０¹⁷
ｃｍ^-3の濃度でドープされたｐ型ＩｎＰ埋込み層とＳｉ
を１×１０¹⁸ｃｍ^-3の濃度でドープされたｎ型ＩｎＰ埋
込層とを積層した埋込構造が形成される。

【００４０】さらに前記埋込構造上に、前記メサ構造頂
部のＩｎＰクラッド層５５を覆うようにＺｎを２×１０
¹⁹ｃｍ^-3の濃度でドープされたｐ型ＩｎＧａＡｓコンタ
クト５６が形成され、前記コンタクト層５６上にＴｉ／
Ｐｔ／Ａｕ積層構造を有するｐ型オーミック電極５７
が、また前記ＩｎＰ基板５１の底面にはＡｕＧｅ／Ａｕ
積層アロイ構造のｎ型オーミック電極５８が形成され
る。

【００４１】本実施例のレーザダイオード５０では、前
記回折格子５３Ａの凹部に絶縁層５４Ｂを含む埋込構造
５４形成することにより、前記活性層５３のうち、回折
格子５３Ａの凹部に対応した低利得領域への電流注入が
阻止され、電流注入は前記低利得領域に隣接する、前記
回折格子５３Ａの凸部に対応した利得領域に集中する。
かかる電流注入の集中の結果、前記レーザダイオードの
光共振器中においては前記利得領域において非常に大き
な利得結合を実現することができる。また、かかる構成
のレーザダイオードでは利得結合成分と屈折率結合成分
が、先に図５（Ｂ），（Ｃ）で説明したように同相関係
にあるため、安定な単一モード動作が実現される。本発
明においては前記回折格子５３Ａの深さを増大させて
も、回折格子５３Ａの凹部が前記埋込構造５４により選
択的に埋め込まれているため、クラッド層５５が堆積さ
れる下地面での凹凸の深さは小さく、回折格子５３Ａの
深さを増大させても何ら問題は生じない。このため、本
発明では前記回折格子５３Ａの深さを任意に制御するこ
とにより、利得結合係数を自在に調整することができ
る。さらに、本発明では利得結合係数を、前記埋込構造
５４の厚さあるいは組成を制御することによっても制御
可能である。［第２実施例］図７は、本発明の第２実施例による分布
帰還型レーザダイオード６０の構成を示す。ただし図７
中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符
号を付し、説明を省略する。

【００４２】図７を参照するに、本実施例のレーザダイ
オード６０では図６のレーザダイオード５０のバルク活
性層５３が、厚さが５．１ｎｍでバンドギャップ波長が
１．６２μｍの組成を有する非ドープＩｎＧａＡｓＰ量
子井戸層６３ａと厚さが１０ｎｍでバンドギャップ波長
が１．２μｍの組成を有する非ドープＩｎＧａＡｓＰバ
リア層６３ｂとを繰り返し積層した量子井戸構造を有す
る活性層６３に置き換えられており、前記活性層６３に
は前記回折格子５３Ａに対応する回折格子６３Ａが形成
されている。また、前記活性層６３上には、前記回折格
子５３Ａの凸部に対応してＺｎを５×１０¹⁷ｃｍ^-3の濃
度でドープしたｐ型ＩｎＰキャップ層６３Ｂが、約５０
ｎｍの厚さに形成される。

【００４３】一例では、図８に示すように前記量子井戸
活性層６３中に前記量子井戸層６３ａは６層、またバリ
ア層６３ｂは５層形成される。また前記クラッド層５２
と活性層６３との間にはＳｉにより５×１０¹⁷ｃｍ^-3の
濃度にドープされた１．１μｍのバンドギャップ組成を
有するｎ型ＩｎＧａＡｓＰよりなる基板側ＳＣＨ層６３
ｃが約７０ｎｍの厚さに形成され、さらに前記量子井戸
活性層６３とｐ型ＩｎＰキャップ層６３Ｂとの間には、
前記基板側ＳＣＨ層６３ｃと同一の上面側ＳＣＨ層６３
ｄが形成されている。図示の例では前記バリア層６３ｂ
およびＳＣＨ層６３ｃ，６３ｄはＩｎＰ基板５１に対し
て格子整合するのに対し、前記量子井戸層６３ａは０．
８％の圧縮歪を蓄積する。

【００４４】図７のレーザダイオード６０では、前記回
折格子６３Ａの凹部に絶縁層５４Ｂを含む埋込構造５４
形成することにより、前記活性層６３のうち、回折格子
６３Ａの凹部に対応した低利得領域への電流注入が阻止
され、電流注入は前記低利得領域に隣接する、前記回折
格子６３Ａの凸部に対応した利得領域に集中する。かか
る電流注入の集中の結果、前記レーザダイオードの光共
振器中においては前記利得領域において非常に大きな利
得結合を実現することができる。また、かかる構成のレ
ーザダイオードでは利得結合成分と屈折率結合成分が、
先に図５（Ｂ），（Ｃ）で説明したように同相関係にあ
るため、安定な単一モード動作が実現される。本発明に
おいては前記回折格子６３Ａの深さを増大させても、回
折格子６３Ａの凹部が前記埋込構造５４により選択的に
埋め込まれているため、ＳＣＨ層６３ｄおよびクラッド
層５５が堆積される下地面での凹凸の深さは小さく、回
折格子６３Ａの深さを増大させても何ら問題は生じな
い。このため、本発明では前記回折格子６３Ａの深さを
任意に制御することにより、利得結合係数を自在に調整
することができる。さらに、本発明では利得結合係数
を、前記埋込構造５４の厚さあるいは組成を制御するこ
とによっても制御可能である。

【００４５】さらに本実施例のレーザダイオード６０で
は、活性層６３は平坦なクラッド層５２上に形成される
ため、活性層６３中に量子井戸層６３ａが含まれていて
もその厚さは精度良く制御でき、所望のレーザ発振波長
に対応させることができる。特に量子井戸層６３ａを活
性層６３中に形成した場合、回折格子の凸部に対応する
利得領域では活性層６３中に含まれる量子井戸層の数が
多く、凹部に対応する低利得領域では活性層６３中の量
子井戸層の数が少ないため、バルク半導体層を活性層と
して使った場合よりも電流注入により生じる利得係数を
大きく変調でき、また利得結合係数をより増大させるこ
とができる。

【００４６】次に本実施例によるレーザダイオード６０
の製造工程を、図９（Ａ）〜１３（Ｈ）を参照しながら
説明する。

【００４７】図９（Ａ）の工程において前記ｎ型ＩｎＰ
基板５１上に前記ｎ型クラッド層５２，前記基板側ＳＣ
Ｈ層６３ｃ，前記量子井戸活性層６３，前記上面側ＳＣ
Ｈ層６３ｄおよび前記キャップ層６３ＢがＭＯＶＰＥ法
あるいはＭＢＥ法により順次堆積され、前記キャップ層
６３上にはレジスト層６９が形成される。

【００４８】次に図９（Ｂ）の工程において前記レジス
ト層６９が二光束干渉露光法あるいは電子ビーム露光法
により露光され、現像されることにより図９（Ｂ）に示
すように前記キャップ層６３Ｂ上に周期が２４０μｍで
繰り返されるデューティ比が５０％のレジストパターン
６９Ａが形成される。

【００４９】さらに図１０（Ｃ）の工程において前記レ
ジストパターン６９Ａをマスクに、前記キャップ層６３
Ｂおよびその下の量子井戸活性層６３が、例えばエタン
と水素の混合ガスをエッチングガスとして使うドライエ
ッチング法によりパターニングされ、その結果前記活性
層６３中に、繰り返しピッチが２４０ｎｍの回折格子６
３Ａが、約０．１μｍの深さに形成される。

【００５０】次に図１０（Ｄ）の工程において前記レジ
ストパターン５９Ａが除去され、さらに図１０（Ｅ）の
工程において図１０（Ｄ）の構造上に非ドープＩｎＰ埋
込層５４Ａが、ＭＯＶＰＥ法により形成される。その
際、形成されるＩｎＰ埋込層５４Ａは前記回折格子６３
Ａの凹部にのみ、前記凹部の底面および側壁面を覆うよ
うに選択的に堆積し、本実施例では前記ＩｎＰ埋込層５
４Ａの最も薄い部分が０．０４μｍ程度の厚さとなるよ
うに形成される。

【００５１】さらに図１０（Ｅ）の工程では前記ＩｎＰ
埋込層５４Ａが形成された回折格子６３Ａ上に非ドープ
ＩｎＡｌＡｓ埋込層５４ｂがＭＯＶＰＥ法により形成さ
れる。前記埋込層５４ｂも前記回折格子６３Ａの凹部に
選択的に形成され、その際前記埋込層５４ｂは、最も薄
い部分において厚さが０．０５μｍ程度となるように形
成される。

【００５２】このように前記回折格子６３Ａの凹部を層
５４Ａおよび５４ｂにより埋め込んだ後、図１０（Ｅ）
の工程においてはｐ型ＩｎＰクラッド層５５がＭＯＶＰ
Ｅ法により形成される。

【００５３】さらに図１１（Ｆ）の工程において、前記
ｐ型クラッド層５５およびその下の活性層６３、さらに
その下のｎ型クラッド層５２を含む部分が、前記ＩｎＰ
基板５１に到達するメサエッチングによりエッチングさ
れ、その結果、前記基板５１上に軸方向に延在するメサ
ストライプＭが、例えば１．５μｍ程度の幅に形成され
る。

【００５４】このようにして形成されたメサストライプ
Ｍでは、メサ側壁面に図１１（Ｆ）に示すように活性層
６３、および前記活性層６３中の回折格子６３Ａの凹部
を埋め込むＩｎＰ埋込層５４ＡおよびＩｎＡｌＡｓ埋込
層５４ｂが露出する。

【００５５】次に図１１（Ｇ）の工程において図１１
（Ｆ）の構造が水蒸気雰囲気中、４５０°Ｃの温度で熱
処理され、前記ＩｎＡｌＡｓ埋込層５４ｂが前記メサ側
壁面の露出部から始まって酸化される。かかる酸化処理
の結果、前記ＩｎＡｌＡｓ埋込層５４ｂは組成が（Ｉｎ
Ａｓ）_x（Ａｌ₂Ｏ₃）_yで表される酸化膜に変換される。

【００５６】さらに図１１（Ｇ）の工程の後、図１１
（Ｈ）の工程において前記ＩｎＰ基板５１上には前記メ
サストライプ領域Ｍの両側にＺｎを５×１０¹⁷ｃｍ^-3の
濃度で含むｐ型ＩｎＰよりなる埋込層５１ＡとＳｉを７
×１０¹⁸ｃｍ^-3の濃度で含むｎ型ＩｎＰよりなる電流狭
搾層５１ＢとがＭＯＶＰＥ法により堆積され、さらに前
記電流狭搾層５１Ｂ上に、前記メサストライプ領域Ｍの
頂部を構成するＩｎＰキャップ層６３Ｂにコンタクトす
るように、前記ｐ型クラッド層５５が形成される。

【００５７】前記クラッド層５５上にはｐ型ＩｎＧａＡ
ｓコンタクト層５６が形成されており、さらに前記コン
タクト層５６上には、絶縁膜５６Ａを介してｐ型電極５
７が形成され、前記絶縁膜５６Ａ中に形成された開口部
を介して前記コンタクト層５６にコンタクトする。さら
に前記ＩｎＰ基板５１の下面にはｎ型電極５８が形成さ
れる。

【００５８】このようにして形成されたレーザダイオー
ド構造は、例えば３００μｍの共振器長にへき開され、
所望の利得結合型分布帰還型レーザダイオード６０が完
成する。

【００５９】以上、本発明を好ましい実施例について説
明したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるも
のではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において
様々な変形・変更が可能である。

【００６０】

【発明の効果】本発明によれば、分布帰還型レーザダイ
オードの回折格子凹部を絶縁膜を含む埋込層により埋め
込むことにより、注入キャリアが利得領域となる回折格
子凸部に集中し、利得結合領域の利得結合係数を最大化
することができる。また利得結合領域と屈折率結合領域
とが同相になるため、安定した単一モード動作が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）〜（Ｄ）は従来の分布帰還型レーザダイ
オードの構成および動作を説明する図である。

【図２】（Ａ）〜（Ｄ）は従来の別の分布帰還型レーザ
ダイオードの構成および動作を説明する図である。

【図３】従来のさらに別の分布帰還型レーザダイオード
の構成を説明する図である。

【図４】従来のさらに別の分布帰還型レーザダイオード
の構成を説明する図である。

【図５】（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の原理を説明する図で
ある。

【図６】本発明の第１実施例による分布帰還型レーザダ
イオードの構成を示す図である。

【図７】本発明の第２実施例による分布帰還型レーザダ
イオードの構成を示す図である。

【図８】図７のレーザダイオードの一部を拡大して示す
図である。

【図９】（Ａ）および（Ｂ）は、図７のレーザダイオー
ドの製造工程を説明する図（その１）である。

【図１０】（Ｃ）〜（Ｅ）は、図７のレーザダイオード
の製造工程を説明する図（その２）である。

【図１１】（Ｆ）〜（Ｈ）は、図７のレーザダイオード
の製造工程を説明する図（その３）である。

【符号の説明】

１０、２０，３０，４０，５０，６０分布帰還型レー
ザダイオード１１，３１，４１，５１基板１２，２２，３３，５３活性層１２Ａ，２２Ａ，３２Ａ，４２，５３Ａ回折格子１３，２１，２３，３１，３４，４４，５２，５５ク
ラッド層１３Ａ電流阻止層２２Ｂ，５４Ｂ埋込絶縁層３２Ｂ緩衝層４１Ａ絶縁膜４３光導波層５１Ａ，５４ＡＩｎＰ埋込層５１ＢＩｎＰ電流狭搾層５４ｂＩｎＡｌＡｓ埋込層５４Ｂ（ＩｎＡｓ）_x・（Ａｌ₂Ｏ₃）_y埋込絶縁層５６ＩｎＧａＡｓコンタクト層５７ｐ型電極５９レジスト５９Ａレジストパターン２８ｎ型電極６３量子井戸活性層６３Ａ回折格子６３ａ量子井戸層６３ｂバリア層６３ｃ，６３ｄＳＣＨ層６３ＢＩｎＰキャップ層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】活性領域の少なくとも一部に回折格子を
備えた分布帰還型レーザダイオードにおいて、前記回折格子はその凹部が、絶縁層を少なくとも一部に
含む埋込層により埋め込まれていることを特徴とする分
布帰還型レーザダイオード。
【請求項２】前記絶縁層は、Ａｌを含む半導体材料の
酸化物よりなることを特徴とする請求項１記載の分布帰
還型レーザダイオード。
【請求項３】分布帰還型レーザダイオードの製造方法
であって、半導体基板上に活性領域を成長する工程と、前記活性領域の少なくとも一部にエッチングにより回折
格子を形成する工程と、前記回折格子の凹部を選択的に埋め込み層により埋め込
む工程と、前記回折格子をクラッド層で覆う工程と、前記埋込層の少なくとも一部を選択的に酸化する工程と
を有することを特徴とする分布帰還型レーザダイオード
の製造方法。