JP2002319739A - リブ型光導波路分布反射型半導体レーザの製造方法 - Google Patents
リブ型光導波路分布反射型半導体レーザの製造方法Info
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- JP2002319739A JP2002319739A JP2001123971A JP2001123971A JP2002319739A JP 2002319739 A JP2002319739 A JP 2002319739A JP 2001123971 A JP2001123971 A JP 2001123971A JP 2001123971 A JP2001123971 A JP 2001123971A JP 2002319739 A JP2002319739 A JP 2002319739A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 リブストライプの側面部分に凹凸がないよう
にし、ＤＢＲ反射率の不安定性及び横モードの不安定性
を改善することを目的とする。 【解決手段】 ＧａＡｓ基板上にＡｌＧａＡｓあるいは
ＧａＡｓと、ＩｎＧａＰとからなるエピタキシャル層を
結晶成長させ、エピタキシャル層内のガイド層７に回折
格子をＥＢ露光しエッチングし、回折格子とマスク合わ
せをしたリブストライプをフォトリソグラフでパターニ
ングし、次いで、リブストライプの側面部分をエッチン
グし、活性化領域以外にＳｉを注入し、受動導波路領域
を設け、活性化領域を含む領域にさらにＡｌＧａＡｓあ
るいはＧａＡｓのエピタキシャル層を結晶成長させるリ
ブ型光導波路分布反射型半導体レーザの製造方法を提供
する。
にし、ＤＢＲ反射率の不安定性及び横モードの不安定性
を改善することを目的とする。 【解決手段】 ＧａＡｓ基板上にＡｌＧａＡｓあるいは
ＧａＡｓと、ＩｎＧａＰとからなるエピタキシャル層を
結晶成長させ、エピタキシャル層内のガイド層７に回折
格子をＥＢ露光しエッチングし、回折格子とマスク合わ
せをしたリブストライプをフォトリソグラフでパターニ
ングし、次いで、リブストライプの側面部分をエッチン
グし、活性化領域以外にＳｉを注入し、受動導波路領域
を設け、活性化領域を含む領域にさらにＡｌＧａＡｓあ
るいはＧａＡｓのエピタキシャル層を結晶成長させるリ
ブ型光導波路分布反射型半導体レーザの製造方法を提供
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、分布反射器（ＤＢ
Ｒ）として機能するリブ光導波路分布反射型半導体レー
ザの製造方法に関する。
Ｒ）として機能するリブ光導波路分布反射型半導体レー
ザの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来は１ｓｔエピ表面にＡｌ組成比の高
いブロック層１６とＡｌ組成比の低いガイド層１０を成
長させておき、回折格子とリブストライプを同時に描画
して、ガイド層１０を突き抜けブロック層１６内で留ま
る深さ（あるいはガイド層１０内に留まる深さ）にエッ
チングを形成し、その上にブロック層１６と同じ組成の
クラッド層１２を成長させていた。その結果、ガイド層
１０（エッチング残りの部分）はリブ光導波路として機
能し、かつリブストライプ上にはガイド層１０の組成と
クラッド層１２の組成（＝ブロック層１６の組成）の周
期構造ができ、ＤＢＲ反射器として機能する。
いブロック層１６とＡｌ組成比の低いガイド層１０を成
長させておき、回折格子とリブストライプを同時に描画
して、ガイド層１０を突き抜けブロック層１６内で留ま
る深さ（あるいはガイド層１０内に留まる深さ）にエッ
チングを形成し、その上にブロック層１６と同じ組成の
クラッド層１２を成長させていた。その結果、ガイド層
１０（エッチング残りの部分）はリブ光導波路として機
能し、かつリブストライプ上にはガイド層１０の組成と
クラッド層１２の組成（＝ブロック層１６の組成）の周
期構造ができ、ＤＢＲ反射器として機能する。
【０００３】このような図２に示す従来の構造では回折
格子とリブストライプを同時に形成するためＥＢ露光を
用いていた。これは１次の回折格子のピッチが１２０ｎ
ｍ前後であり、干渉露光法では描画できないためであ
る。しかし、ＥＢ露光では近接効果により回折格子の露
光・現像条件が厳しいことやリブストライプ部分の露光
に時間がかかりスループットが悪い。
格子とリブストライプを同時に形成するためＥＢ露光を
用いていた。これは１次の回折格子のピッチが１２０ｎ
ｍ前後であり、干渉露光法では描画できないためであ
る。しかし、ＥＢ露光では近接効果により回折格子の露
光・現像条件が厳しいことやリブストライプ部分の露光
に時間がかかりスループットが悪い。
【０００４】この解決方法の一つとして回折格子のみを
ＥＢ露光し、エッチングした後、別にフォトリソグラフ
ィーを行いリブストライプ（図２の矢印Ａの箇所を共振
器方向に見る）を形成する方法が考えられる。この場
合、マスク合わせ精度の関係でリブストライプの側面部
分（図２の矢印Ｂ）には回折格子の形状がエッチングさ
れた箇所を再度リブストライプのエッチングをする箇所
ができる。ここで２回のエッチングされた箇所もブロッ
ク層１６内に留まるようにエッチング量を制御すればブ
ロック層１６とクラッド層１２の組成が同一であるの
で、原理的には回折格子の結合係数はゼロ、つまりこの
部分は、ＤＢＲ反射率に寄与しないことになるはずであ
った。
ＥＢ露光し、エッチングした後、別にフォトリソグラフ
ィーを行いリブストライプ（図２の矢印Ａの箇所を共振
器方向に見る）を形成する方法が考えられる。この場
合、マスク合わせ精度の関係でリブストライプの側面部
分（図２の矢印Ｂ）には回折格子の形状がエッチングさ
れた箇所を再度リブストライプのエッチングをする箇所
ができる。ここで２回のエッチングされた箇所もブロッ
ク層１６内に留まるようにエッチング量を制御すればブ
ロック層１６とクラッド層１２の組成が同一であるの
で、原理的には回折格子の結合係数はゼロ、つまりこの
部分は、ＤＢＲ反射率に寄与しないことになるはずであ
った。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＤＢＲ
反射率が不安定になり、さらに横高次モードが発振しや
すくなる、といった悪影響が現れた。この原因として
は、回折格子上に結晶成長したクラッド層のＡｌ組成比
が均一ではないことが推定される。
反射率が不安定になり、さらに横高次モードが発振しや
すくなる、といった悪影響が現れた。この原因として
は、回折格子上に結晶成長したクラッド層のＡｌ組成比
が均一ではないことが推定される。
【０００６】本発明は上記の事情に鑑みなされたもので
あり、上記のように回折格子とリブストライプの露光・
エッチングを分離した場合にリブストライプの側面部分
に凹凸ができないようにし、ＤＢＲ反射率の不安定性や
横モードの不安定性を改善し、これにより素子特性を維
持しつつ、製造歩留りとスループットを改善するための
リブ型光導波路分布反射型半導体レーザの製造方法を提
供することを目的とする。
あり、上記のように回折格子とリブストライプの露光・
エッチングを分離した場合にリブストライプの側面部分
に凹凸ができないようにし、ＤＢＲ反射率の不安定性や
横モードの不安定性を改善し、これにより素子特性を維
持しつつ、製造歩留りとスループットを改善するための
リブ型光導波路分布反射型半導体レーザの製造方法を提
供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、ガイド層に回折格子の露光を行い、エ
ッチングを施すリブ型光導波路分布反射型半導体レーザ
の製造工程において、ＧａＡｓ基板上にＡｌＧａＡｓあ
るいはＧａＡｓと、ＩｎＧａＰとからなるエピタキシャ
ル層を結晶成長する第一の工程と、ガイド層に回折格子
をＥＢ露光しエッチングする第二の工程と、前記回折格
子とマスク合わせをしたリブストライプをフォトリソグ
ラフでパターニングする第三の工程と、前記リブストラ
イプの側面部分をエッチングする第四の工程と、活性化
領域以外にＳｉを注入し、受動導波路領域を設け、活性
化領域を含む上部部分にさらにＡｌＧａＡｓあるいはＧ
ａＡｓのエピタキシャル層の結晶成長する第五の工程
と、を含み、前記リブストライプの側面部分のエッチン
グ工程では、ＡｌＧａＡｓ或いはＧａＡｓ、又はＩｎＧ
ａＰのいずれかが選択的に除去されることを特徴とす
る。
めに、本発明は、ガイド層に回折格子の露光を行い、エ
ッチングを施すリブ型光導波路分布反射型半導体レーザ
の製造工程において、ＧａＡｓ基板上にＡｌＧａＡｓあ
るいはＧａＡｓと、ＩｎＧａＰとからなるエピタキシャ
ル層を結晶成長する第一の工程と、ガイド層に回折格子
をＥＢ露光しエッチングする第二の工程と、前記回折格
子とマスク合わせをしたリブストライプをフォトリソグ
ラフでパターニングする第三の工程と、前記リブストラ
イプの側面部分をエッチングする第四の工程と、活性化
領域以外にＳｉを注入し、受動導波路領域を設け、活性
化領域を含む上部部分にさらにＡｌＧａＡｓあるいはＧ
ａＡｓのエピタキシャル層の結晶成長する第五の工程
と、を含み、前記リブストライプの側面部分のエッチン
グ工程では、ＡｌＧａＡｓ或いはＧａＡｓ、又はＩｎＧ
ａＰのいずれかが選択的に除去されることを特徴とす
る。
【０００８】本発明によれば、選択的なエッチングが可
能になった。つまり、ＡｌＧａＡｓ或いはＧａＡｓ同士
だと組成差があっても選択的なエッチングが困難であっ
たが、ＩｎＧａＰとＡｌＧａＡｓはいずれかを選択的に
エッチングすることが容易であり、ＩｎＧａＰのみをエ
ッチングするには塩酸あるいは塩酸と燐酸の混合系のエ
ッチャントを、ＧａＡｓのみをエッチングするにはふっ
酸系あるいはアンモニア系のエッチャントを用いること
で処理可能である。
能になった。つまり、ＡｌＧａＡｓ或いはＧａＡｓ同士
だと組成差があっても選択的なエッチングが困難であっ
たが、ＩｎＧａＰとＡｌＧａＡｓはいずれかを選択的に
エッチングすることが容易であり、ＩｎＧａＰのみをエ
ッチングするには塩酸あるいは塩酸と燐酸の混合系のエ
ッチャントを、ＧａＡｓのみをエッチングするにはふっ
酸系あるいはアンモニア系のエッチャントを用いること
で処理可能である。
【０００９】従って、本発明によれば、ガイド層への回
折格子及びリブストライプの露光・エッチング工程を分
離して行い、リブストライプの側面部分に凹凸が形成さ
れ難くしている。そして、ＤＢＲ反射率が不安定になっ
たり、横高次モードが発振し易くなるのを抑制する。こ
れは、リブストライプの側面部分の結合係数をゼロに
し、ＤＢＲ反射率に影響を与えないことによる。
折格子及びリブストライプの露光・エッチング工程を分
離して行い、リブストライプの側面部分に凹凸が形成さ
れ難くしている。そして、ＤＢＲ反射率が不安定になっ
たり、横高次モードが発振し易くなるのを抑制する。こ
れは、リブストライプの側面部分の結合係数をゼロに
し、ＤＢＲ反射率に影響を与えないことによる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１はガイド層をＩｎＧａＰガイ
ド層とし、分布反射器（ＤＢＲ）領域について図２中の
矢印Ａと矢印Ｂの部分に対応する断面の構造を示す説明
図である。本発明では、従来全ての層をＡｌＧａＡｓ／
ＧａＡｓ材料で結晶成長していたのを、一部にＩｎＧａ
Ｐ層に変更したのが特徴である。そして、ＩｎＧａＰ層
はＧａＡｓ層に格子整合している。
に基づいて説明する。図１はガイド層をＩｎＧａＰガイ
ド層とし、分布反射器（ＤＢＲ）領域について図２中の
矢印Ａと矢印Ｂの部分に対応する断面の構造を示す説明
図である。本発明では、従来全ての層をＡｌＧａＡｓ／
ＧａＡｓ材料で結晶成長していたのを、一部にＩｎＧａ
Ｐ層に変更したのが特徴である。そして、ＩｎＧａＰ層
はＧａＡｓ層に格子整合している。
【００１１】このリブ型光導波路分布反射型半導体レー
ザの製造は以下に示す工程順で行われる。まず、ＧａＡ
ｓ基板上に下部クラッド層１、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ層３、
無秩序化ＳＱＷ層４、ブロック層５及び５ｎｍ前後の薄
いＧａＡｓ層（エッチング停止層６）を結晶成長させ
る。ＧａＡｓ層（エッチング停止層６）はエッチングの
選択比を高めるためのもので、後で用いるエッチャント
によって不要な場合もある。ここまではすべてＡｌＧａ
Ａｓ／ＧａＡｓ材料でよい。
ザの製造は以下に示す工程順で行われる。まず、ＧａＡ
ｓ基板上に下部クラッド層１、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ層３、
無秩序化ＳＱＷ層４、ブロック層５及び５ｎｍ前後の薄
いＧａＡｓ層（エッチング停止層６）を結晶成長させ
る。ＧａＡｓ層（エッチング停止層６）はエッチングの
選択比を高めるためのもので、後で用いるエッチャント
によって不要な場合もある。ここまではすべてＡｌＧａ
Ａｓ／ＧａＡｓ材料でよい。
【００１２】これに引き続いてＩｎＧａＰを結晶成長さ
せ、ＩｎＧａＰガイド層７を形成する（第一の工程）。
このＩｎＧａＰ層７に回折格子をＥＢ露光してエッチン
グする（第二の工程）。回折格子の描画幅は次のリブス
トライプのマスク合わせ精度分リブストライプ幅より広
めしておく。次にリブストライプをフォトリソグラフで
パターンニングし（第三の工程）、リブストライプの側
面部分をエッチングする（第四の工程）。ここで、エッ
チングにはＩｎＧａＰの選択エッチャントを用いる。つ
まり、塩酸或いは塩酸と燐酸の混合系のエッチャントを
用いてエッチングを行うことになる。以上の工程によ
り、リブストライプの側面部分において凹凸形状は発生
せず平坦にできる。
せ、ＩｎＧａＰガイド層７を形成する（第一の工程）。
このＩｎＧａＰ層７に回折格子をＥＢ露光してエッチン
グする（第二の工程）。回折格子の描画幅は次のリブス
トライプのマスク合わせ精度分リブストライプ幅より広
めしておく。次にリブストライプをフォトリソグラフで
パターンニングし（第三の工程）、リブストライプの側
面部分をエッチングする（第四の工程）。ここで、エッ
チングにはＩｎＧａＰの選択エッチャントを用いる。つ
まり、塩酸或いは塩酸と燐酸の混合系のエッチャントを
用いてエッチングを行うことになる。以上の工程によ
り、リブストライプの側面部分において凹凸形状は発生
せず平坦にできる。
【００１３】この工程に続いて活性領域以外にＳｉイオ
ン注入をして受動導波路領域を設け、この上に上部クラ
ッド９とキャップ層を成長する（第五の工程）。なお、
この後の工程は従来と変わらない。
ン注入をして受動導波路領域を設け、この上に上部クラ
ッド９とキャップ層を成長する（第五の工程）。なお、
この後の工程は従来と変わらない。
【００１４】なお、図１のエッチング停止層としてＩｎ
ＧａＰを用い、ガイド層としてＡｌＧａＡｓを用いるこ
とも可能である。この場合にはリブストライプ側面部分
のエッチングを２段階行い、ＩｎＧａＰエッチング停止
層を除去してしまうこともできる。
ＧａＰを用い、ガイド層としてＡｌＧａＡｓを用いるこ
とも可能である。この場合にはリブストライプ側面部分
のエッチングを２段階行い、ＩｎＧａＰエッチング停止
層を除去してしまうこともできる。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、回折格子とリブストラ
イプの露光・エッチング工程を分離してもリブストライ
プ側面部分に凹凸は形成されず、ＤＢＲ反射率が不安定
になったり横モードが不安定になることはない。しか
も、回折格子とリブストライプの露光・エッチング工程
を分離することで、回折格子の露光条件が緩くなり製造
歩留りが向上し、かつＥＢ描画時間が短縮されスループ
ットの向上が可能になる。
イプの露光・エッチング工程を分離してもリブストライ
プ側面部分に凹凸は形成されず、ＤＢＲ反射率が不安定
になったり横モードが不安定になることはない。しか
も、回折格子とリブストライプの露光・エッチング工程
を分離することで、回折格子の露光条件が緩くなり製造
歩留りが向上し、かつＥＢ描画時間が短縮されスループ
ットの向上が可能になる。
【００１６】また、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ材料の一部
にＩｎＧａＰ層を設けることでこれまで困難であった選
択的なエッチングを容易にすることが可能になった。つ
まり、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓのみをエッチングする場
合と、ＩｎＧａＰをエッチングする場合とで異なるエッ
チャントを用いることでエッチングを選択的に行えるか
らである。
にＩｎＧａＰ層を設けることでこれまで困難であった選
択的なエッチングを容易にすることが可能になった。つ
まり、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓのみをエッチングする場
合と、ＩｎＧａＰをエッチングする場合とで異なるエッ
チャントを用いることでエッチングを選択的に行えるか
らである。
【図１】本発明の実施の形態であるリブ型光導波路分布
反射型半導体レーザの分布反射器（ＤＢＲ）領域の部分
断面図である。 （ａ）は分布反射器（ＤＢＲ）領域について図２中の矢
印Ａの部分に対応する断面の構造を示す説明図である。 （ｂ）は分布反射器（ＤＢＲ）領域について図２中の矢
印Ｂの部分に対応する断面の構造を示す説明図である。
反射型半導体レーザの分布反射器（ＤＢＲ）領域の部分
断面図である。 （ａ）は分布反射器（ＤＢＲ）領域について図２中の矢
印Ａの部分に対応する断面の構造を示す説明図である。 （ｂ）は分布反射器（ＤＢＲ）領域について図２中の矢
印Ｂの部分に対応する断面の構造を示す説明図である。
【図２】従来のリブ型光導波路分布反射型半導体レーザ
の分布反射器（ＤＢＲ）領域の斜視図である。
の分布反射器（ＤＢＲ）領域の斜視図である。
１ 下部クラッド層 ３ ＧＲＩＮ−ＳＣＨ層 ４ 無秩序化ＳＱＷ層 ５ ブロック層 ６ エッチング停止層 ７ ＩｎＧａＰ層 ９ 上部クラッド層
Claims (1)
- 【請求項１】ガイド層に回折格子の露光を行い、エッチ
ングを施すリブ型光導波路分布反射型半導体レーザの製
造工程において、 ＧａＡｓ基板上にＡｌＧａＡｓあるいはＧａＡｓと、Ｉ
ｎＧａＰとからなるエピタキシャル層を結晶成長する第
一の工程と、 前記エピタキシャル層内のガイド層に回折格子をＥＢ露
光しエッチングする第二の工程と、 前記回折格子とマスク合わせをしたリブストライプをフ
ォトリソグラフでパターニングする第三の工程と、 前記リブストライプの側面部分をエッチングする第四の
工程と、 活性化領域以外に、受動導波路領域を設け、活性化領域
を含む領域にさらにＡｌＧａＡｓあるいはＧａＡｓのエ
ピタキシャル層を結晶成長する第五の工程と、を含み、
前記リブストライプの側面部分のエッチング工程では、
ＡｌＧａＡｓ或いはＧａＡｓ、又はＩｎＧａＰのいずれ
かが選択的に除去されることを特徴とするリブ型光導波
路分布反射型半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001123971A JP2002319739A (ja) | 2001-04-23 | 2001-04-23 | リブ型光導波路分布反射型半導体レーザの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001123971A JP2002319739A (ja) | 2001-04-23 | 2001-04-23 | リブ型光導波路分布反射型半導体レーザの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002319739A true JP2002319739A (ja) | 2002-10-31 |
Family
ID=18973442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001123971A Pending JP2002319739A (ja) | 2001-04-23 | 2001-04-23 | リブ型光導波路分布反射型半導体レーザの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002319739A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2384321A (en) * | 2002-01-17 | 2003-07-23 | Bookham Technology Plc | Method of producing a rib waveguide with a grating |
| JP2010062202A (ja) * | 2008-09-01 | 2010-03-18 | Fujitsu Ltd | 光半導体装置及びその製造方法 |
| JP2010206121A (ja) * | 2009-03-06 | 2010-09-16 | Fujitsu Ltd | 半導体レーザ及びその製造方法 |
| US20140321493A1 (en) * | 2010-03-19 | 2014-10-30 | Fujitsu Limited | Optical semiconductor device and method for fabricating the optical semiconductor device |
-
2001
- 2001-04-23 JP JP2001123971A patent/JP2002319739A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2384321A (en) * | 2002-01-17 | 2003-07-23 | Bookham Technology Plc | Method of producing a rib waveguide with a grating |
| JP2010062202A (ja) * | 2008-09-01 | 2010-03-18 | Fujitsu Ltd | 光半導体装置及びその製造方法 |
| JP2010206121A (ja) * | 2009-03-06 | 2010-09-16 | Fujitsu Ltd | 半導体レーザ及びその製造方法 |
| US20140321493A1 (en) * | 2010-03-19 | 2014-10-30 | Fujitsu Limited | Optical semiconductor device and method for fabricating the optical semiconductor device |
| US9184558B2 (en) * | 2010-03-19 | 2015-11-10 | Fujitsu Limited | Optical semiconductor device and method for fabricating the optical semiconductor device |
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