JP2003069145A - 分布帰還型半導体レーザ素子群の作製方法 - Google Patents
分布帰還型半導体レーザ素子群の作製方法Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 所定のデチューニング条件を満足し、多数の
相互に異なる波長のレーザ光を出射するＤＦＢレーザか
らなるＤＦＢレーザ群を一つのウエハから一括して容易
に作製する方法を提供する。 【解決手段】 本方法は、短い波長間隔で相互に異なる
波長のレーザ光をそれぞれ出射する複数個の分布帰還型
半導体レーザ素子からなる分布帰還型半導体レーザ素子
群を一括して一つのウエハ上に作製する方法である。本
方法は、利得ピーク波長がウエハ面内の領域毎に周期的
に異なる活性層を含む化合物半導体層の積層構造をウエ
ハ上に形成する積層構造形成工程と、活性層の利得ピー
ク波長をウエハ面内で測定する測定工程と、測定した活
性層の利得ピーク波長のウエハ面内分布に基づき、デチ
ューニング量が所定範囲内に入るような周期を有する回
折格子を形成する回折格子形成工程とを有する。
相互に異なる波長のレーザ光を出射するＤＦＢレーザか
らなるＤＦＢレーザ群を一つのウエハから一括して容易
に作製する方法を提供する。 【解決手段】 本方法は、短い波長間隔で相互に異なる
波長のレーザ光をそれぞれ出射する複数個の分布帰還型
半導体レーザ素子からなる分布帰還型半導体レーザ素子
群を一括して一つのウエハ上に作製する方法である。本
方法は、利得ピーク波長がウエハ面内の領域毎に周期的
に異なる活性層を含む化合物半導体層の積層構造をウエ
ハ上に形成する積層構造形成工程と、活性層の利得ピー
ク波長をウエハ面内で測定する測定工程と、測定した活
性層の利得ピーク波長のウエハ面内分布に基づき、デチ
ューニング量が所定範囲内に入るような周期を有する回
折格子を形成する回折格子形成工程とを有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、分布帰還型半導体
レーザ素子群の作製方法に関し、更に詳細には、短い波
長間隔で相互に異なる所望の波長のレーザ光をそれぞれ
出射する複数個の分布帰還型半導体レーザ素子を一つの
ウエハ上に作製する方法、特に波長分割多重光伝送シス
テム用の光源として最適な分布帰還型半導体レーザ素子
群の作製方法に関するものである。
レーザ素子群の作製方法に関し、更に詳細には、短い波
長間隔で相互に異なる所望の波長のレーザ光をそれぞれ
出射する複数個の分布帰還型半導体レーザ素子を一つの
ウエハ上に作製する方法、特に波長分割多重光伝送シス
テム用の光源として最適な分布帰還型半導体レーザ素子
群の作製方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一本の光ファイバーで相互に異なる複数
の波長の光信号を伝送することにより光通信容量を大幅
に拡大できる波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Divis
ion Multiplexing）光伝送システムでは、その光源とし
て、単一波長性に優れた分布帰還型半導体レーザ（以
下、ＤＦＢレーザ）が用いられている。ＷＤＭ光伝送シ
ステムで主に用いられる波長帯は、１５３０ｎｍ〜１５
６５ｎｍ（Ｃバンド）及び１５６５〜１６２５ｎｍ（Ｌ
バンド）があって、それぞれについてＩＴＵグリッドに
基づく１００ＧＨｚ（約０．８ｎｍ）間隔で数十波長の
ラインアップを揃えたＤＦＢレーザ群が必要となる。
の波長の光信号を伝送することにより光通信容量を大幅
に拡大できる波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Divis
ion Multiplexing）光伝送システムでは、その光源とし
て、単一波長性に優れた分布帰還型半導体レーザ（以
下、ＤＦＢレーザ）が用いられている。ＷＤＭ光伝送シ
ステムで主に用いられる波長帯は、１５３０ｎｍ〜１５
６５ｎｍ（Ｃバンド）及び１５６５〜１６２５ｎｍ（Ｌ
バンド）があって、それぞれについてＩＴＵグリッドに
基づく１００ＧＨｚ（約０．８ｎｍ）間隔で数十波長の
ラインアップを揃えたＤＦＢレーザ群が必要となる。
【０００３】ＤＦＢレーザの発振波長λDFB は、活性層
の利得ピーク波長（フォトルミネッセンス波長λPLに相
当するので、以下、利得ピーク波長＝λPLとする）とは
独立に設定することができ、回折格子の周期をΛ、導波
路の等価屈折率をｎeff とすると、 λDFB ＝２・Λ・ｎeff で表される。
の利得ピーク波長（フォトルミネッセンス波長λPLに相
当するので、以下、利得ピーク波長＝λPLとする）とは
独立に設定することができ、回折格子の周期をΛ、導波
路の等価屈折率をｎeff とすると、 λDFB ＝２・Λ・ｎeff で表される。
【０００４】ところで、利得ピーク波長λPLと発振波長
λDFB との差Δλがある範囲に入っていない場合、良好
なレーザ発振特性を得ることができない。Δλ＝λDFB
−λ PLはデチューニング量と呼ばれる。デチューニング
量の最適値は目的によって異なるが、例えば低闘値動作
のためには−１０ｎｍ〜＋１０ｎｍであることが望まし
く、高速動作性を向上させるため、及び狭線幅を達成す
るためには−２０ｎｍ〜０ｎｍ、高温動作性を向上させ
るため、及び高出力のためには、０ｎｍ〜＋２０ｎｍで
あることが、それぞれ、望ましい。そこで、所定のデチ
ューニングの条件を満足し、かつ上述のＣバンド及びＬ
バンドの波長ラインアップを揃えたＤＦＢレーザ群を一
つのウエハから一括作製する方法が、盛んに研究されて
いる。
λDFB との差Δλがある範囲に入っていない場合、良好
なレーザ発振特性を得ることができない。Δλ＝λDFB
−λ PLはデチューニング量と呼ばれる。デチューニング
量の最適値は目的によって異なるが、例えば低闘値動作
のためには−１０ｎｍ〜＋１０ｎｍであることが望まし
く、高速動作性を向上させるため、及び狭線幅を達成す
るためには−２０ｎｍ〜０ｎｍ、高温動作性を向上させ
るため、及び高出力のためには、０ｎｍ〜＋２０ｎｍで
あることが、それぞれ、望ましい。そこで、所定のデチ
ューニングの条件を満足し、かつ上述のＣバンド及びＬ
バンドの波長ラインアップを揃えたＤＦＢレーザ群を一
つのウエハから一括作製する方法が、盛んに研究されて
いる。
【０００５】その方法の一つが、特開２０００−１０１
１８７号公報に開示されている。この公報によれば、先
ず、図６に示すように、２インチウエハ面内に同心円状
に周期が増大する回折格子をＩｎＰ基板上に作製し、次
いで、回折格子の周期によって決まる発振波長分布に合
わせて、上述のデチューニングの条件を満足するバンド
ギャップ波長を有するＩｎＧａＡｓＰ歪多重量子井戸構
造の活性層を半導体結晶成長装置により作製し、図６に
示すようなレーザ構造のＤＦＢレーザを作製する。図６
は、ＤＦＢレーザの主要構成を示す模式的な断面図であ
って、回折格子が活性層に関して基板側に設けてあるこ
とを示している。これにより、一枚のウエハから相互に
異なる波長のＤＦＢレーザ群を効率よく作製することが
できるとしている。
１８７号公報に開示されている。この公報によれば、先
ず、図６に示すように、２インチウエハ面内に同心円状
に周期が増大する回折格子をＩｎＰ基板上に作製し、次
いで、回折格子の周期によって決まる発振波長分布に合
わせて、上述のデチューニングの条件を満足するバンド
ギャップ波長を有するＩｎＧａＡｓＰ歪多重量子井戸構
造の活性層を半導体結晶成長装置により作製し、図６に
示すようなレーザ構造のＤＦＢレーザを作製する。図６
は、ＤＦＢレーザの主要構成を示す模式的な断面図であ
って、回折格子が活性層に関して基板側に設けてあるこ
とを示している。これにより、一枚のウエハから相互に
異なる波長のＤＦＢレーザ群を効率よく作製することが
できるとしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した公報
の例を含めて、先ず、ウエハ面内に相互に異なる周期の
回折格子を作製し、次いで回折格子の発振波長分布に合
わせて、所定のデチューニング条件を満足するバンドギ
ャップ波長を有する活性層を形成する方法には、以下の
ような問題があった。第１には、現在の結晶成長技術で
は、所定の組成を有する活性層を量産的に再現性良く形
成することは、現実的には難しいことである。その結
果、活性層の利得ピーク波長を調整することにより、所
定のデチューニング量の範囲に収めることは、実際には
極めて難しいことである。第２には、バンドギャップ波
長の分布が所定分布になるように活性層を形成すること
ができなかったときには、既に回折格子が形成されてい
るため、デチューニング量が所定のものと異なることに
なる。この結果、活性層のみならず回折格子の形成を含
めて、ＤＦＢレーザの作製プロセスを始めからやり直す
ことが必要になり、生産性の向上が難しいことである。
の例を含めて、先ず、ウエハ面内に相互に異なる周期の
回折格子を作製し、次いで回折格子の発振波長分布に合
わせて、所定のデチューニング条件を満足するバンドギ
ャップ波長を有する活性層を形成する方法には、以下の
ような問題があった。第１には、現在の結晶成長技術で
は、所定の組成を有する活性層を量産的に再現性良く形
成することは、現実的には難しいことである。その結
果、活性層の利得ピーク波長を調整することにより、所
定のデチューニング量の範囲に収めることは、実際には
極めて難しいことである。第２には、バンドギャップ波
長の分布が所定分布になるように活性層を形成すること
ができなかったときには、既に回折格子が形成されてい
るため、デチューニング量が所定のものと異なることに
なる。この結果、活性層のみならず回折格子の形成を含
めて、ＤＦＢレーザの作製プロセスを始めからやり直す
ことが必要になり、生産性の向上が難しいことである。
【０００７】そこで、本発明の目的は、所定のデチュー
ニング条件を満足し、多数の相互に異なる波長のレーザ
光を出射するＤＦＢレーザからなるＤＦＢレーザ群を一
つのウエハから一括して容易に作製する方法を提供する
ことである。
ニング条件を満足し、多数の相互に異なる波長のレーザ
光を出射するＤＦＢレーザからなるＤＦＢレーザ群を一
つのウエハから一括して容易に作製する方法を提供する
ことである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者は、ＥＢ描画法
により高精度で比較的制御性良く、また再現性良く回折
格子を形成できることに着目し、組成の制御性が比較的
低い活性層を先に形成し、続いて活性層のフォトルミネ
ッセンス（ＰＬ）波長を測定し、次いで測定したＰＬ波
長に基づいて所定のデチューニング量の範囲内で、ＥＢ
描画法により高精度で回折格子を形成することを着想し
た。
により高精度で比較的制御性良く、また再現性良く回折
格子を形成できることに着目し、組成の制御性が比較的
低い活性層を先に形成し、続いて活性層のフォトルミネ
ッセンス（ＰＬ）波長を測定し、次いで測定したＰＬ波
長に基づいて所定のデチューニング量の範囲内で、ＥＢ
描画法により高精度で回折格子を形成することを着想し
た。
【０００９】つまり、ウエハの面内温度分布によって、
或いは原料ガスの流量を変更して、ウエハ面内で周期的
に量子井戸層の厚みが変化した活性層を成長させ、ウエ
ハ面内に活性層の利得ピーク波長分布を生じさせる。続
いて、ウエハ面内の活性層のＰＬ波長のマッピングを測
定する。例えば面内温度分布を同心円状にすると、活性
層のＰＬ波長分布は同心円状となり、最大値と最小値の
差は４０ｎｍ以上となる。ＰＬ波長分布の測定結果に基
づいて、所定のデチューニング条件を満足する周期を有
する回折格子を設計して、活性層上に回折格子層を作製
する。
或いは原料ガスの流量を変更して、ウエハ面内で周期的
に量子井戸層の厚みが変化した活性層を成長させ、ウエ
ハ面内に活性層の利得ピーク波長分布を生じさせる。続
いて、ウエハ面内の活性層のＰＬ波長のマッピングを測
定する。例えば面内温度分布を同心円状にすると、活性
層のＰＬ波長分布は同心円状となり、最大値と最小値の
差は４０ｎｍ以上となる。ＰＬ波長分布の測定結果に基
づいて、所定のデチューニング条件を満足する周期を有
する回折格子を設計して、活性層上に回折格子層を作製
する。
【００１０】上記目的を達成するために、上述の知見に
基づいて、本発明に係る分布帰還型半導体レーザ素子群
の作製方法は、短い波長間隔で相互に異なる波長のレー
ザ光をそれぞれ出射する複数個の分布帰還型半導体レー
ザ素子からなる分布帰還型半導体レーザ素子群を一括し
て一つのウエハ上に作製する方法であって、活性層の利
得ピーク波長をウエハ面内で測定する測定工程と、測定
した活性層の利得ピーク波長のウエハ面内分布に基づ
き、デチューニング量が所定範囲内に入るような周期を
有する回折格子を形成する回折格子形成工程とを有する
ことを特徴としている。
基づいて、本発明に係る分布帰還型半導体レーザ素子群
の作製方法は、短い波長間隔で相互に異なる波長のレー
ザ光をそれぞれ出射する複数個の分布帰還型半導体レー
ザ素子からなる分布帰還型半導体レーザ素子群を一括し
て一つのウエハ上に作製する方法であって、活性層の利
得ピーク波長をウエハ面内で測定する測定工程と、測定
した活性層の利得ピーク波長のウエハ面内分布に基づ
き、デチューニング量が所定範囲内に入るような周期を
有する回折格子を形成する回折格子形成工程とを有する
ことを特徴としている。
【００１１】積層構造形成工程では、利得ピーク波長が
ウエハ面内の領域毎に異なる活性層を含む化合物半導体
層の積層構造がウエハ上に意図することなく形成される
ことがある。本発明方法は、このような事例で好適に適
用できる。望ましくは、利得ピーク波長がウエハ面内の
領域毎に異なる活性層を含む化合物半導体層の積層構造
をウエハ上に積極的に形成する。つまり、本発明の好適
な実施態様では、測定工程の前に、利得ピーク波長がウ
エハ面内の領域毎に異なる活性層を含む化合物半導体層
の積層構造をウエハ上に形成する積層構造形成工程を有
する。
ウエハ面内の領域毎に異なる活性層を含む化合物半導体
層の積層構造がウエハ上に意図することなく形成される
ことがある。本発明方法は、このような事例で好適に適
用できる。望ましくは、利得ピーク波長がウエハ面内の
領域毎に異なる活性層を含む化合物半導体層の積層構造
をウエハ上に積極的に形成する。つまり、本発明の好適
な実施態様では、測定工程の前に、利得ピーク波長がウ
エハ面内の領域毎に異なる活性層を含む化合物半導体層
の積層構造をウエハ上に形成する積層構造形成工程を有
する。
【００１２】積層構造工程で活性層を形成する際、好適
には、ウエハを載置する基板ステージの温度分布をウエ
ハと同心円状に生じさせることにより、活性層の利得ピ
ーク波長をウエハ面内で同心円状に変化させる。本発明
方法の好適な実施態様の積層構造形成工程では、活性層
上にスペーサ層を介して回折格子形成層を成長させ、回
折格子形成工程では、回折格子形成層をパターニングす
るエッチングマスクを電子ビーム描画法を適用して形成
する。これにより、所望周期の回折格子を精度良く形成
することができる。
には、ウエハを載置する基板ステージの温度分布をウエ
ハと同心円状に生じさせることにより、活性層の利得ピ
ーク波長をウエハ面内で同心円状に変化させる。本発明
方法の好適な実施態様の積層構造形成工程では、活性層
上にスペーサ層を介して回折格子形成層を成長させ、回
折格子形成工程では、回折格子形成層をパターニングす
るエッチングマスクを電子ビーム描画法を適用して形成
する。これにより、所望周期の回折格子を精度良く形成
することができる。
【００１３】前掲特開２０００−１０１１８７号公報に
記載されているように、活性層の利得ピーク波長をウエ
ハ面内で同心円状にし、かつウエハ中心部からウエハ外
周部に向けて利得ピーク波長を２次関数的に変化させる
ことにより、ＤＦＢレーザの各発振波長当たりの収率を
一定値とすることはできる。これに対して、本発明方法
では、任意の複数個の領域でそれぞれ異なる所望の発振
波長が得られるように、利得ピーク波長をウエハ面内で
分布させることができる。
記載されているように、活性層の利得ピーク波長をウエ
ハ面内で同心円状にし、かつウエハ中心部からウエハ外
周部に向けて利得ピーク波長を２次関数的に変化させる
ことにより、ＤＦＢレーザの各発振波長当たりの収率を
一定値とすることはできる。これに対して、本発明方法
では、任意の複数個の領域でそれぞれ異なる所望の発振
波長が得られるように、利得ピーク波長をウエハ面内で
分布させることができる。
【００１４】また、成長阻止マスクを用いた選択ＭＯＣ
ＶＤ法によっても同様な活性層の利得波長分布を得るこ
とが可能である。そこで、本発明方法の好適な実施態様
の積層構造形成工程では、活性層の利得ピーク波長がウ
エハ面内で任意の領域毎に又は任意の複数個の領域毎に
変化するようにマスク幅を変化させた、誘電体膜からな
る成長阻止マスクを形成し、成長阻止マスクを用いた選
択ＭＯＣＶＤ法を適用して活性層を成長させる。また、
同心状に変化させるときには、積層構造工程では、活性
層の利得ピーク波長がウエハ面内で同心円状の環状領域
毎に変化するようにマスク幅を変化させた、誘電体膜か
らなる成長阻止マスクを形成し、成長阻止マスクを用い
た選択ＭＯＣＶＤ法を適用して活性層を成長させる。
ＶＤ法によっても同様な活性層の利得波長分布を得るこ
とが可能である。そこで、本発明方法の好適な実施態様
の積層構造形成工程では、活性層の利得ピーク波長がウ
エハ面内で任意の領域毎に又は任意の複数個の領域毎に
変化するようにマスク幅を変化させた、誘電体膜からな
る成長阻止マスクを形成し、成長阻止マスクを用いた選
択ＭＯＣＶＤ法を適用して活性層を成長させる。また、
同心状に変化させるときには、積層構造工程では、活性
層の利得ピーク波長がウエハ面内で同心円状の環状領域
毎に変化するようにマスク幅を変化させた、誘電体膜か
らなる成長阻止マスクを形成し、成長阻止マスクを用い
た選択ＭＯＣＶＤ法を適用して活性層を成長させる。
【００１５】本発明方法は、半導体レーザ素子を構成す
る基板及び化合物半導体層の組成に制約なく適用でき
る。本発明方法は、波長分割多重光伝送システムで規定
されるＣバンド帯又はＬバンド帯に属し、最小波長と最
大波長の差が３０ｎｍ以上の分布帰還型半導体レーザ素
子群を作製する際に、好適に適用できる。
る基板及び化合物半導体層の組成に制約なく適用でき
る。本発明方法は、波長分割多重光伝送システムで規定
されるＣバンド帯又はＬバンド帯に属し、最小波長と最
大波長の差が３０ｎｍ以上の分布帰還型半導体レーザ素
子群を作製する際に、好適に適用できる。
【００１６】本発明方法によれば、回折格子の形成前
に、活性層のバンドギャップ波長の面内ばらつきをあら
かじめ評価することができ、それを考慮した上で回折格
子の周期の設計をすることができるので、ウエハ面内で
発振波長を再現性よく制御することが可能となる。
に、活性層のバンドギャップ波長の面内ばらつきをあら
かじめ評価することができ、それを考慮した上で回折格
子の周期の設計をすることができるので、ウエハ面内で
発振波長を再現性よく制御することが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下に、添付図面を参照し、実施
形態例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に
説明する。実施形態例１ 本実施形態例は、本発明に係る分布帰還型半導体レーザ
素子（以下、ＤＦＢレーザと言う）の作製方法の実施形
態の一例である。図１（ａ）から（ｃ）、図２（ｄ）か
ら（ｆ）、及び、図３（ｇ）から（ｉ）は、それぞれ、
本実施形態例の方法に従ってＤＦＢレーザを作製する際
の工程毎の断面図、図４は本実施形態例の方法で作製し
た回折格子の発振波長分布を示す概念図、及び図５は本
実施形態例の方法で作製したＤＦＢレーザ群のなかの一
つのＤＦＢレーザの鳥瞰図である。本実施形態例方法
は、Ｃバンド（１５３０〜１５６０ｎｍ）の波長ライン
アップを揃えたＤＦＢレーザ群を一括して２インチ基板
上に作製する方法である。先ず、ＭＯＣＶＤ結晶成長装
置を用い、成長温度６００℃で、２インチのｎ−ＩｎＰ
基板１２上に、順次、ｎ−ＩｎＰバッファ層１４、ＭＱ
Ｗ−ＳＣＨ活性層１６、ｐ−ＩｎＰスペーサ層１８、及
びＩｎＧａＡｓＰ回折格子層２０をエピタキシャル成長
させて、図１（ａ）に示すように、積層構造を形成す
る。尚、活性層１６を成長させる際には、基板を載置さ
せる基板ステージに同心円状の温度分布を生じさせる。
形態例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に
説明する。実施形態例１ 本実施形態例は、本発明に係る分布帰還型半導体レーザ
素子（以下、ＤＦＢレーザと言う）の作製方法の実施形
態の一例である。図１（ａ）から（ｃ）、図２（ｄ）か
ら（ｆ）、及び、図３（ｇ）から（ｉ）は、それぞれ、
本実施形態例の方法に従ってＤＦＢレーザを作製する際
の工程毎の断面図、図４は本実施形態例の方法で作製し
た回折格子の発振波長分布を示す概念図、及び図５は本
実施形態例の方法で作製したＤＦＢレーザ群のなかの一
つのＤＦＢレーザの鳥瞰図である。本実施形態例方法
は、Ｃバンド（１５３０〜１５６０ｎｍ）の波長ライン
アップを揃えたＤＦＢレーザ群を一括して２インチ基板
上に作製する方法である。先ず、ＭＯＣＶＤ結晶成長装
置を用い、成長温度６００℃で、２インチのｎ−ＩｎＰ
基板１２上に、順次、ｎ−ＩｎＰバッファ層１４、ＭＱ
Ｗ−ＳＣＨ活性層１６、ｐ−ＩｎＰスペーサ層１８、及
びＩｎＧａＡｓＰ回折格子層２０をエピタキシャル成長
させて、図１（ａ）に示すように、積層構造を形成す
る。尚、活性層１６を成長させる際には、基板を載置さ
せる基板ステージに同心円状の温度分布を生じさせる。
【００１８】ここで、活性層１６のバンドギャップは、
ウエハの中心領域で波長に換算して約１５６０ｎｍ周辺
にあるようにする。ｐ−ＩｎＰスペーサ層１８及びＩｎ
ＧａＡｓＰ回折格子層２０の厚さは、それぞれ、２００
ｎｍ及び２０ｎｍである。
ウエハの中心領域で波長に換算して約１５６０ｎｍ周辺
にあるようにする。ｐ−ＩｎＰスペーサ層１８及びＩｎ
ＧａＡｓＰ回折格子層２０の厚さは、それぞれ、２００
ｎｍ及び２０ｎｍである。
【００１９】次に、回折格子層２０を形成した２インチ
基板の面内のフォトルミネッセンス波長（以下、ＰＬ波
長）のマッピングを測定する。また、ＭＯＣＶＤ成長に
よりＩｎＧａＡｓＰ層を成長させる場合、成長温度によ
って、材料の組成を変化させることができる。これは、
Ｖ族原料ガスである、アルシン（ＡｓＨ3 ）とホスフィ
ン（ＰＨ3 ）間の熱分解効率の差が大きく、成長温度が
高くなるにつれて熱分解効率の低いホスフィンの分解が
進み、成長される層の材料組成が燐（Ｐ）リッチになる
ためである。燐リッチになると短波長化される。従っ
て、活性層を成長させる際に、基板を載置させる基板ス
テージに温度分布を生じさせることによっても、図４に
示すように基板面内において同心円状のバンドギャップ
波長分布を得ることができる。更に、活性層の結晶成長
時の圧力や原料ガスなどの条件を制御することにより、
図４に示すように、ＰＬ波長の最大値と最小値との差を
４０ｎｍ程度とすることができる。尚、ＭＯＣＶＤ結晶
成長装置の構造等によって、自然にＰＬ波長の周期的分
布が生じることがある。このようなときには、必ずしも
基板ステージに温度分布を設ける必要はない。
基板の面内のフォトルミネッセンス波長（以下、ＰＬ波
長）のマッピングを測定する。また、ＭＯＣＶＤ成長に
よりＩｎＧａＡｓＰ層を成長させる場合、成長温度によ
って、材料の組成を変化させることができる。これは、
Ｖ族原料ガスである、アルシン（ＡｓＨ3 ）とホスフィ
ン（ＰＨ3 ）間の熱分解効率の差が大きく、成長温度が
高くなるにつれて熱分解効率の低いホスフィンの分解が
進み、成長される層の材料組成が燐（Ｐ）リッチになる
ためである。燐リッチになると短波長化される。従っ
て、活性層を成長させる際に、基板を載置させる基板ス
テージに温度分布を生じさせることによっても、図４に
示すように基板面内において同心円状のバンドギャップ
波長分布を得ることができる。更に、活性層の結晶成長
時の圧力や原料ガスなどの条件を制御することにより、
図４に示すように、ＰＬ波長の最大値と最小値との差を
４０ｎｍ程度とすることができる。尚、ＭＯＣＶＤ結晶
成長装置の構造等によって、自然にＰＬ波長の周期的分
布が生じることがある。このようなときには、必ずしも
基板ステージに温度分布を設ける必要はない。
【００２０】次いでＰＬ波長のマッピングに合わせて、
面内で周期を変化させた回折格子を作製する。回折格子
の作製に際し、先ず、図１（ｂ）に示すように、基板上
に電子ビーム（ＥＢ）描画用レジストを約１００ｎｍの
厚さで回折格子層２０上に塗布してレジスト膜を成膜す
る。続いて、所定のデチューニング条件に合わせて、面
内で２３９．８〜２４４．５ｎｍの範囲で周期を同心円
状に変化させた回折格子のマスクパターン２２をＥＢ描
画装置により形成する。これにより、図５に示すよう
に、基板の面内でＰＬマップに合わせて１５３０ｎｍか
ら１５６０ｎｍまでの発振波長を設定することができ
る。
面内で周期を変化させた回折格子を作製する。回折格子
の作製に際し、先ず、図１（ｂ）に示すように、基板上
に電子ビーム（ＥＢ）描画用レジストを約１００ｎｍの
厚さで回折格子層２０上に塗布してレジスト膜を成膜す
る。続いて、所定のデチューニング条件に合わせて、面
内で２３９．８〜２４４．５ｎｍの範囲で周期を同心円
状に変化させた回折格子のマスクパターン２２をＥＢ描
画装置により形成する。これにより、図５に示すよう
に、基板の面内でＰＬマップに合わせて１５３０ｎｍか
ら１５６０ｎｍまでの発振波長を設定することができ
る。
【００２１】次に、レジストのマスクパターン２２をマ
スクとして、ドライエッチング装置によりＩｎＧａＡｓ
Ｐ回折格子層２０をエッチングし、図１（ｃ）に示すよ
うに、回折格子２４を形成する。回折格子のデューティ
比は２５％程度とする。尚、ＩｎＧａＡｓＰ回折格子層
２０の膜厚は、２０ｎｍである必要はなく、３０ｎｍ厚
でも良い。
スクとして、ドライエッチング装置によりＩｎＧａＡｓ
Ｐ回折格子層２０をエッチングし、図１（ｃ）に示すよ
うに、回折格子２４を形成する。回折格子のデューティ
比は２５％程度とする。尚、ＩｎＧａＡｓＰ回折格子層
２０の膜厚は、２０ｎｍである必要はなく、３０ｎｍ厚
でも良い。
【００２２】次に、ＭＯＣＶＤ装置を使って、図２
（ｄ）に示すように、ｐ−ＩｎＰ埋め込み層２６を再成
長させて、回折格子２４をｐ−ＩｎＰ層２６により埋め
込み、続いて、図２（ｅ）に示すように、ｐ−ＩｎＰク
ラッド層２８を成長させる。
（ｄ）に示すように、ｐ−ＩｎＰ埋め込み層２６を再成
長させて、回折格子２４をｐ−ＩｎＰ層２６により埋め
込み、続いて、図２（ｅ）に示すように、ｐ−ＩｎＰク
ラッド層２８を成長させる。
【００２３】次いで、プラズマＣＶＤ装置を用いて基板
全面にＳｉＮX 膜を成膜し、続いてフォトリソグラフィ
とＲＩＥによりＳｉＮX 膜をストライプ状にパターニン
グして、図２（ｆ）に示すように、ＳｉＮX マスク３０
を形成する。尚、図２（ｆ）及び以下の図３（ｇ）から
（ｉ）は、図２（ｅ）の矢視Ｉ−Ｉに相当する断面図で
ある。
全面にＳｉＮX 膜を成膜し、続いてフォトリソグラフィ
とＲＩＥによりＳｉＮX 膜をストライプ状にパターニン
グして、図２（ｆ）に示すように、ＳｉＮX マスク３０
を形成する。尚、図２（ｆ）及び以下の図３（ｇ）から
（ｉ）は、図２（ｅ）の矢視Ｉ−Ｉに相当する断面図で
ある。
【００２４】続いて、ＳｉＮX マスク３０をエッチング
マスクとしてｐ−ＩｎＰクラッド層２８、ｐ−ＩｎＰ埋
め込み層２６、回折格子２４、ｐ−ＩｎＰスペーサ層１
８、ＭＱＷ−ＳＣＨ活性層１６、及びｎ−ＩｎＰバッフ
ァ層１４の下部をエッチングして、図３（ｇ）に示すよ
うに、活性層幅が約１．５μｍ程度になるメサストライ
プ３２を形成する。次に、ＳｉＮX マスク３０を選択成
長マスクとして、メサストライプ３２の両脇にｐ−Ｉｎ
Ｐ層３４及びｎ−ＩｎＰ層３６を選択成長させ、図３
（ｈ）に示すように、電流狭窄構造を形成する。
マスクとしてｐ−ＩｎＰクラッド層２８、ｐ−ＩｎＰ埋
め込み層２６、回折格子２４、ｐ−ＩｎＰスペーサ層１
８、ＭＱＷ−ＳＣＨ活性層１６、及びｎ−ＩｎＰバッフ
ァ層１４の下部をエッチングして、図３（ｇ）に示すよ
うに、活性層幅が約１．５μｍ程度になるメサストライ
プ３２を形成する。次に、ＳｉＮX マスク３０を選択成
長マスクとして、メサストライプ３２の両脇にｐ−Ｉｎ
Ｐ層３４及びｎ−ＩｎＰ層３６を選択成長させ、図３
（ｈ）に示すように、電流狭窄構造を形成する。
【００２５】続いて、ＳｉＮX マスク３０を除去し、図
３（ｉ）に示すように、基板全面に約２μｍ厚のｐ−Ｉ
ｎＰクラッド層３８及び高ドープしたＩｎＧａＡｓコン
タクト層４０を成長させ、ＩｎＧａＡｓコンタクト層４
０上にはＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの多層金属膜からなるｐ側電
極４２を形成する。また、基板厚が１２０μｍ程度にな
るように、ｎ−ＩｎＰ基板１２の裏面を研磨し、ｎ側電
極４４としてＡｕＧｅＮｉ金属層を形成する。以上の工
程を経て、図５に示すレーザ構造を備え、短い波長間隔
で相互に異なる波長のレーザ光をそれぞれ出射する多数
個のＤＦＢレーザ４６群を一つのウエハに形成すること
ができる。
３（ｉ）に示すように、基板全面に約２μｍ厚のｐ−Ｉ
ｎＰクラッド層３８及び高ドープしたＩｎＧａＡｓコン
タクト層４０を成長させ、ＩｎＧａＡｓコンタクト層４
０上にはＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの多層金属膜からなるｐ側電
極４２を形成する。また、基板厚が１２０μｍ程度にな
るように、ｎ−ＩｎＰ基板１２の裏面を研磨し、ｎ側電
極４４としてＡｕＧｅＮｉ金属層を形成する。以上の工
程を経て、図５に示すレーザ構造を備え、短い波長間隔
で相互に異なる波長のレーザ光をそれぞれ出射する多数
個のＤＦＢレーザ４６群を一つのウエハに形成すること
ができる。
【００２６】以上の工程を経たウエハを劈開によりバー
化し、前の出射端面に反射防止膜又は低反射率膜（図示
せず）、後端面に高反射率膜（図示せず）をコーティン
グして設けて、レーザ出力が前端面より効率よく取り出
せるようにする。次いで、チップ化し、キャンパッケー
ジのステムにボンディングして、Ｃバンド（１５３０〜
１５６０ｎｍ）の波長ラインアップを揃えたＤＦＢレー
ザ群を完成することができる。
化し、前の出射端面に反射防止膜又は低反射率膜（図示
せず）、後端面に高反射率膜（図示せず）をコーティン
グして設けて、レーザ出力が前端面より効率よく取り出
せるようにする。次いで、チップ化し、キャンパッケー
ジのステムにボンディングして、Ｃバンド（１５３０〜
１５６０ｎｍ）の波長ラインアップを揃えたＤＦＢレー
ザ群を完成することができる。
【００２７】本実施形態例の方法で作製したＤＦＢレー
ザ群の発振波長は、ウエハの中心領域のＤＦＢレーザの
発振波長が１５６０ｎｍであり、外周部に向かって短波
長化し、最外周部（基板中心から２５ｎｍ）の領域のＤ
ＦＢレーザの発振波長が、１５３０ｎｍであった。ま
た、ウエハ全面にわたって作製されたＤＦＢレーザ群の
しきい値電流は、平均で約９ｍＡ（標準偏差σ＝０．５
５ｍＡ）、スロープ効率の平均値は、約０．３５Ｗ／Ａ
（標準偏差σ＝０．０１５Ｗ／Ａ）であった。本実施形
態例では、デチューニング量Δλを−１０ｎｍ〜＋１０
ｎｍの範囲に制御しているので、低閾値、高効率動作の
ＤＦＢレーザ群を面内で均一性良く実現することができ
た。
ザ群の発振波長は、ウエハの中心領域のＤＦＢレーザの
発振波長が１５６０ｎｍであり、外周部に向かって短波
長化し、最外周部（基板中心から２５ｎｍ）の領域のＤ
ＦＢレーザの発振波長が、１５３０ｎｍであった。ま
た、ウエハ全面にわたって作製されたＤＦＢレーザ群の
しきい値電流は、平均で約９ｍＡ（標準偏差σ＝０．５
５ｍＡ）、スロープ効率の平均値は、約０．３５Ｗ／Ａ
（標準偏差σ＝０．０１５Ｗ／Ａ）であった。本実施形
態例では、デチューニング量Δλを−１０ｎｍ〜＋１０
ｎｍの範囲に制御しているので、低閾値、高効率動作の
ＤＦＢレーザ群を面内で均一性良く実現することができ
た。
【００２８】実施形態例２
本実施形態例は、本発明に係る分布帰還型半導体レーザ
素子（以下、ＤＦＢレーザと言う）の作製方法の実施形
態の別の例である。本実施形態例は、選択ＭＯＣＶＤ法
を適用して、活性層の利得ピーク波長をウエハ面内で変
化させ、Ｃバンド（１５３０〜１５６５ｎｍ）の波長ラ
インアップを揃えたＤＦＢレーザ群を一括して２インチ
・ウエハからなるｎ−ＩｎＰ基板上に作製する方法であ
る。
素子（以下、ＤＦＢレーザと言う）の作製方法の実施形
態の別の例である。本実施形態例は、選択ＭＯＣＶＤ法
を適用して、活性層の利得ピーク波長をウエハ面内で変
化させ、Ｃバンド（１５３０〜１５６５ｎｍ）の波長ラ
インアップを揃えたＤＦＢレーザ群を一括して２インチ
・ウエハからなるｎ−ＩｎＰ基板上に作製する方法であ
る。
【００２９】先ず、プラズマＣＶＤ装置を用いてｎ−Ｉ
ｎＰ基板１２の全面にＳＩＮX 膜を成膜し、続いてフォ
トリソグラフィとＲＩＥによりＳＩＮx 膜をストライプ
状にパターニングして、ギャップ幅（開口幅）が２５μ
ｍで、マスク幅が基板面内で図７に示すように異なる誘
電体マスク５２を形成する。図７は、マスク幅が相互に
異なる４種類の誘電体マスク５２Ａ〜Ｄの配置を示して
いる。次に、この誘電体マスク５２を成長阻止マスクと
して、選択ＭＯＣＶＤ結晶成長法により、成長温度６０
０℃で、２インチのｎ−ＩｎＰ基板１２上に、順次、ｎ
−ＩｎＰバッファ層１４、ＭＱＷ−ＳＣＨ量子井戸活性
層１６、ｐ−ＩｎＰスペーサ層１８、及びＩｎＧａＡｓ
Ｐ回折格子層２０をエピタキシャル成長させて、図１
（ａ）に示すように、積層構造を形成する。
ｎＰ基板１２の全面にＳＩＮX 膜を成膜し、続いてフォ
トリソグラフィとＲＩＥによりＳＩＮx 膜をストライプ
状にパターニングして、ギャップ幅（開口幅）が２５μ
ｍで、マスク幅が基板面内で図７に示すように異なる誘
電体マスク５２を形成する。図７は、マスク幅が相互に
異なる４種類の誘電体マスク５２Ａ〜Ｄの配置を示して
いる。次に、この誘電体マスク５２を成長阻止マスクと
して、選択ＭＯＣＶＤ結晶成長法により、成長温度６０
０℃で、２インチのｎ−ＩｎＰ基板１２上に、順次、ｎ
−ＩｎＰバッファ層１４、ＭＱＷ−ＳＣＨ量子井戸活性
層１６、ｐ−ＩｎＰスペーサ層１８、及びＩｎＧａＡｓ
Ｐ回折格子層２０をエピタキシャル成長させて、図１
（ａ）に示すように、積層構造を形成する。
【００３０】マスク幅の異なる成長阻止マスク（誘電体
マスク）５２を用いて選択成長させることによって、図
８（ａ）に示すように、マスク幅が広いほど、マスク間
の領域上に成長した成長層の成長膜厚が厚くなる。図８
（ａ）の縦軸には、成長阻止マスクを使用しないときの
成長層の膜厚と、横軸に示すマスク幅の成長阻止マスク
を使ったときのマスク間の領域上の成長層の膜厚の比を
取っている。マスク幅が大きくなるに従い、マスク間に
成長した積層構造の量子井戸活性層における量子準位間
の遷移エネルギーが長波長側にシフトし、バンドギャッ
プ波長が長波長に移行する。つまり、マスク幅とバンド
ギャップ波長とは、図８（ｂ）に示すような関係にな
る。図８（ｂ）は、横軸に示すマスク幅の成長阻止マス
クを使ったときのマスク間の領域上の成長層のバンドギ
ャップ波長を示す。
マスク）５２を用いて選択成長させることによって、図
８（ａ）に示すように、マスク幅が広いほど、マスク間
の領域上に成長した成長層の成長膜厚が厚くなる。図８
（ａ）の縦軸には、成長阻止マスクを使用しないときの
成長層の膜厚と、横軸に示すマスク幅の成長阻止マスク
を使ったときのマスク間の領域上の成長層の膜厚の比を
取っている。マスク幅が大きくなるに従い、マスク間に
成長した積層構造の量子井戸活性層における量子準位間
の遷移エネルギーが長波長側にシフトし、バンドギャッ
プ波長が長波長に移行する。つまり、マスク幅とバンド
ギャップ波長とは、図８（ｂ）に示すような関係にな
る。図８（ｂ）は、横軸に示すマスク幅の成長阻止マス
クを使ったときのマスク間の領域上の成長層のバンドギ
ャップ波長を示す。
【００３１】従って、図７に示すように、基板面内で成
長阻止マスク５２のマスク幅を変化させることにより、
図９に示すように、一つの基板面内にＰＬ波長が異な
る、従って利得ピーク波長が異なる活性層を有する積層
構造を得ることができる。図９は、マスク幅が相互に異
なる４種類の誘電体マスク５２Ａ〜Ｄを配置することに
よって、ＰＬ波長が相互に異なる４つの積層構造５４Ａ
〜Ｄを得ることができたことを示している。
長阻止マスク５２のマスク幅を変化させることにより、
図９に示すように、一つの基板面内にＰＬ波長が異な
る、従って利得ピーク波長が異なる活性層を有する積層
構造を得ることができる。図９は、マスク幅が相互に異
なる４種類の誘電体マスク５２Ａ〜Ｄを配置することに
よって、ＰＬ波長が相互に異なる４つの積層構造５４Ａ
〜Ｄを得ることができたことを示している。
【００３２】本実施形態例では、活性層１６のバンドギ
ャップ・エネルギーが２インチ・ウエハの中心領域で波
長に換算して約１５７０ｎｍ周辺にあり、ウエハ周辺領
域で約１５３５ｎｍになるようにしている。ｐ−ＩｎＰ
スペーサ層１８及びＩｎＧａＡｓＰ回折格子層２０の厚
さは、それぞれ、２００ｎｍ及び２０ｎｍである。
ャップ・エネルギーが２インチ・ウエハの中心領域で波
長に換算して約１５７０ｎｍ周辺にあり、ウエハ周辺領
域で約１５３５ｎｍになるようにしている。ｐ−ＩｎＰ
スペーサ層１８及びＩｎＧａＡｓＰ回折格子層２０の厚
さは、それぞれ、２００ｎｍ及び２０ｎｍである。
【００３３】次に、回折格子層２０を形成した２インチ
・ウエハの基板面内のフォトルミネッセンス波長（以
下、ＰＬ波長）のマッピングを測定する。基板面内でマ
スク幅の異なる成長阻止マスクを用いた選択ＭＯＣＶＤ
法を用いることによって、ＰＬ波長の分布は、図９に示
すように、基板中心で１５７０ｎｍ周辺、基板中心から
２５ｍｍ離れたところで１５３５ｎｍ周辺とすることが
できる。
・ウエハの基板面内のフォトルミネッセンス波長（以
下、ＰＬ波長）のマッピングを測定する。基板面内でマ
スク幅の異なる成長阻止マスクを用いた選択ＭＯＣＶＤ
法を用いることによって、ＰＬ波長の分布は、図９に示
すように、基板中心で１５７０ｎｍ周辺、基板中心から
２５ｍｍ離れたところで１５３５ｎｍ周辺とすることが
できる。
【００３４】次いでＰＬ波長のマッピングに合わせて、
基板面内で周期を変化させて回折格子を作製する。回折
格子の作製に際し、先ず、基板上に電子ビーム（ＥＢ）
描画用レジストを約１００ｎｍの厚さで回折格子層２０
上に塗布してレジスト膜を成膜する。続いて、所定のデ
チューニング条件に合わせて、ウエハ面内の複数の領域
で２３９．８ｎｍ〜２４５．３ｎｍの範囲で周期を変化
させた回折格子のマスクパターン２２をＥＢ描画装置に
より形成する。これにより、図１０に示すように、基板
面内でＰＬマップに合わせて１５３０ｎｍから１５６５
ｎｍまでの発振波長を設定することができる。図１０
は、図９に示すＰＬ波長のマッピングに合わせて回折格
子のマスクパターン２２を描画する際の回折格子の発振
波長の設定値を示している。但し、図９では回折格子の
設定波長を便宜的に描画波長と称している。この後の工
程は、実施形態例１と同じである。
基板面内で周期を変化させて回折格子を作製する。回折
格子の作製に際し、先ず、基板上に電子ビーム（ＥＢ）
描画用レジストを約１００ｎｍの厚さで回折格子層２０
上に塗布してレジスト膜を成膜する。続いて、所定のデ
チューニング条件に合わせて、ウエハ面内の複数の領域
で２３９．８ｎｍ〜２４５．３ｎｍの範囲で周期を変化
させた回折格子のマスクパターン２２をＥＢ描画装置に
より形成する。これにより、図１０に示すように、基板
面内でＰＬマップに合わせて１５３０ｎｍから１５６５
ｎｍまでの発振波長を設定することができる。図１０
は、図９に示すＰＬ波長のマッピングに合わせて回折格
子のマスクパターン２２を描画する際の回折格子の発振
波長の設定値を示している。但し、図９では回折格子の
設定波長を便宜的に描画波長と称している。この後の工
程は、実施形態例１と同じである。
【００３５】以上の工程を経たウエハを劈開によりバー
化し、前の出射端面に反射防止膜又は低反射率膜（図示
せず）、後端面に高反射率膜（図示せず）をコーティン
グして設けて、レーザ出力が前端面より効率よく取り出
せるようにする。次いで、チップ化し、ボンディングし
て、Ｃバンド（１５３０〜１５６５ｎｍ）の波長ライン
アップを揃えたＤＦＢレーザ群を完成することができ
る。
化し、前の出射端面に反射防止膜又は低反射率膜（図示
せず）、後端面に高反射率膜（図示せず）をコーティン
グして設けて、レーザ出力が前端面より効率よく取り出
せるようにする。次いで、チップ化し、ボンディングし
て、Ｃバンド（１５３０〜１５６５ｎｍ）の波長ライン
アップを揃えたＤＦＢレーザ群を完成することができ
る。
【００３６】本実施形態例の方法で作製したＤＦＢレー
ザ群の発振波長は、ウエハの中心領域のＤＦＢレーザの
発振波長が１５６５ｎｍであり、外周部に向かって短波
長化し、最外周部（基板中心から２５ｍｍ）の領域のＤ
ＦＢレーザの発振波長が、１５３０ｎｍであった。ま
た、ウエハ全面にわたって作製されたＤＦＢレーザ群の
しきい値電流は、平均で約８．８ｍＡ（標準偏差σ＝
０．５５ｍＡ）、スロープ効率の平均値は、約０．３８
Ｗ／Ａであった。本実施形態例では、デチューニング量
Δλを−１０〜＋１０ｎｍの範囲に制御しているので、
低闘値、高効率動作のＤＦＢレーザ群を基板面内にわた
り均一性良く実現することができた。
ザ群の発振波長は、ウエハの中心領域のＤＦＢレーザの
発振波長が１５６５ｎｍであり、外周部に向かって短波
長化し、最外周部（基板中心から２５ｍｍ）の領域のＤ
ＦＢレーザの発振波長が、１５３０ｎｍであった。ま
た、ウエハ全面にわたって作製されたＤＦＢレーザ群の
しきい値電流は、平均で約８．８ｍＡ（標準偏差σ＝
０．５５ｍＡ）、スロープ効率の平均値は、約０．３８
Ｗ／Ａであった。本実施形態例では、デチューニング量
Δλを−１０〜＋１０ｎｍの範囲に制御しているので、
低闘値、高効率動作のＤＦＢレーザ群を基板面内にわた
り均一性良く実現することができた。
【００３７】実施形態例２では、誘電体マスク５２のギ
ャップ幅（開口幅、つまり隣合うマスク同士の間隔）を
２５μｍの一定幅とし、マスク幅を変えているが、マス
ク幅を一定とし、ギャップ幅を基板面内で変化させるこ
とによっても、実施形態例２と同様に、所望のバンドギ
ャップ波長分布を得ることができる。
ャップ幅（開口幅、つまり隣合うマスク同士の間隔）を
２５μｍの一定幅とし、マスク幅を変えているが、マス
ク幅を一定とし、ギャップ幅を基板面内で変化させるこ
とによっても、実施形態例２と同様に、所望のバンドギ
ャップ波長分布を得ることができる。
【００３８】
【発明の効果】本発明によれば、活性層を形成し、続い
て活性層の利得ピーク波長の面内分布を測定し、測定し
た利得ピーク波長分布に整合した周期の回折格子を設
計、作製することにより、ＷＤＭ光伝送システムの光源
として必要な波長ラインアップを揃えたＤＦＢレーザ群
を一枚のウエハから再現性よく一括作製することが可能
である。また、ウエハ面内でデチューニング量をある一
定の範囲に制御することによって、低閾値、高効率動作
のＤＦＢレーザを面内均一性良く作製することができ
る。
て活性層の利得ピーク波長の面内分布を測定し、測定し
た利得ピーク波長分布に整合した周期の回折格子を設
計、作製することにより、ＷＤＭ光伝送システムの光源
として必要な波長ラインアップを揃えたＤＦＢレーザ群
を一枚のウエハから再現性よく一括作製することが可能
である。また、ウエハ面内でデチューニング量をある一
定の範囲に制御することによって、低閾値、高効率動作
のＤＦＢレーザを面内均一性良く作製することができ
る。
【図１】図１（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、実施形態
例の方法に従ってＤＦＢレーザを作製した際の工程毎の
断面図である。
例の方法に従ってＤＦＢレーザを作製した際の工程毎の
断面図である。
【図２】図２（ｄ）から（ｆ）は、それぞれ、図１
（ｃ）に続いて、実施形態例の方法に従ってＤＦＢレー
ザを作製した際の工程毎の断面図である。
（ｃ）に続いて、実施形態例の方法に従ってＤＦＢレー
ザを作製した際の工程毎の断面図である。
【図３】図３（ｇ）から（ｉ）は、それぞれ、図２
（ｆ）に続いて、実施形態例の方法に従ってＤＦＢレー
ザを作製した際の工程毎の断面図である。
（ｆ）に続いて、実施形態例の方法に従ってＤＦＢレー
ザを作製した際の工程毎の断面図である。
【図４】実施形態例の方法で作製した回折格子の発振波
長分布示す概念図である。
長分布示す概念図である。
【図５】実施形態例の方法で作製したＤＦＢレーザ群の
なかの一つのＤＦＢレーザの鳥瞰図である。
なかの一つのＤＦＢレーザの鳥瞰図である。
【図６】従来の方法で作製したＤＦＢレーザ群の一つの
ＤＦＢレーザの構成を示す断面図である。
ＤＦＢレーザの構成を示す断面図である。
【図７】マスク幅が相互に異なる４種類の誘電体マスク
の配置図である。
の配置図である。
【図８】図８（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、膜厚のマ
スク幅依存性及びバンドギャップ波長のマスク幅依存性
を示すグラフである。
スク幅依存性及びバンドギャップ波長のマスク幅依存性
を示すグラフである。
【図９】ＰＬ波長の基板面内分布を示す図である。
【図１０】描画波長の基板面内分布を示す図である。
１２ ｎ−ＩｎＰ基板
１４ ｎ−ＩｎＰバッファ層
１６ ＭＱＷ−ＳＣＨ活性層
１８ ｐ−ＩｎＰスペーサ層
２０ ＩｎＧａＡｓＰ回折格子層
２２ 回折格子のマスクパターン
２４ 回折格子
２６ ｐ−ＩｎＰ埋め込み層
２８ ｐ−ＩｎＰクラッド層
３０ ＳｉＮX マスク
３２ メサストライプ
３４ ｐ−ＩｎＰ層
３６ ｎ−ＩｎＰ層
３８ ｐ型ＩｎＰクラッド層
４０ ＩｎＧａＡｓコンタクト層
４２ ｐ側電極
４４ ｎ側電極
４６ ＤＦＢレーザのレーザ構造
５２ 誘電体マスク（成長阻止マスク）
５４ 積層構造
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 4M106 AA01 AB10 CA18
5F073 AA22 AA45 AA51 AA55 AA64
AA74 AA83 AA89 BA02 CA12
CB02 CB07 CB10 CB11 DA05
DA31 DA35 EA02 EA23 EA29
HA02 HA10
Claims (7)
- 【請求項１】 短い波長間隔で相互に異なる波長のレー
ザ光をそれぞれ出射する複数個の分布帰還型半導体レー
ザ素子からなる分布帰還型半導体レーザ素子群を一括し
て一つのウエハ上に作製する方法であって、 活性層の利得ピーク波長をウエハ面内で測定する測定工
程と、 測定した活性層の利得ピーク波長のウエハ面内分布に基
づき、デチューニング量が所定範囲内に入るような周期
を有する回折格子を形成する回折格子形成工程とを有す
ることを特徴とする分布帰還型半導体レーザ素子群の作
製方法。 - 【請求項２】 測定工程の前に、利得ピーク波長がウエ
ハ面内の領域毎に異なる活性層を含む化合物半導体層の
積層構造をウエハ上に形成する積層構造形成工程を有す
ることを特徴とする請求項１に記載の分布帰還型半導体
レーザ素子群の作製方法。 - 【請求項３】 積層構造工程で活性層を形成する際、ウ
エハを載置する基板ステージの温度分布をウエハと同心
円状に生じさせることにより、活性層の利得ピーク波長
をウエハ面内で同心円状に変化させることを特徴とする
請求項２に記載の分布帰還型半導体レーザ素子群の作製
方法。 - 【請求項４】 積層構造形成工程では、活性層の利得ピ
ーク波長がウエハ面内で任意の領域毎に又は任意の複数
個の領域毎に変化するようにマスク幅を変化させた、誘
電体膜からなる成長阻止マスクを形成し、成長阻止マス
クを用いた選択ＭＯＣＶＤ法を適用して活性層を成長さ
せることを特徴とする請求項２に記載の分布帰還型半導
体レーザ素子群の作製方法。 - 【請求項５】 積層構造工程では、活性層の利得ピーク
波長がウエハ面内で同心円状の環状領域毎に変化するよ
うにマスク幅を変化させた、誘電体膜からなる成長阻止
マスクを形成し、成長阻止マスクを用いた選択ＭＯＣＶ
Ｄ法を適用して活性層を成長させることを特徴とする請
求項２に記載の分布帰還型半導体レーザ素子群の作製方
法。 - 【請求項６】 積層構造形成工程では、活性層上にスペ
ーサ層を介して回折格子形成層を成長させ、 回折格子形成工程では、回折格子形成層をパターニング
するエッチングマスクを電子ビーム描画法を適用して形
成することを特徴とする請求項１から５のうちのいずれ
か１項に記載の分布帰還型半導体レーザ素子群の作製方
法。 - 【請求項７】 波長分割多重光伝送システムで規定され
るＣバンド帯又はＬバンド帯に属し、最小波長と最大波
長の差が３０ｎｍ以上の分布帰還型半導体レーザ素子群
を作製することを特徴とする請求項１から６のうちのい
ずれか１項に記載の分布帰還型半導体レーザ素子群の作
製方法。
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