JP2003069149A - Semiconductor light element and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor light element and manufacturing method thereof

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JP2003069149A JP2001260023A JP2001260023A JP2003069149A JP 2003069149 A JP2003069149 A JP 2003069149A JP 2001260023 A JP2001260023 A JP 2001260023A JP 2001260023 A JP2001260023 A JP 2001260023A JP 2003069149 A JP2003069149 A JP 2003069149A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor light element that shows the reduction effect of an effective reflection factor perfectly and has a window section for preventing turbulence from being generated in the field of signal light, and to provide a method for manufacturing the semiconductor light element. SOLUTION: At a window section B connected to the emission side of a laser section A for oscillating a laser beam, a semiconductor layer 22a is formed. In this case, the semiconductor layer 22a does not have any optical waveguide structure on the extended line of a waveguide comprising an active layer 16 at the laser section A and the like, and has a low refractive index. The upper surface of the semiconductor layer 22a becomes higher than the upper surface of a second upper cladding layer 20 of an uppermost layer at the laser section A. Concretely speaking, the upper surface of the semiconductor layer 22a inclines and becomes higher towards the emission end face side of the window section B from height being equal to the second upper cladding layer 20 in the boundary to the laser section A.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体光素子及びそ
の製造方法に係り、更に詳しくは、ストライプ形状の導
波路を有する光導波路部の一端又は両端に窓部が設けら
れている半導体光素子及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor optical device and a method for manufacturing the same, and more particularly to a semiconductor optical device having a window portion at one or both ends of an optical waveguide portion having a stripe-shaped waveguide. The manufacturing method is related.

【0002】[0002]

【従来の技術】高速光通信用のキーデバイスとして、所
定の波長帯域の信号光を発振出力する半導体レーザ素
子、光強度等を変調する光変調器、及び入力光信号を増
幅する半導体レーザ増幅器などが注目されている。そし
て、このような半導体光素子のうち、特に共振器構造と
して回折格子を用いているDFB(Distributed Feedba
ck;分布帰還型)レーザ素子や、吸収層を有する光変調
器や、進行波型の半導体レーザ増幅器においては、信号
光が出射端面で反射して光導波路に再入射する戻り光に
より、波長変動が生じ易いという性質があるため、デバ
イスの安定な動作と高性能化を図る上で、端面の無反射
化技術は必須とされている。
2. Description of the Related Art As a key device for high-speed optical communication, a semiconductor laser device that oscillates and outputs a signal light of a predetermined wavelength band, an optical modulator that modulates the light intensity, a semiconductor laser amplifier that amplifies an input optical signal, etc. Is attracting attention. Among such semiconductor optical devices, a DFB (Distributed Feedba) that uses a diffraction grating as a resonator structure is used.
ck; distributed feedback type) laser element, an optical modulator having an absorption layer, and a traveling wave type semiconductor laser amplifier, the signal light is reflected at the emitting end facet and re-incident on the optical waveguide to cause wavelength fluctuation. Due to the nature of easy occurrence of the edge, the non-reflection technology of the end face is indispensable in order to achieve stable operation and high performance of the device.

【0003】このような半導体光素子における端面の無
反射化技術としては、レーザ光を発振するレーザ部の端
面にAR(Anti Reflection;無反射)コーティングを
したり、光の導波路構造を持たない窓部を設けたりする
方法が採られている。但し、ARコーティングは、低反
射化を達成するために精密な膜厚制御がなされた多層膜
が必要であり、そのプロセス工程が煩雑になる。これに
対して、窓部は、そのプロセス工程が比較的簡易であ
り、低反射化を容易に達成することが可能であるという
利点を有している。
As a technique for making the end face non-reflecting in such a semiconductor optical device, an AR (Anti Reflection) coating is not applied to the end face of a laser section for oscillating a laser beam, or there is no optical waveguide structure. The method of providing a window is adopted. However, the AR coating requires a multi-layer film whose film thickness is precisely controlled in order to achieve low reflection, which complicates the process steps. On the other hand, the window portion has an advantage that the process steps thereof are relatively simple and the low reflectance can be easily achieved.

【0004】従来の窓部を有する埋め込み型DFBレー
ザ素子の一例を、図24及び図25の一部切欠断面斜視
図及びそのAXI−AXI線に沿った断面図に示す。このD
FBレーザ素子は、レーザ光を発振するレーザ部Aと、
その出射側に接続して設けられた窓部Bとが、例えばn
−InPからなる同一の半導体基板10上に形成された
構造となっている。このレーザ部Aは、例えばInGa
Asからなる回折格子12、n−InPからなるバッフ
ァ層14、InGaAsからなるウェル層とInGaA
sPからなるバリア層とが交互に積層されて、波長1.
55μmの光を発振するQW(Quantum Well;量子井
戸)構造の活性層16、及びp−InPからなる第1上
部クラッド層18が順に積層されてなる積層構造Laを
有している。そして、この積層構造Laは、長手方向に
延びるメサストライプ形状に加工され、所定の波長の光
を発振する導波路として機能する。
An example of a conventional embedded DFB laser device having a window is shown in a partially cutaway perspective view of FIGS. 24 and 25 and a sectional view taken along the line AXI-AX. This D
The FB laser device includes a laser unit A that oscillates laser light,
The window B provided on the output side is, for example, n
It has a structure formed on the same semiconductor substrate 10 made of -InP. The laser section A is made of, for example, InGa.
A diffraction grating 12 made of As, a buffer layer 14 made of n-InP, a well layer made of InGaAs, and InGaA.
The barrier layers made of sP are alternately laminated to form a wavelength of 1.
It has a laminated structure La in which an active layer 16 having a QW (Quantum Well; quantum well) structure that oscillates light of 55 μm and a first upper clad layer 18 made of p-InP are sequentially laminated. The laminated structure La is processed into a mesa stripe shape extending in the longitudinal direction and functions as a waveguide that oscillates light having a predetermined wavelength.

【0005】更に、このメサストライプ形状の積層構造
Laの両側には例えばp−InP層34a及びn−In
P層34bが順に積層されてなるpnキャリアブロック
層36が埋め込まれている。これらの積層構造Laの上
面とその両側のpnキャリアブロック層36上面とは面
一状態となっている。更に、これら積層構造La及びp
nキャリアブロック層36の上に、例えばp−InPか
らなる第2上部クラッド層20が形成され、全体でレー
ザ部Aになっている。
Further, for example, p-InP layers 34a and n-In are formed on both sides of the mesa-stripe-shaped laminated structure La.
A pn carrier block layer 36 formed by sequentially stacking P layers 34b is buried. The upper surface of these laminated structures La and the upper surfaces of the pn carrier block layers 36 on both sides thereof are flush with each other. Furthermore, these laminated structures La and p
The second upper cladding layer 20 made of, for example, p-InP is formed on the n carrier block layer 36, and serves as the laser section A as a whole.

【0006】一方、窓部Bは、レーザ部Aにおけるpn
キャリアブロック層36と同時形成されたpnキャリア
ブロック層36と、同じくレーザ部Aにおける第2上部
クラッド層20と同時形成された第2上部クラッド層2
0とが順に積層されて、導波路構造をもたない低屈折率
の半導体層の積層構造Lbになっている。更に、レーザ
部Aにおける第2上部クラッド層20上には、積層構造
Laのストライプ形状に対応するストライプ電極部24
a等の上部電極が設けられ、共通の半導体基板10裏面
には、下部電極26が設けられている。
On the other hand, the window portion B has a pn in the laser portion A.
A pn carrier block layer 36 formed simultaneously with the carrier block layer 36, and a second upper clad layer 2 formed simultaneously with the second upper clad layer 20 in the laser section A as well.
0 is sequentially laminated to form a laminated structure Lb of low refractive index semiconductor layers having no waveguide structure. Further, on the second upper cladding layer 20 in the laser part A, the stripe electrode part 24 corresponding to the stripe shape of the laminated structure La is formed.
An upper electrode such as a is provided, and a lower electrode 26 is provided on the back surface of the common semiconductor substrate 10.

【0007】このように積層構造Lbで形成された窓部
Bがレーザ部Aの出射側に設けられている従来のDFB
レーザ素子の場合、光導波路構造のレーザ部Aの積層構
造Laからの信号光は、窓部Bにおける積層構造Lbに
出射するとき角度θ(通常、θ=24°〜30°)だけ
広がり、その広がった信号光の一部が窓部Bの出射端面
で反射するため、この窓部Bの端面反射光は光のスポッ
トサイズが非常に大きくなっているので、元のレーザ部
Aの光導波路に結合し難くなり再入射する戻り光の割合
は極めて小さなものになる。
The conventional DFB in which the window portion B thus formed with the laminated structure Lb is provided on the emission side of the laser portion A
In the case of a laser element, the signal light from the laminated structure La of the laser section A of the optical waveguide structure spreads by an angle θ (normally θ = 24 ° to 30 °) when emitted to the laminated structure Lb in the window B, and Since a part of the spread signal light is reflected by the exit end face of the window B, the end face reflected light of the window B has a very large light spot size. It becomes difficult to combine them, and the ratio of the returning light that is re-incident becomes extremely small.

【0008】即ち、レーザ部Aからの信号光が出射端面
で反射して光導波路に再入射する戻り光の割合を実効反
射率Rと定義すると、窓部Bを設けることにより、この
実効反射率Rが低減するという効果が発揮される。
That is, when the ratio of the return light that the signal light from the laser section A is reflected by the emission end face and re-enters the optical waveguide is defined as the effective reflectance R, the window B is provided, and this effective reflectance is defined. The effect of reducing R is exhibited.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した従
来の窓部Bを有するDFBレーザ素子において、窓部B
により実効反射率Rを低減する効果を更に向上するため
には、窓部Bの長さ(窓部長)Lwを長くすることが好
ましい。窓部Bによる実効反射率Rと窓部長Lwとの関
係を求めると、図26のグラフに示されるように、窓部
長Lwが長くなるにつれて、実効反射率Rは急速に低減
することが知られている。
By the way, in the above-mentioned conventional DFB laser device having the window B, the window B
Therefore, in order to further improve the effect of reducing the effective reflectance R, it is preferable to increase the length of the window portion B (window portion length) Lw. When the relationship between the effective reflectance R by the window B and the window length Lw is obtained, it is known that the effective reflectance R decreases rapidly as the window length Lw increases, as shown in the graph of FIG. ing.

【0010】しかし、その反面、窓部長Lwを長くして
いくと、図25に矢印を付した破線で示されているよう
に、レーザ部Aからの信号光のモードフィールドが窓部
Bにおいて角度θだけ広がる際に、その広がった信号光
の一部が窓部Bにおける第2上部クラッド層20上面で
反射される。このため、例えばこのDFBレーザ素子の
出射端面側にレンズを介して光ファイバを配置する場合
を考えると、DFBレーザ素子からの信号光には、窓部
Bの第2上部クラッド層20上面からの反射光も加わる
ことになり、信号光のフィールドが乱れて、光ファイバ
との結合効率が低下するという問題を生じる。
On the other hand, however, when the window length Lw is increased, the mode field of the signal light from the laser portion A is angled at the window portion B as shown by the broken line with an arrow in FIG. When spread by θ, a part of the spread signal light is reflected by the upper surface of the second upper cladding layer 20 in the window portion B. Therefore, for example, considering a case where an optical fiber is arranged on the emission end face side of the DFB laser element via a lens, the signal light from the DFB laser element is transmitted from the upper surface of the second upper cladding layer 20 of the window B. Since reflected light is also added, the field of the signal light is disturbed, and there arises a problem that the coupling efficiency with the optical fiber is reduced.

【0011】この問題に対処する方策としては、窓部長
Lwを長くする際に、同時に窓部Bにおける第2上部ク
ラッド層20の厚さを厚くして、レーザ部Aからの信号
光のモードフィールドが窓部Bにおいて角度θだけ広が
っても、その広がった信号光が窓部Bにおける上部クラ
ッド層20上面に衝突しないようにすることが有効であ
ると考えられる。
As a measure for dealing with this problem, when the window length Lw is increased, the thickness of the second upper cladding layer 20 in the window B is simultaneously increased so that the mode field of the signal light from the laser section A is increased. It is considered effective to prevent the spread signal light from colliding with the upper surface of the upper cladding layer 20 in the window portion B even if the spread signal light spreads by the angle θ in the window portion B.

【0012】光導波路からの信号光が窓部Bにおいて角
度θだけ広がっても上部クラッド層20上面で反射しな
いようにする上部クラッド層の厚さと窓部長Lwとの関
係を求めると、図26のグラフに示されるようになっ
た。即ち、信号光が上部クラッド層20上面で反射する
ことなく窓部長Lwを長くしようとすれば、それに比例
して上部クラッド層20の厚さを厚くする必要がある。
The relationship between the window length Lw and the thickness of the upper cladding layer that prevents the signal light from the optical waveguide from being reflected by the upper surface of the upper cladding layer 20 even if it spreads by the angle θ in the window B is shown in FIG. It came to be shown in the graph. That is, in order to increase the window length Lw without reflecting the signal light on the upper surface of the upper clad layer 20, it is necessary to increase the thickness of the upper clad layer 20 in proportion thereto.

【0013】しかし、窓部Bにおける第2上部クラッド
層20の厚さを厚くすると、当然にレーザ部Aにおける
第2上部クラッド層20の厚さも厚くなるため、レーザ
部Aにおいて上部電極24からの注入電流に対する抵抗
が増大し、従ってレーザ特性の低下を招くという問題を
生じ、また上部クラッド層20の成長時間が長くなると
いう問題も生じる。このようなことから、実際問題とし
て第2上部クラッド層20の厚さを厚くすることは制限
を受ける。その結果、従来と同様に、窓部長Lwを長く
することが制限され、実効反射率Rを充分に低減する効
果が得られなくなる。
However, when the thickness of the second upper clad layer 20 in the window portion B is increased, the thickness of the second upper clad layer 20 in the laser portion A is naturally increased, so that the thickness of the second upper cladding layer 20 in the laser portion A from the upper electrode 24 is increased. There is also a problem that the resistance to the injection current increases, and therefore the laser characteristics deteriorate, and the growth time of the upper cladding layer 20 becomes long. As a result, as a practical matter, increasing the thickness of the second upper cladding layer 20 is limited. As a result, similarly to the conventional case, the lengthening of the window length Lw is limited, and the effect of sufficiently reducing the effective reflectance R cannot be obtained.

【0014】このため、窓部Bを設けているにも拘ら
ず、この窓部Bによる実効反射率Rの低減効果を更に補
強する目的で、煩雑なARコーティングを追加的に実施
せざるを得ない事態も生じていた。本発明は、上記事情
を考慮してなされたものであり、信号光のフィールドの
乱れを生じさせることなく、実効反射率の低減効果を十
全に発揮することが可能な窓部を具備する半導体光素子
及びその製造方法を提供することを目的とする。
Therefore, in spite of the provision of the window portion B, in order to further reinforce the effect of reducing the effective reflectance R by the window portion B, a complicated AR coating must be additionally performed. There was also a situation where nothing happened. The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and is a semiconductor provided with a window portion capable of fully exerting the effect of reducing the effective reflectance without causing the disturbance of the field of the signal light. An object is to provide an optical element and a method for manufacturing the same.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記課題は、以下の本発
明に係る半導体光素子及びその製造方法によって達成さ
れる。即ち、本発明に係る半導体光素子は、ストライプ
形状の導波路を有する光導波路部と、この光導波路部の
一端又は両端に接続する半導体層からなる窓部とが同一
の半導体基板上に形成されている半導体光素子であっ
て、半導体層の上面が、光導波路部の最上面よりも高く
なっていることを特徴とする(請求項1)。
The above objects can be achieved by the following semiconductor optical device and method of manufacturing the same according to the present invention. That is, in the semiconductor optical device according to the present invention, an optical waveguide portion having a stripe-shaped waveguide and a window portion made of a semiconductor layer connected to one end or both ends of the optical waveguide portion are formed on the same semiconductor substrate. In the semiconductor optical device described above, the upper surface of the semiconductor layer is higher than the uppermost surface of the optical waveguide portion (claim 1).

【0016】なお、上記請求項1に係る半導体光素子に
おいて、窓部の半導体層の上面は、窓部と光導波路部と
の境界から窓部の出射端面に向かって次第に高くなって
いる形状をなしていてもよいし(請求項2)、全体とし
て略平坦な形状をなしていてもよい(請求項3)。ま
た、光導波路部の導波路は、レーザ光発振を行う活性
層、光変調を行う吸収層、又は光増幅を行う活性層を有
していることが好ましい(請求項4)。
In the semiconductor optical device according to the above-mentioned claim 1, the upper surface of the semiconductor layer of the window portion has a shape gradually increasing from the boundary between the window portion and the optical waveguide portion toward the emission end face of the window portion. It may be formed (claim 2) or may be formed in a substantially flat shape as a whole (claim 3). Further, it is preferable that the waveguide of the optical waveguide portion has an active layer that performs laser light oscillation, an absorption layer that performs optical modulation, or an active layer that performs optical amplification (claim 4).

【0017】また、本発明に係る半導体光素子の製造方
法は、光導波路部形成領域及び窓部形成領域に所定の半
導体層を同時に形成する際に、局所的に結晶成長速度が
速くなる選択成長を用いて、窓部形成領域における所定
の半導体層の上面を光導波路部形成領域における所定の
半導体層の上面よりも高くする工程を有することを特徴
とする(請求項5)。
Further, in the method for manufacturing a semiconductor optical device according to the present invention, when a predetermined semiconductor layer is simultaneously formed in the optical waveguide portion forming region and the window portion forming region, the crystal growth rate is locally increased to increase the selective growth. Is used to make the upper surface of the predetermined semiconductor layer in the window forming region higher than the upper surface of the predetermined semiconductor layer in the optical waveguide forming region (claim 5).

【0018】具体的には、半導体基板上に、複数の半導
体層を積層して積層体を形成した後、光導波路部形成領
域及び窓部形成領域の積層体上にストライプ状のマスク
部材及びこのストライプ状のマスクの延長線を挟む一対
のマスク部材をそれぞれ設け、これらストライプ状のマ
スク部材及び一対のマスク部材を用いて積層体を選択的
にエッチングして、メサストライプ及び選択成長用の一
対のマスク体をそれぞれ形成する第1の工程と、メサス
トライプの両側及び一対のマスク体に挟まれた領域に第
1及び第2のキャリアブロック層をそれぞれ同時に埋め
込み形成する際に、局所的に結晶成長速度が速くなる選
択成長を用いて、第1のキャリアブロック層の上面を積
層体の上面と略面一状態にする一方、第2のキャリアブ
ロック層の上面を第1のキャリアブロック層の上面より
も高くする第2の工程と、ストライプ状のマスク部材及
び一対のマスク部材を除去した後、光導波路部形成領域
の積層体及び第1のキャリアブロック層並びに窓部形成
領域の第2のキャリアブロック層の上に、上部クラッド
層を形成して、光導波路部及び窓部を形成すると共に、
この窓部における第1のキャリアブロック層及び上部ク
ラッド層を含む半導体層の上面を光導波路部における上
部クラッド層の上面よりも高くする第3の工程とを有す
る(請求項6)。
Specifically, after stacking a plurality of semiconductor layers on a semiconductor substrate to form a laminated body, a striped mask member and a striped mask member are formed on the laminated body in the optical waveguide portion forming region and the window portion forming region. A pair of mask members sandwiching the extension line of the stripe-shaped mask are provided respectively, and the stacked body is selectively etched using the stripe-shaped mask member and the pair of mask members to form a pair of mesa stripes and a pair for selective growth. The first step of forming each mask body and the local crystal growth at the same time when the first and second carrier block layers are simultaneously embedded and formed in both sides of the mesa stripe and in the region sandwiched by the pair of mask bodies, respectively. The upper surface of the first carrier block layer is made substantially flush with the upper surface of the layered body while the upper surface of the second carrier block layer is formed by using the selective growth that increases the speed. The second step of making the carrier block layer higher than the upper surface of the first carrier block layer, and after removing the stripe-shaped mask member and the pair of mask members, the laminated body in the optical waveguide part formation region, the first carrier block layer, and the window part An upper clad layer is formed on the second carrier block layer in the formation region to form an optical waveguide part and a window part, and
A third step of making the upper surface of the semiconductor layer including the first carrier block layer and the upper cladding layer in the window portion higher than the upper surface of the upper cladding layer in the optical waveguide portion (claim 6).

【0019】或いはまた、半導体基板上に複数の半導体
層を積層して形成した積層体を選択的にエッチングし
て、光導波路部形成領域にメサストライプを形成した
後、このメサストライプの両側及び窓部形成領域にキャ
リアブロック層を埋め込み形成して、キャリアブロック
層の上面を積層体の上面と略面一状態にする第1の工程
と、窓部形成領域のキャリアブロック層上にメサストラ
イプの延長線を挟む選択成長用の一対のマスク部材を設
けた後、光導波路形成領域の積層体及びキャリアブロッ
ク層並びに窓部形成領域の一対のマスク部材に挟まれた
キャリアブロック層の上に、第1及び第2の上部クラッ
ド層をそれぞれ同時に形成する際に、局所的に結晶成長
速度が速くなる選択成長を用いて、第2の上部クラッド
層の上面を第1の上部クラッド層の上面よりも高くする
第2の工程と、一対のマスク部材を除去して光導波路部
及び窓部を形成すると共に、この窓部におけるキャリア
ブロック層及び第2の上部クラッド層を含む半導体層の
上面を光導波路部における第1の上部クラッド層の上面
よりも高くする第3の工程とを有する(請求項7)。
Alternatively, after a stacked body formed by stacking a plurality of semiconductor layers on a semiconductor substrate is selectively etched to form a mesa stripe in an optical waveguide portion forming region, both sides of the mesa stripe and a window are formed. A first step in which a carrier block layer is embedded and formed in the part formation region so that the upper surface of the carrier block layer is substantially flush with the upper surface of the stacked body; and the extension of the mesa stripe on the carrier block layer in the window part formation region. After providing a pair of mask members for selective growth sandwiching the line, a first layer is formed on the carrier block layer sandwiched between the laminated body and the carrier block layer in the optical waveguide formation region and the pair of mask members in the window formation region. And the second upper clad layer are simultaneously formed, the upper surface of the second upper clad layer is formed on the upper surface of the first upper layer by selective growth that locally increases the crystal growth rate. A second step of making the upper surface of the lad layer higher than the upper surface, a pair of mask members are removed to form an optical waveguide portion and a window portion, and a semiconductor including a carrier block layer and a second upper cladding layer in the window portion A third step of making the upper surface of the layer higher than the upper surface of the first upper cladding layer in the optical waveguide section (claim 7).

【0020】なお、上記請求項5〜7のいずれかに係る
半導体光素子の製造方法において、窓部形成領域に設け
る一対のマスク部材におけるメサストライプの延長線に
直交する方向の幅が、窓部形成領域と光導波路部形成領
域との境界から窓部形成領域の端面に向かって次第に広
くなっていてもよいし(請求項8)、略一定であっても
よい(請求項9)。
In the method for manufacturing a semiconductor optical device according to any one of claims 5 to 7, the width of the pair of mask members provided in the window forming region in the direction orthogonal to the extension line of the mesa stripe is the window portion. It may be gradually widened from the boundary between the formation region and the optical waveguide part formation region toward the end face of the window part formation region (claim 8), or may be substantially constant (claim 9).

【0021】また、本発明に係る半導体光素子の製造方
法は、ストライプ形状の導波路を有する光導波路部と、
この光導波路部の一端又は両端に接続する半導体層から
なる窓部とが同一の半導体基板上に形成されている半導
体光素子の製造方法であって、半導体基板上に複数の半
導体層を積層して形成した積層体を選択的にエッチング
して、光導波路部形成領域にメサストライプを形成した
後、メサストライプの両側及び窓部形成領域にキャリア
ブロック層を埋め込み形成して、このキャリアブロック
層の上面を積層体の上面と略面一状態にする第1の工程
と、光導波路形成領域の積層体及びキャリアブロック層
並びに窓部形成領域の一対のマスク部材に挟まれたキャ
リアブロック層の上に、上部クラッド層を形成して、光
導波路部を形成する第2の工程と、窓部形成領域の上部
クラッド層上に、所定の厚さの補充半導体層を選択的に
積層して、窓部を形成すると共に、この窓部におけるキ
ャリアブロック層、上部クラッド層、及び補充半導体層
を含む半導体層の上面を光導波路部における上部クラッ
ド層の上面よりも高くする第3の工程とを有することを
特徴とする(請求項10)。
Further, the method for manufacturing a semiconductor optical device according to the present invention comprises an optical waveguide section having a stripe-shaped waveguide,
A method for manufacturing a semiconductor optical device, in which a window made of a semiconductor layer connected to one end or both ends of the optical waveguide portion is formed on the same semiconductor substrate, wherein a plurality of semiconductor layers are laminated on the semiconductor substrate. The formed laminate is selectively etched to form a mesa stripe in the optical waveguide portion forming region, and then a carrier block layer is formed by embedding on both sides of the mesa stripe and the window forming region. The first step of making the upper surface substantially flush with the upper surface of the laminated body, and the carrier and the carrier block layer sandwiched between the laminated body and the carrier block layer in the optical waveguide forming region and the pair of mask members in the window forming region. A second step of forming an upper clad layer to form an optical waveguide part, and a supplementary semiconductor layer having a predetermined thickness is selectively laminated on the upper clad layer in the window part formation region to form a window part. To And a third step of making the upper surfaces of the semiconductor layers including the carrier block layer, the upper cladding layer, and the supplementary semiconductor layer in the window portion higher than the upper surfaces of the upper cladding layer in the optical waveguide portion. (Claim 10).

【0022】また、半導体基板上に複数の半導体層を積
層して形成した積層体を選択的にエッチングして、光導
波路部形成領域にメサストライプを形成した後、このメ
サストライプの両側及び窓部形成領域にキャリアブロッ
ク層を埋め込み形成して、このキャリアブロック層の上
面を積層体の上面と略面一状態にする第1の工程と、光
導波路形成領域の積層体及びキャリアブロック層並びに
窓部形成領域の一対のマスク部材に挟まれたキャリアブ
ロック層の上に、上部クラッド層を形成して、窓部を形
成する第2の工程と、光導波路部形成領域の上部クラッ
ド層を所定の厚さにまで選択的にエッチング除去して、
光導波路部を形成すると共に、窓部におけるキャリアブ
ロック層及び上部クラッド層を含む半導体層の上面を光
導波路部における上部クラッド層の上面よりも高くする
第3の工程とを有することを特徴とする(請求項1
1)。
Further, after a stacked body formed by stacking a plurality of semiconductor layers on a semiconductor substrate is selectively etched to form a mesa stripe in an optical waveguide portion forming region, both sides of the mesa stripe and a window portion are formed. A first step of embedding a carrier block layer in the formation region so that the upper surface of the carrier block layer is substantially flush with the upper surface of the laminate, and the laminate, carrier block layer, and window portion in the optical waveguide formation region. The second step of forming an upper clad layer on the carrier block layer sandwiched between the pair of mask members in the formation region to form a window, and the upper clad layer in the optical waveguide part formation region to a predetermined thickness. Selectively etched away,
A third step of forming the optical waveguide part and making the upper surface of the semiconductor layer including the carrier block layer and the upper clad layer in the window part higher than the upper surface of the upper clad layer in the optical waveguide part. (Claim 1
1).

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て添付図面を参照しつつ説明する。 (第1の実施形態)図1(a)、(b)はそれぞれ本発明の第
1の実施形態に係る半導体光素子の一例としてのDFB
レーザ素子を示す概略平面図及びそのAI−AI線断面
図、図2〜図8はそれぞれ図1のDFBレーザ素子の第
1の製造方法を説明するための工程図、図9〜図12は
それぞれ図1の半導体光素子の第2の製造方法を説明す
るための工程図である。なお、上記図24及び図25の
DFBレーザ素子の構成要素と同一の要素には同一の符
号を付して説明を適宜省略する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. (First Embodiment) FIGS. 1A and 1B show a DFB as an example of a semiconductor optical device according to a first embodiment of the present invention.
A schematic plan view showing a laser device and a cross-sectional view taken along line AI-AI thereof, FIGS. 2 to 8 are process drawings for explaining the first manufacturing method of the DFB laser device of FIG. 1, and FIGS. 9 to 12 are respectively. FIG. 7A is a process diagram for describing a second manufacturing method of the semiconductor optical device in FIG. 1. The same components as those of the DFB laser device of FIGS. 24 and 25 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted as appropriate.

【0024】本実施形態に係る半導体光素子は、光通信
用の長波長帯の信号光を出力するQW構造の埋め込み型
DFBレーザ素子であり、図1(a)、(b)に示されるよ
うに、レーザ光を発振するレーザ部Aと、その出射側に
接続して設けられた窓部Bとが、同一の半導体基板10
上に形成されている。そして、レーザ部Aの出射側とは
反対側の端面には、高反射端面部Cが設けられている。
The semiconductor optical device according to the present embodiment is a QW structure embedded DFB laser device for outputting a signal light in a long wavelength band for optical communication, as shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b). In addition, the laser portion A that oscillates the laser light and the window portion B that is provided so as to be connected to the emission side thereof are the same semiconductor substrate 10.
Formed on. A highly reflective end surface portion C is provided on the end surface of the laser portion A opposite to the emission side.

【0025】このレーザ部Aは、上記図24及び図25
を用いて既に説明した従来の場合と同様に、所定の波長
の光を発振する導波路として機能するメサストライプ形
状の積層構造Laを有し、その両側にはpnキャリアブ
ロック層36が埋め込まれ、更に面一状態となっている
積層構造La及びpnキャリアブロック層36の上に第
2上部クラッド層20が形成されている。
This laser section A is similar to that shown in FIGS.
In the same manner as in the conventional case already described by using, a mesa stripe-shaped laminated structure La that functions as a waveguide that oscillates light of a predetermined wavelength is provided, and a pn carrier block layer 36 is embedded on both sides thereof. Further, the second upper clad layer 20 is formed on the laminated structure La and the pn carrier block layer 36 which are flush with each other.

【0026】一方、窓部Bは、導波路構造をもたない低
屈折率の半導体層で形成されていることは上記図24及
び図25を用いて既に説明した従来の場合と同様である
が、その半導体層22a上面が、レーザ部Aの第2上部
クラッド層20上面よりも高くなっており、且つレーザ
部Aとの境界から窓部Bの出射端面側に向かって傾斜し
て高くなっている点が、従来の場合との基本的な相違点
である。
On the other hand, the window B is formed of a low refractive index semiconductor layer having no waveguide structure, which is the same as in the conventional case already described with reference to FIGS. 24 and 25. The upper surface of the semiconductor layer 22a is higher than the upper surface of the second upper cladding layer 20 of the laser portion A, and the height is higher while being inclined from the boundary with the laser portion A toward the emission end face side of the window portion B. That is the basic difference from the conventional case.

【0027】そして、レーザ部Aにおける第2上部クラ
ッド層20上には、積層構造Laのストライプ形状に対
応するストライプ電極部24aとこのストライプ電極部
24aに接続するパッド電極部24bからなる上部電極
24が設けられ、レーザ部A及び窓部Bの共通の半導体
基板10裏面には、下部電極26が設けられている。ま
た、高反射端面部Cにおいては、レーザ部Aの出射側と
は反対側の端面に高反射膜28がコーティングされてい
る。
Then, on the second upper cladding layer 20 in the laser section A, the upper electrode 24 consisting of the stripe electrode section 24a corresponding to the stripe shape of the laminated structure La and the pad electrode section 24b connected to this stripe electrode section 24a. The lower electrode 26 is provided on the back surface of the semiconductor substrate 10 common to the laser section A and the window section B. Further, in the high reflection end face portion C, a high reflection film 28 is coated on the end face of the laser portion A opposite to the emission side.

【0028】なお、図示は省略するが、レーザ部Aの第
2上部クラッド層20及び上部電極24並びに窓部Bの
半導体層22aは、パッド電極部24b上の開口部を除
いて、パッシベーション膜によって被覆され、保護され
ている。次に、図1に示す半導体光素子の第1の製造方
法を説明する。先ず、図2に示されるように、例えばM
OCVD(Metal Organic Chemical Vapor Depositio
n;有機金属気相成長)装置を用いて、n−InPから
なる半導体基板10上に、InPとの屈折率差が大きい
InGaAsからなる光吸収層をエピタキシャル成長し
て成膜した後、この光吸収層上にフォトレジスト(図示
せず)を塗布し、続いて例えばEB(Electron Beam)描
画装置又は干渉露光装置等を用いて所定の周期のレジス
ト回折格子パターンを形成し、更にこのレジスト回折格
子パターンをマスクとして光吸収層を選択的にエッチン
グし、回折格子12を形成する。
Although not shown, the second upper cladding layer 20 and the upper electrode 24 of the laser portion A and the semiconductor layer 22a of the window portion B are formed by a passivation film except for the opening on the pad electrode portion 24b. Covered and protected. Next, a first method of manufacturing the semiconductor optical device shown in FIG. 1 will be described. First, for example, as shown in FIG.
OCVD (Metal Organic Chemical Vapor Depositio
n: Inorganic metal vapor phase epitaxy) device is used to epitaxially grow a light absorption layer made of InGaAs, which has a large difference in refractive index from InP, on the semiconductor substrate 10 made of n-InP. A photoresist (not shown) is applied on the layer, and subsequently, a resist diffraction grating pattern of a predetermined cycle is formed using, for example, an EB (Electron Beam) drawing device or an interference exposure device, and this resist diffraction grating pattern is further formed. Using the as a mask, the light absorption layer is selectively etched to form the diffraction grating 12.

【0029】次いで、図3に示されるように、回折格子
12を埋設するn−InPからなるバッファ層14、I
nGaAsからなるウェル層とInGaAsPからなる
バリア層とが交互に積層した波長1.55μmの光を発
振するQW構造の活性層16、p−InPからなる第1
上部クラッド層18を順に積層して積層構造Laを形成
し、中間体M1を作製する。
Next, as shown in FIG. 3, the buffer layers 14 and I made of n-InP for burying the diffraction grating 12 are formed.
An active layer 16 of a QW structure that oscillates light having a wavelength of 1.55 μm, in which well layers made of nGaAs and barrier layers made of InGaAsP are alternately laminated, and a first layer made of p-InP
The upper clad layer 18 is sequentially laminated to form a laminated structure La, and the intermediate M1 is manufactured.

【0030】次いで、図4(a)、(b)に示されるよう
に、例えばプラズマCVD(ChemicalVapor Depositio
n)装置を用いて、この中間体M1の第1上部クラッド
層18上にSiN膜を堆積した後、このSiN膜をフォ
トリソグラフィ技術及びRIE(Reactive Ion Etchin
g;反応性イオンエッチング)装置を用いてパターニン
グし、レーザ部形成領域にストライプ状のマスク部材3
0を形成すると共に、窓部形成領域にそれぞれ直角三角
形をなす一対のマスク部材30a、30bを形成する。
Next, as shown in FIGS. 4A and 4B, for example, plasma CVD (Chemical Vapor Depositio) is performed.
n) A device is used to deposit a SiN film on the first upper cladding layer 18 of the intermediate M1, and then the SiN film is subjected to photolithography and RIE (Reactive Ion Etchin).
g; reactive ion etching) device is used for patterning, and a stripe-shaped mask member 3 is formed in the laser portion formation region.
0, and a pair of mask members 30a and 30b each forming a right triangle in the window forming region.

【0031】ここで、この一対の直角三角形のマスク部
材30a、30bは、ストライプ状のマスク部材30の
延長線に対して互いの斜辺を外側にした態様で対称に配
置され、延長線を挟んで相対する辺が一定の間隔をおい
て平行になっている。即ち、一対のマスク部材30a、
30bの間隔が、レーザ部形成領域と窓部形成領域との
境界から窓部形成領域の端部まで一定になっている。ま
た、マスク部材30の延長線と直交する方向におけるマ
スク部材30a、30bの幅は、レーザ部形成領域と窓
部形成領域との境界から窓部形成領域の端部に向かって
次第に広がっている。
Here, the pair of right-angled triangular mask members 30a and 30b are arranged symmetrically with respect to the extension line of the striped mask member 30 with their hypotenuses on the outside, and sandwich the extension line. The opposite sides are parallel at regular intervals. That is, the pair of mask members 30a,
The interval of 30b is constant from the boundary between the laser portion formation region and the window portion formation region to the end of the window portion formation region. The width of the mask members 30a and 30b in the direction orthogonal to the extension line of the mask member 30 gradually increases from the boundary between the laser portion forming region and the window portion forming region toward the end of the window portion forming region.

【0032】次いで、マスク部材30、30a、30b
を用いて積層構造Laを半導体基板10に達するまで選
択的にエッチング除去する。その結果、図5に示される
ように、共通の半導体基板10上のレーザ部形成領域に
長手方向に延びるメサストライプ形状の積層構造Laの
上面がマスク部材30によって被覆されているメサスト
ライプ32がレーザ部形成領域に形成され、これと同様
の積層構造をなす選択成長用の一対の三角柱状のマスク
体32a、32bが窓部形成領域に形成される。
Next, the mask members 30, 30a, 30b
Using, the laminated structure La is selectively etched and removed until it reaches the semiconductor substrate 10. As a result, as shown in FIG. 5, the mesa stripe 32 in which the upper surface of the mesa stripe-shaped laminated structure La extending in the longitudinal direction in the laser portion forming region on the common semiconductor substrate 10 is covered with the mask member 30 is the laser. A pair of triangular columnar mask bodies 32a and 32b for selective growth, which are formed in the region forming region and have a similar laminated structure, are formed in the window forming region.

【0033】次いで、露出した半導体基板10上にp−
InP層及びn−InP層を順に選択的に成長させる。
その結果、図6(a)、(b)に示されるように、メサスト
ライプ32の両側及び一対の三角柱状のマスク体32
a、32bの周囲は、p−InP層及びn−InP層が
積層されたpnキャリアブロック層で埋め込まれる。こ
のとき、メサストライプ32両側のpnキャリアブロッ
ク層36は、その上面がメサストライプ32の第1上部
クラッド層18上面と略面一状態になるように膜厚制御
を行う。
Then, p- is formed on the exposed semiconductor substrate 10.
The InP layer and the n-InP layer are selectively grown in order.
As a result, as shown in FIGS. 6A and 6B, both sides of the mesa stripe 32 and the pair of triangular prism-shaped mask bodies 32 are formed.
The periphery of a and 32b is filled with a pn carrier block layer in which a p-InP layer and an n-InP layer are stacked. At this time, the thickness of the pn carrier block layer 36 on both sides of the mesa stripe 32 is controlled so that the upper surface thereof is substantially flush with the upper surface of the first upper cladding layer 18 of the mesa stripe 32.

【0034】一方、このときの窓部形成領域におけるp
nキャリアブロック層の埋め込み状態を考えると、一対
の三角柱状のマスク体32a、32bに挟まれた半導体
基板10上では輸送されてきた原料原子(分子)による
結晶成長が進行するものの、マスク部材30a、30b
上面に供給された原料原子(分子)は、マスク部材30
a、30b上で結晶成長することなくそこから脱離し、
一対の三角柱状のマスク体32a、32bに挟まれた領
域に移動する。しかも、直角三角形のマスク部材30
a、30bの幅が相対的に広くなっている領域ほど、そ
の領域からの原料原子(分子)の移動量は増加し、移動
先の原料原子(分子)の濃度が高くなる。
On the other hand, p in the window forming region at this time
Considering the embedded state of the n carrier block layer, although crystal growth by the transported source atoms (molecules) proceeds on the semiconductor substrate 10 sandwiched by the pair of triangular prism-shaped mask bodies 32a and 32b, the mask member 30a , 30b
The raw material atoms (molecules) supplied to the upper surface are mask members 30.
a and 30b are desorbed from the surface without crystal growth,
It moves to the area sandwiched between the pair of triangular prism-shaped mask bodies 32a and 32b. Moreover, the right triangle mask member 30
As the widths of a and 30b are relatively wide, the amount of migration of the source atoms (molecules) from the region increases, and the concentration of the source atoms (molecules) at the migration destination increases.

【0035】このため、一対の三角柱状のマスク体32
a、32bに挟まれた半導体基板10上においては、レ
ーザ部形成領域と窓部形成領域との境界から窓部形成領
域の端部に向かうにつれて原料原子(分子)の濃度が高
くなり、結晶成長速度が増大する。その結果、この領域
におけるpnキャリアブロック層36a上面が、レーザ
部形成領域の第1上部クラッド層18上面よりも高くな
り、しかもレーザ部形成領域と窓部形成領域との境界か
ら窓部形成領域の端部に向かうにつれて次第に高くな
り、その上面は傾斜面になる。
Therefore, the pair of triangular prism-shaped mask bodies 32 are provided.
On the semiconductor substrate 10 sandwiched between a and 32b, the concentration of the raw material atoms (molecules) increases from the boundary between the laser portion formation region and the window formation region toward the end of the window formation region, and crystal growth occurs. Speed increases. As a result, the upper surface of the pn carrier block layer 36a in this region is higher than the upper surface of the first upper clad layer 18 in the laser portion formation region, and moreover, from the boundary between the laser portion formation region and the window portion formation region to the window portion formation region. The height gradually increases toward the end, and the upper surface becomes an inclined surface.

【0036】次いで、マスク部材30、30a、30b
を除去した後、全体の表面にp−InPからなる第2上
部クラッド層20を積層する。その結果、図7に示され
るように、窓部形成領域においては、半導体基板10上
にpnキャリアブロック層36a及び第2上部クラッド
層20が積層された導波路構造のない半導体層22aが
形成される。このとき、この半導体層22a上面は、p
nキャリアブロック層36aの表面形状を反映して、レ
ーザ部形成領域の第2上部クラッド層20上面よりも高
くなり、且つレーザ部形成領域と窓部形成領域との境界
から窓部形成領域の端部に向かうにつれて傾斜して高く
なる。
Next, the mask members 30, 30a, 30b
Then, the second upper clad layer 20 made of p-InP is laminated on the entire surface. As a result, as shown in FIG. 7, in the window formation region, a semiconductor layer 22a having no waveguide structure, in which the pn carrier block layer 36a and the second upper cladding layer 20 are stacked on the semiconductor substrate 10, is formed. It At this time, the upper surface of the semiconductor layer 22a is p
Reflecting the surface shape of the n carrier block layer 36a, the height is higher than the upper surface of the second upper cladding layer 20 in the laser portion formation region, and the edge of the window portion formation region from the boundary between the laser portion formation region and the window portion formation region. As it goes to the section, it inclines and becomes higher.

【0037】次いで、図8に示されるように、レーザ部
形成領域の第2上部クラッド層20上に、積層構造La
のストライプ形状に対応するストライプ電極部24aと
これに接続するパッド電極部24bを形成して、上部電
極24を設け、また共通の半導体基板10裏面に、下部
電極26を設ける。次いで、図示は省略するが、全体の
表面にパッシベーション膜を被覆形成した後、上部電極
24のパッド電極部24b上のパッシベーション膜を選
択的にエッチング除去して、開口部を形成する。その
後、ウェーハ形状の基体を所定の方向に劈開してチップ
化し、レーザ光を発振するレーザ部Aとこのレーザ部A
の出射側に連続する窓部Bを形成する。また、レーザ部
Aの出射側とは反対側の端面に高反射膜28をコーティ
ングして、高反射端面部Cを形成する。このようにし
て、図1(a)、(b)に示す半導体光素子を作製する。
Then, as shown in FIG. 8, a laminated structure La is formed on the second upper cladding layer 20 in the laser portion forming region.
The striped electrode portion 24a corresponding to the stripe shape and the pad electrode portion 24b connected to the striped electrode portion 24a are formed to provide the upper electrode 24, and the lower electrode 26 is provided on the back surface of the common semiconductor substrate 10. Next, although illustration is omitted, after forming a passivation film on the entire surface, the passivation film on the pad electrode portion 24b of the upper electrode 24 is selectively removed by etching to form an opening. After that, a wafer-shaped substrate is cleaved in a predetermined direction to form a chip, and a laser section A for oscillating laser light and the laser section A
A continuous window portion B is formed on the emission side of. Further, a high reflection film 28 is coated on the end surface of the laser section A opposite to the emission side to form a high reflection end surface section C. Thus, the semiconductor optical device shown in FIGS. 1A and 1B is manufactured.

【0038】次に、図1(a)、(b)に示す半導体光素子
の第2の製造方法を説明する。先ず、上記図2及び図3
に示される工程と同様にして、中間体M1を作製した
後、レーザ部形成領域の第1上部クラッド層18上にス
トライプ状のマスク部材30を形成し、このストライプ
状のマスク部材30を用いて積層構造Laを半導体基板
10に達するまで選択的にエッチング除去する。その結
果、図9に示されるように、共通の半導体基板10上の
レーザ部形成領域に長手方向に延びるメサストライプ形
状の積層構造Laの上面がマスク部材30によって被覆
されているメサストライプ32が形成される。
Next, a second method of manufacturing the semiconductor optical device shown in FIGS. 1A and 1B will be described. First, FIG. 2 and FIG.
After the intermediate M1 is manufactured in the same manner as in the step shown in FIG. 1, a stripe-shaped mask member 30 is formed on the first upper cladding layer 18 in the laser portion formation region, and the stripe-shaped mask member 30 is used. The laminated structure La is selectively removed by etching until it reaches the semiconductor substrate 10. As a result, as shown in FIG. 9, a mesa stripe 32 in which the upper surface of the mesa stripe-shaped laminated structure La extending in the longitudinal direction is covered with the mask member 30 in the laser portion formation region on the common semiconductor substrate 10 is formed. To be done.

【0039】次いで、露出した半導体基板10上にp−
InP層及びn−InP層を順に選択的に成長させる。
その結果、図10(a)、(b)に示されるように、レーザ
部形成領域におけるメサストライプ32の両側と窓部形
成領域は、p−InP層及びn−InP層が積層された
pnキャリアブロック層36で埋め込まれる。このと
き、pnキャリアブロック層36の膜厚制御を行い、p
nキャリアブロック層36上面がメサストライプ32の
第1上部クラッド層18上面と略面一状態になるように
する。こうして、中間体M2を作製する。
Next, p- is formed on the exposed semiconductor substrate 10.
The InP layer and the n-InP layer are selectively grown in order.
As a result, as shown in FIGS. 10A and 10B, on both sides of the mesa stripe 32 and the window forming region in the laser forming region, the pn carrier in which the p-InP layer and the n-InP layer are laminated is formed. The block layer 36 is embedded. At this time, the film thickness of the pn carrier block layer 36 is controlled so that p
The upper surface of the n carrier block layer 36 is made substantially flush with the upper surface of the first upper cladding layer 18 of the mesa stripe 32. In this way, the intermediate body M2 is produced.

【0040】次いで、図11(a)、(b)に示されるよう
に、この中間体M2の窓部形成領域のpnキャリアブロ
ック層36b上に直角三角形をなす一対のマスク部材3
8a、38bを形成する。このマスク部材38a、38
bは、上記図4(a)、(b)に示される一対のマスク部材
30a、30bと材質、形状、及び配置位置を同じくす
るものである。
Next, as shown in FIGS. 11A and 11B, a pair of mask members 3 forming a right triangle on the pn carrier block layer 36b in the window forming region of the intermediate M2.
8a and 38b are formed. The mask members 38a, 38
4b has the same material, shape, and arrangement position as the pair of mask members 30a and 30b shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b).

【0041】次いで、図12(a)、(b)に示されるよう
に、一対のマスク部材38a、38bを用いてp−In
P層を選択的に成長させて、レーザ部形成領域における
第1上部クラッド層18及びpnキャリアブロック層3
6の上に第2上部クラッド層20を積層すると共に、窓
部形成領域における一対のマスク部材38a、38bに
挟まれたpnキャリアブロック層36上にも第2上部ク
ラッド層20aを積層する。
Then, as shown in FIGS. 12A and 12B, p-In is formed using a pair of mask members 38a and 38b.
By selectively growing the P layer, the first upper cladding layer 18 and the pn carrier block layer 3 in the laser portion formation region are formed.
The second upper clad layer 20 is laminated on 6 and the second upper clad layer 20a is also laminated on the pn carrier block layer 36 sandwiched between the pair of mask members 38a and 38b in the window forming region.

【0042】このとき、上記図6に示される工程の場合
と同様にして、一対の直角三角形をなすマスク部材38
a、38bに挟まれた領域においては、レーザ部形成領
域と窓部形成領域との境界から窓部形成領域の端部に向
かうにつれて結晶成長速度が増大するため、この領域に
おける第2上部クラッド層20a上面が、レーザ部形成
領域に形成される第2上部クラッド層20上面よりも高
くなり、しかもレーザ部形成領域と窓部形成領域との境
界から窓部形成領域の端部に向かうにつれて傾斜して高
くなる。
At this time, as in the case of the step shown in FIG. 6, the mask members 38 forming a pair of right triangles.
In the region sandwiched between a and 38b, the crystal growth rate increases from the boundary between the laser formation region and the window formation region toward the end of the window formation region, so that the second upper cladding layer in this region increases. The upper surface of 20a is higher than the upper surface of the second upper clad layer 20 formed in the laser portion forming region, and further, it is inclined from the boundary between the laser portion forming region and the window portion forming region toward the end of the window portion forming region. Become higher.

【0043】こうして、半導体基板10上にpnキャリ
アブロック層36及び第2上部クラッド層20aが積層
された導波路構造のない半導体層22aを窓部形成領域
に形成する。このとき、この半導体層22a上面は、第
2上部クラッド層20aの表面形状を継承して、レーザ
部形成領域の第2上部クラッド層20上面よりも高くな
り、且つレーザ部形成領域と窓部形成領域との境界から
窓部形成領域の端部に向かうにつれて傾斜して高くな
る。
Thus, the semiconductor layer 22a having no waveguide structure, in which the pn carrier block layer 36 and the second upper cladding layer 20a are laminated on the semiconductor substrate 10, is formed in the window formation region. At this time, the upper surface of the semiconductor layer 22a is higher than the upper surface of the second upper clad layer 20 in the laser section forming region, inheriting the surface shape of the second upper clad layer 20a, and the laser section forming area and the window section are formed. It becomes higher with an inclination from the boundary with the region toward the end of the window forming region.

【0044】次いで、図示は省略するが、上記第1の製
造方法の場合と同様にして、上部電極24や下部電極2
6を形成する工程等を経て、図1(a)、(b)に示す半導
体光素子を作製する。
Next, although not shown, similarly to the case of the first manufacturing method, the upper electrode 24 and the lower electrode 2 are formed.
The semiconductor optical device shown in FIGS. 1A and 1B is manufactured through the process of forming 6.

【0045】(第2の実施形態)図13は本発明の第2の
実施形態に係る半導体光素子の一例としてのDFBレー
ザ素子を示す概略断面図、図14〜図16はそれぞれ図
13のDFBレーザ素子の第1の製造方法を説明するた
めの工程図、図17及び図18はそれぞれ図13のDF
Bレーザ素子の第2の製造方法を説明するための工程図
である。なお、本実施形態のDFBレーザ素子を示す概
略平面図は、上記第1の実施形態の図1(a)に示され
るものと同様である。
(Second Embodiment) FIG. 13 is a schematic sectional view showing a DFB laser device as an example of a semiconductor optical device according to a second embodiment of the present invention. FIGS. 14 to 16 are DFB laser devices shown in FIG. FIG. 17 and FIG. 18 are process diagrams for explaining the first manufacturing method of the laser device, and FIGS.
It is a flowchart for explaining the 2nd manufacturing method of a B laser element. The schematic plan view showing the DFB laser device of the present embodiment is the same as that shown in FIG. 1A of the first embodiment.

【0046】本実施形態に係る半導体光素子は、窓部B
に設けられた光導波路構造を持たない低屈折率の半導体
層の上面形状を除いて、上記第1の実施形態に係る半導
体光素子と同様の構造をなしているが、次の点において
異なっている。即ち、図13に示されるように、その窓
部Bに設けられた光導波路構造を持たない低屈折率の半
導体層22b上面がレーザ部Aの第2上部クラッド層2
0上面よりも高くなり、且つレーザ部Aとの境界近傍に
おいて急峻な傾斜面となり、他の領域においては略平坦
になっている。
The semiconductor optical device according to this embodiment has a window portion B.
The semiconductor optical device has a structure similar to that of the semiconductor optical device according to the first embodiment except for the top surface shape of the low refractive index semiconductor layer having no optical waveguide structure provided in FIG. There is. That is, as shown in FIG. 13, the upper surface of the low refractive index semiconductor layer 22b having no optical waveguide structure provided in the window portion B is the second upper cladding layer 2 of the laser portion A.
0 is higher than the upper surface, is a steep inclined surface in the vicinity of the boundary with the laser portion A, and is substantially flat in other regions.

【0047】次に、図13に示す半導体光素子の第1の
製造方法を説明する。先ず、上記第1の実施形態の図2
及び図3に示される工程と同様にして、中間体M1を作
製した後、図14(a)、(b)に示されるように、レーザ
部形成領域の第1上部クラッド層18上にストライプ状
のマスク部材40を形成すると共に、窓部形成領域にそ
れぞれ矩形をなす一対のマスク部材40a、40bを形
成する。このため、この一対の矩形状のマスク部材40
a、40bの間隔と各マスク部材40a、40bの幅
は、それぞれレーザ部形成領域と窓部形成領域との境界
から窓部形成領域の端部まで一定になっている。
Next, a first method of manufacturing the semiconductor optical device shown in FIG. 13 will be described. First, FIG. 2 of the first embodiment.
Then, after the intermediate M1 is manufactured in the same manner as the step shown in FIG. 3, as shown in FIGS. 14A and 14B, stripes are formed on the first upper clad layer 18 in the laser section forming region. The mask member 40 is formed, and a pair of rectangular mask members 40a and 40b are formed in the window formation region. Therefore, the pair of rectangular mask members 40
The distance between a and 40b and the width of each of the mask members 40a and 40b are constant from the boundary between the laser portion formation region and the window portion formation region to the end of the window portion formation region.

【0048】次いで、上記第1の実施形態の図5及び図
6に示される工程と同様にして、マスク部材40、40
a、40bを用いて積層構造Laを半導体基板10に達
するまで選択的にエッチング除去し、レーザ部形成領域
及び窓部形成領域にメサストライプ形状の積層構造La
の上面がマスク部材40によって被覆されたメサストラ
イプ及び同様の積層構造の一対の四角柱状のマスク体を
それぞれ形成した後、露出した半導体基板10上にp−
InP層及びn−InP層を順に選択的に成長させ、メ
サストライプの両側及び一対の四角柱状のマスク体の周
囲をp−InP層及びn−InP層が積層されたpnキ
ャリアブロック層で埋め込む。
Then, in the same manner as the steps shown in FIGS. 5 and 6 of the first embodiment, the mask members 40, 40 are formed.
The laminated structure La is selectively etched away using the a and 40b until it reaches the semiconductor substrate 10, and the laminated structure La having a mesa stripe shape is formed in the laser portion formation region and the window portion formation region.
After forming a mesa stripe whose upper surface is covered with a mask member 40 and a pair of rectangular columnar mask bodies having a similar laminated structure, p- is formed on the exposed semiconductor substrate 10.
The InP layer and the n-InP layer are selectively grown in order, and the pn carrier block layer in which the p-InP layer and the n-InP layer are laminated is buried around both sides of the mesa stripe and the pair of rectangular columnar mask bodies.

【0049】この場合も、上記図6に示される工程の場
合と同様にして、一対の矩形状のマスク部材42a、4
2bに挟まれた領域において相対的に結晶成長速度が増
大するため、図15(a)、(b)に示されるように、レー
ザ部形成領域におけるメサストライプの両側に埋め込み
形成するpnキャリアブロック層36上面が第1上部ク
ラッド層18上面と略面一状態になるように膜厚制御を
行うと、窓部形成領域における一対の四角柱状のマスク
体に挟まれた領域に埋め込み形成するpnキャリアブロ
ック層36b上面が、レーザ部形成領域の第1上部クラ
ッド層18上面よりも高くなる。この場合、一対のマス
ク部材42a、42bが直角三角形ではなく矩形になっ
ているため、メサストライプと一対の四角柱状のマスク
体との境界部においては急峻な選択成長が進み、その結
果、第1上部クラッド層18との境界近傍から急峻な傾
斜面が形成され、残りの領域は略平坦になる。
Also in this case, the pair of rectangular mask members 42a, 4a and 4a are formed in the same manner as in the step shown in FIG.
Since the crystal growth rate is relatively increased in the region sandwiched by 2b, as shown in FIGS. 15A and 15B, the pn carrier block layer formed by embedding on both sides of the mesa stripe in the laser portion formation region is formed. When the film thickness is controlled so that the upper surface of the 36 is substantially flush with the upper surface of the first upper cladding layer 18, a pn carrier block to be embedded and formed in a region sandwiched by a pair of square columnar mask bodies in the window forming region. The upper surface of the layer 36b is higher than the upper surface of the first upper cladding layer 18 in the laser section formation region. In this case, since the pair of mask members 42a and 42b are rectangular rather than right-angled triangles, steep selective growth proceeds at the boundary between the mesa stripe and the pair of quadrangular prism-shaped mask bodies, resulting in the first A steep inclined surface is formed near the boundary with the upper cladding layer 18, and the remaining region is substantially flat.

【0050】次いで、マスク部材40、40a、40b
を除去した後、全体の表面にp−InPからなる第2上
部クラッド層20を積層する。その結果、図16に示さ
れるように、窓部形成領域においては、半導体基板10
上にpnキャリアブロック層36b及び第2上部クラッ
ド層20が積層された導波路構造のない半導体層22b
が形成される。このとき、この半導体層22b上面は、
pnキャリアブロック層36bの表面形状を反映して、
レーザ部形成領域における第2上部クラッド層20上面
よりも高くなり、レーザ部形成領域との境界近傍を局所
的に除いて、略平坦になる。
Next, the mask members 40, 40a, 40b
Then, the second upper clad layer 20 made of p-InP is laminated on the entire surface. As a result, as shown in FIG. 16, in the window portion forming region, the semiconductor substrate 10 is
A semiconductor layer 22b having no waveguide structure, on which the pn carrier block layer 36b and the second upper cladding layer 20 are laminated
Is formed. At this time, the upper surface of the semiconductor layer 22b is
Reflecting the surface shape of the pn carrier block layer 36b,
The height is higher than the upper surface of the second upper cladding layer 20 in the laser portion formation region, and is substantially flat except for the vicinity of the boundary with the laser portion formation region.

【0051】次いで、図示は省略するが、上記第1の実
施形態の第1又は第2の製造方法の場合と同様にして、
上部電極24や下部電極26を形成する工程等を経て、
図13に示す半導体光素子を作製する。次に、図13に
示す半導体光素子の第2の製造方法を用いて説明する。
先ず、上記第1の実施形態の図2、図3、図9、及び図
10に示される工程と同様にして、中間体M2を作製
し、そのストライプ状のマスク部材30を除去した後、
図17(a)、(b)に示されるように、改めて窓部形成領
域のpnキャリアブロック層36b上に一対の矩形状の
マスク部材42a、42bを形成する。
Next, although illustration is omitted, in the same manner as in the case of the first or second manufacturing method of the first embodiment,
Through the steps of forming the upper electrode 24 and the lower electrode 26,
The semiconductor optical device shown in FIG. 13 is manufactured. Next, description will be given using a second method for manufacturing the semiconductor optical device shown in FIG.
First, after the intermediate M2 is manufactured and the stripe-shaped mask member 30 is removed in the same manner as in the steps shown in FIGS. 2, 3, 9 and 10 of the first embodiment,
As shown in FIGS. 17A and 17B, a pair of rectangular mask members 42a and 42b is formed again on the pn carrier block layer 36b in the window formation region.

【0052】次いで、上記第1の実施形態の図12に示
される工程と同様にして、一対の矩形状のマスク部材4
2a、42bを用いてp−InP層を選択的に成長さ
せ、レーザ部形成領域における第1上部クラッド層18
及びpnキャリアブロック層36上に第2上部クラッド
層20を積層すると共に、窓部形成領域における一対の
矩形状のマスク部材42a、42bに挟まれたpnキャ
リアブロック層36上にも第2上部クラッド層20bを
積層する。
Then, in the same manner as the step shown in FIG. 12 of the first embodiment, a pair of rectangular mask members 4 is formed.
2a and 42b, the p-InP layer is selectively grown, and the first upper clad layer 18 in the laser section formation region is formed.
And the second upper clad layer 20 is laminated on the pn carrier block layer 36, and the second upper clad layer 36 is sandwiched between the pair of rectangular mask members 42a and 42b in the window formation region. The layers 20b are laminated.

【0053】この場合も、一対の矩形状のマスク部材4
2a、42bに挟まれた領域において相対的に結晶成長
速度が増大するため、図18(a)、(b)に示されるよう
に、この領域における第2上部クラッド層20b上面
が、レーザ部形成領域における第2上部クラッド層20
上面よりも高くなり、しかもレーザ部形成領域との境界
近傍から急峻な傾斜面が形成され、残りの領域は略平坦
になる。
Also in this case, the pair of rectangular mask members 4
Since the crystal growth rate is relatively increased in the region sandwiched between 2a and 42b, the upper surface of the second upper cladding layer 20b in this region is formed by the laser portion formation as shown in FIGS. 18 (a) and 18 (b). Second upper cladding layer 20 in the region
The height is higher than the upper surface, and a steep inclined surface is formed near the boundary with the laser portion forming region, and the remaining region is substantially flat.

【0054】こうして、窓部形成領域においては、半導
体基板10上にpnキャリアブロック層36及び第2上
部クラッド層20bが積層された導波路構造のない半導
体層22bを形成する。このとき、この半導体層22b
上面は、第2上部クラッド層20bの表面形状を承継し
て、レーザ部形成領域における第2上部クラッド層20
上面よりも高くなり、且つレーザ部形成領域との境界近
傍を局所的に除いて略平坦になる。
Thus, in the window portion forming region, the semiconductor layer 22b having no waveguide structure, in which the pn carrier block layer 36 and the second upper cladding layer 20b are laminated on the semiconductor substrate 10, is formed. At this time, the semiconductor layer 22b
The upper surface inherits the surface shape of the second upper clad layer 20b, and the second upper clad layer 20 in the laser section formation region is inherited.
It becomes higher than the upper surface and becomes substantially flat except for the vicinity of the boundary with the laser portion formation region.

【0055】次いで、図示は省略するが、本実施形態の
第1の製造方法の場合と同様にして、上部電極24や下
部電極26を形成する工程等を経て、図13に示す半導
体光素子を作製する。
Next, although illustration is omitted, the semiconductor optical device shown in FIG. 13 is processed through the steps of forming the upper electrode 24 and the lower electrode 26 in the same manner as in the first manufacturing method of this embodiment. Create.

【0056】(第3の実施形態)図19は本発明の第3の
実施形態に係る半導体光素子の一例としてのDFBレー
ザ素子を示す概略断面図、図20及び図21はそれぞれ
図19のDFBレーザ素子の第1の製造方法を説明する
ための工程図、図22及び図23はそれぞれ図19のD
FBレーザ素子の第2の製造方法を説明するための工程
図である。なお、本実施形態のDFBレーザ素子を示す
概略平面図は、上記第1の実施形態の図1(a)に示さ
れるものと同様である。
(Third Embodiment) FIG. 19 is a schematic sectional view showing a DFB laser device as an example of a semiconductor optical device according to a third embodiment of the present invention, and FIGS. 20 and 21 are DFB of FIG. 19, respectively. FIG. 22 and FIG. 23 are process diagrams for explaining the first manufacturing method of the laser element, and FIGS.
It is a flowchart for explaining the 2nd manufacturing method of a FB laser element. The schematic plan view showing the DFB laser device of the present embodiment is the same as that shown in FIG. 1A of the first embodiment.

【0057】本実施形態に係る半導体光素子は、窓部B
に設けられた光導波路構造を持たない低屈折率の半導体
層の上面形状を除いて、上記第1の実施形態に係る半導
体光素子と同様の構造をなしているが、次の点において
異なっている。即ち、図19に示されるように、その窓
部Bに設けられた光導波路構造を持たない低屈折率の半
導体層22c上面がレーザ部Aの第2上部クラッド層2
0上面よりも高くなり、且つ全体として平坦になってい
る。
The semiconductor optical device according to this embodiment has a window portion B.
The semiconductor optical device has a structure similar to that of the semiconductor optical device according to the first embodiment except for the top surface shape of the low refractive index semiconductor layer having no optical waveguide structure provided in FIG. There is. That is, as shown in FIG. 19, the upper surface of the low-refractive-index semiconductor layer 22c having no optical waveguide structure provided in the window portion B is the second upper cladding layer 2 of the laser portion A.
0 is higher than the upper surface and is flat as a whole.

【0058】次に、図19に示す半導体光素子の第1の
製造方法を説明する。先ず、上記第1の実施形態の図
2,図3、図9、及び図10に示される工程と同様にし
て、中間体M2を作製し、そのストライプ状のマスク部
材30を除去した後、図20に示されるように、全体の
表面にp−InPからなる第2上部クラッド層20を積
層形成する。
Next, a first method of manufacturing the semiconductor optical device shown in FIG. 19 will be described. First, in the same manner as the steps shown in FIGS. 2, 3, 9, and 10 of the first embodiment, the intermediate M2 is produced, and the stripe-shaped mask member 30 is removed. As shown by 20, a second upper clad layer 20 made of p-InP is laminated on the entire surface.

【0059】次いで、図21に示されるように、レーザ
部形成領域の全面を被覆する例えばSiN膜からなるマ
スク部材44を形成した後、このマスク部材44を用い
て、例えばInPからなる補充半導体層46を選択的に
成長させる。こうして、窓部形成領域に、半導体基板1
0上にpnキャリアブロック層36、第2上部クラッド
層20、及び補充半導体層46が積層された導波路構造
のない半導体層22cを形成する。このとき、この半導
体層22c上面は、補充半導体層46が積層されている
分だけレーザ部形成領域の第2上部クラッド層20上面
よりも高くなり、且つ全体として平坦になる。
Then, as shown in FIG. 21, a mask member 44 made of, for example, a SiN film is formed so as to cover the entire surface of the laser portion forming region, and the mask member 44 is used to make a supplementary semiconductor layer made of, for example, InP. 46 is selectively grown. Thus, the semiconductor substrate 1 is provided in the window formation region.
A semiconductor layer 22c having no waveguide structure is formed by stacking the pn carrier block layer 36, the second upper cladding layer 20, and the supplementary semiconductor layer 46 on the substrate 0. At this time, the upper surface of the semiconductor layer 22c is higher than the upper surface of the second upper clad layer 20 in the laser portion formation region by the amount of the supplementary semiconductor layer 46 stacked, and is flat as a whole.

【0060】次いで、図示は省略するが、マスク部材4
4を除去した後、上記第1の実施形態の第1又は第2の
製造方法の場合と同様にして、上部電極24や下部電極
26を形成する工程等を経て、図19に示す半導体光素
子を作製する。次に、図19に示す半導体光素子の第2
の製造方法を説明する。先ず、上記第1の実施形態の図
2及び図3、図9、及び図10に示される工程と同様に
して、中間体M2を作製し、ストライプ状のマスク部材
30を除去した後、図22に示されるように、全体の表
面にp−InPからなる第2上部クラッド層20cを積
層形成するが、この第2上部クラッド層20cの厚さが
レーザ部形成領域における本来の第2上部クラッド層に
必要とされる厚さよりも厚くなるようにする。
Next, although not shown, the mask member 4
After removing 4, the semiconductor optical device shown in FIG. 19 is subjected to the steps of forming the upper electrode 24 and the lower electrode 26 in the same manner as in the first or second manufacturing method of the first embodiment. To make. Next, the second semiconductor optical device shown in FIG.
The manufacturing method of will be described. First, in the same manner as in the steps shown in FIGS. 2 and 3, 9, and 10 of the first embodiment, the intermediate M2 is manufactured, and the stripe-shaped mask member 30 is removed, and thereafter, FIG. As shown in FIG. 3, the second upper clad layer 20c made of p-InP is laminated on the entire surface. The thickness of the second upper clad layer 20c is the original second upper clad layer in the laser portion forming region. Be thicker than required.

【0061】次いで、図23に示されるように、窓部形
成領域の全面を被覆する例えばSiN膜からなるマスク
部材48を形成した後、このマスク部材48を用いて、
レーザ部形成領域の第2上部クラッド層20cを選択的
にエッチングして、所定の厚さの第2上部クラッド層2
0を形成する。こうして、窓部形成領域に、半導体基板
10上にpnキャリアブロック層36及び第2上部クラ
ッド層20cが積層された導波路構造のない半導体層2
2cを形成する。このとき、この半導体層22c上面
は、第2上部クラッド層20cが選択的にエッチング除
去された分だけレーザ部形成領域の第2上部クラッド層
20上面よりも高くなり、且つ全体として平坦になる。
Next, as shown in FIG. 23, after forming a mask member 48 made of, for example, a SiN film for covering the entire surface of the window portion forming region, this mask member 48 is used.
The second upper clad layer 20c in the laser portion formation region is selectively etched to have a predetermined thickness.
Form 0. Thus, in the window formation region, the pn carrier block layer 36 and the second upper clad layer 20c are laminated on the semiconductor substrate 10 and the semiconductor layer 2 having no waveguide structure.
2c is formed. At this time, the upper surface of the semiconductor layer 22c is higher than the upper surface of the second upper clad layer 20 in the laser section formation region by the amount of the second upper clad layer 20c selectively removed by etching, and is flat as a whole.

【0062】次いで、図示は省略するが、マスク部材4
8を除去した後、本実施形態の第1の製造方法の場合と
同様にして、上部電極24や下部電極26を形成する工
程等を経て、図19に示す半導体光素子を作製する。以
上のように第1〜第3の実施形態によれば、レーザ光を
発振するレーザ部Aの出射側に接続して設けられた窓部
Bにおいて、レーザ部Aにおける活性層16等からなる
光導波路の延長線上に光導波路構造を持たない低屈折率
の半導体層22a、22b、22cが形成され、この半
導体層22a、22b、22c上面がレーザ部Aの最上
層の第2上部クラッド層20上面よりも高くなっている
ことにより、レーザ部Aの光導波路において発振した信
号光のモードフィールドが窓部Bにおいて角度θだけ広
がっても、広がった信号光が窓部Bの上面で反射される
ことなく窓部長Lwを長くすることが可能になる。
Next, although not shown, the mask member 4
After removing 8, the semiconductor optical device shown in FIG. 19 is manufactured through the steps of forming the upper electrode 24 and the lower electrode 26, etc., as in the case of the first manufacturing method of the present embodiment. As described above, according to the first to third embodiments, in the window portion B provided so as to be connected to the emission side of the laser portion A that oscillates the laser light, the optical layer including the active layer 16 and the like in the laser portion A is formed. Low refractive index semiconductor layers 22a, 22b, 22c having no optical waveguide structure are formed on the extended line of the waveguide, and the upper surfaces of these semiconductor layers 22a, 22b, 22c are the upper surfaces of the uppermost second upper cladding layer 20 of the laser section A. Since the mode field of the signal light oscillated in the optical waveguide of the laser section A spreads by the angle θ in the window B, the spread signal light is reflected on the upper surface of the window B by being higher than Instead, the window length Lw can be increased.

【0063】このため、端面反射による光導波路への戻
り光を抑制という窓部本来の効果を十全に発揮させるこ
とができると共に、信号光のフィールドの乱れを防止
し、例えば外部の光ファイバと光結合する際の結合効率
を向上することができる。しかも、この場合、レーザ部
Aにおける第2上部クラッド層20の厚さを通常の場合
よりも厚くする必要はないため、注入電流に対する抵抗
は増大せず、レーザ特性の低下を招くこともない。
Therefore, the original effect of the window portion, that is, the return light to the optical waveguide due to the end face reflection can be fully exerted, and the disturbance of the field of the signal light can be prevented. The coupling efficiency when optically coupling can be improved. Moreover, in this case, it is not necessary to make the thickness of the second upper cladding layer 20 in the laser section A thicker than in the usual case, so that the resistance to the injection current does not increase and the laser characteristics are not deteriorated.

【0064】本発明者らの試作によれば、第1〜第3の
実施形態の何れの場合においても、従来においては困難
であった窓部長Lw=50μmのDFBレーザ素子を作
製することができ、そのファーフィールドパターンが横
方向及び垂直方向の何れにおいても良好な単峰性を示す
ことを確認することができた。また、光出力スペクトル
からも、端面からの反射を示す光出力のばらつき(リッ
プル)が0.1dBm以下になるという良好な結果が得
られ、端面反射による戻り光の影響を効果的に抑制して
いることを確認することができた。
According to the trial production by the present inventors, in any of the first to third embodiments, it is possible to fabricate a DFB laser element having a window length Lw = 50 μm, which has been difficult in the past. It was confirmed that the far-field pattern exhibited good unimodal characteristics in both the lateral and vertical directions. Also, from the light output spectrum, a good result that the variation (ripple) of the light output indicating the reflection from the end face is 0.1 dBm or less is obtained, and the influence of the return light due to the end face reflection is effectively suppressed. I was able to confirm that

【0065】また、第1及び第2の実施形態に係る半導
体光素子のそれぞれの第1の製造方法においては、レー
ザ部形成領域のpnキャリアブロック層36及び窓部形
成領域のpnキャリアブロック層36a、36bを同時
に埋め込み形成する際に、結晶成長速度を局所的に増大
させる選択結晶成長を採用して、pnキャリアブロック
層36a、36b上面がpnキャリアブロック層36上
面がよりも高くなるようにしているため、窓部Bにおけ
るpnキャリアブロック層36a、36bを含む半導体
層22a、22b上面をレーザ部Aの最上層の第2上部
クラッド層20上面よりも高くする際の工程の増大を抑
制し、コストの低減に寄与することができる。
Further, in the first manufacturing method of each of the semiconductor optical devices according to the first and second embodiments, the pn carrier block layer 36 in the laser portion forming region and the pn carrier block layer 36a in the window forming region are formed. , 36b are simultaneously embedded, selective crystal growth for locally increasing the crystal growth rate is adopted so that the upper surfaces of the pn carrier block layers 36a, 36b are higher than the upper surface of the pn carrier block layer 36. Therefore, it is possible to suppress an increase in the number of steps for making the upper surfaces of the semiconductor layers 22a and 22b including the pn carrier block layers 36a and 36b in the window B higher than the upper surface of the uppermost second upper cladding layer 20 of the laser section A, This can contribute to cost reduction.

【0066】また、第1及び第2の実施形態に係る半導
体光素子のそれぞれの第2の製造方法においては、レー
ザ部形成領域の第2上部クラッド層20及び窓部形成領
域の第2上部クラッド層20a、20bを同時に積層形
成する際に、結晶成長速度を局所的に増大させる選択結
晶成長を採用して、第2上部クラッド層20a、20b
上面が第2上部クラッド層20上面がよりも高くなるよ
うにしているため、窓部Bにおける第2上部クラッド層
20a、20bを含む半導体層22a、22b上面をレ
ーザ部Aの最上層の第2上部クラッド層20上面よりも
高くする際の工程の増大を抑制し、コストの低減に寄与
することができる。
Further, in the second manufacturing method of each of the semiconductor optical devices according to the first and second embodiments, the second upper cladding layer 20 in the laser portion forming region and the second upper cladding layer in the window forming region are used. When the layers 20a and 20b are formed at the same time, the second upper cladding layers 20a and 20b are formed by using selective crystal growth that locally increases the crystal growth rate.
Since the upper surface of the second upper clad layer 20 is higher than that of the second upper clad layer 20, the upper surfaces of the semiconductor layers 22a and 22b including the second upper clad layers 20a and 20b in the window B are the uppermost second layers of the laser section A. It is possible to suppress an increase in the number of steps for making the height higher than the upper surface of the upper clad layer 20, and to contribute to cost reduction.

【0067】なお、上記第1〜第3の実施形態において
は、窓部Bにおける半導体層22a、22b、22cが
3様の表面形状をなしている場合について説明したが、
その表面形状はこれらの3様に限定されるものではな
い。要は、半導体層の上面がレーザ部Aの最上層の上面
よりも高くなっていて、レーザ部Aの光導波路において
発振した信号光のモードフィールドが窓部Bにおいて角
度θだけ広がっても、広がった信号光が半導体層の上面
で反射されないようになっていればよいのである。
In the above first to third embodiments, the case where the semiconductor layers 22a, 22b, 22c in the window portion B have three surface shapes has been described.
The surface shape is not limited to these three. In short, the upper surface of the semiconductor layer is higher than the upper surface of the uppermost layer of the laser section A, and even if the mode field of the signal light oscillated in the optical waveguide of the laser section A spreads by the angle θ in the window section B, it spreads. It suffices that the generated signal light is not reflected on the upper surface of the semiconductor layer.

【0068】従って、第1及び第2の実施形態に係る半
導体光素子の第1及び第2の製造方法における選択結晶
成長の際に使用する一対のマスク部材のパターン形状
も、直角三角形をなすマスク部材30a、30b;38
a、38bや矩形をなすマスク部材40a、40b;4
2a、42bに限定されず、これら以外の種々のパター
ン形状を用いることが可能である。また、これら一対の
マスク部材の間隔も、その広狭を必要に応じて調整する
ことが可能である。
Therefore, the pattern shape of the pair of mask members used in the selective crystal growth in the first and second manufacturing methods of the semiconductor optical device according to the first and second embodiments is also a right triangle mask. Members 30a, 30b; 38
a, 38b and rectangular mask members 40a, 40b; 4
Not limited to 2a and 42b, various pattern shapes other than these can be used. Further, the distance between the pair of mask members can be adjusted to be wider or narrower as necessary.

【0069】また、上記第1〜第3の実施形態に係る半
導体光素子として高出力用のDFBレーザ素子を例示
し、レーザ部Aの出射側のみに窓部Bを設け、他方の端
面を高反射端面部Cとした場合について説明している
が、窓部Bの設置はレーザ部Aの片側のみに限定される
ものではない。例えば位相シフト型DFBレーザ素子の
場合には、そのレーザ部Aの両側に上記第1〜第3の実
施形態の場合のような半導体層22a、22b、22c
が形成された窓部Bを設けることが好適である。
A DFB laser device for high output is exemplified as the semiconductor optical device according to the first to third embodiments, a window B is provided only on the emission side of the laser unit A, and the other end face is made high. Although the case where the reflection end face portion C is used has been described, the installation of the window portion B is not limited to one side of the laser portion A. For example, in the case of a phase shift type DFB laser element, the semiconductor layers 22a, 22b, 22c on both sides of the laser section A are the same as those in the first to third embodiments.
It is preferable to provide the window portion B formed with.

【0070】また、上記第1〜第3の実施形態において
は、窓部Bが接続するレーザ部Aの導波路構造として、
全体に回折格子12が形成され、所定の波長の光の発振
に直接に寄与する能動(active)導波路となっている場
合について説明したが、このような導波路構造の場合に
限定されるものではない。例えば全体の導波路の一部
に、光の発振に直接には寄与しない受動(passive)導
波路が設けられている導波路構造、より具体的にいえ
ば、窓部Bに隣接する領域の導波路が、回折格子の形成
されていない受動導波路となっている導波路構造の場合
であっても、本発明を適用することができる。
In the first to third embodiments, as the waveguide structure of the laser section A to which the window section B is connected,
The case where the diffraction grating 12 is formed over the entire structure to form an active waveguide that directly contributes to oscillation of light having a predetermined wavelength has been described, but the structure is not limited to such a waveguide structure. is not. For example, a waveguide structure in which a passive waveguide that does not directly contribute to the oscillation of light is provided in a part of the entire waveguide, more specifically, a waveguide structure in a region adjacent to the window B is provided. The present invention can be applied even in the case of a waveguide structure in which the waveguide is a passive waveguide in which no diffraction grating is formed.

【0071】また、本発明に係る半導体光素子も、上記
第1〜第3の実施形態に係るDFBレーザ素子に限定さ
れるものではなく、吸収層を有する光変調器や、進行波
型の半導体レーザ増幅器などについても、その窓部に本
発明を適用することが当然に可能である。
Further, the semiconductor optical device according to the present invention is not limited to the DFB laser devices according to the first to third embodiments, and an optical modulator having an absorption layer or a traveling wave type semiconductor can be used. It is naturally possible to apply the present invention to the window portion of a laser amplifier or the like.

【0072】[0072]

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
係る半導体光素子及びその製造方法によれば、次のよう
な効果を奏することができる。即ち、請求項1に係る半
導体光素子によれば、光導波路部の一端又は両端に接続
して形成された窓部の半導体層の上面が光導波路部の最
上層の上面よりも高くなっているため、光導波路部から
窓部に入射した光のモードフィールドが窓部において角
度θだけ広がっても、広がった信号光が窓部Bの上面で
反射されることなく窓部長を長くすることが可能にな
る。従って、端面反射による光導波路への戻り光を抑制
という窓部本来の効果を十全に発揮させることができる
と共に、信号光のフィールドの乱れを防止し、例えば外
部に配置する光ファイバとの結合効率が向上する等の光
学特性の改善に大きく寄与することができる。
As is apparent from the above description, the semiconductor optical device and the method of manufacturing the same according to the present invention can bring about the following effects. That is, according to the semiconductor optical device in the first aspect, the upper surface of the semiconductor layer of the window portion formed by connecting to one end or both ends of the optical waveguide portion is higher than the upper surface of the uppermost layer of the optical waveguide portion. Therefore, even if the mode field of the light entering the window portion from the optical waveguide portion spreads by the angle θ in the window portion, the spread signal light can be lengthened without being reflected on the upper surface of the window portion B. become. Therefore, it is possible to fully exert the original effect of the window part, that is, to suppress the return light to the optical waveguide due to the end face reflection, prevent the disturbance of the field of the signal light, and, for example, couple it with the optical fiber arranged outside. It can greatly contribute to improvement of optical characteristics such as improvement of efficiency.

【0073】また、請求項5に係る半導体光素子の製造
方法によれば、光導波路部形成領域及び窓部形成領域に
所定の半導体層を同時に形成する際に、局所的に結晶成
長速度が速くなる選択成長を用いて、窓部形成領域にお
ける所定の半導体層の上面を光導波路部形成領域におけ
る所定の半導体層の上面よりも高くするため、窓部にお
ける所定の半導体層を含む半導体層の上面を光導波路部
における最上面よりも高くする場合の工程数の増大を抑
制して、コストの低減に寄与することができる。
Further, according to the method of manufacturing a semiconductor optical device in accordance with a fifth aspect, when a predetermined semiconductor layer is simultaneously formed in the optical waveguide forming region and the window forming region, the crystal growth rate is locally high. In order to make the upper surface of the predetermined semiconductor layer in the window formation region higher than the upper surface of the predetermined semiconductor layer in the optical waveguide formation region using the selective growth, the upper surface of the semiconductor layer including the predetermined semiconductor layer in the window It is possible to suppress an increase in the number of steps when making the height higher than the uppermost surface in the optical waveguide portion, and to contribute to cost reduction.

【0074】また、請求項6に係る半導体光素子の製造
方法によれば、光導波路部形成領域及び窓部形成領域に
メサストライプ及び選択成長用の一対のマスク体をそれ
ぞれ形成した後、メサストライプの両側及び一対のマス
ク体に挟まれた領域に第1及び第2のキャリアブロック
層をそれぞれ同時に埋め込み形成する際に、局所的に結
晶成長速度が速くなる選択成長を用いて、第2のキャリ
アブロック層の上面を第1のキャリアブロック層の上面
よりも高くするため、窓部における第2のキャリアブロ
ック層を含む半導体層の上面を光導波路部における最上
層をなす上部クラッド層の上面よりも高くする場合の工
程数の増大を抑制して、コストの低減に寄与することが
できる。
According to the method of manufacturing a semiconductor optical device according to the sixth aspect, a mesa stripe and a pair of mask bodies for selective growth are formed in the optical waveguide forming region and the window forming region, and then the mesa stripe is formed. When the first and second carrier block layers are simultaneously embedded and formed on both sides of the first carrier block layer and the region sandwiched by the pair of mask bodies, the second carrier is selectively grown by locally increasing the crystal growth rate. In order to make the upper surface of the block layer higher than the upper surface of the first carrier block layer, the upper surface of the semiconductor layer including the second carrier block layer in the window section is higher than the upper surface of the upper clad layer which is the uppermost layer in the optical waveguide section. It is possible to suppress an increase in the number of steps in the case of increasing the cost and contribute to cost reduction.

【0075】また、請求項7に係る半導体光素子の製造
方法によれば、窓部形成領域のキャリアブロック層上に
メサストライプの延長線を挟む選択成長用の一対のマス
ク部材を設けた後、光導波路形成領域の積層体及びキャ
リアブロック層並びに窓部形成領域の一対のマスク部材
に挟まれたキャリアブロック層の上に、第1及び第2の
上部クラッド層をそれぞれ同時に形成する際に、局所的
に結晶成長速度が速くなる選択成長を用いて、第2の上
部クラッド層の上面を第1の上部クラッド層の上面より
も高くするため、窓部における第2の上部クラッド層を
含む半導体層の上面を光導波路部における最上層をなす
第1の上部クラッド層の上面よりも高くする場合の工程
数の増大を抑制して、コストの低減に寄与することがで
きる。
Further, according to the method of manufacturing a semiconductor optical device in accordance with the seventh aspect, after providing a pair of mask members for selective growth sandwiching the extension line of the mesa stripe on the carrier block layer in the window forming region, When the first and second upper clad layers are simultaneously formed on the laminated body and the carrier block layer in the optical waveguide formation region and the carrier block layer sandwiched between the pair of mask members in the window formation region, respectively. In order to make the upper surface of the second upper clad layer higher than the upper surface of the first upper clad layer by using selective growth that increases the crystal growth rate, the semiconductor layer including the second upper clad layer in the window part It is possible to suppress an increase in the number of steps in the case where the upper surface of (1) is made higher than the upper surface of the first upper clad layer, which is the uppermost layer in the optical waveguide section, and to contribute to cost reduction.

【0076】また、請求項10に係る半導体光素子の製
造方法によれば、光導波路部と窓部における上部クラッ
ド層を上面が略等しい高さになるように形成した後、窓
部の上部クラッド層上に所定の厚さの補充半導体層を選
択的に形成するため、窓部における補充半導体層を含む
半導体層の上面を光導波路部における最上層をなす上部
クラッド層の上面よりも高くすることを容易に実現する
ことができる。
According to the method of manufacturing a semiconductor optical device in accordance with a tenth aspect, the upper clad layer in the optical waveguide section and the window section are formed so that their upper surfaces have substantially the same height, and then the upper clad layer in the window section is formed. In order to selectively form a supplementary semiconductor layer having a predetermined thickness on the layer, the upper surface of the semiconductor layer including the supplementary semiconductor layer in the window portion should be higher than the upper surface of the upper clad layer which is the uppermost layer in the optical waveguide portion. Can be easily realized.

【0077】また、請求項11に係る半導体光素子の製
造方法によれば、光導波路部と窓部における上部クラッ
ド層を上面が略等しい高さになるように形成した後、光
導波路部における上部クラッド層を所定の厚さだけ選択
的にエッチング除去するため、窓部における上部クラッ
ド層を含む半導体層の上面を光導波路部の最上層をなす
上部クラッド層の上面よりも高くすることを容易に実現
することができる。
Further, according to the method of manufacturing a semiconductor optical element in the eleventh aspect, after the upper clad layer in the optical waveguide portion and the window portion are formed so that the upper surfaces thereof have substantially the same height, the upper portion of the optical waveguide portion is formed. Since the clad layer is selectively etched away by a predetermined thickness, it is easy to make the upper surface of the semiconductor layer including the upper clad layer in the window portion higher than the upper surface of the upper clad layer which is the uppermost layer of the optical waveguide section. Can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】(a)、(b)はそれぞれ本発明の第1の実施形態
に係る半導体光素子の一例としてのDFBレーザ素子を
示す概略平面図及びそのAI−AI線断面図である。
1A and 1B are a schematic plan view and a sectional view taken along the line AI-AI of a DFB laser device as an example of a semiconductor optical device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1のDFBレーザ素子の第1の製造方法を説
明するための工程図(その1)であって、プロセス途中
のDFBレーザ素子を示す概略断面図である。
FIG. 2 is a process diagram (1) for explaining the first manufacturing method of the DFB laser device in FIG. 1, and is a schematic cross-sectional view showing the DFB laser device during the process.

【図3】図1のDFBレーザ素子の第1の製造方法を説
明するための工程図(その2)であって、プロセス途中
のDFBレーザ素子を示す概略断面図である。
FIG. 3 is a process diagram (No. 2) for explaining the first manufacturing method of the DFB laser device in FIG. 1, and a schematic cross-sectional view showing the DFB laser device in the process.

【図4】図1のDFBレーザ素子の第1の製造方法を説
明するための工程図(その3)であって、(a)、(b)は
それぞれプロセス途中のDFBレーザ素子を示す概略平
面図及びそのAII−AII線断面図である。
FIG. 4 is a process diagram (No. 3) for explaining the first manufacturing method of the DFB laser device of FIG. 1, wherein (a) and (b) are schematic plan views showing the DFB laser device during the process, respectively. It is a figure and its AII-AII sectional view taken on the line.

【図5】図1のDFBレーザ素子の第1の製造方法を説
明するための工程図(その4)であって、プロセス途中
のDFBレーザ素子を示す概略斜視図である。
5A and 5B are process diagrams (4) for explaining the first manufacturing method of the DFB laser device in FIG. 1, and are schematic perspective views showing the DFB laser device during the process.

【図6】図1のDFBレーザ素子の第1の製造方法を説
明するための工程図(その5)であって、(a)、(b)は
それぞれプロセス途中のDFBレーザ素子を示す概略平
面図及びそのAIII−AIII線断面図である。
6A and 6B are process diagrams (5) for explaining the first manufacturing method of the DFB laser device in FIG. 1, in which (a) and (b) are schematic plan views showing the DFB laser device during the process, respectively. It is a figure and its AIII-AIII sectional view taken on the line.

【図7】図1のDFBレーザ素子の第1の製造方法を説
明するための工程図(その6)であって、プロセス途中
のDFBレーザ素子を示す概略断面図である。
FIG. 7 is a process diagram (6) for explaining the first manufacturing method of the DFB laser device in FIG. 1, and a schematic cross-sectional view showing the DFB laser device in the process.

【図8】図1のDFBレーザ素子の第1の製造方法を説
明するための工程図(その7)であって、プロセス途中
のDFBレーザ素子を示す概略断面図である。
FIG. 8 is a process view (No. 7) for explaining the first manufacturing method of the DFB laser device in FIG. 1, and a schematic cross-sectional view showing the DFB laser device in the process.

【図9】図1のDFBレーザ素子の第1の製造方法を説
明するための工程図(その8)であって、プロセス途中
のDFBレーザ素子を示す概略斜視図である。
FIG. 9 is a process view (8) for explaining the first manufacturing method of the DFB laser device in FIG. 1, and is a schematic perspective view showing the DFB laser device in the process.

【図10】図1のDFBレーザ素子の第2の製造方法を
説明するための工程図(その1)であって、(a)、(b)
はそれぞれプロセス途中のDFBレーザ素子を示す概略
平面図及びそのAIV−AIV線断面図である。
FIG. 10 is a process diagram (1) for explaining the second manufacturing method of the DFB laser device of FIG. 1, including (a) and (b);
FIG. 4A is a schematic plan view showing the DFB laser device during the process and a sectional view taken along line AIV-AIV thereof.

【図11】図1のDFBレーザ素子の第2の製造方法を
説明するための工程図(その2)であって、(a)、(b)
はそれぞれプロセス途中のDFBレーザ素子を示す概略
平面図及びそのAV−AV線断面図である。
FIG. 11 is a process diagram (No. 2) for explaining the second manufacturing method of the DFB laser device of FIG. 1, including (a) and (b).
3A and 3B are a schematic plan view and a sectional view taken along the line AV-AV, respectively, showing the DFB laser device during the process.

【図12】図1のDFBレーザ素子の第2の製造方法を
説明するための工程図(その3)であって、(a)、(b)
はそれぞれプロセス途中のDFBレーザ素子を示す概略
平面図及びそのAVI−AVI線断面図である。
FIG. 12 is a process diagram (3) for explaining the second manufacturing method of the DFB laser device of FIG. 1, including (a) and (b);
3A and 3B are a schematic plan view and a cross-sectional view taken along the line AVI-AVI, respectively, showing the DFB laser device during the process.

【図13】本発明の第2の実施形態に係る半導体光素子
の一例としてのDFBレーザ素子を示す概略断面図であ
る。
FIG. 13 is a schematic sectional view showing a DFB laser device as an example of a semiconductor optical device according to a second embodiment of the present invention.

【図14】図13のDFBレーザ素子の第1の製造方法
を説明するための工程図(その1)であって、(a)、
(b)はそれぞれプロセス途中のDFBレーザ素子を示す
概略平面図及びそのAVII−AVII線断面図である。
FIG. 14 is a process diagram (1) for explaining the first manufacturing method of the DFB laser device of FIG.
(b) is a schematic plan view showing a DFB laser device in the middle of the process and its cross-sectional view taken along the line AVII-AVII.

【図15】図13のDFBレーザ素子の第1の製造方法
を説明するための工程図(その2)であって、(a)、
(b)はそれぞれプロセス途中のDFBレーザ素子を示す
概略平面図及びそのAVIII−AVIII線断面図である。
FIG. 15 is a process diagram (2) for explaining the first manufacturing method of the DFB laser device of FIG. 13, (a),
FIG. 2B is a schematic plan view showing the DFB laser device in the middle of the process and its cross-sectional view taken along the line AVIII-AVIII.

【図16】図13のDFBレーザ素子の第1の製造方法
を説明するための工程図(その3)であって、プロセス
途中のDFBレーザ素子を示す概略断面図である。
16 is a process diagram (No. 3) for explaining the first manufacturing method of the DFB laser device in FIG. 13, and is a schematic cross-sectional view showing the DFB laser device in the process.

【図17】図13のDFBレーザ素子の第2の製造方法
を説明するための工程図(その1)であって、(a)、
(b)はそれぞれプロセス途中のDFBレーザ素子を示す
概略平面図及びそのAIX−AIX線断面図である。
FIG. 17 is a process chart (1) for explaining the second manufacturing method of the DFB laser device of FIG.
FIG. 2B is a schematic plan view showing a DFB laser device in the middle of the process and a cross-sectional view taken along the line AIX-IX.

【図18】図13のDFBレーザ素子の第2の製造方法
を説明するための工程図(その2)であって、(a)、
(b)はそれぞれプロセス途中のDFBレーザ素子を示す
概略平面図及びそのAX−AX線断面図である。
FIG. 18 is a process diagram (2) for explaining the second manufacturing method of the DFB laser device of FIG.
FIG. 2B is a schematic plan view showing the DFB laser device during the process and a cross-sectional view taken along the line AX-AX.

【図19】本発明の第3の実施形態に係る半導体光素子
の一例としてのDFBレーザ素子を示す概略断面図であ
る。
FIG. 19 is a schematic sectional view showing a DFB laser device as an example of a semiconductor optical device according to a third embodiment of the present invention.

【図20】図19のDFBレーザ素子の第1の製造方法
を説明するための工程図(その1)であって、プロセス
途中のDFBレーザ素子を示す概略断面図である。
FIG. 20 is a process diagram (1) for explaining the first manufacturing method of the DFB laser device in FIG. 19, and is a schematic cross-sectional view showing the DFB laser device in the process.

【図21】図19のDFBレーザ素子の第1の製造方法
を説明するための工程図(その2)であって、プロセス
途中のDFBレーザ素子を示す概略断面図である。
FIG. 21 is a process diagram (part 2) for explaining the first manufacturing method of the DFB laser device in FIG. 19, and is a schematic cross-sectional view showing the DFB laser device in the process.

【図22】図19のDFBレーザ素子の第2の製造方法
を説明するための工程図(その1)であって、プロセス
途中のDFBレーザ素子を示す概略断面図である。
FIG. 22 is a process diagram (1) for explaining the second manufacturing method of the DFB laser device in FIG. 19, and is a schematic cross-sectional view showing the DFB laser device in the process.

【図23】図19のDFBレーザ素子の第2の製造方法
を説明するための工程図(その2)であって、プロセス
途中のDFBレーザ素子を示す概略断面図である。
23 is a process diagram (part 2) for explaining the second manufacturing method of the DFB laser device in FIG. 19, and is a schematic cross-sectional view showing the DFB laser device during the process. FIG.

【図24】従来のDFBレーザ素子を示す一部切欠断面
斜視図である。
FIG. 24 is a partial cutaway perspective view showing a conventional DFB laser device.

【図25】図24のDFBレーザ素子のAXI−AXI線断
面図である。
25 is a cross-sectional view of the DFB laser device of FIG. 24 taken along the line AXI-AX.

【図26】DFBレーザ素子における窓部による実効反
射率Rと窓部長Lwとの関係、及び光導波路からの信号
光が広がっても上部クラッド層の上面で反射されないよ
うにする上部クラッド層の厚さと窓部長Lwとの関係を
示すグラフである。
FIG. 26 shows the relationship between the effective reflectance R due to the window and the window length Lw in the DFB laser device, and the thickness of the upper clad layer that prevents the signal light from the optical waveguide from being reflected on the upper surface of the upper clad layer. It is a graph which shows the relationship between and the window part length Lw.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

A レーザ部 B 窓部 C 高反射端面部 10 半導体基板 12 回折格子 14 バッファ層 16 活性層 18 第1上部クラッド層 20、20a、20b、20c 第2上部クラッド
層 22a、22b、22c 半導体層 24 上部電極 24a ストライプ電極部 24b パッド電極部 26 下部電極 28 高反射膜 30、40 ストライプ状のマスク部材 30a、30b;38a、38b 一対の直角三角
形のマスク部材 32 メサストライプ 32a、32b 一対の三角柱状のマスク体 34a p−InP層 34b n−InP層 36、36a、36b pnキャリアブロック層 40a、40b;42a、42b 一対の矩形状の
マスク部材 44、48 マスク部材 46 補充半導体層 La、Lb 積層構造 M1、M2 中間体
A laser part B window part C high reflection end face part 10 semiconductor substrate 12 diffraction grating 14 buffer layer 16 active layer 18 first upper clad layer 20, 20a, 20b, 20c second upper clad layer 22a, 22b, 22c semiconductor layer 24 upper part Electrode 24a Stripe electrode portion 24b Pad electrode portion 26 Lower electrode 28 Highly reflective film 30, 40 Stripe-shaped mask members 30a, 30b; 38a, 38b Pair of right-angled triangular mask members 32 Mesa stripes 32a, 32b Pair of triangular prism masks Body 34a p-InP layer 34b n-InP layers 36, 36a, 36b pn carrier block layers 40a, 40b; 42a, 42b A pair of rectangular mask members 44, 48 Mask member 46 Replenishment semiconductor layers La, Lb Laminated structure M1, M2 intermediate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01S 5/223 H01S 5/223 (72)発明者 田村 修一 東京都千代田区丸の内2丁目6番1号 古 河電気工業株式会社内 Fターム(参考) 5F045 AA04 AB12 CA12 DB05 5F073 AA07 AA64 AA74 AA83 AA87 AB12 BA01 CA02 CB02 CB14 DA05 DA32 DA33 EA03 EA15 EA26 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01S 5/223 H01S 5/223 (72) Inventor Shuichi Tamura 2-6-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Kawasaki Electric Co., Ltd. F term (reference) 5F045 AA04 AB12 CA12 DB05 5F073 AA07 AA64 AA74 AA83 AA87 AB12 BA01 CA02 CB02 CB14 DA05 DA32 DA33 EA03 EA15 EA26

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ストライプ形状の導波路を有する光導波
路部と、前記光導波路部の一端又は両端に接続する半導
体層からなる窓部とが同一の半導体基板上に形成されて
いる半導体光素子であって、 前記窓部の半導体層の上面が、前記光導波路部の最上面
よりも高くなっていることを特徴とする半導体光素子。
1. A semiconductor optical device in which an optical waveguide portion having a stripe-shaped waveguide and a window portion made of a semiconductor layer connected to one end or both ends of the optical waveguide portion are formed on the same semiconductor substrate. In the semiconductor optical device, the upper surface of the semiconductor layer of the window portion is higher than the uppermost surface of the optical waveguide portion.
【請求項2】 前記窓部の半導体層の上面が、前記窓部
と前記光導波路部との境界から前記窓部の出射端面に向
かって次第に高くなっている、請求項1記載の半導体光
素子。
2. The semiconductor optical device according to claim 1, wherein an upper surface of the semiconductor layer of the window portion gradually increases from a boundary between the window portion and the optical waveguide portion toward an emission end face of the window portion. .
【請求項3】 前記半導体層の上面が、略平坦である、
請求項1記載の半導体光素子。
3. The upper surface of the semiconductor layer is substantially flat.
The semiconductor optical device according to claim 1.
【請求項4】 前記導波路が、レーザ光発振を行う活性
層、光変調を行う吸収層、又は光増幅を行う活性層を有
している、請求項1記載の半導体光素子。
4. The semiconductor optical device according to claim 1, wherein the waveguide has an active layer that performs laser light oscillation, an absorption layer that performs optical modulation, or an active layer that performs optical amplification.
【請求項5】 ストライプ形状の導波路を有する光導波
路部と、前記光導波路部の一端又は両端に接続する半導
体層からなる窓部とが同一の半導体基板上に形成されて
いる半導体光素子の製造方法であって、 光導波路部形成領域及び窓部形成領域に所定の半導体層
を同時に形成する際に、局所的に結晶成長速度が速くな
る選択成長を用いて、窓部形成領域における前記所定の
半導体層の上面を光導波路部形成領域における前記所定
の半導体層の上面よりも高くする工程を有することを特
徴とする半導体光素子の製造方法。
5. A semiconductor optical device in which an optical waveguide part having a stripe-shaped waveguide and a window part made of a semiconductor layer connected to one end or both ends of the optical waveguide part are formed on the same semiconductor substrate. A method of manufacturing, wherein, when a predetermined semiconductor layer is simultaneously formed in the optical waveguide formation region and the window formation region, the predetermined growth in the window formation region is performed by using selective growth that locally increases the crystal growth rate. 2. A method for manufacturing a semiconductor optical device, comprising the step of making the upper surface of the semiconductor layer higher than the upper surface of the predetermined semiconductor layer in the optical waveguide portion forming region.
【請求項6】 ストライプ形状の導波路を有する光導波
路部と、前記光導波路部の一端又は両端に接続する半導
体層からなる窓部とが同一の半導体基板上に形成されて
いる半導体光素子の製造方法であって、 半導体基板上に、複数の半導体層を積層して積層体を形
成した後、光導波路部形成領域及び窓部形成領域の前記
積層体上にストライプ状のマスク部材及び前記ストライ
プ状のマスクの延長線を挟む一対のマスク部材をそれぞ
れ設け、前記ストライプ状のマスク部材及び前記一対の
マスク部材を用いて前記積層体を選択的にエッチングし
て、メサストライプ及び選択成長用の一対のマスク体を
それぞれ形成する第1の工程と、 前記メサストライプの両側及び前記一対のマスク体に挟
まれた領域に第1及び第2のキャリアブロック層をそれ
ぞれ同時に埋め込み形成する際に、局所的に結晶成長速
度が速くなる選択成長を用いて、前記第1のキャリアブ
ロック層の上面を前記積層体の上面と略面一状態にする
一方、前記第2のキャリアブロック層の上面を前記第1
のキャリアブロック層の上面よりも高くする第2の工程
と、 前記ストライプ状のマスク部材及び前記一対のマスク部
材を除去した後、光導波路部形成領域の前記積層体及び
前記第1のキャリアブロック層並びに窓部形成領域の前
記第2のキャリアブロック層の上に、上部クラッド層を
形成して、光導波路部及び窓部を形成すると共に、前記
窓部における前記第1のキャリアブロック層及び前記上
部クラッド層を含む半導体層の上面を前記光導波路部に
おける前記上部クラッド層の上面よりも高くする第3の
工程とを有することを特徴とする半導体光素子の製造方
法。
6. A semiconductor optical device in which an optical waveguide portion having a stripe-shaped waveguide and a window portion made of a semiconductor layer connected to one end or both ends of the optical waveguide portion are formed on the same semiconductor substrate. A manufacturing method, comprising: stacking a plurality of semiconductor layers on a semiconductor substrate to form a laminated body, and then forming a stripe-shaped mask member and the stripe on the laminated body in the optical waveguide forming region and the window forming region. A pair of mask members sandwiching an extension line of the mask shape, and the laminated body is selectively etched by using the striped mask member and the pair of mask members to form a mesa stripe and a pair for selective growth. And forming a first carrier block layer on both sides of the mesa stripe and a region sandwiched between the pair of mask bodies. When the buried formation is performed simultaneously, the upper surface of the first carrier block layer is made substantially flush with the upper surface of the stacked body by using selective growth that locally increases the crystal growth rate, while the second layer is formed. The upper surface of the carrier block layer of the first
Second step of making the carrier block layer higher than the upper surface of the carrier block layer, and after removing the stripe-shaped mask member and the pair of mask members, the laminated body and the first carrier block layer in the optical waveguide portion forming region. Also, an upper clad layer is formed on the second carrier block layer in the window formation region to form an optical waveguide section and a window section, and the first carrier block layer and the upper section in the window section are formed. And a third step of making the upper surface of the semiconductor layer including the clad layer higher than the upper surface of the upper clad layer in the optical waveguide section.
【請求項7】 ストライプ形状の導波路を有する光導波
路部と、前記光導波路部の一端又は両端に接続する半導
体層からなる窓部とが同一の半導体基板上に形成されて
いる半導体光素子の製造方法であって、 半導体基板上に複数の半導体層を積層して形成した積層
体を選択的にエッチングして、光導波路部形成領域にメ
サストライプを形成した後、前記メサストライプの両側
及び窓部形成領域にキャリアブロック層を埋め込み形成
して、前記キャリアブロック層の上面を前記積層体の上
面と略面一状態にする第1の工程と、 窓部形成領域の前記キャリアブロック層上に前記メサス
トライプの延長線を挟む選択成長用の一対のマスク部材
を設けた後、光導波路形成領域の前記積層体及び前記キ
ャリアブロック層並びに窓部形成領域の前記一対のマス
ク部材に挟まれた前記キャリアブロック層の上に、第1
及び第2の上部クラッド層をそれぞれ同時に形成する際
に、局所的に結晶成長速度が速くなる選択成長を用い
て、前記第2の上部クラッド層の上面を前記第1の上部
クラッド層の上面よりも高くする第2の工程と、 前記一対のマスク部材を除去して光導波路部及び窓部を
形成すると共に、前記窓部における前記キャリアブロッ
ク層及び前記第2の上部クラッド層を含む半導体層の上
面を前記光導波路部における前記第1の上部クラッド層
の上面よりも高くする第3の工程とを有することを特徴
とする半導体光素子の製造方法。
7. A semiconductor optical device in which an optical waveguide section having a stripe-shaped waveguide and a window section made of a semiconductor layer connected to one end or both ends of the optical waveguide section are formed on the same semiconductor substrate. A manufacturing method, wherein a laminated body formed by laminating a plurality of semiconductor layers on a semiconductor substrate is selectively etched to form a mesa stripe in an optical waveguide portion forming region, and then, both sides of the mesa stripe and a window are formed. A first step of embedding a carrier block layer in the part formation region so that the upper surface of the carrier block layer is substantially flush with the upper surface of the laminate; and the step of forming a carrier block layer on the carrier block layer in the window part formation region. After providing a pair of mask members for selective growth sandwiching the extension line of the mesa stripe, the laminated body and the carrier block layer in the optical waveguide formation region and the pair of mask members in the window formation region are provided. On the carrier block layer sandwiched disk member, the first
When simultaneously forming the second upper clad layer and the second upper clad layer respectively, the upper surface of the second upper clad layer is separated from the upper surface of the first upper clad layer by selective growth that locally increases the crystal growth rate. And a step of removing the pair of mask members to form an optical waveguide portion and a window portion, and a semiconductor layer including the carrier block layer and the second upper clad layer in the window portion. A third step of making the upper surface higher than the upper surface of the first upper cladding layer in the optical waveguide section.
【請求項8】 前記一対のマスク部材における前記メサ
ストライプの延長線に直交する方向の幅が、窓部形成領
域と光導波路部形成領域との境界から窓部形成領域の端
面に向かって次第に広くなっている、請求項5乃至7の
いずれかに記載の半導体光素子の製造方法。
8. A width of the pair of mask members in a direction orthogonal to an extension line of the mesa stripe is gradually increased from a boundary between the window forming region and the optical waveguide forming region toward an end face of the window forming region. 8. The method for manufacturing a semiconductor optical device according to claim 5, wherein
【請求項9】 前記一対のマスク部材における前記メサ
ストライプの延長線に直交する方向の幅が、略一定であ
る、請求項5乃至7のいずれかに記載の半導体光素子の
製造方法。
9. The method of manufacturing a semiconductor optical device according to claim 5, wherein a width of the pair of mask members in a direction orthogonal to an extension line of the mesa stripe is substantially constant.
【請求項10】 ストライプ形状の導波路を有する光導
波路部と、前記光導波路部の一端又は両端に接続する半
導体層からなる窓部とが同一の半導体基板上に形成され
ている半導体光素子の製造方法であって、 半導体基板上に複数の半導体層を積層して形成した積層
体を選択的にエッチングして、光導波路部形成領域にメ
サストライプを形成した後、前記メサストライプの両側
及び窓部形成領域にキャリアブロック層を埋め込み形成
して、前記キャリアブロック層の上面を前記積層体の上
面と略面一状態にする第1の工程と、 光導波路形成領域の前記積層体及び前記キャリアブロッ
ク層並びに窓部形成領域の前記一対のマスク部材に挟ま
れた前記キャリアブロック層の上に、上部クラッド層を
形成して、光導波路部を形成する第2の工程と、 窓部形成領域の前記上部クラッド層上に、所定の厚さの
補充半導体層を選択的に積層して、窓部を形成すると共
に、前記窓部における前記キャリアブロック層、前記上
部クラッド層、及び前記補充半導体層を含む半導体層の
上面を前記光導波路部における前記上部クラッド層の上
面よりも高くする第3の工程とを有することを特徴とす
る半導体光素子の製造方法。
10. A semiconductor optical device in which an optical waveguide section having a stripe-shaped waveguide and a window section made of a semiconductor layer connected to one end or both ends of the optical waveguide section are formed on the same semiconductor substrate. A manufacturing method, wherein a laminated body formed by laminating a plurality of semiconductor layers on a semiconductor substrate is selectively etched to form a mesa stripe in an optical waveguide portion forming region, and then, both sides of the mesa stripe and a window are formed. A first step of embedding a carrier block layer in the part formation region so that the upper surface of the carrier block layer is substantially flush with the upper surface of the laminated body; and the laminated body and the carrier block in the optical waveguide formation region. A second step of forming an upper clad layer on the carrier block layer sandwiched between the pair of mask members in the layer and window forming region to form an optical waveguide section; A supplementary semiconductor layer having a predetermined thickness is selectively laminated on the upper clad layer in the window forming region to form a window, and the carrier block layer in the window, the upper clad layer, and And a third step of making the upper surface of the semiconductor layer including the supplementary semiconductor layer higher than the upper surface of the upper clad layer in the optical waveguide section.
【請求項11】 ストライプ形状の導波路を有する光導
波路部と、前記光導波路部の一端又は両端に接続する半
導体層からなる窓部とが同一の半導体基板上に形成され
ている半導体光素子の製造方法であって、 半導体基板上に複数の半導体層を積層して形成した積層
体を選択的にエッチングして、光導波路部形成領域にメ
サストライプを形成した後、前記メサストライプの両側
及び窓部形成領域にキャリアブロック層を埋め込み形成
して、前記キャリアブロック層の上面を前記積層体の上
面と略面一状態にする第1の工程と、 光導波路形成領域の前記積層体及び前記キャリアブロッ
ク層並びに窓部形成領域の前記一対のマスク部材に挟ま
れた前記キャリアブロック層の上に、上部クラッド層を
形成して、窓部を形成する第2の工程と、 光導波路部形成領域の前記上部クラッド層を所定の厚さ
にまで選択的にエッチング除去して、光導波路部を形成
すると共に、前記窓部における前記キャリアブロック層
及び前記上部クラッド層を含む半導体層の上面を前記光
導波路部における前記上部クラッド層の上面よりも高く
する第3の工程とを有することを特徴とする半導体光素
子の製造方法。
11. A semiconductor optical device in which an optical waveguide section having a stripe-shaped waveguide and a window section made of a semiconductor layer connected to one end or both ends of the optical waveguide section are formed on the same semiconductor substrate. A manufacturing method, wherein a laminated body formed by laminating a plurality of semiconductor layers on a semiconductor substrate is selectively etched to form a mesa stripe in an optical waveguide portion forming region, and then, both sides of the mesa stripe and a window are formed. A first step of embedding a carrier block layer in the part formation region so that the upper surface of the carrier block layer is substantially flush with the upper surface of the laminated body; and the laminated body and the carrier block in the optical waveguide formation region. A second step of forming an upper clad layer on the carrier block layer sandwiched between the pair of mask members in the layer and the window forming region to form a window part; The upper clad layer in the path forming region is selectively removed by etching to a predetermined thickness to form an optical waveguide part, and a semiconductor layer including the carrier block layer and the upper clad layer in the window part is formed. And a third step of making the upper surface higher than the upper surface of the upper clad layer in the optical waveguide portion.
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