【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザ装置、特に分布帰還型半導体レーザの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバー通信システムは、超高速でかつ広帯域で使用可能な通信システムとして実用化されている。この光ファイバー通信システムに用いられる光源としてＩｎＰを基板とし、ＩｎＰ基板に格子整合するＩｎＧａＡｓＰ混晶を材料系とした半導体レーザ装置の開発が、活発に行われている。分布帰還型レーザは、レーザ光を回折させるための回折構造の作製が難しいため歩留まりが低く、また作製後の単一波長で発振する温度範囲が狭いため温度制御にペルチェなどを用いており、これが半導体レーザモジュールのコスト増大の原因である。そこで、広い温度範囲動作が得られる構造及び、容易な作製方法が必要となる。
【０００３】
ここで、従来の分布帰還型レーザ装置の特徴および特性について簡単に説明する。分布帰還型レーザの単一波長性を決定する要因として挙げられるのが、活性層の近傍に形成された回折格子（一般には、ＩｎＡｓＰ）による光の回折である。単一波長発振する温度範囲を向上させるためには、活性層と回折格子の光の結合係数を大きくする必要がある。結合係数を大きくする方法として、ａ）ＩｎＡｓＰ回折格子のサイズを大きくする方法、ｂ）ＩｎＡｓＰのＡｓ組成を高くし基板ＩｎＰとの屈折差を大きくする方法、ｃ）活性層に回折格子を近接して作製する方法等がある。ａ）の方法は、一般に、ＩｎＰ基板上に、ＰＨ３とＡｓＨ３の混合ガスを流してＩｎＡｓＰを形成するため、マストランスポートするＩｎの量に依存することから、制御することが困難であった。また、ｂ）の方法は、Ａｓ組成を高くすると、ＩｎＰとの格子不整合が大きくなるためにＩｎＡｓＰ層に欠陥が発生し特性が悪化してしまう問題があった。また、ｃ）の方法は、ＩｎＡｓＰ回折格子が、ＩｎＰとの格子定数差による歪の影響を受けて活性層の平坦性が悪化し、レーザ特性が悪化してしまうという問題があった。
【０００４】
上述した問題点について、以下、図を用いて詳しく説明する。図７は、従来の分布帰還型半導体レーザ装置の断面図である。図７において、ｎ型ＩｎＰ基板４０１上に、深さ１００ｎｍ、周期２４４ｎｍの溝４０２を埋め込むように形成されたＩｎＡｓＰ回折格子４０３と、溝４０２およびＩｎＡｓＰ回折格子４０３を埋め込むように形成された厚さ１５０ｎｍのｎ型ＩｎＰクラッド層４０４と、厚さ２００ｎｍでＩｎＧａＡｓＰの多重量子井戸層からなる活性層４０５と、厚さ３μｍのｐ型ＩｎＰクラッド層４０６とが順次形成されている。ｎ型ＩｎＰ基板４０１の下面にはｎ型電極４０７が形成され、ｐ型ＩｎＰクラッド層４０６の上面には、ｐ型電極４０８が形成されている。
【０００５】
活性層４０５は、０．７％の圧縮歪を有し、組成波長１．５５μｍであり、厚さ６ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ量子井戸層が５層、ＩｎＰに格子整合し、組成波長１．１５μｍで厚さ１０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ障壁層４層をそれぞれ交互に形成した構造を、組成波長１．１５μｍで厚さ６０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層で上下を挟んだ構造をしている。また、ＩｎＡｓＰ回折格子４０３の大きさは４０ｎｍであり、溝４０２を埋め込むように形成されている。ＩｎＡｓＰ回折格子４０３の組成は、ＩｎＡｓＰ回折格子からのフォトルミネッセンススペクトルのピーク波長が、１．３０μｍとなるように設定されている。
【０００６】
次に、上記構造の分布帰還型半導体レーザ装置の製造方法について、図８を用いて説明する。図８（ａ）に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板４０１上に、深さ１００ｎｍ、周期２４４ｎｍの溝４０２をフォトリソグラフィーとエッチングを用いて形成する。次に、図８（ｂ）に示すように、ＭＯＶＰＥ装置中で、フォスフィン、アルシンを含む混合気体中で、昇温、加熱処理を行い、溝４０２の底部にＩｎＡｓＰ回折格子４０３を作製する。続けて、図８（ｃ）に示すように、厚さ２００ｎｍのｎ型ＩｎＰクラッド層４０４を、２００ｎｍ成長し、表面を平坦化した後、続けて、ＩｎＧａＡｓＰの多重量子井戸層からなる活性層４０５と、厚さ４００ｎｍのｐ型ＩｎＰクラッド層４０６を成長する。最後に、図８（ｄ）に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板４０１の上面にｎ型電極４０７を形成し、ｐ型ＩｎＰクラッド層４０６の上面に、ｐ型電極４０８を形成して、レーザ構造となる。
【０００７】
図９は、ＩｎＡｓＰ回折格子作製時における温度プロファイルと、ＡｓＨ３，ＰＨ３の流量の関係を示す図である。昇温中にＡｓＨ３とＰＨ３を共に供給し、ＩｎＡｓＰ回折格子を形成する。昇温時のＰＨ３、ＡｓＨ３の分圧は、一定である。その後、ＡｓＨ３を停止し、温度を安定させた後に、ＩｎＰクラッド層４０４および活性層４０５を成長し、降温する。
【０００８】
図１０は、上記従来方法で作製したＩｎＡｓＰ回折格子の断面と、ＩｎＡｓＰ回折格子中のＡｓ組成分布を示した図である。図１０（ａ）において、ＩｎＰ基板４０１の溝からＩｎＰの主面に対して垂直方向に５点の観測位置を示している。図１０（ｂ）は、５点の観測点におけるＡｓ組成を示した図である。ＩｎＡｓＰ回折格子の溝部である位置２においてＡｓ組成が高く、表面側に向かうにつれてＡｓ組成が減少している。最もＡｓ組成の高い位置２におけるＡｓ組成は、７０％以上であり、２％以上の大きな格子歪を生じている。
【０００９】
図１１は、活性層のフォトルミネッセンススペクトル半値幅と活性層−ＩｎＡｓＰ回折格子間の距離の関係を示した図である。ｎクラッド層４０４の厚さが１５０ｎｍの場合、活性層のＰＬスペクトルの半値幅は、３０ｍｅＶである。これは、平坦基板上に活性層を成長した場合の半値幅と同程度であり、平坦な活性層が形成されていることを示している。一方、ＩｎＡｓＰ回折格子を活性層に近接させるため、ｎクラッド層４０４の厚さを薄くすると、半値幅が、４０ｍｅＶ以上に増大してしまう。回折格子の凹凸と、ＩｎＡｓＰ層の歪の影響をｎクラッド層４０４で十分緩和せず、活性層の平坦性が悪化してしまうためである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来の製造方法による問題点を解決し、結晶性を損なうことなく、高い結合係数を持つ回折格子と活性層を形成し、広い動作温度範囲で単一波長発振する分布帰還型半導体レーザの製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明における分布帰還型半導体レーザの製造方法は、複数の溝が形成されたＩｎＰ基板上に、ＡｓＨ３とＰＨ３を含む混合気体中で昇温しながら、ＩｎＡｓＰの半導体混晶からなる回折格子、及びＩｎＧａＡｓＰの半導体混晶からなる活性層を順次形成する際、ＩｎＡｓＰ半導体混晶の形成時のＰＨ３分圧を、ＩｎＧａＡｓＰ半導体混晶の形成時のＰＨ３分圧より大きくしたことを特徴とする。
【００１２】
これにより、マストランスポートするＩｎ量を制御することができ、ＩｎＡｓＰ回折格子のサイズを大きくすることができる。その結果、活性層の平坦性を損なうことなく活性層と回折格子を近接して設定できるので、活性層と回折格子の光の結合係数を大きくすることができ、単一波長発振する温度範囲を従来よりも広範囲にすることができる。
【００１３】
また、回折格子を溝にほぼ埋め込むことによりＩｎＰ基板を実質的に平坦にできるので、回折格子が埋め込まれたＩｎＰ基板上に、直接活性層を形成することができ、より活性層と回折格子の光の結合係数を大きくすることができる。
【００１４】
さらに、ＩｎＡｓＰの形成時のＡｓＨ３分圧を、昇温しながら徐々に大きくすることによって、ＩｎＡｓＰの回折格子内のＡｓの分布を一定にすることができるので、ＩｎＡｓＰ回折格子の格子歪を小さくすることができ、活性層を回折格子に近接して形成しても、活性用の結晶性を損なうことがなく、より活性層と回折格子の光の結合係数を大きくすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明の製造方法の工程断面図を示す。図１（ａ）に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板１０１上に、深さ１００ｎｍ、周期２４４ｎｍの溝１０２をフォトリソグラフィーとエッチングを用いて形成する。次に、図１（ｂ）に示すように、ＭＯＶＰＥ装置中で、フォスフィン、アルシンを含む混合気体を流しながら、昇温、加熱処理を行い、溝１０２の底部にＩｎＡｓＰ回折格子１０３を作製する。次に、図１（ｃ）に示すように、アルシンの供給を一旦停止し、ｎ型ＩｎＰクラッド層１０４を形成した後、再び、アルシンの供給を行ない、ＩｎＧａＡｓＰの多重量子井戸層からなる活性層１０５を形成する。最後に、図１（ｄ）に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板１０１の下面にｎ型電極１０７を形成し、ｐ型ＩｎＰクラッド層１０６の上面にｐ型電極１０８を形成して、分布帰還型半導体レーザを完成させる。
【００１６】
図２は、本発明の製造方法におけるＩｎＡｓＰ回折格子の形成時の温度プロファイルと、ＡｓＨ３，ＰＨ３の流量の関係を示す図である。昇温中にＡｓＨ３とＰＨ３を共に供給し、ＩｎＡｓＰ回折格子を形成する。このときのＰＨ３の流量を活性層成長時より多く設定しＰＨ３の分圧を２ｔｏｒｒ以上に設定する。ＡｓＨ３の流量は、波長が１．３μｍとなるように設定する。その後、ＡｓＨ３を停止し、温度を安定させた後に、活性層を成長するのに適するＰＨ３圧になるように流量を減少し、ｎ型ＩｎＰクラッド層１０４、活性層１０５、ｐ型ＩｎＰクラッド１０６を成長し、降温する。
【００１７】
図３は、ＩｎＡｓＰ回折格子形成時のＰＨ３分圧と、形成されるＩｎＡｓＰ回折格子１０３のＩｎＰ基板１０１の主面に対する高さの関係を示している。ＰＨ３圧が低い場合、ＩｎＰ基板１０１から脱離してマイグレーションするＩｎのマイグレーション長が長いため、Ｖ溝上部から溝部へマストランスポートするＩｎの一部は、溝部に堆積せずに基板外部に逃げてしまう。このため、堆積するＩｎＡｓＰ回折格子１０３の高さは低い。一方、ＰＨ３圧が高い場合、Ｉｎマイグレーション長が小さくなるため、Ｉｎが基板外部に逃げることなく効率よく溝部に堆積される。このため、形成するＩｎＡｓＰ回折格子１０３の高さを高くすることができる。ＰＨ３圧２ｔｏｒｒ以上においては、高さは６０ｎｍ以上となる。ＩｎＡｓＰ回折格子形成時のＰＨ３圧を、設定することにより、マストランスポートするＩｎ量を制御することができ、ＩｎＡｓＰ回折格子１０３を必要な高さに作製することができる。
【００１８】
図４は、上記方法により形成したＩｎＡｓＰ回折格子を有する分布帰還型半導体レーザにおいて、活性層のフォトルミネッセンススペクトル半値幅と活性層−ＩｎＡｓＰ回折格子間の距離の関係を示した図である。回折格子を活性層に近接させるため、ｎクラッド層１０４の厚さを薄くしても、半値幅は、増大しない。また、ｎクラッド層１０４の厚さを０ｎｍとし、ＩｎＡｓＰ回折格子１０３の直上に活性層を形成した場合においても、半値幅は増大しない。
【００１９】
このように、ＩｎＡｓＰ回折格子のサイズを大きく形成することによって、活性層の平坦性を損なうことなく活性層と回折格子を近接して設定できるので、活性層と回折格子の光の結合係数を大きくすることができる。本方法により得られる活性層とＩｎＡｓＰ回折格子の結合係数は、４０ｃｍ−３であり、単一波長発振する広温度範囲を実現できる。
【００２０】
また、ＩｎＡｓＰ回折格子形成時のＡｓＨ３，ＰＨ３の分圧を、図５に示すように、ＰＨ３圧は、２ｔｏｒｒ以上で一定とし、ＡｓＨ３の分圧を、昇温開始時の低温時においては、ＡｓＨ３分圧を小さく設定し、昇温によって温度が上昇するにつれてＡｓＨ３分圧を増加するように設定すると、図６に示すように、ＩｎＡｓＰ回折格子のＡｓ組成分布を一定にすることができる。その結果、ＩｎＡｓＰ回折格子の格子歪を小さくすることができるので、活性層を回折格子に近接して形成しても、活性用の結晶性を損なうことがない。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の方法により、ＩｎＡｓＰ回折格子のサイズを大きくすることができるので、活性層の平坦性を損なうことなく活性層と回折格子を近接して設定でき、活性層と回折格子の光の結合係数を大きくすることができるので、単一波長発振する温度範囲を従来よりも広範囲にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における分布帰還型半導体レーザの製造方法を示す工程断面図
【図２】本発明におけるＩｎＡｓＰ回折格子の形成方法を示す図
【図３】本発明における昇温時のＰＨ３分圧と回折格子の高さの関係を示す図
【図４】本発明におけるフォトルミネッセンススペクトル半値幅を示す図
【図５】本発明におけるＩｎＡｓＰ回折格子の形成方法を示す図
【図６】本発明における回折格子のＡｓ分布を示す図
【図７】従来の分布帰還型半導体レーザの構造を示す図
【図８】従来の分布帰還型半導体レーザの製造方法を示す工程断面図
【図９】従来のＩｎＡｓＰ回折格子の形成方法を示す図
【図１０】従来の回折格子のＡｓ分布を示す図
【図１１】従来のフォトルミネッセンススペクトル半値幅を示す図
【符号の説明】
１０１、４０１ ｎ型ＩｎＰ基板
１０２、４０２ 溝
１０３、４０３ ＩｎＡｓＰ回折格子
１０４、４０４ ｎ型ＩｎＰクラッド層
１０５、４０５ 活性層
１０６、４０６ ｐ型ＩｎＰクラッド層
１０７、４０７ ｎ型電極
１０８、４０８ ｐ型電極[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor laser device, and more particularly to a method for manufacturing a distributed feedback semiconductor laser.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art An optical fiber communication system has been put into practical use as a communication system that can be used at a very high speed and in a wide band. Semiconductor laser devices using InP as a substrate and a material based on InGaAsP mixed crystal lattice-matched to the InP substrate as a light source used in the optical fiber communication system are being actively developed. Distributed feedback lasers have a low yield because it is difficult to fabricate a diffractive structure to diffract laser light, and use a Peltier device for temperature control because the temperature range of oscillation at a single wavelength after fabrication is narrow. This is a cause of an increase in the cost of the semiconductor laser module. Therefore, a structure that can operate in a wide temperature range and an easy manufacturing method are required.
[0003]
Here, the features and characteristics of the conventional distributed feedback laser device will be briefly described. One factor that determines the single-wavelength property of the distributed feedback laser is light diffraction by a diffraction grating (generally, InAsP) formed near the active layer. In order to improve the temperature range in which single wavelength oscillation occurs, it is necessary to increase the light coupling coefficient between the active layer and the diffraction grating. As methods for increasing the coupling coefficient, a) a method for increasing the size of the InAsP diffraction grating, b) a method for increasing the As composition of InAsP to increase the refractive index difference from the substrate InP, c) disposing the diffraction grating close to the active layer. And the like. The method a) is generally difficult to control because it depends on the amount of In to be mass-transported, since InAsP is formed by flowing a mixed gas of PH 3 and AsH 3 onto the InP substrate. Was. In the method b), when the As composition is increased, the lattice mismatch with InP becomes large, so that a defect is generated in the InAsP layer and the characteristics are deteriorated. Further, the method c) has a problem that the flatness of the active layer is deteriorated due to the influence of the strain due to the lattice constant difference between InAsP diffraction grating and InP, and the laser characteristics are deteriorated.
[0004]
The above problem will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 7 is a sectional view of a conventional distributed feedback semiconductor laser device. In FIG. 7, an InAsP diffraction grating 403 formed on an n-type InP substrate 401 so as to embed a groove 402 having a depth of 100 nm and a period of 244 nm, and a thickness formed so as to embed the groove 402 and the InAsP diffraction grating 403. An n-type InP cladding layer 404 having a thickness of 150 nm, an active layer 405 having a thickness of 200 nm and comprising an InGaAsP multiple quantum well layer, and a p-type InP cladding layer 406 having a thickness of 3 μm are sequentially formed. An n-type electrode 407 is formed on the lower surface of the n-type InP substrate 401, and a p-type electrode 408 is formed on the upper surface of the p-type InP cladding layer 406.
[0005]
The active layer 405 has a compressive strain of 0.7%, a composition wavelength of 1.55 μm, five InGaAsP quantum well layers having a thickness of 6 nm, lattice-matched to InP, and a composition wavelength of 1.15 μm. A structure in which four 10-nm InGaAsP barrier layers are alternately formed is sandwiched between an InGaAsP light confinement layer having a composition wavelength of 1.15 μm and a thickness of 60 nm. The size of the InAsP diffraction grating 403 is 40 nm, and is formed so as to fill the groove 402. The composition of the InAsP diffraction grating 403 is set such that the peak wavelength of the photoluminescence spectrum from the InAsP diffraction grating is 1.30 μm.
[0006]
Next, a method of manufacturing the distributed feedback semiconductor laser device having the above structure will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 8A, a groove 402 having a depth of 100 nm and a period of 244 nm is formed on an n-type InP substrate 401 by using photolithography and etching. Next, as shown in FIG. 8B, in an MOVPE apparatus, a temperature rise and a heat treatment are performed in a mixed gas containing phosphine and arsine, and an InAsP diffraction grating 403 is formed at the bottom of the groove 402. Subsequently, as shown in FIG. 8C, an n-type InP cladding layer 404 having a thickness of 200 nm is grown to a thickness of 200 nm, the surface is flattened, and then the active layer 405 is formed of an InGaAsP multiple quantum well layer. Then, a 400 nm-thick p-type InP cladding layer 406 is grown. Finally, as shown in FIG. 8D, an n-type electrode 407 is formed on the upper surface of the n-type InP substrate 401, and a p-type electrode 408 is formed on the upper surface of the p-type InP cladding layer 406. It becomes.
[0007]
FIG. 9 is a diagram showing a relationship between a temperature profile at the time of manufacturing an InAsP diffraction grating and flow rates of AsH 3 and PH 3 . During the heating, AsH 3 and PH 3 are supplied together to form an InAsP diffraction grating. The partial pressure of PH 3 and AsH 3 during the temperature rise is constant. After stopping AsH 3 and stabilizing the temperature, the InP cladding layer 404 and the active layer 405 are grown and the temperature is lowered.
[0008]
FIG. 10 is a diagram showing a cross section of an InAsP diffraction grating manufactured by the above-described conventional method and an As composition distribution in the InAsP diffraction grating. FIG. 10A shows five observation positions from the groove of the InP substrate 401 in a direction perpendicular to the main surface of InP. FIG. 10B is a diagram showing As compositions at five observation points. The As composition is high at the position 2 which is the groove of the InAsP diffraction grating, and the As composition decreases toward the surface. The As composition at the position 2 where the As composition is highest is 70% or more, and a large lattice strain of 2% or more is generated.
[0009]
FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the half width of the photoluminescence spectrum of the active layer and the distance between the active layer and the InAsP diffraction grating. When the thickness of the n-cladding layer 404 is 150 nm, the half width of the PL spectrum of the active layer is 30 meV. This is about the same as the half width when the active layer is grown on the flat substrate, indicating that a flat active layer is formed. On the other hand, when the thickness of the n-cladding layer 404 is reduced in order to bring the InAsP diffraction grating close to the active layer, the half width increases to 40 meV or more. This is because the influence of the unevenness of the diffraction grating and the strain of the InAsP layer is not sufficiently reduced by the n-cladding layer 404, and the flatness of the active layer is deteriorated.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention solves the problems caused by the above-mentioned conventional manufacturing method, forms a diffraction grating having a high coupling coefficient and an active layer without impairing crystallinity, and provides a distributed feedback type that oscillates at a single wavelength over a wide operating temperature range. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor laser.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
According to the method of manufacturing a distributed feedback semiconductor laser of the present invention, a diffraction grating made of a semiconductor mixed crystal of InAsP is heated on a mixed gas containing AsH 3 and PH 3 on an InP substrate having a plurality of grooves formed therein. And when sequentially forming an active layer made of an InGaAsP semiconductor mixed crystal, the PH 3 partial pressure at the time of forming the InAsP semiconductor mixed crystal is made larger than the PH 3 partial pressure at the time of forming the InGaAsP semiconductor mixed crystal. I do.
[0012]
Thereby, the amount of In for mass transport can be controlled, and the size of the InAsP diffraction grating can be increased. As a result, since the active layer and the diffraction grating can be set close to each other without impairing the flatness of the active layer, the coupling coefficient of light between the active layer and the diffraction grating can be increased, and the temperature range in which single wavelength oscillation occurs can be reduced. It can be wider than before.
[0013]
Further, since the InP substrate can be substantially flattened by substantially embedding the diffraction grating in the groove, the active layer can be formed directly on the InP substrate in which the diffraction grating is embedded, and the active layer and the diffraction grating can be more easily formed. The light coupling coefficient can be increased.
[0014]
Further, by gradually increasing the AsH 3 partial pressure during the formation of InAsP while increasing the temperature, the distribution of As in the InAsP diffraction grating can be kept constant, so that the lattice strain of the InAsP diffraction grating can be reduced. Even if the active layer is formed close to the diffraction grating, the light coupling coefficient between the active layer and the diffraction grating can be increased without impairing the crystallinity for activation.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a process sectional view of the manufacturing method of the present invention. As shown in FIG. 1A, a groove 102 having a depth of 100 nm and a period of 244 nm is formed on an n-type InP substrate 101 by using photolithography and etching. Next, as shown in FIG. 1B, in a MOVPE apparatus, while a mixed gas containing phosphine and arsine is flowing, a temperature rise and a heat treatment are performed to form an InAsP diffraction grating 103 at the bottom of the groove 102. Next, as shown in FIG. 1C, the supply of arsine is temporarily stopped, and after the formation of the n-type InP cladding layer 104, the supply of arsine is again performed to form an active layer composed of a multiple quantum well layer of InGaAsP. 105 is formed. Finally, as shown in FIG. 1D, an n-type electrode 107 is formed on the lower surface of the n-type InP substrate 101, and a p-type electrode 108 is formed on the upper surface of the p-type InP cladding layer 106. Complete the semiconductor laser.
[0016]
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the temperature profile at the time of forming the InAsP diffraction grating and the flow rates of AsH 3 and PH 3 in the manufacturing method of the present invention. During the heating, AsH 3 and PH 3 are supplied together to form an InAsP diffraction grating. At this time, the flow rate of PH 3 is set to be larger than that during the active layer growth, and the partial pressure of PH 3 is set to 2 torr or more. The flow rate of AsH 3 is set so that the wavelength is 1.3 μm. Then, after stopping AsH 3 and stabilizing the temperature, the flow rate is reduced to a PH 3 pressure suitable for growing the active layer, and the n-type InP cladding layer 104, the active layer 105, and the p-type InP cladding are reduced. 106 grows and cools.
[0017]
Figure 3 illustrates a PH 3 partial pressure at the time of InAsP diffraction grating formed, a height relationship with respect to the main surface of the InP substrate 101 of InAsP diffraction grating 103 formed. When the PH 3 pressure is low, the migration length of In that desorbs and migrates from the InP substrate 101 is long, so that part of In that mass transports from the upper portion of the V groove to the groove escapes to the outside of the substrate without being deposited in the groove. Would. For this reason, the height of the deposited InAsP diffraction grating 103 is low. On the other hand, if the PH 3 pressure is high, the In migration length is reduced, In is deposited efficiently groove without escaping to the outside of the substrate. Therefore, the height of the formed InAsP diffraction grating 103 can be increased. At a PH 3 pressure of 2 torr or more, the height is 60 nm or more. The PH 3 pressure at InAsP diffraction grating formed by setting, it is possible to control the amount of In that mass transport can be made to the height required for InAsP diffraction grating 103.
[0018]
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the half-width of the photoluminescence spectrum of the active layer and the distance between the active layer and the InAsP diffraction grating in the distributed feedback semiconductor laser having the InAsP diffraction grating formed by the above method. In order to make the diffraction grating close to the active layer, the half width does not increase even if the thickness of the n-cladding layer 104 is reduced. Also, when the thickness of the n-cladding layer 104 is 0 nm and the active layer is formed directly on the InAsP diffraction grating 103, the half-width does not increase.
[0019]
As described above, by forming the InAsP diffraction grating with a large size, the active layer and the diffraction grating can be set close to each other without impairing the flatness of the active layer. Therefore, the light coupling coefficient between the active layer and the diffraction grating can be increased. can do. The coupling coefficient between the active layer and the InAsP diffraction grating obtained by this method is 40 cm −3 , and a wide temperature range in which a single wavelength oscillates can be realized.
[0020]
Also, the partial pressure of AsH 3, PH 3 during InAsP diffraction grating formed, as shown in FIG. 5, PH 3 pressure is constant at least 2 torr, the partial pressure of AsH 3, the low temperature at the start heating in sets small AsH 3 partial pressure, when set to increase the AsH 3 partial pressure as the temperature is increased by raising the temperature, as shown in FIG. 6, is a constant as composition distribution of InAsP diffraction grating be able to. As a result, the lattice strain of the InAsP diffraction grating can be reduced, so that the active crystallinity is not impaired even if the active layer is formed close to the diffraction grating.
[0021]
【The invention's effect】
According to the method of the present invention, since the size of the InAsP diffraction grating can be increased, the active layer and the diffraction grating can be set close to each other without impairing the flatness of the active layer, and the light coupling coefficient between the active layer and the diffraction grating can be increased. Can be increased, so that the temperature range in which single-wavelength oscillation occurs can be made wider than before.
[Brief description of the drawings]
[1] cross-sectional views showing a method of manufacturing a distributed feedback semiconductor laser according to the present invention the present invention; FIG PH 3 minutes during the temperature increase in Fig. 3 shows the present invention showing a method of forming InAsP diffraction grating in FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the pressure and the height of the diffraction grating. FIG. 4 is a diagram showing the half-width of the photoluminescence spectrum in the present invention. FIG. 5 is a diagram showing the method for forming an InAsP diffraction grating in the present invention. FIG. 7 is a diagram showing an As distribution of a diffraction grating. FIG. 7 is a diagram showing a structure of a conventional distributed feedback semiconductor laser. FIG. 8 is a process sectional view showing a method for manufacturing a conventional distributed feedback semiconductor laser. FIG. 10 shows a method of forming a diffraction grating. FIG. 10 shows As distribution of a conventional diffraction grating. FIG. 11 shows half-width of a conventional photoluminescence spectrum.
101, 401 n-type InP substrate 102, 402 groove 103, 403 InAsP diffraction grating 104, 404 n-type InP cladding layer 105, 405 active layer 106, 406 p-type InP cladding layer 107, 407 n-type electrode 108, 408 p-type electrode
