JP2004207588A - Manufacturing method of multi-wavelength semiconductor laser - Google Patents

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Nobumasa Okano
展賢 岡野
Jugo Otomo
重吾 御友
Tomokimi Hino
智公 日野
Hironobu Narui
啓修 成井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of a multi-wavelength semiconductor laser different from the conventional one of such a multi-wavelength semiconductor laser. <P>SOLUTION: On a semiconductor wafer 12, a first semiconductor laser element 18 is first formed, and the laminate structure 22 of a second surface luminescent semiconductor laser element having an oscillation wavelength band different from an oscillation wavelength band of the first semiconductor laser element is next formed and etched to form a second semiconductor laser element 24. The laminate structure 28 of a third surface luminescent semiconductor laser element having an oscillation wavelength band different from the oscillation wavelength bands of the first and second semiconductor laser elements is formed and etched to form a third semiconductor laser element 30. Fourth and fifth surface luminescent semiconductor laser elements or the like are formed as needed. Thus, a multi-wavelength semiconductor laser 10 equipped with a great number of semicoductor laser elements with mutually different oscillation wavelength bands can be produced. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モノリシック多波長半導体レーザの製造方法に関し、更に詳細には、共通の半導体基板上に、発振波長帯域が相互に異なる複数個の半導体レーザ素子を備えたモノリシック多波長半導体レーザを簡易なプロセスで容易に製造できる方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、半導体レーザは、その加工技術の進歩に伴い、様々な高機能化が求められるようになって来ている。そして、半導体レーザ素子単体の高機能化が進んでいる一方、CD&DVD再生用の2波長レーザ、高速レーザビームプリンタ用のマルチビームレーザなどの、単体レーザではない多波長半導体レーザが注目されている。
これらは、複数個の半導体レーザ素子を1パッケージとしてパッケージ化したものであって、同じ波長の複数個の半導体レーザ素子、或いは異なる波長帯域の複数個の半導体レーザ素子を独立駆動させて、光源の高集積化を図ったものである。
【0003】
例えば、特開2001−77457号公報は、780nm帯の波長のレーザ光を出射する半導体レーザ素子と、650nm帯の波長のレーザ光を出射する半導体レーザ素子とを備え、反射率の変動を小さくするために活性層の端面に誘電体膜を設けた半導体レーザ及びその製造方法を開示している。
【0004】
【特許文献1】
特開2001−77457号公報(図1)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光通信分野でも、このような高集積化技術を光通信用長波長レーザの分野に活かした特徴ある半導体レーザ素子が求められている。
そこで、1.3μm帯や1.55μm帯などの次世代光通信用長波長レーザの分野では、大容量通信を可能にする波長分割多重通信(WDM:Wavelength Division Multiplexing)技術が開発されつつあるものの、同一半導体材料を用いた半導体レーザのアレイ化や高機能化が専らであって、しかも、そのほとんどが基幹系で用いられるような光源用半導体レーザ素子が中心である。
【0006】
そこで、本発明の目的は、従来の多波長半導体レーザの製造方法とは異なる多波長半導体レーザ、特に次世代光通信用長波長レーザとして最適な多波長半導体レーザの製造方法を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、課題を解決するに当たり、異なる材料系を活性層に用いた多波長半導体レーザを独立駆動させるという、上述したCD&DVD再生用2波長レーザや、高速レーザビームプリンタ用マルチビームレーザなどの民生用のデバイス技術で培った高集積化技術を更に光通信用長波長レーザにも応用することを考えた。
【0008】
即ち、本発明者は、発振波長帯域の大きく異なる、つまり材料系の異なる複数個の光通信用長波長レーザを同一基板上に混載した多波長半導体レーザを製造する方法を研究した。
そして、光ディスク用2波長レーザと同様に、多波長半導体レーザの異なる波長の半導体レーザ素子を選択的に動作させたり、或いは光ディスク用2波長レーザとは異なり、多波長半導体レーザの異なる波長の半導体レーザ素子を同時に動作させることにより、今後予想される民生用、例えば家庭内短距離通信用の高機能光通信素子を実現することを考えた。
本発明者は、そのような目的に最適の多波長半導体レーザの製造方法を開発して、本発明方法を発明するに到った。
【0009】
また、劈開端面発光型半導体レーザ素子と垂直共振器面発光型半導体レーザ素子とを同一基板上で組み合わせ、更に受光素子(PD:PhotoDiode)とも組み合わせることによって、光出射方向の異なる新しい光通信用マルチタスク多波長デバイスの作製を可能とする、多波長半導体レーザの製造方法を開発した。
【0010】
上記目的を達成するために、上述の知見に基づいて、本発明に係る多波長半導体レーザの製造方法は、第1の発振波長帯域を持つ第1の半導体レーザ素子を構成する化合物半導体層からなる第1の積層構造を半導体基板上に形成する工程と、
第1の積層構造をエッチングして、半導体基板の所定領域上に第1の半導体レーザ素子を形成すると共に、第1の半導体レーザ素子の形成領域以外の領域の半導体基板を露出させる工程と、
第1の発振波長帯域とは異なる第2の発振波長帯域を持つ第2の半導体レーザ素子を構成する化合物半導体層からなる第2の積層構造を基板全面に形成する工程と、
第2の積層構造をエッチングして、第1の半導体レーザ素子の形成領域以外の半導体基板の所定領域上に第2の半導体レーザ素子を形成すると共に、第1の半導体レーザ素子及び第2の半導体レーザ素子の形成領域以外の領域の半導体基板を露出させる工程と、
必要に応じて、以下、同様にして、第1及び第2の発振波長帯域とは異なると共に相互に異なる第3、第4、・・の発振波長帯域を持つ第3、第4、・・の半導体レーザ素子を半導体基板上に形成する工程と
を有することを特徴としている。
【0011】
本発明方法で、積層構造を構成する各化合物半導体層の成膜方法には、制約無く、例えばMOCVD法を好適に使用することができる。
本発明方法は、CDとDVDとを1つの光学式ピックアップで再生可能にする目的で開発された、全く異なる2つの波長帯域の半導体レーザ素子を同一基板上に搭載した2波長レーザの製造方法を更に発展させて、多波長半導体レーザの製造に応用したものである。
本発明方法は、構成する半導体レーザ素子の数に制約されることなく、発振波長帯域が相互に異なる複数個の半導体レーザ素子を備えたモノリシック多波長半導体レーザを容易に製造することができる。
【0012】
本発明方法の好適な実施態様では、第1、第2、第3、第4、・・の半導体レーザ素子を構成する化合物半導体層の積層構造を形成する際、活性層の最適成長温度の高低の順序に従って、活性層の最適成長温度の高い半導体レーザ素子から低い半導体レーザ素子の順序で各半導体レーザ素子を形成する。
また、活性層の最適成長温度が同じときには、クラッド層の最適成長温度の高低の順序に従って、クラッド層の最適成長温度の高い半導体レーザ素子から低い半導体レーザ素子の順序で各半導体レーザ素子を形成する。
【0013】
本発明の好適な実施態様では、基板の結晶構造がジンクブレンド構造である基板を用いる。ジンクブレンド構造の基板を用いることにより、従来の半導体レーザ素子や半導体装置の製造で用いられているへき開や加工などプロセスを適用でき、材料基板のデバイス化が容易になる効果がある。ここで、ジンクブレンド構造とは、閃亜鉛鉱(ZnS)型の結晶構造のことであり、III −V族、II−V族、或いはI−III −VI族の半導体に存在する代表的な結晶構造である。
また、半導体基板として、{100}面に対してオフ角が0°を超え、2°以下の角度で、{0−1−1}面(A面)方向にオフさせた半導体基板を用いたり、{100}面に対してオフ角が2°以上30°以下の角度で、{0−1−1}面(A面)方向にオフさせた半導体基板を用いる。
【0014】
多波長半導体レーザの製造プロセスは、エッチングや異なる半導体材料による結晶成長が何度も繰り返し行われるので、結晶成長膜の表面モフォロジーの悪化や、表面モフォロジー悪化による後続プロセスの加工精度の低下などのデバイスの品質や歩留まりに関わる不都合が起こり易いこともある。
そこで、本発明方法では、活性層の最適結晶成長温度の高低に基づいて、各半導体レーザ素子のDH構造の成長順番を決定することにより、結晶性の劣化を防止して品質を高め、またオフ基板を採用することにより、結晶成長膜の表面モフォロジーの悪化を抑制することができる。
【0015】
本発明方法は、半導体基板の組成に制約なく、また、半導体レーザ素子を構成する化合物半導体層の組成に制約なく適用できるものの、好適には、半導体基板として、III −V族の化合物半導体からなる半導体基板を用いる。具体的には、半導体基板として、GaAs基板又はInP基板を用いる。特に、GaAs基板は、GaInN系、AlGaInP系、AlGaAs系、AlGaInAsP系、AlGaInNPAsSb系の化合物半導体層と格子整合性が高いので望ましい。
また、Al、Ga、In、N、P、As、Sbのうちの少なくとも2元素以上を組み合わせた材料で、第1、第2、第3、第4、・・の半導体レーザ素子の活性層を成長させる。
これにより、400nm帯以上の発振波長帯域を持つ多波長半導体レーザ、更には650nm帯、780nm帯、850nm帯、1. 0μm帯、1.3μm帯、1.55μm帯のうち少なくとも2波長帯以上の発振波長を有する多波長半導体レーザを製造することができる。
【0016】
本発明方法では、第1、第2、第3、第4、・・・の半導体レーザ素子として、劈開端面発光型半導体レーザ素子を形成することもできるし、垂直共振器面発光型半導体レーザ素子を形成することもできる。また、第1、第2、第3、第4、・・・の半導体レーザ素子として、少なくとも一つの劈開端面発光型半導体レーザ素子と、残りの垂直共振器面発光型半導体レーザ素子とを形成することもできる。
【0017】
半導体レーザ素子の開発分野では、光通信用の半導体レーザ素子が注目されるものの、現段階では、大容量光通信(幹線系)向けの光通信用半導体レーザ素子が主として開発されつつある。
今後、次第に、LAN(Local AreaNetwork )、SAN(Storage AreaNetwork )などの一般消費者向けの光通信用レーザの需要が増加することが予想される。最近では、垂直共振器面発光型半導体レーザ素子(VCSEL)の製品化が試みられている。VCSELの特長は、光ファイバーとのカップリング効率が高いことであり、基板間光通信用素子として将来有望である。
本発明方法を適用することにより、同一基板上の発振波長帯域の多様化を目的とするだけでなく、光出射方向が90°異なるモノリシック多波長半導体レーザを容易に製造することができる。
【0018】
更には、第1、第2、第3、第4、・・・の半導体レーザ素子に加えて、第1、第2、第3、第4、・・・の半導体レーザ素子の発振波長帯域の少なくとも一つに対応する受光素子を半導体基板上に形成することもできる。これにより、本発明方法は、単に相互に異なる発振波長帯域の半導体レーザ素子を製造するだけでなく、現在、注目されている次世代光通信用半導体レーザの多波長化も意識した多波長受発光高集積デバイスを実現することができる。
本発明方法により、受光素子や、簡単な配線パターンを搭載することで、高集積マルチタスク受発光IC(Integrated Circuit)を容易に製造することができる。また、光ディスク用、光有線通信(光有線伝送)用、光無線通信(光無線伝送)用などの目的に応じた種類のDH構造を同一基板上に形成することによって、デバイス部品点数と基板寸法を大幅に削減し、光学セット商品用の新機能デバイスとしての要求を満たす光デバイスを容易に製造することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下に、添付図面を参照して、実施形態例に基づいて本発明をより詳細に説明する。尚、以下の実施形態例で示した導電型、膜種、膜厚、成膜方法、その他寸法等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、本発明はこれら例示に限定されるものではない。
実施形態例1
本実施形態例は、本発明に係る多波長半導体レーザの製造方法の実施形態の一例である。図1(a)から(c)及び図2(d)から(f)は、それぞれ、本実施形態例の方法に従って多波長半導体レーザを製造する際の工程毎の基板断面図である。
本実施形態例では、発振波長が相互に異なる第1の半導体レーザ素子18、第2の半導体レーザ素子24、及び第3の半導体レーザ素子30、更に必要に応じて第4、・・・の半導体レーザ素子を共通半導体基板12上に備えた多波長半導体レーザ10を形成する。
【0020】
先ず、半導体基板12上に、従来の単体の半導体レーザ素子の製造方法と同様にしてMOCVD法等により所要の化合物半導体層をエピタキシャル成長させて、図1(a)に示すように、活性層14を有し、第1の発振波長帯域のレーザ光を出射する第1の半導体レーザ素子を構成する積層構造、つまりDH(ダブルヘテロ接合)構造16を形成する。
【0021】
次に、半導体基板12上のDH構造16をエッチングして、図1(b)に示すように、半導体基板12の所定領域上に、活性層14を有するDH構造16を備え、第1の発振波長域のレーザ光を出射する第1の半導体レーザ素子18を形成すると共に、第1の半導体レーザ素子18を形成した領域以外の領域の半導体基板12の表面を露出させる。
次いで、図1(c)に示すように、第1の半導体レーザ素子18の材料系とは異なる材料系の所要の化合物半導体層をMOCVD法等により基板全面にエピタキシャル成長させて、活性層20を有し、第1の半導体レーザ素子18とは異なる第2の発振波長帯域のレーザ光を出射する第2の半導体レーザ素子を構成するDH構造22を半導体基板12上に形成する。
【0022】
次に、半導体基板12上のDH構造22をエッチングして、図2(d)に示すように、第1の半導体レーザ素子18の形成領域以外の半導体基板12の所定領域上に、活性層20を有するDH構造22を備え、第2の発振波長域のレーザ光を出射する第2の半導体レーザ素子24を形成する。それと共に、同時に、第1の半導体レーザ素子18及び第2の半導体レーザ素子24を形成した領域以外の領域の半導体基板12の表面を露出させる。
次いで、図2(e)に示すように、第1の半導体レーザ素子18及び第2の半導体レーザ素子24の材料系とは異なる材料系の所要の化合物半導体層をMOCVD法等により基板全面にエピタキシャル成長させて、活性層26を有し、第1の半導体レーザ素子18及び第2の半導体レーザ素子22とは異なる第3の発振波長帯域を持つ第3の半導体レーザ素子を構成するDH構造28を半導体基板12上に形成する。
【0023】
続いて、図2(f)に示すように、半導体基板12上のDH構造28をエッチングして、第1の半導体レーザ素子18及び第2の半導体レーザ素子24の形成領域以外の半導体基板12の所定領域上に、活性層26を有するDH構造28を備え、第3の発振波長域のレーザ光を出射する第3の半導体レーザ素子30を形成する。
それと共に、第1の半導体レーザ素子18、第2の半導体レーザ素子22、及び第3の半導体レーザ素子26を形成した領域以外の領域の半導体基板12の表面を露出させる。
これにより、発振波長が相互に異なる第1の半導体レーザ素子18、第2の半導体レーザ素子24、及び第3の半導体レーザ素子30を共通半導体基板12上に備えた多波長半導体レーザ10を形成することができる。
【0024】
以下、同様にして、必要に応じて、第4の半導体レーザ素子、第5の半導体レーザ素子、・・を半導体基板12上に形成した多波長半導体レーザを製造することができる。
本実施形態例の方法によれば、相互に異なる材料系で形成され、相互に異なる発振波長帯域の複数個の半導体レーザ素子を備えたモノリシック多波長半導体レーザを容易に製造することができる。
【0025】
実施形態例2
本実施形態例は、本発明に係る多波長半導体レーザの製造方法の実施形態の別の例である。図3(a)から(c)及び図4(d)から(f)は、それぞれ、本実施形態例の方法に従って多波長半導体レーザを製造する際の工程毎の基板断面図である。図3及び図4に示す部位のうち図1及び図2に示すものと同じものには同じ符号を付している。
本実施形態例では、実施形態例1の第1の半導体レーザ素子18、第2の半導体レーザ素子24、及び第3の半導体レーザ素子30の半導体基板12上の配列と異なる配列で、第1から第3の半導体レーザ素子18、24、30を半導体基板12上に形成している。
【0026】
実施形態例1と同様に、先ず、半導体基板12上に、従来の半導体レーザ素子単体の製造方法と同様にしてMOCVD法等により所要の化合物半導体層をエピタキシャル成長させて、図3(a)に示すように、活性層14を有し、第1の発振波長帯域のレーザ光を出射する第1の半導体レーザ素子を構成するDH(ダブルヘテロ接合)構造16を形成する。
次に、半導体基板12上のDH構造16をエッチングして、図3(b)に示すように、実施形態例1と同じ半導体基板12の所定領域上に、活性層14を有するDH構造16を備え、第1の発振波長域のレーザ光を出射する第1の半導体レーザ素子18を形成する。それと共に、第1の半導体レーザ素子18を形成した領域以外の領域の半導体基板12の表面を露出させる。
【0027】
次いで、図3(c)に示すように、第1の半導体レーザ素子18の材料系とは異なる材料系の所要の化合物半導体層をMOCVD法等により基板全面にエピタキシャル成長させて、活性層20を有し、第1の半導体レーザ素子18とは異なる第2の発振波長帯域のレーザ光を出射する第2の半導体レーザ素子を構成するDH構造22を半導体基板12上に形成する。
【0028】
次に、本実施形態例では、実施形態例1と異なるマスクパターンを有するエッチングマスクを基板上に形成し、実施形態例1とはエッチング領域を変えて、半導体基板12上のDH構造22をエッチングして、図4(d)に示すように、実施形態例1とは異なる半導体基板12の所定領域上に、活性層20を有するDH構造22を備え、第2の発振波長域のレーザ光を出射する第2の半導体レーザ素子24を半導体基板12上に形成する。
それと共に、第1の半導体レーザ素子18及び第2の半導体レーザ素子24を形成した領域以外の領域の半導体基板12の表面を露出させる。
【0029】
次いで、図4(e)に示すように、第1の半導体レーザ素子18及び第2の半導体レーザ素子24の材料系とは異なる材料系の所要の化合物半導体層をMOCVD法等により基板全面にエピタキシャル成長させて、活性層26を有し、第1の半導体レーザ素子18及び第2の半導体レーザ素子24とは異なる第3の発振波長帯域を持つ第3の半導体レーザ素子を構成するDH構造28を半導体基板12上に形成する。
【0030】
続いて、実施形態例1と異なるマスクパターンを有するエッチングマスクを基板上に形成し、実施形態例1とはエッチング領域を変えて、半導体基板12上のDH構造28をエッチングして、図4(f)に示すように、第1の半導体レーザ素子18及び第2の半導体レーザ素子24の形成領域以外の半導体基板12の所定領域上に、活性層26を有するDH構造28を備え、第3の発振波長域のレーザ光を出射する第3の半導体レーザ素子30を半導体基板12上に形成する。
それと共に、第1の半導体レーザ素子18、第2の半導体レーザ素子22、及び第3の半導体レーザ素子26を形成した領域以外の領域の半導体基板12の表面を露出させる。
【0031】
以上の工程を経て、実施形態例1の第1の半導体レーザ素子18、第2の半導体レーザ素子24、及び第3の半導体レーザ素子30の半導体基板12上の配列と異なる配列で、第1から第3の半導体レーザ素子を半導体基板12上に形成した多波長半導体レーザ31を製造することができる。
【0032】
実施形態例1及び2の例から判るように、本発明方法によれば、材料系に応じて、半導体基板12の凹凸表面のエッチングレートの面内分布を均一にするように、半導体レーザ素子の位置を最適化することが可能になる。
【0033】
最適成長温度に基づく半導体レーザ素子の形成順序
ところで、活性層に用いられている半導体材料は、それぞれ固有の最適結晶成長温度を持っているので、半導体レーザ素子の発振波長を規定するDH構造を形成する際、最適結晶成長温度を超える温度でエピタキシャル成長させると、化合物半導体層の結晶を劣化させるおそれがある。従って、各DH構造の結晶成長の順番は、デバイスの品質を左右する重要な要素である。
そこで、同一基板上に成膜する各DH構造の発光層(活性層)に用いる半導体材料の最適結晶成長温度が異なるときには、活性層の最適成長温度の高低の順序に従って、活性層の最適成長温度の高い半導体レーザ素子から低い半導体レーザ素子の順序で各半導体レーザ素子を形成することが必要である。
【0034】
そこで、実施形態例1及び2では、活性層26、20、14の順序で最適結晶成長温度が高くなるので、活性層14、活性層20、及び活性層26の順序で成長させることにより、最初に成長した活性層14が、次に成長した活性層20、更には活性層26の成長温度により熱履歴の影響を受けるのを最小限に抑制することが可能になる。
逆に、活性層14の最適結晶成長温度よりも最適結晶成長温度が低い活性層20を先に成長させたときには、活性層14を成長させる際、活性層20が高い活性層14の成長温度の影響を受け、活性層20を構成する元素が脱離したり、その他の化合物半導体層、例えばガイド層やクラッド層を構成する元素と相互拡散したり、結晶性に問題を引き起こす確率や程度が大きくなる。
【0035】
また、DH構造は、クラッド層や、ガイド層、活性層などから構成されている。そのため、1つのDH構造を形成する各層の最適結晶成長温度が異なる場合、活性層以外の層、特に、クラッド層が共通なDH構造同士でまとめ、活性層の最適結晶成長温度を比較することにより、熱履歴の影響が最も抑制されるような各DH構造の成長順を決定することも可能である。
特に、DH構造を構成する各化合物半導体層のなかで、最も成長時間が長くなるのはクラッド層であるから、クラッド層の成長温度と成長時間に着目して、成長する各DH構造の順番を決定するのが望ましい。
【0036】
好ましい半導体基板
光通信用光源を含む各種用途の多波長半導体レーザ用の半導体基板材料としては、GaAs基板やInP基板が好ましい。
半導体基板材料のなかでも、特に、GaAs基板は、GaInN系、AlGaInP系、AlGaAs系、AlGaInAsP系、AlGaInNPAsSb系の化合物半導体層と格子整合性が高い。従って、GaAs基板は、ストレージ用光源として使用される400nm帯(青:Cubic 、GaInN系)、650nm帯(赤:AlGaInP系)、及び780nmDH構造帯(近赤外:AlGaAs系)、また、光通信用光源として使用される850nm〜1. 0μm帯(近赤外:AlGaInAsP系)、1.3μm〜1.55μm帯(赤外:AlGaInNPAsSb系)などの広い波長帯域をカバーする多波長半導体レーザの半導体基板として最適である。
つまり、現段階での結晶成長技術の中では、GaAs基板が多波長半導体レーザの基板として最も好ましい基板であると評価できる。
【0037】
本発明方法により、GaAs基板及びInP基板上に多波長半導体レーザを形成する際に、多波長半導体レーザ用の各DH構造の発振波長帯域とそれに必要な材料の種類、更にその材料の最適結晶成長温度との関係を簡単に纏めた表を図5に示す。
図5から分かるように、同じ発振波長帯域、つまり同じ活性層材料であっても、長波長になるほど、クラッド層の成長温度が、活性層の成長温度よりも高くなる。従って、クラッド層の成長温度をできる限り活性層の成長温度に近づけるような成長条件を用いるのが好ましい。
【0038】
そのためには、例えばMOCVD法を適用する際、従来よりも低温で分解する半導体材料ガス、例えば全て有機金属ガスとして導入できるTBAs(ターシャリー・ブチル・アルシン)、TBP(ターシャリー・ブチル・ホスフィン)などのターシャリーブチル基を保有する有機金属材料ガスをIII 族、及びV族用半導体材料源として採用することによって解決できる。
以上の有機金属材料ガスを使用して、活性層とクラッド層の結晶成長温度をほぼ同じ温度に統一することにより、多波長半導体レーザ用DH構造成長の各順番を容易に決定することが可能になる。また、以上の有機金属材料ガスを使用することにより、既に成長済みのDH構造に対する熱履歴を最小限に抑制した高品質なデバイス膜の成長を行うことが可能になる。
【0039】
実施形態例3
本実施形態例は本発明に係る多波長半導体レーザの製造方法の実施形態の更に別の例であって、図示しないが、半導体基板12としてオフ角が(100)2°Aオフ〜(100)15°Aオフの基板を使用することを除いて、実施形態例1又は実施形態例2と同じである。
本発明方法の適用に際し、実施形態例1及び2から判る通り、相互に異なる構成の各DH構造を作製するプロセスでは、再エッチングと再結晶成長との繰り返しが多くなる。
そして、エッチングの繰り返しにより、基板表面が損傷を受け、結晶成長後の表面モフォロジーが悪化するおそれもある。
【0040】
本実施形態例では、(100)2°Aオフ〜(100)15°Aオフのオフ角のオフ基板を半導体基板12として使用する。これにより、図6に示すように、(100)ジャスト基板で生じる結晶成長後の表面モフォロジーの悪化を著しく改善することができる。
図6(a)から(e)は、それぞれ、(100)ジャスト基板、2°Aオフ基板、4°Aオフ基板、10°Aオフ基板、及び15°Aオフ基板の表面モフォロジーの光学顕微鏡写真の写しである。尚、図6(a)と(d)に示す表面モフォロジーの光学顕微鏡写真は、参考写真として本明細書と同時に特許庁に提出している。
【0041】
上述のように、繰り返しエッチングした基板上にDH構造の結晶成長を行うと、結晶成長後の基板表面モフォロジーが悪化するおそれがある。
そこで、本実施形態例では、{100}面に対して{0−1−1}方向にオフさせた半導体基板、例えばオフ角が(100)2°Aオフ〜(100)15°Aオフの基板を半導体基板12として使用し、表面モフォロジーの悪化を抑制し、良好な結晶性の積層構造を形成している。
特に、ジンクブレンド型結晶構造の基板を使用するときには、オフ基板が好ましい。
【0042】
これに類似した技術を用いた例として、特開平2002−166524号公報に開示されているように、GaAsリッジ(凹凸)構造基板を用いて、いわゆるSDH(Separated Double Heterostructure)半導体レーザ素子を製造する方法がある。
SDH半導体レーザ素子の製造では、オフ構造基板を採用することによりレーザの結晶成長後の表面モフォロジーの悪化を解決している。これは、オフ基板上のステップ成長により、規則正しい原子配列が促進され、複雑なプロセスを経るために悪化する半導体デバイスの表面モフォロジーを改善することが可能になるからである。
【0043】
また、SDHレーザ以外の半導体レーザ素子でオフ基板を用いた例として、特開平2001−77457号公報に、AlGaInP系DH構造(赤色レーザ)とAlGaAs系DH構造(近赤外レーザ)とを組み合わせた2波長レーザが報告されている。
前掲公報の発明で、オフ基板を用いているのは、赤色レーザを構成している材料であるAlGaInP系結晶の原子配列が自然超格子構造化することを配慮し、これを抑制するためである。
【0044】
また、前掲公報の発明では、2波長レーザの製造に際し、再エッチングと再成長との繰り返しプロセスを複数回繰り返しているにも関わらず、多波長半導体レーザの結晶成長後の表面モフォロジーがひどく荒れることはない。
それは、AlGaInP系DH構造とAlGaAs系DH構造とを最適結晶成長温度の観点で比較した結果、最初に結晶成長する必要のあるAlGaAs系DH構造(近赤外レーザ)に対してオフ基板を使用しているからである。
結果的に、もともと今までの実績からオフ基板を用いる必要がないAlGaAs系DH構造に対しても2波長レーザ用の下地としてオフ基板を採用していたのである。
【0045】
オフ基板を使用して、表面モフォロジーを改善しているSDH半導体レーザ素子の製造の事例、及びAlGaInP系DH構造(赤色レーザ)とAlGaAs系DH構造(近赤外レーザ)とを組み合わせた2波長レーザの事例と同様に、本発明方法により多波長半導体レーザを製造する際にも、オフ角が(100)2°Aオフ〜(100)15°Aオフの基板を半導体基板12として使用することにより、結晶成長後の表面モフォロジーを改善することができる。
【0046】
実施形態例4
本実施形態例は本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法の実施形態の更に例の例であって、図7は本実施形態例の製造方法により製造した多波長半導体レーザの構成を示す模式的断面図である。
本実施形態例は、実施形態例1から3とは異なり、劈開端面発光半導体レーザ素子に代えて、図7に示すように、共通の半導体基板32上に、発振波長の相互に異なる複数個の第1から第3の垂直共振器面発光型半導体レーザ素子34、46、38を備えた多波長半導体レーザ40を製造する方法である。
【0047】
通信用レーザの高機能化によって、近年、垂直共振器面発光型半導体レーザ素子の研究開発報告や、製品発表が活発になってきている。
本発明方法は、650nm帯や780nm帯の劈開端面発光型半導体レーザ素子を備えた多波長半導体レーザの製造のみならず、波長の異なる複数個の垂直共振器面発光型半導体レーザ素子を備えた多波長半導体レーザの製造にも適用できる。
【0048】
垂直共振器面発光型半導体レーザ素子のDH構造の形成では、活性層の前後に多層反射層(DBRミラー:Distributed Bragg Reflector )を設けることが、劈開端面発光型半導体レーザ素子のDH構造の形成と異なるだけである。
本発明方法では、基本的には、エッチングプロセスで使用するマスクパターンを変えることにより多波長構造化を行っているので、垂直共振器面発光型半導体レーザ素子の形成に際しては、エッチング時のマスクパターンを劈開端面共振器用から垂直共振器用に適切に切り替えることによって、垂直共振器面発光型半導体レーザ素子を形成することができる。
【0049】
よって、本実施形態例では、実施形態例1及び2と同様に、半導体基板32上に、先ず、DH構造及びDBRミラーを有する第1の面発光半導体レーザ素子34を形成し、次いで第2の面発光半導体レーザ素子36のDH構造及びDBRミラーを構成する化合物半導体積層構造を形成し、エッチングして、第2の面発光半導体レーザ素子36を形成する。
以下、同様に、第3の面発光半導体レーザ素子38を形成し、必要に応じて、第4、第5の面発光半導体レーザ素子、・・を形成する。
これにより、共通の半導体基板32上に、発振波長の相互に異なる複数個の第1から第3の垂直共振器面発光型半導体レーザ素子34、46、38を備えた多波長半導体レーザ40を製造することができる。
【0050】
実施形態例5
本実施形態例は本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法の実施形態の更に例の例であって、図8は本実施形態例の製造方法により製造した多波長半導体レーザの構成を示す模式的断面図である。
本実施形態例では、図8に示すように、共通の半導体基板42上に、劈開端面発光型半導体レーザ素子44、劈開端面発光型半導体レーザ素子44と発振波長が相互に異なる垂直共振器面発光型半導体レーザ素子46、及び受光素子としてフォトダイオード48を備え、基板間光通信も目的としたマルチタスク光集積デバイス50を製造する。
本発明方法を適用して、劈開端面発光型半導体レーザ素子44を形成し、次いで垂直共振器面発光型半導体レーザ素子46を形成し、次にフォトダイオード48を形成することにより、上述のマルチタスク光集積デバイス50を容易に製造することができる。
【0051】
【発明の効果】
本発明方法によれば、半導体基板上に、先ず、第1の半導体レーザ素子を形成し、次いで第1の半導体レーザ素子の発振波長帯域とは異なる発振波長帯域を有する第2の面発光半導体レーザ素子の積層構造を形成し、エッチングして、第2の半導体レーザ素子を形成する。以下、同様に、第3の面発光半導体レーザ素子を形成し、必要に応じて、第4、第5の面発光半導体レーザ素子、・・を形成する。
これにより、発振波長が相互に異なる複数個の半導体レーザ素子を有するモノリシック多波長半導体レーザを従来の簡易なプロセスによって容易に製造することができる。
【0052】
また、多波長半導体レーザの製造プロセスでは、異なる半導体材料による結晶成長及びエッチングが何度も繰り返し行われるので、結晶成長膜の表面モフォロジーの悪化や、表面モフォロジー悪化による後続プロセスの加工精度の低下などのデバイスの品質や歩留まりに関わる不都合が起き易いこともある。
そこで、本発明方法では、活性層の最適結晶成長温度の高低に基づいて、各半導体レーザ素子の積層構造の形成順序を決定することにより、活性層の結晶性の劣化を防止して品質を高め、またオフ基板を採用することにより、結晶成長膜の表面モフォロジーの悪化を抑制して、良好な特性の多波長半導体レーザを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(a)から(c)は、それぞれ、実施形態例1の方法に従って多波長半導体レーザを製造する際の工程毎の基板断面図である。
【図2】図2(d)から(f)は、それぞれ、図1(c)に続いて、実施形態例1の方法に従って多波長半導体レーザを製造する際の工程毎の基板断面図である。
【図3】図3(a)から(c)は、それぞれ、実施形態例2の方法に従って多波長半導体レーザを製造する際の工程毎の基板断面図である。
【図4】図4(d)から(f)は、それぞれ、図3(c)に続いて、実施形態例2の方法に従って多波長半導体レーザを製造する際の工程毎の基板断面図である。
【図5】化合物半導体層の最適結晶成長温度を示す表である。
【図6】図6(a)から(e)は、それぞれ、(100)ジャスト基板、2°Aオフ基板、4°Aオフ基板、10°Aオフ基板、及び15°Aオフ基板の表面モフォロジーの光学顕微鏡写真の写しである。
【図7】実施形態例4の製造方法により製造した多波長半導体レーザの構成を示す模式的断面図である。
【図8】実施形態例5の製造方法により製造した多波長半導体レーザの構成を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
10……多波長半導体レーザ、12……半導体基板、14……活性層、16……DH構造、18……第1の半導体レーザ素子、20……活性層、22……DH構造、24……第2の半導体レーザ素子、26……活性層、28……DH構造、30……第3の半導体レーザ素子、31……実施形態例2の方法により製造した多波長半導体レーザ、32……半導体基板、34……第1の垂直共振器面発光型半導体レーザ素子、36……第2の垂直共振器面発光型半導体レーザ素子、38……垂直共振器面発光型半導体レーザ素子、40……実施形態例5の方法により製造した多波長半導体レーザ、42……半導体基板、44……劈開端面発光型半導体レーザ素子、46……垂直共振器型面発光半導体レーザ素子、48……フォトダイオード、50……マルチタスク光集積デバイス。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of manufacturing a monolithic multi-wavelength semiconductor laser, and more particularly, to a simple method of manufacturing a monolithic multi-wavelength semiconductor laser including a plurality of semiconductor laser elements having different oscillation wavelength bands on a common semiconductor substrate. The present invention relates to a method that can be easily manufactured by a process.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor lasers have been required to have various advanced functions with the progress of processing technology. While the function of the semiconductor laser element itself is becoming more sophisticated, a multi-wavelength semiconductor laser, which is not a single laser, such as a two-wavelength laser for CD / DVD reproduction and a multi-beam laser for a high-speed laser beam printer, is attracting attention.
These are packages in which a plurality of semiconductor laser elements are packaged as one package, and a plurality of semiconductor laser elements of the same wavelength or a plurality of semiconductor laser elements of different wavelength bands are independently driven to form a light source. This is for high integration.
[0003]
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-77457 includes a semiconductor laser device that emits a laser beam having a wavelength of 780 nm and a semiconductor laser device that emits a laser beam having a wavelength of 650 nm to reduce the variation in reflectance. For this purpose, a semiconductor laser in which a dielectric film is provided on an end face of an active layer and a method of manufacturing the same are disclosed.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2001-77457 A (FIG. 1)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, also in the field of optical communication, there is a demand for a characteristic semiconductor laser device utilizing such a high integration technology in the field of long wavelength lasers for optical communication.
In the field of long-wavelength lasers for next-generation optical communication such as the 1.3 μm band and the 1.55 μm band, wavelength division multiplexing (WDM) technology that enables large-capacity communication is being developed. However, the semiconductor laser devices using the same semiconductor material are exclusively used for arraying and high performance, and most of them are mainly semiconductor laser devices for light sources which are used in a backbone system.
[0006]
Therefore, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a multi-wavelength semiconductor laser that is different from a conventional method of manufacturing a multi-wavelength semiconductor laser, and in particular, is optimal for a long-wavelength laser for next-generation optical communication. .
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the problem, the inventor of the present invention independently drives a multi-wavelength semiconductor laser using a different material system for an active layer, such as the above-described two-wavelength laser for CD & DVD reproduction and a multi-beam laser for a high-speed laser beam printer. We considered that the high integration technology cultivated in consumer device technology could be further applied to long wavelength lasers for optical communication.
[0008]
That is, the present inventor has studied a method of manufacturing a multi-wavelength semiconductor laser in which a plurality of long-wavelength lasers for optical communication having greatly different oscillation wavelength bands, that is, different material systems are mixedly mounted on the same substrate.
Then, similarly to the two-wavelength laser for an optical disc, the semiconductor laser device having a different wavelength of the multi-wavelength semiconductor laser is selectively operated, or, unlike the two-wavelength laser for the optical disc, a semiconductor laser having a different wavelength of the multi-wavelength semiconductor laser is used. By operating the devices simultaneously, we considered realizing a high-performance optical communication device for consumer use, for example, short-distance communication in homes, which is expected in the future.
The present inventor has developed a method of manufacturing a multi-wavelength semiconductor laser most suitable for such purpose, and has come to invent the method of the present invention.
[0009]
Also, by combining a cleaved edge emitting semiconductor laser device and a vertical cavity surface emitting semiconductor laser device on the same substrate, and further combining it with a light receiving device (PD: PhotoDiode), a new optical communication multi-directional device with different light emitting directions is provided. Task We have developed a method for fabricating multi-wavelength semiconductor lasers that enables fabrication of multi-wavelength devices.
[0010]
In order to achieve the above object, based on the above findings, a method for manufacturing a multi-wavelength semiconductor laser according to the present invention comprises a compound semiconductor layer constituting a first semiconductor laser device having a first oscillation wavelength band. Forming a first stacked structure on a semiconductor substrate;
Etching the first stacked structure to form a first semiconductor laser device on a predetermined region of the semiconductor substrate and exposing the semiconductor substrate in a region other than a region where the first semiconductor laser device is formed;
Forming a second laminated structure made of a compound semiconductor layer constituting a second semiconductor laser device having a second oscillation wavelength band different from the first oscillation wavelength band on the entire surface of the substrate;
The second laminated structure is etched to form a second semiconductor laser device on a predetermined region of the semiconductor substrate other than the region where the first semiconductor laser device is formed, and to form the first semiconductor laser device and the second semiconductor laser device. Exposing the semiconductor substrate in an area other than the laser element formation area,
If necessary, the third, fourth,... Having the third, fourth,... Oscillation wavelength bands different from the first and second oscillation wavelength bands and different from each other in the same manner. Forming a semiconductor laser device on a semiconductor substrate;
It is characterized by having.
[0011]
In the method of the present invention, for example, the MOCVD method can be suitably used without any limitation as a method of forming each compound semiconductor layer constituting the laminated structure.
The method of the present invention is a method of manufacturing a two-wavelength laser having two semiconductor laser elements having completely different wavelength bands mounted on the same substrate and developed for the purpose of enabling reproduction of a CD and a DVD by one optical pickup. It has been further developed and applied to the manufacture of a multi-wavelength semiconductor laser.
According to the method of the present invention, a monolithic multi-wavelength semiconductor laser including a plurality of semiconductor laser elements having different oscillation wavelength bands can be easily manufactured without being limited by the number of semiconductor laser elements to be constituted.
[0012]
In a preferred embodiment of the method of the present invention, when forming a laminated structure of compound semiconductor layers constituting the first, second, third, fourth,... The semiconductor laser devices are formed in order from the semiconductor laser device having the highest optimum growth temperature of the active layer to the semiconductor laser device having the lowest optimum temperature.
Further, when the optimum growth temperature of the active layer is the same, each semiconductor laser element is formed in the order of the semiconductor laser element having the highest optimum growth temperature of the clad layer and the semiconductor laser element having the lowest optimum growth temperature according to the order of the optimum growth temperature of the clad layer. .
[0013]
In a preferred embodiment of the present invention, a substrate whose crystal structure is a zinc blend structure is used. By using a substrate having a zinc blend structure, processes such as cleavage and processing used in the production of a conventional semiconductor laser element or semiconductor device can be applied, and there is an effect that the material substrate can be easily made into a device. Here, the zinc blend structure is a zinc blende (ZnS) type crystal structure, and is a typical crystal present in a III-V group, II-V group, or I-III-VI group semiconductor. Structure.
In addition, as the semiconductor substrate, a semiconductor substrate whose off angle is more than 0 ° with respect to the {100} plane and which is off in the direction of the {0-1-1} plane (A plane) at an angle of 2 ° or less is used. A semiconductor substrate which is turned off in the {0-1-1} plane (A plane) at an angle of 2 ° to 30 ° with respect to the {100} plane is used.
[0014]
In the manufacturing process of multi-wavelength semiconductor lasers, etching and crystal growth using different semiconductor materials are repeated many times, so the surface morphology of the crystal growth film deteriorates and the processing accuracy of subsequent processes decreases due to the deterioration of the surface morphology. Inconveniences related to the quality and yield of the product may easily occur.
Therefore, in the method of the present invention, the growth order of the DH structure of each semiconductor laser device is determined based on the level of the optimum crystal growth temperature of the active layer, thereby preventing the deterioration of the crystallinity and improving the quality. By employing the substrate, it is possible to suppress deterioration of the surface morphology of the crystal growth film.
[0015]
Although the method of the present invention can be applied without limitation to the composition of the semiconductor substrate and without limitation to the composition of the compound semiconductor layer constituting the semiconductor laser device, preferably, the semiconductor substrate is made of a group III-V compound semiconductor. A semiconductor substrate is used. Specifically, a GaAs substrate or an InP substrate is used as a semiconductor substrate. In particular, a GaAs substrate is desirable because it has a high lattice matching with GaInN, AlGaInP, AlGaAs, AlGaInAsP, and AlGaInNPAsSb compound semiconductor layers.
The active layers of the first, second, third, fourth,... Semiconductor laser elements are made of a material obtained by combining at least two elements of Al, Ga, In, N, P, As, and Sb. Let it grow.
Thereby, a multi-wavelength semiconductor laser having an oscillation wavelength band of 400 nm band or more, and further, at least two wavelength bands of 650 nm band, 780 nm band, 850 nm band, 1.0 μm band, 1.3 μm band, and 1.55 μm band. A multi-wavelength semiconductor laser having an oscillation wavelength can be manufactured.
[0016]
In the method of the present invention, a cleaved edge emitting semiconductor laser device can be formed as the first, second, third, fourth,... Semiconductor laser device, and a vertical cavity surface emitting semiconductor laser device can be formed. Can also be formed. Also, at least one cleaved end surface emitting semiconductor laser device and the remaining vertical cavity surface emitting semiconductor laser device are formed as the first, second, third, fourth,... Semiconductor laser devices. You can also.
[0017]
In the field of development of semiconductor laser devices, semiconductor laser devices for optical communication are attracting attention, but at this stage, semiconductor laser devices for optical communication for large-capacity optical communication (main line) are mainly being developed.
It is expected that demand for optical communication lasers for general consumers such as LAN (Local Area Network) and SAN (Storage Area Network) will gradually increase in the future. Recently, commercialization of a vertical cavity surface emitting semiconductor laser device (VCSEL) has been attempted. A feature of the VCSEL is that it has a high coupling efficiency with an optical fiber, and is promising as a device for optical communication between substrates.
By applying the method of the present invention, it is possible not only to diversify the oscillation wavelength band on the same substrate, but also to easily manufacture a monolithic multi-wavelength semiconductor laser in which the light emitting directions are different by 90 °.
[0018]
Further, in addition to the first, second, third, fourth,... Semiconductor laser elements, the oscillation wavelength band of the first, second, third, fourth,. At least one corresponding light receiving element can be formed on a semiconductor substrate. As a result, the method of the present invention not only manufactures a semiconductor laser device having an oscillation wavelength band different from each other, but also realizes a multi-wavelength light receiving and emitting light which is conscious of a multi-wavelength semiconductor laser for the next generation optical communication which is currently attracting attention. A highly integrated device can be realized.
By mounting a light receiving element and a simple wiring pattern by the method of the present invention, a highly integrated multitasking light emitting / receiving IC (Integrated Circuit) can be easily manufactured. In addition, by forming a DH structure of a type suitable for an optical disk, optical wire communication (optical wire transmission), optical wireless communication (optical wireless transmission), or the like on the same substrate, the number of device components and the size of the substrate are increased. Therefore, it is possible to easily manufacture an optical device that satisfies the requirements as a new functional device for an optical set product.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. The conductivity type, film type, film thickness, film forming method, other dimensions, and the like shown in the following embodiments are examples for facilitating understanding of the present invention, and the present invention is not limited to these examples. It is not done.
Embodiment 1
The present embodiment is an example of an embodiment of a method for manufacturing a multi-wavelength semiconductor laser according to the present invention. FIGS. 1A to 1C and FIGS. 2D to 2F are cross-sectional views of the substrate in each step when manufacturing a multi-wavelength semiconductor laser according to the method of the present embodiment.
In the present embodiment, the first semiconductor laser element 18, the second semiconductor laser element 24, and the third semiconductor laser element 30 having different oscillation wavelengths from each other, and further the fourth,. A multi-wavelength semiconductor laser including a laser element on a common semiconductor substrate is formed.
[0020]
First, a required compound semiconductor layer is epitaxially grown on a semiconductor substrate 12 by a MOCVD method or the like in the same manner as a conventional method of manufacturing a single semiconductor laser device, and an active layer 14 is formed as shown in FIG. A DH (double heterojunction) structure 16 is formed, which constitutes a first semiconductor laser device that emits laser light in a first oscillation wavelength band.
[0021]
Next, the DH structure 16 on the semiconductor substrate 12 is etched to provide a DH structure 16 having an active layer 14 on a predetermined region of the semiconductor substrate 12 as shown in FIG. A first semiconductor laser element that emits laser light in a wavelength range is formed, and a surface of the semiconductor substrate in a region other than a region where the first semiconductor laser element is formed is exposed.
Next, as shown in FIG. 1C, a required compound semiconductor layer of a material system different from the material system of the first semiconductor laser element 18 is epitaxially grown on the entire surface of the substrate by MOCVD or the like, so that the active layer 20 is formed. Then, a DH structure 22 constituting a second semiconductor laser device that emits a laser beam in a second oscillation wavelength band different from that of the first semiconductor laser device 18 is formed on the semiconductor substrate 12.
[0022]
Next, the DH structure 22 on the semiconductor substrate 12 is etched to form an active layer 20 on a predetermined region of the semiconductor substrate 12 other than the region where the first semiconductor laser element 18 is formed, as shown in FIG. And a second semiconductor laser element 24 that emits laser light in a second oscillation wavelength range. At the same time, the surface of the semiconductor substrate 12 in a region other than the region where the first semiconductor laser element 18 and the second semiconductor laser element 24 are formed is exposed.
Next, as shown in FIG. 2E, a required compound semiconductor layer of a material system different from the material system of the first semiconductor laser device 18 and the second semiconductor laser device 24 is epitaxially grown on the entire surface of the substrate by MOCVD or the like. A DH structure 28 having an active layer 26 and constituting a third semiconductor laser device having a third oscillation wavelength band different from that of the first semiconductor laser device 18 and the second semiconductor laser device 22 is formed by a semiconductor. It is formed on a substrate 12.
[0023]
Subsequently, as shown in FIG. 2F, the DH structure 28 on the semiconductor substrate 12 is etched to remove the DH structure 28 on the semiconductor substrate 12 other than the regions where the first semiconductor laser element 18 and the second semiconductor laser element 24 are formed. A third semiconductor laser element 30 including a DH structure 28 having an active layer 26 on a predetermined region and emitting laser light in a third oscillation wavelength range is formed.
At the same time, the surface of the semiconductor substrate 12 in a region other than the region where the first semiconductor laser device 18, the second semiconductor laser device 22, and the third semiconductor laser device 26 are formed is exposed.
As a result, the multi-wavelength semiconductor laser 10 including the first semiconductor laser device 18, the second semiconductor laser device 24, and the third semiconductor laser device 30 having different oscillation wavelengths on the common semiconductor substrate 12 is formed. be able to.
[0024]
Hereinafter, similarly, if necessary, a multi-wavelength semiconductor laser in which the fourth semiconductor laser device, the fifth semiconductor laser device,... Are formed on the semiconductor substrate 12 can be manufactured.
According to the method of this embodiment, a monolithic multi-wavelength semiconductor laser including a plurality of semiconductor laser elements formed of mutually different material systems and having mutually different oscillation wavelength bands can be easily manufactured.
[0025]
Embodiment 2
This embodiment is another example of the embodiment of the method for manufacturing a multi-wavelength semiconductor laser according to the present invention. FIGS. 3A to 3C and FIGS. 4D to 4F are cross-sectional views of the substrate in each step when manufacturing the multi-wavelength semiconductor laser according to the method of the present embodiment. 3 and FIG. 4 that are the same as those shown in FIG. 1 and FIG.
In the present embodiment, the first semiconductor laser device 18, the second semiconductor laser device 24, and the third semiconductor laser device 30 of the first embodiment have an arrangement different from the arrangement of the first semiconductor laser element Third semiconductor laser elements 18, 24, 30 are formed on the semiconductor substrate 12.
[0026]
As in the first embodiment, first, a required compound semiconductor layer is epitaxially grown on the semiconductor substrate 12 by MOCVD or the like in the same manner as in the conventional method of manufacturing a single semiconductor laser element, and FIG. Thus, a DH (double heterojunction) structure 16 that has the active layer 14 and constitutes a first semiconductor laser device that emits laser light in the first oscillation wavelength band is formed.
Next, the DH structure 16 on the semiconductor substrate 12 is etched to form a DH structure 16 having an active layer 14 on a predetermined region of the same semiconductor substrate 12 as in the first embodiment, as shown in FIG. A first semiconductor laser element 18 that emits laser light in a first oscillation wavelength range is formed. At the same time, the surface of the semiconductor substrate 12 in a region other than the region where the first semiconductor laser element 18 is formed is exposed.
[0027]
Next, as shown in FIG. 3C, a required compound semiconductor layer of a material system different from the material system of the first semiconductor laser element 18 is epitaxially grown on the entire surface of the substrate by MOCVD or the like, so that the active layer 20 is formed. Then, a DH structure 22 constituting a second semiconductor laser device that emits a laser beam in a second oscillation wavelength band different from that of the first semiconductor laser device 18 is formed on the semiconductor substrate 12.
[0028]
Next, in the present embodiment, an etching mask having a mask pattern different from that of the first embodiment is formed on the substrate, and the DH structure 22 on the semiconductor substrate 12 is etched by changing the etching region from the first embodiment. Then, as shown in FIG. 4D, a DH structure 22 having an active layer 20 is provided on a predetermined region of the semiconductor substrate 12 different from that of the first embodiment, and laser light in the second oscillation wavelength range is emitted. A second semiconductor laser element 24 that emits light is formed on the semiconductor substrate 12.
At the same time, the surface of the semiconductor substrate 12 in a region other than the region where the first semiconductor laser device 18 and the second semiconductor laser device 24 are formed is exposed.
[0029]
Next, as shown in FIG. 4E, a required compound semiconductor layer of a material different from the material system of the first semiconductor laser device 18 and the second semiconductor laser device 24 is epitaxially grown on the entire surface of the substrate by MOCVD or the like. A DH structure 28 having an active layer 26 and constituting a third semiconductor laser device having a third oscillation wavelength band different from the first semiconductor laser device 18 and the second semiconductor laser device 24 is formed by a semiconductor. It is formed on a substrate 12.
[0030]
Subsequently, an etching mask having a mask pattern different from that of the first embodiment is formed on the substrate, and the DH structure 28 on the semiconductor substrate 12 is etched by changing the etching region from that of the first embodiment. As shown in (f), a DH structure 28 having an active layer 26 is provided on a predetermined region of the semiconductor substrate 12 other than the region where the first semiconductor laser device 18 and the second semiconductor laser device 24 are formed, and A third semiconductor laser device 30 that emits laser light in an oscillation wavelength range is formed on the semiconductor substrate 12.
At the same time, the surface of the semiconductor substrate 12 in a region other than the region where the first semiconductor laser device 18, the second semiconductor laser device 22, and the third semiconductor laser device 26 are formed is exposed.
[0031]
Through the above steps, the first semiconductor laser device 18, the second semiconductor laser device 24, and the third semiconductor laser device 30 of the first embodiment are arranged in a different manner from the first semiconductor laser device 18 on the semiconductor substrate 12. A multi-wavelength semiconductor laser 31 having the third semiconductor laser element formed on the semiconductor substrate 12 can be manufactured.
[0032]
As can be seen from the examples of the first and second embodiments, according to the method of the present invention, the semiconductor laser device is designed so that the in-plane distribution of the etching rate of the uneven surface of the semiconductor substrate 12 is made uniform according to the material system. The position can be optimized.
[0033]
Formation order of semiconductor laser devices based on optimal growth temperature
By the way, the semiconductor material used for the active layer has its own optimum crystal growth temperature. Therefore, when forming a DH structure that defines the oscillation wavelength of the semiconductor laser device, the temperature is higher than the optimum crystal growth temperature. Epitaxial growth may degrade the crystal of the compound semiconductor layer. Therefore, the order of crystal growth of each DH structure is an important factor that affects device quality.
Therefore, when the optimum crystal growth temperature of the semiconductor material used for the light emitting layer (active layer) of each DH structure formed on the same substrate is different, the optimum growth temperature of the active layer is determined according to the order of the optimum growth temperature of the active layer. It is necessary to form each semiconductor laser element in order from a semiconductor laser element having a high semiconductor laser element to a semiconductor laser element having a low semiconductor laser element.
[0034]
Therefore, in the first and second embodiments, the optimum crystal growth temperature becomes higher in the order of the active layers 26, 20, and 14. Therefore, by growing the active layer 14, the active layer 20, and the active layer 26 in this order, It is possible to minimize the influence of the thermal history of the active layer 14 that has grown on the growth temperature of the next grown active layer 20 and further the active layer 26.
Conversely, when the active layer 20 having an optimum crystal growth temperature lower than the optimum crystal growth temperature of the active layer 14 is first grown, when growing the active layer 14, the active layer 20 has a higher growth temperature of the active layer 14. Under the influence, the probability and extent of desorption of elements constituting the active layer 20, interdiffusion with other compound semiconductor layers, for example, elements constituting the guide layer and the cladding layer, and causing a problem in crystallinity are increased. .
[0035]
The DH structure includes a clad layer, a guide layer, an active layer, and the like. Therefore, when the optimum crystal growth temperature of each layer forming one DH structure is different, the layers other than the active layer, in particular, the DH structures having the same clad layer are put together and the optimum crystal growth temperature of the active layer is compared. It is also possible to determine the growth order of each DH structure such that the influence of the thermal history is most suppressed.
In particular, since the cladding layer has the longest growth time among the compound semiconductor layers constituting the DH structure, the order of the growing DH structures is determined by focusing on the growth temperature and the growth time of the cladding layer. It is desirable to decide.
[0036]
Preferred semiconductor substrate
As a semiconductor substrate material for a multi-wavelength semiconductor laser for various uses including an optical communication light source, a GaAs substrate or an InP substrate is preferable.
Among the semiconductor substrate materials, a GaAs substrate has a high lattice matching with a GaInN-based, AlGaInP-based, AlGaAs-based, AlGaInAsP-based, or AlGaInNPAsSb-based compound semiconductor layer. Accordingly, the GaAs substrate is used as a light source for storage in a 400 nm band (blue: Cubic, GaInN system), a 650 nm band (red: AlGaInP system), and a 780 nm DH structure band (near infrared: AlGaAs system), and optical communication. Of multi-wavelength semiconductor lasers covering a wide wavelength band such as 850 nm to 1.0 μm band (near infrared: AlGaInAsP system) and 1.3 μm to 1.55 μm band (infrared: AlGaInNPAsSb system) used as a light source for semiconductors Ideal as a substrate.
That is, among the crystal growth techniques at this stage, it can be evaluated that the GaAs substrate is the most preferable substrate for the multi-wavelength semiconductor laser.
[0037]
According to the method of the present invention, when forming a multi-wavelength semiconductor laser on a GaAs substrate and an InP substrate, the oscillation wavelength band of each DH structure for the multi-wavelength semiconductor laser, the kind of material required for the same, and the optimum crystal growth of the material FIG. 5 is a table briefly summarizing the relationship with the temperature.
As can be seen from FIG. 5, even with the same oscillation wavelength band, that is, the same active layer material, the longer the wavelength, the higher the growth temperature of the cladding layer becomes higher than the growth temperature of the active layer. Therefore, it is preferable to use growth conditions that make the growth temperature of the cladding layer as close as possible to the growth temperature of the active layer.
[0038]
For this purpose, for example, when the MOCVD method is applied, a semiconductor material gas that decomposes at a lower temperature than before, such as TBAs (tertiary butyl arsine) and TBP (tertiary butyl phosphine), all of which can be introduced as an organometallic gas. The problem can be solved by employing an organometallic material gas having a tertiary butyl group such as the above as a semiconductor material source for group III and group V.
By unifying the crystal growth temperatures of the active layer and the cladding layer to almost the same temperature using the above-mentioned organometallic material gas, it is possible to easily determine each order of the DH structure growth for the multi-wavelength semiconductor laser. Become. Further, by using the above-mentioned organometallic material gas, it becomes possible to grow a high-quality device film in which the thermal history of the already grown DH structure is minimized.
[0039]
Embodiment 3
The present embodiment is still another example of the embodiment of the method of manufacturing a multi-wavelength semiconductor laser according to the present invention. Although not shown, the semiconductor substrate 12 has an off angle of (100) 2 ° A off to (100). It is the same as the first embodiment or the second embodiment except that a 15 ° A off substrate is used.
When applying the method of the present invention, as can be seen from the first and second embodiments, in the process of producing each DH structure having a mutually different configuration, re-etching and re-crystal growth are repeated more often.
Then, the repetition of the etching may damage the substrate surface and deteriorate the surface morphology after crystal growth.
[0040]
In the present embodiment, an off substrate having an off angle of (100) 2 ° A off to (100) 15 ° A off is used as the semiconductor substrate 12. Thereby, as shown in FIG. 6, the deterioration of the surface morphology after the crystal growth, which occurs in the (100) just substrate, can be remarkably improved.
FIGS. 6A to 6E are optical microscope photographs of the surface morphology of the (100) just substrate, the 2 ° A off substrate, the 4 ° A off substrate, the 10 ° A off substrate, and the 15 ° A off substrate, respectively. It is a copy of. The optical micrographs of the surface morphology shown in FIGS. 6A and 6D have been submitted to the JPO together with the present specification as reference photographs.
[0041]
As described above, when crystal growth of the DH structure is performed on the substrate that has been repeatedly etched, the substrate surface morphology after the crystal growth may be deteriorated.
Therefore, in the present embodiment, a semiconductor substrate turned off in the {0-1-1} direction with respect to the {100} plane, for example, an off angle of (100) 2 ° A off to (100) 15 ° A off The substrate is used as the semiconductor substrate 12 to suppress the deterioration of the surface morphology and to form a good crystalline laminated structure.
In particular, when a substrate having a zinc blend type crystal structure is used, an off-substrate is preferable.
[0042]
As an example using a technique similar to this, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-166524, a so-called SDH (Separated Double Heterostructure) semiconductor laser device is manufactured using a GaAs ridge (concavo-convex) structure substrate. There is a way.
In the manufacture of SDH semiconductor laser devices, the deterioration of surface morphology after laser crystal growth is solved by employing an off-structure substrate. This is because the step growth on the off-substrate promotes a regular atomic arrangement and makes it possible to improve the surface morphology of the semiconductor device, which deteriorates due to complicated processes.
[0043]
As an example of using an off-substrate in a semiconductor laser device other than an SDH laser, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-77457 discloses a combination of an AlGaInP-based DH structure (red laser) and an AlGaAs-based DH structure (near-infrared laser). Two-wavelength lasers have been reported.
The reason why the off-substrate is used in the invention of the above-mentioned publication is to take into consideration that the atomic arrangement of the AlGaInP-based crystal, which is the material constituting the red laser, has a natural superlattice structure, and to suppress this. .
[0044]
In addition, in the invention of the above-mentioned publication, the surface morphology after crystal growth of a multi-wavelength semiconductor laser is severely deteriorated in the manufacture of a two-wavelength laser, even though a re-etching and re-growth process is repeated a plurality of times. There is no.
As a result of comparing the AlGaInP-based DH structure and the AlGaAs-based DH structure from the viewpoint of the optimum crystal growth temperature, an off-substrate is used for the AlGaAs-based DH structure (near-infrared laser) that needs to grow crystals first. Because it is.
As a result, the off-substrate has been adopted as a base for the two-wavelength laser even for the AlGaAs-based DH structure which does not need to use the off-substrate from the past results.
[0045]
Example of manufacturing an SDH semiconductor laser device with improved surface morphology using an off-substrate, and a two-wavelength laser combining an AlGaInP-based DH structure (red laser) and an AlGaAs-based DH structure (near-infrared laser) Similarly to the case of the above, when a multi-wavelength semiconductor laser is manufactured by the method of the present invention, a substrate having an off angle of (100) 2 ° A off to (100) 15 ° A off is used as the semiconductor substrate 12. The surface morphology after crystal growth can be improved.
[0046]
Embodiment 4
The present embodiment is a further example of the embodiment of the method for manufacturing a semiconductor laser device according to the present invention, and FIG. 7 is a schematic diagram showing the configuration of a multi-wavelength semiconductor laser manufactured by the manufacturing method of the present embodiment. It is sectional drawing.
This embodiment is different from the first to third embodiments in that, instead of the cleaved edge emitting semiconductor laser device, a plurality of mutually different oscillation wavelengths are provided on a common semiconductor substrate 32 as shown in FIG. This is a method for manufacturing a multi-wavelength semiconductor laser 40 including first to third vertical cavity surface emitting semiconductor laser elements 34, 46, 38.
[0047]
In recent years, research and development reports and product announcements of vertical cavity surface emitting semiconductor laser devices have become active with the advancement of communication laser functions.
The method of the present invention is applicable not only to the manufacture of a multi-wavelength semiconductor laser device having a 650 nm band or 780 nm band cleaved edge emitting semiconductor laser device, but also to a multi-wavelength semiconductor laser device having a plurality of vertical cavity surface emitting semiconductor laser devices having different wavelengths. It can also be applied to the manufacture of wavelength semiconductor lasers.
[0048]
In the formation of a DH structure of a vertical cavity surface emitting semiconductor laser device, it is necessary to provide a multilayer reflective layer (DBR mirror: Distributed Bragg Reflector) before and after the active layer. Only different.
In the method of the present invention, basically, the multi-wavelength structuring is performed by changing the mask pattern used in the etching process. Therefore, when forming the vertical cavity surface emitting semiconductor laser device, the mask pattern at the time of etching is required. Is appropriately switched from that for the cleaved end face resonator to that for the vertical resonator, whereby a vertical cavity surface emitting semiconductor laser device can be formed.
[0049]
Therefore, in the present embodiment, as in the first and second embodiments, first, the first surface emitting semiconductor laser element 34 having the DH structure and the DBR mirror is formed on the semiconductor substrate 32, and then the second A DH structure of the surface emitting semiconductor laser element 36 and a compound semiconductor laminated structure forming the DBR mirror are formed and etched to form the second surface emitting semiconductor laser element 36.
Hereinafter, similarly, the third surface emitting semiconductor laser element 38 is formed, and if necessary, the fourth and fifth surface emitting semiconductor laser elements are formed.
Thus, a multi-wavelength semiconductor laser 40 including a plurality of first to third vertical cavity surface emitting semiconductor laser elements 34, 46, and 38 having different oscillation wavelengths on a common semiconductor substrate 32 is manufactured. can do.
[0050]
Embodiment 5
The present embodiment is a further example of the embodiment of the method for manufacturing a semiconductor laser device according to the present invention, and FIG. 8 is a schematic view showing a configuration of a multi-wavelength semiconductor laser manufactured by the manufacturing method of the present embodiment. It is sectional drawing.
In the present embodiment, as shown in FIG. 8, on a common semiconductor substrate 42, a cleaved edge emitting semiconductor laser device 44, a vertical cavity surface emitting device having an oscillation wavelength different from that of the cleaved edge emitting semiconductor laser device 44 are provided. A multi-task optical integrated device 50 including a type semiconductor laser element 46 and a photodiode 48 as a light receiving element is also manufactured for the purpose of optical communication between substrates.
By applying the method of the present invention to form a cleaved edge-emitting semiconductor laser device 44, then forming a vertical cavity surface-emitting semiconductor laser device 46, and then forming a photodiode 48, The optical integrated device 50 can be easily manufactured.
[0051]
【The invention's effect】
According to the method of the present invention, first, a first semiconductor laser device is formed on a semiconductor substrate, and then a second surface emitting semiconductor laser having an oscillation wavelength band different from the oscillation wavelength band of the first semiconductor laser device. A stacked structure of the device is formed and etched to form a second semiconductor laser device. Hereinafter, similarly, a third surface emitting semiconductor laser device is formed, and if necessary, fourth and fifth surface emitting semiconductor laser devices are formed.
As a result, a monolithic multi-wavelength semiconductor laser having a plurality of semiconductor laser elements having different oscillation wavelengths can be easily manufactured by a conventional simple process.
[0052]
Also, in the manufacturing process of a multi-wavelength semiconductor laser, crystal growth and etching using different semiconductor materials are repeatedly performed many times, so that the surface morphology of the crystal growth film is deteriorated, and the processing accuracy of a subsequent process is reduced due to the deterioration of the surface morphology. Inconveniences related to device quality and yield may easily occur.
Therefore, in the method of the present invention, the order of forming the laminated structure of each semiconductor laser element is determined based on the level of the optimum crystal growth temperature of the active layer, thereby preventing the deterioration of the crystallinity of the active layer and improving the quality. By employing an off-substrate, deterioration of the surface morphology of the crystal growth film can be suppressed, and a multi-wavelength semiconductor laser having excellent characteristics can be manufactured.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A to 1C are cross-sectional views of a substrate in each process when manufacturing a multi-wavelength semiconductor laser according to the method of Embodiment 1. FIGS.
FIGS. 2 (d) to 2 (f) are cross-sectional views of a substrate in each step of manufacturing the multi-wavelength semiconductor laser according to the method of Embodiment 1 following FIG. 1 (c). .
3 (a) to 3 (c) are cross-sectional views of a substrate for each process when manufacturing a multi-wavelength semiconductor laser according to the method of Embodiment 2. FIG.
FIGS. 4D to 4F are cross-sectional views of a substrate in each step of manufacturing the multi-wavelength semiconductor laser according to the method of the second embodiment, following FIG. 3C; .
FIG. 5 is a table showing an optimum crystal growth temperature of a compound semiconductor layer.
FIGS. 6A to 6E are surface morphologies of a (100) just substrate, a 2 ° A off substrate, a 4 ° A off substrate, a 10 ° A off substrate, and a 15 ° A off substrate, respectively. 3 is a copy of an optical microscope photograph of FIG.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration of a multi-wavelength semiconductor laser manufactured by a manufacturing method according to a fourth embodiment.
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration of a multi-wavelength semiconductor laser manufactured by a manufacturing method according to a fifth embodiment.
[Explanation of symbols]
10 multi-wavelength semiconductor laser, 12 semiconductor substrate, 14 active layer, 16 DH structure, 18 first semiconductor laser element, 20 active layer, 22 DH structure, 24 , A second semiconductor laser element, 26, an active layer, 28, a DH structure, 30 a third semiconductor laser element, 31, a multi-wavelength semiconductor laser manufactured by the method of the second embodiment, 32, Semiconductor substrate, 34 first vertical cavity surface emitting semiconductor laser device, 36 second vertical cavity surface emitting semiconductor laser device, 38 vertical cavity surface emitting semiconductor laser device, 40 .. A multi-wavelength semiconductor laser manufactured by the method of the fifth embodiment,..., A semiconductor substrate,..., A cleaved edge emitting semiconductor laser device,... A vertical cavity surface emitting semiconductor laser device,. , 50 ... Multi-tasking optical integrated device.

Claims (13)

第1の発振波長帯域を持つ第1の半導体レーザ素子を構成する化合物半導体層からなる第1の積層構造を半導体基板上に形成する工程と、
第1の積層構造をエッチングして、半導体基板の所定領域上に第1の半導体レーザ素子を形成すると共に、第1の半導体レーザ素子の形成領域以外の領域の半導体基板を露出させる工程と、
第1の発振波長帯域とは異なる第2の発振波長帯域を持つ第2の半導体レーザ素子を構成する化合物半導体層からなる第2の積層構造を基板全面に形成する工程と、
第2の積層構造をエッチングして、第1の半導体レーザ素子の形成領域以外の半導体基板の所定領域上に第2の半導体レーザ素子を形成すると共に、第1の半導体レーザ素子及び第2の半導体レーザ素子の形成領域以外の領域の半導体基板を露出させる工程と、
必要に応じて、以下、同様にして、第1及び第2の発振波長帯域とは異なると共に相互に異なる第3、第4、・・の発振波長帯域を持つ第3、第4、・・の半導体レーザ素子を半導体基板上に形成する工程と
を有することを特徴とする多波長半導体レーザの製造方法。
Forming a first laminated structure of a compound semiconductor layer constituting a first semiconductor laser device having a first oscillation wavelength band on a semiconductor substrate;
Etching the first stacked structure to form a first semiconductor laser device on a predetermined region of the semiconductor substrate and exposing the semiconductor substrate in a region other than a region where the first semiconductor laser device is formed;
Forming a second laminated structure made of a compound semiconductor layer constituting a second semiconductor laser device having a second oscillation wavelength band different from the first oscillation wavelength band on the entire surface of the substrate;
The second laminated structure is etched to form a second semiconductor laser device on a predetermined region of the semiconductor substrate other than the region where the first semiconductor laser device is formed, and to form the first semiconductor laser device and the second semiconductor laser device. Exposing the semiconductor substrate in an area other than the laser element formation area,
If necessary, the third, fourth,... Having the third, fourth,... Oscillation wavelength bands different from the first and second oscillation wavelength bands and different from each other in the same manner. Forming a semiconductor laser element on a semiconductor substrate.
第1、第2、第3、第4、・・の半導体レーザ素子を構成する化合物半導体層の積層構造を形成する際、活性層の最適成長温度の高低の順序に従って、活性層の最適成長温度の高い半導体レーザ素子から低い半導体レーザ素子の順序で各半導体レーザ素子を形成することを特徴とする請求項1に記載の多波長半導体レーザの製造方法。When forming the laminated structure of the compound semiconductor layers constituting the first, second, third, fourth,... Semiconductor laser devices, the optimum growth temperature of the active layer is determined according to the order of the optimum growth temperature of the active layer. 2. The method for manufacturing a multi-wavelength semiconductor laser according to claim 1, wherein each of the semiconductor laser elements is formed in order from a semiconductor laser element having a high level to a semiconductor laser element having a low level. 活性層の最適成長温度が同じときには、クラッド層の最適成長温度の高低の順序に従って、クラッド層の最適成長温度の高い半導体レーザ素子から低い半導体レーザ素子の順序で各半導体レーザ素子を形成することを特徴とする請求項2に記載の多波長半導体レーザの製造方法。When the optimum growth temperatures of the active layers are the same, it is necessary to form each semiconductor laser device in order from the semiconductor laser device having the highest optimum growth temperature of the cladding layer to the semiconductor laser device according to the order of the optimum growth temperature of the cladding layer. The method for manufacturing a multi-wavelength semiconductor laser according to claim 2, wherein: 基板の結晶構造がジンクブレンド構造である基板を用いることを特徴とする請求項1に記載の多波長半導体レーザの製造方法。2. The method for manufacturing a multi-wavelength semiconductor laser according to claim 1, wherein the substrate has a zinc blend structure. 半導体基板として、{100}面に対してオフ角が0°を超え、かつ2°以下の角度で、{0−1−1}面(A面)方向にオフさせた半導体基板を用いることを特徴とする請求項1に記載の多波長半導体レーザの製造方法。As the semiconductor substrate, a semiconductor substrate having an off angle of more than 0 ° with respect to the {100} plane and not more than 2 ° and turned off in the {0-1-1} plane (A plane) is used. The method for manufacturing a multi-wavelength semiconductor laser according to claim 1. 半導体基板として、{100}面に対してオフ角が2°以上30°以下の角度で、{0−1−1}面(A面)方向にオフさせた半導体基板を用いることを特徴とする請求項1に記載の多波長半導体レーザの製造方法。As the semiconductor substrate, a semiconductor substrate which is turned off in the {0-1-1} plane (A plane) at an angle of 2 ° or more and 30 ° or less with respect to the {100} plane is used. A method for manufacturing a multi-wavelength semiconductor laser according to claim 1. 半導体基板として、III −V族の化合物半導体からなる半導体基板を用いることを特徴とする請求項1に記載の多波長半導体レーザの製造方法。The method according to claim 1, wherein a semiconductor substrate made of a group III-V compound semiconductor is used as the semiconductor substrate. 半導体基板として、GaAs基板又はInP基板を用いることを特徴とする請求項7に記載の多波長半導体レーザの製造方法。8. The method according to claim 7, wherein a GaAs substrate or an InP substrate is used as the semiconductor substrate. Al、Ga、In、N、P、As、Sbのうちの少なくとも2元素以上を組み合わせた材料で、第1、第2、第3、第4、・・の半導体レーザ素子の活性層を成長させることを特徴とする請求項1に記載の多波長半導体レーザの製造方法。The active layers of the first, second, third, fourth,... Semiconductor laser elements are grown using a material combining at least two elements of Al, Ga, In, N, P, As, and Sb. 2. The method for manufacturing a multi-wavelength semiconductor laser according to claim 1, wherein: 第1、第2、第3、第4、・・・の半導体レーザ素子として、劈開端面発光型半導体レーザ素子を形成することを特徴とする請求項1に記載の多波長半導体レーザの製造方法。2. The method of manufacturing a multi-wavelength semiconductor laser according to claim 1, wherein a cleaved edge emitting semiconductor laser device is formed as the first, second, third, fourth,... Semiconductor laser device. 第1、第2、第3、第4、・・・の半導体レーザ素子として、垂直共振器面発光型半導体レーザ素子を形成することを特徴とする請求項1に記載の多波長半導体レーザの製造方法。2. A multi-wavelength semiconductor laser according to claim 1, wherein vertical cavity surface emitting semiconductor laser elements are formed as the first, second, third, fourth,... Semiconductor laser elements. Method. 第1、第2、第3、第4、・・・の半導体レーザ素子として、少なくとも一つの劈開端面発光型半導体レーザ素子と、残りの垂直共振器面発光型半導体レーザ素子とを形成することを特徴とする請求項1に記載の多波長半導体レーザの製造方法。Forming at least one cleaved end surface emitting semiconductor laser device and the remaining vertical cavity surface emitting semiconductor laser device as the first, second, third, fourth,... Semiconductor laser devices. The method for manufacturing a multi-wavelength semiconductor laser according to claim 1. 第1、第2、第3、第4、・・・の半導体レーザ素子に加えて、第1、第2、第3、第4、・・・の半導体レーザ素子の発振波長帯域の少なくとも一つに対応する受光素子を半導体基板上に形成することを特徴とする請求項1に記載の多波長半導体レーザの製造方法。At least one of the oscillation wavelength bands of the first, second, third, fourth,... Semiconductor laser elements in addition to the first, second, third, fourth,. 2. The method for manufacturing a multi-wavelength semiconductor laser according to claim 1, wherein a light receiving element corresponding to (1) is formed on a semiconductor substrate.
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