JP2009194290A - 半導体レーザの作製方法及び半導体レーザ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体基板上に下側SCH層、活性層及び上側SCH層の順に積層された積層構造の表面の一部に半導体犠牲層を形成する工程と、前記上側SCH層と前記半導体犠牲層に光の伝播方向において深さが変化する回折格子を形成する工程と、前記回折格子を形成した前記上側SCH層と前記半導体犠牲層の上層に前記半導体犠牲層と同一材料の半導体層を形成する工程とを備えた。
【選択図】図1
Description
図8に示すように、活性導波路層800と非活性導波路層(波長制御層)801が交互に周期的に縦続接続された構造となっている。活性導波路層800及び非活性導波路層801の上には上部クラッド802が形成されており、上部クラッド802の上には上部電流laを注入する電極803と電流ltを注入する上部電極804が形成されている。また、活性導波路層800及び非活性導波路層801の下には下部クラッド805が形成されており、下部クラッド805の下には接地された下部電極806が形成されている。
活性導波路層800への電流la注入により発光するとともに利得が生じるが、それぞれの導波路には凹凸、すなわち回折格子が形成されており、回折格子周期に応じた波長のみ選択的に反射されレーザ発振が起こる。
また、図9に示す従来の分布活性DFBレーザの構造を図10に示すように、L1とL2とで周期を変えて2つ縦続接続した構造が開示されている。このため、電流It1を注入するための上部電極807と、電流It2を注入するための上部電極808とを備えている(下記特許文献1参照)。
そして、図11より、非活性導波路への電流注入により主ピークは短波長側にシフトしていくが、それに応じて副モードが増大していくことが分かる。
また、回折格子が均等でないため露光量に分布が生じるので、描画領域の端の部分の露光量を調整するのが難しいという問題や、エッチングを均等に行うことが難しいという問題がある。
光の伝播方向において回折格子の深さが変化する半導体レーザの作製方法において、
半導体基板上に下側SCH層、活性層及び上側SCH層の順に積層された積層構造の表面の一部に半導体犠牲層を形成する工程と、
前記上側SCH層と前記半導体犠牲層に回折格子を形成する工程と、
前記回折格子を形成した前記上側SCH層と前記半導体犠牲層の上層に前記半導体犠牲層と同一材料の半導体層を形成する工程と
を備える
ことを特徴とする。
前記半導体犠牲層の厚さは前記回折格子の深さ以上とする
ことを特徴とする。
前記半導体犠牲層の厚さは前記回折格子の深さ以下とする
ことを特徴とする。
活性層を有する活性層領域と制御層を有する制御層領域とを光の伝播方向に交互に繰り返す周期構造として形成し、
少なくとも前記制御層領域に前記半導体犠牲層を形成する
ことを特徴とする。
半導体基板上に下側SCH層、活性層及び上側SCH層の順に積層された積層構造の表面にマスクを形成し活性層領域を形成する工程と、
前記積層構造の前記マスクが形成されていない部分の少なくとも活性層及び上側SCH層を除去する工程と、
除去した部分に少なくとも制御層と上側SCH層を再成長して制御層領域を形成する工程と、
前記活性層領域の前記上側SCH層又は前記制御層領域の前記上側SCH層のうち少なくともいずれか一方の上層に半導体犠牲層を形成する工程と、
前記活性層領域及び前記制御層領域の表面に回折格子を形成する工程と、
前記回折格子を形成した前記活性層領域及び前記制御層領域の上層に前記半導体犠牲層と同一材料の半導体層を形成する工程と
を備える
ことを特徴とする。
半導体基板上に下側SCH層、活性層及び上側SCH層の順に積層された積層構造と、
前記積層構造の表面の一部に半導体犠牲層と、
前記上側SCH層と前記半導体犠牲層に形成された光の伝播方向において深さが変化する回折格子と、
前記回折格子が形成された前記上側SCH層と前記半導体犠牲層の上層に前記半導体犠牲層と同一材料の半導体層と
を備える
ことを特徴とする。
前記半導体犠牲層の厚さは前記回折格子の深さ以上とする
ことを特徴とする。
前記半導体犠牲層の厚さは前記回折格子の深さ以下とする
ことを特徴とする。
活性層を有する活性層領域と制御層を有する制御層領域とを光の伝播方向に交互に繰り返す周期構造と、
少なくとも前記制御層領域に前記半導体犠牲層と
を備える
ことを特徴とする。
はじめに、一般的な回折格子の形成方法について説明する。
図6は、一般的な回折格子の形成方法を示した図である。なお、図6は、光の導波方向に沿った断面図を示している。
図6(a)に示すように、半導体レーザを製作するための元基板構造として、InP基板600上に活性層601の上下を下側SCH層602及び上側SCH層603で挟んだ構造(分離閉じ込めヘテロ構造層)を考える。ここで活性層601は、InPとは異なる材料、例えばGaInAsP等の層を考える。SCH層602,603は、活性層601よりもバンドギャップ波長の短いGaInAsP層を用いている。
次に、本発明に係る半導体レーザの作製方法及び半導体レーザの第1の実施形態について説明する。
ところで、分布活性DFBレーザにおいて、特性向上のためには、図10に示すように、部分的かつ周期的に回折格子を形成した構造が必要である。
図1(a)に示すように、InP基板100上に活性層101の上下を下側SCH層102と上側SCH層103とで挟んだ構造を考える。ここで、活性層101は、InPとは異なる材料、例えばGaInAsP等の層を考える。SCH層102,103は、活性層101よりもバンドギャップ波長の短いGaInAsP層を用いている。
図7は、図10に示す半導体レーザの活性領域の部分の導波路に垂直な断面を示した図である。図7(a)は、下部電極700上にn型のInPで下部クラッド層701を形成し、下部クラッド層701の上に活性層702を形成して、活性層702の両側をエッチングし、p型のInP層703とn型のInP層704を交互に成長することで電流ブロック層とする一般的な埋め込みヘテロ構造である。また、活性層702及びn型のInP704上にp型のInPで上部クラッド層705を形成する。上部クラッド層705上にはコンタクト層706と絶縁層707が形成される。コンタクト層706上には活性層電極708が形成され、絶縁層707上には波長制御電極709が形成される。
次に、本発明に係る半導体レーザの作製方法及び半導体レーザの第2の実施形態について説明する。
図2は、本発明の第2の実施形態に係る半導体レーザの作製方法及び半導体レーザを示した図である。なお、各層の構成材料は第1の実施形態で説明したものと同様であり、本実施形態では、選択成長する制御層領域のInPの半導体犠牲層の厚さのみを変更した。また、図2は、光の導波方向に沿った断面図を示している。
次に、本発明に係る半導体レーザの作製方法及び半導体レーザの第3の実施形態について説明する。
図3は、本発明の第3の実施形態に係る半導体レーザの作製方法及び半導体レーザを示した図である。なお、各層の材料等は第1の実施形態及び第2の実施形態と同様であるが、本実施形態では、活性層領域の上部と制御層領域の上部の両方に100nmのInPの半導体犠牲層を設けている。なお、図3は、光の導波方向に沿った断面図を示している。
次に、本発明に係る半導体レーザの作製方法及び半導体レーザの第4の実施形態について説明する。
図4は、本発明の第4の実施形態に係る半導体レーザの作製方法及び半導体レーザを示した図である。なお、図4は、光の導波方向に沿った断面図を示している。
第3の実施形態に係る半導体レーザの作製方法を応用すれば、分布活性DFBレーザに限らず、広く一般的な光素子に対して、サンプル回折格子の作製を容易に行うことができる。本実施形態では、分布活性DFBレーザのような活性層領域と制御層領域の繰り返しが無い通常の光デバイスである。
次に、本発明に係る半導体レーザの作製方法及び半導体レーザの第5の実施形態について説明する。
図5は、本発明の第5の実施形態に係る半導体レーザの作製方法及び半導体レーザを示した図である。なお、図5は、光の導波方向に沿った断面図を示している。
本実施形態では、活性層領域と制御層領域とで不純物ドーピング濃度の異なるInPの半導体犠牲層を用いて、回折格子部の屈折率差に変化をもたせる。
101 活性層
102,106 下側SCH層
103,107 上側SCH層
104 エッチングマスク
105 制御層
108,111 半導体犠牲層
109 レジストパターン
110 InPクラッド層
200 半導体犠牲層
201 エッチングマスク
202 上側SCH層
203 レジストパターン
204 InPクラッド層
205 活性層
206 下側SCH層
300 n−InP基板
301 下側SCH層
302 活性層
303 上側SCH層
304 p−InP半導体犠牲層
305 エッチングマスク
306 下側SCH層
307 制御層(コア層)
308 上側SCH層
309 i−InP半導体犠牲層
310 p−InPクラッド層
600 InP基板
601 活性層
602 下側SCH層
603 上側SCH層
604 レジストパターン
605 InPクラッド層
700,710 下部電極
701,711 下部クラッド層
702,712 活性層
703,714 p型のInP層
704 n型のInP層
705 上部クラッド層
706,715 コンタクト層
707 絶縁層
708,716 活性層電極
709,718 波長制御電極
713 RuドープInP層
717 絶縁膜
Claims (9)
- 光の伝播方向において回折格子の深さが変化する半導体レーザの作製方法において、
半導体基板上に下側SCH層、活性層及び上側SCH層の順に積層された積層構造の表面の一部に半導体犠牲層を形成する工程と、
前記上側SCH層と前記半導体犠牲層に回折格子を形成する工程と、
前記回折格子を形成した前記上側SCH層と前記半導体犠牲層の上層に前記半導体犠牲層と同一材料の半導体層を形成する工程と
を備える
ことを特徴とする半導体レーザの作製方法。 - 前記半導体犠牲層の厚さは前記回折格子の深さ以上とする
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体レーザの作製方法。 - 前記半導体犠牲層の厚さは前記回折格子の深さ以下とする
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体レーザの作製方法。 - 活性層を有する活性層領域と制御層を有する制御層領域とを光の伝播方向に交互に繰り返す周期構造として形成し、
少なくとも前記制御層領域に前記半導体犠牲層を形成する
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の半導体レーザの作製方法。 - 半導体基板上に下側SCH層、活性層及び上側SCH層の順に積層された積層構造の表面にマスクを形成し活性層領域を形成する工程と、
前記積層構造の前記マスクが形成されていない部分の少なくとも活性層及び上側SCH層を除去する工程と、
除去した部分に少なくとも制御層と上側SCH層を再成長して制御層領域を形成する工程と、
前記活性層領域の前記上側SCH層又は前記制御層領域の前記上側SCH層のうち少なくともいずれか一方の上層に半導体犠牲層を形成する工程と、
前記活性層領域及び前記制御層領域の表面に回折格子を形成する工程と、
前記回折格子を形成した前記活性層領域及び前記制御層領域の上層に前記半導体犠牲層と同一材料の半導体層を形成する工程と
を備える
ことを特徴とする半導体レーザの作製方法。 - 半導体基板上に下側SCH層、活性層及び上側SCH層の順に積層された積層構造と、
前記積層構造の表面の一部に半導体犠牲層と、
前記上側SCH層と前記半導体犠牲層に形成された光の伝播方向において深さが変化する回折格子と、
前記回折格子が形成された前記上側SCH層と前記半導体犠牲層の上層に前記半導体犠牲層と同一材料の半導体層と
を備える
ことを特徴とする半導体レーザ。 - 前記半導体犠牲層の厚さは前記回折格子の深さ以上とする
ことを特徴とする請求項6に記載の半導体レーザ。 - 前記半導体犠牲層の厚さは前記回折格子の深さ以下とする
ことを特徴とする請求項6に記載の半導体レーザ。 - 活性層を有する活性層領域と制御層を有する制御層領域とを光の伝播方向に交互に繰り返す周期構造と、
少なくとも前記制御層領域に前記半導体犠牲層と
を備える
ことを特徴とする請求項6から請求項8のいずれか1項に記載の半導体レーザ。
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JP2008035724A JP2009194290A (ja) | 2008-02-18 | 2008-02-18 | 半導体レーザの作製方法及び半導体レーザ |
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JP2008035724A Pending JP2009194290A (ja) | 2008-02-18 | 2008-02-18 | 半導体レーザの作製方法及び半導体レーザ |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2020228233A1 (zh) * | 2019-05-13 | 2020-11-19 | 苏州长光华芯半导体激光创新研究院有限公司 | 一种高功率半导体芯片及其制备方法 |
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2008
- 2008-02-18 JP JP2008035724A patent/JP2009194290A/ja active Pending
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