JP2009206126A - 半導体レーザの作製方法及び半導体レーザ - Google Patents

Abstract

【課題】素子内で深さの異なる回折格子を有することにより波長制御性に優れた半導体レーザの作製方法及び半導体レーザを提供する。
【解決手段】半導体基板の表面又はバッファ層の表面に形成される回折格子と、前記半導体基板上又は前記バッファ層上に積層される下側ＳＣＨ層１０２、活性層１０１及び上側ＳＣＨ層１０３と、前記活性層１０１を有する活性層領域Ａ以外の領域である制御層領域Ｂにおいて前記半導体基板又は前記バッファ層上に積層される該半導体基板又は該バッファ層と同一の材料の半導体犠牲層１０８、下側ＳＣＨ層１０６、制御層１０５及び上側ＳＣＨ層１０７とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体レーザの作製方法及び半導体レーザに関する。

近年、通信情報量の増大に対して、光波長（周波数）多重通信システムの研究が行われているが、送信用光源及び同期検波用可同調光源として広範囲な波長調整機能が要求されており、また、光計測の分野からも広域波長帯をカバーする波長可変光源の実現が望まれている。

これまでに、種々の可変波長光源が研究されてきたが、それらを大別すると、１つの発振モードで連続的に波長が変わるものと、モード跳びを伴って不連続に波長が変わるものとに分けることができる。実際のシステムヘの応用を考えた場合、制御性の面から、連続的に波長が変わるものの方が好ましい。また、波長変化を制御するために、温度を変化させて屈折率を制御するものと、電流注入による屈折率変化を用いるものの二つが主に使われているが、波長変化速度を考えると、電流注入による屈折率変化を用いた方が速い波長切り替えが可能である。

電流注入による屈折率変化を用いて連続的に発振波長を変化させることができる半導体レーザとしては、分布反射型レーザ（ＤＢＲレーザ）や二重導波路レーザ（ＴＴＧレーザ）等が研究されており、連続波長可変幅としてＤＢＲレーザでは４．４ｎｍ、ＴＴＧレーザでは７ｎｍという値が報告されている。そして、近年、ＤＢＲレーザのモード跳びを抑えるために、活性層領域を短くした、いわゆる短共振器ＤＢＲレーザも研究されている。

モード跳びをともなった不連続な波長可変幅としては、ＤＢＲレーザで１０ｎｍという値が得られている。また、不連続ではあるが広い波長可変幅が得られる半導体レーザとして、Ｙ分岐レーザ、超周期構造回折格子レーザ等が試作され、５０〜１００ｎｍの波長可変幅が得られている。

しかしながら、上記従来技術においては次のような問題があった。ＴＴＧレーザでは、光の増幅作用を行う活性導波路層に電流注入してレーザ発振動作を生じさせ、該活性導波路層のすぐ近くに形成される波長制御用非活性導波路層に独立に電流注入することにより、発振波長を変化させる。ここで、回折格子の周期をΛ、導波路の等価屈折率をｎとすれば、ブラッグ波長λ_bは、

と表される。ＴＴＧレーザはこのブラッグ波長近傍の１つの共振縦モードで発振動作する。

非活性導波路層に電流注入を行うと、導波路の等価屈折率が変化し、式（１）より、ブラッグ波長もそれに比例して変化する。ここで、ブラッグ波長の変化の割合Δλ_b／λ_bは、

となり、等価屈折率の変化の割合Δｎ／ｎと等しくなる。

また、電流注入による等価屈折率の変化に伴い、共振縦モード波長も変化する。ＴＴＧレーザの場合、共振器全体の等価屈折率が一様に変化するので、共振縦モード波長の変化の割合Δλ_r／λ_rは等価屈折率の変化の割合Δｎ／ｎに等しくなる。すなわち、

となる。

式（２），式（３）より、ＴＴＧレーザでは、ブラッグ波長の変化と共振縦モードの変化が等しくなるので、最初に発振したモードが保たれたまま連続的に発振波長が変化するという大きな特徴を有する。

しかしながら、単一横モード発振動作をさせるためには二重導波路の幅は１〜２μｍにする必要があり、更に、活性層と波長制御層との間に形成されるｎ型スペーサ層の厚さを１μｍ以下まで薄くする必要があるため、通常の半導体レーザで用いられている埋め込み構造にすることができず、それぞれの導波路層に効率良く電流を注入するための構造にすることが、製作上非常に困難であるという問題があった。また、通常の半導体レーザ構造と異なるため、半導体光増幅器等との集積化が困難であり、多機能な集積デバイスを構成できないという問題があった。

それに対して、ＤＢＲレーザでは、光の増幅作用を行う活性導波路層と非活性導波路層とが直列に接続されている構造なので、通常の半導体レーザと同様に電流狭窄を行うための埋め込みストライプ構造を用いることができ、更に、各々の導波路層に独立に電流注入を行うことは、各々の導波路層の上方に形成される電極を分離することにより容易に実現することができる。

非活性導波路層への電流注入により、等価屈折率を変えてブラッグ波長を変化させる機構はＴＴＧレーザと同様であるが、等価屈折率の変化する領域が共振器の一部に限られているために、ブラッグ波長の変化量と共振縦モード波長の変化量とは一致しない。共振縦モード波長の変化の割合Δλ_r／λ_rは、全共振器長さＬ_tに対する分布反射器の実効長Ｌ_eの割合分だけ等価屈折率の変化の割合Δｎ／ｎよりも少なくなり、

となる。

したがって、式（２），式（４）より、ＤＢＲレーザでは波長制御電流を注入するにつれてブラッグ波長と共振縦モード波長とが相対的に離れていくため、モード跳びを生じてしまうという欠点を持っていた。モード跳びを生じさせないためには、回折格子が形成されていない位相調整領域を設けて、そこへの電流注入により共振縦モードの変化量とブラッグ波長の変化量とを一致させる必要がある。

しかし、この方法では２電極への波長制御電流を制御するための外部回路が必要になり、装置構造及び制御が複雑になるという問題があった。モード跳びを生じさせないもう一つの方法として、共振器長を短くして縦モード間隔を広げる短共振器ＤＢＲレーザが考えられるが、活性層を短くする必要があるため、大きな出力を得るのが困難であるという問題があった。

ＴＴＧレーザ及びＤＢＲレーザにおける連続波長可変幅は、波長制御層の屈折率変化量に制限され、その値は４〜７ｎｍ程度に留まっている。波長可変幅を更に広くするには、モード跳びを許容し、波長フィルタの波長変化量が屈折率変化量よりも大きくなるような手段を用いる必要がある。

Ｙ分岐レーザや、超周期構造回折格子レーザは、いずれも屈折率変化量よりもフィルタ波長変化量が大きくなる手段を用いている。これらの半導体レーザでは、フィルタ波長を大きく変化させ、なおかつ十分な波長選択性を得るために、２つの電極に流す電流を制御する必要があり、更に共振縦モード波長を制御するための電極も必要となる。その結果、発振波長を調整するのに３つの電極への注入電流を制御しなければならず、制御が非常に複雑になってしまうという問題があった。

これらの課題を解決するべく、１電極への注入電流制御により連続的に４〜７ｎｍ程度発振波長を変化させることができ、なおかつ活性導波路層及び非活性導波路層への電流注入も効率良く行える半導体レーザを得ることと、モード跳びを伴うものの、２つの電極への注入電流制御により、５０〜１００ｎｍ程度の範囲にわたって発振波長を変化させることができる半導体レーザが開発されている。下記非特許文献１及び下記特許文献１には、分布活性ＤＦＢレーザ（ＴＤＡ−ＤＦＢ−ＬＤ）の構造が開示されている。この従来の分布活性ＤＦＢレーザの構造によれば、活性層体積も十分確保できるため、高出力化を図ることが可能である。

図８は、従来の分布活性ＤＦＢレーザの基本構造を示した図である。なお、図８は、光の導波方向に沿った断面図を示している。
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層８０２が形成されており、上部クラッド層８０２の上には上部電流ｌ_aを注入する電極８０３と電流ｌ_t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層８０５が形成されており、下部クラッド層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ｌ_a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。

一方、非活性導波路層８０１への電流ｌ_t注入によりキャリア密度に応じてプラズマ効果により屈折率が変化するため、非活性導波路層８０１の回折格子の光学的な周期は変化する。非活性導波路層８０１の等価屈折率が変化し、１周期の長さに対する波長制御領域の長さの割合分だけ共振縦モード波長が短波長側にシフトする。繰り返し構造の１周期の長さをＬ_t、波長制御領域長をＬ_pとすれば、共振縦モード波長の変化の割合は、

となる。

また、一方、複数の反射ピークの各波長も、電流注入による等価屈折率の変化の結果、短波長側にシフトする。反射ピーク波長は繰り返し構造１周期内の平均等価屈折率変化に比例するので、反射ピーク波長の変化の割合Δλ_s／λ_sは、

となる。

式（５），式（６）より、反射ピーク波長と共振縦モード波長とは同じ量だけシフトする。したがって、この分布活性ＤＦＢレーザでは、最初に発振したモードを保ったまま連続的に波長が変化する。

図９は、回折格子を一部のみに形成した従来の分布活性ＤＦＢレーザの構造を示した図、図１０は、周期を変えて２つ縦続接続した従来の分布活性ＤＦＢレーザの構造を示した図である。なお、図９及び図１０は、光の導波方向に沿った断面図を示しており、符号については図８で用いたものと同じものを用いるものとする。

図９では回折格子を活性導波路層８００の一部にのみ形成しているが、図８の基本構造と同じように連続的に波長が変化する（下記特許文献１参照）。
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Ｉ_t1を注入するための上部電極８０７と、電流Ｉ_t2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）。

特許３２３７７３３号公報 Ｈｉｒｏｙｕｋｉ Ｉｓｈｉｉ、Ｙａｓｕｈｉｒｏ Ｋｏｎｄｏ、Ｆｕｍｉｙｏｓｈｉ Ｋａｎｏ、Ｙｕｚｏ Ｙｏｓｈｉｋｕｎｉ、"Ａ Ｔｕｎａｂｌｅ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ ＤＦＢ Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ（ＴＤＡ−ＤＦＢ−ＬＤ）"、ＩＥＥＥ ＰＨＯＴＯＮＩＣＳ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＬＥＴＴＥＲＳ、１９９８年１０月、ＶＯＬ．１０、ＮＯ．１、ｐ．３０−３２

しかしながら、上述の分布活性ＤＦＢレーザにおいては、図８に示す基本構造では、電流注入による波長変化量が増加するにしたがい、活性導波路８００と非活性導波路８０１との周期変調が生じるために副モードが増大し、単一モード特性が劣化するという現象が生じる。

図１１は、図８に示す従来の分布活性ＤＦＢレーザの反射特性を示した図である。ここで、図１１（ａ）は、活性導波路８００と非活性導波路８０１が同じ屈折率を有した状態の反射特性を示した図であり、図１１（ｂ）は、非活性導波路８０１に電流を注入して活性導波路８００と非活性導波路８０１の屈折率に差が生じた状態の反射特性を示した図であり、図１１（ｃ）は、図１１（ｂ）よりも更に屈折率差が大きくなった状態の反射特性を示した図である。
そして、図１１より、非活性導波路８０１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、図９に示すように、初めから回折格子を限定して周期的（サンプル周期）に製作することにより、最初から図１１（ｃ）のような副モードが生じた状態を作り出している。その上で、図１０に示すように、活性導波路８００と非活性導波路８０１との繰返し周期の異なる２つの領域を縦続接続した構造とすることにより二つの領域の副モード間隔を変え、副モードの増大を防ぐとともに、２つの領域の非活性導波路８０１への電流注入量を変化させることで、共振させる反射ピークを変えて、広範囲での波長可変を可能としている。

しかしながら、この方法を用いた場合、回折格子を製作する領域を限定しているため複雑になり、パターンを製作するために一括で回折格子の露光が行える二束干渉露光等の方法ではなく、電子ビーム（ＥＢ）描画を用いる必要があるという問題がある。
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。

更に、図１０に示すように、活性導波路８００と非活性導波路８０１との繰り返し周期の異なる２つの領域を縦続接続した構造の場合には、回折格子のサンプル周期も、活性導波路８００と非活性導波路８０１との繰り返し周期に応じて異なるものとする必要があるため、パターンが非常に複雑となるという問題がある。

また、回折格子は、導波路の上部にあっても下部にあっても素子の動作原理は変わらない。導波路の上部に形成する場合と、下部に形成する場合があるが、どちらにしてもサンプル回折格子を作製するには、パターンが非常に複雑となるという問題がある。

以上のことから、本発明は、素子内で深さの異なる回折格子を有することにより波長制御性に優れた半導体レーザの作製方法及び半導体レーザを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するための第１の発明に係る半導体レーザの作製方法は、
半導体基板の表面又はバッファ層の表面に回折格子を形成する工程と、
前記回折格子上に活性層を含む積層構造を積層する工程と、
前記活性層を有する活性層領域以外の制御層領域における前記積層構造を除去する工程と、
前記制御層領域の前記回折格子の表面に該回折格子と同一の材料の半導体犠牲層を積層する工程と
を備える
ことを特徴とする。

上記の課題を解決するための第２の発明に係る半導体レーザの作製方法は、第１の発明に係る半導体レーザの作製方法において、
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。

上記の課題を解決するための第３の発明に係る半導体レーザの作製方法は、第１の発明に係る半導体レーザの作製方法において、
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。

上記の課題を解決するための第４の発明に係る半導体レーザの作製方法は、第１の発明から第３の発明のいずれかひとつに係る半導体レーザの作製方法において、
光の伝播方向において前記活性層領域と前記制御層領域が交互に繰り返す周期構造を有するものとする
ことを特徴とする。

上記の課題を解決するための第５の発明に係る半導体レーザの作製方法は、
半導体基板の表面又はバッファ層の表面に回折格子を形成する工程と、
前記半導体基板上又は前記バッファ層上に下側ＳＣＨ層、活性層及び上側ＳＣＨ層を積層する工程と、
活性層領域以外の制御層領域において上層ＳＣＨ層、活性層、下側ＳＣＨ層を除去する工程と、
前記制御層領域における前記半導体基板又は前記バッファ層上に該半導体基板又は該バッファ層と同一の材料の半導体犠牲層、下側ＳＣＨ層、制御層及び上側ＳＣＨ層を積層する工程と
を備える
ことを特徴とする。

上記の課題を解決するための第６の発明に係る半導体レーザは、
半導体基板の表面又はバッファ層の表面に形成される回折格子と、
前記回折格子上に積層される活性層を含む積層構造と、
活性層領域以外の制御層領域の前記回折格子の表面に積層された該回折格子と同一の材料の半導体犠牲層と
を備える
ことを特徴とする。

上記の課題を解決するための第７の発明に係る半導体レーザは、第６の発明に係る半導体レーザにおいて、
前記半導体犠牲層の厚さは前記回折格子の深さ以上である
ことを特徴とする。

上記の課題を解決するための第８の発明に係る半導体レーザは、第６の発明に係る半導体レーザにおいて、
前記半導体犠牲層の厚さは前記回折格子の深さ以下である
ことを特徴とする。

上記の課題を解決するための第９の発明に係る半導体レーザは、第６の発明から第８の発明のいずれかひとつに係る半導体レーザにおいて、
光の伝播方向において前記活性層領域と前記制御層領域が交互に繰り返す周期構造を有する
ことを特徴とする。

上記の課題を解決するための第１０の発明に係る半導体レーザは、第６の発明から第９の発明のいずれかひとつに係る半導体レーザにおいて、
メサ構造に加工した前記活性層領域及び前記制御層領域の両脇にルテニウムをドープした半絶縁性半導体層を埋め込む
ことを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、素子内で深さの異なる回折格子を有することにより波長制御性に優れた半導体レーザの作製方法及び半導体レーザを実現することができる。

以下、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実施形態について、図を用いて説明する。
はじめに、一般的な導波路下部への回折格子の形成方法について説明する。
図６は、一般的な導波路下部への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、ＩｎＰ基板６００上にレジストパターン６０４を塗布し、二束干渉露光やＥＢ露光等により露光し、現像を行うことで、ＩｎＰ基板６００を加工するための回折格子のマスクを作製する。半導体レーザの発振波長が、光通信でよく用いられている１．５５μｍ程度の場合、回折格子の周期は２４０ｎｍ程度となる。

次に、図６（ｂ）に示すように、レジストパターン６０４をマスクとしてウエットエッチング又はドライエッチングもしくはその両方を用いてＩｎＰ基板６００をエッチングする。そして、図６（ｃ）に示すように、レジストパターン６０４を除去した後、下側ＳＣＨ層６０２により回折格子を埋め込み再成長する。これにより、ＩｎＰ基板６００上に凹凸のあるＧａＩｎＡｓＰ層が形成される。ＧａＩｎＡｓＰ層は、ＩｎＰ層よりも屈折率が高いため、導波路方向に沿って屈折率が周期的に変化する。

次に、活性層６０１であるＧａＩｎＡｓＰ、上側ＳＣＨ層６０３のＧａＩｎＡｓＰ、上側クラッド層６０５のＩｎＰを順次成長する。これにより、導波路は、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）となる。ここで、活性層６０１は、ＩｎＰとは異なる材料、例えばＧａＩｎＡｓＰ等の層としている。

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を用いている。すなわち、活性層６０１及びＳＣＨ層６０２，６０３がＩｎＰに比べて屈折率が高いため、光導波路層となっている。また、活性層６０１にて利得を得るために、活性層６０１よりも屈折率が低いＳＣＨ層６０２，６０３、ＩｎＰ基板６００及び上側クラッド層６０５により光を活性層６０１に閉じ込める構造となっている。

〔第１の実施形態〕
次に、本発明の第１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について説明する。
分布活性ＤＦＢレーザにおいて、特性向上のためには、図１０に説明したように、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。また、分布活性ＤＦＢレーザでは、回折格子のサンプル周期と活性層と制御層の繰り返し周期は同じである必要がある。

図１は、本発明の第１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。
図１（ａ）に示すように、図６で説明した一般的な回折格子の作製で説明した方法により作製した回折格子が下側ＳＣＨ層１０２に形成された導波路を作製する。ここで活性層１０１は、ＩｎＰとは異なる材料、例えばＧａＩｎＡｓＰなどの層を考える。下側ＳＣＨ層１０２及び上側ＳＣＨ層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。回折格子はサンプル回折格子にする必要は無く、導波路全体に亘って形成すればよい。

図１（ａ）に示すように、活性層１０１と制御層１０５の繰り返し構造を作製するために、エッチングマスクを作製する。エッチングマスク１０４はＳｉＯ₂やＳｉＮ等を用いればよい。作製方法は、プラズマによる化学気相堆積法（ＣＶＤ）や、スパッタ法などを用いればよい。ここで、活性層１０１と制御層１０５の繰り返し周期は６６μｍとし、活性層１０１と制御層１０５の比率は１：１とし、両者とも３３μｍとした。

次に、図１（ｂ）に示すように、エッチングマスク１０４を用いてドライエッチングもしくはウエットエッチング又はその両方を用いて下側ＳＣＨ層１０２、活性層１０１及び上側ＳＣＨ層１０３をエッチングする。例えば、硫酸と過酸化水素水及び水の混合溶液等を用いればＧａＩｎＡｓＰとＩｎＰとのエッチングレート差を大きく取ることができるために、ＧａＩｎＡｓＰのみを選択的に除去することができる。

次に、図１（ｃ）に示すように、エッチングマスク１０４をそのまま用いた選択成長により、活性層１０１を除去した領域に制御層１０５を成長し、活性層領域Ａと制御層領域Ｂの導波路をバットジョイント（突合せ結合）する。このとき、最初にＩｎＰの半導体犠牲層１０８を成長する。この半導体犠牲層１０８は、回折格子のエッチング深さよりも厚くなるようにする。本実施形態では、回折格子深さを４０ｎｍとしているため、半導体犠牲層１０８の厚さを５０ｎｍとした。

制御層１０５は、活性層１０１よりもバンドギャップ波長が短いＧａＩｎＡｓＰよりなるコア層と、さらにバンドギャップ波長が短いＧａＩｎＡｓＰ層よりなる下側ＳＣＨ層１０６及び上側ＳＣＨ層１０７よりなる。結晶成長は、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）や分子線ビームエピタキシ（ＭＢＥ）など通常用いられる結晶成長法を用いることができる。

さらに、図１（ｄ）に示すように、エッチングマスク１０４を除去し、全領域に亘ってＩｎＰクラッド層１０９を成長する。制御層１０５下部の回折格子は、制御層１０５を成長する際にＩｎＰの半導体犠牲層１０８で再成長するため、屈折率の分布は生じず、回折格子としては機能しない。したがって、活性層１０１と制御層１０５の繰り返し周期に一致したサンプル周期の回折格子が自動的に形成される。

このような本実施形態に係る半導体レーザの作製方法により、活性層領域Ａでは活性層１０１下の下側ＳＣＨ層１０２は凹凸に加工されたＩｎＰ基板１００上に埋め込まれているために、屈折率にも分布が生じ、回折格子として機能する。しかしながら、制御層領域Ｂでは、ＩｎＰ基板１００の凹凸上にＩｎＰの半導体犠牲層１０８で埋め込みを行うために屈折率の分布は生じないため、回折格子として機能しない。したがって、活性層領域Ａのみに回折格子があるサンプル周期６６μｍのサンプル回折格子となる。

なお、本実施形態においては、ＩｎＰ基板１００上に回折格子を形成したが、ＩｎＰ基板１００上にバッファ層を積層した後、このバッファ層の表面に回折格子を形成するようにしても良い。この場合、制御層領域Ｂ（又は、活性層領域以外の領域である非活性領域）の形成時に積層される半導体犠牲層１０８がバッファ層と同一の材料であればよい。バッファ層はその上に積層される下側ＳＣＨ層１０３，１０６よりも屈折率が低いことが望まれ、ＩｎＰ基板１００と格子整合することが望まれる。例えば、ＩｎＰ基板の場合、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＡｌ（Ｇａ）Ａｓ等であり、ＧａＡｓ基板の場合、ＧａＡｓ、ＧａＡｌＡｓ等である。

分布活性ＤＦＢレーザでは、活性層１０１と制御層１０５を周期的に交互に配置するが、回折格子のサンプル周期も活性層１０１と制御層１０５の繰り返し周期と同じである必要がある。この方法であれば、自動的に活性層１０１と制御層１０５の繰り返し周期と、回折格子のサンプル周期は同一となる。

このため、図１０に示すように、位相シフトを挟んだ左右で活性層１０１と制御層１０５の繰り返し周期が異なる分布活性ＤＦＢレーザであっても、回折格子の描画は全面に行えばよく、自動的に回折格子のサンプル周期は、活性層１０１と制御層１０５の繰り返し周期と同じになるため、左右のサンプル周期も自動で活性層１０１と制御層１０５の繰り返し周期と一致するように変えることが可能となる。

活性層１０１及び制御層１０５は、バルク構造でも、量子井戸構造又はその多層構造でも良く、更に量子細線や量子ドットなどの低次元量子井戸構造などでもよい。また、用いる半導体材料は、ＩｎＰとＧａＩｎＡｓＰの組合せに限定されるものではなく、ＧａＡｓ、ＡｌＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＩｎＮＡｓ等、その他の半導体でもよい。

下側ＳＣＨ層１０２はあっても無くてもよく、無い場合には、活性層１０１に直接回折格子を形成してもよい。導波路構造は、活性層１０１又は制御層１０５を導波路コアとして、コア層より屈折率が低いＳＣＨ層１０２，１０３，１０６，１０７、ＩｎＰ基板１００及びＩｎＰクラッド層１０９により光をコアに閉じ込める構造となっているが、ＳＣＨ層１０２，１０３，１０６，１０７が無い場合には、ＩｎＰ基板１００及びＩｎＰクラッド層１０９のみにより光をコアに閉じ込める構造となる。

本発明で重要なのは、回折格子を残さない領域には、凹凸を形成した基板の材料と同じ材料の半導体犠牲層１０８を最初に成長することである。したがって、凹凸を形成する材料がＩｎＰ以外の材料である場合には、制御層１０５の下部に最初に成長する層はＩｎＰ以外の材料とすればよい。

活性層１０１と制御層１０５の繰り返し周期や比率は、６６μｍ、１：１に限定する必要はなく、必要なレーザの特性に応じて自由に設計可能である。本方法の場合、分布活性ＤＦＢレーザの活性層１０１と制御層１０５の比率が、自動的に回折格子の有無の比率になる。したがって、活性層１０１と制御層１０５の比率に応じて、回折格子の結合係数などの設計を行えばよい。

本実施形態では、活性層領域Ａに回折格子を形成する方法を説明したが、制御層領域Ｂに回折格子を形成したい場合には、逆に制御層１０５を最初に成長し、後から活性層１０１を選択成長すればよい。活性層１０１の成長時に最初にＩｎＰの半導体犠牲層（図示省略）を成長することで、制御層領域Ａには回折格子があり、活性層領域Ｂには回折格子の無いサンプル回折格子が作製できる。

また、本実施形態では、活性層１０１と制御層１０５の繰り返し周期が６６μｍの場合のみを記述したが、図１０の構造のように、活性層１０１と制御層１０５の繰り返し周期が異なる２つの半導体レーザを直列に接続した構造にも適用可能であり、その場合であってもサンプル回折格子のサンプル周期を活性層１０１と制御層１０５の繰返し周期に自動的に一致させることができる。また、更に３つ以上の活性層１０１と制御層１０５の繰り返し周期が異なる半導体レーザを直列に接続する場合も同様である。

また、本実施形態では、上側ＳＣＨ層１０７までの導波路を形成してから、活性層１０１と制御層１０５に共通なＩｎＰクラッド層１０９を再成長しているが、予め活性層領域ＡのＩｎＰクラッド層１０９までを成長した後で、制御層領域ＢのＩｎＰクラッド層１０９を選択成長しても良い。

また、本発明に係る構造は、半導体レーザの導波構造によらず適用可能である。例えば、埋め込みヘテロ構造や、リッジ構造、メサ（ハイメサ）構造などの構造であるが、いずれも回折格子形成後に作製する構造であるため、どのような構造にも適用可能である。

このうち、埋め込みヘテロ構造について説明する。
図７は、図１０に示す半導体レーザの活性層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。

一方、図７（ｂ）は、下部電極７１０上にｎ型のＩｎＰで下部クラッド層７１１を形成し、下部クラッド層７１１の上に活性層７１２を形成して、活性層７１２の両側をエッチングした後、Ｒｕをドーピングした半絶縁体のＩｎＰ（ＲｕドープＩｎＰ層）７１３で再成長した埋め込みヘテロ構造である。なお、制御層領域についても制御層の両側をエッチングした後、ＲｕドープＩｎＰ層（半絶縁性半導体層）で埋め込んでいる。

また、活性層７１２上にはｐ型のＩｎＰ７１４を形成する。活性層７１２及びＲｕドープＩｎＰ層７１３上にはコンタクト層７１５が形成され、コンタクト層７１５上には活性層電極７１６が形成される。更に、ＲｕドープＩｎＰ層７１３上には絶縁膜７１７が形成され、絶縁膜７１７上には波長制御電極７１８が形成される。

このように、半絶縁体の材料で電流ブロックをすることにより、ｐ型ｎ型の積層構造の場合よりも素子容量を低減できるため、波長可変レーザの場合に高速な波長切り替えが可能となる。また、半絶縁体は、Ｆｅをドーピングしてもよいが、Ｆｅドーピングの場合には、ｐ型ドーパントのＺｎとの相互拡散により素子が劣化する問題が生じる可能性があるため、Ｒｕが望ましい。

上述のように、本発明に係る半導体レーザの作製方法を用いることにより、回折格子作製のためのレジストパターン６０４（図６参照）は、通常用いられている回折格子の作製と同様に、素子全面に亘って形成すればよく、サンプル回折格子のパターンを描画する必要がない。

また、プロセス工程上は、選択成長時に制御層領域の最上層にＩｎＰを成長しておくだけでよく、分布活性ＤＦＢレーザのその他の工程を変更、追加する必要がない。その上、回折格子のサンプル周期を容易に自動的に分布活性ＤＦＢレーザの活性層１０１と制御層１０５の繰り返し周期に一致させることができる。

〔第２の実施形態〕
次に、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について説明する。
各層の構成材料は第１の実施形態に係る半導体レーザの作製方法で説明したものと同様であり、本実施形態に係る半導体レーザの作製方法では、回折格子の深さと選択成長する制御層領域の最初のＩｎＰ層の厚さを変更した。

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。
本実施形態では、図２（ａ）に示すような回折格子のエッチング深さを５０ｎｍとした。次に、図２（ｂ）に示すように、第１の実施形態と同様に、制御層１０５を形成する部分の導波路をエッチングし、図２（ｃ）に示すように、エッチングマスク１０４を選択成長のマスクとして、制御層１０５を選択成長する。ここで、制御層領域Ｂの最初のＩｎＰの半導体犠牲層１０８の厚さを２０ｎｍとしており、回折格子のエッチング深さよりも薄くした。さらに、図２（ｄ）に示すように、エッチングマスク１０４除去した後、上部クラッド層１０９のＩｎＰ層を形成した。

図２（ｄ）に示すように、制御層１０５下部の回折格子をエッチング深さより薄いＩｎＰの半導体犠牲層１０９で埋め込むことにより、活性層１０１の回折格子の深さと制御層１０５の回折格子の深さの異なる回折格子を作製することができる。回折格子の深さが異なると、回折格子の結合係数が異なり、単位長さ辺りの反射率も変化する。ＩｎＰの半導体犠牲層１０９の厚さと回折格子のエッチング深さは自由に設計できる。これにより、周期的に結合係数を変えた回折格子を容易に作製することが可能となるため、分布活性ＤＦＢレーザの設計の自由度が向上する。

レーザ共振器の反射率は活性層領域Ａの反射率と制御層領域Ｂの反射率の重ね合わせで決定される。反射率は回折格子の結合係数と回折格子の長さの積により決定され、この値が大きいほど反射率は高くなる。一方、反射帯域は式（１）によって決まるブラッグ波長を中心とした帯域となり、屈折率が変化すると反射帯域は変化する。

制御層１０５は、電流注入によるキャリアの蓄積によってキャリアプラズマ効果などにより屈折率が変化する。したがって、第１の実施形態に係る半導体レーザの作製方法の場合には、制御層１０５の屈折率変化により発振波長が変化した場合に、反射率は活性層１０１の回折格子と回折格子間の位相によって決定される。

これに対し、本実施形態に係る半導体レーザの作製方法の場合には、反射率は活性層１０１の回折格子の反射帯域と制御層１０５の回折格子の反射帯域の位相も含めた重ね合わせに影響される。すなわち、波長変化に伴って、活性層１０１の反射帯域と制御層１０５の反射帯域の重なりが変化し、反射率が変化する。本実施形態に係る半導体レーザの作製方法を用いて制御層１０５の結合係数を適切に制御すれば、波長変化時の反射率の変化を設計することが可能となる。

〔第３の実施形態〕
次に、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について説明する。
第１及び第２の実施形態に係る半導体レーザの作製方法では、予めＩｎＰ基板上に作製した凹凸をＩｎＰで埋め込むことにより屈折率差を生じさせないようにしてサンプル回折格子を作製した。本実施形態に係る半導体レーザの作製方法では、予めＩｎＰ基板上に作製した凹凸を、選択成長による導波路の突合せ結合を作製する際にエッチングすることによりサンプル回折格子を作製する。

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。
まず、図３（ａ）に示すように、第１及び第２の実施形態と同様にＩｎＰ基板１００に凹凸を形成し、下側ＳＣＨ層１０２、活性層１０１、上側ＳＣＨ層１０３を再成長し、活性層領域とする場所にエッチングマスク１０４を形成する。次に、図３（ｂ）に示すように、第１及び第２の実施形態と同様に、制御層領域Ｂを形成する箇所をエッチングする。

さらに、図３（ｃ）に示すように、制御層領域Ｂのエッチング底面に出現したＩｎＰ基板１００の凹凸をエッチングする。最初にＩｎＰ基板１００の凹凸を形成した時のように回折格子パターンのマスクが無いので、一般的に凹凸が平坦化されるようにエッチングされる。更に、エッチングすれば、完全に平坦化させることも可能である。その後、図３（ｄ）に示すように、制御層領域Ｂの下側ＳＣＨ層１０６、制御層１０５、上側ＳＣＨ層１０７を選択成長し、エッチングマスク１０４を除去した後、ＩｎＰクラッド層１０９を成長した。

本実施形態では、制御層領域Ｂを形成する際、ドライエッチングにより上側ＳＣＨ層１０３、活性層１０１、下側ＳＣＨ層１０２の途中までをエッチングし、第１及び第２の実施形態と同様に、硫酸と過酸化水素及び水の混合溶液等によるウエットエッチャントを用いて活性層１０１及びＳＣＨ層１０２，１０３を構成するＧａｌｎＡｓＰのみを選択的にエッチングしてＩｎＰ基板１００を露出させた後、塩酸とリン酸の混合溶液によるエッチャントを用いてＩｎＰ基板１００の凹凸をエッチングしたが、その他のエッチャントを用いてもよい。

その場合、例えば、図３（ｂ）、図３（ｃ）のように選択エッチャントを用いてＩｎＰ基板１００の凹凸を露出させてから凹凸のエッチングを行わなくともよい。ＧａＩｎＡｓＰとＩｎＰの両方をエッチングするメタノールにブロムを混合したＢｒメタノールなどを用いれば、ＧａＩｎＡｓＰをエッチングしつつ、ＩｎＰもエッチングすることができ、図３（ｂ）の状態を経由することなく、図３（ｃ）の状態にすることができる。

第１及び第２の実施形態に係る半導体レーザの作製方法では、凹凸が形成された材料と同じ材料で埋め込み再成長を行うことにより、屈折差を生じさせない、又は小さくして、サンプル回折格子や領域によって結合係数の異なる回折格子を形成した。

これに対し、本実施形態に係る半導体レーザの作製方法では、選択成長による導波路の突合せ結合を行う際に露出する回折格子を物理的にエッチングすることにより同様の効果を得ることができる。これにより、第１及び第２の実施形態と同様に、活性層１０１と制御層１０５の繰り返し周期に一致した周期で、サンプル回折格子や活性層領域Ａと制御層領域Ｂで結合係数の異なる回折格子を容易に形成できる。

〔第４の実施形態〕
次に、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について説明する。
本実施形態に係る半導体レーザの作製方法では、予め形成したＩｎＰ基板上の凹凸にＳｉＯ₂等のエッチングマスクを周期的に形成し、マスク以外の場所をエッチングすることによって、サンプル回折格子を作製する。

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。
まず、図４（ａ）に示すように、ＩｎＰ基板１００上に凹凸を形成する。次に、図４（ｂ）に示すように、回折格子を残す場所のみにＳｉＯ₂やＳｉＮ等のマスク４００を形成する。これは、ＣＶＤ法やスパッタ法等で基板上にＳｉＯ₂（又はＳｉＮ等）膜を堆積させた後に、レジストを塗布し、フォトリソグラフィーや投影露光法等によりレジストパターンを形成し、レジストパターンをマスクとしてＳｉＯ₂をエッチングすることで形成できる。そして、図４（ｃ）に示すように、マスク４００以外の場所の回折格子の凹凸が滑らかになるようにウエットエッチングする。

その後、図４（ｄ）に示すように下側ＳＣＨ層１０２、活性層１０１及び上側ＳＣＨ層１０３を成長する。これによりサンプル回折格子が形成できる。さらに、分布活性ＤＦＢレーザを作製する場合には、活性層１０１と制御層１０５を周期的に交互に配置する必要があるので、周期的にエッチングマスク１０４を形成し、図４（ｅ）に示すようにエッチングする。そして、図４（ｆ）に示すように、制御層１０５を再成長し、ＩｎＰクラッド層１０９を成長する。本実施形態では、回折格子を残す領域を活性層領域Ａと制御層領域Ｂの長さによらずに独立に設定できるため、設計の自由度が向上する。

回折格子自体の凹凸の周期は波長１．５５μｍ帯では２４０ｎｍ程度であり、直接サンプル回折格子を形成しようとすると、ＥＢ露光などの分解能の高い露光方法を用いる必要があるが、本実施形態に係る半導体レーザの作製方法を用いれば、全体に回折格子を形成した後に、サンプル周期でマスクを形成している。サンプル周期は通常数μｍから数十μｍ以上であるので、フォトリソグラフィー等の簡便な方法で形成することができる。

第１から第３の実施形態に係る半導体レーザの作製方法は、選択成長による突合せ結合の作製を利用して、活性層領域Ａと制御層領域Ｂの繰り返し周期に一致した周期のサンプル回折格子などを作製するものである。しかし、本実施形態に係る半導体レーザの作製方法は、分布活性ＤＦＢレーザのように活性層１０１と制御層１０５の繰り返し構造を持った半導体レーザだけでなく、その他の半導体レーザや光素子に適用することが可能である。例えば、図４（ｄ）の後に、活性層１０１と制御層１０５の繰り返し構造を作製しないで、ＩｎＰクラッド層を成長し、レーザ構造を作製し電極などを形成すれば、活性層１０１と制御層１０５の繰り返し構造の無い半導体レーザを作製することができる。

更には、図４（ｃ）で、回折格子の凹凸をエッチングする際に、エッチング量をコントロールすることで、結合係数を変化させることができる。すなわち、凹凸を完全に平坦化すれば、サンプル回折格子になるが、一方、凹凸を完全に平坦化せずに、少し凹凸を残すようにエッチングすれば、当初の回折格子より結合係数の小さい回折格子を形成することができる。

〔第５の実施形態〕
次に、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について説明する。
本実施形態に係る半導体レーザの作製方法では、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。

半導体でダイオード構造を作製する場合は、ｐ型又はｎ型等の電導型を形成するために不純物をドーピングする。本実施形態に係る半導体レーザの作製方法では、基板側をＳｉをドーピングしたｎ型のＩｎＰとして、活性層を挟み上部をＺｎをドーピングしたｐ型のＩｎＰとしている。また、一般的にドーピングする不純物の濃度によって半導体の屈折率は異なる。

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。
図５（ａ）に示すように、ｎ−ＩｎＰ基板５００上に凹凸を形成し、図５（ｂ）に示すように、ｎ−ＩｎＰの半導体犠牲層５１０、ＧａＩｎＡｓＰからなる下側ＳＣＨ層５０２、活性層５０１、上側ＳＣＨ層５０３を成長する。ここで、凹凸を形成したｎ−ＩｎＰ基板５００側のＩｎＰのドーピング濃度は２×１０¹⁸ｃｍ³とし、後から成長するｎ−ＩｎＰは１×１０¹⁸ｃｍ^-3のドーピング濃度とした。

更に、図５（ｃ）に示すように、分布活性構造を作製するために、ＳｉＯ₂又はＳｉＮ等を用いて周期的にエッチングマスク５０４を形成し、ｎ−ＩｎＰ基板５００、ｎ−ＩｎＰの半導体犠牲層５１０、下側ＳＣＨ層５０２、活性層５０１及び上側ＳＣＨ層５０３をエッチングする。

続いて、図５（ｄ）に示すように、選択成長により、ｎ−ＩｎＰ基板５００、ｎ−ＩｎＰの半導体犠牲層５１０、下側ＳＣＨ層５０２、活性層５０１及び上側ＳＣＨ層５０３をエッチングした部分に、積極的にドーピングを行わないｉ−ＩｎＰの半導体犠牲層５１１、ＧａＩｎＡｓＰよりなる下側ＳＣＨ層５０６、制御層５０５（コア層）、上側ＳＣＨ層５０７を成長する。

図５（ｅ）に示すように、エッチングマスク５０４を除去した後、活性層領域Ａと制御層領域Ｂの両方に共通するｐ−ＩｎＰクラッド層５０９を再成長する。上記方法により、活性層領域Ａの凹凸はドーピング濃度差の小さいｎ−ＩｎＰの半導体犠牲層５１０で埋め込まれているのに対し、制御層領域Ｂの凹凸はドーピング濃度差の大きいｉ−ＩｎＰの半導体犠牲層５１１で埋め込まれるため、深さや周期などの同一な凹凸を埋め込んでいても屈折率差が異なり、回折格子の結合係数に違いが生じる。すなわち、活性層５０１と制御層５０５の繰り返し周期と同一の繰り返し周期で結合係数を変化させた回折格子の形成が可能であり、これにより、第２の実施形態と同様に、波長変化時における反射率の変化も設計することが可能となる。

本実施形態に係る半導体レーザの作製方法では、凹凸を埋め込むために、ｎ−ＩｎＰの半導体犠牲層５１０とｉ−ＩｎＰの半導体犠牲層５１１を用い、更に、凹凸を形成するｎ−ＩｎＰ基板５００のドーピング濃度を全て異ならせることにより、周期的に回折格子の結合係数を変調した回折格子としているが、ｎ−ＩｎＰ基板５００側のＩｎＰのドーピング濃度と、活性層領域Ａ又は制御層領域ＢのＩｎＰのドーピング濃度と同一とした場合には、サンプル回折格子を形成することもできる。

また、本実施形態に係る半導体レーザの作製方法では、選択成長する制御層領域Ｂの半導体犠牲層５１１を積極的にドーピングしないｉ−ＩｎＰ層としたが、５×１０¹⁷ｃｍ^-3の濃度のドーピングを施したｎ−ＩｎＰ等としても、活性層領域Ａのｎ−ＩｎＰとは不純物濃度が異なるので本発明を実施することができる。

また、ドーピングする元素は、ＳｉやＺｎに限らず、Ｓｎなどの他の元素でも良い。本実施形態に係る半導体レーザの作製方法の特徴は、ドーピング濃度の異なるＩｎＰ層を用いて回折格子の結合係数を周期的に変調することであるから、ドーピング濃度は本実施形態で示したドーピング濃度に限らず、最初に凹凸を形成する基板側ＩｎＰのドーピング濃度と、後から成長する活性層領域ＡのＩｎＰ層のドーピング濃度、又は、選択成長するＩｎＰ層のドーピング濃度を異ならせればよい。また、本実施形態ではｎ型のＩｎＰ基板を用いているが、ｐ型のＩｎＰ基板を用いた場合には、ｎ型とｐ型を入れ替えて考えればよい。

なお、ここで用いる半導体材料は、他の実施形態と同様に、ＩｎＰとＧａＩｎＡｓＰの組合せに限ることなく、ドーピング濃度の違いにより屈折率を異ならせることのできる他の半導体を用いることができる。

本発明は、例えば、光ファイバ通信用光源及び光計測用光源として用いられる波長可変半導体レーザ、特に、光通信における光波長（周波数）多重システム用光源及び広帯域波長帯をカバーする光計測用光源に利用することが可能である。

本発明の第１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。 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。 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。 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。 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。 一般的な導波路下部への回折格子の形成方法を示した図である。 図１０に示す半導体レーザの活性層領域の部分の導波路に垂直な断面を示した図である。 従来の分布活性ＤＦＢレーザの基本構造を示した図である。 回折格子を一部のみに形成した従来の分布活性ＤＦＢレーザの構造を示した図である。 周期を変えて２つ縦続接続した従来の分布活性ＤＦＢレーザの構造を示した図である。 図８に示す従来の分布活性ＤＦＢレーザの反射特性を示した図である。

符号の説明

１００ ＩｎＰ基板
１０１ 活性層
１０２ 下側ＳＣＨ層
１０３ 上側ＳＣＨ層
１０４ エッチングマスク
１０５ 制御層
１０６ 下側ＳＣＨ層
１０７ 上側ＳＣＨ層
１０８ 半導体犠牲層
１０９ ＩｎＰクラッド層
４００ マスク
５００ ｎ−ＩｎＰ基板
５０１ 活性層
５０２ 下側ＳＣＨ層
５０３ 上側ＳＣＨ層
５０４ エッチングマスク
５０５ 制御層（コア層）
５０６ 下側ＳＣＨ層
５０７ 上側ＳＣＨ層
５０９ ｐ−ＩｎＰクラッド層
５１０ ｎ−ＩｎＰの半導体犠牲層
５１１ ｉ−ＩｎＰの半導体犠牲層
６００ ＩｎＰ基板
６０１ 活性層
６０２ 下側ＳＣＨ層
６０３ 上側ＳＣＨ層６０３
６０４ レジストパターン
６０５ 上側クラッド層
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 (10)

1. 半導体基板の表面又はバッファ層の表面に回折格子を形成する工程と、
   前記回折格子上に活性層を含む積層構造を積層する工程と、
   前記活性層を有する活性層領域以外の制御層領域における前記積層構造を除去する工程と、
   前記制御層領域の前記回折格子の表面に該回折格子と同一の材料の半導体犠牲層を積層する工程と
   を備える
   ことを特徴とする半導体レーザの作製方法。
2. 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。
3. 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。
4. 光の伝播方向において前記活性層領域と前記制御層領域が交互に繰り返す周期構造を有するものとする
   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。
5. 半導体基板の表面又はバッファ層の表面に回折格子を形成する工程と、
   前記半導体基板上又は前記バッファ層上に下側ＳＣＨ層、活性層及び上側ＳＣＨ層を積層する工程と、
   活性層領域以外の制御層領域において上層ＳＣＨ層、活性層、下側ＳＣＨ層を除去する工程と、
   前記制御層領域における前記半導体基板又は前記バッファ層上に該半導体基板又は該バッファ層と同一の材料の半導体犠牲層、下側ＳＣＨ層、制御層及び上側ＳＣＨ層を積層する工程と
   を備える
   ことを特徴とする半導体レーザの作製方法。
6. 半導体基板の表面又はバッファ層の表面に形成される回折格子と、
   前記回折格子上に積層される活性層を含む積層構造と、
   活性層領域以外の制御層領域の前記回折格子の表面に積層された該回折格子と同一の材料の半導体犠牲層と
   を備える
   ことを特徴とする半導体レーザ。
7. 前記半導体犠牲層の厚さは前記回折格子の深さ以上である
   ことを特徴とする請求項６に記載の半導体レーザ。
8. 前記半導体犠牲層の厚さは前記回折格子の深さ以下である
   ことを特徴とする請求項６に記載の半導体レーザ。
9. 光の伝播方向において前記活性層領域と前記制御層領域が交互に繰り返す周期構造を有する
   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。
10. メサ構造に加工した前記活性層領域及び前記制御層領域の両脇にルテニウムをドープした半絶縁性半導体層を埋め込む
    ことを特徴とする請求項６から請求項９のいずれか１項に記載の半導体レーザ。

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