JP2009238913A - Distributed feedback semiconductor laser - Google Patents

Distributed feedback semiconductor laser Download PDF

Info

Publication number
JP2009238913A
JP2009238913A JP2008081211A JP2008081211A JP2009238913A JP 2009238913 A JP2009238913 A JP 2009238913A JP 2008081211 A JP2008081211 A JP 2008081211A JP 2008081211 A JP2008081211 A JP 2008081211A JP 2009238913 A JP2009238913 A JP 2009238913A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
diffraction grating
layer
active layer
semiconductor laser
distributed feedback
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2008081211A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
So Mototani
宗 本谷
Yuichiro Okunuki
雄一郎 奥貫
Tsutomu Wataya
力 綿谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2008081211A priority Critical patent/JP2009238913A/en
Publication of JP2009238913A publication Critical patent/JP2009238913A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a distributed feedback semiconductor laser, having a structure that improves the planarity of crystal layer growth in the upper layer of a diffraction grating, and further, improves the reliability of an element by reducing the density of crystal defects. <P>SOLUTION: A first active layer 1A including a first diffraction grating 3a and a second active layer 1B including a second diffraction grating 3b are separated and arranged above and below so that the arrangement period for the first and second diffraction gratings 3a and 3b can be expanded. As a result, the area of grooves among the diffraction gratings are expanded so as to improve the removal effect of a mask material to be used during the formation of the diffraction gratings, reduce the density of internal dislocation (crystal defect), and attain the improved reliability for an element. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体レーザ、特に光通信システムに用いられる単一軸モード発振する分布帰還型半導体レーザの構造に関するものである。   The present invention relates to a structure of a semiconductor laser, particularly a distributed feedback semiconductor laser that oscillates in a single axis mode and is used in an optical communication system.

超高速・広帯域な光通信システムの要求から、特に幹線系において単一軸モード発振する分布帰還型半導体レーザが実用化されている。この分布帰還型半導体レーザにおける単一軸モード発振は、分布帰還型半導体レーザのコアとなる活性層(光導波路)の近傍に回折格子層を設けることで、屈折率の周期的な摂動が活性層に加えられることにより発振スペクトルの狭幅化が図られている。   Distributed feedback semiconductor lasers that oscillate in a single axis mode have been put into practical use, particularly in the trunk line system, due to the demand for an ultra-high-speed and wide-band optical communication system. Single-axis mode oscillation in this distributed feedback semiconductor laser is achieved by providing a diffraction grating layer in the vicinity of the active layer (optical waveguide) that is the core of the distributed feedback semiconductor laser, thereby causing periodic perturbations in the refractive index in the active layer. In addition, the oscillation spectrum is narrowed.

しかし、分布帰還型半導体レーザの素子内部に回折格子層を備える構成においては、回折格子層の上部への結晶成長において、回折格子自体が結晶層への転位(結晶欠陥)起点となり、これを形成するためのプロセス上の問題が回折格子層上部への結晶層の成長を困難にすることが考えられる。この結晶欠陥は結晶成長時あるいは素子動作時に活性層を貫通し、活性層に結晶欠陥による非発光領域が発生するなど、素子特性劣化や素子信頼性が低下する問題があった。   However, in the configuration in which the diffraction grating layer is provided inside the element of the distributed feedback semiconductor laser, the crystal itself becomes a starting point of dislocation (crystal defect) to the crystal layer during crystal growth on the upper part of the diffraction grating layer. It is conceivable that the process problem for making it difficult to grow the crystal layer on the upper part of the diffraction grating layer. This crystal defect penetrates through the active layer at the time of crystal growth or device operation, and there is a problem that the device characteristics deteriorate and the device reliability deteriorates, for example, a non-light emitting region due to the crystal defect occurs in the active layer.

このような回折格子層上部への結晶層成長の困難性に関して、下記特許文献1に開示される分布帰還型半導体レーザの製造方法においては、回折格子層および活性層の成長時に供給されているアルシン(AsH)とホスフィン(PH)との分圧に着目している。具体的には、回折格子成長時のホスフィン(PH)の分圧を活性層成長時よりも大きくすることによって、回折格子単体のサイズを大きくすることができ、回折格子層の上部に成長する活性層の平坦性の向上を図っている。 Regarding the difficulty of growing a crystal layer on the upper part of the diffraction grating layer, in the distributed feedback semiconductor laser manufacturing method disclosed in Patent Document 1 below, arsine supplied during the growth of the diffraction grating layer and the active layer is used. We pay attention to the partial pressure of (AsH 3 ) and phosphine (PH 3 ). Specifically, by making the partial pressure of phosphine (PH 3 ) at the time of growing the diffraction grating larger than that at the time of growing the active layer, the size of the diffraction grating alone can be increased, and it grows on the upper part of the diffraction grating layer. The flatness of the active layer is improved.

しかし、この分布帰還型半導体レーザの製造方法においては、回折格子層を形成した時の平坦性の向上は図れる。しかし、回折格子層形成時に使用するマスク材の除去工程において、回折格子溝間隔の狭さと除去処理に用いる溶液の粘性の高さとから、マスク材を除去しきれない。その結果、マスク材残渣が結晶欠陥要因となり、分布帰還型半導体レーザとしての信頼性を低下させるおそれがある。
特開2004−71678号公報
However, in this distributed feedback semiconductor laser manufacturing method, the flatness can be improved when the diffraction grating layer is formed. However, in the process of removing the mask material used when forming the diffraction grating layer, the mask material cannot be completely removed due to the narrow gap between the diffraction grating grooves and the high viscosity of the solution used for the removal process. As a result, the mask material residue becomes a cause of crystal defects, which may reduce the reliability of the distributed feedback semiconductor laser.
JP 2004-71678 A

この発明が解決しようとする課題は、回折格子成長時のホスフィン(PH)の分圧を活性層成長時よりも大きくした時には、活性層の平坦性の向上は図れるものの、回折格子形成時に使用するマスク材の除去工程において、マスク材残渣が結晶欠陥要因となり、素子信頼性が低下する点にある。 The problem to be solved by the present invention is that when the partial pressure of phosphine (PH 3 ) during growth of the diffraction grating is made larger than that during the growth of the active layer, the flatness of the active layer can be improved, but it is used when forming the diffraction grating. In the mask material removal step, the mask material residue becomes a cause of crystal defects, and the element reliability is lowered.

したがってこの発明の目的は、回折格子層の上層における結晶層成長の平坦性の向上と、結晶欠陥密度の低減を図ることにより、素子信頼性の向上を図ることを可能とする構造を備える分布帰還型半導体レーザを提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a distributed feedback having a structure capable of improving the element reliability by improving the flatness of crystal layer growth in the upper layer of the diffraction grating layer and reducing the crystal defect density. It is to provide a type semiconductor laser.

この発明に基づいた分布帰還型半導体レーザにおいては、半導体基板と、上記半導体基板の上に設けられた第1活性層と、上記第1活性層の上に設けられた第2活性層とを備え、上記第1活性層は、所定の配置周期で設けられる第1回折格子を含み、上記第2活性層は、上記第1回折格子の配置周期に対してずれた状態で、所定の配置周期で設けられる第2回折格子を含んでいる。   The distributed feedback semiconductor laser according to the present invention includes a semiconductor substrate, a first active layer provided on the semiconductor substrate, and a second active layer provided on the first active layer. The first active layer includes a first diffraction grating provided at a predetermined arrangement period, and the second active layer is shifted from the arrangement period of the first diffraction grating at a predetermined arrangement period. A second diffraction grating is provided.

この発明に基づいた分布帰還型半導体レーザによれば、回折格子を上下に分割して配置することにより、各活性層に設けられる回折格子の間隔を従来よりも拡げることができる。その結果、マスク材等を用いて形成した回折格子形成プロセスにおけるマスク材除去効果を高めることが可能となる。さらに、結晶層成長の平坦性の向上と、結晶欠陥密度の低減により、分布帰還型半導体レーザの素子信頼性の向上を図ることも可能となる。   According to the distributed feedback semiconductor laser based on the present invention, by arranging the diffraction gratings so as to be divided into upper and lower parts, the interval between the diffraction gratings provided in each active layer can be increased as compared with the prior art. As a result, the mask material removal effect in the diffraction grating formation process formed using the mask material or the like can be enhanced. Furthermore, it is possible to improve the device reliability of the distributed feedback semiconductor laser by improving the flatness of crystal layer growth and reducing the crystal defect density.

以下に、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。   Embodiments of the present invention will be described below. The same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof may not be repeated.

(参考技術)
まず、図1から図5を参照して、参考技術として、活性層に回折格子を含む分布帰還型半導体レーザ100Bの構造およびその製造方法について説明する。なお、図1は、分布帰還型半導体レーザ100Bの構造を示す断面図であり、図2から図5は、図1に示す構造を有する分布帰還型半導体レーザ100Bの製造方法を示す第1から4工程断面図である。
(Reference technology)
First, referring to FIGS. 1 to 5, as a reference technique, a structure of a distributed feedback semiconductor laser 100B including a diffraction grating in an active layer and a manufacturing method thereof will be described. 1 is a cross-sectional view showing the structure of the distributed feedback semiconductor laser 100B. FIGS. 2 to 5 show first to fourth methods of manufacturing the distributed feedback semiconductor laser 100B having the structure shown in FIG. It is process sectional drawing.

(分布帰還型半導体レーザ100Bの構造)
図1を参照して、参考技術における分布帰還型半導体レーザ100の構造について説明する。n型InP(リン化インジウム:Indium Phosphide)基板1の一方面側にn型InPバッファ層2、n型InGaAsP(インジウム:ガリウム:ヒ素:リン)回折格子層31、およびn型InPキャップ層41を備える。
(Structure of distributed feedback semiconductor laser 100B)
With reference to FIG. 1, the structure of the distributed feedback semiconductor laser 100 in the reference technique will be described. An n-type InP buffer layer 2, an n-type InGaAsP (indium: gallium: arsenic: phosphorus) diffraction grating layer 31, and an n-type InP cap layer 41 are provided on one side of an n-type InP (Indium Phosphide) substrate 1. Prepare.

n型InPバッファ層2、n型InGaAsP(インジウム:ガリウム:ヒ素:リン)回折格子層31、およびn型InPキャップ層41により活性層回折格子3を構成し、回折格子周期は任意のブラッグ波長(図中ではλ)に設定されている。   The n-type InP buffer layer 2, the n-type InGaAsP (indium: gallium: arsenic: phosphorus) diffraction grating layer 31, and the n-type InP cap layer 41 constitute an active layer diffraction grating 3, and the diffraction grating period is an arbitrary Bragg wavelength ( In the figure, λ) is set.

次に、活性層回折格子3を覆うように、n型InP回折格子埋め込み層51が設けられ、このn型InP回折格子埋め込み層51の上に、多重量子井戸活性層6、p型AlInAsクラッド層7、および、p型InPコンタクト層8が設けられている。多重量子井戸活性層6は、AlGaInAsウエル層11とAlGaInAsバリア層12とが交互に複数積層されている。   Next, an n-type InP diffraction grating buried layer 51 is provided so as to cover the active layer diffraction grating 3, and the multiple quantum well active layer 6 and the p-type AlInAs cladding layer are formed on the n-type InP diffraction grating buried layer 51. 7 and a p-type InP contact layer 8 are provided. In the multiple quantum well active layer 6, a plurality of AlGaInAs well layers 11 and AlGaInAs barrier layers 12 are alternately stacked.

p型InPコンタクト層8の上にはp型電極9が設けられ、n型InP基板1の他方面側には、n型電極10が設けられている。   A p-type electrode 9 is provided on the p-type InP contact layer 8, and an n-type electrode 10 is provided on the other surface side of the n-type InP substrate 1.

(分布帰還型半導体レーザ100Bの製造方法)
次に、上記構成からなる分布帰還型半導体レーザ100Bの製造方法の概略について説明する。図2を参照して、n型InP基板1の一方面側にMOCVD(有機金属気相成長法:Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法等を用いてn型InPバッファ層2、n型InGaAsP回折格子層31、n型InPキャップ層41を成膜する。
(Manufacturing method of distributed feedback semiconductor laser 100B)
Next, an outline of a manufacturing method of the distributed feedback semiconductor laser 100B having the above configuration will be described. Referring to FIG. 2, an n-type InP buffer layer 2 and an n-type InGaAsP diffraction grating layer are formed on one side of an n-type InP substrate 1 using MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) method or the like. 31, n-type InP cap layer 41 is formed.

次に、図3を参照して、n型InPキャップ層41上に、レジストを塗布した後、EB(電子ビーム)露光等でレジストのパターンニングを行ない、マスクを形成する。その後、硫酸等を用いたウェットエッチングにより、n型InPバッファ層2、n型InGaAsP回折格子層31、およびn型InPキャップ層41のパターニングを行ない、活性層回折格子3のパターニングを行なう。この時形成される回折格子周期は、任意のブラッグ波長(図中ではλ/2)に設定されている。   Next, referring to FIG. 3, after applying a resist on n-type InP cap layer 41, the resist is patterned by EB (electron beam) exposure or the like to form a mask. Thereafter, the n-type InP buffer layer 2, the n-type InGaAsP diffraction grating layer 31, and the n-type InP cap layer 41 are patterned by wet etching using sulfuric acid or the like, and the active layer diffraction grating 3 is patterned. The diffraction grating period formed at this time is set to an arbitrary Bragg wavelength (λ / 2 in the figure).

次に、図4を参照して、活性層回折格子3の上に、n型InP回折格子埋め込み層51、多重量子井戸活性層6、p型AlInAsクラッド層7、および、p型InPコンタクト層8を順次成膜する。多重量子井戸活性層6は、AlGaInAsウエル層11とAlGaInAsバリア層12とが交互に複数積層されている。   Next, referring to FIG. 4, an n-type InP diffraction grating buried layer 51, a multiple quantum well active layer 6, a p-type AlInAs cladding layer 7, and a p-type InP contact layer 8 are formed on the active layer diffraction grating 3. Are sequentially formed. In the multiple quantum well active layer 6, a plurality of AlGaInAs well layers 11 and AlGaInAs barrier layers 12 are alternately stacked.

次に、図5を参照して、p型InPコンタクト層8の上にp型電極9、n型InP基板1の他方面側にn型電極10を形成する。これにより、分布帰還型半導体レーザ100が完成する。   Next, referring to FIG. 5, p-type electrode 9 is formed on p-type InP contact layer 8, and n-type electrode 10 is formed on the other surface side of n-type InP substrate 1. Thereby, the distributed feedback semiconductor laser 100 is completed.

なお、上記構成からなる分布帰還型半導体レーザ100Bにおいて、多重量子井戸活性層6への電流狭窄構造(図示せず)については、特に言及していないが、たとえば、埋め込みヘテロ構造のような一般的な電流狭窄構造を適用すればよく、特定の電流狭窄構造に限定されるわけではない。   In the distributed feedback semiconductor laser 100B having the above-described configuration, the current confinement structure (not shown) in the multiple quantum well active layer 6 is not particularly mentioned. A current confinement structure may be applied, and the present invention is not limited to a specific current confinement structure.

さらに厳密に言えば、分布帰還型半導体レーザにおいて回折格子がある周期間隔λ/2で配置されているだけでは、ブラッグ波長に対応するブラッグ周波数の発振縦モードは存在せず、ブラッグ周波数から等周波数分ずれた低・高周波数において最低閾値利得をもった2つの発振縦モードが存在する。   Strictly speaking, there is no longitudinal oscillation mode of the Bragg frequency corresponding to the Bragg wavelength by simply arranging the diffraction grating with a certain periodic interval λ / 2 in the distributed feedback semiconductor laser, and the Bragg frequency is equal to the frequency from the Bragg frequency. There are two longitudinal oscillation modes with minimum threshold gains at different low and high frequencies.

回折格子のブラッグ周期に対応したブラッグ波長で発振させるためには、レーザ素子導波路内にλ/4の位相シフト部を設けるなどの構成が必要となるが、本発明の実施の形態における分布帰還型半導体レーザにおいて、これらの構成を取り入れてもなんら支障はきたさない。   In order to oscillate at a Bragg wavelength corresponding to the Bragg period of the diffraction grating, a configuration such as providing a λ / 4 phase shift unit in the laser element waveguide is required. However, distributed feedback in the embodiment of the present invention is required. In the type semiconductor laser, there is no problem even if these configurations are adopted.

(実施の形態)
次に、上記参考技術における分布帰還型半導体レーザ100Bと対比した形で、本発明の実施の形態における分布帰還型半導体レーザ100Aの構造およびその製造方法について説明する。なお、図6は、分布帰還型半導体レーザ100Aの構造を示す断面図であり、図7から図11は、図6に示す構造を有する分布帰還型半導体レーザ100Aの製造方法を示す第1から5工程断面図である。
(Embodiment)
Next, the structure of the distributed feedback semiconductor laser 100A in the embodiment of the present invention and the manufacturing method thereof will be described in comparison with the distributed feedback semiconductor laser 100B in the above-described reference technique. 6 is a sectional view showing the structure of the distributed feedback semiconductor laser 100A. FIGS. 7 to 11 show first to fifth methods of manufacturing the distributed feedback semiconductor laser 100A having the structure shown in FIG. It is process sectional drawing.

(分布帰還型半導体レーザ100Aの構造)
図6を参照して、半導体基板であるn型InP基板1の一方面側に、第1活性層1Aとこの第1活性層1Aの上に設けられた第2活性層1Bとを有している。第1活性層1Aは、第1回折格子である活性層下側回折格子3aを構成するn型InPバッファ層2、n型InGaAsP回折格子層31、n型InPキャップ層41を備え、活性層下側回折格子3aは、n型InP回折格子埋め込み層51に覆われている。n型InP回折格子埋め込み層51の上には、多重量子井戸活性層6が設けられている。この多重量子井戸活性層6は、AlGaInAsウエル層11とAlGaInAsバリア層12とが交互に複数積層されている。
(Structure of distributed feedback semiconductor laser 100A)
Referring to FIG. 6, a first active layer 1A and a second active layer 1B provided on the first active layer 1A are provided on one surface side of an n-type InP substrate 1 which is a semiconductor substrate. Yes. The first active layer 1A includes an n-type InP buffer layer 2, an n-type InGaAsP diffraction grating layer 31, and an n-type InP cap layer 41 constituting an active layer lower diffraction grating 3a that is a first diffraction grating, and is below the active layer. The side diffraction grating 3 a is covered with an n-type InP diffraction grating buried layer 51. A multiple quantum well active layer 6 is provided on the n-type InP diffraction grating buried layer 51. The multiple quantum well active layer 6 has a plurality of AlGaInAs well layers 11 and AlGaInAs barrier layers 12 alternately stacked.

第2活性層1Bは、多重量子井戸活性層6の上に設けられ、第2回折格子である活性層上側回折格子3bを構成するpクラット層13、p型InGaAsP回折格子層32、p型InPキャップ層42を備え、活性層上側回折格子3bは、p型InP回折格子埋め込み層52に覆われている。p型InP回折格子埋め込み層52の上には、p型InPクラッド層7、p型InPコンタクト層8が設けられている。また、p型InPコンタクト層8の上には、p型電極9が設けられ、n型InP基板1の多方面側には、n型電極10が設けられている。   The second active layer 1B is provided on the multiple quantum well active layer 6, and includes a p-clat layer 13, a p-type InGaAsP diffraction grating layer 32, and a p-type InP constituting the active layer upper diffraction grating 3b as the second diffraction grating. A cap layer 42 is provided, and the active layer upper diffraction grating 3 b is covered with a p-type InP diffraction grating buried layer 52. A p-type InP clad layer 7 and a p-type InP contact layer 8 are provided on the p-type InP diffraction grating buried layer 52. A p-type electrode 9 is provided on the p-type InP contact layer 8, and an n-type electrode 10 is provided on the multi-sided side of the n-type InP substrate 1.

なお、活性層下側回折格子3aおよび活性層上側回折格子3bの回折格子周期は、それそれぞれ発振させようとする単一縦モードの発振周波数に対応したブラッグ波長(λ)の周期となるように配置され、活性層下側回折格子3aと活性層上側回折格子3bとは、位相がブラッグ波長(λ)の1/2ずれて配置されている。   The diffraction grating periods of the active layer lower diffraction grating 3a and the active layer upper diffraction grating 3b are each set to a period of a Bragg wavelength (λ) corresponding to the oscillation frequency of a single longitudinal mode to be oscillated. The active layer lower diffraction grating 3a and the active layer upper diffraction grating 3b are arranged so that the phase is shifted by a half of the Bragg wavelength (λ).

(分布帰還型半導体レーザ100Aの製造方法)
次に、上記構成からなる分布帰還型半導体レーザ100Aの製造方法の概略について説明する。図7を参照して、n−InP基板1の一方面側にMOCVD法等を用いてn型InPバッファ層2、n型InGaAsP回折格子層31、n型InPキャップ層41を成膜する。なお、成膜方法の一例としてMOCVD法を挙げたが結晶欠陥が少なく成膜される方法ならばMBE(分子線エピタキシ:Molecular Beam Epitaxy)法など他の手段を用いてもかまわない。
(Manufacturing method of distributed feedback semiconductor laser 100A)
Next, an outline of a manufacturing method of the distributed feedback semiconductor laser 100A having the above configuration will be described. Referring to FIG. 7, an n-type InP buffer layer 2, an n-type InGaAsP diffraction grating layer 31, and an n-type InP cap layer 41 are formed on one side of an n-InP substrate 1 using MOCVD or the like. Note that the MOCVD method has been described as an example of the film formation method, but other methods such as the MBE (Molecular Beam Epitaxy) method may be used as long as the film formation method has few crystal defects.

次に、図8を参照して、n型InPキャップ層41上に、レジストを塗布した後、EB露光等でレジストのパターンニングを行ない、マスクを形成する。その後、硫酸等を用いたウェットエッチングにより、n型InPバッファ層2、n型InGaAsP回折格子層31、およびn型InPキャップ層41のパターニングを行ない、活性層下側回折格子3aのパターニングを行なう。この時形成される回折格子周期は、λ(=2・λ/2)である。この時に回折格子のマスクとは別に、マスク位置を相対的に特定できるよう位置決めマーカーを形成しておく。   Next, referring to FIG. 8, after a resist is applied on n-type InP cap layer 41, the resist is patterned by EB exposure or the like to form a mask. Thereafter, the n-type InP buffer layer 2, the n-type InGaAsP diffraction grating layer 31, and the n-type InP cap layer 41 are patterned by wet etching using sulfuric acid or the like, and the active layer lower diffraction grating 3a is patterned. The diffraction grating period formed at this time is λ (= 2 · λ / 2). At this time, apart from the diffraction grating mask, a positioning marker is formed so that the mask position can be relatively specified.

次に、図9を参照して、活性層下側回折格子3aの上に、n型InP回折格子埋め込み層51、多重量子井戸活性層6を成膜する。多重量子井戸活性層6は、AlGaInAsウエル層11とAlGaInAsバリア層12とが交互に複数積層されている。さらに、多重量子井戸活性層6の上に、p型InPクラッド層13、p型InGaAsP回折格子層32、p型InPキャップ層42を順次成膜する。   Next, referring to FIG. 9, an n-type InP diffraction grating buried layer 51 and a multiple quantum well active layer 6 are formed on the active layer lower diffraction grating 3 a. In the multiple quantum well active layer 6, a plurality of AlGaInAs well layers 11 and AlGaInAs barrier layers 12 are alternately stacked. Further, a p-type InP cladding layer 13, a p-type InGaAsP diffraction grating layer 32, and a p-type InP cap layer 42 are sequentially formed on the multiple quantum well active layer 6.

次に、図10を参照して、p型InPキャップ層42の上に、レジストを塗布した後、EB露光等でレジストのパターンニングを行ない、マスクを形成する。その後、硫酸等を用いたウェットエッチングにより、p型InPクラッド層13、p型InGaAsP回折格子層32、およびp型InPキャップ層42のパターニングを行ない、活性層上側回折格子3bのパターニングを行なう。   Next, referring to FIG. 10, after applying a resist on p-type InP cap layer 42, the resist is patterned by EB exposure or the like to form a mask. Thereafter, the p-type InP cladding layer 13, the p-type InGaAsP diffraction grating layer 32, and the p-type InP cap layer 42 are patterned by wet etching using sulfuric acid or the like, and the active layer upper diffraction grating 3b is patterned.

この時、EB露光は下層のn型InPバッファ層2等に設けられた位置決めマーカーにより位置制御され、活性層下側回折格子3aおよび活性層上側回折格子3bの回折格子周期は、任意の単一軸モード発振させるブラッグ周波数のブラッグ波長のλ/2分ずれるように形成される。   At this time, the position of the EB exposure is controlled by a positioning marker provided in the lower n-type InP buffer layer 2 and the like, and the diffraction grating periods of the active layer lower diffraction grating 3a and the active layer upper diffraction grating 3b are arbitrary single axes. It is formed so as to be shifted by λ / 2 of the Bragg wavelength of the Bragg frequency for mode oscillation.

次に、図11を参照して、活性層上側回折格子3bの上に、p型InP回折格子埋め込み層52、p型AlInAsクラッド層7、および、p型InPコンタクト層8を順次成膜する。その後、p型InPコンタクト層8の上にp型電極9、n型InP基板1の他方面側にn型電極10を形成する。これにより、図6に示す分布帰還型半導体レーザ100Aが完成する。   Next, referring to FIG. 11, a p-type InP diffraction grating buried layer 52, a p-type AlInAs cladding layer 7, and a p-type InP contact layer 8 are sequentially formed on the active layer upper diffraction grating 3b. Thereafter, a p-type electrode 9 is formed on the p-type InP contact layer 8 and an n-type electrode 10 is formed on the other surface side of the n-type InP substrate 1. Thereby, the distributed feedback semiconductor laser 100A shown in FIG. 6 is completed.

以上、本実施の形態における分布帰還型半導体レーザ100Aによれば、第1回折格子3aを含む活性層1Aと、第2回折格子3bを含む第2活性層1Bとを上下に分けて配置することで、第1回折格子3aと第2回折格子3bのそれぞれの配置周期を拡げることが可能になる。その結果、回折格子の間の溝部の領域を拡げられるため、回折格子形成時に用いられるマスク材の除去効果の向上が図られ、内部の転位(結晶欠陥)密度の低減を実現し、素子信頼性の向上効果を得ることができる。   As described above, according to the distributed feedback semiconductor laser 100A in the present embodiment, the active layer 1A including the first diffraction grating 3a and the second active layer 1B including the second diffraction grating 3b are arranged separately in the upper and lower sides. Thus, the arrangement period of each of the first diffraction grating 3a and the second diffraction grating 3b can be expanded. As a result, the groove area between the diffraction gratings can be expanded, improving the removal effect of the mask material used during diffraction grating formation, reducing the internal dislocation (crystal defect) density, and improving device reliability. The improvement effect can be obtained.

また、上述した分布帰還型半導体レーザ100Bの構造においては、活性層の上側および下側の両方に、ブラッグ波長の周期λの回折格子を備え、上下の位相がλ/2ずれている構成となっており、上下それぞれの回折格子溝間隔広さ(3X)は、分布帰還型半導体レーザ100Bの場合の回折格子溝間隔広さ(X)の約3倍となる。   Further, the structure of the distributed feedback semiconductor laser 100B described above includes a diffraction grating having a Bragg wavelength period λ on both the upper side and the lower side of the active layer, and the upper and lower phases are shifted by λ / 2. The upper and lower diffraction grating groove intervals (3X) are approximately three times the diffraction grating groove interval (X) in the case of the distributed feedback semiconductor laser 100B.

分布帰還型半導体レーザ100Bの場合と比較し、回折格子溝間隔広さが約3倍に拡がることは、マスク除去等に用いられる溶液が、粘性の高い溶液であっても、回折格子溝部における十分なマスク材除去効果を得ることができる。   Compared to the case of the distributed feedback semiconductor laser 100B, the gap width of the diffraction grating groove is increased by about three times. This means that even if the solution used for removing the mask is a highly viscous solution, it is sufficient in the diffraction grating groove portion. A mask material removal effect can be obtained.

図12は、回折格子溝部のオージェ電子分光測定の結果から得られた表面の炭素(C)検出強度比と回折格子間隔との関係を示す図である。縦軸は任意尺度であり、横軸は回折格子間隔の長さである。回折格子間隔を拡げることで、マスク材残渣を顕著に低減し、結晶欠陥を低減した埋め込み結晶成長が可能となるため、優れた信頼性を有する分布帰還型半導体レーザが得られる。なお、電流狭窄構造については、前述したとおり、特定の構造に限定されるわけではない。   FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the surface carbon (C) detection intensity ratio and the diffraction grating spacing obtained from the results of Auger electron spectroscopy measurement of the diffraction grating grooves. The vertical axis is an arbitrary scale, and the horizontal axis is the length of the diffraction grating interval. By widening the diffraction grating interval, the mask material residue can be remarkably reduced and the embedded crystal growth with reduced crystal defects becomes possible, so that a distributed feedback semiconductor laser having excellent reliability can be obtained. Note that the current confinement structure is not limited to a specific structure as described above.

本実施の形態における分布帰還型半導体レーザ100Aが備える活性層下側回折格子3aおよび活性層上側回折格子3bは、発振させようとする単一縦モードの発振周波数(ブラッグ周波数)に対応したブラッグ波長λの周期を持ち、上側と下側とで位相がλ/2異なることを特徴とし、活性層(光導波路)に与える影響は同様なものとなる。   The active layer lower diffraction grating 3a and the active layer upper diffraction grating 3b included in the distributed feedback semiconductor laser 100A in the present embodiment have a Bragg wavelength corresponding to the oscillation frequency (Bragg frequency) of a single longitudinal mode to be oscillated. It has a period of λ, and the phase is different by λ / 2 between the upper side and the lower side, and the influence on the active layer (optical waveguide) is the same.

言い換えれば、活性層に与える屈折率の周期的な変化が上側、下側の両回折格子層を用いて活性層の伸びる方向へλ/4で変化していることを特徴としている。これは、上側と下側で活性層の伸びる方向へ与える影響は同等であることを意味する。しかし、活性層の伸びる方向へ与える影響が同等であれば良いだけで、回折格子の活性層からの上下方向への距離や、回折格子の大きさ等に関してなんら特定するものではない。   In other words, the periodic change of the refractive index applied to the active layer is characterized by changing by λ / 4 in the extending direction of the active layer using both the upper and lower diffraction grating layers. This means that the influence on the extending direction of the active layer is equivalent on the upper side and the lower side. However, it only needs to have the same effect on the extending direction of the active layer, and does not specify anything about the distance of the diffraction grating from the active layer in the vertical direction, the size of the diffraction grating, or the like.

なお、今回開示された上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   In addition, it should be thought that the said embodiment disclosed this time is an illustration and restrictive at no points. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

参考技術における分布帰還型半導体レーザの構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the distributed feedback semiconductor laser in a reference technique. 参考技術における分布帰還型半導体レーザの製造方法示す第1工程断面図である。It is 1st process sectional drawing which shows the manufacturing method of the distributed feedback semiconductor laser in a reference technique. 参考技術における分布帰還型半導体レーザの製造方法示す第2工程断面図である。It is 2nd process sectional drawing which shows the manufacturing method of the distributed feedback semiconductor laser in a reference technique. 参考技術における分布帰還型半導体レーザの製造方法示す第3工程断面図である。It is 3rd process sectional drawing which shows the manufacturing method of the distributed feedback semiconductor laser in a reference technique. 参考技術における分布帰還型半導体レーザの製造方法示す第4工程断面図である。It is a 4th process sectional view showing a manufacturing method of a distributed feedback type semiconductor laser in reference technology. 本発明の実施の形態における分布帰還型半導体レーザの構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the distributed feedback type semiconductor laser in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における分布帰還型半導体レーザの製造方法示す第1工程断面図である。It is 1st process sectional drawing which shows the manufacturing method of the distributed feedback type semiconductor laser in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における分布帰還型半導体レーザの製造方法示す第2工程断面図である。It is 2nd process sectional drawing which shows the manufacturing method of the distributed feedback semiconductor laser in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における分布帰還型半導体レーザの製造方法示す第3工程断面図である。It is 3rd process sectional drawing which shows the manufacturing method of the distributed feedback semiconductor laser in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における分布帰還型半導体レーザの製造方法示す第4工程断面図である。It is a 4th process sectional view showing a manufacturing method of a distributed feedback type semiconductor laser in an embodiment of the invention. 本発明の実施の形態における分布帰還型半導体レーザの製造方法示す第5工程断面図である。It is 5th process sectional drawing which shows the manufacturing method of the distributed feedback type semiconductor laser in embodiment of this invention. 回折格子溝部のオージェ電子分光測定の結果から得られた表面の炭素(C)検出強度比と回折格子間隔との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the carbon (C) detection intensity ratio of the surface obtained from the result of the Auger electron spectroscopy measurement of the diffraction grating groove part, and a diffraction grating space | interval.

符号の説明Explanation of symbols

1 n型InP基板、2 n型InPバッファ層、3a 活性層下側回折格子、3b 活性層上側回折格子、6 多重量子井戸活性層、7 p型InPクラッド層、8 p型InPコンタクト層、9 p型電極、10 n型電極、11 AlGaInAsウエル層、12 AlGaInAsバリア層、13 pクラット層、31 n型InGaAsP回折格子層、32 p型InGaAsP回折格子層、41 n型InPキャップ層、42 p型InPキャップ層、51 n型InP回折格子埋め込み層、52 p型InP回折格子埋め込み層、100A 分布帰還型半導体レーザ。   1 n-type InP substrate, 2 n-type InP buffer layer, 3a active layer lower diffraction grating, 3b active layer upper diffraction grating, 6 multiple quantum well active layer, 7 p-type InP cladding layer, 8 p-type InP contact layer, 9 p-type electrode, 10 n-type electrode, 11 AlGaInAs well layer, 12 AlGaInAs barrier layer, 13 p clat layer, 31 n-type InGaAsP diffraction grating layer, 32 p-type InGaAsP diffraction grating layer, 41 n-type InP cap layer, 42 p-type InP cap layer, 51 n-type InP diffraction grating buried layer, 52 p-type InP diffraction grating buried layer, 100A distributed feedback semiconductor laser.

Claims (2)

半導体基板と、
前記半導体基板の上に設けられた第1活性層と、
前記第1活性層の上に設けられた第2活性層と、を備え、
前記第1活性層は、所定の配置周期で設けられる第1回折格子を含み、
前記第2活性層は、前記第1回折格子の配置周期に対してずれた状態で、所定の配置周期で設けられる第2回折格子を含む、分布帰還型半導体レーザ。
A semiconductor substrate;
A first active layer provided on the semiconductor substrate;
A second active layer provided on the first active layer,
The first active layer includes a first diffraction grating provided at a predetermined arrangement period,
The distributed active semiconductor laser, wherein the second active layer includes a second diffraction grating provided at a predetermined arrangement period in a state shifted from the arrangement period of the first diffraction grating.
前記第1回折格子および前記第2回折格子の配置周期は、それぞれ発振させようとする単一縦モードの発振周波数に対応したブラッグ波長の周期となるように配置され、
前記第1回折格子と前記第2回折格子とは、位相がブラッグ波長の1/2ずれて配置される、請求項1に記載の分布帰還型半導体レーザ。
The arrangement period of the first diffraction grating and the second diffraction grating is arranged to have a Bragg wavelength period corresponding to the oscillation frequency of a single longitudinal mode to be oscillated,
2. The distributed feedback semiconductor laser according to claim 1, wherein the first diffraction grating and the second diffraction grating are arranged with a phase shifted by a half of a Bragg wavelength.
JP2008081211A 2008-03-26 2008-03-26 Distributed feedback semiconductor laser Withdrawn JP2009238913A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008081211A JP2009238913A (en) 2008-03-26 2008-03-26 Distributed feedback semiconductor laser

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008081211A JP2009238913A (en) 2008-03-26 2008-03-26 Distributed feedback semiconductor laser

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009238913A true JP2009238913A (en) 2009-10-15

Family

ID=41252532

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008081211A Withdrawn JP2009238913A (en) 2008-03-26 2008-03-26 Distributed feedback semiconductor laser

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2009238913A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015029025A (en) * 2013-07-30 2015-02-12 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 Semiconductor laser manufacturing method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015029025A (en) * 2013-07-30 2015-02-12 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 Semiconductor laser manufacturing method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101131380B1 (en) Semiconductor laser device and method for manufacturing same
KR101252469B1 (en) Buried heterostructure device having integrated waveguide grating fabricated by single step mocvd
JP5026905B2 (en) Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof
US7736926B2 (en) Method for manufacturing a light-emitting device with a periodic structure in an active region
JP2005333144A (en) Photonic integrated device using reverse-mesa structure and method for fabricating same
US20070183470A1 (en) Distributed feedback semiconductor laser
JP5906108B2 (en) Photonic crystal manufacturing method and surface emitting laser manufacturing method
WO2007072807A1 (en) Semiconductor element and method for manufacturing semiconductor element
JP2010045102A (en) Semiconductor laser and method of manufacturing semiconductor laser
JP2009238913A (en) Distributed feedback semiconductor laser
US6625189B1 (en) Semiconductor laser device and fabrication method thereof
US8846425B2 (en) Diode laser and method for manufacturing a high-efficiency diode laser
JP4151043B2 (en) Manufacturing method of optical semiconductor device
JP5277877B2 (en) Manufacturing method of optical waveguide element
JP5217598B2 (en) Manufacturing method of semiconductor light emitting device
JP5205901B2 (en) Semiconductor laser device manufacturing method and semiconductor laser device
JP2009194023A (en) Method of manufacturing semiconductor optical device
JP2019087714A (en) Method for manufacturing optical semiconductor element
JP2012033975A (en) Method of manufacturing semiconductor laser
JP4927769B2 (en) Semiconductor laser manufacturing method and semiconductor laser
JP2010098200A (en) Distribution feedback type semiconductor laser element and manufacturing method thereof
JP2005268573A (en) Semiconductor light emitting element using self-forming quantum dot
JP2009064838A (en) Optical semiconductor device and its manufacturing method
JP2008300737A (en) Method of manufacturing semiconductor element
JP2010171262A (en) Method of manufacturing semiconductor laser, and semiconductor laser

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20110607