JP2701569B2 - 光半導体素子の製造方法 - Google Patents
光半導体素子の製造方法Info
- Publication number
- JP2701569B2 JP2701569B2 JP3067498A JP6749891A JP2701569B2 JP 2701569 B2 JP2701569 B2 JP 2701569B2 JP 3067498 A JP3067498 A JP 3067498A JP 6749891 A JP6749891 A JP 6749891A JP 2701569 B2 JP2701569 B2 JP 2701569B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- region
- semiconductor
- dielectric thin
- thin film
- layer
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 79
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 42
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 26
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 39
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 29
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 26
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 19
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 18
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 20
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 15
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 12
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 6
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 6
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 description 3
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 2
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 2
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 230000005701 quantum confined stark effect Effects 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000000927 vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/16—Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface
- H01S5/164—Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface with window regions comprising semiconductor material with a wider bandgap than the active layer
Landscapes
- Recrystallisation Techniques (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信、光情報処理な
どに用いられる、半導体レーザ単体や、半導体レーザと
半導体光変調器、あるいは光導波路を同一半導体基板上
に集積した光半導体素子の製造方法に関する。
どに用いられる、半導体レーザ単体や、半導体レーザと
半導体光変調器、あるいは光導波路を同一半導体基板上
に集積した光半導体素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】光通信や光情報処理に用いられる半導体
レーザには、よりいっそうの高性能化が必要になってき
ている。一方で加入者光通信用などの所要が多く、低価
格が要求される用途に対応するためには、歩留まりの高
い素子を大面積ウエハを用いて作製する必要がある。こ
うした要求を満たすためには、大面積高均一成長が可能
な有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ）などの気相成長法
によって結晶成長を行うことが必要である。また気相成
長法を用いれば、低しきい値高効率動作、狭スペクトル
線幅動作など数々の特徴を有する量子井戸構造半導体レ
ーザの作製も可能である。
レーザには、よりいっそうの高性能化が必要になってき
ている。一方で加入者光通信用などの所要が多く、低価
格が要求される用途に対応するためには、歩留まりの高
い素子を大面積ウエハを用いて作製する必要がある。こ
うした要求を満たすためには、大面積高均一成長が可能
な有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ）などの気相成長法
によって結晶成長を行うことが必要である。また気相成
長法を用いれば、低しきい値高効率動作、狭スペクトル
線幅動作など数々の特徴を有する量子井戸構造半導体レ
ーザの作製も可能である。
【０００３】図７に、ＭＯＶＰＥを用いた光通信用半導
体レーザの典型的な製造方法を示す。ここでは単一モー
ド動作する分布帰還型（ＤＦＢ）レーザであり、埋め込
みリッジ構造によって電流狭窄を行っている。まずｎ−
ＩｎＰ基板１上にグレーティングを形成した後、ｎ−Ｉ
ｎＧａＡｓＰガイド層８、ＩｎＧａＡｓＰ活性層３、ｐ
−ＩｎＰクラッド層４を積層し（図７（ａ））、次にＳ
ｉＯ2膜２１を幅２μｍのストライプ状に形成し（図７
（ｂ））、基板１に達するまでメサエッチングを行う
（図７（ｃ））。その後、全面にｐ−ＩｎＰ層５、ｐ+
ＩｎＧａＡｓＰキャップ層７を成長し（図７（ｄ））、
活性層の周囲にプロトンを打ち込んだ高抵抗領域３１を
形成するなどして電流を狭窄している（図７（ｅ））。
体レーザの典型的な製造方法を示す。ここでは単一モー
ド動作する分布帰還型（ＤＦＢ）レーザであり、埋め込
みリッジ構造によって電流狭窄を行っている。まずｎ−
ＩｎＰ基板１上にグレーティングを形成した後、ｎ−Ｉ
ｎＧａＡｓＰガイド層８、ＩｎＧａＡｓＰ活性層３、ｐ
−ＩｎＰクラッド層４を積層し（図７（ａ））、次にＳ
ｉＯ2膜２１を幅２μｍのストライプ状に形成し（図７
（ｂ））、基板１に達するまでメサエッチングを行う
（図７（ｃ））。その後、全面にｐ−ＩｎＰ層５、ｐ+
ＩｎＧａＡｓＰキャップ層７を成長し（図７（ｄ））、
活性層の周囲にプロトンを打ち込んだ高抵抗領域３１を
形成するなどして電流を狭窄している（図７（ｅ））。
【０００４】半導体発光素子においては、半導体レーザ
単体では得られない特徴を有した半導体光集積素子、例
えば高速変調時のスペクトル広がりが小さい、ＤＦＢ半
導体レーザと半導体光変調器の集積素子や、波長可変機
能をもつ分布反射型（ＤＢＲ）半導体レーザといった素
子の需要も増大してきている。これらの集積素子におい
ても一層の特性向上が必要であるとともに、アレイ化な
どを考えると均一性、歩留まりの改善が必要不可欠にな
っている。 こうした集積素子の従来例として、半導体
レーザ２素子と合波器、光導波路を集積した構造を図８
に示す。図８（ａ）は素子の概略を示す平面図、図８
（ｂ）は素子の構造を示す斜視図である。活性層３はレ
ーザ領域のみに存在し、ガイド層８はレーザ領域と導波
路領域全体にわたって存在する。例として活性層３に波
長１．５５μｍ組成のＩｎＧａＡｓＰを用いた場合、ガ
イド層８には波長１．３μｍ組成のＩｎＧａＡｓＰを用
いている。電流をレーザ領域のみに流し、２つのレーザ
素子間の電気的絶縁をとるために、高抵抗ＩｎＰ１３で
埋め込まれた 高抵抗埋め込み構造とし、メサエッチン
グを用いている。
単体では得られない特徴を有した半導体光集積素子、例
えば高速変調時のスペクトル広がりが小さい、ＤＦＢ半
導体レーザと半導体光変調器の集積素子や、波長可変機
能をもつ分布反射型（ＤＢＲ）半導体レーザといった素
子の需要も増大してきている。これらの集積素子におい
ても一層の特性向上が必要であるとともに、アレイ化な
どを考えると均一性、歩留まりの改善が必要不可欠にな
っている。 こうした集積素子の従来例として、半導体
レーザ２素子と合波器、光導波路を集積した構造を図８
に示す。図８（ａ）は素子の概略を示す平面図、図８
（ｂ）は素子の構造を示す斜視図である。活性層３はレ
ーザ領域のみに存在し、ガイド層８はレーザ領域と導波
路領域全体にわたって存在する。例として活性層３に波
長１．５５μｍ組成のＩｎＧａＡｓＰを用いた場合、ガ
イド層８には波長１．３μｍ組成のＩｎＧａＡｓＰを用
いている。電流をレーザ領域のみに流し、２つのレーザ
素子間の電気的絶縁をとるために、高抵抗ＩｎＰ１３で
埋め込まれた 高抵抗埋め込み構造とし、メサエッチン
グを用いている。
【０００５】この素子の作製工程を述べる。結晶成長に
はＭＯＶＰＥを用いるのが一般的である。まず、ｎ−Ｉ
ｎＰ基板１の上に、レーザ領域のみにグレーティングを
形成し、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層８、ＩｎＧａＡｓ
Ｐ活性層３、ｐ−ＩｎＰクラッド層４を成長する。次に
ＳｉＯ2 膜を選択マスクとして導波路領域のｐ−ＩｎＰ
クラッド層４、ＩｎＧａＡｓＰ活性層３を除去し、Ｉｎ
ＧａＡｓＰ導波層およびｐ−ＩｎＰクラッド層（図中に
は示されていない）を選択成長する。次にＳｉＯ2 膜を
マスクとしてメサエッチングし、Ｆｅドープ高抵抗Ｉｎ
Ｐ層１３を埋め込み成長する。ＳｉＯ2 膜を除去した
後、さらに全面にｐ−ＩｎＰクラッド層５およびｐ+ −
ＩｎＧａＡｓキャップ層７を成長する。レーザ領域と導
波路領域の間、および二つのレーザ素子の間に絶縁用の
溝をエッチングにより形成してから、全面にＳｉＯ2膜
２１を堆積し、レーザ部の上部を窓開けしてｐ側のパッ
ド電極３２を、また基板側にｎ側電極３３を形成して完
成する。この例では、二つのレーザ領域でグレーティン
グのピッチを変えたり、多電極構造にするなどして多波
長光源とすることができる。
はＭＯＶＰＥを用いるのが一般的である。まず、ｎ−Ｉ
ｎＰ基板１の上に、レーザ領域のみにグレーティングを
形成し、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層８、ＩｎＧａＡｓ
Ｐ活性層３、ｐ−ＩｎＰクラッド層４を成長する。次に
ＳｉＯ2 膜を選択マスクとして導波路領域のｐ−ＩｎＰ
クラッド層４、ＩｎＧａＡｓＰ活性層３を除去し、Ｉｎ
ＧａＡｓＰ導波層およびｐ−ＩｎＰクラッド層（図中に
は示されていない）を選択成長する。次にＳｉＯ2 膜を
マスクとしてメサエッチングし、Ｆｅドープ高抵抗Ｉｎ
Ｐ層１３を埋め込み成長する。ＳｉＯ2 膜を除去した
後、さらに全面にｐ−ＩｎＰクラッド層５およびｐ+ −
ＩｎＧａＡｓキャップ層７を成長する。レーザ領域と導
波路領域の間、および二つのレーザ素子の間に絶縁用の
溝をエッチングにより形成してから、全面にＳｉＯ2膜
２１を堆積し、レーザ部の上部を窓開けしてｐ側のパッ
ド電極３２を、また基板側にｎ側電極３３を形成して完
成する。この例では、二つのレーザ領域でグレーティン
グのピッチを変えたり、多電極構造にするなどして多波
長光源とすることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このように多数の半導
体レーザを製造したり、さまざまな光集積素子を製造す
るためには、大面積のウエハを用いて、しかも層構造を
精密に制御することが重要である。層厚はＭＯＶＰＥな
どの気相成長法を用いれば充分に制御が可能であるが、
導波路幅は従来ＳｉＯ2 などをマスクとして用いたメサ
エッチングにより制御しており、サイドエッチングなど
によりじゅうぶんな制御性が得られないなどの問題があ
った。例えば図７（ｃ）に示したメサエッチングにおい
て、ＳｉＯ2 膜２１の幅が正確に２μｍになっていて
も、メサ構造のばらつきや活性層エッチング時のサイド
エッチングにより、活性層幅はばらついてしまう。特に
２インチ基板などの大口径ウエハを用いたプロセスでは
ウエハ面内のばらつきはかなり大きくなる。活性層、導
波路幅のばらつきはしきい値電流、発振波長、ビームパ
ターンなどの素子特性に影響を与えるため、素子の歩留
まりを低下させるだけでなく、設計通りの動作が得られ
にくいなどの問題があり、改善が必要であった。また光
集積素子の製造の際、活性層と導波層を突き合わせて作
製する必要があるが、そのためのエッチングおよび埋め
込み成長工程は複雑な上に均一性、再現性に乏しく、特
性向上の点でも、また歩留まり向上の点でも問題があっ
た。
体レーザを製造したり、さまざまな光集積素子を製造す
るためには、大面積のウエハを用いて、しかも層構造を
精密に制御することが重要である。層厚はＭＯＶＰＥな
どの気相成長法を用いれば充分に制御が可能であるが、
導波路幅は従来ＳｉＯ2 などをマスクとして用いたメサ
エッチングにより制御しており、サイドエッチングなど
によりじゅうぶんな制御性が得られないなどの問題があ
った。例えば図７（ｃ）に示したメサエッチングにおい
て、ＳｉＯ2 膜２１の幅が正確に２μｍになっていて
も、メサ構造のばらつきや活性層エッチング時のサイド
エッチングにより、活性層幅はばらついてしまう。特に
２インチ基板などの大口径ウエハを用いたプロセスでは
ウエハ面内のばらつきはかなり大きくなる。活性層、導
波路幅のばらつきはしきい値電流、発振波長、ビームパ
ターンなどの素子特性に影響を与えるため、素子の歩留
まりを低下させるだけでなく、設計通りの動作が得られ
にくいなどの問題があり、改善が必要であった。また光
集積素子の製造の際、活性層と導波層を突き合わせて作
製する必要があるが、そのためのエッチングおよび埋め
込み成長工程は複雑な上に均一性、再現性に乏しく、特
性向上の点でも、また歩留まり向上の点でも問題があっ
た。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明の光半導体素子の製造方法は以下の通りであ
る。
めの本発明の光半導体素子の製造方法は以下の通りであ
る。
【０００８】（１）半導体基板上に、間に光導波路形成
領域を挟んで対向する２本の誘電体薄膜ストライプを形
成する工程と、前記誘電体薄膜ストライプ以外の前記半
導体基板上に活性層を含む半導体多層膜を積層する選択
結晶成長工程とを含む光半導体素子の製造方法におい
て、前記選択結晶成長工程の後に、前記誘電体薄膜スト
ライプの対向する内側の側縁部を部分的に除去し、前記
半導体基板の一部を露出させる工程と、この工程に引き
続き前記選択成長した半導体多層膜を覆って半導体クラ
ッド層を選択成長する工程とを付加させたことを特徴と
する光半導体素子の製造方法。
領域を挟んで対向する２本の誘電体薄膜ストライプを形
成する工程と、前記誘電体薄膜ストライプ以外の前記半
導体基板上に活性層を含む半導体多層膜を積層する選択
結晶成長工程とを含む光半導体素子の製造方法におい
て、前記選択結晶成長工程の後に、前記誘電体薄膜スト
ライプの対向する内側の側縁部を部分的に除去し、前記
半導体基板の一部を露出させる工程と、この工程に引き
続き前記選択成長した半導体多層膜を覆って半導体クラ
ッド層を選択成長する工程とを付加させたことを特徴と
する光半導体素子の製造方法。
【０００９】（２）表面に回折格子が形成された第１領
域と表面が平坦な第２領域とに分かれた結晶基板の上
に、半導体ガイド層を含む多層膜半導体基板を形成する
工程と、前記多層膜半導体基板上に、間に光導波路形成
領域を挟んで対向する２本の誘電体薄膜ストライプを形
成する工程と、前記誘電体薄膜ストライプ以外の前記多
層膜半導体基板上に活性層を含む半導体多層膜を積層す
る選択結晶成長工程とを含み、かつ前記２本の誘電体薄
膜ストライプに挟まれた光導波路形成領域の幅は一定で
あるが前記誘電体薄膜ストライプの幅が前記第１領域で
は前記第２領域でのストライプ幅よりも広く形成されて
おり、前記第１領域には半導体レーザを形成し、前記第
２領域には半導体光変調器を形成することを特徴とする
光半導体素子の製造方法。
域と表面が平坦な第２領域とに分かれた結晶基板の上
に、半導体ガイド層を含む多層膜半導体基板を形成する
工程と、前記多層膜半導体基板上に、間に光導波路形成
領域を挟んで対向する２本の誘電体薄膜ストライプを形
成する工程と、前記誘電体薄膜ストライプ以外の前記多
層膜半導体基板上に活性層を含む半導体多層膜を積層す
る選択結晶成長工程とを含み、かつ前記２本の誘電体薄
膜ストライプに挟まれた光導波路形成領域の幅は一定で
あるが前記誘電体薄膜ストライプの幅が前記第１領域で
は前記第２領域でのストライプ幅よりも広く形成されて
おり、前記第１領域には半導体レーザを形成し、前記第
２領域には半導体光変調器を形成することを特徴とする
光半導体素子の製造方法。
【００１０】（３）表面が平坦な第１領域と第２領域、
および表面に回折格子が形成された第３領域とに分割さ
れ、この順番で並んだ結晶基板の上に半導体ガイド層を
含む多層膜半導体基板を形成する工程と、前記多層膜半
導体基板上に、間に光導波路形成領域を挟んで対向する
２本の誘電体薄膜ストライプを形成する工程と、前記誘
電体薄膜ストライプ以外の前記多層膜半導体基板上に活
性層を含む半導体多層膜を積層する選択結晶成長工程と
を含み、かつ前記２本の誘電体薄膜ストライプに挟まれ
る光導波路形成領域の幅は前記第１領域、第２領域、第
３領域で同一であり、前記誘電体薄膜ストライプの幅は
前記第２領域と第３領域では同じであるが、前記第１領
域でのストライプ幅は前記第２領域および第３領域より
も広く形成されており、前記第１領域には発光部、第２
領域には位相制御部、第３領域には波長可変ブラッグ反
射器が形成されることを特徴とする光半導体素子の製造
方法。
および表面に回折格子が形成された第３領域とに分割さ
れ、この順番で並んだ結晶基板の上に半導体ガイド層を
含む多層膜半導体基板を形成する工程と、前記多層膜半
導体基板上に、間に光導波路形成領域を挟んで対向する
２本の誘電体薄膜ストライプを形成する工程と、前記誘
電体薄膜ストライプ以外の前記多層膜半導体基板上に活
性層を含む半導体多層膜を積層する選択結晶成長工程と
を含み、かつ前記２本の誘電体薄膜ストライプに挟まれ
る光導波路形成領域の幅は前記第１領域、第２領域、第
３領域で同一であり、前記誘電体薄膜ストライプの幅は
前記第２領域と第３領域では同じであるが、前記第１領
域でのストライプ幅は前記第２領域および第３領域より
も広く形成されており、前記第１領域には発光部、第２
領域には位相制御部、第３領域には波長可変ブラッグ反
射器が形成されることを特徴とする光半導体素子の製造
方法。
【００１１】
【作用】（１００）方位の半導体基板表面の［０１１］
方向に２本の平行なＳｉＯ2 膜などの誘電体薄膜ストラ
イプを形成し、ダブルヘテロ（ＤＨ）構造をＭＯＶＰＥ
法により選択成長すると、ストライプに挟まれた部分は
表面が平坦な（１００）面、側面が平滑な（１１１）Ｂ
面であるリッジ状に成長するため、活性層幅をメサエッ
チングなどの均一性に欠ける手法を用いずにＳｉＯ2 膜
のパターニングだけで決定できる。またこの選択成長に
おいては成長中に活性層側面を上部クラッド層で覆うこ
とができる。このため制御性および再現性に優れ、界面
再結合成分の少ない良好な特性を有した半導体レーザの
作製が可能となった。
方向に２本の平行なＳｉＯ2 膜などの誘電体薄膜ストラ
イプを形成し、ダブルヘテロ（ＤＨ）構造をＭＯＶＰＥ
法により選択成長すると、ストライプに挟まれた部分は
表面が平坦な（１００）面、側面が平滑な（１１１）Ｂ
面であるリッジ状に成長するため、活性層幅をメサエッ
チングなどの均一性に欠ける手法を用いずにＳｉＯ2 膜
のパターニングだけで決定できる。またこの選択成長に
おいては成長中に活性層側面を上部クラッド層で覆うこ
とができる。このため制御性および再現性に優れ、界面
再結合成分の少ない良好な特性を有した半導体レーザの
作製が可能となった。
【００１２】また本発明の方法ではｐ−ＩｎＰクラッド
層およびｐ+ＩｎＧａＡｓキャップ層の形成も選択成長
によって行なう。このため、素子作製プロセスがＳｉＯ
2 などの誘電体薄膜のパターニングおよび選択成長のみ
によって構成され、諸問題の根源となる半導体のエッチ
ングを全く用いる必要がない。こうして、大面積ウエハ
を用いた均一性、再現性に優れた一括成長／プロセスに
よって素子を作製でき、活性層を選択成長で形成するこ
とによる利点を最大限引き出すことができる。
層およびｐ+ＩｎＧａＡｓキャップ層の形成も選択成長
によって行なう。このため、素子作製プロセスがＳｉＯ
2 などの誘電体薄膜のパターニングおよび選択成長のみ
によって構成され、諸問題の根源となる半導体のエッチ
ングを全く用いる必要がない。こうして、大面積ウエハ
を用いた均一性、再現性に優れた一括成長／プロセスに
よって素子を作製でき、活性層を選択成長で形成するこ
とによる利点を最大限引き出すことができる。
【００１３】さらにこのＭＯＶＰＥ選択成長では、Ｓｉ
Ｏ2 ストライプ幅が広いほど成長速度が高くなり、さら
に混晶成長時にはそのＩＩＩ族組成も変化するという特
徴がある。図５（ａ）に選択成長したＩｎＰおよびＩｎ
ＧａＡｓ混晶のストライプ幅と成長速度の関係、図５
（ｂ）に選択成長したＩｎx Ｇａ1ーx Ａｓ、Ｉｎx Ｇａ
1ーx Ａｓ0.6 Ｐ0.4 混晶（１．３μｍ波長組成）のスト
ライプ幅とＩｎ組成ｘの関係を測定した結果の一例を示
す。ストライプ幅が広いほど成長速度は高くなるのは、
ＳｉＯ2 膜上から横方向拡散して半導体表面に到達する
成長種の量が増加するためである。またＩｎ組成が増加
するのは、Ｇａ原料種に比べてＩｎ原料種の方が横方向
拡散しやすいためと考えられる。このことから、ＩｎＧ
ａＡｓあるいはＩｎＧａＡｓＰをウェルに用いた量子井
戸構造の選択成長において、ストライプ幅を広くすれば
ウェル層厚が厚くなるとともに、ウェルのＩｎ組成が増
加するように格子歪（圧縮応力）が加わるため、両者の
効果により量子井戸構造の遷移エネルギーが低くなる。
Ｏ2 ストライプ幅が広いほど成長速度が高くなり、さら
に混晶成長時にはそのＩＩＩ族組成も変化するという特
徴がある。図５（ａ）に選択成長したＩｎＰおよびＩｎ
ＧａＡｓ混晶のストライプ幅と成長速度の関係、図５
（ｂ）に選択成長したＩｎx Ｇａ1ーx Ａｓ、Ｉｎx Ｇａ
1ーx Ａｓ0.6 Ｐ0.4 混晶（１．３μｍ波長組成）のスト
ライプ幅とＩｎ組成ｘの関係を測定した結果の一例を示
す。ストライプ幅が広いほど成長速度は高くなるのは、
ＳｉＯ2 膜上から横方向拡散して半導体表面に到達する
成長種の量が増加するためである。またＩｎ組成が増加
するのは、Ｇａ原料種に比べてＩｎ原料種の方が横方向
拡散しやすいためと考えられる。このことから、ＩｎＧ
ａＡｓあるいはＩｎＧａＡｓＰをウェルに用いた量子井
戸構造の選択成長において、ストライプ幅を広くすれば
ウェル層厚が厚くなるとともに、ウェルのＩｎ組成が増
加するように格子歪（圧縮応力）が加わるため、両者の
効果により量子井戸構造の遷移エネルギーが低くなる。
【００１４】図６にＩｎx Ｇａ1ーx ＡｓウェルおよびＩ
ｎx Ｇａ1ーx Ａｓy Ｐ1ーy バリアからなる多重量子井戸
（ＭＱＷ）構造を選択成長した時の、選択成長層からの
発光波長のストライプ幅依存性の測定結果を示す。スト
ライプ幅が広いほど波長は長くなり、幅約４μｍで波長
約１．４μｍ、幅１０μｍで波長約１．５５μｍとなっ
た。このことから、半導体レーザと光導波路などの集積
素子において、レーザ領域のストライプ幅を導波領域に
比べて広くすることにより、波長１．５５μｍ帯の半導
体レーザと波長１．３μｍ帯の導波層をも一括して形成
することが可能である。すなわち１回の結晶成長工程に
より、導波路方向でレーザ発振領域と、この光に対して
透明な導波路領域を形成することができ、種々の構造の
光素子製造方法に適用することができる。 また本発明
の光集積素子の作製においては、ガイド層を全面に成長
してから活性層を選択成長することにより、選択成長層
の層厚が厚くならず、成長の進行に従って発生する格子
歪を最小限に抑えることができる。量子井戸活性層のＩ
ｎＧａＡｓウェルは層厚が数ｎｍ程度であるため、格子
歪が発生してもウェル内で緩和された歪量子井戸構造と
なるので、結晶欠陥を発生しない。なおバリアに使用さ
れるＩｎＧａＡｓＰについては、ＩｎＧａＡｓほどスト
ライプ幅による組成変動は大きくなく、成長にともなう
組成変動も大きくないので問題は生じない。
ｎx Ｇａ1ーx Ａｓy Ｐ1ーy バリアからなる多重量子井戸
（ＭＱＷ）構造を選択成長した時の、選択成長層からの
発光波長のストライプ幅依存性の測定結果を示す。スト
ライプ幅が広いほど波長は長くなり、幅約４μｍで波長
約１．４μｍ、幅１０μｍで波長約１．５５μｍとなっ
た。このことから、半導体レーザと光導波路などの集積
素子において、レーザ領域のストライプ幅を導波領域に
比べて広くすることにより、波長１．５５μｍ帯の半導
体レーザと波長１．３μｍ帯の導波層をも一括して形成
することが可能である。すなわち１回の結晶成長工程に
より、導波路方向でレーザ発振領域と、この光に対して
透明な導波路領域を形成することができ、種々の構造の
光素子製造方法に適用することができる。 また本発明
の光集積素子の作製においては、ガイド層を全面に成長
してから活性層を選択成長することにより、選択成長層
の層厚が厚くならず、成長の進行に従って発生する格子
歪を最小限に抑えることができる。量子井戸活性層のＩ
ｎＧａＡｓウェルは層厚が数ｎｍ程度であるため、格子
歪が発生してもウェル内で緩和された歪量子井戸構造と
なるので、結晶欠陥を発生しない。なおバリアに使用さ
れるＩｎＧａＡｓＰについては、ＩｎＧａＡｓほどスト
ライプ幅による組成変動は大きくなく、成長にともなう
組成変動も大きくないので問題は生じない。
【００１５】
【実施例】まず、本発明の請求項１の発明を用いて、埋
め込みリッジ構造半導体レーザを作製した結果について
述べる。図１がその製造方法である。（１００）方位の
ｎ−ＩｎＰ基板１の表面にＣＶＤ法を用いてＳｉＯ2 膜
２１（厚さ約２０００Ａ（オングストローム））を堆積
し、フォトリソグラフィの手法を用いて幅１０μｍ、間
隔１．８μｍの２本のストライプを形成した（図１
（ａ））。そして、減圧ＭＯＶＰＥ法により、Ｓｉドー
プｎ−ＩｎＰクラッド層２（層厚１０００Ａ、キャリア
濃度１×１０18ｃｍー3 ）、ＩｎＧａＡｓＰ活性層３
（１．５５μｍ組成、層厚８００Ａ）、Ｚｎドープｐ−
ＩｎＰクラッド層４（層厚５００Ａ、キャリア濃度５×
１０17ｃｍー3）を選択成長した（図１（ｂ））。層厚は
ＳｉＯ2 膜２１にはさまれた活性領域での値であり、こ
の領域内で層厚は一定であった。次に活性領域を中心と
して幅１０μｍのストライプ状にＳｉＯ2 膜２１を除去
し（図１（ｃ））、残されたＳｉＯ2 膜２１を用いて、
ｐ−ＩｎＰクラッド層６（層厚１．５μｍ、キャリア濃
度５×１０17ｃｍー3）およびｐ+ −ＩｎＧａＡｓキャッ
プ層７（層厚０．３μｍ、キャリア濃度１×１０19ｃｍ
ー3 ）を選択成長し（図１（ｄ））、再び全面に形成し
たＳｉＯ2 膜２１の活性領域上部のみを幅約７μｍのス
トライプ状に除去して（図１（ｅ））、ｐ側電極３２お
よびｎ側電極３３を形成してレーザを完成した（図１
（ｆ））。このレーザを共振器長３００μｍで評価した
ところ、しきい値電流は平均１０．２ｍＡ、標準偏差
０．２ｍＡ、スロープ効率は平均０．２３Ｗ／Ａ、標準
偏差０．０４Ｗ／Ａであった。活性層幅は平均１．５２
μｍ、標準偏差０．１２μｍであった。この結果は従来
例の結果に比べて改善されており、本発明を用いること
により、素子特性が向上することが確認された。こうし
て大面積均一成長が可能なＭＯＶＰＥ成長を用いること
により、特性歩留まりの高い、低価格な半導体レーザを
製造することが可能となる。なお本実施例では活性層に
バルクＩｎＧａＡｓＰを用いたが、量子井戸構造（ＭＱ
Ｗ）を用いることにより一層の特性改善が図れる。また
基板１にｎ型を用いたが、ｐ型基板を用いてもよい。こ
の場合、成長層の導電型は反対となる。
め込みリッジ構造半導体レーザを作製した結果について
述べる。図１がその製造方法である。（１００）方位の
ｎ−ＩｎＰ基板１の表面にＣＶＤ法を用いてＳｉＯ2 膜
２１（厚さ約２０００Ａ（オングストローム））を堆積
し、フォトリソグラフィの手法を用いて幅１０μｍ、間
隔１．８μｍの２本のストライプを形成した（図１
（ａ））。そして、減圧ＭＯＶＰＥ法により、Ｓｉドー
プｎ−ＩｎＰクラッド層２（層厚１０００Ａ、キャリア
濃度１×１０18ｃｍー3 ）、ＩｎＧａＡｓＰ活性層３
（１．５５μｍ組成、層厚８００Ａ）、Ｚｎドープｐ−
ＩｎＰクラッド層４（層厚５００Ａ、キャリア濃度５×
１０17ｃｍー3）を選択成長した（図１（ｂ））。層厚は
ＳｉＯ2 膜２１にはさまれた活性領域での値であり、こ
の領域内で層厚は一定であった。次に活性領域を中心と
して幅１０μｍのストライプ状にＳｉＯ2 膜２１を除去
し（図１（ｃ））、残されたＳｉＯ2 膜２１を用いて、
ｐ−ＩｎＰクラッド層６（層厚１．５μｍ、キャリア濃
度５×１０17ｃｍー3）およびｐ+ −ＩｎＧａＡｓキャッ
プ層７（層厚０．３μｍ、キャリア濃度１×１０19ｃｍ
ー3 ）を選択成長し（図１（ｄ））、再び全面に形成し
たＳｉＯ2 膜２１の活性領域上部のみを幅約７μｍのス
トライプ状に除去して（図１（ｅ））、ｐ側電極３２お
よびｎ側電極３３を形成してレーザを完成した（図１
（ｆ））。このレーザを共振器長３００μｍで評価した
ところ、しきい値電流は平均１０．２ｍＡ、標準偏差
０．２ｍＡ、スロープ効率は平均０．２３Ｗ／Ａ、標準
偏差０．０４Ｗ／Ａであった。活性層幅は平均１．５２
μｍ、標準偏差０．１２μｍであった。この結果は従来
例の結果に比べて改善されており、本発明を用いること
により、素子特性が向上することが確認された。こうし
て大面積均一成長が可能なＭＯＶＰＥ成長を用いること
により、特性歩留まりの高い、低価格な半導体レーザを
製造することが可能となる。なお本実施例では活性層に
バルクＩｎＧａＡｓＰを用いたが、量子井戸構造（ＭＱ
Ｗ）を用いることにより一層の特性改善が図れる。また
基板１にｎ型を用いたが、ｐ型基板を用いてもよい。こ
の場合、成長層の導電型は反対となる。
【００１６】次に、請求項２の発明の実施例として、Ｍ
ＱＷ構造の活性層を有するＤＦＢ半導体レーザと量子閉
じ込めシュタルク効果を利用した半導体光変調器を集積
した素子を作製した結果について述べる。図２と図３に
製造方法を記す。（１００）ｎ−ＩｎＰ基板１のレーザ
領域のみに＜０１１＞方向にグレーティング（回折格
子）１１を形成し（図２（ａ））、全面にｎ−ＩｎＧａ
ＡｓＰガイド層８（波長１．３μｍ組成、キャリア濃度
１×１０18ｃｍー3、層厚１０００Ａ）、ｎ−ＩｎＰスペ
ーサ層９（キャリア濃度１×１０18ｃｍー3、層厚５００
Ａ）を成長した（図２（ｂ））。続いて、２本のＳｉＯ
2 膜２１を、互いに対向する側の側面は平行な直線（間
隔２μｍ）であり、ストライプ幅がレーザ領域では１０
μｍ、変調器領域では６μｍになるようにパターニング
した（図２（ｃ））。ストライプ幅の遷移領域長は２０
μｍとした。次にｎ−ＩｎＰクラッド層２（キャリア濃
度１×１０18ｃｍー3、層厚５００Ａ）、ＭＱＷ活性層
３、ｐ−ＩｎＰクラッド層４（キャリア濃度５×１０17
ｃｍー3、層厚５００Ａ）を選択成長した（図３
（ａ））。ＭＱＷはウェル数４で、ウェルはＩｎＧａＡ
ｓ、バリアはＩｎＧａＡｓＰとした。また活性領域にお
いてウェルおよびバリアがＩｎＰ基板１に格子整合し、
ウェル厚７５Ａ、バリア厚１５０Ａになるように成長条
件を設定した。この結果活性領域での発光波長は１．５
６μｍ、変調器領域では約１．４５μｍになった。次に
導波領域に隣接した両側のＳｉＯ2 膜２１を、それぞれ
幅２μｍにわたって除去し（図３（ｂ））、続いてｐ−
ＩｎＰ層クラッド層６（キャリア濃度５×１０17ｃ
ｍー3、層厚１．５μｍ）およびｐ+ −ＩｎＧａＡｓキャ
ップ層７（層厚０．３μｍ、キャリア濃度１×１０19ｃ
ｍー3 ）を選択成長した（図３（ｃ））。最後に全面に
形成したＳｉＯ2 膜を長さ２０μｍのレーザ・変調器領
域間にわたって窓開けし、ｐ+ −ＩｎＧａＡｓキャップ
層７をエッチングで除去して領域間の電気的絶縁を図っ
た。そしてｐ側電極をパッド状に形成し、基板１側にも
ｎ側電極を形成して素子化した。へき開したレーザ領域
長は５００μｍ、変調器領域長は２００μｍとした。
ＱＷ構造の活性層を有するＤＦＢ半導体レーザと量子閉
じ込めシュタルク効果を利用した半導体光変調器を集積
した素子を作製した結果について述べる。図２と図３に
製造方法を記す。（１００）ｎ−ＩｎＰ基板１のレーザ
領域のみに＜０１１＞方向にグレーティング（回折格
子）１１を形成し（図２（ａ））、全面にｎ−ＩｎＧａ
ＡｓＰガイド層８（波長１．３μｍ組成、キャリア濃度
１×１０18ｃｍー3、層厚１０００Ａ）、ｎ−ＩｎＰスペ
ーサ層９（キャリア濃度１×１０18ｃｍー3、層厚５００
Ａ）を成長した（図２（ｂ））。続いて、２本のＳｉＯ
2 膜２１を、互いに対向する側の側面は平行な直線（間
隔２μｍ）であり、ストライプ幅がレーザ領域では１０
μｍ、変調器領域では６μｍになるようにパターニング
した（図２（ｃ））。ストライプ幅の遷移領域長は２０
μｍとした。次にｎ−ＩｎＰクラッド層２（キャリア濃
度１×１０18ｃｍー3、層厚５００Ａ）、ＭＱＷ活性層
３、ｐ−ＩｎＰクラッド層４（キャリア濃度５×１０17
ｃｍー3、層厚５００Ａ）を選択成長した（図３
（ａ））。ＭＱＷはウェル数４で、ウェルはＩｎＧａＡ
ｓ、バリアはＩｎＧａＡｓＰとした。また活性領域にお
いてウェルおよびバリアがＩｎＰ基板１に格子整合し、
ウェル厚７５Ａ、バリア厚１５０Ａになるように成長条
件を設定した。この結果活性領域での発光波長は１．５
６μｍ、変調器領域では約１．４５μｍになった。次に
導波領域に隣接した両側のＳｉＯ2 膜２１を、それぞれ
幅２μｍにわたって除去し（図３（ｂ））、続いてｐ−
ＩｎＰ層クラッド層６（キャリア濃度５×１０17ｃ
ｍー3、層厚１．５μｍ）およびｐ+ −ＩｎＧａＡｓキャ
ップ層７（層厚０．３μｍ、キャリア濃度１×１０19ｃ
ｍー3 ）を選択成長した（図３（ｃ））。最後に全面に
形成したＳｉＯ2 膜を長さ２０μｍのレーザ・変調器領
域間にわたって窓開けし、ｐ+ −ＩｎＧａＡｓキャップ
層７をエッチングで除去して領域間の電気的絶縁を図っ
た。そしてｐ側電極をパッド状に形成し、基板１側にも
ｎ側電極を形成して素子化した。へき開したレーザ領域
長は５００μｍ、変調器領域長は２００μｍとした。
【００１７】典型的な素子の発振しきい値電流は２０ｍ
Ａで、変調器側からの最大ＣＷ光出力は３０ｍＷであっ
た。発振波長は１．５５μｍであり、変調領域に−５Ｖ
印加したときの消光比は２０ｄＢであった。また、消光
特性から見積った結合効率は９８％ときわめて高い値が
得られた。領域間の分離抵抗は１０ｋΩであった。また
無作為に選んだ２０個の素子すべてにおいて、−５Ｖ印
加時の消光比１５ｄＢ以上が得られた。このように、本
発明の選択成長により活性層と吸収層を同時に成長する
技術により、良好な結合導波路構造が容易に作製でき、
集積素子が良好な素子特性および均一性を実現できるこ
とが確認された。
Ａで、変調器側からの最大ＣＷ光出力は３０ｍＷであっ
た。発振波長は１．５５μｍであり、変調領域に−５Ｖ
印加したときの消光比は２０ｄＢであった。また、消光
特性から見積った結合効率は９８％ときわめて高い値が
得られた。領域間の分離抵抗は１０ｋΩであった。また
無作為に選んだ２０個の素子すべてにおいて、−５Ｖ印
加時の消光比１５ｄＢ以上が得られた。このように、本
発明の選択成長により活性層と吸収層を同時に成長する
技術により、良好な結合導波路構造が容易に作製でき、
集積素子が良好な素子特性および均一性を実現できるこ
とが確認された。
【００１８】最後に、請求項３の発明のＤＢＲ半導体レ
ーザの実施例として、多波長の波長可変ＤＢＲ半導体レ
ーザアレイを作製した結果について述べる。図４が素子
構造であり、活性領域、位相調整領域、ＤＢＲ領域に分
かれた導波領域がアレイ状に配列された構造となってい
る。作製方法は図２と図３に準じている。まずＤＢＲ領
域のみにグレーティング１１を形成したｎ−ＩｎＰ基板
１の上に、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層８（波長１．３
μｍ組成、キャリア濃度１×１０18ｃｍー3、層厚約１０
００Ａ）、ｎ−ＩｎＰスペーサ層９（キャリア濃度１×
１０18ｃｍー3、層厚約５００Ａ）を成長した。続いて、
２本のＳｉＯ2 膜を、互いに対向する側の側面は平行な
直線（間隔２μｍ）であり、ストライプ幅が活性領域で
は１０μｍ、位相調整領域とＤＢＲ領域では４μｍにな
るようにパターニングした。ストライプ幅の遷移領域幅
は２０μｍとした。次にｎ−ＩｎＰクラッド層２（キャ
リア濃度１×１０18ｃｍー3、層厚５００Ａ）、ＭＱＷ活
性層３、ｐ−ＩｎＰクラッド層４（キャリア濃度５×１
０17ｃｍー3、層厚５００Ａ）を選択成長した。ＭＱＷは
ウェル数４で、ウェルはＩｎＧａＡｓ、バリアはＩｎＧ
ａＡｓＰとした。また活性領域においてウェルおよびバ
リアがＩｎＰ基板に格子整合し、ウェル厚７５Ａ、バリ
ア厚１５０Ａになるように成長条件を設定した。この結
果活性領域での発光波長は１．５６μｍ、位相調整領域
とＤＢＲ領域では約１．３５μｍになった。次に導波領
域に隣接した両側のＳｉＯ2 膜を、それぞれ幅２μｍに
わたって除去し、続いてｐ−ＩｎＰ層クラッド層６（キ
ャリア濃度５×１０17ｃｍー3、層厚１．５μｍ）および
ｐ+ −ＩｎＧａＡｓキャップ層７（層厚０．３μｍ、キ
ャリア濃度１×１０19ｃｍー3）を選択成長した。最後に
全面に形成したＳｉＯ2 膜を幅２０μｍの各領域間にわ
たって窓開けし、ｐ+ −ＩｎＧａＡｓキャップ層７をエ
ッチングで除去して領域間の電気的絶縁を図った。そし
て各領域のｐ側電極３２をパッド状に形成し、基板側に
もｎ側電極３３を形成して素子化した。へき開した活性
領域長は５００μｍ、位相調整領域長は１５０μｍ、Ｄ
ＢＲ領域長は３００μｍとした。また導波路間隔は６０
０μｍとして、活性領域側出射端面に無反射コーティン
グを施した後、４チャンネルずつ切り出して評価した。
ーザの実施例として、多波長の波長可変ＤＢＲ半導体レ
ーザアレイを作製した結果について述べる。図４が素子
構造であり、活性領域、位相調整領域、ＤＢＲ領域に分
かれた導波領域がアレイ状に配列された構造となってい
る。作製方法は図２と図３に準じている。まずＤＢＲ領
域のみにグレーティング１１を形成したｎ−ＩｎＰ基板
１の上に、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層８（波長１．３
μｍ組成、キャリア濃度１×１０18ｃｍー3、層厚約１０
００Ａ）、ｎ−ＩｎＰスペーサ層９（キャリア濃度１×
１０18ｃｍー3、層厚約５００Ａ）を成長した。続いて、
２本のＳｉＯ2 膜を、互いに対向する側の側面は平行な
直線（間隔２μｍ）であり、ストライプ幅が活性領域で
は１０μｍ、位相調整領域とＤＢＲ領域では４μｍにな
るようにパターニングした。ストライプ幅の遷移領域幅
は２０μｍとした。次にｎ−ＩｎＰクラッド層２（キャ
リア濃度１×１０18ｃｍー3、層厚５００Ａ）、ＭＱＷ活
性層３、ｐ−ＩｎＰクラッド層４（キャリア濃度５×１
０17ｃｍー3、層厚５００Ａ）を選択成長した。ＭＱＷは
ウェル数４で、ウェルはＩｎＧａＡｓ、バリアはＩｎＧ
ａＡｓＰとした。また活性領域においてウェルおよびバ
リアがＩｎＰ基板に格子整合し、ウェル厚７５Ａ、バリ
ア厚１５０Ａになるように成長条件を設定した。この結
果活性領域での発光波長は１．５６μｍ、位相調整領域
とＤＢＲ領域では約１．３５μｍになった。次に導波領
域に隣接した両側のＳｉＯ2 膜を、それぞれ幅２μｍに
わたって除去し、続いてｐ−ＩｎＰ層クラッド層６（キ
ャリア濃度５×１０17ｃｍー3、層厚１．５μｍ）および
ｐ+ −ＩｎＧａＡｓキャップ層７（層厚０．３μｍ、キ
ャリア濃度１×１０19ｃｍー3）を選択成長した。最後に
全面に形成したＳｉＯ2 膜を幅２０μｍの各領域間にわ
たって窓開けし、ｐ+ −ＩｎＧａＡｓキャップ層７をエ
ッチングで除去して領域間の電気的絶縁を図った。そし
て各領域のｐ側電極３２をパッド状に形成し、基板側に
もｎ側電極３３を形成して素子化した。へき開した活性
領域長は５００μｍ、位相調整領域長は１５０μｍ、Ｄ
ＢＲ領域長は３００μｍとした。また導波路間隔は６０
０μｍとして、活性領域側出射端面に無反射コーティン
グを施した後、４チャンネルずつ切り出して評価した。
【００１９】この４チャンネル波長可変レーザの典型的
な発振しきい値電流は１８ｍＡで、活性領域のみに電流
注入した場合の４チャンネルの発振波長は１．５５３μ
ｍ±０．００３μｍであった。光出力３０ｍＷまで単一
モード動作を確認した。また位相調整領域、ＤＢＲ領域
に電流注入することにより、光出力を５ｍＷに保った状
態で、各チャンネルで５ｎｍ以上の波長可変範囲を得る
ことができた。
な発振しきい値電流は１８ｍＡで、活性領域のみに電流
注入した場合の４チャンネルの発振波長は１．５５３μ
ｍ±０．００３μｍであった。光出力３０ｍＷまで単一
モード動作を確認した。また位相調整領域、ＤＢＲ領域
に電流注入することにより、光出力を５ｍＷに保った状
態で、各チャンネルで５ｎｍ以上の波長可変範囲を得る
ことができた。
【００２０】なお請求項２ならびに３の発明の実施例に
ついては、請求項１記載の選択成長を用いた電流狭窄構
造を採用したが、従来の方法、例えば図７（ｅ）に表わ
されたのプロトン打ち込みによる構造を用いても、請求
項２と３の発明について述べた格子歪低減の効果は得ら
れる。
ついては、請求項１記載の選択成長を用いた電流狭窄構
造を採用したが、従来の方法、例えば図７（ｅ）に表わ
されたのプロトン打ち込みによる構造を用いても、請求
項２と３の発明について述べた格子歪低減の効果は得ら
れる。
【００２１】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の光半導体素
子の作製方法を用いれば、均一性、再現性に乏しい半導
体のエッチングが全く不要となり、均一な活性層、導波
路幅を有する素子を制御性よく作製できる。この方法を
大面積ウエハを用いた一括成長／プロセスにより行なう
ことにより、高特性の低価格半導体レーザを高歩留まり
で作製することが可能となった。また成長層内に生じる
組成変動も問題ない程度に抑えることができるため、Ｍ
ＱＷ構造の結晶性を良好に保ったままで、マスク幅を変
えることによる発光波長や実効屈折率の制御が可能とな
った。これにより、従来複雑なプロセスを必要としてい
た各種半導体光集積素子を、高い導波路結合効率などの
良好な特性を維持したままで容易に均一性よく作製する
ことができるようになった。
子の作製方法を用いれば、均一性、再現性に乏しい半導
体のエッチングが全く不要となり、均一な活性層、導波
路幅を有する素子を制御性よく作製できる。この方法を
大面積ウエハを用いた一括成長／プロセスにより行なう
ことにより、高特性の低価格半導体レーザを高歩留まり
で作製することが可能となった。また成長層内に生じる
組成変動も問題ない程度に抑えることができるため、Ｍ
ＱＷ構造の結晶性を良好に保ったままで、マスク幅を変
えることによる発光波長や実効屈折率の制御が可能とな
った。これにより、従来複雑なプロセスを必要としてい
た各種半導体光集積素子を、高い導波路結合効率などの
良好な特性を維持したままで容易に均一性よく作製する
ことができるようになった。
【図１】本発明の請求項１による半導体レーザの製造方
法の一実施例を示す断面図である。
法の一実施例を示す断面図である。
【図２】請求項２の発明による分布帰還型半導体レーザ
と半導体光変調器の集積素子の製造方法の一実施例を示
す図である。
と半導体光変調器の集積素子の製造方法の一実施例を示
す図である。
【図３】請求項２の発明による集積素子の製造方法を示
す図で、図２の続きである。
す図で、図２の続きである。
【図４】請求項３の発明により作製した分布反射型半導
体レーザの構造を表わす図である。
体レーザの構造を表わす図である。
【図５】誘電体薄膜ストライプ幅と選択成長した結晶の
成長速度および組成の関係を表わす図である。
成長速度および組成の関係を表わす図である。
【図６】選択成長した量子井戸構造のストライプ幅と発
光波長の関係を表わす図である。
光波長の関係を表わす図である。
【図７】従来の半導体レーザの製造方法を説明するため
の図である。
の図である。
【図８】従来の方法により作製された光半導体素子を示
す図である。
す図である。
１ ｎ−ＩｎＰ基板 ２ ｎ−ＩｎＰクラッド層 ３ 活性層（量子井戸構造を含む） ４ ｐ−ＩｎＰクラッド層 ５ ｐ−ＩｎＰ層 ６ ｐ−ＩｎＰクラッド層 ７ ｐ+ ＩｎＧａＡｓキャップ層 ８ ｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層 ９ ｎ−ＩｎＰスペーサ層 １１ グレーティング １３ 高抵抗ＩｎＰ層 ２１ ＳｉＯ2 膜 ３１ プロトン注入領域 ３２ ｐ側電極 ３３ ｎ側電極
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−62090（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−90879（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−321677（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−100291（ＪＰ，Ａ) 1991年（平成３年） 春季応物学会予 稿集 28ｐ−ＺＫ−４ Ｐ．222 1990年（平成２年） 秋季応物学会予 稿集 26ｐ−Ｒ−２ Ｐ．915
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体基板上に、間に光導波路形成領域
を挟んで対向する２本の誘電体薄膜ストライプを形成す
る工程と、前記誘電体薄膜ストライプ以外の前記半導体
基板上に活性層を含む半導体多層膜を積層する選択結晶
成長工程とを含む光半導体素子の製造方法において、前
記選択結晶成長工程の後に、前記誘電体薄膜ストライプ
の対向する内側の側縁部を部分的に除去し、前記半導体
基板の一部を露出させる工程と、この工程に引き続き前
記選択成長した半導体多層膜を覆って半導体クラッド層
を選択成長する工程とを付加させたことを特徴とする光
半導体素子の製造方法。 - 【請求項２】 表面に回折格子が形成された第１領域と
表面が平坦な第２領域とに分かれた結晶基板の上に、半
導体ガイド層を含む多層膜半導体基板を形成する工程
と、前記多層膜半導体基板上に、間に光導波路形成領域
を挟んで対向する２本の誘電体薄膜ストライプを形成す
る工程と、前記誘電体薄膜ストライプ以外の前記多層膜
半導体基板上に活性層を含む半導体多層膜を積層する選
択結晶成長工程とを含み、かつ前記２本の誘電体薄膜ス
トライプに挟まれた光導波路形成領域の幅は一定である
が前記誘電体薄膜ストライプの幅が前記第１領域では前
記第２領域でのストライプ幅よりも広く形成されてお
り、前記第１領域には半導体レーザを形成し、前記第２
領域には半導体光変調器を形成することを特徴とする光
半導体素子の製造方法。 - 【請求項３】 表面が平坦な第１領域と第２領域、およ
び表面に回折格子が形成された第３領域とに分割され、
この順番で並んだ結晶基板の上に半導体ガイド層を含む
多層膜半導体基板を形成する工程と、前記多層膜半導体
基板上に、間に光導波路形成領域を挟んで対向する２本
の誘電体薄膜ストライプを形成する工程と、前記誘電体
薄膜ストライプ以外の前記多層膜半導体基板上に活性層
を含む半導体多層膜を積層する選択結晶成長工程とを含
み、かつ前記２本の誘電体薄膜ストライプに挟まれる光
導波路形成領域の幅は前記第１領域、第２領域、第３領
域で同一であり、前記誘電体薄膜ストライプの幅は前記
第２領域と第３領域では同じであるが、前記第１領域で
のストライプ幅は前記第２領域および第３領域よりも広
く形成されており、前記第１領域には発光部、第２領域
には位相制御部、第３領域には波長可変ブラッグ反射器
が形成されることを特徴とする光半導体素子の製造方
法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3067498A JP2701569B2 (ja) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | 光半導体素子の製造方法 |
| DE69115596T DE69115596T2 (de) | 1990-08-24 | 1991-08-26 | Verfahren zur Herstellung einer optischen Halbleitervorrichtung |
| US07/750,172 US5250462A (en) | 1990-08-24 | 1991-08-26 | Method for fabricating an optical semiconductor device |
| DE69128097T DE69128097T2 (de) | 1990-08-24 | 1991-08-26 | Verfahren zur Herstellung einer optischen Halbleitervorrichtung |
| EP91114272A EP0472221B1 (en) | 1990-08-24 | 1991-08-26 | Method for fabricating an optical semiconductor device |
| EP94118307A EP0643461B1 (en) | 1990-08-24 | 1991-08-26 | Method for fabricating an optical semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3067498A JP2701569B2 (ja) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | 光半導体素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04303982A JPH04303982A (ja) | 1992-10-27 |
| JP2701569B2 true JP2701569B2 (ja) | 1998-01-21 |
Family
ID=13346715
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3067498A Expired - Lifetime JP2701569B2 (ja) | 1990-08-24 | 1991-04-01 | 光半導体素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2701569B2 (ja) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0529602A (ja) * | 1991-07-22 | 1993-02-05 | Hitachi Ltd | 半導体光集積素子及びその製造方法 |
| JP3306892B2 (ja) * | 1992-02-28 | 2002-07-24 | 株式会社日立製作所 | 半導体光集積素子およびその製造方法 |
| EP0606093B1 (en) * | 1993-01-07 | 1997-12-17 | Nec Corporation | Semiconductor optical integrated circuits and method for fabricating the same |
| JP2555955B2 (ja) * | 1993-11-11 | 1996-11-20 | 日本電気株式会社 | 半導体光増幅器およびその製造方法 |
| US5543957A (en) * | 1993-12-20 | 1996-08-06 | Nec Corporation | Optical modulator and method of producing the same |
| JP2917787B2 (ja) * | 1993-12-28 | 1999-07-12 | 日本電気株式会社 | 埋め込み構造半導体光導波路素子およびその製造方法 |
| JPH07226566A (ja) * | 1994-02-10 | 1995-08-22 | Nec Corp | 量子井戸半導体レーザおよびその製造方法 |
| JP2937751B2 (ja) * | 1994-04-28 | 1999-08-23 | 日本電気株式会社 | 光半導体装置の製造方法 |
| JP3007928B2 (ja) * | 1995-02-22 | 2000-02-14 | 日本電気株式会社 | 光半導体素子の製造方法 |
| JPH08234148A (ja) * | 1995-02-28 | 1996-09-13 | Nec Corp | 光半導体装置及びその製造方法 |
| JP2870632B2 (ja) * | 1995-07-13 | 1999-03-17 | 日本電気株式会社 | 半導体光集積回路およびその製造方法 |
| US5757833A (en) * | 1995-11-06 | 1998-05-26 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser having a transparent light emitting section, and a process of producing the same |
| JP3298619B2 (ja) | 1998-06-10 | 2002-07-02 | 日本電気株式会社 | 半導体レーザの製造方法 |
| JP6094043B2 (ja) * | 2012-03-16 | 2017-03-15 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザ素子 |
-
1991
- 1991-04-01 JP JP3067498A patent/JP2701569B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| １９９０年（平成２年） 秋季応物学会予稿集 ２６ｐ−Ｒ−２ Ｐ．９１５ |
| １９９１年（平成３年） 春季応物学会予稿集 ２８ｐ−ＺＫ−４ Ｐ．２２２ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04303982A (ja) | 1992-10-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5250462A (en) | Method for fabricating an optical semiconductor device | |
| US5459747A (en) | Semiconductor optical devices | |
| US5770466A (en) | Semiconductor optical integrated circuits and method for fabricating the same | |
| US4815087A (en) | High speed stable light emitting semiconductor device with low threshold current | |
| JPH0794833A (ja) | 半導体レーザおよびその製造方法 | |
| EP0526128B1 (en) | A method for producing a distributed feedback semiconductor laser device | |
| JP2701569B2 (ja) | 光半導体素子の製造方法 | |
| JP2870632B2 (ja) | 半導体光集積回路およびその製造方法 | |
| CA2139140C (en) | A method for fabricating a semiconductor photonic integrated circuit | |
| EP0680119B1 (en) | Fabrication process for semiconductor optical device | |
| KR100632308B1 (ko) | 이득결합 분포귀환형 반도체레이저장치 및 그의 제조방법 | |
| US5870419A (en) | Double heterojunction semiconductor laser having improved light confinement | |
| US6204078B1 (en) | Method of fabricating photonic semiconductor device using selective MOVPE | |
| JP2882335B2 (ja) | 光半導体装置およびその製造方法 | |
| JP2950028B2 (ja) | 光半導体素子の製造方法 | |
| JPH06196797A (ja) | 光変調器集積化光源素子およびその製造方法 | |
| JP2763090B2 (ja) | 半導体レーザ装置及びその製造方法、ならびに結晶成長方法 | |
| GB2292011A (en) | Semiconductor optical devices and methods for fabrication | |
| US5360763A (en) | Method for fabricating an optical semiconductor device | |
| JP2004128372A (ja) | 分布帰還型半導体レーザ素子 | |
| JP3251615B2 (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| JPH06283802A (ja) | 半導体レーザ装置及びその製造方法 | |
| JP2783163B2 (ja) | 分布帰還型半導体レーザおよびその製造方法 | |
| JP2917695B2 (ja) | 光半導体素子の製造方法 | |
| JP2973215B2 (ja) | 半導体レーザ装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19970902 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071003 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081003 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091003 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091003 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101003 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111003 Year of fee payment: 14 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111003 Year of fee payment: 14 |