JP2804502B2 - 半導体レーザ素子及びその製造方法 - Google Patents
半導体レーザ素子及びその製造方法Info
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- JP2804502B2 JP2804502B2 JP1076489A JP7648989A JP2804502B2 JP 2804502 B2 JP2804502 B2 JP 2804502B2 JP 1076489 A JP1076489 A JP 1076489A JP 7648989 A JP7648989 A JP 7648989A JP 2804502 B2 JP2804502 B2 JP 2804502B2
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- 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
- H01S5/12—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 the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
- H01S5/1228—DFB lasers with a complex coupled grating, e.g. gain or loss coupling
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は半導体レーザ素子及びその製造方法、特に
分布反射共振器の構成により単一波長で発振する半導体
レーザ素子及びその製造方法に関するものである。
分布反射共振器の構成により単一波長で発振する半導体
レーザ素子及びその製造方法に関するものである。
［従来の技術］ 例えば光ファイバによる情報伝送において、光源が多
軸モードのスペクトルを有すると、光ファイバの波長分
散の影響を受けて伝送距離，伝送速度が制限されること
になる（分散制限）。この問題を解決する方法として、
光ファイバの波長分散の制御とともに、光源として用い
られる半導体レーザの単一軸モード（単一波長）化が進
められている。半導体レーザの単一波長化の手段につい
ては種々の方式が考えられているが、そのうちで発振波
長を選択する回折格子（以下グレーティングと称する）
を半導体レーザの外側あるいは内部に組み込む方法があ
る。このようにグレーティングを組み込んだ半導体レー
ザ素子については、一例として下記の文献に開示された
ものがある。
軸モードのスペクトルを有すると、光ファイバの波長分
散の影響を受けて伝送距離，伝送速度が制限されること
になる（分散制限）。この問題を解決する方法として、
光ファイバの波長分散の制御とともに、光源として用い
られる半導体レーザの単一軸モード（単一波長）化が進
められている。半導体レーザの単一波長化の手段につい
ては種々の方式が考えられているが、そのうちで発振波
長を選択する回折格子（以下グレーティングと称する）
を半導体レーザの外側あるいは内部に組み込む方法があ
る。このようにグレーティングを組み込んだ半導体レー
ザ素子については、一例として下記の文献に開示された
ものがある。
文献…「光集積回路−基礎と応用」，応用物理学会
光学懇話会編;p.49〜51,p.58〜59,p.63。朝倉書店刊,19
88年４月発行。
光学懇話会編;p.49〜51,p.58〜59,p.63。朝倉書店刊,19
88年４月発行。
この種の半導体レーザ素子には、分布ブラッグ反射型
レーザ（DBR−LDと略称される:distributed bragg refl
ector laser diode）と分布帰還型レーザ（DFB−LDと略
称される:distributed feedback laser diode）とがあ
り、いずれも上記文献に示されているように分布反射共
振器としての機能をもつグレーティング導波路が用いら
れている。つまり、グレーティング導波路は光集積回路
の中で光フィルタ、反射器、そして共振器としての重要
な機能をもつ他、上記のDBR−LDやDFB−LDのような単体
半導体レーザ素子としても広く応用されているものであ
る。そして、グレーティング導波路を用いるこれらのレ
ーザ装置は、通常の半導体レーザ装置のようにへき開面
からなる反射端面を本質的に必要としないので集積レー
ザとしても適しているという特長を有するために、最近
急速に研究開発が進められており、とくにDFB−LDはそ
の量産が開始されている現状にある。
レーザ（DBR−LDと略称される:distributed bragg refl
ector laser diode）と分布帰還型レーザ（DFB−LDと略
称される:distributed feedback laser diode）とがあ
り、いずれも上記文献に示されているように分布反射共
振器としての機能をもつグレーティング導波路が用いら
れている。つまり、グレーティング導波路は光集積回路
の中で光フィルタ、反射器、そして共振器としての重要
な機能をもつ他、上記のDBR−LDやDFB−LDのような単体
半導体レーザ素子としても広く応用されているものであ
る。そして、グレーティング導波路を用いるこれらのレ
ーザ装置は、通常の半導体レーザ装置のようにへき開面
からなる反射端面を本質的に必要としないので集積レー
ザとしても適しているという特長を有するために、最近
急速に研究開発が進められており、とくにDFB−LDはそ
の量産が開始されている現状にある。
第４図（ａ），（ｂ），（ｃ）は上記の文献に示され
ている導波路型グレーティングの基本構造その他を示す
模式図であり、第４図（ａ）は光共振の動作説明図、第
４図（ｂ）はグレーティング導波路の部分の等価屈折率
の説明図、第４図（ｃ）は導波路内の屈折分布を示す説
明図である。
ている導波路型グレーティングの基本構造その他を示す
模式図であり、第４図（ａ）は光共振の動作説明図、第
４図（ｂ）はグレーティング導波路の部分の等価屈折率
の説明図、第４図（ｃ）は導波路内の屈折分布を示す説
明図である。
第４図（ａ），（ｂ），（ｃ）に示されるように、従
来の分布反射共振器型の半導体レーザ素子においては、
媒質の屈折率ｎがｚ方向に周期的に変化している３層ス
ラブ導波路を設けていた。ここで、３層スラブ導波路
は、第４図（ａ），（ｃ）でみられるように基本的にn1
の屈折率を有する導波路層と、n3の屈折率で示される基
板と、n2の屈折率をもつ活性層の３層構造を有し、屈折
率n1と屈折率n3の層間に回折格子（グレーティング面）
が構成されているものである。なお、各層の屈折率にお
いてはn1＞n2,n3である。すなわち、この導波路におい
て、n1とn3の媒質の境界が、第４図（ａ），（ｂ）のよ
うに、周期的に凹凸になっていて、光分布に対する等価
的な屈折率neが周期的に変化していると考えることがで
きる。なお等価屈折率neは屈折率変化の中心値である。
グレーティングの次数が１のとき、第４図（ｂ）に示し
た屈折率変化の周期はΛであるが、たとえばｍ次のグレ
ーティングではΛはΛ/mで示される。
来の分布反射共振器型の半導体レーザ素子においては、
媒質の屈折率ｎがｚ方向に周期的に変化している３層ス
ラブ導波路を設けていた。ここで、３層スラブ導波路
は、第４図（ａ），（ｃ）でみられるように基本的にn1
の屈折率を有する導波路層と、n3の屈折率で示される基
板と、n2の屈折率をもつ活性層の３層構造を有し、屈折
率n1と屈折率n3の層間に回折格子（グレーティング面）
が構成されているものである。なお、各層の屈折率にお
いてはn1＞n2,n3である。すなわち、この導波路におい
て、n1とn3の媒質の境界が、第４図（ａ），（ｂ）のよ
うに、周期的に凹凸になっていて、光分布に対する等価
的な屈折率neが周期的に変化していると考えることがで
きる。なお等価屈折率neは屈折率変化の中心値である。
グレーティングの次数が１のとき、第４図（ｂ）に示し
た屈折率変化の周期はΛであるが、たとえばｍ次のグレ
ーティングではΛはΛ/mで示される。
このグレーティング導波路内には＋ｚ方向へ進むＲ
（ｚ）と−ｚ方向に進む波Ｓ（ｚ）があり、お互いに結
合し、反射し合っている。ある点ｚ＝z0からみて、Ｒ
（ｚ）がＳ（ｚ）に結合し、再びＲ（ｚ）に結合する導
波路の一往復過程で、ちょうどもとのＲ（ｚ）の位相に
等しくなる場合には、グレーティング導波路自信が共振
器として作用する。したがって、グレーティングの周期
Λに対応する波長の光のみが選択され、その波長でレー
ザ発振をおこす。つまり、第４図（ａ）のような基本構
造を有する導波路型グレーティングは屈折率の周期的微
小変化を利用している点で、バルク状のホログラフィッ
クグレーティングと同じであるが、入射波Ｒと反射波Ｓ
とがちょうど逆向きで、屈折率変化の周期Λが波長λの
半分（ｍ次のグレーティングではそのｍ倍）になってい
るとき、すなわちΛ＝ｍλ/2のときがブラック条件とな
っている。
（ｚ）と−ｚ方向に進む波Ｓ（ｚ）があり、お互いに結
合し、反射し合っている。ある点ｚ＝z0からみて、Ｒ
（ｚ）がＳ（ｚ）に結合し、再びＲ（ｚ）に結合する導
波路の一往復過程で、ちょうどもとのＲ（ｚ）の位相に
等しくなる場合には、グレーティング導波路自信が共振
器として作用する。したがって、グレーティングの周期
Λに対応する波長の光のみが選択され、その波長でレー
ザ発振をおこす。つまり、第４図（ａ）のような基本構
造を有する導波路型グレーティングは屈折率の周期的微
小変化を利用している点で、バルク状のホログラフィッ
クグレーティングと同じであるが、入射波Ｒと反射波Ｓ
とがちょうど逆向きで、屈折率変化の周期Λが波長λの
半分（ｍ次のグレーティングではそのｍ倍）になってい
るとき、すなわちΛ＝ｍλ/2のときがブラック条件とな
っている。
第５図は従来の例えばDFB−LDの素子構造を示す模式
断面図である。第５図において、ｎ−InP基板101上に導
波路層（λｇ＝1.3μｍのInGaAsP層）102、活性層（λ
ｇ＝1.55μｍのInGaAsP層）103、バッファー層（λｇ＝
1.3μｍのInGaAsP層）104、ｐ−InPクラッド層105が例
えば液相成長法によりそれぞれエピタキシアル成長され
て素子が構成されている。ここでλｇはInGaAsP層の禁
制帯幅に対応した波長をあらわしている。またそれぞれ
の層の屈折率は順にn2＝3.4、n1＝3.54、n2＝3.4、n3＝
3.17である。
断面図である。第５図において、ｎ−InP基板101上に導
波路層（λｇ＝1.3μｍのInGaAsP層）102、活性層（λ
ｇ＝1.55μｍのInGaAsP層）103、バッファー層（λｇ＝
1.3μｍのInGaAsP層）104、ｐ−InPクラッド層105が例
えば液相成長法によりそれぞれエピタキシアル成長され
て素子が構成されている。ここでλｇはInGaAsP層の禁
制帯幅に対応した波長をあらわしている。またそれぞれ
の層の屈折率は順にn2＝3.4、n1＝3.54、n2＝3.4、n3＝
3.17である。
第５図に示した構造を有するDFB−LDは例えば光ファ
イバの損失が最も小さくなる波長λ＝1.55μｍで発振す
るように作られた構造例を示したものである。
イバの損失が最も小さくなる波長λ＝1.55μｍで発振す
るように作られた構造例を示したものである。
上記のような従来のグレーティング導波路を組み込ん
で、屈折率差による光の反射を利用した分布反射共振型
半導体レーザのうちの特にDFB−LDにおいては、グレー
ティング導波路に対応するブラック波長のところにスト
ップバンド（発振波長が存在しない領域）が生じ、ブラ
ック波長をはさんだ２波長で発振してしまうという欠点
があった。すなわち、例えば光集積回路用レーザ素子と
して使用すると、要請されている単一波長による発振条
件がくずれてしまうという不都合があった。
で、屈折率差による光の反射を利用した分布反射共振型
半導体レーザのうちの特にDFB−LDにおいては、グレー
ティング導波路に対応するブラック波長のところにスト
ップバンド（発振波長が存在しない領域）が生じ、ブラ
ック波長をはさんだ２波長で発振してしまうという欠点
があった。すなわち、例えば光集積回路用レーザ素子と
して使用すると、要請されている単一波長による発振条
件がくずれてしまうという不都合があった。
そこで、本発明者のうちの１名の者は上記の問題に着
目して、２波長発振をおこすことなく単一波長で発振す
るDFB−LD型の半導体レーザ素子及びその製造方法を開
発し、本発明の特許出願人は特願平１−28625号によっ
て特許出願を行っている。
目して、２波長発振をおこすことなく単一波長で発振す
るDFB−LD型の半導体レーザ素子及びその製造方法を開
発し、本発明の特許出願人は特願平１−28625号によっ
て特許出願を行っている。
第３図（ａ），（ｂ），（ｃ）は上記の特許願の実施
例に記載されたものと同一の半導体レーザ素子の従来例
を示す模式構成説明図であり、第３図（ａ）は素子上面
図、第３図（ｂ）は第３図（ａ）に示したＡ−Ａ断面
図、第３図（ｃ）は第３図（ｂ）に示したＢ−Ｂ断面図
である。
例に記載されたものと同一の半導体レーザ素子の従来例
を示す模式構成説明図であり、第３図（ａ）は素子上面
図、第３図（ｂ）は第３図（ａ）に示したＡ−Ａ断面
図、第３図（ｃ）は第３図（ｂ）に示したＢ−Ｂ断面図
である。
第３図（ａ），（ｂ），（ｃ）において、１は素子基
板のｎ−InP基板（ｎはｎ型を示す）であり、２はｎ−I
nP基板１上に形成した電流阻止層を形成するFeドープIn
P絶縁層で、この絶縁層により電流の非注入領域が形成
される。７は電流阻止層を貫いてｎ−InP基板１に達す
る溝６の中に埋め込まれたｎ−InPクラッド層であり、
電流の注入領域を形成している。FeドープInP絶縁層２
とｎ−InPクラッド層７は所定の同一のピッチΛ＝ｍλ/
2ne（λは発振波長,neは導波路の等価屈折率、ｍは正の
整数）で交互に配設されており、電流の注入領域と非注
入領域上に設けられたノンドープInGaAsP層８が形成す
る導波路層とともにゲイカップリング部を構成してい
る。ノンドープInGaAsP層８の上にはノンドープInGaAsP
活性層９が、さらにその上にはバッファ層となるノンド
ープInGaAsP層10が、さらにその上にはｐ−InPクラッド
層11が形成されていてDFB−LDの基本構造が構成されて
いる。また、ｐ−InPクラッド層11の上には正極を構成
するｐ−InGaAsP層12が堆積され、その上に第３図
（ｃ）にみられるように電流の注入領域に電流をとるた
めに設けた電極窓14のためのコンタクト穴を有するSiN
膜13が形成され、その上に電極窓14を介してｐ−InGaAs
Pコンタクト層12と接続されるAuZn電極15の導電層が形
成されている。一方、ｎ−InP基板１の裏側全面には負
極を構成する導電性のAuGeNi電極16が形成されている。
板のｎ−InP基板（ｎはｎ型を示す）であり、２はｎ−I
nP基板１上に形成した電流阻止層を形成するFeドープIn
P絶縁層で、この絶縁層により電流の非注入領域が形成
される。７は電流阻止層を貫いてｎ−InP基板１に達す
る溝６の中に埋め込まれたｎ−InPクラッド層であり、
電流の注入領域を形成している。FeドープInP絶縁層２
とｎ−InPクラッド層７は所定の同一のピッチΛ＝ｍλ/
2ne（λは発振波長,neは導波路の等価屈折率、ｍは正の
整数）で交互に配設されており、電流の注入領域と非注
入領域上に設けられたノンドープInGaAsP層８が形成す
る導波路層とともにゲイカップリング部を構成してい
る。ノンドープInGaAsP層８の上にはノンドープInGaAsP
活性層９が、さらにその上にはバッファ層となるノンド
ープInGaAsP層10が、さらにその上にはｐ−InPクラッド
層11が形成されていてDFB−LDの基本構造が構成されて
いる。また、ｐ−InPクラッド層11の上には正極を構成
するｐ−InGaAsP層12が堆積され、その上に第３図
（ｃ）にみられるように電流の注入領域に電流をとるた
めに設けた電極窓14のためのコンタクト穴を有するSiN
膜13が形成され、その上に電極窓14を介してｐ−InGaAs
Pコンタクト層12と接続されるAuZn電極15の導電層が形
成されている。一方、ｎ−InP基板１の裏側全面には負
極を構成する導電性のAuGeNi電極16が形成されている。
以上のように構成したDFB−LD素子において、AuZn電
極15とAuGeNi電極16に電圧を印加することにより電流の
注入領域すなわち各ｎ−InPクラッド層７の領域にのみ
電流が流れ、この領域上の活性領域に光が発生し、ゲイ
ンカップリングを構成する実効的なグレーティング導波
路の作用により前述のような光の進行方向に光の増幅と
吸収が行われる。このとき、正帰還モードによってレー
ザ発振が成立し、第３図（ｂ）の矢印で示したようにノ
ンドープInGaAsP活性層９の端面から上記の周期Λによ
るブラッグ波長で規制される単一波長のレーザ光が出射
される。
極15とAuGeNi電極16に電圧を印加することにより電流の
注入領域すなわち各ｎ−InPクラッド層７の領域にのみ
電流が流れ、この領域上の活性領域に光が発生し、ゲイ
ンカップリングを構成する実効的なグレーティング導波
路の作用により前述のような光の進行方向に光の増幅と
吸収が行われる。このとき、正帰還モードによってレー
ザ発振が成立し、第３図（ｂ）の矢印で示したようにノ
ンドープInGaAsP活性層９の端面から上記の周期Λによ
るブラッグ波長で規制される単一波長のレーザ光が出射
される。
第６図（ａ）〜（ｄ）は半導体レーザ素子例えば第３
図（ａ），（ｂ），（ｃ）の実施例素子の製造方法の一
実施例を工程順に示す要部断面図である。以下、第６図
（ａ）〜（ｄ）の工程図順にその形成方法及び形成状態
を説明する。
図（ａ），（ｂ），（ｃ）の実施例素子の製造方法の一
実施例を工程順に示す要部断面図である。以下、第６図
（ａ）〜（ｄ）の工程図順にその形成方法及び形成状態
を説明する。
第６図（ａ）において、まず、ｎ−InP基板１上に気
相成長法によりFeドープInP絶縁層２を厚さ２μｍ程度
成長させる。さらにこの上にＰ−CVD（プラズマCDV）法
により厚さ2000ÅのSiN膜３を膜付けし、さらにポジレ
ジスト４を厚さ500Åコーティングする。その後、干渉
露光法によりピッチ2400Åのグレーティング用パターン
５を露光，現像により形成する。
相成長法によりFeドープInP絶縁層２を厚さ２μｍ程度
成長させる。さらにこの上にＰ−CVD（プラズマCDV）法
により厚さ2000ÅのSiN膜３を膜付けし、さらにポジレ
ジスト４を厚さ500Åコーティングする。その後、干渉
露光法によりピッチ2400Åのグレーティング用パターン
５を露光，現像により形成する。
第６図（ｂ）において、ポジレジスト４をマスクとし
てHF系水溶液によりエッチングを行い、SiN膜３をパタ
ーニングした後ポジレジスト４を除去する。ついで、Si
N膜３をマスクとして（Ar＋Cl2）ガスによるドライエッ
チングを行い、ｎ−InP基板１に達する溝６を形成す
る。溝６の幅は約1200Åで深さは2.5μｍである。
てHF系水溶液によりエッチングを行い、SiN膜３をパタ
ーニングした後ポジレジスト４を除去する。ついで、Si
N膜３をマスクとして（Ar＋Cl2）ガスによるドライエッ
チングを行い、ｎ−InP基板１に達する溝６を形成す
る。溝６の幅は約1200Åで深さは2.5μｍである。
第６図（ｃ）において、SiN膜３をマスクとして、MOC
VD（有機金属CVD）法により、選択的に溝６の中にｎ−I
nPクラッド層７を成長させた後、SiN膜３を除去する。
VD（有機金属CVD）法により、選択的に溝６の中にｎ−I
nPクラッド層７を成長させた後、SiN膜３を除去する。
第６図（ｄ）において、第６図（ｃ）に示した基板に
対して、いずれも液相成長法により順次ノンドープInGa
AsP層８（λｇ＝1.3μm,厚さ0.1μｍ）、ノンドープInG
aAsP活性層９は（λｇ＝1.5μm,厚さ0.1μｍ）、ノンド
ープInGaAsP層10（λｇ＝1.3μm,厚さ0.1μｍ）、ｐ−I
nPクラッド層11（厚さ１μｍ）、ｐ−InGaAsPコンタク
ト層12（λｇ＝1.2μm,厚さ0.5μｍ）を成長させる。そ
の後、ｐ−InGaAsPコンタクト層12上にＰ−CVD法により
SiN膜13（厚さ2000Å）を膜付けする。さらに、従来の
ホトリソグラフィー法により、電流を流す部分となる幅
約10μｍの電極窓14［第１図（ｂ）参照］をSiN膜13に
開孔したのち、正極側にAuZn電極15、負極側にAuGeNi電
極16を膜付けして上記一連の製造工程を終了する。
対して、いずれも液相成長法により順次ノンドープInGa
AsP層８（λｇ＝1.3μm,厚さ0.1μｍ）、ノンドープInG
aAsP活性層９は（λｇ＝1.5μm,厚さ0.1μｍ）、ノンド
ープInGaAsP層10（λｇ＝1.3μm,厚さ0.1μｍ）、ｐ−I
nPクラッド層11（厚さ１μｍ）、ｐ−InGaAsPコンタク
ト層12（λｇ＝1.2μm,厚さ0.5μｍ）を成長させる。そ
の後、ｐ−InGaAsPコンタクト層12上にＰ−CVD法により
SiN膜13（厚さ2000Å）を膜付けする。さらに、従来の
ホトリソグラフィー法により、電流を流す部分となる幅
約10μｍの電極窓14［第１図（ｂ）参照］をSiN膜13に
開孔したのち、正極側にAuZn電極15、負極側にAuGeNi電
極16を膜付けして上記一連の製造工程を終了する。
なお、上記の（ｄ）工程においてノンドープInGaAsP
層８を導波路層として設けたものであるが、場合によっ
てはこの層は省略することもできる。
層８を導波路層として設けたものであるが、場合によっ
てはこの層は省略することもできる。
また、第６図（ａ）（ｂ）工程においてピッチΛ＝24
00Åのグレーティングパターン５を形成し、溝６を形成
するとき、ラインアンドスペースで考えると、溝６の幅
は1200Åであり、溝深さが２μｍ以上必要であることを
考えた場合溝形成のためのエッチングはウエットエッチ
ングでは達成されず、上記のようにドライエッチングで
行うことが必要条件となっている。
00Åのグレーティングパターン５を形成し、溝６を形成
するとき、ラインアンドスペースで考えると、溝６の幅
は1200Åであり、溝深さが２μｍ以上必要であることを
考えた場合溝形成のためのエッチングはウエットエッチ
ングでは達成されず、上記のようにドライエッチングで
行うことが必要条件となっている。
［発明が解決しようとする課題］ 上記した第３図（ａ），（ｂ），（ｃ）のような従来
の半導体レーザ素子では、電極窓のストライプ方向すな
わちFeドープInP絶縁層（電流阻止層）に設けた溝が並
んでいる方向に対して垂直かつ素子基板に対して平行な
方向での活性層内への電流のとじ込め光のとじ込めがで
きない。その理由は活性層が基板全面に一様に成長され
ているために屈折率差による導波路が形成されておら
ず、また電流も横方向に拡がるためである。このような
構造の素子ではしきい値電流も大きいし、横モード制御
が難かしいという問題があった。
の半導体レーザ素子では、電極窓のストライプ方向すな
わちFeドープInP絶縁層（電流阻止層）に設けた溝が並
んでいる方向に対して垂直かつ素子基板に対して平行な
方向での活性層内への電流のとじ込め光のとじ込めがで
きない。その理由は活性層が基板全面に一様に成長され
ているために屈折率差による導波路が形成されておら
ず、また電流も横方向に拡がるためである。このような
構造の素子ではしきい値電流も大きいし、横モード制御
が難かしいという問題があった。
この発明は上記のような課題を解決するためになされ
たもので、屈折率差による光のとじ込めとストライプ状
の活性層による電流のとじ込めが可能となる構造を採用
することにより、先の出願（特願平１−28625号）の２
波長発振をおこさないという特長も併有するとともに低
しきい値で安定した発振モードの半導体レーザ素子とそ
の製造方法を提供することを目的とするものである。
たもので、屈折率差による光のとじ込めとストライプ状
の活性層による電流のとじ込めが可能となる構造を採用
することにより、先の出願（特願平１−28625号）の２
波長発振をおこさないという特長も併有するとともに低
しきい値で安定した発振モードの半導体レーザ素子とそ
の製造方法を提供することを目的とするものである。
［課題を解決するための手段］ この発明に係る半導体レーザ素子は、素子基板上の電
流阻止層を貫通しないで形成したストライプ状の溝を有
し、この溝内のストライプ方向に、屈折率の周期Λ＝ｍ
λ/2ne（ここで、発振波長はλ、グレーティング導波路
の等価屈折率はne,mは正の整数）で電流の注入領域及び
非注入領域を交互に配設したものである。
流阻止層を貫通しないで形成したストライプ状の溝を有
し、この溝内のストライプ方向に、屈折率の周期Λ＝ｍ
λ/2ne（ここで、発振波長はλ、グレーティング導波路
の等価屈折率はne,mは正の整数）で電流の注入領域及び
非注入領域を交互に配設したものである。
また、この発明に係る半導体レーザ素子の製造方法
は、まず素子基板上に形成した電流阻止層例えばFeドー
プInP絶縁層に貫通しないストライプ状の溝を形成し、
ついで、この溝内にグレーティング（回折格子）パター
ンを電子ビーム（EB）露光により、溝内にのみ上記一定
の周期Λで素子基板に達する貫通穴（穴状の溝）を設け
る。こののち、この貫通穴の底部にはじめに設けたスト
ライプ状の溝の底と同一レベルまで選択的にクラッド層
例えばｎ−InP層をMOCVD（有機金属CVD）法で成長させ
て形成し、つづいて液相成長法により活性層を成長させ
て、前記の貫通穴の領域に電流の注入領域を形成するも
のである。
は、まず素子基板上に形成した電流阻止層例えばFeドー
プInP絶縁層に貫通しないストライプ状の溝を形成し、
ついで、この溝内にグレーティング（回折格子）パター
ンを電子ビーム（EB）露光により、溝内にのみ上記一定
の周期Λで素子基板に達する貫通穴（穴状の溝）を設け
る。こののち、この貫通穴の底部にはじめに設けたスト
ライプ状の溝の底と同一レベルまで選択的にクラッド層
例えばｎ−InP層をMOCVD（有機金属CVD）法で成長させ
て形成し、つづいて液相成長法により活性層を成長させ
て、前記の貫通穴の領域に電流の注入領域を形成するも
のである。
なお、上記貫通穴の形成においては、SiN膜をマスク
として前記ストライプ状の溝を形成し、このSiN膜を残
したままストライプ状の溝の底に第２のSiN膜を膜付け
し、この第２のSiN膜をマスクとして周期Λの貫通穴の
形成したのち、第２のSiN膜も残したまま貫通穴の内部
にのみ結晶成長を行ってクラッド層を形成し、これらの
SiN膜も除去したのち活性層を形成するようにしたもの
である。
として前記ストライプ状の溝を形成し、このSiN膜を残
したままストライプ状の溝の底に第２のSiN膜を膜付け
し、この第２のSiN膜をマスクとして周期Λの貫通穴の
形成したのち、第２のSiN膜も残したまま貫通穴の内部
にのみ結晶成長を行ってクラッド層を形成し、これらの
SiN膜も除去したのち活性層を形成するようにしたもの
である。
［作用］ この発明においては、電流阻止層にこの層を貫通しな
いストライプ状の溝を設け、貫通しないで残された溝の
底部分に所定に周期Λで貫通穴を設けたのちその貫通穴
のみを選択的にMOCVD法でクラッド層を埋め込み、スト
ライプ状溝内に活性層を形成することにより電流注入層
を形成する製造方法により素子を形成しているので、活
性層と絶縁層（電流阻止層）との屈折率差によって活性
層への光のとじ込めが行われる。また、電流も貫通穴内
の活性層に集中されるので電流も効果的にとじ込められ
る。この場合、この場合による上記の製造方法では、活
性層はストライプ状の溝内と基板表面に形成されること
になるが、これら２つの層が接触しないように成長され
るから、レーザ光はストライプ状の溝内の活性層からの
み低しきい値電流の単一波長の光が出力される。
いストライプ状の溝を設け、貫通しないで残された溝の
底部分に所定に周期Λで貫通穴を設けたのちその貫通穴
のみを選択的にMOCVD法でクラッド層を埋め込み、スト
ライプ状溝内に活性層を形成することにより電流注入層
を形成する製造方法により素子を形成しているので、活
性層と絶縁層（電流阻止層）との屈折率差によって活性
層への光のとじ込めが行われる。また、電流も貫通穴内
の活性層に集中されるので電流も効果的にとじ込められ
る。この場合、この場合による上記の製造方法では、活
性層はストライプ状の溝内と基板表面に形成されること
になるが、これら２つの層が接触しないように成長され
るから、レーザ光はストライプ状の溝内の活性層からの
み低しきい値電流の単一波長の光が出力される。
［実施例］ 実施例1; 第１図（ａ），（ｂ），（ｃ）はこの発明の一実施例
を示す半導体レーザ素子の模式構成説明図であり、第１
図（ａ）は素子上面図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）に
示したＣ−Ｃ断面図、第１図（ｃ）は第１図（ｂ）に示
したＤ−Ｄ断面図である。図において、第３図（ａ），
（ｂ），（ｃ）の従来例と同一又は相当部分には同じ符
号を付しその説明を省略する。
を示す半導体レーザ素子の模式構成説明図であり、第１
図（ａ）は素子上面図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）に
示したＣ−Ｃ断面図、第１図（ｃ）は第１図（ｂ）に示
したＤ−Ｄ断面図である。図において、第３図（ａ），
（ｂ），（ｃ）の従来例と同一又は相当部分には同じ符
号を付しその説明を省略する。
第１図（ａ），（ｂ），（ｃ）の実施例においては、
ｎ−InP基板１上のFeドープ絶縁層２をやや厚くしたも
のとし、この絶縁層を電流阻止層として用いるが、この
Feドープ絶縁２を貫通しないストライプ状の溝18を形成
したのち、残された溝の底部分を貫通してｎ−InP基板
１に達する回折格子（グレーティング）を形成する溝
（貫通穴）６を設け、この溝６の底部にFeドープ絶縁層
２の下面レベルより高い位置までにｎ−InPクラッド層
７を埋め込んで形成している。そして、このｎ−InPク
ラッド層７の上面とFeドープInP絶縁層２の上面との間
すなわちストライプ状の溝18内に、ノンドープInGaAsP
層８、ノンドープInGaAsP活性層９、ノンドープInGaAsP
層10が順次埋め込まれて、電流の注入領域が形成されて
いる。また、第１図（ｂ）にみられるように、ストライ
プ方向に設けられた溝６の間の領域はストライプ方向の
電流の非注入領域である。このようにして、電流の注入
領域と非注入領域は周期Λで交互に配設されてグレーテ
ィング導波路が形成されるようになっている。
ｎ−InP基板１上のFeドープ絶縁層２をやや厚くしたも
のとし、この絶縁層を電流阻止層として用いるが、この
Feドープ絶縁２を貫通しないストライプ状の溝18を形成
したのち、残された溝の底部分を貫通してｎ−InP基板
１に達する回折格子（グレーティング）を形成する溝
（貫通穴）６を設け、この溝６の底部にFeドープ絶縁層
２の下面レベルより高い位置までにｎ−InPクラッド層
７を埋め込んで形成している。そして、このｎ−InPク
ラッド層７の上面とFeドープInP絶縁層２の上面との間
すなわちストライプ状の溝18内に、ノンドープInGaAsP
層８、ノンドープInGaAsP活性層９、ノンドープInGaAsP
層10が順次埋め込まれて、電流の注入領域が形成されて
いる。また、第１図（ｂ）にみられるように、ストライ
プ方向に設けられた溝６の間の領域はストライプ方向の
電流の非注入領域である。このようにして、電流の注入
領域と非注入領域は周期Λで交互に配設されてグレーテ
ィング導波路が形成されるようになっている。
上記のノンドープInGaAsP層８、ノンドープInGaAsP活
性層９、ノンドープInGaAsP層10は、第１図（ｃ）にみ
られるように、FeドープInP絶縁層２上にも形成されて
いるが、この領域はFeドープInP絶縁層２が構成する電
流阻止層のために電流は流れないのでこの領域面ではレ
ーザ光は発振及び増幅されないようになっている。
性層９、ノンドープInGaAsP層10は、第１図（ｃ）にみ
られるように、FeドープInP絶縁層２上にも形成されて
いるが、この領域はFeドープInP絶縁層２が構成する電
流阻止層のために電流は流れないのでこの領域面ではレ
ーザ光は発振及び増幅されないようになっている。
すなわち上記実施例の構成においては、AuZn電極15と
AuGeNi電極16との間に電圧を印加すると、電流の注入領
域すなわち各ｎ−InPクラッド層７を通してのみ電流が
流れるからこの部分に電流の集中が行われ電流のとじ込
めが達成される。また、この電流のとじ込めによって発
生したレーザ光は活性層と絶縁層との間の屈折率の差に
より活性層へのとじ込めが実現されるようになる。した
がって第３図（ａ），（ｂ），（ｃ）の従来例と同様に
２波長発振をおこすことなく、しきい値電流が小さくな
るとともに、発振横モードの制御が可能な半導体レーザ
素子が得られる。
AuGeNi電極16との間に電圧を印加すると、電流の注入領
域すなわち各ｎ−InPクラッド層７を通してのみ電流が
流れるからこの部分に電流の集中が行われ電流のとじ込
めが達成される。また、この電流のとじ込めによって発
生したレーザ光は活性層と絶縁層との間の屈折率の差に
より活性層へのとじ込めが実現されるようになる。した
がって第３図（ａ），（ｂ），（ｃ）の従来例と同様に
２波長発振をおこすことなく、しきい値電流が小さくな
るとともに、発振横モードの制御が可能な半導体レーザ
素子が得られる。
実施例2; 第2A図（ａ）〜（ｆ）及び第2B図（ａ）〜（ｆ）は第
１図（ａ），（ｂ），（ｃ）の実施例素子の製造方法の
一実施例を示す模式断面図による製造工程図である。こ
こで、第2A図（ａ）〜（ｆ）は第１図（ａ）に示したＣ
−Ｃ線に沿う断面図、第2B図（ａ）〜（ｆ）は第１図
（ｂ）に示したＤ−Ｄ線に沿う断面図で示したものであ
る。第2A図（ａ）〜（ｆ）及び第2B図（ａ）〜（ｆ）の
各（ａ）〜（ｆ）はそれぞれ同一工程の断面図に相当す
るものである。いま、各（ａ）〜（ｆ）を工程図として
使用することとし、以下（ａ）〜（ｆ）の工程順に各工
程の形成方法及び形成状態を説明する。
１図（ａ），（ｂ），（ｃ）の実施例素子の製造方法の
一実施例を示す模式断面図による製造工程図である。こ
こで、第2A図（ａ）〜（ｆ）は第１図（ａ）に示したＣ
−Ｃ線に沿う断面図、第2B図（ａ）〜（ｆ）は第１図
（ｂ）に示したＤ−Ｄ線に沿う断面図で示したものであ
る。第2A図（ａ）〜（ｆ）及び第2B図（ａ）〜（ｆ）の
各（ａ）〜（ｆ）はそれぞれ同一工程の断面図に相当す
るものである。いま、各（ａ）〜（ｆ）を工程図として
使用することとし、以下（ａ）〜（ｆ）の工程順に各工
程の形成方法及び形成状態を説明する。
（ａ）工程において、まず、ｎ−InP基板１上に気相
成長法によりFeドープInP絶縁層２を厚さ2.5μｍに形成
する。この状態の基板に対してＰ−CVD（プラズマ−CV
D）法にて厚さ2000ÅのSiN膜31を膜付けし、その上にポ
ジレジスト41（厚さ１μｍ）をコーティングする。その
後、ポジレスト41のパターンを用いてドライエッチング
でSiN膜31のエッチングを行ない幅1.5μｍのストライプ
（溝状の帯）17を形成する。
成長法によりFeドープInP絶縁層２を厚さ2.5μｍに形成
する。この状態の基板に対してＰ−CVD（プラズマ−CV
D）法にて厚さ2000ÅのSiN膜31を膜付けし、その上にポ
ジレジスト41（厚さ１μｍ）をコーティングする。その
後、ポジレスト41のパターンを用いてドライエッチング
でSiN膜31のエッチングを行ない幅1.5μｍのストライプ
（溝状の帯）17を形成する。
（ｂ）工程において、ポジレジスト41を除去したの
ち、SiN膜31をマスクとして（Ar＋lC2）ガスによるドラ
イエッチングを行い、FeドープInP絶縁層２に、この絶
縁層を貫通しないような深さ約0.5μｍのストライプ状
の溝18を形成する。
ち、SiN膜31をマスクとして（Ar＋lC2）ガスによるドラ
イエッチングを行い、FeドープInP絶縁層２に、この絶
縁層を貫通しないような深さ約0.5μｍのストライプ状
の溝18を形成する。
（ｃ）工程において、マスクに用いたSiN膜31を残し
たままＰ−CVD法で厚さ1000Åの第２のSiN膜32を全面に
膜付けする。このプロセスにより溝18の中に同じ厚さの
SiN膜32が同時に形成される。さらに全面に電子ビーム
用レジストのPMMR42を500Åの厚さにコーティングす
る。ついで、電子ビーム露光によりストライプ状の溝18
の中にのみピッチ2400Åの回折格子パターン５をPMMR42
に形成する。
たままＰ−CVD法で厚さ1000Åの第２のSiN膜32を全面に
膜付けする。このプロセスにより溝18の中に同じ厚さの
SiN膜32が同時に形成される。さらに全面に電子ビーム
用レジストのPMMR42を500Åの厚さにコーティングす
る。ついで、電子ビーム露光によりストライプ状の溝18
の中にのみピッチ2400Åの回折格子パターン５をPMMR42
に形成する。
（ｄ）工程において、HF系水溶液を用い、回折格子パ
ターン５によってSiN膜32をパターニングしたのちPMMR4
2を除去する。パターニングされたSiN膜32をマスクとし
て（Ar＋Cl2）ガスによるドライエッチングを行い、回
折格子状の溝（貫通穴６）を形成する。溝６の深さは約
３μｍであり、上記の貫通穴とはFeドープInP絶縁膜２
を貫通したという意味で用いたものである。
ターン５によってSiN膜32をパターニングしたのちPMMR4
2を除去する。パターニングされたSiN膜32をマスクとし
て（Ar＋Cl2）ガスによるドライエッチングを行い、回
折格子状の溝（貫通穴６）を形成する。溝６の深さは約
３μｍであり、上記の貫通穴とはFeドープInP絶縁膜２
を貫通したという意味で用いたものである。
（ｅ）工程において、SiN膜32をマスクとして選択的
に溝６の中にMOCVD法によってｎ−InPクラッド層７を成
長させる。このクラッド層７は、第2B図（ｅ）にみられ
るように中心部ではFeドープInP絶縁層２の壁の高さを
約0.3μｍ残すような厚さで形成される。その後SiN膜31
及び32を除去する。
に溝６の中にMOCVD法によってｎ−InPクラッド層７を成
長させる。このクラッド層７は、第2B図（ｅ）にみられ
るように中心部ではFeドープInP絶縁層２の壁の高さを
約0.3μｍ残すような厚さで形成される。その後SiN膜31
及び32を除去する。
（ｆ）工程において、（ｅ）工程までに形成された基
板に対して、ノンドープInGaAsP層８（λｇ＝1.3μｍ、
厚さの0.1μｍ）、ノンドープInGaAsP活性層９（λｇ＝
1.55μm,厚さ0.1μｍ）、ノンドープInGaAsP層10（λｇ
＝1.3μm,厚さ0.1μｍ）、ｐ−InPクラッド層（厚さ１
μｍ）、ｐ−InGaAsPコンタクト層12（λｇ＝1.2μm,厚
さ0.5μｍ）を液相成長法により順次成長させる。この
状態は、第2B図（ｆ）にみられるように、溝６内のノン
ドープInGaAsP層10の面位置はFeドープInP絶縁層２の面
位置とほぼ同一レベルとなり、溝６以外の基板上のノン
ドープInGaAsP層10とは約0.3μｍの段差をもつようにな
る。
板に対して、ノンドープInGaAsP層８（λｇ＝1.3μｍ、
厚さの0.1μｍ）、ノンドープInGaAsP活性層９（λｇ＝
1.55μm,厚さ0.1μｍ）、ノンドープInGaAsP層10（λｇ
＝1.3μm,厚さ0.1μｍ）、ｐ−InPクラッド層（厚さ１
μｍ）、ｐ−InGaAsPコンタクト層12（λｇ＝1.2μm,厚
さ0.5μｍ）を液相成長法により順次成長させる。この
状態は、第2B図（ｆ）にみられるように、溝６内のノン
ドープInGaAsP層10の面位置はFeドープInP絶縁層２の面
位置とほぼ同一レベルとなり、溝６以外の基板上のノン
ドープInGaAsP層10とは約0.3μｍの段差をもつようにな
る。
引続き、全面にＰ−CVD法でSiN膜を厚さ2000Å膜付け
を行ったのち、従来のホトリソグラフィ法により電流を
流す領域を構成する電極窓用のストライプ状溝14aをSiN
膜13にドライエッチングにより形成する。その上に正極
側にAuZn電極15と、負極側すなわちｎ−InP基板９の下
側にAuGuNi電極16を膜付けして第１図（ａ），（ｂ），
（ｃ）に示した段階までの半導体レーザ素子の基本構造
の形成が終了する。なお、AuZn電極15にはストライプ状
の電極窓14が形成された状態となっている。
を行ったのち、従来のホトリソグラフィ法により電流を
流す領域を構成する電極窓用のストライプ状溝14aをSiN
膜13にドライエッチングにより形成する。その上に正極
側にAuZn電極15と、負極側すなわちｎ−InP基板９の下
側にAuGuNi電極16を膜付けして第１図（ａ），（ｂ），
（ｃ）に示した段階までの半導体レーザ素子の基本構造
の形成が終了する。なお、AuZn電極15にはストライプ状
の電極窓14が形成された状態となっている。
ところで上記説明では周期Λの溝（貫通穴）を形成し
て電流の注入領域や非注入領域を形成する方法において
電子ビーム露光によるホトリソグラフィ技術を用いた場
合について述べたが、この手法はストライプ状の溝の内
部などのこれまで行われなかった形態領域内の微細ホト
リソグラフィに適用可能であるという効果が得られる。
て電流の注入領域や非注入領域を形成する方法において
電子ビーム露光によるホトリソグラフィ技術を用いた場
合について述べたが、この手法はストライプ状の溝の内
部などのこれまで行われなかった形態領域内の微細ホト
リソグラフィに適用可能であるという効果が得られる。
［発明の効果］ 以上のように、この発明の半導体レーザ素子の構造と
その製造方法によれば、FeドープInP絶縁層に、その層
を貫通しないストライプ状の溝を形成し、貫通しないで
残された溝の底部分に一定の周期Λの貫通溝を設けたの
ち、その周期Λの溝（貫通穴）のみを選択的にMOCVD法
で埋め込み、その後ストライプ状溝内に活性層を形成さ
せてグレーティング導波路を形成したので、活性層と絶
縁層との屈折率差により、活性層への光とじ込めが可能
となり、また、電流も溝内の活性層に集中させることが
できる。したがって、レーザ発振しきい値の低減，発振
横モードの制御、副モード抑圧比の向上等が期待でき
る。また、ストライプ状溝を形成するときのSiN膜、及
び周期Λの溝を形成するときのSiN膜の両方を残したま
ま、溝内に選択的に結晶成長させたのち、両膜を除去し
ているので、従来にくらべて膜付回数、ホトリソ回数等
が少なくてすむという製造工程面での効果が大きい。
その製造方法によれば、FeドープInP絶縁層に、その層
を貫通しないストライプ状の溝を形成し、貫通しないで
残された溝の底部分に一定の周期Λの貫通溝を設けたの
ち、その周期Λの溝（貫通穴）のみを選択的にMOCVD法
で埋め込み、その後ストライプ状溝内に活性層を形成さ
せてグレーティング導波路を形成したので、活性層と絶
縁層との屈折率差により、活性層への光とじ込めが可能
となり、また、電流も溝内の活性層に集中させることが
できる。したがって、レーザ発振しきい値の低減，発振
横モードの制御、副モード抑圧比の向上等が期待でき
る。また、ストライプ状溝を形成するときのSiN膜、及
び周期Λの溝を形成するときのSiN膜の両方を残したま
ま、溝内に選択的に結晶成長させたのち、両膜を除去し
ているので、従来にくらべて膜付回数、ホトリソ回数等
が少なくてすむという製造工程面での効果が大きい。
第１図（ａ），（ｂ），（ｃ）はこの発明の一実施例を
示す半導体レーザ素子の模式構成説明図、第１図（ａ）
は素子上面図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）に示したＣ
−Ｃ断面図、第１図（ｃ）は第１図（ｂ）に示したＤ−
Ｄ断面図、第2A図（ａ）〜（ｆ）及び第2B図（ａ）〜
（ｆ）は第１図（ａ），（ｂ），（ｃ）の実施例素子の
製造方法の一実施例を示す製造工程図、第2A図（ａ）〜
（ｆ）は第１図（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図、第2B図
（ａ）〜（ｆ）は第１図（ｂ）のＤ−Ｄ線に沿う断面
図、第３図（ａ），（ｂ），（ｃ）は先の出願で示した
従来の半導体レーザ素子の模式構造図、第３図（ａ）は
その上面図、第３図（ｂ）は第３図（ａ）に示したＡ−
Ａ断面図、第３図（ｃ）は第３図（ｂ）に示したＢ−Ｂ
断面図、第４図（ａ）は従来の導波路型グレーティング
の光共振の動作説明図、第４図（ｂ）は従来のグレーテ
ィング導波路の等価屈折率の説明図、第４図（ｃ）は従
来のグレーティング導波路内の屈折率分布を示す図、第
５図は従来のグレーティング導波路を有する半導体レー
ザ素子の基本構成を示す断面図、第６図（ａ）〜（ｄ）
は第３図（ａ），（ｂ），（ｃ）の実施例素子の製造方
法を工程順に示す要部断面図である。 図において、１はｎ−InP基板、２はFeドープInP絶縁
層、３はSiN膜、４はポジレジスト、５はグレーティン
グ用パターン、６は溝、７はｎ−InPクラッド層、８は
ノンドープInGaAsP層、９はノンドープInGaAsP活性層、
10はノンドープInGaAsP層、11はｐ−InPクラッド層、12
はｐ−InGaAsPコンタクト層、13はSiN膜、14は電極窓、
15はAuZn電極、16はAuGeNi電極、17はストライプ、18は
ストライプ状溝、31,32はSiN膜、41はポジレジスト、42
はPMMR、101はｎ−InP基板、102は導波路層、103は活性
層、104はバッファ層、105はｐ−InPクラッド層であ
る。
示す半導体レーザ素子の模式構成説明図、第１図（ａ）
は素子上面図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）に示したＣ
−Ｃ断面図、第１図（ｃ）は第１図（ｂ）に示したＤ−
Ｄ断面図、第2A図（ａ）〜（ｆ）及び第2B図（ａ）〜
（ｆ）は第１図（ａ），（ｂ），（ｃ）の実施例素子の
製造方法の一実施例を示す製造工程図、第2A図（ａ）〜
（ｆ）は第１図（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図、第2B図
（ａ）〜（ｆ）は第１図（ｂ）のＤ−Ｄ線に沿う断面
図、第３図（ａ），（ｂ），（ｃ）は先の出願で示した
従来の半導体レーザ素子の模式構造図、第３図（ａ）は
その上面図、第３図（ｂ）は第３図（ａ）に示したＡ−
Ａ断面図、第３図（ｃ）は第３図（ｂ）に示したＢ−Ｂ
断面図、第４図（ａ）は従来の導波路型グレーティング
の光共振の動作説明図、第４図（ｂ）は従来のグレーテ
ィング導波路の等価屈折率の説明図、第４図（ｃ）は従
来のグレーティング導波路内の屈折率分布を示す図、第
５図は従来のグレーティング導波路を有する半導体レー
ザ素子の基本構成を示す断面図、第６図（ａ）〜（ｄ）
は第３図（ａ），（ｂ），（ｃ）の実施例素子の製造方
法を工程順に示す要部断面図である。 図において、１はｎ−InP基板、２はFeドープInP絶縁
層、３はSiN膜、４はポジレジスト、５はグレーティン
グ用パターン、６は溝、７はｎ−InPクラッド層、８は
ノンドープInGaAsP層、９はノンドープInGaAsP活性層、
10はノンドープInGaAsP層、11はｐ−InPクラッド層、12
はｐ−InGaAsPコンタクト層、13はSiN膜、14は電極窓、
15はAuZn電極、16はAuGeNi電極、17はストライプ、18は
ストライプ状溝、31,32はSiN膜、41はポジレジスト、42
はPMMR、101はｎ−InP基板、102は導波路層、103は活性
層、104はバッファ層、105はｐ−InPクラッド層であ
る。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−73682（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−50461（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−124279（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−237189（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−208991（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−194581（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01S 3/18
Claims (4)
- 【請求項１】ストライプ状のグレーティング導波路を有
する半導体レーザ素子において、 素子基板上の電流阻止層を貫通しないように形成された
ストライプ状の溝を有し、 該溝内のストライプ方向に、発振波長がλ，前記グレー
ティング導波路の等価屈折率がne,mが正の整数のとき、
所定の屈折率の周期Ａ＝ｍλ/2neで電流の注入領域及び
非注入領域を交互に配設したことを特徴とする半導体レ
ーザ素子。 - 【請求項２】ストライプ状のグレーティング導波路を有
する半導体レーザ素子の製造方法において、 素子基板上に電流阻止層を形成したのち、該電流阻止層
を貫通しないストライプ状の溝を形成し、該溝の底部の
未貫通部分に、発振波長がλ，前記グレーティング導波
路の等価屈折率がne,mが正の整数であるときの所定の屈
折率変化の周期Ａ＝ｍλ/2neで、一つおきに上記素子基
板に達する穴状の溝をエッチングにより形成し、 該穴状の溝に前記ストライプ状の溝の底と同一レベルま
で選択的に成長させたクラッド層を形成し、 前記ストライプ状の溝内に活性層を成長することにより
電流の注入領域を形成することを特徴とする半導体レー
ザ素子の製造方法。 - 【請求項３】前記周期Λで穴状の溝を形成するホトリソ
グラフィ手段は電子ビーム露光によって前記ストライプ
状の溝内部のみに行うことを特徴とする請求項２記載の
半導体レーザ素子の製造方法。 - 【請求項４】前記ストライプ状の溝をSiN膜のマスクを
用いて形成し、ついで前記SiN膜を残したままさらに前
記ストライプ状の溝の底に第２のSiN膜を膜付けし、該
第２のSiN膜をマスクとして周期Λの前記穴状の溝を形
成したのち、 前記第２のSiN膜も残したまま前記穴状の溝内部にのみ
結晶成長を行って前記クラッド層を形成し、前記SiN膜
をすべて除去したのち活性層を形成することを特徴とす
る請求項２記載の半導体レーザ素子の製造方法。
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