JP3106852B2 - Distributed feedback semiconductor laser and method of manufacturing the same - Google Patents

Distributed feedback semiconductor laser and method of manufacturing the same

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JP3106852B2 JP06116747A JP11674794A JP3106852B2 JP 3106852 B2 JP3106852 B2 JP 3106852B2 JP 06116747 A JP06116747 A JP 06116747A JP 11674794 A JP11674794 A JP 11674794A JP 3106852 B2 JP3106852 B2 JP 3106852B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、単一モード性に優れた
分布帰還型半導体レーザ(DFB−LD)に関し、特に
発振波長の作製精度向上に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a distributed feedback semiconductor laser (DFB-LD) having excellent single-mode characteristics, and more particularly to an improvement in the manufacturing accuracy of an oscillation wavelength.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の半導体レーザ(LD)では、低し
きい値が容易に得られるため活性層をストライプ状にエ
ッチング加工して周囲を低屈折率の電流狭窄層で埋め
た、いわゆる埋め込み型の構造が広く採用されている。
DFB−LDでも同様で、特に活性層を加工しても信頼
性の問題が少ないInP系ではほとんどが埋め込み型ある
いはその改良型である。
2. Description of the Related Art In a conventional semiconductor laser (LD), a so-called buried type in which a low threshold value is easily obtained is obtained by etching an active layer into a stripe shape and filling the periphery with a current constriction layer having a low refractive index. The structure is widely adopted.
The same applies to the DFB-LD. In particular, most of the InP-based materials, which have a small reliability problem even when the active layer is processed, are buried or improved types.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、周波数
安定化光源用や次世代光通信方式として期待されている
波長多重(WDM)用光源としてDFB−LDを使用す
る場合のように、発振波長の精度が厳しく要求される場
合には、次のような問題があることが明らかとなった。
However, as in the case of using a DFB-LD as a light source for frequency-stabilized light sources or a light source for wavelength multiplexing (WDM), which is expected as a next-generation optical communication system, the accuracy of the oscillation wavelength is reduced. It was clarified that there were the following problems when strictly required.

【0004】すなわち、DFB−LDの発振波長λは、 λ=2・Λ・neff ただし、Λは回折格子のピッチ neff は等価屈折率 で表わされるが、neff がばらつくため発振波長λの精
度を高くすることができない。これは、従来の埋め込み
型では横方向の屈折率の差が大きく、活性層の幅がわず
かに変化するだけで全体の屈折率neff に影響するため
である。
That is, the oscillation wavelength λ of the DFB-LD is: λ = 2 · Λ · n eff where Λ is the pitch of the diffraction grating n eff is represented by the equivalent refractive index, but since n eff varies, the oscillation wavelength λ Accuracy cannot be increased. This is because the conventional embedded type has a large difference in the refractive index in the horizontal direction, and even a slight change in the width of the active layer affects the entire refractive index n eff .

【0005】これを解決するためには屈折率差を小さく
すればよい。活性層を平坦なままにして活性層の近傍ま
で溝を形成する、いわゆるリッジ型は、溝と活性層の距
離で屈折率差を小さくできる上に、結晶成長の回数を少
なくできる利点がある。しかし、このようなリッジ型で
は1μm近くの深い溝を切り、しかも活性層との距離を
0.2μm前後に制御する必要があり、再現性に難があ
る。
[0005] In order to solve this, the difference in refractive index may be reduced. The so-called ridge type, in which a groove is formed near the active layer while the active layer is kept flat, has the advantages that the refractive index difference can be reduced by the distance between the groove and the active layer, and that the number of times of crystal growth can be reduced. However, in such a ridge type, it is necessary to cut a deep groove of about 1 μm, and furthermore, to control the distance to the active layer to about 0.2 μm.

【0006】一方、図5に示すような平坦な活性層に近
接する光閉じ込め層(SCH層)の表面の一部をストラ
イプ状にエッチングした、いわゆるリブ型は、屈折率差
を小さくすることができ、またエッチング処理も容易で
あるため、横モード閉じ込めの再現性は高い。しかしな
がら、電流閉じ込めは別に溝を形成することにより行う
ため、マスク合わせ工程が必要となり、ストライプ直下
の活性層以外への漏れ電流の制御が難しい。このため、
しきい値や動作電流にばらつきが生じ、波長精度にも影
響する。
On the other hand, a so-called rib type in which a part of the surface of a light confinement layer (SCH layer) close to a flat active layer as shown in FIG. Since the etching is easy and the etching process is easy, the reproducibility of the transverse mode confinement is high. However, since current confinement is performed by separately forming a groove, a mask alignment step is required, and it is difficult to control leakage current to areas other than the active layer immediately below the stripe. For this reason,
Variations occur in threshold values and operating currents, which also affects wavelength accuracy.

【0007】発振波長を高精度に決めるためには、等
価屈折率の制御性をよくし、漏れ電流量の再現性を上
げることが必要である。等価屈折率を決める要因は導波
路の形状と各層の屈折率であるが、各層の膜厚と屈折率
の制御は結晶成長で決まるため問題は少ない。これに対
して横モード閉じ込めのために造るストライプの作製精
度は、リソグラフィーで決まるため問題を生じやすい。
特にInP 系で一般的に用いられる、活性層を切断してIn
P を埋める方法によるものでは、横モード閉じ込めの屈
折率の差が大きいため、わずかなストライプ幅の変動で
等価屈折率が大きく変化する。この問題の回避策は、横
モード閉じ込めの屈折率差を横モードの安定性を損なわ
ない範囲で可能な限り小さくし、しかもエッチングの精
度を上げることである。
In order to determine the oscillation wavelength with high accuracy, it is necessary to improve the controllability of the equivalent refractive index and improve the reproducibility of the leakage current. Factors that determine the equivalent refractive index are the shape of the waveguide and the refractive index of each layer, but there are few problems because the control of the film thickness and the refractive index of each layer is determined by crystal growth. On the other hand, the accuracy of manufacturing stripes for confining the transverse mode is determined by lithography, and thus tends to cause a problem.
In particular, by cutting the active layer, which is generally used in InP
In the method in which P is filled, the difference in the refractive index of the transverse mode confinement is large, so that the slight variation in the stripe width greatly changes the equivalent refractive index. A solution to this problem is to reduce the difference in the refractive index of the transverse mode confinement as far as possible without impairing the stability of the transverse mode, and to increase the etching accuracy.

【0008】また、量子井戸構造を活性層に用いること
に多くの利点があることは広く知られているが、量子井
戸を用いた場合には量子井戸活性層成長後のプロセス中
にゲインピークのシフトが起こらないことが望まれる。
活性層を切断して埋め込んだ構造では、量子井戸活性層
の側面から埋め込み層に使う不純物が拡散してきて量子
井戸が混晶化されるため、ゲインピークが設計通りにな
らないことが多々ある。欠陥の発生や再結合準位の発生
の程度もプロセスに依存しやすいので、この点からも活
性層の加工は避けるのが望ましい。
Although it is widely known that there are many advantages to using a quantum well structure for an active layer, when a quantum well is used, a gain peak occurs during a process after the growth of the quantum well active layer. It is desired that no shift occurs.
In a structure in which the active layer is cut and embedded, the impurity used for the embedded layer is diffused from the side surface of the quantum well active layer and the quantum well is mixed, so that the gain peak often does not meet the design. Since the degree of occurrence of defects and recombination levels is also likely to depend on the process, it is desirable to avoid processing the active layer also from this point.

【0009】他方、漏れ電流をなくす、あるいは漏れる
割合が再現するようにするためには、横モード閉じ込め
と電流狭窄が同時に作製され自己整合されることが望ま
れる。埋め込み型はこの点で理想的であるが、リブ型の
ように活性層を加工しない構造では横モード制御閉じ込
めと電流狭窄はマスク合わせをすることによって位置を
合わせるのが普通のプロセスである。しかし、高い精度
で再現性よく位置合わせをすることは困難である。自己
整合させる方法としては、電流狭窄を選択的に成長させ
る方法が有効である。最近は有機金属気相成長法により
再現性の良い選択成長、すなわち結晶成長させたくない
所にはSiO2膜などのマスクを形成しマスクのない所だけ
に結晶成長させる方法、が可能になっており、様々な構
造を面内に作る方法として注目されている。
On the other hand, in order to eliminate the leakage current or reproduce the leakage ratio, it is desired that the transverse mode confinement and the current confinement are simultaneously produced and self-aligned. The buried type is ideal in this respect, but in a structure in which the active layer is not processed such as a rib type, it is a normal process to align the lateral mode control confinement and current confinement by mask alignment. However, it is difficult to perform positioning with high accuracy and high reproducibility. As a method of self-alignment, a method of selectively growing a current confinement is effective. Recently good reproducibility selective growth by metal organic chemical vapor deposition, i.e. crystal method where you do not want to grow to only the crystal growth where no mask to form a mask such as S i O 2 film, is capable of It is attracting attention as a method for making various structures in a plane.

【0010】本発明は、このような点に鑑みて、選択成
長を利用し、活性層が平坦で屈折率差を小さく制御する
ことが可能で、しかも自己整合可能な半導体レーザおよ
びその製造方法を提供することを目的とする。
In view of the foregoing, the present invention provides a semiconductor laser and a method of manufacturing the same, which can utilize a selective growth, have a flat active layer, can control a small difference in refractive index, and can perform self-alignment. The purpose is to provide.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明の半導体レーザは、基板上に、少なくと
も分布帰還を得るための回折格子と、横方向に平坦な活
性層と、この活性層上に接してあるいは他の半導体層を
挟んで設けた光閉じ込め層と、この光閉じ込め層上に接
してあるいは他の半導体層を挟んで設けられ横モード閉
じ込めのためにストライプ状に形成されたリブ層と、上
下方向に光を閉じ込める低屈折率のクラッド層と、この
クラッド層と同じ屈折率を有し前記リブ層の側面に形成
され側面が (111)面である電流狭窄層を有し、前記リブ
層の屈折率は前記クラッド層に比べて高く設定されると
共に、前記リブ層のエッチング深さはリブ層の横幅より
浅くなるように形成されてなることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a semiconductor laser according to the present invention comprises a diffraction grating for obtaining at least a distributed feedback, a laterally flat active layer, An optical confinement layer provided in contact with the active layer or with another semiconductor layer interposed therebetween, and formed in a stripe shape for lateral mode confinement provided in contact with this optical confinement layer or interposed with another semiconductor layer. A ribbed layer, a low-refractive-index cladding layer for vertically confining light, and a current confinement layer having the same refractive index as the cladding layer and formed on the side surface of the rib layer and having a (111) side surface. The refractive index of the rib layer is set higher than that of the clad layer, and the etching depth of the rib layer is smaller than the lateral width of the rib layer.

【0012】また、本発明の半導体レーザの製造方法
は、基板上に、少なくとも分布帰還を得るための回折格
子と、横方向に平坦な活性層と、この活性層上に接して
あるいは他の半導体層を挟んで設けた光閉じ込め層を形
成する工程と、前記光閉じ込め層の上にストライプを形
成する工程と、前記ストライプをマスクとして前記光閉
じ込め層の表面を一部エッチングし、そのエッチング深
さがストライプの幅よりも浅くなるようにリブ層を形成
する工程と、前記ストライプをマスクとして選択的に結
晶成長させ、側面に (111)低成長速度面が現れるように
電流狭窄層を形成する工程と、前記ストライプを除去し
た後、前記リブ層および電流狭窄層の上にクラッド層を
形成する工程からなることを特徴とする。
Further, according to the method of manufacturing a semiconductor laser of the present invention, a diffraction grating for obtaining at least distributed feedback, an active layer flat in the lateral direction, and another semiconductor in contact with the active layer are provided on the substrate. Forming a light confinement layer provided with a layer interposed therebetween, forming a stripe on the light confinement layer, partially etching the surface of the light confinement layer using the stripe as a mask, and etching depth thereof. Forming a rib layer so that is smaller than the width of the stripe, and forming a current confinement layer such that a crystal is selectively grown using the stripe as a mask and a (111) low growth rate surface appears on a side surface. And forming a cladding layer on the rib layer and the current confinement layer after removing the stripe.

【0013】[0013]

【作用】基板上に、少なくとも分布帰還を得るための回
折格子と、活性層と、光閉じ込め層と、リブ層と、上下
方向に光を閉じ込める低屈折率のクラッド層を有する分
布帰還型半導体レーザにおいて、前記リブ層をストライ
プ状に加工するために必要なエッチング深さがリブ層の
横幅より浅くなるようにする。例えば10分の1以下に
する。また、リブ層の側面には、クラッド層と同じ屈折
率である電流狭窄層を設ける。この電流狭窄層はリブ層
をストライプ状に加工するために用いたマスクにより選
択的に結晶成長させることにより形成し、電流狭窄層の
側面に (111)低成長速度面が現れるようにする。これに
より、活性層が平坦で屈折率差を小さく制御できるリブ
型半導体レーザを作製することができる。
A distributed feedback semiconductor laser having at least a diffraction grating for obtaining distributed feedback, an active layer, a light confinement layer, a rib layer, and a low refractive index clad layer for vertically confining light on a substrate. In the above, the etching depth required for processing the rib layer into a stripe shape is made smaller than the lateral width of the rib layer. For example, it is set to 1/10 or less. A current confinement layer having the same refractive index as the cladding layer is provided on the side surface of the rib layer. The current confinement layer is formed by selectively growing a crystal using a mask used for processing the rib layer into a stripe shape so that a (111) low growth rate surface appears on the side surface of the current confinement layer. This makes it possible to manufacture a rib-type semiconductor laser in which the active layer is flat and the refractive index difference can be controlled to be small.

【0014】[0014]

【実施例】以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。
図1は本発明に係る半導体レーザの一実施例を示す斜視
図、図2は本発明の半導体レーザの製造方法の各工程に
おける断面図である。第1表は、GaInAsP/InP の材料系
での各層の膜厚と組成の一例を示す表である。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
FIG. 1 is a perspective view showing one embodiment of a semiconductor laser according to the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing each step of a method for manufacturing a semiconductor laser according to the present invention. Table 1 shows an example of the thickness and composition of each layer in the GaInAsP / InP material system.

【0015】(1行空白) (1 line blank)

【0016】導電性の基板1の上にクラッド層2(第1
のクラッド層)と回折格子を形成する層を結晶成長さ
せ、この表面に電子ビーム露光法(あるいは干渉露光
法)と反応性イオンエッチング(あるいは化学エッチン
グ)により回折格子3を形成する。この上にクラッド層
4(第2のクラッド層)、SCH層5(第1の光閉じ込
め層)、活性層6、SCH層7(第2の光閉じ込め層)
を結晶成長させる。ここまでの構造と製造方法は一般的
なDFB−LDと同様である。なお、回折格子には位相
シフトを含むものでもよい。
On a conductive substrate 1, a cladding layer 2 (first
And a layer for forming a diffraction grating are formed by crystal growth, and a diffraction grating 3 is formed on this surface by electron beam exposure (or interference exposure) and reactive ion etching (or chemical etching). On this, the cladding layer 4 (second cladding layer), the SCH layer 5 (first light confinement layer), the active layer 6, and the SCH layer 7 (second light confinement layer)
Is grown. The structure and manufacturing method up to this point are the same as those of a general DFB-LD. The diffraction grating may include a phase shift.

【0017】次にプラズマCVD(Chemical Vapor Dep
osition )法によりSiO2膜を堆積し、フォトリソグラフ
により図2(b)に示すようなストライプ8を成形す
る。このストライプ8をマスクとして図2(c)に示す
ようにSCH層7の表面を一部エッチングする。この段
差の分がリブ層として働く。なお、深さ方向にエッチン
グされる時、同時に横方向にもサイドエッチングが進行
するため、リブの横幅がサイドエッチングの分だけ変化
する。この影響を小さくするには、リブ幅を広くするこ
とと、エッチングを浅くしてサイドエッチングを減らす
ことが有効である。エッチングの深さはリブ幅より浅く
とるが、エッチングの深さをリブ幅の10分の1以下に
するのが望ましい。
Next, plasma CVD (Chemical Vapor Dep.)
An SiO 2 film is deposited by an osition method, and a stripe 8 as shown in FIG. 2B is formed by photolithography. Using this stripe 8 as a mask, the surface of the SCH layer 7 is partially etched as shown in FIG. The step acts as a rib layer. Note that, when etching is performed in the depth direction, side etching simultaneously proceeds in the horizontal direction, so that the lateral width of the rib changes by an amount corresponding to the side etching. In order to reduce this effect, it is effective to increase the rib width and to reduce the side etching by making the etching shallow. The etching depth is shallower than the rib width, but it is desirable that the etching depth is less than one tenth of the rib width.

【0018】屈折率差はエッチング量にほぼ比例する。
表面からごく浅い所をわずかにエッチングするだけであ
れば、エッチング深さの制御性もよく、触針式段差計な
どで精密にモニターすることができるので、屈折率差の
再現性をよくすることはたやすい。第1表の例ではエッ
チング量を70nmとしたとき屈折率差が0.02とな
る。
The difference in the refractive index is almost proportional to the etching amount.
If only a very shallow part of the surface is etched slightly, the controllability of the etching depth is good, and it is possible to monitor precisely with a stylus type step meter, etc., so that the reproducibility of the refractive index difference should be improved. Easy. In the example of Table 1, when the etching amount is 70 nm, the difference in the refractive index is 0.02.

【0019】次に、図2(d)に示すように、ストライ
プ8を選択成長のマスクとして、電流狭窄層9(9a,
9b)を成長させる。第2表に電流狭窄層の選択成長の
条件の一例を示す。
Next, as shown in FIG. 2D, the current confining layer 9 (9a, 9a,
9b) is grown. Table 2 shows an example of conditions for selective growth of the current confinement layer.

【0020】 [0020]

【0021】この条件ではマスクとしたストライプ8の
上には何も付着せず、丁度リブ層の側面に自動的に電流
狭窄層が配置される。しかも電流狭窄層の側面には(11
1) 面が現れ、この面上の成長は停止しているかあるい
は非常に成長速度が遅くなっているかであるため、厚い
電流狭窄層を成長させてもマスク上が覆われることはな
い。
Under this condition, nothing is attached on the stripe 8 used as the mask, and the current confinement layer is automatically arranged on the side surface of the rib layer. Moreover, (11)
1) Since a surface appears and the growth on this surface has stopped or the growth rate is very slow, even if a thick current confinement layer is grown, the mask will not be covered.

【0022】次に、マスクに用いたストライプ8を除去
した後、クラッド層12(第3のクラッド層)とコンタ
クト層13を成長させれば図2(e)のようになり、最
後に上面と下面に電極14と15を形成して素子に分離
すれば、図1の半導体レーザが出来上がる。なお、さら
に必要に応じて端面の無反射コーティング等の処理を施
すのは一般のDFB−LDと同様である。
Next, after removing the stripe 8 used as a mask, the cladding layer 12 (third cladding layer) and the contact layer 13 are grown, as shown in FIG. If the electrodes 14 and 15 are formed on the lower surface and separated into elements, the semiconductor laser shown in FIG. 1 is completed. It is to be noted that, if necessary, a treatment such as an anti-reflection coating on the end face is performed similarly to a general DFB-LD.

【0023】なお、本発明は実施例に限定されるもので
はない。例えば、図2(a)でSCH層7の上にさらに
分離層10とリブ層11を成長させ、図2(b)のよう
にストライプ8をこの上に形成し、これをマスクとして
リブ層11をエッチングするようにしてもよい。なお後
の工程は上記実施例と同じである。この場合の組成およ
び膜厚の具体例としては、第1表のものに、 分離層10 p-InP 50nm リブ層11 p-GaInAsP(λg=1.3μm) 100nm を追加したものである。図3はこの構造における、図2
(d)に対応する断面図である。この構造は、エッチン
グの終点が分離層10の上面から下面の間にありさえす
れば、屈折率差が同じにできる利点がある。
The present invention is not limited to the embodiment. For example, a separation layer 10 and a rib layer 11 are further grown on the SCH layer 7 in FIG. 2A, and a stripe 8 is formed thereon as shown in FIG. May be etched. The subsequent steps are the same as in the above embodiment. As a specific example of the composition and the film thickness in this case, the separation layer 10 p-InP 50 nm and the rib layer 11 p-GaInAsP (λ g = 1.3 μm) 100 nm are added to those in Table 1. FIG. 3 shows the structure of FIG.
It is sectional drawing corresponding to (d). This structure has an advantage that the refractive index difference can be made the same as long as the end point of the etching is between the upper surface and the lower surface of the separation layer 10.

【0024】また、電流狭窄層9を高抵抗とし(電流狭
窄層9aと9bを例えばFeドープInP とし)、他はすべ
て第1の実施例(図1、2)あるいは第2の実施例(図
3)と同じにしてもよい。
Further, the current confinement layer 9 is made to have a high resistance (the current confinement layers 9a and 9b are made of, for example, Fe-doped InP), and all others are the first embodiment (FIGS. 1 and 2) or the second embodiment (FIG. It may be the same as 3).

【0025】さらにまた、上部電極を分割して電流の注
入量を調整することにより、さらに高精度に発振波長を
合わせることもできる。また回折格子としては利得ある
いは吸収を持つようにした利得結合DFBとすることも
できる。
Furthermore, by dividing the upper electrode and adjusting the amount of current injection, the oscillation wavelength can be adjusted with higher accuracy. The diffraction grating may be a gain-coupled DFB having gain or absorption.

【0026】以上説明したような方法により形成された
半導体レーザは、等価屈折率のストライプ幅による変化
が小さいので、発振波長を回折格子のピッチにより精度
良く決めることができる。図4に従来の埋め込み構造
(点線)と本発明の構造(屈折率差Δn=0.01と
0.02の場合)のストライプ幅に対する等価屈折率の
変化の計算例を示す。図4において、破線で示した範囲
が、1.55μm帯で±0.6nmの波長変化に対応す
る範囲であり、この範囲内に発振波長を合わせるのに必
要なストライプ幅の作製精度は1±0.03nmから2
±0.3nm(Δn=0.02)へ大きく緩和されるこ
とが分かる。
In the semiconductor laser formed by the above-described method, since the variation of the equivalent refractive index due to the stripe width is small, the oscillation wavelength can be accurately determined by the pitch of the diffraction grating. FIG. 4 shows a calculation example of the change of the equivalent refractive index with respect to the stripe width of the conventional embedded structure (dotted line) and the structure of the present invention (when the refractive index difference Δn = 0.01 and 0.02). In FIG. 4, the range indicated by the broken line is a range corresponding to a wavelength change of ± 0.6 nm in the 1.55 μm band, and the manufacturing accuracy of the stripe width required to adjust the oscillation wavelength within this range is 1 ± 1. 0.03nm to 2
It can be seen that it is greatly relaxed to ± 0.3 nm (Δn = 0.02).

【0027】また、プロセス中でマスク合わせ工程が不
要で、エッチングも高精度に行うことが容易であるた
め、プロセスの再現性が高い。このため設計通りの特性
が再現性良く得られる。さらに、活性層に量子井戸を使
ってもプロセス中にゲインピークが変化しない。したが
って発振波長の範囲指定の厳しい周波数安定化光源用L
Dや波長間隔の精度が必要なWDM用多波長集積化LD
などに用いて最適である。
In addition, since a mask alignment step is not required in the process and etching can be easily performed with high accuracy, the reproducibility of the process is high. Therefore, the characteristics as designed can be obtained with good reproducibility. Further, even if a quantum well is used for the active layer, the gain peak does not change during the process. Therefore, the frequency stabilizing light source L for which the oscillation wavelength range is strictly specified
Multi-wavelength integrated LD for WDM requiring accuracy of D and wavelength interval
It is most suitable for use in such applications.

【0028】また、横モード閉じ込めの屈折率差がリブ
の厚さと屈折率で自由に与えられるのも特徴である。例
えば、従来の埋め込み型では屈折率差が大きすぎて実際
に作製可能な活性層幅では高次横モードカットオフにす
るのは困難であるが、本発明の構造では導波路幅を高次
横モードカットオフに設計でき、安定な横単一モードが
容易に得られる。カットオフ幅を大きくした場合には、
端面の光密度を下げることができ、高出力化にも有効で
ある。屈折率差が小さく、エッチングの量も少なくでき
ることは、導波路の散乱による損失を小さくできる効果
もあり、狭いスペクトル線幅を得るためにも効果があ
る。
Another feature is that the difference in the refractive index of the transverse mode confinement can be freely given by the thickness and the refractive index of the rib. For example, in the conventional embedded type, the refractive index difference is too large and it is difficult to make the higher-order transverse mode cut-off with the active layer width that can be actually produced. A mode cutoff can be designed, and a stable transverse single mode can be easily obtained. If you increase the cutoff width,
The light density at the end face can be reduced, which is effective for increasing the output. The fact that the difference in the refractive index is small and the amount of etching can be reduced has the effect of reducing the loss due to the scattering of the waveguide, and is also effective in obtaining a narrow spectral line width.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、等
価屈折率のストライプ幅による変化が小さいので、発振
波長を回折格子のピッチにより精度良く決めることがで
きる。また、電流狭窄は横モード閉じ込めと自己整合さ
れるので漏れ電流量の再現性を上げることができる。さ
らに、横モード閉じ込めの屈折率差がリブの厚さと屈折
率で自由に与えられる。そして屈折率差を小さく、エッ
チングの量も少なくできることは、導波路の散乱による
損失が小さく、狭いスペクトル線幅が得られるという効
果を生ずる。このような本発明の半導体レーザは特に長
波長系材料(GaInAsP/InP )での通信用あるいは計測用
の光源として用いて効果がある。
As described above, according to the present invention, since the variation of the equivalent refractive index due to the stripe width is small, the oscillation wavelength can be determined accurately by the pitch of the diffraction grating. In addition, since the current constriction is self-aligned with the transverse mode confinement, the reproducibility of the leakage current can be improved. Further, the refractive index difference of the transverse mode confinement is freely given by the thickness and the refractive index of the rib. The fact that the difference in refractive index can be reduced and the amount of etching can be reduced has the effects of reducing the loss due to scattering of the waveguide and obtaining a narrow spectral line width. Such a semiconductor laser of the present invention is particularly effective when used as a light source for communication or measurement using long wavelength materials (GaInAsP / InP).

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る半導体レーザの一実施例を示す斜
視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing one embodiment of a semiconductor laser according to the present invention.

【図2】本発明の半導体レーザの製造方法の各工程にお
ける断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating each step of a method for manufacturing a semiconductor laser according to the present invention.

【図3】本発明の半導体レーザの他の実施例を示す斜視
図である。
FIG. 3 is a perspective view showing another embodiment of the semiconductor laser of the present invention.

【図4】ストライプ幅に対する等価屈折率の変化の計算
例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a calculation example of a change in an equivalent refractive index with respect to a stripe width.

【図5】従来の半導体レーザの一例を示す斜視図であ
る。
FIG. 5 is a perspective view showing an example of a conventional semiconductor laser.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 クラッド層 3 回折格子 4 クラッド層 5 光閉じ込め層 6 活性層 7 光閉じ込め層 8 ストライプ 9a,9b 電流狭窄層 10 分離層 11 リブ層 12 クラッド層 13 コンタクト層 14,15 電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Cladding layer 3 Diffraction grating 4 Cladding layer 5 Optical confinement layer 6 Active layer 7 Optical confinement layer 8 Stripe 9a, 9b Current confinement layer 10 Separation layer 11 Rib layer 12 Clad layer 13 Contact layer 14, 15 Electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−296588(JP,A) 特開 平5−275801(JP,A) 特開 昭56−18484(JP,A) 特開 昭57−66685(JP,A) 特開 昭60−45084(JP,A) 特開 平3−229481(JP,A) 特開 平5−37079(JP,A) 特開 平4−6889(JP,A) 横河技報 Vol.38,No.3,p p.117−120 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 5/00 - 5/50 JICSTファイル(JOIS)──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-62-296588 (JP, A) JP-A-5-275801 (JP, A) JP-A-56-18484 (JP, A) JP-A-57-1984 66685 (JP, A) JP-A-60-45084 (JP, A) JP-A-3-229481 (JP, A) JP-A-5-37079 (JP, A) JP-A-4-6889 (JP, A) Yokogawa Technical Report Vol. 38, No. 3, pp. 117-120 (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01S 5/00-5/50 JICST file (JOIS)

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】基板上に、少なくとも分布帰還を得るため
の回折格子と、横方向に平坦な活性層と、この活性層上
に接してあるいは他の半導体層を挟んで設けた光閉じ込
め層と、この光閉じ込め層上に接してあるいは他の半導
体層を挟んで設けられ横モード閉じ込めのためにストラ
イプ状に形成されたリブ層と、上下方向に光を閉じ込め
る低屈折率のクラッド層と、このクラッド層と同じ屈折
率を有し前記リブ層の側面に形成され側面が (111)面で
ある電流狭窄層を有し、 前記リブ層の屈折率は前記クラッド層に比べて高く設定
されると共に、前記リブ層のエッチング深さはリブ層の
横幅より浅くなるように形成されてなることを特徴とす
る分布帰還形半導体レーザ。
A diffraction grating for obtaining at least distributed feedback, an active layer flat in a lateral direction, and a light confinement layer provided on or in contact with this active layer or with another semiconductor layer interposed therebetween. A rib layer provided in contact with the light confinement layer or sandwiching another semiconductor layer and formed in a stripe shape for lateral mode confinement, a low refractive index cladding layer for vertically confining light, A current constriction layer having the same refractive index as the cladding layer and being formed on the side surface of the rib layer and having a side surface of a (111) plane; A distributed feedback semiconductor laser, wherein the etching depth of the rib layer is smaller than the lateral width of the rib layer.
【請求項2】前記リブ層のエッチング深さはリブ層の横
幅の10分の1以下にしたことを特徴とする請求項1に
記載の分布帰還形半導体レーザ。
2. The distributed feedback semiconductor laser according to claim 1, wherein an etching depth of said rib layer is set to be 1/10 or less of a lateral width of said rib layer.
【請求項3】前記リブ層の下の半導体層は前記電流狭窄
層と同じ屈折率であることを特徴とする請求項1に記載
の分布帰還形半導体レーザ。
3. The distributed feedback semiconductor laser according to claim 1, wherein a semiconductor layer below said rib layer has the same refractive index as said current confinement layer.
【請求項4】前記電流狭窄層はp形層とn形層の組合せ
であることを特徴とする請求項1に記載の分布帰還形半
導体レーザ。
4. The distributed feedback semiconductor laser according to claim 1, wherein said current confinement layer is a combination of a p-type layer and an n-type layer.
【請求項5】前記電流狭窄層は高抵抗層であることを特
徴とする請求項1に記載の分布帰還形半導体レーザ。
5. The distributed feedback semiconductor laser according to claim 1, wherein said current confinement layer is a high resistance layer.
【請求項6】前記電流狭窄層の材料がInP であることを
特徴とする請求項1に記載の分布帰還形半導体レーザ。
6. The distributed feedback semiconductor laser according to claim 1, wherein a material of said current confinement layer is InP.
【請求項7】前記活性層は量子井戸構造であることを特
徴とする請求項1に記載の分布帰還形半導体レーザ。
7. The distributed feedback semiconductor laser according to claim 1, wherein said active layer has a quantum well structure.
【請求項8】基板上に、少なくとも分布帰還を得るため
の回折格子と、横方向に平坦な活性層と、この活性層上
に接してあるいは他の半導体層を挟んで設けた光閉じ込
め層を形成する工程と、 前記光閉じ込め層の上にストライプを形成する工程と、 前記ストライプをマスクとして前記光閉じ込め層の表面
を一部エッチングし、そのエッチング深さがストライプ
の幅よりも浅くなるようにリブ層を形成する工程と、 前記ストライプをマスクとして選択的に結晶成長させ、
側面に (111)低成長速度面が現れるように電流狭窄層を
形成する工程と、 前記ストライプを除去した後、前記リブ層および電流狭
窄層の上にクラッド層を形成する工程からなることを特
徴とする分布帰還形半導体レーザの製造方法。
8. A substrate, comprising: a diffraction grating for obtaining at least distributed feedback; an active layer which is flat in the lateral direction; and a light confinement layer provided in contact with the active layer or with another semiconductor layer interposed therebetween. Forming, forming a stripe on the light confinement layer, and partially etching the surface of the light confinement layer using the stripe as a mask, so that the etching depth is smaller than the width of the stripe. Forming a rib layer, and selectively growing crystals using the stripe as a mask,
Forming a current confinement layer such that a (111) low growth rate surface appears on the side surface, and forming a cladding layer on the rib layer and the current confinement layer after removing the stripe. Of manufacturing a distributed feedback semiconductor laser.
【請求項9】前記リブ層を形成する工程において、エッ
チング深さがリブ層の幅の10分の1以下となるように
エッチングを行うことを特徴する請求項8に記載の分布
帰還形半導体レーザの製造方法。
9. The distributed feedback semiconductor laser according to claim 8, wherein, in the step of forming the rib layer, the etching is performed so that an etching depth is one tenth or less of a width of the rib layer. Manufacturing method.
【請求項10】前記電流狭窄層を形成する工程におい
て、電流狭窄層の選択成長には有機金属気相成長法を用
いることを特徴とする請求項8に記載の分布帰還形半導
体レーザの製造方法。
10. The method of manufacturing a distributed feedback semiconductor laser according to claim 8, wherein in the step of forming the current confinement layer, metal organic chemical vapor deposition is used for selective growth of the current confinement layer. .
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