JP3255111B2 - Semiconductor laser and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor laser and manufacturing method thereof

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JP3255111B2 JP12349898A JP12349898A JP3255111B2 JP 3255111 B2 JP3255111 B2 JP 3255111B2 JP 12349898 A JP12349898 A JP 12349898A JP 12349898 A JP12349898 A JP 12349898A JP 3255111 B2 JP3255111 B2 JP 3255111B2
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Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザ及び
その製造方法、並びに半導体光集積素子、光モジュール
及び光通信システムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser and a method for manufacturing the same, and a semiconductor optical integrated device, an optical module, and an optical communication system.

【0002】[0002]

【従来の技術】アクセス系光通信システムのコストを削
減するには、低価格な光モジュールの実現が必須であ
る。光モジュールのコスト削減には、従来行われていた
温度制御を必要としない温度特性に優れる半導体レーザ
の実現が不可欠と考えられる。閾値電流や駆動電流の温
度依存性を小さくするには、高温時でも漏れ電流の少な
い電流狭窄構造が必要である。さらに選別コストの削減
のためには、発振特性の面内分布均一性と再現性に優れ
る素子構造が求められる。
2. Description of the Related Art In order to reduce the cost of an access optical communication system, it is essential to realize a low-cost optical module. In order to reduce the cost of the optical module, it is considered essential to realize a semiconductor laser having excellent temperature characteristics that does not require the conventional temperature control. In order to reduce the temperature dependence of the threshold current and the drive current, a current constriction structure with a small leakage current even at a high temperature is required. Further reduction of sorting costs
For this purpose , an element structure having excellent in-plane distribution uniformity and reproducibility of oscillation characteristics is required.

【0003】これまで半導体レーザの電流狭窄層として
はpとnの導電型半導体を交互に挟み込んだサイリスタ
構造が広く用いられてきた。しかしながら、ブロック層
にリーク電流が侵入するとサイリスタがターンオンして
しまい、電流狭窄層として機能しなくなる欠点を有す
る。
Hitherto, a thyristor structure in which p-type and n-type semiconductors are alternately sandwiched has been widely used as a current confinement layer of a semiconductor laser. However, when a leakage current enters the block layer, the thyristor is turned on, and has a disadvantage that the thyristor does not function as a current confinement layer.

【0004】サイリスタのターンオンは、ブロック層の
nドーピング濃度を上げる、もしくは電流狭窄層を厚く
することにより改善できることが知られている。しか
し、nドーピング濃度の増加は屈折率の低下を生じさ
せ、これが導波路を伝搬する光に影響を与え、界分布を
乱し、光ファイバや導波路への結合効率を低下させる原
因となってしまう。また、電流狭窄層として機能するブ
ロック層を厚膜化するためには、導波路形成のために深
いメサが必要となり、メサ形状のウエハ内でのバラツキ
が大きく均一な発振特性が得られない場合が多い。
It is known that thyristor turn-on can be improved by increasing the n-doping concentration of the block layer or increasing the thickness of the current confinement layer. However, increasing the n-doping concentration causes a decrease in the refractive index, which affects the light propagating in the waveguide, disturbs the field distribution, and reduces the coupling efficiency to the optical fiber or the waveguide. I will. In addition, in order to increase the thickness of the block layer functioning as a current confinement layer, a deep mesa is required for forming a waveguide, and there is a large variation in a mesa-shaped wafer and uniform oscillation characteristics cannot be obtained. There are many.

【0005】これらサイリスタ構造の電流狭窄層での問
題点を克服するため、高抵抗層を電流狭窄層として用い
る埋め込み型半導体レーザの検討が行われている。
In order to overcome the problems in the current confinement layer having the thyristor structure, studies have been made on an embedded semiconductor laser using a high-resistance layer as the current confinement layer.

【0006】高抵抗半導体層を用いた従来の半導体レー
ザの構造を図2に示す。n−InP基板3上に高抵抗I
nP層10を成長し、エッチングにより溝を形成した
後、InGaAsP活性層を含むダブルヘテロ(DH)
構造を成長し、溝内に活性層1を埋め込んでいる。結晶
成長時には液相エピタキシャル成長法(LPE:リキッ
ド・フェーズ・エピタキシー)を用いており、活性層が
三日月状に形成される。このことからBC(ベリード・
クレセント)構造と呼ばれることが多い。LPE特有の
成長機構により、活性層1は溝の内側の高抵抗InP層
10には接触せず、電流を効果的に狭窄して高出力動作
を実現している。さらに高抵抗InP層10の導入によ
り寄生容量が減少し、良好な高周波応答特性も得られる
利点も有している。
FIG. 2 shows the structure of a conventional semiconductor laser using a high-resistance semiconductor layer. High resistance I on n-InP substrate 3
After growing the nP layer 10 and forming a groove by etching, a double hetero (DH) including an InGaAsP active layer is formed.
The structure is grown, and the active layer 1 is embedded in the trench. At the time of crystal growth, a liquid phase epitaxial growth method (LPE: liquid phase epitaxy) is used, and an active layer is formed in a crescent shape. From this, BC
It is often called a crescent structure. Due to the growth mechanism peculiar to LPE, the active layer 1 does not come into contact with the high-resistance InP layer 10 inside the groove, and effectively narrows the current to realize high-output operation. Furthermore, the introduction of the high-resistance InP layer 10 has the advantage that the parasitic capacitance is reduced and good high-frequency response characteristics can be obtained.

【0007】なお、高抵抗InP層10にFeドープを
行う場合は、Feはアクセプタとして働くため注入され
た電子は捕獲するものの、正孔は捕獲せず、電子と再結
合して電流として流れてしまうというダブルインジェク
ションの効果が指摘されている。これを防ぐためにp型
InP基板と高抵抗InP層の間にn型InP層を挿入
して漏れ電流を抑制する構造が検討されており、波長
1.3μmのInGaAsP/InP半導体レーザにお
いて180mWの最大光出力が報告されている(H. Hori
kawa et al., Applied Physics Letters, 54, 1989, p.
1077)。なお、InP基板がn型の場合は、もともと高
抵抗InP層はn型InPに挟まれているので特に新し
い層を付け加える必要は無い。
When the high-resistance InP layer 10 is doped with Fe, Fe acts as an acceptor so that injected electrons are captured, but holes are not captured, but recombine with electrons and flow as current. It has been pointed out that the effect of double injection is lost. In order to prevent this, a structure in which an n-type InP layer is inserted between the p-type InP substrate and the high-resistance InP layer to suppress the leakage current has been studied. In the case of an InGaAsP / InP semiconductor laser having a wavelength of 1.3 μm, the maximum is 180 mW. Light output has been reported (H. Hori
kawa et al., Applied Physics Letters, 54, 1989, p.
1077). When the InP substrate is of the n-type, the high-resistance InP layer is originally sandwiched between the n-type InPs, so that it is not necessary to add a new layer.

【0008】図3は、メサエッチングしたダブルヘテロ
(DH)構造に高抵抗InP層10を埋め込み成長した
高抵抗埋め込み(SI−BH)構造である。この構造は
大面積均一成長が可能な有機金属相成長法(MOVP
E:メタル・オーガニック・ベーパー・フェイズ・エピ
タキシー)でも成長可能であることから有力な埋め込み
構造として盛んに研究開発が行われている。なお、前記
同様に、n型InP層を高抵抗層とp−InP層の間
に挿入して漏れ電流を抑制する試みもなされている。
FIG. 3 shows a high-resistance buried (SI-BH) structure in which a high-resistance InP layer 10 is buried and grown in a double hetero (DH) structure etched by mesa. This structure is a metal organic phase growth method (MOVP
E: Metal organic vapor phase epitaxy), which can be grown, has been actively researched and developed as a powerful embedded structure. The above
Similarly, it has been made an attempt to suppress the leakage current by inserting an n-type InP layer between the high-resistance layer and the p-InP layer and.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】最大光出力の観点から
は図2のBC構造の方が図3のSI−BH構造よりも優
れた結果が得られている。この理由として、BC構造は
p基板を用いることが可能であり、コンタクト抵抗を小
さくできること、および高抵抗層を平坦基板上に成長す
ることにより、高抵抗層の結晶性が優れることが挙げら
れる。しかし、BC構造はLPEでしか作製できず、ウ
エハの大面積化が不可能な欠点を有している。さらに、
V溝中に活性層を形成するため、回折格子の形成が難し
く、DFB−LD(Distributed-FeedBack-Laser-Diode)
の製造が困難である。
From the viewpoint of the maximum light output, the BC structure shown in FIG. 2 has obtained better results than the SI-BH structure shown in FIG. This is because the p-type substrate can be used for the BC structure, the contact resistance can be reduced, and the crystallinity of the high-resistance layer is excellent by growing the high-resistance layer on a flat substrate. However, the BC structure can be manufactured only by LPE, and has a disadvantage that it is impossible to increase the area of the wafer. further,
Since an active layer is formed in the V-groove, it is difficult to form a diffraction grating, and a DFB-LD (Distributed-FeedBack-Laser-Diode)
Is difficult to manufacture.

【0010】一方、SI−BH構造の光出力特性を改善
する素子構造が公開特許公報(特願昭60ー22199
7号)に開示されている。これを図4に示す。この素子
構造は次のようにして形成されている。まず、n−In
P基板3上に半絶縁性高抵抗層10を成長後、活性層1
を成長する部分の高抵抗層をエッチングして溝を形成す
る。次に、この溝部にのみ選択的にn−InP層9を形
成し、続いて上部に活性層1を成長し、酸化膜を除去し
た後、全面をクラッド層5で埋め込み、このクラッド層
5上にキャップ層6を形成する。
On the other hand, a device structure for improving the light output characteristics of the SI-BH structure is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-22199.
No. 7). This is shown in FIG. This element structure is formed as follows. First, n-In
After growing the semi-insulating high-resistance layer 10 on the P substrate 3, the active layer 1
A groove is formed by etching the high-resistance layer in the portion where the layer is grown. Next, an n-InP layer 9 is selectively formed only in the groove, an active layer 1 is grown on the upper portion, an oxide film is removed, and the entire surface is buried with a clad layer 5. Then, a cap layer 6 is formed.

【0011】ここで、注入される電子を半絶縁性高抵抗
層10にて有効にトラップさせ、この高抵抗層を電流狭
窄層として十分に機能させるためには、少なくとも1μ
m以上の膜厚が必要である。このため、1μm以上の段
差がある溝部へ活性層1を選択成長する必要がある。
Here, in order to effectively trap the injected electrons in the semi-insulating high-resistance layer 10 and to sufficiently function the high-resistance layer as a current confinement layer, at least 1 μm is required.
m is required. Therefore, it is necessary to selectively grow the active layer 1 in a groove having a step of 1 μm or more.

【0012】この溝の内部に活性層を選択成長する場合
は、溝の側面にも結晶が成長するため、平坦な層構造が
得られない。このため光学特性に優れる活性層を得るに
は図4に示すように溝よりも上部に活性層を形成する必
要がある。一方、溝の上部に活性層を形成する場合は、
1μm以上のn−InP層9を成長させ、その上に活性
層を形成することになるため、活性層位置の制御が困難
となることが容易に予想される。特に、活性層に、多重
量子井戸(MQW)構造を採用すると、活性層位置の変
化による膜厚変化によりフォトルミネッセンススペクト
ルの広がりが生じてしまい、半導体レーザに適した活性
層を得るのは極めて困難となる。同様の素子構造は公開
特許公報(特願昭61−143962号、特願昭63−
76089号)にも記載されているが、全ての構造にお
いて厚い半絶縁性高抵抗層が必要であり、良好な活性層
の形成とこれによる発振特性に優れる半導体レーザの実
現は極めて困難と考えられる。
When an active layer is selectively grown inside the groove, a flat layer structure cannot be obtained because crystals also grow on the side surfaces of the groove. Therefore, in order to obtain an active layer having excellent optical characteristics, it is necessary to form the active layer above the groove as shown in FIG. On the other hand, when forming the active layer on the top of the groove,
Since an n-InP layer 9 having a thickness of 1 μm or more is grown and an active layer is formed thereon, it is easily expected that it is difficult to control the position of the active layer. In particular, when a multiple quantum well (MQW) structure is adopted for the active layer, the photoluminescence spectrum is broadened due to a change in film thickness due to a change in the position of the active layer, and it is extremely difficult to obtain an active layer suitable for a semiconductor laser. Becomes A similar device structure is disclosed in Japanese Patent Application Laid-open Nos.
76089), it is considered that a thick semi-insulating high-resistance layer is required in all structures, and it is extremely difficult to form a good active layer and thereby realize a semiconductor laser having excellent oscillation characteristics. .

【0013】したがって、このような埋め込み構造を有
する半導体レーザで優れた特性を安定して発現させるこ
とは極めて困難であった。
Therefore, it has been extremely difficult to stably exhibit excellent characteristics with a semiconductor laser having such a buried structure.

【0014】活性層の品質と膜厚の制御性を向上をさせ
るには、溝の深さを浅くすることが重要である。そのた
めには、半絶縁性高抵抗層とは異なり、薄膜でも十分機
能する電流狭窄層が必要である。
In order to improve the quality of the active layer and the controllability of the film thickness, it is important to reduce the depth of the groove. For that purpose, unlike a semi-insulating high-resistance layer, a current confinement layer that functions sufficiently even with a thin film is required.

【0015】文献(ジャパン・ジャーナル・アプライド
・フィジックス、ボリューム63、1896頁、199
7年)には、電流狭窄層として厚さ20nmのAlAs
を酸化した薄膜を用い、波長1.65μmにて発振する
レーザ構造が示されている。
References (Japan Journal Applied Physics, Volume 63, p. 1896, 199)
7 years), a 20 nm thick AlAs
A laser structure that oscillates at a wavelength of 1.65 μm using a thin film obtained by oxidizing the above is shown.

【0016】このレーザ構造を図5に示す。この構造は
n−InP基板3上に全面に形成された活性層1及びA
lAs層23を有し、AlAs層を選択的に酸化させて
電流狭窄層とすることにより、未酸化のAlAs層に
流を集中させている。絶縁酸化膜を形成する膜材料とし
てAlAsを用いた場合は、酸化によりAsがOに置換
され、Al2Xとなり、アルミナに近い絶縁膜の電気特
性を示すからである。この絶縁酸化膜は半絶縁性高抵抗
層で採用される厚膜は必要とせず、数十nmもあれば電
流狭窄層として十分機能する。
FIG. 5 shows this laser structure. This structure has an active layer 1 and an active layer 1 formed on the entire surface of an n-InP substrate 3.
An AlAs layer 23 is provided, and the AlAs layer is selectively oxidized to form a current confinement layer, so that the current is concentrated on the unoxidized AlAs layer . This is because when AlAs is used as a film material for forming the insulating oxide film, As is replaced with O by oxidation to become Al 2 O X , which shows the electrical characteristics of the insulating film close to alumina. This insulating oxide film does not require a thick film used for a semi-insulating high-resistance layer, and if it has a thickness of several tens of nm, it functions sufficiently as a current confinement layer.

【0017】しかしながら、この構造では電流狭窄幅を
酸化時間を変化させることで調整しているため、ウエハ
面内の特性分布や、特性の再現性の点で問題がある。さ
らに、通常の埋め込み型半導体レーザとは異なり、活性
層が横方向で連続しており、ここに流れ込む電流を絶縁
酸化膜にて狭窄しているだけの構造であるため、効果的
に電流狭窄がなされない上に、電流が注入されない領域
での吸収損失が大きく、閾値電流が2kA/cm2と高
い値となっている。
However, in this structure, since the current confinement width is adjusted by changing the oxidation time, there is a problem in the characteristics distribution on the wafer surface and the reproducibility of the characteristics. Further, unlike a normal buried type semiconductor laser, the active layer is continuous in the lateral direction and the current flowing there is only constricted by the insulating oxide film, so that the current confinement is effectively performed. In addition to this, the absorption loss is large in a region where no current is injected, and the threshold current has a high value of 2 kA / cm 2 .

【0018】そこで本発明の目的は、高品質の活性層が
成長可能な構造とすることにより、低閾値電流、高スロ
ープ効率でレーザ発振し、高温動作特性、特性の均一性
に優れた半導体レーザーを提供することにある。また、
このような半導体レーザを簡単なプロセスで且つ再現性
よく製造する方法を提供することにある。さらには、同
素子を用いて安価で高性能な光モジュール及び光通信シ
ステムを実現することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor laser having a structure capable of growing a high-quality active layer, thereby oscillating a laser with a low threshold current and a high slope efficiency, and having excellent high-temperature operating characteristics and uniformity of characteristics. Is to provide. Also,
It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing such a semiconductor laser with a simple process and with good reproducibility. Another object of the present invention is to realize an inexpensive and high-performance optical module and an optical communication system using the element.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】本発明では、以下に示す
解決手段により、選択成長に適した構造を形成し、良好
な発振特性を有する半導体レーザを実現する。
According to the present invention, a structure suitable for selective growth is formed by the following means to realize a semiconductor laser having good oscillation characteristics.

【0020】本発明は、半導体活性層の層厚方向および
横方向の全てが該活性層よりバンドギャップの大きな結
晶により埋め込まれている半導体レーザであって、該活
性層の両側に形成される電流狭窄層が、半導体基板上に
形成された厚さ0.1μm以下の絶縁酸化膜により構成
されており、これら電流狭窄層の間隙部の半導体基板上
に第一導電型半導体層と前記活性層と第二導電型半導体
層を含むダブルヘテロ構造が形成されていることを特徴
とする半導体レーザに関する。
According to the present invention, there is provided a semiconductor laser in which the semiconductor active layer is buried by a crystal having a band gap larger than that of the active layer in both the thickness direction and the lateral direction. The constriction layer is formed on the semiconductor substrate
It is formed of an insulating oxide film having a thickness of 0.1 μm or less, and is formed on a semiconductor substrate in a gap between these current confinement layers.
The first conductive type semiconductor layer, the active layer and the second conductive type semiconductor
The present invention relates to a semiconductor laser in which a double hetero structure including a layer is formed .

【0021】また本発明は、半導体活性層の層厚方向お
よび横方向の全てが該活性層よりバンドギャップの大き
な結晶により埋め込まれた構造を有し、該活性層の両側
に形成される電流狭窄層が絶縁膜により構成されている
半導体レーザの製造方法であって、第一導電型半導体基
板上に絶縁化可能な膜を形成する工程と、成長阻止膜を
近接した2本のストライプ状に形成する工程と、該成長
阻止膜が形成されていない該成長阻止膜間の領域をエッ
チングして、該領域の少なくとも前記絶縁化可能な膜
除去して溝を形成する工程と、第一導電型半導体層、半
導体活性層、第二導電型半導体層を含むダブルヘテロ構
造を前記溝部に選択的に形成する工程と、全面に第二導
電型半導体層を形成する工程と、前記絶縁化可能な膜を
選択的に酸化して絶縁化して厚さ0.1μm以下の前記
電流狭窄層を形成する工程を少なくとも有することを特
徴とする半導体レーザの製造方法に関する。
The present invention also relates to a semiconductor active layer in the thickness direction.
And the band gap is larger than the active layer
Having a structure buried by various crystals, on both sides of the active layer
Current constriction layer formed on the substrate is made of an insulating film
A method of manufacturing a semiconductor laser, comprising: a step of forming a film capable of being insulated on a first conductivity type semiconductor substrate; a step of forming a growth stop film in two adjacent stripes; Etching a non-formed region between the growth inhibiting films to remove at least the insulative film in the region to form a groove; and forming a first conductive type semiconductor layer, a semiconductor active layer, Selectively forming a double hetero structure including a conductive type semiconductor layer in the trench, forming a second conductive type semiconductor layer on the entire surface, and forming the insulative film.
Selectively oxidized and insulated to have a thickness of 0.1 μm or less
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor laser including at least a step of forming a current confinement layer .

【0022】また本発明は、第一導電型半導体基板上に
絶縁化可能な膜を形成する工程と、成長阻止膜を近接し
た2本のストライプ状に形成する工程と、該成長阻止膜
が形成されていない該成長阻止膜間の領域をエッチング
して、該領域の少なくとも前記絶縁化可能な膜を除去し
て溝を形成する工程と、第一導電型半導体層、半導体活
性層、第二導電型半導体層を含むダブルヘテロ構造を前
記溝部に選択的に形成する工程と、全面に第二導電型半
導体層を形成する工程と、前記絶縁化可能なを選択的
に酸化して絶縁化する工程を少なくとも有することを特
徴とする半導体レーザの製造方法に関する。
Further, according to the present invention, there is provided a step of forming a film capable of being insulated on a first conductivity type semiconductor substrate, a step of forming a growth stop film in two adjacent stripes, and a step of forming the growth stop film. Etching a region between the growth blocking films which has not been formed, removing at least the insulative film in the region to form a groove, and forming a first conductive type semiconductor layer, a semiconductor active layer, and a second conductive type. Selectively forming a double hetero structure including a type semiconductor layer in the trench, forming a second conductivity type semiconductor layer on the entire surface, and selectively oxidizing the insulable film to insulate it. The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor laser having at least steps.

【0023】また本発明は、上記半導体レーザの構造を
有する半導体集積素子であって、分布帰還型半導体レー
ザ、分布反射型半導体レーザ、光変調器、光検出器、光
スイッチ、光導波路の少なくとも一つを含むことを特徴
とする半導体光集積素子に関する。また本発明は、上記
半導体レーザの構造を有する半導体集積素子であって、
該半導体活性層と受動光導波路が同時に形成され、該受
動光導波路部のコア層の膜厚が光の伝搬する方向に沿っ
てテーパ状に変調されていることを特徴とする半導体光
集積素子に関する。
According to the present invention, there is also provided a semiconductor integrated device having the structure of the semiconductor laser, wherein at least one of a distributed feedback semiconductor laser, a distributed reflection semiconductor laser, an optical modulator, a photodetector, an optical switch, and an optical waveguide is provided. The present invention relates to a semiconductor optical integrated device comprising: The present invention also provides a semiconductor integrated device having the structure of the semiconductor laser,
The semiconductor optical integrated device, wherein the semiconductor active layer and the passive optical waveguide are formed at the same time, and the thickness of the core layer of the passive optical waveguide portion is modulated in a tapered shape along the direction in which light propagates. .

【0024】また本発明は、上記半導体レーザの構造を
有する半導体集積素子であって、該活性層が2つ以上の
領域に分割され、各々の領域に独立した電極が形成され
ていることを特徴とする半導体光集積素子に関する。
According to the present invention, there is provided a semiconductor integrated device having the structure of the semiconductor laser, wherein the active layer is divided into two or more regions, and an independent electrode is formed in each region. And a semiconductor optical integrated device.

【0025】また本発明は、上記半導体光集積素子を少
なくとも一個用いて形成されたことを特徴とする光モジ
ュールに関する。
The present invention also relates to an optical module formed by using at least one semiconductor optical integrated device.

【0026】また本発明は、上記光モジュールを複数個
用いて形成されたことを特徴とする光通信システムに関
する。
The present invention also relates to an optical communication system formed by using a plurality of the optical modules.

【0027】本発明において、上記電流狭窄層の厚さは
0.1μm以下であることが必要であるが、0.02〜
0.1μmの範囲が好ましく、0.02〜0.05μm
の範囲がより好ましい。
In the present invention, the thickness of the current confinement layer needs to be 0.1 μm or less.
0.1 μm is preferable, and 0.02 to 0.05 μm
Is more preferable.

【0028】また上記本発明の半導体集積素子は、動
作波長が0.3〜1.7μmであることが好ましい。
The semiconductor optical integrated device of the present invention preferably has an operating wavelength of 0.3 to 1.7 μm.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】図6に本発明の一実施形態の基本
構成図を示す。n−InP基板3上に、電流狭窄層とし
て機能する厚さ0.1μm以下の絶縁膜2が形成され、
この絶縁膜2の間隙部にn−InP層9、活性層1、p
−InP層11がこの順で形成されている。そして、こ
れらn−InP層9、活性層1、p−InP層11及び
絶縁膜2を覆うように全面にp−InPクラッド層5が
形成されている。
FIG. 6 shows a basic configuration diagram of an embodiment of the present invention. An insulating film 2 having a thickness of 0.1 μm or less functioning as a current confinement layer is formed on an n-InP substrate 3.
The n-InP layer 9, the active layer 1, and the p-type
The -InP layer 11 is formed in this order. A p-InP clad layer 5 is formed on the entire surface so as to cover the n-InP layer 9, the active layer 1, the p-InP layer 11, and the insulating film 2.

【0030】本発明において、絶縁膜2は、AlとSb
の少なくとも1つを含む結晶からなることが好ましい。
さらには、前記絶縁膜が、AlとSbの少なくとも1つ
を含む結晶からなり、酸化により絶縁化された層である
ことが好ましい。
In the present invention, the insulating film 2 is made of Al and Sb.
It is preferable that the crystal comprises at least one of the following.
Further, it is preferable that the insulating film is a layer made of a crystal containing at least one of Al and Sb and insulated by oxidation.

【0031】上記のように、活性層1の両側に形成され
る電流狭窄層が絶縁膜で構成され、この絶縁膜の厚さが
0.1μm以下であることにより、活性層1に効果的に
電流注入を行うことができる。また、本発明の素子構造
を作製する際、従来の構造を作製する場合とは異なり、
活性層1を選択的に成長する部分をエッチングする深さ
は浅くてよいため、層厚の制御性が良くなり、所望の層
厚を有した品質の良好な結晶を形成することができる。
これに加え、本発明の構造では、漏れ電流の原因となる
リークパス幅dを0.1μm以下と極めて狭くできる。
As described above, the current confinement layers formed on both sides of the active layer 1 are composed of an insulating film, and the thickness of the insulating film is 0.1 μm or less, so that the active layer 1 can be effectively formed. Current injection can be performed. Also, when fabricating the element structure of the present invention, unlike the case of fabricating a conventional structure,
Since the etching depth of the portion where the active layer 1 is selectively grown may be small, the controllability of the layer thickness is improved, and a high quality crystal having a desired layer thickness can be formed.
In addition, in the structure of the present invention, the leak path width d which causes a leak current can be extremely narrowed to 0.1 μm or less.

【0032】これらにより、閾値電流の低減やスロープ
効率の向上といった発振特性の大幅な向上を図ることが
できる。なお、電流狭窄層として機能する絶縁膜とし
て、例えば、AlAsを酸化して絶縁化した層を用いた
場合、電流狭窄層がAl2Xとなることで屈折率が1.
5に近い値になることが懸念されるが、膜厚が0.1μ
m以下であれば活性層を伝搬する光に与える影響は小さ
く、散乱損失や結合損失の増大は生じないものと考えら
れる。
As a result, oscillation characteristics such as a reduction in threshold current and an improvement in slope efficiency can be significantly improved. Note that, for example, when a layer obtained by oxidizing AlAs to be insulated as an insulating film functioning as a current confinement layer is used, the current confinement layer becomes Al 2 O X and the refractive index becomes 1.
There is a concern that the film thickness will be close to 5, but the film thickness is 0.1 μm.
If m or less, the effect on light propagating through the active layer is small, and it is considered that scattering loss and coupling loss do not increase.

【0033】本発明の半導体レーザの製造方法一実施形
態は、基板上に、酸化により絶縁化する結晶層を形成
し、この結晶層の、後に形成する活性層直下の部分のみ
を除去し、活性層の形成後にその両側の前記結晶層を選
択的に酸化することを特徴とする。これにより、前記結
晶層の酸化の進行は、この結晶層が除去されている活性
層近傍で必ず停止する。その結果、従来の構造では得ら
れなかった狭い電流注入領域幅を再現性よく形成するこ
とができる。さらに、従来行われていた精密な酸化時間
の制御も必要なく、発振特性の均一性に優れるレーザ構
造を再現性よく提供することができる。
In one embodiment of the method for manufacturing a semiconductor laser according to the present invention, a crystal layer to be insulated by oxidation is formed on a substrate, and only a portion of the crystal layer immediately below an active layer to be formed later is removed. After the formation of the layer, the crystal layers on both sides thereof are selectively oxidized. Thus, the progress of oxidation of the crystal layer always stops near the active layer from which the crystal layer has been removed. As a result, a narrow current injection region width, which cannot be obtained by the conventional structure, can be formed with good reproducibility. Further, it is not necessary to precisely control the oxidation time, which has been conventionally performed, and it is possible to provide a laser structure having excellent uniformity of oscillation characteristics with good reproducibility.

【0034】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細
に説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0035】(実施例1)図1は本発明の第1の実施例
における半導体レーザの断面構造図である。活性層1
は、発振波長が1.3μmとなるように設計したInG
aAsP/InGaAsPのMQW構造を有し、間隙幅
が1.5μmの部分に形成されている。AlAs/In
AlAs超格子層を熱酸化して形成される絶縁膜2は、
活性層1からn−InP基板3側に0.1μm離れた部
分に形成されている。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a sectional structural view of a semiconductor laser according to a first embodiment of the present invention. Active layer 1
Is InG designed to have an oscillation wavelength of 1.3 μm.
It has an MQW structure of aAsP / InGaAsP, and is formed in a portion having a gap width of 1.5 μm. AlAs / In
The insulating film 2 formed by thermally oxidizing the AlAs superlattice layer is
It is formed at a distance of 0.1 μm from the active layer 1 toward the n-InP substrate 3.

【0036】図1に示す構造を有する半導体レーザの製
造方法を図7に沿って説明する。
A method of manufacturing a semiconductor laser having the structure shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG.

【0037】まず、n−InP基板3の(001)面上
に、ガスソースMBE法(GS−MBE)により4周期
の厚さ5nmのAlAsと厚さ1nmのInAlAsか
らなるAlAs/InAlAs超格子層24を成長後、
厚さ50nmのn−InPバッファ層4を成長する。
First, an AlAs / InAlAs superlattice layer made of 4 cycles of 5 nm thick AlAs and 1 nm thick InAlAs on the (001) plane of the n-InP substrate 3 by gas source MBE (GS-MBE). After growing 24,
An n-InP buffer layer 4 having a thickness of 50 nm is grown.

【0038】この基板上に、熱CVD法により厚さ10
0nmのSiO2膜からなる成長阻止膜12を堆積す
る。続いてフォトリソグラフィ工程により、選択MOV
PEに用いるレジストパターンを形成する。希釈した弗
酸により成長阻止膜12をエッチングし、選択成長に用
いる基板が完成する(図7(a))。成長阻止膜12のパ
ターンは、幅50μmの成長阻止膜12を<110>方
向に対向させる構成とし、両成長阻止膜12の間隙部分
幅を1.5μmとなるように形成した。活性層1はこの
間隙部分上に選択的に形成される。
On this substrate, a thickness of 10 was formed by thermal CVD.
A growth inhibition film 12 made of a 0 nm SiO 2 film is deposited. Subsequently, by the photolithography process, the selective MOV
A resist pattern used for PE is formed. The growth inhibition film 12 is etched with the diluted hydrofluoric acid, and a substrate used for selective growth is completed (FIG. 7A). The pattern of the growth inhibiting film 12 was formed so that the growth inhibiting film 12 having a width of 50 μm was opposed in the <110> direction, and the width of the gap between the two growth inhibiting films 12 was 1.5 μm. The active layer 1 is selectively formed on the gap.

【0039】活性層1を形成する間隙部分のAlAs/
InAlAs超格子層24をエッチングにより除去する
ため、この基板を臭化水素、過酸化水素水および水から
なる混合液によるエッチングを行う。このエッチングは
AlAs/InAlAs超格子層24を完全に貫通する
深さ80nmまで行う。この場合、成長阻止膜12がマ
スクとなり、このマスクが形成されていない部分のAl
As/InAlAs超格子層24が完全に除去される
(図7(b))。
The AlAs /
In order to remove the InAlAs superlattice layer 24 by etching, the substrate is etched with a mixed solution of hydrogen bromide, hydrogen peroxide and water. This etching is performed to a depth of 80 nm completely penetrating the AlAs / InAlAs superlattice layer 24. In this case, the growth prevention film 12 serves as a mask, and the Al in a portion where this mask is not formed is used.
The As / InAlAs superlattice layer 24 is completely removed (FIG. 7B).

【0040】この基板の間隙部に、選択MOVPEによ
り、n−InP層9(キャリア濃度1×1018cm-3
を厚さ200nm、1.13μm波長組成のInGaA
sPよりなる第1のSCH層を厚さ60nm、厚さ6n
mの1.4μm波長組成のInGaAsPウェル層と厚
さ15nmの1.13μm波長組成のInGaAsPバ
リア層の7周期からなるMQW活性層1、1.13μm
波長組成のInGaAsPよりなる第2のSCH層を厚
さ60nm、及びp−InP層11(キャリア濃度5×
1017cm-3)を100nmに、順次エピタキシャル成
長する。これらの結晶層は、成長阻止膜12上には成長
させず、AlAs/InAlAs超格子層24が除去さ
れた間隙部分のn−InP基板3上に選択的に成長する
(図7(c))。
The n-InP layer 9 (carrier concentration: 1 × 10 18 cm −3 ) is formed in the gap of the substrate by selective MOVPE.
Is InGaAs having a thickness of 200 nm and a wavelength composition of 1.13 μm.
The first SCH layer made of sP is formed to a thickness of 60 nm and a thickness of 6 n.
MQW active layer 1, 1.13 μm consisting of seven periods of an InGaAsP well layer having a wavelength composition of 1.4 μm and an InGaAsP barrier layer having a thickness of 15 nm and having a composition of 1.13 μm.
A second SCH layer made of InGaAsP having a wavelength composition is formed to a thickness of 60 nm and a p-InP layer 11 (carrier concentration 5 ×
10 17 cm −3 ) is epitaxially grown to 100 nm. These crystal layers are not grown on the growth blocking film 12 but are selectively grown on the n-InP substrate 3 in the gap portion where the AlAs / InAlAs superlattice layer 24 is removed (FIG. 7C). .

【0041】選択MOVPEに用いた成長阻止膜12
を、希釈した弗酸により除去し、全面にp−InPクラ
ッド層5(キャリア濃度1×1018cm-3)を厚さ2μ
m、p−InGaAsキャップ層6を厚さ0.3μm成
長する(図7(d))。
Growth inhibition film 12 used for selective MOVPE
Is removed with diluted hydrofluoric acid, and a p-InP cladding layer 5 (carrier concentration of 1 × 10 18 cm −3 ) is formed on the entire surface to a thickness of 2 μm.
An m, p-InGaAs cap layer 6 is grown to a thickness of 0.3 μm (FIG. 7D).

【0042】続いて、臭化水素、過酸化水素水および水
からなる混合液をエッチャントとしてエッチングを行
い、活性層1を中心にして幅20μmのダブルメサを形
成する。エッチング深さは4μmとし、AlAs/In
AlAs超格子層24を完全に貫通するようにする(図
7(e))。このウエハを、熱酸化炉に投入して5時間保
持し、AlAs/InAlAs超格子層24のみ選択的
に酸化させ、絶縁化を行う。
Subsequently, etching is performed using a mixed solution of hydrogen bromide, aqueous hydrogen peroxide and water as an etchant to form a double mesa having a width of 20 μm centering on the active layer 1. The etching depth is 4 μm, and AlAs / In
The AlAs superlattice layer 24 is completely penetrated (FIG. 7E). The wafer is put into a thermal oxidation furnace and held for 5 hours, and only the AlAs / InAlAs superlattice layer 24 is selectively oxidized to achieve insulation.

【0043】続いて全面に酸化膜7を形成し、これをフ
ォトリソグラフィ工程によりパターニングして活性層1
であるMQW層にのみ電流が流れるように間隙部を形成
する(図1)。両面にTiAuからなるp電極8とn電
極13を形成後、430℃での電極アロイを行い、素子
が完成する。
Subsequently, an oxide film 7 is formed on the entire surface and is patterned by a photolithography process to form an active layer 1.
The gap is formed so that the current flows only through the MQW layer (FIG. 1). After forming the p-electrode 8 and the n-electrode 13 made of TiAu on both surfaces, the electrodes are alloyed at 430 ° C. to complete the device.

【0044】半導体レーザの共振器長が300μmとな
るよう劈開し、半導体レーザ端面に95%の高反射コー
ティングを施して特性の評価を行った。室温での閾値電
流は3mAと低く、また85℃の場合においても8mA
と良好な発振特性を発現した。外部微分量子効率は25
℃、85℃の場合に対してそれぞれ、0.5W/A、
0.47W/Aと極めて良好であった。
The semiconductor laser was cleaved so as to have a cavity length of 300 μm, and a high reflection coating of 95% was applied to the end face of the semiconductor laser to evaluate the characteristics. The threshold current at room temperature is as low as 3 mA, and 8 mA even at 85 ° C.
And good oscillation characteristics. The external differential quantum efficiency is 25
0.5 W / A for the case of 85 ° C.
It was very good at 0.47 W / A.

【0045】このような良好な発振特性が得られたの
は、活性層の近くに配置したAlAs/InAlAs超
格子層24が酸化により絶縁化したことで、発振特性に
寄与しない漏れ電流が大きく減少したためである。ま
た、従来のサイリスタによる電流狭窄構造では、高温時
に漏れ電流が上昇し、これによりスロープ効率の低下や
光出力の飽和傾向を引き起こしていたが、本発明の構造
では、絶縁膜により電流狭窄を行っているため、従来観
測されていた高温での特性の低下は観測されず、良好な
温度特性も同時に実現できた。
Such good oscillation characteristics were obtained because the AlAs / InAlAs superlattice layer 24 disposed near the active layer was insulated by oxidation, so that the leakage current not contributing to the oscillation characteristics was greatly reduced. Because he did. Also, in the current constriction structure using the conventional thyristor, the leakage current increases at high temperatures, which causes a decrease in slope efficiency and a tendency to saturate the optical output. In the structure of the present invention, the current confinement is performed by the insulating film. As a result, no deterioration in characteristics at high temperatures, which was conventionally observed, was observed, and good temperature characteristics were also realized at the same time.

【0046】本発明の製造方法においては、活性層幅は
成長阻止膜の間隙幅に主として依存するため、活性層幅
のウエハ面内でのバラツキが小さい。これにより閾値電
流分布の標準偏差として0.2mA、スロープ効率分布
の標準偏差として0.02W/Aと極めて均一な発振特
性を2インチ基板全面で実現できた。
In the manufacturing method of the present invention, the width of the active layer mainly depends on the width of the gap between the growth blocking films. As a result, a very uniform oscillation characteristic of 0.2 mA as the standard deviation of the threshold current distribution and 0.02 W / A as the standard deviation of the slope efficiency distribution could be realized on the entire surface of the 2-inch substrate.

【0047】(実施例2)次に、同一共振器内に導波路
厚が変化したテーパ導波路を集積した素子(SSC−L
D)を作製した場合の実施例について述べる。この素子
構造を図9に示す。製造プロセスは実施例1とほぼ同様
であり、異なる点は出射端に向かって導波路厚が薄くな
っていくテーパ導波路部と半導体レーザ部を一括形成す
ることである。
(Embodiment 2) Next, an element (SSC-L) in which a tapered waveguide having a changed waveguide thickness is integrated in the same resonator.
An example in which D) is manufactured will be described. This element structure is shown in FIG. The manufacturing process is almost the same as that of the first embodiment, except that the tapered waveguide portion whose waveguide thickness becomes thinner toward the emission end and the semiconductor laser portion are collectively formed.

【0048】MQW活性層1とテーパ導波路層が形成さ
れる間隙部分のみAlAs/InAlAs超格子層24
を除去し、両者を選択MOVPEにより一括形成する。
The AlAs / InAlAs superlattice layer 24 is formed only in the gap where the MQW active layer 1 and the tapered waveguide layer are formed.
Are removed, and both are collectively formed by selective MOVPE.

【0049】この選択成長に用いた成長阻止膜12のパ
ターンを図8に示す。半導体レーザ部の長さは300μ
m、テーパ導波路部の長さは200μmとした。半導体
レーザ部での成長阻止膜幅は50μm、テーパ導波路部
分での成長阻止膜幅は50μmから出射端に向かって5
μmに狭くするパターンとした。このように成長阻止膜
12の幅を出射端に向けて狭くするパターンを採用する
ことで、間隙部分の成長レートが減少し、導波路厚が出
射端に向かって薄くなっていくテーパ構造を作り込むこ
とができる。またテーパ導波路の側面は(111)結晶
面となるため散乱損失の低い導波路が得られる。
FIG. 8 shows the pattern of the growth blocking film 12 used for the selective growth. Semiconductor laser length is 300μ
m, and the length of the tapered waveguide portion was 200 μm. The growth blocking film width in the semiconductor laser portion is 50 μm, and the growth blocking film width in the tapered waveguide portion is 5 μm from 50 μm toward the emission end.
The pattern was narrowed to μm. By adopting a pattern in which the width of the growth blocking film 12 is reduced toward the emission end, a taper structure in which the growth rate of the gap portion is reduced and the thickness of the waveguide becomes thinner toward the emission end is formed. Can be included. Further, since the side surface of the tapered waveguide has a (111) crystal plane, a waveguide having a low scattering loss can be obtained.

【0050】活性層1とテーパ導波路層を一括形成した
後は実施例1と同じ素子作製プロセスにより、SSC−
LDを作製することができる。なお、p電極8は発光部
分とテーパ導波路の一部まで形成し、テーパ導波路の一
部に電流注入を行う構造とし、ここでの吸収損失の増加
を防いだ。
After the active layer 1 and the tapered waveguide layer are formed at once, the SSC-
LD can be manufactured. Note that the p-electrode 8 is formed up to the light emitting portion and a part of the tapered waveguide, and has a structure in which current is injected into a part of the tapered waveguide, thereby preventing an increase in absorption loss.

【0051】25℃、85℃での閾値電流はそれぞれ4
mA、12mAと低い特性を実現した。85℃での10
mWの駆動電流は40mAと低く、温度制御の必要ない
光モジュールが実現可能になった。テーパ導波路の集積
により、放射角は通常の半導体レーザの33°(‖)、
35°(⊥)から10°(‖、⊥)と狭く、スポットサ
イズの直径が10μmのシングルモードファイバとの最
小結合損失は1.5dBと良好な結合特性も同時に実現
した。
The threshold currents at 25 ° C. and 85 ° C. are 4
A low characteristic of mA and 12 mA was realized. 10 at 85 ° C
The drive current of mW is as low as 40 mA, and an optical module that does not require temperature control can be realized. Due to the integration of the tapered waveguide, the emission angle is 33 ° (‖) of a normal semiconductor laser,
Good coupling characteristics were realized at the same time, with a minimum coupling loss of 1.5 dB with a single mode fiber having a narrow spot size of 10 μm and a diameter as narrow as 35 ° (⊥) to 10 ° (‖, ⊥).

【0052】(実施例3)回折格子を有する分布帰還型
半導体レーザと電界吸収型変調器を集積した素子(EM
L:変調器集積化光源)について説明する。この素子構
造を図11に示す。実施例1と大きく異なる点は、選択
MOVPEに用いる成長阻止膜12のパターンが異なる
ことである。
Embodiment 3 An element (EM) in which a distributed feedback semiconductor laser having a diffraction grating and an electroabsorption modulator are integrated
L: modulator integrated light source). This element structure is shown in FIG. The major difference from the first embodiment is that the pattern of the growth blocking film 12 used for the selective MOVPE is different.

【0053】図10に、活性層1と吸収層を一括形成す
るのに用いるマスクパターンを示す。発光部分である活
性層と吸収層は同一基板上に従属接続されて形成されて
いる。活性層から発せられた光はほぼ100%吸収層に
結合し、吸収層への印加電圧を変化させることにより強
度変調を行う。吸収層は活性層と同様にMQW構造により
構成されている。分布帰還半導体レーザ部の共振器長は
300μm、また変調器部の長さは200μmとした。
成長阻止膜の幅は、回折格子14が基板上に形成された
分布帰還半導体レーザ部で50μm、変調器部で30μ
mとした。活性層1と吸収層は幅1.5μmの間隙部に
選択MOVPEにより一括形成する。成長阻止膜幅の変
化による波長シフトは70nmであり、電界吸収型変調
器として適した波長シフト量となるように設計した。選
択MOVPEの後は、実施例1と同様の素子作製プロセ
スにてEMLを作製した。
FIG. 10 shows a mask pattern used for forming the active layer 1 and the absorbing layer at one time. The active layer and the absorption layer, which are light-emitting portions, are cascaded and formed on the same substrate. The light emitted from the active layer is almost 100% coupled to the absorption layer, and the intensity is modulated by changing the voltage applied to the absorption layer. The absorption layer has an MQW structure like the active layer. The resonator length of the distributed feedback semiconductor laser section was 300 μm, and the length of the modulator section was 200 μm.
The width of the growth blocking film is 50 μm in the distributed feedback semiconductor laser section where the diffraction grating 14 is formed on the substrate, and 30 μm in the modulator section.
m. The active layer 1 and the absorption layer are collectively formed by selective MOVPE in a gap having a width of 1.5 μm. The wavelength shift due to the change in the growth blocking film width was 70 nm, and the wavelength shift was designed to be suitable for an electroabsorption modulator. After the selective MOVPE, an EML was manufactured by the same device manufacturing process as in Example 1.

【0054】本実施例により作製したEMLは閾値電流
3mAで発振した。吸収層に2V印加した場合の消光比
は20dBと良好であった。2.5Gb変調時も良好な
アイ開口が得られた。同集積素子を用いて600kmの
ノーマルファイバ伝送実験を行ったところ、パワーペナ
ルティとして0.5dBの小さい値を得た。
The EML manufactured according to this example oscillated at a threshold current of 3 mA. The extinction ratio when 2 V was applied to the absorption layer was as good as 20 dB. A good eye opening was obtained even at 2.5 Gb modulation. When a normal fiber transmission experiment of 600 km was performed using the integrated device, a small value of 0.5 dB was obtained as a power penalty.

【0055】(実施例4)図12は、実施例2によるS
SC−LD17をPLC基板15上にパッシブアライメ
ント実装した光モジュールの構成図である。パッシブア
ライメント実装は、素子に付けられた電極パターンとP
LC基板 (Planar Lightwave Circuit)のパターンとを
画像認識により一致させることで素子をPLC基板15
上に配置する技術で、従来行われていた光軸調整をする
ことなく、素子と導波路とを結合する方法であり、実装
コストを大きく低減させるものである。PLC基板15
にはY分岐導波路18が形成されており、これの一方に
はSSC−LD17が、もう一方には受光素子19が実
装される構成になっている。
(Embodiment 4) FIG.
FIG. 2 is a configuration diagram of an optical module in which an SC-LD 17 is passively mounted on a PLC substrate 15. In passive alignment mounting, the electrode pattern attached to the element and the P
By matching the pattern of the LC substrate (Planar Lightwave Circuit) with the image recognition,
This is a technique of connecting the element and the waveguide without adjusting the optical axis, which has been conventionally performed, and greatly reduces the mounting cost. PLC substrate 15
Is formed with a Y-branch waveguide 18, one of which is mounted with an SSC-LD 17 and the other with a light receiving element 19 mounted thereon.

【0056】PLC基板15の導波路16とSSC−L
D17との結合損失は4dBであり、パッシブアライメ
ント実装による過剰損失は僅か1.3dBに抑えること
ができた。
The waveguide 16 of the PLC substrate 15 and the SSC-L
The coupling loss with D17 was 4 dB, and the excess loss due to passive alignment mounting could be suppressed to only 1.3 dB.

【0057】本発明による半導体レーザは漏れ電流の低
減により高温動作特性に優れていることから、従来半導
体レーザで行われていた温度制御が不要となっている。
このため、光モジュールを非常に安価に構成することが
可能となった。
The semiconductor laser according to the present invention is excellent in high-temperature operation characteristics due to a reduction in leakage current, so that the temperature control conventionally performed by the semiconductor laser is unnecessary.
For this reason, it has become possible to configure the optical module at very low cost.

【0058】(実施例5)図13は、実施例4にて作製
した、素子を実装した光モジュール20を光通信システ
ムに採用した構成を示すものである。本局と各加入者と
は8〜32分岐のスターカップラ21を通してそれぞれ
1本の光ファイバ22で接続されている。本発明により
安価な光モジュール20を実現することが可能となるた
め、光通信システムのトータルのコストを低く抑えるこ
とができる。
(Embodiment 5) FIG. 13 shows a configuration in which the optical module 20 mounted with the element manufactured in Embodiment 4 is adopted in an optical communication system. The head office and each subscriber are connected by one optical fiber 22 through a star coupler 21 having 8 to 32 branches. The present invention makes it possible to realize an inexpensive optical module 20, so that the total cost of the optical communication system can be kept low.

【0059】(その他の実施の形態)本発明の半導体レ
ーザは、半導体レーザ部と回折格子が形成されたブラッ
グ導波路を集積したDBRレーザ構造としてもよい。ま
た、半導体レーザ部に回折格子を形成する分布帰還半導
体レーザ構造としてもよい。
(Other Embodiments) The semiconductor laser of the present invention may have a DBR laser structure in which a semiconductor laser portion and a Bragg waveguide on which a diffraction grating is formed are integrated. Further, a distributed feedback semiconductor laser structure in which a diffraction grating is formed in the semiconductor laser unit may be used.

【0060】上記の実施例において、酸化により絶縁化
される層として、AlAs/InAlAs超格子層を採
用したが、これをAlAsSbや、AlやSb等を含む
他の結晶により構成してもよい。
In the above embodiment, the AlAs / InAlAs superlattice layer is adopted as the layer to be insulated by oxidation, but may be made of AlAsSb or another crystal containing Al or Sb.

【0061】さらに、上記の実施例では、MQWをIn
GaAsP/InP系材料によって構成しているが、A
lGaAs/GaAs系材料、AlGaInP/GaI
nP系材料、ZnSe系、GaN系などのその他の化合
物半導体材料を使用したものであってもよい。
Further, in the above embodiment, the MQW is set to In
It is made of GaAsP / InP-based material.
lGaAs / GaAs-based material, AlGaInP / GaI
Other compound semiconductor materials such as an nP-based material, a ZnSe-based material, and a GaN-based material may be used.

【0062】本発明による埋め込み構造は、ファブリ・
ペロー型半導体レーザ、半導体レーザアンプ、分布帰還
型半導体レーザ等の単体素子に限らず、変調器集積化光
源、分布ブラッグ反射型半導体レーザといった多くの構
造に適用可能である。
The embedded structure according to the present invention has a
The present invention can be applied not only to a single element such as a Perot type semiconductor laser, a semiconductor laser amplifier, and a distributed feedback type semiconductor laser but also to various structures such as a modulator integrated light source and a distributed Bragg reflection type semiconductor laser.

【0063】[0063]

【発明の効果】本発明は、電流狭窄層として、厚さ0.
1μm以下の絶縁性薄膜、特に熱酸化等により絶縁化可
能な結晶薄膜を採用することで良好な発振特性を実現で
きる。この絶縁性薄膜からなる電流狭窄層は、活性層近
傍に均一に且つ再現性よく配置することができ、電流注
入領域幅を高精度に制御できる上、漏れ電流の原因とな
るリークパス幅を極めて狭くでき、また高品質の活性層
が成長できる。その結果、低閾値電流、高スロープ効率
でレーザ発振し、高温動作特性、特性の均一性に優れた
半導体レーザーを簡単なプロセスで再現性よく提供でき
る。また、本発明の半導体レーザを用いることにより、
安価で高性能な光モジュール及び光通信システムが実現
できる。
According to the present invention, the current confinement layer has a thickness of 0.
Good oscillation characteristics can be realized by employing an insulating thin film of 1 μm or less, particularly a crystalline thin film that can be insulated by thermal oxidation or the like. The current confinement layer made of the insulating thin film can be uniformly and reproducibly arranged in the vicinity of the active layer, so that the width of the current injection region can be controlled with high precision, and the leak path width that causes a leakage current is extremely narrow. And a high quality active layer can be grown. As a result, laser oscillation can be performed with a low threshold current and a high slope efficiency, and a semiconductor laser having excellent high-temperature operation characteristics and uniformity in characteristics can be provided with a simple process with good reproducibility. Also, by using the semiconductor laser of the present invention,
An inexpensive and high-performance optical module and optical communication system can be realized.

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

【図1】本発明の半導体レーザの一実施形態の断面構造
図である。
FIG. 1 is a sectional structural view of one embodiment of a semiconductor laser of the present invention.

【図2】従来のベリード・クレセント(BC)構造を有
する半導体レーザの構造図である。
FIG. 2 is a structural diagram of a conventional semiconductor laser having a buried crescent (BC) structure.

【図3】高抵抗埋め込み(SI−BH)構造を有する従
来の半導体レーザの構造図である。
FIG. 3 is a structural diagram of a conventional semiconductor laser having a high resistance buried (SI-BH) structure.

【図4】従来の半導体レーザの構造図である。FIG. 4 is a structural view of a conventional semiconductor laser.

【図5】従来の半導体レーザの構造図である。FIG. 5 is a structural view of a conventional semiconductor laser.

【図6】本発明の半導体レーザの基本構造を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing a basic structure of a semiconductor laser of the present invention.

【図7】本発明の半導体レーザの製造方法を説明するた
めの図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining a method of manufacturing a semiconductor laser according to the present invention.

【図8】本発明によるSSC−LDの作製に用いるマス
クパターンを示す図である。
FIG. 8 is a view showing a mask pattern used for manufacturing an SSC-LD according to the present invention.

【図9】本発明によるSSC−LDの構造を示す図であ
る。
FIG. 9 is a diagram showing a structure of an SSC-LD according to the present invention.

【図10】本発明による変調器集積化光源の作製に用い
るマスクパターンを示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a mask pattern used for manufacturing a modulator integrated light source according to the present invention.

【図11】本発明による変調器集積化光源の構造を示す
図である。
FIG. 11 is a diagram showing a structure of a modulator integrated light source according to the present invention.

【図12】本発明の光モジュールの構成を示す図であ
る。
FIG. 12 is a diagram showing a configuration of an optical module of the present invention.

【図13】本発明の光通信システムの構成を示す図であ
る。
FIG. 13 is a diagram showing a configuration of an optical communication system of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 活性層 2 絶縁膜 3 n−InP基板 4 n−InPバッファ層 5 p−InPクラッド層 6 p−InGaAsキャップ層 7 酸化膜 8 p電極 9 n−InP層 10 高抵抗層 11 p−InP層 12 成長阻止膜 13 n電極 14 回折格子 15 PLC基板 16 導波路 17 SSC−LD 18 Y分岐導波路 19 受光素子 20 光モジュール 21 スターカップラ 22 光ファイバ 23 AlAs層 24 AlAs/InAlAs超格子層 Reference Signs List 1 active layer 2 insulating film 3 n-InP substrate 4 n-InP buffer layer 5 p-InP clad layer 6 p-InGaAs cap layer 7 oxide film 8 p electrode 9 n-InP layer 10 high resistance layer 11 p-InP layer 12 Growth blocking film 13 n electrode 14 diffraction grating 15 PLC substrate 16 waveguide 17 SSC-LD 18 Y branch waveguide 19 light receiving element 20 optical module 21 star coupler 22 optical fiber 23 AlAs layer 24 AlAs / InAlAs super lattice layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−75009(JP,A) 特開 平1−220492(JP,A) 特開 昭63−120491(JP,A) 特開 平9−186400(JP,A) 特開 平9−223842(JP,A) 特開 平8−37341(JP,A) 特開 平5−114767(JP,A) (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-10-75009 (JP, A) JP-A-1-220492 (JP, A) JP-A-63-120491 (JP, A) JP-A-9-09 186400 (JP, A) JP-A-9-223842 (JP, A) JP-A-8-37341 (JP, A) JP-A-5-114767 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01S 5/00-5/50 JICST file (JOIS)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体活性層の層厚方向および横方向の
全てが該活性層よりバンドギャップの大きな結晶により
埋め込まれた構造を有し、該活性層の両側に形成される
電流狭窄層が絶縁膜により構成されている半導体レーザ
の製造方法であって、 第一導電型半導体基板上に絶縁化可能な膜を形成する工
程と、成長阻止膜を近接した2本のストライプ状に形成
する工程と、該成長阻止膜が形成されていない該成長阻
止膜間の領域をエッチングして、該領域の少なくとも前
記絶縁化可能な膜を除去して溝を形成する工程と、第一
導電型半導体層、半導体活性層、第二導電型半導体層を
含むダブルヘテロ構造を前記溝部に選択的に形成する工
程と、全面に第二導電型半導体層を形成する工程と、前
記絶縁化可能な膜を選択的に酸化して絶縁化して厚さ
0.1μm以下の前記電流狭窄層を形成する工程を少な
くとも有することを特徴とする半導体レーザの製造方
法。
1. A semiconductor active layer has a structure in which the semiconductor active layer is buried with crystals having a band gap larger than that of the active layer in both the thickness direction and the lateral direction, and a current confinement layer formed on both sides of the active layer is insulated. A method of manufacturing a semiconductor laser comprising a film, comprising: forming a film capable of being insulated on a first conductivity type semiconductor substrate; and forming a growth inhibiting film in two adjacent stripes. Forming a groove by etching a region between the growth blocking films where the growth blocking film is not formed, and removing at least the insulative film in the region, forming a groove; A semiconductor active layer, a step of selectively forming a double hetero structure including a second conductivity type semiconductor layer in the trench, a step of forming a second conductivity type semiconductor layer over the entire surface, and selectively forming the insulable film. Oxidized to insulation and thickness A method for manufacturing a semiconductor laser, comprising at least a step of forming the current confinement layer having a thickness of 0.1 μm or less.
【請求項2】 第一導電型半導体基板上に絶縁化可能な
膜を形成する工程と、成長阻止膜を近接した2本のスト
ライプ状に形成する工程と、該成長阻止膜が形成されて
いない該成長阻止膜間の領域をエッチングして、該領域
の少なくとも前記絶縁化可能な膜を除去して溝を形成す
る工程と、第一導電型半導体層、半導体活性層、第二導
電型半導体層を含むダブルヘテロ構造を前記溝部に選択
的に形成する工程と、全面に第二導電型半導体層を形成
する工程と、前記絶縁化可能な膜を選択的に酸化して絶
縁化する工程を少なくとも有することを特徴とする半導
体レーザの製造方法。
2. A step of forming a film capable of being insulated on a first conductivity type semiconductor substrate, a step of forming a growth inhibiting film in two adjacent stripes, and wherein the growth inhibiting film is not formed. Etching a region between the growth inhibiting films to remove at least the insulative film in the region to form a groove; a first conductive semiconductor layer, a semiconductor active layer, and a second conductive semiconductor layer Selectively forming a double hetero structure in the trench portion, forming a second conductivity type semiconductor layer on the entire surface, and selectively oxidizing the insulable film to insulate it. A method for manufacturing a semiconductor laser, comprising:
【請求項3】 前記絶縁化可能な膜が、AlとSbの少
なくとも1つを含む結晶からなる請求項1又は2記載の
半導体レーザの製造方法。
Wherein said insulated available film, Al and at least a semiconductor laser manufacturing method according to claim 1 or 2, wherein comprising a crystal containing one of Sb.
【請求項4】 全面に第二導電型半導体層を成長する前
記工程の後、前記半導体活性層を中心としてダブルメサ
を形成する工程を有する請求項1、2又は3記載の半導
体レーザの製造方法。
Wherein after the step of growing a second conductivity type semiconductor layer on the entire surface, a semiconductor laser manufacturing method according to claim 1, wherein a step of forming a Daburumesa about said semiconductor active layer.
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