JP3421999B2 - Optical functional device, an optical integrated device and a method for their preparation comprising the same - Google Patents

Optical functional device, an optical integrated device and a method for their preparation comprising the same

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JP3421999B2
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康洋 近藤
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、光通信分野で利用される半導体光機能素子に関するものであり、より詳細に述べれば発光または受光波長の僅かに異なる複数の光機能素子およびその製造方法に関するものである。 BACKGROUND OF THE INVENTION [0001] Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor optical functional device to be used in the field of optical communications, a slightly different light-emitting or light-receiving wavelength More particularly it relates plurality of optical functional device and a manufacturing method thereof. 光機能素子には発光素子、光導波路、受光素子、スポットサイズ変換素子、波長変換素子、分波器、合波器などが含まれる。 Light-emitting element to the light function element, optical waveguide, light receiving elements, the spot size conversion element, a wavelength conversion element, a duplexer, etc. multiplexer. 半導体発光素子はその広帯域性、高指向性を利用すると、光計測用光源、集積化光源、波長可変光源、光通信用光源等への応用が挙げられる。 The semiconductor light emitting element that broadband performance, the use of highly directional optical measuring light source, integrated light source, wavelength variable light source, include application to a light source for optical communication or the like. 例えば光通信の分野ではテラビット級の大容量化を可能にする多波長集積化光源、光計測分野ではファイバジャイロやOTDR(O For example the optical communication in the art multi-wavelength integrated light source that allows the capacity of terabits, in the optical measurement field fiber gyro or OTDR (O
ptical Time−Domain Reflec ptical Time-Domain Reflec
tometry)用の光源として有用である。 It is useful as a light source for tometry). 【0002】さらに、本発明は、光通信や、光情報処理および光交換等の光処理に用いられる半導体集積化光素子に関するものである。 [0002] Further, the present invention is an optical communication and, to a semiconductor integrated optical element used for an optical processing such as optical information processing and optical switching. 特に半導体基板上に少なくとも1つの送受信機能をもつ半導体素子を集積した光集積素子およびその製造方法に関するものである。 In particular it relates to an integrated optical device and its manufacturing method with integrated semiconductor device having at least one transmission and reception functions on a semiconductor substrate. 【0003】 【従来の技術】光通信方式の高度化にともない、半導体基板上に発光素子、光導波路、受光素子などの光機能素子を複数配置し、多数の光通信信号を一括処理できるような光集積素子の研究が進展している。 [0003] With the sophistication of the Related Art Optical communication system, the light emitting element, an optical waveguide on a semiconductor substrate, arranging a plurality of optical functional devices such as light receiving elements, that allows batch processing a large number of optical communication signals a study of the optical integrated device is progressing. このためには、 To do this,
通信波長が僅かに異なる複数の波長を処理できる光機能素子の開発が急務であり、半導体基板上に発光波長の僅かに異なる複数の発光素子の開発が望まれている。 An urgent development of optical functional device communication wavelength can handle multiple wavelengths slightly different, the development of slightly different light emitting elements of the light-emitting wavelength is desired on a semiconductor substrate. 【0004】発光素子の発振波長を変化させる方法としては、例えば均一な組成の結晶構造をもつ半導体多層膜に、発振波長に応じた周期の回折格子を内蔵したDFB [0004] DFB as a method of changing the oscillation wavelength of the light-emitting element, that the semiconductor multilayer film having a crystal structure of, for example, uniform composition, with built-in diffraction grating having a period corresponding to the oscillation wavelength
(分布帰還型)レーザ、或いはDBR(ブラック反射型)レーザを利用する方法が一般的である。 (Distributed feedback) laser, or a method utilizing a DBR (black reflection type) laser is generally used. しかし、この方法では単一発光素子の発振可能な波長域は活性層の発光域、即ちゲイン幅によって決まるために、波長変化量としては100nm程度が限界であり、また発光素子の発振特性も波長域によって変化するものであった。 However, the light emission region of the oscillation wavelength capable zone active layer of a single light-emitting element in this way, i.e. in order determined by the gain range, the wavelength variation is limited to about 100 nm, also the oscillation characteristics of the light-emitting element is also wavelength It was to vary with frequency. 【0005】また、半導体のバンドギャップの温度依存性を利用して、発振波長を温度によって変化させる方法もあるが、これは応答が遅いこと、集積化には適さないこと、発振波長以外の発光特性も変化してしまう等の欠点がある。 Further, by utilizing the temperature dependence of the band gap of the semiconductor, there is a method of changing the oscillation wavelength with temperature, which may slow response, it is not suitable for integration, emission other than the oscillation wavelength characteristics has drawbacks such changes. 【0006】ところで、半導体基板上に面状に配置した複数の発光素子の発光波長特性や受光素子の波長感度特性を僅かに変化させるためには、通常、それぞれの波長に応じた結晶組成をもつ半導体層を作製する必要があり、これまでの半導体成長技術では複数回の結晶成長を繰り返すことにより、同一基板上に結晶組成の僅かに異なる複数の半導体層を作製していた。 [0006] The wavelength sensitivity characteristics of the light emission wavelength and the light receiving element of the plurality of light emitting elements arranged in a plane on a semiconductor substrate in order to slightly change usually having a crystal composition in accordance with the respective wavelengths It must produce a semiconductor layer, by repeating the crystal growth of a plurality of times in previous semiconductor growth techniques, were prepared slightly different semiconductor layers of the crystal composition on the same substrate. 【0007】また、同一基板上に発光特性の異なる結晶を成長する方法としてはいくつかの方法が提案されあるいは試みられているが、いずれも複数回の成長の繰り返しを上回るような決定的に技術となっていない。 Further, although as a method for growing a light emitting properties different crystal on the same substrate a number of methods have been proposed or tried, repeating the above such definitively techniques either multiple times growth not a. 【0008】例えば、複数の光機能素子の発光波長を僅かに変えるために活性層の幅を僅かに変えて作製する方法としては、半導体基板上に所定の活性層幅または導波路幅を有する酸化膜や窒化膜からなるストライプマスクを予め配置し、このストライプマスクの間に結晶成長する方法(通常、マスク選択成長法と称される。青木他、 [0008] For example, as a method of producing by changing slightly the width of the active layer to alter slightly the emission wavelengths of a plurality of optical function element, oxide having a predetermined width of the active layer or waveguide width on a semiconductor substrate pre-arranged stripe mask made of film or a nitride film, a method of crystal growth during this stripe masks (commonly referred to as a mask selective growth method. Aoki et
応用電子物性分科会研究報告No. Applied Electronic Properties Subcommittee Research Report No. 445,p9−1 445, p9-1
4)がある。 4) there is. 【0009】図1(A)〜(C)は、このマスク選択成長法の説明図であり、図1(A)は、平坦状の半導体基板1に所定の寸法を有するストライプ状の酸化膜または窒化膜2aを形成した場合で、この後で、半導体多層膜を結晶成長させるものである。 [0009] Figure 1 (A) ~ (C) is an explanatory view of the mask selective growth method, FIG. 1 (A), striped oxide film or having a predetermined dimension in a flat shape of the semiconductor substrate 1 in case of forming a nitride film 2a, after this, it is the semiconductor multilayer film that is grown. Wmは各ストライプの幅であり、Wgは2つのストライプ2aの間のギャップの幅である。 Wm is the width of each stripe, Wg is the width of the gap between the two stripe 2a. また、図1(B)は、図1(A)の半導体基板上にバッファ層5、活性層幅或いは導波路層6、クラッド層7、コンタクト層10からなる半導体多層膜をマスク2a以外の領域に成長してリッジ3とその両側に溝4を形成するものである。 Further, FIG. 1 (B), FIG buffer layer 5 on a semiconductor substrate (A), the active layer width or waveguide layer 6, cladding layer 7, the region of the semiconductor multilayer film consisting of the contact layer 10 other than the mask 2a grown into and forms a groove 4 on both sides of the ridge 3. 図1(C)は、この成長により作製されたIn 1-x Ga x As/InGaAsP(λ Figure 1 (C) is, In 1-x Ga produced by the growth x As / InGaAsP (λ
g=1.15μm)系結晶のマスク幅Wmと発光波長の関係を溝幅Wgをパラメータとして示した特性例である。 The g = 1.15 .mu.m) based relationship mask width Wm and the emission wavelength of the crystal is a characteristic example showing the groove width Wg as a parameter. 【0010】発光波長のシフト量は、マスク幅Wmの増大と共に大きくなり、ギャップ幅Wgが小さくなると共に増大する。 [0010] The shift amount of the emission wavelength becomes larger with increasing mask width Wm, increases with the gap width Wg decreases. その理由は、原料がマスク上からギャップに拡散するために成長速度の変化が起こり、ギャップ上に形成されるメサ上の各半導体層、とくに量子井戸層の厚さの変化が発光特性の変化となるためである。 The reason is that the raw material occurs a change in growth rate for spreading the gap from the mask, the semiconductor layers on the mesas to be formed over the gap, in particular changes in the thickness of the quantum well layer and the change in emission characteristics it is to become. 【0011】しかし、この結晶成長法ではマスクからの不純物の拡散等のようなマスクの影響が避けられず、マスクのない場合と比較した結晶性は必ずしも良好とは言えない。 [0011] However, inevitably mask the effect of, such as the diffusion of impurities from the mask in this crystal growth method, crystalline compared to the case where there is no mask is not necessarily good. また、プロセスの進行過程で結晶成長後にマスクの除去が必要で、プロセスが煩雑になるなどの欠点を有する。 Further, removal of the mask after the crystal growth during the course of the process is necessary, have drawbacks, such as the process becomes complicated. 【0012】また、100nm程度の波長シフトを起こすためには、横方向に100μm程度のマスクの広がりを必要とするので、数μm程度の微小領域における集積化への適用はできない。 Further, in order to cause a wavelength shift of about 100nm, since it requires spread of 100μm about the mask in the lateral direction it can not apply to the integration in the micro region of several [mu] m. なお、大きく波長を変化させるとキャビティ方向での発光層の縦方向の位置がずれるため、光結合が悪くなる。 Since the varying the large wavelength shift is vertical position of the light emitting layer in the cavity direction, the optical coupling is poor. 【0013】一方、マスクを使用しないで活性層の結晶組成を僅かに変えて発光特性を変化させる方法としては、有機金属分子線エピタキシ法(MOMBE法)を利用して、結晶成長中にレーザ光を照射することにより、 Meanwhile, as a method of changing the emission characteristic slightly changing the crystal composition of the active layer without using a mask, by using metal organic molecular beam epitaxy method (MOMBE method), a laser beam in the crystal growth by irradiating,
発光特性を変化させる方法(山田他、応用電子物性分科研究会報告No.445,P.27−32)がある。 A method of changing the emission characteristics (other Yamada, application electronic properties Subcommittee Study Group report No.445, P.27-32) there is. しかし、この方法では特定の高額な装置を使用しなければならないこと、広範囲に複数の組成を変化させた結晶を作製できないこと等の欠点がある。 However, it must be used a specific expensive apparatus in this way, there are drawbacks such as inability to produce varying plurality of composition extensively crystals. 【0014】次に、半導体基板に予めリッジを形成し、 [0014] Next, in advance to form a ridge on the semiconductor substrate,
この上に半導体層を成長させた発光素子について述べる。 Described light-emitting device is grown semiconductor layer thereon. 【0015】予めリッジ幅の僅かに変化させた複数のリッジ形状を有する半導体基板を用いて、このリッジ基板上に分子線エピタキシ(MBE)法により歪み量子井戸の活性層を形成した発光素子を作製し、発光波長の僅かに異なる複数の発光素子が実現できることが報告されている(特開平4−305991号)。 [0015] using a semiconductor substrate having a plurality of ridges shape slightly changing in advance ridge width, making the light-emitting element formed of the active layer of strained quantum well by molecular beam epitaxy (MBE) method to the ridge on the substrate It was slightly different plurality of light emitting elements of the light emission wavelength that can be achieved have been reported (JP-a-4-305991). 【0016】しかし、この方法は歪み量子井戸のエキシトン遷移エネルギを利用したもので、リッジ幅を2μ [0016] However, this method utilizes the exciton transition energy of the strained quantum well, 2μ the ridge width
m,3μm,5μm,8μmとした場合に、発光波長は1.52μm,1.53μm,1.54μm,1.55 m, 3μm, 5μm, when the 8 [mu] m, the emission wavelength is 1.52μm, 1.53μm, 1.54μm, 1.55
μmに変化するが、変化量が小さいためリッジ幅だけによる波長シフト量の制御性は高くない。 Changes μm, but controllability only by the wavelength shift amount ridge width for variation is small is not high. 【0017】リッジ幅とリッジ溝幅を変化させて多波長レーザを作製する方法が報告されているが(特開平4− [0017] While a method of making a multi-wavelength laser by changing the ridge width and the ridge groove width has been reported (JP-4-
364084号)、活性層の厚さを変えて発光波長を変えるものである。 No. 364084) is to vary the emission wavelength by changing the thickness of the active layer. また、リッジの両側に幅の異なる2種類の溝を有する基板上に、有機金属気相成長法で半導体層を形成した発光素子が報告されているが(特開平4− Further, on the substrate having the two different types of grooves on both sides of the width of the ridge, although the light emitting element has been reported having a semiconductor layer formed of a metal organic chemical vapor deposition (JP-4-
206982号)、これはレーザ端部にバンドギャップの大きい半導体層を形成し、いわゆる窓構造のレーザで端面の劣化の防止と高出力化をめざしたものである。 No. 206982), which are those large semiconductor layer band gap is formed in the laser end, the aim of preventing and higher output of the degradation of the end surface with a laser of the so-called window structure. 【0018】さらに、縦方向に組成の異なるものを成長させることにより、発光特性の広帯域化をはかる方法としては機能性スーパールミネスセントダイオードがある(電子情報通信学会OQE91−83(1991)、野口等)。 Furthermore, by growing the compositions longitudinally different, as a way to achieve broadband emission characteristics are a function of a super luminescence St. diode (IEICE OQE91-83 (1991), Hitoshi Noguchi ). この機能性スーパールミネスセントダイオードは、組成の異なる発光部分を2回の結晶成長でそれぞれ作製するので、結晶成長の煩雑さに加えて、両方の発光部分の間の成長面をロスの小さなものにするための成長の工夫も要求される。 This functionality super luminescence St. diode, so making each different emission portions of composition twice with crystal growth, in addition to the complexity of the crystal growth, the growth surface between both the light emitting portion of the loss of the small ones ingenuity of growth in order to also be required. 【0019】ましては3種類以上の発光領域の異なるものを作製することは原理的には可能であるが、結晶成長、加工プロセスの面から、非常に高度な技術が要求される。 [0019] much less is possible to produce different ones of three or more light-emitting region is possible in principle, crystal growth, in terms of fabrication process, very high technology is required. したがってこれまでに3種類以上の組成の異なるものを縦方向に集積した発光素子の例はほとんどない。 Thus examples of the light emitting element hardly ever three or more different ones compositions were integrated in the vertical direction. 【0020】従来は光通信における各端末の光増幅器付き送受信器は、分波器、LD、PD等のバルク材料を組み合わせたものが大半であり、また、石英等で形成された導波路と半導体で形成されたレーザ、光検出器をハンダ等で接続したり、ファイバなどで結合させたりしたものがある。 [0020] Conventional optical amplifiers with transceivers of each terminal in the optical communication, a demultiplexer, LD, a majority a combination of bulk material such as a PD, also waveguide and semiconductor formed of quartz in form laser, or connect the optical detector with solder or the like, there is obtained by or bound, such as a fiber. また、一枚の半導体基板上に、必要な半導体部品を集積したものがある。 Also, a single semiconductor substrate, there is formed by integrating a semiconductor component required. 【0021】しかしながら、上記バルク材料で構成したものおよび石英導波路で構成したものにおいては、空間を介してそれぞれのコンポーネントを結合する等のためサイズが大きくなり、調整が煩雑になると共に製造工程が複雑になり、しかも大量生産に不向き等の問題点があった。 [0021] However, in those composed and quartz waveguides those constituted by the bulk material, the size is increased for such coupling the respective components through the space, the manufacturing process with adjustment becomes complicated It becomes complicated and there is a problem of unsuitable, such as in mass production. また、結合性に問題にも問題があった。 In addition, there was also a problem with the problem in the binding. 半導体集積回路の場合には、様々なバンドギャップを有する半導体を一枚の半導体基板の上に作らなければならないため、一度成長した結晶の一部を取り除き、再び違う組成の半導体を結晶成長させるなど製造工程が複雑になり、 In the case of a semiconductor integrated circuit, since it must make a semiconductor having a different band gap on a single semiconductor substrate, once removing a portion of the grown crystal, such as crystal growth of semiconductors is again different composition the manufacturing process becomes complicated,
非常に高度な技術を要するので現状では個々の部品をハイブリッドに結合するものに代わりうる技術とはなり得ない。 Not be a technique which can alternatively those which bind the individual components in the hybrid at present it takes a very advanced technology. 【0022】一方、個別の半導体光素子を集積化することは、光通信および光情報処理システムの高性能化、高機能化、経済化のためにも必須の技術である。 On the other hand, integrating the individual semiconductor optical device, the performance of optical communication and optical information processing systems, higher performance, an essential technology for economy. 半導体光素子の集積化においては、個別の半導体光素子は、ガラス光回路あるいは光ファイバで結ばれる。 In integration of the semiconductor optical device is a separate semiconductor optical device, it is connected by glass optical circuit or an optical fiber. 複数の素子を同一の半導体基板上にモノリシックに集積する場合でも、この集積素子への光信号の入出力は、ガラス光回路あるいは光ファイバを介して行われる。 Even when monolithically integrated multiple elements on the same semiconductor substrate, input and output optical signals to the integrated device is performed via the glass optical circuit or an optical fiber. 【0023】光素子の集積は、電子素子の集積とは異なり、素子間の光の受渡しの再の結合損が問題である。 The integrated optical device is different from the integrated electronic device is a re-coupling losses of passing light problems between devices. これは、もっぱら半導体素子側の光スポットサイズが、これに接続されるガラス光回路あるいは光ファイバ側のスポットサイズより小さいことが原因である。 This is because the light spot size of the semiconductor element side exclusively, it is the cause smaller than the spot size of the glass optical circuit or optical fiber side connected thereto. これを回避し、さらに接続の許容誤差を緩くするために、半導体素子側の小さなスポットサイズをガラスあるいは光ファイバ側の大きなスポットサイズに変換する素子が考案されている。 To avoid this, in order to further loose tolerances connection device for converting a small spot size of the semiconductor element side to a large spot size of the glass or optical fiber side has been devised. 【0024】光素子のスポットサイズ変換を光導波路により行う場合には、導波路コアの厚さ、幅、クラッドとの屈折率差の少なくとも一つが、光の導波方向に沿って変化した構造を形成しなければならない。 [0024] If the spot size conversion of light elements carried by the optical waveguide, the thickness of the waveguide core width, at least one of a difference in refractive index between the cladding, a structure in which changes along the waveguide direction of the light It must be formed. 半導体導波路構造の製作は、通常、エピタキシャル成長層をドライエッチング等の手法で加工し、さらにエピタキシャル再成長を行って形成する。 Fabrication of a semiconductor waveguide structure, typically an epitaxial growth layer is processed by a technique such as dry etching, to form further performing epitaxial regrowth. したがって、光導波路により光素子のスポットサイズ変換を実現するためには、プロセス工程が複雑であり、プロセス中の界面劣化、不純物混入等の製造上の問題点を抱えていた。 Therefore, in order to realize a spot size conversion of light elements by an optical waveguide, the process steps are complicated, the interface deterioration in the process, had the problems in the production of impurities such as contamination. 【0025】図2に現行技術の例として、エレクトロニクスレターズ28巻7号631ぺージ(ELECTRO [0025] Examples of current technology in Figure 2, the electronics Letters Vol. 28 No. 7 631 page (ELECTRO
NICS LETTERS 26th March 1 NICS LETTERS 26th March 1
992 vol. 992 vol. 28 No. 28 No. 7 p631)に記載されているスポットサイズ変換器を示す。 7 P 631) showing a spot size converter that is described in. このスポットサイズ変換器は、3つの部分I,IIおよびIII から構成されている。 The spot size converter is comprised of three parts I, II and III. 第1の部分Iには、チップ自身上に光学的結合するための小スポット導波路を含んでいる。 The first part I, which contains a small spot waveguide for optical coupling on the chip itself. 第2の部分IIでは、二つのテーパ状の層によってスポットサイズ変換が行なわれるようになっており、上層の導波路6 U In the second part II, being adapted to the spot size conversion is performed by two tapered layers, the upper layer of the waveguide 6 U
の幅は、一端に向かって直線的に減少して尖頭状の端部になっており、他方、下層導波路6 Lの幅は、第3の部分III の出力導波路の幅にまで拡幅している。 Widening the width, has become a cusp-shaped end portion linearly decreases toward one end, while the width of the lower waveguide 6 L until the width of the output waveguide of the third portion III are doing. 【0026】このスポットサイズ変換器は、半絶縁In [0026] The spot size converter is semi-insulating In
Pウエハ1aを基板とし、その上にInPバッファ層5 The P wafer 1a and substrate, InP buffer layer 5 thereon
を有機金属気相エピタキシャル成長により形成し、つづいて、前記二つのテーパ状導波路6 U ,6 Lを形成するための二つの層がエピタキシャル成長により形成される。 Was formed by metal organic vapor phase epitaxial growth, followed by, two layers for forming the two tapered waveguide 6 U, 6 L is formed by epitaxial growth. 下層6 Lおよび上層6 Uは、それぞれ異なるバンドギャップのInGaAsPから構成され、これらの層は、2工程のドライエッチングによって、それぞれテーパ状に成形される。 Lower 6 L and upper 6 U is composed of InGaAsP having different band gaps, respectively, these layers by a dry etching two steps are respectively formed in a tapered shape. その後、これらの二つの層6 U ,6 L Thereafter, these two layers 6 U, 6 L
上に有機金属気相エピタキシャル成長によりInP層7aが形成される。 InP layer 7a is formed by metal organic vapor phase epitaxy on. 【0027】前記したように、このスポットサイズ交換器の製作には、最低でも2回のエピタキシャル成長工程と2回のエッチング工程が必要であり、製造工程は煩雑となる問題がある。 [0027] As described above, in the making of this spot size exchangers, at least requires two epitaxial growth steps and two etching steps, there is a problem that manufacturing process becomes complicated. 【0028】 【発明が解決しようとする課題】本発明は第1の目的は光機能素子、特にリッジ上の結晶成長を利用して広帯域な発光特性をもち、かつ高密度に集積化された半導体発光素子を提供することである。 [0028] [0008] The present invention is a first object optical functional element, in particular having a broadband emission characteristics by using the crystal growth on the ridge, and densely integrated semiconductor to provide a light-emitting element. 【0029】本発明の第2の目的はそのような光機能素子を半導体基板上に有する光素子を提供することである。 The second object of the present invention is to provide an optical element having such an optical function element on a semiconductor substrate. 【0030】本発明の第3の目的は上述の光機能素子の製造方法を提供することである。 The third object of the present invention is to provide a manufacturing method of the above-mentioned optical functional element. 【0031】本発明の第4の目的は上述の光素子の製造方法を提供することである。 The fourth object of the present invention is to provide a method of manufacturing the aforementioned optical element. 【0032】本発明の第5の目的は半導体発光素子の発振波長の制御(選定)方法を提供することである。 The fifth object of the present invention is to provide a control (selection) method in the oscillation wavelength of the semiconductor light emitting element. 【0033】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、 光機能素子であって、リッジ形状を有する非平坦半導体基板と、該非平坦半導体基板上に形成された光機能層であって発光層、吸収層および光導波層から選ばれる光機能層とを具備し、 該光機能 [0033] To achieve the above object, according to an aspect of, the invention are according to claim 1, an optical function element, a nonplanar semiconductor substrate having a ridge shape, non-planar semiconductor substrate an optical function layer formed comprises a light emitting layer, the light function layer selected from the absorption layer and the optical waveguide layer, the light function
層は多重量子井戸構造を有する活性層を備え 、該活性層の前記リッジ上の部分の組成が前記リッジ以外の活性層の部分の組成と異なることを特徴とする。 Layer includes an active layer having a multiple quantum well structure, the composition of the portion on the ridge of the active layer is equal to or different from the composition of the portion of the active layer other than the ridge. 【0034】請求項2記載の発明は、請求項1記載の光機能素子において、前記リッジ形状は、1μmから10 [0034] According to a second aspect of the invention, the optical functional device of claim 1, wherein the ridge from 1 [mu] m 10
μmのリッジ幅で、1μmから5μmのリッジ高さで、 In the ridge width [mu] m, with a ridge height of 5μm from 1 [mu] m,
かつ1μmから10μmの溝幅を有する形状であることを特徴とする。 And characterized in that it is a shape having a groove width of 10μm from 1 [mu] m. 【0035】請求項3記載の発明は、請求項1または2 The invention according to claim 3, claim 1 or 2
記載の光機能素子において、前記リッジの上面ないし側面に回折格子を備えていることを特徴とする。 The optical functional device as claimed, characterized in that it includes a diffraction grating on the upper surface or side surface of the ridge. 【0036】請求項4記載の発明は、請求項2記載の光機能素子において、前記リッジ幅は1μmから5μmまでであり、かつキャビティ方向に数種類の異なった組成の結晶を成長してなり、前記キャビティ方向に一連に変化した発光ないし受光特性を有することを特徴とする。 The invention described in claim 4 is an optical functional device according to claim 2, wherein the ridge width is from 1μm to 5 [mu] m, and it is growing a crystal of several different compositions to the cavity direction, the and having a light-emitting or light-receiving properties were changed to set the cavity direction. 【0037】請求項5記載の発明は、請求項4記載の光機能素子において、前記リッジの上部に組成に応じた回折格子を有し、単一の出射面から複数の単一光を発光するないしは前記回折格子の周期により決められた波長より短波長側の光を受光することを特徴とする。 [0037] According to a fifth aspect of the invention, the optical functional device of claim 4, wherein a plurality of diffraction grating in accordance with the composition on top of the ridge, to emit a plurality of single optical single emission surface or wherein the receiving light cycle by-determined short wavelength side than the wavelength of the diffraction grating. 【0038】請求項6記載の発明は、請求項4記載の光機能素子において、前記リッジ内に光のガイド層を備えていることを特徴する。 The invention described in claim 6 is characterized in that it comprises an optical functional device according to claim 4, wherein the light guide layer in the ridge. 【0039】請求項7記載の発明は、請求項2記載の光機能素子において、前記リッジ幅は1μmから5μmまでであり、かつ前記リッジ形状は、リッジ幅、リッジ高さ、ないしは溝幅を横方向に一連に変化させてなり、該横方向に一連に変化したリッジ形状の場所に応じて異なる発光ないし受光特性を有することを特徴とする。 [0039] According to a seventh aspect, the optical functional device according to claim 2, wherein the ridge width is from 1μm to 5 [mu] m, and the ridge shape, ridge width, ridge height, or the groove width transverse It is varied in series in a direction, and having a different emission or light reception characteristics depending on the location of the ridge that is changed in a series in the lateral direction. 【0040】請求項8記載の発明は、請求項7記載の光機能素子において、前記リッジの上部に組成に応じた回折格子を有し、並列方向に単一光を発光するないしは前記回折格子の周期により決められた波長より短波長側の光を受光することを特徴とする。 The invention of claim 8 is the optical functional device according to claim 7, having a diffraction grating in accordance with the composition on top of the ridge, emits a single light in parallel directions or the diffraction grating characterized by receiving the light having a shorter wavelength side than the wavelength determined by the period. 【0041】請求項9記載の発明は、請求項1または2 The invention of claim 9, wherein the claim 1 or 2
記載の光機能素子において、前記光機能層は半導体発光層であり、かつ前記非平坦半導体基板の溝部に該非平坦半導体基板と異なる導電型を有する半導体薄層膜を形成してなることを特徴とする。 The optical functional device, wherein the optical functional layer and characterized by being obtained by forming a semiconductor thin layer film having a semiconductor is a light-emitting layer, and the groove non-planar semiconductor substrate with a conductivity type different from the said non-planar semiconductor substrate to. 【0042】請求項10記載の発明は、請求項1または2記載の光機能素子において、前記光機能層は半導体発光層であり、かつ前記非平坦半導体基板は前記発光層のリッジ形状が逆メサ構造の非平坦半導体基板であることを特徴とする。 The invention of claim 10, wherein, in the optical functional device of claim 1 or 2, wherein the optical functional layer is a semiconductor light emitting layer, and the non-planar semiconductor substrates ridge of the light-emitting layer opposite the mesa characterized in that it is a non-planar semiconductor substrate structure. 【0043】請求項11記載の発明は、請求項1または2記載の光機能素子において、前記光機能層は半導体発光層であり、かつ前記非平坦半導体基板は該非平坦半導体基板上に半導体薄膜バッファ層を形成してなるものであることを特徴とする。 The invention of claim 11, wherein, in the optical functional device of claim 1 or 2, wherein the optical functional layer is a semiconductor light emitting layer, and the non-planar semiconductor substrate is a semiconductor thin film buffer non planar semiconductor substrate characterized in that it is made of to form a layer. 【0044】請求項12記載の発明は、リッジ形状を有する非平坦半導体基板と、該非平坦半導体基板上に配置された発光素子または受光素子から選ばれた複数個の請求項1に記載の光機能素子とを具備し、該複数個の光機能素子それぞれの特性を機能的に組み合わせた光集積素子において、前記光機能素子はモノリシックに形成された歪み多重量子井戸層の一部分を活性層としてそれぞれ有してなり、かつ、前記複数個の光機能素子の少なくとも一部の個数の光機能素子は前記リッジ上の部分の前記多重量子井戸層の組成が異なっていることを特徴とする。 The invention of claim 12 wherein the non-planar semiconductor substrate, the optical functions described non planar semiconductor substrate to and arranged plurality of claim 1 selected from the light emitting element or light receiving element having a ridge shape ; and a device, respectively have a plurality several optical functional devices each characteristic in an optical integrated device that combines functionally, the optical functional element of a portion of the strained multi-quantum well layer formed monolithically as an active layer and it will be, and, at least some of the number of optical functional device of the plurality of optical functional device is characterized in that different composition of the multiple quantum well layer of the portion on the ridge. 【0045】請求項13記載の発明は、請求項12記載の光集積素子において、前記非平坦半導体基板は1μm The invention of claim 13, wherein, in the optical integrated device according to claim 12, wherein the non-planar semiconductor substrate 1μm
から10μmのリッジ幅で、1μmから5μmのリッジ高さで、かつ1μmから10μmの溝幅のリッジ形状を有するものであることを特徴とする。 In the 10μm of ridge width, with the ridge height of 5μm from 1 [mu] m, and wherein the has a ridge shape of the groove width of 10μm from 1 [mu] m. 【0046】請求項14記載の発明は、請求項12記載の光集積素子において、前記非平坦半導体基板の前記リッジ上の上面ないし側面に回折格子を有することを特徴とする。 [0046] The invention of claim 14, wherein, in the optical integrated device according to claim 12, characterized by having a diffraction grating on the upper surface or the side surface on the ridge of the non-planar semiconductor substrates. 【0047】請求項15記載の発明は、請求項14記載の光集積素子において、前記回折格子はその位置に応じて変化した周期を有することを特徴とする。 [0047] The invention of claim 15, wherein, in the optical integrated device according to claim 14, wherein the diffraction grating is characterized by having a period that varies depending on its position. 【0048】請求項16記載の発明は、下記の工程を具備したことを特徴とする発光層、吸収層あるいは光導波層を有する光機能素子の製造方法:リッジ形状半導体基板であって、リッジ幅が1μmから10μm、リッジ高さが1μmから5μm、かつ溝幅が1μmから10μm [0048] The invention of claim 16, wherein the light-emitting layer, characterized by comprising the steps of method for manufacturing an optical functional device having an absorbing layer or optical waveguide layer: a ridge semiconductor substrate, the ridge width 10μm There 10μm from 1 [mu] m, 5 [mu] m from the ridge height is 1 [mu] m, and the groove width is 1 [mu] m
である非平坦半導体基板を用意し、かつ有機金属気相成長法により前記非平坦半導体基板上に前記リッジ上の部分と前記リッジ以外の部分とで組成が異なる歪み多重量子井戸層を形成する。 Providing a non-planar semiconductor substrate is, and composition at the said non-planar semiconductor portion and a portion other than the ridge of the upper ridge on the substrate by metal organic chemical vapor deposition to form a different strain multiple quantum well layer. 【0049】請求項17記載の発明は、請求項16記載の光機能素子の製造方法において、前記非平坦半導体基板は、平坦半導体基板を該平坦半導体基板と異なる組成の半導体保護膜薄層を形成した後に非平坦化することにより得られたものであることを特徴とする。 The invention of claim 17 is the manufacturing method of the optical functional device of claim 16, wherein said non-planar semiconductor substrate, forming a semiconductor protective film thin layers of different flat semiconductor substrate and the flat semiconductor substrate composition characterized in that after is obtained by non-flattened. 【0050】請求項18記載の発明は、請求項16または17に記載の光機能素子の製造方法において、前記リッジ形状は、前記リッジ上に形成される多重量子井戸構造が所望の組成となるように設定され、該設定された多重量子井戸構造の組成により前記光機能素子の光学的特性が決定されることを特徴とする。 [0050] The invention of claim 18, wherein, in the method for manufacturing an optical functional device according to claim 16 or 17, the ridge shape, so that the multiple quantum well structure formed on the ridge has a desired composition is set to, the composition of the set multi-quantum well structure, characterized in that the optical properties of the optical functional element is determined. 【0051】請求項19記載の発明は、請求項18記載の光機能素子の製造方法において、前記光学的特性が前記多重量子井戸構造のバンドギャップないし屈折率であり、前記リッジ形状の設定は、前記リッジ幅、リッジ高さおよび溝幅の少なくとも一つを前記リッジ上導波路の一端側から他端側にかけて変化させることによりなされることを特徴とする。 The invention of claim 19, wherein, in the method for manufacturing an optical functional device according to claim 18, wherein the optical characteristic is a band gap or a refractive index of the multiple quantum well structure, setting of the ridge shape, the ridge width, characterized in that it is made by changing over the other end at least one ridge height and groove width from one end of the ridge Ueshirube waveguide. 【0052】請求項20記載の発明は、請求項18記載の光機能素子の製造方法において、前記光学的特性が前記光機能素子の発光ないし受光特性であり、前記リッジ形状の設定は、前記リッジ幅、リッジ高サイズおよび溝幅の少なくとも一つを縦方向に一連に変化させることによりなされ、それによりキャビティ方向で前記発光ないし受光特性を変化させることを特徴とする。 [0052] The invention of claim 20, wherein, in the manufacturing method of the optical functional device of claim 18, wherein said optical characteristic is light emission or light reception characteristics of the optical functional element, the setting of the ridge, the ridge width, made by changing a series of at least one ridge height size and the groove width in the vertical direction, thereby characterized by changing the light-emitting or receiving characteristics cavity direction. 【0053】請求項21記載の発明は、請求項18記載の光機能素子の製造方法において、前記光学的特性が前記光機能素子の発光ないし受光特性であり、前記リッジ幅、リッジ高さおよび溝幅の少なくとも一つが横方向に一連に変化するように前記リッジ形状を設定してアレイ状光機能素子を形成し、それにより該横方向に前記発光ないし受光特性を変化させることを特徴とする。 [0053] The invention of claim 21, wherein, in the method for manufacturing an optical functional device according to claim 18, wherein a light-emitting or light-receiving characteristic of the optical properties the optical functional element, the ridge width, ridge height and groove at least one width to form an array-shaped optical functional element to set the ridge so as to change the set laterally, thereby characterized by changing the light-emitting or receiving characteristics lateral direction. 【0054】 【0055】 【0056】 【0057】 【作用】本発明は、基本的には、リッジ形状を有する基板上に歪多重量子井戸層を形成し、リッジ形状に応じて多重量子井戸層の組成が変化することを利用して作製された発光素子、受光素子等の光機能素子に関し、さらにそのような光機能素子を半導体基板上に複数個配置してそれぞれの素子の特性を機能的に組み合わせた集積素子,光素子に関する。 [0054] [0055] [0056] [0057] [action] The present invention is basically to form a strained multiple quantum well layer on a substrate having a ridge shape, a multi-quantum well layer in response to the ridge light-emitting element manufactured using the composition changes, relates to an optical functional element such as a light-receiving element, a further characteristic of such optical functional respective elements in plurality disposed on a semiconductor substrate a device functionally combined integrated device, an optical element. 【0058】第1の実施態様に従えば、本発明は、半導体基板上に予め形成するリッジ形状の幅および隣接するリッジとの間隔(溝幅)およびリッジの高さを所定の範囲に設定し、有機金属気相成長(以後、MOVPEと称する)法により活性層を歪み多重量子井戸(MQW)構造からなる半導体多層膜を形成するものである。 [0058] According to a first embodiment, the present invention sets the width and spacing between adjacent ridges (groove width) and height of the ridge of a ridge shape previously formed on a semiconductor substrate in a predetermined range , and it forms a semiconductor multilayer film comprising an active layer from the strained multiple quantum well (MQW) structure by a metal organic vapor-phase epitaxy (hereinafter referred to as MOVPE) method. 【0059】予めリッジの幅、リッジの間隔およびリッジの高さが設定された半導体基板上にMOVPE法により歪み多重量子井戸構造の半導体多層薄膜を形成すると、結晶成長の固有の特性により、結晶面による半導体構成元素の移動速度に差を生じ、リッジ上での歪み多重量子井戸多層膜の組成が僅かながら変化を生じる。 [0059] pre ridge width, to form a semiconductor multilayer film of strained multiple quantum well structure by the MOVPE method on a semiconductor substrate spacing and height of the ridge of the ridge is set, the specific characteristics of the crystal growth, crystal faces by resulting difference in movement speed of the semiconductor elements constituting the composition of the strained multi-quantum well multilayer film on the ridge result in a change slightly. このため、複数のリッジの上に活性層の厚さと組成が僅かに異なる光機能素子が形成でき、その発光波長特性は広い範囲で制御することができる。 Therefore, different light functional element thickness and composition of the active layer just over the plurality of ridges can be formed, the emission wavelength characteristics can be controlled in a wide range. 【0060】この発光波長特性の制御においては、特に溝幅を変化させた際の主要因は、量子井戸層の組成の変化によるものである。 [0060] In the control of the emission wavelength characteristics, especially the main factor in changing the groove width, it is due to changes in the composition of the quantum well layer. 図3は、In 1−x Ga As/ 3, In 1-x Ga x As /
InGaAsP(λg=1.1μm)系におけるGaの組成xと発光特性との関係を、量子井戸層の厚さをパラメータとして理論的に計算した結果を示したものである。 The relationship between the InGaAsP (λg = 1.1μm) composition x of Ga in the system and the light-emitting characteristics, and shows the result of theoretically calculate the thickness of the quantum well layer as a parameter. MOVPE法によるリッジ上への量子井戸層の膜厚の変化は、溝幅が1μmから10μmへの変化に対して、いずれのリッジ幅でも10%以下であることから、 Thickness variations of the quantum well layer on the ridge by MOVPE, since the groove width with respect to the change from 1μm to 10 [mu] m, 10% or less at any of ridge width,
発光波長の変化は主として量子井戸構造の組成の変化によるものである。 Change in the emission wavelength is primarily due to a change in the composition of the quantum well structure. 【0061】例えば、図3において量子井戸層の厚さが30Åの場合は、Gaの組成が0.57から0.35に約40%減少すると、矢印Aで示すように、発光波長は1.3μmから1.55μmに変化する。 [0061] For example, if the thickness of the quantum well layer is 30Å 3, when the composition of Ga is reduced by about 40% from 0.57 to 0.35, as shown by arrow A, the emission wavelength is 1. changes to 1.55μm from 3μm. この組成の減少量は、結晶面上でのInとGaの移動速度の違いか、 Reduction of the composition, or difference between In and Ga moving speed of the crystal plane,
或いは違いを顕在化させる面のリッジ上の結晶成長面の割合等を考慮すると妥当な変化量である。 Or a reasonable variation Considering such proportion of the crystal growth surface on the ridge side to elicit differences. 【0062】一方、従来の技術で挙げたマスク選択成長法では発光波長の変化は、図3中で矢印Bに示すように、組成の変化よりも量子井戸層の膜厚の変化によるみものである。 [0062] On the other hand, the change in emission wavelength with the mask selective growth method mentioned in the prior art, as shown by the arrow B in FIG. 3, in sight due to a change in the thickness of the quantum well layer than the change in the composition is there. 【0063】上記の場合、キャビティ方向に数種類の異なった結晶を成長することによって同一出射面から広い波長範囲で発光する素子を得ることができる。 [0063] In the above case, it is possible to obtain a device that emits light in a wide wavelength range from the same exit surface by growing several different crystals in the cavity direction. この場合、半導体基板上に形成する溝の幅1μm以上、好ましくは1〜10μmに対して、2個のこのような2つの溝の間に形成されるリッジの幅は1μ以上、好ましくは1 In this case, more than the width 1μm of grooves formed on a semiconductor substrate, preferably for 1 to 10 [mu] m, 2 pieces of width of the ridge that is formed between two such grooves 1μ or more, preferably 1
〜5μm、高さは1〜5μm、好ましくは1〜3μmが適当である。 5 .mu.m, the height 1 to 5 [mu] m, and preferably from 1 to 3 [mu] m. 上述のリッジ内には光のガイド層を設けるのが好ましい。 Preferably provided a light guiding layer is in the above-mentioned ridge. 【0064】この成長方法では、溝の大きさ、リッジの大きさにより組成を制御することができ、その結果、発光波長を約300nm以上と大幅に制御することができる。 [0064] In this growth process, it is possible to control the composition by the groove size, the ridge size, as a result, it is possible to significantly control and about 300nm or more emission wavelengths. 【0065】図4(A)はこのような製造方法による半導体発光素子の構造の一例を示したものである。 [0065] FIG. 4 (A) illustrates an example of a structure of a semiconductor light-emitting device according to this manufacturing method. 半導体発光素子には発光ダイオード(LED)とレーザダイオード(LD)とが含まれる。 The semiconductor light emitting device includes a light emitting diode (LED) and laser diode (LD) is. 図4(A)中、符号1はn 4 in (A), reference numeral 1 is n
−InP基板、6は発光層(例えばInGaAsP/I -InP substrate, 6-emitting layer (e.g. InGaAsP / I
nGaAsよりなる歪MQW層)、6aは溝部MQW Strained MQW layer) made of nGaAs, 6a is groove MQW
層、7はp−InPクラッド層、8はn−InP埋め込み層、9はp−InP層、10はコンタクト層を各々図示する。 Layer 7 is p-InP cladding layer, 8 n-InP buried layer 9 is p-InP layer, 10 depicts respectively the contact layer. 【0066】しかしながら、このような製造方法による半導体発光素子の特性をさらに向上させるには2つの問題点を解決することが必要である。 [0066] However, it is necessary to solve two problems in further improving the characteristics of the semiconductor light-emitting device according to this manufacturing method. 【0067】具体的には、例えばリッジ幅1.5μm、 [0067] More specifically, for example ridge width 1.5μm,
溝幅2μm、溝の高さ2μmの非平坦半導体基板1上に、平坦部の発光波長特性が1.35μm帯の組成になるように結晶成長を行った場合、リッジ上発光部6の組成は1.55μm帯となり、溝部MQW層6aの組成は1.3μm帯となる。 Groove width 2 [mu] m, on the non-planar semiconductor substrate 1 in the height 2 [mu] m of groove, when the light emitting wavelength characteristic of the flat portion was grown such that the composition of 1.35μm band, the composition of the ridge on the light-emitting part 6 becomes 1.55μm band, the composition of the groove MQW layer 6a becomes 1.3μm band. 同様の形状で平坦部の発光波長特性が1.45μm帯および1.55μm帯の組成に対しては、リッジ上発光部6の組成は1.55μm帯付近であまり変化しないが、溝部MQW層6aの組成は1.4 For the composition of the emission wavelength characteristic 1.45μm band and 1.55μm band of the flat portion in the same shape, but the composition of the ridge on the light emitting portion 6 does not change much in the vicinity of 1.55μm band, the groove MQW layer 6a the composition 1.4
μm帯および1.5μm帯となる。 μm band and a 1.5μm band. 【0068】このようにリッジ上発光部の組成が1.5 [0068] Thus compositions on the ridge emitting portion is 1.5
5μm帯で一定であるのに対して、溝部の組成が変化することになっている。 Whereas constant at 5μm band, it is supposed to change the composition of the grooves. 【0069】このような半導体発光素子の発光特性を計算機シミュレーションで分析すると次のような結果となる。 [0069] Analysis of the emission characteristics of the semiconductor light-emitting device by computer simulation the results as follows. すなわち溝部MQW層6aの組成が発光部組成に近いほど両部分の垂直方向のポテンシャル差が小さくなることによって溝部への電流の漏れが大きくなり、しきい値電流値が増大することである。 That groove leakage current composition of the MQW layer 6a is the groove by the potential difference in the vertical direction close enough both portions in the light emitting portion composition is reduced is increased, is that the threshold current value increases. 【0070】図4(B)はリッジ幅が1.5μm、溝幅2μm、溝の深さが2μmの場合で、溝部の多重量子井戸層の組成を1.3μm、1.4μm、1.5μmと各々設定した場合の簡単なモデルによるシミュレーション結果の一例であり、図4(A)の構造における溝部MQ [0070] FIG. 4 (B) the ridge width is 1.5 [mu] m, the groove width 2 [mu] m, in the case the depth of the groove is 2 [mu] m, 1.3 .mu.m composition of the multiple quantum well layer of the groove, 1.4 [mu] m, 1.5 [mu] m when are each an example of a simulation result by the simple model of setting, groove MQ in the structure shown in FIG. 4 (a)
W層の組成を変化させたときの注入電流に対する光出力の発光特性を示したものである。 It shows the emission characteristics of the light output with respect to injected current when changing the composition of the W layer. 図4(B)中で実線は結晶が欠陥の無い理想的な場合であり、破線は結晶性が不十分な場合であり、1cm 3あたり10 12個の欠陥がある場合を示した。 Figure 4 (B) solid in is if crystals are ideal defect-free, the broken line shows a case crystallinity is insufficient, and shows a case where there is a 1 cm 3 per 10 12 defects. 【0071】図4(B)に示すように、第一の問題点は溝部のMQW層の組成により発光素子の注入電流しきい値が大幅に変化することである。 [0071] As shown in FIG. 4 (B), the injection current threshold of the light-emitting element first problem by the composition of the MQW layer of the groove is to vary significantly. 第二の問題点は、発光特性が結晶性により変化し、現状の技術による発光特性が点線に近いものと考えられる。 The second problem, the light emitting characteristics change by crystallinity, light emission characteristics due to the state of the art is considered to be close to the dotted line. このような発光特性を向上するためには、注入電流しきい値の均一化と結晶性を改善させる必要がある。 To improve such a light-emitting characteristics, it is necessary to improve the uniformity and crystallinity of the injection current threshold. 【0072】結晶性は結晶成長時の条件にもよるが、下地となる非平坦半導体基板のパタン作製時に生じるダメージにも大きく依存するものである。 [0072] crystallinity depending on the conditions of crystal growth, but also greatly depends on the damage caused during pattern production of nonplanar semiconductor substrate serving as a base. ドライプロセスで作製した非平坦半導体基板上に直接発光部の結晶成長を行うと結晶性が低下することにより、現状の発光特性となっているものである。 By crystallinity performing crystal growth of direct emission portion non-planar semiconductor substrate manufactured by a dry process is reduced, but that is the light-emitting characteristics it is. 現状の素子の特性をさらに向上させるためには成長前の処理を含めた非平坦半導体基板のダメージを低下させる必要がある。 To further improve the characteristics of the elements of the current situation it is necessary to reduce the damage of the non-planar semiconductor substrate including the treatment of pre-growth. 【0073】本発明の半導体発光素子は、前記溝部に基板と異なる導電型を有する半導体薄層膜が形成してなることが好ましい。 [0073] The semiconductor light-emitting device of the present invention is preferably formed by semiconductor thin layer film having a substrate conductivity type different from said groove is formed. 【0074】また、前記発光層のリッジ形状は逆メサ構造の非平坦半導体基板であることが好ましい。 [0074] Further, ridge of the light-emitting layer is preferably non-planar semiconductor substrate of a reverse mesa structure. 【0075】さらに、非平坦半導体基板上に半導体薄膜バッファ層が形成してなることが好ましい。 [0075] Further, it is preferable that the non-planar semiconductor substrate a semiconductor thin buffer layer is formed. 【0076】また、前記半導体発光素子の製造方法は、 [0076] In the method of manufacturing the semiconductor light emitting element,
平坦半導体基板上に基板と異なる組成の半導体保護薄膜層を形成した後に、非平坦半導体基板を形成するものである。 After forming a semiconductor protective thin film layer of the substrate and the different composition on a flat semiconductor substrate, and forms a non-planar semiconductor substrates. 【0077】具体的には、所定の非平坦半導体基板上に有機金属気相成長(MOVPE)法により歪多重量子井戸(MQW)構造の半導体発光素子において、半導体電流ブロック薄膜層の導入、半導体バッファ薄膜層の形成ならびに逆メサリッジ構造を導入するものである。 [0077] Specifically, in the semiconductor light emitting device of the strained multiple quantum well (MQW) structure by a metal organic vapor-phase epitaxy in a predetermined nonplanar semiconductor substrate (MOVPE) method, the introduction of the semiconductor current blocking film layer, a semiconductor buffer it is intended to introduce the formation and inverse mesa ridge structure of the thin film layer. 【0078】半導体電流ブロック薄膜層の導入、半導体バッファ薄膜層の形成、逆メサリッジ構造の導入による非平坦半導体基板上への歪多重量子井戸薄膜の形成により、結晶性が高く、注入効率の高い半導体発光素子の作製が可能となり、パターン形状による組成の制御による発光波長特性の制御とともに多用な波長シフト量の制御ができるため、より高度な半導体発光素子を実現できる。 [0078] Introduction of the semiconductor current blocking thin layer, formation of the semiconductor buffer thin film layer, the formation of strained multiple quantum well thin films on non-planar semiconductor substrate by introducing a reverse mesa ridge structure, high crystallinity, high injection efficiency semiconductor Preparation of the light-emitting element is possible, since it is the control of diverse wavelength shift with control of the emission wavelength characteristics by controlling the composition according to the pattern shape, it is possible to realize a more sophisticated semiconductor light-emitting device. 【0079】本発明の第2の実施態様に従う光集積回路は、半導体発光素子(LD)、半導体光検出素子(P [0079] The optical integrated circuit according to a second embodiment of the present invention, a semiconductor light emitting element (LD), a semiconductor photodetecting element (P
D)、その検出波長より長い波長の光を検出する半導体光検出素子、両光検出素子間に配置された波長フィルタを光導波路を介して結合して集積化したものであり、これを1波長の送信素子、2波長の光検出素子として働かせることができる。 D), the semiconductor photodetector for detecting light of a wavelength longer than that detection wavelength, a wavelength filter disposed between the light detecting element is obtained by coupling to integrated via an optical waveguide, which wavelength transmission devices can serve as an optical detection element of the two wavelengths. 【0080】本発明の光集積回路は、好ましくは、2本の溝の間にできるリッジ上に半導体多層膜を形成する。 [0080] The optical integrated circuit of the present invention, preferably, a semiconductor multilayer film on a ridge formed between the two grooves.
これにより、リッジ幅、溝幅、溝深さによって、多層膜の実効的なバンドギャップが変化する。 Accordingly, the ridge width, the groove width, the groove depth, the effective band gap of the multilayer film changes. これを利用して、同一基板上に発光層ないし吸収層ないし光導波路層を形成する。 Using this, forming a light emitting layer or absorbent layer or optical waveguide layer on the same substrate. 【0081】まず、本発明において好適に使用されるリッジの形成および、その上の結晶成長および成長した多層膜のバンドギャップ変化について説明する。 [0081] First, formation of the ridge which is preferably used in the present invention and, for the band gap changes in the multilayer film of the crystal growth and growth thereon will be described. 【0082】図5(A)に示すように、平坦基板上1に酸化膜あるいは窒化膜2をパタン形成した後、塩素等の反応性ガスイオンによるドライエッチングあるいは、塩酸系を用いたウエットエッチングにより、両側に溝4を持つ図5(C)のようなリッジ(あるいは、メサ)3を形成する。 [0082] As shown in FIG. 5 (A), after the pattern formation of an oxide film or nitride film 2 on the flat substrate 1, or dry etching with a reactive gas ions such as chlorine, by wet etching using hydrochloric acid , ridges such as shown in FIG. 5 (C) having a groove 4 on both sides (or mesa) 3 to form a. メサ方向は通常の半導体レーザの作製と同じで(100)基板上では<011>方向(いわゆる逆メサ方向)とする。 Mesa direction the same as the fabrication of ordinary semiconductor laser (100) on the substrate and <011> direction (so-called reverse mesa direction). リッジの形成方法としては、他に選択成長を利用する方法もある。 As a method of forming the ridge, there is a method utilizing selective growth to another. この場合、初めてのマスクパターンは、エッチングの場合と異なり、溝4となる部分が図5(B)に示したように絶縁膜2aとなる。 In this case, the first mask pattern, unlike the etching, the portion serving as a groove 4 is an insulating film 2a as shown in FIG. 5 (B). この選択成長の方法でも図5(C)のようなリッジが形成される。 In the method of this selective growth ridge as shown in FIG. 5 (C) is formed. 図5(C)において、リッジ幅dwと溝幅dgはメサ上部の距離で決定し、メサの高さhは、メサ上部と溝底部の平坦面の差とする。 In FIG. 5 (C), the ridge width dw and the groove width dg is determined by the distance of the mesa, a height h of mesa, a difference between the flat surface of the mesa top and a groove bottom portion. このようにして形成したリッジをもつ非平坦基板上にMOVPE法により半導体多層膜(多重量子井戸構造)を成長する。 Thus to grow the semiconductor multilayer film (multi-quantum well structure) by MOVPE and nonplanar substrate having the formed ridge in the. 【0083】上記の方法で成長した多重量子井戸構造では、リッジ幅、溝幅、リッジ高さに依存して量子井戸構造の組成が変化しそのバンドギャップの波長が変化する。 [0083] In the multiple quantum well structure grown by the above method, the ridge width, the groove width, depending on the ridge height changes the wavelength of the band gap changes the composition of the quantum well structure. 図6(A)は、高さが2μmで、1,2,3,4, 6 (A) is in the 2μm height, 1,2,3,4,
5μmの5種類の幅を持つリッジに対して溝幅を1〜1 1-1 the groove width with respect to the ridge with 5 kinds of the width of 5μm
0μmまで変化させた時のリッジ上の多重量子井戸構造のバンドギャップ波長を、平坦な領域に同時に成長した多重量子井戸構造のそれからのシフト量で表したグラフである。 The band gap wavelength of the multiple quantum well structure on the ridge when changing to 0 .mu.m, it is a graph showing the shift amount from that of the multiple quantum well structure grown simultaneously on a flat area. 図6(B)ではリッジ幅を一定にし、高さを1,2、1.6、2.0μmの3種類で溝幅を一連に変化させたときのシフトの結果を示した。 FIG 6 (B) and a ridge width constant at, shows the results of a shift when changing the groove width to a series in three 1,2,1.6,2.0μm height. 図6(A)および(B)に示すように、非平坦基板上に多重量子井戸構造を成長することにより、最大300nmまでの波長シフトが実現できる。 As shown in FIG. 6 (A) and (B), by growing a multiple quantum well structure on a non-planar substrate can be realized wavelength shift of up to 300 nm. バンドギャップ波長はリッジ幅が狭いほど、溝幅が狭いほど、長波長側にシフトする。 The bandgap wavelength as the ridge width is narrower, as the groove width is narrow, it shifts to the long wavelength side. 【0084】多重量子井戸構造としては、InGaAs [0084] Examples of the multiple quantum well structure, InGaAs
/InGaAsP,InAsP/InGaAsP,In / InGaAsP, InAsP / InGaAsP, In
GaAsP/InGaAsP,InGaAs/InP, GaAsP / InGaAsP, InGaAs / InP,
InGaAs/InAlAs,InGaAs/InGa InGaAs / InAlAs, InGaAs / InGa
AlAs等のどの系を用いてもよい。 Any system may be used, such as AlAs. 【0085】本発明の第3の実施態様に従うスポットサイズ交換形の光素子は、基板上に形成するリッジ状構造の形状によって、その上に成長させるエピタキシャル膜の組成、厚さを変化させ得ることを利用したものである。 [0085] The third optical device spot size-switched in accordance with an embodiment of the present invention, the shape of the ridge-like structure formed on a substrate, the composition of the epitaxial film grown thereon, that can alter the thickness it is obtained by using the. エピタキシャル膜の組成、厚さが変化すると、バンドギャップ波長、屈折率が変化する。 The composition of the epitaxial film, when the thickness changes, the band gap wavelength, the refractive index changes. 【0086】なお、本発明では、リッジ状導波路は溝部とリッジとから構成され、これら溝部およびリッジを有すると解釈している。 [0086] In the present invention, the ridge waveguide is composed of the groove and the ridge, it is interpreted as having these grooves and ridges. したがって、本発明でリッジ状導波路の寸法と言う場合、リッジの幅、高さ寸法ばかりでなく、溝部の幅寸法をも含む。 Therefore, when referring to the dimensions of the ridge waveguide in the present invention, the width of the ridge, as well as height, including the width of the groove. 【0087】エピタキシャル層として、17ÅのInG [0087] as an epitaxial layer, InG of 17Å
aAs層と波長1.1μm組成のInGaAsP層15 InGaAsP of aAs layer and the wavelength 1.1μm composition layer 15
0Åとからなる量子井戸構造を成長させた場合について、PL(フォトルミネッセンス)波長の変化を図7および図8に示す。 Case growing the quantum well structure comprising a 0 Å, shows PL changes in (photoluminescence) wavelength in FIGS. 図7はリッジ高さhを2.0μmとしたときの波長シフト量の溝幅dgへの依存性をリッジ幅dwをパラメータとして示したものである。 Figure 7 shows the dependence of the wavelength shift amount of the groove width dg upon the ridge height h and 2.0μm ridge width dw as parameters. また、図8 In addition, FIG. 8
は同じ依存性を溝幅dgを2.0μmに固定してリッジ高さhをパラメータとして示したものである。 It shows the ridge height h as parameters to fix the same dependence groove width dg to 2.0 .mu.m. リッジ構造のない平坦な基板上でのPL発光波長は、約1.27 PL emission wavelength in the flat substrate with no ridge structure is about 1.27
μmである。 It is μm. 図7および図8は、リッジ構造寸法を光の導波方向に変化させておけば、これを基板として成長したエピタキシャル層は、光の導波方向に沿ってバンドギャップ波長が変化し、これとともに屈折率も変化することを示している。 7 and 8, if by changing the ridge structure dimension optical waveguiding direction, the epitaxial layer grown this as a substrate, the band gap wavelength varies along the waveguiding direction of light, with which It has been shown to change the refractive index. したがって、この層をコアとする導波路を形成することにより、導波路の両端面においてコアとクラッドの屈折率分布を変化させることができ、その結果、スポットサイズの異なる導波路を有する光素子が容易に実現できる。 Therefore, by forming a waveguide for the layer and the core, the refractive index profile of the core and the cladding in both end faces of the waveguide can be changed, as a result, an optical element having a different waveguide of the spot size It can be easily realized. 【0088】 【実施例】以下、本発明について、図面に示す実施例を参照して詳細に説明する。 [0088] EXAMPLES Hereinafter, the present invention, with reference to the embodiments shown in the drawings will be described in detail. 【0089】(実施例1)発光素子本実施例は、リッジ幅、リッジの間隔(溝幅)およびリッジの高さを変化させた表面が非平坦であるInP基板上に、MOVPE法で結晶成長を行い、発光波長領域として1.3μm〜1.65μm付近で発光する発光素子(発光ダイオード、LED、およびレーザダイオード、 [0089] (Example 1) light-emitting device present embodiment, the ridge width, spacing of the ridge (groove width) and on an InP substrate surface with varying height of the ridges is non-planar, crystal growth in the MOVPE method was carried out, the light emitting element (light-emitting diodes emitting in the near 1.3μm~1.65μm as the emission wavelength region, LED, and a laser diode,
LD)に関するものである。 LD) relates. 【0090】図9(A)〜図9(F)は、本実施例の発光素子の製造工程を示したものである。 [0090] Figure 9 (A) ~ FIG 9 (F) is a diagram showing a manufacturing process of the light emitting element of this embodiment. 【0091】先ず、図9(A)に示すように、InP基板1上に酸化膜若しくは窒化膜2による所定のリッジ寸法を有するマスクパターンを形成する。 [0091] First, as shown in FIG. 9 (A), to form a mask pattern having a predetermined ridge dimensions according oxide film or a nitride film 2 on the InP substrate 1. 【0092】次に、図9(B)に示すように、塩素、臭素等のハロゲン系やメタン、エタン等の単価水素等の反応性ガスイオンによるドライエッチング、或いはAr等の不活性ガスイオンによるミリング、或いは塩素系、硫酸系、臭素系等を用いたウェットエッチングにより、リッジ3を形成するための溝4を形成する。 [0092] Next, as shown in FIG. 9 (B), chlorine, halogenated or methane, dry etching using reactive gas ion bid hydrogen such as ethane bromine, or with inert gas ions such as Ar milling, or chlorine, sulfuric acid, by wet etching using bromine, etc., to form a groove 4 to form the ridge 3. リッジ3の形成方位は、InP(100)基板上では<011>方向(いわゆる逆メサ方向)とする。 Forming the orientation of the ridge 3, in InP (100) substrate and <011> direction (so-called reverse mesa direction). 後述するように、経験的にはこの方向がシフト量も最も大きい。 As described below, the empirically most larger shift in this direction. 【0093】なお、リッジ3の形成法としては選択成長を利用する方法もあり、この場合はマスクパターンはエッチングの場合と反転の関係になり、図9(B)に示すように、溝となる部分が絶縁膜となる。 [0093] As the method of forming the ridge 3 is to use a selective growth mask pattern in this case is the inversion of the relationship between the case of etching, as shown in FIG. 9 (B), the groove part is the insulating film. この方法でも、 In this way,
図9(C)のようなリッジ3が形成される。 Ridge 3 as shown in FIG. 9 (C) is formed. なお、予め半導体基板に後述するMOVPE法により、膜厚約10 Incidentally, by the MOVPE method described below in advance semiconductor substrate, a thickness of about 10
00ÅのInGaAsPからなる光導波層を結晶成長させた後、図9(C)に示すようなリッジ形状の非平坦基板を形成しても良い。 After the optical waveguide layer of InGaAsP of 00Å by crystal growth, it may be formed non-planar substrate of the ridge shape as shown in FIG. 9 (C). この場合は、光機能素子の設計の自由度が増える。 In this case, the degree of freedom in designing the optical functional element is increased. 図9(C)において、リッジ幅dwと溝幅dgはリッジ形状が垂直でない場合も考慮して、リッジ上部の距離で測定し、リッジ3の高さhはリッジ上部と溝底部の平坦面の差とした。 In FIG. 9 (C), the ridge width dw and groove width dg considers cases ridge is not perpendicular, as measured at a distance of ridge top, the height h of the ridge 3 of the flat surface of the ridge top and the groove bottom It was the difference. 【0094】引続き、図9(D)に示すように、リッジ3を形成した表面が非平坦なInP基板1上にMOVP [0094] Subsequently, as shown in FIG. 9 (D), MOVP surface forming the ridge 3 on the non-planar InP substrate 1
E法によりレーザ構造の半導体多層膜5,6,7を成長させる。 By Method E growing a semiconductor multilayer 5,6,7 laser structures. 【0095】半導体多層膜5,6,7の成長は、減圧縦型MOVPE成長炉を用い、圧力が70Torr、成長温度が630℃である。 [0095] growth of the semiconductor multilayer film 5, 6, 7, using a low pressure vertical MOVPE growth furnace, the pressure 70 Torr, the growth temperature of 630 ° C.. 原料は、TMI(トリメチルインジュウム)、TEG(トリエチルガリウム)、AsH Raw material, TMI (trimethyl indium-), TEG (triethyl gallium), AsH
3 (アルシン)、PH 3 (フォスフィン)を使用した。 3 (arsine), it was used PH 3 a (phosphine). 【0096】半導体多層膜は、n−InPバッファ層5、4〜6周期の17ÅのInGaAs/150ÅのI [0096] The semiconductor multilayer film, n-InP buffer layer 5,4~6 period of 17 Å InGaAs / 150 Å of I
nGaAsP(λg=1.1μm)歪みMQW発光層およびInGaAsP光導波層6、p−InPクラッド層7から構成される。 nGaAsP composed of (λg = 1.1μm) distortion MQW light-emitting layer and InGaAsP optical waveguide layer 6, p-InP cladding layer 7. 【0097】さらに、リッジ上部をマスクし、図9 [0097] In addition, the ridge top and mask, as shown in FIG. 9
(E)に示すように、n−InP埋め込み層8を成長後、マスクを除去して全面にp−InPの埋め込み部9 (E), the later growth of the n-InP burying layer 8, the entire surface p-InP the embedded portion by removing the mask 9
およびp−InGaAsPコンタクト部10を成長した。 And the growth of the p-InGaAsP contact portion 10. 成長温度やドーピング量等のような成長条件、或いはリッジ幅dwを制御することにより、図9(D)と図9(E)の成長を一貫して行うこともできる。 Growth conditions such as growth temperature and amount of doping, or by controlling the ridge width dw, it can be carried out consistently grow in FIG 9 (D) and FIG. 9 (E). 【0098】最後に、図9(F)に示すように、リッジ上の最上層多層膜であるp−InGaAsPコンタクト部10にp型電極11を、InP基板1にn型電極12 [0098] Finally, as shown in FIG. 9 (F), a p-type electrode 11 on the p-InGaAsP contact portion 10 is the uppermost layer multilayer film on the ridge, n-type electrode 12 to the InP substrate 1
を形成し、アロイ化した後、劈開ないしは電極分離して素子化する。 Forming a after alloying a device is produced by cleavage or electrode separation. 電流注入により、矢印方向にレーザ発光が得られる。 By current injection, laser light emission is obtained in the direction of the arrow. 【0099】以上の製造工程でInP基板上に埋め込み型の発光素子が実現できる。 [0099] Implantable emitting device on an InP substrate in the manufacturing process described above can be achieved. 発光素子に電流を注入するとリッジ3の端面からレーザ発光が観測される。 Laser emission is observed when injecting current into the light emitting element from the end face of the ridge 3. 【0100】本発明によるリッジ形状上への発光素子の発光特性と、従来技術により平板基板上への発光素子の発光特性との差異を比較するために、図10(A)〜 [0100] and emission characteristics of the light-emitting element onto the ridge shape according to the present invention, in order to compare the difference between the emission characteristics of the light-emitting element of the prior art a flat plate substrate, FIG. 10 (A) ~
(C)に本発明の特性を示した。 To (C) shows the characteristics of the present invention. 【0101】図10(A)〜(C)は、リッジ形状基板に形成した引っ張り歪みが0.5%入った井戸層の厚さ17ÅのIn 1-x Ga x As/InGaAsP(λg= [0102] FIG. 10 (A) ~ (C) is, In 1-x Ga x As / InGaAsP of thickness 17Å tensile strain is formed on the ridge board 0.5% containing well layers (lambda] g =
1.1μm)よりなる量子井戸層の発光波長のシフト量を示したものである。 It shows the shift amount of the emission wavelength of the quantum well layer made of 1.1 .mu.m). 尚、平坦な基板上に本発明と同様に歪み量子井戸層を結晶成長した後、所定の活性層幅をドライエッチングで形成し、再度、半導体薄膜層で埋め込んだ発光素子の発光波長は1.27μmである。 Incidentally, after the strained quantum well layer was grown similarly to the present invention on a flat substrate, a predetermined width of the active layer is formed by dry etching, again, emission wavelength of the light emitting element embedded in the semiconductor thin film layer 1. it is 27μm. 【0102】図10(A)は、リッジの高さhを2μm [0102] FIG. 10 (A) is, 2μm the height h of the ridge
と一定として、リッジ幅dwを1μmから6μmまで変化させた時の発光波長の変化量との関係について、溝幅dgをパラメータとした特性を示したものである。 A constant and, the relationship between the amount of change in emission wavelength when the ridge width dw varied from 1μm to 6 [mu] m, which shows the characteristics of the groove width dg as a parameter. 図1 Figure 1
0(A)からわかるように、溝幅dgが3μm以下ではリッジ幅dwに対して発光波長のシフト量が顕著に増加している。 0 (A) As can be seen from the groove width dg is 3μm or less shift of the emission wavelength is significantly increased relative ridge width dw. リッジ幅dwが4μm以上では、発光波長のシフト量はきわめて少ない。 In ridge width dw is 4μm or more, the shift amount of the emission wavelength is extremely small. 【0103】図10(B)は、リッジの高さhを2μm [0103] FIG. 10 (B), 2μm the height h of the ridge
と一定として、溝幅dgを1μmから10μmまで変化させた時の発光波長の変化量との関係について、リッジ幅dwをパラメータとした特性を示したものである。 A constant and, the relationship between the amount of change in emission wavelength when changing the groove width dg from 1μm to 10 [mu] m, which shows the characteristics of the ridge width dw and parameters. 図からわかるように、リッジ幅dwが2μm以下では、溝幅dgの変化に対して発光波長のシフト量が大幅に変化し、とくに溝幅dgが6μm以下で顕著である。 As can be seen, in the ridge width dw is 2μm or less, and the shift amount is greatly changed in the light emission wavelength with respect to changes in the groove width dg, particularly the groove width dg is remarkable at 6μm or less. 【0104】図10(C)は、溝幅dgを1.5μmと一定として、リッジの高さhを1.2μmから2.2μ [0104] FIG. 10 (C) as a constant groove width dg and 1.5 [mu] m, the height h of the ridge from 1.2 [mu] m 2.2Myu
mまで変化させた時の発光波長の変化量との関係について、リッジ幅dwをパラメータとした特性を示したものである。 The relationship between the amount of change in emission wavelength when changing to m, which shows the characteristics of the ridge width dw and parameters. 発光波長のシフト量はリッジの高さhに対しても顕著であることがわかる。 Shift of the emission wavelength it can be seen that also is remarkable the height h of the ridge. 即ち、図10(A)〜 In other words, FIG. 10 (A) ~
(C)の特性から、リッジ幅dw、高さh、溝幅dgを10μm以下の微小な寸法では、発光波長の変化量がきわめて大きく、しかも、リッジなどの加工技術により発光波長が制御できることを示している。 From the characteristics of (C), the ridge width dw, height h, the following small dimensions 10μm groove width dg, variation of the emission wavelength is very large and, to be able emission wavelength controlled by processing techniques such as ridge shows. また、発光特性はリッジ幅dwが狭いほど、また溝幅dgも狭いほど、 The light emitting properties as the ridge width dw is narrower and the more narrow groove width dg,
長波長側にシフトする。 It shifts to the long wavelength side. 平板上の成長を利用した従来技術による発光波長は1.27μmであり、本発明により最大発光波長が1.6μmという300nmの最大シフト量のものが実現できる。 Emission wavelength according to the prior art utilizing the growth on the plate is 1.27 .mu.m, the maximum emission wavelength by the present invention can be implemented is the largest shift of 300nm of 1.6 [mu] m. 【0105】本発明による発光波長のシフト量の変化の主要因を確定するために、リッジ基板上にInGaAs [0105] To determine the main cause of changes in the shift amount of the emission wavelength due to the present invention, InGaAs on the ridge board
(λg=1.1μm)量子井戸層を成長させた場合の、 (Λg = 1.1μm) when growing the quantum well layer,
リッジ幅dw、溝幅dg、リッジの高さhと量子井戸層の厚さとの関係について得られた結果を図11(A)〜 Ridge width dw, the groove width dg, the results obtained for the relationship between the thickness of the height h and the quantum well layer of the ridge FIG 11 (A) ~
(C)に示す。 It is shown in (C). 図11(A)〜(C)の結果は、実施例のそれぞれの寸法に対応できるように示してある。 Figure 11 (A) ~ (C) is the result is shown to accommodate the respective dimensions of the embodiment. 図1 Figure 1
1(A)は、量子井戸層の厚さのリッジ幅依存性で、リッジ幅dwが1.5μm以下で膜厚が急激に増加する現象は、結晶成長面でのとくにInの移動が反映されたものである。 . 1 (A), a thickness of the ridge width dependence of the quantum well layer, a phenomenon that film thickness ridge width dw is 1.5μm or less is rapidly increased, it is reflected in particular movement of In in the crystal growth surface those were. 【0106】図11(B)は溝幅dgと量子井戸層の厚さの特性である。 [0106] FIG. 11 (B) is a characteristic of the thickness of the groove width dg and the quantum well layer. また、図11(C)はリッジの高さh Further, FIG. 11 (C) is a ridge height h
と量子井戸層の厚さの特性である。 And is a characteristic of the thickness of the quantum well layer. 両者とも量子井戸層の膜厚の変動は少ないことがわかる。 Both it can be seen that less variation in the thickness of the quantum well layer. 図11(A)〜 Fig. 11 (A) ~
(C)の特性から、リッジ幅dw、高さh、溝幅dgを10μm以下の本発明の範囲では、量子井戸層の厚さは僅かに増加するものの、発光波長の変化量を大きく変える主要因は形状効果による量子井戸層の組成の変化によるものと判断できる。 From the characteristics of (C), the ridge width dw, the height h, the range of the groove width dg 10 [mu] m or less of the present invention, although the thickness is slightly increased in the quantum well layer, the main significantly changing the amount of change in emission wavelength factors can be judged to be due to changes in the composition of the quantum well layer due to the shape effect. 【0107】以上の例は歪みMQW層をInGaAs/ [0107] The above example is a distortion MQW layer InGaAs /
InGaAsPとした実施例であるが、この他に例えばInGaAsP/InGaAsP、InGaAs/In Although an example in which the InGaAsP, In addition to this example InGaAsP / InGaAsP, InGaAs / In
P、InAsP/InGaAsP,InGaAs/In P, InAsP / InGaAsP, InGaAs / In
AlAs,InGaAs/InGaAlAs等、InP AlAs, InGaAs / InGaAlAs, etc., InP
基板上で成長可能なIII −V族のMQWの材料系でも適用できる。 It can also be applied to a material system of viable III -V Group MQW on a substrate. また、基板としてGaAsを用い、GaAs Further, a GaAs as a substrate, GaAs
/AlGaAs、InGaAs/AlGaAs等のMQ / AlGaAs, MQ such as InGaAs / AlGaAs
W構造を成長することによっても短波系(0.8μmから1.1μm付近)で上述のような発光特性の制御という効果を実現できる。 Short system also by growing the W structure can achieve the effect of controlling the light emission characteristics as described above in (1.1 .mu.m around from 0.8 [mu] m). 【0108】(実施例2)DFB型レーザ本実施例は、実施例1で述べた発光素子の発振波長の制御性を改善し、かつ単一スペクトルで発振させるためにDFBレーザを製作する方法に関する。 [0108] (Example 2) DFB laser This example relates to a method of fabricating a DFB laser in order to improve the controllability of the oscillation wavelength of the light-emitting element described in Example 1, and oscillates in a single spectrum . 【0109】図12(A)〜(C)は本実施例によるD [0109] Figure 12 (A) ~ (C) is D according to this embodiment
FBレーザに関して、リッジ形状基板への回折格子の形成を示したものである。 Regard FB laser shows the formation of the diffraction grating to the ridge board. 【0110】図12(A)は、平坦な基板上のリッジを形成する領域に、電子ビームリソグラフィ技術あるいはレーザ干渉露光技術等を利用して、所定の周期の回折格子13を形成した後、基板にリッジ3の作製を行なったものである。 [0110] 12 (A) shows a region for forming a ridge on a flat substrate, using an electron beam lithography or laser interference exposure technique or the like, after forming a diffraction grating 13 having a predetermined period, the substrate in which was used to produce the ridge 3. このあとの半導体多重量子井戸の形成や発光素子作製のプロセスは実施例1と同様である。 The semiconductor multiple quantum well formation and the light-emitting element manufacturing processes after are the same as in Example 1. 【0111】図12(B)は、基板上に半導体光導波層14をMOVPE法で形成した後、リッジの形成する領域に電子ビームリソグラフィ技術等を利用して所定の周期の回折格子13を形成した後、基板にリッジ3の作製を行なったものである。 [0111] FIG. 12 (B) after forming a semiconductor optical waveguide layer 14 on the substrate in the MOVPE method, a diffraction grating 13 having a predetermined period by using the electron beam lithography or the like in a region for forming the ridge after, in which was used to produce the ridge 3 on the substrate. このあとの半導体多重量子井戸の形成や発光素子作製のプロセスは実施例1で実現できるが、光導波層の形成が不要となる。 This semiconductor multiple quantum well formation and the light-emitting element manufacturing processes after can be realized in Example 1, formation of the optical waveguide layer is not required. 【0112】図12(C)は、リッジ3の側面に回折格子15を形成した例である。 [0112] FIG. 12 (C) is an example of forming the diffraction grating 15 on the side surfaces of the ridge 3. リッジ形成用マスクに電子ビームリソグラフィ技術等を利用して所定の周期の回折格子を形成し、リッジ3の作製と共にその側面に回折格子15を形成したものである。 Ridge forming mask using electron beam lithography or the like to form a diffraction grating having a predetermined period, it is obtained by forming a diffraction grating 15 on its side with manufacturing of the ridge 3. このあとの半導体多重量子井戸の形成や発光素子作製のプロセスは実施例1と同様である。 The semiconductor multiple quantum well formation and the light-emitting element manufacturing processes after are the same as in Example 1. 【0113】本実施例では、電流を注入し発光させ、レーザ動作させた時のスペクトルが単一となる。 [0113] In this embodiment, a current injected to emit light, and spectrum when obtained by the laser operation is single. 【0114】(実施例3)溝幅変調型レーザアレイ本実施例は、リッジ幅dwと高さhは一定にして、溝4 [0114] (Example 3) groove width modulated laser array this embodiment, the ridge width dw and height h is kept constant, the groove 4
の溝幅dgを4通りに変えた半導体レーザアレイを作製する方法に関する。 Of a method of making a semiconductor laser array was changed to four different groove width dg. 図13(A)〜(E)に、本実施例に係る半導体レーザアレイを作製する手順を示す。 Figure 13 (A) ~ (E), shows the steps of manufacturing a semiconductor laser array according to the present embodiment. 【0115】先ず、図13(A)に示したようにn型I [0115] First, n-type as shown in FIG. 13 (A) I
nP(100)基板1上に酸化膜若しくは窒化膜2よりなるストライプパターンをフォトリソグラフィにより形成する。 The oxide film or a stripe pattern made of nitride film 2 nP (100) on the substrate 1 is formed by photolithography. 次いで、図13(B)に示すように、塩素ガスを用いたドライエッチングにより、リッジ3および溝4 Then, as shown in FIG. 13 (B), by dry etching using chlorine gas, the ridges 3 and grooves 4
を有する溝幅変調型の非平坦基板を形成する。 Forming a non-planar substrate of the groove width modulation type having. ここでは、リッジ幅dwが1.5μmのリッジ3が<011> Here, the ridge width dw is a ridge 3 of 1.5μm <011>
方向(いわゆる逆メサ方向)に形成され、リッジの高さhは2μmで、溝幅dgが右から順次1.5μm、3. Direction is formed on the (so-called reverse mesa direction), the height h of the ridge is 2 [mu] m, sequential 1.5μm groove width dg from the right, 3.
0μm,3.5μm,4.0μmと変化している。 0μm, 3.5μm, it has changed with the 4.0μm. 【0116】引続き、図13(C)のように、n型In [0116] Subsequently, as shown in FIG. 13 (C), n-type In
P基板1上InPバッファ層5、InGaAsPの導波路層と5周期の20ÅのInGaP井戸/150ÅのI P substrate 1 InP buffer layer 5, the InGaAsP waveguide layer and 5 cycles of 20 Å InGaP well / 150 Å of I
nGaAsPバリアよりなる歪み量子井戸構造の発光層および光導波路層6およびp−InPクラッド層7を形成する。 Emitting layer of strained quantum well structure consisting of nGaAsP barrier and to form an optical waveguide layer 6 and p-InP cladding layer 7. これらの半導体多層膜5,6,7の成長は、トリメチルインジウム、トリメチルガリウム、アルシン、 Growth of these semiconductor multilayer 5,6,7, trimethyl indium, trimethyl gallium, arsine,
フォスフィンを半導体用の原料ガスとしてまたセレン化水素とジエチルジンクをドーピング用ガスとして、63 The addition hydrogen selenide and diethyl zinc phosphine as a source gas for a semiconductor as a doping gas, 63
0℃、0.1気圧で有機金属気相成長法より行った。 0 ℃, was carried out from a metal organic chemical vapor deposition method at 0.1 atm. 【0117】さらに、図13(D)に示すように、有機金属気相成長法により、電流ブロックのためにn−In [0117] Further, as shown in FIG. 13 (D), by metal organic chemical vapor deposition, n-an In for current block
P層8およびp−InP層9を成長した後、p−InG After growing the P layer 8 and p-InP layer 9, p-InG
aAsPコンタクト層10を形成する。 To form a aAsP contact layer 10. 図13(C)と(D)の結晶成長は条件により一回で可能であるが、埋め込み層の厚さやドーピング制御等を性格に行うときは、2ないし3回に分けて成長を行う。 Although crystal growth of 13 and (C) (D) can be at once with conditions, when performing the character thickness and the doping control and the like of the buried layer, to grow in two or three times. 【0118】引続き、図13(E)のように上下にp電極11とn電極12を形成し、横方向を電気的に分離するために分離溝16を設ける。 [0118] Subsequently, 13 vertically to form a p electrode 11 and n electrode 12 as shown in (E), the lateral providing separation grooves 16 in order to electrically separate. このようにして作製された素子をヒートシンク17上にマウントし、さらにリード線18をボンデイングした後に、リード線18から電流I 1 ,I 2 ,I 3 ,I 4を注入すると、各リッジ3の端面から図13(E)に矢印で示す方向にレーザ発光A Such an element which have been fabricated in a mounted on a heat sink 17, further leads 18 after bonding, when injecting current I 1, I 2, I 3 , I 4 from the lead wire 18, the end faces of each ridge 3 laser emission a in the direction indicated by the arrow in FIG. 13 (E) from
1 ,A 2 ,A 3 ,A 4が観測される。 1, A 2, A 3, A 4 are observed. 【0119】発振波長はフォトルミネスセンス測定結果とよく一致しており、組成変化に対応した指向性の良い発光が得られている。 [0119] oscillation wavelength is in good agreement with the results photoluminescence measurements, good emission directivity corresponding to composition change is obtained. フォトルミネスセンス法により観測した平坦基板上での発光のスペクトルは1.3μmにピークを持つのに対して、隣接した溝幅dgが1.5μ Spectrum of light emitted on a flat substrate was observed by photoluminescence method whereas with a peak at 1.3 .mu.m, adjacent groove width dg is 1.5μ
m,3.0μm,3.5μm,4.0μmとなっているリッジ端面からのレーザ発光A 1 ,A 2 ,A 3 ,A 4のピークは、図14に示すように、それぞれ1.55μ m, 3.0 [mu] m, 3.5 [mu] m, the peak of the laser emission A 1, A 2, A 3 , A 4 from the ridge end surfaces which is a 4.0μm, as shown in FIG. 14, respectively 1.55μ
m,1.5μm,1.45μm,1.4μmとなる。 m, consisting of 1.5μm, 1.45μm, and 1.4μm. 【0120】(実施例4)回折格子付き溝幅変調型レーザアレイ本実施例は、実施例3において、発振波長の制御性を改善し、かつ単一スペクトルで発振させるために回折格子を導入するものである。 [0120] (Example 4) with a diffraction grating groove width modulated laser array this example, in Example 3, to improve the control of the oscillation wavelength, and a diffraction grating is introduced in order to oscillate in a single spectrum it is intended. 図15(A)〜(F)に、本実施例に係る溝幅変調型レーザアレイの作成手順を示す。 Figure 15 (A) ~ (F), shows a procedure for creating a groove width modulated laser array according to the present embodiment. 【0121】先ず、図15(B)に示すように、InP [0121] First, as shown in FIG. 15 (B), InP
基板1に電子ビームリソグラフィ技術を用い、回折格子13を形成する。 Using electron beam lithography techniques to the substrate 1, to form a diffraction grating 13. 回折格子13は、幅5μmで、右から周期がそれぞれ2400Å,2300Å,2200Å, The diffraction grating 13, a width 5 [mu] m, the period from the right, respectively 2400 Å, 2300 Å, 2200 Å,
2100Åと変化する。 Changes 2100Å. InP基板1に回折格子13を形成する前に光導波路層、例えばInGaAsP層を結晶成長により予め形成しておく場合もあるが、その場合には以後の結晶成長において相当する導波路層の成長過程が省略される。 Optical waveguide layer before forming the diffraction grating 13 to the InP substrate 1, for example, an InGaAsP layer is sometimes formed in advance by crystal growth, the growth process of the waveguide layer corresponding in this case to the subsequent crystal growth There are omitted. 【0122】次に、図15(A)のように、実施例3と同様にして酸化膜若しくは窒化膜2よりなるストライプパターンを形成した後、図15(B)に示すようにドライエッチングで、リッジ3および溝4を有する非平坦基板を作製し、さらに、その上に図15(C),(D)に従って、半導体多層膜5,6,7と埋め込み層8,9, [0122] Next, as shown in FIG. 15 (A), the after forming a stripe pattern consisting of oxide film or nitride film 2 in the same manner as in Example 3, in dry etching, as shown in FIG. 15 (B), ridge 3 and to produce a non-planar substrate having a groove 4, further FIG 15 (C) thereon, in accordance with (D), the semiconductor multilayer film 5, 6, 7 and the buried layer 8, 9,
10の結晶を成長させる。 To grow of 10 crystal. 次に、図15(E)に示すように、電極11、12を埋め込み層10および半導体裏面上にそれぞれ形成し、ヒートシンク17上にマウントし、電極11にリード線を取り付ける。 Next, as shown in FIG. 15 (E), respectively formed electrodes 11, 12 in the buried layer 10 and the semiconductor back on, and mounted on the heat sink 17, attaching a lead wire to the electrode 11. リード線18から電流I 1 ,I 2 ,I 3 ,I 4を注入すると、各リッジ3の端面から図15(F)に矢印で示す方向にレーザ発光A 1 ,A 2 ,A 3 ,A 4が観測される。 When injecting current I 1, I 2, I 3 , I 4 from the lead wire 18, laser light emission A 1 in the direction indicated by the arrow in FIG. 15 (F) from the end face of each ridge 3, A 2, A 3, A 4 There is observed. レーザ発光A Laser emission A
1 ,A 2 ,A 3 ,A 4は、図16に示したような4波の単一モードでの発振が得られる。 1, A 2, A 3, A 4 , it oscillates in a single mode of four-wave as shown in FIG. 16 is obtained. 【0123】(実施例5)リッジ幅変調型レーザアレイ本実施例は、リッジ3の高さhと溝幅dgは一定にしてリッジ3の幅dwを4通りに変えた半導体レーザアレイに関するものである。 [0123] (Example 5) ridge width modulated laser array this embodiment, the height h and the groove width dg ridge 3 relates to a semiconductor laser array was changed to four different widths dw of the ridge 3 in the constant is there. 本実施例に係るリッジ幅変調型レーザアレイを作製する手順を図17(A)〜(E)に示す。 The procedure for making the ridge width modulated laser array according to the present embodiment shown in FIG. 17 (A) ~ (E). 【0124】先ず、図17(A)に示したようにn型I [0124] First, n-type as shown in FIG. 17 (A) I
nP(100)基板1上に酸化膜若しくは窒化膜2よりなるストライプパターンをフォトリソグラフィにより形成する。 The oxide film or a stripe pattern made of nitride film 2 nP (100) on the substrate 1 is formed by photolithography. 【0125】次に、図17(B)に示すように、塩素ガスを用いたドライエッチングにより、リッジ3および溝4を有する溝幅変調型の非平坦基板を形成する。 [0125] Next, as shown in FIG. 17 (B), by dry etching using chlorine gas to form a non-planar substrate of the groove width modulation type having a ridge 3 and grooves 4. ここではリッジの高さhを2μm、溝幅dgを1.5μmに固定し、リッジ(メサ)幅dwが右から1.5μm,2. Here 2μm height h of the ridge, the groove width dg fixed to 1.5 [mu] m, the ridge (mesa) 1.5 [mu] m width dw from the right, 2.
0μm,2.5μm,3.0μmと変化している。 0μm, 2.5μm, it has changed with the 3.0μm. 【0126】引続き、図17(C)に示すように、実施例3と同様に5周期の20ÅのInGaP井戸/150 [0126] Subsequently, as shown in FIG. 17 (C), InGaP well 20Å likewise 5 cycles of Example 3/150
ÅのInGaAsPバリアよりなる歪量子井戸構造の発光層6を持つ結晶を形成する。 Crystals formed having an emission layer 6 of strained quantum well structure consisting Å of InGaAsP barrier. 【0127】さらに図17(D),(E)に従って埋め込み成長と電極形成を行い、図16と同様な発振特性を得ることができる。 [0127] Further, FIG. 17 (D), to fill up growth and electrode formation according to (E), it is possible to obtain the same oscillation characteristics and FIG. 即ち、フォトルミネスセンス法により観測した平坦基板上での発光のスペクトルは1.3μ That is, the spectrum of light emitted on a flat substrate was observed by photoluminescence method 1.3μ
mのピークを持つのに対して、リッジ幅が1.5μm, Whereas with a peak of m, the ridge width is 1.5μm,
2.0μm,2.5μm,3.0μmとなるに従ってリッジ上からの発光ピークはそれぞれ1.55μm,1. 2.0 .mu.m, 2.5 [mu] m, respectively emission peak from the ridge 1.55μm accordance becomes 3.0 [mu] m, 1.
5μm,1.45μm,1.4μmと変化する。 5μm, 1.45μm, changes 1.4μm. 【0128】(実施例6)受光素子本実施例は、実施例1において、発光層に変えて受光層を形成したものであり、作製プロセスは実施例1に同じである。 [0128] (Example 6) light-receiving element present example, in Example 1, in place of the light emitting layer is obtained by forming a light absorbing layer, the manufacturing process is the same as in Example 1. 本実施例の受光素子は、発光素子と同様に、リッジ上に形成された受光層の組成に応じた光に応答する。 Light-receiving element of this embodiment, like the light-emitting element, responsive to light according to the composition of the light-receiving layer formed on the ridge. 従って、図9(F)の矢印と逆方向に光を入射することによって、光応答を電極11において電流の発生で検出される。 Accordingly, by incident light in the arrow direction opposite of FIG. 9 (F), it is detected by the occurrence of a current optical response at the electrode 11. 例えば1.3μmの組成をもつ素子では1.55μmの光を端面からの入射しても応答しないが、1.3μmと1.55μmの光を同時に注入すると1.3μmの光のみを応答する素子となる。 For example, an element having a composition of 1.3μm does not respond even when incident from the end face of the light 1.55 .mu.m, responding only light of 1.3μm when injected 1.3μm and 1.55 .mu.m for the light at the same time element to become. 【0129】(実施例7)光集積素子実施例1の図9(A)〜(F)で示した方法に準じて、 [0129] According to the method shown in FIG. 9 (Example 7) an integrated optical device in Example 1 (A) ~ (F),
その他、種々の光素子が実現できる。 Other various optical devices can be realized. 例えば、組成に応じて種々の光学特性をもつ光導波路、特定の波長領域で動作する光変調器や光スイッチ、広帯域な半導体増幅器等である。 For example, optical waveguides having various optical properties depending on the composition, an optical modulator and an optical switch operating at a specific wavelength region, a broadband semiconductor amplifier or the like. これらを一つの基板上で同時に作製することによって、素子間結合効率の大きな光集積素子が実現できる。 By making these simultaneously one substrate in a large integrated optical elements between the coupling efficiency can be realized. 【0130】具体的には、コヒーレント通信方式における受信用のモノリシック光集積回路がある。 [0130] Specifically, there are monolithic optical integrated circuit for reception in coherent communications systems. この集積回路には、図18に示すように、局部発振光源としての波長可変多電極DFBレーザ30、方向性結合器型3dB The integrated circuit, as shown in FIG. 18, the wavelength of the local oscillation light source variable multielectrode DFB laser 30, a directional coupler type 3dB
カプラ31、導波型PIN光検出器32、バットジョイント部33および光信号伝搬用の光導波路により構成されている。 Coupler 31, waveguide type PIN photodetector 32 is constituted by an optical waveguide of the butt joint portion 33, and an optical signal for transmission. 4から5回の結晶成長ならびに高度なプロセス技術の組み合わせにより、すでに基本動作の素子が実現されている(竹内他、電子情報通信学会論文誌C− The five combinations of crystal growth, as well as advanced process technology from 4 already elements are implemented (Takeuchi other basic operations, IEICE C-
1,Vol. J73−J−1,No. 1, Vol. J73-J-1, No. 5,pp360− 5, pp360-
367 1990年5月)。 367 5 May 1990). 【0131】しかし、多数回のプロセスの繰り返しのため、光結合効率をはじめとする特性は不十分であり、素子の歩留りは極端に低いものである。 [0131] However, since the repetition of the large number of processes, properties including optical coupling efficiency is insufficient, the yield of the element are those extremely low. 本発明を用いることにより、前記光集積回路がはじめに基板上にマスクパターンを形成するだけで、1回の成長により実現でき、 By using the present invention, the optical integrated circuit is simply to form a mask pattern on a substrate at the beginning, can be realized by a single growth,
結合効率はじめ優れた特性のものが得られる。 Those coupling efficiency beginning excellent characteristics can be obtained. これは結晶成長とプロセスの簡略化により、製造コストを大幅に削減をもたらすものである。 This is because simplification of crystal growth and process those that result in significantly reduced manufacturing costs. 【0132】以上、実施例1〜7に基づいて具体的に説明したように、本発明により、半導体基板上に光学的特性が僅かに異なる複数の光機能素子や高密度に集積化した光機能素子が比較的容易に実現できるので、光通信システムの飛躍的な発展が実現できる。 [0132] As has been specifically described based on Examples 1-7, the present invention, a plurality of optical functional devices and high-density integrated with optical function different optical properties slightly on a semiconductor substrate because elements can be relatively easily achieved, rapid development of the optical communication system can be realized. 【0133】(実施例8)溝幅変調型スーパールミネスセントフォトダイオード(SLD) 本実施例にかかる溝幅変調型スーパールミネスセントフォトダイオード(SLD)を図19(A)〜(E)に示す。 [0133] shown in (Example 8) groove width modulation type super luminescence St. photodiode (SLD) the groove width modulation type super luminescence St. photodiode (SLD) according to the present embodiment FIG. 19 (A) ~ (E). 本実施例は、リッジの幅と溝の深さを一定にし、溝間隔を5通り変えたものである。 This embodiment, the depth of the width and the groove of the ridge constant is obtained by changing five different the groove spacing. 【0134】先ず、図19(A)に示したようにn型I [0134] First, n-type as shown in FIG. 19 (A) I
nP(100)基板1上に酸化膜若しくは窒化膜2よりなるパタンをフォトリソグラフィにより形成する。 nP (100) pattern consisting of oxide film or nitride film 2 on the substrate 1 is formed by photolithography. このパタンは、リッジになるストライプ部分とそれを挾むような一部に段階を有する台地状のマスクである。 This pattern is plateau-shaped mask having a step part such as the stripe areas of ridges sandwich it. n型I n type I
nP基板1に、パタン形成前に光導波路層、例えばIn To nP substrate 1, the optical waveguide layer before pattern formation, for example, In
GaAsP層を結晶成長すると、以後の結晶成長において相当する導波路層の成長過程が省略される。 When the GaAsP layer to crystal growth, the growth process of the corresponding waveguide layer is omitted in the subsequent crystal growth. 【0135】次に、図19(B)に示すように、塩素ガスを用いたドライエッチングにより、溝4およびリッジ3を有する溝幅変調型の非平坦基板を形成する。 [0135] Next, as shown in FIG. 19 (B), by dry etching using chlorine gas to form a non-planar substrate of the groove width modulation type having grooves 4 and ridges 3. ここで、リッジ3は、<011>方向(いわゆる逆メサ方向)に形成され、リッジ幅dwは1.5μm,リッジ高さhは2μmである。 Here, the ridge 3 is formed in a <011> direction (so-called reverse mesa direction), the ridge width dw is 1.5 [mu] m, the ridge height h is 2 [mu] m. 溝幅dgは300μmごとに1. 1 groove width dg is per 300 [mu] m.
5μm,3.0μm,3.5μm,4.0μm,10. 5μm, 3.0μm, 3.5μm, 4.0μm, 10.
0μmになっている。 It has become 0μm. 【0136】引続き、リッジ3および溝4を有する基板1上に図19(C)に示すように、InPバッファ層5、InGaAsPの導波路層と5周期の20ÅのIn [0136] Subsequently, as shown in FIG. 19 (C) on the substrate 1 having a ridge 3 and grooves 4, InP buffer layer 5, the InGaAsP waveguide layer and 5 cycles of 20 Å an In
GaP井戸/150ÅのInGaAsPバリアよりなる歪量子井戸構造の発光層6、およびp−InPクラッド層7を形成する。 Forming a light-emitting layer 6 and the p-InP cladding layer 7, the strained quantum well structure made of InGaAsP barrier GaP well / 150 Å. これらの成長は、トリメチルインジウム、トリメチルガリウム、アルシン、フォスフィンを半導体用の原料ガスとしてまたセレン化水素とジエチルジンクをドーピング用ガスとして、630℃、0.1気圧で有機金属気相成長法により行う。 These growth do, trimethyl indium, trimethyl gallium, arsine, and also hydrogen selenide and diethyl zinc as the source gas for a semiconductor as a doping gas phosphine, 630 ° C., by a metal organic chemical vapor deposition method at 0.1 atm . 【0137】フォトルミネスセンス法により観測した平坦基板上での発光のスペクトルは1.3μmにピークを持つのに対して、隣接した溝幅1.5μm,3.0μ [0137] While the spectrum of light emitted on a flat substrate was observed by photoluminescence method has a peak at 1.3 .mu.m, adjacent groove width 1.5 [mu] m, 3.0 microns
m,3.5μm,4.0μm,10.0μmとなっているリッジ上からの発光のピークはそれぞれ1.55μ m, 3.5μm, 4.0μm, the peak of the emission from the ridge has a 10.0μm respectively 1.55μ
m,1.5μm,1.45μm,1.4μm,1.35 m, 1.5μm, 1.45μm, 1.4μm, 1.35
μmになる。 It becomes μm. 【0138】さらに、図19(D)にしたがって有機金属気相成長法によりp−InPクラッド層7′を積み増した後、電流ブロックのためにn−InP層8およびp [0138] Further, after increasing Masonry p-InP cladding layer 7 'by organometallic vapor phase epitaxy according to FIG. 19 (D), n-InP layer 8 and p for the current block
−InP層9を成長した後、p−InGaAsPコンタクト層10を形成する。 After growing the -InP layer 9, to form a p-InGaAsP contact layer 10. 図19(C)と(D)の結晶成長は条件により一回で可能であるが、埋め込み層の厚さやトーピング制御等を正確に行うときは、2ないし3回に分けて成長を行う。 Although crystal growth of FIG. 19 (C) and (D) can be at once with conditions, when performed correctly thickness and Topingu control of the buried layer, to grow in two or three times. 【0139】その後、図19(E)に示すように上下にp電極11とn電極12を形成し、リッジ上の組成の変化するそれぞれの部分を分離するために分離溝16aを設ける。 [0139] Then, a p electrode 11 and n electrode 12 are formed vertically as shown in FIG. 19 (E), provided isolation grooves 16a to separate respective portions of varying composition on the ridge. 【0140】このようにして作製された素子をヒートシンク17上にマウントし、さらにワイヤー18を電極1 [0140] In this way an element which is manufactured and mounted on the heat sink 17, further wire 18 electrode 1
1にボンデイングした後、各電極へI 1からI 5の電流注入を行うと、図19(E)に矢印Aで示す方向に、それぞれの電流注入に応じた図20に細実線A 1からA 5 After bonding to 1, when the current injection I 5 from I 1 to each electrode, in the direction indicated by the arrow A in FIG. 19 (E), in Fig. 20 corresponding to the respective current injection from the thin solid line A 1 A Five
で示したようなフォトルミネスセンス測定結果と一致した組成に対応した指向性の良い発光が観測される。 Directional good emission such corresponding to photoluminescence measurements consistent with composition as shown in is observed. 【0141】すべての電極へ電流を同時に流すことによって図20に太実線Aで示すような1.3〜1.6μm [0141] as indicated by a thick solid line A in FIG. 20 by flowing a current to all the electrodes simultaneously 1.3~1.6μm
の間で広範囲に発光する素子が得られる。 Extensively emitting to elements is obtained between. その時、図1 At that time, as shown in FIG. 1
9(E)に矢印Aと反対方向へ矢印Bで示す方向へ、図20に太破線Bで発光が観察される。 9 in the direction indicated by the arrow B direction opposite to the arrow A in (E), light emission is observed by a thick broken line B in FIG. 20. これは前面で発光した波長の短い光は反対側の領域で吸収されるためである。 This is because short wavelength light emitted in the front, which is absorbed in the region opposite. 【0142】(実施例9)リッジ幅変調型SLD 本実施例に係るリッジ幅変調型SLDを図21(A)〜 [0142] (Example 9) ridge width modulated SLD the ridge width modulated SLD according to the present embodiment FIG. 21 (A) ~
(E)に示す。 It is shown in (E). 本実施例は、溝の幅と深さを一定にし、 This example, and a constant width and depth of the groove,
リッジ幅を5通り変えたものである。 It is obtained by changing 5 ways the ridge width. 【0143】先ず、図21(A)に示すように、n型I [0143] First, as shown in FIG. 21 (A), n-type I
nP(100)基板1上に酸化膜もしくは窒化膜2よりなるパタンをフォトリソグラフィにより形成する。 nP (100) pattern consisting of oxide film or nitride film 2 on the substrate 1 is formed by photolithography. このパタンは、リッジになる多角形ストライプ部分とそれを挾むような一部に段階を有する台地状のマスクである。 This pattern is plateau-shaped mask having a step part such as a polygonal stripe areas of ridges sandwich it. 【0144】次に、実施例8と同様にして、図21 [0144] Next, in the same manner as in Example 8, FIG. 21
(B)のようなリッジ3および溝4を形成する。 Ridges 3 and to form a groove 4 as (B). ここで、リッジ3は、<011>方向(いわゆる逆メサ方向)に形成され、300μmごとにリッジ幅が段階的に変化する1μm,2μm、3μm,4μm,10μmの5種類のリッジ幅dwを持ち、リッジ高さhと幅dgはそれぞれ2μmと2.5μmになっている。 Here, the ridge 3 has formed in <011> direction (so-called reverse mesa direction), 1 [mu] m ridge width changes stepwise every 300 [mu] m, 2 [mu] m, 3 [mu] m, 4 [mu] m, the five kinds of ridge width dw of 10μm , respectively ridge height h and width dg is made to 2μm and 2.5μm. 【0145】引続き、実施例8と同様にして、図21 [0145] Subsequently, in the same manner as in Example 8, FIG. 21
(C)に示すように、InPバッファ層5、InGaA As shown in (C), InP buffer layer 5, InGaAs
sPの導波路層と5周期の20ÅのInGaP井戸/1 InGaP well waveguide layer and 5 cycles of 20Å of sP / 1
50ÅのInGaAsPバリアよりなる歪量子井戸構造の発光層6、およびp−InPクラッド層7を形成する。 Forming a light-emitting layer 6 and the p-InP cladding layer 7, the strained quantum well structure made of InGaAsP barrier 50 Å. 【0146】リッジ幅1μm,2μm、3μm,4μ [0146] ridge width 1μm, 2μm, 3μm, 4μ
m,10μmのリッジ上に形成された結晶のフォトルミネスセンス測定により得られる発光スペクトルのピーク波長はそれぞれ1.55μm,1.5μm,1.45μ m, respectively the peak wavelength of the emission spectrum 1.55μm obtained by photoluminescence measurement of crystal formed on 10μm ridge, 1.5μm, 1.45μ
m,1.4μm,1.35μmになる。 m, 1.4μm, become 1.35μm. 【0147】その後、埋め込み構造にするために、図2 [0147] Thereafter, in order to buried structure, FIG. 2
1(D)のように酸化膜もしくは窒化膜2′によるマスクを形成した後に、図21(E)のようにドライエッチングを行う。 After forming a mask by 1 (D) oxide film or a nitride film 2 as' dry etching as shown in FIG. 21 (E). 埋め込み成長と電極形成は実施例8の場合と同様であり、図19(D)と図19(E)と同様な形状となる。 Burying growth and electrode formation are the same as in Example 8, the same shape 19 (D) and FIG. 19 (E). 発光特性も図20のようになる。 Emission characteristics is shown in Figure 20. 【0148】(実施例10)リッジ高さ変調型SLD 本実施例に係るリッジ高さ変調型SLDを図22(A) [0148] (Example 10) Ridge height modulation SLD ridge height-modulated SLD according to the present embodiment FIG. 22 (A)
〜(E)に示す。 - shown in (E). 本実施例は、リッジ幅と溝の幅を一定にし、リッジの高さ(溝の深さ)を5通り変えたものである。 This embodiment, the width of the ridge width and groove constant, but the height of the ridge (the depth of the groove) was changed five kinds. 【0149】先ず、図22(A)に示したようにn型I [0149] First, n-type as shown in FIG. 22 (A) I
nP(100)基板1上に酸化膜もしくは窒化膜2よりなるパタンをフォトリソグラフィにより形成する。 nP (100) pattern consisting of oxide film or nitride film 2 on the substrate 1 is formed by photolithography. このパタンは、リッジになる部分を挾むような一部に段階を有する台地状マスクである。 This pattern is plateau-shaped mask having a stage part that sandwich a portion to be the ridge. 【0150】次に、有機金属気相成長法もしくは有機金属分子線エピタキシ法によりマスクの間にn−InPを選択成長する。 [0150] Next, selective growth of n-InP, between the mask by organometallic vapor phase epitaxy or metal organic molecular beam epitaxy. この際、マスクの幅に応じて成長速度が変化することによって、図22(B)に示すようにリッジの高さhに段差が生じる。 At this time, by the growth rate varies depending on the width of the mask, a step is formed to the height h of the ridge as shown in FIG. 22 (B). 【0151】ここで、リッジ3は、<011>方向(いわゆる逆メサ方向)に形成され、300nmごとに段階的にリッジ高さが変化する1.2μm,1.4μm、 [0151] Here, the ridges 3, <011> direction is formed on the (so-called reverse mesa direction), 1.2 [mu] m which changes stepwise ridge height per 300 nm, 1.4 [mu] m,
1.6μm,1.8μm,2.0μmの5種類のリッジ高さhを持ち、リッジ幅dwは1.5μmになっている。 1.6μm, 1.8μm, has five types of ridge height h of 2.0μm, a ridge width dw is made to 1.5μm. 【0152】引続き、溝幅を一定にするために図22 [0152] Subsequently, FIG to the groove width constant 22
(C)のような酸化膜もしくは窒化膜2によるマスクを形成し、図22(D)に示すように、ドライエッチングによりリッジの高さのみ変化する非平坦基板図を得る。 A mask is formed by an oxide film or a nitride film 2 as (C), as shown in FIG. 22 (D), obtaining a non-planar substrate view changes by dry etching the height of the ridge only.
ここでは、溝幅は2.5μmとなっている。 Here, the groove width has become a 2.5μm. 【0153】その後、実施例8と同様にして、InPバッファ層5、InGaAsPの導波路層と5周期の20 [0153] Then, in the same manner as in Example 8, of the waveguide layer and five cycles of the InP buffer layer 5, InGaAsP 20
ÅのInGaP井戸/150ÅのInGaAsPバリアよりなる歪量子井戸構造の発光層6、およびp−InP Emitting layer 6 of strained quantum well structure made of InGaAsP barrier InGaP well / 150 Å of Å, and p-InP
クラッド層7を形成する。 Forming a cladding layer 7. 【0154】リッジ高さ1.2μm,1.4μm、1. [0154] ridge height 1.2μm, 1.4μm, 1.
6μm,1.8μm,2.0μmのリッジ3上に形成された結晶のフォトルミネスセンス測定により得られる発光スペクトルのピーク波長はそれぞれ1.35μm, Each 6 [mu] m, 1.8 .mu.m, the peak wavelength of the emission spectrum obtained by photoluminescence measurements of the crystals formed on the ridge 3 of 2.0μm is 1.35 .mu.m,
1.4μm,1.45μm,1.5μm,1.55μm 1.4μm, 1.45μm, 1.5μm, 1.55μm
になる。 become. 【0155】さらに、埋め込み成長と電極形成は実施例8の場合と同様となり、形状は図19(D)と(E)と同様となる。 [0155] Further, burying growth and electrode formation becomes the same manner as in Example 8, the shape is the same as FIG. 19 (D) and (E). 発光特性も図20のようになる。 Emission characteristics is shown in Figure 20. 【0156】図23(A)〜(C)にはリッジの高さを変調させる変形例を示す。 [0156] FIG. 23 (A) ~ (C) shows a modification for modulating the height of the ridge. 【0157】図23(A)に示すように、図22(A) [0157] As shown in FIG. 23 (A), FIG. 22 (A)
に示すマスクを左右入れ換えたものであり、選択成長の結果、図23(B)に示すように、リッジの幅と高さの変化する非平坦基板が形成される。 Are those interchanged left the mask shown in the result of selective growth, as shown in FIG. 23 (B), non-planar substrate of varying width and height of the ridge is formed. リッジ幅を一定にするために図23(C)のような酸化膜もしくは窒化膜2′によるマスクを形成し、ドライエッチングによりリッジの高さのみ変化する非平坦基板を得る。 A mask is formed according to FIG. 23 (C) oxide film or a nitride film 2 as' to the ridge width constant, to obtain a non-planar substrate which changes only the height of the ridge by dry etching. 形状は図2 Shape 2
2(D)と同様の非平坦基板となる。 A similar non-planar substrate and 2 (D). 以下、同様である。 Below, it is the same. 【0158】以上、実施例8〜10に基づいて具体的に説明したように、本発明により高密度に集積化したスーパールミネスセントフォトダイオードが実現され、波長の高帯域性を活かした測定あるいは評価法の飛躍的な発展が期待される。 [0158] As has been specifically described based on Examples 8-10, high-density integrated with super luminescence St. photodiode is realized by the present invention, measured or evaluated utilizing high bandwidth of the wavelength rapid development of the law is expected. 【0159】(実施例11)電流ブロック層の導入型の半導体発光素子の実施例非平坦半導体基板の溝部に電流ブロック層を導入した半導体発光素子の製造プロセスを図24(A)〜(E)に示す。 [0159] (Example 11) FIG manufacturing process of the semiconductor light emitting device obtained by introducing a current blocking layer in the groove of Example nonplanar semiconductor substrate introduction type semiconductor light-emitting device of the current blocking layer 24 (A) ~ (E) to show. 【0160】まず、n−InP基板1上に酸化膜2,2 [0160] First, an oxide film on the n-InP substrate 1 2,2
b(同じものでよい)を形成した後非平坦半導体基板を形成するための所定のエッチング用酸化膜パターンを形成する(図24(A)参照)。 b to form an oxide film pattern for a given etching for forming the non-planar semiconductor substrate after forming the (same or a) (see FIG. 24 (A)). 【0161】次に、例えば塩素ガスによる反応性イオンエッチング(RIE)によりドライエッチングを行い、 [0161] Then, for example, dry etching is performed by chlorine gas by reactive ion etching (RIE),
n−InP基板1に溝4を形成する。 Forming a groove 4 in the n-InP substrate 1. 【0162】その後、リッジ部3上部以外の酸化膜2を除去し、非平坦半導体基板を形成する(図24(B)参照)。 [0162] Thereafter, to remove the oxide film 2 other than the ridge portion 3 the top, to form a non-planar semiconductor substrate (see FIG. 24 (B)). 【0163】有機金属気相成長(MOVPE)法により、圧力70Torr、基板温度約600〜700℃、 [0163] The metal organic vapor phase epitaxy (MOVPE) method, pressure 70 Torr, a substrate temperature of about 600 to 700 ° C.,
トリメチルインジウム(TMI)とホスフィン(PH Trimethyl indium (TMI) and phosphine (PH
3 )にp型ドーパントのジエチルジング(Zn(C 2 3) diethyl managing a p-type dopant (Zn (C 2 H
52 )を供給して、p−InP層19を0.2〜0. 5) 2) supplies, a p-InP layer 19 from 0.2 to 0.
3μm程度成長する(図24(C)参照)。 Growing about 3 [mu] m (see FIG. 24 (C)). 【0164】この非平坦半導体基板と導電型の異なる薄膜成長層を以後「電流ブロック層」と称する。 [0164] Hereinafter the nonplanar semiconductor substrate and the different film growth layers conductivity type is referred to as "current blocking layer". 【0165】次に、リッジ部3上部の酸化膜2bを除去したのち、トリエチルガリウム(TECa)、アルシン(AsH 3 )、トリメチルインジウム(TMI)、ホスフィン(PH 3 )を所定の流量供給して、波長1.1μ [0165] Next, after removing the ridge portion 3 the top of the oxide film 2b, triethyl gallium (TECA), arsine (AsH 3), trimethyl indium (TMI), and phosphine (PH 3) and a predetermined flow rate supply, wavelength 1.1μ
mの組成を有する膜厚150ÅのInGaAsP薄膜と膜厚20ÅのInGaAs薄膜を4〜6周期ほど多層積層して多重量子井戸構造を形成することによりInGa More 4-6 cycle InGaAs thin InGaAsP thin and thickness 20Å of thickness 150Å with the composition of m and multilayer laminated InGa by forming a multiple quantum well structure
AsP/InGaAsよりなるMQW発光層6および溝部MQW層6aが形成される。 MQW light-emitting layer 6 and the groove MQW layer 6a is formed consisting AsP / InGaAs. 引き続き、p−InPクラッド層7、n−InP埋込層8、p−InP層9、p Subsequently, p-InP cladding layer 7, n-InP buried layer 8, p-InP layer 9, p
−InGaAsPコンタクト層10を順次成長する(図24(D)参照)。 Successively growing a -InGaAsP contact layer 10 (see FIG. 24 (D)). 【0166】本プロセスにより半導体基板の形状因子であるリッジ幅dw、溝幅dg、溝の高さhの値に応じて、発光波長を1.3μmから1.6μm程度まで制御することができる。 [0166] The process by ridge width dw is the shape factor of the semiconductor substrate, the groove width dg, depending on the value of the groove height h, and the emission wavelength can be controlled from 1.3μm to about 1.6 [mu] m. 本プロセスでははじめにp−InP Introduction to the p-InP in this process
電流ブロック層19を形成するためにあらかじめ溝の深さhの減少分を半導体基板の溝の深さに形成しておけばよい。 The decrease in the advance groove of depth h to form the current blocking layer 19 may be by forming the groove depth of the semiconductor substrate. リッジ上部のコンタクト層の一部および半導体基板側にそれぞれp電極11、n電極12を形成し、発光素子のチップが得られる(図24E参照)。 Respectively forming a p-electrode 11, n electrode 12 on a part of the ridge top of the contact layer and the semiconductor substrate side, the chip of the light emitting device can be obtained (see FIG. 24E). 【0167】図25は本発明による半導体発光素子の発光特性を実線で示したものである。 [0167] Figure 25 shows the emission characteristics of the semiconductor light-emitting device according to the invention in solid lines. 比較のために電流ブロック層を設けない場合の発光特性を破線で示した。 The emission characteristics of the case without the current blocking layer for comparison shown in broken lines. 図25に示すように、本発明により電流ブロック層を設けると注入電流のしきい値が低下し、直線性が高く、発光効率の向上と高出力化が実現でき、p−InP電流ブロック層19の導入により特性の著しい改善が図られることを確認した。 As shown in FIG. 25, reduces the threshold value of the injection current provided current blocking layer according to the present invention, linearity is high, improvement and higher output of the light emission efficiency can be realized, p-InP current blocking layer 19 significant improvement of the properties were confirmed to be achieved by the introduction of. 【0168】(実施例12)バッファ層の導入型の半導体発光素子の実施例非平坦半導体基板の形成時に生じるダメージ層による発光特性を改善するために、非平坦半導体基板上にバッファ層としてn−InP薄膜を結晶成長により形成する製造プロセスを図26(A)〜(E)に示す。 [0168] In order to improve the emission characteristics of (Example 12) Example nonplanar semiconductor substrate damaged layer generated during formation of the introduction type semiconductor light-emitting element of the buffer layer, on a non-planar semiconductor substrate as a buffer layer n- the manufacturing process of forming by crystal growth an InP thin film shown in FIG. 26 (a) ~ (E). なお、バッファ層とリッジ形状の影響を調べるために、従来の順メサ形状とともに逆メサ形状にバッファ層を形成した場合も示している。 In order to investigate the effect of the buffer layer and the ridge it is also shown the case of forming the buffer layer on the reverse mesa shape with conventional mesa shape. 【0169】まずn−InP基板1上に酸化膜2を形成したのち非平坦半導体基板を形成するための所定のエッチング用酸化膜パターンを形成する(図26(A)参照)。 [0169] First, an oxide film pattern for a given etching for forming the non-planar semiconductor substrate after forming the oxide film 2 on the n-InP substrate 1 (see FIG. 26 (A)). 【0170】次に、例えば塩素ガスによる反応性イオンエッチング(RIE)によりドライエッチングを行ない、n−InP基板1にリッジ部3の形状が順メサで、 [0170] Then, for example, subjected to dry etching by chlorine gas by reactive ion etching (RIE), it is in the order mesa ridge 3 on the n-InP substrate 1,
溝4を形成し、順メサ型の非平坦半導体基板を作製する。 A groove 4, to produce a non-planar semiconductor substrate of mesa type. また、n−InP基板1を臭素系、例えば3HBr Further, brominated an n-InP substrate 1, for example 3HBr
とH 2 O溶液によるウエットエッチングによりリッジ部3の形状が逆メサ形状の逆メサ型の非平坦半導体基板を作製する(図26(B)参照)。 And H 2 O solution the shape of the ridge portion 3 by wet etching by making reverse mesa nonplanar semiconductor substrate reverse mesa shape (see FIG. 26 (B)). その後、酸化膜2を除去する。 Then, to remove the oxide film 2. 【0171】有機金属気相成長(MOVPE)法により、圧力70Torr、基板温度約600℃〜700 [0171] The metal organic vapor phase epitaxy (MOVPE) method, pressure 70 Torr, a substrate temperature of about 600 ° C. to 700
℃、トリメチルインジウム(TMI)とホスフィン(P ° C., trimethyl indium (TMI) and phosphine (P
3 )にn型ドーパントの硫化セレン(H 2 Se)を供給して、n−InPのバッファ層5を0.1〜1.0μ H 3) to be supplied to the selenium sulfide n-type dopant (H 2 Se), 0.1~1.0μ buffer layer 5 of n-InP
m程度成長する。 Growth to about m. 引き続き、トリエチルガリウム(TE Subsequently, triethyl gallium (TE
Ca)、アルシン(AsH 3 )、トリメチルインジウム(TMI)、ホスフィン(PH 3 )を所定の流量供給して、波長1.1μmの組成を有する膜厚が150ÅのI Ca), arsine (AsH 3), trimethyl indium (TMI), and phosphine (PH 3) and a predetermined flow rate supply, the film thickness having the composition wavelength 1.1μm of 150 Å I
nGaAsP薄膜と膜厚20ÅのInGaAs薄膜を4 An InGaAs thin film of nGaAsP thin film and the film thickness 20Å 4
〜6周期ほど多層積層して多重量子井戸構造を形成することによりInGaAsP/InGaAsよりなるMQ MQ consisting InGaAsP / InGaAs by forming a multi-quantum well structure and multi-layer laminate as 6 cycles
W発光層6および溝部MQW層6aが形成される。 W light-emitting layer 6 and the groove MQW layer 6a is formed. 引き続き、p−InPクラッド層7、n−InP埋込層8、 Subsequently, p-InP cladding layer 7, n-InP buried layer 8,
p−InP層9、p−InGaAsPコンタクト層10 p-InP layer 9, p-InGaAsP contact layer 10
を順次成長する(図26(C)参照)。 Successively growing (see FIG. 26 (C)). 最後に、半導体基板側、リッジ上部のコンタクト層10の一部にそれぞれp電極11、n電極12を形成し、発光素子のチップが得られれる(図26(D)参照)。 Finally, the semiconductor substrate side, each part of the contact layer 10 of the ridge top to form a p-electrode 11, n electrode 12, the chip of the light emitting device is obtained (see FIG. 26 (D)). 【0172】本プロセスにより半導体基板の形状因子であるリッジ幅(dw)、溝幅(dg)、溝の高さ(h) [0172] The process by the ridge width is a shape factor of the semiconductor substrate (dw), the groove width (dg), the height of the groove (h)
の値に応じて、発光波長を1.3μmから1.6μm程度まで制御することができる。 Depending on the value, the emission wavelength can be controlled from 1.3μm to about 1.6 [mu] m. 【0173】図27は作製した半導体発光素子の特性例である。 [0173] Figure 27 is a characteristic example of the semiconductor light-emitting elements fabricated. バッファ層の膜厚の発光効率ηおよび波長シフト量との関係を示すものである。 It shows the relationship of the luminous efficiency η and the wavelength shift amount of the thickness of the buffer layer. 発光効率ηはメサ形状には依存せず、順メサでも逆メサ形状でもバッファ層の膜厚に大きく変化し、バッファ層を設けることにより従来の特性に比べて5倍程度の向上が図れることがわかる。 The luminous efficiency η independent of the mesa, that large changes in thickness of the buffer layer is also be reversed mesa shape mesa, thereby improving about 5 times that of the conventional characteristic by providing a buffer layer Understand. これは、バッファ層が厚いほど結晶性が改善されたことによるものである。 This is due to the crystallinity as buffer layer is thick is improved. 【0174】また、発光波長の制御可能な波長領域を波長シフト量とすると、波長シフト量はバッファ層の膜厚が増すにつれて順メサ構造では急激に減少するのに対して、逆メサ構造は比較的緩やかな減少となる。 [0174] Further, when a controllable wavelength range of the emission wavelength and the wavelength shift amount, the amount of wavelength shift with respect to decrease rapidly in forward mesa structure as the film thickness of the buffer layer is increased, the reverse mesa structure comparison a specific gradual decrease. この減少傾向はバッファ層を成長する際に実効的な溝の深さhが小さくなるためで、逆メサ型では順メサ型に比べて溝の容量が大きいために減少傾向が緩和されている。 This decrease is because the depth h of the effective groove in growing the buffer layer is decreased, the reverse mesa to decline due to the large capacity of the grooves as compared to normal mesa type is relaxed. 図27 Figure 27
の特性から、発光効率と波長シフト量の向上のためには、バッファ層の形成と逆メサ形状のリッジ構造が有効であることがわかる。 From properties, in order to improve the emission efficiency and the wavelength shift amount, ridge structure formation and reverse mesa shape of the buffer layer it is found to be effective. 【0175】(実施例13)ダメージ吸収層の導入型の半導体発光素子の実施例非平坦半導体基板の形成時において、特に酸化膜の形成時およびドライエッチング(例えば塩素RIE)時に半導体基板にダメージが入ることによってその上の結晶の品質が劣下し、発光素子の特性劣下の要因となる。 [0175] In the formation of Example nonplanar semiconductor substrate introduction type semiconductor light-emitting device of Example 13 damage absorption layer, in particular damage to the formation during and dry etching (e.g. chlorine RIE) at the semiconductor substrate of the oxide film beat poor quality of crystals thereon by entering, it causes under characteristic deterioration of the light emitting element. この劣下を防ぐために半導体基板にダメージ吸収層を設けることとした。 It was the provision of the damaged absorbing layer on the semiconductor substrate in order to prevent under this degradation. 【0176】図28(A)〜(D)はダメージ吸収層を設けた半導体発光素子の製造プロセスを示すものである。 [0176] Figure 28 (A) ~ (D) shows a manufacturing process of a semiconductor light-emitting device having a damage absorbing layer. 平坦半導体基板1上に0.1〜0.5μmの膜厚で成長し、その後に酸化膜2のパターンの形成を行う(図28(A)参照)。 It was grown to the thickness of 0.1~0.5μm on the flat semiconductor substrate 1, and the subsequent formation of the oxide film 2 pattern (see FIG. 28 (A)). ドライエッチングによりダメージ吸収層20と半導体基板を加工処理したのち、酸化膜2を除去する(図28(B)参照)。 After the semiconductor substrate and damage absorbing layer 20 was processed by dry etching to remove the oxide film 2 (see FIG. 28 (B)). その後、ダメージ吸収層20を硫酸系溶液を用いた選択エッチングにより取り除き、この後の半導体多層薄膜の形成は、実施例1,2 Then, the damage-absorbing layer 20 was removed by selective etching using a sulfuric acid based solution, formation of a thin semiconductor multi-layer film after this, Examples 1 and 2
と同様の工程により結晶成長と電極形成を行い、半導体発光素子を形成した(図28(C),(D)参照)。 Perform crystal growth and the electrode formed by the same steps as to form a semiconductor light-emitting element (FIG. 28 (C), reference (D)). ここで、溝の形状、特に高さ(h)は半導体基板のみとなるうよにパターンの形成並びにエッチングを行う。 Here, the shape of the groove, in particular a height (h) do formation and etching of the pattern into Uyo consisting only semiconductor substrate. 【0177】ダメージ吸収層を設けることにより、結晶性の向上による半導体発光素子の発光効率の向上や光出力の増加を確認した。 [0177] By providing the damage absorbing layer was confirmed an increase in improvement and light output of the light emitting efficiency of the semiconductor light-emitting device by improving the crystallinity. 【0178】実施例11〜13に示すように、本発明により、発光波長を容易に制御できる高効率な発光素子が実現でき、高密度に集積化した広波長帯域性を活かした光機能素子により光通信や光測定等への飛躍的な発展が実現できる。 [0178] As shown in Examples 11-13, the present invention, high-efficiency light emitting element emission wavelength can be easily controlled can be realized by an optical functional device that utilize wide wavelength band of which is integrated with high density rapid development of optical communication and optical measurement and the like can be realized. 【0179】(実施例14)図29は本発明の実施例に従う光集積回路を示す上面図である。 [0179] (Embodiment 14) FIG. 29 is a top view showing an optical integrated circuit according to an embodiment of the present invention. 本実施例では、第一の波長として1.3μm、第二の波長として1.5μ In this embodiment, 1.3 .mu.m as a first wavelength, 1.5 microns as the second wavelength
mの場合であり、光通信システムとして、1.3μm帯波長の光によるピンポン双方向通信、1.5μm帯波長の光によるCATV等の放送を例に挙げて説明する。 It is the case of m, as an optical communication system will be described by way pong bidirectional communication with light of 1.3μm band wavelength, broadcasting such as CATV with light of 1.5μm band wavelength as an example. 以下の説明において、1.3μmPD,1.5μmPDは1.3μm光用PD,1.5μm光用PDを意味し、 In the following description, 1.3μmPD, 1.5μmPD means for 1.3μm light PD, the PD for 1.5μm light,
1.3μmLDは同様に1.3μm光用LDを意味する。 1.3μmLD means LD for similarly 1.3μm light. 【0180】図29において、41はY分岐導波路、4 [0180] In FIG. 29, 41 Y-branch waveguide, 4
1a,41b,41cは導波路部分、42は1.3μm 1a, 41b, 41c waveguide portion 42 is 1.3μm
帯分布帰還型(DFB)半導体レーザ(LD)、43はモニタ用PD、44は1.3μmPD、45は1.3μ Band distributed feedback (DFB) semiconductor laser (LD), 43 is a monitor PD, 44 is 1.3μmPD, 45 is 1.3μ
m残留光吸収領域(層)、46は1.5μmPD、47 m residual light absorbing region (layer), 46 1.5MyumPD, 47
は半導体基板、48はLD分岐部分、49はPD分岐部分である。 A semiconductor substrate, 48 LD branch portion, 49 is a PD branching portion. 【0181】動作概要を説明すると、1.3μm帯ピンポン双方向光通信では、送受信を時分割して行い、送受信を同時には行わない、1.5μm帯では、放送型であるので、受信のみを行う。 [0181] In operation summary, in the 1.3μm band ping-pong bi-directional optical communication, it was divided at the time of the sending and receiving, at the same time does not perform the transmission and reception, in the 1.5μm band, because it is broadcast type, receives only do. 1.3μm光の送信については、DFBレーザ(1.3μmLD)42で発生したレーザ光がY分岐導波路41を導波して本集積回路から出射される。 For transmission of 1.3μm light is laser light generated in the DFB laser (1.3μmLD) 42 is emitted from the integrated circuit to waveguide the Y-branch waveguide 41. この時、出力光のパワーは、モニタ用PD4 At this time, the power of the output light, for monitoring PD4
3によりモニタされる。 3 is monitored by. 1.3および1.5μm光の受信に関して述べると、本集積回路に入射した1.3μm With respect to reception of 1.3 and 1.5μm light, 1.3 .mu.m incident on the integrated circuit
の光は、Y分岐導波路41の直線部分を導波してY分岐部分で2つの導波路に分岐して進む。 Light is guided through the straight portion of the Y-branch waveguide 41 proceeds branched into two waveguides at a Y-branch portion. LD分岐部分48 LD branch portion 48
への光は、LD42に入射するが、1,3μm光受信時には、LD42は動作していないため、送信に影響を与えない。 Light to is incident on the LD 42, at the time of 1,3μm optical receiver, LD 42 since it is not, it does not affect the transmission. PD分岐部分49への光は、1.3μmPD4 Light to the PD branch part 49, 1.3μmPD4
4で吸収され光電流に変換される。 Is absorbed in 4 is converted into a photocurrent. 吸収されなかった残留光は、残留光吸収領域45により吸収され、1.5μ Residual light not absorbed is absorbed by the residual light absorbing region 45, 1.5 microns
mPD46には、1.3μmの光は入射しない。 The mPD46, light of 1.3μm is not incident. すなわち、この1.3μm残留光吸収領域45は、1.3μm That is, the 1.3 .mu.m residual light absorbing region 45, 1.3 .mu.m
光を遮断し、1.5μm光を透過させる波長フィルタとして用いられている。 Blocks light, have been used as a wavelength filter for transmitting 1.5μm light. 1.5μm光が入射した場合、Y If 1.5μm light is incident, Y
分岐導波路41の直線部分を導波してY分岐部分で2つの導波路に分岐して進む。 The linear portion of the branching waveguide 41 and the waveguide proceeds branched into two waveguides at a Y-branch portion. LD分岐部分48への光は、 Light to the LD branch portion 48,
1.3μmLD42に入射するが、1.5μm帯の光は1.3μmLD42の活性層では吸収されないので、このLDに影響を与えることはない。 Enters the 1.3MyumLD42 but the light of 1.5μm band is not absorbed in the active layer of 1.3MyumLD42, it does not affect this LD. PD分岐部分49への光は、1.3μm組成の吸収層45では吸収されないので、1.3μmPD,1.3μm残留光吸収領域45 Since light to the PD branching portion 49 it is not absorbed in the absorption layer 45 of 1.3 .mu.m composition, 1.3MyumPD, 1.3 .mu.m residual light absorbing region 45
を透過し、1.5μmPD46へと到達し吸収された光電流へと変換される。 Transmitted through, it is converted to reach absorption photocurrent to 1.5MyumPD46. 【0182】次に、本光集積回路の製作法について説明する。 [0182] Next, a description will be given of production method of the present optical integrated circuit. 【0183】まず、最初に基本となる結晶成長について以下に述べる(図30〜図36参照)。 [0183] First, described below first underlying crystal growth (see FIGS. 30 to 36). 【0184】(1−1) n−InP基板10上に1. [0184] (1-1) 1 to n-InP substrate 10.
1μm組成InGaAsPの導波路層14を0.3μ The waveguide layer 14 of 1μm composition InGaAsP 0.3 micron
m、InP層5を20nm結晶成長して図30の構造を得る。 m, to obtain a structure in FIG. 30 the InP layer 5 to 20nm crystal growth. 【0185】(1−2) 1.3μmLD(図29の4 [0185] (1-2) 1.3μmLD (4 of FIG. 29
2)となる領域にピッチ200nmの回折格子13を形成する(図31)。 A region to be a 2) to form a diffraction grating 13 of the pitch 200 nm (Figure 31). 【0186】(1−3) 上述したリッジ形成の方法により、平坦面21上の1.5μmPD(図29の46) [0186] (1-3) by the method of ridge formation as described above, on the flat surface 21 1.5μmPD (46 in FIG. 29)
となる領域に溝幅dg 1 =2μmのリッジ溝4a、リッジ幅dw=2μm、リッジ高さh=2μmのリッジ3a And a region on the groove width dg 1 = 2 [mu] m ridge grooves 4a, ridge width dw = 2 [mu] m, the ridge height h = 2 [mu] m ridge 3a
を形成し、1.3μmLDおよびモニタPD、1.3μ Forming a, 1.3MyumLD and monitor PD, 1.3μ
mPDとなるそれぞれの領域(図29の42,43,4 Each region to be the mPD (42,43,4 in Figure 29
4)には、溝幅dg 2 =10μmのリッジ溝4b、リッジ幅dw=2μm、リッジ高さh=2μmのリッジ3b The 4), the groove width dg 2 = 10 [mu] m of the ridge grooves 4b, ridge width dw = 2 [mu] m, the ridge 3b ridge height h = 2 [mu] m
を形成して図42の構造を得る。 Obtain the structure of Figure 42 to form a. 【0187】(1−4) 平坦面21上で実効的に1. [0187] (1-4) effectively 1 on the flat surface 21.
25μmのバンドギャップとなるような多重量子井戸構造17を結晶成長する。 A multiple quantum well structure 17 such that the band gap of 25μm crystal growth. このとき、リッジ3a,3b上では、上述したように長波長側に波長がシフトし、溝幅dg 1 =2μmのリッジ3a上では、1.5μmのバンドギャップの多重量子井戸構造6、溝幅dg 2 =10μ At this time, the ridges 3a, is on 3b, shifted wavelength to the long wavelength side, as described above, on the ridge 3a of the groove width dg 1 = 2 [mu] m, a multiple quantum well structure 6 of the band gap of 1.5 [mu] m, the groove width dg 2 = 10μ
mのリッジ3b上では、1.3μmのバンドギャップの多重量子井戸構造6bとなる(図33)。 On m of the ridge 3b, a multiple quantum well structure 6b of the band gap of 1.3 .mu.m (FIG. 33). 【0188】(1−5) 1.5μmPD,1.3μm [0188] (1-5) 1.5μmPD, 1.3μm
LD,1.3μmPD部の埋め込み成長を行う。 LD, to embed growth of 1.3μmPD part. この埋め込みは、本出願人による特開平5−102607号(1993)(特願平3−285470号)号記載の方法により好適に実施することができる。 This embedding present applicant JP 5-102607 by (1993) can be suitably carried out by the method of (Japanese Patent Application No. 3-285470) Patent described. すなわち、図3 That is, FIG. 3
4に示すように、MOVPE法を用いてZnドープp− As shown in 4, Zn-doped by MOVPE p-
InP電流ブロック層7、Seドープn−InP電流閉じ込め層8を順次成長する。 Successively growing an InP current blocking layer 7, Se-doped n-InP current confining layer 8. p−InP層7,n−In p-InP layer 7, n-In
P層8は電流狭窄および光閉じ込め層として働く。 P layer 8 serves as a confinement layer current confinement and light. このとき、n−InP層8のSeドープ量を5×10 18 cm In this case, the Se doping amount of the n-InP layer 8 5 × 10 18 cm
-3以上にするとメサ構造上部(リッジ)のn−InP埋め込み層(電流閉じ込め層)8は成長が抑制され、リッジ6aまたは6b上はp−InP電流閉じ込め層のみが成長した層構造となる。 If the -3 or more n-InP buried layer of the mesa structure top (ridge) (current confinement layer) 8 is grown is suppressed, on the ridge 6a or 6b is a layer structure in which only the p-InP current confining layer is grown. その後連続して、p−InPオーバークラッド層9,p−InGaAsP層10をMO Then successively, a p-InP over cladding layer 9, p-InGaAsP layer 10 MO
VPE法により成長する。 Grown by VPE method. 【0189】(1−6) 埋め込み時に堆積された、Y [0189] (1-6) has been deposited at the time of embedding, Y
分岐導波路41a,41b,41c上にあるドーピングされたInPおよび1.3μm組成のInGaAsPをp−InGaAsP層とともにそれぞれ図35に示すように除去して対応する除去部22a,22b,22cをそれぞれ形成する。 Forming branching waveguides 41a, 41b, are on 41c doped InP and removal portion 22a of InGaAsP of 1.3μm composition corresponding to removed as shown in FIGS 35 with p-InGaAsP layer, 22b, 22c, respectively to. 【0190】(1−7) 次に、図36に示すように、 [0190] (1-7) Next, as shown in FIG. 36,
(1−6)で形成した除去部22a,22b,22cのそれぞれにアンドープInP層23(1.000Å), Removing portions 22a formed in (1-6), 22b, the undoped InP layer 23 on each of 22c (1.000Å),
InGaAsP選択エッチング用エッチストップ層24 For InGaAsP selective etching the etch stop layer 24
(200Å)、アンドーブInP層25を順次成長する。 (200Å), in order to grow the Andobu InP layer 25. 【0191】以上で結晶成長は完了である。 [0191] more than the crystal growth is completed. 【0192】次に、電極プロセスを行う。 [0192] Next, the electrode process. 【0193】(2−1) 1.3μmLD42、1.3 [0193] (2-1) 1.3μmLD42,1.3
μmPD43,44,45および1.5μmPD46上にAuZnNi/Auを用いてp型電極を形成する。 Forming a p-type electrode with AuZnNi / Au on the μmPD43,44,45 and 1.5MyumPD46. 【0194】(2−2) 導波路部分41を選択エッチング液を用いてエッチストップ層まで、ストライプ上にウェットエッチし、リッジ導波路を形成する。 [0194] (2-2) the waveguide section 41 to the etch stop layer using a selective etching solution, and wet etching on the stripes, to form a ridge waveguide. 【0195】(2−3) 絶縁膜を電極部分を除いて堆積させる。 [0195] (2-3) is deposited with the exception of the electrode portion of the insulating film. 【0196】(2−4) ワイヤをつけるための電極パッドを形成する。 [0196] (2-4) to form an electrode pad for applying a wire. 【0197】(2−5) 基板研磨を行い、基板側にA [0197] (2-5) performs a substrate polishing, A to the substrate side
uGeNi/Auでu電極を形成する以上により素子が製作される。 Element is fabricated by the above forming the u electrodes uGeNi / Au. 【0198】次に、この素子の特性について説明する。 [0198] Next, a description will be given properties of this device.
図37に、1.3μm用のLDを発振させたときの電流−光出力特性を示す。 Figure 37, current when oscillating the LD for 1.3 .mu.m - showing the optical output characteristics. しきい値15mAであり、電流3 Is the threshold 15mA, current 3
0mAで、出力4mWが得られている。 In 0mA, output 4mW is obtained. また、サイドモード抑圧比は、28dBであった。 In addition, the side mode suppression ratio was 28dB. 【0199】次にPDの特性について説明する。 [0199] will now be described characteristic of PD. 1.3 1.3
μmPD44、および1.5μmPD46に逆バイアス1Vを印加し、1.3μm光残留光吸収領域35を残留光によって生じる光電流が他のPD電源に流れないようにアースに落とした状態で、素子の導波路左側から1. MyumPD44, and a reverse bias 1V is applied to 1.5MyumPD46, in a state where a 1.3μm light residual light absorption region 35 photocurrent generated by the residual light is dropped to the ground so as not to flow into other PD power, guide elements 1 from the waveguide left.
3μmPD44の側から1.3μmおよび1.5μmの光を入射させた。 From the side of 3μmPD44 light was made to enter with a 1.3μm and 1.5 [mu] m. このとき、1.3μmPD44、および1.5μmPD46では、それぞれ1.3μm光、 At this time, 1.3MyumPD44, and in 1.5MyumPD46, respectively 1.3μm light,
1.5μm光を吸収し光電流が流れる。 Absorb 1.5μm light flowing photocurrent. 1.3μmPD 1.3μmPD
44で吸収されなかった1.3μm光は、1.3μm光残留光吸収領域45で吸収されて、光電流へと変換され、アースに流れる。 1.3μm light not absorbed in 44 is absorbed by 1.3μm light residual light absorbing region 45, it is converted into a photocurrent flowing to the ground. 結果として1.5μmPD46に1.3μm光はほとんど入射されていない。 As a result 1.3μm light 1.5μmPD46 are poorly incident. 各PDの光電流およびクロストークの波長依存性を図38(A), The wavelength dependence of the photocurrent and crosstalk of each PD FIG 38 (A),
(B)に示す。 It is shown in (B). 図38(A)は1.3μm光用PD、図38(B)は1.5μmPDのクロストークの波長依存性を示す。 Figure 38 (A) is for PD 1.3μm light, FIG. 38 (B) shows the wavelength dependency of the crosstalk 1.5MyumPD. 本測定でのクロストークcの定義は、以下の通りである。 Definition of crosstalk c in this measurement are as follows. 【0200】 【数1】C 1.3 =10×log(1.3μmPDの光電流/1.5μmPDの光電流)…1.3μm帯C 1.5 =10×log(1.5μmPDの光電流/1.3μ [0200] [Equation 1 C 1.3 = 10 × log (photocurrent photocurrent /1.5μmPD of 1.3μmPD) ... 1.3μm band C 1.5 = 10 × log (1.5μmPD photocurrent /1.3μ
mPDの光電流)…1.5μm帯図38(A),(B)からわかるように両波長帯において−24dBという良好なクロストーク特性を示している。 Photocurrent) ... 1.5 [mu] m band of mPD Figure 38 (A), shows a good crosstalk property of -24dB at both wavelength bands as can be seen from (B). 【0201】また、1.3μm光、1.5μm光を入射させたときには、LD分岐部の方にも光は導波されるが、1.3μm受信時には、LDを動作させる必要がないため影響は無視できる。 [0202] Further, when to be incident 1.3μm light, a 1.5μm light is affected since the light also toward the LD bifurcation is guided, during 1.3μm reception, it is not necessary to operate the LD It can be ignored. また、前述したように1.5 In addition, as described above 1.5
μm光は、LDに対して影響を及ぼさないため、1.5 Since μm light, that does not have any effect on the LD, 1.5
μm光受信時にもLDの特性は変化しない。 Even at the time of μm light reception characteristics of the LD does not change. 【0202】本実施例では、DFBレーザを用いたが、 [0203] In this embodiment, using a DFB laser,
回折格子が活性層の両側に配置されている分布反射型(DBR)レーザを用いてもよい。 Distributed reflection type diffraction grating are arranged on both sides of the active layer (DBR) laser may be used. 【0203】また、本実施例では、導波路部分は、1. [0203] In this embodiment, the waveguide portion 1.
1μm組成のものを最初に基板上に成長し、共通導波路として用いたが、多重量子井戸の構造を最適化することにより、リッジ上の成長を用いて、1.1μm組成から1.5μm組成まで変化させることができるため、導波路部分41(41a,41b,41c)を1.3μmP Initially grown on the substrate ones 1μm composition, is used as a common waveguide, by optimizing the structure of the multiple quantum well, with growth on the ridge, 1.5 [mu] m composition from 1.1μm composition since it is possible to change to, the waveguide portion 41 (41a, 41b, 41c) the 1.3μmP
D44,45および1.5μmPD46と一括して成長してもよい。 D44,45 and 1.5μmPD46 and may be grown in a batch. すなわち、図39(A),(B)に示すように、1.5μmPD46に対応する幅のリッジ溝15 That is, FIG. 39 (A), (B), the ridge groove 15 having a width corresponding to the 1.5μmPD46
a、1.3μmPD44と1.3μm残留光吸収領域4 a, 1.3μmPD44 and 1.3μm residual light absorbing region 4
5に対応する幅のリッジ溝4b、1.1μ導波路部分4 Ridge groove 4b having a width corresponding to 5, 1.1μ waveguide portion 4
1a,41b,41cに対応する幅のリッジ幅4cを形成したリッジ上で多重量子井戸構造を成長できる。 1a, 41b, a multiple quantum well structure on the ridge forming the ridge width 4c having a width corresponding to 41c can be grown. LD LD
分岐部についても同様にY分岐導波路41を、1.3μ Likewise the Y-branch waveguide 41 also bifurcation, 1.3Myu
mLD42、モニタPD43と一括して成長してもよい。 mLD42, may be grown in a batch with the monitor PD43. 【0204】(実施例15)次に、図40を参照しながら、本発明の実施例に従う光集積回路について説明する。 [0204] (Example 15) Next, with reference to FIG. 40, a description will be given of an optical integrated circuit according to an embodiment of the present invention. 図39(A),(B)に示す構成において、構成素子は、第1の実施例とほぼ同じであるが、その配置が異なる。 Figure 39 (A), in the structure (B), the component is substantially the same as the first embodiment, the arrangement is different. 図40において、51は1.3μmの実効的バンドギャップを有するLD用活性層、52はDBRレーザを形成するための回折格子、53はDBRレーザ部分、 In Figure 40, LD for active layer having an effective bandgap of 1.3μm is 51, the diffraction grating for forming the DBR laser 52, 53 DBR laser section,
54は曲がり導波路、55は1.3μm残留光吸収領域、56は1.5μmPD部分、57は散乱光遮断用溝、58は半導体基板である。 The bent waveguide 54, 55 is 1.3μm residual light absorbing region, 56 1.5μmPD portion, the scattered light blocking grooves 57, 58 is a semiconductor substrate. 【0205】本実施例の動作について説明する。 [0205] a description of the operation of the present embodiment. 1.3 1.3
μmの送信はDBRレーザ53を用いる。 Transmission of μm is used DBR laser 53. このレーザの共振器は、半導体基板のへき開面と回折格子52で形成されている。 Resonator of the laser is formed by the cleavage plane and the diffraction grating 52 of the semiconductor substrate. 回折格子の反射率は高いため、レーザ光は素子左側から出射されるのがほとんどで、PD側に出射することはない。 For high reflectivity of the diffraction grating, in most cases the laser beam is emitted from the device left, is not to be emitted to the PD side. 【0206】レーザ53を発振させた場合、レーザ光以外に自然放出光が発生する。 [0206] When the laser 53 is oscillated, the spontaneous emission light generated in addition to the laser beam. この光は、導波光ではないため、曲がり導波路54を導入することにより、1.5 This light is not a guided light, by introducing the curved waveguide 54, 1.5
μmPD部分56への入射を避けることができる(図4 It can be avoided from entering the μmPD portion 56 (FIG. 4
0参照)。 0 reference). また、光が導波路を進行する際に散乱光が生じる。 Moreover, scattered light generated when the light travels through the waveguide. これらの散乱光は、散乱光遮断用溝57により1.5μmPD部56への入射を避けられる。 These scattered light are avoided from entering the 1.5μmPD unit 56 by scattered light blocking grooves 57. これらの構造により1.3μm光送信時の1.5μmPD部分5 1.5μmPD portion in a 1.3μm light transmitted by these structures 5
6へのクロストークを低減できる。 It is possible to reduce crosstalk to 6. 【0207】一方、1.3μm光受信時は、このレーザ53が光検出器となる。 [0207] On the other hand, when 1.3μm light received, the laser 53 is a light detector. 本素子が用いられるシステムは、先に述べたようにピンポン双方向通信であるので、 Since the system in which the present device is used is a ping-pong bidirectional communication as previously described,
このような使用方法が可能である。 Such usage is possible. このレーザ兼光検出器で共振されなかった1.3μm光は、曲がり導波路を経由して1.3μm残留光吸収領域55において吸収され1.5μmPD部分56には、入射しない。 1.3μm light not resonated laser and light detector, the 1.5μmPD portion 56 is absorbed in the 1.3μm residual light absorbing region 55 via the waveguide bend, not incident. 1.5μ 1.5μ
m受信時には、DBRレーザ(LD)部分53,曲がり導波路54,1.3μm残留光吸収領域55を経由して1.5μmPD部分56で吸収され光電流へ変換される。 The m during reception, DBR laser (LD) part 53, and is converted into absorbed by 1.5μmPD portion 56 via the curved waveguide 54,1.3μm residual light absorbing region 55 photocurrent. 【0208】本素子の製作方法は、実施例14とほぼ同じである。 [0208] manufacturing process of the device is substantially the same as Example 14. また、1.3μmLDおよび1.3μmPD In addition, 1.3μmLD and 1.3μmPD
の特性、1.5μmPDの特性は、実施例14と同様であった。 Properties, characteristics of 1.5μmPD were the same as in Example 14. 【0209】以上、実施例14〜15に基づいて具体的に説明したように、本発明によれば、半導体発光素子、 [0209] As has been specifically described based on Examples 14 - 15, according to the present invention, a semiconductor light emitting element,
半導体光検出素子、その検出波長より長い波長の光を検出する半導体光検出素子、両光検出素子間に配置された波長フィルタを光導波路を介して結合して集積化することにより、これを1波長の送信素子、2波長の光検出素子として働かせることができる。 Semiconductor photodetecting element, a semiconductor light-detecting element for detecting light having a wavelength longer than that detection wavelength, by integrating binds to via the optical waveguide wavelength filter disposed between the light detecting element, which 1 transmitting elements of wavelength, it can work as a light-detecting element of the two wavelengths. 【0210】(実施例16)本発明の実施例を図41ないし図43に示す。 [0210] Example (Example 16) The present invention is illustrated in FIG. 41 to FIG. 43. InP基板1上に波長1.5μm組成で厚さ2μmのInGaAsP層61を形成し、このInGaAsP層61の一部を塩素ガスを用いた反応性イオンエッチングにより、二つのテーパ状の溝部4dとリッジ3dが形成されるように、除去して、図4に示すような構造を製作する。 An InGaAsP layer 61 having a thickness of 2μm was formed at a wavelength of 1.5μm composition on an InP substrate 1 by reactive ion etching using chlorine gas a portion of the InGaAsP layer 61, two tapered groove 4d and the ridge as 3d is formed, it is removed to fabricate a structure as shown in FIG. 基板1の前端面では、リッジ3 The front end face of the substrate 1, the ridges 3
dの幅は5μm、溝部4dの幅は10μm、基板1の後端面では、リッジ3dの幅は1.5μm、溝部4dの幅は3μmである。 The width of d is 5 [mu] m, the width of the groove 4d 10 [mu] m, at the rear face of the substrate 1, the width of the ridge. 3d 1.5 [mu] m, the width of the groove 4d is 3 [mu] m. リッジ3dの高さは、基板全面で一様で、2μmである。 The height of the ridge 3d is uniform in the entire surface of the substrate, a 2 [mu] m. 基板1の後端面近傍にリッジ3dと溝部4dが平行な部分が形成されているが、この平行部分を形成しなくてもよい。 While ridge 3d and the groove 4d in the rear end surface near the substrate 1 is formed parallel portions may not be formed the parallel portions. また、逆に基板1の前端面近傍に同様な平行部分を設けてもよい。 It is also possible to provide a similar parallel portions on the front end surface near the substrate 1 in the reverse. 【0211】次に、前記基板1とその上に形成されたリッジ3dを有する前記構造体をエピタキシャル成長用基板として、その上に有機金属成長法により、波長1.1 [0211] Next, as an epitaxial growth substrate of the structure having a ridge 3d formed thereon and the substrate 1 by metal organic deposition thereon, wavelength 1.1
μm組成で厚さ150ÅのInGaAsP層を形成してバリア層6dを得る。 Obtaining a barrier layer 6d is formed an InGaAsP layer having a thickness of 150Å in μm composition. このバリア層6dに17ÅのIn In the 17Å in the barrier layer 6d
GaAs層を井戸層6eとする全体の厚さが約0.3μ About 0.3μ thickness of the whole of the GaAs layer and the well layer 6e
mの量子井戸構造6を成長させ、さらに続けて波長1. m grown quantum well structure 6, the wavelength 1 continues further.
35μm組成のInGaAsP層62を2μm成長させ、最後にInP層63を2μm成長させる。 An InGaAsP layer 62 of 35μm composition is 2μm growing, and finally the InP layer 63 is 2μm growth. 成長後の素子前端面および後端面断面形状を、量子井戸構造部の拡大模式図とともに、図42および図43に示す。 The device front and rear facets sectional shape after the growth, with enlarged schematic view of a quantum well structure, shown in FIGS. 42 and 43. 【0212】素子後端面におけるリッジ3dの幅は、前記したように、1.5μmであり、溝部4dの幅は3μ [0212] The width of the ridge 3d in the element rear surface, as described above, a 1.5 [mu] m, the width of the groove 4d is 3μ
mであるので、前記図7のリッジ構造寸法〜PL波長相関図から明らかなように、量子井戸構造6のバンドギャップは、素子後端面では1.0μmである。 Because it is m, the 7 ridge structure dimensions ~PL As is apparent from the wavelength correlation diagram, the band gap of the quantum well structure 6 is 1.0μm in the element rear surface. また、図4 In addition, FIG. 4
3に示すように、リッジ3dの側面での量子井戸層6 As shown in 3, the quantum well layer at the side surfaces of the ridge 3d 6
は、リッジ3dの上面より薄いので、導波光は、リッジ3dの上面の厚さ約0.3μm、幅約1.5μmの量子井戸層64をコアとして、閉じ込められる。 Since thinner than the upper surface of the ridge 3d, guided light, a thickness of about 0.3μm on the upper surface of the ridge 3d, the quantum well layer 64 having a width of about 1.5μm as the core is confined. そのスポットサイズは1.5〜2μm程度であり、半導体光素子のスポットサイズに一致する。 The spot size is about 1.5 to 2 [mu] m, to match the spot size of the semiconductor optical device. 【0213】同様に、素子前端面におけるリッジ3dの幅は、前記したように、5μmであり、溝部4dの幅は10μmであるので、前記図7のリッジ構造寸法〜PL [0213] Similarly, the width of the ridge 3d in the device front surface, as described above, a 5 [mu] m, the width of the groove 4d is a 10 [mu] m, the ridge structure dimensions of the Figure 7 through PL
波長相関図から明らかなように、量子井戸構造6のバンドギャップは、素子前端面では1.35μmである。 As is apparent from the wavelength correlation diagram, the band gap of the quantum well structure 6 is 1.35μm in the element front surface. その結果、屈折率は、リッジ3dを形成した層61とほぼ等しいか小さくなる。 As a result, the refractive index substantially equal to or smaller and the layer 61 formed a ridge 3d. 従って、素子前端面では、層6 Thus, the element front surface, the layer 6
1,6,62をコア層とし、層1および層63を上下のクラッド層とする。 The 1,6,62 and core layer, the layers 1 and 63 and upper and lower cladding layers. 厚さ約4.5μm、幅約5μmの埋込リッジ構造が形成される。 A thickness of about 4.5 [mu] m, the buried ridge structure having a width of about 5μm are formed. この場合のコア層の中心は層6にあるので、導波光は軸ずれすることなく、素子後端面における前記量子井戸層64への閉じ込め状態から、素子前端面における層61,6,62への閉じ込め状態へと移る。 Since the center of the core layer in this case in the layer 6, guided light without axial deviation from the state confined to the quantum well layer 64 in the element rear end face, to the layer 61,6,62 in the device front surface It moves to the confinement state. その結果、素子前端面では、ファイバと同程度の4〜5μmに拡大されたスポットサイズを有する導波路が形成される。 As a result, the element front surface, a waveguide having a spot size that is expanded to the fiber about the same 4~5μm is formed. 【0214】この素子の前端面にフラットエンドファイバを結合して結合損を測定したところ、0.5dB以下であり、その接続許容誤差は、1dB許容で±2.4μ [0214] When measuring the binding loss by combining flat end fiber to the front end face of the element, it is less than 0.5dB, the connection tolerance, ± in 1dB acceptable 2.4μ
mであった。 It was m. 【0215】本実施例では、素子前端面でのリッジ幅を5μmに拡大したが、リッジ幅一定のままでも、前記図7で確認したように、溝幅を変化させておくことにより、スポットサイズ拡大効果はある。 [0215] In this embodiment, an enlarged ridge width of the element front end face in 5 [mu] m, be left ridge width constant, as confirmed by FIG. 7, by previously changing the groove width, spot size expansion effect is. これは、素子前端面での基板面に水平な方向のコアとクラッドの屈折率差は小さいので、コア寸法が小さくとも導波光はクラッド領域までしみだしており、実効的スポットサイズが拡大されているからである。 This is because the refractive index difference in the horizontal direction of the core and the cladding on the substrate surface of the element front end face is small, the guided light with small core dimensions are oozing to the cladding region, is enlarged the effective spot size This is because there. 【0216】(実施例17)図44ないし図46は、本発明の第2の実施例を示すものである。 [0216] (Embodiment 17) FIG. 44 through FIG. 46 shows a second embodiment of the present invention. 量子井戸層を成長させるための基板として、実施例16と同様な構造体を用いるが、図44に示すように、本実施例では、リッジ3d上面の一部に回折格子13を形成しておく。 As a substrate for growing the quantum well layer, but uses the same structure as in Example 16, as shown in FIG. 44, in this embodiment, previously formed a diffraction grating 13 on a part of the ridge 3d top . 層1、層61には、n型伝導を示すように、不純物をドープしておく。 Layer 1, the layer 61, as an n-type conductivity, previously doped with impurities. 実施例1と同じく量子井戸層6を成長した後、近藤らにより提案された方法(特開平5−1026 After also grow a quantum well layer 6 as in Example 1, the proposed method by Kondo et al (JP-A-5-1026
07号)によりp型InGaAsP層65を成長させる。 07 No.) by growing a p-type InGaAsP layer 65. 【0217】すなわち、量子井戸層6を成長させた後、 [0217] In other words, after the growth of the quantum well layer 6,
リッジ3d上に位置する量子井戸層64上にのみ不図示のストライプマスクを形成する。 Only on the quantum well layer 64 located on the ridge 3d to form a stripe mask (not shown). そして、リアクティブイオンエッチング(RIE)装置を使用して、前記層6 Then, using a reactive ion etching (RIE) apparatus, said layer 6
4周辺の量子井戸層6をエッチングして除去し、層64 4 quantum well layer 6 near to remove etching, the layer 64
をメサ構造にする。 The to mesa structure. その後、前記マスクを除去する。 Thereafter, the mask is removed. 【0218】続いて、この上に、n型InPもしくはI [0218] Subsequently, on this, n-type InP or I
nGaAsP層66を成長させ、最後にp型InGaA nGaAsP layer 66 is grown, the last in the p-type InGaA
sP層62およびInP層63を成長させ、さらに、最上面の一部に電極層67を形成する。 sP layer 62 and the InP layer 63 is grown, further forming an electrode layer 67 on a part of the top surface. 【0219】その結果、素子後端面では、図46のような構造が形成される。 [0219] As a result, the element rear surface, the structure shown in FIG 46 is formed. これはn型InP層1,63を電流ブロック層とするレーザ構造であり、上下面に電極を形成することによりDFBレーザとして機能する。 This is a laser structure and the current blocking layer n-type InP layer 1,63, functions as a DFB laser by forming electrodes on the upper and lower surfaces. 【0220】一方、素子前端面では、屈折率構造は実施例16とほぼ同様な構造となるので、スポットサイズが拡大された導波路構造となっている。 [0220] On the other hand, in the device front surface, the refractive index structure since substantially the same structure as in Example 16, and has a waveguide structure spot size is enlarged. 【0221】したがって、本実施例では、スポットサイズ拡大導波路とDFBレーザのモノリシック集積が1回のエピタキシャル成長で得られる。 [0221] Thus, in this embodiment, a monolithically integrated spot size expanding waveguide and DFB laser is obtained in the epitaxial growth of one. 【0222】本実施例において、層61を4μmとし、 [0222] In this embodiment, the layers 61 and 4 [mu] m,
このうち2μmだけを加工してリッジを製作した構造体を基板として用い、層62および65をp−InP層とし、層66をn−InP層としてもよい。 Using these only the processed structure was manufactured ridge 2μm as the substrate, the layers 62 and 65 and p-InP layer, a layer 66 may be n-InP layer. この場合は、 in this case,
素子の前後端面での導波光スポットの中心は、お互いに軸ずれするが、p型クラッド層の構造が簡単になり、p Guided light center of the spot on the front and rear end face of the element is axially displaced to each other, it is simplified structure of the p-type cladding layer, p
npn構造による電流閉じ込めが有効に行われるという利点がある。 There is an advantage that the confinement current by npn structure is effectively performed. 【0223】本実施例において、回折格子13を製作しない場合は、そのまま受光ダイオードとして用いることができるので、ファイバとの結合効率の高い導波型フォトダイオードが実現できる。 [0223] In this embodiment, when not manufactured diffraction grating 13, it is possible to use directly as the photo-diode, is coupled efficient waveguide type photodiode the fiber can be realized. 【0224】(実施例18)本発明の実施例を図47ないし図49に示す。 [0224] Example (Example 18) The present invention is illustrated in FIGS. 47 to 49. 本実施例の構造は、前記図44ないし図46の構造に類似しているが、本実施例では、素子後端面にも、リッジ幅と溝幅が変化する構造を前端面近傍の場合とは逆の向きに形成して置く、前記実施例と同様に行なったエピタキシャル成長後の前後端面の断面構造を、図48に示し、リッジ幅、溝幅の領域が狭い中央部の断面構造を、図49に示す。 Structure of this embodiment is similar to the structure of FIG. 44 to FIG. 46, in this embodiment, also the element rear surface, and when the structure ridge width and groove width is varied in the front end face near place in an inverted orientation, the cross-sectional structure of the front and rear end surface after the epitaxial growth was carried out as in the example, shown in Figure 48, ridge width, the cross-sectional structure of the region of the groove width is narrow central portion, FIG. 49 to show. 図中、前記実施例と同一構成には同一符号を付して説明を簡略化する。 In the figure, to simplify the description the same reference numeral is applied to the same components as the embodiment. 【0225】上記構成の素子の両端面に無反射コーティングを施し、中央部に形成した電極に電流を注入することにより、ファイバとの結合効率を高めた半導体光増幅器が実現できる。 [0225] subjected to non-reflection coating on both end faces of the elements of the above-described configuration, by injecting a current to the electrodes formed in the central portion, the semiconductor optical amplifier can be realized with increased coupling efficiency with the fiber. 【0226】さらに、本実施例において、印加電圧の極性を反転することにより、電子閉じ込めシュタルク効果を用いた光変調器を実現することができる。 [0226] Further, in this embodiment, by reversing the polarity of the applied voltage, it is possible to realize an optical modulator using an electron confinement Stark effect. 【0227】なお、実施例では1.5μm光の導波についてInGaAsP系材料で説明したが、他の材料系、 [0227] Although described in the InGaAsP-based material for waveguiding 1.5μm light in the embodiment, other material systems,
例えばInAlGaAs系を用いても、また両方を用いても、実現できる。 For example, even using InAlGaAs system, also with both, it can be realized. さらに、1.3μm等の他の波長帯でも材料系および組成を選ぶことにより、同様な効果が実現できる。 Further, by selecting a material system and compositions in other wavelength bands of 1.3μm and the like, similar effects can be achieved. 【0228】実施例16〜18で述べたように、本発明によれば、簡単な製作プロセスで光素子の導波路のスポットサイズを拡大することができるので、半導体光素子の高性能かつ高信頼な集積化が経済的に実現できる。 [0228] As described in Examples 16 to 18, according to the present invention, it is possible to enlarge the spot size of the waveguide of the optical element by a simple fabrication process, high-performance and highly reliable semiconductor optical device Do integration can be economically feasible. 【0229】 【発明の効果】以上説明したように、本発明により高密度に集積化したスーパールミネスセントフォトダイオードが実現され、波長の高帯域性を活かした測定あるいは評価法の飛躍的な発展が期待される。 [0229] As described above, according to the present invention, high-density integrated with super luminescence St. photodiode is realized by the present invention, the rapid development of measurement or evaluation methods utilizing high bandwidth of the wavelength Be expected. 【0230】本発明によれば、半導体発光素子、半導体光検出素子、その検出波長より長い波長の光を検出する半導体光検出素子、両光検出素子間に配置された波長フィルタを光導波路を介して結合して集積化することにより、これを1波長の送信素子、2波長の光検出素子として働かせることができる。 According to [0230] the present invention, a semiconductor light emitting device, the semiconductor light-detecting element, through the semiconductor photodetector for detecting light of a wavelength longer than the detection wavelength, the waveguide wavelength filter disposed between the light detecting element by integrating bonded to Te, it can work this transmission element of one wavelength, as the light detecting element 2 wavelengths. 【0231】本発明によれば、簡単な製作プロセスで光素子の導波路のスポットサイズを拡大することができるので、半導体光素子の高性能かつ高信頼な集積化が経済的に実現できる。 According to [0231] the present invention, it is possible to enlarge the spot size of the waveguide of the optical element by a simple fabrication process, high-performance and high-reliability integrated semiconductor optical device can be economically realized.

【図面の簡単な説明】 【図1】(A),(B)は、マスク選択成長法による歪み量子井戸構造の作成手順を示す工程図、(C)は、マスク幅に対する発光波長の特性を示すグラフである。 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 (A), (B) is a process drawing showing the procedure for creating strained quantum well structure by the mask selective growth method, the (C) the characteristics of the emission wavelength with respect to the mask width it is a graph showing. 【図2】従来のスポットサイズ交換器の構成を示す斜視図である。 2 is a perspective view showing a configuration of a conventional spot size exchanger. 【図3】歪み量子井戸構造の組成と発光波長の特性を示すグラフである。 3 is a graph showing the composition of the strained quantum well structure characteristics of the light-emitting wavelength. 【図4】(A)は非平坦基板上に形成された1.55μ [4] (A) 1.55μ is formed on a non-planar substrate
m帯発光素子の構造の一例であり、(B)は図1の構造の発光特性のシミュレーション結果、実線と点線は結晶性の違いを表わす図である。 Is an example of a structure of m band light emitting element, (B) is the simulation result of the emission characteristics of the structure of FIG. 1, solid line and dotted line is a graph showing the difference in crystallinity. 【図5】基板の斜視図である。 5 is a perspective view of the substrate. (A)はエッチング用マスクを形成した状態、(B)は選択成長用マスクを形成した状態、(C)は溝が形成された状態を示す。 (A) shows a state of forming an etching mask, (B) the state in which the formation of the selective growth mask, the (C) the state in which grooves are formed. 【図6】リッジ上の多重量子井戸構造のバンドギャップ波長のシフトを示すグラフである。 6 is a graph showing the shift of the band gap wavelength of the multiple quantum well structure on the ridge. (A)はリッジ幅の影響、(B)はリッジ高さの影響を示す。 (A) The effect of ridge width, (B) shows the effect of the ridge height. 【図7】リッジ基板上に成長させた量子井戸構造のフォトルミネッセンス波長のリッジおよび溝部の幅への依存性を示すグラフである。 7 is a graph showing the dependence of the ridges and grooves of the width of the photoluminescence wavelength of the quantum well structure grown on the ridge board. 【図8】リッジ基板上に成長した量子井戸層構造のフォトルミネッセンス波長のリッジの高さへの依存性を示すグラフである。 8 is a graph showing the dependence of the height of the ridge of the photoluminescence wavelength of the grown quantum well layer structure on the ridge board. 【図9】本発明の実施例1に係る光機能素子の製造プロセスに関し、(A)はマスク形成(エッチング用)、 It relates to a manufacturing process of the optical functional device according to the first embodiment of the present invention; FIG, (A) is a mask formed (for etching),
(B)はマスク形成(選択成長用)、(C)は非平坦基板、(D)は結晶成長(一回成長)、(E)は結晶成長(埋め込み成長)、(F)は電極形成の各手順を示す工程図である。 (B) the mask formation (for selective growth), (C) a non-planar substrate, (D) crystal growth (once growth), (E) the crystal growth (burying growth), (F) is the electrode formation is a process diagram showing the respective steps. 【図10】本発明の実施例1に係る発光素子の発光波長の変化特性に関し、(A)はリッジ幅dwと発光波長の変化特性、(B)は溝幅dgと発光波長の変化特性、 Relates the change characteristic of the light-emitting wavelength of the light emitting device according to Example 1 of the invention; FIG, (A) is the change characteristic of the emission wavelength and the ridge width dw, (B) the change characteristic of the emission wavelength and the groove width dg,
(C)はリッジ高さと発光波長の変化特性をそれぞれ示すグラフである。 (C) is a graph showing respectively the variation characteristics of the ridge height and emission wavelengths. 【図11】InGaAs量子井戸層の厚さ特性に関し、 [11] relates to the thickness characteristics of the InGaAs quantum well layer,
(A)はリッジ幅dwとInGaAs量子井戸層の厚さ特性、(B)は溝幅dgとInGaAs量子井戸層の厚さ特性、(C)はリッジ高さとInGaAs量子井戸層の厚さ特性をそれぞれ示すグラフである。 (A) The thickness characteristic of the ridge width dw and the InGaAs quantum well layer, the (B) thickness characteristics of the groove width dg and InGaAs quantum well layer, (C) the thickness characteristics of the ridge height and InGaAs quantum well layer is a graph showing respectively. 【図12】本発明の実施例2に係る回折格子付きリッジ形成基板の説明図であり、(A)はリッジ上回折格子、 [Figure 12] is an explanatory diagram of a diffraction grating with a ridge formed substrate according to the second embodiment of the present invention, (A) is a ridge on the diffraction grating,
(B)は光導波層付き回折格子、(C)は側面回折格子を設けたものである。 (B) is a diffraction grating with optical waveguide layer, (C) are those in which a side surface diffraction grating. 【図13】本発明の実施例3に係る4波集積レーザアレイの作製法(溝幅変調型)に関し、(A)はマスク形成(エッチング用)、(B)は非平坦基板(溝幅変調型)、(C)は結晶成長(発光層の成形)、(D)は結晶成長(埋め込み成長)、(E)は電極形成の各手順を示す工程図である。 [13] method of producing 4-wave integrated laser array according to Embodiment 3 of the present invention relates to (groove width modulation type), (A) is a mask formed (for etching), (B) is non-flat substrate (groove width modulation type) are process diagrams showing the (C) the crystal growth (molding of the light emitting layer), (D) the crystal growth (burying growth), (E) the procedures of electrode formation. 【図14】本発明の実施例3に係る4波集積レーザアレイの発振特性を示すグラフである。 14 is a graph showing the oscillation characteristic of the four-wave integrated laser array according to Embodiment 3 of the present invention. 【図15】本発明の実施例4に係る4波集積DFBレーザアレイの作製法(溝幅変調型)に関し、(A)は回折格子形成、(B)はマスク形成(エッチング用)、 [15] method of producing 4-wave integrated DFB laser array according to Embodiment 4 of the present invention relates to (groove width modulation type), (A) a diffraction grating formation, the (B) is a mask formed (for etching),
(C)は非平坦基板(溝幅変調型)、(D)は結晶成長(発光層の成形)、(E)は結晶成長(埋め込み成長)、(F)は電極形成の各手順を示す工程図である。 (C) is non-flat substrate (groove width modulation type), (D) the crystal growth (molding of the light emitting layer), (E) the crystal growth (burying growth), (F) a step shown each step of the electrode forming it is a diagram. 【図16】本発明の実施例4に係る4波集積DFBレーザアレイの発振特性を示すグラフである。 16 is a graph showing the oscillation characteristic of the four-wave integrated DFB laser array according to Embodiment 4 of the present invention. 【図17】本発明の実施例5に係る4波集積レーザアレイの作製法(リッジ幅変調型)に関し、(A)はマスク形成(エッチング用)、(B)は非平坦基板(溝幅変調型)、(C)は結晶成長(発光層の成形)、(D)は結晶成長(埋め込み成長)、(E)は電極形成の各手順を示す工程図である。 [17] method of producing 4-wave integrated laser array according to Embodiment 5 of the present invention relates to (ridge width modulation type), (A) is a mask formed (for etching), (B) is non-flat substrate (groove width modulation type) are process diagrams showing the (C) the crystal growth (molding of the light emitting layer), (D) the crystal growth (burying growth), (E) the procedures of electrode formation. 【図18】本発明の実施例7に係る モノシリックヘテロダイン受信器の模式図である。 18 is a schematic diagram of a monolithic heterodyne receiver according to a seventh embodiment of the present invention. 【図19】本発明の実施例8に係るスーパールミネッスセントダイオード(溝幅変調方式)、(A)はマスク形成(エッチング用)、(B)は非平坦基板(溝幅変調型)、(C)は結晶成長(発光層の形成)、(D)は結晶成長(埋め込み成長)、(E)は電極形成の各手順を示す工程図である。 Superluminescent scan St. diode according to Embodiment 8 of 19 present invention (the groove width modulation), (A) is a mask formed (for etching), (B) is non-flat substrate (groove width modulation type), ( C) the crystal growth (formation of light emitting layer), (D) crystal growth (burying growth), is a process drawing showing the (E) the procedures of electrode formation. 【図20】本発明実施例8に係るのスーパールミネッスセントダイオードの発光スペクトル特性を示すグラフである。 20 is a graph showing the emission spectrum characteristics of the superluminescent scan St. diode according to the present invention Example 8. 【図21】本発明の実施例9に係るスーパールミネッスセントダイオード(リッジ幅変調方式)に関し、(A) Super luminescent according to Example 9 of FIG. 21 the present invention Ssu St. diodes relates (ridge width modulation method), (A)
はマスク形成(エッチング用)、(B)は非平坦基板(リッジ幅変調型)、(C)は結晶成長(発光層の形成)、(D)はマスク形成(エッチング用)、(E)は埋め込み前の非平坦基板形成の各手順を示す工程図である。 Mask formation (for etching), (B) is non-flat substrate (ridge width modulation type), (C) is (Formation of light emitting layer) crystal growth, (D) the mask formation (for etching), (E) is it is a process diagram showing each step of a non-planar substrate formed prior to implantation. 【図22】本発明の実施例10に係るスーパールミネッスセントダイオード(リッジ高さ変調方式1)に関し、 [22] relates superluminescent scan St. diode according to Embodiment 10 of the present invention (the ridge height modulation method 1),
(A)はマスク形成(選択成長用)、(B)は非平坦基板(マスク除去後)、(C)はマスク形成(エッチング用)、D)は非平坦基板(リッジ高さ変調型)、(E) (A) is a mask formed (for selective growth), (B) a non-planar substrate (after mask removal), (C) the mask formation (for etching), D) a non-planar substrate (ridge height modulation type), (E)
は結晶成長(発光層の形成)各手順を示す工程図である。 Is a process diagram showing each step crystal growth (formation of light emitting layer). 【図23】本発明の実施例10の変形例に係るスーパールミネッスセントダイオード(リッジ高さ変調方式2) Super luminescent according to the modification of Embodiment 10 of FIG. 23] The present invention Ssu St. diode (ridge height modulation method 2)
に関し、(A)はマスク形成(選択成長用)、(B)は非平坦基板(マスク除去後)、(C)はマスク形成(エッチング用)の各手順を示す工程図である。 Respect, is a process diagram showing the respective steps of (A) the mask formation (for selective growth), (B) is (after mask removal) non-planar substrate, (C) the mask formation (for etching). 【図24】本発明の実施例11に係る光素子作製プロセス(p−InPブロック層導入型)図である。 Figure 24 is a optical element manufacturing process (p-InP blocking layer introduced type) diagram according to Example 11 of the present invention. 【図25】本発明の実施例11に係る光素子の特性(p Characteristics of the optical device according to Example 11 of Figure 25 the present invention (p
−InPブロック層導入型)図である。 -InP blocking layer type introduced) diagrams. 【図26】本発明の実施例12に係る光素子作製プロセス(バッファ層導入型)図である。 26 is a optical element manufacturing process (buffer layer introduced type) diagram according to Embodiment 12 of the present invention. 【図27】本発明の実施例12に係る光素子の特性(バッファ層導入型)図である。 27 is a characteristic (buffer layer introduced type) view of an optical device according to Example 12 of the present invention. 【図28】本発明の実施例13に係る光素子作製プロセス(ダメージ吸収層導入型)図である。 28 is a optical element production process (damage absorption layer introduced type) diagram according to Embodiment 13 of the present invention. 【図29】本発明の実施例14に従う光集積回路を示す模式的上面図である。 29 is a schematic top view showing an optical integrated circuit according to an embodiment 14 of the present invention. 【図30】本発明の製造方法を説明する図であり、基板に共通導波路およびn−InP層を設けた状態を示す模式的断面図である。 [Figure 30] is a view for explaining a manufacturing method of the present invention, it is a schematic sectional view showing a state in which a common waveguide and an n-InP layer on the substrate. 【図31】本発明の製造方法を説明する図であり、図3 [Figure 31] is a diagram for explaining a manufacturing method of the present invention, FIG. 3
0のn−InP層の一部に回折格子を設けた状態を示す模式的断面図である。 It is a schematic sectional view showing a state in which a diffraction grating in a part of the n-InP layer 0. 【図32】本発明の製造方法を説明する図であり、リッジを形成した状態を示す模式的上面図である。 [Figure 32] is a view for explaining a manufacturing method of the present invention, it is a schematic top view showing a state of forming a ridge. 【図33】本発明の製造方法を説明する図であり、多重量子井戸構造を設けた状態を示す模式的断面図である。 [Figure 33] is a view for explaining a manufacturing method of the present invention, it is a schematic sectional view showing a state in which a multiple quantum well structure. 【図34】埋め込み状態を示す模式的断面図である。 FIG. 34 is a schematic sectional view illustrating an embedded state. 【図35】本発明の製造方法を説明する図であり、ドーピングされたInP層および1.3μmのバンドギャップを有する多重量子井戸構造を除去した状態を示す模式的断面図である。 [Figure 35] is a view for explaining a manufacturing method of the present invention, it is a schematic sectional view showing a state in which the removal of the multiple quantum well structure having a band gap of the doped InP layer and 1.3 .mu.m. 【図36】本発明の製造方法を説明する図であり、除去部を埋め込んだ状態を示す模式的断面図である。 [Figure 36] is a view for explaining a manufacturing method of the present invention, it is a schematic sectional view showing a state where embedded removal unit. 【図37】1.3μmLDの電流−光出力依存性を示すグラフである。 [Figure 37] 1.3μmLD current - is a graph illustrating the light output dependency. 【図38】光電流の波長依存性およびクロストークを示すグラフである。 38 is a graph showing the wavelength dependence and the crosstalk of the photocurrent. (A)は1.3μmPDの場合、 (A) In the case of 1.3μmPD,
(B)は1.5μmPDの場合を示す。 (B) shows the case of a 1.5MyumPD. 【図39】(A)は光集積回路のリッジ溝の幅を示す模式的部分拡大上面図であり、(B)は(A)に対応する部分の量子井戸構造の組成変化を示す模式的断面図である。 [Figure 39 (A) is a schematic partial enlarged top view of the width of the ridge grooves of the optical integrated circuit, (B) is a schematic cross-section showing the composition change of the quantum well structure of a portion corresponding to (A) it is a diagram. 【図40】本発明の実施例15に係る光集積回路を示す模式的上面図である。 Is a schematic top view showing an optical integrated circuit according to Embodiment 15 of FIG. 40 the present invention. 【図41】本発明の実施例16に係るスポットサイズ変換素子を示す図であり、エピタキシャル成長前のリッジ加工した基板の斜視図である。 [Figure 41] is a diagram showing a spot size conversion device according to Example 16 of the present invention, it is a perspective view of a substrate with ridges processing before the epitaxial growth. 【図42】本発明の実施例16に係るスポットサイズ変換素子を示す図であり、素子の前端面の断面構成およびその量子井戸層を拡大して示した素子の断面構成図である。 [Figure 42] is a diagram showing a spot size conversion device according to Example 16 of the present invention, is a cross-sectional view of a device showing an enlarged cross-sectional configuration and a quantum well layer of the front end face of the element. 【図43】本発明の実施例16に係るスポットサイズ変換素子を示す図であり、素子の後端面の断面構成およびその量子井戸層を拡大して示した素子の断面構成図である。 [Figure 43] is a diagram showing a spot size conversion device according to Example 16 of the present invention, is a cross-sectional view of a device showing an enlarged cross-sectional configuration and a quantum well layer of the rear end face of the element. 【図44】本発明の実施例17に係るスポットサイズ変換素子を示す図であり、エピタキシャル成長前のリッジ加工した基板の斜視図である。 [Figure 44] is a diagram showing a spot size conversion device according to Example 17 of the present invention, it is a perspective view of a substrate with ridges processing before the epitaxial growth. 【図45】本発明の実施例17に係るスポットサイズ変換素子を示す図であり、素子の前端面の断面構成を示す素子の断面構成図である。 [Figure 45] is a diagram showing a spot size conversion device according to Example 17 of the present invention, is a cross-sectional view of a device showing a cross-sectional view of the front end face of the element. 【図46】本発明の実施例17に係るスポットサイズ変換素子を示す図であり、素子の後端面の断面構成を示す素子の断面構成図である。 [Figure 46] is a diagram showing a spot size conversion device according to Example 17 of the present invention, is a cross-sectional view of a device showing a cross-sectional view of the rear end face of the element. 【図47】本発明の実施例18に係るスポットサイズ変換素子を示す図であり、エピタキシャル成長前のリッジ加工した基板の斜視図である。 [Figure 47] is a diagram showing a spot size conversion device according to Example 18 of the present invention, it is a perspective view of a substrate with ridges processing before the epitaxial growth. 【図48】本発明の実施例18に係るスポットサイズ変換素子を示す図であり、素子の前端面構成および後端面構成を示す素子の断面構成図である。 [Figure 48] is a diagram showing a spot size conversion device according to Example 18 of the present invention, is a cross-sectional view of a device showing the front end face configuration and the rear end face configuration of the device. 【図49】本発明の実施例18に係るスポットサイズ変換素子を示す図であり、素子の中央部の断面構成を示す素子の断面構成図である。 [Figure 49] is a diagram showing a spot size conversion device according to Example 18 of the present invention, is a cross-sectional view of a device showing a cross-sectional view of the central portion of the element. 【符号の説明】 1 基板2 マスク2a マスク(ストライプ) 2b 酸化膜3 リッジ3d リッジ4 溝(部) 4d 溝部5 バッファ層6 活性層あるいは導波路層(リッジ上発光部) 6a 溝部MQW層6b 多重量子井戸構造6d バリア層6e 井戸層6 U上層の導波路層6 L下層の導波路層7 クラッド層7′ p−InPクラッド層7a InP層8 埋め込層(電流閉じ込め層) 9 p−InP層10 コンタクト層11 p電極12 n電極13 回折格子14 半導体光導波層15 回折格子16 分離溝16a 分離溝17 ヒートシンク18 リード線19 p−InP電流ブロック層20 ダメージ吸収層21 平坦面22a,22b,22c 除去部23 アンドープInP層24 エッチストップ層25 アンドープInP層41 Y分岐導波路41a,41 [Reference Numerals] 1 substrate 2 mask 2a mask (stripe) 2b oxide film 3 ridge 3d ridge 4 groove (portion) 4d groove 5 buffer layer 6 active layer or the waveguide layer (ridge on the light-emitting portion) 6a groove MQW layer 6b multiplexing quantum well structure 6d barrier layer 6e well layer 6 U upper waveguide layer 6 L lower waveguide layer 7 cladding layer 7 'p-InP cladding layer 7a InP layer 8 embedding layer (current confinement layer) 9 p-InP layer 10 contact layer 11 p electrode 12 n electrode 13 diffraction grating 14 semiconductor optical waveguide layer 15 the diffraction grating 16 separates groove 16a separating grooves 17 heat sink 18 lead 19 p-InP current blocking layer 20 damaged absorbing layer 21 flat surface 22a, 22b, 22c removing portions 23 the undoped InP layer 24 etch stop layer 25 an undoped InP layer 41 Y branching waveguides 41a, 41 b,41c 導波路部分42 1.3μmDFB半導体レーザ43 モニタ用PD 44 1.3μmPD 45 1.3μm残留光吸収領域(層) 46 1.5μmPD 47 半導体基板48 LD分岐部分49 PD分岐部分51 LD用活性層52 回折格子53 DBRレーザ部分54 曲がり導波路55 1.3μm残留光吸収領域(層) 56 1.5μmPD 57 散乱光遮断用溝58 半導体基板61 InGaAsP層62 InGaAsP層63 InP層64 量子井戸層65 InGaAsP層66 n−InPまたはInGaAsP層67 電極層dw リッジ幅dg 溝幅h リッジ高さ b, 41c waveguide portion 42 1.3MyumDFB semiconductor laser 43 for monitoring PD 44 1.3μmPD 45 1.3μm residual light absorbing region (layer) 46 1.5μmPD 47 semiconductor substrate 48 LD branching portion 49 PD branching portion 51 LD for activity layer 52 grating 53 DBR laser portion 54 curved waveguide 55 1.3 .mu.m residual light absorbing region (layer) 56 1.5μmPD 57 scattered light blocking grooves 58 semiconductor substrate 61 InGaAsP layer 62 InGaAsP layer 63 InP layer 64 quantum well layers 65 InGaAsP layer 66 n-InP or InGaAsP layer 67 electrode layer dw ridge width dg groove width h ridge height

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平5−67032 (32)優先日 平成5年3月25日(1993.3.25) (33)優先権主張国 日本(JP) (31)優先権主張番号 特願平5−327019 (32)優先日 平成5年12月24日(1993.12.24) (33)優先権主張国 日本(JP) (72)発明者 永沼 充 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日本電信電話株式会社内(72)発明者 鈴木 安弘 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日本電信電話株式会社内(72)発明者 湯田 正宏 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日本電信電話株式会社内(72)発明者 三冨 修 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日本電信電話株式会社内(72)発明者 笠谷 和生 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 ────────────────────────────────────────────────── ─── of the front page continued (31) priority claim number Japanese Patent Application No. 5-67032 (32) priority date 1993 March 25 (1993.3.25) (33) priority Country Japan (JP) (31) priority claim number Japanese Patent Application No. 5-327019 (32) priority date 1993 December 24, (1993.12.24) (33) priority Country Japan (JP) (72) inventor Takashi Naganuma Chiyoda-ku, Tokyo Uchisaiwaicho 1 chome No. 6 Nippon Telegraph and Telephone Corporation within (72) inventor Yasuhiro Suzuki, Chiyoda-ku, Tokyo Uchisaiwaicho 1 chome No. 6 Nippon Telegraph and Telephone Corporation within (72) inventor Yuda Masahiro Tokyo Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo chome No. 6 Nippon Telegraph and Telephone Corporation within (72) inventor three Tomi Osamu, Chiyoda-ku, Tokyo Uchisaiwaicho 1 chome No. 6 Nippon Telegraph and Telephone Corporation within (72) inventor Kasadani Kazuo Tokyo Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo chome No. 6 本電信電話株式会社内(72)発明者 中野 純一 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日本電信電話株式会社内(72)発明者 横山 清行 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−42888(JP,A) 特開 平3−225884(JP,A) 特開 平4−364084(JP,A) 特開 平4−206982(JP,A) 特開 昭61−183987(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl. 7 ,DB名) H01S 5/00 - 5/50 H01L 33/00 JICSTファイル(JOIS) This Telegraph and Telephone within Co., Ltd. (72) inventor Junichi Nakano, Chiyoda-ku, Tokyo Uchisaiwaicho 1 chome No. 6 Nippon Telegraph and Telephone Corporation within (72) inventor Kiyoyuki Yokoyama, Chiyoda-ku, Tokyo Uchisaiwaicho 1 chome No. 6 Japan in the telegraph and telephone Corporation (56) reference Patent Sho 64-42888 (JP, a) JP flat 3-225884 (JP, a) JP flat 4-364084 (JP, a) JP flat 4-206982 ( JP, a) JP Akira 61-183987 (JP, a) (58 ) investigated the field (Int.Cl. 7, DB name) H01S 5/00 - 5/50 H01L 33/00 JICST file (JOIS)

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 リッジ形状を有する非平坦半導体基板と、該非平坦半導体基板上に形成された光機能層であって発光層、吸収層および光導波層から選ばれる光機能層とを具備し、 該光機能層は多重量子井戸構造を有する活 (57) and a non-planar semiconductor substrate having a [Claims 1. A ridge, the light emitting layer and an optical functional layer formed on the non-planar semiconductor substrate, selected from the absorption layer and the optical waveguide layer comprising an optical functional layer, active light function layer has a multiple quantum well structure
    性層であり 、該活性層の前記リッジ上の部分の組成が前記リッジ以外の活性層の部分の組成と異なることを特徴とする光機能素子。 A sexual layer, optical functional elements, characterized in that the composition of the portion on the ridge of the active layer is different from the composition of the portion of the active layer other than the ridge. 【請求項2】 請求項1記載の光機能素子において、前記リッジ形状は、1μmから10μmのリッジ幅で、1 2. A optical functional device according to claim 1, wherein the ridge is a ridge width of 10μm from 1 [mu] m, 1
    μmから5μmのリッジ高さで、かつ1μmから10μ 5μm Ridge height from [mu] m, and 10μ from 1μm
    mの溝幅を有する形状であることを特徴とする光機能素子。 Optical functional device which is a shape having a groove width of m. 【請求項3】 請求項1または2記載の光機能素子において、前記リッジの上面ないし側面に回折格子を備えていることを特徴とする光機能素子。 3. The optical functional device according to claim 1 or 2, wherein the optical functional element, characterized in that it comprises a diffraction grating on the upper surface or side surface of the ridge. 【請求項4】 請求項2記載の光機能素子において、前記リッジ幅は1μmから5μmまでであり、かつキャビティ方向に数種類の異なった組成の結晶を成長してなり、前記キャビティ方向に一連に変化した発光ないし受光特性を有することを特徴とする光機能素子。 4. The optical functional device according to claim 2, wherein the ridge width is from 1μm to 5 [mu] m, and it is growing a crystal of several different compositions in the cavity direction, the change in series in said cavity direction optical functional device characterized by having a light emission or light reception characteristics. 【請求項5】 請求項4記載の光機能素子において、前記リッジの上部に組成に応じた回折格子を有し、単一の出射面から複数の単一光を発光するないしは前記回折格子の周期により決められた波長より短波長側の光を受光することを特徴とする光機能素子。 5. An optical functional device according to claim 4, having a diffraction grating in accordance with the composition on top of the ridge, the period of a plurality of or the diffraction grating emits a single light from a single exit surface optical functional device, characterized in that for receiving the light on the short wavelength side than the wavelength which is determined by. 【請求項6】 請求項4記載の光機能素子において、前記リッジ内に光のガイド層を備えていることを特徴する光機能素子。 6. The optical functional device according to claim 4, an optical functional device that characterized by comprising a light guiding layer in the ridge. 【請求項7】 請求項2記載の光機能素子において、前記リッジ幅は1μmから5μmまでであり、かつ前記リッジ形状は、リッジ幅、リッジ高さ、ないしは溝幅を横方向に一連に変化させてなり、該横方向に一連に変化したリッジ形状の場所に応じて異なる発光ないし受光特性を有することを特徴とする光機能素子。 7. The optical functional device according to claim 2, wherein the ridge width is from 1μm to 5 [mu] m, and the ridge shape, ridge width, ridge height, or by changing a set groove width in the transverse direction Te becomes, optical functional device characterized by having a different emission or light reception characteristics depending on the location of the ridge that is changed in a series in the lateral direction. 【請求項8】 請求項7記載の光機能素子において、前記リッジの上部に組成に応じた回折格子を有し、並列方向に単一光を発光するないしは前記回折格子の周期により決められた波長より短波長側の光を受光することを特徴とする光機能素子。 8. The optical functional device according to claim 7, having a diffraction grating in accordance with the composition on top of the ridge, the wavelength which is determined by the period of or the diffraction grating emits a single light in parallel directions optical functional device, characterized in that receiving more light on the shorter wavelength side. 【請求項9】 請求項1または2記載の光機能素子において、前記光機能層は半導体発光層であり、かつ前記非平坦半導体基板の溝部に該非平坦半導体基板と異なる導電型を有する半導体薄層膜を形成してなることを特徴とする光機能素子。 9. The optical functional device according to claim 1 or 2, wherein the optical functional layer is a semiconductor light emitting layer, and a semiconductor thin layer having non-planar semiconductor substrate with a conductivity type different from the groove of the non-planar semiconductor substrate optical functional device, characterized in that by forming a film. 【請求項10】 請求項1または2記載の光機能素子において、前記光機能層は半導体発光層であり、かつ前記非平坦半導体基板は前記発光層のリッジ形状が逆メサ構造の非平坦半導体基板であることを特徴とする光機能素子。 10. The optical functional device according to claim 1 or 2, wherein the optical functional layer is a semiconductor light emitting layer, and a non-planar semiconductor substrate of the non-planar semiconductor substrates ridge reverse mesa structure of the light-emitting layer optical functional device, characterized in that it. 【請求項11】 請求項1または2記載の光機能素子において、前記光機能層は半導体発光層であり、かつ前記非平坦半導体基板は該非平坦半導体基板上に半導体薄膜バッファ層を形成してなるものであることを特徴とする光機能素子。 11. The optical functional device according to claim 1 or 2, wherein the optical functional layer is a semiconductor light emitting layer, and the non-planar semiconductor substrate by forming a semiconductor thin film buffer layer non-planar semiconductor substrate optical functional element, characterized in that. 【請求項12】 リッジ形状を有する非平坦半導体基板と、該非平坦半導体基板上に配置された発光素子または受光素子から選ばれた複数個の請求項1に記載の光機能素子とを具備し、該複数個の光機能素子それぞれの特性を機能的に組み合わせた光集積素子において、前記光機能素子はモノリシックに形成された歪み多重量子井戸層の一部分を活性層としてそれぞれ有してなり、かつ、前記複数個の光機能素子の少なくとも一部の個数の光機能素子は前記リッジ上の部分の前記多重量子井戸層の組成が異なっていることを特徴とする光集積素子。 12. comprising a non-planar semiconductor substrate having a ridge shape and a optical functional device according to the non-planar light-emitting element disposed on the semiconductor substrate or the light receiving multiple claims selected from elements 1, in the optical integrated device that combines functionally the plurality several optical functional devices each of characteristics, the optical functional element is made has each a portion of the strained multi-quantum well layer formed monolithically as an active layer, and, At least a portion of the number is the optical functional device integrated optical device is characterized in that different composition of the multiple quantum well layer of the portion on the ridge of the plurality of optical functional devices. 【請求項13】 請求項12記載の光集積素子において、前記非平坦半導体基板は1μmから10μmのリッジ幅で、1μmから5μmのリッジ高さで、かつ1μm 13. An integrated optical device according to claim 12, wherein the non-planar semiconductor substrates ridge width of 10μm from 1 [mu] m, with a ridge height of 5μm from 1 [mu] m, and 1 [mu] m
    から10μmの溝幅のリッジ形状を有するものであることを特徴とする光集積素子。 Optical integrated device, characterized in that the has a ridge shape of the groove width of 10 [mu] m. 【請求項14】 請求項12記載の光集積素子において、前記非平坦半導体基板の前記リッジ上の上面ないし側面に回折格子を有することを特徴とする光集積素子。 14. The optical integrated device according to claim 12, the optical integrated device characterized by having a diffraction grating on the upper surface or the side surface on the ridge of the non-planar semiconductor substrates. 【請求項15】 請求項14記載の光集積素子において、前記回折格子はその位置に応じて変化した周期を有することを特徴とする光集積素子。 15. The optical integrated device according to claim 14, wherein said diffraction grating is an optical integrated device, characterized in that it has a period that varies depending on its position. 【請求項16】 下記の工程を具備したことを特徴とする発光層、吸収層あるいは光導波層を有する光機能素子の製造方法: リッジ形状半導体基板であって、リッジ幅が1μmから10μm、リッジ高さが1μmから5μm、かつ溝幅が1μmから10μmである非平坦半導体基板を用意し、 16. A light emitting layer, characterized by comprising the steps of method for manufacturing an optical functional device having an absorbing layer or optical waveguide layer: a ridge semiconductor substrate, 10 [mu] m ridge width is from 1 [mu] m, the ridge 5μm height from 1 [mu] m and groove width, is prepared nonplanar semiconductor substrate is 10μm from 1 [mu] m,
    かつ有機金属気相成長法により前記非平坦半導体基板上に前記リッジ上の部分と前記リッジ以外の部分とで組成が異なる歪み多重量子井戸層を形成する光機能素子の製造方法。 And manufacturing method of the optical functional device forming a strained multiple quantum well layer having a composition different between the portion and the portion other than the ridge on the ridge to the nonplanar semiconductor substrate by metalorganic vapor phase epitaxy. 【請求項17】 請求項16記載の光機能素子の製造方法において、前記非平坦半導体基板は、平坦半導体基板を該平坦半導体基板と異なる組成の半導体保護膜薄層を形成した後に非平坦化することにより得られたものであることを特徴とする光機能素子の製造方法。 17. A method for manufacturing an optical functional device according to claim 16, wherein said non-planar semiconductor substrate is textured flat semiconductor substrate after forming a semiconductor protective film thin layer of a different composition as the flat semiconductor substrate method for manufacturing an optical functional element, characterized in that is obtained by. 【請求項18】 請求項16または17に記載の光機能素子の製造方法において、前記リッジ形状は、前記リッジ上に形成される多重量子井戸構造が所望の組成となるように設定され、該設定された多重量子井戸構造の組成により前記光機能素子の光学的特性が決定されることを特徴とする光機能素子の製造方法。 18. A method for manufacturing an optical functional device according to claim 16 or 17, the ridge shape, a multiple quantum well structure formed on the ridge is set to be a desired composition, said set process for the preparation of optical functional device the optical properties of the optical functional device according to the composition of the multiple quantum well structure is being determined. 【請求項19】 請求項18記載の光機能素子の製造方法において、前記光学的特性が前記多重量子井戸構造のバンドギャップないし屈折率であり、前記リッジ形状の設定は、前記リッジ幅、リッジ高さおよび溝幅の少なくとも一つを前記リッジ上導波路の一端側から他端側にかけて変化させることによりなされることを特徴とする光機能素子の製造方法。 19. The method for manufacturing an optical functional device according to claim 18, wherein the optical characteristic is a band gap or a refractive index of the multiple quantum well structure, setting of the ridge, the ridge width, ridge height method for manufacturing an optical functional device characterized in that it is made by changing over the other end and at least one groove width from one end of the ridge Ueshirube waveguide. 【請求項20】 請求項18記載の光機能素子の製造方法において、前記光学的特性が前記光機能素子の発光ないし受光特性であり、前記リッジ形状の設定は、前記リッジ幅、リッジ高サイズおよび溝幅の少なくとも一つを縦方向に一連に変化させることによりなされ、それによりキャビティ方向で前記発光ないし受光特性を変化させることを特徴とする光機能素子の製造方法。 20. A method for manufacturing an optical functional device according to claim 18, wherein said optical characteristic is light emission or light reception characteristics of the optical functional element, the setting of the ridge, the ridge width, ridge height size and be done by changing the sequence in the longitudinal direction at least one groove width, a method of manufacturing an optical functional element, characterized in that it by changing the light emitting or light receiving characteristics in the cavity direction. 【請求項21】 請求項18記載の光機能素子の製造方法において、前記光学的特性が前記光機能素子の発光ないし受光特性であり、前記リッジ幅、リッジ高さおよび溝幅の少なくとも一つが横方向に一連に変化するように前記リッジ形状を設定してアレイ状光機能素子を形成し、それにより該横方向に前記発光ないし受光特性を変化させることを特徴とする光機能素子の製造方法。 21. A method for manufacturing an optical functional device according to claim 18, wherein a light-emitting or light-receiving characteristic of the optical properties the optical functional element, the ridge width, at least one lateral ridge height and groove width form an array-shaped optical functional element to set the ridge so as to change a set direction, the manufacturing method of the optical functional device, characterized in that it by changing the light-emitting or receiving characteristics lateral direction.
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JP4724946B2 (en) * 2001-04-19 2011-07-13 ソニー株式会社 The semiconductor laser device and a manufacturing method thereof
US7348600B2 (en) * 2003-10-20 2008-03-25 Nichia Corporation Nitride semiconductor device, and its fabrication process
JP2007184557A (en) * 2005-12-05 2007-07-19 Fujifilm Corp Semiconductor light emitting device and light source and tomographic imaging apparatus equipped with it
JP2008145429A (en) * 2006-11-17 2008-06-26 Fujifilm Corp Optical tomograph
JP2009021506A (en) * 2007-07-13 2009-01-29 Sharp Corp Semiconductor laser array, light emitting device, manufacturing method of semiconductor laser array and manufacturing method of light emitting device
JP2011086867A (en) * 2009-10-19 2011-04-28 Seiko Epson Corp Light emitting element and projector
JP6043698B2 (en) * 2013-09-09 2016-12-14 日本電信電話株式会社 Method of manufacturing an optical semiconductor device
JP2015056647A (en) 2013-09-13 2015-03-23 株式会社東芝 Nitride semiconductor light-emitting device
WO2016143579A1 (en) * 2015-03-06 2016-09-15 古河電気工業株式会社 Semiconductor optical element

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