JP3479925B2 - Distributed feedback semiconductor laser and method of manufacturing the same - Google Patents

Distributed feedback semiconductor laser and method of manufacturing the same

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JP3479925B2
JP3479925B2 JP21433895A JP21433895A JP3479925B2 JP 3479925 B2 JP3479925 B2 JP 3479925B2 JP 21433895 A JP21433895 A JP 21433895A JP 21433895 A JP21433895 A JP 21433895A JP 3479925 B2 JP3479925 B2 JP 3479925B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信システムに
於ける光源として好適な分布帰還(distribut
ed feedback:DFB)型半導体レーザ及び
その製造方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a distributed feedback suitable as a light source in an optical communication system.
The present invention relates to an ed fedback (DFB) type semiconductor laser and a method for manufacturing the same.

【0002】近年、サブ・キャリヤ多重アナログ光通信
システムで用いる光源には、レーザ電流に対する光出力
特性(以下、I−L特性とする)の直線性が良好なDF
B型レーザが要求されているところであり、本発明のD
FB型レーザに依れば、その要求に応えることができ
る。
In recent years, in a light source used in a sub-carrier multiplex analog optical communication system, a DF having a good linearity of optical output characteristics (hereinafter referred to as IL characteristics) with respect to a laser current.
A B-type laser is required, and D of the present invention is required.
The FB type laser can meet the demand.

【0003】[0003]

【従来の技術】一般に、サブ・キャリヤ多重アナログ光
通信システム用光源としては、光の波長が1.3〔μ
m〕帯のDFB型レーザを用いている。
2. Description of the Related Art Generally, a light source for a sub-carrier multiplex analog optical communication system has a light wavelength of 1.3 μm.
A m-band DFB laser is used.

【0004】その理由は、光ファイバの波長分散が最も
小さい、即ち、光ファイバ伝送に依る光波形劣化が最も
小さい光の波長帯が1.3〔μm〕帯であること、及
び、多モード発振のファブリ・ペロー型レーザと比較
し、単一モード発振のDFB型レーザが低雑音であるこ
とに依る。
The reason for this is that the wavelength dispersion of the optical fiber is the smallest, that is, the wavelength band of the light that has the smallest optical waveform deterioration due to the optical fiber transmission is the 1.3 μm band, and the multimode oscillation. This is because the DFB laser of single mode oscillation has lower noise than that of the Fabry-Perot type laser.

【0005】図8は標準的なDFB型レーザを表す要部
切断斜面図である。
FIG. 8 is a fragmentary perspective view showing a standard DFB type laser.

【0006】図に於いて、1は基板、2は回折格子、3
は光ガイド層、4は活性層をそれぞれ示している。尚、
レーザ光の出射端面にはARコート(anti−ref
lective coating)が施され、また、後
端面にはHRコート(high−reflective
coating)が施されている。
In the figure, 1 is a substrate, 2 is a diffraction grating, and 3
Indicates an optical guide layer, and 4 indicates an active layer. still,
An AR coat (anti-ref) is formed on the emitting end face of the laser beam.
reflective coating is applied, and an HR coat (high-reflective) is provided on the rear end surface.
coating) is applied.

【0007】DFB型レーザに於いては、図に見られる
ように、光導波路に回折格子2を形成することに依って
屈折率周期を生成させ、その結果、単一モード発振を実
現させている。
In the DFB type laser, as shown in the figure, the refractive index period is generated by forming the diffraction grating 2 in the optical waveguide, and as a result, single mode oscillation is realized. .

【0008】また、DFB型レーザに於いては、アナロ
グ光通信システム用光源として重要なI−L特性の直線
性が回折格子2の深さなどで決まる規格化結合定数κL
に強く依存している(要すれば、“DFB Laser
diode and Module for Ana
log Application” H.Yoneta
niet.al. FJITSU SCI.Tech.
J.,29,4,1993(文献2とする)、を参
照)。
Further, in the DFB type laser, the normalized coupling constant κL in which the linearity of the IL characteristic, which is important as a light source for an analog optical communication system, is determined by the depth of the diffraction grating 2 or the like.
Strongly depends on (if necessary, "DFB Laser
diode and Module for Ana
log Application "H. Yoneta
niet. al. FJITSU SCI. Tech.
J. , 29, 4, 1993 (reference 2)).

【0009】図9は標準的なDFB型レーザに流す電流
と光出力との関係及び微分効率を表す線図であり、横軸
にはDFB型レーザに流す電流〔mA〕を、また、左縦
軸には光出力〔mW〕を、更にまた、右縦軸には微分効
率〔mW/mA〕をそれぞれ採ってある。
FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the current and the optical output applied to a standard DFB type laser and the differential efficiency. The horizontal axis represents the current [mA] applied to the DFB type laser and the left vertical direction. The optical output [mW] is plotted on the axis, and the differential efficiency [mW / mA] is plotted on the right vertical axis.

【0010】規格化結合係数κ・Lが小さい場合、即
ち、周期的な屈折率変化が少ない場合には、サブ・リニ
ヤなI−L特性となり、反対に、κ・Lが大きい場合、
即ち、周期的な屈折率変化が大きい場合、スーパー・リ
ニヤなI−L特性となる。ここで、サブ・リニヤとは、
横軸の増大につれ、特性線の傾きが緩徐になって、上に
凸になることを指し、また、スーパー・リニヤとは、横
軸の増大につれ、特性線の傾きが急峻になって、下方に
凸になることを指している。
When the standardized coupling coefficient κ · L is small, that is, when the periodical change in the refractive index is small, a sub-linear IL characteristic is obtained. On the contrary, when κ · L is large,
That is, when the periodical refractive index change is large, super-linear IL characteristics are obtained. Here, sub-liner is
As the horizontal axis increases, the slope of the characteristic line becomes more gradual and becomes more convex, and Super-Linear means that the slope of the characteristic line becomes steeper and lower as the horizontal axis increases. It means to be convex.

【0011】図からすると、κ・Lが0.7程度の場合
には、光出力が0になるまで、直線性の良いI−L特性
が得られ、このようなI−L特性をもつことで、電気信
号は光信号へ歪みをもつことなく忠実に変換される。
From the figure, when .kappa..multidot.L is about 0.7, an IL characteristic having good linearity can be obtained until the optical output becomes 0, and such an IL characteristic is required. Then, the electric signal is faithfully converted into an optical signal without distortion.

【0012】前記現象は、軸方向ホール・バーニング、
と呼ばれる効果に起因するもので、これは、光出力が増
加するにつれて共振器方向の光強度分布が変化してゆく
現象であり、I−L特性の直線性に大きな影響を及ぼす
ものである。
The above-mentioned phenomenon is caused by axial hole burning,
This phenomenon is caused by the effect called "," which is a phenomenon in which the light intensity distribution in the resonator direction changes as the light output increases, and has a great influence on the linearity of the IL characteristic.

【0013】図10はλ/4シフトDFB型レーザに於
ける光強度分布を表す線図であり、図に於いては、DF
B型レーザに加えるバイアス電流を変えて共振器方向の
光強度分布を表している。
FIG. 10 is a diagram showing the light intensity distribution in a λ / 4 shift DFB type laser. In the figure, DF
The light intensity distribution in the cavity direction is shown by changing the bias current applied to the B-type laser.

【0014】図に於いて、(A)はκ・L=1の場合、
(B)はκ・L=2の場合、(C)はκ・L=3の場合
をそれぞれ示している。
In the figure, (A) is a case where κ · L = 1,
(B) shows the case of κ · L = 2, and (C) shows the case of κ · L = 3.

【0015】(C)の場合、即ち、κ・L=3と大きい
場合、DFB型レーザに流す電流、従って、図に見られ
る規格化バイアス電流が大きくなるにつれ、DFB型レ
ーザの端面、即ち、図中の共振器内位置が−L/2、或
いは、+L/2の位置に於いて、光強度分布は相対的に
大きくなる。
In the case of (C), that is, when .kappa.L = 3, which is large, the end face of the DFB type laser, that is, as the normalized bias current shown in the figure increases, that is, The light intensity distribution becomes relatively large when the intracavity position in the figure is -L / 2 or + L / 2.

【0016】(B)の場合、即ち、κ・L=2の場合、
(C)と比較すると光強度分布は小さくなり、(A)の
場合、即ち、κ・L=1の場合には、(B)と比較して
も光強度分布は更に小さくなり、従って、スーパー・リ
ニヤなI−L特性となる。
In the case of (B), that is, when κ · L = 2,
The light intensity distribution is smaller than that of (C), and in the case of (A), that is, when κ · L = 1, the light intensity distribution is further smaller than that of (B). -It has a linear IL characteristic.

【0017】このようなことから、規格化結合定数κ・
Lは共振器方向の光強度分布が最も平坦になる値に最適
化される(要すれば、文献3を参照)。具体的には、図
8に見られる回折格子2の深さ、或いは、光ガイド層3
の組成など、光導波路の屈折率分布を最適化するもので
ある。
From the above, the normalized coupling constant κ ·
L is optimized to a value at which the light intensity distribution in the cavity direction becomes the flattest (if necessary, see Reference 3). Specifically, the depth of the diffraction grating 2 or the light guide layer 3 shown in FIG.
The composition is to optimize the refractive index distribution of the optical waveguide.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】さて、前記したよう
に、規格化結合定数κ・Lを最適化しても、回折格子の
端面位相に依っては、共振器方向の光強度分布が必ずし
も平坦にならない。
As described above, even if the normalized coupling constant κ · L is optimized, the light intensity distribution in the resonator direction is not always flat depending on the end face phase of the diffraction grating. I won't.

【0019】図11及び図12は回折格子の端面位相の
如何に依る共振器方向の光強度分布を表す線図である。
11 and 12 are diagrams showing the light intensity distribution in the resonator direction depending on the phase of the end face of the diffraction grating.

【0020】これ等のデータは、非対称端面反射率型D
FB型レーザを解析して得られたものであって、前端面
反射率を0〔%〕、後端面反射率を80〔%〕とし、ま
た、全て均一κ=27〔cm-1〕である。
These data are asymmetric end face reflectance type D.
It was obtained by analyzing an FB type laser, and the front end face reflectance is 0 [%], the rear end face reflectance is 80 [%], and all are uniform κ = 27 [cm −1 ]. .

【0021】図11に於いて、(A)は後端面での回折
格子の位相φが0、(B)は位相φがπ/2の場合であ
り、また、図12に於いて、(A)は後端面での回折格
子の位相φがπ、(B)は位相φが3π/2の場合であ
る。
In FIG. 11, (A) is the case where the phase φ of the diffraction grating at the rear end face is 0, (B) is the case where the phase φ is π / 2, and in FIG. 12, (A) ) Is the case where the phase φ of the diffraction grating on the rear end face is π, and (B) is the case where the phase φ is 3π / 2.

【0022】何れの図に於いても、横軸には共振器内位
置を、また、縦軸には相対的光強度をそれぞれ採ってあ
る。
In each figure, the horizontal axis represents the position inside the resonator, and the vertical axis represents the relative light intensity.

【0023】図からすると、後端面に於ける回折格子の
位相に依って、共振器方向の光強度分布の平坦性が大き
く変わっていることが看取される。
From the figure, it can be seen that the flatness of the light intensity distribution in the cavity direction changes greatly depending on the phase of the diffraction grating on the rear end face.

【0024】さて、前記説明したようなDFB型レーザ
を製造する場合には、エッチング・ガスをC2 6 系ガ
スとする反応性イオン・エッチング(reactive
ion etching:RIE)法を適用すること
に依って、基板全面に均一な回折格子を形成し(要すれ
ば、「C2 6 系反応性イオンエッチングによるGaI
nAsP/InP半導体レーザ用回折格子およびストラ
イプの形成」松田、他電子情報通信学会論文誌 Vo
l.J77−C−I No.5 pp.250−259
1992(文献4とする)、を参照)、また、例えば
有機金属化学気相成長(metalorganic c
hemical vapour depositio
n:MOCVD)法を適用して、基板全面に均一な光導
波路層を形成する。
When manufacturing the DFB type laser as described above, reactive ion etching (reactive) using a C 2 H 6 gas as an etching gas is performed.
ion etching (RIE) method is applied to form a uniform diffraction grating on the entire surface of the substrate (if necessary, "GaI by C 2 H 6 -based reactive ion etching" is used).
Formation of Diffraction Grating and Stripe for nAsP / InP Semiconductor Laser "Matsuda, et al. IEICE Transactions Vo
l. J77-CI No. 5 pp. 250-259
1992 (reference 4)), and, for example, metal organic chemical vapor deposition (metalorganic c
chemical vapor deposition
n: MOCVD method is applied to form a uniform optical waveguide layer over the entire surface of the substrate.

【0025】このように、均一な規格化結合定数κLを
もつ回折格子では、共振器方向の光強度分布を平坦化す
るには限界がある。
As described above, the diffraction grating having a uniform normalized coupling constant κL has a limit in flattening the light intensity distribution in the cavity direction.

【0026】本発明は、簡単な手段に依って、結合定数
κが後端面から前端面に向かって大きくなる回折格子を
形成し、共振器方向の光強度分布を平坦化してI−L特
性の直線性を良好にしようとする。
According to the present invention, by a simple means, a diffraction grating whose coupling constant κ increases from the rear end face to the front end face is formed, and the light intensity distribution in the cavity direction is flattened to obtain the IL characteristic. Try to improve the linearity.

【0027】[0027]

【課題を解決するための手段】本発明では、DFB型レ
ーザの後端面(例えば高光反射膜が施された端面)から
前端面(例えば低光反射膜が施された端面)に向かって
結合係数κが徐々に大きくなる回折格子を形成する為、
回折格子である周期的構造をもつ半導体が、その半導体
とは異なる屈折率をもつ半導体に依って包囲されてなる
構造、即ち、所謂「島状」と呼ばれる回折格子を採用
し、これに加えて、後端面から前端面(光出射端面)に
向かって島状回折格子の厚さを徐々に厚くなるようにす
ることが基本になっている。
According to the present invention, the coupling coefficient is increased from the rear end face of the DFB laser (for example, the end face provided with the high light reflection film) toward the front end face (for example, the end face provided with the low light reflection film). To form a diffraction grating in which κ gradually increases,
A semiconductor with a periodic structure that is a diffraction grating is surrounded by a semiconductor with a refractive index different from that of the semiconductor, that is, a so-called "island-like" diffraction grating is adopted. The basic principle is to gradually increase the thickness of the island-shaped diffraction grating from the rear end face toward the front end face (light emission end face).

【0028】前記したところから、本発明に依るDFB
型レーザ及びその製造方法に於いては、 (1)レーザ・ストライプに沿う半導体層露出領域をも
つと共に前記半導体層の露出幅がレーザ端面の一端側に
於いて幅広であって他端側に於いて幅狭である選択成長
マスクを使用した有機金属気相成長法に依って形成され
且つ前記レーザ・ストライプの出力端面側に比較して反
対端面側で膜厚が薄い構造の半導体層と、該半導体層に
設けられ共振器をなす回折格子とを備え、該回折格子
は、該回折格子と異なる屈折率をもつ半導体に依って包
囲され島状を成すことを特徴とするか、又は、
From the above, the DFB according to the present invention
In the type laser and the manufacturing method thereof, (1) the semiconductor layer has an exposed region along the laser stripe, and the exposed width of the semiconductor layer is wide on one end side of the laser end face and on the other end side. And a semiconductor layer having a structure that is formed by a metal organic chemical vapor deposition method using a selective growth mask having a narrow width and has a thin film thickness on the opposite end face side compared to the output end face side of the laser stripe, A diffraction grating provided in the semiconductor layer and forming a resonator , the diffraction grating
Is based on a semiconductor having a refractive index different from that of the diffraction grating.
Surrounded by islands , or

【0029】(2)下地である第一の半導体層(例えば
n−InP基板11)上にレーザ・ストライプに沿い且
つ第一の半導体層の露出幅がレーザ端面の一端側を幅広
とし他端側を幅狭としてレーザ・ストライプ領域を露出
する選択成長マスク(例えば選択成長用マスク12Aな
ど)を形成する工程と、前記露出された第一の半導体層
上に第一の半導体層と屈折率を異にして回折格子を構成
し得る第二の半導体層(例えばInGaAsP回折格子
層13)及び第一の半導体層と屈折率を同じくして第二
の半導体層を覆う第三の半導体層(例えばn−InPバ
ッファ層15)を有機金属気相成長法にて選択成長させ
前記レーザ端面の一端側で薄く且つ他端側で厚い第二の
半導体層及び第三の半導体層を得る工程と、第三の半導
体層上に回折格子を形成する為の選択エッチング・マス
ク(例えばレジスト膜16)を形成する工程と、選択エ
ッチング・マスクを介し第三の半導体層及び第二の半導
体層を選択的にエッチングして前記第二の半導体層を回
折格子に整形すると共に第一の半導体層表面及び第二の
半導体層側面及び第三の半導体層側面を露出させる(回
折格子の形成及びメサの形成)工程と、前記露出した第
一の半導体層表面及び第二の半導体層側面及び第三の半
導体層側面に第一の半導体層と屈折率を同じくする第四
の半導体層(例えばn−InPスペーサ層)を成長して
第二の半導体層からなる回折格子を第一の半導体層及び
第三の半導体層及び第四の半導体層で島状に包囲する工
程と、第四の半導体層上に活性層となる第五の半導体層
(例えば多重量子井戸からなる活性層19)を成長する
工程と、第五の半導体層上に活性層を光学的に閉じ込め
る屈折率をもってクラッド層をなす第六の半導体層(例
えばp−InPクラッド層21)を成長する工程と、第
六の半導体層上に第六の半導体層に比較して禁制帯幅が
狭くコンタクト層となる第七の半導体層(例えばp−I
nGaAsPコンタクト層27)を成長する工程とが含
まれてなることを特徴とするか、又は、
(2) On the first semiconductor layer (for example, n-InP substrate 11) which is the base, along the laser stripe, and the exposed width of the first semiconductor layer is such that one end side of the laser end face is wide and the other end side is To form a selective growth mask (for example, selective growth mask 12A) that exposes the laser stripe region with a narrow width, and a refractive index different from that of the first semiconductor layer on the exposed first semiconductor layer. And a second semiconductor layer (for example, InGaAsP diffraction grating layer 13) capable of forming a diffraction grating and a third semiconductor layer (for example, n-) having the same refractive index as the first semiconductor layer and covering the second semiconductor layer. A step of selectively growing the InP buffer layer 15) by a metal organic chemical vapor deposition method to obtain a second semiconductor layer and a third semiconductor layer which are thin on one end side and thick on the other end side of the laser end face; Diffraction grating on semiconductor layer A step of forming a selective etching mask (for example, a resist film 16) for forming, and the second semiconductor layer by selectively etching the third semiconductor layer and the second semiconductor layer through the selective etching mask Forming a diffraction grating and exposing the surface of the first semiconductor layer, the side surface of the second semiconductor layer and the side surface of the third semiconductor layer (formation of diffraction grating and formation of mesa), and the exposed first semiconductor. A fourth semiconductor layer (for example, an n-InP spacer layer) having the same refractive index as that of the first semiconductor layer is grown on the layer surface, the second semiconductor layer side surface, and the third semiconductor layer side surface to form the second semiconductor layer. A step of enveloping the diffraction grating consisting of the first semiconductor layer, the third semiconductor layer and the fourth semiconductor layer in an island shape, and a fifth semiconductor layer (for example, Activity consisting of quantum wells 19), a step of growing a sixth semiconductor layer (for example, p-InP clad layer 21) forming a clad layer with a refractive index for optically confining the active layer on the fifth semiconductor layer, On the sixth semiconductor layer, a seventh semiconductor layer (for example, p-I) having a narrower band gap than the sixth semiconductor layer and serving as a contact layer is formed.
a step of growing an nGaAsP contact layer 27), or

【0030】(3)前記(2)に於いて、第一の半導体
層及び第三の半導体層及び第四の半導体層がInPを材
料とし、第二の半導体層がInGaAsPを材料とし、
第二の半導体層と第三の半導体層との間にGaAs或い
はInGaAsからなる保護層(例えば回折格子保護層
14)を介在させることを特徴とする。
(3) In the above (2), the first semiconductor layer, the third semiconductor layer and the fourth semiconductor layer are made of InP, and the second semiconductor layer is made of InGaAsP.
A protective layer made of GaAs or InGaAs (for example, the diffraction grating protective layer 14) is interposed between the second semiconductor layer and the third semiconductor layer.

【0031】通常、DFB型レーザに於いては、共振器
の中央から後端面に向かって光強度が大きくなり、ま
た、前端面に向かって小さくなる傾向にあるが、前記手
段を採ることに依って、共振器方向について、後端面か
ら前端面に向けて結合定数κが徐々に大きくなる回折格
子を形成することができるので、結合定数κが均一な回
折格子の場合と比較すると、回折格子の端面位相に依ら
ず、共振器方向の光強度分布を平坦化することができ
る。
Usually, in the DFB type laser, the light intensity tends to increase from the center of the resonator toward the rear end face, and decreases toward the front end face. Thus, it is possible to form a diffraction grating in which the coupling constant κ gradually increases from the rear end face to the front end face in the resonator direction. Therefore, compared with the case of a diffraction grating with a uniform coupling constant κ, the diffraction grating The light intensity distribution in the cavity direction can be flattened regardless of the end face phase.

【0032】図13及び図14は本発明のDFB型レー
ザの優位性を説明する為の共振器方向の光強度分布を表
す線図である。
13 and 14 are diagrams showing the light intensity distribution in the cavity direction for explaining the superiority of the DFB type laser of the present invention.

【0033】各図に於いて、実線は傾斜不均一κ=13
〔cm-1〕〜40〔cm-1〕の場合の共振器方向の光強
度分布を表し、また、破線は均一κ=27〔cm-1〕の
場合の共振器方向の光強度分布を表している。
In each of the figures, the solid line is the non-uniform inclination κ = 13.
The light intensity distribution in the cavity direction in the case of [cm -1 ] to 40 [cm -1 ] is represented, and the broken line represents the light intensity distribution in the cavity direction in the case of uniform κ = 27 [cm -1 ]. ing.

【0034】図13に於いて、(A)は後端面での回折
格子の位相φが0、(B)は位相φがπ/2の場合であ
り、また、図14に於いて、(A)は後端面での回折格
子の位相φがπ、(B)は位相φが3π/2の場合であ
る。
In FIG. 13, (A) is the case where the phase φ of the diffraction grating at the rear end face is 0, (B) is the case where the phase φ is π / 2, and in FIG. 14, (A) ) Is the case where the phase φ of the diffraction grating on the rear end face is π, and (B) is the case where the phase φ is 3π / 2.

【0035】何れの図に於いても、横軸には共振器内位
置を、また、縦軸には相対的光強度をそれぞれ採ってあ
る。
In each of the figures, the horizontal axis represents the position inside the resonator, and the vertical axis represents the relative light intensity.

【0036】傾斜不均一κ=13〔cm-1〕〜40〔c
-1〕の場合は、均一κ=27〔cm-1〕の場合と比較
し、後端面に於ける回折格子の位相の如何に拘わらず、
共振器方向の光強度分布は平坦になることが看取され
る。
Non-uniform inclination κ = 13 [cm −1 ] to 40 [c
In the case of m −1 ], compared with the case of uniform κ = 27 [cm −1 ], regardless of the phase of the diffraction grating on the rear end face,
It can be seen that the light intensity distribution in the cavity direction is flat.

【0037】図15は非対称端面反射率型DFB型レー
ザに於ける規格化結合係数κ・Lと共振器方向の光強度
分布の平坦度との関係を表す線図である。
FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the normalized coupling coefficient κ · L and the flatness of the light intensity distribution in the cavity direction in an asymmetric end face reflectance type DFB type laser.

【0038】図に於いて、横軸には規格化結合係数κ・
Lを採ってあり、但し、傾斜不均一κの場合は∫κ
(Z)dZを示し、また、縦軸には共振器方向の光強度
分布の平坦度Fを採ってあり、但し、平坦度Fは、
In the figure, the horizontal axis represents the normalized coupling coefficient κ.
L is taken, but ∫κ in case of non-uniform inclination κ
(Z) dZ is shown, and the vertical axis shows the flatness F of the light intensity distribution in the cavity direction, where the flatness F is

【0039】[0039]

【数1】 [Equation 1]

【0040】で表され、○印は均一κの場合、△印は傾
斜不均一κの場合であって、それぞれκが0.5×κ〜
1.5×κまで変化した状態を示している。
∘ indicates uniform κ, Δ indicates non-uniform inclination κ, and κ is 0.5 × κ.
It shows a state where the change is up to 1.5 × κ.

【0041】図から明らかなように、均一κの場合、即
ち、○印の場合、0.6,0.8,1.0の何れの規格
化結合係数κ・Lに於いてもバラツキが大きいことが看
取される。即ち、均一κの場合は、回折格子の厚さなど
を変更してκ・Lを調整したとしても、製造バラツキは
大きい。
As is clear from the figure, in the case of uniform κ, that is, in the case of ∘, there is large variation in any normalized coupling coefficient κ · L of 0.6, 0.8 and 1.0. Be taken care of. That is, in the case of uniform κ, the manufacturing variation is large even if κ · L is adjusted by changing the thickness of the diffraction grating or the like.

【0042】これに対し、不均一κの場合、即ち、△印
の場合、特にκLが小さい、κL=0.6或いは0.8
などの場合には、その分布が集中していて、バラツキが
少なく、製造性に優れていることが判る。
On the other hand, in the case of non-uniformity κ, that is, in the case of Δ, κL is particularly small, κL = 0.6 or 0.8.
In such cases, the distribution is concentrated, there is little variation, and it is understood that manufacturability is excellent.

【0043】尚、均一κで形成されたDFB型レーザと
不均一κで形成されたDFB型レーザは、両方とも光出
力端面側に反射率が0〔%〕の無反射膜が形成されてい
て、その為、端面位相は0度であり、そして、光出力端
面側と反対側の端面には、反射率が80〔%〕の高反射
膜が形成されていて、端面位相は、2π×(n/8)
(但し、nは1〜8の整数)度となっている。
In both the DFB type laser formed with uniform κ and the DFB type laser formed with non-uniform κ, a non-reflection film having a reflectance of 0% is formed on the light output end face side. Therefore, the end face phase is 0 degree, and the end face on the side opposite to the light output end face side is formed with a highly reflective film having a reflectance of 80 [%], and the end face phase is 2π × ( n / 8)
(However, n is an integer of 1 to 8) degrees.

【0044】[0044]

【発明の実施の形態】図1は本発明に依る実施の形態を
説明する為の工程要所に於けるDFB型レーザを表す要
部平面説明図であり、また、図2及び図3は本発明に依
る実施の形態を説明する為の工程要所に於けるDFB型
レーザを表す要部切断側面図であり、以下、これ等の図
を参照しつつ説明する。尚、図2及び図3は、図1に見
られる線X−Xに沿って切断した面を表している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a plan view showing the principal part of a DFB type laser in the process steps for explaining an embodiment according to the present invention, and FIGS. FIG. 3 is a side sectional view showing an essential part of a DFB type laser in a process key point for explaining an embodiment according to the invention, which will be described below with reference to these figures. It should be noted that FIGS. 2 and 3 show a plane cut along a line XX seen in FIG.

【0045】図1及び図2の(A)参照 1−(1) 化学気相堆積(chemical vapor dep
osition:CVD)法を適用することに依り、n
−InP基板11上に厚さ例えば1000〔Å〕程度の
SiO2 膜を形成する。
See FIGS. 1 and 2A. 1- (1) Chemical vapor deposition
position (CVD) method.
A SiO 2 film having a thickness of, for example, about 1000 [Å] is formed on the InP substrate 11.

【0046】1−(2) リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセス、並び
に、エッチャントをフッ化水素酸系エッチング液とする
ウエット・エッチング法を適用することに依り、前記S
iO2 膜のパターニングを行って選択成長用マスク12
A及び12Bを形成する。
1- (2) By applying a resist process in the lithographic technique and a wet etching method using a hydrofluoric acid-based etchant as an etchant, the S
Masking 12 for selective growth by patterning the iO 2 film
Form A and 12B.

【0047】尚、選択成長用マスク12A及び12Bの
Y方向の長さは例えば400〔μm〕、そして、相隣る
選択成長用マスク間、例えば選択成長用マスク12A間
のY方向の間隔は例えば200〔μm〕である。また、
選択成長用マスク12A及び12BのX方向の幅は例え
ば250〔μm〕であり、ストライプ11Aの幅は50
〔μm〕である。
The lengths of the selective growth masks 12A and 12B in the Y direction are, for example, 400 [μm], and the distance between the adjacent selective growth masks, for example, the selective growth masks 12A in the Y direction is, for example. It is 200 [μm]. Also,
The width of the selective growth masks 12A and 12B in the X direction is, for example, 250 [μm], and the width of the stripe 11A is 50.
[Μm].

【0048】図1から明らかなように、選択成長用マス
ク12Aと12Bの間には、「島状」回折格子を形成す
る為のストライプ11Aが存在し、選択成長用マスク1
2A及び12Bの略中央、即ち、チップ分離線X2−X
2の近傍で「島」の隆起が最も高くなり、そして、チッ
プ分離線X1−X1、或いは、X3−X3の近傍で
「島」の隆起が最も低くなる筈である。
As is apparent from FIG. 1, there is a stripe 11A between the selective growth masks 12A and 12B for forming an "island" diffraction grating.
2A and 12B approximately in the center, that is, chip separation line X2-X
The ridge of the "island" should be the highest in the vicinity of 2, and the ridge of the "island" should be the lowest in the vicinity of the chip separation line X1-X1 or X3-X3.

【0049】1−(3) MOCVD法を適用することに依り、エネルギ・バンド
・ギャップ波長λgが1.20〔μm〕のInGaAs
P回折格子層13を成長させる。回折格子層13の厚さ
は、共振器方向に於いて、5〔nm〕(選択成長用マス
ク12A及び12Bから外れた箇所、即ち、チップ分離
線X1−X1、或いは、チップ分離線X3−X3の近
傍)乃至25〔nm〕(選択成長用マスク12A及び1
2Bの略中央、即ち、チップ分離線X2−X2の近傍)
の間で徐々に変化する。
1- (3) InGaAs whose energy band gap wavelength λg is 1.20 [μm] is obtained by applying the MOCVD method.
The P diffraction grating layer 13 is grown. The thickness of the diffraction grating layer 13 is 5 [nm] in the resonator direction (a portion outside the selective growth masks 12A and 12B, that is, the chip separation line X1-X1 or the chip separation line X3-X3. 25 nm to 25 nm (selective growth masks 12A and 1)
2B approximately in the center, that is, near the chip separation line X2-X2)
Gradually changes between.

【0050】1−(4) 引き続き、5〜6原子層のn−InGaAs回折格子保
護層14及び厚さが5〔nm〕乃至25〔nm〕のn−
InPバッファ層15を成長させる。尚、バッファ層1
5も回折格子層13と同様に厚さが変化する。
1- (4) Subsequently, the n-InGaAs diffraction grating protective layer 14 having 5 to 6 atomic layers and the n-type having a thickness of 5 [nm] to 25 [nm].
The InP buffer layer 15 is grown. The buffer layer 1
The thickness of 5 also changes like the diffraction grating layer 13.

【0051】1−(5) 選択成長用マスク12A及び12Bを除去する。ここ
で、バッファ層15を形成しておくことで、後の工程に
於けるスペーサ層17の成長の際に「島状」の回折格子
の状態が良好に保存することが可能になる。即ち、回折
格子層13の表面は、バッファ層15に依って覆われる
ことで、その段階に於いて、回折格子の反射率は確定す
るのである。
1- (5) The selective growth masks 12A and 12B are removed. Here, by forming the buffer layer 15, the state of the “island” diffraction grating can be favorably preserved during the growth of the spacer layer 17 in a later step. That is, the surface of the diffraction grating layer 13 is covered with the buffer layer 15, so that the reflectance of the diffraction grating is determined at that stage.

【0052】例えば、回折格子層13に回折格子を形成
する工程、即ち、エッチング工程に於いて、回折格子層
13の表面が選択エッチング・マスクと直接接触してい
る場合、回折格子の表面清浄度は劣化するので、期待す
る反射率を得ることは困難になる。
For example, in the step of forming a diffraction grating in the diffraction grating layer 13, that is, in the etching step, when the surface of the diffraction grating layer 13 is in direct contact with the selective etching mask, the surface cleanliness of the diffraction grating is Is deteriorated, it is difficult to obtain the expected reflectance.

【0053】前記スペーサ層17はInPに依って構成
されるが、その成長温度は、MOCVD法を適用する場
合、通常は450〔℃〕程度である。スペーサ層17は
回折格子層13に回折格子を形成した後で、これを埋め
込むように成長するものであり、その際、回折格子の形
状が熱変形してしまう。
The spacer layer 17 is made of InP, but its growth temperature is usually about 450 [° C.] when the MOCVD method is applied. The spacer layer 17 is formed after the diffraction grating is formed on the diffraction grating layer 13 and grows so as to be embedded therein, and at that time, the shape of the diffraction grating is thermally deformed.

【0054】これは、回折格子層13を構成するInG
aAsPに含まれる燐(P)の蒸気圧が高いことに起因
している。
This is the InG forming the diffraction grating layer 13.
This is due to the high vapor pressure of phosphorus (P) contained in aAsP.

【0055】そこで、本実施例では、InPの成長温度
である450〔℃〕以下で成長させることができ、且
つ、450〔℃〕以上でも熱変形し難い、即ち、Pの蒸
気圧に比較して低い蒸気圧をもつ元素を含む薄膜半導体
層として、例えば、GaAsやInGaAsなどを回折
格子保護層14として回折格子層13上に成長してい
る。
Therefore, in the present embodiment, it is possible to grow the InP at a growth temperature of 450 [° C.] or lower, and it is difficult to thermally deform even at 450 [° C.] or higher, that is, compared with the vapor pressure of P. As a thin film semiconductor layer containing an element having a low vapor pressure, for example, GaAs, InGaAs or the like is grown on the diffraction grating layer 13 as the diffraction grating protection layer 14.

【0056】これに依って、回折格子をエッチングに依
って形成した後、InPスペーサ層17をMOCVD法
に依って成長させても、回折格子の表面は、熱変形し難
い材料で覆われていることから、その形状を良好に保存
できるのである。
Accordingly, even if the InP spacer layer 17 is grown by the MOCVD method after the diffraction grating is formed by etching, the surface of the diffraction grating is covered with a material which is not easily thermally deformed. Therefore, the shape can be well preserved.

【0057】回折格子保護層14は、極めて薄いもので
ある為、実効的な回折格子の反射率は、回折格子層13
とバッファ層15との差で決まる(要すれば、“MOV
PE growth of wire−shaped
InGaAs on corrugated InP”
T.Fujii et.al.、を参照)。
Since the diffraction grating protective layer 14 is extremely thin, the effective reflectance of the diffraction grating is
And the buffer layer 15 (if necessary, "MOV
PE grow of wire-shaped
InGaAs on corrugated InP "
T. Fujii et. al. , See).

【0058】図2の(B)参照 2−(1) 干渉露光法を含むリソグラフィ技術に於けるレジスト・
プロセスを適用することに依り、回折格子を形成する為
のレジスト膜16を形成する。
Refer to FIG. 2B. 2- (1) A resist pattern in a lithography technique including an interference exposure method.
By applying the process, a resist film 16 for forming a diffraction grating is formed.

【0059】図3の(A)参照 3−(1) エッチング・ガスをC2 6 系ガスとするRIE法を適
用することに依り、レジスト膜16をマスクとして、深
さ少なくとも50〔nm〕以上、即ち、表面から基板1
1内に達するエッチングを行って回折格子を形成する。
See FIG. 3A. 3- (1) By applying the RIE method using C 2 H 6 gas as an etching gas, the resist film 16 is used as a mask and the depth is at least 50 [nm]. Above, that is, from the surface to the substrate 1
Etching to reach 1 is performed to form a diffraction grating.

【0060】図3の(B)参照 3−(2) レジスト膜16を除去してから、MOCVD法を適用す
ることに依り、スペーサ層17、分離閉じ込めヘテロ構
造(separate confinement he
terostructure:SCH)層18、活性層
19、SCH層20、クラッド層21を順に成長させ
る。
Referring to FIG. 3B, 3- (2) The resist film 16 is removed, and then the MOCVD method is applied to form the spacer layer 17 and the separate confinement hetero structure.
A structuring layer (SCH) layer 18, an active layer 19, an SCH layer 20, and a cladding layer 21 are sequentially grown.

【0061】ここで成長させた各半導体層に関する主要
なデータを例示すると次の通りである。 スペーサ層17について 材料:n−InP 不純物濃度:5×1017〔cm-3〕〜1×1018〔cm-3〕 厚さ:330〔nm〕
The main data regarding each of the semiconductor layers grown here is exemplified as follows. About the spacer layer 17 Material: n-InP Impurity concentration: 5 × 10 17 [cm −3 ] to 1 × 10 18 [cm −3 ] Thickness: 330 [nm]

【0062】 SCH層18について 材料:i−InGaAsP λg:1.05〔μm〕 厚さ:30〔nm〕About the SCH layer 18 Material: i-InGaAsP λg: 1.05 [μm] Thickness: 30 [nm]

【0063】 活性層19について ○バリヤ層 材料:i−InGaAsP λg:1.10〔μm〕 厚さ:10〔nm〕 層数:8Regarding the active layer 19 ○ Barrier layer Material: i-InGaAsP λg: 1.10 [μm] Thickness: 10 [nm] Number of layers: 8

【0064】○ウエル層 材料:i−InGaAsP λg:1.36〔μm〕 厚さ:6.0〔nm〕 層数:7○ Well layer Material: i-InGaAsP λg: 1.36 [μm] Thickness: 6.0 [nm] Number of layers: 7

【0065】 SCH層20について 材料:i−InGaAsP λg:1.05〔μm〕 厚さ:10〔nm〕About the SCH layer 20 Material: i-InGaAsP λg: 1.05 [μm] Thickness: 10 [nm]

【0066】 クラッド層21について 材料:p−InP 不純物濃度:5×1017〔cm-3〕〜3×1018〔cm-3〕 厚さ:500〔nm〕Clad layer 21 Material: p-InP Impurity concentration: 5 × 10 17 [cm −3 ] to 3 × 10 18 [cm −3 ] Thickness: 500 [nm]

【0067】前記説明した工程を経ることに依って、本
発明に依るDFB型レーザを作成する為に使用できる半
導体積層体構造が得られたので、それをFBH埋め込み
構造に加工してDFB型レーザを完成させる。
By passing through the steps described above, a semiconductor laminated body structure which can be used for producing the DFB type laser according to the present invention is obtained. Therefore, the semiconductor laminated body structure is processed into the FBH embedded structure and the DFB type laser is manufactured. To complete.

【0068】図4乃至図6は本発明に依る実施の形態を
説明する為の工程要所に於けるDFB型レーザを表す要
部切断正面図であり、以下、これ等の図を参照しつつ説
明する。尚、図4乃至図6に於いては、図2及び図3に
見られる断面と直交する方向の断面を採ってあり、ま
た、図1乃至図3に於いて用いた記号と同記号は同部分
を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
FIGS. 4 to 6 are front sectional views showing a main part of the DFB type laser in the process steps for explaining the embodiment according to the present invention. Hereinafter, with reference to these drawings, FIG. explain. 4 to 6, a cross section in a direction orthogonal to the cross section seen in FIGS. 2 and 3 is taken, and the same symbols as those used in FIGS. 1 to 3 are the same. They represent parts or have the same meaning.

【0069】図4参照 4−(1) CVD法及びリソグラフィ技術を適用することに依り、
クラッド層21上にメサ・エッチングを行う為のSiO
2 からなるストライプのマスク膜22を形成する。
See FIG. 4 4- (1) By applying the CVD method and the lithography technique,
SiO for performing mesa etching on the clad layer 21
A mask film 22 having stripes of 2 is formed.

【0070】4−(2) 臭素系エッチング液をエッチャントとするウエット・エ
ッチング法を適用することに依り、マスク膜22の側方
に表出されている半導体積層体の部分を表面から基板1
1内に達するまでエッチングしてメサを形成する。
4- (2) By applying a wet etching method using a bromine-based etching solution as an etchant, the portion of the semiconductor laminate exposed laterally of the mask film 22 is exposed from the surface to the substrate 1
1 is etched to form a mesa.

【0071】図5参照 5−(1) マスク膜22を残したまま、MOCVD法を適用するこ
とに依り、選択再成長を行って前記メサを埋め込む為、
埋め込み層23、ブロック層24、表面層25を形成す
る。
See FIG. 5 5- (1) By applying MOCVD while leaving the mask film 22, selective regrowth is performed to embed the mesa.
The burying layer 23, the block layer 24, and the surface layer 25 are formed.

【0072】メサの埋め込みは、その構造に電流阻止効
果をもたせ、メサにのみ駆動電流が流れるようにする為
であることは勿論であり、ここでは、pn逆接合を利用
して電流を阻止している。
It is needless to say that the mesa is embedded so that the structure has a current blocking effect so that the driving current flows only in the mesa. Here, the current is blocked by using the pn reverse junction. ing.

【0073】メサを埋め込む為の各半導体層に関する主
要なデータを例示すると次の通りである。
The main data regarding each semiconductor layer for embedding the mesa is illustrated as follows.

【0074】 埋め込み層23について 材料:p−InP 不純物濃度:1×1018〔cm-3〕 厚さ:0.5〔μm〕About the buried layer 23 Material: p-InP Impurity concentration: 1 × 10 18 [cm −3 ] Thickness: 0.5 [μm]

【0075】 ブロック層24について 材料:n−InP 不純物濃度:5×1018〔cm-3〕 厚さ:0.5〔μm〕Regarding the block layer 24: Material: n-InP Impurity concentration: 5 × 10 18 [cm −3 ] Thickness: 0.5 [μm]

【0076】 表面層25について 材料:p−InP 不純物濃度:1×1018〔cm-3〕 厚さ:0.5〔μm〕Regarding the surface layer 25: Material: p-InP Impurity concentration: 1 × 10 18 [cm −3 ] Thickness: 0.5 [μm]

【0077】前記各半導体層が同じ厚さで形成されてい
るにも拘わらず、図に埋め込み層23が厚く描かれてい
るが、その理由は、埋め込み層23の成長が、基板11
の表面及びメサ側面の両方から生じ、その近傍で厚さが
倍加することに依る。
Although the semiconductor layers are formed to have the same thickness, the buried layer 23 is drawn thicker in the figure because the growth of the buried layer 23 depends on the substrate 11.
From both the surface and the side of the mesa, due to the doubling of the thickness in its vicinity.

【0078】このように、メサが埋め込まれると、ブロ
ック層24と埋め込み層23との間には、pn逆接合が
生成される為、電流注入が阻止され、表面層25側から
注入される電流は全てメサに流れ込むことになる。
As described above, when the mesa is buried, a pn reverse junction is formed between the block layer 24 and the buried layer 23, so that the current injection is blocked and the current injected from the surface layer 25 side. Will flow into the mesa.

【0079】図6参照 6−(1) マスク膜22を除去した後、MOCVD法を適用するこ
とに依り、平坦化層26及びコンタクト層27を順に成
長させる。
See FIG. 6 6- (1) After removing the mask film 22, the planarization layer 26 and the contact layer 27 are sequentially grown by applying the MOCVD method.

【0080】ここで成長させた各半導体層に関する主要
なデータを例示すると次の通りである。尚、各半導体層
は、図面上、他の部分と比較して縮尺を変えてある。 平坦化層26について 材料:p−InP 不純物濃度:1×1018〔cm-3〕 厚さ:1〔μm〕
The main data regarding each semiconductor layer grown here is illustrated as follows. The scale of each semiconductor layer is changed in comparison with other portions in the drawing. Regarding the flattening layer 26 Material: p-InP Impurity concentration: 1 × 10 18 [cm −3 ] Thickness: 1 [μm]

【0081】 コンタクト層27について 材料:p−InGaAsP 不純物濃度:3×1018〔cm-3〕 厚さ:0.3〔μm〕Contact layer 27 Material: p-InGaAsP Impurity concentration: 3 × 10 18 [cm −3 ] Thickness: 0.3 μm

【0082】6−(2) この後、通常の技法を適用することに依り、表面にパッ
シベーション膜を形成したり、p側電極及びn側電極を
形成してDFB型レーザが作り込まれる。
6- (2) Thereafter, by applying a normal technique, a passivation film is formed on the surface, and a p-side electrode and an n-side electrode are formed to fabricate a DFB type laser.

【0083】6−(3) 前記のようにしてDFB型レーザが作り込まれたウエハ
を図1に見られるウエハ切断線Y1−Y1,Y2−Y2
・・・・に沿って切断すると多数のDFB型レーザが直
列になっている棒状体が得られるから、この棒状体を
「島状」回折格子が最も薄くなる箇所と最も厚くなる箇
所、即ち、図1に見られるチップ分離線X1−X1,X
2−X2,X3−X3・・・・に沿って劈開することで
チップ化し、最も薄くなる側の劈開面に高光反射膜を、
また、最も厚くなる側の劈開面に低光反射膜を施して完
成する。
6- (3) Wafer cutting lines Y1-Y1 and Y2-Y2 shown in FIG. 1 are used for the wafer in which the DFB type laser is formed as described above.
Since a rod-shaped body in which a large number of DFB lasers are connected in series is obtained by cutting along ... Chip separation lines X1-X1, X seen in FIG.
A chip is formed by cleaving along 2-X2, X3-X3, ..., And a high light reflection film is formed on the cleavage surface of the thinnest side.
In addition, a low light reflecting film is applied to the cleavage surface on the thickest side to complete the process.

【0084】図7は本発明を実施して完成されたDFB
型レーザを表す要部切断斜面図である。
FIG. 7 shows a DFB completed by carrying out the present invention.
It is a principal part cut-away perspective view showing a type laser.

【0085】図に於いて、41はn−InP基板、42
はn−InGaAsP回折格子層、43はn−InGa
As回折格子保護層、44はn−InPスペーサ層、4
4Aはn−InPバッファ層、45はi−InGaAs
P・SCH層、46は活性層、46Bは活性層46を構
成するi−InGaAsPからなるバリヤ層、46Wは
活性層46を構成するi−InGaAsPからなるウエ
ル層、47はi−InGaAsP・SCH層、48はp
−InPクラッド層、49はp−InP埋め込み層、5
0はn−InPブロック層、51Aはp−InP表面
層、51Bはp−InP平坦化層、52はp−InGa
AsPコンタクト層、53はSiO2 からなるパッシベ
ーション膜、54はTi/Pt/Auを積層したp側電
極、55はAuGeからなるn側電極、56は分離溝を
それぞれ示している。
In the figure, 41 is an n-InP substrate, and 42 is
Is n-InGaAsP diffraction grating layer, 43 is n-InGa
As diffraction grating protective layer, 44 is n-InP spacer layer, 4
4A is an n-InP buffer layer, 45 is i-InGaAs
P-SCH layer, 46 is an active layer, 46B is a barrier layer made of i-InGaAsP forming the active layer 46, 46W is a well layer made of i-InGaAsP forming the active layer 46, and 47 is an i-InGaAsP-SCH layer. , 48 is p
-InP clad layer, 49 is p-InP buried layer, 5
0 is an n-InP block layer, 51A is a p-InP surface layer, 51B is a p-InP flattening layer, and 52 is p-InGa.
AsP contact layer, 53 is a passivation film made of SiO 2 , 54 is a p-side electrode laminated with Ti / Pt / Au, 55 is an n-side electrode made of AuGe, and 56 is a separation groove.

【0086】図示されていないが、回折格子層42が厚
くなっている側の劈開面には低光反射膜が、また、反対
側の劈開面には高光反射膜がそれぞれ形成される。
Although not shown, a low light reflecting film is formed on the cleavage surface on the side where the diffraction grating layer 42 is thick, and a high light reflecting film is formed on the cleavage surface on the opposite side.

【0087】図7からすると、回折格子層42が後端面
から前端面に向かって厚さが漸増していることが明瞭に
看取され、従って、この構成に依り、傾斜不均一結合係
数κ・Lが生起され、回折格子層42に依る光反射は後
端面から前端面に向かって大きくなるので、通常、後端
面から前端面に向かって小さくなる光強度分布は補正さ
れ、共振器内での光強度分布は略一定になる。
From FIG. 7, it can be clearly seen that the thickness of the diffraction grating layer 42 gradually increases from the rear end face to the front end face. Therefore, according to this configuration, the gradient nonuniform coupling coefficient κ · Since L is generated and the light reflection due to the diffraction grating layer 42 increases from the rear end face to the front end face, the light intensity distribution that normally decreases from the rear end face to the front end face is corrected, and the inside of the resonator is corrected. The light intensity distribution becomes substantially constant.

【0088】本発明では、前記説明した実施の形態に限
られず、他に多くの改変を実現することができる。
The present invention is not limited to the embodiment described above, and many other modifications can be realized.

【0089】例えば、前記実施例に見られるSCH層1
8及び20などは、必須の構成要素ではなく、必要に応
じて形成すれば良い。
For example, the SCH layer 1 found in the above embodiment.
8 and 20 are not indispensable constituent elements and may be formed as needed.

【0090】また、活性層19は多重量子井戸で構成さ
れているが、単一の量子井戸であって良いことは勿論で
あり、更に、例えば厚さ1〔μm〕程度の厚膜からな
る、所謂、バルク活性層であっても良い。
Further, although the active layer 19 is composed of multiple quantum wells, it is needless to say that it may be a single quantum well, and is further composed of a thick film having a thickness of, for example, about 1 [μm]. It may be a so-called bulk active layer.

【0091】また、回折格子層13の材料としてInG
aAsPを用いているが、これは、必要とされる発振波
長に応じて適宜に変更して良いことは勿論である。
InG is used as the material of the diffraction grating layer 13.
Although aAsP is used, it goes without saying that this may be appropriately changed according to the required oscillation wavelength.

【0092】また、基板11、バッファ層15、スペー
サ層17は、回折格子と屈折率が異なっていれば、回折
格子が機能するので、特に、その材料をInPに限るも
のではなく、基板11の材料に何を用いるかで適宜変更
することができ、この他の部分を構成する半導体材料に
ついても、必要に応じて所望の材料を選択して良い。
The substrate 11, the buffer layer 15, and the spacer layer 17 function as the diffraction grating if the refractive index is different from that of the diffraction grating. Therefore, the material is not particularly limited to InP, and the substrate 11 is not limited to InP. It can be appropriately changed depending on what kind of material is used, and as for the semiconductor material forming the other portions, a desired material may be selected as necessary.

【0093】[0093]

【発明の効果】本発明に依るDFB型レーザ及びその製
造方法に於いては、レーザ共振器となる回折格子をレー
ザ・ストライプに沿い且つレーザ・ストライプの出力端
面側から反対端面側に向かって厚さが減少変化するよう
形成される。
In the DFB type laser and the method of manufacturing the same according to the present invention, the diffraction grating serving as the laser resonator is thicker along the laser stripe and from the output end face side to the opposite end face side of the laser stripe. Is formed so as to decrease.

【0094】前記構成を採ることに依って得られたDF
B型レーザは、共振器方向に関し、後端面から前端面に
向かって結合定数κが徐々に大きくなる回折格子を形成
してある為、均一な結合係数κをもつ回折格子をもつ従
来のDFB型レーザと比較して、回折格子の端面位相に
依らず、共振器方向の光強度分布が平坦であり、その結
果、I−L特性の直線性は良好になる。
DF obtained by adopting the above configuration
Since the B-type laser has a diffraction grating in which the coupling constant κ gradually increases from the rear end face to the front end face in the cavity direction, a conventional DFB type laser having a diffraction grating with a uniform coupling coefficient κ is formed. Compared with the laser, the light intensity distribution in the cavity direction is flat, regardless of the end face phase of the diffraction grating, and as a result, the linearity of the IL characteristic becomes good.

【0095】また、回折格子を形成する半導体層の成長
を行う工程に於いて、選択成長用マスク(例えば12A
及び12B)を使用していることから、回折格子の厚さ
をストライプ方向に容易に変化させることができる。
Further, in the step of growing the semiconductor layer forming the diffraction grating, a mask for selective growth (for example, 12 A) is used.
And 12B), the thickness of the diffraction grating can be easily changed in the stripe direction.

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

【図1】本発明に依る実施の形態を説明する為の工程要
所に於けるDFB型レーザを表す要部平面説明図であ
る。
FIG. 1 is an explanatory plan view of relevant parts of a DFB type laser in a process essential part for explaining an embodiment according to the present invention.

【図2】本発明に依る実施の形態を説明する為の工程要
所に於けるDFB型レーザを表す要部切断側面図であ
る。
FIG. 2 is a side sectional view showing a main part of a DFB type laser in a process main part for explaining an embodiment according to the present invention.

【図3】本発明に依る実施の形態を説明する為の工程要
所に於けるDFB型レーザを表す要部切断側面図であ
る。
FIG. 3 is a side sectional view showing an essential part of a DFB type laser in a process essential part for explaining an embodiment according to the present invention.

【図4】本発明に依る実施の形態を説明する為の工程要
所に於けるDFB型レーザを表す要部切断正面図であ
る。
FIG. 4 is a fragmentary front view showing a DFB type laser in a process essential part for explaining an embodiment according to the present invention.

【図5】本発明に依る実施の形態を説明する為の工程要
所に於けるDFB型レーザを表す要部切断正面図であ
る。
FIG. 5 is a fragmentary front view showing a DFB type laser in a process main part for explaining an embodiment according to the present invention.

【図6】本発明に依る実施の形態を説明する為の工程要
所に於けるDFB型レーザを表す要部切断正面図であ
る。
FIG. 6 is a fragmentary front view showing a DFB type laser in a process main part for explaining an embodiment according to the present invention.

【図7】本発明を実施して完成されたDFB型レーザを
表す要部切断斜面図である。
FIG. 7 is a fragmentary perspective view showing a DFB type laser completed by carrying out the present invention.

【図8】標準的なDFB型レーザを表す要部切断斜面図
である。
FIG. 8 is a fragmentary perspective view showing a standard DFB type laser.

【図9】標準的なDFB型レーザに流す電流と光出力と
の関係を表す線図である。
FIG. 9 is a diagram showing a relationship between a current flowing through a standard DFB type laser and an optical output.

【図10】λ/4シフトDFB型レーザに於ける光強度
分布を表す線図である。
FIG. 10 is a diagram showing a light intensity distribution in a λ / 4 shift DFB type laser.

【図11】回折格子の端面位相の如何に依る共振器方向
の光強度分布を表す線図である。
FIG. 11 is a diagram showing a light intensity distribution in a cavity direction depending on an end face phase of a diffraction grating.

【図12】回折格子の端面位相の如何に依る共振器方向
の光強度分布を表す線図である。
FIG. 12 is a diagram showing a light intensity distribution in a resonator direction depending on an end face phase of a diffraction grating.

【図13】本発明のDFB型レーザの優位性を説明する
為の共振器方向の光強度分布を表す線図である。
FIG. 13 is a diagram showing the light intensity distribution in the cavity direction for explaining the superiority of the DFB type laser of the present invention.

【図14】本発明のDFB型レーザの優位性を説明する
為の共振器方向の光強度分布を表す線図である。
FIG. 14 is a diagram showing the light intensity distribution in the cavity direction for explaining the superiority of the DFB laser of the present invention.

【図15】非対称端面反射率型DFB型レーザに於ける
規格化結合係数κ・Lと共振器方向の光強度分布の平坦
度との関係を表す線図である。
FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the normalized coupling coefficient κ · L and the flatness of the light intensity distribution in the cavity direction in an asymmetric end face reflectance type DFB laser.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

41 n−InP基板 42 n−InGaAsP回折格子層 43 n−InGaAs回折格子保護層 44 n−InPスペーサ層 44A n−InPバッファ層 45 i−InGaAsP・SCH層 46 活性層 46B 活性層46を構成するi−InGaAsPから
なるバリヤ層 46W 活性層46を構成するi−InGaAsPから
なるウエル層 47 i−InGaAsP・SCH層 48 p−InPクラッド層 49 p−InP埋め込み層 50 n−InPブロック層 51A p−InP表面層 51B p−InP平坦化層 52 p−InGaAsPコンタクト層 53 SiO2 からなるパッシベーション膜 54 Ti/Pt/Auを積層したp側電極 55 AuGeからなるn側電極 56 分離溝
41 n-InP substrate 42 n-InGaAsP diffraction grating layer 43 n-InGaAs diffraction grating protective layer 44 n-InP spacer layer 44A n-InP buffer layer 45 i-InGaAsP / SCH layer 46 active layer 46B i constituting the active layer 46 -Barrier layer 46W made of InGaAsP Well layer 47 made of i-InGaAsP constituting the active layer 46 i-InGaAsP / SCH layer 48 p-InP clad layer 49 p-InP buried layer 50 n-InP block layer 51A p-InP surface Layer 51B p-InP flattening layer 52 p-InGaAsP contact layer 53 passivation film 54 made of SiO 2 p-side electrode 55 laminated with Ti / Pt / Au n-side electrode 56 made of AuGe separation groove

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−280394(JP,A) 特開 平5−102597(JP,A) 特開 平6−310806(JP,A) 特開 平6−196798(JP,A) 特開 平3−198392(JP,A) 特表 平4−505687(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 5/00 - 5/50 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-2-280394 (JP, A) JP-A-5-102597 (JP, A) JP-A-6-310806 (JP, A) JP-A-6- 196798 (JP, A) Japanese Patent Laid-Open No. 3-198392 (JP, A) Special Table 4-505687 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01S 5/00-5 / 50

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】レーザ・ストライプに沿う半導体層露出領
域をもつと共に前記半導体層の露出幅がレーザ端面の一
端側に於いて幅広であって他端側に於いて幅狭である選
択成長マスクを使用した有機金属気相成長法に依って形
成され且つ前記レーザ・ストライプの出力端面側に比較
して反対端面側で膜厚が薄い構造の半導体層と、 該半導体層に設けられ共振器をなす回折格子とを備え、 該回折格子は、該回折格子と異なる屈折率をもつ半導体
に依って包囲され島状を成すことを特徴とする分布帰還
型半導体レーザ。
1. A selective growth mask having a semiconductor layer exposed region along a laser stripe and having an exposed width of the semiconductor layer wide on one end side of the laser end face and narrow on the other end side. A semiconductor layer formed by the used metal organic chemical vapor deposition method and having a structure in which the film thickness is smaller on the end face side opposite to the output end face side of the laser stripe, and a resonator is provided in the semiconductor layer. and a diffraction grating, the diffraction grating comprises a semiconductor having a refractive index different from that of the diffraction grating
A distributed feedback semiconductor laser, characterized in that it is surrounded by an island and forms an island shape .
【請求項2】下地である第一の半導体層上にレーザ・ス
トライプに沿い且つ第一の半導体層の露出幅がレーザ端
面の一端側を幅広とし他端側を幅狭としてレーザ・スト
ライプ領域を露出する選択成長マスクを形成する工程
と、 前記露出された第一の半導体層上に第一の半導体層と屈
折率を異にして回折格子を構成し得る第二の半導体層及
び第一の半導体層と屈折率を同じくして第二の半導体層
を覆う第三の半導体層を有機金属気相成長法にて選択成
長させ前記レーザ端面の一端側で薄く且つ他端側で厚い
第二の半導体層及び第三の半導体層を得る工程と、 第三の半導体層上に回折格子を形成する為の選択エッチ
ング・マスクを形成する工程と、 選択エッチング・マスクを介し第三の半導体層及び第二
の半導体層を選択的にエッチングして前記第二の半導体
層を回折格子に整形すると共に第一の半導体層表面及び
第二の半導体層側面及び第三の半導体層側面を露出させ
る工程と、 前記露出した第一の半導体層表面及び第二の半導体層側
面及び第三の半導体層側面に第一の半導体層と屈折率を
同じくする第四の半導体層を成長して第二の半導体層か
らなる回折格子を第一の半導体層及び第三の半導体層及
び第四の半導体層で島状に包囲する工程と、 第四の半導体層上に活性層となる第五の半導体層を成長
する工程と、 第五の半導体層上に活性層を光学的に閉じ込める屈折率
をもってクラッド層をなす第六の半導体層を成長する工
程と、 第六の半導体層上に第六の半導体層に比較して禁制帯幅
が狭くコンタクト層となる第七の半導体層を成長する工
程とが含まれてなることを特徴とする分布帰還型半導体
レーザの製造方法。
2. A laser stripe region is formed on a first semiconductor layer which is a base along a laser stripe, and the exposed width of the first semiconductor layer is such that one end side of the laser end face is wide and the other end side is narrow. Forming an exposed selective growth mask, and a second semiconductor layer and a first semiconductor on the exposed first semiconductor layer that can form a diffraction grating with a refractive index different from that of the first semiconductor layer A third semiconductor layer having the same refractive index as the layer and covering the second semiconductor layer is selectively grown by metal organic chemical vapor deposition to be thin on one end side and thick on the other end side of the laser end face. Layer and the third semiconductor layer, a step of forming a selective etching mask for forming a diffraction grating on the third semiconductor layer, and the third semiconductor layer and the second semiconductor layer through the selective etching mask. Before selectively etching the semiconductor layer of Shaping the second semiconductor layer into a diffraction grating and exposing the first semiconductor layer surface, the second semiconductor layer side surface and the third semiconductor layer side surface, and the exposed first semiconductor layer surface and second A fourth semiconductor layer having the same refractive index as that of the first semiconductor layer is grown on the side surface of the semiconductor layer and the side surface of the third semiconductor layer, and a diffraction grating formed of the second semiconductor layer is formed on the first semiconductor layer and the third semiconductor layer. Island-shaped surrounding with the semiconductor layer and the fourth semiconductor layer, growing a fifth semiconductor layer to be an active layer on the fourth semiconductor layer, and forming an active layer on the fifth semiconductor layer. A step of growing a sixth semiconductor layer forming a clad layer with an optical confinement refractive index; and a seventh semiconductor layer on the sixth semiconductor layer, which has a narrower band gap than the sixth semiconductor layer and becomes a contact layer. And a step of growing a semiconductor layer. Method for producing a distributed feedback semiconductor laser.
【請求項3】第一の半導体層及び第三の半導体層及び第
四の半導体層がInPを材料とし、第二の半導体層がI
nGaAsPを材料とし、第二の半導体層と第三の半導
体層との間にGaAs或いはInGaAsからなる保護
層を介在させることを特徴とする請求項2記載の分布帰
還型半導体レーザの製造方法。
3. The first semiconductor layer, the third semiconductor layer, and the fourth semiconductor layer are made of InP, and the second semiconductor layer is I.
3. The method of manufacturing a distributed feedback semiconductor laser according to claim 2, wherein nGaAsP is used as a material, and a protective layer made of GaAs or InGaAs is interposed between the second semiconductor layer and the third semiconductor layer.
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