JP3887733B2 - Method for manufacturing optical semiconductor element - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は光半導体素子の製造方法に関するものであり、特に、光ファイバ通信に用いるスポットサイズ変換器を集積化した半導体レーザ等の光半導体素子の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、光ファイバ通信は1本の光ファイバで大容量の情報を送ることができるため、これまでの幹線系から、加入者系或いは光LAN等のネットワークに適用範囲を拡げていくことが要請されている。
【0003】
この様な要請に応えるためにはコストの低減が必須であり、特に、光モジュール内における光半導体素子と光ファイバとの間の光結合が大きな問題になってきている。
【0004】
この様な問題を解決するために、光を導波するコア層の厚さを出射端面に向かってテーパ状に変化させた構造のスポットサイズ変換器を集積化した光半導体素子、特に、スポットサイズ変換器付き半導体レーザ(必要ならば、H.Kobayashi et al.,IEEE Photon.Tech.Lett.,vol.6,1994,pp.1080−1081、杉江等,「Butt−Joint型選択成長スポットサイズ変換付き1.3μmLD」,1995年電子情報通信学会総合大会講演論文集,p.465,SC−4−5、或いは、Y.Tohmori et al.,Electronics Letters,vol.31,1995,pp.1069−1070参照)が提案されている。
【0005】
この様なスポットサイズ変換器付き半導体レーザは、レンズを使用せずに高結合効率の光結合が可能で、且つ、位置精度の余裕も大きいので、光結合を簡単化できる素子として期待されている。
【0006】
また、この様なスポットサイズ変換器付き半導体レーザとして、埋込構造を用いないリッジ型テーパ導波路付き半導体レーザが提案されており、このリッジ型テーパ導波路付き半導体レーザにおいてはコア層をメサエッチングしたのちに埋込層の再成長のプロセスが不要であるため、埋込構造の素子よりも簡単な工程で製作可能であるという特徴がある。
【0007】
ここで、図7を参照して、従来のリッジ型テーパ導波路付き半導体レーザの概略的構成を説明する。
図7参照
このリッジ型テーパ導波路付き半導体レーザは、n型InP基板31上に、テーパ導波路部36において膜厚が出射端面に向かってテーパ状に減少すると共に、レーザ部35において膜厚が一定のMQWコア層32を設け、その上に薄いp型InPクラッド層33を介してストライプ状のp型InPリッジ34を設けたものであり、この場合、p型InPリッジ34の幅はレーザ部35では一定であり、テーパ導波路部36において膜厚が出射端面に向かってフレア状に拡大する形状となっている。
【0008】
この様なリッジ型テーパ導波路付き半導体レーザにおける膜厚テーパ導波路の形成方法としては誘電体マスクを用いた選択成長法(必要ならば、特開平8−46295号公報参照)、シャドーマスクを用いた成長技術(必要ならば、青木他,電子情報通信学会総合大会,C−372,1996参照)、或いは、エッチングによる形成(必要ならば、T.Brenner et al.,Electronics Letters,vol.31,pp.1443〜1445,1995参照)等が報告されている。
【0009】
この様な3種類の形成方法の内、埋込構造の膜厚テーパ導波路の作製の際にも多く用いられている、誘電体マスクを用いた選択成長法が形状の制御性及び再現性の点では優れているので、この誘電体マスクを用いた選択成長法を図8を参照して説明する。
【0010】
図8(a)参照
まず、n型InP基板31の表面に、テーパ導波路部を形成する領域においては出射端面に向かって幅が徐々に広くなるテーパ状開口部とし、一方、レーザ部を形成する領域においては均一で幅細の開口部としたストライプ状の開口部38を有するSiO2 マスク37を設ける。
【0011】
図8(b)参照
次いで、減圧MOVPE法(減圧有機金属気相成長法)によって、MQWコア層32、及び、p型InPクラッド層33を順次成長させるが、この場合のMQWコア層32は、1.1μm波長組成のInGaAsP層からなる上下の光ガイド層と、1.1μm波長組成のInGaAsP障壁層及び1.35μm波長組成のInGaAsP井戸層を交互に井戸層が5層になるように堆積させた量子井戸層によって構成する。
【0012】
この際、SiO2 マスク37に設けたストライプ状の開口部38の形状によって、MQWコア層32の膜厚は、テーパ導波路部においては出射端面に向かってテーパ状に減少し、且つ、レーザ部においては平坦な構造となるが、成長層の端部には異常成長部39が発生する。
【0013】
図8(c)参照
次いで、所定のマスク(図示せず)を用いてエッチングすることによって、2つのストライプ状溝40に囲まれたp型InPリッジ34を形成し、このp型InPリッジ34の下に位置するMQWコア層32を能動領域及び光導波領域とする。
【0014】
図8(d)参照
次いで、光ファイバ(図示せず)を載置したマウント基板41上に、リッジ型テーパ導波路付き半導体レーザを、光をモニタすることなく、即ち、パッシブアライメント方式で、半田層42を用いてジャンクションダウンのボンディングを行って光モジュールの概略的構成が完成する。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この様な誘電体マスクによる選択成長法を用いたリッジ型テーパ導波路付き半導体レーザにおいては、成長層端部の異常成長部39により表面が平坦でなくなるため、安定したジャンクションダウンのボンディングが困難になるという問題がある。
【0016】
また、それと同時に光を実際にモニタすることなく光ファイバと半導体レーザとの位置合わせを行うパッシブアライメントが困難になり、モジュールの組立を容易にするためにテーパ導波路部、即ち、スポットサイズ変換器を設けた意味がなくなるという問題がある。
【0017】
したがって、本発明は、リッジ型テーパ導波路付き半導体レーザの表面を平坦化し、ボンディングを容易にすることを目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】
図1は本発明の原理的構成の説明図であり、この図1を参照して本発明における課題を解決するための手段を説明する。
図1(a)乃至(d)参照
(1)本発明は、光半導体素子の製造方法において、一導電型半導体基板1の表面に開口部3を有するマスク2を設け、開口部3のみにコア層を含む半導体層4を選択的に成長させる工程、マスク2を除去したのち全面に逆導電型半導体層6を成長させる工程、及び、逆導電型半導体層6のコア層を含む半導体層4の上に位置する部分に2つのストライプ状溝7に挟まれた凸部8を形成する工程を含むことを特徴とする。
【0019】
この様に、コア層を含む半導体層4を選択成長させた後に、全面に逆導電型半導体層6を成長させているので、選択成長させる半導体層をコア層を含む半導体層4のみにして薄くすることができるので、その端部に形成される異常成長部5を小さくすることができ、さらに、厚い逆導電型半導体層6によって異常成長部5の影響を余り受けることなく表面を平坦化することができ、パッシブアライメントに必要なジャンクションダウンでのボンディングが可能になる。
【0020】
(2)また、本発明は、光半導体素子の製造方法において、一導電型半導体基板1の表面に開口部3を有するマスク2を設け、マスク2を用いて一導電型半導体基板1をエッチングすることによって開口部3に溝を形成し、マスク2を残したまま開口部3に形成された溝中のみにコア層を含む半導体層4を選択的に成長させる工程、マスク2を除去したのち全面に逆導電型半導体層6を成長させる工程、及び、逆導電型半導体層6のコア層を含む半導体層4の上に位置する部分に2つのストライプ状溝7に挟まれた凸部8を形成する工程を含むことを特徴とする。
【0021】
この様に、溝内にコア層を含む半導体層4を選択成長させているので、コア層を含む半導体層4の端部に形成される異常成長部5は非常に小さくなり、その後に全面に成長させた逆導電型半導体層6の表面はより平坦になるので、パッシブアライメントに必要なジャンクションダウンでのボンディングがより可能になる。
【0022】
(3)また、本発明は、上記(1)または(2)において、選択成長させたコア層を含む半導体層4が、平坦な領域と、光出射端面に向かって膜厚が徐々に薄くなっていくテーパ領域とから構成されることを特徴とする。
【0023】
この様に、光出射端面に向かって膜厚が徐々に薄くなっていくテーパ領域、即ち、テーパ導波路部を設けることによってスポットサイズ変換器を構成することができるので、パッシブアライメントが容易になる。
【0024】
(4)また、本発明は、上記(1)乃至(3)のいずれかにおいて、コア層を、多重量子井戸層と、多重量子井戸層を挟む光ガイド層とによって構成したことを特徴とする。
【0025】
この様に、コア層を多重量子井戸構造で構成することによって、テーパ導波路部における量子準位による実効禁制帯幅をレーザ部の実効禁制帯幅より大きくすることができ、テーパ導波路部における光の吸収損失を小さくすることができる。
【0026】
(5)また、本発明は、上記(1)乃至(4)のいずれかにおいて、コア層を含む半導体層4の最上層として、全面に設ける逆導電型半導体層6と同じ組成の逆導電型半導体層を設けることを特徴とする。
【0027】
この様に、コア層を含む半導体層4の最上層として、全面に設ける逆導電型半導体層6と同じ組成の逆導電型半導体層を設けることにより、マスク2を除去した後の再成長に伴う成長界面の荒れの影響をコア層に及ぼすことがなくなり、コア層に直接逆導電型半導体層6を成長させた場合に比べてヘテロ接合界面をシャープにすることができる。
【0028】
(6)また、本発明は、上記(1)乃至(5)のいずれかにおいて、マスク2を除去したのちで、且つ、全面に逆導電型半導体層6を成長させる前に、コア層を含む半導体層4の構成原子が移動する程度の高温に放置する工程を含むことを特徴とする。
【0029】
この様に、全面に逆導電型半導体層6を成長させる前に、コア層を含む半導体層4の構成原子が移動する程度の高温に放置することにより、マストランスポート現象によって異常成長部5の突起を小さくすることができ、全面に成長させる逆導電型半導体層6の表面をより平坦にすることができる。
【0030】
(7)また、本発明は、上記(1)乃至(6)のいずれかにおいて、マスク2の開口部3の少なくとも一部に回折格子を形成する工程を含むことを特徴とする。
【0031】
この様に、回折格子を形成することによって、DFB(分布帰還型)半導体レーザ、或いは、DBR(分布ブラッグ反射)型半導体レーザを構成することができ、リッジ型テーパ導波路付き半導体レーザにおける発振波長の単一化が可能になる。
【0032】
【発明の実施の形態】
ここで、本発明の第1の実施の形態を図2及び図3を参照して説明する。
図2(a)参照
まず、電子濃度が1.0〜3.0×1018cm-3、例えば、2.0×1018cm-3のn型InP基板11表面に、テーパ導波路部を形成する長さ200μmの領域においては出射端面に向かって幅が徐々に広くなるテーパ状開口部とし、一方、長さ300μmのレーザ部を形成する領域においては均一で幅細のストライプ状開口部とからなる開口部13を有する選択成長マスクとなるSiO2 マスク12を設ける。
【0033】
図2(b)参照
次いで、減圧MOVPE法を用いて、MQWコア層14、及び、厚さ50〜300nm、例えば、100nmのp型InPクラッド層15を順次選択成長させる。
なお、このp型InPクラッド層15は、後のSiO2 マスク12除去後の再成長の際の成長界面の荒れがMQWコア層14に及ばないようにするため、即ち、ヘテロ接合界面をシャープにするために設けるものである。
【0034】
この際、MQWコア層14を構成する上下の光ガイド層及び量子井戸層の膜厚が、例えば、テーパ導波路部においては出射端面に向かって200μmかけて1/3の厚さにテーパ状に減少させ、且つ、レーザ部においては平坦な構造とする。
【0035】
なお、この第1の実施の形態においては、レーザ部を形成する平坦な領域における厚さが、上下の光ガイド層を厚さ50〜150nm、例えば、100nmの1.1μm波長組成のInGaAsP層によって構成し、また、量子井戸層を、厚さ10nmの6層の1.1μm波長組成のInGaAsP障壁層と、厚さ6nmの5層の1.35μm波長組成のInGaAsP井戸層を堆積する。
【0036】
図2(c)参照
次いで、SiO2 マスク12を除去したのち、再び減圧MOVPE法を用いて、厚さ2000〜6000nm、例えば、4000nm(4μm)のp型InPクラッド層16及び厚さ200〜1000nm、例えば、500nmのp型InGaAsコンタクト層17を堆積させる。
【0037】
図3(d)参照
次いで、レジストパターン(図示せず)をマスクとして、エタン系ガスを用いてドライ・エッチングすることによって幅10μmで、MQWコア層14の表面から50〜300nm、例えば、100nmの厚さのp型InPクラッド層15またはp型InPクラッド層16が残る深さの2本のストライプ状溝18を形成し、その間の凸部をリッジ19とする。
【0038】
この場合、リッジ19の幅は、例えば、レーザ部で2μm、テーパ導波路部で出射端面に向かってフレア状に広がり、出射端面で5μmになるようにレジストパターンを形成する。
【0039】
図3(e)参照
次いで、テーパ導波路部21の先端から150μmの領域のp型InGaAsコンタクト層17をエッチング除去したのち、以降は図示しないものの、全面にSiO2 膜を設けてリッジ19の頂上のp型InGaAsコンタクト層17に対してのみコンタクトのための開口部を設け、開口部を覆うようにp側電極を設けると共に、n型InP基板11の裏面にn側電極を設けることによって、リッジ型テーパ導波路付き半導体レーザの基本構造が完成する。
【0040】
この第1の実施の形態においては、選択成長させる半導体層の厚さは、290nmのMQWコア層14と300nmのp型InPクラッド層15だけで約600nmであるので、従来の選択成長半導体層より大幅に薄くすることができ、したって、異常成長部の突起を大幅に小さくすることができる。
【0041】
また、この場合、全面に厚いp型InPクラッド層16及びp型InGaAsコンタクト層17を成長させているので、表面をより平坦にすることができ、したがって、リッジ19を形成したのちジャンクションダウンでボンディングしても、精度の良い安定したパッシブアライメントが可能になる。
【0042】
なお、異常成長部をより小さくするためには、p型InPクラッド層16を成長させる前に、MOVPE装置内においてPH3 雰囲気中で620℃程度の高温に保持することにより、マストランスポート現象により異常成長部の形状をなめらかにすれば良く、それによって表面の平坦性をさらに増すことができる。
【0043】
次に、図4及び図5を参照して本発明の第2の実施の形態を説明する。
図4(a)参照
まず、電子濃度が1.0〜3.0×1018cm-3、例えば、2.0×1018cm-3のn型InP基板11表面に、テーパ導波路部を形成する長さ200μmの領域においては出射端面に向かって幅が徐々に広くなるテーパ状開口部とし、一方、長さ300μmのレーザ部を形成する領域においては均一で幅細のストライプ状開口部とからなる開口部13を有する選択成長マスクとなるSiO2 マスク12を設け、エタン系ガスを用いたドライ・エッチングによってn型InP基板11に選択成長させる膜厚に相当する深さ、例えば、深さ400nmの溝22を形成する。
【0044】
図4(b)参照
次いで、減圧MOVPE法を用いて、溝22の内部にMQWコア層14、及び、厚さ50〜300nm、例えば、100nmのp型InPクラッド層15を順次選択成長させる。
なお、この場合のp型InPクラッド層15も、後のSiO2 マスク12除去後の再成長の際の成長界面の荒れがMQWコア層14に及ばないようにするために設けるものである。
【0045】
この際、MQWコア層14を構成する上下の光ガイド層及び量子井戸層の膜厚が、例えば、テーパ導波路部においては出射端面に向かって200μmかけて1/3の厚さにテーパ状に減少させ、且つ、レーザ部においては平坦な構造とする。
【0046】
なお、この第2の実施の形態においても、レーザ部を形成する平坦な領域における厚さが、上下の光ガイド層を厚さ50〜150nm、例えば、100nmの1.1μm波長組成のInGaAsP層によって構成し、また、量子井戸層を、厚さ10nmの6層の1.1μm波長組成のInGaAsP障壁層と、厚さ6nmの5層の1.35μm波長組成のInGaAsP井戸層を堆積する。
【0047】
図4(c)参照
次いで、SiO2 マスク12を除去したのち、再び減圧MOVPE法を用いて、厚さ2000〜6000nm、例えば、4000nm(4μm)のp型InPクラッド層16及び厚さ200〜1000nm、例えば、500nmのp型InGaAsコンタクト層17を順次堆積させる。
【0048】
図5(d)参照
次いで、レジストパターン(図示せず)をマスクとして、エタン系ガスを用いてドライ・エッチングすることによって幅10μmで、MQWコア層14の表面から50〜300nm、例えば、100nmの厚さのp型InPクラッド層15またはp型InPクラッド層16が残る深さの2本のストライプ状溝18を形成し、その間の凸部をリッジ19とする。
【0049】
この場合、リッジ19の幅は、例えば、レーザ部で2μm、テーパ導波路部で出射端面に向かってフレア状に広がり、出射端面で5μmになるようにレジストパターンを形成する。
【0050】
図5(e)参照
次いで、テーパ導波路部21の先端から150μmの領域のp型InGaAsコンタクト層17をエッチング除去したのち、以降は図示しないものの、全面にSiO2 膜を設けてリッジ19の頂上のp型InGaAsコンタクト層17に対してのみコンタクトのための開口部を設け、開口部を覆うようにp側電極を設けると共に、n型InP基板11の裏面にn側電極を設けることによって、リッジ型テーパ導波路付き半導体レーザの基本構造が完成する。
【0051】
この第2の実施の形態においては、溝22の内部にMQWコア層14とp型InPクラッド層15を成長させているので、異常成長部の突起は上記の第1の実施の形態より大幅に小さくすることができ、それによって、表面の平坦性はさらに良好になる。
【0052】
また、この第2の実施の形態においても、選択成長で形成する成長層の厚さが一定でないために必然的に段差が生じてしまい、また、レーザ部20の成長層厚が溝22の深さより大きい場合には、上記の第1の実施の形態の場合よりは小さくなるが異常成長部が生ずる。
【0053】
この異常成長部を小さくするためには、p型InPクラッド層16を成長させる前に、MOVPE装置内においてPH3 雰囲気中で620℃程度の高温に保持することにより、マストランスポート現象により異常成長部の形状をなめらかにすれば良い。
【0054】
次に、図6を参照して本発明の第3の実施の形態を説明する。
図6参照
図6に示すリッジ型テーパ導波路付き半導体レーザはDFB型半導体レーザであり、上記の第1の実施の形態と同様の工程であるが、図2(a)に示したSiO2 マスクを形成したのち、開口部のテーパ導波路形成しない領域に回折格子23を設け、その後は図2(b)以降の工程と同様の工程を行えば良い。
なお、先に、部分的に回折格子23を形成したのち、SiO2 マスクを形成しても良いものである。
【0055】
この場合、出射端面側にARコーティング(無反射コーティング)24を施し、背面側にHRコーティング(高反射コーティング)25を施している。
なお、この様なHRコーティング25は上記の第1及び第2の実施の形態においても設けているものである。
【0056】
また、この様な回折格子23は上記の第2の実施の形態のリッジ型テーパ導波路付き半導体レーザに設けても良いものであり、その場合には、図4(a)に示したようにレーザ部を形成する領域に幅20μmの溝を形成したのち、その中央部の幅5μm程度の領域に回折格子を形成すれば良い。
【0057】
この様なDFB型の半導体レーザにおいては、テーパ導波路によるスポットサイズの拡大効果と共に、発振波長の単一化が得られることになる。
【0058】
以上、本発明の各実施の形態を説明してきたが、上記の第1及び第2の実施の形態においては、量子井戸層として厚さ10nmの1.1μm波長組成のInGaAsP障壁層と、厚さ6nmの1.35μm波長組成のInGaAsP井戸層を交互に井戸層が5層になるように堆積させて形成しているが、この様な構成に限られるものでなく、必要とする波長、例えば、1.5μm帯及び出力に応じて各層の組成、厚さ、及び、層数を任意に選択すれば良い。
【0059】
また、上記の各実施の形態においては、InGaAsP/InP系光半導体素子として説明しているが、本発明はInGaAsP/InP系に限られるものではなく、InAlGaAs系、InGaAs/GaAs/AlGaAs系、或いは、InGaP/AlInGaP系等にも適用できるものである。
【0060】
【発明の効果】
本発明によれば、リッジ型テーパ導波路付き半導体レーザのリッジを形成するためのクラッド層を全面成長により形成しているので表面の平坦化が可能になり、それによって、パッシブアライメントに不可欠なジャンクションダウンでのボンディングが可能になるため、光モジュールの組立を簡単にすることができ、光ファイバ通信の発展に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理的構成の説明図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態の途中までの製造工程の説明図である。
【図3】本発明の第1の実施の形態の図2以降の製造工程の説明図である。
【図4】本発明の第2の実施の形態の途中までの製造工程の説明図である。
【図5】本発明の第2の実施の形態の図4以降の製造工程の説明図である。
【図6】本発明の第3の実施の形態の説明図である。
【図7】従来のリッジ型テーパ導波路付き半導体レーザの要部斜視図である。
【図8】従来のリッジ型テーパ導波路付き半導体レーザの製造工程の説明図である。
【符号の説明】
1 一導電型半導体基板
2 マスク
3 開口部
4 コア層を含む半導体層
5 異常成長部
6 逆導電型半導体層
7 ストライプ状溝
8 凸部
11 n型InP基板
12 SiO2 マスク
13 開口部
14 MQWコア層
15 p型InPクラッド層
16 p型InPクラッド層
17 p型InGaAsコンタクト層
18 ストライプ状溝
19 リッジ
20 レーザ部
21 テーパ導波路部
22 溝
23 回折格子
24 HRコーティング
25 ARコーティング
31 n型InP基板
32 MQWコア層
33 p型InPクラッド層
34 p型InPリッジ
35 レーザ部
36 テーパ導波路部
37 SiO2 マスク
38 開口部
39 異常成長部
40 ストライプ状溝
41 マウント基板
42 半田層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing an optical semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing an optical semiconductor device such as a semiconductor laser integrated with a spot size converter used for optical fiber communication.
[0002]
[Prior art]
In recent years, optical fiber communication can send a large amount of information with a single optical fiber, so it has been required to expand the range of applications from conventional trunk systems to networks such as subscriber systems or optical LANs. ing.
[0003]
In order to meet such a demand, it is essential to reduce the cost. In particular, optical coupling between the optical semiconductor element and the optical fiber in the optical module has become a big problem.
[0004]
In order to solve such a problem, an optical semiconductor element in which a spot size converter having a structure in which the thickness of the core layer for guiding light is changed in a tapered shape toward the emission end face is integrated. Semiconductor laser with converter (if necessary, H. Kobayashi et al., IEEE Photon. Tech. Lett., Vol. 6, 1994, pp. 1080-1081, Sugie et al., “Butt-Joint type selective growth spot size conversion. 1.3 μmL D ”, Proceedings of the 1995 IEICE General Conference, p. 465, SC-4-5, or Y. Tohmori et al., Electronics Letters, vol. 31, 1995, pp. 1069- 1070) has been proposed.
[0005]
Such a semiconductor laser with a spot size converter is expected as an element capable of simplifying optical coupling because optical coupling with high coupling efficiency is possible without using a lens and there is a large margin of positional accuracy. .
[0006]
As a semiconductor laser with such a spot size converter, a semiconductor laser with a ridge type tapered waveguide that does not use a buried structure has been proposed. In this semiconductor laser with a ridge type tapered waveguide, the core layer is mesa-etched. After that, since the process of regrowth of the buried layer is not required, it can be manufactured by a simpler process than the element of the buried structure.
[0007]
Here, a schematic configuration of a conventional semiconductor laser with a ridge-type tapered waveguide will be described with reference to FIG.
See FIG. 7. This semiconductor laser with a ridge-type taper waveguide is formed on the n-
[0008]
As a method of forming a film thickness taper waveguide in such a semiconductor laser with a ridge type taper waveguide, a selective growth method using a dielectric mask (if necessary, see JP-A-8-46295), a shadow mask is used. Growth technology (if necessary, see Aoki et al., IEICE General Conference, C-372, 1996) or etching formation (if necessary, T. Brenner et al., Electronics Letters, vol. 31, pp. 1443-1445 (1995)).
[0009]
Of these three types of formation methods, the selective growth method using a dielectric mask, which is often used in the fabrication of buried-film-thickness tapered waveguides, provides shape controllability and reproducibility. Since this is excellent in terms, the selective growth method using this dielectric mask will be described with reference to FIG.
[0010]
8A. First, on the surface of the n-
[0011]
Next, referring to FIG. 8B, the
[0012]
At this time, due to the shape of the stripe-
[0013]
Next, referring to FIG. 8C, a p-
[0014]
Next, referring to FIG. 8D, a semiconductor laser with a ridge type taper waveguide is soldered on a
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the semiconductor laser with a ridge-type tapered waveguide using the selective growth method using such a dielectric mask, the surface becomes uneven due to the
[0016]
At the same time, it becomes difficult to perform passive alignment for aligning the optical fiber and the semiconductor laser without actually monitoring the light, and in order to facilitate the assembly of the module, a tapered waveguide portion, that is, a spot size converter. There is a problem that the meaning of providing is lost.
[0017]
Accordingly, an object of the present invention is to flatten the surface of a semiconductor laser with a ridge-type tapered waveguide and facilitate bonding.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
FIG. 1 is an explanatory diagram of the principle configuration of the present invention. Means for solving the problems in the present invention will be described with reference to FIG.
1A to 1D. (1) In the method of manufacturing an optical semiconductor device, the present invention provides a
[0019]
In this manner, since the reverse conductivity
[0020]
(2) Further, according to the present invention, in the method for manufacturing an optical semiconductor element, the
[0021]
As described above, since the
[0022]
(3) Further, according to the present invention, in the above (1) or (2), the
[0023]
As described above, since the spot size converter can be configured by providing the tapered region where the film thickness is gradually reduced toward the light emitting end face, that is, the tapered waveguide portion, passive alignment is facilitated. .
[0024]
(4) Moreover, the present invention is characterized in that, in any one of the above (1) to (3), the core layer is constituted by a multiple quantum well layer and a light guide layer sandwiching the multiple quantum well layer. .
[0025]
In this way, by configuring the core layer with a multiple quantum well structure, the effective forbidden bandwidth due to the quantum level in the tapered waveguide portion can be made larger than the effective forbidden bandwidth of the laser portion, and in the tapered waveguide portion, Light absorption loss can be reduced.
[0026]
(5) Further, the present invention provides the reverse conductivity type having the same composition as the reverse conductivity
[0027]
As described above, by providing the reverse conductive semiconductor layer having the same composition as the reverse
[0028]
(6) Moreover, the present invention includes a core layer in any one of the above (1) to (5) after removing the
[0029]
In this way, by allowing the constituent atoms of the
[0030]
(7) Further, the present invention is characterized in that in any of the above (1) to (6), a step of forming a diffraction grating in at least a part of the
[0031]
Thus, by forming a diffraction grating, a DFB (distributed feedback) semiconductor laser or a DBR (distributed Bragg reflection) semiconductor laser can be formed. Can be unified.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Here, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
2A, first, a tapered waveguide portion is formed on the surface of an n-
[0033]
Next, referring to FIG. 2B, the
This p-type InP clad
[0034]
At this time, the film thicknesses of the upper and lower light guide layers and the quantum well layers constituting the
[0035]
In the first embodiment, the upper and lower light guide layers are 50 to 150 nm thick, for example, 100 nm, for example, by an InGaAsP layer with a 1.1 μm wavelength composition in the flat region forming the laser portion. The quantum well layer is formed by depositing six 10 nm thick 1.1 μm wavelength InGaAsP barrier layers and five 6 nm thick 1.35 μm wavelength InGaAsP well layers.
[0036]
Next, after removing the SiO 2 mask 12, the reduced pressure MOVPE method is used again to form a p-type
[0037]
Next, referring to FIG. 3D, by using a resist pattern (not shown) as a mask, dry etching using ethane-based gas is performed so that the width is 10 μm and the surface of the
[0038]
In this case, the resist pattern is formed so that the width of the
[0039]
Next, referring to FIG. 3E, after removing the p-type
[0040]
In the first embodiment, the thickness of the semiconductor layer to be selectively grown is about 600 nm only with the
[0041]
In this case, since the thick p-type
[0042]
In order to make the abnormally grown portion smaller, before the p-type
[0043]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
4A. First, a tapered waveguide portion is formed on the surface of an n-
[0044]
Next, referring to FIG. 4B, the
Note that the p-type
[0045]
At this time, the film thicknesses of the upper and lower light guide layers and the quantum well layers constituting the
[0046]
Also in this second embodiment, the upper and lower light guide layers are 50 to 150 nm thick, for example, 100 nm, for example, by an InGaAsP layer with a 1.1 μm wavelength composition in the flat region forming the laser portion. The quantum well layer is formed by depositing six 10 nm thick 1.1 μm wavelength InGaAsP barrier layers and five 6 nm thick 1.35 μm wavelength InGaAsP well layers.
[0047]
Next, after removing the SiO 2 mask 12, using the reduced pressure MOVPE method, the p-type
[0048]
Next, referring to FIG. 5D, by using a resist pattern (not shown) as a mask, dry etching using ethane-based gas is performed so that the width is 10 μm and the surface of the
[0049]
In this case, the resist pattern is formed so that the width of the
[0050]
Next, after removing the p-type
[0051]
In the second embodiment, since the
[0052]
Also in this second embodiment, since the thickness of the growth layer formed by selective growth is not constant, a step is inevitably generated, and the growth layer thickness of the
[0053]
In order to reduce this abnormal growth portion, before the p-type
[0054]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
See FIG. 6. The semiconductor laser with a ridge type tapered waveguide shown in FIG. 6 is a DFB type semiconductor laser, and the process is the same as that of the first embodiment, but the SiO 2 mask shown in FIG. After forming the
Note that the SiO 2 mask may be formed after partially forming the
[0055]
In this case, an AR coating (non-reflective coating) 24 is applied on the emission end face side, and an HR coating (high reflection coating) 25 is applied on the back side.
Such an
[0056]
Further, such a
[0057]
In such a DFB type semiconductor laser, a single oscillation wavelength can be obtained together with the effect of increasing the spot size by the tapered waveguide.
[0058]
The embodiments of the present invention have been described above. In the first and second embodiments described above, an InGaAsP barrier layer having a thickness of 1.1 μm and a thickness of 10 nm as a quantum well layer, 6 nm 1.35 μm wavelength composition InGaAsP well layers are alternately deposited to form five well layers. However, the present invention is not limited to such a configuration, and a required wavelength, for example, What is necessary is just to select arbitrarily the composition of each layer, thickness, and the number of layers according to a 1.5 micrometer zone | band and an output.
[0059]
In each of the above embodiments, the InGaAsP / InP optical semiconductor element is described. However, the present invention is not limited to the InGaAsP / InP system, and may be an InAlGaAs system, an InGaAs / GaAs / AlGaAs system, or The present invention can also be applied to InGaP / AlInGaP systems.
[0060]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the clad layer for forming the ridge of the semiconductor laser with a ridge type tapered waveguide is formed by the entire surface growth, the surface can be flattened, and thereby a junction essential for passive alignment. Since down bonding is possible, the assembly of the optical module can be simplified, which greatly contributes to the development of optical fiber communication.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a basic configuration of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of the manufacturing process up to the middle of the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram of the manufacturing process from FIG. 2 onward according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram of the manufacturing process up to the middle of the second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram of the manufacturing process after FIG. 4 according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a perspective view of a main part of a conventional semiconductor laser with a ridge type tapered waveguide.
FIG. 8 is an explanatory diagram of a manufacturing process of a conventional semiconductor laser with a ridge type tapered waveguide.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (7)
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP08734597A JP3887733B2 (en) | 1997-03-24 | 1997-03-24 | Method for manufacturing optical semiconductor element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP08734597A JP3887733B2 (en) | 1997-03-24 | 1997-03-24 | Method for manufacturing optical semiconductor element |
Publications (2)
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JPH10270794A JPH10270794A (en) | 1998-10-09 |
JP3887733B2 true JP3887733B2 (en) | 2007-02-28 |
Family
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Family Applications (1)
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JP08734597A Expired - Lifetime JP3887733B2 (en) | 1997-03-24 | 1997-03-24 | Method for manufacturing optical semiconductor element |
Country Status (1)
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JP (1) | JP3887733B2 (en) |
-
1997
- 1997-03-24 JP JP08734597A patent/JP3887733B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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