JPH01260881A - 半導体集積素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、半導体レーザと光制御デバイスとが同一基板
上にモノリシックに形成された半導体集積素子に関する
。

〔従来技術〕

半導体レーザは、レーザ光の回折、分割を行う様々な光
制御デバイスとの組み合わせによりプリンタや光フアイ
バ通信、あるいは各種計測分野で幅広く応用されている
。

一方、光集積回路の光源として半導体レーザを見た場合
、同時に集積される、ほかの光素子との整合性が要求さ
れる。

従来は、光源としての半導体レーザと他の光素子、例え
ば回折格子が別個に作製、構成されていた。この例を第
２図に示す。第２図において、レーザ光源１より発せら
れた光は回折格子２によって回折を受け、３本のビーム
に分割される。これらの回折光は、格子ピッチによって
決まる回折角をもって進行し、レンズ３によって平行に
なり、スクリーン４上に輝点を形成する。そして、スク
リーン４を移動せしめることにより、スキャンが行なわ
れる。

しかし、上記のような構成では、半導体レーザと回折格
子とを厳密な位置関係で配置せねばならず、装置を組み
上げる際の光学調整が非常に煩雑であった。

〔発明の概要〕

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、゛半
導体レーザと回折格子との光学調整を不要とする半導体
集積素子を提供することにある。

本発明の上記目的は、半導体レーザから出射した光束を
回折によって複数の光束に分割する位相型回折格子を、
この半導体レーザと同一基板上にモノリシックに形成す
ることによって達成される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。

第１図は、本発明（基づく半導体集積素子の一実施例を
示す概略斜視図である。この素子は光源である半導体レ
ーザと薄膜位相型回折格子を、同一基板上に形成したも
のであり、記号Ａの領域に半導体レーザが、記号Ｂの領
域に薄膜位相型回折格子（寸法３０μｍ×５０μｍ）５
が夫々形成されている。

図中、６は基板、７はバッファ層、８及び１０はクラッ
ド層、９は活性層、１１は絶縁層、１２はキャップ層、
１３及び１４は電極を示す。

この素子において、領域Ａの活性層９の共振器面で発振
したレーザ光は、ある角度を持っただ円ビームとして空
気中に出射され、回折格子５を通り、回折を受けて、複
数のビームに分割される。

以下、本実施例の作製方法を詳細に説明する。まず、ｎ
型Ｇ　ａ　Ａ　ｓからなる基板６上に、順次バッファ層
としてｎ型Ｇ　ａ　Ａ　ｓを１μｍ１クラツド層８とし
てｎ型Ａｔ　Ｏ，４Ｇａ　Ｏ，６Ａｓ　ｆ２μｍ成長さ
せた。そして、このクラッド層８上に厚さ１００Ａのノ
ンドープＧ　ａ　Ａ　ｓ層と、厚さ３０′にの１’−１
０，２０ａ　０．８　Ａｓ層を交互に４回くり返し成長
させ、最後Ｋ　ＧａＡｓを゛１００Ａ成長させて、多重
量子井戸構造の活性層９を形成した。次に、クラッド層
１０として、Ｐ型ｋｌ　Ｏ，４（Ｌｒ　Ｏ，８Ａｓを１
５μｍ、キャップ層１２としてＧａＡｓを０．５μｍ成
長させた。

これらの半導体層の形成は、分子線エピタキシ法によっ
て行なった。

続いて、このように積層された半導体層を電流注入域を
制限するため、ストライプ状の領域を残し、活性層９０
手前約０．４μｍまでエツチングした。そして、この上
に、絶縁層１１として、プラズマＣＵＤ法により窒化シ
リコン膜を形成し、ストライプ状のリッジの頂き部のみ
エツチングして注入域とした。注入域幅は３．０μｍと
した。

次にレジストにより領域Ａの全面を覆い、領域Ｂｉクラ
ッド層８を約０．５μｍ残してエツチング除去し、一方
のレーザ共振面を形成した。

続いて、領域Ｂの一部に回折格子を形成するため、クラ
ッド層８の上に酸化膜を形成した。この酸化膜は、５ｉ
ｎ２をＲＦ’スパッタリング法（基板温度室温）によっ
て約１５μｍの厚さに形成して成る。この際、回折格子
形成部以外には酸化膜が形成されないようにＡｌをＥＢ
蒸着法により３μｍの厚さにマスク蒸着して、耐熱性の
良い保護層を形成した。この保護層は、回折格子のパタ
ーン形成後、ただちに除去される。

次に、レジストによるバターニングを行ない、上記酸化
膜を選択的にエツチングして周期的１μｍの回折格子５
を形成した〇 更に、レジストにより、領域Ｂの全面を覆い、領域Ａの
上部にＣｒ−Ａｕ膜を蒸着し、オーシック電極１３を形
成した。また、基板６の裏面にはｎ型オーシック電極１
４として、Ａｕ−Ｇｅ膜を蒸着した。

最後に、拡散のための熱処理を行った後、ボンディング
を行った。

以上の様にして作製された素子は、領域Ａが半導体レー
ザであり、活性層９内で発撮波長約７８０　ｎｍで発振
し、ビーム径約２μｍ、角度＃／　＝　２０°、θ上＝
３００の拡がり角をもっただ円ビームを空気中に出射す
る。このビームは、共振面から約２８μｍ離れた回折格
子５に入射し回折される。回折格子５の格子数は１０本
である。ここで、回折格子５までの距離を短かくすると
、この回折格子の格子ピッチを小さくしなければならず
、長くするとけられてしまい、光の利用効率が低下する
。この点から、回折格子までの距離は、１０μｍ〜６０
μｍとするのが望ましい。回折格子５（格子ピッチΔ＝
１μｍ、格子数Ｎ＝１０本、深さ＝Ｐ／３、高さ＝１５
μｍ）に水平方向が１０μｍ、垂直方向が１５μｍのビ
ーム径で入射した光は、ｓｉｎＱ＝ｍ、λ／Ａ−ｎ　（
ｍ　：回折次数、λ：波長、ｎ：格子の屈折率）で示さ
れる回折角ａで回折され、複数のビーム（本実施例では
３ビーム）に分割される。

本発明は、以上説明した実施例の他にも種々の変形が可
能である。例えば、実施例において、Ｐ型とｎ型を入れ
換えても全く同様の素子を構成することが可能である。

また、同一基板上に半導体レーザを複数個形成してアレ
イレーザとしても良い。回折格子は、実施例では縦型と
したが横型にする事も可能である。更に、前述の実施例
ではＧ　ａ　Ａ　ｓ系を用いたリッジウェーブ型構造を
例にとって述べたが、ＢＨ槽構造Ｃ８Ｐ構造等の屈折率
導波型のレーザやストライプ電極型、７８トンボンバー
ド型等の利得導波型レーザに対しても本発明は有効であ
る。

また、回折格子の酸化膜としてＳ　Ｉｏ　２　ｆ用いた
が他の酸化物、弗化物、或いは窒化物材料、例えば’ｒ
ｉｏ、、　、　ＭｎＦ２、ＴｉＮを用いても良い。加え
て、基板材料としてもＧａＡｓ　、ＧａＡｌＡｓ系に限
らず、他の半導体材料、例えばＩｎＰ　。

ＩｎＧａＡｓＰ系、ＡｌＧａＩｎＰ系等を用いても良い
。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は同一基板上に半導体レー
ザと回折格子をモノリノックに形成したことにより、 １）素子を小型化できる、 ２）光学調整が不要となる、 等の効果が得られたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の半導体集積素子の一実施例を示す概略
斜視図、第２図は半導体レーザと回折格子とを備えた従
来の装置を示す概略図である。 ５・・・回折格子 ６・・・基板 ７・・・バッファ層 ８．１０・・・クラッド層 ９　・・・活性層 １１・・・絶縁層 １２・・・キャップ層 １３．１４・・・電極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体レーザ及びこの半導体レーザと同一基板上
   にモノリシックに形成され、半導 体レーザから出射した光束を回折によつて 複数の光束に分割する位相型回折格子から 成る半導体集積素子。