JPH05251817A - 可変波長半導体レーザ装置 - Google Patents
可変波長半導体レーザ装置Info
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- JPH05251817A JPH05251817A JP4200733A JP20073392A JPH05251817A JP H05251817 A JPH05251817 A JP H05251817A JP 4200733 A JP4200733 A JP 4200733A JP 20073392 A JP20073392 A JP 20073392A JP H05251817 A JPH05251817 A JP H05251817A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】二重導波路(TTG)型可変波長半導体レーザ
装置の活性層、中間層およびチューニング層の各々のス
トライプ形状を高い精度および高い均一性で形成する。 【構成】一つの導電型の半導体基板の表面に互いに重な
り合って形成されたストライプの形の活性層、反対導電
型の中間層、およびチューニング層を含む可変波長二重
導波路(TTG)型可変波長半導体レーザ装置の製造方
法において、そのレーザ内部における電流経路/光導波
路の限定のための半導体素子加工をエッチング工程によ
ることなく、Metal Organic Vapor
Phase Epitaxy (MOVPE)選択成
長工程によって行なうことを特徴とする。 【効果】レーザ光の散乱を回避でき、駆動電力・レーザ
光出力変換効率および光ファイバーとの結合効率を高め
ることができる。また、上記中間層を薄くできるので制
御可能なレーザの波長の幅を広げることができる。
装置の活性層、中間層およびチューニング層の各々のス
トライプ形状を高い精度および高い均一性で形成する。 【構成】一つの導電型の半導体基板の表面に互いに重な
り合って形成されたストライプの形の活性層、反対導電
型の中間層、およびチューニング層を含む可変波長二重
導波路(TTG)型可変波長半導体レーザ装置の製造方
法において、そのレーザ内部における電流経路/光導波
路の限定のための半導体素子加工をエッチング工程によ
ることなく、Metal Organic Vapor
Phase Epitaxy (MOVPE)選択成
長工程によって行なうことを特徴とする。 【効果】レーザ光の散乱を回避でき、駆動電力・レーザ
光出力変換効率および光ファイバーとの結合効率を高め
ることができる。また、上記中間層を薄くできるので制
御可能なレーザの波長の幅を広げることができる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は出力コヒーレント光の
波長を制御できる可変波長半導体レーザ装置の製造方法
に関する。
波長を制御できる可変波長半導体レーザ装置の製造方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】可変波長半導体レーザ装置は、コヒーレ
ント光による通信装置の受信用局部発振光源として、ま
た波長(周波数)分割多重光送受信装置の搬送波光源と
して用いられる。光通信装置の通信容量を高めるととも
に伝送距離の拡大により中継局設置間隔を長くするに
は、その主要構成素子である半導体レーザ装置の性能を
いっそう高める必要があり、そのための開発努力が傾注
されているところである。
ント光による通信装置の受信用局部発振光源として、ま
た波長(周波数)分割多重光送受信装置の搬送波光源と
して用いられる。光通信装置の通信容量を高めるととも
に伝送距離の拡大により中継局設置間隔を長くするに
は、その主要構成素子である半導体レーザ装置の性能を
いっそう高める必要があり、そのための開発努力が傾注
されているところである。
【0003】これまでに提案された可変波長レーザ装置
には分布帰還型(Distributed Feedb
ack──DFB type)、分布反射型(Dist
ributed Bragg Reflection─
─DBR type)、可変波長二重導波路型(Tun
able Twin Guide──TTG typ
e)などがある。これら従来技術による可変波長半導体
レーザ装置のうちDFB型のものおよびDBR型のもの
は1990年8月14日発行の米国特許第4,949,
350号明細書などに記載されているのでここでは説明
を省略する。
には分布帰還型(Distributed Feedb
ack──DFB type)、分布反射型(Dist
ributed Bragg Reflection─
─DBR type)、可変波長二重導波路型(Tun
able Twin Guide──TTG typ
e)などがある。これら従来技術による可変波長半導体
レーザ装置のうちDFB型のものおよびDBR型のもの
は1990年8月14日発行の米国特許第4,949,
350号明細書などに記載されているのでここでは説明
を省略する。
【0004】一方、TTG型可変波長半導体レーザ装置
の代表的な例は1991年9月10日発行の米国特許第
5,048,049号明細書(発明者:M.Aman
n、譲受人:Siemens AG)に記載された構造
を備える。すなわち、このTTG型可変波長半導体レー
ザ装置は、p型インジウム・リン(InP)の基板の表
面に、厚さ2μmの同材料のバッファ層、厚さ0.15
μmのp型インジウム・砒化ガリウム・リン(InGa
AsP)から成る回折格子層、厚さ0.1μmのn型I
nPから成る活性層、厚さ0.05μmのInGaAs
から成るメルトバック防止層、厚さ0.1μmのn型I
nGaAsPから成る中間層、厚さ0.3μmのn型I
nGaAsPから成るチューニング層、厚さ1.5μm
のp型InPから成るカバー層、および厚さ0.2μm
のp型InGaAsPから成るコンタクト層を液相エピ
タキシアル成長させて積層体を形成したのち、この積層
体を所定幅のストライプの形状に残してメサ型にエッチ
ングし、このエッチングで除去されたあとをn型InP
のラテラル領域で埋めて形成する。ラテラル領域の外周
部には、プロトン打込みまたはp型不純物拡散により不
活性化領域を形成する。さらに、上記p型InP基板の
表面、上記コンタクト層表面、および上記ラテラル領域
表面には、互いに絶縁された導体膜を通常のパターンニ
ングによりそれぞれ形成し、レーザ発振駆動電力入力電
極、波長制御電力入力電極、およびラテラル層共通電極
にそれぞれ接続する。レーザ発振をもたらすホールおよ
び電子(電荷キャリア、またはキャリア)注入のための
電流は上記レーザ発振駆動電力入力電極から、上記基板
表面導体層、基板および上記バリア層、回折格子層、活
性層、およびラテラル領域を通じて上記共通電極に達す
る。一方、波長制御用のキャリア注入のための電流は波
長制御電力入力電極から上記カバー層、チューニング
層、およびラテラル領域を経て共通電極に達する。
の代表的な例は1991年9月10日発行の米国特許第
5,048,049号明細書(発明者:M.Aman
n、譲受人:Siemens AG)に記載された構造
を備える。すなわち、このTTG型可変波長半導体レー
ザ装置は、p型インジウム・リン(InP)の基板の表
面に、厚さ2μmの同材料のバッファ層、厚さ0.15
μmのp型インジウム・砒化ガリウム・リン(InGa
AsP)から成る回折格子層、厚さ0.1μmのn型I
nPから成る活性層、厚さ0.05μmのInGaAs
から成るメルトバック防止層、厚さ0.1μmのn型I
nGaAsPから成る中間層、厚さ0.3μmのn型I
nGaAsPから成るチューニング層、厚さ1.5μm
のp型InPから成るカバー層、および厚さ0.2μm
のp型InGaAsPから成るコンタクト層を液相エピ
タキシアル成長させて積層体を形成したのち、この積層
体を所定幅のストライプの形状に残してメサ型にエッチ
ングし、このエッチングで除去されたあとをn型InP
のラテラル領域で埋めて形成する。ラテラル領域の外周
部には、プロトン打込みまたはp型不純物拡散により不
活性化領域を形成する。さらに、上記p型InP基板の
表面、上記コンタクト層表面、および上記ラテラル領域
表面には、互いに絶縁された導体膜を通常のパターンニ
ングによりそれぞれ形成し、レーザ発振駆動電力入力電
極、波長制御電力入力電極、およびラテラル層共通電極
にそれぞれ接続する。レーザ発振をもたらすホールおよ
び電子(電荷キャリア、またはキャリア)注入のための
電流は上記レーザ発振駆動電力入力電極から、上記基板
表面導体層、基板および上記バリア層、回折格子層、活
性層、およびラテラル領域を通じて上記共通電極に達す
る。一方、波長制御用のキャリア注入のための電流は波
長制御電力入力電極から上記カバー層、チューニング
層、およびラテラル領域を経て共通電極に達する。
【0005】電流経路の限定と光導波路の限定とを別別
の手段で達成したTTG型可変波長半導体レーザ装置は
1991年4月16日発行の米国特許第5,008,8
93号(発明者および譲受人は上記’049特許と同
じ)に示されている。このレーザ装置の製造プロセスは
概ね次のとおりである。すなわち、厚さ80μmのp型
InPから成る基板の表面に、厚さ5μm同材料のバッ
フア層、その上に厚さがそれぞれ0.15μmのn型I
nGaAsP、InP、およびInPの三層からなるバ
リア層を形成したのち、レーザ発振用キャリアの供給の
ための電流通路に対応するストライプ状にバリア層の一
部をエッチングで除去する。このエッチングによる除去
部分を埋めるとともに上記バリア層全面を覆って厚さ1
μmのp型InPから成る埋合せ層(compensa
tion layer)を形成し、その上にInGaA
sPから成る活性層を形成する。この活性層を厚さ0.
03μmのInGaAsPから成る保護膜で覆ったの
ち、厚さ0.15μmのn型InPから成る中間層およ
び厚さ0.2μmのn型InGaAsPから成るチュー
ニング層を形成する。このチューニング層の全表面に厚
さ0.1μmのn型InGaAsから成る第1のコンタ
クト層を形成したのち、厚さ1.5μmのp型InPか
ら成るクラッド層および厚さ0.2μmのp型InGa
Asから成る第2のコンタクト層を形成する。次にこの
第2のコンタクト層から上記活性層に至る積層体の外周
部の一部を上記ストライプと平行な稜を形成するように
第1次エッチング工程で除去する。さらに、上記積層体
の上記第2のコンタクト層からクラッド層に至る部分の
うち上記電流通路のストライプと同一形状のリッジ導波
路として残す部分以外の部分を第2次エッチング工程で
除去する。次に、基板底面、上記第1のコンタクト層、
および第2のコンタクト層には、レーザ発振駆動電力入
力電極、共通電極、および波長制御電力入力電極をそれ
ぞれ接続する。このリッジ導波路を備えるTTG型可変
波長半導体レーザ装置においては、レーザ発振をもたら
すキャリア注入のための電流は上記レーザ発振駆動電力
入力電極から、上記バリア層のストライプ状の開口を埋
める埋合せ層、活性層および上記中間層を通じて共通電
極に達する。一方、波長制御用のキャリア注入のための
電流は波長制御電力入力電極からクラッド層、チューニ
ング層および中間層を経て共通電極に達する。
の手段で達成したTTG型可変波長半導体レーザ装置は
1991年4月16日発行の米国特許第5,008,8
93号(発明者および譲受人は上記’049特許と同
じ)に示されている。このレーザ装置の製造プロセスは
概ね次のとおりである。すなわち、厚さ80μmのp型
InPから成る基板の表面に、厚さ5μm同材料のバッ
フア層、その上に厚さがそれぞれ0.15μmのn型I
nGaAsP、InP、およびInPの三層からなるバ
リア層を形成したのち、レーザ発振用キャリアの供給の
ための電流通路に対応するストライプ状にバリア層の一
部をエッチングで除去する。このエッチングによる除去
部分を埋めるとともに上記バリア層全面を覆って厚さ1
μmのp型InPから成る埋合せ層(compensa
tion layer)を形成し、その上にInGaA
sPから成る活性層を形成する。この活性層を厚さ0.
03μmのInGaAsPから成る保護膜で覆ったの
ち、厚さ0.15μmのn型InPから成る中間層およ
び厚さ0.2μmのn型InGaAsPから成るチュー
ニング層を形成する。このチューニング層の全表面に厚
さ0.1μmのn型InGaAsから成る第1のコンタ
クト層を形成したのち、厚さ1.5μmのp型InPか
ら成るクラッド層および厚さ0.2μmのp型InGa
Asから成る第2のコンタクト層を形成する。次にこの
第2のコンタクト層から上記活性層に至る積層体の外周
部の一部を上記ストライプと平行な稜を形成するように
第1次エッチング工程で除去する。さらに、上記積層体
の上記第2のコンタクト層からクラッド層に至る部分の
うち上記電流通路のストライプと同一形状のリッジ導波
路として残す部分以外の部分を第2次エッチング工程で
除去する。次に、基板底面、上記第1のコンタクト層、
および第2のコンタクト層には、レーザ発振駆動電力入
力電極、共通電極、および波長制御電力入力電極をそれ
ぞれ接続する。このリッジ導波路を備えるTTG型可変
波長半導体レーザ装置においては、レーザ発振をもたら
すキャリア注入のための電流は上記レーザ発振駆動電力
入力電極から、上記バリア層のストライプ状の開口を埋
める埋合せ層、活性層および上記中間層を通じて共通電
極に達する。一方、波長制御用のキャリア注入のための
電流は波長制御電力入力電極からクラッド層、チューニ
ング層および中間層を経て共通電極に達する。
【0006】上述の構造から明らかなとおり、TTG型
可変波長半導体レーザ装置は、上記レーザ発振駆動電極
からのキャリア注入により単一モード発振を維持した状
態で波長制御電極からのキャリア注入により屈折率制御
すなわちレーザ発振波長制御を達成できる。レーザ発振
波長の変化をもたらすチューニング層の屈折率変化はキ
ャリア注入によりその層にプラズマが生じることに起因
する。したがって、このTTG型可変波長半導体レーザ
装置における波長制御の効率は、チューニング層へのキ
ャリアの閉じ込めの度合およびレーザ発振光とチューニ
ング層との相互作用の度合に左右される。
可変波長半導体レーザ装置は、上記レーザ発振駆動電極
からのキャリア注入により単一モード発振を維持した状
態で波長制御電極からのキャリア注入により屈折率制御
すなわちレーザ発振波長制御を達成できる。レーザ発振
波長の変化をもたらすチューニング層の屈折率変化はキ
ャリア注入によりその層にプラズマが生じることに起因
する。したがって、このTTG型可変波長半導体レーザ
装置における波長制御の効率は、チューニング層へのキ
ャリアの閉じ込めの度合およびレーザ発振光とチューニ
ング層との相互作用の度合に左右される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述のTTG型可変波
長半導体レーザ装置は上記積層体を選択的にエッチング
することによりメサストライプ状のレーザ部またはリッ
ジ導波部を形成する工程を含むので、その工程に用いる
エッチャントの温度、濃度、撹拌の度合などによって上
記メサストライプまたは導波部の形状が大きく左右され
る。すなわちエッチングの進み方が上記積層体の部位に
より、また加工時間長のバラツキ等により微妙に変動す
るので、上記メサストライプ状のレーザ部やリッジ導波
部の形状に均一性を確保することが困難になる。また、
上記エッチングの進み方の変動によるメサストライプや
リッシ導波部の形状の乱れはレーザ光の散乱の原因とな
り、それがレーザ光出力の損失を発生させ、電流・レー
ザ光変換効率を低下させる。また、レーザ光の散乱は半
導体レーザ装置と光伝送路を形成する光ファイバとの結
合の効率を害なう。
長半導体レーザ装置は上記積層体を選択的にエッチング
することによりメサストライプ状のレーザ部またはリッ
ジ導波部を形成する工程を含むので、その工程に用いる
エッチャントの温度、濃度、撹拌の度合などによって上
記メサストライプまたは導波部の形状が大きく左右され
る。すなわちエッチングの進み方が上記積層体の部位に
より、また加工時間長のバラツキ等により微妙に変動す
るので、上記メサストライプ状のレーザ部やリッジ導波
部の形状に均一性を確保することが困難になる。また、
上記エッチングの進み方の変動によるメサストライプや
リッシ導波部の形状の乱れはレーザ光の散乱の原因とな
り、それがレーザ光出力の損失を発生させ、電流・レー
ザ光変換効率を低下させる。また、レーザ光の散乱は半
導体レーザ装置と光伝送路を形成する光ファイバとの結
合の効率を害なう。
【0008】したがって、この発明の目的は可変波長半
導体レーザ装置の内部における電流経路または光導波路
の限定のための半導体素子加工をエッチングによること
なく行うこの種レーザ装置の製造方法を提供することで
ある。
導体レーザ装置の内部における電流経路または光導波路
の限定のための半導体素子加工をエッチングによること
なく行うこの種レーザ装置の製造方法を提供することで
ある。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明による可変波長
半導体レーザ装置の製造方法は、上記エッチング工程の
代わりに、上記積層体の形成の段階においてMOVPE
(Metal Organic Vapor Phas
e Epitaxy)選択成長工程を含むことを特徴と
する。
半導体レーザ装置の製造方法は、上記エッチング工程の
代わりに、上記積層体の形成の段階においてMOVPE
(Metal Organic Vapor Phas
e Epitaxy)選択成長工程を含むことを特徴と
する。
【0010】この発明の製造方法は上述のTTG構造を
エッチングによる代わりにMOVPE選択成長によって
形成しているので、レーザ光閉じ込めおよび屈折率制御
用のキャリアの閉じ込めのためのストライプ構造を高い
精度および高い均一性で実現できる。また、活性層とチ
ューニング層との間の層を薄くできるのでレーザ光の制
御可能な波長の幅を広げることができる。
エッチングによる代わりにMOVPE選択成長によって
形成しているので、レーザ光閉じ込めおよび屈折率制御
用のキャリアの閉じ込めのためのストライプ構造を高い
精度および高い均一性で実現できる。また、活性層とチ
ューニング層との間の層を薄くできるのでレーザ光の制
御可能な波長の幅を広げることができる。
【0011】
【実施例】次に図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。
る。
【0012】波長1.5μm帯のTTG型半導体レーザ
装置の製造に適用した本発明の第1の実施例である方法
を工程順に示す図1、図2および図3を参照すると、ま
ずp型InPから成る基板1の表面全体にMOVPEに
より厚さ1μmのn型InP層2(キャリア濃度2×1
017cm-3)を成長させたのち、窓幅3μmのSiO2
から成るストライプマスク3を形成する(図1
(a))。次にこのマスク3によりZnの選択拡散を行
い、露出領域を極性反転させてp型InP層4を形成す
る(図1(b))。次に、マスク3を除去したのちMO
VPEにより全面に厚さ1μmのp型InP層5(キャ
リア濃度7×1017cm-3)を成長させる(図1
(c))。
装置の製造に適用した本発明の第1の実施例である方法
を工程順に示す図1、図2および図3を参照すると、ま
ずp型InPから成る基板1の表面全体にMOVPEに
より厚さ1μmのn型InP層2(キャリア濃度2×1
017cm-3)を成長させたのち、窓幅3μmのSiO2
から成るストライプマスク3を形成する(図1
(a))。次にこのマスク3によりZnの選択拡散を行
い、露出領域を極性反転させてp型InP層4を形成す
る(図1(b))。次に、マスク3を除去したのちMO
VPEにより全面に厚さ1μmのp型InP層5(キャ
リア濃度7×1017cm-3)を成長させる(図1
(c))。
【0013】このp型InP層5の表面に回折格子を形
成したのち(図示してない)、窓幅2.0μmのSiO
2 から成るマスク21を形成し、この窓を通じて露出し
たp型InP層5の表面に、選択的MOVPE成長によ
り、厚さ0.25μmのn型InGaAsPから成るチ
ューニング層22、厚さ0.1μmのn+ 型InP(キ
ャリア濃度4×1018cm-3)から成る中間層23、厚
さ100オングストロームのInGaAsP層の上に厚
さ70オングストロームのInGaAs層と厚さ100
オングストロームのInGaAs層とから成る7周期の
多重量子井戸構造と厚さ500オングストロームのIn
GaAs層とを形成した活性層24、および厚さ0.2
μmのp型InP層25を形成する(図2(a))。次
に、マスク21を除去し、p型InP層25をSiO2
膜26で覆ったのち、上記層22〜25の積層体の側面
およびInP層5の表面全部にn+ 型InPを堆積させ
て厚さ0.7μmの埋合せコンタクト層27を形成する
(図2(b))。さらに、マスク26を除去し、窓幅6
μmのSiO2 から成るストライプマスク28を用いて
上記積層体の直上に厚さ1.5μmのp型InPから成
るクラッド層29と厚さ0.1μmのp+ 型InGaA
sから成るキャップ層30とをMOVPE選択成長させ
る(図2(c))。
成したのち(図示してない)、窓幅2.0μmのSiO
2 から成るマスク21を形成し、この窓を通じて露出し
たp型InP層5の表面に、選択的MOVPE成長によ
り、厚さ0.25μmのn型InGaAsPから成るチ
ューニング層22、厚さ0.1μmのn+ 型InP(キ
ャリア濃度4×1018cm-3)から成る中間層23、厚
さ100オングストロームのInGaAsP層の上に厚
さ70オングストロームのInGaAs層と厚さ100
オングストロームのInGaAs層とから成る7周期の
多重量子井戸構造と厚さ500オングストロームのIn
GaAs層とを形成した活性層24、および厚さ0.2
μmのp型InP層25を形成する(図2(a))。次
に、マスク21を除去し、p型InP層25をSiO2
膜26で覆ったのち、上記層22〜25の積層体の側面
およびInP層5の表面全部にn+ 型InPを堆積させ
て厚さ0.7μmの埋合せコンタクト層27を形成する
(図2(b))。さらに、マスク26を除去し、窓幅6
μmのSiO2 から成るストライプマスク28を用いて
上記積層体の直上に厚さ1.5μmのp型InPから成
るクラッド層29と厚さ0.1μmのp+ 型InGaA
sから成るキャップ層30とをMOVPE選択成長させ
る(図2(c))。
【0014】次に、上記積層体の側面、キャップ層30
の表面および埋合せコンタクト層27の表面の全体をS
iO2 膜31で覆ったのちパターニングにより層27お
よび30に金属膜をそれぞれ形成し、それぞれ陽極33
および陰極32とする。同様に基板1の裏側表面には導
体膜を形成し、もう一つの陽極33とする(図3)。
の表面および埋合せコンタクト層27の表面の全体をS
iO2 膜31で覆ったのちパターニングにより層27お
よび30に金属膜をそれぞれ形成し、それぞれ陽極33
および陰極32とする。同様に基板1の裏側表面には導
体膜を形成し、もう一つの陽極33とする(図3)。
【0015】この実施例により製造された可変波長半導
体レーザ装置(図3)において、レーザ発振励起用のキ
ャリアを注入する駆動電流は陽極33からキャップ層3
0、クラッド層29、p型InP層25、活性層/量子
井戸構造24、中間層23、および埋合せコンタクト層
27を経て陰極すなわち共通電極32に導かれる。一
方、チューニング層22の屈折率制御用のキャリアを注
入する波長制御電流はもう一つの陽極33から基板1、
上記層4,5,22,23および27を通じて共通電極
32に達する。上記電流の経路を図3に細い点線で示
す。
体レーザ装置(図3)において、レーザ発振励起用のキ
ャリアを注入する駆動電流は陽極33からキャップ層3
0、クラッド層29、p型InP層25、活性層/量子
井戸構造24、中間層23、および埋合せコンタクト層
27を経て陰極すなわち共通電極32に導かれる。一
方、チューニング層22の屈折率制御用のキャリアを注
入する波長制御電流はもう一つの陽極33から基板1、
上記層4,5,22,23および27を通じて共通電極
32に達する。上記電流の経路を図3に細い点線で示
す。
【0016】上述の第1の実施例において、層22〜2
5の積層体のうちチューニング層22および中間層23
を、上記選択成長による代わりに、p型InP層5の表
面全体を覆う層22Aおよび23Aの形にMOVPE成
長で形成することもできる(図4(a))。その場合は
中間層23Aの表面に2μmよりも小さい幅のストライ
プ状の窓をもつSiO2 膜21Aを形成しその窓を通じ
て露出した層23Aの表面に活性層24をMOVPE選
択成長により形成する。次に、マスク21Aのストライ
プ幅を6μmに拡大したのちクラッド層29Aおよびキ
ャップ層30Aを選択成長させる(図4(b))。さら
に中間層23Aの表面をSiO2 マスク31Aで覆った
のち、パターニングによりコンタクト層32Aおよびキ
ャップ層32BをMOVPE選択成長により形成する
(図4(c))。クラッド層29Aの直上のキャップ層
30A、コンタクト層32Aの直上のキャップ層32
B、および基板1の底面の導体膜(図示せず)は上述の
第1の実施例のキャップ層30、および電極32および
33にそれぞれ対応する(図4)。
5の積層体のうちチューニング層22および中間層23
を、上記選択成長による代わりに、p型InP層5の表
面全体を覆う層22Aおよび23Aの形にMOVPE成
長で形成することもできる(図4(a))。その場合は
中間層23Aの表面に2μmよりも小さい幅のストライ
プ状の窓をもつSiO2 膜21Aを形成しその窓を通じ
て露出した層23Aの表面に活性層24をMOVPE選
択成長により形成する。次に、マスク21Aのストライ
プ幅を6μmに拡大したのちクラッド層29Aおよびキ
ャップ層30Aを選択成長させる(図4(b))。さら
に中間層23Aの表面をSiO2 マスク31Aで覆った
のち、パターニングによりコンタクト層32Aおよびキ
ャップ層32BをMOVPE選択成長により形成する
(図4(c))。クラッド層29Aの直上のキャップ層
30A、コンタクト層32Aの直上のキャップ層32
B、および基板1の底面の導体膜(図示せず)は上述の
第1の実施例のキャップ層30、および電極32および
33にそれぞれ対応する(図4)。
【0017】この実施例によるTTG可変波長半導体レ
ーザ装置は、レーザ発振を生ずる励起電流閾値20m
A、レーザ光出力15mW以上を記録した。また、レー
ザ光出力を10mW以上に維持した状態で最大85オン
グストロームの範囲で発振波長を連続的に変化させるこ
とができた。この波長範囲においてスペクトル線幅は1
0MHz以下に収まった。
ーザ装置は、レーザ発振を生ずる励起電流閾値20m
A、レーザ光出力15mW以上を記録した。また、レー
ザ光出力を10mW以上に維持した状態で最大85オン
グストロームの範囲で発振波長を連続的に変化させるこ
とができた。この波長範囲においてスペクトル線幅は1
0MHz以下に収まった。
【0018】次に、この発明の第2の実施例を図2と同
様の工程順に示す図5を参照すると、p型InPから成
る基板70の表面に回折格子を形成したのち(図示して
ない)、幅2μmのストライプ状の窓を有するSiO2
から成るマスク71を形成し、この窓を通じて露出した
p型InP基板70の表面に、MOVPE選択成長によ
り、厚さ0.25μmのInGaAsPから成るチュー
ニング層72、厚さ0.1μmのn+ 型InPから成る
中間層73(キャリア濃度4×1018cm-3)、厚さ1
00オングストロームのInGaAsP層の上に厚さ7
0オングストロームのInGaAs層と厚さ100オン
グストロームのInGaAsP層とから成る7周期の多
重量子井戸構造と厚さ500オングストローム6のIn
GaAsP層を形成した活性層74、および厚さ0.8
2μmのp型InP層75を形成する。上記各層が上記
厚さを備えることによって、層75の(111)B面が
消滅し、上記層72〜75の積層体はピラミッド状にな
る(図5(a))。次にマスク71を除去したのち、上
記ピラミッドの側面および基板70の上面全面に厚さ
0.7μmのn+ 型InP層76を形成する(図5
(b))。さらにこの層76を硫酸系エッチャントで全
面エッチングすると上記p型InP層75の項部がエッ
チングで除去される(図5(c))。次に幅6μmのス
トライプ状の窓を上記積層体の位置に有するSiO2 か
ら成るマスク77を形成し、この窓を通じて露出したn
+ 型InP層76の表面に、MOVPE選択成長によ
り、厚さ1.5μmのp型InPから成るクラッド層7
8およびその頂面を覆う厚さ0.1μmのp+ 型InG
aAsから成るキャップ層79を形成する(図5
(d))。
様の工程順に示す図5を参照すると、p型InPから成
る基板70の表面に回折格子を形成したのち(図示して
ない)、幅2μmのストライプ状の窓を有するSiO2
から成るマスク71を形成し、この窓を通じて露出した
p型InP基板70の表面に、MOVPE選択成長によ
り、厚さ0.25μmのInGaAsPから成るチュー
ニング層72、厚さ0.1μmのn+ 型InPから成る
中間層73(キャリア濃度4×1018cm-3)、厚さ1
00オングストロームのInGaAsP層の上に厚さ7
0オングストロームのInGaAs層と厚さ100オン
グストロームのInGaAsP層とから成る7周期の多
重量子井戸構造と厚さ500オングストローム6のIn
GaAsP層を形成した活性層74、および厚さ0.8
2μmのp型InP層75を形成する。上記各層が上記
厚さを備えることによって、層75の(111)B面が
消滅し、上記層72〜75の積層体はピラミッド状にな
る(図5(a))。次にマスク71を除去したのち、上
記ピラミッドの側面および基板70の上面全面に厚さ
0.7μmのn+ 型InP層76を形成する(図5
(b))。さらにこの層76を硫酸系エッチャントで全
面エッチングすると上記p型InP層75の項部がエッ
チングで除去される(図5(c))。次に幅6μmのス
トライプ状の窓を上記積層体の位置に有するSiO2 か
ら成るマスク77を形成し、この窓を通じて露出したn
+ 型InP層76の表面に、MOVPE選択成長によ
り、厚さ1.5μmのp型InPから成るクラッド層7
8およびその頂面を覆う厚さ0.1μmのp+ 型InG
aAsから成るキャップ層79を形成する(図5
(d))。
【0019】次に、図6を併せ参照すると、上記クラッ
ド層78の側面、キャップ層79、および埋合せコンタ
クト層76全体をSiO2 膜84で覆ったのち、パター
ニングにより層76および79に金属膜をそれぞれ形成
し、それぞれ陽極86および陰極85とする。基板70
の裏側表面には導体膜を形成し、もう一つの陽極86と
する。
ド層78の側面、キャップ層79、および埋合せコンタ
クト層76全体をSiO2 膜84で覆ったのち、パター
ニングにより層76および79に金属膜をそれぞれ形成
し、それぞれ陽極86および陰極85とする。基板70
の裏側表面には導体膜を形成し、もう一つの陽極86と
する。
【0020】なお、上述の第2の実施例において、基板
70の表面および上記積層体の側面の全部を覆う埋合せ
コンタクト層76の形成工程(図5(b))からエッチ
ングによる積層体頂部除去工程(図5(c))に進む代
わりに、層76全体をSiO2 マスク80で覆い、上記
積層体の直上に幅2μmのストライプ窓を設け、この窓
を通じてZnを選択拡散せて、上記層75に達するp型
反転領域81を形成する工程を採用することもでき(図
7(a))。その場合は、このZn拡散工程ののちマス
ク80の窓幅を6μmに拡げ、そのマスク80を通じて
露出した埋合せコンタクト層76の表面に上記クラッド
層78およびキャップ層79を形成する(図7
(b))。この工程を終えたあとの上記陽極86および
共通陰極85の形成は図6を参照して上に述べたとおり
である。
70の表面および上記積層体の側面の全部を覆う埋合せ
コンタクト層76の形成工程(図5(b))からエッチ
ングによる積層体頂部除去工程(図5(c))に進む代
わりに、層76全体をSiO2 マスク80で覆い、上記
積層体の直上に幅2μmのストライプ窓を設け、この窓
を通じてZnを選択拡散せて、上記層75に達するp型
反転領域81を形成する工程を採用することもでき(図
7(a))。その場合は、このZn拡散工程ののちマス
ク80の窓幅を6μmに拡げ、そのマスク80を通じて
露出した埋合せコンタクト層76の表面に上記クラッド
層78およびキャップ層79を形成する(図7
(b))。この工程を終えたあとの上記陽極86および
共通陰極85の形成は図6を参照して上に述べたとおり
である。
【0021】上述の第2の実施例およびその変形(図
7)による可変波長半導体レーザ装置も、第1の実施例
およびその変形によるものとほぼ同等の性能を示した。
レーザ光出力を10m以上に維持した状態で発振波長を
連続的に変化できる範囲は、第1の実施例によるものの
場合が上述のとおり85オングストロームであったのに
対して、70オングストローム程度の値を示した。
7)による可変波長半導体レーザ装置も、第1の実施例
およびその変形によるものとほぼ同等の性能を示した。
レーザ光出力を10m以上に維持した状態で発振波長を
連続的に変化できる範囲は、第1の実施例によるものの
場合が上述のとおり85オングストロームであったのに
対して、70オングストローム程度の値を示した。
【0022】
【発明の効果】上に説明したとおり、本発明の製造方法
によるTTG型可変波長半導体レーザ装置は、内部にお
ける電流経路および/または光導波路の限定のための半
導体素子加工をエッチングによらずMOVPE選択成長
によっているので、活性層/量子井戸構造およびチュー
ニング層におけるレーザ光の散乱を回避できる。したが
って、駆動電流・レーザ光変換効率を高めることがで
き、また、光ファイバとの光結合の損失を軽減できる。
さらに活性層とチューニング層との間の間隔を狭くでき
るので、レーザ発振波長制御の効率を高めることができ
る。 上述の実施例およびそれらの変形はこの発明の技
術的範囲を限定する趣旨のものではない。この発明の技
術的範囲は添付のクレームの記載により定められるべき
ものである。
によるTTG型可変波長半導体レーザ装置は、内部にお
ける電流経路および/または光導波路の限定のための半
導体素子加工をエッチングによらずMOVPE選択成長
によっているので、活性層/量子井戸構造およびチュー
ニング層におけるレーザ光の散乱を回避できる。したが
って、駆動電流・レーザ光変換効率を高めることがで
き、また、光ファイバとの光結合の損失を軽減できる。
さらに活性層とチューニング層との間の間隔を狭くでき
るので、レーザ発振波長制御の効率を高めることができ
る。 上述の実施例およびそれらの変形はこの発明の技
術的範囲を限定する趣旨のものではない。この発明の技
術的範囲は添付のクレームの記載により定められるべき
ものである。
【図1】図1はこの発明の第1の実施例を工程順に示す
図。
図。
【図2】図2はこの発明の第1の実施例を工程順に示す
図。
図。
【図3】図3はこの実施例によるTTG型半導体レーザ
装置の縦断面図。
装置の縦断面図。
【図4】図4は第1の実施例の変形の図2対応の工程順
説明図。
説明図。
【図5】図5はこの発明の第2の実施例の図2対応の工
程順説明図。
程順説明図。
【図6】図6は第2の実施例によるTTG型半導体レー
ザ装置の縦断面図。
ザ装置の縦断面図。
【図7】図7は第2の実施例の変形の図5(c)および
(d)対応の工程順説明図である。
(d)対応の工程順説明図である。
1 p型InP基板 2 n型InP層 3 ストライプマスク 4 p型InP領域 5 p型InP層 21 SiO2 マスク 22 チューニング層 23 中間層 24 活性層 25 p型InP層 26 SiO2 膜 27 コンタクト層 28 ストライプマスク 29 クラッド層 30 キャップ層 31 SiO2 膜 32 陰極 33 陽極 70 p型InP基板 71 ストライプマスク 72 チューニング層 73 中間層 74 活性層 75 p型InP層 76 n+ 型InP層 77 SiO2 マスク 78 クラッド層 79 キャップ層 80 SiO2 マスク 81 p型反転領域 84 SiO2 層 85 陰極 86 陽極
Claims (7)
- 【請求項1】 一つの導電型の表面半導体層を有する半
導体基板の上に互いに重なって形成されたストライプの
形の活性層、反対導電型の中間層、およびチューニング
層を含むTTG型可変波長半導体レーザ装置の製造方法
において、前記半導体基板を用意する工程と、この基板
の前記表面半導体層の表面に回析格子を形成する工程
と、前記回析格子を形成した前記表面半導体層の表面に
前記ストライプの形の開口を有するストライプ開口マス
クを形成する工程と、前記開口を通じて前記チューニン
グ層、前記中間層および前記活性層を選択的にエピキタ
シアル成長させ前記ストライプの形の積層体を形成する
工程と、前記ストライプ開口マスクを除去する工程と、
前記積層体の上面にエピキタシアル成長阻止のための阻
止マスクを形成する工程と、前記阻止マスクから露出し
ている前記積層体の表面に反対導電型の埋合せ半導体層
をエピキタシアル成長させる工程と、前記活性層の上お
よびその近傍の前記埋合せ半導体層表面にクラッド層を
選択的にエピタキシアル成長させる工程とを含むことを
特徴とするTTG型可変波長半導体レーザ装置の製造方
法。 - 【請求項2】 一つの導電型の表面半導体層を有する半
導体基板の上に互いに重なって形成されたストライプの
形の活性層、反対導電型の中間層、およびチューニング
層を含むTTG型可変波長半導体レーザ装置の製造方法
において、前記半導体基板を用意する工程と、この基板
の前記表面半導体層の表面に反対導電型の第1の半導体
層をエピキタシアル成長させる工程と、この第1の半導
体層の表面に前記ストライプの形の開口を有する拡散マ
スクを形成する工程と、前記拡散マスクから露出してい
る前記第1の半導体層の表面から不純物の選択拡散を行
い前記一つの導電型の拡散領域を形成する工程と、前記
拡散マスクを除去する工程と、前記拡散領域を含む前記
反対導電型の第1の半導体層の表面に前記一つの導電型
の第2の半導体層をエピキタシアル成長させその表面に
回析格子を形成する工程と、前記回析格子を形成した前
記第2の半導体層の表面に前記チューニング層と前記中
間層とをこの順に連続してエピキタシアル成長させる工
程と、前記中間層の表面に前記ストライプの形の開口を
有するストライプ開口マスクを形成する工程と、このス
トライプ開口マスクの前記開口から露出している前記中
間層の表面に前記活性層をエピキタシアル成長させる工
程と、前記ストライプ開口マスクの前記開口を前記活性
層近傍で拡大し前記中間層の露出部分を生じさせる工程
と、前記活性層の上面および側面および前記拡大した開
口から露出している前記中間層の表面を覆うように前記
一つの導電型のクラッド層をエピキタシアル成長させる
工程とを含むことを特徴とするTTG型可変波長半導体
レーザ装置の製造方法。 - 【請求項3】 一つの導電型の表面半導体層を有する半
導体基板の上に互いに重なって形成されたストライプの
形の活性層、反対導電型の中間層、およびチューニング
層を含むTTG型可変波長半導体レーザ装置の製造方法
において、前記半導体基板を用意する工程と、この基板
の前記表面半導体層の表面に回析格子を形成する工程
と、前記回析格子を形成した前記表面半導体層の表面に
前記ストライプの形の開口を有するストライプ開口マス
クを形成する工程と、この開口を通じて前記チューニン
グ層、前記中間層および前記活性層を選択的にエピキタ
シアル成長させ前記ストライプの形の積層体を形成する
工程と、前記ストライプ開口マスクを除去する工程と、
前記積層体の表面および前記表面半導体層の表面に反対
導電型の半導体層をエピキタシアル成長させる工程と、
前記積層体の上面の部分が露出するようにこの反対導電
型の半導体層の一部を除去する工程と、前記露出した積
層体上面およびその近傍の前記反対導電型半導体層部分
を覆ってクラッド層を選択的にエピキタシアル成長させ
る工程とを含むことを特徴とするTTG型可変波長半導
体レーザ装置の製造方法。 - 【請求項4】 一つの導電型の表面半導体層を有する半
導体基板の上に互いに重なって形成されたストライプの
形の活性層、反対導電型の中間層、およびチューニング
層を含むTTG型可変波長半導体レーザ装置の製造方法
において、前記半導体基板を用意する工程と、この基板
の前記表面半導体層の表面に回析格子を形成する工程
と、前記回析格子を形成した前記表面半導体層の表面に
前記ストライプの形の開口を有するストライプ開口マス
クを形成する工程と、この開口を通じて前記チューニン
グ層、前記中間層および前記活性層を選択的にエピキタ
シアル成長させ前記ストライプの形の積層体を形成する
工程と、前記ストライプ開口マスクを除去する工程と、
前記積層体の表面および前記表面半導体層の表面に反対
導電型の半導体層をエピキタシアル成長させる工程と、
前記積層体の上面の部分に達するように不純物を選択的
に拡散して前記上面近傍の前記反対導電型の半導体層の
導電型を前記一つの導電型に反転させる工程と、前記積
層体上面およびその近傍の前記一つの導電型の半導体層
部分を覆ってクラッド層を選択的にエピキタシアル成長
させる工程とを含むことを特徴とするTTG形可変波長
半導体レーザ装置の製造方法。 - 【請求項5】 前記クラッド層の表面にキャップ層をエ
ピタキシアル成長させる工程を含む請求項1,2,3,
または4の製造方法。 - 【請求項6】 前記半導体基板の底面および前記キャッ
プ層の表面に導体層をそれぞれ選択的に形成する工程
と、前記半導体基板の平面内で前記積層体とずれた位置
において前記埋合せ半導体層または前記中間層に導電的
に接続された導体層を形成する工程とをさらに含む請求
項1,2,3または4の製造方法。 - 【請求項7】 前記エピキタシアル成長をMetal
Organic Vapor Phase Epita
xy(MOVPE)によって行うことを特徴とする請求
項1,2,3または4の製造方法。
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