JPH06204454A - 光変調器付半導体レーザ及びその製造方法 - Google Patents
光変調器付半導体レーザ及びその製造方法Info
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- JPH06204454A JPH06204454A JP4361110A JP36111092A JPH06204454A JP H06204454 A JPH06204454 A JP H06204454A JP 4361110 A JP4361110 A JP 4361110A JP 36111092 A JP36111092 A JP 36111092A JP H06204454 A JPH06204454 A JP H06204454A
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- H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体レーザの活性層で発生したレーザ光が
光変調器の光吸収層に効率良く伝播することができる光
変調器付半導体レーザ及びその製造方法を得る。 【構成】 ｎ型ＩｎＰ基板１の一部にストライプ状の溝
１ａを形成し、この溝１ａにｎ型ＧａＩｎＰ層２を埋め
込み成長し、次いで、該ｎ型ＩｎＰ基板１上にｎ型Ｉｎ
Ｐバッファ層３，アンドープＩｎＧａＡｓＰ層４，及
び，ｐ型ＩｎＰ層５をエピタキシャル成長し、この後、
これら各層をパターニングして、ｎ型ＧａＩｎＰ層２上
に成長した部分と該部分に繋がるｎ型ＧａＩｎＰ層２と
は異なる領域上に成長した部分とからなるメサストライ
プ部５０を形成し、該ｎ型ＧａＩｎＰ層２上に成長した
部分を光変調器の能動層とし、該ｎ型ＧａＩｎＰ層２と
は異なる領域上に成長した部分を半導体レーザの能動層
とする。
光変調器の光吸収層に効率良く伝播することができる光
変調器付半導体レーザ及びその製造方法を得る。 【構成】 ｎ型ＩｎＰ基板１の一部にストライプ状の溝
１ａを形成し、この溝１ａにｎ型ＧａＩｎＰ層２を埋め
込み成長し、次いで、該ｎ型ＩｎＰ基板１上にｎ型Ｉｎ
Ｐバッファ層３，アンドープＩｎＧａＡｓＰ層４，及
び，ｐ型ＩｎＰ層５をエピタキシャル成長し、この後、
これら各層をパターニングして、ｎ型ＧａＩｎＰ層２上
に成長した部分と該部分に繋がるｎ型ＧａＩｎＰ層２と
は異なる領域上に成長した部分とからなるメサストライ
プ部５０を形成し、該ｎ型ＧａＩｎＰ層２上に成長した
部分を光変調器の能動層とし、該ｎ型ＧａＩｎＰ層２と
は異なる領域上に成長した部分を半導体レーザの能動層
とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、光変調器付半導体レ
ーザに関し、特に、半導体レーザと光変調器との光結合
効率を向上できる半導体レーザ及びその製造方法に関す
るものである。
ーザに関し、特に、半導体レーザと光変調器との光結合
効率を向上できる半導体レーザ及びその製造方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来よりＩｎＰ基板上に半導体レーザと
電界吸収型光変調器（以下、単に変調器ともいう。）と
を集積して形成した光変調器付半導体レーザは、高速変
調光通信の信号光源として用いられている。
電界吸収型光変調器（以下、単に変調器ともいう。）と
を集積して形成した光変調器付半導体レーザは、高速変
調光通信の信号光源として用いられている。
【０００３】図５は、ジャーナルオブライトウェーブテ
クノロジー〔Journal of LightwaveTechnology 〕，Vol
8┃o.9,1990年─357 〜 1362 頁に記載された長波長半
導体レーザと電界吸収型光変調器（以下、単に光変調器
と称す。）とを集積化した光変調器付半導体レーザの製
造工程を工程別に示した図であり、図５(a) 〜図５(d)
は工程別の断面図、図５(e) 〜図５(i) は工程別の斜視
図である。
クノロジー〔Journal of LightwaveTechnology 〕，Vol
8┃o.9,1990年─357 〜 1362 頁に記載された長波長半
導体レーザと電界吸収型光変調器（以下、単に光変調器
と称す。）とを集積化した光変調器付半導体レーザの製
造工程を工程別に示した図であり、図５(a) 〜図５(d)
は工程別の断面図、図５(e) 〜図５(i) は工程別の斜視
図である。
【０００４】以下、製造工程を説明する。先ず、図５
(a) に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板１０の（１００）面
上の半導体レーザを形成すべき領域（図中Ａで示す領
域）に、２４０ｎｍピッチのλ／４シフト回折格子１０
ａを形成する。次に、図５(b) に示すように、このｎ型
ＩｎＰ基板１０の（１００）面上に厚さ０．１μｍ，波
長（λ）１．３μｍのｎ型ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１
１、厚さ０．１μｍ，波長（λ）１．５７μｍのアンド
ープＩｎＧａＡｓＰ活性層１２、厚さ０．１μｍ，波長
（λ）１．３μｍのアンドープＩｎＧａＡｓＰバッファ
層１３、厚さ約１μｍのｐ型ＩｎＰ層１４をこの順に液
相エピタキシャル成長法（以下、ＬＰＥ法と称す。）に
より連続成長し、更に、ｐ型ＩｎＰ層１４上にレジスト
膜１５を成膜する。次に、通常の写真製版技術により、
該レジスト膜１５の光変調器を形成すべき領域（図中Ａ
で示す領域）上にある部分を除去した後、該レジスト膜
１５をマスクにして、上記ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド
層１１，アンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層１２，アンド
ープＩｎＧａＡｓＰバッファ層１３，及びｐ型ＩｎＰ層
１４にドライエッチングを施し、図５(c) に示すよう
に、ｎ型ＩｎＰ基板１０上の光変調器を形成すべき領域
（図中Ｂで示す領域）を露出させる。次に、図５(d) に
示すように、厚さ０．３〜０．５μｍ，波長１．４４μ
ｍに相当するパンドギャップエネルギーを有するアンド
ープＩｎＧａＡｓＰ光吸収層１６、厚さ０．１〜０．３
μｍ，波長（λ）１．２５μｍのアンドープＩｎＧａＡ
ｓＰバッファ層１７，及び厚さ約３μｍのｐ型ＩｎＰク
ラッド層１８をハイドライド気相エピタキシャル成長法
（以下、ＶＰＥ法と称す。）を用いて順次形成し、更
に、ｐ型ＩｎＰクラッド層１８上にレジスト膜１９を成
膜する。次に、通常の写真製版技術により、形成すべき
半導体レーザの光の導波方向に沿って上記レジスト膜１
９をストライプ状にパターニングした後、図５(e) に示
すように、このパターニングされたレジスト膜１９をマ
スクにして、基板１０上に成長した上記半導体層にドラ
イエッチングを施して、これらを２μｍ幅のメサストラ
イプ２０に成形し、次いで、基板１０の半導体レーザが
形成されるべき領域（図中Ａで示す領域）上に成長した
アンドープＩｎＧａＡｓＰ光吸収層１６、アンドープＩ
ｎＧａＡｓＰバッファ層１７，及びｐ型ＩｎＰクラッド
層１８をエッチング除去し、基板１０の光変調器が形成
されるべき領域（図中Ｂで示す領域）上に成長したＩｎ
Ｐクラッド層１８の一部１８ａを電気的アイソレーショ
ンのためにエッチング除去すると図５(e) に示す状態に
なる。次に、図５(f) に示すように、メサストライプ部
２０の両側及び上記電気的アイソレーションの為にＩｎ
Ｐクラッド層１８の一部が除去された部分１８ａを埋め
込むように、高抵抗のＦｅドープＩｎＰ層２１をＶＰＥ
法により成長し、続いて、この上にアンドープＩｎＧａ
Ａｓコンタクト層２２をＶＰＥ法により成長し、Ｚｎの
選択拡散により、これらＦｅドープＩｎＰ層２１，アン
ドープＩｎＧａＡｓコンタクト層２２のメサストライプ
部２０上に形成された部分の内の一方の側と他方の側に
個別にその底部がメサストライプ部２０に達するｐ型拡
散領域２６ａ，２６ｂを形成し、該ＩｎＧａＡｓコンタ
クト層２２のメサストライプ部２０上に形成された部分
のみが残るよう選択エッチングを行うと、図５(g) に示
す状態となる。次に、上記工程により形成されたストラ
イプ状のＩｎＧａＡｓコンタクト層２２及びＦｅドープ
ＩｎＰ層２１の上面を覆うように、ＳｉＮ膜２３を堆積
形成し、通常の写真製版，エッチング技術により、図５
(h) に示すように、該ＳｉＮ膜２３にコンタクト用の開
口部２３ａ，２３ｂを形成する。次に、図５(i) に示す
ように、上記開口部２３ａ，２３ｂを埋め込むように上
記ＳｉＮ膜２３上にｐ型電極形成用金属層を形成し、こ
の金属層をパターニングして上記開口部２３ａ，２３ｂ
を埋め込んだ部分とその周囲部とを残し、半導体レーザ
用のｐ型電極２４ａと光変調器用のｐ型電極２４ｂを形
成し、更に、基板１０の裏面にｎ型電極２５を形成する
と、半導体レーザと光変調器が同一基板上に集積して形
成された光変調器付半導体レーザが得られる。
(a) に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板１０の（１００）面
上の半導体レーザを形成すべき領域（図中Ａで示す領
域）に、２４０ｎｍピッチのλ／４シフト回折格子１０
ａを形成する。次に、図５(b) に示すように、このｎ型
ＩｎＰ基板１０の（１００）面上に厚さ０．１μｍ，波
長（λ）１．３μｍのｎ型ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１
１、厚さ０．１μｍ，波長（λ）１．５７μｍのアンド
ープＩｎＧａＡｓＰ活性層１２、厚さ０．１μｍ，波長
（λ）１．３μｍのアンドープＩｎＧａＡｓＰバッファ
層１３、厚さ約１μｍのｐ型ＩｎＰ層１４をこの順に液
相エピタキシャル成長法（以下、ＬＰＥ法と称す。）に
より連続成長し、更に、ｐ型ＩｎＰ層１４上にレジスト
膜１５を成膜する。次に、通常の写真製版技術により、
該レジスト膜１５の光変調器を形成すべき領域（図中Ａ
で示す領域）上にある部分を除去した後、該レジスト膜
１５をマスクにして、上記ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド
層１１，アンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層１２，アンド
ープＩｎＧａＡｓＰバッファ層１３，及びｐ型ＩｎＰ層
１４にドライエッチングを施し、図５(c) に示すよう
に、ｎ型ＩｎＰ基板１０上の光変調器を形成すべき領域
（図中Ｂで示す領域）を露出させる。次に、図５(d) に
示すように、厚さ０．３〜０．５μｍ，波長１．４４μ
ｍに相当するパンドギャップエネルギーを有するアンド
ープＩｎＧａＡｓＰ光吸収層１６、厚さ０．１〜０．３
μｍ，波長（λ）１．２５μｍのアンドープＩｎＧａＡ
ｓＰバッファ層１７，及び厚さ約３μｍのｐ型ＩｎＰク
ラッド層１８をハイドライド気相エピタキシャル成長法
（以下、ＶＰＥ法と称す。）を用いて順次形成し、更
に、ｐ型ＩｎＰクラッド層１８上にレジスト膜１９を成
膜する。次に、通常の写真製版技術により、形成すべき
半導体レーザの光の導波方向に沿って上記レジスト膜１
９をストライプ状にパターニングした後、図５(e) に示
すように、このパターニングされたレジスト膜１９をマ
スクにして、基板１０上に成長した上記半導体層にドラ
イエッチングを施して、これらを２μｍ幅のメサストラ
イプ２０に成形し、次いで、基板１０の半導体レーザが
形成されるべき領域（図中Ａで示す領域）上に成長した
アンドープＩｎＧａＡｓＰ光吸収層１６、アンドープＩ
ｎＧａＡｓＰバッファ層１７，及びｐ型ＩｎＰクラッド
層１８をエッチング除去し、基板１０の光変調器が形成
されるべき領域（図中Ｂで示す領域）上に成長したＩｎ
Ｐクラッド層１８の一部１８ａを電気的アイソレーショ
ンのためにエッチング除去すると図５(e) に示す状態に
なる。次に、図５(f) に示すように、メサストライプ部
２０の両側及び上記電気的アイソレーションの為にＩｎ
Ｐクラッド層１８の一部が除去された部分１８ａを埋め
込むように、高抵抗のＦｅドープＩｎＰ層２１をＶＰＥ
法により成長し、続いて、この上にアンドープＩｎＧａ
Ａｓコンタクト層２２をＶＰＥ法により成長し、Ｚｎの
選択拡散により、これらＦｅドープＩｎＰ層２１，アン
ドープＩｎＧａＡｓコンタクト層２２のメサストライプ
部２０上に形成された部分の内の一方の側と他方の側に
個別にその底部がメサストライプ部２０に達するｐ型拡
散領域２６ａ，２６ｂを形成し、該ＩｎＧａＡｓコンタ
クト層２２のメサストライプ部２０上に形成された部分
のみが残るよう選択エッチングを行うと、図５(g) に示
す状態となる。次に、上記工程により形成されたストラ
イプ状のＩｎＧａＡｓコンタクト層２２及びＦｅドープ
ＩｎＰ層２１の上面を覆うように、ＳｉＮ膜２３を堆積
形成し、通常の写真製版，エッチング技術により、図５
(h) に示すように、該ＳｉＮ膜２３にコンタクト用の開
口部２３ａ，２３ｂを形成する。次に、図５(i) に示す
ように、上記開口部２３ａ，２３ｂを埋め込むように上
記ＳｉＮ膜２３上にｐ型電極形成用金属層を形成し、こ
の金属層をパターニングして上記開口部２３ａ，２３ｂ
を埋め込んだ部分とその周囲部とを残し、半導体レーザ
用のｐ型電極２４ａと光変調器用のｐ型電極２４ｂを形
成し、更に、基板１０の裏面にｎ型電極２５を形成する
と、半導体レーザと光変調器が同一基板上に集積して形
成された光変調器付半導体レーザが得られる。
【０００５】上記光変調器付半導体レーザでは、半導体
レーザにおける活性層１２のエネルギーバンドギャップ
よりも、光変調器側のアンドープＩｎＧａＡｓＰ光吸収
層１６のエネルギーバンドギャップが大きくなってお
り、メサストライプ部２０内の半導体レーザ側の活性層
１２で発光した光は、光変調器側のアンドープＩｎＧａ
ＡｓＰ光吸収層１６内に伝播し、このアンドープＩｎＧ
ａＡｓＰ光吸収層１６の壁開端面からレーザ光が出射す
る。そして、この間、光変調器側のｐ型電極２４ｂとｎ
型電極２５間に電圧を印加したり、しなかったりするこ
とにより、即ち、アンドープＩｎＧａＡｓＰ光吸収層１
６に電界を印加したり、しなかったりすることにより、
半導体レーザにおける活性層１２のエネルギーバンドギ
ャップよりも、アンドープＩｎＧａＡｓＰ光吸収層１６
のバンドギャップが大きく或いは小さくなり、活性層１
２で発光した光が光変調器で断続的に遮断されて（アン
ドープＩｎＧａＡｓＰ光吸収層１６の劈開端面から）出
射し、例えば５Ｇｂ／ｓの伝送特性の光信号を生成す
る。
レーザにおける活性層１２のエネルギーバンドギャップ
よりも、光変調器側のアンドープＩｎＧａＡｓＰ光吸収
層１６のエネルギーバンドギャップが大きくなってお
り、メサストライプ部２０内の半導体レーザ側の活性層
１２で発光した光は、光変調器側のアンドープＩｎＧａ
ＡｓＰ光吸収層１６内に伝播し、このアンドープＩｎＧ
ａＡｓＰ光吸収層１６の壁開端面からレーザ光が出射す
る。そして、この間、光変調器側のｐ型電極２４ｂとｎ
型電極２５間に電圧を印加したり、しなかったりするこ
とにより、即ち、アンドープＩｎＧａＡｓＰ光吸収層１
６に電界を印加したり、しなかったりすることにより、
半導体レーザにおける活性層１２のエネルギーバンドギ
ャップよりも、アンドープＩｎＧａＡｓＰ光吸収層１６
のバンドギャップが大きく或いは小さくなり、活性層１
２で発光した光が光変調器で断続的に遮断されて（アン
ドープＩｎＧａＡｓＰ光吸収層１６の劈開端面から）出
射し、例えば５Ｇｂ／ｓの伝送特性の光信号を生成す
る。
【０００６】上記図５に示す製造工程により作成された
変調器付半導体レーザでは以下に記す問題点があった。
即ち、半導体基板１０上に光変調器の光吸収層１６と半
導体レーザの活性層１２とを別々のエピタシキャル成長
工程によって形成した別々の半導体層で形成しているた
め、半導体レーザで発生した光を変調器へ伝播する際に
結合損失が生じ、安定した光信号を生成することができ
ないという問題点があった。
変調器付半導体レーザでは以下に記す問題点があった。
即ち、半導体基板１０上に光変調器の光吸収層１６と半
導体レーザの活性層１２とを別々のエピタシキャル成長
工程によって形成した別々の半導体層で形成しているた
め、半導体レーザで発生した光を変調器へ伝播する際に
結合損失が生じ、安定した光信号を生成することができ
ないという問題点があった。
【０００７】一方、半導体基板上の所定領域をＳｉＯ2
膜やＳｉＮ膜等の絶縁膜で覆い、この状態で半導体層を
ＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長すると、半導体
基板表面に直接供給される原料ガスは基板上で熱分解し
てそのままエピタキシャル成長し、ＳｉＯ2 膜（または
ＳｉＮ膜）上に供給される原料ガスはこの上では反応せ
ず、ＳｉＯ2 膜（またはＳｉＮ膜）上に拡散して半導体
基板が露出する部分に移動し、半導体基板上で熱分解し
てエピタシキャル成長することが知られている。そし
て、このエピタシキャル成長時、このような性質から基
板上のＳｉＯ2 膜（またはＳｉＮ膜）に近い位置と離れ
た位置では、単位時間当たりのエピタキシャル成長に寄
与する原料ガスの存在量が異なり、その結果、基板上の
ＳｉＯ2 膜（またはＳｉＮ膜）に近い位置と離れた位置
では半導体層の成長速度に差が生じて得られる半導体層
の層厚に変化が生じ、ＳｉＯ2 膜（またはＳｉＮ膜）に
近い位置に成長する半導体層はその層厚が厚くなり、離
れた位置に成長する半導体層はその層厚が薄くなる。近
年、このような基板上の所定領域にＳｉＯ2 膜（または
ＳｉＮ膜）を形成した状態で、半導体層をＭＯＣＶＤ法
によりエピタキシャル成長すると、半導体層に層厚変化
が生じる性質を利用し、半導体レーザを構成する半導体
層と光変調器を構成する半導体層とを同一のエピタシキ
ャル成長工程によって一括的に形成する光変調器付半導
体レーザの製造方法が提案されている。
膜やＳｉＮ膜等の絶縁膜で覆い、この状態で半導体層を
ＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長すると、半導体
基板表面に直接供給される原料ガスは基板上で熱分解し
てそのままエピタキシャル成長し、ＳｉＯ2 膜（または
ＳｉＮ膜）上に供給される原料ガスはこの上では反応せ
ず、ＳｉＯ2 膜（またはＳｉＮ膜）上に拡散して半導体
基板が露出する部分に移動し、半導体基板上で熱分解し
てエピタシキャル成長することが知られている。そし
て、このエピタシキャル成長時、このような性質から基
板上のＳｉＯ2 膜（またはＳｉＮ膜）に近い位置と離れ
た位置では、単位時間当たりのエピタキシャル成長に寄
与する原料ガスの存在量が異なり、その結果、基板上の
ＳｉＯ2 膜（またはＳｉＮ膜）に近い位置と離れた位置
では半導体層の成長速度に差が生じて得られる半導体層
の層厚に変化が生じ、ＳｉＯ2 膜（またはＳｉＮ膜）に
近い位置に成長する半導体層はその層厚が厚くなり、離
れた位置に成長する半導体層はその層厚が薄くなる。近
年、このような基板上の所定領域にＳｉＯ2 膜（または
ＳｉＮ膜）を形成した状態で、半導体層をＭＯＣＶＤ法
によりエピタキシャル成長すると、半導体層に層厚変化
が生じる性質を利用し、半導体レーザを構成する半導体
層と光変調器を構成する半導体層とを同一のエピタシキ
ャル成長工程によって一括的に形成する光変調器付半導
体レーザの製造方法が提案されている。
【０００８】以下、この製造方法を説明する。図６は、
ELECTRONICS LETTERS 7th November 1991 Vol27,No.23,
PP2138ー2140に記載された変調器付半導体レーザの製造
工程を示した工程別の斜視断面図または断面図であり、
図６(b) 中の符号Ｃ，Ｄで特定した拡大図は、半導体レ
ーザと光変調器における半導体層の層構造を示してい
る。
ELECTRONICS LETTERS 7th November 1991 Vol27,No.23,
PP2138ー2140に記載された変調器付半導体レーザの製造
工程を示した工程別の斜視断面図または断面図であり、
図６(b) 中の符号Ｃ，Ｄで特定した拡大図は、半導体レ
ーザと光変調器における半導体層の層構造を示してい
る。
【０００９】先ず、図６(a) に示すように、ＩｎＰ基板
３０上の半導体レーザが形成されるべき所定領域に回折
格子３１を形成し（図面手前側が光変調器を形成する領
域となる。）、更に、この回折格子３１を挟むように、
形成される半導体レーザの光の導波方向に沿ったストラ
イプ状のＳｉＯ2 膜３２を形成する。次に、図６(b)に
示すように、ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層３３ａ（半導体
レーザ側），３３ｂ（光変調器側）、ＩｎＧａＡｓ／Ｉ
ｎＧａＡｓＰ多重量子井戸活性層３４ａ（半導体レーザ
側），３４ｂ（光変調器側）、及びＩｎＰクラッド層３
５ａ（半導体レーザ側），３５ｂ（光変調器側）をＭＯ
ＣＶＤ法により順次結晶成長する。そして、この後、図
６(c) に示すように、ＩｎＰクラッド層３５ａ（３５
ｂ）上にＩｎＧａＡｓＰ層を形成し、このＩｎＧａＡｓ
Ｐ層の所定部分を除去して分離溝３７を形成し、半導体
レーザ側のＩｎＧａＡｓＰキャップ層３６ａと光変調器
側のＩｎＧａＡｓＰキャップ層３６ｂとを形成する。次
に、半導体レーザ側のＩｎＧａＡｓＰキャップ層３６ａ
と光変調器側のＩｎＧａＡｓＰキャップ層３６ｂにそれ
ぞれｐ型またはｎ型電極３８ａ，３８ｂを形成し、更
に、基板３０の裏面側に図示しない上記電極３８ａ，３
８ｂと逆の導電型の電極を形成すると、半導体レーザと
光変調器とが同一基板上に集積した光変調器付半導体レ
ーザが完成する。
３０上の半導体レーザが形成されるべき所定領域に回折
格子３１を形成し（図面手前側が光変調器を形成する領
域となる。）、更に、この回折格子３１を挟むように、
形成される半導体レーザの光の導波方向に沿ったストラ
イプ状のＳｉＯ2 膜３２を形成する。次に、図６(b)に
示すように、ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層３３ａ（半導体
レーザ側），３３ｂ（光変調器側）、ＩｎＧａＡｓ／Ｉ
ｎＧａＡｓＰ多重量子井戸活性層３４ａ（半導体レーザ
側），３４ｂ（光変調器側）、及びＩｎＰクラッド層３
５ａ（半導体レーザ側），３５ｂ（光変調器側）をＭＯ
ＣＶＤ法により順次結晶成長する。そして、この後、図
６(c) に示すように、ＩｎＰクラッド層３５ａ（３５
ｂ）上にＩｎＧａＡｓＰ層を形成し、このＩｎＧａＡｓ
Ｐ層の所定部分を除去して分離溝３７を形成し、半導体
レーザ側のＩｎＧａＡｓＰキャップ層３６ａと光変調器
側のＩｎＧａＡｓＰキャップ層３６ｂとを形成する。次
に、半導体レーザ側のＩｎＧａＡｓＰキャップ層３６ａ
と光変調器側のＩｎＧａＡｓＰキャップ層３６ｂにそれ
ぞれｐ型またはｎ型電極３８ａ，３８ｂを形成し、更
に、基板３０の裏面側に図示しない上記電極３８ａ，３
８ｂと逆の導電型の電極を形成すると、半導体レーザと
光変調器とが同一基板上に集積した光変調器付半導体レ
ーザが完成する。
【００１０】このような製造工程により得られる変調器
付半導体レーザでは、上述した性質により、図６(b) に
示すように、半導体レーザ側の多重量子井戸活性層３４
ａの井戸層３４ｃ1 の層厚が光変調器側の多重量子井戸
活性層３４ｂの井戸層３４ｃ2 の層厚よりも厚くなり、
これによって、半導体レーザ側の多重量子井戸活性層３
４ａのエネルギーバンドギャップよりも光変調器側の光
吸収層となる多重量子井戸活性層３４ｂのエネルギーバ
ンドギャップが大きくなる。従って、該半導体レーザ側
の多重量子井戸活性層３４ａで発生した光は、光変調器
側の多重量子井戸活性層３４ｂに伝播し、上記図５に示
した変調器付半導体レーザと同様の原理により、光変調
器によって変調を受ける。
付半導体レーザでは、上述した性質により、図６(b) に
示すように、半導体レーザ側の多重量子井戸活性層３４
ａの井戸層３４ｃ1 の層厚が光変調器側の多重量子井戸
活性層３４ｂの井戸層３４ｃ2 の層厚よりも厚くなり、
これによって、半導体レーザ側の多重量子井戸活性層３
４ａのエネルギーバンドギャップよりも光変調器側の光
吸収層となる多重量子井戸活性層３４ｂのエネルギーバ
ンドギャップが大きくなる。従って、該半導体レーザ側
の多重量子井戸活性層３４ａで発生した光は、光変調器
側の多重量子井戸活性層３４ｂに伝播し、上記図５に示
した変調器付半導体レーザと同様の原理により、光変調
器によって変調を受ける。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】図６に示した従来の製
造工程により得られる変調器付半導体レーザでは、半導
体レーザ側の活性層と光変調器側の活性層（即ち、光吸
収層）とを同じ工程によって形成されたひと続きの半導
体層でもって構成されるため、図５に示した製造工程で
得られる光変調器付半導体レーザに比べて、半導体レー
ザで発生したレーザ光を変調器側に効率良く伝播するこ
とができる。しかしながら、このような半導体基板上の
ＳｉＯ2 膜に近い位置と離れた位置でエピタシキャル成
長に寄与する原料ガスの存在量が異なることを利用し、
成長する半導体層に積極的に層厚差を生じさせ、半導体
層内にエネルギーバンドギャップが大きい部分と小さい
部分を形成する方法では、半導体レーザを構成する部分
の半導体層の層厚と、光変調器を構成する部分の半導体
層の層厚が大きく異なるようになるため、図６(c) に示
すように、多重量子井戸活性層３４ａ，３４ｂが、光ガ
イド層３３ａ，３３ｂの層厚差によって生じた段差上に
形成されることになる。従って、多重量子井戸活性層３
４ａ，３４ｂ内にも段差が生じ、この段差によってレー
ザ光の伝播が阻害されるため、半導体レーザの活性層と
光変調器の光吸収層間におけるレーザ光の伝播性を十分
に向上させることができないという問題点があった。
造工程により得られる変調器付半導体レーザでは、半導
体レーザ側の活性層と光変調器側の活性層（即ち、光吸
収層）とを同じ工程によって形成されたひと続きの半導
体層でもって構成されるため、図５に示した製造工程で
得られる光変調器付半導体レーザに比べて、半導体レー
ザで発生したレーザ光を変調器側に効率良く伝播するこ
とができる。しかしながら、このような半導体基板上の
ＳｉＯ2 膜に近い位置と離れた位置でエピタシキャル成
長に寄与する原料ガスの存在量が異なることを利用し、
成長する半導体層に積極的に層厚差を生じさせ、半導体
層内にエネルギーバンドギャップが大きい部分と小さい
部分を形成する方法では、半導体レーザを構成する部分
の半導体層の層厚と、光変調器を構成する部分の半導体
層の層厚が大きく異なるようになるため、図６(c) に示
すように、多重量子井戸活性層３４ａ，３４ｂが、光ガ
イド層３３ａ，３３ｂの層厚差によって生じた段差上に
形成されることになる。従って、多重量子井戸活性層３
４ａ，３４ｂ内にも段差が生じ、この段差によってレー
ザ光の伝播が阻害されるため、半導体レーザの活性層と
光変調器の光吸収層間におけるレーザ光の伝播性を十分
に向上させることができないという問題点があった。
【００１２】また、半導体基板上の所定領域にＳｉＯ2
膜を形成してＭＯＣＶＤ法で半導体層をエピタシキャル
成長する際、原料ガスの供給量を一定にしても、成長時
の成長環境、即ち、反応管内における温度や圧力が少し
でも変化すると、ＳｉＯ2 膜上を拡散する原料ガスのふ
るまいが大きく変化してしまう。従って、現状では成長
する半導体層に生じさせる層厚差を、所望のエネルギー
バンドギャップ差が生じるような層厚差に再現性よく形
成することができず、所望の動作特性を示す光変調器付
半導体レーザを高歩留りに製造することができないとい
う問題点があった。
膜を形成してＭＯＣＶＤ法で半導体層をエピタシキャル
成長する際、原料ガスの供給量を一定にしても、成長時
の成長環境、即ち、反応管内における温度や圧力が少し
でも変化すると、ＳｉＯ2 膜上を拡散する原料ガスのふ
るまいが大きく変化してしまう。従って、現状では成長
する半導体層に生じさせる層厚差を、所望のエネルギー
バンドギャップ差が生じるような層厚差に再現性よく形
成することができず、所望の動作特性を示す光変調器付
半導体レーザを高歩留りに製造することができないとい
う問題点があった。
【００１３】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたものであり、半導体レーザの活性層と
光変調器の光吸収層間におけるレーザ光の伝播特性を従
来に比べて向上することができる光変調器付半導体レー
ザを得ることを目的とする。
るためになされたものであり、半導体レーザの活性層と
光変調器の光吸収層間におけるレーザ光の伝播特性を従
来に比べて向上することができる光変調器付半導体レー
ザを得ることを目的とする。
【００１４】更に、この発明の他の目的は、半導体レー
ザの活性層と光変調器の光吸収層との光結合効率が従来
に比べて向上した、所望の動作特性を有する光変調器付
半導体レーザを再現性良く形成することができる光変調
器付半導体レーザの製造方法を得ることを目的とする。
ザの活性層と光変調器の光吸収層との光結合効率が従来
に比べて向上した、所望の動作特性を有する光変調器付
半導体レーザを再現性良く形成することができる光変調
器付半導体レーザの製造方法を得ることを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる光変調
器付半導体レーザ及びその製造方法は、半導体基板或い
は該半導体基板上に該半導体基板に格子整合させて形成
した半導体層の所定部分を除去して、この部分に該半導
体基板の格子定数より小さい格子定数の半導体層をその
格子定数が保たれるように埋め込み成長し、この状態で
該半導体基板上に該半導体基板に格子整合する半導体層
をエピタキシャル成長して、該半導体層内にエネルギー
バンドギャップが大きい部分と小さい部分とを生じさ
せ、エネルギーバンドギャップが大きい部分に光変調器
を形成し、エネルギーバンドギャップが小さい部分に半
導体レーザを形成するようにしたものである。
器付半導体レーザ及びその製造方法は、半導体基板或い
は該半導体基板上に該半導体基板に格子整合させて形成
した半導体層の所定部分を除去して、この部分に該半導
体基板の格子定数より小さい格子定数の半導体層をその
格子定数が保たれるように埋め込み成長し、この状態で
該半導体基板上に該半導体基板に格子整合する半導体層
をエピタキシャル成長して、該半導体層内にエネルギー
バンドギャップが大きい部分と小さい部分とを生じさ
せ、エネルギーバンドギャップが大きい部分に光変調器
を形成し、エネルギーバンドギャップが小さい部分に半
導体レーザを形成するようにしたものである。
【００１６】
【作用】この発明においては、半導体基板上の光変調器
が形成されるべき領域を該半導体基板の格子定数より小
さな格子定数となるよう調整し、該半導体基板上に該半
導体基板に格子整合する半導体層をエピタシキャル成長
するようにしたから、該半導体層の上記格子定数の小さ
い領域上に成長した部分には圧縮応力による歪みが加わ
り、その他の領域上に成長した部分には歪みが加わら
ず、該半導体層内にエネルギーバンド構造が異なるエネ
ルギーバンドギャップが大きい部分と小さい部分とを形
成することができる。従って、従来のように、半導体層
に積極的に層厚差を生じさせて、半導体層内にエネルギ
ーバンドギャップが大きい部分と小さい部分とを形成す
ることなく、ほぼ均一な層厚に成長した半導体層内にエ
ネルギーバンドギャップが大きい部分と小さい部分とを
形成することができ、これにより、半導体レーザの活性
層と、光変調器と、光吸収層とを段差の小さい同一の半
導体層内に形成することができ、半導体レーザで発光す
る光を効率良く光変調器に伝播することができる。
が形成されるべき領域を該半導体基板の格子定数より小
さな格子定数となるよう調整し、該半導体基板上に該半
導体基板に格子整合する半導体層をエピタシキャル成長
するようにしたから、該半導体層の上記格子定数の小さ
い領域上に成長した部分には圧縮応力による歪みが加わ
り、その他の領域上に成長した部分には歪みが加わら
ず、該半導体層内にエネルギーバンド構造が異なるエネ
ルギーバンドギャップが大きい部分と小さい部分とを形
成することができる。従って、従来のように、半導体層
に積極的に層厚差を生じさせて、半導体層内にエネルギ
ーバンドギャップが大きい部分と小さい部分とを形成す
ることなく、ほぼ均一な層厚に成長した半導体層内にエ
ネルギーバンドギャップが大きい部分と小さい部分とを
形成することができ、これにより、半導体レーザの活性
層と、光変調器と、光吸収層とを段差の小さい同一の半
導体層内に形成することができ、半導体レーザで発光す
る光を効率良く光変調器に伝播することができる。
【００１７】また、この半導体層の成長時、成長に寄与
する原料ガスは半導体基板表面に一様に存在し、基板上
の異なる領域間における成長層の組成や層厚の変動が小
さいため、再現性良く所望のエネルギーバンドギャップ
差を有する半導層を形成することができ、所望の動作特
性を備えた装置を再現性良く形成することができる。
する原料ガスは半導体基板表面に一様に存在し、基板上
の異なる領域間における成長層の組成や層厚の変動が小
さいため、再現性良く所望のエネルギーバンドギャップ
差を有する半導層を形成することができ、所望の動作特
性を備えた装置を再現性良く形成することができる。
【００１８】
【実施例】実施例１．図１は、この発明の第１の実施例
による光変調器付半導体レーザの構造を示す図であり、
図１(a) は斜視図、図１(b) は図１(a) のIb−Ｉb 線に
おける断面図である。図において、１はｎ型ＩｎＰ基板
であり、該ｎ型ＩｎＰ基板１の一方の側の所定部分はス
トライプ状に一定深さ彫り込まれ、この部分にＩｎＰ基
板１より格子定数が小さいｎ型ＧａＩｎＰ層２が埋め込
まれている。５０はメサストライプ部であり、該メサス
トライプ部５０において、ｎ型ＩｎＰバッファ層３ａは
ｎ型ＩｎＰ基板１表面に配設され、ｎ型ＩｎＰバッファ
層３ｂはｎ型ＧａＩｎＰ層２上に配設されている。アン
ドープＩｎＧａＡｓＰ活性層４ａはｎ型ＩｎＰバッファ
層３ａ上に配設され、アンドープＩｎＧａＡｓＰ光吸収
層４ｂはｎ型ＩｎＰバッファ層３ｂ上に配設されてい
る。ｐ型ＩｎＰクラッド層５ａはアンドープＩｎＧａＡ
ｓＰ活性層４ａ上に配設され、ｐ型ＩｎＰクラッド層５
ｂはアンドープアンドープＩｎＧａＡｓＰ光吸収層４ｂ
上に配設されている。ＦｅドープＩｎＰブロック層６は
メサ部５０の両脇に配設され、ＦｅドープＩｎＰブロッ
ク層６の上面のメサ部５０の上方に位置する部分にスト
ライプ状のｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層７ａ，７ｂが
配設されている。ＳｉＮ膜８はｐ型ＩｎＧａＡｓコンタ
クト層７ａ，７ｂの境界部分（結合部分）とＦｅドープ
ＩｎＰブロック層６の上面とを覆うように配設されてい
る。Ｐ型電極９ａはその一部がｐ型ＩｎＧａＡｓコンタ
クト層７ａの上面に接するようにＳｉＮ膜８上に配設さ
れ、Ｐ型電極９ｂはその一部がｐ型ＩｎＧａＡｓコンタ
クト層７ｂに接するようにＳｉＮ膜８上に配設されてい
る。ｎ型電極９ｃはｎ型ＩｎＰ基板１の裏面に配設され
ている。ここで、メサストライプ部５０内のｎ型ＩｎＰ
基板１表面上に形成された部分、即ち、ｎ型ＩｎＰバッ
ファ層３ａ，アンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層４ａ，ｐ
型ＩｎＰクラッド層５ａが半導体レーザの能動層を構成
し、該能動層とｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層７ａ，ｐ
型電極９ａ及びｎ型電極９ｃとにより半導体レーザを構
成され、メサストライプ部５０内のｎ型ＧａＩｎＰ層２
上に形成された部分、即ち、ｎ型ＩｎＰバッファ層３
ｂ，アンドープＩｎＧａＡｓＰ光吸収層４ｂ，及び，ｐ
型ＩｎＰクラッド層５ｂが光変調器の能動層を構成し、
該能動層とｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層７ｂ，ｐ型電
極９ｂ及びｎ型電極９ｃとにより光変調器が構成されて
いる。
による光変調器付半導体レーザの構造を示す図であり、
図１(a) は斜視図、図１(b) は図１(a) のIb−Ｉb 線に
おける断面図である。図において、１はｎ型ＩｎＰ基板
であり、該ｎ型ＩｎＰ基板１の一方の側の所定部分はス
トライプ状に一定深さ彫り込まれ、この部分にＩｎＰ基
板１より格子定数が小さいｎ型ＧａＩｎＰ層２が埋め込
まれている。５０はメサストライプ部であり、該メサス
トライプ部５０において、ｎ型ＩｎＰバッファ層３ａは
ｎ型ＩｎＰ基板１表面に配設され、ｎ型ＩｎＰバッファ
層３ｂはｎ型ＧａＩｎＰ層２上に配設されている。アン
ドープＩｎＧａＡｓＰ活性層４ａはｎ型ＩｎＰバッファ
層３ａ上に配設され、アンドープＩｎＧａＡｓＰ光吸収
層４ｂはｎ型ＩｎＰバッファ層３ｂ上に配設されてい
る。ｐ型ＩｎＰクラッド層５ａはアンドープＩｎＧａＡ
ｓＰ活性層４ａ上に配設され、ｐ型ＩｎＰクラッド層５
ｂはアンドープアンドープＩｎＧａＡｓＰ光吸収層４ｂ
上に配設されている。ＦｅドープＩｎＰブロック層６は
メサ部５０の両脇に配設され、ＦｅドープＩｎＰブロッ
ク層６の上面のメサ部５０の上方に位置する部分にスト
ライプ状のｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層７ａ，７ｂが
配設されている。ＳｉＮ膜８はｐ型ＩｎＧａＡｓコンタ
クト層７ａ，７ｂの境界部分（結合部分）とＦｅドープ
ＩｎＰブロック層６の上面とを覆うように配設されてい
る。Ｐ型電極９ａはその一部がｐ型ＩｎＧａＡｓコンタ
クト層７ａの上面に接するようにＳｉＮ膜８上に配設さ
れ、Ｐ型電極９ｂはその一部がｐ型ＩｎＧａＡｓコンタ
クト層７ｂに接するようにＳｉＮ膜８上に配設されてい
る。ｎ型電極９ｃはｎ型ＩｎＰ基板１の裏面に配設され
ている。ここで、メサストライプ部５０内のｎ型ＩｎＰ
基板１表面上に形成された部分、即ち、ｎ型ＩｎＰバッ
ファ層３ａ，アンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層４ａ，ｐ
型ＩｎＰクラッド層５ａが半導体レーザの能動層を構成
し、該能動層とｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層７ａ，ｐ
型電極９ａ及びｎ型電極９ｃとにより半導体レーザを構
成され、メサストライプ部５０内のｎ型ＧａＩｎＰ層２
上に形成された部分、即ち、ｎ型ＩｎＰバッファ層３
ｂ，アンドープＩｎＧａＡｓＰ光吸収層４ｂ，及び，ｐ
型ＩｎＰクラッド層５ｂが光変調器の能動層を構成し、
該能動層とｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層７ｂ，ｐ型電
極９ｂ及びｎ型電極９ｃとにより光変調器が構成されて
いる。
【００１９】図２は、図１に示す光変調器付半導体レー
ザの製造工程を示す工程別斜視図であり、以下の図を用
いて図１に示した光変調器付半導体レーザの製造工程を
説明し、その内部構造を更に詳しく説明する。
ザの製造工程を示す工程別斜視図であり、以下の図を用
いて図１に示した光変調器付半導体レーザの製造工程を
説明し、その内部構造を更に詳しく説明する。
【００２０】先ず、図２(a) に示すように、ｎ型ＩｎＰ
基板１の一方の側の光変調器が形成されるべき部分を、
所定深さだけエッチング除去して、ストライプ状の溝１
ａを形成する。次に、図２(b) に示すように、溝１ａに
気相エピタキシャル成長法（以下、ＶＰＥ法と称す。）
を用いてｎ型ＧａＩｎＰ層２を埋め込み成長する。この
際、上記ストライプ状の溝１ａの深さは、ｎ型ＧａＩｎ
Ｐ層２が、その成長界面にミスフィット転位が形成さ
れ、ＧａＩｎＰがもつ本来の格子定数を保つことができ
る臨界膜厚以上の厚みに成長できる深さに形成されてい
る。従って、上記ｎ型ＧａＩｎＰ層２はｎ型ＩｎＰ基板
１より小さい格子定数を有している。次に、図２(c) に
示すように、このｎ型ＧａＩｎＰ層２が埋め込まれたｎ
型ＩｎＰ基板１上にｎ型ＩｎＰ層３，アンドープＩｎＧ
ａＡｓＰ４，及びｐ型ＩｎＰ層５をこれら各層の層厚の
トータルの厚みがその成長界面にミスフィット転位を生
ずる臨界膜厚より小さい厚みとなるように、ＶＰＥ法に
よりエピタキシャル成長する。ここで、ｎ型ＧａＩｎＰ
層２はｎ型ＩｎＰ基板１に比べて格子定数が小さく、Ｉ
ｎＰに対して格子整合するｎ型ＩｎＰ層３，アンドープ
ＩｎＧａＡｓＰ４，及び，ｐ型ＩｎＰ層５のこのｎ型Ｇ
ａＩｎＰ層２上に成長した部分には圧縮応力がかかり歪
みが導入され、他の部分には歪みが導入されない。従っ
て、ｎ型ＩｎＰ層３，アンドープＩｎＧａＡｓＰ４及び
ｐ型ＩｎＰ層５のｎ型ＧａＩｎＰ層２上に成長した部分
は歪みによってエネルギーバンド構造が変形し、ｎ型Ｉ
ｎＰ基板１上に成長した部分に比べてエネルギーバンド
ギャップが大きくなる。尚、光変調器付半導体レーザに
おいて、半導体レーザで発光するレーザ光を効率よく光
変調器が吸収するためには、光変調器と半導体レーザと
のエネルギーバンドギャップ差としては２０ｍｅＶ以上
あるのが望ましく、ここではｎ型ＧａＩｎＰ層２のＧａ
組成を０．０４７以上にすることにより、ＧａＩｎＰ層
２上に成長する部分のエネルギーバンドギャップがｎ型
ＩｎＰ基板１上に成長する部分のそれより２０ｍｅＶ以
上大きくなるようにしている。また、上述したように、
これらｎ型ＩｎＰ層３，アンドープＩｎＧａＡｓＰ４及
びｐ型ＩｎＰ層５のトータルの厚みは、これらの層内に
一旦生じた歪みを緩和しない厚み、即ち、ミスフィット
転位が生じない臨界膜厚より小さい厚みとなるように形
成しなければならず、ｎ型ＧａＩｎＰ層２のＧａ組成が
大きくなればなるほどこの臨界膜厚は小さくなる。一
方、半導体レーザが安定にレーザ発振するためには、こ
れら基板上に成長したｎ型ＩｎＰ層３，アンドープＩｎ
ＧａＡｓＰ４，及び，ｐ型ＩｎＰ層５のトータルの厚み
が１．５μｍ以上になることが望ましい。以上の理由か
ら、ここではＧａ組成を０．０４７〜０．０５の範囲に
設定して、半導体レーザ（の活性層）と光変調器（の光
吸収層）間のエネルギーバンドギャップ差を２０ｍｅＶ
以上にし、且つ、ｎ型ＩｎＰ層３，アンドープＩｎＧａ
ＡｓＰ４，及び，ｐ型ＩｎＰ層５のトータルの厚みを
１．５μｍとしている。
基板１の一方の側の光変調器が形成されるべき部分を、
所定深さだけエッチング除去して、ストライプ状の溝１
ａを形成する。次に、図２(b) に示すように、溝１ａに
気相エピタキシャル成長法（以下、ＶＰＥ法と称す。）
を用いてｎ型ＧａＩｎＰ層２を埋め込み成長する。この
際、上記ストライプ状の溝１ａの深さは、ｎ型ＧａＩｎ
Ｐ層２が、その成長界面にミスフィット転位が形成さ
れ、ＧａＩｎＰがもつ本来の格子定数を保つことができ
る臨界膜厚以上の厚みに成長できる深さに形成されてい
る。従って、上記ｎ型ＧａＩｎＰ層２はｎ型ＩｎＰ基板
１より小さい格子定数を有している。次に、図２(c) に
示すように、このｎ型ＧａＩｎＰ層２が埋め込まれたｎ
型ＩｎＰ基板１上にｎ型ＩｎＰ層３，アンドープＩｎＧ
ａＡｓＰ４，及びｐ型ＩｎＰ層５をこれら各層の層厚の
トータルの厚みがその成長界面にミスフィット転位を生
ずる臨界膜厚より小さい厚みとなるように、ＶＰＥ法に
よりエピタキシャル成長する。ここで、ｎ型ＧａＩｎＰ
層２はｎ型ＩｎＰ基板１に比べて格子定数が小さく、Ｉ
ｎＰに対して格子整合するｎ型ＩｎＰ層３，アンドープ
ＩｎＧａＡｓＰ４，及び，ｐ型ＩｎＰ層５のこのｎ型Ｇ
ａＩｎＰ層２上に成長した部分には圧縮応力がかかり歪
みが導入され、他の部分には歪みが導入されない。従っ
て、ｎ型ＩｎＰ層３，アンドープＩｎＧａＡｓＰ４及び
ｐ型ＩｎＰ層５のｎ型ＧａＩｎＰ層２上に成長した部分
は歪みによってエネルギーバンド構造が変形し、ｎ型Ｉ
ｎＰ基板１上に成長した部分に比べてエネルギーバンド
ギャップが大きくなる。尚、光変調器付半導体レーザに
おいて、半導体レーザで発光するレーザ光を効率よく光
変調器が吸収するためには、光変調器と半導体レーザと
のエネルギーバンドギャップ差としては２０ｍｅＶ以上
あるのが望ましく、ここではｎ型ＧａＩｎＰ層２のＧａ
組成を０．０４７以上にすることにより、ＧａＩｎＰ層
２上に成長する部分のエネルギーバンドギャップがｎ型
ＩｎＰ基板１上に成長する部分のそれより２０ｍｅＶ以
上大きくなるようにしている。また、上述したように、
これらｎ型ＩｎＰ層３，アンドープＩｎＧａＡｓＰ４及
びｐ型ＩｎＰ層５のトータルの厚みは、これらの層内に
一旦生じた歪みを緩和しない厚み、即ち、ミスフィット
転位が生じない臨界膜厚より小さい厚みとなるように形
成しなければならず、ｎ型ＧａＩｎＰ層２のＧａ組成が
大きくなればなるほどこの臨界膜厚は小さくなる。一
方、半導体レーザが安定にレーザ発振するためには、こ
れら基板上に成長したｎ型ＩｎＰ層３，アンドープＩｎ
ＧａＡｓＰ４，及び，ｐ型ＩｎＰ層５のトータルの厚み
が１．５μｍ以上になることが望ましい。以上の理由か
ら、ここではＧａ組成を０．０４７〜０．０５の範囲に
設定して、半導体レーザ（の活性層）と光変調器（の光
吸収層）間のエネルギーバンドギャップ差を２０ｍｅＶ
以上にし、且つ、ｎ型ＩｎＰ層３，アンドープＩｎＧａ
ＡｓＰ４，及び，ｐ型ＩｎＰ層５のトータルの厚みを
１．５μｍとしている。
【００２１】次に、図２(d) に示すように、通常の写真
製版，エッチング技術を用いて、これらｎ型ＩｎＰ層
３，アンドープＩｎＧａＡｓＰ４，及び，ｐ型ＩｎＰ層
５のストライプ状の溝１ａ（ｎ型ＧａＩｎＰ層２）上に
成長した部分とこれに続く該ストライプ状の溝１ａ（ｎ
型ＧａＩｎＰ層２）の長手方向に沿って延びる部分とを
残して、他の部分を除去し、メサストライプ部５０を形
成する。尚、この図２(d) 以降の図では、上述したよう
に、ｎ型ＩｎＰ層３，アンドープＩｎＧａＡｓＰ層４，
及び，ｐ型ＩｎＰ層５はｎ型ＧａＩｎＰ層２上（即ち、
光変調器を形成すべき領域上）に成長した部分とｎ型Ｉ
ｎＰ基板１上（即ち、半導体レーザを形成すべき領域
上）に成長した部分とは、エネルギーバンドギャップが
異なっているため、ｎ型ＩｎＰ層３のｎ型ＧａＩｎＰ層
２上に成長した部分をｎ型ＩｎＰバッファ層３ａ，ｎ型
ＩｎＰ基板１上に成長した部分をｎ型ＩｎＰバッファ層
３ｂと表し、アンドープＩｎＧａＡｓＰ層４のｎ型Ｇａ
ＩｎＰ層２上に成長した部分をアンドープＩｎＧａＡｓ
Ｐ活性層４ａ，ｎ型ＩｎＰ基板１上に成長した部分をア
ンドープＩｎＧａＡｓＰ光吸収層４ｂと表し、ｐ型Ｉｎ
Ｐ層５のｎ型ＧａＩｎＰ層２上に成長した部分をｐ型Ｉ
ｎＰクラッド層５ａ、ｎ型ＩｎＰ基板１上に成長した部
分をｐ型ＩｎＰクラッド層５ｂと表す。
製版，エッチング技術を用いて、これらｎ型ＩｎＰ層
３，アンドープＩｎＧａＡｓＰ４，及び，ｐ型ＩｎＰ層
５のストライプ状の溝１ａ（ｎ型ＧａＩｎＰ層２）上に
成長した部分とこれに続く該ストライプ状の溝１ａ（ｎ
型ＧａＩｎＰ層２）の長手方向に沿って延びる部分とを
残して、他の部分を除去し、メサストライプ部５０を形
成する。尚、この図２(d) 以降の図では、上述したよう
に、ｎ型ＩｎＰ層３，アンドープＩｎＧａＡｓＰ層４，
及び，ｐ型ＩｎＰ層５はｎ型ＧａＩｎＰ層２上（即ち、
光変調器を形成すべき領域上）に成長した部分とｎ型Ｉ
ｎＰ基板１上（即ち、半導体レーザを形成すべき領域
上）に成長した部分とは、エネルギーバンドギャップが
異なっているため、ｎ型ＩｎＰ層３のｎ型ＧａＩｎＰ層
２上に成長した部分をｎ型ＩｎＰバッファ層３ａ，ｎ型
ＩｎＰ基板１上に成長した部分をｎ型ＩｎＰバッファ層
３ｂと表し、アンドープＩｎＧａＡｓＰ層４のｎ型Ｇａ
ＩｎＰ層２上に成長した部分をアンドープＩｎＧａＡｓ
Ｐ活性層４ａ，ｎ型ＩｎＰ基板１上に成長した部分をア
ンドープＩｎＧａＡｓＰ光吸収層４ｂと表し、ｐ型Ｉｎ
Ｐ層５のｎ型ＧａＩｎＰ層２上に成長した部分をｐ型Ｉ
ｎＰクラッド層５ａ、ｎ型ＩｎＰ基板１上に成長した部
分をｐ型ＩｎＰクラッド層５ｂと表す。
【００２２】次に、図２(e) に示すように、ＶＰＥ法を
用いて、メサストライプ部５０の両脇に選択的にＦｅド
ープＩｎＰブロック層６をエピタキシャル成長し、次い
で、メサストライプ部５０とＦｅドープＩｎＰブロック
層６とが覆われるようにｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層７をエピ
タキシャル成長する。次に、図２(f) に示すように、通
常の写真製版，エッチング技術を用いてｎ型ＩｎＧａＡ
ｓＰ層７のメサストライプ部５０の上方に位置する部分
を残して他の部分をエッチング除去し、ｐ型ＩｎＧａＡ
ｓＰコンタクト層７ａ，７ｂを形成する（ここで、符号
７ａ，７ｂはｎ型ＧａＩｎＰ層２上に位置する部分とｎ
型ＩｎＰ基板１表面上に位置する部分とで区別してい
る。）次に、ＳｉＮ膜をｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト
層７ａ，７ｂとＦｅドープＩｎＰブロック層６の上面に
堆積形成した後、通常の写真製版，エッチング技術によ
りこれをパターニングして、図２(g) に示すように、ｐ
型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層７ａ，７ｂをそれぞれ個
別に表面露出させる開口部を有するＳｉＮ膜パターン８
を形成する。そして、この後、該ＳｉＮ膜パターン８上
に、例えばＡｕ−Ｚｎ／Ａｕからなる金属膜を堆積形成
し、これを所望の形状にパターニングして半導体レーザ
用のｐ型電極９ａと光変調器用のｐ型電極９ｂとを互い
に分離して形成し、更に、ｎ型ＩｎＰ基板１の裏面に例
えばＡｕ−Ｇｅ／Ａｕからなる金属膜を堆積形成する
と、図１に示す、半導体基板上に半導体レーザを構成す
る半導体層（能動層）と、光変調器を構成する半導体層
（能動層）とが一括的に成長して構成された光変調器付
半導体レーザが得られる。
用いて、メサストライプ部５０の両脇に選択的にＦｅド
ープＩｎＰブロック層６をエピタキシャル成長し、次い
で、メサストライプ部５０とＦｅドープＩｎＰブロック
層６とが覆われるようにｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層７をエピ
タキシャル成長する。次に、図２(f) に示すように、通
常の写真製版，エッチング技術を用いてｎ型ＩｎＧａＡ
ｓＰ層７のメサストライプ部５０の上方に位置する部分
を残して他の部分をエッチング除去し、ｐ型ＩｎＧａＡ
ｓＰコンタクト層７ａ，７ｂを形成する（ここで、符号
７ａ，７ｂはｎ型ＧａＩｎＰ層２上に位置する部分とｎ
型ＩｎＰ基板１表面上に位置する部分とで区別してい
る。）次に、ＳｉＮ膜をｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト
層７ａ，７ｂとＦｅドープＩｎＰブロック層６の上面に
堆積形成した後、通常の写真製版，エッチング技術によ
りこれをパターニングして、図２(g) に示すように、ｐ
型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層７ａ，７ｂをそれぞれ個
別に表面露出させる開口部を有するＳｉＮ膜パターン８
を形成する。そして、この後、該ＳｉＮ膜パターン８上
に、例えばＡｕ−Ｚｎ／Ａｕからなる金属膜を堆積形成
し、これを所望の形状にパターニングして半導体レーザ
用のｐ型電極９ａと光変調器用のｐ型電極９ｂとを互い
に分離して形成し、更に、ｎ型ＩｎＰ基板１の裏面に例
えばＡｕ−Ｇｅ／Ａｕからなる金属膜を堆積形成する
と、図１に示す、半導体基板上に半導体レーザを構成す
る半導体層（能動層）と、光変調器を構成する半導体層
（能動層）とが一括的に成長して構成された光変調器付
半導体レーザが得られる。
【００２３】次に、動作について説明する。この光変調
器付半導体レーザの動作は、基本的に従来と同じであ
り、半導体レーザにおける活性層のエネルギーバンドギ
ャップよりも、光変調器側の光吸収層のエネルギーバン
ドギャップが大きくなっており、メサストライプ部５０
内の半導体レーザ側の活性層４ａで発光した光は、光変
調器側の光吸収層４ｂ内に伝播し、この光吸収層４ｂの
壁開端面からレーザ光が出射する。そして、この間、光
変調器側のｐ型電極９ｂとｎ型電極９ｃ間に電圧を印加
したり、しなかったりすることにより、即ち、ＩｎＧａ
ＡｓＰ光吸収層４ｂに電界を印加したり、しなかったり
することにより、半導体レーザにおける活性層４ａのエ
ネルギーバンドギャップよりも、光吸収層４ｂのバンド
ギッャプが大きく或いは小さくなり、活性層４ａで発光
した光が光変調器で断続的に遮断されて光吸収層４ｂの
劈開端面から出射し、例えば５Ｇｂ／ｓの伝送特性の光
信号を生成する。
器付半導体レーザの動作は、基本的に従来と同じであ
り、半導体レーザにおける活性層のエネルギーバンドギ
ャップよりも、光変調器側の光吸収層のエネルギーバン
ドギャップが大きくなっており、メサストライプ部５０
内の半導体レーザ側の活性層４ａで発光した光は、光変
調器側の光吸収層４ｂ内に伝播し、この光吸収層４ｂの
壁開端面からレーザ光が出射する。そして、この間、光
変調器側のｐ型電極９ｂとｎ型電極９ｃ間に電圧を印加
したり、しなかったりすることにより、即ち、ＩｎＧａ
ＡｓＰ光吸収層４ｂに電界を印加したり、しなかったり
することにより、半導体レーザにおける活性層４ａのエ
ネルギーバンドギャップよりも、光吸収層４ｂのバンド
ギッャプが大きく或いは小さくなり、活性層４ａで発光
した光が光変調器で断続的に遮断されて光吸収層４ｂの
劈開端面から出射し、例えば５Ｇｂ／ｓの伝送特性の光
信号を生成する。
【００２４】本実施例の光変調器付半導体レーザの製造
工程では、予めｎ型ＩｎＰ基板１の所定領域、即ち、光
変調器を形成すべき領域にｎ型ＧａＩｎＰ層２を埋め込
み成長して、この領域の格子定数をｎ型ＩｎＰ基板１の
格子定数より小さくし、この状態でｎ型ＩｎＰ基板１に
格子整合するｎ型ＩｎＰ層３，アンドープＩｎＧａＡｓ
Ｐ層４，及び，ｐ型ＩｎＰ層５を順次エピタキシャル成
長することにより、これらｎ型ＩｎＰ基板上に成長する
半導体層のｎ型ＧａＩｎＰ層上に成長する部分に、格子
不整に基づくｎ型ＩｎＰ基板の基板平面に平行な方向の
圧縮応力を働せて歪みを導入し、この部分のエネルギー
バンドギャップを他の部分のそれに比べて大きくするよ
うにしたので、該半導体層内に大きな層厚差を生じさせ
ることなく、エネルギーバンドギャップの異なる領域を
形成することができ、これにより、半導体レーザの活性
層と光変調器の光吸収層とを段差の小さい半導体層でも
って構成することができる。従って、得られる光変調器
付半導体レーザは、半導体レーザで発光するレーザ光の
光変調器への伝播効率が従来に比して大きく向上したの
ものとなる。
工程では、予めｎ型ＩｎＰ基板１の所定領域、即ち、光
変調器を形成すべき領域にｎ型ＧａＩｎＰ層２を埋め込
み成長して、この領域の格子定数をｎ型ＩｎＰ基板１の
格子定数より小さくし、この状態でｎ型ＩｎＰ基板１に
格子整合するｎ型ＩｎＰ層３，アンドープＩｎＧａＡｓ
Ｐ層４，及び，ｐ型ＩｎＰ層５を順次エピタキシャル成
長することにより、これらｎ型ＩｎＰ基板上に成長する
半導体層のｎ型ＧａＩｎＰ層上に成長する部分に、格子
不整に基づくｎ型ＩｎＰ基板の基板平面に平行な方向の
圧縮応力を働せて歪みを導入し、この部分のエネルギー
バンドギャップを他の部分のそれに比べて大きくするよ
うにしたので、該半導体層内に大きな層厚差を生じさせ
ることなく、エネルギーバンドギャップの異なる領域を
形成することができ、これにより、半導体レーザの活性
層と光変調器の光吸収層とを段差の小さい半導体層でも
って構成することができる。従って、得られる光変調器
付半導体レーザは、半導体レーザで発光するレーザ光の
光変調器への伝播効率が従来に比して大きく向上したの
ものとなる。
【００２５】また、上記半導体層の成長時、成長に寄与
する原料ガスはｎ型ＩｎＰ基板１の表面に一様に存在
し、該半導体層の成長速度は基板上の異なる領域間にお
いても一定しているため、成長する半導体層の組成や層
厚の変動が小さく、所望のエネルギーバンドギャップ差
を有する半導体層を安定に形成することができ、その結
果、従来に比べて製造効率も向上することができる。
する原料ガスはｎ型ＩｎＰ基板１の表面に一様に存在
し、該半導体層の成長速度は基板上の異なる領域間にお
いても一定しているため、成長する半導体層の組成や層
厚の変動が小さく、所望のエネルギーバンドギャップ差
を有する半導体層を安定に形成することができ、その結
果、従来に比べて製造効率も向上することができる。
【００２６】実施例２．図３はこの発明の第２の実施例
による光変調器付半導体レーザの製造工程を示す断面図
であり、図において、図１と同一符号は同一または相当
する部分を示し、この光変調器付半導体レーザは、上記
第１の実施例の光変調器付半導体レーザのアンドープＩ
ｎＧａＡｓＰ活性層４ａとアンドープＩｎＧａＡｓＰ光
吸収層４ｂを、同一のエピタシキャル成長工程により一
括成長したＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸
活性層４０ａ，ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子
井戸光吸収層４０ｂに置き換えた構造からなっている。
による光変調器付半導体レーザの製造工程を示す断面図
であり、図において、図１と同一符号は同一または相当
する部分を示し、この光変調器付半導体レーザは、上記
第１の実施例の光変調器付半導体レーザのアンドープＩ
ｎＧａＡｓＰ活性層４ａとアンドープＩｎＧａＡｓＰ光
吸収層４ｂを、同一のエピタシキャル成長工程により一
括成長したＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸
活性層４０ａ，ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子
井戸光吸収層４０ｂに置き換えた構造からなっている。
【００２７】この半導体レーザの製造工程は、上記第１
の実施例の光変調器付半導体レーザの製造工程と基本的
に同じであり、ｎ型ＩｎＰバッファ層３ａ，３ｂを一括
成長した後、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井
戸活性層４０ａ，ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量
子井戸光吸収層４０ｂを一括成長し、この後ｐ型ＩｎＰ
クラッド層５ａ，５ｂを一括成長する以外は、上記第１
の実施例と同じである。
の実施例の光変調器付半導体レーザの製造工程と基本的
に同じであり、ｎ型ＩｎＰバッファ層３ａ，３ｂを一括
成長した後、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井
戸活性層４０ａ，ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量
子井戸光吸収層４０ｂを一括成長し、この後ｐ型ＩｎＰ
クラッド層５ａ，５ｂを一括成長する以外は、上記第１
の実施例と同じである。
【００２８】このような本実施例の半導体レーザでは、
ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸光吸収層４
０ｂに電界を印加した際、量子閉じ込めシュタルク効果
によってそのエネルギーバンドギャップの変化が急峻に
なり、その結果、半導体レーザから伝播されてくるレー
ザ光が効率よく変調を受け、安定した光信号を生成する
ことができる。
ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸光吸収層４
０ｂに電界を印加した際、量子閉じ込めシュタルク効果
によってそのエネルギーバンドギャップの変化が急峻に
なり、その結果、半導体レーザから伝播されてくるレー
ザ光が効率よく変調を受け、安定した光信号を生成する
ことができる。
【００２９】実施例３．図４はこの発明の第３の実施例
による光変調器付半導体レーザの製造工程を示す工程別
斜視図であり、図において、図１と同一符号は同一また
は相当する部分を示している。
による光変調器付半導体レーザの製造工程を示す工程別
斜視図であり、図において、図１と同一符号は同一また
は相当する部分を示している。
【００３０】以下、この製造工程を説明する。先ず、ｎ
型ＩｎＰ基板１上に第１ｎ型ＩｎＰバッファ層６０をＶ
ＰＥ法によりエピタキシャル成長し、この後、図４(a)
に示すように、このｎ型ＩｎＰ基板１とｎ型第１ＩｎＰ
バッファ層６０の一方の側の光変調器が形成されるべき
部分を、所定深さだけエッチング除去して、ストライプ
状の溝１ｂを形成する。次に、図４(b) に示すように、
このストライプ状の溝１ｂにＶＰＥ法によりｎ型ＧａＩ
ｎＰ層２を埋め込み成長し、この後、この状態で第１ｎ
型ＩｎＰバッファ層６０上に、図４(c) に示すように、
ＶＰＥ法により第２ｎ型ＩｎＰバッファ層７０，アンド
ープＩｎＧａＡｓ層４，及びｐ型ＩｎＰ層をこれら各層
の層厚のトータルの厚みがミスフィット転位を生ずる臨
界膜厚より小さい厚みとなるように、エピタキシャル成
長する。次に、通常の写真製版，エッチング技術を用い
て、これら第２ｎ型ＩｎＰバッファ層７０，アンドープ
ＩｎＧａＡｓ層４，及びｐ型ＩｎＰ層５のストライプ状
の溝１ｂ（ｎ型ＧａＩｎＰ層２）上に成長した部分とこ
れに続く該ストライプ状の溝１ｂ（ｎ型ＧａＩｎＰ層
２）の長手方向に沿って延びる部分とを残して、他の部
分を除去し、メサストライプ部８０を形成し、この後、
上記第１の実施例と同様にして、ＶＰＥ法を用いて、メ
サストライプ部８０の両脇に選択的にＦｅドープＩｎＰ
ブロック層６をエピタキシャル成長し、続いて、メサス
トライプ部８０とＦｅドープＩｎＰブロック層６の上面
を覆うようにｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層をエピタシキャル成
長し、該ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層のメサストライプ部８０
上に形成された部分が残るように該ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ
層をパターニングして、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト
層７ａ，７ｂを形成した後、更にｐ型ＩｎＧａＡｓＰコ
ンタクト層７ａ，７ｂの一部をそれぞれ個別に表面露出
させる開口部を有するＳｉＮ膜パターン８を形成すると
図４(d) に示す状態となる。
型ＩｎＰ基板１上に第１ｎ型ＩｎＰバッファ層６０をＶ
ＰＥ法によりエピタキシャル成長し、この後、図４(a)
に示すように、このｎ型ＩｎＰ基板１とｎ型第１ＩｎＰ
バッファ層６０の一方の側の光変調器が形成されるべき
部分を、所定深さだけエッチング除去して、ストライプ
状の溝１ｂを形成する。次に、図４(b) に示すように、
このストライプ状の溝１ｂにＶＰＥ法によりｎ型ＧａＩ
ｎＰ層２を埋め込み成長し、この後、この状態で第１ｎ
型ＩｎＰバッファ層６０上に、図４(c) に示すように、
ＶＰＥ法により第２ｎ型ＩｎＰバッファ層７０，アンド
ープＩｎＧａＡｓ層４，及びｐ型ＩｎＰ層をこれら各層
の層厚のトータルの厚みがミスフィット転位を生ずる臨
界膜厚より小さい厚みとなるように、エピタキシャル成
長する。次に、通常の写真製版，エッチング技術を用い
て、これら第２ｎ型ＩｎＰバッファ層７０，アンドープ
ＩｎＧａＡｓ層４，及びｐ型ＩｎＰ層５のストライプ状
の溝１ｂ（ｎ型ＧａＩｎＰ層２）上に成長した部分とこ
れに続く該ストライプ状の溝１ｂ（ｎ型ＧａＩｎＰ層
２）の長手方向に沿って延びる部分とを残して、他の部
分を除去し、メサストライプ部８０を形成し、この後、
上記第１の実施例と同様にして、ＶＰＥ法を用いて、メ
サストライプ部８０の両脇に選択的にＦｅドープＩｎＰ
ブロック層６をエピタキシャル成長し、続いて、メサス
トライプ部８０とＦｅドープＩｎＰブロック層６の上面
を覆うようにｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層をエピタシキャル成
長し、該ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層のメサストライプ部８０
上に形成された部分が残るように該ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ
層をパターニングして、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト
層７ａ，７ｂを形成した後、更にｐ型ＩｎＧａＡｓＰコ
ンタクト層７ａ，７ｂの一部をそれぞれ個別に表面露出
させる開口部を有するＳｉＮ膜パターン８を形成すると
図４(d) に示す状態となる。
【００３１】そして、この後、図４(e) に示すように、
ＳｉＮ膜パターン８上に、例えばＡｕ−Ｚｎ／Ａｕから
なる金属膜を堆積形成し、これを所望の形状にパターニ
ングして半導体レーザ用のｐ型電極９ａと光変調器用の
ｐ型電極９ｂと互いに分離して形成し、更に、ｎ型Ｉｎ
Ｐ基板１の裏面に例えばＡｕ−Ｇｅ／Ａｕからなる金属
膜を堆積形成してｎ型電極９ｃを形成すると光変調器付
半導体レーザが完成する。尚、図中、図４(d) (e) で
は、第２ｎ型ＩｎＰバッファ層７０のｎ型ＧａＩｎＰ層
２上に成長した部分を第２ｎ型ＩｎＰバッファ層７０
ａ，ｎ型第１ＩｎＰバッファ層６０上に成長した部分を
第２ｎ型ＩｎＰバッファ層７０ｂとして表し、アンドー
プＩｎＧａＡｓＰ層４のｎ型ＧａＩｎＰ層２上に成長し
た部分をアンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層４ａ，ｎ型第
１ＩｎＰバッファ層６０上に成長した部分をアンドープ
ＩｎＧａＡｓＰ光吸収層４ｂとして表し、ｐ型ＩｎＰ層
５のｎ型ＧａＩｎＰ層２上に成長した部分をｐ型ＩｎＰ
クラッド層５ａ、ｎ型第１ＩｎＰバッファ層６０上に成
長した部分をｐ型ＩｎＰクラッド層５ｂとして表してい
るが、これは、上記第１の実施例と同様に、半導体レー
ザ側と光変調器側とを区別するためである。また、上記
工程において、上記ストライプ状の溝１ｂは、上記第１
の実施例におけるストライプ状の溝１ａと同様に、成長
するｎ型ＧａＩｎＰ層２が、その層内にミスフィット転
位が生じ、ＧａＩｎＰがもつ本来の格子定数を保つこと
ができる臨界膜厚以上の厚みに形成できる深さに形成さ
れている。
ＳｉＮ膜パターン８上に、例えばＡｕ−Ｚｎ／Ａｕから
なる金属膜を堆積形成し、これを所望の形状にパターニ
ングして半導体レーザ用のｐ型電極９ａと光変調器用の
ｐ型電極９ｂと互いに分離して形成し、更に、ｎ型Ｉｎ
Ｐ基板１の裏面に例えばＡｕ−Ｇｅ／Ａｕからなる金属
膜を堆積形成してｎ型電極９ｃを形成すると光変調器付
半導体レーザが完成する。尚、図中、図４(d) (e) で
は、第２ｎ型ＩｎＰバッファ層７０のｎ型ＧａＩｎＰ層
２上に成長した部分を第２ｎ型ＩｎＰバッファ層７０
ａ，ｎ型第１ＩｎＰバッファ層６０上に成長した部分を
第２ｎ型ＩｎＰバッファ層７０ｂとして表し、アンドー
プＩｎＧａＡｓＰ層４のｎ型ＧａＩｎＰ層２上に成長し
た部分をアンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層４ａ，ｎ型第
１ＩｎＰバッファ層６０上に成長した部分をアンドープ
ＩｎＧａＡｓＰ光吸収層４ｂとして表し、ｐ型ＩｎＰ層
５のｎ型ＧａＩｎＰ層２上に成長した部分をｐ型ＩｎＰ
クラッド層５ａ、ｎ型第１ＩｎＰバッファ層６０上に成
長した部分をｐ型ＩｎＰクラッド層５ｂとして表してい
るが、これは、上記第１の実施例と同様に、半導体レー
ザ側と光変調器側とを区別するためである。また、上記
工程において、上記ストライプ状の溝１ｂは、上記第１
の実施例におけるストライプ状の溝１ａと同様に、成長
するｎ型ＧａＩｎＰ層２が、その層内にミスフィット転
位が生じ、ＧａＩｎＰがもつ本来の格子定数を保つこと
ができる臨界膜厚以上の厚みに形成できる深さに形成さ
れている。
【００３２】また、ｎ型ＧａＩｎＰ層２のＧａ組成は上
記第１の実施例と同様に０．０４７以上にされており、
ＧａＩｎＰ層２上に成長する部分のエネルギーバンドギ
ャップが第１ｎ型ＩｎＰバッファ層６０上に成長する部
分のそれより２０ｍｅＶ以上大きくなっている。
記第１の実施例と同様に０．０４７以上にされており、
ＧａＩｎＰ層２上に成長する部分のエネルギーバンドギ
ャップが第１ｎ型ＩｎＰバッファ層６０上に成長する部
分のそれより２０ｍｅＶ以上大きくなっている。
【００３３】このような本実施例の光変調器付半導体レ
ーザの製造工程では、ｎ型ＩｎＰ基板１上に第１ｎ型Ｉ
ｎＰバッファ層６０を形成した状態で、ストライプ状の
溝１ｂを形成し、該ストライプ状の溝１ｂをｎ型ＧａＩ
ｎＰ層２で埋め込んだ後、第２ｎ型ＩｎＰバッファ層７
０，アンドープＩｎＧａＡｓ層４，及びｐ型ＩｎＰ層５
をこの順にエピタキシャル成長するため、例えば、第１
ｎ型ＩｎＰバッファ層６０を０．９μｍ成長させると、
該第１ｎ型ＩｎＰバッファ層６０上に成長する第２ｎ型
ＩｎＰバッファ層７０，アンドープＩｎＧａＡｓ層４，
及びｐ型ＩｎＰ層５を、これら各層の厚みがそれぞれ
０．１μｍ，０．１μｍ，０．５μｍとなるように成長
するだけで、半導体レーザの能動層の厚みが安定にレー
ザ発振できる厚み、即ち、上述した１．５μｍ以上に形
成することができ、ｎ型ＧａＩｎＰ層２上に成長させる
半導体層、即ち、第２ｎ型ＩｎＰバッファ層７０，アン
ドープＩｎＧａＡｓ層４，及びｐ型ＩｎＰ層５の各層の
トータルの厚みが０．７μｍ程度でよい。従って、この
光変調器付半導体レーザの製造工程では、ｎ型ＧａＩｎ
Ｐ層２のＧａ組成を０．０４７〜０．０６４の範囲まで
拡大でき、半導体レーザの活性層と光変調器の光吸収層
間のエネルギーバンドギャップ差が上記第１の実施例の
光変調器付半導体レーザのそれに比べてより大きくな
り、半導体レーザからのレーザ光を光変調器側でより安
定に吸収することができる光変調器付半導体レーザを得
ることができる。
ーザの製造工程では、ｎ型ＩｎＰ基板１上に第１ｎ型Ｉ
ｎＰバッファ層６０を形成した状態で、ストライプ状の
溝１ｂを形成し、該ストライプ状の溝１ｂをｎ型ＧａＩ
ｎＰ層２で埋め込んだ後、第２ｎ型ＩｎＰバッファ層７
０，アンドープＩｎＧａＡｓ層４，及びｐ型ＩｎＰ層５
をこの順にエピタキシャル成長するため、例えば、第１
ｎ型ＩｎＰバッファ層６０を０．９μｍ成長させると、
該第１ｎ型ＩｎＰバッファ層６０上に成長する第２ｎ型
ＩｎＰバッファ層７０，アンドープＩｎＧａＡｓ層４，
及びｐ型ＩｎＰ層５を、これら各層の厚みがそれぞれ
０．１μｍ，０．１μｍ，０．５μｍとなるように成長
するだけで、半導体レーザの能動層の厚みが安定にレー
ザ発振できる厚み、即ち、上述した１．５μｍ以上に形
成することができ、ｎ型ＧａＩｎＰ層２上に成長させる
半導体層、即ち、第２ｎ型ＩｎＰバッファ層７０，アン
ドープＩｎＧａＡｓ層４，及びｐ型ＩｎＰ層５の各層の
トータルの厚みが０．７μｍ程度でよい。従って、この
光変調器付半導体レーザの製造工程では、ｎ型ＧａＩｎ
Ｐ層２のＧａ組成を０．０４７〜０．０６４の範囲まで
拡大でき、半導体レーザの活性層と光変調器の光吸収層
間のエネルギーバンドギャップ差が上記第１の実施例の
光変調器付半導体レーザのそれに比べてより大きくな
り、半導体レーザからのレーザ光を光変調器側でより安
定に吸収することができる光変調器付半導体レーザを得
ることができる。
【００３４】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、半導
体基板上の光変調器が形成されるべき領域を該半導体基
板の格子定数より小さな格子定数となるよう調整し、該
半導体基板上に該半導体基板に格子整合する半導体層を
エピタシキャル成長するようにしたので、該半導体層の
上記格子定数の小さい領域上に成長した部分に圧縮応力
による歪みが加わって、そのエネルギーバンドギャップ
が大きくなり、該半導体層内に大きな層厚差を生じさせ
ることなく、エネルギーバンドギャップが大きい部分と
小さい部分とを形成することができ、該エネルギーバン
ドギャップが大きい部分を光変調器の能動層とし、該エ
ネルギーバンドギャップが小さい部分を半導体レーザの
能動層とすることにより、半導体レーザの活性層と光変
調器と光吸収層とが一括的に形成した段差の小さい半導
体層でもって形成することができ、半導体レーザで発光
するレーザ光を効率良く光変調器に伝播することができ
る光変調器付半導体レーザが得られる効果がある。
体基板上の光変調器が形成されるべき領域を該半導体基
板の格子定数より小さな格子定数となるよう調整し、該
半導体基板上に該半導体基板に格子整合する半導体層を
エピタシキャル成長するようにしたので、該半導体層の
上記格子定数の小さい領域上に成長した部分に圧縮応力
による歪みが加わって、そのエネルギーバンドギャップ
が大きくなり、該半導体層内に大きな層厚差を生じさせ
ることなく、エネルギーバンドギャップが大きい部分と
小さい部分とを形成することができ、該エネルギーバン
ドギャップが大きい部分を光変調器の能動層とし、該エ
ネルギーバンドギャップが小さい部分を半導体レーザの
能動層とすることにより、半導体レーザの活性層と光変
調器と光吸収層とが一括的に形成した段差の小さい半導
体層でもって形成することができ、半導体レーザで発光
するレーザ光を効率良く光変調器に伝播することができ
る光変調器付半導体レーザが得られる効果がある。
【００３５】また、上記半導体層の成長時、成長に寄与
する原料ガスが半導体基板表面に一様に存在し、基板上
の異なる領域間で成長する半導体層の組成や層厚の変動
を小さくできるため、所望のエネルギーバンドギャップ
差を有する半導層を再現性良く形成することができ、所
望の動作特性を備えた光変調器付半導体レーザを効率よ
く形成でき、製造歩留りを向上できる効果がある。
する原料ガスが半導体基板表面に一様に存在し、基板上
の異なる領域間で成長する半導体層の組成や層厚の変動
を小さくできるため、所望のエネルギーバンドギャップ
差を有する半導層を再現性良く形成することができ、所
望の動作特性を備えた光変調器付半導体レーザを効率よ
く形成でき、製造歩留りを向上できる効果がある。
【図１】この発明の第１の実施例による光変調器付半導
体レーザの構造を示す斜視図と断面図である。
体レーザの構造を示す斜視図と断面図である。
【図２】図１に示す光変調器付半導体レーザの製造工程
を示す工程別斜視図である。
を示す工程別斜視図である。
【図３】この発明の第２の実施例による光変調器付半導
体レーザの構造を示す断面図である。
体レーザの構造を示す断面図である。
【図４】この発明の第３の実施例による光変調器付半導
体レーザの製造工程を示す工程別斜視図である。
体レーザの製造工程を示す工程別斜視図である。
【図５】従来の光変調器付半導体レーザの製造工程を示
す工程別断面図及び斜視図である。
す工程別断面図及び斜視図である。
【図６】従来の光変調器付半導体レーザの製造工程を示
す工程別断面図及び斜視図である。
す工程別断面図及び斜視図である。
１，１０ ｎ型ＩｎＰ基板 １ａ，１ｂ 溝 ２ ｎ型ＧａＩｎＰ埋込み層 ３ａ，３ｂ ｎ型ＩｎＰバッファ層 ４ａ，１２ アンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層 ４ｂ，１６ アンドープＩｎＧａＡｓＰ光吸収層 ５ａ，５ｂ ｐ型ＩｎＰクラッド層 ６，２１ ＦｅドープＩｎＰブロック層 ７ａ，７ｂ ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層 ８，２３ ＳｉＮ膜 ９ａ，９ｂ，２４ａ，２４ｂ ｐ型電極 ９ｃ，２５ ｎ型電極 １０ａ シフト回折格子 １１ ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層 １３，１７ アンドープＩｎＧａＡｓＰバッファ層 １４ ｐ型ＩｎＰ層 １５，１９ レジスト膜 １８ ｐ型ＩｎＰクラッド層 ２０，５０，８０ メサストライプ部 ２２ アンドープＩｎＧａＡｓコンタクト層 ２４ａ，２４ｂ ｐ型電極 ２６ａ，２６ｂ Ｐ型拡散領域 ３０ ＩｎＰ基板 ３１ 回折格子 ３２ ＳｉＯ2 膜 ３３ａ，３３ｂ ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層 ３４ａ，３４ｂ ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量
子井戸活性層 ３５ａ，３５ｂ ＩｎＰクラッド層 ３６ａ，３６ｂ ＩｎＧａＡｓＰキャップ層 ３７ 分離溝 ３８ａ，３８ｂ ｎ型またはｐ型電極 ４０ａ ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸活
性層 ４０ｂ ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸光
吸収層 ６０ 第１ｎ型ＩｎＰバッファ層 ７０，７０ａ，７０ｂ 第２ｎ型ＩｎＰバッファ層
子井戸活性層 ３５ａ，３５ｂ ＩｎＰクラッド層 ３６ａ，３６ｂ ＩｎＧａＡｓＰキャップ層 ３７ 分離溝 ３８ａ，３８ｂ ｎ型またはｐ型電極 ４０ａ ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸活
性層 ４０ｂ ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸光
吸収層 ６０ 第１ｎ型ＩｎＰバッファ層 ７０，７０ａ，７０ｂ 第２ｎ型ＩｎＰバッファ層
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年２月７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項９
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００４】以下、製造工程を説明する。先ず、図５
(a) に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板１０の（１００）面
上の半導体レーザを形成すべき領域（Ａ）に、２４０ｎ
ｍピッチのλ／４シフト回折格子１０ａを形成する。次
に、図５(b) に示すように、このｎ型ＩｎＰ基板１０の
（１００）面上に厚さ０．１μｍ，波長（λ）１．３μ
ｍのｎ型ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１１、厚さ０．１μ
ｍ，波長（λ）１．５７μｍのアンドープＩｎＧａＡｓ
Ｐ活性層１２、厚さ０．１μｍ，波長（λ）１．３μｍ
のアンドープＩｎＧａＡｓＰバッファ層１３、厚さ約１
μｍのｐ型ＩｎＰ層１４をこの順に液相エピタキシャル
成長法（以下、ＬＰＥ法と称す。）により連続成長し、
更に、ｐ型ＩｎＰ層１４上にレジスト膜１５を成膜す
る。次に、通常の写真製版技術により、該レジスト膜１
５の光変調器を形成すべき領域（Ｂ）上にある部分を除
去した後、該レジスト膜１５をマスクにして、上記ｎ型
ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１１，アンドープＩｎＧａＡ
ｓＰ活性層１２，アンドープＩｎＧａＡｓＰバッファ層
１３，及びｐ型ＩｎＰ層１４にドライエッチングを施
し、図５(c) に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板１０上の光
変調器を形成すべき領域（Ｂ）を露出させる。次に、図
５(d) に示すように、厚さ０．３〜０．５μｍ，波長
１．４４μｍに相当するパンドギャップエネルギーを有
するアンドープＩｎＧａＡｓＰ光吸収層１６、厚さ０．
１〜０．３μｍ，波長（λ）１．２５μｍのアンドープ
ＩｎＧａＡｓＰバッファ層１７，及び厚さ約３μｍのｐ
型ＩｎＰクラッド層１８をハイドライド気相エピタキシ
ャル成長法（以下、ＶＰＥ法と称す。）を用いて順次形
成し、更に、ｐ型ＩｎＰクラッド層１８上にレジスト膜
１９を成膜する。次に、通常の写真製版技術により、形
成すべき半導体レーザの光の導波方向に沿って上記レジ
スト膜１９をストライプ状にパターニングした後、図５
(e) に示すように、このパターニングされたレジスト膜
１９をマスクにして、基板１０上に成長した上記半導体
層にドライエッチングを施して、これらを２μｍ幅のメ
サストライプ２０に成形し、次いで、基板１０の半導体
レーザが形成されるべき領域（Ａ）上に成長したアンド
ープＩｎＧａＡｓＰ光吸収層１６、アンドープＩｎＧａ
ＡｓＰバッファ層１７，及びｐ型ＩｎＰクラッド層１８
をエッチング除去し、基板１０の光変調器が形成される
べき領域（Ｂ）上に成長したＩｎＰクラッド層１８の一
部１８ａを電気的アイソレーションのためにエッチング
除去すると図５(e) に示す状態になる。次に、図５(f)
に示すように、メサストライプ部２０の両側及び上記電
気的アイソレーションの為にＩｎＰクラッド層１８の一
部が除去された部分１８ａを埋め込むように、高抵抗の
ＦｅドープＩｎＰ層２１をＶＰＥ法により成長し、続い
て、この上にアンドープＩｎＧａＡｓコンタクト層２２
をＶＰＥ法により成長し、Ｚｎの選択拡散により、これ
らＦｅドープＩｎＰ層２１，アンドープＩｎＧａＡｓコ
ンタクト層２２のメサストライプ部２０上に形成された
部分の内の一方の側と他方の側に個別にその底部がメサ
ストライプ部２０に達するｐ型拡散領域２６ａ，２６ｂ
を形成し、該ＩｎＧａＡｓコンタクト層２２のメサスト
ライプ部２０上に形成された部分のみが残るよう選択エ
ッチングを行うと、図５(g) に示す状態となる。次に、
上記工程により形成されたストライプ状のＩｎＧａＡｓ
コンタクト層２２及びＦｅドープＩｎＰ層２１の上面を
覆うように、ＳｉＮ膜２３を堆積形成し、通常の写真製
版，エッチング技術により、図５(h) に示すように、該
ＳｉＮ膜２３にコンタクト用の開口部２３ａ，２３ｂを
形成する。次に、図５(i) に示すように、上記開口部２
３ａ，２３ｂを埋め込むように上記ＳｉＮ膜２３上にｐ
型電極形成用金属層を形成し、この金属層をパターニン
グして上記開口部２３ａ，２３ｂを埋め込んだ部分とそ
の周囲部とを残し、半導体レーザ用のｐ型電極２４ａと
光変調器用のｐ型電極２４ｂを形成し、更に、基板１０
の裏面にｎ型電極２５を形成すると、半導体レーザと光
変調器が同一基板上に集積して形成された光変調器付半
導体レーザが得られる。
(a) に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板１０の（１００）面
上の半導体レーザを形成すべき領域（Ａ）に、２４０ｎ
ｍピッチのλ／４シフト回折格子１０ａを形成する。次
に、図５(b) に示すように、このｎ型ＩｎＰ基板１０の
（１００）面上に厚さ０．１μｍ，波長（λ）１．３μ
ｍのｎ型ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１１、厚さ０．１μ
ｍ，波長（λ）１．５７μｍのアンドープＩｎＧａＡｓ
Ｐ活性層１２、厚さ０．１μｍ，波長（λ）１．３μｍ
のアンドープＩｎＧａＡｓＰバッファ層１３、厚さ約１
μｍのｐ型ＩｎＰ層１４をこの順に液相エピタキシャル
成長法（以下、ＬＰＥ法と称す。）により連続成長し、
更に、ｐ型ＩｎＰ層１４上にレジスト膜１５を成膜す
る。次に、通常の写真製版技術により、該レジスト膜１
５の光変調器を形成すべき領域（Ｂ）上にある部分を除
去した後、該レジスト膜１５をマスクにして、上記ｎ型
ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１１，アンドープＩｎＧａＡ
ｓＰ活性層１２，アンドープＩｎＧａＡｓＰバッファ層
１３，及びｐ型ＩｎＰ層１４にドライエッチングを施
し、図５(c) に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板１０上の光
変調器を形成すべき領域（Ｂ）を露出させる。次に、図
５(d) に示すように、厚さ０．３〜０．５μｍ，波長
１．４４μｍに相当するパンドギャップエネルギーを有
するアンドープＩｎＧａＡｓＰ光吸収層１６、厚さ０．
１〜０．３μｍ，波長（λ）１．２５μｍのアンドープ
ＩｎＧａＡｓＰバッファ層１７，及び厚さ約３μｍのｐ
型ＩｎＰクラッド層１８をハイドライド気相エピタキシ
ャル成長法（以下、ＶＰＥ法と称す。）を用いて順次形
成し、更に、ｐ型ＩｎＰクラッド層１８上にレジスト膜
１９を成膜する。次に、通常の写真製版技術により、形
成すべき半導体レーザの光の導波方向に沿って上記レジ
スト膜１９をストライプ状にパターニングした後、図５
(e) に示すように、このパターニングされたレジスト膜
１９をマスクにして、基板１０上に成長した上記半導体
層にドライエッチングを施して、これらを２μｍ幅のメ
サストライプ２０に成形し、次いで、基板１０の半導体
レーザが形成されるべき領域（Ａ）上に成長したアンド
ープＩｎＧａＡｓＰ光吸収層１６、アンドープＩｎＧａ
ＡｓＰバッファ層１７，及びｐ型ＩｎＰクラッド層１８
をエッチング除去し、基板１０の光変調器が形成される
べき領域（Ｂ）上に成長したＩｎＰクラッド層１８の一
部１８ａを電気的アイソレーションのためにエッチング
除去すると図５(e) に示す状態になる。次に、図５(f)
に示すように、メサストライプ部２０の両側及び上記電
気的アイソレーションの為にＩｎＰクラッド層１８の一
部が除去された部分１８ａを埋め込むように、高抵抗の
ＦｅドープＩｎＰ層２１をＶＰＥ法により成長し、続い
て、この上にアンドープＩｎＧａＡｓコンタクト層２２
をＶＰＥ法により成長し、Ｚｎの選択拡散により、これ
らＦｅドープＩｎＰ層２１，アンドープＩｎＧａＡｓコ
ンタクト層２２のメサストライプ部２０上に形成された
部分の内の一方の側と他方の側に個別にその底部がメサ
ストライプ部２０に達するｐ型拡散領域２６ａ，２６ｂ
を形成し、該ＩｎＧａＡｓコンタクト層２２のメサスト
ライプ部２０上に形成された部分のみが残るよう選択エ
ッチングを行うと、図５(g) に示す状態となる。次に、
上記工程により形成されたストライプ状のＩｎＧａＡｓ
コンタクト層２２及びＦｅドープＩｎＰ層２１の上面を
覆うように、ＳｉＮ膜２３を堆積形成し、通常の写真製
版，エッチング技術により、図５(h) に示すように、該
ＳｉＮ膜２３にコンタクト用の開口部２３ａ，２３ｂを
形成する。次に、図５(i) に示すように、上記開口部２
３ａ，２３ｂを埋め込むように上記ＳｉＮ膜２３上にｐ
型電極形成用金属層を形成し、この金属層をパターニン
グして上記開口部２３ａ，２３ｂを埋め込んだ部分とそ
の周囲部とを残し、半導体レーザ用のｐ型電極２４ａと
光変調器用のｐ型電極２４ｂを形成し、更に、基板１０
の裏面にｎ型電極２５を形成すると、半導体レーザと光
変調器が同一基板上に集積して形成された光変調器付半
導体レーザが得られる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００６】上記図５に示す製造工程により作成された
光変調器付半導体レーザでは以下に記す問題点があっ
た。即ち、半導体基板１０上に光変調器の光吸収層１６
と半導体レーザの活性層１２とを別々のエピタシキャル
成長工程によって形成した別々の半導体層で形成してい
るため、半導体レーザで発生した光を光変調器へ伝播す
る際に結合損失が生じ、安定した光信号を生成すること
ができないという問題点があった。
光変調器付半導体レーザでは以下に記す問題点があっ
た。即ち、半導体基板１０上に光変調器の光吸収層１６
と半導体レーザの活性層１２とを別々のエピタシキャル
成長工程によって形成した別々の半導体層で形成してい
るため、半導体レーザで発生した光を光変調器へ伝播す
る際に結合損失が生じ、安定した光信号を生成すること
ができないという問題点があった。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】一方、半導体基板上の所定領域をＳｉＯ2
膜やＳｉＮ膜等の絶縁膜で覆い、この状態で半導体層を
ＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長すると、半導体
基板表面に直接供給される原料ガスは基板上で熱分解し
てそのままエピタキシャル成長し、ＳｉＯ2 膜（または
ＳｉＮ膜）上に供給される原料ガスはこの上では反応せ
ず、ＳｉＯ2 膜（またはＳｉＮ膜）上に拡散して半導体
基板が露出する部分に移動し、半導体基板上で熱分解し
てエピタキシャル成長することが知られている。そし
て、このエピタキシャル成長時、このような性質から基
板上のＳｉＯ2 膜（またはＳｉＮ膜）に近い位置と離れ
た位置では、単位時間当たりのエピタキシャル成長に寄
与する原料ガスの存在量が異なり、その結果、基板上の
ＳｉＯ2 膜（またはＳｉＮ膜）に近い位置と離れた位置
では半導体層の成長速度に差が生じて得られる半導体層
の層厚に変化が生じ、ＳｉＯ2 膜（またはＳｉＮ膜）に
近い位置に成長する半導体層はその層厚が厚くなり、離
れた位置に成長する半導体層はその層厚が薄くなる。近
年、このような基板上の所定領域にＳｉＯ2 膜（または
ＳｉＮ膜）を形成した状態で、半導体層をＭＯＣＶＤ法
によりエピタキシャル成長すると、半導体層に層厚変化
が生じる性質を利用し、半導体レーザを構成する半導体
層と光変調器を構成する半導体層とを同一のエピタキシ
ャル成長工程によって一括的に形成する光変調器付半導
体レーザの製造方法が提案されている。
膜やＳｉＮ膜等の絶縁膜で覆い、この状態で半導体層を
ＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長すると、半導体
基板表面に直接供給される原料ガスは基板上で熱分解し
てそのままエピタキシャル成長し、ＳｉＯ2 膜（または
ＳｉＮ膜）上に供給される原料ガスはこの上では反応せ
ず、ＳｉＯ2 膜（またはＳｉＮ膜）上に拡散して半導体
基板が露出する部分に移動し、半導体基板上で熱分解し
てエピタキシャル成長することが知られている。そし
て、このエピタキシャル成長時、このような性質から基
板上のＳｉＯ2 膜（またはＳｉＮ膜）に近い位置と離れ
た位置では、単位時間当たりのエピタキシャル成長に寄
与する原料ガスの存在量が異なり、その結果、基板上の
ＳｉＯ2 膜（またはＳｉＮ膜）に近い位置と離れた位置
では半導体層の成長速度に差が生じて得られる半導体層
の層厚に変化が生じ、ＳｉＯ2 膜（またはＳｉＮ膜）に
近い位置に成長する半導体層はその層厚が厚くなり、離
れた位置に成長する半導体層はその層厚が薄くなる。近
年、このような基板上の所定領域にＳｉＯ2 膜（または
ＳｉＮ膜）を形成した状態で、半導体層をＭＯＣＶＤ法
によりエピタキシャル成長すると、半導体層に層厚変化
が生じる性質を利用し、半導体レーザを構成する半導体
層と光変調器を構成する半導体層とを同一のエピタキシ
ャル成長工程によって一括的に形成する光変調器付半導
体レーザの製造方法が提案されている。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】以下、この製造方法を説明する。図６は、
ELECTRONICS LETTERS 7th November 1991 Vol27,No.23,
PP2138-2140に記載された光変調器付半導体レーザの製
造工程を示した工程別の斜視断面図または断面図であ
り、図６(b) 中の符号Ｃ，Ｄで特定した拡大図は、半導
体レーザと光変調器における半導体層の層構造を示して
いる。
ELECTRONICS LETTERS 7th November 1991 Vol27,No.23,
PP2138-2140に記載された光変調器付半導体レーザの製
造工程を示した工程別の斜視断面図または断面図であ
り、図６(b) 中の符号Ｃ，Ｄで特定した拡大図は、半導
体レーザと光変調器における半導体層の層構造を示して
いる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１０】このような製造工程により得られる光変調
器付半導体レーザでは、上述した性質により、図６(b)
に示すように、半導体レーザ側の多重量子井戸活性層３
４ａの井戸層３４ｃ1 の層厚が光変調器側の多重量子井
戸活性層３４ｂの井戸層３４ｃ2 の層厚よりも厚くな
り、これによって、半導体レーザ側の多重量子井戸活性
層３４ａのエネルギーバンドギャップよりも光変調器側
の光吸収層となる多重量子井戸活性層３４ｂのエネルギ
ーバンドギャップが大きくなる。従って、該半導体レー
ザ側の多重量子井戸活性層３４ａで発生した光は、光変
調器側の多重量子井戸活性層３４ｂに伝播し、上記図５
に示した光変調器付半導体レーザと同様の原理により、
光変調器によって変調を受ける。
器付半導体レーザでは、上述した性質により、図６(b)
に示すように、半導体レーザ側の多重量子井戸活性層３
４ａの井戸層３４ｃ1 の層厚が光変調器側の多重量子井
戸活性層３４ｂの井戸層３４ｃ2 の層厚よりも厚くな
り、これによって、半導体レーザ側の多重量子井戸活性
層３４ａのエネルギーバンドギャップよりも光変調器側
の光吸収層となる多重量子井戸活性層３４ｂのエネルギ
ーバンドギャップが大きくなる。従って、該半導体レー
ザ側の多重量子井戸活性層３４ａで発生した光は、光変
調器側の多重量子井戸活性層３４ｂに伝播し、上記図５
に示した光変調器付半導体レーザと同様の原理により、
光変調器によって変調を受ける。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】図６に示した従来の製
造工程により得られる光変調器付半導体レーザでは、半
導体レーザ側の活性層と光変調器側の活性層（即ち、光
吸収層）とを同じ工程によって形成されたひと続きの半
導体層でもって構成されるため、図５に示した製造工程
で得られる光変調器付半導体レーザに比べて、半導体レ
ーザで発生したレーザ光を変調器側に効率良く伝播する
ことができる。しかしながら、このような半導体基板上
のＳｉＯ2 膜に近い位置と離れた位置でエピタキシャル
成長に寄与する原料ガスの存在量が異なることを利用
し、成長する半導体層に積極的に層厚差を生じさせ、半
導体層内にエネルギーバンドギャップが大きい部分と小
さい部分を形成する方法では、半導体レーザを構成する
部分の半導体層の層厚と、光変調器を構成する部分の半
導体層の層厚が大きく異なるようになるため、図６(c)
に示すように、多重量子井戸活性層３４ａ，３４ｂが、
光ガイド層３３ａ，３３ｂの層厚差によって生じた段差
上に形成されることになる。従って、多重量子井戸活性
層３４ａ，３４ｂ内にも段差が生じ、この段差によって
レーザ光の伝播が阻害されるため、半導体レーザの活性
層と光変調器の光吸収層間におけるレーザ光の伝播性を
十分に向上させることができないという問題点があっ
た。
造工程により得られる光変調器付半導体レーザでは、半
導体レーザ側の活性層と光変調器側の活性層（即ち、光
吸収層）とを同じ工程によって形成されたひと続きの半
導体層でもって構成されるため、図５に示した製造工程
で得られる光変調器付半導体レーザに比べて、半導体レ
ーザで発生したレーザ光を変調器側に効率良く伝播する
ことができる。しかしながら、このような半導体基板上
のＳｉＯ2 膜に近い位置と離れた位置でエピタキシャル
成長に寄与する原料ガスの存在量が異なることを利用
し、成長する半導体層に積極的に層厚差を生じさせ、半
導体層内にエネルギーバンドギャップが大きい部分と小
さい部分を形成する方法では、半導体レーザを構成する
部分の半導体層の層厚と、光変調器を構成する部分の半
導体層の層厚が大きく異なるようになるため、図６(c)
に示すように、多重量子井戸活性層３４ａ，３４ｂが、
光ガイド層３３ａ，３３ｂの層厚差によって生じた段差
上に形成されることになる。従って、多重量子井戸活性
層３４ａ，３４ｂ内にも段差が生じ、この段差によって
レーザ光の伝播が阻害されるため、半導体レーザの活性
層と光変調器の光吸収層間におけるレーザ光の伝播性を
十分に向上させることができないという問題点があっ
た。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１２】また、半導体基板上の所定領域にＳｉＯ2
膜を形成してＭＯＣＶＤ法で半導体層をエピタキシャル
成長する際、原料ガスの供給量を一定にしても、成長時
の成長環境、即ち、反応管内における温度や圧力が少し
でも変化すると、ＳｉＯ2 膜上を拡散する原料ガスのふ
るまいが大きく変化してしまう。従って、現状では成長
する半導体層に生じさせる層厚差を、所望のエネルギー
バンドギャップ差が生じるような層厚差に再現性よく形
成することができず、所望の動作特性を示す光変調器付
半導体レーザを高歩留りに製造することができないとい
う問題点があった。
膜を形成してＭＯＣＶＤ法で半導体層をエピタキシャル
成長する際、原料ガスの供給量を一定にしても、成長時
の成長環境、即ち、反応管内における温度や圧力が少し
でも変化すると、ＳｉＯ2 膜上を拡散する原料ガスのふ
るまいが大きく変化してしまう。従って、現状では成長
する半導体層に生じさせる層厚差を、所望のエネルギー
バンドギャップ差が生じるような層厚差に再現性よく形
成することができず、所望の動作特性を示す光変調器付
半導体レーザを高歩留りに製造することができないとい
う問題点があった。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１６】
【作用】この発明においては、半導体基板上の光変調器
が形成されるべき領域を該半導体基板の格子定数より小
さな格子定数となるよう調整し、該半導体基板上に該半
導体基板に格子整合する半導体層をエピタシキャル成長
するようにしたから、該半導体層の上記格子定数の小さ
い領域上に成長した部分には圧縮応力による歪みが加わ
り、その他の領域上に成長した部分には歪みが加わら
ず、該半導体層内にエネルギーバンド構造が異なるエネ
ルギーバンドギャップが大きい部分と小さい部分とを形
成することができる。従って、従来のように、半導体層
に積極的に層厚差を生じさせて、半導体層内にエネルギ
ーバンドギャップが大きい部分と小さい部分とを形成す
ることなく、ほぼ均一な層厚に成長した半導体層内にエ
ネルギーバンドギャップが大きい部分と小さい部分とを
形成することができ、これにより、半導体レーザの活性
層と、光変調器の光吸収層とを段差の小さい同一の半導
体層内に形成することができ、半導体レーザで発光する
光を効率良く光変調器に伝播することができる。
が形成されるべき領域を該半導体基板の格子定数より小
さな格子定数となるよう調整し、該半導体基板上に該半
導体基板に格子整合する半導体層をエピタシキャル成長
するようにしたから、該半導体層の上記格子定数の小さ
い領域上に成長した部分には圧縮応力による歪みが加わ
り、その他の領域上に成長した部分には歪みが加わら
ず、該半導体層内にエネルギーバンド構造が異なるエネ
ルギーバンドギャップが大きい部分と小さい部分とを形
成することができる。従って、従来のように、半導体層
に積極的に層厚差を生じさせて、半導体層内にエネルギ
ーバンドギャップが大きい部分と小さい部分とを形成す
ることなく、ほぼ均一な層厚に成長した半導体層内にエ
ネルギーバンドギャップが大きい部分と小さい部分とを
形成することができ、これにより、半導体レーザの活性
層と、光変調器の光吸収層とを段差の小さい同一の半導
体層内に形成することができ、半導体レーザで発光する
光を効率良く光変調器に伝播することができる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１８】
【実施例】実施例１．図１は、この発明の第１の実施例
による光変調器付半導体レーザの構造を示す図であり、
図１(a) は斜視図、図１(b) は図１(a) のIb−Ｉb 線に
おける断面図である。図において、１はｎ型ＩｎＰ基板
であり、該ｎ型ＩｎＰ基板１の一方の側の所定部分はス
トライプ状に一定深さ彫り込まれ、この部分にＩｎＰ基
板１より格子定数が小さいｎ型ＧａＩｎＰ層２が埋め込
まれている。５０はメサストライプ部であり、該メサス
トライプ部５０において、ｎ型ＩｎＰバッファ層３ａは
ｎ型ＩｎＰ基板１表面に配設され、ｎ型ＩｎＰバッファ
層３ｂはｎ型ＧａＩｎＰ層２上に配設されている。アン
ドープＩｎＧａＡｓＰ活性層４ａはｎ型ＩｎＰバッファ
層３ａ上に配設され、アンドープＩｎＧａＡｓＰ光吸収
層４ｂはｎ型ＩｎＰバッファ層３ｂ上に配設されてい
る。ｐ型ＩｎＰクラッド層５ａはアンドープＩｎＧａＡ
ｓＰ活性層４ａ上に配設され、ｐ型ＩｎＰクラッド層５
ｂはアンドープＩｎＧａＡｓＰ光吸収層４ｂ上に配設さ
れている。ＦｅドープＩｎＰブロック層６はメサ部５０
の両脇に配設され、ＦｅドープＩｎＰブロック層６の上
面の一部とメサ部５０の上にストライプ状のｐ型ＩｎＧ
ａＡｓコンタクト層７ａ，７ｂが配設されている。Ｓｉ
Ｎ膜８はｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層７ａ，７ｂの境
界部分（結合部分）とＦｅドープＩｎＰブロック層６の
上面とを覆うように配設されている。Ｐ型電極９ａはそ
の一部がｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層７ａの上面に接
するようにＳｉＮ膜８上に配設され、Ｐ型電極９ｂはそ
の一部がｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層７ｂに接するよ
うにＳｉＮ膜８上に配設されている。ｎ型電極９ｃはｎ
型ＩｎＰ基板１の裏面に配設されている。ここで、メサ
ストライプ部５０内のｎ型ＩｎＰ基板１表面上に形成さ
れた部分、即ち、ｎ型ＩｎＰバッファ層３ａ，アンドー
プＩｎＧａＡｓＰ活性層４ａ，ｐ型ＩｎＰクラッド層５
ａが半導体レーザの能動層を構成し、該能動層とｐ型Ｉ
ｎＧａＡｓコンタクト層７ａ，ｐ型電極９ａ及びｎ型電
極９ｃとにより半導体レーザを構成され、メサストライ
プ部５０内のｎ型ＧａＩｎＰ層２上に形成された部分、
即ち、ｎ型ＩｎＰバッファ層３ｂ，アンドープＩｎＧａ
ＡｓＰ光吸収層４ｂ，及び，ｐ型ＩｎＰクラッド層５ｂ
が光変調器の能動層を構成し、該能動層とｐ型ＩｎＧａ
Ａｓコンタクト層７ｂ，ｐ型電極９ｂ及びｎ型電極９ｃ
とにより光変調器が構成されている。
による光変調器付半導体レーザの構造を示す図であり、
図１(a) は斜視図、図１(b) は図１(a) のIb−Ｉb 線に
おける断面図である。図において、１はｎ型ＩｎＰ基板
であり、該ｎ型ＩｎＰ基板１の一方の側の所定部分はス
トライプ状に一定深さ彫り込まれ、この部分にＩｎＰ基
板１より格子定数が小さいｎ型ＧａＩｎＰ層２が埋め込
まれている。５０はメサストライプ部であり、該メサス
トライプ部５０において、ｎ型ＩｎＰバッファ層３ａは
ｎ型ＩｎＰ基板１表面に配設され、ｎ型ＩｎＰバッファ
層３ｂはｎ型ＧａＩｎＰ層２上に配設されている。アン
ドープＩｎＧａＡｓＰ活性層４ａはｎ型ＩｎＰバッファ
層３ａ上に配設され、アンドープＩｎＧａＡｓＰ光吸収
層４ｂはｎ型ＩｎＰバッファ層３ｂ上に配設されてい
る。ｐ型ＩｎＰクラッド層５ａはアンドープＩｎＧａＡ
ｓＰ活性層４ａ上に配設され、ｐ型ＩｎＰクラッド層５
ｂはアンドープＩｎＧａＡｓＰ光吸収層４ｂ上に配設さ
れている。ＦｅドープＩｎＰブロック層６はメサ部５０
の両脇に配設され、ＦｅドープＩｎＰブロック層６の上
面の一部とメサ部５０の上にストライプ状のｐ型ＩｎＧ
ａＡｓコンタクト層７ａ，７ｂが配設されている。Ｓｉ
Ｎ膜８はｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層７ａ，７ｂの境
界部分（結合部分）とＦｅドープＩｎＰブロック層６の
上面とを覆うように配設されている。Ｐ型電極９ａはそ
の一部がｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層７ａの上面に接
するようにＳｉＮ膜８上に配設され、Ｐ型電極９ｂはそ
の一部がｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層７ｂに接するよ
うにＳｉＮ膜８上に配設されている。ｎ型電極９ｃはｎ
型ＩｎＰ基板１の裏面に配設されている。ここで、メサ
ストライプ部５０内のｎ型ＩｎＰ基板１表面上に形成さ
れた部分、即ち、ｎ型ＩｎＰバッファ層３ａ，アンドー
プＩｎＧａＡｓＰ活性層４ａ，ｐ型ＩｎＰクラッド層５
ａが半導体レーザの能動層を構成し、該能動層とｐ型Ｉ
ｎＧａＡｓコンタクト層７ａ，ｐ型電極９ａ及びｎ型電
極９ｃとにより半導体レーザを構成され、メサストライ
プ部５０内のｎ型ＧａＩｎＰ層２上に形成された部分、
即ち、ｎ型ＩｎＰバッファ層３ｂ，アンドープＩｎＧａ
ＡｓＰ光吸収層４ｂ，及び，ｐ型ＩｎＰクラッド層５ｂ
が光変調器の能動層を構成し、該能動層とｐ型ＩｎＧａ
Ａｓコンタクト層７ｂ，ｐ型電極９ｂ及びｎ型電極９ｃ
とにより光変調器が構成されている。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１９】図２は、図１に示す光変調器付半導体レー
ザの製造工程を示す工程別斜視図であり、以下この図を
用いて図１に示した光変調器付半導体レーザの製造工程
を説明し、その内部構造を更に詳しく説明する。
ザの製造工程を示す工程別斜視図であり、以下この図を
用いて図１に示した光変調器付半導体レーザの製造工程
を説明し、その内部構造を更に詳しく説明する。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２０】先ず、図２(a) に示すように、ｎ型ＩｎＰ
基板１の一方の側の光変調器が形成されるべき部分を、
所定深さだけエッチング除去して、ストライプ状の溝１
ａを形成する。次に、図２(b) に示すように、溝１ａに
気相エピタキシャル成長法（以下、ＶＰＥ法と称す。）
を用いてｎ型ＧａＩｎＰ層２を埋め込み成長する。この
際、上記ストライプ状の溝１ａの深さは、ｎ型ＧａＩｎ
Ｐ層２が、その成長界面にミスフィット転位が形成さ
れ、ＧａＩｎＰがもつ本来の格子定数を保つことができ
る臨界膜厚以上の厚みに成長できる深さに形成されてい
る。従って、上記ｎ型ＧａＩｎＰ層２はｎ型ＩｎＰ基板
１より小さい格子定数を有している。次に、図２(c) に
示すように、このｎ型ＧａＩｎＰ層２が埋め込まれたｎ
型ＩｎＰ基板１上にｎ型ＩｎＰ層３，アンドープＩｎＧ
ａＡｓＰ層４，及びｐ型ＩｎＰ層５をこれら各層の層厚
のトータルの厚みがその成長界面にミスフィット転位を
生ずる臨界膜厚より小さい厚みとなるように、ＶＰＥ法
によりエピタキシャル成長する。ここで、ｎ型ＧａＩｎ
Ｐ層２はｎ型ＩｎＰ基板１に比べて格子定数が小さく、
ＩｎＰに対して格子整合するｎ型ＩｎＰ層３，アンドー
プＩｎＧａＡｓＰ層４，及び，ｐ型ＩｎＰ層５のこのｎ
型ＧａＩｎＰ層２上に成長した部分には圧縮応力がかか
り歪みが導入され、他の部分には歪みが導入されない。
従って、ｎ型ＩｎＰ層３，アンドープＩｎＧａＡｓＰ層
４及びｐ型ＩｎＰ層５のｎ型ＧａＩｎＰ層２上に成長し
た部分は歪みによってエネルギーバンド構造が変形し、
ｎ型ＩｎＰ基板１の表面上に成長した部分に比べてエネ
ルギーバンドギャップが大きくなる。尚、光変調器付半
導体レーザにおいて、半導体レーザで発光するレーザ光
を効率よく光変調器が吸収するためには、光変調器と半
導体レーザとのエネルギーバンドギャップ差としては２
０ｍｅＶ以上あるのが望ましく、ここではｎ型ＧａＩｎ
Ｐ層２のＧａ組成を０．０４７以上にすることにより、
ＧａＩｎＰ層２上に成長する部分のエネルギーバンドギ
ャップがｎ型ＩｎＰ基板１上に成長する部分のそれより
２０ｍｅＶ以上大きくなるようにしている。また、上述
したように、これらｎ型ＩｎＰ層３，アンドープＩｎＧ
ａＡｓＰ層４及びｐ型ＩｎＰ層５のトータルの厚みは、
これらの層内に一旦生じた歪みを緩和しない厚み、即
ち、ミスフィット転位が生じない、臨界膜厚より小さい
厚みとなるように形成しなければならず、ｎ型ＧａＩｎ
Ｐ層２のＧａ組成が大きくなればなるほどこの臨界膜厚
は小さくなる。一方、半導体レーザが安定にレーザ発振
するためには、これら基板上に成長したｎ型ＩｎＰ層
３，アンドープＩｎＧａＡｓＰ層４，及び，ｐ型ＩｎＰ
層５のトータルの厚みが１．５μｍ以上になることが望
ましい。以上の理由から、ここではＧａ組成を０．０４
７〜０．０５の範囲に設定して、半導体レーザ（の活性
層）と光変調器（の光吸収層）間のエネルギーバンドギ
ャップ差を２０ｍｅＶ以上にし、且つ、ｎ型ＩｎＰ層
３，アンドープＩｎＧａＡｓＰ層４，及び，ｐ型ＩｎＰ
層５のトータルの厚みを１．５μｍとしている。
基板１の一方の側の光変調器が形成されるべき部分を、
所定深さだけエッチング除去して、ストライプ状の溝１
ａを形成する。次に、図２(b) に示すように、溝１ａに
気相エピタキシャル成長法（以下、ＶＰＥ法と称す。）
を用いてｎ型ＧａＩｎＰ層２を埋め込み成長する。この
際、上記ストライプ状の溝１ａの深さは、ｎ型ＧａＩｎ
Ｐ層２が、その成長界面にミスフィット転位が形成さ
れ、ＧａＩｎＰがもつ本来の格子定数を保つことができ
る臨界膜厚以上の厚みに成長できる深さに形成されてい
る。従って、上記ｎ型ＧａＩｎＰ層２はｎ型ＩｎＰ基板
１より小さい格子定数を有している。次に、図２(c) に
示すように、このｎ型ＧａＩｎＰ層２が埋め込まれたｎ
型ＩｎＰ基板１上にｎ型ＩｎＰ層３，アンドープＩｎＧ
ａＡｓＰ層４，及びｐ型ＩｎＰ層５をこれら各層の層厚
のトータルの厚みがその成長界面にミスフィット転位を
生ずる臨界膜厚より小さい厚みとなるように、ＶＰＥ法
によりエピタキシャル成長する。ここで、ｎ型ＧａＩｎ
Ｐ層２はｎ型ＩｎＰ基板１に比べて格子定数が小さく、
ＩｎＰに対して格子整合するｎ型ＩｎＰ層３，アンドー
プＩｎＧａＡｓＰ層４，及び，ｐ型ＩｎＰ層５のこのｎ
型ＧａＩｎＰ層２上に成長した部分には圧縮応力がかか
り歪みが導入され、他の部分には歪みが導入されない。
従って、ｎ型ＩｎＰ層３，アンドープＩｎＧａＡｓＰ層
４及びｐ型ＩｎＰ層５のｎ型ＧａＩｎＰ層２上に成長し
た部分は歪みによってエネルギーバンド構造が変形し、
ｎ型ＩｎＰ基板１の表面上に成長した部分に比べてエネ
ルギーバンドギャップが大きくなる。尚、光変調器付半
導体レーザにおいて、半導体レーザで発光するレーザ光
を効率よく光変調器が吸収するためには、光変調器と半
導体レーザとのエネルギーバンドギャップ差としては２
０ｍｅＶ以上あるのが望ましく、ここではｎ型ＧａＩｎ
Ｐ層２のＧａ組成を０．０４７以上にすることにより、
ＧａＩｎＰ層２上に成長する部分のエネルギーバンドギ
ャップがｎ型ＩｎＰ基板１上に成長する部分のそれより
２０ｍｅＶ以上大きくなるようにしている。また、上述
したように、これらｎ型ＩｎＰ層３，アンドープＩｎＧ
ａＡｓＰ層４及びｐ型ＩｎＰ層５のトータルの厚みは、
これらの層内に一旦生じた歪みを緩和しない厚み、即
ち、ミスフィット転位が生じない、臨界膜厚より小さい
厚みとなるように形成しなければならず、ｎ型ＧａＩｎ
Ｐ層２のＧａ組成が大きくなればなるほどこの臨界膜厚
は小さくなる。一方、半導体レーザが安定にレーザ発振
するためには、これら基板上に成長したｎ型ＩｎＰ層
３，アンドープＩｎＧａＡｓＰ層４，及び，ｐ型ＩｎＰ
層５のトータルの厚みが１．５μｍ以上になることが望
ましい。以上の理由から、ここではＧａ組成を０．０４
７〜０．０５の範囲に設定して、半導体レーザ（の活性
層）と光変調器（の光吸収層）間のエネルギーバンドギ
ャップ差を２０ｍｅＶ以上にし、且つ、ｎ型ＩｎＰ層
３，アンドープＩｎＧａＡｓＰ層４，及び，ｐ型ＩｎＰ
層５のトータルの厚みを１．５μｍとしている。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２１】次に、図２(d) に示すように、通常の写真
製版，エッチング技術を用いて、これらｎ型ＩｎＰ層
３，アンドープＩｎＧａＡｓＰ層４，及び，ｐ型ＩｎＰ
層５のストライプ状の溝１ａ（ｎ型ＧａＩｎＰ層２）上
に成長した部分とこれに続く該ストライプ状の溝１ａ
（ｎ型ＧａＩｎＰ層２）の長手方向に沿って延びる部分
とを残して、他の部分を除去し、メサストライプ部５０
を形成する。尚、この図２(d) 以降の図では、上述した
ように、ｎ型ＩｎＰ層３，アンドープＩｎＧａＡｓＰ層
４，及び，ｐ型ＩｎＰ層５はｎ型ＧａＩｎＰ層２上（即
ち、光変調器を形成すべき領域上）に成長した部分とｎ
型ＩｎＰ基板１上（即ち、半導体レーザを形成すべき領
域上）に成長した部分とは、エネルギーバンドギャップ
が異なっているため、ｎ型ＩｎＰ層３のｎ型ＩｎＰ基板
１上に成長した部分をｎ型ＩｎＰバッファ層３ａ，ｎ型
ＧａＩｎＰ層２上に成長した部分をｎ型ＩｎＰバッファ
層３ｂと表し、アンドープＩｎＧａＡｓＰ層４のｎ型Ｉ
ｎＰバッファ層３ａ，３ｂ上に成長した部分をそれぞれ
アンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層４ａ，アンドープＩｎ
ＧａＡｓＰ光吸収層４ｂと表し、ｐ型ＩｎＰ層５のアン
ドープＩｎＧａＡｓＰ活性層４ａ上に成長した部分をｐ
型ＩｎＰクラッド層５ａ、アンドープＩｎＧａＡｓＰ光
吸収層４ｂ上に成長した部分をｐ型ＩｎＰクラッド層５
ｂと表す。
製版，エッチング技術を用いて、これらｎ型ＩｎＰ層
３，アンドープＩｎＧａＡｓＰ層４，及び，ｐ型ＩｎＰ
層５のストライプ状の溝１ａ（ｎ型ＧａＩｎＰ層２）上
に成長した部分とこれに続く該ストライプ状の溝１ａ
（ｎ型ＧａＩｎＰ層２）の長手方向に沿って延びる部分
とを残して、他の部分を除去し、メサストライプ部５０
を形成する。尚、この図２(d) 以降の図では、上述した
ように、ｎ型ＩｎＰ層３，アンドープＩｎＧａＡｓＰ層
４，及び，ｐ型ＩｎＰ層５はｎ型ＧａＩｎＰ層２上（即
ち、光変調器を形成すべき領域上）に成長した部分とｎ
型ＩｎＰ基板１上（即ち、半導体レーザを形成すべき領
域上）に成長した部分とは、エネルギーバンドギャップ
が異なっているため、ｎ型ＩｎＰ層３のｎ型ＩｎＰ基板
１上に成長した部分をｎ型ＩｎＰバッファ層３ａ，ｎ型
ＧａＩｎＰ層２上に成長した部分をｎ型ＩｎＰバッファ
層３ｂと表し、アンドープＩｎＧａＡｓＰ層４のｎ型Ｉ
ｎＰバッファ層３ａ，３ｂ上に成長した部分をそれぞれ
アンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層４ａ，アンドープＩｎ
ＧａＡｓＰ光吸収層４ｂと表し、ｐ型ＩｎＰ層５のアン
ドープＩｎＧａＡｓＰ活性層４ａ上に成長した部分をｐ
型ＩｎＰクラッド層５ａ、アンドープＩｎＧａＡｓＰ光
吸収層４ｂ上に成長した部分をｐ型ＩｎＰクラッド層５
ｂと表す。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２２】次に、図２(e) に示すように、ＶＰＥ法を
用いて、メサストライプ部５０の両脇に選択的にＦｅド
ープＩｎＰブロック層６をエピタキシャル成長し、次い
で、メサストライプ部５０とＦｅドープＩｎＰブロック
層６とが覆われるようにｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層７をエピ
タキシャル成長する。次に、図２(f) に示すように、通
常の写真製版，エッチング技術を用いてｎ型ＩｎＧａＡ
ｓＰ層７のメサストライプ部５０とＦｅドープＩｎＰブ
ロック層６の一部上に位置する部分を残して他の部分を
エッチング除去し、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層７
ａ，７ｂを形成する（ここで、符号７ａ，７ｂはそれぞ
れ半導体レーザとなるべき部分と光変調器となるべき部
分とで区別している。）次に、ＳｉＮ膜をｐ型ＩｎＧａ
ＡｓＰコンタクト層７ａ，７ｂとＦｅドープＩｎＰブロ
ック層６の上面に堆積形成した後、通常の写真製版，エ
ッチング技術によりこれをパターニングして、図２(g)
に示すように、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層７ａ，
７ｂをそれぞれ個別に表面露出させる開口部を有するＳ
ｉＮ膜パターン８を形成する。そして、この後、該Ｓｉ
Ｎ膜パターン８上に、例えばＡｕ−Ｚｎ／Ａｕからなる
金属膜を堆積形成し、これを所望の形状にパターニング
して半導体レーザ用のｐ型電極９ａと光変調器用のｐ型
電極９ｂとを互いに分離して形成し、更に、ｎ型ＩｎＰ
基板１の裏面に例えばＡｕ−Ｇｅ／Ａｕからなる金属膜
を堆積形成すると、図１に示す、半導体基板上に半導体
レーザを構成する半導体層（能動層）と、光変調器を構
成する半導体層（能動層）とが一括的に成長して構成さ
れた光変調器付半導体レーザが得られる。
用いて、メサストライプ部５０の両脇に選択的にＦｅド
ープＩｎＰブロック層６をエピタキシャル成長し、次い
で、メサストライプ部５０とＦｅドープＩｎＰブロック
層６とが覆われるようにｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層７をエピ
タキシャル成長する。次に、図２(f) に示すように、通
常の写真製版，エッチング技術を用いてｎ型ＩｎＧａＡ
ｓＰ層７のメサストライプ部５０とＦｅドープＩｎＰブ
ロック層６の一部上に位置する部分を残して他の部分を
エッチング除去し、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層７
ａ，７ｂを形成する（ここで、符号７ａ，７ｂはそれぞ
れ半導体レーザとなるべき部分と光変調器となるべき部
分とで区別している。）次に、ＳｉＮ膜をｐ型ＩｎＧａ
ＡｓＰコンタクト層７ａ，７ｂとＦｅドープＩｎＰブロ
ック層６の上面に堆積形成した後、通常の写真製版，エ
ッチング技術によりこれをパターニングして、図２(g)
に示すように、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層７ａ，
７ｂをそれぞれ個別に表面露出させる開口部を有するＳ
ｉＮ膜パターン８を形成する。そして、この後、該Ｓｉ
Ｎ膜パターン８上に、例えばＡｕ−Ｚｎ／Ａｕからなる
金属膜を堆積形成し、これを所望の形状にパターニング
して半導体レーザ用のｐ型電極９ａと光変調器用のｐ型
電極９ｂとを互いに分離して形成し、更に、ｎ型ＩｎＰ
基板１の裏面に例えばＡｕ−Ｇｅ／Ａｕからなる金属膜
を堆積形成すると、図１に示す、半導体基板上に半導体
レーザを構成する半導体層（能動層）と、光変調器を構
成する半導体層（能動層）とが一括的に成長して構成さ
れた光変調器付半導体レーザが得られる。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２４】本実施例の光変調器付半導体レーザの製造
工程では、予めｎ型ＩｎＰ基板１の所定領域、即ち、光
変調器を形成すべき領域にｎ型ＧａＩｎＰ層２を埋め込
み成長して、この領域の格子定数をｎ型ＩｎＰ基板１の
格子定数より小さくし、この状態でｎ型ＩｎＰ基板１に
格子整合するｎ型ＩｎＰ層３，アンドープＩｎＧａＡｓ
Ｐ層４，及び，ｐ型ＩｎＰ層５を順次エピタキシャル成
長することにより、これらｎ型ＩｎＰ基板１上に成長す
る半導体層のｎ型ＧａＩｎＰ層２上に成長する部分に、
格子不整に基づくｎ型ＩｎＰ基板１の基板平面に平行な
方向の圧縮応力を働せて歪みを導入し、この部分のエネ
ルギーバンドギャップを他の部分のそれに比べて大きく
するようにしたので、該半導体層内に大きな層厚差を生
じさせることなく、エネルギーバンドギャップの異なる
領域を形成することができ、これにより、半導体レーザ
の活性層と光変調器の光吸収層とを段差の小さい半導体
層でもって構成することができる。従って、得られる光
変調器付半導体レーザは、半導体レーザで発光するレー
ザ光の光変調器への伝播効率が従来に比して大きく向上
したのものとなる。
工程では、予めｎ型ＩｎＰ基板１の所定領域、即ち、光
変調器を形成すべき領域にｎ型ＧａＩｎＰ層２を埋め込
み成長して、この領域の格子定数をｎ型ＩｎＰ基板１の
格子定数より小さくし、この状態でｎ型ＩｎＰ基板１に
格子整合するｎ型ＩｎＰ層３，アンドープＩｎＧａＡｓ
Ｐ層４，及び，ｐ型ＩｎＰ層５を順次エピタキシャル成
長することにより、これらｎ型ＩｎＰ基板１上に成長す
る半導体層のｎ型ＧａＩｎＰ層２上に成長する部分に、
格子不整に基づくｎ型ＩｎＰ基板１の基板平面に平行な
方向の圧縮応力を働せて歪みを導入し、この部分のエネ
ルギーバンドギャップを他の部分のそれに比べて大きく
するようにしたので、該半導体層内に大きな層厚差を生
じさせることなく、エネルギーバンドギャップの異なる
領域を形成することができ、これにより、半導体レーザ
の活性層と光変調器の光吸収層とを段差の小さい半導体
層でもって構成することができる。従って、得られる光
変調器付半導体レーザは、半導体レーザで発光するレー
ザ光の光変調器への伝播効率が従来に比して大きく向上
したのものとなる。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２６】実施例２．図３はこの発明の第２の実施例
による光変調器付半導体レーザの構造を示す断面図であ
り、図において、図１と同一符号は同一または相当する
部分を示し、この光変調器付半導体レーザは、上記第１
の実施例の光変調器付半導体レーザのアンドープＩｎＧ
ａＡｓＰ活性層４ａとアンドープＩｎＧａＡｓＰ光吸収
層４ｂを、同一のエピタキシャル成長工程により一括成
長したＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸活性
層４０ａ，ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸
光吸収層４０ｂに置き換えた構造からなっている。
による光変調器付半導体レーザの構造を示す断面図であ
り、図において、図１と同一符号は同一または相当する
部分を示し、この光変調器付半導体レーザは、上記第１
の実施例の光変調器付半導体レーザのアンドープＩｎＧ
ａＡｓＰ活性層４ａとアンドープＩｎＧａＡｓＰ光吸収
層４ｂを、同一のエピタキシャル成長工程により一括成
長したＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸活性
層４０ａ，ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸
光吸収層４０ｂに置き換えた構造からなっている。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３０】以下、この製造工程を説明する。先ず、ｎ
型ＩｎＰ基板１上に第１ｎ型ＩｎＰバッファ層６０をＶ
ＰＥ法によりエピタキシャル成長し、この後、図４(a)
に示すように、このｎ型ＩｎＰ基板１とｎ型第１ＩｎＰ
バッファ層６０の一方の側の光変調器が形成されるべき
部分を、所定深さだけエッチング除去して、ストライプ
状の溝１ｂを形成する。次に、図４(b) に示すように、
このストライプ状の溝１ｂにＶＰＥ法によりｎ型ＧａＩ
ｎＰ層２を埋め込み成長し、この後、この状態で第１ｎ
型ＩｎＰバッファ層６０上に、図４(c) に示すように、
ＶＰＥ法により第２ｎ型ＩｎＰバッファ層７０，アンド
ープＩｎＧａＡｓＰ層４，及びｐ型ＩｎＰ層５をこれら
各層の層厚のトータルの厚みがミスフィット転位を生ず
る臨界膜厚より小さい厚みとなるように、エピタキシャ
ル成長する。次に、通常の写真製版，エッチング技術を
用いて、これら第２ｎ型ＩｎＰバッファ層７０，アンド
ープＩｎＧａＡｓＰ層４，及びｐ型ＩｎＰ層５のストラ
イプ状の溝１ｂ（ｎ型ＧａＩｎＰ層２）上に成長した部
分とこれに続く該ストライプ状の溝１ｂ（ｎ型ＧａＩｎ
Ｐ層２）の長手方向に沿って延びる部分とを残して、他
の部分を除去し、メサストライプ部８０を形成し、この
後、上記第１の実施例と同様にして、ＶＰＥ法を用い
て、メサストライプ部８０の両脇に選択的にＦｅドープ
ＩｎＰブロック層６をエピタキシャル成長し、続いて、
メサストライプ部８０とＦｅドープＩｎＰブロック層６
の上面を覆うようにｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層をエピタシキ
ャル成長し、該ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層のメサストライプ
部８０とＦｅドープＩｎＰブロック層６の一部上に形成
された部分が残るように該ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層をパタ
ーニングして、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層７ａ，
７ｂを形成した後、更にｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト
層７ａ，７ｂの一部をそれぞれ個別に表面露出させる開
口部を有するＳｉＮ膜パターン８を形成すると図４(d)
に示す状態となる。
型ＩｎＰ基板１上に第１ｎ型ＩｎＰバッファ層６０をＶ
ＰＥ法によりエピタキシャル成長し、この後、図４(a)
に示すように、このｎ型ＩｎＰ基板１とｎ型第１ＩｎＰ
バッファ層６０の一方の側の光変調器が形成されるべき
部分を、所定深さだけエッチング除去して、ストライプ
状の溝１ｂを形成する。次に、図４(b) に示すように、
このストライプ状の溝１ｂにＶＰＥ法によりｎ型ＧａＩ
ｎＰ層２を埋め込み成長し、この後、この状態で第１ｎ
型ＩｎＰバッファ層６０上に、図４(c) に示すように、
ＶＰＥ法により第２ｎ型ＩｎＰバッファ層７０，アンド
ープＩｎＧａＡｓＰ層４，及びｐ型ＩｎＰ層５をこれら
各層の層厚のトータルの厚みがミスフィット転位を生ず
る臨界膜厚より小さい厚みとなるように、エピタキシャ
ル成長する。次に、通常の写真製版，エッチング技術を
用いて、これら第２ｎ型ＩｎＰバッファ層７０，アンド
ープＩｎＧａＡｓＰ層４，及びｐ型ＩｎＰ層５のストラ
イプ状の溝１ｂ（ｎ型ＧａＩｎＰ層２）上に成長した部
分とこれに続く該ストライプ状の溝１ｂ（ｎ型ＧａＩｎ
Ｐ層２）の長手方向に沿って延びる部分とを残して、他
の部分を除去し、メサストライプ部８０を形成し、この
後、上記第１の実施例と同様にして、ＶＰＥ法を用い
て、メサストライプ部８０の両脇に選択的にＦｅドープ
ＩｎＰブロック層６をエピタキシャル成長し、続いて、
メサストライプ部８０とＦｅドープＩｎＰブロック層６
の上面を覆うようにｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層をエピタシキ
ャル成長し、該ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層のメサストライプ
部８０とＦｅドープＩｎＰブロック層６の一部上に形成
された部分が残るように該ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層をパタ
ーニングして、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層７ａ，
７ｂを形成した後、更にｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト
層７ａ，７ｂの一部をそれぞれ個別に表面露出させる開
口部を有するＳｉＮ膜パターン８を形成すると図４(d)
に示す状態となる。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３１】そして、この後、図４(e) に示すように、
ＳｉＮ膜パターン８上に、例えばＡｕ−Ｚｎ／Ａｕから
なる金属膜を堆積形成し、これを所望の形状にパターニ
ングして半導体レーザ用のｐ型電極９ａと光変調器用の
ｐ型電極９ｂと互いに分離して形成し、更に、ｎ型Ｉｎ
Ｐ基板１の裏面に例えばＡｕ−Ｇｅ／Ａｕからなる金属
膜を堆積形成してｎ型電極９ｃを形成すると光変調器付
半導体レーザが完成する。尚、図中、図４(d) (e) で
は、第２ｎ型ＩｎＰバッファ層７０のｎ型第１ＩｎＰバ
ッファ層６０上に成長した部分を第２ｎ型ＩｎＰバッフ
ァ層７０ａ，ｎ型ＧａＩｎＰ層２上に成長した部分を第
２ｎ型ＩｎＰバッファ層７０ｂとして表し、アンドープ
ＩｎＧａＡｓＰ層４の第２ｎ型ＩｎＰバッファ層７０
ａ，７０ｂ上に成長した部分をそれぞれアンドープＩｎ
ＧａＡｓＰ活性層４ａ，アンドープＩｎＧａＡｓＰ光吸
収層４ｂとして表し、ｐ型ＩｎＰ層５のアンドープＩｎ
ＧａＡｓＰ活性層４ａ上に成長した部分をｐ型ＩｎＰク
ラッド層５ａ、アンドープＩｎＧａＡｓＰ光吸収層４ｂ
上に成長した部分をｐ型ＩｎＰクラッド層５ｂとして表
しているが、これは、上記第１の実施例と同様に、半導
体レーザ側と光変調器側とを区別するためである。ま
た、上記工程において、上記ストライプ状の溝１ｂは、
上記第１の実施例におけるストライプ状の溝１ａと同様
に、成長するｎ型ＧａＩｎＰ層２が、その層内にミスフ
ィット転位が生じ、ＧａＩｎＰがもつ本来の格子定数を
保つことができる臨界膜厚以上の厚みに形成できる深さ
に形成されている。
ＳｉＮ膜パターン８上に、例えばＡｕ−Ｚｎ／Ａｕから
なる金属膜を堆積形成し、これを所望の形状にパターニ
ングして半導体レーザ用のｐ型電極９ａと光変調器用の
ｐ型電極９ｂと互いに分離して形成し、更に、ｎ型Ｉｎ
Ｐ基板１の裏面に例えばＡｕ−Ｇｅ／Ａｕからなる金属
膜を堆積形成してｎ型電極９ｃを形成すると光変調器付
半導体レーザが完成する。尚、図中、図４(d) (e) で
は、第２ｎ型ＩｎＰバッファ層７０のｎ型第１ＩｎＰバ
ッファ層６０上に成長した部分を第２ｎ型ＩｎＰバッフ
ァ層７０ａ，ｎ型ＧａＩｎＰ層２上に成長した部分を第
２ｎ型ＩｎＰバッファ層７０ｂとして表し、アンドープ
ＩｎＧａＡｓＰ層４の第２ｎ型ＩｎＰバッファ層７０
ａ，７０ｂ上に成長した部分をそれぞれアンドープＩｎ
ＧａＡｓＰ活性層４ａ，アンドープＩｎＧａＡｓＰ光吸
収層４ｂとして表し、ｐ型ＩｎＰ層５のアンドープＩｎ
ＧａＡｓＰ活性層４ａ上に成長した部分をｐ型ＩｎＰク
ラッド層５ａ、アンドープＩｎＧａＡｓＰ光吸収層４ｂ
上に成長した部分をｐ型ＩｎＰクラッド層５ｂとして表
しているが、これは、上記第１の実施例と同様に、半導
体レーザ側と光変調器側とを区別するためである。ま
た、上記工程において、上記ストライプ状の溝１ｂは、
上記第１の実施例におけるストライプ状の溝１ａと同様
に、成長するｎ型ＧａＩｎＰ層２が、その層内にミスフ
ィット転位が生じ、ＧａＩｎＰがもつ本来の格子定数を
保つことができる臨界膜厚以上の厚みに形成できる深さ
に形成されている。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３３】このような本実施例の光変調器付半導体レ
ーザの製造工程では、ｎ型ＩｎＰ基板１上に第１ｎ型Ｉ
ｎＰバッファ層６０を形成した状態で、ストライプ状の
溝１ｂを形成し、該ストライプ状の溝１ｂをｎ型ＧａＩ
ｎＰ層２で埋め込んだ後、第２ｎ型ＩｎＰバッファ層７
０，アンドープＩｎＧａＡｓＰ層４，及びｐ型ＩｎＰ層
５をこの順にエピタキシャル成長するため、例えば、第
１ｎ型ＩｎＰバッファ層６０を０．９μｍ成長させる
と、該第１ｎ型ＩｎＰバッファ層６０上に成長する第２
ｎ型ＩｎＰバッファ層７０，アンドープＩｎＧａＡｓＰ
層４，及びｐ型ＩｎＰ層５を、これら各層の厚みがそれ
ぞれ０．１μｍ，０．１μｍ，０．５μｍとなるように
成長するだけで、半導体レーザの能動層の厚みが安定に
レーザ発振できる厚み、即ち、上述した１．５μｍ以上
に形成することができ、光変調器の能動層の厚みを０．
７μｍ程度にできる。従って、この光変調器付半導体レ
ーザの製造工程では、ｎ型ＧａＩｎＰ層２のＧａ組成を
０．０４７〜０．０６４の範囲まで拡大でき、半導体レ
ーザの活性層と光変調器の光吸収層間のエネルギーバン
ドギャップ差が上記第１の実施例の光変調器付半導体レ
ーザのそれに比べてより大きくなり、半導体レーザから
のレーザ光を光変調器側でより安定に吸収することがで
きる光変調器付半導体レーザを得ることができる。
ーザの製造工程では、ｎ型ＩｎＰ基板１上に第１ｎ型Ｉ
ｎＰバッファ層６０を形成した状態で、ストライプ状の
溝１ｂを形成し、該ストライプ状の溝１ｂをｎ型ＧａＩ
ｎＰ層２で埋め込んだ後、第２ｎ型ＩｎＰバッファ層７
０，アンドープＩｎＧａＡｓＰ層４，及びｐ型ＩｎＰ層
５をこの順にエピタキシャル成長するため、例えば、第
１ｎ型ＩｎＰバッファ層６０を０．９μｍ成長させる
と、該第１ｎ型ＩｎＰバッファ層６０上に成長する第２
ｎ型ＩｎＰバッファ層７０，アンドープＩｎＧａＡｓＰ
層４，及びｐ型ＩｎＰ層５を、これら各層の厚みがそれ
ぞれ０．１μｍ，０．１μｍ，０．５μｍとなるように
成長するだけで、半導体レーザの能動層の厚みが安定に
レーザ発振できる厚み、即ち、上述した１．５μｍ以上
に形成することができ、光変調器の能動層の厚みを０．
７μｍ程度にできる。従って、この光変調器付半導体レ
ーザの製造工程では、ｎ型ＧａＩｎＰ層２のＧａ組成を
０．０４７〜０．０６４の範囲まで拡大でき、半導体レ
ーザの活性層と光変調器の光吸収層間のエネルギーバン
ドギャップ差が上記第１の実施例の光変調器付半導体レ
ーザのそれに比べてより大きくなり、半導体レーザから
のレーザ光を光変調器側でより安定に吸収することがで
きる光変調器付半導体レーザを得ることができる。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】符号の説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【符号の説明】 １，１０ ｎ型ＩｎＰ基板 １ａ，１ｂ 溝 ２ ｎ型ＧａＩｎＰ埋込み層 ３ａ，３ｂ ｎ型ＩｎＰバッファ層 ４ａ，１２ アンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層 ４ｂ，１６ アンドープＩｎＧａＡｓＰ光吸収層 ５ａ，５ｂ ｐ型ＩｎＰクラッド層 ６，２１ ＦｅドープＩｎＰブロック層 ７ａ，７ｂ ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層 ８，２３ ＳｉＮ膜 ９ａ，９ｂ，２４ａ，２４ｂ ｐ型電極 ９ｃ，２５ ｎ型電極 １０ａ λ／４シフト回折格子 １１ ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層 １３，１７ アンドープＩｎＧａＡｓＰバッファ層 １４ ｐ型ＩｎＰ層 １５，１９ レジスト膜 １８ ｐ型ＩｎＰクラッド層 ２０，５０，８０ メサストライプ部 ２２ アンドープＩｎＧａＡｓコンタクト層 ２４ａ，２４ｂ ｐ型電極 ２６ａ，２６ｂ Ｐ型拡散領域 ３０ ＩｎＰ基板 ３１ 回折格子 ３２ ＳｉＯ2 膜 ３３ａ，３３ｂ ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層 ３４ａ，３４ｂ ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量
子井戸活性層 ３５ａ，３５ｂ ＩｎＰクラッド層 ３６ａ，３６ｂ ＩｎＧａＡｓＰキャップ層 ３７ 分離溝 ３８ａ，３８ｂ ｎ型またはｐ型電極 ４０ａ ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸活
性層 ４０ｂ ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸光
吸収層 ６０ 第１ｎ型ＩｎＰバッファ層 ７０，７０ａ，７０ｂ 第２ｎ型ＩｎＰバッファ層
子井戸活性層 ３５ａ，３５ｂ ＩｎＰクラッド層 ３６ａ，３６ｂ ＩｎＧａＡｓＰキャップ層 ３７ 分離溝 ３８ａ，３８ｂ ｎ型またはｐ型電極 ４０ａ ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸活
性層 ４０ｂ ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸光
吸収層 ６０ 第１ｎ型ＩｎＰバッファ層 ７０，７０ａ，７０ｂ 第２ｎ型ＩｎＰバッファ層
【手続補正２４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４】
【手続補正２５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正内容】
【図５】
Claims (10)
- 【請求項１】 半導体基板上に半導体レーザと、該半導
体レーザで発光した光を通過或いは遮断して光信号を生
成する電界吸収型光変調器とを集積してなる光変調器付
半導体レーザにおいて、 半導体基板の所定部分に形成された溝に、該半導体基板
の格子定数より小さい格子定数を有する第１の半導体層
を、その最上面が該半導体基板表面と同一平面となり、
且つ、その成長界面にミスフィット転位が形成されるよ
うにエピタキシャル成長し、該半導体基板上に該半導体
基板に格子整合する第２の半導体層をエピタシキャル成
長してなり、 上記第２の半導体層の上記第１の半導体層上に成長し
た、その内部に歪みが導入された部分を能動層として電
界吸収型光変調器を構成し、上記第１の半導体層上とは
異なる領域上に成長した部分をその能動層として半導体
レーザを構成したことを特徴とする光変調器付半導体レ
ーザ。 - 【請求項２】 請求項１に記載の光変調器付半導体レー
ザにおいて、 上記半導体基板がＩｎＰ基板であり、 上記第１の半導体層がＧａＩｎＰ層であり、 上記第２の半導体層がＩｎＰ層，ＩｎＧａＡｓＰ層及び
ＩｎＰ層をこの順に積層した半導体層からなることを特
徴とする光変調器付半導体レーザ。 - 【請求項３】 請求項２に記載の光変調器付半導体レー
ザにおいて、 上記ＧａＩｎＰ層のＧａ組成比が０．０４７以上である
ことを特徴とする光変調器付半導体レーザ。 - 【請求項４】 請求項３に記載の記載の変調器付半導体
レーザにおいて、 上記ＧａＩｎＰ層のＧａ組成比が０．０４７〜０．０５
の範囲にあることを特徴とする変調器付半導体レーザ。 - 【請求項５】 半導体基板上に半導体レーザと、該半導
体レーザで発光した光を通過或いは遮断して光信号を生
成する電界吸収型光変調器とを集積してなる光変調器付
半導体レーザにおいて、 半導体基板上にエピタシキャル成長した該半導体基板に
格子整合する第１の半導体層の所定部分に溝を形成し、
該溝に該半導体基板の格子定数より小さい格子定数を有
する第２の半導体層を、その最上面が該第１の半導体層
表面と同一平面となり、且つ、その成長界面にミスフィ
ット転位が形成されるようにエピタキシャル成長し、上
記第１の半導体層上に該半導体基板に格子整合する第３
の半導体層をエピタシキャル成長してなり、 上記第３半導体層の上記第２の半導体層上に成長した、
その内部に歪みが導入された部分を、電界吸収型光変調
器を構成し、上記第２の半導体層とは異なる領域上に成
長した部分をその能動層として半導体レーザを構成した
ことを特徴とする光変調器付半導体レーザ。 - 【請求項６】 請求項５に記載の光変調器付半導体レー
ザにおいて、 上記半導体基板がＩｎＰ基板であり、 上記第１の半導体層がＩｎＰ層であり、 上記第２の半導体層がＧａＩｎＰ層であり、 上記第３の半導体層がＩｎＰ層，ＩｎＧａＡｓＰ層及び
ＩｎＰ層をこの順に積層した半導体層からなることを特
徴とする光変調器付半導体レーザ。 - 【請求項７】 請求項６に記載の光変調器付半導体レー
ザにおいて、 上記ＧａＩｎＰ層のＧａの組成比が０．０４７以上であ
ることを特徴とする光変調器付半導体レーザ。 - 【請求項８】 請求項７に記載の光変調器付半導体レー
ザにおいて、 上記ＧａＩｎＰ層のＧａ組成比が０．０４７〜０．０６
４の範囲にあることを特徴とする光変調器付半導体レー
ザ。 - 【請求項９】 半導体基板上に半導体レーザと、該半導
体レーザで発光した光を通過或いは遮断して光信号を生
成する電界吸収型光変調器とを集積してなる光変調器付
半導体レーザの製造方法において、 半導体基板の所定領域に、所定深さのストライプ状の溝
を形成する工程と、 上記ストライプ状の溝を埋め込み、且つ、その成長界面
にミスフィット転移が形成されるように、上記半導体基
板の格子定数より小さい格子定数を有する第１の半導体
層をエピタシキャル成長する工程と、 その所定部分に上記第１の半導体層が埋め込まれた上記
半導体基板上に、該半導体基板に格子整合する第２の半
導体層を、その内部に形成される歪みが緩和されない層
厚にエピタキシャル成長する工程と、 上記第２の半導体層をパターニングして、該第２の半導
体層の上記第１の半導体層上に成長した部分と、これに
繋がる上記半導体基板表面上に成長した部分とからなる
メサストライプ部を形成する工程と、 上記第１の半導体層上に成長した部分に対して光変調器
用の電極を形成し、上記半導体基板表面上に成長した部
分に半導体レーザ用の電極を形成する工程とを含むこと
を特徴とする光変調器付半導体レーザの製造方法。 - 【請求項１０】 半導体基板上に半導体レーザと、該半
導体レーザで発光した光を通過或いは遮断して光信号を
生成する電界吸収型光変調器とを集積してなる光変調器
付半導体レーザの製造方法において、 半導体基板上に該半導体基板に格子整合する第１の半導
体層をエピタキシャル成長する工程と、 上記第１の半導体層の所定領域に、所定深さのストライ
プ状の溝を形成する工程と、 上記ストライプ状の溝を埋め込み、且つ、その成長界面
にミスフィット転移が形成されるように、上記半導体基
板の格子定数より小さい格子定数を有する第２の半導体
層をエピタキシャル成長する工程と、 その所定部分に上記第２の半導体層が埋め込まれた上記
第１の半導体層上に、上記半導体基板に格子整合する第
３の半導体層を、その内部に形成される歪みが緩和され
ない層厚にエピタキシャル成長する工程と、 上記第３の半導体層をパターニングして、該第３の半導
体層の上記第２の半導体層上に成長した部分と、これに
繋がる上記第１の半導体層上に成長した部分ととからな
るメサストライプ部を形成する工程と、 上記第２の半導体層上に成長した部分に対して光変調器
用の電極を形成し、上記第１の半導体層上に成長した部
分に半導体レーザ用の電極を形成する工程とを含むこと
を特徴とする光変調器付半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4361110A JPH06204454A (ja) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | 光変調器付半導体レーザ及びその製造方法 |
| US08/150,883 US5383216A (en) | 1992-12-28 | 1993-11-12 | Semiconductor laser with light modulator |
| GB9323641A GB2273813B (en) | 1992-12-28 | 1993-11-16 | Semiconductor laser with light modulator and production method thereof |
| NL9302046A NL9302046A (nl) | 1992-12-28 | 1993-11-25 | Halfgeleiderlaser met lichtmodulator en bijbehorende produktiewerkwijze. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4361110A JPH06204454A (ja) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | 光変調器付半導体レーザ及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06204454A true JPH06204454A (ja) | 1994-07-22 |
Family
ID=18472244
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4361110A Pending JPH06204454A (ja) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | 光変調器付半導体レーザ及びその製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5383216A (ja) |
| JP (1) | JPH06204454A (ja) |
| GB (1) | GB2273813B (ja) |
| NL (1) | NL9302046A (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2746065B2 (ja) * | 1993-07-29 | 1998-04-28 | 日本電気株式会社 | 光半導体素子の製造方法 |
| JP3285426B2 (ja) * | 1993-08-04 | 2002-05-27 | 株式会社日立製作所 | 半導体光集積素子及びその製造方法 |
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