JPH0661581A - 半導体レーザおよびその製造方法 - Google Patents
半導体レーザおよびその製造方法Info
- Publication number
- JPH0661581A JPH0661581A JP23140992A JP23140992A JPH0661581A JP H0661581 A JPH0661581 A JP H0661581A JP 23140992 A JP23140992 A JP 23140992A JP 23140992 A JP23140992 A JP 23140992A JP H0661581 A JPH0661581 A JP H0661581A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- semiconductor layer
- diffraction grating
- semiconductor
- ingaasp
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Abstract
(57)【要約】
【目的】回折効率を上げて、しきい値電流の低減と出力
光パワー向上を図ったＤＦＢレーザとその製造方法を提
供することを目的とする。 【構成】ｎ型ＩｎＰ基板１１上にｎ型ＩｎＰバッファ層
１２を介して、ｉ型ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３、ｐ型導
波路層１４、ｐ型ＩｎＰクラッド層１７が順次形成さ
れ、導波路層１４は、ＩｎＧａＡｓＰ層１４1 ，ＩｎＰ
層１４2 ，ＩｎＧａＡｓＰ層１４3 の３層構造を有し、
ＩｎＧａＡｓＰ層１４1 とＩｎＰ層１４2 の界面に第１
の回折格子１５が、ＩｎＰ層１４2 とＩｎＧａＡｓＰ層
１４3 の界面に第２の回折格子１６が形成されている。
回折格子１５と１６は、１８０°位相シフトした反転パ
ターンをもって自己整合されて形成されている。
光パワー向上を図ったＤＦＢレーザとその製造方法を提
供することを目的とする。 【構成】ｎ型ＩｎＰ基板１１上にｎ型ＩｎＰバッファ層
１２を介して、ｉ型ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３、ｐ型導
波路層１４、ｐ型ＩｎＰクラッド層１７が順次形成さ
れ、導波路層１４は、ＩｎＧａＡｓＰ層１４1 ，ＩｎＰ
層１４2 ，ＩｎＧａＡｓＰ層１４3 の３層構造を有し、
ＩｎＧａＡｓＰ層１４1 とＩｎＰ層１４2 の界面に第１
の回折格子１５が、ＩｎＰ層１４2 とＩｎＧａＡｓＰ層
１４3 の界面に第２の回折格子１６が形成されている。
回折格子１５と１６は、１８０°位相シフトした反転パ
ターンをもって自己整合されて形成されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザとその製
造方法に係り、特に光通信，光計測用等に有効な分布帰
還型レーザ（ＤＦＢレーザ）とその製造方法に関する。
造方法に係り、特に光通信，光計測用等に有効な分布帰
還型レーザ（ＤＦＢレーザ）とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】１．５μm 帯の長波長光ファイバ通信シ
ステムの光源として、ＩｎＰ系のＤＦＢレーザが不可欠
になっている。ＤＦＢレーザは、半導体レーザの共振器
の反射鏡として回折格子を用いて単一縦モード発振を可
能としたものである。ＤＦＢレーザを光源とし、最低損
失波長帯が１．５μm 帯である石英系単一モードファイ
バを用いて光通信システムを構成すると、波長分散が小
さく抑えられ、長距離，大容量の光通信が可能となる。
ステムの光源として、ＩｎＰ系のＤＦＢレーザが不可欠
になっている。ＤＦＢレーザは、半導体レーザの共振器
の反射鏡として回折格子を用いて単一縦モード発振を可
能としたものである。ＤＦＢレーザを光源とし、最低損
失波長帯が１．５μm 帯である石英系単一モードファイ
バを用いて光通信システムを構成すると、波長分散が小
さく抑えられ、長距離，大容量の光通信が可能となる。
【０００３】従来のＤＦＢレーザは、図７(a) 〜(c) に
示すように構成されている。図７(a) は、ｎ型ＩｎＰ基
板１にｎ型ＩｎＰバッファ層２を介して、ＩｎＧａＡｓ
Ｐ導波路層３ａ、ＩｎＧａＡｓＰ活性層４、ｐ型ＩｎＰ
クラッド層５が順次積層形成されたもので、ＩｎＰバッ
ファ層２とＩｎＧａＡｓＰ導波路層３ａの間に回折格子
６が形成されている。図７(b) は、図７(a) と逆に活性
層３の上にｐ型ＩｎＧａＡｓＰ導波路層３ｂが形成さ
れ、このＩｎＧａＡｓＰ導波路層３ｂとクラッド層５の
間に回折格子６が形成されている。図７(c) では、活性
層４の下と上にＩｎＧａＡｓＰ導波路層３ａ，３ｂが形
成され、上部のＩｎＧａＡｓＰ導波路層３ｂとクラッド
層５の間に回折格子６が形成されている。
示すように構成されている。図７(a) は、ｎ型ＩｎＰ基
板１にｎ型ＩｎＰバッファ層２を介して、ＩｎＧａＡｓ
Ｐ導波路層３ａ、ＩｎＧａＡｓＰ活性層４、ｐ型ＩｎＰ
クラッド層５が順次積層形成されたもので、ＩｎＰバッ
ファ層２とＩｎＧａＡｓＰ導波路層３ａの間に回折格子
６が形成されている。図７(b) は、図７(a) と逆に活性
層３の上にｐ型ＩｎＧａＡｓＰ導波路層３ｂが形成さ
れ、このＩｎＧａＡｓＰ導波路層３ｂとクラッド層５の
間に回折格子６が形成されている。図７(c) では、活性
層４の下と上にＩｎＧａＡｓＰ導波路層３ａ，３ｂが形
成され、上部のＩｎＧａＡｓＰ導波路層３ｂとクラッド
層５の間に回折格子６が形成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この様なＤＦＢレーザ
では、回折格子を利用した光の分布帰還により誘導放出
を起こさせるので、レーザ発振のしきい値電流や出力パ
ワーは回折格子による帰還効率（即ち回折効率）に依存
する。しかし従来の構造は、回折格子が活性層の上また
は下のいずれか一方に一つ形成されているのみで、十分
な帰還効率を得ることが難しいという問題があった。本
発明はこの様な事情を考慮してなされたもので、回折効
率を上げて発振しきい値電流を下げ、大きなレーザ光出
力を得ることを可能としたＤＦＢレーザとその製造方法
を提供することを目的とする。
では、回折格子を利用した光の分布帰還により誘導放出
を起こさせるので、レーザ発振のしきい値電流や出力パ
ワーは回折格子による帰還効率（即ち回折効率）に依存
する。しかし従来の構造は、回折格子が活性層の上また
は下のいずれか一方に一つ形成されているのみで、十分
な帰還効率を得ることが難しいという問題があった。本
発明はこの様な事情を考慮してなされたもので、回折効
率を上げて発振しきい値電流を下げ、大きなレーザ光出
力を得ることを可能としたＤＦＢレーザとその製造方法
を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に係るＤＦＢレー
ザは、半導体基板上にバッファ層を介して、活性層とそ
の上または下に隣接する導波路層とが形成された半導体
レーザにおいて、前記導波路層は、第１半導体層，第２
半導体層および第３半導体層がこの順に積層されて、か
つ第２半導体層が第１半導体層および第３半導体層とは
異なる屈折率を持つ構造を有し、前記第１半導体層と前
記第２半導体層の界面、および前記第２半導体層と前記
第３半導体層の界面に、互いに１８０°位相シフトした
状態で回折格子が形成されていることを特徴としてい
る。
ザは、半導体基板上にバッファ層を介して、活性層とそ
の上または下に隣接する導波路層とが形成された半導体
レーザにおいて、前記導波路層は、第１半導体層，第２
半導体層および第３半導体層がこの順に積層されて、か
つ第２半導体層が第１半導体層および第３半導体層とは
異なる屈折率を持つ構造を有し、前記第１半導体層と前
記第２半導体層の界面、および前記第２半導体層と前記
第３半導体層の界面に、互いに１８０°位相シフトした
状態で回折格子が形成されていることを特徴としてい
る。
【０００６】本発明に係るＤＦＢレーザの製造方法は、
上述のような３層構造であってかつその内部に二つの回
折格子を有する導波路層を形成するために、まず第１半
導体層を成長形成し、この第１半導体層表面に所定間隔
のマスク材をパターン形成し、このマスク材を耐エッチ
ングマスクとして用いて第１半導体層表面を異方性エッ
チング法によりエッチングして、第１の回折格子を形成
する。次いで第１の回折格子が形成された第１半導体層
上に前記マスク材を選択成長用マスクとして用いて、前
記第１半導体層とは屈折率の異なる第２半導体層を前記
第１の回折格子の溝の深さ以上の厚みをもって成長形成
することにより、その表面に前記第１の回折格子と１８
０°位相シフトした状態の第２の回折格子を形成する。
そして第２の回折格子が形成された第２半導体層上にこ
れとは屈折率が異なる第３半導体層を成長形成する。
上述のような３層構造であってかつその内部に二つの回
折格子を有する導波路層を形成するために、まず第１半
導体層を成長形成し、この第１半導体層表面に所定間隔
のマスク材をパターン形成し、このマスク材を耐エッチ
ングマスクとして用いて第１半導体層表面を異方性エッ
チング法によりエッチングして、第１の回折格子を形成
する。次いで第１の回折格子が形成された第１半導体層
上に前記マスク材を選択成長用マスクとして用いて、前
記第１半導体層とは屈折率の異なる第２半導体層を前記
第１の回折格子の溝の深さ以上の厚みをもって成長形成
することにより、その表面に前記第１の回折格子と１８
０°位相シフトした状態の第２の回折格子を形成する。
そして第２の回折格子が形成された第２半導体層上にこ
れとは屈折率が異なる第３半導体層を成長形成する。
【０００７】
【作用】本発明によるＤＦＢレーザでは、導波路層内部
に互いに１８０°位相シフトした状態で上下二つの回折
格子を設けることによって、高い回折効率が得られ、発
振しきい値電流が低くなって、大きなレーザ出力光パワ
ーが得られる。また本発明の製造方法によると、導波路
層下部の第１半導体層表面に異方性エッチングを利用し
て三角形状の溝を持つ第１の回折格子を形成する。そし
てその異方性エッチングの際に耐エッチングマスクとし
て用いられたマスク材を、そのまま次の第２半導体層の
選択成長のためのマスクとして用いて、第２半導体層を
成長形成する。この時第２半導体層は厚みを第１の回折
格子の溝の深さ以上とすることによって、平坦になった
後はマスク材の間に三角形状突起として成長し、表面に
自動的に第２の回折格子が形成される。こうして上下の
回折格子は、格子定数が完全に一致した状態で、かつ位
相が１８０°ずれた状態で形成される。これにより、優
れた単一縦モードのレーザ光を得ることができる。また
第２の回折格子は、第２半導体層を選択成長することに
よって、エッチング工程を要せずに自動的に形成される
から、製造工程は簡単である。
に互いに１８０°位相シフトした状態で上下二つの回折
格子を設けることによって、高い回折効率が得られ、発
振しきい値電流が低くなって、大きなレーザ出力光パワ
ーが得られる。また本発明の製造方法によると、導波路
層下部の第１半導体層表面に異方性エッチングを利用し
て三角形状の溝を持つ第１の回折格子を形成する。そし
てその異方性エッチングの際に耐エッチングマスクとし
て用いられたマスク材を、そのまま次の第２半導体層の
選択成長のためのマスクとして用いて、第２半導体層を
成長形成する。この時第２半導体層は厚みを第１の回折
格子の溝の深さ以上とすることによって、平坦になった
後はマスク材の間に三角形状突起として成長し、表面に
自動的に第２の回折格子が形成される。こうして上下の
回折格子は、格子定数が完全に一致した状態で、かつ位
相が１８０°ずれた状態で形成される。これにより、優
れた単一縦モードのレーザ光を得ることができる。また
第２の回折格子は、第２半導体層を選択成長することに
よって、エッチング工程を要せずに自動的に形成される
から、製造工程は簡単である。
【０００８】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例を
説明する。図１(a) (b) は、本発明の一実施例に係るＤ
ＦＢレーザの構造を示す分解斜視図とその光軸に沿った
要部断面図である。ｎ型ＩｎＰ基板１１上にｎ型ＩｎＰ
バッファ層１２が形成され、この上にｉ型ＩｎＧａＡｓ
Ｐ活性層１４、ｐ型導波路層１４が順次積層形成されて
いる。ＩｎＧａＡｓＰ活性層１４は発振波長に合わせる
ように組成が選択されている。
説明する。図１(a) (b) は、本発明の一実施例に係るＤ
ＦＢレーザの構造を示す分解斜視図とその光軸に沿った
要部断面図である。ｎ型ＩｎＰ基板１１上にｎ型ＩｎＰ
バッファ層１２が形成され、この上にｉ型ＩｎＧａＡｓ
Ｐ活性層１４、ｐ型導波路層１４が順次積層形成されて
いる。ＩｎＧａＡｓＰ活性層１４は発振波長に合わせる
ように組成が選択されている。
【０００９】導波路層１４は、第１半導体層であるＩｎ
ＧａＡｓＰ層１４1 、第２半導体層であるＩｎＰ層１４
2 、第３半導体層であるＩｎＧａＡｓＰ層１４3 の３層
構造からなる。ＩｎＧａＡｓＰ層１４1 は、キャリア閉
じ込めのために、ＩｎＧａＡｓＰ活性層１４より禁制帯
幅が大きくなるように、これらの組成比関係が設定され
ている。ＩｎＧａＡｓＰ層１４1 ，１４3 はこの実施例
では同じ組成であり、中間のＩｎＰ層１４2 より屈折率
が大きい。そして、下のＩｎＧａＡｓＰ層１４1 とＩｎ
Ｐ層１４2 の界面に、第１の回折格子１５が形成され、
上のＩｎＧａＡｓＰ層１４3 とＩｎＰ層１４2 の界面
に、第２の回折格子１６が形成されている。これら第
１，第２の回折格子１５，１６は、互いに１８０°の位
相シフトをもって自己整合されて形成されている。
ＧａＡｓＰ層１４1 、第２半導体層であるＩｎＰ層１４
2 、第３半導体層であるＩｎＧａＡｓＰ層１４3 の３層
構造からなる。ＩｎＧａＡｓＰ層１４1 は、キャリア閉
じ込めのために、ＩｎＧａＡｓＰ活性層１４より禁制帯
幅が大きくなるように、これらの組成比関係が設定され
ている。ＩｎＧａＡｓＰ層１４1 ，１４3 はこの実施例
では同じ組成であり、中間のＩｎＰ層１４2 より屈折率
が大きい。そして、下のＩｎＧａＡｓＰ層１４1 とＩｎ
Ｐ層１４2 の界面に、第１の回折格子１５が形成され、
上のＩｎＧａＡｓＰ層１４3 とＩｎＰ層１４2 の界面
に、第２の回折格子１６が形成されている。これら第
１，第２の回折格子１５，１６は、互いに１８０°の位
相シフトをもって自己整合されて形成されている。
【００１０】導波路層１４上には、ｐ型ＩｎＰクラッド
層１７が形成され、更にその上に高不純物濃度のＩｎＧ
ａＡｓキャップ層１８が形成されている。これら各半導
体層はＩｎＰバッファ層１２に達する深さに逆メサ状に
エッチングされてストライプ状にパターン形成され、そ
のストライプ状パターンの周囲には電流ブロッキング層
として、ｐ型ＩｎＰ層１９およびｎ型ＩｎＰ層２０が埋
込み形成されている。キャップ層１８の表面および基板
１１の裏面に、図では省略したが電極が形成される。
層１７が形成され、更にその上に高不純物濃度のＩｎＧ
ａＡｓキャップ層１８が形成されている。これら各半導
体層はＩｎＰバッファ層１２に達する深さに逆メサ状に
エッチングされてストライプ状にパターン形成され、そ
のストライプ状パターンの周囲には電流ブロッキング層
として、ｐ型ＩｎＰ層１９およびｎ型ＩｎＰ層２０が埋
込み形成されている。キャップ層１８の表面および基板
１１の裏面に、図では省略したが電極が形成される。
【００１１】なお、図１(b) の２１は導波路層１４の下
部ＩｎＧａＡｓＰ層１４1 を選択エッチングして第１の
回折格子１５を形成するために用いた耐エッチングマス
クであり、かつその後の選択成長にも用いられたマスク
材である。マスク材２１には、レーザの発振波長では透
明なＳｉＯ2 ，Ｓｉ3 Ｎ4 等の絶縁膜、または半導体膜
である。マスク材２１として半導体を用いる場合、選択
液相成長が有効になるためには、マスク開口部に露出す
る材料との格子定数のずれが０．２％程度以上あればよ
く、そのような範囲で例えば、ＩｎＧａＡｓ，ＩｎＧａ
ＡｓＰ等をマスク材として利用することができる。
部ＩｎＧａＡｓＰ層１４1 を選択エッチングして第１の
回折格子１５を形成するために用いた耐エッチングマス
クであり、かつその後の選択成長にも用いられたマスク
材である。マスク材２１には、レーザの発振波長では透
明なＳｉＯ2 ，Ｓｉ3 Ｎ4 等の絶縁膜、または半導体膜
である。マスク材２１として半導体を用いる場合、選択
液相成長が有効になるためには、マスク開口部に露出す
る材料との格子定数のずれが０．２％程度以上あればよ
く、そのような範囲で例えば、ＩｎＧａＡｓ，ＩｎＧａ
ＡｓＰ等をマスク材として利用することができる。
【００１２】この実施例のＤＦＢレーザの製造工程を、
図２および図３を参照して次に説明する。図２(a) に示
すように、（１００）ＩｎＰ基板１１上に、ｎ型ＩｎＰ
バッファ層１２、ｉ型ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３、導波
路層の一部となるｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層１４1 を順次エ
ピタキシャル成長させる。ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層１４1
はｉ型ＩｎＧａＡｓＰ活性層よりバンドギャップが大き
くなるようにその組成が選ばれる。次にこのＩｎＧａＡ
ｓＰ層１４1 上にマスク材２１を形成する。そしてフォ
トリソグラフィを利用して、図２(b) に示すようにマス
ク材２１をストライプ状にパターン形成する。マスク材
２１は、このまま素子内部に残されるため、光吸収およ
び再成長時の結晶格子欠陥が問題にならないように材料
および膜厚，パターン幅等を選択する。例えば、ＳｉＯ
2 を用いて、膜厚，幅共に数１０nm程度以下とする。ま
たＩｎＧａＡｓを用いた場合には、やはり光吸収が問題
にならないように、膜厚を数nm程度以下にする。マスク
材２１のピッチは格子定数の基になるから、必要な発振
波長が得られるように選択する。
図２および図３を参照して次に説明する。図２(a) に示
すように、（１００）ＩｎＰ基板１１上に、ｎ型ＩｎＰ
バッファ層１２、ｉ型ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３、導波
路層の一部となるｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層１４1 を順次エ
ピタキシャル成長させる。ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層１４1
はｉ型ＩｎＧａＡｓＰ活性層よりバンドギャップが大き
くなるようにその組成が選ばれる。次にこのＩｎＧａＡ
ｓＰ層１４1 上にマスク材２１を形成する。そしてフォ
トリソグラフィを利用して、図２(b) に示すようにマス
ク材２１をストライプ状にパターン形成する。マスク材
２１は、このまま素子内部に残されるため、光吸収およ
び再成長時の結晶格子欠陥が問題にならないように材料
および膜厚，パターン幅等を選択する。例えば、ＳｉＯ
2 を用いて、膜厚，幅共に数１０nm程度以下とする。ま
たＩｎＧａＡｓを用いた場合には、やはり光吸収が問題
にならないように、膜厚を数nm程度以下にする。マスク
材２１のピッチは格子定数の基になるから、必要な発振
波長が得られるように選択する。
【００１３】次に図２(c) に示すように、マスク材２１
を耐エッチングマスクとして用いて、ＩｎＧａＡｓＰ層
１４1 の表面を異方性エッチングによりメサエッチング
して、（１１１）面が側面に露出した三角形状の溝によ
る第１の回折格子１５を形成する。
を耐エッチングマスクとして用いて、ＩｎＧａＡｓＰ層
１４1 の表面を異方性エッチングによりメサエッチング
して、（１１１）面が側面に露出した三角形状の溝によ
る第１の回折格子１５を形成する。
【００１４】続いて、図３(a) に示すように、マスク材
２１をそのまま選択成長用マスクとして用いて気相エピ
タキシャル成長法により、第１の回折格子１５の格子溝
を埋めるように、導波路層の中間部となるｐ型ＩｎＰ層
１４2 を選択成長させる。ＩｎＰ層１４2 は図示のよう
に、選択成長によって格子溝を埋めてこれを平坦化する
ように形成されて、（１００）面が表面に出るが、その
まま更に選択成長を続けることによって、図３(b) に示
すようにマスク材２１の間に三角形状に突起した状態に
なる。こうしてこのＩｎＰ層１４2 の表面に自動的に第
２の回折格子１６が形成される。
２１をそのまま選択成長用マスクとして用いて気相エピ
タキシャル成長法により、第１の回折格子１５の格子溝
を埋めるように、導波路層の中間部となるｐ型ＩｎＰ層
１４2 を選択成長させる。ＩｎＰ層１４2 は図示のよう
に、選択成長によって格子溝を埋めてこれを平坦化する
ように形成されて、（１００）面が表面に出るが、その
まま更に選択成長を続けることによって、図３(b) に示
すようにマスク材２１の間に三角形状に突起した状態に
なる。こうしてこのＩｎＰ層１４2 の表面に自動的に第
２の回折格子１６が形成される。
【００１５】続いて、図３(c) に示すように、気相エピ
タキシャル成長法により、導波路層の上部層であるｐ型
ＩｎＧａＡｓＰ層１４3 を形成して表面を平坦化する。
第２の回折格子１６は、側面に（１１１）面が露出して
その底部にマスク材２１が残されているので、マスク材
２１を埋め込むようにしてＩｎＧａＡｓＰ層１４3 が成
長し、表面が平坦になる。こうして構成された導波路１
４は、上下のＩｎＧａＡｓＰ層１４1 ，１４3 が、中間
のＩｎＰ層１４2 より屈折率が大きい。この屈折率差と
格子溝ピッチにより、互いに１８０°位相シフトした状
態の自己整合された第１，第２の回折格子１５，１６が
導波路層内部に形成されたことになる。
タキシャル成長法により、導波路層の上部層であるｐ型
ＩｎＧａＡｓＰ層１４3 を形成して表面を平坦化する。
第２の回折格子１６は、側面に（１１１）面が露出して
その底部にマスク材２１が残されているので、マスク材
２１を埋め込むようにしてＩｎＧａＡｓＰ層１４3 が成
長し、表面が平坦になる。こうして構成された導波路１
４は、上下のＩｎＧａＡｓＰ層１４1 ，１４3 が、中間
のＩｎＰ層１４2 より屈折率が大きい。この屈折率差と
格子溝ピッチにより、互いに１８０°位相シフトした状
態の自己整合された第１，第２の回折格子１５，１６が
導波路層内部に形成されたことになる。
【００１６】その後、図３(c) に示すように、ｐ型Ｉｎ
Ｐクラッド層１７およびＩｎＧａＡｓキャップ層１８を
形成する。そしてこれらの半導体層をストライプ状にパ
ターン形成し、このストライプパターンの外に電流ブロ
ッキング層となるｐ型ＩｎＰ層およびｎ型ＩｎＰ層をエ
ピタキシャル成長させる。最後に、図示しないが、両面
に電極を形成して素子を完成する。
Ｐクラッド層１７およびＩｎＧａＡｓキャップ層１８を
形成する。そしてこれらの半導体層をストライプ状にパ
ターン形成し、このストライプパターンの外に電流ブロ
ッキング層となるｐ型ＩｎＰ層およびｎ型ＩｎＰ層をエ
ピタキシャル成長させる。最後に、図示しないが、両面
に電極を形成して素子を完成する。
【００１７】この実施例のＤＦＢレーザでは、分布反射
鏡としての回折格子が導波路層内部の上部と下部に二つ
形成されている。しかも上下の回折格子は、マスク材の
効果によって完全に整合のとれた１８０°反転パターン
として形成され、レーザ発振のための帰還光として寄与
する，それぞれの回折格子による一次回折光は完全に位
相が揃ったものとなる。従って従来のように回折格子が
一つの場合に比べて回折効率がほぼ２倍と高くなる。こ
れにより、レーザ発振のしきい値電流は回折格子が一つ
の場合と比べて３０％程度が下がり、更にその結果とし
て同じ電流密度でのレーザ出力光パワーが向上する。
鏡としての回折格子が導波路層内部の上部と下部に二つ
形成されている。しかも上下の回折格子は、マスク材の
効果によって完全に整合のとれた１８０°反転パターン
として形成され、レーザ発振のための帰還光として寄与
する，それぞれの回折格子による一次回折光は完全に位
相が揃ったものとなる。従って従来のように回折格子が
一つの場合に比べて回折効率がほぼ２倍と高くなる。こ
れにより、レーザ発振のしきい値電流は回折格子が一つ
の場合と比べて３０％程度が下がり、更にその結果とし
て同じ電流密度でのレーザ出力光パワーが向上する。
【００１８】図４は、本発明の別の実施例のＤＦＢレー
ザの分解斜視図と要部断面図であり、図５および図６は
その製造工程図である。基本的な構造および製造工程は
先の実施例と同様であり、先の実施例と対応する部分に
は同一符号を付して詳細な説明は省略する。先の実施例
と異なる点は、この実施例では、導波路層１４がｉ型Ｉ
ｎＧａＡｓＰ活性層１３より先に下に形成されているこ
と、従って導波路層１４を構成するＩｎＧａＡｓＰ層１
４1 ，１４3 およびＩｎＰ層１４2 がｎ型となっている
ことである。この実施例によっても、先の実施例と同様
の効果が得られる。
ザの分解斜視図と要部断面図であり、図５および図６は
その製造工程図である。基本的な構造および製造工程は
先の実施例と同様であり、先の実施例と対応する部分に
は同一符号を付して詳細な説明は省略する。先の実施例
と異なる点は、この実施例では、導波路層１４がｉ型Ｉ
ｎＧａＡｓＰ活性層１３より先に下に形成されているこ
と、従って導波路層１４を構成するＩｎＧａＡｓＰ層１
４1 ，１４3 およびＩｎＰ層１４2 がｎ型となっている
ことである。この実施例によっても、先の実施例と同様
の効果が得られる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によるＤＦＢ
レーザでは、導波路層の内部に二つの回折格子を設ける
ことによって、高い反射効率が得られ、発振しきい値電
流が低くなって、大きなレーザ出力光パワーが得られ
る。また本発明の方法によれば、下部の回折格子を形成
する際の耐エッチングマスクとして用いられるマスク材
が、その後の選択成長のためのマスクとして用いられ、
上部の回折格子は下部の格子定数と完全に一致した反転
パターンが自動的に形成される。これにより、優れた単
一縦モードのレーザ光が得られる。また、マスク材を残
した状態で結晶成長を繰り返すことによって、上部の回
折格子はエッチング工程を要せずに形成される。
レーザでは、導波路層の内部に二つの回折格子を設ける
ことによって、高い反射効率が得られ、発振しきい値電
流が低くなって、大きなレーザ出力光パワーが得られ
る。また本発明の方法によれば、下部の回折格子を形成
する際の耐エッチングマスクとして用いられるマスク材
が、その後の選択成長のためのマスクとして用いられ、
上部の回折格子は下部の格子定数と完全に一致した反転
パターンが自動的に形成される。これにより、優れた単
一縦モードのレーザ光が得られる。また、マスク材を残
した状態で結晶成長を繰り返すことによって、上部の回
折格子はエッチング工程を要せずに形成される。
【図１】 本発明の一実施例に係るＤＦＢレーザの分解
斜視図と要部断面図である。
斜視図と要部断面図である。
【図２】 同実施例の製造工程を示す図である。
【図３】 同実施例の製造工程を示す図である。
【図４】 本発明の他の実施例のＤＦＢレーザの分解斜
視図と要部断面図である。
視図と要部断面図である。
【図５】 同実施例の製造工程を示す図である。
【図６】 同実施例の製造工程を示す図である。
【図７】 従来のＤＦＢレーザの断面構造図である。
１１…ｎ型ＩｎＰ基板、１２…ｎ型ＩｎＰバッファ層、
１３…ｉ型ＩｎＧａＡｓＰ活性層、１４…導波路層、１
４1 …ＩｎＧａＡｓＰ層（第１半導体層）、１４2 …Ｉ
ｎＰ層（第２半導体層）、１４3 …ＩｎＧａＡｓＰ層
（第３半導体層）、１５…第１の回折格子、１６…第２
の回折格子、１７…ｐ型ＩｎＰクラッド層、１８…Ｉｎ
ＧａＡｓキャップ層、２１…マスク材。
１３…ｉ型ＩｎＧａＡｓＰ活性層、１４…導波路層、１
４1 …ＩｎＧａＡｓＰ層（第１半導体層）、１４2 …Ｉ
ｎＰ層（第２半導体層）、１４3 …ＩｎＧａＡｓＰ層
（第３半導体層）、１５…第１の回折格子、１６…第２
の回折格子、１７…ｐ型ＩｎＰクラッド層、１８…Ｉｎ
ＧａＡｓキャップ層、２１…マスク材。
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体基板上にバッファ層を介して、活
性層とその上または下に隣接する導波路層とが形成され
た半導体レーザにおいて、前記導波路層は、 第１半導体層，第２半導体層および第３半導体層がこの
順に積層されて、かつ第２半導体層が第１半導体層およ
び第３半導体層とは異なる屈折率を持つ構造を有し、 前記第１半導体層と前記第２半導体層の界面、および前
記第２半導体層と前記第３半導体層の界面に、互いに１
８０°位相シフトした状態で回折格子が形成されてい
る、 ことを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項２】 半導体基板上にバッファ層を形成する工
程、前記バッファ層上に活性層および導波路層をこの順
にまたは逆の順に形成する工程を有する半導体レーザの
製造方法において、前記導波路層の形成工程は、 第１半導体層を成長形成する工程と、 前記第１半導体層表面に所定間隔のマスク材をパターン
形成し、このマスク材を耐エッチングマスクとして用い
て前記第１半導体層表面を異方性エッチング法によりエ
ッチングして、第１の回折格子を形成する工程と、 前記第１の回折格子が形成された第１半導体層上に前記
マスク材を選択成長用マスクとして用いて、前記第１半
導体層とは屈折率の異なる第２半導体層を前記第１の回
折格子の溝の深さ以上の厚みをもって成長形成すること
により、その表面に前記第１の回折格子と１８０°位相
シフトした状態の第２の回折格子を形成する工程と、 前記第２の回折格子が形成された第２半導体層上にこれ
とは屈折率が異なる第３半導体層を成長形成する工程
と、 を備えたことを特徴とする半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23140992A JPH0661581A (ja) | 1992-08-06 | 1992-08-06 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23140992A JPH0661581A (ja) | 1992-08-06 | 1992-08-06 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0661581A true JPH0661581A (ja) | 1994-03-04 |
Family
ID=16923152
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23140992A Pending JPH0661581A (ja) | 1992-08-06 | 1992-08-06 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0661581A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100453814B1 (ko) * | 2002-02-07 | 2004-10-20 | 한국전자통신연구원 | 이종 회절격자를 가지는 반도체 광소자 및 그 제조 방법 |
| JP2017107958A (ja) * | 2015-12-09 | 2017-06-15 | 日本電信電話株式会社 | 半導体レーザ |
-
1992
- 1992-08-06 JP JP23140992A patent/JPH0661581A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100453814B1 (ko) * | 2002-02-07 | 2004-10-20 | 한국전자통신연구원 | 이종 회절격자를 가지는 반도체 광소자 및 그 제조 방법 |
| JP2017107958A (ja) * | 2015-12-09 | 2017-06-15 | 日本電信電話株式会社 | 半導体レーザ |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6222871B1 (en) | Vertical optical cavities produced with selective area epitaxy | |
| US5436195A (en) | Method of fabricating an integrated semiconductor light modulator and laser | |
| JPS60145685A (ja) | 分布帰還型半導体レ−ザ | |
| JP2502949B2 (ja) | 半導体量子井戸型レ―ザ及びその製造方法 | |
| JPH1168241A (ja) | 半導体レーザー | |
| JPS59205787A (ja) | 単一軸モ−ド半導体レ−ザ | |
| US4782035A (en) | Method of forming a waveguide for a DFB laser using photo-assisted epitaxy | |
| US6204078B1 (en) | Method of fabricating photonic semiconductor device using selective MOVPE | |
| JPH0211027B2 (ja) | ||
| JPH05110187A (ja) | アレイ型半導体レーザ及びその製造方法 | |
| JPH0337874B2 (ja) | ||
| JP4151043B2 (ja) | 光半導体装置の製造方法 | |
| JPH0661581A (ja) | 半導体レーザおよびその製造方法 | |
| JPH0716079B2 (ja) | 半導体レ−ザ装置 | |
| JPH0147031B2 (ja) | ||
| JPS61113293A (ja) | 半導体レ−ザアレイ装置 | |
| JPH05327111A (ja) | 半導体レーザ装置及びその製造方法 | |
| JPH0621573A (ja) | 半導体レーザおよびその製造方法 | |
| JPH0555689A (ja) | 波長制御機能付分布反射型半導体レーザ | |
| JPH0621574A (ja) | 半導体レーザおよびその製造方法 | |
| JPS60178685A (ja) | 単一軸モ−ド半導体レ−ザ装置 | |
| JPS61220389A (ja) | 集積型半導体レ−ザ | |
| JPH0548200A (ja) | 外部共振器型波長可変半導体レーザ装置 | |
| JPS61202487A (ja) | 分布帰還型半導体レ−ザ | |
| JPH08330665A (ja) | 光半導体レーザの製造方法 |