JPH07105553B2 - 分布帰還型半導体レーザの製造方法 - Google Patents
分布帰還型半導体レーザの製造方法Info
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- JPH07105553B2 JPH07105553B2 JP61141137A JP14113786A JPH07105553B2 JP H07105553 B2 JPH07105553 B2 JP H07105553B2 JP 61141137 A JP61141137 A JP 61141137A JP 14113786 A JP14113786 A JP 14113786A JP H07105553 B2 JPH07105553 B2 JP H07105553B2
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- diffraction grating
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、単一縦モードで発振しうる分布帰還型半導体
レーザの製造方法に関する。
レーザの製造方法に関する。
本発明は、分布帰還型半導体レーザの製造方法におい
て、半導体層の分布帰還手段を形成すべきストライプ状
部分上のみに分布帰還手段形成用のレジストマストを形
成してエッチング処理し、分布帰還手段を形成すると共
に、分布帰還手段の両側の表面を平面状に形成する第１
の工程と、この第１の工程の前又は後に、分布帰還手段
の形成位置に両側の表面に対して段差を形成する第２の
工程を有し、段差によって分布帰還手段の頂部と両側の
平面状の面との厚み差を制御することによって、単一な
縦及び横モード動作を得ると共に、屈折率導波路として
の屈折率差を任意に設定できるようにし、更に寿命、動
作の安定性等の向上を図るようにしたものである。
て、半導体層の分布帰還手段を形成すべきストライプ状
部分上のみに分布帰還手段形成用のレジストマストを形
成してエッチング処理し、分布帰還手段を形成すると共
に、分布帰還手段の両側の表面を平面状に形成する第１
の工程と、この第１の工程の前又は後に、分布帰還手段
の形成位置に両側の表面に対して段差を形成する第２の
工程を有し、段差によって分布帰還手段の頂部と両側の
平面状の面との厚み差を制御することによって、単一な
縦及び横モード動作を得ると共に、屈折率導波路として
の屈折率差を任意に設定できるようにし、更に寿命、動
作の安定性等の向上を図るようにしたものである。
分布帰還型半導体レーザは単一波長で動作し易いことか
ら長距離で大容量の光ファイバ通信に用いる光源として
期待されている。従来の分布帰還型半導体レーザにおい
ては、活性層を含む活性領域に隣り合うガイド層表面全
面に回折格子を作りつけて単一縦モード動作を図り、屈
折率導波による単一横モード動作は、これと異なる位置
に、又は全ての結晶成長が終わった後に外から作りつけ
た構造を用いて行わせていた。
ら長距離で大容量の光ファイバ通信に用いる光源として
期待されている。従来の分布帰還型半導体レーザにおい
ては、活性層を含む活性領域に隣り合うガイド層表面全
面に回折格子を作りつけて単一縦モード動作を図り、屈
折率導波による単一横モード動作は、これと異なる位置
に、又は全ての結晶成長が終わった後に外から作りつけ
た構造を用いて行わせていた。
第９図及び第10図は、埋め込み（Buried Heterostructu
re: BH）型のAlGaAs系分布帰還型半導体レーザを示し、
半導体基板（１）上にｐ（又はｎ）形クラッド層
（２）、活性領域（３）、ｎ（又はｐ）形ガイド層
（４）をエピタキシャル成長し、このガイド層（４）に
回折格子（５）を形成した後、ｎ（又はｐ）形クラッド
層（６）、ｎ（又はｐ）形キャップ層（７）をエピタキ
シャル成長し、次いでメサエッチングしてストライプ領
域以外を除去し、この部分に埋め込み層（８）をエピタ
キシャル成長し、ｐ（又はｎ）側電極（９）及びｎ（又
はｐ）側電極（10）を夫々形成して構成される。
re: BH）型のAlGaAs系分布帰還型半導体レーザを示し、
半導体基板（１）上にｐ（又はｎ）形クラッド層
（２）、活性領域（３）、ｎ（又はｐ）形ガイド層
（４）をエピタキシャル成長し、このガイド層（４）に
回折格子（５）を形成した後、ｎ（又はｐ）形クラッド
層（６）、ｎ（又はｐ）形キャップ層（７）をエピタキ
シャル成長し、次いでメサエッチングしてストライプ領
域以外を除去し、この部分に埋め込み層（８）をエピタ
キシャル成長し、ｐ（又はｎ）側電極（９）及びｎ（又
はｐ）側電極（10）を夫々形成して構成される。
又、第11図及び第12図はリッジ（Ridge）構造のAlGaAs
系分布帰還型半導体レーザを示し、半導体基板（１）上
にｐ（又はｎ）形クラッド層（２）、活性領域（３）、
ｎ（又はｐ）形ガイド層（４）をエピタキシャル成長
し、ガイド層（４）に回折格子（５）を形成した後、ｎ
（又はｐ）形クラッド層（６）及びｎ（又はｐ）形キャ
ップ層（７）をエピタキシャル成長し、次いでキャップ
層（７）及びクラッド層（６）をメサエッチングしてリ
ッジ構造を形成し、エッチングされた面に絶縁膜（11）
を形成すると共に、キャップ層（７）にｎ（又はｐ）側
電極（10）を、基板（１）にｐ（又はｎ）側電極（９）
を夫々形成して構成される。
系分布帰還型半導体レーザを示し、半導体基板（１）上
にｐ（又はｎ）形クラッド層（２）、活性領域（３）、
ｎ（又はｐ）形ガイド層（４）をエピタキシャル成長
し、ガイド層（４）に回折格子（５）を形成した後、ｎ
（又はｐ）形クラッド層（６）及びｎ（又はｐ）形キャ
ップ層（７）をエピタキシャル成長し、次いでキャップ
層（７）及びクラッド層（６）をメサエッチングしてリ
ッジ構造を形成し、エッチングされた面に絶縁膜（11）
を形成すると共に、キャップ層（７）にｎ（又はｐ）側
電極（10）を、基板（１）にｐ（又はｎ）側電極（９）
を夫々形成して構成される。
従来の分布帰還型半導体レーザにおいては、上述した構
成のため、より多くの結晶成長やデバイス作製プロセス
を要し、それに付随する問題の解決を必要としていた。
成のため、より多くの結晶成長やデバイス作製プロセス
を要し、それに付随する問題の解決を必要としていた。
例えば第９図及び第10図の埋め込み型の分布帰還型半導
体レーザでは３回の結晶成長を要し、３度目の結晶成長
が逆メサ形状であるため、界面の問題（界面の悪さから
リーク電流が発生する）、電流パスの問題、長い熱履歴
によるドーパントの拡散がもたらすｐ−ｎ接合などの制
御性の問題などが挙げられていた。又、第11図及び第12
図のリッジ構造の分布帰還型半導体レーザでは、リッジ
構造の両側での活性領域上の厚み及びリッジ幅が屈折率
導波特性を大きく左右し、その制御が厳しく要求されて
いた。
体レーザでは３回の結晶成長を要し、３度目の結晶成長
が逆メサ形状であるため、界面の問題（界面の悪さから
リーク電流が発生する）、電流パスの問題、長い熱履歴
によるドーパントの拡散がもたらすｐ−ｎ接合などの制
御性の問題などが挙げられていた。又、第11図及び第12
図のリッジ構造の分布帰還型半導体レーザでは、リッジ
構造の両側での活性領域上の厚み及びリッジ幅が屈折率
導波特性を大きく左右し、その制御が厳しく要求されて
いた。
一方、特開昭59-80984号公報において、光ガイド層表面
に周期的凹凸即ち回折格子を形成し、光の進行方向に沿
ったストライプ状の領域を残して他の部分を活性層に至
らない深さにエッチングし、その上にクラッド層を成長
するようにした面発光分布帰還型半導体レーザ素子が提
案されている。しかし乍ら、この半導体レーザ素子にお
いては、第13図に示すように光ガイド層（13）の表面上
に回折格子（14）を形成した後ストライプ領域（15）の
エッチングをする為に、必ず回折格子（14）のストライ
プ領域（15）以外の部分（16）もコラゲーション（17）
が残る。コラゲーションを残さず、しかもストライプ領
域（15）との段差を制御することは極めて難しい。この
ようにコラゲーション（17）が残った状態でその上にク
ラッド層を結晶成長した場合、結晶性が悪くレーザの寿
命、動作の安定性に影響を与える。
に周期的凹凸即ち回折格子を形成し、光の進行方向に沿
ったストライプ状の領域を残して他の部分を活性層に至
らない深さにエッチングし、その上にクラッド層を成長
するようにした面発光分布帰還型半導体レーザ素子が提
案されている。しかし乍ら、この半導体レーザ素子にお
いては、第13図に示すように光ガイド層（13）の表面上
に回折格子（14）を形成した後ストライプ領域（15）の
エッチングをする為に、必ず回折格子（14）のストライ
プ領域（15）以外の部分（16）もコラゲーション（17）
が残る。コラゲーションを残さず、しかもストライプ領
域（15）との段差を制御することは極めて難しい。この
ようにコラゲーション（17）が残った状態でその上にク
ラッド層を結晶成長した場合、結晶性が悪くレーザの寿
命、動作の安定性に影響を与える。
また、この場合には、屈折率導波路としての屈折率差が
回折格子の高さで決まるため、屈折率差を任意に設定で
きない。
回折格子の高さで決まるため、屈折率差を任意に設定で
きない。
本発明は、上述の点に鑑み、動作の安定性及び寿命の向
上、更に分布帰還手段とその両側部との屈折率差の任意
設定を可能にし、かつ容易に作製し得る、単一縦及び横
モード動作する分布帰還型半導体レーザの製造方法を提
供するものである。
上、更に分布帰還手段とその両側部との屈折率差の任意
設定を可能にし、かつ容易に作製し得る、単一縦及び横
モード動作する分布帰還型半導体レーザの製造方法を提
供するものである。
本発明は、１対のクラッド層に挟まれた活性層と分布帰
還手段とを有する分布帰還型半導体レーザの製造方法に
おいて、半導体層の分布帰還手段を形成すべきストライ
プ状部分上のみに分布帰還手段形成用のレジストマスク
を形成してエッチング処理し、分布帰還手段を形成する
と共に、分布帰還手段の両側の表面を平面状に形成する
第１の工程と、この第１の工程の前又は後に、分布帰還
手段の形成位置に両側の表面に対して段差を形成する第
２の工程を有し、上記段差によって分布帰還手段の頂部
と両側の平面状の面との厚み差を制御することを特徴と
する。
還手段とを有する分布帰還型半導体レーザの製造方法に
おいて、半導体層の分布帰還手段を形成すべきストライ
プ状部分上のみに分布帰還手段形成用のレジストマスク
を形成してエッチング処理し、分布帰還手段を形成する
と共に、分布帰還手段の両側の表面を平面状に形成する
第１の工程と、この第１の工程の前又は後に、分布帰還
手段の形成位置に両側の表面に対して段差を形成する第
２の工程を有し、上記段差によって分布帰還手段の頂部
と両側の平面状の面との厚み差を制御することを特徴と
する。
本発明においては、分布帰還手段をレーザ光の進行方向
に沿ってストライプ状に形成するので、単一な縦モード
及び横モードで動作する半導体レーザを製造できると共
に、ストライプ状分布帰還手段の両側の表面が平面状に
形成できるので、ストライプ状分布帰還手段を形成した
後にその上に各結晶層を成長させるときに、結晶層の結
晶性が良好となり、寿命及び動作の安定性が向上した半
導体レーザを製造できる。
に沿ってストライプ状に形成するので、単一な縦モード
及び横モードで動作する半導体レーザを製造できると共
に、ストライプ状分布帰還手段の両側の表面が平面状に
形成できるので、ストライプ状分布帰還手段を形成した
後にその上に各結晶層を成長させるときに、結晶層の結
晶性が良好となり、寿命及び動作の安定性が向上した半
導体レーザを製造できる。
分布帰還手段を形成すると共に、その両側の表面を平面
状に形成する第１の工程の前又は後に、分布帰還手段の
形成位置に両側の表面に対して段差を形成する第２の工
程を有するので、この段差によって分布帰還手段の頂部
と両側の平面状の面との厚さ差を自由に制御することが
できる。
状に形成する第１の工程の前又は後に、分布帰還手段の
形成位置に両側の表面に対して段差を形成する第２の工
程を有するので、この段差によって分布帰還手段の頂部
と両側の平面状の面との厚さ差を自由に制御することが
できる。
この厚み差の制御によって屈折率導波路としての屈折率
差を任意に設定することができ、それ故分布帰還手段の
幅も自由に選ぶことができ、所定の波長の波長光に対す
る反射効果を制御することができる。
差を任意に設定することができ、それ故分布帰還手段の
幅も自由に選ぶことができ、所定の波長の波長光に対す
る反射効果を制御することができる。
さらに製造に際して、動作特性を左右するパラメータの
制御性を改善できる。
制御性を改善できる。
以下、図面を参照して本発明による分布帰還型半導体レ
ーザの製造方法の実施例を説明する。
ーザの製造方法の実施例を説明する。
先ず、第１図〜第３図を用いて本発明の基本的な製法例
を説明する。
を説明する。
第１図及び第２図はリブ構造のAlGaAs系分布帰還型半導
体レーザの例である。この分布帰還型半導体レーザにお
いては、ｐ（又はｎ）形GaAs基板（21）上にｐ（又は
ｎ）形AlGaAsによるクラッド層（22）、GaAsの活性層
（23）及びｎ（又はｐ）形AlGaAsによるガイド層（24）
を順次エピタキシャル成長する。次に、ガイド層（24）
上にポジ型のホトレジスト層（32）をスピンナー等て薄
く塗布した後、ホログラフィック露光法、例えばAr+レ
ーザ351.1nmラインを用い２光束干渉法により回折格子
の潜像を露光する。（33）は露光部である（第３図Ａ参
照）。さらに、このホトレジスト層（32）にストライプ
パターンのマスクを介して重ね露光（（34）は露光部）
を施した後（第３図Ｂ参照）、現像し、一方向に沿って
配列された複数の短冊状のレジストマスク（35）を形成
する（第３図Ｃ参照）。
体レーザの例である。この分布帰還型半導体レーザにお
いては、ｐ（又はｎ）形GaAs基板（21）上にｐ（又は
ｎ）形AlGaAsによるクラッド層（22）、GaAsの活性層
（23）及びｎ（又はｐ）形AlGaAsによるガイド層（24）
を順次エピタキシャル成長する。次に、ガイド層（24）
上にポジ型のホトレジスト層（32）をスピンナー等て薄
く塗布した後、ホログラフィック露光法、例えばAr+レ
ーザ351.1nmラインを用い２光束干渉法により回折格子
の潜像を露光する。（33）は露光部である（第３図Ａ参
照）。さらに、このホトレジスト層（32）にストライプ
パターンのマスクを介して重ね露光（（34）は露光部）
を施した後（第３図Ｂ参照）、現像し、一方向に沿って
配列された複数の短冊状のレジストマスク（35）を形成
する（第３図Ｃ参照）。
次に適当なエッチング液によってガイド層（24）を選択
エッチングする。この選択エッチングにより、ストライ
プ状の凸部即ちリブ構造（36）が形成されると同時にそ
のリブ表面に光の進行方向に沿って周期な凹凸即ち回折
格子（25）が形成される。通常回折格子（25）は順メサ
形状をもつ。リブ構造（36）の両側の面（24a）は平面
状に且つ、活性層に至らない厚さまでエッチングされる
（第３図Ｄ及びＥ参照）。導波路としての屈折率差は各
層の組成、屈折率、回折格子の次数と高さ、ストライプ
幅などによって決まり、単一横モードで安定な動作を得
るためには高次モードカットオフ条件を満たさねばなら
ない。回折格子（25）による分布帰還が単一縦モードで
安定に動作する条件と両立することを考えると、回折格
子（25）が活性層（23）に近く作り付けられることにな
る。例えばAlGaAs系で２次の回折格子を用いる場合、そ
の高さは約500〜800Åとなり、クラッド層（26）との屈
折率差を0.3程度のAl組成差で与えた場合、ストライプ
幅は２〜３μｍとなる。これはストライプマスクにより
自由に選択できる。
エッチングする。この選択エッチングにより、ストライ
プ状の凸部即ちリブ構造（36）が形成されると同時にそ
のリブ表面に光の進行方向に沿って周期な凹凸即ち回折
格子（25）が形成される。通常回折格子（25）は順メサ
形状をもつ。リブ構造（36）の両側の面（24a）は平面
状に且つ、活性層に至らない厚さまでエッチングされる
（第３図Ｄ及びＥ参照）。導波路としての屈折率差は各
層の組成、屈折率、回折格子の次数と高さ、ストライプ
幅などによって決まり、単一横モードで安定な動作を得
るためには高次モードカットオフ条件を満たさねばなら
ない。回折格子（25）による分布帰還が単一縦モードで
安定に動作する条件と両立することを考えると、回折格
子（25）が活性層（23）に近く作り付けられることにな
る。例えばAlGaAs系で２次の回折格子を用いる場合、そ
の高さは約500〜800Åとなり、クラッド層（26）との屈
折率差を0.3程度のAl組成差で与えた場合、ストライプ
幅は２〜３μｍとなる。これはストライプマスクにより
自由に選択できる。
次に、このように形成した屈折率導波機構と分布帰還機
構をもつガイド層（24）上にｎ（又はｐ）形AlGaAsのク
ラッド層（26）及びｎ（又はｐ）形GaAsのキャップ層
（27）をエピタキシャル成長する。次いでキャップ層
（27）及びクラッド層（26）の一部にかけて中央部を除
いた領域にプロトン、ボロン等をイオン注入してイオン
打込み層（28）を形成し、基板（21）及びキャップ層
（27）上に夫々適当な電極（29）及び（30）を被着形成
して分布帰還型半導体レーザ（31）を構成する。
構をもつガイド層（24）上にｎ（又はｐ）形AlGaAsのク
ラッド層（26）及びｎ（又はｐ）形GaAsのキャップ層
（27）をエピタキシャル成長する。次いでキャップ層
（27）及びクラッド層（26）の一部にかけて中央部を除
いた領域にプロトン、ボロン等をイオン注入してイオン
打込み層（28）を形成し、基板（21）及びキャップ層
（27）上に夫々適当な電極（29）及び（30）を被着形成
して分布帰還型半導体レーザ（31）を構成する。
この製法によれば、ガイド層（24）においてレーザ光の
進行方向に沿うストライプ状の回折格子（25）による分
布帰還機構が形成され、同時にリブ構造（36）による屈
折率導波機構が形成される。すなわちガイド層（24）の
厚さが、回折格子（25）が形成されたストライプ状領域
とのその両側の領域で異なり、実効屈折率が中央部で高
く、両側で低くなる。従って、単一な縦モード及び横モ
ード動作する分布帰還型半導体レーザが得られる。
進行方向に沿うストライプ状の回折格子（25）による分
布帰還機構が形成され、同時にリブ構造（36）による屈
折率導波機構が形成される。すなわちガイド層（24）の
厚さが、回折格子（25）が形成されたストライプ状領域
とのその両側の領域で異なり、実効屈折率が中央部で高
く、両側で低くなる。従って、単一な縦モード及び横モ
ード動作する分布帰還型半導体レーザが得られる。
因みに電極構造として、単純なメサ型を用いた場合、It
h＝20mAで10mWまで安定な動作を示す半導体レーザが得
られる。
h＝20mAで10mWまで安定な動作を示す半導体レーザが得
られる。
又、ガイド層（24）において、ストライプ状の回折格子
（25）の両側の領域面（24a）が平面状（回折格子（2
5）の凹部と同じ深さ位置で平坦状）に形成されている
ため、その後のクラッド層（26）、キャップ層（27）の
エピタキシャル成長での結晶性が良くなり、この種の分
布帰還型半導体レーザの寿命が飛躍的に向上し、また動
作の安定性が向上する。また、ガイド層（25）に対し
て、２回重ね露光でレジストマスク（35）を形成し、一
度のエッチング工程によって回折格子（25）とリブ構造
（36）を同時に形成している。即ち、屈折率導波による
横モードの単一性と分布帰還による縦モードの単一性が
一度のエッチング工程の導入のみにより確保される。こ
のために、動作特性を左右するような余分な結晶成長や
デバイス工程がなく、容易に作製することができ、また
良好な動作特性が安定して得られる。
（25）の両側の領域面（24a）が平面状（回折格子（2
5）の凹部と同じ深さ位置で平坦状）に形成されている
ため、その後のクラッド層（26）、キャップ層（27）の
エピタキシャル成長での結晶性が良くなり、この種の分
布帰還型半導体レーザの寿命が飛躍的に向上し、また動
作の安定性が向上する。また、ガイド層（25）に対し
て、２回重ね露光でレジストマスク（35）を形成し、一
度のエッチング工程によって回折格子（25）とリブ構造
（36）を同時に形成している。即ち、屈折率導波による
横モードの単一性と分布帰還による縦モードの単一性が
一度のエッチング工程の導入のみにより確保される。こ
のために、動作特性を左右するような余分な結晶成長や
デバイス工程がなく、容易に作製することができ、また
良好な動作特性が安定して得られる。
上例ではポジ型ホトレジストを用いて凸部となるリブ構
造（36）を形成したが、第６図（要部のみ）に示すよう
にネガ型ホトレジストを用いて回折格子が形成された領
域が凹部となるように構成することもできる。
造（36）を形成したが、第６図（要部のみ）に示すよう
にネガ型ホトレジストを用いて回折格子が形成された領
域が凹部となるように構成することもできる。
第６図において、（37）は第１クラッド層、（38）はガ
イド層、（39）は第２クラッド層である。
イド層、（39）は第２クラッド層である。
上述の第３図に示す工程ではストライプ状回折格子（2
5）と両側の平坦な面（24a）の厚み差ｈ（回折格子（2
5）の山の頂と平坦な面（24a）との差とする）は、回折
格子（25）の高さそのものとなり、屈折率もこれで決ま
る。
5）と両側の平坦な面（24a）の厚み差ｈ（回折格子（2
5）の山の頂と平坦な面（24a）との差とする）は、回折
格子（25）の高さそのものとなり、屈折率もこれで決ま
る。
次に、第４図及び第５図を用いて、夫々この厚み差ｈを
自由に制御し、屈折率差を任意に設定できる本発明の実
施例を説明する。
自由に制御し、屈折率差を任意に設定できる本発明の実
施例を説明する。
第４図では、先ずガイド層（24）上にポジ型のホトレジ
スト層を塗布し、ホトリソグラフィを用いて幅Ｗ、深さ
ｄの溝（41）を形成する（第４図Ａ）。次に溝（41）を
含む全面に再びポジ型のホトレジスト層（32）を塗布
し、第３図で説明したと同様の方法によって溝（41）内
に回折格子用の露光（（33）は露光部）と、溝（41）の
両側にホトリソグラフィによるべた露光（（34）は露光
部）とを施す（第４図Ｂ）。しかる後、現像し、レジス
トマスクを形成して選択エッチングを行い、第４図Ｃに
示すように回折格子（25）とその両側に平坦な面（24
a）を形成する。この製法によれば、回折格子（25）の
谷部と平坦な面（24a）はエッチングにより共に深さＨ
だけ落ちるから、結局回折格子（25）と平坦な面（24
a）の厚み差ｈはｈ＝Ｈ−ｄとなる。Ｈは回折格子の高
さで決まるが、ｄは任意に選べる。なお、厚み差ｈを増
やす為には第４図Ａの工程で溝ではなく、幅Ｗ、高さｄ
の台地を形成すればよい。
スト層を塗布し、ホトリソグラフィを用いて幅Ｗ、深さ
ｄの溝（41）を形成する（第４図Ａ）。次に溝（41）を
含む全面に再びポジ型のホトレジスト層（32）を塗布
し、第３図で説明したと同様の方法によって溝（41）内
に回折格子用の露光（（33）は露光部）と、溝（41）の
両側にホトリソグラフィによるべた露光（（34）は露光
部）とを施す（第４図Ｂ）。しかる後、現像し、レジス
トマスクを形成して選択エッチングを行い、第４図Ｃに
示すように回折格子（25）とその両側に平坦な面（24
a）を形成する。この製法によれば、回折格子（25）の
谷部と平坦な面（24a）はエッチングにより共に深さＨ
だけ落ちるから、結局回折格子（25）と平坦な面（24
a）の厚み差ｈはｈ＝Ｈ−ｄとなる。Ｈは回折格子の高
さで決まるが、ｄは任意に選べる。なお、厚み差ｈを増
やす為には第４図Ａの工程で溝ではなく、幅Ｗ、高さｄ
の台地を形成すればよい。
第５図は厚み差ｈを増やす場合の他の方法であり、前述
の第３図Ａ〜Ｅの工程でストライプ状の回折格子（25）
を形成し（第５図Ａ）、次にポジ型のホトレジスト層
（32）を塗布し、ホトリソグラフィを用いて回折格子
（25）の両側の平坦な面に対応する部分のみをべた露光
（（34）は露光部である）する（第５図Ｂ）。しかる
後、現象しレジストマスクを形成し所望の量ｄだけ選択
エッチングで除去する（第５図Ｃ）。これにより、回折
格子（25）と両側の平坦な面（24a）の厚み差ｈを増す
ことができる。尚、第４図及び第５図の例ではポジ型ホ
トレジストを用いたが、ネガ型ホトレジストを用いても
同主旨の方法が使用できる。この様に第４図及び第５図
の製法を用いれば回折格子（25）と両側の平坦な面（24
a）厚み差ｈを自由に制御することが可能である。この
ため、屈折率差を任意に設定することができ、それ故回
折格子（25）の幅Ｗも自由に選ぶことができ、カップリ
ング係数すなわち所定の波長の波長光に対する反射効果
を制御することができる。
の第３図Ａ〜Ｅの工程でストライプ状の回折格子（25）
を形成し（第５図Ａ）、次にポジ型のホトレジスト層
（32）を塗布し、ホトリソグラフィを用いて回折格子
（25）の両側の平坦な面に対応する部分のみをべた露光
（（34）は露光部である）する（第５図Ｂ）。しかる
後、現象しレジストマスクを形成し所望の量ｄだけ選択
エッチングで除去する（第５図Ｃ）。これにより、回折
格子（25）と両側の平坦な面（24a）の厚み差ｈを増す
ことができる。尚、第４図及び第５図の例ではポジ型ホ
トレジストを用いたが、ネガ型ホトレジストを用いても
同主旨の方法が使用できる。この様に第４図及び第５図
の製法を用いれば回折格子（25）と両側の平坦な面（24
a）厚み差ｈを自由に制御することが可能である。この
ため、屈折率差を任意に設定することができ、それ故回
折格子（25）の幅Ｗも自由に選ぶことができ、カップリ
ング係数すなわち所定の波長の波長光に対する反射効果
を制御することができる。
なお、上例では屈折率導波機構が埋め込みリブ構造にて
構成したが、その他例えば第７図（要部のみ）に示すよ
うに屈折率導波機構を埋め込みストリップ・ローデット
（strip loaded）構造にて構成することもできる。さら
に、回折格子に代えて第８図（要部のみ）に示すように
単に活性層（23）を短冊状に形成し、レーザ光の進行方
向に沿って周期的に配列するような構成としても良い。
この場合も原理的には上例と同じである。
構成したが、その他例えば第７図（要部のみ）に示すよ
うに屈折率導波機構を埋め込みストリップ・ローデット
（strip loaded）構造にて構成することもできる。さら
に、回折格子に代えて第８図（要部のみ）に示すように
単に活性層（23）を短冊状に形成し、レーザ光の進行方
向に沿って周期的に配列するような構成としても良い。
この場合も原理的には上例と同じである。
又、本発明の半導体レーザの製造方法はAlGaAs系以外の
系でも適用可能である。
系でも適用可能である。
本発明によれば、分布帰還手段をストライプ状に形成
し、かつ分布帰還手段の両側の表面を平面状に形成する
ことにより、単一な縦モード及び横モード動作が得ら
れ、且つその後の結晶成長が良好となり、寿命及び動作
の安定性が向上した分布帰還型半導体レーザを製造する
ことができる。
し、かつ分布帰還手段の両側の表面を平面状に形成する
ことにより、単一な縦モード及び横モード動作が得ら
れ、且つその後の結晶成長が良好となり、寿命及び動作
の安定性が向上した分布帰還型半導体レーザを製造する
ことができる。
分布帰還手段の頂部と両側の平面状の面との厚み差を自
由に制御することができるので、屈折率導波路としての
屈折率差を任意に設定することができる。
由に制御することができるので、屈折率導波路としての
屈折率差を任意に設定することができる。
従って、分布帰還手段の幅も自由に選ぶことができ、カ
ップリング係数すなわち所定の波長の波長光に対する反
射効果を制御することができる。
ップリング係数すなわち所定の波長の波長光に対する反
射効果を制御することができる。
一度のエッチング工程で分布帰還手段の形成及びそのス
トライプ化が同時にできるので、特性を左右するような
余分な結晶成長、デバイス工程等がなく、容易にこの種
の半導体レーザを製造することができる。また動作特性
を安定して得ることができる。
トライプ化が同時にできるので、特性を左右するような
余分な結晶成長、デバイス工程等がなく、容易にこの種
の半導体レーザを製造することができる。また動作特性
を安定して得ることができる。
第１図は本発明に係る分布帰還型半導体レーザの一例を
示す断面図、第２図は第１図のＣ−Ｃ線上の断面図、第
３図Ａ〜Ｅは本発明の基本に係る製造工程図、第４図Ａ
〜Ｃは本発明に係る分布帰還型半導体レーザの製造方法
の一実施例を示す製造工程図、第５図Ａ〜Ｃは本発明に
係る分布帰還型半導体レーザの製造方法の他の実施例を
示す製造工程図、第６図、第７図及び第８図は夫々本発
明を適用し得る分布帰還型半導体レーザの他の例を示す
要部の斜視図、第９図は従来の分布帰還型半導体レーザ
の一例を示す断面図、第10図はそのＡ−Ａ線上の断面
図、第11図は従来の分布帰還型半導体レーザの他の例を
示す断面図、第12図はそのＢ−Ｂ線上の断面図、第13図
は従来の分布帰還型半導体レーザのさらに他の例を示す
要部の斜視図である。 （１），（21）はｐ（ｎ）形基板、（２），（22）はｐ
（ｎ）形クラッド層、（３），（23）は活性層、
（４），（24）はｎ（ｐ）形ガイド層、（24a）は両側
の面、（５），（25）は回析格子、6,（26）はｎ（ｐ）
形クラッド層、（７），（27）はｎ（ｐ）形キャップ
層、（41）は溝、（32）はポジ型ホトレジスト層、（3
3），（34）は露光部、（36）はリブ構造である。
示す断面図、第２図は第１図のＣ−Ｃ線上の断面図、第
３図Ａ〜Ｅは本発明の基本に係る製造工程図、第４図Ａ
〜Ｃは本発明に係る分布帰還型半導体レーザの製造方法
の一実施例を示す製造工程図、第５図Ａ〜Ｃは本発明に
係る分布帰還型半導体レーザの製造方法の他の実施例を
示す製造工程図、第６図、第７図及び第８図は夫々本発
明を適用し得る分布帰還型半導体レーザの他の例を示す
要部の斜視図、第９図は従来の分布帰還型半導体レーザ
の一例を示す断面図、第10図はそのＡ−Ａ線上の断面
図、第11図は従来の分布帰還型半導体レーザの他の例を
示す断面図、第12図はそのＢ−Ｂ線上の断面図、第13図
は従来の分布帰還型半導体レーザのさらに他の例を示す
要部の斜視図である。 （１），（21）はｐ（ｎ）形基板、（２），（22）はｐ
（ｎ）形クラッド層、（３），（23）は活性層、
（４），（24）はｎ（ｐ）形ガイド層、（24a）は両側
の面、（５），（25）は回析格子、6,（26）はｎ（ｐ）
形クラッド層、（７），（27）はｎ（ｐ）形キャップ
層、（41）は溝、（32）はポジ型ホトレジスト層、（3
3），（34）は露光部、（36）はリブ構造である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−119089（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−35592（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−143595（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】１対のクラッド層に挟まれた活性層と、分
布帰還手段とを有する分布帰還型半導体レーザの製造方
法において、 半導体層の分布帰還手段を形成すべきストライプ状部分
上のみに分布帰還手段形成用のレジストマスクを形成し
てエッチング処理し、前記分布帰還手段を形成すると共
に、該分布帰還手段の両側の表面を平面状に形成する第
１の工程と、 前記第１の工程の前又は後に、前記分布帰還手段の形成
位置に前記両側の表面に対して段差を形成する第２の工
程を有し、前記段差によって前記分布帰還手段の頂部と
前記両側の平面状の面との厚み差を制御することを特徴
とする分布帰還型半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61141137A JPH07105553B2 (ja) | 1986-06-17 | 1986-06-17 | 分布帰還型半導体レーザの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61141137A JPH07105553B2 (ja) | 1986-06-17 | 1986-06-17 | 分布帰還型半導体レーザの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62296588A JPS62296588A (ja) | 1987-12-23 |
| JPH07105553B2 true JPH07105553B2 (ja) | 1995-11-13 |
Family
ID=15285027
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61141137A Expired - Lifetime JPH07105553B2 (ja) | 1986-06-17 | 1986-06-17 | 分布帰還型半導体レーザの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07105553B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5147825A (en) * | 1988-08-26 | 1992-09-15 | Bell Telephone Laboratories, Inc. | Photonic-integrated-circuit fabrication process |
| US5023198A (en) * | 1990-02-28 | 1991-06-11 | At&T Bell Laboratories | Method for fabricating self-stabilized semiconductor gratings |
| JPH07112094B2 (ja) * | 1990-03-16 | 1995-11-29 | 株式会社東芝 | 半導体レーザ装置 |
| US6194240B1 (en) * | 1993-12-21 | 2001-02-27 | Lucent Technologies Inc. | Method for fabrication of wavelength selective electro-optic grating for DFB/DBR lasers |
| JP5206976B2 (ja) * | 2009-03-06 | 2013-06-12 | 富士通株式会社 | 半導体レーザ及びその製造方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58143595A (ja) * | 1982-02-19 | 1983-08-26 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体レ−ザ |
| JPS6035592A (ja) * | 1984-05-09 | 1985-02-23 | Hitachi Ltd | 半導体レーザ装置 |
| JPS61119089A (ja) * | 1984-11-14 | 1986-06-06 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 半導体レ−ザ |
-
1986
- 1986-06-17 JP JP61141137A patent/JPH07105553B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62296588A (ja) | 1987-12-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |