JPH07111362A - Semiconductor laser and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor laser and manufacture thereof

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JPH07111362A
JPH07111362A JP25398593A JP25398593A JPH07111362A JP H07111362 A JPH07111362 A JP H07111362A JP 25398593 A JP25398593 A JP 25398593A JP 25398593 A JP25398593 A JP 25398593A JP H07111362 A JPH07111362 A JP H07111362A
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信之 大塚
Shinji Nakamura
真嗣 中村
Masahiro Kito
雅弘 鬼頭
Yasushi Matsui
康 松井
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Abstract

PURPOSE:To enhance semiconductor in single mode oscillation yield without using an etching process by a method wherein a diffraction grating is so controlled in height by the growth of crystal as to be controlled in diffraction efficiency. CONSTITUTION:A distributed feedback diffraction grating 2 of certain period is formed on an N-InP substrate 1. An InP buffer layer 3, an InGaAsP (lambda=1.3mum) waveguide layer 4, an InGaAsP (lambda=1.4mum) well layer 5, an InGaAsP (lambda=1.1mum) barrier layer 6, a P-N-P InP buried layer 7, and a P-InGaAsP (lambda=1.3mum) cap layer 8 are formed thereon, and a P-side electrode 9 of Au/Zn and an N-side electrode of Au-Su are provided through evaporation. By this setup, a laser structure wherein the distributed feedback diffraction grating 2 is lessened in diffraction efficiency is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は光ファイバ通信等に必
要な高性能の半導体レーザおよびその製造方法に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high performance semiconductor laser required for optical fiber communication and the like and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の半導体レーザにおいては、高速直
接変調時においても単一モード動作を維持する動的単一
モードレーザ(Dymanic Single Mode −Laser Diode )
が提案されてきており、なかでも縦モードを安定に制御
可能で安定に高光出力が得られる分布帰還型(DFB)
レーザ(例えば、中村他,アイ・イー・イー・イー ジ
ャーナル オブ カンタム エレクトロニクス IEEE J.
Quantum Electron. QE-11, 436 (1975))は盛んに研究
が進められてきている。
2. Description of the Related Art In a conventional semiconductor laser, a dynamic single-mode laser (Dymanic Single Mode-Laser Diode) that maintains single-mode operation even during high-speed direct modulation
Among them, the distributed feedback type (DFB) that can stably control the longitudinal mode and can stably obtain a high optical output has been proposed.
Lasers (eg Nakamura et al., IEE Journal of Quantum Electronics IEEE J.
Quantum Electron. QE-11, 436 (1975)) has been actively researched.

【0003】図11に従来のDFBレーザの構造を示
す。ここで、1はn−InP基板(半導体単結晶基
板)、2はn−InP基板1に形成した分布帰還型回折
格子、4は分布帰還型回折格子2上に結晶成長したIn
GaAsP(λ=1.3μm)導波路層、5はInGa
AsP導波路層4に結晶成長したInGaAsP(λ=
1.55μm)活性層、6はp−InP・n−InP・
p−InP埋め込み層、7はp−InGaAsP(λ=
1.3μm)キャップ層、8はAu/Znのp側電極、
9はAu−Snのn側電極である。
FIG. 11 shows the structure of a conventional DFB laser. Here, 1 is an n-InP substrate (semiconductor single crystal substrate), 2 is a distributed feedback diffraction grating formed on the n-InP substrate 1, and 4 is In grown by crystal growth on the distributed feedback diffraction grating 2.
GaAsP (λ = 1.3 μm) waveguide layer, 5 is InGa
InGaAsP (λ =
1.55 μm) active layer, 6 is p-InP / n-InP /
p-InP buried layer, 7 is p-InGaAsP (λ =
1.3 μm) cap layer, 8 is Au / Zn p-side electrode,
9 is an n-side electrode of Au-Sn.

【0004】この図11のように、分布帰還型回折格子
2はn−InP基板1に形成されており、分布帰還型回
折格子2の上にInGaAsP導波路層4とInGaA
sP活性層5が結晶成長されている。近年、図11に示
すようなDFBレーザは低雑音,低歪なアナログ伝送用
光源として注目されている。このアナログ伝送用DFB
レーザには閾値電流以上で光出力電流特性の直線性がよ
いことが要求されている。光出力電流特性の直線性が悪
い場合には伝送歪が増大してしまう。この光出力電流特
性の直線性の劣化要因として、レーザのキャビティ内で
光が不均一に存在することにより生ずるホールバーニン
グが考えられる。
As shown in FIG. 11, the distributed feedback diffraction grating 2 is formed on an n-InP substrate 1, and the InGaAsP waveguide layer 4 and InGaA are formed on the distributed feedback diffraction grating 2.
The sP active layer 5 is crystal-grown. In recent years, the DFB laser as shown in FIG. 11 has been attracting attention as a low noise and low distortion light source for analog transmission. This DFB for analog transmission
The laser is required to have a good linearity of the optical output current characteristics at the threshold current or more. If the linearity of the optical output current characteristic is poor, the transmission distortion will increase. As a cause of the deterioration of the linearity of the optical output current characteristic, hole burning caused by the nonuniform distribution of light in the cavity of the laser is considered.

【0005】ホールバーニングは、DFBレーザに形成
された分布帰還型回折格子(グレーティング)で光が帰
還されすぎて、部分的に光の強度が強くなりすぎてしま
う現象である。よって、分布帰還型回折格子の回折効率
を小さくする必要がある。この現象を抑制するために、
分布帰還型回折格子の高さを制限して回折効率を小さく
することになる。
The hole burning is a phenomenon in which the light is excessively fed back by the distributed feedback diffraction grating (grating) formed in the DFB laser, and the intensity of the light partially becomes too strong. Therefore, it is necessary to reduce the diffraction efficiency of the distributed feedback diffraction grating. To suppress this phenomenon,
The height of the distributed feedback diffraction grating is limited to reduce the diffraction efficiency.

【0006】一方、ファブリ・ペロモードを抑圧して、
半導体レーザを単一モード発振させるには、一定以上の
分布帰還型回折格子の高さが必要となる。したがって、
分布帰還型回折格子の高さを最適に制御することでホー
ルバーニングの発生を抑制するとともに、安定した単一
モード発振を実現しレーザの歩留まり向上を実現する必
要がある。この分布帰還型回折格子により帰還される光
の強さは、分布帰還型回折格子の高さのみならず分布帰
還型回折格子の形状でも変化するために、分布帰還型回
折格子により回折される光の強度を入射光の強度の比と
して回折効率という値が定義されている。
On the other hand, by suppressing the Fabry-Perot mode,
In order to oscillate the semiconductor laser in a single mode, the height of the distributed feedback diffraction grating must be above a certain level. Therefore,
It is necessary to suppress the hole burning by controlling the height of the distributed feedback grating optimally and to realize stable single-mode oscillation to improve the laser yield. Since the intensity of the light returned by the distributed feedback diffraction grating changes not only in the height of the distributed feedback diffraction grating but also in the shape of the distributed feedback diffraction grating, the light diffracted by the distributed feedback diffraction grating The value of the diffraction efficiency is defined as the intensity of the incident light intensity ratio.

【0007】従来は、分布帰還型回折格子の高さの制御
として、図12(a)に示すように、InP基板71に
レジスト72を用いて十分な高さの分布帰還型回折格子
75を形成した後、レジスト72を除去し、硫酸系のエ
ッチング溶液(例えば、H2SO4 +H2 2 +H
2 O)で分布帰還型回折格子75の高さを低くする方法
や、図12(b)に示すように、InGaAsP層75
を成長したInP基板74上にレジスト76をパターニ
ングした後、レジスト76をつけたままInGaAsP
層75を硫酸系のエッチング溶液(例えば、H2 SO4
+H2 2 +H2 O)でエッチングして、レジスト76
を除去して分布帰還型回折格子77を形成していた。こ
れは膜厚が均一なヘテロ結晶上に分布帰還型回折格子7
7を形成することで、分布帰還型回折格子77の高さを
ヘテロ結晶(InGaAsP層75)の膜厚とする方法
がある。
Conventionally, for controlling the height of the distributed feedback diffraction grating, a distributed feedback diffraction grating 75 having a sufficient height is formed by using a resist 72 on an InP substrate 71 as shown in FIG. After that, the resist 72 is removed, and a sulfuric acid-based etching solution (for example, H 2 SO 4 + H 2 O 2 + H
2 O) to lower the height of the distributed feedback diffraction grating 75, or as shown in FIG. 12B, the InGaAsP layer 75
After patterning a resist 76 on the InP substrate 74 having grown thereon, InGaAsP with the resist 76 attached
Layer 75 may be a sulfuric acid based etching solution (eg, H 2 SO 4
+ H 2 O 2 + H 2 O) to etch the resist 76
Was removed to form the distributed feedback diffraction grating 77. This is a distributed feedback diffraction grating 7 on a heterocrystal with a uniform film thickness.
There is a method in which the height of the distributed feedback type diffraction grating 77 is set to the film thickness of the heterocrystal (InGaAsP layer 75) by forming 7.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図12
(a)のように、分布帰還型回折格子73の高さをエッ
チングにより制御する方法では、エッチングにより分布
帰還型回折格子73の形状が変化していくために、初期
の分布帰還型回折格子73の形状によりエッチングによ
る回折効率の時間的変化量が異なるという問題があっ
た。
However, as shown in FIG.
In the method of controlling the height of the distributed feedback diffraction grating 73 by etching as shown in (a), since the shape of the distributed feedback diffraction grating 73 is changed by etching, the initial distributed feedback diffraction grating 73 is changed. There is a problem that the amount of change in diffraction efficiency over time due to etching differs depending on the shape.

【0009】例えば、エッチング前で、半導体レーザを
形成するInP基板71内での回折効率のばらつきが1
0%程度であっても、エッチング後にはInP基板71
内でエッチングが均一とならない等の原因により、回折
効率が基板内で50%程度のばらつきを生ずることがあ
った。さらに、エッチング溶液が対流により攪拌されて
面内でエッチングレートが異なり、分布帰還型回折格子
73の高さが目標の高さとならず、高さの面内ばらつき
が大きいという問題点があり、レーザ特性にばらつきを
生じ歩留まりが低下していた。
For example, before the etching, the variation of the diffraction efficiency within the InP substrate 71 forming the semiconductor laser is 1
InP substrate 71 after etching, even if it is about 0%
Diffraction efficiency may vary by about 50% within the substrate due to factors such as non-uniform etching within the substrate. Further, there is a problem that the etching solution is agitated by convection and the etching rate is different in the plane, the height of the distributed feedback diffraction grating 73 does not reach the target height, and the in-plane variation in height is large. There were variations in characteristics and the yield was low.

【0010】また、図12(b)のように、ヘテロ結晶
(InGaAsP層75)をエッチングして分布帰還型
回折格子77を形成する場合には、分布帰還型回折格子
77の高さはヘテロ結晶の高さとなり、かつヘテロ結晶
の膜厚の面内均一性を良好にすることで分布帰還型回折
格子77を面内で均一な高さに形成できるが、分布帰還
型回折格子77を形成するヘテロ結晶の幅の制御はサイ
ドエッチングを行うためにエッチングレートにより決定
され、ヘテロ結晶自体のエッチングレートが面内で異な
るとともにヘテロ結晶とレジスト(フォトレジスト)7
6との密着性のによるサイドエッチング量も面内で異な
るために、分布帰還型回折格子77の幅の制御は十分行
えない。その結果、帰還される光の強度が面内で変化し
てしまい、結局目的の回折効率が得られないことにな
る。つまり、分布帰還型回折格子77の幅が結晶面内で
ばらつくためにレーザ特性にもばらつきを生じていた。
When the distributed feedback diffraction grating 77 is formed by etching a heterocrystal (InGaAsP layer 75) as shown in FIG. 12B, the height of the distributed feedback diffraction grating 77 is the same as that of the heterocrystal. It is possible to form the distributed feedback diffraction grating 77 at a uniform height within the plane by increasing the height of the hetero crystal and improving the in-plane uniformity of the film thickness of the heterocrystal. However, the distributed feedback diffraction grating 77 is formed. The control of the width of the heterocrystal is determined by the etching rate for side etching. The heterocrystal itself has a different etching rate in the plane, and the heterocrystal and the resist (photoresist) 7
Since the amount of side etching due to the adhesion with 6 also differs within the surface, the width of the distributed feedback diffraction grating 77 cannot be sufficiently controlled. As a result, the intensity of the returned light changes in the plane, and eventually the desired diffraction efficiency cannot be obtained. That is, since the width of the distributed feedback diffraction grating 77 varies within the crystal plane, the laser characteristics also vary.

【0011】また、図11の半導体レーザにおいては、
InGaAsP導波路層4が分布帰還型回折格子2の凹
凸をInGaAsP活性層5に伝えないようにするバッ
ファ層としても機能しており、InGaAsP導波路層
4をあまり薄くできなかった。このため、出射光の光強
度の半値幅、つまり出射光の広がり幅の半値幅を大きく
光ファイバなどに対する結合効率が低いという問題もあ
った。
Further, in the semiconductor laser of FIG.
The InGaAsP waveguide layer 4 also functions as a buffer layer for preventing the unevenness of the distributed feedback diffraction grating 2 from being transmitted to the InGaAsP active layer 5, and the InGaAsP waveguide layer 4 could not be made very thin. Therefore, there is also a problem that the half-value width of the light intensity of the emitted light, that is, the half-value width of the spread width of the emitted light is large and the coupling efficiency with respect to an optical fiber or the like is low.

【0012】この発明の目的は、分布帰還型回折格子の
形状をエッチングではなく結晶成長により制御すること
で、分布帰還型回折格子の高さを目的の高さとするとと
もに、面内で高さのばらつきを抑制することが可能とな
り、歩留まりの高い半導体レーザを実現することであ
る。また、この半導体レーザの他の目的は、出射光の光
強度の半値幅、つまり出射光の広がり幅の半値幅を減少
させて光ファイバなどに対する結合効率のよい半導体レ
ーザを実現することである。
An object of the present invention is to control the shape of the distributed feedback type diffraction grating by crystal growth instead of etching so that the height of the distributed feedback type diffraction grating is set to a desired height and the height of the distributed feedback type diffraction grating is increased in the plane. It is possible to suppress variations and realize a semiconductor laser with high yield. Another object of this semiconductor laser is to reduce the half-value width of the light intensity of the emitted light, that is, the half-value width of the spread width of the emitted light to realize a semiconductor laser having a high coupling efficiency with an optical fiber or the like.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の半導体レ
ーザ装置は、回折格子を作製した第1結晶と、回折格子
上に結晶成長した第1結晶と組成が等しい第2結晶とを
有し、第2結晶の成長の度合いを制御して回折格子の回
折効率を調節したことを特徴とする。請求項2記載の半
導体レーザ装置は、回折格子を作製した第1結晶と、回
折格子上に成長した第1結晶と組成が異なる第2結晶
と、第2結晶上に成長した第2結晶より屈折率の小さい
第3結晶とを有し、第2結晶の膜厚が回折格子により周
期的に変化していることを特徴とする。
A semiconductor laser device according to claim 1 has a first crystal in which a diffraction grating is formed, and a second crystal having the same composition as the first crystal grown on the diffraction grating. , The degree of growth of the second crystal is controlled to adjust the diffraction efficiency of the diffraction grating. The semiconductor laser device according to claim 2 is refracted from a first crystal having a diffraction grating, a second crystal having a different composition from that of the first crystal grown on the diffraction grating, and a second crystal grown on the second crystal. The third crystal having a small ratio is used, and the film thickness of the second crystal is periodically changed by the diffraction grating.

【0014】請求項3記載の半導体レーザ装置は、請求
項2の半導体レーザ装置において、第1結晶と第2結晶
と第3結晶の組成の組合せを選択することにより回折格
子の回折効率を調整している。請求項4記載の半導体レ
ーザ装置の製造方法は、半導体単結晶基板上に回折格子
を形成する回折格子形成工程と、半導体単結晶基板の回
折格子の回折効率を低下させるアニール工程と、半導体
単結晶基板上にバッファ層として半導体単結晶基板と組
成の等しい結晶を成長する第1の結晶成長工程と、この
後バッファ層上に半導体単結晶基板と組成が異なる結晶
よりなる導波路層と活性層を成長する第2の結晶成長工
程とを含む。
A semiconductor laser device according to a third aspect is the semiconductor laser device according to the second aspect, wherein the diffraction efficiency of the diffraction grating is adjusted by selecting a combination of compositions of the first crystal, the second crystal and the third crystal. ing. A method of manufacturing a semiconductor laser device according to claim 4, wherein a diffraction grating forming step of forming a diffraction grating on the semiconductor single crystal substrate, an annealing step of reducing diffraction efficiency of the diffraction grating of the semiconductor single crystal substrate, and a semiconductor single crystal. A first crystal growth step of growing a crystal having the same composition as that of the semiconductor single crystal substrate as a buffer layer on the substrate, and thereafter forming a waveguide layer and an active layer made of crystals having a composition different from that of the semiconductor single crystal substrate on the buffer layer. A second crystal growth step of growing.

【0015】請求項5記載の半導体レーザ装置の製造方
法は、半導体単結晶基板上に回折格子を形成する回折格
子形成工程と、半導体単結晶基板の回折格子の回折効率
を低下させるアニール工程と、半導体単結晶基板上に第
1のバッファ層として半導体単結晶基板と組成の異なる
結晶を成長する第1の結晶成長工程と、第1のバッファ
層上に第2のバッファ層として第1のバッファ層より屈
折率の小さい結晶を成長する第2の結晶成長工程と、こ
の後第2のバッファ層上に半導体単結晶基板と組成が異
なる結晶よりなる導波路層と活性層を成長する第2の結
晶成長工程とを含む。
A method of manufacturing a semiconductor laser device according to a fifth aspect of the present invention comprises a diffraction grating forming step of forming a diffraction grating on a semiconductor single crystal substrate, an annealing step of reducing diffraction efficiency of the diffraction grating of the semiconductor single crystal substrate, A first crystal growth step of growing a crystal having a composition different from that of the semiconductor single crystal substrate as a first buffer layer on the semiconductor single crystal substrate; and a first buffer layer as a second buffer layer on the first buffer layer A second crystal growth step of growing a crystal having a smaller refractive index, and then a second crystal of growing a waveguide layer and an active layer made of a crystal having a different composition from the semiconductor single crystal substrate on the second buffer layer. And a growth step.

【0016】請求項6記載の半導体レーザ装置の製造方
法は、半導体単結晶基板上に半導体単結晶基板と組成の
異なる第1のバッファ層を結晶成長する第1の結晶成長
工程と、この後第1のバッファ層に回折格子を形成する
回折格子形成工程と、第1のバッファ層上に第2のバッ
ファ層として半導体単結晶基板と組成の等しい結晶を成
長する第2の結晶成長工程と、この後第2のバッファ層
上に半導体単結晶基板と組成が異なる結晶よりなる導波
路層と活性層を成長する第3の結晶成長工程とを含む。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor laser device, which comprises a first crystal growth step of crystal-growing a first buffer layer having a composition different from that of the semiconductor single crystal substrate on the semiconductor single crystal substrate, and then a first crystal growth step. A diffraction grating forming step of forming a diffraction grating on one buffer layer, and a second crystal growing step of growing a crystal having the same composition as the semiconductor single crystal substrate as a second buffer layer on the first buffer layer; And a third crystal growth step of growing an active layer and a waveguide layer made of a crystal having a composition different from that of the semiconductor single crystal substrate on the rear second buffer layer.

【0017】[0017]

【作用】この発明は前記した手段により、分布帰還型回
折格子形状を制御してホールバーニングを抑制し、ま
た、歩留まりの向上が可能となる。つまり、請求項1記
載の構成によれば、回折格子上に成長した第2結晶の成
長を調節することで、回折格子の高さを調節して回折効
率を調節することができる。
According to the present invention, by means of the above-mentioned means, it is possible to control the shape of the distributed feedback type diffraction grating to suppress the hole burning and improve the yield. That is, according to the configuration of the first aspect, by adjusting the growth of the second crystal grown on the diffraction grating, the height of the diffraction grating can be adjusted and the diffraction efficiency can be adjusted.

【0018】請求項2記載の構成によれば、回折格子を
形成した第1結晶の上に第1結晶と組成が異なる第2結
晶を成長するすることで、回折格子を保存することがで
き、さらに第3結晶の厚さを調節することで、回折格子
と活性層との距離を調節して回折効率を調節することが
できる。請求項3記載の構成によれば、第1結晶,第2
結晶,第3結晶の組成の組合せを選ぶことにより各結晶
間の屈折率差を調節でき、これによって、各結晶間に設
けられた回折格子の回折効率を調節することができる。
According to the structure of claim 2, by growing the second crystal having a composition different from that of the first crystal on the first crystal forming the diffraction grating, the diffraction grating can be preserved, Further, by adjusting the thickness of the third crystal, it is possible to adjust the distance between the diffraction grating and the active layer and thus the diffraction efficiency. According to the configuration of claim 3, the first crystal, the second crystal
The refractive index difference between the crystals can be adjusted by selecting the combination of the compositions of the crystals and the third crystal, and thus the diffraction efficiency of the diffraction grating provided between the crystals can be adjusted.

【0019】請求項4記載の構成によれば、半導体単結
晶基板の回折格子上に基板と組成の等しい結晶を成長
し、その時間を制御することで、回折格子の高さを調節
することができる。請求項5記載の構成によれば、第2
のバッファ層の成長時間を調節することで、第2のバッ
ファ層の厚みを調節すると、回折格子と活性層の距離を
調節することができる。
According to the structure of the fourth aspect, the height of the diffraction grating can be adjusted by growing a crystal having the same composition as that of the substrate on the diffraction grating of the semiconductor single crystal substrate and controlling the time. it can. According to the configuration of claim 5, the second
If the thickness of the second buffer layer is adjusted by adjusting the growth time of the buffer layer, the distance between the diffraction grating and the active layer can be adjusted.

【0020】請求項6記載の構成によれば、第1のバッ
ファ層と導波路層の屈折率差を小さくすることができ、
同じ形状の回折格子を作製した場合でも、小さい回折効
率を得ることができ、第2のバッファ層の厚さを小さく
することが可能で、再現性が向上する。
According to the structure of claim 6, the difference in refractive index between the first buffer layer and the waveguide layer can be reduced,
Even when the diffraction grating having the same shape is manufactured, a small diffraction efficiency can be obtained, the thickness of the second buffer layer can be reduced, and reproducibility is improved.

【0021】[0021]

【実施例】【Example】

(第1の実施例)図1はこの発明の第1の実施例におけ
る半導体レーザ、つまりDFBレーザの構造図を示すも
のである。図1において、1はn−InP基板、2は周
期Λ1=200.0nmの第1の分布帰還型回折格子、
3は分布帰還型回折格子2の高さを調整するためのIn
P調節層(InPバッファ層)、4はInGaAsP
(λ=1.1μm)導波路層、5は5nmのInGaA
sP(λ=1.40μm)井戸層と10nmのInGa
AsP(λ=1.10μm)バリア層の5周期よりなる
量子井戸型のInGaAsP活性層、6はp−InP・
n−InP・p−InP埋め込み層、7はp−InGa
AsP(λ=1.3μm)キャップ層、8はAu/Zn
のp側電極、9はAu−Snのn側電極である。
(First Embodiment) FIG. 1 is a structural diagram of a semiconductor laser, that is, a DFB laser according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is an n-InP substrate, 2 is a first distributed feedback diffraction grating with a period Λ1 = 200.0 nm,
Reference numeral 3 denotes In for adjusting the height of the distributed feedback diffraction grating 2.
P adjustment layer (InP buffer layer), 4 is InGaAsP
(Λ = 1.1 μm) Waveguide layer, 5 is 5 nm InGaA
sP (λ = 1.40 μm) well layer and 10 nm InGa
Quantum well type InGaAsP active layer consisting of 5 periods of AsP (λ = 1.10 μm) barrier layer, 6 is p-InP.
n-InP / p-InP buried layer, 7 is p-InGa
AsP (λ = 1.3 μm) cap layer, 8 is Au / Zn
Is a p-side electrode, and 9 is an Au-Sn n-side electrode.

【0022】この実施例では、図1に示したように、n
−InP基板1に直に分布帰還型回折格子2を形成し、
その上に回折格子高さ調節用のInP調節層3を成長さ
せ、さらにその上にInGaAsP導波路層4とInG
aAsP活性層5とを形成している。ここで、この半導
体レーザが従来の半導体レーザと異なるのは、分布帰還
型回折格子2の上にInP調節層3が形成され、さらに
このInP調節層3により、このInP調節層3の表面
には分布帰還型回折格子2を反映した回折格子高さの低
い分布帰還型回折格子2aが形成されているところであ
る。
In this embodiment, as shown in FIG.
-The distributed feedback diffraction grating 2 is formed directly on the InP substrate 1,
An InP adjusting layer 3 for adjusting the height of the diffraction grating is grown thereon, and an InGaAsP waveguide layer 4 and InG are further formed thereon.
and the aAsP active layer 5 is formed. Here, this semiconductor laser is different from the conventional semiconductor laser in that the InP adjusting layer 3 is formed on the distributed feedback diffraction grating 2, and the InP adjusting layer 3 causes the surface of the InP adjusting layer 3 to be different. The distributed feedback diffraction grating 2a having a low diffraction grating height reflecting the distributed feedback diffraction grating 2 is being formed.

【0023】ここで、分布帰還型回折格子2の上にIn
P調節層3を形成することによる作用について、図2お
よび図3を参照して説明する。干渉露光法によりレジス
トに分布帰還型回折格子を形成し、このレジストを用い
て結晶をエッチングすることで結晶に分布帰還型回折格
子を転写する。結晶に形成された分布帰還型回折格子形
状は図2に示したように、2つのパターン(a1),
(b1)よりなる。つまり、これは、図2(C0)に示
すように、InP基板81上にレジスト82を形成して
エッチングすると、エッチングの程度により(c1)に
示すようにInP基板81が少ししかエッチングされな
い場合と、(c2)に示すようにInP基板81がかな
りエッチングされる場合とがある。(c1)が(a1)
に相当し、(c2)が(b1)に相当する。
Here, In is placed on the distributed feedback diffraction grating 2.
The effect of forming the P adjustment layer 3 will be described with reference to FIGS. 2 and 3. A distributed feedback diffraction grating is formed on the resist by the interference exposure method, and the distributed feedback diffraction grating is transferred to the crystal by etching the crystal using this resist. As shown in FIG. 2, the distributed feedback diffraction grating shape formed in the crystal has two patterns (a1),
(B1). That is, as shown in FIG. 2C0, when the resist 82 is formed on the InP substrate 81 and etched, the InP substrate 81 is slightly etched as shown in (c1) depending on the degree of etching. , (C2), the InP substrate 81 may be considerably etched. (C1) is (a1)
And (c2) corresponds to (b1).

【0024】InP基板81をエッチングした後の結晶
成長時間と回折効率との関係は図3に示される。図3の
a1,a2,b1,b2は図2のパターン(a1),
(b1),(a2),(b2)にそれぞれ対応する。パ
ターン(a1)の場合においては、分布帰還型回折格子
83上に結晶を成長した場合には分布帰還型回折格子8
3の形状は(111)面の成長レートが(100)面に
対して速いために、分布帰還型回折格子83の高さはパ
ターン(a2)のように、結晶の成長とともにほぼ直線
的に低下し、回折効率もほぼ直線的に低下していく。一
方、パターン(b1)の場合においては、分布帰還型回
折格子83の高さはパターン(b2)のように、結晶の
成長とともに、いったん上昇した後低下を始め、回折効
率は、一度上昇した後にパターン(a1)と同様に成長
時間とともに低下していく。
The relationship between the crystal growth time and the diffraction efficiency after etching the InP substrate 81 is shown in FIG. A1, a2, b1, b2 in FIG. 3 are the patterns (a1),
These correspond to (b1), (a2), and (b2), respectively. In the case of the pattern (a1), when a crystal is grown on the distributed feedback diffraction grating 83, the distributed feedback diffraction grating 8 is used.
In the shape of No. 3, since the growth rate of the (111) plane is faster than that of the (100) plane, the height of the distributed feedback diffraction grating 83 decreases almost linearly with the growth of the crystal like the pattern (a2). However, the diffraction efficiency also decreases almost linearly. On the other hand, in the case of the pattern (b1), the height of the distributed feedback diffraction grating 83 once rises and then begins to decrease as the crystal grows, as in the pattern (b2), and the diffraction efficiency once rises. Similar to the pattern (a1), it decreases with the growth time.

【0025】したがって、分布帰還型回折格子83の形
成時のエッチング量を小さくしてパターン(a1)のよ
うにしておいた方が回折効率の制御が良好となる。以上
のように構成されたこの実施例の半導体レーザにおい
て、以下その動作を説明する。電流はAu/Znのp側
電極8より供給され、p−InP・n−InP・p−I
nP埋め込み層6により挟窄された後に井戸層とバリア
層で構成されるInGaAsP活性層5に注入される。
InGaAsP活性層5で発生した光はInGaAsP
導波路層4にしみ出し、分布帰還型回折格子2の周期に
より決定されるDFB発振波長の光のうち長波長側の波
長で発振することになる。
Therefore, it is preferable to control the diffraction efficiency by reducing the etching amount when forming the distributed Bragg reflector type diffraction grating 83 to form the pattern (a1). The operation of the semiconductor laser of this embodiment constructed as above will be described below. The current is supplied from the p-side electrode 8 of Au / Zn, and p-InP.n-InP.p-I
After being sandwiched by the nP buried layer 6, it is injected into the InGaAsP active layer 5 composed of a well layer and a barrier layer.
The light generated in the InGaAsP active layer 5 is InGaAsP.
The light spills out into the waveguide layer 4 and oscillates at a wavelength on the long wavelength side of light having a DFB oscillation wavelength determined by the period of the distributed feedback diffraction grating 2.

【0026】この実施例による半導体レーザは、 (1)分布帰還型回折格子2上にInP調節層3の結晶
を300nm積層することにより、分布帰還型回折格子
2の高さを分布帰還型回折格子2aのように低くして、
回折効率を3.2から1.0に低下させている。これに
よりホールバーニングの出現が低減される。
In the semiconductor laser according to this embodiment, (1) the height of the distributed feedback type diffraction grating 2 is adjusted by stacking the crystal of the InP adjusting layer 3 on the distributed feedback type diffraction grating 2 in a thickness of 300 nm. Lower as 2a,
The diffraction efficiency is lowered from 3.2 to 1.0. This reduces the appearance of hole burning.

【0027】(2)膜厚制御性に優れたMOCVD法を
用いて結晶成長することにより分布帰還型回折格子の高
さを低くするので、n−InP基板1に形成した分布帰
還型回折格子2のn−InP基板1内での回折効率のば
らつきは従来よりかなり低減される。 (3)製造工程において、ウェハ間およびバッチ間の回
折効率のばらつきは従来よりも低減される。
(2) Since the height of the distributed feedback diffraction grating is lowered by growing the crystal using the MOCVD method which is excellent in film thickness controllability, the distributed feedback diffraction grating 2 formed on the n-InP substrate 1 The variation of the diffraction efficiency in the n-InP substrate 1 is significantly reduced as compared with the conventional one. (3) In the manufacturing process, variations in diffraction efficiency between wafers and batches are reduced as compared with the conventional case.

【0028】上記のように、分布帰還型回折格子の形状
をエッチングではなく結晶成長により制御することで、
分布帰還型回折格子の高さを目的の高さとするととも
に、面内で高さのばらつきを抑制することが可能とな
り、歩留まりの高い単一モード動作の半導体レーザを実
現することができる。 (第2の実施例)図4はこの発明の第2の実施例におけ
る半導体レーザの構造図を示すものである。図4におい
て、1はn−InP基板、12はn−InPバッファ層
であり、光強度が強い部分のドーパント濃度を減少させ
るために3μm成長している。キャリア濃度は1×10
17cm-3である。2は周期Λ1=200.0nmの分布
帰還型回折格子、13は分布帰還型回折格子2の回折効
率を調整するためのn−InGaAsP(λ=1.05
μm)調節層(n−InGaAsPバッファ層)、14
は結晶を平坦化するためのn−InP平坦化層、4はn
−InGaAsP(λ=1.05μm)導波路層、5は
5nmのInGaAsP(λ=1.40μm)井戸層と
10nmのInGaAsP(λ=1.10μm)バリア
層の5周期よりなる量子井戸型のInGaAsP活性
層、6はp−InP・n−InP・p−InP埋め込み
層、7はp−InGaAsP(λ=1.3μm)キャッ
プ層、8はAu/Znのp側電極、9はAu−Snのn
側電極である。
As described above, by controlling the shape of the distributed feedback diffraction grating by crystal growth instead of etching,
It is possible to set the height of the distributed feedback diffraction grating to a target height and suppress the height variation within the plane, and it is possible to realize a single-mode operation semiconductor laser with high yield. (Second Embodiment) FIG. 4 is a structural view of a semiconductor laser according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 4, 1 is an n-InP substrate and 12 is an n-InP buffer layer, which is grown to a thickness of 3 μm in order to reduce the dopant concentration in a portion where the light intensity is strong. Carrier concentration is 1 × 10
It is 17 cm -3 . 2 is a distributed feedback diffraction grating with a period Λ1 = 200.0 nm, and 13 is n-InGaAsP (λ = 1.05) for adjusting the diffraction efficiency of the distributed feedback diffraction grating 2.
μm) adjustment layer (n-InGaAsP buffer layer), 14
Is an n-InP flattening layer for flattening the crystal, and 4 is n
InGaAsP (λ = 1.05 μm) waveguide layer, 5 is a quantum well type InGaAsP having 5 periods of a 5 nm InGaAsP (λ = 1.40 μm) well layer and a 10 nm InGaAsP (λ = 1.10 μm) barrier layer. An active layer, 6 is a p-InP.n-InP.p-InP buried layer, 7 is a p-InGaAsP (λ = 1.3 μm) cap layer, 8 is an Au / Zn p-side electrode, and 9 is Au-Sn. n
It is a side electrode.

【0029】この実施例では、図4に示したように、n
−InP基板1にn−InPバッファ素子12を形成
し、このn−InPバッファ層12に分布帰還型回折格
子2を形成し、その上に分布帰還型回折格子2の回折効
率を調整するためのn−InGaAsP調節層13を成
長し、さらにその上に結晶を平坦化するためのn−In
P平坦化層14を成長し、さらにその上にInGaAs
P導波路層4とInGaAsP活性層5とを形成してい
る。
In this embodiment, as shown in FIG.
The n-InP buffer element 12 is formed on the -InP substrate 1, the distributed feedback diffraction grating 2 is formed on the n-InP buffer layer 12, and the diffraction efficiency of the distributed feedback diffraction grating 2 is adjusted on the distributed feedback diffraction grating 2. An n-In layer for growing an n-InGaAsP control layer 13 and further planarizing a crystal on the n-InGaAsP control layer 13
A P flattening layer 14 is grown, and InGaAs is further formed thereon.
The P waveguide layer 4 and the InGaAsP active layer 5 are formed.

【0030】この実施例の半導体レーザの動作は第1の
実施例とほぼ同様である。ここで、第2の実施例のよう
に、分布帰還型回折格子を形成した結晶と異なる組成の
結晶を分布帰還型回折格子の上に成長させることによる
作用について、図5および図6を参照して説明する。分
布帰還型回折格子を形成した結晶と異なる組成の結晶を
成長した場合を図5に示す。図5において、101はI
nP基板、102はInP基板101上に形成した分布
帰還型回折格子である。103は分布帰還型回折格子1
02上に形成した結晶で、InP基板101より屈折率
が大きい。InP基板101は、(111)面の成長レ
ートが速いために、分布帰還型回折格子102の凹部で
は成長した結晶103の膜厚が大きくなる。屈折率の大
きい結晶103を分布帰還型回折格子102上に成長し
た場合は、分布帰還型回折格子102の凹部の屈折率の
ほうが凸部の屈折率より大きくなるために、結晶103
も分布帰還型回折格子102として作用する。
The operation of the semiconductor laser of this embodiment is almost the same as that of the first embodiment. Here, referring to FIG. 5 and FIG. 6, the operation of growing a crystal having a different composition from the crystal forming the distributed feedback diffraction grating on the distributed feedback diffraction grating as in the second embodiment will be described. Explain. FIG. 5 shows a case where a crystal having a composition different from that of the crystal in which the distributed feedback diffraction grating is formed is grown. In FIG. 5, 101 is I
The nP substrate 102 is a distributed feedback diffraction grating formed on the InP substrate 101. 103 is a distributed feedback diffraction grating 1
No. 02, which has a larger refractive index than the InP substrate 101. Since the growth rate of the (111) plane is high in the InP substrate 101, the film thickness of the crystal 103 grown in the recess of the distributed feedback diffraction grating 102 is large. When the crystal 103 having a large refractive index is grown on the distributed feedback diffraction grating 102, the refractive index of the concave portion of the distributed feedback diffraction grating 102 becomes larger than that of the convex portion, so that the crystal 103
Also acts as the distributed feedback diffraction grating 102.

【0031】つぎに、分布帰還型回折格子102上に積
層した結晶103より屈折率の小さな結晶104と導波
路層105と活性層106とを続けて成長する。屈折率
の小さい結晶104の厚みを調節することで、分布帰還
型回折格子102の位置における光強度を調整できる。
レーザ内の分布帰還型回折格子102の実効的な回折効
率は分布帰還型回折格子102の形状と分布帰還型回折
格子102の存在する位置の光強度および分布帰還型回
折格子102を形成する結晶101,103の屈折率の
差の関数として示され、実効的な回折効率は光強度に比
例する。
Next, a crystal 104 having a smaller refractive index than the crystal 103 stacked on the distributed feedback diffraction grating 102, a waveguide layer 105 and an active layer 106 are continuously grown. The light intensity at the position of the distributed feedback diffraction grating 102 can be adjusted by adjusting the thickness of the crystal 104 having a small refractive index.
The effective diffraction efficiency of the distributed feedback diffraction grating 102 in the laser is the shape of the distributed feedback diffraction grating 102, the light intensity at the position where the distributed feedback diffraction grating 102 is present, and the crystal 101 forming the distributed feedback diffraction grating 102. , 103, and the effective diffraction efficiency is proportional to the light intensity.

【0032】したがって、高さが高く、回折効率の大き
い分布帰還型回折格子102に屈折率の大きい結晶10
3を成長して屈折率変化を作り出し、この分布帰還型回
折格子102と活性層105の距離を離して光強度を減
少させることで実効的な回折効率を低下させることがで
きる。図6に活性層・分布帰還型回折格子間距離dと回
折効率の関係を示す。分布帰還型回折格子の回折効率の
ばらつきは回折効率の面内ばらつきを減少するためにエ
ッチングを実施すると増大する。エッチングによらず面
内均一性の高い結晶成長を利用して回折効率を低下させ
ることで、回折効率の面内均一性やバッチ間均一性が向
上し、歩留まりの向上が実現される。
Therefore, the distributed feedback diffraction grating 102, which is high in height and has high diffraction efficiency, has a large refractive index in the crystal 10.
The effective diffraction efficiency can be lowered by growing 3 to create a change in the refractive index, and by separating the distributed feedback diffraction grating 102 and the active layer 105 from each other to reduce the light intensity. FIG. 6 shows the relationship between the distance d between the active layer and the distributed feedback type diffraction grating and the diffraction efficiency. The variation in the diffraction efficiency of the distributed feedback diffraction grating increases when etching is performed to reduce the in-plane variation in the diffraction efficiency. By reducing the diffraction efficiency by utilizing the crystal growth with high in-plane uniformity without etching, the in-plane uniformity of the diffraction efficiency and the batch-to-batch uniformity are improved, and the yield is improved.

【0033】さらに、出射光の広がり角の半値幅を小さ
くしようとした場合には導波路層を薄くする必要があ
る。しかしながら、先に説明した図1のレーザにおいて
は、InGaAsP導波路層4が分布帰還型回折格子2
aの凹凸をInGaAsP活性層5に伝えないためのバ
ッファ層としても作用しており、InGaAsP活性層
5を良好に保つためにはInGaAsP導波路層4の厚
みの減少には限界があった。ところが、図4の半導体レ
ーザでは、InPバッファ層12に作製した分布帰還型
回折格子2上にヘテロ結晶(n−InGaAsP調節層
13)を成長し、屈折率変化を発生させることができる
ために、バッファ層としては屈折率の大きい導波路層用
の結晶(InGaAsP)ではなく屈折率の小さい結晶
(InP平坦化層14)を使用して分布帰還型回折格子
2とInGaAsP活性層5の距離を離すことができ
る。その結果、出射光の広がり角を減少でき、出射光を
光ファイバに効率よく結合できることになり、高出力化
が可能となる。
Further, in order to reduce the half width of the spread angle of the emitted light, it is necessary to make the waveguide layer thin. However, in the above-described laser shown in FIG. 1, the InGaAsP waveguide layer 4 has the distributed feedback diffraction grating 2
It also acts as a buffer layer for preventing the unevenness of a from being transmitted to the InGaAsP active layer 5, and there was a limit to the reduction of the thickness of the InGaAsP waveguide layer 4 in order to keep the InGaAsP active layer 5 good. However, in the semiconductor laser of FIG. 4, since a hetero crystal (n-InGaAsP adjusting layer 13) can be grown on the distributed feedback diffraction grating 2 formed in the InP buffer layer 12 to cause a change in the refractive index, As the buffer layer, a crystal having a small refractive index (InP flattening layer 14) is used instead of a crystal for a waveguide layer having a large refractive index (InGaAsP), and the distributed feedback diffraction grating 2 and the InGaAsP active layer 5 are separated from each other. be able to. As a result, the divergence angle of the emitted light can be reduced, the emitted light can be efficiently coupled to the optical fiber, and high output can be achieved.

【0034】また、分布帰還型回折格子が形成される第
1結晶(InPバッファ層12)の組成と、回折効率を
変化させる第2結晶(n−InGaAsP調節層13)
の組成、さらに第2結晶の成長後にも分布帰還型回折格
子が残っている場合には第3結晶(InP平坦化層1
4)の組成を調整することでトータルの回折効率を目的
値とすることができる。すなわち、第1結晶(InPバ
ッファ層12)と第2結晶(n−InGaAsP調節層
13)の屈折率の差を大きくすることで回折効率を大き
くすることができ、また第2結晶(n−InGaAsP
調節層13)の屈折率と第3結晶(InP平坦化層1
4)の屈折率を大きくすることで回折効率を小さくする
ことができる。その結果、分布帰還型回折格子2とIn
GaAsP活性層5の間の距離を大きく変えないで回折
効率を調整することができる。これは、キャリアの注入
を良くするために第3結晶(InP平坦化層14)の膜
厚を小さくしたいときに有効となる。
Further, the composition of the first crystal (InP buffer layer 12) on which the distributed feedback diffraction grating is formed and the second crystal (n-InGaAsP adjusting layer 13) which changes the diffraction efficiency.
Of the third crystal (the InP flattening layer 1) when the distributed feedback diffraction grating remains after the growth of the second crystal.
By adjusting the composition of 4), the total diffraction efficiency can be made a target value. That is, the diffraction efficiency can be increased by increasing the difference in refractive index between the first crystal (InP buffer layer 12) and the second crystal (n-InGaAsP adjusting layer 13), and the second crystal (n-InGaAsP).
Refractive index of adjusting layer 13) and third crystal (InP flattening layer 1)
The diffraction efficiency can be reduced by increasing the refractive index of 4). As a result, the distributed feedback diffraction grating 2 and In
The diffraction efficiency can be adjusted without greatly changing the distance between the GaAsP active layers 5. This is effective when it is desired to reduce the film thickness of the third crystal (InP flattening layer 14) in order to improve carrier injection.

【0035】上記のn−InGaAsP(λg=1.1
5μm)調節層13は50nm成長している。(11
1)面の成長レートがInPより大きいために、50n
mで結晶界面はほぼ平坦化される。ここで、InGaA
sPの組成をλg=1.15μmとしたが、λgを大き
くすることで回折効率を大きくすることができ、λgを
小さくすることで回折効率を小さくすることができる。
また、n−InGaAsP調節層13の膜厚を50nm
としたが、膜厚を20nmと小さくして、n−InGa
AsP調節層13の成長後の成長界面(表面)に分布帰
還型回折格子が残っているようにすることでも回折効率
を小さくすることができる。
The above n-InGaAsP (λg = 1.1
5 μm) The adjustment layer 13 has grown to 50 nm. (11
1) 50n because the growth rate of the surface is higher than InP
At m, the crystal interface is almost flattened. Where InGaA
Although the composition of sP is set to λg = 1.15 μm, it is possible to increase the diffraction efficiency by increasing λg and decrease the diffraction efficiency by decreasing λg.
Further, the thickness of the n-InGaAsP adjusting layer 13 is set to 50 nm.
However, the film thickness is reduced to 20 nm, and n-InGa
The diffraction efficiency can also be reduced by allowing the distributed feedback diffraction grating to remain on the growth interface (surface) after the growth of the AsP control layer 13.

【0036】また、n−InP平坦化層14には、この
n−InP平坦化層14とInGaAsP活性層5との
結晶界面を完全に平坦化するためと、InGaAsP活
性層5と分布帰還型回折格子2の距離を離して光強度を
低下させることで分布帰還型回折格子2の回折効率を低
減しなくても、κL(実効回折効率)を低減することが
できるという2つの効果がある。つまり、InGaAs
P活性層5と分布帰還型回折格子2との距離がn−In
P平坦化層14により離されているため、InGaAs
P活性層5で発生した光は分布帰還型回折格子2をあま
り感じない(実効回折効率が小さい)。
Further, in the n-InP flattening layer 14, in order to completely flatten the crystal interface between the n-InP flattening layer 14 and the InGaAsP active layer 5, the InGaAsP active layer 5 and the distributed feedback diffraction are formed. By reducing the light intensity by separating the grating 2 from each other, it is possible to reduce κL (effective diffraction efficiency) without reducing the diffraction efficiency of the distributed feedback diffraction grating 2. In other words, InGaAs
The distance between the P active layer 5 and the distributed feedback diffraction grating 2 is n-In.
InGaAs because it is separated by the P planarization layer 14
The light generated in the P active layer 5 does not feel the distributed feedback diffraction grating 2 much (the effective diffraction efficiency is small).

【0037】n−InP平坦化層14の膜厚を300n
mとすることで、同じ回折効率の分布帰還型回折格子2
でも、n−InP平坦化層14をInGaAsP活性層
5と分布帰還型回折格子2との間にはさむことで、実効
回折効率を1/5に低減できるために、分布帰還型回折
格子2の回折効率を5としておき、κL(実効屈折率)
を第1の実施例での回折効率1.0と同様とすることが
できる。
The thickness of the n-InP flattening layer 14 is set to 300 n.
By setting m, the distributed feedback diffraction grating 2 having the same diffraction efficiency
However, by sandwiching the n-InP flattening layer 14 between the InGaAsP active layer 5 and the distributed feedback diffraction grating 2, the effective diffraction efficiency can be reduced to ⅕, so that the diffraction of the distributed feedback diffraction grating 2 is reduced. Efficiency is set to 5 and κL (effective refractive index)
Can be the same as the diffraction efficiency of 1.0 in the first embodiment.

【0038】また、n−InGaAsP調節層13の膜
厚を20nmとして、InGaAsP層13とn−In
P平坦化層14との間に分布帰還型回折格子を保存させ
る場合、n−InP層14に替えてn−InGaAsP
層14aを用いて屈折率差を調整することで目的の回折
効率を得ることができる。すなわち、n−InP平坦化
層14に替えてn−InGaAsP(λg=1.05μ
m)平坦化14aを使用することで、n−InGaAs
P調節層13(λg=1.15μm)とn−InGaA
sP(λg=1.05μm)平坦化層14aとの界面に
分布帰還型回折格子が保存されていてもそれによる回折
効率の低下を抑制することができる。
Further, the thickness of the n-InGaAsP adjusting layer 13 is set to 20 nm, and the InGaAsP layer 13 and the n-In are adjusted.
When a distributed feedback diffraction grating is stored between the P planarization layer 14 and the P planarization layer 14, the n-InP layer 14 is replaced by n-InGaAsP.
The target diffraction efficiency can be obtained by adjusting the refractive index difference using the layer 14a. That is, instead of the n-InP flattening layer 14, n-InGaAsP (λg = 1.05μ
m) By using the planarization 14a, n-InGaAs
P adjustment layer 13 (λg = 1.15 μm) and n-InGaA
Even if the distributed feedback diffraction grating is stored at the interface with the sP (λg = 1.05 μm) flattening layer 14a, it is possible to suppress a decrease in diffraction efficiency.

【0039】さらに、回折効率のバッチ間ばらつきもM
OCVDによる結晶成長を用いたことで従来よりも低減
される。従来のようにエッチングを行って回折効率を低
減した場合には、分布帰還型回折格子の回折効率のばら
つきはエッチングをするに従い増大する。また、第1の
実施例で示したように、結晶を成長した場合においても
初期の回折効率が極めて大きい場合には成長する結晶の
膜厚を増大する必要があり、成長膜厚の増大に伴い回折
効率の面内ばらつきは拡大してしまう。この実施例の場
合は、回折効率の低下を分布帰還型回折格子2とInG
aAsP活性層5との位置との関係で実現しているため
に、膜厚の均一性の高いMOVPE結晶成長法などを用
いた場合には回折効率の均一性は極めて高くなる。この
実施例の構成の結果、回折効率の面内ばらつきは従来に
比べてきわめて低くなった。
Furthermore, the variation in the diffraction efficiency between batches is also M.
By using the crystal growth by OCVD, it can be reduced more than before. When etching is performed as in the conventional case to reduce the diffraction efficiency, the variation in the diffraction efficiency of the distributed feedback diffraction grating increases as the etching is performed. Further, as shown in the first embodiment, even when a crystal is grown, if the initial diffraction efficiency is extremely high, it is necessary to increase the film thickness of the growing crystal. The in-plane variation of the diffraction efficiency will increase. In the case of this embodiment, the diffraction efficiency is reduced by the distributed feedback diffraction grating 2 and InG.
Since it is realized in relation to the position with the aAsP active layer 5, the uniformity of diffraction efficiency becomes extremely high when the MOVPE crystal growth method or the like, which has a high uniformity of film thickness, is used. As a result of the configuration of this example, the in-plane variation of the diffraction efficiency was extremely low as compared with the conventional one.

【0040】上記の構造を用いることで、半導体レーザ
の単一モードとなる歩留まりが向上し、回折効率を低減
させることでホールバーニングの出現確率も低減する。
さらに、出射光の半値幅を小さくすることができ、光フ
ァイバ等に対する結合効率を高めることができる。 (第3の実施例)図7(a)はこの発明の第3の実施例
における半導体レーザの構造図を示すものである。図1
の第1の実施例では分布帰還型回折格子をInP基板1
上に直に形成したが、ここではInP基板1上にInP
基板1と組成の異なるn−InGaAsPバッファ層1
3aを成長しておき、n−InGaAsPバッファ層1
3a上に分布帰還型回折格子2を形成し、回折効率を調
整するためのInP基板1と組成の等しいInP平坦化
層14を成長して回折効率を調整した後、平坦化するた
めのn−InGaAsP導波路層4を成長する構造とし
て、n−InGaAsPバッファ層13aとn−InG
aAsP導波路層4の屈折率差を小さくすることで同じ
形状の分布帰還型回折格子を作製した場合でも小さい回
折効率を得、InP平坦化層14の量を小さくして再現
性を向上させた。
By using the above structure, the yield of the semiconductor laser in the single mode is improved, and the probability of hole burning is reduced by reducing the diffraction efficiency.
Further, the full width at half maximum of the emitted light can be reduced and the coupling efficiency with respect to the optical fiber or the like can be improved. (Third Embodiment) FIG. 7A shows the structure of a semiconductor laser according to the third embodiment of the present invention. Figure 1
In the first embodiment, the distributed feedback diffraction grating is used as the InP substrate 1
Although it was formed directly on top, here, InP is formed on the InP substrate 1.
N-InGaAsP buffer layer 1 having a composition different from that of the substrate 1
3a is grown and n-InGaAsP buffer layer 1
The distributed feedback diffraction grating 2 is formed on 3a, and an InP flattening layer 14 having the same composition as the InP substrate 1 for adjusting the diffraction efficiency is grown to adjust the diffraction efficiency and then n− for flattening. As a structure for growing the InGaAsP waveguide layer 4, the n-InGaAsP buffer layer 13a and the n-InG are used.
Even when a distributed feedback diffraction grating having the same shape was manufactured by reducing the difference in refractive index of the aAsP waveguide layer 4, a small diffraction efficiency was obtained, and the amount of the InP flattening layer 14 was reduced to improve reproducibility. .

【0041】また、図7(b)の実施例においては、I
nP基板1上に基板と組成の異なるn−InGaAsP
バッファ層13を成長しておき、n−InGaAsPバ
ッファ層13上に分布帰還型回折格子2を形成し、n−
InGaAsPバッファ層13と組成の異なる結晶であ
るn−InGaAsP調節層15を成長して分布帰還型
回折格子をゆるやかに形成し、回折効率を制御した後、
n−InP平坦化層14を成長する構造とすることで、
大きな回折効率をもつ分布帰還型回折格子の回折効率を
目的の値に調整し、デバイスの作製を容易にすることが
できる。
In the embodiment shown in FIG. 7B, I
n-InGaAsP having a composition different from that of the substrate on the nP substrate 1
The buffer layer 13 is grown, the distributed feedback diffraction grating 2 is formed on the n-InGaAsP buffer layer 13, and n-
After the n-InGaAsP adjusting layer 15 which is a crystal having a composition different from that of the InGaAsP buffer layer 13 is grown to form a distributed feedback diffraction grating gently and the diffraction efficiency is controlled,
By adopting a structure for growing the n-InP flattening layer 14,
It is possible to adjust the diffraction efficiency of the distributed feedback type diffraction grating having a large diffraction efficiency to a target value and facilitate the production of the device.

【0042】(第4の実施例)この第4の実施例を図8
に示す。第2の実施例の図4では、InP基板1上にI
nPバッファ層12を形成しているが、図8は、このI
nPバッファ層12の代わりに基板と組成の異なるn−
InGaAsPバッファ層12aを成長している。そし
て、n−InGaAsPバッファ層12a上に分布帰還
型回折格子2を形成し、n−InGaAsPバッファ層
12aと組成の異なる結晶であるn−InGaAsP調
節層13bを成長して回折効率を制御した後、n−In
GaAsP平坦化層14aを成長する構造とすること
で、回折効率の調整をさらに容易にした。すなわち、第
1の結晶上に形成されている回折効率をκ1とし、第2
の結晶を成長した後に残っている分布帰還型回折格子の
回折効率をκ2とすると、κ1はInGaAsPバッフ
ァ層12aとn−InGaAsP調整層13bの屈折率
差に比例している。またκ2はn−InGaAsP調節
層13とn−InGaAsP平坦化層14aの屈折率差
に比例している。
(Fourth Embodiment) This fourth embodiment is shown in FIG.
Shown in. In FIG. 4 of the second embodiment, I is formed on the InP substrate 1.
The nP buffer layer 12 is formed.
In place of the nP buffer layer 12, n− having a different composition from the substrate
The InGaAsP buffer layer 12a is grown. Then, the distributed feedback diffraction grating 2 is formed on the n-InGaAsP buffer layer 12a, and the n-InGaAsP adjusting layer 13b, which is a crystal having a composition different from that of the n-InGaAsP buffer layer 12a, is grown to control the diffraction efficiency. n-In
The structure for growing the GaAsP flattening layer 14a made it easier to adjust the diffraction efficiency. That is, the diffraction efficiency formed on the first crystal is κ1,
Assuming that the diffraction efficiency of the distributed feedback diffraction grating remaining after the growth of the crystal is κ2, κ1 is proportional to the refractive index difference between the InGaAsP buffer layer 12a and the n-InGaAsP adjustment layer 13b. Further, κ2 is proportional to the refractive index difference between the n-InGaAsP adjusting layer 13 and the n-InGaAsP flattening layer 14a.

【0043】まず、n−InGaAsPバッファ層12
aはキャリアの注入の観点からあまり大きな屈折率の結
晶とすることができない。したがって、n−InGaA
sP(λg=1.05μm)とした。つぎに、n−In
GaAsP調節層13bは組成のばらつきによる回折効
率の変動をなくすためにやや大きめの屈折率の結晶とす
る必要がある。したがって、n−InGaAsP(λg
=1.15μm)とした。また、キャリアの注入を良く
するために膜厚は20nmとした。その結果分布帰還型
回折格子2は充分に埋め込むことができず、平坦化層1
4aの組成をInPとして調節層13との屈折率差を大
きくすることにより急激に回折効率が低下してしまう。
そこで、平坦化層14aの組成をn−InGaAsP
(λg=0.95μm)として、キャリアの注入は確保
しつつ、回折効率の値を目的のκL=1とすることがで
きた。このように、回折効率の調整が安定している膜厚
や結晶組成を選んで行くと、3段階に結晶組成を替えな
がら回折効率を調整する必要があることが明らかとなっ
た。
First, the n-InGaAsP buffer layer 12
From the viewpoint of carrier injection, a cannot be a crystal having a very large refractive index. Therefore, n-InGaA
sP (λg = 1.05 μm). Next, n-In
The GaAsP adjusting layer 13b needs to be a crystal having a slightly larger refractive index in order to eliminate the fluctuation of the diffraction efficiency due to the variation of the composition. Therefore, n-InGaAsP (λg
= 1.15 μm). In addition, the film thickness is set to 20 nm in order to improve carrier injection. As a result, the distributed feedback diffraction grating 2 cannot be sufficiently embedded, and the planarization layer 1
When the composition of 4a is InP and the difference in refractive index from the adjustment layer 13 is increased, the diffraction efficiency sharply decreases.
Therefore, the composition of the flattening layer 14a is set to n-InGaAsP.
As (λg = 0.95 μm), the value of the diffraction efficiency could be set to the target κL = 1 while ensuring the injection of carriers. Thus, it became clear that it is necessary to adjust the diffraction efficiency while changing the crystal composition in three steps by selecting the film thickness and the crystal composition for which the adjustment of the diffraction efficiency is stable.

【0044】(第5の実施例)図9はこの発明の第5の
実施例における半導体レーザの製造方法を示すものであ
る。図9において、まずn−InP基板1上全面にホロ
グラッフィク露光法により分布帰還型回折格子2を形成
する回折格子作製工程を図9(a)に示す。この回折格
子作製工程において、成長圧力60torrの減圧MOVP
E法を用いてPH3 雰囲気で600℃,15分のアニー
ルを行うことで、回折効率を2.0%から0.3%まで
低下させる。供給律速となるエッチングとは異なり、ア
ニールの場合は、反応律速であるため、回折効率の面内
ばらつきは抑制される。そして、回折効率を低下させた
分布帰還型回折格子2の全面に第1のエピタキシャル成
長として成長圧力60torrの減圧MOVPE法を用いて
n−InPバッファ層(キャリア濃度n=5×1017
3を500nm、n−InGaAsP導波路層4を15
0nm、InGaAsP(λ=1.40μm)井戸層と
10nmのInGaAsP(λ=1.10μm)バリア
層の5周期よりなる量子井戸型のInGaAsP活性層
5を、p−InPクラッド層16を0.5μm成長する第
1の結晶成長工程を図9(b)に示す。
(Fifth Embodiment) FIG. 9 shows a method for manufacturing a semiconductor laser according to a fifth embodiment of the present invention. In FIG. 9, first, FIG. 9A shows a diffraction grating manufacturing process for forming the distributed feedback diffraction grating 2 on the entire surface of the n-InP substrate 1 by the hologram exposure method. In this diffraction grating manufacturing process, a reduced pressure MOVP with a growth pressure of 60 torr
Annealing is performed in the PH 3 atmosphere at 600 ° C. for 15 minutes using the E method to reduce the diffraction efficiency from 2.0% to 0.3%. In the case of annealing, unlike in the case of etching that is rate-controlled, the rate of reaction is rate-controlled, so that in-plane variations in diffraction efficiency are suppressed. Then, an n-InP buffer layer (carrier concentration n = 5 × 10 17 ) is formed on the entire surface of the distributed feedback diffraction grating 2 having a reduced diffraction efficiency as a first epitaxial growth by using a low pressure MOVPE method with a growth pressure of 60 torr.
3 is 500 nm, and the n-InGaAsP waveguide layer 4 is 15 nm.
A quantum well type InGaAsP active layer 5 consisting of 5 periods of 0 nm, InGaAsP (λ = 1.40 μm) well layer and 10 nm InGaAsP (λ = 1.10 μm) barrier layer, and p-InP clad layer 16 of 0.5 μm. The first crystal growing step for growing is shown in FIG. 9 (b).

【0045】つぎに、結晶表面よりn−InP基板1に
かけて一部を幅1μmに渡り<011>方向にエッチン
グすることによりストライプ17を形成した後、p−I
nP・n−InP・p−InP埋め込み層6、p−In
GaAsPキャップ層7をストライプ埋め込み成長し、
その後Au/Znのp側電極8とAu−Snのn側電極
9を蒸着により形成し、図9(c)の構造を得る。
Next, a stripe 17 is formed by etching a part of the crystal surface from the crystal surface to the n-InP substrate 1 over a width of 1 μm in the <011> direction, and then p-I is formed.
nP.n-InP.p-InP buried layer 6, p-In
GaAsP cap layer 7 is grown by stripe embedding,
After that, the p-side electrode 8 of Au / Zn and the n-side electrode 9 of Au—Sn are formed by vapor deposition to obtain the structure of FIG.

【0046】n−InPバッファ層3をInP基板1上
に500nm成長することで、分布帰還型回折格子の高
さが減少して、分布帰還型回折格子の回折効率は成長前
の3.2から1.0に低下する。 (第6の実施例)図10はこの発明の第6の実施例にお
ける半導体レーザの製造方法を示すものである。図10
において、まずn−InP基板1上にn−InPバッフ
ァ層12を結晶成長した後、全面にホログラッフィク露
光法により分布帰還型回折格子2を形成する回折格子作
製工程を図10(a)に示す。
By growing the n-InP buffer layer 3 on the InP substrate 1 by 500 nm, the height of the distributed feedback diffraction grating is reduced, and the diffraction efficiency of the distributed feedback diffraction grating is from 3.2 before the growth. It drops to 1.0. (Sixth Embodiment) FIG. 10 shows a method for manufacturing a semiconductor laser according to a sixth embodiment of the present invention. Figure 10
In FIG. 10A, a diffraction grating manufacturing process of crystal-growing the n-InP buffer layer 12 on the n-InP substrate 1 and then forming the distributed feedback diffraction grating 2 on the entire surface by a hologram exposure method is shown in FIG. .

【0047】MOVPE炉内のアニーリングにより回折
効率を均一に低下させた分布帰還型回折格子2の全面に
第2のエピタキシャル成長としてMOVPE法を用いて
n−InGaAsPバッファ層(キャリア濃度n=5×
1017)13を50nm、n−InP平坦化層(キャリ
ア濃度n=5×1017)14を300nm、n−InG
aAsP導波路層4を100nm、5nmのInGaA
sP(λ=1.40μm)井戸層と10nmのInGa
AsP(λ=1.10μm)バリア層の5周期よりなる
量子井戸型のInGaAsP活性層5を、p−InPク
ラッド層16を0.5μm成長する第2の結晶成長工程を
図10(b)に示す。
An n-InGaAsP buffer layer (carrier concentration n = 5 ×) is formed on the entire surface of the distributed feedback diffraction grating 2 in which the diffraction efficiency is uniformly reduced by annealing in the MOVPE furnace by the MOVPE method as the second epitaxial growth.
10 17 ) 13 to 50 nm, n-InP flattening layer (carrier concentration n = 5 × 10 17 ) 14 300 nm, n-InG
The aAsP waveguide layer 4 is formed with 100 nm and 5 nm InGaA.
sP (λ = 1.40 μm) well layer and 10 nm InGa
FIG. 10B shows the second crystal growth step for growing the quantum well type InGaAsP active layer 5 consisting of 5 periods of the AsP (λ = 1.10 μm) barrier layer and the p-InP cladding layer 16 to 0.5 μm. Show.

【0048】つぎに、結晶表面よりn−InP基板1に
かけて一部を幅1μmに渡り<011>方向にエッチン
グすることによりストライプ18を形成した後、p−I
nP・n−InP・p−InP埋め込み層6、p−In
GaAsPキャップ層7をストライプ埋め込み成長し、
その後Au/Znのp側電極8とAu−Snのn側電極
9を蒸着により形成し、図10(c)の構造を得る。
Next, a stripe 18 is formed by etching a part of the crystal surface from the crystal surface to the n-InP substrate 1 over a width of 1 μm in the <011> direction.
nP.n-InP.p-InP buried layer 6, p-In
GaAsP cap layer 7 is grown by stripe embedding,
After that, the p-side electrode 8 of Au / Zn and the n-side electrode 9 of Au—Sn are formed by vapor deposition to obtain the structure of FIG.

【0049】InGaAsP活性層5の下に、n−In
Pバッファ層14を300nm成長することで、分布帰
還型回折格子2とInGaAsP活性層5との距離を離
して、分布帰還型回折格子の場所における光強度を1/
5に減少させることで、分布帰還型回折格子の実効的な
回折効率は成長前に比べて低下する。また、n−InG
aAsPバッファ層13は、凹面における成長速度が速
いために40nm積層することで表面はほとんど平坦と
なる。
Under the InGaAsP active layer 5, n-In
By growing the P buffer layer 14 to 300 nm, the distance between the distributed feedback diffraction grating 2 and the InGaAsP active layer 5 is increased, and the light intensity at the location of the distributed feedback diffraction grating is reduced to 1 /.
By reducing the number to 5, the effective diffraction efficiency of the distributed feedback diffraction grating becomes lower than that before the growth. In addition, n-InG
Since the growth rate of the aAsP buffer layer 13 on the concave surface is high, the surface becomes almost flat by stacking 40 nm.

【0050】さらにn−InP平坦化層14を積層する
ことでInGaAsP活性層5は極めて平坦となり、分
布帰還型回折格子2の影響はなくなる。なお、第1ない
し第6の実施例においては分布帰還型回折格子2の位置
を基板1上あるいはn−InGaAsPバッファ層12
の上に形成したが、基板1上にn−InGaAsPバッ
ファ層12を成長した後に分布帰還型回折格子2を形成
してもよい。
Further, by stacking the n-InP flattening layer 14, the InGaAsP active layer 5 becomes extremely flat and the influence of the distributed feedback diffraction grating 2 is eliminated. In the first to sixth embodiments, the distributed feedback diffraction grating 2 is located on the substrate 1 or the n-InGaAsP buffer layer 12.
However, the distributed feedback diffraction grating 2 may be formed after the n-InGaAsP buffer layer 12 is grown on the substrate 1.

【0051】さらに、第2ないし第4の実施例におい
て、バッファ層12,13,13a上に形成した分布帰
還型回折格子2の回折効率を、分布帰還型回折格子2上
に成長したバッファ層12,13,13aと組成の等し
い結晶で調整して、InP平坦化層14を成長してもよ
い。また、第1ないし第6の実施例において、分布帰還
型回折格子2の位置をInGaAsP活性層5の下とし
たが、InGaAsP活性層5の上部に形成してもよ
い。つまり、バッファ層3,12,13,活性層5,導
波路層4を結晶成長した後に回折格子を形成してもよ
い。
Further, in the second to fourth embodiments, the diffraction efficiency of the distributed feedback type diffraction grating 2 formed on the buffer layers 12, 13, 13a is set to the buffer layer 12 grown on the distributed feedback type diffraction grating 2. , 13, 13a may be adjusted with a crystal having the same composition, and the InP flattening layer 14 may be grown. Although the distributed feedback diffraction grating 2 is located under the InGaAsP active layer 5 in the first to sixth embodiments, it may be formed over the InGaAsP active layer 5. That is, the diffraction grating may be formed after crystal growth of the buffer layers 3, 12, 13 and the active layer 5 and the waveguide layer 4.

【0052】また、バッファ(平坦化)層14をInP
結晶としたが、n−InGaAsPバッファ層より屈折
率の小さい結晶であれば組成にはこだわらない。また、
半導体結晶をInPとしたが、GaAsなど他の半導体
結晶基板でもよい。分布帰還型回折格子の位置は、活性
層に分布帰還型回折格子が形成されていない場合、屈折
率の異なる結晶界面に存在していればよい。
The buffer (planarization) layer 14 is made of InP.
Although a crystal is used, the composition does not matter as long as the crystal has a smaller refractive index than the n-InGaAsP buffer layer. Also,
Although the semiconductor crystal is InP, other semiconductor crystal substrates such as GaAs may be used. The position of the distributed Bragg reflector type diffraction grating may be located at the crystal interface having a different refractive index when the distributed Bragg reflector type diffraction grating is not formed in the active layer.

【0053】さらに、第1ないし第6の実施例において
レーザ構造をDFBレーザとしたが、そのほかDBRレ
ーザや分布帰還型レーザなどレーザの共振器長方向に屈
折率の分布を持って発振波長を制御するレーザであれば
適応でき、屈折率の変化の度合を共振器長方向に変化さ
せることで、各実施例と同様の効果を得ることができ
る。
Further, although the laser structure is the DFB laser in the first to sixth embodiments, the oscillation wavelength is controlled with a distribution of the refractive index in the cavity length direction of a laser such as a DBR laser or a distributed feedback laser. Any laser can be applied, and the same effect as each embodiment can be obtained by changing the degree of change in the refractive index in the cavity length direction.

【0054】また、n−InPバッファ層の有無にかか
わらず良好な特性が確認された。また、バッファ層、導
波路層およびInP層にはドーピングを行っているが、
アンドープ結晶を用いてもこの限りではない。
Further, good characteristics were confirmed regardless of the presence or absence of the n-InP buffer layer. Further, although the buffer layer, the waveguide layer and the InP layer are doped,
The use of undoped crystals is not limited to this.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上説明したように、この発明の半導体
レーザは、サイドモード抑圧比が大きく、安定した単一
モード発振が得られ、かつ単一モード特性の向上および
レーザの歩留まり向上を実現するとともに、出射光強度
の半値幅を減少させて結合効率のよいレーザを実現でき
るなど実用上非常に大きな影響力を持つものである。
As described above, the semiconductor laser of the present invention has a large side mode suppression ratio, stable single mode oscillation can be obtained, and single mode characteristics and laser yield can be improved. At the same time, the full width at half maximum of the emitted light intensity can be reduced to realize a laser with high coupling efficiency, which has a very large influence in practical use.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の第1の実施例における半導体レーザ
の構造図である。
FIG. 1 is a structural diagram of a semiconductor laser according to a first embodiment of the present invention.

【図2】この発明の第1の実施例における分布帰還型回
折格子形状の調整方法を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a method of adjusting the distributed feedback diffraction grating shape according to the first embodiment of the present invention.

【図3】この発明の第1の実施例における結晶成長時間
と回折効率の関係を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between crystal growth time and diffraction efficiency in the first embodiment of the present invention.

【図4】この発明の第2の実施例における半導体レーザ
の構造図である。
FIG. 4 is a structural diagram of a semiconductor laser according to a second embodiment of the present invention.

【図5】この発明の第2の実施例における分布帰還型回
折格子形状の調整方法を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a method of adjusting the distributed feedback diffraction grating shape according to the second embodiment of the present invention.

【図6】この発明の第2の実施例における活性層・分布
帰還型回折格子間距離と回折効率の関係を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the distance between the active layer and the distributed feedback type diffraction grating and the diffraction efficiency in the second embodiment of the present invention.

【図7】この発明の第3の実施例における半導体レーザ
の構造図である。
FIG. 7 is a structural diagram of a semiconductor laser according to a third embodiment of the present invention.

【図8】この発明の第4の実施例における半導体レーザ
の構造図である。
FIG. 8 is a structural diagram of a semiconductor laser according to a fourth embodiment of the present invention.

【図9】この発明の第5の実施例における半導体レーザ
の製造方法を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a method for manufacturing a semiconductor laser according to the fifth embodiment of the present invention.

【図10】この発明の第6の実施例における半導体レー
ザの製造方法を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a method for manufacturing a semiconductor laser according to the sixth embodiment of the present invention.

【図11】従来のDFBレーザの構造図である。FIG. 11 is a structural diagram of a conventional DFB laser.

【図12】従来の分布帰還型回折格子形状の調整方法を
示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a conventional method of adjusting the shape of a distributed feedback diffraction grating.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 n−InP基板 2 分布帰還型回折格子(グレーティング) 3 n−InP調節層(バッファ層) 4 InGaAsP導波路層 5 InGaAsP活性層 6 p−InP・n−InP・p−InP埋め込み層 7 p−InGaAsPキャップ層 8 Au/Znのp側電極 9 Au−Snのn側電極 12 n−InPバッファ層 13 n−InGaAsP調節層(バッファ層) 14 InP平坦化層(バッファ層) 14a InGaAsP調節層(バッファ層) 15 InGaAsP平坦化層(バッファ層) 16 p−InPクラッド層 17 ストライプ 18 ストライプ 1 n-InP Substrate 2 Distributed Feedback Diffraction Grating (Grating) 3 n-InP Control Layer (Buffer Layer) 4 InGaAsP Waveguide Layer 5 InGaAsP Active Layer 6 p-InP / n-InP / p-InP Embedded Layer 7 p- InGaAsP cap layer 8 Au / Zn p-side electrode 9 Au-Sn n-side electrode 12 n-InP buffer layer 13 n-InGaAsP adjusting layer (buffer layer) 14 InP flattening layer (buffer layer) 14a InGaAsP adjusting layer (buffer) Layer) 15 InGaAsP planarization layer (buffer layer) 16 p-InP clad layer 17 stripes 18 stripes

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松井 康 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yasushi Matsui 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 回折格子を作製した第1結晶と、前記回
折格子上に結晶成長した前記第1結晶と組成が等しい第
2結晶とを有し、前記第2結晶の成長の度合いを制御し
て前記回折格子の回折効率を調節したことを特徴とする
半導体レーザ。
1. A first crystal having a diffraction grating formed therein and a second crystal having the same composition as the first crystal grown on the diffraction grating, and controlling the degree of growth of the second crystal. The semiconductor laser is characterized in that the diffraction efficiency of the diffraction grating is adjusted.
【請求項2】 回折格子を作製した第1結晶と、前記回
折格子上に成長した前記第1結晶と組成が異なる第2結
晶と、前記第2結晶上に成長した前記第2結晶より屈折
率の小さい第3結晶とを有し、前記第2結晶の膜厚が回
折格子により周期的に変化していることを特徴とする半
導体レーザ。
2. A refractive index of a first crystal having a diffraction grating, a second crystal having a different composition from that of the first crystal grown on the diffraction grating, and a refractive index of the second crystal grown on the second crystal. And a third crystal having a small thickness, and the film thickness of the second crystal is periodically changed by a diffraction grating.
【請求項3】 第1結晶と第2結晶と第3結晶の組成の
組合せを選択することにより回折格子の回折効率を調整
した請求項2記載の半導体レーザ。
3. The semiconductor laser according to claim 2, wherein the diffraction efficiency of the diffraction grating is adjusted by selecting a combination of compositions of the first crystal, the second crystal and the third crystal.
【請求項4】 半導体単結晶基板上に回折格子を形成す
る回折格子形成工程と、前記半導体単結晶基板の回折格
子の回折効率を低下させるアニール工程と、前記半導体
単結晶基板上にバッファ層として前記半導体単結晶基板
と組成の等しい結晶を成長する第1の結晶成長工程と、
この後前記バッファ層上に前記半導体単結晶基板と組成
が異なる結晶よりなる導波路層と活性層を成長する第2
の結晶成長工程とを含む半導体レーザの製造方法。
4. A diffraction grating forming step of forming a diffraction grating on a semiconductor single crystal substrate, an annealing step of reducing the diffraction efficiency of the diffraction grating of the semiconductor single crystal substrate, and a buffer layer as a buffer layer on the semiconductor single crystal substrate. A first crystal growth step of growing a crystal having the same composition as that of the semiconductor single crystal substrate;
Then, a waveguide layer and an active layer made of a crystal having a composition different from that of the semiconductor single crystal substrate are grown on the buffer layer.
And a method of manufacturing a semiconductor laser, the method including:
【請求項5】 半導体単結晶基板上に回折格子を形成す
る回折格子形成工程と、前記半導体単結晶基板の回折格
子の回折効率を低下させるアニール工程と、前記半導体
単結晶基板上に第1のバッファ層として前記半導体単結
晶基板と組成の異なる結晶を成長する第1の結晶成長工
程と、前記第1のバッファ層上に第2のバッファ層とし
て前記第1のバッファ層より屈折率の小さい結晶を成長
する第2の結晶成長工程と、この後前記第2のバッファ
層上に前記半導体単結晶基板と組成が異なる結晶よりな
る導波路層と活性層を成長する第2の結晶成長工程とを
含む半導体レーザの製造方法。
5. A diffraction grating forming step of forming a diffraction grating on a semiconductor single crystal substrate, an annealing step of reducing the diffraction efficiency of the diffraction grating of the semiconductor single crystal substrate, and a first step on the semiconductor single crystal substrate. A first crystal growing step of growing a crystal having a composition different from that of the semiconductor single crystal substrate as a buffer layer, and a crystal having a smaller refractive index than the first buffer layer as a second buffer layer on the first buffer layer And a second crystal growth step of growing an active layer and a waveguide layer made of a crystal having a composition different from that of the semiconductor single crystal substrate on the second buffer layer. Manufacturing method of semiconductor laser including.
【請求項6】 半導体単結晶基板上に前記半導体単結晶
基板と組成の異なる第1のバッファ層を結晶成長する第
1の結晶成長工程と、この後前記第1のバッファ層に回
折格子を形成する回折格子形成工程と、前記第1のバッ
ファ層上に第2のバッファ層として前記半導体単結晶基
板と組成の等しい結晶を成長する第2の結晶成長工程
と、この後前記第2のバッファ層上に前記半導体単結晶
基板と組成が異なる結晶よりなる導波路層と活性層を成
長する第3の結晶成長工程とを含む半導体レーザの製造
方法。
6. A first crystal growth step of crystal-growing a first buffer layer having a composition different from that of the semiconductor single crystal substrate on the semiconductor single crystal substrate, and thereafter forming a diffraction grating in the first buffer layer. And a second crystal growth step of growing a crystal having the same composition as the semiconductor single crystal substrate as a second buffer layer on the first buffer layer, and then the second buffer layer. A method of manufacturing a semiconductor laser, comprising a waveguide layer made of a crystal having a composition different from that of the semiconductor single crystal substrate, and a third crystal growth step of growing an active layer thereon.
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