JPH07211992A - 半導体レーザ及び変調器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低チャーピングで動作する集積レーザ／変調
器（“ＩＬＭ”）は単一の半導体基板上に形成する方法
を提供する。 【構成】 チャーピングの低下及び生成される波長分散
の低下を、ＩＬＭ活性領域を残留反射から分離するため
に、ＩＬＭ内に組込まれたウインドウ領域の長さを正確
に制御することにより実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光電子半導体デバイスの
製造方法に関する。更に詳細には、本発明は改良された
半導体レーザの製造方法及びその方法を使用することに
より製造された画期的な半導体レーザに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体レーザは、適当な電圧が印加され
るとレーザ光を発生する。現在、半導体レーザは、その
出力及び波長に応じて様々な用途に広範に使用されてい
る。半導体レーザの代表的な用途は電気通信分野であ
る。

【０００３】電気通信分野で使用される場合、他の半導
体デバイスと併用されるレーザは、データ、画像及び音
声情報を或る地点から別の地点に伝送する。このような
伝送システムを設計する場合、送信地点と受信地点との
間の距離を最大にすることが望ましい。一般的に、送信
機と受信機との間で達成できる距離が大きくなればなる
ほど、システムはますます安価になる。

【０００４】例えば、画像情報は色々な方法で３０００
マイルの距離を伝送することができる。好ましい方法
は、単一のレーザを用いる単一の送信機を一方の終端で
使用し、他方の終端で単一の受信機を使用することであ
る。しかし、送信機で現に使用されているレーザは、比
較的短い距離しか情報を伝送できない。

【０００５】その結果、伝送される情報が損失されるこ
とを避けるために、電気的／電子的リレー又は“リピー
タ（中継器）”を３０〜５０マイル毎に使用し、元の信
号を再生しなければならない。従って、３０００マイル
もの距離を伝送するためには、非常に多数の中継器を実
装しなければならない。これらの中継器の実装は高価で
あり、システムの全体的な信頼性を低下させる望ましか
らざる複雑性を導入する。

【０００６】従って、長距離にわたって動作させること
ができるレーザ系送信機の開発は多数の中継器の使用を
省くことができ、システム全体のコストを節約すること
ができる。

【０００７】レーザを用いて情報を伝送できる距離は、
レーザ自体の物理的特性及びレーザ光が伝送される光フ
ァイバにより決定される。一般的に、特定のタイプのレ
ーザ、すなわち単一モードレーザは、非常に長い距離に
わたって情報を伝送するのに最も適している。このよう
な単一モードレーザは例えば、分布帰還型（ＤＦＢ）及
び分布反射型（ＤＢＲ）レーザである。

【０００８】レーザの他に、半導体系送信機は適当な格
子（例えば、ＤＦＢ又はＤＢＲ型格子）と共に変調器手
段を包含しなければならない。格子は送信機から放射さ
れるレーザ光の出力波長を決定する。特定の光波長（例
えば、１．５５４ミクロン）が選択されると、伝送すべ
き情報はこの光波“キャリア”（すなわち、情報を帯有
しない光波）に配置し、印加し又は変調されなければな
らない。変調器を使用し、情報パターンを光波キャリア
に配置する。この情報パターンは伝送すべき情報に直接
対応する。

【０００９】光波キャリアを変調する基本的な方法は３
種類ある。第１の方法は、レーザ駆動電流を変調するこ
とにより変調を直接行うことからなる。第２の方法は、
レーザからの光を物理的に分離された変調器を通過させ
ることにより“外部的に離散させる”ことからなる。最
後の方法は、変調を“外部的に集積させる”ことからな
る。この場合、変調器はレーザと機能的に分離されてい
るが、同じ半導体基板上に物理的に実装されている。第
２及び第３の変調方法は通常、外部変調と呼ばれる。

【００１０】直接変調は増幅変調と同様に、波長を生じ
る。外部変調は極めて低いか又はゼロ波長変調の可能性
を与える。外部変調の２つの方法のうち、外部集積変調
は幾つかの理由により、外部離散変調よりも好ましい。
しかし、いわゆる集積レーザ／変調器（“ＩＬＭ”）を
形成するためにレーザと同じ半導体基板上に変調器を配
置すると、情報パターンを長距離にわたって正確に伝送
すべき場合、克服しなければならない別の技術的問題が
生起する。従って、外部集積変調はトレードオフの関係
にある。

【００１１】適正な送受信を可能にするため、“チャー
ピング”及び全ての関連する“分散”と呼ばれる現象を
制限又は軽減しなければならない。このため、レーザと
変調器との間の高度な電気的及び光学的な分離が必要と
なる。

【００１２】所定の波長の特定量のレーザ光はＩＬＭか
ら出力されない。むしろ、この光の若干の部分は反射さ
れ、ＩＬＭに設けられた反射防止（“ＡＲ”）膜中の
“偏差”により、ＩＬＭの出力面から漏出しない。大量
生産用途では非実際的であるが、完全なＡＲ膜はゼロ反
射を生じる。完全ＡＲ膜からのこのＡＲ膜の“偏差”が
反射を起こさせる。このような反射光はＩＬＭの動作に
悪影響を及ぼす。このような悪影響の一つが“チャーピ
ング”である。

【００１３】この反射光がレーザの共振動作周波数を変
化させるように機能し、次いで、ＩＬＭの出力波長を変
化させるように機能する場合にチャーピングが起こる。
１．５５４ミクロンにおける連続的な狭い波長の光を出
力する代わりに、チャーピングは例えば、１．５５３ミ
クロン，１．５５５ミクロンなどの異なる波長のレーザ
光を出力するか、又は所望の狭波長の拡大を起こす。例
えば、出力光は１．５５４及び１．５５５ミクロンの両
方を包含する。

【００１４】レーザ光が伝搬する光ファイバは特定の波
長のレーザ光を伝送するように設計されているので、特
定の波長（例えば、１．５５５ミクロン）の光を維持す
る必要がある。例えば、その他の波長の光が、１．５５
５ミクロンの波長の光を伝送するように設計された光フ
ァイバ内を伝送される場合、このような他の波長の光
は、１．５５５ミクロンの波長を有する光波がこのファ
イバ内を伝送される速度と同程度の速度では伝搬されな
い。

【００１５】その結果、同時に伝送される各波長のレー
ザ光は皆な一緒に受信される代わりに、別々に受信され
る。それぞれ情報パターンの一部を包含する、異なる波
長のレーザ光の到着時点間の遅延は認識できない情報パ
ターンを生じる。

【００１６】他の波長の光よりも速く特定の波長の光を
通過させる光ファイバの物性は“分散”と呼ばれる。チ
ャーピングの軽減は、ＩＬＭのチャーピングからのパル
ス拡大により、所定のシステムの“分散ペナルティ”を
低下させ、その結果、信号劣化を低下させる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は低チャーピング特性を有する集積レーザ／変調器を提
供することである。

【００１８】本発明の別の目的は、低チャーピング特性
を有する集積レーザ／変調器の再現可能で費用効果に優
れた大量生産方法を提供することである。

【００１９】本発明の他の目的は、望ましからざるチャ
ーピングの効果を低減するために、集積半導体レーザ／
変調器の物理的寸法を制御する方法を提供することであ
る。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明のシステムは、光
ファイバ伝送システムにおける生成分散ペナルティを最
小にするために低チャーピングで動作するＩＬＭの大量
生産方法を提供する。

【００２１】本発明は、先ずＩＬＭ上の脇の変調器の幅
よりも広い幅を有する“ウインドウ”領域を形成し、次
いで、このウインドウ領域の長さを制御することにより
チャーピングの影響を低減させる。ウインドウ領域の長
さの制御は、伝送用の光ファイバに出力光がカップリン
グする可能性に悪影響を及ぼすことなく、チャーピング
を大幅に低減する最適な長さが形成されるように行われ
る。

【００２２】ウインドウ領域の長さを制御するのに使用
される方法は、ＩＬＭの大量生産に適用可能という付加
効果も有する。この方法は、半導体ＩＬＭチップの一方
の面に“Ｖ”形状又は同様な形状の溝（トレンチ）を配
設することからなる。この溝の位置は、半導体チップが
劈開された時に、半導体チップが終わるところを決定す
る。更に重要なことは、この溝の位置はウインドウ領域
の一方の端部を指定し、他方の端部は半導体上に配設さ
れた変調器の脇から始まる。従って、このウインドウ領
域の長さは、このＶ字形状溝の配置により決定される。
この長さは本発明の方法により、±１０ミクロン又はこ
れ未満にまで正確に制御される。

【００２３】このウインドウ領域の長さは変調器（能動
デバイス）の一端から計測されるが、その全体長さを制
御するＶ字形状溝は、変調器が配設される面と反対側の
面に配置される。従って、変調器、格子及びレーザは全
て一方の面に存在し、Ｖ字形状溝は他方の面に存在す
る。Ｖ字形状溝はこれら能動デバイスの動作を妨害せ
ず、出力ウインドウ領域を終了させるクリーンな劈開面
の正確な位置を確定するように機能する。

【００２４】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明を具体的に
説明する。

【００２５】図１は本発明によるＩＬＭの一例の模式的
斜視図である。図１のＩＬＭは、レーザ１、波長選択格
子２、変調器３及び分離手段又はウインドウ領域４から
なる。

【００２６】図２は図１のＩＬＭの形成方法を示す模式
図である。この方法は、ＩｎＰ切断及び研磨ウエハ又は
ＩｎＰ基板５と反対側の面に、Ｉｎ，Ｇａ，Ａｓ，Ｐ，
ＩｎＰ又はＩｎＧａＡｓの適当なエピタキシャル層を蒸
着することからなる。このような層は例えば、有機金属
化合物化学的気相成長法により蒸着される。図２では、
ＩｎＰ基板５がｎ側として図示されているが、本発明の
別の実施例は、ｐ側ＩｎＰ基板からなる。

【００２７】前記の材料を蒸着した後、表面（例えば、
ｐ側表面）は、適当な構造、即ち、レーザ６、波長選択
格子７及び変調器８を形成するために加工される。これ
ら３つの部材が一緒になって、ＩＬＭの活性領域を形成
する。

【００２８】このような構造は例えば、適当なホトレジ
ストをｐ側表面の特定の区画に塗布し、その後この処理
及び非処理ホトレジスト区画を光に暴露させることによ
り形成される。この工程に続いて、適当に露光された表
面区画をエッチングする。この後、更にエピタキシャル
成長工程を行い、適当な構造を有するＩＬＭ半導体を形
成する。以下、このｐ側表面は半導体の第１の面と呼
ぶ。

【００２９】次いで、形成された構造は一般的に、Ｓｉ
Ｏ₂誘電体層で被覆される。このＳｉＯ₂誘電体層自体も
ホトレジストで処理され、金属接点を究極的にこれらの
露出箇所と接続可能にするため、この第１の面の所望部
分を露出させるためにエッチングされる。レーザ区画に
駆動電流を供給し、変調信号を駆動させるために、金属
接点は更に適当な電圧源に接続される。

【００３０】レーザ６、波長選択格子７及び変調器８を
形成するのに使用される残りの光リソグラフィー工程は
本発明の特徴部分と無関係である。これらの区画が形成
されたら、適当な長さ“１”を有するＩｎＰウインドウ
領域又は分離手段４が形成される。

【００３１】適当な正確な位置にＶ字形状溝９を配置さ
せることによる、このウインドウ領域の形成及びその長
さの制御を説明する前に、このウインドウ領域を有しな
いＩＬＭの動作について説明する。ＩＬＭの一方の端面
（レーザ終端）区画は高反射（“ＨＲ”）膜で被覆さ
れ、他方の端面（出力端面）はＡＲ膜で被覆されてい
る。

【００３２】これにより、レーザ共振器は、ＨＲ膜及び
ＤＢＲ格子からの全て有効反射により、又はＤＦＢ型格
子が使用される場合には、ＤＦＢ格子／能動導波路の共
振条件により画成される。これは、出力されるレーザ光
の波長を決定するレーザ共振器である。反対側の出力面
にＡＲ膜を設ける目的は、変調光（下記で詳細に説明す
る）が出て行き、例えば反射によりレーザに戻らないよ
うにすることである。斯くして、一定の振幅を有する単
一波長の光が変調器８に進入する。

【００３３】この時点で、選択された光波の変調が起こ
る。伝送すべき情報は従来のブランク光波キャリアに印
加される。変調器８を“ＯＮ”（伝送モード）又は“Ｏ
ＦＦ”（吸収モード）にターンすることにより、情報は
光波キャリアに印加される（又は、場合により印加させ
ずにおくこともできる）。変調器８は電圧源により駆動
される逆バイアスｐ−ｎ接合であることが好ましい。し
かし、順バイアスも同様に使用できる。

【００３４】これが変調器を出て、反対側の端部に到達
するに応じて、この光の大部分はＡＲ膜で被覆された端
部から出力される。しかし、実際には、ＡＲ膜の不完全
性により、この光の一部が再び反射され変調器８に戻
る。ＡＲ膜からの少量の反射光は、レーザ及び変調器区
画に戻り結合されると、出力される情報パターンに悪影
響を及ぼす。このいわゆる“残留”結合光を低下させる
のがウインドウ領域４の機能である。

【００３５】レーザの活性領域の有効屈折率は（１）レ
ーザの結合構造，（２）層組成，（３）歪み（存在すれ
ば），（４）温度及び（５）キャリア密度の関数であ
る。項目（１），（２）及び（３）は設計により固定さ
れ、全ての放射レーザ光の変調について変化しない。概
して、加熱、すなわち温度変化（項目（４））に付随す
る波長シフトが存在するが、このようなシフトは比較的
長い時間間隔に亙って生起する。究極的な結果として、
このようなシフトは、変調器から出力される比較的短い
変調パルス中は波長に殆ど悪影響を及ぼさない。

【００３６】他方、注入キャリア濃度の変化又はレーザ
の活性容量の密度の変化（項目（５））は、レーザ共振
器の屈折率に直接的な影響を有する。これらの変化によ
り、レーザの波長は、変調中、すなわち変調パルスに対
応する時間間隔中に、“チャーピング”される。周知の
通り、屈折率はＤＦＢ及びＤＢＲレーザの共振周波数に
影響を及ぼす。

【００３７】キャリア密度を一定に維持するために、Ｉ
ＬＭの注入電流を一定に維持し、レーザを静的条件で動
作させることが望ましい。しかし、レーザに戻る反射変
調光が存在する場合、図３に示されるように、Ｒ’から
Ｒへ、レーザ出力面の有効反射能が増大するのに等し
い。図３から明らかなように、反射能の変化は閾値電流
Ｉ_th及び閾値電流密度の変化を生じる。

【００３８】また、図３に示されるように、キャリア密
度は注入電流の概ね線形関数から閾値Ｉ_thにおける電流
の非常にゆっくりと変化する関数になる。従って、その
他の全てのレーザパラメータが等しいと見做すと、Ｒ’
＜Ｒの場合、反射能Ｒ’を有するレーザは閾値に達する
ために大量の注入電流を必要とし、高出力反射能Ｒを有
する同じレーザよりも、所定の動作における活性容量に
おいて高いキャリア密度を有する。

【００３９】前記の効果は、ＡＭ（振幅変調）効果であ
る。ＦＭ（周波数変調）効果も存在する。ＦＭ効果は、
レーザ出力の拡大を生成することができ、その結果、こ
れはもはや狭い“単一線”ではない。変調信号の線幅
（例えば、２．５ギガビットで駆動される１５５４ｎｍ
の場合、大体０．０１ｎｍ程度）に適応させるの必要な
固有拡大を超える場合、これは有害になる。

【００４０】周知の通り、変調器の屈折率は印加電界の
関数なので、これは起こることができる。屈折率の変化
は、変調器中を進行し、不完全出力ＡＲ被覆面からレー
ザに逆戻りする光により横断される光路長を変化させ
る。この光路長に変化は、戻り光の光位相の変化を生じ
る。これは共振周波数に悪影響を及ぼし、拡大出力波長
を生じるレーザ共振器で増幅させることができる微小な
ＦＭ信号の直接注入を提供する。

【００４１】従って、光が変調器により反射返送される
場合、放射光の波長に対する変化（例えば、シフト又は
拡大）が生じる。この変化を最小にすることが望まし
い。前記のように、大量生産に好適なバッチ方式で皮膜
が塗布される場合、レーザＩＬＭチップに塗布すること
ができる最小皮膜に関する実際的な限界が存在する。ウ
インドウ領域の使用は、この光がレーザに戻り結合され
ることを低下させる機構を提供する。

【００４２】図４を参照する。ウインドウ領域４Ａは変
調器導波路８Ａの出力とＡＲ被覆出力面との間に配置さ
れている。ＡＲ被覆出力面は光導波路の一部ではなく、
光ビームは自由に拡大できる。反射により、拡大は継続
し、反射ビームが戻りにより変調器導波路８Ａに遭遇す
る場合、反射ビームは元の伝送光波のサイズよりも直径
が遥かに大きい。

【００４３】この反射ビームの変調器８Ａへの結合は、
反射され拡大されるビームの面積と変調器８Ａから元々
出たビームの面積の比に応じて低下される。ＩｎＰウイ
ンドウにおける拡大半角が約５〜８゜程度であり、ウイ
ンドウ領域の長さが２０〜４０ミクロンである代表的な
ケースの場合、残留結合光を１〜３桁低下させることが
できる。

【００４４】変調器導波路の屈折率はウインドウ領域の
屈折率と厳密に一致しないので、変調器出口／ウインド
ウ入口インターフェース１０からの若干の追加残留反射
が起こることにより、この低下は若干相殺される。実際
には、ウインドウ領域は不完全な出力ＡＲ膜の効果を数
十分の１以下にまで低下させる。

【００４５】このウインドウ領域の長さの制御は決定的
に重要である。ＡＲ被覆出力面からの光を伝送ファイバ
又は別の光学部品へ効率的に順方向カップリングさせる
必要が無い場合、ウインドウ領域の実際の長さの変動
（大量生産変動により生じる）は取るに足らない。すな
わち、ウインドウを長くすると、生得的に効率的な出力
カップリングを行うことを一層困難にする。

【００４６】他方、ＩＬＭからの光出力をこのように結
合させる場合、ウインドウが短くなるにつれて、ますま
す良好になる。設計の細部に応じて最適長さが存在す
る。しかし、一般的に、多数の設計組合せに関する実際
的なウインドウ長さは４０μｍである。一般的に、ウイ
ンドウ領域の長さは±１０ミクロン以下の許容差に維持
しなければならない。

【００４７】この長さが固定されると、光学部品に結合
する出力を設計することができる。特定の許容差を超え
るウインドウ長さの変動は不適正な結合を生じるので、
ウインドウ長さを制御しなければならない。

【００４８】ウインドウ領域４Ａを形成する変調器８Ａ
からの適当な距離のところに、Ｖ字形状溝９を配置する
ことにより、このウインドウ長さの制御を行うことがで
きる。

【００４９】Ｖ字形状溝９は例えば、ＨＣｌ：Ｈ₂Ｏ
（混合比率５：１）のエッチング剤を使用することによ
り、光リソグラフィー法により形成される。エッチング
剤は光リソグラフィー的に、ＩｎＰ基板５の背面（図２
においてｎ面として示されている）に塗布される。この
ＨＣｌ：Ｈ₂Ｏエッチング剤は、深さが１０ミクロン超
の溝を形成するので、能動デバイスの反対側の面に塗布
しなければならない。

【００５０】レーザ６，波長選択格子７及び変調器８が
形成されている面にこのエッチング剤を塗布すると、エ
ッチング剤はこれらの区画内に浸透し、蒸着材料を剥離
させる。形成された出力面は面取りされ、劈開面に比べ
て粗面化され、これら区画の動作を劣化させる。

【００５１】少なくとも１０ミクロンの深さを有するＶ
字形状の底部を有する溝は、溝の部位における適当な応
力又は加工力（例えば、劈開道具による力）は、ＩＬＭ
を、そのウエハ（例えば、図２参照）又は別の隣接ＩＬ
Ｍ（例えば、図５参照）から劈開又は分離させる。この
場合、Ｖ字形状溝は基板の（１１０）劈開面に沿って配
列される。

【００５２】Ｖ字形状溝９の配置は光リソグラフィー法
により±１ミクロンにまで正確に制御することができ
る。光リソグラフィー法を用いるこの正確な配置によ
り、Ｖ字形状溝９を、ＩＬＭ及びウインドウ領域の外側
面に対応する部位に配置させることができる。溝９の配
置を制御することにより、ウインドウ領域の長さも正確
に制御することができる。

【００５３】明確な割れ目を配置させるその正確な配置
能力と共に光リソグラフィーエッチング剤を使用する
と、ウエットエッチング，ドライエッチング又は機械的
けがき及び劈開よりも著しく優れた利点が得られる。こ
のウエットエッチング，ドライエッチング又は機械的け
がき及び劈開は何れも、本発明の方法に比べて著しく不
利である。

【００５４】ウエットエッチング剤は半導体基板上に溝
を形成又は食刻するには有効であるが、半導体マスクの
横方向アンダーカットにより、デバイス全体を及び別の
デバイスを様々に食刻するのに必要とされるような、深
い食刻には有効的ではない。ドライエッチング剤は平坦
な底部を有する溝の形成には有効であるが、鋭いＶ字形
状の底部を有する溝を形成することはできないし、ま
た、その低いエッチング速度と達成可能なアスペクト比
の限界のために、完全なチップ分離が必要とされる深い
エッチングを形成するのにも有用ではない。

【００５５】機械的けがき及び劈開はＩＬＭを一定の大
きさに作る一般的方法である。この方法は生得的に時間
消費的であり、一般的な２インチウエハ上の必要なマー
クを正確にけがくのに一般的に３時間以上もの時間を必
要とし、２５００本以上の機械的けがき針を使用しなけ
ればならない。大量生産用途では、けがき手段を±２０
ミクロンよりも高い精度で機械的に配置することも困難
である。これに比べて、本発明の光リソグラフィー法に
よれば、同数のＩＬＭを完成させるのに３０〜６０分間
も時間を節約し、応力劈開又は劈開用ライザーの一層正
確な位置決めが可能になる。

【００５６】本発明の方法は、特に大量生産技術に非常
に適している。例えば、反射能を０．０１％のレベルに
まで低下させる、ＩＬＭの出力端又は面にＡＲ皮膜を配
設することができる。これにより、変調器８に逆反射さ
れる光量が最小になるので、ウインドウ領域の必要性が
排除される。しかし、この低レベル反射能を達成するに
は、各ＩＬＭを個別的に被覆しなければならないが、こ
の処理は非常に時間がかかる。

【００５７】大量生産のために、０．５％（０．０１％
に比較して反射量は５０倍である）のＡＲ膜が実用的で
あり、この値と同等又はこれ未満の値は高収率で得るこ
とができる。

【００５８】大量生産用途におけるこの反射量を考慮し
て、これらの反射の影響を最小にする必要がある。これ
はウインドウ領域４を使用することにより達成される。
ウインドウ領域は、ＩＬＭの活性領域を供給された反射
光から分離する物理構造であるが、このウインドウ領域
の長さは前記の本発明の光リソグラフィー法を用いて正
確に制御される。

【００５９】図５は本発明の別の実施例を示す模式図で
ある。図示されているように、複数のＩＬＭ（Ｂ）及び
（Ｃ）を半導体ウエハ上に形成することができ、これに
より、形成しなければならないＶ字形状溝の個数を最小
にすることができる。

【００６０】例えば、それ自体のレーザ６Ｂ，波長選択
格子７Ｂ，変調器８Ｂ及びウインドウ領域４Ｂを有する
最初のＩＬＭ（Ｂ）は、それ自体のレーザ６Ｃ，波長選
択格子７Ｃ，変調器８Ｃ及びウインドウ領域４Ｃを有す
る次のＩＬＭ（Ｃ）のすぐ隣に形成し、これにより、２
つのウインドウ領域４Ｂ及び４Ｃを互いの脇に配列させ
る。

【００６１】ＩＬＭ（Ｂ）及び（Ｃ）をこのように配列
することにより、両方のウインドウ領域の長さを確定す
るのに１個のＶ字形状溝９を使用することができる。

【００６２】本発明の方法及び得られるデバイスについ
て説明してきたが、これらの方法及びデバイスを様々に
改変することができる。例えば、ＨＣｌ：Ｈ₂Ｏ以外の
異なるエッチング剤も使用できる。同様に、ウインドウ
領域の最適長さは製造中の厳密なデバイスに応じて変化
させることができ、本発明の方法を使用し、必要な所定
の長さを正確に制御することができる。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光ファイバ伝送システムにおける生成分散ペナルティを
最小にするために低チャーピングで動作するＩＬＭの大
量生産方法が得られる。本発明は、先ずＩＬＭ上の脇の
変調器の幅よりも広い幅を有する“ウインドウ”領域を
形成し、次いで、このウインドウ領域の長さを制御する
ことによりチャーピングの効果を低減させる。ウインド
ウ領域の長さの制御は、伝送用の光ファイバに出力光が
カップリングする可能性に悪影響を及ぼすことなく、チ
ャーピングを大幅に低減する最適な長さが形成されるよ
うに行われる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるＩＬＭの一例の模式的斜視図であ
る。

【図２】Ｖ字形状溝の配置を示す、図１に示されたＩＬ
Ｍの２−２線に沿った断面図である。

【図３】反射能と活性キャリア密度との関係を示すグラ
フ図である。

【図４】本発明によるウインドウ領域の拡大図である。

【図５】共通の半導体ウエハ上に形成された本発明の２
個のＩＬＭを示す断面図である。

【符号の説明】

１，６ レーザ ２，７ 波長選択格子 ３，８ 変調器 ４ ウインドウ領域 ５ ＩｎＰ基板 ９ Ｖ字形状溝

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体の単一の半導体基礎基板面の反対
   側の半導体の第１の面上に集積され、低波長チャーピン
   グで動作する、半導体レーザ及び変調器であり、 （Ａ）前記第１の面上に設けられた、レーザ光を発生す
   る半導体レーザ手段と、 （Ｂ）前記第１の面上に設けられた、前記レーザ光の特
   定の波長を選択する波長選択格子手段と、 （Ｃ）前記第１の面上に設けられた、前記選択されたレ
   ーザ光を変調する、所定の幅を有する半導体変調手段
   と、 （Ｄ）前記レーザ及び変調手段から前記選択されかつ変
   調された波長の光を分離する手段とからなり、 前記分離手段は、許容可能な反射能を容認するために最
   適な長さを有するウインドウ領域を更に有し、 前記ウインドウ領域は前記変調手段の幅よりも広い幅を
   有し、反射防止膜が前記分離手段の端部に蒸着されてお
   り、 集積半導体回路を形成するために、前記レーザ手段、変
   調手段、波長選択格子手段及び分離手段は全て前記第１
   の面上に設けられていることを特徴とする半導体レーザ
   及び変調器。
2. 【請求項２】 前記最適長さは、前記基礎基板面上に光
   リソグラフィーＶ字形状溝を配置することにより生成さ
   れ、前記最適長さは前記配置により±１０ミクロンの許
   容差にまで制御される請求項１の半導体レーザ及び変調
   器。
3. 【請求項３】 前記分離手段は前記変調手段から前記端
   部まで測定して３０〜５０ミクロンの範囲内の最適長さ
   を有する請求項１半導体レーザ及び変調器。
4. 【請求項４】 変調器の変調されたレーザ出力の低波長
   チャーピングで動作する、半導体レーザ及び変調器を半
   導体の第１の面上に集積する方法であり、レーザ光を出
   力する半導体レーザ手段を前記第１の面上に形成するス
   テップと、 （Ａ）前記出力されたレーザ光の特定の波長を選択する
   波長選択格子手段を前記第１の面上に形成するステップ
   と、 （Ｂ）前記選択された波長の光を変調する決定可能な幅
   を有する半導体変調手段を前記第１の面上に形成するス
   テップと、 （Ｃ）前記レーザ及び変調手段から、前記変調され、か
   つ選択された波長の光を分離する手段を前記第１の面上
   に形成するステップと、前記分離手段は許容可能な反射
   能を容認するために最適な長さと、前記変調手段よりも
   広い幅を有するウインドウ領域を更に有する、 （Ｄ）前記第１の面と反対側の前記半導体の単一の半導
   体基礎基板面上に光リソグラフィーＶ字形状溝を配置す
   ることにより前記分離手段の前記長さを制御するステッ
   プと、 （Ｅ）前記分離手段の端部に反射防止膜を形成するステ
   ップと、からなることを特徴とする半導体レーザ及び変
   調器の集積方法。
5. 【請求項５】 前記長さは、前記変調手段から前記端部
   まで測定して３０〜５０ミクロンの範囲内の長さを有す
   るように制御される請求項４の方法。
6. 【請求項６】 前記変調手段は電圧源により駆動される
   バイアスｐ−ｎ接合を劈開することにより形成される請
   求項４の方法。
7. 【請求項７】 変調器の変調されたレーザ出力の低波長
   チャーピングで動作する、半導体レーザ及び変調器を半
   導体ウエハの第１の面上に集積する方法であり、 （Ａ）レーザ光を出力する複数の半導体レーザ手段を前
   記第１の面上に形成するステップと、 （Ｂ）前記出力されたレーザ光の特定の波長を選択する
   複数の波長選択格子手段を前記第１の面上に形成するス
   テップと、 （Ｃ）前記選択された波長の光を変調する決定可能な幅
   を有する複数の半導体変調手段を前記第１の面上に形成
   するステップと、 （Ｄ）前記レーザ及び変調手段から、前記変調され、か
   つ選択された波長の光を分離する複数の手段を前記第１
   の面上に形成するステップと、前記各分離手段は許容可
   能な反射能を容認するために最適な長さと、前記変調手
   段よりも広い幅を有するウインドウ領域を更に有する、 （Ｅ）前記第１の面と反対側の前記半導体の単一の半導
   体基礎基板面上に光リソグラフィーＶ字形状溝を配置す
   ることにより前記複数の分離手段の前記長さを制御する
   ステップと、 （Ｆ）前記複数の分離手段の端部に反射防止膜を形成す
   るステップと、からなることを特徴とする半導体レーザ
   及び変調器の集積方法。
8. 【請求項８】 前記ウインドウ領域の幾つかは、前記複
   数の分離手段の別の少なくとも一つの他のウインドウ領
   域の脇に形成される請求項７の方法。
9. 【請求項９】 前記長さは、前記各変調手段から前記端
   部のうちの一つまで測定して３０〜５０ミクロンの範囲
   内の長さを有するように制御される請求項７の方法。