JPH073901B2 - Distributed reflection type semiconductor laser and manufacturing method thereof - Google Patents

Distributed reflection type semiconductor laser and manufacturing method thereof

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JPH073901B2
JPH073901B2 JP25954586A JP25954586A JPH073901B2 JP H073901 B2 JPH073901 B2 JP H073901B2 JP 25954586 A JP25954586 A JP 25954586A JP 25954586 A JP25954586 A JP 25954586A JP H073901 B2 JPH073901 B2 JP H073901B2
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semiconductor layer
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    • 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
    • H01S5/125—Distributed Bragg reflector [DBR] lasers

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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、発光用導波路としての半導体層からの光を、
光伝播用導波路としての半導体層に結合させ、そして、
その結合した光を、光伝播用導波路としての半導体層に
反射させながら伝播させることによって、レーザ発振を
得るように構成された分布反射型半導体レーザ、及びそ
の製法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to light from a semiconductor layer as a light emitting waveguide,
Coupled to a semiconductor layer as a light propagation waveguide, and
The present invention relates to a distributed Bragg reflector semiconductor laser configured to obtain laser oscillation by propagating the combined light while being reflected on a semiconductor layer as a light propagation waveguide, and a method for manufacturing the same.

従来の技術 従来、第３図を伴なって次に述べる構成を有する分布反
射型半導体レーザが提案されている。2. Description of the Related Art Conventionally, a distributed Bragg reflector semiconductor laser having the configuration described below with reference to FIG. 3 has been proposed.

すなわち、例えばｎ型を有し且つ例えばInPでなる、ク
ラッド層としても機能する半導体基板１を有し、その半
導体基板１の主面２上に、ｎ型及びｐ型の不純物のいず
れも積極的に導入されていず且つ例えばGaInAsP系でな
る、発光用導波路としての半導体層３が、ストライプ状
に形成され、一方、この半導体層３上に、ｎ型を有し且
つ例えばInPでなる、クラッド層としても機能する保護
用層としての半導体層４が、半導体層と同じパターンに
且つストライプ状に形成されている。That is, the semiconductor substrate 1 having, for example, n-type and made of, for example, InP, which also functions as a clad layer is provided, and both the n-type and p-type impurities are positively formed on the main surface 2 of the semiconductor substrate 1. The semiconductor layer 3 as a light-emitting waveguide, which is not introduced into the semiconductor layer and is made of, for example, GaInAsP, is formed in a stripe shape. On the other hand, on the semiconductor layer 3, a clad having n-type and made of InP The semiconductor layer 4 as a protective layer that also functions as a layer is formed in the same pattern as the semiconductor layer and in a stripe shape.

また、半導体基板１の主面２側に、その主面２側から、
半導体層３の両側の、半導体層３のストライプ状パター
ンとほぼ同じ幅のストライプ状パターンを有する領域に
おいて、そのストライプ状パターンの延長方向に多数の
溝５が順次予定の一定間隔を保って配列されている分布
ブラッグ反射用溝列6A及び6Bが形成されている。In addition, on the main surface 2 side of the semiconductor substrate 1, from the main surface 2 side,
In regions on both sides of the semiconductor layer 3 having a stripe-shaped pattern having substantially the same width as the stripe-shaped pattern of the semiconductor layer 3, a large number of grooves 5 are sequentially arranged at predetermined predetermined intervals in the extension direction of the stripe-shaped pattern. The distributed Bragg reflection groove rows 6A and 6B are formed.

さらに、半導体基板１の主面２上に、ｎ型を有し且つク
ラッド層としても作用する半導体基板１に比し高い屈折
率を有する例えばGaInAsP系でなる、光伝播用半導体層
としての半導体層７が、分布ブラッグ反射用溝列6A及び
6Bの溝５内に延長し且つ発光用導波路としての半導体層
３及び保護用層としての半導体層４上に延長して、半導
体層４のストライプ状パターンと、分布ブラッグ反射用
溝列6A及び6Bが形成される領域のストライプ状パターン
とを併せたストライプ状パターンに且つストライプ状
に、形成されている。Furthermore, on the main surface 2 of the semiconductor substrate 1, a semiconductor layer as a semiconductor layer for light propagation made of, for example, GaInAsP having an n-type and having a higher refractive index than the semiconductor substrate 1 that also functions as a clad layer. 7 is a distributed Bragg reflection groove array 6A and
6B extends in the groove 5 and extends over the semiconductor layer 3 as the light emitting waveguide and the semiconductor layer 4 as the protective layer, and the stripe pattern of the semiconductor layer 4 and the distributed Bragg reflection groove array 6A and 6B is formed in a striped pattern in combination with the striped pattern in the region where 6B is formed.

また、光伝播用半導体層としての半導体層７上に、それ
とほぼ同じパターンに且つストライプ状に、Ｐ型を有し
且つ例えばInPでなる、クラッド層としての半導体層８
が形成されている。Further, on the semiconductor layer 7 as a light propagating semiconductor layer, a semiconductor layer 8 as a clad layer, which has P-type and is made of, for example, InP, in the same pattern as that and in a stripe shape, is formed.
Are formed.

さらに、クラッド層としての半導体層８上に、それとほ
ぼ同じパターンに且つストライプ状に、P+型を有し且つ
例えばInPでなる、電極付け用層としての半導体層９が
形成されている。Further, on the semiconductor layer 8 as a clad layer, a semiconductor layer 9 having a P + type and made of, for example, InP and having a P + type and having substantially the same pattern as that is formed as an electrode attachment layer is formed.

また、半導体基板１上に、上述した半導体層３、４、
７、８及び９によって構成されているストライプ状積層
体の、その延長方向と直交する幅方向の両側において、
Ｐ型を有し且つ例えばInPでなる、電流阻止用層として
の半導体層10A及び10Bが、半導体層９及び半導体層８の
上方部を除く半導体層３、４、及び７、及び８の下方部
と接触して、形成されている。Further, on the semiconductor substrate 1, the above-mentioned semiconductor layers 3, 4,
On both sides in the width direction orthogonal to the extension direction of the striped laminate formed by 7, 8 and 9,
Semiconductor layers 10A and 10B having a P-type and made of, for example, InP as current blocking layers are lower portions of the semiconductor layers 3, 4, 7 and 8 excluding the upper portions of the semiconductor layers 9 and 8. Formed in contact with.

さらに、電流阻止用層としての半導体層10A及び10B上
に、ｎ型を有し且つ例えばInPでなる、電流阻止用層と
しての半導体層11A及び11Bが、上述したストライプ状積
層体を構成している電極付け用層としての半導体層９と
クラッド層としての半導体層８の上半部とに接触して且
つ半導体層８とほぼ同じ高さの位置の上面になる厚さ
に、形成されている。Further, on the semiconductor layers 10A and 10B serving as the current blocking layer, the semiconductor layers 11A and 11B serving as the current blocking layer, which have n-type and are made of, for example, InP, form the above-mentioned striped laminated body. It is formed to have a thickness which is in contact with the semiconductor layer 9 serving as an electrode attachment layer and the upper half of the semiconductor layer 8 serving as a clad layer and which is an upper surface at a position substantially at the same height as the semiconductor layer 8. .

また、上述したストライプ状積層体の上面、すなわち電
極付け用層としての半導体層９の上面と、電流阻止用層
としての半導体層11A及び11Bの上面とからなる面上に、
半導体層９を外部に臨ませる窓13を有し且つ例えばSiO2
でなる絶縁層12が形成されている。In addition, on the upper surface of the above-mentioned striped laminated body, that is, on the surface composed of the upper surface of the semiconductor layer 9 as the electrode attachment layer and the upper surfaces of the semiconductor layers 11A and 11B as the current blocking layers,
It has a window 13 for exposing the semiconductor layer 9 to the outside, and is made of, for example, SiO 2
An insulating layer 12 made of is formed.

さらに、絶縁層13上に、その窓12を通じて電極付け用層
としての半導体層９にオーミック接触している電極14が
形成されている。Further, an electrode 14 which is in ohmic contact with the semiconductor layer 9 as an electrode attaching layer through the window 12 is formed on the insulating layer 13.

また、半導体基板１の半導体層３側とは反対側の面上
に、電極15が、オーミック接触して形成されている。An electrode 15 is formed on the surface of the semiconductor substrate 1 opposite to the semiconductor layer 3 side in ohmic contact.

以上が、従来提案されている分布反射型半導体レーザの
構成である。The above is the configuration of the conventionally proposed distributed reflection type semiconductor laser.

また、従来、第３図で上述した従来の分布反射型半導体
レーザを、第４図を伴って次に述べる方法で製造するこ
とが提案されている。Further, conventionally, it has been proposed to manufacture the conventional distributed Bragg reflector semiconductor laser described above with reference to FIG. 3 by the method described below with reference to FIG.

すなわち、第３図で上述した同様の半導体基板１を予め
用意する（第４図Ａ）。That is, the same semiconductor substrate 1 described above with reference to FIG. 3 is prepared in advance (FIG. 4A).

しかして、その半導体基板１の主面２上に、爾後第３図
で上述した発光用導波路としての半導体層３になるスト
ライプ状パターンを有しない半導体層３′と、同様に爾
後第３図で上述したクラッド層としても機能する保護用
層としての半導体層４になる。同様にストライプ状パタ
ーンを有しない半導体層４′とを、それらの順に積層し
て形成する（第４図Ｂ）。Then, on the main surface 2 of the semiconductor substrate 1, a semiconductor layer 3'which does not have a stripe-shaped pattern to be the semiconductor layer 3 as the light-emitting waveguide described later in FIG. The semiconductor layer 4 serves as a protective layer which also functions as the above-mentioned clad layer. Similarly, a semiconductor layer 4'having no stripe pattern is formed by laminating in that order (FIG. 4B).

次に、半導体層３′及び４′からなる積層体に対する、
マスクを用いたエッチング処理によって、半導体層３′
及び４′から、第３図で上述したと同様の半導体層３及
び４を形成する。なお、半導体層４′は、半導体基板１
上に半導体層３′を形成する上述した工程から、半導体
層３′から半導体層３をエッチング処理によって形成す
る工程に移るまでの間において、発光用導波路として働
く重要な半導体層３になる半導体層３′を保護してい
る。Next, with respect to the laminated body including the semiconductor layers 3'and 4 ',
By the etching process using the mask, the semiconductor layer 3 '
And 4 ', the semiconductor layers 3 and 4 similar to those described above with reference to FIG. 3 are formed. Incidentally, the semiconductor layer 4 ′ is the semiconductor substrate 1
From the above-described step of forming the semiconductor layer 3'onto the step of forming the semiconductor layer 3 from the semiconductor layer 3'by etching treatment, the semiconductor becomes the important semiconductor layer 3 that functions as a light-emitting waveguide. It protects layer 3 '.

次に、半導体基板１に対する、半導体層３及び４を包含
してマスクするマスクを用いたエッチング処理によっ
て、半導体基板１の主面２側に、その主面２側から、第
３図で上述したと同様の、多数の溝５の配列でなる分布
ブラッグ反射用溝列6A及び6Bを形成する（第４図Ｄ）。Next, by etching the semiconductor substrate 1 using a mask that includes and masks the semiconductor layers 3 and 4, the semiconductor substrate 1 is exposed to the main surface 2 side from the main surface 2 side as described above with reference to FIG. Similar to the above, distributed Bragg reflection groove arrays 6A and 6B each having an array of a large number of grooves 5 are formed (FIG. 4D).

次に、半導体基板１上に、爾後第３図で上述した光伝播
用導波路としての半導体層７になるストライプ状パター
ンを有しない半導体層（図示せず）と、爾後第３図で上
述したクラッド層としての半導体層８になるストライプ
状パターンを有しない半導体層（図示せず）と、爾後第
３図で上述した電極付け用層としての半導体層９になる
ストライプ状パターンを有しない半導体層（図示せず）
とを、それらの順に積層して形成し、その積層体に対す
る、マスクを用いた、半導体基板１に達する深さのエッ
チング処理によって、その積層体を構成している半導体
層から、第３図で上述したと同様の半導体層７、８及び
９を形成する（第４図Ｅ）。この場合、半導体層３及び
４が、その幅をして僅かに小さくなるようにエッチング
され得る。Next, on the semiconductor substrate 1, a semiconductor layer (not shown) that does not have a stripe-shaped pattern to become the semiconductor layer 7 as the light propagation waveguide described above in FIG. 3 and the above described in FIG. A semiconductor layer (not shown) that does not have the stripe pattern that becomes the semiconductor layer 8 as the clad layer, and a semiconductor layer that does not have the stripe pattern that becomes the semiconductor layer 9 as the electrode attachment layer described above in FIG. (Not shown)
Are laminated in that order, and the laminated body is subjected to etching treatment using a mask to a depth reaching the semiconductor substrate 1, from the semiconductor layers constituting the laminated body to the structure shown in FIG. The semiconductor layers 7, 8 and 9 similar to those described above are formed (FIG. 4E). In this case, the semiconductor layers 3 and 4 can be etched so that their width is slightly smaller.

次に、図示しないが、半導体基板１上に、半導体層３、
４、７、８及び９によって構成されているストライプ状
積層体の、その延長方向と直交する幅方向の両側におい
て、第３図で上述したと同様の電流阻止用層としての半
導体層10A及び10Bと、第３図で上述したと同様の電流阻
止用層としての半導体層11A及び11Bとを、それらの順に
形成する。Next, although not shown, the semiconductor layer 3, the semiconductor layer 3,
The semiconductor layers 10A and 10B as current blocking layers similar to those described above with reference to FIG. 3 are provided on both sides in the width direction orthogonal to the extension direction of the striped laminated body constituted by 4, 7, 8 and 9 And semiconductor layers 11A and 11B as current blocking layers similar to those described above with reference to FIG. 3 are formed in that order.

次に、同様に図示しないが、上述したストライプ状積層
体の上面、すなわち電極付け用層としての半導体層９の
上面と、電流阻止用層としての半導体層11A及び11Bの上
面とからなる面上に、第３図で上述したと同様の窓13を
有する絶縁層12を形成する。Next, although not shown in the same manner, on the upper surface of the above-mentioned striped laminated body, that is, on the surface including the upper surface of the semiconductor layer 9 as the electrode attachment layer and the upper surfaces of the semiconductor layers 11A and 11B as the current blocking layers. Then, the insulating layer 12 having the window 13 similar to that described in FIG. 3 is formed.

次に、同様に図示しないが、絶縁層12上に、第３図で上
述したと同様の、電極付け用層として半導体層９に絶縁
層12の窓１を通じてオーミック接触している電極14を形
成し、また、半導体基板１の半導体層３側とは反対側の
面上に、第３図で上述したと同様の電極15を形成する。Next, although not shown in the same manner, an electrode 14 which is in ohmic contact with the semiconductor layer 9 as the electrode attachment layer through the window 1 of the insulating layer 12 is formed on the insulating layer 12 as described above with reference to FIG. Then, the same electrode 15 as described above with reference to FIG. 3 is formed on the surface of the semiconductor substrate 1 opposite to the semiconductor layer 3 side.

以上が、従来提案されている、第３図で上述した従来の
分布反射型半導体レーザを製造する方法である。The above is the conventionally proposed method of manufacturing the conventional distributed Bragg reflector semiconductor laser described above with reference to FIG.

第３図で示す従来の分布反射型半導体レーザによれば、
詳細説明は省略するが、電極14及び15間に、電極14を正
とする所要の電源を接続すれば、発光用導波路としての
半導体層３に電流が流れ、これにもとずき、半導体層３
で発光が得られ、その光が、半導体基板１と半導体層４
及び８とによって半導体層３内に閉じ込められてその半
導体層３内を伝播し、次で、光伝播用導波路として半導
体層７に、その半導体層３を挟んだ両側位置において結
合し、そして、半導体基板１及び半導体層８によって半
導体層７内に閉じ込められてその半導体層７内を分布ブ
ラッグ反射用溝列6A及び6Bによって反射させられなが
ら、半導体層７の両遊端に向って伝播し、よって、レー
ザ発振が得られ、そのレーザ発振光が半導体層７の両端
または一方の端から外部に出射される。According to the conventional distributed Bragg reflector semiconductor laser shown in FIG.
Although detailed description is omitted, if a required power source with the electrode 14 being positive is connected between the electrodes 14 and 15, a current flows in the semiconductor layer 3 as the light emitting waveguide, and accordingly, the semiconductor Layer 3
Light is obtained at the semiconductor substrate 1 and the semiconductor layer 4
And 8 are confined in the semiconductor layer 3 and propagate in the semiconductor layer 3, and are then coupled to the semiconductor layer 7 as a light propagation waveguide at both side positions sandwiching the semiconductor layer 3, and While being confined in the semiconductor layer 7 by the semiconductor substrate 1 and the semiconductor layer 8 and being reflected in the semiconductor layer 7 by the distributed Bragg reflection groove arrays 6A and 6B, they propagate toward both free ends of the semiconductor layer 7, Therefore, laser oscillation is obtained, and the laser oscillation light is emitted to the outside from both ends or one end of the semiconductor layer 7.

このように、第３図に示す従来の分布反射型半導体レー
ザによれば、発光用導波路としての半導体層３からの光
を、光伝播用導波路としての半導体層７に結合させ、そ
して、その結合した光を、光伝播用導波路としての半導
体層７に反射させながら伝播させることによって、レー
ザ発振を得るように構成されているが、発光用導波路と
しての半導体層３からの光が光伝播用導波路としての半
導体層７に結合する結合効率が、比較的低いため、レー
ザ発振の効率が比較的低い、という欠点を有していた。As described above, according to the conventional distributed Bragg reflector semiconductor laser shown in FIG. 3, light from the semiconductor layer 3 serving as a light emitting waveguide is coupled to the semiconductor layer 7 serving as a light propagating waveguide, and Although the combined light is propagated while being reflected on the semiconductor layer 7 serving as a light propagation waveguide, laser oscillation is obtained, but the light from the semiconductor layer 3 serving as a light emitting waveguide is generated. Since the coupling efficiency for coupling to the semiconductor layer 7 as the light propagation waveguide is relatively low, there is a drawback that the efficiency of laser oscillation is relatively low.

いま、その理由を述べれば、、次のとおりである。The reasons for this are as follows.

すなわち、第３図に示す従来の分布反射型半導体レーザ
の場合、分布ブラッグ反射用溝列6A及び6Bが、第４図Ｄ
で上述したように、半導体基板１上に半導体層３及び４
を形成して後、半導体基板１に対する、半導体層３及び
４を包含してマスクするマスクを用いたエッチング処理
によって、半導体基板１の主面２側に形成され、そし
て、この場合、そのエッチング処理に用いるエッチャン
トが、マスクの半導体層３及び４上の広い領域が存在す
る理由で、半導体層３及び４側において他部に比して大
なる流量で流れるため、分布ブラッグ反射用溝列6A及び
6Bの溝５が、とくに第３図Ｂ、及び第４図Ｄ及びＥに示
すように、半導体層４側において、他部に比し深く形成
されている。このため、光伝播用導波路としての半導体
層７の分布ブラッグ反射用溝列6A及び6B上における平均
的な厚さが、半導体層４側において、他部に比し大きな
値を有している。That is, in the case of the conventional distributed Bragg reflector semiconductor laser shown in FIG. 3, the distributed Bragg reflective groove arrays 6A and 6B are shown in FIG.
As described above, the semiconductor layers 3 and 4 are formed on the semiconductor substrate 1.
After the formation, the semiconductor substrate 1 is formed on the main surface 2 side of the semiconductor substrate 1 by an etching process using a mask that includes and masks the semiconductor layers 3 and 4, and in this case, the etching process is performed. The etchant used for the above flows at a larger flow rate on the semiconductor layers 3 and 4 side than the other portions because of the large area on the semiconductor layers 3 and 4 of the mask, so that the distributed Bragg reflection groove array 6A and
As shown in FIGS. 3B and 4D and E, the groove 5 of 6B is formed deeper on the semiconductor layer 4 side than the other portions. Therefore, the average thickness of the semiconductor layer 7 as the light propagation waveguide on the distributed Bragg reflection groove arrays 6A and 6B has a larger value on the semiconductor layer 4 side than the other portions. .

従って、発光用導波路としての半導体層３に伝播する光
にもとずく電界分布が、光伝播用導波路としての半導体
層７に伝播する光にもとずく電界分布と、半導体層３側
において、整合していない状態が得られている。このた
め、発光用導波路としての半導体層３からの光が光伝播
用導波路としての半導体層７に結合する結合効率が、比
較的低く、よって、レーザ発振の効率が比較的低い。Therefore, the electric field distribution based on the light propagating to the semiconductor layer 3 serving as the light emitting waveguide and the electric field distribution based on the light propagating to the semiconductor layer 7 serving as the light propagating waveguide, and the semiconductor layer 3 side , An inconsistent state has been obtained. Therefore, the coupling efficiency for coupling the light from the semiconductor layer 3 serving as the light emitting waveguide to the semiconductor layer 7 serving as the light propagating waveguide is relatively low, and thus the laser oscillation efficiency is relatively low.

また、第４図で上述した従来の分布反射型半導体レーザ
によれば、半導体基板１の主面２側の分布ブラッグ反射
用溝列6A及び6Bを、上述したように、半導体基板１上に
半導体層３及び４を形成して後、半導体基板１に対する
半導体層３及び４を包含してマスクするマスクを用いた
エッチング処理によって形成するので、その分布ブラッ
グ反射用溝列6A及び6Bの溝５が上述したように半導体層
３側において他部に比し深く形成され、よって、分布ブ
ラッグ反射用溝列6A及び6Bを形成して後形成される光伝
播用導波路としての半導体層７の分布ブラッグ反射用溝
列6A及び6B上の厚さが、半導体層３側において、他部に
比し厚く形成され、従って、分布反射型半導体レーザ
が、発光用導波路としての半導体層３に伝播する光にも
とずく電界分布をして、光伝播用導波路としての半導体
層７に伝播する光にもとずく電界分布と、半導体層３側
において、整合していないものとして製造され、よっ
て、目的とする分布反射型半導体レーザを、第３図で上
述したように、比較的効率の低いものとしてしか製造す
ることができない、という欠点を有していた。According to the conventional distributed Bragg reflector semiconductor laser described above with reference to FIG. 4, the distributed Bragg reflective groove arrays 6A and 6B on the main surface 2 side of the semiconductor substrate 1 are formed on the semiconductor substrate 1 as described above. After the layers 3 and 4 are formed, they are formed by an etching process using a mask that masks the semiconductor layers 3 and 4 on the semiconductor substrate 1, so that the grooves 5 of the distributed Bragg reflection groove arrays 6A and 6B are formed. As described above, the distribution Bragg of the semiconductor layer 7 is formed deeper than the other portions on the semiconductor layer 3 side, and thus is formed after forming the distributed Bragg reflection groove arrays 6A and 6B. The thickness on the reflection groove arrays 6A and 6B is formed thicker on the semiconductor layer 3 side than on other portions, so that the distributed reflection type semiconductor laser propagates to the semiconductor layer 3 as a light emitting waveguide. Based on the electric field distribution, The electric field distribution based on the light propagating in the semiconductor layer 7 serving as a propagation waveguide and the electric field distribution produced on the side of the semiconductor layer 3 are not matched. As described above with reference to the figure, it has a drawback that it can be manufactured only with relatively low efficiency.

問題点を解決するための手段 よって、本発明は、上述した欠点のない、新奇な分布反
射型半導体レーザを提案せんとするものである。Therefore, the present invention proposes a novel distributed Bragg reflector semiconductor laser which does not have the above-mentioned drawbacks.

本発明による分布反射型半導体レーザは、主面側が少な
くともクラッド層としての半導体領域でなる半導体基板
を有し、その半導体基板の主面側に、その主面側から、
凹所が形成され、上記半導体基板の主面側に、その主面
側から、上記凹所の両側において、第１及び第２の分布
ブラッグ反射用溝列が形成され、また、上記半導体基板
の主面上に、光伝播用導波路としての第１の半導体層
が、上記第１及び第２の分布ブラッグ反射用溝列の溝及
び上記凹所内に延長して形成され、さらに、上記第１の
半導体層上に、上記凹所上の領域において、発光用導波
路としての第２の半導体層が、クラッド層としての第３
の半導体層を介してまたは介することなしに形成され、
また、上記半導体基板の主面上に、クラッド層としての
第４の半導体層が、上記第１及び第２の半導体層上に延
長して形成されている、という構成を有する。The distributed Bragg reflector semiconductor laser according to the present invention has a semiconductor substrate whose main surface side is at least a semiconductor region as a cladding layer, and on the main surface side of the semiconductor substrate, from the main surface side,
A recess is formed, on the main surface side of the semiconductor substrate, first and second distributed Bragg reflection groove arrays are formed on both sides of the recess from the main surface side, and the semiconductor substrate of the semiconductor substrate is also formed. A first semiconductor layer as a light propagation waveguide is formed on the main surface so as to extend into the grooves and the recesses of the first and second distributed Bragg reflection groove arrays, and the first semiconductor layer is further formed. On the semiconductor layer, the second semiconductor layer as the light emitting waveguide and the third layer as the cladding layer are formed in the region on the recess.
Formed with or without intervening semiconductor layers of
In addition, a fourth semiconductor layer as a clad layer is formed on the main surface of the semiconductor substrate so as to extend over the first and second semiconductor layers.

また、本発明による分布反射型半導体レーザの製法は、
主面側が少なくともクラッド層としての半導体領域でな
る半導体基板を用意し、その半導体基板の主面側に、そ
の主面側から、分布ブラッグ反射用溝列を形成し、次
に、上記半導体基板の主面側に、その主面側から、凹所
を、上記分布ブラッグ反射用溝列が間断され、それによ
って、上記凹所の両側に、第１及び第２の分布ブラッグ
反射用溝列が得られるように形成し、次に、上記半導体
基板の主面上に、光伝播用導波路としての第１の半導体
層を、上記第１及び第２の分布ブラッグ反射用溝列及び
上記凹所内に延長させて形成し、次に、上記第１の半導
体層上に、上記凹所上の領域において、発光用導波路と
しての第２の半導体層を、クラッド層としての第３の半
導体層を介してまたは介することなしに形成し、次に、
上記半導体基板の主面上に、クラッド層としての第４の
半導体層を、上記第１及び第２の半導体層上に延長させ
て形成する、という工程をとって、目的とする分布反射
型半導体レーザを製法する。Further, the method of manufacturing the distributed Bragg reflector semiconductor laser according to the present invention,
A semiconductor substrate whose main surface side is at least a semiconductor region as a clad layer is prepared, and a distributed Bragg reflection groove array is formed on the main surface side of the semiconductor substrate from the main surface side. The distributed Bragg reflection groove array is interrupted on the main surface side from the main surface side, whereby the first and second distributed Bragg reflection groove arrays are obtained on both sides of the recess. Then, a first semiconductor layer as a light propagation waveguide is formed on the main surface of the semiconductor substrate in the first and second distributed Bragg reflection groove arrays and the recess. Then, the second semiconductor layer as a light emitting waveguide and the third semiconductor layer as a cladding layer are formed on the first semiconductor layer in the region on the recess via the third semiconductor layer as a clad layer. Formed with or without intervention, then
The fourth distributed semiconductor layer as a clad layer is formed on the main surface of the semiconductor substrate so as to extend over the first and second semiconductor layers, and is formed. Make a laser.

作用・効果 本発明による分布反射型半導体レーザによれば、発光用
導波路としての第２の半導体層に電流を流せば、これに
もとずき、その第２の半導体層で発光が、その光が、半
導体基板とクラッド層としての第４の半導体層とによっ
て第２の半導体層内に閉じ込められてその第２の半導体
層内を伝播し、次で、光伝播用導波路としての第１の半
導体層に、その第２の半導体層を挟んで両側位置におい
て結合し、そして、半導体基板及び第４の半導体層によ
って第１の半導体層内に閉じ込められてその第１の半導
体層内を第１及び第２の分布ブラッグ反射用溝列によっ
て反射させられながら、第１の半導体層の両遊端に向っ
て伝播し、よって、レーザ発振が得られ、そのレーザ発
振が第２の半導体層の両端または一端から外部に出射さ
れる。Actions and Effects According to the distributed Bragg reflector semiconductor laser of the present invention, when a current is passed through the second semiconductor layer as the light emitting waveguide, the light emission is caused in the second semiconductor layer. Light is confined in the second semiconductor layer by the semiconductor substrate and the fourth semiconductor layer as the clad layer and propagates in the second semiconductor layer, and then the first as the light propagation waveguide. To the semiconductor layer of the first semiconductor layer at both positions with the second semiconductor layer sandwiched therebetween, and is confined in the first semiconductor layer by the semiconductor substrate and the fourth semiconductor layer, While propagating toward both free ends of the first semiconductor layer while being reflected by the first and second distributed Bragg reflection groove arrays, laser oscillation is obtained, and the laser oscillation is generated in the second semiconductor layer. The light is emitted from both ends or one end.

このように、本発明による分布反射型半導体レーザも、
第３図で上述した従来の分布反射型半導体レーザの場合
と同様に、発光用導波路としての第２の半導体層からの
光を、光伝播用導波路としての第１の半導体層に結合さ
せ、そして、その結合した光を、光伝播用導波路として
の第１の半導体層に反射させなが伝播させることによっ
て、レーザ発振を得るように構成されている。Thus, the distributed Bragg reflector semiconductor laser according to the present invention also
Similar to the case of the conventional distributed Bragg reflector semiconductor laser described above with reference to FIG. 3, light from the second semiconductor layer as the light emitting waveguide is coupled to the first semiconductor layer as the light propagating waveguide. Then, the coupled light is propagated to the first semiconductor layer serving as a light propagation waveguide without being reflected, so that laser oscillation is obtained.

しかしながら、本発明による分布反射型半導体レーザの
場合、発光用導波路としての半導体層からの光が光伝播
用導波路としての第１の半導体層に結合する結合効率
が、第３図で上述した従来の分布反射型半導体レーザの
場合に比し高いため、レーザ発振の効率が、第３図で上
述した従来の分布反射型半導体レーザの場合に比し高
い。However, in the case of the distributed Bragg reflector semiconductor laser according to the present invention, the coupling efficiency in which the light from the semiconductor layer as the light emitting waveguide is coupled to the first semiconductor layer as the light transmitting waveguide is as described above with reference to FIG. Since it is higher than that of the conventional distributed Bragg reflector semiconductor laser, the efficiency of laser oscillation is higher than that of the conventional distributed Bragg reflector semiconductor laser described above with reference to FIG.

いま、その理由を述べれば、次のとおりである。The reasons for this are as follows.

すなわち、本発明による分布反射型半導体レーザの場
合、第１及び第２の分布ブラッグ反射用溝列が、本発明
による分布反射型半導体レーザの製法で明らかなよう
に、半導体基板の主面側に、第１及び第２の分布ブラッ
グ反射用溝列となる分布ブラッグ反射用溝列を形成して
後、半導体基板に、凹所を形成することによって、形成
され、その後、光伝播用導波路としての第１の半導体層
及び発光用導波路としての第２の半導体層が形成される
ので、第１及び第２の分布ブラッグ反射用溝列の溝が、
第２の半導体層側において他部に比し深く形成された
り、また、光伝播用導波路としての第１の半導体層の第
１及び第２の分布ブラッグ反射用溝列上における厚さ
が、第２の半導体層側において他部に比して厚く形成さ
れたりすることがない。That is, in the case of the distributed Bragg reflector semiconductor laser according to the present invention, the first and second distributed Bragg reflective groove arrays are provided on the main surface side of the semiconductor substrate, as is clear from the method for manufacturing the distributed Bragg reflector semiconductor laser according to the present invention. , A first and a second distributed Bragg reflection groove array, which are formed by forming a recess in the semiconductor substrate after forming the distributed Bragg reflection groove array, and thereafter as a light propagation waveguide. Since the first semiconductor layer and the second semiconductor layer as the light emitting waveguide are formed, the grooves of the first and second distributed Bragg reflection groove arrays are
The second semiconductor layer side is formed deeper than other portions, and the thickness of the first semiconductor layer as a light propagation waveguide on the first and second distributed Bragg reflection groove arrays is The second semiconductor layer side is not formed thicker than other portions.

従って、発光用導波路としての第２の半導体層に伝播す
る光にもとずく電界分布が、光伝播用導波路としての第
１の半導体層に伝播する光にもとずく電界分布と、第２
の半導体層側においても、整合している状態が得られて
いる。このため、発光用導波路としての第２の半導体層
からの光が光伝播用導波路としての第１の半導体層に結
合する結合効率が、第３図の場合に比し高く、よって、
レーザ発振の効率が第３図の場合に比し高い。Therefore, the electric field distribution based on the light propagating to the second semiconductor layer as the light-emission waveguide and the electric field distribution based on the light propagating to the first semiconductor layer as the light-propagation waveguide, Two
A matching state is obtained also on the semiconductor layer side. Therefore, the coupling efficiency of coupling the light from the second semiconductor layer as the light-emitting waveguide to the first semiconductor layer as the light-propagating waveguide is higher than that in the case of FIG.
The efficiency of laser oscillation is higher than that in the case of FIG.

また、本発明による分布反射型半導体レーザの製法によ
れば、上述したように、第１及び第２の分布ブラッグ反
射用溝列を、半導体基板の主面側に、その主面側に、第
１及び第２の分布ブラッグ反射用溝列になる分布ブラッ
グ反射用溝列を形成して後、半導体基板に、凹所を形成
することによって形成し、しかる後、光伝播用導波路と
しての第１の半導体層及び発光用導波路としての第２の
半導体層を形成するので、上述したように、第１及び第
２の分布ブラッグ反射用溝列の溝が、第２の半導体層側
において他部に比し深く形成されたり、また、光伝播用
導波路としての第１の半導体層の第１及び第２の分布ブ
ラッグ反射用溝列上における厚さが、第２の半導体層側
において、他部に比し厚く形成されたりすることがない
ので、分布反射型半導体レーザを、第２の半導体層に伝
播する光にもとずく電界分布をして、第１の半導体層に
伝播する光にもとずく電界分布と、第２の半導体層側に
おいても整合しているものとして製造することができ、
従って、分布反射型半導体レーザを、その第２の半導体
層からの光が第１の半導体層に結合する結合効率をして
第３図の場合に比し高いものとして製造することがで
き、よって、第３図の従来の分布反射型半導体レーザに
比し、高い効率でレーザ発振するものとして製造するこ
とができる。Further, according to the method of manufacturing the distributed Bragg reflector semiconductor laser of the present invention, as described above, the first and second distributed Bragg reflection groove arrays are provided on the main surface side of the semiconductor substrate and on the main surface side thereof. The first and second distributed Bragg reflection groove arrays are formed, and then the distributed Bragg reflection groove array is formed, and then formed by forming a recess in the semiconductor substrate, and thereafter, the first and second distributed Bragg reflection groove arrays are formed. Since the first semiconductor layer and the second semiconductor layer as the light emitting waveguide are formed, as described above, the grooves of the first and second distributed Bragg reflection groove arrays are different from each other on the second semiconductor layer side. Is formed deeper than the groove portion, or the thickness of the first semiconductor layer as a light propagation waveguide on the first and second distributed Bragg reflection groove arrays is on the second semiconductor layer side, Since it is not formed thicker than other parts, it is a distributed reflection type The conductor laser has an electric field distribution based on the light propagating to the second semiconductor layer, and the electric field distribution based on the light propagating to the first semiconductor layer is also matched on the second semiconductor layer side. Can be manufactured as
Therefore, the distributed Bragg reflector semiconductor laser can be manufactured with a higher coupling efficiency for coupling the light from the second semiconductor layer to the first semiconductor layer than in the case of FIG. , The laser can be manufactured with a higher efficiency than the conventional distributed Bragg reflector semiconductor laser shown in FIG.

実施例 次に、第１図及び第２図を伴って、本発明による分布反
射型半導体レーザ、及びその製法の実施例を述べよう。EXAMPLE Next, an example of the distributed Bragg reflector semiconductor laser according to the present invention and its manufacturing method will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

第１図において、第３図及び第４図との対応部分に同一
符号を付し詳細説明は省略する。In FIG. 1, parts corresponding to those in FIGS. 3 and 4 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

第１図及び第２図に示す本発明による分布反射型半導体
レーザ、及びその製法は、問題点を解決するための手段
の項で述べたように、半導体基板１に、分布ブラッグ反
射用溝列6A及び6Bとなる分布ブラッグ反射用溝列６を形
成して後、半導体基板１に凹所21を形成することによっ
て、分布ブラッグ反射用溝列6A及び6Bを形成し、その
後、光伝播用導波路としての半導体層７、発光用導波路
としての半導体層３を形成することによって得られた分
布反射型半導体レーザ、及びそのようにして分布反射型
半導体レーザを製造する、という方法である。The distributed Bragg reflector semiconductor laser according to the present invention and the manufacturing method thereof shown in FIGS. 1 and 2 have a groove array for distributed Bragg reflection on the semiconductor substrate 1 as described in the section of the means for solving the problems. After the distributed Bragg reflection groove array 6 to be 6A and 6B is formed, the recess 21 is formed in the semiconductor substrate 1 to form the distributed Bragg reflection groove array 6A and 6B, and then the light propagation guide. It is a method of manufacturing a distributed reflection semiconductor laser and a distributed reflection semiconductor laser obtained by forming the semiconductor layer 7 as a waveguide and the semiconductor layer 3 as a light emitting waveguide.

このような本発明による分布反射型半導体レーザ、及び
その製法によれば、作用・効果の項で上述した優れた作
用、効果が得られる。According to the distributed Bragg reflector semiconductor laser and the manufacturing method thereof according to the present invention as described above, the excellent action and effect described above in the section of action and effect can be obtained.

なお、第２図Ｄにおいて、４″は半導体層４′に対応す
る半導体層である。In FIG. 2D, 4 ″ is a semiconductor layer corresponding to the semiconductor layer 4 ′.

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

第１図Ａは、本発明による分布反射型半導体レーザの実
施例を示す略線的平面図である。 第１図Ｂ、Ｃ及びＤは、そのＢ−Ｂ、Ｃ−Ｃ及びＤ−Ｄ
線上の断面図である。 第２図Ａ〜Ｆは、第１図Ａ〜Ｄに示す本発明による分布
反射型半導体レーザの製法を示す順次の工程における略
線的平面図である。 第３図Ａは、従来の分布反射型半導体レーザを示す略線
的平面図である。 第３図Ｂ、Ｃ及びＤは、そのＢ−Ｂ、Ｃ−Ｃ及びＤ−Ｄ
線上の断面図である。 第４図Ａ〜Ｅは、第３図Ａ〜Ｄに示す従来の分布反射型
半導体レーザの製法を示す順次の工程における略線的断
面図である。FIG. 1A is a schematic plan view showing an embodiment of a distributed Bragg reflector semiconductor laser according to the present invention. FIG. 1B, C and D are their BB, CC and DD.
It is sectional drawing on a line. 2A to 2F are schematic plan views in the sequential steps showing the method of manufacturing the distributed Bragg reflector semiconductor laser according to the present invention shown in FIGS. FIG. 3A is a schematic plan view showing a conventional distributed Bragg reflector semiconductor laser. FIG. 3B, C and D are BB, CC and DD thereof.
It is sectional drawing on a line. 4A to 4E are schematic cross-sectional views in sequential steps showing a method of manufacturing the conventional distributed Bragg reflector semiconductor laser shown in FIGS. 3A to 3D.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河口 仁司 神奈川県厚木市森の里若宮３番１号 日本 電信電話株式会社厚木電気通信研究所内 (72)発明者 板屋 義夫 神奈川県厚木市森の里若宮３番１号 日本 電信電話株式会社厚木電気通信研究所内 (56)参考文献 特開 昭59−67683（ＪＰ，Ａ) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor, Hitoshi Kawaguchi, 3-1, Morinosato Wakamiya, Atsugi City, Kanagawa Prefecture, Nippon Telegraph and Telephone Corporation, Atsugi Telecommunications Research Institute (72) Yoshio Itaya, 3-1, Morinosato Wakamiya, Atsugi City, Kanagawa Japan Telegraph and Telephone Corporation, Atsugi Electro-Communications Laboratory (56) References Japanese Patent Laid-Open No. 59-67683 (JP, A)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】主面側が少なくともクラッド層としての半
導体領域でなる半導体基板を有し、 上記半導体基板の主面側に、その主面側から、凹所が形
成され、 上記半導体基板の主面側に、その主面側から、上記凹所
の両側において、第１及び第２の分布ブラッグ反射用溝
列が形成され、 上記半導体基板の主面上に、光伝播用導波路としての第
１の半導体層が、上記第１及び第２の分布ブラッグ反射
用溝列の溝及び上記凹所内に延長して形成され、 上記第１の半導体層上に、上記凹所上の領域において、
発光用導波路としての第２の半導体層が、クラッド層と
しての第３の半導体層を介してまたは介することなしに
形成され、 上記半導体基板の主面上に、クラッド層としての第４の
半導体層が、上記第１及び第２の半導体層上に延長して
形成されていることを特徴とする分布反射型半導体レー
ザ。1. A semiconductor substrate having a semiconductor region whose main surface side is at least a semiconductor region as a clad layer, and a recess is formed on the main surface side of the semiconductor substrate from the main surface side. The first and second distributed Bragg reflection groove arrays are formed on both sides of the recess from the main surface side, and the first and second waveguides for light propagation are provided on the main surface of the semiconductor substrate. A semiconductor layer is formed so as to extend into the grooves and the recesses of the first and second distributed Bragg reflection groove arrays, and on the first semiconductor layer, in a region on the recesses,
A second semiconductor layer as a light emitting waveguide is formed with or without a third semiconductor layer as a clad layer interposed therebetween, and a fourth semiconductor as a clad layer is formed on the main surface of the semiconductor substrate. A distributed reflection semiconductor laser, wherein a layer is formed to extend on the first and second semiconductor layers. 【請求項２】主面側が少なくともクラッド層としての半
導体領域でなる半導体基板を用意する工程と、 上記半導体基板の主面側に、その主面側から、分布ブラ
ッグ反射用溝列を形成する工程と、 上記半導体基板の主面側に、その主面側から、凹所を、
上記分布ブラッグ反射用溝列が間断され、それによっ
て、上記凹所の両側に、第１及び第２の分布ブラッグ反
射用溝列が得られるように形成する工程と、 上記半導体基板の主面上に、光伝播用導波路としての第
１の半導体層を、上記第１及び第２の分布ブラッグ反射
用溝列及び上記凹所内に延長させて形成する工程と、 上記第１の半導体層上に、上記凹所上の領域において、
発光用導波路としての第２の半導体層を、クラッド層と
しての第３の半導体層を介してまたは介することなしに
形成する工程と、 上記半導体基板の主面上に、クラッド層としての第４の
半導体層を、上記第１及び第２の半導体層上に延長させ
て形成する工程とを有する分布反射型半導体レーザの製
法。2. A step of preparing a semiconductor substrate whose main surface side is at least a semiconductor region as a cladding layer, and a step of forming a distributed Bragg reflection groove array on the main surface side of the semiconductor substrate from the main surface side. And, on the main surface side of the semiconductor substrate, from the main surface side, a recess,
A step of forming the first and second distributed Bragg reflection groove arrays on both sides of the recess so that the distributed Bragg reflection groove array is interrupted; and on the main surface of the semiconductor substrate. And forming a first semiconductor layer as a light propagation waveguide in the first and second distributed Bragg reflection groove arrays and in the recess, and forming the first semiconductor layer on the first semiconductor layer. , In the area above the recess,
A step of forming a second semiconductor layer as a light emitting waveguide with or without a third semiconductor layer as a clad layer, and a fourth clad layer as a clad layer on the main surface of the semiconductor substrate. And a step of forming the semiconductor layer by extending the semiconductor layer on the first and second semiconductor layers.
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