JPH0746746B2 - 分布帰還形半導体レーザの製造方法 - Google Patents
分布帰還形半導体レーザの製造方法Info
- Publication number
- JPH0746746B2 JPH0746746B2 JP61161132A JP16113286A JPH0746746B2 JP H0746746 B2 JPH0746746 B2 JP H0746746B2 JP 61161132 A JP61161132 A JP 61161132A JP 16113286 A JP16113286 A JP 16113286A JP H0746746 B2 JPH0746746 B2 JP H0746746B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diffraction grating
- layer
- semiconductor laser
- distributed feedback
- guide layer
- Prior art date
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2232—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode
- H01S5/2234—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode having a structured substrate surface
- H01S5/2235—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode having a structured substrate surface with a protrusion
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は回折格子を有する分布帰還形半導体レーザの製
造方法に関する。
造方法に関する。
分布帰還形半導体レーザは安定な単一縦モード発振する
ために、注入電流や動作温度が変っても発振波長が変動
しないという優れた特性を有しており大容量長距離光伝
送システムの光源として注目を集めている。
ために、注入電流や動作温度が変っても発振波長が変動
しないという優れた特性を有しており大容量長距離光伝
送システムの光源として注目を集めている。
従来の技術としては、第２図に示すような分布帰還形半
導体レーザが提案されている。この構造はInGaAsP/InP
結晶からなり、InPからなる基板結晶１に凹凸の周期構
造からなる回折格子９を形成し、この上にInGaAsPの光
ガイド層2,InGaAsP活性層3,InPクラッド層4,InGaAsPキ
ャップ層５が積層されている。したがって、凹凸の周期
条件で決る波長のみが増幅されて、レーザ発振となるた
めに、単一発振スペクトルになる。
導体レーザが提案されている。この構造はInGaAsP/InP
結晶からなり、InPからなる基板結晶１に凹凸の周期構
造からなる回折格子９を形成し、この上にInGaAsPの光
ガイド層2,InGaAsP活性層3,InPクラッド層4,InGaAsPキ
ャップ層５が積層されている。したがって、凹凸の周期
条件で決る波長のみが増幅されて、レーザ発振となるた
めに、単一発振スペクトルになる。
〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、この構造の半導体レーザは、回折格子と
の結合効率を良くするために、ガイド層２と活性層３は
精度良く薄膜に形成しなければならない。この種の半導
体レーザは液相エピタキシャル法で製作されるのが一般
的である。従って、上述の二層を形成するためには成長
速度の遅い条件下で成長させるのが望ましい。しかし、
液相エピタキシャル法に於いては、成長速度が遅くなる
と基板結晶面上に均一に成長しなくなる欠点が有り、そ
の再現性から、ある程度の成長速度を大きくした条件下
で製作されている。そのため、この構造は他の半導体レ
ーザに比較して特性の均一なものを得る事が困難である
という欠点を有していた。
の結合効率を良くするために、ガイド層２と活性層３は
精度良く薄膜に形成しなければならない。この種の半導
体レーザは液相エピタキシャル法で製作されるのが一般
的である。従って、上述の二層を形成するためには成長
速度の遅い条件下で成長させるのが望ましい。しかし、
液相エピタキシャル法に於いては、成長速度が遅くなる
と基板結晶面上に均一に成長しなくなる欠点が有り、そ
の再現性から、ある程度の成長速度を大きくした条件下
で製作されている。そのため、この構造は他の半導体レ
ーザに比較して特性の均一なものを得る事が困難である
という欠点を有していた。
本発明の目的は、特性の均一なものを安定して供給でき
る分布帰還形半導体装置の製造方法を提供することにあ
る。
る分布帰還形半導体装置の製造方法を提供することにあ
る。
本発明の分布帰還形半導体レーザの製造方法は、第１導
電型の基板結晶の表面に所定周期の凹凸を設けて回折格
子を形成する工程と、選択的にエッチングを行ない前記
回折格子の方向と交差する方向にストライプ上の凸部領
域をその表面に前記回折格子を保存して形成する工程
と、前記基板結晶より禁止帯幅が狭く屈折率が大きな光
ガイド層および前記光ガイド層より禁止帯幅が狭く屈折
率が大きな活性層を順次に液相成長法により、前記凸部
領域の表面でその他の部分より薄く形成する工程とを含
むというものである。
電型の基板結晶の表面に所定周期の凹凸を設けて回折格
子を形成する工程と、選択的にエッチングを行ない前記
回折格子の方向と交差する方向にストライプ上の凸部領
域をその表面に前記回折格子を保存して形成する工程
と、前記基板結晶より禁止帯幅が狭く屈折率が大きな光
ガイド層および前記光ガイド層より禁止帯幅が狭く屈折
率が大きな活性層を順次に液相成長法により、前記凸部
領域の表面でその他の部分より薄く形成する工程とを含
むというものである。
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
る。
第１図（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明の一実施例によ
る半導体チップの斜視図及び断面図である。
る半導体チップの斜視図及び断面図である。
この実施例によれば、InGaAsPからなる活性層結晶３よ
り禁止帯幅が広く互いに伝導形の異なる二つの結晶層す
なわちn-InGaAsPからなる光ガイド層２及びp-InPからな
るクラッド層４で活性層結晶３を挟み込むように接合し
てなる二重ヘテロ構造の半導体接合レーザであって、ス
トライプ状に延在する凸部領域８の表面に回折格子を形
成してなるn-InPからなる基板結晶１上に活性層結晶３
を含む半導体多層膜結晶が積層されているものが得られ
る。
り禁止帯幅が広く互いに伝導形の異なる二つの結晶層す
なわちn-InGaAsPからなる光ガイド層２及びp-InPからな
るクラッド層４で活性層結晶３を挟み込むように接合し
てなる二重ヘテロ構造の半導体接合レーザであって、ス
トライプ状に延在する凸部領域８の表面に回折格子を形
成してなるn-InPからなる基板結晶１上に活性層結晶３
を含む半導体多層膜結晶が積層されているものが得られ
る。
次に、この一実施例の製造方法について説明する。
先ず、n-InPからなる基板結晶１表面上にホトレジスタ
膜を約500Å塗布する。波長3250ÅのHe-Cdレーザを光源
とする干渉回折露光装置を用いて、回折格子状にホトレ
ジスタ膜を露光し、周期約2010Åの回折格子を形成す
る。次にこれをマスクとして基板結晶１を化学エッチン
グして凹凸状の回折格子９を形成する。ホトレジスト膜
を除去した後、再度この回折格子９のある基板結晶１に
ホトレジスト膜を塗布し、露光した後幅10μｍの細長い
ホトレジスト膜を残し、これを選択エッチングのマスク
として、ストライプ状の凸部領域８を形成する。このメ
サ部の高さは約２μｍである。回折格子９の方向はスト
ライプ状メサ部である凸部領域８に対して直角とする。
このn-InP基板上に以下各層が液相エピタキシャル成長
によって連続して成長される。まず光ガイド層２として
n-In0.88Ga0.12As0.26Ｐ0.74層をメサ部で約1000Å厚さ
になるように成長し、次いで活性層結晶３にあたるIn
0.77Ga0.23As0.51Ｐ0.49層,InPクラッド層４のP-InP
層、キャップ層５のP-In0.88Ga0.12As0.26Ｐ0.74層が成
長されて終了する。
膜を約500Å塗布する。波長3250ÅのHe-Cdレーザを光源
とする干渉回折露光装置を用いて、回折格子状にホトレ
ジスタ膜を露光し、周期約2010Åの回折格子を形成す
る。次にこれをマスクとして基板結晶１を化学エッチン
グして凹凸状の回折格子９を形成する。ホトレジスト膜
を除去した後、再度この回折格子９のある基板結晶１に
ホトレジスト膜を塗布し、露光した後幅10μｍの細長い
ホトレジスト膜を残し、これを選択エッチングのマスク
として、ストライプ状の凸部領域８を形成する。このメ
サ部の高さは約２μｍである。回折格子９の方向はスト
ライプ状メサ部である凸部領域８に対して直角とする。
このn-InP基板上に以下各層が液相エピタキシャル成長
によって連続して成長される。まず光ガイド層２として
n-In0.88Ga0.12As0.26Ｐ0.74層をメサ部で約1000Å厚さ
になるように成長し、次いで活性層結晶３にあたるIn
0.77Ga0.23As0.51Ｐ0.49層,InPクラッド層４のP-InP
層、キャップ層５のP-In0.88Ga0.12As0.26Ｐ0.74層が成
長されて終了する。
典型的な各層厚はメサ部でそれぞれ光ガイド層２が0.1
μｍ、活性層３が0.1μｍ、クラッド層４が1.5μｍ、、
キャップ層５が３μｍである。最後にｐ側電極７とｎ側
電極６を各々形成して完了する。
μｍ、活性層３が0.1μｍ、クラッド層４が1.5μｍ、、
キャップ層５が３μｍである。最後にｐ側電極７とｎ側
電極６を各々形成して完了する。
以上の実施例ではInGaAsP/InPを用いた場合について説
明したが、GaAlAs/GaAs系等の他の半導体の場合にも本
発明を適用しうる。
明したが、GaAlAs/GaAs系等の他の半導体の場合にも本
発明を適用しうる。
以上説明したように本発明は、基板結晶の表面に回折格
子を形成し、凸部領域を形成し、光ガイド層および活性
層を順次に液相エピタキシャル成長法で堆積するので、
これらの層の厚さの制御性は非常に良い。なぜならば、
液相エピタキシャル成長に於いては凸部上の成長速度は
平坦領域に比較して、1/5〜1/10以下に抑制される。そ
の理由は、凸部がある場合、その側壁での成長速度が非
常に速く、この周辺における溶質濃度が急速に低下する
ため、凸部領域からの溶質の拡散が増長され、結果的
に、凸部領域の溶質濃度が小さくなり成長速度が抑制さ
れるためである。従って、従来と同じ様な成長条件下で
成長しても、基板の凸部領域のみが遅い成長速度となる
ため、層厚の制御性が大幅に向上する。
子を形成し、凸部領域を形成し、光ガイド層および活性
層を順次に液相エピタキシャル成長法で堆積するので、
これらの層の厚さの制御性は非常に良い。なぜならば、
液相エピタキシャル成長に於いては凸部上の成長速度は
平坦領域に比較して、1/5〜1/10以下に抑制される。そ
の理由は、凸部がある場合、その側壁での成長速度が非
常に速く、この周辺における溶質濃度が急速に低下する
ため、凸部領域からの溶質の拡散が増長され、結果的
に、凸部領域の溶質濃度が小さくなり成長速度が抑制さ
れるためである。従って、従来と同じ様な成長条件下で
成長しても、基板の凸部領域のみが遅い成長速度となる
ため、層厚の制御性が大幅に向上する。
光ガイド層及び活性層が1000Å以下の薄膜で、均一性良
く、又、再現性もそこなうことなく成長できるため、発
振特性が一様にそろった分布帰還形半導体レーザが高歩
留りで得られるという効果がある。
く、又、再現性もそこなうことなく成長できるため、発
振特性が一様にそろった分布帰還形半導体レーザが高歩
留りで得られるという効果がある。
第１図（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明の一実施例によ
る半導体チップの斜視図及び断面図、第２図は従来例の
半導体チップの斜視図である。 １……n-InPからなる基板結晶、２……n-InGaAsPからな
るガイド層、３……InGaAsPからなる活性層、４……p-I
nPからなるクラッド層、５……p-InGaAsPからなるキャ
ップ層、６……ｎ側電極、７……ｐ側電極、８……凸部
領域、９……回折格子。
る半導体チップの斜視図及び断面図、第２図は従来例の
半導体チップの斜視図である。 １……n-InPからなる基板結晶、２……n-InGaAsPからな
るガイド層、３……InGaAsPからなる活性層、４……p-I
nPからなるクラッド層、５……p-InGaAsPからなるキャ
ップ層、６……ｎ側電極、７……ｐ側電極、８……凸部
領域、９……回折格子。
Claims (1)
- 【請求項１】第１導電型の基板結晶の表面に所定周期の
凹凸を設けて回折格子を形成する工程と、前記回折格子
上に光ガイド層を形成する前に前記基板結晶の表面を選
択的にエッチングして前記回折格子の方向と交差する方
向にストライプ状の凸部領域をその表面に前記回折格子
を保存して形成する工程と、前記基板結晶より禁止帯幅
が狭く屈折率が大きな光ガイド層および前記光ガイド層
より禁止帯幅が狭く屈折率が大きな活性層を順次に液相
成長法により前記凸部領域の表面でその他の部分より薄
く形成する工程とを含むことを特徴とする分布帰還形半
導体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61161132A JPH0746746B2 (ja) | 1986-07-08 | 1986-07-08 | 分布帰還形半導体レーザの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61161132A JPH0746746B2 (ja) | 1986-07-08 | 1986-07-08 | 分布帰還形半導体レーザの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6316692A JPS6316692A (ja) | 1988-01-23 |
| JPH0746746B2 true JPH0746746B2 (ja) | 1995-05-17 |
Family
ID=15729205
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61161132A Expired - Lifetime JPH0746746B2 (ja) | 1986-07-08 | 1986-07-08 | 分布帰還形半導体レーザの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0746746B2 (ja) |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58127895A (ja) * | 1982-01-26 | 1983-07-30 | 日立建機株式会社 | ア−スドリルにおける制御装置 |
| JPS58137284A (ja) * | 1982-02-09 | 1983-08-15 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 分布反射形半導体レ−ザ装置 |
| JPS5944884A (ja) * | 1982-09-06 | 1984-03-13 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 分布帰還形半導体接合レ−ザ |
| JPS5992588A (ja) * | 1982-11-18 | 1984-05-28 | Nec Corp | 単一軸モ−ド半導体レ−ザ |
| JPS59126693A (ja) * | 1983-01-10 | 1984-07-21 | Fujikura Ltd | 分布帰還型半導体レ−ザおよびその製造方法 |
| JPS59165478A (ja) * | 1983-03-10 | 1984-09-18 | Nec Corp | 分布帰還型半導体レ−ザ |
| JPS59198786A (ja) * | 1983-04-26 | 1984-11-10 | Nec Corp | 分布帰還型半導体レ−ザ |
| JPS6046087A (ja) * | 1983-08-24 | 1985-03-12 | Nec Corp | 分布ブラッグ反射型半導体レ−ザ |
-
1986
- 1986-07-08 JP JP61161132A patent/JPH0746746B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6316692A (ja) | 1988-01-23 |
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