JPH0789592B2 - Ｄｆｂレーザーの集積形成方法 - Google Patents

Ｄｆｂレーザーの集積形成方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、少くとも１つのDFBレーザーをそれに結合
された受動ストライプ導波路と共に１つの基板上に集積
形成する方法に関するものである。
〔従来の技術〕
この種の方法の１つは文献「アイ・イー・イー・イー
ジヤーナル オブ クワンタム エレクトロニクス」
（IEEE Journal of Quan.Electronics）QE−13,4,（197
7）pp220−223により公知である。この公知方法では第
１エピタキシイ工程段において下部層としてのｎ型Ga
1-XAlXAs層（例えばｘ＝0.3,厚さ２μｍ）とｐ型GaAsの
レーザー活性層（例えば厚さ0.2μｍ）とｐ型Ga1-yAlyA
s層（例えばｙ＝0.2,厚さ0.1μｍ）と最上層としてのｐ
型Ga1-ZAlZAs層（例えばｚ＝0.07,厚さ0.2μｍ）が順次
に通常の液相ピタキシイによつてｎ型GaAs基板上に成長
する。この層堆積の最上層には３次の格子構造がホログ
ラフ・リソグラフイによつて作られたマスクを使用して
化学エツチングによつて作られる。この層堆積は続いて
DFBレーザーに予定されている区域を除いて基板に達す
るまでエツチングにより除去される。これによつてレー
ザー活性領域を受動的ストライプ導波路から分離する段
が基板内部に達するまで形成される。
この段付の堆積表面に第２エピタキシイ工程段において
ｐ型のGa1-xAlxAs層（例えばｘ＝0.3,厚さ２μｍ）に続
いて非ドープGa1-wAlwAs層（例えばｗ＝0.1,厚さ２μ
ｍ）が液相エピタキシイにより比較的速い成長速度をも
つて成長する。この追加２層の中最初に成長したＰ型Ga
1-xAxAs層は700℃、90秒に保持して５℃/minの冷却速度
をもつて形成される。この条件の下ではｐ型Ga1-xAlxAs
層は段において分断され、レーザー出力は受動的ストラ
イプ導波路を構成する非ドープGa1-wAlwAs層に効果的に
導かれる。
レーザーと受動的ストライプ導波路の横の境界は結晶を
基板に達するまでエツチングすることによつて形成され
る。
この方法で作られたDFBレーザーの場合ストライプ導波
路との結合は端面結合による。
冒頭に引用した文献の第221ページ第２図、第３図に示
されているように、追加された２層の中最初に成長した
層の分断位置は重大な意味を持ち、できるだけ精確にレ
ーザー活性層の位置に置かれる必要があると同時に、そ
の位置の制御はエピタキシヤル成長時の成長条件を通し
てのみ可能である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
この発明の目的は、DFBレーザーをそれに結合された受
動的ストライプ導波路と共に高い収率をもつて再現性良
く基板上に集積形成させることができる方法を提供する
ことである。
〔問題点の解決手段〕
この目的は特許請求の範囲第１項に特徴として挙げた工
程の採用によつて達成される。
〔発明の作用効果〕
この発明による方法ではレーザーと受動的導波路の間の
端面結合に代つてレーザーとストライプ導波路の間に表
面結合が採用される。この結合では光がレーザー活性層
と層状のストライプ導波路の互につき合わされた端面を
通して導かれるのではなく、レーザー活性層と層状のス
トライプ導波路の向い合つた表面を通して光結合され
る。これによつて分断層の形成が不要となり、その形成
に伴う難問が避けられる。それに代つて層堆積材料の除
去を所定の個所で行わなければならないが、ストライプ
導波路用として設けられている下部層の厚さだけがそれ
によつて影響を受けるのであるからそれ程精確にする必
要はない。この厚さは余り精確に決める必要はなく、又
適当なエツチング過程により比較的精確に制御されるも
のである。
この発明の重要な利点は、堆積層材料の所定深さまでの
除去が複雑な手段によることなく極めて精確にかつ実質
上自己整合式に実施されることである。これは特許請求
の範囲第２項に記載した工程によつて可能となる。
その他の有利な実施態様は特許請求の範囲第３項以下に
示されている。
〔実施例〕
図面についてこの発明を更に詳細に説明する。
第１図の積層構造は次のようにして作られる。
例えばｎ型のInP基板０の上に緩衝層１（例えばｎ型InP
層）、下部層２（例えば螢光波長1.3μｍに対応するエ
ネルギーギヤツプを持つ厚さ0.3μｍのｎ型Ｑ層）、比
較的薄いエツチング停止層３（例えば厚さ0.1μｍのInP
層）、レーザー活性層４（例えば波長1.5μｍに対応す
るエネルギーギヤツプを持つ厚さ0.2μｍのＱ層）およ
び最上層５（例えば波長1.3μｍに対応するエネルギー
ギヤツプを持つ厚さ0.3μｍのｐ型Ｑ層）を順次に液相
エピタキシイによつて成長させる。これらの層は中断す
ることなく直接続けて１回のエピタキシヤル過程におい
て成長させることができる。
ここでＱ層というのは４成分化合物から成る層のことで
あり、この化合物の代表例はインデツクスを度外視して
InGaAsPである。
最上層５には全面的に例えば格子定数0.46μｍの格子51
がエツチされる。この格子のみぞはストライプ導波路の
長さ方向に垂直従つて紙面に垂直である。
最上層５とレーザー活性層４は第２図に示すように基板
の右側区域52においてエツチング停止層３に達するまで
エツチング除去され、段54が形成される。
第２エピタキシイ工程段において第３図に示すように、
段54がある表面に層６（例えば厚さ1.5μｍのｐ型InP
層）と層７（例えば厚さ0.3μｍのp+型Ｑ層）が全面的
に設けられる。
層６と７は選択エツチングによつて両側からエツチング
除去され、格子51と下部層２の残留部分を覆うストライ
プ76が形成される（第３図のIII−III断面を示す第４図
参照）。このストライプがレーザー活性層４格子51の区
域に形成されたレーザーと受動的ストライプ導波路との
横の境界を画定する。レーザー光は大部分このストライ
プ76の下でレーザー活性層と下部層２の両方を通して導
かれる。層２はストライプ76と共に受動的ストライプ導
波路を構成する。層２の下に続く緩衝層１と層２の上に
置かれた層６はエツチング停止層３と共に層２よりも低
い屈折率を持ち、それにより層２が導波路として作用す
るようにしなければならない。上記の材料の選定はこの
条件を満たしている。
層７はレーザー区域即ちレーザー活性層４と格子51の上
にだけ存在しなければならないから、この区域の外にあ
る部分は除去する。残された層７の部分にはレーザーの
動作に必要な接触金属層を設ける。
この発明の別の利点は、２相エピタキシイで足りること
とレーザーならびにストライプ導波路の横の境界の画定
が単一のストライプによつて行われ、レーザーと導波路
が精確に一列に並ぶことである。
【図面の簡単な説明】
第１図乃至第４図はこの発明による製造工程の種々の段
階においてのデバイスの断面構造を示すもので、０は基
板、１は緩衝層、２は下部層、３はエツチング停止層、
４はレーザー活性層、５は最上層、51は最上層に作られ
た格子である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウオルフガング、チユルケ ドイツ連邦共和国ミユンヘン83、ゼムパー シユトラーセ10 (72)発明者 ゲルハルト、ウインツアー ドイツ連邦共和国プツブルン、ツークシユ ピツツシユトラーセ10 (72)発明者 ウルリツヒ、ウオルフ ドイツ連邦共和国ミユンヘン71、ガイゲン ベルガーシユトラーセ35 (56)参考文献 特開 昭58−216486（ＪＰ，Ａ)

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】少なくとも１つのDFBレーザーをそれに結
    合された受動ストライプ導波路と共に基板（０）上に集
    積形成する方法であって、 第１エピタキシイ工程段において、基板（０）上に層堆
    積（１−５）が作られ、該層堆積は最上層（５）と下部
    層（２）の間にこれらの層よりも屈折率が大きいレーザ
    ー活性層（４）を含み、 この層堆積の最上層（５）の上に格子（51）が作られ、 層堆積の局部的の材料除去によって層堆積に段（54）が
    作られ、 第２エピタキシイ工程段において、段が作られている表
    面に２つの別の層（６、７）が設けられ、その中の最初
    に設けられる層（６）は層堆積の最上層（５）上の格子
    （51）と、段（54）によって層堆積から分離されかつレ
    ーザー活性層を除去されている除去区域（52）とを覆う
    もので最上層（５）よりも屈折率が低く、 更に１つの工程段においてレーザーならびにそれに結合
    された受動的ストライプ導波路の長手方向の境界を画定
    するストライプ（76）が作られるようになった方法にお
    いて、 段（54）を作るための層堆積の局部的除去がたかだか層
    堆積の下部層（２）の表面までであること、 この下部層（２）の屈折率が前記２つの別の層（６、
    ７）中の前記最初に設けられる層（６）と下に続く緩衝
    層（１）の屈折率よりも大きく選ばれ、下部層（２）
    は、厚さが層状の導波路の厚さに等しく、レーザー活性
    層（４）との間で表面結合が構成されるようにレーザー
    活性層（４）の近くに設けられ、 第２エピタキシイ工程段の後にそこで作られた前記２つ
    の別の層（６、７）から材料除去によって段（54）に直
    交するストライプ（76）が形成され、該ストライプ（7
    6）は格子（51）と残された下部層（２）を覆う ことを特徴とする少なくとも１つのDFBレーザーをそれ
    に結合された受動ストライプ導波路と共に基板上に集積
    形成する方法。
  2. 【請求項２】段形成のための層堆積材料の除去がエッチ
    ングによって実施されること、 第１エピタキシイ工程段において比較的薄いエッチング
    停止層（３）が下部層（２）とその上のレーザー活性層
    （４）の間に設けられ、段の形成に際してエッチングの
    進行を停止させることを特徴とする特許請求の範囲第１
    項記載の方法。
  3. 【請求項３】格子（51）が層堆積の最上層（５）の表面
    に全面的に形成されることを特徴とする特許請求の範囲
    第１項または第２項記載の方法。
  4. 【請求項４】第１エピタキシイ工程段において基板
    （０）と下部層（２）の間にあって下部層（２）に境を
    接する緩衝層（１）が作られることを特徴とする特許請
    求の範囲第１項ないし第３項のいずれか１つに記載の方
    法。
  5. 【請求項５】ストライプ（76）が選択エッチングによっ
    て作られることを特徴とする特許請求の範囲第１項ない
    し第４項のいずれか一つに記載の方法。
  6. 【請求項６】レーザー活性層（４）、下部層（２）およ
    び最上層（５）が４成分化合物層（Ｑ層）から構成され
    ることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第５項
    のいずれか一つに記載の方法。
  7. 【請求項７】基板（０）と場合によって緩衝層（１）並
    びにレーザー活性層（４）と下部層（２）の間のエッチ
    ング停止層（３）、および第２エピタキシイ工程段にお
    いて設けられる前記２つの別の層の中最初に設けられる
    層（６）がInPであることを特徴とする特許請求の範囲
    第１項ないし第６項のいずれか１つに記載の方法。
  8. 【請求項８】第２エピタキシイ工程段において後から設
    けられる前記別の層（７）が４成分化合物層（Ｑ層）で
    あることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第７
    項のいずれか１つに記載の方法。
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