JPH08264890A

JPH08264890A - 分布帰還型半導体レーザおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH08264890A
Application number: JP9451895A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Abe; 博明阿部
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1995-03-28
Filing date: 1995-03-28
Publication date: 1996-10-11

Abstract

(57)【要約】【目的】凹凸による回折格子が形成された分布帰還型
半導体レーザにおいて、活性層への電流供給効率を高
め、しきい電流値を低下させる。【構成】ｎ型基板１２、ｎ型クラッド層１３、活性層
１４、ｐ型クラッド層１５、ｐ型コンタクト層１６およ
び電極１８を有し、ｐ型コンタクト層１６からｐ型クラ
ッド層１５にかけて規則的な凹部２０が形成されて、共
振器となる回折格子が構成されている。ｐ型クラッド層
１５では活性層１４の発振領域α以外の部分にｎ型電流
狭窄層２２が接して設けられている。電極１８からｐ型
クラッド層１５に与えられる電流は、ｎ型電流狭窄層と
のｐ−ｎ接合の電位障壁により左右に分散することがな
く、凹部２０が形成されていない部分でも、電流Ｉが発
振領域αに効率よく与えられる。よって、しきい電流値
を低下させることが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、安定な縦単一モード発
振を可能にした分布帰還型半導体レーザに係り、特に活
性層の光を発振する領域に電流を効果的に供給してレー
ザ光の発光のしきい電流値を低下させることが可能な分
布帰還型半導体レーザおよびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体レーザの応用分野としては、光メ
モリ、光通信、光応用計測、ホログラムスキャナなどが
ある。例えば光通信の分野では光ファイバの導波特性と
の関係で、赤外波長帯の半導体レーザが好ましく、また
光応用計測やホログラムスキャナなどの分野では、可視
赤色帯の半導体レーザの使用が好ましいものとされてい
る。

【０００３】従来の半導体レーザはファブリペロー型が
一般的に使用されている。しかしファブリペロー型の半
導体レーザは、モードホッピングによる発振波長の変動
があり、また使用温度によって発振波長が変動する欠点
を有し、高速変調時に縦単一モードの発振が不可能なも
のとなっている。そこで、分布帰還型半導体レーザが着
目されており、例えばY.Itaya et.al.,Electron.Lett.,
Vol.18, No.23 P.1006(1982)にその内容が開示されて
いる。従来例の分布帰還型半導体レーザは図６に示すよ
うな構造となっている。

【０００４】図６に示す従来の分布帰還型半導体レーザ
は、発振波長が赤外波長帯のものであり、その基本的な
構造は、Ａｕ（金）などの電極１を下面に有したＩｎＰ
（インジウム−リン）のｎ型基板２を有している。ｎ型
基板２の上にはＩｎＰのｎ型クラッド層３と、ＩｎＧａ
ＡｓＰ（インジウム−ガリウム−ヒ素−リン）の活性層
４、ＩｎＧａＡｓＰの回折格子層５、ＩｎＰのｐ型クラ
ッド層６、およびＩｎＧａＡｓＰのｐ型コンタクト層７
が積層されており、このｐ型コンタクト層７の上面にＡ
ｕなどによる電極８が積層されている。そして、回折格
子層５とｐ型クラッド層６の間に回折格子９が形成され
ている。活性層４および回折格子層５内の光は、回折格
子９により分布帰還され、共振して縦単一モードのレー
ザ光が発せられる。レーザ光の発振波長は、前記回折格
子９の周期により決定される。

【０００５】この種の半導体レーザの製造工程では、有
機金属気相成長法「ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemic
al Vapor Deposition）」を使用して各層をエピタキシ
ャル結晶成長させる。図６に示す従来例では、回折格子
９が活性層近傍に埋め込まれたものであるため、この回
折格子９上にｐ型クラッド層６などを結晶成長させてい
くものとなる。凹凸を有する回折格子９上にエピタキシ
ャル結晶成長させていく製法では、回折格子９上の層に
結晶欠陥が生じやすく、信頼性および歩留りが低下す
る。

【０００６】また、図７に示すように、分布帰還型半導
体レーザでは、半導体材料の物性や各層の厚さなどによ
って左右されるゲインカーブのピーク（イ）と、回折格
子９の周期により決められる発振波長λ1とを動作温度
において一致させることが、発振を生じさせるしきい電
流値を低下させるための望ましい状態となる。しかし図
６に示すように回折格子９が埋設されている構造では、
各層を結晶成長させている途中で回折格子９の凹凸の周
期を測定しまたは管理することが難しく、また全層の積
層が完了した完成品でしか前記ゲインカーブのピーク
（イ）を評価することができない。そのため、全層が積
層された結果の完成品において始めてゲインカーブ特性
と発振波長との関係を把握できるものとなり、動作温度
においてゲインカーブのピーク（イ）と発振波長λ1と
を一致させることが困難となっている。

【０００７】図８は、上記欠点を解消するものとして、
本発明の発明者が特願平６−３３２５２９号として特許
出願した分布帰還型半導体レーザを示している。この分
布帰還型半導体レーザは、下面に電極１を有するｎ型基
板２の上に、ｎ型クラッド層３、活性層４、ｐ型クラッ
ド層６、ｐ型コンタクト層７が順に積層されている。こ
れらの各層がエピタキシャル結晶成長にて積層された後
に、ｐ型コンタクト層７の上面側から回折格子が形成さ
れる。この回折格子は、図８の紙面直交方向へ一定のピ
ッチにて規則的に配列された凹部９ａにて構成される。
この凹部９ａは、ｐ型コンタクト層７からｐ型クラッド
層６にかけて、またはｐ型コンタクト層７からｐ型クラ
ッド層６を経て活性層４にかけて所定の深さにて形成さ
れる。上記凹部９ａが形成された後に、絶縁層１０およ
び電極８が形成される。

【０００８】図８に示す分布帰還型半導体レーザは、図
６に示したもののように回折格子の上にｐ型クラッド層
６などをエピタキシャル結晶成長させているものではな
いため、結晶欠陥が生じにくい。また回折格子を構成す
る凹部９ａは、ｐ型クラッド層６までの各層をエピタキ
シャル結晶成長により形成した後に、ドライエッチング
またはドライエッチングとウエットエッチングにより形
成できるため、回折格子の製造工程が簡単である。しか
も、回折格子を構成する凹部９ａの周期の測定および管
理が容易であり、ゲインカーブのピーク（イ）と発振波
長λ1とを一致させやすく、しきい電流値を低下させや
すいものとなる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】図８に示す分布帰還型
半導体レーザでは、回折格子を構成する凹部９ａが紙面
直交方向に一定のピッチにて規則的に形成されている。
図８（Ａ）は、凹部９ａが形成されていない部分の断面
を示し、図８（Ｂ）は凹部９ａが形成されている部分の
断面を示している。この分布帰還型半導体レーザでは、
電極８と電極１との間に電界が与えられ、電流は電極８
からｐ型コンタクト層７およびｐ型クラッド層６を経て
活性層４に与えられ、活性層４では、凹部９ａが形成さ
れていない発振領域αで発振（共振）が生じ、所定波長
のレーザ光が発光される。

【００１０】ここで、図８（Ｂ）に示す凹部９ａが形成
されている断面では、凹部９ａと９ａで挟まれた領域に
て電極８からｐ型コンタクト層７およびｐ型クラッド層
６を経て活性層４の発振領域αに電流が与えられる。し
かし図８（Ａ）に示す断面では、ｐ型クラッド層６が、
活性層４の発振領域αに対して左右両側に広がっている
ため、電極８からｐ型コンタクト層７を経てｐ型クラッ
ド層６に至る電流が発振領域α以外の部分に及ぶことに
なる。そのため、活性層４の発振領域αへの電流供給効
率が低くなり、レーザ発振におけるしきい電流値が大き
くなる欠点を有している。

【００１１】本発明は上記従来の課題を解決するもので
あり、半導体層の表面に回折格子を形成する凹凸部が形
成されているものにおいて、凹凸部が形成されていない
部分にて活性層の発振領域に電流を効果的に供給してレ
ーザ発振のしきい電流値を低下させることのできる分布
帰還型半導体レーザを提供することを目的としている。

【００１２】さらに本発明は、活性層の発振領域に電流
を効果的に供給でき、レーザ発振のしきい電流値を低下
させることの可能な分布帰還型半導体レーザを製造する
方法を提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の分布帰還型半導
体レーザは、活性層と、この活性層を挟むｎ型の半導体
層およびｐ型の半導体層と、両半導体層の表面に形成さ
れた電極と、活性層の発振領域以外の部分にて一方の半
導体層に一定ピッチで規則的に形成された凹部とを有
し、一方の電極から前記発振領域に至る電流がｐ型の半
導体層内に拡散するのを防止するｎ型電流狭窄層が、前
記ｐ型の半導体層に接して設けられていることを特徴と
するものである。

【００１４】各層の構成としては、順に積層されたｎ型
基板、ｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラッド層と、層
表面に形成された電極と、ｐ型クラッド層にて活性層の
発振領域以外の部分に一定ピッチで規則的に形成された
凹部と有し、前記凹部が形成されていない部分の断面で
は、電極から前記発振領域に至る電流がｐ型クラッド層
内に拡散するのを防止するｎ型電流狭窄層が、前記ｐ型
クラッド層に接して設けられ、

【００１５】あるいは、順に積層されたｐ型基板、ｐ型
クラッド層、活性層、ｎ型クラッド層と、層表面に形成
された電極と、ｎ型クラッド層にて活性層の発振領域以
外の部分に一定ピッチで規則的に形成された凹部と有
し、電極から前記発振領域に至る電流がｐ型基板または
ｐ型クラッド層内に拡散するのを防止するｎ型電流狭窄
層が、前記ｐ型基板またはｐ型クラッド層に接して設け
られたものとなる。

【００１６】また、本発明による分布帰還型半導体レー
ザの製造方法は、ｎ型の半導体層と活性層とｐ型の半導
体層の各層を積層する工程と、この工程中のｐ型の半導
体層を形成した時点でこのｐ型の半導体層のうちの電流
供給経路以外の領域を部分的に除去する工程と、この除
去部分にｎ型電流狭窄層を形成する工程と、ｎ型の半導
体層と活性層とｐ型の半導体層の積層が完了した時点
で、前記活性層の発振領域以外の部分でいずれかの半導
体層に一定ピッチの規則的な凹部を形成する工程と、層
表面に電極を形成する工程とを有することを特徴とする
ものである。

【００１７】または、ｎ型の半導体層と活性層とｐ型の
半導体層の各層を積層する工程と、この工程中のｐ型の
半導体層を形成した時点でこのｐ型の半導体層にｎ型電
流狭窄層を積層する工程と、活性層の発振領域に至る電
流供給経路の部分にて前記ｎ型電流狭窄層を貫通するｐ
型の拡散層を形成する工程と、ｎ型の半導体層と活性層
とｐ型半導体層の積層が完了した時点で、前記発振領域
以外の部分でいずれかの半導体層に一定ピッチの規則的
な凹部を形成する工程と、層表面に電極を形成する工程
とを有することを特徴とするものである。

【００１８】

【作用】本発明の分布帰還型半導体レーザでは、活性層
での光を共振させる回折格子として、ｐ型の半導体層と
ｎ型の半導体層のいずれか一方に一定ピッチの規則的な
凹部が形成されている。そしてｐ型の半導体層に接する
ｎ型電流狭窄層が形成され、ｐ−ｎ接合部の電位障壁に
よりｐ型の半導体層に流れる電流が拡散せずに狭窄され
るものとなっている。よって、電極からｐ型の半導体層
を経て活性層の発振領域に流れる電流が、前記電位障壁
により他の部分に逃げることがなく、活性層の発振領域
に電流が効率よく与えられる。

【００１９】例えば、図３と図４に示すように、ｐ型の
クラッド層にて活性層の発振領域を挟む位置に、回折格
子を構成する凹部が形成されている場合には、凹部が形
成されていない断面にて、前記凹部に相当する位置にｎ
型電流狭窄層が形成される。したがって、電極からｐ型
クラッド層を経て活性層に与えられる電流は、凹部が形
成されている断面では凹部に挟まれた部分が電流供給経
路となり、また凹部が形成されていない断面では、ｎ型
電流狭窄層との電位障壁により電流の拡散が防止され、
ｎ型電流狭窄層に挟まれた部分が電流供給経路となる。
よって、ｐ型クラッド層のいずれの部分においても、活
性層の発振領域以外の部分に電流が逃げることがなく、
前記発振領域に効果的に電流が供給される。

【００２０】また図５に示すように、ｐ型基板およびｐ
型クラッド層に活性層が積層され、その上に積層された
ｎ型クラッド層に、回折格子を構成する凹部が一定ピッ
チにて規則的に形成されているものでは、ｐ型基板また
はｐ型クラッド層において、活性層の発振領域に至る電
流供給経路がｎ型電流狭窄層に挟まれた構造となる。こ
の場合では、ｐ型基板またはｐ型クラッド層のいずれか
一方、あるいはｐ型基板とｐ型クラッド層の双方におい
て、ｎ型電流狭窄層との電位障壁により、電流供給経路
が狭窄され、電流が他の部分に逃げるのが防止され、活
性層の発振領域に電流が効果的に供給されるものとな
る。

【００２１】また、本発明の分布帰還型半導体レーザの
製造方法では、図３または図５に示すようにｐ型の半導
体層であるｐ型クラッド層またはｐ型基板にて、電流供
給経路となる領域以外でこのｐ型の半導体層が除去され
る。そしてこの除去された部分にｎ型電流狭窄層が積層
される。すなわち、ｐ型クラッド層またはｐ型基板の例
えば電流供給経路を挟む領域がエッチングにより部分的
に除去され、この除去された部分にｎ型電流狭窄層がエ
ピタキシャル結晶成長により形成される。

【００２２】あるいは、図４に示すように、ｐ型の半導
体層である例えばｐ型クラッド層にｎ型電流狭窄層が一
面に積層される。そして、電流供給経路となる部分のｎ
型電流狭窄層の表面にｐ型ドーパントが蒸着などにより
形成され、これが熱拡散されてｎ型電流狭窄層を貫通す
るｐ型半導体の拡散層が形成される。電流供給経路は、
前記ｐ型半導体の拡散層により形成され、この電流はｎ
型電流狭窄層との電位障壁により他の部分に逃げるのが
防止される。これにより、電流は活性層の発振領域に効
果的に与えられるものとなる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図１は本
発明の分布帰還型半導体レーザの第１実施例の概略構造
を示す一部を破断した斜視図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ
線の断面図である。図３（Ａ）は、図２のＡ−Ａ断面図
であり、回折格子を構成する凹部が形成されていない部
分の断面図、図３（Ｂ）は、図２のＢ−Ｂ断面図であ
り、回折格子を構成する凹部が形成されている部分の断
面図である。図１ないし図３に示す分布帰還型半導体レ
ーザでは、活性層１４の図示下側にｎ型の半導体層が、
図示上側にｐ型の半導体層が設けられている。

【００２４】ｎ型基板１２の下面に電極１１が形成され
ている。ｎ型基板１２の上には、ｎ型クラッド層１３、
活性層１４、ｐ型クラッド層１５が積層されている。活
性層１４の発振領域αを挟む両側部分では、ｐ型クラッ
ド層１５の上部が部分的に除去されており、この除去さ
れた部分にｎ型電流狭窄層２２が積層されている。そし
て、ｐ型クラッド層１５の中央の残された領域１５ａ
（電流供給経路となる領域）とｎ型電流狭窄層２２の上
面にｐ型コンタクト層１６が形成されている。

【００２５】ｐ型コンタクト層１６の上では、ｎ型電流
狭窄層２２の真上の領域、すなわち電流供給経路以外の
領域に絶縁層１７が形成されている。ｐ型クラッド層１
５の中央の領域１５ａの真上部分では、左右の絶縁層１
７が形成されていない所定幅寸法のコンタクト用の窓１
９が開口している。また、絶縁層１７の上面および絶縁
層の窓１９に露出しているｐ型コンタクト層１６の上面
に電極１８が形成されている。絶縁層の窓１９およびｐ
型クラッド層１５の中央の領域１５ａの幅寸法内におい
て、前記活性層１４で光の発振（共振）が行われる。こ
の発振領域すなわち共振（帰還）領域が符号αで示され
ている。

【００２６】図３（Ｂ）に示すように、電流供給経路
（ほぼ領域１５ａの部分）を残して、その左右両側部分
では、ｐ型コンタクト層１６からｎ型電流狭窄層２２に
かけて規則的な凹部２０，２０，…が形成されている。
図１と図２に示すように、凹部２０，２０，…の中間は
相対的な凸部２１，２１，…となり、凹部２０，２０，
…と凸部２１，２１，…により、回折格子が形成されて
いる。この回折格子は、絶縁層の窓１９およびｐ型クラ
ッド層１５の中央の領域１５ａ（電流供給経路）以外の
部分で且つ活性層１４の近傍に形成されるものであり、
図１ないし図３に示す実施例では、絶縁層の窓１９およ
び前記領域１５ａの両側部に回折格子が２列に形成され
ている。ただし回折格子が、絶縁層の窓１９の一方の側
部に１列のみ形成されていてもよい。

【００２７】また図１と図２に示す実施例では、凹部２
０，２０，…が、ｐ型コンタクト層１６とｎ型電流狭窄
層２２とにかけて形成され、図３（Ｂ）に示すように、
凹部２０の底部にｎ型電流狭窄層２２がわずかに残され
ているが、凹部２０の底部がｎ型電流狭窄層２２を貫通
してｐ型クラッド層１５に及ぶ深さまで形成され、さら
には活性層１４内に及ぶ深さまで形成されていてもよ
い。また、図２に示す例では、凹部２０と凸部２１が矩
形断面のものとなっているが、凹部２０と凸部２１の境
界線が、図６に示す回折格子９のように波型に連続する
形状であってもよい。

【００２８】所定周波数の交流駆動電力は下面の電極１
１と電極１８に対して与えられる。活性層１４の発振領
域αでは、凹部２０と凸部２１とから成る回折格子が共
振器となって共振（帰還）が生じ、共振波長λ1の縦単
一モードのレーザ光が発せられる。また図１と図２にお
いて、活性層１４とｐ型クラッド層１５の間に導波路層
が形成されてもよい。

【００２９】上記各層の材料の組み合せを（ｎ型クラッ
ド層１３−活性層１４−ｐ型クラッド層１５−ｎ型電流
狭窄層２２−ｐ型コンタクト層１６）の順に例示すると
以下のの例えば３通りである。なお電極層１１と
１８はＡｕを主体とし、これに下地層が設けられたもの
である。

【００３０】（ｎ型のＩｎＰ−ＩｎＧａＡｓＰ−ｐ型
のＩｎＰ−ｎ型のＩｎＰ−ｐ型のＩｎＰ）（ｎ型のＡｌＧａＡｓ−ＧａＡｓ−ｐ型のＡｌＧａＡ
ｓ−ｎ型のＡｌＧａＡｓ−ｐ型のＡｌＧａＡｓ）（ｎ型のＩｎＧａＡｌＰ−ＩｎＧａＰ−ｐ型のＩｎＧ
ａＡｌＰ−ｎ型のＩｎＧａＡｌＰ−ｐ型のＧａＡｓ）

【００３１】上記に示すＩｎＰ（インジウム−リン）
とＩｎＧａＡｓＰ（インジウム−ガリウム−ヒ素−リ
ン）の組み合せのものは、発振波長λ１が赤外線波長帯
の１．３μｍとなり、に示すＩｎＧａＡｌＰ（インジ
ウム−ガリウム−アルミニウム−リン）とＩｎＧａＰ
（インジウム−ガリウム−リン）の組み合せでは、発振
波長λ１が可視赤色帯の０．６８μｍとなる。

【００３２】ここで、発振波長λ1と回折格子の周期Λ
との関係は以下の数１により表わされる。数１におい
て、Ｎは半導体材料の屈折率により決められる等価屈折
率、ｍは次数であり自然数である。

【００３３】

【数１】

【００３４】前記の材料の組み合せである場合には、
等価屈折率Ｎが３．３６、発振波長λ1が１．３μｍで
ある。次数ｍを１とすると、Λは０．１９μｍである。
よって、凹部２０（回折格子）の周期Λは０．１９μｍ
に設定される。前記の材料の組み合せでは、等価屈折
率Ｎが３．４４であり、次数ｍを１とすると、Λは０．
１μｍとなり、規則的な凹部２０の加工が難しくなる。
そこで次数ｍを３とし、Λを０．３μｍとすればよい。
このようにΛを設定することにより、図７に示すゲイン
カーブのピーク（イ）を発振周波数λ１に一致させるこ
とが容易である。

【００３５】図１ないし図３に示した分布帰還型半導体
レーザでは、電極１１と１８間に電界が印加されると、
電流は、コンタクト用の窓１９の部分の電極１８からｐ
型コンタクト層１６およびｐ型クラッド層１５を経て活
性層１４に及び、さらにｎ型クラッド層１３からｎ型基
板１２を経て電極１１に至る。活性層１４内での光の発
振領域は、回折格子を構成する凹部２０と２０で挟まれ
たαの領域である。この発振領域αに電流を効率的に与
えることが、レーザ発振のしきい電流値を低下させるこ
とにつながる。

【００３６】図３（Ｂ）に示す断面では、ｐ型コンタク
ト層１６およびｐ型クラッド層１５の左右両側部分に凹
部２０，２０が形成され、中央の発振領域αの上方部分
にのみｐ型コンタクト層１６とｐ型クラッド層１５（中
央の領域１５ａ）が残されている。よって図３（Ｂ）の
断面では、電極１８からｐ型コンタクト層１６とｐ型ク
ラッド層１５へ流れる電流Ｉが、ｐ型コンタクト層１６
内にて左右に逃げることがなく、活性層１４の発振領域
αに効率的に与えられる。

【００３７】また図３（Ａ）に示す断面では、前記凹部
２０，２０が形成されていないが、凹部２０，２０が形
成されている部分にほぼ相当する位置にｎ型電流狭窄層
２２，２２が設けられている。ｐ型クラッド層１５の中
央の領域１５ａとｎ型電流狭窄層２２との境界部に、半
導体のｐ−ｎ接合の電位障壁が形成されているため、図
３（Ａ）の断面においても、電極１８からｐ型クラッド
層１５に与えられる電流が図示左右方向へ逃げることが
なく、電流Ｉが活性層１４の発振領域αに効率的に与え
られる。凹部２０が形成されていない断面において、電
流の拡散が防止されるため、活性層１４の発振領域αに
効率的に電流が与えられ、しきい電流値を低下させるこ
とが可能となる。

【００３８】なお、図３（Ａ）の実施例では、ｐ型クラ
ッド層１５の膜厚内にｎ型電流狭窄層２２が形成され、
ｐ型クラッド層１５とｎ型電流狭窄層２２の表面全域に
ｐ型コンタクト層１６が形成されているが、ｐ型クラッ
ド層１５とｐ型コンタクト層１６の両層が形成された後
に、この両層が部分的に除去され、ｎ型電流狭窄層２２
が両層の厚さ全域に形成された構造であってもよい。

【００３９】次に、上記分布帰還型半導体レーザの製造
方法について説明する。まず、ｎ型半導体基板１２上
に、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）により、ｎ型
クラッド層１３、活性層１４、ｐ型クラッド層１５を順
にエピタキシャル結晶成長させる。次に、ｐ型クラッド
層１５に対してメサエッチングを行い、ｐ型クラッド層
１５の中央の領域１５ａを除いた両側部分を部分的に除
去する。この除去部分は図３の紙面直交方向（図１のＸ
方向）の全長にわたるものとする。次に、前記除去部分
に対し、Ｘ方向全長にわたってｎ型電流狭窄層２２を結
晶成長させる。このとき例えば、ｐ型クラッド層１５の
中央の領域１５ａの上面にＳｉＯ₂膜を形成するなどし
て、ｐ型クラッド層１５のエッチングによる除去部分に
のみｎ型電流狭窄層２２を形成する。ＳｉＯ₂膜を除去
した後に、ｐ型クラッド層１５の中央の領域１５ａとｎ
型電流狭窄層２２の上面にｐ型コンタクト層１６を結晶
成長させる。

【００４０】次に、ｐ型コンタクト層１６、ｐ型クラッ
ド層１５およびｎ型電流狭窄層２２の部分に凹部２０を
一定ピッチにて形成する。この工程では、ｐ型コンタク
ト層１６の表面に感光性レジスト材料を塗布し、二光束
干渉露光法によりレジスト材料を露光し且つ現像して、
回折格子パターンを形成する。そしてドライエッチング
またはドライエッチングとウエットエッチングの組み合
せにより、ｐ型コンタクト層１６、ｐ型クラッド層１５
およびｎ型電流狭窄層２２に規則的な凹部を形成する。
その後に、ＳｉＯ₂などの絶縁層１７をスパッタ法など
により成膜し、絶縁層１７にコンタクト用の窓１９を形
成し、Ａｕなどの電極１８を形成する。

【００４１】図４（Ａ）（Ｂ）は、本発明の分布帰還型
半導体レーザの第２実施例を示しており、図４（Ａ）は
回折格子を構成する凹部２０が形成されていない部分の
断面、図４（Ｂ）は凹部２０が形成されている部分の断
面を示している。この実施例での凹部２０の形状や周期
または深さなどは、図１と図２に示したものと同じであ
る。

【００４２】図４に示すものでは、下面に電極１１が形
成されたｎ型基板１２の上に、ｎ型クラッド層１３、活
性層１４、ｐ型クラッド層１５がエピタキシャル結晶成
長により形成され、さらにその上面にｎ型電流狭窄層２
２が形成されている。ｎ型クラッド層１３からｎ型電流
狭窄層２２までの各層の材料の組み合せは、前記第１実
施例でのと同じである。図３の実施例では、ｐ型
クラッド層１５のエッチング除去部分にｎ型電流狭窄層
２２が形成されているが、図４の実施例では、ｐ型クラ
ッド層１５の表面全域にｎ型電流狭窄層２２が形成され
ている。

【００４３】そして、活性層１４の発振領域αの真上部
分にて、ｐ型半導体材料のドーパントによる拡散層２３
が、ｎ型電流狭窄層２２を貫通してｐ型クラッド層１５
に及んで形成されている。さらにｎ型電流狭窄層２２の
上に絶縁層１７が形成され、絶縁層１７の中央部にコン
タクト用の窓１９が形成され、その上に電極１８が形成
されている。

【００４４】回折格子を形成する凹部２０は、拡散層２
３の両側にて、ｎ型電流狭窄層２２とｐ型クラッド層１
５に及ぶ深さで、紙面直交方向（Ｘ方向）へ一定のピッ
チで形成されている。なお、凹部２０の底部が活性層１
４内に及ぶよう、凹部２０を深く形成してもよい。

【００４５】この分布帰還型半導体レーザでは、電極１
８からｐ型の拡散層２３に電流が流れる。図４（Ａ）に
示す凹部２０が形成されていない断面において、拡散層
２３の両側にｎ型電流狭窄層２２が形成されているた
め、半導体のｐ−ｎ接合の電位障壁により、拡散層２３
に流れる電流Ｉが図示左右方向に逃げることがなく、よ
って活性層１４の発振領域αに効率的に電流が与えられ
る。そのため、しきい電流値を低下させることが可能で
ある。

【００４６】次に、上記第２実施例の分布帰還型半導体
レーザの製造方法を説明する。図３に示した実施例と同
様に、ＭＯＣＶＤ法により、ｎ型基板１２の上に、ｎ型
クラッド層１３、活性層１４、ｐ型クラッド層１５を順
に結晶成長させる。さらにｐ型クラッド層１５の上面全
域にｎ型電流狭窄層２２を結晶成長させる。

【００４７】ｎ型電流狭窄層２２の上面の中央部分に、
Ｚｎ（亜鉛）などのｐ型ドーパントを蒸着する。このド
ーパントの蒸着では、ｎ型電流狭窄層２２の上面の左右
領域をレジスト膜により覆い、ｎ型電流狭窄層２２の上
面の中央にて、ドーパントを図４の紙面直交方向（図１
のＸ方向）の全長にわたって帯状に形成する。次に加熱
して、ドーパントをｎ型電流狭窄層２２およびｐ型クラ
ッド層１５内に熱拡散させて拡散層２３を形成する。そ
の後に前記第１実施例と同様に、回折格子を構成する凹
部２０を形成する。この凹部２０は、ｎ型電流狭窄層２
２およびｐ型クラッド層１５をドライエッチングするこ
とにより形成される。その後に、絶縁層１７と電極１８
を形成して半導体レーザが完成する。

【００４８】図５は本発明の分布帰還型半導体レーザの
第３実施例を示す断面図である。図５は、回折格子を構
成する凹部２０が形成されていない部分の断面を示し、
凹部２０は点線にて示している。この分布帰還型半導体
レーザでは、下面に絶縁層１７と電極１８が形成された
ｐ型基板２４の上に、ｐ型クラッド層１５、活性層１
４、ｎ型クラッド層１３が順に形成され、ｎ型クラッド
層１３の上面に電極１１が形成されている。そして、ｐ
型基板２４の上面にて、活性層１４の発振領域αの真下
に位置している中央の領域２４ａを除いた両側部分が除
去され、この部分にｎ型電流狭窄層２２が形成されてい
る。

【００４９】各層の材料を（ｎ型電流狭窄層２２−ｐ型
クラッド層１５−活性層１４−ｎ型クラッド層１３）の
順に列記すると以下のの組み合せがある。（ｎ型のＩｎＰ−ｐ型のＩｎＰ−ＩｎＧａＡｓＰ−ｎ
型のＩｎＰ）（ｎ型のＡｌＧａＡｓ−ｐ型のＡｌＧａＡｓ−ＧａＡ
ｓ−ｎ型のＡｌＧａＡｓ）（ｎ型のＩｎＧａＡｌＰ−ｐ型のＩｎＧａＡｌＰ−Ｉ
ｎＧａＰ−ｎ型のＩｎＧａＡｌＰ）

【００５０】回折格子を構成する凹部２０は、ｎ型クラ
ッド層１３にて紙面直交方向（Ｘ方向）へ一定ピッチに
て形成されている。なお、凹部２０の底部は活性層１４
に及ぶ深さであってもよい。また、ｎ型電流狭窄層２２
は、ｐ型基板２４にて中央の領域２４ａを除く部分に形
成されているが、ｐ型クラッド層１５が中央部分を除い
て除去され、この除去部分にｎ型電流狭窄層２２が形成
されていてもよい。あるいはｐ型基板２４とｐ型クラッ
ド層１５の双方にｎ型電流狭窄層２２が形成されていて
もよい。

【００５１】この分布帰還型半導体レーザでは、電極１
１と１８間に電界が与えられたときに、図示下側の電極
１８の窓１９の部分からｐ型基板２４およびｐ型クラッ
ド層１５を経て活性層１４に電流が及ぶ。この電流供給
経路の途中部分では、発振領域αを挟む両側部分にｎ型
電流狭窄層２２が形成されているため、電流が左右に拡
散せずに狭窄され、活性層１４の発振領域αに効率的に
電流が与えられ、しきい電流値を低下させることが可能
である。

【００５２】図５に示す分布帰還型半導体レーザの製造
方法では、ｐ型基板２４に中央の領域２４ａを除いてエ
ッチングを行い、ｐ型基板２４を部分的に除去する。こ
の除去された部分にＭＯＣＶＤ法によりｎ型電流狭窄層
２２を形成し、その上にｐ型クラッド層１５、活性層１
４、ｎ型クラッド層１３を形成する。

【００５３】次に、ｐ型基板２４の下面を上向きにし、
ＳｉＯ2などの絶縁層１７をスパッタにより成膜し、そ
の後にコンタクトの窓１９を形成する。また、ｎ型クラ
ッド層１３に対し、回折格子を形成する凹部２０をドラ
イエッチングにより形成し、最後にＡｕなどにより電極
１１と１８を形成する。

【００５４】また、図５に示す構造の分布帰還型半導体
レーザにおいて、例えばｐ型基板２４の上面あるいは下
面にｎ型電流狭窄層を形成し、このｎ型電流狭窄層の表
面にＺｎなどのｐ型のドーパントを形成し、これを熱拡
散させ、ｎ型電流狭窄層を貫通するｐ型の拡散層を形成
してもよい。または、図５において、ｐ型基板２４の代
わりにｎ型基板を使用し、このｎ型基板を貫通するｐ型
の拡散層を形成し、ｎ型基板をｎ型電流狭窄層としても
よい。

【００５５】

【発明の効果】以上のように本発明の分布帰還型半導体
レーザでは、回折格子を構成する凹部が形成されていな
い部分において、ｐ型の半導体層での電流供給経路とな
る部分を除いてｎ型電流狭窄層が形成されている。よっ
て、回折格子を構成する凹部が形成されていない部分で
あっても、電流がｐ型の半導体層にて拡散せずに狭窄さ
れ、活性層の発振領域に効率的に電流が与えられるもの
となり、しきい電流値を低下させることができる。

【００５６】また、本発明の分布帰還型半導体レーザの
製造方法では、エッチング工程または熱拡散工程によ
り、前記しきい電流値の低い半導体レーザを製造するこ
とが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の分布帰還型半導体レーザの第１実施例
を示す部分断面を有する斜視図、

【図２】図１の半導体レーザのＩＩ−ＩＩ線の縦断面
図、

【図３】（Ａ）は図２のＡ−Ａ線の断面図、（Ｂ）は図
２のＢ−Ｂ線の断面図、

【図４】本発明の分布帰還型半導体レーザの第２実施例
を示すものであり、（Ａ）は凹部が形成されていない部
分の断面図、（Ｂ）は凹部が形成されている部分の断面
図、

【図５】本発明の分布帰還型半導体レーザの第３実施例
を示す断面図、

【図６】従来の分布帰還型半導体レーザの構造を示す断
面図、

【図７】半導体レーザのゲインカーブと発振波長との関
係を示す線図、

【図８】規則的な凹部により回折格子が構成された分布
帰還型半導体レーザの構造を示すものであり、（Ａ）は
凹部が形成されていない部分の断面図、（Ｂ）は凹部が
形成されている部分の断面図、

【符号の説明】

１１電極１２ｎ型基板１３ｎ型クラッド層１４活性層１５ｐ型クラッド層１６ｐ型コンタクト層１７絶縁層１８電極１９絶縁層の窓２０規則的な凹部２２ｎ型電流狭窄層２４ｐ型基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】活性層と、この活性層を挟むｎ型の半導
体層およびｐ型の半導体層と、両半導体層の表面に形成
された電極と、活性層の発振領域以外の部分にて一方の
半導体層に一定ピッチで規則的に形成された凹部とを有
し、一方の電極から前記発振領域に至る電流がｐ型の半
導体層内に拡散するのを防止するｎ型電流狭窄層が、前
記ｐ型の半導体層に接して設けられていることを特徴と
する分布帰還型半導体レーザ。
【請求項２】順に積層されたｎ型基板、ｎ型クラッド
層、活性層、ｐ型クラッド層と、層表面に形成された電
極と、ｐ型クラッド層にて活性層の発振領域以外の部分
に一定ピッチで規則的に形成された凹部と有し、前記凹
部が形成されていない部分の断面では、電極から前記発
振領域に至る電流がｐ型クラッド層内に拡散するのを防
止するｎ型電流狭窄層が、前記ｐ型クラッド層に接して
設けられていることを特徴とする分布帰還型半導体レー
ザ。
【請求項３】順に積層されたｐ型基板、ｐ型クラッド
層、活性層、ｎ型クラッド層と、層表面に形成された電
極と、ｎ型クラッド層にて活性層の発振領域以外の部分
に一定ピッチで規則的に形成された凹部と有し、電極か
ら前記発振領域に至る電流がｐ型基板またはｐ型クラッ
ド層内に拡散するのを防止するｎ型電流狭窄層が、前記
ｐ型基板またはｐ型クラッド層に接して設けられている
ことを特徴とする分布帰還型半導体レーザ。
【請求項４】ｎ型の半導体層と活性層とｐ型の半導体
層の各層を積層する工程と、この工程中のｐ型の半導体
層を形成した時点でこのｐ型の半導体層のうちの電流供
給経路以外の領域を部分的に除去する工程と、この除去
部分にｎ型電流狭窄層を形成する工程と、ｎ型の半導体
層と活性層とｐ型の半導体層の積層が完了した時点で、
前記活性層の発振領域以外の部分でいずれかの半導体層
に一定ピッチの規則的な凹部を形成する工程と、層表面
に電極を形成する工程とを有することを特徴とする分布
帰還型半導体レーザの製造方法。
【請求項５】ｎ型の半導体層と活性層とｐ型の半導体
層の各層を積層する工程と、この工程中のｐ型の半導体
層を形成した時点でこのｐ型の半導体層にｎ型電流狭窄
層を積層する工程と、活性層の発振領域に至る電流供給
経路の部分にて前記ｎ型電流狭窄層を貫通するｐ型の拡
散層を形成する工程と、ｎ型の半導体層と活性層とｐ型
半導体層の積層が完了した時点で、前記発振領域以外の
部分でいずれかの半導体層に一定ピッチの規則的な凹部
を形成する工程と、層表面に電極を形成する工程とを有
することを特徴とする分布帰還型半導体レーザの製造方
法。