JPH09191151A - レーザ空胴の長さに沿って回折格子結合の空間的変化を有する分布帰還レーザの作製方法 - Google Patents
レーザ空胴の長さに沿って回折格子結合の空間的変化を有する分布帰還レーザの作製方法Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 ホールバーニングやチャーピングの少ない分
布帰還レーザを提供する。 【解決手段】 エピタキシャル層２０を半導体基板１０
の主表面上に形成し、基板１０上に二酸化シリコンマス
クのマスク３１，３２を形成する。マスク３１，３２は
ある一定の距離だけ離れた一対の部分３１，３２を有
し、この部分は空間的に変化する幅をもつ。エピタキシ
ャル層２０はレーザの動作波長において、基板１０とは
異なる屈折率をもつと、効果的である。次にレジストマ
スクを除去し、エピタキシャル層２０を、ストライプに
エッチングする。このようにして、得られた回折格子ス
トライプの高さは、ほぼ元のマスクのＹ方向の広がりに
沿って空間的に変化し、回折格子と活性層間の結合もそ
のようになる。このように、レーザの光出力の特性を調
整して、課題の高性能の半導体レーザを作り上げること
が可能になる。
布帰還レーザを提供する。 【解決手段】 エピタキシャル層２０を半導体基板１０
の主表面上に形成し、基板１０上に二酸化シリコンマス
クのマスク３１，３２を形成する。マスク３１，３２は
ある一定の距離だけ離れた一対の部分３１，３２を有
し、この部分は空間的に変化する幅をもつ。エピタキシ
ャル層２０はレーザの動作波長において、基板１０とは
異なる屈折率をもつと、効果的である。次にレジストマ
スクを除去し、エピタキシャル層２０を、ストライプに
エッチングする。このようにして、得られた回折格子ス
トライプの高さは、ほぼ元のマスクのＹ方向の広がりに
沿って空間的に変化し、回折格子と活性層間の結合もそ
のようになる。このように、レーザの光出力の特性を調
整して、課題の高性能の半導体レーザを作り上げること
が可能になる。
Description
【０００１】
【本発明の分野】本発明は半導体レーザ、より具体的に
は分布帰還を有するようなレーザの作製方法に係る。
は分布帰還を有するようなレーザの作製方法に係る。
【０００２】
【本発明の背景】半導体レーザは通常 III−Ｖ族半導体
材料で作られる。そのようなレーザの１つの様に有用な
形は、分布帰還（“ＤＦＢ”）を有する。すなわち、光
帰還はその空胴長に沿って、レーザ中に作りつけられ
る。たとえば、そのような帰還はストライプ（“歯”）
がレーザ空胴の長さ（縦方向）に垂直に走るＤＦＢ回折
格子によって、与えられる。しかし、そのようなレーザ
は空間的なホールバーニング（縦方向に沿った光利得飽
和の空間的変動）を断熱的チャーピングをこうむる可能
性がある。すなわち、それらは利得飽和の空間的変化に
よるレーザの高反射付近の比較的低い利得と、スペクト
ル最大値付近の非対称強度分布を生じる。すると、中で
もそのようなホールバーニングとチャーピングは、好ま
しくないシングルモード動作の欠如とともに、印加信号
に対するレーザ応答の好ましくない線形性の欠如を起
す。
材料で作られる。そのようなレーザの１つの様に有用な
形は、分布帰還（“ＤＦＢ”）を有する。すなわち、光
帰還はその空胴長に沿って、レーザ中に作りつけられ
る。たとえば、そのような帰還はストライプ（“歯”）
がレーザ空胴の長さ（縦方向）に垂直に走るＤＦＢ回折
格子によって、与えられる。しかし、そのようなレーザ
は空間的なホールバーニング（縦方向に沿った光利得飽
和の空間的変動）を断熱的チャーピングをこうむる可能
性がある。すなわち、それらは利得飽和の空間的変化に
よるレーザの高反射付近の比較的低い利得と、スペクト
ル最大値付近の非対称強度分布を生じる。すると、中で
もそのようなホールバーニングとチャーピングは、好ま
しくないシングルモード動作の欠如とともに、印加信号
に対するレーザ応答の好ましくない線形性の欠如を起
す。
【０００３】米国特許第５，３２９，５４２号はＤＦＢ
回折格子の一方又は両方又はその近くにおける帰還を減
少させることにより、そのようなレーザのシングルモー
ド動作が改善された半導体ＤＦＢレーザを明らかにして
いる。具体的には、帰還はＤＦＢ回折格子と光空胴間の
結合係数Ｋを、減少させることにより、減少させる。結
合係数Ｋをこのように減少させることは、回折格子の歯
の深さを空間的に変化させるか、（周期を固定したま
ま）隣接した歯の間の間隙を空間的に変化させることに
より、実現できる。
回折格子の一方又は両方又はその近くにおける帰還を減
少させることにより、そのようなレーザのシングルモー
ド動作が改善された半導体ＤＦＢレーザを明らかにして
いる。具体的には、帰還はＤＦＢ回折格子と光空胴間の
結合係数Ｋを、減少させることにより、減少させる。結
合係数Ｋをこのように減少させることは、回折格子の歯
の深さを空間的に変化させるか、（周期を固定したま
ま）隣接した歯の間の間隙を空間的に変化させることに
より、実現できる。
【０００４】先に述べた特許は更に、結合Ｋをこのよう
に空間的に変化させる方法を、明らかにしている。より
具体的には、その特許は歯の深さ又は間隙のいずれか
を、空間的に変化させる方法を、数えている。その方法
は縦方向のレーザ方向で変る空間的周期（すなわち可変
歯密度）を有するパターン形成されたフォトレジストマ
スク層とともに、結晶構造依存性（角度；非垂直）化学
エッチングを用いる。この空間的に変化する周期は、比
較的短時間の方法、たとえば単一の露出で表面全体に、
一定の周期を生じるホログラフィ干渉露光法では実現で
きず、他のより時間のかかる方法を必要とする。得られ
る歯の深さは、Ｋを決める厳密さを要するパラメータで
ある。そのような方法は歯を生じるのに必要な結晶構造
依存性エッチングの化学に、厳密に依存する。従って、
エッチングの角度、及び歯の深さは、結晶構造依存性エ
ッチングの化学に、非常に敏感である。そのため、その
ような方法で作られた回折格子中に生じる平均的な結合
を制御することは、比較的難しい。従って、縦方向レー
ザ方向に変化する結合Ｋを有するＤＦＢレーザを作製
し、結晶構造依存性エッチングに依存せず、一定の空間
的周期で実現できる方法を有することが、望ましい。
に空間的に変化させる方法を、明らかにしている。より
具体的には、その特許は歯の深さ又は間隙のいずれか
を、空間的に変化させる方法を、数えている。その方法
は縦方向のレーザ方向で変る空間的周期（すなわち可変
歯密度）を有するパターン形成されたフォトレジストマ
スク層とともに、結晶構造依存性（角度；非垂直）化学
エッチングを用いる。この空間的に変化する周期は、比
較的短時間の方法、たとえば単一の露出で表面全体に、
一定の周期を生じるホログラフィ干渉露光法では実現で
きず、他のより時間のかかる方法を必要とする。得られ
る歯の深さは、Ｋを決める厳密さを要するパラメータで
ある。そのような方法は歯を生じるのに必要な結晶構造
依存性エッチングの化学に、厳密に依存する。従って、
エッチングの角度、及び歯の深さは、結晶構造依存性エ
ッチングの化学に、非常に敏感である。そのため、その
ような方法で作られた回折格子中に生じる平均的な結合
を制御することは、比較的難しい。従って、縦方向レー
ザ方向に変化する結合Ｋを有するＤＦＢレーザを作製
し、結晶構造依存性エッチングに依存せず、一定の空間
的周期で実現できる方法を有することが、望ましい。
【０００５】
【本発明の要約】特許請求の範囲で規定されるように、
本発明に従うと、ＤＦＢレーザは以下の工程を含む一連
の工程によって、作られる。 (a) 半導体基板の水平（ｘｙ）主表面上に、主表面に
垂直な方向をもつ相対する第１及び第２の表面を有する
少くとも一対の部分をもったマスク層を形成し、それに
よって半導体基板の主表面が露出される部分毎に、部分
間に、間隙が形成され、第１の（ｙ）方向に測定した部
分の幅は、好ましくは単調に、第１及び第２の方向に平
行な２つの面間で、第２の（ｘ）方向に沿って変化す
る。（たとえば図１） (b) 好ましくは有機金属気相エピタキシー（“ＯＭＶ
ＰＥ”）にりよ、マスク層の部分間の半導体基板の露出
された主表面上に、好ましくは基板と異なる屈折率を有
するエピタキシャル半導体層を成長させ、その場合エピ
タキシャル層は垂直（ｚ）方向に測定した厚さが、好ま
しくは単調に、第２の（ｘ）方向に沿って変化する。
（たとえば図２） (c) ホログラフィ干渉フォトリソグラフィ及びドライ
エッチングのような手段により、エピタキシャル半導体
層を複数のストライプにパターン形成し、各スストライ
プは第１の方向に平行な第１の（ｙ）方向の主表面に沿
って延びる形状の要素を有する。（たとえば図３）
本発明に従うと、ＤＦＢレーザは以下の工程を含む一連
の工程によって、作られる。 (a) 半導体基板の水平（ｘｙ）主表面上に、主表面に
垂直な方向をもつ相対する第１及び第２の表面を有する
少くとも一対の部分をもったマスク層を形成し、それに
よって半導体基板の主表面が露出される部分毎に、部分
間に、間隙が形成され、第１の（ｙ）方向に測定した部
分の幅は、好ましくは単調に、第１及び第２の方向に平
行な２つの面間で、第２の（ｘ）方向に沿って変化す
る。（たとえば図１） (b) 好ましくは有機金属気相エピタキシー（“ＯＭＶ
ＰＥ”）にりよ、マスク層の部分間の半導体基板の露出
された主表面上に、好ましくは基板と異なる屈折率を有
するエピタキシャル半導体層を成長させ、その場合エピ
タキシャル層は垂直（ｚ）方向に測定した厚さが、好ま
しくは単調に、第２の（ｘ）方向に沿って変化する。
（たとえば図２） (c) ホログラフィ干渉フォトリソグラフィ及びドライ
エッチングのような手段により、エピタキシャル半導体
層を複数のストライプにパターン形成し、各スストライ
プは第１の方向に平行な第１の（ｙ）方向の主表面に沿
って延びる形状の要素を有する。（たとえば図３）
【０００６】工程（ｃ）に続いて、フォトリソグラフィ
マスクを除去し、次に順次（底部）スペーサ層、活性層
及び（最上部）クラッド層をレーザのために、エピタキ
シャル成長させると、有利である（たとえば図３）。更
に、当業者には知られたシングルモードＤＦＢレーザを
作製するプロセス及びエピタキシャル成長を、順次行う
ことにより、レーザを完成させると有利である。これは
更に、レーザの最上部から基板中への垂直方向のエッチ
ング（“メサエッチング”）を含むと、有利である。こ
のエッチングは基板上に配置されたレーザの全部分の長
さが、ｙ方向に一定の長さを有するように行われると、
有利である。その目的はｘｙ面内にシングルモード動作
を維持する光導波路を、規定することである。このよう
にして、回折格子層は基板とは異なる屈折率を有する材
料で作られ、垂直（ｚ）方向に測定した高さが、第２の
（ｘ）方向に単調に変化し、有利であるように形成され
る。ここで用いるように、“単調に”ということには厚
さが第２の（ｘ）方向のいくつかの領域で変化しないこ
とを含む。
マスクを除去し、次に順次（底部）スペーサ層、活性層
及び（最上部）クラッド層をレーザのために、エピタキ
シャル成長させると、有利である（たとえば図３）。更
に、当業者には知られたシングルモードＤＦＢレーザを
作製するプロセス及びエピタキシャル成長を、順次行う
ことにより、レーザを完成させると有利である。これは
更に、レーザの最上部から基板中への垂直方向のエッチ
ング（“メサエッチング”）を含むと、有利である。こ
のエッチングは基板上に配置されたレーザの全部分の長
さが、ｙ方向に一定の長さを有するように行われると、
有利である。その目的はｘｙ面内にシングルモード動作
を維持する光導波路を、規定することである。このよう
にして、回折格子層は基板とは異なる屈折率を有する材
料で作られ、垂直（ｚ）方向に測定した高さが、第２の
（ｘ）方向に単調に変化し、有利であるように形成され
る。ここで用いるように、“単調に”ということには厚
さが第２の（ｘ）方向のいくつかの領域で変化しないこ
とを含む。
【０００７】スペーサ層は基板と同じ屈折率を有する
と、有利である。このようにして、エピタキシャル半導
体層のパターン形成に対する精密な制御（たとえばドラ
イエッチングの深さに対する制御）は、必要ない。
と、有利である。このようにして、エピタキシャル半導
体層のパターン形成に対する精密な制御（たとえばドラ
イエッチングの深さに対する制御）は、必要ない。
【０００８】結合にはストライプに隣接したスペーサ層
に対する回折格子層の屈折率とともに、ストライプの変
化する寸法（たとえば高さ）には、依存しない。回折格
子層のストライプの高さにおける空間的な変化のため、
活性層に対する回折格子層に対する結合にも、所望のよ
うに空間的に変化する。
に対する回折格子層の屈折率とともに、ストライプの変
化する寸法（たとえば高さ）には、依存しない。回折格
子層のストライプの高さにおける空間的な変化のため、
活性層に対する回折格子層に対する結合にも、所望のよ
うに空間的に変化する。
【０００９】本発明の方法は上述の工程に従って形成さ
れる積層構造とともに、基板の適当な切断（へき開によ
る小片への切断）により、多くのＤＦＢレーザの量産に
適している。この切断に続いて、得られたｙｚ面上に、
適当な反射率の光学被膜を形成すると、有利である。
れる積層構造とともに、基板の適当な切断（へき開によ
る小片への切断）により、多くのＤＦＢレーザの量産に
適している。この切断に続いて、得られたｙｚ面上に、
適当な反射率の光学被膜を形成すると、有利である。
【００１０】
【詳細な記述】図１に示されるように、端結晶半導体基
板１０はｘｙ面に平行な方向の最上部主表面を有する。
同時に多くのＤＦＢレーザの量産に有利なように、図１
に示された構造のパターンは、ｘ及びｙ方向の両方向、
すなわち基板１０の主表面に沿って、空間的な周期を有
する。典型的な場合、基板１０は当業者には周知のよう
に、 III−Ｖ族化合物半導体で作られている。標準的な
化学気相堆積のような技術により、二酸化シリコン層部
分３１及び３２が、基板１０の最上部主表面に形成され
る。これらの層部分３１及び３２はそれらがそれぞれｘ
ｚ平面に平行である表面４１及び４２を有するように、
標準的なマスク形成及び（湿式又は乾式）エッチングに
より、形成される。加えて、これらの層部分３１及び３
２は、これらの平坦な垂直表面４１及び４２とそれぞれ
相対する連続な（ｘ方向の）曲線状垂直表面５１及び５
２を有するように、パターン形成される。曲線状垂直表
面５１及び５２は二酸化シリコン層部分３１及び３２の
幅が、（仮想上の）面βから（仮想上の）面α及びγ
へ、ｘ方向に単調に減少するように作られる。ここで用
いるように、“単調に減少”ということには、いくつか
の部分が単調には減少しないことを含む。二酸化シリコ
ン層部分３１及び３２の（ｚ方向の）高さは、典型的な
場合、均一かつ等しく作られる。
板１０はｘｙ面に平行な方向の最上部主表面を有する。
同時に多くのＤＦＢレーザの量産に有利なように、図１
に示された構造のパターンは、ｘ及びｙ方向の両方向、
すなわち基板１０の主表面に沿って、空間的な周期を有
する。典型的な場合、基板１０は当業者には周知のよう
に、 III−Ｖ族化合物半導体で作られている。標準的な
化学気相堆積のような技術により、二酸化シリコン層部
分３１及び３２が、基板１０の最上部主表面に形成され
る。これらの層部分３１及び３２はそれらがそれぞれｘ
ｚ平面に平行である表面４１及び４２を有するように、
標準的なマスク形成及び（湿式又は乾式）エッチングに
より、形成される。加えて、これらの層部分３１及び３
２は、これらの平坦な垂直表面４１及び４２とそれぞれ
相対する連続な（ｘ方向の）曲線状垂直表面５１及び５
２を有するように、パターン形成される。曲線状垂直表
面５１及び５２は二酸化シリコン層部分３１及び３２の
幅が、（仮想上の）面βから（仮想上の）面α及びγ
へ、ｘ方向に単調に減少するように作られる。ここで用
いるように、“単調に減少”ということには、いくつか
の部分が単調には減少しないことを含む。二酸化シリコ
ン層部分３１及び３２の（ｚ方向の）高さは、典型的な
場合、均一かつ等しく作られる。
【００１１】次に（図１及び２）、二酸化シリコン層部
分３１及び３２をマスクとして用いて、連続した曲線状
最上部表面２１０を有するエピタキシャル III−Ｖ族半
導体層２０（以後単に“エピタキシャル層２０”とよ
ぶ）を、選択成長により、基板１０の最上部表面上に、
成長させる。ここで用いるように、“選択成長”という
用語は、当業者には周知のように、任意の半導体材料の
成長が露出された半導体の表面上にのみ起るプロセスを
さす。エピタキシャル層２０はたとえばエピタキシャル
四元 III−Ｖ族半導体層又はエピタキシャル多量子井戸
III−Ｖ族半導体層である。エピタキシャル層２０はＤ
ＦＢレーザ動作波長において、基板１０のそれとは異な
る屈折率をもつと、有利である。図２に示されるよう
に、このエピタキシャル層２０は面α及びγの付近よ
り、面βの付近で、ｚ方向に測定した厚さが大きくなる
（より高くなる）。更に、それは面α及びβまで単調に
増加する中間部分をもつ。高さがこのように空間的に変
化するのは、二酸化シリコン層部分３１及び３２の幅
が、面α及びβの間で、上述のように単調に減少する影
響、すなわち面αから面βへ幅が単調に増加する影響に
よる。このように、エピタキシャル層２０は面αから面
βへ単調に増加する高さを有する。ここで用いる“単調
に増加”という用語には、いくつかの部分は単調に減少
しない場合を含む。
分３１及び３２をマスクとして用いて、連続した曲線状
最上部表面２１０を有するエピタキシャル III−Ｖ族半
導体層２０（以後単に“エピタキシャル層２０”とよ
ぶ）を、選択成長により、基板１０の最上部表面上に、
成長させる。ここで用いるように、“選択成長”という
用語は、当業者には周知のように、任意の半導体材料の
成長が露出された半導体の表面上にのみ起るプロセスを
さす。エピタキシャル層２０はたとえばエピタキシャル
四元 III−Ｖ族半導体層又はエピタキシャル多量子井戸
III−Ｖ族半導体層である。エピタキシャル層２０はＤ
ＦＢレーザ動作波長において、基板１０のそれとは異な
る屈折率をもつと、有利である。図２に示されるよう
に、このエピタキシャル層２０は面α及びγの付近よ
り、面βの付近で、ｚ方向に測定した厚さが大きくなる
（より高くなる）。更に、それは面α及びβまで単調に
増加する中間部分をもつ。高さがこのように空間的に変
化するのは、二酸化シリコン層部分３１及び３２の幅
が、面α及びβの間で、上述のように単調に減少する影
響、すなわち面αから面βへ幅が単調に増加する影響に
よる。このように、エピタキシャル層２０は面αから面
βへ単調に増加する高さを有する。ここで用いる“単調
に増加”という用語には、いくつかの部分は単調に減少
しない場合を含む。
【００１２】次に、図３に示されるように、エピタキシ
ャル層３０は標準的なパターン形成されたフォトレジス
トマスクと、垂直エッチング技術を用いて、マスクさ
れ、好ましくは乾式エッチングにより、垂直方向にエッ
チングされ、それによってたとえばエピタキシャルスト
ライプ２１、２２、２３、２４及び２５が形成される。
フォトレジストマスク内にパターンを形成するため、フ
ォトレジストはホログラフィで露出すると、有利であ
る。典型的な場合、フォトレジストは約０．０５μｍの
厚さを有する。
ャル層３０は標準的なパターン形成されたフォトレジス
トマスクと、垂直エッチング技術を用いて、マスクさ
れ、好ましくは乾式エッチングにより、垂直方向にエッ
チングされ、それによってたとえばエピタキシャルスト
ライプ２１、２２、２３、２４及び２５が形成される。
フォトレジストマスク内にパターンを形成するため、フ
ォトレジストはホログラフィで露出すると、有利であ
る。典型的な場合、フォトレジストは約０．０５μｍの
厚さを有する。
【００１３】好ましい実施例において、層２０及び基板
１０は作製されているＤＦＢレーザ２００（図３）の動
作波長において、本質的に等しい屈折率を有する。その
ような実施例において、エッチングは材料選択性が無く
てよい。すなわち、エッチングする材料に依存する必要
はなく、隣接したストライプ２１、２２、２３、２４及
び２５の任意の間に配置されたエッチングされた溝は、
それによって制御する必要のない量だけ、基板１０中に
浸入する。
１０は作製されているＤＦＢレーザ２００（図３）の動
作波長において、本質的に等しい屈折率を有する。その
ような実施例において、エッチングは材料選択性が無く
てよい。すなわち、エッチングする材料に依存する必要
はなく、隣接したストライプ２１、２２、２３、２４及
び２５の任意の間に配置されたエッチングされた溝は、
それによって制御する必要のない量だけ、基板１０中に
浸入する。
【００１４】いずれの場合も、エピタキシャルストライ
プ２１、２２、２３、２４及び２５はｙ方向に平行に作
られ、ｘ方向には相互に同じ幅であると、有利である。
しかし、これらのエピタキシャルストライプ２１、２
２、２３、２４及び２５の高さは、面α及びβの間で、
ｘの増加とともに単調に増加する。なぜなら、これらの
ストライプは面αから面βまで単調に増加するｚ方向の
高さを有するエピタキシャル層２０によるからである。
プ２１、２２、２３、２４及び２５はｙ方向に平行に作
られ、ｘ方向には相互に同じ幅であると、有利である。
しかし、これらのエピタキシャルストライプ２１、２
２、２３、２４及び２５の高さは、面α及びβの間で、
ｘの増加とともに単調に増加する。なぜなら、これらの
ストライプは面αから面βまで単調に増加するｚ方向の
高さを有するエピタキシャル層２０によるからである。
【００１５】次に、スペーサ層１１を少くともストライ
プ２１、２２、２３、２４及び２５間に配置された溝を
埋める厚さに、エピタキシャル成長させる。次に、活性
層１２及びクラッド層１３を、エピタキシャル成長させ
る。これらの層１１、１２及び１３は典型的な場合、Ｄ
ＦＢレーザ２００（図３）を作製するのに適した III−
Ｖ族半導体材料で作られる。スペーサ層１１は基板１０
と同じ屈折率を有し、ストライプ２１、２２、２３、２
４及び２５の深さ及びエッチングの制御性に対し、精密
な制御が必要なくなると、有利である。
プ２１、２２、２３、２４及び２５間に配置された溝を
埋める厚さに、エピタキシャル成長させる。次に、活性
層１２及びクラッド層１３を、エピタキシャル成長させ
る。これらの層１１、１２及び１３は典型的な場合、Ｄ
ＦＢレーザ２００（図３）を作製するのに適した III−
Ｖ族半導体材料で作られる。スペーサ層１１は基板１０
と同じ屈折率を有し、ストライプ２１、２２、２３、２
４及び２５の深さ及びエッチングの制御性に対し、精密
な制御が必要なくなると、有利である。
【００１６】基板１０はエピタキシャルストライプ２
１、２２、２３、２４及び２５を含む積層構造ととも
に、ｘｚ面に平行な面に沿うのとともに、面α、β及び
γに沿ってへき開され、ＤＦＢレーザ２００（図３）の
ような多くの個々のＤＦＢレーザを形成する。光学的に
高反射被膜２０１を面α上に形成し、反射防止被膜２０
２を面β上に形成する。最後に、当業者に周知のよう
に、電気的接触（図示されていない）を、ＤＦＢレーザ
２００の最上部及び底面に、固着させる。
１、２２、２３、２４及び２５を含む積層構造ととも
に、ｘｚ面に平行な面に沿うのとともに、面α、β及び
γに沿ってへき開され、ＤＦＢレーザ２００（図３）の
ような多くの個々のＤＦＢレーザを形成する。光学的に
高反射被膜２０１を面α上に形成し、反射防止被膜２０
２を面β上に形成する。最後に、当業者に周知のよう
に、電気的接触（図示されていない）を、ＤＦＢレーザ
２００の最上部及び底面に、固着させる。
【００１７】周知のように、エピタキシャルストライプ
２１、２２、２３、２４及び２５はＤＦＢ回折格子を形
成する。活性層１２とこのＤＦＢ回折格子層間の光学的
結合は、面αから面βへと単調に増加する。なぜなら、
これらのストライプ２１、２２、２３、２４及び２５の
断面積が、それぞれｘ方向に沿って増すからである。加
えて、ストライプ２１、２２、２３、２４及び２５内の
ｋの変化の一部は、これらストライプの半導体材料の組
成又は実効的禁制帯の変化によるこれらストライプ内の
屈折率又は実効的屈折率の変化による。
２１、２２、２３、２４及び２５はＤＦＢ回折格子を形
成する。活性層１２とこのＤＦＢ回折格子層間の光学的
結合は、面αから面βへと単調に増加する。なぜなら、
これらのストライプ２１、２２、２３、２４及び２５の
断面積が、それぞれｘ方向に沿って増すからである。加
えて、ストライプ２１、２２、２３、２４及び２５内の
ｋの変化の一部は、これらストライプの半導体材料の組
成又は実効的禁制帯の変化によるこれらストライプ内の
屈折率又は実効的屈折率の変化による。
【００１８】実施例 例を示すと、二酸化シリコンマスク層部分３１及び３２
の厚さ（ｚ方向の高さ）は、典型的な場合、約 .０３μ
ｍに等しい。ｘ方向に沿ったＤＦＢレーザ２００の長さ
は、典型的な場合、約０．４ｍｍである。エピタキシャ
ルストライプ２１、２２、２３、２４、２５等は、すべ
てｘ方向に典型的な場合約０．１０又は０．１２に等し
い同じ幅を有する。より一般的には、ストライプ２１、
２２、２３、２４、２５等のｘ方向の幅は典型的な場
合、これらストライプにより形成される回折格子の（ｘ
方向の）空間的周期の約３０ないし７０パーセントに等
しい。加えて、ストライプ２１、２２、２３、２４、２
５等は、それぞれ１．３１μｍ又は１．５５μｍの波長
で動作するＤＦＢレーザ２００の場合、約０．２０μｍ
又は０．２４μｍに典型的な場合等しい空間的周期を有
する。このように、典型的な場合、ＤＦＢレーザ２００
中には約２０００のエピタキシャルストライプ２１、２
２、２３、２４、２５等がある。ＤＦＢレーザ２００の
ｙ方向の基板１０の幅は、典型的な場合、約０．２５ｍ
ｍ（２５０μｍ）に等しい。しかし、垂直エッチングに
より、ストライプ２１、２２、２３、２４、２５等だけ
でなく層１１、１２及び１３も、典型的な場合わずか約
１μｍに等しいｙ方向の幅を有する。
の厚さ（ｚ方向の高さ）は、典型的な場合、約 .０３μ
ｍに等しい。ｘ方向に沿ったＤＦＢレーザ２００の長さ
は、典型的な場合、約０．４ｍｍである。エピタキシャ
ルストライプ２１、２２、２３、２４、２５等は、すべ
てｘ方向に典型的な場合約０．１０又は０．１２に等し
い同じ幅を有する。より一般的には、ストライプ２１、
２２、２３、２４、２５等のｘ方向の幅は典型的な場
合、これらストライプにより形成される回折格子の（ｘ
方向の）空間的周期の約３０ないし７０パーセントに等
しい。加えて、ストライプ２１、２２、２３、２４、２
５等は、それぞれ１．３１μｍ又は１．５５μｍの波長
で動作するＤＦＢレーザ２００の場合、約０．２０μｍ
又は０．２４μｍに典型的な場合等しい空間的周期を有
する。このように、典型的な場合、ＤＦＢレーザ２００
中には約２０００のエピタキシャルストライプ２１、２
２、２３、２４、２５等がある。ＤＦＢレーザ２００の
ｙ方向の基板１０の幅は、典型的な場合、約０．２５ｍ
ｍ（２５０μｍ）に等しい。しかし、垂直エッチングに
より、ストライプ２１、２２、２３、２４、２５等だけ
でなく層１１、１２及び１３も、典型的な場合わずか約
１μｍに等しいｙ方向の幅を有する。
【００１９】本発明について、具体例をあげて説明して
きたが、本発明の視野を離れることなく、各種の修正が
できる。たとえば、平坦な垂直の相対する表面４１及び
４２を有する二酸化シリコン層部分３１及び３２の代り
かつけ加えて、それらは曲線状の垂直な相対する表面５
１及び５２を有してもよい。
きたが、本発明の視野を離れることなく、各種の修正が
できる。たとえば、平坦な垂直の相対する表面４１及び
４２を有する二酸化シリコン層部分３１及び３２の代り
かつけ加えて、それらは曲線状の垂直な相対する表面５
１及び５２を有してもよい。
【００２０】マスク層部分３１及び３２として、二酸化
シリコンの代りに、他の材料を使うことができる。その
ような他の材料には、たとえば二酸化シリコン又はアモ
ルファスシリコンが含まれる。加えて、そのような他の
材料には、それらの表面上へのエピタキシャル半導体層
２０の成長は防げられるが、エピタキシャル層２０が成
長する露出された半導体領域中では、反応する化学種が
それらの表面に拡散できる他の誘電体層が含まれる。
シリコンの代りに、他の材料を使うことができる。その
ような他の材料には、たとえば二酸化シリコン又はアモ
ルファスシリコンが含まれる。加えて、そのような他の
材料には、それらの表面上へのエピタキシャル半導体層
２０の成長は防げられるが、エピタキシャル層２０が成
長する露出された半導体領域中では、反応する化学種が
それらの表面に拡散できる他の誘電体層が含まれる。
【００２１】また、表面５１及び５２はｘ方向に沿って
階段状のｙ方向の不連続を有してもよい。そのような場
合、表面２１０の輪郭は、半導体材料のマスク層部分３
１及び３２の表面上に、拡散により、表面５１又は５２
が堆積するにつれ、不連続ではなくなる。
階段状のｙ方向の不連続を有してもよい。そのような場
合、表面２１０の輪郭は、半導体材料のマスク層部分３
１及び３２の表面上に、拡散により、表面５１又は５２
が堆積するにつれ、不連続ではなくなる。
【００２２】最後に、別の例として、エピタキシャル層
２０のエピタキシャル成長直後に、基板１０と同じ屈折
率を有すると有利である薄いエピタキシャル層（図示さ
れていない）を、最上部表面２０上に成長させる。当業
者には周知のように、このようにしてストライプ２１、
２２、２３、２４、２５等の品質は保たれる。
２０のエピタキシャル成長直後に、基板１０と同じ屈折
率を有すると有利である薄いエピタキシャル層（図示さ
れていない）を、最上部表面２０上に成長させる。当業
者には周知のように、このようにしてストライプ２１、
２２、２３、２４、２５等の品質は保たれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の具体的な実施例に従って作製される早
い段階における複数のＤＦＢレーザを、一部断面で示し
た上面透視図である。
い段階における複数のＤＦＢレーザを、一部断面で示し
た上面透視図である。
【図２】図１に示されたＤＦＢレーザの（図１の線２−
２に沿ってとった）側面断面立面図である。
２に沿ってとった）側面断面立面図である。
【図３】本発明の具体的な実施例に従って作製される後
段における単一のＤＦＢレーザの側面立面図である。
段における単一のＤＦＢレーザの側面立面図である。
２ 線 １０ 半導体基板、基板 １１ スペーサ層、層 １２ 活性層、層 １３ クラッド層、層 ２０ 半導体層、エピタキシャル層 ２１、２２、２３、２４、２５ ストライプ ３１、３２ 部分 ４１、４２ 垂直表面 ５１、５２ 曲線状垂直表面 ２００ ＤＦＢレーザ ２０１ 高反射被膜 ２０２ 反射防止被膜 ２１０ 曲線状最上部表面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トッド ロバート ハイエス アメリカ合衆国 07974 ニュージャーシ ィ，バーナーズヴィル，サマーセット ア ヴェニュー ７
Claims (8)
- 【請求項１】 (a) 半導体基板（１０）の水平な主表
面上に、基板の主表面に垂直な相対する第１及び第２の
表面（４１、４２）を有する少くとも一対の部分（３
１、３２）をもつマスク層を形成し、それにより半導体
基板の主表面が露出される部分間に、空間が形成され、
第１の方向に沿って測定した部分の幅は、第２の方向に
沿って距離とともに変化する工程； (b) マスク層の部分間の空間中の半導体基板の露出さ
れた主表面上に、エピタキシャル半導体層（２０）を成
長させ、それによりエピタキシャル層は第２の方向に平
行な方向に変化する垂直方向に測定した厚さを有する工
程； (c) エピタキシャル半導体層を複数のストライプ（２
１、２２、２３、２４、２５）にパターン形成し、その
それぞれは第１の方向に平行な第１の方向の主表面に沿
って走る幾何学的要素を有する工程を含むレーザの作成
方法。 - 【請求項２】 続いて、スペーサ層（１１）、活性層
（１２）及びクラッド層（１３）を順次エピタキシャル
成長させる請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 成長させるスペーサ層は基板と本質的に
等しい屈折率を有する請求項２記載の方法。 - 【請求項４】 個々のレーザを形成するため、基板を切
断する工程を更に含む請求項２記載の方法。 - 【請求項５】 個々のレーザの少くとも１つの第１の得
られた表面上に、反射防止被膜（２０２）を形成し、第
１の得られた表面に相対する第２の得られた表面上に、
光学的に高い反射被膜（２０１）を形成することを続け
る請求項４記載の方法。 - 【請求項６】 工程（ｂ）中、成長させるエピタキシャ
ル半導体層は、動作波長において基板とは異なる屈折率
を有する請求項１記載の方法。 - 【請求項７】 エピタキシャル層は III−Ｖ族四元化合
物である請求項１記載の方法。 - 【請求項８】 エピタキシャル層は III−Ｖ族多量子井
戸である請求項１記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US58163695A | 1995-12-28 | 1995-12-28 | |
| US08/581636 | 1995-12-28 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09191151A true JPH09191151A (ja) | 1997-07-22 |
Family
ID=24325961
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8340743A Pending JPH09191151A (ja) | 1995-12-28 | 1996-12-20 | レーザ空胴の長さに沿って回折格子結合の空間的変化を有する分布帰還レーザの作製方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5943554A (ja) |
| EP (1) | EP0782226A1 (ja) |
| JP (1) | JPH09191151A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4375834B2 (ja) * | 1998-03-19 | 2009-12-02 | シャープ株式会社 | 利得結合型分布帰還半導体レーザ装置及びその製造方法 |
| US6574261B2 (en) | 1998-08-27 | 2003-06-03 | Nec Corporation | Distributed feedback semiconductor laser |
| JP3186705B2 (ja) | 1998-08-27 | 2001-07-11 | 日本電気株式会社 | 分布帰還型半導体レーザ |
| US6477194B1 (en) * | 1999-11-15 | 2002-11-05 | Agere Systems Guardian Corp. | Low temperature distributed feedback laser with loss grating and method |
| FR2834076B1 (fr) * | 2001-12-21 | 2004-03-12 | Teem Photonics | Composant d'optique integree comportant au moins un relief optique a efficacite graduelle, et procede de realisation d'un tel composant |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62155584A (ja) * | 1985-12-27 | 1987-07-10 | Fujitsu Ltd | 半導体発光装置 |
| GB8907304D0 (en) | 1989-03-31 | 1989-05-17 | British Telecomm | Distributed feedback lasers |
| JP2619057B2 (ja) * | 1989-05-22 | 1997-06-11 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザの製造方法 |
| US5306942A (en) * | 1989-10-11 | 1994-04-26 | Nippondenso Co., Ltd. | Semiconductor device having a shield which is maintained at a reference potential |
| EP0526128B1 (en) * | 1991-07-24 | 1997-06-11 | Sharp Kabushiki Kaisha | A method for producing a distributed feedback semiconductor laser device |
| JP2982422B2 (ja) * | 1991-09-20 | 1999-11-22 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
| JP2772204B2 (ja) * | 1992-09-07 | 1998-07-02 | 株式会社東芝 | 光出力の線型性に優れた高出力分布帰還型半導体レ−ザ |
| US5394429A (en) * | 1992-10-30 | 1995-02-28 | Nec Corporation | Distributed-feedback laser with improved analog modulation distortion characteristics and method for fabricating the same |
| JPH0770791B2 (ja) * | 1992-12-22 | 1995-07-31 | 日本電気株式会社 | 半導体レーザ及びその製造方法 |
| JPH0738204A (ja) * | 1993-07-20 | 1995-02-07 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体光デバイス及びその製造方法 |
| JP3285426B2 (ja) * | 1993-08-04 | 2002-05-27 | 株式会社日立製作所 | 半導体光集積素子及びその製造方法 |
| US5502741A (en) * | 1994-03-22 | 1996-03-26 | Northern Telecom Limited | Direct amplitude modulation of lasers |
-
1996
- 1996-12-05 EP EP96308807A patent/EP0782226A1/en not_active Withdrawn
- 1996-12-20 JP JP8340743A patent/JPH09191151A/ja active Pending
-
1997
- 1997-07-22 US US08/898,260 patent/US5943554A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0782226A1 (en) | 1997-07-02 |
| US5943554A (en) | 1999-08-24 |
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