JPH09307195A - Method for manufacturing semiconductor element - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor element

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JPH09307195A
JPH09307195A JP14838596A JP14838596A JPH09307195A JP H09307195 A JPH09307195 A JP H09307195A JP 14838596 A JP14838596 A JP 14838596A JP 14838596 A JP14838596 A JP 14838596A JP H09307195 A JPH09307195 A JP H09307195A
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JP
Japan
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semiconductor
light
light source
semiconductor laser
manufacturing
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Application number
JP14838596A
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Masahiro Nakanishi
正浩 中西
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Original Assignee
Canon Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a method for manufacturing a semiconductor element capable of being disordered in only a super-lattice layer at a desired location with precision by a relatively simple process in which the entire is in a heating furnace, etc., without heating for a long period. SOLUTION: Only a region where a semiconductor laminated material 21 is disordered is heated in a short time without using a dielectric film, etc., For this reason, a light irradiation from a light source 25 having a shorter wavelength than the maximum band gap wavelength of a semiconductor super- lattice structure which is desired to establish non-order and a longer wavelength than a band gap wavelength of the other semiconductor layers stacking this semiconductor super-lattice structure is used. A shield plate 22 for shielding partially the light irradiation is arranged between light passages of a heating light source 25 and a semiconductor laminated material 21.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、量子井戸活性層を有す
る半導体素子等の作製方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device having a quantum well active layer.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、多重量子井戸層などの半導体超
格子を高温で熱処理することによって半導体超格子界面
で原子の拡散が起こり、ヘテロ界面での組成の急峻性が
失われることを無秩序化という。半導体超格子の無秩序
化は界面での組成変化を生じ、超格子が本来設計したも
のとは異なる特性を持つようになる。このため、当初は
無秩序化は劣化と考えられていたが、近年研究が進み、
無秩序化を積極的に利用する傾向がみられる。
2. Description of the Related Art Generally, heat treatment of a semiconductor superlattice such as a multi-quantum well layer at a high temperature causes diffusion of atoms at the interface of the semiconductor superlattice, resulting in loss of composition steepness at the heterointerface. . The disordering of a semiconductor superlattice causes a compositional change at the interface, which causes the superlattice to have different properties than originally designed. For this reason, disorder was initially thought to be deterioration, but research has progressed in recent years,
There is a tendency to actively use disorder.

【0003】無秩序化を積極的に利用する例として、た
とえば、量子井戸活性層を有する半導体レーザにおい
て、ウェハ全体を加熱炉に入れて量子井戸活性層を熱処
理によって無秩序化して低損失の導波路や変調器とした
例がある。
As an example of positively utilizing disordering, for example, in a semiconductor laser having a quantum well active layer, the entire wafer is placed in a heating furnace and the quantum well active layer is disordered by heat treatment, and a low loss waveguide or There is an example of a modulator.

【0004】この例を説明する。無秩序化前の量子井戸
活性層のバンド構造を、図6において点線101、10
2で示す。この量子井戸活性層を熱処理で無秩序化した
場合のバンド構造を、図6において実線103、104
で示す。無秩序化が起ると、井戸層と障壁層間の原子の
相互拡散によってバンド構造が変化する。そのため、無
秩序化の進行に従い量子井戸の最低量子順位が変化し
て、バンドギャップエネルギー波長が短波長側にシフト
する。
This example will be described. The band structure of the quantum well active layer before disordering is shown by dotted lines 101 and 10 in FIG.
Indicated by 2. The band structure when the quantum well active layer is disordered by heat treatment is shown by solid lines 103 and 104 in FIG.
Indicated by When disorder occurs, the band structure changes due to interdiffusion of atoms between the well layer and the barrier layer. Therefore, the lowest quantum rank of the quantum well changes as the disordering progresses, and the band gap energy wavelength shifts to the short wavelength side.

【0005】応用例の1つは、一部領域のみを無秩序化
して、無秩序化しない部分を半導体レーザとして加工
し、無秩序化した部分を半導体レーザにつながる光導波
路として加工した導波路付きレーザである。この場合に
は、無秩序化した部分はバンドギャップエネルギー波長
の短波長化により半導体レーザの光を吸収せず低損失で
導波する導波路になるので、光を長い距離取り回すこと
が可能になり、合流器や分流器など様々な形態を実現で
きる。
One of application examples is a laser with a waveguide in which only a partial region is disordered, a non-disordered part is processed as a semiconductor laser, and the disordered part is processed as an optical waveguide connected to the semiconductor laser. . In this case, the disordered portion becomes a waveguide that does not absorb the light of the semiconductor laser and guides it with low loss due to the shortening of the bandgap energy wavelength, so that the light can be routed for a long distance. Various forms such as a confluencer and a shunt can be realized.

【0006】また別の応用例は、無秩序化した部分を半
導体レーザとして加工し、無秩序化しない部分を吸収型
変調器として加工するものである。
Another application example is to process the disordered portion as a semiconductor laser and the undisturbed portion as an absorption modulator.

【0007】この様にいろいろな応用があるが、無秩序
化現象を有効に活用するには、量子井戸の一部領域を選
択的に無秩序化して集積型素子に加工することが必要で
ある。素子全体の量子井戸構造を無秩序化してディスク
リート素子に加工する場合には、無秩序化する意味はあ
まり見出せない。最初から無秩序化が必要ないように量
子井戸構造を設計すればよい。
Although there are various applications as described above, in order to effectively utilize the disordering phenomenon, it is necessary to selectively disorder some regions of the quantum well and process it into an integrated device. When the quantum well structure of the entire device is disordered and processed into a discrete device, the meaning of disordering cannot be found so much. The quantum well structure may be designed so that disordering is not necessary from the beginning.

【0008】素子の一部領域のみ量子井戸構造を無秩序
化する領域限定プロセス方法は、これまで幾つか報告さ
れている。1つの例は、量子井戸構造を含む半導体結晶
を誘電体材料で被覆すると、この誘電体材料の有無或は
組成で無秩序化の程度が変わるものである。
Several region limiting process methods for disordering the quantum well structure in only a partial region of the device have been reported so far. In one example, when a semiconductor crystal including a quantum well structure is covered with a dielectric material, the degree of disordering changes depending on the presence or composition of the dielectric material.

【0009】例えば、InGaAs/InP超格子構造
を有する半導体材料の一部領域を酸化珪素で被覆して、
適度な温度で適当時間加熱を行うと、酸化珪素で覆われ
た部分の下部は層間拡散が起こり量子井戸の無秩序化が
起こるのに対し、酸化珪素で覆われていない部分の下部
は層間拡散がそれ程進行せず、あまり無秩序化が起こら
ない。したがって、酸化珪素の被覆形状を制御すること
により、加熱により量子井戸の無秩序化を起こす領域を
制御することができる。
For example, a partial region of a semiconductor material having an InGaAs / InP superlattice structure is covered with silicon oxide,
When heated at an appropriate temperature for an appropriate time, interlayer diffusion occurs in the lower part of the portion covered with silicon oxide and disordering of the quantum well occurs, whereas interlayer diffusion occurs in the lower part of the portion not covered with silicon oxide. It doesn't progress that much and there isn't much disorder. Therefore, by controlling the coating shape of silicon oxide, it is possible to control the region in which the quantum well is disordered by heating.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、従
来の無秩序化方法では半導体材料全体を長時間加熱処理
しなければならない等の理由で、幾つかの問題点を発生
させる。
However, the conventional disordering method causes some problems because the whole semiconductor material has to be heat-treated for a long time.

【0011】1つは半導体材料に与える結晶損傷であ
る。半導体材料、特に量子井戸構造を構成する化合物半
導体材料においては、加熱時に蒸気圧の高い原子或は分
子が表面から脱離してしまう。表面からの原子或は分子
の脱離は結晶に損傷を与え、半導体材料を含む電子デバ
イスの性能を大きく低下させる。こうして、長時間熱処
理による半導体表面からの原子の脱離が半導体素子の特
性を劣化させる。
One is crystal damage given to semiconductor materials. In a semiconductor material, particularly a compound semiconductor material forming a quantum well structure, atoms or molecules having a high vapor pressure are desorbed from the surface during heating. Desorption of atoms or molecules from the surface damages the crystal and significantly reduces the performance of electronic devices containing semiconductor materials. Thus, desorption of atoms from the semiconductor surface due to long-term heat treatment deteriorates the characteristics of the semiconductor device.

【0012】2つめは領域を限定した無秩序化の精度の
限界である。長時間熱処理して無秩序化する際に、半導
体表面の一部領域を酸化珪素などの誘電体膜で覆うこと
により、量子井戸構造を無秩序化する領域を限定出来る
ことは先に述べた。しかし、熱処理により、無秩序化し
たくない領域においても結晶格子欠陥や不純物がプロモ
ータとなって若干の原子拡散が起こり、無秩序化が進行
してしまうのである。
Second, there is a limit to the precision of disordering that limits the area. As described above, it is possible to limit the disordered region of the quantum well structure by covering a partial region of the semiconductor surface with a dielectric film such as silicon oxide when it is disordered by heat treatment for a long time. However, the heat treatment causes crystal lattice defects and impurities to act as promoters in the regions where it is not desired to be disordered to cause some atomic diffusion, thereby promoting disordering.

【0013】3つめは結晶欠陥の増大である。従来の無
秩序化方法では、ウェハを高温で長時間処理しなくては
ならないため結晶欠陥が増大する場合があった。
Third is the increase of crystal defects. In the conventional disordering method, the wafer has to be treated at a high temperature for a long time, which may increase crystal defects.

【0014】4つめは歪超格子における歪の緩和であ
る。歪超格子はヘテロ界面での格子定数の違いによる応
力を利用している。しかし、熱処理により無秩序化した
くない領域においても若干無秩序化が進行してしまう場
合、ヘテロ界面での組成変化の急峻性が失われ、それに
伴って格子定数も穏やかに変わるため、応力が減少して
歪が緩和され、半導体素子の特性が変化する。
The fourth is relaxation of strain in the strained superlattice. The strained superlattice utilizes the stress due to the difference in lattice constant at the hetero interface. However, when the disordering progresses slightly even in the region where heat treatment is not desired, the steepness of the composition change at the hetero interface is lost, and the lattice constant changes gently with it, which reduces the stress. The strain is relaxed and the characteristics of the semiconductor element are changed.

【0015】また、熱処理工程以外でも以下のような問
題点を発生する。1つめは工程数が増加し、工程全体が
複雑化することである。プロセスに、半導体材料表面に
誘電体膜を成膜する工程、誘電体膜上にフォトレジスト
でパターンを作る工程、フォトレジストをマスクとして
誘電体膜をエッチングし誘電体膜を決められた領域にだ
け残す工程、フォトレジストを除去する工程、熱処理後
に誘電体膜を除去する工程などが加わるため、工程数が
多くなる。この様に誘電体膜によるキャッピングプロセ
スの手間が加わって工程数が多くなると、製品の歩留ま
りが減少することになり、好ましくない。
In addition to the heat treatment process, the following problems occur. First, the number of steps is increased and the entire steps are complicated. In the process, the step of forming a dielectric film on the surface of the semiconductor material, the step of forming a pattern on the dielectric film with a photoresist, the dielectric film is etched using the photoresist as a mask, and the dielectric film is applied only in a predetermined area. Since the steps of leaving, removing the photoresist, and removing the dielectric film after the heat treatment are added, the number of steps increases. If the number of steps is increased due to the additional work of the capping process using the dielectric film, the yield of products is reduced, which is not preferable.

【0016】2つめは、誘電体膜を成膜し除去する過程
で結晶に欠陥が発生する場合があることである。これに
は、誘電体膜の成膜時の半導体材料加熱或は成膜装置が
発生する電磁波が与える結晶欠陥と、誘電体膜と半導体
材料間で生じる応力が与える結晶欠陥がある。
Secondly, defects may occur in the crystal during the process of forming and removing the dielectric film. These include crystal defects caused by heating of the semiconductor material during film formation of the dielectric film or electromagnetic waves generated by the film forming apparatus, and crystal defects caused by stress generated between the dielectric film and the semiconductor material.

【0017】したがって、本出願に係る第1の発明の目
的は、半導体超格子活性層等を無秩序化する方法におい
て、光照射とマスクによる遮光並びに適切な光源波長の
選択により、全体を加熱炉などに入れて長時間加熱せず
に比較的簡素なプロセスで、所望の位置の超格子層だけ
を精度良く無秩序化することができる半導体素子の作製
方法を提供することである。
Therefore, an object of the first invention according to the present application is, in a method for disordering a semiconductor superlattice active layer or the like, by using light irradiation, light shielding by a mask, and selection of an appropriate light source wavelength, the entire heating furnace, etc. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device capable of precisely disordering only a superlattice layer at a desired position by a relatively simple process without heating for a long time.

【0018】本出願に係る第2の発明の目的は、歪量子
井戸活性層等を無秩序化して歪を緩和する際に、光照射
とマスクによる遮光並びに適切な光源波長の選択によ
り、所望の位置の歪量子井戸活性層等だけを精度良く無
秩序化して歪を緩和することができる半導体素子の作製
方法を提供することである。
A second object of the present invention is to provide a desired position by disordering the strained quantum well active layer and the like to alleviate strain by light irradiation, light shielding by a mask, and selection of an appropriate light source wavelength. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device capable of relaxing disorder by precisely disordering only the strained quantum well active layer and the like.

【0019】本出願に係る第3の発明の目的は、有効に
光照射を部分的に遮光するマスクの構造を提供すること
である。
A third object of the present invention is to provide a mask structure that effectively shields light irradiation partially.

【0020】本出願に係る第4、5、6の発明の目的
は、夫々、上記方法を用いて安定的に性能の良い合流用
導波路付き半導体レーザアレイ、光変調器集積型半導体
レーザ、発振偏波モードをスイッチできる半導体レーザ
を作製する方法を提供することである。
The fourth, fifth and sixth inventions according to the present application are, respectively, by using the above method, a semiconductor laser array with a merging waveguide, an optical modulator integrated type semiconductor laser, and an oscillation which are stable and have good performance. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor laser capable of switching polarization modes.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】そこで本発明は、誘電体
膜などを用いずに半導体積層材料の無秩序化したい領域
のみを短時間で加熱する手段を提供することにより、上
記問題点を解決した。
Therefore, the present invention solves the above problems by providing means for heating only a region of a semiconductor laminated material to be disordered in a short time without using a dielectric film or the like. .

【0022】詳細には、加熱手段として、無秩序化した
い半導体超格子構造のバンドギャップ波長より短い波長
で、かつこの半導体超格子構造を積層する他の半導体層
のバンドギャップ波長より長い波長を有する光源からの
光照射を用いる。そして領域限定手段として、光照射を
部分的に遮断或は反射するマスクを加熱用光源と半導体
積層材料の光路間に設置する。即ち、本出願に係る第1
の発明の半導体素子の作製方法は、半導体超格子構造を
有する半導体積層材料に光源より光照射して光源光吸収
により前記半導体超格子構造を加熱して前記半導体超格
子構造の無秩序化を行なう工程を含む半導体素子の作製
方法において、前記光源波長は、前記半導体超格子構造
の最長のバンドギャップエネルギー波長より短く、かつ
前記半導体超格子構造に積層する他の半導体層のバンド
ギャップエネルギー波長より長く、前記光源と前記半導
体積層材料間に、前記光源光を部分的に遮光する遮光板
を置き、前記遮光板の位置を調節することにより、前記
半導体積層材料への光源光照射位置の調節が可能である
ことを特徴とする。
Specifically, as a heating means, a light source having a wavelength shorter than the bandgap wavelength of the semiconductor superlattice structure to be disordered and longer than the bandgap wavelengths of other semiconductor layers on which this semiconductor superlattice structure is laminated. Light irradiation from is used. As a region limiting means, a mask that partially blocks or reflects light irradiation is installed between the heating light source and the optical path of the semiconductor laminated material. That is, the first according to the present application
The method for manufacturing a semiconductor device according to the invention of claim 1, wherein the semiconductor layered material having a semiconductor superlattice structure is irradiated with light from a light source, and the semiconductor superlattice structure is heated by absorption of light from the light source to disorder the semiconductor superlattice structure. In the method for manufacturing a semiconductor device including, the light source wavelength is shorter than the longest bandgap energy wavelength of the semiconductor superlattice structure, and longer than the bandgap energy wavelength of another semiconductor layer stacked on the semiconductor superlattice structure, By placing a light shielding plate that partially shields the light source light between the light source and the semiconductor laminated material and adjusting the position of the light shielding plate, it is possible to adjust the light source light irradiation position on the semiconductor laminated material. It is characterized by being.

【0023】また、本出願に係る第2の発明の半導体素
子の作製方法は、上記作製方法において、前記半導体超
格子構造が、加熱前は前記半導体超格子構造を構成する
半導体薄膜層間に格子定数の不一致に起因する応力歪を
内包し、前記半導体超格子構造を無秩序化することによ
り半導体薄膜層界面での格子定数の急峻な不一致をなく
し応力歪を緩和することを特徴とする。
The semiconductor device manufacturing method of the second invention according to the present application is the above manufacturing method, wherein the semiconductor superlattice structure has a lattice constant between semiconductor thin film layers constituting the semiconductor superlattice structure before heating. The stress-strain caused by the disagreement of the above is included and the semiconductor superlattice structure is disordered, so that the steep disagreement of the lattice constants at the interface of the semiconductor thin film layer is eliminated and the stress-strain is relaxed.

【0024】また、本出願に係る第3の発明の半導体素
子の作製方法は、上記作製方法において、前記遮光板は
前記光源光を透過する担体に光源光を反射する鏡面部分
を設けた反射板であり、鏡面部分の位置を調節すること
により、前記半導体積層材料への光源光照射位置の調節
が可能であることを特徴とする。この構造では、鏡面部
分で不必要な光を反射するので(すなわち、吸収による
遮光ではない)、遮光板があまり熱を持つことがなく、
半導体積層材料と遮光板の間隔についてあまり神経質に
なる必要がない。
The method of manufacturing a semiconductor device according to a third aspect of the present application is the method of manufacturing as described above, wherein the light-shielding plate is a reflection plate in which a carrier that transmits the light source light is provided with a mirror surface portion that reflects the light source light. It is characterized in that it is possible to adjust the light source light irradiation position on the semiconductor laminated material by adjusting the position of the mirror surface portion. In this structure, unnecessary light is reflected by the mirror surface portion (that is, light is not shielded by absorption), so the light shield plate does not have much heat,
The distance between the semiconductor laminated material and the light shielding plate need not be too sensitive.

【0025】また、本出願に係る第4の発明の半導体素
子の作製方法は、合流用導波路付き半導体レーザアレイ
を作製する方法であり、前記遮光板の位置を調節するこ
とにより、複数の半導体レーザ部分の加熱は行わず、各
半導体レーザの出射端に繋がった合流用導波路部分の半
導体超格子活性層の加熱のみを行なうことを特徴とす
る。
A method of manufacturing a semiconductor device according to a fourth invention of the present application is a method of manufacturing a semiconductor laser array with a merging waveguide, and a plurality of semiconductors are prepared by adjusting the position of the light shielding plate. The laser portion is not heated, but only the semiconductor superlattice active layer in the merging waveguide portion connected to the emission end of each semiconductor laser is heated.

【0026】また、本出願に係る第5の発明の半導体素
子の作製方法は、光変調器集積型半導体レーザを作製す
る方法であり、前記遮光板の位置を調節することによ
り、半導体レーザ部分の加熱は行わず、半導体レーザの
出射端に繋がった光変調器部分の半導体超格子活性層の
加熱のみを行なうことを特徴とする。
The fifth aspect of the present invention is a method for producing a semiconductor device, which is a method for producing an optical modulator integrated semiconductor laser, in which the position of the light shielding plate is adjusted to adjust the semiconductor laser portion. It is characterized in that heating is not performed and only the semiconductor superlattice active layer of the optical modulator portion connected to the emission end of the semiconductor laser is heated.

【0027】また、本出願に係る第6の発明の半導体素
子の作製方法は、発振偏波モードをスイッチできる半導
体レーザを作製する方法であり、前記遮光板の位置を調
節することにより、引っ張り歪量子井戸活性層を 部分
的に加熱することを特徴とする。
The method of manufacturing a semiconductor device according to the sixth invention of the present application is a method of manufacturing a semiconductor laser capable of switching an oscillating polarization mode, and the tensile strain is adjusted by adjusting the position of the light shielding plate. It is characterized in that the quantum well active layer is partially heated.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】第1実施例 本実施例では、半導体レーザの超格子活性層を一部無秩
序化して半導体レーザの低損失導波路とし、合流導波路
集積型半導体レーザアレイを作製した製法例を述べる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION First Embodiment In this embodiment, a method for producing a merged waveguide integrated semiconductor laser array by partially disordering a superlattice active layer of a semiconductor laser to form a low loss waveguide of the semiconductor laser. An example is given.

【0029】図1に本実施例の半導体レーザの最終的な
層構成を示す。加熱による無秩序化は、半導体中の結晶
欠陥の転移によって引き起こされる。結晶欠陥密度は半
導体結晶の最表面が一番高いため、短時間の加熱で無秩
序化を引き起こすには、無秩序化したい層を比較的結晶
の表面に近い場所に位置させることが望ましい。この場
合、無秩序化後に上部の層を積層して加工すればよい。
FIG. 1 shows the final layer structure of the semiconductor laser of this embodiment. The disordering due to heating is caused by the transition of crystal defects in the semiconductor. Since the crystal defect density is highest at the outermost surface of the semiconductor crystal, in order to cause disorder by heating for a short time, it is desirable to position the layer to be disordered at a position relatively close to the surface of the crystal. In this case, the upper layer may be laminated and processed after disordering.

【0030】図1に示すように、例えば、この半導体レ
ーザは、第1の導電型を持つInP基板11上にInG
aAsP(バンドギャップ波長1.15μm)の組成を
持つ光導波層12を0.1μm厚に積層し、その上に多
重量子井戸活性層13を積層する。多重量子井戸活性層
13の井戸層としてはIn0.53Ga0.47Asを各6nm
厚に5層、障壁層としてはInGaAsP(バンドギャ
ップ波長1.15μm)を各10nm厚に井戸層の間に
挟んだ。その上にInGaAsP(バンドギャップ波長
1.15μm)光導波層14を0.1μm厚に積層した
状態で、部分的に加熱処理する。
As shown in FIG. 1, for example, this semiconductor laser has InG on an InP substrate 11 having a first conductivity type.
An optical waveguide layer 12 having a composition of aAsP (bandgap wavelength 1.15 μm) is laminated to a thickness of 0.1 μm, and a multiple quantum well active layer 13 is laminated thereon. As the well layers of the multiple quantum well active layer 13, In 0.53 Ga 0.47 As is 6 nm each.
Five layers with a thickness of InGaAsP (bandgap wavelength 1.15 μm) were sandwiched between the well layers with a thickness of 10 nm as a barrier layer. InGaAsP (bandgap wavelength 1.15 μm) optical waveguide layer 14 is laminated thereon to a thickness of 0.1 μm, and is partially heat-treated.

【0031】しかしながら、図1に示す最終的な層構成
(InPクラッド層15、InGaAsキャップ層1
6)まで作製した後、加熱処理してもかまわない。その
場合、多少熱処理温度を高くしたり、熱処理時間を長く
すればよい。なぜなら、上記した結晶欠陥密度の関係
で、同程度に無秩序化を起こさせるるには、表面に近い
場合と比して、より高温に、或はより熱処理時間を長く
する必要があるためである。
However, the final layer structure (InP clad layer 15, InGaAs cap layer 1) shown in FIG.
After manufacturing up to 6), heat treatment may be performed. In that case, the heat treatment temperature may be raised to some extent or the heat treatment time may be lengthened. This is because, due to the above-mentioned crystal defect density, in order to cause disorder to the same degree, it is necessary to make the temperature higher or the heat treatment time longer than in the case of being close to the surface. .

【0032】加熱に用いる光源光波長であるが、本実施
例の場合は単純に選択される。なぜならば、半導体レー
ザを構成する各層の内、無秩序化したい超格子活性層1
3の最長のもののバンドギャップエネルギー波長が最も
長かったからである。半導体レーザの場合、この様な構
成はしばしばみられる。したがって、光源光波長は、超
格子活性層13の井戸層のバンドギャップエネルギー波
長より短く、かつこれ以外の層のバンドギャップエネル
ギー波長より長くする。このことにより、光源光は、無
秩序化したい超格子活性層13によく吸収されて発熱
し、これ以外の層にはほとんど吸収されず発熱しない。
The light source wavelength used for heating is simply selected in this embodiment. This is because, among the layers constituting the semiconductor laser, the superlattice active layer 1 to be disordered
This is because the longest band gap energy wavelength of 3 was the longest. In the case of a semiconductor laser, such a structure is often seen. Therefore, the light source wavelength is set to be shorter than the band gap energy wavelength of the well layer of the superlattice active layer 13 and longer than the band gap energy wavelength of the other layers. As a result, the light from the light source is well absorbed by the superlattice active layer 13 to be disordered and generates heat, and is hardly absorbed by the other layers and does not generate heat.

【0033】本実施例では、YAGレーザの基本発振光
(1060nm)をパラメトリック発振、或は差周波発
振により、波長1300nmに変換して使用する。
In this embodiment, the fundamental oscillation light (1060 nm) of the YAG laser is used after being converted to a wavelength of 1300 nm by parametric oscillation or difference frequency oscillation.

【0034】部分的に加熱処理するために遮光に用いる
マスクであるが、本実施例では部分的にミラーを形成し
た透明板を用いる。ミラーは光源光を反射するものでな
くてはならないので、ミラー部として金属膜或は誘電体
多層膜を使用する。図1に示す半導体レーザの超格子活
性層13を加熱する光源の光は赤外光であり、ミラーの
材料として例えば金は適当な材料である。透明板は逆に
光源光を透過するものでなければならない。透明板の材
料として、例えば、石英は赤外光を透過するので、適当
な材料である。本実施例では、石英板に金反射ミラーの
パターンを付けたものを遮光マスクとして使用する。
Although this is a mask used for light shielding for partial heat treatment, a transparent plate partially formed with a mirror is used in this embodiment. Since the mirror must reflect the light from the light source, a metal film or a dielectric multilayer film is used as the mirror portion. The light of the light source for heating the superlattice active layer 13 of the semiconductor laser shown in FIG. 1 is infrared light, and gold is a suitable material for the material of the mirror. On the contrary, the transparent plate must be capable of transmitting the light from the light source. As a material for the transparent plate, for example, quartz is an appropriate material because it transmits infrared light. In this embodiment, a quartz plate having a gold reflection mirror pattern is used as a light-shielding mask.

【0035】これら光源、遮光マスク、無秩序化したい
量子井戸を含む半導体材料を図2に示すように配置す
る。光源25から出た光束26はレンズ24によってコ
リメートされ、コリメート光束26が、部分的に反射し
て遮光する遮光マスク22を介して量子井戸を含む半導
体材料21に到達する。図2において光源25はレーザ
光光源と波長変換機構を含む。反射膜23をのせた遮光
マスク22は、量子井戸を含む半導体材料21に密着し
て配置する。しかし、加熱の程度によっては、遮光マス
ク22の温度が上昇する場合があるので、その場合には
遮光マスク22は量子井戸を含む半導体材料21から数
十μmから数百μmの距離だけ離すのがよい。また、図
2でレンズ24を用いて量子井戸を含む半導体材料21
に光源光を導いているが、この代わりに光ファイバーで
導いてもよいし、ビームエキスパンダーを用いてもよ
い。図2の反射膜23のパターンは例示であり、本実施
例で必要なパターンを表わすものではない。
A semiconductor material including the light source, the light-shielding mask, and the quantum well to be disordered is arranged as shown in FIG. The light beam 26 emitted from the light source 25 is collimated by the lens 24, and the collimated light beam 26 reaches the semiconductor material 21 including the quantum well through the light shielding mask 22 which partially reflects and shields the light. In FIG. 2, the light source 25 includes a laser light source and a wavelength conversion mechanism. The light-shielding mask 22 on which the reflective film 23 is placed is arranged in close contact with the semiconductor material 21 including the quantum well. However, since the temperature of the light-shielding mask 22 may rise depending on the degree of heating, in that case, the light-shielding mask 22 may be separated from the semiconductor material 21 including the quantum wells by a distance of tens to hundreds of μm. Good. In addition, in FIG. 2, a semiconductor material 21 including a quantum well is formed using a lens 24.
Although the light from the light source is guided to, the light may be guided by an optical fiber or a beam expander may be used instead. The pattern of the reflective film 23 in FIG. 2 is an example, and does not represent the pattern required in this embodiment.

【0036】加熱は、光源となるYAGレーザの出力と
照射時間を加減して制御する。加熱用レーザ光源のビー
ム径が小さい場合には、図2に矢印で示すようにビーム
或は被照射体(この場合は量子井戸を含む半導体材料2
1)を縦横に走査することによって被照射体の全面にわ
たって均一に加熱することができる。
The heating is controlled by adjusting the output of the YAG laser which is the light source and the irradiation time. When the beam diameter of the heating laser light source is small, the beam or the object to be irradiated (in this case, the semiconductor material 2 including the quantum well 2 as shown by the arrow in FIG.
By scanning 1) vertically and horizontally, the entire surface of the irradiation target can be heated uniformly.

【0037】以上説明した方法により、半導体レーザ材
料21の一部量子井戸を無秩序化した。具体的には、合
流用導波路として利用する部分に光照射して量子井戸を
無秩序化し、半導体レーザとして利用する部分は遮光し
て無秩序化しないようにする。
By the method described above, some quantum wells of the semiconductor laser material 21 are disordered. Specifically, the quantum well is disordered by irradiating the portion used as the merging waveguide with light, and the portion used as the semiconductor laser is shielded from light to prevent disorder.

【0038】加熱前に光ガイド層14までしか積層して
いない場合には、この上に第1の導電型とは異なる導電
型のInPクラッド層15、および第1の導電型とは異
なる導電型のInGaAsキャップ層16を積層する。
When only the light guide layer 14 is laminated before heating, an InP clad layer 15 of a conductivity type different from the first conductivity type and a conductivity type different from the first conductivity type are formed on the light guide layer 14. InGaAs cap layer 16 is laminated.

【0039】次に無秩序化した部分に合流用導波路を作
製する。ここでは、合流用導波路の熊手形状にエッチン
グマスクをパターニングした後にエッチングを行ないそ
の周りを埋め込み成長で埋め込む。図3は最終的に合流
用導波路まで作製した合流導波路集積型半導体レーザア
レイを示す。図3において、37は量子井戸(活性層3
6の部分)を無秩序化していない領域、38は量子井戸
を無秩序化した領域である。図3で、無秩序化していな
い領域37に半導体レーザ31、32、33、34がア
レイ状に形成され、これらの半導体レーザの出力光を1
つにまとめるように合流用導波路35が形成されてい
る。図3では、導波路35等は埋め込み型で加工されて
いるが、リッジ型でもかまわない。合流用導波路部分3
5の量子井戸は、無秩序化前は発光部31〜34と同一
であったが、無秩序化後にはバンドギャップエネルギー
波長が短くなり、発光部の光を吸収しなくなっている。
したがって、低吸収損失の合流用導波路35が得られ、
発光部31〜34からの光を長い距離にわたり取り回す
ことが可能となったり、発光部31〜34からの光を合
流させて大きな光出力を取り出すことが可能となった。
Next, a merging waveguide is formed in the disordered portion. Here, after the etching mask is patterned in the shape of a rake of the merging waveguide, etching is performed and the surroundings are buried by burying growth. FIG. 3 shows a merging waveguide integrated semiconductor laser array in which even the merging waveguide is finally manufactured. In FIG. 3, 37 is a quantum well (active layer 3
6 is a non-disordered region, and 38 is a quantum well disordered region. In FIG. 3, semiconductor lasers 31, 32, 33, 34 are formed in an array in a non-disordered region 37, and the output light of these semiconductor lasers is 1
The merging waveguide 35 is formed so as to be integrated. In FIG. 3, the waveguide 35 and the like are processed as a buried type, but may be a ridge type. Waveguide part 3 for merging
The quantum well of No. 5 was the same as the light emitting units 31 to 34 before the disordering, but after the disordering, the bandgap energy wavelength becomes shorter and the light of the light emitting unit is not absorbed.
Therefore, the merging waveguide 35 with low absorption loss is obtained,
The light from the light emitting units 31 to 34 can be routed over a long distance, or the light from the light emitting units 31 to 34 can be combined to extract a large light output.

【0040】しかも、本実施例の方法で作製した合流用
導波路付き半導体レーザアレイは、発光部の加熱は行っ
ておらず、合流器部分の加熱も活性層36だけであるた
め、加熱処理は短時間で済み、加熱したくない発光部の
熱伝導による温度上昇がわずかに押さえられたため、加
熱による発光部の結晶劣化や無秩序化の進行による変化
はみられなかった。
Moreover, in the semiconductor laser array with the waveguide for merging manufactured by the method of this embodiment, the light emitting portion is not heated, and the heating of the merging portion is performed only by the active layer 36. It took only a short time, and the temperature rise due to the heat conduction of the light-emitting part that was not desired to be heated was slightly suppressed, so no change due to the deterioration of the crystal or the disordering of the light-emitting part due to heating was not observed.

【0041】第2実施例 本実施例は、半導体レーザの量子井戸活性層に、格子定
数の不一致に起因する応力歪を導入したという特徴を持
っている。この量子井戸活性層の一部を無秩序化して応
力歪を緩和し、所望の機能を持たせている。
Second Embodiment This embodiment is characterized in that stress strain due to lattice constant mismatch is introduced into the quantum well active layer of a semiconductor laser. A part of this quantum well active layer is disordered to relieve stress strain and to have a desired function.

【0042】図4に本実施例によって作製された半導体
レーザの層構成を示す。この半導体レーザの超格子活性
層は、量子井戸に引っ張り歪応力を有する引っ張り歪量
子井戸活性層43である。通常の無歪の量子井戸活性層
を有する半導体レーザでは、TE偏波モードの利得がT
M偏波モードの利得を上回る。しかし、この引っ張り歪
量子井戸活性層を有する半導体レーザでは、引っ張り歪
を或る程度以上に設定すればTM偏波モードの利得がT
E偏波モードの利得を上回り、常にTM偏波モードで発
振する半導体レーザとなる。
FIG. 4 shows the layer structure of the semiconductor laser manufactured according to this embodiment. The superlattice active layer of this semiconductor laser is the tensile strained quantum well active layer 43 having tensile strain stress in the quantum well. In a semiconductor laser having an ordinary strain-free quantum well active layer, the gain of TE polarization mode is T
Exceeds the gain of M polarization mode. However, in the semiconductor laser having the tensile strained quantum well active layer, the gain of the TM polarization mode is T if the tensile strain is set to a certain level or more.
The semiconductor laser exceeds the gain of the E polarization mode and always oscillates in the TM polarization mode.

【0043】この引っ張り歪量子井戸活性層43を、本
発明の方法によりー部熱処理して、量子井戸のヘテロ界
面において原子拡散を起こす。こうして、界面での格子
定数の不一致に起因する応力歪を緩和して、TE偏波モ
ードの利得がTM偏波モードの利得を上回り、TE偏波
モードで発振しやすくする。
This tensile strained quantum well active layer 43 is subjected to partial heat treatment by the method of the present invention to cause atomic diffusion at the hetero interface of the quantum well. Thus, the stress strain caused by the mismatch of the lattice constants at the interface is relaxed, the gain of the TE polarization mode exceeds the gain of the TM polarization mode, and the oscillation in the TE polarization mode is facilitated.

【0044】図4に示すように、たとえば、この半導体
レーザは、第1の導電型を持つInP基板41上にIn
GaAsP(バンドギャップ波長1.15μm)の組成
を持つ光導波層ないし光ガイド層42を0.1μm厚に
積層し、その上に井戸側に約−1%の引っ張り歪応力を
有する歪量子井戸活性層43を積層する。歪量子井戸活
性層43の井戸層としてはInxGa1-xAsを各6nm
厚に5層、障壁層としてはInGaAsP(バンドギャ
ップ波長1.15μm)を各10nm厚に井戸層の間に
挟んだ。その上にInGaAsP(バンドギャップ波長
1.15μm)光導波層ないし光ガイド層44を0.1
μm厚に積層した状態で、所定の領域のみ加熱処理す
る。
As shown in FIG. 4, for example, this semiconductor laser has an InP substrate 41 of the first conductivity type and an InP substrate 41.
An optical waveguide layer or optical guide layer 42 having a composition of GaAsP (bandgap wavelength 1.15 μm) is laminated to a thickness of 0.1 μm, and a strained quantum well activity having a tensile strain stress of about −1% on the well side is laminated thereon. Layer 43 is laminated. As the well layers of the strained quantum well active layer 43, In x Ga 1-x As is 6 nm each.
Five layers with a thickness of InGaAsP (bandgap wavelength 1.15 μm) were sandwiched between the well layers with a thickness of 10 nm as a barrier layer. On top of this, an InGaAsP (bandgap wavelength 1.15 μm) optical waveguide layer or optical guide layer 44 is formed.
Heat treatment is performed only on a predetermined region in a state of being laminated in a thickness of μm.

【0045】加熱処理については、第1実施例の仕方と
実質的に同じである。加熱に用いる光源光波長について
も、第1実施例と実質的に同じである。なぜならば半導
体レーザを構成する各層の内、熱処理したい引っ張り歪
量子井戸活性層43の井戸層のバンドギャップエネルギ
ー波長が最も長いからである。遮光に用いるマスクにつ
いても、第1実施例と実質的に同じである。
The heat treatment is substantially the same as that of the first embodiment. The light source light wavelength used for heating is also substantially the same as in the first embodiment. This is because the band gap energy wavelength of the well layer of the tensile strained quantum well active layer 43 to be heat-treated is the longest among the layers constituting the semiconductor laser. The mask used for shading is also substantially the same as in the first embodiment.

【0046】これら光源、遮光マスク、無秩序化したい
歪超格子活性層43を含む半導体レーザ材料を図2に示
すように配置する。これについても、第1実施例で述べ
た説明と実質的に同じである。
A semiconductor laser material including the light source, the light-shielding mask, and the strained superlattice active layer 43 to be disordered is arranged as shown in FIG. This is also substantially the same as the description given in the first embodiment.

【0047】以上記述した方法により、本実施例の半導
体レーザの引っ張り歪量子井戸活性層43のみを部分的
に熱処理し、量子井戸のヘテロ界面において原子拡散を
起こした。原子拡散を起こした領域ではヘテロ界面で組
成が穏やかに変化するため、格子定数も穏やかに変化
し、引っ張り歪応力が緩和され、無歪に近い状態になっ
ている。加熱前に光ガイド層44までを積層した場合に
は、この上に第1の導電型とは異なる導電型を持つIn
Pクラッド層45とInGaAsキャップ層46を積層
し、半導体レーザの引っ張り歪の部分と無歪の部分にそ
れぞれ電極を独立に形成し、半導体レーザとする。これ
らの電極を通して流す電流の電流比を変えることで、半
導体レーザの発振光の偏波モードを変えることができ
る。例えば、引っ張り歪側電極に多くの電流を流した場
合にはTMモード発振する。逆に、引っ張り歪側電極の
電流を抑え、無歪側電極の電流を増加するとTEモード
の利得が優勢になってTEモード発振する。こうして電
流により偏波モードを任意にスイッチできる半導体レー
ザが得られた。
By the method described above, only the tensile strained quantum well active layer 43 of the semiconductor laser of this example was partially heat-treated to cause atomic diffusion at the hetero interface of the quantum well. In the region where atomic diffusion has occurred, the composition gently changes at the hetero interface, so the lattice constant also changes gently, the tensile strain stress is relaxed, and the state is almost strainless. When the layers up to the light guide layer 44 are stacked before heating, In having a conductivity type different from the first conductivity type is formed on the light guide layer 44.
The P clad layer 45 and the InGaAs cap layer 46 are laminated, and electrodes are independently formed on the tensile strained portion and the non-strained portion of the semiconductor laser to obtain a semiconductor laser. The polarization mode of the oscillation light of the semiconductor laser can be changed by changing the current ratio of the currents flowing through these electrodes. For example, when a large amount of current is applied to the tensile strain side electrode, TM mode oscillation occurs. On the contrary, when the current of the electrode on the tensile strain side is suppressed and the current of the electrode on the non-strain side is increased, the TE mode gain becomes dominant and the TE mode oscillation occurs. Thus, a semiconductor laser capable of arbitrarily switching the polarization mode by the electric current was obtained.

【0048】本実施例で説明した偏波モードスイッチ半
導体レーザは、従来の酸化珪素などのキャッピング材料
と電気炉を用いた部分拡散でも似たものが作製できる。
しかし、素子全体が長時間加熱され、酸化珪素でキャッ
プされた無秩序化を行いたい部分のみならず、それ以外
の部分でも無秩序化が進行する。よって、引っ張り歪み
量子井戸活性層の所望しない部分まで歪応力の緩和が起
こり、TMモードでのレーザ発振が起こりにくくなって
しまう。
The polarization mode switch semiconductor laser described in this embodiment can be manufactured by a similar method using a conventional capping material such as silicon oxide and partial diffusion using an electric furnace.
However, the entire device is heated for a long time, and not only the portion capped with silicon oxide for which disordering is desired but also the disordering proceeds in other portions. Therefore, strain stress is relaxed up to an undesired portion of the tensile strained quantum well active layer, which makes it difficult for laser oscillation in the TM mode to occur.

【0049】これに対して、本実施例の方法で作製した
半導体レーザは、加熱したくない引っ張り歪量子井戸活
性層43の温度上昇がわずかに押さえられたため、加熱
による拡散の進行で引っ張り歪量が変化する現象はみら
れず、良好な偏波スイッチが観測される。
On the other hand, in the semiconductor laser manufactured by the method of this embodiment, the temperature rise of the tensile strain quantum well active layer 43 which is not desired to be heated was slightly suppressed, so that the amount of tensile strain was increased due to the progress of diffusion due to heating. A good polarization switch can be observed without any change in the value.

【0050】第3実施例 本実施例は電界吸収型光変調器集積光源の作製法に関す
る。本実施例は、半導体レーザの超格子活性層を一部無
秩序化して、電界吸収型光変調器として加工し、光変調
器集積型半導体レーザを作製した例である。
Third Embodiment This embodiment relates to a method of manufacturing an electroabsorption type optical modulator integrated light source. This embodiment is an example in which a superlattice active layer of a semiconductor laser is partially disordered and processed as an electro-absorption optical modulator to manufacture an optical modulator integrated semiconductor laser.

【0051】図5に本実施例の半導体レーザの最終的な
層構成を示す。たとえば、この半導体レーザは第1の導
電型を持つInP基板51上にInGaAsP(バンド
ギャップ波長1.15μm)の組成を持つ光導波層ない
し光ガイド層52を0.1μm厚に積層し、その上に多
重量子井戸活性層53を積層する。多重量子井戸活性層
53の井戸層としてはIn0.53Ga0.47Asを各6nm
厚に5層、障壁層としてはInGaAsP(バンドギャ
ップ波長1.15μm)を各10nm厚に井戸層の間に
挟んだ。その上にInGaAsP(バンドギャップ波長
1.15μm)光導波層ないし光ガイド層54を0.1
μm厚に積層した状態で、部分的に加熱処理する。
FIG. 5 shows the final layer structure of the semiconductor laser of this embodiment. For example, in this semiconductor laser, an optical waveguide layer or optical guide layer 52 having a composition of InGaAsP (bandgap wavelength 1.15 μm) is laminated on an InP substrate 51 having the first conductivity type to a thickness of 0.1 μm, and the optical waveguide layer or optical guide layer 52 is laminated thereon. A multi-quantum well active layer 53 is laminated on the. As the well layers of the multiple quantum well active layer 53, In 0.53 Ga 0.47 As is 6 nm each.
Five layers with a thickness of InGaAsP (bandgap wavelength 1.15 μm) were sandwiched between the well layers with a thickness of 10 nm as a barrier layer. An InGaAsP (bandgap wavelength 1.15 μm) optical waveguide layer or optical guide layer 54 is formed on top of it by 0.1
Heat treatment is partially performed in a state of being laminated to a thickness of μm.

【0052】本実施例でも、加熱処理については、第1
実施例の仕方と実質的に同じである。加熱に用いる光源
光波長についても、第1実施例と実質的に同じである。
なぜならば半導体レーザを構成する各層の内、熱処理し
たい多重量子井戸活性層53の井戸層のバンドギャップ
エネルギー波長が最も長いからである。遮光に用いるマ
スクについても、第1実施例と実質的に同じである。
Also in this embodiment, the first heat treatment is the first.
It is substantially the same as the method of the embodiment. The light source light wavelength used for heating is also substantially the same as in the first embodiment.
This is because the band gap energy wavelength of the well layer of the multiple quantum well active layer 53 to be heat-treated is the longest among the layers constituting the semiconductor laser. The mask used for shading is also substantially the same as in the first embodiment.

【0053】これら光源、遮光マスク、無秩序化したい
歪超格子活性層43を含む半導体レーザ材料を図2に示
すように配置する。これについても、第1実施例で述べ
た説明と実質的に同じである。
A semiconductor laser material including the light source, the light-shielding mask, and the strained superlattice active layer 43 to be disordered is arranged as shown in FIG. This is also substantially the same as the description given in the first embodiment.

【0054】以上記述した方法により、半導体レーザ材
料の一部超格子活性層を無秩序化したする。無秩序化の
程度は少なく、活性層53の量子井戸層と障壁層のヘテ
ロ界面で原子の拡散がわずかに起こって井戸幅が減少す
る程度に加熱する。加熱前に光ガイド層54までを積層
した場合には、その上に第1の導電型とは異なる導電型
のInPクラッド層55、InGaAsキャップ層56
を積層する。その後、無秩序化した部分とそうでない部
分と別々に電極を設けて電気的に分離し、それぞれ光変
調器(無秩序化した部分)と半導体レーザ(無秩序化し
ない部分)として、光変調器集積型半導体レーザを作製
する。電界吸収型光変調器部分の活性層53は、無秩序
化前は発光部と同一であったが、無秩序化後にはバンド
ギャップエネルギー波長が短くなったので、半導体レー
ザ発振光の吸収が低下し、変調されて取り出される半導
体レーザの出力が増加する。光変調器部分に逆電圧を印
加すると、無秩序化した活性層53のバンドギャップエ
ネルギー波長が若干長くなって半導体レーザ発振光の吸
収が起こる。
By the method described above, the partial superlattice active layer of the semiconductor laser material is disordered. The degree of disorder is small, and heating is performed so that the diffusion of atoms slightly occurs at the hetero interface between the quantum well layer and the barrier layer of the active layer 53 and the well width is reduced. When the layers up to the optical guide layer 54 are stacked before heating, an InP clad layer 55 and an InGaAs cap layer 56 having a conductivity type different from the first conductivity type are formed on the light guide layer 54.
Are laminated. After that, an electrode is provided separately for the disordered portion and the non-disordered portion to electrically separate them, and they are used as an optical modulator (disordered portion) and a semiconductor laser (non-disordered portion), respectively. Create a laser. The active layer 53 of the electro-absorption optical modulator portion was the same as the light emitting portion before the disordering, but after the disordering, the bandgap energy wavelength became shorter, so that the absorption of the semiconductor laser oscillation light decreased, The output of the semiconductor laser that is modulated and taken out increases. When a reverse voltage is applied to the optical modulator portion, the bandgap energy wavelength of the disordered active layer 53 becomes slightly longer and absorption of semiconductor laser oscillation light occurs.

【0055】本実施例の方法で作製した光変調器集積型
半導体レーザは、発光部の加熱は行なっておらず、光変
調器部分の加熱も活性層だけである。そのため、加熱処
理は短時間で済み、熱伝導により加熱したくない発光部
の温度上昇がほとんどなく、加熱による発光部の結晶劣
化や無秩序化の進行による特性変化はみられなかった。
In the optical modulator integrated type semiconductor laser manufactured by the method of this embodiment, the light emitting portion is not heated, and the optical modulator portion is heated only by the active layer. For this reason, the heat treatment was completed in a short time, the temperature of the light emitting portion, which is not desired to be heated due to heat conduction, was hardly increased, and the characteristics of the light emitting portion were not deteriorated due to crystal deterioration or disorder due to heating.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上説明したように、本出願に係る第1
の発明によれば、光照射とマスク(遮光板)による遮光
ならびに適切な光源波長の選択により、所望の位置の超
格子活性層等だけを無秩序化することができる。
As described above, the first embodiment according to the present application is described.
According to the invention of (1), it is possible to disorder only the superlattice active layer or the like at a desired position by light irradiation, light shielding by a mask (light shielding plate), and selection of an appropriate light source wavelength.

【0057】また、本出願に係る第2の発明によれば、
光照射とマスクによる遮光ならびに適切な光源波長の選
択により、所望の位置の歪量子井戸活性層だけを無秩序
化して歪を緩和することができる。
According to the second invention of the present application,
By irradiating light, blocking light by a mask, and selecting an appropriate light source wavelength, it is possible to disorder only the strained quantum well active layer at a desired position to relax the strain.

【0058】また、本出願に係る第3の発明によれば、
遮光板があまり熱を持つことがなく、半導体積層材料と
遮光板を密着して配置することもできる。
According to the third invention of the present application,
The light shielding plate does not have much heat, and the semiconductor laminated material and the light shielding plate can be arranged in close contact with each other.

【0059】また、本出願に係る第4、5、6の発明に
よれば、所望部分のみ正確に加熱できるので良好な特性
を持つ合流用導波路付き半導体レーザアレイ、光変調器
集積型半導体レーザ、発振偏波モードをスイッチできる
半導体レーザを再現性良く作製できる。
Further, according to the fourth, fifth and sixth inventions of the present application, since only the desired portion can be accurately heated, a semiconductor laser array with a merging waveguide and an optical modulator integrated semiconductor laser having good characteristics. A semiconductor laser capable of switching the oscillation polarization mode can be manufactured with good reproducibility.

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

【図1】図1は第1実施例で作製される半導体レーザ層
構成を説明する断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating the structure of a semiconductor laser layer manufactured in a first example.

【図2】図2は本発明の製法を実施する光源/マスク/
基板配置を説明する斜視図である。
FIG. 2 is a light source / mask / performing the manufacturing method of the present invention.
It is a perspective view explaining board arrangement.

【図3】図3は第1実施例で作製される最終形態を説明
する斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view illustrating a final form produced in the first embodiment.

【図4】図4は第2実施例で作製される半導体レーザ層
構成を説明する断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor laser layer structure manufactured in a second example.

【図5】図5は第3実施例で作製される半導体レーザ層
構成を説明する断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the structure of a semiconductor laser layer manufactured in the third example.

【図6】図6は量子井戸(無秩序化前後)のバンド構造
を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a band structure of a quantum well (before and after disordering).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11、41、51:基板 12、14、42、44、52、54:光ガイド層 13、36、53:量子井戸活性層 15、45、55:クラッド層 16、46、56:キャップ層 21:半導体材料 22:マスク 23:反射膜 24:レンズ 25:光源 26:光束 31、32、33、34:半導体レーザ 35:合流導波路 37:無秩序化していない領域 38:無秩序化した領域 43:歪量子井戸活性層 101:無秩序化前の伝導帯 102:無秩序化前の価電子帯 103:無秩序化後の伝導帯 104:無秩序化後の価電子帯 11, 41, 51: Substrate 12, 14, 42, 44, 52, 54: Optical guide layer 13, 36, 53: Quantum well active layer 15, 45, 55: Clad layer 16, 46, 56: Cap layer 21: Semiconductor material 22: Mask 23: Reflecting film 24: Lens 25: Light source 26: Light flux 31, 32, 33, 34: Semiconductor laser 35: Converging waveguide 37: Non-disordered region 38: Disordered region 43: Strain quantum Well active layer 101: conduction band before disordering 102: valence band before disordering 103: conduction band after disordering 104: valence band after disordering

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体超格子構造を有する半導体積層材料
に光源より光照射して光源光吸収により前記半導体超格
子構造を加熱して前記半導体超格子構造の無秩序化を行
なう工程を含む半導体素子の作製方法において、前記光
源波長は、前記半導体超格子構造の最長のバンドギャッ
プエネルギー波長より短く、かつ前記半導体超格子構造
に積層する他の半導体層のバンドギャップエネルギー波
長より長く、前記光源と前記半導体積層材料間に、前記
光源光を部分的に遮光する遮光板を置き、前記遮光板の
位置を調節することにより、前記半導体積層材料への光
源光照射位置の調節が可能であることを特徴とする半導
体素子の作製方法。
1. A semiconductor device comprising a step of irradiating a semiconductor laminated material having a semiconductor superlattice structure with a light source to heat the semiconductor superlattice structure by absorbing light from the light source to disorder the semiconductor superlattice structure. In the manufacturing method, the light source wavelength is shorter than the longest bandgap energy wavelength of the semiconductor superlattice structure and longer than the bandgap energy wavelengths of other semiconductor layers stacked on the semiconductor superlattice structure, and the light source and the semiconductor A light-shielding plate that partially shields the light source light is placed between the laminated materials, and the position of the light-shielding plate is adjusted, whereby the light source light irradiation position on the semiconductor laminated material can be adjusted. Method of manufacturing a semiconductor element.
【請求項2】前記半導体超格子構造は、加熱前は前記半
導体超格子構造を構成する半導体薄膜層間に格子定数の
不一致に起因する応力歪を内包し、前記半導体超格子構
造を無秩序化することにより半導体薄膜層界面での格子
定数の急峻な不一致をなくし応力歪を緩和することを特
徴とする請求項1記載の半導体素子の作製方法。
2. The semiconductor superlattice structure includes stress strain caused by mismatch of lattice constants between semiconductor thin film layers constituting the semiconductor superlattice structure before heating, thereby disordering the semiconductor superlattice structure. 2. The method for producing a semiconductor device according to claim 1, wherein a steep mismatch of lattice constants at the interface of the semiconductor thin film layer is eliminated to alleviate stress strain.
【請求項3】前記遮光板は前記光源光を透過する担体に
光源光を反射する鏡面部分を設けた反射板であることを
特徴とする請求項1または2記載の半導体素子の作製方
法。
3. The method for manufacturing a semiconductor element according to claim 1, wherein the light shielding plate is a reflecting plate in which a carrier that transmits the light source light is provided with a mirror surface portion that reflects the light source light.
【請求項4】合流用導波路付き半導体レーザアレイを作
製する方法であり、前記遮光板の位置を調節することに
より、複数の半導体レーザ部分の加熱は行わず、各半導
体レーザの出射端に繋がった合流用導波路部分の半導体
超格子活性層の加熱のみを行なうことを特徴とする請求
項1または3記載の半導体素子の作製方法。
4. A method for manufacturing a semiconductor laser array with a merging waveguide, wherein the plurality of semiconductor laser portions are not heated by adjusting the position of the light-shielding plate and are connected to the emission end of each semiconductor laser. 4. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein only the heating of the semiconductor superlattice active layer in the merging waveguide portion is performed.
【請求項5】光変調器集積型半導体レーザを作製する方
法であり、前記遮光板の位置を調節することにより、半
導体レーザ部分の加熱は行わず、半導体レーザの出射端
に繋がった光変調器部分の半導体超格子活性層の加熱の
みを行なうことを特徴とする請求項1または3記載の半
導体素子の作製方法。
5. A method for manufacturing an optical modulator integrated semiconductor laser, wherein the semiconductor laser portion is not heated by adjusting the position of the light shielding plate, and the optical modulator is connected to the emitting end of the semiconductor laser. 4. The method for producing a semiconductor device according to claim 1, wherein only a part of the semiconductor superlattice active layer is heated.
【請求項6】発振偏波モードをスイッチできる半導体レ
ーザを作製する方法であり、前記遮光板の位置を調節す
ることにより、引っ張り歪量子井戸活性層を部分的に加
熱することを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載
の半導体素子の作製方法。
6. A method of manufacturing a semiconductor laser capable of switching an oscillation polarization mode, wherein the tensile strained quantum well active layer is partially heated by adjusting the position of the light shielding plate. Item 4. A method for manufacturing a semiconductor device according to any one of Items 1 to 3.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11220213A (en) * 1998-02-02 1999-08-10 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Semiconductor light source device and its control method
JP2001111102A (en) * 1999-10-04 2001-04-20 Oki Electric Ind Co Ltd Rear end face reflectivity control type end face light emitting semiconductor element
JP2003196025A (en) 2000-11-27 2003-07-11 Toshiaki Ishiyama Glass touch panel

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