JPH10117039A - 半導体レーザの製造方法 - Google Patents
半導体レーザの製造方法Info
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- JPH10117039A JPH10117039A JP27205096A JP27205096A JPH10117039A JP H10117039 A JPH10117039 A JP H10117039A JP 27205096 A JP27205096 A JP 27205096A JP 27205096 A JP27205096 A JP 27205096A JP H10117039 A JPH10117039 A JP H10117039A
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- JP
- Japan
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- layer
- diffraction grating
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- manufacturing
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】回折格子を形成する工程と活性層の結晶成長工
程を時間的に分離できるようにすることにより、製造の
工程管理を容易にした半導体レーザの製造方法の実現。 【解決手段】共振器方向に周期性を持つ回折格子と、そ
の上方に活性層を含む複数の半導体層を形成する半導体
レーザの製造方法において、前記回折格子のエッチング
形成工程の後に、一旦回折格子が平坦になるまでクラッ
ド層と同等の低屈折率半導体層を結晶成長させ、続いて
表面保護層を形成する工程と、次に、前記表面保護層を
除去した直後に活性層を含む半導体層の結晶成長を行う
工程を備える。
程を時間的に分離できるようにすることにより、製造の
工程管理を容易にした半導体レーザの製造方法の実現。 【解決手段】共振器方向に周期性を持つ回折格子と、そ
の上方に活性層を含む複数の半導体層を形成する半導体
レーザの製造方法において、前記回折格子のエッチング
形成工程の後に、一旦回折格子が平坦になるまでクラッ
ド層と同等の低屈折率半導体層を結晶成長させ、続いて
表面保護層を形成する工程と、次に、前記表面保護層を
除去した直後に活性層を含む半導体層の結晶成長を行う
工程を備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、分布帰還（ＤＦ
Ｂ：distributed feedback）型のような回折格子を導波
路中に有する半導体レーザの製造方法に関し、特に活性
層を回折格子の上側に設けた構造の製造方法の改良に関
するものである。
Ｂ：distributed feedback）型のような回折格子を導波
路中に有する半導体レーザの製造方法に関し、特に活性
層を回折格子の上側に設けた構造の製造方法の改良に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】回折格子の上側に活性層を設けるＤＦＢ
−ＬＤ（ＬＤは半導体レーザダイオード）を製造する従
来の方法では、回折格子をエッチング形成した後にはで
きるだけ時間を置かずに活性層等を結晶成長させてい
た。
−ＬＤ（ＬＤは半導体レーザダイオード）を製造する従
来の方法では、回折格子をエッチング形成した後にはで
きるだけ時間を置かずに活性層等を結晶成長させてい
た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、回折格子の
形成は結合係数を左右する重要なプロセスであるが、微
細な加工技術が必要であり難しい工程である。また、活
性層の結晶成長も利得を決める重要なプロセスで十分な
成長条件の確認が必要である。これらのタイミングを合
わせ、続けて実施するのは製造管理の点や製造歩留りの
点で問題があった。
形成は結合係数を左右する重要なプロセスであるが、微
細な加工技術が必要であり難しい工程である。また、活
性層の結晶成長も利得を決める重要なプロセスで十分な
成長条件の確認が必要である。これらのタイミングを合
わせ、続けて実施するのは製造管理の点や製造歩留りの
点で問題があった。
【０００４】更に詳述すれば次の通りである。ＤＦＢ−
ＬＤを作製するための回折格子から活性層までの構造と
製造工程を図２に示す。なお、図は軸方向の断面構造図
である。同図（ａ）に示すように基板１上にバッファ層
２および回折格子を作製するための層３を結晶成長す
る。この層３の表面をエッチングして回折格子（共振器
方向に周期性を持つ）を形成する。
ＬＤを作製するための回折格子から活性層までの構造と
製造工程を図２に示す。なお、図は軸方向の断面構造図
である。同図（ａ）に示すように基板１上にバッファ層
２および回折格子を作製するための層３を結晶成長す
る。この層３の表面をエッチングして回折格子（共振器
方向に周期性を持つ）を形成する。
【０００５】なお、それぞれの組成および膜厚は次の通
りである。 基板１ (100)n-InP バッファ層２ n-InP 層３（回折格子層） n-InGaAsP(λg=1.3μｍ) 120ｎｍ （λgは禁制帯幅に相当する光の波長）
りである。 基板１ (100)n-InP バッファ層２ n-InP 層３（回折格子層） n-InGaAsP(λg=1.3μｍ) 120ｎｍ （λgは禁制帯幅に相当する光の波長）
【０００６】この場合、回折格子３上はn-InPが平坦に
なるまでは低い基板温度を用い、成長途中で基板温度を
高くして量子井戸活性層を成長させる。なお、光閉じ込
め層７，９および保護層１０の組成における「ｕ」はア
ンドープを意味する。この方法では、量子井戸活性層を
構成する各層の成長条件のチェックも回折格子の作製と
タイミングを合わせて行っておく必要があり、この工程
がネックとなっている。
なるまでは低い基板温度を用い、成長途中で基板温度を
高くして量子井戸活性層を成長させる。なお、光閉じ込
め層７，９および保護層１０の組成における「ｕ」はア
ンドープを意味する。この方法では、量子井戸活性層を
構成する各層の成長条件のチェックも回折格子の作製と
タイミングを合わせて行っておく必要があり、この工程
がネックとなっている。
【０００７】本発明の目的は、このような点に鑑み、回
折格子を形成する工程と活性層の結晶成長工程を時間的
に分離できるようにすることにより、製造の工程管理を
容易にした半導体レーザの製造方法を提供することにあ
る。
折格子を形成する工程と活性層の結晶成長工程を時間的
に分離できるようにすることにより、製造の工程管理を
容易にした半導体レーザの製造方法を提供することにあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明では、共振器方向に周期性を持つ回折格
子と、その上方に活性層を含む複数の半導体層を形成す
る半導体レーザの製造方法において、前記回折格子のエ
ッチング形成工程の後に、一旦回折格子が平坦になるま
でクラッド層と同等の低屈折率半導体層を結晶成長さ
せ、続いて表面保護層を形成する工程と、次に、前記表
面保護層を除去した直後に活性層を含む半導体層の結晶
成長を行う工程を備えたことを特徴とする。
るために本発明では、共振器方向に周期性を持つ回折格
子と、その上方に活性層を含む複数の半導体層を形成す
る半導体レーザの製造方法において、前記回折格子のエ
ッチング形成工程の後に、一旦回折格子が平坦になるま
でクラッド層と同等の低屈折率半導体層を結晶成長さ
せ、続いて表面保護層を形成する工程と、次に、前記表
面保護層を除去した直後に活性層を含む半導体層の結晶
成長を行う工程を備えたことを特徴とする。
【０００９】
【作用】回折格子形成後に、回折格子が平坦になるまで
クラッド層と表面保護膜を形成し、次の工程で表面保護
膜を除去してその上に活性層を含む半導体層を結晶成長
させる。このように工程を時間的に分離できることによ
り、製造の工程管理は容易となる。
クラッド層と表面保護膜を形成し、次の工程で表面保護
膜を除去してその上に活性層を含む半導体層を結晶成長
させる。このように工程を時間的に分離できることによ
り、製造の工程管理は容易となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下本発明を詳しく説明する。半
導体レーザにおける回折格子の製造は、干渉露光法では
レーザ光源や光軸の調整具合により、電子ビーム露光法
ではビームの絞りの調整具合により、それぞれ出来上が
りが左右される微妙な工程である。また、出来上がりの
検査も走査線電子顕微鏡を用いるなどが必要であり、簡
単ではない。そのため回折格子は出来る限りまとめて作
り込むのが良い。
導体レーザにおける回折格子の製造は、干渉露光法では
レーザ光源や光軸の調整具合により、電子ビーム露光法
ではビームの絞りの調整具合により、それぞれ出来上が
りが左右される微妙な工程である。また、出来上がりの
検査も走査線電子顕微鏡を用いるなどが必要であり、簡
単ではない。そのため回折格子は出来る限りまとめて作
り込むのが良い。
【００１１】また、回折格子の上に再成長を行う場合に
は、回折格子の昇温による変形を制御する条件を用いる
ことが不可欠であるが、この最適な条件は活性層の最適
な成長条件と必ずしも一致せず、成長途中で条件を変更
するような複雑なシーケンスを用いることが多い。
は、回折格子の昇温による変形を制御する条件を用いる
ことが不可欠であるが、この最適な条件は活性層の最適
な成長条件と必ずしも一致せず、成長途中で条件を変更
するような複雑なシーケンスを用いることが多い。
【００１２】そこで、結晶成長の回数としては１回増え
ることになっても、回折格子の上に表面が平坦化するま
での成長と、その上の活性層およびその周囲の成長を分
離する方がそれぞれの成長制御が簡単になり再現性も向
上する。これまで上記の工程分離が行われなかったのは
ＤＦＢ−ＬＤの発振波長が回折格子のピッチで決められ
ていたからである。
ることになっても、回折格子の上に表面が平坦化するま
での成長と、その上の活性層およびその周囲の成長を分
離する方がそれぞれの成長制御が簡単になり再現性も向
上する。これまで上記の工程分離が行われなかったのは
ＤＦＢ−ＬＤの発振波長が回折格子のピッチで決められ
ていたからである。
【００１３】この点については、活性層の上側に屈折率
調整層を付加した構造（この構造については本願出願人
が出願した特願平８−５４４４９４号に記載されてい
る）で発振波長を最終段階の結晶成長工程により調整で
きる。精密な発振波長が必要な場合はこの手法と組み合
わせるのが望ましい。
調整層を付加した構造（この構造については本願出願人
が出願した特願平８−５４４４９４号に記載されてい
る）で発振波長を最終段階の結晶成長工程により調整で
きる。精密な発振波長が必要な場合はこの手法と組み合
わせるのが望ましい。
【００１４】従来、このように回折格子の製造工程と活
性層の製造工程を分離した例としては、InP基板に回折
格子をエッチング形成し、次にInGaAsPを選択成長し、
その後活性層を成長した報告がある。これは多波長アレ
イを製造するために場所的にInGaAsPの厚さを変えるた
め選択成長したもので、選択成長マスクを除去するため
に工程が必然的に別れる。
性層の製造工程を分離した例としては、InP基板に回折
格子をエッチング形成し、次にInGaAsPを選択成長し、
その後活性層を成長した報告がある。これは多波長アレ
イを製造するために場所的にInGaAsPの厚さを変えるた
め選択成長したもので、選択成長マスクを除去するため
に工程が必然的に別れる。
【００１５】この報告では回折格子を平坦にするのは屈
折率の比較的高いInGaAsPで、その上の成長もInGaAsPか
ら行われている。これでは光強度が比較的強く、キャリ
アも蓄積しやすい所に界面を１つ増やしてしまうことに
なり、特性の劣化や信頼性に疑問がある。これに対し、
クラッド組成同士に界面を増やしても問題は少ないと考
えられ、更に表面に保護膜を設けるのがよい。
折率の比較的高いInGaAsPで、その上の成長もInGaAsPか
ら行われている。これでは光強度が比較的強く、キャリ
アも蓄積しやすい所に界面を１つ増やしてしまうことに
なり、特性の劣化や信頼性に疑問がある。これに対し、
クラッド組成同士に界面を増やしても問題は少ないと考
えられ、更に表面に保護膜を設けるのがよい。
【００１６】図１は本発明の半導体レーザの製造方法を
説明するための図である。同図（ａ）に示すように従来
と同様にして回折格子３をエッチング形成した後、同図
（ｂ）に示すようにその上にクラッド層４としてn-InP
（クラッド層と同等の低屈折率半導体層）および表面保
護層（以下単に保護層という）５としてInGaAsを成長さ
せておく。これらと量子井戸活性層の成長（同図
（ｃ））は全く別の工程として行うことができる。
説明するための図である。同図（ａ）に示すように従来
と同様にして回折格子３をエッチング形成した後、同図
（ｂ）に示すようにその上にクラッド層４としてn-InP
（クラッド層と同等の低屈折率半導体層）および表面保
護層（以下単に保護層という）５としてInGaAsを成長さ
せておく。これらと量子井戸活性層の成長（同図
（ｃ））は全く別の工程として行うことができる。
【００１７】ここでn-InPとInGaAsはInGaAsPに比べ非常
に成長条件が安定しているので回折格子３上にこれらの
層だけを成長させるのは容易であり、回折格子の変形を
制御するのに必要な条件のみで済むため簡単にできる。
に成長条件が安定しているので回折格子３上にこれらの
層だけを成長させるのは容易であり、回折格子の変形を
制御するのに必要な条件のみで済むため簡単にできる。
【００１８】保護層５に使ったInGaAs層は硫酸と過酸化
水素と水を混ぜたエッチング液で容易にしかもn-InP層
には影響を与えることなく除去できるので、図１（ｃ）
の活性層製造工程を実施する直前に剥いでn-InPの新鮮
な表面を得ることができる。
水素と水を混ぜたエッチング液で容易にしかもn-InP層
には影響を与えることなく除去できるので、図１（ｃ）
の活性層製造工程を実施する直前に剥いでn-InPの新鮮
な表面を得ることができる。
【００１９】量子井戸活性層の成長は回折格子のことは
気にせず、条件を確認できた時に実施すればよく、その
成長シーケンスも途中で条件を設定し直すような複雑な
ことも不要になり、再現性が向上できる。界面が１つ増
えてもn-InP同士の界面であるため問題はなく、むしろ
回折格子のエッチング表面に再成長（図１の（ｂ））す
るタイミングと条件を最適にできるため、こちらの界面
の状態が良くなる効果の方が大きい。
気にせず、条件を確認できた時に実施すればよく、その
成長シーケンスも途中で条件を設定し直すような複雑な
ことも不要になり、再現性が向上できる。界面が１つ増
えてもn-InP同士の界面であるため問題はなく、むしろ
回折格子のエッチング表面に再成長（図１の（ｂ））す
るタイミングと条件を最適にできるため、こちらの界面
の状態が良くなる効果の方が大きい。
【００２０】ＬＤ構造の製造には、この後に、メサスト
ライプを形成し、電流狭窄層でメサ側面を埋め込み、上
のクラッド層を形成し、電極を形成するという工程が行
われる。ここで、上のクラッド層を形成する時に屈折率
を変化させるための屈折率調整層を組み込んでおけば、
発振波長を屈折率調整層の厚さで制御できるようにな
り、図１の（ｂ）において回折格子を一度に作ってしま
っても発振波長制御の点での問題は解消される。
ライプを形成し、電流狭窄層でメサ側面を埋め込み、上
のクラッド層を形成し、電極を形成するという工程が行
われる。ここで、上のクラッド層を形成する時に屈折率
を変化させるための屈折率調整層を組み込んでおけば、
発振波長を屈折率調整層の厚さで制御できるようにな
り、図１の（ｂ）において回折格子を一度に作ってしま
っても発振波長制御の点での問題は解消される。
【００２１】なお、本発明の以上の説明は、説明および
例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎな
い。したがって本発明はその本質から逸脱せずに多くの
変更、変形をなし得る。例えば、上記実施例では選択エ
ッチングの容易な半導体層を保護膜として用いたが、レ
ジストをはじめとする有機薄膜やSiO2をはじめとする堆
積膜など回折格子の平坦化に用いた半導体層に影響の少
ない材料を保護膜として用いることもできる。
例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎな
い。したがって本発明はその本質から逸脱せずに多くの
変更、変形をなし得る。例えば、上記実施例では選択エ
ッチングの容易な半導体層を保護膜として用いたが、レ
ジストをはじめとする有機薄膜やSiO2をはじめとする堆
積膜など回折格子の平坦化に用いた半導体層に影響の少
ない材料を保護膜として用いることもできる。
【００２２】また、以上の説明においては屈折率結合型
ＤＦＢ−ＬＤの場合について説明したが、利得結合型Ｄ
ＦＢ−ＬＤをはじめとする様々な回折格子構造を用いた
ＤＦＢ−ＬＤについて利用することができ、更にレーザ
アレイでも同様に適用可能な製造方法である。
ＤＦＢ−ＬＤの場合について説明したが、利得結合型Ｄ
ＦＢ−ＬＤをはじめとする様々な回折格子構造を用いた
ＤＦＢ−ＬＤについて利用することができ、更にレーザ
アレイでも同様に適用可能な製造方法である。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば次の
ような効果がある。回折格子を形成する工程と活性層の
結晶成長工程を時間的にも分離できるようになる。これ
によりそれぞれの工程を最適な状態で実施することが容
易になる。この場合、活性層の成長工程はウエハの前処
理を除けば、ＤＦＢ−ＬＤの製造（回折格子の上に表面
が平坦化されるまでの成長が済んでいる）かＦＰ−ＬＤ
の製造（基板を直接用いる）かを意識する必要がなくな
り、これらを同じに扱うことができる利点も生まれる。
更に、ＤＦＢ−ＬＤの発振波長の精密な調整を必要とす
る場合には、活性層の上側に屈折率調整層を付加した構
造で発振波長を最終段階の結晶成長工程により調整でき
るので、この手法と組み合わせるのが望ましい。
ような効果がある。回折格子を形成する工程と活性層の
結晶成長工程を時間的にも分離できるようになる。これ
によりそれぞれの工程を最適な状態で実施することが容
易になる。この場合、活性層の成長工程はウエハの前処
理を除けば、ＤＦＢ−ＬＤの製造（回折格子の上に表面
が平坦化されるまでの成長が済んでいる）かＦＰ−ＬＤ
の製造（基板を直接用いる）かを意識する必要がなくな
り、これらを同じに扱うことができる利点も生まれる。
更に、ＤＦＢ−ＬＤの発振波長の精密な調整を必要とす
る場合には、活性層の上側に屈折率調整層を付加した構
造で発振波長を最終段階の結晶成長工程により調整でき
るので、この手法と組み合わせるのが望ましい。
【図１】本発明に係る半導体レーザの製造方法を説明す
るための図
るための図
【図２】従来の半導体レーザの製造方法を説明するため
の図である。
の図である。
１ 基板 ２ バッファ層 ３ 回折格子層 ４ クラッド層 ５ 保護層 ６ クラッド層 ７ 光閉じ込め層 ８ 活性層 ９ 光閉じ込め層 １０ 保護層
Claims (4)
- 【請求項１】共振器方向に周期性を持つ回折格子と、そ
の上方に活性層を含む複数の半導体層を形成する半導体
レーザの製造方法において、 前記回折格子のエッチング形成工程の後に、一旦回折格
子が平坦になるまでクラッド層と同等の低屈折率半導体
層を結晶成長させ、続いて表面保護層を形成する工程
と、 次に、前記表面保護層を除去した直後に活性層を含む半
導体層の結晶成長を行う工程を備えたことを特徴とする
半導体レーザの製造方法。 - 【請求項２】前記表面保護層は平坦化に用いた半導体層
に対して選択的に除去可能な半導体層としたことを特徴
とする請求項１記載の半導体レーザの製造方法。 - 【請求項３】等価屈折率を変化させる屈折率調整層を結
晶成長させる工程を含むことを特徴とする請求項１また
は請求項２記載の半導体レーザの製造方法。 - 【請求項４】等価屈折率を変化させるために活性層に連
続して形成された光閉じ込め層の一部を除去する工程を
含むことを特徴とする請求項１または請求項２記載の半
導体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27205096A JPH10117039A (ja) | 1996-10-15 | 1996-10-15 | 半導体レーザの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27205096A JPH10117039A (ja) | 1996-10-15 | 1996-10-15 | 半導体レーザの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10117039A true JPH10117039A (ja) | 1998-05-06 |
Family
ID=17508419
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27205096A Pending JPH10117039A (ja) | 1996-10-15 | 1996-10-15 | 半導体レーザの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10117039A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008041881A (ja) * | 2006-08-04 | 2008-02-21 | Anritsu Corp | 半導体光素子の製造方法および半導体光素子用半導体基板 |
| JP2019160842A (ja) * | 2018-03-07 | 2019-09-19 | 富士通株式会社 | 半導体レーザ及び光通信装置 |
-
1996
- 1996-10-15 JP JP27205096A patent/JPH10117039A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008041881A (ja) * | 2006-08-04 | 2008-02-21 | Anritsu Corp | 半導体光素子の製造方法および半導体光素子用半導体基板 |
| JP2019160842A (ja) * | 2018-03-07 | 2019-09-19 | 富士通株式会社 | 半導体レーザ及び光通信装置 |
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