JPH10242577A

JPH10242577A - 半導体レーザおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH10242577A
Application number: JP4192197A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Inaba; 雄一稲葉; Masato Ishino; 正人石野; Nobuyuki Otsuka; 信之大塚; Masahiro Kito; 雅弘鬼頭
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-02-26
Filing date: 1997-02-26
Publication date: 1998-09-11

Abstract

(57)【要約】【課題】しきい値の小さい半導体レーザの製造方法を
提供する。【解決手段】 p-InP基板101上に絶縁膜マスク１０２を
形成する。p-InP基板１０１上に、p-InGaAsP光導波路層
１０４ｐ、厚さ6nmのInGaAsP井戸層103wと厚さ10nmのIn
GaAsP障壁層103bからなる多重量子井戸活性層103、n-In
GaAsP光導波路層１０４ｎ、さらに第1のn-InPクラッド
層１０６を成長する。この後、第１のクラッド層とは異
なる結晶成長条件により、絶縁膜マスク１０２上にｎ型
InPクラッド層１０７が形成する。これにより、活性領
域１０５がこのInPクラッド層１０７によって埋め込ま
れるため、活性領域１０５内への光の閉じ込めと電子の
閉じ込めが効率よく行われる。活性層１０３は、幅方向
にも、厚み方向にも完全に絶縁膜１０２の内部に形成し
ているので、電流は絶縁膜１０２でブロックされるため
に、メサ型の埋め込み型レーザと比較しても、リーク電
流がなく、しきい値の小さいレーザが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザに関
し、特に、選択成長方法を用いて容易に製造できる半導
体レーザおよびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、光通信、レーザプリンタ、光ディ
スクなどの分野で半導体レーザの需要が高まり、ＧａＡ
ｓ系、ＩｎＰ系を中心として活発に研究開発が進められ
てきた。光通信分野においては、特に波長が１５５０ｎ
ｍのＩｎＰ系半導体レーザの光による光通信が実用化さ
れ、さらに超高速、かつ、大容量の光通信のための研究
開発が行われている。

【０００３】選択成長を用いて半導体レーザを製造する
方法が、IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS,VOL8,NO
2,pp179〜181,1996に記載されている。この方法を図７
を用いて説明する。

【０００４】ｐ型ＩｎＰ基板７０１上のｐ型ＩｎＰバッ
ファ層７０２に、幅１．５ミクロンの開口部を有するＳ
ｉＯ2マスク７０６を形成し、この開口部に第１のＩｎ
ＧａＡｓＰ光閉じ込め層７０３、圧縮歪を有するＩｎＧ
ａＡｓＰ量子井戸層とＩｎＧａＡｓＰ障壁層とからなる
多重量子井戸層７０４、第２のＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込
め層７０５を選択成長している。

【０００５】次に、バッファ層上のＳｉＯ2マスク７０
６を除去したあと、リッジ状光閉じ込め構造の上にさら
にＳｉＯ2膜７０７を形成し、このＳｉＯ2膜７０７を選
択成長のマスクにしてバッファ層上に、ｐ−ＩｎＰ７０
８、ｎ−ＩｎＰ７０９、ｐ−ＩｎＰ７１０の電流ブロッ
ク層を成長させ、ＳｉＯ2膜マスク７０７を除去したあ
と、ｎ−ＩｎＰクラッド層７１１、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ
キャップ層７１２を成長させ、最後にｎ型電極７１３を
形成する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この方法では、選択成
長を使って半導体結晶を成長させてはいるものの、リッ
ジ上にＳｉＯ2膜７０７を形成するときには、図６に示
すような方法を用いている。すなわち、リッジを含む全
面にＳｉＯ2膜６０６を形成したあと、リッジ側面のＳ
ｉＯ2膜をまず除去する。これは、側面のＳｉＯ2膜がそ
の他の部分の膜よりも薄いからである。リッジ上のＳｉ
Ｏ2膜を覆うようにフォトレジスト６２０を形成して、
バッファ層上のＳｉＯ2膜を除去している。

【０００７】この方法では、選択成長を用いて、エッチ
ングなしでレーザ構造ができるものの、リッジ上だけに
ＳｉＯ2膜６０７を残すために、ＳｉＯ2膜の全面をエッ
チングすることで、リッジ側面のＳｉＯ2膜だけを除去
している。これではエッチングの制御が難しい。エッチ
ング時間をあやまれば、リッジ上のＳｉＯ2膜やリッジ
両側のＳｉＯ2膜までエッチング除去されてしまうから
である。

【０００８】また、リッジの両側のＳｉＯ2膜を除去す
るときにも、図６（ｃ）に示すように、リッジを覆うよ
うにレジストマスクを形成し、サイドエッチングによ
り、リッジ両側のＳｉＯ2膜を除去している。この方法
では、サイドエッチング時にＳｉＯ2膜が完全に除去さ
れずに残ってしまうことがある。これでは、このエッチ
ング後の半導体結晶の埋め込み成長時に絶縁膜上には結
晶成長せず、埋め込み層が正確に形成できず、レーザ特
性が悪くなる。

【０００９】そこで本発明は、複雑なプロセスを必要と
せず、選択成長を用い容易に製造でき、しかも、リーク
電流がなく、しきい値の小さい半導体レーザおよびその
製造方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、ファブリペロ
ー型半導体レーザ、屈折率結合型ＤＦＢレーザ、利得結
合型ＤＦＢレーザ、さらに半導体レーザと光変調器また
は光導波路が一体に形成された集積化デバイス、導波路
の幅が徐々に変化したスポットサイズ変換レーザ等が考
えられる。

【００１１】本発明の半導体レーザのときは、基板と、
基板上に形成した活性層と、前記基板上に形成し、開口
部を有する絶縁膜とを備え、前記活性層は、前記絶縁膜
の間に形成されている構成とする。

【００１２】また、製造方法は、基板上に開口部を有す
る絶縁膜を形成する工程と、前記開口部の内部に活性層
をエピタキシャル成長する工程と、前記活性層上にクラ
ッド層をエピタキシャル成長する工程と、前記クラッド
層を横方向に成長させる工程とを有するものとする。

【００１３】また、基板上に設けられた回折格子と、前
記基板上に設けられた開口部を有する絶縁膜と、前記開
口部に形成された活性層を含む半導体多層膜とを有する
分布基板型半導体レーザ領域と、前記回折格子の形成さ
れていない領域上に形成し、前記レーザ領域と同時に形
成した半導体多層膜を有する光変調器領域とを同一基板
上に備え、前記活性層は、前記基板上に設けられて開口
部中に形成されており、前記活性層の幅と前記開口部の
幅がほぼ等しい半導体レーザ装置とする。

【００１４】また、基板の半導体レーザ形成予定領域に
開口領域を有する選択成長用膜を形成する工程と、前記
基板の光変調器形成予定領域および前記開口領域に多重
量子井戸層を含む半導体多層膜を選択成長する工程と、
前記選択成長後に、前記半導体多層膜を覆い、かつ前記
選択成長膜上に半導体層を横方向に成長させる工程とを
備え、前記多重量子井戸層は、前記開口領域の幅の内部
に形成されている半導体レーザ装置の製造方法とする。

【００１５】以上により、活性領域は絶縁膜マスク開口
部の中にあり、活性層の膜厚は絶縁膜マスクの膜厚とオ
ーバーラップしているために絶縁膜マスク自体が電流ブ
ロック層として作用する。したがって、ホトプロセスに
よる電極形成用窓あけを行う必要もなく、プロセスも容
易になると同時にプロセスにおいて活性領域を表面に露
出させることを防止できるために、レーザ特性の均一性
がさらに向上し、高歩留まり、高信頼性が期待できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しつつ説明する。

【００１７】（実施の形態１）埋め込み型半導体レーザ
は、高信頼性でかつ、安定した横モード動作、低しきい
値動作などのレーザ特性に優れていることから、特に光
通信用の半導体レーザとしては広く用いられている。そ
こでまず、埋め込み型のファブリペロー半導体レーザの
構造に対する実施の形態について説明する。

【００１８】図1(a)に示すように、p-InP基板101上に、
SiO2、SiNxなどの絶縁膜を堆積する。この絶縁膜に対
し、p-InP基板の<011>方向へ開口部のストライプが向く
ようにドライエッチングによりパターニングする。これ
により、絶縁膜マスク１０２が形成される。ここで、成
長領域であるマスク開口部分の幅は１μmとした。

【００１９】図1(b)において、絶縁膜マスク１０２を設
けたp-InP基板１０１上に、厚さ500nmのp-InGaAsP光導
波路層１０４ｐ、厚さ6nmのInGaAsP井戸層（組成波長λ
ｇ＝１．６０μｍ）103wと厚さ10nmのInGaAsP障壁層
（λｇ＝１．１５μｍ）103bの5ペアからなる多重量子
井戸活性層103、厚さ500nmのn-InGaAsP光導波路層１０
４ｎ、さらに第1のn-InPクラッド層１０６、第２のｎ−
ＩｎＰクラッド層１０７を有機金属気相成長法を用いて
順次エピタキシャル成長する。

【００２０】図１（ｃ）、図２（ｅ）において、絶縁膜
マスク１０２上、および第２のn-InPクラッド層１０７
上の全面ににAu層、Sn層、Cr層、Pt層、Au層から成るｎ
型電極１０９を形成し、p-InP基板１０１の裏面に、Au
層、Zn層、Au層から成るp型電極１０８を形成する。こ
こで、ｎ型電極１０９は第２のｎ型ＩｎＰクラッド層１
０７の全面にわたって形成されているために、電極とｎ
型クラッド層１０７との接触領域を広くできるので、コ
ンタクト抵抗を小さくすることができる。

【００２１】図１で成長方法の概略を述べたが、図２を
用いて特徴となる工程をさらに説明する。図２は、図１
で説明した半導体レーザの製造方法における工程断面図
である。まず図２（ａ）（ｂ）に示すように、絶縁膜１
０２の開口部にのみ、活性領域１０５を形成する。活性
領域１０５とは、図２（ｆ）に示すように多重量子井戸
活性層１０３と光導波路層１０４ｐ、１０４ｎを含む領
域である。図２（ｆ）は、活性領域１０５付近のバンド
ギャップエネルギー図である。

【００２２】ここの成長では、絶縁膜をマスクに用いて
いるために、選択成長により、マスク開口部分にのみ、
光閉じ込め層１０４ｐ,１０４ｎ、多重量子井戸活性層
１０３が成長する。このために、マスク１０２開口部
に、自動的に埋め込み型半導体レーザの活性層１０３を
含む活性領域１０５が形成できる。

【００２３】通常の埋め込み型半導体レーザのプロセス
においては、レーザの活性領域の結晶成長を行った後
に、ウエットエッチングによって活性領域のメサ構造の
形成を行っている。本実施形態では、図２(b)に示すよ
うに、井戸層と障壁層からなる多重量子井戸活性層１０
３が、結晶成長が行われにくい<111>B面に沿った形状で
自動的に形成される。よって、ウエットエッチングによ
るメサ構造の形成は不要であるとともに、開口部分の幅
により、多重量子井戸活性層を含む活性領域の幅が正確
に規定できるため、ウエットエッチングを用いたメサ構
造の形成に比べて、ウエハ面内でのばらつきがなく、均
一性の高い活性層幅の形成が可能となる。

【００２４】多重量子井戸活性層を含む活性領域を成長
した後、さらに、第１のn-InPクラッド層１０６を成長
させる。このクラッド層１０６は、活性領域の成長に引
き続きおこなうために、活性領域１０５の＜１１１＞Ｂ
面に沿った形状で成長していく。つまり、図２（ｃ）の
ように、クラッド層は、側面が＜１１１＞Ｂ面で構成さ
れた三角形状となり、三角形の頂点が現れた後は、もう
これ以上結晶成長はおこらない。

【００２５】クラッド層１０６を成長した後、第２のｎ
−ＩｎＰクラッド層を形成する。このクラッド層１０７
の成長には、＜１１０＞方向へのラテラル成長を利用し
て主に横方向に結晶成長するようにしている。第１のク
ラッド層１０６を形成した後、第１のクラッド層とは異
なる結晶成長条件、具体的には、III族元素ガス、Ｖ族
元素ガスの流量を、通常の選択成長の供給量に対して１
０倍程度（ＴＭＩ：２００ｃｃｍ、ＰＨ３：１００ｃｃ
ｍ（ともに２５℃））にすることにより、横方向に結晶
成長できることがわかった。このラテラル成長方法によ
り、図２（ｄ）に示すように、絶縁膜マスク１０２上に
もｎ型InPクラッド層１０７が形成されるようになり、
しかも、活性領域１０５がこのInPクラッド層１０７に
よって埋め込まれるため、活性領域１０５内への光の閉
じ込めと電子の閉じ込めが効率よく行われる。多重量子
井戸構造活性層１０３は、幅方向にも、厚み方向にも完
全に絶縁膜１０２の内部に形成しているので、電流は絶
縁膜１０２でブロックされるために、メサ型の埋め込み
型レーザと比較しても、リーク電流がほとんどなく、し
きい値の小さいレーザ特性が得られる。

【００２６】また、活性領域の幅が絶縁膜マスクの開口
部分の幅と同等か狭い、つまり絶縁膜マスクの開口部以
外には活性領域が形成されていないために、絶縁膜マス
クの開口部以外の活性領域への光の吸収が抑制できるこ
とから、吸収による損失が低減され、低しきい値、高出
力特性が期待できる。

【００２７】以上のように、活性領域１０５、第１のn-
InPクラッド層１０６の成長に関して選択成長技術を用
い、また第２のn-InPクラッド層１０７のラテラル成長
を用いることによって、自動的に活性領域を有する埋め
込み型半導体レーザが作製できる。しかも、活性領域
は、結晶成長が行われにくい<111>B面に沿った形状で自
動的に形成されるためにエッチングプロセスを必要とし
ない。よってウエットエッチングによる活性層メサの形
成に比べて、制御性、均一性の高い活性層幅の形成が可
能となる。

【００２８】さらに、絶縁膜マスク自体が電流ブロック
層として作用し、電流狭窄が十分に行われることから、
通常の埋め込み型半導体レーザでは問題となる漏れ電流
が抑制できる。したがって、レーザ特性が向上し、高
温、高出力動作が可能となる。

【００２９】（実施の形態２）実施の形態１では、埋め
込みレーザであったが、この実施形態２では、屈折率結
合型分布帰還型（ＤＦＢ）型半導体レーザについての構
造について説明する。二光束干渉露光法により、ｐ−Ｉ
ｎＰ基板１上にピッチ２０３ｎｍの格子パターンを有す
るレジスト層を形成した後、飽和臭素水の希釈液を用い
てｐ−ＩｎＰ基板の表面をエッチングして回折格子を形
成する。

【００３０】次に、この回折格子を形成したp-InP基板1
01上に、実施形態１と同様にして、絶縁膜マスクを形成
する。ここで、成長領域であるマスク開口部分の幅は1
μmとする。

【００３１】さらに、実施形態１と同様の結晶成長を行
う。ただ、異なるのは、回折格子を形成した基板１０１
上に、まず、ｐ−ＩｎＰクラッド層３０１を形成する点
である。

【００３２】絶縁膜マスクを設けたp-InP基板１０１上
に、ｐ−ＩｎＰクラッド層３０１、p-InGaAsP光導波路
層１０４ｐ、InGaAsP井戸層とInGaAsP障壁層からなる多
重量子井戸活性層１０３、n-InGaAsP光導波路層１０４
ｎ、さらにn-InPクラッド層１０６を順次エピタキシャ
ル成長する。さらに、成長条件をかえた後、ｎ−ＩｎＰ
クラッド層１０７し、最後に、絶縁膜マスク１０２およ
びn-InPクラッド層１０７上にｎ型電極１０９、p-InP基
板１０１の裏面に、p型電極１０８を形成する。

【００３３】この半導体レーザの共振器方向の構成断面
図を図３（ａ）に示している。この断面は、絶縁膜の開
口部に沿って、共振器方向に切断した断面図である。前
述したように、基板１０１に形成した回折格子上に、ｐ
−ＩｎＰクラッド層３０１が形成されているほかは、実
施形態１とほぼ同じ構成になっている。この実施形態の
場合も、マスク開口部分の領域に活性層の成長が行わ
れ、活性層構造が、均一かつ正確に形成できるために、
活性層メサの幅のばらつきによって生じるしきい値電流
のばらつきがほとんどない。よって、ＤＦＢレーザで顕
著な問題となる、しきい値電流のばらつきによる単一モ
ード動作特性の悪化が抑制されるために、歩留まりの向
上が図れる。

【００３４】また、活性領域は絶縁膜マスク開口部の中
にあり、活性領域の膜厚は絶縁膜マスクの膜厚とオーバ
ーラップしているために絶縁膜マスク自体が電流ブロッ
ク層として作用し、電流狭窄が極めて効率よく行われる
ことから、歪み特性の向上が期待できる。

【００３５】共振器方向とは垂直方向の構成断面図を図
３（ｂ）に示す。絶縁膜１０２の開口部に活性層１０３
が形成されているが、活性層１０３の上部は、活性層の
下部にクラッド層３０１が形成されているために、絶縁
膜１０２の厚みよりも上に突き出している。こうなって
いても、活性層１０３の底部が、絶縁膜の厚み中に収ま
っていればリーク電流はおおきくならない。

【００３６】（実施の形態３）実施形態２では、屈折率
結合型の分布帰還型（ＤＦＢ）型半導体レーザについて
説明したが、ここでは利得結合型のＤＦＢレーザについ
ての実施形態を示す。図３（ｃ）は、共振器方向の構成
断面図である。絶縁膜の開口部に沿って、共振器方向に
切断した断面である。

【００３７】まず、ＩｎＡｓＰ吸収層３００の形成につ
いて説明する。ｐ型ＩｎＰ基板１上にピッチが２０３ｎ
ｍで深さが約１００ｎｍの回折格子を２光束干渉露光法
により形成する。次に、水素雰囲気中に１００%フォス
フィン(ＰＨ3)１００cc/minと１０%アルシン(ＡｓＨ3)
１０cc/minを導入し、この中でｐ型ＩｎＰ基板１を６０
０℃で熱処理する。その結果、図３（ｃ）に示すよう
に、回折格子２の凹部に厚さが約５０ｎｍのＩｎＡｓＰ
吸収層３００を形成する。

【００３８】この後は、実施形態２と同様にして、絶縁
膜マスクを設けたp-InP基板１０１上に、ｐ−ＩｎＰク
ラッド層３０１、p-InGaAsP光導波路層102、InGaAsP井
戸層とInGaAsP障壁層からなる多重量子井戸活性層103、
n-InGaAsP光導波路層104、さらにn-InPクラッド層１０
６を順次エピタキシャル成長する。さらに、成長条件を
かえた後、ｎ−ＩｎＰクラッド層１０７し、最後に、絶
縁膜マスク１０２およびn-InPクラッド層１０７上にｎ
型電極１０９、p-InP基板１０１の裏面に、p型電極１０
８を形成する。

【００３９】マスク開口部分の領域のみに量子井戸活性
層の成長が行われ、活性層メサ構造が均一かつ正確に形
成できるために、活性層メサの幅のばらつきによって生
じるしきい値電流のばらつきがほとんどない。よって、
ＤＦＢレーザで顕著な問題となる、しきい値電流のばら
つきによる単一モード動作特性の悪化が抑制されるため
に、歩留まりの向上が図れる。

【００４０】また、活性領域は絶縁膜マスク開口部の中
にあり、活性領域の膜厚は絶縁膜マスクの膜厚とオーバ
ーラップしているために絶縁膜マスク自体が電流ブロッ
ク層として作用し、電流狭窄が極めて効率よく行われる
ことから、歪み特性の向上が期待できる。

【００４１】（実施の形態４）実施の形態４として、埋
め込み型半導体レーザの活性層の幅を変調することによ
ってスポットサイズを広げ、光ファイバとの結合効率を
高めた半導体レーザについて説明する。

【００４２】構造は、図２(ｅ)とほぼ同じである。異な
るのは、活性層の幅が共振器方向に対して一定ではな
く、端面から他端面にかけて一定の傾きで広く（狭く）
なっている点である。

【００４３】このような活性層を形成するには、図４の
ような選択成長用の絶縁膜マスク１０２を用いる。すな
わち、絶縁膜マスクの開口領域を一定にせず、開口領域
の一端の幅を１μmとし、他端を２μmとしている。この
ようなマスクを図１(a)の絶縁膜マスクの代わりに用い
ることで、水平テーパ状の活性ストライプが形成され
る。これにより、後端面から前端面にかけて、光の浸み
出しが次第に大きくなり、前端面においてスポット径の
広がったレーザ光を出射する半導体レーザを作製するこ
とができる。

【００４４】図４（ａ）（ｂ）に示すように、絶縁膜マ
スク１０２を設けたp-InP基板１０１上に、厚さ500nmの
p-InGaAsP光導波路層１０４ｐ、厚さ6nmのInGaAsP井戸
層（組成波長λｇ＝１．６０μｍ）103wと厚さ10nmのIn
GaAsP障壁層（λｇ＝１．１５μｍ）103bの5ペアからな
る多重量子井戸活性層103、厚さ500nmのn-InGaAsP光導
波路層１０４ｎ、さらに第1のn-InPクラッド層１０６、
第２のｎ−ＩｎＰクラッド層１０７を有機金属気相成長
法を用いて順次エピタキシャル成長する。

【００４５】絶縁膜マスク１０２上、および第２のn-In
Pクラッド層１０７上の全面ににAu層、Sn層、Cr層、Pt
層、Au層から成るｎ型電極１０９を形成し、p-InP基板
１０１の裏面に、Au層、Zn層、Au層から成るp型電極１
０８を形成する。ここで、ｎ型電極１０９は第２のｎ型
ＩｎＰクラッド層１０７の全面にわたって形成されてい
るために、電極とｎ型クラッド層１０７との接触領域を
広くできるので、コンタクト抵抗を小さくすることがで
きる。

【００４６】クラッド層１０６を成長した後、第２のｎ
−ＩｎＰクラッド層を形成する。このクラッド層１０７
の成長には、＜１１０＞方向へのラテラル成長を利用し
て主に横方向に結晶成長するようにしている。第１のク
ラッド層１０６を形成した後、第１のクラッド層とは異
なる結晶成長条件、具体的には、III族元素ガス、Ｖ族
元素ガスの流量を、通常の選択成長の供給量に対して１
０倍程度（ＴＭＩ：２００ｃｃｍ、ＰＨ３：１００ｃｃ
ｍ（ともに２５℃））にすることにより、横方向に結晶
成長できることがわかった。このラテラル成長方法によ
り、図４（ｂ）に示すように、絶縁膜マスク１０２上に
もｎ型InPクラッド層１０７が形成されるようになり、
しかも、活性領域１０５がこのInPクラッド層１０７に
よって埋め込まれるため、活性領域１０５内への光の閉
じ込めと電子の閉じ込めが効率よく行われる。多重量子
井戸構造活性層１０３は、幅方向にも、厚み方向にも完
全に絶縁膜１０２の内部に形成しているので、電流は絶
縁膜１０２でブロックされるために、メサ型の埋め込み
型レーザと比較しても、リーク電流がほとんどなく、し
きい値の小さいレーザ特性が得られる。

【００４７】図４（ｃ）には、図４（ｂ）のＸ−Ｘ*の
断面図である。図のように、活性層１０３は、マスク１
０２の開口部の大きさによって、かわってくる。つま
り、開口部の幅が狭いと、活性層１０３は厚く、開口部
の幅が広いと、活性層の膜厚は大きくなる。

【００４８】（実施の形態５）実施の形態５として、現
在超高速、大容量光通信実現に向けて検討されている外
部変調方式用光変調器について説明する。

【００４９】この変調器の構造は、図1（ｃ）図２
（ｅ）と基本的に同じである。ただ、デバイスの使用方
法として上記実施形態に示した半導体レーザは、順方向
に電圧を印加するのに対して、光変調器は逆方向に電圧
を加えて動作させる違いがある。また、活性層１０３は
光吸収層として機能する。この光吸収層に光を導波さ
せ、電極１０９、電極１０８に逆バイアスを印加するこ
とで、光の変調を行う。

【００５０】本発明によれば、活性領域は絶縁膜マスク
開口部の中にあり、活性領域の膜厚は絶縁膜マスクの膜
厚とオーバーラップしているために絶縁膜マスク自体が
電流ブロック層として作用し、電流狭窄が極めて効率よ
く行われる。したがって、印加した逆電圧に対する光出
力の減衰の程度を表す消光比特性が向上し、低駆動電圧
が期待できる。

【００５１】また、コンタクト電極が全面にわたって形
成されているために、コンタクト領域が広くでき、低抵
抗が得られる。したがって、高速動作が期待できる。

【００５２】（実施の形態６）実施の形態６として、超
高速、長距離伝送システム用の光源デバイスとして注目
されている、ＤＦＢレーザと光変調器集積化光源に対す
る本発明の実施例を以下に示す。

【００５３】図５に示すようにp-InP基板１０１上に、
半導体基板１０１が露出した領域（マスク開口領域）の
幅が、光導波路方向に回折格子が形成されている領域と
形成されていない領域とで異なるように、SiO2、SiNxの
絶縁膜からなるパターニングマスク１０２を形成する。

【００５４】図５（ａ）は、基板１０１の斜視図を示し
ている。図５（ａ）より、レーザ領域には回折格子が形
成されていることがわかる。そのあと、図５（ｂ）のよ
うに、レーザ領域にはストライプ状の開口領域の狭いSi
O2絶縁膜が形成されている。次に、p-InP基板１０１上
に、ｐ−ＩｎＰクラッド層３０１を形成し、厚さ500nm
のp-InGaAsP光導波路層１０４ｐ、厚さ4nmのInGaAsP井
戸層１０３ｗと厚さ10nmのInGaAsP障壁層１０３ｂの7ペ
アからなる多重量子井戸活性層１０３、厚さ500nmのn-I
nGaAsP光導波路層１０４ｎ、さらに第１のn-InPクラッ
ド層１０６を有機金属気相成長法を用いて順次エピタキ
シャル成長する。これにより、マスク幅、マスク開口幅
の異なる２つの領域において、井戸層、障壁層の膜厚、
組成の異なった量子井戸構造が自動的に形成される。こ
のため、２つの領域で量子井戸構造の量子準位が異な
り、これにより光導波路方向に等価的なバンドギャップ
ご異なる光導波構造ができる。図５（ｃ）には、図５
（ｂ）での共振器方向(x-x’)における断面図を示す。

【００５５】（実施の形態７）図８は、実施の形態１か
ら３の半導体レーザを光源に用いた光通信システムの構
成図である。この図のように、電気信号発生器８０４か
らの電気信号により、半導体レーザ８０１を直接強度変
調し、半導体レーザの前端面から放射されるレーザ光を
直接、光ファイバ８０２に集光し、光ファイバ８０２か
らの出力光を光検出器３で電気信号に変換する。これに
より、音声信号や映像信号やデータを伝送することがで
きる。

【００５６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、活性層幅
は、絶縁膜の開口部分の幅により正確に規定できるた
め、ウエハ面内でのばらつきがなく均一性の高い半導体
レーザを実現できる。また、絶縁膜の開口部中に活性層
を形成しているため、リーク電流が小さく、低しきい値
のレーザを形成できる。クラッド層の全面に電極を形成
できるため、低コンタクト抵抗のレーザを提供すること
ができる。

【００５７】結晶成長途中で、成長条件を変えることに
より、選択成長とラテラル成長とを組み合わせるので、
開口部を有する絶縁膜マスクを用いるだけで、あとはエ
ッチングによるメサ形成の不要な簡単なレーザの製造方
法を提供できる。

【００５８】また、集積化光源においては、レーザ領域
と光変調器領域とを同時、かつ、一体に構成しているの
で、レーザ領域での単一横モードのレーザ光が、単一横
モードのまま光変調器領域へ伝搬することができる。し
たがってこの集積化光源をシングルモードファイバに結
合できるため、長距離にわたっての超高速、大容量の光
通信を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す工程斜視図

【図２】本発明の第１の実施形態を示す工程断面図

【図３】本発明の第２，第３の実施形態を示す工程斜視
図および構成断面図

【図４】本発明の第４の実施形態を示す工程斜視図

【図５】本発明の第６の実施形態を示す工程斜視図

【図６】従来の半導体レーザの製造方法を説明する工程
断面図

【図７】従来の半導体レーザの製造方法を説明する工程
断面図

【図８】本発明の第７の実施形態を示す構成図

【符号の説明】

１０１ｐ−ＩｎＰ基板１０２絶縁膜マスク１０３多重量子井戸活性層１０４ｐ光閉じ込め層１０４ｎ光閉じ込め層１０５活性領域１０６第１のｎ−ＩｎＰクラッド層１０７第２のｎ−ＩｎＰクラッド層１０８ｐ型電極１０９ｎ型電極３００ＩｎＡｓＰ吸収層３０１ｐ−ＩｎＰクラッド層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鬼頭雅弘大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板と、基板上に形成した活性層と、前記
基板上に形成し、開口部を有する絶縁膜とを備え、前記活性層は、前記絶縁膜の間に形成されている半導体
レーザ。
【請求項２】絶縁膜および活性層の上には、さらにクラ
ッド層が形成され、前記クラッド層上の全面には電極が
形成されている請求項１に記載の半導体レーザ。
【請求項３】活性層の底部は、絶縁膜の間にある請求項
１に記載の半導体レーザ。
【請求項４】基板に回折格子が形成されている請求項
１、２または３に記載の半導体レーザ。
【請求項５】回折格子には吸収層が形成されている請求
項４に記載の半導体レーザ。
【請求項６】絶縁膜に形成された開口部の幅が、連続的
に減少している請求項１〜４のいずれかに記載の半導体
レーザ。
【請求項７】基板上に開口部を有する絶縁膜を形成する
工程と、前記開口部の内部に活性層をエピタキシャル成
長する工程と、前記活性層上にクラッド層をエピタキシ
ャル成長する工程と、前記クラッド層を横方向に成長さ
せる工程とを有する半導体レーザの製造方法。
【請求項８】前記クラッド層上の全面に電極を形成する
工程を有する請求項７に記載の半導体レーザの製造方
法。
【請求項９】基板上に設けられた回折格子と、前記基板
上に設けられた開口部を有する絶縁膜と、前記開口部に
形成された活性層を含む半導体多層膜とを有する分布基
板型半導体レーザ領域と、前記回折格子の形成されていない領域上に形成し、前記
レーザ領域と同時に形成した半導体多層膜を有する光変
調器領域とを同一基板上に備え、前記活性層は、前記基板上に設けられて開口部中に形成
されており、前記活性層の幅と前記開口部の幅がほぼ等
しい半導体レーザ装置。
【請求項１０】前記レーザ領域の活性層は多重量子井戸
構造であり、前記光変調器領域には前記レーザ領域の活
性層と同一の多重量子井戸構造が形成されている請求項
９に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１１】基板の半導体レーザ形成予定領域に開口
領域を有する選択成長用膜を形成する工程と、前記基板
の光変調器形成予定領域および前記開口領域に多重量子
井戸層を含む半導体多層膜を選択成長する工程と、前記
選択成長後に、前記半導体多層膜を覆い、かつ前記選択
成長膜上に半導体層を横方向に成長させる工程とを備
え、前記多重量子井戸層は、前記開口領域の幅の内部に形成
されている半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項１２】半導体形成領域のリッジ導波路層の全面
に電極を形成する工程を有する請求項１１に記載の半導
体レーザ装置の製造方法。
【請求項１３】半導体レーザ形成予定領域の前記基板に
は回折格子を形成する請求項１２に記載の半導体レーザ
装置の製造方法。
【請求項１４】請求項１〜６のいずれかに記載の半導体
レーザを光源として用いることを特徴とする光通信シス
テム。