JPH1154829A - Manufacture of semiconductor laser - Google Patents

Manufacture of semiconductor laser

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Publication number
JPH1154829A
JPH1154829A JP20492597A JP20492597A JPH1154829A JP H1154829 A JPH1154829 A JP H1154829A JP 20492597 A JP20492597 A JP 20492597A JP 20492597 A JP20492597 A JP 20492597A JP H1154829 A JPH1154829 A JP H1154829A
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JP
Japan
Prior art keywords
layer
stripe
forming
semiconductor laser
diffraction grating
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP20492597A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroaki Abe
博明 阿部
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Alps Alpine Co Ltd
Original Assignee
Alps Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH1154829A publication Critical patent/JPH1154829A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the positional deviation of a diffraction grating by protecting the contact layer of a stripe-like projecting section from dry etching, when a recessed section is formed in an upper clad layer by dry etching by only covering the top of the stripe-like projecting section with a protective layer. SOLUTION: When a diffraction grating is formed in a semiconductor layer, the grating is formed by etching the part of an upper clad layer 15 which is other than the part of the layer 15 under a stripe-like projecting section 16A, composed of a protective layer 30 and a contact layer 16 by forming the projecting section 16A on the clad layer 15 in advance. When this method is adopted, the positional deviation of the diffraction grating can be eliminated at the time of forming the grating. Therefore, a distributed feedback semiconductor laser having good characteristics can be obtained, without causing deviations, etc., of the emitted laser light caused by the decline of the coupling coefficient associated with the positional deviation of the diffraction grating and the increase in the threshold current and asymmetrical light intensity distribution associated with the decline in the coupling coefficient.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザの製
造方法に関するものであり、特に安定な縦単一モード発
振を可能にした分布帰還型半導体レーザの製造方法に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor laser, and more particularly to a method for manufacturing a distributed feedback semiconductor laser that enables stable longitudinal single mode oscillation.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体レーザの応用分野として、光メモ
リ、光通信、光応用計測、ホログラムスキャナなどが知
られている。そして、これら応用分野の中においても光
通信の分野では、光ファイバの導波特性との関係で赤外
波長帯の半導体レーザが好ましい。このような背景か
ら、従来の半導体レーザはファブリ−ペロ型が一般的に
使用されているが、モードホッピングによる発振波長λ
1の変動があり、さらに使用温度によって発振波長が変
動するという欠点を有し、高速変調時に縦単一モードの
発振が不可能なものとなっている。そこで、分布帰還型
半導体レーザが注目されている。
2. Description of the Related Art As application fields of semiconductor lasers, optical memory, optical communication, optical applied measurement, hologram scanner and the like are known. Among these application fields, in the field of optical communication, a semiconductor laser in the infrared wavelength band is preferable in relation to the waveguide characteristics of an optical fiber. From such a background, a Fabry-Perot type semiconductor laser is generally used as a conventional semiconductor laser.
There is one variation, has the disadvantage that the oscillation wavelength is varied further by the use temperature, the oscillation of the single longitudinal mode is assumed impossible during high-speed modulation. Therefore, distributed feedback semiconductor lasers have been receiving attention.

【0003】図6(A)から図7(G)は、従来の分布
帰還型半導体レーザの製造過程の一例を示す図である。
これらの図は全て、半導体レーザの端面から見たもので
ある。まず、図6(A)に示すように、半導体基板51
上に、InP下部クラッド層52、活性層53、エッチ
ングストップ層54、InP上部クラッド層55、In
GaAsコンタクト層56を順次積層する。次に、図6
(B)に示すように、InGaAsコンタクト層56を
パターニングすることにより、ストライプ状の凸部56
Aを形成する。なお、ストライプ状凸部56Aの両側の
部分が後で回折格子を形成する領域となる。
FIGS. 6A to 7G are views showing an example of a manufacturing process of a conventional distributed feedback semiconductor laser.
These figures are all viewed from the end face of the semiconductor laser. First, as shown in FIG.
An InP lower cladding layer 52, an active layer 53, an etching stop layer 54, an InP upper cladding layer 55,
The GaAs contact layers 56 are sequentially stacked. Next, FIG.
As shown in (B), by patterning the InGaAs contact layer 56, the stripe-shaped convex portions 56 are formed.
Form A. The portions on both sides of the stripe-shaped convex portion 56A are regions where a diffraction grating is formed later.

【0004】次に、図6(C)に示すように、InP上
部クラッド層55およびストライプ状凸部56Aの上
に、反射防止層(図示せず)およびフォトレジスト57
を塗布する。次に、図6(D)に示すように、ストライ
プ状凸部56Aの形状に合わせた窓部を持つフォトマス
ク58をフォトレジスト57に密着させ、光を照射する
ことで、ストライプ状凸部56Aの上部にあたる部分の
フォトレジスト57だけを先に露光しておく。次に、図
7(E)に示すように、全面に二光束干渉露光を行う。
すると、ストライプ状凸部56Aの上方にあたる部分の
フォトレジスト57は、既に感光してしまっているた
め、ストライプ状凸部両側のまだ露光していないフォト
レジスト部分にのみ正弦波形状のパターンが形成され
る。
[0006] Next, as shown in FIG. 6 (C), an anti-reflection layer (not shown) and a photoresist 57 are formed on the InP upper cladding layer 55 and the stripe-shaped convex portions 56 A.
Is applied. Next, as shown in FIG. 6 (D), a photomask 58 having a window conforming to the shape of the stripe-shaped protrusion 56A is brought into close contact with the photoresist 57 and irradiated with light to form the stripe-shaped protrusion 56A. Only the photoresist 57 in the portion corresponding to the upper part is exposed first. Next, as shown in FIG. 7E, two-beam interference exposure is performed on the entire surface.
Then, since the photoresist 57 in the portion above the stripe-shaped convex portion 56A has already been exposed, a sine-wave pattern is formed only in the unexposed photoresist portions on both sides of the stripe-shaped convex portion. You.

【0005】次に、図7(F)に示すように、正弦波形
状のフォトレジスト57表面にSiO2膜の斜方蒸着を
行い、蒸着したSiO2膜をマスクとしてフォトレジス
ト57、反射防止層を酸素プラズマによりエッチングす
る。その後InP上部クラッド層55をドライエッチン
グする。さらに、図7(G)に示すように、反射防止層
およびフォトレジスト層57を剥離し、InP上部クラ
ッド層55のエッチング部分を、エッチングストップ層
54に達するまでさらにウェットエッチングして凹部5
9を形成する。このInP上部クラッド層55を絶縁層
で覆い、半導体基板51の下面およびストライプ状凸部
56Aの上面にそれぞれ上部電極層、下部電極層を形成
することで、複数の凹部59、59…からなる回折格子
を有する分布帰還型半導体レーザを得ることができる。
[0007] Next, as shown in FIG. 7 (F), a SiO 2 film is obliquely deposited on the surface of the sine-waveform photoresist 57, and the photoresist 57 and the anti-reflection layer are formed using the deposited SiO 2 film as a mask. Is etched by oxygen plasma. Thereafter, the InP upper cladding layer 55 is dry-etched. Further, as shown in FIG. 7 (G), the antireflection layer and the photoresist layer 57 are peeled off, and the etched portion of the InP upper cladding layer 55 is further wet-etched until reaching the etching stop layer 54 so that the concave portion 5 is formed.
9 is formed. The upper cladding layer 55 is covered with an insulating layer, and an upper electrode layer and a lower electrode layer are formed on the lower surface of the semiconductor substrate 51 and the upper surface of the stripe-shaped convex portion 56A, respectively. A distributed feedback semiconductor laser having a grating can be obtained.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来の分布帰還型半導体レーザの製造過程においては、図
6(D)に示すように、ストライプ状凸部56Aの形に
合わせた窓部を持つフォトマスク58をフォトレジスト
57に密着させて光を照射する際に、数μmの幅しかな
いストライプ状凸部56Aの上に、同じ幅の窓部を有す
るフォトマスク58を位置がずれないようにアライメン
トさせるのは非常に困難である。もしフォトマスク58
の位置がストライプ状凸部の幅方向にずれてしまった場
合、図8に示すように、本来回折格子を形成したはずの
InP上部クラッド層55の一部55Aには回折格子を
形成することができず、逆に回折格子を形成してはいけ
ないストライプ状凸部56Aの一部56Bに回折格子が
形成されてしまう。
However, in the manufacturing process of the above-mentioned conventional distributed feedback semiconductor laser, as shown in FIG. 6 (D), there is provided a window portion conforming to the shape of the stripe-shaped convex portion 56A. When the photomask 58 is brought into close contact with the photoresist 57 and irradiated with light, the photomask 58 having the same width of the window is placed on the stripe-shaped convex portion 56A having a width of only a few μm so as not to be displaced. Alignment is very difficult. If the photo mask 58
8 is shifted in the width direction of the stripe-shaped convex portion, as shown in FIG. 8, a diffraction grating may be formed on a portion 55A of the InP upper cladding layer 55 where the diffraction grating should have been formed. A diffraction grating is formed on a part 56B of the stripe-shaped convex portion 56A on which a diffraction grating cannot be formed.

【0007】このようなアライメントのずれを生じた場
合、得られた分布帰還型半導体レーザのレーザ特性に
は、結合係数の低下、それに伴うしきい電流値の増大、
光強度分布が非対称になることに起因する出射光のかた
よりなどの問題点が生じる。上記の点に鑑み、本発明
は、回折格子の位置ずれを起こすことなく、良好な特性
が得られる分布帰還型半導体レーザの製造方法を提供す
ることを目的とする。
When such misalignment occurs, the laser characteristics of the obtained distributed feedback semiconductor laser include a decrease in the coupling coefficient, a corresponding increase in the threshold current value,
A problem arises, such as the direction of the emitted light, due to the asymmetric light intensity distribution. In view of the above, it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a distributed feedback semiconductor laser capable of obtaining good characteristics without causing displacement of a diffraction grating.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体レー
ザの製造方法は、半導体基板上に、下部クラッド層と、
活性層と、上部クラッド層と、コンタクト層と、電流通
路を成すストライプ溝を有する電流ストップ層と、電極
層とを順次積層し、底部が前記上部クラッド層に至る断
面四角形状の複数の凹部をそれぞれ所定間隔あけて前記
ストライプ溝方向に並設した回折格子を有する半導体レ
ーザを製造する方法において、前記上部クラッド層上に
前記コンタクト層を形成した後上部クラッド層のドライ
エッチング時の耐食性を有する保護層を前記コンタクト
層上に形成し、該保護層および前記コンタクト層をエッ
チングして前記ストライプ溝の外形形状に合わせた外形
形状を有するストライプ状の凸部を前記上部クラッド層
上に形成し、該ストライプ状凸部および前記クラッド層
の上に前記複数の凹部形成用のマスクを成膜しドライエ
ッチングして前記複数の凹部を形成し、前記マスクおよ
び前記ストライプ状凸部の表層を成す前記保護層部分を
除去し、次いで前記電流ストップ層を前記クラッド層上
に形成するとともに前記電極層を前記残ったストライプ
状凸部上に形成することを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor laser, comprising: forming a lower cladding layer on a semiconductor substrate;
An active layer, an upper clad layer, a contact layer, a current stop layer having a stripe groove forming a current path, and an electrode layer are sequentially laminated, and a plurality of concave portions having a rectangular cross section reaching a bottom portion to the upper clad layer are formed. In a method of manufacturing a semiconductor laser having diffraction gratings arranged at predetermined intervals in the direction of the stripe groove, a method of forming a contact layer on the upper clad layer and then protecting the upper clad layer with corrosion resistance during dry etching. Forming a layer on the contact layer, etching the protective layer and the contact layer to form on the upper cladding layer a stripe-shaped protrusion having an outer shape conforming to the outer shape of the stripe groove; The mask for forming the plurality of concave portions is formed on the stripe-shaped convex portions and the cladding layer, and is dry-etched. Forming a plurality of concave portions, removing the mask and the protective layer portion forming the surface layer of the stripe-shaped convex portions, and then forming the current stop layer on the clad layer and removing the electrode layer from the remaining stripe-shaped portions. It is characterized in that it is formed on a convex part.

【0009】従来の製造方法においては、ストライプ状
凸部の両側に回折格子を配置する手段として、ストライ
プ状凸部とほぼ同じ幅の窓部を有するフォトマスクを用
いて、ストライプ状凸部の部分にあたるフォトレジスト
のみをあらかじめ露光しておき、この部分には二光束干
渉露光作用が及ばないようにする方法を採っていた。そ
してこの工程が、ストライプ状凸部に対して回折格子の
位置ずれが生じる原因となっていた。
In the conventional manufacturing method, as a means for arranging the diffraction grating on both sides of the stripe-shaped convex portion, a photomask having a window having substantially the same width as the stripe-shaped convex portion is used. In this method, only the photoresist corresponding to the above is exposed in advance, so that the two-beam interference exposure action is not applied to this portion. This step has caused the displacement of the diffraction grating with respect to the stripe-shaped convex portions.

【0010】そこで、本発明はこの工程を設ける代わり
に、回折格子をなす凹部を形成するためのマスクを全面
に形成しながらも、ストライプ状凸部の上だけは保護層
により覆っておき、上部クラッド層をドライエッチング
して凹部を形成する際に、ストライプ状凸部部分のコン
タクト層をこのドライエッチングから保護することによ
って、ストライプ状凸部の両側だけに回折格子を形成す
るという方法である。従って、本発明の方法では、従来
のようにフォトマスクを用いた露光工程自体がないた
め、ストライプ状凸部に対する回折格子の位置ずれが生
じることがない。この保護層は、回折格子を形成するた
めの上部クラッド層のエッチングに耐えられる材質であ
ればよく、SiO2、Al23、Si34などを用いる
ことができる。また、凹部形成のマスクを形成する具体
的な手段としては、フォトレジストを塗布した後、二
光束干渉露光により正弦波状のレジストパターンを形成
する方法、電子ビーム直接描画により窓部を有するレ
ジストパターンを形成する方法などを採用することがで
きる。
Therefore, in the present invention, instead of providing this step, a mask for forming a concave portion forming a diffraction grating is formed on the entire surface, while only the stripe-shaped convex portion is covered with a protective layer. When the concave portion is formed by dry-etching the clad layer, the contact layer in the stripe-shaped convex portion is protected from the dry etching to form a diffraction grating only on both sides of the stripe-shaped convex portion. Therefore, in the method of the present invention, since there is no exposure step itself using a photomask as in the related art, there is no displacement of the diffraction grating with respect to the stripe-shaped convex portions. The protective layer may be made of any material that can withstand the etching of the upper clad layer for forming the diffraction grating, and may be made of SiO 2 , Al 2 O 3 , Si 3 N 4 or the like. Further, as a specific means for forming a mask for forming a concave portion, a method of forming a sine wave resist pattern by two-beam interference exposure after applying a photoresist, a resist pattern having a window by electron beam direct writing A forming method or the like can be adopted.

【0011】本発明に係る半導体レーザの製造方法にお
いては、保護層の厚さを100ないし4000Åの範囲
とすることが好ましい。その理由は、保護層の厚さが1
00Å未満であると耐エッチング性が不十分となり、ス
トライプ状凸部のコンタクト層がエッチングされてしま
う恐れがあり、逆に保護層の厚さが4000Åを超える
と、ストライプ状凸部の高さが高くなり過ぎ、例えば複
数の凹部形成用のマスク形成時に二光束干渉露光を用い
る場合、基板全体の傾きによってストライプ状凸部の近
傍に影を生じ、その影の部分に凹部が形成されない恐れ
があるためである。
In the method of manufacturing a semiconductor laser according to the present invention, it is preferable that the thickness of the protective layer is in the range of 100 to 4000 °. The reason is that the thickness of the protective layer is 1
When the thickness is less than 00 °, the etching resistance becomes insufficient, and the contact layer of the stripe-shaped protrusion may be etched. Conversely, when the thickness of the protective layer exceeds 4000 °, the height of the stripe-shaped protrusion is increased. If the two-beam interference exposure is used, for example, when forming a mask for forming a plurality of concave portions, a shadow may be generated near the stripe-shaped convex portion due to the inclination of the entire substrate, and the concave portion may not be formed in the shadow portion. That's why.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、図面により本発明について
詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態例のみに
限定されるものではない。図1は本発明の方法によって
作製される分布帰還型半導体レーザの一実施形態例を示
す斜視図、図2は図1のa−a線矢視断面図である。図
1と図2に示すように、本実施の形態の分布帰還型半導
体レーザ1は、半導体基板12の下面に下部電極層11
が形成されている。また、半導体基板12の上には、下
部クラッド層13、活性層14、上部クラッド層15が
積層され、上部クラッド層15の上面中央部には所定幅
寸法のコンタクト層16が形成されている。また、前記
活性層14と前記上部クラッド層15との間にエッチン
グストップ層10が挟まれるように設けられている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings, but the present invention is not limited to only these embodiments. FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a distributed feedback semiconductor laser manufactured by the method of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along line aa of FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the distributed feedback semiconductor laser 1 of the present embodiment has a lower electrode layer 11 on a lower surface of a semiconductor substrate 12.
Are formed. On the semiconductor substrate 12, a lower cladding layer 13, an active layer 14, and an upper cladding layer 15 are stacked, and a contact layer 16 having a predetermined width is formed at the center of the upper surface of the upper cladding layer 15. Further, an etching stop layer 10 is provided between the active layer 14 and the upper cladding layer 15.

【0013】さらに、上部クラッド層15の上には絶縁
層からなる電流ストップ層17が形成されており、電流
ストップ層17の中央部には所定幅寸法のストライプ溝
19が開口されている。また、電流ストップ層17およ
びストライプ溝19の上面には、コンタクト層16に接
するように上部電極層18が形成されている。上記各層
からなる半導体エピタキシャル基板は、MOCVD(有
機金属気相成長)装置を用いるなどしたエピタキシャル
結晶成長により製作することができる。
Further, a current stop layer 17 made of an insulating layer is formed on the upper cladding layer 15, and a stripe groove 19 having a predetermined width is formed in the center of the current stop layer 17. An upper electrode layer 18 is formed on the upper surfaces of the current stop layer 17 and the stripe groove 19 so as to be in contact with the contact layer 16. The semiconductor epitaxial substrate composed of the above layers can be manufactured by epitaxial crystal growth using a MOCVD (metal organic chemical vapor deposition) apparatus.

【0014】この半導体エピタキシャル基板において、
上部クラッド層15からエッチングストップ層10に至
る断面四角形状の多数の凹部20がそれぞれ所定間隔を
あけてストライプ溝方向に並設されている。隣接する凹
部20、20…間には凸部21、21…が形成されるこ
ととなり、これら凹部20とこれら凸部21により回折
格子が構成されている。これら回折格子は図1の形態で
は、ストライプ溝19の両側に2列形成されている。凹
部20の各底部はエッチングストップ層10表面に到達
しており、各凹部20の底部は均一な深さにされている
とともに、各凹部20の底部にも電流ストップ層17形
成時に同時に形成された絶縁層22が設けられている。
In this semiconductor epitaxial substrate,
A large number of concave portions 20 each having a rectangular cross section from the upper cladding layer 15 to the etching stop layer 10 are arranged in parallel in the stripe groove direction at predetermined intervals. Are formed between the adjacent concave portions 20, 20,..., And the concave portions 20 and these convex portions 21 constitute a diffraction grating. In the embodiment of FIG. 1, these diffraction gratings are formed in two rows on both sides of the stripe groove 19. Each bottom of the recess 20 has reached the surface of the etching stop layer 10, the bottom of each recess 20 has a uniform depth, and the bottom of each recess 20 has been formed simultaneously with the formation of the current stop layer 17. An insulating layer 22 is provided.

【0015】本例では、半導体基板12はn型InP、
下部クラッド層13はn型InP、活性層14はInG
aAsP、上部クラッド層15はp型InP、コンタク
ト層16はInGaAsもしくはInGaAsPから構
成されている。従って、この構成の半導体レーザ1は、
クラッド層をInP、活性層をInGaAsPから形成
しているので、基本的には発振波長が赤外波長帯とな
る。エッチングストップ層10は、InGaAsもしく
はInGaAsPからなる。このストライプ溝19の幅
寸法内の活性層14において上部電極層18と下部電極
層11に対して所定周波数の交流駆動電圧が与えられる
と、活性層14の発振領域では、後述する凹部20と凸
部21とからなる回折格子が共振器となって共振(帰
還)が発生し、共振波長λ1の縦単一モードのレーザ光
が発生される。
In this embodiment, the semiconductor substrate 12 is an n-type InP,
The lower cladding layer 13 is n-type InP, and the active layer 14 is InG.
aAsP, the upper cladding layer 15 is made of p-type InP, and the contact layer 16 is made of InGaAs or InGaAsP. Therefore, the semiconductor laser 1 having this configuration has:
Since the cladding layer is formed of InP and the active layer is formed of InGaAsP, the oscillation wavelength is basically in the infrared wavelength band. The etching stop layer 10 is made of InGaAs or InGaAsP. When an AC drive voltage of a predetermined frequency is applied to the upper electrode layer 18 and the lower electrode layer 11 in the active layer 14 within the width dimension of the stripe groove 19, a concave portion 20 and a convex portion The diffraction grating composed of the portion 21 serves as a resonator, and resonance (feedback) occurs, and a longitudinal single mode laser beam having a resonance wavelength λ 1 is generated.

【0016】次に、図1および図2に示す構造の分布帰
還型半導体レーザ1の製造方法の一例について説明す
る。上記分布帰還型半導体レーザ1を製造するには、ま
ず、n型InPからなる半導体基板12上に、n型In
Pからなる1μm厚の下部クラッド層13と、InGa
AsPからなる0.2μm厚の活性層14と、P型In
GaAsPからなる0.005μm厚のエッチングスト
ップ層10と、P型InPからなる0.7μm厚の上部
クラッド層15と、P型InGaAsからなる0.2μ
m厚のコンタクト層16とを積層した素基板を製造す
る。この素基板は、MOCVD装置を用いるなどしたエ
ピタキシャル結晶成長技術により半導体基板12上に各
層を成膜することにより製造できる。
Next, an example of a method of manufacturing the distributed feedback semiconductor laser 1 having the structure shown in FIGS. 1 and 2 will be described. In order to manufacture the distributed feedback semiconductor laser 1, first, an n-type InP is formed on a semiconductor substrate 12 made of n-type InP.
P, a lower cladding layer 13 of 1 μm thickness and InGa
An active layer 14 of AsP having a thickness of 0.2 μm and a P-type In
0.005 μm-thick etching stop layer 10 made of GaAsP, 0.7 μm-thick upper cladding layer 15 made of P-type InP, and 0.2 μm made of P-type InGaAs.
An element substrate on which an m-thick contact layer 16 is laminated is manufactured. This elementary substrate can be manufactured by forming each layer on the semiconductor substrate 12 by an epitaxial crystal growth technique using an MOCVD apparatus or the like.

【0017】次に、図3(A)に示すように、スパッタ
などの成膜法により素基板の上面にSiO2からなる厚
さ100ないし4000Åの保護層30を積層する。次
に、図3(B)に示すように、形成しようとするストラ
イプ凸部の上を覆うレジストパターン(図示せず)を形
成した後、このレジストパターンをマスクとして保護層
30をウェットエッチング(エッチング液は、HF:N
4F=1:10を用いる)によりパターニングし、次
いでコンタクト層16をウェットエッチング(エッチン
グ液は、H2SO4:H22:H2O=1:1:10を用
いる)によりパターニングして、保護層30とコンタク
ト層16からなるストライプ状凸部16Aを形成する。
次に、図3(C)に示すように、有機材料膜(ARC)
からなる反射防止層31を成膜した後、スピンコータな
どの塗布装置を用いてフォトレジスト32を塗布し、ク
リーンオーブンなどの加熱装置を用いてプリベークして
フォトレジスト32を硬化させる。
Next, as shown in FIG. 3A, a protective layer 30 made of SiO 2 and having a thickness of 100 to 4000 ° is laminated on the upper surface of the substrate by a film forming method such as sputtering. Next, as shown in FIG. 3B, after forming a resist pattern (not shown) covering the stripe convex portion to be formed, the protective layer 30 is wet-etched (etched) using the resist pattern as a mask. The liquid is HF: N
Patterning is performed by using H 4 F = 1: 10, and then the contact layer 16 is patterned by wet etching (using an etching solution of H 2 SO 4 : H 2 O 2 : H 2 O = 1: 1: 10). Thus, a stripe-shaped convex portion 16A including the protective layer 30 and the contact layer 16 is formed.
Next, as shown in FIG. 3C, an organic material film (ARC)
After the anti-reflection layer 31 is formed, a photoresist 32 is applied using a coating device such as a spin coater, and prebaked using a heating device such as a clean oven to cure the photoresist 32.

【0018】次に、図4(D)に示すように、二光束干
渉露光法によりフォトレジスト32の全面を露光した後
に、このフォトレジスト32を現像し、加熱装置でポス
トベークして水分を飛ばすことでフォトレジスト32表
面を波形に形成する。次に、前記フォトレジスト32の
上に真空斜方蒸着法などの成膜法でSiO2膜などの厚
さ10nmの保護膜33を斜方蒸着する。
Next, as shown in FIG. 4D, after exposing the entire surface of the photoresist 32 by the two-beam interference exposure method, the photoresist 32 is developed and post-baked by a heating device to remove moisture. Thus, the surface of the photoresist 32 is formed into a waveform. Next, a protective film 33 having a thickness of 10 nm, such as a SiO 2 film, is obliquely deposited on the photoresist 32 by a film forming method such as a vacuum oblique evaporation method.

【0019】次に、図4(E)に示すように、この保護
膜33をマスクとして、保護膜33に覆われていない部
分のフォトレジスト層32および反射防止層31を酸素
ガスによる反応性イオンエッチング(ドライエッチン
グ)により除去する。次に、エッチングガスとしてH2
とCH4とArの混合ガスを用いたドライエッチングを
行い、上部クラッド層15を保護膜33とフォトレジス
ト層32のエッチング残留部分と反射防止層31のエッ
チング残留部分をマスクとしてエッチングして、上部ク
ラッド層15に凹部20を多数形成する。
Next, as shown in FIG. 4 (E), using the protective film 33 as a mask, the photoresist layer 32 and the anti-reflection layer 31 which are not covered with the protective film 33 are reacted with oxygen-based reactive ions. It is removed by etching (dry etching). Next, H 2 is used as an etching gas.
The upper clad layer 15 is etched using the mixed gas of CH 4 and Ar as a mask, and the upper clad layer 15 is etched using the etching remaining portion of the protective film 33 and the photoresist layer 32 and the etching remaining portion of the antireflection layer 31 as a mask. Many concave portions 20 are formed in the cladding layer 15.

【0020】次に、図4(F)に示すように、フォトレ
ジスト32および反射防止層31の残留部分をアセトン
で除去し、続いて保護層30をウェットエッチング(エ
ッチング液はHF:NH4F=1:10を用いる)によ
り除去する。次に、塩酸と酢酸の混合酸(HCl:CH
3COOH=1:4のもの、あるいは、HCl:CH3
OOH:H2O=1:4:0.5のものなど)を用いた
ウェットエッチングにより、上部クラッド層15に形成
した凹部20の底部をエッチングストップ層10までエ
ッチングする。
Next, as shown in FIG. 4F, the remaining portions of the photoresist 32 and the antireflection layer 31 are removed with acetone, and then the protection layer 30 is wet-etched (the etching solution is HF: NH 4 F). = 1:10). Next, a mixed acid of hydrochloric acid and acetic acid (HCl: CH
3 COOH = 1: 4 or HCl: CH 3 C
The bottom of the recess 20 formed in the upper cladding layer 15 is etched down to the etching stop layer 10 by wet etching using OOH: H 2 O = 1: 4: 0.5.

【0021】次に、図5(G)に示すようにスパッタな
どの成膜手段でSiO2からなる厚さ1500ないし2
000Åの電流ストップ層17を成膜する。これによ
り、凹部20の底部の絶縁層22も同時に形成される。
次に、図5(H)に示すように、ストライプ溝19を形
成するため、この溝形状に合わせた窓を中央部に有する
フォトレジストを電流ストップ層17の上面に形成し、
加熱装置でプリベークし、露光し現像する。そしてエッ
チング(エッチング液はHF:NH4F=1:10を用
いる)して電流ストップ層17の前記窓部分を除去する
ことにより、ストライプ溝19を形成する。その後、有
機溶剤、例えばアセトンなどによりフォトレジストを除
去する。
Next, to 1500 thickness made of SiO 2 in the film forming means such as sputtering, as shown in FIG. 5 (G) 2
A current stop layer 17 of 000 ° is formed. Thereby, the insulating layer 22 at the bottom of the concave portion 20 is also formed at the same time.
Next, as shown in FIG. 5H, in order to form a stripe groove 19, a photoresist having a window corresponding to the groove shape at the center is formed on the upper surface of the current stop layer 17.
Prebaking with a heating device, exposure and development. Then, etching (using HF: NH 4 F = 1: 10 as an etching solution) removes the window portion of the current stop layer 17 to form a stripe groove 19. Then, the photoresist is removed with an organic solvent, for example, acetone.

【0022】さらに、基板12の底面を機械研磨および
化学研磨により研磨して基板12の厚さを調節し、基板
12の底面にAuを主体とした下部電極層11を形成す
る。そして、電流ストップ層17およびストライプ溝1
9上に真空蒸着によりAuを主体とした上部電極層18
を形成することにより、図5(I)に示した半導体レー
ザ1が得られる。
Further, the bottom surface of the substrate 12 is polished by mechanical polishing and chemical polishing to adjust the thickness of the substrate 12, and the lower electrode layer 11 mainly composed of Au is formed on the bottom surface of the substrate 12. Then, the current stop layer 17 and the stripe groove 1
9 on the upper electrode layer 18 mainly made of Au by vacuum evaporation
Is obtained, the semiconductor laser 1 shown in FIG. 5I is obtained.

【0023】本実施の形態の分布帰還型半導体レーザの
製造方法は、従来の技術のように半導体レーザに回折格
子を形成する際、マスキングにより回折格子を形成しな
い部分を保護するのではなく、あらかじめ保護層30と
コンタクト層16からなるストライプ状の凸部16Aを
上部クラッド層15上に形成しておき、このストライプ
状凸部16A以外の部分をエッチングして回折格子を形
成するという方法である。この方法を採ると、製造時に
おける回折格子の位置ずれがなくなるので、回折格子の
位置ずれに伴う結合係数の低下、それに伴うしきい電流
値の増大、光強度分布が非対称になることに起因する出
射光のかたよりなどを生じることなく、良好な特性が得
られる分布帰還型半導体レーザを得ることができる。
In the method of manufacturing a distributed feedback semiconductor laser according to the present embodiment, when a diffraction grating is formed in a semiconductor laser as in the prior art, a portion where the diffraction grating is not formed is not protected by masking, but is formed in advance. In this method, a stripe-shaped protrusion 16A including the protective layer 30 and the contact layer 16 is formed on the upper clad layer 15, and a portion other than the stripe-shaped protrusion 16A is etched to form a diffraction grating. By adopting this method, the displacement of the diffraction grating at the time of manufacturing is eliminated, so that the coupling coefficient decreases due to the displacement of the diffraction grating, the threshold current value increases, and the light intensity distribution becomes asymmetric. A distributed feedback semiconductor laser with good characteristics can be obtained without causing any deviation of emitted light.

【0024】なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態
に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない
範囲において種々の変更を加えることが可能である。例
えば本実施の形態では、半導体基板12および下部クラ
ッド層13はn型InP、活性層14はInGaAs
P、上部クラッド層15はp型InP、エッチングスト
ップ層10およびコンタクト層16はInGaAsもし
くはInGaAsPから構成されているが、適用できる
原材料はこれらに限るものではない。また、本実施の形
態で用いた各層の具体的な数値、各工程の具体的な処理
方法や処理条件に関しては適宜変更が可能である。
The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various changes can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the present embodiment, the semiconductor substrate 12 and the lower cladding layer 13 are n-type InP, and the active layer 14 is InGaAs.
P, the upper cladding layer 15 is made of p-type InP, and the etching stop layer 10 and the contact layer 16 are made of InGaAs or InGaAsP, but applicable raw materials are not limited to these. Further, specific numerical values of each layer, specific processing methods and processing conditions of each step used in the present embodiment can be appropriately changed.

【0025】[0025]

【発明の効果】上述のように本発明による分布帰還型レ
ーザの製造方法によれば、製造時に回折格子の位置ずれ
を起こすことがないので、回折格子の位置ずれに伴う結
合係数の低下、それに伴うしきい電流値の増大、光強度
分布が非対称になることに起因する出射光のかたよりな
どを生じることなく、良好な特性が得られる分布帰還型
半導体レーザを得ることができる。
As described above, according to the method of manufacturing the distributed feedback laser according to the present invention, since the displacement of the diffraction grating does not occur at the time of manufacturing, the coupling coefficient decreases due to the displacement of the diffraction grating, and A distributed feedback semiconductor laser with good characteristics can be obtained without causing an increase in the threshold current value and a change in the emitted light due to an asymmetric light intensity distribution.

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

【図1】 本発明に係る分布帰還型半導体レーザの一形
態を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing one embodiment of a distributed feedback semiconductor laser according to the present invention.

【図2】 図1のa−a線矢視断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line aa of FIG.

【図3】 同半導体レーザの製造方法を工程順を追って
示すプロセスフロー図である。
FIG. 3 is a process flow chart showing a manufacturing method of the semiconductor laser in a step order.

【図4】 同プロセスフロー図の続きである。FIG. 4 is a continuation of the process flow diagram.

【図5】 同プロセスフロー図の続きである。FIG. 5 is a continuation of the process flow diagram.

【図6】 従来の分布帰還型半導体レーザの製造方法を
工程順を追って示すプロセスフロー図である。
FIG. 6 is a process flow chart showing a conventional method of manufacturing a distributed feedback semiconductor laser in the order of steps.

【図7】 同プロセスフロー図の続きである。FIG. 7 is a continuation of the process flow diagram.

【図8】 従来の方法により製造された分布帰還型半導
体レーザの一例を示す部分拡大図である。
FIG. 8 is a partially enlarged view showing an example of a distributed feedback semiconductor laser manufactured by a conventional method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 エッチングストップ層 11 下部電極層 12 半導体基板 13 下部クラッド層 14 活性層 15 上部クラッド層 16 コンタクト層 16A ストライプ状凸部 17 電流ストップ層 18 上部電極層 19 ストライプ溝 20 凹部 21 凸部 22 絶縁層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Etching stop layer 11 Lower electrode layer 12 Semiconductor substrate 13 Lower clad layer 14 Active layer 15 Upper clad layer 16 Contact layer 16A Stripe convex part 17 Current stop layer 18 Upper electrode layer 19 Stripe groove 20 Concave part 21 Convex part 22 Insulating layer

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に、下部クラッド層と、活
性層と、上部クラッド層と、コンタクト層と、電流通路
を成すストライプ溝を有する電流ストップ層と、電極層
とを順次積層し、底部が前記上部クラッド層に至る断面
四角形状の複数の凹部をそれぞれ所定間隔あけて前記ス
トライプ溝方向に並設した回折格子を有する半導体レー
ザを製造する方法において、 前記上部クラッド層上に前記コンタクト層を形成した
後、上部クラッド層のドライエッチング時の耐食性を有
する保護層を前記コンタクト層上に形成し、該保護層お
よび前記コンタクト層をエッチングして前記ストライプ
溝の外形形状に合わせた外形形状を有するストライプ状
の凸部を前記上部クラッド層上に形成し、該ストライプ
状凸部および前記クラッド層の上に前記複数の凹部形成
用のマスクを成膜しドライエッチングして前記複数の凹
部を形成し、前記マスクおよび前記ストライプ状凸部の
表層を成す前記保護層部分を除去し、次いで前記電流ス
トップ層を前記クラッド層上に形成するとともに前記電
極層を前記残ったストライプ状凸部上に形成することを
特徴とする半導体レーザの製造方法。
A first cladding layer, an active layer, an upper cladding layer, a contact layer, a current stop layer having a stripe groove forming a current path, and an electrode layer are sequentially stacked on a semiconductor substrate; A method of manufacturing a semiconductor laser having a diffraction grating arranged in the stripe groove direction with a plurality of rectangular recesses reaching the upper cladding layer at predetermined intervals, wherein the contact layer is formed on the upper cladding layer. After formation, a protective layer having corrosion resistance during dry etching of the upper clad layer is formed on the contact layer, and the protective layer and the contact layer are etched to have an outer shape conforming to the outer shape of the stripe groove. A stripe-shaped protrusion is formed on the upper clad layer, and the plurality of stripe-shaped protrusions and the plurality of Forming a plurality of concave portions by forming a mask for forming a portion and dry-etching, removing the mask and the protective layer portion forming a surface layer of the stripe-shaped convex portions, and then replacing the current stop layer with the cladding layer And forming the electrode layer on the remaining stripe-shaped protrusions.
【請求項2】 前記保護層の厚さを100ないし400
0Åの範囲とする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。
2. The protective layer has a thickness of 100 to 400.
2. The method for manufacturing a semiconductor laser according to claim 1, wherein the angle is in the range of 0 [deg.].
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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