JPH1168222A - 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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- JPH1168222A JPH1168222A JP21685697A JP21685697A JPH1168222A JP H1168222 A JPH1168222 A JP H1168222A JP 21685697 A JP21685697 A JP 21685697A JP 21685697 A JP21685697 A JP 21685697A JP H1168222 A JPH1168222 A JP H1168222A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 複雑な製造プロセス及び出力レベルの低下を
改善した半導体レーザの製造方法を提供する。 【解決手段】 基板２１上の全面にグレーティング２２
を形成する。グレーティング２２上に、導波路層２３、
活性層２４、及び保護層２５を順次成長させ、グレーテ
ィング２２を埋め込む。保護層２５上のレーザ部形成予
定領域Ａに島状エッチング用マスク２６を形成し、該島
状エッチングマスク２６以外の領域を異方性エッチング
することにより、保護層２５、活性層２４、及び導波路
層２３を除去する。更に、この時、グレーティング２２
もエッチングし、レーザ部形成予定領域Ａ以外を平坦に
する。この異方性エッチングを行うと、活性層２４の端
面がサイドエッチングされないので、変調器部形成予定
領域Ｍと活性層２４との結合状態が良好になる。その
後、通常のプロセスで半導体レーザを製造する。
改善した半導体レーザの製造方法を提供する。 【解決手段】 基板２１上の全面にグレーティング２２
を形成する。グレーティング２２上に、導波路層２３、
活性層２４、及び保護層２５を順次成長させ、グレーテ
ィング２２を埋め込む。保護層２５上のレーザ部形成予
定領域Ａに島状エッチング用マスク２６を形成し、該島
状エッチングマスク２６以外の領域を異方性エッチング
することにより、保護層２５、活性層２４、及び導波路
層２３を除去する。更に、この時、グレーティング２２
もエッチングし、レーザ部形成予定領域Ａ以外を平坦に
する。この異方性エッチングを行うと、活性層２４の端
面がサイドエッチングされないので、変調器部形成予定
領域Ｍと活性層２４との結合状態が良好になる。その
後、通常のプロセスで半導体レーザを製造する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、部分的に
グレーティングを有する変調器集積化分布帰還（Distri
buted Feedback、以下、ＤＦＢという）型の半導体レー
ザの製造方法に関するものである。
グレーティングを有する変調器集積化分布帰還（Distri
buted Feedback、以下、ＤＦＢという）型の半導体レー
ザの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
例えば、次のような文献に記載されるものがあった。 文献１；電子情報通信学会、信学技報、ＯＱＥ８９−３
（１９８９） 讐田晴久、古津美貴、佐藤恵二、松田学、沖山正、横田
泉、西本央、石川浩、「光変調器／ＤＦＢレーザ集積化
光源」、P.31-36 文献２；電子情報通信学会、信学技報、ＬＱＥ９５−１
６（１９９５） 森戸健、佐藤恵二、小滝祐二、佐原リチャード、讐田晴
久、「１０Ｇｂ／ｓ用ＭＱＷ構造変調器集積化ＤＢＲレ
ーザ」、P.1-6 図２、図３及び図４の（ａ）〜（ｋ）は、前記文献１及
び２に記載された従来のバットジョイント構造の変調器
集積化ＤＦＢ型の半導体レーザの製造方法を示す工程図
である。
例えば、次のような文献に記載されるものがあった。 文献１；電子情報通信学会、信学技報、ＯＱＥ８９−３
（１９８９） 讐田晴久、古津美貴、佐藤恵二、松田学、沖山正、横田
泉、西本央、石川浩、「光変調器／ＤＦＢレーザ集積化
光源」、P.31-36 文献２；電子情報通信学会、信学技報、ＬＱＥ９５−１
６（１９９５） 森戸健、佐藤恵二、小滝祐二、佐原リチャード、讐田晴
久、「１０Ｇｂ／ｓ用ＭＱＷ構造変調器集積化ＤＢＲレ
ーザ」、P.1-6 図２、図３及び図４の（ａ）〜（ｋ）は、前記文献１及
び２に記載された従来のバットジョイント構造の変調器
集積化ＤＦＢ型の半導体レーザの製造方法を示す工程図
である。
【０００３】これらの図を参照しつつ、従来の半導体レ
ーザの製造工程（１）〜（１１）を説明する。 （１） 図２の（ａ）の工程 ＩｎＰ基板１上のレーザ部形成予定領域Ａにグレーティ
ングを形成するため、変調器部形成予定領域Ｍ上にＳｉ
Ｏ2 の絶縁膜マスク２を形成する。 （２） 図２の（ｂ）の工程 干渉露光法を用いてレーザ部形成予定領域Ａ上にグレー
ティング３を形成する。 （３） 図２の（ｃ）の工程 絶縁マスク２を除去した後、有機金属気相成長（Metal
Organic Vapor PhaseEpitaxy 、ＭＯＶＰＥ）法を用い
てＩｎＧａＡｓＰの導波路層４を成長させて埋め込み、
続いて、ＩｎＰのエッチングストップ層５、多重量子井
戸（Multi Quantum Well、ＭＱＷ）構造の活性層６、及
びＩｎＰ保護層７を順次結晶成長させる。
ーザの製造工程（１）〜（１１）を説明する。 （１） 図２の（ａ）の工程 ＩｎＰ基板１上のレーザ部形成予定領域Ａにグレーティ
ングを形成するため、変調器部形成予定領域Ｍ上にＳｉ
Ｏ2 の絶縁膜マスク２を形成する。 （２） 図２の（ｂ）の工程 干渉露光法を用いてレーザ部形成予定領域Ａ上にグレー
ティング３を形成する。 （３） 図２の（ｃ）の工程 絶縁マスク２を除去した後、有機金属気相成長（Metal
Organic Vapor PhaseEpitaxy 、ＭＯＶＰＥ）法を用い
てＩｎＧａＡｓＰの導波路層４を成長させて埋め込み、
続いて、ＩｎＰのエッチングストップ層５、多重量子井
戸（Multi Quantum Well、ＭＱＷ）構造の活性層６、及
びＩｎＰ保護層７を順次結晶成長させる。
【０００４】（４） 図２の（ｄ）の工程 レーザ部形成予定領域Ａのみに島状エッチングマスク８
を形成後、該島状エッチングマスク８以外をウェットエ
ッチングすることにより、保護層７及び活性層６を除去
する。この場合、ドライエッチングにより、導波路層４
もエッチングすることがある。前記文献１では、導波路
層４はエッチングされていない。 （５） 図３の（ｅ）の工程 島状エッチングマスク８を残したまま吸収層９を埋め込
み、ＩｎＰの保護層１０を成長させる。 （６） 図３の（ｆ）の工程 島状エッチングマスク８及び保護層１０の上面の所望の
領域にストライプマスク１１を形成し、エッチングを施
して該ストライプマスク１１の下部にメサストライプ１
１Ｍを形成する。
を形成後、該島状エッチングマスク８以外をウェットエ
ッチングすることにより、保護層７及び活性層６を除去
する。この場合、ドライエッチングにより、導波路層４
もエッチングすることがある。前記文献１では、導波路
層４はエッチングされていない。 （５） 図３の（ｅ）の工程 島状エッチングマスク８を残したまま吸収層９を埋め込
み、ＩｎＰの保護層１０を成長させる。 （６） 図３の（ｆ）の工程 島状エッチングマスク８及び保護層１０の上面の所望の
領域にストライプマスク１１を形成し、エッチングを施
して該ストライプマスク１１の下部にメサストライプ１
１Ｍを形成する。
【０００５】（７） 図３の（ｇ）の工程 ストライプマスク１１を残したまま、基板１上にｐ−Ｉ
ｎＰの電流ブロック層１２及びｎ−ＩｎＰの電流ブロッ
ク層１３を順次成長させる。 （８） 図３の（ｈ）の工程 ストライプマスク１１を除去した後、ｐ−ＩｎＰのクラ
ッド層１４及びｐ−ＩｎＧａＡｓのコンタクト層１５を
順次成長させる。そして、変調器部形成予定領域Ｍにリ
ッジ導波路を形成するためのマスク１６を形成する。 （９） 図４の（ｉ）の工程 マスク１６以外の領域をエッチングすることにより、変
調器部形成予定領域Ｍにリッジ導波路Ｒを形成する。 （１０） 図４の（ｊ）の工程 前記（９）の工程でエッチングした領域にポリイミド１
７を埋め込む。 （１１） 図４の（ｋ）の工程 蒸着によりリッジ導波路Ｒの上面に変調器部電極１９を
形成し且つレーザ部形成予定領域Ａの上面にレーザ部電
極１８を形成すると共に、基板１の厚みを適切な厚み
（例えば、１００〜１５０μｍ）に調整し、該基板１の
下面にｎ側電極２０を蒸着する。ポリイミド１７は、変
調器部電極１９とｎ側電極２０との間の容量を低減する
働きがある。
ｎＰの電流ブロック層１２及びｎ−ＩｎＰの電流ブロッ
ク層１３を順次成長させる。 （８） 図３の（ｈ）の工程 ストライプマスク１１を除去した後、ｐ−ＩｎＰのクラ
ッド層１４及びｐ−ＩｎＧａＡｓのコンタクト層１５を
順次成長させる。そして、変調器部形成予定領域Ｍにリ
ッジ導波路を形成するためのマスク１６を形成する。 （９） 図４の（ｉ）の工程 マスク１６以外の領域をエッチングすることにより、変
調器部形成予定領域Ｍにリッジ導波路Ｒを形成する。 （１０） 図４の（ｊ）の工程 前記（９）の工程でエッチングした領域にポリイミド１
７を埋め込む。 （１１） 図４の（ｋ）の工程 蒸着によりリッジ導波路Ｒの上面に変調器部電極１９を
形成し且つレーザ部形成予定領域Ａの上面にレーザ部電
極１８を形成すると共に、基板１の厚みを適切な厚み
（例えば、１００〜１５０μｍ）に調整し、該基板１の
下面にｎ側電極２０を蒸着する。ポリイミド１７は、変
調器部電極１９とｎ側電極２０との間の容量を低減する
働きがある。
【０００６】このような工程によって製造された半導体
レーザでは、レーザ部電極１８からｎ側電極２０に順方
向バイアスを印加して電流を流すことにより、活性層６
にキャリア（即ち、電子と正孔）が注入され、該注入さ
れたキャリアの密度が或る値を越えた時に、電子と正孔
の結合が加速されてレーザ発振を行う。特に、ＤＦＢレ
ーザの場合、活性層６の近傍に設けられた周期構造（即
ち、グレーティング３）によって特定の波長が透過しや
すく、この波長と端面反射により共振した波長とが重な
った波長でレーザ発振を行う。この発振したレーザ光
は、変調器部へ導波される。変調器部電極１９には、逆
方向バイアスを印加し、吸収層９に電界を加えることに
より、吸収係数を増大させ、導波光を吸収させる。この
時、変調器部から出力される光の出力レベルが低下す
る。この原理を利用し、変調された逆方向バイアスを変
調器部電極１９に印加することにより、変調器部から出
力される光出力も変調され、信号光として使用される。
レーザでは、レーザ部電極１８からｎ側電極２０に順方
向バイアスを印加して電流を流すことにより、活性層６
にキャリア（即ち、電子と正孔）が注入され、該注入さ
れたキャリアの密度が或る値を越えた時に、電子と正孔
の結合が加速されてレーザ発振を行う。特に、ＤＦＢレ
ーザの場合、活性層６の近傍に設けられた周期構造（即
ち、グレーティング３）によって特定の波長が透過しや
すく、この波長と端面反射により共振した波長とが重な
った波長でレーザ発振を行う。この発振したレーザ光
は、変調器部へ導波される。変調器部電極１９には、逆
方向バイアスを印加し、吸収層９に電界を加えることに
より、吸収係数を増大させ、導波光を吸収させる。この
時、変調器部から出力される光の出力レベルが低下す
る。この原理を利用し、変調された逆方向バイアスを変
調器部電極１９に印加することにより、変調器部から出
力される光出力も変調され、信号光として使用される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
図２〜図４の半導体レーザの製造方法では、次のような
課題があった。図２の（ａ）〜（ｄ）までのプロセス工
程が複雑である。更に、図２の（ｄ）の島状エッチング
用マスク８をマスクとしてウェットエッチングを行う
と、該島状エッチング用マスク８の下部の活性層６の端
面がサイドエッチングされ、該活性層６に凹みが生じ
る。この凹みが大きい場合、吸収層９及び保護層１０を
埋め込み成長させても、この凹みが埋まらず、間隙が生
じることがある。そのため、この間隙内で活性層６から
発生したレーザ光の反射や散乱が起こり、この半導体レ
ーザから出力されるレーザ光のレベルが低下する。しか
も、このサイドエッチングの制御は、エッチングの最適
化制御等、複雑な制御が必要になるという課題があっ
た。
図２〜図４の半導体レーザの製造方法では、次のような
課題があった。図２の（ａ）〜（ｄ）までのプロセス工
程が複雑である。更に、図２の（ｄ）の島状エッチング
用マスク８をマスクとしてウェットエッチングを行う
と、該島状エッチング用マスク８の下部の活性層６の端
面がサイドエッチングされ、該活性層６に凹みが生じ
る。この凹みが大きい場合、吸収層９及び保護層１０を
埋め込み成長させても、この凹みが埋まらず、間隙が生
じることがある。そのため、この間隙内で活性層６から
発生したレーザ光の反射や散乱が起こり、この半導体レ
ーザから出力されるレーザ光のレベルが低下する。しか
も、このサイドエッチングの制御は、エッチングの最適
化制御等、複雑な制御が必要になるという課題があっ
た。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は、半導体レーザの製造方法において、レー
ザ部形成予定領域及び変調器部形成予定領域を有する基
板上の全面に、レーザ光の発振波長を決定するグレーテ
ィングを形成するグレーティング形成工程と、前記グレ
ーティング上に、前記レーザ光を伝導する導波路層、電
流を流すことによって該レーザ光を発生する活性層、及
び該活性層を保護する第１の保護層を順次成長させ、該
グレーティングを埋め込む導波路層／活性層／保護層成
長工程と、前記保護層上の前記レーザ部形成予定領域に
所望の大きさの島状エッチング用マスクを形成し、該島
状エッチングマスク以外の領域を異方性エッチングする
ことにより、前記第１の保護層、前記活性層、及び前記
導波路層を除去すると共に、前記グレーティングをエッ
チングして該島状エッチング用マスク以外の領域を平坦
にするエッチング工程と、前記基板上の前記島状エッチ
ング用マスクの周囲の領域に、外部から供給される変調
信号に基づいて前記レーザ光を吸収して変調する吸収
層、及び該吸収層を保護する第２の保護層を順次成長さ
せ、該島状エッチング用マスクを埋め込んで平坦面を形
成する吸収層埋め込み成長工程と、前記平坦面上の所望
の領域にストライプマスクを形成した後、前記第２の保
護層及び前記吸収層に対してエッチングを施して該スト
ライプマスクの下部にメサストライプを形成するメサエ
ッチング工程とを行う。
に、本発明は、半導体レーザの製造方法において、レー
ザ部形成予定領域及び変調器部形成予定領域を有する基
板上の全面に、レーザ光の発振波長を決定するグレーテ
ィングを形成するグレーティング形成工程と、前記グレ
ーティング上に、前記レーザ光を伝導する導波路層、電
流を流すことによって該レーザ光を発生する活性層、及
び該活性層を保護する第１の保護層を順次成長させ、該
グレーティングを埋め込む導波路層／活性層／保護層成
長工程と、前記保護層上の前記レーザ部形成予定領域に
所望の大きさの島状エッチング用マスクを形成し、該島
状エッチングマスク以外の領域を異方性エッチングする
ことにより、前記第１の保護層、前記活性層、及び前記
導波路層を除去すると共に、前記グレーティングをエッ
チングして該島状エッチング用マスク以外の領域を平坦
にするエッチング工程と、前記基板上の前記島状エッチ
ング用マスクの周囲の領域に、外部から供給される変調
信号に基づいて前記レーザ光を吸収して変調する吸収
層、及び該吸収層を保護する第２の保護層を順次成長さ
せ、該島状エッチング用マスクを埋め込んで平坦面を形
成する吸収層埋め込み成長工程と、前記平坦面上の所望
の領域にストライプマスクを形成した後、前記第２の保
護層及び前記吸収層に対してエッチングを施して該スト
ライプマスクの下部にメサストライプを形成するメサエ
ッチング工程とを行う。
【０００９】更に、前記基板上の前記メサストライプの
両側の領域に、前記活性層のみに電流を流す第１の導電
型の電流ブロック層及び第２の導電型の電流ブロック層
を順次成長させる電流ブロック層埋め込み成長工程と、
前記ストライプマスクを除去した後、前記メサストライ
プ及び前記第２の導電型の電流ブロック層上に前記レー
ザ光を遮蔽する第１の導電型のクラッド層と、レーザ部
電極とオーミック接続を形成する第１の導電型のコンタ
クト層とを順次成長させ、前記変調器部形成予定領域中
の前記メサストライプからリッジ導波路を形成するため
のリッジ導波路構造用マスクを該コンタクト層上のリッ
ジ導波路形成予定領域及び前記レーザ部形成予定領域に
形成する該リッジ導波路構造用マスク形成工程と、前記
リッジ導波路構造用マスク以外の領域の前記コンタクト
層、前記クラッド層、及び前記第１、第２の導電型の電
流ブロック層をエッチングすることにより、前記変調器
部形成予定領域に前記リッジ導波路を形成するリッジ導
波路構造形成工程と、前記リッジ導波路構造形成工程で
エッチングした領域に絶縁層を埋め込む絶縁層埋め込み
工程と、前記リッジ導波路の上面に前記活性層に電源電
圧を供給する前記レーザ部電極を形成し且つ前記変調器
部形成予定領域の上面に前記変調信号を供給する変調器
部電極を形成すると共に、前記基板の厚みを所望の厚み
に調整し、該基板の下面にアース用電極を形成する電極
形成工程とを、行うようにしている。本発明によれば、
以上のように半導体レーザの製造方法を構成したので、
グレーティング形成工程において基板上にグレーティン
グが形成され、導波路層／活性層／保護層成長工程にお
いて、該グレーティング上に、導波路層、活性層、及び
第１の保護層が順次成長し、該グレーティングが埋め込
まれる。エッチング工程において、島状エッチングマス
ク以外の領域が異方性エッチングされ、前記第１の保護
層、前記活性層、及び前記導波路層を除去されると共に
前記グレーティングがエッチングされ、該島状エッチン
グ用マスク以外の領域が平坦になる。この場合、異方性
エッチングを施すようにしたので、前記島状エッチング
マスクの下方の前記活性層の端面がサイドエッチングさ
れることはない。吸収層埋め込み成長工程において、基
板上の島状エッチング用マスクの周囲の領域に吸収層及
び第２の保護層が順次成長し、該島状エッチング用マス
クが埋め込まれて平坦面が形成される。メサエッチング
工程において、前記平坦面上にストライプマスクが形成
された後、エッチングが施されて該ストライプマスクの
下部にメサストライプが形成される。電流ブロック層埋
め込み成長工程において、前記基板上の前記ストライプ
マスクの両側の領域に第１の導電型の電流ブロック層及
び第２の導電型の電流ブロック層が順次成長する。
両側の領域に、前記活性層のみに電流を流す第１の導電
型の電流ブロック層及び第２の導電型の電流ブロック層
を順次成長させる電流ブロック層埋め込み成長工程と、
前記ストライプマスクを除去した後、前記メサストライ
プ及び前記第２の導電型の電流ブロック層上に前記レー
ザ光を遮蔽する第１の導電型のクラッド層と、レーザ部
電極とオーミック接続を形成する第１の導電型のコンタ
クト層とを順次成長させ、前記変調器部形成予定領域中
の前記メサストライプからリッジ導波路を形成するため
のリッジ導波路構造用マスクを該コンタクト層上のリッ
ジ導波路形成予定領域及び前記レーザ部形成予定領域に
形成する該リッジ導波路構造用マスク形成工程と、前記
リッジ導波路構造用マスク以外の領域の前記コンタクト
層、前記クラッド層、及び前記第１、第２の導電型の電
流ブロック層をエッチングすることにより、前記変調器
部形成予定領域に前記リッジ導波路を形成するリッジ導
波路構造形成工程と、前記リッジ導波路構造形成工程で
エッチングした領域に絶縁層を埋め込む絶縁層埋め込み
工程と、前記リッジ導波路の上面に前記活性層に電源電
圧を供給する前記レーザ部電極を形成し且つ前記変調器
部形成予定領域の上面に前記変調信号を供給する変調器
部電極を形成すると共に、前記基板の厚みを所望の厚み
に調整し、該基板の下面にアース用電極を形成する電極
形成工程とを、行うようにしている。本発明によれば、
以上のように半導体レーザの製造方法を構成したので、
グレーティング形成工程において基板上にグレーティン
グが形成され、導波路層／活性層／保護層成長工程にお
いて、該グレーティング上に、導波路層、活性層、及び
第１の保護層が順次成長し、該グレーティングが埋め込
まれる。エッチング工程において、島状エッチングマス
ク以外の領域が異方性エッチングされ、前記第１の保護
層、前記活性層、及び前記導波路層を除去されると共に
前記グレーティングがエッチングされ、該島状エッチン
グ用マスク以外の領域が平坦になる。この場合、異方性
エッチングを施すようにしたので、前記島状エッチング
マスクの下方の前記活性層の端面がサイドエッチングさ
れることはない。吸収層埋め込み成長工程において、基
板上の島状エッチング用マスクの周囲の領域に吸収層及
び第２の保護層が順次成長し、該島状エッチング用マス
クが埋め込まれて平坦面が形成される。メサエッチング
工程において、前記平坦面上にストライプマスクが形成
された後、エッチングが施されて該ストライプマスクの
下部にメサストライプが形成される。電流ブロック層埋
め込み成長工程において、前記基板上の前記ストライプ
マスクの両側の領域に第１の導電型の電流ブロック層及
び第２の導電型の電流ブロック層が順次成長する。
【００１０】リッジ導波路構造用マスク形成工程におい
て、前記ストライプマスクが除去された後、前記第２の
導電型の電流ブロック層上に第１の導電型のクラッド層
及び第１の導電型のコンタクト層が順次成長し、変調器
部形成予定領域にリッジ導波路構造用マスクが形成され
る。リッジ導波路構造形成工程において、前記リッジ導
波路構造用マスク以外の領域がエッチングされ、前記変
調器部形成予定領域にリッジ導波路が形成される。絶縁
層埋め込み工程において、前記リッジ導波路構造形成工
程でエッチングした領域に絶縁層が埋め込まれる。電極
形成工程において、前記リッジ導波路の上面にレーザ部
電極が形成され且つ前記変調器部領域の上面に変調器部
電極が形成される。更に、前記基板の厚みが所望の厚み
に調整され、該基板の下面にアース用電極が形成され
る。従って、前記課題を解決できるのである。
て、前記ストライプマスクが除去された後、前記第２の
導電型の電流ブロック層上に第１の導電型のクラッド層
及び第１の導電型のコンタクト層が順次成長し、変調器
部形成予定領域にリッジ導波路構造用マスクが形成され
る。リッジ導波路構造形成工程において、前記リッジ導
波路構造用マスク以外の領域がエッチングされ、前記変
調器部形成予定領域にリッジ導波路が形成される。絶縁
層埋め込み工程において、前記リッジ導波路構造形成工
程でエッチングした領域に絶縁層が埋め込まれる。電極
形成工程において、前記リッジ導波路の上面にレーザ部
電極が形成され且つ前記変調器部領域の上面に変調器部
電極が形成される。更に、前記基板の厚みが所望の厚み
に調整され、該基板の下面にアース用電極が形成され
る。従って、前記課題を解決できるのである。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１、図５及び図６の（ａ）〜
（ｊ）は、本発明の実施形態を示す半導体レーザの製造
方法を示す工程図である。これらの図を参照しつつ、本
発明の実施形態の半導体レーザの製造工程（１）〜（１
０）を説明する。 （１） 図１の（ａ）のグレーティング形成工程 干渉露光法を用い、ＩｎＰの基板２１上の全面にレーザ
光の発振波長を決定する均一周期のグレーティング２２
を形成する。このグレーティング２２の周期は、次のよ
うに決める。即ち、ＤＦＢレーザの発振波長は、グレー
ティングのブラッグ波長λb によって決まる。ブラッグ
波長λb は、次式（１）に示すように、グレーティング
２２の周期Λと導波路層２３の等価屈折率ｎeqによって
決まる。 λb ＝２・ｎeq・Λ ・・・（１） 但し、ＤＦＢレーザの場合、このブラッグ波長λb に
は、実際には回折効果等で誤差が発生する。更に、実効
屈折率は導波路層２３の組成及び形状（即ち、厚みと
幅）によって決まる。そのため、これらのことを考慮し
て所望の発振周波数の波長に設計する。例えば、波長が
１．５５μｍ帯の場合、グレーティング２２の周期Λは
2350〜2450Åである。
（ｊ）は、本発明の実施形態を示す半導体レーザの製造
方法を示す工程図である。これらの図を参照しつつ、本
発明の実施形態の半導体レーザの製造工程（１）〜（１
０）を説明する。 （１） 図１の（ａ）のグレーティング形成工程 干渉露光法を用い、ＩｎＰの基板２１上の全面にレーザ
光の発振波長を決定する均一周期のグレーティング２２
を形成する。このグレーティング２２の周期は、次のよ
うに決める。即ち、ＤＦＢレーザの発振波長は、グレー
ティングのブラッグ波長λb によって決まる。ブラッグ
波長λb は、次式（１）に示すように、グレーティング
２２の周期Λと導波路層２３の等価屈折率ｎeqによって
決まる。 λb ＝２・ｎeq・Λ ・・・（１） 但し、ＤＦＢレーザの場合、このブラッグ波長λb に
は、実際には回折効果等で誤差が発生する。更に、実効
屈折率は導波路層２３の組成及び形状（即ち、厚みと
幅）によって決まる。そのため、これらのことを考慮し
て所望の発振周波数の波長に設計する。例えば、波長が
１．５５μｍ帯の場合、グレーティング２２の周期Λは
2350〜2450Åである。
【００１２】（２） 図１の（ｂ）の導波路層／活性層
／保護層成長工程 グレーティング２２上に、レーザ光を伝導する導波路層
２３、電流を流すことによって該レーザ光を発生する活
性層２４、及び活性層２４を保護する第１の保護層２５
を順次成長させ、該グレーティング２２を埋め込む。こ
れらの成長層の組成及び厚みは、設計により異なる。例
えば、導波路層２３には、ＩｎＰに格子整合し且つバン
ドギャップ波長１．１〜１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰを
成長させ、活性層２４には、多重量子井戸構造（ＭＱ
Ｗ）を用いる。又、保護層２５には、ｐ−ＩｎＰを０．
１〜０．４μｍ程度成長させる。 （３） 図１の（ｃ）のエッチング工程 保護層２５上のレーザ部形成予定領域Ａに島状エッチン
グ用マスク２６を形成する。そして、島状エッチングマ
スク２６以外の領域に異方性のドライエッチングを施す
ことにより、保護層２５、活性層２４、及び導波路層２
３を除去する。更に、この時、グレーティング２２もエ
ッチングし、島状エッチング用マスク２６以外の領域を
平坦にする。この異方性のドライエッチングでは、島状
エッチング用マスク２６の下方の活性層２４の端面に対
してサイドエッチングが発生しないので、変調器部と活
性層２４との結合状態が良好になる。
／保護層成長工程 グレーティング２２上に、レーザ光を伝導する導波路層
２３、電流を流すことによって該レーザ光を発生する活
性層２４、及び活性層２４を保護する第１の保護層２５
を順次成長させ、該グレーティング２２を埋め込む。こ
れらの成長層の組成及び厚みは、設計により異なる。例
えば、導波路層２３には、ＩｎＰに格子整合し且つバン
ドギャップ波長１．１〜１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰを
成長させ、活性層２４には、多重量子井戸構造（ＭＱ
Ｗ）を用いる。又、保護層２５には、ｐ−ＩｎＰを０．
１〜０．４μｍ程度成長させる。 （３） 図１の（ｃ）のエッチング工程 保護層２５上のレーザ部形成予定領域Ａに島状エッチン
グ用マスク２６を形成する。そして、島状エッチングマ
スク２６以外の領域に異方性のドライエッチングを施す
ことにより、保護層２５、活性層２４、及び導波路層２
３を除去する。更に、この時、グレーティング２２もエ
ッチングし、島状エッチング用マスク２６以外の領域を
平坦にする。この異方性のドライエッチングでは、島状
エッチング用マスク２６の下方の活性層２４の端面に対
してサイドエッチングが発生しないので、変調器部と活
性層２４との結合状態が良好になる。
【００１３】（４） 図５の（ｄ）の吸収層埋め込み成
長工程 島状エッチング用マスク２６を残したまま、吸収層２７
を成長させ、更に、該吸収層２７上にＩｎＰの第２の保
護層２８を成長させることにより、該島状エッチング用
マスク２６を埋め込んで平坦面を形成する。この吸収層
２７は、外部から供給される変調信号に基づいてレーザ
光を吸収して変調する働きがあり、通常、量子閉じ込め
シュタルク効果を用いた多重量子井戸（ＭＱＷ）構造に
なっている。 （５） 図５の（ｅ）のメサエッチング工程 前記平坦面上にストライプマスク２９を形成し、保護層
２８及び吸収層２７に対してエッチングを施して該スト
ライプマスク２９の下部にメサストライプ２９Ｍを形成
する。 （６） 図５の（ｆ）の電流ブロック層埋め込み成長工
程 ストライプマスク２９を残したまま、基板２１上に第１
の導電型（例えば、ｐ型）のＩｎＰ（以下、ｐ−ＩＮＰ
という）の電流ブロック層３０及び第２の導電型（例え
ば、ｎ型）のＩｎＰ（以下、ｎ−ＩＮＰという）の電流
ブロック層３１を順次成長させる。電流ブロック層３
０，３１は、活性層２４のみに電流を流す働きがある。
長工程 島状エッチング用マスク２６を残したまま、吸収層２７
を成長させ、更に、該吸収層２７上にＩｎＰの第２の保
護層２８を成長させることにより、該島状エッチング用
マスク２６を埋め込んで平坦面を形成する。この吸収層
２７は、外部から供給される変調信号に基づいてレーザ
光を吸収して変調する働きがあり、通常、量子閉じ込め
シュタルク効果を用いた多重量子井戸（ＭＱＷ）構造に
なっている。 （５） 図５の（ｅ）のメサエッチング工程 前記平坦面上にストライプマスク２９を形成し、保護層
２８及び吸収層２７に対してエッチングを施して該スト
ライプマスク２９の下部にメサストライプ２９Ｍを形成
する。 （６） 図５の（ｆ）の電流ブロック層埋め込み成長工
程 ストライプマスク２９を残したまま、基板２１上に第１
の導電型（例えば、ｐ型）のＩｎＰ（以下、ｐ−ＩＮＰ
という）の電流ブロック層３０及び第２の導電型（例え
ば、ｎ型）のＩｎＰ（以下、ｎ−ＩＮＰという）の電流
ブロック層３１を順次成長させる。電流ブロック層３
０，３１は、活性層２４のみに電流を流す働きがある。
【００１４】（７） 図５の（ｇ）のリッジ導波路構造
用マスク形成工程 ストライプマスク２９を除去した後、メサストライプ２
９Ｍ及び電流ブロック層３１上にｐ−ＩｎＰのクラッド
層３２、及びｐ−ＩｎＧａＡｓのコンタクト層３３を順
次成長させる。クラッド層３２は、活性層２４から発生
したレーザ光を遮蔽する働きがあり、コンタクト層３３
が後に形成するレーザ部電極とオーミック接続を形成す
る働きがある。更に、変調器部形成予定領域Ｍにメサス
トライプ２９Ｍからリッジ導波路を形成するためのリッ
ジ導波路構造用マスク３４をコンタクト層３３上のリッ
ジ導波路形成予定領域及びレーザ部形成予定領域Ａに形
成する。 （８） 図６の（ｈ）のリッジ導波路構造形成工程 リッジ導波路構造用マスク３４以外の領域のコンタクト
層３３、クラッド層３２、及び電流ブロック層３１，３
０をエッチングすることにより、変調器部形成予定領域
Ｍにリッジ導波路Ｒを形成する。 （９） 図６の（ｉ）のポリイミド埋め込み工程 前記（８）の工程でエッチングした領域に絶縁層（例え
ば、ポリイミド）３５を埋め込む。
用マスク形成工程 ストライプマスク２９を除去した後、メサストライプ２
９Ｍ及び電流ブロック層３１上にｐ−ＩｎＰのクラッド
層３２、及びｐ−ＩｎＧａＡｓのコンタクト層３３を順
次成長させる。クラッド層３２は、活性層２４から発生
したレーザ光を遮蔽する働きがあり、コンタクト層３３
が後に形成するレーザ部電極とオーミック接続を形成す
る働きがある。更に、変調器部形成予定領域Ｍにメサス
トライプ２９Ｍからリッジ導波路を形成するためのリッ
ジ導波路構造用マスク３４をコンタクト層３３上のリッ
ジ導波路形成予定領域及びレーザ部形成予定領域Ａに形
成する。 （８） 図６の（ｈ）のリッジ導波路構造形成工程 リッジ導波路構造用マスク３４以外の領域のコンタクト
層３３、クラッド層３２、及び電流ブロック層３１，３
０をエッチングすることにより、変調器部形成予定領域
Ｍにリッジ導波路Ｒを形成する。 （９） 図６の（ｉ）のポリイミド埋め込み工程 前記（８）の工程でエッチングした領域に絶縁層（例え
ば、ポリイミド）３５を埋め込む。
【００１５】（１０） 図６の（ｊ）の電極形成工程 蒸着によりリッジ導波路Ｒの上面にレーザ部電極３６を
形成し且つ変調器部形成予定領域Ｍの上面に変調器部電
極３７を形成すると共に、基板２１の厚みを適切な厚み
（例えば、１００〜１５０μｍ）に調整し、アース用電
極（例えば、ｎ側電極）３８を蒸着する。ポリイミド３
５は、変調器電極３７とｎ側電極３８との間の容量を低
減する働きがある。このような工程によって製造された
半導体レーザでは、レーザ部電極３６からｎ側電極３８
に順方向のバイアス電圧を印加して電流を流すことによ
り、活性層２４にキャリアが注入され、該注入されたキ
ャリアの密度が或る値を越えた時に、電子と正孔の結合
が加速されてレーザ発振を行う。特に、ＤＦＢレーザの
場合、グレーティング２２によって特定の波長が透過し
やすく、この波長と端面反射により共振した波長とが重
なった波長でレーザ発振を行う。この発振したレーザ光
は、変調器部へ導波される。変調器部電極３７には、逆
方向バイアスを印加し、吸収層２７に電界を加えること
により、吸収係数を増大させ、導波光を吸収させる。こ
の時、変調器部から出力される光の出力レベルが低下す
る。この原理を利用し、変調された逆方向バイアスを変
調器部電極３７に印加することにより、変調器部から出
力される光出力も変調され、信号光として使用される。
形成し且つ変調器部形成予定領域Ｍの上面に変調器部電
極３７を形成すると共に、基板２１の厚みを適切な厚み
（例えば、１００〜１５０μｍ）に調整し、アース用電
極（例えば、ｎ側電極）３８を蒸着する。ポリイミド３
５は、変調器電極３７とｎ側電極３８との間の容量を低
減する働きがある。このような工程によって製造された
半導体レーザでは、レーザ部電極３６からｎ側電極３８
に順方向のバイアス電圧を印加して電流を流すことによ
り、活性層２４にキャリアが注入され、該注入されたキ
ャリアの密度が或る値を越えた時に、電子と正孔の結合
が加速されてレーザ発振を行う。特に、ＤＦＢレーザの
場合、グレーティング２２によって特定の波長が透過し
やすく、この波長と端面反射により共振した波長とが重
なった波長でレーザ発振を行う。この発振したレーザ光
は、変調器部へ導波される。変調器部電極３７には、逆
方向バイアスを印加し、吸収層２７に電界を加えること
により、吸収係数を増大させ、導波光を吸収させる。こ
の時、変調器部から出力される光の出力レベルが低下す
る。この原理を利用し、変調された逆方向バイアスを変
調器部電極３７に印加することにより、変調器部から出
力される光出力も変調され、信号光として使用される。
【００１６】本実施形態では、次のような利点がある。
従来の図２の（ａ）の工程における絶縁膜マスク２の形
成と、その後の該絶縁膜マスク２を除去する工程を省略
できるので、従来よりもプロセスを簡略化できる。更
に、図１の（ｃ）のエッチング工程において、異方性の
ドライエッチングにより、保護層２５、活性層２４、及
び導波路層２３を除去するようにしたので、該活性層２
４の端面がサイドエッチングされることがなく、変調器
部と活性層２４との結合状態が良好になる。そのため、
本実施形態の製造方法で製造した半導体レーザから出力
されるレーザ光のレベルは、従来よりも高くできる。
尚、本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変形が
可能である。その変形例としては、例えば次のようなも
のがある。 （ａ） 実施形態では、材料がＩｎＰ系の集積化レーザ
に関して説明したが、本発明は、ＧａＡｓ系の半導体レ
ーザの製造方法にも適用できる。 （ｂ） 実施形態では、埋め込み構造の半導体レーザに
関して説明したが、本発明の半導体レーザの製造方法
は、リッジ導波路構造（即ち、レーザ部の導波路もリッ
ジ形状になっているもの）の半導体レーザにも適用でき
る。
従来の図２の（ａ）の工程における絶縁膜マスク２の形
成と、その後の該絶縁膜マスク２を除去する工程を省略
できるので、従来よりもプロセスを簡略化できる。更
に、図１の（ｃ）のエッチング工程において、異方性の
ドライエッチングにより、保護層２５、活性層２４、及
び導波路層２３を除去するようにしたので、該活性層２
４の端面がサイドエッチングされることがなく、変調器
部と活性層２４との結合状態が良好になる。そのため、
本実施形態の製造方法で製造した半導体レーザから出力
されるレーザ光のレベルは、従来よりも高くできる。
尚、本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変形が
可能である。その変形例としては、例えば次のようなも
のがある。 （ａ） 実施形態では、材料がＩｎＰ系の集積化レーザ
に関して説明したが、本発明は、ＧａＡｓ系の半導体レ
ーザの製造方法にも適用できる。 （ｂ） 実施形態では、埋め込み構造の半導体レーザに
関して説明したが、本発明の半導体レーザの製造方法
は、リッジ導波路構造（即ち、レーザ部の導波路もリッ
ジ形状になっているもの）の半導体レーザにも適用でき
る。
【００１７】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、従来技術における絶縁膜マスクの形成と、その後
の該絶縁膜マスクを除去する工程を省略できるので、従
来よりも簡略化した工程で半導体レーザを製造できる。
更に、エッチング工程において、異方性エッチングによ
り、保護層、活性層、及び導波路層を除去するようにし
たので、該活性層の端面がサイドエッチングされること
がなく、変調器部と活性層との結合状態が良好になる。
そのため、本発明の製造方法で製造した半導体レーザか
ら出力されるレーザ光のレベルは、従来の製造方法で製
造した半導体レーザよりも高くできる。
れば、従来技術における絶縁膜マスクの形成と、その後
の該絶縁膜マスクを除去する工程を省略できるので、従
来よりも簡略化した工程で半導体レーザを製造できる。
更に、エッチング工程において、異方性エッチングによ
り、保護層、活性層、及び導波路層を除去するようにし
たので、該活性層の端面がサイドエッチングされること
がなく、変調器部と活性層との結合状態が良好になる。
そのため、本発明の製造方法で製造した半導体レーザか
ら出力されるレーザ光のレベルは、従来の製造方法で製
造した半導体レーザよりも高くできる。
【図１】本発明の実施形態の半導体レーザの製造方法の
工程図である。
工程図である。
【図２】従来の半導体レーザの製造方法の工程図であ
る。
る。
【図３】従来の半導体レーザの製造方法の工程図であ
る。
る。
【図４】従来の半導体レーザの製造方法の工程図であ
る。
る。
【図５】本発明の実施形態の半導体レーザの製造方法の
工程図である。
工程図である。
【図６】本発明の実施形態の半導体レーザの製造方法の
工程図である。
工程図である。
２１ 基板 ２２ グレーティング ２３ 導波路層 ２４ 活性層 ２５ 保護層 ２６ 島状エッチング用マスク ２７ 吸収層 ２８ 保護層 ２９ ストライプマスク ２９Ｍ メサストライプ ３０，３１ 電流ブロック層 ３２ クラッド層 ３３ コンタクト層 ３４ リッジ導波路構造用マスク ３５ ポリイミド ３６ レーザ部電極 ３７ 変調器部電極 ３８ ｎ側電極 Ａ レーザ部形成予定領域 Ｍ 変調器部形成予定領域 Ｒ リッジ導波路
Claims (2)
- 【請求項１】 レーザ部形成予定領域及び変調器部形成
予定領域を有する基板上の全面に、レーザ光の発振波長
を決定するグレーティングを形成するグレーティング形
成工程と、 前記グレーティング上に、前記レーザ光を伝導する導波
路層、電流を流すことによって該レーザ光を発生する活
性層、及び該活性層を保護する第１の保護層を順次成長
させ、該グレーティングを埋め込む導波路層／活性層／
保護層成長工程と、 前記保護層上の前記レーザ部形成予定領域に所望の大き
さの島状エッチング用マスクを形成し、該島状エッチン
グマスク以外の領域を異方性エッチングすることによ
り、前記第１の保護層、前記活性層、及び前記導波路層
を除去すると共に、前記グレーティングをエッチングし
て該島状エッチング用マスク以外の領域を平坦にするエ
ッチング工程と、 前記基板上の前記島状エッチング用マスクの周囲の領域
に、外部から供給される変調信号に基づいて前記レーザ
光を吸収して変調する吸収層、及び該吸収層を保護する
第２の保護層を順次成長させ、該島状エッチング用マス
クを埋め込んで平坦面を形成する吸収層埋め込み成長工
程と、 前記平坦面上の所望の領域にストライプマスクを形成し
た後、前記第２の保護層及び前記吸収層に対してエッチ
ングを施して該ストライプマスクの下部にメサストライ
プを形成するメサエッチング工程と、 前記基板上の前記メサストライプの両側の領域に、前記
活性層のみに電流を流す第１の導電型の電流ブロック層
及び第２の導電型の電流ブロック層を順次成長させる電
流ブロック層埋め込み成長工程と、 前記ストライプマスクを除去した後、前記メサストライ
プ及び前記第２の導電型の電流ブロック層上に前記レー
ザ光を遮蔽する第１の導電型のクラッド層と、レーザ部
電極とオーミック接続を形成する第１の導電型のコンタ
クト層とを順次成長させ、前記変調器部形成予定領域中
の前記メサストライプからリッジ導波路を形成するため
のリッジ導波路構造用マスクを該コンタクト層上のリッ
ジ導波路形成予定領域及び前記レーザ部形成予定領域に
形成する該リッジ導波路構造用マスク形成工程と、 前記リッジ導波路構造用マスク以外の領域の前記コンタ
クト層、前記クラッド層、及び前記第１、第２の導電型
の電流ブロック層をエッチングすることにより、前記変
調器部形成予定領域に前記リッジ導波路を形成するリッ
ジ導波路構造形成工程と、 前記リッジ導波路構造形成工程でエッチングした領域に
絶縁層を埋め込む絶縁層埋め込み工程と、 前記リッジ導波路の上面に前記活性層に電源電圧を供給
する前記レーザ部電極を形成し且つ前記変調器部形成予
定領域の上面に前記変調信号を供給する変調器部電極を
形成すると共に、前記基板の厚みを所望の厚みに調整
し、該基板の下面にアース用電極を形成する電極形成工
程とを、 行うことを特徴とする半導体レーザの製造方法。 - 【請求項２】 前記異方性エッチングは、ドライエッチ
ングであ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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21685697A JPH1168222A (ja) | 1997-08-11 | 1997-08-11 | 半導体レーザの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21685697A JPH1168222A (ja) | 1997-08-11 | 1997-08-11 | 半導体レーザの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1168222A true JPH1168222A (ja) | 1999-03-09 |
Family
ID=16694987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21685697A Pending JPH1168222A (ja) | 1997-08-11 | 1997-08-11 | 半導体レーザの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1168222A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005060058A1 (ja) * | 2003-12-18 | 2005-06-30 | Nec Corporation | 半導体レーザーおよびその製造方法 |
| JP2010097174A (ja) * | 2008-09-19 | 2010-04-30 | Fujitsu Ltd | 光導波路の製造方法及び光導波路 |
| JP2011258810A (ja) * | 2010-06-10 | 2011-12-22 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体光集積素子及びその製造方法 |
| CN116706673A (zh) * | 2023-08-07 | 2023-09-05 | 武汉云岭光电股份有限公司 | 混合波导结构eml激光器及其制作方法 |
-
1997
- 1997-08-11 JP JP21685697A patent/JPH1168222A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005060058A1 (ja) * | 2003-12-18 | 2005-06-30 | Nec Corporation | 半導体レーザーおよびその製造方法 |
| JP2010097174A (ja) * | 2008-09-19 | 2010-04-30 | Fujitsu Ltd | 光導波路の製造方法及び光導波路 |
| JP2011258810A (ja) * | 2010-06-10 | 2011-12-22 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体光集積素子及びその製造方法 |
| CN116706673A (zh) * | 2023-08-07 | 2023-09-05 | 武汉云岭光电股份有限公司 | 混合波导结构eml激光器及其制作方法 |
| CN116706673B (zh) * | 2023-08-07 | 2023-11-17 | 武汉云岭光电股份有限公司 | 混合波导结构eml激光器及其制作方法 |
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