JPS6260838B2 - - Google Patents
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- JPS6260838B2 JPS6260838B2 JP57212769A JP21276982A JPS6260838B2 JP S6260838 B2 JPS6260838 B2 JP S6260838B2 JP 57212769 A JP57212769 A JP 57212769A JP 21276982 A JP21276982 A JP 21276982A JP S6260838 B2 JPS6260838 B2 JP S6260838B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
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- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、分布帰還型半導体レーザの製造方法
に関する。
に関する。
近時、―族半導体からなるダブルヘテロ接
合構造（以下DH構造と略記する）を用い、室温
連続発振を可能とした各種の半導体レーザが開発
されている。DH構造を有する実用的な半導体レ
ーザは、その構造においてストライプ状の活性領
域と導波路（共振器）とを必要とする。このよう
な構造を実現する１つの方法として、半導体基板
にＶ字状断面を有する溝を形成したのち、結晶成
長によつて溝中に活性層を分離形成する方法が採
用されている。
合構造（以下DH構造と略記する）を用い、室温
連続発振を可能とした各種の半導体レーザが開発
されている。DH構造を有する実用的な半導体レ
ーザは、その構造においてストライプ状の活性領
域と導波路（共振器）とを必要とする。このよう
な構造を実現する１つの方法として、半導体基板
にＶ字状断面を有する溝を形成したのち、結晶成
長によつて溝中に活性層を分離形成する方法が採
用されている。
第１図は上記方法によつて形成した半導体レー
ザの一例を示す断面図である。ｎ型（100）InP
基板１にＶ溝２を形成したのち、この上にクラツ
ド層としてのｎ型InP層３、活性層としてのアン
ドープInGaAsP層４（バンドギヤツプ1.3μｍ
帯）、クラツド層としてのＰ型InP層５及びオー
ミツクコンタクト層としてのP+型InGaAsP層６
が上記順に成長形成されている。活性層４はＶ溝
２中に分離形成されて導波構造を有している。こ
のＶ溝構造を有する半導体レーザは、比較的製作
が容易で信頼性も高く、最近特に注目されてい
る。
ザの一例を示す断面図である。ｎ型（100）InP
基板１にＶ溝２を形成したのち、この上にクラツ
ド層としてのｎ型InP層３、活性層としてのアン
ドープInGaAsP層４（バンドギヤツプ1.3μｍ
帯）、クラツド層としてのＰ型InP層５及びオー
ミツクコンタクト層としてのP+型InGaAsP層６
が上記順に成長形成されている。活性層４はＶ溝
２中に分離形成されて導波構造を有している。こ
のＶ溝構造を有する半導体レーザは、比較的製作
が容易で信頼性も高く、最近特に注目されてい
る。
しかしながら、上述したＶ溝構造を用いる方法
にあつては次のような問題があつた。すなわち、
Ｖ溝構造は両劈界面を共振器としたフアブリベロ
ー（F.P）共振器による帰還を利用するレーザに
おいて有効であるが、導波路に周期構造を設けそ
の回折光による帰還を利用して発振を起こす、所
謂分布帰還型レーザ（以下DFBレーザと略記す
る）にあつてはその適用が極めて困難である。
DFBレーザの場合、半導体基板上に一定周期の
凹凸（回折格子）を設け、屈折率の異なる導波路
構造をこの周期構造と近接して設けなければなら
ない。このため、半導体基板にＶ溝を設ける構造
では、Ｖ溝形成のためのエツチングにより導波路
構造中の回折格子が除去されてしまう。また、現
在の技術では、Ｖ溝の底部若しくは側面に回折格
子を刻むことは不可能である。このようにDFB
レーザは、劈開が不要であり、かつ安定した単一
縦モード発振が得られる等の特長を有するにも拘
らず、前述したＶ溝構造を適用できないと云う問
題があつた。
にあつては次のような問題があつた。すなわち、
Ｖ溝構造は両劈界面を共振器としたフアブリベロ
ー（F.P）共振器による帰還を利用するレーザに
おいて有効であるが、導波路に周期構造を設けそ
の回折光による帰還を利用して発振を起こす、所
謂分布帰還型レーザ（以下DFBレーザと略記す
る）にあつてはその適用が極めて困難である。
DFBレーザの場合、半導体基板上に一定周期の
凹凸（回折格子）を設け、屈折率の異なる導波路
構造をこの周期構造と近接して設けなければなら
ない。このため、半導体基板にＶ溝を設ける構造
では、Ｖ溝形成のためのエツチングにより導波路
構造中の回折格子が除去されてしまう。また、現
在の技術では、Ｖ溝の底部若しくは側面に回折格
子を刻むことは不可能である。このようにDFB
レーザは、劈開が不要であり、かつ安定した単一
縦モード発振が得られる等の特長を有するにも拘
らず、前述したＶ溝構造を適用できないと云う問
題があつた。
本発明の目的は、ストライプ状の導波路構造を
要するDFBレーザにＶ溝導波路構造を適用する
ことができ、製作の容易化及び信頼性向上等に寄
与し得る半導体レーザの製造方法を提供すること
にある。
要するDFBレーザにＶ溝導波路構造を適用する
ことができ、製作の容易化及び信頼性向上等に寄
与し得る半導体レーザの製造方法を提供すること
にある。
本発明の骨子は、回折格子を刻んだ半導体基板
自体ではなく、この基板上に成長形成した半導体
結晶層にＶ溝（完全なＶ字状に限るものではな
い）を形成することにある。
自体ではなく、この基板上に成長形成した半導体
結晶層にＶ溝（完全なＶ字状に限るものではな
い）を形成することにある。
すなわち本発明は、DFBレーザを製造するに
際し、所定周期の回折格子が設けられた半導体基
板上に結晶成長を阻害するストライプ状のマスク
膜を形成したのち、上記半導体基板上に該基板と
逆導電型若しくは半絶縁性の半導体結晶層を形成
し、次いで上記マスク膜を除去して溝部を形成
し、しかるのちこの溝部に活性層及びクラツド層
からなるDH構造を成長形成するようにした方法
である。
際し、所定周期の回折格子が設けられた半導体基
板上に結晶成長を阻害するストライプ状のマスク
膜を形成したのち、上記半導体基板上に該基板と
逆導電型若しくは半絶縁性の半導体結晶層を形成
し、次いで上記マスク膜を除去して溝部を形成
し、しかるのちこの溝部に活性層及びクラツド層
からなるDH構造を成長形成するようにした方法
である。
本発明によれば、半導体基板に回折格子を設け
たのち結晶成長によつて凹部（溝部）を形成して
いるので、溝部形成のために回折格子が除去され
る等の不都合はなく、溝部での導波路構造の構成
を行うことができる。したがつて、溝導波型の
DFBレーザの製作が容易に可能となり、安定な
縦モード発振と無劈開化とにより半導体レーザの
特性向上をはかり得る。
たのち結晶成長によつて凹部（溝部）を形成して
いるので、溝部形成のために回折格子が除去され
る等の不都合はなく、溝部での導波路構造の構成
を行うことができる。したがつて、溝導波型の
DFBレーザの製作が容易に可能となり、安定な
縦モード発振と無劈開化とにより半導体レーザの
特性向上をはかり得る。
第２図ａ〜ｆは本発明の一実施例に係わる
DFBレーザ製造工程を示す斜視図及び断面図で
ある。まず、第２図ａに示す如く表面に周期2000
〔Å〕、深さ1000〔Å〕の回折格子１１を刻んだｎ
型（100）InP基板（半導体基板）１２上にCVD
―SiO2膜（マスク膜）１３を回折格子１１の溝
方向と直交する方向に約２〔μｍ〕幅でストライ
プ状に形成した。なお、このマスク膜形成工程は
上記CVD―SiO2膜１３を基板１２上の全面に被
着したのち、通常のウエツトエツチング若しくは
反応性イオンエツチング技術等を用いてその不要
部分を選択エツチングすればよい。また、第２図
ｂは同図ａの矢視Ａ―Ａ断面を示すものであり、
CVD―SiO2膜１３は所望する導波路形成領域上
に形成されている。
DFBレーザ製造工程を示す斜視図及び断面図で
ある。まず、第２図ａに示す如く表面に周期2000
〔Å〕、深さ1000〔Å〕の回折格子１１を刻んだｎ
型（100）InP基板（半導体基板）１２上にCVD
―SiO2膜（マスク膜）１３を回折格子１１の溝
方向と直交する方向に約２〔μｍ〕幅でストライ
プ状に形成した。なお、このマスク膜形成工程は
上記CVD―SiO2膜１３を基板１２上の全面に被
着したのち、通常のウエツトエツチング若しくは
反応性イオンエツチング技術等を用いてその不要
部分を選択エツチングすればよい。また、第２図
ｂは同図ａの矢視Ａ―Ａ断面を示すものであり、
CVD―SiO2膜１３は所望する導波路形成領域上
に形成されている。
次に、エピタキシヤル成長法を用い第２図Ｃに
示す如く基板１２上にＰ型InGaAsP層１４（バ
ンドギヤツプ1.0μｍ帯）を約１〔μｍ〕厚さに
結晶成長させた。このとき、前記CVD―SiO2膜
１３が存在する部分では結晶成長が阻害されるの
で、InGaAsP層１４はCVD―SiO2膜１３の両側
に形成されることになる。次いで、CVD―SiO2
膜１３を弗化アンモニウム溶液等で除去し、その
底部に回折格子１１が設けられている溝部１５を
形成した。続いて、第２図ｄに示す如くバンドギ
ヤツプ1.15〔μｍ〕のｎ型InGaAsP層（クラツド
層）１６及びバンドギヤツプ1.3〔μｍ〕のアン
ドームInGaAsP層（活性層）１７を順次成長形
成した。このとき、上記クラツド層１６及び活性
層１７は前記溝部１５内に分離形成され、これに
よりストライプ状の導波路構造が形成されること
になる。続いて、第２図ｅに示す如くＰ型InP層
（クラツド層）１８及びバンドギヤツプ1.15〔μ
ｍ〕のP+型InGaAsP層（オーミツクコンタクト
層）１９を順次成長形成した。なお、第２図ｆは
同図ｅの矢視Ｂ―Ｂ断面を示すものであり、活性
層１７の下方に回折格子１１が存在することにな
る。これ以降は通常の電極付け等の工程を行うこ
とによつて、DFBレーザが完成することにな
る。
示す如く基板１２上にＰ型InGaAsP層１４（バ
ンドギヤツプ1.0μｍ帯）を約１〔μｍ〕厚さに
結晶成長させた。このとき、前記CVD―SiO2膜
１３が存在する部分では結晶成長が阻害されるの
で、InGaAsP層１４はCVD―SiO2膜１３の両側
に形成されることになる。次いで、CVD―SiO2
膜１３を弗化アンモニウム溶液等で除去し、その
底部に回折格子１１が設けられている溝部１５を
形成した。続いて、第２図ｄに示す如くバンドギ
ヤツプ1.15〔μｍ〕のｎ型InGaAsP層（クラツド
層）１６及びバンドギヤツプ1.3〔μｍ〕のアン
ドームInGaAsP層（活性層）１７を順次成長形
成した。このとき、上記クラツド層１６及び活性
層１７は前記溝部１５内に分離形成され、これに
よりストライプ状の導波路構造が形成されること
になる。続いて、第２図ｅに示す如くＰ型InP層
（クラツド層）１８及びバンドギヤツプ1.15〔μ
ｍ〕のP+型InGaAsP層（オーミツクコンタクト
層）１９を順次成長形成した。なお、第２図ｆは
同図ｅの矢視Ｂ―Ｂ断面を示すものであり、活性
層１７の下方に回折格子１１が存在することにな
る。これ以降は通常の電極付け等の工程を行うこ
とによつて、DFBレーザが完成することにな
る。
かくして製作されたDFBレーザはＰ型半導体
結晶層１４とｎ型のクラツド層１６及び活性層１
７とからなる逆バイアス接合により、溝部１５内
の活性層１７にのみ電流挟窄を行うことができ、
発振電流閾値を大幅に小さくすることが可能であ
る。さらに、活性層１７のストライプ形状により
単一横モード発振が可能であり、横にしみ出した
光も回折格子１１に影響されDFB機構をより効
果的に発揮させることができる。
結晶層１４とｎ型のクラツド層１６及び活性層１
７とからなる逆バイアス接合により、溝部１５内
の活性層１７にのみ電流挟窄を行うことができ、
発振電流閾値を大幅に小さくすることが可能であ
る。さらに、活性層１７のストライプ形状により
単一横モード発振が可能であり、横にしみ出した
光も回折格子１１に影響されDFB機構をより効
果的に発揮させることができる。
つまり、低閾値、横モード制御が完全になさ
れ、かつ回折格子１１による帰還、すなわち
DFB動作が効果的に行われる。したがつて、無
劈開、安定な単一縦モード発振と云う特性上での
向上もはかり得る。また、特殊な工程を必要とす
ることなく、現在実用化されている技術のみで容
易に実施し得る等の効果を奏する。
れ、かつ回折格子１１による帰還、すなわち
DFB動作が効果的に行われる。したがつて、無
劈開、安定な単一縦モード発振と云う特性上での
向上もはかり得る。また、特殊な工程を必要とす
ることなく、現在実用化されている技術のみで容
易に実施し得る等の効果を奏する。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるも
のではない。例えば、前記マスク膜のストライプ
幅は２〔μｍ〕に限定されるものではなく、さら
にその構成材料としてはCVD―SiO2膜以外に結
晶成長を阻害するものであればよい。また、半導
体材料としてはInP／InGaAsP系に限るものでは
なくGaAs／GaAlAs系、その他各種の―族
系半導体を用いることが可能である。さらに、前
記半導体結晶層は必ずしも基板と逆導電型のもの
である必要はなく、半絶縁性（高抵抗）のものを
代替できる。その他、本発明の要旨を逸脱しない
範囲で、種々変形して、実施することができる。
のではない。例えば、前記マスク膜のストライプ
幅は２〔μｍ〕に限定されるものではなく、さら
にその構成材料としてはCVD―SiO2膜以外に結
晶成長を阻害するものであればよい。また、半導
体材料としてはInP／InGaAsP系に限るものでは
なくGaAs／GaAlAs系、その他各種の―族
系半導体を用いることが可能である。さらに、前
記半導体結晶層は必ずしも基板と逆導電型のもの
である必要はなく、半絶縁性（高抵抗）のものを
代替できる。その他、本発明の要旨を逸脱しない
範囲で、種々変形して、実施することができる。
第１図はＶ溝構造の従来の半導体レーザの概略
構成を示す断面図、第２図ａ〜ｆは本発明の実施
例に係わるDFBレーザ製造工程を説明するため
のものでａは斜視図、ｂ〜ｆは断面図である。 １１…回折格子、１２…ｎ型InP基板（半導体
基板）、１３…CVD―SiO2膜（マスク膜）、１４
…Ｐ型InGaAsP層（半導体結晶層）、１５…溝
部、１６…ｎ型InGaAsP層（クラツド層）、１７
…アンドープInGaAsP層（活性層）、１８…Ｐ型
InP層（クラツド層）、１９…P+型InGaAsP層
（オーミツクコンタクト層）。
構成を示す断面図、第２図ａ〜ｆは本発明の実施
例に係わるDFBレーザ製造工程を説明するため
のものでａは斜視図、ｂ〜ｆは断面図である。 １１…回折格子、１２…ｎ型InP基板（半導体
基板）、１３…CVD―SiO2膜（マスク膜）、１４
…Ｐ型InGaAsP層（半導体結晶層）、１５…溝
部、１６…ｎ型InGaAsP層（クラツド層）、１７
…アンドープInGaAsP層（活性層）、１８…Ｐ型
InP層（クラツド層）、１９…P+型InGaAsP層
（オーミツクコンタクト層）。
Claims (1)
- １ 分布帰還型の半導体レーザを製造する方法に
おいて、所定周期の回折格子が設けられた半導体
基板上に結晶成長を阻害するストライプ状のマス
ク膜を形成する工程と、次いで上記半導体基板上
に該基板と逆導電型若しくは半絶縁性の半導体結
晶層を成長形成する工程と、次いで前記マスク膜
を除去して溝部を形成する工程と、上記溝部に活
性層及びクラツド層からなるダブルヘテロ接合構
造を成長形成する工程とを具備したことを特徴と
する半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57212769A JPS59103393A (ja) | 1982-12-06 | 1982-12-06 | 半導体レ−ザの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57212769A JPS59103393A (ja) | 1982-12-06 | 1982-12-06 | 半導体レ−ザの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59103393A JPS59103393A (ja) | 1984-06-14 |
| JPS6260838B2 true JPS6260838B2 (ja) | 1987-12-18 |
Family
ID=16628089
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57212769A Granted JPS59103393A (ja) | 1982-12-06 | 1982-12-06 | 半導体レ−ザの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59103393A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4777148A (en) * | 1985-01-30 | 1988-10-11 | Massachusetts Institute Of Technology | Process for making a mesa GaInAsP/InP distributed feedback laser |
| JPH0719931B2 (ja) * | 1989-04-06 | 1995-03-06 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザ装置およびその製造方法 |
| EP0526128B1 (en) * | 1991-07-24 | 1997-06-11 | Sharp Kabushiki Kaisha | A method for producing a distributed feedback semiconductor laser device |
| US5642371A (en) * | 1993-03-12 | 1997-06-24 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Optical transmission apparatus |
| US5656539A (en) * | 1994-07-25 | 1997-08-12 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of fabricating a semiconductor laser |
| CA3027228A1 (en) * | 2018-12-12 | 2020-06-12 | Oz Optics Ltd. | A broadband thz receiver using thick patterned semiconductor crystals |
-
1982
- 1982-12-06 JP JP57212769A patent/JPS59103393A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59103393A (ja) | 1984-06-14 |
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