JPS63233584A - Semiconductor laser and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor laser and manufacture thereof

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JPS63233584A
JPS63233584A JP6582287A JP6582287A JPS63233584A JP S63233584 A JPS63233584 A JP S63233584A JP 6582287 A JP6582287 A JP 6582287A JP 6582287 A JP6582287 A JP 6582287A JP S63233584 A JPS63233584 A JP S63233584A
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active layer
cladding layer
semiconductor laser
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博 照井
Akira Himeno
明 姫野
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Abstract

PURPOSE:To decrease the coupling loss between the tapered parts of an active layer and a light guide layer, by providing the second light guide layer on the active layer furthermore, and making the distribution center of an electric field of guided light propagating in the active layer to agree with that of guided light propagating in a low NA light guide for light emission. CONSTITUTION:A first light guide layer 2, an active layer 3 and a second light guide layer 2' are sequentially laminated on a semiconductor single crystal substrate, which is to become a first clad layer 1, and a first laminated substrate is obtained. An etching mask plate 8B, which has grooves 9A having the specified width and the specified depth, is prepared. Common etching liquid for the semiconductor single crystal substrate can be used for a material, which constitutes the mask plate 8B. The mask plate 8B is overlapped on the active layer 3 so that the parts of the grooves 9A agree with the positions of the active layer 3, where tapered parts 3T are to be formed. The device is immersed into the etching liquid, and the tapered parts 3T are formed in the active layer 3. Thus a wafer 8A is obtained. Then, the second light guide layer 2' is laminated to a specified thickness. A second clad layer is laminated, and a semiconductor laser is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光通信、光情報処理などの分野で使用される
半導体レーザおよびその製造方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor laser used in fields such as optical communication and optical information processing, and a method for manufacturing the same.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

InP−InGaAsP系、GaAs−Al1 GaA
s系に代表される半導体レーザは、基本モードでかつ低
しぎい値発振を得るために活性層のモード閉じ込め率を
高くとって設計されている。従って、出射ビームの放射
角が大きいので、光ファイバなどの低い放射角を有する
先導波路との結合にあたっては、高精度のレンズ系が必
須のものとなっている。これにより、先導波路との接続
に多大なるコストをかける必要があるという問題があっ
た。
InP-InGaAsP system, GaAs-Al1 GaA
Semiconductor lasers, typically s-based, are designed with a high mode confinement rate in their active layer in order to obtain fundamental mode and low threshold oscillation. Therefore, since the radiation angle of the emitted beam is large, a highly accurate lens system is essential for coupling with a guiding waveguide having a low radiation angle such as an optical fiber. This has caused a problem in that it is necessary to incur a great deal of cost for connection with the leading waveguide.

これを解決する構造として、従来、第12図に示すよう
なテーパー結合を利用する半導体レーザが報告されてい
る(’Integrated GaAs−AJZ xG
a、−、AsDouble−Heterostruct
ure La5er with Independen
tly Controlled 0ptical 0u
tput Divergence」、R,A、Loga
n、F、に、Re1nha、rt、IEEE  J、Q
uantumElectron、 、volQE−11
、pp461−464 、1975)。この例では、第
1のクラッド層であるn型 All 622Gao、 76AS層1の上に、第1の
光導波層であるn型Au o、 +5(iao、 as
As層2、テーパー部を有するノンドープGaAs活性
層3、および第2のクラッド層であるp型AJRo、 
22(iao、 71SAS層4がこの順序に積層され
た構造となっている。各層の屈折率は、第1および第2
のクラッド層1および4の各屈折率をnc、第1の光導
波層2の屈折率をnw、および活性層3の屈折率をna
としたときに、nc<nw<n、を満足するように設定
されており、かつ光導波層2の膜厚を活性層3の膜厚よ
りも厚くしである。さらに中央部には、活性層3のテー
パー領域3Tを設けである。
As a structure to solve this problem, a semiconductor laser using a taper coupling as shown in FIG. 12 has been reported ('Integrated GaAs-AJZ xG
a,-,AsDouble-Heterostruct
ure La5er with Independenden
try Controlled 0ptical 0u
tput Divergence”, R, A, Loga
n,F,ni,Re1nha,rt,IEEE J,Q
uantumElectron, ,volQE-11
, pp. 461-464, 1975). In this example, on the n-type All 622Gao, 76AS layer 1, which is the first cladding layer, the n-type Au, +5(iao, as), which is the first optical waveguide layer.
an As layer 2, a non-doped GaAs active layer 3 having a tapered portion, and a p-type AJRo which is a second cladding layer;
22 (iao, 71) has a structure in which SAS layers 4 are stacked in this order.The refractive index of each layer is different from that of the first and second layers.
The refractive index of each of the cladding layers 1 and 4 is nc, the refractive index of the first optical waveguide layer 2 is nw, and the refractive index of the active layer 3 is na.
It is set to satisfy nc<nw<n, and the thickness of the optical waveguide layer 2 is made thicker than the thickness of the active layer 3. Further, a tapered region 3T of the active layer 3 is provided in the central portion.

このような構造にすることで、この報告は、図の左方領
域では、活性層3中へのモード閉じ込め率を高くして、
活性層3の高い利得を有効に利用するとともに、中央部
の活性層テーパ領域3Tを介して、図の右方領域での低
いモード閉じ込め率、すなわち低放射角を有する先導波
路とをテーパー合により低損失で接続し、以て右端から
高効率で低放射角の発振光を得ることをねらっている。
By adopting such a structure, this report increases the mode confinement rate in the active layer 3 in the left region of the figure,
While effectively utilizing the high gain of the active layer 3, the tapered waveguide is connected to the leading waveguide having a low mode confinement rate in the right region of the figure, that is, a low radiation angle, through the active layer tapered region 3T in the center. The aim is to connect with low loss and obtain oscillation light with high efficiency and a low radiation angle from the right end.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかし、このような構造では、第12図下部の屈折率分
布と合わせて示したTEoモード導波光のy方向電界強
度のX方向分布Ey (x)を見れば明らかなように、
電界強度分布の中心がテーパー部3Tの前後の2位置A
とBとの間でX軸方向に△X=(u a+1 w)/2
だけ大きく変位し、そのために、活性層テーパー部3T
での接続損失が大きく、従って発振しにくいという問題
があった。ここでIla。
However, in such a structure, as is clear from the X-direction distribution Ey (x) of the y-direction electric field strength of the TEo mode guided light shown together with the refractive index distribution at the bottom of FIG.
The center of the electric field strength distribution is at two positions A before and after the taper part 3T.
△X=(u a+1 w)/2 in the X-axis direction between and B
Therefore, the active layer taper portion 3T
There was a problem in that the connection loss was large, and therefore it was difficult to oscillate. Here Ila.

ILwはそれぞれ活性層3および第1の光導波層2の膜
厚である。実際、この報告例では、室温においてパルス
発振が得られたにとどまっており、実用的素子としての
必須条件である室温での連続発振は得られておらず、ま
たその後改善されたという報告もない。
ILw is the film thickness of the active layer 3 and the first optical waveguide layer 2, respectively. In fact, in this reported example, pulse oscillation was only obtained at room temperature, and continuous oscillation at room temperature, which is an essential condition for a practical device, was not obtained, and there is no report that it has been improved since then. .

さらに、第12図示の半導体レーザの場合には、その作
製法にも問題があった。この報告例では、液相成長法(
LPE法)によりかかる半導体レーザを作製しているが
、その場合に、第13図に示すように、下部基板保持ボ
ート5と互いにスライドするメルト保持ボード5′を設
け、それにより基板上に順次異なる組成のメルト7が来
るようになし、かかるメルト保持ボート5°の内部に、
基板上から所望の位置だけ上方にサファイヤマスク6を
配設する。これにより、サファイヤマスク6の下部付近
においてメルト7中の溶質が基板上へ拡散析出するの制
限してテーパー部を形成している。
Furthermore, in the case of the semiconductor laser shown in FIG. 12, there were also problems in its manufacturing method. In this example report, the liquid phase growth method (
In this case, as shown in FIG. 13, a lower substrate holding boat 5 and a melt holding board 5' that slide relative to each other are provided, thereby sequentially disposing different patterns on the substrate. A melt of composition 7 is placed inside the melt holding boat 5°,
A sapphire mask 6 is placed above the substrate at a desired position. This restricts diffusion and precipitation of the solute in the melt 7 onto the substrate near the bottom of the sapphire mask 6, thereby forming a tapered portion.

このような方法では、マスク6付近での溶質の拡散が不
均一となり、膜厚の一様な部分に比べて、テーパー部の
組成に変動を生ずる。そのため、この方法をInGaA
sP系の半導体レーザの製造に適用した場合、テーパー
部では格子定数の不整合を生じ膜質を著しく損う。
In such a method, the diffusion of the solute near the mask 6 becomes non-uniform, resulting in variations in the composition of the tapered portion compared to a portion where the film thickness is uniform. Therefore, this method can be applied to InGaA
When applied to the manufacture of sP-based semiconductor lasers, mismatching of lattice constants occurs in the tapered portion, significantly impairing film quality.

従って、この方法は組成変動による格子定数の不整合が
生じにくいAJ!GaAs系にのみ適用可能であり、材
料系が限られるという問題があフた。
Therefore, this method is less likely to cause lattice constant mismatch due to compositional fluctuations. This solves the problem that it is applicable only to GaAs-based materials, and the material types are limited.

さらに、この方法では、メルト保持ボート5°間におい
て、成長基板から所定の距離だけ上方の部位にサファイ
ヤ基板6を設置する必要があり、多数個のテーパー部を
形成しようとすると、高度の熟練を要するボート加工が
必要になる。総じて、この製造方法は他材料にも適用し
得る一般的方法ではなく、また生産性も上がらないとい
う問題点があフた。
Furthermore, in this method, it is necessary to install the sapphire substrate 6 at a predetermined distance above the growth substrate between 5 degrees of the melt holding boat, and it requires a high level of skill to form a large number of tapered parts. Requires boat processing. Overall, this manufacturing method is not a general method that can be applied to other materials, and there are problems in that it does not increase productivity.

そこで、本発明の目的は、このような欠点を解決し、低
放射角で低Nへ(開口数)先導波路との接続特性に優れ
、しかも室温で低しきい値で連続発振する半導体レーザ
を提供することにある。
Therefore, the purpose of the present invention is to solve these drawbacks, and to provide a semiconductor laser that has a low radiation angle, low N (numerical aperture), excellent connection characteristics with a leading waveguide, and that continuously oscillates at room temperature with a low threshold value. It is about providing.

本発明の他の目的は、このような半導体レーザを製造す
るにあたり、生産性に優れた製造方法を提供することに
ある。
Another object of the present invention is to provide a manufacturing method with excellent productivity in manufacturing such a semiconductor laser.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

このような目的を達成するために、本発明半導体レーザ
は、第1の導電型を有し、第1のクラッド層となる半導
体単結晶基板と、第1のクラッド層上に、第1の導電型
を有し、かつ第1のクラッド層より大なる屈折率および
小なる抽料帯幅を有する第1の光導波層と、第1もしく
は第2の導電型を有し、かつ第1の光導波層より大なる
屈折率および小なる禁制帯幅を有する活性層と、第2の
導電型を有し、かつ第1のクラッド層と活性層との中間
の屈折率および禁制帯幅を有する第2の光導波層と、第
2の導電型を有し、かつ第1のクラッド層とほぼ等しい
屈折率および禁制帯幅を有する第2のクラッド層とが、
格子整合するように順次に積層された構造を具え、構造
の積層方向に対して垂直な方向の片側、もしくは両側の
端部において、活性層は当該端部に向けてテーパー状に
減少して消滅するごとにより、第1のクラッド層、第1
の光導波層、第2の光導波層および第2のクラッド層に
より端部導波路を構成したことを特徴とする。
In order to achieve such an object, the semiconductor laser of the present invention includes a semiconductor single crystal substrate having a first conductivity type and serving as a first cladding layer, and a first conductive layer on the first cladding layer. a first optical waveguide layer having a conductivity type and having a larger refractive index and a smaller extraction band width than the first cladding layer; an active layer having a larger refractive index and a smaller bandgap than the wave layer; and a second conductivity type having a refractive index and a bandgap intermediate between those of the first cladding layer and the active layer. a second cladding layer which has a second conductivity type and has substantially the same refractive index and forbidden band width as the first cladding layer;
It has a structure in which layers are sequentially stacked in a lattice-matched manner, and at one or both ends perpendicular to the stacking direction of the structure, the active layer tapers toward the end and disappears. Depending on the process, the first cladding layer, the first
An end waveguide is formed by the optical waveguide layer, the second optical waveguide layer, and the second cladding layer.

本発明製造方法は、第1のクラッド層となる半導体単結
晶基板上に、第1の光導波層、活性層、第2の光導波層
を順次に積層して第1の積層基板を得る第1の工程と、
半導体単結晶基板と共通のエツチング液を用い得る物質
で構成され、かつ所定の幅と深さの溝を有するエツチン
グマスク板を用意し、エツチングマスク板の、溝の形成
された側の表面と、第1の積層基板の第2の光導波層の
表面とを、溝の部分が活性層のうちテーパー部を形成し
ようとする位置に合致するように重ね合わせ、その重ね
合わされた全体をエツチング液に浸漬させて、テーパー
状の活性層を形成した第2の積層基板を得る第2の工程
と、第2の積層基板上に、第2の光導波層および第2の
クラッド層を順次積層する第3の工程とを含むことを特
徴とする(作用〕 本発明半導体レーザによれば、活性層の上にさらに第2
の光導波層を設りることによって、活性層中を伝搬する
導波光と出射用低NA導波路中を伝搬する導波光との電
界分布中心を合致させることが可能となり、以て、活性
層テーパー部における両者の結合損を著しく低下させる
ことができる、それによって、室温において連続発振を
得ることもできる。
In the manufacturing method of the present invention, a first optical waveguide layer, an active layer, and a second optical waveguide layer are sequentially laminated on a semiconductor single crystal substrate that becomes a first cladding layer to obtain a first laminated substrate. Step 1 and
An etching mask plate is prepared that is made of a material that can be used with the same etching solution as a semiconductor single crystal substrate and has grooves of a predetermined width and depth, and the surface of the etching mask plate on the side where the grooves are formed; The surface of the second optical waveguide layer of the first laminated substrate is overlapped so that the groove portion matches the position in the active layer where the tapered part is to be formed, and the entire overlapped layer is etched in an etching solution. a second step of obtaining a second laminated substrate with a tapered active layer formed by dipping; and a second step of sequentially laminating a second optical waveguide layer and a second cladding layer on the second laminated substrate. According to the semiconductor laser of the present invention, a second layer is further formed on the active layer.
By providing an optical waveguide layer of The coupling loss between the two in the tapered portion can be significantly reduced, thereby making it possible to obtain continuous oscillation at room temperature.

また、本発明の製造方法は、原理的に単純なウェットエ
ツチング工程を用いるので、何ら熟練、および高価な装
置類を必要とせずに、極めて生産性の高い簡便な方法で
ある。さらに、従来例はLPE法にのみ適用できる製造
方法であるのに対して、本発明の製造方法は、LPE法
、分子線エピタキシャル成長(MBE)法、有機金属(
MOCV[l)法等、ウェー八作製プロセスの如何を問
わないで種々の用途に適用できる。
Furthermore, since the manufacturing method of the present invention uses a wet etching process that is simple in principle, it is a simple method with extremely high productivity without requiring any skill or expensive equipment. Furthermore, while the conventional example is a manufacturing method that can only be applied to the LPE method, the manufacturing method of the present invention can be applied to the LPE method, molecular beam epitaxial growth (MBE) method, organometallic (
It can be applied to various uses, such as the MOCV[l] method, regardless of the wafer fabrication process.

従って、本発明によれば、室温で連続動作し、しかも低
NA光導波路との接続に優れた高性能の低放射角半導体
レーザを極めて安価に、かつ大量に提供することができ
る。
Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a high-performance low emission angle semiconductor laser that operates continuously at room temperature and is excellent in connection with a low NA optical waveguide at an extremely low cost and in large quantities.

〔実施例〕〔Example〕

以下に図面を参照して本発明の詳細な説明する。 The present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第1図は本発明の半導体レーザの一実施例の構造を示す
FIG. 1 shows the structure of an embodiment of the semiconductor laser of the present invention.

第1図において、第1の導電型を有し、かつ第1のクラ
ッド層1となる半導体単結晶基板上に、第1の導電型を
有する第1の光導波層2、第1もしくは第2の導電型を
有し、一方の端部にテーパー部3Tが形成されている活
性層3、第2の導電型を有し、活性層3および第1光導
波層2のうち活性層3で覆われていない部分を覆って形
成された光導波層2°、および第2の導電型を有し、か
つ第1のクラッド層1と同一の屈折率を有する第2のク
ラッド層4が、この順序で、格子整合するように積層さ
れている。各層の屈折率、および禁制帯幅の間には、活
性層3中で発生した光が有効に導波されるように、 QC< (nWI  % nW2)<na  sEc〉
(Ew+ 、Ewz)>E。
In FIG. 1, a first optical waveguide layer 2 having a first conductivity type, a first or second optical waveguide layer 2 having a first conductivity type, and a first or second The active layer 3 has a conductivity type and has a tapered part 3T formed at one end. In this order, an optical waveguide layer 2° formed to cover the uncoated portion and a second cladding layer 4 having a second conductivity type and having the same refractive index as the first cladding layer 1 are formed. They are stacked to match the lattice. Between the refractive index of each layer and the forbidden band width, QC< (nWI% nW2)<nasEc> so that the light generated in the active layer 3 is effectively guided.
(Ew+, Ewz)>E.

なる関係が保たれている。ここで(n(、Ec)、(n
w+%Ew+)、(nW2、Ew2)、(na % E
a)はそれぞれ、第1および第2のクラッド層1および
4、第1の光導波層2、第2の光導波層2°、および活
性層3の屈折率と禁制帯幅である。
A relationship is maintained. Here, (n(, Ec), (n
w+%Ew+), (nW2, Ew2), (na %E
a) is the refractive index and forbidden band width of the first and second cladding layers 1 and 4, the first optical waveguide layer 2, the second optical waveguide layer 2°, and the active layer 3, respectively.

このような構成において、本発明の半導体レーザでは、
活性層3のテーパー部3Tでの結合の高効率化を図るた
め、活性層3の上部に第2の光導波層2′を設けて、第
1図に示すように、左方の活性層領域Aでの導波光電界
分布中心と、右方の第1および第2の光導波層2および
2°をコア層とする低放射角先導波路の領域Bにおける
導波光の電界分布中心とを合致させる。
In such a configuration, in the semiconductor laser of the present invention,
In order to improve the coupling efficiency at the tapered portion 3T of the active layer 3, a second optical waveguide layer 2' is provided on the top of the active layer 3, and as shown in FIG. Match the center of the electric field distribution of the guided light at A with the center of the electric field distribution of the guided light in region B of the low radiation angle guided waveguide whose core layers are the first and second optical waveguide layers 2 and 2° on the right side. .

両領域AおよびBにおける者の電界分布中心の合致は、
第1および第2の光導波層2および2°の屈折率および
膜厚を制御することで実現できる。
The coincidence of the electric field distribution centers of the person in both areas A and B is
This can be achieved by controlling the refractive index and film thickness of the first and second optical waveguide layers 2 and 2°.

第1図には、第1および第2の光導波層2および2°の
屈折率が等しい場合のTEoモード電界分布の例を模式
的に示しである。この場合には、第2の光導波層2°の
膜厚を第1の光導波層2の膜厚よりも厚くすれば良く、
その膜厚値は第1のクラッド層1、第1の光導波層2、
活性層3、第2の光導波層2°、および第2のクラッド
層4より成る5層構造導波路のモード解析より得られる
。そのためには、例えば、rTheoryof Die
lectric OpticalWaveguides
」、 D、Marcuse、Academic Pre
ss、 1974を参照すればよい。
FIG. 1 schematically shows an example of the TEo mode electric field distribution when the first and second optical waveguide layers 2 and 2° have the same refractive index. In this case, the film thickness of the second optical waveguide layer 2° may be made thicker than the film thickness of the first optical waveguide layer 2,
The film thickness values are the first cladding layer 1, the first optical waveguide layer 2,
This is obtained from mode analysis of a five-layer waveguide consisting of an active layer 3, a second optical waveguide layer 2°, and a second cladding layer 4. To do so, for example, rTheoryofDie
Electric Optical Waveguides
”, Marcuse, Academic Pre
ss., 1974.

このような構成によれば、前述した従来例のような活性
層デーパ一部における電界分布中心の変位がなく、きわ
めて接続損の少ないテーパー結合が得られ、以て高効率
の低放射角を有する半導体レーザを実現できる。
According to such a configuration, there is no displacement of the electric field distribution center in a part of the active layer taper as in the conventional example described above, and a taper coupling with extremely low connection loss can be obtained, resulting in a high efficiency and a low radiation angle. A semiconductor laser can be realized.

ところで、半導体レーザのような単一モード先導波路の
場合、低損失テーパー結合を得るためには、テーパー長
しは (λ/△N) << l。
By the way, in the case of a single-mode guided waveguide such as a semiconductor laser, in order to obtain low-loss taper coupling, the taper length must be (λ/△N) << l.

なる関係を満たす必要がある。(例えば、roptic
al  Waveguide  Theory」 八1
lan  W、5nyder。
It is necessary to satisfy the following relationship. (For example, roptic
al Waveguide Theory” 81
lan W, 5nyder.

John D、Love、pp410−412. Ch
apman and flai1社発行、1983年参
照)。ここで、λは導波光すなわち発振光の波長、ΔN
は導波光等価屈折率と第1゜第2のクラッド層1.4の
屈折率との差である。
John D, Love, pp410-412. Ch
Published by Apman and Flai 1, 1983). Here, λ is the wavelength of the guided light, that is, the oscillation light, and ΔN
is the difference between the guided light equivalent refractive index and the refractive index of the 1° second cladding layer 1.4.

波長1.3 μm帯のInP−1nGaAsPレーザー
を考えると、△N a<Q、l〜0.2であり、前述の
関係式の条件を満足するためには、テーパー長りを50
μm以上とすることが必要である。活性層3の膜厚は通
常0.1〜0.3μmであるので、このような関係式を
満足するためには、テーパー部3Tとしては極めて緩や
かなテーパーが必要なことになる。
Considering an InP-1nGaAsP laser with a wavelength of 1.3 μm, △N a < Q, l ~ 0.2, and in order to satisfy the conditions of the above relational expression, the taper length should be set to 50
It is necessary that the thickness be at least μm. Since the thickness of the active layer 3 is usually 0.1 to 0.3 μm, in order to satisfy such a relational expression, the tapered portion 3T needs to have an extremely gentle taper.

本発明では、このようなテーパー部3Tを形成するにあ
たって、前述したような従来方法の欠点を解決し、以下
に述べるようにして、極めて簡便に、しかも再現性良く
テーパー部3Tを形成できるようにする。
In the present invention, in forming such a tapered part 3T, the drawbacks of the conventional method as described above are solved, and as described below, the tapered part 3T can be formed extremely easily and with good reproducibility. do.

第2図は、本発明半導体レーザの製造方法に招けるテー
パー形成工程の原理を示す図である。第2図のように、
被エツチング8に、長辺および短辺の長さがそれぞれa
およびbの矩形状の断面をもつ穴9をあけ、その中にエ
ツチング液lOを満たした場合を考える。エツチング速
度は、エツチング液lOが新鮮液と交換されやすい各辺
の中央部において速く、各角部に近い場所栓穴9の奥行
き方向の辺においてもエツチング液が消費されるため、
遅くなる。エツチング深さが辺の長さaおよびbに対し
て十分小さい場合、角部ではエツチングは進まないと考
えて良く、結果としてエツチング形状は図中に一点鎖線
で示すような「かまぼこ」状になる。長辺および短辺の
各中央部の深さhlおよびhbは、辺の長さaおよびb
にそれぞれ依存し、ha/h1)−a/bとなる。但し
、第2図では、説明の便宜上、エツチング形状(一点鎖
線)を誇張して示しである。Lは第1図に示したテーパ
ー長に相当する。
FIG. 2 is a diagram illustrating the principle of the taper forming step that is involved in the method of manufacturing a semiconductor laser of the present invention. As shown in Figure 2,
The length of the long side and short side of the etching target 8 is a.
Let us consider the case where a hole 9 having a rectangular cross section of 2 and b is made and the hole 9 is filled with an etching solution lO. The etching speed is faster in the center of each side where the etching solution IO is easily exchanged with fresh solution, and the etching solution is also consumed on the sides in the depth direction of the plug hole 9 near each corner.
Become slow. If the etching depth is sufficiently small relative to the side lengths a and b, it is safe to assume that etching will not proceed at the corners, and as a result, the etching shape will be a "semi-cylindrical shape" as shown by the dashed line in the figure. . The depths hl and hb at the center of the long and short sides are the lengths a and b of the sides.
ha/h1)-a/b. However, in FIG. 2, the etched shape (dotted chain line) is exaggerated for convenience of explanation. L corresponds to the taper length shown in FIG.

一例として、被エツチング物8としてInP 44結晶
を考える。辺の長さa−b−250tl mの矩形穴9
の中にエツチング速度0.2μm/secのエツチング
液lOを満たしたとする。すると、5秒後には、辺の中
央部のエツチング深さり、−hb−1μmとなる。一方
、角部ではエツチングは全んど進行しないので、穴9の
壁面にテーパー長L−a/2−125μm%高さ1μm
の緩やかなテーパーが形成されることになる。テーパー
長し、および高さは、辺の長さ、およびエツチング液1
0の濃度、時間で制御し得る。
As an example, consider an InP 44 crystal as the object 8 to be etched. Rectangular hole 9 with side length a-b-250tl m
Assume that the chamber is filled with an etching solution 1O having an etching rate of 0.2 μm/sec. Then, after 5 seconds, the etching depth at the center of the side becomes -hb-1 μm. On the other hand, since etching does not proceed at all at the corners, the wall surface of the hole 9 has a taper length L-a/2-125 μm% and a height of 1 μm.
A gentle taper will be formed. The taper length and height are the side length and etching solution 1.
It can be controlled with a concentration of 0 and time.

なお、以上の説明では、被エツチング物8に穴9をあけ
た場合についてエツチングの状態を説明してきたが、こ
のようにする代わりに、たとえば、第2図に示すように
、エツチング速度がほぼ同一の材料による板8Aおよび
溝付き板8Bを接合して矩形穴9を形成してもよい。た
だし、穴9の代わりに、上方が開口されている溝を用い
ると、その開口部より新鮮なエツチング液が溝に流入し
すぎるので、テーパー状にエツチングが行われない。本
発明者は、中空穴の両端の開口においてのみ新鮮なエツ
チング液と入れかわる状態の下で、上述したようなテー
パー状のエツチングが行われることを確認し、その事実
の肥識の下に、本発明半導体レーザの製造方法を完成す
るに至った。
In the above explanation, the etching state has been explained for the case where the hole 9 is made in the object to be etched 8. However, instead of doing this, for example, as shown in FIG. The rectangular hole 9 may be formed by joining the plate 8A and the grooved plate 8B made of this material. However, if a groove with an upper opening is used instead of the hole 9, too much fresh etching liquid will flow into the groove from the opening, so that tapered etching will not be performed. The inventor of the present invention confirmed that the above-described tapered etching is performed under conditions where fresh etching solution is replaced only at the openings at both ends of the hollow hole, and based on the knowledge of this fact, A method for manufacturing a semiconductor laser according to the present invention has been completed.

本発明では、以上に述べた現象を利用することによって
、以下に示す第3図(八)〜(D)および第4図(八)
および(B)のようにして、第1図に示した本発明半導
体レーザの構造を製造できる。
In the present invention, by utilizing the above-mentioned phenomenon, the following figures 3 (8) to (D) and 4 (8)
The structure of the semiconductor laser of the present invention shown in FIG. 1 can be manufactured as shown in FIG. 1 and (B).

まず、第1工程として、第1の導電型をもつ第1のクラ
ッド層1である半導体単結晶基板上に、第1の導電型の
第1の光導波層2、第1もしくは第2の導電型の活性層
3、および第2の導電型の第2の光導波層2°を所定の
厚みに順次積層して、第3図(B)に示すようなウェー
ハ8^を作製する。
First, as a first step, a first optical waveguide layer 2 of a first conductivity type and a first or second conductive layer are placed on a semiconductor single crystal substrate, which is a first cladding layer 1 having a first conductivity type. A wafer 8^ as shown in FIG. 3(B) is manufactured by sequentially laminating a type active layer 3 and a second conductivity type second optical waveguide layer 2° to a predetermined thickness.

他方、第3図(^)に示すように、第1のクラッド層1
と同一材質もしくはウェーハ8Aとエツチング液を共通
にし、エツチング速度がほぼ同一(つ工−ハの各層とも
ほぼ同じエツチング速度である)の材質による平板に、
希望するテーパー長しの2倍よりも長い幅で、所定の深
さを有する複数の矩形溝9Aが互いに平行に素子長りの
2倍の間隔で掘られたものをエツチングマスク板8Bと
して用意する。
On the other hand, as shown in FIG. 3 (^), the first cladding layer 1
A flat plate made of the same material as wafer 8A or a material that uses the same etching solution as wafer 8A and has approximately the same etching speed (each layer of the wafer has approximately the same etching speed).
Prepare an etching mask plate 8B in which a plurality of rectangular grooves 9A having a width longer than twice the desired taper length and a predetermined depth are dug parallel to each other at intervals twice the element length. .

―第2工程として、このエツチングマスク板8Bとウェ
ーハ8Aを第3図(B) に示すように重ね合わせて孔
9を形成した全体をエツチング液lOに浸漬する。それ
により、破線で示す部分は、矩形断面に対してほぼ等方
的にふくらんだ形状の断面にエツチング除去される。つ
いで、マスク板8Bを除去することによって、第3図(
D)または第4図(A)に示すように、活性層3にきわ
めてゆるやかなテ−パ一部3Tが形成される。
- In the second step, the etching mask plate 8B and the wafer 8A are placed one on top of the other as shown in FIG. 3(B), and the entire structure with holes 9 formed therein is immersed in etching solution lO. As a result, the portion indicated by the broken line is etched away into a cross section that is substantially isotropically convex with respect to the rectangular cross section. Next, by removing the mask plate 8B, as shown in FIG.
D) or as shown in FIG. 4(A), a very gentle taper portion 3T is formed in the active layer 3.

次に、第3工程として、テーパー部3Tの形成されたウ
ェーハ8A上に、第4図(B)に示すように、第2の導
電型を有する第2の光導波層2°、および第2のクラッ
ド層4を順次に積層する。このようにして形成したウェ
ーハを、第4図(B)に示す点線の位置において、間隔
りでへき開すれば、第1図の構造に極めて近い形状の半
導体レーザ素子を作製できる。
Next, as a third step, as shown in FIG. 4(B), a second optical waveguide layer 2° having a second conductivity type and a second cladding layers 4 are sequentially laminated. If the wafer thus formed is cleaved at intervals at the positions indicated by dotted lines in FIG. 4(B), a semiconductor laser device having a shape very similar to the structure shown in FIG. 1 can be manufactured.

ここで、第1工程において、活性層3上に第2の光導波
層2°を積層したのは、第3工程において積層を行う際
に、活性層を保護するためである。
Here, the reason why the second optical waveguide layer 2° was laminated on the active layer 3 in the first step was to protect the active layer during lamination in the third step.

次に、本発明の具体令について説明する。Next, specific instructions of the present invention will be explained.

ま子、スズ(Sn)ドープn型で2 x 10′87c
cのキャリヤ濃度の(100) InP基板を第1のク
ラッド層1として、この上に第1の光導波層2としてス
ズトープn型でキャリヤ濃度2 X 10”/cc、膜
厚0.7 pmのIno、 97”ao、 osAso
、 oaPo、 94膜、活性層3としてノンドープで
膜厚0.3μmのIno、 71ca0.29八so、
 86P0.34膜、および第2の光導波層2°として
亜鉛(Zn)ドープp型でキャリヤ濃度5 x 10′
77cc 、膜厚1.0μmのIno、 97Ga0.
03AS0.06PC1,94膜を順次積層したウェー
ハ8AをLPE法で作製した。
Mako, tin (Sn) doped n-type 2 x 10'87c
A (100) InP substrate with a carrier concentration of c is used as the first cladding layer 1, and a first optical waveguide layer 2 is formed on this as a tin-topped n-type with a carrier concentration of 2 x 10''/cc and a film thickness of 0.7 pm. Ino, 97”ao, osAso
, oaPo, 94 film, non-doped Ino with a film thickness of 0.3 μm as the active layer 3, 71ca0.298so,
86P0.34 film, and a zinc (Zn) doped p-type film with a carrier concentration of 5 x 10' as the second optical waveguide layer 2°.
77cc, Ino with a film thickness of 1.0 μm, 97Ga0.
A wafer 8A in which 03AS0.06PC1,94 films were sequentially laminated was fabricated by the LPE method.

次に、InP基板に、幅300μm、深さ250μmの
複数の矩形溝9Aを500μm間隔で平行に形成したも
のをエツチングマスク板8Bとして用意した。
Next, an etching mask plate 8B was prepared in which a plurality of rectangular grooves 9A having a width of 300 μm and a depth of 250 μm were formed in parallel at intervals of 500 μm on an InP substrate.

このエツチングマスク板8Bを、ウェーハ8八に対して
、溝方向がウェーハ8Aの<TlO〉方向に一致するよ
うに重ね合わせ、20℃のブロムメタノール溶液(臭素
(Or)0.8ccとメタノール20ccとの混合液)
をエツチング液lOとして用い、これに90秒浸漬した
This etching mask plate 8B is stacked on the wafer 88 so that the groove direction matches the <TlO> direction of the wafer 8A, and a 20° C. bromine methanol solution (0.8 cc of bromine (Or) and 20 cc of methanol) is added to the etching mask plate 8B. mixture)
was used as an etching solution 1O, and immersed in this for 90 seconds.

浸漬後のエツチング断面形状を表面あらさ計で測定した
結果を第5図に示す。この結果より、高さ1μmで長さ
150μmの極めて緩やかなテーパー形成されているこ
とが判る。活性層3の厚みは0.3μmであるので、活
性層3のテーパー長しは50μmとなり、前述のテーパ
ー長の条件を満たしている。ここで、エツチングマスク
板8Bは、前述したように、InPとエツチング液を共
通するものであれば良く、マスク板8BとしてGaAs
を用いてもほぼ同様の結果が得られた。
Figure 5 shows the results of measuring the etched cross-sectional shape after dipping using a surface roughness meter. From this result, it can be seen that an extremely gentle taper is formed with a height of 1 μm and a length of 150 μm. Since the thickness of the active layer 3 is 0.3 μm, the taper length of the active layer 3 is 50 μm, which satisfies the above-mentioned taper length condition. Here, as described above, the etching mask plate 8B only needs to use a common etching solution for InP, and the etching mask plate 8B may be made of GaAs.
Almost similar results were obtained using .

次に、このウェーハ8A上に第2の光導波層2゛として
、Znドープp型でキャリヤ濃度5 X 10”/cc
 、膜厚1.3 μmのIno、 5yGao、 03
AS0.06P0.94膜、および第2のクラッド層4
として、Znドープp型でキャリヤ濃度5 x 10”
/cc 、厚さ2μmのInP膜、さらにp側に低抵抗
オーミック電極を形成するためのキャップ層11(第7
図参照)をLPE、法で順次積層した。
Next, a second optical waveguide layer 2' is formed on the wafer 8A using a Zn-doped p-type film with a carrier concentration of 5 x 10''/cc.
, Ino with a film thickness of 1.3 μm, 5yGao, 03
AS0.06P0.94 film and second cladding layer 4
As, Zn-doped p-type with carrier concentration 5 x 10”
/cc, a 2 μm thick InP film, and a cap layer 11 (seventh layer) for forming a low resistance ohmic electrode on the p side.
(see figure) were sequentially laminated using the LPE method.

この実施例では、活性層3の組成より、発振波長は1.
34μmであり、この波長での前記各層の屈折率は、そ
れぞれ、第1および第2のクラッド層1および4でnC
−3,194、第1および第2の光導波層2および2゛
でnWI’−口w2−3.214 、活性層3でn、−
3,510である。
In this example, due to the composition of the active layer 3, the oscillation wavelength is 1.
34 μm, and the refractive index of each layer at this wavelength is nC for the first and second cladding layers 1 and 4, respectively.
-3,194, nWI' in the first and second optical waveguide layers 2 and 2'-mouth w2-3.214, n in the active layer 3, -
3,510.

これら屈折率および前記膜厚から求めたTEoモードの
正規化電界分布関数Ey (x)を第6図に示す。ここ
でAおよびBは、それぞれ、第1図における位置Aおよ
び已に対応し、X座標の原点は第1のクラッド層1と第
1光導波層2との境界にとっである。第6図から明らか
なように、位置AおよびBでの電界分布中心のX座標は
一致しているので、低損失テーパー結合を期待できる。
FIG. 6 shows the normalized electric field distribution function Ey (x) in the TEo mode determined from these refractive indices and the film thickness. Here, A and B correspond to positions A and B in FIG. 1, respectively, and the origin of the X coordinate is located at the boundary between the first cladding layer 1 and the first optical waveguide layer 2. As is clear from FIG. 6, since the X coordinates of the electric field distribution centers at positions A and B match, low-loss taper coupling can be expected.

第6図の電界分布関数は、ガウシアン分布をガウス分布
で近似すると、重み強度が最大点から1/eになるまで
のX軸方向の距離をWとしたとき、放射角度θは、 θ= tan−’ (λ/ rt w) −−(1)と
なる。第6図から位置AおよびBでのWは、WA−0,
34μmおよびWB−1,28μmとなり、(1)式よ
り、第1図において左方への放射角θ6上は51.4°
、右方への放射角θ8工は18.4°となり、十分に小
さい放射角度を期待できる。
The electric field distribution function in Fig. 6 is obtained by approximating the Gaussian distribution with a Gaussian distribution, and when the distance in the X-axis direction from the maximum weight strength point to 1/e is W, the radiation angle θ is as follows: θ= tan -' (λ/rt w) --(1). From FIG. 6, W at positions A and B is WA-0,
34 μm and WB-1.28 μm, and from equation (1), the radiation angle θ6 to the left in Fig. 1 is 51.4°.
, the radiation angle θ8 to the right is 18.4°, and a sufficiently small radiation angle can be expected.

上述のようにして、活性層にテーパの形成されたウェー
ハを作製した後、本実施例では、通常のBH(埋め込み
)型半導体レーザの作製工程に進む。すなわち、<11
0>方向において活性層3の幅が1.5 μmとなるよ
うにかかるウェーハに逆メサエツチングを施してストラ
イプ化し、p型1nP埋め込み層12、およびn型In
P埋め込み層12′ をLPEで形成する。さらにp側
にAu−Zn電極13、n側にAl1−5n電′Fi1
3°を付着せしめる工程を経て、第7図に示すように、
BH型で片側活性層テーパーの半導体レーザを作製した
。ここで、素子長は300μmで、その内、活性層3の
テーパー部3Tは50μm、第1および第2の光導波層
2および2゜をコア層とする低放射角先導波路の長さは
20μmであった。
After manufacturing a wafer with a tapered active layer as described above, in this embodiment, the process proceeds to a normal BH (buried) type semiconductor laser manufacturing process. That is, <11
The wafer is subjected to reverse mesa etching to form stripes so that the width of the active layer 3 is 1.5 μm in the 0> direction, and a p-type 1nP buried layer 12 and an n-type InP buried layer 12 are formed.
A P buried layer 12' is formed of LPE. Furthermore, an Au-Zn electrode 13 is placed on the p side, and an Al1-5n electrode 'Fi1 is placed on the n side.
After the process of attaching 3°, as shown in Figure 7,
A BH type semiconductor laser with a tapered active layer on one side was fabricated. Here, the element length is 300 μm, of which the tapered portion 3T of the active layer 3 is 50 μm, and the length of the low radiation angle guided waveguide having the first and second optical waveguide layers 2 and 2° as core layers is 20 μm. Met.

次に、このようにして作製した半導体レーザ素子の特性
について述べる。本例の半導体レーザは、室温(RT)
で連続発振(cw) t、た。第8図に入力端子と出力
光パワーとの関係を示す。発振しきい値は40μmAで
あり、入力電流が63mA以上のときに2mW以上の出
力が片端面で得られた。発振波長は第9図に示すスペク
トラムから明らかなように、1.344 μmであった
Next, the characteristics of the semiconductor laser device thus manufactured will be described. The semiconductor laser in this example is at room temperature (RT).
Continuous oscillation (cw) t. FIG. 8 shows the relationship between the input terminal and the output optical power. The oscillation threshold was 40 μmA, and an output of 2 mW or more was obtained at one end when the input current was 63 mA or more. As is clear from the spectrum shown in FIG. 9, the oscillation wavelength was 1.344 μm.

第10図は、低放射角導波路側(第1図の右方)からの
出射光強度の角度依存性を示す。半導体レーザの放射角
は、通常、第10図において、相対光度のピークから1
72になる全角度FWHM(FullWidth at
 l1alf Maximum)で論じられる。本実施
例の場合、その値は導波層に垂直方向2θ1、および平
行方向2θ7 ともに13.5°であり、通常の半導体
レーザが20工〉30°、2θ7〉20°であるのに対
して、大幅に小さくなっている。尚、本実施例ではpW
HMは13.5°であったが、第1および第2の光導波
層2および2′の屈折率および膜厚を変えれば、FWI
IMは接続しようとする先導波路に合わせて自由に変え
ることができるので、それによって最良の値を選択すれ
ば良い。
FIG. 10 shows the angular dependence of the intensity of light emitted from the low radiation angle waveguide side (right side in FIG. 1). The emission angle of a semiconductor laser is usually 1 from the peak of relative luminosity in FIG.
Full Width at FWHM (Full Width at
11alf Maximum). In the case of this example, the values are 13.5° in both the 2θ1 direction perpendicular to the waveguide layer and the 2θ7 direction parallel to the waveguide layer. , has become significantly smaller. In addition, in this example, pW
HM was 13.5°, but if the refractive index and film thickness of the first and second optical waveguide layers 2 and 2' are changed, the FWI
Since IM can be freely changed according to the leading waveguide to be connected, the best value can be selected accordingly.

ここで、本発明半導体レーザの応用分野について述べる
。第11図はその一例である。第11図に示すように、
両側に活性層テーパー部3Tを介して結合する低放射角
光導波路2および2′を備えた本発明半導体レーザの両
端面に無反射コート膜14を設ける。それにより、この
レーザは光増幅素子として働く。このレーザは低放射角
であるから、従来の通常型レーザのような高精度のレン
ズ系を設ける必要なしに、図に示すように、直接に石英
系光ファイバ15の間に挿入して用いることができ、極
めて簡単な構造で安価な光増幅器を構成することができ
る。しかもまた、本発明半導体レーザはTi拡散LiN
b2O+光導波路とも、勿論、直接に接続可能であるか
ら、LiNb2O3導波形変調器と一体化した高スペク
トラム純度光源が容易に得られる。
Here, the field of application of the semiconductor laser of the present invention will be described. FIG. 11 is an example. As shown in Figure 11,
A non-reflection coating film 14 is provided on both end faces of the semiconductor laser of the present invention, which is provided with low radiation angle optical waveguides 2 and 2' coupled to each other via an active layer taper portion 3T on both sides. Thereby, this laser acts as an optical amplification element. Since this laser has a low radiation angle, it can be used by directly inserting it between silica-based optical fibers 15, as shown in the figure, without the need for a high-precision lens system like conventional conventional lasers. It is possible to construct an inexpensive optical amplifier with an extremely simple structure. Furthermore, the semiconductor laser of the present invention is made of Ti-diffused LiN.
Of course, it can be directly connected to the b2O+ optical waveguide, so a high spectral purity light source integrated with the LiNb2O3 waveguide modulator can be easily obtained.

(発明の効果) 以上説明したように、本発明半導体レーザによれば、活
性層の上にさらに第2の光導波層を設けることによって
、活性層中を伝搬する導波光と出射用低NA導波路中を
伝搬する導波光との電界分布中心を合致させることが可
能となり、以て、活性層テーパー部における両者の結合
損を著しく低下させることができる、それによって、室
温において連続発振を得ることもできる。
(Effects of the Invention) As explained above, according to the semiconductor laser of the present invention, by further providing the second optical waveguide layer on the active layer, the guided light propagating in the active layer can be It becomes possible to match the electric field distribution center with the guided light propagating in the wave path, and as a result, the coupling loss between the two at the tapered part of the active layer can be significantly reduced, thereby achieving continuous oscillation at room temperature. You can also do it.

また、本発明の製造方法は、原理的に単純なウェットエ
ツチング工程を用いるので、何ら熟練、および高価な装
置類を必要とせずに、極めて生産性の高い簡便な方法で
°ある。ざらに加えて、従来例はLPE法にのみ適用で
きる製造方法であるのに対して、本発明の製造方法は、
LPE法、MBE法、MOCVD法等、ウェーハ作製プ
ロセスの如何を問うことなしに、種々の用途に有効に適
用できる利点がある。
Furthermore, since the manufacturing method of the present invention uses a wet etching process that is simple in principle, it is a simple method with extremely high productivity without requiring any skill or expensive equipment. In addition, while the conventional example is a manufacturing method that can only be applied to the LPE method, the manufacturing method of the present invention
It has the advantage that it can be effectively applied to various uses, such as LPE method, MBE method, MOCVD method, etc., regardless of the wafer fabrication process.

従って、本発明によれば、室温で連続動作し、しかも低
NA光導波路との接続に、優れた高性能の低放射角半導
体レーザを極めて安価に、かつ大量に提供することがで
きる。
Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a high-performance, low-emission-angle semiconductor laser that operates continuously at room temperature and is excellent for connection with a low-NA optical waveguide at an extremely low cost and in large quantities.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明半導体レーザの一実施例の構造を示す断
面図、 第2図は本発明半導体レーザの製造方法の原理の説明図
、 第3図(A)〜(D)は本発明半導体レーザの製造方法
の一実施例におけるテーパー部の製造工程の説明図、 第4図(A)および(B)は本発明半導体レーザの製造
方法の一実施例における製造工程の説明図、 第5図は本発明実施例のエツチング断面を示す図、 第6図は本発明実施例の半導体レーザの電界強度分布を
示す図、 第7図は本発明実施例の半導体レーザの構造を示す図、 第8図は本発明実施例の電流対光強度を示す特性図、 第9図は本発明実施例の光強度のスペクトルを示す図、 第1O図は本発明実施例の放射角に対する光強度を示す
特性図、 第11図は本発明半導体レーザを用いて構成した光増幅
器の一例を示す断面図、 第12図は従来の半導体レーザの構造の一例を示す断面
図、 第13図は従来の半導体レーザの製造方法の一例を示す
説明図である。 1・・・第1のクラッド層、 2・・・第1の光導波層、 2°・・・第2の光導波層、 3・・・活性層、 3T・・・テーパー部、 4・・・第2のクラッド層、 5・・・下部基板保持スライドボート、5°・・・メル
ト保持スライドボート、6・・・サファイヤマスク、 7・・・メルト、 8・・・被エツチング物、 8A・・・ウェーハ、 8B・・・エツチングマスク板、 9・・・矩形穴、 9^・・・溝、 lO・・・エツチング液、 11・・・キャップ層、 12・・・p型InP埋め込み層、 12°””n型1nP埋め込み層、 13−−−Au−Zn電極、 13°・・・^u−5n電極、 14・・・無反射コート膜、 15・・・石英系光ファイバ。
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of an embodiment of the semiconductor laser of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram of the principle of the manufacturing method of the semiconductor laser of the present invention, and FIGS. 3(A) to (D) are the semiconductor lasers of the present invention. 4A and 4B are explanatory diagrams of the manufacturing process of the tapered part in an embodiment of the method for manufacturing a laser, FIG. 4A and FIG. 6 is a diagram showing the electric field intensity distribution of the semiconductor laser according to the embodiment of the present invention. FIG. 7 is a diagram showing the structure of the semiconductor laser according to the embodiment of the present invention. The figure is a characteristic diagram showing the current versus light intensity of the embodiment of the present invention. Figure 9 is a diagram showing the spectrum of light intensity of the embodiment of the present invention. Figure 1O is the characteristic diagram showing the light intensity versus radiation angle of the embodiment of the present invention. 11 is a sectional view showing an example of an optical amplifier constructed using the semiconductor laser of the present invention, FIG. 12 is a sectional view showing an example of the structure of a conventional semiconductor laser, and FIG. 13 is a sectional view showing an example of the structure of a conventional semiconductor laser. It is an explanatory view showing an example of a manufacturing method. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... First cladding layer, 2... First optical waveguide layer, 2°... Second optical waveguide layer, 3... Active layer, 3T... Taper part, 4...・Second cladding layer, 5... Lower substrate holding slide boat, 5°... Melt holding slide boat, 6... Sapphire mask, 7... Melt, 8... Object to be etched, 8A. ... Wafer, 8B... Etching mask plate, 9... Rectangular hole, 9^... Groove, lO... Etching liquid, 11... Cap layer, 12... P-type InP buried layer, 12°""n-type 1nP buried layer, 13---Au-Zn electrode, 13°...^-5n electrode, 14... Anti-reflection coating film, 15... Quartz-based optical fiber.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)第1の導電型を有し、第1のクラッド層となる半導
体単結晶基板と、 前記第1のクラッド層上に、第1の導電型を有し、かつ
前記第1のクラッド層より大なる屈折率および小なる禁
制帯幅を有する第1の光導波層と、 第1もしくは第2の導電型を有し、かつ前記第1の光導
波層より大なる屈折率および小なる禁制帯幅を有する活
性層と、 第2の導電型を有し、かつ前記第1のクラッド層と前記
活性層との中間の屈折率および禁制帯幅を有する第2の
光導波層と、 第2の導電型を有し、かつ前記第1のクラッド層とほぼ
等しい屈折率および禁制帯幅を有する第2のクラッド層
とが、 格子整合するように順次に積層された構造を具え、該構
造の積層方向に対して垂直な方向の少なくとも片側の端
部において、前記活性層は当該端部に向けてテーパー状
に減少して消滅することにより、前記第1のクラッド層
、前記第1の光導波層、前記第2の光導波層および前記
第2のクラッド層により端部導波路を構成したことを特
徴とする半導体レーザ。 2)第1のクラッド層となる半導体単結晶基板上に、第
1の光導波層、活性層、第2の光導波層を順次に積層し
て第1の積層基板を得る第1の工程と、 前記半導体単結晶基板と共通のエッチング液を用い得る
物質で構成され、かつ所定の幅と深さの溝を有するエッ
チングマスク板を用意 し、 該エッチングマスク板の、前記溝の形成された側の表面
と、前記第1の積層基板の前記第2の光導波層の表面と
を、前記溝の部分が前記活性層のうちテーパー部を形成
しようとする位置に合致するように重ね合わせ、その重
ね合わされた全体を前記エッチング液に浸漬させて、前
記活性層にテーパー部を形成した第2の積層基板を得る
第2の工程と、 前記第2の積層基板上に、第2の光導波層および第2の
クラッド層を順次積層する第3の工程と を含むことを特徴とする半導体レーザの製造方法。
[Scope of Claims] 1) a semiconductor single crystal substrate having a first conductivity type and serving as a first cladding layer; a first optical waveguide layer having a larger refractive index and a smaller forbidden band width than the first cladding layer; and a first optical waveguide layer having a first or second conductivity type and having a larger refraction than the first optical waveguide layer. an active layer having a refractive index and a small bandgap; and a second optical waveguide having a second conductivity type and having a refractive index and a bandgap between those of the first cladding layer and the active layer. and a second cladding layer having a second conductivity type and having substantially the same refractive index and forbidden band width as the first cladding layer, are sequentially laminated so as to be lattice matched. At least one end of the structure in a direction perpendicular to the stacking direction, the active layer decreases in a tapered shape toward the end and disappears, so that the first cladding layer and the A semiconductor laser characterized in that an end waveguide is constituted by a first optical waveguide layer, the second optical waveguide layer, and the second cladding layer. 2) A first step of sequentially laminating a first optical waveguide layer, an active layer, and a second optical waveguide layer on a semiconductor single crystal substrate serving as a first cladding layer to obtain a first laminated substrate. , preparing an etching mask plate made of a material that can use the same etching solution as the semiconductor single crystal substrate and having grooves of a predetermined width and depth; and the surface of the second optical waveguide layer of the first multilayer substrate are superimposed so that the groove portion matches the position of the active layer where the tapered portion is to be formed, and a second step of immersing the entire stacked structure in the etching solution to obtain a second multilayer substrate in which the active layer has a tapered portion; and a second optical waveguide layer on the second multilayer substrate. and a third step of sequentially laminating a second cladding layer.
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US6238943B1 (en) 1993-08-31 2001-05-29 Fujitsu Limited Optical semiconductor device and a method of manufacturing the same
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