JPS6355232B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6355232B2 JPS6355232B2 JP58172897A JP17289783A JPS6355232B2 JP S6355232 B2 JPS6355232 B2 JP S6355232B2 JP 58172897 A JP58172897 A JP 58172897A JP 17289783 A JP17289783 A JP 17289783A JP S6355232 B2 JPS6355232 B2 JP S6355232B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diffraction grating
- substrate
- crystal layer
- layer
- inp
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Weting (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、回折格子を共振器として用いる半導
体レーザの製造方法に関する。
体レーザの製造方法に関する。
基板上に設けた周期的凹凸からなる回折格子
は、ブラツグ反射条件を満足させることにより単
一波長の選択が可能であり、DFB（分布帰還型）
レーザやDBR（分布反射型）レーザ等の要素機構
となつている。この種のレーザでは回折格子上へ
の結晶成長が必要であるが、ここで結晶成長温度
による回折格子の熱変形が問題となつている。以
下、この問題をInP基板上に設けた回折格子を例
にとり説明する。
は、ブラツグ反射条件を満足させることにより単
一波長の選択が可能であり、DFB（分布帰還型）
レーザやDBR（分布反射型）レーザ等の要素機構
となつている。この種のレーザでは回折格子上へ
の結晶成長が必要であるが、ここで結晶成長温度
による回折格子の熱変形が問題となつている。以
下、この問題をInP基板上に設けた回折格子を例
にとり説明する。
第１図ａはInP基板１上に設けた回折格子２を
示しているが、結晶成長終了後の回折格子２′は
同図ｂに示す如く凹凸の高さが回折格子形成直後
に比べて低くなることがある。この現象は、従来
結晶成長中のメルトバツク機構によるものと考え
られていたが、最近高温待期中に起こる熱変形に
よるものであることが解明している。すなわち、
高温待期中に回折格子の凸部が分解して移動し、
これが回折格子の凹部において再結晶化する、所
謂マス・トランスポーテーシヨンによるものと云
われている。そして、この現象が進行すると第１
図ｃに示す如く全く平坦化された状態になること
が確認されている。
示しているが、結晶成長終了後の回折格子２′は
同図ｂに示す如く凹凸の高さが回折格子形成直後
に比べて低くなることがある。この現象は、従来
結晶成長中のメルトバツク機構によるものと考え
られていたが、最近高温待期中に起こる熱変形に
よるものであることが解明している。すなわち、
高温待期中に回折格子の凸部が分解して移動し、
これが回折格子の凹部において再結晶化する、所
謂マス・トランスポーテーシヨンによるものと云
われている。そして、この現象が進行すると第１
図ｃに示す如く全く平坦化された状態になること
が確認されている。
このような回折格子の熱変形は、回折格子とし
ての回折効率を下げてしまい、DFBレーザや
DBRレーザの発振しきい値を上昇させる要因と
なる。このため、最近では結晶成長温度を約580
〔℃〕と低くし、回折格子の熱変形を最小限に抑
える手法が採用されている。しかしながら、熱変
形を十分に抑えるには結晶成長の下限的な温度を
用いなければならず、この場合結晶成長層の結晶
性は必ずしも良好なものではなかつた。また、
DFBレーザでは回折格子からレーザの活性領域
までの距離が短いため、回折格子の表面凹凸がレ
ーザ特性や寿命特性等に悪影響を与えると云う問
題があつた。
ての回折効率を下げてしまい、DFBレーザや
DBRレーザの発振しきい値を上昇させる要因と
なる。このため、最近では結晶成長温度を約580
〔℃〕と低くし、回折格子の熱変形を最小限に抑
える手法が採用されている。しかしながら、熱変
形を十分に抑えるには結晶成長の下限的な温度を
用いなければならず、この場合結晶成長層の結晶
性は必ずしも良好なものではなかつた。また、
DFBレーザでは回折格子からレーザの活性領域
までの距離が短いため、回折格子の表面凹凸がレ
ーザ特性や寿命特性等に悪影響を与えると云う問
題があつた。
そこで、熱変形による回折効率の低下がなく、
また表面の平坦化された回折格子の実現が強く望
まれている。
また表面の平坦化された回折格子の実現が強く望
まれている。
本発明の目的は、熱変形による回折効果の低下
がなく、かつ表面の平坦化された回折格子を実現
することができ、DFBレーザやDBRレーザのし
きい値低下及び長寿命化等をはかり得る半導体レ
ーザの製造方法を提供することにある。
がなく、かつ表面の平坦化された回折格子を実現
することができ、DFBレーザやDBRレーザのし
きい値低下及び長寿命化等をはかり得る半導体レ
ーザの製造方法を提供することにある。
本発明の骨子は、周期的凹凸による回折格子の
動作機構を周期的屈折率差で置き換えることによ
り、回折格子の平坦化を実現することにある。
動作機構を周期的屈折率差で置き換えることによ
り、回折格子の平坦化を実現することにある。
すなわち本発明は、回折格子上に所望の多層結
晶層を成長形成して半導体レーザを製造する方法
において、半導体基板上に該基板とは屈折率の異
なる結晶層を成長形成したのち、上記結晶層及び
基板を周期的にエツチングし、次いで熱処理を施
し基板のエツチングによる凹部にエツチングされ
ずに残つた結晶層を埋め込み、上記周期的エツチ
ング面を平坦化し、しかるのち前記多層結晶層を
成長形成するようにした方法である。
晶層を成長形成して半導体レーザを製造する方法
において、半導体基板上に該基板とは屈折率の異
なる結晶層を成長形成したのち、上記結晶層及び
基板を周期的にエツチングし、次いで熱処理を施
し基板のエツチングによる凹部にエツチングされ
ずに残つた結晶層を埋め込み、上記周期的エツチ
ング面を平坦化し、しかるのち前記多層結晶層を
成長形成するようにした方法である。
本発明によれば、従来問題となつていた熱変形
を積極的に利用し、基板上の周期的凹部に該基板
と屈折率の異なる半導体結晶を埋め込むことによ
り、表面の平坦な回折格子を実現することができ
る。このため、DFBレーザであつても、回折格
子の表面状態によるレーザ特性や寿命特性の低下
と云う問題は殆ど生じない。また、熱変形に起因
する回折効率の低下が生じることはなく、発振し
きい値を十分小さくすることができる。さらに、
熱変形による影響を考慮する必要がないので、十
分高い温度での結晶成長が可能となり、良質な結
晶成長層が得られる等の利点もある。
を積極的に利用し、基板上の周期的凹部に該基板
と屈折率の異なる半導体結晶を埋め込むことによ
り、表面の平坦な回折格子を実現することができ
る。このため、DFBレーザであつても、回折格
子の表面状態によるレーザ特性や寿命特性の低下
と云う問題は殆ど生じない。また、熱変形に起因
する回折効率の低下が生じることはなく、発振し
きい値を十分小さくすることができる。さらに、
熱変形による影響を考慮する必要がないので、十
分高い温度での結晶成長が可能となり、良質な結
晶成長層が得られる等の利点もある。
第２図ａ〜ｄは本発明の一実施例に係わる
DFBレーザ製造工程を示す断面図である。まず、
第２図ａに示す如くInP基板１１上に該基板とは
屈折率の異なるInGaAsP結晶層１２を成長形成
した。ここで、InGaAsPはその組成比を制御す
ることによりInPとの格子整合をとることがで
き、またInPより高い屈折率を有する結晶であ
る。
DFBレーザ製造工程を示す断面図である。まず、
第２図ａに示す如くInP基板１１上に該基板とは
屈折率の異なるInGaAsP結晶層１２を成長形成
した。ここで、InGaAsPはその組成比を制御す
ることによりInPとの格子整合をとることがで
き、またInPより高い屈折率を有する結晶であ
る。
次に、２光束干渉法等を用い、第２図ｂに示す
如く所望の周期でInGaAsP結晶層１２及びInP基
板１１を選択エツチングした。このときのエツチ
ング深さは、InGaAsP結晶層１２の厚さより深
く、InP基板１１中に上記結晶層１２の厚さと同
程度以上の深さで溝１３が形成されるように行
う。なお、各層のパラメータとしては、例えば
InGaAsP結晶層の禁制帯幅を1.2〔μm〕、その厚さ
を0.2〔μm〕、エツチング深さを0.4〜0.8〔μm〕程
度とした。
如く所望の周期でInGaAsP結晶層１２及びInP基
板１１を選択エツチングした。このときのエツチ
ング深さは、InGaAsP結晶層１２の厚さより深
く、InP基板１１中に上記結晶層１２の厚さと同
程度以上の深さで溝１３が形成されるように行
う。なお、各層のパラメータとしては、例えば
InGaAsP結晶層の禁制帯幅を1.2〔μm〕、その厚さ
を0.2〔μm〕、エツチング深さを0.4〜0.8〔μm〕程
度とした。
次に、上記試料をＰを含む雰囲気中で熱処理し
た。熱処理条件としては、例えば温度670〔℃〕、
処理時間30分とする。このときの熱処理雰囲気中
には、InP或いはInGaAsPからのＰの蒸発を防止
するために所定量のＰを雰囲気中に含ませてお
く。このような熱処理を行うことにより、第２図
ｃに示す如く凸部にあつたInGaAsP結晶が熱変
形して凹部に再結晶化する。また、第２図ｂでの
エツチング深さがInGaAsP結晶層１２の厚みの
２倍以上となつている場合には、再結晶化した
InGaAsP結晶１２′上に更にInP結晶が再結晶化
することもある。かくして平坦化された試料表面
は、屈折率の異なる２つの結晶層が一方向に交互
に配列されたものとなる。すなわち、周期的屈折
率変化による回折格子が形成されることになる。
た。熱処理条件としては、例えば温度670〔℃〕、
処理時間30分とする。このときの熱処理雰囲気中
には、InP或いはInGaAsPからのＰの蒸発を防止
するために所定量のＰを雰囲気中に含ませてお
く。このような熱処理を行うことにより、第２図
ｃに示す如く凸部にあつたInGaAsP結晶が熱変
形して凹部に再結晶化する。また、第２図ｂでの
エツチング深さがInGaAsP結晶層１２の厚みの
２倍以上となつている場合には、再結晶化した
InGaAsP結晶１２′上に更にInP結晶が再結晶化
することもある。かくして平坦化された試料表面
は、屈折率の異なる２つの結晶層が一方向に交互
に配列されたものとなる。すなわち、周期的屈折
率変化による回折格子が形成されることになる。
これ以降は通常のレーザ製造工程と同様に、第
２図ｄに示す如く回折格子上に光導波路層２１、
第１クラツド層２２、活性層２３、第２クラツド
層２４及びオーミツク・コンタクト層２５を順次
成長形成し、さらに電極２６，２７を被着するこ
とによつて、DFBレーザが完成する。ここで、
電極２６の一部が取り除かれているのは、DFB
レーザの端面間共振によるフアブリペローモード
を抑止するため、非励起領域を設けるためであ
る。また、この構造では回折格子製作の熱処理と
各層２１，〜，２５の結晶成長を連続して行うこ
とも可能である。
２図ｄに示す如く回折格子上に光導波路層２１、
第１クラツド層２２、活性層２３、第２クラツド
層２４及びオーミツク・コンタクト層２５を順次
成長形成し、さらに電極２６，２７を被着するこ
とによつて、DFBレーザが完成する。ここで、
電極２６の一部が取り除かれているのは、DFB
レーザの端面間共振によるフアブリペローモード
を抑止するため、非励起領域を設けるためであ
る。また、この構造では回折格子製作の熱処理と
各層２１，〜，２５の結晶成長を連続して行うこ
とも可能である。
かくして本実施例方法によれば、熱処理を積極
的に利用した平坦な回折格子を実現することがで
き、DFBレーザのしきい値低下や長寿命化に極
めて有効である。
的に利用した平坦な回折格子を実現することがで
き、DFBレーザのしきい値低下や長寿命化に極
めて有効である。
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、前記第２図ａに示す工程に
おいて、InP基板１１とInGaAsP結晶層１２との
間に第３図に示す如く中間層３１としてのInP或
いはInGaAsP結晶層を設けるようにしてもよい。
この場合、InP基板１１とInGaAsP結晶層１２と
の界面を良好なものとすることができる。また、
回折格子を構成する材料はInPとInGaAsPとに限
定されるものではなく、GaAsとGaAlAsとのよ
うに所望の屈折率差の得られるものであればよ
い。さらに、DFBレーザに限らず、DFBレーザ
やGC（Grating Couple型）レーザ、その他回折
格子を必要とする各種の半導体レーザに適用でき
るのは勿論のことである。要するに本発明は、そ
の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施例
することができる。
のではない。例えば、前記第２図ａに示す工程に
おいて、InP基板１１とInGaAsP結晶層１２との
間に第３図に示す如く中間層３１としてのInP或
いはInGaAsP結晶層を設けるようにしてもよい。
この場合、InP基板１１とInGaAsP結晶層１２と
の界面を良好なものとすることができる。また、
回折格子を構成する材料はInPとInGaAsPとに限
定されるものではなく、GaAsとGaAlAsとのよ
うに所望の屈折率差の得られるものであればよ
い。さらに、DFBレーザに限らず、DFBレーザ
やGC（Grating Couple型）レーザ、その他回折
格子を必要とする各種の半導体レーザに適用でき
るのは勿論のことである。要するに本発明は、そ
の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施例
することができる。
第１図ａ〜ｃは回折格子の熱変形による問題を
説明するための断面図、第２図ａ〜ｄは本発明の
一実施例に係わるDFBレーザ製造工程を示す断
面図、第３図は変形例を説明するための断面図で
ある。 １１……InP基板、１２……InGaAsP結晶層、
１３……溝部、２１……光導波路層、２２，２４
……クラツド層、２３……活性層、２５……オー
ミツク・コンタクト層、２６，２７……電極、３
１……中間層。
説明するための断面図、第２図ａ〜ｄは本発明の
一実施例に係わるDFBレーザ製造工程を示す断
面図、第３図は変形例を説明するための断面図で
ある。 １１……InP基板、１２……InGaAsP結晶層、
１３……溝部、２１……光導波路層、２２，２４
……クラツド層、２３……活性層、２５……オー
ミツク・コンタクト層、２６，２７……電極、３
１……中間層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 半導体基板上に該基板と所定の屈折率差を有
する結晶層を成長形成する工程と、上記結晶層及
び基板を周期的にエツチングする工程と、次いで
上記基板に熱処理を施し上記周期的エツチング面
を平坦化する工程と、次いで上記平坦化した面上
に所望の多層結晶層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。 ２ 前記基板としてInP、前記結晶層として
InGaAsPを用いたことを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58172897A JPS6065588A (ja) | 1983-09-21 | 1983-09-21 | 半導体レ−ザの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58172897A JPS6065588A (ja) | 1983-09-21 | 1983-09-21 | 半導体レ−ザの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6065588A JPS6065588A (ja) | 1985-04-15 |
| JPS6355232B2 true JPS6355232B2 (ja) | 1988-11-01 |
Family
ID=15950360
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58172897A Granted JPS6065588A (ja) | 1983-09-21 | 1983-09-21 | 半導体レ−ザの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6065588A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0628235B2 (ja) * | 1984-06-19 | 1994-04-13 | 株式会社リコー | 薄膜デバイスのビツトパタ−ン形成方法 |
| JPS6273690A (ja) * | 1985-09-26 | 1987-04-04 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ−素子 |
| JP2619057B2 (ja) * | 1989-05-22 | 1997-06-11 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザの製造方法 |
| US5023198A (en) * | 1990-02-28 | 1991-06-11 | At&T Bell Laboratories | Method for fabricating self-stabilized semiconductor gratings |
| US6862394B2 (en) * | 2002-01-07 | 2005-03-01 | Triquint Technology Holding Co. | Wavelength tunable laser and method of formation |
-
1983
- 1983-09-21 JP JP58172897A patent/JPS6065588A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6065588A (ja) | 1985-04-15 |
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