KR100632308B1 - 이득결합 분포귀환형 반도체레이저장치 및 그의 제조방법 - Google Patents

이득결합 분포귀환형 반도체레이저장치 및 그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

가공 프로세스의 정밀도에 의존하지 않고 용이하고 또한 재현성 양호하게 굴절율 분포의 유무 또는 강도를 제어한다. 금제 대폭이 좁고 굴절율이 높은 InGaAs 웰층(14a),(14b)은 금제 대폭이 넓은 GaAsN계 재료의 하부 장벽층(13), 중간 장벽층(15), 상부 장벽층(16) 및 매립층(18)으로 둘러싸여 있다. 또한, 장벽층(13),(15),(16) 및 매립층(18)을 구성하는 GaAsN계 재료의 질소 혼정비를 조절함에 의해, 굴절율 분포의 유/무 또는 강도를 제어하도록 되어 있다. 또한, 회절 격자(17)의 형상 또는 매립층(18)과의 굴절율의 발란스 등을 고려하지 않고, 환언하면, 가공 프로세스의 정밀도에 의존하지 않고, 용이하고 또한 재현성 양호하게 굴절율의 분포를 제어한다.

Description

이득결합 분포귀환형 반도체레이저장치 및 그의 제조방법{GAIN-COUPLED DISTRIBUTED FEEDBACK SEMICONDUCTOR LASER DEVICE AND PRODUCTION METHOD THEREFOR}
본 발명은, 이득결합에 의한 분포귀환을 이용한 이득결합 분포귀환형 반도체레이저장치(이하, 간단하게 GC-DFB-LD(게인-커플드 디스트리뷰티드-피드백 레이저 다이오드)라 함) 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
GC-DFB-LD는, 단일 종 모드성이 양호한 것, 복귀시 광 유기 잡음에 강한 것 등의 여러 가지 우수한 특징을 갖고 있다.
이득결합을 실현하기 위해서는, 주로 2가지의 방법이 제안되고, 그 특성이 보고되어 있다. 제1 방법은, 일본공개특허공보 제1985-102788호(종래예 1)를 비롯한 복수의 보고에 개시되어 있는 바와 같이, 반도체레이저의 활성층 그 자체를 주기적으로 배치하는 것, 또는 활성층 그 자체에 주기구조를 실시하는(이득성 회절 격자(diffraction grating))것에 의해, 상기 활성층에 있어서의 광이득을 주기적으로 변화시키는 것이다. 또한, 제2 방법은, 일본특허공보 제1994-7624호(종래예 2)를 비롯한 복수의 보고에 개시되어 있는 바와 같이, 반도체레이저에 있어서의 활성층 근방에 주기적으로 광흡수층을 배치하는 (흡수성 회절 격자)것에 의해, 모드이 득을 주기적으로 변화시키는 것이다.
상기 종래예 1 및 종래예 2에 개시된 반도체레이저구조는, 이득을 주기적으로 변화시키기 위한 기본적인 구성이기는 하지만, 이득과 함께 굴절율도 주기적으로 변화시키는 구성으로 되어 있다. 즉, 상기 종래예에 있어서는, 이득결합과 굴절율 결합이 혼재하는 것으로 된다. 그 때문에, 이득결합의 본래의 우수한 성능을 살려낼 수 없는 구조라고 말할 수 있다.
또한, 일본공개특허공보 제1993-136527호(종래예 3)를 비롯한 복수의 보고에는, 종래예 1로 대표되는 이득성 회절 격자에 있어서 굴절율의 주기변화를 상쇄하는 구성이 개시되어 있다. 상기 종래예 3에 개시되어 있는 GC-DFB-LD의 주요부의 구성은, 도19에 종단면을 나타내고 있다.
한편, 도19에서, 각 층의 재료 및 층 두께는, 다음과 같다.
·하부 클래드층(1):n형 InP, 0.45μm
·반도체층(2) :n형 InGaAsP, 0.2μm
·버퍼층(3) :n형 InP, 10nm
·활성층(4) :i(진성) - InGaAsP, 0.1μm
·가이드층(5) :p형 InP, 1.2μm
·상부 클래드층(6):p형 InP, 1.2μm
이 구성은, 제1회 번째의 결정성장에 의해 InP 기판 상에 하부 클래드층(1)과 반도체층(2)을 적층한 후, 2광속 간섭 노광법과 에칭기술을 사용하여 반도체층(2)의 표면에 회절 격자 형태의 요철형상(7)을 형성하고, 제2회 번째의 결 정성장에 의해 반도체층(2)상에 버퍼층(3)으로부터 상부 클래드층(6)까지의 각 층을 적층함으로써 얻어진다.
여기서, 상기 활성층(4)은, 그의 기초인 반도체층(2)의 요철형상(7)의 영향을 받아서 주기구조를 갖고 있고, 그것에 의하여 이득이 변조되어 이득결합이 생긴다. 한편, 굴절율의 분포에 대해서는, 재료의 선택에 의해 가이드층(5), 반도체층(2) 및 활성층(4)의 순서로 커지도록 되어 있다. 그 결과, 도19에서의 A-A'영역에서는, 굴절율이 큰 활성층(4)의 체적이 커지고 있지만, 굴절율이 작은 가이드층(5)의 체적도 커지고 있다. 따라서, 활성층(4)의 큰 굴절율이 캔설된다. 한편, B-B'영역에서는, 굴절율이 큰 활성층(4)의 체적이 작고, 그 만큼 굴절율이 작은 가이드층(5)의 체적도 작게 되어 있다. 이렇게 해서, 반도체층(2)의 요철형상(7)과, 그것을 매립하는 활성층(4) 및 가이드층(5)의 매립 후의 형상과, 각 층의 굴절율을 제어함에 의해, 영역 A-A', B-B'로 제한되지 않고 임의의 영역에서 등가 굴절율이 일정하게 되도록 발란싱할 수 있게 된다. 이렇게 해서, 굴절율 결합을 실질적으로 갖지 않는 GC-DFB-LD를 얻을 수 있는 것이다.
또한, 일본특허공보 제1996-8394호(종래예 4) 및 일본공개특허공보 제1993-29705호(종래예 5)를 비롯한 복수의 보고에는, 종래예 2로 대표되는 흡수성 회절 격자에 있어서, 흡수층에서의 굴절율의 주기변화를 상쇄하는 구성이 개시되어 있다.
상기 종래예 3∼종래예 5에서는, 상기 활성층 또는 흡수층에 요철형상을 제공함에 의해 발생되는 굴절율의 섭동을, 위상이 반대인 굴절율 섭동을 근방에 제공하는 것에 의해 제거하도록 하고 있다. 이와 같이, 굴절율 결합 성분을 실질적으로 포함하지 않는 GC-DFB-LD를 진성 GC-DFB-LD라 한다.
그렇지만, 상기 종래예 3∼종래예 5에서는 다음과 같은 문제가 있다. 즉, 상기 종래예 3∼종래예 5에서는, 요철형상을 갖는 상기 활성층 또는 흡수층에 대하여 역위상의 굴절율 분포를 발란스 양호하게 제공함에 의해, 굴절율의 분포를 캔설하도록 하고 있다. 이것은, 그 원리상, 이득성 회절 격자나 흡수성 회절 격자의 요철형상과 매립층의 매립 형상의 제어에 대하여, 극히 높은 가공 정밀도가 요구된다. 즉, 상기 회절 격자 및 매립 형상이 조금만 변화하더라도 등가 굴절율의 섭동이 크게 변화하게 되어, 굴절율 분포를 상쇄하기 위한 발란스가 무너져 버리는 것이다.
또한, 통상, 웨이퍼 내에 복수의 소자를 일괄해서 제조하는 것이지만, 그 경우에 있어서는, 웨이퍼 내에서의 상기 회절 격자의 형상 격차나, 제조 로트 마다의 형상 격차의 영향을 피하는 것이 어렵고, 진성 GC-DFB-LD를 얻기 위해서는 철저한 프로세스 관리가 불가결하게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은, 가공 프로세스의 정밀도에 의존하지 않고 용이하고 또한 재현성 양호하게 굴절율 분포의 유무나 강도를 제어할 수 있는 GC-DFB-LD 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하도록, 제1 발명의 GC-DFB-LD는, 유도방출광을 발생하는 활성층과, 이 활성층을 상하로 협지하도록 배치된 클래드층을 구비하고, 상기 활성층의 적어도 한쪽 면에 회절격자 형상의 주기구조를 설치함으로써, 상기 유도방출광의 전파방향에 이득이 변조된 구조를 갖는 이득성 회절격자형의 이득결합 분포귀환형 반도체 레이저장치로서, 상기 활성층의 주기구조를 평탄하게 매립함과 동시에, 이 활성층의 굴절율과 대략 같은 굴절율을 갖고, 또한 이 활성층의 금제 대폭(禁制帶幅) 보다 넓은 금제 대폭을 갖는 매립층을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
상기 구성에 의하면, 매립층보다 좁은 금제 대폭을 갖는 활성층에는 주기구조가 형성되어 있기 때문에, 상기 활성층이 발광한 경우에 이득결합을 나타낸다. 한편, 상기 활성층의 주기구조를 평탄하게 매립하는 매립층의 굴절율은 대략 같기 때문에 굴절율 결합 성분은 갖지 않는다. 즉, 본 발명의 GC-DFB-LD는, 진성 GC-DFB-LD로서 작용하며, 더구나 상기 활성층의 주기구조를 상기 매립층으로 평탄하게 매립할 뿐이므로 가공 프로세스의 정밀도에 전혀 의존하지 않고 형성된다.
또한, 일실시예의 GC-DFB-LD는, 상기 활성층(14)이 질소를 포함하지 않고, 상기 매립층(18)이 질소를 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.
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상기 구성에 의하면, 주기구조를 갖고 유도 방출광을 발생하는 활성층의 주위에는, 이 활성층보다 금제 대폭이 넓고 활성층으로부터의 유도 방출광에 대하여 투명한 매립층이 인접하여 제공되어 있다. 이렇게 해서, 상기 활성층으로의 캐리어의 봉입이 효율적으로 행하여진다. 또한, 상기 활성층에 밀착하여 상기 매립층의 주기구조가 형성되기 때문에, 상기 매립층의 질소 혼정비가 조정됨에 의해, 상기 활성층, 매립층을 포함하는 적층 구조체에서의 등가 굴절율의 주기변화의 강도가 제어 가능하게 된다. 따라서, 이득성 회절 격자형 GC-DFB-LD에서, 상기 활성층, 매립층의 형상 등을 고려하지 않고, 바꾸어 말하면, 가공 프로세스의 정밀도에 의존하지 않고, 용이하게 또한 재현성 양호하게 굴절율의 주기변화의 강도가 제어 가능하게 된다.
또한, 일실시예의 GC-DFB-LD는, 상기 활성층(93)이 질소를 포함하고, 상기 매립층(96)이 상기 활성층(93)보다 많은 질소를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제2발명의 GC-DFB-LD는, 유도방출광을 발생하는 활성층과, 이 활성층을 상하로 협지하도록 배치된 클래드층을 구비하고, 상기 활성층의 근방에 이 활성층으로부터의 유도방출광을 흡수하는 흡수층을 설치하고, 이 흡수층에 회절격자 상의 주기구조를 설치함으로써, 상기 유도방출광의 전파방향에 흡수가 변조된 구조를 갖는 흡수성 회절격자형의 이득결합 분포귀환형 반도체 레이저장치로서, 상기 흡수층의 주기구조를 평탄하게 매립함과 동시에, 이 흡수층의 굴절율과 대략 같은 굴절율을 갖고, 또한 이 흡수층의 금제 대폭보다 넓은 금제 대폭을 갖는 매립층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 매립층보다 좁은 금제 대폭을 갖는 흡수층에는 주기구조가 형성되어 있기 때문에, 상기 흡수층이 이득결합을 나타낸다. 한편, 상기 흡수층의 주기구조를 평탄하게 매립하는 매립층의 굴절율은 대략 같기 때문에 굴절율 결합 성분은 갖지 않는다. 즉, 본 발명의 GC-DFB-LD는, 진성 GC-DFB-LD로서 작용하며, 더구나 상기 흡수층의 주기구조를 상기 매립층으로 평탄하게 매립할 뿐이므로 가공 프로세스의 정밀도에 전혀 의존하지 않고 형성된다.
또한, 일실시예의 GC-DFB-LD는, 상기 흡수층이 질소를 포함하지 않고, 상기 매립층이 상기 흡수층보다 많은 질소를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 주기구조를 갖고 유도 방출광을 흡수하는 흡수층의 주위에는, 이 흡수층보다 금제 대폭이 넓고 활성층으로부터의 유도 방출광에 대하여 투명한 매립층이 밀착하여 제공되어 있다. 이렇게 해서, 상기 매립층의 주기구조가 형성되기 때문에, 상기 매립층의 질소 혼정비가 조정됨에 의해, 상기 흡수층, 매립층을 포함하는 적층 구조체에서의 등가 굴절율의 주기변화의 강도가 제어 가능하게 된다. 따라서, 흡수성 회절 격자형 GC-DFB-LD에서, 상기 흡수층, 매립층의 형상 등을 고려하지 않고, 바꾸어 말하면, 가공 프로세스의 정밀도에 의존하지 않고, 용이하게 또한 재현성 양호하게 굴절율의 주기변화의 강도가 제어 가능하게 된다.
또한, 일실시예의 GC-DFB-LD는, 상기 흡수층이 질소를 포함하고, 상기 매립층이 상기 흡수층보다 많은 질소를 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 일실시예의 GC-DFB-LD는, 상기 활성층 또는 흡수층과 상기 매립층을 포함하는 이득결합 분포귀환형 반도체레이저의 굴절율 결합계수 ki가 5cm-1 이하인 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 상기 활성층 또는 흡수층과 이 층의 주기구조를 평탄하게 매립하는 매립층을 포함하는 적층구조체의 굴절율 결합계수 ki가 5cm-1 이하이므로 굴절율 결합성분의 영향은 충분히 적어서, 양층의 굴절율은 대략 같은 것으로 간주된다.
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또한, 일 실시예의 GC-DFB-LD는, 상기 매립층에, In 및 Sb 중 적어도 하나가 소정의 혼정비로 포함되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
따라서, 상기 제2 층에 적절한 량의 질소를 혼정화하여 굴절율을 조절할 때에 수반되는 격자정수의 변화가, 상기 In 또는 Sb의 혼정화에 의해 제거된다. 이렇게 해서, 보다 우수한 특성을 갖는 진성 GC-DFB-LD가 얻어진다.
또한, 실시예의 GC-DFB-LD는, 상기 활성층 또는 흡수층이, 면방위가 (100)인 면상 또는 (100)면과 결정학적으로 등가인 면상에 결정 성장시켜서 형성되어 있고, 상기 주기구조를, [010]방향 또는[00-1]방향 또는 상기 [010],[0O-1]방향과 결정학적으로 등가인 방향으로 형성한 것을 특징으로 하고 있다.
상기 구성에 의하면, 상기 활성층 또는 흡수층에서의 주기구조 상에 질소가 혼정화된 상기 매립층을 결정 성장하는 경우에, 하지(下地)의 요철의 영향을 받지 않고 성장층 중의 질소 혼정화가 균일하게 되어, 굴절율 결합 계수의 제어가 보다 정밀하게 행하여진다. 이렇게 해서, 우수한 특성을 갖는 진성 GC-DFB-LD가 얻어진다.
상기 이득결합 분포귀환형 반도체 레이저장치의 제조방법은, III-V족 화합물 반도체에 의해, 주기구조를 갖는 활성층 또는 흡수층을 형성하는 공정과, 상기 활성층 또는 흡수층보다 넓은 금제 대폭을 갖고 또한 질소를 포함하는 III-V족 화합물 반도체에 의해, 상기 주기구조를 평탄하게 매립하도록 매립층을 형성하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하고 있다.
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상기 구성에 의하면, 상기 발광층 또는 흡수층에 주기구조가 형성되어 이득결합을 가지는 한편, 상기 발광층 또는 흡수층에 밀착하는 매립층과의 굴절율은 대략 같기 때문에 굴절율 결합성분은 갖지 않는다. 즉, 가공 프로세스의 정밀도에 의존하지 않고 용이하게 또한 재현성이 양호하게 진성 GC-DFB-LD가 형성된다.
일 실시예의 GC-DFB-LD의 제조방법은, 상기 활성층 또는 흡수층에 질소를 포함시키지 않는 것을 특징으로 한다.
또한 일 실시예의 GC-DFB-LD의 제조방법은, 상기 활성층 또는 흡수층에 질소를 포함시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시예의 GC-DFB-LD의 제조방법은, 상기 매립층의 형성이 1㎛/시간 이하의 성장속도로 결정성장되는 것에 의해 행해지는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 상기 발광층 또는 흡수층의 주기구조를 평탄하게 매립하는 매립층은, 1㎛/시간 이하의 성장속도로 결정성장된다. 이렇게 함으로써 상기 매립층 중에서 상기 질소를 포함하는 원료종의 표면확산이 충분히 행해져서, 상기 주기구조에 기인하는 질소혼정비의 주기분포가 없어진다. 따라서, 상기 매립층 내에서의 굴절율 분포가 보다 균일해진다. 게다가 상기 매립층의 표면의 평탄화가 촉진되어 상기 활성층 또는 흡수층의 주기구조가 보다 평탄하게 매립된다.
일 실시예의 GC-DFB-LD의 제조방법은, 상기 매립층의 굴절율을 상기 활성층 또는 흡수층의 굴절율에 대략 같게 하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 상기 발광층 또는 흡수층에 주기구조가 형성되어 이득결합을 가지는 한편, 상기 발광층 또는 흡수층에 밀착하는 매립층과의 굴절율은 대략 같기 때문에 굴절율 결합성분은 갖지 않는다. 즉, 가공 프로세스의 정밀도에 의존하지 않고 용이하게 또한 재현성이 양호하게 진성 GC-DFB-LD가 형성된다.
일 실시예의 GC-DFB-LD의 제조방법은, 상기 활성층 또는 흡수층과 매립층을 포함하는 이득결합 분포귀환형 반도체레이저의 굴절율 결합 계수 ki를 5cm-1 이하로 하는 것을 특징으로 하고 있다.
상기 구성에 의하면, 상기 발광층 또는 흡수층에 주기구조가 형성되어 이득결합을 갖는 한편, 상기 발광층 또는 흡수층, 매립층을 포함하는 이득결합 분포귀환형 반도체레이저의 굴절율 결합 계수 ki는 5cm-1 이하이기 때문에 상기 양층의 굴절율은 대략 같게 되고, 굴절율 결합 성분의 영향은 충분히 작게 된다. 즉, 가공 프로세스의 정밀도에 의존하지 않고, 용이하고 또한 재현성 양호하게 진성 GC-DFB-LD가 형성되는 것이다.
일 실시예의 GC-DFB-LD의 제조방법은, 상기 매립층에서의 굴절율의 설정을, 상기 질소의 혼정비를 조정함에 의해 행해지는 것을 특징으로 하고 있다.
상기 구성에 의하면, 상기 매립층의 질소의 혼정비를 조정하는 것만으로, 상기 매립층의 굴절율이 용이하고 또한 재현성 양호하게 제어되어, 상기 활성층 또는 흡수층의 굴절율과 대략 같게 설정할 수 있게 된다.
일 실시예의 GC-DFB-LD의 제조방법은, 상기 활성층 또는 흡수층의 형성을, 면방위가 (100)의 면상 또는 (100)면과 결정학적으로 등가인 면상에 결정 성장시키는 동시에, [010]방향 또는 [00-1]방향 또는 상기 [010],[00-1]방향과 결정학적으로 등가인 방향으로 상기 주기구조를 형성함에 의해 행해지는 것을 특징으로 하고 있다.
상기 구성에 의하면, 상기 활성층 또는 흡수층에서의 주기구조 상에 질소가 혼정화된 상기 매립층을 결정 성장시키는 경우에, 하지(下地)의 요철의 영향을 받지 않고 성장층 중의 질소 혼정화가 균일하게 되어, 굴절율 결합 계수의 제어가 보다 정밀하게 행하여진다. 즉, 용이하고 또한 재현성, 제어성 양호하게 굴절율의 주기변화의 강도가 제어가능하게 된다.
도1은 본 발명의 GC-DFB-LD의 종단면도이다.
도2a, 2b, 2c는, 도1에 나타낸 GC-DFB-LD의 형성 프로세스 중의 적층 구조체 의 사시도이다.
도3은, 도1에 나타낸 GC-DFB-LD의 발진파장의 온도 의존성을 나타내는 도면이다.
도4는, 비교예1의 GC-DFB-LD의 발진파장의 온도 의존성을 나타낸 도면이다.
도5a, 5b는, GaAs에 In 또는 N을 혼정화한 경우의 굴절율과 금제 대폭의 변화를 나타낸 도면이다.
도6a, 6b는, 도1 또는 비교예1의 GC-DFB-LD에서의 공진기 방향으로의 밴드 다이어그램과 등가 굴절율의 분포를 나타낸 도면이다.
도7은, 도1에 나타낸 GC-DFB-LD에서의 질소 혼정비와 공진기 내에서의 △neq의 상관 관계를 나타낸 도면이다.
도8a, 8b, 8c는, 변형예1∼변형예3의 GC-DFB-LD에서의 활성층 부근의 주요부 종단면도이다.
도9a, 9b, 9c는, 변형예4의 GC-DFB-LD에서의 활성층 부근의 주요부 종단면도이다.
도10은, 도1과는 다른 GC-DFB-LD의 종단면도이다.
도11a, 11b, 11c는, 도10에 나타낸 GC-DFB-LD의 형성 프로세스 중에서의 적층 구조체의 사시도이다.
도12는, 도1 및 도10과는 다른 GC-DFB-LD에서의 회절 격자 부근의 주요부 종단면도이다.
도13은, 도1, 도10, 도12와는 다른 GC-DFB-LD에서의 회절 격자 부근의 주요 부 종단면도이다.
도14는, 도1, 도10, 도12, 도13과는 다른 GC-DFB-LD에서의 회절 격자 부근의 주요부 종단면도이다.
도15는, 도1, 도10, 도12∼도14와는 다른 GC-DFB-LD에서의 회절 격자 부근의 주요부 종단면도이다.
도16은, 도1, 도10, 도12∼도15와는 다른 GC-DFB-LD에서의 회절 격자 부근의 주요부 종단면도이다.
도17은, 도1, 도10, 도12∼도16과는 다른 GC-DFB-LD에서의 회절격자 부근의 주요부 종단면도이다.
도18은, 도17에 나타낸 GC-DFB-LD의 형성 프로세스 중의 회절 격자를 인각한 후의 적층 구조체의 사시도이다.
도19는, 종래의 GC-DFB-LD의 주요부 종단면도이다.
이하, 본 발명을 도시된 실시예를 참조하여 상세하게 설명한다.
(제1 실시예)
본 실시예는, 이득성 회절 격자형 GC-DFB-LD에 관한 것으로서, 주기적으로 형성된 웰층(발광층)에 인접하여, 질소가 소량 혼정화된 투명한 층을 형성함으로써, 진성 GC-DFB-LD를 얻는 점에 특징이 있다.
도1은, 본 실시예의 이득성 회절 격자형 GC-DFB-LD에서의 단면 구조를 개략적으로 나타낸다. 각부의 구성, 재료, 층두께는 다음과 같다.
·기판(11):
n형 GaAs, 100μm
·하부 클래드층(12):
n형 Al0.3Ga0.7As, 1.Oμm
·하부 장벽층(13):
i - GaAs0.9952N0.0048, 7Onm(가장 두꺼운 부분)
·웰층(14):
i - In0.2Ga0.8As, 1Onm
·중간 장벽층(15):
i - GaAs0.9952N0.0048, 20nm
·상부 장벽층(16):
i - GaAs0.9952N0.0048, 20nm
·매립층(18):
i - GaAs0.9952N0.0048, 50nm(가장 얇은 부분)
·상부 클래드층(19):
p형 Al0.3Ga0.7As, 1.0μm
·콘택트층(20):
p+ - GaAs, 0.5μm
·p 전극 금속(21):
AuZn
·n 전극 금속(22):
AuGe/Ni
상기 구성을 갖는 GC-DFB-LD(10)는, 다음과 같이 형성된다. 도2는, 도1에 나타낸 GC-DFB-LD(10) 형성 프로세스 중에서 적층 구조체의 사시도이다. 이하, 도2를 참조하여, 도1에 나타낸 GC-DFB-LD(10)의 제조방법에 대해 설명한다.
먼저, 도2a에 나타낸 바와 같이, n형 GaAs 기판(11)상에, 유기금속 기상성장법을 이용한 제1회 번째의 결정성장에 의해, 하부 클래드층(12)으로부터 상부 장벽층(16)까지의 각 층을 순차 적층한다. 그 경우, n형 GaAs 기판(11)은 (100)면을 사용한다. 또한, 유기금속 기상성장법에 있어서는, Al, Ga, In, As, N의 각 원료로서, 트리메틸알루미늄, 트리메틸갈륨, 트리메틸인듐, 비화 수소(arsine), 디메틸히드라진을 이용한다. 이렇게 해서 제1회 번째의 결정성장을 끝낸 적층구조체를 결정 성장실에서 취득하여, 그의 표면에 2광속 간섭 노광법에 의해, 주기 0.28μm, 듀티비 0.5의 격자 형태 포토레지스트마스크(도시 안됨)를 형성한다.
다음에, 염산과 과산화 수소수를 1:50으로 혼합하여, 순수(純水)로 5배로 희석한 에칭액에 의해, 상기 포토레지스트마스크가 형성되어 있지 않은 영역을 표면에서 75nm만큼 에칭한다. 그 경우, 상부 장벽층(16)의 막 두께는 20nm이고, 각 웰층(14a,14b)의 막 두께는 10nm이고, 중간 장벽층(15)의 막 두께는 20nm이므로, 상부 장벽층(16)으로부터 하층의 웰층(14a)까지의 합계의 막 두께는 60nm이다. 따라 서, 상기 포토레지스트마스크를 제거하면, 도2b에 나타낸 바와 같이, 2층의 웰층(14a,14b)이 n형 GaAs 기판(11)의 연재방향(延在方向)으로 주기적으로 분단된 회절 격자(17)가 얻어진다.
다음에, 도2b에 나타낸 적층 구조체를 다시 결정 성장실에 넣어, 상기 회절 격자(17)상에, 제2회 번째의 결정성장에 의해, 도2c에 나타낸 바와 같이, 매립층(18)으로부터 콘택트층(20)까지의 각 층을 성장시킨다. 그 때에, 매립층(18)은, 매립층(18)내의 질소 분포가 똑같고 또한 매립층(18)과 상부 클래드층(19)과의 계면이 평탄하게 되도록, 결정성장조건을 선택하여 결정성장을 행할 필요가 있다. 이렇게 해서 제2회 번째의 결정성장을 끝낸 적층 구조체를 결정 성장실에서 취출하여, 그의 표면에, 도2c에 나타낸 바와 같이, 질화규소에 의한 전류 협착층(23)을 형성하고, 통상의 포토리소그라피와 웨트 에칭에 의해, 폭 W(=5μm)의 스트라이프 형태의 구멍(24)을 회절 격자(17)의 연재방향과 직교하는 방향으로 형성한다. 최종적으로, 도2c에 나타낸 바와 같이, 적층 구조체의 상면에 p 전극(21)을 형성하는 한편, 하면에 n 전극(22)을 형성한다. 그리고, 레이저광 출사 단면(端面)을 벽개(劈開)하여, 이득성 회절 격자형 GC-DFB-LD(10)가 얻어진다.
상기와 같이 하여 얻어진 이득성 회절 격자형 GC-DFB-LD(10)의 p 전극(21)과 n 전극(22)을 통해서 전류를 흘린 바, 문턱치 전류밀도 0.5kA/cm2에서, 파장 980nm의 단일파장으로 발진하였다. 이 GC-DFB-LD(10)에 있어서의 발진파장의 온도 의존성을 도3에 나타낸다. 도3에서, 소자온도 -20℃에서 +80℃까지, 부모드 억압비 20dB 이상, 동일의 종 모드(m(0))에서, 완전 단일파장으로 발진하고 있음을 알 수 있다. 또한, 발진스펙트럼에는 스톱밴드가 보이지 않고, 이로부터 굴절율 결합의 성분이 영임을 알았다.
또한, 하나의 웨이퍼로부터 얻어진 복수의 이득성 회절 격자형 GC-DFB-LD(10)의 발진스펙트럼을 조사한 바, 레이저광 출사 단면에 무반사 코팅을 실시하지 않았음에도 불구하고 98%의 확률로 단일파장 발진이 생기고 있음을 알았고, 단일파장 레이저의 제조에 대한 수율이 대단히 높은 것이 판명되었다. 이들의 특징은, 굴절율 결합성분을 포함하지 않는 진성 GC-DFB-LD에 특유한 특성이다.
(비교예1)
상기 제1 실시예에서의 이득성 회절 격자형 GC-DFB-LD(10)의 구조에 있어서, 하부 장벽층(13), 중간 장벽층(15), 상부 장벽층(16) 및 매립층(18)만의 재료를 i - GaAsN으로부터 i - GaAs로 치환하였을 뿐이고, 다른 층에서의 재료는 완전히 동일한 GC-DFB-LD를 제조한다.
본 비교예1에서의 GC-DFB-LD도, 문턱치 전류밀도 0.5 kA/cm2에 있어서, 파장 980nm의 단일파장으로 발진하였다. 이 GC-DFB-LD에서의 발진파장의 온도 의존성의 전형적인 예를 도4에 나타낸다. 도4에서, 소자온도 +10℃에서 +50℃까지는 단일 종 모드(m(0))로 발진하고 있다. 그런데, 소자온도를 +10℃보다 저온 또는 +50℃보다 고온으로 한 경우에는, 인접하는 별도의 종 모드(m(+1),m(-1))에서의 발진으로 이행하는 모드 호프(hop), 또는 파브리페로 모드(f-p)에서의 발진도 발견되고, 발진파장에 불안정성이 생겼다. 또한, 발진 스펙트럼에는 스톱밴드가 존재하고 있으며, 이득결합과 굴절율 결합이 혼재하여 발진파장의 불안정함의 원인으로 되는 것을 알 았다.
또한, 하나의 웨이퍼로부터 얻어진 복수의 비교용 GC-DFB-LD의 발진스펙트럼을 조사한 바, 레이저광 출사 단면에 무반사 코팅을 실시하지 않은 상태로, 실온에서 65%의 확률로 단일파장 발진이 생기는 것을 알았고, 웰층에 인접하여 질소가 소량 혼정화된 투명한 층을 형성한 제1 실시예의 경우에 비하여 단일파장 레이저의 제조에 대한 수율이 낮은 것이 판명되었다.
이하, 제1 실시예와 비교예1에 따라서, 제1 실시예에서의 작용 및 효과에 대해 상세하게 설명한다.
제1 실시예에서는, 상기 회절 격자(17)와 같이 주기적으로 분단화된 InGaAs 웰층(14)에 인접한 금제 대폭이 넓은 장벽층을, 질소를 약간(제1 실시예에서는 0.48%) 혼정화하여 구성하는 것에 특징이 있다. 요컨대, 장벽층에 질소를 약간 혼정화함으로써, 금제 대폭을 크게 변화시키지 않고 굴절율을 소정의 값으로 조절하는 것이다. 이에 대해서, 도5 및 도6을 참조하여 설명한다.
도5a는, GaAs에 In을 혼정화한 경우의 굴절율과 금제 대폭의 변화의 모양을 나타낸다. 또한, 도5b는, GaAs에 N을 혼정화한 경우의 굴절율과 금제 대폭의 변화의 모양을 나타낸다. 도5a 및 도5b에서는, 제1 실시예에서 웰층(14)에 사용되는 In0.2Ga0.8As(도5a에서의 a점)과, 웰층(14)에 인접한 장벽층(13,15,16) 및 매립층(18)에 사용된 GaAs0.9952N0.0048(도5b에서의 b점)은, 동일한 굴절율을 갖는 것을 알았다. 이에 대하여, 상기 금제 대폭에 대해서는, 장벽층(13,15,16) 및 매립층(18)에 사용되는 GaAs0.9952N0.0048은, 도5b에서 약 1.35eV의 금제 대폭을 갖고 있는 것을 알았고, 웰층(14)으로부터의 발광파장인 980nm에 대해서는 투명하다. 요컨대, 제1 실시예에서의 활성영역은, 공진기방향(도1에서의 X-X'의 방향)으로의 밴드 다이어그램과 등가굴절율 neq의 분포를 나타내는 도6a에서 알수 있는 바와 같이, 금제 대폭에는 주기구조가 있음에도 불구하고 등가굴절율 neq에는 주기구조가 없다는 것이다.
요컨대, 상기 금제 대폭이 좁은 웰층(14)이, 금제 대폭이 넓고 투명한 장벽층(13,15,16) 및 매립층(18)으로 둘러싸여 있기 때문에, 이득영역이 주기적으로 형성된 이득성 회절 격자임에도 불구하고, 웰층(14), 장벽층(13,15,16) 및 매립층(18)이 모두 동일한 굴절율을 갖고 있고, 등가 굴절율의 섭동은 일체 발생되지 않는 것이다.
따라서, 상기 제1 실시예에서는, 활성층의 굴절율의 섭동을 위상이 반대인 굴절율 섭동을 근방에 제공하여 제거하는 종래의 구조의 경우와 같이, 회절 격자(17)의 형상이나 매립층(18)과의 굴절율의 발란스 등을 고려할 필요가 없고, 회절 격자(17)를 평탄하게만 매립하여 버리면 본질적으로 굴절율 결합은 생기지 않고, 용이하게 진성 GC-DEB-LD를 얻을 수 있는 것이다.
이에 대하여, 비교예1에서는, 금제 대폭이 좁은 웰층(14')의 주위의 층(18')에 질소가 혼정화되어 있지 않기 때문에, 도6b에 나타낸 바와 같이, 활성영역의 밴드 구조의 주기변화에 동기하여 등가 굴절율 neq도 주기변화하는 것으로 된다.
통상, III-V 족 화합물 반도체에 있어서는, 금제 대폭이 좁게 되면 굴절율이 높게 되는 관계가 있다. 또한, 그 경우의 변화율은 대략 재료계에 의존하지 않고 같은 정도로 된다. 예컨대, InGaAs계 결정에 있어서는, In의 혼정비를 변화시킨 경우의 금제 대폭의 변화에 의한 굴절율의 변화율은 약 0.4[per eV]로 된다. AlGaAs계 혼정의 경우도, Al의 혼정비를 변화시킨 경우의 굴절율의 변화율은 약 0.4[per eV]이다.
따라서, 비교예1의 경우와 같이, 이들의 재료계 및 그들의 헤테로 접합으로 이득성 회절 격자를 제조하면, 금제 대폭이 가장 좁은 활성층(웰층) 부분의 굴절율이 가장 높게 되어, 그 주위의 금제 대폭이 비교적 넓은 장벽층 부분에서는 굴절율이 낮게 되고, 굴절율의 섭동을 피할 수 없는 것이다.
그런데, 상기 제1 실시예에 있어서는, 장벽층(13,15,16) 및 매립층(18)에 질소를 약간 혼정화하고 있다. 이 GaAsN 혼정계에서는, 질소 혼정비를 변화시킨 경우의 굴절율의 변화율은 약 1.4[per eV]이고, 다른 재료계와 비교하여 굴절율의 변화율이 수배 크다. 요컨대, GaAsN 혼정계는, GaAs에 N을 약간 혼정화함으로써, 도5b에 나타낸 바와 같이, 금제 대폭이 약간 작게 되지만 그 이상으로 굴절율의 증가의 영향이 크고, 금제 대폭을 비교적 넓게 유지하면서도 대단히 높은 굴절율의 재료를 얻을 수 있는 특수한 혼정계라고 할 수 있다. 제1 실시예는, 이러한 질소를 소량만 혼정화한 재료에 있어서의 특수한 굴절율의 변화율을 적극적으로 이용한 것이고, 금제 대폭이 좁고 굴절율이 높은 InGaAs 웰층을 금제 대폭이 넓은 GaAsN계 재료로 둘러싸고, 또한 GaAsN계 재료의 질소 혼정비를 조절함으로써 굴절율의 분포가 생기 지 않는 회절 격자의 구성을 얻는 것이다.
그런데, 도1에 나타낸 바와 같은 이득성 회절 격자형 GC-DFB-LD(10)의 구조에 있어서, 질소를 혼정화한 매립층(18)을 회절 격자(17)상에 결정 성장시키는 경우에, 적절하지 않은 결정성장조건으로 결정성장을 행하면, 회절 격자(17)의 요철 형상에 따라서 질소 혼정비에 분포가 생기는 경우가 있다. 이는, 결정성장 시에 결정막 중으로의 질소의 취입율에 대한 기초결정의 면방위 의존성이 큰 것에 기인한다. 즉, 도1에서의 회절 격자(17)의 요철 형상에 있어서의 정부(頂部) 또는 곡부의 평탄한 부분과 에칭에 의해 노출된 사면부에서, 결정학적인 면방위가 다르다. 그리고, 이와 같이 다른 면방위를 갖는 기초 상에 질소를 혼정화한 층을 결정성장시키면, 상기 기초의 면방위에 따라 질소 혼정비에 주기적인 분포가 생기는 것으로 된다.
보다 구체적으로 설명하면, (100)면에서 [011] 방향으로 경사진 면으로는 질소가 취입되기 쉽고, [01-1]방향으로 경사진 면으로는 취입되기 어렵다. 따라서, 복수의 면이 주기적으로 반복하여 출현하는 회절 격자(17)상의 매립층(18)에는, 질소 혼정비가 주기적으로 분포하는 것으로 된다. 이와 같이, 매립층(18)에 있어서 질소 혼정비에 분포가 생기면, 매립층(18) 내부에 기초인 회절 격자(17)의 요철 형상의 주기에 일치하는 굴절율 분포가 생기게 된다. 그 경우에는, 질소 혼정비를 조절함으로써 굴절율의 분포가 생기지 않는 회절 격자의 구성을 얻는다고 하는 본 실시예의 목적을 달성할 수 없는 것이다.
본 발명자는, 상기한 바와 같은 기초 결정의 요철 형상에 따른 성장결정에 있어서의 질소 혼정비의 분포를 없애기 위해서는, 결정 성장 시의 성장 속도를 1μm/시간 이하의 충분히 느린 속도로 설정하는 것이 효과적임을 발견하였다. 이는, 상기 성장 속도가 충분히 느린 경우에는, 결정 성장 시에 공급된 원료 종의 표면확산이 충분히 발생되어, 결정을 구성하는 원자끼리가 충분히 랜덤하게 혼합되기 때문이라 추측된다.
한편, 상기한 바와 같이, 상기 성장 속도를 충분히 느리게 하여 원료 종의 표면확산을 충분히 생기게 하는 것은, 매립층(18)의 상면의 평탄화를 촉진하는 점에서도 효과가 있다. 즉, 상기 성장 속도가 지나치게 빠르면 원료 종의 표면확산이 충분히 발생되지 않은 내부에 차례로 결정성장이 진행되어 버리기 때문에, 결정 성장 후에도 최초의 요철이 보유된 채로 되어 평탄화가 촉진되지 않는 것이다. 이 평탄화를 촉진하기 위해서도 1μm/시간 이하의 충분히 느린 성장 속도가 필수적인 것이다.
본 실시예는, 이와 같이, 요철 형상을 갖는 기초 상에 동일한 질소 혼정비의 분포를 갖고 또한 충분히 평탄화된 표면을 갖는 결정을 성장시키는 기술을 개발함에 의해, 실현 가능하게 된 것이다. 상기한 바는, 본 실시예에서의 GaAsN 재료의 경우뿐만 아니라, 이하의 실시예에서 나타내는 다른 재료계에서도 동일하다. 또한, 다른 결정성장방법이나 다른 종류의 원료 등에 있어서도 동일하다.
한편, 통상, InGaAs 웰층에 대하여는, GaAs가 장벽층으로서 사용되는 경우가 많다. 상기 제1 실시예에서는, GaAs 대신 금제 대폭이 약간 좁게 되는 GaAsN을 장벽층(13,15,16) 및 매립층(18)으로서 사용하고 있다. 따라서, 그에 따라, 웰층에 대한 밴드 옵셋이 저하될 우려가 생긴다. 그렇지만, In0.2Ga0.8As 웰층(14)에 대하여 GaAs0.9952N0.0048을 장벽층(13,15,16) 및 매립층(18)에 사용한 경우의 전도대 밴드 불연속(△Ec)은 약 16OmeV이고, 가전자대 밴드 불연속(△Ev)은 약 50meV 이므로, 웰층(14)으로의 캐리어의 감금이 충분히 행하여지고 있는 것으로 말할 수 있다. 한편, 실제의 GC-DFB-LD(10)에 있어서도, 특성온도는 110K 정도로 충분한 값을 나타낸다.
또한, 상기 GaAs 대신 GaAsN을 장벽층(13,15,16) 및 매립층(18)으로 사용하기 때문에, 그에 따라 장벽층의 격자 정수가 GaAs 기판(11)의 격자 정수로부터 어긋나 격자 결함이 발생할 우려가 생긴다. 그렇지만, 상기 GaAs0.9952N0.0048의 격자 정수에 있어서 GaAs로부터의 어긋남은 기껏해야 △a=O.1% 정도로 작고, GaAs 대신 GaAsN을 장벽층(13,15,16) 및 매립층(18)에 사용하더라도 격자 결함의 발생을 수반하지 않는다고 말할 수 있다. 한편, 실제의 GC-DFB-LD(10)에 있어서도, 소자 수명은, 소자온도 80℃, 출력10mW에서 5000시간 이상이고, 충분한 것이었다.
그런데, 본 실시예에서는, 상기 등가 굴절율의 주기변동을 영으로 한 진성 GC-DFB-LD를 예로 하여 설명하고 있다. 여기서, 「등가 굴절율의 주기변동이 영」이라고 기술하였지만, 등가 굴절율의 주기변동은 완전히 영이 아니더라도, 이득 결합에 대하여 굴절율 결합의 영향이 충분히 작게 되는 정도로 주기변동이 작으면 실질적으로 문제가 없는 것은 말할 필요도 없다. 본 발명자의 검토 결과에 의하면, 굴절율의 주기변동에 의해 발생되는 굴절율 결합의 정도를 나타내는 굴절율 결합 계수 ki가 5cm-1 이하로 되는 것과 같은 등가 굴절율의 주기변동이면, 충분히 굴절율 결합의 영향을 작게 할 수 있음을 알았다. 따라서, 상기한 바와 같이, 매립층(18)의 질소 혼정비를 조정하여 웰층(14)과 같은 굴절율을 얻는 경우에는, 굴절율 결합 계수 ki가 5cm-1 이하로 되는 것과 같은 질소 혼정비로 조정하면 충분하다고 말할 수 있다.
한편, 상기 GC-DFB-LD의 용도 또는 상기 GC-DFB-LD에 기대하는 특성에 따라서는, 굴절율 분포가 전혀 없는 진성 GC-DFB-LD가 아니라, 소정 량의 굴절율 결합과 이득 결합의 양쪽을 필요로 하는 경우도 있을 수 있다. 상기 제1 실시예는, 이러한 요구에도 부응할 수 있다. 도7에, 도1에 나타낸 이득성 회절 격자형 GC-DFB-LD(10)의 구조에 있어서, GaAsN 혼정을 사용한 부분(하부 장벽층(13), 중간 장벽층(15), 상부 장벽층(16), 매립층(18))에서의 질소 혼정비(도7의 횡축)와, 공진기 내에서의 등가 굴절율 neq의 주기변화의 강도를 나타내는 △neq(도7의 종축)와의 상관 관계를 나타낸다. 여기서 △neq는, 도1에서 Y-Y'로 나타낸 회절 격자(17)의 철부 단면에서의 등가 굴절율 neq(Y)와, Z-Z'로 나타낸 회절 격자(17)의 요부 단면에서의 등가 굴절율 neq(Z)와의 차(△neq=neq(Y)-neq(Z))로서 정의하였다.
그리고, 상기 굴절율 결합 계수 ki의 크기는, 이 △neq의 절대치와 강한 상관 관계가 있다. 질소 혼정비가 「0.0048」의 경우는 상기 제1 실시예에 상당하며, 도7로부터 알 수 있는 바와 같이 공진기 내의 등가굴절율 neq의 주기변화 △neq는「O」이고, 굴절율 결합을 수반하지 않는 구성으로 된다. 이에 대하여, 질소 혼정비가「0」의 경우는 상기 비교예1에 상당하며, 공진기 내의 등가 굴절율 neq의 주기변화 △neq가 존재하는 것으로부터 굴절율 결합을 수반하는 구성으로 된다.
여기서, 상기 GaAsN 혼정의 질소혼정비를「0」으로부터「0.0048」까지 사이의 임의의 값으로 하면, 굴절율 결합의 정도를 임의의 값으로 설정한 GC-DFB-LD를 얻을 수 있다. 이 경우, 등가 굴절율 neq가 높은 부분이 이득이 높은 부분과 일치하는 인-페이즈(in - phase)형 이득성 회절 격자를 얻을 수 있다. 또한, 질소 혼정비를 「0.0048」보다 큰 값으로 하면, 등가 굴절율 neq가 높은 부분이 이득이 낮은 부분과 일치하는 안티-페이즈(anti - phase)형 이득성 회절 격자를 얻을 수 있다.
상기한 바와 같이, 유도 방출광을 발생하는 층 또는 유도 방출광을 흡수하는 층에 주기 구조를 실시하고, 그 층에 인접하게 질소가 혼정화되어 있는 층을 제공하여, 질소 혼정비를 여러 가지로 설정함으로써, 여러 가지의 특징적인 이득성 회절 격자를 얻을 수 있다. 즉, GC-DFB-LD의 특성을 제어하는 것이 용이하게 될 수 있는 것이다.
한편, 상기 제1 실시예에서는, 상기 장벽층(13,15,16) 및 매립층(18)을 GaAsN으로 형성하고, 웰층(14)을 InGaAs로 형성한 이득성 회절 격자형 GC-DFB-LD의 구성의 일례로서, InGaAs 웰층(14)을 주기적으로 분단한 후에 GaAsN으로 주위를 둘러싸는 구성에 대해서 설명하였다. 그렇지만, 본 발명에서의 이득성 회절 격자의 구성에서는, 이하의 변형예1∼변형예4에 나타낸 구성으로도 가능하다.
(변형예1)
도8a는, 변형예1의 이득성 회절 격자형 GC-DFB-LD에서의 상하 클래드층에 의해 협지된 활성층 부근의 주요부 종단면을 나타낸다. 여기서, 각부의 구성, 재료, 막 두께는 다음과 같다.
·하부 클래드층(31):
n형 Al0.3Ga0.7As, 1.Oμm
·하부 장벽층(32):
i - GaAs, 70nm(가장 두꺼운 부분)
·웰층(33):
i - In0.2Ga0.8As, 9nm
·상부 장벽층(34):
i - GaAs0.9952N0.0048, 20nm
·매립층(35):
i - GaAs0.9952N0.0048, 5Onm(가장 얇은 부분)
·상부 클래드층(36):
p형 Al0.3Ga0.7As, 1.Oμm
상기 제1 실시예에서는, 상기 InGaAs 웰층(14)의 상하좌우가 모두 GaAsN 재료에 인접해 있다. 이에 대하여, 변형예1에서는, InGaAs 웰층(33)의 하부에 인접한 하부 장벽층(32)에 관해서는, GaAsN 재료가 아니라 GaAs 재료로 되어 있다. 또한, 회절 격자(37)를 형성할 때의 에칭은, 하부 장벽층(32)의 상면을 에칭하지 않도록 하고 있다.
상기 구성의 이득성 회절 격자형 GC-DFB-LD의 경우에 있어서도 굴절율의 섭동은 전무하게 된다. 또한, InGaAs 웰층(33)의 적어도 하단면은 GaAsN보다 금제 대폭이 큰 재료(변형예1에서는 GaAs)에 접하는 것으로 되어, InGaAs 웰층(33)으로의 캐리어의 감금 효율을 향상시킬 수 있다.
(변형예2)
도8b는, 변형예2의 이득성 회절 격자형 GC-DFB-LD에서의 상하 클래드층에 의해 협지된 활성층 부근의 주요부 종단면을 나타낸다. 여기서, 각부의 구성, 재료, 막 두께는 다음과 같다.
·하부 클래드층(41):
n형 Al0.3Ga0.7As, 1.Oμm
·하부 장벽층(42):
i - GaAs, 70nm
·웰층(43):
i - In0.2Ga0.8As, 12nm
·측부 매립층(44):
i - GaAs0.9952N0.0048, 12nm
·매립층(45):
i - GaAs, 50nm(가장 얇은 부분)
·상부 클래드층(46):
p형 Al0.3Ga0.7As, 1.Oμm
상기 제1 실시예에서는, 상기 InGaAs 웰층(14)의 상하좌우가 모두 GaAsN 재료에 인접해 있다. 이에 대하여, 변형예2에서는, InGaAs 웰층(43)의 횡으로 인접한 측부 매립층(44)만을 GaAsN 재료로 하고 있다.
상기 구성의 이득성 회절 격자형 GC-DFB-LD의 경우에 있어서도 굴절율의 섭동은 전무하게 된다. 또한, InGaAs 웰층(43)의 상하 단면은 GaAsN보다 금제 대폭이 큰 재료(변형예2에서는 GaAs)에 접하는 것으로 되어, InGaAs 웰층(43)으로의 캐리어의 감금 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 InGaAs 웰층(43)의 측면에 있는 GaAsN 측부 매립층(44)은, 미리 회절 격자(47)의 정상 부분에 질화규소 마스크(도시 안됨)를 형성하고, 선택성장에 의해 InGaAs 웰층(43)의 측면에 접하도록 재성장시키는 것에 의해 형성한다.
(변형예3)
도8c는, 변형예3의 이득성 회절 격자형 GC-DFB-LD에서의 상하 클래드층에 의해 협지된 활성층 부근의 주요부 종단면을 나타낸다. 여기서, 각부의 구성, 재료, 막 두께는 다음과 같다.
·하부 클래드층(51):
n형 Al0.3Ga0.7As, 1.Oμm
·가이드층(52):
i - GaAs0.9952N0.0048, 20nm(가장 얇은 부분)
·장벽층(53):
i - GaAs0.9952N0.0048, 50nm(가장 두꺼운 부분)
·웰층(54):
i - In0.2Ga0.8As, 13nm(가장 두꺼운 부분)
·매립층(55)
i - GaAs0.9952N0.0048, 50nm(가장 얇은 부분)
·상부 클래드층(56):
p형 Al0.3Ga0.7As, 1.Oμm
상기 제1 실시예에서는, 평면인 기판(11) 상에 InGaAs 웰층(14)을 포함하는 다층막을 적층하고, InGaAs 웰층(14)을 회절 격자 형태로 에칭하여 분단한 후에 GaAsN으로 매립한다. 이에 대하여, 변형예3에서는, 기초인 GaAsN 가이드층(52)에 요철 형상을 실시하고, 그 위에 GaAsN 장벽층(53), InGaAs 웰층(54) 및 GaAsN 매립층(55)을 재성장하여 회절 격자(57)를 형성하고 있다. 따라서, InGaAs 웰층(54)의 막 두께에는 기초의 GaAsN 가이드층(52)의 요철 형상을 반영하여 주기성을 갖는 분포가 생겨, 이득의 섭동이 얻어지는 것이다.
상기 구성의 이득성 회절 격자형 GC-DFB-LD의 경우에 있어서도, 상기 InGaAs 웰층(54)의 상하가 모두 GaAsN 재료로 둘러싸여 있다. 따라서, 굴절율의 섭동에 대해서는 전무하게 되어, 진성 GC-DFB-LD가 얻어진다.
(변형예4)
도9는, 변형예4의 이득성 회절 격자형 GC-DFB-LD의 형성 프로세스를 나타내는 상하 클래드층에 의해 협지된 활성층 부근의 주요부 종단면을 나타낸다. 여기서, 각부의 구성, 재료, 막 두께는, 도9c에 나타내는 바와 같다.
·하부 클래드층(61):
n형 Al0.3Ga0.7As, 1.Oμm
·가이드층(62):
i - GaAs0.9952N0.0048, 5Onm(가장 얇은 부분)
·하부 장벽층(63):
i - GaAs0.9952N0.0048, 2Onm(가장 두꺼운 부분)
·웰층(64):
i - In0.2Ga0.8As, 1Onm(가장 두꺼운 부분)
·상부 장벽층(65):
i - GaAs0.9952N0.0048, 20nm(가장 두꺼운 부분)
·매립층(66):
i - GaAs0.9952N0.0048, 5Onm(가장 얇은 부분)
·상부 클래드층(67):
p형 A10.3Ga0.7As, 1.Oμm
도9c에 나타낸 구조는, 도9a 내지 도9c까지의 공정을 거쳐 제조된다. 즉, 먼저, 도9a에 나타낸 바와 같이, 제1회 번째의 결정성장에 의해, 기판 상에 가이드층(62)까지의 각 층을 적층한 후, 그 표면에 주기적인 회절 격자 형태의 유전체 마스크(69)를 형성한다. 그리고, 웨트 에칭에 의해 가이드층(62)에 주기구조(68)를 인각(印刻)한다. 다음에, 도9b에 나타낸 바와 같이, 유전체 마스크(69)를 남긴 채로, 제2회 번째의 결정성장에 의해, 하부 장벽층(63), 웰층(64) 및 상부 장벽층(65)을, 주기구조(68)의 요부에 선택적으로 성장시킨다. 최종으로, 유전체 마스크(69)를 제거하고, 제3회 번째의 결정 성장에 의해, 매립층(66)으로부터 상측의 각 층을 재성장시켜 도9c에 나타낸 구조의 이득성 회절 격자형 GC-DFB-LD가 완성된다.
본 변형예에서는, 상기 변형예3의 경우와 같이, GaAsN 가이드층(62)에 요철 형상을 제공하고, 그 위에 InGaAs 웰층(64), GaAsN 장벽층(63,65)으로 이루어지는 양자 웰 구조를 재성장하고 있지만, 활성층(64)이 분단되어 있기 때문에 변형예3 보다 강한 이득의 섭동이 얻어진다.
상기 구성의 이득성 회절 격자형 GC-DFB-LD의 경우에 있어서도, 상기 InGaAs 웰층(64)의 상하좌우가 모두 GaAsN 재료로 둘러싸여 있다. 따라서, 굴절율의 섭동 에 대해서는 전무하게 되어, 진성 GC-DFB-LD가 얻어진다. 또한, 주기구조(68)의 요부의 폭을 충분히 작게 하여, 웰층(64)의 폭을 대략 10nm 이하까지 좁게 하면, 활성층(웰층)(64)을 양자 세선으로서 작용시키는 것도 가능하게 된다.
한편, 상기 제1 실시예, 변형예1∼변형예4에 구체적으로 설명한 이외의 회절 격자의 구조에도, 본 발명을 적용 가능한 것은 말할 필요도 없다.
(제2 실시예)
본 실시예는, 흡수성 회절 격자형 GC-DFB-LD에 관한 것으로, 활성층에 근접하는 가이드층 내에 흡수층을 주기적으로 형성하고, 그 흡수층을 소량의 질소가 혼정화된 투명한 층에 인접시킴에 따라, 진성 GC-DFB-LD를 얻는 점에 특징이 있다.
도10은, 본 실시예의 흡수성 회절 격자형 GC-DFB-LD(70)에 있어서의 단면구조를 개략적으로 나타낸다. 각부의 구성, 재료, 층 두께는 다음과 같다.
·기판(71):
n형 GaAs, 100μm
·하부 클래드층(72):
n형 Al0.3Ga0.7As, 1.Oμm
·활성층(73):
i- Ga0.98In0.02N0.007As0.993, O.15μm
·캐리어 배리어층(74):
p형 Al0.3Ga0.7As, O.1μm
·하부 장벽층(75)
p형 GaAs0.9952N0.0048, 50nm
·흡수층(76):
n형 In0.2Ga0.8As, 1Onm(가장 두꺼운 부분)
·상부 장벽층(77):
p형 GaAs0.9952N0.0048, 20 nm
·매립층(79):
p형 GaAs0.9952N0.0048, 20nm(가장 얇은 부분)
·상부 클래드층(80):
p형 Al0.3Ga0.7As, 1.Oμm
·콘택트층(81):
p+형 GaAs, 0.5μm
·p 전극 금속(82):
AuZn
·n 전극 금속(83):
AuGe/Ni
상기 구성을 갖는 GC-DFB-LD(70)는, 다음과 같이 하여 형성된다. 도11은, 도10에 나타낸 GC-DFB-LD(70) 형성 프로세스 중의 적층 구조체의 사시도이다. 이 하, 도11을 참조하여, 도10에 나타낸 GC-DFB-LD(70)의 제조방법에 대해서 설명한다.
먼저, 도11a에 나타낸 바와 같이, n형 GaAs 기판(71)상에, 유기 금속 기상성장법을 이용한 제1회 번째의 결정성장에 의해, 하부 클래드층(72)으로부터 상부 장벽층(77)까지의 각 층을 순차 적층한다. 이 경우, n형 GaAs 기판(71)은 (100)면을 사용한다. 또한, 유기 금속 기상성장법에 있어서는, Al, Ga, In, As, N의 각 원료로서, 트리메틸알루미늄, 트리메틸갈륨, 트리메틸인듐, 비화 수소, 디메틸히드라진을 사용한다. 이렇게 해서 제1회 번째의 결정성장을 끝낸 적층 구조체를 결정 성장실에서 취출하여, 그 표면에, 2광속 간섭노광법에 의해, 주기 0.28μm, 듀티비 0.5의 격자 형태의 포토레지스트마스크(도시 안됨)를 형성한다.
다음에, 염산과 과산화 수소수를 1:50으로 혼합하여, 순수로 5배로 희석한 에칭액에 의해, 상기 포토레지스트마스크가 형성되어 있지 않은 영역을 표면에서 50nm만큼 에칭한다. 그 경우, 상부 장벽층(77)의 막두께는 20nm이고, 흡수층(76)의 막두께는 10nm이므로, 상부 장벽층(77)으로부터 흡수층(76)까지의 합계의 막 두께는 30nm이다. 따라서, 상기 포토레지스트마스크를 제거하면, 도11b에 나타낸 바와 같이, 흡수층(76)이 n형 GaAs 기판(71)의 연재방향으로 주기적으로 분단된 회절 격자(78)가 얻어진다.
다음에, 도11b에 나타낸 적층 구조체를 다시 결정 성장실에 넣어, 회절 격자(78)상에, 제2회 번째의 결정성장에 의해, 도11c에 나타낸 바와 같이, 매립층(79)으로부터 콘택트층(81)까지의 각 층을 성장시킨다. 그 때에, 매립층(79) 은, 매립층(79)과 상부 클래드층(80)의 계면이 평탄하게 되도록, 결정 성장 시의 성장 속도를 1μm/시간 이하로 설정하여 결정성장을 행한다. 이렇게 해서 제2회 번째의 결정성장을 끝낸 적층 구조체를 결정성장실에서 취출하여, 그 표면에, 도11c에 나타낸 바와 같이 질화규소에 의한 전류 협착층(84)을 형성하고, 통상의 포토리소그라피와 웨트 에칭에 의해, 폭 W(=5μm)의 스트라이프 형태의 구멍(85)을, 회절 격자(78)의 연재 방향과 직교하는 방향으로 형성한다. 최종으로, 도11c에 나타낸 바와 같이, 적층 구조체의 상면에 p 전극(82)을 형성하는 한편, 하면에 n 전극(83)을 형성한다. 그리고, 레이저광 출사단면을 벽개하여, 흡수성 회절 격자형 GC-DFB-LD(70)가 얻어진다.
상기와 같이 하여 얻어진 이득성 회절 격자형 GC-DFB-LD(70)의 p 전극(82)과 n 전극(83)을 통해서 전류를 흘린 바, 문턱치 전류밀도 0.5kA/cm2에서, 파장 950nm의 단일파장으로 발진한다. 또한, 상기 GC-DFB-LD(70)는, 소자온도 -20℃에서 +80℃ 이상까지, 부모드 억압비 20dB 이상에서 완전 단일파장으로 발진한다. 또한, 발진 스펙트럼에는 스톱밴드가 보이지 않고, 이것으로부터 굴절율 결합의 성분이 영인 것을 알았다.
또한, 하나의 웨이퍼로부터 얻어진 복수의 이득성 회절 격자형 GC-DFB-LD(70)의 발진 스펙트럼을 조사한 바, 레이저광 출사단면에 무반사 코팅을 실시하지 않음에도 불구하고 97%의 확률로 단일 파장발진이 생기고 있음을 알았고, 단일 파장레이저의 제조에 대한 수율이 대단히 높은 것으로 판명되었다. 이들의 특징은, 굴절율 결합성분을 포함하지 않는 진성 GC-DFB-LD에 특유한 특성이다.
제2 실시예에서는, 상기 회절 격자(78)에 의해 주기적으로 분단화된 n형 In0.2Ga0.8As 흡수층(76)에 인접한 층을, 질소를 약간 혼정화함에 특징이 있다. 요컨대, 장벽층 및 매립층에 질소를 약간 혼정화하여, 그 질소혼정비를 적절하게 조절함으로써, 금제 대폭을 크게 변화시키지 않고 굴절율을 소정의 값으로 설정하여 진성 GC-DFB-LD를 실현하는 것이다.
구체적으로, 상기 제1 실시예에서 상세히 설명한 바와 같이, 흡수층(76)에 사용한 InGaAs와, 이 흡수층(76)에 인접한 장벽층(75,77) 및 매립층(79)에 사용한 GaAsN이 동일 굴절율로 되도록, 장벽층(75,77) 및 매립층(79)의 질소 혼정비가 조절되어 있다. 이에 대하여, 금제 대폭에 관해서는, 장벽층(75,77) 및 매립층(79)에 사용한 GaAs0.9952N0.0048은 약 1.35eV이고, 활성층(73)으로부터의 발광파장인 950nm에 대하여는 투명하다. 한편, n형 In0.2Ga0.8As 흡수층(76)은 약 1.26eV의 흡수단을 갖고 있으므로, 활성층(73)으로부터의 발광파장인 950nm에 대하여 불투명하다. 요컨대, 제2 실시예에서의 회절 격자(78)는, 불투명한 흡수층(76)이 투명한 장벽층(75,77) 및 매립층(79)으로 매립되어 형성된 흡수성 회절 격자임에도 불구하고, 흡수층(76), 장벽층(75,77) 및 매립층(79)이 모두 동일한 굴절율을 갖고 있고, 굴절율의 섭동은 일체 생기지 않는 것이다.
따라서, 상기 제2 실시예에서는, 흡수층의 굴절율의 섭동을 위상이 반대인 굴절율 섭동을 근방에 제공하여 제거하는 종래의 구조의 경우와 같이, 회절 격자(78)의 형상이나 매립층(79)과의 굴절율의 발란스 등을 고려할 필요가 없고, 회절 격자(78)를 평탄하게만 매립하여 버리면 본질적으로 굴절율 결합은 생기지 않고, 용이하게 진성 GC-DFB-LD를 얻을 수 있는 것이다.
한편, 상기 제1 실시예에서의 이득성 회절 격자의 변형예1∼변형예4에 상당하는 변형이, 제2 실시예에서의 흡수성 회절 격자에서도 가능한 것은 말할 필요도 없다. 한편, 그 경우에는, 변형예1∼변형예4에서의 웰층(33,43,54,64)이, 제2 실시예에서의 흡수성 회절 격자에서는 흡수층에 대응한다.
(제3 실시예)
상기 제1, 제2 실시예에서는, 질소가 혼정화되어 있지 않은 GaInAs를 발광층 또는 흡수층으로 하고, 이 발광층 또는 흡수층을, 질소가 혼정화된 GaAsN으로 매립한 구성을 갖는 GC-DFB-LD에 대해서 설명하였다. 제3 실시예에서는, 상기 발광층 또는 흡수층과 그것에 인접한 매립층 중 어떤 층도 질소가 혼정화된 재료로 구성된 GC-DFB-LD에 대해서 설명한다.
도12는, 본 실시예의 GC-DFB-LD에서의 회절 격자 부근의 주요부 종단면을 나타낸다. 여기서, 각부의 구성, 재료, 층 두께는 다음과 같다.
·하부의 넓은 금제 대층(91):
Al0.3Ga0.7As
·하부 장벽층(92):
In0.03Ga0.97As0.99N0.01, 30nm(가장 두꺼운 층)
·좁은 금제 대층(93):
In0.23Ga0.77As0.9948N0.0052, 15nm
·상부 장벽층(94):
In0.03Ga0.97As0.99N0.01, 20nm
·매립층(96):
In0.03Ga0.97As0.99N0.01, 30nm(가장 얇은 부분)
·상부의 넓은 금제 대층(97):
Al0.3Ga0.7As
본 실시예에서의 회절 격자(95)는, 상기 제1 실시예의 경우와 같이, 좁은 금제 대층(禁制帶層)(93)을 발광층으로서 p/n 역도전형의 클래드층으로 협지하면 이득성 회절 격자로서 작용한다. 또한, 상기 제2 실시예의 경우와 같이, 좁은 금제 대층(93)을 흡수층으로서 p형 또는 n형의 어떠한 클래드층 내에 매립하면 흡수성 회절 격자로서 작용하는 것이다.
상기 회절 격자(95)는, 상기 발광층 또는 흡수층으로서 작용하는 좁은 금제 대층(93)과, 그것에 인접한 장벽층(92,94) 및 매립층(96)의 어느 층에도 질소가 혼정화되어 있다. 그리고, 발광층 또는 흡수층으로서 작용하는 좁은 금제 대층(93)은, 그것에 인접한 각 층보다도 질소 혼정비가 작게 설정되어 있다. 그 결과, 좁은 금제 대층(93)의 주위를 둘러싸는 질소 혼정비가 높은 각 층은, 금제 대폭의 축소에 수반하는 굴절율의 증가가 큰 재료로 구성되는 것으로 된다. 그 경우에, 금제 대폭이 좁고 굴절율이 높은 좁은 금제 대층(93)의 주위를 금제 대폭이 넓은 재료로 둘러싸면서도, 굴절율에 관해서는 분포가 생기지 않도록, 각 층의 질소 혼정비를 선택함으로써, 진성 GC-DFB-LD가 얻어지는 것이다.
한편, 본 실시예에서는, 상기 좁은 금제 대층(93)과, 좁은 금제 대층(93)에 인접한 장벽층(92,94) 및 매립층(96)에, 소량의 In이 동시에 혼정화되어 있다. 이렇게 함으로써, 상기 각 층(92,93,94,96)에 적절한 량의 질소를 혼정화하여 굴절율을 조절할 경우에 수반되는 격자 정수의 변화를, 소량의 In을 혼정화함으로써 제거할 수 있다. 따라서, 보다 뛰어난 GC-DFB-LD를 얻을 수 있는 것이다.
상기 구성의 회절 격자(95)를 내장하는 GC-DFB-LD는, 회절 격자(95)가 이득성 회절 격자이더라도 흡수성 회절 격자이더라도, 부모드 억압비 20dB 이상에서 완전 단일파장으로 발진한다. 또한, 발진 스펙트럼에는 스톱밴드가 보이지 않고, 굴절율 결합의 성분은 영인 것을 알았다. 또한, 레이저광 출사단면에 무반사 코팅을 실시하지 않음에도 불구하고 97%의 확률로 단일 파장발진이 생기고 있음을 알았고, 단일 파장레이저의 제조에 대한 수율이 대단히 높은 것이 판명되었다. 이들의 특징은, 굴절율 결합 성분을 포함하지 않는 진성 GC-DFB-LD에 특유한 특성이다.
한편, 제3 실시예에서도, 상기 제1 실시예에 대한 변형예1∼변형예4에 상당하는 회절 격자의 변형이 가능한 것은 말할 필요도 없다.
(제4 실시예)
상기 제1∼제3 실시예에서는, GaAs에 In 또는 N을 혼정화한 층에 의해 회절 격자(17,37,47,57,68,78,95)를 구성한 GC-DFB-LD에 대해서 설명하였다. 제4 실시예에서는, AlGaAs 재료에 질소를 혼정화한 재료의 조합으로 구성된 GC-DFB-LD에 대해 서 설명한다.
도13은, 본 실시예의 GC-DFB-LD에서의 회절 격자 부근의 주요부 종단면을 나타낸다. 여기서, 각부의 구성, 재료, 층 두께는 다음과 같다.
·하부의 넓은 금제 대층(101):
Al0.5Ga0.5As
·하부 장벽층(102):
Al0.25Ga0.75As0.9965N0.0035, 30nm(가장 두꺼운 부분)
·좁은 금제 대층(103):
Al0.1Ga0.9As, 50nm
·상부 장벽층(104):
Al0.25Ga0.75As0.9965N0.0035, 1Onm
·매립층(106):
Al0.25Ga0.75As0.9965N0.0035, 30nm(가장 얇은 부분)
·상부의 넓은 금제 대층(107):
Al0.5Ga0.5As
본 실시예에서의 회절 격자(105)는, 상기 제1 실시예와 같이, 좁은 금제 대층(103)을 발광층으로서 p/n 역도전형의 클래드층으로 협지하면 이득성 회절 격자로서 작용한다. 또한, 상기 제2 실시예와 같이, 좁은 금제 대층(103)을 흡수층으로 서 p형 또는 n형의 어떤 클래드층 내에 매립하면 흡수성 회절 격자로서 작용하는 것이다. 한편, 상기 클래드층으로서는, 굴절율이 낮고 금제 대폭이 넓으며, 기판에 대략 격자 정합하는 임의의 재료를 선택할 수 있다.
상기 회절 격자(105)는, 상기 발광층 또는 흡수층으로서 작용하는 좁은 금제 대층(103)에 인접한 장벽층(102,104) 및 매립층(106)에, 적절한 량의 질소가 혼정화되어 있다. 따라서, 제1, 제2 실시예에서 설명한 경우와 같이, 금제 대폭이 좁고 굴절율이 높은 좁은 금제 대층(103)을 금제 대폭이 넓은 재료로 둘러싸면서도, 굴절율에 관해서는 분포가 생기지 않도록 각 층의 질소 혼정비가 선택되어, 진성 GC-DFB-LD가 얻어지는 것이다.
상기 구성의 회절 격자(105)를 내장하는 GC-DFB-LD는, 회절 격자(105)가 이득성 회절 격자이더라도 흡수성 회절 격자이더라도, 부모드 억압비 20dB 이상에서 완전 단일파장으로 발진한다. 또한, 발진 스펙트럼에는 스톱밴드가 보이지 않고, 굴절율 결합의 성분은 영인 것을 알았다. 또한, 레이저광 출사단면에 무반사 코팅을 실시하지 않음에도 불구하고 97%의 확률로 단일 파장발진이 생기고 있음을 알았고, 단일 파장레이저의 제조에 대한 수율이 대단히 높은 것이 판명되었다. 이들의 특징은, 굴절율 결합 성분을 포함하지 않는 진성 GC-DFB-LD에 특유한 특성이다.
이와 같이, AlGaAs 재료에 있어서, 발광층 또는 흡수층에 인접한 층에 질소를 혼정화함으로써, 진성 GC-DFB-LD를 용이하게 실현할 수 있다. 한편, 본 실시예에서도, 상기 제1 실시예에 대한 변형예1∼변형예4에 상당하는 회절 격자의 변형이 가능한 것은 말할 필요도 없다. 또한, 상기 제3 실시예와 같이, 발광층 또는 흡수 층으로서 작용하는 좁은 금제 대층(103)에도, 인접한 층보다 적은 질소를 혼정화하는 것도 가능하다.
(제5 실시예)
제5 실시예에서는, AlInGaP계 재료에 질소를 혼정화한 재료의 조합으로 구성된 GC-DFB-LD에 대해서 설명한다.
도14는, 본 실시예의 GC-DFB-LD에서의 회절 격자 부근의 주요부 종단면을 나타낸다. 여기서, 각부의 구성, 재료, 층 두께는 다음과 같다.
·하부의 넓은 금제 대층(111):
(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P
·하부 장벽층(112):
(Al0.4Ga0.6)0.5In0.5P0.9962N0.0038, 1OOnm(가장 두꺼운 부분)
·좁은 금제 대층(113):
(Al0.05Ga0.95)0.5In0.5P, 1OOnm
·상부 장벽층(114):
(Al0.4Ga0.6)0.5In0.5P0.9962N0.0038, 2Onm
·매립층(116):
(Al0.4Ga0.6)0.5In0.5P0.9962N0.0038, 5Onm(가장 얇은 부분)
·상부의 넓은 금제 대층(117):
(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P
본 실시예의 경우에도, 제4 실시예와 같이, 상기 발광층 또는 흡수층으로서 작용하는 좁은 금제 대층(113)에 인접한 장벽층(112,114) 및 매립층(116)에 적절한 량의 질소가 혼정화되어 있기 때문에, 금제 대폭이 좁고 굴절율이 높은 좁은 금제 대층(113)을 금제 대폭이 넓은 재료로 둘러싸면서도, 굴절율에 관해서는 분포가 생기지 않도록 각 층의 질소 혼정비가 선택되어, 진성 GC-DFB-LD가 얻어진다. 그 경우에 있어서의 GC-DFB-LD는, 부모드 억압비 20dB 이상에서 완전 단일파장으로 발진한다. 또한, 굴절율 결합의 성분이 영인 것, 레이저광 출사단면에 무반사 코팅을 실시하지 않음에도 불구하고 97%의 확률로 단일 파장발진이 발생됨을 알았다.
이와 같이, AlInGaP계 재료에 있어서, 발광층 또는 흡수층에 인접한 층에 질소를 혼정화함으로써, 진성 GC-DFB-LD를 용이하게 실현할 수 있다. 한편, 본 실시예에서도, 상기 제1 실시예에 대한 변형예1∼변형예4에 상당하는 회절 격자의 변형이 가능한 것은 말할 필요도 없다. 또한, 제3 실시예와 같이, 발광층 또는 흡수층으로서 작용하는 좁은 금제 대층(113)에도, 인접한 층보다 적은 질소를 혼정화하는 것도 가능하다.
(제6 실시예)
제6 실시예에서는, GaAsSb계 재료에 질소를 혼정화한 재료의 조합으로 구성된 GC-DFB-LD에 대해서 설명한다.
도15는, 본 실시예의 GC-DFB-LD에서의 회절 격자 부근의 주요부 종단면을 나타낸다. 여기서, 각부의 구성, 재료, 층 두께는 다음과 같다.
·하부의 넓은 금제 대층(121):
Al0.3Ga0.7As
·하부 장벽층(122):
Ga(As0.98Sb0.02)0.9923N0.0077, 20nm(가장 두꺼운 부분)
·좁은 금제 대층(123):
GaAs0.7Sb0.3, 6nm
·상부 장벽층(124):
Ga(As0.98Sb0.02)0.9923N0.0077, 20nm
·매립층(126):
Ga(As0.98Sb0.02)0.9923N0.0077, 20nm(가장 얇은 부분)
·상부의 넓은 금제 대층(127):
Al0.3Ga0.7As
본 실시예의 경우도, 제4 실시예와 같이, 금제 대폭이 좁고 굴절율이 높은 좁은 금제 대층(123)을 금제 대폭이 넓은 재료로 둘러싸면서도, 굴절율에 관해서는 분포가 생기지 않도록 각 층의 질소 혼정비가 선택되어, 진성 GC-DFB-LD가 얻어진다. 그 경우에 있어서의 GC-DFB-LD는, 부모드 억압비 20dB 이상에서 완전 단일파장으로 발진한다. 또한, 굴절율 결합의 성분은 영이고, 97%의 확률로 단일 파장발진이 생기고 있다. 한편, 본 실시예에서도, 상기 변형예1∼변형예4에 상당하는 회절 격자의 변형이 가능하다. 또한, 발광층 또는 흡수층으로서 작용하는 좁은 금제 대층(123)에도, 인접한 층보다 적은 질소를 혼정화하는 것이 가능하다.
(제7 실시예)
제7 실시예에서는, InP 기판에 대략 격자 정합하는 InGaAsP계 재료에 질소를 혼정화한 재료의 조합으로 구성된 GC-DFB-LD에 대해서 설명한다.
도16은, 본 실시예의 GC-DFB-LD에서의 회절 격자 부근의 주요부 종단면을 나타낸다. 여기서, 각부의 구성, 재료, 층 두께는 다음과 같다.
·하부의 넓은 금제 대층(131):
InP
·하부 장벽층(132):
InP0.99N0.01, 30nm(가장 두꺼운 부분)
·좁은 금제 대층(133):
In(As0.3P0.7)0.996N0.004, 8nm
·상부 장벽층(134):
InP0.99N0.01, 2Onm
·매립층(136):
InP0.99N0.01, 30nm(가장 얇은 부분)
·상부의 넓은 금제 대층(137):
InP
본 실시예의 경우에도, 제4 실시예와 같이, 금제 대폭이 좁고 굴절율이 좁은 금제 대층(133)을 금제 대폭이 넓은 재료로 둘러싸면서도, 굴절율에 관해서는 분포가 생기지 않도록 각 층의 질소 혼정비가 선택되어, 진성 GC-DFB-LD가 얻어진다. 그 경우에 있어서의 GC-DFB-LD는, 부모드 억압비 20 dB 이상에서 완전 단일파장으로 발진한다. 또한, 굴절율 결합의 성분은 영이고, 97%의 확률로 단일 파장발진이 생기고 있다. 한편, 본 실시예에 있어서도, 상기 변형예1∼변형예4에 상당하는 회절 격자의 변형이 가능하다. 또한, 발광층 또는 흡수층으로서 작용하는 좁은 금제 대층(133)에는, 질소를 혼정화하지 않고, 인접한 층에만 적절한 량의 질소를 혼정화하는 것도 가능하다.
(제8 실시예)
제8 실시예에서는, (100)면을 갖는 기판에 사용하여, [010]방향 또는 [00-l]방향 또는 그것들과 결정학적으로 등가인 방향으로 회절 격자를 인각한 경우에 대해서 설명한다.
도17은, 본 실시예의 GC-DFB-LD에서의 회절 격자 부근의 주요부 종단면을 나타낸다. 여기서, 각부의 구성, 재료, 층 두께는 다음과 같다.
·하부의 넓은 금제 대층(141):
Al0.3Ga0.7As
·하부 장벽층(142):
GaAs0.9952N0.0048, 20nm(가장 두꺼운 부분)
·좁은 금제 대층(143):
In0.2Ga0.8As, 6nm
·상부 장벽층(144):
GaAs0.9952N0.0048, 2Onm
·매립층(146):
GaAs0.9952N0.0048, 20nm(가장 얇은 부분)
·상부의 넓은 금제 대층(147):
Al0.3Ga0.7As
도18은, 본 실시예의 GC-DFB-LD의 제조공정에서, GaAs 기판 상에, 적어도 하부의 넓은 금제 대층(141), 하부 장벽층(142), 좁은 금제 대층(143) 및 상부 장벽층(144)을 제조한 후, 그 표면에 회절 격자(145)를 인각한 직후의 적층 구조체(140)의 사시도를 나타낸다. 본 실시예는, GaAs 기판의(100)면을 사용하여, 회절 격자(145)를, [010]방향(또는 그것과 직교하는 [00-1] 방향에서도 동일)으로 인각한 점에 특징이 있다.
제1 실시예에서 설명한 바로서, (100)면에서 [011]방향으로 경사진 면(A면이라 함)상에 질소가 혼정화된 결정을 성장시키면, (100)면상으로 결정 성장시킨 경우보다 막중에 질소가 취입되기 쉽고, 반대로 [01-1]방향으로 경사진 면(B면이라 함)상에는 질소가 취입되기 어렵게 된다. 따라서, 회절 격자(145)를 [011]방향 또는 [01-1]방향으로 인각한 경우에는, 회절 격자(145)의 요철의 형상의 정부 또는 곡부의 평탄한 부분은 (100)면으로 되는 한편, 경사부는 A면 또는 B면으로 되어, 회절 격자(145)상으로 성장되는 막중의 질소의 혼정비에는, 회절 격자(145)의 요철형상을 반영한 주기분포가 생겨 버린다.
여기서, 본원 발명자는, [010]방향 또는 그것과 직교하는 [00-1]방향으로 경사진 면상에 질소가 혼정화된 결정을 성장한 경우에는, 상기한 문제가 생기지 않는 것을 발견하였다. 이는, [010]방향 또는 그것과 직교하는 [00-1]방향은 [011]방향 및 [01-1]방향과 45도의 각도를 이루는 방향인 것으로부터, [010]방향으로 경사진 면은 A면과 B면의 중간적인 성질을 가지는 것으로 생각된다. 따라서, 회절 격자(145)를 [010]방향 또는 그것과 직교하는 [00-1]방향으로 인각하면, 회절 격자(145)의 경사면으로서 [010]방향 또는 그것과 직교하는 방향으로 경사진 면이 노출되는 것으로 되어, 회절 격자(145)상으로 성장된 막중의 질소의 혼정비는, 결정 성장 시의 성장속도에 관계없이 회절 격자(145)의 요철형상을 반영하지 않고 균일한 분포가 얻어지는 것이다.
한편, 상기 기판의 면방위는 반드시 (100)면이 아니더라도 (100)면과 결정학적으로 등가인 면이면 된다. 그 경우, 회절 격자(145)를 인각하는 방향은, [010]방향 또는 그것과 직교하는 [00-1]방향 또는 그것들과 결정학적으로 등가인 방향이면 되는 것은 말할 필요도 없다.
본 실시예의 경우에도, 제4 실시예의 경우와 같이, 금제 대폭이 좁고 굴절율이 높은 좁은 금제 대층(143)을 금제 대폭이 넓은 재료로 둘러싸면서도, 굴절율에 관해서는 분포가 생기지 않도록 각 층의 질소 혼정비가 선택되어, 진성 GC-DFB-LD가 얻어진다. 그 경우에 있어서의 GC-DFB-LD는, 부모드 억압비 20dB 이상에서 완전 단일파장으로 발진한다. 또한, 굴절율 결합의 성분은 영이고, 97%의 확률로 단일 파장발진이 생기고 있다. 한편, 본 실시예에 있어서도, 상기 변형예1∼변형예4에 상당하는 회절 격자의 변형이 가능하다. 또한, 발광층 또는 흡수층으로서 작용하는 좁은 금제 대층(143)에도, 인접한 층보다 적은 질소를 혼정화하는 것이 가능하다.
한편, 제6, 제7, 제8 실시예에서의 회절 격자(125,135,145)도, 좁은 금제 대층(123,133,143)을 발광층으로서 p/n 역도전형의 클래드층으로 협지하면 이득성 회절 격자로서 작용한다. 또한, 좁은 금제 대층(123,133,143)을 흡수층으로서 p형 또는 n형의 어떠한 클래드층 내에 매립하면 흡수성 회절 격자로서 작용한다. 클래드층은, 굴절율이 낮고 금제 대폭이 넓으며, 기판에 대략 격자 정합하는 임의의 재료를 선택할 수 있다.
이와 같이, 상기 제4 실시예∼제8 실시예에 의하면, 임의로 재료계에서, 발광층 또는 흡수층에 인접한 층에 질소를 혼정화함으로써, 진성 GC-DFB-LD를 용이하게 실현할 수 있는 것이다.
여기서, 상기 제6 실시예에서는, 상기 좁은 금제 대층(123)에 인접한 장벽층(122,124) 및 매립층(126)에 적절한 량의 질소를 혼정화 함으로써 굴절율을 조절하는 동시에, 소량의 Sb도 동시에 혼정화하고 있다. 이렇게 함으로써, 질소의 혼정화에 따르는 격자 정수의 변화를 제거할 수 있고, 보다 우수한 GC-DFB-LD를 얻을 수 있다. 한편, 상기 Sb를 동시에 혼정화하는 효과는, 상기 제3 실시예에서 설명한 바와 같이, In의 혼정화에서도 동일한 효과가 얻어진다. 또한, Sb와 In의 양 쪽을 혼정화하는 것도 가능한 것은 말할 필요도 없다.
또한, 상기 변형예1∼변형예4 및 제2 실시예∼제8 실시예에 있어서는, 진성 GC-DFB-LD를 얻기 위한 구체적인 구성, 각 층의 혼정비의 일례를 설명하고 있다. 그렇지만, 상기 변형예나 실시예에 있어서도, 상기 제1 실시예의 경우와 같이, 질소 혼정비를 임의의 값으로 설정함으로써 소정의 굴절율 결합을 도입하는 것이 가능하다. 그 경우에는, 질소 혼정화 층의 질소 혼정비를 제어함으로써, 회절 격자의 형상 등의 정밀 제어를 행하지 않고, 굴절율 결합의 정도나 굴절율과 이득의 위상 등을 임의로 제어하는 것이 가능하게 된다. 물론, 굴절율 결합을 영으로 하는 구성도 용이하게 얻을 수 있다.
그런데, 반도체레이저를 구성하는 재료는, 상기 각 실시예에서 사용한 재료계 또는 혼정비로 한정되는 것이 아니다. 예컨대, (Al, Ga, In, B, Tl)-(P, As, Sb, N, Bi)등의 임의의 III-V족 반도체 재료계에 대해서도 본 발명을 적용할 수 있다. 또한, 회절 격자부 만을 III-V족 반도체로 구성하고 클래드층이나 전류 협착층 등을 II-VI족 반도체로 구성하는 등, 재료계의 조합에 관해서는 여러 가지의 변형이 가능하다. 또한, 결정성장방법이나 사용하는 원료 등에 관해서도, 상기 각 실시예나 변형예에서 구체적으로 나타낸 것으로 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 방법을 적용하는 것이 가능하다.
또한, 상기 회절 격자에 관한 제조방법, 구성, 위치에도 상기 각 실시의 형태나 변형예에 의해 한정되는 것이 아니다. 이득성 회절 격자나 흡수성 회절 격자의 구성에 관해서는, 상기 각 실시예 또는 변형예에서 나타낸 것은 일례에 지나지 않고, 여러 가지의 변형이 가능하다. 특히 회절 격자의 형상에 대해서는 사다리꼴 형상에 대해서 설명하였지만, 직사각형 형상, 삼각 형상, 톱니파 형상, 정현파 형상, 역사다리꼴 형상 등으로 될 수 있다.
또한, 상기 회절 격자의 노광 방법에 대해서도 한정되는 것은 아니다. DFB-LD를 광 집적회로의 모노리틱 광원으로서 이용하는 경우에는, 전자빔 노광법에 의해 회절 격자를 직접 묘화하는 방법이 효과적이다. 또한, 회절 격자에 위상 시프트가 있더라도 좋고, 소자 중앙부에서의 회절 격자의 위상이 불연속으로 된 것, 위상 시프트가 공진기 내에 복수 분포하고 있는 멀티시프트형, 위상이 서서히 시프트하는 그레이드(graded)시프트형, 스트라이프 형태의 굴절율 도파로의 폭을 변화시킴으로써 실효적인 위상 시프트를 실현하는 스트라이프폭 시프트형 등, 여러 가지의 위상 시프트 방법을 적용하는 것이 가능하다. 또한, 이득성 회절 격자에서의 주기구조를 갖는 활성층, 흡수성 회절 격자에서의 주기구조를 갖는 흡수층은, 임의의 웰 수의 양자 웰로 될 수 있고 양자 효과를 갖지 않는 벌크 결정으로 될 수도 있다.
또한, 레이저소자의 단면 반사율은, 여러 가지 재료를 사용한 박막의 코팅에 의해 제어 가능하다. 즉, 일방의 단면에 무반사 코팅을 실시하고, 타방의 단면에 반사 코팅을 실시하여, 고출력·고효율화를 실현하는 것도 가능하고, 단면을 거친 면으로 하는 것, 비스듬히 커트하는 것, 창문 구조로 하는 것 등, 여러 가지 구성으로 할 수 있다.
또한, 상기 전류 협착 및 횡 방향의 전계 제어를 행하는 스트라이프 형태의 도파로 구조의 형상이나 제조방법에 대해서도 한정하는 것이 아니다. 상기 각 실시예 및 각 변형예에 있어서 브로드 스트라이프형의 스트라이프 구조로 하였지만, 리지 도파로형 또는 매립헤테로형(Buried Heterostructure BH)등의 여러 가지 변형이 적용 가능하다.
또한, 상기 각 실시예 및 각 변형예에 있어서 취급한 이득성 회절 격자 및 흡수성 회절 격자에 대해서는, GC-DFB-LD뿐만 아니라, 특정한 파장만 선택투과 또는 증폭하는 파장 필터로서도 우수한 성질을 나타낸다. 이것을 이용한 광 제어 소자에 대해서도 상기한 회절 격자부의 구성을 적용하는 것이 가능하다. 또한, 여러 가지의 광디바이스가 집적화된 광 집적회로의 일부로서, 본 발명의 회절 격자부가 조입되어 있더라도 지장은 없다.
한편, 상기 각 실시예 및 각 변형예에 있어서「상」이라고 기술한 방향은 기판으로부터 멀어지는 방향이고, 「하」라고 기술한 방향은 기판에 가까워지는 방향을 나타낸다. 결정성장은「하」로부부터「상」으로 진행한다. 또한, 기판의 도전형, 상부 클래드층 또는 하부 클래드층의 도전형은, 상기 각 실시예 및 각 변형예에서 나타낸 것과 반대의 형으로 치환할 수도 있다.
이상에서 분명해 진 바와 같이, 제1 발명의 GC-DFB-LD는, 제1 층의 주기구조를, 상기 제1 층에 대략 동일한 굴절율과 상기 제1 층보다도 넓은 금제 대폭을 갖는 제2 층으로 평탄하게 매립하고 있기 때문에, 진성 GC-DFB-LD로서 작용할 수 있다. 그리고, 이 진성 GC-DFB-LD는, 상기 제1 층의 주기구조를 제2 층으로 평탄하게 매립한 것만으로, 가공 프로세스의 정밀도에 전혀 의존하지 않고 용이하고 또한 재현성 양호하게 형성할 수 있다.
또한, 제1 실시예의 GC-DFB-LD는, 상기 제1, 제2 층을 포함하는 적층 구조체의 굴절율 결합계수 ki를 5cm-1 이하로 하였기 때문에, 굴절율 결합성분의 영향은 충분히 작고, 양층의 굴절율은 대략 동일한 것으로 볼 수 있다.
또한, 제2 실시예의 GC-DFB-LD는, 유도 방출광을 발생하는 제1 층에 밀착하여, 상기 제1 층보다 금제 대폭이 넓은 제2 층을 제공하였기 때문에, 상기 제1 층에 캐리어를 효율적으로 봉입할 수 있다. 또한, 주기구조를 갖는 제1 층에 밀착하여 질소를 포함하는 제2 층을 제공하였기 때문에, 상기 제2 층에도 주기구조가 형성된다. 예컨대, III-V족 화합물 반도체의 질소 혼정화물은, 질소혼정비를 변화시킴에 의해 굴절율을 제어할 수 있다. 따라서, 상기 제2 층의 질소 혼정비를 조정함으로써, 상기 제1, 제2 층을 포함하는 적층 구조체에서의 등가 굴절율의 주기변화의 강도를 제어할 수 있게 된다.
즉, 본 발명에 의하면, 상기 이득성 회절 격자형 GC-DFB-LD에서, 상기 제1, 제2 층의 형상 등을 고려하지 않고, 바꾸어 말하면, 가공 프로세스의 정밀도에 의존하지 않고, 용이하고 또한 재현성 양호하게 굴절율의 주기변화의 강도를 제어할 수 있다. 따라서, 주위온도의 변화에 대해서도 안정적인 단일 종모드 발진특성이 얻어지는 동시에, 제조 수율을 크게 향상시킬 수 있다.
또한, 제3 실시예의 GC-DFB-LD는, 제3 층으로부터의 유도 방출광을 흡수하는 주기구조를 갖는 제1 층에 밀착하여, 질소를 포함하는 제2 층이 제공되어 있기 때 문에, 상기 제2 층에도 주기구조가 형성된다. 예컨대, III-V족 화합물 반도체의 질소 혼정화물은, 질소 혼정비를 변화시킴으로써 굴절율을 제어할 수 있다. 따라서, 상기 제2 층의 질소 혼정비를 조정함으로써, 상기 제1, 제2 층을 포함하는 적층 구조체에서의 등가 굴절율의 주기변화의 강도를 제어할 수 있게 된다.
즉, 본 발명에 의하면, 상기 흡수성 회절 격자형 GC-DFB-LD에 있어서, 상기 제1, 제2 층의 형상 등을 고려하지 않고, 바꾸어 말하면, 가공 프로세스의 정밀도에 의존하지 않고, 용이하고 또한 재현성 양호하게 굴절율의 주기변화의 강도를 제어할 수 있다. 따라서, 주위온도의 변화에 대해서도 안정적인 단일 종모드 발진특성이 얻어지는 동시에, 제조 수율을 크게 향상시킬 수 있는 것이다.
또한, 제4 실시예의 GC-DFB-LD는, 상기 제1 층과 제2 층으로 이루어지는 복층 구조체의 표면을 평탄하게 하기 때문에, 상기 질소 혼정비의 조정에 의해 설정된 굴절율의 주기변화의 강도가 상기 복층 구조체의 표면형상에 의해 변하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 제5 실시예의 GC-DFB-LD는, 상기 제2 층에, In 및 Sb 중 적어도 하나를 소정의 혼정비로 포함하고 있기 때문에, 상기 제2 층에 적절한 량의 질소를 혼정화하여 굴절율을 조절할 때에 수반되는 격자 정수의 변화를, 상기 In 또는 Sb의 혼정화에 의해 제거할 수 있다. 따라서, 보다 우수한 특성을 갖는 진성 GC-DFB-LD를 얻을 수 있다.
또한, 제6 실시예의 GC-DFB-LD는, 상기 제1 층을 면방위가 (100)의 면상 또는 (l00)면과 결정학적으로 등가인 면상에 결정성장시켜 형성하고, 상기 주기구조를 [010]방향 또는 [00-1]방향 또는 상기 [010],[00-1]방향과 결정학적으로 등가인 방향으로 상기 주기구조를 형성하였기 때문에, 상기 제1 층의 주기구조 상에 질소가 혼정화된 상기 제2 층을 결정성장시키는 경우에, 기초의 요철의 영향을 받지 않고 성장층 중의 질소혼정화가 균일하게 된다. 따라서, 굴절율 결합 계수의 제어를 보다 정밀하게 할 수 있어서, 보다 우수한 특성을 갖는 진성 GC-DFB-LD를 얻을 수 있다.
또한, 제2 발명의 GC-DFB-LD의 제조방법은, 발광층 또는 흡수층으로서 작용하는 III-V족 화합물 반도체로 이루어지는 제1 층의 주기구조를, 보다 금제 대폭이 넓고 또한 질소를 포함하는 III-V족 화합물 반도체로 이루어지는 제2 층으로 평탄하게 매립함으로써, 상기 제2 층에 주기구조를 형성할 수 있고, 질소 혼정비를 조정함으로써, 상기 제1, 제2 층을 포함하는 적층 구조체에서의 등가 굴절율의 주기변화의 강도를 제어할 수 있다. 따라서, 가공 프로세스의 정밀도에 의존하지 않고, 용이하고 또한 재현성 양호하게 굴절율의 주기변화의 강도를 제어할 수 있다.
즉, 본 발명에 의하면, 주위온도의 변화에 대해서도 안정적인 단일 종모드 발진특성이 얻어지는 GC-DFB-LD를 형성할 수 있다. 또한, GC-DFB-LD의 제조 수율을 크게 향상시킬 수 있다.
또한, 제1 실시예의 GC-DFB-LD의 제조방법은, 상기 제2 층의 형성을 1μm/시간 이하의 성장 속도로 결정성장시키는 것에 의해 수행하기 때문에, 상기 제1 층의 주기구조에 기인하는 질소 혼정비의 주기분포를 없앨 수 있다. 따라서, 상기 제2 층 내에서의 굴절율 분포를 보다 균일하게 할 수 있다. 또한, 상기 제2 층의 평탄화를 촉진하여, 상기 제1 층의 주기 구조를 보다 평탄하게 매립할 수 있다.
또한, 제2 실시예의 GC-DFB-LD의 제조방법은, 상기 제2 층의 굴절율을 상기 제1 층의 굴절율과 대략 같게 하기 때문에, 가공 프로세스의 정밀도에 의존하지 않고, 용이하고 또한 재현성 양호하게 진성 GC-DFB-LD를 형성할 수 있다.
또한, 제3 실시예의 GC-DFB-LD의 제조방법은, 상기 제1 층과 제2 층을 포함하는 적층 구조체의 굴절율 결합 계수 ki를 5cm-1 이하로 하기 때문에, 상기 양층의 굴절율은 대략 같다고 볼 수 있다. 따라서, 가공 프로세스의 정밀도에 의존하지 않고, 용이하고 또한 재현성 양호하게 진성 GC-DFB-LD를 형성할 수 있다.
또한, 제4 실시예의 GC-DFB-LD의 제조방법은, 상기 제2 층에서의 굴절율의 설정을 상기 질소의 혼정비를 조정함으로써 행하기 때문에, 상기 제2 층의 질소의 혼정비를 조정하는 것만으로 상기 제2 층의 굴절율을 용이하고 또한 재현성 양호하게 제어할 수 있고, 상기 제1 층의 굴절율과 대략 같게 설정할 수 있다.
또한, 제5 실시예의 GC-DFB-LD의 제조방법은, 상기 제1 층의 형성을, 면방위가 (100)인 면상 또는 (100)면과 결정학적으로 등가인 면상에 결정성장시키는 동시에, [010]방향 또는 [00-1]방향 또는 상기 [010],[00-1]방향과 결정학적으로 등가인 방향으로 상기 주기구조를 형성하는 것에 의해 수행하기 때문에, 상기 제1 층의 주기구조 상에 질소가 혼정화된 상기 제2 층을 결정성장시키는 경우에, 기초의 요철의 영향을 받지 않고 성장층 중의 질소혼정화가 균일하게 된다. 따라서, 굴절율 결정 계수의 제어를 보다 정밀하게 행할 수 있어서, 용이하고 또한 재현성·제어성 양호하게 굴절율의 주기변화의 강도를 제어할 수 있다.

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  18. 유도방출광을 발생하는 활성층(14)과, 이 활성층을 상하로 협지하도록 배치된 클래드층(19, 12)을 구비하고, 상기 활성층(14)의 적어도 한쪽 면에 회절격자 형상의 주기구조(17)를 설치함으로써, 상기 유도방출광의 전파방향으로 이득이 변조된 구조를 갖는 이득성 회절격자형의 이득결합 분포귀환형 반도체 레이저장치로서,
    상기 활성층(14)의 주기구조(17)를 평탄하게 매립함과 동시에, 이 활성층(14)의 굴절율과 대략 같은 굴절율을 갖고, 또한 이 활성층(14)의 금제 대폭보다 넓은 금제 대폭을 갖는 매립층(18)을 구비하고,
    상기 활성층(14)은 질소를 포함하지 않고, 상기 매립층(18)은 질소를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 이득결합 분포귀환형 반도체레이저장치.
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  20. 유도방출광을 발생하는 활성층(93)과, 이 활성층을 상하로 협지하도록 배치된 클래드층(91, 97)을 구비하고, 상기 활성층(93)의 적어도 한쪽 면에 회절격자 형상의 주기구조(95)를 설치함으로써, 상기 유도방출광의 전파방향으로 이득이 변조된 구조를 갖는 이득성 회절격자형의 이득결합 분포귀환형 반도체 레이저장치로서,
    상기 활성층(93)의 주기구조(95)를 평탄하게 매립함과 동시에, 이 활성층(93)의 굴절율과 대략 같은 굴절율을 갖고, 또한 이 활성층(93)의 금제 대폭보다 넓은 금제 대폭을 갖는 매립층(96)을 구비하고,
    상기 활성층(93)은 질소를 포함하고, 상기 매립층(96)은 상기 활성층(93)보다 많은 질소를 포함하는 것을 특징으로 하는 이득결합 분포귀환형 반도체레이저장치.
  21. 유도방출광을 발생하는 활성층(73)과, 이 활성층을 상하로 협지하도록 배치된 클래드층(80, 72)을 구비하고, 상기 활성층(73)의 근방에 이 활성층으로부터의 유도방출광을 흡수하는 흡수층(76)을 설치하고, 이 흡수층에 회절격자 형상의 주기구조(78)를 설치함으로써, 상기 유도방출광의 전파방향으로 흡수가 변조된 구조를 갖는 흡수성 회절격자형의 이득결합 분포귀환형 반도체 레이저장치로서,
    상기 흡수층(76)의 주기구조(78)를 평탄하게 매립함과 동시에, 이 흡수층(76)의 굴절율과 대략 같은 굴절율을 갖고, 또한 이 흡수층(76)의 금제 대폭보다 넓은 금제 대폭을 갖는 매립층(79)을 구비하고,
    상기 흡수층(76)은 질소를 포함하지 않고, 상기 매립층(79)은 질소를 포함하는 것을 특징으로 하는 이득결합 분포귀환형 반도체레이저장치.
  22. 삭제
  23. 유도방출광을 발생하는 활성층(73)과, 이 활성층을 상하로 협지하도록 배치된 클래드층(80, 72)을 구비하고, 상기 활성층(73)의 근방에 이 활성층으로부터의 유도방출광을 흡수하는 흡수층(93)을 설치하고, 이 흡수층에 회절격자 형상의 주기구조(95)를 설치함으로써, 상기 유도방출광의 전파방향으로 흡수가 변조된 구조를 갖는 흡수성 회절격자형의 이득결합 분포귀환형 반도체 레이저장치로서,
    상기 흡수층(93)의 주기구조(95)를 평탄하게 매립함과 동시에, 이 흡수층(93)의 굴절율과 대략 같은 굴절율을 갖고, 또한 이 흡수층(93)의 금제 대폭보다 넓은 금제 대폭을 갖는 매립층(96)을 구비하고,
    상기 흡수층(93)은 질소를 포함하며, 상기 매립층(96)은 상기 흡수층(93)보다 많은 질소를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 이득결합 분포귀환형 반도체레이저장치.
  24. 제18항, 제20항, 제21항, 제23항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 활성층 또는 흡수층(14;76;93)과 상기 매립층(18;79;96)을 포함하는 적층구조체의 굴절율 결합계수 ki가 5cm-1 이하인 것을 특징으로 하는 이득결합 분포귀환형 반도체레이저장치.
  25. 제18항, 제20항, 제21항, 제23항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 매립층(18;79;96)에는, 인듐 및 안티몬 중 적어도 하나가 소정의 혼정비로 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 이득결합 분포귀환형 반도체레이저장치.
  26. 제18항, 제20항, 제21항, 제23항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 활성층 또는 흡수층(14;76;93)은, 면방위가 (100)인 면 위 또는 (100)면과 결정학적으로 등가인 면 위에 결정 성장되어 형성되어 있고,
    상기 주기구조(17;78;95)는, [010]방향 또는 [00-1]방향 또는 상기[010],[00-1]방향과 결정학적으로 등가인 방향으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이득결합 분포귀환형 반도체레이저장치.
  27. 제18항 또는 제21항에 기재된 이득결합 분포귀환형 반도체레이저장치의 제조방법으로서,
    III-V족 화합물 반도체에 의해, 주기구조(17;78)를 갖는 활성층(14) 또는 흡수층(76)을 형성하는 공정, 및
    상기 활성층(14) 또는 흡수층(76)보다 넓은 금제 대폭을 갖고 또한 질소를 포함하는 III-V족 화합물 반도체에 의해, 상기 주기구조(17;78)를 평탄하게 매립하도록 매립층(18;79)을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 이득결합 분포귀환형 반도체레이저장치의 제조방법.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 활성층(14) 또는 흡수층(76)에 질소를 포함시키지 않는 것을 특징으로 하는 이득결합 분포귀환형 반도체레이저장치의 제조방법.
  29. 제27항에 있어서,
    상기 활성층(14) 또는 흡수층(76)에 질소를 포함시키는 것을 특징으로 하는 이득결합 분포귀환형 반도체레이저장치의 제조방법.
  30. 제27항에 있어서,
    상기 매립층(18;79)의 형성은, 1μm/시간 이하의 성장 속도로 결정 성장시킴에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 이득결합 분포귀환형 반도체레이저장치의 제조방법.
  31. 제27항에 있어서,
    상기 매립층(18;79)의 굴절율을, 상기 활성층(14) 또는 흡수층(76)의 굴절율과 대략 같게 하는 것을 특징으로 하는 이득결합 분포귀환형 반도체레이저장치의 제조방법.
  32. 제27항에 있어서,
    상기 활성층(14) 또는 흡수층(76)과 매립층(18;79)을 포함하는 적층구조체의 굴절율 결합 계수 ki를 5cm-1 이하로 하는 것을 특징으로 하는 이득결합 분포귀환형 반도체레이저장치의 제조방법.
  33. 제27항에 있어서,
    상기 매립층(18;79)에 있어서의 굴절율의 설정을, 상기 질소의 혼정비를 조정함에 의해 행하는 것을 특징으로 하는 이득결합 분포귀환형 반도체레이저장치의 제조방법.
  34. 제27항에 있어서,
    상기 활성층(14) 또는 흡수층(76)의 형성은, 면방위가 (100)인 면 위 또는 (100)면과 결정학적으로 등가인 면 위에 결정 성장되는 동시에, [010]방향 또는 [00-1]방향 또는 상기 [010],[00-1]방향과 결정학적으로 등가인 방향으로 상기 주기구조(17;78)를 형성함에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 이득결합 분포귀환형 반도체레이저장치의 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6922426B2 (en) * 2001-12-20 2005-07-26 Finisar Corporation Vertical cavity surface emitting laser including indium in the active region
US20030219917A1 (en) * 1998-12-21 2003-11-27 Johnson Ralph H. System and method using migration enhanced epitaxy for flattening active layers and the mechanical stabilization of quantum wells associated with vertical cavity surface emitting lasers
US7286585B2 (en) * 1998-12-21 2007-10-23 Finisar Corporation Low temperature grown layers with migration enhanced epitaxy adjacent to an InGaAsN(Sb) based active region
US7167495B2 (en) * 1998-12-21 2007-01-23 Finisar Corporation Use of GaAs extended barrier layers between active regions containing nitrogen and AlGaAs confining layers
US7257143B2 (en) * 1998-12-21 2007-08-14 Finisar Corporation Multicomponent barrier layers in quantum well active regions to enhance confinement and speed
DE10200360B4 (de) * 2002-01-08 2004-01-08 Forschungsverbund Berlin E.V. Verfahren zur Herstellung eines Braggschen Gitters in einer Halbleiterschichtenfolge mittels Ätzen und Halbleiterbauelement
US6649439B1 (en) * 2002-08-01 2003-11-18 Northrop Grumman Corporation Semiconductor-air gap grating fabrication using a sacrificial layer process
WO2006039341A2 (en) * 2004-10-01 2006-04-13 Finisar Corporation Vertical cavity surface emitting laser having multiple top-side contacts
US7860137B2 (en) * 2004-10-01 2010-12-28 Finisar Corporation Vertical cavity surface emitting laser with undoped top mirror
JP4951267B2 (ja) * 2006-04-27 2012-06-13 日本オプネクスト株式会社 半導体レーザ素子の製造方法
JP2009302416A (ja) * 2008-06-17 2009-12-24 Anritsu Corp 半導体レーザ，半導体レーザモジュールおよびラマン増幅器
CN103346475B (zh) * 2013-05-31 2015-07-15 中国科学院半导体研究所 单片集成耦合腔窄线宽半导体激光器
CN106233176B (zh) * 2014-05-07 2019-08-16 日本碍子株式会社 光栅元件的安装结构的制造方法
JP6581419B2 (ja) * 2015-07-30 2019-09-25 浜松ホトニクス株式会社 分布帰還型横マルチモード半導体レーザ素子

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60102788A (ja) 1983-11-09 1985-06-06 Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> 分布帰環形半導体レ−ザ
JPH088394B2 (ja) 1989-06-30 1996-01-29 三菱電機株式会社 半導体レーザおよびその製造方法
JPH05145169A (ja) * 1990-09-05 1993-06-11 Hikari Keisoku Gijutsu Kaihatsu Kk 半導体分布帰還型レーザ装置
JPH0529705A (ja) 1991-07-22 1993-02-05 Hikari Keisoku Gijutsu Kaihatsu Kk 半導体分布帰還型レーザ装置
IT1245541B (it) 1991-05-13 1994-09-29 Cselt Centro Studi Lab Telecom Laser a semiconduttore a reazione distribuita ed accoppiamento di guadagno ,e procedimento per la sua fabbricazione
JP3192693B2 (ja) 1991-08-28 2001-07-30 光計測技術開発株式会社 分布帰還型半導体レーザおよびその製造方法
JPH067624A (ja) 1992-06-26 1994-01-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 吸着装置
JPH06164051A (ja) 1992-11-19 1994-06-10 Mitsubishi Electric Corp 利得結合型ｄｆｂレーザおよびその製造方法
JPH0745907A (ja) 1993-07-30 1995-02-14 Mitsubishi Electric Corp 分布帰還型半導体レーザ
US5452318A (en) * 1993-12-16 1995-09-19 Northern Telecom Limited Gain-coupled DFB laser with index coupling compensation
US5689123A (en) * 1994-04-07 1997-11-18 Sdl, Inc. III-V aresenide-nitride semiconductor materials and devices
JPH088394A (ja) 1994-06-23 1996-01-12 Fuji Electric Co Ltd 高速スイッチングデバイスの主回路構成方法
JPH0837342A (ja) 1994-07-25 1996-02-06 Hitachi Ltd 分布帰還型半導体レーザおよび半導体レーザアレイ
JP4017196B2 (ja) * 1995-03-22 2007-12-05 シャープ株式会社 分布帰還型半導体レーザ装置
US6151347A (en) * 1996-01-17 2000-11-21 Nortel Networks Corporation Laser diode and method of fabrication thereof
DE60001713T2 (de) * 1999-09-29 2003-11-06 Furukawa Electric Co Ltd Verstärkungsgekoppelter halbleiterlaser mit verteilter rückkopplung
US6519270B1 (en) * 1999-09-29 2003-02-11 Bookham Technology Plc Compound cavity reflection modulation laser system
US6574256B1 (en) * 2000-01-18 2003-06-03 Xerox Corporation Distributed feedback laser fabricated by lateral overgrowth of an active region

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