JP2003298190A - 半導体レーザ素子およびその製造方法 - Google Patents

半導体レーザ素子およびその製造方法

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semiconductor laser
ridge
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semiconductor
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Kenji Uchida
憲治 内田
Toshinori Hirataka
敏則 平高
Yoshiyuki Kani
義之 可児
Yukio Kato
幸雄 加藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 リッジ導波路型半導体レーザ素子の製造プロ
セスの増加を最小限に抑えつつ、その信頼性および歩留
まりを向上させる。 【解決手段】 リッジ状の導波路11の両側には空間領
域を挟んでストライプ状にパターニングされたリッジ保
護層10が設けられている。リッジ保護層10は、ノン
ドープInPあるいはFeドープInPなどの高抵抗半
導体材料で構成されている。このリッジ保護層10の上
面の高さは、導波路11の上面の高さよりも低いので、
素子作製工程でリッジ状の導波路11を傷つけることが
無くなり、結晶カケなどが大幅に低減される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザ素子
およびその製造技術に関し、特に、光通信データリンク
用の光源として用いるリッジ導波路構造の半導体レーザ
素子に適用して有効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、半導体レーザにおいては、電流
注入の高効率化とレーザ光の横モード制御を目的とし
て、第2のクラッド層中にリッジ状の導波路構造を形成
する。この種のリッジ導波路型半導体レーザは、その素
子構造の違いから、リッジ導波路構造を形成した後、そ
の両脇を伝導性が異なる半導体層で埋め込む第1の素子
構造と、リッジ導波路構造を形成した後、その両脇を半
導体層で埋め込まない第2の素子構造とに大別される。
また、上記第2の素子構造の改良技術として、Kubota e
t al., Jpn. J. Appl. Phys. Vol39, pp2297 (2000) に
記載されているように、リッジ導波路部の両脇を有機物
材料等で埋め込んで保護する構造が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前述したリッジ導波路
型半導体レーザのうち、リッジ導波路構造の両脇を伝導
性が異なる半導体層で埋め込む第1の素子構造は、レー
ザ光の横モード制御性が向上する反面、少なくとも2回
以上の結晶成長工程を必要とする。さらに、素子の製造
工程が増えるため、製造コストが増加するという欠点が
ある。
【0004】一方、リッジ導波路構造の両脇を半導体層
で埋め込まない第2の素子構造は、結晶成長工程が1回
で済むために、製造工程が簡略化されるといった利点を
有する。しかしながら、本素子構造の場合、製造プロセ
スおよび組み立て工程において、リッジ導波路が空間的
に露出しているために、角部の結晶が欠け易い。その結
果、素子の基本特性および信頼性が劣化し、歩留りが著
しく低下するといった問題を抱えている。また、その対
策としてリッジ導波路部の両脇を有機物材料などで埋め
込んで保護する前記改良構造は、製造工程が増えてしま
うという問題が生じる。
【0005】本発明の目的は、リッジ導波路型半導体レ
ーザ素子の製造工程の増加を最小限に抑えつつ、その信
頼性および歩留まりを向上させることのできる技術を提
供することにある。
【0006】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
【0007】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。
【0008】本発明によるリッジ導波路型半導体レーザ
素子は、半導体基板上に少なくとも第1導電型の第1ク
ラッド層と、活性層と、第2導電型の第2クラッド層と
を有すると共に、リッジ状の導波路構造を備えており、
前記導波路構造の上面は、前記導波路構造の両側の空間
領域を挟んで前記導波路構造の両側に形成された保護層
の上面よりも低くなっているものである。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において、同一の機能を有する部材には同
一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【0010】(実施の形態1)本実施の形態は、発振波
長1.3μm帯のリッジ導波路型半導体レーザ素子に適
用したものであり、その製造方法を工程順に説明すれば
次の通りである。
【0011】まず、図1に示すように、n型InP(イ
ンジウムリン)からなる半導体基板1を用意し、周知の
有機金属気相成長法を用いて、その上部に膜厚200n
mのn型InPからなるバッファ層2、膜厚500nm
のn型InPからなるクラッド層3、膜厚30nmのn
型InAlAs(インジウムアルミニウムヒ素)層4、
膜厚5nmのInGaAlAs(インジウムガリウムア
ルミニウムヒ素)井戸層と膜厚8nmのInGaAlA
s障壁層とからなるInGaAlAs系歪多重量子井戸
構造活性層5、膜厚30nmのp型InAlAs層6、
膜厚1600nmのp型InPからなるクラッド層7、
膜厚30nmのp型InGaAsP(インジウムガリウ
ムヒ素リン)からなるヘテロ障壁低減層8、膜厚200
nmのp型InGaAs(インジウムガリウムヒ素)か
らなるコンタクト層9および膜厚700nmのノンドー
プInPからなるリッジ保護層10を順次成長させる。
【0012】なお、ここでは歪多重量子井戸構造活性層
5としてInGaAlAs系材料を使用したが、InG
aAsP系材料でも構わない。また、無効電流を抑制す
るためにリッジ保護層をノンドープInPで構成した
が、他の高抵抗半導体材料、例えばFeドープInPな
どで構成することもできる。
【0013】次に、図2に示すように、周知のフォトリ
ソグラフィ技術(フォトレジスト膜をマスクにしたエッ
チング技術)を用い、リッジ導波路を形成する領域のリ
ッジ保護層10を幅25μmのストライプ状にパターニ
ングして開口部17を形成する。このとき、開口部17
の底部には、p型InGaAsからなるコンタクト層9
の表面が露出する。
【0014】次に、図3に示すように、フォトリソグラ
フィ技術を用いて開口部17の底部をp型InPからな
るクラッド層7の中途部までエッチングする。これによ
り、開口部17の中央に、1.3μmの幅を有するリッ
ジ状のp型InPからなる導波路11が形成される。
【0015】次に、図4に示すように、CVD法で膜厚
300nmの酸化シリコン膜12を堆積した後、フォト
レジスト膜をマスクにしたドライエッチングで導波路1
1の上面の一部の酸化シリコン膜12を除去し、導波路
11の上面の一部を露出させる。
【0016】次に、図5に示すように、導波路11に電
気的に接続されるp側電極13と、n型InPからなる
半導体基板1に電気的に接続されるn側電極14とを形
成する。p側電極13は、電子ビーム蒸着法で金属膜を
堆積することによって形成し、n側電極14は、p側電
極13を形成した後、半導体基板1の裏面を研磨し、そ
こに電子ビーム蒸着法で金属膜を堆積することによって
形成する。
【0017】その後、半導体基板1を共振器長250μ
mのバー状に劈開し、この共振器面に多層反射膜15を
形成した後、幅400μmのレーザ素子にチップ化する
ことにより、図6に示すような発振波長1.3μm帯の
リッジ導波路型半導体レーザ素子が完成する。
【0018】上記のような素子構造においては、リッジ
保護層10の膜厚を700nmとしているので、導波路
11の上面はリッジ保護層10の上面よりも高さが低く
なる。これにより、リッジ状の導波路11が、その両側
のリッジ保護層10によって保護されるため、素子作製
工程で導波路11を傷つけることが無くなり、結晶カケ
などを大幅に低減することができる。
【0019】また、上記した製造方法によれば、半導体
基板1上に複数層の半導体層を連続成長させる際、In
Pからなるリッジ保護層10を一層追加するだけで上記
素子構造を実現できるので、製造工程の増加も最小限で
済む。
【0020】上記半導体レーザ素子に電流注入を行った
結果、しきい値電流13mAでレーザ発振し、波長13
02nmに発振スペクトルが観測された。また、レーザ
素子単体の基本特性および信頼性を含めた総合歩留り
は、リッジ保護層10を備えていない従来構造のレーザ
素子が30%であったのに対し、95%と飛躍的に向上
し、絶大な効果が確認された。
【0021】上記レーザ素子を送受信電気光学系部品か
ら構成される光モジュールに搭載し光伝送特性を評価し
た結果、緩和振動周波数19GHz並びに変調信号周波
数10GHzにおいて変調時スペクトル線幅2.5nm
を得た。
【0022】(実施の形態2)本実施の形態は、前記実
施の形態1と同じく発振波長1.3μm帯のリッジ導波
路型半導体レーザ素子に適用したものであるが、リッジ
保護層10の材質および形状が異なっている。また、レ
ーザ素子の幅は450μm、共振器長は220μmとし
た。
【0023】本実施の形態のレーザ素子は、リッジ保護
層10が膜厚1000nmのFeドープInPで構成さ
れている。また、前記実施の形態1では、リッジ保護層
10をストライプ状にパターニングしたが、本実施の形
態では、図7に示すように、パッド状にパターニングす
る。
【0024】本実施の形態の半導体レーザ素子を製造す
る方法は、前記実施の形態1の製造方法と同じであり、
フォトリソグラフィ技術を用いてリッジ保護層10をパ
ターニングする際のマスクパターンのみが異なってい
る。
【0025】上記のような素子構造においては、リッジ
保護層10の膜厚を1000nmとしているので、導波
路11の上面はリッジ保護層10の上面よりも高さが低
くなる。これにより、リッジ状の導波路11が、パッド
形状のリッジ保護層10によって保護されるため、素子
作製工程で導波路11を傷つけることが無くなり、結晶
カケなどを大幅に低減することができる。
【0026】また、上記した製造方法によれば、半導体
基板1上に複数層の半導体層を連続成長させる際、In
Pからなるリッジ保護層10を一層追加するだけで上記
素子構造を実現できるので、製造工程の増加も最小限で
済む。
【0027】上記半導体レーザ素子に電流注入を行った
結果、しきい値電流11mAでレーザ発振し、波長13
05nmに発振スペクトルが観測された。また、レーザ
素子単体の基本特性および信頼性を含めた総合歩留り
は、リッジ保護層10を備えていない従来構造のレーザ
素子が30%であったのに対し、98%と飛躍的に向上
した。
【0028】上記レーザ素子を送受信電気光学系部品か
ら構成される光モジュールに搭載し光伝送特性を評価し
た結果、緩和振動周波数19GHz並びに変調信号周波
数10GHzにおいて変調時スペクトル線幅2.5nm
を得た。
【0029】以上、本発明者によってなされた発明を実
施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実
施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【0030】例えば、リッジ保護層10の形状は、スト
ライプ状(実施の形態1)やパッド状(実施の形態2)
に限定されるものではない。
【0031】
【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下の通りである。
【0032】製造工程において発生していたリッジ導波
路部の結晶カケを大幅に低減することができるので、リ
ッジ導波路型半導体レーザ素子の基本特性、信頼性およ
び歩留りが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態である半導体レーザ素子
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図2】本発明の一実施の形態である半導体レーザ素子
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図3】本発明の一実施の形態である半導体レーザ素子
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図4】本発明の一実施の形態である半導体レーザ素子
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図5】本発明の一実施の形態である半導体レーザ素子
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図6】本発明の一実施の形態である半導体レーザ素子
を示す斜視図である。
【図7】本発明の他の実施の形態である半導体レーザ素
子を示す斜視図である。
【符号の説明】
1…半導体基板、2…バッファ層、3…クラッド層、4
…InAlAs層、5…歪多重量子井戸構造活性層、6
…InAlAs層、7…クラッド層、8…ヘテロ障壁低
減層、9…コンタクト層、10…リッジ保護層、11…
導波路、12…酸化シリコン膜、13…p側電極、14
…n側電極、15…多層反射膜、17…開口部。
フロントページの続き (72)発明者 可児 義之 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 日 本オプネクスト株式会社内 (72)発明者 加藤 幸雄 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 日 本オプネクスト株式会社内 Fターム(参考) 5F073 AA13 AA51 AA74 AA83 CA12 CA15 EA28

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に少なくとも第1導電型の
    第1クラッド層と、活性層と、第2導電型の第2クラッ
    ド層とを有すると共に、リッジ状の導波路構造を備えた
    半導体レーザ素子であって、 前記リッジ状の導波路構造の両側に空間領域が設けられ
    ており、前記導波路構造の上面は、前記空間領域を介し
    て前記導波路構造の両側に形成された保護層の上面より
    も低くなっていることを特徴とする半導体レーザ素子。
  2. 【請求項2】 前記保護層は、ノンドープまたはFeが
    ドープされた高抵抗の半導体層からなることを特徴とす
    る請求項1記載の半導体レーザ素子。
  3. 【請求項3】 前記活性層は、少なくともIn、Al、
    Ga、AsまたはPのいずれか1種以上の元素を含むこ
    とを特徴とする請求項1記載の半導体レーザ素子。
  4. 【請求項4】 前記半導体基板は、InPからなること
    を特徴とする請求項1記載の半導体レーザ素子。
  5. 【請求項5】 送受信電気光学系部品から構成された光
    モジュールに搭載されていることを特徴とする請求項
    1、2、3または4記載の半導体レーザ素子。
  6. 【請求項6】 (a)半導体基板上に少なくとも第1導
    電型の第1クラッド層、活性層および第2導電型の第2
    クラッド層を含む複数の半導体層を形成した後、前記半
    導体層の上部に保護層を形成する工程と、(b)前記保
    護層の一部をエッチングすることによって、前記半導体
    層の表面が露出する開口部を形成する工程と、(c)前
    記開口部の底面に露出した前記半導体層をエッチングす
    ることによって、両側に空間領域が設けられたリッジ状
    の導波路構造を形成する工程とを少なくとも備え、前記
    導波路構造の上面は、前記空間領域を介して前記導波路
    構造の両側に形成された保護層の上面よりも低いことを
    特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
  7. 【請求項7】 前記保護層は、ノンドープまたはFeが
    ドープされた高抵抗の半導体層からなることを特徴とす
    る請求項6記載の半導体レーザ素子の製造方法。
  8. 【請求項8】 前記保護層は、前記導波路構造の両側に
    沿ってストライプ状に延在していることを特徴とする請
    求項7記載の半導体レーザ素子の製造方法。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007019348A (ja) * 2005-07-08 2007-01-25 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 面発光レーザ
JP2008042131A (ja) * 2006-08-10 2008-02-21 Opnext Japan Inc 半導体光素子およびその製造方法
WO2009034928A1 (ja) * 2007-09-10 2009-03-19 Rohm Co., Ltd. 半導体発光素子及び半導体発光装置
JP2009088490A (ja) * 2007-09-10 2009-04-23 Rohm Co Ltd 半導体発光素子及び半導体発光装置
US8124543B2 (en) 2009-05-27 2012-02-28 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Method for manufacturing semiconductor laser diode
JP2015041730A (ja) * 2013-08-23 2015-03-02 ウシオオプトセミコンダクター株式会社 半導体レーザ素子、及び半導体レーザ装置
US9110315B2 (en) 2011-06-07 2015-08-18 Oclaro Japan, Inc. Optical device, modulator module, and method for manufacturing the optical device

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007019348A (ja) * 2005-07-08 2007-01-25 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 面発光レーザ
JP2008042131A (ja) * 2006-08-10 2008-02-21 Opnext Japan Inc 半導体光素子およびその製造方法
WO2009034928A1 (ja) * 2007-09-10 2009-03-19 Rohm Co., Ltd. 半導体発光素子及び半導体発光装置
JP2009088490A (ja) * 2007-09-10 2009-04-23 Rohm Co Ltd 半導体発光素子及び半導体発光装置
US8124543B2 (en) 2009-05-27 2012-02-28 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Method for manufacturing semiconductor laser diode
US9110315B2 (en) 2011-06-07 2015-08-18 Oclaro Japan, Inc. Optical device, modulator module, and method for manufacturing the optical device
JP2015041730A (ja) * 2013-08-23 2015-03-02 ウシオオプトセミコンダクター株式会社 半導体レーザ素子、及び半導体レーザ装置

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