JP3106852B2 - 分布帰還型半導体レーザおよびその製造方法 - Google Patents
分布帰還型半導体レーザおよびその製造方法Info
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- JP3106852B2 JP3106852B2 JP06116747A JP11674794A JP3106852B2 JP 3106852 B2 JP3106852 B2 JP 3106852B2 JP 06116747 A JP06116747 A JP 06116747A JP 11674794 A JP11674794 A JP 11674794A JP 3106852 B2 JP3106852 B2 JP 3106852B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、単一モード性に優れた
分布帰還型半導体レーザ（ＤＦＢ−ＬＤ）に関し、特に
発振波長の作製精度向上に関するものである。
分布帰還型半導体レーザ（ＤＦＢ−ＬＤ）に関し、特に
発振波長の作製精度向上に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体レーザ（ＬＤ）では、低し
きい値が容易に得られるため活性層をストライプ状にエ
ッチング加工して周囲を低屈折率の電流狭窄層で埋め
た、いわゆる埋め込み型の構造が広く採用されている。
ＤＦＢ−ＬＤでも同様で、特に活性層を加工しても信頼
性の問題が少ないInP系ではほとんどが埋め込み型ある
いはその改良型である。
きい値が容易に得られるため活性層をストライプ状にエ
ッチング加工して周囲を低屈折率の電流狭窄層で埋め
た、いわゆる埋め込み型の構造が広く採用されている。
ＤＦＢ−ＬＤでも同様で、特に活性層を加工しても信頼
性の問題が少ないInP系ではほとんどが埋め込み型ある
いはその改良型である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、周波数
安定化光源用や次世代光通信方式として期待されている
波長多重（ＷＤＭ）用光源としてＤＦＢ−ＬＤを使用す
る場合のように、発振波長の精度が厳しく要求される場
合には、次のような問題があることが明らかとなった。
安定化光源用や次世代光通信方式として期待されている
波長多重（ＷＤＭ）用光源としてＤＦＢ−ＬＤを使用す
る場合のように、発振波長の精度が厳しく要求される場
合には、次のような問題があることが明らかとなった。
【０００４】すなわち、ＤＦＢ−ＬＤの発振波長λは、 λ＝２・Λ・ｎeff ただし、Λは回折格子のピッチ ｎeff は等価屈折率 で表わされるが、ｎeff がばらつくため発振波長λの精
度を高くすることができない。これは、従来の埋め込み
型では横方向の屈折率の差が大きく、活性層の幅がわず
かに変化するだけで全体の屈折率ｎeff に影響するため
である。
度を高くすることができない。これは、従来の埋め込み
型では横方向の屈折率の差が大きく、活性層の幅がわず
かに変化するだけで全体の屈折率ｎeff に影響するため
である。
【０００５】これを解決するためには屈折率差を小さく
すればよい。活性層を平坦なままにして活性層の近傍ま
で溝を形成する、いわゆるリッジ型は、溝と活性層の距
離で屈折率差を小さくできる上に、結晶成長の回数を少
なくできる利点がある。しかし、このようなリッジ型で
は１μｍ近くの深い溝を切り、しかも活性層との距離を
０．２μｍ前後に制御する必要があり、再現性に難があ
る。
すればよい。活性層を平坦なままにして活性層の近傍ま
で溝を形成する、いわゆるリッジ型は、溝と活性層の距
離で屈折率差を小さくできる上に、結晶成長の回数を少
なくできる利点がある。しかし、このようなリッジ型で
は１μｍ近くの深い溝を切り、しかも活性層との距離を
０．２μｍ前後に制御する必要があり、再現性に難があ
る。
【０００６】一方、図５に示すような平坦な活性層に近
接する光閉じ込め層（ＳＣＨ層）の表面の一部をストラ
イプ状にエッチングした、いわゆるリブ型は、屈折率差
を小さくすることができ、またエッチング処理も容易で
あるため、横モード閉じ込めの再現性は高い。しかしな
がら、電流閉じ込めは別に溝を形成することにより行う
ため、マスク合わせ工程が必要となり、ストライプ直下
の活性層以外への漏れ電流の制御が難しい。このため、
しきい値や動作電流にばらつきが生じ、波長精度にも影
響する。
接する光閉じ込め層（ＳＣＨ層）の表面の一部をストラ
イプ状にエッチングした、いわゆるリブ型は、屈折率差
を小さくすることができ、またエッチング処理も容易で
あるため、横モード閉じ込めの再現性は高い。しかしな
がら、電流閉じ込めは別に溝を形成することにより行う
ため、マスク合わせ工程が必要となり、ストライプ直下
の活性層以外への漏れ電流の制御が難しい。このため、
しきい値や動作電流にばらつきが生じ、波長精度にも影
響する。
【０００７】発振波長を高精度に決めるためには、等
価屈折率の制御性をよくし、漏れ電流量の再現性を上
げることが必要である。等価屈折率を決める要因は導波
路の形状と各層の屈折率であるが、各層の膜厚と屈折率
の制御は結晶成長で決まるため問題は少ない。これに対
して横モード閉じ込めのために造るストライプの作製精
度は、リソグラフィーで決まるため問題を生じやすい。
特にInP 系で一般的に用いられる、活性層を切断してIn
P を埋める方法によるものでは、横モード閉じ込めの屈
折率の差が大きいため、わずかなストライプ幅の変動で
等価屈折率が大きく変化する。この問題の回避策は、横
モード閉じ込めの屈折率差を横モードの安定性を損なわ
ない範囲で可能な限り小さくし、しかもエッチングの精
度を上げることである。
価屈折率の制御性をよくし、漏れ電流量の再現性を上
げることが必要である。等価屈折率を決める要因は導波
路の形状と各層の屈折率であるが、各層の膜厚と屈折率
の制御は結晶成長で決まるため問題は少ない。これに対
して横モード閉じ込めのために造るストライプの作製精
度は、リソグラフィーで決まるため問題を生じやすい。
特にInP 系で一般的に用いられる、活性層を切断してIn
P を埋める方法によるものでは、横モード閉じ込めの屈
折率の差が大きいため、わずかなストライプ幅の変動で
等価屈折率が大きく変化する。この問題の回避策は、横
モード閉じ込めの屈折率差を横モードの安定性を損なわ
ない範囲で可能な限り小さくし、しかもエッチングの精
度を上げることである。
【０００８】また、量子井戸構造を活性層に用いること
に多くの利点があることは広く知られているが、量子井
戸を用いた場合には量子井戸活性層成長後のプロセス中
にゲインピークのシフトが起こらないことが望まれる。
活性層を切断して埋め込んだ構造では、量子井戸活性層
の側面から埋め込み層に使う不純物が拡散してきて量子
井戸が混晶化されるため、ゲインピークが設計通りにな
らないことが多々ある。欠陥の発生や再結合準位の発生
の程度もプロセスに依存しやすいので、この点からも活
性層の加工は避けるのが望ましい。
に多くの利点があることは広く知られているが、量子井
戸を用いた場合には量子井戸活性層成長後のプロセス中
にゲインピークのシフトが起こらないことが望まれる。
活性層を切断して埋め込んだ構造では、量子井戸活性層
の側面から埋め込み層に使う不純物が拡散してきて量子
井戸が混晶化されるため、ゲインピークが設計通りにな
らないことが多々ある。欠陥の発生や再結合準位の発生
の程度もプロセスに依存しやすいので、この点からも活
性層の加工は避けるのが望ましい。
【０００９】他方、漏れ電流をなくす、あるいは漏れる
割合が再現するようにするためには、横モード閉じ込め
と電流狭窄が同時に作製され自己整合されることが望ま
れる。埋め込み型はこの点で理想的であるが、リブ型の
ように活性層を加工しない構造では横モード制御閉じ込
めと電流狭窄はマスク合わせをすることによって位置を
合わせるのが普通のプロセスである。しかし、高い精度
で再現性よく位置合わせをすることは困難である。自己
整合させる方法としては、電流狭窄を選択的に成長させ
る方法が有効である。最近は有機金属気相成長法により
再現性の良い選択成長、すなわち結晶成長させたくない
所にはSiO2膜などのマスクを形成しマスクのない所だけ
に結晶成長させる方法、が可能になっており、様々な構
造を面内に作る方法として注目されている。
割合が再現するようにするためには、横モード閉じ込め
と電流狭窄が同時に作製され自己整合されることが望ま
れる。埋め込み型はこの点で理想的であるが、リブ型の
ように活性層を加工しない構造では横モード制御閉じ込
めと電流狭窄はマスク合わせをすることによって位置を
合わせるのが普通のプロセスである。しかし、高い精度
で再現性よく位置合わせをすることは困難である。自己
整合させる方法としては、電流狭窄を選択的に成長させ
る方法が有効である。最近は有機金属気相成長法により
再現性の良い選択成長、すなわち結晶成長させたくない
所にはSiO2膜などのマスクを形成しマスクのない所だけ
に結晶成長させる方法、が可能になっており、様々な構
造を面内に作る方法として注目されている。
【００１０】本発明は、このような点に鑑みて、選択成
長を利用し、活性層が平坦で屈折率差を小さく制御する
ことが可能で、しかも自己整合可能な半導体レーザおよ
びその製造方法を提供することを目的とする。
長を利用し、活性層が平坦で屈折率差を小さく制御する
ことが可能で、しかも自己整合可能な半導体レーザおよ
びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明の半導体レーザは、基板上に、少なくと
も分布帰還を得るための回折格子と、横方向に平坦な活
性層と、この活性層上に接してあるいは他の半導体層を
挟んで設けた光閉じ込め層と、この光閉じ込め層上に接
してあるいは他の半導体層を挟んで設けられ横モード閉
じ込めのためにストライプ状に形成されたリブ層と、上
下方向に光を閉じ込める低屈折率のクラッド層と、この
クラッド層と同じ屈折率を有し前記リブ層の側面に形成
され側面が (111)面である電流狭窄層を有し、前記リブ
層の屈折率は前記クラッド層に比べて高く設定されると
共に、前記リブ層のエッチング深さはリブ層の横幅より
浅くなるように形成されてなることを特徴とする。
るために本発明の半導体レーザは、基板上に、少なくと
も分布帰還を得るための回折格子と、横方向に平坦な活
性層と、この活性層上に接してあるいは他の半導体層を
挟んで設けた光閉じ込め層と、この光閉じ込め層上に接
してあるいは他の半導体層を挟んで設けられ横モード閉
じ込めのためにストライプ状に形成されたリブ層と、上
下方向に光を閉じ込める低屈折率のクラッド層と、この
クラッド層と同じ屈折率を有し前記リブ層の側面に形成
され側面が (111)面である電流狭窄層を有し、前記リブ
層の屈折率は前記クラッド層に比べて高く設定されると
共に、前記リブ層のエッチング深さはリブ層の横幅より
浅くなるように形成されてなることを特徴とする。
【００１２】また、本発明の半導体レーザの製造方法
は、基板上に、少なくとも分布帰還を得るための回折格
子と、横方向に平坦な活性層と、この活性層上に接して
あるいは他の半導体層を挟んで設けた光閉じ込め層を形
成する工程と、前記光閉じ込め層の上にストライプを形
成する工程と、前記ストライプをマスクとして前記光閉
じ込め層の表面を一部エッチングし、そのエッチング深
さがストライプの幅よりも浅くなるようにリブ層を形成
する工程と、前記ストライプをマスクとして選択的に結
晶成長させ、側面に (111)低成長速度面が現れるように
電流狭窄層を形成する工程と、前記ストライプを除去し
た後、前記リブ層および電流狭窄層の上にクラッド層を
形成する工程からなることを特徴とする。
は、基板上に、少なくとも分布帰還を得るための回折格
子と、横方向に平坦な活性層と、この活性層上に接して
あるいは他の半導体層を挟んで設けた光閉じ込め層を形
成する工程と、前記光閉じ込め層の上にストライプを形
成する工程と、前記ストライプをマスクとして前記光閉
じ込め層の表面を一部エッチングし、そのエッチング深
さがストライプの幅よりも浅くなるようにリブ層を形成
する工程と、前記ストライプをマスクとして選択的に結
晶成長させ、側面に (111)低成長速度面が現れるように
電流狭窄層を形成する工程と、前記ストライプを除去し
た後、前記リブ層および電流狭窄層の上にクラッド層を
形成する工程からなることを特徴とする。
【００１３】
【作用】基板上に、少なくとも分布帰還を得るための回
折格子と、活性層と、光閉じ込め層と、リブ層と、上下
方向に光を閉じ込める低屈折率のクラッド層を有する分
布帰還型半導体レーザにおいて、前記リブ層をストライ
プ状に加工するために必要なエッチング深さがリブ層の
横幅より浅くなるようにする。例えば１０分の１以下に
する。また、リブ層の側面には、クラッド層と同じ屈折
率である電流狭窄層を設ける。この電流狭窄層はリブ層
をストライプ状に加工するために用いたマスクにより選
択的に結晶成長させることにより形成し、電流狭窄層の
側面に (111)低成長速度面が現れるようにする。これに
より、活性層が平坦で屈折率差を小さく制御できるリブ
型半導体レーザを作製することができる。
折格子と、活性層と、光閉じ込め層と、リブ層と、上下
方向に光を閉じ込める低屈折率のクラッド層を有する分
布帰還型半導体レーザにおいて、前記リブ層をストライ
プ状に加工するために必要なエッチング深さがリブ層の
横幅より浅くなるようにする。例えば１０分の１以下に
する。また、リブ層の側面には、クラッド層と同じ屈折
率である電流狭窄層を設ける。この電流狭窄層はリブ層
をストライプ状に加工するために用いたマスクにより選
択的に結晶成長させることにより形成し、電流狭窄層の
側面に (111)低成長速度面が現れるようにする。これに
より、活性層が平坦で屈折率差を小さく制御できるリブ
型半導体レーザを作製することができる。
【００１４】
【実施例】以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。
図１は本発明に係る半導体レーザの一実施例を示す斜視
図、図２は本発明の半導体レーザの製造方法の各工程に
おける断面図である。第１表は、GaInAsP/InP の材料系
での各層の膜厚と組成の一例を示す表である。
図１は本発明に係る半導体レーザの一実施例を示す斜視
図、図２は本発明の半導体レーザの製造方法の各工程に
おける断面図である。第１表は、GaInAsP/InP の材料系
での各層の膜厚と組成の一例を示す表である。
【００１５】（１行空白）
【００１６】導電性の基板１の上にクラッド層２（第１
のクラッド層）と回折格子を形成する層を結晶成長さ
せ、この表面に電子ビーム露光法（あるいは干渉露光
法）と反応性イオンエッチング（あるいは化学エッチン
グ）により回折格子３を形成する。この上にクラッド層
４（第２のクラッド層）、ＳＣＨ層５（第１の光閉じ込
め層）、活性層６、ＳＣＨ層７（第２の光閉じ込め層）
を結晶成長させる。ここまでの構造と製造方法は一般的
なＤＦＢ−ＬＤと同様である。なお、回折格子には位相
シフトを含むものでもよい。
のクラッド層）と回折格子を形成する層を結晶成長さ
せ、この表面に電子ビーム露光法（あるいは干渉露光
法）と反応性イオンエッチング（あるいは化学エッチン
グ）により回折格子３を形成する。この上にクラッド層
４（第２のクラッド層）、ＳＣＨ層５（第１の光閉じ込
め層）、活性層６、ＳＣＨ層７（第２の光閉じ込め層）
を結晶成長させる。ここまでの構造と製造方法は一般的
なＤＦＢ−ＬＤと同様である。なお、回折格子には位相
シフトを含むものでもよい。
【００１７】次にプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Dep
osition ）法によりSiO2膜を堆積し、フォトリソグラフ
により図２（ｂ）に示すようなストライプ８を成形す
る。このストライプ８をマスクとして図２（ｃ）に示す
ようにＳＣＨ層７の表面を一部エッチングする。この段
差の分がリブ層として働く。なお、深さ方向にエッチン
グされる時、同時に横方向にもサイドエッチングが進行
するため、リブの横幅がサイドエッチングの分だけ変化
する。この影響を小さくするには、リブ幅を広くするこ
とと、エッチングを浅くしてサイドエッチングを減らす
ことが有効である。エッチングの深さはリブ幅より浅く
とるが、エッチングの深さをリブ幅の１０分の１以下に
するのが望ましい。
osition ）法によりSiO2膜を堆積し、フォトリソグラフ
により図２（ｂ）に示すようなストライプ８を成形す
る。このストライプ８をマスクとして図２（ｃ）に示す
ようにＳＣＨ層７の表面を一部エッチングする。この段
差の分がリブ層として働く。なお、深さ方向にエッチン
グされる時、同時に横方向にもサイドエッチングが進行
するため、リブの横幅がサイドエッチングの分だけ変化
する。この影響を小さくするには、リブ幅を広くするこ
とと、エッチングを浅くしてサイドエッチングを減らす
ことが有効である。エッチングの深さはリブ幅より浅く
とるが、エッチングの深さをリブ幅の１０分の１以下に
するのが望ましい。
【００１８】屈折率差はエッチング量にほぼ比例する。
表面からごく浅い所をわずかにエッチングするだけであ
れば、エッチング深さの制御性もよく、触針式段差計な
どで精密にモニターすることができるので、屈折率差の
再現性をよくすることはたやすい。第１表の例ではエッ
チング量を７０ｎｍとしたとき屈折率差が０．０２とな
る。
表面からごく浅い所をわずかにエッチングするだけであ
れば、エッチング深さの制御性もよく、触針式段差計な
どで精密にモニターすることができるので、屈折率差の
再現性をよくすることはたやすい。第１表の例ではエッ
チング量を７０ｎｍとしたとき屈折率差が０．０２とな
る。
【００１９】次に、図２（ｄ）に示すように、ストライ
プ８を選択成長のマスクとして、電流狭窄層９（９ａ，
９ｂ）を成長させる。第２表に電流狭窄層の選択成長の
条件の一例を示す。
プ８を選択成長のマスクとして、電流狭窄層９（９ａ，
９ｂ）を成長させる。第２表に電流狭窄層の選択成長の
条件の一例を示す。
【００２０】
【００２１】この条件ではマスクとしたストライプ８の
上には何も付着せず、丁度リブ層の側面に自動的に電流
狭窄層が配置される。しかも電流狭窄層の側面には(11
1) 面が現れ、この面上の成長は停止しているかあるい
は非常に成長速度が遅くなっているかであるため、厚い
電流狭窄層を成長させてもマスク上が覆われることはな
い。
上には何も付着せず、丁度リブ層の側面に自動的に電流
狭窄層が配置される。しかも電流狭窄層の側面には(11
1) 面が現れ、この面上の成長は停止しているかあるい
は非常に成長速度が遅くなっているかであるため、厚い
電流狭窄層を成長させてもマスク上が覆われることはな
い。
【００２２】次に、マスクに用いたストライプ８を除去
した後、クラッド層１２（第３のクラッド層）とコンタ
クト層１３を成長させれば図２（ｅ）のようになり、最
後に上面と下面に電極１４と１５を形成して素子に分離
すれば、図１の半導体レーザが出来上がる。なお、さら
に必要に応じて端面の無反射コーティング等の処理を施
すのは一般のＤＦＢ−ＬＤと同様である。
した後、クラッド層１２（第３のクラッド層）とコンタ
クト層１３を成長させれば図２（ｅ）のようになり、最
後に上面と下面に電極１４と１５を形成して素子に分離
すれば、図１の半導体レーザが出来上がる。なお、さら
に必要に応じて端面の無反射コーティング等の処理を施
すのは一般のＤＦＢ−ＬＤと同様である。
【００２３】なお、本発明は実施例に限定されるもので
はない。例えば、図２（ａ）でＳＣＨ層７の上にさらに
分離層１０とリブ層１１を成長させ、図２（ｂ）のよう
にストライプ８をこの上に形成し、これをマスクとして
リブ層１１をエッチングするようにしてもよい。なお後
の工程は上記実施例と同じである。この場合の組成およ
び膜厚の具体例としては、第１表のものに、 分離層１０ p-InP 50ｎｍ リブ層１１ p-GaInAsP(λg=1.3μｍ) 100ｎｍ を追加したものである。図３はこの構造における、図２
（ｄ）に対応する断面図である。この構造は、エッチン
グの終点が分離層１０の上面から下面の間にありさえす
れば、屈折率差が同じにできる利点がある。
はない。例えば、図２（ａ）でＳＣＨ層７の上にさらに
分離層１０とリブ層１１を成長させ、図２（ｂ）のよう
にストライプ８をこの上に形成し、これをマスクとして
リブ層１１をエッチングするようにしてもよい。なお後
の工程は上記実施例と同じである。この場合の組成およ
び膜厚の具体例としては、第１表のものに、 分離層１０ p-InP 50ｎｍ リブ層１１ p-GaInAsP(λg=1.3μｍ) 100ｎｍ を追加したものである。図３はこの構造における、図２
（ｄ）に対応する断面図である。この構造は、エッチン
グの終点が分離層１０の上面から下面の間にありさえす
れば、屈折率差が同じにできる利点がある。
【００２４】また、電流狭窄層９を高抵抗とし（電流狭
窄層９ａと９ｂを例えばFeドープInP とし）、他はすべ
て第１の実施例（図１、２）あるいは第２の実施例（図
３）と同じにしてもよい。
窄層９ａと９ｂを例えばFeドープInP とし）、他はすべ
て第１の実施例（図１、２）あるいは第２の実施例（図
３）と同じにしてもよい。
【００２５】さらにまた、上部電極を分割して電流の注
入量を調整することにより、さらに高精度に発振波長を
合わせることもできる。また回折格子としては利得ある
いは吸収を持つようにした利得結合ＤＦＢとすることも
できる。
入量を調整することにより、さらに高精度に発振波長を
合わせることもできる。また回折格子としては利得ある
いは吸収を持つようにした利得結合ＤＦＢとすることも
できる。
【００２６】以上説明したような方法により形成された
半導体レーザは、等価屈折率のストライプ幅による変化
が小さいので、発振波長を回折格子のピッチにより精度
良く決めることができる。図４に従来の埋め込み構造
（点線）と本発明の構造（屈折率差Δｎ＝０．０１と
０．０２の場合）のストライプ幅に対する等価屈折率の
変化の計算例を示す。図４において、破線で示した範囲
が、１．５５μｍ帯で±０．６ｎｍの波長変化に対応す
る範囲であり、この範囲内に発振波長を合わせるのに必
要なストライプ幅の作製精度は１±０．０３ｎｍから２
±０．３ｎｍ（Δｎ＝０．０２）へ大きく緩和されるこ
とが分かる。
半導体レーザは、等価屈折率のストライプ幅による変化
が小さいので、発振波長を回折格子のピッチにより精度
良く決めることができる。図４に従来の埋め込み構造
（点線）と本発明の構造（屈折率差Δｎ＝０．０１と
０．０２の場合）のストライプ幅に対する等価屈折率の
変化の計算例を示す。図４において、破線で示した範囲
が、１．５５μｍ帯で±０．６ｎｍの波長変化に対応す
る範囲であり、この範囲内に発振波長を合わせるのに必
要なストライプ幅の作製精度は１±０．０３ｎｍから２
±０．３ｎｍ（Δｎ＝０．０２）へ大きく緩和されるこ
とが分かる。
【００２７】また、プロセス中でマスク合わせ工程が不
要で、エッチングも高精度に行うことが容易であるた
め、プロセスの再現性が高い。このため設計通りの特性
が再現性良く得られる。さらに、活性層に量子井戸を使
ってもプロセス中にゲインピークが変化しない。したが
って発振波長の範囲指定の厳しい周波数安定化光源用Ｌ
Ｄや波長間隔の精度が必要なＷＤＭ用多波長集積化ＬＤ
などに用いて最適である。
要で、エッチングも高精度に行うことが容易であるた
め、プロセスの再現性が高い。このため設計通りの特性
が再現性良く得られる。さらに、活性層に量子井戸を使
ってもプロセス中にゲインピークが変化しない。したが
って発振波長の範囲指定の厳しい周波数安定化光源用Ｌ
Ｄや波長間隔の精度が必要なＷＤＭ用多波長集積化ＬＤ
などに用いて最適である。
【００２８】また、横モード閉じ込めの屈折率差がリブ
の厚さと屈折率で自由に与えられるのも特徴である。例
えば、従来の埋め込み型では屈折率差が大きすぎて実際
に作製可能な活性層幅では高次横モードカットオフにす
るのは困難であるが、本発明の構造では導波路幅を高次
横モードカットオフに設計でき、安定な横単一モードが
容易に得られる。カットオフ幅を大きくした場合には、
端面の光密度を下げることができ、高出力化にも有効で
ある。屈折率差が小さく、エッチングの量も少なくでき
ることは、導波路の散乱による損失を小さくできる効果
もあり、狭いスペクトル線幅を得るためにも効果があ
る。
の厚さと屈折率で自由に与えられるのも特徴である。例
えば、従来の埋め込み型では屈折率差が大きすぎて実際
に作製可能な活性層幅では高次横モードカットオフにす
るのは困難であるが、本発明の構造では導波路幅を高次
横モードカットオフに設計でき、安定な横単一モードが
容易に得られる。カットオフ幅を大きくした場合には、
端面の光密度を下げることができ、高出力化にも有効で
ある。屈折率差が小さく、エッチングの量も少なくでき
ることは、導波路の散乱による損失を小さくできる効果
もあり、狭いスペクトル線幅を得るためにも効果があ
る。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、等
価屈折率のストライプ幅による変化が小さいので、発振
波長を回折格子のピッチにより精度良く決めることがで
きる。また、電流狭窄は横モード閉じ込めと自己整合さ
れるので漏れ電流量の再現性を上げることができる。さ
らに、横モード閉じ込めの屈折率差がリブの厚さと屈折
率で自由に与えられる。そして屈折率差を小さく、エッ
チングの量も少なくできることは、導波路の散乱による
損失が小さく、狭いスペクトル線幅が得られるという効
果を生ずる。このような本発明の半導体レーザは特に長
波長系材料（GaInAsP/InP ）での通信用あるいは計測用
の光源として用いて効果がある。
価屈折率のストライプ幅による変化が小さいので、発振
波長を回折格子のピッチにより精度良く決めることがで
きる。また、電流狭窄は横モード閉じ込めと自己整合さ
れるので漏れ電流量の再現性を上げることができる。さ
らに、横モード閉じ込めの屈折率差がリブの厚さと屈折
率で自由に与えられる。そして屈折率差を小さく、エッ
チングの量も少なくできることは、導波路の散乱による
損失が小さく、狭いスペクトル線幅が得られるという効
果を生ずる。このような本発明の半導体レーザは特に長
波長系材料（GaInAsP/InP ）での通信用あるいは計測用
の光源として用いて効果がある。
【図１】本発明に係る半導体レーザの一実施例を示す斜
視図である。
視図である。
【図２】本発明の半導体レーザの製造方法の各工程にお
ける断面図である。
ける断面図である。
【図３】本発明の半導体レーザの他の実施例を示す斜視
図である。
図である。
【図４】ストライプ幅に対する等価屈折率の変化の計算
例を示す図である。
例を示す図である。
【図５】従来の半導体レーザの一例を示す斜視図であ
る。
る。
１ 基板 ２ クラッド層 ３ 回折格子 ４ クラッド層 ５ 光閉じ込め層 ６ 活性層 ７ 光閉じ込め層 ８ ストライプ ９ａ，９ｂ 電流狭窄層 １０ 分離層 １１ リブ層 １２ クラッド層 １３ コンタクト層 １４，１５ 電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−296588（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−275801（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−18484（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−66685（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−45084（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−229481（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−37079（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−6889（ＪＰ，Ａ) 横河技報 Ｖｏｌ．38，Ｎｏ．３，ｐ ｐ．117−120 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (10)
- 【請求項１】基板上に、少なくとも分布帰還を得るため
の回折格子と、横方向に平坦な活性層と、この活性層上
に接してあるいは他の半導体層を挟んで設けた光閉じ込
め層と、この光閉じ込め層上に接してあるいは他の半導
体層を挟んで設けられ横モード閉じ込めのためにストラ
イプ状に形成されたリブ層と、上下方向に光を閉じ込め
る低屈折率のクラッド層と、このクラッド層と同じ屈折
率を有し前記リブ層の側面に形成され側面が (111)面で
ある電流狭窄層を有し、 前記リブ層の屈折率は前記クラッド層に比べて高く設定
されると共に、前記リブ層のエッチング深さはリブ層の
横幅より浅くなるように形成されてなることを特徴とす
る分布帰還形半導体レーザ。 - 【請求項２】前記リブ層のエッチング深さはリブ層の横
幅の１０分の１以下にしたことを特徴とする請求項１に
記載の分布帰還形半導体レーザ。 - 【請求項３】前記リブ層の下の半導体層は前記電流狭窄
層と同じ屈折率であることを特徴とする請求項１に記載
の分布帰還形半導体レーザ。 - 【請求項４】前記電流狭窄層はｐ形層とｎ形層の組合せ
であることを特徴とする請求項１に記載の分布帰還形半
導体レーザ。 - 【請求項５】前記電流狭窄層は高抵抗層であることを特
徴とする請求項１に記載の分布帰還形半導体レーザ。 - 【請求項６】前記電流狭窄層の材料がInP であることを
特徴とする請求項１に記載の分布帰還形半導体レーザ。 - 【請求項７】前記活性層は量子井戸構造であることを特
徴とする請求項１に記載の分布帰還形半導体レーザ。 - 【請求項８】基板上に、少なくとも分布帰還を得るため
の回折格子と、横方向に平坦な活性層と、この活性層上
に接してあるいは他の半導体層を挟んで設けた光閉じ込
め層を形成する工程と、 前記光閉じ込め層の上にストライプを形成する工程と、 前記ストライプをマスクとして前記光閉じ込め層の表面
を一部エッチングし、そのエッチング深さがストライプ
の幅よりも浅くなるようにリブ層を形成する工程と、 前記ストライプをマスクとして選択的に結晶成長させ、
側面に (111)低成長速度面が現れるように電流狭窄層を
形成する工程と、 前記ストライプを除去した後、前記リブ層および電流狭
窄層の上にクラッド層を形成する工程からなることを特
徴とする分布帰還形半導体レーザの製造方法。 - 【請求項９】前記リブ層を形成する工程において、エッ
チング深さがリブ層の幅の１０分の１以下となるように
エッチングを行うことを特徴する請求項８に記載の分布
帰還形半導体レーザの製造方法。 - 【請求項１０】前記電流狭窄層を形成する工程におい
て、電流狭窄層の選択成長には有機金属気相成長法を用
いることを特徴とする請求項８に記載の分布帰還形半導
体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06116747A JP3106852B2 (ja) | 1994-05-30 | 1994-05-30 | 分布帰還型半導体レーザおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06116747A JP3106852B2 (ja) | 1994-05-30 | 1994-05-30 | 分布帰還型半導体レーザおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07326812A JPH07326812A (ja) | 1995-12-12 |
| JP3106852B2 true JP3106852B2 (ja) | 2000-11-06 |
Family
ID=14694770
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06116747A Expired - Fee Related JP3106852B2 (ja) | 1994-05-30 | 1994-05-30 | 分布帰還型半導体レーザおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3106852B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004098007A1 (ja) * | 2003-04-28 | 2004-11-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 半導体発光素子およびその製造方法 |
-
1994
- 1994-05-30 JP JP06116747A patent/JP3106852B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 横河技報 Ｖｏｌ．３８，Ｎｏ．３，ｐｐ．１１７−１２０ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07326812A (ja) | 1995-12-12 |
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