JPH02283084A - 半導体レーザの製造方法 - Google Patents

半導体レーザの製造方法

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JPH02283084A
JPH02283084A JP10505989A JP10505989A JPH02283084A JP H02283084 A JPH02283084 A JP H02283084A JP 10505989 A JP10505989 A JP 10505989A JP 10505989 A JP10505989 A JP 10505989A JP H02283084 A JPH02283084 A JP H02283084A
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JP
Japan
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layer
diffraction grating
substrate
temperature
semiconductor
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JP10505989A
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English (en)
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Takuya Fujii
卓也 藤井
Susumu Yamazaki
進 山崎
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 DPB型の半導体レーザに関し 基板に設けられた凸状の回折格子上に光ガイド層を形成
する際における該回折格子の熱変成を回避可能なHOV
PE方法を提供することを目的とし。
−導電型の第1半導体から成り凸状の回折格子が設けら
れた一表面を有する基板をMOVPE装置内に設置して
、該回折格子が熱変成を生じない温度(T1)に加熱し
、−導電型の第2半導体を構成するカチオン成分および
アニオン成分をそれぞれ含有する2種の原料ガスを該M
OVPE装置内に交互に導入し、前記温度(TOに加熱
された該基板表面上に該第2半導体から成る層を該回折
格子を覆うように形成し、該第2半導体層により覆われ
た該回折格子を有する該基板を該MOVPE装置内にお
いて該温度(T1)より高い温度(T2)に加熱し、該
MOVPE装置内に該2種の原料ガスを同時に導入し2
前記部度(T2)に加熱された該基板表面上に該第2半
導体から成る光ガイド層を形成し、第3半導体から成る
活性層を該光ガイド層上に形成し1反対導電型の第4半
導体から成るクラッド層を該活性層上に形成する諸工程
を含むことから構成される。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、光フアイバ通信における光源として期待され
ている叶B型の半導体レーザの製造方法。
と(に、基板表面に設けられたEa回折格子に熱変成を
生じることなく所定厚さの光ガイド層を間νPE法によ
り形成する工程を含む製造方法に関する。
〔従来の技術] 長距離化、大容量化する光フアイバ通信システムにおけ
る光源装置として、単一波長の出力光が得られる叶B(
分散帰還型)型の半導体レーザが用いられている。DF
B型半導体レーザの共振器内部には、共振光波長の周期
を有する回折格子が設けられる。この回折格子は1通常
、基板表面に高さ50nm程度の高さを有する複数の凸
状のストライプとして形成される。そして、この凸状回
折格子を埋め込むように、光ガイド層が形成される。
現在のところ、上記のような叶B型半導体レーザを量産
性よく製造可能な方法として、有機金属気相エピタキシ
ャル成長(MOVPE)法が不可欠とされている。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の叶B型半導体レーザの製造方法の概要を第4図(
a)ないしくC)を参照して説明する。
第4図(a)を参照して2例えばn型のInP(禁制帯
幅E9・1.35eV)から成る基板1をエツチングし
て。
断面が三角形または台形の複数の凸状の回折格子2を形
成する。回折格子2の高さ(g)は1例えば50nm、
格子ピッチは240nmである。次いで、 MOVPE
法により、第4図(1))に示すように、n型のInG
aAsp (e、・1.1eV)から成る光ガイド層3
を基板l上に形成する。回折格子2は光ガイド層3によ
り埋め込まれた構造となる。次いで、同じ(MOVPE
法により、光ガイド層3上に、InGaAsP(E、 
=0.8 eV)から成る活性層4およびp型rnPか
ら成るクラッド層5を順次形成する。
上記において、 MOVPE法による光ガイド層3ない
しクラッド層5の形成は9通常600ないし650°C
で行われる。これは、 InP系の化合物半導体層を形
成する際に用いられる原料ガスの一つであるPH3(ホ
スフィン)の分解効率が600℃以下の低温領域では低
下するためである。しかしながら、上記温度に達するま
での昇温過程において9回折格子2に、第4図(C)に
示すような熱変成が生じ、高さ軸)が減少する。甚だし
い場合には1回折格子2がまったく消滅してしまう。
上記のような回折格子2の熱変成の発生は次のように推
測されている。すなわち1回折格子2が設けられたIn
P基板1表面は1光ガイド層3が形成されるまでは露出
した状態にあるが1 このようなInP基板1が600
’C程度の高温に曝されると。
その表面から成分元素の燐(P)の離脱が生じ、これに
ともなってインジウム(In)原子のマイグレーション
が生じる。このIn原子に雰囲気中のP原子が再結合し
、再びInPとなる。この機構により。
見掛は上1回折格子2の頂上部近傍のInPが回折格子
2間の谷部を埋めるように移動し1回折格子2の高さ(
g)が減少する。
回折格子2の高さ軸)が所定値より小さくなると発光領
域、すなわち、活性層4とその両側の層における屈折率
分布差が小さくなる。このため。
屈折率分布による光の反射量が減少し1発振光のスペク
トル幅が広がる。その結果、光フアイバ通信、とくにコ
ヒーレント光通信に適用可能な単一波長特性を有する叶
B型半導体レーザを得ることができない。このように、
単一波長特性を有するDFB半導体レーザを得るために
は、その製造において回折格子の高さ軸)を厳しく制御
しなければならない。
本発明は、上記熱変成を回避し、基板に設けられた凸状
の回折格子の高さを所定値に維持しつつこの上に光ガイ
ド層を形成可能なMOVPE法を提供することを目的と
する。
〔課題を解決するための手段] 上記目的は、−導電型の第1半導体から成り凸状の回折
格子が設けられた一表面を有する基板をMOVPE装置
内に設置して1該回折格子が熱変成を生じない温度(’
r+)に加熱する工程と1−導電型の第2半導体を構成
するカチオン成分およびアニオン成分をそれぞれ含有す
る2種の原料ガスを該問VPE装置内に交互に導入し、
前記温度(T、)に加熱された該基板表面上に該第2半
導体から成る層を該回折格子を覆うように形成する工程
と、該第2半導体層により覆われた該回折格子を有する
該基板を該MOVPE装置内において該温度(T、)よ
り高い温度(T2)に加熱する工程と、該MOVPE装
置内に該2種の原料ガスを同時に導入し、前記温度(T
2)に加熱された該基板表面上に該第2半導体から成る
光ガイド層を形成する工程と、第3半導体から成る活性
層を該光ガイド層上に形成する工程と1反対導電型の第
4半導体から成るクラッド層を該活性層上に形成する工
程を含むことを特徴とする本発明に係る半導体レーザの
製造方法によって達成される。
〔作 用〕
本発明者等は、 InP基板に形成された凸状回折格子
における上記熱変成が温度に大きく依存し。
このような熱変成を防止するためには、450″C程度
以下の低温成長が必要であることを見出した。
しかし、前述のように8通常のMOVPE法によれば。
InP系材料の層を成長させるためには600°C以上
の高温成長が必要である。
したがって1本発明においては、400″C以下の低温
で気相成長可能な、原子層エピタキシャル成長(ALE
)法と称される方法により1第1図に示すように1回折
格子2が設けられたInP基板l上に光ガイド層3を構
成するInGaAsP層の一部31を形成し、これによ
り回折格子2を覆ってしまったのち5通常のMOVPE
法により、光ガイド層3の残部32、活性層4およびク
ラッド層5を順次形成する。
400″Cでは4回折格子2は熱変成を生じず、かつ。
InGaAsP層31により覆われてしまったのちには
600〜650°Cにおいても熱変成を生じることがな
い。したがって1回折格子は、 InP基板に最初に設
けられた状態の所定の高さを保存することが可能となる
ALE法による成長速度はMOVPE法によるそれの数
10分の1種度であるが、上記本発明の方法においては
、^LE法により形成される層はInGaAsP光ガイ
ド層の一部31のみであり、光ガイド層の残部32およ
びその他の活性層4.クラッド層5等は通常のHOVP
E法により形成されるため、全体の効率低下にはほとん
ど影響が生じない。
また、光ガイド層の残部32およびそれ以後の層を形成
するためのMOVPE法はALE法と同一の気相成長装
置を用いて引続き実施可能である。したがって1個別の
装置を用いる場合に問題となる効率低下ならびに大気中
への取り出しに起因する素子特性の劣化等の障害が生じ
るおそれもな、い。
〔実施例〕
以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。
以下の図面において、既掲の図面におけるのと同じ部分
には同一符号を付しである。
第2図は9本発明の工程要部における成長温度(基板温
度)、供給原料ガスの流量および形成される層の累積層
厚のタイムシーケンス、第3図(a)および但)は光ガ
イド層等の層が形成される工程における基板の模式的断
面図を示す。
第3図(a)に示すように、 InP基板lに複数の凸
状の回折格子2を形成する。回折格子2は1例えば高さ
(g)が30〜60nm、格子ピッチが240nm程度
である。このような回折格子2の形成は1周知の干渉露
光法とウェットエツチング法を併用して行うことができ
る。なお、第3図(a)には断面が三角形の回折格子2
を示したが、より熱変成を受は難くするためには、断面
が台形とするのが望ましい。
ALE法を実施可能なMOVPE装置(図示省略)内に
上記1nP基板1を段重し、第2図に示すように。
回折格子2が熱変成を生じない温度(T11例えば40
0°C)に加熱しながら、前記N0VPE装置内に■族
元素の原料ガス(IIl、 )を所定時間(例えば5秒
)導入する。InGaAsPから成る光ガイド層を形成
する場合には8例えばccu3)+rn ()リメチル
インジウム、TM1)と(CzHs)Ga ()リエチ
ルガリウム、TEG’)の混合ガスを水素ガスで希釈し
て成る■族元素の原料ガスを用いる。
次いで、上記■族元素原料ガスの導入を停止し。
MOVPE装置内から■族元素原料ガスを充分排気した
のち1例えばAstlx (アルシン)とPFI3(ホ
スフィン)の混合ガスを水素ガスで希釈して成るV族元
素原料ガス(V、)を所定時間(例えば10秒)前記M
OVPE装置内に導入する。これにより、III−V族
化合物の一分子層に相当するInGaAsP層が成長す
る。
上記■族元素原料ガスにおけるT旧とTEGの混合比お
よびV族元素原料ガスにおけるASH3とP)11の混
合比、ならびにそれぞれの混合ガスのピーク流量は、 
InGaAsP層の所望とする組成に応じて定められた
値に制御される。
次いで、上記■族元素原料ガスの導入を停止し。
前記MOVPE装置内からV族元素原料ガスを充分排気
したのち、再び上記■族元素原料ガスの導入を行う。こ
のような■族およびV族元素原料ガスの交互導入を約1
00サイクル繰り返す。これにより。
第3図(a)に示すように、基板1上に1回折格子2の
高さと同程度、すなわち、 30nmの厚さを有するI
nGaAsP層31が形成され1回折格子2は覆われて
しまう。通常1回折格子2の斜面方向における成長速度
が遅いため+ InGaAsP層31の表面は平坦とな
る。
上記ALE法によれば、■族およびV族元素原料ガスの
導入の1サイクルごとに1分子層が成長するが、原料ガ
スの切り換え、排気等の操作のために、1サイクル当た
り10〜30秒を要する。したがって、厚さ数10nm
のInGaAsP層31を形成するために約1時間を要
する。このため、成長温度をできるだけ低い400°C
程度に設定するのが望ましい。
なお、n型のTnGaAsP光ガイド層を形成する場合
には、n型ドーパントとして1例えばSiH,(シラン
)を上記■族元素原料ガスに混合すればよい。
次いで、上記■族元素原料ガスの導入を停止し。
通常ノMOVPE法が可能な温度(T2;例えば600
’C)に昇温する。第2図に示すように、この昇温期間
中にも■族元素原料ガスの導入を続けておくのが望まし
い。これにより、 InGaAsP層31の表面が、い
わゆるペーパーエツチングから保護される。
上記温度T2に到達したのち、■族元素原料ガスの導入
を再開する。このとき、V族元素原料ガスも並行して導
入する。そして、所定時間9例えば10分間導入後1m
族元素原料ガスおよびV族元素原料ガスともに導入を停
止する。その結果、第3図(b)に示すように、前記r
nGaAsP層31上に、厚さ150nmのInGaA
sP層32が成長する。InGaAsP層31および3
2から光ガイド層3が構成される。
上記のち、第2図に示すように、温度をT2に保持した
まま1通常の工程と同様の条件で■族元素原料ガス(I
[[A)およびV族原料ガス(VA)の導入を行い、第
3図(b)に示すように、 InGaAs、またはIn
GaAsP光ガイド層3よりも禁制帯幅(E、)の小さ
いInGaAsPから成る厚さ約200nmの活性層4
を形成し9次いで、■族元素原料ガス(■c)およびV
族原料ガス(VC)の導入を行い、p型のInPから成
る厚さ約300nmのクラッド層5を形成する。
以後、必要に応じてクラッド層5層上にp型のInGa
AsPから成るコンタクト層(図示省略)を形成し、さ
らに、光ガイド層3から上記コンタクト層までのメサエ
ッチング、メサ部の高抵抗のInP層による埋め込み等
2周知の工程を実施して本発明の半導体レーザが完成さ
れる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、 DFB型の半導体レーザにおける凸
状の回折格子の高さを所定値に維持することが容易とな
り、コヒーレント光通信に要求される単一波長特性を有
する半導体レーザを高能率かつ高歩留りで製造可能とす
る効果がある。
31は光ガイド層3の一部 32は光ガイド層3の残部 である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理説明図 第2図は本発明の製造工程のタイムシーケンス図。 第3図(a)および(b)は本発明の製造工程における
要部断面図。 第4図(a)ないしCC)は従来の問題点説明図である
。 図において。 ■は基板。 2は回折格子。 3は光ガイド層。 4は活性層。 5はクラッド層。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 一導電型の第1半導体から成り凸状の回折格子が設けら
    れた一表面を有する基板を有機金属気相エピタキシャル
    成長(MOVPE)装置内に設置して、該回折格子が熱
    変成を生じない温度(T_1)に加熱する工程と、 一導電型の第2半導体を構成するカチオン成分およびア
    ニオン成分をそれぞれ含有する2種の原料ガスを該MO
    VPE装置内に交互に導入し、前記温度(T_1)に加
    熱された該基板表面上に該第2半導体から成る層を該回
    折格子を覆うように形成する工程と、 該第2半導体層により覆われた該回折格子を有する該基
    板を該MOVPE装置内において該温度(T_1)より
    高い温度(T_2)に加熱する工程と、該MOVPE装
    置内に該2種の原料ガスを同時に導入し、前記温度(T
    _2)に加熱された該基板表面上に該第2半導体から成
    る光ガイド層を形成する工程と、 第3半導体から成る活性層を該光ガイド層上に形成する
    工程と、 反対導電型の第4半導体から成るクラッド層を該活性層
    上に形成する工程 を含むことを特徴とする半導体レーザの製造方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06204601A (ja) * 1992-12-25 1994-07-22 Mitsubishi Electric Corp 回折格子の形成方法
US7294360B2 (en) * 2003-03-31 2007-11-13 Planar Systems, Inc. Conformal coatings for micro-optical elements, and method for making the same
US7732325B2 (en) 2002-01-26 2010-06-08 Applied Materials, Inc. Plasma-enhanced cyclic layer deposition process for barrier layers
US7781326B2 (en) 2001-02-02 2010-08-24 Applied Materials, Inc. Formation of a tantalum-nitride layer
US10280509B2 (en) 2001-07-16 2019-05-07 Applied Materials, Inc. Lid assembly for a processing system to facilitate sequential deposition techniques

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06204601A (ja) * 1992-12-25 1994-07-22 Mitsubishi Electric Corp 回折格子の形成方法
US7781326B2 (en) 2001-02-02 2010-08-24 Applied Materials, Inc. Formation of a tantalum-nitride layer
US10280509B2 (en) 2001-07-16 2019-05-07 Applied Materials, Inc. Lid assembly for a processing system to facilitate sequential deposition techniques
US7732325B2 (en) 2002-01-26 2010-06-08 Applied Materials, Inc. Plasma-enhanced cyclic layer deposition process for barrier layers
US7294360B2 (en) * 2003-03-31 2007-11-13 Planar Systems, Inc. Conformal coatings for micro-optical elements, and method for making the same

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