JPH07335977A - 半導体レーザ及び光集積デバイス並びにその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】変調器領域とＬＤ領域の境界などのような境界
領域における多重量子井戸層のバンドギャップが急峻に
変化するようにして、消光比の低下、挿入損失の増大な
どの劣化を抑制するとともに、バンドギャップの変化△
Ｅｇを大きくして種々の光集積デバイスに対応でき、さ
らに、いわゆるチャープト回折格子あるいはピッチ変調
回折格子を備えた光集積デバイスが容易に得られる構造
およびその製造方法を提供することを目的とする。 【構成】リッジ幅および／またはリッジ間隔が導波路方
向に沿って変化するリッジ３１が予め形成された基板上
１に多重量子井戸層４を結晶成長させ、バンドギャップ
ＬＤ領域と変調器領域（分離領域）で急峻に変化する導
波路を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザ及び光集
積デバイス並びにその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図９は従来の変調器集積化レーザダイオ
ード（ＬＤ）で、図９（ａ）は斜視図、図９（ｂ）は断
面図で、例えば、ELECTRONICS LETTERS 7th Novenber V
ol.27,P2138-P2140に示されているものである。 図において、１はn-InP基板、２はn-InP基板１に形成され
た回折格子、３はInGaAsPからなる光ガイド層、４１はInG
aAs/InGaAsPからなる多重量子井戸層(ＭＱＷ)、５はp-In
からなるクラッド層、６はp-InGaAsPからなるキャップ
層、３３はFeドープドInPからなる電流ブロッック層、７
は変調器のP電極、８はＬＤのP電極、９は変調器のP電極
７およびＬＤのP電極８に共通に働く共通電極であり、
光ガイド層３、多重量子井戸層(ＭＱＷ)４１、クラッド層
５は平坦な基板１上に順次積層され、メサストライプを
形成した後、上記メサストライプの両側に電流ブロッッ
ク層３３を成長させている。

【０００３】次に、上記構成の変調器集積化ＬＤの製造
方法について説明する。まず、基板1上のＬＤを形成すべ
き領域に回折格子２を形成する。次に、図１０に示すよう
に、ＬＤを形成すべき200μｍ幅程度の領域を挟むよう
に、例えば、200μｍ×400μｍ程度の矩形のSiO₂からな
るマスクを形成する。続いて有機金属気相成長（ＭＯＣ
ＶＤ）法によりInGaAsPからなる光ガイド層３、InGaAs/
InGaAsPからなるＭＱＷ層４１、P-InPからなるクラッド
層５およびP-InGaAsPからなるキャップ層６を順次選択
成長し成長層が形成される。

【０００４】このとき、SiO₂膜で挟まれたＬＤ領域で
は、原料種がSiO₂のマスク上を拡散して余分に供給され
るためにSiO₂のマスクの影響を受けない変調器の領域よ
りも成長速度が速くなり、その結果、各層の層厚は変調
器領域より1.5倍〜2倍程度厚くなる。

【０００５】次に、導波路を形成するため、成長層をＬ
Ｄの領域から変調器の領域まで所定の幅に形成する。こ
の後、変調器領域、ＬＤ領域およびこれらに対向する面
にそれぞれアルミニウムなどの金属からなる変調器領域
のｐ電極７、ＬＤ領域のｐ電極８および共通電極９を形
成する。

【０００６】次に、上記のように構成され、製造された
変調器集積化ＬＤの動作について説明する。InGaAs/InG
aAsPからなるＭＱＷ層４１はＬＤの領域では活性層とし
て、また、変調器の領域では吸収層として動作させる。
ＬＤ領域のｐ電極８と共通電極９の間に順バイアス電圧
を印加すると、InGaAs/InGaAsPからなるＭＱＷ層４１に
キャリアが注入され、この層の実効バンドギャップと回
折格子２によって決まる波長でレーザ発振が起こる。

【０００７】ＭＱＷ層４１の実効的なバンドギャップは
ＭＱＷ層４１中の井戸層の層厚に依存するので井戸層厚
が薄い程バンドギャップは広くなる。すでに説明した通
り、ＭＯＣＶＤ法による選択成長の際に、井戸層の層厚
はＬＤの領域では変調器の領域よりも厚くなる。従っ
て、ＬＤの領域のバンドギャップ（Ｅｇ₁）は変調器の
領域のバンドギャップ（Ｅｇ₂）よりも狭くなる（Ｅｇ₂
＞Ｅｇ₁）。ＬＤの発振光（波長λ₁₌1.24／Ｅｇ₁）は、
変調器領域ではＥｇ₂＞Ｅｇ₁なので吸収されずに端面か
ら取り出される。変調器領域のＰ電極に逆バイアスを印
加するとＭＱＷ層４１の量子閉込シュタルク効果によっ
て励起子による吸収端が長波長側にシフトして、実効的
なバンドギャップＥｇ₂′はＥｇ₂′＜Ｅｇ₁と逆に変調
器領域ではＬＤ領域の値より小さくなるので、レーザ光
は変調器で吸収され消光する。従って、変調器に印加す
る電圧を変調することによってレーザ光をｏｎ／ｏｆｆ
することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記の変調器集積化Ｌ
Ｄおよびその製造方法には以下のような問題点がある。
ＬＤの領域のＭＱＷ層４１の層厚を変調器の領域のＭＱ
Ｗ層４１の層厚よりも厚くする手段として、マスク上に
供給された原料種が拡散してマスクに挟まれたＬＤ領域
に供給されＬＤ領域の成長速度が変調器領域の成長速度
より速くなるという現象を利用している。しかし、この
方法では、マスクの影響を受けるＬＤ領域とマスクの影
響を受けない変調器領域との境界部分で、〜100μｍ程
度の幅にわたって層厚が徐々に変化する遷移領域ができ
る。これは、マスク上から原料種が拡散する距離が〜50
μｍ以上にも及ぶためである。

【０００９】上記のような遷移領域では層厚の変化にと
もなって、ＭＱＷ層４１（導波層）の実効的なバンドギ
ャップが徐々に変化することになり、光が上記遷移領域
を伝播する間に吸収されて減衰する。その結果、変調器
集積化ＬＤは消光比の低下、挿入損失の増大などの劣化
が生ずる。

【００１０】また、上記製造方法によれば、バンドギャ
ップの変化量に限界がある。変調器集積化ＬＤではバン
ドギャップの変化量△Ｅｇは30ｍｅＶ程度が適当である
が、他の光集積デバイス、例えば、分布反射型レーザダ
イオード（ＤＢＲ−ＬＤ）等の導波路集積型のレーザや
光集積回路などの場合は導波路における吸収損失を低減
するために△Ｅｇを100ｍｅＶ程度以上にすることが必
要になる。しかし、上記製造方法のようにマスクからの
原料種の拡散現象を利用する方法は、△Ｅｇの値に限界
があり変調器集積化ＬＤ以外の他の種々の光集積デバイ
スの実現は困難である。

【００１１】さらに、回折格子のピッチを部分的に変え
たり、徐々に変化させたりしたいわゆるチャープト回折
格子あるいはピッチ変調回折格子を備えた、例えば、波
長可変ＤＢＲ−ＬＤにおいて、ピッチが変化した回折格
子を作製するのは困難で、回折格子を１本ずつ描画して
いく電子ビーム露光などの方法を用いなければならず、
非常に時間がかかりスループットが悪い。

【００１２】図１１は従来の ／４シフトーＤＢＲレー
ザの構造を示す断面図であり、ＤＦＢレーザの単一波長
で発信するという特性をさらに確実にするために、回折
格子のピッチの位相を共振器中央部分で４分の１波長分
ずらせたものであるが、光密度分布は図１２に示される
ように共振器中央で強くなり（軸方向の空間的ホールバ
ーニングと呼ばれる現象によるもの）、不均一になっ
て、波長スペクトル線幅が広がる、あるいは、光出力ー
電流特性の直線性が悪くなるなどのレーザ特性の劣化が
起きる。

【００１３】また、図１２は波長可変ＤＢＲ−ＬＤの導
波路方向の断面図で、ＤＢＲ領域は電気的に励起され
ず、ＬＤ領域で発生した光はＤＢＲ領域では吸収されて
減衰するので、この減衰を減らすためために導波層１２
３のバンドギャップをＤＢＲ領域でＬＤ領域の値に比べ
て大きくする必要がある。また、波長多重光交換・光通
信システムでは１０ｎｍ程度の可変幅が要求されるけれ
ども、一定ピッチの回折格子では実現できない。

【００１４】本願発明は、上記のような問題を解決し
て、変調器領域とＬＤ領域の境界などのような境界領域
における量子井戸層の層厚が変化する層厚遷移領域を小
さくし境界領域でバンドギャップが急峻に変化し、消光
比の低下、挿入損失の増大などの劣化を抑制するととも
に、バンドギャップの変化△Ｅｇを大きくして種々の光
集積デバイスに適用でき、さらに、いわゆるチャープト
回折格子あるいはピッチ変調回折格子を備えた光集積デ
バイスが容易に得られる構造およびその製造方法を提供
することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
リッジ幅および／またはリッジ間隔が導波路方向に沿っ
て変化するリッジが予め形成された基板上に多重量子井
戸層を結晶成長させることによって、上記リッジ幅およ
び／またはリッジ間隔にしたがって上記多重量子井戸層
の組成および／または層厚を変化させ、バンドギャップ
が変化する導波路を形成した半導体レーザまたは光集積
デバイスである。

【００１６】請求項２に係る発明は、請求項１記載の半
導体レーザまたは光集積デバイスにおいて、基板上にリ
ッジを挟む層厚制御用マスクを設けて、多重量子井戸層
を結晶成長させたものである。

【００１７】請求項３に係る発明は、リッジ幅および／
またはリッジ間隔が共振器方向に沿って変化するリッジ
が予め形成された基板上に光ガイド層を結晶成長させて
共振器方向の上記光ガイド層の層厚および／または組成
を変化させ、上記光ガイド層の上面または下面にピッチ
一定の回折格子を形成し、この回折格子の実効的ピッチ
を共振器方向に変化させた半導体レーザまたは光集積デ
バイスである。

【００１８】請求項４に係る発明は、請求項３記載の半
導体レーザまたは光集積デバイスにおいて、光ガイド層
の層厚および／または組成が導波路方向に徐々に変化す
る領域が形成され、かつ、ピッチ一定の回折格子が形成
されたものである。

【００１９】請求項５に係る発明は、請求項３記載の半
導体レーザまたは光集積デバイスにおいて、光ガイド層
の層厚および／または組成が導波路方向の一部で異なる
位相調整領域が形成され、かつ、ピッチ一定の回折格子
が形成されたものである。

【００２０】請求項６に係る発明は、基板に予め導波路
方向にリッジ幅および／またはリッジ間隔が変化するリ
ッジを形成し、上記リッジ上に多重量子井戸層を結晶成
長する半導体レーザまたは光集積デバイスの製造方法で
ある。

【００２１】請求項７に係る発明は、請求項６記載の半
導体レーザまたは光集積デバイスの製造方法において、
リッジを挟む層厚制御用マスクを設け、多重量子井戸層
の層厚を制御するものである。

【００２２】請求項８に係る発明は、基板に予め共振器
方向にリッジ幅および／またはリッジ間隔が変化するリ
ッジを形成し、上記リッジ上に光ガイド層を結晶成長す
るとともに、上記光ガイド層にピッチ一定の回折格子を
形成する半導体レーザまたは光集積デバイスの製造方法
である。

【００２３】

【作用】請求項１および６に係る発明によれば、基板に
予め導波路方向にリッジ幅および／またはリッジ間隔が
変化するリッジを形成し、上記リッジ上に多重量子井戸
層を結晶成長することによって、リッジ幅および／また
はリッジ間隔によって量子井戸層の組成および／または
層厚が変化するので、変調器領域とＬＤ領域の境界など
のような境界領域における量子井戸層の遷移領域を小さ
くし、境界領域のバンドギャップが急峻に変化させ、消
光比の低下、挿入損失の増大などの劣化を抑制すること
ができる。

【００２４】請求項２および７に係る発明によれば、リ
ッジを挟む層厚制御用マスクを設け、各領域の層厚の差
を大きくすることができるので、バンドギャップの変化
△Ｅｇを大きくして種々の光集積デバイスに対応するこ
とができる。

【００２５】請求項３および８に係る発明によれば、リ
ッジ幅および／またはリッジ間隔が共振器方向に沿って
変化するリッジが予め形成された基板上に光ガイド層を
結晶成長させることによって、共振器方向の上記光ガイ
ド層の層厚および／または組成を変化させることができ
るので、上記光ガイド層の上面または下面にピッチ一定
の回折格子を形成することによって、いわゆるチャープ
ト回折格子あるいはピッチ変調回折格子と等価な回折格
子を備えた半導体レーザおよび光集積デバイスが容易に
得られる

【００２６】請求項４に係る発明によれば、回折格子の
ピッチが一定でも、光ガイド層の層厚および／または組
成を徐々に変化させることによって、回折格子のピッチ
を徐々に変化させたものと等価なものが得られるので、
波長可変の半導体レーザおよび光集積デバイスが容易に
得られる。

【００２７】請求項５に係る発明によれば、回折格子の
ピッチが一定でも、光ガイド層の層厚および／または組
成が一部で異なる位相調整領域を形成することによっ
て、回折格子のピッチが一部の領域で異なるものと等価
なものが形成されるので、光密度を均一化した半導体レ
ーザおよび光集積デバイスが容易に得られる。

【００２８】

【実施例】

実施例１．図１は本発明による半導体レーザおよび光集
積デバイスの一実施例を示す変調器集積化ＬＤで、
（ａ）は斜視図、（ｂ）はＩーＩ断面図である。図にお
いて、１はn-InPからなる基板、２は基板１のＬＤ領域
に形成された回折格子、３１は基板１と同一部材からな
るリッジ、３はn-InGaAsPからなる光ガイド層、４はInGa
As/InGaAsPからなる多重量子井戸層(ＭＱＷ)、５はp-InP
からなるクラッド層、６はp-InGaAsPからなるキャップ
層、３３は電流ブロック層、７は変調器のP電極、８はＬ
Ｄのｐ電極、９は変調器のｐ電極７およびＬＤのｐ電極
８に対して共通に働くｎ電極であり、ＭＱＷ層４はＬＤ
領域と変調器領域とで組成および／または層厚が異なっ
ている。

【００２９】次に、上記図１に示した変調器集積化ＬＤ
の製造方法を図２に従って説明する。図２（ａ）は平面
図、図２（ｂ）〜（ｆ）は断面図である。まず、n-InP
基板１上のＬＤ領域の表面に回折格子２を形成する。次
に、図２（ａ）に示すような変調器領域で幅が広く、Ｌ
Ｄ領域で幅が狭い導波路方向に幅が変化したSiO₂からな
るマスク３０を製膜と写真製版によって形成する。

【００３０】続いて、エッチングを行い、図２（ｂ）に
示すように、マスク３０の下にリッジ３１を形成する。
リッジ３１の幅はマスク３０の幅と同様に変調器の領域
で幅が広く、ＬＤの領域で幅が狭く導波路方向に幅が変
化しており、例えば、変調器の領域でリッジ３１の幅が
6μｍ、リッジ３１間の溝の幅が6μｍで、ＬＤの領域で
リッジ３１の幅が3μｍ、リッジ３１間の溝の幅が3μｍ
となっている。

【００３１】次に、マスク３０をすべて除去した後、図
２（ｃ）に示すように、ＭＯＣＶＤ法によって順次InGa
Asからなる光ガイド層３、InGaAsまたはInGaAsPからな
るＭＱＷ層４、P-Inクラッド層５およびP-InGaAsPから
なるキャップ層６を成長し成長層を形成する。このと
き、リッジ３１上に形成されるＭＱＷ層４の実効的バン
ドギャップは、リッジ３１の幅およびリッジ３１間の溝
の幅が狭くなるほど狭くなる。この現象は実験的に確認
されており、応用物理学関係連合講演会 講演予稿集
（1993年春）No.1 ｐ265 講演番号30a-ZR-10に報告さ
れている。このように、ＭＱＷ層４のバンドギャップ
（波長）がリッジ３１の幅または間隔によって変わる原
理は十分に明らかではないが、ＭＱＷ層４の組成および
／または層厚がリッジ３１の幅または間隔によって変わ
るためで、従来のようなマスク上からの長い拡散長の影
響がないので、ＬＤの領域と変調器の領域の間のバンド
ギャップが徐々に変化する遷移領域の幅を大幅に低減で
き、リッジ３１の幅が変わる部分、すなわちＬＤの領域
と変調器の領域との境界でバンドギャプを急峻に変える
ことができる。

【００３２】リッジ３１上に成長層を形成した後、さら
に、導波路の形成、ＬＤ部分における電流の活性層への
狭さくおよび変調器の容量低減のために、以下の製造工
程を行う。

【００３３】図２（ｄ）に示すように、リッジの成長層
上の中央に成膜と写真製版によって幅2 μｍ程度のスト
ライプ状のSiO₂からなるマスク３２を形成し、図２
（ｅ）に示すように、マスク３２以外の部分をドライエ
ッチングなどの方法で除去してメサストライプを形成す
る。

【００３４】次に、図２（ｆ）に示すように、ＭＯＣＶ
Ｄ法によってマスク３２を選択マスクとして、Feドープ
InPからなる電流ブロック層３３をメサストライプの両
側に成長する。このようにして、ＭＱＷ層４は幅2μｍ
程度の連続した埋め込み型導波路が形成され、また、Fe
ドープInPが高抵抗であるのでＬＤ領域では電流はメサ
ストライプ部分の活性層に集中して流れる。また、Feド
ープInPからなる電流ブロック層３３はｐｎ接合を含ま
ないので、変調器の寄生容量を低減して高速変調を可能
にすることができる。

【００３５】最後に、マスク３２を除去し、図１に示す
ように、変調器の領域のｐ電極７、ＬＤ領域のｐ電極８
および変調器の領域のｐ電極７とＬＤ領域のｐ電極８に
対して共通に働くｎ電極９を形成して完成する。

【００３６】本実施例の構成および製造方法によれば、
上述のように、ＭＱＷ層４のＬＤの領域と変調器の領域
の間でバンドギャップが徐々に変化する遷移領域の幅を
大幅に低減でき、その結果、遷移領域における光の吸収
による伝播損失を大幅に低減できるとともに、変調器集
積化ＬＤの消光比の向上および挿入損失の低減ができ
る。

【００３７】なお、本実施例において、リッジ３１を、
基板１のエッチングにより形成する方法を説明したが、
これに限定されるものではなく、成長層が形成される以
前に基板１に予めリッジ３１が形成されていればよい。

【００３８】実施例２．変調器集積化ＬＤの場合には、
変調器に逆バイアスを印加した時に変調器の領域のバン
ドギャップが、逆に、ＬＤの領域よりも小さくなる（Ｅ
ｇ₂′＜Ｅｇ₁）ことが必要なのでバンドギャップの変化
量△Ｅｇは30ｍｅＶ程度が適当であるが、単にＬＤと導
波路を集積する場合には△Ｅｇをできるだけ大きくした
ほうが吸収損失を小さくすることができるのでよい。

【００３９】本実施例は、ＬＤの活性領域と導波路を集
積した波長可変ＤＢＲ−ＬＤに関するものである。図３
は本実施例の波長可変ＤＢＲ−ＬＤの導波路方向の断面
図である。図において、１はn-InPからなる基板でリッ
ジの形状を有し、２は基板１のＤＢＲ領域に形成された
回折格子、３はInGaAsPからなる光ガイド層、４はInGaAs
/InGaAsPからなる多重量子井戸層(ＭＱＷ)、５はP-InPか
らなるクラッド層、６はP-InGaAsPからなるキャップ層、
１７はＤＢＲ領域の波長チューニング用P電極、８はＬＤ
のP電極、９は波長チューニング用P電極７およびＬＤのP
電極８に対して共通に働くｎ電極で、ＭＱＷ層４はＤＢ
Ｒ領域とＬＤ領域とで組成および／または層厚が異なっ
ている。

【００４０】本実施例の波長可変ＤＢＲ−ＬＤの製造方
法を説明する。まず、n-InP基板１上のＤＢＲ領域の表
面に回折格子２を形成する。次に、図４に示すようなＤ
ＢＲ領域で幅が広く、ＬＤ領域で幅が狭い導波路方向に
幅が変化したSiO₂からなるマスク３０およびＬＤ領域を
挟む層厚制御用マスク６１を製膜と写真製版によって形
成する。

【００４１】続いて、実施例１と同様、エッチング、成
長層の形成、メサストライプの形成、電流ブロック層の
形成およびそれぞれの領域のｐ電極と共通のｎ電極 形
成によって完成される。

【００４２】本実施例の構成および製造方法によれば、
リッジ３１の幅または間隔が狭いためにＬＤ領域のバン
ドギャップが狭くなるのに加えて、ＬＤ領域が層厚制御
用マスク６１で挟まれているので、成長層形成に使用さ
れる原料種の層厚制御用マスク６１からの拡散現象によ
って、ＬＤ領域の層厚が厚くなり、さらにバンドギャッ
プが狭くなり、バンドギャップ変化量△Ｅｇを大きくす
ることができ、ＤＢＲ導波路領域における光の吸収によ
る損失を極めて小さくすることができる。

【００４３】実施例３．実施例１および２は、回折格子
が一定のピッチの凹凸で形成されたものであるが、ピッ
チを部分的に変えたり、徐々に変化させたりするような
回折格子をチャープト回折格子あるいはピッチ変調回折
格子という。これらの回折格子は、ピッチ一定の回折格
子に比べて、波長可変ＬＤにおいて可変波長幅を大きく
したり、分布帰還型ＬＤ（ＤＦＢ−ＬＤ）において共振
器内の光密度分布を均一化して、スペクトル線幅を狭く
するのに有効である。

【００４４】ピッチが変化した回折格子は、電子ビーム
露光で一本ずつ回折格子のパターン描画をして形成され
るといった方法で行われ、非常に時間がかかりスループ
ットが悪い。本実施例では、干渉露光法などで簡単に作
製できるピッチ一定のパターンを用いて、実質的にチャ
ープト回折格子と同等の効果を有する構成およびその製
造方法を提供するものである。

【００４５】図５は本実施例の構成を示す断面図であ
り、λ／４シフト−ＤＢＲ−ＬＤなどの共振器内の光密
度分布を均一化するために、共振器中央の領域で回折格
子のピッチを長くした位相調整領域（ＰＡＲ）を有する
ものと等価な構成になっている。図において、n-InPか
らなる基板１上にn-InPからなるバッファ層９１、InGaA
s/InGaAsPからなるＭＱＷ活性層９２、n-InPからなるバ
リア層９３が順次成長形成され、バリア層９３上に干渉
露光法などでピッチ一定の回折格子９４が形成された
後、バリア層９３上に図６に示すようなSiO₂膜からなる
パターン６２が形成され、エッチングされて、中央で幅
と間隔が狭いパターン６２と同じ形状のリッジが形成さ
れ、このリッジの上にＭＯＣＶＤ法でp-InGaAsPからな
る光ガイド層９５およびp-InPからなるクラッド層９６
が成長形成される。

【００４６】上記光ガイド層９５の成長の際、リッジ幅
および間隔が狭い中央部分では光ガイド層９５の層厚が
厚くなるか、組成が長波長になるか、または層厚が厚く
しかも組成が長波長になる。すなわち、屈折率でいえば
屈折率が大きくなることに対応する。回折格子９４によ
り反射される光の波長（ブラッグ波長）λは、回折格子
９４のピッチをΛ、屈折率をｎ_rとすると、λ＝（2ｎ_r
／ｍ）Λ（ｍは整数）と表されるので、屈折率ｎ_rが大
きくなると実質的に回折格子９４のピッチが大きいのと
同じ効果が得られる。図７はこのことを示すもので、リ
ッジの幅が広い部分ではピッチ小となり、リッジの幅が
狭い部分ではピッチ大となる。

【００４７】その結果、回折格子９４の凹凸のピッチは
一定であっても回折格子９４の等価的なピッチは中央部
ではその両側よりも大となり、λ／４シフト−ＤＦＢ−
ＬＤにおいて共振器内の光密度分布を均一化して、スペ
クトル線幅を狭くすることができる。図１２のＰＡＲ12
0μｍ、360μｍおよび600μｍの曲線は、このような位
相調整領域を加えたとき、光密度分布が小さくなる様子
を示すものである。

【００４８】実施例４．実施例３と同様にして、n-InP
からなる基板１上にn-InPからなるバッファ層、InGaAs/
InGaAsPからなるＭＱＷ活性層、P-InPバリア層が順次成
長形成され、P-InPバリア層上に干渉露光法などでピッ
チ一定の回折格子が形成された後、上部バッファ層上に
図８に示すようなSiO₂膜からなるパターン６３を形成
し、エッチングして、ＤＢＲ領域にリッジ幅が徐々に周
期的に変化するパターン６３と同じ形状のリッジを形成
し、このリッジの上に実施例３と同様に、ＭＯＣＶＤ法
でpーInGaAsPからなる光ガイド層およびp-InPからなるク
ラッド層を成長形成する。

【００４９】上記光ガイド層の成長の際、リッジ幅およ
び間隔が徐々に変化するＬＤＢ領域では光ガイド層の層
厚が徐々に変化するか、組成が長波長から短波長（屈折
率が大から小）に変化するか、または層厚が変化し、し
かも組成が変化する。

【００５０】その結果、回折格子の凹凸のピッチは一定
であっても回折格子の等価的なピッチはＬＤ領域ではピ
ッチが徐々に周期的に変化するものとなり、発信波長を
広範囲にわたり変化させることができる波長可変ＤＢＲ
−ＬＤが得られる。

【００５１】なお、実施例３および実施例４では、光ガ
イド層を成長する前に基板に回折格子を形成したが、光
ガイド層を成長して、この光ガイド層に回折格子を形成
してもよい。

【００５２】また、実施例１〜４は他の光集積デバイ
ス、例えば、ＬＤと導波路を集積したデバイスや、さら
に、ＬＤ＋導波路＋ホトダイオード、光スイッチ、カッ
プラ、光増幅器または光変調器等といったあらゆる種類
の光集積デバイスに応用することができる。

【００５３】

【発明の効果】請求項１および６に係る発明によれば、
基板に予め導波路方向にリッジ幅および／またはリッジ
間隔が変化するリッジを形成し、上記リッジ上に多重量
子井戸層を結晶成長することによって、リッジ幅および
／またはリッジ間隔にしたがって量子井戸層の組成およ
び／または層厚が変化するので、変調器領域とＬＤ領域
の境界などのような境界領域における量子井戸層の遷移
領域を小さくし、境界領域のバンドギャップが急峻に変
化させ、消光比の低下、挿入損失の増大などの劣化を抑
制することができる。

【００５４】請求項２および７に係る発明によれば、リ
ッジを挟む層厚制御用マスクを設け、各領域の層厚の差
を大きくすることができるので、バンドギャップの変化
△Ｅｇを大きくして種々の光集積デバイスに対応するこ
とができる。

【００５５】請求項３および８に係る発明によれば、リ
ッジ幅および／またはリッジ間隔が共振器方向に沿って
変化するリッジが予め形成された基板上に光ガイド層を
結晶成長させることによって、共振器方向の上記光ガイ
ド層の層厚および／または組成を変化させることができ
るので、上記光ガイド層の上面または下面にピッチ一定
の回折格子を形成することによって、いわゆるチャープ
ト回折格子あるいはピッチ変調回折格子と等価な回折格
子を備えた半導体レーザおよび光集積デバイスが容易に
得られる

【００５６】請求項４に係る発明によれば、回折格子の
ピッチが一定でも、光ガイド層の層厚および／または組
成を徐々に変化させることによって、回折格子のピッチ
を徐々に変化させたものと等価なものが得られるので、
波長可変の半導体レーザおよび光集積デバイスが容易に
得られる。

【００５７】請求項５に係る発明によれば、回折格子の
ピッチが一定でも、光ガイド層の層厚および／または組
成が一部で異なる位相調整領域を形成することによっ
て、回折格子のピッチが一部の領域で異なるものと等価
なものが形成されるので、光密度を均一化した半導体レ
ーザおよび光集積デバイスが容易に得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の変調器集積化ＬＤを示す斜
視図である。

【図２】本発明の一実施例の変調器集積化ＬＤを製造す
る方法を説明する平面図および断面図である。

【図３】本発明の他の実施例の波長可変ＤＢＲ−ＬＤを
示す断面図である。

【図４】本発明の他の実施例の波長可変ＤＢＲ−ＬＤを
製造する方法を説明する平面図である。

【図５】 本発明のチャープト回折格子を示す断面図で
ある。

【図６】 本発明のチャープト回折格子の製造方法を説
明する平面図である。

【図７】 本発明のチャープト回折格子の原理を説明す
る平面図である。

【図８】 本発明のチャープト回折格子を使用した波長
可変ＤＢＲ−ＬＤの製造方法を説明する平面図である。

【図９】 従来の変調器集積化ＬＤの断面図である。

【図１０】 従来の変調器集積化ＬＤの製造方法を説明
する平面図である。

【図１１】 従来のλ／４シフトーＤＦＢレーザの構造
を示す断面図である。

【図１２】 λ／４−ＤＦＢの共振器内の光密度分布で
ある。

【符号の説明】

１ 基板、２および９４ 回折格子、３および９５ 光
ガイド層、４、４１および９２ 多重量子井戸層（ＭＱ
Ｗ）、５および９６ クラッド層、６ キャップ層、
７、８および１７ ｐ電極、９ ｎ電極、３０、３２、
６２および６３マスク、３１ リッジ、３３ 電流ブロ
ック層、６１ 層厚制御用マスク、９１バッファ層、９
３ バリア層

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】リッジ幅および／またはリッジ間隔が導波
   路方向に沿って変化するリッジが予め形成された基板上
   に多重量子井戸層を結晶成長させることによって、上記
   リッジ幅および／またはリッジ間隔にしたがって上記多
   重量子井戸層の組成および／または層厚を変化させ、バ
   ンドギャップが変化する導波路を形成したことを特徴と
   する半導体レーザまたは光集積デバイス。
2. 【請求項２】基板上にリッジを挟む層厚制御用マスクを
   設けて、多重量子井戸層を結晶成長させたことを特徴と
   する請求項１記載の半導体レーザまたは光集積デバイ
   ス。
3. 【請求項３】リッジ幅および／またはリッジ間隔が共振
   器方向に沿って変化するリッジが予め形成された基板上
   に光ガイド層を結晶成長させて共振器方向の上記光ガイ
   ド層の層厚および／または組成を変化させ、上記光ガイ
   ド層の上面または下面にピッチ一定の回折格子を形成
   し、この回折格子の実効的ピッチを共振器方向に変化さ
   せたことを特徴とする半導体レーザまたは光集積デバイ
   ス。
4. 【請求項４】光ガイド層の層厚および／または組成が導
   波路方向に徐々に変化する領域が形成され、かつ、ピッ
   チ一定の回折格子が形成されたことを特徴とする請求項
   ３記載の半導体レーザまたは光集積デバイス。
5. 【請求項５】光ガイド層の層厚および／または組成が導
   波路方向の一部で異なる位相調整領域が形成され、か
   つ、ピッチ一定の回折格子が形成されたことを特徴とす
   る請求項３記載の半導体レーザまたは光集積デバイス。
6. 【請求項６】基板に予め導波路方向にリッジ幅および／
   またはリッジ間隔が変化するリッジを形成し、上記リッ
   ジ上に多重量子井戸層を結晶成長することを特徴とする
   半導体レーザまたは光集積デバイスの製造方法。
7. 【請求項７】リッジを挟む層厚制御用マスクを設け、多
   重量子井戸層の層厚を制御することを特徴とする請求項
   ６記載の半導体レーザまたは光集積デバイスの製造方
   法。
8. 【請求項８】基板に予め共振器方向にリッジ幅および／
   またはリッジ間隔が変化するリッジを形成し、上記リッ
   ジ上に光ガイド層を結晶成長するとともに、上記光ガイ
   ド層にピッチ一定の回折格子を形成することを特徴とす
   る半導体レーザまたは光集積デバイスの製造方法。