JPH0519112A - λ／４位相シフト回折格子 - Google Patents
λ／４位相シフト回折格子Info
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- JPH0519112A JPH0519112A JP17219491A JP17219491A JPH0519112A JP H0519112 A JPH0519112 A JP H0519112A JP 17219491 A JP17219491 A JP 17219491A JP 17219491 A JP17219491 A JP 17219491A JP H0519112 A JPH0519112 A JP H0519112A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor
- diffraction grating
- phase shift
- refractive index
- phase
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- Pending
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- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 通常の二光束干渉露光で、回折格子の周期を
半波長ずらすことなくλ／４位相シフト回折格子を得
る。 【構成】 回折格子を屈折率の異なる２つの半導体で形
成し、それら２つの半導体の中間の屈折率を持つ第３の
半導体で回折格子を埋め込む。
半波長ずらすことなくλ／４位相シフト回折格子を得
る。 【構成】 回折格子を屈折率の異なる２つの半導体で形
成し、それら２つの半導体の中間の屈折率を持つ第３の
半導体で回折格子を埋め込む。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体素子のλ／４
位相シフト回折格子の構造に関するものである。
位相シフト回折格子の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体レーザの高機能化に伴い、
高速変調時においても単一モードで発振する半導体レー
ザが必要になっている。このような単一モードで発振す
る半導体レーザを得るためには、一般にλ／４位相シフ
ト回折格子を用いた分布帰還型半導体レーザが用いられ
る。しかしながら、このような半導体レーザにおけるλ
／４位相シフトの形成が難しく、その改善が望まれてい
る。
高速変調時においても単一モードで発振する半導体レー
ザが必要になっている。このような単一モードで発振す
る半導体レーザを得るためには、一般にλ／４位相シフ
ト回折格子を用いた分布帰還型半導体レーザが用いられ
る。しかしながら、このような半導体レーザにおけるλ
／４位相シフトの形成が難しく、その改善が望まれてい
る。
【０００３】図２（ａ）乃至（ｊ）は従来の分布帰還型
半導体レーザにおけるλ／４位相シフト型回折格子の形
成方法の工程を示す断面図である。図において、１はＩ
ｎＰよりなる半導体基板、２は二光束干渉露光、３ａ、
３ｂはレジスト、４はＳｉＮｘ膜、５ａは同位相領域、
５ｂは逆位相領域である。
半導体レーザにおけるλ／４位相シフト型回折格子の形
成方法の工程を示す断面図である。図において、１はＩ
ｎＰよりなる半導体基板、２は二光束干渉露光、３ａ、
３ｂはレジスト、４はＳｉＮｘ膜、５ａは同位相領域、
５ｂは逆位相領域である。
【０００４】次に、これらの工程断面図により従来のλ
／４位相シフト回折格子の形成方法を説明する。まず、
ＩｎＰよりなる半導体基板１上に、二光束干渉露光２を
用いてレジスト３ａで回折格子のパターンを図２（ａ）
のように形成し、その上にＣＶＤ法にてＳｉＮｘ膜４を
形成する（図２（ｂ））。次に、このＳｉＮｘ膜４上の
逆位相領域５ｂのみに図２（ｃ）のように保護レジスト
３ｂを形成し、この保護レジスト３ｂをマスクとして同
位相領域５ａ部分のＳｉＮｘ膜４を図２（ｄ）のように
除去する。次にレジスト３ａよりなる回折格子をマスク
として、同位相領域５ａ部分の基板１をエッチングする
（図２（ｅ））。次いで、逆位相領域５ｂの保護レジス
ト３ｂを除去し、レジスト３ａ上のＳｉＮｘ膜４のみを
エッチングする（図２（ｆ））。さらに、レジスト３ａ
を除去し（図２（ｇ））、同位相領域５ａのみにエッチ
ングした基板１上に図２（ｈ）のようにレジスト３ｂを
形成したのち、ＳｉＮｘ膜４をマスクとして逆位相領域
５ｂの基板１を図２（ｉ）のようにエッチングする。最
後に同位相領域５ａのレジスト３ｂと逆位相領域５ｂの
ＳｉＮｘ膜４を除去することにより、図２（ｊ）に示す
ような位相のずれた領域５ａ、５ｂを有する回折格子が
形成される。
／４位相シフト回折格子の形成方法を説明する。まず、
ＩｎＰよりなる半導体基板１上に、二光束干渉露光２を
用いてレジスト３ａで回折格子のパターンを図２（ａ）
のように形成し、その上にＣＶＤ法にてＳｉＮｘ膜４を
形成する（図２（ｂ））。次に、このＳｉＮｘ膜４上の
逆位相領域５ｂのみに図２（ｃ）のように保護レジスト
３ｂを形成し、この保護レジスト３ｂをマスクとして同
位相領域５ａ部分のＳｉＮｘ膜４を図２（ｄ）のように
除去する。次にレジスト３ａよりなる回折格子をマスク
として、同位相領域５ａ部分の基板１をエッチングする
（図２（ｅ））。次いで、逆位相領域５ｂの保護レジス
ト３ｂを除去し、レジスト３ａ上のＳｉＮｘ膜４のみを
エッチングする（図２（ｆ））。さらに、レジスト３ａ
を除去し（図２（ｇ））、同位相領域５ａのみにエッチ
ングした基板１上に図２（ｈ）のようにレジスト３ｂを
形成したのち、ＳｉＮｘ膜４をマスクとして逆位相領域
５ｂの基板１を図２（ｉ）のようにエッチングする。最
後に同位相領域５ａのレジスト３ｂと逆位相領域５ｂの
ＳｉＮｘ膜４を除去することにより、図２（ｊ）に示す
ような位相のずれた領域５ａ、５ｂを有する回折格子が
形成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記した図２（ａ）乃
至（ｊ）による従来のλ／４位相シフト回折格子の形成
方法は、例えば１．５５μｍ帯光通信用半導体レーザに
おいては、回折格子の周期が０．２４μｍであり、さら
にλ／４位相シフトを形成するには、回折格子の周期を
０．１２μｍだけずらす必要がある。しかしながら、こ
のような超微細パターンにマスク合わせを行うことは非
常に困難であり、歩留りよくλ／４位相シフト回折格子
を形成できないという問題があった。
至（ｊ）による従来のλ／４位相シフト回折格子の形成
方法は、例えば１．５５μｍ帯光通信用半導体レーザに
おいては、回折格子の周期が０．２４μｍであり、さら
にλ／４位相シフトを形成するには、回折格子の周期を
０．１２μｍだけずらす必要がある。しかしながら、こ
のような超微細パターンにマスク合わせを行うことは非
常に困難であり、歩留りよくλ／４位相シフト回折格子
を形成できないという問題があった。
【０００６】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたものであって、精密な位置合わせを必
要とせず、通常の二光束干渉露光を行うだけで、λ／４
位相シフト回折格子を得ることを目的とするものであ
る。
るためになされたものであって、精密な位置合わせを必
要とせず、通常の二光束干渉露光を行うだけで、λ／４
位相シフト回折格子を得ることを目的とするものであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明に係るλ／４位
相シフト回折格子は、ＩｎＰよりなる半導体基板上にＡ
ｌy Ｇａ(o.47-y)Ｉｎ0.53Ａｓよりなる第１の屈折率を
持つ第１の半導体と、ＩｎＰよりなる第２の屈折率を持
つ第２の半導体が同じ周期で隣合うように形成されてい
るものである。
相シフト回折格子は、ＩｎＰよりなる半導体基板上にＡ
ｌy Ｇａ(o.47-y)Ｉｎ0.53Ａｓよりなる第１の屈折率を
持つ第１の半導体と、ＩｎＰよりなる第２の屈折率を持
つ第２の半導体が同じ周期で隣合うように形成されてい
るものである。
【０００８】さらに、それらの上に組成比の異なるＡｌ
y Ｇａ(0.47-y)Ｉｎ0.53Ａｓよりなる第１の半導体と第
２の半導体の屈折率の中間の屈折率を持つ第３の半導体
で第１、第２の半導体を埋め込むことにより、λ／４位
相シフト回折格子を形成したものである。
y Ｇａ(0.47-y)Ｉｎ0.53Ａｓよりなる第１の半導体と第
２の半導体の屈折率の中間の屈折率を持つ第３の半導体
で第１、第２の半導体を埋め込むことにより、λ／４位
相シフト回折格子を形成したものである。
【０００９】
【作用】この発明におけるλ／４位相シフト回折格子
は、同位相領域と逆位相領域で回折格子の屈折率を変化
させている。回折格子に進入した光は、屈折率差の変化
により屈折率の高い方へ反射を受ける。ここで光が同位
相領域から逆位相領域へ進んだ時、屈折率が変化するた
め、光の反射が半波長（π）だけずれる。このように、
この発明は回折格子に屈折率差をつけることによって、
回折格子の周期をずらすことなくλ／４位相シフト回折
格子が得られるのである。
は、同位相領域と逆位相領域で回折格子の屈折率を変化
させている。回折格子に進入した光は、屈折率差の変化
により屈折率の高い方へ反射を受ける。ここで光が同位
相領域から逆位相領域へ進んだ時、屈折率が変化するた
め、光の反射が半波長（π）だけずれる。このように、
この発明は回折格子に屈折率差をつけることによって、
回折格子の周期をずらすことなくλ／４位相シフト回折
格子が得られるのである。
【００１０】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１（ａ）乃至（ｅ）はこの発明のλ／４位相シ
フト回折格子の形成方法の一例を示す工程断面図であ
る。図において、符号１、２、３ａ、３ｂ、５ａ、５ｂ
は夫々図２（ａ）乃至（ｊ）における同一部分を示す。
１１はＩｎＧａＡｓＰよりなる半導体活性層、１２はＡ
ｌy Ｇａ(0.47-y)Ｉｎ0.53Ａｓよりなる第１の屈折率を
持つ第１の半導体、１３はＩｎＰよりなる第２の屈折率
を持つ第２の半導体、１４は第１の半導体１２と第２の
半導体１３の屈折率の中間の屈折率を有するＡｌy Ｇａ
(0.47-y)Ｉｎ0.53Ａｓよりなる第３の半導体である。
する。図１（ａ）乃至（ｅ）はこの発明のλ／４位相シ
フト回折格子の形成方法の一例を示す工程断面図であ
る。図において、符号１、２、３ａ、３ｂ、５ａ、５ｂ
は夫々図２（ａ）乃至（ｊ）における同一部分を示す。
１１はＩｎＧａＡｓＰよりなる半導体活性層、１２はＡ
ｌy Ｇａ(0.47-y)Ｉｎ0.53Ａｓよりなる第１の屈折率を
持つ第１の半導体、１３はＩｎＰよりなる第２の屈折率
を持つ第２の半導体、１４は第１の半導体１２と第２の
半導体１３の屈折率の中間の屈折率を有するＡｌy Ｇａ
(0.47-y)Ｉｎ0.53Ａｓよりなる第３の半導体である。
【００１１】まず、ＩｎＧａＡｓＰ半導体活性層１１を
有する半導体基板１上に、ＭＯＣＶＤ法により第２の半
導体１３を成長し、その同位相領域５ａ部分を除去した
のち、第１の半導体１２を成長する（図１（ａ））。
有する半導体基板１上に、ＭＯＣＶＤ法により第２の半
導体１３を成長し、その同位相領域５ａ部分を除去した
のち、第１の半導体１２を成長する（図１（ａ））。
【００１２】次に、同位相領域５ａ部分の第１の半導体
１２を保護レジスト３ｂでマスクして逆位相領域５ｂの
第１の半導体１２を除去する（図１（ｂ））。同位相領
域５ａの保護レジスト３ｂを除去したのち、パターン形
成用のレジスト３ａを塗布し、図２（ｃ）に示すように
二光束干渉露光２でパターンを形成する。さらに、この
レジスト３ａをマスクとして同位相領域５ａの第１の半
導体１２および逆位相領域５ｂの第２の半導体１３をエ
ッチングし、続いてレジスト３ａを除去する。これによ
り図１（ｄ）に示す回折格子が得られる。次にこの回折
格子を第１の半導体１２および第２の半導体１３の屈折
率の中間の屈折率を持つ第３の半導体１４で図１（ｅ）
のように埋め込む。このように、屈折率の異なる第１の
半導体１２および第２の半導体１３で回折格子を形成す
ることにより、λ／４位相シフト回折格子を得ることが
できるのである。
１２を保護レジスト３ｂでマスクして逆位相領域５ｂの
第１の半導体１２を除去する（図１（ｂ））。同位相領
域５ａの保護レジスト３ｂを除去したのち、パターン形
成用のレジスト３ａを塗布し、図２（ｃ）に示すように
二光束干渉露光２でパターンを形成する。さらに、この
レジスト３ａをマスクとして同位相領域５ａの第１の半
導体１２および逆位相領域５ｂの第２の半導体１３をエ
ッチングし、続いてレジスト３ａを除去する。これによ
り図１（ｄ）に示す回折格子が得られる。次にこの回折
格子を第１の半導体１２および第２の半導体１３の屈折
率の中間の屈折率を持つ第３の半導体１４で図１（ｅ）
のように埋め込む。このように、屈折率の異なる第１の
半導体１２および第２の半導体１３で回折格子を形成す
ることにより、λ／４位相シフト回折格子を得ることが
できるのである。
【００１３】なお、上記実施例においては、ＩｎＧａＡ
ｓＰ半導体活性層１１を有する半導体基板１上への第２
の半導体１３あるいは第１の半導体１２の成長をＭＯＣ
ＶＤ法にて行ったが、他の成長方法、例えばＭＢＥ（Mo
lecular Beam Epitaxy) 法、ＡＬＥ（Atomic Layer Epi
taxy) 法、ＭＥＥ（Migration Enhancement Epitaxy)法
やＬＰＥ（Liquid Phase Epitaxy) 法などを用いてもよ
い。
ｓＰ半導体活性層１１を有する半導体基板１上への第２
の半導体１３あるいは第１の半導体１２の成長をＭＯＣ
ＶＤ法にて行ったが、他の成長方法、例えばＭＢＥ（Mo
lecular Beam Epitaxy) 法、ＡＬＥ（Atomic Layer Epi
taxy) 法、ＭＥＥ（Migration Enhancement Epitaxy)法
やＬＰＥ（Liquid Phase Epitaxy) 法などを用いてもよ
い。
【００１４】また、上記実施例ではＩｎＧａＡｓＰ半導
体活性層１１を有する半導体基板１上に回折格子を形成
しているが、半導体基板１上に回折格子を形成した後、
活性層１１を成長するようにしても同様である。
体活性層１１を有する半導体基板１上に回折格子を形成
しているが、半導体基板１上に回折格子を形成した後、
活性層１１を成長するようにしても同様である。
【００１５】さらに、上記実施例においては、ＩｎＰよ
りなる半導体基板１上にＡｌy Ｇａ(0.47-y)Ｉｎ0.53Ａ
ｓよりなる第１の半導体１２とＩｎＰよりなる第２の半
導体１３を形成し、またＡｌy Ｇａ(0.47-y)Ｉｎ0.53Ａ
ｓよりなる第３の半導体１４で埋め込んだ例を示した
が、これらは、ＧａＡｓよりなる半導体基板、ＡｌＧａ
Ａｓよりなる第１の半導体、ＧａＡｓよりなる第２の半
導体、ＡｌＧａＡｓよりなる第３の半導体の組み合わせ
としても何ら差し支えなく、また同じ効果が得られる。
りなる半導体基板１上にＡｌy Ｇａ(0.47-y)Ｉｎ0.53Ａ
ｓよりなる第１の半導体１２とＩｎＰよりなる第２の半
導体１３を形成し、またＡｌy Ｇａ(0.47-y)Ｉｎ0.53Ａ
ｓよりなる第３の半導体１４で埋め込んだ例を示した
が、これらは、ＧａＡｓよりなる半導体基板、ＡｌＧａ
Ａｓよりなる第１の半導体、ＧａＡｓよりなる第２の半
導体、ＡｌＧａＡｓよりなる第３の半導体の組み合わせ
としても何ら差し支えなく、また同じ効果が得られる。
【００１６】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば回折格
子に屈折率の差をつけているので、通常の二光束干渉露
光を行うだけで、再現性よくλ／４位相シフト回折格子
が得られる効果がある。
子に屈折率の差をつけているので、通常の二光束干渉露
光を行うだけで、再現性よくλ／４位相シフト回折格子
が得られる効果がある。
【図１】図１（ａ）乃至図１（ｅ）は、この発明のλ／
４位相シフト回折格子を得る一実施例を示す工程断面図
である。
４位相シフト回折格子を得る一実施例を示す工程断面図
である。
【図２】図２（ａ）乃至図２（ｊ）は、従来のλ／４位
相シフト回折格子の形成方法を示す工程断面図である。
相シフト回折格子の形成方法を示す工程断面図である。
１ 半導体基板 ２ 二光束干渉露光 ３ａ レジスト ３ｂ レジスト ４ ＳｉＮｘ膜 ５ａ 同位相領域 ５ｂ 逆位相領域 １１ ＩｎＧａＡｓＰ半導体活性層 １２ 第１の屈折率を持つ第１の半導体 １３ 第２の屈折率を持つ第２の半導体 １４ 第１の半導体と第２の半導体の中間の屈折率を持
つ第３の半導体
つ第３の半導体
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 半導体基板上に第１の屈折率を持つ第１
の半導体で構成される回折格子と、第２の屈折率を持つ
第２の半導体で構成される回折格子が同じ周期で隣合う
ように形成され、それらの上に前記第１の半導体と第２
の半導体の屈折率の中間の屈折率を持つ第３の半導体を
形成することを特徴とするλ／４位相シフト回折格子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17219491A JPH0519112A (ja) | 1991-07-12 | 1991-07-12 | λ／４位相シフト回折格子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17219491A JPH0519112A (ja) | 1991-07-12 | 1991-07-12 | λ／４位相シフト回折格子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0519112A true JPH0519112A (ja) | 1993-01-29 |
Family
ID=15937325
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17219491A Pending JPH0519112A (ja) | 1991-07-12 | 1991-07-12 | λ／４位相シフト回折格子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0519112A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2024096247A (ja) * | 2015-03-05 | 2024-07-12 | マジック リープ， インコーポレイテッド | 仮想および拡張現実システムおよび構成要素のための改良された製造 |
-
1991
- 1991-07-12 JP JP17219491A patent/JPH0519112A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2024096247A (ja) * | 2015-03-05 | 2024-07-12 | マジック リープ， インコーポレイテッド | 仮想および拡張現実システムおよび構成要素のための改良された製造 |
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