JPH11238938A - 半導体レーザ装置およびその製造方法ならびに光通信システム - Google Patents
半導体レーザ装置およびその製造方法ならびに光通信システムInfo
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- JPH11238938A JPH11238938A JP10038546A JP3854698A JPH11238938A JP H11238938 A JPH11238938 A JP H11238938A JP 10038546 A JP10038546 A JP 10038546A JP 3854698 A JP3854698 A JP 3854698A JP H11238938 A JPH11238938 A JP H11238938A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 劈開プロセスを省略した簡易な製造工程によ
って製造され得る半導体レーザ装置を提供する。 【解決手段】 半導体基板１０１の表面の選択された領
域上に半導体多層構造を備える。半導体多層構造の共振
器端面として機能する面は、選択エピタキシャル成長に
よって形成された結晶成長面である。選択成長は半導体
基板の表面にマスク１０２を形成した後に行い、共振器
端面は劈開プロセスを経ずに選択制長によって自己整合
的に形成される。マスク１０２の開口部の形状が共振器
の構造を規定するのに利用される。
って製造され得る半導体レーザ装置を提供する。 【解決手段】 半導体基板１０１の表面の選択された領
域上に半導体多層構造を備える。半導体多層構造の共振
器端面として機能する面は、選択エピタキシャル成長に
よって形成された結晶成長面である。選択成長は半導体
基板の表面にマスク１０２を形成した後に行い、共振器
端面は劈開プロセスを経ずに選択制長によって自己整合
的に形成される。マスク１０２の開口部の形状が共振器
の構造を規定するのに利用される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザ装置
およびその製造方法ならびに光通信システムに関する。
およびその製造方法ならびに光通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、光通信、レーザプリンタ、光ディ
スクなどの分野で半導体レーザ装置の需要が高まり、Ｇ
ａＡｓ系、ＩｎＰ系を中心として活発に研究開発が進め
られてきた。光通信分野においては、特に波長が１５５
０ｎｍのＩｎＰ系半導体レーザ装置の光による光通信が
実用化され、さらに超高速、かつ、大容量の光通信のた
めの研究開発が行われている。
スクなどの分野で半導体レーザ装置の需要が高まり、Ｇ
ａＡｓ系、ＩｎＰ系を中心として活発に研究開発が進め
られてきた。光通信分野においては、特に波長が１５５
０ｎｍのＩｎＰ系半導体レーザ装置の光による光通信が
実用化され、さらに超高速、かつ、大容量の光通信のた
めの研究開発が行われている。
【０００３】選択成長を用いて半導体レーザ装置を製造
する方法が、IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS，VOL
８，NO２，pp179〜181，1996に記載されている。この方
法を図１２および図１３（ａ）から（ｄ）を参照しなが
ら説明する。
する方法が、IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS，VOL
８，NO２，pp179〜181，1996に記載されている。この方
法を図１２および図１３（ａ）から（ｄ）を参照しなが
ら説明する。
【０００４】まず、図１３（ａ）に示されるように、ｐ
型ＩｎＰ基板７０１上にｐ型ＩｎＰバッファ層７０２を
形成した後、幅１．５ミクロンの開口部を有するＳｉＯ
2マスク７０６をｐ型ＩｎＰバッファ層７０２に形成す
る。ＳｉＯ2マスク７０６の開口部は、図１２に示され
るようなレイアウトを有している。この開口部に第１の
ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層７０３、圧縮歪を有するＩ
ｎＧａＡｓＰ量子井戸層とＩｎＧａＡｓＰ障壁層とから
なる多重量子井戸層７０４、第２のＩｎＧａＡｓＰ光閉
じ込め層７０５を選択的に成長させる。こうして、図１
３（ａ）に示すようなリッジ状光閉じ込め構造を形成す
る。
型ＩｎＰ基板７０１上にｐ型ＩｎＰバッファ層７０２を
形成した後、幅１．５ミクロンの開口部を有するＳｉＯ
2マスク７０６をｐ型ＩｎＰバッファ層７０２に形成す
る。ＳｉＯ2マスク７０６の開口部は、図１２に示され
るようなレイアウトを有している。この開口部に第１の
ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層７０３、圧縮歪を有するＩ
ｎＧａＡｓＰ量子井戸層とＩｎＧａＡｓＰ障壁層とから
なる多重量子井戸層７０４、第２のＩｎＧａＡｓＰ光閉
じ込め層７０５を選択的に成長させる。こうして、図１
３（ａ）に示すようなリッジ状光閉じ込め構造を形成す
る。
【０００５】次に、図１３（ｂ）に示されるように、バ
ッファ層７０２上のＳｉＯ2マスク７０６を除去したあ
と、リッジ状光閉じ込め構造の上にＳｉＯ2膜７０７を
形成する。その後、ＳｉＯ2膜７０７を選択成長のマス
クとして用い、図１３（ｃ）に示されるように、バッフ
ァ層７０２上に、ｐ−ＩｎＰ７０８、ｎ−ＩｎＰ７０
９、ｐ−ＩｎＰ７１０を選択的に成長させ、これらの層
７０８、７０９および７１０を含む電流ブロック層を形
成する。図１３（ｄ）に示されるように、ＳｉＯ2マス
ク７０７を除去したあと、ｎ−ＩｎＰクラッド層７１１
およびｐ−ＩｎＧａＡｓＰキャップ層７１２を成長させ
る。この後、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰキャップ層７１２上に
ｎ型電極７１３を形成し、基板７０１の裏面にｐ側電極
７１４を形成する。
ッファ層７０２上のＳｉＯ2マスク７０６を除去したあ
と、リッジ状光閉じ込め構造の上にＳｉＯ2膜７０７を
形成する。その後、ＳｉＯ2膜７０７を選択成長のマス
クとして用い、図１３（ｃ）に示されるように、バッフ
ァ層７０２上に、ｐ−ＩｎＰ７０８、ｎ−ＩｎＰ７０
９、ｐ−ＩｎＰ７１０を選択的に成長させ、これらの層
７０８、７０９および７１０を含む電流ブロック層を形
成する。図１３（ｄ）に示されるように、ＳｉＯ2マス
ク７０７を除去したあと、ｎ−ＩｎＰクラッド層７１１
およびｐ−ＩｎＧａＡｓＰキャップ層７１２を成長させ
る。この後、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰキャップ層７１２上に
ｎ型電極７１３を形成し、基板７０１の裏面にｐ側電極
７１４を形成する。
【０００６】上記選択成長法によれば、均一性に優れた
メサストライプを再現性良く形成することが可能であ
る。
メサストライプを再現性良く形成することが可能であ
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術によれば、共振器方向に長く延びるメサストライ
ブを基板上に形成した後、各レーザ素子を相互に分離す
るとともに、共振器端面を形成する目的で、劈開プロセ
スを実行する必要性がある。この劈開プロセスによっ
て、共振器方向に垂直な共振器端面が形成される。
来技術によれば、共振器方向に長く延びるメサストライ
ブを基板上に形成した後、各レーザ素子を相互に分離す
るとともに、共振器端面を形成する目的で、劈開プロセ
スを実行する必要性がある。この劈開プロセスによっ
て、共振器方向に垂直な共振器端面が形成される。
【０００８】屈折率結合型の分布帰還型（ＤＦＢ）型半
導体レーザ装置を製造する場合、劈開面に異なる反射率
を付与するため、劈開面上にＳｉＯ2やＳｉ等のコーテ
ィング膜を形成する必要がある。このようなコーティン
グ膜の形成には高い均一性および制御性が要求されるた
め、製造プロセスが複雑になり、製造コストも上昇す
る。
導体レーザ装置を製造する場合、劈開面に異なる反射率
を付与するため、劈開面上にＳｉＯ2やＳｉ等のコーテ
ィング膜を形成する必要がある。このようなコーティン
グ膜の形成には高い均一性および制御性が要求されるた
め、製造プロセスが複雑になり、製造コストも上昇す
る。
【０００９】本発明は上記課題に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、劈開プロセスや共振器
端面上にコーティング膜を形成するプロセスが不要で製
造工程の簡単な半導体レーザ装置およびその製造方法な
らびにそのような半導体レーザ装置を光源として含む光
通信システムを提供することにある。
あり、その目的とするところは、劈開プロセスや共振器
端面上にコーティング膜を形成するプロセスが不要で製
造工程の簡単な半導体レーザ装置およびその製造方法な
らびにそのような半導体レーザ装置を光源として含む光
通信システムを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ装
置は、半導体基板と、前記半導体基板の表面の選択され
た領域上に形成された半導体多層構造とを備えた半導体
レーザ装置であって、前記半導体多層構造の共振器端面
として機能する面は、選択エピタキシャル成長によって
形成された結晶成長面である。
置は、半導体基板と、前記半導体基板の表面の選択され
た領域上に形成された半導体多層構造とを備えた半導体
レーザ装置であって、前記半導体多層構造の共振器端面
として機能する面は、選択エピタキシャル成長によって
形成された結晶成長面である。
【００１１】前記共振器は、ファブリーペロー型であっ
てもよい。
てもよい。
【００１２】前記半導体基板および前記半導体多層構造
の少なくとも一方が回折格子を内蔵していてもよい。
の少なくとも一方が回折格子を内蔵していてもよい。
【００１３】レーザ光に対する吸収層が前記回折格子の
凹部に設けられていてもよい。
凹部に設けられていてもよい。
【００１４】前記半導体基板の表面の前記選択された領
域の形状は、共振器方向に沿って延びる長辺を持つ長方
形であってもよい。
域の形状は、共振器方向に沿って延びる長辺を持つ長方
形であってもよい。
【００１５】前記半導体基板の表面の前記選択された領
域の形状は、共振器方向に沿って延びる底辺を持つ台形
であってもよい。
域の形状は、共振器方向に沿って延びる底辺を持つ台形
であってもよい。
【００１６】前記半導体基板の表面の前記選択された領
域の共振器方向に垂直な方向に沿って計測したサイズが
前記共振器方向に沿って単調に変化していてもよい。
域の共振器方向に垂直な方向に沿って計測したサイズが
前記共振器方向に沿って単調に変化していてもよい。
【００１７】前記半導体基板の表面の前記選択された領
域は、共振器方向に垂直な方向に沿って計測したサイズ
が異なる複数の部分から構成されていてもよい。
域は、共振器方向に垂直な方向に沿って計測したサイズ
が異なる複数の部分から構成されていてもよい。
【００１８】共振器方向が前記半導体基板の［０１−
１］方向に沿って延び、前記第１および第２の端面の少
なくとも一方が｛０１１｝面であることが好ましい。
１］方向に沿って延び、前記第１および第２の端面の少
なくとも一方が｛０１１｝面であることが好ましい。
【００１９】前記半導体基板の表面の前記選択された領
域は、前記半導体基板の前記表面を覆う絶縁膜の開口部
によって規定されていることが好ましい。
域は、前記半導体基板の前記表面を覆う絶縁膜の開口部
によって規定されていることが好ましい。
【００２０】前記半導体基板の表面の前記選択された領
域は、共振器方向に垂直な方向に沿って計測したサイズ
が異なる第１領域および第２領域を含んでおり、前記半
導体多層構造のうち、前記第１領域上に形成されている
部分は、レーザ発光部として機能し、前記半導体多層構
造のうち、前記第２領域上に形成されている部分は、光
変調部として機能してもよい。
域は、共振器方向に垂直な方向に沿って計測したサイズ
が異なる第１領域および第２領域を含んでおり、前記半
導体多層構造のうち、前記第１領域上に形成されている
部分は、レーザ発光部として機能し、前記半導体多層構
造のうち、前記第２領域上に形成されている部分は、光
変調部として機能してもよい。
【００２１】本発明の半導体レーザ装置の製造方法は、
開口部を有する絶縁膜を半導体基板の表面に形成する工
程と、選択的エピタキシャル成長によって前記絶縁膜の
開口部に複数の半導体層を積層し、それによって、結晶
成長面の少なくとも１つが共振器端面として機能する半
導体多層構造を形成する工程とを包含する。
開口部を有する絶縁膜を半導体基板の表面に形成する工
程と、選択的エピタキシャル成長によって前記絶縁膜の
開口部に複数の半導体層を積層し、それによって、結晶
成長面の少なくとも１つが共振器端面として機能する半
導体多層構造を形成する工程とを包含する。
【００２２】前記半導体基板および前記半導体多層構造
の少なくとも一方に回折格子を形成する工程を更に包含
してもよい。
の少なくとも一方に回折格子を形成する工程を更に包含
してもよい。
【００２３】レーザ光に対する吸収層が前記回折格子の
凹部に設けられる工程を更に包含してもよい。
凹部に設けられる工程を更に包含してもよい。
【００２４】前記絶縁膜の開口部の形状は、共振器方向
に沿って延びる長辺を持つ長方形であってもよい。
に沿って延びる長辺を持つ長方形であってもよい。
【００２５】前記絶縁膜の開口部の形状は、共振器方向
に沿って延びる底辺を持つ台形であろつてもよい。
に沿って延びる底辺を持つ台形であろつてもよい。
【００２６】前記絶縁膜の開口部の共振器方向に垂直な
方向に沿って計測したサイズが前記共振器方向に沿って
単調に変化していてもよい。
方向に沿って計測したサイズが前記共振器方向に沿って
単調に変化していてもよい。
【００２７】前記絶縁膜の開口部は、共振器方向に垂直
な方向に沿って計測したサイズが異なる複数の部分から
構成されていてもよい。
な方向に沿って計測したサイズが異なる複数の部分から
構成されていてもよい。
【００２８】共振器方向が前記半導体基板の［０１−
１］方向に沿って延び、前記共振器の端面として機能す
る成長面が｛０１１｝面であることが好ましい。
１］方向に沿って延び、前記共振器の端面として機能す
る成長面が｛０１１｝面であることが好ましい。
【００２９】本発明の光通信システムは、信号光を放射
する光源と、前記信号光を転送する光ファイバと、前記
信号光を受け取る受光装置とを備えた光通信システムで
あって、前記光源が本発明による上記半導体レーザ装置
を含んでいる。
する光源と、前記信号光を転送する光ファイバと、前記
信号光を受け取る受光装置とを備えた光通信システムで
あって、前記光源が本発明による上記半導体レーザ装置
を含んでいる。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下に、図面を参照しながら本発
明による半導体レーザ装置の実施形態を説明する。
明による半導体レーザ装置の実施形態を説明する。
【００３１】（第１の実施形態）図１（ａ）は、本実施
形態にかかる半導体レーザ装置の共振器方向に垂直な断
面を示し、図１（ｂ）は、その共振器方向に沿った断面
を示している。この半導体レーザ装置は埋め込み型半導
体レーザ装置である。一般に、埋め込み型半導体レーザ
装置は信頼性が高く、横モード動作が安定しており、低
いしきい値で動作し得る。そのため、光通信用の光源と
して広く用いられている。
形態にかかる半導体レーザ装置の共振器方向に垂直な断
面を示し、図１（ｂ）は、その共振器方向に沿った断面
を示している。この半導体レーザ装置は埋め込み型半導
体レーザ装置である。一般に、埋め込み型半導体レーザ
装置は信頼性が高く、横モード動作が安定しており、低
いしきい値で動作し得る。そのため、光通信用の光源と
して広く用いられている。
【００３２】本実施形態の半導体レーザ装置は、図１
（ａ）および（ｂ）に示されるように、ｐ−ＩｎＰ基板
１０１上のマスク１０２の開口部内に積層された半導体
多層構造を備えている。この半導体多層構造は、活性領
域１０５と、活性領域１０５を覆う第１および第２のｎ
−ＩｎＰクラッドクラッド層（１０６および１０７）と
を含んでいる。活性領域１０５は、図３（ｆ）のバンド
ダイヤグラムに詳細に示されるよに、厚さ２００ｎｍの
ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層１０４ｐと、光導波路層
１０４ｐ上に形成された多重量子井戸活性層１０３と、
活性層１０３上に形成された厚さ２００ｎｍのｎ−Ｉｎ
ＧａＡｓＰ光導波路層１０４ｎとを含んでいる。また、
活性層１０３は、厚さ６ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ井戸層
（組成波長λｇ＝１．６０μｍ）１０３ｗと厚さ１０ｎ
ｍのＩｎＧａＡｓＰ障壁層（λｇ＝１．１５μｍ）１０
３ｂの５ペアからなる。第２のｎ−ＩｎＰクラッド層１
０７上にはｎ型電極１０９が形成されており、ｐ−Ｉｎ
Ｐ基板１０１の裏面にはｐ型電極１０８が形成されてい
る。
（ａ）および（ｂ）に示されるように、ｐ−ＩｎＰ基板
１０１上のマスク１０２の開口部内に積層された半導体
多層構造を備えている。この半導体多層構造は、活性領
域１０５と、活性領域１０５を覆う第１および第２のｎ
−ＩｎＰクラッドクラッド層（１０６および１０７）と
を含んでいる。活性領域１０５は、図３（ｆ）のバンド
ダイヤグラムに詳細に示されるよに、厚さ２００ｎｍの
ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層１０４ｐと、光導波路層
１０４ｐ上に形成された多重量子井戸活性層１０３と、
活性層１０３上に形成された厚さ２００ｎｍのｎ−Ｉｎ
ＧａＡｓＰ光導波路層１０４ｎとを含んでいる。また、
活性層１０３は、厚さ６ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ井戸層
（組成波長λｇ＝１．６０μｍ）１０３ｗと厚さ１０ｎ
ｍのＩｎＧａＡｓＰ障壁層（λｇ＝１．１５μｍ）１０
３ｂの５ペアからなる。第２のｎ−ＩｎＰクラッド層１
０７上にはｎ型電極１０９が形成されており、ｐ−Ｉｎ
Ｐ基板１０１の裏面にはｐ型電極１０８が形成されてい
る。
【００３３】半導体多層構造の共振器端面は、図１
（ｂ）に示されるように、＜０１−１＞方向にほぼ垂直
な｛０１１｝面の結晶成長面から形成されており、ファ
ブリペロー型共振器のミラーとして機能する。この共振
器端面は、劈開やエッチングによって形成された面では
なく、後述するように、選択成長法によって自己整合的
に形成された面である。
（ｂ）に示されるように、＜０１−１＞方向にほぼ垂直
な｛０１１｝面の結晶成長面から形成されており、ファ
ブリペロー型共振器のミラーとして機能する。この共振
器端面は、劈開やエッチングによって形成された面では
なく、後述するように、選択成長法によって自己整合的
に形成された面である。
【００３４】次に、図２（ａ）および（ｂ）ならびに図
３（ａ）から（ｆ）を参照しながら、本実施形態にかか
るレーザの製造方法を説明する。なお、図３（ａ）から
（ｅ）は、ｐ−ＩｎＰ基板１０１の［０１−１］方向に
垂直な断面図である。
３（ａ）から（ｆ）を参照しながら、本実施形態にかか
るレーザの製造方法を説明する。なお、図３（ａ）から
（ｅ）は、ｐ−ＩｎＰ基板１０１の［０１−１］方向に
垂直な断面図である。
【００３５】まず、図３（ａ）に示すように、ｐ−Ｉｎ
Ｐ基板１０１上にＳｉＯ2またはＳｉＮxなどの絶縁膜か
らなるマスク（厚さは例えば１００ｎｍ）１０２を形成
する。マスク１０２は、図２（ａ）および（ｂ）に示さ
れるように、複数の開口部（スリット）を有しており、
本実施形態の場合、各開口部は長方形の形状を有してい
る。各開口部の長辺はｐ−ＩｎＰ基板１０１の［０１−
１］方向に平行であり、短辺はｐ−ＩｎＰ基板１０１の
［０１−１］方向に対して垂直である（注：下線部分の
各方位の記載形態が正しいか否かをご確認ください。各
開口部の長辺に平行な方向が共振器方向である。従っ
て、本実施形態では、各レーザの共振器方向がｐ−Ｉｎ
Ｐ基板１０１の［０１−１］方向に平行となるように配
置される。なお、本願明細書では、結晶方位を示す際に
通常良く用いられる「１バー」の表記に代えて、「−
１」を用いている。
Ｐ基板１０１上にＳｉＯ2またはＳｉＮxなどの絶縁膜か
らなるマスク（厚さは例えば１００ｎｍ）１０２を形成
する。マスク１０２は、図２（ａ）および（ｂ）に示さ
れるように、複数の開口部（スリット）を有しており、
本実施形態の場合、各開口部は長方形の形状を有してい
る。各開口部の長辺はｐ−ＩｎＰ基板１０１の［０１−
１］方向に平行であり、短辺はｐ−ＩｎＰ基板１０１の
［０１−１］方向に対して垂直である（注：下線部分の
各方位の記載形態が正しいか否かをご確認ください。各
開口部の長辺に平行な方向が共振器方向である。従っ
て、本実施形態では、各レーザの共振器方向がｐ−Ｉｎ
Ｐ基板１０１の［０１−１］方向に平行となるように配
置される。なお、本願明細書では、結晶方位を示す際に
通常良く用いられる「１バー」の表記に代えて、「−
１」を用いている。
【００３６】マスク１０２は、絶縁膜を基板１０１上に
堆積した後、公知のリソグラフィ技術およびドライエッ
チング技術を用いて絶縁膜をパターニングすることによ
って得られる。マスク１０２の開口部の各々は、レーザ
装置のメサストライプの形状とサイズを規定する。本実
施形態の場合、各開口部のサイズは、ｐ−ＩｎＰ基板１
０１の［０１−１］方向に沿って約３００μｍ、ｐ−Ｉ
ｎＰ基板１０１の［０１−１］方向に垂直な方向に沿っ
て約１μｍである。
堆積した後、公知のリソグラフィ技術およびドライエッ
チング技術を用いて絶縁膜をパターニングすることによ
って得られる。マスク１０２の開口部の各々は、レーザ
装置のメサストライプの形状とサイズを規定する。本実
施形態の場合、各開口部のサイズは、ｐ−ＩｎＰ基板１
０１の［０１−１］方向に沿って約３００μｍ、ｐ−Ｉ
ｎＰ基板１０１の［０１−１］方向に垂直な方向に沿っ
て約１μｍである。
【００３７】マスク１０２の形成後、選択エピタキシャ
ル成長技術を用いて厚さ２００ｎｍのｐ−ＩｎＧａＡｓ
Ｐ光導波路層１０４ｐ、厚さ６ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ井
戸層（組成波長λｇ＝１．６０μｍ）１０３ａと厚さ１
０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ障壁層（λｇ＝１．１５μｍ）
１０３ｂの５ペアからなる多重量子井戸活性層１０３、
厚さ２００ｎｍのｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層１０４
ｎを、順次、成長させる。こうして、｛１１１｝Ｂ面上
には成長しにくい条件のもとでエピタキシャル成長を実
行するため、図３（ｂ）に示すような側面が｛１１１｝
面の構造が形成される。｛１１１｝Ｂ面と基板表面との
間の角度は５４度である。共振器端面を構成する｛０１
１｝面は、共振器方向に対して実質的に垂直となる。
ル成長技術を用いて厚さ２００ｎｍのｐ−ＩｎＧａＡｓ
Ｐ光導波路層１０４ｐ、厚さ６ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ井
戸層（組成波長λｇ＝１．６０μｍ）１０３ａと厚さ１
０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ障壁層（λｇ＝１．１５μｍ）
１０３ｂの５ペアからなる多重量子井戸活性層１０３、
厚さ２００ｎｍのｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層１０４
ｎを、順次、成長させる。こうして、｛１１１｝Ｂ面上
には成長しにくい条件のもとでエピタキシャル成長を実
行するため、図３（ｂ）に示すような側面が｛１１１｝
面の構造が形成される。｛１１１｝Ｂ面と基板表面との
間の角度は５４度である。共振器端面を構成する｛０１
１｝面は、共振器方向に対して実質的に垂直となる。
【００３８】次に、選択エピタキシャル成長技術を用い
て、図３（ｃ）に示すように第１のｎ−ＩｎＰクラッド
層１０６を成長させ、共振器方向に垂直な断面が三角形
のメサストライプを形成する。メサストライプ内の活性
層１０３の幅は光導波路層１０４ｐの厚さとマスク１０
２の開口部の幅を調整することによって高精度で制御さ
れ得る。
て、図３（ｃ）に示すように第１のｎ−ＩｎＰクラッド
層１０６を成長させ、共振器方向に垂直な断面が三角形
のメサストライプを形成する。メサストライプ内の活性
層１０３の幅は光導波路層１０４ｐの厚さとマスク１０
２の開口部の幅を調整することによって高精度で制御さ
れ得る。
【００３９】この後、｛１１１｝Ｂ面上にも成長が生じ
る条件で、エピタキシャル成長を実行し、図３（ｄ）に
示すように第２のｎ−ＩｎＰクラッド層１０７を成長さ
せる。第２のｎ−ＩｎＰクラッド層１０７は、面方位依
存性が表れない条件のもとで成長する結果、第１のｎ−
ＩｎＰクラッド層１０６の斜面上に厚く成長する。その
成長過程で、第２のｎ−ＩｎＰクラッド層１０７はマス
ク１０２の上にも横方向に広がってゆく。第２のｎ−Ｉ
ｎＰクラッド層１０７は、図１（ｂ）に示される、共振
器端面として機能する｛０１１｝面上にも成長するが、
第２のｎ−ＩｎＰクラッド層１０７の厚さ（約５００〜
約１０００ｎｍ）が３００μｍの共振器長に比較すれば
無視できるので、図１（ｂ）では、共振器端面上の第２
のｎ−ＩｎＰクラッド層１０７は記載を省略している。
共振器端面上に成長した第２のｎ−ＩｎＰクラッド層１
０７は、レーザ光の反射や透過に対して大きな影響を与
えない。なお、図３（ｆ）は、こうして積層した半導体
多層構造のエネルギバンドダイヤグラムを示している。
る条件で、エピタキシャル成長を実行し、図３（ｄ）に
示すように第２のｎ−ＩｎＰクラッド層１０７を成長さ
せる。第２のｎ−ＩｎＰクラッド層１０７は、面方位依
存性が表れない条件のもとで成長する結果、第１のｎ−
ＩｎＰクラッド層１０６の斜面上に厚く成長する。その
成長過程で、第２のｎ−ＩｎＰクラッド層１０７はマス
ク１０２の上にも横方向に広がってゆく。第２のｎ−Ｉ
ｎＰクラッド層１０７は、図１（ｂ）に示される、共振
器端面として機能する｛０１１｝面上にも成長するが、
第２のｎ−ＩｎＰクラッド層１０７の厚さ（約５００〜
約１０００ｎｍ）が３００μｍの共振器長に比較すれば
無視できるので、図１（ｂ）では、共振器端面上の第２
のｎ−ＩｎＰクラッド層１０７は記載を省略している。
共振器端面上に成長した第２のｎ−ＩｎＰクラッド層１
０７は、レーザ光の反射や透過に対して大きな影響を与
えない。なお、図３（ｆ）は、こうして積層した半導体
多層構造のエネルギバンドダイヤグラムを示している。
【００４０】この後、図３（ｅ）に示すように、マスク
１０２および第２のｎ−ＩｎＰクラッド層１０７上の全
面に、Ａｕ層、Ｓｎ層、Ｃｒ層、Ｐｔ層およびＡｕ層か
ら成るｎ型電極１０９を形成する。また、ｐ−ＩｎＰ基
板１０１の裏面に、Ａｕ層、Ｚｎ層およびＡｕ層から成
るｐ型電極１０８を形成する。なお、リフトオフ等の方
法によれば、電極パターンを所定領域上に形成すること
が可能である。
１０２および第２のｎ−ＩｎＰクラッド層１０７上の全
面に、Ａｕ層、Ｓｎ層、Ｃｒ層、Ｐｔ層およびＡｕ層か
ら成るｎ型電極１０９を形成する。また、ｐ−ＩｎＰ基
板１０１の裏面に、Ａｕ層、Ｚｎ層およびＡｕ層から成
るｐ型電極１０８を形成する。なお、リフトオフ等の方
法によれば、電極パターンを所定領域上に形成すること
が可能である。
【００４１】上記の選択エピタキシャル成長技術を用い
て半導体多層構造を形成することによって、図１（ｃ）
および図３（ｅ）に示されるレーザ装置が基板１０１上
に複数個形成される。この後、基板１０１から各レーザ
素子を分離することによって、チップ化された複数の半
導体レーザ装置を得ることができる。ただし、本発明の
場合、素子を基板から分離するに際して、選択成長させ
られたメサストライプを横切るような切断は実行されな
い。
て半導体多層構造を形成することによって、図１（ｃ）
および図３（ｅ）に示されるレーザ装置が基板１０１上
に複数個形成される。この後、基板１０１から各レーザ
素子を分離することによって、チップ化された複数の半
導体レーザ装置を得ることができる。ただし、本発明の
場合、素子を基板から分離するに際して、選択成長させ
られたメサストライプを横切るような切断は実行されな
い。
【００４２】本実施形態によれば、選択成長を用いて自
己整合的にミラーを形成できるために、劈開プロセスに
よってミラーを形成する工程が不要になる。
己整合的にミラーを形成できるために、劈開プロセスに
よってミラーを形成する工程が不要になる。
【００４３】（第２の実施形態）次に、本発明による半
導体レーザ装置の第２の実施形態を説明する。ここで
は、屈折率結合型の分布帰還型半導体レーザ装置（ＤＦ
Ｂレーザ）を説明する。
導体レーザ装置の第２の実施形態を説明する。ここで
は、屈折率結合型の分布帰還型半導体レーザ装置（ＤＦ
Ｂレーザ）を説明する。
【００４４】図４（ａ）は、ｐ−ＩｎＰ基板１０１上に
形成されるマスク１０２の開口部のレイアウトを示して
いる。図４（ｂ）は、基板１０１上に形成された複数の
半導体レーザ装置のｙ−ｙ’線に沿った断面を示してい
る。マスク１０２の開口部の形状は台形であり、斜辺と
底辺との間の角度は約４５度〜約９０度である。開口部
の平行な二辺は、［０１−１］方向に沿って延びてい
る。
形成されるマスク１０２の開口部のレイアウトを示して
いる。図４（ｂ）は、基板１０１上に形成された複数の
半導体レーザ装置のｙ−ｙ’線に沿った断面を示してい
る。マスク１０２の開口部の形状は台形であり、斜辺と
底辺との間の角度は約４５度〜約９０度である。開口部
の平行な二辺は、［０１−１］方向に沿って延びてい
る。
【００４５】屈折率結合型ＤＦＢレーザの場合、基本的
には２つのモードでレーザ発振するために、単一モード
発振の実現には何らかの形で非対称にする必要がある。
その目的のため、通常、共振器の前端面を低反射率と
し、後端面を高反射率とする。本実施形態では、共振器
端面上に反射膜を形成する代わりに、図４（ａ）および
（ｂ）に示すように、共振器の前端面の形状と後端面の
形状を異ならしめ、非対象化している。その結果、共振
器端面と共振器方向とがつくる角度が、共振器の前端面
側と後端面側とで異なり、それによって、単一モードで
のレーザ発振が実現する。
には２つのモードでレーザ発振するために、単一モード
発振の実現には何らかの形で非対称にする必要がある。
その目的のため、通常、共振器の前端面を低反射率と
し、後端面を高反射率とする。本実施形態では、共振器
端面上に反射膜を形成する代わりに、図４（ａ）および
（ｂ）に示すように、共振器の前端面の形状と後端面の
形状を異ならしめ、非対象化している。その結果、共振
器端面と共振器方向とがつくる角度が、共振器の前端面
側と後端面側とで異なり、それによって、単一モードで
のレーザ発振が実現する。
【００４６】図５は、本実施形態にかかる単一の半導体
レーザ装置の共振器方向に沿った断面の詳細を示してい
る。この半導体レーザ装置は、表面に回折格子のための
凹凸が形成されているｐ−ＩｎＰ基板１０１上の、マス
ク１０２の開口部内に積層された多層構造を備えてい
る。多層構造は、ｐ−ＩｎＰクラッド層３０１、ｐ−Ｉ
ｎＧａＡｓＰ光導波路層１０４ｐ、ＩｎＧａＡｓＰ井戸
層とＩｎＧａＡｓＰ障壁層からなる多重量子井戸活性層
１０３、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層１０４ｎ、ｎ−
ＩｎＰクラッド層１０６、ｎ−ＩｎＰクラッド層１０
７、およびｎ型電極１０９を含んでいる。基板１０１の
裏面にはｐ型電極１０８が形成されている。
レーザ装置の共振器方向に沿った断面の詳細を示してい
る。この半導体レーザ装置は、表面に回折格子のための
凹凸が形成されているｐ−ＩｎＰ基板１０１上の、マス
ク１０２の開口部内に積層された多層構造を備えてい
る。多層構造は、ｐ−ＩｎＰクラッド層３０１、ｐ−Ｉ
ｎＧａＡｓＰ光導波路層１０４ｐ、ＩｎＧａＡｓＰ井戸
層とＩｎＧａＡｓＰ障壁層からなる多重量子井戸活性層
１０３、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層１０４ｎ、ｎ−
ＩｎＰクラッド層１０６、ｎ−ＩｎＰクラッド層１０
７、およびｎ型電極１０９を含んでいる。基板１０１の
裏面にはｐ型電極１０８が形成されている。
【００４７】次に、本実施形態の半導体レーザ装置の製
造方法を説明する。
造方法を説明する。
【００４８】まず、二光束干渉露光法により、ｐ−Ｉｎ
Ｐ基板１０１上にピッチ２０３ｎｍの格子パターンを有
するレジスト層（不図示）を形成した後、飽和臭素水の
希釈液を用いてｐ−ＩｎＰ基板１０１の表面をエッチン
グし、それによって回折格子を形成する。次に、回折格
子が形成されたｐ−ＩｎＰ基板１０１上に、前述の実施
形態と同様にして、図４（ａ）の絶縁膜マスク１０２を
形成する。この後、第１の実施形態について説明した結
晶成長と同様の結晶成長を行う。異なる点は、マスク開
口部の形状が異なっている点と、回折格子を形成した基
板１０１上に、ｐ−ＩｎＰクラッド層３０１が形成され
ている点である。
Ｐ基板１０１上にピッチ２０３ｎｍの格子パターンを有
するレジスト層（不図示）を形成した後、飽和臭素水の
希釈液を用いてｐ−ＩｎＰ基板１０１の表面をエッチン
グし、それによって回折格子を形成する。次に、回折格
子が形成されたｐ−ＩｎＰ基板１０１上に、前述の実施
形態と同様にして、図４（ａ）の絶縁膜マスク１０２を
形成する。この後、第１の実施形態について説明した結
晶成長と同様の結晶成長を行う。異なる点は、マスク開
口部の形状が異なっている点と、回折格子を形成した基
板１０１上に、ｐ−ＩｎＰクラッド層３０１が形成され
ている点である。
【００４９】絶縁膜マスク１０２を設けたｐ−ＩｎＰ基
板１０１上に、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層１０４
ｐ、ＩｎＧａＡｓＰ井戸層とＩｎＧａＡｓＰ障壁層から
なる多重量子井戸活性層１０３、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光
導波路層１０４ｎ、さらにｎ−ＩｎＰクラッド層１０６
を順次エピタキシャル成長する。このエピタキシャル成
長は、絶縁膜膜１０２に覆われていない領域上に選択的
に生じる。さらに、成長条件をかえた後、ｎ−ＩｎＰク
ラッド層１０７を成長させ、最後に、絶縁膜マスク１０
２およびｎ−ＩｎＰクラッド層１０７上にｎ型電極１０
９を形成し、ｐ−ＩｎＰ基板１０１の裏面にｐ型電極１
０８を形成する。
板１０１上に、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層１０４
ｐ、ＩｎＧａＡｓＰ井戸層とＩｎＧａＡｓＰ障壁層から
なる多重量子井戸活性層１０３、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光
導波路層１０４ｎ、さらにｎ−ＩｎＰクラッド層１０６
を順次エピタキシャル成長する。このエピタキシャル成
長は、絶縁膜膜１０２に覆われていない領域上に選択的
に生じる。さらに、成長条件をかえた後、ｎ−ＩｎＰク
ラッド層１０７を成長させ、最後に、絶縁膜マスク１０
２およびｎ−ＩｎＰクラッド層１０７上にｎ型電極１０
９を形成し、ｐ−ＩｎＰ基板１０１の裏面にｐ型電極１
０８を形成する。
【００５０】本実施形態では、両端面の反射率を変化さ
せるために、マスク開口部分の形状を変化させている。
通常であれば、端面での反射率を変化させるためにＳｉ
Ｏ2、Ｓｉ等のコーティング膜を形成する必要がある
が、本実施の形態によれば、選択成長で半導体レーザ装
置の端面が自己整合的に形成される。そのため、反射コ
ーティング膜形成プロセスが不要になる。
せるために、マスク開口部分の形状を変化させている。
通常であれば、端面での反射率を変化させるためにＳｉ
Ｏ2、Ｓｉ等のコーティング膜を形成する必要がある
が、本実施の形態によれば、選択成長で半導体レーザ装
置の端面が自己整合的に形成される。そのため、反射コ
ーティング膜形成プロセスが不要になる。
【００５１】（第３の実施形態）次に、図６を参照しな
がら、本発明による半導体レーザ装置の第３の実施形態
を説明する。本実施形態の半導体レーザ装置は、利得結
合型のＤＦＢレーザである。
がら、本発明による半導体レーザ装置の第３の実施形態
を説明する。本実施形態の半導体レーザ装置は、利得結
合型のＤＦＢレーザである。
【００５２】本半導体レーザ装置も、回折格子のための
凹凸が形成されたｐ−ＩｎＰ基板１０１上の、マスク１
０２の開口部内に積層された半導体多層構造を備えてい
る。この半導体多層構造は、ＩｎＡｓＰ吸収層３００、
ｐ−ＩｎＰクラッド層３０１、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ光導
波路層１０４ｐ、ＩｎＧａＡｓＰ井戸層とＩｎＧａＡｓ
Ｐ障壁層からなる多重量子井戸活性層１０３、ｎ−Ｉｎ
ＧａＡｓＰ光導波路層１０４ｎ、ｎ−ＩｎＰクラッド層
１０６およびｎ−ＩｎＰクラッド層１０７を含んでい
る。ｎ−ＩｎＰクラッド層１０７上にはｎ型電極１０９
が形成され、基板１０１の裏面にはｐ型電極１０８が形
成されている。ＩｎＡｓＰ吸収層３００は、ｐ−ＩｎＰ
基板１０１に形成された凹凸の凹部内に形成されてい
る。
凹凸が形成されたｐ−ＩｎＰ基板１０１上の、マスク１
０２の開口部内に積層された半導体多層構造を備えてい
る。この半導体多層構造は、ＩｎＡｓＰ吸収層３００、
ｐ−ＩｎＰクラッド層３０１、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ光導
波路層１０４ｐ、ＩｎＧａＡｓＰ井戸層とＩｎＧａＡｓ
Ｐ障壁層からなる多重量子井戸活性層１０３、ｎ−Ｉｎ
ＧａＡｓＰ光導波路層１０４ｎ、ｎ−ＩｎＰクラッド層
１０６およびｎ−ＩｎＰクラッド層１０７を含んでい
る。ｎ−ＩｎＰクラッド層１０７上にはｎ型電極１０９
が形成され、基板１０１の裏面にはｐ型電極１０８が形
成されている。ＩｎＡｓＰ吸収層３００は、ｐ−ＩｎＰ
基板１０１に形成された凹凸の凹部内に形成されてい
る。
【００５３】次に、本実施形態の半導体レーザ装置の製
造方法を説明する。
造方法を説明する。
【００５４】まず、ｐ型ＩｎＰ基板１上にピッチが２０
３ｎｍで深さが約１００ｎｍの回折格子を２光束干渉露
光法により形成する。次に、水素雰囲気中に１００％フ
ォスフィン(ＰＨ3)１００ｃｃ／ｍｉｎと１０％アルシ
ン(ＡｓＨ3)１０ｃｃ／ｍｉｎを導入し、この中でｐ型
ＩｎＰ基板１を６００℃で熱処理する。こうして、回折
格子の凹部に厚さが約５０ｎｍのＩｎＡｓＰ吸収層３０
０を形成する。
３ｎｍで深さが約１００ｎｍの回折格子を２光束干渉露
光法により形成する。次に、水素雰囲気中に１００％フ
ォスフィン(ＰＨ3)１００ｃｃ／ｍｉｎと１０％アルシ
ン(ＡｓＨ3)１０ｃｃ／ｍｉｎを導入し、この中でｐ型
ＩｎＰ基板１を６００℃で熱処理する。こうして、回折
格子の凹部に厚さが約５０ｎｍのＩｎＡｓＰ吸収層３０
０を形成する。
【００５５】この後は、第２の実施形態の製造方法と同
様の製造方法によって、絶縁膜マスク１０２を設けたｐ
−ＩｎＰ基板１０１上に、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ光導波路
層１０４ｐ、ＩｎＧａＡｓＰ井戸層とＩｎＧａＡｓＰ障
壁層からなる多重量子井戸活性層１０３、ｎ−ＩｎＧａ
ＡｓＰ光導波路層１０４ｎ、さらにｎ−ＩｎＰクラッド
層１０６を順次エピタキシャル成長する。さらに、成長
条件をかえた後、ｎ−ＩｎＰクラッド層１０７を成長す
る。最後に、絶縁膜マスク１０２およびｎ−ＩｎＰクラ
ッド層１０７上にｎ型電極１０９、ｐ−ＩｎＰ基板１０
１の裏面にｐ型電極１０８を形成する。
様の製造方法によって、絶縁膜マスク１０２を設けたｐ
−ＩｎＰ基板１０１上に、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ光導波路
層１０４ｐ、ＩｎＧａＡｓＰ井戸層とＩｎＧａＡｓＰ障
壁層からなる多重量子井戸活性層１０３、ｎ−ＩｎＧａ
ＡｓＰ光導波路層１０４ｎ、さらにｎ−ＩｎＰクラッド
層１０６を順次エピタキシャル成長する。さらに、成長
条件をかえた後、ｎ−ＩｎＰクラッド層１０７を成長す
る。最後に、絶縁膜マスク１０２およびｎ−ＩｎＰクラ
ッド層１０７上にｎ型電極１０９、ｐ−ＩｎＰ基板１０
１の裏面にｐ型電極１０８を形成する。
【００５６】（第４の実施形態）次に、図７（ａ）およ
び（ｂ）ならびに図８（ａ）から（ｃ）を参照しなが
ら、本発明による半導体レーザ装置の第４の実施形態を
説明する。
び（ｂ）ならびに図８（ａ）から（ｃ）を参照しなが
ら、本発明による半導体レーザ装置の第４の実施形態を
説明する。
【００５７】本実施形態では、光ファイバとの結合効率
を高めるため、活性層１０３の幅を共振器方向に沿って
変化させ、それによって、レーザスポットのサイズを拡
大している。本半導体レーザ装置の構成は、第２の実施
形態にかかる半導体レーザ装置の構成とほぼ同じであ
る。異なる点は、活性層１０３の幅が共振器方向に対し
て一定ではなく、端面から他端面にかけて一定の割合で
広くなっていることにある。このような活性層を形成す
るには、図８（ａ）から（ｃ）に示すような絶縁膜マス
ク１０２を用いる。この絶縁膜マスク１０２の開口部
は、その一端の幅を１μｍとし、他端を２μｍとしてい
る。これにより、後端面から前端面にかけて、光の浸み
出しが次第に大きくなり、前端面においてレーザスポッ
トサイズの拡大したレーザ光が得られる。
を高めるため、活性層１０３の幅を共振器方向に沿って
変化させ、それによって、レーザスポットのサイズを拡
大している。本半導体レーザ装置の構成は、第２の実施
形態にかかる半導体レーザ装置の構成とほぼ同じであ
る。異なる点は、活性層１０３の幅が共振器方向に対し
て一定ではなく、端面から他端面にかけて一定の割合で
広くなっていることにある。このような活性層を形成す
るには、図８（ａ）から（ｃ）に示すような絶縁膜マス
ク１０２を用いる。この絶縁膜マスク１０２の開口部
は、その一端の幅を１μｍとし、他端を２μｍとしてい
る。これにより、後端面から前端面にかけて、光の浸み
出しが次第に大きくなり、前端面においてレーザスポッ
トサイズの拡大したレーザ光が得られる。
【００５８】本実施形態の半導体レーザ装置は、図７
（ｂ）に示すように、絶縁膜マスク１０２を設けたｐ−
ＩｎＰ基板１０１上に、厚さ２００ｎｍのｐ−ＩｎＧａ
ＡｓＰ光導波路層１０４ｐ、厚さ６ｎｍのＩｎＧａＡｓ
Ｐ井戸層（組成波長λｇ＝１．６０μｍ）と厚さ１０ｎ
ｍのＩｎＧａＡｓＰ障壁層（λｇ＝１．１５μｍ）の５
ペアからなる多重量子井戸活性層１０３、厚さ２００ｎ
ｍのｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層１０４ｎ、さらに第
１のｎ−ＩｎＰクラッド層１０６、第２のｎ−ＩｎＰク
ラッド層１０７を有機金属気相成長法を用いて順次エピ
タキシャル成長する。第２のｎ−ＩｎＰクラッド層１０
７の成長には、［０１１］方向へのラテラル成長を利用
して主に横方向に結晶成長するようにしている。第１の
クラッド層１０６を形成した後、第１のクラッド層とは
異なる結晶成長条件、具体的には、III族元素ガス、Ｖ
族元素ガスの流量を、通常の選択成長の供給量に対して
１０倍程度（ＴＭＩ：２００ｃｃｍ、ＰＨ3：１００ｃ
ｃｍ（ともに２５℃））にすることにより、横方向に結
晶成長できることがわかった。このラテラル成長方法に
より、図７（ａ）に示されるように、絶縁膜マスク１０
２上にもｎ型ＩｎＰクラッド層１０７が存在し、しか
も、活性領域１０５がこのＩｎＰクラッド層１０７によ
って埋め込まれている。そのため、活性領域１０５内へ
の光の閉じ込めおよび電子の閉じ込めが効率よく行われ
る。
（ｂ）に示すように、絶縁膜マスク１０２を設けたｐ−
ＩｎＰ基板１０１上に、厚さ２００ｎｍのｐ−ＩｎＧａ
ＡｓＰ光導波路層１０４ｐ、厚さ６ｎｍのＩｎＧａＡｓ
Ｐ井戸層（組成波長λｇ＝１．６０μｍ）と厚さ１０ｎ
ｍのＩｎＧａＡｓＰ障壁層（λｇ＝１．１５μｍ）の５
ペアからなる多重量子井戸活性層１０３、厚さ２００ｎ
ｍのｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層１０４ｎ、さらに第
１のｎ−ＩｎＰクラッド層１０６、第２のｎ−ＩｎＰク
ラッド層１０７を有機金属気相成長法を用いて順次エピ
タキシャル成長する。第２のｎ−ＩｎＰクラッド層１０
７の成長には、［０１１］方向へのラテラル成長を利用
して主に横方向に結晶成長するようにしている。第１の
クラッド層１０６を形成した後、第１のクラッド層とは
異なる結晶成長条件、具体的には、III族元素ガス、Ｖ
族元素ガスの流量を、通常の選択成長の供給量に対して
１０倍程度（ＴＭＩ：２００ｃｃｍ、ＰＨ3：１００ｃ
ｃｍ（ともに２５℃））にすることにより、横方向に結
晶成長できることがわかった。このラテラル成長方法に
より、図７（ａ）に示されるように、絶縁膜マスク１０
２上にもｎ型ＩｎＰクラッド層１０７が存在し、しか
も、活性領域１０５がこのＩｎＰクラッド層１０７によ
って埋め込まれている。そのため、活性領域１０５内へ
の光の閉じ込めおよび電子の閉じ込めが効率よく行われ
る。
【００５９】絶縁膜マスク１０２上、および第２のｎ−
ＩｎＰクラッド層１０７上の全面ににはＡｕ層、Ｓｎ
層、Ｃｒ層、Ｐt層、Ａｕ層から成るｎ型電極１０９が
形成され、ｐ−ＩｎＰ基板１０１の裏面にはＡｕ層、Ｚ
ｎ層およびＡｕ層から成るｐ型電極１０８が形成されて
いる。ｎ型電極１０９は第２のｎ型ＩｎＰクラッド層１
０７の全面にわたって形成されているために、電極１０
９とｎ型クラッド層１０７との接触領域が広く、コンタ
クト抵抗は小さい。
ＩｎＰクラッド層１０７上の全面ににはＡｕ層、Ｓｎ
層、Ｃｒ層、Ｐt層、Ａｕ層から成るｎ型電極１０９が
形成され、ｐ−ＩｎＰ基板１０１の裏面にはＡｕ層、Ｚ
ｎ層およびＡｕ層から成るｐ型電極１０８が形成されて
いる。ｎ型電極１０９は第２のｎ型ＩｎＰクラッド層１
０７の全面にわたって形成されているために、電極１０
９とｎ型クラッド層１０７との接触領域が広く、コンタ
クト抵抗は小さい。
【００６０】なお、図７（ｂ）に示されるように、活性
層１０３層の厚さは、マスク１０２の開口部の幅に応じ
て異なる。より詳細には、マスク１０２の開口部の幅が
狭いほど、活性層１０３は厚い。これに対して、第１の
クラッド層１０６の厚さは、マスク１０２の開口部の幅
が狭いほど薄くなっている。基板１０１の表面から第１
のクラッド層１０６の頂部までの距離は、その位置にお
けるマスク開口部の幅に比例するからである。 （第５の実施形態）次に、図９（ａ）および（ｂ）なら
び図１０（ａ）から（ｃ）を参照しながら、本発明によ
る半導体レーザ装置の第５の実施形態を説明する。本実
施形態の半導体レーザ装置は、光変調器と一体的に集積
化されたＤＦＢレーザである。この半導体レーザ装置
は、超高速・長距離伝送システムの光源として注目され
ている、本実施形態にかかる半導体レーザ装置は、図９
（ｂ）に示されるように、ｐ−ＩｎＰ基板１０１上のマ
スク１０２の開口部内に積層された半導体多層構造を備
えている。この半導体多層構造は、レーザの共振器方向
に沿って直列的に配列された二つの部分（発光部と光変
調部）を一体的に含んでいる。
層１０３層の厚さは、マスク１０２の開口部の幅に応じ
て異なる。より詳細には、マスク１０２の開口部の幅が
狭いほど、活性層１０３は厚い。これに対して、第１の
クラッド層１０６の厚さは、マスク１０２の開口部の幅
が狭いほど薄くなっている。基板１０１の表面から第１
のクラッド層１０６の頂部までの距離は、その位置にお
けるマスク開口部の幅に比例するからである。 （第５の実施形態）次に、図９（ａ）および（ｂ）なら
び図１０（ａ）から（ｃ）を参照しながら、本発明によ
る半導体レーザ装置の第５の実施形態を説明する。本実
施形態の半導体レーザ装置は、光変調器と一体的に集積
化されたＤＦＢレーザである。この半導体レーザ装置
は、超高速・長距離伝送システムの光源として注目され
ている、本実施形態にかかる半導体レーザ装置は、図９
（ｂ）に示されるように、ｐ−ＩｎＰ基板１０１上のマ
スク１０２の開口部内に積層された半導体多層構造を備
えている。この半導体多層構造は、レーザの共振器方向
に沿って直列的に配列された二つの部分（発光部と光変
調部）を一体的に含んでいる。
【００６１】半導体多層構造の発光部は、厚さ２００ｎ
ｍのｐ−ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層１０４ｐと、光導波
路層１０４ｐ上に形成された多重量子井戸活性層１０３
と、活性層１０３上に形成された厚さ２００ｎｍのｎ−
ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層１０４ｎと、第１のｎ−Ｉｎ
Ｐクラッド層１０６と、第２のｎ−ＩｎＰクラッド層１
０７とを含んでいる。活性層１０３は、厚さ４ｎｍのＩ
ｎＧａＡｓＰ井戸層と厚さ１０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ障
壁層の７ペアからなる。
ｍのｐ−ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層１０４ｐと、光導波
路層１０４ｐ上に形成された多重量子井戸活性層１０３
と、活性層１０３上に形成された厚さ２００ｎｍのｎ−
ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層１０４ｎと、第１のｎ−Ｉｎ
Ｐクラッド層１０６と、第２のｎ−ＩｎＰクラッド層１
０７とを含んでいる。活性層１０３は、厚さ４ｎｍのＩ
ｎＧａＡｓＰ井戸層と厚さ１０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ障
壁層の７ペアからなる。
【００６２】これに対して、半導体多層構造の光変調部
は、発光部の半導体層と同じ半導体層であって異なる厚
さを有する層を含んでいる。これらの半導体層は、有機
金属気相成長法を用いて順次エピタキシャル成長したも
のである。半導体多層構造の発光部上には電極１０９ａ
が配置され、光変調部上には電極１０９ｂが配置されて
いる。基板１０２の裏面には電極１０８が形成されてい
る。
は、発光部の半導体層と同じ半導体層であって異なる厚
さを有する層を含んでいる。これらの半導体層は、有機
金属気相成長法を用いて順次エピタキシャル成長したも
のである。半導体多層構造の発光部上には電極１０９ａ
が配置され、光変調部上には電極１０９ｂが配置されて
いる。基板１０２の裏面には電極１０８が形成されてい
る。
【００６３】本実施形態では、半導体基板１０２の上面
のうち、発光部が形成されている領域には回折格子が設
けられており、発光部はＤＦＢレーザとして機能する。
この発光部の構成は、第２の実施形態の構成と同様であ
る。
のうち、発光部が形成されている領域には回折格子が設
けられており、発光部はＤＦＢレーザとして機能する。
この発光部の構成は、第２の実施形態の構成と同様であ
る。
【００６４】なお、半導体多層構造の端面は、｛０１
１｝面の結晶成長面から形成されている。この端面は、
他の実施形態と同様に、劈開やエッチングによって形成
された面ではなく、前述のように選択成長法によって自
己整合的に形成された面である。
１｝面の結晶成長面から形成されている。この端面は、
他の実施形態と同様に、劈開やエッチングによって形成
された面ではなく、前述のように選択成長法によって自
己整合的に形成された面である。
【００６５】本実施形態の装置は、図１０（ａ）から
（ｃ）に示されるマスク１０２を用いることによって製
造される。マスク１０２は、基板１０１の表面におい
て、発光部が形成されるべき領域に回折格子を形成した
あと、基板１０１の表面に形成される。マスク１０２の
幅の狭い開口部は、基板１０１の回折格子が形成された
領域を露出させるように形成される。マスク１０２の幅
の広い開口部は、基板１０１の導波路兼光変調部が形成
されるべき領域を露出させるように形成される。
（ｃ）に示されるマスク１０２を用いることによって製
造される。マスク１０２は、基板１０１の表面におい
て、発光部が形成されるべき領域に回折格子を形成した
あと、基板１０１の表面に形成される。マスク１０２の
幅の狭い開口部は、基板１０１の回折格子が形成された
領域を露出させるように形成される。マスク１０２の幅
の広い開口部は、基板１０１の導波路兼光変調部が形成
されるべき領域を露出させるように形成される。
【００６６】開口部の幅の狭い領域上に成長した井戸層
および障壁層の厚さは、開口部の幅の広い領域上に成長
した井戸層および障壁層の厚さよりも厚いため、発光部
内の量子井戸構造と光変調部内の量子井戸構造との間で
は量子準位が異なる。その結果、光変調部の等価的なバ
ンドギャップは発光部分の等価的バンドギャップから変
化したものとなる。
および障壁層の厚さは、開口部の幅の広い領域上に成長
した井戸層および障壁層の厚さよりも厚いため、発光部
内の量子井戸構造と光変調部内の量子井戸構造との間で
は量子準位が異なる。その結果、光変調部の等価的なバ
ンドギャップは発光部分の等価的バンドギャップから変
化したものとなる。
【００６７】（第６の実施形態）図１１は、前述の半導
体レーザ装置を光源に用いた光通信システムの構成例を
示している。このシステムは、光源として機能する半導
体レーザ装置８０１と、半導体レーザ装置８０１の前端
面から放射されるレーザ光（信号光）を直接に集光し、
伝送する光ファイバ８０２と、光ファイバ８０２から出
力された光を受け取り、電気信号に変換する光検出器３
とを備えている。半導体レーザ装置８０１は、電気信号
発生器８０４からの電気信号によって直接に強度変調さ
れる。このシステムによれば、音声信号や映像信号やデ
ータを伝送することができる。
体レーザ装置を光源に用いた光通信システムの構成例を
示している。このシステムは、光源として機能する半導
体レーザ装置８０１と、半導体レーザ装置８０１の前端
面から放射されるレーザ光（信号光）を直接に集光し、
伝送する光ファイバ８０２と、光ファイバ８０２から出
力された光を受け取り、電気信号に変換する光検出器３
とを備えている。半導体レーザ装置８０１は、電気信号
発生器８０４からの電気信号によって直接に強度変調さ
れる。このシステムによれば、音声信号や映像信号やデ
ータを伝送することができる。
【００６８】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、共振器端
面が結晶成長面であるため、劈開プロセスが不要とな
る。そのため、製造プロセスが簡単化され、製造コスト
が低減する。また、共振器端面での反射率を変化させる
ためにＳｉＯ2またはＳｉ等のコーティング膜を共振器
端面上に形成する必要がない。
面が結晶成長面であるため、劈開プロセスが不要とな
る。そのため、製造プロセスが簡単化され、製造コスト
が低減する。また、共振器端面での反射率を変化させる
ためにＳｉＯ2またはＳｉ等のコーティング膜を共振器
端面上に形成する必要がない。
【００６９】また、光変調部を内蔵する半導体レーザ装
置の場合、レーザ発光部で生成された単一横モードのレ
ーザ光が、単一横モード状態を維持したまま、光変調部
分へ伝搬することができる。このため、レーザ光をシン
グルモードファイバに結合しやすく、超高速／大容量の
長距離光通信を実現することができる。
置の場合、レーザ発光部で生成された単一横モードのレ
ーザ光が、単一横モード状態を維持したまま、光変調部
分へ伝搬することができる。このため、レーザ光をシン
グルモードファイバに結合しやすく、超高速／大容量の
長距離光通信を実現することができる。
【図１】（ａ）は、本発明による半導体レーザ装置の第
１の実施形態の共振器方向に垂直な断面図であり、
（ｂ）は、その共振器方向に沿った断面図である。
１の実施形態の共振器方向に垂直な断面図であり、
（ｂ）は、その共振器方向に沿った断面図である。
【図２】（ａ）は、本発明による半導体レーザ装置の第
１の実施形態の製造に使用するマスクの平面レイアウト
図であり、（ｂ）は、その共振器方向に沿った断面図で
ある。
１の実施形態の製造に使用するマスクの平面レイアウト
図であり、（ｂ）は、その共振器方向に沿った断面図で
ある。
【図３】（ａ）から（ｅ）は、本発明の第１の実施形態
の半導体レーザ装置の製造方法を示す工程断面図であ
り、（ｆ）は、メサストライプ部分のエネルギーバンド
図である。
の半導体レーザ装置の製造方法を示す工程断面図であ
り、（ｆ）は、メサストライプ部分のエネルギーバンド
図である。
【図４】（ａ）は、本発明による半導体レーザ装置の第
２および第３の実施形態の製造に使用するマスクの平面
レイアウト図であり、（ｂ）は、その共振器方向に沿っ
た断面図である。
２および第３の実施形態の製造に使用するマスクの平面
レイアウト図であり、（ｂ）は、その共振器方向に沿っ
た断面図である。
【図５】本発明による半導体レーザ装置の第２の実施形
態の共振器方向に沿った断面図である。
態の共振器方向に沿った断面図である。
【図６】本発明による半導体レーザ装置の第３の実施形
態の共振器方向に沿った断面図である。
態の共振器方向に沿った断面図である。
【図７】（ａ）は、本発明による半導体レーザ装置の第
４の実施形態の斜視図であり、（ｂ）は、その共振器方
向に沿った断面図である。
４の実施形態の斜視図であり、（ｂ）は、その共振器方
向に沿った断面図である。
【図８】（ａ）は、本発明による半導体レーザ装置の第
４の実施形態の製造に使用するマスクの平面レイアウト
図であり、（ｂ）は、その共振器方向に沿ったｙ−ｙ’
線断面図であり、（ｃ）は、そのマスクの斜視図であ
る。
４の実施形態の製造に使用するマスクの平面レイアウト
図であり、（ｂ）は、その共振器方向に沿ったｙ−ｙ’
線断面図であり、（ｃ）は、そのマスクの斜視図であ
る。
【図９】（ａ）は、本発明による半導体レーザ装置の第
５の実施形態の斜視図であり、（ｂ）は、その共振器方
向に沿った断面図である。
５の実施形態の斜視図であり、（ｂ）は、その共振器方
向に沿った断面図である。
【図１０】（ａ）は、本発明による半導体レーザ装置の
第５の実施形態の製造に使用するマスクの平面レイアウ
ト図であり、（ｂ）は、その共振器方向に沿った断面図
であり、（ｃ）は、そのマスクの斜視図である。
第５の実施形態の製造に使用するマスクの平面レイアウ
ト図であり、（ｂ）は、その共振器方向に沿った断面図
であり、（ｃ）は、そのマスクの斜視図である。
【図１１】本発明による光通信システムを示す図であ
る。
る。
【図１２】（ａ）は、従来の半導体レーザ装置の製造途
中における平面図であり、（ｂ）は、その共振器方向に
垂直な断面図である。
中における平面図であり、（ｂ）は、その共振器方向に
垂直な断面図である。
【図１３】（ａ）から（ｄ）は、上記従来の半導体レー
ザの製造方法を示す工程断面図である。
ザの製造方法を示す工程断面図である。
１０１ ｐ−ＩｎＰ基板 １０２ 絶縁膜マスク １０３ 多重量子井戸活性層 １０４ｐ 光閉じ込め層 １０４ｎ 光閉じ込め層 １０５ 活性領域 １０６ 第１のｎ−ＩｎＰクラッド層 １０７ 第２のｎ−ＩｎＰクラッド層 １０８ ｐ型電極 １０９ ｎ型電極 ３００ ＩｎＡｓＰ吸収層 ３０１ ｐ−ＩｎＰクラッド層
Claims (20)
- 【請求項１】 半導体基板と、前記半導体基板の表面の
選択された領域上に形成された半導体多層構造とを備え
た半導体レーザ装置であって、 前記半導体多層構造の共振器端面として機能する面は、
選択エピタキシャル成長によって形成された結晶成長面
であることを特徴とする半導体レーザ装置。 - 【請求項２】 前記共振器は、ファブリーペロー型であ
ることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ装
置。 - 【請求項３】 前記半導体基板および前記半導体多層構
造の少なくとも一方が回折格子を内蔵することを特徴と
する請求項１に記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項４】 レーザ光に対する吸収層が前記回折格子
の凹部に設けられていることを特徴とする請求項３に記
載の半導体レーザ装置。 - 【請求項５】 前記半導体基板の表面の前記選択された
領域の形状は、共振器方向に沿って延びる長辺を持つ長
方形であることを特徴とする請求項１から４の何れかに
記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項６】 前記半導体基板の表面の前記選択された
領域の形状は、共振器方向に沿って延びる底辺を持つ台
形であることを特徴とする請求項１から４の何れかに記
載の半導体レーザ装置。 - 【請求項７】 前記半導体基板の表面の前記選択された
領域の共振器方向に垂直な方向に沿って計測したサイズ
が前記共振器方向に沿って単調に変化していることを特
徴とする請求項１から４の何れかに記載の半導体レーザ
装置。 - 【請求項８】 前記半導体基板の表面の前記選択された
領域は、共振器方向に垂直な方向に沿って計測したサイ
ズが異なる複数の部分から構成されていることを特徴と
する請求項１から４の何れかに記載の半導体レーザ装
置。 - 【請求項９】 共振器方向が前記半導体基板の［０１−
１］方向に沿って延び、前記第１および第２の端面の少
なくとも一方が｛０１１｝面であることを特徴とする請
求項１に記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項１０】 前記半導体基板の表面の前記選択され
た領域は、前記半導体基板の前記表面を覆う絶縁膜の開
口部によって規定されていることを特徴とする請求項１
から９の何れかに記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項１１】 前記半導体基板の表面の前記選択され
た領域は、共振器方向に垂直な方向に沿って計測したサ
イズが異なる第１領域および第２領域を含んでおり、 前記半導体多層構造のうち、前記第１領域上に形成され
ている部分は、レーザ発光部として機能し、 前記半導体多層構造のうち、前記第２領域上に形成され
ている部分は、光変調部として機能することを特徴とす
る請求項１に記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項１２】 開口部を有する絶縁膜を半導体基板の
表面に形成する工程と、 選択的エピタキシャル成長によって前記絶縁膜の開口部
に複数の半導体層を積層し、それによって、結晶成長面
の少なくとも１つが共振器端面として機能する半導体多
層構造を形成する工程と、を包含する半導体レーザ装置
の製造方法。 - 【請求項１３】 前記半導体基板および前記半導体多層
構造の少なくとも一方に回折格子を形成する工程を更に
包含することを特徴とする請求項１２に記載の半導体レ
ーザ装置の製造方法。 - 【請求項１４】 レーザ光に対する吸収層が前記回折格
子の凹部に設けられる工程を更に包含することを特徴と
する請求項１３に記載の半導体レーザ装置の製造方法。 - 【請求項１５】 前記絶縁膜の開口部の形状は、共振器
方向に沿って延びる長辺を持つ長方形であることを特徴
とする請求項１２から１４の何れかに記載の半導体レー
ザ装置の製造方法。 - 【請求項１６】 前記絶縁膜の開口部の形状は、共振器
方向に沿って延びる底辺を持つ台形であることを特徴と
する請求項１２から１４の何れかに記載の半導体レーザ
装置の製造方法。 - 【請求項１７】 前記絶縁膜の開口部の共振器方向に垂
直な方向に沿って計測したサイズが前記共振器方向に沿
って単調に変化していることを特徴とする請求項１２か
ら１４の何れかに記載の半導体レーザ装置の製造方法。 - 【請求項１８】 前記絶縁膜の開口部は、共振器方向に
垂直な方向に沿って計測したサイズが異なる複数の部分
から構成されていることを特徴とする請求項１２から１
４の何れかに記載の半導体レーザ装置の製造方法。 - 【請求項１９】 共振器方向が前記半導体基板の［０１
−１］方向に沿って延び、前記共振器の端面として機能
する成長面が｛０１１｝面であることを特徴とする請求
項１１に記載の半導体レーザ装置の製造方法。 - 【請求項２０】 信号光を放射する光源と、前記信号光
を転送する光ファイバと、前記信号光を受け取る受光装
置とを備えた光通信システムであって、 前記光源が請求項１から１１に記載の半導体レーザ装置
を含んでいることを特徴とする光通信システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10038546A JPH11238938A (ja) | 1998-02-20 | 1998-02-20 | 半導体レーザ装置およびその製造方法ならびに光通信システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10038546A JPH11238938A (ja) | 1998-02-20 | 1998-02-20 | 半導体レーザ装置およびその製造方法ならびに光通信システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11238938A true JPH11238938A (ja) | 1999-08-31 |
Family
ID=12528297
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10038546A Withdrawn JPH11238938A (ja) | 1998-02-20 | 1998-02-20 | 半導体レーザ装置およびその製造方法ならびに光通信システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11238938A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007533120A (ja) * | 2004-02-25 | 2007-11-15 | アバゴ・テクノロジーズ・ジェネラル・アイピー（シンガポール）プライベート・リミテッド | 単一のステップｍｏｃｖｄによって製造される埋め込みヘテロ構造デバイス |
| US8680658B2 (en) | 2008-05-30 | 2014-03-25 | Alpha And Omega Semiconductor Incorporated | Conductive clip for semiconductor device package |
-
1998
- 1998-02-20 JP JP10038546A patent/JPH11238938A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007533120A (ja) * | 2004-02-25 | 2007-11-15 | アバゴ・テクノロジーズ・ジェネラル・アイピー（シンガポール）プライベート・リミテッド | 単一のステップｍｏｃｖｄによって製造される埋め込みヘテロ構造デバイス |
| US8680658B2 (en) | 2008-05-30 | 2014-03-25 | Alpha And Omega Semiconductor Incorporated | Conductive clip for semiconductor device package |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050510 |