JPH1126874A - Optical semiconductor device - Google Patents
Optical semiconductor deviceInfo
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- JPH1126874A JPH1126874A JP17340797A JP17340797A JPH1126874A JP H1126874 A JPH1126874 A JP H1126874A JP 17340797 A JP17340797 A JP 17340797A JP 17340797 A JP17340797 A JP 17340797A JP H1126874 A JPH1126874 A JP H1126874A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光半導体素子に関し、光半導体素子の直列抵
抗を増大させることなく、スポットサイズを対称にす
る。
【解決手段】 光を導波するための一層以上からなるコ
ア層2のサイズが光の出射端面に向かって連続的に減少
しているテーパ導波路部6がn型半導体基板1上に集積
化すると共に、テーパ導波路部6にのみ、且つ、少なく
ともテーパ導波路部6の先端部において、コア層2とn
型半導体基板1との間にn型半導体基板1より高屈折率
の屈折率制御層5を設ける。
(57) Abstract: An optical semiconductor device has a spot size symmetrical without increasing the series resistance of the optical semiconductor device. SOLUTION: A tapered waveguide section 6 in which the size of a core layer 2 for guiding light which is made of one or more layers continuously decreases toward a light emitting end face is integrated on an n-type semiconductor substrate 1. At the same time, the core layer 2 and n are formed only in the tapered waveguide section 6 and at least at the tip end of the tapered waveguide section 6.
A refractive index control layer 5 having a higher refractive index than the n-type semiconductor substrate 1 is provided between the substrate 1 and the n-type semiconductor substrate 1.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は光半導体素子に関す
るものであり、特に、光ファイバ通信に用いるスポット
サイズ変換器を集積化した半導体レーザ等の光半導体素
子に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical semiconductor device, and more particularly, to an optical semiconductor device such as a semiconductor laser in which a spot size converter used for optical fiber communication is integrated.
【0002】[0002]
【従来の技術】光ファイバ通信は1本の光ファイバで大
容量の情報を送ることができるため、これまでの幹線系
通信に広く用いられてきたが、近年、マルチメディア情
報を一般家庭まで提供するFTTH(Fiber to
the Home:光ファイバを一般家庭まで引き、
画像等の大容量情報を提供しようとする試み)が提案さ
れ、現実的なものとなりつつある。2. Description of the Related Art Optical fiber communication has been widely used for trunk line communication since a large amount of information can be transmitted by one optical fiber, but recently, multimedia information has been provided to ordinary households. FTTH (Fiber to
the Home: Pull the optical fiber to the general home,
Attempts to provide large-capacity information such as images) have been proposed and are becoming practical.
【0003】このシステムに用いられる半導体レーザモ
ジュールは、一般加入者への販売を前提としているた
め、低価格化と量産化が必須であり、そのために、特
に、光モジュール内における光半導体素子と光ファイバ
との間の光結合が大きな問題になってきている。Since the semiconductor laser module used in this system is premised on sales to general subscribers, it is essential to reduce the price and mass production. For this reason, in particular, the optical semiconductor element and the optical semiconductor module in the optical module are required. Optical coupling with fiber has become a major problem.
【0004】この様な問題を解決するために、導波路の
厚さもしくは幅を出射端面に向かってテーパ状に変化さ
せ、光ファイバとの直接結合を可能とするテーパ導波路
を集積化したスポットサイズ変換器付き半導体レーザの
開発が行われている。[0004] In order to solve such a problem, the thickness or width of the waveguide is changed in a tapered shape toward the emission end face, and a spot in which a tapered waveguide enabling direct coupling with an optical fiber is integrated. A semiconductor laser with a size converter is being developed.
【0005】このスポットサイズ変換器付き半導体レー
ザでは、出射端であるテーパ導波路の先端部で光のスポ
ットサイズが拡大され、光ファイバのスポットサイズに
近づくため、高価なレンズ系を用いずに光ファイバとの
高い結合効率が得られる。In this semiconductor laser with a spot size converter, the light spot size is enlarged at the tip end of the tapered waveguide, which is the emission end, and approaches the spot size of the optical fiber. High coupling efficiency with the fiber is obtained.
【0006】また、位置合わせ精度が緩和されるので、
半導体レーザを発光させずに光ファイバとの位置合わせ
を行うパッシブアライメントにより素子を実装すること
ができモジュールの量産が可能になる。In addition, since the positioning accuracy is relaxed,
Elements can be mounted by passive alignment for aligning with an optical fiber without emitting a semiconductor laser, and mass production of modules becomes possible.
【0007】ここで、図7及び図8を参照して、従来の
スポットサイズ変換器付き半導体レーザの一例(例え
ば、特願平6−165145号公報参照)を説明する。 図7参照 図7は、従来のスポットサイズ変換器付き半導体レーザ
の斜視図であり、まず、n型InP基板41表面にスト
ライプ状開口部を有する選択成長マスク(図示せず)を
設け、SCH層(光ガイド層)42、量子井戸層43、
SCH層44、p型InPクラッド層45を連続的に成
長させる。An example of a conventional semiconductor laser with a spot size converter (for example, see Japanese Patent Application No. 6-165145) will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a perspective view of a conventional semiconductor laser with a spot size converter. First, a selective growth mask (not shown) having a stripe-shaped opening is provided on the surface of an n-type InP substrate 41, and an SCH layer is formed. (Light guide layer) 42, quantum well layer 43,
The SCH layer 44 and the p-type InP cladding layer 45 are continuously grown.
【0008】この際、選択成長マスクに設けるストライ
プ状開口部の幅を、テーパ導波路部54を形成する領域
においては出射端面に向かって幅が徐々に広くなるテー
パ状開口部とし、一方、利得領域55を形成する領域に
おいては均一で幅細の開口部にすることによって、コア
層を構成するSCH層42、MQW構造(多重量子井戸
構造)の量子井戸層43、及び、SCH層44の膜厚
を、テーパ導波路部54においては出射端面に向かって
徐々にテーパ状に減少させ、且つ、利得領域55におい
ては平坦な構造とする。At this time, the width of the stripe-shaped opening provided in the selective growth mask is a tapered opening whose width gradually increases toward the emission end face in the region where the tapered waveguide portion 54 is formed, while the gain is increased. In the region where the region 55 is formed, the opening is made uniform and narrow so that the SCH layer 42 constituting the core layer, the quantum well layer 43 of the MQW structure (multiple quantum well structure), and the SCH layer 44 are formed. The thickness is gradually reduced in the tapered waveguide portion 54 toward the emission end face in a tapered shape, and the gain region 55 has a flat structure.
【0009】次いで、選択成長マスクを除去したのち、
新たに設けたストライプ状のSiO 2 マスク(図示せ
ず)をマスクとしてドライ・エッチングを施すことによ
り、p型InPクラッド層45乃至n型InP基板41
の一部をメサエッチングして、メサストライプ46を形
成する。Next, after removing the selective growth mask,
Newly provided striped SiO TwoMask (shown
) Is used as a mask for dry etching.
The p-type InP cladding layer 45 to the n-type InP substrate 41
Is mesa-etched to form a mesa stripe 46
To achieve.
【0010】次いで、SiO2 マスクを選択成長マスク
として用いて、メサストライプ46の側部にp型InP
埋込層47及びn型InP電流ブロック層48を選択成
長させたのち、SiO2 マスクを除去し、全面に、p型
InPクラッド層49及びp + 型InGaAsコンタク
ト層50を成長させる。Next, the SiOTwoSelect mask growth mask
And a p-type InP
The buried layer 47 and the n-type InP current blocking layer 48 are selectively formed.
After lengthening, SiOTwoThe mask is removed and the entire surface is p-type.
InP cladding layer 49 and p +Type InGaAs contactor
A growth layer 50 is grown.
【0011】次いで、全面にレジスト(図示せず)を設
け、利得領域55上にのみ残存するようにパターニング
したのち、露出したp+ 型InGaAsコンタクト層5
0を選択的に除去する。Next, a resist (not shown) is provided on the entire surface, and is patterned so as to remain only on the gain region 55. Then, the exposed p + -type InGaAs contact layer 5 is exposed.
0 is selectively removed.
【0012】次いで、全面にSiO2 膜51を設け、メ
サストライプ46に対応する部分に開口部を設けたの
ち、p側電極52を設け、n型InP基板41の裏面に
n側電極53を設けることによって、スポットサイズ変
換器付き半導体レーザの基本構造が完成する。Next, an SiO 2 film 51 is provided on the entire surface, an opening is provided in a portion corresponding to the mesa stripe 46, a p-side electrode 52 is provided, and an n-side electrode 53 is provided on the back surface of the n-type InP substrate 41. Thereby, the basic structure of the semiconductor laser with the spot size converter is completed.
【0013】図8(a)参照 図8(a)は、図7に示したスポットサイズ変換器付き
半導体レーザの光軸に沿った断面図であり、利得領域5
5で光閉じ込め率が高く、テーパ導波路部54の先端部
に向かって光閉じ込め率が徐々に減少するため、10°
以下の狭い放射角を実現することができる。FIG. 8A is a cross-sectional view along the optical axis of the semiconductor laser with a spot size converter shown in FIG.
5, the light confinement ratio is high, and the light confinement ratio gradually decreases toward the tip of the tapered waveguide portion 54.
The following narrow radiation angles can be achieved.
【0014】また、テーパ導波路部54における量子井
戸層43の厚さが利得領域55における厚さより薄くな
るので、量子準位間のエネルギーが大きくなり、利得領
域55における発振波長に対して透明になるので、テー
パ導波路部54に電流を注入して利得をもたせる必要が
なくなり、10mA以下の低い閾値電流Ithを同時に実
現することができる。Further, since the thickness of the quantum well layer 43 in the tapered waveguide portion 54 is smaller than the thickness in the gain region 55, the energy between the quantum levels increases, and the quantum well layer 43 becomes transparent to the oscillation wavelength in the gain region 55. since, it is not necessary to have a gain current is injected into the tapered waveguide section 54, it can be realized 10mA below the low threshold current I th at the same time.
【0015】図8(b)参照 図8(b)は、図7に示したスポットサイズ変換器付き
半導体レーザのテーパ導波路部54側の出射端面近傍に
おける光軸に垂直な断面図であり、図に示すように、レ
ーザ光のスポットサイズの形状、したがって、光強度分
布56が垂直方向で非対称な分布となり、光ファイバの
円形のスポットサイズからはずれ、充分な光結合効率が
得られないという問題があり、これは、屈折率の低いn
型InP基板41の影響であると指摘されている。FIG. 8B is a cross-sectional view of the semiconductor laser with the spot size converter shown in FIG. 7 in the vicinity of the light emitting end face on the side of the tapered waveguide portion 54 and perpendicular to the optical axis. As shown in the figure, the shape of the spot size of the laser beam, and therefore, the light intensity distribution 56 becomes an asymmetric distribution in the vertical direction, deviates from the circular spot size of the optical fiber, and a sufficient optical coupling efficiency cannot be obtained. Which is due to the low refractive index n
It is pointed out that this is due to the influence of the type InP substrate 41.
【0016】即ち、一般の半導体においては、p型或い
はn型に拘わらずフリーキャリア吸収の影響で、ドーピ
ングした不純物濃度により屈折率が低下するが、p型半
導体の場合には、正孔の有効質量が電子に比べて大き
く、光吸収に伴う屈折率の減少はn型半導体より小さ
く、例えば、InPの場合には、n型InPのドーピン
グによる屈折率の低下はp型InPより大きく、特に、
InP基板41は、1018cm-3程度に高濃度にドーピ
ングされているのでp型InPクラッド層45,49よ
り屈折率が小さくなる。That is, in a general semiconductor, the refractive index decreases due to the concentration of the doped impurity due to the influence of free carrier absorption irrespective of the p-type or n-type. The mass is larger than that of electrons, and the decrease in refractive index due to light absorption is smaller than that of an n-type semiconductor. For example, in the case of InP, the decrease in refractive index due to doping of n-type InP is larger than that of p-type InP.
Since the InP substrate 41 is doped at a high concentration of about 10 18 cm −3 , the refractive index is lower than that of the p-type InP cladding layers 45 and 49.
【0017】一方、テーパ導波路部54の先端部におい
ては、スポットサイズが3μm程度にまで拡大され、光
電界はn型クラッド層を兼ねるn型InP基板41まで
拡がるが、n型InP基板41の屈折率が低いために光
電界がp型InPクラッド層45,49側に押し上げら
れると共に、光強度分布56は垂直方向で非対称な分布
となる。On the other hand, at the tip of the tapered waveguide portion 54, the spot size is enlarged to about 3 μm, and the optical electric field is extended to the n-type InP substrate 41 also serving as the n-type cladding layer. Since the refractive index is low, the optical electric field is pushed up toward the p-type InP cladding layers 45 and 49, and the light intensity distribution 56 is asymmetric in the vertical direction.
【0018】この様な問題点を解決するために、本発明
者等は、n型InP基板とSCH層との間にn型InP
バッファ層を介在させることを提案しているので(必要
ならば、特願平8−271996号参照)、この改良型
スポットサイズ変換器付き半導体レーザを図9及び図1
0を参照して説明する。In order to solve such a problem, the present inventors have developed an n-type InP substrate between the n-type InP substrate and the SCH layer.
Since it is proposed to interpose a buffer layer (see Japanese Patent Application No. 8-271996 if necessary), this improved semiconductor laser with a spot size converter is shown in FIGS.
0 will be described.
【0019】図9参照 図9は、スポットサイズ変換器付き半導体レーザの斜視
図であり、まず、電子濃度が2.0×1018 cm-3の
n型InP基板61上に、電子濃度が3.0×1017c
m-3で、厚さが2.5μmのn型InPバッファ層62
を設けたのち、全面にストライプ状開口部を有する選択
成長マスク(図示せず)を設け、SCH層63、量子井
戸層64、SCH層65、及び、p型InPクラッド層
66を順次成長させる。FIG. 9 is a perspective view of a semiconductor laser having a spot size converter. First, an electron concentration of 3 × 10 18 cm −3 is placed on an n-type InP substrate 61. 0.0 × 10 17 c
In m -3, thickness 2.5μm of n-type InP buffer layer 62
Is provided, a selective growth mask (not shown) having a stripe-shaped opening on the entire surface is provided, and the SCH layer 63, the quantum well layer 64, the SCH layer 65, and the p-type InP cladding layer 66 are sequentially grown.
【0020】次いで、全面にSiO2 膜(図示せず)を
堆積させ、幅1.5μmのストライプ状のSiO2 マス
ク(図示せず)にパターニングしたのち、このSiO2
マスクをマスクとしてメサエッチングを行い、n型In
P基板61に達するようにエッチングしてメサストライ
プ67を形成する。[0020] Then, the entire surface is deposited an SiO 2 film (not shown), after patterning the striped SiO 2 mask width 1.5 [mu] m (not shown), the SiO 2
Mesa etching is performed using the mask as a mask, and n-type In
The mesa stripe 67 is formed by etching so as to reach the P substrate 61.
【0021】次いで、このSiO2 マスクを選択成長マ
スクとして用いてSI−PBH型レーザと同様の工程
で、FeドープInP埋込層68及びn型InP電流ブ
ロック層69を順次成長させる。Next, using this SiO 2 mask as a selective growth mask, the Fe-doped InP buried layer 68 and the n-type InP current blocking layer 69 are sequentially grown in the same steps as in the SI-PBH type laser.
【0022】次いで、このSiO2 マスクを除去したの
ち、p型InPクラッド層70、及び、p+ 型InGa
Asコンタクト層71を順次成長させ、次いで、全面に
レジスト(図示せず)を設け、利得領域76上にのみ残
存するようにパターニングしたのち、露出したp+ 型I
nGaAsコンタクト層71を選択的に除去する。Next, after removing the SiO 2 mask, the p-type InP cladding layer 70 and the p + -type InGa
Sequentially grown As contact layer 71, then the entire surface is provided a resist (not shown), after patterned to remain only on the gain region 76, the exposed p + -type I
The nGaAs contact layer 71 is selectively removed.
【0023】次いで、全面にSiO2 膜72を設け、メ
サストライプ67に対応する部分に開口部を設けたの
ち、p側電極73を設けると共に、n型InP基板61
の裏面にn側電極74を設けることによって、スポット
サイズ変換器付き半導体レーザの基本構造が完成する。Next, an SiO 2 film 72 is provided on the entire surface, an opening is provided in a portion corresponding to the mesa stripe 67, a p-side electrode 73 is provided, and an n-type InP substrate 61 is provided.
By providing the n-side electrode 74 on the back surface of the semiconductor laser, the basic structure of the semiconductor laser with a spot size converter is completed.
【0024】図10(a)及び(b)参照 図10(a)及び図10(b)は、夫々、図9に示した
改良型スポットサイズ変換器付き半導体レーザの光軸に
沿った断面図、及び、出射端面近傍における光軸に垂直
な断面図であり、図から明らかなように、この改良型ス
ポットサイズ変換器付き半導体レーザにおいては、電子
濃度の低いn型InPバッファ層62を設けているの
で、n型InPバッファ層62におけるフリーキャリア
による光吸収に起因する屈折率の低下は少なくなり、n
型InP基板11の影響は小さくなるので、テーパ導波
路部75において光強度分布77はより対称的に、且
つ、十分拡がることができ、それによって、光ファイバ
等の導波路との結合効率が大幅に改善される。FIGS. 10 (a) and 10 (b) FIGS. 10 (a) and 10 (b) are cross-sectional views along the optical axis of the semiconductor laser with the improved spot size converter shown in FIG. 9, respectively. And a sectional view perpendicular to the optical axis in the vicinity of the emission end face. As is apparent from the figure, in the semiconductor laser with an improved spot size converter, an n-type InP buffer layer 62 having a low electron concentration is provided. Therefore, the decrease in the refractive index due to light absorption by free carriers in the n-type InP buffer layer 62 is reduced, and n
Since the influence of the type InP substrate 11 is reduced, the light intensity distribution 77 can be more symmetrically and sufficiently expanded in the tapered waveguide portion 75, thereby greatly increasing the coupling efficiency with a waveguide such as an optical fiber. To be improved.
【0025】[0025]
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の改良型
スポットサイズ変換器付き半導体レーザの場合には、n
型InP基板61より低キャリア濃度のn型InPバッ
ファ層62が利得領域76にも存在するため、n型In
Pバッファ層62を厚くし過ぎると、n型InPバッフ
ァ層62に起因して抵抗が上昇し、活性層となる量子井
戸層64への電流注入が妨げられ、レーザ素子の直列抵
抗が増大してレーザ特性が損なわれるという問題があ
る。However, in the case of a conventional semiconductor laser with an improved spot size converter, n
Since the n-type InP buffer layer 62 having a lower carrier concentration than the n-type InP substrate 61 also exists in the gain region 76, the n-type InP
If the P buffer layer 62 is too thick, the resistance increases due to the n-type InP buffer layer 62, preventing current injection into the quantum well layer 64 serving as an active layer, and increasing the series resistance of the laser element. There is a problem that laser characteristics are impaired.
【0026】したがって、本発明は、光半導体素子の直
列抵抗を増大させることなく、スポットサイズを対称に
することを目的とする。Accordingly, an object of the present invention is to make the spot size symmetrical without increasing the series resistance of the optical semiconductor device.
【0027】[0027]
【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理的構
成の説明図であり、この図1を参照して本発明における
課題を解決するための手段を説明するが、図1(a)及
び図1(b)は、夫々、本発明のスポットサイズ変換器
付き光半導体素子の光軸に沿った断面図、及び、出射端
面近傍における光軸に垂直な断面図である。FIG. 1 is an explanatory view of the principle structure of the present invention. Referring to FIG. 1, means for solving the problem in the present invention will be described. 1) and FIG. 1B are a cross-sectional view taken along the optical axis of an optical semiconductor device with a spot size converter of the present invention and a cross-sectional view in the vicinity of the exit end face, which is perpendicular to the optical axis.
【0028】図1(a)及び(b)参照 (1)本発明は、光を導波するための一層以上からなる
コア層2のサイズが光の出射端面に向かって連続的に減
少しているテーパ導波路部6がn型半導体基板1上に集
積化された光半導体素子において、テーパ導波路部6に
のみ、且つ、少なくともテーパ導波路部6の先端部にお
いて、コア層2とn型半導体基板1との間にn型半導体
基板1より高屈折率の屈折率制御層5を設けたことを特
徴とする。1 (a) and 1 (b) (1) In the present invention, the size of the core layer 2 composed of one or more layers for guiding light continuously decreases toward the light emitting end face. In the optical semiconductor device in which the tapered waveguide section 6 is integrated on the n-type semiconductor substrate 1, the core layer 2 and the n-type are formed only in the tapered waveguide section 6 and at least at the tip of the tapered waveguide section 6. A feature is that a refractive index control layer 5 having a higher refractive index than the n-type semiconductor substrate 1 is provided between the semiconductor substrate 1 and the semiconductor substrate 1.
【0029】この様に、n型半導体基板1より高屈折率
の屈折率制御層5をテーパ導波路部6にのみ設けている
ので、利得領域7における直列抵抗を増大させることな
く、出射端面における光強度分布9を対称にすることが
できるので、レーザ特性を損なうことなく、光ファイバ
との結合効率を高めることができる。As described above, since the refractive index control layer 5 having a higher refractive index than the n-type semiconductor substrate 1 is provided only in the tapered waveguide portion 6, the series resistance in the gain region 7 can be increased without increasing the series resistance. Since the light intensity distribution 9 can be made symmetric, the coupling efficiency with the optical fiber can be increased without impairing the laser characteristics.
【0030】(2)また、本発明は、上記(1)におい
て、屈折率制御層5が、n型半導体基板1より低キャリ
ア濃度で、且つ、5×1017cm-3以下のキャリア濃度
のn型半導体層であることを特徴とする。(2) Further, according to the present invention, in the above (1), the refractive index control layer 5 has a lower carrier concentration than the n-type semiconductor substrate 1 and a carrier concentration of 5 × 10 17 cm −3 or less. It is an n-type semiconductor layer.
【0031】この様な屈折率制御層5をn型半導体層で
構成する場合には、n型半導体基板1より低キャリア濃
度にすれば良く、特に、n型半導体基板1のキャリア濃
度(〜1018cm-3)を考慮すると、所期の効果を得る
ためには、5×1017cm-3以下のキャリア濃度にする
ことが望ましい。When such a refractive index control layer 5 is formed of an n-type semiconductor layer, the carrier concentration may be lower than that of the n-type semiconductor substrate 1, and in particular, the carrier concentration of the n-type semiconductor substrate 1 (−10) Considering 18 cm −3 ), it is desirable to set the carrier concentration to 5 × 10 17 cm −3 or less in order to obtain the desired effect.
【0032】(3)また、本発明は、上記(1)におい
て、屈折率制御層5が、真性型或いは不純物補償型のい
ずれかの高抵抗半導体層であることを特徴とする。(3) The present invention is characterized in that, in the above (1), the refractive index control layer 5 is a high-resistance semiconductor layer of either an intrinsic type or an impurity compensation type.
【0033】この様に、屈折率制御層5は真性型或いは
不純物補償型のいずれかの高抵抗半導体層、即ち、i型
半導体層であっても良く、n型半導体層やp型半導体層
を用いるより高屈折率にすることができる。As described above, the refractive index control layer 5 may be an intrinsic or impurity-compensated high-resistance semiconductor layer, that is, an i-type semiconductor layer, and may be an n-type semiconductor layer or a p-type semiconductor layer. The refractive index can be made higher than used.
【0034】(4)また、本発明は、上記(1)におい
て、屈折率制御層5が、p型クラッド層3,4と同程度
のキャリア濃度のp型半導体層であることを特徴とす
る。(4) The present invention is characterized in that, in the above (1), the refractive index control layer 5 is a p-type semiconductor layer having the same carrier concentration as the p-type cladding layers 3 and 4. .
【0035】この様な、屈折率制御層5をp型半導体層
で構成する場合には、このp型半導体層のキャリア濃度
(nh )をp型クラッド層3,4と同程度のキャリア濃
度にすることによって、屈折率分布を極めて対称にする
ことができ、したがって、光強度分布9をより対称にす
ることができる。なお、この場合のほぼ同程度とは、n
h ±0.5nh の範囲を意味する。When the refractive index control layer 5 is formed of a p-type semiconductor layer, the carrier concentration (n h ) of the p-type semiconductor layer is set to be substantially equal to that of the p-type cladding layers 3 and 4. , The refractive index distribution can be made extremely symmetrical, and therefore, the light intensity distribution 9 can be made more symmetrical. It should be noted that in this case, substantially the same level
It means a range of h ± 0.5n h.
【0036】(5)また、本発明は、上記(2)乃至
(4)のいずれかにおいて、屈折率制御層5が、拡散層
或いはイオン注入層のいずれかであることを特徴とす
る。(5) The present invention is characterized in that in any one of the above (2) to (4), the refractive index control layer 5 is either a diffusion layer or an ion implantation layer.
【0037】この様に、屈折率制御層5は拡散或いはイ
オン注入により形成すれば良く、Zn等のp型不純物を
ドープする程度により、n型半導体層、i型半導体層、
或いは、p型半導体層にすることができ、また、プロト
ン、即ち、水素イオン、或いは、酸素イオンを用いた場
合には、ドーズ量によってn型半導体層或いはi型半導
体層にすることができる。As described above, the refractive index control layer 5 may be formed by diffusion or ion implantation, and the n-type semiconductor layer, the i-type semiconductor layer,
Alternatively, a p-type semiconductor layer can be formed, and when protons, that is, hydrogen ions or oxygen ions are used, an n-type semiconductor layer or an i-type semiconductor layer can be formed depending on the dose.
【0038】(6)また、本発明は、上記(2)乃至
(4)のいずれかにおいて、屈折率制御層5が、選択成
長層であることを特徴とする。(6) The present invention is characterized in that in any one of the above (2) to (4), the refractive index control layer 5 is a selective growth layer.
【0039】この様な屈折率制御層5は、n型半導体基
板1に選択的に設けた溝内に、所定の屈折率の半導体層
を選択成長させることによって設けても良いものであ
る。Such a refractive index control layer 5 may be provided by selectively growing a semiconductor layer having a predetermined refractive index in a groove selectively provided in the n-type semiconductor substrate 1.
【0040】(7)また、本発明は、上記(1)乃至
(6)のいずれかにおいて、屈折率制御層5の厚さが、
2μm以上であることを特徴とする。(7) In the present invention, in any one of the above (1) to (6), the thickness of the refractive index control layer 5 is
It is characterized by being at least 2 μm.
【0041】この様に、屈折率制御層5の厚さを2μm
以上にすることによって、低屈折率のn型半導体基板1
の影響を極力低減することができる。As described above, the thickness of the refractive index control layer 5 is 2 μm
As described above, the n-type semiconductor substrate 1 having a low refractive index
Can be reduced as much as possible.
【0042】[0042]
【発明の実施の形態】ここで、本発明の第1の実施の形
態を図2乃至図5を参照して説明する。なお、図2
(a)は、n型InP基板の斜視図であり、図2(b)
は、光軸に沿った断面図であり、また、図3(c)乃至
図4(f)の右側の図は、利得領域における光軸に垂直
な断面図であり、左側の図はテーパ導波路部の出射端面
近傍における光軸に垂直な断面図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Here, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Note that FIG.
FIG. 2A is a perspective view of an n-type InP substrate, and FIG.
3C is a cross-sectional view along the optical axis. FIGS. 3C to 4F are cross-sectional views perpendicular to the optical axis in the gain region. FIG. 4 is a cross-sectional view perpendicular to the optical axis in the vicinity of an emission end face of a wave guide.
【0043】図2(a)参照 まず、n型キャリア濃度が1.0〜3.0×1018cm
-3、例えば、2.0×1018 cm-3のn型InP基板
11表面に、例えば、幅100μmのストライプ状の開
口部13を有するSiO2 マスク12を設け、Cd3 Z
n2 を拡散源として500℃において60分間Znを選
択的に拡散してn型キャリア濃度を相殺することによっ
て、深さ2μm以上、例えば、3μmでキャリア濃度が
1×10 17cm-3のn- 型拡散領域14を形成する。Referring to FIG. 2 (a), first, the n-type carrier concentration is 1.0 to 3.0 × 1018cm
-3For example, 2.0 × 1018 cm-3N-type InP substrate
11 on the surface, for example, a stripe
SiO with mouth 13TwoA mask 12 is provided, and CdThreeZ
nTwoZn as a diffusion source at 500 ° C for 60 minutes
Selectively diffuse to offset the n-type carrier concentration.
The carrier concentration is 2 μm or more, for example, 3 μm.
1 × 10 17cm-3N-A mold diffusion region 14 is formed.
【0044】図2(b)参照 次いで、SiO2 マスク12を除去したのち、新たにS
iO2 マスク(図示せず)を設け、ストライプ状開口部
を設けたのち、有機金属気相成長法(MOVPE法)を
用いて、SCH層15、量子井戸層16、SCH層1
7、及び、p型InPクラッド層18を連続的に成長さ
せる。Next, after the SiO 2 mask 12 is removed, a new S
After providing an iO 2 mask (not shown) and providing a stripe-shaped opening, the SCH layer 15, the quantum well layer 16, and the SCH layer 1 are formed by using a metal organic chemical vapor deposition (MOVPE) method.
7, and the p-type InP cladding layer 18 is continuously grown.
【0045】この際、SiO2 マスクに設けるストライ
プ状開口部の幅を、テーパ導波路部を形成する長さ20
0μmの領域においては出射端面に向かって幅が徐々に
広くなるテーパ状開口部とし、一方、長さ300μmの
レーザ部、即ち、利得領域を形成する領域においては均
一で幅細の開口部にすることによって、コア層を構成す
るSCH層15、量子井戸層16、及び、SCH層17
の膜厚は、テーパ導波路部においては出射端面に向かっ
て200μmかけて1/3の厚さにテーパ状に減少さ
せ、且つ、利得領域においては平坦な構造とする。At this time, the width of the stripe-shaped opening provided in the SiO 2 mask is set to the length 20 for forming the tapered waveguide.
In the region of 0 μm, a tapered opening gradually increases in width toward the emission end face, while in the region of the laser having a length of 300 μm, that is, in the region where the gain region is formed, a uniform and narrow opening is formed. Thus, the SCH layer 15, the quantum well layer 16, and the SCH layer 17 constituting the core layer
Is tapered to a thickness of 1/3 over 200 μm toward the emission end face in the tapered waveguide portion, and has a flat structure in the gain region.
【0046】なお、この第1の実施の形態においては、
レーザ部を形成する領域における厚さとして、SCH層
15,17を厚さ50〜150nm、例えば、80nm
の1.1μm波長組成のInGaAsP層によって構成
し、また、量子井戸層16を、厚さ15nmの1.1μ
m波長組成のInGaAsP障壁層と、厚さ6nmの
1.35μm波長組成のInGaAsP井戸層を交互に
井戸層が7層になるように堆積させて形成し、さらに、
p型InPクラッド層18の厚さを100〜700n
m、例えば、500nm(0.5μm)とする。In the first embodiment,
The SCH layers 15 and 17 are formed to have a thickness of 50 to 150 nm, for example, 80 nm as a thickness in a region where the laser portion is formed.
Of the InGaAsP layer having a wavelength composition of 1.1 μm.
An InGaAsP barrier layer having an m-wavelength composition and an InGaAsP well layer having a thickness of 6 nm and a 1.35 μm-wavelength composition are alternately deposited so as to have seven well layers.
The thickness of the p-type InP cladding layer 18 is set to 100 to 700 n.
m, for example, 500 nm (0.5 μm).
【0047】図3(c)参照 次いで、SiO2 マスクを除去したのち、新たに、全面
に厚さ0.2〜0.5μm、例えば、0.3μmのSi
O2 膜(図示せず)を堆積させ、幅1.0〜3.0μ
m、例えば、2.0μmのストライプ状のSiO2 マス
ク19にパターニングしたのち、このSiO2 マスク1
9をマスクとしてメタン系ガスを用いたドライ・エッチ
ングによって1.5μmの深さまでメサエッチングを行
い、n- 型拡散領域14に達するメサストライプ20を
形成する。Next, after removing the SiO 2 mask, a new surface of 0.2 to 0.5 μm, for example, 0.3 μm in thickness is newly formed on the entire surface after the SiO 2 mask is removed, as shown in FIG.
O 2 film (not shown) is deposited, width 1.0-3.0 μm
m, for example, a 2.0 μm stripe-shaped SiO 2 mask 19, and then the SiO 2 mask 1 is patterned.
By using 9 as a mask, mesa etching is performed to a depth of 1.5 μm by dry etching using a methane-based gas to form a mesa stripe 20 reaching the n − type diffusion region 14.
【0048】図3(d)参照 次いで、SiO2 マスク19を選択成長マスクとして用
いてSI−PBH型レーザと同様の工程で、MOVPE
法によってFeドープInP電流ブロック層21を選択
的に成長させてメサストライプ20の側面を埋め込む。Referring to FIG. 3D, MOVPE is performed in the same process as that of the SI-PBH laser using the SiO 2 mask 19 as a selective growth mask.
The Fe-doped InP current blocking layer 21 is selectively grown by the method to bury the side surfaces of the mesa stripe 20.
【0049】図4(e)参照 次いで、SiO2 マスク19をフッ酸系エッチャントに
よって除去したのち、MOVPE法によって厚さ100
0〜6000nm、例えば、3000nm(3μm)の
p型InPクラッド層22、及び、200〜2000n
m、例えば、1000nm(1μm)のp+ 型InGa
Asコンタクト層23を順次成長させる。Next, after removing the SiO 2 mask 19 with a hydrofluoric acid-based etchant, a thickness of 100 μm is formed by MOVPE.
A p-type InP cladding layer 22 of 0 to 6000 nm, for example, 3000 nm (3 μm), and 200 to 2000 n
m, for example, 1000 nm (1 μm) p + -type InGa
An As contact layer 23 is sequentially grown.
【0050】次いで、レジスト(図示せず)を堆積さ
せ、テーパ導波路部側が開口部となるようにパターニン
グし、露出したp+ 型InGaAsコンタクト層23を
選択的に除去したのち、全面に厚さ0.2〜1.0μ
m、例えば、0.5μmのSiO 2 膜24を堆積させ、
利得領域においてストライプ状メサに対応する開口部を
設け、次いで、p側電極25及びn側電極26を設けた
のち、ウェハを劈開することによってスポットサイズ変
換器付き半導体レーザが完成する。Next, a resist (not shown) is deposited.
Patterning so that the tapered waveguide side becomes an opening.
And exposed p+Type InGaAs contact layer 23
After selective removal, the entire surface is 0.2-1.0μ thick
m, for example, 0.5 μm SiO TwoDepositing a film 24,
In the gain region, the opening corresponding to the stripe-shaped mesa
Provided, and then a p-side electrode 25 and an n-side electrode 26 were provided.
Then, the spot size changes by cleaving the wafer.
The semiconductor laser with the exchanger is completed.
【0051】図5(a)及び(b)参照 図5(a)及び図5(b)は、夫々、本発明のスポット
サイズ変換器付き半導体レーザの光軸に沿った断面図、
及び、出射端面近傍における光軸に垂直な断面図であ
り、図から明らかなように、本発明においては、テーパ
導波路部28側にのみ電子濃度の低いn- 型拡散領域1
4を設けているので、n- 型拡散領域14におけるフリ
ーキャリアによる光吸収に起因する屈折率の低下は少な
くなり、n型InP基板11の影響は小さくなるので、
テーパ導波路部28において光強度分布27はより対称
的に、且つ、十分拡がることができ、それによって、光
ファイバ等の導波路との結合効率が大幅に改善される。5 (a) and 5 (b). FIGS. 5 (a) and 5 (b) are sectional views taken along the optical axis of a semiconductor laser with a spot size converter according to the present invention, respectively.
5 is a cross-sectional view perpendicular to the optical axis in the vicinity of the emission end face. As is clear from the drawing, in the present invention, the n − -type diffusion region 1 having a low electron concentration is located only on the tapered waveguide portion 28 side.
4, the decrease in the refractive index due to light absorption by free carriers in the n − -type diffusion region 14 is reduced, and the influence of the n-type InP substrate 11 is reduced.
In the tapered waveguide portion 28, the light intensity distribution 27 can be more symmetrically and sufficiently widened, thereby greatly improving the coupling efficiency with a waveguide such as an optical fiber.
【0052】また、利得領域29においては、電子濃度
の低い、即ち、高抵抗のn- 型拡散領域14が存在しな
いため、レーザ素子の直列抵抗を増大することがないの
で、レーザ特性を損なうことがない。In the gain region 29, since the n − -type diffusion region 14 having a low electron concentration, that is, a high resistance does not exist, the series resistance of the laser element does not increase. There is no.
【0053】この素子の電圧−電流特性を測定したとこ
ろ、上述の従来の改良型スポットサイズ変換器付き半導
体レーザにおいては素子抵抗が8Ωであったが、本発明
の場合には4Ωと従来のスポットサイズ変換器付き半導
体レーザと変わらない抵抗値が得られることが確認され
た。When the voltage-current characteristics of this device were measured, the device resistance was 8 Ω in the above-mentioned conventional semiconductor laser with an improved spot size converter, but in the case of the present invention, it was 4 Ω, which was a conventional spot laser. It was confirmed that the same resistance value as the semiconductor laser with the size converter was obtained.
【0054】また、シングルモードファイバとの直接結
合での効率は、−2.5dBであり、従来の改良型スポ
ットサイズ変換器付き半導体レーザと同等の高い光結合
効率が得られることが確認され、パッシブアライメント
が可能になる。The efficiency of direct coupling with a single mode fiber is -2.5 dB, and it has been confirmed that high optical coupling efficiency equivalent to that of a conventional semiconductor laser with an improved spot size converter can be obtained. Passive alignment becomes possible.
【0055】なお、この第1の実施の形態においては、
屈折率を制御するための領域をp型不純物の拡散により
形成しているが、p型不純物をイオン注入することによ
って形成しても良いものであり、また、プロトン照射に
よりn型キャリア濃度を減少させて形成しても良く、さ
らには、n型InP基板11に幅100μmで深さ3μ
mのストライプ状の溝を設け、この溝内に低不純物濃度
のn- 型InP層を選択的に成長させて埋め込んでも良
いものである。In the first embodiment,
Although the region for controlling the refractive index is formed by diffusion of the p-type impurity, it may be formed by ion implantation of the p-type impurity, and the concentration of the n-type carrier is reduced by irradiation with protons. The n-type InP substrate 11 may have a width of 100 μm and a depth of 3 μm.
Alternatively, an n - type InP layer having a low impurity concentration may be selectively grown and buried in the groove having an m-shaped stripe.
【0056】次に、図6を参照して、本発明の第2及び
第3の実施の形態を説明する。 図6(a)参照 図6(a)は本発明の第2の実施の形態のスポットサイ
ズ変換器付き半導体レーザの光軸に沿った断面図であ
り、テーパ導波路部28に設ける屈折率を制御する層と
してn- 型拡散領域14の代わりにi型領域30を用い
た以外には上記の第1の実施の形態と全く同様である。Next, the second and third embodiments of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6A is a sectional view taken along the optical axis of a semiconductor laser with a spot size converter according to a second embodiment of the present invention. This is completely the same as the first embodiment except that the i-type region 30 is used instead of the n − -type diffusion region 14 as a layer to be controlled.
【0057】このi型領域30は、Zn等のp型不純物
を拡散或いはイオン注入により導入して、n型InP基
板11のn型不純物を補償することによって形成しても
良いし、或いは、プロトン照射や酸素イオンの注入によ
り半絶縁化することによって形成しても良く、さらに
は、n型InP基板11に幅100μmで深さ3μmの
ストライプ状の溝を設け、この溝内にアンドープのIn
P層を選択的に成長させて埋め込んでも良いものであ
る。The i-type region 30 may be formed by introducing a p-type impurity such as Zn by diffusion or ion implantation and compensating for the n-type impurity of the n-type InP substrate 11, It may be formed by semi-insulation by irradiation or implantation of oxygen ions. Further, a stripe-shaped groove having a width of 100 μm and a depth of 3 μm is provided in the n-type InP substrate 11, and undoped In
The P layer may be selectively grown and buried.
【0058】この場合には、i型領域30の屈折率をn
- 型拡散領域14よりも高屈折率にすることができるの
で、光電界をi型領域30側により拡げることができ、
光ファイバとの光結合率を高めることができる。In this case, the refractive index of the i-type region 30 is n
Since the refractive index can be made higher than that of the-type diffusion region 14, the optical electric field can be expanded to the i-type region 30 side,
The optical coupling rate with the optical fiber can be increased.
【0059】図6(b)参照 図6(b)は本発明の第3の実施の形態のスポットサイ
ズ変換器付き半導体レーザの光軸に沿った断面図であ
り、テーパ導波路部28に設ける屈折率を制御する層と
してn- 型拡散領域14の代わりにp型拡散領域31を
用いた以外には上記の第1の実施の形態と全く同様であ
る。FIG. 6B is a sectional view taken along the optical axis of a semiconductor laser with a spot size converter according to a third embodiment of the present invention. This is exactly the same as the first embodiment except that a p-type diffusion region 31 is used instead of the n − -type diffusion region 14 as a layer for controlling the refractive index.
【0060】このp型拡散領域31は、Zn等のp型不
純物を拡散或いはイオン注入により導入して、n型In
P基板11の導電型を反転することによって形成しても
良いし、或いは、n型InP基板11に幅100μmで
深さ3μmのストライプ状の溝を設け、この溝内にp型
InP層を選択的に成長させて埋め込んでも良いもので
ある。The p-type diffusion region 31 is formed by introducing a p-type impurity such as Zn by diffusion or ion implantation to form an n-type
It may be formed by inverting the conductivity type of the P substrate 11, or alternatively, a stripe-shaped groove having a width of 100 μm and a depth of 3 μm is provided in the n-type InP substrate 11, and a p-type InP layer is selected in this groove. It is also possible to grow and embed it.
【0061】この場合には、p型拡散領域31の不純物
濃度を、p型InPクラッド層18,22の不純物濃度
と同程度にすることによって、テーパ導波路部28の上
下の屈折率分布をほぼ対称にすることができるので、ス
ポットサイズを垂直方向でほぼ対称にすることができ、
光ファイバとの光結合率をより高めることができる。な
お、p型拡散領域31の不純物濃度を、p型InPクラ
ッド層18,22の不純物濃度と同程度にすることは、
必ずしも必須ではない。In this case, by setting the impurity concentration of the p-type diffusion region 31 to be substantially the same as the impurity concentration of the p-type InP cladding layers 18 and 22, the refractive index distribution above and below the tapered waveguide portion 28 can be substantially reduced. Because it can be symmetric, the spot size can be almost symmetric in the vertical direction,
The optical coupling rate with the optical fiber can be further increased. It should be noted that making the impurity concentration of the p-type diffusion region 31 substantially equal to the impurity concentration of the p-type InP cladding layers 18 and 22 is as follows.
Not necessarily required.
【0062】以上、本発明の各実施の形態を説明してき
たが、屈折率制御層としてのn- 型拡散領域14,i型
領域30、或いは、p型拡散領域31の長さは50μm
に限られるものではなく、テーパ導波路部28の長さに
応じて適宜決定すれば良いものであり、また、テーパ導
波路部28の長さ全体に設ける必要はないものである。Although the embodiments of the present invention have been described above, the length of the n − type diffusion region 14, the i type region 30, or the p type diffusion region 31 as the refractive index control layer is 50 μm.
The present invention is not limited to this, and may be appropriately determined according to the length of the tapered waveguide portion 28, and need not be provided over the entire length of the tapered waveguide portion 28.
【0063】また、本発明のストライプ状構造はSI−
PBH構造に限られるものでなく、公知の各種の埋込型
のストライプ構造の適用が可能であり、例えば、、テー
パ導波路部28のメサストライプ20の上部を含めた周
囲をFeドープInP層で埋め込んでも良いものであ
る。The stripe structure according to the present invention has an SI-structure.
The present invention is not limited to the PBH structure, and various known buried stripe structures can be applied. For example, the periphery including the upper portion of the mesa stripe 20 of the tapered waveguide portion 28 is formed of an Fe-doped InP layer. It may be embedded.
【0064】また、本発明の各実施の形態においては、
テーパ導波路部28を厚さ方向にテーパを形成した垂直
型であるものの、コア層の幅を出射端面に向かって徐々
に細くする水平型のテーパ導波路部(必要ならば、H.
Fukano,et al.,Electronics
Letters,vol.31,No.7,199
5,pp.1439−1440参照参照)に適用しても
良いものであり、さらに、テーパ導波路付き半導体レー
ザに限らず、スポットサイズ変換器を有する光半導体素
子にも適用できるものである。In each embodiment of the present invention,
Although the tapered waveguide section 28 is of a vertical type in which a taper is formed in the thickness direction, a horizontal tapered waveguide section in which the width of the core layer is gradually reduced toward the emission end face (H.
Fukano, et al. , Electronics
Letters, vol. 31, No. 7,199
5, pp. 1434-1440), and is applicable not only to a semiconductor laser with a tapered waveguide but also to an optical semiconductor device having a spot size converter.
【0065】また、上記の各実施の形態においては、量
子井戸層として厚さ15nmの1.1μm波長組成のI
nGaAsP障壁層と、厚さ6nmの1.35μm波長
組成のInGaAsP井戸層を交互に井戸層が7層にな
るように堆積させて形成しているが、この様な構成に限
られるものでなく、必要とする波長、例えば、1.5μ
m帯及び出力に応じて各層の組成、厚さ、及び、層数を
任意に選択すれば良い。In each of the above embodiments, the quantum well layer has a thickness of 15 nm and a wavelength of 1.1 μm having a wavelength composition of 1.1 μm.
Although the nGaAsP barrier layer and the InGaAsP well layers each having a thickness of 1.35 μm and having a composition of 6 nm are alternately deposited so as to have seven well layers, the present invention is not limited to such a structure. Required wavelength, for example, 1.5μ
The composition, thickness, and number of layers of each layer may be arbitrarily selected according to the m band and the output.
【0066】また、上記の各実施の形態においては、I
nGaAsP/InP系光半導体素子として説明してい
るが、本発明はInGaAsP/InP系に限られるも
のではなく、InAlGaAs系、InGaAs/Ga
As/AlGaAs系、或いは、InGaP/AlIn
GaP系等にも適用できるものである。In each of the above embodiments,
Although the present invention has been described as an nGaAsP / InP-based optical semiconductor device, the present invention is not limited to the InGaAsP / InP-based optical semiconductor device, but may be an InAlGaAs-based or InGaAs / Ga-based semiconductor device.
As / AlGaAs system or InGaP / AlIn
The present invention can also be applied to a GaP system or the like.
【0067】[0067]
【発明の効果】本発明によれば、光強度分布を対称的に
拡がるようにするための屈折率制御層を、スポットサイ
ズ変換器となるテーパ導波路部にのみ設けているので、
光デバイス特性を損なうことなく、光導波路との結合効
率を大幅に改善することができ、それによって、パッシ
ブアライメントが可能になるので、光モジュールを低コ
ストで大量生産することができ、光ファイバ通信の発展
に寄与するところが大きい。According to the present invention, the refractive index control layer for expanding the light intensity distribution symmetrically is provided only in the tapered waveguide portion serving as the spot size converter.
The coupling efficiency with the optical waveguide can be greatly improved without deteriorating the optical device characteristics, thereby enabling passive alignment, enabling mass production of optical modules at low cost and optical fiber communication. It greatly contributes to the development of
【図1】本発明の原理的構成の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a basic configuration of the present invention.
【図2】本発明の第1の実施の形態の途中までの製造工
程の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a manufacturing process partway through the first embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第1の実施の形態の図2以降の途中ま
での製造工程の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a manufacturing process of the first embodiment of the present invention up to the middle of FIG. 2;
【図4】本発明の第1の実施の形態の図3以降の製造工
程の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a manufacturing process of the first embodiment of the present invention after FIG. 3;
【図5】本発明の第1の実施の形態のスポットサイズ変
換器付き半導体レーザの断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of the semiconductor laser with a spot size converter according to the first embodiment of the present invention.
【図6】本発明の第2及び第3の実施の形態のスポット
サイズ変換器付き半導体レーザの断面図である。FIG. 6 is a sectional view of a semiconductor laser with a spot size converter according to the second and third embodiments of the present invention.
【図7】従来のスポットサイズ変換器付き半導体レーザ
の斜視図である。FIG. 7 is a perspective view of a conventional semiconductor laser with a spot size converter.
【図8】従来のスポットサイズ変換器付き半導体レーザ
の断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor laser with a spot size converter.
【図9】従来の改良型スポットサイズ変換器付き半導体
レーザの斜視図である。FIG. 9 is a perspective view of a conventional semiconductor laser with an improved spot size converter.
【図10】従来の改良型スポットサイズ変換器付き半導
体レーザの断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor laser with an improved spot size converter.
1 n型半導体基板 2 コア層 3 p型クラッド層 4 p型クラッド層 5 屈折率制御層 6 テーパ導波路部 7 利得領域 8 メサストライプ 9 光強度分布 11 n型InP基板 12 SiO2 マスク 13 開口部 14 n- 型拡散領域 15 SCH層 16 量子井戸層 17 SCH層 18 p型InPクラッド層 19 SiO2 マスク 20 メサストライプ 21 FeドープInP電流ブロック層 22 p型InPクラッド層 23 p+ 型InGaAsコンタクト層 24 SiO2 膜 25 p側電極 26 n側電極 27 光強度分布 28 テーパ導波路部 29 利得領域 30 i型領域 31 p型拡散領域 41 n型InP基板 42 SCH層 43 量子井戸層 44 SCH層 45 p型InPクラッド層 46 メサストライプ 47 p型InP埋込層 48 n型InP電流ブロック層 49 p型InPクラッド層 50 p+ 型InGaAsコンタクト層 51 SiO2 膜 52 p側電極 53 n側電極 54 テーパ導波路部 55 利得領域 56 光強度分布 61 n型InP基板 62 n型InPバッファ層 63 SCH層 64 量子井戸層 65 SCH層 66 p型InPクラッド層 67 メサストライプ 68 FeドープInP埋込層 69 n型InP電流ブロック層 70 p型InPクラッド層 71 p+ 型InGaAsコンタクト層 72 SiO2 膜 73 p側電極 74 n側電極 75 テーパ導波路部 76 利得領域 77 光強度分布REFERENCE SIGNS LIST 1 n-type semiconductor substrate 2 core layer 3 p-type cladding layer 4 p-type cladding layer 5 refractive index control layer 6 tapered waveguide section 7 gain region 8 mesa stripe 9 light intensity distribution 11 n-type InP substrate 12 SiO 2 mask 13 opening 14 n − -type diffusion region 15 SCH layer 16 quantum well layer 17 SCH layer 18 p-type InP cladding layer 19 SiO 2 mask 20 mesa stripe 21 Fe-doped InP current blocking layer 22 p-type InP cladding layer 23 p + -type InGaAs contact layer 24 SiO 2 film 25 p-side electrode 26 n-side electrode 27 light intensity distribution 28 taper waveguide part 29 gain region 30 i-type region 31 p-type diffusion region 41 n-type InP substrate 42 SCH layer 43 quantum well layer 44 SCH layer 45 p-type InP cladding layer 46 Mesa stripe 47 P-type InP buried layer 48 n-type InP Current block layer 49 p-type InP cladding layer 50 p + -type InGaAs contact layer 51 SiO 2 film 52 p-side electrode 53 n-side electrode 54 tapered waveguide section 55 gain region 56 light intensity distribution 61 n-type InP substrate 62 n-type InP buffer Layer 63 SCH layer 64 Quantum well layer 65 SCH layer 66 p-type InP cladding layer 67 mesa stripe 68 Fe-doped InP buried layer 69 n-type InP current blocking layer 70 p-type InP cladding layer 71 p + type InGaAs contact layer 72 SiO 2 Film 73 p-side electrode 74 n-side electrode 75 tapered waveguide section 76 gain region 77 light intensity distribution
Claims (7)
ア層のサイズが光の出射端面に向かって連続的に減少し
ているテーパ導波路部がn型半導体基板上に集積化され
た光半導体素子において、前記テーパ導波路部にのみ、
且つ、少なくとも前記テーパ導波路部の先端部におい
て、前記コア層と前記n型半導体基板との間に前記n型
半導体基板より高屈折率の屈折率制御層を設けたことを
特徴とする光半導体素子。1. A tapered waveguide in which the size of one or more core layers for guiding light is continuously reduced toward a light emitting end face is integrated on an n-type semiconductor substrate. In the optical semiconductor device, only in the tapered waveguide portion,
An optical semiconductor, wherein a refractive index control layer having a higher refractive index than the n-type semiconductor substrate is provided between the core layer and the n-type semiconductor substrate at least at a tip end of the tapered waveguide portion. element.
板より低キャリア濃度で、且つ、5×1017cm-3以下
のキャリア濃度のn型半導体層であることを特徴とする
請求項1記載の光半導体素子。2. The method according to claim 1, wherein the refractive index control layer is an n-type semiconductor layer having a carrier concentration lower than that of the n-type semiconductor substrate and a carrier concentration of 5 × 10 17 cm −3 or less. 2. The optical semiconductor device according to 1.
物補償型のいずれかの高抵抗半導体層であることを特徴
とする請求項1記載の光半導体素子。3. The optical semiconductor device according to claim 1, wherein the refractive index control layer is an intrinsic type or impurity compensation type high resistance semiconductor layer.
濃度のp型半導体層であることを特徴とする請求項1記
載の光半導体素子。4. The optical semiconductor device according to claim 1, wherein the p-type semiconductor layer has a carrier concentration substantially equal to that of the p-type cladding layer.
ン注入層のいずれかであることを特徴とする請求項2乃
至4のいずれか1項に記載の光半導体素子。5. The optical semiconductor device according to claim 2, wherein the refractive index control layer is one of a diffusion layer and an ion implantation layer.
ことを特徴とする請求項2乃至4のいずれか1項に記載
の光半導体素子。6. The optical semiconductor device according to claim 2, wherein the refractive index control layer is a selective growth layer.
であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項
に記載の光半導体素子。7. The optical semiconductor device according to claim 1, wherein the thickness of the refractive index control layer is 2 μm or more.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17340797A JPH1126874A (en) | 1997-06-30 | 1997-06-30 | Optical semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17340797A JPH1126874A (en) | 1997-06-30 | 1997-06-30 | Optical semiconductor device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1126874A true JPH1126874A (en) | 1999-01-29 |
Family
ID=15959865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17340797A Withdrawn JPH1126874A (en) | 1997-06-30 | 1997-06-30 | Optical semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1126874A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001111170A (en) * | 1999-10-07 | 2001-04-20 | Fujitsu Ltd | Optical semiconductor device and method of manufacturing the same |
| JP2009182352A (en) * | 2009-05-18 | 2009-08-13 | Fujitsu Ltd | Optical semiconductor device and manufacturing method thereof |
-
1997
- 1997-06-30 JP JP17340797A patent/JPH1126874A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001111170A (en) * | 1999-10-07 | 2001-04-20 | Fujitsu Ltd | Optical semiconductor device and method of manufacturing the same |
| JP2009182352A (en) * | 2009-05-18 | 2009-08-13 | Fujitsu Ltd | Optical semiconductor device and manufacturing method thereof |
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Legal Events
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