JPH0738204A - 半導体光デバイス及びその製造方法 - Google Patents
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- H01S5/343—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 再現性よく光の結合定数を設計値に設定され
た回折格子を有する半導体レーザを得る。 【構成】 第１の半導体層４ａ上に配置された、マスト
ランスポートの起こりにくい半導体層５ａと該層と異な
る半導体材料からなる層５ｂを交互に複数層積層してな
る超格子構造層を成形して形成された回折格子形成体５
と、該回折格子形成体５を埋め込むように気相成長され
た第２の半導体層４ｂとを備えた構成とした。
た回折格子を有する半導体レーザを得る。 【構成】 第１の半導体層４ａ上に配置された、マスト
ランスポートの起こりにくい半導体層５ａと該層と異な
る半導体材料からなる層５ｂを交互に複数層積層してな
る超格子構造層を成形して形成された回折格子形成体５
と、該回折格子形成体５を埋め込むように気相成長され
た第２の半導体層４ｂとを備えた構成とした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は半導体光デバイス及び
その製造方法に関し、特に形状の制御性のよい回折格子
を有する半導体レーザ等の半導体光デバイス及びその製
造方法に関するものである。
その製造方法に関し、特に形状の制御性のよい回折格子
を有する半導体レーザ等の半導体光デバイス及びその製
造方法に関するものである。
【０００２】また、この発明は半導体光デバイス及びそ
の製造方法に関し、特に光ファイバ通信の光源として用
いられる高速変調が可能な光変調器集積化半導体レー
ザ，波長可変分布ブラッグ反射器型レーザダイオード等
の半導体光デバイス及びその製造方法に関するものであ
る。
の製造方法に関し、特に光ファイバ通信の光源として用
いられる高速変調が可能な光変調器集積化半導体レー
ザ，波長可変分布ブラッグ反射器型レーザダイオード等
の半導体光デバイス及びその製造方法に関するものであ
る。
【０００３】
【従来の技術】図２３は例えば特願昭６２−４５８３４
号に示された従来の分布帰還型（ＤＦＢ）半導体レーザ
を示す断面図であり、図２４はその製造方法を説明する
ための断面工程図である。図において、２０１はｎ型Ｉ
ｎＰ基板、２０２はｎ型ＩｎＰ下クラッド層、２０３は
ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ活性層、２０４ａはｐ型ＩｎＰ第１
上クラッド層、２０５ａはｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層の残留
物からなる回折格子形成体、２０４ｂはｐ型ＩｎＰ第２
上クラッド層、２０６はｐ+ 型ＩｎＧａＡｓＰコンタク
ト層、２０７はｐ側電極、２０８はｎ側電極である。
号に示された従来の分布帰還型（ＤＦＢ）半導体レーザ
を示す断面図であり、図２４はその製造方法を説明する
ための断面工程図である。図において、２０１はｎ型Ｉ
ｎＰ基板、２０２はｎ型ＩｎＰ下クラッド層、２０３は
ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ活性層、２０４ａはｐ型ＩｎＰ第１
上クラッド層、２０５ａはｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層の残留
物からなる回折格子形成体、２０４ｂはｐ型ＩｎＰ第２
上クラッド層、２０６はｐ+ 型ＩｎＧａＡｓＰコンタク
ト層、２０７はｐ側電極、２０８はｎ側電極である。
【０００４】次に動作について説明する。従来のＤＦＢ
レーザは上記のような構造であり、ｐ電極２０７とｎ電
極２０８の間に順方向バイアスを加えるとｐ電極２０７
から正孔が、ｎ電極２０８からは電子が注入され、活性
層２０３で再結合がおこり発光する。この素子は屈折率
の大きな活性層２０３や回折格子形成体２０５ａを、屈
折率の小さなｎ型ＩｎＰ下クラッド層２０２と、ｐ型Ｉ
ｎＰ第１上クラッド層２０４ａ，及びｐ型ＩｎＰ第２上
クラッド層２０４ｂで挟んだ導波路構造になっているた
め、発光した光は活性層２０３と回折格子形成体２０５
ａ内およびその近傍を層に平行な方向に伝搬する。
レーザは上記のような構造であり、ｐ電極２０７とｎ電
極２０８の間に順方向バイアスを加えるとｐ電極２０７
から正孔が、ｎ電極２０８からは電子が注入され、活性
層２０３で再結合がおこり発光する。この素子は屈折率
の大きな活性層２０３や回折格子形成体２０５ａを、屈
折率の小さなｎ型ＩｎＰ下クラッド層２０２と、ｐ型Ｉ
ｎＰ第１上クラッド層２０４ａ，及びｐ型ＩｎＰ第２上
クラッド層２０４ｂで挟んだ導波路構造になっているた
め、発光した光は活性層２０３と回折格子形成体２０５
ａ内およびその近傍を層に平行な方向に伝搬する。
【０００５】また回折格子形成体２０５ａがｐ型ＩｎＰ
上クラッド層内に周期的にあるために、回折格子形成体
２０５ａの配列方向に実効的な屈折率の周期的な変化が
生じている。この回折格子形成体２０５ａの配列周期
を、発光した光がブラッグ反射を受ける周期にしておけ
ば、そのブラッグ反射条件を満たす波長の光のみが導波
路構造の中で反射をくりかえして発振する。
上クラッド層内に周期的にあるために、回折格子形成体
２０５ａの配列方向に実効的な屈折率の周期的な変化が
生じている。この回折格子形成体２０５ａの配列周期
を、発光した光がブラッグ反射を受ける周期にしておけ
ば、そのブラッグ反射条件を満たす波長の光のみが導波
路構造の中で反射をくりかえして発振する。
【０００６】次に製造工程について説明する。まず、図
２４(a) に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板２０１上に、ｎ
型ＩｎＰ下クラッド層２０２，ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ活性
層２０３，ｐ型ＩｎＰ第１上クラッド層２０４ａ，及び
ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層２０５をＭＯＣＶＤ法により順次
結晶成長する。次にｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層２０５上に二
光束干渉露光法等を用いてパターンを形成した後、化学
エッチング等により、図２４(b) に示すように、深さが
第１上クラッド層２０４ａに達するまでエッチングを行
ない、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層２０５を相互に平行に配置
されたストライプ状の回折格子形成体２０５ａに成形す
る。この後、ウエハ全面にｐ型ＩｎＰ第２上クラッド層
２０４ｂ，及びｐ+ 型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層２０
６をＭＯＣＶＤ法により結晶成長して回折格子形成体２
０５ａを埋め込む。そして、コンタクト層２０６上にｐ
側電極２０７を、基板２０１裏面にｎ側電極２０８を形
成する工程等を経て図２３に示す半導体レーザが完成す
る。
２４(a) に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板２０１上に、ｎ
型ＩｎＰ下クラッド層２０２，ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ活性
層２０３，ｐ型ＩｎＰ第１上クラッド層２０４ａ，及び
ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層２０５をＭＯＣＶＤ法により順次
結晶成長する。次にｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層２０５上に二
光束干渉露光法等を用いてパターンを形成した後、化学
エッチング等により、図２４(b) に示すように、深さが
第１上クラッド層２０４ａに達するまでエッチングを行
ない、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層２０５を相互に平行に配置
されたストライプ状の回折格子形成体２０５ａに成形す
る。この後、ウエハ全面にｐ型ＩｎＰ第２上クラッド層
２０４ｂ，及びｐ+ 型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層２０
６をＭＯＣＶＤ法により結晶成長して回折格子形成体２
０５ａを埋め込む。そして、コンタクト層２０６上にｐ
側電極２０７を、基板２０１裏面にｎ側電極２０８を形
成する工程等を経て図２３に示す半導体レーザが完成す
る。
【０００７】また、図２５は例えばジャーナル オブ
ライトウェーブ テクノロジー，８巻，９号，１３５７
〜１３６２頁（Journal of Lightwave Technology, Vo
l.8No.9 1990, p.1357-1362）に記載された、半導体レ
ーザと光変調器とを集積化した光変調器集積化半導体レ
ーザの構造を示す図であり、図２５(a) はその全体構造
を示す一部切り欠き斜視図、図２５(b) はレーザの主要
部の共振器長方向に沿った断面図である。これら図にお
いて、３００ａは光変調器領域、３００ｂはレーザダイ
オード（ＬＤ）領域であり、３０１はｎ型ＩｎＰ基板で
ある。３０２はｎ型ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層、３０３
はアンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層、３０４はアンドー
プＩｎＧａＡｓＰバッファ層、３０５はｐ型ＩｎＰ層で
ある。また、３０６はアンドープＩｎＧａＡｓＰ光吸収
層、３０７はアンドープＩｎＧａＡｓＰバッファ層、３
０８はｐ型ＩｎＰクラッド層である。３１０は回折格
子、３１１はＦｅドープＩｎＰ電流ブロック層、３１２
はＩｎＧａＡｓコンタクト層、３１３はｐ型不純物拡散
領域、３１４はＳｉＮ絶縁膜、３１５は光変調器用ｐ側
電極、３１６はＬＤ用ｐ側電極、３１７は変調器とＬＤ
共通のｎ側電極である。また、図２６は図２５に示す光
変調器集積化半導体レーザの製造方法を示す図であり、
図２６(a) 〜(d) は工程別の断面図、図２６(e) 〜(i)
は工程別の斜視図である。
ライトウェーブ テクノロジー，８巻，９号，１３５７
〜１３６２頁（Journal of Lightwave Technology, Vo
l.8No.9 1990, p.1357-1362）に記載された、半導体レ
ーザと光変調器とを集積化した光変調器集積化半導体レ
ーザの構造を示す図であり、図２５(a) はその全体構造
を示す一部切り欠き斜視図、図２５(b) はレーザの主要
部の共振器長方向に沿った断面図である。これら図にお
いて、３００ａは光変調器領域、３００ｂはレーザダイ
オード（ＬＤ）領域であり、３０１はｎ型ＩｎＰ基板で
ある。３０２はｎ型ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層、３０３
はアンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層、３０４はアンドー
プＩｎＧａＡｓＰバッファ層、３０５はｐ型ＩｎＰ層で
ある。また、３０６はアンドープＩｎＧａＡｓＰ光吸収
層、３０７はアンドープＩｎＧａＡｓＰバッファ層、３
０８はｐ型ＩｎＰクラッド層である。３１０は回折格
子、３１１はＦｅドープＩｎＰ電流ブロック層、３１２
はＩｎＧａＡｓコンタクト層、３１３はｐ型不純物拡散
領域、３１４はＳｉＮ絶縁膜、３１５は光変調器用ｐ側
電極、３１６はＬＤ用ｐ側電極、３１７は変調器とＬＤ
共通のｎ側電極である。また、図２６は図２５に示す光
変調器集積化半導体レーザの製造方法を示す図であり、
図２６(a) 〜(d) は工程別の断面図、図２６(e) 〜(i)
は工程別の斜視図である。
【０００８】以下、製造工程を説明する。まず、図２６
(a) に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板３０１の（１００）
面上の半導体レーザを形成すべき領域（図中Ｂで示す領
域）に、２４０ｎｍピッチのλ／４シフト回折格子３１
０を形成する。次に、図２６(b) に示すように、このｎ
型ＩｎＰ基板３０１の（１００）面上に、厚さ０．１μ
ｍ、波長（λ）１．３μｍのｎ型ＩｎＧａＡｓＰ光ガイ
ド層３０２、厚さ０．１μｍ、波長（λ）１．５７μｍ
のアンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層３０３、厚さ０．１
μｍ、波長（λ）１．３μｍのアンドープＩｎＧａＡｓ
Ｐバッファ層３０４、及び厚さ約１μｍのｐ型ＩｎＰ層
３０５をこの順に液相エピタキシャル成長法により連続
成長し、さらに、ｐ型ＩｎＰ層３０５上にレジスト膜３
２０を成膜する。
(a) に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板３０１の（１００）
面上の半導体レーザを形成すべき領域（図中Ｂで示す領
域）に、２４０ｎｍピッチのλ／４シフト回折格子３１
０を形成する。次に、図２６(b) に示すように、このｎ
型ＩｎＰ基板３０１の（１００）面上に、厚さ０．１μ
ｍ、波長（λ）１．３μｍのｎ型ＩｎＧａＡｓＰ光ガイ
ド層３０２、厚さ０．１μｍ、波長（λ）１．５７μｍ
のアンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層３０３、厚さ０．１
μｍ、波長（λ）１．３μｍのアンドープＩｎＧａＡｓ
Ｐバッファ層３０４、及び厚さ約１μｍのｐ型ＩｎＰ層
３０５をこの順に液相エピタキシャル成長法により連続
成長し、さらに、ｐ型ＩｎＰ層３０５上にレジスト膜３
２０を成膜する。
【０００９】次に、通常の写真製版技術により、該レジ
スト膜３２０の光変調器を形成すべき領域（図中Ａで示
す領域）上にある部分を除去した後、該レジスト膜パタ
ーンをマスクにして、ｐ型ＩｎＰ層３０５，アンドープ
ＩｎＧａＡｓＰバッファ層３０４，アンドープＩｎＧａ
ＡｓＰ活性層３０３，およびｎ型ＩｎＧａＡｓＰ光ガイ
ド層３０２にドライエッチングを施し、図２６(c) に示
すように、光変調器を形成すべき領域（図中Ａで示す領
域）の基板３０１表面を露出させる。
スト膜３２０の光変調器を形成すべき領域（図中Ａで示
す領域）上にある部分を除去した後、該レジスト膜パタ
ーンをマスクにして、ｐ型ＩｎＰ層３０５，アンドープ
ＩｎＧａＡｓＰバッファ層３０４，アンドープＩｎＧａ
ＡｓＰ活性層３０３，およびｎ型ＩｎＧａＡｓＰ光ガイ
ド層３０２にドライエッチングを施し、図２６(c) に示
すように、光変調器を形成すべき領域（図中Ａで示す領
域）の基板３０１表面を露出させる。
【００１０】次に、図２６(d) に示すように、厚さ０．
３〜０．５μｍ、波長１．４４μｍに相当するバンドギ
ャップエネルギを有するアンドープＩｎＧａＡｓＰ光吸
収層３０６，厚さ０．１〜０．３μｍ、波長（λ）１．
２５μｍのアンドープＩｎＧａＡｓＰバッファ層３０
７，および厚さ約３μｍのｐ型ＩｎＰクラッド層３０８
をハイドライド気相エピタキシャル成長法（以下、ＶＰ
Ｅ法と記す）を用いて順次形成し、さらに、ｐ型ＩｎＰ
クラッド層３０８上にレジスト膜３２１を成膜する。次
に、通常の写真製版技術により、形成すべき半導体レー
ザの光の導波方向に沿って上記レジスト膜３２１をスト
ライプ状にパターニングした後、このパターニングされ
たレジスト膜３２１をマスクにして、基板３０１上に成
長した半導体層にドライエッチングを施して、これらを
２μｍ幅のメサストライプ３２５に成形し、ついで、半
導体レーザが形成されるべき領域上に成長したアンドー
プＩｎＧａＡｓＰ光吸収層３０６，アンドープＩｎＧａ
ＡｓＰバッファ層３０７，およびｐ型ＩｎＰクラッド層
３０８をエッチング除去し、さらに光変調器が形成され
るべき領域と半導体レーザが形成されるべき領域との間
に電気的アイソレーションのためのエッチング溝３２６
を設けると、図２６(e) に示す状態になる。
３〜０．５μｍ、波長１．４４μｍに相当するバンドギ
ャップエネルギを有するアンドープＩｎＧａＡｓＰ光吸
収層３０６，厚さ０．１〜０．３μｍ、波長（λ）１．
２５μｍのアンドープＩｎＧａＡｓＰバッファ層３０
７，および厚さ約３μｍのｐ型ＩｎＰクラッド層３０８
をハイドライド気相エピタキシャル成長法（以下、ＶＰ
Ｅ法と記す）を用いて順次形成し、さらに、ｐ型ＩｎＰ
クラッド層３０８上にレジスト膜３２１を成膜する。次
に、通常の写真製版技術により、形成すべき半導体レー
ザの光の導波方向に沿って上記レジスト膜３２１をスト
ライプ状にパターニングした後、このパターニングされ
たレジスト膜３２１をマスクにして、基板３０１上に成
長した半導体層にドライエッチングを施して、これらを
２μｍ幅のメサストライプ３２５に成形し、ついで、半
導体レーザが形成されるべき領域上に成長したアンドー
プＩｎＧａＡｓＰ光吸収層３０６，アンドープＩｎＧａ
ＡｓＰバッファ層３０７，およびｐ型ＩｎＰクラッド層
３０８をエッチング除去し、さらに光変調器が形成され
るべき領域と半導体レーザが形成されるべき領域との間
に電気的アイソレーションのためのエッチング溝３２６
を設けると、図２６(e) に示す状態になる。
【００１１】次に、図２６(f) に示すように、メサスト
ライプ部３２５の両側および上記電気的アイソレーショ
ンのための溝３２６を埋め込むように、高抵抗のＦｅド
ープＩｎＰ電流ブロック層３１１をＶＰＥ法により成長
し、続いて、この上にアンドープＩｎＧａＡｓコンタク
ト層３１２をＶＰＥ法により成長する。
ライプ部３２５の両側および上記電気的アイソレーショ
ンのための溝３２６を埋め込むように、高抵抗のＦｅド
ープＩｎＰ電流ブロック層３１１をＶＰＥ法により成長
し、続いて、この上にアンドープＩｎＧａＡｓコンタク
ト層３１２をＶＰＥ法により成長する。
【００１２】この後、コンタクト層３１２上に誘電体膜
３３０を成膜し、この誘電体膜３３０の光変調器が形成
されるべき領域と半導体レーザが形成されるべき領域の
それぞれにストライプ状の開口部を設ける。そして、こ
の誘電体膜パターンをマスクとしてＺｎの選択拡散を行
ない、図２６(g) に示すように、ＦｅドープＩｎＰ電流
ブロック層３１１，アンドープＩｎＧａＡｓコンタクト
層３１２のメサストライプ部３２５上に形成された部分
にその底部がメサストライプ部３２５に達するｐ型拡散
領域３１３を形成する。
３３０を成膜し、この誘電体膜３３０の光変調器が形成
されるべき領域と半導体レーザが形成されるべき領域の
それぞれにストライプ状の開口部を設ける。そして、こ
の誘電体膜パターンをマスクとしてＺｎの選択拡散を行
ない、図２６(g) に示すように、ＦｅドープＩｎＰ電流
ブロック層３１１，アンドープＩｎＧａＡｓコンタクト
層３１２のメサストライプ部３２５上に形成された部分
にその底部がメサストライプ部３２５に達するｐ型拡散
領域３１３を形成する。
【００１３】この後、ＩｎＧａＡｓコンタクト層３１２
を、これが光変調器が形成されるべき領域と半導体レー
ザが形成されるべき領域のそれぞれにストライプ状に残
るように選択エッチングを行うと、図２６(h) に示す状
態となる。
を、これが光変調器が形成されるべき領域と半導体レー
ザが形成されるべき領域のそれぞれにストライプ状に残
るように選択エッチングを行うと、図２６(h) に示す状
態となる。
【００１４】次に、上記工程により形成されたストライ
プ状のＩｎＧａＡｓコンタクト層３１２およびＦｅドー
プＩｎＰ層３１１の上面を覆うように、ＳｉＮ膜３１４
を堆積形成し、通常の写真製版，エッチング技術によ
り、図２６(i) に示すように、該ＳｉＮ膜３１４にコン
タクト用の開口部３１４ａ，３１４ｂを形成する。
プ状のＩｎＧａＡｓコンタクト層３１２およびＦｅドー
プＩｎＰ層３１１の上面を覆うように、ＳｉＮ膜３１４
を堆積形成し、通常の写真製版，エッチング技術によ
り、図２６(i) に示すように、該ＳｉＮ膜３１４にコン
タクト用の開口部３１４ａ，３１４ｂを形成する。
【００１５】この後、次に、上記開口部３１４ａ，３１
４ｂを埋め込むように上記ＳｉＮ膜３１４上にｐ型電極
形成用金属層を形成し、この金属層をパターニングして
上記開口部３１４ａ，３１４ｂを埋め込んだ部分とその
周囲部とを残し、光変調器用ｐ側電極３１５と半導体レ
ーザ用ｐ側電極３１６を形成し、さらに、基板３０１裏
面に共通ｎ側電極３１７を形成すると、図２５に示す半
導体レーザと光変調器が同一基板上にモノリシックに集
積して形成された光変調器集積化半導体レーザが得られ
る。
４ｂを埋め込むように上記ＳｉＮ膜３１４上にｐ型電極
形成用金属層を形成し、この金属層をパターニングして
上記開口部３１４ａ，３１４ｂを埋め込んだ部分とその
周囲部とを残し、光変調器用ｐ側電極３１５と半導体レ
ーザ用ｐ側電極３１６を形成し、さらに、基板３０１裏
面に共通ｎ側電極３１７を形成すると、図２５に示す半
導体レーザと光変調器が同一基板上にモノリシックに集
積して形成された光変調器集積化半導体レーザが得られ
る。
【００１６】次に動作について説明する。この光変調器
集積化半導体レーザでは、半導体レーザにおける活性層
３０３のエネルギバンドギャップよりも、光変調器側の
アンドープＩｎＧａＡｓＰ光吸収層３０６のエネルギバ
ンドギャップが大きくなっており、メサストライプ部内
の半導体レーザ側の活性層３０３で発光した光は、光変
調器側のアンドープＩｎＧａＡｓＰ光吸収層３０６内に
伝搬し、このアンドープＩｎＧａＡｓＰ光吸収層３０６
の劈開端面からレーザ光が出射する。この状態で光変調
器部分に電圧を印加しない場合（無バイアス）には前端
面方向に伝播する光は光吸収層３０６を通過して光吸収
層３０６の劈開端面から外部に取り出される。この時、
光吸収層３０６は上述のように、そのバンドギャップが
活性層３０３のバンドギャップより大きいので、レーザ
光は光吸収層３０６に吸収されることなく光変調器領域
を通過する。一方、光変調器に対して、ｎ側電極３１７
側をプラス，ｐ側電極３１５側をマイナスとして逆バイ
アスを印加すると、光吸収層３０６に電界がかかり、フ
ランツ−ケルディッシュ効果（Franz-Keldysh effect）
により、図２９に示すように光吸収層のバンドギャップ
が実効的に縮小し、伝播する光は光吸収層で吸収される
ため端面から外には取り出されない。上記のように光変
調器を逆バイアスで変調することにより光の強度のＯ
Ｎ，ＯＦＦを変調することができる。
集積化半導体レーザでは、半導体レーザにおける活性層
３０３のエネルギバンドギャップよりも、光変調器側の
アンドープＩｎＧａＡｓＰ光吸収層３０６のエネルギバ
ンドギャップが大きくなっており、メサストライプ部内
の半導体レーザ側の活性層３０３で発光した光は、光変
調器側のアンドープＩｎＧａＡｓＰ光吸収層３０６内に
伝搬し、このアンドープＩｎＧａＡｓＰ光吸収層３０６
の劈開端面からレーザ光が出射する。この状態で光変調
器部分に電圧を印加しない場合（無バイアス）には前端
面方向に伝播する光は光吸収層３０６を通過して光吸収
層３０６の劈開端面から外部に取り出される。この時、
光吸収層３０６は上述のように、そのバンドギャップが
活性層３０３のバンドギャップより大きいので、レーザ
光は光吸収層３０６に吸収されることなく光変調器領域
を通過する。一方、光変調器に対して、ｎ側電極３１７
側をプラス，ｐ側電極３１５側をマイナスとして逆バイ
アスを印加すると、光吸収層３０６に電界がかかり、フ
ランツ−ケルディッシュ効果（Franz-Keldysh effect）
により、図２９に示すように光吸収層のバンドギャップ
が実効的に縮小し、伝播する光は光吸収層で吸収される
ため端面から外には取り出されない。上記のように光変
調器を逆バイアスで変調することにより光の強度のＯ
Ｎ，ＯＦＦを変調することができる。
【００１７】ところで、図２５の光変調器集積化半導体
レーザでは、光変調器部の光吸収層３０６とＬＤ部の活
性層３０３とを、別々のエピタキシャル成長工程によっ
て形成した屈折率の異なる別々の半導体層で形成してお
り、また、光変調器部の層３０６，３０７，及び３０８
を成長した際に、これらの層（３０６，３０７，及び３
０８）はＬＤとの接合部分でその層厚が厚くなるため、
ＬＤ部の活性層３０３及び光ガイド層３０２と光変調器
部の光吸収層３０６とが滑らかにつながらず、接続部で
反射や散乱が起こり、光変調器とＬＤの光結合効率が悪
くなるという問題点がある。
レーザでは、光変調器部の光吸収層３０６とＬＤ部の活
性層３０３とを、別々のエピタキシャル成長工程によっ
て形成した屈折率の異なる別々の半導体層で形成してお
り、また、光変調器部の層３０６，３０７，及び３０８
を成長した際に、これらの層（３０６，３０７，及び３
０８）はＬＤとの接合部分でその層厚が厚くなるため、
ＬＤ部の活性層３０３及び光ガイド層３０２と光変調器
部の光吸収層３０６とが滑らかにつながらず、接続部で
反射や散乱が起こり、光変調器とＬＤの光結合効率が悪
くなるという問題点がある。
【００１８】絶縁膜を用いた選択成長、即ち結晶成長を
行なうウエハの表面の一部を絶縁膜で覆い、絶縁膜に覆
われていない領域上にのみ結晶成長を行なう場合には、
絶縁膜に覆われた部分と絶縁膜に覆われていない部分と
の境界近傍の成長層厚が厚くなる現象、いわゆるエッジ
グロウスが発生するが、図２６(d) に示すように、段差
を有するウエハ上に結晶成長を行なう場合にも、凹部
（ここでは光変調器となる領域Ａ）上に成長する成長層
の層厚が段差部の近傍で厚くなるエッジグロウスが発生
する。
行なうウエハの表面の一部を絶縁膜で覆い、絶縁膜に覆
われていない領域上にのみ結晶成長を行なう場合には、
絶縁膜に覆われた部分と絶縁膜に覆われていない部分と
の境界近傍の成長層厚が厚くなる現象、いわゆるエッジ
グロウスが発生するが、図２６(d) に示すように、段差
を有するウエハ上に結晶成長を行なう場合にも、凹部
（ここでは光変調器となる領域Ａ）上に成長する成長層
の層厚が段差部の近傍で厚くなるエッジグロウスが発生
する。
【００１９】上述の光結合効率は、エッジグロウスの程
度によって大きく影響され、また、ウエハの段差に起因
するエッジグロウスの程度は、ウエハの段差が大きいほ
ど大きくなる。本従来例の場合、ウエハの段差は、ガイ
ド層３０２，活性層３０３，アンドープＩｎＧａＡｓＰ
バッファ層３０４，及びｐ型ＩｎＰ層３０５の層厚を加
算した大きさ、即ち１．３μｍ以上あり、エッジグロウ
スの程度もかなり大きなものとなる。また、エッジグロ
ウスは、光結合効率の悪化のみならず、結晶成長終了後
の表面に大きな段差ができ、リッジ形成等の後のプロセ
スにおいて障害になるという問題を招来する。
度によって大きく影響され、また、ウエハの段差に起因
するエッジグロウスの程度は、ウエハの段差が大きいほ
ど大きくなる。本従来例の場合、ウエハの段差は、ガイ
ド層３０２，活性層３０３，アンドープＩｎＧａＡｓＰ
バッファ層３０４，及びｐ型ＩｎＰ層３０５の層厚を加
算した大きさ、即ち１．３μｍ以上あり、エッジグロウ
スの程度もかなり大きなものとなる。また、エッジグロ
ウスは、光結合効率の悪化のみならず、結晶成長終了後
の表面に大きな段差ができ、リッジ形成等の後のプロセ
スにおいて障害になるという問題を招来する。
【００２０】また、図２７は例えば電子情報通信学会１
９９０年春季大会予稿集Ｃ−２０，４−２９５頁に記載
された、従来の他の光変調器集積化半導体レーザの構造
を示す断面模式図である。図において、４００ａは光変
調器領域、４００ｂはＬＤ領域であり、４０１はｎ型Ｉ
ｎＰ基板である。４０２はｎ型ＩｎＧａＡｓＰ光吸収兼
光ガイド層、４０３はアンドープＩｎＧａＡｓＰ活性
層、４０４はｐ型ＩｎＰ層、４０５はｐ型ＩｎＰクラッ
ド層である。また、４０６ａ，４０６ｂはｐ型ＩｎＧａ
ＡｓＰコンタクト層、４０７は光変調器用ｐ側電極、４
０８はＬＤ用ｐ側電極、４０９は変調器とＬＤ共通のｎ
側電極である。また、４１０は回折格子である。
９９０年春季大会予稿集Ｃ−２０，４−２９５頁に記載
された、従来の他の光変調器集積化半導体レーザの構造
を示す断面模式図である。図において、４００ａは光変
調器領域、４００ｂはＬＤ領域であり、４０１はｎ型Ｉ
ｎＰ基板である。４０２はｎ型ＩｎＧａＡｓＰ光吸収兼
光ガイド層、４０３はアンドープＩｎＧａＡｓＰ活性
層、４０４はｐ型ＩｎＰ層、４０５はｐ型ＩｎＰクラッ
ド層である。また、４０６ａ，４０６ｂはｐ型ＩｎＧａ
ＡｓＰコンタクト層、４０７は光変調器用ｐ側電極、４
０８はＬＤ用ｐ側電極、４０９は変調器とＬＤ共通のｎ
側電極である。また、４１０は回折格子である。
【００２１】次に、この光変調器集積化半導体レーザの
製造工程について説明する。図２８は図２７の光変調器
集積化半導体レーザの作製プロセスを示す断面模式図で
ある。まず基板４０１に回折格子４１０を部分的に形成
した後、図２８(a) に示すように、厚さ約０．３μｍの
光吸収兼光ガイド層４０２，厚さ約０．１５μｍの活性
層４０３，及び厚さ約０．１μｍのｐ型ＩｎＰ層４０４
をＭＯＣＶＤにより順次結晶成長する。次にエッチング
により、図２８(b) に示すように、光変調器の部分、即
ち回折格子４１０が形成されていない部分のｐ型ＩｎＰ
層４０４及び活性層４０３を選択的に除去する。この
後、図２８(c) に示すように、光変調器部，ＬＤ部の全
体を埋め込むようにｐ型ＩｎＰクラッド層４０５及びｐ
型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層４０６を成長する。
製造工程について説明する。図２８は図２７の光変調器
集積化半導体レーザの作製プロセスを示す断面模式図で
ある。まず基板４０１に回折格子４１０を部分的に形成
した後、図２８(a) に示すように、厚さ約０．３μｍの
光吸収兼光ガイド層４０２，厚さ約０．１５μｍの活性
層４０３，及び厚さ約０．１μｍのｐ型ＩｎＰ層４０４
をＭＯＣＶＤにより順次結晶成長する。次にエッチング
により、図２８(b) に示すように、光変調器の部分、即
ち回折格子４１０が形成されていない部分のｐ型ＩｎＰ
層４０４及び活性層４０３を選択的に除去する。この
後、図２８(c) に示すように、光変調器部，ＬＤ部の全
体を埋め込むようにｐ型ＩｎＰクラッド層４０５及びｐ
型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層４０６を成長する。
【００２２】次に動作について説明する。本従来例の動
作原理は図２５に示した従来例の動作原理と全く同じで
ある。即ち、ＬＤに対しｐ側電極４０８をプラスとして
順バイアス状態にすると、ＬＤの活性層４０３にキャリ
アが注入されレーザ発振を生じる。この状態で光変調器
部分に電圧を印加しない場合（無バイアス）には前端面
方向に伝播する光は光ガイド兼光吸収層５０２を通過し
て光ガイド兼光吸収層５０２の端面から外部に取り出さ
れる。この時、光ガイド兼光吸収層４０２のバンドギャ
ップは活性層４０３のバンドギャップより広くしている
ので、レーザ光は光ガイド兼光吸収層４０２に吸収され
ることなく光変調器領域を通過する。一方、光変調器に
対して、ｎ側電極４０９側をプラス，ｐ側電極４０７側
をマイナスとして逆バイアスを印加すると、光ガイド兼
光吸収層４０２に電界がかかり、フランツ−ケルディッ
シュ効果（Franz-Keldysh effect）により、図２９に示
すように光吸収層のバンドギャップが実効的に縮小し、
伝播する光は光吸収層で吸収されるため端面から外には
取り出されない。上記のように光変調器を逆バイアスで
変調することにより光の強度のＯＮ，ＯＦＦを変調する
ことができる。
作原理は図２５に示した従来例の動作原理と全く同じで
ある。即ち、ＬＤに対しｐ側電極４０８をプラスとして
順バイアス状態にすると、ＬＤの活性層４０３にキャリ
アが注入されレーザ発振を生じる。この状態で光変調器
部分に電圧を印加しない場合（無バイアス）には前端面
方向に伝播する光は光ガイド兼光吸収層５０２を通過し
て光ガイド兼光吸収層５０２の端面から外部に取り出さ
れる。この時、光ガイド兼光吸収層４０２のバンドギャ
ップは活性層４０３のバンドギャップより広くしている
ので、レーザ光は光ガイド兼光吸収層４０２に吸収され
ることなく光変調器領域を通過する。一方、光変調器に
対して、ｎ側電極４０９側をプラス，ｐ側電極４０７側
をマイナスとして逆バイアスを印加すると、光ガイド兼
光吸収層４０２に電界がかかり、フランツ−ケルディッ
シュ効果（Franz-Keldysh effect）により、図２９に示
すように光吸収層のバンドギャップが実効的に縮小し、
伝播する光は光吸収層で吸収されるため端面から外には
取り出されない。上記のように光変調器を逆バイアスで
変調することにより光の強度のＯＮ，ＯＦＦを変調する
ことができる。
【００２３】なお、図２７に示す従来の光変調器集積化
半導体レーザでは、同一の層で光変調器の光吸収層とＬ
Ｄの光ガイド層を兼用する構成としているため、図２５
の光変調器集積化半導体レーザにおいて生ずる，ＬＤと
光変調器間の光結合効率の悪化や、表面段差による弊害
を低減することができる。
半導体レーザでは、同一の層で光変調器の光吸収層とＬ
Ｄの光ガイド層を兼用する構成としているため、図２５
の光変調器集積化半導体レーザにおいて生ずる，ＬＤと
光変調器間の光結合効率の悪化や、表面段差による弊害
を低減することができる。
【００２４】また、図３０は例えばエレクトロニクスレ
ターズ ２８巻，２号，１５３頁〜１５４頁（Electron
ics Letters 16th January 1992 Vol.28 No.2, p.153-1
54）に記載された従来のさらに他の光変調器集積化半導
体レーザの構造を示す斜視図である。図において、５０
０ａは光変調器領域、５００ｂはＬＤ領域であり、５０
１はｎ型ＩｎＰ基板である。５０２はｎ型ＩｎＧａＡｓ
Ｐガイド層、５０３はｎ型ＩｎＰスペーサ層、５０６は
ｎ型ＩｎＰクラッド層、５０７はｉ型ＩｎＧａＡｓ／Ｉ
ｎＧａＡｓＰ多重量子井戸（以下、ＭＱＷとも記す）
層、５０８はｐ型ＩｎＰクラッド層である。５０９はｐ
型ＩｎＰ埋込層、５１０はｐ+ 型ＩｎＧａＡｓＰコンタ
クト層である。また、５１１は回折格子、５１２はＳｉ
Ｏ2 絶縁膜である。５１３ａは光変調器用ｐ側電極、５
１３ｂはＬＤ用ｐ側電極、５１４は変調器とＬＤ共通の
ｎ側電極である。
ターズ ２８巻，２号，１５３頁〜１５４頁（Electron
ics Letters 16th January 1992 Vol.28 No.2, p.153-1
54）に記載された従来のさらに他の光変調器集積化半導
体レーザの構造を示す斜視図である。図において、５０
０ａは光変調器領域、５００ｂはＬＤ領域であり、５０
１はｎ型ＩｎＰ基板である。５０２はｎ型ＩｎＧａＡｓ
Ｐガイド層、５０３はｎ型ＩｎＰスペーサ層、５０６は
ｎ型ＩｎＰクラッド層、５０７はｉ型ＩｎＧａＡｓ／Ｉ
ｎＧａＡｓＰ多重量子井戸（以下、ＭＱＷとも記す）
層、５０８はｐ型ＩｎＰクラッド層である。５０９はｐ
型ＩｎＰ埋込層、５１０はｐ+ 型ＩｎＧａＡｓＰコンタ
クト層である。また、５１１は回折格子、５１２はＳｉ
Ｏ2 絶縁膜である。５１３ａは光変調器用ｐ側電極、５
１３ｂはＬＤ用ｐ側電極、５１４は変調器とＬＤ共通の
ｎ側電極である。
【００２５】次にこの光変調器集積化半導体レーザの製
造方法を図３１に従って説明する。まず、基板５０１の
ＤＦＢ−ＬＤを作製する領域の表面に回折格子５１１を
形成する。そして、この回折格子５１１が形成された基
板５０１上に、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層５０２およ
びｎ型ＩｎＰスペーサ層５０３を基板全面にわたって成
長した後、図３１(a) に示すように、スペーサ層５０３
上に、ＤＦＢ−ＬＤ部分では幅１０μｍ程度、変調器部
分では幅４μｍ程度の１対のＳｉＯ2 膜５２０を２μｍ
程度の領域をはさんで形成する。
造方法を図３１に従って説明する。まず、基板５０１の
ＤＦＢ−ＬＤを作製する領域の表面に回折格子５１１を
形成する。そして、この回折格子５１１が形成された基
板５０１上に、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層５０２およ
びｎ型ＩｎＰスペーサ層５０３を基板全面にわたって成
長した後、図３１(a) に示すように、スペーサ層５０３
上に、ＤＦＢ−ＬＤ部分では幅１０μｍ程度、変調器部
分では幅４μｍ程度の１対のＳｉＯ2 膜５２０を２μｍ
程度の領域をはさんで形成する。
【００２６】次に図３１(b) に示すように、上記ＳｉＯ
2 膜５２０を選択マスクとして、ｎ型ＩｎＰクラッド層
５０６、ｉ型ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井
戸層５０７、ｐ型ＩｎＰクラッド層５０８を気相成長
（ＭＯＣＶＤ）によりＳｉＯ2膜５２０の開口部に選択
的に成長する。このとき、ＳｉＯ2 膜５２０に挟まれた
領域での膜厚はＳｉＯ2 膜５２０の幅の広い部分では幅
の狭い部分に比べて相対的に厚くなる。これは、ＳｉＯ
2 膜５２０上に到達した反応種がＳｉＯ2 膜５２０上に
は成長できないために基板が露出した部分まで拡散して
成長に寄与するからである。
2 膜５２０を選択マスクとして、ｎ型ＩｎＰクラッド層
５０６、ｉ型ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井
戸層５０７、ｐ型ＩｎＰクラッド層５０８を気相成長
（ＭＯＣＶＤ）によりＳｉＯ2膜５２０の開口部に選択
的に成長する。このとき、ＳｉＯ2 膜５２０に挟まれた
領域での膜厚はＳｉＯ2 膜５２０の幅の広い部分では幅
の狭い部分に比べて相対的に厚くなる。これは、ＳｉＯ
2 膜５２０上に到達した反応種がＳｉＯ2 膜５２０上に
は成長できないために基板が露出した部分まで拡散して
成長に寄与するからである。
【００２７】次に、ＳｉＯ2 膜５２０を、幅２μｍの領
域の両側の部分を内側から幅１μｍだけエッチングして
開口部を広げ、図３１(c) に示すように、ＭＱＷ構造を
覆うようにしてｐ型ＩｎＰ埋込層１０９を選択成長し、
さらに埋込層１０９上にｐ+型ＩｎＧａＡｓＰコンタク
ト層１１０を選択成長する。この後、ＬＤと光変調器間
のコンタクト層をエッチング除去して分離し、各領域に
電極を形成して図７の光変調器集積化ＤＦＢ−ＬＤが完
成する。
域の両側の部分を内側から幅１μｍだけエッチングして
開口部を広げ、図３１(c) に示すように、ＭＱＷ構造を
覆うようにしてｐ型ＩｎＰ埋込層１０９を選択成長し、
さらに埋込層１０９上にｐ+型ＩｎＧａＡｓＰコンタク
ト層１１０を選択成長する。この後、ＬＤと光変調器間
のコンタクト層をエッチング除去して分離し、各領域に
電極を形成して図７の光変調器集積化ＤＦＢ−ＬＤが完
成する。
【００２８】次に動作について説明する。製造方法のと
ころで説明したように一対のＳｉＯ2 膜で挟まれた導波
領域のうち、ＳｉＯ2 膜幅の広いＤＦＢ−ＬＤ領域で
は、ＭＱＷ層５０７の厚さがＳｉＯ2 膜幅の狭い光変調
器領域での厚さに比べて厚くなる。量子井戸（ＱＷ）層
では実効的なバンドギャップ（Ｅｇ）は井戸層厚に依存
し、井戸層が厚いほどＥｇは小さくなる。従って、ＭＱ
Ｗ層のＥｇはＤＦＢ−ＬＤ領域での値Ｅｇ1 が光変調領
域での値Ｅｇ2 よりも小さくなる。ＤＦＢ−ＬＤを順バ
イアスして連続発振させると、レーザ光（波長λ1 ＝
１．２４／Ｅｇ1 ）は光変調器領域ではＥｇ2 ＞Ｅｇ1
なので、吸収されずに端面から取り出される。一方、光
変調器に逆バイアスを印加するとＭＱＷ層の量子閉込シ
ュタルク効果により、励起子による吸収端が長波側にシ
フトして実効的なバンドギャップＥｇ′2 は、Ｅｇ′2
＜Ｅｇ1 と逆にＤＦＢ−ＬＤ領域での値より小さくなる
ので、レーザ光は光変調器で吸収され消光する。従っ
て、光変調器に加える電圧を変調することによりレーザ
光をｏｎ／ｏｆｆすることができる。
ころで説明したように一対のＳｉＯ2 膜で挟まれた導波
領域のうち、ＳｉＯ2 膜幅の広いＤＦＢ−ＬＤ領域で
は、ＭＱＷ層５０７の厚さがＳｉＯ2 膜幅の狭い光変調
器領域での厚さに比べて厚くなる。量子井戸（ＱＷ）層
では実効的なバンドギャップ（Ｅｇ）は井戸層厚に依存
し、井戸層が厚いほどＥｇは小さくなる。従って、ＭＱ
Ｗ層のＥｇはＤＦＢ−ＬＤ領域での値Ｅｇ1 が光変調領
域での値Ｅｇ2 よりも小さくなる。ＤＦＢ−ＬＤを順バ
イアスして連続発振させると、レーザ光（波長λ1 ＝
１．２４／Ｅｇ1 ）は光変調器領域ではＥｇ2 ＞Ｅｇ1
なので、吸収されずに端面から取り出される。一方、光
変調器に逆バイアスを印加するとＭＱＷ層の量子閉込シ
ュタルク効果により、励起子による吸収端が長波側にシ
フトして実効的なバンドギャップＥｇ′2 は、Ｅｇ′2
＜Ｅｇ1 と逆にＤＦＢ−ＬＤ領域での値より小さくなる
ので、レーザ光は光変調器で吸収され消光する。従っ
て、光変調器に加える電圧を変調することによりレーザ
光をｏｎ／ｏｆｆすることができる。
【００２９】また、図３３は例えばエレクトロニクスレ
ターズ ２７巻，２３号，２１３８〜２１４０頁（Elec
tronics Letters, 7th November 1991 Vol.27 No.23,
p.2138-2140）に記載された，さらに他の光変調器集積
化半導体レーザの構造，及びその製造方法を説明するた
めの図であり、図３３(b) 中の符号Ａ，Ｂで特定した拡
大図は、それぞれ光変調器領域と半導体レーザ領域にお
ける半導体層の層構造を示している。
ターズ ２７巻，２３号，２１３８〜２１４０頁（Elec
tronics Letters, 7th November 1991 Vol.27 No.23,
p.2138-2140）に記載された，さらに他の光変調器集積
化半導体レーザの構造，及びその製造方法を説明するた
めの図であり、図３３(b) 中の符号Ａ，Ｂで特定した拡
大図は、それぞれ光変調器領域と半導体レーザ領域にお
ける半導体層の層構造を示している。
【００３０】これら図において、６００ａは光変調器領
域、６００ｂはＬＤ領域であり、６０１はｎ型ＩｎＰ基
板である。６０２はｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層、６０
３はＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸層、６
０５はｐ型ＩｎＰクラッド層である。６０６はｐ型Ｉｎ
ＧａＡｓＰキャップ層である。また、６０７は回折格子
であり、６０８は光変調器用ｐ側電極、６０９はＬＤ用
ｐ側電極、６１０は変調器とＬＤ共通のｎ側電極であ
る。
域、６００ｂはＬＤ領域であり、６０１はｎ型ＩｎＰ基
板である。６０２はｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層、６０
３はＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸層、６
０５はｐ型ＩｎＰクラッド層である。６０６はｐ型Ｉｎ
ＧａＡｓＰキャップ層である。また、６０７は回折格子
であり、６０８は光変調器用ｐ側電極、６０９はＬＤ用
ｐ側電極、６１０は変調器とＬＤ共通のｎ側電極であ
る。
【００３１】次に、この光変調器集積化半導体レーザの
製造工程について説明する。まず、図３３(a) に示すよ
うに、ＩｎＰ基板６０１の半導体レーザが形成されるべ
き所定領域の表面に回折格子６０７を形成し（図中手前
側が光変調器を形成する領域となる。）、さらに、この
回折格子６０７を挟むように、形成される半導体レーザ
の光の導波方向に沿ったストライプ状のＳｉＯ2 膜６２
０を形成する。ＳｉＯ2 膜６２０の寸法は、例えば２０
０μｍ×４００μｍ程度であり、ＳｉＯ2 膜６２０間の
距離（回折格子６０７が形成されている領域の幅）は２
００μｍ程度である。
製造工程について説明する。まず、図３３(a) に示すよ
うに、ＩｎＰ基板６０１の半導体レーザが形成されるべ
き所定領域の表面に回折格子６０７を形成し（図中手前
側が光変調器を形成する領域となる。）、さらに、この
回折格子６０７を挟むように、形成される半導体レーザ
の光の導波方向に沿ったストライプ状のＳｉＯ2 膜６２
０を形成する。ＳｉＯ2 膜６２０の寸法は、例えば２０
０μｍ×４００μｍ程度であり、ＳｉＯ2 膜６２０間の
距離（回折格子６０７が形成されている領域の幅）は２
００μｍ程度である。
【００３２】次に、図３３(b) に示すように、基板６０
１上に、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層６０２，ＩｎＧａ
Ａｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸層６０３，及びｐ型
ＩｎＰクラッド層６０５をＭＯＣＶＤ法により順次結晶
成長する。このとき、ＳｉＯ2 膜で挟まれた領域（ＬＤ
の領域）では原料種がマスク上を拡散して余分に供給さ
れるため、ＳｉＯ2 マスクのない領域（変調器の領域）
よりも成長速度が速くなり、その結果、各層の層厚はマ
スクのない領域に比べて１．５倍〜２倍程度に厚くな
る。即ち、図３３(b) に示すように、半導体レーザ側の
ＭＱＷ層の井戸層６３１ｂの層厚は光変調器側のＭＱＷ
層の井戸層６３１ａの層厚よりも厚くなり、これによっ
て、半導体レーザ側のＭＱＷ層のエネルギバンドギャッ
プよりも光変調器側のＭＱＷ層のエネルギバンドギャッ
プが大きくなる。
１上に、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層６０２，ＩｎＧａ
Ａｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸層６０３，及びｐ型
ＩｎＰクラッド層６０５をＭＯＣＶＤ法により順次結晶
成長する。このとき、ＳｉＯ2 膜で挟まれた領域（ＬＤ
の領域）では原料種がマスク上を拡散して余分に供給さ
れるため、ＳｉＯ2 マスクのない領域（変調器の領域）
よりも成長速度が速くなり、その結果、各層の層厚はマ
スクのない領域に比べて１．５倍〜２倍程度に厚くな
る。即ち、図３３(b) に示すように、半導体レーザ側の
ＭＱＷ層の井戸層６３１ｂの層厚は光変調器側のＭＱＷ
層の井戸層６３１ａの層厚よりも厚くなり、これによっ
て、半導体レーザ側のＭＱＷ層のエネルギバンドギャッ
プよりも光変調器側のＭＱＷ層のエネルギバンドギャッ
プが大きくなる。
【００３３】そして、この後、ｐ型ＩｎＰクラッド層６
０５上にｐ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層６０６を形成
し、このＩｎＧａＡｓＰキャップ層６０６のＬＤと光変
調器間の部分をエッチング除去して分離し、分離した各
キャップ層６０６上にそれぞれ光変調器用ｐ側電極６０
８，ＬＤ用ｐ側電極６０９を形成し、さらに、基板６０
１裏面に共通ｎ側電極６１０を形成することにより、図
３３(c) に示す、半導体レーザと光変調器とが同一基板
上にモノリシックに集積した光変調器集積化半導体レー
ザが完成する。
０５上にｐ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層６０６を形成
し、このＩｎＧａＡｓＰキャップ層６０６のＬＤと光変
調器間の部分をエッチング除去して分離し、分離した各
キャップ層６０６上にそれぞれ光変調器用ｐ側電極６０
８，ＬＤ用ｐ側電極６０９を形成し、さらに、基板６０
１裏面に共通ｎ側電極６１０を形成することにより、図
３３(c) に示す、半導体レーザと光変調器とが同一基板
上にモノリシックに集積した光変調器集積化半導体レー
ザが完成する。
【００３４】次に動作について説明する。ＩｎＧａＡｓ
／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸層６０３はＬＤの領域で
は活性層として、また光変調器の領域では光吸収層とし
て動作させる。ＬＤの領域のｐ，ｎ電極間に順バイアス
を印加すると、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子
井戸層６０３にキャリアが注入され、このＭＱＷ層の実
効的バンドギャップと回折格子６０７によって決まる波
長でレーザ発振が起こる。ＭＱＷ層の実効的なバンドギ
ャップはＭＱＷ層中の井戸層の層厚に依存し、井戸層厚
が薄いほどバンドギャップは広くなる。先に説明した通
り、ＭＯＣＶＤによる選択成長の際、井戸層厚はＬＤの
領域では光変調器の領域よりも厚くなり、ＭＱＷ層のＥ
ｇはＤＦＢ−ＬＤ領域での値Ｅｇ1 が光変調領域での値
Ｅｇ2 よりも小さくなる。光変調器を無バイアス状態と
し、ＤＦＢ−ＬＤを順バイアスして連続発振させるとレ
ーザ光（波長λ1 ＝１．２４／Ｅｇ1 ）は光変調器領域
ではＥｇ2 ＞Ｅｇ1 なので吸収されずに端面から取り出
される。一方、光変調器に逆バイアスを印加するとＭＱ
Ｗ層の量子閉込シュタルク効果により、励起子による吸
収端が長波側にシフトして実効的なバンドギャップＥ
ｇ′2 はＥｇ′2 ＜Ｅｇ1 と逆にＤＦＢ−ＬＤ領域での
値より小さくなるのでレーザ光は光変調器で吸収され消
光する。従って、光変調器に加える電圧を変調すること
によりレーザ光をｏｎ／ｏｆｆすることができる。
／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸層６０３はＬＤの領域で
は活性層として、また光変調器の領域では光吸収層とし
て動作させる。ＬＤの領域のｐ，ｎ電極間に順バイアス
を印加すると、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子
井戸層６０３にキャリアが注入され、このＭＱＷ層の実
効的バンドギャップと回折格子６０７によって決まる波
長でレーザ発振が起こる。ＭＱＷ層の実効的なバンドギ
ャップはＭＱＷ層中の井戸層の層厚に依存し、井戸層厚
が薄いほどバンドギャップは広くなる。先に説明した通
り、ＭＯＣＶＤによる選択成長の際、井戸層厚はＬＤの
領域では光変調器の領域よりも厚くなり、ＭＱＷ層のＥ
ｇはＤＦＢ−ＬＤ領域での値Ｅｇ1 が光変調領域での値
Ｅｇ2 よりも小さくなる。光変調器を無バイアス状態と
し、ＤＦＢ−ＬＤを順バイアスして連続発振させるとレ
ーザ光（波長λ1 ＝１．２４／Ｅｇ1 ）は光変調器領域
ではＥｇ2 ＞Ｅｇ1 なので吸収されずに端面から取り出
される。一方、光変調器に逆バイアスを印加するとＭＱ
Ｗ層の量子閉込シュタルク効果により、励起子による吸
収端が長波側にシフトして実効的なバンドギャップＥ
ｇ′2 はＥｇ′2 ＜Ｅｇ1 と逆にＤＦＢ−ＬＤ領域での
値より小さくなるのでレーザ光は光変調器で吸収され消
光する。従って、光変調器に加える電圧を変調すること
によりレーザ光をｏｎ／ｏｆｆすることができる。
【００３５】また、図３４は例えば特開平４−１００２
９１号公報に記載された、従来のさらに他の光変調器集
積化半導体レーザの構造を示す断面模式図である。図に
おいて、７００ａは光変調器領域、７００ｂはＬＤ領域
であり、７０１はｎ型ＩｎＰ基板である。７０４はｎ型
ＩｎＰバッファ層、７０５はｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド
層、７０６ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸
層、７０７はｐ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層、７０８は回
折格子である。７１０はｐ型ＩｎＰクラッド層、７１１
はｐ+ 型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層である。７１５はＳ
ｉＯ2 絶縁膜、７１６ａは光変調器用ｐ側電極、７１６
ｂはＬＤ用ｐ側電極、７１７は光変調器とＬＤ共通のｎ
側電極である。
９１号公報に記載された、従来のさらに他の光変調器集
積化半導体レーザの構造を示す断面模式図である。図に
おいて、７００ａは光変調器領域、７００ｂはＬＤ領域
であり、７０１はｎ型ＩｎＰ基板である。７０４はｎ型
ＩｎＰバッファ層、７０５はｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド
層、７０６ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸
層、７０７はｐ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層、７０８は回
折格子である。７１０はｐ型ＩｎＰクラッド層、７１１
はｐ+ 型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層である。７１５はＳ
ｉＯ2 絶縁膜、７１６ａは光変調器用ｐ側電極、７１６
ｂはＬＤ用ｐ側電極、７１７は光変調器とＬＤ共通のｎ
側電極である。
【００３６】次に、この光変調器集積化半導体レーザの
製造工程について説明する。図３５は図３４の光変調器
集積化半導体レーザの作製プロセスを示す図であり、図
３５(a) ，(b) ，及び(e) は斜視図、図３５(c) ，(d)
，(f) ，及び(g) は共振器長方向に沿った断面図、図
３５(h) ，(i) ，及び(j) は共振器長方向に対し垂直な
方向に沿った断面図である。
製造工程について説明する。図３５は図３４の光変調器
集積化半導体レーザの作製プロセスを示す図であり、図
３５(a) ，(b) ，及び(e) は斜視図、図３５(c) ，(d)
，(f) ，及び(g) は共振器長方向に沿った断面図、図
３５(h) ，(i) ，及び(j) は共振器長方向に対し垂直な
方向に沿った断面図である。
【００３７】まず、図３５(a) に示すように、基板７０
１のＬＤとなる領域上に幅１００μｍ程度の１対のＳｉ
Ｏ2 膜７２０を３０μｍ程度の領域７２１をはさんで形
成する。次に、図３５(b) に示すように、ＳｉＯ2 膜７
２０をマスクとして基板７０１をエッチングする。ここ
で、両側をＳｉＯ2 膜７２０に挟まれた領域では、Ｓｉ
Ｏ2 膜を設けていない領域（光変調器となる領域）に比
してエッチング速度が大きく、エッチングされたＳｉＯ
2 膜を設けていない領域の表面よりも深くエッチングさ
れ、溝７２２が形成される。次にＳｉＯ2 膜７２０を付
けたままの状態で、基板７０１上に、ｎ型ＩｎＰバッフ
ァ層７０４，ｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層７０５，Ｉｎ
ＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸層７０６，及び
ｐ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層７０７をＭＯＣＶＤ法によ
り順次結晶成長する。このとき、ＳｉＯ2 膜で挟まれた
領域（ＬＤとなる領域）では原料種がマスク上を拡散し
て余分に供給されるため、ＳｉＯ2 マスクのない領域
（光変調器となる領域）よりも成長速度が速くなり、そ
の結果、各層の層厚はマスクのない領域に比べて厚くな
る。図３５(c) は結晶成長終了後の、共振器長方向に沿
った断面図である。そして、ＳｉＯ2 膜７２０を除去し
た後、図３５(d) に示すように、ガイド層７０７にピッ
チ２４００オングストロームの１次回折格子７０８を形
成する。次に、ガイド層７０７の光変調器となる領域上
に幅１００μｍ程度の１対のＳｉＯ2 膜７２３を３０μ
ｍ程度の領域をはさんで形成する。そしてこの状態でウ
エハ上にｐ型ＩｎＰクラッド層７１０，及びｐ+ 型Ｉｎ
ＧａＡｓＰキャップ層７１１をＭＯＣＶＤ法により順次
結晶成長する。これらの成長層の層厚はＳｉＯ2 膜７２
３で挟まれた領域（光変調器となる領域）の方がＳｉＯ
2 マスクのない領域（ＬＤとなる領域）よりも厚くな
る。このクラッド層７１０，及びキャップ層７１１の成
長前までは、ウエハ全体の厚みは光変調器となる領域の
方がやや薄いので、クラッド層７１０，及びキャップ層
７１１の成長後の光変調器となる領域とＬＤとなる領域
のウエハ全体の厚みはほぼ等しくなる。図３５(f) は結
晶成長終了後の、共振器長方向に沿った断面図である。
次に、図３５(g) に示すように、光変調器となる領域と
ＬＤとなる領域の間のキャップ層７１１を除去して分離
する。この後、共振器長方向にのびるストライプ状のＳ
ｉＯ2 膜７２４を形成し、これをマスクとして、図３５
(h) に示すように、半導体積層構造をメサエッチングす
る。次に、ＳｉＯ2 膜７２４を選択成長のマスクとして
用いて、図３５(i) に示すように、メサエッチングをし
た場所に高抵抗のＦｅドープＩｎＰ層７２５を埋め込み
成長する。そして、ＳｉＯ2 膜７２４を除去した後、ウ
エハ上にＳｉＯ2 絶縁膜７１５を成膜し、この絶縁膜７
１５をパターニングしてレーザ領域と光変調器領域にそ
れぞれコンタクトホールを形成し、さらにそれぞれの領
域に光変調器用ｐ側電極７１６ａ，ＬＤ用ｐ側電極７１
６ｂを形成する。また、基板７０１裏面には共通ｎ側電
極７１７を形成する。図３５(j) は電極形成後の、共振
器長方向に対し垂直な方向に沿った断面図である。
１のＬＤとなる領域上に幅１００μｍ程度の１対のＳｉ
Ｏ2 膜７２０を３０μｍ程度の領域７２１をはさんで形
成する。次に、図３５(b) に示すように、ＳｉＯ2 膜７
２０をマスクとして基板７０１をエッチングする。ここ
で、両側をＳｉＯ2 膜７２０に挟まれた領域では、Ｓｉ
Ｏ2 膜を設けていない領域（光変調器となる領域）に比
してエッチング速度が大きく、エッチングされたＳｉＯ
2 膜を設けていない領域の表面よりも深くエッチングさ
れ、溝７２２が形成される。次にＳｉＯ2 膜７２０を付
けたままの状態で、基板７０１上に、ｎ型ＩｎＰバッフ
ァ層７０４，ｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層７０５，Ｉｎ
ＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸層７０６，及び
ｐ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層７０７をＭＯＣＶＤ法によ
り順次結晶成長する。このとき、ＳｉＯ2 膜で挟まれた
領域（ＬＤとなる領域）では原料種がマスク上を拡散し
て余分に供給されるため、ＳｉＯ2 マスクのない領域
（光変調器となる領域）よりも成長速度が速くなり、そ
の結果、各層の層厚はマスクのない領域に比べて厚くな
る。図３５(c) は結晶成長終了後の、共振器長方向に沿
った断面図である。そして、ＳｉＯ2 膜７２０を除去し
た後、図３５(d) に示すように、ガイド層７０７にピッ
チ２４００オングストロームの１次回折格子７０８を形
成する。次に、ガイド層７０７の光変調器となる領域上
に幅１００μｍ程度の１対のＳｉＯ2 膜７２３を３０μ
ｍ程度の領域をはさんで形成する。そしてこの状態でウ
エハ上にｐ型ＩｎＰクラッド層７１０，及びｐ+ 型Ｉｎ
ＧａＡｓＰキャップ層７１１をＭＯＣＶＤ法により順次
結晶成長する。これらの成長層の層厚はＳｉＯ2 膜７２
３で挟まれた領域（光変調器となる領域）の方がＳｉＯ
2 マスクのない領域（ＬＤとなる領域）よりも厚くな
る。このクラッド層７１０，及びキャップ層７１１の成
長前までは、ウエハ全体の厚みは光変調器となる領域の
方がやや薄いので、クラッド層７１０，及びキャップ層
７１１の成長後の光変調器となる領域とＬＤとなる領域
のウエハ全体の厚みはほぼ等しくなる。図３５(f) は結
晶成長終了後の、共振器長方向に沿った断面図である。
次に、図３５(g) に示すように、光変調器となる領域と
ＬＤとなる領域の間のキャップ層７１１を除去して分離
する。この後、共振器長方向にのびるストライプ状のＳ
ｉＯ2 膜７２４を形成し、これをマスクとして、図３５
(h) に示すように、半導体積層構造をメサエッチングす
る。次に、ＳｉＯ2 膜７２４を選択成長のマスクとして
用いて、図３５(i) に示すように、メサエッチングをし
た場所に高抵抗のＦｅドープＩｎＰ層７２５を埋め込み
成長する。そして、ＳｉＯ2 膜７２４を除去した後、ウ
エハ上にＳｉＯ2 絶縁膜７１５を成膜し、この絶縁膜７
１５をパターニングしてレーザ領域と光変調器領域にそ
れぞれコンタクトホールを形成し、さらにそれぞれの領
域に光変調器用ｐ側電極７１６ａ，ＬＤ用ｐ側電極７１
６ｂを形成する。また、基板７０１裏面には共通ｎ側電
極７１７を形成する。図３５(j) は電極形成後の、共振
器長方向に対し垂直な方向に沿った断面図である。
【００３８】上述の工程を経て作製された図３４に示す
光変調器集積化半導体レーザの動作原理は、上記図３
０，図３３の光変調器集積化半導体レーザの動作原理と
全く同じである。即ち、図３４の光変調器集積化半導体
レーザにおいて、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量
子井戸層７０６はＬＤの領域では活性層として、また光
変調器の領域では光吸収層として動作させる。ＬＤの領
域のｐ，ｎ電極間に順バイアスを印加すると、ＩｎＧａ
Ａｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸層７０６にキャリア
が注入され、このＭＱＷ層の実効的バンドギャップと回
折格子７０８によって決まる波長でレーザ発振が起こ
る。ＭＱＷ層の実効的なバンドギャップはＭＱＷ層中の
井戸層の層厚に依存し、井戸層厚が薄いほどバンドギャ
ップは広くなる。先に説明した通り、ＭＯＣＶＤによる
選択成長の際、井戸層厚はＬＤの領域では光変調器の領
域よりも厚くなり、ＭＱＷ層のＥｇはＤＦＢ−ＬＤ領域
での値Ｅｇ1 が光変調領域での値Ｅｇ2 よりも小さくな
る。光変調器を無バイアス状態とし、ＤＦＢ−ＬＤを順
バイアスして連続発振させるとレーザ光（波長λ1 ＝
１．２４／Ｅｇ1 ）は光変調器領域ではＥｇ2 ＞Ｅｇ1
なので吸収されずに端面から取り出される。一方、光変
調器に逆バイアスを印加するとＭＱＷ層の量子閉込シュ
タルク効果により、励起子による吸収端が長波側にシフ
トして実効的なバンドギャップＥｇ′2 は、Ｅｇ′2 ＜
Ｅｇ1 と逆にＤＦＢ−ＬＤ領域での値より小さくなるの
で、レーザ光は光変調器で吸収され消光する。従って、
光変調器に加える電圧を変調することによりレーザ光を
ｏｎ／ｏｆｆすることができる。
光変調器集積化半導体レーザの動作原理は、上記図３
０，図３３の光変調器集積化半導体レーザの動作原理と
全く同じである。即ち、図３４の光変調器集積化半導体
レーザにおいて、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量
子井戸層７０６はＬＤの領域では活性層として、また光
変調器の領域では光吸収層として動作させる。ＬＤの領
域のｐ，ｎ電極間に順バイアスを印加すると、ＩｎＧａ
Ａｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸層７０６にキャリア
が注入され、このＭＱＷ層の実効的バンドギャップと回
折格子７０８によって決まる波長でレーザ発振が起こ
る。ＭＱＷ層の実効的なバンドギャップはＭＱＷ層中の
井戸層の層厚に依存し、井戸層厚が薄いほどバンドギャ
ップは広くなる。先に説明した通り、ＭＯＣＶＤによる
選択成長の際、井戸層厚はＬＤの領域では光変調器の領
域よりも厚くなり、ＭＱＷ層のＥｇはＤＦＢ−ＬＤ領域
での値Ｅｇ1 が光変調領域での値Ｅｇ2 よりも小さくな
る。光変調器を無バイアス状態とし、ＤＦＢ−ＬＤを順
バイアスして連続発振させるとレーザ光（波長λ1 ＝
１．２４／Ｅｇ1 ）は光変調器領域ではＥｇ2 ＞Ｅｇ1
なので吸収されずに端面から取り出される。一方、光変
調器に逆バイアスを印加するとＭＱＷ層の量子閉込シュ
タルク効果により、励起子による吸収端が長波側にシフ
トして実効的なバンドギャップＥｇ′2 は、Ｅｇ′2 ＜
Ｅｇ1 と逆にＤＦＢ−ＬＤ領域での値より小さくなるの
で、レーザ光は光変調器で吸収され消光する。従って、
光変調器に加える電圧を変調することによりレーザ光を
ｏｎ／ｏｆｆすることができる。
【００３９】
【発明が解決しようとする課題】図２３に示す従来のＤ
ＦＢレーザは以上のように構成されており、ＩｎＧａＡ
ｓＰ層をエッチングにより成形して回折格子形成体を形
成し、その上にｎ型ＩｎＰクラッド層を気相埋込成長を
する場合、マストランスポートによりＩｎＧａＡｓＰ回
折格子形成体の形状が崩れ、回折格子の厚さ及び振幅が
減少するので、光が分布帰還を受ける強さを示す結合定
数を制御するのが困難であるなどの問題点があった。
ＦＢレーザは以上のように構成されており、ＩｎＧａＡ
ｓＰ層をエッチングにより成形して回折格子形成体を形
成し、その上にｎ型ＩｎＰクラッド層を気相埋込成長を
する場合、マストランスポートによりＩｎＧａＡｓＰ回
折格子形成体の形状が崩れ、回折格子の厚さ及び振幅が
減少するので、光が分布帰還を受ける強さを示す結合定
数を制御するのが困難であるなどの問題点があった。
【００４０】また、図２５に示す従来の光変調器集積化
半導体レーザは、上述のように、光変調器部の光吸収層
とＬＤ部の活性層とを別々のエピタキシャル成長工程に
よって形成した屈折率の異なる別々の半導体層で形成し
ており、また、光変調器の光吸収層を含む層を成長した
際に、これらの層はＬＤとの接合部分でその層厚が厚く
なるため、ＬＤ部の活性層及び光ガイド層と光変調器部
の光吸収層とが滑らかにつながらず、接続部で反射や散
乱が起こり光変調器とＬＤの光結合効率が悪くなるとい
う問題点があり、また結晶成長終了後の表面に大きな段
差ができ、リッジ形成等の後のプロセスにおいて障害に
なるという問題点があった。
半導体レーザは、上述のように、光変調器部の光吸収層
とＬＤ部の活性層とを別々のエピタキシャル成長工程に
よって形成した屈折率の異なる別々の半導体層で形成し
ており、また、光変調器の光吸収層を含む層を成長した
際に、これらの層はＬＤとの接合部分でその層厚が厚く
なるため、ＬＤ部の活性層及び光ガイド層と光変調器部
の光吸収層とが滑らかにつながらず、接続部で反射や散
乱が起こり光変調器とＬＤの光結合効率が悪くなるとい
う問題点があり、また結晶成長終了後の表面に大きな段
差ができ、リッジ形成等の後のプロセスにおいて障害に
なるという問題点があった。
【００４１】また、図２７に示す従来の光変調器集積化
半導体レーザでは、同一の層で光変調器の光吸収層とＬ
Ｄの光ガイド層を兼用する構成としているため、以下の
ような問題点があった。光変調器の光吸収層は、逆バイ
アス時に空乏化する必要があり、かつブレークダウンし
ないために低キャリア濃度層（アンドープ層）にしなけ
ればならない。従って兼用しているＬＤのガイド層とな
る部分も低キャリア濃度であるためにＬＤに順バイアス
した場合、その部分で抵抗が大きくなり抵抗が数Ω増加
し、その結果ＬＤの動作電圧が高くなるという問題点が
あった。また光吸収層のバンドギャップはＬＤの活性層
のバンドギャップより０．０５ｅＶ程度わずかに大きく
設定している。その理由は光を変調できるためには変調
器は逆バイアスを印加した時のバンドギャップ縮小効果
により光吸収層のバンドギャップが活性層のバンドギャ
ップよりも小さくする必要があるので、バンドギャップ
の縮小分に相当する比較的小さい０．０５ｅＶ程度の差
しか設けていない。ところが、図２９からわかるよう
に、光吸収層の吸収係数は光の波長が長くなるほど小さ
くなるが、すそを引くような比較的なだらかな変化を示
すので、例えばＬＤの光の波長が１．５５μｍ（バンド
ギャップ０．８ｅＶ）であってもバンドギャップ約０．
８５ｅＶ（波長１．４６μｍに相当する）のＩｎＧａＡ
ｓＰ光吸収層で無バイアスの状態でもある程度の吸収を
受ける。従って光吸収層と兼用しているＬＤのガイド層
においてもある程度の吸収損失が存在する。その結果Ｌ
Ｄのしきい値電流が高くなる、あるいは効率が低下する
等の問題点があった。
半導体レーザでは、同一の層で光変調器の光吸収層とＬ
Ｄの光ガイド層を兼用する構成としているため、以下の
ような問題点があった。光変調器の光吸収層は、逆バイ
アス時に空乏化する必要があり、かつブレークダウンし
ないために低キャリア濃度層（アンドープ層）にしなけ
ればならない。従って兼用しているＬＤのガイド層とな
る部分も低キャリア濃度であるためにＬＤに順バイアス
した場合、その部分で抵抗が大きくなり抵抗が数Ω増加
し、その結果ＬＤの動作電圧が高くなるという問題点が
あった。また光吸収層のバンドギャップはＬＤの活性層
のバンドギャップより０．０５ｅＶ程度わずかに大きく
設定している。その理由は光を変調できるためには変調
器は逆バイアスを印加した時のバンドギャップ縮小効果
により光吸収層のバンドギャップが活性層のバンドギャ
ップよりも小さくする必要があるので、バンドギャップ
の縮小分に相当する比較的小さい０．０５ｅＶ程度の差
しか設けていない。ところが、図２９からわかるよう
に、光吸収層の吸収係数は光の波長が長くなるほど小さ
くなるが、すそを引くような比較的なだらかな変化を示
すので、例えばＬＤの光の波長が１．５５μｍ（バンド
ギャップ０．８ｅＶ）であってもバンドギャップ約０．
８５ｅＶ（波長１．４６μｍに相当する）のＩｎＧａＡ
ｓＰ光吸収層で無バイアスの状態でもある程度の吸収を
受ける。従って光吸収層と兼用しているＬＤのガイド層
においてもある程度の吸収損失が存在する。その結果Ｌ
Ｄのしきい値電流が高くなる、あるいは効率が低下する
等の問題点があった。
【００４２】また、図３０に示す従来の光変調器集積化
半導体レーザでは、ＳｉＯ2 選択マスクで挟まれたスト
ライプ状の成長層の上端の幅は２〜３μｍ程度と非常に
狭いために電極のパターニング等が非常に困難で再現性
良く作製することができないという問題点があった。ま
た、ＳｉＯ2 選択マスクで挟まれたストライプ状の成長
層は、図３２に示すストライプに沿った方向の断面模式
図からも明らかなように、ＳｉＯ2 膜の幅が広いＤＦＢ
−ＬＤ領域の成長層厚が、ＳｉＯ2 膜の幅が狭い光変調
器領域の成長層厚の１．５〜２倍程度になるため、境界
部分での厚さの差によって１〜２μｍ程度の段差が生じ
る。この段差によって電極形成等のプロセスがさらに困
難になるという問題点があり、また、導波路となるＭＱ
Ｗ層が段差をもって配置されることとなるため、導波さ
れる光の伝播損失が大きくなるという問題点があった。
この導波路となるＭＱＷ層が段差をもって配置されるこ
とによる光の伝播損失の増大は、図３３に示す従来の光
変調器集積化半導体レーザにおいても同様に存在する問
題である。
半導体レーザでは、ＳｉＯ2 選択マスクで挟まれたスト
ライプ状の成長層の上端の幅は２〜３μｍ程度と非常に
狭いために電極のパターニング等が非常に困難で再現性
良く作製することができないという問題点があった。ま
た、ＳｉＯ2 選択マスクで挟まれたストライプ状の成長
層は、図３２に示すストライプに沿った方向の断面模式
図からも明らかなように、ＳｉＯ2 膜の幅が広いＤＦＢ
−ＬＤ領域の成長層厚が、ＳｉＯ2 膜の幅が狭い光変調
器領域の成長層厚の１．５〜２倍程度になるため、境界
部分での厚さの差によって１〜２μｍ程度の段差が生じ
る。この段差によって電極形成等のプロセスがさらに困
難になるという問題点があり、また、導波路となるＭＱ
Ｗ層が段差をもって配置されることとなるため、導波さ
れる光の伝播損失が大きくなるという問題点があった。
この導波路となるＭＱＷ層が段差をもって配置されるこ
とによる光の伝播損失の増大は、図３３に示す従来の光
変調器集積化半導体レーザにおいても同様に存在する問
題である。
【００４３】また、図３０，図３３，及び図３４に示す
従来の光変調器集積化半導体レーザでは、ＬＤの活性層
と変調器の吸収層として同一のＭＱＷ層を用いて、その
層厚を変えることによって、バンドギャップを変化させ
ている。従って、ＬＤの活性層と変調器の吸収層のＭＱ
Ｗ層構造をそれぞれ独立に最適設計することができない
という問題点があった。例えば、長波長の量子井戸ＬＤ
の場合、その量子井戸活性層は、井戸層厚４〜８ｎｍ程
度，井戸数〜５程度の設計が望ましい。ここで井戸層厚
が厚くなったり、井戸数が多くなったりして量子井戸構
造層全体の層厚が厚くなった場合には光の閉じ込めが強
くなりすぎて、レーザ出射光の形状が層厚方向に広がっ
た楕円となり、レーザ出射光の絞り込みが困難になると
いう問題を生ずる。一方、光変調器では、その量子井戸
光吸収層は、井戸層厚〜８ｎｍ，井戸数〜１０程度の設
計が望ましい。ここで井戸層の層厚があまり厚いと波長
シフトのために必要な電圧が大きくなるという問題が生
じ、また井戸層の層厚があまり薄いと波長シフト量が少
なくなるという問題が生ずる。さらに量子井戸光吸収層
の井戸数があまり少ないと、光閉じ込め係数が低下して
消光比が小さくなるという問題を生ずる。このように、
ＬＤの量子井戸活性層，及び光変調器の量子井戸光吸収
層はそれぞれ異なる最適設定値を有するものである。し
かるに、図３４の光変調器集積化半導体レーザでは井戸
厚についてはＬＤの井戸層厚は光変調器の井戸層厚の
１．５〜２．０倍に必然的になってしまう。その結果、
ＬＤの井戸厚を最適値に近づけようとすると、光変調器
の井戸層厚が最適値に対して薄くなりすぎ、電界印加時
の吸収端のシフト量（井戸層厚の４乗に比例する）が小
さくなったり、井戸層内への光の閉込係数（井戸層厚に
ほぼ比例する）が小さくなるために十分な光の吸収がで
きず、十分な消光特性が得られない。逆に、光変調器の
井戸厚を最適値に近づけようとすると、ＬＤの井戸厚が
厚くなりすぎ、量子井戸によるＬＤ特性の改善効果が得
られなかったり、また活性層全体が厚くなりすぎて光分
布の垂直値モードが基本モードにならなくなるという問
題が生じる。
従来の光変調器集積化半導体レーザでは、ＬＤの活性層
と変調器の吸収層として同一のＭＱＷ層を用いて、その
層厚を変えることによって、バンドギャップを変化させ
ている。従って、ＬＤの活性層と変調器の吸収層のＭＱ
Ｗ層構造をそれぞれ独立に最適設計することができない
という問題点があった。例えば、長波長の量子井戸ＬＤ
の場合、その量子井戸活性層は、井戸層厚４〜８ｎｍ程
度，井戸数〜５程度の設計が望ましい。ここで井戸層厚
が厚くなったり、井戸数が多くなったりして量子井戸構
造層全体の層厚が厚くなった場合には光の閉じ込めが強
くなりすぎて、レーザ出射光の形状が層厚方向に広がっ
た楕円となり、レーザ出射光の絞り込みが困難になると
いう問題を生ずる。一方、光変調器では、その量子井戸
光吸収層は、井戸層厚〜８ｎｍ，井戸数〜１０程度の設
計が望ましい。ここで井戸層の層厚があまり厚いと波長
シフトのために必要な電圧が大きくなるという問題が生
じ、また井戸層の層厚があまり薄いと波長シフト量が少
なくなるという問題が生ずる。さらに量子井戸光吸収層
の井戸数があまり少ないと、光閉じ込め係数が低下して
消光比が小さくなるという問題を生ずる。このように、
ＬＤの量子井戸活性層，及び光変調器の量子井戸光吸収
層はそれぞれ異なる最適設定値を有するものである。し
かるに、図３４の光変調器集積化半導体レーザでは井戸
厚についてはＬＤの井戸層厚は光変調器の井戸層厚の
１．５〜２．０倍に必然的になってしまう。その結果、
ＬＤの井戸厚を最適値に近づけようとすると、光変調器
の井戸層厚が最適値に対して薄くなりすぎ、電界印加時
の吸収端のシフト量（井戸層厚の４乗に比例する）が小
さくなったり、井戸層内への光の閉込係数（井戸層厚に
ほぼ比例する）が小さくなるために十分な光の吸収がで
きず、十分な消光特性が得られない。逆に、光変調器の
井戸厚を最適値に近づけようとすると、ＬＤの井戸厚が
厚くなりすぎ、量子井戸によるＬＤ特性の改善効果が得
られなかったり、また活性層全体が厚くなりすぎて光分
布の垂直値モードが基本モードにならなくなるという問
題が生じる。
【００４４】さらに、井戸の数もＬＤと光変調器で同じ
であるため、設計の自由度は低く、上記の問題を回避す
ることは非常に困難である。その結果、ＬＤの特性を優
先させれば、光変調器の特性が犠牲になり、逆に光変調
器の特性を優先させればＬＤの特性がある程度犠牲にな
らざるを得ないという問題点があった。
であるため、設計の自由度は低く、上記の問題を回避す
ることは非常に困難である。その結果、ＬＤの特性を優
先させれば、光変調器の特性が犠牲になり、逆に光変調
器の特性を優先させればＬＤの特性がある程度犠牲にな
らざるを得ないという問題点があった。
【００４５】また、図３４に示す従来の光変調器集積化
半導体レーザでは、選択成長マスクとして用いるＳｉＯ
2 膜７２０等の幅が１００μｍ程度と広く、またその配
置間隔が３０μｍ程度と広いため、選択成長の際にＳｉ
Ｏ2 膜上に多結晶が析出して選択成長終了後にＳｉＯ2
膜が除去しにくくなるという問題点、及び選択成長マス
ク間の領域の幅方向において成長層厚の分布が生じる，
即ちマスク間の中央部分よりもマスク近傍の成長層厚が
厚くなるという問題点があった。
半導体レーザでは、選択成長マスクとして用いるＳｉＯ
2 膜７２０等の幅が１００μｍ程度と広く、またその配
置間隔が３０μｍ程度と広いため、選択成長の際にＳｉ
Ｏ2 膜上に多結晶が析出して選択成長終了後にＳｉＯ2
膜が除去しにくくなるという問題点、及び選択成長マス
ク間の領域の幅方向において成長層厚の分布が生じる，
即ちマスク間の中央部分よりもマスク近傍の成長層厚が
厚くなるという問題点があった。
【００４６】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、結合定数を設計値と同じに再現
性よく設定した分布帰還型半導体レーザを得ることを目
的とする。
ためになされたもので、結合定数を設計値と同じに再現
性よく設定した分布帰還型半導体レーザを得ることを目
的とする。
【００４７】また、この発明は、接合部の段差を低減し
て作製を容易にでき、かつレーザダイオード部の吸収損
失と抵抗を小さくできる光変調器集積化半導体レーザを
提供することを目的とする。
て作製を容易にでき、かつレーザダイオード部の吸収損
失と抵抗を小さくできる光変調器集積化半導体レーザを
提供することを目的とする。
【００４８】また、この発明は、電極形成等の作製プロ
セスが容易で再現性・歩留り良く作製でき、かつ、導波
路境界領域での光の損失を小さくできる、選択成長を用
いた半導体光デバイスの製造方法を提供することを目的
とする。
セスが容易で再現性・歩留り良く作製でき、かつ、導波
路境界領域での光の損失を小さくできる、選択成長を用
いた半導体光デバイスの製造方法を提供することを目的
とする。
【００４９】また、この発明は、光変調器とレーザダイ
オードの最適設計をそれぞれ独立に行うことができ、か
つ光変調器とレーザダイオードとの間の光の結合効率が
良い光変調器集積化半導体レーザを得ることを目的とし
ている。
オードの最適設計をそれぞれ独立に行うことができ、か
つ光変調器とレーザダイオードとの間の光の結合効率が
良い光変調器集積化半導体レーザを得ることを目的とし
ている。
【００５０】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体光
デバイスは、第１の半導体層上に配置された、マストラ
ンスポートの起こりにくい半導体層と該層と異なる半導
体材料からなる層を交互に複数層積層してなる超格子構
造層を成形して形成された回折格子形成体と、該回折格
子形成体を埋め込むように気相成長された第２の半導体
層とを備えたものである。
デバイスは、第１の半導体層上に配置された、マストラ
ンスポートの起こりにくい半導体層と該層と異なる半導
体材料からなる層を交互に複数層積層してなる超格子構
造層を成形して形成された回折格子形成体と、該回折格
子形成体を埋め込むように気相成長された第２の半導体
層とを備えたものである。
【００５１】また、この発明に係る半導体光デバイス
は、半導体レーザダイオードと該半導体レーザが発生す
るレーザ光を変調する光変調器とを同一基板上に集積し
た光変調器集積化半導体レーザであって、上記光変調器
側に設けられた光吸収層と、上記半導体レーザダイオー
ド側に設けられた、上記半導体レーザダイオード側に結
晶成長された上記光吸収層と同一層が光の導波方向に周
期的に配置された相互に平行な複数のストライプ状の回
折格子形成体に成形されてなる光ガイド層とを備えたも
のである。
は、半導体レーザダイオードと該半導体レーザが発生す
るレーザ光を変調する光変調器とを同一基板上に集積し
た光変調器集積化半導体レーザであって、上記光変調器
側に設けられた光吸収層と、上記半導体レーザダイオー
ド側に設けられた、上記半導体レーザダイオード側に結
晶成長された上記光吸収層と同一層が光の導波方向に周
期的に配置された相互に平行な複数のストライプ状の回
折格子形成体に成形されてなる光ガイド層とを備えたも
のである。
【００５２】また、この発明に係る半導体光デバイス
は、半導体レーザダイオードと該半導体レーザが発生す
るレーザ光を変調する光変調器とを同一基板上に集積し
た光変調器集積化半導体レーザであって、上記光変調器
側に設けられた光吸収層と、上記半導体レーザダイオー
ド側に設けられた、上記半導体レーザダイオード側に結
晶成長された上記光吸収層と同一層が薄膜化された後、
光の導波方向に周期的に配置された相互に平行な複数の
ストライプ状の回折格子形成体に成形されてなる光ガイ
ド層とを備えたものである。
は、半導体レーザダイオードと該半導体レーザが発生す
るレーザ光を変調する光変調器とを同一基板上に集積し
た光変調器集積化半導体レーザであって、上記光変調器
側に設けられた光吸収層と、上記半導体レーザダイオー
ド側に設けられた、上記半導体レーザダイオード側に結
晶成長された上記光吸収層と同一層が薄膜化された後、
光の導波方向に周期的に配置された相互に平行な複数の
ストライプ状の回折格子形成体に成形されてなる光ガイ
ド層とを備えたものである。
【００５３】また、この発明に係る半導体光デバイスの
製造方法は、第１導電型半導体基板上に第１導電型下ク
ラッド層，活性層，及び第１の第２導電型上クラッド層
を順次結晶成長する工程と、光変調器となる領域の上記
第１の第２導電型上クラッド層及び活性層を除去する工
程と、ウエハ全面に上記活性層よりも禁制帯幅の大きい
半導体層を結晶成長する工程と、半導体レーザダイオー
ドとなる領域の上記活性層よりも禁制帯幅の大きい半導
体層を半導体レーザダイオードの光の導波方向に周期的
に配置された相互に平行な複数のストライプ状の回折格
子形成体に成形する工程と、ウエハ全面に上記第１の第
２導電型上クラッド層と同一組成の半導体からなる第２
の第２導電型上クラッド層を、上記回折格子形成体を埋
め込むように結晶成長する工程とを含むものである。
製造方法は、第１導電型半導体基板上に第１導電型下ク
ラッド層，活性層，及び第１の第２導電型上クラッド層
を順次結晶成長する工程と、光変調器となる領域の上記
第１の第２導電型上クラッド層及び活性層を除去する工
程と、ウエハ全面に上記活性層よりも禁制帯幅の大きい
半導体層を結晶成長する工程と、半導体レーザダイオー
ドとなる領域の上記活性層よりも禁制帯幅の大きい半導
体層を半導体レーザダイオードの光の導波方向に周期的
に配置された相互に平行な複数のストライプ状の回折格
子形成体に成形する工程と、ウエハ全面に上記第１の第
２導電型上クラッド層と同一組成の半導体からなる第２
の第２導電型上クラッド層を、上記回折格子形成体を埋
め込むように結晶成長する工程とを含むものである。
【００５４】また、この発明に係る半導体光デバイスの
製造方法は、第１導電型半導体基板上に第１導電型下ク
ラッド層，活性層，及び第１の第２導電型上クラッド層
を順次結晶成長する工程と、光変調器となる領域の上記
第１の第２導電型上クラッド層及び活性層を除去する工
程と、ウエハ全面に上記活性層よりも禁制帯幅の大きい
半導体層を結晶成長する工程と、半導体レーザダイオー
ドとなる領域の上記活性層よりも禁制帯幅の大きい半導
体層をエッチングにより薄膜化した後半導体レーザダイ
オードの光の導波方向に周期的に配置された相互に平行
な複数のストライプ状の回折格子形成体に成形する工程
と、ウエハ全面に上記第１の第２導電型上クラッド層と
同一組成の半導体からなる第２の第２導電型上クラッド
層を、上記回折格子形成体を埋め込むように結晶成長す
る工程とを含むものである。
製造方法は、第１導電型半導体基板上に第１導電型下ク
ラッド層，活性層，及び第１の第２導電型上クラッド層
を順次結晶成長する工程と、光変調器となる領域の上記
第１の第２導電型上クラッド層及び活性層を除去する工
程と、ウエハ全面に上記活性層よりも禁制帯幅の大きい
半導体層を結晶成長する工程と、半導体レーザダイオー
ドとなる領域の上記活性層よりも禁制帯幅の大きい半導
体層をエッチングにより薄膜化した後半導体レーザダイ
オードの光の導波方向に周期的に配置された相互に平行
な複数のストライプ状の回折格子形成体に成形する工程
と、ウエハ全面に上記第１の第２導電型上クラッド層と
同一組成の半導体からなる第２の第２導電型上クラッド
層を、上記回折格子形成体を埋め込むように結晶成長す
る工程とを含むものである。
【００５５】また、この発明に係る半導体光デバイスの
製造方法は、半導体基板上に少なくとも電流ブロック層
を成長したウエハ表面に、領域によって幅の異なる一対
の選択マスク膜をストライプ状の領域を挟んで形成する
工程と、上記選択マスク膜を用いて気相エッチングによ
り上記の電流ブロック層を貫通する深さのストライプ状
の溝を形成する工程と、同じ選択マスク膜を用いて上記
の溝の中に少なくとも第１導電型クラッド層，多重量子
井戸層，及び第２導電型クラッド層を選択的に成長する
工程と、上記選択マスク膜を除去した後、ウエハ全面に
その成長表面が平坦となるように第２導電型半導体層を
成長する工程とを含むものである。
製造方法は、半導体基板上に少なくとも電流ブロック層
を成長したウエハ表面に、領域によって幅の異なる一対
の選択マスク膜をストライプ状の領域を挟んで形成する
工程と、上記選択マスク膜を用いて気相エッチングによ
り上記の電流ブロック層を貫通する深さのストライプ状
の溝を形成する工程と、同じ選択マスク膜を用いて上記
の溝の中に少なくとも第１導電型クラッド層，多重量子
井戸層，及び第２導電型クラッド層を選択的に成長する
工程と、上記選択マスク膜を除去した後、ウエハ全面に
その成長表面が平坦となるように第２導電型半導体層を
成長する工程とを含むものである。
【００５６】また、この発明に係る半導体光デバイスの
製造方法は、｛１００｝面を主面とするウエハ表面に、
領域によって幅の異なる一対の選択マスク膜を〔０１
１〕方向にのびるストライプ状領域を挟んで形成する工
程と、上記選択マスク膜を用いて少なくとも第１導電型
クラッド層，多重量子井戸層，及び第２導電型クラッド
層を選択的に成長して上記ストライプ状領域に断面が三
角形状の積層構造を形成する工程と、上記選択マスク膜
を除去した後、上記断面が三角形状の積層構造頂上部分
を残してこれを埋め込むように電流ブロック層を成長す
る工程と、さらに、全体を平坦に埋込むように第２導電
型半導体層を成長する工程とを含むものである。
製造方法は、｛１００｝面を主面とするウエハ表面に、
領域によって幅の異なる一対の選択マスク膜を〔０１
１〕方向にのびるストライプ状領域を挟んで形成する工
程と、上記選択マスク膜を用いて少なくとも第１導電型
クラッド層，多重量子井戸層，及び第２導電型クラッド
層を選択的に成長して上記ストライプ状領域に断面が三
角形状の積層構造を形成する工程と、上記選択マスク膜
を除去した後、上記断面が三角形状の積層構造頂上部分
を残してこれを埋め込むように電流ブロック層を成長す
る工程と、さらに、全体を平坦に埋込むように第２導電
型半導体層を成長する工程とを含むものである。
【００５７】また、この発明に係る半導体光デバイス
は、複数の機能領域を同一基板上に集積した半導体光デ
バイスであって、上記複数の機能領域のうちの第１の機
能領域での層厚が第２の機能領域での層厚よりも厚い第
１の多重量子井戸構造層と、上記第１の多重量子井戸構
造層に接して配置された、上記複数の機能領域のうち第
２の機能領域での層厚が第１の機能領域での層厚よりも
厚い第２の多重量子井戸構造層とを備えたものである。
は、複数の機能領域を同一基板上に集積した半導体光デ
バイスであって、上記複数の機能領域のうちの第１の機
能領域での層厚が第２の機能領域での層厚よりも厚い第
１の多重量子井戸構造層と、上記第１の多重量子井戸構
造層に接して配置された、上記複数の機能領域のうち第
２の機能領域での層厚が第１の機能領域での層厚よりも
厚い第２の多重量子井戸構造層とを備えたものである。
【００５８】また、この発明に係る半導体光デバイスの
製造方法は、複数の機能領域を同一基板上に集積した半
導体光デバイスを製造する方法であって、半導体基板上
の、上記複数の機能領域のうちの第１の機能領域を形成
する領域に第１の選択マスク膜を形成し、該半導体基板
上に、気相成長法により上記第１の機能領域を形成する
領域での層厚が上記複数の機能領域のうちの第２の機能
領域を形成する領域での層厚よりも厚くなるように第１
の多重量子井戸構造層を成長する工程と、上記第１の選
択マスク膜を除去した後、上記第１の多重量子井戸構造
層上の、上記第２の機能領域を形成する領域に第２の選
択マスク膜を形成し、該第１の多重量子井戸構造層上
に、気相成長法により上記第２の機能領域を形成する領
域での層厚が上記第１の機能領域を形成する領域での層
厚よりも厚くなるように第２の多重量子井戸構造層を成
長する工程とを含むものである。
製造方法は、複数の機能領域を同一基板上に集積した半
導体光デバイスを製造する方法であって、半導体基板上
の、上記複数の機能領域のうちの第１の機能領域を形成
する領域に第１の選択マスク膜を形成し、該半導体基板
上に、気相成長法により上記第１の機能領域を形成する
領域での層厚が上記複数の機能領域のうちの第２の機能
領域を形成する領域での層厚よりも厚くなるように第１
の多重量子井戸構造層を成長する工程と、上記第１の選
択マスク膜を除去した後、上記第１の多重量子井戸構造
層上の、上記第２の機能領域を形成する領域に第２の選
択マスク膜を形成し、該第１の多重量子井戸構造層上
に、気相成長法により上記第２の機能領域を形成する領
域での層厚が上記第１の機能領域を形成する領域での層
厚よりも厚くなるように第２の多重量子井戸構造層を成
長する工程とを含むものである。
【００５９】
【作用】この発明においては、第１の半導体層上に配置
された、マストランスポートの起こりにくい半導体層と
該層と異なる半導体材料からなる層を交互に複数層積層
してなる超格子構造層を成形して形成された回折格子形
成体と、該回折格子形成体を埋め込むように気相成長さ
れた第２の半導体層とを備えた構成としたので、気相埋
込成長する際に、マストランスポートの起こりにくい半
導体層があるために回折格子形状が保存され、その結
果、光の結合定数を決定する回折格子の厚さ，振幅，ピ
ッチの制御性を向上できる。
された、マストランスポートの起こりにくい半導体層と
該層と異なる半導体材料からなる層を交互に複数層積層
してなる超格子構造層を成形して形成された回折格子形
成体と、該回折格子形成体を埋め込むように気相成長さ
れた第２の半導体層とを備えた構成としたので、気相埋
込成長する際に、マストランスポートの起こりにくい半
導体層があるために回折格子形状が保存され、その結
果、光の結合定数を決定する回折格子の厚さ，振幅，ピ
ッチの制御性を向上できる。
【００６０】また、この発明においては、半導体レーザ
ダイオードと該半導体レーザが発生するレーザ光を変調
する光変調器とを同一基板上に集積した光変調器集積化
半導体レーザにおいて、上記光変調器側に設けられた光
吸収層と、上記半導体レーザダイオード側に設けられ
た、上記半導体レーザダイオード側に結晶成長された上
記光吸収層と同一層が光の導波方向に周期的に配置され
た相互に平行な複数のストライプ状の回折格子形成体に
成形されてなる光ガイド層とを備えた構成としたので、
半導体レーザダイオード部における吸収損失，及び抵抗
が低減された光変調器集積化半導体レーザを実現でき
る。
ダイオードと該半導体レーザが発生するレーザ光を変調
する光変調器とを同一基板上に集積した光変調器集積化
半導体レーザにおいて、上記光変調器側に設けられた光
吸収層と、上記半導体レーザダイオード側に設けられ
た、上記半導体レーザダイオード側に結晶成長された上
記光吸収層と同一層が光の導波方向に周期的に配置され
た相互に平行な複数のストライプ状の回折格子形成体に
成形されてなる光ガイド層とを備えた構成としたので、
半導体レーザダイオード部における吸収損失，及び抵抗
が低減された光変調器集積化半導体レーザを実現でき
る。
【００６１】また、この発明においては、半導体レーザ
ダイオードと該半導体レーザが発生するレーザ光を変調
する光変調器とを同一基板上に集積した光変調器集積化
半導体レーザにおいて、上記光変調器側に設けられた光
吸収層と、上記半導体レーザダイオード側に設けられ
た、上記半導体レーザダイオード側に結晶成長された上
記光吸収層と同一層が薄膜化された後、光の導波方向に
周期的に配置された相互に平行な複数のストライプ状の
回折格子形成体に成形されてなる光ガイド層とを備えた
構成としたので、半導体レーザダイオード部における吸
収損失，及び抵抗がさらに低減された光変調器集積化半
導体レーザを実現できる。
ダイオードと該半導体レーザが発生するレーザ光を変調
する光変調器とを同一基板上に集積した光変調器集積化
半導体レーザにおいて、上記光変調器側に設けられた光
吸収層と、上記半導体レーザダイオード側に設けられ
た、上記半導体レーザダイオード側に結晶成長された上
記光吸収層と同一層が薄膜化された後、光の導波方向に
周期的に配置された相互に平行な複数のストライプ状の
回折格子形成体に成形されてなる光ガイド層とを備えた
構成としたので、半導体レーザダイオード部における吸
収損失，及び抵抗がさらに低減された光変調器集積化半
導体レーザを実現できる。
【００６２】また、この発明においては、第１導電型半
導体基板上に第１導電型下クラッド層，活性層，及び第
１の第２導電型上クラッド層を順次結晶成長した後、光
変調器となる領域の上記第１の第２導電型上クラッド層
及び活性層を除去し、この後、ウエハ全面に上記活性層
よりも禁制帯幅の大きい半導体層を結晶成長し、さら
に、半導体レーザダイオードとなる領域の上記活性層よ
りも禁制帯幅の大きい半導体層を半導体レーザダイオー
ドの光の導波方向に周期的に配置された相互に平行な複
数のストライプ状の回折格子形成体に成形した後、ウエ
ハ全面に上記第１の第２導電型上クラッド層と同一組成
の半導体からなる第２の第２導電型上クラッド層を、上
記回折格子形成体を埋め込むように結晶成長するように
したので、半導体レーザダイオード部における吸収損
失，及び抵抗が低減された光変調器集積化半導体レーザ
を容易に作製できる。
導体基板上に第１導電型下クラッド層，活性層，及び第
１の第２導電型上クラッド層を順次結晶成長した後、光
変調器となる領域の上記第１の第２導電型上クラッド層
及び活性層を除去し、この後、ウエハ全面に上記活性層
よりも禁制帯幅の大きい半導体層を結晶成長し、さら
に、半導体レーザダイオードとなる領域の上記活性層よ
りも禁制帯幅の大きい半導体層を半導体レーザダイオー
ドの光の導波方向に周期的に配置された相互に平行な複
数のストライプ状の回折格子形成体に成形した後、ウエ
ハ全面に上記第１の第２導電型上クラッド層と同一組成
の半導体からなる第２の第２導電型上クラッド層を、上
記回折格子形成体を埋め込むように結晶成長するように
したので、半導体レーザダイオード部における吸収損
失，及び抵抗が低減された光変調器集積化半導体レーザ
を容易に作製できる。
【００６３】また、この発明においては、第１導電型半
導体基板上に第１導電型下クラッド層，活性層，及び第
１の第２導電型上クラッド層を順次結晶成長した後、光
変調器となる領域の上記第１の第２導電型上クラッド層
及び活性層を除去し、この後、ウエハ全面に上記活性層
よりも禁制帯幅の大きい半導体層を結晶成長し、さら
に、半導体レーザダイオードとなる領域の上記活性層よ
りも禁制帯幅の大きい半導体層をエッチングにより薄膜
化した後、これを半導体レーザダイオードの光の導波方
向に周期的に配置された、相互に平行な複数のストライ
プ状の回折格子形成体に成形し、その後、ウエハ全面に
上記第１の第２導電型上クラッド層と同一組成の半導体
からなる第２の第２導電型上クラッド層を、上記回折格
子形成体を埋め込むように結晶成長するようにしたの
で、半導体レーザダイオード部における吸収損失，及び
抵抗がさらに低減された光変調器集積化半導体レーザを
容易に作製できる。
導体基板上に第１導電型下クラッド層，活性層，及び第
１の第２導電型上クラッド層を順次結晶成長した後、光
変調器となる領域の上記第１の第２導電型上クラッド層
及び活性層を除去し、この後、ウエハ全面に上記活性層
よりも禁制帯幅の大きい半導体層を結晶成長し、さら
に、半導体レーザダイオードとなる領域の上記活性層よ
りも禁制帯幅の大きい半導体層をエッチングにより薄膜
化した後、これを半導体レーザダイオードの光の導波方
向に周期的に配置された、相互に平行な複数のストライ
プ状の回折格子形成体に成形し、その後、ウエハ全面に
上記第１の第２導電型上クラッド層と同一組成の半導体
からなる第２の第２導電型上クラッド層を、上記回折格
子形成体を埋め込むように結晶成長するようにしたの
で、半導体レーザダイオード部における吸収損失，及び
抵抗がさらに低減された光変調器集積化半導体レーザを
容易に作製できる。
【００６４】また、この発明においては、半導体基板上
に少なくとも電流ブロック層を成長したウエハ表面に、
領域によって幅の異なる一対の選択マスク膜をストライ
プ状の領域を挟んで形成し、この選択マスク膜を用いて
気相エッチングにより上記の電流ブロック層を貫通する
深さのストライプ状の溝を形成した後、同じ選択マスク
膜を用いて上記の溝の中に少なくとも第１導電型クラッ
ド層，多重量子井戸層，及び第２導電型クラッド層を選
択的に成長し、上記選択マスク膜を除去した後、ウエハ
全面にその成長表面が平坦となるように第２導電型半導
体層を成長するようにしたから、結晶成長工程終了後の
ウエハ表面が平坦になるため電極のパターニング等のプ
ロセスが容易であり、再現性，歩留り良くデバイスを作
製することができる。また、選択マスクを用いたエッチ
ングと埋込成長において、マスクの幅の相対的に広い領
域では狭い領域に比べてエッチング溝の深さは深くな
り、選択成長層の厚みは厚くなるので、この２つの効果
が相殺されて境界部分での段差を小さくでき、これによ
り、電極形成等のプロセスを容易とできるとともに、導
波路接続部での光の伝播損失を小さい半導体光デバイス
を得ることができる。
に少なくとも電流ブロック層を成長したウエハ表面に、
領域によって幅の異なる一対の選択マスク膜をストライ
プ状の領域を挟んで形成し、この選択マスク膜を用いて
気相エッチングにより上記の電流ブロック層を貫通する
深さのストライプ状の溝を形成した後、同じ選択マスク
膜を用いて上記の溝の中に少なくとも第１導電型クラッ
ド層，多重量子井戸層，及び第２導電型クラッド層を選
択的に成長し、上記選択マスク膜を除去した後、ウエハ
全面にその成長表面が平坦となるように第２導電型半導
体層を成長するようにしたから、結晶成長工程終了後の
ウエハ表面が平坦になるため電極のパターニング等のプ
ロセスが容易であり、再現性，歩留り良くデバイスを作
製することができる。また、選択マスクを用いたエッチ
ングと埋込成長において、マスクの幅の相対的に広い領
域では狭い領域に比べてエッチング溝の深さは深くな
り、選択成長層の厚みは厚くなるので、この２つの効果
が相殺されて境界部分での段差を小さくでき、これによ
り、電極形成等のプロセスを容易とできるとともに、導
波路接続部での光の伝播損失を小さい半導体光デバイス
を得ることができる。
【００６５】また、この発明においては、｛１００｝面
を主面とするウエハ表面に、領域によって幅の異なる一
対の選択マスク膜を〔０１１〕方向にのびるストライプ
状領域を挟んで形成し、この選択マスク膜を用いて少な
くとも第１導電型クラッド層，多重量子井戸層，及び第
２導電型クラッド層を選択的に成長して上記ストライプ
状領域に断面が三角形状の積層構造を形成し、上記選択
マスク膜を除去した後、上記断面が三角形状の積層構造
頂上部分を残してこれを埋め込むように電流ブロック層
を成長し、その後、さらに、全体を平坦に埋込むように
第２導電型半導体層を成長するようにしたので、結晶成
長工程終了後のウエハ表面が平坦になるため電極のパタ
ーニング等のプロセスが容易であり、再現性，歩留り良
くデバイスを作製することができる。
を主面とするウエハ表面に、領域によって幅の異なる一
対の選択マスク膜を〔０１１〕方向にのびるストライプ
状領域を挟んで形成し、この選択マスク膜を用いて少な
くとも第１導電型クラッド層，多重量子井戸層，及び第
２導電型クラッド層を選択的に成長して上記ストライプ
状領域に断面が三角形状の積層構造を形成し、上記選択
マスク膜を除去した後、上記断面が三角形状の積層構造
頂上部分を残してこれを埋め込むように電流ブロック層
を成長し、その後、さらに、全体を平坦に埋込むように
第２導電型半導体層を成長するようにしたので、結晶成
長工程終了後のウエハ表面が平坦になるため電極のパタ
ーニング等のプロセスが容易であり、再現性，歩留り良
くデバイスを作製することができる。
【００６６】また、この発明においては、複数の機能領
域を同一基板上に集積した半導体光デバイスにおいて、
上記複数の機能領域のうちの第１の機能領域での層厚が
第２の機能領域での層厚よりも厚い第１の多重量子井戸
構造層と、上記第１の多重量子井戸構造層に接して配置
された、上記複数の機能領域のうち第２の機能領域での
層厚が第１の機能領域での層厚よりも厚い第２の多重量
子井戸構造層とを備え構成とし、それぞれの機能領域に
必要な多重量子井戸構造層を上記第１，第２の多重量子
井戸構造層のそれぞれで構成しているので、それぞれの
機能領域に必要な多重量子井戸構造層を最適な井戸層
厚，井戸数とすることができ、優れた特性の半導体光デ
バイスを実現できる。
域を同一基板上に集積した半導体光デバイスにおいて、
上記複数の機能領域のうちの第１の機能領域での層厚が
第２の機能領域での層厚よりも厚い第１の多重量子井戸
構造層と、上記第１の多重量子井戸構造層に接して配置
された、上記複数の機能領域のうち第２の機能領域での
層厚が第１の機能領域での層厚よりも厚い第２の多重量
子井戸構造層とを備え構成とし、それぞれの機能領域に
必要な多重量子井戸構造層を上記第１，第２の多重量子
井戸構造層のそれぞれで構成しているので、それぞれの
機能領域に必要な多重量子井戸構造層を最適な井戸層
厚，井戸数とすることができ、優れた特性の半導体光デ
バイスを実現できる。
【００６７】また、この発明においては、複数の機能領
域を同一基板上に集積した半導体光デバイスを製造する
際に、半導体基板上の、上記複数の機能領域のうちの第
１の機能領域を形成する領域に第１の選択マスク膜を形
成し、該半導体基板上に、気相成長法により上記第１の
機能領域を形成する領域での層厚が上記複数の機能領域
のうちの第２の機能領域を形成する領域での層厚よりも
厚くなるように第１の多重量子井戸構造層を成長した
後、上記第１の選択マスク膜を除去し、その後、上記第
１の多重量子井戸構造層上の、上記第２の機能領域を形
成する領域に第２の選択マスク膜を形成し、該第１の多
重量子井戸構造層上に、気相成長法により上記第２の機
能領域を形成する領域での層厚が上記第１の機能領域を
形成する領域での層厚よりも厚くなるように第２の多重
量子井戸構造層を成長するようにしたので、それぞれの
機能領域に必要な多重量子井戸構造層を容易に最適な井
戸層厚，井戸数とすることができ、優れた特性の半導体
光デバイスを容易に製造することができる。さらに、そ
れぞれの多重量子井戸構造層の層厚は、第１の機能領域
と第２の機能領域の境界で除去に変化するために、光の
分布が急に変化することがなく、高い光の結合効率を有
する半導体光デバイスが得られる。
域を同一基板上に集積した半導体光デバイスを製造する
際に、半導体基板上の、上記複数の機能領域のうちの第
１の機能領域を形成する領域に第１の選択マスク膜を形
成し、該半導体基板上に、気相成長法により上記第１の
機能領域を形成する領域での層厚が上記複数の機能領域
のうちの第２の機能領域を形成する領域での層厚よりも
厚くなるように第１の多重量子井戸構造層を成長した
後、上記第１の選択マスク膜を除去し、その後、上記第
１の多重量子井戸構造層上の、上記第２の機能領域を形
成する領域に第２の選択マスク膜を形成し、該第１の多
重量子井戸構造層上に、気相成長法により上記第２の機
能領域を形成する領域での層厚が上記第１の機能領域を
形成する領域での層厚よりも厚くなるように第２の多重
量子井戸構造層を成長するようにしたので、それぞれの
機能領域に必要な多重量子井戸構造層を容易に最適な井
戸層厚，井戸数とすることができ、優れた特性の半導体
光デバイスを容易に製造することができる。さらに、そ
れぞれの多重量子井戸構造層の層厚は、第１の機能領域
と第２の機能領域の境界で除去に変化するために、光の
分布が急に変化することがなく、高い光の結合効率を有
する半導体光デバイスが得られる。
【００６８】
【実施例】実施例１．図１はこの発明の第１の実施例に
よる半導体レーザの構造を示す図であり、図１(a) はそ
の全体構造を示す一部切り欠き斜視図、図１(b) はレー
ザの主要部の共振器長方向に沿った断面図である。図に
おいて、１はｎ型ＩｎＰ基板である。ｎ型ＩｎＰ下クラ
ッド層２は基板１上に配置され、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ活
性層３は下クラッド層２上に配置され、ｐ型ＩｎＰ第１
上クラッド層４ａは活性層３上に配置される。ｐ型Ｉｎ
ＧａＡｓ層５ａ及びｐ型ＩｎＰ層５ｂが交互に複数層積
層された超格子層の残留物からなる回折格子形成体５は
第１上クラッド層４ａ上に配置される。超格子層の最上
層はＩｎＧａＡｓ層５ａである。ｐ型ＩｎＰ第２上クラ
ッド層４ｂは第１上クラッド層４ａ上及び回折格子形成
体５上に回折格子形成体５を埋め込むように配置され
る。ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層６は第２上クラッド
層４ｂ上に配置される。活性層及びその上下に配置され
たクラッド層を含んで構成されるダブルヘテロ構造は、
狭メサストライプ形状に成形されており、メサストライ
プの両側にはｎ型ＩｎＰ埋め込み層９，ｐ型ＩｎＰ電流
ブロック層１０，及びｎ型ＩｎＰ電流ブロック層１１が
配置される。１２はストライプ状の開口を有する絶縁膜
である。ｐ側電極７は絶縁膜１２上に配置され、絶縁膜
１２に設けられた開口部においてコンタクト層６に接す
る。また、ｎ側電極８は基板１の裏面に設けられる。
よる半導体レーザの構造を示す図であり、図１(a) はそ
の全体構造を示す一部切り欠き斜視図、図１(b) はレー
ザの主要部の共振器長方向に沿った断面図である。図に
おいて、１はｎ型ＩｎＰ基板である。ｎ型ＩｎＰ下クラ
ッド層２は基板１上に配置され、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ活
性層３は下クラッド層２上に配置され、ｐ型ＩｎＰ第１
上クラッド層４ａは活性層３上に配置される。ｐ型Ｉｎ
ＧａＡｓ層５ａ及びｐ型ＩｎＰ層５ｂが交互に複数層積
層された超格子層の残留物からなる回折格子形成体５は
第１上クラッド層４ａ上に配置される。超格子層の最上
層はＩｎＧａＡｓ層５ａである。ｐ型ＩｎＰ第２上クラ
ッド層４ｂは第１上クラッド層４ａ上及び回折格子形成
体５上に回折格子形成体５を埋め込むように配置され
る。ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層６は第２上クラッド
層４ｂ上に配置される。活性層及びその上下に配置され
たクラッド層を含んで構成されるダブルヘテロ構造は、
狭メサストライプ形状に成形されており、メサストライ
プの両側にはｎ型ＩｎＰ埋め込み層９，ｐ型ＩｎＰ電流
ブロック層１０，及びｎ型ＩｎＰ電流ブロック層１１が
配置される。１２はストライプ状の開口を有する絶縁膜
である。ｐ側電極７は絶縁膜１２上に配置され、絶縁膜
１２に設けられた開口部においてコンタクト層６に接す
る。また、ｎ側電極８は基板１の裏面に設けられる。
【００６９】次に図１に示す半導体レーザの製造方法の
一例を図２について説明する。図２において、図１と同
一符号は同一又は相当部分である。まず図２(a) に示す
ようにｎ型ＩｎＰ基板１上に例えばＭＯＣＶＤ法によ
り、厚さ約１．５μｍのｎ型ＩｎＰ下クラッド層２，厚
さ約０．１μｍのｎ型ＩｎＧａＡｓＰ活性層３，厚さ約
１μｍのｐ型ＩｎＰ第１上クラッド層４ａ，及びｐ型Ｉ
ｎＰ層５ａとｐ型ＩｎＧａＡｓ層５ｂを複数層交互に積
層してなる厚さ約４００オングストロームの超格子層を
順次結晶成長する。
一例を図２について説明する。図２において、図１と同
一符号は同一又は相当部分である。まず図２(a) に示す
ようにｎ型ＩｎＰ基板１上に例えばＭＯＣＶＤ法によ
り、厚さ約１．５μｍのｎ型ＩｎＰ下クラッド層２，厚
さ約０．１μｍのｎ型ＩｎＧａＡｓＰ活性層３，厚さ約
１μｍのｐ型ＩｎＰ第１上クラッド層４ａ，及びｐ型Ｉ
ｎＰ層５ａとｐ型ＩｎＧａＡｓ層５ｂを複数層交互に積
層してなる厚さ約４００オングストロームの超格子層を
順次結晶成長する。
【００７０】次に超格子層上にレジストを塗布し、該レ
ジストを二光速干渉露光法等を用いてパターン成形した
後、このレジストパターンをマスクとして用いて、ＨＢ
ｒ系エッチング液を用いた化学エッチング等により深さ
がｐ型ＩｎＰ第１上クラッド層４ａに達するまでエッチ
ングを行なう。これにより超格子層は図２(b) に示すよ
うに、レーザの共振器長方向に周期的に配置された相互
に平行な複数のストライプ形状の回折格子形成体５に成
形される。
ジストを二光速干渉露光法等を用いてパターン成形した
後、このレジストパターンをマスクとして用いて、ＨＢ
ｒ系エッチング液を用いた化学エッチング等により深さ
がｐ型ＩｎＰ第１上クラッド層４ａに達するまでエッチ
ングを行なう。これにより超格子層は図２(b) に示すよ
うに、レーザの共振器長方向に周期的に配置された相互
に平行な複数のストライプ形状の回折格子形成体５に成
形される。
【００７１】次に気相成長法、例えばＭＯＣＶＤ法によ
り、ウエハ全面に超格子層の残留物で構成される回折格
子形成体５を埋め込むようにｐ型ＩｎＰ第２上クラッド
層４ｂを結晶成長し、さらに該第２上クラッド層４ｂ上
にｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層６を結晶成長する。図
２(c) はこの結晶成長工程終了後のウエハ断面を示す図
である。この第２上クラッド層４ｂの結晶成長の際、従
来例のように回折格子層がＩｎＧａＡｓＰのみで形成さ
れている場合には、気相成長を行うと蒸気圧の高いリン
（Ｐ）がＩｎＧａＡｓＰから蒸発し、III 族元素（Ｉ
ｎ，Ｇａ）がマストランスポートを起こし、溝の下部に
移動し回折格子形状が保存されない。
り、ウエハ全面に超格子層の残留物で構成される回折格
子形成体５を埋め込むようにｐ型ＩｎＰ第２上クラッド
層４ｂを結晶成長し、さらに該第２上クラッド層４ｂ上
にｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層６を結晶成長する。図
２(c) はこの結晶成長工程終了後のウエハ断面を示す図
である。この第２上クラッド層４ｂの結晶成長の際、従
来例のように回折格子層がＩｎＧａＡｓＰのみで形成さ
れている場合には、気相成長を行うと蒸気圧の高いリン
（Ｐ）がＩｎＧａＡｓＰから蒸発し、III 族元素（Ｉ
ｎ，Ｇａ）がマストランスポートを起こし、溝の下部に
移動し回折格子形状が保存されない。
【００７２】本実施例のように回折格子形成体５を、回
折格子形成体全体として所望される屈折率よりも高い屈
折率を有しかつマストランスポートの起こりにくい半導
体材料、例えばＩｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓからなる層５ａ
と、回折格子形成体全体として所望される屈折率よりも
低い屈折率を有する半導体材料、例えばＩｎＰからなる
層５ｂとを、最上層がマストランスポートの起こりにく
い半導体材料５ａとなるように交互に積層してなる超格
子層により形成すれば、最表面にマストランスポートの
起こりにくいＩｎＧａＡｓ層があるために、回折格子の
形状は保存される。ＩｎＧａＡｓは蒸気厚の高いリン
（Ｐ）を含まないためにマストランスポートは起こりに
くい。この後ｐ側電極７，ｎ側電極８を蒸着等により形
成する工程等を経て、図１に示す半導体レーザが完成す
る。
折格子形成体全体として所望される屈折率よりも高い屈
折率を有しかつマストランスポートの起こりにくい半導
体材料、例えばＩｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓからなる層５ａ
と、回折格子形成体全体として所望される屈折率よりも
低い屈折率を有する半導体材料、例えばＩｎＰからなる
層５ｂとを、最上層がマストランスポートの起こりにく
い半導体材料５ａとなるように交互に積層してなる超格
子層により形成すれば、最表面にマストランスポートの
起こりにくいＩｎＧａＡｓ層があるために、回折格子の
形状は保存される。ＩｎＧａＡｓは蒸気厚の高いリン
（Ｐ）を含まないためにマストランスポートは起こりに
くい。この後ｐ側電極７，ｎ側電極８を蒸着等により形
成する工程等を経て、図１に示す半導体レーザが完成す
る。
【００７３】次に動作について説明する。上記のように
構成されたＤＦＢ半導体レーザにおいは、従来例と同様
にｐ側電極７とｎ側電極８の間に順方向バイアスを加え
ると活性層４にキャリアが注入され再結合が起こり発光
する。
構成されたＤＦＢ半導体レーザにおいは、従来例と同様
にｐ側電極７とｎ側電極８の間に順方向バイアスを加え
ると活性層４にキャリアが注入され再結合が起こり発光
する。
【００７４】本実施例による半導体レーザ素子も従来例
と同様に導波路構造になっているため、発光した光は活
性層４に平行な方向に伝搬する。また上クラッド層側に
しみ出した光が周期的に存在する回折格子形成体５によ
って実効的な屈折率の変化を受け、ブラッグ反射し、や
がて発振する。ここで光が分布帰還を受ける割合を示す
結合定数は回折格子の厚さ，振幅，ピッチ等により決ま
るが、本実施例では回折格子形成後のｐ型ＩｎＰ第２上
クラッド層４ｂの形成の際に回折格子形状が保存される
ので、結合定数を再現性よく設計値に設定することがで
きる。
と同様に導波路構造になっているため、発光した光は活
性層４に平行な方向に伝搬する。また上クラッド層側に
しみ出した光が周期的に存在する回折格子形成体５によ
って実効的な屈折率の変化を受け、ブラッグ反射し、や
がて発振する。ここで光が分布帰還を受ける割合を示す
結合定数は回折格子の厚さ，振幅，ピッチ等により決ま
るが、本実施例では回折格子形成後のｐ型ＩｎＰ第２上
クラッド層４ｂの形成の際に回折格子形状が保存される
ので、結合定数を再現性よく設計値に設定することがで
きる。
【００７５】回折格子形成体の屈折率，厚さは結合定数
を決定する重要なパラメータであり、従来例では例えば
回折格子層として屈折率３．３，厚さ４００オングスト
ロームのｐ型ＩｎＧａＡｓＰが用いられる。
を決定する重要なパラメータであり、従来例では例えば
回折格子層として屈折率３．３，厚さ４００オングスト
ロームのｐ型ＩｎＧａＡｓＰが用いられる。
【００７６】本実施例において、回折格子形成体５を例
えば厚さ７０オングストロームのｐ型ＩｎＰ層５ｂ（屈
折率３．２）と厚さ３０オングストロームのｐ型Ｉｎ0.
53Ｇａ0.47Ａｓ層５ａ（屈折率３．５）を４周期形成し
た超格子層を成形して形成することにより、厚さが４０
０オングストローム，屈折率が３．３の回折格子形成体
を形成することができる。なお、本実施例では、回折格
子形成体の屈折率は、マストランスポートの起こりにく
い層５ａとマストランスポートの起こりやすい層５ｂの
層厚比を変えることにより容易に制御することができ
る。
えば厚さ７０オングストロームのｐ型ＩｎＰ層５ｂ（屈
折率３．２）と厚さ３０オングストロームのｐ型Ｉｎ0.
53Ｇａ0.47Ａｓ層５ａ（屈折率３．５）を４周期形成し
た超格子層を成形して形成することにより、厚さが４０
０オングストローム，屈折率が３．３の回折格子形成体
を形成することができる。なお、本実施例では、回折格
子形成体の屈折率は、マストランスポートの起こりにく
い層５ａとマストランスポートの起こりやすい層５ｂの
層厚比を変えることにより容易に制御することができ
る。
【００７７】なお上記実施例では導電性ｎ型ＩｎＰ基板
を使用したＤＦＢ半導体レーザについて述べたが、これ
は半絶縁性基板あるいはｐ型ＩｎＰ基板を用いた素子に
適用してもよい。また、本発明はＩｎＰ系に限らず、Ｇ
ａＡｓ系等他の材料を使用したＤＦＢ半導体レーザにも
適用できることはいうまでもない。
を使用したＤＦＢ半導体レーザについて述べたが、これ
は半絶縁性基板あるいはｐ型ＩｎＰ基板を用いた素子に
適用してもよい。また、本発明はＩｎＰ系に限らず、Ｇ
ａＡｓ系等他の材料を使用したＤＦＢ半導体レーザにも
適用できることはいうまでもない。
【００７８】また上記実施例ではＤＦＢ半導体レーザに
適用した場合について説明したが、本発明は、グレーテ
ィングを用いた他の素子、例えば導波路型グレーティン
グフィルタや反射型グレーティング偏向素子などにも適
用することができ、上記実施例と同様の効果を奏する。
適用した場合について説明したが、本発明は、グレーテ
ィングを用いた他の素子、例えば導波路型グレーティン
グフィルタや反射型グレーティング偏向素子などにも適
用することができ、上記実施例と同様の効果を奏する。
【００７９】実施例２．図３はこの発明の第２の実施例
による光変調器集積化半導体レーザの全体構造を示す一
部切り欠き斜視図であり、図４は図３に示す光変調器集
積化半導体レーザの共振器長方向に沿った断面図であ
る。図において、２０ａは光変調器領域、２０ｂはレー
ザダイオード（ＬＤ）領域であり、２１はｎ型ＩｎＰ基
板である。２２はｎ型ＩｎＰバッファ層（下クラッド
層）、２３はＩｎＧａＡｓＰ（バンドギャップＥｇ＝
０．８０ｅＶ）活性層、２４はｐ型ＩｎＰバリア層、２
５ａはＩｎＧａＡｓＰ（Ｅｇ＝０．８５ｅＶ）光吸収
層、２５ｂはＩｎＧａＡｓＰ（Ｅｇ＝０．８５ｅＶ）光
ガイド層の残留物からなる回折格子形成体、２６はｐ型
ＩｎＰクラッド層、２７はｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタク
ト層、２８は回折格子、２９は変調器とＬＤ共通のｎ側
電極、３０は変調器のｐ側電極、３１はＬＤのｐ側電
極、３２は高抵抗ＩｎＰ層、３３は絶縁膜である。
による光変調器集積化半導体レーザの全体構造を示す一
部切り欠き斜視図であり、図４は図３に示す光変調器集
積化半導体レーザの共振器長方向に沿った断面図であ
る。図において、２０ａは光変調器領域、２０ｂはレー
ザダイオード（ＬＤ）領域であり、２１はｎ型ＩｎＰ基
板である。２２はｎ型ＩｎＰバッファ層（下クラッド
層）、２３はＩｎＧａＡｓＰ（バンドギャップＥｇ＝
０．８０ｅＶ）活性層、２４はｐ型ＩｎＰバリア層、２
５ａはＩｎＧａＡｓＰ（Ｅｇ＝０．８５ｅＶ）光吸収
層、２５ｂはＩｎＧａＡｓＰ（Ｅｇ＝０．８５ｅＶ）光
ガイド層の残留物からなる回折格子形成体、２６はｐ型
ＩｎＰクラッド層、２７はｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタク
ト層、２８は回折格子、２９は変調器とＬＤ共通のｎ側
電極、３０は変調器のｐ側電極、３１はＬＤのｐ側電
極、３２は高抵抗ＩｎＰ層、３３は絶縁膜である。
【００８０】次に図３の光変調器集積化半導体レーザの
製造工程を図６について説明する。図６において、図
３，図４と同一符号は同一又は相当部分である。まず、
図６(a) に示すようにｎ型ＩｎＰ基板２１上にｎ型Ｉｎ
Ｐバッファ層２２，ＩｎＧａＡｓＰ活性層２３，及びｐ
型ＩｎＰバリア層２４をＭＯＣＶＤにより順次結晶成長
する。次に、写真製版とエッチングの技術を用いて、図
６(b) に示すように、変調器部分のｐ型ＩｎＰバリア層
２４，及びＩｎＧａＡｓＰ活性層２３を選択的に除去す
る。この後、図６(c) に示すように、ウエハ全面に０．
３μｍ程度の厚さのＩｎＧａＡｓＰ光吸収層兼光ガイド
層２５を成長する。
製造工程を図６について説明する。図６において、図
３，図４と同一符号は同一又は相当部分である。まず、
図６(a) に示すようにｎ型ＩｎＰ基板２１上にｎ型Ｉｎ
Ｐバッファ層２２，ＩｎＧａＡｓＰ活性層２３，及びｐ
型ＩｎＰバリア層２４をＭＯＣＶＤにより順次結晶成長
する。次に、写真製版とエッチングの技術を用いて、図
６(b) に示すように、変調器部分のｐ型ＩｎＰバリア層
２４，及びＩｎＧａＡｓＰ活性層２３を選択的に除去す
る。この後、図６(c) に示すように、ウエハ全面に０．
３μｍ程度の厚さのＩｎＧａＡｓＰ光吸収層兼光ガイド
層２５を成長する。
【００８１】次に、光変調器となる領域をレジスト３４
を覆い、図６(c) の工程で成長した光吸収層兼光ガイド
層２５のうち、ＬＤの光ガイド層（回折格子形成体）と
なる部分を図６(d) に示すように、５００オングストロ
ーム程度の厚さになるようにエッチングし、この後、図
６(e) に示すように、ｐ型ＩｎＰバリア層２４まで達す
る深さの回折格子２８を形成する。これによりＬＤ部分
のＩｎＧａＡｓＰ光吸収層兼光ガイド層２５は相互に島
状に分離した複数の回折格子形成体２５ｂとなる。
を覆い、図６(c) の工程で成長した光吸収層兼光ガイド
層２５のうち、ＬＤの光ガイド層（回折格子形成体）と
なる部分を図６(d) に示すように、５００オングストロ
ーム程度の厚さになるようにエッチングし、この後、図
６(e) に示すように、ｐ型ＩｎＰバリア層２４まで達す
る深さの回折格子２８を形成する。これによりＬＤ部分
のＩｎＧａＡｓＰ光吸収層兼光ガイド層２５は相互に島
状に分離した複数の回折格子形成体２５ｂとなる。
【００８２】この後、図６(f) に示すように、全体をｐ
型ＩｎＰ上クラッド層２６で埋め込む。そして、図６
(g) に示すように、成長層全体をメサストライプ状にエ
ッチング成形する。この後、メサストライプの両側にＦ
ｅドープＩｎＰ層を埋め込み成長し、さらに、図６(h)
に示すように、ウエハ上全面にｐ型ＩｎＧａＡｓＰコン
タクト層２７を形成する。
型ＩｎＰ上クラッド層２６で埋め込む。そして、図６
(g) に示すように、成長層全体をメサストライプ状にエ
ッチング成形する。この後、メサストライプの両側にＦ
ｅドープＩｎＰ層を埋め込み成長し、さらに、図６(h)
に示すように、ウエハ上全面にｐ型ＩｎＧａＡｓＰコン
タクト層２７を形成する。
【００８３】最後に、変調器とＬＤを電気的に分離する
ため接合部付近のｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層を部
分的に除去し、それぞれの電極を形成して図３に示す光
変調器集積化半導体レーザが完成する。この光変調器集
積化半導体レーザの基本的な動作原理は、図２５，又は
図２７の従来例の動作原理と全く同様である。
ため接合部付近のｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層を部
分的に除去し、それぞれの電極を形成して図３に示す光
変調器集積化半導体レーザが完成する。この光変調器集
積化半導体レーザの基本的な動作原理は、図２５，又は
図２７の従来例の動作原理と全く同様である。
【００８４】ここで本実施例の光変調器集積化半導体レ
ーザでは、光変調器の光吸収層と同一の層で形成される
ＬＤのガイド層を、もとの厚みである０．３μｍ程度か
ら５００オングストローム程度にエッチングで薄くして
から回折格子形成体２５ｂに成形し、回折格子２８を作
製するので、ガイド層による抵抗，吸収損失をそれぞれ
従来例の１／５程度に低減することができる。さらに回
折格子は島状に分離してＩｎＰで埋め込まれているの
で、抵抗，吸収損失はさらに小さくなり、全体としてそ
れぞれ従来例の１／１０程度に低減することができる。
その結果ＬＤの動作電圧の上昇，しきい値電流の増大，
効率の低下といった問題が解決される。
ーザでは、光変調器の光吸収層と同一の層で形成される
ＬＤのガイド層を、もとの厚みである０．３μｍ程度か
ら５００オングストローム程度にエッチングで薄くして
から回折格子形成体２５ｂに成形し、回折格子２８を作
製するので、ガイド層による抵抗，吸収損失をそれぞれ
従来例の１／５程度に低減することができる。さらに回
折格子は島状に分離してＩｎＰで埋め込まれているの
で、抵抗，吸収損失はさらに小さくなり、全体としてそ
れぞれ従来例の１／１０程度に低減することができる。
その結果ＬＤの動作電圧の上昇，しきい値電流の増大，
効率の低下といった問題が解決される。
【００８５】実施例３．上記第２の実施例では光吸収層
兼光ガイド層２５に比較的厚い０．３μ程度のＩｎＧａ
ＡｓＰ層を用いたが、歪多重量子井戸層を用いてもよ
い。図５は光吸収層兼光ガイド層として歪多重量子井戸
層を用いた本発明の第３の実施例による光変調器集積化
半導体レーザの構造を示す断面図である。図において、
図４と同一符号は同一又は相当部分であり、３５ａは歪
多重量子井戸構造の光吸収層、３５ｂは歪多重量子井戸
構造の回折格子形成体である。ここで、歪多重量子井戸
構造は、例えば井戸層がＩｎＰの格子に対して１％の圧
縮歪を受けるような格子定数を持つ５０オングストロー
ム程度のＩｎＧａＡｓＰからなり、障壁層がＩｎＰに格
子整合する、井戸層よりバンドギャップの広いＩｎＧａ
ＡｓＰからなるものとする。
兼光ガイド層２５に比較的厚い０．３μ程度のＩｎＧａ
ＡｓＰ層を用いたが、歪多重量子井戸層を用いてもよ
い。図５は光吸収層兼光ガイド層として歪多重量子井戸
層を用いた本発明の第３の実施例による光変調器集積化
半導体レーザの構造を示す断面図である。図において、
図４と同一符号は同一又は相当部分であり、３５ａは歪
多重量子井戸構造の光吸収層、３５ｂは歪多重量子井戸
構造の回折格子形成体である。ここで、歪多重量子井戸
構造は、例えば井戸層がＩｎＰの格子に対して１％の圧
縮歪を受けるような格子定数を持つ５０オングストロー
ム程度のＩｎＧａＡｓＰからなり、障壁層がＩｎＰに格
子整合する、井戸層よりバンドギャップの広いＩｎＧａ
ＡｓＰからなるものとする。
【００８６】歪多重量子井戸層においては、価電子帯の
有効質量が減少し、その結果吸収損失のうち大きな割合
を占める価電子帯間吸収が大幅に減少する。この理由
は、例えばジャーナル オブ ライトウエーブ テクノ
ロジー，６巻，８号（ E.Yablonovitch and E.O.Kane,
“Band Engineering of Semiconductor Lasers for Opt
icul Communications ”Journal of Lightwave Technol
ogy vol.6, No.8, p.1292(1988) ）に述べられている通
りである。
有効質量が減少し、その結果吸収損失のうち大きな割合
を占める価電子帯間吸収が大幅に減少する。この理由
は、例えばジャーナル オブ ライトウエーブ テクノ
ロジー，６巻，８号（ E.Yablonovitch and E.O.Kane,
“Band Engineering of Semiconductor Lasers for Opt
icul Communications ”Journal of Lightwave Technol
ogy vol.6, No.8, p.1292(1988) ）に述べられている通
りである。
【００８７】ＬＤ部分の吸収損失が減少することにより
しきい値電流，効率等の特性が改善され、また変調器部
分の吸収損失が減少することにより変調器の挿入損失を
低減することができる。
しきい値電流，効率等の特性が改善され、また変調器部
分の吸収損失が減少することにより変調器の挿入損失を
低減することができる。
【００８８】また、光吸収層が量子井戸層の場合、吸収
係数の波長依存性特性曲線はピークがバンドギャップエ
ネルギに近いことから急峻な吸収係数変化を示し、逆バ
イアスにより電界を印加した場合には量子閉じ込めシュ
タルク効果により実効的なバンドギャップが広がるため
に吸収係数曲線が長波長側にシフトして大きな吸収係数
が得られる（図７参照）。その結果、通常のバルクの光
吸収層に比べて効率のよい変調ができる。
係数の波長依存性特性曲線はピークがバンドギャップエ
ネルギに近いことから急峻な吸収係数変化を示し、逆バ
イアスにより電界を印加した場合には量子閉じ込めシュ
タルク効果により実効的なバンドギャップが広がるため
に吸収係数曲線が長波長側にシフトして大きな吸収係数
が得られる（図７参照）。その結果、通常のバルクの光
吸収層に比べて効率のよい変調ができる。
【００８９】実施例４．図８はこの発明の第４の実施例
による光変調器集積化半導体レーザの構造を示す斜視
図、図９は図８中のIX−IX線における断面図である。こ
れら図において、４０ａは光変調器領域、４０ｂはＬＤ
領域であり、４１はｎ型ＩｎＰ基板である。また、４２
はｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層、４３はｎ型ＩｎＰ層、
４４はＦｅドープＩｎＰ電流ブロック層、４５はｎ型Ｉ
ｎＰ層、４６はｎ型ＩｎＰクラッド層、４７はｉ型Ｉｎ
ＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸（以下、ＭＱＷ
とも記す）層、４８はｐ型ＩｎＰクラッド層、４９はｐ
型ＩｎＰ埋込層、５０はｐ+型ＩｎＧａＡｓコンタクト
層、５１は回折格子、５２はＳｉＯ2 絶縁膜、５３はＰ
側電極、５４はｎ側電極である。
による光変調器集積化半導体レーザの構造を示す斜視
図、図９は図８中のIX−IX線における断面図である。こ
れら図において、４０ａは光変調器領域、４０ｂはＬＤ
領域であり、４１はｎ型ＩｎＰ基板である。また、４２
はｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層、４３はｎ型ＩｎＰ層、
４４はＦｅドープＩｎＰ電流ブロック層、４５はｎ型Ｉ
ｎＰ層、４６はｎ型ＩｎＰクラッド層、４７はｉ型Ｉｎ
ＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸（以下、ＭＱＷ
とも記す）層、４８はｐ型ＩｎＰクラッド層、４９はｐ
型ＩｎＰ埋込層、５０はｐ+型ＩｎＧａＡｓコンタクト
層、５１は回折格子、５２はＳｉＯ2 絶縁膜、５３はＰ
側電極、５４はｎ側電極である。
【００９０】次に、この変調器集積化半導体レーザの製
造方法を図１０に従って説明する。まず、基板４１のＬ
Ｄを作製する領域の表面に回折格子５１を形成する。そ
して、この回折格子５１が形成された基板４１上に、ｎ
型ＩｎＧａＡｓＰガイド層４２，ｎ型ＩｎＰ層４３，Ｆ
ｅドープＩｎＰ電流ブロック層４４，及びｎ型ＩｎＰ層
４５を基板全面にわたって順次結晶成長した後、図１０
(a) に示すように、ｎ型ＩｎＰ層４５上に、ＬＤ部分で
は幅１０μｍ程度、変調器部分では幅４μｍ程度の一対
のＳｉＯ2 絶縁膜５５を幅２μｍ程度のストライプ状の
領域を挟んで形成する。
造方法を図１０に従って説明する。まず、基板４１のＬ
Ｄを作製する領域の表面に回折格子５１を形成する。そ
して、この回折格子５１が形成された基板４１上に、ｎ
型ＩｎＧａＡｓＰガイド層４２，ｎ型ＩｎＰ層４３，Ｆ
ｅドープＩｎＰ電流ブロック層４４，及びｎ型ＩｎＰ層
４５を基板全面にわたって順次結晶成長した後、図１０
(a) に示すように、ｎ型ＩｎＰ層４５上に、ＬＤ部分で
は幅１０μｍ程度、変調器部分では幅４μｍ程度の一対
のＳｉＯ2 絶縁膜５５を幅２μｍ程度のストライプ状の
領域を挟んで形成する。
【００９１】次に図１０(b) に示すように、上記ＳｉＯ
2 膜５５をマスクとして、ＨＣｌガスを用いた気相エッ
チングにより、マスク開口部に露出した半導体層をエッ
チングし、ＦｅドープＩｎＰ層５４を貫通しｎ型ＩｎＧ
ａＡｓＰガイド層５２に達する溝２１を形成する。この
とき、気相エッチングによる溝の深さはＳｉＯ2 膜に挟
まれたストライプ状の領域では、ＳｉＯ2 膜の幅の広い
部分で深く、ＳｉＯ2膜幅の狭い部分で浅くなる。この
原理については、例えばアプライドフィジックスレター
ズ，５９巻，１６号，２０１９〜２０２１頁（Appl. Ph
ys. Lett. 59 (16), 14 October 1991, p.2019-2021 ）
にその詳細が掲載されている。図１１(a) は図１０(b)
中のXIａ−XIａ線における断面図である。
2 膜５５をマスクとして、ＨＣｌガスを用いた気相エッ
チングにより、マスク開口部に露出した半導体層をエッ
チングし、ＦｅドープＩｎＰ層５４を貫通しｎ型ＩｎＧ
ａＡｓＰガイド層５２に達する溝２１を形成する。この
とき、気相エッチングによる溝の深さはＳｉＯ2 膜に挟
まれたストライプ状の領域では、ＳｉＯ2 膜の幅の広い
部分で深く、ＳｉＯ2膜幅の狭い部分で浅くなる。この
原理については、例えばアプライドフィジックスレター
ズ，５９巻，１６号，２０１９〜２０２１頁（Appl. Ph
ys. Lett. 59 (16), 14 October 1991, p.2019-2021 ）
にその詳細が掲載されている。図１１(a) は図１０(b)
中のXIａ−XIａ線における断面図である。
【００９２】次に図１０(c) に示すように、ＳｉＯ2 膜
５５を付けたままの状態で、溝の中にｎ型ＩｎＰクラッ
ド層４６，ｉ型ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子
井戸層４７、ｐ型ＩｎＰクラッド層４８を選択的に成長
する。このとき、ＳｉＯ2 膜５５で挟まれた領域での膜
厚は、ＳｉＯ2 膜の幅の広い部分では幅の狭い部分に比
べて相対的に厚くなる。図１１(b) は図１０(c) 中のXI
ｂ−XIｂ線における断面図である。次にＳｉＯ2 膜５５
を除去し、図１０(d) に示すように、ウエハ全面にわた
ってｐ型ＩｎＰ埋込層４９，及びｐ+ 型ＩｎＧａＡｓＰ
コンタクト層５０を成長する。
５５を付けたままの状態で、溝の中にｎ型ＩｎＰクラッ
ド層４６，ｉ型ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子
井戸層４７、ｐ型ＩｎＰクラッド層４８を選択的に成長
する。このとき、ＳｉＯ2 膜５５で挟まれた領域での膜
厚は、ＳｉＯ2 膜の幅の広い部分では幅の狭い部分に比
べて相対的に厚くなる。図１１(b) は図１０(c) 中のXI
ｂ−XIｂ線における断面図である。次にＳｉＯ2 膜５５
を除去し、図１０(d) に示すように、ウエハ全面にわた
ってｐ型ＩｎＰ埋込層４９，及びｐ+ 型ＩｎＧａＡｓＰ
コンタクト層５０を成長する。
【００９３】最後に、ＬＤと変調器間のコンタクト層５
０をエッチング除去して分離し、ＳｉＯ2 絶縁膜５２を
形成してストライプ状の溝の上の部分の幅２μｍ程度の
ＳｉＯ2 膜を除去して窓を開け、各領域に電極を形成し
て図８の光変調器集積化半導体レーザが完成する。
０をエッチング除去して分離し、ＳｉＯ2 絶縁膜５２を
形成してストライプ状の溝の上の部分の幅２μｍ程度の
ＳｉＯ2 膜を除去して窓を開け、各領域に電極を形成し
て図８の光変調器集積化半導体レーザが完成する。
【００９４】本実施例の光変調器集積化半導体レーザの
動作の基本的な原理は、図２７の従来例の動作の基本的
な原理と全く同様である。即ち、簡単に繰り返せば一対
のＳｉＯ2 膜１４で挟まれた領域の多重量子井戸層７の
井戸層の厚さがＳｉＯ2 膜幅の広いＤＦＢ−ＬＤの領域
では厚いためにバンドギャップが小さく、ＳｉＯ2 膜幅
の狭い変調器の領域では井戸層が薄いためにバンドギャ
ップが相対的に大きいことを利用して、変調器を動作さ
せない時には、ＬＤのレーザ光は吸収されずに変調器端
面から取り出され、一方、光変調器に逆バイアスを印加
すると量子閉込シュタルク効果により吸収端が長波長側
にシフトして消光される。
動作の基本的な原理は、図２７の従来例の動作の基本的
な原理と全く同様である。即ち、簡単に繰り返せば一対
のＳｉＯ2 膜１４で挟まれた領域の多重量子井戸層７の
井戸層の厚さがＳｉＯ2 膜幅の広いＤＦＢ−ＬＤの領域
では厚いためにバンドギャップが小さく、ＳｉＯ2 膜幅
の狭い変調器の領域では井戸層が薄いためにバンドギャ
ップが相対的に大きいことを利用して、変調器を動作さ
せない時には、ＬＤのレーザ光は吸収されずに変調器端
面から取り出され、一方、光変調器に逆バイアスを印加
すると量子閉込シュタルク効果により吸収端が長波長側
にシフトして消光される。
【００９５】次に、この発明による効果について説明す
る。まず、本実施例の光変調器集積化半導体レーザで
は、導波路部分を構成する半導体積層構造の選択成長
を、電流ブロック層を含む積層構造に形成した溝の中に
平坦に埋込むように行なっているので、最終的な成長層
表面は平坦になる。その結果、ＳｉＯ2 絶縁膜の窓開け
や電極のパターニング等のプロセスが非常に容易になる
ため、再現性や歩留り良く作製することできるようにな
る。
る。まず、本実施例の光変調器集積化半導体レーザで
は、導波路部分を構成する半導体積層構造の選択成長
を、電流ブロック層を含む積層構造に形成した溝の中に
平坦に埋込むように行なっているので、最終的な成長層
表面は平坦になる。その結果、ＳｉＯ2 絶縁膜の窓開け
や電極のパターニング等のプロセスが非常に容易になる
ため、再現性や歩留り良く作製することできるようにな
る。
【００９６】また、本実施例では、作製工程の説明にお
いて述べたように、ＨＣｌエッチングで溝を形成すると
き溝の深さはＳｉＯ2 膜５５の広い部分では深くＳｉＯ
2 膜幅の狭い部分で浅くなる。また、溝内に選択成長す
るときの層厚はＳｉＯ2 膜幅の広い部分では厚く、Ｓｉ
Ｏ2 膜幅の狭い部分では薄くなる。これらの効果は選択
エッチングの場合と選択成長のいずれの場合も同じ原理
に基づいている。このように、溝の深い領域では成長層
厚が厚くなり、溝の浅い領域では成長層厚が薄くなるた
め、これらが相殺されてＳｉＯ2 膜幅が変化する境界部
分において、表面の段差を小さくすることができる。そ
の結果、段差によって電極形成等のプロセスが困難にな
るという問題点を解消できる。また、図１３と図３２の
多重量子井戸層からなる導波路を比較して分かるように
本発明による製造方法では導波路の境界部分での段差が
小さいので、導波される光の伝播損失を小さく抑えるこ
とができる。
いて述べたように、ＨＣｌエッチングで溝を形成すると
き溝の深さはＳｉＯ2 膜５５の広い部分では深くＳｉＯ
2 膜幅の狭い部分で浅くなる。また、溝内に選択成長す
るときの層厚はＳｉＯ2 膜幅の広い部分では厚く、Ｓｉ
Ｏ2 膜幅の狭い部分では薄くなる。これらの効果は選択
エッチングの場合と選択成長のいずれの場合も同じ原理
に基づいている。このように、溝の深い領域では成長層
厚が厚くなり、溝の浅い領域では成長層厚が薄くなるた
め、これらが相殺されてＳｉＯ2 膜幅が変化する境界部
分において、表面の段差を小さくすることができる。そ
の結果、段差によって電極形成等のプロセスが困難にな
るという問題点を解消できる。また、図１３と図３２の
多重量子井戸層からなる導波路を比較して分かるように
本発明による製造方法では導波路の境界部分での段差が
小さいので、導波される光の伝播損失を小さく抑えるこ
とができる。
【００９７】ところで、図３４に示した従来の光変調器
集積化半導体レーザでは、上述した本実施例の効果、即
ち、電極形成を行なう直前のウエハ表面が平坦であるこ
とによる効果、及びエッチング深さと成長層厚との相殺
による光変調器とＬＤとの境界部分における成長層表面
の段差の低減、並びに導波路の段差の低減の効果を得る
ことができる。しかしながら、図３４に示した従来の光
変調器集積化半導体レーザでは、選択成長された半導体
積層構造をそのまま導波路として用いているのではな
く、比較的幅広く選択成長された半導体積層構造をメサ
エッチングにより幅の狭いストライプ形状に成形して、
これを電流ブロック層で埋め込む構造としている。この
ため、選択成長のためのＳｉＯ2 膜の幅，及びその配置
間隔が１００μｍ，及び３０μｍと広く、前述したよう
にＳｉＯ2 膜の除去が困難となる問題や成長層厚が素子
幅方向において不均一となる問題が生ずる。一方、本実
施例では導波路部分を構成する半導体積層構造の選択成
長を、電流ブロック層を含む積層構造に形成した溝の中
に平坦に埋込むように行ない、溝内に成長された半導体
積層構造をそのまま導波路として用いる構成としてい
る。従って、ＳｉＯ2 膜の配置間隔は導波路として所望
される幅、例えば２μｍ程度と狭いので、成長層厚の素
子幅方向における不均一は殆ど生じない。また、２μｍ
程度と狭い領域に上述の選択エッチング，及び選択成長
の効果を生ぜしめるには１０μｍ程度と狭い幅のＳｉＯ
2 膜を設ければよいので、ＳｉＯ2 膜上への多結晶の析
出は殆ど生じず、ＳｉＯ2 膜の除去が困難となるという
問題は生じない。
集積化半導体レーザでは、上述した本実施例の効果、即
ち、電極形成を行なう直前のウエハ表面が平坦であるこ
とによる効果、及びエッチング深さと成長層厚との相殺
による光変調器とＬＤとの境界部分における成長層表面
の段差の低減、並びに導波路の段差の低減の効果を得る
ことができる。しかしながら、図３４に示した従来の光
変調器集積化半導体レーザでは、選択成長された半導体
積層構造をそのまま導波路として用いているのではな
く、比較的幅広く選択成長された半導体積層構造をメサ
エッチングにより幅の狭いストライプ形状に成形して、
これを電流ブロック層で埋め込む構造としている。この
ため、選択成長のためのＳｉＯ2 膜の幅，及びその配置
間隔が１００μｍ，及び３０μｍと広く、前述したよう
にＳｉＯ2 膜の除去が困難となる問題や成長層厚が素子
幅方向において不均一となる問題が生ずる。一方、本実
施例では導波路部分を構成する半導体積層構造の選択成
長を、電流ブロック層を含む積層構造に形成した溝の中
に平坦に埋込むように行ない、溝内に成長された半導体
積層構造をそのまま導波路として用いる構成としてい
る。従って、ＳｉＯ2 膜の配置間隔は導波路として所望
される幅、例えば２μｍ程度と狭いので、成長層厚の素
子幅方向における不均一は殆ど生じない。また、２μｍ
程度と狭い領域に上述の選択エッチング，及び選択成長
の効果を生ぜしめるには１０μｍ程度と狭い幅のＳｉＯ
2 膜を設ければよいので、ＳｉＯ2 膜上への多結晶の析
出は殆ど生じず、ＳｉＯ2 膜の除去が困難となるという
問題は生じない。
【００９８】実施例５．図１２は本発明の第５の実施例
による半導体レーザである変調器集積化ＤＦＢ−ＬＤの
構造を示す斜視図、図１３は図１２中のXIII−XIII線に
おける断面図である。これら図において、６０ａは光変
調器領域、６０ｂはＤＦＢ−ＬＤ領域である。また、６
１はｎ型ＩｎＰ基板、６２はＦｅドープＩｎＰ電流ブロ
ック層、６３はｎ型ＩｎＰ層、６４はｎ型ＩｎＰクラッ
ド層、６５はｉ型ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量
子井戸（ＭＱＷ）層、６６はｐ型ＩｎＰクラッド層、６
７はｐ型ＩｎＰバリア層、６８はｐ型ＩｎＧｓＡｓＰガ
イド層、６９は回折格子、７０はｐ型ＩｎＰ層、７１は
ｐ+ 型ＩｎＧａＡｓコンタクト層、７２はＳｉＯ2絶縁
膜、７３ａは光変調器用ｐ側電極、７３ｂはＤＦＢ−Ｌ
Ｄ用ｐ側電極、７４は共通ｎ側電極である。
による半導体レーザである変調器集積化ＤＦＢ−ＬＤの
構造を示す斜視図、図１３は図１２中のXIII−XIII線に
おける断面図である。これら図において、６０ａは光変
調器領域、６０ｂはＤＦＢ−ＬＤ領域である。また、６
１はｎ型ＩｎＰ基板、６２はＦｅドープＩｎＰ電流ブロ
ック層、６３はｎ型ＩｎＰ層、６４はｎ型ＩｎＰクラッ
ド層、６５はｉ型ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量
子井戸（ＭＱＷ）層、６６はｐ型ＩｎＰクラッド層、６
７はｐ型ＩｎＰバリア層、６８はｐ型ＩｎＧｓＡｓＰガ
イド層、６９は回折格子、７０はｐ型ＩｎＰ層、７１は
ｐ+ 型ＩｎＧａＡｓコンタクト層、７２はＳｉＯ2絶縁
膜、７３ａは光変調器用ｐ側電極、７３ｂはＤＦＢ−Ｌ
Ｄ用ｐ側電極、７４は共通ｎ側電極である。
【００９９】次に、この変調器集積化半導体レーザの製
造方法について説明する。まず、基板６１上に、Ｆｅド
ープＩｎＰ電流ブロック層６２，及びｎ型ＩｎＰ層６３
を基板全面にわたって順次結晶成長した後、ｎ型ＩｎＰ
層６３上に、ＬＤ部分では幅１０μｍ程度、変調器部分
では幅４μｍ程度の一対のＳｉＯ2 絶縁膜を幅２μｍ程
度のストライプ状の領域を挟んで形成する。次に、上記
ＳｉＯ2 膜をマスクとして、ＨＣｌガスを用いた気相エ
ッチングにより、マスク開口部に露出した半導体層をエ
ッチングし、ＦｅドープＩｎＰ層５４を貫通しｎ型Ｉｎ
Ｐ基板６１に達する溝を形成する。このとき、気相エッ
チングによる溝の深さはＳｉＯ2 膜に挟まれたストライ
プ状の領域では、ＳｉＯ2 膜の幅の広い部分で深く、Ｓ
ｉＯ2 膜幅の狭い部分で浅くなる。次に、ＳｉＯ2 膜を
付けたままの状態で、溝の中にｎ型ＩｎＰクラッド層６
４，ｉ型ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸層
６５，及びｐ型ＩｎＰクラッド層６６を選択的に成長す
る。このとき、ＳｉＯ2 膜で挟まれた領域での膜厚は、
ＳｉＯ2 膜の幅の広い部分では幅の狭い部分に比べて相
対的に厚くなる。次にＳｉＯ2 膜を除去し、ｐ型ＩｎＰ
バリア層６７およびｐ型ＩｎＧｓＡｓＰガイド層６８を
ウエハ全面に成長した後、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層
６８上に回折格子６９を形成する。この後、さらに全体
をｐ型ＩｎＰ層７０，ｐ+ 型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト
層７１で埋込む。最後に、ＬＤと変調器間のコンタクト
層７１をエッチング除去して分離し、ＳｉＯ2 絶縁膜７
２を形成してストライプ状の溝の上の部分の幅２μｍ程
度のＳｉＯ2 膜を除去して窓を開け、各領域に電極を形
成して図１２に示す光変調器集積化半導体レーザが完成
する。
造方法について説明する。まず、基板６１上に、Ｆｅド
ープＩｎＰ電流ブロック層６２，及びｎ型ＩｎＰ層６３
を基板全面にわたって順次結晶成長した後、ｎ型ＩｎＰ
層６３上に、ＬＤ部分では幅１０μｍ程度、変調器部分
では幅４μｍ程度の一対のＳｉＯ2 絶縁膜を幅２μｍ程
度のストライプ状の領域を挟んで形成する。次に、上記
ＳｉＯ2 膜をマスクとして、ＨＣｌガスを用いた気相エ
ッチングにより、マスク開口部に露出した半導体層をエ
ッチングし、ＦｅドープＩｎＰ層５４を貫通しｎ型Ｉｎ
Ｐ基板６１に達する溝を形成する。このとき、気相エッ
チングによる溝の深さはＳｉＯ2 膜に挟まれたストライ
プ状の領域では、ＳｉＯ2 膜の幅の広い部分で深く、Ｓ
ｉＯ2 膜幅の狭い部分で浅くなる。次に、ＳｉＯ2 膜を
付けたままの状態で、溝の中にｎ型ＩｎＰクラッド層６
４，ｉ型ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸層
６５，及びｐ型ＩｎＰクラッド層６６を選択的に成長す
る。このとき、ＳｉＯ2 膜で挟まれた領域での膜厚は、
ＳｉＯ2 膜の幅の広い部分では幅の狭い部分に比べて相
対的に厚くなる。次にＳｉＯ2 膜を除去し、ｐ型ＩｎＰ
バリア層６７およびｐ型ＩｎＧｓＡｓＰガイド層６８を
ウエハ全面に成長した後、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層
６８上に回折格子６９を形成する。この後、さらに全体
をｐ型ＩｎＰ層７０，ｐ+ 型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト
層７１で埋込む。最後に、ＬＤと変調器間のコンタクト
層７１をエッチング除去して分離し、ＳｉＯ2 絶縁膜７
２を形成してストライプ状の溝の上の部分の幅２μｍ程
度のＳｉＯ2 膜を除去して窓を開け、各領域に電極を形
成して図１２に示す光変調器集積化半導体レーザが完成
する。
【０１００】上記第４の実施例では回折格子が活性層と
なる多重量子井戸層４７の下方（基板側）にある構造に
ついて示したが、本第５の実施例のように回折格子が多
重量子井戸層の上方にある構造であっても動作原理は全
く同じであり、また、その効果も上記第４の実施例と全
く同じである。
なる多重量子井戸層４７の下方（基板側）にある構造に
ついて示したが、本第５の実施例のように回折格子が多
重量子井戸層の上方にある構造であっても動作原理は全
く同じであり、また、その効果も上記第４の実施例と全
く同じである。
【０１０１】実施例６．また、上記実施例では光変調器
とＤＦＢレーザとを集積化した光変調器集積化半導体レ
ーザの場合について説明したが、本発明は、他の半導体
光デバイスや、半導体光デバイスをモノリシックに集積
した光集積素子等、連続した導波路のバンドギャップを
領域によって変化させる場合すべてに応用することがで
きる。例えば図１４は上記第４の実施例と同様の製造方
法を用いて作製された本発明の第６の実施例である波長
可変分布ブラッグ反射器型半導体レーザ（ＤＢＲ−Ｌ
Ｄ）の構造を示す斜視図であり、図１５は図１４中のXV
−XV線における断面図である。
とＤＦＢレーザとを集積化した光変調器集積化半導体レ
ーザの場合について説明したが、本発明は、他の半導体
光デバイスや、半導体光デバイスをモノリシックに集積
した光集積素子等、連続した導波路のバンドギャップを
領域によって変化させる場合すべてに応用することがで
きる。例えば図１４は上記第４の実施例と同様の製造方
法を用いて作製された本発明の第６の実施例である波長
可変分布ブラッグ反射器型半導体レーザ（ＤＢＲ−Ｌ
Ｄ）の構造を示す斜視図であり、図１５は図１４中のXV
−XV線における断面図である。
【０１０２】図において、８０ａはＬＤ領域、８０ｂは
位相調整領域、８０ｃはＤＢＲ領域である。また、８１
はｎ型ＩｎＰ基板、８２はｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド
層、８３はｎ型ＩｎＰ層、８４はＦｅドープＩｎＰ電流
ブロック層、８５はｎ型ＩｎＰ層、８６はｎ型ＩｎＰク
ラッド層、８７はｉ型ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多
重量子井戸（ＭＱＷ）層、８８はｐ型ＩｎＰクラッド
層、８９はｐ型ＩｎＰ埋込層、９０はｐ+ 型ＩｎＧａＡ
ｓコンタクト層、９１は回折格子、９２はＳｉＯ2絶縁
膜、９３ａはＬＤ領域用ｐ側電極、９３ｂは位相調整領
域用ｐ側電極、９３ｃはＤＢＲ領域用ｐ側電極、９４は
共通ｎ側電極である。
位相調整領域、８０ｃはＤＢＲ領域である。また、８１
はｎ型ＩｎＰ基板、８２はｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド
層、８３はｎ型ＩｎＰ層、８４はＦｅドープＩｎＰ電流
ブロック層、８５はｎ型ＩｎＰ層、８６はｎ型ＩｎＰク
ラッド層、８７はｉ型ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多
重量子井戸（ＭＱＷ）層、８８はｐ型ＩｎＰクラッド
層、８９はｐ型ＩｎＰ埋込層、９０はｐ+ 型ＩｎＧａＡ
ｓコンタクト層、９１は回折格子、９２はＳｉＯ2絶縁
膜、９３ａはＬＤ領域用ｐ側電極、９３ｂは位相調整領
域用ｐ側電極、９３ｃはＤＢＲ領域用ｐ側電極、９４は
共通ｎ側電極である。
【０１０３】このＬＤは、３つの領域からなっており、
ＬＤ領域，位相調整領域，ＤＢＲ領域のそれぞれに独立
した電極を備えている。この波長可変ＤＢＲ−ＬＤの層
構造は図８で説明した光変調器集積化半導体レーザと同
じである。製造方法も図１０で説明したのと基本的に同
じである。なお、回折格子９１はＤＢＲ領域８０ｃのみ
に形成し、気相エッチング，及び結晶成長の際に用いる
ＳｉＯ2 選択マスク膜幅はＬＤ領域では広く位相調整領
域とＤＢＲ領域では狭くする。これにより、位相調節領
域，ＤＢＲ領域では導波路のバンドギャップがＬＤ領域
より広くなるのでＬＤの光が吸収されず導波損失を小さ
くできる。動作は、ＤＢＲ領域に電流を注入するとプラ
ズマ効果で導波路の屈折率が変化し、回折格子のピッチ
と屈折率で決まる波長の光で発振する。
ＬＤ領域，位相調整領域，ＤＢＲ領域のそれぞれに独立
した電極を備えている。この波長可変ＤＢＲ−ＬＤの層
構造は図８で説明した光変調器集積化半導体レーザと同
じである。製造方法も図１０で説明したのと基本的に同
じである。なお、回折格子９１はＤＢＲ領域８０ｃのみ
に形成し、気相エッチング，及び結晶成長の際に用いる
ＳｉＯ2 選択マスク膜幅はＬＤ領域では広く位相調整領
域とＤＢＲ領域では狭くする。これにより、位相調節領
域，ＤＢＲ領域では導波路のバンドギャップがＬＤ領域
より広くなるのでＬＤの光が吸収されず導波損失を小さ
くできる。動作は、ＤＢＲ領域に電流を注入するとプラ
ズマ効果で導波路の屈折率が変化し、回折格子のピッチ
と屈折率で決まる波長の光で発振する。
【０１０４】この波長可変ＤＢＲ−ＬＤの場合において
も、上記第４，第５の実施例と全く同じ効果が得られ、
表面が幅広く、平坦で後のプロセスが容易になる。ま
た、本実施例ではＬＤ領域と位相調整領域の境界で段差
が小さく、光の伝播損失が小さくなる等の改善が実現で
きる。本実施例以外にも外部共振器付ＬＤ、ＬＤや導波
路やＰＤや光増幅器等を集積した光集積素子、ＰＤを集
積した多波長ＰＤ等に広く応用できる。
も、上記第４，第５の実施例と全く同じ効果が得られ、
表面が幅広く、平坦で後のプロセスが容易になる。ま
た、本実施例ではＬＤ領域と位相調整領域の境界で段差
が小さく、光の伝播損失が小さくなる等の改善が実現で
きる。本実施例以外にも外部共振器付ＬＤ、ＬＤや導波
路やＰＤや光増幅器等を集積した光集積素子、ＰＤを集
積した多波長ＰＤ等に広く応用できる。
【０１０５】実施例７．次に、本発明の第７の実施例に
ついて説明する。図１６はこの発明の第７の実施例によ
る光変調器集積化半導体レーザの構造を示す斜視図、図
１７は図１６中のXVII−XVII線における断面図である。
これら図において、１００ａは光変調器領域、１００ｂ
はＤＦＢ−ＬＤ領域である。また、１０１はｎ型ＩｎＰ
基板、１０２はｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層、１０３は
ｎ型ＩｎＰ層、１０４はＦｅドープＩｎＰ電流ブロック
層、１０５はｎ型ＩｎＰ層、１０６はｎ型ＩｎＰクラッ
ド層、１０７はｉ型ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重
量子井戸（ＭＱＷ）層、１０８はｐ型ＩｎＰクラッド
層、１０９はｐ型ＩｎＰ埋込層、１１０はｐ+ 型ＩｎＧ
ａＡｓコンタクト層、１１１は回折格子、１１２はＳｉ
Ｏ2 絶縁膜、１１３ａは光変調器用ｐ側電極、１１３ｂ
はＤＦＢ−ＬＤ用ｐ側電極、１１４は共通ｎ側電極であ
る。
ついて説明する。図１６はこの発明の第７の実施例によ
る光変調器集積化半導体レーザの構造を示す斜視図、図
１７は図１６中のXVII−XVII線における断面図である。
これら図において、１００ａは光変調器領域、１００ｂ
はＤＦＢ−ＬＤ領域である。また、１０１はｎ型ＩｎＰ
基板、１０２はｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層、１０３は
ｎ型ＩｎＰ層、１０４はＦｅドープＩｎＰ電流ブロック
層、１０５はｎ型ＩｎＰ層、１０６はｎ型ＩｎＰクラッ
ド層、１０７はｉ型ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重
量子井戸（ＭＱＷ）層、１０８はｐ型ＩｎＰクラッド
層、１０９はｐ型ＩｎＰ埋込層、１１０はｐ+ 型ＩｎＧ
ａＡｓコンタクト層、１１１は回折格子、１１２はＳｉ
Ｏ2 絶縁膜、１１３ａは光変調器用ｐ側電極、１１３ｂ
はＤＦＢ−ＬＤ用ｐ側電極、１１４は共通ｎ側電極であ
る。
【０１０６】次に、この変調器集積化ＤＦＢ−ＬＤの製
造方法を図１８に従って説明する。まず、結晶成長が行
なわれる主面の面方位が（１００）面であるｎ型ＩｎＰ
基板１０１のＬＤを作製する領域の表面に回折格子１１
１を形成し、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層１０２，及び
ｎ型ＩｎＰ層１０３を基板全面にわたって順次結晶成長
した後、図１８(a) に示すように、ｎ型ＩｎＰ層１０３
上に、ＤＦＢ−ＬＤ部分では幅１０μｍ程度、変調器部
分では幅４μｍ程度の一対のＳｉＯ2 絶縁膜１１５を幅
２μｍ程度のストライプ状の領域を挟んで形成する。こ
のとき、ストライプの方向は〔０１１〕方向とする。
造方法を図１８に従って説明する。まず、結晶成長が行
なわれる主面の面方位が（１００）面であるｎ型ＩｎＰ
基板１０１のＬＤを作製する領域の表面に回折格子１１
１を形成し、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層１０２，及び
ｎ型ＩｎＰ層１０３を基板全面にわたって順次結晶成長
した後、図１８(a) に示すように、ｎ型ＩｎＰ層１０３
上に、ＤＦＢ−ＬＤ部分では幅１０μｍ程度、変調器部
分では幅４μｍ程度の一対のＳｉＯ2 絶縁膜１１５を幅
２μｍ程度のストライプ状の領域を挟んで形成する。こ
のとき、ストライプの方向は〔０１１〕方向とする。
【０１０７】次に図１８(b) に示すように、上記ＳｉＯ
2 膜１１５を選択マスクとしてｎ型ＩｎＰクラッド層１
０６、ｉ型ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸
層１０７、ｐ型ＩｎＰクラッド層１０８を気相成長（Ｍ
ＯＣＶＤ）により開口部に成長する。このとき、一対の
ＳｉＯ2 膜１１５で挟まれたストライプ状の領域では側
面が（１１１）Ｂ面となるような断面が三角形の形状に
成長する。さらに、ＳｉＯ2 膜１１５で挟まれた領域で
の膜厚は、ＳｉＯ2 膜の幅の広い部分では幅の狭い部分
に比べて相対的に厚くなる。ここで、ｎ型ＩｎＰクラッ
ド層１０６，及びｉ型ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多
重量子井戸層１０７の層厚は上述のようにＳｉＯ2 膜の
幅の広い部分が幅の狭い部分に比べて厚くなるが、ｐ型
ＩｎＰクラッド層１０８は、ＳｉＯ2 膜の幅の広い部分
においてその断面が三角形となった時点でこの領域にお
ける成長は進まなくなり、ＳｉＯ2 膜の幅の狭い部分で
の成長のみが進んで、最終的には均一の高さの断面三角
形状のストライプ状リッジが形成される。
2 膜１１５を選択マスクとしてｎ型ＩｎＰクラッド層１
０６、ｉ型ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸
層１０７、ｐ型ＩｎＰクラッド層１０８を気相成長（Ｍ
ＯＣＶＤ）により開口部に成長する。このとき、一対の
ＳｉＯ2 膜１１５で挟まれたストライプ状の領域では側
面が（１１１）Ｂ面となるような断面が三角形の形状に
成長する。さらに、ＳｉＯ2 膜１１５で挟まれた領域で
の膜厚は、ＳｉＯ2 膜の幅の広い部分では幅の狭い部分
に比べて相対的に厚くなる。ここで、ｎ型ＩｎＰクラッ
ド層１０６，及びｉ型ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多
重量子井戸層１０７の層厚は上述のようにＳｉＯ2 膜の
幅の広い部分が幅の狭い部分に比べて厚くなるが、ｐ型
ＩｎＰクラッド層１０８は、ＳｉＯ2 膜の幅の広い部分
においてその断面が三角形となった時点でこの領域にお
ける成長は進まなくなり、ＳｉＯ2 膜の幅の狭い部分で
の成長のみが進んで、最終的には均一の高さの断面三角
形状のストライプ状リッジが形成される。
【０１０８】次にＳｉＯ2 膜１５をすべて除去し、図１
８(c) に示すようにＦｅドープＩｎＰ層１０４，ｎ型Ｉ
ｎＰ層１０５，ｐ型ＩｎＰ層１０９，及びｐ+ 型ＩｎＧ
ａＡｓＰコンタクト層１１０を全面に成長する。このと
き、上記の（１１１）Ｂ面上には成長は進まないのでＳ
ｉＯ2 膜１１５が存在した溝状になった領域の底の方か
らほぼ平坦に成長が進み、断面三角形状のストライプ状
領域を埋めていく。従って、断面三角形状のストライプ
領域は図１８(c) に示すように埋込まれ、ｐ型ＩｎＰク
ラッド層１０８とｐ型ＩｎＰ層１０９はつながる。その
結果、電流は絶縁層であるＦｅドープＩｎＰ層１０４の
存在しないストライプ領域に集中して流れる。
８(c) に示すようにＦｅドープＩｎＰ層１０４，ｎ型Ｉ
ｎＰ層１０５，ｐ型ＩｎＰ層１０９，及びｐ+ 型ＩｎＧ
ａＡｓＰコンタクト層１１０を全面に成長する。このと
き、上記の（１１１）Ｂ面上には成長は進まないのでＳ
ｉＯ2 膜１１５が存在した溝状になった領域の底の方か
らほぼ平坦に成長が進み、断面三角形状のストライプ状
領域を埋めていく。従って、断面三角形状のストライプ
領域は図１８(c) に示すように埋込まれ、ｐ型ＩｎＰク
ラッド層１０８とｐ型ＩｎＰ層１０９はつながる。その
結果、電流は絶縁層であるＦｅドープＩｎＰ層１０４の
存在しないストライプ領域に集中して流れる。
【０１０９】最後に、ＬＤと変調器間のコンタクト層１
１０をエッチング除去して分離し、ＳｉＯ2 絶縁膜１１
２を形成してストライプ状の溝の上の部分の幅２μｍ程
度のＳｉＯ2 膜を除去して窓を開け、各領域に電極を形
成して図１６の光変調器集積化半導体レーザが完成す
る。
１０をエッチング除去して分離し、ＳｉＯ2 絶縁膜１１
２を形成してストライプ状の溝の上の部分の幅２μｍ程
度のＳｉＯ2 膜を除去して窓を開け、各領域に電極を形
成して図１６の光変調器集積化半導体レーザが完成す
る。
【０１１０】このような本第７の実施例では、最終的な
成長層表面が平坦になるので、絶縁膜の窓開けや電極の
パターニング等のプロセスが非常に容易になり再現性や
歩留り良く作製できる。
成長層表面が平坦になるので、絶縁膜の窓開けや電極の
パターニング等のプロセスが非常に容易になり再現性や
歩留り良く作製できる。
【０１１１】実施例８．以下、この発明の第８の実施例
を図について説明する。図１９は本発明の第８の実施例
による光変調器集積化半導体レーザを示す断面模式図で
あり、図において、１２０ａは光変調器領域、１２０ｂ
はＬＤ領域である。また、１２１はｎ型ＩｎＰ基板、１
０２はｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層、１０３はｎ型Ｉｎ
1-x Ｇａx Ａｓy Ｐ1-y ／Ｉｎ1-x'Ｇａx'Ａｓy'Ｐ1-y'
多重量子井戸（ＭＱＷ）光吸収層、１２４は光吸収層１
２３とは井戸層厚，井戸数の異なるＩｎ1-x"Ｇａx"Ａｓ
／Ｉｎ1-x'Ｇａx'Ａｓy'Ｐ1-y'ＭＱＷ活性層、１２５は
ｐ型ＩｎＰクラッド層、１２６はｐ型ＩｎＧａＡｓＰキ
ャップ層、１２７は回折格子、１２８は光変調器用ｐ側
電極、１２９はレーザダイオード用ｐ側電極、１３０は
共通ｎ側電極である。Ｉｎ1-x Ｇａx Ａｓy Ｐ1-y の組
成比は例えばＩｎ0.57Ｇａ0.43Ａｓ0.93Ｐ0.07であり、
Ｉｎ1-x'Ｇａx'Ａｓy'Ｐ1-y'の組成比は例えばＩｎ0.76
Ｇａ0.24Ａｓ0.55Ｐ0.45であり、Ｉｎ1-x"Ｇａx"Ａｓの
組成比は例えばＩｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓである。
を図について説明する。図１９は本発明の第８の実施例
による光変調器集積化半導体レーザを示す断面模式図で
あり、図において、１２０ａは光変調器領域、１２０ｂ
はＬＤ領域である。また、１２１はｎ型ＩｎＰ基板、１
０２はｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層、１０３はｎ型Ｉｎ
1-x Ｇａx Ａｓy Ｐ1-y ／Ｉｎ1-x'Ｇａx'Ａｓy'Ｐ1-y'
多重量子井戸（ＭＱＷ）光吸収層、１２４は光吸収層１
２３とは井戸層厚，井戸数の異なるＩｎ1-x"Ｇａx"Ａｓ
／Ｉｎ1-x'Ｇａx'Ａｓy'Ｐ1-y'ＭＱＷ活性層、１２５は
ｐ型ＩｎＰクラッド層、１２６はｐ型ＩｎＧａＡｓＰキ
ャップ層、１２７は回折格子、１２８は光変調器用ｐ側
電極、１２９はレーザダイオード用ｐ側電極、１３０は
共通ｎ側電極である。Ｉｎ1-x Ｇａx Ａｓy Ｐ1-y の組
成比は例えばＩｎ0.57Ｇａ0.43Ａｓ0.93Ｐ0.07であり、
Ｉｎ1-x'Ｇａx'Ａｓy'Ｐ1-y'の組成比は例えばＩｎ0.76
Ｇａ0.24Ａｓ0.55Ｐ0.45であり、Ｉｎ1-x"Ｇａx"Ａｓの
組成比は例えばＩｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓである。
【０１１２】次に、この変調器集積化ＬＤの製造方法を
図２０について説明する。まず、ｎ型ＩｎＰ基板１２１
のＬＤを作製する領域の表面に回折格子１２７を形成
し、この後、基板１２１上にｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド
層１２２を結晶成長する。
図２０について説明する。まず、ｎ型ＩｎＰ基板１２１
のＬＤを作製する領域の表面に回折格子１２７を形成
し、この後、基板１２１上にｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド
層１２２を結晶成長する。
【０１１３】次に、図２０(a) に示すように、光変調器
を作製する領域のｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層１２２上
に、例えば２００μｍ×４００μｍ程度の矩形のＳｉＯ
2 マスク１３１を２００μｍ程度の幅の領域を挟んで形
成する。
を作製する領域のｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層１２２上
に、例えば２００μｍ×４００μｍ程度の矩形のＳｉＯ
2 マスク１３１を２００μｍ程度の幅の領域を挟んで形
成する。
【０１１４】次に、図２０(a) に示すウエハ上にＭＯＣ
ＶＤ成長により、ｎ型Ｉｎ1-x Ｇａx Ａｓy Ｐ1-y ／Ｉ
ｎ1-x'Ｇａx'Ａｓy'Ｐ1-y'多重量子井戸光吸収層１２３
を結晶成長する。結晶成長後の図２０(a) 中のXXｂ−XX
ｂ線に沿った断面形状を図２０(b) に示す。図２０(b)
に示すように、ＭＱＷ光吸収層１２３の層厚はマスクで
挟まれた領域（変調器の領域）ではマスクのない領域よ
りも厚くなる。ここでＭＱＷ光吸収層１２３の井戸層厚
はマスクの存在する変調器の領域で８ｎｍになるように
する。マスク１３１のないＬＤの領域ではＭＱＷ光吸収
層１２３の井戸層厚はマスクの存在する変調器の領域よ
りも薄く、５ｎｍ程度になる。また、井戸数は、例えば
１０とする。
ＶＤ成長により、ｎ型Ｉｎ1-x Ｇａx Ａｓy Ｐ1-y ／Ｉ
ｎ1-x'Ｇａx'Ａｓy'Ｐ1-y'多重量子井戸光吸収層１２３
を結晶成長する。結晶成長後の図２０(a) 中のXXｂ−XX
ｂ線に沿った断面形状を図２０(b) に示す。図２０(b)
に示すように、ＭＱＷ光吸収層１２３の層厚はマスクで
挟まれた領域（変調器の領域）ではマスクのない領域よ
りも厚くなる。ここでＭＱＷ光吸収層１２３の井戸層厚
はマスクの存在する変調器の領域で８ｎｍになるように
する。マスク１３１のないＬＤの領域ではＭＱＷ光吸収
層１２３の井戸層厚はマスクの存在する変調器の領域よ
りも薄く、５ｎｍ程度になる。また、井戸数は、例えば
１０とする。
【０１１５】次に、上記ＳｉＯ2 マスク１３１を除去
し、図２０(c) に示すように、ＬＤを作製する領域に新
たにＳｉＯ2 マスク１３２を形成する。次に、図２０
(c) に示すウエハ上にＭＯＣＶＤ成長により、Ｉｎ1-x"
Ｇａx"Ａｓ／Ｉｎ1-x'Ｇａx'Ａｓy'Ｐ1-y'多重量子井戸
活性層１２４，ｐ型ＩｎＰクラッド層１２５，及びｐ型
ＩｎＧａＡｓＰキャップ層１２６を成長する。結晶成長
後の図２０(c) 中のXXｄ−XXｄ線に沿った断面形状を図
２０(d) に示す。ＭＱＷ活性層１２４の井戸層厚はマス
クの存在するＬＤの領域で７ｎｍになるようにすると、
マスクのない変調器の領域では、それよりも薄い４ｎｍ
程度になる。また、井戸数は、例えば５とする。
し、図２０(c) に示すように、ＬＤを作製する領域に新
たにＳｉＯ2 マスク１３２を形成する。次に、図２０
(c) に示すウエハ上にＭＯＣＶＤ成長により、Ｉｎ1-x"
Ｇａx"Ａｓ／Ｉｎ1-x'Ｇａx'Ａｓy'Ｐ1-y'多重量子井戸
活性層１２４，ｐ型ＩｎＰクラッド層１２５，及びｐ型
ＩｎＧａＡｓＰキャップ層１２６を成長する。結晶成長
後の図２０(c) 中のXXｄ−XXｄ線に沿った断面形状を図
２０(d) に示す。ＭＱＷ活性層１２４の井戸層厚はマス
クの存在するＬＤの領域で７ｎｍになるようにすると、
マスクのない変調器の領域では、それよりも薄い４ｎｍ
程度になる。また、井戸数は、例えば５とする。
【０１１６】次に動作について説明する。Ｉｎ1-x"Ｇａ
x"Ａｓ／Ｉｎ1-x'Ｇａx'Ａｓy'Ｐ1-y'多重量子井戸活性
層１２４の実効的なバンドギャップ波長λg はＬＤの領
域ではλg4＝１．５５μｍ（井戸層厚７ｎｍ）とする
と、光変調器領域ではそれよりもバンドギャップの広い
λg3＝１．４９μｍ（井戸層厚４ｎｍ）程度となる（図
２２(a) 参照）。また、Ｉｎ1-x Ｇａx Ａｓy Ｐ1-y ／
Ｉｎ1-x'Ｇａx'Ａｓy'Ｐ1-y'多重量子井戸光吸収層１２
３の実効的なバンドギャップ波長λg は変調器領域では
λg1＝１．４９μｍ（井戸層厚８ｎｍ）とすると、ＬＤ
領域ではそれよりもバンドギャップの広いλg2＝１．４
０μｍ（井戸層厚５ｎｍ）程度となる（図２２(b) 参
照）。導波光は活性層１２４及び光吸収層１２３に分布
して閉じ込められ導波される。ＬＤの発振光波長≒λg4
＝１．５５μｍは変調器領域ではλg3＝λg2＝１．４９
μｍとバンドギャップが広いので、吸収されずに通過
し、端面から取り出される。変調器に逆バイアスを印加
するとＭＱＷ層の量子閉込シュタルク効果により吸収端
が長波長側にシフトして実効的なバンドギャップが小さ
くなり、λ＝１．５５μｍのレーザ光は変調器で吸収さ
れるようになる。
x"Ａｓ／Ｉｎ1-x'Ｇａx'Ａｓy'Ｐ1-y'多重量子井戸活性
層１２４の実効的なバンドギャップ波長λg はＬＤの領
域ではλg4＝１．５５μｍ（井戸層厚７ｎｍ）とする
と、光変調器領域ではそれよりもバンドギャップの広い
λg3＝１．４９μｍ（井戸層厚４ｎｍ）程度となる（図
２２(a) 参照）。また、Ｉｎ1-x Ｇａx Ａｓy Ｐ1-y ／
Ｉｎ1-x'Ｇａx'Ａｓy'Ｐ1-y'多重量子井戸光吸収層１２
３の実効的なバンドギャップ波長λg は変調器領域では
λg1＝１．４９μｍ（井戸層厚８ｎｍ）とすると、ＬＤ
領域ではそれよりもバンドギャップの広いλg2＝１．４
０μｍ（井戸層厚５ｎｍ）程度となる（図２２(b) 参
照）。導波光は活性層１２４及び光吸収層１２３に分布
して閉じ込められ導波される。ＬＤの発振光波長≒λg4
＝１．５５μｍは変調器領域ではλg3＝λg2＝１．４９
μｍとバンドギャップが広いので、吸収されずに通過
し、端面から取り出される。変調器に逆バイアスを印加
するとＭＱＷ層の量子閉込シュタルク効果により吸収端
が長波長側にシフトして実効的なバンドギャップが小さ
くなり、λ＝１．５５μｍのレーザ光は変調器で吸収さ
れるようになる。
【０１１７】このように、本実施例の光変調器集積化半
導体レーザでは活性層と吸収層が別の層であるので、そ
れぞれの井戸層厚，井戸数等を独立に最適設計すること
が可能である。この実施例の場合には変調器の光吸収層
の井戸厚は電界印加時の吸収端のシフト量を大きくして
消光比を大きくできるように比較的厚い８ｎｍ程度と
し、井戸数は光閉込係数を大きくして消光比を大きくで
きるように比較的数の多い１０程度としている。このよ
うに、最適設計が可能になることによって、図３０，図
３３，図３４に示した従来例のように同一の多重量子井
戸層で活性層と吸収層とを兼用する構造の光変調器集積
化半導体レーザに比べてＬＤの良好な特性を維持し、か
つ光変調器の消光比等の特性を大幅に向上させることが
できる。
導体レーザでは活性層と吸収層が別の層であるので、そ
れぞれの井戸層厚，井戸数等を独立に最適設計すること
が可能である。この実施例の場合には変調器の光吸収層
の井戸厚は電界印加時の吸収端のシフト量を大きくして
消光比を大きくできるように比較的厚い８ｎｍ程度と
し、井戸数は光閉込係数を大きくして消光比を大きくで
きるように比較的数の多い１０程度としている。このよ
うに、最適設計が可能になることによって、図３０，図
３３，図３４に示した従来例のように同一の多重量子井
戸層で活性層と吸収層とを兼用する構造の光変調器集積
化半導体レーザに比べてＬＤの良好な特性を維持し、か
つ光変調器の消光比等の特性を大幅に向上させることが
できる。
【０１１８】また、本実施例による光変調器集積化半導
体レーザでは、ＬＤの活性層と光変調器の光吸収層を別
の層にした場合の大きな問題点であったＬＤと変調器の
境界領域における光の散乱等による光の結合効率の低下
は生じない。以下、その理由について説明する。図２１
は図１９中のＡ−Ａ’（ＬＤの領域），Ｂ−Ｂ’（境界
領域），Ｃ−Ｃ’（変調器領域）の位置での層厚方向の
屈折率分布と光強度分布を示したものである。導波光は
層厚方向にはＩｎＰクラッド層より屈折率の大きい活性
層１２４及び光吸収層１２３に分布して閉じ込められ導
波される。活性層の屈折率（ＬＤの領域の屈折率）と光
吸収層の屈折率（変調器領域の屈折率）は異なるが、組
成や構造が似ているのでその違いは小さい。
体レーザでは、ＬＤの活性層と光変調器の光吸収層を別
の層にした場合の大きな問題点であったＬＤと変調器の
境界領域における光の散乱等による光の結合効率の低下
は生じない。以下、その理由について説明する。図２１
は図１９中のＡ−Ａ’（ＬＤの領域），Ｂ−Ｂ’（境界
領域），Ｃ−Ｃ’（変調器領域）の位置での層厚方向の
屈折率分布と光強度分布を示したものである。導波光は
層厚方向にはＩｎＰクラッド層より屈折率の大きい活性
層１２４及び光吸収層１２３に分布して閉じ込められ導
波される。活性層の屈折率（ＬＤの領域の屈折率）と光
吸収層の屈折率（変調器領域の屈折率）は異なるが、組
成や構造が似ているのでその違いは小さい。
【０１１９】また、境界領域では層厚が徐々に変化して
いるのに伴って、屈折率はＬＤ領域での値（分布）から
変調器領域での値（分布）へと徐々に変化する。その場
合、ＬＤ領域の屈折率の値と変調器領域の屈折率の値の
違いが小さく、かつ幅が５０〜１００μｍと層厚（〜
０．３μｍ）に比べて幅の広い境界領域（層厚が徐々に
変化している領域）内で変化するので、その変化の仕方
は非常にゆるやかである。その結果、層厚方向の光強度
分布も急激に変化することなくゆるやかに変化するの
で、光は散乱等を受けることなくスムーズに導波され、
ＬＤから変調器へ高い結合効率で結合される。
いるのに伴って、屈折率はＬＤ領域での値（分布）から
変調器領域での値（分布）へと徐々に変化する。その場
合、ＬＤ領域の屈折率の値と変調器領域の屈折率の値の
違いが小さく、かつ幅が５０〜１００μｍと層厚（〜
０．３μｍ）に比べて幅の広い境界領域（層厚が徐々に
変化している領域）内で変化するので、その変化の仕方
は非常にゆるやかである。その結果、層厚方向の光強度
分布も急激に変化することなくゆるやかに変化するの
で、光は散乱等を受けることなくスムーズに導波され、
ＬＤから変調器へ高い結合効率で結合される。
【０１２０】なお、上記８の実施例では光変調器集積化
半導体レーザの場合について説明したが、本実施例で説
明した発明の概念はそのまま他の集積化光デバイスや光
機能デバイス、例えばＬＤと光導波路の集積，ＬＤと光
スイッチの集積，波長可変ＤＢＲ−ＬＤ等にも応用で
き、同様の効果を奏する。
半導体レーザの場合について説明したが、本実施例で説
明した発明の概念はそのまま他の集積化光デバイスや光
機能デバイス、例えばＬＤと光導波路の集積，ＬＤと光
スイッチの集積，波長可変ＤＢＲ−ＬＤ等にも応用で
き、同様の効果を奏する。
【０１２１】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、第１
の半導体層上に配置された、マストランスポートの起こ
りにくい半導体層と該層と異なる半導体材料からなる層
を交互に複数層積層してなる超格子構造層を成形して形
成された回折格子形成体と、該回折格子形成体を埋め込
むように気相成長された第２の半導体層とを備えた構成
としたので、気相埋込成長する際に、マストランスポー
トの起こりにくい半導体層があるために回折格子形状が
保存され、その結果、光の結合定数を決定する回折格子
の厚さ、振幅、ピッチの制御性を向上できる効果があ
る。
の半導体層上に配置された、マストランスポートの起こ
りにくい半導体層と該層と異なる半導体材料からなる層
を交互に複数層積層してなる超格子構造層を成形して形
成された回折格子形成体と、該回折格子形成体を埋め込
むように気相成長された第２の半導体層とを備えた構成
としたので、気相埋込成長する際に、マストランスポー
トの起こりにくい半導体層があるために回折格子形状が
保存され、その結果、光の結合定数を決定する回折格子
の厚さ、振幅、ピッチの制御性を向上できる効果があ
る。
【０１２２】また、この発明によれば、半導体レーザダ
イオードと該半導体レーザが発生するレーザ光を変調す
る光変調器とを同一基板上に集積した光変調器集積化半
導体レーザにおいて、上記光変調器側に設けられた光吸
収層と、上記半導体レーザダイオード側に設けられた、
上記半導体レーザダイオード側に結晶成長された上記光
吸収層と同一層が光の導波方向に周期的に配置された相
互に平行な複数のストライプ状の回折格子形成体に成形
されてなる光ガイド層とを備えた構成としたので、半導
体レーザダイオード部における吸収損失，及び抵抗が低
減された光変調器集積化半導体レーザを実現できる効果
がある。
イオードと該半導体レーザが発生するレーザ光を変調す
る光変調器とを同一基板上に集積した光変調器集積化半
導体レーザにおいて、上記光変調器側に設けられた光吸
収層と、上記半導体レーザダイオード側に設けられた、
上記半導体レーザダイオード側に結晶成長された上記光
吸収層と同一層が光の導波方向に周期的に配置された相
互に平行な複数のストライプ状の回折格子形成体に成形
されてなる光ガイド層とを備えた構成としたので、半導
体レーザダイオード部における吸収損失，及び抵抗が低
減された光変調器集積化半導体レーザを実現できる効果
がある。
【０１２３】また、この発明によれば、半導体レーザダ
イオードと該半導体レーザが発生するレーザ光を変調す
る光変調器とを同一基板上に集積した光変調器集積化半
導体レーザにおいて、上記光変調器側に設けられた光吸
収層と、上記半導体レーザダイオード側に設けられた、
上記半導体レーザダイオード側に結晶成長された上記光
吸収層と同一層が薄膜化された後、光の導波方向に周期
的に配置された相互に平行な複数のストライプ状の回折
格子形成体に成形されてなる光ガイド層とを備えた構成
としたので、半導体レーザダイオード部における吸収損
失，及び抵抗がさらに低減された光変調器集積化半導体
レーザを実現できる効果がある。
イオードと該半導体レーザが発生するレーザ光を変調す
る光変調器とを同一基板上に集積した光変調器集積化半
導体レーザにおいて、上記光変調器側に設けられた光吸
収層と、上記半導体レーザダイオード側に設けられた、
上記半導体レーザダイオード側に結晶成長された上記光
吸収層と同一層が薄膜化された後、光の導波方向に周期
的に配置された相互に平行な複数のストライプ状の回折
格子形成体に成形されてなる光ガイド層とを備えた構成
としたので、半導体レーザダイオード部における吸収損
失，及び抵抗がさらに低減された光変調器集積化半導体
レーザを実現できる効果がある。
【０１２４】また、この発明によれば、第１導電型半導
体基板上に第１導電型下クラッド層，活性層，及び第１
の第２導電型上クラッド層を順次結晶成長した後、光変
調器となる領域の上記第１の第２導電型上クラッド層及
び活性層を除去し、この後、ウエハ全面に上記活性層よ
りも禁制帯幅の大きい半導体層を結晶成長し、さらに、
半導体レーザダイオードとなる領域の上記活性層よりも
禁制帯幅の大きい半導体層を半導体レーザダイオードの
光の導波方向に周期的に配置された相互に平行な複数の
ストライプ状の回折格子形成体に成形した後、ウエハ全
面に上記第１の第２導電型上クラッド層と同一組成の半
導体からなる第２の第２導電型上クラッド層を、上記回
折格子形成体を埋め込むように結晶成長するようにした
ので、半導体レーザダイオード部における吸収損失，及
び抵抗が低減された光変調器集積化半導体レーザを容易
に作製できる効果がある。
体基板上に第１導電型下クラッド層，活性層，及び第１
の第２導電型上クラッド層を順次結晶成長した後、光変
調器となる領域の上記第１の第２導電型上クラッド層及
び活性層を除去し、この後、ウエハ全面に上記活性層よ
りも禁制帯幅の大きい半導体層を結晶成長し、さらに、
半導体レーザダイオードとなる領域の上記活性層よりも
禁制帯幅の大きい半導体層を半導体レーザダイオードの
光の導波方向に周期的に配置された相互に平行な複数の
ストライプ状の回折格子形成体に成形した後、ウエハ全
面に上記第１の第２導電型上クラッド層と同一組成の半
導体からなる第２の第２導電型上クラッド層を、上記回
折格子形成体を埋め込むように結晶成長するようにした
ので、半導体レーザダイオード部における吸収損失，及
び抵抗が低減された光変調器集積化半導体レーザを容易
に作製できる効果がある。
【０１２５】また、この発明によれば、第１導電型半導
体基板上に第１導電型下クラッド層，活性層，及び第１
の第２導電型上クラッド層を順次結晶成長した後、光変
調器となる領域の上記第１の第２導電型上クラッド層及
び活性層を除去し、この後、ウエハ全面に上記活性層よ
りも禁制帯幅の大きい半導体層を結晶成長し、さらに、
半導体レーザダイオードとなる領域の上記活性層よりも
禁制帯幅の大きい半導体層をエッチングにより薄膜化し
た後、これを半導体レーザダイオードの光の導波方向に
周期的に配置された相互に平行な複数のストライプ状の
回折格子形成体に成形し、その後、ウエハ全面に上記第
１の第２導電型上クラッド層と同一組成の半導体からな
る第２の第２導電型上クラッド層を、上記回折格子形成
体を埋め込むように結晶成長するようにしたので、半導
体レーザダイオード部における吸収損失，及び抵抗がさ
らに低減された光変調器集積化半導体レーザを容易に作
製できる効果がある。
体基板上に第１導電型下クラッド層，活性層，及び第１
の第２導電型上クラッド層を順次結晶成長した後、光変
調器となる領域の上記第１の第２導電型上クラッド層及
び活性層を除去し、この後、ウエハ全面に上記活性層よ
りも禁制帯幅の大きい半導体層を結晶成長し、さらに、
半導体レーザダイオードとなる領域の上記活性層よりも
禁制帯幅の大きい半導体層をエッチングにより薄膜化し
た後、これを半導体レーザダイオードの光の導波方向に
周期的に配置された相互に平行な複数のストライプ状の
回折格子形成体に成形し、その後、ウエハ全面に上記第
１の第２導電型上クラッド層と同一組成の半導体からな
る第２の第２導電型上クラッド層を、上記回折格子形成
体を埋め込むように結晶成長するようにしたので、半導
体レーザダイオード部における吸収損失，及び抵抗がさ
らに低減された光変調器集積化半導体レーザを容易に作
製できる効果がある。
【０１２６】また、この発明によれば、半導体基板上に
少なくとも電流ブロック層を成長したウエハ表面に、領
域によって幅の異なる一対の選択マスク膜をストライプ
状の領域を挟んで形成し、この選択マスク膜を用いて気
相エッチングにより上記の電流ブロック層を貫通する深
さのストライプ状の溝を形成した後、同じ選択マスク膜
を用いて上記の溝の中に少なくとも第１導電型クラッド
層，多重量子井戸層，及び第２導電型クラッド層を選択
的に成長し、上記選択マスク膜を除去した後、ウエハ全
面にその成長表面が平坦となるように第２導電型半導体
層を成長するようにしたから、結晶成長工程終了後のウ
エハ表面が平坦になるため電極のパターニング等のプロ
セスが容易であり、再現性，歩留り良くデバイスを作製
することができる効果があり、また、選択マスクを用い
たエッチングと埋込成長において、マスクの幅の相対的
に広い領域では狭い領域に比べてエッチング溝の深さは
深くなり、選択成長層の厚みは厚くなるので、この２つ
の効果が相殺されて境界部分での段差を小さくでき、こ
れにより、電極形成等のプロセスを容易とできるととも
に、導波路接続部での光の伝播損失を小さい半導体光デ
バイスを得ることができる効果がある。
少なくとも電流ブロック層を成長したウエハ表面に、領
域によって幅の異なる一対の選択マスク膜をストライプ
状の領域を挟んで形成し、この選択マスク膜を用いて気
相エッチングにより上記の電流ブロック層を貫通する深
さのストライプ状の溝を形成した後、同じ選択マスク膜
を用いて上記の溝の中に少なくとも第１導電型クラッド
層，多重量子井戸層，及び第２導電型クラッド層を選択
的に成長し、上記選択マスク膜を除去した後、ウエハ全
面にその成長表面が平坦となるように第２導電型半導体
層を成長するようにしたから、結晶成長工程終了後のウ
エハ表面が平坦になるため電極のパターニング等のプロ
セスが容易であり、再現性，歩留り良くデバイスを作製
することができる効果があり、また、選択マスクを用い
たエッチングと埋込成長において、マスクの幅の相対的
に広い領域では狭い領域に比べてエッチング溝の深さは
深くなり、選択成長層の厚みは厚くなるので、この２つ
の効果が相殺されて境界部分での段差を小さくでき、こ
れにより、電極形成等のプロセスを容易とできるととも
に、導波路接続部での光の伝播損失を小さい半導体光デ
バイスを得ることができる効果がある。
【０１２７】また、この発明によれば、｛１００｝面を
主面とするウエハ表面に、領域によって幅の異なる一対
の選択マスク膜を〔０１１〕方向にのびるストライプ状
領域を挟んで形成し、この選択マスク膜を用いて少なく
とも第１導電型クラッド層，多重量子井戸層，及び第２
導電型クラッド層を選択的に成長して上記ストライプ状
領域に断面が三角形状の積層構造を形成し、上記選択マ
スク膜を除去した後、上記断面が三角形状の積層構造頂
上部分を残してこれを埋め込むように電流ブロック層を
成長し、その後、さらに、全体を平坦に埋込むように第
２導電型半導体層を成長するようにしたので、結晶成長
工程終了後のウエハ表面が平坦になるため電極のパター
ニング等のプロセスが容易であり、再現性，歩留り良く
デバイスを作製することができる効果がある。
主面とするウエハ表面に、領域によって幅の異なる一対
の選択マスク膜を〔０１１〕方向にのびるストライプ状
領域を挟んで形成し、この選択マスク膜を用いて少なく
とも第１導電型クラッド層，多重量子井戸層，及び第２
導電型クラッド層を選択的に成長して上記ストライプ状
領域に断面が三角形状の積層構造を形成し、上記選択マ
スク膜を除去した後、上記断面が三角形状の積層構造頂
上部分を残してこれを埋め込むように電流ブロック層を
成長し、その後、さらに、全体を平坦に埋込むように第
２導電型半導体層を成長するようにしたので、結晶成長
工程終了後のウエハ表面が平坦になるため電極のパター
ニング等のプロセスが容易であり、再現性，歩留り良く
デバイスを作製することができる効果がある。
【０１２８】また、この発明によれば、複数の機能領域
を同一基板上に集積した半導体光デバイスにおいて、上
記複数の機能領域のうちの第１の機能領域での層厚が第
２の機能領域での層厚よりも厚い第１の多重量子井戸構
造層と、上記第１の多重量子井戸構造層に接して配置さ
れた、上記複数の機能領域のうち第２の機能領域での層
厚が第１の機能領域での層厚よりも厚い第２の多重量子
井戸構造層とを備え構成とし、それぞれの機能領域に必
要な多重量子井戸構造層を上記第１，第２の多重量子井
戸構造層のそれぞれで構成しているので、それぞれの機
能領域に必要な多重量子井戸構造層を最適な井戸層厚，
井戸数とすることができ、優れた特性の半導体光デバイ
スを実現できる効果がある。
を同一基板上に集積した半導体光デバイスにおいて、上
記複数の機能領域のうちの第１の機能領域での層厚が第
２の機能領域での層厚よりも厚い第１の多重量子井戸構
造層と、上記第１の多重量子井戸構造層に接して配置さ
れた、上記複数の機能領域のうち第２の機能領域での層
厚が第１の機能領域での層厚よりも厚い第２の多重量子
井戸構造層とを備え構成とし、それぞれの機能領域に必
要な多重量子井戸構造層を上記第１，第２の多重量子井
戸構造層のそれぞれで構成しているので、それぞれの機
能領域に必要な多重量子井戸構造層を最適な井戸層厚，
井戸数とすることができ、優れた特性の半導体光デバイ
スを実現できる効果がある。
【０１２９】また、この発明によれば、複数の機能領域
を同一基板上に集積した半導体光デバイスを製造する際
に、半導体基板上の、上記複数の機能領域のうちの第１
の機能領域を形成する領域に第１の選択マスク膜を形成
し、該半導体基板上に、気相成長法により上記第１の機
能領域を形成する領域での層厚が上記複数の機能領域の
うちの第２の機能領域を形成する領域での層厚よりも厚
くなるように第１の多重量子井戸構造層を成長した後、
上記第１の選択マスク膜を除去し、その後、上記第１の
多重量子井戸構造層上の、上記第２の機能領域を形成す
る領域に第２の選択マスク膜を形成し、該第１の多重量
子井戸構造層上に、気相成長法により上記第２の機能領
域を形成する領域での層厚が上記第１の機能領域を形成
する領域での層厚よりも厚くなるように第２の多重量子
井戸構造層を成長するようにしたので、それぞれの機能
領域に必要な多重量子井戸構造層を容易に最適な井戸層
厚，井戸数とすることができ、優れた特性の半導体光デ
バイスを容易に製造することができる効果があり、さら
に、それぞれの多重量子井戸構造層の層厚は、第１の機
能領域と第２の機能領域の境界で除去に変化するため
に、光の分布が急に変化することがなく、高い光の結合
効率を有する半導体光デバイスが得られる効果がある。
を同一基板上に集積した半導体光デバイスを製造する際
に、半導体基板上の、上記複数の機能領域のうちの第１
の機能領域を形成する領域に第１の選択マスク膜を形成
し、該半導体基板上に、気相成長法により上記第１の機
能領域を形成する領域での層厚が上記複数の機能領域の
うちの第２の機能領域を形成する領域での層厚よりも厚
くなるように第１の多重量子井戸構造層を成長した後、
上記第１の選択マスク膜を除去し、その後、上記第１の
多重量子井戸構造層上の、上記第２の機能領域を形成す
る領域に第２の選択マスク膜を形成し、該第１の多重量
子井戸構造層上に、気相成長法により上記第２の機能領
域を形成する領域での層厚が上記第１の機能領域を形成
する領域での層厚よりも厚くなるように第２の多重量子
井戸構造層を成長するようにしたので、それぞれの機能
領域に必要な多重量子井戸構造層を容易に最適な井戸層
厚，井戸数とすることができ、優れた特性の半導体光デ
バイスを容易に製造することができる効果があり、さら
に、それぞれの多重量子井戸構造層の層厚は、第１の機
能領域と第２の機能領域の境界で除去に変化するため
に、光の分布が急に変化することがなく、高い光の結合
効率を有する半導体光デバイスが得られる効果がある。
【図１】本発明の第１の実施例による半導体レーザを示
す図である。
す図である。
【図２】図１に示す半導体レーザの製造方法を説明する
ための断面工程図である。
ための断面工程図である。
【図３】本発明の第２の実施例による半導体レーザ（変
調器集積化ＤＦＢ−ＬＤ）の全体構造を示す斜視図であ
る。
調器集積化ＤＦＢ−ＬＤ）の全体構造を示す斜視図であ
る。
【図４】本発明の第２の実施例による半導体レーザの主
要部の共振器長方向の断面模式図である。
要部の共振器長方向の断面模式図である。
【図５】本発明の第３の実施例による半導体レーザの主
要部の共振器長方向に沿った断面構造を示す図である。
要部の共振器長方向に沿った断面構造を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施例による半導体レーザの製
造方法を説明するための工程図である。
造方法を説明するための工程図である。
【図７】多重量子井戸吸収層の光吸収特性を説明するた
めの図である。
めの図である。
【図８】本発明の第４の実施例による半導体レーザ（変
調器集積化ＤＦＢ−ＬＤ）の全体構造を示す斜視図であ
る。
調器集積化ＤＦＢ−ＬＤ）の全体構造を示す斜視図であ
る。
【図９】図８中のIX−IX線における断面図である。
【図１０】本発明の第４の実施例による半導体レーザの
製造方法を説明するための工程図である。
製造方法を説明するための工程図である。
【図１１】本発明の第４の実施例による半導体レーザの
製造方法のエッチング工程，及び結晶成長工程後の共振
器長方向に沿った断面構造を示す図である。
製造方法のエッチング工程，及び結晶成長工程後の共振
器長方向に沿った断面構造を示す図である。
【図１２】本発明の第５の実施例による半導体レーザ
（変調器集積化ＤＦＢ−ＬＤ）の全体構造を示す斜視図
である。
（変調器集積化ＤＦＢ−ＬＤ）の全体構造を示す斜視図
である。
【図１３】図１２中のXIII−XIII線における断面図であ
る。
る。
【図１４】本発明の第６の実施例による半導体レーザ
（波長可変ＤＢＲ−ＬＤ）の全体構造を示す斜視図であ
る。
（波長可変ＤＢＲ−ＬＤ）の全体構造を示す斜視図であ
る。
【図１５】図１４中のXV−XV線における断面図である。
【図１６】本発明の第７の実施例による半導体レーザ
（変調器集積化ＤＦＢ−ＬＤ）の全体構造を示す斜視図
である。
（変調器集積化ＤＦＢ−ＬＤ）の全体構造を示す斜視図
である。
【図１７】図１４中のXVII−XVII線における断面図であ
る。
る。
【図１８】本発明の第７の実施例による半導体レーザの
製造方法を説明するための工程図である。
製造方法を説明するための工程図である。
【図１９】本発明の第８の実施例による半導体レーザ
（変調器集積化ＤＦＢ−ＬＤ）の構造を示す断面図であ
る。
（変調器集積化ＤＦＢ−ＬＤ）の構造を示す断面図であ
る。
【図２０】本発明の第８の実施例による半導体レーザの
製造方法を説明するための工程図である。
製造方法を説明するための工程図である。
【図２１】この発明の第８の実施例による変調器集積化
ＤＦＢ−ＬＤの光導波路の層厚方向の屈折率分布と光強
度分布を示す図である。
ＤＦＢ−ＬＤの光導波路の層厚方向の屈折率分布と光強
度分布を示す図である。
【図２２】この発明の第８の実施例による変調器集積化
ＤＦＢ−ＬＤの活性層及び光吸収層の井戸層厚とバンド
ギャップ波長の関係を示す模式図である。
ＤＦＢ−ＬＤの活性層及び光吸収層の井戸層厚とバンド
ギャップ波長の関係を示す模式図である。
【図２３】従来のＤＦＢ半導体レーザの一例の構造を示
す断面図である。
す断面図である。
【図２４】図２３に示すＤＦＢ半導体レーザの製造方法
を説明するための断面工程図である。
を説明するための断面工程図である。
【図２５】従来の変調器集積化ＤＦＢ半導体レーザの構
造を示す図である。
造を示す図である。
【図２６】図２５に示す変調器集積化ＤＦＢ半導体レー
ザの製造方法を説明するための図である。
ザの製造方法を説明するための図である。
【図２７】従来の他の変調器集積化ＤＦＢ半導体レーザ
の構造を示す図である。
の構造を示す図である。
【図２８】図２７に示す変調器集積化ＤＦＢ半導体レー
ザの製造方法を説明するための図である。
ザの製造方法を説明するための図である。
【図２９】バルク結晶からなる吸収層の光吸収特性を説
明するための図である。
明するための図である。
【図３０】従来のさらに他の変調器集積化ＤＦＢ半導体
レーザの構造を示す図である。
レーザの構造を示す図である。
【図３１】図３０に示す変調器集積化ＤＦＢ半導体レー
ザの製造方法を説明するための図である。
ザの製造方法を説明するための図である。
【図３２】図３０に示す変調器集積化ＤＦＢ半導体レー
ザの問題点を説明するための図である。
ザの問題点を説明するための図である。
【図３３】従来のさらに他の変調器集積化ＤＦＢ半導体
レーザの構造および製造方法を説明するための図であ
る。
レーザの構造および製造方法を説明するための図であ
る。
【図３４】従来のさらに他の変調器集積化ＤＦＢ半導体
レーザの構造を示す図である。
レーザの構造を示す図である。
【図３５】図３４に示す変調器集積化ＤＦＢ半導体レー
ザの製造方法を説明するための図である。
ザの製造方法を説明するための図である。
１ ｎ型ＩｎＰ基板 ２ ｎ型ＩｎＰ下クラッド層 ３ ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ活性層 ４ａ ｐ型ＩｎＰ第１上クラッド層 ５ 回折格子形成体 ５ａ ｐ型ＩｎＧａＡｓ層 ５ｂ ｐ型ＩｎＰ層 ６ ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層 ７ ｐ側電極 ８ ｎ側電極 ２０ａ 光変調器領域 ２０ｂ レーザダイオード領域 ２１ ｎ型ＩｎＰ基板 ２２ ｎ型ＩｎＰバッファ層 ２３ ＩｎＧａＡｓＰ活性層 ２４ ｐ型ＩｎＰバリア層 ２５ａ ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ光吸収層 ２５ｂ ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ回折格子形成体 ２６ ｐ型ＩｎＰ上クラッド層 ２７ ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層 ２８ 回折格子 ２９ 共通ｎ側電極 ３０ 光変調器用ｐ側電極 ３１ ＬＤ用ｐ側電極 ３２ 高抵抗ＩｎＰ層 ３３ 絶縁膜 ３５ａ 歪多重量子井戸構造の光吸収層 ３５ｂ 歪多重量子井戸構造の回折格子形成体 ４０ａ 光変調器領域 ４０ｂ レーザダイオード領域 ４１ ｎ型ＩｎＰ基板 ４２ ｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層 ４３ ｎ型ＩｎＰ層 ４４ ＦｅドープＩｎＰ電流ブロック層 ４５ ｎ型ＩｎＰ層 ４６ ｎ型ＩｎＰ下クラッド層 ４７ ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸活
性層 ４８ ｐ型ＩｎＰ上クラッド層 ４９ ｐ型ＩｎＰ埋め込み層 ５０ ｐ+ 型ＩｎＧａＡｓコンタクト層 ５１ 回折格子 ５２ 絶縁膜 ５３ａ 光変調器用ｐ側電極 ５３ｂ ＬＤ用ｐ側電極 ５４ 共通ｎ側電極 ６０ａ 光変調器領域 ６０ｂ レーザダイオード領域 ６１ ｎ型ＩｎＰ基板 ６２ ＦｅドープＩｎＰ電流ブロック層 ６３ ｎ型ＩｎＰ層 ６４ ｎ型ＩｎＰ下クラッド層 ６５ ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸活
性層 ６６ ｐ型ＩｎＰ上クラッド層 ６７ ｐ型ＩｎＰバリア層 ６８ ｐ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層 ６９ 回折格子 ７０ ｐ型ＩｎＰ層 ７１ ｐ+ 型ＩｎＧａＡｓコンタクト層 ７２ 絶縁膜 ７３ａ 光変調器用ｐ側電極 ７３ｂ ＬＤ用ｐ側電極 ７４ 共通ｎ側電極 ８０ａ ＬＤ領域 ８０ｂ 位相調整領域 ８０ｃ ＤＢＲ領域 ８１ ｎ型ＩｎＰ基板 ８２ ｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層 ８３ ｎ型ＩｎＰ層 ８４ ＦｅドープＩｎＰ電流ブロック層 ８５ ｎ型ＩｎＰ層 ８６ ｎ型ＩｎＰ下クラッド層 ８７ ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸活
性層 ８８ ｐ型ＩｎＰ上クラッド層 ８９ ｐ型ＩｎＰ埋め込み層 ９０ ｐ+ 型ＩｎＧａＡｓコンタクト層 ９１ 回折格子 ９２ 絶縁膜 ９３ａ ＬＤ領域用ｐ側電極 ９３ｂ 位相調整領域用ｐ側電極 ９３ｃ ＤＢＲ領域用ｐ側電極 ９４ 共通ｎ側電極 １００ａ 光変調器領域 １００ｂ レーザダイオード領域 １０１ ｎ型ＩｎＰ基板 １０２ ｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層 １０３ ｎ型ＩｎＰ層 １０４ ＦｅドープＩｎＰ電流ブロック層 １０５ ｎ型ＩｎＰ層 １０６ ｎ型ＩｎＰ下クラッド層 １０７ ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸
活性層 １０８ ｐ型ＩｎＰ上クラッド層 １０９ ｐ型ＩｎＰ埋め込み層 １１０ ｐ+ 型ＩｎＧａＡｓコンタクト層 １１１ 回折格子 １１２ 絶縁膜 １１３ａ 光変調器用ｐ側電極 １１３ｂ ＬＤ用ｐ側電極 １１４ 共通ｎ側電極 １２０ａ 光変調器領域 １２０ｂ レーザダイオード領域 １２１ ｎ型ＩｎＰ基板 １２２ ｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層 １２３ ｎ型Ｉｎ1-x Ｇａx Ａｓy Ｐ1-y ／Ｉｎ1-x'
Ｇａx'Ａｓy'Ｐ1-y'多重量子井戸光吸収層 １２４ ｎ型Ｉｎ1-x"Ｇａx"Ａｓy"Ｐ1-y"／Ｉｎ1-x'
Ｇａx'Ａｓy'Ｐ1-y'多重量子井戸活性層 １２５ ｐ型ＩｎＰクラッド層 １２６ ｐ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層 １２７ 回折格子 １２８ 光変調器用ｐ側電極 １２９ ＬＤ用ｐ側電極 １３０ 共通ｎ側電極
性層 ４８ ｐ型ＩｎＰ上クラッド層 ４９ ｐ型ＩｎＰ埋め込み層 ５０ ｐ+ 型ＩｎＧａＡｓコンタクト層 ５１ 回折格子 ５２ 絶縁膜 ５３ａ 光変調器用ｐ側電極 ５３ｂ ＬＤ用ｐ側電極 ５４ 共通ｎ側電極 ６０ａ 光変調器領域 ６０ｂ レーザダイオード領域 ６１ ｎ型ＩｎＰ基板 ６２ ＦｅドープＩｎＰ電流ブロック層 ６３ ｎ型ＩｎＰ層 ６４ ｎ型ＩｎＰ下クラッド層 ６５ ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸活
性層 ６６ ｐ型ＩｎＰ上クラッド層 ６７ ｐ型ＩｎＰバリア層 ６８ ｐ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層 ６９ 回折格子 ７０ ｐ型ＩｎＰ層 ７１ ｐ+ 型ＩｎＧａＡｓコンタクト層 ７２ 絶縁膜 ７３ａ 光変調器用ｐ側電極 ７３ｂ ＬＤ用ｐ側電極 ７４ 共通ｎ側電極 ８０ａ ＬＤ領域 ８０ｂ 位相調整領域 ８０ｃ ＤＢＲ領域 ８１ ｎ型ＩｎＰ基板 ８２ ｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層 ８３ ｎ型ＩｎＰ層 ８４ ＦｅドープＩｎＰ電流ブロック層 ８５ ｎ型ＩｎＰ層 ８６ ｎ型ＩｎＰ下クラッド層 ８７ ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸活
性層 ８８ ｐ型ＩｎＰ上クラッド層 ８９ ｐ型ＩｎＰ埋め込み層 ９０ ｐ+ 型ＩｎＧａＡｓコンタクト層 ９１ 回折格子 ９２ 絶縁膜 ９３ａ ＬＤ領域用ｐ側電極 ９３ｂ 位相調整領域用ｐ側電極 ９３ｃ ＤＢＲ領域用ｐ側電極 ９４ 共通ｎ側電極 １００ａ 光変調器領域 １００ｂ レーザダイオード領域 １０１ ｎ型ＩｎＰ基板 １０２ ｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層 １０３ ｎ型ＩｎＰ層 １０４ ＦｅドープＩｎＰ電流ブロック層 １０５ ｎ型ＩｎＰ層 １０６ ｎ型ＩｎＰ下クラッド層 １０７ ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸
活性層 １０８ ｐ型ＩｎＰ上クラッド層 １０９ ｐ型ＩｎＰ埋め込み層 １１０ ｐ+ 型ＩｎＧａＡｓコンタクト層 １１１ 回折格子 １１２ 絶縁膜 １１３ａ 光変調器用ｐ側電極 １１３ｂ ＬＤ用ｐ側電極 １１４ 共通ｎ側電極 １２０ａ 光変調器領域 １２０ｂ レーザダイオード領域 １２１ ｎ型ＩｎＰ基板 １２２ ｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層 １２３ ｎ型Ｉｎ1-x Ｇａx Ａｓy Ｐ1-y ／Ｉｎ1-x'
Ｇａx'Ａｓy'Ｐ1-y'多重量子井戸光吸収層 １２４ ｎ型Ｉｎ1-x"Ｇａx"Ａｓy"Ｐ1-y"／Ｉｎ1-x'
Ｇａx'Ａｓy'Ｐ1-y'多重量子井戸活性層 １２５ ｐ型ＩｎＰクラッド層 １２６ ｐ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層 １２７ 回折格子 １２８ 光変調器用ｐ側電極 １２９ ＬＤ用ｐ側電極 １３０ 共通ｎ側電極
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年１０月１４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００３】
【従来の技術】図２３は例えば特願昭６２−４５８３４
号に示された従来の分布帰還型（ＤＦＢ）半導体レーザ
を示す断面図であり、図２４はその製造方法を説明する
ための断面工程図である。図において、２０１はｎ型Ｉ
ｎＰ基板、２０２はｎ型ＩｎＰ下クラッド層、２０３は
ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ活性層、２０４ａはｐ型ＩｎＰ第１
上クラッド層、２０５ａはｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層の残留
物からなる回折格子形成体、２０４ｂはｐ型ＩｎＰ第２
上クラッド層、２０６はｐ+ 型ＩｎＧａＡｓＰコンタク
ト層、２０７はｐ側電極、２０８はｎ側電極である。２
０９はｎ型ＩｎＰ埋め込み層、２１０はｐ型ＩｎＰ電流
ブロック層、２１１はｎ型ＩｎＰ電流ブロック層、２１
２は絶縁膜である。
号に示された従来の分布帰還型（ＤＦＢ）半導体レーザ
を示す断面図であり、図２４はその製造方法を説明する
ための断面工程図である。図において、２０１はｎ型Ｉ
ｎＰ基板、２０２はｎ型ＩｎＰ下クラッド層、２０３は
ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ活性層、２０４ａはｐ型ＩｎＰ第１
上クラッド層、２０５ａはｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層の残留
物からなる回折格子形成体、２０４ｂはｐ型ＩｎＰ第２
上クラッド層、２０６はｐ+ 型ＩｎＧａＡｓＰコンタク
ト層、２０７はｐ側電極、２０８はｎ側電極である。２
０９はｎ型ＩｎＰ埋め込み層、２１０はｐ型ＩｎＰ電流
ブロック層、２１１はｎ型ＩｎＰ電流ブロック層、２１
２は絶縁膜である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００６】次に製造工程について説明する。まず、図
２４(a) に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板２０１上に、ｎ
型ＩｎＰ下クラッド層２０２，ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ活性
層２０３，ｐ型ＩｎＰ第１上クラッド層２０４ａ，及び
ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層２０５をＭＯＣＶＤ法により順次
結晶成長する。次にｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層２０５上に二
光束干渉露光法等を用いてパターンを形成した後、化学
エッチング等により、図２４(b) に示すように、深さが
第１上クラッド層２０４ａに達するまでエッチングを行
ない、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層２０５を相互に平行に配置
されたストライプ状の回折格子形成体２０５ａに成形す
る。この後、ウエハ全面にｐ型ＩｎＰ第２上クラッド層
２０４ｂをＭＯＣＶＤ法により結晶成長して回折格子形
成体２０５ａを埋め込む。この後、図２４(d) に示すよ
うに、成長層全体をメサストライプ状にエッチング成形
する。この後、メサストライプの両側にｎ型ＩｎＰ埋め
込み層２０９，ｐ型ＩｎＰ電流ブロック層２１０，ｎ型
ＩｎＰ電流ブロック層２１１を埋め込み成長する。そし
てウエハ全面にコンタクト層２０６を形成する。そし
て、コンタクト層２０６上に絶縁膜２１２，ｐ側電極２
０７を、基板２０１裏面にｎ側電極２０８を形成する工
程等を経て図２３に示す半導体レーザが完成する。
２４(a) に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板２０１上に、ｎ
型ＩｎＰ下クラッド層２０２，ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ活性
層２０３，ｐ型ＩｎＰ第１上クラッド層２０４ａ，及び
ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層２０５をＭＯＣＶＤ法により順次
結晶成長する。次にｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層２０５上に二
光束干渉露光法等を用いてパターンを形成した後、化学
エッチング等により、図２４(b) に示すように、深さが
第１上クラッド層２０４ａに達するまでエッチングを行
ない、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層２０５を相互に平行に配置
されたストライプ状の回折格子形成体２０５ａに成形す
る。この後、ウエハ全面にｐ型ＩｎＰ第２上クラッド層
２０４ｂをＭＯＣＶＤ法により結晶成長して回折格子形
成体２０５ａを埋め込む。この後、図２４(d) に示すよ
うに、成長層全体をメサストライプ状にエッチング成形
する。この後、メサストライプの両側にｎ型ＩｎＰ埋め
込み層２０９，ｐ型ＩｎＰ電流ブロック層２１０，ｎ型
ＩｎＰ電流ブロック層２１１を埋め込み成長する。そし
てウエハ全面にコンタクト層２０６を形成する。そし
て、コンタクト層２０６上に絶縁膜２１２，ｐ側電極２
０７を、基板２０１裏面にｎ側電極２０８を形成する工
程等を経て図２３に示す半導体レーザが完成する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５７】また、この発明に係る半導体光デバイス
は、複数の機能領域を同一基板上に集積した半導体光デ
バイスであって、上記複数の機能領域のうちの第１の機
能領域での層厚が第２の機能領域での層厚よりも厚い第
１の多重量子井戸構造層と、上記複数の機能領域のうち
第２の機能領域での層厚が第１の機能領域での層厚より
も厚い第２の多重量子井戸構造層とを備えたものであ
る。
は、複数の機能領域を同一基板上に集積した半導体光デ
バイスであって、上記複数の機能領域のうちの第１の機
能領域での層厚が第２の機能領域での層厚よりも厚い第
１の多重量子井戸構造層と、上記複数の機能領域のうち
第２の機能領域での層厚が第１の機能領域での層厚より
も厚い第２の多重量子井戸構造層とを備えたものであ
る。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６６】また、この発明においては、複数の機能領
域を同一基板上に集積した半導体光デバイスにおいて、
上記複数の機能領域のうちの第１の機能領域での層厚が
第２の機能領域での層厚よりも厚い第１の多重量子井戸
構造層と、上記複数の機能領域のうち第２の機能領域で
の層厚が第１の機能領域での層厚よりも厚い第２の多重
量子井戸構造層とを備え構成とし、それぞれの機能領域
に必要な多重量子井戸構造層を上記第１，第２の多重量
子井戸構造層のそれぞれで構成しているので、それぞれ
の機能領域に必要な多重量子井戸構造層を最適な井戸層
厚，井戸数とすることができ、優れた特性の半導体光デ
バイスを実現できる。
域を同一基板上に集積した半導体光デバイスにおいて、
上記複数の機能領域のうちの第１の機能領域での層厚が
第２の機能領域での層厚よりも厚い第１の多重量子井戸
構造層と、上記複数の機能領域のうち第２の機能領域で
の層厚が第１の機能領域での層厚よりも厚い第２の多重
量子井戸構造層とを備え構成とし、それぞれの機能領域
に必要な多重量子井戸構造層を上記第１，第２の多重量
子井戸構造層のそれぞれで構成しているので、それぞれ
の機能領域に必要な多重量子井戸構造層を最適な井戸層
厚，井戸数とすることができ、優れた特性の半導体光デ
バイスを実現できる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００７１】次に気相成長法、例えばＭＯＣＶＤ法によ
り、ウエハ全面に超格子層の残留物で構成される回折格
子形成体５を埋め込むようにｐ型ＩｎＰ第２上クラッド
層４ｂを結晶成長する。図２(c) はこの結晶成長工程終
了後のウエハ断面を示す図である。この第２上クラッド
層４ｂの結晶成長の際、従来例のように回折格子層がＩ
ｎＧａＡｓＰのみで形成されている場合には、気相成長
を行うと蒸気圧の高いリン（Ｐ）がＩｎＧａＡｓＰから
蒸発し、III 族元素（Ｉｎ，Ｇａ）がマストランスポー
トを起こし、溝の下部に移動し回折格子形状が保存され
ない。
り、ウエハ全面に超格子層の残留物で構成される回折格
子形成体５を埋め込むようにｐ型ＩｎＰ第２上クラッド
層４ｂを結晶成長する。図２(c) はこの結晶成長工程終
了後のウエハ断面を示す図である。この第２上クラッド
層４ｂの結晶成長の際、従来例のように回折格子層がＩ
ｎＧａＡｓＰのみで形成されている場合には、気相成長
を行うと蒸気圧の高いリン（Ｐ）がＩｎＧａＡｓＰから
蒸発し、III 族元素（Ｉｎ，Ｇａ）がマストランスポー
トを起こし、溝の下部に移動し回折格子形状が保存され
ない。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００７２】本実施例のように回折格子形成体５を、回
折格子形成体全体として所望される屈折率よりも高い屈
折率を有しかつマストランスポートの起こりにくい半導
体材料、例えばＩｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓからなる層５ａ
と、回折格子形成体全体として所望される屈折率よりも
低い屈折率を有する半導体材料、例えばＩｎＰからなる
層５ｂとを、最上層がマストランスポートの起こりにく
い半導体材料５ａとなるように交互に積層してなる超格
子層により形成すれば、最表面にマストランスポートの
起こりにくいＩｎＧａＡｓ層があるために、回折格子の
形状は保存される。ＩｎＧａＡｓは蒸気圧の高いリン
（Ｐ）を含まないためにマストランスポートは起こりに
くい。この後、図２(d) に示すように、成長層全体をメ
サストライプ状にエッチング成形する。この後、メサス
トライプの両側にｎ型ＩｎＰ埋め込み層９，ｐ型ＩｎＰ
電流ブロック層１０，ｎ型ＩｎＰ電流ブロック層１１を
埋め込み成長する。そして、ウエハ全面にコンタクト層
６を形成する。そして、コンタクト層６上に絶縁膜１
２，ｐ側電極７を、基板１裏面にｎ側電極８を形成する
工程等を経て、図１に示す半導体レーザが完成する。
折格子形成体全体として所望される屈折率よりも高い屈
折率を有しかつマストランスポートの起こりにくい半導
体材料、例えばＩｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓからなる層５ａ
と、回折格子形成体全体として所望される屈折率よりも
低い屈折率を有する半導体材料、例えばＩｎＰからなる
層５ｂとを、最上層がマストランスポートの起こりにく
い半導体材料５ａとなるように交互に積層してなる超格
子層により形成すれば、最表面にマストランスポートの
起こりにくいＩｎＧａＡｓ層があるために、回折格子の
形状は保存される。ＩｎＧａＡｓは蒸気圧の高いリン
（Ｐ）を含まないためにマストランスポートは起こりに
くい。この後、図２(d) に示すように、成長層全体をメ
サストライプ状にエッチング成形する。この後、メサス
トライプの両側にｎ型ＩｎＰ埋め込み層９，ｐ型ＩｎＰ
電流ブロック層１０，ｎ型ＩｎＰ電流ブロック層１１を
埋め込み成長する。そして、ウエハ全面にコンタクト層
６を形成する。そして、コンタクト層６上に絶縁膜１
２，ｐ側電極７を、基板１裏面にｎ側電極８を形成する
工程等を経て、図１に示す半導体レーザが完成する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００８５】実施例３．上記第２の実施例では光吸収層
兼光ガイド層２５に比較的厚い０．３μｍ程度のＩｎＧ
ａＡｓＰ層を用いたが、歪多重量子井戸層を用いてもよ
い。図５は光吸収層兼光ガイド層として歪多重量子井戸
層を用いた本発明の第３の実施例による光変調器集積化
半導体レーザの構造を示す断面図である。図において、
図４と同一符号は同一又は相当部分であり、３５ａは歪
多重量子井戸構造の光吸収層、３５ｂは歪多重量子井戸
構造の回折格子形成体である。ここで、歪多重量子井戸
構造は、例えば井戸層がＩｎＰの格子に対して１％の圧
縮歪を受けるような格子定数を持つ５０オングストロー
ム程度のＩｎＧａＡｓＰからなり、障壁層がＩｎＰに格
子整合する、井戸層よりバンドギャップの広いＩｎＧａ
ＡｓＰからなるものとする。
兼光ガイド層２５に比較的厚い０．３μｍ程度のＩｎＧ
ａＡｓＰ層を用いたが、歪多重量子井戸層を用いてもよ
い。図５は光吸収層兼光ガイド層として歪多重量子井戸
層を用いた本発明の第３の実施例による光変調器集積化
半導体レーザの構造を示す断面図である。図において、
図４と同一符号は同一又は相当部分であり、３５ａは歪
多重量子井戸構造の光吸収層、３５ｂは歪多重量子井戸
構造の回折格子形成体である。ここで、歪多重量子井戸
構造は、例えば井戸層がＩｎＰの格子に対して１％の圧
縮歪を受けるような格子定数を持つ５０オングストロー
ム程度のＩｎＧａＡｓＰからなり、障壁層がＩｎＰに格
子整合する、井戸層よりバンドギャップの広いＩｎＧａ
ＡｓＰからなるものとする。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００９１】次に図１０(b) に示すように、上記ＳｉＯ
2 膜５５をマスクとして、ＨＣｌガスを用いた気相エッ
チングにより、マスク開口部に露出した半導体層をエッ
チングし、ＦｅドープＩｎＰ層４４を貫通しｎ型ＩｎＧ
ａＡｓＰガイド層４２に達する溝を形成する。このと
き、気相エッチングによる溝の深さはＳｉＯ2 膜に挟ま
れたストライプ状の領域では、ＳｉＯ2 膜の幅の広い部
分で深く、ＳｉＯ2 膜幅の狭い部分で浅くなる。この原
理については、例えばアプライドフィジックスレター
ズ，５９巻，１６号，２０１９〜２０２１頁（Appl. Ph
ys. Lett. 59 (16),14 October 1991, p.2019-2021 ）
にその詳細が掲載されている。図１１(a) は図１０(b)
中のXIａ−XIａ線における断面図である。
2 膜５５をマスクとして、ＨＣｌガスを用いた気相エッ
チングにより、マスク開口部に露出した半導体層をエッ
チングし、ＦｅドープＩｎＰ層４４を貫通しｎ型ＩｎＧ
ａＡｓＰガイド層４２に達する溝を形成する。このと
き、気相エッチングによる溝の深さはＳｉＯ2 膜に挟ま
れたストライプ状の領域では、ＳｉＯ2 膜の幅の広い部
分で深く、ＳｉＯ2 膜幅の狭い部分で浅くなる。この原
理については、例えばアプライドフィジックスレター
ズ，５９巻，１６号，２０１９〜２０２１頁（Appl. Ph
ys. Lett. 59 (16),14 October 1991, p.2019-2021 ）
にその詳細が掲載されている。図１１(a) は図１０(b)
中のXIａ−XIａ線における断面図である。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００９４】本実施例の光変調器集積化半導体レーザの
動作の基本的な原理は、図２７の従来例の動作の基本的
な原理と全く同様である。即ち、簡単に繰り返せば一対
のＳｉＯ2 膜５５で挟まれた領域の多重量子井戸層４７
の井戸層の厚さがＳｉＯ2 膜幅の広いＤＦＢ−ＬＤの領
域では厚いためにバンドギャップが小さく、ＳｉＯ2膜
幅の狭い変調器の領域では井戸層が薄いためにバンドギ
ャップが相対的に大きいことを利用して、変調器を動作
させない時には、ＬＤのレーザ光は吸収されずに変調器
端面から取り出され、一方、光変調器に逆バイアスを印
加すると量子閉込シュタルク効果により吸収端が長波長
側にシフトして消光される。
動作の基本的な原理は、図２７の従来例の動作の基本的
な原理と全く同様である。即ち、簡単に繰り返せば一対
のＳｉＯ2 膜５５で挟まれた領域の多重量子井戸層４７
の井戸層の厚さがＳｉＯ2 膜幅の広いＤＦＢ−ＬＤの領
域では厚いためにバンドギャップが小さく、ＳｉＯ2膜
幅の狭い変調器の領域では井戸層が薄いためにバンドギ
ャップが相対的に大きいことを利用して、変調器を動作
させない時には、ＬＤのレーザ光は吸収されずに変調器
端面から取り出され、一方、光変調器に逆バイアスを印
加すると量子閉込シュタルク効果により吸収端が長波長
側にシフトして消光される。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００９９】次に、この変調器集積化半導体レーザの製
造方法について説明する。まず、基板６１上に、Ｆｅド
ープＩｎＰ電流ブロック層６２，及びｎ型ＩｎＰ層６３
を基板全面にわたって順次結晶成長した後、ｎ型ＩｎＰ
層６３上に、ＬＤ部分では幅１０μｍ程度、変調器部分
では幅４μｍ程度の一対のＳｉＯ2 絶縁膜を幅２μｍ程
度のストライプ状の領域を挟んで形成する。次に、上記
ＳｉＯ2 膜をマスクとして、ＨＣｌガスを用いた気相エ
ッチングにより、マスク開口部に露出した半導体層をエ
ッチングし、ＦｅドープＩｎＰ層６２を貫通しｎ型Ｉｎ
Ｐ基板６１に達する溝を形成する。このとき、気相エッ
チングによる溝の深さはＳｉＯ2 膜に挟まれたストライ
プ状の領域では、ＳｉＯ2 膜の幅の広い部分で深く、Ｓ
ｉＯ2 膜幅の狭い部分で浅くなる。次に、ＳｉＯ2 膜を
付けたままの状態で、溝の中にｎ型ＩｎＰクラッド層６
４，ｉ型ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸層
６５，及びｐ型ＩｎＰクラッド層６６を選択的に成長す
る。このとき、ＳｉＯ2 膜で挟まれた領域での膜厚は、
ＳｉＯ2 膜の幅の広い部分では幅の狭い部分に比べて相
対的に厚くなる。次にＳｉＯ2 膜を除去し、ｐ型ＩｎＰ
バリア層６７およびｐ型ＩｎＧｓＡｓＰガイド層６８を
ウエハ全面に成長した後、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層
６８上に回折格子６９を形成する。この後、さらに全体
をｐ型ＩｎＰ層７０，ｐ+ 型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト
層７１で埋込む。最後に、ＬＤと変調器間のコンタクト
層７１をエッチング除去して分離し、ＳｉＯ2 絶縁膜７
２を形成してストライプ状の溝の上の部分の幅２μｍ程
度のＳｉＯ2 膜を除去して窓を開け、各領域に電極を形
成して図１２に示す光変調器集積化半導体レーザが完成
する。
造方法について説明する。まず、基板６１上に、Ｆｅド
ープＩｎＰ電流ブロック層６２，及びｎ型ＩｎＰ層６３
を基板全面にわたって順次結晶成長した後、ｎ型ＩｎＰ
層６３上に、ＬＤ部分では幅１０μｍ程度、変調器部分
では幅４μｍ程度の一対のＳｉＯ2 絶縁膜を幅２μｍ程
度のストライプ状の領域を挟んで形成する。次に、上記
ＳｉＯ2 膜をマスクとして、ＨＣｌガスを用いた気相エ
ッチングにより、マスク開口部に露出した半導体層をエ
ッチングし、ＦｅドープＩｎＰ層６２を貫通しｎ型Ｉｎ
Ｐ基板６１に達する溝を形成する。このとき、気相エッ
チングによる溝の深さはＳｉＯ2 膜に挟まれたストライ
プ状の領域では、ＳｉＯ2 膜の幅の広い部分で深く、Ｓ
ｉＯ2 膜幅の狭い部分で浅くなる。次に、ＳｉＯ2 膜を
付けたままの状態で、溝の中にｎ型ＩｎＰクラッド層６
４，ｉ型ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸層
６５，及びｐ型ＩｎＰクラッド層６６を選択的に成長す
る。このとき、ＳｉＯ2 膜で挟まれた領域での膜厚は、
ＳｉＯ2 膜の幅の広い部分では幅の狭い部分に比べて相
対的に厚くなる。次にＳｉＯ2 膜を除去し、ｐ型ＩｎＰ
バリア層６７およびｐ型ＩｎＧｓＡｓＰガイド層６８を
ウエハ全面に成長した後、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層
６８上に回折格子６９を形成する。この後、さらに全体
をｐ型ＩｎＰ層７０，ｐ+ 型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト
層７１で埋込む。最後に、ＬＤと変調器間のコンタクト
層７１をエッチング除去して分離し、ＳｉＯ2 絶縁膜７
２を形成してストライプ状の溝の上の部分の幅２μｍ程
度のＳｉＯ2 膜を除去して窓を開け、各領域に電極を形
成して図１２に示す光変調器集積化半導体レーザが完成
する。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０２
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１０２】図において、８０ａはＬＤ領域、８０ｂは
位相調整領域、８０ｃはＤＢＲ領域である。また、８１
はｎ型ＩｎＰ基板、８２はｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド
層、８３はｎ型ＩｎＰ層、８４はＦｅドープＩｎＰ電流
ブロック層、８５はｎ型ＩｎＰ層、８６はｎ型ＩｎＰ下
クラッド層、８７はｉ型ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ
多重量子井戸（ＭＱＷ）層、８８はｐ型ＩｎＰ上クラッ
ド層、８９はｐ型ＩｎＰ埋込層、９０はｐ+ 型ＩｎＧａ
Ａｓコンタクト層、９１は回折格子、９２はＳｉＯ2 絶
縁膜、９３ａはＬＤ領域用ｐ側電極、９３ｂは位相調整
領域用ｐ側電極、９３ｃはＤＢＲ領域用ｐ側電極、９４
は共通ｎ側電極である。
位相調整領域、８０ｃはＤＢＲ領域である。また、８１
はｎ型ＩｎＰ基板、８２はｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド
層、８３はｎ型ＩｎＰ層、８４はＦｅドープＩｎＰ電流
ブロック層、８５はｎ型ＩｎＰ層、８６はｎ型ＩｎＰ下
クラッド層、８７はｉ型ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ
多重量子井戸（ＭＱＷ）層、８８はｐ型ＩｎＰ上クラッ
ド層、８９はｐ型ＩｎＰ埋込層、９０はｐ+ 型ＩｎＧａ
Ａｓコンタクト層、９１は回折格子、９２はＳｉＯ2 絶
縁膜、９３ａはＬＤ領域用ｐ側電極、９３ｂは位相調整
領域用ｐ側電極、９３ｃはＤＢＲ領域用ｐ側電極、９４
は共通ｎ側電極である。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１０５】実施例７．次に、本発明の第７の実施例に
ついて説明する。図１６はこの発明の第７の実施例によ
る光変調器集積化半導体レーザの構造を示す斜視図、図
１７は図１６中のXVII−XVII線における断面図である。
これら図において、１００ａは光変調器領域、１００ｂ
はＤＦＢ−ＬＤ領域である。また、１０１はｎ型ＩｎＰ
基板、１０２はｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層、１０３は
ｎ型ＩｎＰ層、１０４はＦｅドープＩｎＰ電流ブロック
層、１０５はｎ型ＩｎＰ層、１０６はｎ型ＩｎＰ下クラ
ッド層、１０７はｉ型ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多
重量子井戸（ＭＱＷ）層、１０８はｐ型ＩｎＰ上クラッ
ド層、１０９はｐ型ＩｎＰ埋込層、１１０はｐ+ 型Ｉｎ
ＧａＡｓコンタクト層、１１１は回折格子、１１２はＳ
ｉＯ2 絶縁膜、１１３ａは光変調器用ｐ側電極、１１３
ｂはＤＦＢ−ＬＤ用ｐ側電極、１１４は共通ｎ側電極で
ある。
ついて説明する。図１６はこの発明の第７の実施例によ
る光変調器集積化半導体レーザの構造を示す斜視図、図
１７は図１６中のXVII−XVII線における断面図である。
これら図において、１００ａは光変調器領域、１００ｂ
はＤＦＢ−ＬＤ領域である。また、１０１はｎ型ＩｎＰ
基板、１０２はｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層、１０３は
ｎ型ＩｎＰ層、１０４はＦｅドープＩｎＰ電流ブロック
層、１０５はｎ型ＩｎＰ層、１０６はｎ型ＩｎＰ下クラ
ッド層、１０７はｉ型ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多
重量子井戸（ＭＱＷ）層、１０８はｐ型ＩｎＰ上クラッ
ド層、１０９はｐ型ＩｎＰ埋込層、１１０はｐ+ 型Ｉｎ
ＧａＡｓコンタクト層、１１１は回折格子、１１２はＳ
ｉＯ2 絶縁膜、１１３ａは光変調器用ｐ側電極、１１３
ｂはＤＦＢ−ＬＤ用ｐ側電極、１１４は共通ｎ側電極で
ある。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１０８】次にＳｉＯ2 膜１１５をすべて除去し、図
１８(c) に示すようにＦｅドープＩｎＰ層１０４，ｎ型
ＩｎＰ層１０５，ｐ型ＩｎＰ層１０９，及びｐ+ 型Ｉｎ
ＧａＡｓＰコンタクト層１１０を全面に成長する。この
とき、上記の（１１１）Ｂ面上には成長は進まないので
ＳｉＯ2 膜１１５が存在した溝状になった領域の底の方
からほぼ平坦に成長が進み、断面三角形状のストライプ
状領域を埋めていく。従って、断面三角形状のストライ
プ領域は図１８(c) に示すように埋込まれ、ｐ型ＩｎＰ
クラッド層１０８とｐ型ＩｎＰ層１０９はつながる。そ
の結果、電流は絶縁層であるＦｅドープＩｎＰ層１０４
の存在しないストライプ領域に集中して流れる。
１８(c) に示すようにＦｅドープＩｎＰ層１０４，ｎ型
ＩｎＰ層１０５，ｐ型ＩｎＰ層１０９，及びｐ+ 型Ｉｎ
ＧａＡｓＰコンタクト層１１０を全面に成長する。この
とき、上記の（１１１）Ｂ面上には成長は進まないので
ＳｉＯ2 膜１１５が存在した溝状になった領域の底の方
からほぼ平坦に成長が進み、断面三角形状のストライプ
状領域を埋めていく。従って、断面三角形状のストライ
プ領域は図１８(c) に示すように埋込まれ、ｐ型ＩｎＰ
クラッド層１０８とｐ型ＩｎＰ層１０９はつながる。そ
の結果、電流は絶縁層であるＦｅドープＩｎＰ層１０４
の存在しないストライプ領域に集中して流れる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１１
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１１１】実施例８．以下、この発明の第８の実施例
を図について説明する。図１９は本発明の第８の実施例
による光変調器集積化半導体レーザを示す断面模式図で
あり、図において、１２０ａは光変調器領域、１２０ｂ
はＬＤ領域である。また、１２１はｎ型ＩｎＰ基板、１
２２はｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層、１２３はｎ型Ｉｎ
1-x Ｇａx Ａｓy Ｐ1-y ／Ｉｎ1-x'Ｇａx'Ａｓy'Ｐ1-y'
多重量子井戸（ＭＱＷ）光吸収層、１２４は光吸収層１
２３とは井戸層厚，井戸数の異なるＩｎ1-x"Ｇａx"Ａｓ
／Ｉｎ1-x'Ｇａx'Ａｓy'Ｐ1-y'ＭＱＷ活性層、１２５は
ｐ型ＩｎＰクラッド層、１２６はｐ型ＩｎＧａＡｓＰキ
ャップ層、１２７は回折格子、１２８は光変調器用ｐ側
電極、１２９はレーザダイオード用ｐ側電極、１３０は
共通ｎ側電極である。Ｉｎ1-x Ｇａx Ａｓy Ｐ1-y の組
成比は例えばＩｎ0.57Ｇａ0.43Ａｓ0.93Ｐ0.07であり、
Ｉｎ1-x'Ｇａx'Ａｓy'Ｐ1-y'の組成比は例えばＩｎ0.76
Ｇａ0.24Ａｓ0.55Ｐ0.45であり、Ｉｎ1-x"Ｇａx"Ａｓの
組成比は例えばＩｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓである。
を図について説明する。図１９は本発明の第８の実施例
による光変調器集積化半導体レーザを示す断面模式図で
あり、図において、１２０ａは光変調器領域、１２０ｂ
はＬＤ領域である。また、１２１はｎ型ＩｎＰ基板、１
２２はｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層、１２３はｎ型Ｉｎ
1-x Ｇａx Ａｓy Ｐ1-y ／Ｉｎ1-x'Ｇａx'Ａｓy'Ｐ1-y'
多重量子井戸（ＭＱＷ）光吸収層、１２４は光吸収層１
２３とは井戸層厚，井戸数の異なるＩｎ1-x"Ｇａx"Ａｓ
／Ｉｎ1-x'Ｇａx'Ａｓy'Ｐ1-y'ＭＱＷ活性層、１２５は
ｐ型ＩｎＰクラッド層、１２６はｐ型ＩｎＧａＡｓＰキ
ャップ層、１２７は回折格子、１２８は光変調器用ｐ側
電極、１２９はレーザダイオード用ｐ側電極、１３０は
共通ｎ側電極である。Ｉｎ1-x Ｇａx Ａｓy Ｐ1-y の組
成比は例えばＩｎ0.57Ｇａ0.43Ａｓ0.93Ｐ0.07であり、
Ｉｎ1-x'Ｇａx'Ａｓy'Ｐ1-y'の組成比は例えばＩｎ0.76
Ｇａ0.24Ａｓ0.55Ｐ0.45であり、Ｉｎ1-x"Ｇａx"Ａｓの
組成比は例えばＩｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓである。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１２８】また、この発明によれば、複数の機能領域
を同一基板上に集積した半導体光デバイスにおいて、上
記複数の機能領域のうちの第１の機能領域での層厚が第
２の機能領域での層厚よりも厚い第１の多重量子井戸構
造層と、上記複数の機能領域のうち第２の機能領域での
層厚が第１の機能領域での層厚よりも厚い第２の多重量
子井戸構造層とを備え構成とし、それぞれの機能領域に
必要な多重量子井戸構造層を上記第１，第２の多重量子
井戸構造層のそれぞれで構成しているので、それぞれの
機能領域に必要な多重量子井戸構造層を最適な井戸層
厚，井戸数とすることができ、優れた特性の半導体光デ
バイスを実現できる効果がある。
を同一基板上に集積した半導体光デバイスにおいて、上
記複数の機能領域のうちの第１の機能領域での層厚が第
２の機能領域での層厚よりも厚い第１の多重量子井戸構
造層と、上記複数の機能領域のうち第２の機能領域での
層厚が第１の機能領域での層厚よりも厚い第２の多重量
子井戸構造層とを備え構成とし、それぞれの機能領域に
必要な多重量子井戸構造層を上記第１，第２の多重量子
井戸構造層のそれぞれで構成しているので、それぞれの
機能領域に必要な多重量子井戸構造層を最適な井戸層
厚，井戸数とすることができ、優れた特性の半導体光デ
バイスを実現できる効果がある。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】
【手続補正１８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２３】
【手続補正１９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２４】
Claims (20)
- 【請求項１】 第１の半導体層上に配置された、マスト
ランスポートの起こりにくい半導体層と該層と異なる半
導体材料からなる層を交互に複数層積層してなる超格子
構造層を成形して形成された回折格子形成体と、 該回折格子形成体を埋め込むように気相成長された第２
の半導体層とを備えたことを特徴とする半導体光デバイ
ス。 - 【請求項２】 請求項１記載の半導体光デバイスにおい
て、 上記超格子構造層の最上層が上記マストランスポートの
起こりにくい半導体層であることを特徴とする半導体光
デバイス。 - 【請求項３】 請求項１記載の半導体光デバイスにおい
て、 上記超格子構造層は、上記マストランスポートの起こり
にくい半導体層としてＩｎＧａＡｓからなる層を、これ
と異なる半導体材料からなる層としてＩｎＰからなる層
を用いて構成されていることを特徴とする半導体光デバ
イス。 - 【請求項４】 請求項１記載の半導体光デバイスにおい
て、 上記回折格子形成体は光の導波方向に周期的に配置され
た相互に平行な複数のストライプからなることを特徴と
する半導体光デバイス。 - 【請求項５】 半導体レーザダイオードと、該半導体レ
ーザが発生するレーザ光を変調する光変調器とを同一基
板上に集積してなる半導体光デバイスにおいて、 上記光変調器側に設けられた光吸収層と、 上記半導体レーザダイオード側に設けられ、上記半導体
レーザダイオード側に結晶成長された，上記光吸収層と
同一の層が光の導波方向に周期的に配置されるよう分割
成形された相互に平行な複数のストライプ状の回折格子
形成体からなる光ガイド層とを備えたことを特徴とする
半導体光デバイス。 - 【請求項６】 請求項５記載の半導体光デバイスにおい
て、 上記光ガイド層は、上記光吸収層と同一層をエッチング
により薄膜化した後、上記回折格子形成体に成形された
ものであることを特徴とする半導体光デバイス。 - 【請求項７】 請求項５又は６記載の半導体光デバイス
において、 上記光吸収層，及び上記光ガイド層は歪多重量子井戸層
であることを特徴とする半導体光デバイス。 - 【請求項８】 半導体レーザダイオードと、該半導体レ
ーザが発生するレーザ光を変調する光変調器とを同一基
板上に集積してなる半導体光デバイスを製造する方法に
おいて、 第１導電型半導体基板上に、第１導電型下クラッド層，
活性層，及び第１の第２導電型上クラッド層を順次結晶
成長する工程と、 光変調器となる領域の上記第１の第２導電型上クラッド
層，及び活性層を除去する工程と、 ウエハ全面に上記活性層よりも禁制帯幅の大きい半導体
層を結晶成長する工程と、 半導体レーザダイオードとなる領域の上記活性層よりも
禁制帯幅の大きい半導体層を、半導体レーザダイオード
の光の導波方向に周期的に配置される，相互に平行な複
数のストライプ状の回折格子形成体に分割成形する工程
と、 ウエハ全面に、上記第１の第２導電型上クラッド層と同
一組成の半導体からなる第２の第２導電型上クラッド層
を、上記回折格子形成体を埋め込むように結晶成長する
工程とを含むことを特徴とする半導体光デバイスの製造
方法。 - 【請求項９】 請求項８記載の半導体光デバイスの製造
方法において、 上記半導体レーザダイオードとなる領域の上記活性層よ
りも禁制帯幅の大きい半導体層をエッチングにより薄膜
化した後、該層を、半導体レーザダイオードの光の導波
方向に周期的に配置される，相互に平行な複数のストラ
イプ状の回折格子形成体に分割成形することを特徴とす
る半導体光デバイスの製造方法。 - 【請求項１０】 複数の機能領域を同一基板上に集積し
てなる半導体光デバイスを製造する方法において、 半導体基板上に少なくとも電流ブロック層を成長したウ
エハ表面に、領域によって幅の異なる一対の選択マスク
膜をストライプ状の領域を挟んで形成する工程と、 上記選択マスク膜を用いて気相エッチングにより上記電
流ブロック層を貫通する深さのストライプ状の溝を形成
する工程と、 同じ選択マスク膜を用いて上記の溝の中に少なくとも第
１導電型クラッド層，多重量子井戸層，及び第２導電型
クラッド層を選択的に成長する工程と、 上記選択マスク膜を除去した後、ウエハ全面にその成長
表面が平坦となるように第２導電型半導体層を成長する
工程とを含むことを特徴とする半導体光デバイスの製造
方法。 - 【請求項１１】 請求項１０記載の半導体光デバイスの
製造方法において、 上記半導体光デバイスは、半導体レーザダイオードと、
該半導体レーザが発生するレーザ光を変調する光変調器
とを同一基板上に集積した光変調器集積化半導体レーザ
であり、 上記一対の選択マスク膜の幅を、上記半導体レーザダイ
オードの領域で広く，上記光変調器の領域で狭く形成す
ることを特徴とする半導体光デバイスの製造方法。 - 【請求項１２】 請求項１１記載の半導体光デバイスの
製造方法において、 上記半導体レーザダイオードの領域の上記多重量子井戸
層よりも下層側に回折格子を形成する工程を含むことを
特徴とする半導体光デバイスの製造方法。 - 【請求項１３】 請求項１１記載の半導体光デバイスの
製造方法において、 上記半導体レーザダイオードの領域の上記多重量子井戸
層よりも上層側に回折格子を形成する工程を含むことを
特徴とする半導体光デバイスの製造方法。 - 【請求項１４】 請求項１０記載の半導体光デバイスの
製造方法において、 上記半導体光デバイスは、半導体レーザダイオード，出
射されるレーザ光の波長を変化させる機能を有する分布
ブラッグ反射器，及び上記半導体レーザダイオードと上
記分布ブラッグ反射器間の位相を調整する位相調整器と
を、同一基板上に集積した波長可変分布ブラッグ反射器
型レーザであり、 上記一対の選択マスク膜の幅を、上記半導体レーザダイ
オードの領域で広く，上記分布ブラッグ反射器，及び上
記位相調整器の領域で狭く形成することを特徴とする半
導体光デバイスの製造方法。 - 【請求項１５】 複数の機能領域を同一基板上に集積し
てなる半導体光デバイスを製造する方法において、 ｛１００｝面を主面とするウエハ表面に、領域によって
幅の異なる一対の選択マスク膜を、〔０１１〕方向にの
びるストライプ状領域を挟んで形成する工程と、 上記選択マスク膜を用いて少なくとも第１導電型クラッ
ド層，多重量子井戸層，及び第２導電型クラッド層を選
択的に成長して上記ストライプ状領域に断面が三角形状
の積層構造を形成する工程と、 上記選択マスク膜を除去した後、上記断面が三角形状の
積層構造の頂上部分を残してこれを埋め込むように電流
ブロック層を成長する工程と、 さらに、全体を平坦に埋込むように第２導電型半導体層
を成長する工程とを含むことを特徴とする半導体光デバ
イスの製造方法。 - 【請求項１６】 請求項１５記載の半導体光デバイスの
製造方法において、上記半導体光デバイスは、半導体レ
ーザダイオードと、該半導体レーザが発生するレーザ光
を変調する光変調器とを同一基板上に集積した光変調器
集積化半導体レーザであり、 上記一対の選択マスク膜の幅を、上記半導体レーザダイ
オードの領域で広く，上記光変調器の領域で狭く形成す
ることを特徴とする半導体光デバイスの製造方法。 - 【請求項１７】 複数の機能領域を同一基板上に集積し
てなる半導体光デバイスにおいて、 上記複数の機能領域のうちの第１の機能領域での層厚が
第２の機能領域での層厚よりも厚い第１の多重量子井戸
構造層と、 上記第１の多重量子井戸構造層に接して配置された，上
記複数の機能領域のうちの第２の機能領域での層厚が第
１の機能領域での層厚よりも厚い第２の多重量子井戸構
造層とを備えたことを特徴とする半導体光デバイス。 - 【請求項１８】 請求項１７記載の半導体光デバイスに
おいて、 上記複数の機能領域を同一基板上に集積してなる半導体
光デバイスは、上記第２の機能領域として半導体レーザ
ダイオードを、上記第１の機能領域として該半導体レー
ザダイオードが発生するレーザ光を変調する光変調器を
有する光変調器集積化半導体レーザであり、 上記第２の領域の上記第２の多重量子井戸構造層を、上
記半導体レーザダイオードの活性層として， 上記第１の領域の上記第１の多重量子井戸構造層を、上
記光変調器の光吸収層として用いることを特徴とする半
導体光デバイス。 - 【請求項１９】 複数の機能領域を同一基板上に集積し
てなる半導体光デバイスを製造する方法において、 半導体基板上の、上記複数の機能領域のうちの第１の機
能領域を形成する領域に第１の選択マスク膜を形成し、
該半導体基板上に、気相成長法により上記第１の機能領
域を形成する領域での層厚が上記複数の機能領域のうち
の第２の機能領域を形成する領域での層厚よりも厚くな
るように第１の多重量子井戸構造層を成長する工程と、 上記第１の選択マスク膜を除去した後、上記第１の多重
量子井戸構造層上の、上記第２の機能領域を形成する領
域に第２の選択マスク膜を形成し、該第１の多重量子井
戸構造層上に、気相成長法により上記第２の機能領域を
形成する領域での層厚が上記第１の機能領域を形成する
領域での層厚よりも厚くなるように第２の多重量子井戸
構造層を成長する工程とを含むことを特徴とする半導体
光デバイスの製造方法。 - 【請求項２０】 半導体レーザダイオードと、該半導体
レーザが発生するレーザ光を変調する光変調器とを同一
基板上に集積してなる半導体光デバイスを製造する方法
において、 半導体基板上の、上記光変調器を形成する領域に第１の
選択マスク膜を形成し、該半導体基板上に、気相成長法
により光変調器を形成する領域での層厚が上記半導体レ
ーザダイオードを形成する領域での層厚よりも厚くなる
ように多重量子井戸構造の光吸収層を成長する工程と、 上記第１の選択マスク膜を除去した後、上記光吸収層上
の、上記半導体レーザダイオードを形成する領域に第２
の選択マスク膜を形成し、該光吸収層上に、気相成長法
により上記半導体レーザダイオードを形成する領域での
層厚が上記光変調器を形成する領域での層厚よりも厚く
なるように多重量子井戸構造の活性層を成長する工程と
を含むことを特徴とする半導体光デバイスの製造方法。
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