JPH0794833A - 半導体レーザおよびその製造方法 - Google Patents
半導体レーザおよびその製造方法Info
- Publication number
- JPH0794833A JPH0794833A JP5236058A JP23605893A JPH0794833A JP H0794833 A JPH0794833 A JP H0794833A JP 5236058 A JP5236058 A JP 5236058A JP 23605893 A JP23605893 A JP 23605893A JP H0794833 A JPH0794833 A JP H0794833A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- semiconductor
- region
- laminated structure
- semiconductor laser
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 486
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 36
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 222
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 163
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 70
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 44
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 27
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 24
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 240000002329 Inga feuillei Species 0.000 claims description 5
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims description 5
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 claims description 5
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims 2
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 abstract description 53
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 20
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 8
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 850
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 78
- 238000000034 method Methods 0.000 description 48
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 38
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 12
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 12
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 12
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 12
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 10
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 8
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 8
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 8
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 8
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 4
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000005701 quantum confined stark effect Effects 0.000 description 4
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 3
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 3
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000000927 vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 2
- 229910017401 Au—Ge Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000002109 crystal growth method Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
- G02B6/124—Geodesic lenses or integrated gratings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/026—Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
- H01S5/0265—Intensity modulators
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/01—Manufacture or treatment
- H10H20/011—Manufacture or treatment of bodies, e.g. forming semiconductor layers
- H10H20/013—Manufacture or treatment of bodies, e.g. forming semiconductor layers having light-emitting regions comprising only Group III-V materials
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H29/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one light-emitting semiconductor element covered by group H10H20/00
- H10H29/10—Integrated devices comprising at least one light-emitting semiconductor component covered by group H10H20/00
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B2006/12083—Constructional arrangements
- G02B2006/12128—Multiple Quantum Well [MQW]
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 素子の信頼性に優れ、長寿命の光変調器付き
半導体レーザを得ることを目的とする。 【構成】 通常の１回目のエピタキシャル成長工程によ
り一括してエピタキシャル成長された同一の、かつ均一
な層厚の量子井戸構造層１０３の上層に格子不整合層１
０５を配置することによって該量子井戸構造層のバンド
ギャップを部分的に異ならしめ、これによって半導体レ
ーザの活性層１０３ａと光変調器の光吸収層１０３ｂと
を形成するようにした。 【効果】 レーザ光の光変調器への伝達効率を従来に比
べて大きく向上することができ、また、半導体レーザの
活性層と光変調器の光吸収層の半導体層の品質を非常に
優れたものとでき、高信頼性で、かつ、長寿命の光変調
器付き半導体レーザが得られる。
半導体レーザを得ることを目的とする。 【構成】 通常の１回目のエピタキシャル成長工程によ
り一括してエピタキシャル成長された同一の、かつ均一
な層厚の量子井戸構造層１０３の上層に格子不整合層１
０５を配置することによって該量子井戸構造層のバンド
ギャップを部分的に異ならしめ、これによって半導体レ
ーザの活性層１０３ａと光変調器の光吸収層１０３ｂと
を形成するようにした。 【効果】 レーザ光の光変調器への伝達効率を従来に比
べて大きく向上することができ、また、半導体レーザの
活性層と光変調器の光吸収層の半導体層の品質を非常に
優れたものとでき、高信頼性で、かつ、長寿命の光変調
器付き半導体レーザが得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体発光素子と電
界吸収型光変調器とを同一基板上にモノリシックに集積
することにより高速変調可能とした集積化光源である光
変調器付きの半導体レーザとその製造方法、および、半
導体レーザの出射端面部分に活性層よりも大きなエネル
ギバンドギャップを有する端面窓層を有する半導体レー
ザとその製造方法に関するものである。
界吸収型光変調器とを同一基板上にモノリシックに集積
することにより高速変調可能とした集積化光源である光
変調器付きの半導体レーザとその製造方法、および、半
導体レーザの出射端面部分に活性層よりも大きなエネル
ギバンドギャップを有する端面窓層を有する半導体レー
ザとその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＩｎＰ基板上に作製された長波長帯半導
体発光素子（以下、単に半導体レーザと称す。）と電界
吸収型光変調器（以下、単に光変調器と称す。）とを同
一基板上にモノリシックに集積した集積化光源は、高速
変調光通信用の信号光源として用いられる。
体発光素子（以下、単に半導体レーザと称す。）と電界
吸収型光変調器（以下、単に光変調器と称す。）とを同
一基板上にモノリシックに集積した集積化光源は、高速
変調光通信用の信号光源として用いられる。
【０００３】図１６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，１３５７〜１３
６２頁(Journal of Lightwave Technology，Vol.8, No.
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付き半導体レーザの構
造を示す図であり、図１６(a) はその全体構造を示す一
部切り欠き斜視図、図１６(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。
ウェーブ テクノロジー，８巻，９号，１３５７〜１３
６２頁(Journal of Lightwave Technology，Vol.8, No.
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付き半導体レーザの構
造を示す図であり、図１６(a) はその全体構造を示す一
部切り欠き斜視図、図１６(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。
【０００４】これらの図において、３００ａは光変調器
領域、３００ｂは半導体レーザ領域であり、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、３
０４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ＩｎＧ
ａＡｓＰ光吸収層、３０７はアンドープＩｎＧａＡｓＰ
バッファ層、３０８はｐ型ＩｎＰクラッド層である。３
１０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は半導体レーザ用ｐ側電極、
３１７は光変調器と半導体レーザに共通のｎ側電極であ
る。
領域、３００ｂは半導体レーザ領域であり、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、３
０４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ＩｎＧ
ａＡｓＰ光吸収層、３０７はアンドープＩｎＧａＡｓＰ
バッファ層、３０８はｐ型ＩｎＰクラッド層である。３
１０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は半導体レーザ用ｐ側電極、
３１７は光変調器と半導体レーザに共通のｎ側電極であ
る。
【０００５】また、図１７は図１６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１７(a)
〜(d) は工程別の断面図、図１７(e) 〜(i) は工程別の
斜視図である。
化半導体レーザの製造方法を示す図であり、図１７(a)
〜(d) は工程別の断面図、図１７(e) 〜(i) は工程別の
斜視図である。
【０００６】以下、製造工程を説明する。まず、図１７
(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１７(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１７(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。
【０００７】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１７(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１７(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。
【０００８】次に、図１７(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１７(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１７(e) に示す状態になる。
【０００９】次に、図１７(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。
【００１０】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１７(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。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１７
(h) に示す状態となる。
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１７(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。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１７
(h) に示す状態となる。
【００１１】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１７(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１７(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。
【００１２】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側電極
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１６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側電極
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１６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。
【００１３】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１９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。本従来例では、上
記のように光変調器に逆バイアスを印加することによ
り、例えば５Ｇｂ／ｓの伝送特性の光信号を生成する。
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１９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。本従来例では、上
記のように光変調器に逆バイアスを印加することによ
り、例えば５Ｇｂ／ｓの伝送特性の光信号を生成する。
【００１４】ところで、図１６の光変調器集積化半導体
レーザでは、光変調器領域の光吸収層３０６と半導体レ
ーザ領域の活性層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３０６，３０
７，及び３０８を成長した際に、これらの層（３０６，
３０７，及び３０８）は半導体レーザとの接合部分でそ
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と光変調器領域の光吸収層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
器と半導体レーザ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、光変調器領域の光吸収層３０６と半導体レ
ーザ領域の活性層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３０６，３０
７，及び３０８を成長した際に、これらの層（３０６，
３０７，及び３０８）は半導体レーザとの接合部分でそ
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と光変調器領域の光吸収層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
器と半導体レーザの光結合効率が悪くなるという問題点
がある。
【００１５】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１７(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１７(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。
【００１６】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。
【００１７】一方、半導体基板上の所定領域をＳｉＯ2
膜やＳｉＮ膜等の絶縁膜で覆い、この状態で半導体層を
ＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長すると、半導体
基板表面に直接供給される原料ガスは基板上で熱分解し
てそのままエピタキシャル成長し、絶縁膜上に供給され
る原料ガスはこの絶縁膜上では反応せず、該絶縁膜上に
拡散して半導体基板が露出する部分に移動し、半導体基
板上で熱分解し、エピタキシャル成長することが知られ
ている。そして、このエピタキシャル成長時、このよう
な性質から基板上において、絶縁膜に近い位置と離れた
位置では半導体層の成長速度に差が生じて得られる半導
体層の層厚に変化が生じ、絶縁膜に近い位置に成長する
半導体層はその層厚が厚くなり、離れた位置に成長する
半導体層はその層厚が薄くなる。近年、このような基板
上の所定領域に絶縁膜を形成した状態で半導体層をＭＯ
ＣＶＤ法によりエピタキシャル成長すると半導体層に層
厚変化が生じる性質を利用し、半導体レーザを構成する
半導体層と光変調器を構成する半導体層とを同一のエピ
タキシャル成長工程によって一括的に形成する光変調器
付きの半導体レーザの製造方法が提案されている。
膜やＳｉＮ膜等の絶縁膜で覆い、この状態で半導体層を
ＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長すると、半導体
基板表面に直接供給される原料ガスは基板上で熱分解し
てそのままエピタキシャル成長し、絶縁膜上に供給され
る原料ガスはこの絶縁膜上では反応せず、該絶縁膜上に
拡散して半導体基板が露出する部分に移動し、半導体基
板上で熱分解し、エピタキシャル成長することが知られ
ている。そして、このエピタキシャル成長時、このよう
な性質から基板上において、絶縁膜に近い位置と離れた
位置では半導体層の成長速度に差が生じて得られる半導
体層の層厚に変化が生じ、絶縁膜に近い位置に成長する
半導体層はその層厚が厚くなり、離れた位置に成長する
半導体層はその層厚が薄くなる。近年、このような基板
上の所定領域に絶縁膜を形成した状態で半導体層をＭＯ
ＣＶＤ法によりエピタキシャル成長すると半導体層に層
厚変化が生じる性質を利用し、半導体レーザを構成する
半導体層と光変調器を構成する半導体層とを同一のエピ
タキシャル成長工程によって一括的に形成する光変調器
付きの半導体レーザの製造方法が提案されている。
【００１８】図１８は例えばエレクトロニクスレター
ズ，２７巻，２３号，２１３８〜２１４０頁（Electron
ics Letters, 7th November 1991 Vol.27 No.23, p.213
8-2140）に記載された，上述の方法を用いて作製された
従来の他の光変調器付き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１８(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。
ズ，２７巻，２３号，２１３８〜２１４０頁（Electron
ics Letters, 7th November 1991 Vol.27 No.23, p.213
8-2140）に記載された，上述の方法を用いて作製された
従来の他の光変調器付き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１８(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。
【００１９】これらの図において、３５０ａは半導体レ
ーザ領域、３５０ｂは光変調器領域であり、３５１はｎ
型ＩｎＰ基板である。３５２はｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイ
ド層、３５３はＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子
井戸層、３５５はｐ型ＩｎＰクラッド層である。３５６
はｐ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層である。また、３５７
は回折格子であり、３５８は光変調器用ｐ側電極、３５
９は半導体レーザ用ｐ側電極、３６０は変調器と半導体
レーザに共通のｎ側電極である。
ーザ領域、３５０ｂは光変調器領域であり、３５１はｎ
型ＩｎＰ基板である。３５２はｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイ
ド層、３５３はＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子
井戸層、３５５はｐ型ＩｎＰクラッド層である。３５６
はｐ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層である。また、３５７
は回折格子であり、３５８は光変調器用ｐ側電極、３５
９は半導体レーザ用ｐ側電極、３６０は変調器と半導体
レーザに共通のｎ側電極である。
【００２０】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１８(a) に示すよ
うに、ＩｎＰ基板３５１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３５７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３５７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３７
０を形成する。ＳｉＯ2 膜３７０の寸法は、例えば２０
０μｍ×４００μｍ程度であり、ＳｉＯ2 膜３７０間の
距離（回折格子３５７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１８(a) に示すよ
うに、ＩｎＰ基板３５１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３５７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３５７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３７
０を形成する。ＳｉＯ2 膜３７０の寸法は、例えば２０
０μｍ×４００μｍ程度であり、ＳｉＯ2 膜３７０間の
距離（回折格子３５７が形成されている領域の幅）は２
００μｍ程度である。
【００２１】次に、図１８(b) に示すように、基板３５
１上に、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層３５２，ＩｎＧａ
Ａｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸層３５３，及びｐ型
ＩｎＰクラッド層３５５をＭＯＣＶＤ法により順次結晶
成長する。このとき、ＳｉＯ2 膜３７０で挟まれた領域
（半導体レーザとなる領域）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 膜３７０のない
領域（変調器となる領域）よりも成長速度が速くなり、
その結果、ＳｉＯ2 マスクを設けた領域の各層の層厚は
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１８(b) に示すように、半導体レーザ側の
ＭＱＷ層の井戸層３８１ｂの層厚は光変調器側のＭＱＷ
層の井戸層３８１ａ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３５２，ＩｎＧａ
Ａｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸層３５３，及びｐ型
ＩｎＰクラッド層３５５をＭＯＣＶＤ法により順次結晶
成長する。このとき、ＳｉＯ2 膜３７０で挟まれた領域
（半導体レーザとなる領域）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 膜３７０のない
領域（変調器となる領域）よりも成長速度が速くなり、
その結果、ＳｉＯ2 マスクを設けた領域の各層の層厚は
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１８(b) に示すように、半導体レーザ側の
ＭＱＷ層の井戸層３８１ｂの層厚は光変調器側のＭＱＷ
層の井戸層３８１ａ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。
【００２２】そして、この後、ｐ型ＩｎＰクラッド層３
５５上にｐ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層３５６を形成
し、このＩｎＧａＡｓＰキャップ層３５６の半導体レー
ザと光変調器との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３５６上にそれぞれ光変調器
用ｐ側電極３５８，ＬＤ用ｐ側電極３５９を形成し、さ
らに、基板３５１裏面に共通ｎ側電極３６０を形成する
ことにより、図１８(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付
き半導体レーザが完成する。
５５上にｐ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層３５６を形成
し、このＩｎＧａＡｓＰキャップ層３５６の半導体レー
ザと光変調器との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３５６上にそれぞれ光変調器
用ｐ側電極３５８，ＬＤ用ｐ側電極３５９を形成し、さ
らに、基板３５１裏面に共通ｎ側電極３６０を形成する
ことにより、図１８(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付
き半導体レーザが完成する。
【００２３】次に動作について説明する。ＩｎＧａＡｓ
／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸層３５３は半導体レーザ
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。半導体レーザの領域のｐ側，ｎ
側電極間に順バイアスを印加すると、ＩｎＧａＡｓ／Ｉ
ｎＧａＡｓＰ多重量子井戸層３５３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３
５７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、井戸層厚は半導体レーザ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レーザ領域で
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レーザを順
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、図２０に示すように、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レーザ領域で
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３５３は半導体レーザ
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。半導体レーザの領域のｐ側，ｎ
側電極間に順バイアスを印加すると、ＩｎＧａＡｓ／Ｉ
ｎＧａＡｓＰ多重量子井戸層３５３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３
５７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、井戸層厚は半導体レーザ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レーザ領域で
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レーザを順
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、図２０に示すように、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レーザ領域で
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。
【００２４】また、ＧａＡｓ基板上に作製されたＡｌＧ
ａＡｓ系の高出力半導体レーザにおいては、レーザの発
振端面において多くの表面準位が形成されている。この
表面準位の影響により端面近傍はレーザ中央部と比較し
て、等価的にエネルギバンドギャップの減少が生じてい
る。従って、レーザ光の波長に対しては端面近傍領域は
吸収領域となり、光出力増加に伴って上記吸収領域での
局所的発熱が大きくなる。エネルギバンドギャップは温
度の上昇に伴って縮小するため、レーザ光の吸収はさら
に増大し、温度上昇を引き起こすという正帰還がかか
り、ついに溶融破壊に至る。この現象を光学損傷とい
い、ＡｌＧａＡｓ系の高出力半導体レーザにおいて深刻
な問題となっている。窓構造はレーザ発振端面近傍領域
にレーザの発振波長よりもエネルギバンドギャップの大
きい領域を設けることで、端面近傍での光吸収を減少さ
せ、上記光学損傷を防止する目的で設けられている。
ａＡｓ系の高出力半導体レーザにおいては、レーザの発
振端面において多くの表面準位が形成されている。この
表面準位の影響により端面近傍はレーザ中央部と比較し
て、等価的にエネルギバンドギャップの減少が生じてい
る。従って、レーザ光の波長に対しては端面近傍領域は
吸収領域となり、光出力増加に伴って上記吸収領域での
局所的発熱が大きくなる。エネルギバンドギャップは温
度の上昇に伴って縮小するため、レーザ光の吸収はさら
に増大し、温度上昇を引き起こすという正帰還がかか
り、ついに溶融破壊に至る。この現象を光学損傷とい
い、ＡｌＧａＡｓ系の高出力半導体レーザにおいて深刻
な問題となっている。窓構造はレーザ発振端面近傍領域
にレーザの発振波長よりもエネルギバンドギャップの大
きい領域を設けることで、端面近傍での光吸収を減少さ
せ、上記光学損傷を防止する目的で設けられている。
【００２５】例えば図８は、ジャパニーズ ジャーナル
オブ アプライド フィジックス，３０巻，Ｌ９０４
〜Ｌ９０６頁（Japanese Journal of Applied Physics,
Vol.30, (1991), L904 〜L906）に記載されたレーザ発
振端面に窓構造を有する高出力半導体レーザのレーザ端
面近傍の構造を示す斜視図である。図において、４０１
はｐ型ＧａＡｓ基板、４０２はｎ型ＧａＡｓ電流ブロッ
ク層、４０３はｐ型Ａｌ0.33Ｇａ0.67Ａｓクラッド層、
４０４はｐ型Ａｌ0.08Ｇａ0.92Ａｓ活性層、４０５はｎ
型Ａｌ0.33Ｇａ0.67Ａｓクラッド層、４０６はｎ型Ｇａ
Ａｓコンタクト層である。また４０７は劈開により形成
された（１１０）端面、４０８は劈開端面４０７上に形
成されたアンドープＡｌＧａＡｓ窓層である。
オブ アプライド フィジックス，３０巻，Ｌ９０４
〜Ｌ９０６頁（Japanese Journal of Applied Physics,
Vol.30, (1991), L904 〜L906）に記載されたレーザ発
振端面に窓構造を有する高出力半導体レーザのレーザ端
面近傍の構造を示す斜視図である。図において、４０１
はｐ型ＧａＡｓ基板、４０２はｎ型ＧａＡｓ電流ブロッ
ク層、４０３はｐ型Ａｌ0.33Ｇａ0.67Ａｓクラッド層、
４０４はｐ型Ａｌ0.08Ｇａ0.92Ａｓ活性層、４０５はｎ
型Ａｌ0.33Ｇａ0.67Ａｓクラッド層、４０６はｎ型Ｇａ
Ａｓコンタクト層である。また４０７は劈開により形成
された（１１０）端面、４０８は劈開端面４０７上に形
成されたアンドープＡｌＧａＡｓ窓層である。
【００２６】以下、製造工程を説明する。まず、通常の
ウェットエッチングとＬＰＥ法を組み合わせて半導体レ
ーザ構造を作製する。すなわち、ｐ型ＧａＡｓ基板４０
１上にｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層４０２を結晶成長し
た後、エッチングにより素子中央部に電流ブロック層４
０２を貫通し基板４０１に達するストライプ状のＶ溝を
形成する。この後、ウェハ上にｐ型ＡｌＧａＡｓクラッ
ド層４０３，ｐ型ＡｌＧａＡｓ活性層４０４，ｎ型Ｇａ
Ａｓクラッド層４０５，及びｎ型ＧａＡｓコンタクト層
４０６を順次結晶成長する。次に、ウェハを所望の厚み
にまで研磨した後、共振器長に相当する幅のバー状に劈
開する。典型的な高出力半導体レーザでは共振器長は３
００〜６００μｍである。
ウェットエッチングとＬＰＥ法を組み合わせて半導体レ
ーザ構造を作製する。すなわち、ｐ型ＧａＡｓ基板４０
１上にｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層４０２を結晶成長し
た後、エッチングにより素子中央部に電流ブロック層４
０２を貫通し基板４０１に達するストライプ状のＶ溝を
形成する。この後、ウェハ上にｐ型ＡｌＧａＡｓクラッ
ド層４０３，ｐ型ＡｌＧａＡｓ活性層４０４，ｎ型Ｇａ
Ａｓクラッド層４０５，及びｎ型ＧａＡｓコンタクト層
４０６を順次結晶成長する。次に、ウェハを所望の厚み
にまで研磨した後、共振器長に相当する幅のバー状に劈
開する。典型的な高出力半導体レーザでは共振器長は３
００〜６００μｍである。
【００２７】次に劈開して形成したレーザ共振器端面４
０７上に、発振レーザ光よりもエネルギバンドギャップ
の大きな材料をＭＯＣＶＤ法により成長する。本従来例
の場合、レーザ発振波長は８３０ｎｍであり、エネルギ
に換算して約１．４９ｅＶであるので、窓層として約
１．９３ｅＶのエネルギバンドギャップを有するアンド
ープＡｌ0.4 Ｇａ0.6 Ａｓ層４０８を用いている。この
後、電極形成を行い、最後に窓層端面のコーティングを
行った後、チップ分離を行なうことによってレーザチッ
プが完成する。
０７上に、発振レーザ光よりもエネルギバンドギャップ
の大きな材料をＭＯＣＶＤ法により成長する。本従来例
の場合、レーザ発振波長は８３０ｎｍであり、エネルギ
に換算して約１．４９ｅＶであるので、窓層として約
１．９３ｅＶのエネルギバンドギャップを有するアンド
ープＡｌ0.4 Ｇａ0.6 Ａｓ層４０８を用いている。この
後、電極形成を行い、最後に窓層端面のコーティングを
行った後、チップ分離を行なうことによってレーザチッ
プが完成する。
【００２８】上記文献では、このような窓構造を採用す
ることにより光学損傷が抑制され、高出力化と長寿命化
を図ることができたと報告されている。
ることにより光学損傷が抑制され、高出力化と長寿命化
を図ることができたと報告されている。
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】図１８に示した従来の
光変調器付き半導体レーザでは、半導体レーザの活性層
と光変調器の活性層（すなわち、光吸収層）とを同じ工
程によって形成されたひと続きの半導体層でもって構成
しているので、図１６に示した従来の光変調器付き半導
体レーザに比べて、半導体レーザで発生したレーザ光を
変調器側に効率良く伝搬することができる。しかしなが
ら、この図１８の光変調器付き半導体レーザの作製に用
いられる結晶成長方法、即ち、半導体基板上の絶縁膜に
近い位置と離れた位置でエピタキシャル成長に寄与する
原料ガスの存在量が異なることを利用し、成長する半導
体層に積極的に層厚差を生じさせ、同一の半導体層内に
エネルギバンドギャップが大きな部分と小さな部分を形
成する方法では、成長条件に厳密さが要求され、再現性
に欠けるという問題点があった。さらに、この方法にお
いては、実際の素子の特性を左右する半導体レーザの活
性層，及び光変調器の光吸収層の結晶成長に絶縁膜マス
クを利用した選択成長を用いるため、その結晶品質が、
選択マスクを用いない通常のエピタキシャル成長時の結
晶の品質と比較して良くないということが考えられる。
すなわち、光変調器付き半導体レーザを動作させる際
に、素子の信頼性、あるいは寿命に関して良くないとい
う問題点があった。
光変調器付き半導体レーザでは、半導体レーザの活性層
と光変調器の活性層（すなわち、光吸収層）とを同じ工
程によって形成されたひと続きの半導体層でもって構成
しているので、図１６に示した従来の光変調器付き半導
体レーザに比べて、半導体レーザで発生したレーザ光を
変調器側に効率良く伝搬することができる。しかしなが
ら、この図１８の光変調器付き半導体レーザの作製に用
いられる結晶成長方法、即ち、半導体基板上の絶縁膜に
近い位置と離れた位置でエピタキシャル成長に寄与する
原料ガスの存在量が異なることを利用し、成長する半導
体層に積極的に層厚差を生じさせ、同一の半導体層内に
エネルギバンドギャップが大きな部分と小さな部分を形
成する方法では、成長条件に厳密さが要求され、再現性
に欠けるという問題点があった。さらに、この方法にお
いては、実際の素子の特性を左右する半導体レーザの活
性層，及び光変調器の光吸収層の結晶成長に絶縁膜マス
クを利用した選択成長を用いるため、その結晶品質が、
選択マスクを用いない通常のエピタキシャル成長時の結
晶の品質と比較して良くないということが考えられる。
すなわち、光変調器付き半導体レーザを動作させる際
に、素子の信頼性、あるいは寿命に関して良くないとい
う問題点があった。
【００３０】また、図２１に示した従来の窓構造半導体
レーザでは、半導体レーザの共振器長に相当する幅のバ
ー状に劈開した後、さらにエピタキシャル成長を行なう
という複雑な工程が必要であるという問題点があった。
さらに、劈開端面へのエピタキシャル成長では、成長さ
れる半導体層（窓層）は、劈開状態に依ってその結晶品
質が大きく左右されるため、再現性に乏しいという問題
点があった。
レーザでは、半導体レーザの共振器長に相当する幅のバ
ー状に劈開した後、さらにエピタキシャル成長を行なう
という複雑な工程が必要であるという問題点があった。
さらに、劈開端面へのエピタキシャル成長では、成長さ
れる半導体層（窓層）は、劈開状態に依ってその結晶品
質が大きく左右されるため、再現性に乏しいという問題
点があった。
【００３１】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、半導体レーザの活性層と光変調
器の光吸収層とを、通常のエピタキシャル成長工程によ
り一括的に成長し形成することができる、素子の信頼性
に優れ、素子寿命の長い光変調器付きの半導体レーザを
得ることを目的とする。
ためになされたもので、半導体レーザの活性層と光変調
器の光吸収層とを、通常のエピタキシャル成長工程によ
り一括的に成長し形成することができる、素子の信頼性
に優れ、素子寿命の長い光変調器付きの半導体レーザを
得ることを目的とする。
【００３２】また、この発明は、劈開端面へのエピタキ
シャル成長という煩雑で再現性の乏しい工程を不要とで
き、再現性良く、かつ、容易に作製できる窓構造の半導
体レーザを得ることを目的とする。
シャル成長という煩雑で再現性の乏しい工程を不要とで
き、再現性良く、かつ、容易に作製できる窓構造の半導
体レーザを得ることを目的とする。
【００３３】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体レ
ーザは、半導体基板上の第１の領域に配置された半導体
レーザと、上記半導体基板上の，上記第１の領域に隣接
する第２の領域に配置された，上記半導体レーザで発生
したレーザ光を透過させ、あるいは吸収して変調光を出
力する電界吸収型の光変調器とを有する光変調器付きの
半導体レーザにおいて、上記基板上の上記第１，第２の
領域に連続して配置された，量子井戸構造層を含む半導
体積層構造と、上記第２の領域に配置された上記半導体
積層構造上に配置された，上記半導体基板の格子定数よ
りも小さい格子定数を有する半導体からなる格子不整合
層とを備えたものである。
ーザは、半導体基板上の第１の領域に配置された半導体
レーザと、上記半導体基板上の，上記第１の領域に隣接
する第２の領域に配置された，上記半導体レーザで発生
したレーザ光を透過させ、あるいは吸収して変調光を出
力する電界吸収型の光変調器とを有する光変調器付きの
半導体レーザにおいて、上記基板上の上記第１，第２の
領域に連続して配置された，量子井戸構造層を含む半導
体積層構造と、上記第２の領域に配置された上記半導体
積層構造上に配置された，上記半導体基板の格子定数よ
りも小さい格子定数を有する半導体からなる格子不整合
層とを備えたものである。
【００３４】また、この発明に係る半導体レーザは、半
導体基板上の第１の領域に配置された半導体レーザと、
上記半導体基板上の，上記第１の領域に隣接する第２の
領域に配置された，上記半導体レーザで発生したレーザ
光を透過させ、あるいは吸収して変調光を出力する電界
吸収型の光変調器とを有する光変調器付きの半導体レー
ザにおいて、上記基板上の上記第１，第２の領域に連続
して配置された，量子井戸構造層を含む半導体積層構造
と、上記第１の領域に配置された上記半導体積層構造上
に配置された，上記半導体基板の格子定数よりも大きい
格子定数を有する半導体からなる格子不整合層とを備え
たものである。
導体基板上の第１の領域に配置された半導体レーザと、
上記半導体基板上の，上記第１の領域に隣接する第２の
領域に配置された，上記半導体レーザで発生したレーザ
光を透過させ、あるいは吸収して変調光を出力する電界
吸収型の光変調器とを有する光変調器付きの半導体レー
ザにおいて、上記基板上の上記第１，第２の領域に連続
して配置された，量子井戸構造層を含む半導体積層構造
と、上記第１の領域に配置された上記半導体積層構造上
に配置された，上記半導体基板の格子定数よりも大きい
格子定数を有する半導体からなる格子不整合層とを備え
たものである。
【００３５】また、この発明に係る半導体レーザは、半
導体基板上の第１の領域に配置された半導体レーザと、
上記半導体基板上の，上記第１の領域に隣接する第２の
領域に配置された，上記半導体レーザで発生したレーザ
光を透過させ、あるいは吸収して変調光を出力する電界
吸収型の光変調器とを有する光変調器付きの半導体レー
ザにおいて、上記基板上の上記第１，第２の領域に連続
して配置された，量子井戸構造層を含む半導体積層構造
と、上記第１，及び第２の領域に配置された上記半導体
積層構造上に連続して配置された，上記半導体基板の格
子定数よりも小さい格子定数を有する半導体からなる格
子不整合層とを備え、上記量子井戸構造層を構成するウ
ェル層の上端部から上記半導体層の下端部までの厚み
が、上記第１の領域ではｔ1 であり、上記第２の領域で
はｔ2 であって、ｔ1 ＞ｔ2 の関係を満たして形成され
ているものである。
導体基板上の第１の領域に配置された半導体レーザと、
上記半導体基板上の，上記第１の領域に隣接する第２の
領域に配置された，上記半導体レーザで発生したレーザ
光を透過させ、あるいは吸収して変調光を出力する電界
吸収型の光変調器とを有する光変調器付きの半導体レー
ザにおいて、上記基板上の上記第１，第２の領域に連続
して配置された，量子井戸構造層を含む半導体積層構造
と、上記第１，及び第２の領域に配置された上記半導体
積層構造上に連続して配置された，上記半導体基板の格
子定数よりも小さい格子定数を有する半導体からなる格
子不整合層とを備え、上記量子井戸構造層を構成するウ
ェル層の上端部から上記半導体層の下端部までの厚み
が、上記第１の領域ではｔ1 であり、上記第２の領域で
はｔ2 であって、ｔ1 ＞ｔ2 の関係を満たして形成され
ているものである。
【００３６】また、この発明に係る半導体レーザは、半
導体基板上の第１の領域に配置された半導体レーザと、
上記半導体基板上の，上記第１の領域に隣接する第２の
領域に配置された，上記半導体レーザで発生したレーザ
光を透過させ、あるいは吸収して変調光を出力する電界
吸収型の光変調器とを有する光変調器付きの半導体レー
ザにおいて、上記基板上の上記第１，第２の領域に連続
して配置された，量子井戸構造層を含む半導体積層構造
と、上記第１，及び第２の領域に配置された上記半導体
積層構造上に連続して配置された，上記半導体基板の格
子定数よりも大きい格子定数を有する半導体からなる格
子不整合層とを備え、上記量子井戸構造層を構成するウ
ェル層の上端部から上記半導体層の下端部までの厚み
が、上記第１の領域ではｔ1 であり、上記第２の領域で
はｔ2 であって、ｔ1 ＜ｔ2 の関係を満たして形成され
ているものである。
導体基板上の第１の領域に配置された半導体レーザと、
上記半導体基板上の，上記第１の領域に隣接する第２の
領域に配置された，上記半導体レーザで発生したレーザ
光を透過させ、あるいは吸収して変調光を出力する電界
吸収型の光変調器とを有する光変調器付きの半導体レー
ザにおいて、上記基板上の上記第１，第２の領域に連続
して配置された，量子井戸構造層を含む半導体積層構造
と、上記第１，及び第２の領域に配置された上記半導体
積層構造上に連続して配置された，上記半導体基板の格
子定数よりも大きい格子定数を有する半導体からなる格
子不整合層とを備え、上記量子井戸構造層を構成するウ
ェル層の上端部から上記半導体層の下端部までの厚み
が、上記第１の領域ではｔ1 であり、上記第２の領域で
はｔ2 であって、ｔ1 ＜ｔ2 の関係を満たして形成され
ているものである。
【００３７】また、この発明に係る半導体レーザの製造
方法は、半導体基板上の第１の領域に配置された半導体
レーザと、上記半導体基板上の，上記第１の領域に隣接
する第２の領域に配置された，上記半導体レーザで発生
したレーザ光を透過させ、あるいは吸収して変調光を出
力する電界吸収型の光変調器とを有する光変調器付きの
半導体レーザを製造する方法において、半導体基板上の
上記第１，第２の領域に、該２つの領域に連続して、量
子井戸構造層を含む半導体積層構造を形成する工程と、
上記第２の領域に形成された半導体積層構造上に上記半
導体基板の格子定数よりも小さい格子定数を有する半導
体からなる格子不整合層を形成する工程とを含むもので
ある。
方法は、半導体基板上の第１の領域に配置された半導体
レーザと、上記半導体基板上の，上記第１の領域に隣接
する第２の領域に配置された，上記半導体レーザで発生
したレーザ光を透過させ、あるいは吸収して変調光を出
力する電界吸収型の光変調器とを有する光変調器付きの
半導体レーザを製造する方法において、半導体基板上の
上記第１，第２の領域に、該２つの領域に連続して、量
子井戸構造層を含む半導体積層構造を形成する工程と、
上記第２の領域に形成された半導体積層構造上に上記半
導体基板の格子定数よりも小さい格子定数を有する半導
体からなる格子不整合層を形成する工程とを含むもので
ある。
【００３８】また、この発明に係る半導体レーザの製造
方法は、半導体基板上の第１の領域に配置された半導体
レーザと、上記半導体基板上の，上記第１の領域に隣接
する第２の領域に配置された，上記半導体レーザで発生
したレーザ光を透過させ、あるいは吸収して変調光を出
力する電界吸収型の光変調器とを有する光変調器付きの
半導体レーザを製造する方法において、半導体基板上の
上記第１，第２の領域に、該２つの領域に連続して、量
子井戸構造層を含む半導体積層構造を形成する工程と、
上記第１の領域に形成された半導体積層構造上に上記半
導体基板の格子定数よりも大きい格子定数を有する半導
体からなる格子不整合層を形成する工程とを含むもので
ある。
方法は、半導体基板上の第１の領域に配置された半導体
レーザと、上記半導体基板上の，上記第１の領域に隣接
する第２の領域に配置された，上記半導体レーザで発生
したレーザ光を透過させ、あるいは吸収して変調光を出
力する電界吸収型の光変調器とを有する光変調器付きの
半導体レーザを製造する方法において、半導体基板上の
上記第１，第２の領域に、該２つの領域に連続して、量
子井戸構造層を含む半導体積層構造を形成する工程と、
上記第１の領域に形成された半導体積層構造上に上記半
導体基板の格子定数よりも大きい格子定数を有する半導
体からなる格子不整合層を形成する工程とを含むもので
ある。
【００３９】また、この発明にかかる半導体レーザは、
半導体基板上に配置された、量子井戸構造の活性層を含
む半導体積層構造と、該半導体積層構造上の所定部分に
配置された上記半導体基板の格子定数よりも小さい格子
定数を有する半導体からなる格子不整合層と、上記格子
不整合層が形成されている領域の直下の上記活性層部分
を含んで形成された出射端面とを備えたものである。
半導体基板上に配置された、量子井戸構造の活性層を含
む半導体積層構造と、該半導体積層構造上の所定部分に
配置された上記半導体基板の格子定数よりも小さい格子
定数を有する半導体からなる格子不整合層と、上記格子
不整合層が形成されている領域の直下の上記活性層部分
を含んで形成された出射端面とを備えたものである。
【００４０】また、この発明にかかる半導体レーザは、
半導体基板上に配置された、量子井戸構造の活性層を含
む半導体積層構造と、該半導体積層構造上の所定部分に
配置された上記半導体基板の格子定数よりも大きい格子
定数を有する半導体からなる格子不整合層と、上記格子
不整合層が形成されていない領域の直下の上記活性層部
分を含んで形成された出射端面とを備えたものである。
半導体基板上に配置された、量子井戸構造の活性層を含
む半導体積層構造と、該半導体積層構造上の所定部分に
配置された上記半導体基板の格子定数よりも大きい格子
定数を有する半導体からなる格子不整合層と、上記格子
不整合層が形成されていない領域の直下の上記活性層部
分を含んで形成された出射端面とを備えたものである。
【００４１】
【作用】この発明においては、一括してエピタキシャル
成長された同一の量子井戸構造層の上層に格子不整合層
を配置することによって該量子井戸構造層のバンドギャ
ップを部分的に異ならしめ、これによって半導体レーザ
の活性層と光変調器の光吸収層とを形成しているので、
半導体レーザの活性層と光変調器の光吸収層とを同一
の、かつ均一な層厚の半導体層でもって構成することが
でき、半導体レーザで発光するレーザ光の光変調器への
伝達効率を従来に比べて大きく向上することができ、ま
た、上記半導体レーザの活性層，及び光変調器の光吸収
層は、選択成長マスク等を用いた成長ではなく、通常の
１回目のエピタキシャル成長工程により形成されたもの
であるので、素子の特性に大きく影響する半導体レーザ
の活性層と光変調器の光吸収層の半導体層の品質を非常
に優れたものとでき、高信頼性で、かつ、長寿命の光変
調器付き半導体レーザが得られる。
成長された同一の量子井戸構造層の上層に格子不整合層
を配置することによって該量子井戸構造層のバンドギャ
ップを部分的に異ならしめ、これによって半導体レーザ
の活性層と光変調器の光吸収層とを形成しているので、
半導体レーザの活性層と光変調器の光吸収層とを同一
の、かつ均一な層厚の半導体層でもって構成することが
でき、半導体レーザで発光するレーザ光の光変調器への
伝達効率を従来に比べて大きく向上することができ、ま
た、上記半導体レーザの活性層，及び光変調器の光吸収
層は、選択成長マスク等を用いた成長ではなく、通常の
１回目のエピタキシャル成長工程により形成されたもの
であるので、素子の特性に大きく影響する半導体レーザ
の活性層と光変調器の光吸収層の半導体層の品質を非常
に優れたものとでき、高信頼性で、かつ、長寿命の光変
調器付き半導体レーザが得られる。
【００４２】また、この発明においては、量子井戸活性
層の上層に格子不整合層を配置することによって該量子
井戸活性層のバンドギャップを部分的に異ならしめ、こ
れによって出射端面近傍の活性層のバンドギャップがレ
ーザ内部の活性層のバンドギャップよりも広い窓構造を
構成しているので、その作製工程において、劈開端面上
へのエピタキシャル成長といった複雑な工程が不要であ
り、再現性，制御性よく窓構造付きの半導体レーザを作
製できる。
層の上層に格子不整合層を配置することによって該量子
井戸活性層のバンドギャップを部分的に異ならしめ、こ
れによって出射端面近傍の活性層のバンドギャップがレ
ーザ内部の活性層のバンドギャップよりも広い窓構造を
構成しているので、その作製工程において、劈開端面上
へのエピタキシャル成長といった複雑な工程が不要であ
り、再現性，制御性よく窓構造付きの半導体レーザを作
製できる。
【００４３】
【実施例】実施例１．図１はこの発明の第１の実施例に
よる光変調器付き半導体レーザの構造を示す一部切り欠
き斜視図であり、図２は図１に示す半導体レーザの主要
部の共振器長方向に沿った断面図である。図において、
１０１はｎ型ＩｎＰ基板である。メサストライプ部１０
００において、ｎ型ＩｎＰ下側クラッド層１０２はｎ型
ＩｎＰ基板１０１上に配置され、アンドープＩｎＧａＡ
ｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸層１０３ａ，１０３ｂ
はｎ型ＩｎＰクラッド層１０２上に配置される。また、
ｐ型ＩｎＰ第１上側クラッド層１０４はアンドープ多重
量子井戸層１０３ａ，１０３ｂ上に配置され、ｐ型Ｇａ
ＩｎＰ格子不整合層１０５はｐ型ＩｎＰ上側クラッド層
１０４上の所定の領域にストライプ状に一定の長さだけ
配置される。また、ｐ型ＩｎＰ第２上側クラッド層１０
６ａはｐ型ＩｎＰ第１上側クラッド層１０４上に配置さ
れ、ｐ型ＩｎＰ第２上側クラッド層１０６ｂはｐ型Ｇａ
ＩｎＰ格子不整合層１０５上に配置される。ｐ型ＩｎＧ
ａＡｓＰ光ガイド層１０７はｐ型第２上側クラッド層１
０６ａ上に回折格子に成形されて配置されており、ｐ型
ＩｎＰキャップ層１０８ａは回折格子に成形されたｐ型
ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１０７を埋め込むようにｐ型
第２上側クラッド層１０６ａ上に配置され、ｐ型ＩｎＰ
キャップ層１０８ｂはｐ型ＩｎＰ上側クラッド層１０６
ｂ上に配置される。ＦｅドープＩｎＰブロック層１０９
はメサストライプ部１０００の両脇に配置される。また
ＦｅドープＩｎＰブロック層１０９の上面の一部，及び
メサストライプ部１０００の上面にはストライプ状のｐ
型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１１０ａ，１１０ｂが配置
される。ＳｉＮ膜１１１はｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト
層１１０ａ，１１０ｂの境界部分（結合部分）とＦｅド
ープＩｎＰブロック層１０９の上面を覆うように配置さ
れる。半導体レーザ用ｐ側電極１１２ａはその一部がｐ
型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１１０ａの上面に接するよ
うにＳｉＮ膜１１１上に設けられ、光変調器用ｐ側電流
１１２ｂはその一部がｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１
１０ｂの上面に接するようにＳｉＮ膜１１１上に設けら
れる。また共通ｎ側電極１１２ｃはｎ型ＩｎＰ基板１０
１の裏面に設けられる。
よる光変調器付き半導体レーザの構造を示す一部切り欠
き斜視図であり、図２は図１に示す半導体レーザの主要
部の共振器長方向に沿った断面図である。図において、
１０１はｎ型ＩｎＰ基板である。メサストライプ部１０
００において、ｎ型ＩｎＰ下側クラッド層１０２はｎ型
ＩｎＰ基板１０１上に配置され、アンドープＩｎＧａＡ
ｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸層１０３ａ，１０３ｂ
はｎ型ＩｎＰクラッド層１０２上に配置される。また、
ｐ型ＩｎＰ第１上側クラッド層１０４はアンドープ多重
量子井戸層１０３ａ，１０３ｂ上に配置され、ｐ型Ｇａ
ＩｎＰ格子不整合層１０５はｐ型ＩｎＰ上側クラッド層
１０４上の所定の領域にストライプ状に一定の長さだけ
配置される。また、ｐ型ＩｎＰ第２上側クラッド層１０
６ａはｐ型ＩｎＰ第１上側クラッド層１０４上に配置さ
れ、ｐ型ＩｎＰ第２上側クラッド層１０６ｂはｐ型Ｇａ
ＩｎＰ格子不整合層１０５上に配置される。ｐ型ＩｎＧ
ａＡｓＰ光ガイド層１０７はｐ型第２上側クラッド層１
０６ａ上に回折格子に成形されて配置されており、ｐ型
ＩｎＰキャップ層１０８ａは回折格子に成形されたｐ型
ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１０７を埋め込むようにｐ型
第２上側クラッド層１０６ａ上に配置され、ｐ型ＩｎＰ
キャップ層１０８ｂはｐ型ＩｎＰ上側クラッド層１０６
ｂ上に配置される。ＦｅドープＩｎＰブロック層１０９
はメサストライプ部１０００の両脇に配置される。また
ＦｅドープＩｎＰブロック層１０９の上面の一部，及び
メサストライプ部１０００の上面にはストライプ状のｐ
型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１１０ａ，１１０ｂが配置
される。ＳｉＮ膜１１１はｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト
層１１０ａ，１１０ｂの境界部分（結合部分）とＦｅド
ープＩｎＰブロック層１０９の上面を覆うように配置さ
れる。半導体レーザ用ｐ側電極１１２ａはその一部がｐ
型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１１０ａの上面に接するよ
うにＳｉＮ膜１１１上に設けられ、光変調器用ｐ側電流
１１２ｂはその一部がｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１
１０ｂの上面に接するようにＳｉＮ膜１１１上に設けら
れる。また共通ｎ側電極１１２ｃはｎ型ＩｎＰ基板１０
１の裏面に設けられる。
【００４４】ここで、メサストライプ部１０００内のｐ
型ＧａＩｎＰ格子不整合層１０５を含まない部分、すな
わち、ｎ型ＩｎＰ下側クラッド層１０２，アンドープ多
重量子井戸層（活性層）１０３ａ，ｐ型ＩｎＰ第１上側
クラッド層１０４，ｐ型ＩｎＰ第２上側クラッド層１０
６ａ，回折格子に成形されたｐ型ＩｎＧａＡｓＰ光ガイ
ド層１０７，及びｐ型ＩｎＰキャップ層１０８ａが半導
体レーザの能動層を含む積層構造を構成し、該積層構造
とｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１１０ａ，ｐ型電極１
１２ａおよびｎ型電極１１２ｃとにより半導体レーザが
構成される。また、メサストライプ部１０００内のｐ型
ＧａＩｎＰ格子不整合層１０５を含む部分、すなわち、
ｎ型ＩｎＰ下側クラッド層１０２，アンドープ多重量子
井戸層（光吸収層）１０３ｂ，ｐ型ＩｎＰ第１上側クラ
ッド層１０４，ｐ型ＧａＩｎＰ格子不整合層１０５，ｐ
型ＩｎＰ第２上側クラッド層１０６ｂ，及びｐ型ＩｎＰ
キャップ層１０８ｂが光変調器の能動層を含む積層構造
を構成し、該積層構造とｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層
１１０ｂ，ｐ型電極１１２ｂおよびｎ型電極１１２ｃと
により光変調器が構成されている。図３，及び図４は、
図１に示す光変調器付き半導体レーザの製造工程を示す
工程別斜視図である。
型ＧａＩｎＰ格子不整合層１０５を含まない部分、すな
わち、ｎ型ＩｎＰ下側クラッド層１０２，アンドープ多
重量子井戸層（活性層）１０３ａ，ｐ型ＩｎＰ第１上側
クラッド層１０４，ｐ型ＩｎＰ第２上側クラッド層１０
６ａ，回折格子に成形されたｐ型ＩｎＧａＡｓＰ光ガイ
ド層１０７，及びｐ型ＩｎＰキャップ層１０８ａが半導
体レーザの能動層を含む積層構造を構成し、該積層構造
とｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１１０ａ，ｐ型電極１
１２ａおよびｎ型電極１１２ｃとにより半導体レーザが
構成される。また、メサストライプ部１０００内のｐ型
ＧａＩｎＰ格子不整合層１０５を含む部分、すなわち、
ｎ型ＩｎＰ下側クラッド層１０２，アンドープ多重量子
井戸層（光吸収層）１０３ｂ，ｐ型ＩｎＰ第１上側クラ
ッド層１０４，ｐ型ＧａＩｎＰ格子不整合層１０５，ｐ
型ＩｎＰ第２上側クラッド層１０６ｂ，及びｐ型ＩｎＰ
キャップ層１０８ｂが光変調器の能動層を含む積層構造
を構成し、該積層構造とｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層
１１０ｂ，ｐ型電極１１２ｂおよびｎ型電極１１２ｃと
により光変調器が構成されている。図３，及び図４は、
図１に示す光変調器付き半導体レーザの製造工程を示す
工程別斜視図である。
【００４５】以下、本実施例による光変調器付き半導体
レーザの製造工程を図３及び図４に沿って説明し、併せ
てその内部構造を詳しく説明する。まず、図３(a) に示
すように、ｎ型ＩｎＰ基板１０１上に、層厚２μｍのｎ
型ＩｎＰ下側クラッド層１０２，アンドープ多重量子井
戸活性層１０３，層厚０．０３μｍのｐ型ＩｎＰ第１上
側クラッド層１０４を、例えば有機金属気相成長法（以
下、ＭＯＣＶＤ法と称す）により、順次エピタキシャル
成長する。ここで、多重量子井戸層１０３は、波長１．
３２μｍに相当する組成を有するＩｎＧａＡｓＰからな
る層厚７ｎｍのバリア層と、層厚３ｎｍのＩｎＧａＡｓ
ウェル層を交互に複数層積層した構成とし、ウェル数は
５とする。
レーザの製造工程を図３及び図４に沿って説明し、併せ
てその内部構造を詳しく説明する。まず、図３(a) に示
すように、ｎ型ＩｎＰ基板１０１上に、層厚２μｍのｎ
型ＩｎＰ下側クラッド層１０２，アンドープ多重量子井
戸活性層１０３，層厚０．０３μｍのｐ型ＩｎＰ第１上
側クラッド層１０４を、例えば有機金属気相成長法（以
下、ＭＯＣＶＤ法と称す）により、順次エピタキシャル
成長する。ここで、多重量子井戸層１０３は、波長１．
３２μｍに相当する組成を有するＩｎＧａＡｓＰからな
る層厚７ｎｍのバリア層と、層厚３ｎｍのＩｎＧａＡｓ
ウェル層を交互に複数層積層した構成とし、ウェル数は
５とする。
【００４６】次にｐ型ＩｎＰ第１上側クラッド層１０４
上に層厚６ｎｍのｐ型Ｇａ0.37Ｉｎ0.63Ｐ格子不整合層
１０５をエピタキシャル成長した後、通常の写真製版技
術，及びエッチング技術を用いてＧａＩｎＰ格子不整合
層１０５をパターニングし、図３(b) に示すように、ス
トライプ状に成形する。ここで、格子不整合層１０５の
ストライプ幅は約１．２μｍとする。
上に層厚６ｎｍのｐ型Ｇａ0.37Ｉｎ0.63Ｐ格子不整合層
１０５をエピタキシャル成長した後、通常の写真製版技
術，及びエッチング技術を用いてＧａＩｎＰ格子不整合
層１０５をパターニングし、図３(b) に示すように、ス
トライプ状に成形する。ここで、格子不整合層１０５の
ストライプ幅は約１．２μｍとする。
【００４７】図５は、例えば、アプライドフィジックス
レターズ，５９巻，１５号，１８７５〜１８７７頁(App
l. Phys. Lett., Vol.59, No.15, 7 October 1991, p.1
875〜1877）に記載された、単一量子井戸層のエネルギ
バンド構造を部分的に変調する方法を示す図である。
レターズ，５９巻，１５号，１８７５〜１８７７頁(App
l. Phys. Lett., Vol.59, No.15, 7 October 1991, p.1
875〜1877）に記載された、単一量子井戸層のエネルギ
バンド構造を部分的に変調する方法を示す図である。
【００４８】図５(a) において、５０はＧａＡｓ基板で
あり、該基板５０上には、層厚１８ｎｍのＡｌ0.3 Ｇａ
0.7 Ａｓ下側クラッド層５１，層厚６ｎｍのＧａＡｓ単
一量子井戸層５２，層厚１８ｎｍのＡｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａ
ｓ上側クラッド層５３，層厚３ｎｍのＧａＡｓ層５４，
層厚６ｎｍのＩｎ0.35Ｇａ0.65Ａｓ格子不整合層５５，
及び層厚２０ｎｍのＧａＡｓ層５６が順次エピタキシャ
ル成長されている。ＧａＡｓ層５４，ＩｎＧａＡｓ格子
不整合層５５，及びＧａＡｓ層５６は気相エッチング技
術により幅Ｗが１２０ｎｍの細線形状に成形されてい
る。図５(b) は図５(a) に示す層構造におけるＧａＡｓ
単一量子井戸層５２のエネルギバンド構造である。
あり、該基板５０上には、層厚１８ｎｍのＡｌ0.3 Ｇａ
0.7 Ａｓ下側クラッド層５１，層厚６ｎｍのＧａＡｓ単
一量子井戸層５２，層厚１８ｎｍのＡｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａ
ｓ上側クラッド層５３，層厚３ｎｍのＧａＡｓ層５４，
層厚６ｎｍのＩｎ0.35Ｇａ0.65Ａｓ格子不整合層５５，
及び層厚２０ｎｍのＧａＡｓ層５６が順次エピタキシャ
ル成長されている。ＧａＡｓ層５４，ＩｎＧａＡｓ格子
不整合層５５，及びＧａＡｓ層５６は気相エッチング技
術により幅Ｗが１２０ｎｍの細線形状に成形されてい
る。図５(b) は図５(a) に示す層構造におけるＧａＡｓ
単一量子井戸層５２のエネルギバンド構造である。
【００４９】この先行技術では、ＧａＡｓ単一量子井戸
層上にＡｌＧａＡｓ層を介してＧａＡｓとは格子定数の
異なるＩｎＧａＡｓ格子不整合層を配置することによ
り、単一量子井戸層にストレスを印加し、これにより単
一量子井戸層のエネルギバンド構造を部分的に変調して
いる。即ち、Ｉｎ0.35Ｇａ0.65Ａｓの格子定数はＧａＡ
ｓの格子定数よりも約２．６％大きく、その直上に格子
不整合層５４が配置されたＧａＡｓ単一量子井戸層５２
には引っ張り歪がかかる。その結果、図５(a) に示す層
構造では、図５(b) に示すように、ＧａＡｓ単一量子井
戸層５２は、その直上にごく薄いＩｎＧａＡｓ格子不整
合層５４が配置された領域のエネルギバンド端が、エネ
ルギギャップが小さくなるように変調される。逆に、格
子不整合層として井戸層の格子定数よりも小さい格子定
数を有する半導体層を用いた場合には、井戸層は圧縮歪
を受け、井戸層のエネルギバンド端は、エネルギギャッ
プが大きくなるように変調される。
層上にＡｌＧａＡｓ層を介してＧａＡｓとは格子定数の
異なるＩｎＧａＡｓ格子不整合層を配置することによ
り、単一量子井戸層にストレスを印加し、これにより単
一量子井戸層のエネルギバンド構造を部分的に変調して
いる。即ち、Ｉｎ0.35Ｇａ0.65Ａｓの格子定数はＧａＡ
ｓの格子定数よりも約２．６％大きく、その直上に格子
不整合層５４が配置されたＧａＡｓ単一量子井戸層５２
には引っ張り歪がかかる。その結果、図５(a) に示す層
構造では、図５(b) に示すように、ＧａＡｓ単一量子井
戸層５２は、その直上にごく薄いＩｎＧａＡｓ格子不整
合層５４が配置された領域のエネルギバンド端が、エネ
ルギギャップが小さくなるように変調される。逆に、格
子不整合層として井戸層の格子定数よりも小さい格子定
数を有する半導体層を用いた場合には、井戸層は圧縮歪
を受け、井戸層のエネルギバンド端は、エネルギギャッ
プが大きくなるように変調される。
【００５０】このような技術を用いて、半導体ウェハ面
内に高次の量子閉じ込めを実現しようとする研究が行な
われ、例えば、上記文献では、多数のストライプ状のＩ
ｎＧａＡｓ格子不整合層を単一量子井戸構造の直上に形
成することにより、ＧａＡｓ単一量子井戸層中に量子細
線構造を形成している。また、格子不整合層の形状を円
形（あるいは矩形）とすれば、量子井戸構造中に量子箱
構造を形成することもできる。
内に高次の量子閉じ込めを実現しようとする研究が行な
われ、例えば、上記文献では、多数のストライプ状のＩ
ｎＧａＡｓ格子不整合層を単一量子井戸構造の直上に形
成することにより、ＧａＡｓ単一量子井戸層中に量子細
線構造を形成している。また、格子不整合層の形状を円
形（あるいは矩形）とすれば、量子井戸構造中に量子箱
構造を形成することもできる。
【００５１】本実施例において、Ｇａ0.37Ｉｎ0.63Ｐ格
子不整合層１０５の格子定数はＩｎＰ基板１０１の格子
定数よりも約２．６％小さく、このＧａＩｎＰ格子不整
合層１０５によりその直下の多重量子井戸層１０３は圧
縮歪を受ける。この結果、この歪を受けた領域の多重量
子井戸層１０３のエネルギバンド構造は変調を受け、そ
のエネルギバンドギャップは、歪を受けていない領域の
多重量子井戸層１０３に比べて広がることになる。
子不整合層１０５の格子定数はＩｎＰ基板１０１の格子
定数よりも約２．６％小さく、このＧａＩｎＰ格子不整
合層１０５によりその直下の多重量子井戸層１０３は圧
縮歪を受ける。この結果、この歪を受けた領域の多重量
子井戸層１０３のエネルギバンド構造は変調を受け、そ
のエネルギバンドギャップは、歪を受けていない領域の
多重量子井戸層１０３に比べて広がることになる。
【００５２】このように、アンドープ多重量子井戸層１
０３は、直上にストライプ状のｐ型ＧａＩｎＰ格子不整
合層１０５がある領域（光変調器領域）と、ない領域
（半導体レーザ領域）とではエネルギバンドギャップの
大きさが異なるものとなる。以下の説明では、半導体レ
ーザ領域の量子井戸層１０３を量子井戸活性層１０３ａ
と、光変調器領域の量子井戸層１０３を量子井戸光吸収
層１０３ｂと表現することとする。
０３は、直上にストライプ状のｐ型ＧａＩｎＰ格子不整
合層１０５がある領域（光変調器領域）と、ない領域
（半導体レーザ領域）とではエネルギバンドギャップの
大きさが異なるものとなる。以下の説明では、半導体レ
ーザ領域の量子井戸層１０３を量子井戸活性層１０３ａ
と、光変調器領域の量子井戸層１０３を量子井戸光吸収
層１０３ｂと表現することとする。
【００５３】ところで、この方法によれば、格子不整合
層直下の量子井戸層はエネルギバンド構造が変調される
が、図５(b) のエネルギバンド構造に示すように、格子
不整合層の端部ではエッジ効果のためにエネルギバンド
ギャップが逆方向に変調されてしまう。このエッジ効果
は、量子井戸層内に引っ張り歪みを印加することによっ
て形成したエネルギバンドギャップの狭い領域に、より
効果的に電子・正孔対を閉じ込めることを可能とするの
で、上記文献のように量子細線，又は量子箱構造を実現
する上では非常に有効である。しかし、本実施例におい
てこのエッジ効果が生じて量子井戸層のエネルギバンド
ギャップが逆方向、即ちバンドギャップが小さくなるよ
うに変調されると、この領域で半導体レーザで発生した
光が吸収され、光伝導効率が悪くなってしまう。従って
何らかの方法でこのエッジ効果を抑えることが望まし
い。
層直下の量子井戸層はエネルギバンド構造が変調される
が、図５(b) のエネルギバンド構造に示すように、格子
不整合層の端部ではエッジ効果のためにエネルギバンド
ギャップが逆方向に変調されてしまう。このエッジ効果
は、量子井戸層内に引っ張り歪みを印加することによっ
て形成したエネルギバンドギャップの狭い領域に、より
効果的に電子・正孔対を閉じ込めることを可能とするの
で、上記文献のように量子細線，又は量子箱構造を実現
する上では非常に有効である。しかし、本実施例におい
てこのエッジ効果が生じて量子井戸層のエネルギバンド
ギャップが逆方向、即ちバンドギャップが小さくなるよ
うに変調されると、この領域で半導体レーザで発生した
光が吸収され、光伝導効率が悪くなってしまう。従って
何らかの方法でこのエッジ効果を抑えることが望まし
い。
【００５４】図６は、ＩｎＧａＡｓ格子不整合層とＧａ
Ａｓ単一量子井戸層との間に配置される層の層厚と、Ｇ
ａＡｓ単一量子井戸層のエネルギバンド構造の変調との
関係を示す図であり、これは例えばガリウムアーセナイ
ド アンド リレイテッドコンパウンド，インスティテ
ュート オブ フィジックス カンファレンス，シリー
ズＮｏ．１２９，２１７頁（GaAs and Related Compoun
d, Institute of Physics Conference, series No.129,
pp.217, (1992) ）に掲載されたものである。
Ａｓ単一量子井戸層との間に配置される層の層厚と、Ｇ
ａＡｓ単一量子井戸層のエネルギバンド構造の変調との
関係を示す図であり、これは例えばガリウムアーセナイ
ド アンド リレイテッドコンパウンド，インスティテ
ュート オブ フィジックス カンファレンス，シリー
ズＮｏ．１２９，２１７頁（GaAs and Related Compoun
d, Institute of Physics Conference, series No.129,
pp.217, (1992) ）に掲載されたものである。
【００５５】図６(a) において、６０はＡｌＧａＡｓ層
であり、該ＡｌＧａＡｓ層上に、層厚６ｎｍの第３のＧ
ａＡｓ単一量子井戸層（ＱＷ3 ）６１，層厚４０ｎｍの
ＡｌＧａＡｓ層６２，層厚７ｎｍの第２のＧａＡｓ単一
量子井戸層（ＱＷ2 ）６３，層厚２０ｎｍのＡｌＧａＡ
ｓ層６４，層厚１２ｎｍの第１のＧａＡｓ単一量子井戸
層（ＱＷ1 ）６５，及び層厚２０ｎｍのＡｌＧａＡｓ層
６６が順次エピタキシャル成長されており、さらに、Ａ
ｌＧａＡｓ層６６上に、極めて薄いＧａＡｓ層６７，層
厚６ｎｍのＩｎＧａＡｓ格子不整合層６８，及びＧａＡ
ｓキャップ層６９が順次エピタキシャル成長されてい
る。ＧａＡｓ層６７，格子不整合層６８，及びＧａＡｓ
層６９は気相エッチングによって直径１２０ｎｍのドッ
ト状に成形されている。
であり、該ＡｌＧａＡｓ層上に、層厚６ｎｍの第３のＧ
ａＡｓ単一量子井戸層（ＱＷ3 ）６１，層厚４０ｎｍの
ＡｌＧａＡｓ層６２，層厚７ｎｍの第２のＧａＡｓ単一
量子井戸層（ＱＷ2 ）６３，層厚２０ｎｍのＡｌＧａＡ
ｓ層６４，層厚１２ｎｍの第１のＧａＡｓ単一量子井戸
層（ＱＷ1 ）６５，及び層厚２０ｎｍのＡｌＧａＡｓ層
６６が順次エピタキシャル成長されており、さらに、Ａ
ｌＧａＡｓ層６６上に、極めて薄いＧａＡｓ層６７，層
厚６ｎｍのＩｎＧａＡｓ格子不整合層６８，及びＧａＡ
ｓキャップ層６９が順次エピタキシャル成長されてい
る。ＧａＡｓ層６７，格子不整合層６８，及びＧａＡｓ
層６９は気相エッチングによって直径１２０ｎｍのドッ
ト状に成形されている。
【００５６】また、図６(b) は第１のＧａＡｓ単一量子
井戸層（ＱＷ1 ）６５のバンド端変調の様子を示す図、
図６(c) は第２のＧａＡｓ単一量子井戸層（ＱＷ2 ）６
３のバンド端変調の様子を示す図、図６(d) は第３のＧ
ａＡｓ単一量子井戸層（ＱＷ3 ）６１のバンド端変調の
様子を示す図である。
井戸層（ＱＷ1 ）６５のバンド端変調の様子を示す図、
図６(c) は第２のＧａＡｓ単一量子井戸層（ＱＷ2 ）６
３のバンド端変調の様子を示す図、図６(d) は第３のＧ
ａＡｓ単一量子井戸層（ＱＷ3 ）６１のバンド端変調の
様子を示す図である。
【００５７】第１の量子井戸層（ＱＷ1 ）６５と格子不
整合層６８との間に配置される層の層厚ｄ1 は約２０ｎ
ｍであり、このとき第１の量子井戸層（ＱＷ1 ）６５が
受けるコンダクションバンドのエネルギ変化量は１３ｍ
ｅＶと大きいが、エッジ効果が顕著である。一方、第２
の量子井戸層（ＱＷ2 ）６３と格子不整合層６８との間
に配置される層の層厚ｄ2 は約５２ｎｍであり、このと
き第２の量子井戸層（ＱＷ2 ）６３が受けるコンダクシ
ョンバンドのエネルギ変化量は７ｍｅＶであり、エッジ
効果は殆どみられない。また、第３の量子井戸層（ＱＷ
3 ）６１と格子不整合層６８との間に配置される層の層
厚ｄ3 は約９９ｎｍであり、このとき第３の量子井戸層
（ＱＷ2 ）６１が受けるコンダクションバンドのエネル
ギ変化量は１ｍｅＶである。図６からわかるように、量
子井戸層からの距離をある程度広くする、具体的には
０．０３μｍ以上とすれば、エッジ効果を実用上支障の
ない程度に低減することができる。
整合層６８との間に配置される層の層厚ｄ1 は約２０ｎ
ｍであり、このとき第１の量子井戸層（ＱＷ1 ）６５が
受けるコンダクションバンドのエネルギ変化量は１３ｍ
ｅＶと大きいが、エッジ効果が顕著である。一方、第２
の量子井戸層（ＱＷ2 ）６３と格子不整合層６８との間
に配置される層の層厚ｄ2 は約５２ｎｍであり、このと
き第２の量子井戸層（ＱＷ2 ）６３が受けるコンダクシ
ョンバンドのエネルギ変化量は７ｍｅＶであり、エッジ
効果は殆どみられない。また、第３の量子井戸層（ＱＷ
3 ）６１と格子不整合層６８との間に配置される層の層
厚ｄ3 は約９９ｎｍであり、このとき第３の量子井戸層
（ＱＷ2 ）６１が受けるコンダクションバンドのエネル
ギ変化量は１ｍｅＶである。図６からわかるように、量
子井戸層からの距離をある程度広くする、具体的には
０．０３μｍ以上とすれば、エッジ効果を実用上支障の
ない程度に低減することができる。
【００５８】一方、この距離をあまり大きくしすぎる
と、格子不整合層によるストレス印加の影響が量子井戸
層に及ばなくなり、光変調器の吸収層と半導体レーザの
活性層との間のエネルギバンドギャップ差を十分にとる
ことができず、光変調器付き半導体レーザとしての機能
を果たさなくなる。従って、上述の距離は、格子不整合
層の効果によって量子井戸層に十分なエネルギバンドギ
ャップ差が形成される距離以下とする必要がある。本実
施例において、多重量子井戸活性層１０３ａと多重量子
井戸光吸収層となる領域１０３ｂとの間には最低５ｍｅ
Ｖ程度のエネルギギャップ差があることが望ましい。格
子不整合層による量子井戸層のエネルギ変化量がほぼ格
子不整合層と量子井戸層との間の距離に逆比例すると考
えれば、図６に示されたデータから、５ｍｅＶ程度のエ
ネルギギャップ差を得ることができる格子不整合層と量
子井戸層との間の距離は０．０８μｍ程度であると計算
できる。
と、格子不整合層によるストレス印加の影響が量子井戸
層に及ばなくなり、光変調器の吸収層と半導体レーザの
活性層との間のエネルギバンドギャップ差を十分にとる
ことができず、光変調器付き半導体レーザとしての機能
を果たさなくなる。従って、上述の距離は、格子不整合
層の効果によって量子井戸層に十分なエネルギバンドギ
ャップ差が形成される距離以下とする必要がある。本実
施例において、多重量子井戸活性層１０３ａと多重量子
井戸光吸収層となる領域１０３ｂとの間には最低５ｍｅ
Ｖ程度のエネルギギャップ差があることが望ましい。格
子不整合層による量子井戸層のエネルギ変化量がほぼ格
子不整合層と量子井戸層との間の距離に逆比例すると考
えれば、図６に示されたデータから、５ｍｅＶ程度のエ
ネルギギャップ差を得ることができる格子不整合層と量
子井戸層との間の距離は０．０８μｍ程度であると計算
できる。
【００５９】本実施例では、第１上側クラッド層１０４
の層厚を上述のように０．０３μｍとしている。従っ
て、多重量子井戸構造１０３を構成する５つのウェル層
のうち最上に配置されるウェル層の上端から格子不整合
層までの距離は、第１上側クラッド層１０４の層厚０．
０３μｍと、第１上側クラッド層１０４と上記最上に配
置されるウェル層との間のバリア層の層厚７ｎｍとを加
算した値、即ち０．０３７μｍであり、また、多重量子
井戸構造１０３を構成する５つのウェル層のうち最下に
配置されるウェル層の上端から格子不整合層までの距離
は、この０．０３７μｍにさらに４層のウェル層と４層
のバリア層の層厚の合計値４０ｎｍを加算した値、即ち
０．０７７μｍであり、いずれも上述した許容範囲に含
まれる。
の層厚を上述のように０．０３μｍとしている。従っ
て、多重量子井戸構造１０３を構成する５つのウェル層
のうち最上に配置されるウェル層の上端から格子不整合
層までの距離は、第１上側クラッド層１０４の層厚０．
０３μｍと、第１上側クラッド層１０４と上記最上に配
置されるウェル層との間のバリア層の層厚７ｎｍとを加
算した値、即ち０．０３７μｍであり、また、多重量子
井戸構造１０３を構成する５つのウェル層のうち最下に
配置されるウェル層の上端から格子不整合層までの距離
は、この０．０３７μｍにさらに４層のウェル層と４層
のバリア層の層厚の合計値４０ｎｍを加算した値、即ち
０．０７７μｍであり、いずれも上述した許容範囲に含
まれる。
【００６０】次に、ウェハ上に層厚０．２μｍのｐ型Ｉ
ｎＰ第２上側クラッド層１０６，及び波長１．１５μｍ
に相当する組成を有するＩｎＧａＡｓＰからなる層厚４
５ｎｍのｐ型光ガイド層１０７を順次エピタキシャル成
長した後、通常の写真製版技術，エッチング技術を用い
て光ガイド層１０７をパターニングし、図３(c) に示す
ように、ＧａＩｎＰ格子不整合層１０５の形成されてい
ない領域にのみ、２００ｎｍのピッチを有する回折格子
を形成する。さらに、図３(d) に示すように、ウェハ上
に層厚２００ｎｍのｐ型ＩｎＰキャップ層１０８をエピ
タキシャル成長する。
ｎＰ第２上側クラッド層１０６，及び波長１．１５μｍ
に相当する組成を有するＩｎＧａＡｓＰからなる層厚４
５ｎｍのｐ型光ガイド層１０７を順次エピタキシャル成
長した後、通常の写真製版技術，エッチング技術を用い
て光ガイド層１０７をパターニングし、図３(c) に示す
ように、ＧａＩｎＰ格子不整合層１０５の形成されてい
ない領域にのみ、２００ｎｍのピッチを有する回折格子
を形成する。さらに、図３(d) に示すように、ウェハ上
に層厚２００ｎｍのｐ型ＩｎＰキャップ層１０８をエピ
タキシャル成長する。
【００６１】次に、これらｎ型ＩｎＰ下側クラッド層１
０２，アンドープＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量
子井戸層１０３，ｐ型ＩｎＰ上側クラッド層１０４，ｐ
型ＩｎＰ上側クラッド層１０６，回折格子に成形された
ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１０７，及びｐ型ＩｎＰ
キャップ層１０８を、通常の写真製版技術，及びエッチ
ング技術を用いて成形し、図４(a) に示すように、スト
ライプ状のｐ型ＧａＩｎＰ格子不整合層１０５の長手方
向に沿って延びるメサストライプ部１０００を形成す
る。メサストライプ部１０００の幅は約１．３μｍとす
る。即ち、ストライプ状のｐ型ＧａＩｎＰ格子不整合層
１０５の幅はメサストライプ部１０００の幅よりも若干
狭くなっている。
０２，アンドープＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量
子井戸層１０３，ｐ型ＩｎＰ上側クラッド層１０４，ｐ
型ＩｎＰ上側クラッド層１０６，回折格子に成形された
ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１０７，及びｐ型ＩｎＰ
キャップ層１０８を、通常の写真製版技術，及びエッチ
ング技術を用いて成形し、図４(a) に示すように、スト
ライプ状のｐ型ＧａＩｎＰ格子不整合層１０５の長手方
向に沿って延びるメサストライプ部１０００を形成す
る。メサストライプ部１０００の幅は約１．３μｍとす
る。即ち、ストライプ状のｐ型ＧａＩｎＰ格子不整合層
１０５の幅はメサストライプ部１０００の幅よりも若干
狭くなっている。
【００６２】上述のようにメサストライプ部１０００を
形成した後、適当な成長方法を用いて、図４(b) に示す
ように、メサストライプ部１０００の両脇に選択的にＦ
ｅドープＩｎＰブロック層１０９をエピタキシャル成長
してメサストライプ部１０００を埋め込み、次いで、メ
サストライプ部１０００上、及びＦｅドープＩｎＰブロ
ック層１０９上に層厚０．５μｍのｐ型ＩｎＧａＡｓコ
ンタクト層１１０をエピタキシャル成長する。次に、通
常の写真製版技術，エッチング技術を用いて、ｐ型Ｉｎ
ＧａＡｓコンタクト層１１０を、図４(c) に示すよう
に、メサストライプ部１０００に沿ったストライプ形状
にパターニングし、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１１
０ａ，１１０ｂを形成する。
形成した後、適当な成長方法を用いて、図４(b) に示す
ように、メサストライプ部１０００の両脇に選択的にＦ
ｅドープＩｎＰブロック層１０９をエピタキシャル成長
してメサストライプ部１０００を埋め込み、次いで、メ
サストライプ部１０００上、及びＦｅドープＩｎＰブロ
ック層１０９上に層厚０．５μｍのｐ型ＩｎＧａＡｓコ
ンタクト層１１０をエピタキシャル成長する。次に、通
常の写真製版技術，エッチング技術を用いて、ｐ型Ｉｎ
ＧａＡｓコンタクト層１１０を、図４(c) に示すよう
に、メサストライプ部１０００に沿ったストライプ形状
にパターニングし、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１１
０ａ，１１０ｂを形成する。
【００６３】次に、ＳｉＮ膜をｐ型ＩｎＧａＡｓコンタ
クト層１１０ａ，１１０ｂとＦｅドープＩｎＰブロック
層１０９の上面に堆積形成した後、通常の写真製版技
術，及びエッチング技術を用いてこれを成形し、図４
(d) に示すように、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１１
０ａ，１１０ｂの表面をそれぞれ個別に露出させる開口
部を有するＳｉＮ膜パターン１１１を形成する。
クト層１１０ａ，１１０ｂとＦｅドープＩｎＰブロック
層１０９の上面に堆積形成した後、通常の写真製版技
術，及びエッチング技術を用いてこれを成形し、図４
(d) に示すように、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１１
０ａ，１１０ｂの表面をそれぞれ個別に露出させる開口
部を有するＳｉＮ膜パターン１１１を形成する。
【００６４】そしてこの後、該ＳｉＮ膜パターン１１１
上に、例えばＡｕ−Ｚｎ／Ａｕからなる金属膜を堆積形
成し、これを所望の形状にパターニングして半導体レー
ザ用のｐ側電極１１２ａと光変調器用のｐ側電極１１２
ｂとを互いに分離して形成する工程、及び、ｎ型ＩｎＰ
基板１０１の裏面に、例えばＡｕ−Ｇｅ／Ａｕからなる
金属膜を堆積して共通ｎ側電極を形成する工程等を経
て、図１に示す光変調器付き半導体レーザが完成する。
上に、例えばＡｕ−Ｚｎ／Ａｕからなる金属膜を堆積形
成し、これを所望の形状にパターニングして半導体レー
ザ用のｐ側電極１１２ａと光変調器用のｐ側電極１１２
ｂとを互いに分離して形成する工程、及び、ｎ型ＩｎＰ
基板１０１の裏面に、例えばＡｕ−Ｇｅ／Ａｕからなる
金属膜を堆積して共通ｎ側電極を形成する工程等を経
て、図１に示す光変調器付き半導体レーザが完成する。
【００６５】次に動作について説明する。半導体レーザ
用ｐ側電極１１２ａ，ｎ側電極１１２ｃ間に順バイアス
を印加すると、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子
井戸層活性層１０３ａにキャリアが注入され、この多重
量井戸活性層１０３ａの実効的バンドギャップと光ガイ
ド層１０７により形成される回折格子とによって決まる
波長でレーザ発振が起こる。多重量井戸活性層１０３ａ
で発生した光は、光変調器側の光吸収層１０３ｂ内に伝
搬し、この多重量子井戸光吸収層１０３ｂの劈開端面か
らレーザ光が出射する。この時、光吸収層１０３ｂのバ
ンドギャップは上述のように、活性層１０３ａのバンド
ギャップより大きいので、光変調器部分に電圧を印加し
ない場合（無バイアス）には、レーザ光は光吸収層１０
３ｂに吸収されることなく光変調器領域を通過し、光吸
収層１０３ｂの劈開端面から取り出される。一方、光変
調器に対して、ｎ側電極１１２ｃ側をプラス，ｐ側電極
１１２ｂ側をマイナスとして逆バイアスを印加すると、
光吸収層１０３ｂに電界がかかり、多重量子井戸層の量
子閉込シュタルク効果により、励起子による吸収端が長
波側にシフトして光吸収層１０３ｂの実効的なバンドギ
ャップは逆にＤＦＢレーザ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。本実施例
では、上記のように光変調器に逆バイアスを印加するこ
とにより、例えば５Ｇｂ／ｓの伝送特性の光信号を生成
する。
用ｐ側電極１１２ａ，ｎ側電極１１２ｃ間に順バイアス
を印加すると、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子
井戸層活性層１０３ａにキャリアが注入され、この多重
量井戸活性層１０３ａの実効的バンドギャップと光ガイ
ド層１０７により形成される回折格子とによって決まる
波長でレーザ発振が起こる。多重量井戸活性層１０３ａ
で発生した光は、光変調器側の光吸収層１０３ｂ内に伝
搬し、この多重量子井戸光吸収層１０３ｂの劈開端面か
らレーザ光が出射する。この時、光吸収層１０３ｂのバ
ンドギャップは上述のように、活性層１０３ａのバンド
ギャップより大きいので、光変調器部分に電圧を印加し
ない場合（無バイアス）には、レーザ光は光吸収層１０
３ｂに吸収されることなく光変調器領域を通過し、光吸
収層１０３ｂの劈開端面から取り出される。一方、光変
調器に対して、ｎ側電極１１２ｃ側をプラス，ｐ側電極
１１２ｂ側をマイナスとして逆バイアスを印加すると、
光吸収層１０３ｂに電界がかかり、多重量子井戸層の量
子閉込シュタルク効果により、励起子による吸収端が長
波側にシフトして光吸収層１０３ｂの実効的なバンドギ
ャップは逆にＤＦＢレーザ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。本実施例
では、上記のように光変調器に逆バイアスを印加するこ
とにより、例えば５Ｇｂ／ｓの伝送特性の光信号を生成
する。
【００６６】本実施例の光変調器付き半導体レーザで
は、一括してエピタキシャル成長された同一の量子井戸
構造層の上層に格子不整合層を配置することによって該
量子井戸構造層のバンドギャップを部分的に異ならし
め、これによって半導体レーザの活性層と光変調器の光
吸収層とを形成しているので、半導体レーザの活性層と
光変調器の光吸収層とを同一の、かつ均一な層厚の半導
体層でもって構成することができ、半導体レーザで発光
するレーザ光の光変調器への伝達効率を従来に比べて大
きく向上することができる。また、上記半導体レーザの
活性層，及び光変調器の光吸収層は、選択成長マスク等
を用いた成長ではなく、通常の１回目のエピタキシャル
成長工程により形成されたものであるので、素子の特性
に大きく影響する半導体レーザの活性層と光変調器の光
吸収層の半導体層の品質を非常に優れたものとでき、素
子の信頼性に優れ、長時間使用に対する寿命に関しても
優れた素子を構成できる。
は、一括してエピタキシャル成長された同一の量子井戸
構造層の上層に格子不整合層を配置することによって該
量子井戸構造層のバンドギャップを部分的に異ならし
め、これによって半導体レーザの活性層と光変調器の光
吸収層とを形成しているので、半導体レーザの活性層と
光変調器の光吸収層とを同一の、かつ均一な層厚の半導
体層でもって構成することができ、半導体レーザで発光
するレーザ光の光変調器への伝達効率を従来に比べて大
きく向上することができる。また、上記半導体レーザの
活性層，及び光変調器の光吸収層は、選択成長マスク等
を用いた成長ではなく、通常の１回目のエピタキシャル
成長工程により形成されたものであるので、素子の特性
に大きく影響する半導体レーザの活性層と光変調器の光
吸収層の半導体層の品質を非常に優れたものとでき、素
子の信頼性に優れ、長時間使用に対する寿命に関しても
優れた素子を構成できる。
【００６７】なお、上記実施例では、格子不整合層１０
５は、第１上側クラッド層１０４上全面に成長した後
に、写真製版技術，及びエッチング技術をもちいてスト
ライプ状に成形するようにしているが、パターニングさ
れた絶縁膜をマスクとして用いる選択成長技術を用いて
ストライプ状の格子不整合層を形成するようにしてもよ
い。即ち、第１上側クラッド層１０４上に絶縁膜を成膜
し、この絶縁膜を、格子不整合層を形成すべき領域にス
トライプ状の開口を有する形状にパターニングした後、
このパターニングされた絶縁膜を選択成長のマスクとし
て用いて、格子不整合層を結晶成長し、その後、絶縁膜
を除去することにより、図３(b) に示すようなストライ
プ状の格子不整合層１０５を形成することができる。ま
た、上記実施例では、量子井戸構造層１０３として多重
量子井戸構造層を用いたものについて示したが、これは
単一量子井戸構造層であってもよい。
５は、第１上側クラッド層１０４上全面に成長した後
に、写真製版技術，及びエッチング技術をもちいてスト
ライプ状に成形するようにしているが、パターニングさ
れた絶縁膜をマスクとして用いる選択成長技術を用いて
ストライプ状の格子不整合層を形成するようにしてもよ
い。即ち、第１上側クラッド層１０４上に絶縁膜を成膜
し、この絶縁膜を、格子不整合層を形成すべき領域にス
トライプ状の開口を有する形状にパターニングした後、
このパターニングされた絶縁膜を選択成長のマスクとし
て用いて、格子不整合層を結晶成長し、その後、絶縁膜
を除去することにより、図３(b) に示すようなストライ
プ状の格子不整合層１０５を形成することができる。ま
た、上記実施例では、量子井戸構造層１０３として多重
量子井戸構造層を用いたものについて示したが、これは
単一量子井戸構造層であってもよい。
【００６８】実施例２．図７はこの発明の第２の実施例
による光変調器付き半導体レーザの構造を示す一部切り
欠き斜視図であり、図８は図７に示す半導体レーザの主
要部の共振器長方向に沿った断面図である。図におい
て、１２１はｎ型ＩｎＰ基板である。メサストライプ部
２０００において、層厚２μｍのｎ型ＩｎＰ下側クラッ
ド層１２２はｎ型ＩｎＰ基板１２１上に配置され、アン
ドープＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸活性
層１２３ａ，１２３ｂはｎ型ＩｎＰクラッド層１２２上
に配置されている。多重量子井戸の構造は上記第１の実
施例と同じである。即ち、波長１．３２μｍに相当する
組成を有するＩｎＧａＡｓＰからなる層厚７ｎｍのバリ
ア層と層厚３ｎｍのＩｎＧａＡｓウェル層を交互に複数
層積層した構成とし、ウェル数は５である。層厚０．０
３μｍのｐ型ＩｎＰ第１上側クラッド層１２４はアンド
ープ多重量子井戸活性層１２３ａ，１２３ｂ上に配置さ
れ、層厚６ｎｍのｐ型ＩｎＡｓ0.8 Ｐ0.2 格子不整合層
１２５はｐ型ＩｎＰ上側クラッド層１０４上の所定の領
域にストライプ状に一定の長さだけ配置される。層厚
０．２μｍのｐ型ＩｎＰ第２上側クラッド層１２６ａ，
及び１２６ｂはそれぞれｐ型ＩｎＡｓＰ格子不整合層１
２５上，及びｐ型ＩｎＰ第１上側クラッド層１２４上に
配置される。層厚４５ｎｍのｐ型ＩｎＧａＡｓＰ光ガイ
ド層１２７はｐ型第２上側クラッド層１２６ａ上に回折
格子に成形されて配置されており、層厚２００ｎｍのｐ
型ＩｎＰキャップ層１２８ａは回折格子に成形されたｐ
型ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１２７を埋め込むようにｐ
型第２上側クラッド層１２６ａ上に配置され、ｐ型Ｉｎ
Ｐキャップ層１２８ｂはｐ型ＩｎＰ上側クラッド層１２
６ｂ上に配置されている。ＦｅドープＩｎＰブロック層
１２９はメサストライプ部２０００の両脇に配置されて
いる。またＦｅドープＩｎＰブロック層１２９の上面の
一部，及びメサストライプ部２０００の上面には層厚
０．５μｍのストライプ状のｐ型ＩｎＧａＡｓコンタク
ト層１３０ａ，１３０ｂが配置されている。ＳｉＮ膜１
３１はｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１３０ａ，１３０
ｂの境界部分（結合部分）とＦｅドープＩｎＰブロック
層１２９の上面を覆うように配置されている。半導体レ
ーザ用ｐ側電極１３２ａはその一部がｐ型ＩｎＧａＡｓ
コンタクト層１３０ａの上面に接するようにＳｉＮ膜１
３１上に設けられ、光変調器用ｐ側電極１３２ｂはその
一部がｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１３０ｂの上面に
接するようにＳｉＮ膜１３１上に設けられている。また
共通ｎ側電極１３２ｃはｎ型ＩｎＰ基板１２１の裏面に
設けられている。
による光変調器付き半導体レーザの構造を示す一部切り
欠き斜視図であり、図８は図７に示す半導体レーザの主
要部の共振器長方向に沿った断面図である。図におい
て、１２１はｎ型ＩｎＰ基板である。メサストライプ部
２０００において、層厚２μｍのｎ型ＩｎＰ下側クラッ
ド層１２２はｎ型ＩｎＰ基板１２１上に配置され、アン
ドープＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸活性
層１２３ａ，１２３ｂはｎ型ＩｎＰクラッド層１２２上
に配置されている。多重量子井戸の構造は上記第１の実
施例と同じである。即ち、波長１．３２μｍに相当する
組成を有するＩｎＧａＡｓＰからなる層厚７ｎｍのバリ
ア層と層厚３ｎｍのＩｎＧａＡｓウェル層を交互に複数
層積層した構成とし、ウェル数は５である。層厚０．０
３μｍのｐ型ＩｎＰ第１上側クラッド層１２４はアンド
ープ多重量子井戸活性層１２３ａ，１２３ｂ上に配置さ
れ、層厚６ｎｍのｐ型ＩｎＡｓ0.8 Ｐ0.2 格子不整合層
１２５はｐ型ＩｎＰ上側クラッド層１０４上の所定の領
域にストライプ状に一定の長さだけ配置される。層厚
０．２μｍのｐ型ＩｎＰ第２上側クラッド層１２６ａ，
及び１２６ｂはそれぞれｐ型ＩｎＡｓＰ格子不整合層１
２５上，及びｐ型ＩｎＰ第１上側クラッド層１２４上に
配置される。層厚４５ｎｍのｐ型ＩｎＧａＡｓＰ光ガイ
ド層１２７はｐ型第２上側クラッド層１２６ａ上に回折
格子に成形されて配置されており、層厚２００ｎｍのｐ
型ＩｎＰキャップ層１２８ａは回折格子に成形されたｐ
型ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１２７を埋め込むようにｐ
型第２上側クラッド層１２６ａ上に配置され、ｐ型Ｉｎ
Ｐキャップ層１２８ｂはｐ型ＩｎＰ上側クラッド層１２
６ｂ上に配置されている。ＦｅドープＩｎＰブロック層
１２９はメサストライプ部２０００の両脇に配置されて
いる。またＦｅドープＩｎＰブロック層１２９の上面の
一部，及びメサストライプ部２０００の上面には層厚
０．５μｍのストライプ状のｐ型ＩｎＧａＡｓコンタク
ト層１３０ａ，１３０ｂが配置されている。ＳｉＮ膜１
３１はｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１３０ａ，１３０
ｂの境界部分（結合部分）とＦｅドープＩｎＰブロック
層１２９の上面を覆うように配置されている。半導体レ
ーザ用ｐ側電極１３２ａはその一部がｐ型ＩｎＧａＡｓ
コンタクト層１３０ａの上面に接するようにＳｉＮ膜１
３１上に設けられ、光変調器用ｐ側電極１３２ｂはその
一部がｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１３０ｂの上面に
接するようにＳｉＮ膜１３１上に設けられている。また
共通ｎ側電極１３２ｃはｎ型ＩｎＰ基板１２１の裏面に
設けられている。
【００６９】ここで、メサストライプ部２０００内のｐ
型ＩｎＡｓＰ格子不整合層１２５を含む部分、すなわ
ち、ｎ型ＩｎＰ下側クラッド層１２２，アンドープ多重
量子井戸層（活性層）１２３ａ，ｐ型ＩｎＰ第１上側ク
ラッド層１２４，ｐ型ＩｎＡｓＰ格子不整合層１２５，
ｐ型ＩｎＰ第２上側クラッド層１２６ａ，回折格子に成
形されたｐ型ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１２７，及びｐ
型ＩｎＰキャップ層１２８ａが半導体レーザの能動層を
含む積層構造を構成し、該積層構造とｐ型ＩｎＧａＡｓ
コンタクト層１３０ａ，ｐ型電極１３２ａおよびｎ型電
極１３２ｃとにより半導体レーザが構成される。また、
メサストライプ部２０００内のｐ型ＧａＩｎＰ格子不整
合層１２５を含まない部分、すなわち、ｎ型ＩｎＰ下側
クラッド層１２２，アンドープ多重量子井戸層（光吸収
層）１２３ｂ，ｐ型ＩｎＰ第１上側クラッド層１２４，
ｐ型ＩｎＰ第２上側クラッド層１２６ｂ，及びｐ型Ｉｎ
Ｐキャップ層１２８ｂが光変調器の能動層を含む積層構
造を構成し、該積層構造とｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト
層１３０ｂ，ｐ型電極１３２ｂおよびｎ型電極１３２ｃ
とにより光変調器が構成されている。
型ＩｎＡｓＰ格子不整合層１２５を含む部分、すなわ
ち、ｎ型ＩｎＰ下側クラッド層１２２，アンドープ多重
量子井戸層（活性層）１２３ａ，ｐ型ＩｎＰ第１上側ク
ラッド層１２４，ｐ型ＩｎＡｓＰ格子不整合層１２５，
ｐ型ＩｎＰ第２上側クラッド層１２６ａ，回折格子に成
形されたｐ型ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１２７，及びｐ
型ＩｎＰキャップ層１２８ａが半導体レーザの能動層を
含む積層構造を構成し、該積層構造とｐ型ＩｎＧａＡｓ
コンタクト層１３０ａ，ｐ型電極１３２ａおよびｎ型電
極１３２ｃとにより半導体レーザが構成される。また、
メサストライプ部２０００内のｐ型ＧａＩｎＰ格子不整
合層１２５を含まない部分、すなわち、ｎ型ＩｎＰ下側
クラッド層１２２，アンドープ多重量子井戸層（光吸収
層）１２３ｂ，ｐ型ＩｎＰ第１上側クラッド層１２４，
ｐ型ＩｎＰ第２上側クラッド層１２６ｂ，及びｐ型Ｉｎ
Ｐキャップ層１２８ｂが光変調器の能動層を含む積層構
造を構成し、該積層構造とｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト
層１３０ｂ，ｐ型電極１３２ｂおよびｎ型電極１３２ｃ
とにより光変調器が構成されている。
【００７０】本実施例において、ＩｎＡｓ0.8 Ｐ0.2 格
子不整合層１２５の格子定数はＩｎＰ基板１２１の格子
定数よりも約２．６％大きく、このＩｎＡｓＰ格子不整
合層１２５によりその直下の多重量子井戸層１２３は引
っ張り歪を受ける。この結果、この歪を受けた領域の多
重量子井戸層１２３のエネルギバンド構造は変調を受
け、そのエネルギバンドギャップは、歪を受けていない
領域の多重量子井戸層１２３に比べて小さくなる。即
ち、光吸収層１２３ｂのバンドギャップは活性層１２３
ａのバンドギャップよりも大きくなることになる。従っ
て、光変調器部分に電圧を印加しない場合（無バイア
ス）には、レーザ光は光吸収層１２３ｂに吸収されるこ
となく光変調器領域を通過し、光吸収層１２３ｂの劈開
端面から取り出され、一方、光変調器に対して、ｎ側電
極１３２ｃ側をプラス，ｐ側電極１３２ｂ側をマイナス
として逆バイアスを印加した場合には、光吸収層１２３
ｂに電界がかかり、多重量子井戸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長側にシフト
して光吸収層１２３ｂの実効的なバンドギャップはレー
ザ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。
子不整合層１２５の格子定数はＩｎＰ基板１２１の格子
定数よりも約２．６％大きく、このＩｎＡｓＰ格子不整
合層１２５によりその直下の多重量子井戸層１２３は引
っ張り歪を受ける。この結果、この歪を受けた領域の多
重量子井戸層１２３のエネルギバンド構造は変調を受
け、そのエネルギバンドギャップは、歪を受けていない
領域の多重量子井戸層１２３に比べて小さくなる。即
ち、光吸収層１２３ｂのバンドギャップは活性層１２３
ａのバンドギャップよりも大きくなることになる。従っ
て、光変調器部分に電圧を印加しない場合（無バイア
ス）には、レーザ光は光吸収層１２３ｂに吸収されるこ
となく光変調器領域を通過し、光吸収層１２３ｂの劈開
端面から取り出され、一方、光変調器に対して、ｎ側電
極１３２ｃ側をプラス，ｐ側電極１３２ｂ側をマイナス
として逆バイアスを印加した場合には、光吸収層１２３
ｂに電界がかかり、多重量子井戸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長側にシフト
して光吸収層１２３ｂの実効的なバンドギャップはレー
ザ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。
【００７１】本第２の実施例も、上記第１の実施例と同
様、一括してエピタキシャル成長された同一の量子井戸
構造層の上層に格子不整合層を配置することによって該
量子井戸構造層のバンドギャップを部分的に異ならし
め、これによって半導体レーザの活性層と光変調器の光
吸収層とを形成しているので、半導体レーザの活性層と
光変調器の光吸収層とを同一の、かつ均一な層厚の半導
体層でもって構成することができ、半導体レーザで発光
するレーザ光の光変調器への伝達効率を従来に比べて大
きく向上することができる。また、上記第１の実施例と
同様、上記半導体レーザの活性層，及び光変調器の光吸
収層は、選択成長マスク等を用いた成長ではなく、通常
の１回目のエピタキシャル成長工程により形成されたも
のであるので、素子の特性に大きく影響する半導体レー
ザの活性層と光変調器の光吸収層の半導体層の品質を非
常に優れたものとでき、素子の信頼性に優れ、長時間使
用に対する寿命に関しても優れた素子を構成できる。な
お、上記実施例では、量子井戸構造層１２３として多重
量子井戸構造層を用いたものについて示したが、これは
単一量子井戸構造層であってもよい。
様、一括してエピタキシャル成長された同一の量子井戸
構造層の上層に格子不整合層を配置することによって該
量子井戸構造層のバンドギャップを部分的に異ならし
め、これによって半導体レーザの活性層と光変調器の光
吸収層とを形成しているので、半導体レーザの活性層と
光変調器の光吸収層とを同一の、かつ均一な層厚の半導
体層でもって構成することができ、半導体レーザで発光
するレーザ光の光変調器への伝達効率を従来に比べて大
きく向上することができる。また、上記第１の実施例と
同様、上記半導体レーザの活性層，及び光変調器の光吸
収層は、選択成長マスク等を用いた成長ではなく、通常
の１回目のエピタキシャル成長工程により形成されたも
のであるので、素子の特性に大きく影響する半導体レー
ザの活性層と光変調器の光吸収層の半導体層の品質を非
常に優れたものとでき、素子の信頼性に優れ、長時間使
用に対する寿命に関しても優れた素子を構成できる。な
お、上記実施例では、量子井戸構造層１２３として多重
量子井戸構造層を用いたものについて示したが、これは
単一量子井戸構造層であってもよい。
【００７２】実施例３．図９は本発明の第３の実施例に
よる光変調器付き半導体レーザの構造を示す一部切り欠
き斜視図である。図において、１５１はｎ型ＩｎＰ基板
である。基板１５１の一部には回折格子１５７が形成さ
れている。メサストライプ部３０００において、ｎ型Ｉ
ｎＰ下側クラッド層１５２はｎ型ＩｎＰ基板１５１上に
配置され、アンドープＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多
重量子井戸層１５３ａ，１５３ｂはｎ型ＩｎＰクラッド
層１５２上に配置される。また、ｐ型ＩｎＰ第１上側ク
ラッド層１５４はアンドープ多重量子井戸層１５３ａ，
１５３ｂ上に配置され、ｐ型ＧａＩｎＰ格子不整合層１
５５はｐ型ＩｎＰ上側クラッド層１５４上の所定の領域
にストライプ状に一定の長さだけ配置される。また、ｐ
型ＩｎＰ第２上側クラッド層１５６ａはｐ型ＩｎＰ第１
上側クラッド層１５４上に配置され、ｐ型ＩｎＰ第２上
側クラッド層１５６ｂはｐ型ＧａＩｎＰ格子不整合層１
５５上に配置される。ｐ型ＩｎＰキャップ層１５８ａは
ｐ型第２上側クラッド層１５６ａ上に配置され、ｐ型Ｉ
ｎＰキャップ層１５８ｂはｐ型ＩｎＰ上側クラッド層１
５６ｂ上に配置される。ＦｅドープＩｎＰブロック層１
５９はメサストライプ部３０００の両脇に配置される。
またＦｅドープＩｎＰブロック層１５９の上面の一部，
及びメサストライプ部３０００の上面にはストライプ状
のｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１６０ａ，１６０ｂが
配置される。ＳｉＮ膜１６１はｐ型ＩｎＧａＡｓコンタ
クト層１６０ａ，１６０ｂの境界部分（結合部分）とＦ
ｅドープＩｎＰブロック層１５９の上面を覆うように配
置される。半導体レーザ用ｐ側電極１６２ａはその一部
がｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１６０ａの上面に接す
るようにＳｉＮ膜１６１上に設けられ、光変調器用ｐ側
電流１６２ｂはその一部がｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト
層１６０ｂの上面に接するようにＳｉＮ膜１６１上に設
けらる。また共通ｎ側電極１６２ｃはｎ型ＩｎＰ基板１
５１の裏面に設けられる。
よる光変調器付き半導体レーザの構造を示す一部切り欠
き斜視図である。図において、１５１はｎ型ＩｎＰ基板
である。基板１５１の一部には回折格子１５７が形成さ
れている。メサストライプ部３０００において、ｎ型Ｉ
ｎＰ下側クラッド層１５２はｎ型ＩｎＰ基板１５１上に
配置され、アンドープＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多
重量子井戸層１５３ａ，１５３ｂはｎ型ＩｎＰクラッド
層１５２上に配置される。また、ｐ型ＩｎＰ第１上側ク
ラッド層１５４はアンドープ多重量子井戸層１５３ａ，
１５３ｂ上に配置され、ｐ型ＧａＩｎＰ格子不整合層１
５５はｐ型ＩｎＰ上側クラッド層１５４上の所定の領域
にストライプ状に一定の長さだけ配置される。また、ｐ
型ＩｎＰ第２上側クラッド層１５６ａはｐ型ＩｎＰ第１
上側クラッド層１５４上に配置され、ｐ型ＩｎＰ第２上
側クラッド層１５６ｂはｐ型ＧａＩｎＰ格子不整合層１
５５上に配置される。ｐ型ＩｎＰキャップ層１５８ａは
ｐ型第２上側クラッド層１５６ａ上に配置され、ｐ型Ｉ
ｎＰキャップ層１５８ｂはｐ型ＩｎＰ上側クラッド層１
５６ｂ上に配置される。ＦｅドープＩｎＰブロック層１
５９はメサストライプ部３０００の両脇に配置される。
またＦｅドープＩｎＰブロック層１５９の上面の一部，
及びメサストライプ部３０００の上面にはストライプ状
のｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１６０ａ，１６０ｂが
配置される。ＳｉＮ膜１６１はｐ型ＩｎＧａＡｓコンタ
クト層１６０ａ，１６０ｂの境界部分（結合部分）とＦ
ｅドープＩｎＰブロック層１５９の上面を覆うように配
置される。半導体レーザ用ｐ側電極１６２ａはその一部
がｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１６０ａの上面に接す
るようにＳｉＮ膜１６１上に設けられ、光変調器用ｐ側
電流１６２ｂはその一部がｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト
層１６０ｂの上面に接するようにＳｉＮ膜１６１上に設
けらる。また共通ｎ側電極１６２ｃはｎ型ＩｎＰ基板１
５１の裏面に設けられる。
【００７３】ここで、メサストライプ部３０００内のｐ
型ＧａＩｎＰ格子不整合層１５５を含まない部分、すな
わち、ｎ型ＩｎＰ下側クラッド層１５２，アンドープ多
重量子井戸層（活性層）１５３ａ，ｐ型ＩｎＰ第１上側
クラッド層１５４，ｐ型ＩｎＰ第２上側クラッド層１５
６ａ，及びｐ型ＩｎＰキャップ層１５８ａが半導体レー
ザの能動層を含む積層構造を構成し、該積層構造とｐ型
ＩｎＧａＡｓコンタクト層１６０ａ，ｐ型電極１６２ａ
およびｎ型電極１６２ｃとにより半導体レーザが構成さ
れる。また、メサストライプ部３０００内のｐ型ＧａＩ
ｎＰ格子不整合層１５５を含む部分、すなわち、ｎ型Ｉ
ｎＰ下側クラッド層１５２，アンドープ多重量子井戸層
（光吸収層）１５３ｂ，ｐ型ＩｎＰ第１上側クラッド層
１５４，ｐ型ＧａＩｎＰ格子不整合層１５５，ｐ型Ｉｎ
Ｐ第２上側クラッド層１５６ｂ，及びｐ型ＩｎＰキャッ
プ層１５８ｂが光変調器の能動層を含む積層構造を構成
し、該積層構造と、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１６
０ｂ，ｐ型電極１６２ｂおよびｎ型電極１６２ｃとによ
り光変調器が構成されている。
型ＧａＩｎＰ格子不整合層１５５を含まない部分、すな
わち、ｎ型ＩｎＰ下側クラッド層１５２，アンドープ多
重量子井戸層（活性層）１５３ａ，ｐ型ＩｎＰ第１上側
クラッド層１５４，ｐ型ＩｎＰ第２上側クラッド層１５
６ａ，及びｐ型ＩｎＰキャップ層１５８ａが半導体レー
ザの能動層を含む積層構造を構成し、該積層構造とｐ型
ＩｎＧａＡｓコンタクト層１６０ａ，ｐ型電極１６２ａ
およびｎ型電極１６２ｃとにより半導体レーザが構成さ
れる。また、メサストライプ部３０００内のｐ型ＧａＩ
ｎＰ格子不整合層１５５を含む部分、すなわち、ｎ型Ｉ
ｎＰ下側クラッド層１５２，アンドープ多重量子井戸層
（光吸収層）１５３ｂ，ｐ型ＩｎＰ第１上側クラッド層
１５４，ｐ型ＧａＩｎＰ格子不整合層１５５，ｐ型Ｉｎ
Ｐ第２上側クラッド層１５６ｂ，及びｐ型ＩｎＰキャッ
プ層１５８ｂが光変調器の能動層を含む積層構造を構成
し、該積層構造と、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１６
０ｂ，ｐ型電極１６２ｂおよびｎ型電極１６２ｃとによ
り光変調器が構成されている。
【００７４】上記第１の実施例では、活性層１０３ａの
上側に回折格子形状に成形された光ガイド層１０７を設
けたものについて示したが、本第３の実施例のように回
折格子１５７を基板１５１表面にエッチングにより形成
し、活性層の下側に回折格子が配置される構成としても
よく、上記第１の実施例と同様の効果を奏する。
上側に回折格子形状に成形された光ガイド層１０７を設
けたものについて示したが、本第３の実施例のように回
折格子１５７を基板１５１表面にエッチングにより形成
し、活性層の下側に回折格子が配置される構成としても
よく、上記第１の実施例と同様の効果を奏する。
【００７５】実施例４．図１０は本発明の第４の実施例
による光変調器付き半導体レーザの構造を示す一部切り
欠き斜視図である。図において、１７１はｎ型ＩｎＰ基
板である。基板１７１の一部には回折格子１７７が形成
されている。メサストライプ部４０００において、ｎ型
ＩｎＰ下側クラッド層１７２はｎ型ＩｎＰ基板１７１上
に配置され、アンドープＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ
多重量子井戸活性層１７３ａ，１７３ｂはｎ型ＩｎＰク
ラッド層１７２上に配置されている。ｐ型ＩｎＰ第１上
側クラッド層１７４はアンドープ多重量子井戸活性層１
７３ａ，１７３ｂ上に配置され、ｐ型ＩｎＡｓＰ格子不
整合層１７５はｐ型ＩｎＰ上側クラッド層１７４上の所
定の領域にストライプ状に一定の長さだけ配置され、ｐ
型ＩｎＰ第２上側クラッド層１７６ａはｐ型ＩｎＡｓＰ
格子不整合層１７５上に配置され、ｐ型ＩｎＰ第２上側
クラッド層１７６ｂはｐ型ＩｎＰ第１上側クラッド層１
７４上に配置されている。ｐ型ＩｎＰキャップ層１７８
ａはｐ型第２上側クラッド層１７６ａ上に配置され、ｐ
型ＩｎＰキャップ層１７８ｂはｐ型ＩｎＰ上側クラッド
層１７６ｂ上に配置されている。ＦｅドープＩｎＰブロ
ック層１７９はメサストライプ部４０００の両脇に配置
されている。またＦｅドープＩｎＰブロック層１７９の
上面の一部，及びメサストライプ部４０００の上面には
ストライプ状のｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１８０
ａ，１８０ｂが配置されている。ＳｉＮ膜１８１はｐ型
ＩｎＧａＡｓコンタクト層１８０ａ，１８０ｂの境界部
分（結合部分）とＦｅドープＩｎＰブロック層１７９の
上面を覆うように配置されている。半導体レーザ用ｐ側
電極１８２ａはその一部がｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト
層１８０ａの上面に接するようにＳｉＮ膜１８１上に設
けられ、光変調器用ｐ側電流１８２ｂはその一部がｐ型
ＩｎＧａＡｓコンタクト層１８０ｂの上面に接するよう
にＳｉＮ膜１８１上に設けられている。また共通ｎ側電
極１８２ｃはｎ型ＩｎＰ基板１７１の裏面に設けられて
いる。
による光変調器付き半導体レーザの構造を示す一部切り
欠き斜視図である。図において、１７１はｎ型ＩｎＰ基
板である。基板１７１の一部には回折格子１７７が形成
されている。メサストライプ部４０００において、ｎ型
ＩｎＰ下側クラッド層１７２はｎ型ＩｎＰ基板１７１上
に配置され、アンドープＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ
多重量子井戸活性層１７３ａ，１７３ｂはｎ型ＩｎＰク
ラッド層１７２上に配置されている。ｐ型ＩｎＰ第１上
側クラッド層１７４はアンドープ多重量子井戸活性層１
７３ａ，１７３ｂ上に配置され、ｐ型ＩｎＡｓＰ格子不
整合層１７５はｐ型ＩｎＰ上側クラッド層１７４上の所
定の領域にストライプ状に一定の長さだけ配置され、ｐ
型ＩｎＰ第２上側クラッド層１７６ａはｐ型ＩｎＡｓＰ
格子不整合層１７５上に配置され、ｐ型ＩｎＰ第２上側
クラッド層１７６ｂはｐ型ＩｎＰ第１上側クラッド層１
７４上に配置されている。ｐ型ＩｎＰキャップ層１７８
ａはｐ型第２上側クラッド層１７６ａ上に配置され、ｐ
型ＩｎＰキャップ層１７８ｂはｐ型ＩｎＰ上側クラッド
層１７６ｂ上に配置されている。ＦｅドープＩｎＰブロ
ック層１７９はメサストライプ部４０００の両脇に配置
されている。またＦｅドープＩｎＰブロック層１７９の
上面の一部，及びメサストライプ部４０００の上面には
ストライプ状のｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１８０
ａ，１８０ｂが配置されている。ＳｉＮ膜１８１はｐ型
ＩｎＧａＡｓコンタクト層１８０ａ，１８０ｂの境界部
分（結合部分）とＦｅドープＩｎＰブロック層１７９の
上面を覆うように配置されている。半導体レーザ用ｐ側
電極１８２ａはその一部がｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト
層１８０ａの上面に接するようにＳｉＮ膜１８１上に設
けられ、光変調器用ｐ側電流１８２ｂはその一部がｐ型
ＩｎＧａＡｓコンタクト層１８０ｂの上面に接するよう
にＳｉＮ膜１８１上に設けられている。また共通ｎ側電
極１８２ｃはｎ型ＩｎＰ基板１７１の裏面に設けられて
いる。
【００７６】ここで、メサストライプ部４０００内のｐ
型ＩｎＡｓＰ格子不整合層１７５を含む部分、すなわ
ち、ｎ型ＩｎＰ下側クラッド層１７２，アンドープ多重
量子井戸層（活性層）１７３ａ，ｐ型ＩｎＰ第１上側ク
ラッド層１７４，ｐ型ＩｎＡｓＰ格子不整合層１７５，
ｐ型ＩｎＰ第２上側クラッド層１７６ａ，及びｐ型Ｉｎ
Ｐキャップ層１７８ａが半導体レーザの能動層を含む積
層構造を構成し、該積層構造と、ｐ型ＩｎＧａＡｓコン
タクト層１８０ａ，ｐ型電極１８２ａおよびｎ型電極１
８２ｃとにより半導体レーザが構成される。また、メサ
ストライプ部４０００内のｐ型ＧａＩｎＰ格子不整合層
１７５を含まない部分、すなわち、ｎ型ＩｎＰ下側クラ
ッド層１７２，アンドープ多重量子井戸層（光吸収層）
１７３ｂ，ｐ型ＩｎＰ第１上側クラッド層１７４，ｐ型
ＩｎＰ第２上側クラッド層１７６ｂ，及びｐ型ＩｎＰキ
ャップ層１７８ｂが光変調器の能動層を含む積層構造を
構成し、該積層構造と、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層
１８０ｂ，ｐ型電極１８２ｂおよびｎ型電極１８２ｃと
により光変調器が構成されている。
型ＩｎＡｓＰ格子不整合層１７５を含む部分、すなわ
ち、ｎ型ＩｎＰ下側クラッド層１７２，アンドープ多重
量子井戸層（活性層）１７３ａ，ｐ型ＩｎＰ第１上側ク
ラッド層１７４，ｐ型ＩｎＡｓＰ格子不整合層１７５，
ｐ型ＩｎＰ第２上側クラッド層１７６ａ，及びｐ型Ｉｎ
Ｐキャップ層１７８ａが半導体レーザの能動層を含む積
層構造を構成し、該積層構造と、ｐ型ＩｎＧａＡｓコン
タクト層１８０ａ，ｐ型電極１８２ａおよびｎ型電極１
８２ｃとにより半導体レーザが構成される。また、メサ
ストライプ部４０００内のｐ型ＧａＩｎＰ格子不整合層
１７５を含まない部分、すなわち、ｎ型ＩｎＰ下側クラ
ッド層１７２，アンドープ多重量子井戸層（光吸収層）
１７３ｂ，ｐ型ＩｎＰ第１上側クラッド層１７４，ｐ型
ＩｎＰ第２上側クラッド層１７６ｂ，及びｐ型ＩｎＰキ
ャップ層１７８ｂが光変調器の能動層を含む積層構造を
構成し、該積層構造と、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層
１８０ｂ，ｐ型電極１８２ｂおよびｎ型電極１８２ｃと
により光変調器が構成されている。
【００７７】上記第２の実施例では、活性層１２３ａの
上側に回折格子形状に成形された光ガイド層１２７を設
けたものについて示したが、本第４の実施例のように回
折格子１７７を基板１７１表面にエッチングにより形成
し、活性層の下側に回折格子が配置される構成としても
よく、上記第２の実施例と同様の効果を奏する。
上側に回折格子形状に成形された光ガイド層１２７を設
けたものについて示したが、本第４の実施例のように回
折格子１７７を基板１７１表面にエッチングにより形成
し、活性層の下側に回折格子が配置される構成としても
よく、上記第２の実施例と同様の効果を奏する。
【００７８】実施例５．図１１はこの発明の第５の実施
例による光変調器付き半導体レーザの構造を示す一部切
り欠き斜視図であり、図１２は図１１に示す半導体レー
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、２０１はｎ型ＩｎＰ基板であり、メサストライ
プ部５０００において、ｎ型ＩｎＰ下側クラッド層２０
２はｎ型ＩｎＰ基板２０１上に配設され、アンドープＩ
ｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸構造層２０３
ａ，２０３ｂはｎ型ＩｎＰ下側クラッド層２０２上に配
置される。ｐ型ＩｎＰ第１上側クラッド層２０４はアン
ドープＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸構造
層２０３ａ，２０３ｂ上に配置される。ｐ型ＩｎＰ第２
上側クラッド層２０５はｐ型ＩｎＰ第１上側クラッド層
２０４上に配置され、所定領域（２０５ｂ）ではその層
厚が薄く、他方の領域（２０５ａ）ではその層厚が厚
い。ｐ型ＧａＩｎＰ格子不整合層２０６はｐ型ＩｎＰ第
２上側クラッド層２０５上に配置され、ｐ型ＩｎＰ第３
上側クラッド層２０７はｐ型ＧａＩｎＰ格子不整合層２
０６上に配置される。ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層２
０８はｐ型ＩｎＰ第３上側クラッド層２０７ａ上に回折
格子に成形されて配置され、ｐ型ＩｎＰキャップ層２０
９ａは回折格子に成形されたｐ型ＩｎＧａＡｓＰ光ガイ
ド層２０８を埋め込むようにｐ型第３上側クラッド層２
０７ａ上に配置され、ｐ型ＩｎＰキャップ層２０９ｂは
ｐ型ＩｎＰ第３上側クラッド層２０７ｂ上に配置され
る。ＦｅドープＩｎＰブロック層２１０はメサストライ
プ部５０００の両脇に配置される。またＦｅドープＩｎ
Ｐブロック層２１０の上面の一部，及びメサストライプ
部５０００の上面にはストライプ状のｐ型ＩｎＧａＡｓ
コンタクト層２１１ａ，２１１ｂが配置される。ＳｉＮ
膜２１２はｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層２１１ａ，２
１１ｂの境界部分（結合部分）とＦｅドープＩｎＰブロ
ック層２１０の上面を覆うように配置される。半導体レ
ーザ用ｐ側電極２１３ａはその一部がｐ型ＩｎＧａＡｓ
コンタクト層２１１ａの上面に接するようにＳｉＮ膜２
１２上に設けられ、光変調器用ｐ側電流２１３ｂはその
一部がｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層２１１ｂの上面に
接するようにＳｉＮ膜２１２上に設けられる。また、共
通ｎ側電極２１３ｃはｎ型ＩｎＰ基板２０１の裏面に設
けられる。
例による光変調器付き半導体レーザの構造を示す一部切
り欠き斜視図であり、図１２は図１１に示す半導体レー
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、２０１はｎ型ＩｎＰ基板であり、メサストライ
プ部５０００において、ｎ型ＩｎＰ下側クラッド層２０
２はｎ型ＩｎＰ基板２０１上に配設され、アンドープＩ
ｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸構造層２０３
ａ，２０３ｂはｎ型ＩｎＰ下側クラッド層２０２上に配
置される。ｐ型ＩｎＰ第１上側クラッド層２０４はアン
ドープＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸構造
層２０３ａ，２０３ｂ上に配置される。ｐ型ＩｎＰ第２
上側クラッド層２０５はｐ型ＩｎＰ第１上側クラッド層
２０４上に配置され、所定領域（２０５ｂ）ではその層
厚が薄く、他方の領域（２０５ａ）ではその層厚が厚
い。ｐ型ＧａＩｎＰ格子不整合層２０６はｐ型ＩｎＰ第
２上側クラッド層２０５上に配置され、ｐ型ＩｎＰ第３
上側クラッド層２０７はｐ型ＧａＩｎＰ格子不整合層２
０６上に配置される。ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層２
０８はｐ型ＩｎＰ第３上側クラッド層２０７ａ上に回折
格子に成形されて配置され、ｐ型ＩｎＰキャップ層２０
９ａは回折格子に成形されたｐ型ＩｎＧａＡｓＰ光ガイ
ド層２０８を埋め込むようにｐ型第３上側クラッド層２
０７ａ上に配置され、ｐ型ＩｎＰキャップ層２０９ｂは
ｐ型ＩｎＰ第３上側クラッド層２０７ｂ上に配置され
る。ＦｅドープＩｎＰブロック層２１０はメサストライ
プ部５０００の両脇に配置される。またＦｅドープＩｎ
Ｐブロック層２１０の上面の一部，及びメサストライプ
部５０００の上面にはストライプ状のｐ型ＩｎＧａＡｓ
コンタクト層２１１ａ，２１１ｂが配置される。ＳｉＮ
膜２１２はｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層２１１ａ，２
１１ｂの境界部分（結合部分）とＦｅドープＩｎＰブロ
ック層２１０の上面を覆うように配置される。半導体レ
ーザ用ｐ側電極２１３ａはその一部がｐ型ＩｎＧａＡｓ
コンタクト層２１１ａの上面に接するようにＳｉＮ膜２
１２上に設けられ、光変調器用ｐ側電流２１３ｂはその
一部がｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層２１１ｂの上面に
接するようにＳｉＮ膜２１２上に設けられる。また、共
通ｎ側電極２１３ｃはｎ型ＩｎＰ基板２０１の裏面に設
けられる。
【００７９】ここで、メサストライプ部５０００内のｐ
型ＩｎＰ第２上側クラッド層２０５のうちその厚い領域
（２０５ａ）を含む部分、すなわち、ｎ型ＩｎＰ下側ク
ラッド層２０２，アンドープＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡ
ｓＰ多重量子井戸活性層２０３ａ，ｐ型ＩｎＰ第１上側
クラッド層２０４ａ，ｐ型ＩｎＰ第２上側クラッド層２
０５ａ，ｐ型ＧａＩｎＰ格子不整合層２０６，ｐ型Ｉｎ
Ｐ第３上側クラッド層２０７ａ，回折格子に成形された
ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層２０８，及びｐ型ＩｎＰ
キャップ層２０９ａが半導体レーザの能動層を含む積層
構造を構成し、該積層構造と、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタ
クト層２１１ａ，ｐ型電極２１３ａおよびｎ型電極２１
３ｃとにより半導体レーザが構成される。また、メサス
トライプ部５０００内のｐ型ＩｎＰ第２上側クラッド層
２０５のうちその層厚の薄い領域（２０５ｂ）を含む部
分、すなわち、ｎ型ＩｎＰ下側クラッド層２０２，アン
ドープＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸活性
層２０３ｂ，ｐ型ＩｎＰ第１上側クラッド層２０４ｂ，
ｐ型ＩｎＰ第２上側クラッド層２０５ｂ，ｐ型ＧａＩｎ
Ｐ格子不整合層２０６，ｐ型ＩｎＰ第３上側クラッド層
２０７ｂ，ｐ型ＩｎＰキャップ層２０９ｂが光変調器の
能動層を含む積層構造を構成し、該積層構造と、ｐ型Ｉ
ｎＧａＡｓコンタクト層２１１ｂ，ｐ型電極２１３ｂお
よびｎ型電極２１３ｃとにより光変調器が構成されてい
る。図１３は図１１に示す光変調器付き半導体レーザの
製造工程を示す工程別斜視図である。
型ＩｎＰ第２上側クラッド層２０５のうちその厚い領域
（２０５ａ）を含む部分、すなわち、ｎ型ＩｎＰ下側ク
ラッド層２０２，アンドープＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡ
ｓＰ多重量子井戸活性層２０３ａ，ｐ型ＩｎＰ第１上側
クラッド層２０４ａ，ｐ型ＩｎＰ第２上側クラッド層２
０５ａ，ｐ型ＧａＩｎＰ格子不整合層２０６，ｐ型Ｉｎ
Ｐ第３上側クラッド層２０７ａ，回折格子に成形された
ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層２０８，及びｐ型ＩｎＰ
キャップ層２０９ａが半導体レーザの能動層を含む積層
構造を構成し、該積層構造と、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタ
クト層２１１ａ，ｐ型電極２１３ａおよびｎ型電極２１
３ｃとにより半導体レーザが構成される。また、メサス
トライプ部５０００内のｐ型ＩｎＰ第２上側クラッド層
２０５のうちその層厚の薄い領域（２０５ｂ）を含む部
分、すなわち、ｎ型ＩｎＰ下側クラッド層２０２，アン
ドープＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸活性
層２０３ｂ，ｐ型ＩｎＰ第１上側クラッド層２０４ｂ，
ｐ型ＩｎＰ第２上側クラッド層２０５ｂ，ｐ型ＧａＩｎ
Ｐ格子不整合層２０６，ｐ型ＩｎＰ第３上側クラッド層
２０７ｂ，ｐ型ＩｎＰキャップ層２０９ｂが光変調器の
能動層を含む積層構造を構成し、該積層構造と、ｐ型Ｉ
ｎＧａＡｓコンタクト層２１１ｂ，ｐ型電極２１３ｂお
よびｎ型電極２１３ｃとにより光変調器が構成されてい
る。図１３は図１１に示す光変調器付き半導体レーザの
製造工程を示す工程別斜視図である。
【００８０】以下、本実施例による光変調器付き半導体
レーザの製造工程を図１３に沿って説明し、併せてその
内部構造を詳しく説明する。まず、図１３(a) に示すよ
うに、ｎ型ＩｎＰ基板２０１上に、ｎ型ＩｎＰ下側クラ
ッド層２０２，アンドープＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ
Ｐ多重量子井戸構造層２０３，及びｐ型ＩｎＰ第１上側
クラッド層２０４を、例えばＭＯＣＶＤ法により、順次
エピタキシャル成長する。さらに、ｐ型ＩｎＰ第１上側
クラッド層２０４上にＳｉＯ2 膜２１５を堆積形成し、
このＳｉＯ2 膜２１５を、通常の写真製版技術，及びエ
ッチング技術を用いて、図１３(b) に示すように、所定
の間隔を隔てて対向して配置された、半導体レーザの共
振器長方向に沿って、共振器の両側に対向してストライ
プ状に延び、光変調器となる領域での幅が半導体レーザ
となる領域での幅よりも狭い２本のストライプにパター
ニングする。次に、図１３(c) に示すように、ＳｉＯ2
膜パターン２１５を形成した第１上側クラッド層２０４
上にｐ型ＩｎＰ第２上側クラッド層２０５をエピタキシ
ャル成長する。図１４(a) は図１３(c) 中のＡ−Ａ線に
おける断面図である。図１４(a) に示すようにＳｉＯ2
膜パターン２１５の幅の広い領域では、ｐ型ＩｎＰ第２
上側クラッド層２０５はＳｉＯ2 膜パターン２１５の幅
の狭い領域に比べて成長膜厚が厚くなる。以下の説明で
は膜厚の厚いｐ型ＩｎＰ第２上側クラッド層をｐ型Ｉｎ
Ｐ第２上側クラッド層２０５ａ、膜厚の薄いｐ型ＩｎＰ
第２上側クラッド層をｐ型ＩｎＰ第２上側クラッド層２
０５ｂと表現することとする。
レーザの製造工程を図１３に沿って説明し、併せてその
内部構造を詳しく説明する。まず、図１３(a) に示すよ
うに、ｎ型ＩｎＰ基板２０１上に、ｎ型ＩｎＰ下側クラ
ッド層２０２，アンドープＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ
Ｐ多重量子井戸構造層２０３，及びｐ型ＩｎＰ第１上側
クラッド層２０４を、例えばＭＯＣＶＤ法により、順次
エピタキシャル成長する。さらに、ｐ型ＩｎＰ第１上側
クラッド層２０４上にＳｉＯ2 膜２１５を堆積形成し、
このＳｉＯ2 膜２１５を、通常の写真製版技術，及びエ
ッチング技術を用いて、図１３(b) に示すように、所定
の間隔を隔てて対向して配置された、半導体レーザの共
振器長方向に沿って、共振器の両側に対向してストライ
プ状に延び、光変調器となる領域での幅が半導体レーザ
となる領域での幅よりも狭い２本のストライプにパター
ニングする。次に、図１３(c) に示すように、ＳｉＯ2
膜パターン２１５を形成した第１上側クラッド層２０４
上にｐ型ＩｎＰ第２上側クラッド層２０５をエピタキシ
ャル成長する。図１４(a) は図１３(c) 中のＡ−Ａ線に
おける断面図である。図１４(a) に示すようにＳｉＯ2
膜パターン２１５の幅の広い領域では、ｐ型ＩｎＰ第２
上側クラッド層２０５はＳｉＯ2 膜パターン２１５の幅
の狭い領域に比べて成長膜厚が厚くなる。以下の説明で
は膜厚の厚いｐ型ＩｎＰ第２上側クラッド層をｐ型Ｉｎ
Ｐ第２上側クラッド層２０５ａ、膜厚の薄いｐ型ＩｎＰ
第２上側クラッド層をｐ型ＩｎＰ第２上側クラッド層２
０５ｂと表現することとする。
【００８１】さらに、ＳｉＯ2 膜パターン２１５をエッ
チング除去した後、ｐ型ＧａＩｎＰ格子不整合層２０６
をエピタキシャル成長し、さらに、写真製技術，及びエ
ッチング技術を用いてＧａＩｎＰ格子不整合層２０６を
パターニングし、図１３(d)に示すように、ストライプ
状に成形する。図１４(b) は図１３(d) 中のＢ−Ｂ線に
おける断面図である。
チング除去した後、ｐ型ＧａＩｎＰ格子不整合層２０６
をエピタキシャル成長し、さらに、写真製技術，及びエ
ッチング技術を用いてＧａＩｎＰ格子不整合層２０６を
パターニングし、図１３(d)に示すように、ストライプ
状に成形する。図１４(b) は図１３(d) 中のＢ−Ｂ線に
おける断面図である。
【００８２】ＧａＩｎＰ格子不整合層２０６の格子定数
はＩｎＰ基板２０１よりも小さく、このＧａＩｎＰ格子
不整合層２０６により直下のＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡ
ｓＰ多重量子井戸構造層２０３は圧縮歪を受け、エネル
ギバンド構造が変調を受ける。ここで、本実施例では、
層厚の薄いｐ型ＩｎＰ第２上側クラッド層２０５ｂが形
成された領域では、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重
量子井戸構造層２０３のエネルギバンドギャップはＧａ
ＩｎＰ格子不整合層２０６を成長する以前に比べて広が
るが、層厚の厚いｐ型ＩｎＰ上側第２クラッド層２０５
ａが形成された領域では、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ
Ｐ多重量子井戸構造層２０３のエネルギバンドギャップ
はＧａＩｎＰ格子不整合２０６を成長する以前と比べて
変化がないようにｐ型ＩｎＰ第２上側クラッド層２０５
の膜厚を設定する必要がある。即ち、層厚の薄いｐ型Ｉ
ｎＰ上側第２クラッド層２０５ｂが配置された領域で
は、量子井戸構造層２０３を構成するウェル層のうち最
下に配置されるウェル層の上端から格子不整合２０６ま
での距離が０．０８μｍ以下となり、層厚の厚いｐ型Ｉ
ｎＰ上側第２クラッド層２０５ａが配置された領域で
は、量子井戸構造層２０３を構成するウェル層のうち最
上に配置されるウェル層の上端から格子不整合２０６ま
での距離が０．０８μｍより大きくなるように、ｐ型Ｉ
ｎＰ上側第２クラッド層２０５の成長層厚を制御する。
この制御はＳｉＯ2 膜パターン２１５の光変調器領域及
び半導体レーザ領域の各領域における幅を適切に設定す
ることによって行なうことができる。ストライプ状の格
子不整合層２０６の形成後の工程は、第１の実施例の光
変調器付き半導体レーザの作製における図３(c) 以降の
工程と全く同じであるので、説明を省略する。
はＩｎＰ基板２０１よりも小さく、このＧａＩｎＰ格子
不整合層２０６により直下のＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡ
ｓＰ多重量子井戸構造層２０３は圧縮歪を受け、エネル
ギバンド構造が変調を受ける。ここで、本実施例では、
層厚の薄いｐ型ＩｎＰ第２上側クラッド層２０５ｂが形
成された領域では、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重
量子井戸構造層２０３のエネルギバンドギャップはＧａ
ＩｎＰ格子不整合層２０６を成長する以前に比べて広が
るが、層厚の厚いｐ型ＩｎＰ上側第２クラッド層２０５
ａが形成された領域では、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ
Ｐ多重量子井戸構造層２０３のエネルギバンドギャップ
はＧａＩｎＰ格子不整合２０６を成長する以前と比べて
変化がないようにｐ型ＩｎＰ第２上側クラッド層２０５
の膜厚を設定する必要がある。即ち、層厚の薄いｐ型Ｉ
ｎＰ上側第２クラッド層２０５ｂが配置された領域で
は、量子井戸構造層２０３を構成するウェル層のうち最
下に配置されるウェル層の上端から格子不整合２０６ま
での距離が０．０８μｍ以下となり、層厚の厚いｐ型Ｉ
ｎＰ上側第２クラッド層２０５ａが配置された領域で
は、量子井戸構造層２０３を構成するウェル層のうち最
上に配置されるウェル層の上端から格子不整合２０６ま
での距離が０．０８μｍより大きくなるように、ｐ型Ｉ
ｎＰ上側第２クラッド層２０５の成長層厚を制御する。
この制御はＳｉＯ2 膜パターン２１５の光変調器領域及
び半導体レーザ領域の各領域における幅を適切に設定す
ることによって行なうことができる。ストライプ状の格
子不整合層２０６の形成後の工程は、第１の実施例の光
変調器付き半導体レーザの作製における図３(c) 以降の
工程と全く同じであるので、説明を省略する。
【００８３】このような、本第５の実施例においても、
上記第１ないし第４の実施例と同様、一括してエピタキ
シャル成長された同一の量子井戸構造層の上層に格子不
整合層を配置することによって該量子井戸構造層のバン
ドギャップを部分的に異ならしめ、これによって半導体
レーザの活性層と光変調器の光吸収層とを形成している
ので、半導体レーザの活性層と光変調器の光吸収層とを
同一の、かつ均一な層厚の半導体層でもって構成するこ
とができ、半導体レーザで発光するレーザ光の光変調器
への伝達効率を従来に比べて大きく向上することがで
き、また、上記半導体レーザの活性層，及び光変調器の
光吸収層は、選択成長マスク等を用いた成長ではなく、
通常の１回目のエピタキシャル成長工程により形成され
たものであるので、素子の特性に大きく影響する半導体
レーザの活性層と光変調器の光吸収層の半導体層の品質
を非常に優れたものとでき、素子の信頼性に優れ、長時
間使用に対する寿命に関しても優れた素子を構成でき
る。
上記第１ないし第４の実施例と同様、一括してエピタキ
シャル成長された同一の量子井戸構造層の上層に格子不
整合層を配置することによって該量子井戸構造層のバン
ドギャップを部分的に異ならしめ、これによって半導体
レーザの活性層と光変調器の光吸収層とを形成している
ので、半導体レーザの活性層と光変調器の光吸収層とを
同一の、かつ均一な層厚の半導体層でもって構成するこ
とができ、半導体レーザで発光するレーザ光の光変調器
への伝達効率を従来に比べて大きく向上することがで
き、また、上記半導体レーザの活性層，及び光変調器の
光吸収層は、選択成長マスク等を用いた成長ではなく、
通常の１回目のエピタキシャル成長工程により形成され
たものであるので、素子の特性に大きく影響する半導体
レーザの活性層と光変調器の光吸収層の半導体層の品質
を非常に優れたものとでき、素子の信頼性に優れ、長時
間使用に対する寿命に関しても優れた素子を構成でき
る。
【００８４】また、上記第１〜第４の実施例では格子不
整合層を共振器長方向において部分的に配置する構成と
しているので、格子不整合層の共振器長方向における端
部によって僅かではあるがエッジ効果が発生し、これに
より半導体レーザの活性層と光変調器の光吸収層との界
面でエネルギバンドギャップが狭くなる領域が形成され
てしまうことが考えられるが、本第５の実施例では、上
記第１〜第４の実施例のように、共振器長方向において
部分的に格子不整合層を形成するのではなく、半導体レ
ーザと光変調器の双方に連続的に形成しているので、半
導体レーザの活性層と光変調器の光吸収層との界面でエ
ネルギバンドギャップが狭くなる領域が形成されるとい
うことがない。
整合層を共振器長方向において部分的に配置する構成と
しているので、格子不整合層の共振器長方向における端
部によって僅かではあるがエッジ効果が発生し、これに
より半導体レーザの活性層と光変調器の光吸収層との界
面でエネルギバンドギャップが狭くなる領域が形成され
てしまうことが考えられるが、本第５の実施例では、上
記第１〜第４の実施例のように、共振器長方向において
部分的に格子不整合層を形成するのではなく、半導体レ
ーザと光変調器の双方に連続的に形成しているので、半
導体レーザの活性層と光変調器の光吸収層との界面でエ
ネルギバンドギャップが狭くなる領域が形成されるとい
うことがない。
【００８５】なお、上記第５の実施例では第１上側クラ
ッド層２０５の層厚を半導体レーザとなる領域で厚く光
変調器となる領域で薄くし、格子不整合層としてＩｎＰ
よりも格子定数の小さいＩｎＧａＰからなる層を用いた
ものについて説明したが、第１上側クラッド層の層厚を
半導体レーザとなる領域で薄く光変調器となる領域で厚
くし、格子不整合層としてＩｎＰよりも格子定数の大き
い、例えばＩｎＡｓＰからなる層を用いるようにしても
よい。
ッド層２０５の層厚を半導体レーザとなる領域で厚く光
変調器となる領域で薄くし、格子不整合層としてＩｎＰ
よりも格子定数の小さいＩｎＧａＰからなる層を用いた
ものについて説明したが、第１上側クラッド層の層厚を
半導体レーザとなる領域で薄く光変調器となる領域で厚
くし、格子不整合層としてＩｎＰよりも格子定数の大き
い、例えばＩｎＡｓＰからなる層を用いるようにしても
よい。
【００８６】また、上記実施例では、格子不整合層２０
６は、ウェハ上全面に成長した後に、写真製版技術，及
びエッチング技術を用いてストライプ状に成形するよう
にしているが、格子不整合層を形成すべき領域に開口を
有する形状にパターニングされた絶縁膜をウェハ上全面
に設け、これをマスクとして用いる選択成長技術を用い
てストライプ状の格子不整合層を形成するようにしても
よい。また、上記実施例では、量子井戸構造層２０３と
して多重量子井戸構造層を用いたものについて示した
が、これは単一量子井戸構造層であってもよい。
６は、ウェハ上全面に成長した後に、写真製版技術，及
びエッチング技術を用いてストライプ状に成形するよう
にしているが、格子不整合層を形成すべき領域に開口を
有する形状にパターニングされた絶縁膜をウェハ上全面
に設け、これをマスクとして用いる選択成長技術を用い
てストライプ状の格子不整合層を形成するようにしても
よい。また、上記実施例では、量子井戸構造層２０３と
して多重量子井戸構造層を用いたものについて示した
が、これは単一量子井戸構造層であってもよい。
【００８７】実施例６．図１５(a) はこの発明の第６の
実施例による端面窓構造半導体レーザの構造を示す斜視
図、図１５(b) は図１５(a) 中のＣ−Ｃ線における断面
図である。図において、２５０はｐ型ＧａＡｓ基板であ
る。ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層２５１は基板２５０上
に配置される。電流ブロック層２５１には基板２５０に
達する断面Ｖ字型のストライプ状溝が設けられる。ｐ型
ＡｌＧａＡｓ下側クラッド層２５２は電流ブロック層２
５１上、及び上記ストライプ状溝内に配置される。量子
井戸活性層２５３は下側クラッド層２５２上に配置さ
れ、ｎ型Ａ１ＧａＡｓ第１上側クラッド層２５４は活性
層２５３上に配置される。ＧａＡｓよりも格子定数の小
さい組成のＧａＩｎＰからなる格子不整合層２６０は第
１上側クラッド層２５４上に配置され、ｎ型ＡｌＧａＡ
ｓ第２上側クラッド層２５５は格子不整合層２６０上、
及び第１上側クラッド層２５４上に配置され、ｎ型Ｇａ
Ａｓコンタクト層２５６は第２上側クラッド層２５５上
に配置される。
実施例による端面窓構造半導体レーザの構造を示す斜視
図、図１５(b) は図１５(a) 中のＣ−Ｃ線における断面
図である。図において、２５０はｐ型ＧａＡｓ基板であ
る。ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層２５１は基板２５０上
に配置される。電流ブロック層２５１には基板２５０に
達する断面Ｖ字型のストライプ状溝が設けられる。ｐ型
ＡｌＧａＡｓ下側クラッド層２５２は電流ブロック層２
５１上、及び上記ストライプ状溝内に配置される。量子
井戸活性層２５３は下側クラッド層２５２上に配置さ
れ、ｎ型Ａ１ＧａＡｓ第１上側クラッド層２５４は活性
層２５３上に配置される。ＧａＡｓよりも格子定数の小
さい組成のＧａＩｎＰからなる格子不整合層２６０は第
１上側クラッド層２５４上に配置され、ｎ型ＡｌＧａＡ
ｓ第２上側クラッド層２５５は格子不整合層２６０上、
及び第１上側クラッド層２５４上に配置され、ｎ型Ｇａ
Ａｓコンタクト層２５６は第２上側クラッド層２５５上
に配置される。
【００８８】以下、製造工程を説明する。まず、ｐ型Ｇ
ａＡｓ基板２５０上にｎ型電流ブロック層２５１を結晶
成長した後、素子中央部に電流ブロック層２５１を貫通
し基板２５０に達するストライプ状のＶ溝を形成する。
この後、ウェハ上にｐ型ＡｌＧａＡｓ下側クラッド層２
５２，ｐ型ＡｌＧａＡｓ活性層２５３，及びｎ型ＡｌＧ
ａＡｓ第１上側クラッド層２５４を順次成長する。ここ
で、第１上側クラッド層２５４の層厚は、活性層２５３
の量子井戸構造を構成するウェル層の上端と、この後の
工程で第１上側クラッド層２５４上に形成される格子不
整合層２６０との間の距離が０．０３μｍ以上，０．０
８μｍ以下となるように設定する。
ａＡｓ基板２５０上にｎ型電流ブロック層２５１を結晶
成長した後、素子中央部に電流ブロック層２５１を貫通
し基板２５０に達するストライプ状のＶ溝を形成する。
この後、ウェハ上にｐ型ＡｌＧａＡｓ下側クラッド層２
５２，ｐ型ＡｌＧａＡｓ活性層２５３，及びｎ型ＡｌＧ
ａＡｓ第１上側クラッド層２５４を順次成長する。ここ
で、第１上側クラッド層２５４の層厚は、活性層２５３
の量子井戸構造を構成するウェル層の上端と、この後の
工程で第１上側クラッド層２５４上に形成される格子不
整合層２６０との間の距離が０．０３μｍ以上，０．０
８μｍ以下となるように設定する。
【００８９】次に、第１上側クラッド層２５４上の全面
にＧａＡｓよりも格子定数の小さい組成のＧａＩｎＰか
らなる格子不整合層２６０を結晶成長した後、通常の写
真製版技術，及びエッチング技術を用いて、レーザ出射
端面となる部分及びその近傍の領域以外の格子不整合層
を除去する。量子井戸活性層２５３のうち格子不整合層
２６０の直下の領域は、格子不整合層２６０が存在する
ことによって圧縮歪が加わり、そのバンドギャップエネ
ルギはこれ以外の領域のバンドギャップエネルギよりも
大きくなる。
にＧａＡｓよりも格子定数の小さい組成のＧａＩｎＰか
らなる格子不整合層２６０を結晶成長した後、通常の写
真製版技術，及びエッチング技術を用いて、レーザ出射
端面となる部分及びその近傍の領域以外の格子不整合層
を除去する。量子井戸活性層２５３のうち格子不整合層
２６０の直下の領域は、格子不整合層２６０が存在する
ことによって圧縮歪が加わり、そのバンドギャップエネ
ルギはこれ以外の領域のバンドギャップエネルギよりも
大きくなる。
【００９０】その後、ウェハ上全面にｎ型ＡｌＧａＡｓ
第２上側クラッド層２５５，及びｎ型ＧａＡｓコンタク
ト層２５６を順次結晶成長する。次に、ウェハを所望の
厚みにまで研磨した後、共振器長に相当する幅のバー状
に劈開する。典型的な高出力半導体レーザでは共振器長
は３００〜６００μｍである。次に電極形成を行い、最
後に窓層端面のコーティングを行なった後、チップ分離
を行いレーザチップとして完成する。
第２上側クラッド層２５５，及びｎ型ＧａＡｓコンタク
ト層２５６を順次結晶成長する。次に、ウェハを所望の
厚みにまで研磨した後、共振器長に相当する幅のバー状
に劈開する。典型的な高出力半導体レーザでは共振器長
は３００〜６００μｍである。次に電極形成を行い、最
後に窓層端面のコーティングを行なった後、チップ分離
を行いレーザチップとして完成する。
【００９１】このような本実施例による半導体レーザで
は、量子井戸活性層２５３上に形成した所定の層厚の第
１上側クラッド層上の所定領域に、基板よりも格子定数
の小さい材料からなる格子不整合層２６０を設け、活性
層２５３のうちこの格子不整合層２６０の直下の領域の
バンドギャップエネルギを他の領域よりも大きくするよ
うにしたから、劈開端面上へのエピタキシャル成長とい
った複雑な工程を行なうことなく、再現性，制御性よく
窓構造付きの半導体レーザを作製できる。
は、量子井戸活性層２５３上に形成した所定の層厚の第
１上側クラッド層上の所定領域に、基板よりも格子定数
の小さい材料からなる格子不整合層２６０を設け、活性
層２５３のうちこの格子不整合層２６０の直下の領域の
バンドギャップエネルギを他の領域よりも大きくするよ
うにしたから、劈開端面上へのエピタキシャル成長とい
った複雑な工程を行なうことなく、再現性，制御性よく
窓構造付きの半導体レーザを作製できる。
【００９２】なお、上記第６の実施例では、第１上側ク
ラッド層上のレーザ出射端面となる部分及びその近傍の
領域に、基板よりも格子定数の小さい材料からなる格子
不整合層を設けたものについて説明したが、逆に、レー
ザ出射端面近傍以外の領域、即ち、レーザ内部の領域に
基板よりも格子定数の大きい材料からなる格子不整合層
を設け、この格子不整合層の直下の活性層のバンドギャ
ップエネルギを小さくするようにしてもよく、上記実施
例と同様の効果を奏する。
ラッド層上のレーザ出射端面となる部分及びその近傍の
領域に、基板よりも格子定数の小さい材料からなる格子
不整合層を設けたものについて説明したが、逆に、レー
ザ出射端面近傍以外の領域、即ち、レーザ内部の領域に
基板よりも格子定数の大きい材料からなる格子不整合層
を設け、この格子不整合層の直下の活性層のバンドギャ
ップエネルギを小さくするようにしてもよく、上記実施
例と同様の効果を奏する。
【００９３】また、上記第６の実施例では、第１上側ク
ラッド層の層厚を均一として、共振器長方向において部
分的に格子不整合層を設けるようにしたものについて説
明したが、第１上側クラッド層の層厚をレーザ出射端面
近傍の領域とレーザ内部の領域とで異なるものとして、
共振器長全長にわたって格子不整合層を設けるようにし
てもよく、上記実施例と同様の効果を奏する。
ラッド層の層厚を均一として、共振器長方向において部
分的に格子不整合層を設けるようにしたものについて説
明したが、第１上側クラッド層の層厚をレーザ出射端面
近傍の領域とレーザ内部の領域とで異なるものとして、
共振器長全長にわたって格子不整合層を設けるようにし
てもよく、上記実施例と同様の効果を奏する。
【００９４】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、一括
してエピタキシャル成長された同一の量子井戸構造層の
上層に格子不整合層を配置することによって該量子井戸
構造層のバンドギャップを部分的に異ならしめ、これに
よって半導体レーザの活性層と光変調器の光吸収層とを
形成しているので、半導体レーザの活性層と光変調器の
光吸収層とを同一の、かつ均一な層厚の半導体層でもっ
て構成することができ、半導体レーザで発光するレーザ
光の光変調器への伝達効率を従来に比べて大きく向上す
ることができる効果があり、また、上記半導体レーザの
活性層，及び光変調器の光吸収層は、選択成長マスク等
を用いた成長ではなく、通常の１回目のエピタキシャル
成長工程により形成されたものであるので、素子の特性
に大きく影響する半導体レーザの活性層と、光変調器の
光吸収層の半導体層の品質を非常に優れたものとでき、
高信頼性で、かつ、長寿命の光変調器付き半導体レーザ
が得られる効果がある。
してエピタキシャル成長された同一の量子井戸構造層の
上層に格子不整合層を配置することによって該量子井戸
構造層のバンドギャップを部分的に異ならしめ、これに
よって半導体レーザの活性層と光変調器の光吸収層とを
形成しているので、半導体レーザの活性層と光変調器の
光吸収層とを同一の、かつ均一な層厚の半導体層でもっ
て構成することができ、半導体レーザで発光するレーザ
光の光変調器への伝達効率を従来に比べて大きく向上す
ることができる効果があり、また、上記半導体レーザの
活性層，及び光変調器の光吸収層は、選択成長マスク等
を用いた成長ではなく、通常の１回目のエピタキシャル
成長工程により形成されたものであるので、素子の特性
に大きく影響する半導体レーザの活性層と、光変調器の
光吸収層の半導体層の品質を非常に優れたものとでき、
高信頼性で、かつ、長寿命の光変調器付き半導体レーザ
が得られる効果がある。
【００９５】また、この発明によれば、量子井戸活性層
の上層に格子不整合層を配置することによって核量子井
戸活性層のバンドギャップを部分的に異ならしめ、これ
によって出射端面近傍の活性層のバンドギャップがレー
ザ内部の活性層のバンドギャップよりも広い窓構造を構
成しているので、その作製工程において、劈開端面上へ
のエピタキシャル成長といった複雑な工程が不要であ
り、再現性，制御性よく窓構造付きの半導体レーザを作
製できる効果がある。
の上層に格子不整合層を配置することによって核量子井
戸活性層のバンドギャップを部分的に異ならしめ、これ
によって出射端面近傍の活性層のバンドギャップがレー
ザ内部の活性層のバンドギャップよりも広い窓構造を構
成しているので、その作製工程において、劈開端面上へ
のエピタキシャル成長といった複雑な工程が不要であ
り、再現性，制御性よく窓構造付きの半導体レーザを作
製できる効果がある。
【図１】この発明の第１の実施例による光変調器付き半
導体レーザの構造を示す一部切り欠き斜視図である。
導体レーザの構造を示す一部切り欠き斜視図である。
【図２】図１に示す光変調器付き半導体レーザの主要部
の共振器長方向に沿った断面図である。
の共振器長方向に沿った断面図である。
【図３】図１に示す光変調器付き半導体レーザの製造工
程を示す斜視図である。
程を示す斜視図である。
【図４】図１に示す光変調器付き半導体レーザの製造工
程を示す斜視図である。
程を示す斜視図である。
【図５】量子井戸構造上にこれと格子整合しない層を部
分的に配置することにより量子井戸層のエネルギバンド
構造を部分的に変調する方法を示す図（格子不整合層に
より直下の単一量子井戸層のエネルギバンド構造を変調
する“ストレッサ（Stressor) ”の層構造図とエネルギ
バンド構造図）である。
分的に配置することにより量子井戸層のエネルギバンド
構造を部分的に変調する方法を示す図（格子不整合層に
より直下の単一量子井戸層のエネルギバンド構造を変調
する“ストレッサ（Stressor) ”の層構造図とエネルギ
バンド構造図）である。
【図６】ＩｎＧａＡｓ格子不整合層とＧａＡｓ単一量子
井戸層との間に配置される層の層厚とＧａＡｓ単一量子
井戸層のエネルギバンド構造の変調との関係を示す図で
ある。
井戸層との間に配置される層の層厚とＧａＡｓ単一量子
井戸層のエネルギバンド構造の変調との関係を示す図で
ある。
【図７】この発明の第２の実施例による光変調器付き半
導体レーザの構造を示す一部切り欠き斜視図である。
導体レーザの構造を示す一部切り欠き斜視図である。
【図８】図７に示す光変調器付き半導体レーザの主要部
の共振器長方向に沿った断面図である。
の共振器長方向に沿った断面図である。
【図９】この発明の第３の実施例による光変調器付き半
導体レーザの構造を示す一部切り欠き斜視図である。
導体レーザの構造を示す一部切り欠き斜視図である。
【図１０】この発明の第４の実施例による光変調器付き
半導体レーザの構造を示す一部切り欠き斜視図である。
半導体レーザの構造を示す一部切り欠き斜視図である。
【図１１】この発明の第５の実施例による光変調器付き
半導体レーザの構造を示す一部切り欠き斜視図である。
半導体レーザの構造を示す一部切り欠き斜視図である。
【図１２】図１１に示す光変調器付き半導体レーザの主
要部の共振器長方向に沿った断面図である。
要部の共振器長方向に沿った断面図である。
【図１３】図１１に示す光変調器付き半導体レーザの製
造工程を示す斜視図である。
造工程を示す斜視図である。
【図１４】図１１に示す光変調器付き半導体レーザの製
造工程を示す断面図である。
造工程を示す断面図である。
【図１５】この発明の第６の実施例による窓構造付き半
導体レーザの構造を示す一部切り欠き斜視図，及び主要
部の共振器長方向に沿った断面図である。
導体レーザの構造を示す一部切り欠き斜視図，及び主要
部の共振器長方向に沿った断面図である。
【図１６】従来の光変調器付き半導体レーザの構造を示
す一部切り欠き斜視図，及び主要部の共振器長方向に沿
った断面図である。
す一部切り欠き斜視図，及び主要部の共振器長方向に沿
った断面図である。
【図１７】図１６に示す光変調器付き半導体レーザの製
造工程を示す図である。
造工程を示す図である。
【図１８】従来の他の光変調器付き半導体レーザの構造
及び製造工程を説明するための図である。
及び製造工程を説明するための図である。
【図１９】フランツ−ケルディシュ効果を利用したレー
ザ光の変調動作を説明するための図である。
ザ光の変調動作を説明するための図である。
【図２０】量子閉込シュタルク効果を利用したレーザ光
の変調動作を説明するための図である。
の変調動作を説明するための図である。
【図２１】従来の窓構造半導体レーザの構造を示す斜視
図である。
図である。
１０１ ｎ型ＩｎＰ基板 １０２ ｎ型ＩｎＰ下側クラッド層 １０３ アンドープ多重量子井戸活性層 １０４ ｐ型ＩｎＰ第１上側クラッド層 １０５ ｐ型ＧａＩｎＰ格子不整合層 １０６ ｐ型ＩｎＰ第２上側クラッド層 １０７ ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層 １０８ ｐ型ＩｎＰキャップ層 １０９ ＦｅドープＩｎＰブロック層 １１０ ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層 １１１ ＳｉＮ膜 １１２ａ レーザ用ｐ側電極 １１２ｂ 光変調器用ｐ側電極 １１２ｃ 共通ｎ側電極 １２１ ｎ型ＩｎＰ基板 １２２ ｎ型ＩｎＰ下側クラッド層 １２３ アンドープ多重量子井戸活性層 １２４ ｐ型ＩｎＰ第１上側クラッド層 １２５ ｐ型ＩｎＡｓＰ格子不整合層 １２６ ｐ型ＩｎＰ第２上側クラッド層 １２７ ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層 １２８ ｐ型ＩｎＰキャップ層 １２９ ＦｅドープＩｎＰブロック層 １３０ ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層 １３１ ＳｉＮ膜 １３２ａ レーザ用ｐ側電極 １３２ｂ 光変調器用ｐ側電極 １３２ｃ 共通ｎ側電極 １５１ ｎ型ＩｎＰ基板 １５２ ｎ型ＩｎＰ下側クラッド層 １５３ アンドープ多重量子井戸活性層 １５４ ｐ型ＩｎＰ第１上側クラッド層 １５５ ｐ型ＧａＩｎＰ格子不整合層 １５６ ｐ型ＩｎＰ第２上側クラッド層 １５７ 回折格子 １５８ ｐ型ＩｎＰキャップ層 １５９ ＦｅドープＩｎＰブロック層 １６０ ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層 １６１ ＳｉＮ膜 １６２ａ レーザ用ｐ側電極 １６２ｂ 光変調器用ｐ側電極 １６２ｃ 共通ｎ側電極 １７１ ｎ型ＩｎＰ基板 １７２ ｎ型ＩｎＰ下側クラッド層 １７３ アンドープ多重量子井戸活性層 １７４ ｐ型ＩｎＰ第１上側クラッド層 １７５ ｐ型ＩｎＡｓＰ格子不整合層 １７６ ｐ型ＩｎＰ第２上側クラッド層 １７７ 回折格子 １７８ ｐ型ＩｎＰキャップ層 １７９ ＦｅドープＩｎＰブロック層 １８０ ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層 １８１ ＳｉＮ膜 １８２ａ レーザ用ｐ側電極 １８２ｂ 光変調器用ｐ側電極 １８２ｃ 共通ｎ側電極 ２０１ ｎ型ＩｎＰ基板 ２０２ ｎ型ＩｎＰ下側クラッド層 ２０３ アンドープ多重量子井戸活性層 ２０４ ｐ型ＩｎＰ第１上側クラッド層 ２０５ ｐ型ＩｎＰ第２上側クラッド層 ２０６ ｐ型ＧａＩｎＰ格子不整合層 ２０７ ｐ型ＩｎＰ第３上側クラッド層 ２０８ ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層 ２０９ ｐ型ＩｎＰキャップ層 ２１０ ＦｅドープＩｎＰブロック層 ２１１ ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層 ２１２ ＳｉＮ膜 ２１３ａ レーザ用ｐ側電極 ２１３ｂ 光変調器用ｐ側電極 ２１３ｃ 共通ｎ側電極 ２５０ ｐ型ＧａＡｓ基板 ２５１ ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層 ２５２ ｐ型ＡｌＧａＡｓ活性層 ２５３ ｐ型ＡｌＧａＡｓ下側クラッド層 ２５４ ｎ型ＡｌＧａＡｓ第１上側クラッド層 ２５５ ｎ型ＡｌＧａＡｓ第２上側クラッド層 ２５６ ｎ型ＧａＡｓコンタクト層 ２５７ ｐ側電極 ２５８ ｎ側電極 ２６０ ＧａＩｎＰ格子不整合層
Claims (28)
- 【請求項１】 半導体基板上の第１の領域に配置された
半導体レーザと、上記半導体基板上の，上記第１の領域
に隣接する第２の領域に配置された，上記半導体レーザ
で発生したレーザ光を透過させ、あるいは吸収して変調
光を出力する電界吸収型の光変調器とを有する光変調器
付きの半導体レーザにおいて、 上記基板上の上記第１，第２の領域に連続して配置され
た，量子井戸構造層を含む半導体積層構造と、 上記第２の領域に配置された上記半導体積層構造上に配
置された，上記半導体基板の格子定数よりも小さい格子
定数を有する半導体からなる格子不整合層とを備えたこ
とを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項２】 半導体基板上の第１の領域に配置された
半導体レーザと、上記半導体基板上の，上記第１の領域
に隣接する第２の領域に配置された，上記半導体レーザ
で発生したレーザ光を透過させ、あるいは吸収して変調
光を出力する電界吸収型の光変調器とを有する光変調器
付きの半導体レーザにおいて、 上記基板上の上記第１，第２の領域に連続して配置され
た，量子井戸構造層を含む半導体積層構造と、 上記第１の領域に配置された上記半導体積層構造上に配
置された，上記半導体基板の格子定数よりも大きい格子
定数を有する半導体からなる格子不整合層とを備えたこ
とを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項３】 半導体基板上の第１の領域に配置された
半導体レーザと、上記半導体基板上の，上記第１の領域
に隣接する第２の領域に配置された，上記半導体レーザ
で発生したレーザ光を透過させ、あるいは吸収して変調
光を出力する電界吸収型の光変調器とを有する光変調器
付きの半導体レーザにおいて、 上記基板上の上記第１，第２の領域に連続して配置され
た，量子井戸構造層を含む半導体積層構造と、 上記第１，及び第２の領域に配置された上記半導体積層
構造上に連続して配置された，上記半導体基板の格子定
数よりも小さい格子定数を有する半導体からなる格子不
整合層とを備え、 上記量子井戸構造層を構成するウェル層の上端部から上
記半導体層の下端部までの厚みが、上記第１の領域では
ｔ1 であり、上記第２の領域ではｔ2 であって、ｔ1 ＞
ｔ2 の関係を満たして形成されていることを特徴とする
光変調器付き半導体レーザ。 - 【請求項４】 半導体基板上の第１の領域に配置された
半導体レーザと、上記半導体基板上の，上記第１の領域
に隣接する第２の領域に配置された，上記半導体レーザ
で発生したレーザ光を透過させ、あるいは吸収して変調
光を出力する電界吸収型の光変調器とを有する光変調器
付きの半導体レーザにおいて、 上記基板上の上記第１，第２の領域に連続して配置され
た，量子井戸構造層を含む半導体積層構造と、 上記第１，及び第２の領域に配置された上記半導体積層
構造上に連続して配置された，上記半導体基板の格子定
数よりも大きい格子定数を有する半導体からなる格子不
整合層とを備え、 上記量子井戸構造層を構成するウェル層の上端部から上
記半導体層の下端部までの厚みが、上記第１の領域では
ｔ1 であり、上記第２の領域ではｔ2 であって、ｔ1 ＜
ｔ2 の関係を満たして形成されていることを特徴とする
光変調器付き半導体レーザ。 - 【請求項５】 請求項１または２記載の半導体レーザに
おいて、 上記量子井戸構造層を構成するウェル層のうち最上層の
ウェル層の上端部から上記半導体層の下端部までの厚み
が０．０３μｍ以上であり、かつ上記量子井戸構造層を
構成するウェル層のうち最下層のウェル層の上端部から
上記半導体層の下端部までの厚みが０．０８μｍ以下で
あることを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項６】 請求項３または４記載の半導体レーザに
おいて、 上記ｔ1 とｔ2 のうち、大きな方の厚みが０．０８μｍ
より大きく、 上記ｔ1 とｔ2 のうち、小さな方の厚みが０．０８μｍ
以下であることを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項７】 請求項１または３記載の半導体レーザに
おいて、 上記半導体基板がＩｎＰ基板であり、 上記半導体積層構造がＩｎＰ，ＩｎＧａＡｓ，ＩｎＧａ
ＡｓＰ層の一部、もしくは全部を組み合わせて構成され
た積層構造であり、 上記格子不整合層がＧａＩｎＰ層であることを特徴とす
る半導体レーザ。 - 【請求項８】 請求項２または４記載の半導体レーザに
おいて、 上記半導体基板がＩｎＰ基板であり、 上記半導体積層構造がＩｎＰ，ＩｎＧａＡｓ，ＩｎＧａ
ＡｓＰ層の一部、もしくは全部を組み合わせて構成され
た積層構造であり、 上記格子不整合層がＩｎＡｓＰ層であることを特徴とす
る半導体レーザ。 - 【請求項９】 半導体基板上の第１の領域に配置された
半導体レーザと、上記半導体基板上の，上記第１の領域
に隣接する第２の領域に配置された，上記半導体レーザ
で発生したレーザ光を透過させ、あるいは吸収して変調
光を出力する電界吸収型の光変調器とを有する光変調器
付きの半導体レーザを製造する方法において、 半導体基板上の上記第１，第２の領域に、該２つの領域
に連続して、量子井戸構造層を含む半導体積層構造を形
成する工程と、 該半導体積層構造上に上記半導体基板の格子定数よりも
小さい格子定数を有する半導体からなる格子不整合層を
形成する工程と、 該格子不整合層を、上記第２の領域に形成された半導体
積層構造上の部分のみを残して他の部分をエッチング除
去する工程とを含むことを特徴とする半導体レーザの製
造方法。 - 【請求項１０】 半導体基板上の第１の領域に配置され
た半導体レーザと、上記半導体基板上の，上記第１の領
域に隣接する第２の領域に配置された，上記半導体レー
ザで発生したレーザ光を透過させ、あるいは吸収して変
調光を出力する電界吸収型の光変調器とを有する光変調
器付きの半導体レーザを製造する方法において、 半導体基板上の上記第１，第２の領域に、該２つの領域
に連続して、量子井戸構造層を含む半導体積層構造を形
成する工程と、 該半導体積層構造上に絶縁膜を成膜し、該絶縁膜を上記
第２の領域に形成された半導体積層構造上に開口を有す
る形状にパターニングする工程と、 該パターニングした絶縁膜を選択マスクとして、上記第
２の領域に形成された半導体積層構造上に選択的に上記
半導体基板の格子定数よりも小さい格子定数を有する半
導体からなる格子不整合層を形成する工程とを含むこと
を特徴とする半導体レーザの製造方法。 - 【請求項１１】 半導体基板上の第１の領域に配置され
た半導体レーザと、上記半導体基板上の，上記第１の領
域に隣接する第２の領域に配置された，上記半導体レー
ザで発生したレーザ光を透過させ、あるいは吸収して変
調光を出力する電界吸収型の光変調器とを有する光変調
器付きの半導体レーザを製造する方法において、 半導体基板上の上記第１，第２の領域に、該２つの領域
に連続して、量子井戸構造層を含む半導体積層構造を形
成する工程と、 該半導体積層構造上に上記半導体基板の格子定数よりも
大きい格子定数を有する半導体からなる格子不整合層を
形成する工程と、 該格子不整合層を、上記第１の領域に形成された半導体
積層構造上の部分のみを残して他の部分をエッチング除
去する工程とを含むことを特徴とする半導体レーザの製
造方法。 - 【請求項１２】 半導体基板上の第１の領域に配置され
た半導体レーザと、上記半導体基板上の，上記第１の領
域に隣接する第２の領域に配置された，上記半導体レー
ザで発生したレーザ光を透過させ、あるいは吸収して変
調光を出力する電界吸収型の光変調器とを有する光変調
器付きの半導体レーザを製造する方法において、 半導体基板上の上記第１，第２の領域に、該２つの領域
に連続して、量子井戸構造層を含む半導体積層構造を形
成する工程と、 該半導体積層構造上に絶縁膜を成膜し、該絶縁膜を上記
第１の領域に形成された半導体積層構造上に開口を有す
る形状にパターニングする工程と、 該パターニングした絶縁膜を選択マスクとして、上記第
１の領域に形成された半導体積層構造上に選択的に上記
半導体基板の格子定数よりも大きい格子定数を有する半
導体からなる格子不整合層を形成する工程とを含むこと
を特徴とする半導体レーザの製造方法。 - 【請求項１３】 半導体基板上の第１の領域に配置され
た半導体レーザと、上記半導体基板上の，上記第１の領
域に隣接する第２の領域に配置された，上記半導体レー
ザで発生したレーザ光を透過させ、あるいは吸収して変
調光を出力する電界吸収型の光変調器とを有する光変調
器付きの半導体レーザを製造する方法において、 半導体基板上の上記第１，第２の領域に、該２つの領域
に連続して、量子井戸構造層及びその上層に配置され，
上記第１の領域での厚みが上記第２の領域での厚みより
も厚い半導体層を含む半導体積層構造を形成する工程
と、 該半導体積層構造上に、上記２つの領域に連続して、上
記半導体基板の格子定数よりも小さい格子定数を有する
半導体からなる格子不整合層を形成する工程とを含むこ
とを特徴とする半導体レーザの製造方法。 - 【請求項１４】 半導体基板上の第１の領域に配置され
た半導体レーザと、上記半導体基板上の，上記第１の領
域に隣接する第２の領域に配置された，上記半導体レー
ザで発生したレーザ光を透過させ、あるいは吸収して変
調光を出力する電界吸収型の光変調器とを有する光変調
器付きの半導体レーザを製造する方法において、 半導体基板上の上記第１，第２の領域に、該２つの領域
に連続して、量子井戸構造層及びその上層に配置され，
上記第１の領域での厚みが上記第２の領域での厚みより
も薄い半導体層を含む半導体積層構造を形成する工程
と、 該半導体積層構造上に、上記２つの領域に連続して、上
記半導体基板の格子定数よりも大きい格子定数を有する
半導体からなる格子不整合層を形成する工程とを含むこ
とを特徴とする半導体レーザの製造方法。 - 【請求項１５】 半導体基板上に配置された、量子井戸
構造の活性層を含む半導体積層構造と、 該半導体積層構造上の所定部分に配置された上記半導体
基板の格子定数よりも小さい格子定数を有する半導体か
らなる格子不整合層と、 上記格子不整合層が形成されている領域の直下の上記活
性層部分を含んで形成された出射端面とを備えたことを
特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項１６】 半導体基板上に配置された、量子井戸
構造の活性層を含む半導体積層構造と、 該半導体積層構造上の所定部分に配置された上記半導体
基板の格子定数よりも大きい格子定数を有する半導体か
らなる格子不整合層と、 上記格子不整合層が形成されていない領域の直下の上記
活性層部分を含んで形成された出射端面とを備えたこと
を特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項１７】 半導体基板上に配置された、量子井戸
構造の活性層と該活性層上に配置された所定部分の層厚
が他の部分の層厚よりも厚い半導体層とを含む半導体積
層構造と、 該半導体積層構造上に配置された上記半導体基板の格子
定数よりも小さい格子定数を有する半導体からなる格子
不整合層と、 上記半導体積層構造の上記半導体層の層厚が薄い部分を
含んで形成された出射端面とを備えたことを特徴とする
半導体レーザ。 - 【請求項１８】 半導体基板上に配置された、量子井戸
構造の活性層と該活性層上に配置された所定部分の層厚
が他の部分の層厚よりも厚い半導体層とを含む半導体積
層構造と、 該半導体積層構造上に配置された上記半導体基板の格子
定数よりも大きい格子定数を有する半導体からなる格子
不整合層と、 上記半導体積層構造の上記半導体層の層厚が厚い部分を
含んで形成された出射端面とを備えたことを特徴とする
半導体レーザ。 - 【請求項１９】 請求項１５または１６記載の半導体レ
ーザにおいて、 上記量子井戸構造層を構成するウェル層のうち最上層の
ウェル層の上端部から上記格子不整合層の下端部までの
厚みが０．０３μｍ以上であり、かつ上記量子井戸構造
層を構成するウェル層のうち最下層のウェル層の上端部
から上記格子不整合層の下端部までの厚みが０．０８μ
ｍ以下であることを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項２０】 請求項１７または１８記載の半導体レ
ーザにおいて、 上記半導体積層構造の上記半導体層の層厚が厚い部分で
の上記量子井戸構造層を構成するウェル層のうち最上層
のウェル層の上端部から上記格子不整合層の下端部まで
の厚みが０．０８μｍ以上であり、 上記半導体積層構造の上記半導体層の層厚が薄い部分で
の上記量子井戸構造層を構成するウェル層のうち最下層
のウェル層の上端部から上記格子不整合層の下端部まで
の厚みが０．０８μｍ以下であることを特徴とする半導
体レーザ。 - 【請求項２１】 請求項１５または１７記載の半導体レ
ーザにおいて、 上記半導体基板がＧａＡｓ基板であり、 上記半導体積層構造がＧａＡｓ，ＡｌＧａＡｓ，ＧａＩ
ｎＰ，ＡｌＧａＩｎＰ層の一部、もしくは全部を組み合
わせて構成された積層構造であり、 上記格子不整合層がＧａＡｓよりも格子定数の小さい組
成のＧａＩｎＰ層であることを特徴とする半導体レー
ザ。 - 【請求項２２】 請求項１６または１８記載の半導体レ
ーザにおいて、 上記半導体基板がＧａＡｓ基板であり、 上記半導体積層構造がＧａＡｓ，ＡｌＧａＡｓ，ＧａＩ
ｎＰ，ＡｌＧａＩｎＰ層の一部、もしくは全部を組み合
わせて構成された積層構造であり、 上記格子不整合層がＧａＡｓよりも格子定数の大きい組
成のＧａＩｎＰ層であることを特徴とする半導体レー
ザ。 - 【請求項２３】 半導体基板上に、量子井戸構造の活性
層を含む半導体積層構造を形成する工程と、 上記半導体積層構造上に上記半導体基板の格子定数より
も小さい格子定数を有する半導体からなる格子不整合層
を形成する工程と、 出射端面となるべき領域を含む部分以外の上記格子不整
合層をエッチング除去する工程とを含むことを特徴とす
る半導体レーザの製造方法。 - 【請求項２４】 半導体基板上に、量子井戸構造の活性
層を含む半導体積層構造を形成する工程と、 該半導体積層構造上に絶縁膜を成膜し、該絶縁膜を出射
端面となるべき領域を含む部分の上記半導体積層構造上
に開口を有する形状にパターニングする工程と、 該パターニングした絶縁膜を選択マスクとして、上記出
射端面となるべき領域を含む部分の上記半導体積層構造
上に選択的に上記半導体基板の格子定数よりも小さい格
子定数を有する半導体からなる格子不整合層を形成する
工程とを含むことを特徴とする半導体レーザの製造方
法。 - 【請求項２５】 半導体基板上に、量子井戸構造の活性
層を含む半導体積層構造を形成する工程と、 上記半導体積層構造上に上記半導体基板の格子定数より
も大きい格子定数を有する半導体からなる格子不整合層
を形成する工程と、 出射端面となるべき領域及びその近傍の上記格子不整合
層をエッチング除去する工程とを含むことを特徴とする
半導体レーザの製造方法。 - 【請求項２６】 半導体基板上に、量子井戸構造の活性
層を含む半導体積層構造を形成する工程と、 該半導体積層構造上に絶縁膜を成膜し、該絶縁膜を出射
端面となるべき領域及びその近傍以外の部分の上記半導
体積層構造上に開口を有する形状にパターニングする工
程と、 該パターニングした絶縁膜を選択マスクとして、上記出
射端面となるべき領域及びその近傍以外の部分の上記半
導体積層構造上に選択的に上記半導体基板の格子定数よ
りも大きい格子定数を有する半導体からなる格子不整合
層を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体レー
ザの製造方法。 - 【請求項２７】 半導体基板上に、量子井戸構造の活性
層及びその上層に配置された，出射端面となるべき領域
及びその近傍での厚みがそれ以外の領域での厚みよりも
薄い半導体層を含む半導体積層構造を形成する工程と、 上記半導体積層構造上に上記半導体基板の格子定数より
も小さい格子定数を有する半導体からなる格子不整合層
を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体レーザ
の製造方法。 - 【請求項２８】 半導体基板上に、量子井戸構造の活性
層及びその上層に配置された，出射端面となるべき領域
及びその近傍での厚みがそれ以外の領域での厚みよりも
厚い半導体層を含む半導体積層構造を形成する工程と、 上記半導体積層構造上に上記半導体基板の格子定数より
も大きい格子定数を有する半導体からなる格子不整合層
を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体レーザ
の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5236058A JPH0794833A (ja) | 1993-09-22 | 1993-09-22 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
| US08/302,488 US5539763A (en) | 1993-09-22 | 1994-09-12 | Semiconductor lasers and methods for fabricating semiconductor lasers |
| GB9418741A GB2282483B (en) | 1993-09-22 | 1994-09-16 | Semiconductor lasers and modulators and methods for fabricating semiconductor lasers and modulators |
| DE4433873A DE4433873A1 (de) | 1993-09-22 | 1994-09-22 | Halbleiterlaser und Verfahren zu deren Herstellung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5236058A JPH0794833A (ja) | 1993-09-22 | 1993-09-22 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0794833A true JPH0794833A (ja) | 1995-04-07 |
Family
ID=16995119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5236058A Pending JPH0794833A (ja) | 1993-09-22 | 1993-09-22 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5539763A (ja) |
| JP (1) | JPH0794833A (ja) |
| DE (1) | DE4433873A1 (ja) |
| GB (1) | GB2282483B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7045823B2 (en) | 2002-10-25 | 2006-05-16 | Oki Electric Industry Co. Ltd. | Optical semiconductor device having semiconductor laser and electroabsorptive modulator |
| JP2012109630A (ja) * | 2006-08-10 | 2012-06-07 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体光集積素子 |
Families Citing this family (32)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2715506B1 (fr) * | 1994-01-21 | 1996-03-29 | Alcatel Nv | Procédé de remplacement d'une partie d'une première structure semi-conductrice par une autre structure semi-conductrice comportant une couche épitaxiale de composition différente. |
| JP3386261B2 (ja) * | 1994-12-05 | 2003-03-17 | 三菱電機株式会社 | 光半導体装置、及びその製造方法 |
| DE19605794A1 (de) * | 1996-02-16 | 1997-08-21 | Sel Alcatel Ag | Monolithisch integriertes optisches oder optoelektronisches Halbleiterbauelement und Herstellungsverfahren |
| DE19619533A1 (de) * | 1996-05-15 | 1997-11-20 | Sel Alcatel Ag | Monolithisch integriertes optisches Halbleiterbauelement |
| DE19626113A1 (de) * | 1996-06-28 | 1998-01-02 | Sel Alcatel Ag | Optisches Halbleiterbauelement mit tiefem Rippenwellenleiter |
| JPH1056200A (ja) * | 1996-08-08 | 1998-02-24 | Oki Electric Ind Co Ltd | 発光ダイオードおよびその製造方法 |
| JP2822994B2 (ja) * | 1996-09-11 | 1998-11-11 | 日本電気株式会社 | モード同期半導体レーザ |
| JP2924852B2 (ja) * | 1997-05-16 | 1999-07-26 | 日本電気株式会社 | 光半導体装置及びその製造方法 |
| JP3690572B2 (ja) * | 1999-02-17 | 2005-08-31 | パイオニア株式会社 | 分布帰還型半導体レーザ素子及びその製造方法 |
| JP2000277869A (ja) * | 1999-03-29 | 2000-10-06 | Mitsubishi Electric Corp | 変調器集積型半導体レーザ装置及びその製造方法 |
| GB2352085A (en) * | 1999-07-15 | 2001-01-17 | Univ Bristol | Integrated semiconductor optical devices |
| EP1128602B1 (de) * | 2000-02-23 | 2006-10-04 | Tektronix Berlin GmbH & Co. KG | Vorrichtung zum Aufbau eines Protokoll-Stacks und zugehöriges Verfahren |
| GB0008378D0 (en) * | 2000-04-06 | 2000-05-24 | Queen Mary & Westfield College | Light-emitting systems |
| WO2001088993A2 (en) | 2000-05-19 | 2001-11-22 | Mcmaster University | A METHOD FOR LOCALLY MODIFYING THE EFFECTIVE BANDGAP ENERGY IN INDIUM GALLIUM ARSENIDE PHOSPHIDE (InGaAsP) QUANTUM WELL STRUCTURES |
| US6797533B2 (en) * | 2000-05-19 | 2004-09-28 | Mcmaster University | Quantum well intermixing in InGaAsP structures induced by low temperature grown InP |
| US6878562B2 (en) | 2000-10-20 | 2005-04-12 | Phosistor Technologies, Incorporated | Method for shifting the bandgap energy of a quantum well layer |
| US6580740B2 (en) * | 2001-07-18 | 2003-06-17 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser device having selective absorption qualities |
| US6594295B1 (en) | 2001-11-16 | 2003-07-15 | Fox-Tek, Inc. | Semiconductor laser with disordered and non-disordered quantum well regions |
| US6628686B1 (en) | 2001-11-16 | 2003-09-30 | Fox-Tek, Inc | Integrated multi-wavelength and wideband lasers |
| US6888666B1 (en) | 2001-11-16 | 2005-05-03 | Dakota Investment Group, Inc. | Dynamically reconfigurable optical amplification element |
| US6731850B1 (en) | 2001-11-16 | 2004-05-04 | Fox-Tek | Single-waveguide integrated wavelength demux photodetector and method of making it |
| US6807214B2 (en) * | 2002-08-01 | 2004-10-19 | Agilent Technologies, Inc. | Integrated laser and electro-absorption modulator with improved extinction |
| JP2007525012A (ja) * | 2003-06-27 | 2007-08-30 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 低ジッタのパルス型量子ドットレーザシステム |
| KR100497841B1 (ko) * | 2003-07-12 | 2005-06-29 | 한국전자통신연구원 | 광 편향기가 집적된 광소자 및 이를 이용한 외부 공진형파장 가변 레이저 |
| US20060222024A1 (en) * | 2005-03-15 | 2006-10-05 | Gray Allen L | Mode-locked semiconductor lasers with quantum-confined active region |
| US20060227825A1 (en) * | 2005-04-07 | 2006-10-12 | Nl-Nanosemiconductor Gmbh | Mode-locked quantum dot laser with controllable gain properties by multiple stacking |
| JP2009518833A (ja) | 2005-12-07 | 2009-05-07 | インノルメ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 広帯域スペクトル発光を有するレーザ光源 |
| US7561607B2 (en) * | 2005-12-07 | 2009-07-14 | Innolume Gmbh | Laser source with broadband spectrum emission |
| US8411711B2 (en) * | 2005-12-07 | 2013-04-02 | Innolume Gmbh | Semiconductor laser with low relative intensity noise of individual longitudinal modes and optical transmission system incorporating the laser |
| US7835408B2 (en) * | 2005-12-07 | 2010-11-16 | Innolume Gmbh | Optical transmission system |
| US8441018B2 (en) * | 2007-08-16 | 2013-05-14 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Direct bandgap substrates and methods of making and using |
| US10043941B1 (en) | 2017-01-31 | 2018-08-07 | International Business Machines Corporation | Light emitting diode having improved quantum efficiency at low injection current |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3993963A (en) * | 1974-06-20 | 1976-11-23 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Heterostructure devices, a light guiding layer having contiguous zones of different thickness and bandgap and method of making same |
| US4523316A (en) * | 1982-10-29 | 1985-06-11 | Rca Corporation | Semiconductor laser with non-absorbing mirror facet |
| US4663761A (en) * | 1983-10-12 | 1987-05-05 | The General Electric Company, P.L.C. | Semiconductor diode lasers |
| JP2831667B2 (ja) * | 1988-12-14 | 1998-12-02 | 株式会社東芝 | 半導体レーザ装置及びその製造方法 |
| CA2018928C (en) * | 1989-06-14 | 1994-07-26 | Akihiko Oka | Semiconductor laser device |
| US5048036A (en) * | 1989-09-18 | 1991-09-10 | Spectra Diode Laboratories, Inc. | Heterostructure laser with lattice mismatch |
| JP2863648B2 (ja) * | 1991-04-16 | 1999-03-03 | 三菱電機株式会社 | 可視光半導体レーザ |
| JPH06204454A (ja) * | 1992-12-28 | 1994-07-22 | Mitsubishi Electric Corp | 光変調器付半導体レーザ及びその製造方法 |
| JPH06326407A (ja) * | 1993-03-18 | 1994-11-25 | Fujitsu Ltd | 半導体レーザ |
-
1993
- 1993-09-22 JP JP5236058A patent/JPH0794833A/ja active Pending
-
1994
- 1994-09-12 US US08/302,488 patent/US5539763A/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-09-16 GB GB9418741A patent/GB2282483B/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-09-22 DE DE4433873A patent/DE4433873A1/de not_active Ceased
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7045823B2 (en) | 2002-10-25 | 2006-05-16 | Oki Electric Industry Co. Ltd. | Optical semiconductor device having semiconductor laser and electroabsorptive modulator |
| JP2012109630A (ja) * | 2006-08-10 | 2012-06-07 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体光集積素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2282483B (en) | 1998-04-29 |
| GB2282483A (en) | 1995-04-05 |
| GB9418741D0 (en) | 1994-11-02 |
| US5539763A (en) | 1996-07-23 |
| DE4433873A1 (de) | 1995-03-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0794833A (ja) | 半導体レーザおよびその製造方法 | |
| US5926493A (en) | Optical semiconductor device with diffraction grating structure | |
| US5416790A (en) | Semiconductor laser with a self-sustained pulsation | |
| US5459747A (en) | Semiconductor optical devices | |
| US5250462A (en) | Method for fabricating an optical semiconductor device | |
| JP2842292B2 (ja) | 半導体光集積装置および製造方法 | |
| US8273585B2 (en) | Optical semiconductor device and method for manufacturing the same | |
| JP2000277869A (ja) | 変調器集積型半導体レーザ装置及びその製造方法 | |
| JP2746326B2 (ja) | 半導体光素子 | |
| CA2139140C (en) | A method for fabricating a semiconductor photonic integrated circuit | |
| JPH0653619A (ja) | 化合物半導体装置及びその製造方法 | |
| JP2937751B2 (ja) | 光半導体装置の製造方法 | |
| JPH07122816A (ja) | 半導体量子井戸型レーザ及びその製造方法 | |
| JP2701569B2 (ja) | 光半導体素子の製造方法 | |
| JP4690515B2 (ja) | 光変調器、半導体光素子、及びそれらの作製方法 | |
| JP2900824B2 (ja) | 光半導体装置の製造方法 | |
| JPH06204454A (ja) | 光変調器付半導体レーザ及びその製造方法 | |
| JPH0211027B2 (ja) | ||
| JP2882335B2 (ja) | 光半導体装置およびその製造方法 | |
| JPH10242577A (ja) | 半導体レーザおよびその製造方法 | |
| JPH06196797A (ja) | 光変調器集積化光源素子およびその製造方法 | |
| JPH05251812A (ja) | 量子井戸構造光変調器付き分布帰還型半導体レーザおよびその製造方法 | |
| JPH09191150A (ja) | 半導体レーザ装置とその製造方法 | |
| JPH1027935A (ja) | 半導体発光装置およびその製造方法 | |
| JPH0745902A (ja) | 半導体レーザおよびその製造方法 |