JPS59229891A - Manufacturing method of semiconductor laser - Google Patents
Manufacturing method of semiconductor laserInfo
- Publication number
- JPS59229891A JPS59229891A JP58105348A JP10534883A JPS59229891A JP S59229891 A JPS59229891 A JP S59229891A JP 58105348 A JP58105348 A JP 58105348A JP 10534883 A JP10534883 A JP 10534883A JP S59229891 A JPS59229891 A JP S59229891A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- waveguide layer
- waveguide
- confinement
- mask
- 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.)
- Granted
Links
Classifications
-
- 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
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(!) 発明の技術分野
本発明は共振器として機能する一対の臂開血を有するこ
となく、共振器としての反射機能が光放射方向に平行な
方向に一定の規則的間隔をもって幾何学的(二分布して
設けられた分布帰還型半導体レーザの製造方法に関する
。特に、上記の幾何学的に分布して設けられた反射機能
が、導波層と閉じ込め層との界面に設けられた周期的凹
凸によって実現された屈折率の周期的な変化に依存して
なる分布帰還型半導体レーザの製造方法の改良に関する
。[Detailed Description of the Invention] (!) Technical Field of the Invention The present invention does not have a pair of arm openings that function as resonators, but has a reflective function as a resonator in a direction parallel to the light emission direction with a certain regularity. It relates to a method for manufacturing a distributed feedback semiconductor laser in which the above-mentioned geometrically distributed reflection functions are provided in a geometrical (two-distributed manner) at intervals between a waveguide layer and a confinement layer. This invention relates to an improvement in a method for manufacturing a distributed feedback semiconductor laser that relies on periodic changes in refractive index realized by periodic irregularities provided at an interface.
(2) 技術の背景
半導体レーザには、臂開面等によって実現される一対の
反射鏡等よりなる共振器を有する、いわゆる、ファブリ
ー・ペロー型半導体レーザあ他に、光の放射方向に平行
して活性層、導波層及びこれらを挾むように閉じ込め層
を持つ多層構造型半導体レーザがある。この多層構造型
半導体レーザには、導波層と閉じ込め層との界面の一方
又は双方に、反射機能を分布して設けた分布帰還型半導
体レーザと呼ばれるものがある。(2) Background of the technology Semiconductor lasers include so-called Fabry-Perot semiconductor lasers, which have a resonator formed by a pair of reflecting mirrors realized by an arm-opening surface, etc.; There is a multilayer semiconductor laser having an active layer, a waveguide layer, and a confinement layer sandwiching these layers. Among these multilayer structure semiconductor lasers, there is one called a distributed feedback semiconductor laser in which a reflective function is distributed in one or both of the interfaces between a waveguide layer and a confinement layer.
この分布帰還型半導体レーザは、光の周波数と一定の数
量関係のある幾何学的間隔をもって反射機能が分布して
おり、この反射機能として(イ)利得の変化を利用する
、あるいは、(ロ)屈折率の差を利用する、のいずれか
によって更に2種類に分類される。In this distributed feedback semiconductor laser, the reflection function is distributed at geometric intervals that have a certain numerical relationship with the frequency of light, and as this reflection function, (a) a change in gain is used, or (b) It is further classified into two types depending on whether the difference in refractive index is used or not.
本発明は、上記の(ロ)の手段、すなわち、半導体の組
成を変えることにより実現された屈折率の差を利用[て
なる分布帰還型半導体レーザの改良である。The present invention is an improvement of the distributed feedback semiconductor laser by utilizing the above-mentioned means (b), that is, the difference in refractive index realized by changing the composition of the semiconductor.
(3) 従来技術と問題点
第1図は例えば、インジウムガリウムヒ素リン(工nG
aAsp)/インジウムリン(工nP)よりなる分布帰
還型半導体レーザの基本構造の一例を示す基板断面図で
ある。図において、lはn型インジウムリン(n−工n
P)よりなる基板兼下部閉じ込め層であり、2はn型イ
ンジウムガリウムヒ素リン(n−工nGaAsP )よ
りなる下部導波層であり、3はアンドープのインジウム
ガリウムヒ素リン(工nGaAsP)よりなる活性層〒
あ11,4はp型インジウムガリウムヒ素リン(p−工
nGaAsP) よりなる上部導波層fあり、5はp
型インジウムリン(p−InP)よりなる上部閉じ込め
層であり、6はp型インジウムガリウムヒ素リン(p−
工nGaAsP)よりなる電極コンタクト層であり、7
.8は、夫々、正電極及び角型4担1ある。因より明ら
かなとおり、上部導波層4と上部閉じ込め層5との界面
には周期的凹凸が形成されてお【)、これによって屈折
率の周期的な変化が実現されている。この周期的凹凸を
もって分布し、た反射機能を実現するためには、凹凸の
側面が光の放射方向に正確に垂直な平面であることが望
ましいことは言うまフもない。(3) Conventional technology and problems Figure 1 shows, for example, indium gallium arsenide phosphide.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a substrate showing an example of the basic structure of a distributed feedback semiconductor laser made of aAsp)/indium phosphide (nP). In the figure, l is n-type indium phosphide (n-type n
2 is a lower waveguide layer made of n-type indium gallium arsenide phosphide (n-type nGaAsP), and 3 is an active layer made of undoped indium gallium arsenide phosphide (n-type nGaAsP). layer〒
A11, 4 has an upper waveguide layer f made of p-type indium gallium arsenide phosphide (p-type nGaAsP), and 5 has a p-type indium gallium arsenide phosphide (p-type nGaAsP).
The upper confinement layer is made of p-type indium phosphide (p-InP), and 6 is p-type indium gallium arsenide phosphide (p-InP).
This is an electrode contact layer made of GaAsP).
.. 8, each has a positive electrode and a rectangular 4 carrier. As is clear from the above, periodic irregularities are formed at the interface between the upper waveguide layer 4 and the upper confinement layer 5 [), thereby realizing a periodic change in the refractive index. It goes without saying that in order to realize the reflective function distributed with this periodic unevenness, it is desirable that the side surface of the unevenness be a plane exactly perpendicular to the light emission direction.
ところで、従来技術において、上記の構造を実現する手
法としては、液相エピタキシャル成長法(以下、LPE
法という。)を使用して、上部導波層4までの積層体を
基板l上に連続的に形成し、この上部導波層4の表面に
レジスト膜を形成した後、フォトリソグラフィー法を使
用してノぞターニングして周期的凹凸に対応するノぞタ
ーンを有するレジストマスクを形成し、このレジストマ
スクな使用して上部導波層4の上1一部のエツチングを
行ない、レジストを除去したのち再びLPE法を使用し
て閉じ込め層5、コンタクト層6を順次形成する方法が
主として使用されていた。し、か[2、この方法にあっ
ては、レジストマスクの耐エツチング性が低く、上部導
波層4に所期の凹部な正確に形成することが容易1なく
、又、上部閉じ込め)@5の成長時に、導波層4の特に
凸部Bのメルトノ々ツクが発生し、面Aが光放射方向に
対し垂直でなくなったり、はなはだしい場合には周期的
凹凸が平坦化され、反射機能が減殺される。By the way, in the prior art, the liquid phase epitaxial growth method (hereinafter referred to as LPE) is a method for realizing the above structure.
It's called law. ) is used to continuously form a stack up to the upper waveguide layer 4 on the substrate l, and after forming a resist film on the surface of the upper waveguide layer 4, a photolithography method is used to form a stack of layers up to the upper waveguide layer 4. A resist mask having grooves corresponding to the periodic unevenness is formed by turning the resist mask. Using this resist mask, a part of the upper part of the upper waveguide layer 4 is etched. After removing the resist, LPE is applied again. A method in which a confinement layer 5 and a contact layer 6 are sequentially formed using a method has been mainly used. However, [2. In this method, the etching resistance of the resist mask is low, and it is not easy to form the desired concave portion accurately in the upper waveguide layer 4, and the upper confinement) @5 During the growth of the waveguide layer 4, melt knocks occur, especially in the convex portion B, and the surface A is no longer perpendicular to the light emission direction, or in extreme cases, the periodic irregularities are flattened and the reflection function is reduced. be done.
そこ受、マスク材をレジストに換えて上部導波層4をI
l[する半導体との選択エツチング性を有する半導体と
し、この半導体層をもってマスクを形成してこのマスク
を使用して導波層4に周期的凹凸を形成する方法も使用
されており、この方法によれば耐エツチング性は向上す
るが、上記の方法と同僚、メルトノzツクに対しては何
の効果も認められない。すなわち、周期的凹凸の側面が
光の放射方向に対し正確に垂直な平面とはな&)にくく
、満足すべき反射機能を有しないこととなり、分布帰還
型半導体レーザとして所期の機能を発揮せず、結果的に
、しきい値電流が上昇する等の欠点を有する。Then, the mask material was replaced with a resist and the upper waveguide layer 4 was
A method is also used in which a semiconductor layer is used that has selective etching properties with respect to the semiconductor layer, and a mask is formed using this semiconductor layer, and this mask is used to form periodic irregularities in the waveguide layer 4. According to the method described above, the etching resistance is improved, but no effect is observed on the method described above and the method described by colleagues and melt nozzle. In other words, it is difficult for the side surface of the periodic unevenness to be a plane exactly perpendicular to the direction of light emission, and it does not have a satisfactory reflection function, making it difficult for the distributed feedback semiconductor laser to perform its intended function. However, as a result, there are drawbacks such as an increase in threshold current.
(4)発明の目的
本発明の目的は、この欠点を解消することにあり、共振
器として機能する一対の臂開面を有することなく、共振
器としての反射機能が光放射方向に平行な方向に一定の
規則的間隔をもりて幾何学的に分布して設けられ、かつ
、この反射機能が導波層と閉じ込め層との界面に設けら
れた周期的凹凸によって実現された屈折率の周期的な変
化に依存してなる分布帰還型半導体レーザのLPE法を
使用してなす製造方法において、上記の周期的凹凸、特
に凸部のメルト・々ツクを防止でき、満足すべき反射機
能を有する周期的凹凸の形状及び寸法を実現でき、光帰
還量の増大及び低しきい値電流が図れる分布帰還型半導
体レーザの製造方法を提供することにある。(4) Purpose of the Invention The purpose of the present invention is to eliminate this drawback, and without having a pair of arm openings that function as a resonator, the reflection function as a resonator is directed in a direction parallel to the light emission direction. The periodic refractive index is distributed geometrically at regular intervals on the waveguide layer, and this reflection function is realized by the periodic irregularities provided at the interface between the waveguide layer and the confinement layer. In the manufacturing method using the LPE method of a distributed feedback semiconductor laser that depends on the change in temperature, it is possible to prevent the above-mentioned periodic irregularities, especially the melting of the convex portions, and to provide a periodicity that has a satisfactory reflection function. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a distributed feedback semiconductor laser, which can achieve the desired shape and size of unevenness, increase the amount of optical feedback, and achieve a low threshold current.
(5) 発明の構成
本発明に係る半導体レーザの製造方法は、活性層と、該
活性層を挾んt設けられた導波層と、更に該導波層を挾
んで設けられた閉じ込め層とを有し、前記導波層と閉じ
込め層との界面に周期的な凹凸を有する分布帰還型半導
体レーザの製造方法において、前記導波層(前記閉じ込
め層)表面に、前記閉じ込め層(前記導波層)と同一の
半導体よりなる補助層を形成し、該補助層に周期的な開
ロバターンをもって選択的に形成し、次い↑該iRター
ニングされた補助層をエツチングマスクとして前記導波
層(前記閉じ込め層)を選択的にエツチングして前記導
波層(前記閉じ込め層)表面に周期的な凹凸を形成し、
前記補助層前記導波層(前記閉じ込め層)上に、前記閉
じ込め層(前記導波層)を形成する工程を含むことによ
り実現される。(5) Structure of the Invention The method for manufacturing a semiconductor laser according to the present invention comprises: an active layer, a waveguide layer sandwiching the active layer, and a confinement layer sandwiching the waveguide layer. In the method for manufacturing a distributed feedback semiconductor laser having periodic irregularities at the interface between the waveguide layer and the confinement layer, the confinement layer (the confinement layer) is provided on the surface of the waveguide layer (the confinement layer). An auxiliary layer made of the same semiconductor as the waveguide layer (layer) is formed, selectively formed with a periodic open pattern on the auxiliary layer, and then etched using the iR-turned auxiliary layer as an etching mask. selectively etching the confinement layer) to form periodic irregularities on the surface of the waveguide layer (the confinement layer);
This is realized by including the step of forming the confinement layer (the waveguide layer) on the waveguide layer (the confinement layer) of the auxiliary layer.
従来技術にあっては、導波層の上面に周期的凹凸を形成
した後、閉じ込め層を形成するにあたり、上記の周期的
凹凸の形成に使用したレジストマスクはもちろんのこと
、半導体よりなるマスクも除去していた。ところが、こ
のために閉じ込め層成長時に導波層がメルトノ々ツクさ
れて、周期的凹凸の形状が不整になってしまう点に問題
があった。In the conventional technology, after forming periodic asperities on the upper surface of the waveguide layer, when forming the confinement layer, not only the resist mask used to form the periodic asperities described above but also a mask made of semiconductor is used. had been removed. However, this has caused a problem in that the waveguide layer is melt-knocked during growth of the confinement layer, resulting in irregular shapes of the periodic irregularities.
そこで、本発明の発明者は、このような現象を防止する
ためには上記の凸部が閉じ込め層を形成するための成長
溶液と接触する必要のない方法を採用すれば有効tある
との看想を得た0そこ↑、閉じ込め層と同一の半導体を
もって形成したマスクを1吏用して導波層のエツチング
を行なった後、このマスクを除去することなく、そのま
ま、むしろ、このマスクをもって導波層の凸部をメルト
バックから保護しながら閉じ込め層を成長させれば、上
記の凸部上にはマスクが残留しているため、凸部が成長
溶液と接することはなく、したがってメルトノ々ツクも
発生せず、所期の周期的凹凸を形成しうろことを実験的
に確認し、て本発明を完成した。Therefore, the inventor of the present invention believes that in order to prevent such a phenomenon, it would be effective to adopt a method that does not require the above-mentioned convex portions to come into contact with the growth solution for forming the confinement layer. After etching the waveguide layer using a mask made of the same semiconductor as the confinement layer, we did not remove this mask, but rather used it to guide the waveguide. If the confinement layer is grown while protecting the convex portions of the wave layer from meltback, the mask will remain on the convex portions, so the convex portions will not come into contact with the growth solution, and therefore the melt-back will not occur. The present invention was completed by experimentally confirming that the scales formed the desired periodic irregularities without any occurrence of irregularities.
以下、上記の工程を更に詳しく述べる。まず、基板上に
、LPE法をもって下部導波層と、活性層と、上部導波
層となる半導体層と、更に、閉じ込め層と同一の半導体
よりなりマスクとして機能する補助層とを1工程をもっ
て連続的に形成し、この補助層上にレジスト膜を形成し
たのち、これをパターニングして上部導波層に周期的凹
凸を形成するために使用するし)ストマスクを形成し、
このレジストマスクを使用して上記の補助層をエツチン
グし、上記と同一のパターン、すなわち、周期的開口を
補助層に形成して、これをエツチングマスクとする。こ
のエツチングマスクを使用して、上部導波層の上層を約
半分程度の探さまでエツチングして周期的開口を形成す
る。このとき、周期的開口の側面は光放射方向に垂直な
平面となる。The above steps will be described in more detail below. First, a lower waveguide layer, an active layer, a semiconductor layer that will become an upper waveguide layer, and an auxiliary layer that is made of the same semiconductor as the confinement layer and functions as a mask are formed on the substrate using the LPE method in one step. After forming a resist film on this auxiliary layer, patterning it and using it to form periodic irregularities in the upper waveguide layer) forming a resist mask;
This resist mask is used to etch the auxiliary layer, and the same pattern as above, ie, periodic openings, is formed in the auxiliary layer, which serves as an etching mask. Using this etching mask, the upper layer of the upper waveguide layer is etched to about half the depth to form periodic openings. At this time, the side surfaces of the periodic apertures become planes perpendicular to the light emission direction.
次に、閉じ込め層の成長を行なうが、有効な2種類の方
法を各々説明する。第1の方法は閉じ込め層と同一の半
導体をもって形成された補助ノーよりなるエツチングマ
スクを除去することなく、再びLPE法を使用して閉じ
込め層を成長させるもの!ある^このとき、エツチング
マスクの材料と閉じ込めノーの材料とは則−の材料であ
るから、エツチングマスクが除去されることなく残留す
ることは+”Jの不利益ともならず、閉じ込め層の形成
にあたっては、この残留したエツチングマスクがメルト
ノ々ツクからの保護膜として機能するので、導波層の凹
凸部、特に、凸部がメルトバックされて、周期的凹凸の
状態が悪化することはなく、この周期的凹凸の側面は光
放射方向に垂直な平面として保存されるため、十分な光
帰還量が確保され、しきい値電流が十分に低減される。Next, two effective methods for growing the confinement layer will be described. The first method is to grow the confinement layer again using the LPE method without removing the etching mask made of the auxiliary layer made of the same semiconductor as the confinement layer! In this case, since the material of the etching mask and the material of the confinement layer are the same materials, the fact that the etching mask remains without being removed is not a disadvantage to the formation of the confinement layer. In this process, the remaining etching mask functions as a protective film from melt knocks, so that the irregularities of the waveguide layer, especially the convex parts, are not melted back and the condition of periodic irregularities is not worsened. Since the side surfaces of this periodic unevenness are preserved as planes perpendicular to the light emission direction, a sufficient amount of light feedback is ensured and the threshold current is sufficiently reduced.
次に第2の方法は、閉じ込め層と同一の半導体をもって
形成された補助層よりなるエツチングマスクを第1の方
法と同様に除去することなく熱処理を加える。熱処理に
より補助ノーの凸部が熱変形をうけ、上部導波層の凹部
な埋めることができる。前記の熱変形は凸部及び凹部に
おける半導体構成元素の蒸気圧差、凸部から四部への表
面拡散などを利用した現象である。従って熱変形は補助
層凸部の角フ顕著であり補助層を厚くし、熱処理時間を
長くとることにより、効率的に上部導波層の四部を埋め
ることができる。下部導波層の凸部は補助層に保護され
ている層構成から熱変形を被らず、周期的凹凸の状態は
前記第1の方法と同様、悪化することはなく、十分な光
帰還量が確保され、しきい値電流を十分に低減すること
ができる〇
なお、上記の構成において、補助層のエツチング工程に
は、導波層はエッチせず、補助層のみを選択的にエッチ
するエッチャントを使用してなすウェットエツチング法
が適しており、導波層のエツチング工程には、逆に、補
助層はエッチせず、導波層のみを選択的にエッチするエ
ッチャントを使用してなすウェットエツチング法が適し
ている。Next, in the second method, heat treatment is applied without removing the etching mask made of the auxiliary layer formed of the same semiconductor as the confinement layer, as in the first method. The heat treatment causes the convex portions of the auxiliary nozzle to be thermally deformed, making it possible to fill in the concave portions of the upper waveguide layer. The thermal deformation described above is a phenomenon that utilizes the vapor pressure difference of the semiconductor constituent elements between the convex portions and the concave portions, and the surface diffusion from the convex portions to the four portions. Therefore, thermal deformation is noticeable in the corners of the convex portions of the auxiliary layer, and by making the auxiliary layer thicker and taking a longer heat treatment time, it is possible to efficiently fill the four parts of the upper waveguide layer. The convex portion of the lower waveguide layer does not undergo thermal deformation due to the layer structure protected by the auxiliary layer, and the periodic unevenness does not deteriorate as in the first method, and a sufficient amount of optical feedback is obtained. is ensured, and the threshold current can be sufficiently reduced. In the above configuration, the auxiliary layer etching process uses an etchant that selectively etches only the auxiliary layer without etching the waveguide layer. Wet etching using an etchant that selectively etches only the waveguide layer without etching the auxiliary layer is suitable for the etching process of the waveguide layer. law is appropriate.
(6) 発明の実施例
以下図面を参照しつつ、本発明の一実施例に係る半導体
レーザの製造方法について説明し、本発明の構成と特有
の効果とを明らかにする。(6) Embodiments of the Invention A method for manufacturing a semiconductor laser according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings, and the structure and unique effects of the present invention will be clarified.
−例として、基礎吸収端波長が1.3〔μm〕であるイ
ンジウムガリウムヒ素リン(InGaAsP)を活性層
とし、基礎吸収端波長が1.15Cμm〕であるインジ
ウムガリウムヒ累リン(工nGaAsP)を上下の導波
層とし、インジウムリン(工nP)を閉じ込め層とする
、酸化膜ストライプ構造の分布帰還型半導体レーザノ製
造工程について述べる。- As an example, the active layer is indium gallium arsenide phosphide (InGaAsP) whose fundamental absorption edge wavelength is 1.3 [μm], and the active layer is indium gallium arsenide phosphide (InGaAsP) whose fundamental absorption edge wavelength is 1.15 [μm]. We will describe the manufacturing process of a distributed feedback semiconductor laser with an oxide film stripe structure, which uses indium phosphide (nP) as the upper and lower waveguide layers and the confinement layer.
第2図、第3図参照
n型不純物をto18[眞1]程度含むn型インジウム
リン(n−InP)よりなる基板兼下部閉じ込め層ll
上に、LPB法を使用して、(イ)n型不純物を101
7[cm−3)程度含み、基礎吸収端波長が1.15(
μm)程度であるn型インジウムガリウムヒ素リン(n
−工nGaAsP)よりなり厚さが0.2〔μm〕程度
である下部導波層重2、(ロ)基礎吸収端波長が1.3
〔μm〕程度であるアンドープのインジウムガリウムヒ
素リン(工nGaAsP)よりな1)厚さが0,1〔μ
m〕程度tある活性層13、(ハ)p型不純物を101
7〔clrL−3〕程度含み、基礎吸収端波長が1.1
5[μm]程度!あるp型インジウムガリウムヒ素リン
(p−InGaAsP)よりなを)厚さが0.1〔μm
)程度である、上部導波ノーとなる層14′、に)p型
不純物を10” [cIIL−3]程度含むp型インジ
ウムリン(p−工nP)よりな番)淳さが0.1 〔μ
m〕程度である補助層20′よりなる積層体を1工程を
もって形成する。See Figures 2 and 3 Substrate/lower confinement layer ll made of n-type indium phosphide (n-InP) containing n-type impurities to the order of 18 [true 1]
On top, using the LPB method, (a) n-type impurity is added to 101
7 [cm-3], and the fundamental absorption edge wavelength is 1.15 (
n-type indium gallium arsenide phosphide (n
- lower waveguide layer made of GaAsP) with a thickness of about 0.2 [μm], (b) fundamental absorption edge wavelength of 1.3
1) Made of undoped indium gallium arsenide phosphide (GaAsP) with a thickness of about 0.1 [μm].
m] active layer 13 of about t, (c) p-type impurity 101
7 [clrL-3], basic absorption edge wavelength is 1.1
About 5 [μm]! A certain p-type indium gallium arsenide phosphide (p-InGaAsP) has a thickness of 0.1 μm.
The layer 14', which serves as the upper waveguide layer, is made of p-type indium phosphide (p-nP) containing about 10" [cIIL-3] of p-type impurities, with a thickness of 0.1 [μ
A laminated body consisting of the auxiliary layer 20' having a thickness of about 100 m] is formed in one step.
続いて、レジスト(例えばAZ)を厚さO,OS(μm
〕程度に塗布してレジス)[を形成した後、ヘリウ、ム
(He)−カドミウム(Od)レーザな光臨とする二光
束干渉露光法を使用して、約o、19.(μm〕のピン
チを有する干渉縞を形成させてこの干渉縞のパターンに
露光し、レジストを現像して複数個の縞状開口21′を
有するレジストマスク21を形成する。Subsequently, a resist (e.g. AZ) is applied to a thickness of O, OS (μm
After forming a resist by coating the film to an extent of about 19.5 mm, a two-beam interference exposure method using a helium (He)-cadmium (Od) laser beam is used to form a resist. Interference fringes having a pinch of (μm) are formed, the pattern of the interference fringes is exposed, and the resist is developed to form a resist mask 21 having a plurality of striped openings 21'.
次に、このレジストマスク21を使用し、臭化水素酸(
HBr )をエツチング液としてなすウェットエツチン
グ法を用いて、補助層四′をエツチングし、第3図に示
される如き、上記と同様の縞状開口20′を形成し、導
波層とt、rるN14′に周期的凹凸を形成するための
エツチングマスク加を形成する。Next, using this resist mask 21, hydrobromic acid (
The auxiliary layer 4' is etched using a wet etching method using HBr) as an etching solution to form striped openings 20' as shown in FIG. An etching mask is formed on N14' to form periodic irregularities.
第4図参照
このエツチングマスク20を使用し、硫酸(H2BO3
)、過酸化水素水(H2O2)、水(azo)が3:1
:1の割合を混合されてなる混合溶液を使用してなすウ
ェットエツチング法を用いて、上部導波層となる層14
′を手分程度の深さ、すなわち、O,OS(μm〕程度
の深さにエツチングし、新たな開口加を形成する。Refer to Figure 4. Using this etching mask 20, sulfuric acid (H2BO3
), hydrogen peroxide (H2O2), and water (azo) at a ratio of 3:1
: The layer 14 that will become the upper waveguide layer is formed using a wet etching method using a mixed solution having a ratio of 1:1.
' is etched to a depth of about a hand's length, that is, about O,OS (μm) to form a new opening.
この工程により、上層部に周期的凹凸を有する上部導波
層14が形成される。この様にして形成された周期的開
口の(1111面は光放射方向に垂直な平面となる。Through this step, the upper waveguide layer 14 having periodic irregularities in the upper layer portion is formed. The (1111) plane of the periodic openings formed in this manner is a plane perpendicular to the light emission direction.
第5図、第6図参照
上記のエツチングマスク加を除去することなく、再び、
LPI法を使用してp型不純物を101018(C3)
程度含むp型インジウムリン(pInP)よりなる上部
閉じ込め層15を1.5〔μm〕程度の厚さに形成する
。See FIGS. 5 and 6. Again, without removing the etching mask addition described above,
p-type impurity 101018 (C3) using LPI method
An upper confinement layer 15 made of p-type indium phosphide (pInP) with a thickness of about 1.5 [μm] is formed.
尚、このp−工nP閉じ込め層重5の成長温度は550
〔℃)である。言うまでもなく、エツチングマスク20
と閉じ込め層15の材料は同一であるから、エツチング
マスク2oが残留することは不利益とならず、むしろ、
上部閉じ込め層15の形成にあたり、このエツチングマ
スク加がメルトバックからの保護膜として機能するので
、上部導波層14の、特に凸部がメルトバックされて周
期的凹凸が不整となることを有効に防止し、この周期的
凹凸の側面は光放射方向に垂直な平面として保存される
ため、十分な光帰還量が確保され、一方、しきい値゛磁
流も低減される。The growth temperature of this p-nP confinement layer 5 is 550
[°C]. Needless to say, etching mask 20
Since the material of the confinement layer 15 is the same, it is not disadvantageous that the etching mask 2o remains, but rather,
When forming the upper confinement layer 15, this etching mask functions as a protective film against meltback, so it effectively prevents the periodic irregularities from being melted back, especially in the convex portions of the upper waveguide layer 14. Since the side surfaces of the periodic irregularities are preserved as planes perpendicular to the direction of light emission, a sufficient amount of light feedback is ensured, while the threshold magnetic current is also reduced.
続いて、同様にLPB法を使用して、p型不純物を10
19(tx−3)程度含むp型インジウムガリウムヒ素
リン(p工nGaA8P)よ番ンなり厚さが0.5〔μ
m〕程度の電極コンタクト層16を形成したのち、スノ
ξツタ成長法を使用して二酸化シリコン(S1O2)層
22を形成する。Subsequently, using the same LPB method, p-type impurities were added to 10
P-type indium gallium arsenide phosphide (p-type nGaA8P) containing about 19 (tx-3) has a thickness of 0.5 [μ
After forming the electrode contact layer 16 with a thickness of about .m], a silicon dioxide (S1O2) layer 22 is formed using the snow ξ ivy growth method.
第6図は弗5図に示される積層体のa−a断面図1あり
、以下、この図をもって最終工程を説明する。上記の二
酸化シリコン(Sin2)層22上に、電極コンタクト
層16に達する幅5〔μm〕程度のストライプ状の開口
を公知の方法を使用し、て形成したのちその上に電子ビ
ーム蒸着法を使用して、夫々、厚さo、os(μm)/
旧〔μm)/1(μm〕程度のチタン(T1ン/白金(
pt)/金(Au)の三重層よりなる正電極17を形成
する。ここで、基板11を裏面から研磨して厚さ100
〔μm〕程度とし、抵抗加熱蒸着法を使用して基板11
下面に厚さ0.4〔μm〕程度の金・ゲルマニウム(A
u′Ge)/厚さ0.01 (μm)程度のニンケル(
N1)の二重層よl)なる負電極18を形成する。最後
にファプリー ペローモード発振を抑制する為、光放射
面は弁開、他面は粗面となし本実施例の製造工程を完了
する。FIG. 6 is a sectional view 1 taken along line a-a of the laminate shown in FIG. On the silicon dioxide (Sin2) layer 22 described above, a stripe-shaped opening with a width of about 5 [μm] reaching the electrode contact layer 16 is formed using a known method, and then an electron beam evaporation method is used thereon. and the thickness o and os (μm)/
Old [μm] / 1 (μm) titanium (T1 / platinum (
A positive electrode 17 made of a triple layer of pt)/gold (Au) is formed. Here, the substrate 11 is polished from the back side to a thickness of 100 mm.
about [μm], and the substrate 11 is formed using a resistance heating evaporation method.
Gold/germanium (A
u′Ge)/Ninkel(
A negative electrode 18 consisting of a double layer of N1) is formed. Finally, in order to suppress Fabry-Perot mode oscillation, the light emitting surface is left open and the other surface is made rough to complete the manufacturing process of this example.
次に本発明の第2の効果(熱変形)を用いた第2の実施
例に係る半導体レーザの製造方法について説明する0こ
の方法においても補助層のエツチングマスク20を使用
して、ウェットエツチング法を用いて上部導波層となる
層14’に手分程度の深さく〜0.05Cμm) )の
エツチングをして下部導波層に周期的凹凸を形成する工
程までは、補助層20の厚さを0,3〔μm〕程度と厚
くする以外は前記第lの実施例と全く同−tある。Next, a method for manufacturing a semiconductor laser according to a second embodiment using the second effect (thermal deformation) of the present invention will be described. In this method, too, the etching mask 20 of the auxiliary layer is used, and the wet etching method is used. Until the step of etching the layer 14', which will become the upper waveguide layer, to a depth of about a hand's length to 0.05 C μm) to form periodic irregularities on the lower waveguide layer, the thickness of the auxiliary layer 20 is The structure is exactly the same as the first embodiment except that the thickness is increased to about 0.3 μm.
第7図、第8図参照
次にエツチングマスク加を除去することなく、650(
℃)程度の温度で待機させる。この熱処理工程において
凸部↑はPが熱処理雰曲気中へ気化する割合が凹部に比
べて大きく、平衡蒸気圧の差などに因り、凸部から凹部
へのInの拡散、凹sfの再成長が生ずる。最終的には
補助層20 は、凹。Refer to FIGS. 7 and 8. Next, without removing the etching mask, 650 (
Wait at a temperature of about 30°F (°C). In this heat treatment process, the rate at which P vaporizes into the heat treatment atmosphere in the convex portion ↑ is greater than in the concave portion, and due to the difference in equilibrium vapor pressure, In diffuses from the convex portion to the concave portion, and regrowth in the concave sf occurs. occurs. Finally, the auxiliary layer 20 becomes concave.
部を完全に埋め、導波層14を保護した状態になる。The area is completely filled and the waveguide layer 14 is protected.
この工程において、上部導波層14の凸部と接する補助
層界面は何ら影響をうけず、導波層の周期的凹凸の側面
も熱変形から保護されている。続いて、第1の実施例同
様にLPB法を使用してp型不純物を1011019(
3)程度含むp型インジウムリン1p−InP)よりな
る上部閉じ込め層15を1.5〔μm〕程度の厚さ形成
する。この上部閉じ込め層15は熱変形した補助tvr
i−と同一材料であり、補助層で保護された導波層1
4の凹凸に悪影響を与えることなく、熱変形で生じた補
助層の凹凸を埋めて、平坦な成長層を形成する。続いて
同様にL’PK法を使用して、p型不純物を10110
19(3)程度含むp型インジウムガリウムヒ素リン(
p−工nGaAaP)よりなり厚さが0.5〔μm〕程
度の電極コンタク) )Wt 16を形成したのち、ス
・ぐツタ成長法を使用して二酸化シリコン(S10□)
J@22を形成する。以下の工程は第lの実施例と同様
の処理を行ない、本実施例の製造工程を完了する0
尚、本実施例では、上部導波層14と上部閉じ込め層1
5との界面に凹凸を形成する方法を述べたが、同様な方
法を用いて下部閉じ込め層11と下部導波1−12との
界面に凹凸を形成してもよい。この場合、補助層は下部
導波層12と同一材料からなり、閉じ込め層11の表面
を周期的凹凸を有する補助層をマスクとしてエツチング
除去することになる。In this process, the auxiliary layer interface in contact with the convex portion of the upper waveguide layer 14 is not affected at all, and the side surfaces of the periodic irregularities of the waveguide layer are also protected from thermal deformation. Next, as in the first example, the p-type impurity was added to 1011019 (1011019) using the LPB method.
3) An upper confinement layer 15 made of p-type indium phosphide (1p-InP) having a thickness of about 1.5 [μm] is formed. This upper confinement layer 15 is a thermally deformed auxiliary tvr.
Waveguide layer 1 made of the same material as i- and protected by an auxiliary layer
To fill in the unevenness of the auxiliary layer caused by thermal deformation and form a flat growth layer without adversely affecting the unevenness of 4. Then, using the same L'PK method, p-type impurities were added to 10110
p-type indium gallium arsenide phosphide (containing about 19(3)
After forming an electrode contact with a thickness of about 0.5 [μm] made of p-type nGaAaP)) Wt 16, silicon dioxide (S10
Form J@22. The following steps are similar to those in the first embodiment to complete the manufacturing process of this embodiment. In this embodiment, the upper waveguide layer 14 and upper confinement layer 1
Although the method of forming the unevenness at the interface with the lower confinement layer 11 and the lower waveguide 1-12 has been described, a similar method may be used to form the unevenness at the interface between the lower confinement layer 11 and the lower waveguide 1-12. In this case, the auxiliary layer is made of the same material as the lower waveguide layer 12, and the surface of the confinement layer 11 is etched away using the auxiliary layer having periodic irregularities as a mask.
以上の工程により、導波層と閉じ込め層との界面に形成
された周期的凹凸によるゾラッグ反射を利用した共振器
が形成され、しかも、この周期的凹凸の側面は光放射方
向に対し正確に垂直な面となっているため、光帰還量が
大きく、しきい値電流の小さい分布帰還型レーザが実現
できる。Through the above process, a resonator is formed that utilizes Zorag reflection due to the periodic asperities formed at the interface between the waveguide layer and the confinement layer, and the side surfaces of the periodic asperities are exactly perpendicular to the light emission direction. Since the surface is flat, it is possible to realize a distributed feedback laser with a large amount of optical feedback and a small threshold current.
(7)発明の詳細
な説明せるとおり、本発明によれば、共振器として機能
する一対の弁開面を有することなく、共振器としての反
射機能が光放射方向に平行な方向に一定の規則的間隔を
もって幾何学的に分布して設けられ、かつ、この反射機
能が導波層と閉じ込め層との界面に設けられた周期的凹
凸によって実現された屈折率の周期的な変化に依存して
なる分布帰還型レーザレーザのLPFi法を使用してな
す製造方法において、上記の周期的凹凸、特に凸部のメ
ルトノ々ツクを防止フき、且つ、満足すべき反射機能を
有する周期的凹凸の形状及び寸法を実現可能とし、光帰
還量の増大及び低しきい値電流を可能とする、分布帰還
型半纏体レーザの製造方法を提供することができる。(7) As described in detail, according to the present invention, the reflection function as a resonator is directed in a direction parallel to the light emission direction with a certain regularity, without having a pair of valve opening surfaces that function as a resonator. The reflection function depends on the periodic change in the refractive index realized by the periodic irregularities provided at the interface between the waveguide layer and the confinement layer. In the method of manufacturing a distributed feedback laser using the LPFi method, the above-mentioned periodic asperities, especially the shape of the periodic asperities that prevent melt knocks at the convex portions and have a satisfactory reflection function. It is possible to provide a method for manufacturing a distributed feedback semi-integral laser, which enables the realization of dimensions and dimensions, an increase in the amount of optical feedback, and a low threshold current.
第1図は、分布帰還型半導体レーザの基本枦造の一しリ
を示す基板断面図であり、第2図乃至第6図は本発明の
−′EIJm ruに係る酸化膜ストライプ構造の分布
帰還型半導体レーザの製造方法における各主要工程完了
後の基板断面図1ある0なお、第1図乃至第5図は光放
射方向に直交する方向から視た図であり、第6図は光放
射方向から視た図、第7図及び第8図は光放射方向に直
交する方向から視た断面図である。
1.11・・・基板兼下部閉じ込め層(n−工nP)、
2.12−・・下部導波層(n−工nGaAsP)、3
.13−=活性ノー(InGaAaP)、4.14 ・
・・下部導波層(p−工nGaAeP)、14’ ・・
・上部導波ノーとなるノー(p−InGaAsP)、5
.15−・・上部閉じ込め層(p−工nP)、6.16
・・パ嘔極コンタクト層(p−工nGaAaP)、7.
17−・・正電極(T i/p t/A u三!i7m
)、8.18 ・・・負電極(Au′Ge/Ni二重層
)、加・・・エツチングマスク(p工nP) 、20’
・・・エツチングマスクとなる補助層(p−工n P
) 、20’・・・エツチングマスクに設けられた縞状
開口、20”’・・・上部導波層となる層に設けられた
縞状開口、加″−・・熱変形した補助層(p工nP)
、21・・・レジストマスク、21′川レジストにW′
Iけられた縞状開口、22・・・二酸化シリコン(Si
O2)層。
第8図
22FIG. 1 is a cross-sectional view of a substrate showing the basic structure of a distributed feedback semiconductor laser, and FIGS. 2 to 6 are distributed feedback of an oxide film stripe structure according to the present invention. Cross-sectional views of the substrate after completion of each main process in the method for manufacturing a type semiconductor laser 7 and 8 are cross-sectional views seen from a direction perpendicular to the light emission direction. 1.11...Substrate and lower confinement layer (n-type nP),
2.12--Lower waveguide layer (n-tech nGaAsP), 3
.. 13-=active no(InGaAaP), 4.14 ・
・Lower waveguide layer (p-nGaAeP), 14' ・・
- Upper waveguide no (p-InGaAsP), 5
.. 15-...Top confinement layer (p-nP), 6.16
... p-electrode contact layer (p-electrode nGaAaP), 7.
17-...Positive electrode (T i/p t/A u3!i7m
), 8.18... Negative electrode (Au'Ge/Ni double layer), Processing... Etching mask (p process nP), 20'
・・・Auxiliary layer (p-etching nP) serving as an etching mask
), 20'...Striped openings provided in the etching mask, 20'''...Striped openings provided in the layer that will become the upper waveguide layer, processed''--thermally deformed auxiliary layer (p Engineering nP)
, 21...resist mask, 21'W' on the river resist
I cut striped openings, 22...silicon dioxide (Si
O2) layer. Figure 8 22
Claims (1)
該導波層を挾んで設けられた閉じ込め層とを有し、前記
導波層と閉じ込め層との界面に周期的な凹凸を有する分
布帰還型半導体レーザの製造方法において、前記導波層
(前記閉じ込め層)表面に、前記閉じ込め層(前記導液
層)と同一の半導体よりなる補助層を周期的な開口/e
ターンをもって選択的に形成し、次いで、該パターニン
グされた補助層をエツチングマスクとして前記導波層(
前記閉じ込め層)を選択的にエツチングして前記導液層
(前記閉じ込め層)表向に周期的な凹凸を形成し、前記
導波層(前記閉じ込め層)上に、前記閉じ込め層(前記
導波層)を形成する工程を含むことを特徴とする、半導
体レーザの製造方法0It has an active layer, a waveguide layer sandwiching the active layer, and a confinement layer sandwiching the waveguide layer, the interface between the waveguide layer and the confinement layer being periodically In the method for manufacturing a distributed feedback semiconductor laser having irregularities, an auxiliary layer made of the same semiconductor as the confinement layer (liquid guide layer) is formed on the surface of the waveguide layer (the confinement layer) with periodic openings/e.
The patterned auxiliary layer is then used as an etching mask to form the waveguide layer (
The confinement layer (the confinement layer) is selectively etched to form periodic irregularities on the surface of the liquid guide layer (the confinement layer), and the confinement layer (the confinement layer) is etched on the waveguide layer (the confinement layer). Method 0 of manufacturing a semiconductor laser, characterized by including a step of forming a layer)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58105348A JPS59229891A (en) | 1983-06-13 | 1983-06-13 | Manufacturing method of semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58105348A JPS59229891A (en) | 1983-06-13 | 1983-06-13 | Manufacturing method of semiconductor laser |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59229891A true JPS59229891A (en) | 1984-12-24 |
JPH0526359B2 JPH0526359B2 (en) | 1993-04-15 |
Family
ID=14405225
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58105348A Granted JPS59229891A (en) | 1983-06-13 | 1983-06-13 | Manufacturing method of semiconductor laser |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59229891A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60164380A (en) * | 1984-02-06 | 1985-08-27 | Nec Corp | Manufacture of semiconductor laser |
JPS624386A (en) * | 1985-07-01 | 1987-01-10 | Fujitsu Ltd | Manufacture of compound semiconductor device |
JP2011022547A (en) * | 2009-06-17 | 2011-02-03 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Method of forming diffraction grating |
JP2011029667A (en) * | 1996-03-22 | 2011-02-10 | Philips Lumileds Lightng Co Llc | Light-emitting device |
-
1983
- 1983-06-13 JP JP58105348A patent/JPS59229891A/en active Granted
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60164380A (en) * | 1984-02-06 | 1985-08-27 | Nec Corp | Manufacture of semiconductor laser |
JPS624386A (en) * | 1985-07-01 | 1987-01-10 | Fujitsu Ltd | Manufacture of compound semiconductor device |
JP2011029667A (en) * | 1996-03-22 | 2011-02-10 | Philips Lumileds Lightng Co Llc | Light-emitting device |
JP2011022547A (en) * | 2009-06-17 | 2011-02-03 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Method of forming diffraction grating |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0526359B2 (en) | 1993-04-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPH07176827A (en) | Manufacture of semiconductor laser with modulator | |
JPS62189785A (en) | Semiconductor device with distributed Bragg reflector | |
JPS6348888A (en) | Semiconductor laser device | |
JPS59229891A (en) | Manufacturing method of semiconductor laser | |
JP2018139264A (en) | Optical semiconductor element and method for manufacturing the same | |
JPH03797B2 (en) | ||
JPS60247986A (en) | Distributed feedback type semiconductor laser | |
JPS6317356B2 (en) | ||
JPH037153B2 (en) | ||
JP2830108B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor laser | |
JPS63305582A (en) | Semiconductor laser | |
JPH0158676B2 (en) | ||
JPS63250886A (en) | Manufacture of semiconductor laser element | |
JPS6136719B2 (en) | ||
JPS6057990A (en) | Semiconductor laser | |
JPS62282481A (en) | Semiconductor laser | |
JPS61182295A (en) | Semiconductor layer device | |
JPH04369886A (en) | Manufacturing method of semiconductor laser | |
JPS59126693A (en) | Distributed feedback type semiconductor laser and manufacture thereof | |
JPS59119882A (en) | Distributed feedback semiconductor laser | |
JPS59119887A (en) | semiconductor laser | |
JPS6281085A (en) | Etching mask | |
JPH01215087A (en) | Semiconductor light emitting device | |
JPS61134096A (en) | Distributed feedback type semiconductor laser | |
JPS6320037B2 (en) |