JPS6065588A - 半導体レ−ザの製造方法 - Google Patents
半導体レ−ザの製造方法Info
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- JPS6065588A JPS6065588A JP58172897A JP17289783A JPS6065588A JP S6065588 A JPS6065588 A JP S6065588A JP 58172897 A JP58172897 A JP 58172897A JP 17289783 A JP17289783 A JP 17289783A JP S6065588 A JPS6065588 A JP S6065588A
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- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 9
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 28
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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
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、回折格子を共振器として用いる半導体レーザ
の製造方法に関する。
の製造方法に関する。
基板上に設けた周期的凹凸からなる回折格子は、ブラッ
グ反射条件を満足させることにより単一波長の選択が可
能であＬＤＦＢ（分布帰還型）レーザやＤＢＲ（分布反
射型）レーザ等の要素機構となっている。この種のレー
ザでは回折格子上への結晶成長が必要であるが、ここで
結晶成長温度による回折格子の熱変形が問題となってい
る。以下、この問題をＩｎＰ基板上に設け、従；未結晶
成長中のメルトバック機構によるものすなわち、高温待
期中に回折格子の凸部が分解して移動し、これが回折格
子の凹部において再結晶化する、所謂マス・トランスボ
ーテーションによるものと云われている。そして、この
現象が進行すると第１図（Ｃ）に示す如く全く平坦化さ
れた状態になることが確認されている。
グ反射条件を満足させることにより単一波長の選択が可
能であＬＤＦＢ（分布帰還型）レーザやＤＢＲ（分布反
射型）レーザ等の要素機構となっている。この種のレー
ザでは回折格子上への結晶成長が必要であるが、ここで
結晶成長温度による回折格子の熱変形が問題となってい
る。以下、この問題をＩｎＰ基板上に設け、従；未結晶
成長中のメルトバック機構によるものすなわち、高温待
期中に回折格子の凸部が分解して移動し、これが回折格
子の凹部において再結晶化する、所謂マス・トランスボ
ーテーションによるものと云われている。そして、この
現象が進行すると第１図（Ｃ）に示す如く全く平坦化さ
れた状態になることが確認されている。
このよう万回折格子の熱変形は、回折格子としての回折
効率を下げてしまい、ＤＦＢレーザやＤＢＲレーザの発
振しきい値を上昇させる要因となる。このため、最近で
は結晶成長温度を約５８０Ｃ℃〕と低くシ、回折格子の
熱変形を最小限に抑える手法が採用されている。しかし
ながら、熱変形を十分に抑えるには結晶成長の下限的な
温度を用いなければならず、この場合結晶成長層の結晶
性は必ずしも良好なものではなかった。また、ＤＦＢレ
ーザでは回折格子からレーザの活性領域１での距離が短
いため、回折格子の表面凹凸がレーザ特性や寿命特性等
に悪影響を与えると云う問題があった。
効率を下げてしまい、ＤＦＢレーザやＤＢＲレーザの発
振しきい値を上昇させる要因となる。このため、最近で
は結晶成長温度を約５８０Ｃ℃〕と低くシ、回折格子の
熱変形を最小限に抑える手法が採用されている。しかし
ながら、熱変形を十分に抑えるには結晶成長の下限的な
温度を用いなければならず、この場合結晶成長層の結晶
性は必ずしも良好なものではなかった。また、ＤＦＢレ
ーザでは回折格子からレーザの活性領域１での距離が短
いため、回折格子の表面凹凸がレーザ特性や寿命特性等
に悪影響を与えると云う問題があった。
そこで、熱変形による回折効率の低下がなく、また表面
の平坦化された回折格子の実現が強く望壕れている。
の平坦化された回折格子の実現が強く望壕れている。
１゛９沸明の目的〕
本発明の目的は、熱変形による回折効果の低下がなく、
かつ表面の平坦化された回折格子を実現することができ
、ＤＦＢレーザやＤＢＲレーザのしきい値低下及び長寿
命化等をはかυ得る半導体レーザの製造方法を提供する
ことにある。
かつ表面の平坦化された回折格子を実現することができ
、ＤＦＢレーザやＤＢＲレーザのしきい値低下及び長寿
命化等をはかυ得る半導体レーザの製造方法を提供する
ことにある。
本発明の骨子は、周期的凹凸による回折格子の動作機構
を周期的屈折率差で置き換えることによシ、回折格子の
平坦化を実現することにある。
を周期的屈折率差で置き換えることによシ、回折格子の
平坦化を実現することにある。
すなわち本発明は、回折格子上に所望の多層結晶層を成
長形成して半導体レーザを製造する方法において、半導
体基板上に該基板とは屈折率の異なる結晶層を成長形成
したのち、上記結晶層及び基板を周期的にエツチングし
、次いで熱処理を施し基板のエツチングによる四部に工
である。
長形成して半導体レーザを製造する方法において、半導
体基板上に該基板とは屈折率の異なる結晶層を成長形成
したのち、上記結晶層及び基板を周期的にエツチングし
、次いで熱処理を施し基板のエツチングによる四部に工
である。
本発明によれば、従来問題となっていた熱変珍を積極的
に利用し、基板上の周期的凹部に該偏板と屈折率の異な
る半導体結晶を埋め込むことによシ、表面の平坦な回折
格子を実現することができる。このため、ＤＦＢレーザ
であっても、回折格子の表面状態によるレーザ特性や寿
命特性の低下と云う問題は殆ど生じない。また、熱変形
に起因する回折効率の低下が生じることはなく、発振し
きい値を十分小さくすることができる。さらに、熱変形
による影響を考慮する必要がないので、十分高い温度で
の結晶成長が可能日０、良質な結晶成長層が得られる等
の利点もある◇ 〔発明の実施例〕 第２図（ａ）〜（ｄ）は本発明の一実施例に係わるＤＦ
Ｂレーザ製造工程を示す断面図である。まず、第２図（
、）に示す如（ＩｎＰ基板１１上に該基板とは屈折率の
異なるＩｎＧａＡｓＰ結晶層１２を成長形成した。ここ
で、ＩｎＧａＡｓＰはその組成比を制御することにより
ＩｎＰとの格子整合をとること力ｌ、・のエツチング深
さは、ＩｎＧａＡｓＰ結晶層１２の厚；、＋′＋１ さより深く、ＩｎＰ基板１１中に上記結晶層１２の厚さ
と同程度以上の深さで溝１３が形成されるよう行う。な
お、各層の）々ラメータとしては、例えばＩｎＧａＡｓ
Ｐ結晶層の禁制帯幅を１，２（、ｍ）、ソノ厚さを０．
２〔μｍ〕、エツチング深さを０．４〜０．８〔μｍ〕
程度とした。
に利用し、基板上の周期的凹部に該偏板と屈折率の異な
る半導体結晶を埋め込むことによシ、表面の平坦な回折
格子を実現することができる。このため、ＤＦＢレーザ
であっても、回折格子の表面状態によるレーザ特性や寿
命特性の低下と云う問題は殆ど生じない。また、熱変形
に起因する回折効率の低下が生じることはなく、発振し
きい値を十分小さくすることができる。さらに、熱変形
による影響を考慮する必要がないので、十分高い温度で
の結晶成長が可能日０、良質な結晶成長層が得られる等
の利点もある◇ 〔発明の実施例〕 第２図（ａ）〜（ｄ）は本発明の一実施例に係わるＤＦ
Ｂレーザ製造工程を示す断面図である。まず、第２図（
、）に示す如（ＩｎＰ基板１１上に該基板とは屈折率の
異なるＩｎＧａＡｓＰ結晶層１２を成長形成した。ここ
で、ＩｎＧａＡｓＰはその組成比を制御することにより
ＩｎＰとの格子整合をとること力ｌ、・のエツチング深
さは、ＩｎＧａＡｓＰ結晶層１２の厚；、＋′＋１ さより深く、ＩｎＰ基板１１中に上記結晶層１２の厚さ
と同程度以上の深さで溝１３が形成されるよう行う。な
お、各層の）々ラメータとしては、例えばＩｎＧａＡｓ
Ｐ結晶層の禁制帯幅を１，２（、ｍ）、ソノ厚さを０．
２〔μｍ〕、エツチング深さを０．４〜０．８〔μｍ〕
程度とした。
次に、上記試料をＰを含む雰囲気中で熱処理した。熱処
理条件としては、例えば温度６７０〔℃〕、処理時間３
０分とする。このときの熱処理雰囲気中には、ＩｎＰ或
いはＩｎＧａＡｓＰからのＰの蒸発を防止するために所
定量のＰを雰囲気中に含ませておく。このよう々熱処理
を行うことにより、第２図（Ｃ）に示す如く凸部におっ
たＩｎＧａＡｓＰ結晶が熱変形して四部に再結晶化する
。
理条件としては、例えば温度６７０〔℃〕、処理時間３
０分とする。このときの熱処理雰囲気中には、ＩｎＰ或
いはＩｎＧａＡｓＰからのＰの蒸発を防止するために所
定量のＰを雰囲気中に含ませておく。このよう々熱処理
を行うことにより、第２図（Ｃ）に示す如く凸部におっ
たＩｎＧａＡｓＰ結晶が熱変形して四部に再結晶化する
。
また、第２図（ｂ）でのエツチング深さがＩ ｎＧａＡ
ｓ Ｐ結晶層１２の厚みの２倍以上となっている場合に
は、再結晶化したＩｎＧａＡｓＰ結晶１２′上に更にる
。すなわち、周期的屈折率変化による回折格子が形成さ
れることになる。
ｓ Ｐ結晶層１２の厚みの２倍以上となっている場合に
は、再結晶化したＩｎＧａＡｓＰ結晶１２′上に更にる
。すなわち、周期的屈折率変化による回折格子が形成さ
れることになる。
これ以降は通常のレーザ製造工程と同様に、・第２図（
ｄ）に示す如く回折格子上に光導波路層２１、第１クラ
ッド層２２、活性層２３、第２クラッド層２４及びオー
ミック・コンタクト層２５を順次成長形成し、さらに電
極２６．２７を被着することによって、ＤＦＢレーザが
完成する。ここで、電極２６の一部が取如除かれている
のは、ＤＦＢレーザの端面間共振によるファブリペロー
モードを抑止するため、非励起領域を設けるためである
。また、この構造では回折格子製作の熱処理と各層２１
．〜，２５の結晶成長を連続して行うことも可能である
。
ｄ）に示す如く回折格子上に光導波路層２１、第１クラ
ッド層２２、活性層２３、第２クラッド層２４及びオー
ミック・コンタクト層２５を順次成長形成し、さらに電
極２６．２７を被着することによって、ＤＦＢレーザが
完成する。ここで、電極２６の一部が取如除かれている
のは、ＤＦＢレーザの端面間共振によるファブリペロー
モードを抑止するため、非励起領域を設けるためである
。また、この構造では回折格子製作の熱処理と各層２１
．〜，２５の結晶成長を連続して行うことも可能である
。
かくして本実施例方法によれば、熱処理を積極的に利用
した平坦な回折格子を実現することができ、ＤＦＢレー
ザのしきい値低下や長寿命化に極めて有効である。
した平坦な回折格子を実現することができ、ＤＦＢレー
ザのしきい値低下や長寿命化に極めて有効である。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。例えば、前記第２図（ａ）に示す工＜ 、ＧａＡｓ
とＧａＡｔＡ ｓとのように所望の屈折率差の得られる
ものであればよい。さらに、ＤＦＢレーザに限らず、Ｄ
ＦＢレーザやＧ Ｃ（ＧｒａｔｉｎｇＣｏｕｐｌｅ型）
レーザ、その他回折格子を必要とする各種の半導体レー
デに適用できるのは勿論のととである。要するに本発明
は、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施す
ることができる。
い。例えば、前記第２図（ａ）に示す工＜ 、ＧａＡｓ
とＧａＡｔＡ ｓとのように所望の屈折率差の得られる
ものであればよい。さらに、ＤＦＢレーザに限らず、Ｄ
ＦＢレーザやＧ Ｃ（ＧｒａｔｉｎｇＣｏｕｐｌｅ型）
レーザ、その他回折格子を必要とする各種の半導体レー
デに適用できるのは勿論のととである。要するに本発明
は、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施す
ることができる。
第１図（ｌＬ）〜（Ｃ）は回折格子の熱変形による問題
を説明するだめの断面図、第２図（、）〜（ｄ）は本発
明の一実施例に係わるＤＦＢレーザ製造工程を示す断面
図、第３図は変形例を説明するだめの断面図である。 １１− ＩｎＰ基板、１２− ＩｎＧａＡｓＰ結晶層、
１３・・・溝部、２１・・・光導波路層、２２，２４．
・。 クラッド層、２３・・・活性層、２５・・・オーミック
・フンタクト層、２６．２７・・・電極、３１・・・中
間］帝Ｏ
を説明するだめの断面図、第２図（、）〜（ｄ）は本発
明の一実施例に係わるＤＦＢレーザ製造工程を示す断面
図、第３図は変形例を説明するだめの断面図である。 １１− ＩｎＰ基板、１２− ＩｎＧａＡｓＰ結晶層、
１３・・・溝部、２１・・・光導波路層、２２，２４．
・。 クラッド層、２３・・・活性層、２５・・・オーミック
・フンタクト層、２６．２７・・・電極、３１・・・中
間］帝Ｏ
Claims (1)
- （１）半導体基板上に該基板と所定の屈折率差を有する
結晶層を成長形成する工程と、上記結二」チング面を平
坦化する工程と、次いで上記平坦、イヒした面上に所望
の多層結晶層を成長形成する−“１ ・工程とを具備したことを特徴とする半導体レーｉ゛ザ
の製造方法。 ’Ｌ” （２） 前記基板としてＩｎＰ 、前記結晶層
としてＩｎＧａＡｓＰを用いたことを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58172897A JPS6065588A (ja) | 1983-09-21 | 1983-09-21 | 半導体レ−ザの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58172897A JPS6065588A (ja) | 1983-09-21 | 1983-09-21 | 半導体レ−ザの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6065588A true JPS6065588A (ja) | 1985-04-15 |
| JPS6355232B2 JPS6355232B2 (ja) | 1988-11-01 |
Family
ID=15950360
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58172897A Granted JPS6065588A (ja) | 1983-09-21 | 1983-09-21 | 半導体レ−ザの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6065588A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS614223A (ja) * | 1984-06-19 | 1986-01-10 | Ricoh Co Ltd | 薄膜デバイスのビツトパタ−ン形成方法 |
| JPS6273690A (ja) * | 1985-09-26 | 1987-04-04 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ−素子 |
| US5020072A (en) * | 1989-05-22 | 1991-05-28 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device |
| US5023198A (en) * | 1990-02-28 | 1991-06-11 | At&T Bell Laboratories | Method for fabricating self-stabilized semiconductor gratings |
| US6862394B2 (en) * | 2002-01-07 | 2005-03-01 | Triquint Technology Holding Co. | Wavelength tunable laser and method of formation |
-
1983
- 1983-09-21 JP JP58172897A patent/JPS6065588A/ja active Granted
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS614223A (ja) * | 1984-06-19 | 1986-01-10 | Ricoh Co Ltd | 薄膜デバイスのビツトパタ−ン形成方法 |
| JPS6273690A (ja) * | 1985-09-26 | 1987-04-04 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ−素子 |
| US5020072A (en) * | 1989-05-22 | 1991-05-28 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device |
| US5023198A (en) * | 1990-02-28 | 1991-06-11 | At&T Bell Laboratories | Method for fabricating self-stabilized semiconductor gratings |
| EP0444350A2 (en) * | 1990-02-28 | 1991-09-04 | AT&T Corp. | Method for fabricating selfstabilized semiconductor gratings |
| US6862394B2 (en) * | 2002-01-07 | 2005-03-01 | Triquint Technology Holding Co. | Wavelength tunable laser and method of formation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6355232B2 (ja) | 1988-11-01 |
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