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JP3274710B2 - Distributed feedback semiconductor laser device and method of manufacturing distributed feedback semiconductor laser device - Google Patents

Distributed feedback semiconductor laser device and method of manufacturing distributed feedback semiconductor laser device

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JP3274710B2
JP3274710B2 JP19424692A JP19424692A JP3274710B2 JP 3274710 B2 JP3274710 B2 JP 3274710B2 JP 19424692 A JP19424692 A JP 19424692A JP 19424692 A JP19424692 A JP 19424692A JP 3274710 B2 JP3274710 B2 JP 3274710B2
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semiconductor laser
laser device
diffraction grating
conductivity type
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治久 瀧口
元隆 種谷
千登勢 中西
聰 菅原
裕章 工藤
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光情報処理や光計測な
どの光源として用いられる分布帰還型半導体レーザ素子
の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a distributed feedback semiconductor laser device used as a light source for optical information processing and optical measurement.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、小型・高出力・低価格という利点
を有する半導体レーザの実用化により、従来レーザ光源
の使用が困難であった一般産業機器や民生機器へのレー
ザの応用が進んでいる。なかでも、光情報処理や光計測
などの分野における進歩はめざましく、今後、半導体レ
ーザは、さらに多くの分野に応用されて行くものと考え
られる。このような状況下において、例えば高速レーザ
プリンタなどへ応用することを目的とした半導体レーザ
の開発が進められている。この用途では、基本横モード
で発振するように制御された、いわゆる横モード制御レ
ーザが必要とされる。また、例えばホログラムなどを用
いた光学系においては、基本横モードに加えて、さらに
単一縦モードで発振する半導体レーザが必要とされる。
発振される光の縦モードを制御して単一縦モード発振を
得る構造としては、回折格子を用いた分布帰還型(Distr
ibuted Feedback:DFB)構造または分布反射型(Distribut
ed Bragg Reflector:DBR)構造がある。このような構造
を有するGaAs系やInP系の半導体レーザが盛んに開発さ
れている。
2. Description of the Related Art In recent years, with the practical use of semiconductor lasers having the advantages of small size, high output, and low cost, the application of lasers to general industrial equipment and consumer equipment, for which use of laser light sources has been difficult in the past, has been advanced. . Above all, remarkable progress has been made in fields such as optical information processing and optical measurement, and it is considered that semiconductor lasers will be applied to more fields in the future. Under such circumstances, the development of semiconductor lasers intended for application to, for example, high-speed laser printers and the like has been promoted. In this application, a so-called transverse mode control laser controlled to oscillate in the fundamental transverse mode is required. For example, in an optical system using a hologram or the like, a semiconductor laser that oscillates in a single longitudinal mode in addition to the fundamental transverse mode is required.
As a structure for obtaining a single longitudinal mode oscillation by controlling the longitudinal mode of emitted light, a distributed feedback type (Distr.
ibuted Feedback (DFB) structure or distributed reflection type (Distribut
There is an ed Bragg Reflector (DBR) structure. GaAs and InP semiconductor lasers having such a structure are being actively developed.

【0003】縦モード制御用の構造と横モード制御用の
構造とを有する分布帰還型の半導体レーザ素子を製造す
る方法としては、例えば、2回の結晶成長工程で簡便に
回折格子を素子内に作り込む方法が報告されている(特
開平2-206191号)。この方法により製造される半導体レ
ーザ素子の概略構造を図7に示す。この半導体レーザ素
子は以下のようにして作製される。
As a method of manufacturing a distributed feedback type semiconductor laser device having a structure for controlling a longitudinal mode and a structure for controlling a transverse mode, for example, a diffraction grating can be easily formed in a device by two crystal growth steps. A method of producing the same has been reported (JP-A-2-206191). FIG. 7 shows a schematic structure of a semiconductor laser device manufactured by this method. This semiconductor laser device is manufactured as follows.

【0004】まず、図8に示すように、第1の結晶成長
工程において、減圧下での有機金属気相成長(MOCVD)法
により、n-GaAs基板30上に、n-In0.5(Ga0.3Al0.7)0.5P
第1クラッド層31、ノンドープIn0.5Ga0.5P活性層32、p
-In0.5(Ga0.7Al0.3)0.5P光導波路層33、およびn-GaAs電
流阻止層34を順次成長させる。
First, as shown in FIG. 8, in a first crystal growth step, n-In 0.5 (Ga 0.3 ) is formed on an n-GaAs substrate 30 by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) under reduced pressure. Al 0.7 ) 0.5 P
First cladding layer 31, non-doped In 0.5 Ga 0.5 P active layer 32, p
An -In 0.5 (Ga 0.7 Al 0.3 ) 0.5 P optical waveguide layer 33 and an n-GaAs current blocking layer 34 are sequentially grown.

【0005】次いで、図9に示すように、ホトレジスト
マスクを用いた化学エッチング法により、p-In0.5(Ga
0.7Al0.3)0.5P光導波路層33が露出するまで、n-GaAs電
流阻止層34をエッチング除去して、ストライプ溝を形成
する。
[0005] Next, as shown in FIG. 9, p-In 0.5 (Ga) is etched by a chemical etching method using a photoresist mask.
Until the 0.7 Al 0.3 ) 0.5 P optical waveguide layer 33 is exposed, the n-GaAs current blocking layer 34 is removed by etching to form a stripe groove.

【0006】上記のホトレジストマスクを適当な溶媒で
除去した後、ストライプ溝内部のp-In0.5(Ga0.7Al0.3)
0.5P光導波路層33上に別のホトレジストマスクを形成す
る。そして、二光束干渉露光法により、このホトレジス
トマスクに周期的な凹凸を印刻する。次いで、このホト
レジストマスクを用いた化学エッチング法により、p-In
0.5(Ga0.7Al0.3)0.5P光導波路層33の表面上に周期的な
凹凸を転写して、回折格子37(図7参照)を形成する。
After the photoresist mask is removed with an appropriate solvent, p-In 0.5 (Ga 0.7 Al 0.3 ) inside the stripe groove is removed.
Another photoresist mask is formed on the 0.5 P optical waveguide layer 33. Then, periodic unevenness is imprinted on the photoresist mask by a two-beam interference exposure method. Next, p-In was formed by a chemical etching method using this photoresist mask.
The periodic irregularities are transferred onto the surface of the 0.5 (Ga 0.7 Al 0.3 ) 0.5 P optical waveguide layer 33 to form a diffraction grating 37 (see FIG. 7).

【0007】続いて、図10に示すように、第2の結晶成
長工程において、再度、MOCVD法により、ストライプ溝
内部のp-In0.5(Ga0.7Al0.3)0.5P光導波路層33上およびn
-GaAs電流阻止層34上に、p-In0.5(Ga0.3Al0.7)0.5P第2
クラッド層35を成長させた後、その上にp-GaASコンタク
ト層36を成長させる。最後に、p-GaAsコンタクト層36の
表面にはp側電極38を形成し、n-GaAs基板30の裏面にはn
側電極39を形成し、その後、ウエハを劈開してチップに
分割することにより、図7に示すような分布帰還型半導
体レーザ素子が得られる。
Subsequently, as shown in FIG. 10, in the second crystal growth step, the p-In 0.5 (Ga 0.7 Al 0.3 ) 0.5 P optical waveguide layer 33 and n
P-In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P second on -GaAs current blocking layer 34
After growing the cladding layer 35, a p-GaAS contact layer 36 is grown thereon. Finally, a p-side electrode 38 is formed on the surface of the p-GaAs contact layer 36, and n-side electrode 38 is formed on the back of the n-GaAs substrate 30.
The side electrode 39 is formed, and then the wafer is cleaved and divided into chips, thereby obtaining a distributed feedback semiconductor laser device as shown in FIG.

【0008】上記構造の半導体レーザ素子においては、
ストライプ溝の両側に設けられた電流阻止層が光吸収作
用を有し、この部分で発振される光の横モードが制御さ
れるとともに、回折格子によって縦モードが制御され
る。
In the semiconductor laser device having the above structure,
The current blocking layers provided on both sides of the stripe groove have a light absorbing function. The transverse mode of the light oscillated in this portion is controlled, and the longitudinal mode is controlled by the diffraction grating.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上記製造方法によれ
ば、発振される光の縦モードを制御する構造と横モード
を制御する構造とを備えた半導体レーザ素子をわずか2
回の結晶成長工程で形成することができる。しかし、上
記方法においては、厚い電流阻止層に挟まれた狭いスト
ライプ溝の底部に、回折格子を印刻するためのレジスト
を均一に塗布することが非常に困難である。例えば、ス
トライプ溝底の電流阻止層近傍部分においては、レジス
トが厚く形成されやすい。また、この部分は、電流阻止
層の側壁があることによって露光されにくく、塗布され
たレジストに紫外線が未照射となるため、ストライプ溝
底の電流阻止層近傍部分には回折格子を形成することが
できない。ストライプ溝底全域に均一な回折格子を形成
しようとすると、導波路となるストライプ溝の幅を10
μm以上の広い幅に形成しなければならない。このよう
に導波路幅を広くすると、導波路内での空間的ホールバ
ーニングによって、発振される光の横モードの変形が起
こりやすくなるため、半導体レーザ素子の特性に悪影響
を及ぼす。
According to the above manufacturing method, only two semiconductor laser devices each having a structure for controlling the longitudinal mode and a structure for controlling the transverse mode of the oscillated light are provided.
It can be formed in two crystal growth steps. However, in the above method, it is very difficult to uniformly apply a resist for engraving a diffraction grating to the bottom of a narrow stripe groove sandwiched between thick current blocking layers. For example, in a portion near the current blocking layer at the bottom of the stripe groove, the resist is likely to be formed thick. In addition, since this portion is hardly exposed due to the presence of the side wall of the current blocking layer, and the applied resist is not irradiated with ultraviolet rays, a diffraction grating may be formed in the vicinity of the current blocking layer at the bottom of the stripe groove. Can not. If an attempt is made to form a uniform diffraction grating over the entire area of the stripe groove bottom, the width of the stripe groove serving as a waveguide must be 10
It must be formed in a width as wide as μm or more. When the waveguide width is widened in this way, spatial hole burning in the waveguide easily causes deformation of the transverse mode of the oscillated light, which adversely affects the characteristics of the semiconductor laser device.

【0010】また、上記製造方法で作製した半導体レー
ザ素子は、電流阻止層の側壁近傍にある光導波路層の厚
さが、ストライプ溝底の中央部の下にある光導波路層の
厚さより厚くなるため、該光導波路層においては、電流
阻止層の側壁近傍にある部分の等価屈折率が大きくな
る。光は屈折率の大きな部分に導波されるため、上記電
流阻止層の側壁近傍にある光導波路層部分の光強度分布
が大きくなってしまう。そのため電流阻止層の光吸収作
用による光の損失が大きく、導波路内における基本横モ
ードの損失が過大となる。
In the semiconductor laser device manufactured by the above-described manufacturing method, the thickness of the optical waveguide layer near the side wall of the current blocking layer is larger than the thickness of the optical waveguide layer below the center of the stripe groove bottom. Therefore, in the optical waveguide layer, the equivalent refractive index of a portion near the side wall of the current blocking layer becomes large. Since light is guided to a portion having a large refractive index, the light intensity distribution in the portion of the optical waveguide layer near the side wall of the current blocking layer becomes large. Therefore, the loss of light due to the light absorbing action of the current blocking layer is large, and the loss of the fundamental transverse mode in the waveguide becomes excessive.

【0011】上述のように、従来の製造方法を用いて半
導体レーザ素子を作製すると、品質の優れた素子が得ら
れにくいため、歩留まりが劣るという欠点がある。
As described above, when a semiconductor laser device is manufactured by using a conventional manufacturing method, it is difficult to obtain a device having excellent quality, and therefore, there is a disadvantage that the yield is inferior.

【0012】本発明は、上記欠点を解決するものであ
り、その目的とするところは、非常に歩留りよく製造す
ることができる構成からなり、発振される光の縦モード
を制御する構造と横モードを制御する構造とを有する分
布帰還型半導体レーザ素子を提供することにある。
The present invention has been made to solve the above-mentioned drawbacks, and the object of the present invention is to manufacture a product with a very high yield.
It consists configured to be Rukoto is to provide a distributed feedback semiconductor laser device having a structure for controlling the structure and transverse mode for controlling the longitudinal mode of the oscillation light.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明の分布帰還型半導
体レーザ素子は、第1導電クラッド層活性層、及び
第2導電光導波路層と、を含む第1の積層構造と、該
第1の積層構造の上に形成されストライプ溝を有し、
第1導電電流阻止層を含む第2の積層構造と、前記
1の積層構造の表面に、前記ストライプ溝の底面領域か
ら該電流阻止層の下領域にわたって形成された回折格子
と、前記ストライプ溝上及び前記電流阻止層上に形成さ
れた第2導電クラッド層を含む第3の積層構造と
有し、前記第2導電型クラッド層が、前記第3の積層構
造の最下層に位置すると共に、グレーティング・エピ・
サポート層が、前記回折格子の最表面に配置されてな
り、前記回折格子、及び第2導電型クラッド層がAlGaAs
系材料からなり、前記グレーティング・エピ・サポート
層がGaAsからなり、そのことにより上記目的が達成され
る。本発明の他の分布帰還型半導体レーザ素子は、第1
導電型クラッド層、活性層、及び第2導電型光導波路層
と、を含む第1の積層構造と、該第1の積層構造の上に
形成されてストライプ溝を有し、第1導電型電流阻止層
を含む第2の積層構造と、前記第1の積層構造の表面
に、前記ストライプ溝の底面領域から該電流阻止層の下
領域にわたって形成された回折格子と、前記ストライプ
溝上及び前記電流阻止層上に形成された第2導電型クラ
ッド層を含む第3の積層構造と、を有し、前記第2導電
型クラッド層が、前記第3の積層構造の最下層に位置す
ると共に、グレーティング・エピ・サポート層が、前記
回折格子の最表面に配置されており、且つ、前記第2の
積層構造の最表面層の導電型が、第3の積層構造の最下
層の導電型と同一であり、そのことにより上記目的が達
成される。本発明の分布帰還型半導体レーザ素子は、前
記グレーティング・エピ・サポー ト層は前記回折格子を
なす凹凸の頂部に形成されてなり、そのことにより上記
目的が達成される。本発明の分布帰還型半導体レーザ素
子は、前記グレーティング・エピ・サポート層は前記回
折格子の全面にわたって形成されてなり、そのことによ
り上記目的が達成される。本発明の分布帰還型半導体レ
ーザ素子の製造方法は、第1導電クラッド層活性
、及び第2導電光導波路層を含む第1の積層構造を
形成する第1の工程と、前記第1の積層構造の表面に回
折格子を形成する第2の工程と、前記回折格子を含む
1の積層構造の上に第1導電電流阻止層を含む第2
の積層構造を形成する第3の工程と、前記第2の積層構
造の一部又は全ての層を選択的に除去することによりス
トライプ溝を形成する第4の工程と、前記ストライプ溝
を含む第2の積層構造上に第2導電クラッド層を最
下層として含む第3の積層構造を形成する第5の工程
と、を含む分布帰還型半導体レーザ素子の製造方法であ
って、前記第1の工程の後、又は前記第2の工程の後
に、前記第2導電型光導波路層上に、グレーティング・
エピ・サポート層を形成し、且つ、前記回折格子、及び
第2導電型クラッド層がAlGaAs系材料からなり、前記グ
レーティング・エピ・サポート層がGaAsからなり、その
ことにより上記目的が達成される。本発明の他の分布帰
還型半導体レーザ素子の製造方法は、第1導電型クラッ
ド層、活性層、及び第2導電型光導波路層を含む第1の
積層構造を形成する第1の工程と、前記第1の積層構造
の表面に回折格子を形成する第2の工程と、前記回折格
子を含む第1の積層構造の上に、第1導電型電流阻止層
を含む第2の積層構造を形成する第3の工程と、前記第
2の積層構造の一部又は全ての層を選択的に除去するこ
とによりストライプ溝を形成する第4の工程と、 前記ス
トライプ溝を含む第2の積層構造上に、第2導電型クラ
ッド層を最下層として含む第3の積層構造を形成する第
5の工程と、を含む分布帰還型半導体レーザ素子の製造
方法であって、前記第1の工程の後、又は前記第2の工
程の後に、前記第2導電型光導波路層上に、グレーティ
ング・エピ・サポート層を形成し、且つ、前記第2の積
層構造の最表面層の導電型が、第3の積層構造の最下層
の導電型と同一であり、そのことにより上記目的が達成
される。
According to the present invention, there is provided a distributed feedback semiconductor laser device having a first stacked structure including a first conductive type cladding layer , an active layer , and a second conductive type optical waveguide layer. A structure, and a stripe groove formed on the first laminated structure;
A second stacked structure including a first conductivity type current blocking layer on the surface of the first multilayer structure, the bottom area of the stripe groove
Luo has said current and diffraction gratings formed over the lower region of the blocking layer, and a third multilayer structure comprising a second conductivity type cladding layer formed on the stripe groove and on the current blocking layer, wherein the first with second conductivity type cladding layer is positioned in the lowermost layer of the third multilayer structure, grating epi
A support layer is not disposed on the outermost surface of the diffraction grating.
The diffraction grating and the second conductivity type cladding layer are made of AlGaAs.
Grating / Epi support
The layer is made of GaAs, which achieves the above object. Another distributed feedback semiconductor laser device according to the present invention has a first
Conductive cladding layer , active layer, and second conductive type optical waveguide layer
And a first laminated structure including:
A first conductivity type current blocking layer formed and having a stripe groove.
A second laminated structure including: a surface of the first laminated structure
And from the bottom region of the stripe groove to a region below the current blocking layer.
A diffraction grating formed over an area, and the stripe
A second conductivity type cladding formed on the groove and on the current blocking layer;
And a third stacked structure including a pad layer.
A mold cladding layer located at the lowermost layer of the third laminated structure.
And the grating epi support layer
Disposed on the outermost surface of the diffraction grating, and the second
The conductivity type of the outermost layer of the laminated structure is lower than that of the third laminated structure.
The same as the conductivity type of the layer, thereby achieving the above purpose.
Is done. The distributed feedback semiconductor laser device of the present invention
The serial grating epi-support layer said diffraction grating
Formed on the top of the irregularities that make up the
Objective is achieved. Distributed feedback semiconductor laser element of the present invention
The grating epi support layer is
It is formed over the entire surface of the folded lattice,
The above object is achieved. The distributed feedback semiconductor laser of the present invention
The method of manufacturing a laser element includes a first step of forming a first laminated structure including a first conductive type clad layer , an active layer , and a second conductive type optical waveguide layer, and a surface of the first laminated structure. a second step of forming a diffraction grating, on the first stacked structure including the diffraction grating, the second containing a first conductivity type current blocking layer
A third step of forming a laminated structure, a fourth step of forming a stripe groove by selectively removing some or all of the layers of the second laminated structure,
The second stack structure on the containing method der distributed feedback semiconductor laser device comprising a fifth step, the forming the third laminate structure including a second conductivity type cladding layer as a lowermost layer
Thus, after the first step or after the second step
A grating on the second conductive type optical waveguide layer.
Forming an epi support layer, and the diffraction grating; and
The cladding layer of the second conductivity type is made of an AlGaAs-based material.
The rating epi support layer is made of GaAs,
Thereby, the above object is achieved. Other distribution attributes of the present invention
The method of manufacturing the semiconductor laser device of the first conductivity type
A first layer including a doped layer, an active layer, and a second conductive type optical waveguide layer.
A first step of forming a laminated structure, and the first laminated structure
A second step of forming a diffraction grating on the surface of
A current blocking layer of a first conductivity type on a first laminated structure including
A third step of forming a second laminated structure including:
Selectively remove some or all of the layers in layered structure 2
A fourth step of forming a stripe groove by the said scan
The second conductivity type cladding is formed on the second laminated structure including the trip groove.
Forming a third stacked structure including a pad layer as a lowermost layer
Of a distributed feedback semiconductor laser device including the steps of:
A method comprising: after the first step or after the second step;
After the step, the grating is placed on the second conductive type optical waveguide layer.
Forming a growing epi support layer, and forming the second product
The conductivity type of the outermost layer of the layered structure is the lowermost layer of the third laminated structure.
The above purpose is achieved by the same conductivity type
Is done.

【0014】[0014]

【0015】[0015]

【0016】[0016]

【0017】[0017]

【0018】[0018]

【0019】[0019]

【0020】[0020]

【0021】[0021]

【作用】光導波路層の表面上に回折格子となる周期的な
凹凸を形成した後で、横モード制御のためのストライプ
溝を該回折格子が溝底となるようにエッチング形成する
ので、該溝底全域にわたって均一な回折格子が形成され
る。これにより、横モードの安定性に優れかつ単一縦モ
ードで発振する分布帰還型半導体レーザ素子を非常に歩
留まりよく容易に製造することができる。
After forming periodic irregularities to be a diffraction grating on the surface of the optical waveguide layer, a stripe groove for controlling the transverse mode is formed by etching so that the diffraction grating is at the groove bottom. A uniform diffraction grating is formed over the entire bottom. As a result, a distributed feedback semiconductor laser device having excellent transverse mode stability and oscillating in a single longitudinal mode can be easily manufactured with a very high yield.

【0022】[0022]

【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する。
本実施例では、半導体材料としてAlGaAs系半導体
を用いた。
Embodiments of the present invention will be described below.
In this embodiment, an AlGaAs-based semiconductor was used as a semiconductor material.

【0023】(実施例1)本実施例で作製された分布帰
還型半導体レーザ素子の概略構造を図1に示す。
Embodiment 1 FIG. 1 shows a schematic structure of a distributed feedback semiconductor laser device manufactured in this embodiment.

【0024】この半導体レーザ素子は、n-GaAs基板10上
に、n-Al0.5Ga0.5As第1クラッド層11(厚さ1.0μm)、
ノンドープAl0.13Ga0.87As活性層12(厚さ0.08μm)、p
-Al0 .5Ga0.5Asキャリア・バリア層13(厚さ0.05μm)、
p-Al0.25Ga0.75As光導波路層14(厚さ0.15μm)、p-GaA
sグレーティング・エピ・サポート層15(厚さ3nm)が
積層形成されており、p-Al0.25Ga0.75As光導波路層14上
には、その全面に回折格子21となる周期的な凹凸が形
成されている。この実施例では、回折格子21の頂部のみ
に、p-GaAsグレーティング・エピ・サポート層15が形成
されている。かかる構成の上に、n-Al0.6Ga0.4Asエッチ
ング・ストップ層16(厚さ0.02〜0.05μm)、n-GaAs電
流阻止層17(厚さ0.5μm)、n-Al0.05Ga0.95Asエピ・サ
ポート層18(厚さ0.1μm)が積層されており、これらエ
ッチング・ストップ層16、電流阻止層17、およびエピ・
サポート層18の中央部には、ストライプ溝が形成されて
いる。このストライプ溝の内部の回折格子21および電流
阻止層17の上にp-Al0.7Ga0 .3As第2クラッド層19(厚さ
2μm)が積層されており、さらにその上にp-GaAsコン
タクト層20(厚さ1μm)が形成されている。そして、p
-GaAsコンタクト層20の表面にはp側電極22が形成され、
n-GaAs基板10の裏面にはn側電極23が形成されている。
This semiconductor laser device has an n-Al 0.5 Ga 0.5 As first cladding layer 11 (1.0 μm thick) on an n-GaAs substrate 10.
Non-doped Al 0.13 Ga 0.87 As active layer 12 (thickness 0.08 μm), p
-Al 0 .5 Ga 0.5 As carrier barrier layer 13 (thickness 0.05 .mu.m),
p-Al 0.25 Ga 0.75 As optical waveguide layer 14 (thickness 0.15 μm), p-GaA
An s-grating epi-support layer 15 (thickness: 3 nm) is laminated, and periodic irregularities serving as the diffraction grating 21 are formed on the entire surface of the p-Al 0.25 Ga 0.75 As optical waveguide layer. ing. In this embodiment, the p-GaAs grating epi support layer 15 is formed only on the top of the diffraction grating 21. On this structure, an n-Al 0.6 Ga 0.4 As etching stop layer 16 (0.02 to 0.05 μm in thickness), an n-GaAs current blocking layer 17 (0.5 μm in thickness), an n-Al 0.05 Ga 0.95 As A support layer 18 (0.1 μm thick) is laminated, and the etching stop layer 16, current blocking layer 17,
In the center of the support layer 18, a stripe groove is formed. This has p-Al 0.7 Ga 0 .3 As second cladding layer 19 on the interior of the stripe groove of the diffraction grating 21 and the current blocking layer 17 (thickness 2 [mu] m) is laminated, further p-GaAs contact thereon A layer 20 (1 μm thick) is formed. And p
A p-side electrode 22 is formed on the surface of the -GaAs contact layer 20,
On the back surface of the n-GaAs substrate 10, an n-side electrode 23 is formed.

【0025】このような構造を有する分布帰還型半導体
レーザ素子では、活性層12に近接して配置された電流阻
止層17が光吸収層として働くので、ストライプ溝の内部
と外部とに複素屈折率の差が生じ、これにより水平方向
における光の閉じ込めが実現される。また、電流阻止層
17により、漏れ電流を生じることなく電流狭窄が行われ
るので、低閾値電流での発振が可能である。
In the distributed feedback semiconductor laser device having such a structure, the current blocking layer 17 disposed close to the active layer 12 functions as a light absorbing layer, so that the complex refractive index is formed inside and outside the stripe groove. , Thereby realizing light confinement in the horizontal direction. In addition, the current blocking layer
According to 17, current constriction is performed without generating a leakage current, so that oscillation at a low threshold current is possible.

【0026】また、ストライプ溝の内部に設けられた回
折格子21により、共振器方向の光だけが増幅され、ある
閾値に達するとレーザ発振が起こる。そのときの発振波
長λは次式で表される。
Further, only the light in the resonator direction is amplified by the diffraction grating 21 provided inside the stripe groove, and laser oscillation occurs when the light reaches a certain threshold. The oscillation wavelength λ at that time is expressed by the following equation.

【0027】 λ=2・neff・Λ/m (m=1、2、3、…) ここで、neffは等価屈折率、Λは回折格子の周期を表
す。この関係式から明らかなように、回折格子の周期Λ
を変化させれば、発振波長λを変化させることができ
る。
Λ = 2 · n eff · Λ / m (m = 1, 2, 3,...) Where n eff represents an equivalent refractive index, and Λ represents a period of the diffraction grating. As is clear from this relational expression, the period of the diffraction grating Λ
Is changed, the oscillation wavelength λ can be changed.

【0028】次に、図2〜図6を参照しながら、本実施
例の分布帰還型半導体レーザ素子の製造方法について説
明する。
Next, a method for manufacturing the distributed feedback semiconductor laser device of this embodiment will be described with reference to FIGS.

【0029】まず、第1の結晶成長工程において、原料
として、III族元素を含む有機金属成長(トリメチルガ
リウムおよびトリメチルアルミニウム)と、V族元素を
含む水素化物(アルシンおよびホスフィン)とを用い、
減圧下(100torr)にて有機金属気相(MOCVD)法により、
図2に示すように、基板10の(100)面上に、第1クラッ
ド層11、活性層12、キャリア・バリア層13、光導波路層
14、およびグレーティング・エピ・サポー ト層15を順
次成長させる。
First, in the first crystal growth step, as raw materials, an organic metal growth containing a group III element (trimethylgallium and trimethylaluminum) and a hydride containing a group V element (arsine and phosphine) are used.
By metalorganic vapor phase (MOCVD) method under reduced pressure (100torr)
As shown in FIG. 2, a first clad layer 11, an active layer 12, a carrier barrier layer 13, an optical waveguide layer
14 and a grating epi support layer 15 are sequentially grown.

【0030】続いて、図3に示すように、グレーティン
グ・エピ・サポート層15上にホトレジスト膜24(厚さ10
0nm)を塗布した後、二光束干渉露光法によって、該ホ
トレジスト膜24に例えば周期3468オングストロームの回
折格子を形成する。次いで、化学エッチング法により、
光導波路層14にホトレジスト膜24の周期的な凹凸を転写
し、深さ0.1μmの回折格子21を形成する。ホトレジ
スト膜24は適当な溶媒を用いて除去する。このとき、グ
レーティング・エピ・サポート層15は、回折格子21の
頂部に残存している。
Subsequently, as shown in FIG. 3, a photoresist film 24 (having a thickness of 10
After that, a diffraction grating having a period of, for example, 3468 angstroms is formed on the photoresist film 24 by a two-beam interference exposure method. Then, by the chemical etching method,
The periodic irregularities of the photoresist film 24 are transferred to the optical waveguide layer 14 to form a diffraction grating 21 having a depth of 0.1 μm. The photoresist film 24 is removed using an appropriate solvent. At this time, the grating epi support layer 15 remains on the top of the diffraction grating 21.

【0031】次に、図4に示すように、第2の結晶成長
工程として、再度、MOCVD法により、回折格子21が形
成された光導波路層14およびグレーティング・エピ・サ
ポート層15上に、エッチング・ストップ層16、電流阻止
層17、およびエピ・サポート層18を順次成長させる。
Next, as shown in FIG. 4, as a second crystal growth step, etching is again performed on the optical waveguide layer 14 on which the diffraction grating 21 is formed and the grating epi-support layer 15 by MOCVD. -The stop layer 16, the current blocking layer 17, and the epi support layer 18 are sequentially grown.

【0032】続いて、図5に示すように、エピ・サポー
ト層18上にホトレジスト膜25(厚さ300nm)を塗布形成
し、ホトリソグラフィーおよびエッチングにより、その
中央部分をストライプ状に除去する。このホトレジスト
膜25をマスクとして用い、アンモニア系のエッチャント
を用いた化学エッチング法により、エッチング・ストッ
プ層16が露出するまで、電流阻止層17およびエピ・サポ
ート層18をエッチング除去する。上記エッチング・スト
ップ層16が形成されていると、その下の光導波路層1
4までエッチングされるのを防ぐことができ、好適であ
る。
Subsequently, as shown in FIG. 5, a photoresist film 25 (thickness: 300 nm) is formed on the epi support layer 18 by coating, and the central portion thereof is stripped by photolithography and etching. Using the photoresist film 25 as a mask, the current blocking layer 17 and the epi support layer 18 are removed by etching until the etching stop layer 16 is exposed by a chemical etching method using an ammonia-based etchant. When the etching stop layer 16 is formed, the optical waveguide layer 1 thereunder is formed.
4 can be prevented, which is preferable.

【0033】引き続いて、フッ化水素(HF)を用いた化学
エッチング法により、光導波路層14が露出するようにエ
ッチング・ストップ層16をエッチング除去する。このよ
うにして、底部の幅が4μmのストライプ溝が形成され
る。このとき、ストライプ溝底には、回折格子21が現れ
ている。ホトレジスト膜25は適当な溶媒を用いて除去さ
れる。
Subsequently, the etching stop layer 16 is etched away by a chemical etching method using hydrogen fluoride (HF) so that the optical waveguide layer 14 is exposed. Thus, a stripe groove having a bottom width of 4 μm is formed. At this time, the diffraction grating 21 appears at the bottom of the stripe groove. The photoresist film 25 is removed using an appropriate solvent.

【0034】さらに、図6に示すように、第3の結晶成
長工程として、液相エピタキシャル成長(LPE)法によ
り、ストライプ溝内部の光導波路層14上およびエピ・サ
ポート層18上に、第2クラッド層19を成長させた後、引
き続いて、その上にコンタクト層20を成長させる。回折
格子21の上部には、グレーティング・エピ・サポート層
15が残存しており、また、電流阻止層17上にエピ・
サポート層18が存在しているので、第2クラッド層19
をストライプ溝内部に容易に成長させることができる。
Further, as shown in FIG. 6, as a third crystal growth step, a second cladding is formed on the optical waveguide layer 14 and the epi support layer 18 inside the stripe groove by liquid phase epitaxy (LPE). After growing the layer 19, a contact layer 20 is subsequently grown thereon. The grating epi support layer 15 remains on the diffraction grating 21, and the epi layer
Since the support layer 18 exists, the second clad layer 19
Can be easily grown inside the stripe groove.

【0035】最後に、コンタクト層20の表面にはp側電
極24を形成し、n-GaAs基板10 の裏面にはn側電極23を形
成した後、ウエハを劈開させてチップに分割することに
より、図1に示すような分布帰還型半導体レーザ素子が
得られる。
Finally, a p-side electrode 24 is formed on the surface of the contact layer 20, and an n-side electrode 23 is formed on the back surface of the n-GaAs substrate 10. Then, the wafer is cleaved and divided into chips. Thus, a distributed feedback semiconductor laser device as shown in FIG. 1 is obtained.

【0036】上記構成の半導体レーザ素子を、その共振
器長を250μmとして形成した。この素子の閾値電流は4
0mAであり、10mW以上においても単一縦モードで安定に
発振した。
The semiconductor laser device having the above structure was formed with a cavity length of 250 μm. The threshold current of this element is 4
It was 0 mA, and oscillated stably in single longitudinal mode even at 10 mW or more.

【0037】上記構成の半導体レーザ素子においては、
再成長される半導体層の導電型とその下地となる層の導
電型とを同じ導電型とすることもできる。
In the semiconductor laser device having the above structure,
The conductivity type of the semiconductor layer to be regrown and the conductivity type of the underlying layer may be the same.

【0038】すなわち、第2の結晶成長工程において
は、エッチング・ストップ層16の導電型を、その下地と
なる光導波路層14と同じp型とし、また第3の結晶成
長工程においては、エピ・サポート層18の導電型を、そ
の上に成長されるべき第2クラッド層19と同じp型と
する。
That is, in the second crystal growth step, the conductivity type of the etching stop layer 16 is the same p-type as that of the optical waveguide layer 14 which is the underlying layer, and in the third crystal growth step, the The conductivity type of the support layer 18 is the same p-type as the second cladding layer 19 to be grown thereon.

【0039】このような構成とすると、第2の結晶成長
工程および第3の結晶成長工程で形成される2つの再成
長の界面において、それぞれ下地となる層の導電型とそ
の上に成長される再成長層の導電型とが同じとなり、さ
らに上記2つの再成長介面の導電型が同じp型となる。
これにより、上記下地となる層の導電型と上記再成長層
の導電型とが異なる場合に比較して、再成長界面での欠
陥の発生が非常に少なくなる。従って、結晶欠陥を通じ
て電流阻止層を流れるリーク電流が無くなり、発振閾値
の少ない優れた特性を有する分布帰還型半導体レーザ素
子を製造することができる。
With such a structure, at the interface between the two regrowths formed in the second crystal growth step and the third crystal growth step, the conductivity type of the underlying layer is grown and the layer is grown thereon. The conductivity type of the regrowth layer is the same, and the conductivity type of the two regrowth intervening surfaces is the same p type.
Thereby, the occurrence of defects at the regrowth interface is significantly reduced as compared with the case where the conductivity type of the underlying layer is different from the conductivity type of the regrown layer. Therefore, a leakage current flowing through the current blocking layer through crystal defects is eliminated, and a distributed feedback semiconductor laser device having excellent characteristics with a small oscillation threshold can be manufactured.

【0040】(実施例2)本発明の製造方法を用いて別
の半導体レーザ素子を作製する例について、図11およ
び図12を参照して説明する。図11は実施例1におい
て図4に示した積層体にほぼ相当し、ホトレジスト膜5
5が形成され、ストライプ溝がエッチング形成される直
前の積層体を示している。
(Example 2) An example of manufacturing another semiconductor laser device using the manufacturing method of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 11 substantially corresponds to the laminate shown in FIG.
5 shows the laminate immediately before the stripe groove is formed by etching.

【0041】図11に示される積層体においては、n型
基板40にn型第1クラッド層41、活性層42、キャ
リアバリア層43、p型光導波路層44が形成されてお
り、光導波路層44上には、その全面に回折格子51が
形成されている。
In the laminated body shown in FIG. 11, an n-type substrate 40 has an n-type first cladding layer 41, an active layer 42, a carrier barrier layer 43, and a p-type optical waveguide layer 44 formed thereon. The diffraction grating 51 is formed on the entire surface of the substrate 44.

【0042】回折格子51が形成された光導波路層44
上には、その全面を覆ってほぼ均一な層厚のグレーティ
ング・エピ・サポート層45が形成されており、さらに
エッチングストップ層46、電流阻止層47、およびエ
ピ・サポート層48が形成されている。エピ・サポート
層48上には、ホトレジスト膜55が形成されており、
該ホトレジスト膜55の中央部はストライプ状に除去さ
れている。なお、上記各層は、実施例1にて同一名称を
有する層に相当し、それぞれ同様の材料を用いて形成す
ることができる。
The optical waveguide layer 44 on which the diffraction grating 51 is formed
On the upper surface, a grating epi support layer 45 having a substantially uniform thickness is formed so as to cover the entire surface, and an etching stop layer 46, a current blocking layer 47, and an epi support layer 48 are further formed. . On the epi support layer 48, a photoresist film 55 is formed.
The central portion of the photoresist film 55 is stripped. Each of the above layers corresponds to the layer having the same name in Example 1, and can be formed using the same material.

【0043】この積層体は以下のようにして形成され
る。まず、第1の結晶成長工程にて、基板40上に上記
第1クラッド層41から上記光導波路層44までを成長
させ、光導波路層44に回折格子51を形成する。その
後、第2の結晶成長工程にて、上記グレーティング・エ
ピ・サポート層45を該回折格子51の全面に成長さ
せ、さらにエッチングストップ層46、電流阻止層4
7、およびエピ・サポート層48を成長させる。各半導
体層の成長方法および回折格子41の形成方法は、実施
例1と同様の方法を用いることができるが、実施例2に
おいては、グレーティング・エピ・サポート層45を第
2の成長工程にて形成する。
This laminate is formed as follows. First, in the first crystal growth step, the layers from the first cladding layer 41 to the optical waveguide layer 44 are grown on the substrate 40, and the diffraction grating 51 is formed on the optical waveguide layer 44. Thereafter, in a second crystal growth step, the above-mentioned grating epi-support layer 45 is grown on the entire surface of the diffraction grating 51, and the etching stop layer 46 and the current blocking layer 4 are further grown.
7 and the epi support layer 48 are grown. The method for growing each semiconductor layer and the method for forming the diffraction grating 41 can be the same as in the first embodiment. In the second embodiment, the grating epi-support layer 45 is formed in the second growth step. Form.

【0044】ホトレジスト膜55の形成も、実施例1と
同様の方法が用いられ、図11に示される積層体には、
このホトレジスト膜55を用いることによって、図12
に示すように、底部の幅が3μmのストライプ溝がエッ
チング形成され、その溝底にはグレーティング・エピ・
サポート層45が露出される。
The same method as that of the first embodiment is used for forming the photoresist film 55, and the laminated body shown in FIG.
By using this photoresist film 55, FIG.
As shown in the figure, a stripe groove having a width of 3 μm at the bottom is formed by etching, and the grating
The support layer 45 is exposed.

【0045】ストライプ溝形成後は、実施例1と同様に
して第2クラッド層(図示せず)、コンタクト層(図示
せず)および電極(図示せず)が形成され、半導体レー
ザ素子が形成される。
After the formation of the stripe grooves, a second cladding layer (not shown), a contact layer (not shown), and an electrode (not shown) are formed in the same manner as in Example 1, and a semiconductor laser device is formed. You.

【0046】本実施例で作製された半導体レーザ素子に
おいては、回折格子51の上に概略均一な層厚のグレー
ティング・エピ・サポート層45が形成されているの
で、ストライプ溝内部に第2クラッド層をさらに容易に
成長させることができ、埋め込み成長歩留まりを向上で
きる。
In the semiconductor laser device manufactured in this embodiment, since the grating epi-support layer 45 having a substantially uniform thickness is formed on the diffraction grating 51, the second cladding layer is formed inside the stripe groove. Can be more easily grown, and the buried growth yield can be improved.

【0047】上記構成の半導体レーザ素子を、その共振
器長を250μmとして形成した。この素子の閾値電流は4
0mAであり、10mW以上においても単一縦モードで安定に
発振した。
The semiconductor laser device having the above configuration was formed with a cavity length of 250 μm. The threshold current of this element is 4
It was 0 mA, and oscillated stably in single longitudinal mode even at 10 mW or more.

【0048】(実施例3)本発明の第2の製造方法によ
って半導体レーザ素子を作製する例について、図13お
よび図14を参照して説明する。図13および図14
は、実施例2において図11および図12に示した積層
体にそれぞれ相当する。この積層体においては、n型基
板60にn型第1クラッド層61、活性層62、キャリ
アバリア層63、p型光導波路層64が形成されてお
り、光導波路層64上には、その全面に回折格子71が
形成されている。実施例3においては、回折格子71は
その頂点形状を角型状とした波型に形成されている。
(Embodiment 3) An example of manufacturing a semiconductor laser device by the second manufacturing method of the present invention will be described with reference to FIGS. 13 and 14
Corresponds to the laminate shown in FIGS. 11 and 12 in Example 2, respectively. In this laminate, an n-type first cladding layer 61, an active layer 62, a carrier barrier layer 63, and a p-type optical waveguide layer 64 are formed on an n-type substrate 60, and the entire surface is formed on the optical waveguide layer 64. Is formed with a diffraction grating 71. In the third embodiment, the diffraction grating 71 is formed in a corrugated shape having a square apex.

【0049】回折格子71が形成された光導波路層64
上には、後にストライプ溝の内部を埋める第2クラッド
層の一部となるp型半導体層69が形成されており、さ
らにエッチングストップ層66、電流阻止層67、およ
びエピ・サポート層68が形成されている。エピ・サポ
ート層68上には、ホトレジスト膜75が形成されてお
り、該ホトレジスト膜75の中央部はストライプ状に除
去されている。なお、上記各層は、実施例1にて同一名
称を有する層に相当し、それぞれ同様の材料を用いて形
成することができる。
The optical waveguide layer 64 having the diffraction grating 71 formed thereon
A p-type semiconductor layer 69 which will be a part of a second clad layer which later fills the inside of the stripe groove is formed thereon, and an etching stop layer 66, a current blocking layer 67, and an epi support layer 68 are further formed. Have been. On the epi support layer 68, a photoresist film 75 is formed, and a central portion of the photoresist film 75 is removed in a stripe shape. Each of the above layers corresponds to the layer having the same name in Example 1, and can be formed using the same material.

【0050】この積層体は以下のようにして形成され
る。まず、第1の結晶成長工程にて、基板60上に上記
第1クラッド層61から上記光導波路層64までを成長
させ、光導波路層64に回折格子71を形成する。その
後、第2の結晶成長工程にて、上記第2クラッド層の一
部となるp型半導体層69を該回折格子71上に成長さ
せ、さらにエッチングストップ層66、電流阻止層6
7、およびエピ・サポート層68を成長させる。さらに
以上の構成における半導体層の成長方法および回折格子
71の形成方法は、実施例1と同様の方法を用いること
ができる。ホトレジスト膜75の形成も、実施例1と同
様の方法が用いられ、図13に示した積層体には、この
ホトレジスト膜75を用いて、図14に示すように、ス
トライプ溝がエッチング形成され、p型半導体層69が
露出される。
This laminate is formed as follows. First, in the first crystal growth step, the layers from the first cladding layer 61 to the optical waveguide layer 64 are grown on the substrate 60, and the diffraction grating 71 is formed on the optical waveguide layer 64. Then, in a second crystal growth step, a p-type semiconductor layer 69 which is to be a part of the second clad layer is grown on the diffraction grating 71, and the etching stop layer 66 and the current blocking layer 6 are further formed.
7 and the epi support layer 68 are grown. Further, as the method of growing the semiconductor layer and the method of forming the diffraction grating 71 in the above configuration, the same method as in the first embodiment can be used. The photoresist film 75 is formed in the same manner as in the first embodiment. In the laminated body shown in FIG. 13, stripe grooves are formed by etching using the photoresist film 75 as shown in FIG. The p-type semiconductor layer 69 is exposed.

【0051】ストライプ溝形成後は、実施例1と同様に
して上記第2クラッド層の残りの部分(図示せず)がス
トライプ溝内部に成長され、さらに、コンタクト層(図
示せず)および電極(図示せず)が形成され、半導体レ
ーザ素子が形成される。
After the formation of the stripe groove, the remaining portion (not shown) of the second cladding layer is grown inside the stripe groove in the same manner as in Example 1, and further, the contact layer (not shown) and the electrode (not shown) are formed. (Not shown), and a semiconductor laser device is formed.

【0052】本実施例で作製された半導体レーザ素子
は、回折格子71の上に第2クラッド層の一部となるp
型半導体層69が形成されているので、埋め込み成長時
に回折格子71が劣化することを防止できる。
The semiconductor laser device manufactured in this embodiment has a p-type layer on the diffraction grating 71 which becomes a part of the second cladding layer.
Since the type semiconductor layer 69 is formed, it is possible to prevent the diffraction grating 71 from deteriorating during the burying growth.

【0053】上記構成の半導体レーザ素子を、その共振
器長を250μmとして形成した。この素子の閾値電流は4
0mAであり、10mW以上においても単一縦モードで安定に
発振した。
The semiconductor laser device having the above configuration was formed with a cavity length of 250 μm. The threshold current of this element is 4
It was 0 mA, and oscillated stably in single longitudinal mode even at 10 mW or more.

【0054】なお、実施例3においても、再成長される
半導体層の導電型とその下地となる層の導電型とを同じ
導電型とすることにより、実施例1で述べた同様の効果
を得ることができる。
In the third embodiment, the same effect as described in the first embodiment can be obtained by setting the conductivity type of the semiconductor layer to be regrown to the same conductivity type as that of the underlying layer. be able to.

【0055】[0055]

【発明の効果】本発明によれば、横モード制御用のスト
ライプ溝の底の全域にわたって均一な回折格子を形成で
きるので、横モードの安定性に優れ、かつ単一縦モード
で発振する分布帰還型半導体レーザ素子を、歩留りよく
容易に製造することができる。本発明で作製された半導
体レーザ素子は、発振特性が均一であり、かつ低価格で
提供でき、光情報処理や光計測等の光源として幅広く用
いることができる。
According to the present invention, since a uniform diffraction grating can be formed over the entire area of the bottom of the stripe groove for controlling the transverse mode, the stability of the transverse mode is excellent, and the distributed feedback oscillating in the single longitudinal mode is achieved. Type semiconductor laser device can be easily manufactured with good yield. The semiconductor laser device manufactured by the present invention has uniform oscillation characteristics and can be provided at a low price, and can be widely used as a light source for optical information processing, optical measurement, and the like.

【0056】結晶の再成長を行う際に、下地となる層の
導電型とその上に再成長する層の導電型とを同じにすれ
ば、2つ存在する再成長界面が異なる導電型の界面とな
る場合と比較して、再成長界面での欠陥の発生を非常に
少なくすることができる。よって、結晶欠陥を通じて電
流阻止層を流れるリーク電流が無くなり、発振閾値の少
ない優れた特性を有する分布帰還型半導体レーザ素子を
製造することができる。
If the conductivity type of the underlying layer is the same as the conductivity type of the layer to be regrown thereon when the crystal is regrown, the two regrowth interfaces having different conductivity types are present. The occurrence of defects at the regrowth interface can be greatly reduced as compared with the case where Therefore, a leakage current flowing through the current blocking layer through crystal defects is eliminated, and a distributed feedback semiconductor laser device having excellent characteristics with a small oscillation threshold can be manufactured.

【0057】また、回折格子上に、グレーティング・エ
ピ・サポート層を形成する構成とすれば、ストライプ溝
内部に形成する第2クラッド層の埋め込み成長歩留まり
を向上できる。グレーティング・エピ・サポート層の層
厚を概略均一とすれば、さらにその効果を増大すること
ができる。
If the grating epi-support layer is formed on the diffraction grating, the burying growth yield of the second cladding layer formed inside the stripe groove can be improved. If the thickness of the grating epi support layer is made substantially uniform, the effect can be further increased.

【0058】また、第2の製造方法によれば、第2導電
型の半導体層がストライプ溝底に形成されており、その
上に該半導体層と同じ半導体を成長させ、第2クラッド
層を形成するので、埋め込み成長時に回折格子が露出さ
れないため、その劣化を防止できる。このため、横モー
ドの安定性がよく、単一縦モード発振する半導体レーザ
素子を、非常に高歩留りで製造することができる。
According to the second manufacturing method, the semiconductor layer of the second conductivity type is formed at the bottom of the stripe groove, and the same semiconductor as the semiconductor layer is grown thereon to form the second cladding layer. Therefore, since the diffraction grating is not exposed during the burying growth, the deterioration can be prevented. For this reason, a semiconductor laser device having good transverse mode stability and oscillating in a single longitudinal mode can be manufactured with a very high yield.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の製造方法で作製される分布帰還
型半導体レーザ素子の概略構造を示す一部破断斜視図で
ある。
FIG. 1 is a partially broken perspective view showing a schematic structure of a distributed feedback semiconductor laser device manufactured by a first manufacturing method of the present invention.

【図2】図1に示す分布帰還型半導体レーザ素子の製造
工程のうち第1の結晶成長工程を示す一部破断斜視図で
ある。
FIG. 2 is a partially broken perspective view showing a first crystal growth step in the manufacturing steps of the distributed feedback semiconductor laser device shown in FIG.

【図3】図1に示す分布帰還型半導体レーザ素子の製造
工程のうち光導波路層の表面上に回折格子を形成する工
程を示す一部破断斜視図である。
FIG. 3 is a partially cutaway perspective view showing a step of forming a diffraction grating on the surface of the optical waveguide layer in the manufacturing steps of the distributed feedback semiconductor laser device shown in FIG.

【図4】図1に示す分布帰還型半導体レーザ素子の製造
工程のうち第2の結晶成長工程を示す一部破断斜視図で
ある。
FIG. 4 is a partially cutaway perspective view showing a second crystal growth step in the process of manufacturing the distributed feedback semiconductor laser device shown in FIG. 1;

【図5】図1に示す分布帰還型半導体レーザ素子の製造
工程のうちストライプ溝を形成する工程を示す一部破断
斜視図である。
FIG. 5 is a partially broken perspective view showing a step of forming a stripe groove in a step of manufacturing the distributed feedback semiconductor laser device shown in FIG. 1;

【図6】図1に示す分布帰還型半導体レーザ素子の製造
工程のうち第3の結晶成長工程を示す一部斜視図であ
る。
FIG. 6 is a partial perspective view showing a third crystal growth step in the manufacturing steps of the distributed feedback semiconductor laser device shown in FIG.

【図7】従来の分布帰還型半導体レーザ素子の概略構造
を示す一部破断斜視図である。
FIG. 7 is a partially broken perspective view showing a schematic structure of a conventional distributed feedback semiconductor laser device.

【図8】図7に示す従来の分布帰還型半導体レーザ素子
の製造工程のうち第1の結晶成長工程を示す断面図であ
る。
8 is a cross-sectional view showing a first crystal growth step in the manufacturing steps of the conventional distributed feedback semiconductor laser device shown in FIG.

【図9】図7に示す従来の分布帰還型半導体レーザ素子
の製造工程のうちストライプ溝を形成する工程を示す断
面図である。
9 is a cross-sectional view showing a step of forming a stripe groove in the process of manufacturing the conventional distributed feedback semiconductor laser device shown in FIG.

【図10】図7に示す従来の分布帰還型半導体レーザ素
子の製造工程のうち第2の結晶成長工程を示す断面図で
ある。
10 is a cross-sectional view showing a second crystal growth step in the process of manufacturing the conventional distributed feedback semiconductor laser device shown in FIG.

【図11】本発明の第1の製造方法で作製される別の分
布帰還型半導体レーザ素子において、第2の結晶成長工
程を示す一部破断斜視図である。
FIG. 11 is a partially cutaway perspective view showing a second crystal growth step in another distributed feedback semiconductor laser device manufactured by the first manufacturing method of the present invention.

【図12】本発明の第1の製造方法で作製される別の分
布帰還型半導体レーザ素子において、ストライプ溝の形
成工程を示す一部破断斜視図である。
FIG. 12 is a partially cutaway perspective view showing a step of forming a stripe groove in another distributed feedback semiconductor laser device manufactured by the first manufacturing method of the present invention.

【図13】本発明の第2の製造方法で作製される別の分
布帰還型半導体レーザ素子において、第2の結晶成長工
程を示す一部破断斜視図である。
FIG. 13 is a partially cutaway perspective view showing a second crystal growth step in another distributed feedback semiconductor laser device manufactured by the second manufacturing method of the present invention.

【図14】本発明の第2の製造方法で作製される別の分
布帰還型半導体レーザ素子において、ストライプ溝の形
成工程を示す一部破断斜視図である。
FIG. 14 is a partially broken perspective view showing a step of forming a stripe groove in another distributed feedback semiconductor laser device manufactured by the second manufacturing method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、40、60 基板 11、41、61 第1クラッド層 12、42、62 活性層 14、44、64 光導波路層 15、45 グレーティング・エピ・サポート層 16、46、66 エッチング・ストップ層 17、47、67 電流阻止層 18、48、68 エピ・サポート層 19 第2クラッド層 20 コンタクト層 21、51、71 回折格子 69 第2クラッド層の一部となるp型半導体層 10, 40, 60 Substrate 11, 41, 61 First cladding layer 12, 42, 62 Active layer 14, 44, 64 Optical waveguide layer 15, 45 Grating / epi support layer 16, 46, 66 Etching stop layer 17, 47, 67 Current blocking layer 18, 48, 68 Epi support layer 19 Second cladding layer 20 Contact layer 21, 51, 71 Diffraction grating 69 P-type semiconductor layer that becomes a part of second cladding layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 種谷 元隆 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 中西 千登勢 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 菅原 聰 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 工藤 裕章 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−206191(JP,A) 特開 平2−119288(JP,A) 特開 昭63−73683(JP,A) 特開 昭63−263785(JP,A) 特開 平2−186689(JP,A) 特開 平2−178985(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Mototaka Tanaya 22-22, Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Inside Sharp Corporation (72) Inventor Chinori Nakanishi 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Sharp shares Inside the company (72) Inventor Satoshi Sugawara 22-22 Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Inside Sharp Corporation (72) Inventor Hiroaki Kudo 22-22, Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka inside Sharp Corporation (56) Reference Document JP-A-2-206191 (JP, A) JP-A-2-119288 (JP, A) JP-A-63-73683 (JP, A) JP-A-63-263785 (JP, A) 186689 (JP, A) JP-A-2-17885 (JP, A)

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 第1導電クラッド層活性層、及び
2導電光導波路層と、を含む第1の積層構造と、 該第1の積層構造の上に形成されストライプ溝を有
し、第1導電電流阻止層を含む第2の積層構造と、前記 第1の積層構造の表面に、前記ストライプ溝の底面
領域から該電流阻止層の下領域にわたって形成された回
折格子と、前記 ストライプ溝上及び前記電流阻止層上に形成された
第2導電クラッド層を含む第3の積層構造とを有
し、前記 第2導電型クラッド層が、前記第3の積層構造の最
下層に位置すると共に、グレーティング・エピ・サポー
ト層が、前記回折格子の最表面に配置されてなり、 前記回折格子、及び第2導電型クラッド層がAlGaAs系材
料からなり、前記グレーティング・エピ・サポート層が
GaAsからなることを特徴とす る分布帰還型半導体レーザ
素子。
1. A first laminated structure including a first conductive type cladding layer , an active layer , and a second conductive type optical waveguide layer, and a stripe groove formed on the first laminated structure. and, a second stacked structure including a first conductivity type current blocking layer on the surface of the first multilayer structure, the bottom surface of the stripe groove
Has a diffraction grating formed over the lower region of the current blocking layer from the region, a third stacked structure including a second conductive-type clad layer formed on the stripe groove and on the current blocking layer, wherein the with the second conductive type cladding layer, positioned in the lowermost layer of the third multilayer structure, grating epi support
And a second conductive type cladding layer is formed on the outermost surface of the diffraction grating.
And the grating epi support layer
It characterized in that it consists of GaAs distributed feedback semiconductor laser device.
【請求項2】 第1導電型クラッド層、活性層、及び第
2導電型光導波路層と、を含む第1の積層構造と、 該第1の積層構造の上に形成されてストライプ溝を有
し、第1導電型電流阻止層を含む第2の積層構造と、 前記第1の積層構造の表面に、前記ストライプ溝の底面
領域から該電流阻止層の下領域にわたって形成された回
折格子と、 前記ストライプ溝上及び前記電流阻止層上に形成された
第2導電型クラッド層を含む第3の積層構造と、を有
し、 前記第2導電型クラッド層が、前記第3の積層構造の最
下層に位置すると共に、グレーティング・エピ・サポー
ト層が、前記回折格子の最表面に配置されており、且
つ、前記第2の積層構造の最表面層の導電型が、第3の積
層構造の最下層の導電型と同一であることを特徴とする
分布帰還型半導体レーザ素子。
2. The first conductive type clad layer, the active layer, and the first conductive type clad layer.
A first laminated structure including a two-conductivity-type optical waveguide layer; and a stripe groove formed on the first laminated structure.
A second stacked structure including a current blocking layer of a first conductivity type; and a bottom surface of the stripe groove on a surface of the first stacked structure.
Circuit formed from the region to the region below the current blocking layer.
Folded grating , formed on the stripe groove and on the current blocking layer
A third stacked structure including a cladding layer of the second conductivity type.
And, the second conductivity type cladding layer, the uppermost of the third multilayer structure
Located in the lower layer,
A layer is disposed on the outermost surface of the diffraction grating, and
The conductivity type of the outermost layer of the second laminated structure is the third product.
Characterized by the same conductivity type as the lowermost layer of the layer structure
Distributed feedback semiconductor laser device.
【請求項3】 前記グレーティング・エピ・サポート層
は前記回折格子をなす凹凸の頂部に形成されてなること
を特徴とする請求項1又は2に記載の分布帰還型半導体
レーザ素子。
3. The grating epi support layer
Is formed on the top of the unevenness forming the diffraction grating.
The distributed feedback semiconductor laser device according to claim 1 or 2, wherein:
【請求項4】 前記グレーティング・エピ・サポート層
は前記回折格子の全面にわたって形成されてなることを
特徴とする請求項1又は2に記載の分布帰還型半導体レ
ーザ素子。
4. The grating epi support layer
Is formed over the entire surface of the diffraction grating.
The distributed feedback semiconductor laser according to claim 1 or 2,
User element.
【請求項5】 第1導電クラッド層活性層、及び
2導電光導波路層を含む第1の積層構造を形成する第
1の工程と、 前記第1の積層構造の表面に回折格子を形成する第2の
工程と、前記回折格子を含む 第1の積層構造の上に第1導電
電流阻止層を含む第2の積層構造を形成する第3の工程
と、 前記第2の積層構造の一部又は全ての層を選択的に除去
することによりストライプ溝を形成する第4の工程と、 前記ストライプ溝を含む第2の積層構造上に第2導電
クラッド層を最下層として含む第3の積層構造を形成
する第5の工程と、を含む分布帰還型半導体レーザ素子
の製造方法であって、 前記第1の工程の後、又は前記第2の工程の後に、前記
第2導電型光導波路層上に、グレーティング・エピ・サ
ポート層を形成し、且つ、 前記回折格子、及び第2導電型クラッド層がAlGaAs系材
料からなり、前記グレーティング・エピ・サポート層が
GaAsからなることを特徴とする 分布帰還型半導体レーザ
素子の製造方法。
5. A method of forming a first stacked structure including a first conductive type clad layer , an active layer , and a second conductive type optical waveguide layer.
Step 1, a second step of forming a diffraction grating on the surface of the first multilayer structure, and a first conductivity type current blocking layer on the first multilayer structure including the diffraction grating. A third step of forming a second laminated structure including: a fourth step of forming a stripe groove by selectively removing a part or all of the layers of the second laminated structure; and the second stack structure on the containing groove, the second conductive
Fifth step and, distributed feedback semiconductor laser device comprising forming a third multilayer structure including a type cladding layer as a lowermost layer
The method according to claim 1 , wherein after the first step or after the second step,
On the second conductivity type optical waveguide layer, a grating
A port layer is formed, and the diffraction grating and the second conductivity type cladding layer are made of an AlGaAs-based material.
And the grating epi support layer
A method for manufacturing a distributed feedback semiconductor laser device comprising GaAs .
【請求項6】 第1導電型クラッド層、活性層、及び第
2導電型光導波路層を含む第1の積層構造を形成する第
1の工程と、 前記第1の積層構造の表面に回折格子を形成する第2の
工程と、 前記回折格子を含む第1の積層構造の上に、第1導電型
電流阻止層を含む第2の積層構造を形成する第3の工程
と、 前記第2の積層構造の一部又は全ての層を選択的に除去
することによりストライプ溝を形成する第4の工程と、 前記ストライプ溝を含む第2の積層構造上に、第2導電
型クラッド層を最下層として含む第3の積層構造を形成
する第5の工程と、を含む分布帰還型半導体レーザ素子
の製造方法であって、 前記第1の工程の後、又は前記第2の工程の後に、前記
第2導電型光導波路層上に、グレーティング・エピ・サ
ポート層を形成し、 且つ、前記第2の積層構造の最表面層の導電型が、第3の
積層構造の最下層の導電型と同一であることを特徴とす
る分布帰還型半導体レーザ素子の製造方法。
6. A first conductive type clad layer, an active layer, and a first conductive type clad layer.
Forming a first stacked structure including a two-conductivity type optical waveguide layer;
Step 1 and a second step of forming a diffraction grating on the surface of the first laminated structure.
Forming a first conductive type on the first stacked structure including the diffraction grating.
Third step of forming a second laminated structure including a current blocking layer
And selectively removing a part or all of the layers of the second laminated structure.
And forming a second conductive layer on the second laminated structure including the stripe groove.
Forming a third laminated structure including the mold clad layer as the lowermost layer
Feedback semiconductor laser device including:
The method according to claim 1 , wherein after the first step or after the second step,
On the second conductivity type optical waveguide layer, a grating
A port layer is formed, and the conductivity type of the outermost layer of the second laminated structure is the third type.
It has the same conductivity type as the lowermost layer of the laminated structure.
Of manufacturing a distributed feedback semiconductor laser device.
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