专利名称：一种半导体激光器及其光学集成半导体器件的制造方法
技术领域：
本发明涉及制造半导体激光器及包括半导体激光器的光学集成半导体器件的方法。更具体地，本发明涉及制造包括衍射光栅类型的DFB-LD(分布反馈激光二极管)或类似的半导体激光器及包括半导体激光器的光学集成半导体器件的方法。
但是，增加耦合系数k也增加了在谐振方向中空间空穴燃烧发生的可能性，并导致模式跳变。因此，为了在温度变化范围从-40℃到+85℃的恶劣环境中稳定地实现满足用户需要的DFB-LD，必须精确控制衍射光栅的结构，从而提供所需的耦合系数k。
另一方面，设计高输出DFB-LD以减小耦合系数k，以便增加斜率。但是，如果耦合系数k过小，则可能由于阈值载流子密度的增加使光学输出饱和，阻塞高输出工作。由于此原因，提供具有所需高输出特性的高输出DFB-LD，耦合系数k必须与产品公差的窄范围相匹配。
控制DFB-LD的乘积kL主要通过控制衍射光栅的高度是共同的原则。例如，第一种方法通过使薄InP在光导层的两侧生长，然后蚀刻衍射光栅，如Takemoto等人在1989年12月出版的“Journal ofLightwave Technology”，Vol.7，No.12，pp.2072-2077中所述。第二种方法采用由质量输运形成的InAsP作为吸收层制造的分布增益-耦合反馈半导体激光器，如日本专利特许公开No.8-274406中所述。
但是，在上述文献中所述的技术不适于控制DFB-LD的耦合系数k，如在后面结合附图专门进行的说明。特别地，对于DFB-LD，振荡特性和单模成品率随着耦合系数k的变化而发生显著的变化，阻碍批量生产。
在日本专利特许公开No.2-105593和6-252502中也公开了与本发明有关的技术。
用本发明的方法制造的半导体激光器包括半导体衬底、形成在半导体衬底上的具有不规则表面的衍射光栅以及生长在衍射光栅上的光导层。选择光导层的生长时间周期，以使衍射光栅的谷不被光导层填满。此外，生长周期保持基本恒定，而不考虑衍射光栅高度的变化。
图3示出了又一种常规半导体激光器；图4A和4B分别示出了衍射光栅的特殊结构，用来说明本发明的优点；图5示出了适用于本发明的独特的衍射光栅的谷中的计算模型；图6示出了本发明的衍射光栅的深度和耦合系数k之间的关系曲线图；图7示出了根据本发明的半导体激光器的第一实施例；图8A到8C示出了制造第一实施例的半导体激光器的步骤顺序；图9A到9E是关于图8A到8C的透视图；
图10示出了根据本发明的半导体激光器的第二实施例；图11示出了用在第二实施例中的掩模图形的平面图；以及图12示出了用在本发明的第三实施例中的掩模图形的平面图。
最佳实施例说明为了更好的理解本发明，简要介绍图1中所示的常规DFB-LD。如图所示，DFB-LD包括n-InP衬底3，其上形成衍射光栅12，并埋在光导层13中。有源层15和p-InP电流阻挡层6依所述次序堆叠在光导层13上。n型电极9形成在n-InP衬底3的底部，而p型电极7形成在电流阻挡层6上。为了制造DFB-LD，在衍射光栅12通过湿腐蚀形成在n-InP衬底3上之后，使之等待，直到MOVPE(金属氧化物气相外延生长)生长和钝化到需要的高度。随后，使光导层13生长。该工序控制质量输运，以便改变生长等待条件。
但是，对于上述的工序，难以精确控制衍射光栅12的高度。在加工半导体晶片的批次中，衍射光栅12高度的变化大约为±30％，使上述乘积kL显著变化。这严重影响振荡特性和单模成品率。
图2示出了通过前面所述的第一常规精确控制方法实现的埋置衍射光栅的结构。如图所示，在p-InP衬底18上形成有源层15之后，在有源层15上生长光导层13。第一种方法可以通过晶体生长精确地控制严重影响耦合系数k的光导层13的厚度。但是，通过例如湿腐蚀形成衍射光栅的问题在于衍射光栅的峰谷比容易发生显著的变化，大大地影响耦合系数k，从而阻碍精确控制。
图3示出了通过前面所述的第二常规精确控制方法实现的分布增益-耦合反馈激光二极管的结构。如图所示，在晶体生长之前使三氢化砷(AsH3)和三氢化磷(PH3)流到衍射光栅12上。随后，使衍射光栅12等待预先选定的时间周期。虽然在等待期间衍射光栅变形，但是同时在衍射光栅的谷中生长InAsP退化层19。InAsP具有1.3μm的带隙，对于波长等于和大于1.3μm的光具有吸收损耗。通过正面利用这种吸收损耗，第二种方法实现了分布增益-耦合反馈型操作。但是，正面利用极不稳定的质量传输的器件制造方法从稳定性的观点看是不可靠的。此外，难以控制从退化层19上生长的InAsP化合物，所以InAsP本身的吸收可能变化，并导致耦合系数k的变化。
鉴于以上，本发明不通过控制衍射光栅的高度，而是通过保持生长的光导层的截面积为整个晶片的衍射光栅常数值来实现了精确控制耦合系数k，不用考虑光栅的高度。根据该原理，本发明显著提高了振荡特性以及单模成品率的重复性和一致性。
图4A和4B分别示出了衍射光栅12的特殊结构，即，特殊条件，其中光导层13根据衍射光栅12的深度生长。通过保持在衍射光栅12的谷中的光导层13的生长时间，而不管光栅12的高度，能够使包括光导层13的厚度的截面积一致。
更具体地，当衍射光栅12深时，如图4A所示，光导层13集中在光栅12的值。在该条件中，在谷中折射率发生大的扰动，但是折射率变化的部分权重下降。作为对比，当衍射光栅12浅时，如图4B所示，光导层13从谷中生长到接近峰的水平，使折射率在宽的范围内出现小的扰动。这种扰动在折射率变化的部分实现了大的权重。因此，在图4B所示的结构中，扰动和权重变化在消除耦合系数k的变化的方向起作用。这成功地吸收了衍射光栅12在腐蚀和等待生长期间由于质量输运出现的高度变化，从而显著地提高了对耦合系数k的控制。
下面说明计算耦合系数k的方法和由上述具有恒定截面积的光导层13得到的计算结果。首先，说明用来确定谷具有恒定面积的衍射光栅12的结构的公式。图5示出了用来确定使谷的截面积恒定的条件的计算模型。图5示出了在倒置位置的谷中的一个，谷具有阴影表示的截面积S。截面积S表示为S=∫-xpxp{cos(x)+1-cos(xp)}dx]]>公式(1)通过积分公式(1)，结果为S＝2sin(xp)-2cos(xp)xp 公式(2)通过在单个周期上积分cos(x)+1，得到2π。因此，当h变化时，得到使截面积恒定的xpπh=sin(xp)-cos(xp)xp]]>公式(3)注意，公式(3)通过迭代计算来解答，因为解析方法不适用于xp。
对于耦合系数k，Fourier积分对于线性衍射光栅的周期有效k=πλ2Λ∫-Λxp2πΛxp2πn(z)cos(2πzΛ)dz]]>公式(4)其中n(z)表示由衍射光栅12引起的折射率的变化，z表示谐振器的方向。变量n(z)由下式得到n(z)=n2-n12{cos(2πzΛ)+1-cos(xp)-1}]]>公式(5)=n2-n12{cos(2πzΛ)-cos(xp)}]]>
为了得到公式(5)，考虑光导层13只在衍射光栅12的谷中生长的事实，假设折射率在除谷之外的其它部分是不变的。这就是为什么cos(xp)加到公式(5)中的原因。在这种情况下，在公式(5)中，n1表示在没有光导层13的部分等效的波导折射率，n2表示波导折射率，如果形成的引导层13到达衍射光栅12的峰顶，n2将保持不变。
为了总结上述步骤，公式(3)用来确定在衍射光栅12的谷中的光导层13为常数的积分区间。随后，计算衍射光栅12的峰和谷的等效的波导折射率。然后，在上述积分区间上进行公式(4)表示的Fourier积分，从而确定耦合系数k。
图6示出了通过保持光导层13的截面积为常数确定的衍射光栅12的深度和耦合系数k之间的关系。在图6中，虚曲线表示采用使光导层生长超过衍射光栅的峰的常规结构的计算结果。实曲线表示采用本发明的光导层13不到光栅12峰顶的衍射光栅12的计算结果。与Q在一起的数值表示生长在衍射光栅上的InGaAsP光导层的特定波长成分。
如图6所示，在常规结构中，耦合系数k与衍射光栅的深度成比例地显著变化，即，根据衍射光栅的高度的即使最小的变化。在本发明的结构中，在衍射光栅12为14.3nm深的情况下，即，光导层13的厚度为衍射光栅12的深度的70％的情况下，耦合系数k随光栅深度的变化仅为常规结构变化率的三分之一。此外，只要衍射光栅12的深度为20nm或以上，优选30nm或以上，耦合系数随衍射光栅12深度的变化进一步减小。这反映出本发明独特的衍射光栅结构，其中如果截面积为常数，则耦合系数k基本保持恒定。
根据本发明的方法，选择光导层13生长的时间周期，从而使层13不会填满衍射光栅12的谷。此外，上述时间周期对于所有晶片基本保持恒定，不用考虑衍射光栅12的高度。这允许形成在衍射光栅12的谷中的光导层13的最大厚度小于光栅12的高度，并保持层13的截面积在厚度方向上基本恒定。因此，耦合系数k基本恒定，并显著改善了制造公差。
前面所述的特许公开No.8-274406说明了在衍射光栅的谷中选择性地形成InGaAsP的结构。但是，该结构试图通过在衍射光栅的谷中生长InAsP退化层并正面利用对大于InAsP带隙的波长的光的吸收损耗实现分布增益-耦合反馈操作。也是前面提到的特许公开No.2-105593公开了半导体激光器结构，其中通过液晶的晶体生长在衍射光栅上形成引导层，并且厚度小于光栅的峰的高度。该结构的目的是通过使光导层的厚度小于衍射光栅的峰的高度减小由光导层引起的光吸收损耗。
因此，上述的文献都没有提出本发明的要点，即，应对衍射光栅的高度不规则的光导层的生长方法，并通过保持光导层的截面积为常数实现了精确控制耦合系数k并改善了制造公差。
下面说明本发明的优选实施例。第一实施例参考图7，示出了实施本发明的半导体器件，并实现为DFB-LD。如图所示，DFB-LD包括n-InP衬底3和形成在衬底3上的衍射光栅12。光导层13形成在衍射光栅12的谷中，厚度小于光栅12的高度。n-InP缓冲层14以掩埋衍射光栅12的方式形成在光导层13上。此外，有源层15和p-InP电流阻挡层6依所述次序形成在n-InP缓冲层14上。n型电极9形成在n-InP衬底3的底部，而p型电极7形成在电流阻挡层6顶部。
参考图8A到8C以及9A到9E介绍示例性实施例的DFB-LD的制备方法。首先，通过EB(电子束)曝光在n-InP衬底3的(011)表面上形成抗蚀剂图形，(未示出)，用于形成衍射光栅12。在示例性实施例中，将λ/4相移施加到抗蚀剂图形上以便增加单模成品率。周期和拉制宽度分别为2,000和10μm。随后，通过使用抗蚀剂图形作为掩模进行湿腐蚀以在n-InP衬底3上形成衍射光栅12。图8A以放大的比例示出衍射光栅12。
形成衍射光栅12之后，通过热CVD(化学汽相淀积)形成10nm厚的SiO2生长阻挡膜2。随后，通过光刻形成用于选择性MOVPE生长的抗蚀剂图形。然后通过稀释的氢氟酸腐蚀生长阻挡膜2，由此完成了用于生长光导层13的衬底。生长阻挡膜2每个5μm宽，其间的间隙为5μm宽。通过选择性MOVPE生长在衍射光栅12上生长具有1.1μm的波长成分(composition)的InGaAsP光导层13。所得结构等尺寸地显示在图9A中。此外，衍射光栅以放大的剖面图显示在图8B中。
生长光导层13的时间周期是要使层13不填满衍射光栅12的谷中，并保持基本不变，然而衍射光栅12的高度可随晶片的不同而不同。在示例性实施例中，将生长时间选择为2.7秒。更具体地，选择生长时间以使光导层13的厚度小于在不同的晶片的衍射光栅中具有最小高度的衍射光栅12的高度。这使得所有的晶片的生长时间基本上一致。
温度升高的等待时间之后，衍射光栅12为30nm高，并在各批次中变化达到约±30％。因此，衍射光栅12的高度在20nm到40nm的范围内变化。在示例性实施例中，将光导层13的最大厚度选择为10nm，为衍射光栅12高度的20nm下限的50％，由此即使衍射光栅12的高度不规则，耦合系数k变化很小。
随后，通过选择性MOVPE生长使得在光导层13上生长厚度0.1μm的n-InP缓冲层14。通过外延生长在n-InP缓冲层上生长厚度50nm的InGaAsP，构成具有1μm波长成分的第一SCH层16。此后，通过外延生长依次叠置50nm厚的MQW(多量子阱)、具有1.1μm波长成分的InGaAsP的第二SCH层15、以及100nm的p-InP覆盖层8。所得叠层结构显示在图8C中。
MQW层1由每个具有1.4μm波长成分的InGaAsP阱层以及夹在阱层之间并具有1.1μm波长成分的InGaAsP势垒层。MQW层1具有7的周期和1.3μm的振荡频率。每个阱层和势垒层分别为7nm厚和10nm厚。
以上介绍的各层的晶体没有生长在生长阻挡膜2上，而是选择性地生长在n-InP衬底3的间隙3中。选择性生长包括MQW层1的波导管之后，通过氢氟酸除去SiO2生长阻挡膜2，如图9B所示。
随后，SiO2生长阻挡层再次淀积在图9B所示的叠层的整个表面上。通过自对准工艺用氢氟酸选择性地除去该生长阻挡层，以使生长阻挡膜2仅留在波导管的顶部，生长阻挡膜2是直接形成的。此后，如图9D所示，通过使用生长阻挡膜2作为掩模再次进行MOVPE生长，由此依次形成分别为0.7μm和0.7μm厚的p-InP电流阻挡层6和n-InP电流阻挡层5。
之后，除去波导管上的生长阻挡膜2之后，依所述次序生长3μm厚的p-InP覆盖层8和0.3μm厚的InGaAs帽盖层。p型电极7和TiAu形成的n型电极9形成在叠层的对置面之后，在430℃对叠层进行电极合金化，由此完成了图9E所示的DFB-LD。
虽然光导层13部分地生长到达衍射光栅12的峰顶，但光导层13的这些部分不会削弱对示例性实施例可获得的耦合系数k的精确控制。示例性实施例可以修改得完全避免光导层13生长到衍射光栅12的峰顶，如下文所示。
使InGaAsP光导层13生长在InP衍射光栅12上但在达到衍射光栅12的峰顶之前停止生长的特征在于引导层13的生长集中在谷中，并稍达到峰顶。这是由于生长速率在[111]和其它高次(higher-order)表面上比
表面上高。更具体地，在衍射光栅12上的MOVPE生长的初始阶段，光导层13很少生长在
面上，因此高次表面上的生长占主导地位。由此，光导层13首先填充了在其它侧面上具有高次表面的谷，然后在峰顶，即
表面上开始生长。换句话说，在初始阶段，光导层13仅选择性地生长在谷中。因此，通过使光导层13仅选择性地生长在谷中并且在引导层13达到峰顶之前将四部组成(quaternary)生长转变成InP，可以将峰顶上的光导层13制得比谷中的层13至少薄一半。折射率的变化主要由光导层13实现。
耦合系数k估计为31cm-1。在示例性实施例中，衍射光栅12的高度变化±30％，即在20nm到40nm的范围内，耦合系数k也在29到32的范围内，如图6所示，由此变化率预计为±5％。相反，采用常规的方法，使光导层13填满衍射光栅的谷，需要使光栅12的高度小到15nm，以便实现31cm-1的耦合系数k。然而，这使得对于在10nm和20nm之间衍射光栅12高度的变化范围，耦合系数k在从20到41的范围内变化，变化范围高达±34％。因此可以看出本发明的方法将耦合系数k的变化减少到常规方法变化的约七分之一。
为了进行实验，切割示意性的实施例的器件，其切割方式使得在中心设置λ/4相移并用反射率为0.1％的非反射SiON膜覆盖它的相对端部。实验显示由抑制频带光谱和产品(product)KL估计的耦合系数k分别为31cm-1和1.3，与设计的值相同。此外，在室温下获得12mA的阈值电流和35W/A的斜度效率，确保了需要的振荡特性。此外，适当的产品KL和适当的0.1％的反射率可以实现高达98％的单模成品率。第二实施例图10示出了本发明的另一实施例并体现为SSC-DFB-LD(点尺寸-转换器集成分布反馈激光二极管)。对于制造工艺，示例性实施例类似于以前的实施例，不同之处在于朝发射端厚度减小的锥形波导管，并且半导体激光器部分同时形成。
具体地，在示例性实施例中，衍射光栅12仅形成在MQW有源层下。通过选择性MOVPE生长在氧化膜掩模之间的间隙中共同形成MQW有源层和锥形波导管层。在衍射光栅12上生长晶体时，光导层13仅形成在光栅12的谷中，同时能防止生长到光栅12的峰顶。为了进行实验，和第一实施例中一样，在用于温度升高的等待期间之后，将衍射光栅12的高度和光导层13的最大厚度分别选择为30nm和15nm。此外，将本发明特有的光导层13的基本上不变的生长时间选择为4.2秒。图11示出了选择性生长使用的生长阻挡膜2的图形。
半导体激光器部分和锥形波导管部分分别为300μm长和200μm长。生长阻挡膜2的每一个在半导体激光器部分中为50μm宽，或者在锥形波导管部分中朝发射端宽度从50μm到5μm逐渐减少。生长阻挡膜2朝发射端宽度如此减小实现了波导管的厚度朝发射端减少的锥形结构。此外，由于锥形波导管的侧面为(111)晶面，因此波导管具有最小的扩散损失。共同形成MQW层或有源层1和锥形波导层之后，可以通过和第一实施例相同的器件制造工艺制造SSC-DFB-LD。如图10所示，在示例性实施例中，p型电极7延伸到发射部分和锥形波导管部分，以将电流注入到部分锥形波导管中。这成功地避免了增加锥形波导管以上部分中的吸收损耗。前端和后端分别提供有0.1％或非反射涂层和90％或高反射涂层。
实验显示示例性实施例的SSC-DFB-LD在-40℃到85℃进行了稳定的单模振荡。25℃和85℃的阈值电流小到分别为4mA和12mA。此外，80℃时的驱动电流很小，对于10mW为40mA，具有相当大的可能性实现不需要温度控制的光学组件。虽然常规的半导体激光器具有33°的水平辐射角和35°的垂直辐射角，但由于锥形波导管的整体化，示例性实施例将两个辐射角都减小到10°。因此示例性实施例实现了需要的耦合特性，即具有10μm点尺寸的单模光纤的最小耦合损失小到1.5dB。第三实施例该实施例体现为EML(电吸收调制器集成激光器)，其中具有衍射光栅和电吸收调制器的DFB-LB集成在一起。示例性实施例与第一实施例的不同之处在于构图生长阻挡膜2用于选择性MOVPE生长，并且使用InP衬底，在第二实施例中一样，在InP衬底上局部地形成衍射光栅12。
图12示出了用于共同地形成示例性实施例的有源层1和EML吸收层的掩模图形。在示例性实施例中，DFB-LD具有长度300μm的谐振器，同时调制器部分为200μm长。生长阻挡膜的每一个在形成在衍射光栅衬底上的DFB-LD部分中为50mm宽，或者在调制器部分中为30μm宽。通过选择性MOVPE生长有源层1和吸收层共同地形成在1.5μm宽的间隙中。对于有源层下的位置，使得光导层13仅生长在衍射光栅12的谷中。在平坦部分中光导层13为8nm厚。1.13μm波长成分的InGaAsP施加到光导层13上。此外，选择光导层13的生长时间，以使层13不填满衍射光栅12的谷，即使是衍射光栅12的高度从一个晶片到另一个晶片各不相同时，其余的基本上不变。
生长光导层13之后，依所述次序生长0.1μm厚的n-InP层和MQW层。将生长阻挡膜2宽度变化引起的波长偏移设计为70nm，这对于电吸收调制器已足够。选择性MOVPE生长之后，通过与第一实施例相同的器件制造工艺制造EML。不同之处在于示例性实施例形成了DFB-LD部分和调制器部分之间的电独立电极，并使用Fe掺杂的InP高阻层作为电流阻挡层。
当适当地控制产品KL时，示例性实施例获得了与设计值相同的1.5产品KL并实现80％或以上的单模成品率。阈值电流和斜度效率分别为5mA和0.2W/A。当2V的电压施加到吸收层时，淬火率低至20dB。此外，即使进行2.5Gb调制时，也可以获得需要的孔口(eye opening)。当用示例性实施例的集成的器件进行常规的光纤传送检验时，发现功率损失小到0.5dB。第四实施例在示例性实施例中，通过选择性MOVPE生长形成MQW层。示例性实施例不仅对第一实施例的结构有效，也对使用SiO2做掩模通过湿腐蚀或干腐蚀形成波导管的常规结构有效。对于常规的结构，示例性实施例使光导层13生长在衬底上，衍射光栅形成其上，在20％或以上到70％或以下的衍射光栅12的高度，由此使折射率周期性地改变。
在示例性实施例中，光导层13由1.13μm的波长成分的InGaAsP形成。此外，选择光导层13的生长时间，以使层13不填满衍射光栅12的谷，即使是衍射光栅12的高度从一个晶片到另一个晶片各不相同时，其余的基本上不变。生长光导层13之后，依次生长用于0.1μmMQW有源层的n-InP层和0.1μm厚的n-InP层。为了形成波导管，在衬底上形成5μm宽的SiO2条，然后蚀刻。随后，再次使用SiO2做掩模通过选择性MOVPE生长依次生长p型和n型电流阻挡层。除取SiO2掩模之后，生长p-InP覆盖层，之后进行常规的电极工艺以制成器件。
对于电流阻挡层和p-InP覆盖层，可以使用LPE(液相外延生长)代替MOVPE生长。当在器件中心设置λ/4相移时并且使用和第一实施例相同的谐振器长度和端部结构时，示例性实施例与第一实施例的振荡特性类似。第五实施例本实施例也体现为EML，与第一实施例的不同之处在于构图生长阻挡膜2用于选择性MOVPE生长并和第二实施例中一样使用其上局部地形成有衍射光栅12的InP衬底。
图12示出了用于共同地形成示例性实施例特有的DFB-LD层1和吸收层的衍射光栅图形。在示例性实施例中，DFB-LD部分具有300μm的谐振器长度，而调制器部分为200μm长。生长阻挡层在DFB-LD部分中为50μm宽，或者在调制器部分为30μm。通过选择性MOVPE生长在1.5μm宽的间隙中形成有源层1和吸收层。在有源层1下的位置，使光导层13仅生长在衍射光栅12的谷12中。在平坦部分中光导层13为8nm厚。使用具有1.13μm的波长成分的InGaAsP作为光导层13。对于生长时间，在示例性实施例中，与以前的实施例相同。
生长光导层13之后，使n-InP层生长到0.1μm，然后引起生长MQW层。
总而言之，根据本发明，选择光导层的生长时间以使光导层不填满衍射光栅的谷，对于所有的晶片其余的基本上不变。因此可以使谷中制造最大厚度的光导层，比衍射光栅的高度小，在厚度不变的方向中保持引导层的截面面积不变。耦合系数k保持不变并且将制造公差提高到显著的程度。因此本发明实现了可以极精确地控制其耦合系数k的DFB-LD。这种DFB-LD的振荡特性和单模成品率变化很小，由此可以显著提高各种特性包括再现性的一致性。
此外，本发明可用于包括衍射光栅类型的所有半导体层，并显著改善了其制造方法中对耦合系数k的控制。由此断定本发明不仅适用于DFB-LD和其它单个器件的制造方法，而且适用于集成光源的调制器、分布的布喇格反射半导体激光器等的制造方法。
在理解了本公开的原理后，对于本领域的技术人员可以提出各种不脱离本公开的范围的改进。
权利要求
1.一种制造半导体激光器的方法，包括半导体衬底、形成在所述半导体衬底上的具有不规则表面的衍射光栅，以及生长在所述衍射光栅上的光导层，选择所述光导层的生长时间周期，以使所述衍射光栅的谷不被所述光导层填满，并保持基本恒定，而不考虑所述衍射光栅高度的变化。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述光导层在包括所述光导层的最大厚度的平面中具有基本恒定的截面积。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述光导层的最大厚度等于或小于所述衍射光栅的高度的70％。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述半导体层的工作波长为0.3μm到1.7μm。
5.一种制造波导型集成半导体器件的方法，包括含有半导体衬底的半导体激光器、形成在所述半导体衬底上的具有不规则表面的衍射光栅，以及生长在所述衍射光栅上的光导层，选择所述光导层的生长时间周期，以使所述衍射光栅的谷不被所述光导层填满，并保持基本恒定，而不考虑所述衍射光栅高度的变化，并且所述光波导管的侧壁(111)为晶体表面。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述光导层在包括所述光导层的最大厚度的平面中具有基本恒定的截面积。
7.根据权利要求5所述的方法，其中所述光导层的最大厚度等于或小于所述衍射光栅的高度的70％。
8.根据权利要求5所述的方法，其中所述半导体层的工作波长为0.3μm到1.7μm。
9.一种制造波导型集成半导体器件的方法，包括含有半导体衬底的半导体激光器、形成在所述半导体衬底上的具有不规则表面的衍射光栅，以及生长在所述衍射光栅上的光导层，选择所述光导层的生长时间周期，以使所述衍射光栅的谷不被所述光导层填满，并保持基本恒定，而不考虑所述衍射光栅高度的变化，并且所述半导体器件包括至少一个所述半导体层、分布的反射半导体层、锥形波导管、光调制器、光电检测器、光学开关和光导管。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述光导层在包括所述光导层的最大厚度的平面中具有基本恒定的截面积。
11.根据权利要求9所述的方法，其中所述光导层的最大厚度等于或小于所述衍射光栅的高度的70％。
12.根据权利要求9所述的方法，其中所述半导体层的工作波长为0.3μm到1.7μm。
13.一种制造波导型集成半导体器件的方法，包括含有半导体衬底的半导体激光器、形成在所述半导体衬底上的具有不规则表面的衍射光栅，以及生长在所述衍射光栅上的光导层，选择所述光导层的生长时间周期，以使所述衍射光栅的谷不被所述光导层填满，并保持基本恒定，而不考虑所述衍射光栅高度的变化，并且光波导管形成了掩埋层。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述光导层在包括所述光导层的最大厚度的平面中具有基本恒定的截面积。
15.根据权利要求13所述的方法，其中所述光导层的最大厚度等于或小于所述衍射光栅的高度的70％。
16.根据权利要求13所述的方法，其中所述半导体层的工作波长为0.3μm到1.7μm。
全文摘要
一种半导体激光器及其光学集成半导体器件的制造方法。用本发明的方法制造的半导体激光器包括半导体衬底、形成在半导体衬底上的具有不规则表面的衍射光栅以及生长在衍射光栅上的光导层。选择光导层的生长时间周期，以使衍射光栅的谷不被引导层填满。此外，生长周期保持基本恒定，不考虑衍射光栅高度的变化。
文档编号H01S5/10GK1440096SQ0310619
公开日2003年9月3日 申请日期2003年2月21日 优先权日2002年2月21日
发明者山崎裕幸 申请人:Nec化合物半导体器件株式会社