半导体激光元件、集成型半导体激光元件、以及半导体激光元件的制造方法_2

文档序号:9355514阅读:来源:国知局
的图。
[0041]图4是说明实施方式I所涉及的半导体激光元件的设计参数的图。
[0042]图5是表不了与波长相对的分布布莱克反射部的反射率的一例的图。
[0043]图6是表不驱动电流与激光振荡波长和反射中心波长之间的偏移量的关系的图。
[0044]图7是表示耦合系数K2与阻带宽度的关系的图。
[0045]图8是表不将分布布拉格反射部的导波损耗设为O的情况下K 2XL2与分布布拉格反射部的反射率为95 %以上的区域宽度的关系的图。
[0046]图9是表示长度LI与光谱线宽度的关系的图。
[0047]图10是实施方式2所涉及的集成型半导体激光元件的示意性俯视图。
[0048]图11是表示图10所示的集成型半导体激光元件的A-A线剖面的图。
【具体实施方式】
[0049]以下,参照附图,对本发明所涉及的半导体激光元件、集成型半导体激光元件以及半导体激光元件的制造方法的实施方式进行详细说明。此外,并非通过该实施方式来限定本发明。另外,在各附图中,对相同或对应的构成要素适当赋予了相同符号。另外,需注意附图是示意性的图,各层的厚度、厚度的比率等与实际情形不同。另外,在附图相互间也包含彼此的尺寸的关系、比率不同的部分。
[0050](实施方式I)
[0051]图1是将本发明的实施方式I所涉及的半导体激光元件沿着光谐振器长度方向截断的示意性剖视图。如图1所示,该半导体激光元件100具备:在背面形成有η侧电极101的η型半导体层102 ;在η型半导体层102上形成的波导芯层103 ;在波导芯层103上形成的P型半导体层104 ;在P型半导体层104上形成的衍射光栅层105 ;在衍射光栅层105上形成的P型半导体层106 ;和在P型半导体层106上形成的P侧电极107。
[0052]η型半导体层102、波导芯层103、ρ型半导体层104、衍射光栅层105以及ρ型半导体层106形成了半导体层叠构造。该半导体层叠构造具有分布反馈型激光器部110、和与分布反馈型激光器部110相邻的分布布莱克反射部120。此外,在分布反馈型激光器部110侧的半导体层叠构造的端面(纸面左侧的端面),形成有未图示的防反射膜。
[0053]对半导体层叠构造的各构成要素进行说明。η型半导体层102具有在由η型InP构成的基板上形成有由η型InP构成的包层的构成。
[0054]波导芯层103由GaInAsP构成,具有由MQW层103b和被配置为夹着MQW层103b的分离限制异质结构(SCH:Separate Confinement Heterostructure)层 103a、103c 构成的MQW-SCH构造,其中,MQW层103b具有由多个势皇层和多个阱层构成的多重量子阱(MQW:Multi Quantum Well)构造。MQff 层 103b 的厚度例如为 40nm ?60nm,SCH 层 103a、103c 的厚度例如为30nm。此外,波导芯层103也可以是AlGaInAs。
[0055]在此,在分布反馈型激光器部110中,波导芯层103具有遍及光谐振器长度方向而连续的长度。另一方面,在分布布莱克反射部120中,波导芯层103被离散地且周期性地配置,以形成衍射光栅。波导芯层103之间由与ρ型半导体层104相同的半导体材料填埋。
[0056]ρ型半导体层104由ρ型InP所形成的包层构成。P型半导体层104的厚度例如为 10nm ?200nm。
[0057]衍射光栅层105通过以给定的周期离散地配置GaInAsP层来形成衍射光栅,并且具有GaInAsP层之间由InP层填埋的构成。衍射光栅层105在波导芯层103的附近沿着波导芯层103配置。衍射光栅层105在该光谐振器长度方向的给定的位置形成有λ/4移相部 105a。
[0058]ρ型半导体层106具有在由ρ型InP构成的隔离物层上形成有由P型GaInAsP构成的接触层的构成。
[0059]ρ侧电极107形成在分布反馈型激光器部110中的ρ型半导体层106上。ρ型半导体层106的接触层具有降低与ρ侧电极107之间的电阻的功能。
[0060]下面,对半导体激光元件100的动作进行说明。首先,向η侧电极101与ρ侧电极107之间施加电压,注入驱动电流。由于P侧电极107形成在分布反馈型激光器部110中的P型半导体层106上,因此驱动电流被注入到分布反馈型激光器部110的波导芯层103。于是,被注入了驱动电流后的分布反馈型激光器部110的波导芯层103作为活性层来发挥功會K。
[0061]在此,分布反馈型激光器部110具有在波导芯层103的附近沿着波导芯层103配置的衍射光栅层105,因此作为分布反馈型(Distributed Feedback)激光器来发挥功能。所以,若被注入驱动电流,则以与衍射光栅层105的周期相应的波长进行激光振荡。
[0062]另一方面,在分布布莱克反射部120中,由于波导芯层103被离散地且周期性地配置,以形成衍射光栅,因此作为DBR(Distributed Bragg Ref lector,分布布拉格反射器)部来发挥功能。所以,分布布莱克反射部120对由分布反馈型激光器部110振荡的激光L20进行布拉格反射。
[0063]因此,半导体激光元件100作为分布反射型半导体激光元件来发挥功能,仅从分布反馈型激光器部110侧的端面(纸面左侧的端面)输出激光L10。
[0064]在该半导体激光元件100中,由于在分布布莱克反射部120中波导芯层103自身构成了 DBR,因此能够增大波导芯层103所形成的衍射光栅的耦合系数K。
[0065]另外,由于在分布布莱克反射部120中波导芯层103被离散地配置,因此与具有连续的长度的情况相比光吸收少。其结果,输出的激光LlO的光强度的下降被抑制。
[0066]另外,在专利文献I所记载的半导体激光元件中,为了加深光栅沟槽而必须使衍射光栅区域的厚度增厚,存在发生结晶性的下降、光吸收的增加的情况。由此,存在激光输出以及元件的可靠性下降,进而生产时的成品率也下降的问题。另一方面,根据本实施方式1,即使不增厚衍射光栅层105,也能在分布反馈型激光器部110和分布布莱克反射部120中使耦合系数K具有差。因此,由增厚衍射光栅层105而引起的激光输出以及元件的可靠性的下降被抑制,进而生产时的成品率的下降被抑制。例如,衍射光栅层105的厚度为5nm?50nm,进一步优选20nm?50nm。
[0067]进而,在分布反馈型激光器部110中,由于波导芯层103具有遍及光谐振器长度方向而连续的长度,因此增益变大,输出的激光LlO的强度变强。另外,在进行电力注入的分布反馈型激光器部110中未对波导芯层103施以加工,因此可靠性的下降以及生产时的成品率的下降也被抑制。此外,若对进行电力注入的区域的波导芯层103施以加工,则存在从加工界面到内部发生错位的可能性,变得容易因电力注入而随时间发生劣化。
[0068]如上所述,本实施方式I所涉及的半导体激光元件100,光输出高,可靠性高,生产时的成品率良好,光谱线宽度的窄线宽度化也容易,因此适合作为例如利用了高比特率的多值调制方式的通信方式中的信号光源。
[0069](制造方法)
[0070]对本实施方式I所涉及的半导体激光元件的制造方法的一例进行说明。图2A?D、图3A?D是说明实施方式I所涉及的半导体激光元件的制造方法的图。图2A?D、图3A?D表示了与图1的剖面对应的剖面。
[0071]首先,对形成半导体层叠构造的半导体层叠构造形成工序进行说明,该半导体层叠构造包含波导芯层103,并具有:包含沿着该波导芯层103配置的衍射光栅层105的成为分布反馈型激光器部110的区域;和包含波导芯层103的成为分布布莱克反射部120的区域。如图 2A 所不,利用 MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposit1n:金属有机化学气相沉积)结晶生长装置等结晶生长装置,在由η型InP构成的基板上形成由η型InP构成的包层来形成η型半导体层102,进而,在η型半导体层102上依次形成波导芯层103、ρ型半导体层104、衍射光栅层105以及ρ型半导体层106。其中,此时衍射光栅层105由不具有衍射光栅构造的GaInAsP层构成。
[0072]然后,对第I蚀刻工序进行说明,其中,对半导体层叠构造当中成为分布反馈型激光器部110的区域的衍射光栅层105进行蚀刻,以成为给定的周期且离散的配置。首先,如图2Α所示,通过例如CVD (Chemical Vapor Deposit1n:化学气相沉积)法而在ρ型半导体层106上形成由SiN构成的掩模Ml,并图案化为给定的掩模图案。
[0073]接着,如图2B所示,以掩模
当前第2页1 2 3 4 5 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1