Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JPS5836511B2 - Manufacturing method of semiconductor laser device with waveguide - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JPS5836511B2 - Manufacturing method of semiconductor laser device with waveguide - Google Patents

Manufacturing method of semiconductor laser device with waveguide

Info

Publication number
JPS5836511B2
JPS5836511B2 JP51045281A JP4528176A JPS5836511B2 JP S5836511 B2 JPS5836511 B2 JP S5836511B2 JP 51045281 A JP51045281 A JP 51045281A JP 4528176 A JP4528176 A JP 4528176A JP S5836511 B2 JPS5836511 B2 JP S5836511B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
waveguide
electrode
layer
laser device
semiconductor laser
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.)
Expired
Application number
JP51045281A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS52128086A (en
Inventor
国雄 伊藤
森雄 井上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP51045281A priority Critical patent/JPS5836511B2/en
Publication of JPS52128086A publication Critical patent/JPS52128086A/en
Publication of JPS5836511B2 publication Critical patent/JPS5836511B2/en
Expired legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光集積回路に用いるのに適した導波路付半導体
レーザ装置の製造方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor laser device with a waveguide suitable for use in an optical integrated circuit.

光集積回路における発光源として半導体レーザを用いた
場合、レーザと結合した光導波路としては、″(1)発
振光を有効に導き入れ、(2)導波路通過中の発振光に
対し変調をかけることができ、(3)変調された光を減
衰や発散な〈次の素子1で伝達できる、ということが要
求される。
When a semiconductor laser is used as a light emitting source in an optical integrated circuit, the optical waveguide coupled to the laser must be able to: (1) effectively guide the oscillated light, and (2) modulate the oscillated light passing through the waveguide. (3) It is required that the modulated light can be transmitted through the next element 1 without attenuation or divergence.

筐た光集積回路の作製の点から言えば、レーザ素子や導
波路はできるだけ簡単な方法で再現性良〈作れるのが望
!しいことは勿論である。
From the point of view of manufacturing optical integrated circuits, it is desirable to be able to manufacture laser elements and waveguides using the simplest possible method with good reproducibility! Of course it's a good thing.

従来の方法で製造した導波路付半導体レーザ装置を第1
図aに、その活性領域となる第2層n一Ga.yA1y
As2の場所の厚さによる変化を同bに、同第2層中の
A1の濃度の場所による変化を同Cにそれぞれ示す。
The first semiconductor laser device with a waveguide manufactured using the conventional method
In Figure a, the second layer n-Ga. yA1y
Figure 2b shows the change in As2 thickness depending on the location, and Figure 1C shows the change in the concentration of A1 in the second layer depending on the location.

この装置は、基板となるnGa1 XAIXA81上に
エビタキシャル成長法で活性領域となるn鵠a。
This device uses an epitaxial growth method to form an active region on a nGa1 XAIXA81 substrate.

A1アAs2を形成するものであるが、この場合D−G
a1−yAlyAs2の発振側(図面右側)の膜厚を注
入側(図面左側)のそれよりも厚く形成しなければなら
ない。
A1a forms As2, but in this case D-G
The film thickness on the oscillation side (right side in the drawing) of a1-yAlyAs2 must be made thicker than that on the injection side (left side in the drawing).

なぜならば、もし両側を均一に膜厚にした場合には発振
側から出たレーザ光が光の回折により発散してし捷うか
らである。
This is because, if both sides are made to have a uniform film thickness, the laser light emitted from the oscillation side will diverge and become shattered due to light diffraction.

さるに、n鵠a,−y A l y A s2の上に仕
切板(図示せず)を設けて、同様にエビタ?シャル成長
法でレーザ素子部と導波路部とを一工程で作る。
In addition, a partition plate (not shown) is provided on top of n鵠a,-yAlyA s2, and Evita? The laser element part and the waveguide part are made in one process using the crystal growth method.

しかし、このような従来の方法で製造した装置は上記1
項の要件を満たす反面、Ga1っAyA s2のB付近
の膜厚が他部よりも極端に厚くなり、その結果レーザ発
振しきい値を高くさせ発振モードを複雑にしてし寸う欠
点があった。
However, devices manufactured by such conventional methods do not meet the above 1.
Although the above requirements are met, the film thickness near B of Ga1AyAs2 is extremely thicker than other parts, resulting in a drawback that the laser oscillation threshold becomes high and the oscillation mode becomes complicated. .

1た、レーザのキャビテイ面はAとDとの二面から成っ
ているが、Cより右側では電流の注入がないためレーザ
利得が存在せず、従って発振しきい値はこの点からも大
きくなり、連続発振が非常にむずかしいという欠点もあ
った。
1. The cavity surface of the laser consists of two surfaces A and D, but there is no current injection on the right side of C, so there is no laser gain, and therefore the oscillation threshold increases from this point as well. Another drawback was that continuous oscillation was extremely difficult.

しかも、n−Ga1−yAlyAs2の発振側の膜厚と
注入側とのそれを異ならせて層を形成することは製作上
むずかしい。
Moreover, it is difficult to form a layer with different thicknesses on the oscillation side and the injection side of n-Ga1-yAlyAs2.

本発明は上記1〜3項の要件を満たすとともに、従来装
置の欠点を除去することのできる導波路付半導体レーザ
装置を提供するものである。
The present invention provides a semiconductor laser device with a waveguide that satisfies the requirements of items 1 to 3 above and can eliminate the drawbacks of conventional devices.

捷ず、本発明の第1の実施例を図面とともに説明する。Without further ado, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

この装置の断面図を第2図aに、平面図をbにそれぞれ
示す。
A cross-sectional view of this device is shown in FIG. 2a, and a plan view is shown in FIG. 2b.

この装置は基板となるn−GaAs、の上にn−Ga1
−XAIXAS1、n又はP−G81,7AI,As2
,P−Ga1 xAlxAs3&順次エビタキシシャル
成長して半導体素子を作成し、その素子内でレーザ発振
素子部となる領域以外のP−G a一エAIXAs3,
Ga1−yA1yAs2,時に応じてn一Ga1−xA
IXAs1をもエッチング除去し、そのエッチング除去
後形成されたレーザ素子部の四側面ののうちレーザのキ
ャビテイを構成する少くとも二側面AおよびBにGa1
つ,AI,j−に比して低屈折率のSiQ2膜, S
i3 N4′膜などの絶縁膜8を付設し、さらにエッチ
ング除去によりくぼんだ領域に気相エビタキシャル法で
GaAs ,=P,などの結晶層10を形成し、その高
さがレーザ素子部の表面とほぼ同一になるようにし、レ
ーザ素子部にオーミツク電極5及び導波路表面にGaA
q1,Pzに対シテショットキ電極となる金属15を形
成したものである。
This device has an n-GaAs substrate and an n-Ga1
-XAIXAS1,n or PG81,7AI,As2
, P-Ga1xAlxAs3&Sequentially epitaxial growth is performed to create a semiconductor device, and within the device, P-Ga1xAlxAs3, except for the area that will become the laser oscillation element part,
Ga1-yA1yAs2, sometimes n-Ga1-xA
IXAs1 is also etched away, and Ga1 is deposited on at least two sides A and B that constitute the laser cavity among the four sides of the laser element portion formed after the etching removal.
, SiQ2 film with a lower refractive index than AI,j-, S
An insulating film 8 such as an i3 N4' film is attached, and a crystal layer 10 of GaAs,=P, etc. is formed by a vapor phase epitaxial method in the depressed region by etching removal, and its height is equal to the surface of the laser element part. Ohmic electrode 5 is placed on the laser element part and GaA is placed on the waveguide surface.
A metal 15 serving as an anti-Shite Schottky electrode is formed on q1 and Pz.

気相エビタキシャル法で付着したGaAs1−2Pz1
0の成長方向の屈折率分布を第3図aに示す。
GaAs1-2Pz1 deposited by vapor phase epitaxial method
The refractive index distribution in the growth direction of 0 is shown in FIG. 3a.

その屈折率分布を得る方法としては、戒長方向にリン濃
度を変化するか、リン濃度を一定として成長方向の不純
物濃度を変化するか、あるいはこの2つを併用すればよ
い。
The refractive index distribution can be obtained by changing the phosphorus concentration in the longitudinal direction, by changing the impurity concentration in the growth direction while keeping the phosphorus concentration constant, or by using a combination of the two.

第3図aの屈折率分布を得るために変化させたリン濃度
を同図bに、変化?せた不純物濃度をCに示す。
Figure 3b shows the phosphorus concentration that was changed to obtain the refractive index distribution shown in Figure 3a. C shows the impurity concentration.

以上の方法で製造された本発明の実施例のレーザ装置の
特長を次に述べる。
The features of the laser device of the embodiment of the present invention manufactured by the above method will be described below.

本発明装置は第1図の従来例と異なり、レーザ素子部と
光導波路とを独立に作製するので、各部の厚さや不純物
濃度を非常に精密に制御することができる。
Unlike the conventional example shown in FIG. 1, the apparatus of the present invention manufactures the laser element part and the optical waveguide independently, so the thickness and impurity concentration of each part can be controlled very precisely.

捷た、レーザ素子のキャビティ面はAとBとから構成さ
れており、その範囲では全領域で均一に電流が注入され
るため第1図の場合と異なり均一にレーザ利得が存在し
、したがって発振しきい値も低くなり連続発振が容易と
なる。
The cavity surface of the twisted laser element is composed of A and B, and the current is uniformly injected over the entire area, so unlike the case in Figure 1, the laser gain exists uniformly, and therefore oscillation occurs. The threshold value is also lowered, making continuous oscillation easier.

キャビティとなる面はエッチングにより構成しているが
、へき開によりキャビテイを構威した場合に比べ、その
発振しきい値はほとんど差のないことが実験により確か
められた。
Although the surface forming the cavity is formed by etching, it has been confirmed through experiments that there is almost no difference in the oscillation threshold compared to the case where the cavity is formed by cleaving.

このことはエッチングによっても平行度のよい鏡面が形
成されることを意味している。
This means that a mirror surface with good parallelism can be formed even by etching.

上記装置では発振光は厚さが数千A(fi絶縁膜8を通
って導波路10の中へ入っていく。
In the above device, the oscillated light enters the waveguide 10 through the fi insulating film 8 having a thickness of several thousand amps.

レーザ素子部と導波路とが非常に密着しているため、発
振光はほとんど損失なしに端明Cから導波路中に入って
いく。
Since the laser element portion and the waveguide are in close contact with each other, the oscillated light enters the waveguide from the edge C with almost no loss.

渣た活性領域龜、っAl,As2の禁制帯幅に比べ、導
波路となるGaAs1−.Z.P40の禁制帯幅を大き
くしておくことにより、発振光は導波路中で吸収損失を
受けることなく伝搬していく。
Compared to the forbidden band width of Al and As2 in the residual active region, GaAs1-. Z. By increasing the forbidden band width of P40, the oscillated light propagates in the waveguide without suffering absorption loss.

さらに龜k11Pz1oの屈折率分布は、第3図aのよ
うに活性領域2の側面で屈折率が最大となり、活性領域
2の側面から遠ざかるに従って屈折率を減少するように
してあるので、発振光は回折によって広がることなく導
波路中を伝搬して行く。
Furthermore, the refractive index distribution of the pin k11Pz1o is such that the refractive index is maximum at the side surface of the active region 2 and decreases as it moves away from the side surface of the active region 2, as shown in FIG. 3a, so that the oscillated light It propagates through the waveguide without spreading due to diffraction.

回折損失を最小にするには第3図aの屈折率分布が2乗
曲線にのるようにすればよい。
In order to minimize the diffraction loss, the refractive index distribution shown in FIG. 3a should be made to lie on a square curve.

これはいわゆる自己集束型ファイバと同じ原理によるの
であるが、2乗曲線にのった屈折率分布を得るのに気相
エビタキシャル成長は最適である。
This is based on the same principle as the so-called self-focusing fiber, but vapor phase epitaxial growth is optimal for obtaining a refractive index distribution along a square curve.

即ち液相エピタキシャル或長法では、屈折率を階段的に
しか変えることができないが、気相エビタキシャル成長
法では、GaAs 1,P2のリンのモル比゛(すなわ
ち、2)を連続的に変えることにより屈折率も曲線的に
変えることができるからである。
That is, in the liquid phase epitaxial growth method, the refractive index can only be changed stepwise, but in the vapor phase epitaxial growth method, the molar ratio of phosphorus in GaAs 1 and P2 (i.e., 2) can be changed continuously. This is because the refractive index can also be changed in a curved manner.

次に本装置で発振光に変調をかける方法を述べる。Next, we will explain how to modulate the oscillated light using this device.

第2図aでGaAsl zpzlOに形成されたショッ
トキー電極15と電極4との間に電圧を印加するとショ
ットキー電極直下に空乏層ができる。
When a voltage is applied between the Schottky electrode 15 formed of GaAsl zpzlO and the electrode 4 in FIG. 2a, a depletion layer is formed directly under the Schottky electrode.

GaAs1)pz、oの成長方向の2の変化が第3図b
の?うになっており、その不純物濃度が一様に2×10
1”cm 3 でn型の場合を考える。
2 changes in the growth direction of GaAs1) pz,o are shown in Figure 3b.
of? The impurity concentration is uniformly 2×10
Consider the case of n-type with 1”cm 3 .

この値は気相エビタキシャル法で不純物添加無しで成長
した時に容易に得られる不純物濃度である。
This value is an impurity concentration that can be easily obtained when grown without adding any impurities by the vapor phase epitaxial method.

第1層をn一龜。The first layer is one piece.

.7A10..3As1としてその厚さが:3μm,第
2層をn Ga O g5Al 0 05As 2とし
てその厚さが0.3μm,第3層をP−Ga01.7
Al+.’3AS 3としてその厚さが0.7μmとし
、ショットキー電極としてAul5を0.5μm厚形戒
した場合を例にのべる。
.. 7A10. .. The thickness is 3 μm as 3As1, the thickness is 0.3 μm as the second layer is nGaOg5Al005As2, and the third layer is P-Ga01.7.
Al+. Let us take as an example the case where the thickness of '3AS3 is 0.7 μm and the Schottky electrode is made of Au5 with a thickness of 0.5 μm.

この場合Au電極15に電極4に対して負の電圧を印加
し発振光を変調した実験の結果を第4図に示す。
In this case, FIG. 4 shows the results of an experiment in which a negative voltage was applied to the Au electrode 15 with respect to the electrode 4 to modulate the oscillation light.

同図は20ns巾のパルス発振光に対しAu 15に0
,−10 ,−20 ,−30’Vの直流電圧を印加
して変調した場合の変調出力のピーク値並びに時間応答
の比較をしたものである。
The figure shows 0 for Au 15 for 20 ns width pulse oscillation light.
, -10, -20, and -30'V are applied for modulation, and the peak value and time response of the modulated output are compared.

−30V以下の電圧での変調出力は−30Vのものとほ
とんど変らない。
The modulated output at voltages below -30V is almost the same as that at -30V.

この図から、発振光が、電極5へ印加した逆方向電圧に
より強度変調並びに位相変調されているのがよくわかる
From this figure, it is clearly seen that the oscillated light is intensity-modulated and phase-modulated by the reverse voltage applied to the electrode 5.

これは電界によりGaAs 1,P2の光学的誘電率が
変化し、従って変調が行われるものと考えられる。
This is thought to be due to the fact that the optical permittivity of GaAs 1 and P2 changes due to the electric field, resulting in modulation.

−30V で空乏層の先端は活性領域2とn −Ga、
.7Al.3As 1との境界を越えてし1い、従って
−30v以下ではいくら電圧を印加しても変調出力は−
30Vの場合と同じになると考えられる。
At -30V, the tip of the depletion layer is active region 2 and n -Ga,
.. 7Al. Therefore, no matter how much voltage is applied below -30V, the modulated output will be -
It is thought that it will be the same as in the case of 30V.

この例のように本発明装置内の導波路には低電圧で容易
に変調をかけられるのがよくわかる。
As shown in this example, it is clearly seen that modulation can be easily applied to the waveguide in the device of the present invention with a low voltage.

導波路中の不純物濃度を10 −1 3〜1015z3
にすることにより、変調用電圧は上例の場合の10−1
〜10−3程度に小さくすることができるが、気相エビ
タキシャル法ではこの不純物濃度も比較的容易に得るこ
とができ、このことからも導波路は気相エビタキシャル
法で成長するのがすぐれていることがわかる。
The impurity concentration in the waveguide is set to 10 −1 3 to 1015z3
By setting the modulation voltage to 10-1 in the above example,
It is possible to reduce the impurity concentration to about ~10-3, but this impurity concentration can be obtained relatively easily with the vapor phase epitaxial method.For this reason, it is preferable to grow waveguides using the vapor phase epitaxial method. It can be seen that

第3図Cに示したように不純物濃度の分布を変えること
により導波路中の屈折率分布を変えた場合も前例の場合
と同様,ショットキ電極下の空乏層の巾により発振光を
変調することができる。
Even when the refractive index distribution in the waveguide is changed by changing the impurity concentration distribution as shown in Figure 3C, the oscillation light can be modulated by the width of the depletion layer under the Schottky electrode, as in the previous example. I can do it.

不純物濃度分布が第3図CのようになっているGaAs
6 .7 P 6.. 3を導波路用にエビタキシャ
ル成長した場合の変調特性は第4図に示したものとほぼ
同様であった。
GaAs with impurity concentration distribution as shown in Figure 3C
6. 7 P 6. .. The modulation characteristics when No. 3 was epitaxially grown for a waveguide were almost the same as those shown in FIG.

1た戒長方向のGa1?2のリンの組成比は第3図bの
ようにし、不純物濃度分布は同図Cのようにした導波路
にショットキ電極を形威して変調電圧をかけて発振光を
変調した場?、第4図に示した変調特性を得るために必
要な電圧値は第4図に示した電圧値の約2/3であった
The phosphorus composition ratio of Ga1-2 in the direction of the 1st direction is as shown in Figure 3b, and the impurity concentration distribution is as shown in Figure 3C. A field where light is modulated? , the voltage value required to obtain the modulation characteristics shown in FIG. 4 was approximately 2/3 of the voltage value shown in FIG.

このことより、リンの組成比及び不純物濃度の両方を変
化させた導波路用エビタキシャル膜を成長させた方が変
調効率が上がることがわかる。
From this, it can be seen that the modulation efficiency is improved by growing an epitaxial film for a waveguide in which both the phosphorus composition ratio and the impurity concentration are changed.

以上の例では導波路としてGaAs 1 ,P2を用い
た場合を述べたが、Gal,AI,As’&用いても同
様の結果が得られるのは勿論である。
In the above example, a case was described in which GaAs 1 and P2 were used as the waveguide, but it goes without saying that similar results can be obtained by using Gal, AI, As'&.

次に、第2の実施例を図面とともに説明する。Next, a second embodiment will be described with reference to the drawings.

この実施例の方法で製造された装置の断面図を第5図a
及びbに、平面図をCににそれぞれ示す。
Figure 5a shows a cross-sectional view of the device manufactured by the method of this example.
and b, and the plan view is shown in c, respectively.

絶縁膜8を付設する壕での工程は第1の実施例と同様で
あり、そののちエッチング除去により〈ぼンタ領域に気
相エビタキシャル法でGaAs 1,P2(7))P
− n接合あるいはP−i−n接合を形成し、その高さ
がレーザ素子部の表面とほぼ同一になるようにし、レー
ザ素子部にオーミック電極5及び導波路表面にGaAs
11P2,12に対してオートミック電極となる金属1
5を形成したものである。
The process of forming the insulating film 8 in the trench is the same as that in the first embodiment, and then etching is removed to form GaAs 1,P2(7)P in the bond area by vapor phase epitaxial method.
- Form an n-junction or a P-i-n junction so that its height is almost the same as the surface of the laser element, and place an ohmic electrode 5 on the laser element and GaAs on the waveguide surface.
11 Metal 1 that becomes an atomic electrode for P2 and 12
5 was formed.

第5図aはn−GaA81?213とP −GaAs
,P21 2のP一n接合を形成したもの。
Figure 5 a shows n-GaA81?213 and P-GaAs.
, P21 2 P1n junction is formed.

第5図bはn→EaAs1−ZPZ 1 3高抵抗Ga
As1,P71 4、P型GaAsi−z’z12のP
−1−n接合を形成したものである。
Figure 5b shows n→EaAs1-ZPZ 1 3 high resistance Ga
As1, P71 4, P of P-type GaAsi-z'z12
-1-n junction is formed.

気相エビタキシャル法で付着したGaAs 1,P2,
の成長方向の2の変化を第6図aに、屈折率分布をbに
示す。
GaAs 1, P2, deposited by gas phase epitaxial method
Figure 6a shows the change in the growth direction of 2, and Figure 6b shows the refractive index distribution.

渣た第5図aの場合の成長方向の不純物濃度の変化を第
7図に、第5図bの場合の成長方向の不純物濃度の変化
を第8図に示す。
FIG. 7 shows the change in impurity concentration in the growth direction in the case of FIG. 5a, and FIG. 8 shows the change in impurity concentration in the growth direction in the case of FIG. 5b.

P型不純物としてはZnを、n型不純物としてはTeを
ドープした場合を例としてあげてある。
As an example, Zn is doped as the P-type impurity and Te is doped as the N-type impurity.

次に本装置で発振光に変調をかける方法を述べる。Next, we will explain how to modulate the oscillated light using this device.

第5図aについて述べると、電極4に対して電極7に負
の電圧を印加するとn−GaA811P.1.13とP
一龜モt1Pz 1 2との界面前後に空乏層が生じ
る。
Referring to FIG. 5a, when a negative voltage is applied to electrode 7 with respect to electrode 4, n-GaA811P. 1.13 and P
A depletion layer is generated before and after the interface with the single part t1Pz 1 2.

い1、不純物濃度分布が第T図のようになっていると、
空乏層はn−GaAs1,P21 3側に主として広が
り、活性領域GalyAjyAs 2・の側面にまで伸
びていく。
1. If the impurity concentration distribution is as shown in Figure T,
The depletion layer mainly spreads toward the n-GaAs1, P213 side, and extends to the sides of the active region GalyAjyAs2.

空乏層のある領域でのGaAs 1,P7.の光学的誘
電率は変化するため、空乏層の幅が変化すると共に発振
光も変化し変調されることになる。
GaAs 1, P7 in a region with a depletion layer. Since the optical dielectric constant of the depletion layer changes, the oscillation light changes and is modulated as the width of the depletion layer changes.

不純物濃度分布が第7図のようになっておりn一Ga1
−x’積婦1のx = 0. 3としてその厚さが3μ
rn.Ga1−yAlyAB2のy=o.o5としてそ
の厚さが0. 3 μrrL.P−Gal,AI,As
3のx = 0. 3としてその厚さが1.7μm.
n一五M17z9の厚さが4 μm , P−GaAs
,,P21 0の厚さが1μmの場合を例にとってのべ
る。
The impurity concentration distribution is as shown in Figure 7, and n-Ga1
-x' product 1 x = 0. 3, its thickness is 3μ
rn. y=o. of Ga1-yAlyAB2. As o5, its thickness is 0. 3μrrL. P-Gal, AI, As
3 x = 0. 3, its thickness is 1.7 μm.
N15M17z9 thickness is 4 μm, P-GaAs
,, Let us take as an example the case where the thickness of P210 is 1 μm.

その場合の発振光を変調した実験の結果は第4図と同様
となった。
The results of an experiment in which the oscillation light was modulated in that case were similar to those shown in FIG.

この実施例の装置内の導波路には低電圧で容易に振幅変
調並びに位相変調をかけられるのがよくわかる。
It is clearly seen that amplitude modulation and phase modulation can be easily applied to the waveguide in the device of this embodiment with low voltage.

n −GaAs 1,P21 3の不純物濃度を10
,’ 1 3,〜1014z 3にすることにより、変
調用電圧は上例の場合の10−1〜10−2程度に小さ
くすることができるが、気相エビタキシャル法ではこの
不純物濃度も比較的容易に得ることができ、このことか
らも導波路は気相エビタキシャル法で成長するのがすぐ
れているのがわかる。
The impurity concentration of n-GaAs 1, P21 3 was set to 10
, ' 1 3, ~ 1014z 3, the modulation voltage can be reduced to about 10-1 to 10-2 in the above example, but in the gas phase epitaxial method, this impurity concentration is also relatively low. It can be easily obtained, and from this fact it can be seen that the waveguide is excellently grown by the vapor phase epitaxial method.

第5図bのようにP − i − n構造にして、電極
4に対して電極15に負の電圧を印加しても変調するこ
とができる。
Modulation can also be achieved by forming a P-i-n structure as shown in FIG. 5B and applying a negative voltage to the electrode 15 with respect to the electrode 4.

この場合は印加電圧の大部分はi層14にかかり、印加
電圧を変えることによりi層14中の電界を変えてその
電気光学効果により屈折率を変えて発振光に変調をかけ
るようにするのである。
In this case, most of the applied voltage is applied to the i-layer 14, and by changing the applied voltage, the electric field in the i-layer 14 is changed, and the refractive index is changed by the electro-optic effect, thereby modulating the oscillated light. be.

この場合の印加電圧と変調出力との関係は第4図に示し
たものとほぼ同様である。
The relationship between the applied voltage and the modulated output in this case is almost the same as that shown in FIG.

活性領域2をGaAs にしないでGa1、,AI−に
したのはGa1つ,AlyAS の方が龜kに比してレ
ーザの寿命が長くなるためである。
The reason why the active region 2 is made of Ga1, . . . AI- instead of GaAs is because the laser life is longer when the active region 2 is made of Ga1 and AlyAS than when it is made of GaAs.

1た上例では導波路トシテGaAs1−ZPZを用いた
場合を述べたが、Ga1,Ai2,Asを用いても同様
の結果が得られるのは勿論である。
In the above example, a case was described in which a waveguide made of GaAs1-ZPZ was used, but it goes without saying that similar results can be obtained using Ga1, Ai2, and As.

次に、第3の実施例について図面とともに説明する。Next, a third embodiment will be described with reference to the drawings.

この装置の断面図を第9図aに、平面図をbに示す。A sectional view of this device is shown in FIG. 9a, and a plan view is shown in FIG. 9b.

エッチング除去によりくぼんだ領域に気相エビタキシャ
ル法でGaAs 1,P2層10を形成する昔での工程
は第1の実施例と同様であり、そののちその上にSio
2膜などの絶縁膜16及び金属電極15を形成したもの
である。
The old process of forming the GaAs 1, P2 layer 10 by the vapor phase epitaxial method in the area depressed by etching removal is the same as in the first embodiment, and then the SiO2 layer is formed on it.
An insulating film 16 and a metal electrode 15, such as two films, are formed.

気相エビタキシャル法で付着したGaAst−zPz
1 0の成長方向の屈折率分布を第10図aにその屈折
率分布を得る方法として戒長方向にリン濃度を変化させ
た時のリン濃度のプロフィルを同図bに、リン濃度を一
定として成長方向の不純物濃度を変化させた時のプロフ
ィルを同図Cに示す。
GaAst-zPz deposited by vapor phase epitaxial method
Figure 10a shows the refractive index distribution in the growth direction of 10. Figure 10b shows the phosphorus concentration profile when changing the phosphorus concentration in the longitudinal direction as a method of obtaining the refractive index distribution, assuming the phosphorus concentration is constant. Figure C shows a profile when the impurity concentration in the growth direction is changed.

次にこの装置で発振光に変調をかける方法を述べる。Next, we will explain how to modulate the oscillated light using this device.

第9図aでGaAs,,P21 0がP型の場合に?い
て考えると、電極4に対し電極15に正の電圧を印加す
ると絶縁膜8の直下に空乏層が生じ、印加電圧の大きさ
を増すにつれて空乏層の幅は広がり、活性領域2の側面
に1で伸びてい,く。
What if GaAs,,P210 in Fig. 9a is P type? Considering this, when a positive voltage is applied to the electrode 15 with respect to the electrode 4, a depletion layer is generated directly under the insulating film 8, and as the applied voltage increases, the width of the depletion layer increases, and a depletion layer is formed on the side surface of the active region 2. It's growing.

空乏層のある領域でのGaAs 1,P2の光学的誘電
率は変化するため、空乏層の幅が変化すると共に発振光
も変化し変調されることになる。
Since the optical permittivity of GaAs 1 and P2 changes in the region where the depletion layer exists, the oscillation light changes and is modulated as the width of the depletion layer changes.

GaAsl,P2,1 0の成長方向のZの変化が第1
0図bのようになっており、その不純物濃度が一様に5
X10”゜ffi3のP型であるとする。
The change in Z in the growth direction of GaAsl,P2,10 is the first
The impurity concentration is uniformly 5 as shown in Figure 0b.
Assume that it is a P type with a diameter of X10”°ffi3.

レーザ素子は第1層がn −ro7 AI.).3As
1で3 μmの厚さ、第2層がn−”0.9 5AI
The first layer of the laser element is n-ro7 AI. ). 3As
1 with a thickness of 3 μm, the second layer is n-”0.9 5AI
.

.,o5AI32で0.4pm厚さ、第3層がP−Ga
.2A1o3As 3で0.5 p.mの厚さ、P−G
aAs 1一zPz10は3.9μm の厚さでその高
さがレーザ素子部と一致しているとする。
.. , o5AI32, 0.4 pm thick, third layer is P-Ga
.. 2A1o3As 3 with 0.5 p. Thickness in m, P-G
It is assumed that aAs 1-zPz 10 has a thickness of 3.9 μm and its height coincides with the laser element portion.

GaAst−zPzの表面の絶縁膜8′としてはSiの
莫を5ooi付着し、その上にAu電極15を1μmの
厚さ付着する。
As an insulating film 8' on the surface of the GaAst-zPz layer, 500m of Si is deposited, and an Au electrode 15 is deposited thereon to a thickness of 1 μm.

この場合Au電極15に正電圧を印加し発振光を変調し
た実験結果を第11図に示す。
In this case, FIG. 11 shows the experimental results in which a positive voltage was applied to the Au electrode 15 to modulate the oscillation light.

同図は20ns巾のパルス発振光に対しAu電極15に
、0 , 0.5 , 1.0 , 1.5V
の直流電圧を印加して変調した場合の変調出力のピーク
値並びに時間応答の比較をしたものである。
The figure shows 0, 0.5, 1.0, 1.5V applied to the Au electrode 15 for pulsed light with a width of 20ns.
This is a comparison of the peak value and time response of the modulated output when modulated by applying a DC voltage of .

1,5V以下の電圧の変調出力は1.5vのものとほと
んど変わらない。
The modulated output for voltages below 1.5V is almost the same as that for 1.5V.

これは1.5■でGaAs1,P21 0の表面に強い
反転層ができるため、それ以上電圧を印加しても空乏層
が広がらないためと考えられる。
This is thought to be because a strong inversion layer is formed on the surface of GaAs1, P210 at 1.5μ, so that the depletion layer does not expand even if a voltage is applied any further.

この例のように本発明装置内の導波路には低電圧で容易
に振幅変調並びに位相変調をかけられるのがよくわかる
As shown in this example, it is clearly seen that amplitude modulation and phase modulation can be easily applied to the waveguide in the device of the present invention with low voltage.

第10図Cに示したように不純物濃度分布を変えたGa
As。
Ga with different impurity concentration distribution as shown in Figure 10C
As.

,7PO,3を導波路として用いた場合の変調特性は第
11図に示したものとほぼ同様であった。
, 7PO, 3 as a waveguide, the modulation characteristics were almost the same as those shown in FIG.

1た成長方向のGaAs 1,P2のリンの濃度分布及
び不純物濃度の両方を第10図b及びCのように変化さ
せた導波路を形成して変調電圧をかけて発振光を変調し
た場合、第11図に示した電圧値の約V3であった。
When a waveguide is formed in which both the phosphorus concentration distribution and the impurity concentration of GaAs 1 and P2 in the growth direction are changed as shown in FIGS. 10b and 10C, and a modulation voltage is applied to modulate the oscillation light, The voltage value was approximately V3 shown in FIG.

これより、リンのモル比及び不純物濃度の両方を変化さ
せた導波路を作った方が変調効率が上がることがわかる
From this, it can be seen that the modulation efficiency is improved by creating a waveguide in which both the phosphorus molar ratio and the impurity concentration are changed.

上例では導波路としてGaAs11Pzを用いた場合を
述べたが、GaI JlzAsを用いても同様の結果が
得られるのは勿論である。
Although the above example describes the case where GaAs11Pz is used as the waveguide, it goes without saying that similar results can be obtained using GaI JlzAs.

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

第1図aは従来の方法における導波路付レーザ装置の断
面図、bは同レーザ装置の活性領域層の場所と厚さとの
関係図、Cは同場所と活性領域中の尤の濃度との関係図
、第2図aは本発明の第1の実施例の方法における導波
路付レーザ装置の断面図、bは平面図、第3図aはGa
As 1,P2の戒長方向の屈折率分布図、bはリン濃
度を変化させたときの屈折率分布図、Cは不純物濃度を
変化させたときの屈折率分布図、第4図は同レーザ装置
に変調電圧を印加し発振光を変調した実験結果の特性図
、第5図a,bは本発明の第2の実施例である導波路付
レーザ装置の断面図、Cは同平面図、第6図aはGaA
s 1,P2の成長方向のZの変化を示す図、bはその
屈折率分布図、第7図は同レーザ装置の導波路中の不純
物濃度分布図、第8図は導波路に印加された逆方向電圧
に対する光出力の変化を示す図、第9図aは本発明の第
3の実施例の方法にむける導波路付レーザ装置の断面図
、bは同平面図、第10図aは同レーザ装置の導波路中
の屈折分布図、bはリン濃度を変化させたときの屈折率
分布図、Cは不純物濃度を変えたときの屈折率分布図、
第11図は同レーザ装置に変調電圧を印加し発振光を変
調した実験結果の特性図である。 1・・・・・・n−Ga1,cAl通本2・・・・・・
n又はP一龜1ヤ犠ル、3・・・・・・P梱、皐1−、
4・・・・・5・・・・・・オートミツク電極、8・・
・・・・絶縁膜、10・・・・・・結晶層、1 2 =
=・P−GaAs1,P, 1 3==・n−Gak3
,,P2、15・・・・・・電極。
Figure 1a is a cross-sectional view of a laser device with a waveguide in the conventional method, b is a relationship between the location and thickness of the active region layer of the same laser device, and C is a relationship between the location and the likely concentration in the active region. Relationship diagrams, FIG. 2a is a sectional view of a laser device with a waveguide in the method of the first embodiment of the present invention, b is a plan view, and FIG. 3a is a Ga
The refractive index distribution diagram in the predetermined direction of As 1, P2, b is the refractive index distribution diagram when the phosphorus concentration is changed, C is the refractive index distribution diagram when the impurity concentration is changed, and Figure 4 is the same laser. Characteristic diagrams of experimental results in which a modulation voltage was applied to the device to modulate the oscillated light, FIGS. Figure 6 a is GaA
A diagram showing the change in Z in the growth direction of s1, P2, b is its refractive index distribution diagram, Figure 7 is an impurity concentration distribution diagram in the waveguide of the same laser device, and Figure 8 is the impurity concentration distribution diagram in the waveguide of the same laser device. 9a is a sectional view of a laser device with a waveguide for the method of the third embodiment of the present invention, FIG. 9b is a plan view of the same, and FIG. 10a is a diagram showing changes in optical output with respect to reverse voltage. A refractive index distribution diagram in the waveguide of the laser device, b is a refractive index distribution diagram when changing the phosphorus concentration, C is a refractive index distribution diagram when changing the impurity concentration,
FIG. 11 is a characteristic diagram of experimental results in which a modulation voltage was applied to the same laser device to modulate the oscillation light. 1...n-Ga1, cAl book 2...
n or P 1 piece, 3...P package, 1-,
4...5...Automikku electrode, 8...
...Insulating film, 10...Crystal layer, 1 2 =
=・P-GaAs1, P, 1 3==・n-Gak3
,,P2,15... Electrode.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 半導体基板上にレーザー素子を形戒するための活性
層を含む各層を形成する工程と、前記レーザ素子となる
領域以外の前記各層を少なくとも前記活性層が除去され
るまで表面から除去する工程と、前記除去後形成された
レーザ素子の4側面のうち少なくともキャビテイ面を構
成する2側面に、前記活性層よりも低屈折率の絶縁膜を
形成する工程と、前記除去された部分に気相エビタキシ
ャルP 法でGaAs1 z zからなり屈折率分布が曲線
的に変化する導波路用結晶層を形成する工程と、前記結
晶層の表面にレーザ光変調用の制御電極を設ける工程と
をそなえたことを特徴とする導波路付半導体レーザ装置
の製造方法。 2 前記制御電極がショットキ電極からなることを特徴
とする特許請求の範囲第1項に記載の導波路付半導体レ
ーザ装置の製造方法。 3 前記結晶層がp − n接合1たはp − i −
n接合構造を有し7、かつ前記制御電極がオーミツク
電極からなることを特徴とする特許請求の範囲第1項に
記載の導波路付半導体レーザ装置の製造方法。 4 前記制御電極が前記結晶層とは絶縁分離された構成
の電極からなることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の導波路半導体レーザ装置の製造方法。
[Scope of Claims] 1. A step of forming each layer including an active layer for forming a laser element on a semiconductor substrate, and forming each layer other than a region that will become the laser element at least until the active layer is removed. a step of removing the active layer from the surface; a step of forming an insulating film having a refractive index lower than that of the active layer on at least two side surfaces constituting a cavity surface among the four side surfaces of the laser element formed after the removal; A step of forming a waveguide crystal layer made of GaAs1zz and having a curved refractive index distribution using the vapor phase epitaxial P method on the obtained portion, and providing a control electrode for laser light modulation on the surface of the crystal layer. 1. A method for manufacturing a semiconductor laser device with a waveguide, comprising the steps of: 2. The method of manufacturing a semiconductor laser device with a waveguide according to claim 1, wherein the control electrode is a Schottky electrode. 3 The crystal layer is a p-n junction 1 or a p-i-
2. The method of manufacturing a semiconductor laser device with a waveguide according to claim 1, wherein the semiconductor laser device has an n-junction structure and the control electrode is an ohmic electrode. 4. The method of manufacturing a waveguide semiconductor laser device according to claim 1, wherein the control electrode is an electrode that is insulated and separated from the crystal layer.
JP51045281A 1976-04-20 1976-04-20 Manufacturing method of semiconductor laser device with waveguide Expired JPS5836511B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP51045281A JPS5836511B2 (en) 1976-04-20 1976-04-20 Manufacturing method of semiconductor laser device with waveguide

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP51045281A JPS5836511B2 (en) 1976-04-20 1976-04-20 Manufacturing method of semiconductor laser device with waveguide

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS52128086A JPS52128086A (en) 1977-10-27
JPS5836511B2 true JPS5836511B2 (en) 1983-08-09

Family

ID=12714914

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP51045281A Expired JPS5836511B2 (en) 1976-04-20 1976-04-20 Manufacturing method of semiconductor laser device with waveguide

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS5836511B2 (en)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS50115477A (en) * 1974-02-20 1975-09-10
JPS5333438B2 (en) * 1974-06-12 1978-09-13
JPS516684A (en) * 1974-07-08 1976-01-20 Hitachi Ltd Handotaisochino seizohoho
JPS5121487A (en) * 1974-08-16 1976-02-20 Hitachi Ltd HANDOT AIREEZA

Also Published As

Publication number Publication date
JPS52128086A (en) 1977-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3944246B2 (en) Highly conductive buried layers in optical waveguides.
GB2044532A (en) Integrated laser and fet
JPH02177490A (en) Surface emitting type semiconductor laser device
GB2252872A (en) Laser diode and method of manufacture
JPH06291417A (en) Optoelectronic device and manufacture thereof
CA1192977A (en) Constricted double heterostructure semiconductor laser
JPH01146390A (en) Semiconductor device
JPH0194689A (en) Optoelectronic semiconductor element
US4835788A (en) Distributed feedback semiconductor laser
JPS621296A (en) Multi-terminal type semicondcutor laser element
JPS5836511B2 (en) Manufacturing method of semiconductor laser device with waveguide
US4642143A (en) Method of making a double heterostructure laser
JPH0350252B2 (en)
JPS63124484A (en) Semiconductor laser element
JP2940158B2 (en) Semiconductor laser device
JPS5834988A (en) Manufacture of semiconductor laser
JPS62214687A (en) Structure of semiconductor laser
JP3096667B2 (en) Variable wavelength light emitting device
JPH02132415A (en) Optical modulator
JPS6346790A (en) Buried semiconductor laser and manufacture thereof
JPS60132382A (en) Semiconductor laser device
JPS60217690A (en) Optical semiconductor device and manufacture thereof
JPS6292385A (en) Semiconductor laser
JPS59117286A (en) Manufacture of semiconductor laser
JPS62281384A (en) Semiconduvctor laser element and manufacture thereof