JPH05343801A - Manufacturing method of multi-wavelength laser - Google Patents
Manufacturing method of multi-wavelength laserInfo
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- JPH05343801A JPH05343801A JP4150630A JP15063092A JPH05343801A JP H05343801 A JPH05343801 A JP H05343801A JP 4150630 A JP4150630 A JP 4150630A JP 15063092 A JP15063092 A JP 15063092A JP H05343801 A JPH05343801 A JP H05343801A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、同一基板上に複数の発
振波長(フォトルミネセンス波長)の異なるレーザが整
列した多波長レーザの製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a multi-wavelength laser in which a plurality of lasers having different oscillation wavelengths (photoluminescence wavelengths) are aligned on the same substrate.
【0002】[0002]
【従来の技術】オプトエレクトロニクスを始めとした各
種システムの高度化、高機能化に伴い、それらに用いる
装置の主要部品である半導体素子には高集積化が要求さ
れている。2. Description of the Related Art As various systems such as optoelectronics become more sophisticated and more sophisticated, higher integration is required for semiconductor elements, which are the main parts of the devices used for them.
【0003】前記部品の代表的なものとして多波長レー
ザがある。例えば、エレクトロニクスレターズ(Ele
ctronics Letters)26巻13号(1
990年)940頁にあるように、半導体薄膜で活性層
を積層する際に、分子線エピタキシー(MBE;mol
ecular beam epitaxy)装置内の半
導体基板を回転させずに意図的に厚さを変化させる技術
が開発されている。この薄膜成長方法で形成した薄膜で
は必ず基板の一方から他方に向かって一定の割合で厚さ
が変化している。これを用いて多重量子井戸(MQW;
Multi Quantum−Well)を作製してレ
ーザの活性層とした場合、その発振波長も同様に一方か
ら他方に向かって変化している。しかしながら、一列に
並んだレーザの波長を任意に変化させることや、一素子
のみ変化させることは困難であった。A multi-wavelength laser is a typical example of the above components. For example, Electronics Letters (Ele
ctronics Letters Vol. 26, No. 13 (1
(1990) p. 940, when a semiconductor thin film is laminated with an active layer, molecular beam epitaxy (MBE; mol)
A technique has been developed in which the thickness of a semiconductor substrate in an electrical beam epitaxy device is intentionally changed without rotating. In the thin film formed by this thin film growth method, the thickness always changes from one side of the substrate to the other at a constant rate. Using this, multiple quantum wells (MQW;
When a Multi Quantum-Well) is manufactured and used as an active layer of a laser, its oscillation wavelength also changes from one to the other. However, it is difficult to arbitrarily change the wavelengths of the lasers arranged in a line or to change only one element.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、半導
体基板上に光を照射しながら、この基板上に半導体薄膜
を選択的に成長もしくは組成制御する方法を用い、成長
する薄膜の厚さもしくは組成を部分的に変化させて、異
なった発振波長のレーザが同一基板上に任意の順番に並
んだ多波長レーザを提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to irradiate a semiconductor substrate with light and use a method for selectively growing or controlling the composition of a semiconductor thin film on this substrate. Alternatively, the composition is partially changed to provide a multi-wavelength laser in which lasers having different oscillation wavelengths are arranged in an arbitrary order on the same substrate.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明は、有機金属分子
線エピタキシャル法により、光を単結晶基板上に照射し
ながら該基板上に半導体薄膜を成長させる方法におい
て、活性層を成長する際に光の照射を開始する時間を照
射領域毎に変化させて成長させることを最も主要な特徴
とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a method for growing a semiconductor thin film on a single crystal substrate while irradiating light on the single crystal substrate by metalorganic molecular beam epitaxy when the active layer is grown. The most main feature is that the time for starting light irradiation is changed for each irradiation region to grow.
【0006】本発明は、新たに確認された以下のような
現象に基づいてなされたものである。The present invention has been made based on the following newly confirmed phenomena.
【0007】すなわち、InGaAs膜やInGaAs
P膜の成長において、膜の成長速度が基板温度の上昇に
伴って一定となるか、もしくは減少するような成長条件
下で、基板面上の一部に光照射して基板温度を部分的に
増加させると、光照射部での成長速度とガリウム組成と
が、非光照射部に比べ減少する。That is, InGaAs film and InGaAs
In the growth of the P film, under the growth condition that the growth rate of the film becomes constant or decreases as the substrate temperature rises, a part of the substrate surface is irradiated with light to partially increase the substrate temperature. When it is increased, the growth rate and the gallium composition in the light-irradiated portion are decreased as compared with those in the non-light-irradiated portion.
【0008】この現象を量子井戸構造の作製に応用する
と、作製したレーザの発振波長を変化させることが可能
となる。When this phenomenon is applied to the production of the quantum well structure, it becomes possible to change the oscillation wavelength of the produced laser.
【0009】図1には、多重量子井戸を形成する井戸層
となるInGaAsP膜成長時にレーザ光を照射した部
分におけるフォトルミネセンス波長の、レーザ光照射開
始時間の該InGaAsP膜成長開始時からの遅れ時間
への依存性を示す。井戸層となるInGaAsP膜の成
長開始時から、レーザ光照射の時間が遅れるに従い、そ
の照射部分におけるフォトルミネセンス波長は短波側に
変化する。したがって、数本の線状のパターンを描画す
る時に、井戸層となるInGaAsP膜の成長開始時か
らレーザ光照射の時間の遅れをパターン毎に変化させれ
ば、パターン毎にフォトルミネセンス波長を変化させる
ことが可能となる。図1は、量子井戸層の成長時に光照
射を行なった場合について示したものであるが、障壁層
の成長時に光照射を行なっても、同様の効果を得ること
ができる。FIG. 1 shows the delay of the laser light irradiation start time of the photoluminescence wavelength in the portion irradiated with the laser light during the growth of the InGaAsP film forming the well layer forming the multiple quantum well from the start of the growth of the InGaAsP film. Show time dependence. From the start of the growth of the InGaAsP film to be the well layer, as the laser light irradiation time is delayed, the photoluminescence wavelength in the irradiated portion changes to the short-wave side. Therefore, when drawing several linear patterns, if the delay of the laser light irradiation from the start of the growth of the InGaAsP film that becomes the well layer is changed for each pattern, the photoluminescence wavelength is changed for each pattern. It becomes possible. Although FIG. 1 shows the case where light irradiation is performed during growth of the quantum well layer, the same effect can be obtained by performing light irradiation during growth of the barrier layer.
【0010】このように、多重量子井戸を作製する際
に、本方法を井戸層成長時もしくは障壁層成長時に用い
ることにより、部分的に発振波長の異なった多重量子井
戸を持つレーザを得ることができる。As described above, when a multiple quantum well is produced, the present method can be used during the growth of the well layer or the growth of the barrier layer to obtain a laser having multiple quantum wells having partially different oscillation wavelengths. it can.
【0011】また、図2〜4に示すように、この方法を
レーザの活性層成長時に用いることにより、場所により
発振波長(フォトルミネセンス波長)の異なった活性層
を有するレーザ用結晶が得られ、この結晶を用いてレー
ザ構造を作製することができる。Further, as shown in FIGS. 2 to 4, by using this method during the growth of the active layer of the laser, a laser crystal having an active layer having a different oscillation wavelength (photoluminescence wavelength) depending on the location can be obtained. A laser structure can be manufactured using this crystal.
【0012】図2〜4において、1は基板、2は下方ク
ラッド、3はガイド層、4は活性層、5はガイド層、6
は上方クラッド層、7,8は電極である。41,42は
レーザ光の一部照射により作製した互いにフォトルミネ
センス波長の異なる活性層である。2 to 4, 1 is a substrate, 2 is a lower cladding, 3 is a guide layer, 4 is an active layer, 5 is a guide layer, 6
Is an upper cladding layer, and 7 and 8 are electrodes. Reference numerals 41 and 42 denote active layers having different photoluminescence wavelengths, which are produced by partial irradiation of laser light.
【0013】図2に示すように、単結晶基板1上にクラ
ッド層2およびガイド層3を成長させる。その後、前記
ガイド層3の上に、レーザ光の一部照射をその照射時間
を変えて行ない、これにより、フォトルミネセンス波長
が互いに異なる活性層4,41,42を作製する。続い
て、この上に、図3に示すように、連続してガイド層
5,上方クラッド層6を成長させる。次に、図4に示す
ように、これをレーザアレイに加工する。このようにし
て製作した各レーザの発振波長は異なる。As shown in FIG. 2, a clad layer 2 and a guide layer 3 are grown on a single crystal substrate 1. After that, partial irradiation of laser light is performed on the guide layer 3 while changing the irradiation time, whereby active layers 4, 41, 42 having different photoluminescence wavelengths are produced. Subsequently, as shown in FIG. 3, the guide layer 5 and the upper cladding layer 6 are continuously grown on this. Next, as shown in FIG. 4, this is processed into a laser array. The lasing wavelength of each laser manufactured in this way is different.
【0014】このように、レーザを単結晶基板上に部分
的かつ照射時間を変えて照射してレーザ構造を作製する
ことにより、活性層の構造が異なった、すなわち、発振
波長の異なったレーザが任意の順番に並んだ多波長レー
ザを作製することが可能となる。As described above, by irradiating a laser on a single crystal substrate partially and at different irradiation times to produce a laser structure, lasers having different active layer structures, that is, lasers having different oscillation wavelengths are produced. It becomes possible to fabricate multi-wavelength lasers arranged in an arbitrary order.
【0015】なお、図2においては、リッジ型のレーザ
を示したが、埋め込み型、等の必要に応じた構造とする
ことが可能である。Although the ridge type laser is shown in FIG. 2, it is possible to adopt a structure such as an embedded type according to need.
【0016】[0016]
【作用】このように、本発明方法は、レーザを単結晶基
板上に部分的に照射してレーザ構造を作製するものであ
り、これにより、同一基板上に活性層の構造が異なっ
た、すなわち、発振波長の異なったレーザが任意の順番
に並んだ多波長レーザを作製することができる。As described above, according to the method of the present invention, a laser structure is produced by partially irradiating a laser on a single crystal substrate, whereby the structure of the active layer is different on the same substrate. A multi-wavelength laser in which lasers having different oscillation wavelengths are arranged in an arbitrary order can be manufactured.
【0017】以下、本発明を実施例によりさらに詳しく
説明する。Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
【0018】[0018]
【実施例】以下の具体的実施例は、図2〜4を参照して
説明する。EXAMPLES The following specific examples will be described with reference to FIGS.
【0019】有機金属分子線エピタキシャル装置を用い
て、350μm厚さのn型InP基板1の上にn型In
Pクラッド層2を厚さ0.5μm成長させ、続いて、n
型InGaAsPガイド層3を厚さ0.1μm成長させ
た。次に、活性層4を構成する量子井戸のInGaAs
P(等価波長1. 1μm)障壁層と、InGaAsP
(等価波長1. 4μm)井戸層とを、交互に成長させ
た。この際、井戸層成長時に5Wのアルゴンレーザ光
(照射ビーム径約400μmφ)を井戸層の成長を開始
した時から3秒後に照射し、また、該照射部から1mm
離れた場所を12秒後に照射した。An n-type InP substrate 1 having a thickness of 350 μm is formed on the n-type InP substrate 1 by using an organic metal molecular beam epitaxial device.
The P clad layer 2 is grown to a thickness of 0.5 μm, and then n
The type InGaAsP guide layer 3 was grown to a thickness of 0.1 μm. Next, InGaAs of the quantum well forming the active layer 4
P (equivalent wavelength 1.1 μm) barrier layer and InGaAsP
(Equivalent wavelength 1.4 μm) and well layers were alternately grown. At this time, during the growth of the well layer, 5 W of argon laser light (irradiation beam diameter of about 400 μmφ) was irradiated 3 seconds after the growth of the well layer was started, and 1 mm from the irradiation portion.
The remote location was illuminated after 12 seconds.
【0020】次に、InGaAsPガイド層5を0.1
μm、p型InPクラッド層6を1.5μmそれぞれ成
長させた。前記のレーザ照射部および非照射部を用いて
3本のレーザが任意の順番に並んだレーザを作製した。
これら3本のレーザの各々は、発振波長が互いに約10
0nm異なっていた。Next, the InGaAsP guide layer 5 is set to 0.1
μm and p-type InP clad layer 6 were grown to 1.5 μm respectively. A laser in which three lasers were arranged in an arbitrary order was produced using the laser irradiation part and the non-irradiation part.
Each of these three lasers has an oscillation wavelength of about 10
It was different by 0 nm.
【0021】この場合の有機金属分子線エピタキシャル
成長による成長条件は、以下の通りであった。原料はア
ルシンAsH3 ,フォスフィンPH3 ,トリメチルイン
ジウムTMIn、トリエチルガリウムTEGaを使用
し、到達真空度は1×10-9Torrで、基板成長温度
は510℃であった。多重量子井戸の成長速度は1. 3
μm/hであった。The growth conditions for the metalorganic molecular beam epitaxial growth in this case were as follows. The raw materials used were arsine AsH 3 , phosphine PH 3 , trimethylindium TMIn, and triethylgallium TEGa, the ultimate vacuum was 1 × 10 −9 Torr, and the substrate growth temperature was 510 ° C. The growth rate of multiple quantum wells is 1.3
It was μm / h.
【0022】[0022]
【発明の効果】以上説明したように、本発明方法によれ
ば、所望の波長が所望の順番に並んだ多波長レーザを形
成することができる。そのため、本製造方法を用いるこ
とにより、将来のキーデバイスとして期待されている多
波長レーザアレイを始めとした光素子や光・電子集積回
路(OEIC;opto−electronic in
tegrated circuit)の形成が可能とな
る。As described above, according to the method of the present invention, it is possible to form a multi-wavelength laser in which desired wavelengths are arranged in a desired order. Therefore, by using this manufacturing method, an optical element such as a multi-wavelength laser array, which is expected as a key device in the future, or an optical-electronic integrated circuit (OEIC; opto-electronic in circuit).
It becomes possible to form a integrated circuit.
【図1】多重量子井戸を形成する井戸層となるInGa
AsP膜成長時にレーザ光を照射した部分のフォトルミ
ネセンス波長の、レーザ光照射開始時間の該InGaA
sP膜成長開始時からの遅れ時間への依存性を示すグラ
フである。FIG. 1 InGa serving as a well layer forming a multiple quantum well
The InGaA of the laser light irradiation start time of the photoluminescence wavelength of the portion irradiated with the laser light during the growth of the AsP film.
6 is a graph showing the dependence on the delay time from the start of sP film growth.
【図2】本発明のレーザの作製工程中の多波長レーザの
断面構成図である。FIG. 2 is a cross-sectional configuration diagram of a multi-wavelength laser during a manufacturing process of the laser of the present invention.
【図3】本発明のレーザの作製工程中の多波長レーザの
断面構成図である。FIG. 3 is a cross-sectional configuration diagram of a multi-wavelength laser during a manufacturing process of the laser of the present invention.
【図4】本発明のレーザの作製終了後の多波長レーザの
断面構成図である。FIG. 4 is a cross-sectional configuration diagram of a multi-wavelength laser after completion of fabrication of the laser of the present invention.
1 基板 2 下方クラッド 3 ガイド層 4 活性層 5 ガイド層 6 上方クラッド層 7 電極 8 電極 41 活性層 42 活性層 1 substrate 2 lower clad 3 guide layer 4 active layer 5 guide layer 6 upper clad layer 7 electrode 8 electrode 41 active layer 42 active layer
Claims (1)
同一の単結晶基板上に多波長のレーザ構造を成長させる
多波長レーザの製造方法であって、 前記単結晶基板上の一部にレーザ光を照射しながら該基
板上にIII−V族半導体薄膜からなる活性層を成長さ
せる際に、該レーザ光を複数本の線上に照射することと
し、この時、照射する領域毎に照射を開始する時間を変
化させるとともに、該照射した領域の少なくとも一部を
用いて複数本からなるレーザの一部を形成することを特
徴とする多波長レーザの製造方法。1. A method of manufacturing a multi-wavelength laser in which a multi-wavelength laser structure is grown on the same single crystal substrate by an organometallic molecular beam epitaxial method, wherein a part of the single crystal substrate is irradiated with laser light. However, when the active layer made of a III-V semiconductor thin film is grown on the substrate, the laser light is irradiated onto a plurality of lines, and at this time, irradiation time is started for each irradiation region. A method of manufacturing a multi-wavelength laser, characterized in that a part of a laser composed of a plurality of lasers is formed by changing at least a part of the irradiated area.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4150630A JP3019174B2 (en) | 1992-06-10 | 1992-06-10 | Manufacturing method of multi-wavelength laser |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05343801A true JPH05343801A (en) | 1993-12-24 |
| JP3019174B2 JP3019174B2 (en) | 2000-03-13 |
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ID=15501057
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| JP4150630A Expired - Fee Related JP3019174B2 (en) | 1992-06-10 | 1992-06-10 | Manufacturing method of multi-wavelength laser |
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| JP (1) | JP3019174B2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003303993A (en) * | 2002-04-08 | 2003-10-24 | Shiro Sakai | Method for manufacturing gallium nitride-based compound semiconductor device, and light-emitting device |
| JP2017208544A (en) * | 2016-05-13 | 2017-11-24 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングOsram Opto Semiconductors GmbH | Light-emitting semiconductor chip, and method for manufacturing light-emitting semiconductor chip |
| JP2017208543A (en) * | 2016-05-13 | 2017-11-24 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングOsram Opto Semiconductors GmbH | Semiconductor chip manufacturing method and semiconductor chip |
| US10388823B2 (en) | 2016-05-13 | 2019-08-20 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Semiconductor chip and method for producing a semiconductor chip |
-
1992
- 1992-06-10 JP JP4150630A patent/JP3019174B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
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| JP2003303993A (en) * | 2002-04-08 | 2003-10-24 | Shiro Sakai | Method for manufacturing gallium nitride-based compound semiconductor device, and light-emitting device |
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| JP2017208543A (en) * | 2016-05-13 | 2017-11-24 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングOsram Opto Semiconductors GmbH | Semiconductor chip manufacturing method and semiconductor chip |
| US10388823B2 (en) | 2016-05-13 | 2019-08-20 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Semiconductor chip and method for producing a semiconductor chip |
| US10396106B2 (en) | 2016-05-13 | 2019-08-27 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Method for producing a semiconductor chip and semiconductor chip |
| US10637211B2 (en) | 2016-05-13 | 2020-04-28 | Osram Oled Gmbh | Light-emitting semiconductor chip and method for producing a semiconductor light-emitting chip |
| US10693033B2 (en) | 2016-05-13 | 2020-06-23 | Osram Oled Gmbh | Semiconductor chip and method for producing a semiconductor chip |
| US11004876B2 (en) | 2016-05-13 | 2021-05-11 | Osram Oled Gmbh | Method for producing a semiconductor chip and semiconductor chip |
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