(57)【要約】【課題】変調器領域とレーザ領域とをバットジョイント接合させることにより、導波路幅の設計の自由度が高められ、変調器領域に曲がり導波路構造が設けられることにより、レーザ光の出射端面での反射率が低減され、及び、実装用マーカを直線状パターンにすることにより、精度の良い角度合わせをする。【解決手段】変調器領域２２とレーザ領域２４とがバットジョイント接合された半導体基板と、レーザ領域に形成された半導体レーザと、変調器領域に形成された曲がり導波路と、変調器領域に形成された実装用マーカ７４とを備えていて、実装用マーカが直線パターンで形成されている。【選択図】図１
2010087209.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変調器領域とレーザ領域がバットジョイント接合された半導体基板と、
前記レーザ領域に形成された半導体レーザと、
前記変調器領域に形成された曲がり導波路と、
前記変調器領域に形成された実装用マーカと
を備え、
前記実装用マーカが直線パターンで形成されている
ことを特徴とする集積化半導体レーザ。
【請求項２】
前記実装用マーカが、前記曲がり導波路から出射されるレーザ光の出射方向と平行な直線パターンである
ことを特徴とする請求項１に記載の集積化半導体レーザ。
【請求項３】
前記実装用マーカが、前記曲がり導波路から出射されるレーザ光の出射方向に垂直な直線パターンである
ことを特徴とする請求項１に記載の集積化半導体レーザ。
【請求項４】
前記曲がり導波路が、前記曲がり導波路の出射端面側に直線導波路を含んでいる
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の集積化半導体レーザ。
【請求項５】
前記曲がり導波路が、前記曲がり導波路の出射端面側に向けて広がるテーパ形状である
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の集積化半導体レーザ。
【請求項６】
変調器領域とレーザ領域が設定された半導体基板上に、第１下部分離閉じ込め層、第１多重量子井戸層、第１上部分離閉じ込め層及び第１保護層を順に積層する工程と、
前記変調器領域の前記第１下部分離閉じ込め層、前記第１多重量子井戸層、前記第１上部分離閉じ込め層及び前記第１保護層を除去する工程と、
前記変調器領域の半導体基板上に、第２下部分離閉じ込め層、第２多重量子井戸層、第２上部分離閉じ込め層及び第２保護層を順に積層する工程と、
前記第１保護層及び前記第２保護層上に、上部クラッド層及びコンタクト層を順に積層する工程と、
前記コンタクト層と、前記第１保護層、前記第２保護層及び前記上部クラッド層からなるクラッド層とをパターニングすることにより、前記変調器領域に曲がり導波路を形成する工程と、
前記曲がり導波路を埋め込む保護膜を形成する工程と、
前記保護膜の一部分を除去した後、前記曲がり導波路上にオーミック電極を形成する工程と、
前記オーミック電極上に、パターン電極を形成する工程と
を備え、
前記パターン電極を形成する工程において、前記変調器領域に直線パターンの実装用マーカを形成する
ことを特徴とする集積化半導体レーザの製造方法。
【請求項７】
前記実装用マーカを、前記曲がり導波路から出射されるレーザ光の出射方向と平行に形成する
ことを特徴とする請求項６に記載の集積化半導体レーザの製造方法。
【請求項８】
前記実装用マーカを、前記曲がり導波路から出射されるレーザ光の出射方向に垂直に形成する
ことを特徴とする請求項６に記載の集積化半導体レーザの製造方法。
【請求項９】
前記半導体基板の上側表面付近にグレーティングを形成した後、前記第１下部分離閉じ込め層、前記第１多重量子井戸層、前記第１上部分離閉じ込め層及び前記第１保護層を順に積層する
ことを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の集積化半導体レーザの製造方法。
【請求項１０】
変調器領域とレーザ領域がバットジョイント接合された半導体基板と、前記レーザ領域に形成された半導体レーザと、前記変調器領域に形成された曲がり導波路と、前記変調器領域に、前記曲がり導波路から出射されるレーザ光の出射方向と平行な直線パターンで形成された実装用マーカとを備える集積化半導体レーザを、キャリアに実装するにあたり、
前記実装用マーカを、前記キャリアの端面に直角に位置合せする
ことを特徴とする集積化半導体レーザの実装方法。
【請求項１１】
変調器領域とレーザ領域がバットジョイント接合された半導体基板と、前記レーザ領域に形成された半導体レーザと、前記変調器領域に形成された曲がり導波路と、前記変調器領域に、前記曲がり導波路から出射されるレーザ光の出射方向と直角な直線パターンで形成された実装用マーカとを備える集積化半導体レーザを、キャリアに実装するにあたり、
前記実装用マーカを、前記キャリアの端面に平行に位置合せする
ことを特徴とする集積化半導体レーザの実装方法。
【請求項１２】
変調器領域とレーザ領域がバットジョイント接合された半導体基板と、前記レーザ領域に形成された半導体レーザと、前記変調器領域に形成された曲がり導波路とを備える集積化半導体レーザを、実装面に直線パターンで形成された実装用マーカを備えるキャリアに実装するにあたり、
前記実装用マーカに対して、前記集積化半導体レーザの側面を平行に位置合せする
ことを特徴とする集積化半導体レーザの実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、集積化半導体レーザ及びその製造方法並びに実装方法に関し、特に曲がり導波路を備えた集積化半導体レーザとその製造方法並びに実装方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インターネットの普及等により通信需要が急速に増大している。それに対応して光ファイバ等を用いた高速でかつ大容量の光通信システムが整備されつつある。このような光通信システムでは、波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）化が進んでいる。
【０００３】
高速かつ大容量の光ネットワークで使用される光源として、電界吸収型（ＥＡ：Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）変調器を集積した半導体レーザ（ＥＭＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏ  ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  Ｌａｓｅｒ）が開発されている。通常、ＥＭＬでは、共振器の反射面の代わりに回折格子（グレーティング）を素子内に作りこんだＤＦＢ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｆｅｅｄ  Ｂａｃｋ）レーザが用いられる。ＤＦＢレーザでは、共振器の反射面の代わりに回折格子を用いることにより、特定の波長のみが反射されるので、安定した単一波長の発振が行える。
【０００４】
ＥＭＬを利用するに当たっての技術的課題として、特に、レーザ光の出射端面の反射率低減が挙げられる。出射端面である、ＥＡ変調器端面の反射率が低減されていないと、ＥＡ変調器で変調されたレーザ光がＥＡ変調器端面において反射し、ＤＦＢレーザに戻る場合がある。この場合、戻り光の揺らぎの影響で、ＤＦＢレーザの活性層のキャリア密度が変化し、この結果、屈折率が変化する。屈折率変化により生じる波長チャープが大きくなると、信号波形に歪みが生じ、伝送特性が劣化する。
【０００５】
この伝送特性の劣化を防ぐには、ＥＡ変調器端面での反射率を０．０１［％］以下にするのが望ましい。ＥＡ変調器端面での反射率低減のために、変調域領域の光導波路を、曲がり導波路とし、また、ＥＡ変調器端面にＡＲ（Ａｎｔｉ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ）コーティングを施す手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、集積化半導体レーザを実装するにあたっては、光学的に検出できるマーカを利用して位置合わせを行う方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１１−４６０６０号公報
【特許文献２】特開平１１−１１０４２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の特許文献１に記載の技術では、変調器領域の光導波路と、レーザ領域の光導波路とを有機金属気相成長（ＭＯ−ＶＰＥ）法を用いて、一括して結晶成長させている。このため、変調器領域と、レーザ領域における導波路構造の設計自由度が制限される。
【０００８】
また、特許文献２に記載の技術では、集積化半導体レーザを実装する際にマーカを利用して位置合せがなされるものの、レーザ光の出射角度については考慮されていない。変調器領域の光導波路を曲がり導波路にする場合、レーザ光の出射角度は、曲がり導波路の曲がり角度の３倍程度になる。これは、光導波路の屈折率が、空気の屈折率のおよそ３倍であることに起因する。
【０００９】
従って、変調器領域に曲がり導波路構造を有する集積化半導体レーザは、変調器領域が直線導波路構造の集積半導体レーザに比べて、角度ずれの影響を大きく受けるので、従来の位置合わせでは十分でない。
【００１０】
この発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、この発明の目的は、変調器領域とレーザ領域とをバットジョイント接合させることにより、導波路構造の設計の自由度が高められ、変調器領域に曲がり導波路構造が設けられることにより、レーザ光の出射端面での反射率が低減され、及び、実装用マーカを直線状パターンにすることにより、精度の良い角度合わせをすることができる、集積化半導体レーザ及びその製造方法並びに実装方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した目的を達成するために、この発明の集積化半導体レーザは、変調器領域とレーザ領域とがバットジョイント接合された半導体基板と、レーザ領域に形成された半導体レーザと、変調器領域に形成された曲がり導波路と、変調器領域に形成された実装用マーカとを備えていて、実装用マーカが直線パターンで形成されている。
【００１２】
この発明の集積化半導体レーザの好適実施形態によれば、実装用マーカが、曲がり導波路から出射されるレーザ光の出射方向と平行な直線パターンであるのが良い。また、実装用マーカが、曲がり導波路から出射されるレーザ光の出射方向に垂直な直線パターンであっても良い。
【００１３】
また、この発明の集積化半導体レーザの好適実施形態によれば、曲がり導波路が、曲がり導波路の出射端面側に直線導波路を含んでいるのが良い。
【００１４】
また、この発明の集積化半導体レーザの好適実施形態によれば、曲がり導波路が、曲がり導波路の出射端面側に向けて広がるテーパ形状であるのが良い。
【００１５】
また、上述した目的を達成するために、この発明の集積化半導体レーザの製造方法は以下の工程を備えている。
【００１６】
先ず、変調器領域とレーザ領域が設定された半導体基板上に、第１下部分離閉じ込め層、第１多重量子井戸層、第１上部分離閉じ込め層及び第１保護層を順に積層する。次に、変調器領域の第１下部分離閉じ込め層、第１多重量子井戸層、第１上部分離閉じ込め層及び第１保護層を除去する。次に、変調器領域の半導体基板上に、第２下部分離閉じ込め層、第２多重量子井戸層、第２上部分離閉じ込め層及び第２保護層を順に積層する。次に、第１保護層及び第２保護層上に、上部クラッド層及びコンタクト層を順に積層する。次に、コンタクト層と、第１保護層、第２保護層及び上部クラッド層からなるクラッド層とをパターニングすることにより、変調器領域に曲がり導波路を形成する。次に、曲がり導波路を埋め込む保護膜を形成する。次に、保護膜の一部分を除去した後、曲がり導波路上にオーミック電極を形成する。次に、オーミック電極上に、パターン電極を形成する。ここで、パターン電極を形成する工程において、変調器領域に直線パターンの実装用マーカを形成する。
【００１７】
この発明の集積化半導体レーザの製造方法の好適実施形態によれば、実装用マーカを、曲がり導波路から出射されるレーザ光の出射方向と平行に形成するのが良い。また、実装用マーカを、曲がり導波路から出射されるレーザ光の出射方向に垂直に形成しても良い。
【００１８】
また、この発明の集積化半導体レーザの製造方法の好適実施形態によれば、半導体基板の上側表面にグレーティングを形成した後、第１下部分離閉じ込め層、第１多重量子井戸層、第１上部分離閉じ込め層及び第１保護層を順に積層するのが良い。
【００１９】
また、この発明の集積化半導体レーザの製造方法の好適実施形態によれば、曲がり導波路を形成する工程では、塩酸系のエッチャントを用いたエッチングを行うのが良い。
【００２０】
また、上述した目的を達成するために、この発明の集積化半導体レーザの実装方法は、変調器領域とレーザ領域がバットジョイント接合された半導体基板と、レーザ領域に形成された半導体レーザと、変調器領域に形成された曲がり導波路と、変調器領域に、曲がり導波路から出射されるレーザ光の出射方向と平行な直線パターンで形成された実装用マーカとを備える集積化半導体レーザを、キャリアに実装するにあたり、実装用マーカを、キャリアの端面に直角に位置合せする。
【００２１】
また、この発明の実装方法の他の実施形態によれば、実装用マーカが、曲がり導波路から出射されるレーザ光の出射方向と直角な直線パターンで形成されていて、当該実装用マーカを、キャリアの端面に平行に位置合せする。
【００２２】
また、この発明の実装方法の他の実施形態によれば、キャリアの実装面に直線パターンで形成された実装用マーカが設けられていて、集積化半導体レーザの側面を実装用マーカに平行に位置合せする。
【発明の効果】
【００２３】
この発明の集積化半導体レーザ及びその製造方法並びに実装方法によれば、変調器領域と、レーザ領域とをバットジョイント接合させることにより、導波路構造の設計の自由度が高められる。また、曲がり導波路を有することにより、レーザ光の出射端面での反射率が低減される。また、実装用マーカを直線状パターンにすることにより、精度の良い角度合わせをすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図を参照して、この発明の実施の形態について説明するが、各構成要素の形状、大きさ及び配置関係については、この発明が理解できる程度に概略的に示したものに過ぎない。また、以下、この発明の好適な構成例につき説明するが、各構成要素の材質及び数値的条件などは、単なる好適例にすぎない。従って、この発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の構成の範囲を逸脱せずにこの発明の効果を達成できる多くの変更又は変形を行うことができる。
【００２５】
図１及び図２を参照して、この発明の集積化半導体レーザについて説明する。図１は、この発明の集積化半導体レーザの構成例を示す概略平面図である。図２（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ図１のＡ−Ａ´線、Ｂ−Ｂ´線及びＣ−Ｃ´線に沿った面で切った切断端面を示す概略図である。
【００２６】
この発明の集積化半導体レーザ１０は、同一の半導体基板２０上に、半導体レーザと、電界吸収型（ＥＡ：Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）変調器が集積されている。半導体レーザは、レーザ領域２４に形成されている。また、ＥＡ変調器は、変調器領域２２に形成されている。以下の説明では、この集積化半導体レーザ１０を、ＥＭＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  Ｌａｓｅｒ）と称することもある。
【００２７】
ＥＭＬの製造にあたり、特許文献１に記載されている選択成長を用いる場合、レーザ領域と変調器領域の光導波路を同時に成長させるので、半導体レーザの活性層とＥＡ変調部の吸収層など、同時に成長する層は同じ組成になる。
【００２８】
活性層と吸収層が同じ組成の場合、波長帯が導波路幅に対応して定まる。このため、設計上、レーザ領域及び変調器領域の一方における光導波路の幅を固定すると、他方における導波路の幅も決まってしまう。
【００２９】
これに対し、この発明のＥＭＬ１０では、レーザ領域及び変調器領域がバットジョイント接合されている。すなわち、この発明のＥＭＬ１０では、レーザ領域２４の半導体基板２０上に、第１下部分離閉じ込め（ＳＣＨ：Ｓｅｐａｒａｔｅ  Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ  Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）層３２、第１多重量子井戸（ＭＱＷ：Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｗｅｌｌ）層３４及び第１上部分離閉じ込め（ＳＣＨ）層３６が順に積層されている。また、変調器領域２２の半導体基板２０上に、第２下部ＳＣＨ層４２、第２ＭＱＷ層４４及び第２上部ＳＣＨ層４６が順に積層されている。
【００３０】
第１下部ＳＣＨ層３２及び第１上部ＳＣＨ層３６と、第２下部ＳＣＨ層４２及び第２上部ＳＣＨ層４６は、例えば、ＩｎＧａＡｓＰで形成されている。また、第１ＭＱＷ層３４及び第２ＭＱＷ層４４は、ＩｎＧａＡｓＰ井戸層と、ＩｎＧａＡｓＰバリア層とを交互に積層して形成される。
【００３１】
これら、第１下部ＳＣＨ層３２、第１ＭＱＷ層３４及び第１上部ＳＣＨ層３６と、第２下部ＳＣＨ層４２、第２ＭＱＷ層４４及び第２上部ＳＣＨ層４６の界面が、バットジョイント接合されている。
【００３２】
この発明のＥＭＬ１０のように、レーザ領域２４と変調器領域２２とがバットジョイント接合されている場合は、レーザ領域２４の第１下部ＳＣＨ層３２、第１ＭＱＷ層３４及び第１上部ＳＣＨ層３６と、変調器領域２２の第２下部ＳＣＨ層４２、第２ＭＱＷ層４４及び第２上部ＳＣＨ層４６の、組成をそれぞれ独立に設定することができる。また、第１ＭＱＷ層３４と第２ＭＱＷ層４４の層数を変えることもできる。このように、組成あるいはＭＱＷ層の層数を適宜設定することで、波長帯を所望の波長帯に設定することができるので、光導波路の幅など導波路構造の設計自由度が大きくなる。
【００３３】
ＥＭＬでは、一般に、レーザ領域の半導体基板に回折格子（グレーティング）が形成された、ＤＦＢ−ＬＤ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｆｅｅｄ  Ｂａｃｋ  Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）が用いられる。ＤＦＢ−ＬＤでは、劈開により形成される反射面の代わりにグレーティングにより共振器構造が得られる。このグレーティングでは、特定の波長のみが反射するので、ＤＦＢ−ＬＤでは、安定した単一波長の発振が行われる。なお、ＥＭＬ１０のレーザ領域２４側の端面１４は、高反射（ＨＲ）コーティングされているのが良い。一方、ＥＭＬの変調器領域２２側の端面１２は、低反射（ＡＲ）コーティングされているのが良い。
【００３４】
第１及び第２上部ＳＣＨ層３６及び４６上に、クラッド層５０がｐ−ＩｎＰで、形成されている。クラッド層５０は、所望の光導波路のパターンに対応した部分に形成されている。第１及び第２下部ＳＣＨ層３２及び４２と、第１及び第２ＭＱＷ層３４及び４４と、第１及び第２上部ＳＣＨ層３６及び４６と、クラッド層５０により光導波路３０が構成される。クラッド層５０上には、コンタクト層５４が形成されている。
【００３５】
クラッド層５０の側面、コンタクト層５４の上面及び側面、第１上部ＳＣＨ層３６及び第２上部ＳＣＨ層４６の上面上にはシリコン酸化膜６２が形成されている。また、導波路３０ａ及び３０ｂの両側は、ポリイミド６４で埋め込まれている。シリコン酸化膜６２及びポリイミド６４上には、パッシベーション膜としてシリコン窒化膜６６が形成されている。
【００３６】
これらシリコン酸化膜６２、ポリイミド６４及びシリコン窒化膜６６で構成される保護膜は、コンタクト層５４上の部分が除去されており、その保護膜が除去された部分にｐ側オーミック電極７０が形成されている。ｐ側オーミック電極７０上には、ＥＡ変調器用のｐ電極７２と、ＤＦＢ−ＬＤ用のｐ電極７６が形成されている。これらｐ電極７２及び７４は、ボンディング等などを考慮してパターニングされている。
【００３７】
一方、半導体基板２０の導波路構造が形成された面と反対側の面には、ｎ側オーミック電極８０と、ｎ電極８２が形成されている。
【００３８】
変調器領域２２の部分の光導波路３０ａは、曲がり導波路として形成されている。一方、レーザ領域２４の部分の光導波路３０ｂは、直線導波路として形成されている。以下の説明では、変調器領域２２の部分の光導波路３０ａを曲がり導波路と称することもある。
【００３９】
ＤＦＢ−ＬＤから、すなわち、レーザ領域２４の部分の光導波路３０ｂから入力されるレーザ光は、曲がり導波路３０ａ内で、進行方向（図１中、矢印ＩＩで示す。）をＤＦＢ−ＬＤの共振方向（図１中、矢印Ｉで示す。）から、変化させる。
【００４０】
このように変調器領域２２の光導波路３０ａを曲がり導波路とすることで、ＥＡ変調器端面１２での反射した光が、レーザ領域２４への戻り光となるのを抑制することができる。
【００４１】
図３を参照して、曲がり導波路の曲がり角度とレーザ光の出射角度について説明する。図３は、曲がり導波路の曲がり角度と出射角度の関係を示す模式図である。
【００４２】
曲がり導波路３０ａの軸の方向の、出射端面１２に対する角度を曲がり角度θ１とする。この曲がり角度θ１は、出射端面１２の法線方向（図３中、矢印Ｉで示す。）と、曲がり導波路３０ａの軸方向（図３中、矢印ＩＩＩで示す。）の間の角度で示される。ここで、出射端面１２の法線方向Ｉと、出射端面１２から出射されるレーザ光の出射方向（図３中、矢印ＩＩで示す。）の間の角度（出射角度）θ２は、曲がり角度θ１の３倍程度になる。これは、曲がり導波路３０ａの屈折率が、空気の屈折率のおよそ３倍であることに起因する。例えば、曲がり角度θ１が６°のとき、出射角度θ２は１８°程度になる。
【００４３】
実装時の角度ずれに対して、レーザ光の出射角度のずれは３倍程度になるので、曲がり導波路を備えるＥＭＬでは、実装時の角度合わせの精度を高める必要がある。
【００４４】
この発明のＥＭＬ１０は、実装時の角度合わせのために、実装用マーカ７４を備えている。実装用マーカ７４は、ＥＭＬ１０の上面の変調器領域２２に形成されていて、直線パターンで形成されている。この直線パターンは、任意好適な大きさで形成することができ、たとえば、実装用マーカ７４の幅を、ＥＡ変調器用のｐ電極７２と同程度の幅で形成することができる。また、実装用マーカ７４の長さを、変調器領域２２の長手方向の長さと同程度に形成することができる。
【００４５】
図４を参照して、実装用マーカを備えるＥＭＬ１０の実装方法について説明する。図４は、ＥＭＬ１０の実装方法を説明するための模式図である。
【００４６】
ここで、実装用マーカ７４は、曲がり導波路から出射されるレーザ光の出射方向と平行な直線パターンであるのが良い。この場合、実装用マーカ７４を、実装するキャリア１００の端面１０１に直角に位置合わせすることにより、容易に角度ずれを抑制することができる（図４（Ａ））。
【００４７】
また、実装用マーカ７４ａを、曲がり導波路から出射されるレーザ光の出射方向に垂直な直線パターンとしても良い。この場合、実装用マーカ７４ａを、実装するキャリア１００の端面１０１と平行に位置合せすることにより、容易に角度ずれを抑制することができる（図４（Ｂ））。
【００４８】
なお、実装用マーカ７４ｂとして、曲がり導波路から出射されるレーザ光の出射方向と平行な直線パターンと、曲がり導波路から出射されるレーザ光の出射方向に直角な直線パターンの両者を設ける構成としても良い（図４（Ｃ））。
【００４９】
また、好ましくは、曲がり導波路が、レーザ光の出射端面側に直線導波路を含んでいるのが良い。直線導波路を含むことで劈開誤差の影響を防ぐことが出来る。
【００５０】
図５を参照して、劈開誤差の影響について説明する。図５は、劈開誤差の影響を説明するための模式図である。図５（Ａ）は、直線導波路を有していない場合を示し、図５（Ｂ）は、直線導波路を有している場合を示している。
【００５１】
曲がり導波路が、ＥＡ変調器端面付近（図５（Ａ）中、Ｉで示す部分）に直線導波路を有していない場合、曲がり導波路は、ＥＭＬの長手方向の位置によって、出射端面に対する軸の向きが変化している。従って、劈開面の長手方向の位置ずれΔが生じると、すなわち、劈開誤差が生じると、曲がり角度θ１がθ１ａに変わってしまう（図５（Ａ））。
【００５２】
これに対し、曲がり導波路が、ＥＡ変調器端面付近（図５（Ｂ）中、ＩＩで示す部分）に直線導波路を有していると、直線導波路の部分では、ＥＭＬの長手方向の位置によって、出射端面に対する軸の向きが一定である。従って、劈開面の長手方向の位置ずれΔが生じても、すなわち、劈開誤差が生じても、曲がり角度θ１が一定となる。
【００５３】
また、好ましくは、曲がり導波路が、レーザ光の出射端面側に向けて広がるテーパ形状であるのが良い。曲がり導波路の幅が、出射端面に向けて広がるテーパ形状の場合、レーザ光は、曲がり導波路を出射端面に向けて徐々に広がりながら伝播する。この場合、出射レーザ光のパターンであるＮＦＰ（ニアフィールドパターン）が拡大し、反射戻り光が導波路に結合しにくくなる。
【００５４】
図６〜８を参照して、この発明の集積化半導体レーザの製造方法の例として、ＥＭＬの製造方法について説明する。図６〜８はＥＭＬの製造方法を説明するための工程図である。図６（Ａ）〜（Ｄ）は、各工程で得られる構造体の、図２（Ａ）に対応する面についての切断端面を示している。図７（Ａ）〜（Ｅ）及び図８（Ａ）〜（Ｄ）は、各工程で得られる構造体の、図２（Ｂ）に対応する面についての切断端面を示している。
【００５５】
先ず、半導体基板２１として、ｎ型のＩｎＰ基板を用意する。半導体基板２１に変調器領域２４とレーザ領域２２を設定する。変調器領域２４及びレーザ領域２２は、ＥＭＬのレーザ光が伝播する方向について２分するように設定されていて、変調器領域２４は、レーザ光の出射端面１４側に設けられる。以下の説明において、半導体レーザにおける共振方向を、半導体基板の長手方向と称することもある。
【００５６】
次に、半導体基板２１の上側表面２１ａに、レジストを塗布した後、干渉露光やＥＢリソグラフィ技術を用いたパターニングを行い、レジストパターン（図示を省略する。）を形成する。このレジストパターンは、長手方向に等間隔でかつ等しい幅を有する、ストライプ状のパターンである。このレジストパターンをマスクとして用い、例えば塩酸をエッチャントとして用いて、半導体基板２１の上側表面２１ａに、一定の周期で凹凸を繰り返す回折格子（グレーティング）を形成する。
【００５７】
次に、不要なレジストを除去した後、半導体基板の上側表面上に、第１下部ＳＣＨ層３１、第１多重量子井戸ＭＱＷ層３５、第１上部ＳＣＨ層３７及び第１保護層３９を順に積層する。
【００５８】
第１下部ＳＣＨ層３１及び第１上部ＳＣＨ層３５は、ＩｎＧａＡｓＰで形成される。また、第１ＭＱＷ層３３は、ＩｎＧａＡｓＰ井戸層と、ＩｎＧａＡｓＰバリア層とを交互に積層して形成される。また、第１保護層３７は、ｐ型のＩｎＰで形成される。これらの第１下部ＳＣＨ層３１、第１ＭＱＷ層３３、第１上部ＳＣＨ層３５及び第１保護層３７は、従来周知の有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ：Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ）法を用いて、エピタキシャル成長させることによって形成される（図６（Ａ））。
【００５９】
次に、第１保護膜３８上に、変調器領域２２を露出し、レーザ領域２４を覆うレジストパターン（図示を省略する。）をフォトリソグラフィ技術を用いて形成する。このレジストパターンをマスクとして用いたウェットエッチングを行うことにより、変調器領域２２の第１下部ＳＣＨ層３１、第１ＭＱＷ層３３、第１上部ＳＣＨ層３５及び第１保護層３７を除去する。このとき、変調器領域２２では、基板２１の上側表面２１ａに形成されたグレーティング構造も除去される。レーザ領域２４には、第１下部ＳＣＨ層３２、第１ＭＱＷ層３４、第１上部ＳＣＨ層３６及び第１保護層３８が残存する（図６（Ｂ））。
【００６０】
次に、変調器領域２２の半導体基板２１の上側表面２１ａ上に、第２下部ＳＣＨ層４２、第２ＭＱＷ層４４、第２上部ＳＣＨ層４６及び第２保護層４８を順に積層する。
【００６１】
これらの第２下部ＳＣＨ層４２、第２ＭＱＷ層４４、第２上部ＳＣＨ層４６及び第２保護層４８は、第１下部ＳＣＨ層３２、第１ＭＱＷ層３４、第１上部ＳＣＨ層３６及び第１保護層３８と同様の材質で、従来周知のＭＯＶＰＥ法を用いて、エピタキシャル成長させることによって形成される（図６（Ｃ））。この結果、レーザ領域２４の第１下部ＳＣＨ層３２、第１ＭＱＷ層３４、第１上部ＳＣＨ層３６及び第１保護層３８と、変調器領域２２の第２下部ＳＣＨ層４２、第２ＭＱＷ層４４、第２上部ＳＣＨ層４６及び第２保護層４８がバットジョイント接合する、いわゆるバットジョイント構造が得られる。
【００６２】
このようにバットジョイント構造にすることにより、ＥＡ変調器及びＤＦＢ−ＬＤの所望の特性に応じて、変調器領域２２とレーザ領域２４について、各層の組成をそれぞれ設定したり、第１ＭＱＷ層３４と第２ＭＱＷ層４４の層数を設定したりすることができる。
【００６３】
次に、第１保護層３８及び第２保護層４８上に、上部クラッド層４９を形成する。上部クラッド層４９は、第１保護層３８及び第２保護層４８と同じ材質の層を結晶成長させることにより得られるものであり、上部クラッド層４９、第１保護層３８及び第２保護層４８とでクラッド層５０として機能する。次に、クラッド層５０上にコンタクト層５４を形成する。コンタクト層５４は、たとえばｐ−ＩｎＧａＡｓで形成される（図６（Ｄ）及び図７（Ａ））。
【００６４】
次に、コンタクト層５４及びクラッド層５０をパターニングして導波路構造３０を形成する。
【００６５】
導波路構造３０の形成にあたり、先ず、コンタクト層５４上に、プラズマＣＶＤ法によりシリコン酸化膜（図示を省略する。）を形成した後、フォトリソグラフィ及びエッチング技術でレジストパターン（図示を省略する。）をシリコン酸化膜に転写して、シリコン酸化膜マスクを形成する。続いて、シリコン酸化膜マスクを用いて、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）を行い、コンタクト層５４及びクラッド層５０の部分を除去して溝５３を形成し、メサ形状の導波路構造を得る。その後、塩酸（ＨＣｌ）と水（Ｈ２Ｏ）の混合エッチング液を用いたウェットエッチングにより、メサ形状の導波路構造の側壁を除去して、所望の断面形状を得る。この混合エッチング液を用いたウェットエッチングは、ＩｎＰとＩｎＧａＡｓＰに対する選択性が良いので、第１上部ＳＣＨ層３６及び第２上部ＳＣＨ層４６がエッチストップとして機能し、変調器領域２４及びレーザ領域２２での導波路の幅制御を確実に行うことができる。また、ほぼ垂直な側壁を持つ導波路構造の形成も可能となる（図７（Ｂ））。
【００６６】
ここでは、変調器領域２４の光導波路を曲がり導波路としている。
【００６７】
ここで説明している導波路構造では、クラッド層５０の下側部分の幅が、上側部分の幅よりわずかに小さい逆メサ形状となっている。クラッド層５０が逆メサ状の場合、曲がり導波路の曲がり角度が大きくなるにつれて、メサ角度が大きくなる。従って、変調器領域２４での曲がり導波路の幅を一定にするには、曲がり導波路を、出射端面に向かってひろがるテーパ状にすればよい。また、ここではバットジョイント構造を用いているので、活性層及び吸収層の幅を独立に制御することができる。
【００６８】
光導波路を形成した後に、光導波路の側面に素子容量低減のためのポリイミドを設けると共に、光導波路を埋め込む保護膜を形成する。
【００６９】
この工程では、先ず、導波路構造が形成された構造体の上面にシリコン酸化膜６２を形成した後、導波路の側面の溝５３をポリイミド６４で埋め込む（図７（Ｃ））。
【００７０】
さらに、パッシベーション膜としてシリコン窒化膜６６を形成する（図７（Ｄ））。
【００７１】
次に、シリコン酸化膜６２及びシリコン窒化膜６６からなる保護膜の、コンタクト層５４上の部分を除去する（図７（Ｅ））。
【００７２】
次に、コンタクト層５４上にｐ側オーミック電極７０を形成する。ｐ側オーミック電極７０の形成は、従来周知のリフトオフ法を用いて行われる（図８（Ａ））。
【００７３】
次に、ｐ側オーミック電極７０上に、ｐ電極７２を形成する。ここで、ｐ電極７２を形成する工程において、変調器領域２２に直線パターンの実装用マーカ７４を形成する。なお、このとき、レーザ領域２４についても同様に、ｐ側オーミック電極及びｐ電極が形成されている。レーザ領域２４及び変調器領域２２のｐ側オーミック電極及びｐ電極は、一体として形成された後、任意好適なエッチングを行って分離される。
【００７４】
次に、基板２１の裏面研磨を行い、厚みの薄い基板２０とする（図８（Ｃ））。
【００７５】
次に、基板２０の裏面側にｎ側オーミック電極８０及び裏面電極としてｎ電極８２を形成する（図８（Ｄ））。
【００７６】
この発明の集積化半導体レーザ及びその製造方法によれば、ＥＡ変調器領域と、レーザ領域とをバットジョイント成長により形成することにより、設計の自由度が高められ、曲がり導波路構造を有することにより、出射端面での反射率が低減される。また、実装用マーカを直線状パターンにすることにより、精度の良い角度合わせをすることができる。
【００７７】
ここでは、実装用マーカをＥＭＬに設けた例について説明したが、実装キャリアに直線状の実装用マーカを設けても良い。
【００７８】
図９及び図１０を参照して、実装用マーカを備える実装用キャリアへのＥＭＬ０の実装方法について説明する。図９及び１０は、ＥＭＬの実装方法を説明するための模式図である。
【００７９】
実装用マーカ１１２は、実装用キャリア１１０の実装面に直線パターンで設けられている。実装用マーカ１１２は、所望の位置に実装されたときのＥＭＬを基準にして、このＥＭＬの側面に平行な位置に形成しておけば良い。実装の際には、ＥＭＬ１０の側面を実装用マーカ１１２に対して平行になるように実装することで、角度ずれを抑えることができる。
【００８０】
実装キャリア１１０に形成する実装用マーカ１１２は、溝状に形成することができる（図１０（Ａ））。また実装用マーカ１１２ａを、実装キャリア１１０ａに突起状に形成しても良い（図１０（Ｂ））。
【００８１】
なお、ＥＭＬを実装キャリアに実装する際に、ハンダを用いると、広がったハンダで実装用マーカが覆われてしまい、識別できなくなる恐れがある。そこで、実装用マーカは、互いに平行に複数本設けるのが良い。また、ボンディング時に邪魔にならないように、実装用マーカの間隔を、ＥＭＬの幅より大きくするのが良い。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】この発明の集積化半導体レーザの構成例を示す概略平面図である。
【図２】この発明の集積化半導体レーザの切断端面を示す概略図である。
【図３】曲がり導波路の曲がり角度と出射角度の関係を示す模式図である。
【図４】ＥＭＬの実装方法を説明するための模式図である。
【図５】劈開誤差の影響を説明するための模式図である。
【図６】ＥＭＬの製造方法を説明するための工程図である。
【図７】ＥＭＬの製造方法を説明するための工程図である。
【図８】ＥＭＬの製造方法を説明するための工程図である。
【図９】ＥＭＬの実装方法を説明するための模式図である。
【図１０】ＥＭＬの実装方法を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００８３】
１０    ＥＭＬ
２０、２１    半導体基板
３０、３０ａ、３０ｂ    光導波路
３２    第１下部ＳＣＨ層    
３４    第１ＭＱＷ層
３６    第１上部ＳＣＨ層
３８    第１保護層
４２    第２下部ＳＣＨ層    
４４    第２ＭＱＷ層
４６    第２上部ＳＣＨ層
４８    第２保護層
４９    上部クラッド層
５０    クラッド層
５４    コンタクト層
６２    シリコン酸化膜
６４    ポリイミド
６６    シリコン窒化膜
７０    ｐ側オーミック電極
７２、７６    ｐ電極
７４、１１２、１１２ａ    実装用マーカ
８０    ｎ側オーミック電極
８２    ｎ電極
１００、１１０、１１０ａ    実装用キャリア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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