(57)【要約】【課題】活性層と半導体基板との間に回折格子が設けられるＤＦＢレーザ素子において、発振波長と利得ピーク波長との差を小さくする。【解決手段】本方法は、半導体基板上に回折格子を含む半導体層を形成する回折格子形成工程Ｓ１１と、半導体層上に活性層を形成する活性層形成工程Ｓ１２と、活性層の利得ピーク波長を測定する測定工程Ｓ１３と、少なくとも活性層を所定方向に延びるメサ形状に成形することにより光導波路を形成するメサ形成工程Ｓ１５とを含む。メサ形成工程Ｓ１５において、所定方向と交差する方向における活性層の幅及び回折格子の周期に依存する、当該分布帰還型半導体レーザ素子の発振波長と、測定工程において得られる活性層の利得ピーク波長との差が所定の範囲内となるように、活性層の幅を決定する。【選択図】図１
2011258713.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分布帰還型半導体レーザ素子を作製する方法であって、
半導体基板上に回折格子を含む半導体層を形成する回折格子形成工程と、
前記半導体層上に活性層を形成する活性層形成工程と、
前記活性層の利得ピーク波長を測定する測定工程と、
少なくとも前記活性層を所定方向に延びるメサ形状に成形することにより光導波路を形成するメサ形成工程と
を含み、
前記メサ形成工程において、前記所定方向と交差する方向における前記活性層の幅及び前記回折格子の周期に依存する、当該分布帰還型半導体レーザ素子の発振波長と、前記測定工程において得られる前記活性層の利得ピーク波長との差が所定の範囲内となるように、前記活性層の幅を決定することを特徴とする、分布帰還型半導体レーザ素子の作製方法。
【請求項２】
分布帰還型半導体レーザ素子を作製する方法であって、
半導体基板上に回折格子を含む半導体層を形成する回折格子形成工程と、
前記半導体層上に活性層を形成する活性層形成工程と、
前記活性層の利得ピーク波長を測定する測定工程と、
前記活性層よりバンドギャップエネルギーが大きい光閉じ込め層を前記活性層上に形成する光閉じ込め層形成工程と
を含み、
前記光閉じ込め層形成工程において、前記光閉じ込め層の厚さ及び前記回折格子の周期に依存する、当該分布帰還型半導体レーザ素子の発振波長と、前記測定工程において得られる前記活性層の利得ピーク波長との差が所定の範囲内となるように、前記光閉じ込め層の厚さを決定することを特徴とする、分布帰還型半導体レーザ素子の作製方法。
【請求項３】
分布帰還型半導体レーザ素子を作製する方法であって、
半導体基板上に回折格子を含む半導体層を形成する回折格子形成工程と、
前記半導体層上に活性層を形成する活性層形成工程と、
前記活性層の利得ピーク波長を測定する測定工程と、
前記活性層よりバンドギャップエネルギーが大きい光閉じ込め層を前記活性層上に形成する光閉じ込め層形成工程と
を含み、
前記光閉じ込め層形成工程において、前記光閉じ込め層の組成及び前記回折格子の周期に依存する、当該分布帰還型半導体レーザ素子の発振波長と、前記測定工程において得られる前記活性層の利得ピーク波長との差が所定の範囲内となるように、前記光閉じ込め層の組成を決定することを特徴とする、分布帰還型半導体レーザ素子の作製方法。
【請求項４】
前記光閉じ込め層が、
前記活性層よりバンドギャップエネルギーが大きい第１の層と、
前記第１の層上に設けられ、前記第１の層よりバンドギャップエネルギーが大きい第２の層と
を含むことを特徴とする、請求項２または３に記載の分布帰還型半導体レーザ素子の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分布帰還型半導体レーザ素子の作製方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、所定のデチューニング条件を満足し、多数の相互に異なる波長のレーザ光を出射する複数の分布帰還型（Distributed FeedBack：ＤＦＢ）レーザ素子からなるＤＦＢレーザ素子群を一つのウエハから一括して作製することを企図した方法が記載されている。この文献に記載された方法は、利得ピーク波長がウエハ面内の領域毎に周期的に異なる活性層を含む化合物半導体層の積層構造をウエハ上に形成する積層構造形成工程と、活性層の利得ピーク波長をウエハ面内で測定する測定工程と、測定した活性層の利得ピーク波長のウエハ面内分布に基づき、デチューニング量が所定範囲内に入るような周期を有する回折格子を形成する回折格子形成工程とを含む。
【０００３】
特許文献２には、回折格子に位相シフト部を有するＤＦＢレーザ素子において、伝送特性を支配する素子パラメータである回折格子結合係数・素子長積κＬ及び発振波長の利得ピークからのデチューニング量Δλの範囲を限定することにより、直接変調時の波形チャーピングを抑制することを企図した方法が記載されている。この文献に記載された方法では、半導体レーザの共振器を共振器長さ方向に二つの領域に分け、各領域の光ガイド層に同周期の回折格子を形成し、この二つの領域の間に位相シフト量λ／ｎ（１６＞ｎ＞４）の位相シフト部が設けられる。κＬ及びΔλは、κＬ＋ξΔλ≧σ（０．０６ｎｍ≧ξ≧０．０４ｎｍ−１、５．０≧σ≧３．０）の関係式を満足する。ξとσは、Δλ−κＬ平面において、伝送特性の良い素子と伝送特性の悪い素子とを概略分ける直線であるκＬ＋ξΔλ＝σから求まる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−０６９１４５号公報
【特許文献２】特開２００３−２０４１１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１及び２に記載されているデチューニング量とは、主に回折格子のピッチに基づく発振波長と、活性層の組成に起因する発光波長との差に相当する。単一縦モードで発振するＤＦＢレーザ素子では、広い温度範囲において単一モード動作を得るために、デチューニング量を好ましい範囲に収める必要がある。また、変調速度の上限を規定する緩和振動周波数を高める方法として、ＤＦＢ構造の回折格子ピッチに基づく発振波長を利得ピーク波長に対して短波長側に設定する、いわゆるマイナスデチューニング方式が知られている。上述した特許文献１では、活性層を形成後に活性層の発光波長分布を測定して、その測定結果に基づいて活性層上の回折格子ピッチを決定することにより、デチューニング量を制御している。
【０００６】
しかしながら、ＤＦＢレーザ素子には、活性層の下、すなわち活性層と基板との間に回折格子が配置されるものがある（例えば特許文献２を参照）。このようなＤＦＢレーザ素子では、活性層より先に回折格子を作成する必要があるので、特許文献１に記載された方法を使用できない。このため、活性層の組成の変動による発光波長（すなわち利得ピーク波長）の変動がそのままデチューニング量の変動に繋がってしまい、発振電流閾値、副モード抑圧比（ＳＭＳＲ：Sub-Mode Suppression Ratio）、緩和振動周波数等の発光特性がウエハ間でばらつき、所望の発光特性を得ることが難しいという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、活性層と半導体基板との間に回折格子が設けられるＤＦＢレーザ素子において、主に回折格子のピッチに基づく発振波長と、活性層の組成による発光波長（利得ピーク波長）との差を小さくすることが可能なＤＦＢレーザ素子の作製方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するために、本発明による第１の分布帰還型半導体レーザ素子の作製方法は、半導体基板上に回折格子を含む半導体層を形成する回折格子形成工程と、半導体層上に活性層を形成する活性層形成工程と、活性層の利得ピーク波長を測定する測定工程と、少なくとも活性層を所定方向に延びるメサ形状に成形することにより光導波路を形成するメサ形成工程とを含み、メサ形成工程において、所定方向と交差する方向における活性層の幅及び回折格子の周期に依存する、当該分布帰還型半導体レーザ素子の発振波長と、測定工程において得られる活性層の利得ピーク波長との差が所定の範囲内となるように、活性層の幅を決定することを特徴とする。
【０００９】
この第１のＤＦＢレーザ素子の作製方法では、活性層形成工程の前に回折格子形成工程を行うので、活性層と半導体基板との間に回折格子を有するＤＦＢレーザ素子が作製される。そして、活性層を形成した後に活性層の利得ピーク波長を測定し、この利得ピーク波長とＤＦＢレーザ素子の発振波長との差が所定の範囲内とするために、この第１のＤＦＢレーザ素子の作製方法は、次の工程を含む。すなわち、ＤＦＢレーザ素子の発振波長が回折格子の周期だけでなく光導波路の実効屈折率にも依存しており、光導波路の実効屈折率は活性層の幅に依存することから、活性層形成工程の後に行われるメサ形成工程において、発振波長と利得ピーク波長との差が所定の範囲内となるように、活性層の幅を決定する。これにより、ＤＦＢレーザ素子の発振波長と、活性層の組成による発光波長（利得ピーク波長）との差を小さくすることが可能となる。
【００１０】
また、本発明による第２の分布帰還型半導体レーザ素子の作製方法は、半導体基板上に回折格子を含む半導体層を形成する回折格子形成工程と、半導体層上に活性層を形成する活性層形成工程と、活性層の利得ピーク波長を測定する測定工程と、活性層よりバンドギャップエネルギーが大きい光閉じ込め層を活性層上に形成する光閉じ込め層形成工程とを含み、光閉じ込め層形成工程において、光閉じ込め層の厚さ及び回折格子の周期に依存する、当該分布帰還型半導体レーザ素子の発振波長と、測定工程において得られる活性層の利得ピーク波長との差が所定の範囲内となるように、光閉じ込め層の厚さを決定することを特徴とする。
【００１１】
この第２のＤＦＢレーザ素子の作製方法では、上述した第１の作製方法と同様に、活性層と半導体基板との間に回折格子を有するＤＦＢレーザ素子が作製される。そして、活性層を形成した後に活性層の利得ピーク波長を測定し、この利得ピーク波長とＤＦＢレーザ素子の発振波長との差が所定の範囲内とするために、この第２のＤＦＢレーザ素子の作製方法は、次の工程を含む。すなわち、ＤＦＢレーザ素子の発振波長が回折格子の周期だけでなく光導波路の実効屈折率にも依存しており、光導波路の実効屈折率は光閉じ込め層の厚さに依存することから、活性層形成工程の後に行われる光閉じ込め層形成工程において、発振波長と利得ピーク波長との差が所定の範囲内となるように、光閉じ込め層の厚さを決定する。これにより、ＤＦＢレーザ素子の発振波長と、活性層の組成による発光波長（利得ピーク波長）との差を小さくすることが可能となる。
【００１２】
また、本発明による第３の分布帰還型半導体レーザ素子の作製方法は、半導体基板上に回折格子を含む半導体層を形成する回折格子形成工程と、半導体層上に活性層を形成する活性層形成工程と、活性層の利得ピーク波長を測定する測定工程と、活性層よりバンドギャップエネルギーが大きい光閉じ込め層を活性層上に形成する光閉じ込め層形成工程とを含み、光閉じ込め層形成工程において、光閉じ込め層の組成及び回折格子の周期に依存する、当該分布帰還型半導体レーザ素子の発振波長と、測定工程において得られる活性層の利得ピーク波長との差が所定の範囲内となるように、光閉じ込め層の組成を決定することを特徴とする。
【００１３】
この第３のＤＦＢレーザ素子の作製方法では、上述した第１の作製方法と同様に、活性層と半導体基板との間に回折格子を有するＤＦＢレーザ素子が作製される。そして、活性層を形成した後に活性層の利得ピーク波長を測定し、この利得ピーク波長とＤＦＢレーザ素子の発振波長との差が所定の範囲内とするために、この第３のＤＦＢレーザ素子の作製方法は、次の工程を含む。すなわち、ＤＦＢレーザ素子の発振波長が回折格子の周期だけでなく光導波路の実効屈折率にも依存しており、光導波路の実効屈折率は光閉じ込め層の組成に依存することから、活性層形成工程の後に行われる光閉じ込め層形成工程において、発振波長と利得ピーク波長との差が所定の範囲内となるように、光閉じ込め層の組成を決定する。これにより、ＤＦＢレーザ素子の発振波長と、活性層の組成による発光波長（利得ピーク波長）との差を小さくすることが可能となる。
【００１４】
また、上述した第１ないし第３の分布帰還型半導体レーザ素子の作製方法において、光閉じ込め層は、活性層よりバンドギャップエネルギーが大きい第１の層と、第１の層上に設けられ、第１の層よりバンドギャップエネルギーが大きい第２の層とを含んでもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明による分布帰還型半導体レーザ素子の作製方法によれば、活性層と半導体基板との間に回折格子が設けられるＤＦＢレーザ素子において、主に回折格子のピッチに基づく発振波長と、活性層の組成による発光波長（利得ピーク波長）との差を小さくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るＤＦＢレーザ素子の作製方法を示すフローチャートである。
【図２】図２（ａ）は、ＤＦＢレーザの作製方法の回折格子形成工程を概略的に示す図である。図２（ｂ）は、ＤＦＢレーザの作製方法の活性層形成工程を概略的に示す図である。
【図３】図３（ａ）は、ＤＦＢレーザの作製方法の光閉じ込め層形成工程を概略的に示す図である。図３（ｂ）は、ＤＦＢレーザの作製方法のメサ形成工程を概略的に示す図である。
【図４】図４（ａ）は、ＤＦＢレーザの作製方法の電流ブロック領域形成工程を概略的に示す図である。図４（ｂ）は、ＤＦＢレーザの作製方法の上部クラッド層形成工程を概略的に示す図である。
【図５】図５（ａ）は、ＤＦＢレーザの作製方法のコンタクト層形成工程を概略的に示す図である。図５（ｂ）は、ＤＦＢレーザの作製方法の溝形成工程を概略的に示す図である。
【図６】図６は、ＤＦＢレーザの作製方法の電極形成工程を概略的に示す図である。
【図７】図７は、活性層幅、上部光閉じ込め層の第１及び第２の層の厚さを変化させた場合における、発振波長（ブラッグ波長）の算出結果を示す図表である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照しながら本発明による分布帰還型半導体レーザ素子の作製方法の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態に係る分布帰還型半導体レーザ素子（以下、ＤＦＢレーザ素子という）の作製方法を示すフローチャートである。また、図２〜図６は、本実施形態によるＤＦＢレーザの作製方法の各工程を概略的に示す図である。図２（ａ）は、ＤＦＢレーザの作製工程を光導波方向と垂直な方向から見た断面図である。図２（ｂ）及び図３〜図６は、ＤＦＢレーザの作製工程を光導波方向から見た断面図である。
【００１９】
図１に示すように、本実施形態の作製方法は、回折格子形成工程Ｓ１１、活性層形成工程Ｓ１２、測定工程Ｓ１３、光閉じ込め層形成工程Ｓ１４、メサ形成工程Ｓ１５、電流ブロック領域形成工程Ｓ１６、上部クラッド層形成工程Ｓ１７、コンタクト層形成工程Ｓ１８、電極形成工程Ｓ１９、及びチップ化工程Ｓ２０を含む。
【００２０】
まず、回折格子形成工程Ｓ１１では、図２（ａ）に示されるように、半導体基板２０上に回折格子１０ａを含む半導体層１０を形成する。一実施例としては、半導体基板２０としてｎ型ＩｎＰ基板が用いられる。このｎ型ＩｎＰ基板上に、厚さ５５０ｎｍのｎ型ＩｎＰクラッド層を成長させ、その上に厚さ６０ｎｍ、バンドギャップ波長１．１μｍのＩｎＧａＡｓＰ回折格子層を成長させる。この後電子ビーム（ＥＢ）描画用レジストを塗布し、ＥＢ描画装置を使用してＥＢ描画を行い、周期Λ＝２４３．８ｎｍの回折格子パターンを有するレジスト膜を形成する。その後、エッチングによりレジスト膜を介してＩｎＧａＡｓＰ回折格子層を貫通するようにエッチングを施すことにより、回折格子１０ａを形成する。なお、このとき、回折格子１０ａの再現性に優れるドライエッチングによってエッチングを施すことが好ましい。このエッチングの後、ＥＢ描画用レジストは除去される。そして、厚さ１４０ｎｍのアンドープＩｎＰ層をＩｎＧａＡｓＰ回折格子層上に成長させることにより、回折格子１０ａを埋め込む。こうして、回折格子１０ａを含む半導体層１０が形成される。
【００２１】
次に、活性層形成工程Ｓ１２では、図２（ｂ）に示されるように、半導体層１０上に活性層１２を形成する。一実施例としては、厚さ３０ｎｍ、バンドギャップ波長１．１μｍのアンドープＩｎＧａＡｓＰから成る層と、厚さ２０ｎｍ、バンドギャップ波長１．２２５μｍのアンドープＩｎＧａＡｓＰから成る層とを順に成長させることにより、下部光閉じ込め層１１としてのステップ型ＧＲＩＮ−ＳＣＨ（Graded-Index Separate-Confinement Heterostructure）層を形成する。続いて、この下部光閉じ込め層１１上に、厚さ６．６ｎｍを有し１．５５μｍ帯の光を発生する７層のＩｎＧａＡｓＰ井戸層と、厚さ１０ｎｍを有しバンドギャップ波長が１．２２５μｍである８層のＩｎＧａＡｓＰバリア層とを交互に成長させることにより、多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有する活性層１２を形成する。
【００２２】
続いて、測定工程Ｓ１３では、活性層１２の利得ピーク波長を測定する。一実施例では、半導体基板２０、半導体層１０、及び活性層１２を有する基板生産物に対してフォトルミネッセンス（ＰＬ）測定を行い、このＰＬ測定により得られるＰＬスペクトルに基づいて、活性層１２の利得ピーク波長を得る。このＰＬスペクトルは、活性層１２に加えて半導体層１０や半導体基板２０の発光波長が重複したスペクトルとなるので、半導体基板２０、半導体層１０、及び活性層１２の利得ピーク波長に関する情報が含まれる。しかし、活性層１２のバンドギャップエネルギーが最も小さいことから、長波長側（バンドギャップエネルギーが最も小さい側）のスペクトルを活性層１２に関するＰＬスペクトルとして特定することができる。また、光により励起されたキャリア（電子、正孔）はバンドギャップエネルギーが最も小さい層に落ち込んで再結合するので、活性層１２のＰＬスペクトルが最も大きく現れる。従って、活性層１２の利得ピーク波長を測定することができる。
【００２３】
続いて、光閉じ込め層形成工程Ｓ１４では、図３（ａ）に示されるように、上部光閉じ込め層１３を活性層上に形成する。この上部光閉じ込め層１３は、活性層１２よりバンドギャップエネルギーが大きい。一実施例としては、厚さ２０ｎｍ、バンドギャップ波長１．２２５μｍのＩｎＧａＡｓＰから成る第１の層と、厚さ３０ｎｍ、バンドギャップ波長１．１μｍのＩｎＧａＡｓＰから成る第２の層とを順に活性層１２上に成長させることにより、上部光閉じ込め層１３としてのステップ型ＧＲＩＮ−ＳＣＨ層を形成する。このように、上部光閉じ込め層１３は、活性層１２よりバンドギャップエネルギーが大きい第１の層と、第１の層上に設けられ、第１の層よりバンドギャップエネルギーが大きい第２の層とを含んでもよい。
【００２４】
ここで、後述するように、ＤＦＢレーザ素子の発振波長は、回折格子１０ａの周期だけでなく光導波路の実効屈折率にも依存しており、光導波路の実効屈折率は光閉じ込め層１３の厚さや組成に依存する。従って、ＤＦＢレーザ素子の発振波長と、活性層の組成による発光波長との差を小さくするために、光閉じ込め層形成工程Ｓ１４においては、発振波長と利得ピーク波長との差が所定の範囲内となるように、光閉じ込め層１３の厚さ及び組成の少なくとも一方を決定する。
【００２５】
なお、光閉じ込め層形成工程Ｓ１４ののち、図３（ｂ）に示されるように、光閉じ込め層１３の上にクラッド層１４（例えば、厚さ４００ｎｍのｐ型ＩｎＰクラッド層）を成長してもよい。
【００２６】
続いて、メサ形成工程Ｓ１５では、図４（ａ）に示されるように、クラッド層１４、光閉じ込め層１３、活性層１２および半導体層１０を所定方向（光導波方向）に延びるメサ形状に成形することにより、光導波路１５を形成する。一実施例としては、クラッド層１４、光閉じ込め層１３、活性層１２および半導体層１０にドライエッチング又はウェットエッチングを施す。光導波方向と交差する方向におけるメサの幅は、例えば１．２５μｍである。
【００２７】
ここで、後述するように、ＤＦＢレーザ素子の発振波長は、回折格子１０ａの周期だけでなく光導波路の実効屈折率にも依存しており、光導波路の実効屈折率は、光導波方向と交差する方向における活性層１２の幅にも依存する。従って、ＤＦＢレーザ素子の発振波長と、活性層の組成による発光波長（利得ピーク波長）との差を小さくするために、メサ形成工程Ｓ１５においては、発振波長と利得ピーク波長との差が所定の範囲内となるように、活性層１２の幅Ｗを決定する。なお、本工程において活性層１２の幅をこのように決定する場合には、光閉じ込め層形成工程Ｓ１４における、利得ピーク波長に応じた光閉じ込め層１３の厚さ及び組成の決定を省略することができる。また、光閉じ込め層形成工程Ｓ１４において光閉じ込め層１３の厚さ及び組成の少なくとも一方を利得ピーク波長に応じて決定する場合には、本工程における、利得ピーク波長に応じた活性層１２の幅の決定を省略することができる。
【００２８】
続いて、電流ブロック領域形成工程Ｓ１６では、図４（ｂ）に示されるように、電流ブロック領域１６を形成する。一実施例としては、半導体基板２０上において活性層１２を含むメサ構造が形成された領域を除く領域上に、ｐ型ＩｎＰ層１６ａ及びｎ型ＩｎＰ層１６ｂを順次成長させ、これらの層によってメサ構造の両側面を埋め込む。これにより、ｐｎ接合部を有する電流ブロック領域１６が好適に形成される。
【００２９】
続いて、上部クラッド層形成工程Ｓ１７では、図５（ａ）に示されるように、活性層１２を含むメサ構造上、及び電流ブロック領域１６上に、上部クラッド層１７を成長させる。一実施例としては、厚さ１６００ｎｍのｐ型ＩｎＰから成る上部クラッド層１７を成長させる。続いて、コンタクト層形成工程Ｓ１８では、図５（ａ）に示されるように、上部クラッド層１７上にコンタクト層１８を成長させる。一実施例としては、厚さ５００ｎｍのｐ型ＩｎＧａＡｓから成るコンタクト層１８を成長させる。なお、コンタクト層形成工程Ｓ１８ののち、図５（ｂ）に示されるように、コンタクト層１８から半導体基板２０に達する溝１９をメサ構造の両側面に沿って形成してもよい。
【００３０】
続いて、電極形成工程Ｓ１９では、図６に示されるように、コンタクト層１８の表面上および溝１９の内面上に絶縁膜２１を成膜したのち、活性層１２の上方に形成された絶縁膜２１の開口部にアノード電極２２を形成する。また、半導体基板２０の裏面上にカソード電極２３を形成する。
【００３１】
最後に、チップ化工程Ｓ２０では、半導体基板２０を劈開することによってレーザ共振端面を形成し、更にチップ状に切断することによってＤＦＢレーザ素子を形成する。共振端面の間隔すなわち共振器長は、例えば３００μｍである。
【００３２】
本実施形態に係るＤＦＢレーザ素子の作製方法によって得られる作用及び効果について述べる。まず、本実施形態における作用及び効果の理解を容易にするため、比較例として、活性層の上側に回折格子が設けられるＤＦＢレーザ素子の作製方法と、発振波長の調整方法について簡単に説明する。
【００３３】
半導体基板（例えばＩｎＰ基板）の上に、クラッド層（ｎ型ＩｎＰ）、下部光閉じ込め層（ＩｎＧａＡｓＰ）、多重量子井戸活性層（ＩｎＧａＡｓＰ）、上部光閉じ込め層（ＩｎＧａＡｓＰ）、スペーサ層（ｐ型ＩｎＰ）、及び回折格子層（ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ）を順に成長させる。次に、この基板生産物に対してＰＬ測定を行い、活性層の利得ピーク波長を取得する。そして、所望のＤＦＢレーザ素子の発振波長と活性層１２の利得ピーク波長との差（デチューニング量）が所望の範囲に含まれるように、回折格子ピッチを決定し、回折格子を形成する。その際、干渉露光ではなくＥＢ露光によって回折格子パターンを形成する必要がある。その後、回折格子を埋め込むための層（ｐ型ＩｎＰ）、クラッド層（ｐ型ＩｎＰ）を成長させる。
【００３４】
このように、活性層の上側に回折格子が設けられるＤＦＢレーザ素子を作製する場合には、プロセス中に活性層の利得ピーク波長を測定し、その結果を回折格子ピッチに反映させることで、デチューニング量を小さく抑えることができる。しかしながら、活性層の下側すなわち半導体基板と活性層との間に回折格子が設けられるＤＦＢレーザ素子を作製する場合、活性層より先に回折格子を形成する必要があるので、このような方法を使用することはできない。そこで、本実施形態では、以下に述べるようにしてデチューニング量を小さく抑える。
【００３５】
ＤＦＢレーザ素子の発振波長λＤＦＢは、回折格子１０ａの周期Λと光導波路１５の実効屈折率ｎｅｆｆを用いて、次の数式（１）によって表すことができる。
λＤＦＢ＝２×ｎｅｆｆ×Λ  ・・・（１）
従って、周期Λ及び実効屈折率ｎｅｆｆを調整することにより、発振波長λＤＦＢを制御することができる。例えば、上部光閉じ込め層１３の構成が上述した一実施例（ステップ型ＧＲＩＮ−ＳＣＨ層）である場合、光導波路１５の実効屈折率ｎｅｆｆは３．１８９１となり、発振波長λＤＦＢは、
λＤＦＢ＝２×ｎｅｆｆ×Λ＝２×３．１８９１×２４３．８×１０−９＝１５５５ｎｍ
となる。
【００３６】
ここで、活性層１２の利得ピーク波長が１５６５ｎｍである場合、ＤＦＢレーザ素子の発振波長と活性層１２の発光波長との差（デチューニング量）は、１５５５ｎｍ−１５６５ｎｍ＝−１０ｎｍとなる。一方、活性層１２の利得ピーク波長は、活性層１２の内部構造（井戸層及び障壁層の厚さや組成）によって決定されるので、エピタキシャル成長時の結晶品質によって左右され、目標値に対して概ね±数ｎｍは変動する。このように利得ピーク波長が目標値からシフトすると、デチューニング量が変動し、緩和振動周波数や単一モード性も変動することになる。
【００３７】
本実施形態では、光導波路１５の実効屈折率ｎｅｆｆを調整することによって、発振波長λＤＦＢを制御し、デチューニング量を所定の範囲内に収める。すなわち、活性層１２まで成長させた後にＰＬ測定を行うことにより、活性層１２の利得ピーク波長を測定する。そして、上部光閉じ込め層１３の厚さ及び組成のうち少なくとも一方、及び／又は活性層１２の幅を調整することにより、光導波路１５の実効屈折率を変化させ、発振波長（ブラッグ波長）λＤＦＢを調整する。
【００３８】
具体的には、活性層１２の幅（基準値１．２５μｍ）を、±０．２５μｍすなわち１．００μｍ〜１．５０μｍの範囲内で調整する。また、上部光閉じ込め層１３の第１の層（活性層１２に近い側の層）の厚さ（基準値２０ｎｍ）を、＋１５ｎｍ〜−１０ｎｍすなわち１０ｎｍ〜３５ｎｍの範囲内で調整する。なお、この第１の層のバンドギャップ波長は１．２２５μｍである。また、上部光閉じ込め層１３の第２の層（活性層１２から遠い側の層）の厚さ（基準値３０ｎｍ）を、±１５ｎｍすなわち１５ｎｍ〜４５ｎｍの範囲内で調整する。なお、この第２の層のバンドギャップ波長は１．１μｍである。
【００３９】
図７は、活性層１２の幅、上部光閉じ込め層１３の第１及び第２の層の厚さを上記のように変化させた場合の、発振波長（ブラッグ波長）λＤＦＢの算出結果を示す図表である。図７に示される結果を、発振波長λＤＦＢを従属変数とし、活性層１２の幅、上部光閉じ込め層１３の第１及び第２の層の各厚さを説明変数とすることにより重回帰分析を行った結果、発振波長λＤＦＢは次の数式（２）によって算出される。
発振波長（ｎｍ）＝８．９８２３×｛活性層幅（μｍ）｝
＋０．０３７２４×｛第１の層の厚さ（ｎｍ）｝
＋０．０９０４５×（第２の層の厚さ（ｎｍ）｝
＋１５４０．３（ｎｍ）  ・・・（２）
【００４０】
従って、数式（２）に基づき、例えば活性層１２の幅を±０．１μｍ、上部光閉じ込め層１３の第１及び第２の層の各厚さをそれぞれ±１０ｎｍ調整することにより、発振波長λＤＦＢを約±２ｎｍにわたって調整することができる。すなわち、活性層１２の利得ピーク波長が±２ｎｍ変動する場合であっても、ＤＦＢレーザ素子の発振波長と活性層１２の発光波長との差（デチューニング量）を目標値に近い所定の範囲内に収めることができる。
【００４１】
なお、上述した説明では、活性層１２の幅および上部光閉じ込め層１３の厚さによって発振波長λＤＦＢを調整しているが、上部光閉じ込め層１３の組成を調整することにより、同様の作用効果を得ることができる。光導波路１５の実効屈折率ｎｅｆｆは、上部光閉じ込め層１３の組成にも依存しているからである。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態のＤＦＢレーザ素子の作製方法によれば、活性層１２と半導体基板２０との間に回折格子１０ａが設けられるＤＦＢレーザ素子において、発振波長λＤＦＢと発光波長との差（デチューニング量）を小さくすることが可能となる。
【００４３】
本発明によるＤＦＢレーザ素子の作製方法は、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態に示された作製方法は、回折格子形成工程、活性層形成工程、測定工程、光閉じ込め層形成工程、及びメサ形成工程を含むが、光閉じ込め層の厚さ又は組成のみによって発振波長を調整する場合には、メサ形成工程を省略することができる。また、活性層幅のみによって発振波長を調整する場合には、光閉じ込め層形成工程を省略することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１０…半導体層、１０ａ…回折格子、１１…下部光閉じ込め層、１２…活性層、１３…上部光閉じ込め層、１４…クラッド層、１５…光導波路、１６…電流ブロック領域、１７…上部クラッド層、１８…コンタクト層、１９…溝、２０…半導体基板、２１…絶縁膜、２２…アノード電極、２３…カソード電極。
【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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