半导体光元件以及面发光半导体光元件制造技术

本发明专利技术可抑制因折射率耦合型衍射光栅或者周期构造层的深度发生波动而引起的光耦合系数的波动。半导体光元件(100)具有半导体衬底(1)、衍射光栅(2)、衍射光栅掩埋层(3)、有源层(4)及包层(5)。衍射光栅(2)包含有在半导体衬底(1)上沿激光出射方向(Z方向)排列的多个光栅片(2a)。光栅片(2a)分别具有下侧部分(9)及设置在下侧部分(9)上的上侧部分(6)。光栅片(2a)各自的下侧部分(9)相连结，在衍射光栅(2)的下部形成1个层。上侧部分(6)具有第1折射率n1，下侧部分(9)具有第2折射率n2(其中n2<n1)。衍射光栅掩埋层(3)的折射率n0处于n1与n2中间。即，n2<n0<n1。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体光元件以及面发光半导体光元件。
技术介绍
当前，例如，如下述的专利文献1、2所记载，已知分布反馈型激光元件(DFB-LD)，其在谐振器内部具有复耦合型的衍射光栅。根据专利文献1，对折射率耦合型、增益耦合型、以及复耦合型的各自的DFB激光器进行下述对比。折射率耦合型DFB激光器是在谐振器内部只使复折射率的实部周期性地进行变动的类型，即是在谐振器内具有使折射率周期性地进行变化的衍射光栅的半导体激光元件。增益耦合型DFB激光器是在谐振器内部只使复折射率的虚部周期性地进行变动的类型，即是在谐振器内具有使增益周期性地进行变动、或者使损耗周期性地进行变化的衍射光栅的半导体激光元件。复耦合型DFB激光器是在谐振器内部复折射率的实部以及虚部双方周期性地进行变动的类型的半导体激光元件。专利文献1：日本特开2002-299758号公报专利文献2：日本特开平5-29705号公报由于增益耦合型的衍射光栅包含有光吸收层，所以存在阈值电流的上升、斜率效率的降低、以及消耗电力较大的问题。与之相对，在使用折射率耦合型的衍射光栅的情况下具有能够避免这些问题的优点。可是，在制造DFB激光器时，在通过蚀刻形成衍射光栅之后，进一步地使衍射光栅掩埋层进行生长，在该衍射光栅掩埋层上设置光限制层、有源层等。这时，如果由于制造波动使衍射光栅比设计值形成得更深，则衍射光栅与光限制层、有源层等之间的距离会变得小于目标设计值。这种情况下，存在光耦合系数变得大于目标设计值的问题。作为防止该问题的方法之一，例如也能够对应于衍射光栅深度而改变衍射光栅掩埋层的厚度，以使得衍射光栅与光限制层的距离按照设计值形成。但是，该方法存在会使制造效率下降的问题。另外，在面发光半导体光元件中，设置使折射率在平面方向上周期性地进行变化的周期构造层。由于该周期构造层也与衍射光栅一样会发生蚀刻深度的波动，因此存在在面内发生光耦合系数的波动的问题。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述课题而提出的，其目的在于提供一种能够对因折射率耦合型的衍射光栅或者周期构造层的深度发生波动而引起的光耦合系数的波动进行抑制的半导体光元件以及面发光半导体光元件。第1技术方案所涉及的半导体光元件具有：半导体衬底；折射率耦合型的衍射光栅，其包含有排列在所述半导体衬底上的多个光栅片，所述光栅片分别包含有设置在所述半导体衬底上的下侧部分以及设置在所述下侧部分上的上侧部分，所述上侧部分具有第1折射率，所述下侧部分具有低于所述第1折射率的第2折射率；衍射光栅掩埋层，其以将所述衍射光栅掩埋的方式层叠于所述衍射光栅，具有低于所述第1折射率且与所述第2折射率不同的折射率；以及有源层或光波导层，其以与所述衍射光栅一起将所述衍射光栅掩埋层夹入的方式层叠于所述衍射光栅掩埋层。第2技术方案所涉及的半导体光元件具有：半导体衬底；折射率耦合型的衍射光栅，其包含有排列在所述半导体衬底上的多个光栅片，所述光栅片分别包含有设置在所述半导体衬底上的下侧部分以及设置在所述下侧部分上的上侧部分，所述下侧部分由与所述上侧部分相比蚀刻速率低的材料形成；衍射光栅掩埋层，其以将所述衍射光栅掩埋的方式层叠于所述衍射光栅，与所述上侧部分相比折射率低；以及有源层或者光波导层，其以与所述衍射光栅一起将所述衍射光栅掩埋层夹入的方式层叠于所述衍射光栅掩埋层。第3技术方案所涉及的面发光半导体光元件具有：折射率耦合型的周期构造层，其在面方向上周期性地排列有凸凹，具有所述凸侧的第1部分和位于所述凹侧且与所述第1部分相比折射率低的第2部分；掩埋层，其以将所述第1部分以及所述第2部分覆盖的方式层叠于所述周期构造层，具有比所述第1部分的折射率低且与所述第2部分不同的折射率；以及有源层，其层叠于所述掩埋层。专利技术的效果根据第1技术方案，通过使光栅片的下侧部分与上侧部分相比具有低折射率，且使下侧部分与掩埋层具有不同的折射率，从而光栅片越深则越能够减少有效折射率差。由此，能够抑制光耦合系数的波动。根据第2技术方案，由于下侧部分与上侧部分相比蚀刻速率较低，因此在制造时衍射光栅的深度相对于设计值难以发生变动。因此，能够对因衍射光栅的深度发生波动引起的光耦合系数κ的波动进行抑制。根据第3技术方案，即使是在面内发生了衍射光栅深度的波动的情况下，也能够抑制光耦合系数的面内波动。附图说明图1是表示本专利技术的实施方式1所涉及的半导体光元件的剖面图。图2是表示与实施方式相对的对比例所涉及的半导体光元件的剖面图。图3是表示本专利技术的实施方式1所涉及的半导体光元件的剖面图。图4是表示本专利技术的实施方式1所涉及的半导体光元件的效果的图。图5是表示本专利技术的实施方式1的变形例所涉及的半导体光元件的剖面图。图6是表示本专利技术的实施方式1的变形例所涉及的半导体光元件的剖面图。图7是表示本专利技术的实施方式2所涉及的半导体光元件的剖面图。图8是表示本专利技术的实施方式3所涉及的面发光半导体光元件的斜视图。标号的说明1半导体衬底，2、19、22、408衍射光栅，2a、22a光栅片，3衍射光栅掩埋层，4、304有源层，5、305包层，6上侧部分，9、210、407下侧部分，41光波导层，100、101、150、200、400半导体光元件，300面发光半导体光元件，303掩埋层，311凹部，312第1折射率层，313第2折射率层，314、315布拉格反射镜，330二维周期构造层。具体实施方式实施方式1图1是表示本专利技术的实施方式1所涉及的半导体光元件100的剖面图。实施方式1所涉及的半导体光元件100是折射率耦合型的反馈型激光元件(DFB激光元件)。半导体光元件100具有：半导体衬底1、在该半导体衬底1上依次层叠的衍射光栅2、衍射光栅掩埋层3、有源层4、以及包层5。半导体衬底1是以S为掺杂物的n型InP衬底。此外，半导体衬底1也可以是以Zn为掺杂物的p型InP衬底。折射率耦合型的衍射光栅2设置于半导体衬底1上，由InGaAsP系材料构成。谐振器内所具有的衍射光栅2使折射率周期性地进行变化。通过具有衍射光栅2，能够在谐振器内部仅使复折射率的实部周期性地进行变动，获得折射率耦合型的反馈型激光元件(DFB激光元件)。能够利用衍射光栅2仅使复折射率的实部周期性地进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体光元件，其具有：半导体衬底；折射率耦合型的衍射光栅，其包含有排列在所述半导体衬底上的多个光栅片，所述光栅片分别包含有设置在所述半导体衬底上的下侧部分以及设置在所述下侧部分上的上侧部分，所述上侧部分具有第1折射率，所述下侧部分具有低于所述第1折射率的第2折射率；衍射光栅掩埋层，其以将所述衍射光栅掩埋的方式层叠于所述衍射光栅，具有低于所述第1折射率且与所述第2折射率不同的折射率；以及有源层或光波导层，其以与所述衍射光栅一起将所述衍射光栅掩埋层夹入的方式层叠于所述衍射光栅掩埋层。

【技术特征摘要】
2014.11.28 JP 2014-2419031.一种半导体光元件，其具有：
半导体衬底；
折射率耦合型的衍射光栅，其包含有排列在所述半导体衬底上
的多个光栅片，所述光栅片分别包含有设置在所述半导体衬底上的下
侧部分以及设置在所述下侧部分上的上侧部分，所述上侧部分具有第
1折射率，所述下侧部分具有低于所述第1折射率的第2折射率；
衍射光栅掩埋层，其以将所述衍射光栅掩埋的方式层叠于所述
衍射光栅，具有低于所述第1折射率且与所述第2折射率不同的折射
率；以及
有源层或光波导层，其以与所述衍射光栅一起将所述衍射光栅
掩埋层夹入的方式层叠于所述衍射光栅掩埋层。
2.根据权利要求1所述的半导体光元件，其中，
所述衍射光栅掩埋层具有处于所述第1折射率与所述第2折射
率中间的折射率。
3.根据权利要求1所述的半导体光元件，其中，
所述衍射光栅掩埋层具有低于所述第2折射率的折射率。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体光元件，其中，
在所述下侧部分与所述上侧部分之间设置有中间部分，该中间
部分具有处于所述下侧部分的折射率与所述上侧部分的折射率中间
的折射率。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体光元件...

【专利技术属性】
技术研发人员：渊田步，中村直干，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP