JP2016031970A - 光半導体装置 - Google Patents

光半導体装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2016031970A
JP2016031970A JP2014152780A JP2014152780A JP2016031970A JP 2016031970 A JP2016031970 A JP 2016031970A JP 2014152780 A JP2014152780 A JP 2014152780A JP 2014152780 A JP2014152780 A JP 2014152780A JP 2016031970 A JP2016031970 A JP 2016031970A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
type
semiconductor device
type inp
active layer
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.)
Pending
Application number
JP2014152780A
Other languages
English (en)
Inventor
剛 境野
Takeshi Sakaino
剛 境野
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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 Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2014152780A priority Critical patent/JP2016031970A/ja
Priority to US14/691,750 priority patent/US9257815B1/en
Priority to CN201510450855.9A priority patent/CN105305230A/zh
Publication of JP2016031970A publication Critical patent/JP2016031970A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
    • H01S5/06226—Modulation at ultra-high frequencies
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • H01S5/2205—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers
    • H01S5/2222—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers having special electric properties
    • H01S5/2226—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers having special electric properties semiconductors with a specific doping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/305—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region characterised by the doping materials used in the laser structure
    • H01S5/3086—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region characterised by the doping materials used in the laser structure doping of the active layer
    • H01S5/309—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region characterised by the doping materials used in the laser structure doping of the active layer doping of barrier layers that confine charge carriers in the laser structure, e.g. the barriers in a quantum well structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • H01S5/2205—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers
    • H01S5/2222—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers having special electric properties
    • H01S5/2224—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers having special electric properties semi-insulating semiconductors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
    • H01S5/2275—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

【課題】高速動作と高出力化を両立することができる光半導体装置を得る。
【解決手段】メサストライプ構造２は、順に積層されたｎ型ＩｎＰクラッド層３、活性層４、及びｐ型ＩｎＰクラッド層５を有する。埋込層７がメサストライプ構造２の両側に埋め込まれている。活性層４は、井戸層と、炭素が添加されたバリア層とを有する多重量子井戸構造である。埋込層７は、順に積層されたｐ型ＩｎＰ層１０と、ＦｅドープＩｎＰ層１１とを有する。ｎ型ＩｎＰクラッド層３の側面は、ｐ型ＩｎＰ層１０で覆われてＦｅドープＩｎＰ層１１に接していない。活性層４の側面は、ｐ型ＩｎＰ層１０に接していない。
【選択図】図１

Description

本発明は、高速動作と高出力化を両立することができる光半導体装置に関する。
近年、光通信の高速化が著しく、光半導体装置の高速動作が必要な用途が増えてきている。また、低コストで高速動作を実現するため、高温でも使用可能な分布帰還型半導体レーザを直接高速変調する直接変調型の半導体レーザが求められている。この直接変調型のレーザでは、高速動作のために素子容量を小さくし、かつ高温でも十分な光出力が得られることが必要である。そこで、埋込層にｐ型半導体層と高抵抗半導体層を用いた構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、高出力化には、レーザの発光領域である活性層及びその周辺における光やキャリアの損失を低減することが有効である。また、高速動作には緩和振動周波数の増大が有効である。そこで、多重量子井戸構造のバリア層にｐ型ドーパントを添加する変調ドープ構造を用いた素子が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２０１１−２４９７６７号公報 特許第４５１７６５３号公報 特開平７−１１１３６１号公報
高い緩和振動周波数を得るために、拡散速度が極めて小さいｐ型である炭素を活性層のバリア層に添加した変調ドープ構造を用いることが有効である。一方、高速動作のための低容量・低リーク電流を実現するには、埋込層にｐ型半導体層と高抵抗半導体層を用いる必要がある。これらを組み合わせた場合、ｐ型半導体層から活性層へｐ型ドーパントが拡散することで、変調ドープ構造が崩れてしまうと共に、光の損失が増えてしまう。従って、高速動作と高出力化を両立することが難しい。なお、ｐ型半導体層が活性層に接しない構造も提案されている（例えば、特許文献３参照）。しかし、この構造ではｎ型再成長界面ホモ接合化層とｎ型電流ブロック層が接しており、電子のリーク電流が大きくなり、十分な特性が得られない。
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は高速動作と高出力化を両立することができる光半導体装置を得るものである。
本発明に係る光半導体装置は、順に積層されたｎ型クラッド層、活性層、及びｐ型クラッド層を有するメサストライプ構造と、前記メサストライプ構造の両側に埋め込まれた埋込層とを備え、前記活性層は、井戸層と、炭素が添加されたバリア層とを有する多重量子井戸構造であり、前記埋込層は、順に積層されたｐ型半導体層と、Ｆｅ又はＲｕドープの高抵抗半導体層とを有し、前記ｎ型クラッド層の側面は、前記ｐ型半導体層で覆われて前記高抵抗半導体層に接しておらず、前記活性層の側面は、前記ｐ型半導体層に接していないことを特徴とする。
本発明では、ｎ型クラッド層の側面がｐ型半導体層で覆われて高抵抗半導体層に接していない。これにより、高抵抗半導体層のフェルミレベルを十分に高く維持できるため、活性層から高抵抗半導体層への電子リークが増加しない。また、活性層の側面がｐ型半導体層に接していない。これにより、ｐ型ドーパントの活性層への拡散が抑制できるため、高出力と共に高速変調動作に必要な低容量と高い緩和振動周波数を実現することができる。よって、高速動作と高出力化を両立することができる。
本発明の実施の形態１に係る半導体装置を示す断面図である。 本発明の実施の形態１に係る光半導体装置の製造工程を示す断面図である。 本発明の実施の形態１に係る光半導体装置の製造工程を示す断面図である。 本発明の実施の形態１に係る光半導体装置の製造工程を示す断面図である。 本発明の実施の形態１に係る光半導体装置の製造工程を示す断面図である。 比較例に係る半導体装置を示す断面図である。 本発明の実施の形態２に係る半導体装置を示す断面図である。 本発明の実施の形態３に係る半導体装置を示す断面図である。 本発明の実施の形態４に係る半導体装置を示す断面図である。 本発明の実施の形態５に係る半導体装置を示す断面図である。 本発明の実施の形態６に係る半導体装置を示す断面図である。
本発明の実施の形態に係る光半導体装置について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る半導体装置を示す断面図である。ｎ型半導体基板１上にメサストライプ構造２が設けられている。メサストライプ構造２は、順に積層されたｎ型ＩｎＰクラッド層３（厚さ１００〜２０００ｎｍ、キャリア濃度０．１〜１ｘ１０１８ｃｍ−３）、活性層４、及びｐ型ＩｎＰクラッド層５（厚さ５０〜４００ｎｍ、キャリア濃度０．５〜３ｘ１０１８ｃｍ−３）を有する。ｎ型ＩｎＰクラッド層３中に回折格子６が設けられている。従って、この光半導体装置は、回折格子６を有する分布帰還型半導体レーザである。
埋込層７がメサストライプ構造２の両側に埋め込まれている。メサストライプ構造２と埋込層７の上に、ｐ型ＩｎＰコンタクト層８（厚さ１００〜３０００ｎｍ、キャリア濃度１〜１０ｘ１０１８ｃｍ−３）とｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層９（厚さ１００〜３０００ｎｍ、キャリア濃度１〜１０ｘ１０１８ｃｍ−３）が順に積層されている。なお、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層９の代わりにｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層を形成してもよい。
活性層４はＡｌ元素を含むIII−Ｖ化合物半導体（例えばＡｌＧａＩｎＡｓ）からなり、井戸層と、炭素が添加されたバリア層とを有する多重量子井戸構造である。埋込層７は、順に積層されたｐ型ＩｎＰ層１０（厚さ５０〜６００ｎｍ、キャリア濃度０．１〜１ｘ１０１８ｃｍ−３）と、ＦｅドープＩｎＰ層１１（厚さ１０００〜４０００ｎｍ、キャリア濃度０．０１〜９ｘ１０１８ｃｍ−３）と、ｎ型ＩｎＰ層１２（厚さ５０〜１０００ｎｍ、キャリア濃度１〜１０ｘ１０１８ｃｍ−３）とを有する。ｎ型ＩｎＰクラッド層３の側面は、ｐ型ＩｎＰ層１０で覆われてＦｅドープＩｎＰ層１１に接していない。活性層４の側面はｐ型ＩｎＰ層１０に接していない。
続いて、本実施の形態の製造方法を説明する。図２〜５は本発明の実施の形態１に係る光半導体装置の製造工程を示す断面図である。
まず、図２に示すように、面方位（１００）のｎ型半導体基板１上にｎ型ＩｎＰクラッド層３、活性層４、及びｐ型ＩｎＰクラッド層５を順に積層する。ｎ型ＩｎＰクラッド層３の内部の回折格子６には、必要な発振波長となるように回折格子のグレーティングを干渉露光や電子ビーム露光等を用いて形成する。
次に、図３に示すように、この積層構造の一部をＳｉＯ２等の絶縁膜マスク１３で覆う。次に、図４に示すように、絶縁膜マスク１３で覆われていない部分をドライエッチングや薬液を用いたウェットエッチングにより２〜５μｍ程度の深さでエッチングしてメサストライプ構造２を形成する。
次に、図５に示すように、メサストライプ構造２の両側に、埋込層７としてｐ型ＩｎＰ層１０、ＦｅドープＩｎＰ層１１、及びｎ型ＩｎＰ層１２を順に積層する。ここで、Ａｌ元素を含むIII−Ｖ化合物半導体を用いた活性層４の場合、活性層４の側面に酸化層ができることにより、活性層４の側面にｐ型ＩｎＰ層１０が成長しない。このため、通常の製造工程では、成長槽内にＨＣｌを添加して、この酸化層を除去してから埋込層を成長させる。しかし、本実施の形態ではこのＨＣｌ添加による酸化層除去を行わずにｐ型ＩｎＰ層１０を成長させる。これにより、ｐ型ＩｎＰ層１０は活性層４の側面に接触しない構造となる。次に、ＨＣｌ添加により酸化層を除去した後、ＦｅドープＩｎＰ層１１とｎ型ＩｎＰ層１２を成長させる。
次に、絶縁膜マスク１３を除去し、図１に示すように、ｐ型ＩｎＰコンタクト層８とｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層９を成長させる。その後、電流を注入するレーザ部のコンタクト層上に電極を形成し、ｎ型半導体基板１を適切な厚さに研削し、その裏面に電極を形成する。結晶のへき開面を利用して光学端面を形成し、端面に反射率を制御するためのコーティングを施す。装置間を切り離することで光半導体装置が完成する。
本実施の形態の効果を比較例と比較しながら説明する。図６は比較例に係る半導体装置を示す断面図である。比較例では活性層４の側面がｐ型ＩｎＰ層１０に接しているため、ｐ型ＩｎＰ層１０から活性層４へｐ型ドーパントであるＺｎが拡散することで、変調ドープ構造が崩れてしまうと共に、光の損失が増えてしまう。一方、本実施の形態では活性層４の側面がｐ型ＩｎＰ層１０に接していない。これにより、ｐ型ドーパントの活性層４への拡散が抑制できるため、高出力と共に高速変調動作に必要な低容量と高い緩和振動周波数を実現することができる。
また、本実施の形態では、ｎ型ＩｎＰクラッド層３の側面がｐ型ＩｎＰ層１０で覆われてＦｅドープＩｎＰ層１１に接していない。これにより、ＦｅドープＩｎＰ層１１のフェルミレベルを十分に高く維持できるため、活性層４からＦｅドープＩｎＰ層１１への電子リークが増加しない。よって、本実施の形態では高速動作と高出力化を両立することができる。
実施の形態２．
図７は、本発明の実施の形態２に係る半導体装置を示す断面図である。活性層４の側面が、ｎ型ＩｎＰクラッド層３及びｐ型ＩｎＰクラッド層５の側面に対して埋込層７側に突き出ている。その他の構造及び効果は実施の形態と同様である。
続いて、本実施の形態の製造方法を説明する。まず、実施の形態１と同様に、面方位（１００）のｎ型半導体基板１上にｎ型ＩｎＰクラッド層３、活性層４、及びｐ型ＩｎＰクラッド層５を積層し、メサストライプ構造２を形成する。次に、メサストライプ構造２のｎ型ＩｎＰクラッド層３とｐ型ＩｎＰクラッド層５の側面を薬液処理や成長槽内でのＨＣｌエッチングなどにより、５０〜２００ｎｍ程度エッチングし、活性層４が突き出た構造とする。次に、メサストライプ構造２の両側に、埋込層７としてｐ型ＩｎＰ層１０、ＦｅドープＩｎＰ層１１、及びｎ型ＩｎＰ層１２を順に積層する。この時、ｐ型ＩｎＰ層１０の厚さが１００〜５００ｎｍ程度であれば、実施の形態１のような活性層４の側面の酸化膜が無くても、活性層４の段差により活性層４の側面へのｐ型ＩｎＰ層１０の成長が抑制される。これにより、ｐ型ＩｎＰ層１０は活性層４の側面に接触しない構造となる。その後の工程は実施の形態１と同様である。
実施の形態３．
図８は、本発明の実施の形態３に係る半導体装置を示す断面図である。活性層４の幅が、ｎ型ＩｎＰクラッド層３及びｐ型ＩｎＰクラッド層５の幅よりも狭い。その他の構造及び効果は実施の形態と同様である。
続いて、本実施の形態の製造方法を説明する。まず、実施の形態１と同様に、面方位（１００）のｎ型半導体基板１上にｎ型ＩｎＰクラッド層３、活性層４、及びｐ型ＩｎＰクラッド層５を積層し、メサストライプ構造２を形成する。次に、メサストライプ構造２の活性層４の側面を薬液処理などにより５０〜２００ｎｍ程度エッチングする。次に、メサストライプ構造２の両側に、埋込層７としてｐ型ＩｎＰ層１０、ＦｅドープＩｎＰ層１１、及びｎ型ＩｎＰ層１２を順に積層する。この時、ｐ型ＩｎＰ層１０の厚さが１００〜５００ｎｍ程度であれば、実施の形態１のような活性層４の側面の酸化膜が無くても、活性層４の段差により活性層４の側面へのｐ型ＩｎＰ層１０の成長が抑制される。これにより、ｐ型ＩｎＰ層１０は活性層４の側面に接触しない構造となる。その後の工程は実施の形態１と同様である。
実施の形態４．
図９は、本発明の実施の形態４に係る半導体装置を示す断面図である。実施の形態１との違いは、１ｘ１０１７ｃｍ−３未満のｐ型のキャリア濃度を持つ低キャリア濃度ＩｎＰ層１４が、ｐ型ＩｎＰ層１０、及び活性層４の側面に設けられることである。この低キャリア濃度ＩｎＰ層１４は１ｘ１０１７ｃｍ−３未満のｐ型の低キャリア濃度ＩｎＰ層である。このため、低キャリア濃度ＩｎＰ層１４内のｐ型ドーパントであるＺｎの活性層４への拡散がほとんどない。従って、変調ドープ構造を崩すことがなく、光の損失などへの影響を抑制することができる。特に多重量子井戸構造のバリア層のバンドギャップが広く、多重量子井戸部から電子が埋込層側にオーバーフローする場合にはこれを抑制することができる。その他の構造及び効果は実施の形態１と同様である。
続いて、本実施の形態の製造方法を説明する。まず、実施の形態１と同様に、面方位（１００）のｎ型半導体基板１上にｎ型ＩｎＰクラッド層３、活性層４、及びｐ型ＩｎＰクラッド層５を積層してメサストライプ構造２を形成した後、メサストライプ構造２の両側に埋込層７としてｐ型ＩｎＰ層１０を成長する。ここで、Ａｌ元素を含むIII−Ｖ化合物半導体を用いた活性層４の場合、活性層４の側面に酸化層ができることにより、活性層４の側面にｐ型ＩｎＰ層１０が成長しない。このため、通常の製造工程では、成長槽内にＨＣｌを添加して、この酸化層を除去してから埋込層を成長させる。しかし、本実施の形態ではこのＨＣｌ添加による酸化層除去を行わずにｐ型ＩｎＰ層１０を成長させる。これにより、ｐ型ＩｎＰ層１０は活性層４の側面に接触しない構造となる。次に、ＨＣｌ添加により酸化層を除去した後、１ｘ１０１７ｃｍ−３未満のｐ型のキャリア濃度を持つ低キャリア濃度ＩｎＰ層１４をｐ型ＩｎＰ層１０、及び活性層４の側面に形成する。その後、実施の形態1と同様に、ＦｅドープＩｎＰ層１１、及びｎ型ＩｎＰ層１２を順に積層する。以降の工程は実施の形態１と同様である。
実施の形態５．
図１０は、本発明の実施の形態５に係る半導体装置を示す断面図である。ｐ型半導体基板１５上にメサストライプ構造２が設けられている。メサストライプ構造２は、順に積層されたｐ型ＩｎＰクラッド層５（厚さ１００〜２０００ｎｍ、キャリア濃度０．５〜３ｘ１０１８ｃｍ−３）、活性層４、及びｎ型ＩｎＰクラッド層３（厚さ５０〜１０００ｎｍ、キャリア濃度０．５〜１ｘ１０１８ｃｍ−３）を有する。ｎ型ＩｎＰクラッド層３中に回折格子６が設けられている。従って、この光半導体装置は、回折格子６を有する分布帰還型半導体レーザである。
埋込層７がメサストライプ構造２の両側に埋め込まれている。メサストライプ構造２と埋込層７の上に、ｎ型ＩｎＰコンタクト層１６（厚さ１００〜３０００ｎｍ、キャリア濃度１〜１０ｘ１０１８ｃｍ−３）とｎ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１７（厚さ１００〜３０００ｎｍ、キャリア濃度１〜１０ｘ１０１８ｃｍ−３）が順に積層されている。なお、ｎ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１７の代わりにｎ型ＩｎＧａＡｓＰ層を形成してもよい。
活性層４はＡｌ元素を含むIII−Ｖ化合物半導体（例えばＡｌＧａＩｎＡｓ）からなり、井戸層と、炭素が添加されたバリア層とを有する多重量子井戸構造である。埋込層７は、順に積層されたｐ型ＩｎＰ層１０（厚さ５０〜６００ｎｍ、キャリア濃度０．１〜１ｘ１０１８ｃｍ−３）と、ＲｕドープＩｎＰ層１８（厚さ１０００〜４０００ｎｍ、キャリア濃度０．０１〜９ｘ１０１８ｃｍ−３）と、ｐ型ＩｎＰ層１９（厚さ１００〜２０００ｎｍ、キャリア濃度１〜１０ｘ１０１８ｃｍ−３）とを有する。
ｎ型ＩｎＰクラッド層３の側面は、ｐ型ＩｎＰ層１０で覆われてＲｕドープＩｎＰ層１８に接していない。活性層４の側面はｐ型ＩｎＰ層１０に接していない。これにより、実施の形態１と同様に高速動作と高出力化を両立することができる。なお、実施の形態４と同様にｐ型ＩｎＰ層１０及び活性層４の側面とＲｕドープ層との間に、１ｘ１０１７ｃｍ−３未満のｐ型のキャリア濃度を持つ低キャリア濃度ＩｎＰ層を挿入しても良い。
続いて、本実施の形態の製造方法を説明する。まず、面方位（１００）のｐ型半導体基板１５上にｐ型ＩｎＰクラッド層５、活性層４、及びｎ型ＩｎＰクラッド層３を順に積層する。ｎ型ＩｎＰクラッド層３の内部の回折格子６には、必要な発振波長となるように回折格子のグレーティングを干渉露光や電子ビーム露光等を用いて形成する。
次に、この積層構造の一部をＳｉＯ２等の絶縁膜マスクで覆う。次に、絶縁膜マスクで覆われていない部分をドライエッチングや薬液を用いたウェットエッチングにより２〜５μｍ程度の深さでエッチングしてメサストライプ構造２を形成する。
次に、メサストライプ構造２の両側に、埋込層７としてｐ型ＩｎＰ層１０、ＲｕドープＩｎＰ層１８、及びｐ型ＩｎＰ層１９を順に積層する。ここで、実施の形態１と同様にＨＣｌ添加による活性層４の側面の酸化層除去を行わずにｐ型ＩｎＰ層１０を成長させる。これにより、ｐ型ＩｎＰ層１０は活性層４の側面に接触しない構造となる。次に、ＨＣｌ添加により酸化層を除去した後、ＲｕドープＩｎＰ層１８とｎ型ＩｎＰ層１２を成長させる。
次に、絶縁膜マスクを除去し、ｎ型ＩｎＰコンタクト層１６とｎ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１７を成長させる。その後、電流を注入するレーザ部のコンタクト層上に電極を形成し、ｎ型半導体基板１を適切な厚さに研削し、その裏面に電極を形成する。結晶のへき開面を利用して光学端面を形成し、端面に反射率を制御するためのコーティングを施す。装置間を切り離すことで光半導体装置が完成する。
実施の形態６．
図１１は、本発明の実施の形態６に係る半導体装置を示す断面図である。回折格子６が無い点以外は実施の形態１の構成と同様である。製造方法は実施の形態１において回折格子６の形成工程を省いた方法である。この光半導体装置は、回折格子６を有しないファブリペロー型半導体レーザである。この場合でも実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
なお、実施の形態１〜６において、各層の厚さ、キャリア濃度、材料などは必ずしも上記の例に限定されるものではない。例えばｎ型ＩｎＰクラッド層３と活性層４の間及び活性層４とｐ型ＩｎＰクラッド層５の間にそれぞれ光閉じ込め層としてＡｌＩｎＡｓ層又はＡｌＧａＩｎＡｓ層を設けてもよい。また、ｐ型ＩｎＰクラッド層５からのｐ型ドーパントの拡散を抑制するために、抵抗が上昇しない程度にキャリア濃度を調整した低キャリア濃度ＩｎＰ層（厚さ１０〜２００ｎｍ程度）をｐ型ＩｎＰクラッド層５と活性層４の間に配置してもよい。その他、本発明の効果が発揮できる構成であれば種々の変型が可能である。
２ メサストライプ構造、３ ｎ型ＩｎＰクラッド層（ｎ型クラッド層）、４ 活性層、５ ｐ型ＩｎＰクラッド層（ｐ型クラッド層）、７ 埋込層、１０ ｐ型ＩｎＰ層（ｐ型半導体層）、１１ ＦｅドープＩｎＰ層（高抵抗半導体層）、１４ 低キャリア濃度ＩｎＰ層（低キャリア濃度層）、１８ ＲｕドープＩｎＰ層（高抵抗半導体層）

Claims (7)

  1. 順に積層されたｎ型クラッド層、活性層、及びｐ型クラッド層を有するメサストライプ構造と、
    前記メサストライプ構造の両側に埋め込まれた埋込層とを備え、
    前記活性層は、井戸層と、炭素が添加されたバリア層とを有する多重量子井戸構造であり、
    前記埋込層は、順に積層されたｐ型半導体層と、Ｆｅ又はＲｕドープの高抵抗半導体層とを有し、
    前記ｎ型クラッド層の側面は、前記ｐ型半導体層で覆われて前記高抵抗半導体層に接しておらず、
    前記活性層の側面は、前記ｐ型半導体層に接していないことを特徴とする光半導体装置。
  2. 前記活性層の側面が、前記ｎ型クラッド層及び前記ｐ型クラッド層の側面に対して前記埋込層側に突き出ていることを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
  3. 前記活性層の幅が、前記ｎ型クラッド層及び前記ｐ型クラッド層の幅よりも狭いことを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
  4. 前記活性層の側面及び前記ｐ型半導体層と前記高抵抗半導体層との間に設けられ、１ｘ１０１７ｃｍ−３未満のｐ型のキャリア濃度を持つ低キャリア濃度層を更に備えることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の光半導体装置。
  5. 前記光半導体装置は、回折格子を有する分布帰還型半導体レーザであることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の光半導体装置。
  6. 前記光半導体装置は、回折格子を有しないファブリペロー型半導体レーザであることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の光半導体装置。
  7. 前記ｎ型クラッド層、前記活性層、及び前記ｐ型クラッド層がｎ型半導体基板側から順に積層されているか、又は、前記ｐ型クラッド層、前記活性層、及び前記ｎ型クラッド層がｐ型半導体基板側から順に積層されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の光半導体装置。
JP2014152780A 2014-07-28 2014-07-28 光半導体装置 Pending JP2016031970A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014152780A JP2016031970A (ja) 2014-07-28 2014-07-28 光半導体装置
US14/691,750 US9257815B1 (en) 2014-07-28 2015-04-21 Optical semiconductor device
CN201510450855.9A CN105305230A (zh) 2014-07-28 2015-07-28 光半导体装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014152780A JP2016031970A (ja) 2014-07-28 2014-07-28 光半導体装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2016031970A true JP2016031970A (ja) 2016-03-07

Family

ID=55167465

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014152780A Pending JP2016031970A (ja) 2014-07-28 2014-07-28 光半導体装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9257815B1 (ja)
JP (1) JP2016031970A (ja)
CN (1) CN105305230A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019071397A (ja) * 2017-10-11 2019-05-09 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 光半導体素子およびその製造方法
JP2019201162A (ja) * 2018-05-18 2019-11-21 日本電信電話株式会社 光装置
JPWO2019193679A1 (ja) * 2018-04-04 2020-12-10 三菱電機株式会社 半導体レーザおよびその製造方法
WO2021152686A1 (ja) * 2020-01-28 2021-08-05 三菱電機株式会社 光半導体装置とその製造方法
WO2023100214A1 (ja) * 2021-11-30 2023-06-08 三菱電機株式会社 半導体レーザ及び半導体レーザ製造方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017123542A1 (de) * 2017-10-10 2019-04-11 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips und optoelektronischer Halbleiterchip
JP7019821B2 (ja) * 2018-07-31 2022-02-15 三菱電機株式会社 半導体レーザ装置の製造方法、および半導体レーザ装置

Citations (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01215081A (ja) * 1988-02-24 1989-08-29 Fujitsu Ltd 半導体発光装置
JPH01309393A (ja) * 1988-06-08 1989-12-13 Hitachi Ltd 半導体レーザ装置及びその製造方法
JPH02244690A (ja) * 1989-03-16 1990-09-28 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体レーザ装置
JPH02283085A (ja) * 1989-04-25 1990-11-20 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体レーザ
JPH0353582A (ja) * 1989-07-21 1991-03-07 Nec Corp 高抵抗半導体層埋め込み型半導体レーザ
JPH03133189A (ja) * 1989-10-18 1991-06-06 Nec Corp 高抵抗半導体層埋め込み型半導体レーザ
JPH0697592A (ja) * 1992-09-14 1994-04-08 Toshiba Corp 半導体レーザ及びその製造方法
JPH0722691A (ja) * 1993-06-30 1995-01-24 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザとその製造方法
JPH07111361A (ja) * 1993-10-12 1995-04-25 Hitachi Ltd 埋込型半導体レーザ素子及びその製造方法
JPH07111360A (ja) * 1993-10-12 1995-04-25 Hitachi Ltd 埋込型半導体レーザ素子及びその製造方法
JPH09148669A (ja) * 1995-11-28 1997-06-06 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 埋め込み構造半導体レーザ
JPH11121869A (ja) * 1997-10-09 1999-04-30 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 半導体レーザ素子およびその製造方法
JPH11354886A (ja) * 1998-06-10 1999-12-24 Nec Corp 半導体レーザおよびその製造方法
JP2000174388A (ja) * 1998-12-03 2000-06-23 Fujitsu Ltd 半導体レーザその製造方法
JP2004165608A (ja) * 2002-09-20 2004-06-10 Mitsubishi Chemicals Corp 化合物半導体結晶及び化合物半導体デバイス
JP2005217195A (ja) * 2004-01-29 2005-08-11 Sumitomo Electric Ind Ltd 光半導体デバイス、および光半導体デバイスを製造する方法
US20070057202A1 (en) * 2005-09-12 2007-03-15 Jintian Zhu Method for making reproducible buried heterostructure semiconductor devices
WO2007072807A1 (ja) * 2005-12-20 2007-06-28 Nec Corporation 半導体素子、および半導体素子の製造方法
JP2008294076A (ja) * 2007-05-22 2008-12-04 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体レーザ素子
JP2009260189A (ja) * 2008-04-21 2009-11-05 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体発光素子の製造方法
JP2011091108A (ja) * 2009-10-20 2011-05-06 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体レーザ
JP2011249767A (ja) * 2010-04-27 2011-12-08 Sumitomo Electric Device Innovations Inc 光半導体装置の製造方法
JP2011249766A (ja) * 2010-04-27 2011-12-08 Sumitomo Electric Device Innovations Inc 光半導体装置およびその製造方法
JP2013182976A (ja) * 2012-03-01 2013-09-12 Mitsubishi Electric Corp 埋め込み型光半導体素子

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08250808A (ja) * 1995-03-15 1996-09-27 Toshiba Corp 半導体装置およびその製造方法
JP4077570B2 (ja) 1999-01-18 2008-04-16 三菱電機株式会社 半導体レーザダイオードとその製造方法及び光変調器並びに光変調器付半導体レーザダイオード
WO2004027126A1 (ja) * 2002-09-20 2004-04-01 Mitsubishi Chemical Corporation Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体結晶
JP2005286032A (ja) 2004-03-29 2005-10-13 Sumitomo Electric Ind Ltd 光半導体デバイス、および光半導体デバイスを製造する方法
JP2011029595A (ja) * 2009-06-26 2011-02-10 Opnext Japan Inc 光モジュール及び集積型半導体光素子及びその製造方法

Patent Citations (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01215081A (ja) * 1988-02-24 1989-08-29 Fujitsu Ltd 半導体発光装置
JPH01309393A (ja) * 1988-06-08 1989-12-13 Hitachi Ltd 半導体レーザ装置及びその製造方法
JPH02244690A (ja) * 1989-03-16 1990-09-28 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体レーザ装置
JPH02283085A (ja) * 1989-04-25 1990-11-20 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体レーザ
JPH0353582A (ja) * 1989-07-21 1991-03-07 Nec Corp 高抵抗半導体層埋め込み型半導体レーザ
JPH03133189A (ja) * 1989-10-18 1991-06-06 Nec Corp 高抵抗半導体層埋め込み型半導体レーザ
JPH0697592A (ja) * 1992-09-14 1994-04-08 Toshiba Corp 半導体レーザ及びその製造方法
JPH0722691A (ja) * 1993-06-30 1995-01-24 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザとその製造方法
JPH07111361A (ja) * 1993-10-12 1995-04-25 Hitachi Ltd 埋込型半導体レーザ素子及びその製造方法
JPH07111360A (ja) * 1993-10-12 1995-04-25 Hitachi Ltd 埋込型半導体レーザ素子及びその製造方法
JPH09148669A (ja) * 1995-11-28 1997-06-06 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 埋め込み構造半導体レーザ
JPH11121869A (ja) * 1997-10-09 1999-04-30 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 半導体レーザ素子およびその製造方法
JPH11354886A (ja) * 1998-06-10 1999-12-24 Nec Corp 半導体レーザおよびその製造方法
JP2000174388A (ja) * 1998-12-03 2000-06-23 Fujitsu Ltd 半導体レーザその製造方法
JP2004165608A (ja) * 2002-09-20 2004-06-10 Mitsubishi Chemicals Corp 化合物半導体結晶及び化合物半導体デバイス
JP2005217195A (ja) * 2004-01-29 2005-08-11 Sumitomo Electric Ind Ltd 光半導体デバイス、および光半導体デバイスを製造する方法
US20070057202A1 (en) * 2005-09-12 2007-03-15 Jintian Zhu Method for making reproducible buried heterostructure semiconductor devices
WO2007072807A1 (ja) * 2005-12-20 2007-06-28 Nec Corporation 半導体素子、および半導体素子の製造方法
JP2008294076A (ja) * 2007-05-22 2008-12-04 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体レーザ素子
JP2009260189A (ja) * 2008-04-21 2009-11-05 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体発光素子の製造方法
JP2011091108A (ja) * 2009-10-20 2011-05-06 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体レーザ
JP2011249767A (ja) * 2010-04-27 2011-12-08 Sumitomo Electric Device Innovations Inc 光半導体装置の製造方法
JP2011249766A (ja) * 2010-04-27 2011-12-08 Sumitomo Electric Device Innovations Inc 光半導体装置およびその製造方法
JP2013182976A (ja) * 2012-03-01 2013-09-12 Mitsubishi Electric Corp 埋め込み型光半導体素子

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019071397A (ja) * 2017-10-11 2019-05-09 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 光半導体素子およびその製造方法
JP7010546B2 (ja) 2017-10-11 2022-01-26 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 光半導体素子およびその製造方法
JPWO2019193679A1 (ja) * 2018-04-04 2020-12-10 三菱電機株式会社 半導体レーザおよびその製造方法
JP7145936B2 (ja) 2018-04-04 2022-10-03 三菱電機株式会社 半導体レーザおよびその製造方法
JP2019201162A (ja) * 2018-05-18 2019-11-21 日本電信電話株式会社 光装置
WO2021152686A1 (ja) * 2020-01-28 2021-08-05 三菱電機株式会社 光半導体装置とその製造方法
JP6942261B1 (ja) * 2020-01-28 2021-09-29 三菱電機株式会社 光半導体装置の製造方法
WO2023100214A1 (ja) * 2021-11-30 2023-06-08 三菱電機株式会社 半導体レーザ及び半導体レーザ製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US9257815B1 (en) 2016-02-09
US20160028213A1 (en) 2016-01-28
CN105305230A (zh) 2016-02-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9257815B1 (en) Optical semiconductor device
JP5026905B2 (ja) 半導体発光素子及びその製造方法
JP2000216492A (ja) 半導体光素子、その製造方法及び半導体光学装置
JP5489702B2 (ja) 半導体光素子および集積型半導体光素子
JP4057802B2 (ja) 半導体光素子
JP2008053539A (ja) 半導体光素子
JP4947778B2 (ja) 光半導体素子及びその製造方法
JP2014045083A (ja) 半導体光素子及び半導体光素子の作製方法
JP2009117539A (ja) 光半導体素子及び光半導体素子の製造方法
JP2006261340A (ja) 半導体デバイス及びその製造方法
JP2010010622A (ja) 半導体光素子
JP2009141188A (ja) 集積型半導体光素子
JP2005286192A (ja) 光集積素子
JP2010212664A (ja) 半導体レーザとその製造方法
JP2011040632A (ja) 半導体光素子
JP2019192879A (ja) 光半導体素子およびその製造方法ならびに光集積半導体素子およびその製造方法
JP2018006590A (ja) 光半導体素子
JP2013229568A (ja) 半導体光装置
JP4983791B2 (ja) 光半導体素子
JP2017108061A (ja) 半導体レーザの製造方法
JP2005209909A (ja) 半導体光素子及びその製造方法
JP2007103581A (ja) 埋込型半導体レーザ
JP2013077797A (ja) 半導体レーザおよびその製造方法
JP2019102585A (ja) 光デバイス
JP2010093156A (ja) 半導体光素子

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20161201

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170822

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170912

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20180306