JP4077570B2

JP4077570B2 - Semiconductor laser diode, manufacturing method thereof, optical modulator, and semiconductor laser diode with optical modulator

Info

Publication number: JP4077570B2
Application number: JP00909899A
Authority: JP
Inventors: 透瀧口; 大輔鈴木; 朋子門脇
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-01-18
Filing date: 1999-01-18
Publication date: 2008-04-16
Anticipated expiration: 2019-01-18
Also published as: JP2000208873A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電流ブロック層を有する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に関する。
【０００２】
【従来の技術】
活性領域を高抵抗層で埋め込んだ半導体レーザダイオードは、寄生容量を低減できることから、高速変調用のレーザダイオードとして用いられる。
図８は従来の埋め込み構造の半導体レーザダイオードの一例（第１の従来例）を示す断面図である。図８において、１はＮ型ＩｎＰ基板、２はＮ型ＩｎＰからなるＮ型クラッド層（例えば、厚さ１μｍ、キャリア濃度Ｎ＝１×１０¹⁸ｃｍ^-3)、３はＩｎＧａＡｓＰ歪量子井戸活性層、４はＰ型ＩｎＰからなるＰ型クラッド層（例えば、厚さ０．５μｍ、キャリア濃度Ｐ＝１×１０¹⁸ｃｍ^-3)、５はＦｅドープＩｎＰからなる高抵抗ブロック層、６はＮ型ＩｎＰブロック層、７はＰ型ＩｎＰ層、８はＰ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層、９はＰ型電極（Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ）、１０はＮ型電極（Ａｕ／Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕ）である。
【０００３】
以上のように構成された図８の半導体レーザダイオードでは、メサ部の両側に積層されたＮ型クラッド層２、高抵抗ブロック層５、Ｎ型ＩｎＰブロック層６を電流ブロック層として用い、活性層３に集中して電流が注入されるようにしている。この図８の半導体レーザダイオードは、高抵抗ブロック層５によって、素子の寄生容量を小さくすることができるので、高速変調が可能であるが、耐圧を高くすることができないことから、高出力化には一定の限界があった。
【０００４】
また、図１０は第２の従来例の半導体レーザダイオードの構成を示す模式的な断面図である。この第２の従来例の半導体レーザダイオードは、ＦｅドープＩｎＰからなる高抵抗ブロック層５とメサ部との間、高抵抗ブロック層５とＮ型クラッド層との間に、それぞれメサ部の側面からメサ部の両側に連続したＰ型ＩｎＰブロック層１１０とＮ型ＩｎＰブロック層１２０とを形成している。このように第２の従来例の半導体レーザダイオードでは、Ｐ型ＩｎＰブロック層１１０とＮ型ＩｎＰブロック層１２０とを形成することにより、電流ブロック層内にＰＮ接合が構成されるため、第１の従来例に比較して耐圧を高くできるという特徴がある。
また、図８又は図１０と同様の構成により、活性層を光吸収層として用いることにより光変調器を構成することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図８に示す第１の従来例の半導体レーザダイオードは、上述したように素子の耐圧が低くなり、ターンオンが発生しやすくなるという問題点があった。すなわち、第１の従来例の半導体レーザダイオードは、図９に示すように、電流を増加させていくとターンオンが発生し、それ以上電流を増やしても光出力が大きくならず、高出力化できないという問題点があった。
また、図１０に示す第２の従来例の半導体レーザダイオードは、素子の耐圧を高くでき高出力化が可能であるが、リーク電流が大きくなり、レーザ特性は悪くなるという問題点があった。
また、図８又は図１０と同様な構成で、光変調器を構成した場合においても、それらの光変調器はそれぞれ上述と同様の問題点を有していた。
【０００６】
そこで、本発明は、高出力化が図れしかもリーク電流を小さくすることができる半導体レーザダイオードとその製造方法を提供することを第１の目的とする。
【０００７】
また、本発明は、高速変調が可能でかつ高出力化が図れしかもリーク電流を小さくすることができる光変調器を提供することを第２の目的とする。
【０００８】
さらに、本発明は、高速変調が可能でかつ高出力化が図れしかもリーク電流を小さくすることができる光変調器付半導体レーザダイオードを提供することを第３の目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る半導体レーザダイオードは、上記第１の目的を達成するために、Ｎ型半導体基板上に、Ｎ型クラッド層、Ｐ型クラッド層及び該Ｎ型及びＰ型クラッド層の間に位置する活性層を含む複数の半導体層が積層されてなるメサ部と、高抵抗化されたＩｎＰからなり上記メサ部の両側に位置する高抵抗ブロック層とを備え、上記メサ部は該メサ部の両側が上記Ｎ型クラッド層の途中までエッチングされることにより形成された半導体レーザダイオードであって、上記メサ部の両側に上記Ｎ型クラッド層上に形成されたＰ型ＩｎＰからなるＰ型ブロック層と該Ｐ型ブロック層上に形成されたＮ型ＩｎＰからなるＮ型ブロック層と該Ｎ型ブロック層上に形成された上記高抵抗ブロック層とを含んでなる電流ブロック層を形成しかつ、上記メサ部の側面においてＮ型クラッド層と上記高抵抗ブロック層とを接するようにして上記メサ部と上記高抵抗ブロック層との間には上記Ｐ型ブロック層を形成しないようにしたことを特徴とする。
このようにすると、上記メサ部の両側の電流ブロック層に、上記高抵抗ブロック層に加え、上記Ｐ型ブロック層と上記Ｎ型ブロック層とによって構成されるＰＮ接合界面が形成されるので、耐圧特性を向上させることができる。また、上記メサ部と上記高抵抗ブロック層との間にはＰ型ブロック層が形成されていないので、リーク電流を小さくできる。
【００１０】
また、本発明に係る半導体レーザダイオードでは、上記Ｎ型クラッド層をＮ型ＩｎＰで形成し、上記Ｐ型クラッド層をＰ型ＩｎＰで形成することが好ましい。
【００１１】
また、本発明に係る半導体レーザダイオードでは、上記Ｎ型ブロック層は、上記メサ部の側面において上記Ｎ型クラッド層と接するように形成されていてもよい。
【００１２】
また、本発明に係る半導体レーザダイオードでは、上記Ｎ型ブロック層は、上記メサ部の側面を覆うように形成されていることが好ましい。このようにすると、上記Ｐ型クラッド層と上記高抵抗層との間における不純物の相互拡散を防止できる。
【００１３】
また、本発明に係る半導体レーザダイオードの製造方法は、Ｎ型半導体基板上に、Ｎ型クラッド層、Ｐ型クラッド層及び該Ｎ型及びＰ型クラッド層の間に位置する活性層を含む複数の半導体層が積層されてなるメサ部と、高抵抗化されたＩｎＰからなり上記メサ部の両側に位置する高抵抗ブロック層とを備えた半導体レーザダイオードの製造方法であって、
上記複数の半導体層を積層して、長手方向が共振方向に一致するように所定の幅に形成されたマスクを用いて該マスクの両側を上記Ｎ型クラッド層の途中までエッチングされることにより上記メサ部を形成する第１工程と、
上記メサ部の側面と上記メサ部の両側に位置する上記Ｎ型クラッド層上面とにＰ型ＩｎＰ層を成長させる第２工程と、
上記Ｐ型ＩｎＰ層上にＮ型ＩｎＰ層を成長させる第３工程と、
上記メサ部の側面に形成されたＰ型ＩｎＰ層をハロゲン系のガスを用いてエッチングすることにより除去する第４工程とを含むことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る半導体レーザダイオードの製造方法においては、上記第４工程は上記第３工程の後に行うようにし、上記第４工程において、上記メサ部の側面に形成された上記Ｐ型ＩｎＰ層及び上記Ｎ型ＩｎＰ層とを除去するようにしてもよい。
【００１５】
さらに、本発明に係る半導体レーザダイオードの製造方法においては、上記第４工程を上記第２工程の後であって上記第３工程の前に行うようにしてもよい。
【００１６】
またさらに、本発明に係る半導体レーザダイオードの製造方法は、上記第３工程の後にさらに、上記メサ部の側面に形成されたＮ型ＩｎＰ層をハロゲン系のガスを用いてエッチングすることにより除去する第５工程とを含むようにしてもよい。
【００１７】
また、本発明に係る光変調器は、Ｎ型半導体基板上に、Ｎ型クラッド層、Ｐ型クラッド層及び該Ｎ型及びＰ型クラッド層の間に位置する活性層を含む複数の半導体層が積層されてなるメサ部と、高抵抗化されたＩｎＰからなり上記メサ部の両側に位置する高抵抗ブロック層とを備え、上記メサ部は該メサ部の両側が上記Ｎ型クラッド層の途中までエッチングされることにより形成された光変調器であって、上記メサ部の両側に上記Ｎ型クラッド層上に形成されたＮ型ＩｎＰからなるＰ型ブロック層と該Ｐ型ブロック層上に形成されたＮ型ＩｎＰからなるＮ型ブロック層と該Ｎ型ブロック層上に形成された上記高抵抗ブロック層とを含んでなる電流ブロック層を形成しかつ、上記メサ部の側面においてＮ型クラッド層と上記高抵抗ブロック層とを接するようにして上記メサ部と上記高抵抗ブロック層との間には上記Ｐ型ブロック層を形成しないようにしたことを特徴とする。
このようにすると、上記メサ部の両側の電流ブロック層に、上記高抵抗ブロック層に加え、上記Ｐ型ブロック層と上記Ｎ型ブロック層とによって構成されるＰＮ接合界面が形成されるので、耐圧特性を向上させることができる。また、上記メサ部と上記高抵抗ブロック層との間にはＰ型ブロック層が形成されていないので、リーク電流を小さくできる。
【００１８】
また、本発明に係る光変調器では、上記Ｎ型クラッド層をＮ型ＩｎＰで構成し、上記Ｐ型クラッド層をＰ型ＩｎＰで構成することが好ましい。
【００１９】
さらに、本発明に係る光変調器では、上記Ｎ型ブロック層は、上記メサ部の側面において上記Ｎ型クラッド層と接するように形成されていてもよい。
【００２０】
またさらに、本発明に係る光変調器では、上記Ｎ型ブロック層は、上記メサ部の側面を覆うように形成されていることが好ましい。
【００２１】
また、本発明に係る光変調器付半導体レーザダイオードは、Ｎ型半導体基板上に、Ｎ型クラッド層、Ｐ型クラッド層及び該Ｎ型及びＰ型クラッド層の間に位置する活性層を含む複数の半導体層が積層されてなるメサ部と、高抵抗化されたＩｎＰからなり上記メサ部の両側に位置する高抵抗ブロック層とを備え、上記メサ部は該メサ部の両側が上記Ｎ型クラッド層の途中までエッチングされることにより形成され、該メサ部の一部における活性層を光吸収層とした光変調器付半導体レーザダイオードであって、上記メサ部の両側に上記Ｎ型クラッド層上に形成されたＮ型ＩｎＰからなるＰ型ブロック層と該Ｐ型ブロック層上に形成されたＮ型ＩｎＰからなるＮ型ブロック層と該Ｎ型ブロック層上に形成された上記高抵抗ブロック層とを含んでなる電流ブロック層を形成しかつ、上記メサ部の側面においてＮ型クラッド層と上記高抵抗ブロック層とを接するようにして上記メサ部と上記高抵抗ブロック層との間には上記Ｐ型ブロック層を形成しないようにしたことを特徴とする。
このようにすると、上記メサ部の両側の電流ブロック層に、上記高抵抗ブロック層に加え、上記Ｐ型ブロック層と上記Ｎ型ブロック層とによって構成されるＰＮ接合界面が形成されるので、耐圧特性を向上させることができる。また、上記メサ部と上記高抵抗ブロック層との間にはＰ型ブロック層が形成されていないので、リーク電流を小さくできる。
【００２２】
また、本発明に係る光変調器付半導体レーザダイオードは、上記Ｎ型クラッド層がＮ型ＩｎＰからなり、上記Ｐ型クラッド層がＰ型ＩｎＰからなることが好ましい。
【００２３】
さらに、本発明に係る光変調器付半導体レーザダイオードでは、上記Ｎ型ブロック層は、上記メサ部の側面において上記Ｎ型クラッド層と接するように形成されていてもよい。
【００２４】
またさらに、本発明に係る光変調器付半導体レーザダイオードでは、上記Ｎ型ブロック層は、上記メサ部の側面を覆うように形成されていることが好ましい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係る実施の形態の半導体レーザダイオードについて説明する。
実施の形態１．
図１は本発明に係る実施の形態１の半導体レーザダイオードの構成を模式的に示す断面図である。本実施の形態１の半導体レーザダイオードは、図１に示すように、下面にＮ型電極１０(Ａｕ／Ｇｅ／Ａｕ)が形成されたＮ型ＩｎＰ基板１上に、Ｎ型クラッド層２とＰ型クラッド層４との間にＩｎＧａＡｓＰからなる歪量子井戸構造の活性層３が積層されてなるメサ部と、Ｆｅがドープされて高抵抗化されたＩｎＰからなりメサ部の両側に埋め込み成長された高抵抗ブロック層５とを備えている。ここで、本実施の形態１では、Ｎ型クラッド層２は、例えば、厚さ１μのＮ型ＩｎＰからなり、キャリア濃度Ｎは、例えば、１×１０¹⁸ｃｍ^-3に設定される。また、Ｐ型クラッド層４は、厚さ０．５μｍのＰ型ＩｎＰからなり、キャリア濃度Ｐは例えば、１×１０¹⁸ｃｍ^-3に設定される。
【００２６】
そして、本実施の形態１において、メサ部は、メサ部の両側がＮ型クラッド層２の途中までエッチングされることにより構成され、メサ部の両側のＮ型ＩｎＰクラッド層２に接してＰ型ＩｎＰからなるＰ型ＩｎＰブロック層１１が形成され、該Ｐ型ＩｎＰブロック層１１上にＮ型ＩｎＰからなるＮ型ＩｎＰブロック層１２が形成されていることを特徴としている。
すなわち、本実施の形態１の半導体レーザダイオードでは、電流ブロック層としてＰ型ＩｎＰ層、Ｎ型ＩｎＰ層、ＦｅドープＩｎＰ層、Ｎ型ＩｎＰ層の積層構造にし、かつＰ型ＩｎＰ層、Ｎ型ＩｎＰ層がメサ部の側面には形成しないように構成している。
【００２７】
尚、本実施の形態１の半導体レーザダイオードにおいて、メサ部の両側のＦｅドープのＩｎＰからなる高抵抗ブロック層５上には、Ｎ型ＩｎＰブロック層６が形成され、該Ｎ型ＩｎＰブロック層６とメサ部の上面とを覆うように、Ｐ型ＩｎＰ層７が形成される。さらにＰ型ＩｎＰ層７上にはＰ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８を介してＰ型電極(Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ)９が形成されている。
【００２８】
以上のように構成された実施の形態１の半導体レーザダイオードにおいては、メサ部の両側のＰ型電極９とＮ型電極１０の間には、高抵抗ブロック層５と、Ｎ型ＩｎＰブロック層１２とＰ型ＩｎＰブロック層１１とによって構成されかつ逆バイアスとなる方向に電圧が印加されるＰＮ接合面が存在するので、耐圧を高くすることができ、ターンオンの発生を抑制することができる。
また、メサ部の両側面に接して高抵抗ブロック層５が形成されているので、メサ部に電流を集中させることができ（メサ部以外に電流の流れる電流路がない）、リーク電流を少なくできる。これによって、レーザ発振特性を良好にできる。
【００２９】
以下、実施の形態１の半導体レーザダイオードの製造方法について説明する。
本製造方法では、上面が（００１）面となるように作製されたＮ型ＩｎＰ基板１上に、図２（ａ）に示すように、ＭＯＣＶＤ法でＮ型ＩｎＰからなるＮ型クラッド層２、ＩｎＧａＡｓＰ歪量子井戸活性層３、Ｐ型ＩｎＰからなるＰ型クラッド層４を成長させる。次いで、Ｐ型クラッド層４上にＳｉＯ₂絶縁膜１３を形成し、その長手方向が共振方向に一致するようにパターニングする。
次に、図２（ｂ）に示すようにメタン系ドライエッチング等を用いて、ＳｉＯ₂絶縁膜１３の両側の半導体層をＮ型クラッド層２の途中まで除去することにより、メサ部を形成する。
【００３０】
そして、図２（ｃ）に示すように、ＭＯＣＶＤ法でＰ型ＩｎＰブロック層１１ａ、Ｎ型ＩｎＰブロック層１２ａを成長させる。この際、Ｐ型ＩｎＰブロック層１１ａ、Ｎ型ＩｎＰブロック層１２ａは、ＳｉＯ₂絶縁膜１３が形成されたメサ部の上面を除いて、メサ部の両側面及びメサ部の両側に位置するＮ型クラッド層２上面に連続して形成される。ここで、本製造方法では、上面が（００１）面となるように作製されたＮ型ＩｎＰ基板１を用いているので、Ｎ型ＩｎＰ基板１の上面に形成されたＮ型クラッド層２上に成長されたメサ部の両側に位置するＰ型ＩｎＰブロック層１１ａ及びＮ型ＩｎＰブロック層１２ａはそれぞれ、各上面が（００１）面となるように成長される。また、メサ部側面に成長されるＰ型ＩｎＰブロック層１１ａ及びＮ型ＩｎＰブロック層１２ａはそれぞれ、メサ部側面と平行な表面が（１／１０）面となるように成長される。ここで、（１／１０）面の表記における（／）は、後ろに位置する数字の上に付すべきバー（−）を示している。以下、本明細書において同様とする。
【００３１】
このようにＰ型ＩｎＰブロック層１１ａ及びＮ型ＩｎＰブロック層１２ａを成長させた後、ＭＯＣＶＤ炉内でホスヒン（ＰＨ₃）と塩化水素（ＨＣｌ）ガスを流す。この塩化水素（ＨＣｌ）ガスには、ＩｎＰ層をエッチングする性質があり、特に、＜００１＞方向、すなわち表面が（００１）面であるメサ部の両側に位置するＮ型クラッド層２の厚さ方向のエッチングレートは、表面が（１／１０）面であるメサ部側面に形成されたＩｎＰ層の厚さ方向におけるエッチングレートに比べ非常に遅い(図６の実験データ参照)。従って、表面が（１／１０）面であるメサ側面に形成されたＩｎＰ層のみが選択的にエッチングされ、図２（ｄ）に示すように、メサ部の両側に、Ｐ型ＩｎＰブロック層１１とＮ型ＩｎＰブロック層１２とが積層された構造が作製できる。
【００３２】
尚、本製造方法では、塩化水素（ＨＣｌ）ガスを用いたが、本発明は塩化水素ＨＣｌガスに限らず、他のハロゲン系ガスでも同様な効果が得られる。また、Ｐ型ＩｎＰブロック層１１ａ、Ｎ型ＩｎＰブロック層１２ａのメサ部側面及びメサ部の両側に位置するＰ型ＩｎＰブロック層１１ａ及びＮ型ＩｎＰブロック層１２ａの上面の各面方位は、上述の面方位に限られるものではなく、異方性エッチングが可能な他の面方位でも同様の効果が得られる。すなわち、本発明の製造方法は、Ｎ型ＩｎＰ基板１の上面の面方位により限定されるものではない。しかし、ウェットエッチングの場合、等方的にエッチングされるので、（１／１０）メサ側面のＩｎＰ層がエッチングされるのみならず、（００１）底面のＩｎＰ層もエッチングされるので、（００１）底面のみにＩｎＰ層を残すことができない。従って、本発明の構造を作製することは困難である。
【００３３】
次に、図２（ｅ）に示すように、そのままＭＯＣＶＤ炉内でＦｅドープＩｎＰからなる高抵抗ブロック層５、Ｎ型ＩｎＰブロック層６を成長させる。
そして、ＳｉＯ₂絶縁膜１３を除去した後、Ｐ型ＩｎＰ層７、Ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８、Ｐ型電極（Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ）９、Ｎ型電極（Ａｕ／Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕ)１０を形成する。
以上のような工程により、図１に示す実施の形態１の半導体レーザダイオードを製造することができる。
本製造方法では、Ｐ型ＩｎＰブロック層１１ａ、Ｎ型ＩｎＰブロック層１２ａを成長させた後、同じＭＯＣＶＤ炉内でホスヒン（ＰＨ₃）と塩化水素（ＨＣｌ）ガスを流して、メサ側面に形成されたＩｎＰ層のみを選択的にエッチングしている。このようにすることで、容易にメサ部の側面のＩｎＰ層のみを除去してメサ部の両側に、Ｐ型ＩｎＰブロック層１１とＮ型ＩｎＰブロック層１２とを積層した構造を作製できる。
【００３４】
実施の形態２．
次に、本発明に係る実施の形態２の半導体レーザダイオードについて説明する。
ここではまず、図５を参照して本実施の形態２の半導体レーザダイオードの製造方法について説明する。尚、図５において図２と同様のものには同様の符号を付して示している。
本製造方法では、実施の形態１の製造方法と同様にしてメサ部を形成する（図５（ａ））。
【００３５】
次に、図５（ｂ）に示すように、ＭＯＣＶＤ法でＰ型ＩｎＰブロック層２１ａを成長させる。
Ｐ型ＩｎＰブロック層２１ａを成長させた後、ＭＯＣＶＤ炉内で、ＩｎＰに対して＜１／１０＞方向のエッチングレートの極めて大きいホスヒンＰＨ₃と塩化水素ＨＣｌガスを流して、表面が（１／１０）面であるメサ部側面に形成されたＰ型ＩｎＰブロック層２１ａのみを選択的にエッチングする。尚、＜１／１０＞方向の表記における（／）は、後ろに位置する数字の上に付すべきバー（−）を示している。以上のようにして、図５（ｃ）に示すように、メサ部の両側のＮ型クラッド層２上にＰ型ＩｎＰブロック層２１が形成される。
次に、図５（ｄ）に示すように、そのままＭＯＣＶＤ炉内でＮ型ＩｎＰブロック層２２ａを成長させる。
【００３６】
そして、Ｎ型ＩｎＰブロック層２２ａを成長させた後、ＭＯＣＶＤ炉内でホスヒンＰＨ₃と塩化水素ＨＣｌガスを流して、表面が（１／１０）面であるメサ部側面に形成されたＮ型ＩｎＰブロック層２２ａのみを選択的にエッチングする。以上のようにして、図５（ｅ）に示すように、メサ部の両側のＰ型ＩｎＰブロック層２１上にＮ型ＩｎＰブロック層２２が形成される。
次に、そのままＭＯＣＶＤ炉内でＦｅドープＩｎＰからなる高抵抗ブロック層５、Ｎ型ＩｎＰブロック層６を成長させて、図５（ｆ）に示す構造を作製する。
そして、ＳｉＯ₂絶縁膜１３を除去した後、Ｐ型ＩｎＰ層７、Ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８、Ｐ型電極（Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ）９、Ｎ型電極（Ａｕ／Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕ)１０を形成する。
【００３７】
以上のような製造工程により、本発明に係る実施の形態２の半導体レーザダイオードは製造される。
以上のように構成された実施の形態２の半導体レーザダイオードは、実施の形態１とは異なり、Ｎ型ＩｎＰブロック層２２が、メサ部の側面においてＮ型クラッド層２と接するように形成される。
以上のように構成された実施の形態２の半導体レーザダイオードは、実施の形態１と同様、耐圧を高くしかつリーク電流を低減することができる。
また、実施の形態２の半導体レーザダイオードは、Ｐ型ＩｎＰ層２１とＦｅドープＩｎＰ層５がいずれの位置においても接触していないので、Ｐ型ＩｎＰ層１１とＦｅドープＩｎＰ層５が一部で接触し、その部分でＺｎとＦｅの相互拡散が若干ある図１の構造に比較して、ＺｎとＦｅとの相互拡散を全くなくすことができ、よりリーク電流を少なくできる。
【００３８】
実施の形態３．
図６は本発明に係る実施の形態３の半導体レーザダイオードの構成を示す模式的な断面図である。この実施の形態３の半導体レーザダイオードは、実施の形態２の半導体レーザダイオードにおいて、Ｎ型ＩｎＰブロック層２２に代えてＮ型ＩｎＰブロック層３２を用いて構成した以外は、実施の形態２の半導体レーザダイオードと同様に構成される。
すなわち、実施の形態３の半導体レーザダイオードにおいて、Ｎ型ＩｎＰブロック層３２は、Ｐ型ＩｎＰブロック層２１上及びメサ部の側面に連続して形成されている。
【００３９】
このように、Ｎ型ＩｎＰブロック層３２を、メサ部の側面にも形成することによりＦｅドープＩｎＰからなる高抵抗ブロック層５とメサ部のＰ型クラッド層とが直接接触することがないので、以下に説明する理由によりリーク電流を実施の形態１及び実施の形態２に比較してさらに低減することができる。
すなわち、ＩｎＰからなるＰ型クラッド層４のドーパントであるＺｎとＦｅドープＩｎＰ高抵抗層５のＦｅは激しく相互拡散する。そのため、Ｐ型ＩｎＰクラッド層４とＦｅドープＩｎＰからなる高抵抗ブロック層５が接触していれば、Ｐ型ＩｎＰクラッド層４のＺｎとＦｅドープＩｎＰからなる高抵抗ブロック層５のＦｅは相互拡散し、この相互拡散により、リーク電流が増加する。しかしながら、本実施の形態３では、Ｎ型ＩｎＰブロック層３２がメサ側面に形成されているので、Ｐ型クラッド層４とＦｅドープＩｎＰ高抵抗層５が直接接触せず、従って、Ｐ型クラッド層４のＺｎとＦｅドープＩｎＰからなる高抵抗ブロック層５のＦｅは相互拡散しない。これによって、よりリーク電流を低減することができる。
【００４０】
次に、図７を参照して実施の形態３の半導体レーザダイオードの製造方法について説明する。
本製造方法において、Ｐ型ＩｎＰブロック層２１を形成するところまでは、実施の形態２の半導体レーザダイオードの製造方法と同様である。すなわち、図７（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）と同じである。
そして、図７（ｄ）に示すように、ＭＯＣＶＤ炉内でＮ型ＩｎＰブロック層３２をメサ部の側面とＰ型ＩｎＰブロック層２１上とに成長させる。
【００４１】
次に、Ｎ型ＩｎＰブロック層３２をエッチングすることなく、ＭＯＣＶＤ炉内でＦｅドープＩｎＰからなる高抵抗ブロック層５、Ｎ型ＩｎＰブロック層６を成長させる（図７（ｅ））。
そして、ＳｉＯ₂絶縁膜１３を除去後、Ｐ型ＩｎＰ層７、Ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８、Ｐ型電極（Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ）９、Ｎ型電極（Ａｕ／Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕ)１０を形成する。
以上のような製造工程により、実施の形態３の半導体レーザダイオードを製造することができる。
【００４２】
以下、本発明に係る変形例について説明する。
変形例１（光変調器）．
以上の各実施の形態では、半導体レーザダイオードについて説明したが、本発明はこれに限らず、上述の各実施の形態と同様の層構成を有する光変調器に適用することができる。この光変調器において、各実施の形態において活性層として用いたＩｎＧａＡｓＰ歪量子井戸層が光吸収層として動作し、かつその光吸収層の光吸収率がＰ側及びＮ側電極に印加される電圧に対応して変化して光変調器として機能する。
尚、本光変調器において、光吸収層であるＩｎＧａＡｓＰ歪量子井戸層の障壁層と井戸層の各組成を及び厚さは、吸収すべき光の波長等に応じて適宜設定される。
以上のように構成された光変調器は、上述の各実施の形態と同様の理由により、高耐圧にできかつリーク電流を低くできるので、優れた光変調器特性が得られる。
【００４３】
変形例２（光変調器付半導体レーザダイオード）．
変形例１で説明したように、本発明に係る半導体層構造は、半導体レーザダイオードだけではなく、光変調器にも適用することができる。従って、各実施の形態の半導体レーザダイオードと変形例１で説明した光変調器は、同様の半導体層構造を有することから、同一半導体基板上に一体で形成することができる。尚、本変形例２の光変調器付半導体レーザダイオードにおいて、例えば、Ｐ側電極を半導体レーザダイオード部分と光変調器部分とで分離することにより、各制御電圧を独立して印加することができる。
このように構成することにより、半導体レーザダイオードにより出力されるレーザ光を光変調器により変調して出力することができる。
この変調器付半導体レーザダイオードは、上述の各実施の形態と同様の理由により、高耐圧にできかつリーク電流を低くできるので、優れたレーザ特性と光変調器特性が得られる。
【００４４】
その他の変形例．
以上の各実施の形態及び各変形例では、Ｎ型クラッド層及びＰ型クラッド層としてそれぞれＮ型ＩｎＰ及びＰ型ＩｎＰを用いたが、本発明はこれに限らず、ＡｌＩｎＡｓ等の他の半導体層をＮ型及びＰ型クラッド層として用いてもよい。以上のように構成しても上記各実施の形態及び各変形例と同様の作用効果を有する。
【００４５】
また、以上の各実施の形態及び各変形例では、活性層（光吸収層）としてＩｎＧａＡｓＰ歪量子井戸層を用いたが、本発明はこれに限らず、ＡｌＧａＩｎＡｓ等の他の歪量子井戸層を用いてもよい。以上のように構成しても上記各実施の形態及び各変形例と同様の作用効果を有する。
また、本発明において、活性層（光吸収層）は量子井戸構造に限られるものではなく、比較的厚い１層からなる活性層を用いてもよい。以上のように構成しても上記各実施の形態及び各変形例と同様の作用効果を有する。
【００４６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係る半導体レーザダイオードは、Ｎ型半導体基板上に、上記メサ部を備え、上記メサ部の両側に上記Ｎ型クラッド層上に形成されたＰ型ＩｎＰからなるＰ型ブロック層と該Ｐ型ブロック層上に形成されたＮ型ＩｎＰからなるＮ型ブロック層と該Ｎ型クラッド層上に形成された上記高抵抗ブロック層とを含んでなる電流ブロック層を形成しかつ、上記メサ部と上記高抵抗ブロック層との間には上記Ｐ型ブロック層を形成しないようにした。
これによって、上記メサ部の両側の電流ブロック層に、上記高抵抗ブロック層に加え、上記Ｐ型ブロック層と上記Ｎ型ブロック層とによって構成されるＰＮ接合界面が形成されるので、耐圧特性を向上させることができ、また、上記メサ部と上記高抵抗ブロック層との間にはＰ型ブロック層が形成されていないので、リーク電流を小さくできる。
従って、本発明によれば、高出力化が図れしかもリーク電流を小さくすることができる半導体レーザダイオードを提供することができる。
【００４７】
また、本発明に係る半導体レーザダイオードでは、上記Ｎ型クラッド層をＮ型ＩｎＰで形成し、上記Ｐ型クラッド層をＰ型ＩｎＰで形成することにより、光ファイバーにおいて低損失伝送が可能な波長で容易に発振させることができ、高出力化が図れしかもリーク電流を小さくすることができる光通信用の半導体レーザダイオードを提供することができる。
【００４８】
また、本発明に係る半導体レーザダイオードでは、上記Ｎ型ブロック層は、上記メサ部の側面において上記Ｎ型クラッド層と接するように形成しても、高出力化が図れしかもリーク電流を小さくすることができる半導体レーザダイオードを提供することができる。
【００４９】
また、本発明に係る半導体レーザダイオードでは、上記Ｎ型ブロック層は、上記メサ部の側面を覆うように形成することにより、上記Ｐ型クラッド層と上記高抵抗層との間における不純物の相互拡散を防止でき、さらにリーク電流を小さくできる。
【００５０】
また、本発明に係る半導体レーザダイオードの製造方法は、上記半導体レーザダイオードの製造方法であって、上記複数の半導体層を積層して上記メサ部を形成する第１工程と、上記Ｐ型ＩｎＰ層を成長させる第２工程と、上記Ｐ型ＩｎＰ層上にＮ型ＩｎＰ層を成長させる第３工程と、上記メサ部の側面に形成されたＰ型ＩｎＰ層をハロゲン系のガスを用いてエッチングすることにより除去する第４工程とを含む。この製造方法によれば、上記メサ部の両側の電流ブロック層に、上記高抵抗ブロック層に加え、上記Ｐ型ブロック層と上記Ｎ型ブロック層とによってＰＮ接合界面を構成でき、上記メサ部と上記高抵抗ブロック層との間にＰ型ブロック層を形成しないようにできる。従って、本製造方法によって製造された半導体レーザダイオードは、耐圧特性を向上させることができ、リーク電流を小さくできるので、高出力化が可能な半導体レーザダイオード製造することができる。
【００５１】
また、本発明に係る半導体レーザダイオードの製造方法においては、上記第４工程は上記第３工程の後に行うようにし、上記第４工程において、上記メサ部の側面に形成された上記Ｐ型ＩｎＰ層及び上記Ｎ型ＩｎＰ層とを除去するようにすることにより、エッチング工程の回数を減らすことができ、工程を簡単にできる。
【００５２】
さらに、本発明に係る半導体レーザダイオードの製造方法においては、上記第４工程を上記第２工程の後であって上記第３工程の前に行うようにすることにより、上記Ｎ型ＩｎＰ層をメサ部に沿って形成することができ、これによって、さらにリーク電流を少なくできる半導体レーザダイオードを製造することができる。
【００５３】
またさらに、本発明に係る半導体レーザダイオードの製造方法では、上記第３工程の後にさらに、上記メサ部の側面に形成されたＮ型ＩｎＰ層をハロゲン系のガスを用いてエッチングすることにより除去する第５工程とを含むようにしても、耐圧特性を向上させることができ、リーク電流を小さくできるので、高出力化が可能な半導体レーザダイオード製造することができる。
【００５４】
また、本発明に係る光変調器は、上記メサ部と、上記メサ部の両側に上記Ｎ型クラッド層上に形成されたＰ型ＩｎＰからなるＰ型ブロック層と該Ｐ型ブロック層上に形成されたＮ型ＩｎＰからなるＮ型ブロック層と該Ｎ型クラッド層上に形成された上記高抵抗ブロック層とを含んでなる電流ブロック層とを含み、上記メサ部と上記高抵抗ブロック層との間には上記Ｐ型ブロック層を形成しないようにした。これによって、上記メサ部の両側の電流ブロック層に、上記高抵抗ブロック層に加え、上記Ｐ型ブロック層と上記Ｎ型ブロック層とによって構成されるＰＮ接合界面が形成されるので、耐圧特性を向上させることができ、上記メサ部と上記高抵抗ブロック層との間にはＰ型ブロック層が形成されていないので、リーク電流を小さくできる。従って、本発明によれば、高速変調が可能でかつ高出力化が図れしかもリーク電流を小さくすることができる光変調器を提供することができる。
【００５５】
また、本発明に係る光変調器では、上記Ｎ型クラッド層をＮ型ＩｎＰで構成し、上記Ｐ型クラッド層をＰ型ＩｎＰで構成することにより、光通信に適した光変調器を提供できる。
【００５６】
さらに、本発明に係る光変調器では、上記Ｎ型ブロック層は、上記メサ部の側面において上記Ｎ型クラッド層と接するように形成されていても、高出力化が図れしかもリーク電流を小さくすることができる光変調器を提供できる。
【００５７】
またさらに、本発明に係る光変調器では、上記Ｎ型ブロック層は、上記メサ部の側面を覆うように形成することにより、上記Ｐ型クラッド層と上記ＩｎＰ高抵抗層との間における不純物の相互拡散を防止できるので、さらにリーク電流の小さい光変調器を提供できる。
【００５８】
また、本発明に係る光変調器付半導体レーザダイオードは、上記メサ部を備え、上記メサ部の両側に、Ｐ型ＩｎＰからなるＰ型ブロック層と該Ｐ型ブロック層上に形成されたＮ型ＩｎＰからなるＮ型ブロック層と該Ｎ型クラッド層上に形成された上記高抵抗ブロック層とを含んでなる電流ブロック層を形成しかつ、上記メサ部と上記高抵抗ブロック層との間には上記Ｐ型ブロック層を形成しないようにした。これによって、上記メサ部の両側の電流ブロック層に、上記高抵抗ブロック層に加え、上記Ｐ型ブロック層と上記Ｎ型ブロック層とによって構成されるＰＮ接合界面が形成されるので、耐圧特性を向上させることができる。また、上記メサ部と上記高抵抗ブロック層との間にはＰ型ブロック層が形成されていないので、リーク電流を小さくできる。従って、本発明によれば、高速変調が可能でかつ高出力化が図れしかもリーク電流を小さくすることができる光変調器付半導体レーザダイオードを提供することができる。
【００５９】
また、本発明に係る光変調器付半導体レーザダイオードは、上記Ｎ型クラッド層をＮ型ＩｎＰで形成し、上記Ｐ型クラッド層をＰ型ＩｎＰで形成することにより、光通信に適した光変調器付半導体レーザダイオードを提供できる。
【００６０】
さらに、本発明に係る光変調器付半導体レーザダイオードでは、上記Ｎ型ブロック層は、上記メサ部の側面において上記Ｎ型クラッド層と接するように形成されていても、高速変調が可能でかつ高出力化が図れしかもリーク電流を小さくすることができる光変調器付半導体レーザダイオードを提供することができる。
【００６１】
またさらに、本発明に係る光変調器付半導体レーザダイオードでは、上記Ｎ型ブロック層は、上記メサ部の側面を覆うように形成することにより、さらにリーク電流の小さい光変調器付半導体レーザダイオードを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施の形態１の半導体レーザダイオードの構成を示す模式断面図である。
【図２】実施の形態１の半導体レーザダイオードの製造方法における、主要工程の流れ示す断面図である。
【図３】ＩｎＰ層のエッチングレートの面方位依存性を示すグラフである。
【図４】本発明に係る実施の形態２の半導体レーザダイオードの構成を示す模式断面図である。
【図５】実施の形態２の半導体レーザダイオードの製造方法における、主要工程の流れ示す断面図である。
【図６】本発明に係る実施の形態３の半導体レーザダイオードの構成を示す模式断面図である。
【図７】実施の形態３の半導体レーザダイオードの製造方法における、主要工程の流れ示す断面図である。
【図８】従来例の半導体レーザダイオードの構成を示す模式断面図である。
【図９】図８の半導体レーザダイオードの電流−光出力特性を示すグラフである。
【図１０】図８とは異なる従来例の半導体レーザダイオードの構成を示す模式断面図である。
【符号の説明】
１Ｎ型ＩｎＰ基板、２Ｎ型ＩｎＰクラッド層、３ＩｎＧａＡｓＰ歪量子井戸活性層、４Ｐ型ＩｎＰクラッド層、５ＦｅドープＩｎＰ高抵抗層、６Ｎ型ＩｎＰブロック層、７Ｐ型ＩｎＰ層、８Ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層、９Ｐ型電極、１０Ｎ型電極、１１，２１Ｐ型ＩｎＰ高抵抗層、１２，２２，３２Ｎ型ＩｎＰ高抵抗層。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor laser diode having a current blocking layer, a manufacturing method thereof, an optical modulator, and a semiconductor laser diode with an optical modulator.
[0002]
[Prior art]
A semiconductor laser diode in which an active region is buried with a high resistance layer can be used as a laser diode for high-speed modulation because parasitic capacitance can be reduced.
FIG. 8 is a sectional view showing an example (first conventional example) of a conventional semiconductor laser diode having a buried structure. In FIG. 8, 1 is an N-type InP substrate, 2 is an N-type cladding layer made of N-type InP (for example, a thickness of 1 μm, a carrier concentration N = 1 × 10 ¹⁸ cm ^-3 ) 3 is an InGaAsP strained quantum well active layer, 4 is a P-type cladding layer made of P-type InP (for example, thickness 0.5 μm, carrier concentration P = 1 × 10) ¹⁸ cm ^-3 ) 5 is a high resistance block layer made of Fe-doped InP, 6 is an N-type InP block layer, 7 is a P-type InP layer, 8 is a P-type InGaAs contact layer, 9 is a P-type electrode (Ti / Pt / Au), Reference numeral 10 denotes an N-type electrode (Au / Ge / Ni / Au).
[0003]
In the semiconductor laser diode of FIG. 8 configured as described above, the N-type cladding layer 2, the high-resistance blocking layer 5, and the N-type InP blocking layer 6 stacked on both sides of the mesa portion are used as the current blocking layer. The current is injected so as to concentrate on 3. In the semiconductor laser diode of FIG. 8, the parasitic resistance of the element can be reduced by the high resistance block layer 5, so that high-speed modulation is possible, but the withstand voltage cannot be increased. There was a certain limit.
[0004]
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the second conventional semiconductor laser diode. The semiconductor laser diode according to the second conventional example is formed from the side surface of the mesa portion between the high resistance block layer 5 made of Fe-doped InP and the mesa portion, and between the high resistance block layer 5 and the N-type cladding layer. A continuous P-type InP block layer 110 and an N-type InP block layer 120 are formed on both sides of the mesa portion. Thus, in the semiconductor laser diode of the second conventional example, since the P-type InP block layer 110 and the N-type InP block layer 120 are formed, a PN junction is formed in the current block layer. There is a feature that the breakdown voltage can be increased as compared with the conventional example.
In addition, an optical modulator can be configured by using the active layer as a light absorption layer with the same configuration as FIG. 8 or FIG.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the semiconductor laser diode of the first conventional example shown in FIG. 8 has a problem that the breakdown voltage of the element is lowered as described above, and turn-on is likely to occur. That is, as shown in FIG. 9, the semiconductor laser diode of the first conventional example is turned on when the current is increased, and even if the current is further increased, the light output does not increase and the output cannot be increased. There was a problem.
Further, the semiconductor laser diode of the second conventional example shown in FIG. 10 has a problem that the breakdown voltage of the element can be increased and the output can be increased, but the leakage current is increased and the laser characteristics are deteriorated.
Further, even when the optical modulators are configured in the same configuration as in FIG. 8 or FIG. 10, these optical modulators have the same problems as described above.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is a first object of the present invention to provide a semiconductor laser diode capable of increasing output and reducing leakage current and a method for manufacturing the same.
[0007]
It is a second object of the present invention to provide an optical modulator that can perform high-speed modulation, increase output, and reduce leakage current.
[0008]
Furthermore, a third object of the present invention is to provide a semiconductor laser diode with an optical modulator that can perform high-speed modulation, increase output, and reduce leakage current.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the first object, a semiconductor laser diode according to the present invention is located on an N-type semiconductor substrate between an N-type cladding layer, a P-type cladding layer, and the N-type and P-type cladding layers. A mesa portion formed by laminating a plurality of semiconductor layers including an active layer, and a high resistance block layer made of high-resistance InP and positioned on both sides of the mesa portion, the mesa portion being on both sides of the mesa portion Is a semiconductor laser diode formed by etching partway through the N-type cladding layer, and a P-type block layer made of P-type InP formed on the N-type cladding layer on both sides of the mesa portion; An N-type block layer made of N-type InP formed on the P-type block layer and the N-type block Forming a current blocking layer comprising the high resistance blocking layer formed on the layer; and The N-type cladding layer and the high resistance block layer are in contact with each other at the side surface of the mesa portion. The P-type block layer is not formed between the mesa portion and the high-resistance block layer.
In this way, a PN junction interface constituted by the P-type block layer and the N-type block layer is formed in addition to the high-resistance block layer in the current block layers on both sides of the mesa portion. Characteristics can be improved. In addition, since no P-type block layer is formed between the mesa portion and the high resistance block layer, the leakage current can be reduced.
[0010]
In the semiconductor laser diode according to the present invention, it is preferable that the N-type cladding layer is formed of N-type InP and the P-type cladding layer is formed of P-type InP.
[0011]
In the semiconductor laser diode according to the present invention, the N-type block layer may be formed in contact with the N-type cladding layer on a side surface of the mesa portion.
[0012]
In the semiconductor laser diode according to the present invention, the N-type block layer is preferably formed so as to cover a side surface of the mesa portion. In this way, it is possible to prevent interdiffusion of impurities between the P-type cladding layer and the high resistance layer.
[0013]
The method for manufacturing a semiconductor laser diode according to the present invention includes a plurality of N-type cladding layers, a P-type cladding layer, and an active layer positioned between the N-type and P-type cladding layers on an N-type semiconductor substrate. A method of manufacturing a semiconductor laser diode, comprising: a mesa portion in which semiconductor layers are stacked; and a high resistance block layer made of InP with high resistance and positioned on both sides of the mesa portion,
By laminating the plurality of semiconductor layers and etching the both sides of the mask to the middle of the N-type cladding layer using a mask formed with a predetermined width so that the longitudinal direction coincides with the resonance direction. A first step of forming a mesa portion;
A second step of growing a P-type InP layer on the side surface of the mesa portion and the upper surface of the N-type cladding layer located on both sides of the mesa portion;
A third step of growing an N-type InP layer on the P-type InP layer;
And a fourth step of removing the P-type InP layer formed on the side surface of the mesa portion by etching using a halogen-based gas.
[0014]
In the method of manufacturing a semiconductor laser diode according to the present invention, the fourth step is performed after the third step, and the P-type InP layer formed on the side surface of the mesa portion in the fourth step. In addition, the N-type InP layer may be removed.
[0015]
Furthermore, in the method for manufacturing a semiconductor laser diode according to the present invention, the fourth step may be performed after the second step and before the third step.
[0016]
Furthermore, in the method of manufacturing a semiconductor laser diode according to the present invention, after the third step, the N-type InP layer formed on the side surface of the mesa portion is removed by etching using a halogen-based gas. You may make it include a 5th process.
[0017]
In the optical modulator according to the present invention, a plurality of semiconductor layers including an N-type cladding layer, a P-type cladding layer, and an active layer located between the N-type and P-type cladding layers are formed on an N-type semiconductor substrate. A mesa portion formed by lamination and a high resistance block layer made of high-resistance InP and positioned on both sides of the mesa portion. The mesa portion has both sides of the mesa portion halfway through the N-type cladding layer. An optical modulator formed by etching, which is formed on a P-type block layer made of N-type InP formed on the N-type cladding layer on both sides of the mesa portion and on the P-type block layer N-type block layer made of N-type InP and the N-type block layer block Forming a current blocking layer comprising the high resistance blocking layer formed on the layer; and The N-type cladding layer and the high resistance block layer are in contact with each other at the side surface of the mesa portion. The P-type block layer is not formed between the mesa portion and the high-resistance block layer.
In this way, a PN junction interface constituted by the P-type block layer and the N-type block layer is formed in addition to the high-resistance block layer in the current block layers on both sides of the mesa portion. Characteristics can be improved. In addition, since no P-type block layer is formed between the mesa portion and the high resistance block layer, the leakage current can be reduced.
[0018]
In the optical modulator according to the present invention, it is preferable that the N-type cladding layer is made of N-type InP and the P-type cladding layer is made of P-type InP.
[0019]
Furthermore, in the optical modulator according to the present invention, the N-type block layer may be formed in contact with the N-type cladding layer on a side surface of the mesa portion.
[0020]
Furthermore, in the optical modulator according to the present invention, it is preferable that the N-type block layer is formed so as to cover a side surface of the mesa portion.
[0021]
The semiconductor laser diode with an optical modulator according to the present invention includes an N-type cladding layer, a P-type cladding layer, and an active layer positioned between the N-type and P-type cladding layers on an N-type semiconductor substrate. And a high resistance block layer made of high-resistance InP and positioned on both sides of the mesa portion, the mesa portion having both sides of the mesa portion with the N-type cladding. A semiconductor laser diode with an optical modulator formed by etching partway through the layer and having an active layer in a part of the mesa portion as a light absorption layer, on the N-type cladding layer on both sides of the mesa portion A P-type block layer made of N-type InP and an N-type block layer made of N-type InP formed on the P-type block layer and the N-type block Forming a current blocking layer comprising the high resistance blocking layer formed on the layer; and The N-type cladding layer and the high resistance block layer are in contact with each other at the side surface of the mesa portion. The P-type block layer is not formed between the mesa portion and the high-resistance block layer.
In this way, a PN junction interface constituted by the P-type block layer and the N-type block layer is formed in addition to the high-resistance block layer in the current block layers on both sides of the mesa portion. Characteristics can be improved. In addition, since no P-type block layer is formed between the mesa portion and the high resistance block layer, the leakage current can be reduced.
[0022]
In the semiconductor laser diode with an optical modulator according to the present invention, the N-type cladding layer is preferably made of N-type InP, and the P-type cladding layer is preferably made of P-type InP.
[0023]
Furthermore, in the semiconductor laser diode with an optical modulator according to the present invention, the N-type block layer may be formed so as to be in contact with the N-type cladding layer on a side surface of the mesa portion.
[0024]
Furthermore, in the semiconductor laser diode with an optical modulator according to the present invention, it is preferable that the N-type block layer is formed so as to cover the side surface of the mesa portion.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, semiconductor laser diodes according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the semiconductor laser diode according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the semiconductor laser diode according to the first embodiment includes an N-type cladding layer 2 and a P-type electrode on an N-type InP substrate 1 having an N-type electrode 10 (Au / Ge / Au) formed on the lower surface. The active layer 3 having a strained quantum well structure made of InGaAsP is laminated between the mold cladding layer 4 and the InP doped with Fe and increased in resistance, and is embedded on both sides of the mesa portion. And a high resistance block layer 5. Here, in the first embodiment, the N-type cladding layer 2 is made of, for example, N-type InP with a thickness of 1 μm, and the carrier concentration N is, for example, 1 × 10. ¹⁸ cm ^-3 Set to The P-type cladding layer 4 is made of P-type InP having a thickness of 0.5 μm, and the carrier concentration P is, for example, 1 × 10. ¹⁸ cm ^-3 Set to
[0026]
In the first embodiment, the mesa portion is formed by etching both sides of the mesa portion to the middle of the N-type cladding layer 2, and is in contact with the N-type InP cladding layer 2 on both sides of the mesa portion. A P-type InP block layer 11 made of InP is formed, and an N-type InP block layer 12 made of N-type InP is formed on the P-type InP block layer 11.
That is, in the semiconductor laser diode of the first embodiment, the current blocking layer has a stacked structure of a P-type InP layer, an N-type InP layer, an Fe-doped InP layer, and an N-type InP layer, and a P-type InP layer and an N-type InP. The layer is configured not to be formed on the side surface of the mesa portion.
[0027]
In the semiconductor laser diode of the first embodiment, an N-type InP block layer 6 is formed on the high-resistance block layer 5 made of Fe-doped InP on both sides of the mesa portion, and the N-type InP block layer 6 And a P-type InP layer 7 are formed so as to cover the upper surface of the mesa portion. Further, a P-type electrode (Ti / Pt / Au) 9 is formed on the P-type InP layer 7 via a P-type InGaAs contact layer 8.
[0028]
In the semiconductor laser diode of the first embodiment configured as described above, the high-resistance block layer 5 and the N-type InP block layer 12 are interposed between the P-type electrode 9 and the N-type electrode 10 on both sides of the mesa portion. And the P-type InP block layer 11 and there is a PN junction surface to which a voltage is applied in the reverse bias direction, so that the breakdown voltage can be increased and the occurrence of turn-on can be suppressed.
In addition, since the high resistance block layer 5 is formed in contact with both side surfaces of the mesa portion, current can be concentrated on the mesa portion (there is no current path other than the mesa portion for current flow), and leakage current is reduced. it can. Thereby, the laser oscillation characteristic can be improved.
[0029]
Hereinafter, a method for manufacturing the semiconductor laser diode according to the first embodiment will be described.
In this manufacturing method, an N-type cladding layer 2 made of N-type InP is formed on an N-type InP substrate 1 having an upper surface of a (001) surface by MOCVD as shown in FIG. An InGaAsP strain quantum well active layer 3 and a P-type cladding layer 4 made of P-type InP are grown. Next, SiO is deposited on the P-type cladding layer 4. ₂ An insulating film 13 is formed and patterned so that its longitudinal direction coincides with the resonance direction.
Next, as shown in FIG. 2B, using methane dry etching or the like, ₂ By removing the semiconductor layers on both sides of the insulating film 13 to the middle of the N-type cladding layer 2, a mesa portion is formed.
[0030]
Then, as shown in FIG. 2C, a P-type InP block layer 11a and an N-type InP block layer 12a are grown by MOCVD. At this time, the P-type InP block layer 11a and the N-type InP block layer 12a are made of SiO. ₂ Except for the upper surface of the mesa portion on which the insulating film 13 is formed, it is continuously formed on both side surfaces of the mesa portion and the upper surface of the N-type cladding layer 2 located on both sides of the mesa portion. Here, in this manufacturing method, since the N-type InP substrate 1 manufactured so that the upper surface becomes the (001) plane is used, the N-type cladding layer 2 formed on the upper surface of the N-type InP substrate 1 is used. The P-type InP block layer 11a and the N-type InP block layer 12a located on both sides of the grown mesa portion are grown so that each upper surface becomes a (001) plane. Further, the P-type InP block layer 11a and the N-type InP block layer 12a grown on the side surface of the mesa part are grown so that the surface parallel to the side surface of the mesa part is a (1/10) plane. Here, (/) in the notation of the (1/10) plane indicates a bar (-) to be added on the number located behind. The same applies hereinafter.
[0031]
After the P-type InP block layer 11a and the N-type InP block layer 12a are grown in this way, phosphine (PH _Three ) And hydrogen chloride (HCl) gas. This hydrogen chloride (HCl) gas has a property of etching the InP layer, and in particular, the thickness of the N-type cladding layer 2 located on the both sides of the <001> direction, that is, the mesa portion whose surface is the (001) plane. The etching rate in the direction is very slow compared with the etching rate in the thickness direction of the InP layer formed on the side surface of the mesa portion whose surface is the (1/10) plane (see experimental data in FIG. 6). Therefore, only the InP layer formed on the mesa side whose surface is the (1/10) plane is selectively etched, and the P-type InP blocking layer 11 is formed on both sides of the mesa portion as shown in FIG. And an N-type InP block layer 12 can be produced.
[0032]
In this manufacturing method, hydrogen chloride (HCl) gas is used, but the present invention is not limited to hydrogen chloride HCl gas, and the same effect can be obtained with other halogen-based gases. In addition, each plane orientation of the upper surface of the P-type InP block layer 11a and the N-type InP block layer 12a located on both sides of the mesa portion side surface and the mesa portion of the P-type InP block layer 11a and N-type InP block layer 12a is as described above. The same effect can be obtained not only in the plane orientation but also in other plane orientations capable of anisotropic etching. That is, the manufacturing method of the present invention is not limited by the plane orientation of the upper surface of the N-type InP substrate 1. However, in the case of wet etching, since it is isotropically etched, not only the (1/10) mesa side InP layer is etched but also the (001) bottom InP layer is etched, so that (001) The InP layer cannot be left only on the bottom surface. Therefore, it is difficult to produce the structure of the present invention.
[0033]
Next, as shown in FIG. 2E, the high-resistance block layer 5 and the N-type InP block layer 6 made of Fe-doped InP are grown as they are in an MOCVD furnace.
And SiO ₂ After removing the insulating film 13, a P-type InP layer 7, a P-type InGaAs contact layer 8, a P-type electrode (Ti / Pt / Au) 9, and an N-type electrode (Au / Ge / Ni / Au) 10 are formed.
The semiconductor laser diode according to the first embodiment shown in FIG. 1 can be manufactured through the steps as described above.
In this manufacturing method, after the P-type InP block layer 11a and the N-type InP block layer 12a are grown, phosphine (PH _Three ) And hydrogen chloride (HCl) gas are flown to selectively etch only the InP layer formed on the side surface of the mesa. In this way, a structure in which only the InP layer on the side surface of the mesa portion is easily removed and the P-type InP block layer 11 and the N-type InP block layer 12 are laminated on both sides of the mesa portion can be manufactured.
[0034]
Embodiment 2. FIG.
Next, the semiconductor laser diode according to the second embodiment of the present invention will be described.
Here, first, a method of manufacturing the semiconductor laser diode of the second embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 5, the same components as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals.
In this manufacturing method, the mesa portion is formed in the same manner as in the manufacturing method of the first embodiment (FIG. 5A).
[0035]
Next, as shown in FIG. 5B, a P-type InP block layer 21a is grown by MOCVD.
After growing the P-type InP block layer 21a, Phoshin PH having an extremely high etching rate in the <1/10> direction with respect to InP in the MOCVD furnace. _Three Then, hydrogen chloride HCl gas is flowed to selectively etch only the P-type InP block layer 21a formed on the side surface of the mesa portion whose surface is the (1/10) plane. Note that (/) in the <1/10> direction notation indicates a bar (-) to be added on the number located behind. As described above, as shown in FIG. 5C, the P-type InP block layer 21 is formed on the N-type cladding layer 2 on both sides of the mesa portion.
Next, as shown in FIG. 5D, an N-type InP block layer 22a is grown as it is in an MOCVD furnace.
[0036]
Then, after growing the N-type InP block layer 22a, the phosphine PH in the MOCVD furnace. _Three Then, hydrogen chloride HCl gas is flowed to selectively etch only the N-type InP block layer 22a formed on the side surface of the mesa portion whose surface is the (1/10) plane. In this way, as shown in FIG. 5E, the N-type InP block layer 22 is formed on the P-type InP block layer 21 on both sides of the mesa portion.
Next, the high resistance block layer 5 and the N-type InP block layer 6 made of Fe-doped InP are grown in the MOCVD furnace as they are to produce the structure shown in FIG.
And SiO ₂ After removing the insulating film 13, a P-type InP layer 7, a P-type InGaAs contact layer 8, a P-type electrode (Ti / Pt / Au) 9, and an N-type electrode (Au / Ge / Ni / Au) 10 are formed.
[0037]
Through the manufacturing process as described above, the semiconductor laser diode according to the second embodiment of the present invention is manufactured.
Unlike the first embodiment, the semiconductor laser diode according to the second embodiment configured as described above is formed so that the N-type InP blocking layer 22 is in contact with the N-type cladding layer 2 on the side surface of the mesa portion. .
The semiconductor laser diode according to the second embodiment configured as described above can increase the breakdown voltage and reduce the leakage current, as in the first embodiment.
In the semiconductor laser diode of the second embodiment, since the P-type InP layer 21 and the Fe-doped InP layer 5 are not in contact at any position, the P-type InP layer 11 and the Fe-doped InP layer 5 are partly included. Compared with the structure of FIG. 1 in which there is slight interdiffusion between Zn and Fe at that portion, the interdiffusion between Zn and Fe can be eliminated at all, and the leakage current can be further reduced.
[0038]
Embodiment 3 FIG.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the semiconductor laser diode according to the third embodiment of the present invention. The semiconductor laser diode according to the third embodiment is the same as that of the semiconductor laser diode according to the second embodiment except that the N-type InP block layer 32 is used instead of the N-type InP block layer 22. The configuration is the same as that of a laser diode.
That is, in the semiconductor laser diode of the third embodiment, the N-type InP block layer 32 is continuously formed on the P-type InP block layer 21 and the side surface of the mesa portion.
[0039]
In this way, since the N-type InP block layer 32 is also formed on the side surface of the mesa portion, the high-resistance block layer 5 made of Fe-doped InP and the P-type cladding layer of the mesa portion are not in direct contact. For the reason described below, the leakage current can be further reduced as compared with the first and second embodiments.
That is, Zn which is a dopant of the P-type cladding layer 4 made of InP and Fe of the Fe-doped InP high resistance layer 5 are vigorously interdiffused. Therefore, if the P-type InP clad layer 4 and the high-resistance block layer 5 made of Fe-doped InP are in contact, Zn in the P-type InP clad layer 4 and Fe in the high-resistance block layer 5 made of Fe-doped InP are interdiffused. However, this mutual diffusion increases the leakage current. However, in the third embodiment, since the N-type InP block layer 32 is formed on the mesa side surface, the P-type cladding layer 4 and the Fe-doped InP high resistance layer 5 are not in direct contact with each other. The Zn in the high resistance block layer 5 made of 4 Zn and Fe-doped InP does not interdiffuse. Thereby, the leakage current can be further reduced.
[0040]
Next, a method for manufacturing the semiconductor laser diode of the third embodiment will be described with reference to FIG.
In this manufacturing method, the process up to forming the P-type InP block layer 21 is the same as the manufacturing method of the semiconductor laser diode of the second embodiment. That is, FIGS. 7A, 7B, and 7C are the same as FIGS. 5A, 5B, and 5C, respectively.
Then, as shown in FIG. 7D, an N-type InP block layer 32 is grown on the side surface of the mesa portion and on the P-type InP block layer 21 in an MOCVD furnace.
[0041]
Next, without etching the N-type InP block layer 32, the high-resistance block layer 5 and the N-type InP block layer 6 made of Fe-doped InP are grown in an MOCVD furnace (FIG. 7E).
And SiO ₂ After removing the insulating film 13, a P-type InP layer 7, a P-type InGaAs contact layer 8, a P-type electrode (Ti / Pt / Au) 9, and an N-type electrode (Au / Ge / Ni / Au) 10 are formed.
The semiconductor laser diode of the third embodiment can be manufactured by the manufacturing process as described above.
[0042]
Hereinafter, modifications according to the present invention will be described.
Modification 1 (optical modulator).
In each of the above embodiments, the semiconductor laser diode has been described. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to an optical modulator having the same layer configuration as each of the above embodiments. In this optical modulator, the InGaAsP strain quantum well layer used as the active layer in each embodiment operates as a light absorption layer, and the light absorption rate of the light absorption layer is applied to the P-side and N-side electrodes. It changes corresponding to and functions as an optical modulator.
In the present optical modulator, the composition and thickness of the barrier layer and well layer of the InGaAsP strained quantum well layer, which is a light absorption layer, are appropriately set according to the wavelength of light to be absorbed.
The optical modulator configured as described above can have a high breakdown voltage and a low leakage current for the same reason as in each of the above-described embodiments, so that excellent optical modulator characteristics can be obtained.
[0043]
Modification 2 (semiconductor laser diode with optical modulator).
As described in the first modification, the semiconductor layer structure according to the present invention can be applied not only to a semiconductor laser diode but also to an optical modulator. Therefore, since the semiconductor laser diode of each embodiment and the optical modulator described in Modification 1 have the same semiconductor layer structure, they can be integrally formed on the same semiconductor substrate. In the semiconductor laser diode with an optical modulator of Modification 2, for example, each control voltage can be applied independently by separating the P-side electrode at the semiconductor laser diode portion and the optical modulator portion. .
With this configuration, the laser beam output from the semiconductor laser diode can be modulated by the optical modulator and output.
This semiconductor laser diode with a modulator can have a high breakdown voltage and a low leakage current for the same reason as in the above-described embodiments, so that excellent laser characteristics and optical modulator characteristics can be obtained.
[0044]
Other variations.
In each of the above-described embodiments and modifications, N-type InP and P-type InP are used as the N-type cladding layer and the P-type cladding layer, respectively, but the present invention is not limited to this, and other semiconductor layers such as AlInAs are used. May be used as N-type and P-type cladding layers. Even when configured as described above, the same effects as the above-described embodiments and modifications can be obtained.
[0045]
In each of the above embodiments and modifications, the InGaAsP strained quantum well layer is used as the active layer (light absorption layer). However, the present invention is not limited to this, and other strained quantum well layers such as AlGaInAs are used. It may be used. Even when configured as described above, the same effects as the above-described embodiments and modifications can be obtained.
In the present invention, the active layer (light absorption layer) is not limited to the quantum well structure, and a relatively thick active layer may be used. Even when configured as described above, the same effects as the above-described embodiments and modifications can be obtained.
[0046]
【The invention's effect】
As described above in detail, the semiconductor laser diode according to the present invention includes the mesa portion on the N-type semiconductor substrate, and the P-type InP formed on the N-type cladding layer on both sides of the mesa portion. A current blocking layer including a P-type blocking layer, an N-type blocking layer made of N-type InP formed on the P-type blocking layer, and the high-resistance blocking layer formed on the N-type cladding layer. The P-type block layer is not formed between the mesa portion and the high-resistance block layer.
As a result, a PN junction interface constituted by the P-type block layer and the N-type block layer in addition to the high-resistance block layer is formed in the current block layers on both sides of the mesa portion. In addition, since no P-type block layer is formed between the mesa portion and the high resistance block layer, the leakage current can be reduced.
Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a semiconductor laser diode capable of increasing the output and reducing the leakage current.
[0047]
In the semiconductor laser diode according to the present invention, the N-type cladding layer is formed of N-type InP, and the P-type cladding layer is formed of P-type InP, so that it is easy at a wavelength capable of low-loss transmission in an optical fiber. Therefore, it is possible to provide a semiconductor laser diode for optical communication that can oscillate rapidly, increase output, and reduce leakage current.
[0048]
Further, in the semiconductor laser diode according to the present invention, even if the N-type block layer is formed so as to be in contact with the N-type cladding layer on the side surface of the mesa portion, the output can be increased and the leakage current can be reduced. It is possible to provide a semiconductor laser diode capable of satisfying the requirements.
[0049]
Further, in the semiconductor laser diode according to the present invention, the N-type block layer is formed so as to cover the side surface of the mesa portion, so that the interdiffusion of impurities between the P-type cladding layer and the high-resistance layer. The leakage current can be further reduced.
[0050]
According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor laser diode, the first step of forming the mesa portion by stacking the plurality of semiconductor layers, and the P-type InP layer. Etch the second step of growing the N-type, the third step of growing the N-type InP layer on the P-type InP layer, and the P-type InP layer formed on the side surface of the mesa portion using a halogen-based gas. 4th process removed by this. According to this manufacturing method, in addition to the high-resistance block layer, the P-type block layer and the N-type block layer can form a PN junction interface on the current block layers on both sides of the mesa portion. A P-type block layer can be prevented from being formed between the high-resistance block layer. Therefore, the semiconductor laser diode manufactured by the present manufacturing method can improve the withstand voltage characteristics and reduce the leakage current, so that a semiconductor laser diode capable of increasing the output can be manufactured.
[0051]
In the method of manufacturing a semiconductor laser diode according to the present invention, the fourth step is performed after the third step, and the P-type InP layer formed on the side surface of the mesa portion in the fourth step. Further, by removing the N-type InP layer, the number of etching processes can be reduced and the process can be simplified.
[0052]
Furthermore, in the method for manufacturing a semiconductor laser diode according to the present invention, the fourth step is performed after the second step and before the third step, whereby the N-type InP layer is mesa. Thus, a semiconductor laser diode that can further reduce the leakage current can be manufactured.
[0053]
Furthermore, in the method for manufacturing a semiconductor laser diode according to the present invention, after the third step, the N-type InP layer formed on the side surface of the mesa portion is removed by etching using a halogen-based gas. Even if the fifth step is included, the breakdown voltage characteristics can be improved and the leakage current can be reduced, so that a semiconductor laser diode capable of high output can be manufactured.
[0054]
An optical modulator according to the present invention is formed on the mesa portion, a P-type block layer made of P-type InP formed on the N-type cladding layer on both sides of the mesa portion, and the P-type block layer. A current blocking layer including an N-type block layer made of N-type InP and the high-resistance blocking layer formed on the N-type cladding layer, and the mesa portion and the high-resistance blocking layer The P-type block layer was not formed between them. As a result, a PN junction interface constituted by the P-type block layer and the N-type block layer in addition to the high-resistance block layer is formed in the current block layers on both sides of the mesa portion. Since the P-type block layer is not formed between the mesa portion and the high-resistance block layer, the leakage current can be reduced. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide an optical modulator that can perform high-speed modulation, increase output, and reduce leakage current.
[0055]
In the optical modulator according to the present invention, the N-type cladding layer is made of N-type InP and the P-type cladding layer is made of P-type InP, thereby providing an optical modulator suitable for optical communication. .
[0056]
Furthermore, in the optical modulator according to the present invention, even if the N-type block layer is formed on the side surface of the mesa portion so as to be in contact with the N-type cladding layer, the output can be increased and the leakage current can be reduced. An optical modulator that can be provided can be provided.
[0057]
Still further, in the optical modulator according to the present invention, the N-type block layer is formed so as to cover a side surface of the mesa portion, so that impurities between the P-type cladding layer and the InP high-resistance layer are formed. Since mutual diffusion can be prevented, an optical modulator with a smaller leakage current can be provided.
[0058]
A semiconductor laser diode with an optical modulator according to the present invention includes the mesa portion, and a P-type block layer made of P-type InP and an N-type formed on the P-type block layer on both sides of the mesa portion. A current blocking layer including an N-type blocking layer made of InP and the high-resistance blocking layer formed on the N-type cladding layer is formed, and between the mesa portion and the high-resistance blocking layer The P-type block layer was not formed. As a result, a PN junction interface constituted by the P-type block layer and the N-type block layer in addition to the high-resistance block layer is formed in the current block layers on both sides of the mesa portion. Can be improved. In addition, since no P-type block layer is formed between the mesa portion and the high resistance block layer, the leakage current can be reduced. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a semiconductor laser diode with an optical modulator that can perform high-speed modulation, increase output, and reduce leakage current.
[0059]
Further, the semiconductor laser diode with an optical modulator according to the present invention is an optical modulator suitable for optical communication by forming the N-type cladding layer with N-type InP and the P-type cladding layer with P-type InP. A semiconductor laser diode with a device can be provided.
[0060]
Furthermore, in the semiconductor laser diode with an optical modulator according to the present invention, even if the N-type block layer is formed in contact with the N-type cladding layer on the side surface of the mesa portion, high-speed modulation is possible and high It is possible to provide a semiconductor laser diode with an optical modulator capable of achieving output and reducing leakage current.
[0061]
Still further, in the semiconductor laser diode with an optical modulator according to the present invention, the N-type block layer is formed so as to cover the side surface of the mesa portion, whereby the semiconductor laser diode with an optical modulator with a smaller leakage current is formed. Can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a semiconductor laser diode according to a first embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view showing the flow of main processes in the method of manufacturing a semiconductor laser diode of the first embodiment. FIG.
FIG. 3 is a graph showing the plane orientation dependence of the etching rate of the InP layer.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a semiconductor laser diode according to a second embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view showing the flow of main processes in the method of manufacturing a semiconductor laser diode according to the second embodiment. FIG.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a semiconductor laser diode according to a third embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view showing the flow of main processes in the method of manufacturing a semiconductor laser diode according to the third embodiment. FIG.
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a conventional semiconductor laser diode.
9 is a graph showing current-light output characteristics of the semiconductor laser diode of FIG.
10 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a conventional semiconductor laser diode different from FIG.
[Explanation of symbols]
1 N-type InP substrate, 2 N-type InP clad layer, 3 InGaAsP strained quantum well active layer, 4 P-type InP clad layer, 5 Fe-doped InP high resistance layer, 6 N-type InP block layer, 7 P-type InP layer, 8 P type InGaAs contact layer, 9 P type electrode, 10 N type electrode, 11, 21 P type InP high resistance layer, 12, 22, 32 N type InP high resistance layer.

Claims

Ｎ型半導体基板上に、Ｎ型クラッド層、Ｐ型クラッド層及び該Ｎ型及びＰ型クラッド層の間に位置する活性層を含む複数の半導体層が積層されてなるメサ部と、高抵抗化されたＩｎＰからなり上記メサ部の両側に位置する高抵抗ブロック層とを備え、上記メサ部は該メサ部の両側が上記Ｎ型クラッド層の途中までエッチングされることにより形成された半導体レーザダイオードであって、
上記メサ部の両側に上記Ｎ型クラッド層上に形成されたＰ型ＩｎＰからなるＰ型ブロック層と該Ｐ型ブロック層上に形成されたＮ型ＩｎＰからなるＮ型ブロック層と該Ｎ型ブロック層上に形成された上記高抵抗ブロック層とを含んでなる電流ブロック層を形成しかつ、上記メサ部の側面においてＮ型クラッド層と上記高抵抗ブロック層とを接するようにして上記メサ部と上記高抵抗ブロック層との間には上記Ｐ型ブロック層を形成しないようにしたことを特徴とする半導体レーザダイオード。A mesa portion in which a plurality of semiconductor layers including an N-type cladding layer, a P-type cladding layer, and an active layer positioned between the N-type and P-type cladding layers are stacked on an N-type semiconductor substrate, and a high resistance And a high resistance block layer formed on the both sides of the mesa portion, and the mesa portion is formed by etching both sides of the mesa portion to the middle of the N-type cladding layer. Because
A P-type block layer made of P-type InP formed on the N-type cladding layer on both sides of the mesa portion, an N-type block layer made of N-type InP formed on the P-type block layer, and the N-type block Forming a current blocking layer including the high resistance block layer formed on the layer, and in contact with the N-type cladding layer and the high resistance block layer on a side surface of the mesa portion; A semiconductor laser diode characterized in that the P-type block layer is not formed between the high-resistance block layer.

上記Ｎ型クラッド層がＮ型ＩｎＰからなり、上記Ｐ型クラッド層がＰ型ＩｎＰからなる請求項１記載の半導体レーザダイオード。 2. The semiconductor laser diode according to claim 1, wherein the N-type cladding layer is made of N-type InP, and the P-type cladding layer is made of P-type InP.

上記Ｎ型ブロック層は、上記メサ部の側面において上記Ｎ型クラッド層と接するように形成されている請求項１又は２記載の半導体レーザダイオード。 3. The semiconductor laser diode according to claim 1, wherein the N-type block layer is formed so as to be in contact with the N-type cladding layer on a side surface of the mesa portion.

上記Ｎ型ブロック層は、上記メサ部の側面を覆うように形成されている請求項１又は２記載の半導体レーザダイオード。 3. The semiconductor laser diode according to claim 1, wherein the N-type block layer is formed so as to cover a side surface of the mesa portion.

Ｎ型半導体基板上に、Ｎ型クラッド層、Ｐ型クラッド層及び該Ｎ型及びＰ型クラッド層の間に位置する活性層を含む複数の半導体層が積層されてなるメサ部と、高抵抗化されたＩｎＰからなり上記メサ部の両側に位置する高抵抗ブロック層とを備えた半導体レーザダイオードの製造方法であって、
上記複数の半導体層を積層して、長手方向が共振方向に一致するように所定の幅に形成されたマスクを用いて該マスクの両側を上記Ｎ型クラッド層の途中までエッチングされることにより上記メサ部を形成する第１工程と、
上記メサ部の側面と上記メサ部の両側に位置する上記Ｎ型クラッド層上面とにＰ型ＩｎＰ層を成長させる第２工程と、
上記Ｐ型ＩｎＰ層上にＮ型ＩｎＰ層を成長させる第３工程と、
上記メサ部の側面に形成されたＰ型ＩｎＰ層をハロゲン系のガスを用いてエッチングすることにより除去する第４工程とを含むことを特徴とする半導体レーザダイオードの製造方法。A mesa portion in which a plurality of semiconductor layers including an N-type cladding layer, a P-type cladding layer, and an active layer positioned between the N-type and P-type cladding layers are stacked on an N-type semiconductor substrate, and a high resistance A method of manufacturing a semiconductor laser diode comprising a high-resistance block layer made of InP and positioned on both sides of the mesa portion,
By laminating the plurality of semiconductor layers and etching the both sides of the mask to the middle of the N-type cladding layer using a mask formed with a predetermined width so that the longitudinal direction coincides with the resonance direction. A first step of forming a mesa portion;
A second step of growing a P-type InP layer on the side surface of the mesa portion and the upper surface of the N-type cladding layer located on both sides of the mesa portion;
A third step of growing an N-type InP layer on the P-type InP layer;
And a fourth step of removing the P-type InP layer formed on the side surface of the mesa portion by etching using a halogen-based gas.

上記第４工程は上記第３工程の後に行われ、上記第４工程において、上記メサ部の側面に形成された上記Ｐ型ＩｎＰ層及び上記Ｎ型ＩｎＰ層とを除去する請求項５記載の半導体レーザダイオードの製造方法。 6. The semiconductor according to claim 5, wherein the fourth step is performed after the third step, and in the fourth step, the P-type InP layer and the N-type InP layer formed on a side surface of the mesa portion are removed. Laser diode manufacturing method.

上記第４工程を上記第２工程の後であって上記第３工程の前に行う請求項５記載の半導体レーザダイオードの製造方法。 6. The method of manufacturing a semiconductor laser diode according to claim 5, wherein the fourth step is performed after the second step and before the third step.

上記第３工程の後にさらに、上記メサ部の側面に形成されたＮ型ＩｎＰ層をハロゲン系のガスを用いてエッチングすることにより除去する第５工程とを含む請求項７記載の半導体レーザダイオードの製造方法。 The semiconductor laser diode according to claim 7, further comprising a fifth step of removing the N-type InP layer formed on the side surface of the mesa portion by etching using a halogen-based gas after the third step. Production method.

Ｎ型半導体基板上に、Ｎ型クラッド層、Ｐ型クラッド層及び該Ｎ型及びＰ型クラッド層の間に位置する活性層を含む複数の半導体層が積層されてなるメサ部と、高抵抗化されたＩｎＰからなり上記メサ部の両側に位置する高抵抗ブロック層とを備え、上記メサ部は該メサ部の両側が上記Ｎ型クラッド層の途中までエッチングされることにより形成された光変調器であって、
上記メサ部の両側に上記Ｎ型クラッド層上に形成されたＮ型ＩｎＰからなるＰ型ブロック層と該Ｐ型ブロック層上に形成されたＮ型ＩｎＰからなるＮ型ブロック層と該Ｎ型ブロック層上に形成された上記高抵抗ブロック層とを含んでなる電流ブロック層を形成しかつ、上記メサ部の側面においてＮ型クラッド層と上記高抵抗ブロック層とを接するようにして上記メサ部と上記高抵抗ブロック層との間には上記Ｐ型ブロック層を形成しないようにしたことを特徴とする光変調器。A mesa portion in which a plurality of semiconductor layers including an N-type cladding layer, a P-type cladding layer, and an active layer positioned between the N-type and P-type cladding layers are stacked on an N-type semiconductor substrate, and a high resistance And an optical modulator formed by etching the both sides of the mesa portion up to the middle of the N-type cladding layer. Because
A P-type block layer made of N-type InP formed on the N-type cladding layer on both sides of the mesa portion, an N-type block layer made of N-type InP formed on the P-type block layer, and the N-type block Forming a current blocking layer including the high resistance block layer formed on the layer, and in contact with the N-type cladding layer and the high resistance block layer on a side surface of the mesa portion; An optical modulator characterized in that the P-type block layer is not formed between the high-resistance block layer.

上記Ｎ型クラッド層がＮ型ＩｎＰからなり、上記Ｐ型クラッド層がＰ型ＩｎＰからなる請求項９記載の光変調器。 The optical modulator according to claim 9, wherein the N-type cladding layer is made of N-type InP, and the P-type cladding layer is made of P-type InP.

上記Ｎ型ブロック層は、上記メサ部の側面において上記Ｎ型クラッド層と接するように形成されている請求項９又は１０記載の光変調器。 The optical modulator according to claim 9 or 10, wherein the N-type block layer is formed so as to be in contact with the N-type cladding layer on a side surface of the mesa portion.

上記Ｎ型ブロック層は、上記メサ部の側面を覆うように形成されている請求項９又は１０記載の光変調器。 The optical modulator according to claim 9 or 10, wherein the N-type block layer is formed so as to cover a side surface of the mesa portion.

Ｎ型半導体基板上に、Ｎ型クラッド層、Ｐ型クラッド層及び該Ｎ型及びＰ型クラッド層の間に位置する活性層を含む複数の半導体層が積層されてなるメサ部と、高抵抗化されたＩｎＰからなり上記メサ部の両側に位置する高抵抗ブロック層とを備え、上記メサ部は該メサ部の両側が上記Ｎ型クラッド層の途中までエッチングされることにより形成され、該メサ部の一部における活性層を光吸収層とした光変調器付半導体レーザダイオードであって、
上記メサ部の両側に上記Ｎ型クラッド層上に形成されたＮ型ＩｎＰからなるＰ型ブロック層と該Ｐ型ブロック層上に形成されたＮ型ＩｎＰからなるＮ型ブロック層と該Ｎ型ブロック層上に形成された上記高抵抗ブロック層とを含んでなる電流ブロック層を形成しかつ、上記メサ部の側面においてＮ型クラッド層と上記高抵抗ブロック層とを接するようにして上記メサ部と上記高抵抗ブロック層との間には上記Ｐ型ブロック層を形成しないようにしたことを特徴とする光変調器付半導体レーザダイオード。A mesa portion in which a plurality of semiconductor layers including an N-type cladding layer, a P-type cladding layer, and an active layer positioned between the N-type and P-type cladding layers are stacked on an N-type semiconductor substrate, and a high resistance A high resistance block layer made of InP and positioned on both sides of the mesa portion, and the mesa portion is formed by etching both sides of the mesa portion to the middle of the N-type cladding layer. A semiconductor laser diode with an optical modulator having a light absorption layer as an active layer in a part of
A P-type block layer made of N-type InP formed on the N-type cladding layer on both sides of the mesa portion, an N-type block layer made of N-type InP formed on the P-type block layer, and the N-type block Forming a current blocking layer including the high resistance block layer formed on the layer, and in contact with the N-type cladding layer and the high resistance block layer on a side surface of the mesa portion; A semiconductor laser diode with an optical modulator, wherein the P-type block layer is not formed between the high-resistance block layer.

上記Ｎ型クラッド層がＮ型ＩｎＰからなり、上記Ｐ型クラッド層がＰ型ＩｎＰからなる請求項１３記載の光変調器付半導体レーザダイオード。 14. The semiconductor laser diode with an optical modulator according to claim 13, wherein the N-type cladding layer is made of N-type InP, and the P-type cladding layer is made of P-type InP.

上記Ｎ型ブロック層は、上記メサ部の側面において上記Ｎ型クラッド層と接するように形成されている請求項１３又は１４記載の光変調器付半導体レーザダイオード。 15. The semiconductor laser diode with an optical modulator according to claim 13, wherein the N-type block layer is formed in contact with the N-type cladding layer on a side surface of the mesa portion.

上記Ｎ型ブロック層は、上記メサ部の側面を覆うように形成されている請求項１３又は１４記載の光変調器付半導体レーザダイオード。 15. The semiconductor laser diode with an optical modulator according to claim 13, wherein the N-type block layer is formed so as to cover a side surface of the mesa portion.