JP4151043B2

JP4151043B2 - Manufacturing method of optical semiconductor device

Info

Publication number: JP4151043B2
Application number: JP36622098A
Authority: JP
Inventors: 剛之山本; 卓也藤井
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1998-12-24
Filing date: 1998-12-24
Publication date: 2008-09-17
Anticipated expiration: 2018-12-24
Also published as: JP2000188441A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ通信などに用いられるＤＦＢ（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｆｅｅｄｂａｃｋ）レーザ、光変調器、光増幅器など無反射端面を必要とする光半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光半導体装置に於ける無反射端面の端面反射率を低減する手段は幾つか存在するが、無反射コーティング膜及び窓構造と呼ばれ導波路のコア層を端面まで設けない構造は、広い波長範囲に亙って端面反射率を低く抑えるのに有効な構造として知られている。
【０００３】
図１４は端面反射率を低減した無反射端面をもつ光半導体装置を表す要部切断平面図であり、図に於いて、１は導波路、１Ａは導波路のコア、２は無反射コーティング膜、３は窓構造をそれぞれ示し、そして、この窓構造３を作成するにも幾つかの手段が存在する。
【０００４】
図１５は窓構造の作成工程を説明する為の工程要所に於ける光半導体装置を表す要部切断斜面図である。尚、この例では、導波路のコア層を含むストライプ構造体をエッチングに依って形成している。
【０００５】
図１５（Ａ）参照
（１）
基板１１にバッファ層１２、コア層（活性層）１３、クラッド層１４を積層成長する。
【０００６】
図１５（Ｂ）参照
（２）
クラッド層１４の表面から基板１１に達するエッチングを行って、端面に欠如部分をもつストライプ構造体１５を形成する。
【０００７】
図１５（Ｃ）参照
（３）
ストライプ構造体１５の両脇を埋め込む電流ブロック層（区分せず）及び端面の欠如部分も含めて全体を埋め込む平坦化クラッド層１６を成長する。
【０００８】
図１５について説明したストライプ構造体１５を形成する方法に於いては、バッファ層１２、コア層１３、クラッド層１４を平坦な基板１１上に成長させることができる点が大きな利点になっているが、窓構造を形成する際、エッチング法を適用しているので、意図的に必要な手段を採らなければ端面は殆ど垂直な角度となって、反射率が低い無反射端面の実現は困難である。
【０００９】
図１６は窓構造の他の作成工程を説明する為の工程要所に於ける光半導体装置を表す要部切断斜面図である（要すれば「加藤他、１９９４年電子情報通信学会春季大会Ｃ−２２６」を参照）。尚、この例では、ストライプ構造体を選択成長に依って形成していて、一般に狭幅選択成長と呼ばれている。
【００１０】
図１６（Ａ）参照
（１）
基板２１に選択成長用マスク２２を形成する。
この選択成長用マスク２２はストライプ構造体の下地（基板２１）露出用開口２３をもち、そのストライプ構造体の下地露出用開口２３は、ストライプ構造体の欠如部分を生成させる為、両端が選択成長用マスク２２の一部２２Ａで覆われている。
【００１１】
図１６（Ｂ）参照
（２）
バッファ層２４、コア層２５、クラッド層２６を成長させ、端面に欠如部分をもつストライプ構造体２７を形成する。尚、選択成長用マスク２２が図に見られる構成の場合、その外側に露出されている基板２１の表面にもストライプ構造体２７と同様にバッファ層２４、コア層２５、クラッド層２６が成長されるのであるが図示を省略してある。
【００１２】
図１６（Ｃ）参照
（３）
選択成長用マスク２２を除去した後、端面の欠如部分も含めて全体を埋め込む平坦化クラッド層２８を成長する。
【００１３】
図１６について説明したストライプ構造体２７を形成する方法に於いては、ストライプ構造体２７を構成するバッファ層２４、コア層２５、クラッド層２６を狭い領域に選択成長させる為、成長させた各成長層が平坦になり難く、また、成長層が台形になるので、成長が進行するにつれて組成や成長速度が変化する旨の性質がある為、成長条件がかなり制限されてしまい、更にまた、ストライプ構造をバットジョイントで接続する光半導体装置の作成にはプロセス的整合をとることが困難である。
【００１４】
然しながら、図１６について説明した方法でストライプ構造体２７を（０１１）方向に形成した場合、コア層２５が終端に於いて自動的に（１１１）Ａ面と垂直から傾いた構造になる為、更に低反射率化される旨の利点がある。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明では、ストライプ構造体に於けるコア層の成長を平坦な基板上と殆ど同じ状態で実施しながらコア層端面が斜めの構造となるようにする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明では、ストライプ構造体を構成する半導体層を選択成長させること、そして、成長された半導体層をエッチングしてストライプ化することが基本になっている。
【００１７】
図１乃至図３は本発明の原理を解説する為の工程要所に於ける光半導体装置を表す要部切断斜面図であり、以下、これ等の図を参照しつつ説明する。
【００１８】
図１（Ａ）参照
１−（１）
基板３１に於ける窓構造形成予定部分にのみ選択成長用マスク３２を形成する。
【００１９】
図１（Ｂ）参照
１−（２）
選択成長用マスク３２を形成したままの状態に於いて、バッファ層３３、コア層３４、クラッド層３５を成長させる。
【００２０】
図２（Ａ）参照
２−（１）
選択成長用マスク３２を除去してから、クラッド層３５の表面から基板３１内に達するメサ・エッチングを行ってストライプ構造体３６を形成する。
【００２１】
図２（Ｂ）参照
２−（２）
ストライプ構造体３６の両脇を埋め込む半導体層（電流ブロック層）を再成長させる。
【００２２】
図３参照
３−（１）
平坦化する為の半導体層を成長させてクラッド層３７とする。尚、前記平坦化クラッド層３７は、ストライプ構造体３６の両端に於ける窓部分も埋め込むように形成される。
【００２３】
前記のようにして作成した光半導体装置に於いて、ストライプ構造体３６に於ける長手方向側面は、基板３１の表面に対して７０°〜９０°の角度をなし、横断面で見ると台形になっている。
【００２４】
また、ストライプ構造体３６を縦断面で見ると上下は殆ど平坦であって、端部は約５５°の傾斜で終端され、その端面と光半導体装置端面との間は平坦化クラッド層３７の材料と同じ材料で埋め込まれた構造になっている。
【００２５】
前記したところから、本発明に依る光半導体装置の製造方法では、
（１）
コア層を含むストライプ構造体の端面予定位置から装置端面予定位置の間を覆う選択成長用マスクを形成する工程と、次いで、選択成長用マスク以外の全面にＩｎＧａＡｓＰまたはＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓからなり且つ水平面に対して（１１１）面の成長斜面を端面とするコア層を形成する工程と、次いで、形成されたコア層をエッチングして前記コア層をストライプ状に加工する工程とが含まれてなることを特徴とするか、又は、
（２）
前記（１）に於いて、コア層上部のクラッド層形成時にコア層端面から装置端面の間の領域にも該クラッド層と同一の半導体層を形成する工程が含まれてなることを特徴とするか、又は、
（３）
前記（１）或いは（２）に於いて、選択成長用マスクの領域がマスク近傍のコア層に層厚分布が生じないサイズに限定されてなることを特徴とするか、又は、
（４）
前記（１）乃至（３）の何れか１に於いて、原料ガスに塩素を添加して選択成長を行う工程が含まれてなることを特徴とするか、又は、
（５）
前記（１）乃至（４）の何れか１に於いて、方形をなす選択成長用マスクの一辺が＜１１０＞に平行し且つ他方の辺が＜１−１０＞に平行することを特徴とするか、又は、
（６）
前記（１）或いは（２）或いは（４）の何れか１に於いて、コア層を含むストライプ構造体の端面予定位置から装置端面予定位置の間を覆う選択成長用マスクをストライプと直交する方向に延在させてなることを特徴とする。
【００３４】
前記手段を採ることに依り、ストライプ構造体の端部は選択成長で実現させている為に（１１１）面に近い斜面となり、半導体層を所要ストライプと同じ幅をなす狭い面に選択成長させた場合と同様、窓構造を形成した際の端面反射率低減効果は良好に維持され、しかも、半導体層を選択成長させる際、結晶を成長させない領域は、窓構造を形成する微小な領域近傍に限定することに依って、半導体層の大部分が平坦な基板上に成長されるので、従来の狭幅選択成長の場合と比較して許容できる結晶成長条件が極めて広くなり、また、成長と共に組成や成長速度が変化することもなくなって光半導体装置の製造は容易になる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
図４乃至図９は本発明に於ける実施の形態１を説明する為の工程要所に於ける光増幅器を表す要部切断面図であり、何れの図に於いても、（Ａ）が縦断面（長手方向）図であり、（Ｂ）が横断面（短手方向）図である。
【００３６】
図４参照
４−（１）
化学気相堆積（ｃｈｅｍｉｃａｌｖａｐｏｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）法を適用することに依り、ｎ−ＩｎＰ基板４１上に厚さ２００〔ｎｍ〕のＳｉＯ₂膜を形成する。
【００３７】
４−（２）
リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセス、並びに、エッチャントを緩衝フッ酸とするウエット・エッチング法を適用することに依り、前記工程４−（１）に於いて形成したＳｉＯ₂膜のエッチングを行って、窓構造形成予定部分に２０〔μｍ〕×２０〔μｍ〕の四角形をなす選択成長用マスク膜４２を形成する。
【００３８】
マスク膜４２の方向は一辺が＜１１０＞方向になって、その一辺に直交する方向の一辺が＜１−１０＞方向となるようにする。
【００３９】
図５参照
５−（１）
有機金属化学気相成長（ｍｅｔａｌｏｒｇａｎｉｃｖａｐｏｒｐｈａｓｅｅｐｉｔａｘｙ：ＭＯＶＰＥ）法を適用することに依り、基板４１上にバッファ層４３、コア層（活性層）４４、クラッド層４５を成長する。
【００４０】
ここで成長した各半導体層について主要なデータを例示すると次の通りである。
▲１▼ バッファ層４３について
材料：ｎ−ＩｎＰ
不純物濃度：５×１０¹⁷〔cm^-3〕
層厚：５００〔ｎｍ〕
▲２▼ コア層４４について
材料：ＩｎＧａＡｓＰ
層厚：２００〔ｎｍ〕
▲３▼ クラッド層４５について
材料：ｐ−ＩｎＰ
不純物濃度：５×１０¹⁷〔cm^-3〕
層厚：５００〔ｎｍ〕
【００４１】
この場合、各半導体層はマスク膜４２上には成長されず、そして、マスク膜４２の近傍では成長速度が遅い（１１１）面が現れ、また、成長エリアの面積や原料の拡散長に比較してマスク膜４２の面積が小さい為、マスク膜４２上で消費されない原料が隣接領域に拡散して成長層厚が増大する現象は殆ど生じない。尚、成長させる各半導体層の平坦性を向上するには、半導体層の成長中に例えばＣＨ₃ＣｌやＨＣｌなど塩素系ガスを原料ガスと同時に成長室中に導入すると有効である。
【００４２】
図６参照
６−（１）
フッ酸中に浸漬してＳｉＯ₂からなるマスク膜４２を除去する。
【００４３】
６−（２）
ＣＶＤ法を適用することに依り、厚さが例えば２５０〔ｎｍ〕のＳｉＯ₂膜を形成する。
【００４４】
６−（３）
リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセス、及び、エッチャントを緩衝フッ酸とするウエット・エッチング法を適用することに依り、マスク膜４２が存在して結晶が成長されていない領域を通る幅１〔μｍ〕のＳｉＯ₂からなるストライプ・マスク膜４６を形成する。
【００４５】
エッチング・ガスをＣ₂Ｈ₆／Ｈ₂／Ｏ₂からなる混合ガスとするドライ・エッチング法を適用することに依り、ストライプ・マスク膜４６をマスクとしてクラッド層４５の表面から基板４１内に達するメサ・エッチングを行って、高さ約１．５〔μｍ〕程度のストライプ構造体４７を形成する。
【００４６】
図７参照
７−（１）
ＳｉＯ₂からなるストライプ・マスク膜４６を残した状態でＭＯＶＰＥ法を適用することに依り、ｐ型層とｎ型層とからなる電流ブロック層４８を形成してストライプ構造体４７の両脇を埋める。
【００４７】
電流ブロック層４８に於ける主要なデータを例示すると次の通りである。
▲１▼ ｐ型層について
材料：ｐ−ＩｎＰ
不純物濃度：２×１０¹⁸〔cm^-3〕
▲２▼ ｎ型層について
材料：ｎ−ＩｎＰ
不純物濃度：２×１０¹⁸〔cm^-3〕
尚、電流ブロック層４８の厚さは、高さが約１．５〔μｍ〕程度であるストライプ構造体４７が埋め込めれば良い。
【００４８】
図８参照
８−（１）
フッ酸中に浸漬してＳｉＯ₂からなるストライプ・マスク膜４６を除去してからＭＯＶＰＥ法を適用することに依り、全面に平坦化クラッド層４９及び電極コンタクト層５０を形成して全体を埋める。
【００４９】
この場合、ストライプ構造体４７両端の欠如部分も平坦化クラッド層４９で埋められるので窓構造が実現される。
【００５０】
平坦化クラッド層４９及び電極コンタクト層５０に於ける主要なデータを例示すると次の通りである。
▲１▼ 平坦化クラッド層４９について
材料：ｐ−ＩｎＰ
不純物濃度：２×１０¹⁸〔cm^-3〕
厚さ：２．５〔μｍ〕（ストライプ構造体４７上に於いて）
▲２▼ 電極コンタクト層５０について
材料：ｐ−ＩｎＧａＡｓ
不純物濃度：１×１０¹⁹〔cm^-3〕
厚さ：５００〔ｎｍ〕
尚、ストライプ構造体４７の頂面に在るクラッド層４５は平坦化クラッド層４９と同材料である為、図中で破線で示してある。
【００５１】
図９参照
９−（１）
図示しないが、ｐ側電極及びｎ側電極を形成してから、窓の位置で劈開し、通常の技法を適用することに依り、劈開面に無反射コーティング膜５１を形成して完成する。
【００５２】
このようにして作成した光増幅器では、端面反射率の低下に依って、より高注入状態まで、両端面の反射で形成される共振器に依る波長に対する利得の変動が抑止され、より高い利得を得ることができる。
【００５３】
また、光増幅器では、その偏波依存性が大きな問題となるが、バルクの半導体層をコア層として用いた場合、図１６について説明した従来の技術では、コア層の下部と上部とで歪量が異なってしまう為に設計が極めて難しいのであるが、前記実施の形態１も含め、本発明に依った場合、窓構造の作成はストライプ構造体のコア層の組成や厚さなどに殆ど影響を与えないので、平坦な基板上に作成する場合と同様な設計が可能である。
【００５４】
実施の形態１に於いては、ストライプ構造体４７を＜１１０＞方向に形成しているが、これを＜１１０＞方向から数度例えば５°程度傾けても良く、このようにストライプ構造体４７を光増幅器の端面に対して垂直から傾けることは更なる反射率低減に有効である。尚、この場合であっても、選択成長用マスク膜４２の各辺は＜１１０＞方向と＜１−１０＞方向になるように形成する。
【００５５】
因みに、従来の狭幅選択成長では、前記のような傾きをもたせた場合、ストライプ構造体の側面にステップを生じ易くなり、そのステップは光損失の原因となるのであるが、本発明では、ストライプ構造体をドライ・エッチングで形成しているので、側面にステップが生じることはない。
【００５６】
図１０は本発明に於ける実施の形態２を説明する為のλ／４シフトＤＦＢレーザを表す要部縦断面図であり、図９に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
【００５７】
実施の形態２に依るλ／４シフトＤＦＢレーザと実施の形態１で作成した光増幅器とで構成が相違するところは、ｎ−ＩｎＰ基板４１の表面に回折格子４１Ｇが形成してあること、ｎ−ＩｎＰからなるバッファ層４３がｎ−ＩｎＧａＡｓＰを材料とするガイド層４３Ｇになっていること、そして、コア層（活性層）４４が量子井戸で構成されていることである。尚、４１Ｓはλ／４位相シフトを指示している。
【００５８】
このλ／４シフトＤＦＢレーザを作成するには、実施の形態１について説明した選択成長用マスク膜４２を形成する前の段階でλ／４位相シフト４１Ｇをもつ回折格子４１Ｇを形成し、次いで、λ／４位相シフト４１Ｇを中央にして所定長の両端に窓構造を形成する為の選択成長用マスク膜４２を形成する工程を採れば良く、その後の工程は実施の形態１と同じである。
【００５９】
本発明で採用している選択成長用マスク膜４２が形成されている領域は狭いので、実施の形態１と同様、先ず選択成長用マスク膜４２を形成し、それから回折格子４１Ｇを形成することもできる。
【００６０】
図１１は本発明に於ける実施の形態３を説明する為の変調器集積化ＤＦＢレーザを表す要部説明図であり、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は横断面図、（Ｃ）は平面説明図をそれぞれ示し、図１０に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
【００６１】
実施の形態３に依る変調器集積化ＤＦＢレーザと実施の形態２に依るＤＦＢレーザとで構成が相違するところは、ＤＦＢレーザ部分６１に変調器部分６２が集積化されていること、ｐ−ＩｎＧａＡｓ電極コンタクト層がＤＦＢレーザ部分の電極コンタクト層５０Ｌと変調器部分の電極コンタクト層５０Ｍに分断されていること、窓構造は変調器部分６２の端面近傍にのみ形成されていること、変調器部分６２の端面には無反射コーティング膜５１Ｍが形成され且つＤＦＢレーザ部分の端面には高反射コーティング膜５１Ｌが形成されていることである。
【００６２】
また、変調器集積化ＤＦＢレーザを高速変調可能とする為、実施の形態３に於いては、ストライプ構造体の両脇を埋める電流ブロック層４８が高抵抗ＩｎＰ層とｎ−ＩｎＰ層とが順に積層されたものからなっている。
【００６３】
実施の形態３に依る変調器集積化ＤＦＢレーザを作成する際、選択成長に依ってＤＦＢレーザ部分よりも変調器部分のエネルギ・バンド・ギャップが少し大きくなるようにバンド・ギャップ制御を行っているが、その選択成長用マスクの形成工程を利用して窓構造形成の為の選択成長用マスクの形成を行っている。
【００６４】
即ち、図１１（Ｃ）に見られるように成長層のバンド・ギャップ波長を制御する為に形成するＳｉＯ₂からなるマスク膜４２Ｇと窓構造を形成する為の選択成長用マスク膜４２とを一つのパターン・マスクを用いて同じ工程で形成することができる。
【００６５】
図１２は本発明に於ける実施の形態４を説明する為の変調器集積化ＤＦＢレーザを表す要部縦断面図であり、図１１に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
【００６６】
実施の形態４に依る変調器集積化ＤＦＢレーザは、結晶再成長に依るバットジョイント法を採用して作成したところが実施の形態３に依る変調器集積化ＤＦＢレーザと相違している。
【００６７】
即ち、まず、ＤＦＢレーザ部分６１に在る基板４１に回折格子４１Ｇを形成してから変調器部分６２の端面近傍に窓構造を形成する為のＳｉＯ₂からなる選択成長用マスク（図示せず）を形成し、その後、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層４３Ｇ、ＩｎＧａＡｓＰ歪み量子井戸からなるコア層、ｐ−ＩｎＰクラッド層４５を形成する。
【００６８】
ここで形成したコア層は、変調器部分６２に於ける吸収層として形成するものであり、従って、これをコア層４４Ｍとする。
【００６９】
次に、ＤＦＢレーザ部分６１のコア層４４Ｍとｐ−ＩｎＰクラッド層４５を除去してからＩｎＧａＡｓＰ歪み量子井戸からなるＤＦＢレーザの活性層となるコア層４４Ｌとｐ−ＩｎＰクラッド層４５を成長し、以後、実施の形態３と同様、ＤＦＢレーザ部分６１及び変調器部分６２をエッチングしてストライプ構造体に加工し、両脇を電流ブロック層で埋め込み、全面に平坦化クラッド層４９と電極コンタクト層を成長し、電極コンタクト層のエッチングを行って電極コンタクト層５０Ｌ及び５０Ｍに分断し、電極（図示せず）を形成してから劈開し、高反射コーティング膜５１Ｌ及び無反射コーティング膜５１Ｍを形成して完成する。
【００７０】
通常、変調器集積化ＤＦＢレーザに於ける限界性能を実現しようとする場合、ＤＦＢレーザ部分に適合する半導体層構造と変調器部分に適合する半導体層構造とが必要であり、従って、図１１について説明した実施の形態３で適用した選択成長法では実現するのは困難であるが、図１２について説明した実施の形態４で適用したバットジョイント法を適用すれば可能である。
【００７１】
また、高性能の変調器集積化ＤＦＢレーザをバットジョイント法を適用して実現する場合、従来のエッチングのみに依る方法では実現困難であった終端が斜面になっている窓構造も、図１２について説明した実施の形態４に依れば容易に形成することができる。
【００７２】
図１３は本発明に於ける実施の形態５を説明する為の工程要所に於けるハイ・メサ構造の電界吸収型変調器を表す要部切断斜面図であり、図４乃至図９に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
【００７３】
図１３（Ａ）参照
１３−（１）
図４及び図５について説明した実施の形態１に於ける工程と全く同じ工程を実施して、ｎ−ＩｎＰ基板４１上に選択成長用マスク膜４２を形成してからバッファ層４３、コア層４４、クラッド層４５を形成し、その後、選択成長用マ
スク膜４２を除去する。
【００７４】
１３−（２）
実施の形態１では、次の工程として、ストライプ構造体４７を形成する為のメサ・エッチングを実施するのであるが、本実施の形態では、再びＭＯＶＰＥ法を適用することに依り、クラッド層４９及び電極コンタクト層５０を形成する。
【００７５】
本実施の形態に於いても、クラッド層４９及び電極コンタクト層５０の材料は、実施の形態１と同様、ｐ−ＩｎＰ及びｐ−ＩｎＧａＡｓを用いてよい。
【００７６】
図１３（Ｂ）参照
１３−（３）
ＣＶＤ法を適用することに依り、ＳｉＯ₂膜を形成し、リソグラフィ技術を適用することに依り、ＳｉＯ₂膜のパターニングを行なって、窓構造形成予定領域を通る幅２〔μｍ〕のストライプ・マスク膜を形成する。
【００７７】
１３−（４）
エッチング・ガスをＣ₂Ｈ₆／Ｈ₂／Ｏ₂からなる混合ガスとするドライ・エッチング法を適用することに依り、ストライプ・マスク膜をマスクとして電極コンタクト層５０の表面からコア層４４を越えて要すれば基板４１内に達するメサ・エッチングを行って、高さ約３．５〔μｍ〕程度に達するストライプ構造体４７を形成する。
【００７８】
図１３（Ｃ）参照
１３−（５）
クラッド層４９及び電極コンタクト層５０をもつハイ・メサ構造のストライプ構造体４７を含む全面をＳｉＯ₂からなる絶縁膜５２で覆い、ストライプ構造体４７の頂面に在る絶縁膜５２のみ除去してから電極を形成し、その後、劈開工程などを経てハイ・メサ構造の電界吸収型変調器を完成する。
【００７９】
実施の形態５は、単一モード導波路構造にすることが困難である為、半導体レーザや光増幅器などには適用できないが、工程が全体として簡易化されるので、例示したような変調器には有効である。
【００８０】
本発明に於いては、前記各実施の形態に限られることなく、他に多くの改変を実現することができる。
【００８１】
例えば、各実施の形態に於けるＳｉＯ₂からなる選択成長用マスクは、正方形としてあるが、長方形であっても良く、また、ストライプと直交しない辺は直線である必要はない。
【００８２】
また、マスクの面積が広くなるので、ストライプ構造体を平坦化する条件は若干狭くなるが、ストライプに直交する方向にストライプの選択成長用マスクを設けても良い。
【００８３】
何れにしても、選択成長用マスクで覆われている領域は極めて狭いので、コア層やガイド層に選択性が悪い物質、即ち、Ａｌを含む材料を用いることも可能であり、例えば実施の形態５に於けるコア層（吸収層）にＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓからなる引っ張り歪み量子井戸構造を採用することもできる。
【００８４】
【発明の効果】
本発明の光半導体装置の製造方法に於いては、コア層を含むストライプ構造体の端面予定位置から装置端面予定位置の間を覆う選択成長用マスクを形成する工程と、次いで、選択成長用マスク以外の全面にＩｎＧａＡｓＰまたはＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓからなり且つ水平面に対して（１１１）面の成長斜面を端面とするコア層を形成する工程と、次いで、形成されたコア層をエッチングして前記コア層をストライプ状に加工する工程とが含まれる。
【００８５】
前記構成を採ることに依り、ストライプ構造体の端部は選択成長で実現させている為に（１１１）面に近い斜面となり、半導体層を所要ストライプと同じ幅をなす狭い面に選択成長させた場合と同様、窓構造を形成した際の端面反射率低減効果は良好に維持され、しかも、半導体層を選択成長させる際、結晶を成長させない領域は、窓構造を形成する微小な領域近傍に限定することに依って、半導体層の大部分が平坦な基板上に成長されるので、従来の狭幅選択成長の場合と比較して許容できる結晶成長条件が極めて広くなり、また、成長と共に組成や成長速度が変化することもなくなって光半導体装置の製造は容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理を解説する為の工程要所に於ける光半導体装置を表す要部切断斜面図である。
【図２】本発明の原理を解説する為の工程要所に於ける光半導体装置を表す要部切断斜面図である。
【図３】本発明の原理を解説する為の工程要所に於ける光半導体装置を表す要部切断斜面図である。
【図４】本発明に於ける実施の形態１を説明する為の工程要所に於ける光増幅器を表す要部切断面図である。
【図５】本発明に於ける実施の形態１を説明する為の工程要所に於ける光増幅器を表す要部切断面図である。
【図６】本発明に於ける実施の形態１を説明する為の工程要所に於ける光増幅器を表す要部切断面図である。
【図７】本発明に於ける実施の形態１を説明する為の工程要所に於ける光増幅器を表す要部切断面図である。
【図８】本発明に於ける実施の形態１を説明する為の工程要所に於ける光増幅器を表す要部切断面図である。
【図９】本発明に於ける実施の形態１を説明する為の工程要所に於ける光増幅器を表す要部切断面図である。
【図１０】本発明に於ける実施の形態２を説明する為のλ／４シフトＤＦＢレーザを表す要部縦断面図である。
【図１１】本発明に於ける実施の形態３を説明する為の変調器集積化ＤＦＢレーザを表す要部説明図である。
【図１２】本発明に於ける実施の形態４を説明する為の変調器集積化ＤＦＢレーザを表す要部縦断面図である。
【図１３】本発明に於ける実施の形態５を説明する為の工程要所に於けるハイ・メサ構造の電界吸収型変調器を表す要部切断斜面図である。
【図１４】端面反射率を低減した無反射端面をもつ光半導体装置を表す要部切断平面図である。
【図１５】窓構造の作成工程を説明する為の工程要所に於ける光半導体装置を表す要部切断斜面図である。
【図１６】窓構造の他の作成工程を説明する為の工程要所に於ける光半導体装置を表す要部切断斜面図である。
【符号の説明】
４１基板
４２選択成長用マスク膜
４３バッファ層
４４コア層
４５クラッド層
４６ストライプ・マスク膜
４７ストライプ構造体
４８電流ブロック層
４９平坦化クラッド層
５０電極コンタクト層
５１無反射コーティング膜[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical semiconductor device that requires a non-reflective end face such as a DFB (distributed feedback) laser, an optical modulator, an optical amplifier, etc. used for optical fiber communication. Set It relates to a manufacturing method.
[0002]
[Prior art]
There are several means to reduce the end face reflectivity of the non-reflective end face in the optical semiconductor device, but the structure that does not provide the core layer of the waveguide called the non-reflective coating film and the window structure has a wide wavelength range. Therefore, it is known as an effective structure for keeping the end face reflectance low.
[0003]
FIG. 14 is a fragmentary plan view showing an optical semiconductor device having an antireflection end face with reduced end face reflectivity. In the figure, 1 is a waveguide, 1A is a core of the waveguide, and 2 is an antireflection coating film. Reference numeral 3 denotes a window structure, and there are several means for creating the window structure 3.
[0004]
FIG. 15 is a sectional view showing a principal part of an optical semiconductor device at a process point for explaining a window structure creation process. In this example, the stripe structure including the core layer of the waveguide is formed by etching.
[0005]
Refer to FIG.
(1)
A buffer layer 12, a core layer (active layer) 13, and a cladding layer 14 are stacked on the substrate 11.
[0006]
Refer to FIG.
(2)
Etching reaching the substrate 11 from the surface of the clad layer 14 is performed to form a stripe structure 15 having a missing portion on the end face.
[0007]
Refer to FIG.
(3)
A current blocking layer (not divided) that embeds both sides of the stripe structure 15 and a planarization clad layer 16 that embeds the whole including the lack of the end face are grown.
[0008]
In the method of forming the stripe structure 15 described with reference to FIG. 15, the buffer layer 12, the core layer 13, and the cladding layer 14 can be grown on the flat substrate 11, which is a great advantage. Since the etching method is applied when forming the window structure, the end face is almost vertical angle unless necessary measures are taken intentionally, and it is difficult to realize a non-reflecting end face with low reflectivity. .
[0009]
FIG. 16 is a cut-away perspective view of an essential part showing an optical semiconductor device at a process point for explaining another process of creating a window structure (if necessary, “Kato et al., 1994 IEICE Spring Conference C -226 "). In this example, the stripe structure is formed by selective growth, which is generally called narrow width selective growth.
[0010]
Refer to FIG.
(1)
A selective growth mask 22 is formed on the substrate 21.
This selective growth mask 22 has an opening 23 for exposing the base (substrate 21) of the stripe structure, and since the base exposure opening 23 of the stripe structure generates a lacking portion of the stripe structure, both ends are selectively grown. The mask 22 is covered with a part 22A.
[0011]
Refer to FIG.
(2)
A buffer layer 24, a core layer 25, and a clad layer 26 are grown to form a stripe structure 27 having a missing portion on the end face. In the case where the selective growth mask 22 is shown in the drawing, the buffer layer 24, the core layer 25, and the cladding layer 26 are grown on the surface of the substrate 21 exposed to the outside in the same manner as the stripe structure 27. However, the illustration is omitted.
[0012]
Refer to FIG.
(3)
After the selective growth mask 22 is removed, a planarization clad layer 28 is grown that embeds the entire surface including the lack of the end face.
[0013]
In the method of forming the stripe structure 27 described with reference to FIG. 16, the buffer layer 24, the core layer 25, and the cladding layer 26 constituting the stripe structure 27 are selectively grown in a narrow region. Since the layer is difficult to be flat and the growth layer is trapezoidal, the composition and growth rate change as the growth proceeds, so the growth conditions are considerably limited, and the stripe structure It is difficult to achieve process matching in the production of an optical semiconductor device in which the butt joints are connected.
[0014]
However, when the stripe structure 27 is formed in the (011) direction by the method described with reference to FIG. 16, the core layer 25 automatically has a structure inclined from the perpendicular to the (111) A plane at the end. There is an advantage that the reflectance is lowered.
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
In the present invention, the growth of the core layer in the stripe structure is carried out in almost the same state as that on a flat substrate so that the end face of the core layer has an oblique structure.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, it is fundamental to selectively grow a semiconductor layer constituting a stripe structure, and to strip the grown semiconductor layer by etching.
[0017]
FIG. 1 to FIG. 3 are fragmentary cut perspective views showing an optical semiconductor device at a process point for explaining the principle of the present invention, and will be described below with reference to these drawings.
[0018]
Refer to FIG.
1- (1)
A selective growth mask 32 is formed only on the window structure formation portion of the substrate 31.
[0019]
Refer to FIG.
1- (2)
In the state where the selective growth mask 32 is still formed, the buffer layer 33, the core layer 34, and the cladding layer 35 are grown.
[0020]
Refer to FIG.
2- (1)
After removing the selective growth mask 32, the stripe structure 36 is formed by performing mesa etching from the surface of the cladding layer 35 into the substrate 31.
[0021]
Refer to FIG.
2- (2)
A semiconductor layer (current blocking layer) embedded on both sides of the stripe structure 36 is regrown.
[0022]
See Figure 3
3- (1)
A semiconductor layer for planarization is grown to form a clad layer 37. The flattening clad layer 37 is formed so as to bury the window portions at both ends of the stripe structure 36.
[0023]
In the optical semiconductor device manufactured as described above, the side surface in the longitudinal direction of the stripe structure 36 forms an angle of 70 ° to 90 ° with the surface of the substrate 31 and is trapezoidal when viewed in cross section. It has become.
[0024]
Further, when the stripe structure 36 is viewed in a longitudinal section, the top and bottom are almost flat, the end is terminated with an inclination of about 55 °, and the material of the planarization cladding layer 37 is between the end face and the end face of the optical semiconductor device. The structure is embedded with the same material.
[0025]
From the above, in the method of manufacturing an optical semiconductor device according to the present invention,
(1)
A step of forming a selective growth mask that covers between the planned end face position of the stripe structure including the core layer and the planned end face position of the device; and then, the entire surface other than the selective growth mask is made of InGaAsP or InAlAs / InGaAs. And a (111) growth slope with respect to the horizontal plane Forming the core layer, and then etching the formed core layer Above Or a step of processing the core layer into a stripe shape, or
(2)
In the above (1), the step of forming the same semiconductor layer as the cladding layer is also included in the region between the end surface of the core layer and the end surface of the device when forming the cladding layer above the core layer Or
(3)
In the above (1) or (2), the selective growth mask region is limited to a size that does not cause a layer thickness distribution in the core layer in the vicinity of the mask, or
(4)
In any one of the above (1) to (3), a step of adding chlorine to the source gas and performing selective growth is included, or
(5)
Any one of (1) to (4) is characterized in that one side of the selective growth mask having a square shape is parallel to <110> and the other side is parallel to <1-10>. Or
(6)
In any one of (1), (2), or (4), the selective growth mask that covers the space between the planned end face position of the stripe structure including the core layer and the planned end face position of the device is perpendicular to the stripe. It is characterized by being extended to.
[0034]
By adopting the above means, the edge of the stripe structure is realized by selective growth, so that it becomes a slope close to the (111) plane, and the semiconductor layer is selectively grown on a narrow surface having the same width as the required stripe. As in the case, the effect of reducing the edge reflectivity when the window structure is formed is maintained well, and the area where the crystal is not grown when the semiconductor layer is selectively grown is limited to the vicinity of the minute area forming the window structure. As a result, most of the semiconductor layer is grown on a flat substrate, so that the allowable crystal growth conditions are much wider than in the case of the conventional narrow width selective growth. The growth of the optical semiconductor device is facilitated without changing the growth rate.
[0035]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
4 to 9 are fragmentary sectional views showing the optical amplifier in the essential points of the process for explaining the first embodiment of the present invention. It is a longitudinal cross-sectional (longitudinal direction) figure, (B) is a cross-sectional (short side direction) figure.
[0036]
See Figure 4
4- (1)
By applying a chemical vapor deposition (CVD) method, SiO 200 having a thickness of 200 nm is formed on the n-InP substrate 41. ₂ A film is formed.
[0037]
4- (2)
By applying a resist process in the lithography technique and a wet etching method using an etchant as a buffered hydrofluoric acid, the SiO formed in the step 4- (1) is applied. ₂ The film is etched to form a selective growth mask film 42 having a square shape of 20 [μm] × 20 [μm] in a portion where the window structure is to be formed.
[0038]
The direction of the mask film 42 is such that one side is the <110> direction, and one side perpendicular to the one side is the <1-10> direction.
[0039]
See Figure 5
5- (1)
By applying a metalorganic chemical vapor phase epitaxy (MOVPE) method, a buffer layer 43, a core layer (active layer) 44, and a clad layer 45 are grown on the substrate 41.
[0040]
The main data for each of the grown semiconductor layers is exemplified as follows.
(1) About the buffer layer 43
Material: n-InP
Impurity concentration: 5 × 10 ¹⁷ 〔cm ^-3 ]
Layer thickness: 500 [nm]
(2) About the core layer 44
Material: InGaAsP
Layer thickness: 200 [nm]
(3) About the cladding layer 45
Material: p-InP
Impurity concentration: 5 × 10 ¹⁷ 〔cm ^-3 ]
Layer thickness: 500 [nm]
[0041]
In this case, each semiconductor layer is not grown on the mask film 42, and a (111) plane with a slow growth rate appears in the vicinity of the mask film 42, and compared with the area of the growth area and the diffusion length of the raw material. Since the area of the mask film 42 is small, the phenomenon that the raw material not consumed on the mask film 42 diffuses into the adjacent region and the thickness of the growth layer increases hardly occurs. In order to improve the flatness of each semiconductor layer to be grown, for example, during the growth of the semiconductor layer, for example, CH _Three It is effective to introduce a chlorine-based gas such as Cl or HCl into the growth chamber simultaneously with the source gas.
[0042]
See FIG.
6- (1)
Immerse in hydrofluoric acid to remove SiO ₂ The mask film 42 made of is removed.
[0043]
6- (2)
By applying the CVD method, SiO having a thickness of, for example, 250 [nm] ₂ A film is formed.
[0044]
6- (3)
By applying a resist process in the lithography technique and a wet etching method using an etchant as a buffered hydrofluoric acid, a width of 1 [μm] passing through a region where the mask film 42 is present and no crystal is grown. SiO ₂ A stripe mask film 46 is formed.
[0045]
Etching gas C ₂ H ₆ / H ₂ / O ₂ By applying a dry etching method using a mixed gas comprising: a mesa etching reaching the inside of the substrate 41 from the surface of the cladding layer 45 using the stripe mask film 46 as a mask, a height of about 1.5 [ A stripe structure 47 of about [mu] m] is formed.
[0046]
See FIG.
7- (1)
SiO ₂ By applying the MOVPE method while leaving the stripe mask film 46 made of, a current blocking layer 48 made of a p-type layer and an n-type layer is formed to fill both sides of the stripe structure 47.
[0047]
The main data in the current blocking layer 48 is exemplified as follows.
(1) About p-type layer
Material: p-InP
Impurity concentration: 2 × 10 ¹⁸ 〔cm ^-3 ]
(2) About n-type layer
Material: n-InP
Impurity concentration: 2 × 10 ¹⁸ 〔cm ^-3 ]
The thickness of the current blocking layer 48 may be embedded in the stripe structure 47 having a height of about 1.5 [μm].
[0048]
See FIG.
8- (1)
Immerse in hydrofluoric acid to remove SiO ₂ The striped mask film 46 is removed and then the MOVPE method is applied to form a planarization clad layer 49 and an electrode contact layer 50 on the entire surface to fill the entire surface.
[0049]
In this case, the lacking portions at both ends of the stripe structure 47 are also filled with the flattening cladding layer 49, so that a window structure is realized.
[0050]
Examples of main data in the planarization cladding layer 49 and the electrode contact layer 50 are as follows.
(1) About the flattened cladding layer 49
Material: p-InP
Impurity concentration: 2 × 10 ¹⁸ 〔cm ^-3 ]
Thickness: 2.5 [μm] (on the stripe structure 47)
(2) About electrode contact layer 50
Material: p-InGaAs
Impurity concentration: 1 × 10 ¹⁹ 〔cm ^-3 ]
Thickness: 500 [nm]
Note that the clad layer 45 on the top surface of the stripe structure 47 is made of the same material as that of the flattened clad layer 49 and is therefore indicated by a broken line in the drawing.
[0051]
See FIG.
9- (1)
Although not shown, the p-side electrode and the n-side electrode are formed, and then cleaved at the position of the window. By applying a normal technique, the non-reflective coating film 51 is formed on the cleaved surface to complete.
[0052]
In the optical amplifier produced in this way, the fluctuation of the gain with respect to the wavelength due to the resonator formed by the reflection of both end faces is suppressed to a higher injection state due to the decrease in the end face reflectivity, and a higher gain is obtained. Obtainable.
[0053]
In addition, in the optical amplifier, the polarization dependency is a serious problem. However, when a bulk semiconductor layer is used as the core layer, the conventional technique described with reference to FIG. However, according to the present invention including the first embodiment, the creation of the window structure has almost no influence on the composition and thickness of the core layer of the stripe structure. Since it is not given, a design similar to the case of producing on a flat substrate is possible.
[0054]
In the first embodiment, the stripe structure 47 is formed in the <110> direction. However, the stripe structure 47 may be inclined by several degrees, for example, about 5 ° from the <110> direction. It is effective to further reduce the reflectance by inclining from the vertical to the end face of the optical amplifier. Even in this case, each side of the selective growth mask film 42 is formed in the <110> direction and the <1-10> direction.
[0055]
Incidentally, in the conventional narrow selective growth, when the inclination as described above is given, a step is easily generated on the side surface of the stripe structure, and this step causes light loss. Since the structure is formed by dry etching, there is no step on the side surface.
[0056]
FIG. 10 is a longitudinal sectional view of a main part showing a λ / 4 shift DFB laser for explaining the second embodiment of the present invention. Do the same symbols as those used in FIG. 9 denote the same parts? Or it shall have the same meaning.
[0057]
The difference between the λ / 4 shift DFB laser according to the second embodiment and the optical amplifier produced in the first embodiment is that a diffraction grating 41G is formed on the surface of the n-InP substrate 41, n That is, the buffer layer 43 made of -InP is a guide layer 43G made of n-InGaAsP, and the core layer (active layer) 44 is composed of a quantum well. Note that 41S indicates a λ / 4 phase shift.
[0058]
In order to produce this λ / 4 shift DFB laser, the diffraction grating 41G having the λ / 4 phase shift 41G is formed in the stage before the formation of the selective growth mask film 42 described in the first embodiment, and then A step of forming a selective growth mask film 42 for forming window structures at both ends of a predetermined length with the λ / 4 phase shift 41G as the center may be employed, and the subsequent steps are the same as those in the first embodiment.
[0059]
Since the region where the selective growth mask film 42 employed in the present invention is formed is narrow, the selective growth mask film 42 may be formed first and then the diffraction grating 41G may be formed as in the first embodiment. it can.
[0060]
11A and 11B are main part explanatory views showing a modulator integrated DFB laser for explaining the third embodiment of the present invention. FIG. 11A is a longitudinal sectional view, FIG. 11B is a transverse sectional view, and FIG. ) Respectively indicate plan views, and the same symbols as those used in FIG. 10 represent the same parts or have the same meaning.
[0061]
The difference in configuration between the modulator integrated DFB laser according to the third embodiment and the DFB laser according to the second embodiment is that the modulator portion 62 is integrated in the DFB laser portion 61, and p-InGaAs. The electrode contact layer is divided into the electrode contact layer 50L of the DFB laser portion and the electrode contact layer 50M of the modulator portion, the window structure is formed only near the end face of the modulator portion 62, and the modulator portion 62 The non-reflective coating film 51M is formed on the end surface of the DFB laser, and the highly reflective coating film 51L is formed on the end surface of the DFB laser portion.
[0062]
Further, in order to enable high-speed modulation of the modulator integrated DFB laser, in the third embodiment, the current blocking layer 48 that fills both sides of the stripe structure is formed of a high-resistance InP layer and an n-InP layer in order. It is made up of laminated ones.
[0063]
When producing the modulator integrated DFB laser according to the third embodiment, the band gap control is performed so that the energy band gap of the modulator portion is slightly larger than that of the DFB laser portion by selective growth. However, the selective growth mask for forming the window structure is formed using the selective growth mask forming process.
[0064]
That is, as shown in FIG. 11C, SiO formed to control the band gap wavelength of the growth layer. ₂ The mask film 42G made of and the selective growth mask film 42 for forming the window structure can be formed in the same process using one pattern mask.
[0065]
FIG. 12 is a longitudinal sectional view showing a principal part of a modulator integrated DFB laser for explaining the fourth embodiment of the present invention. Do the same symbols as those used in FIG. 11 represent the same parts? Or it shall have the same meaning.
[0066]
The modulator integrated DFB laser according to the fourth embodiment differs from the modulator integrated DFB laser according to the third embodiment in that the modulator integrated DFB laser is manufactured by employing the butt joint method based on crystal regrowth.
[0067]
That is, first, a SiO 2 for forming a window structure near the end face of the modulator portion 62 after forming the diffraction grating 41G on the substrate 41 in the DFB laser portion 61. ₂ A selective growth mask (not shown) is formed, and then an n-InGaAsP guide layer 43G, a core layer made of an InGaAsP strained quantum well, and a p-InP cladding layer 45 are formed.
[0068]
The core layer formed here is formed as an absorption layer in the modulator portion 62, and is therefore referred to as a core layer 44M.
[0069]
Next, after removing the core layer 44M and the p-InP clad layer 45 of the DFB laser portion 61, the core layer 44L and the p-InP clad layer 45 serving as the active layer of the DFB laser composed of InGaAsP strained quantum wells are grown, Thereafter, as in the third embodiment, the DFB laser portion 61 and the modulator portion 62 are etched to be processed into a stripe structure, both sides are filled with a current blocking layer, and a planarization cladding layer 49 and an electrode contact layer are formed on the entire surface. Growing, etching the electrode contact layer to divide into electrode contact layers 50L and 50M, forming an electrode (not shown) and cleaving to form a highly reflective coating film 51L and a non-reflective coating film 51M Complete.
[0070]
In general, in order to achieve the limit performance in a modulator integrated DFB laser, a semiconductor layer structure suitable for the DFB laser portion and a semiconductor layer structure suitable for the modulator portion are required. Although it is difficult to realize with the selective growth method applied in the third embodiment described, it is possible to apply the butt joint method applied in the fourth embodiment described with reference to FIG.
[0071]
In addition, when a high-performance modulator integrated DFB laser is realized by applying the butt joint method, the window structure having a sloped end which is difficult to realize by the conventional method using only etching is also shown in FIG. According to the described fourth embodiment, it can be easily formed.
[0072]
FIG. 13 is a cut sectional view of a principal part showing a high mesa structure electroabsorption modulator at a process point for explaining the fifth embodiment of the present invention. The same symbols as those used in the above description represent the same parts or have the same meaning.
[0073]
Refer to FIG.
13- (1)
The same process as that in the first embodiment described with reference to FIGS. 4 and 5 is performed to form the selective growth mask film 42 on the n-InP substrate 41, and then the buffer layer 43 and the core layer 44. Then, the cladding layer 45 is formed, and then the selective growth mask is formed.
The film 42 is removed.
[0074]
13- (2)
In the first embodiment, as the next step, mesa etching for forming the stripe structure 47 is performed. In this embodiment, the MOVPE method is applied again, so that the cladding layer 49 and An electrode contact layer 50 is formed.
[0075]
Also in the present embodiment, the material of the cladding layer 49 and the electrode contact layer 50 may be p-InP and p-InGaAs, as in the first embodiment.
[0076]
Refer to FIG.
13- (3)
By applying the CVD method, SiO ₂ By forming a film and applying lithography technology, SiO ₂ The film is patterned to form a stripe mask film having a width of 2 [mu] m that passes through the window structure formation planned region.
[0077]
13- (4)
Etching gas C ₂ H ₆ / H ₂ / O ₂ By applying a dry etching method using a mixed gas comprising: a mesa etching that reaches the inside of the substrate 41 from the surface of the electrode contact layer 50 beyond the core layer 44 using the stripe mask film as a mask. Thus, the stripe structure 47 having a height of about 3.5 [μm] is formed.
[0078]
Refer to FIG.
13- (5)
The entire surface including the high-mesa stripe structure 47 having the clad layer 49 and the electrode contact layer 50 is formed on the SiO 2 layer. ₂ The electrode is formed after removing only the insulating film 52 on the top surface of the stripe structure 47, and then a high mesa structure electroabsorption modulator is completed through a cleavage process and the like. To do.
[0079]
Since it is difficult to form the single-mode waveguide structure in the fifth embodiment, it cannot be applied to a semiconductor laser or an optical amplifier. However, since the process is simplified as a whole, the modulator shown in the example is used. Is valid.
[0080]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and many other modifications can be realized.
[0081]
For example, SiO in each embodiment ₂ Although the mask for selective growth made of is square, it may be rectangular, and the side that is not orthogonal to the stripe does not need to be a straight line.
[0082]
Further, since the area of the mask is increased, the conditions for flattening the stripe structure are slightly narrowed, but a stripe selective growth mask may be provided in a direction orthogonal to the stripe.
[0083]
In any case, since the region covered with the selective growth mask is extremely narrow, it is possible to use a material having poor selectivity for the core layer and the guide layer, that is, a material containing Al. A tensile strain quantum well structure made of InAlAs / InGaAs can also be adopted for the core layer (absorption layer) in FIG.
[0084]
【The invention's effect】
In the method of manufacturing an optical semiconductor device according to the present invention, a step of forming a selective growth mask covering between a predetermined position of the end face of the stripe structure including the core layer and a predetermined position of the end face of the device, and then the selective growth mask Other than InGaAsP or InAlAs / InGaAs. And a (111) growth slope with respect to the horizontal plane Forming the core layer, and then etching the formed core layer Above And processing the core layer into a stripe shape.
[0085]
By adopting the above configuration, since the edge of the stripe structure is realized by selective growth, it becomes a slope close to the (111) plane, and the semiconductor layer is selectively grown on a narrow surface having the same width as the required stripe. As in the case, the effect of reducing the edge reflectivity when the window structure is formed is maintained well, and the area where the crystal is not grown when the semiconductor layer is selectively grown is limited to the vicinity of the minute area forming the window structure. As a result, most of the semiconductor layer is grown on a flat substrate, so that the allowable crystal growth conditions are much wider than in the case of the conventional narrow width selective growth. The growth of the optical semiconductor device is facilitated without changing the growth rate.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a main part cutting slope view showing an optical semiconductor device at a process point for explaining the principle of the present invention.
FIG. 2 is a cut perspective view showing a main part of an optical semiconductor device at a process point for explaining the principle of the present invention.
FIG. 3 is a cut perspective view showing a main part of an optical semiconductor device at a process point for explaining the principle of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a principal part showing an optical amplifier at a process point for explaining the first embodiment in the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a principal part showing an optical amplifier at a process point for explaining the first embodiment in the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a principal part showing an optical amplifier at a process point for explaining the first embodiment in the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view of a main part showing an optical amplifier at a process point for explaining the first embodiment in the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view of a principal part showing an optical amplifier at a process point for explaining the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view of a main part showing an optical amplifier at a process point for explaining the first embodiment in the present invention.
FIG. 10 is a longitudinal sectional view of a main part showing a λ / 4 shift DFB laser for explaining a second embodiment in the present invention.
FIG. 11 is a main part explanatory diagram showing a modulator integrated DFB laser for explaining a third embodiment in the present invention;
FIG. 12 is a longitudinal sectional view showing a main part of a modulator integrated DFB laser for explaining a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a cut perspective view showing a main part of an electroabsorption modulator having a high mesa structure at a process point for explaining a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a fragmentary plan view showing an optical semiconductor device having a non-reflective end face with reduced end face reflectivity.
FIG. 15 is a fragmentary cutaway perspective view showing an optical semiconductor device at a process point for explaining a window structure creation process;
FIG. 16 is a fragmentary cut-away perspective view showing an optical semiconductor device at a process point for explaining another creation process of the window structure.
[Explanation of symbols]
41 Substrate
42 Mask film for selective growth
43 Buffer layer
44 Core layer
45 Clad layer
46 Stripe mask film
47 Stripe structure
48 Current blocking layer
49 Flattened cladding layer
50 Electrode contact layer
51 Non-reflective coating film

Claims

コア層を含むストライプ構造体の端面予定位置から装置端面予定位置の間を覆う選択成長用マスクを形成する工程と、
次いで、選択成長用マスク以外の全面にＩｎＧａＡｓＰまたはＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓからなり且つ水平面に対して（１１１）面の成長斜面を端面とするコア層を形成する工程と、
次いで、形成されたコア層をエッチングして前記コア層をストライプ状に加工する工程と
が含まれてなることを特徴とする光半導体装置の製造方法。Forming a selective growth mask that covers between the planned end face position of the stripe structure including the core layer and the planned end face position of the device;
Then, a step of forming a core layer and an end face with respect to InGaAsP or InAlAs / InGaAs Tona Ri and horizontal surface on the entire surface other than the selective growth mask growth slope (111) plane,
Then, a method of manufacturing an optical semiconductor device of the core layer which is formed by etching, characterized by comprising contains a step of processing the core layer in stripes.

コア層上部のクラッド層形成時にコア層端面から装置端面の間の領域にも該クラッド層と同一の半導体層を形成する工程Forming a semiconductor layer identical to the cladding layer in a region between the end surface of the core layer and the end surface of the device when forming the cladding layer above the core layer;
が含まれてなることを特徴とする請求項１記載の光半導体装置の製造方法。The method of manufacturing an optical semiconductor device according to claim 1, wherein:

選択成長用マスクの領域がマスク近傍のコア層に層厚分布が生じないサイズに限定されてなることThe selective growth mask area is limited to a size that does not cause a layer thickness distribution in the core layer near the mask.
を特徴とする請求項１或いは請求項２記載の光半導体装置の製造方法。The method of manufacturing an optical semiconductor device according to claim 1 or 2, wherein:

原料ガスに塩素を添加して選択成長を行う工程Process for selective growth by adding chlorine to source gas
が含まれてなることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１記載の光半導体装置の製造方法。The method of manufacturing an optical semiconductor device according to claim 1, wherein the optical semiconductor device is included.

方形をなす選択成長用マスクの一辺が＜１１０＞に平行し且つ他方の辺が＜１−１０＞に平行することOne side of the selective growth mask having a square shape is parallel to <110> and the other side is parallel to <1-10>.
を特徴とする請求項１乃至４の何れか１記載の光半導体装置の製造方法。The method for manufacturing an optical semiconductor device according to claim 1, wherein:

コア層を含むストライプ構造体の端面予定位置から装置端面予定位置の間を覆う選択成長用マスクをストライプと直交する方向に延在させてなることA selective growth mask that covers between the planned end face position of the stripe structure including the core layer and the planned end face position of the device extends in a direction perpendicular to the stripe.
を特徴とする請求項１或いは２或いは４記載の光半導体装置の製造方法。The method of manufacturing an optical semiconductor device according to claim 1, 2, or 4.