JPH0582909A - 半導体デバイス成長用マスクおよび半導体デバイスの製造方法 - Google Patents

半導体デバイス成長用マスクおよび半導体デバイスの製造方法

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JPH0582909A
JPH0582909A JP24350591A JP24350591A JPH0582909A JP H0582909 A JPH0582909 A JP H0582909A JP 24350591 A JP24350591 A JP 24350591A JP 24350591 A JP24350591 A JP 24350591A JP H0582909 A JPH0582909 A JP H0582909A
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JP
Japan
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mask
layer
semiconductor device
region
mqw
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Application number
JP24350591A
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English (en)
Inventor
Kenji Kono
健治 河野
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 遷移領域におけるエキシトンの影響を抑制
し、その吸収による挿入損失を低減化する。 【構成】 基板上にそれぞれ異なる機能を有する2つ以
上の機能部を有する半導体デバイスを作成するためのマ
スクであって、2つ以上の機能部を接続する接続導波路
用領域におけるマスクの幅Wが、機能部を成長させる
ための機能部用領域におけるマスクの幅W及びW
りも狭い。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体デバイスの製造方
法に関し、特に量子サイズ効果に優れ、低損失なモノリ
シック半導体デバイスの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図3に従来の半導体成長用マスクを用い
て成長させて製作したDFB−LD(Distribu
ted Feedback Laser Diode)
と多重量子井戸(MQW)光変調器のモノリシック光変
調器の斜視図を示す(文献:1991年電子情報通信学
会秋期大会C−133)。ここで、1はp側電極、2は
絶縁層、3はp+ −InGaAsPキャップ層、4はp
−InP埋め込み層、5はp−InPクラッド、6はi
−InGaAs/InGaAsPからなるMQW層、7
はn−InPクラッド層、8はn−InPスペース層、
9はn−InGaAsPガイド層、10はn−InP基
板、11はn側電極である。
【0003】これを製作するには、n−InPスペース
層8まで成長させた後、その上に図4に示すように半導
体成長用SiO2 マスク12を形成し、p−InPクラ
ッド5まで一括成長させた後、SiO2 マスク12間の
ギャップを広げp−InP埋め込み層4,p+ −InG
aAsPキャップ層3まで成長させる。
【0004】さて、SiO2 マスク上には半導体は成長
しないので、半導体成長時にSiO2 マスク上に来た半
導体原子は他の場所へ移動することになる。図4に示す
ように、SiO2 マスクの幅はMQW変調器領域用の部
分がDFB−LD領域用の部分よりも狭くなっている。
従って、変調器領域におけるMQW層へ半導体原子が来
る確率はDFB−LDの領域よりも少なくなる。なぜな
ら、DFB−LD領域では、SiO2 の上の原子数が多
く、これらがDFB−LDのMQW層を形成する確率も
高くなるからである。つまり、ウェル層の厚みはDFB
−LD領域でのMQW変調器のウェル層の厚みよりも薄
くなる。また、SiO2 マスクの幅が広い方が組成がI
nリッチとなる。これらのことから、DFB−LDの発
振波長と比較してMQW変調器のエキシトンピーク波長
は短波長化できることになり、図3に示すモノリシック
光変調器を一括成長できる。
【0005】ところが、この従来例では、図3の構造か
らわかるように、DFB−LD領域とMQW光変調領域
との接続領域(ここでは遷移領域と呼ぶ)の形状がテー
パ状となっている。つまり、マスクの遷移領域の形状は
図4に示すように直線のテーパ状となっていた。その結
果、遷移領域のウェル厚と組成はDFB−LD領域とM
QW変調器領域のものの中間となり、そのエキシトンピ
ーク波長はMQW光変調器部よりも長波長化される。そ
のため、この従来例では、DFB−LD光の吸収特性は
MQW変調器におけるエキシトンによるものとそれより
長波長側にある遷移領域のエキシトンによるものの重畳
となり、挿入損失が大きくなるとともに吸収特性がシャ
ープでなくなるという問題点があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、遷移領域におけるエキシトンの影響を抑制し、その
吸収による挿入損失を低減化すると共に、シャープな吸
収特性を実現するための半導体成長用マスクおよびシャ
ープな吸収特性を有する半導体デバイスの製造方法を提
供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の半導体成長用マスクは、基板上にそ
れぞれ異なる機能を有する2つ以上の機能部を有する半
導体デバイスを作成するためのマスクであって、前記2
つ以上の機能部を接続する接続導波路用領域におけるマ
スク幅が、前記機能部を成長させるための機能部用領域
におけるマスク幅よりも狭いことを特徴とする。
【0008】さらに、本発明は、基板上にそれぞれ異な
る機能を有する2つ以上の機能部を有する半導体デバイ
スの製造方法であって、前記半導体デバイスを作成する
ためのマスクを有し、前記マスクの幅が前記2つ以上の
機能部を接続する接続導波路用領域において、前記機能
部を成長させる機能部領域におけるマスク幅よりも狭い
半導体成長用マスクを用い、前記2つ以上の機能部と接
続する接続領域における量子井戸層の厚みを、前記2つ
以上の機能部における量子井戸層の厚みよりも薄くする
ことを特徴とする。
【0009】
【作用】本発明によれば、DFB−LD領域とMQW変
調器領域との間の遷移領域のマスク幅を上述した両者の
マスク幅よりも狭くすることにより、遷移領域における
エキシトンによる吸収がMQW変調器におけるエキシト
ンによる吸収と重畳することなく、挿入損失が小さくな
ると共に、吸収特性がシャープになる。
【0010】
【実施例】以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を詳
細に説明する。
【0011】図1は本発明を適用したSiO2 マスク1
2の上面図である。図1は図4に対応しており、その他
の構造は図3と同様である。
【0012】図1からわかるように、遷移領域のマスク
はW3 はDFB−LD領域のマスク幅W1 のみならず、
MQW変調器領域のマスク幅W2 よりも狭くした。すな
わち、マスクの幅をW1 >W2 >W3 に設定した。
【0013】n−InP基板上に、従来例の図3と同様
に、n−InGaAsPガイド層とn−InPスペーサ
層をこの順序に積層し、かつ、この上にn−InPクラ
ッド層を形成した。
【0014】前述したように、場所によって幅の異なる
マスクを使用し、TMG(トリメチルガリウム),TM
I(トリメチルインジウム),AsH3 (アルシン)お
よびPH3 (ホスフィン)を出発原料として減圧MOV
PE(metalorganic vapor pha
se epitaxy)法を用いてバリア層(InGa
AsP層)を形成し、また、同様にしてTMI,AsH
3 およびPH3 を出発原料として減圧MOVPE法によ
りバリア層上にウェル層(i−InGaAs層)を形成
した。このような方法を用いてバリア層とウェル層とを
積層して多重量子井戸層を形成した。
【0015】次にi−InGaAs/InGaAsP層
(MQW層)上に、p−InPクラッド層を積層し、以
下は従来例と同様にしてモノリシック光変調器を作製し
た。
【0016】このようにして作製した光変調器は、マス
ク幅をW1 >W2 >W3 に設定したので、遷移領域のn
−InP基板8に堆積するMQW層のウェル層の厚み
は、DFB−LDのMQW層のウェル層の厚みのみなら
ず、MQW変調器のMQW層のウェル層の厚みよりも薄
くなる。
【0017】従って、遷移領域に形成されるMQW層の
エキシトンピーク波長はMQW変調器領域におけるMQ
W層のエキシトンピーク波長よりも短波長化され、遷移
領域に起因する吸収を抑制することができる。
【0018】図2はこの様子を示した吸収特性図であ
る。遷移領域とMQW変調器領域におけるそれぞれの2
つのピークは、重い正孔(heavy hole)と軽
い正孔(light hole)の吸収ピークである。
本図から、遷移層領域に起因する量子サイズ効果は短波
長化され、DFB−LDの発振波長においてはその影響
が抑圧されるとともに、吸収特性がシャープになってい
ることがわかる。
【0019】MQW変調器領域におけるheavy h
oleの吸収ピーク波長は例えば1.47μmであり、
DFB−LDの発振波長1.55μmに極めて近い。そ
のためにheavy holeの吸収ピークシフト量が
少なくてすみ、従ってMQW変調器の駆動電圧を低くす
ることができる。
【0020】以上の説明においては、DFB−LDとM
QW光変調器のモノリシック構造について述べたが、本
発明は波長可変レーザ等2つ以上のウェル厚を必要とす
る種々のMQWデバイスに適用可能である。また、ここ
ではMQW層としてi−InGaAs/InGaAsP
について述べたが、その他のMQW材料にも適用可能で
あるし、SiO2 以外のマスク材料にも適用可能であ
る。
【0021】さらに、本発明において、部分的にマスク
の材質を変える、部分的にマスクの厚みや形状を変える
等の構成を取り入れてもよい。
【0022】また、遷移領域の形状は直線の場合につい
て説明したが、遷移領域の幅を狭くしておけばテーパや
曲率を持たせてもよいことは言うまでもない。
【0023】なお、遷移領域のマスクの外側には半導体
が成長することになるが、導波光がこの部分に結合する
ようであれば、マスクの外側に成長したエピタキシャル
膜は最終的にエッチングして除去すればよい。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
DFB−LD領域とMQW変調器領域との間の遷移領域
のマスク幅を上述した両者のマスク幅よりも狭くすると
いう簡単な方法によって、遷移領域のMQW層の厚みが
機能部のウェルの厚みより薄くなり、かつその組成も影
響して遷移領域におけるエキシトンによる吸収が短波長
化しMQW変調器におけるエキシトンによる吸収と重畳
することなく、挿入損失が小さくなると共に、吸収特性
がシャープになる。
【0025】さらに、遷移領域における吸収損失を抑制
することができると共に、量子サイス効果を抑圧するこ
とができるため、MQW変調器の駆動電圧が低くなる。
【0026】本発明はマスクの特定の部分の幅を他の部
分より狭くするという簡単な構成なので、素子の製作性
が優れている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用したマスクの模式的上面図であ
る。
【図2】本発明を適用した光変調器の吸収特性図であ
る。
【図3】従来の光変調器の模式的斜視図である。
【図4】従来のマスクの模式的上面図である。
【符号の説明】
1 p側電極 2 絶縁層 3 p+ −InGaAsPキャップ層 4 p−InP埋め込み層 5 p−InPクラッド 6 i−InGaAs/InGaAsP 7 クラッド層 8 InPスペーサ層 9 InGaAsPガイド層 10 n−InP基板 11 n側電極 12 SiO2 マスク

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上にそれぞれ異なる機能を有する2
    つ以上の機能部を有する半導体デバイスを作成するため
    のマスクであって、前記2つ以上の機能部を接続する接
    続導波路用領域におけるマスク幅が、前記機能部を成長
    させるための機能部用領域におけるマスク幅よりも狭い
    ことを特徴とする半導体デバイス成長用マスク。
  2. 【請求項2】 基板上にそれぞれ異なる機能を有する2
    つ以上の機能部を有する半導体デバイスの製造方法にお
    いて、請求項1に記載のマスクを用い、前記2つ以上の
    機能部を接続する接続領域における量子井戸層の厚み
    を、前記2つ以上の機能部における量子井戸層の厚みよ
    りも薄くすることを特徴とする半導体デバイスの製造方
    法。
JP24350591A 1991-09-24 1991-09-24 半導体デバイス成長用マスクおよび半導体デバイスの製造方法 Pending JPH0582909A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4429772A1 (de) * 1993-08-20 1995-02-23 Mitsubishi Electric Corp Verfahren zum Herstellen einer integrierten Modulator-Halbleiterlaservorrichtung
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