JPH06216464A - Manufacture of optical semiconductor element - Google Patents
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- JPH06216464A JPH06216464A JP785393A JP785393A JPH06216464A JP H06216464 A JPH06216464 A JP H06216464A JP 785393 A JP785393 A JP 785393A JP 785393 A JP785393 A JP 785393A JP H06216464 A JPH06216464 A JP H06216464A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、結晶成長法を用いた
光半導体素子の製造方法に関し、このなかで特に、基板
表面の一部で結晶成長を行わせる選択成長法を用いた光
半導体素子の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing an optical semiconductor device using a crystal growth method, and more particularly, to an optical semiconductor device using a selective growth method in which crystal growth is performed on a part of a substrate surface. Manufacturing method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】選択成長法は、基板上にマスクでパター
ンを形成し、マスクで被覆されていない基板表面上だけ
に半導体の結晶を成長する方法である。この方法によ
り、例えば、間隔２μm程度の間隔をおいて、２本のス
トライプ状マスクの間に、光半導体素子の活性層、受動
導波路層、あるいは光吸収層を含む半導体のリッジ（メ
サストライプ）を形成することができる。このリッジの
形成においては、選択成長法は、半導体のエッチングプ
ロセスを利用するのと比べて、再現性に大変優れてい
る。また、選択成長法によれば、形成されるリッジの脇
のストライプ状マスクの幅を変えることにより、リッジ
に含まれる半導体層の組成を変えることができる。この
特徴を利用して、バンドギャップエネルギーの異なる半
導体層を含むリッジを一括して形成することができる。
即ち、選択成長法は、リッジに含まれる半導体層のバン
ドギャップを制御する技術でもある。選択成長法を用い
て作成した光半導体素子の例としては、以下の文献で報
告されたものがある。2. Description of the Related Art The selective growth method is a method in which a pattern is formed on a substrate with a mask and a semiconductor crystal is grown only on the surface of the substrate which is not covered with the mask. By this method, for example, a semiconductor ridge (mesa stripe) including an active layer of an optical semiconductor element, a passive waveguide layer, or a light absorption layer between two stripe-shaped masks with an interval of about 2 μm. Can be formed. In the formation of this ridge, the selective growth method is very excellent in reproducibility as compared with the case where a semiconductor etching process is used. Further, according to the selective growth method, the composition of the semiconductor layer included in the ridge can be changed by changing the width of the stripe-shaped mask beside the formed ridge. By utilizing this feature, it is possible to collectively form ridges including semiconductor layers having different bandgap energies.
That is, the selective growth method is also a technique for controlling the bandgap of the semiconductor layer included in the ridge. Examples of optical semiconductor devices produced by using the selective growth method include those reported in the following documents.
【０００３】（１）佐々木、他 1991年電子情報通信
学会春季全国大会講演論文集4-164 （２）加藤、他 1991年電子情報通信学会秋季全国
大会講演論文集4-C133 （３）小松、他 1992年電子情報通信学会秋季全国大
会講演論文集４−１６７ 文献（１）で佐々木らは、３電極構造の波長可変ＤＢＲ
−ＬＤを報告している。選択成長法による前述のバンド
ギャップエネルギー制御技術により、活性層および受動
導波路層の結晶成長を一括で行い、さらにその全体をク
ラッド層で覆う構造となっている。佐々木らは、このＤ
ＢＲ−ＬＤにおいて、λ=1.55μm付近の単一波長発振、
波長可変幅2.2nm、光出力15mWのレーザの特性を得てい
る。(1) Sasaki, et al. 1991 IEICE Spring National Conference Proceedings 4-164 (2) Kato, et al. 1991 IEICE Fall National Conference Proceedings 4-C133 (3) Komatsu, Et al. 1992 Autumn Meeting of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, 4-167 Sasaki et al. In Reference (1) tunable DBR with 3-electrode structure
-Reporting LD. With the bandgap energy control technique by the selective growth method, crystal growth of the active layer and the passive waveguide layer is performed at one time, and the entire structure is covered with the cladding layer. Sasaki et al.
In BR-LD, single wavelength oscillation around λ = 1.55 μm,
We have obtained the characteristics of a laser with a wavelength tunable width of 2.2 nm and an optical output of 15 mW.
【０００４】文献（２）で加藤らは、光変調器集積型Ｄ
ＦＢ−ＬＤを報告している。この素子においても、バン
ドギャップエネルギー制御技術により、活性層および光
吸収層の結晶成長を一括で行い、さらに、それ全体をク
ラッド層で覆う構造となっている。このＤＦＢ−ＬＤに
おいては、発振波長λ=1.55μm、単一波長、光出力1.8m
W、消光比22dB（２Ｖ印加時）の特性を得ている。文献
（１）（２）の例ではともに、活性層と受動導波路層あ
るいは光吸収層との上下および左右のいずれの面をも半
導体層で埋め込んだ埋め込み型が示されている。In the reference (2), Kato et al.
FB-LD is reported. Also in this element, the crystal growth of the active layer and the light absorption layer is performed collectively by the bandgap energy control technique, and further, the entire structure is covered with the cladding layer. In this DFB-LD, oscillation wavelength λ = 1.55 μm, single wavelength, optical output 1.8 m
The characteristics of W and extinction ratio of 22 dB (when 2 V is applied) are obtained. In the examples of Documents (1) and (2), the buried type in which the upper and lower surfaces and the left and right surfaces of the active layer and the passive waveguide layer or the light absorption layer are filled with the semiconductor layer is shown.
【０００５】文献（１）（２）に報告されている選択成
長法を用いた素子の製造技術により、埋め込み型の半導
体レーザを製造する方法の一例の概要を図６(a)-(d)を
参照して説明する。図６(a)(d)は、素子長手方向を横断
する半面で見た断面図である。以下の手順で半導体レー
ザを製造する。An outline of an example of a method of manufacturing a buried type semiconductor laser by the device manufacturing technique using the selective growth method reported in documents (1) and (2) is shown in FIGS. 6 (a)-(d). Will be described with reference to. 6 (a) and 6 (d) are cross-sectional views as seen in a half plane that crosses the element longitudinal direction. A semiconductor laser is manufactured by the following procedure.
【０００６】(100)表面の露出したｎ型のInP基板４２
上で、(110)方向に、間隔２μmをおいて、厚さ1000Å、
幅１０μmのSiO2膜からなる２本のストライプ状マスク
４３を形成する。An n-type InP substrate 42 having an exposed (100) surface
Above, in the (110) direction, with a spacing of 2 μm, a thickness of 1000Å,
Two stripe-shaped masks 43 made of a SiO 2 film having a width of 10 μm are formed.
【０００７】選択成長法により、上記２μmの間隔に
活性層４４（λ=1.55μm組成のInGaAsP結晶、厚さ2000
Å）を含む半導体のリッジ４５を形成する（図６
(a)）。The active layer 44 (InGaAsP crystal of λ = 1.55 μm composition, thickness 2000
A semiconductor ridge 45 containing Å) is formed (FIG. 6).
(a)).
【０００８】ストライプ状マスク４３の内側を部分的
に除去する（図６(b)）。The inside of the striped mask 43 is partially removed (FIG. 6 (b)).
【０００９】選択成長法により、リッジ４５を覆っ
て、クラッド層４８（ｐ型InP結晶、厚さ1.5μm）およ
びコンタクト層４９（ｐ+InGaAs結晶、厚さ2000Å）を
形成する（図６(c)）。A cladding layer 48 (p-type InP crystal, thickness 1.5 μm) and a contact layer 49 (p + InGaAs crystal, thickness 2000 Å) are formed covering the ridge 45 by the selective growth method (FIG. 6 (c). )).
【００１０】全体を厚さ1000ÅのSiO2からなる絶縁膜
５０で覆い、コンタクト層４９上のみ、絶縁膜５０を除
去し、電極５１（Au(厚さ4000Å)/Ti(厚さ500Å)）を付
設する（図６(d)）。The whole is covered with an insulating film 50 made of SiO 2 having a thickness of 1000Å, the insulating film 50 is removed only on the contact layer 49, and an electrode 51 (Au (thickness 4000Å) / Ti (thickness 500Å)) is formed. Attach it (Fig. 6 (d)).
【００１１】図６(d)に示される半導体レーザにおい
て、電流の経路は、コンタクト層４９→クラッド層４８
→クラッド層４７→活性層４４→基板４２となる。基板
４２として、ｐ型の基板を基板を用いた場合は、クラッ
ド層４７、４８及びコンタクト層４９のドーピングの型
がｎ型となり、電流は、逆に基板４２からコンタクト層
４９に流れる。いずれの場合にも、必ず、図６(d)中の
太線で示す界面５２がPNホモ接合部となる。この構造
で、半導体の光変調器を製造する場合には、活性層４４
の部分を光吸収層で置き換えればよい。それにより電界
吸収型光変調器（EA-変調器）となる。なお、図６(d)の
構造を含めて、埋め込み型の構造の場合、光ファイハ゛との
光結合効率に優れ、光結合損失３dB以下を得ることがで
きる。また、文献（１）（２）に示した素子では、バン
ドギャップエネルギー制御技術を利用して、図６(d)の
活性層４４に直列に、受動導波路層あるいは光吸収層が
それぞれ形成されている。In the semiconductor laser shown in FIG. 6 (d), the current path is defined by the contact layer 49 → the cladding layer 48.
→ Clad layer 47 → Active layer 44 → Substrate 42. When a p-type substrate is used as the substrate 42, the doping type of the cladding layers 47, 48 and the contact layer 49 is n-type, and a current flows from the substrate 42 to the contact layer 49. In any case, the interface 52 shown by the thick line in FIG. 6D is always the PN homojunction. When manufacturing a semiconductor optical modulator with this structure, the active layer 44
It is sufficient to replace the part of with a light absorption layer. As a result, it becomes an electro-absorption optical modulator (EA-modulator). In the case of the embedded structure including the structure of FIG. 6D, the optical coupling efficiency with the optical fiber is excellent, and the optical coupling loss of 3 dB or less can be obtained. Further, in the devices shown in Documents (1) and (2), a passive waveguide layer or a light absorption layer is formed in series with the active layer 44 of FIG. 6 (d) by using the bandgap energy control technique. ing.
【００１２】文献(3)では、選択成長を用いて製造したE
A-変調器を報告している。図７は小松らのEA-変調器の
断面図であり、本図の断面は素子長手方向を横断する面
にある。アント゛ーフ゜のInGaAsPからなる光吸収層54を挟んで
５層の半導体層を基板５３の全面に一様に積層した構造
の上に、ｐ型InP層５５およびコンタクト層５６からな
る半導体のリッジが形成されている。半導体のリッジは
光導波路を設けるためのものであり、選択成長により形
成されている。この構造はいわゆるリッジ型である。こ
のEA-変調器では、λ=1.55μmのレーザ光に対して、消
光比22dB（３Ｖ印加時）、変調帯域５GHzという特性が
得られている。このEA-変調器は、リッジ型であるか
ら、光ファイハ゛との光結合効率においては、埋め込み型よ
り劣り、その光結合損失は3.5dBである。In reference (3), E produced by selective growth was used.
Report A-modulator. FIG. 7 is a cross-sectional view of the EA-modulator by Komatsu et al. The cross-section of this figure is in the plane transverse to the element longitudinal direction. A semiconductor ridge composed of a p-type InP layer 55 and a contact layer 56 is formed on a structure in which five semiconductor layers are evenly laminated on the entire surface of the substrate 53 with an optical absorption layer 54 of InGaAsP sandwiched therebetween. ing. The semiconductor ridge is for providing an optical waveguide, and is formed by selective growth. This structure is a so-called ridge type. This EA-modulator has characteristics of an extinction ratio of 22 dB (when 3 V is applied) and a modulation band of 5 GHz for a laser beam of λ = 1.55 μm. Since this EA-modulator is a ridge type, it is inferior to the embedded type in optical coupling efficiency with the optical fiber, and its optical coupling loss is 3.5 dB.
【００１３】[0013]
【発明が解決しようとする課題】選択成長法を用いて、
半導体レーザを製造すると、図６(d)の埋め込み型の構
造となる。図６(d)の構造では大きな電流（150mA程度以
上）を注入した場合、注入電流の一部が活性層４４を通
らず、PNホモ接合部となる界面５２を乗り越えて流れて
しまう。このため、従来、選択成長法を用いて製造した
半導体レーザでは、50mW以上の光出力を得ることは困難
であった。従って、注入電流を活性層４４に集中させる
ための電流ブロック層を形成する必要があった。[Problems to be Solved by the Invention] Using the selective growth method,
When the semiconductor laser is manufactured, the embedded structure shown in FIG. In the structure of FIG. 6D, when a large current (about 150 mA or more) is injected, a part of the injected current does not pass through the active layer 44 and flows over the interface 52 which becomes the PN homojunction. Therefore, conventionally, it has been difficult to obtain an optical output of 50 mW or more with a semiconductor laser manufactured using the selective growth method. Therefore, it was necessary to form a current block layer for concentrating the injected current in the active layer 44.
【００１４】また、図６(d)の構造を埋め込み型のEA-変
調器とした場合、逆電圧をかけ、光吸収層（４４）に電
界をかけることにより、入射光を消光し、変調を起こ
す。このとき、PNホモ接合部となる界面５２にも電圧が
かかり、電荷が溜る。この界面５２の電気容量密度は、
クラッド層４８および基板４２が、通常の不純物ト゛ーヒ゜ン
ク゛濃度（５×1017cm-3程度）である場合、１×10-3Fm-2
以上となる。このため、図６(d)の構造のEA-変調器を製
造した場合、電極の持つ電気容量なども含めた全電気容
量が３pF以上となる。広い（2.4GHz程度以上）変調帯域
を得るには、全電気容量を２pF以下とする必要がある。
PNホモ接合部の電気容量を減らすためには、PNホモ接合
部をなす半導体層のト゛ーヒ゜ンク゛濃度を下げればよいが、図
６(d)の構造のままで、PNホモ接合部の界面５２をなす
クラッド層４８あるいは基板４２の上層部のト゛ーヒ゜ンク゛濃
度を下げると、基板４２からコンタクト層４９への直列
の電気抵抗が増えて、逆電圧をかけたときに光吸収層
（４４）にかかる電界強度が弱まり、消光が得られなく
なるという問題があった。一方、EA-変調器に関して
は、文献(3)に示したように、リッジ型のEA-変調器も報
告されており、既に５GHzの帯域が得られている。しか
しながら、リッジ型では、光結合効率が埋め込み型より
劣り、光結合損失３dB以下を得ることができないという
問題があった。When the structure of FIG. 6D is an embedded EA-modulator, reverse voltage is applied and an electric field is applied to the light absorption layer (44) to extinguish incident light and perform modulation. Wake up. At this time, a voltage is also applied to the interface 52 serving as the PN homojunction portion, and charges are accumulated. The capacitance density of this interface 52 is
When the cladding layer 48 and the substrate 42 have a normal impurity doping level (about 5 × 10 17 cm −3 ), 1 × 10 −3 Fm −2
That is all. Therefore, when the EA-modulator having the structure shown in FIG. 6D is manufactured, the total electric capacity including the electric capacity of the electrodes is 3 pF or more. To obtain a wide modulation band (about 2.4 GHz or more), the total capacitance needs to be 2 pF or less.
In order to reduce the electric capacity of the PN homojunction, the Doping concentration of the semiconductor layer forming the PN homojunction may be lowered, but the interface 52 of the PN homojunction is formed with the structure shown in FIG. When the Doping concentration in the upper layer of the clad layer 48 or the substrate 42 is lowered, the electric resistance in series from the substrate 42 to the contact layer 49 increases, so that the electric field strength applied to the light absorption layer (44) when a reverse voltage is applied. There was a problem that it was weakened and the extinction could not be obtained. On the other hand, regarding the EA-modulator, as shown in Document (3), a ridge type EA-modulator has been reported, and a band of 5 GHz has already been obtained. However, the ridge type has a problem that the optical coupling efficiency is inferior to that of the embedded type and the optical coupling loss of 3 dB or less cannot be obtained.
【００１５】そこで、本発明は、高出力（200mW以上）
の半導体レーザを、再現性に優れる選択成長法を用いて
製造することを目的としている。Therefore, the present invention has a high output (200 mW or more).
Is intended to be manufactured by using the selective growth method having excellent reproducibility.
【００１６】また、本発明は、結合損失に優れる埋め込
み型で、変調帯域2.4GHz以上のEA-変調器を、再現性に
優れる選択成長法を用いて製造することを目的としてい
る。Another object of the present invention is to manufacture an embedded type EA-modulator having a modulation band of 2.4 GHz or more, which is excellent in coupling loss, by using a selective growth method which is excellent in reproducibility.
【００１７】[0017]
【課題を解決するための手段】半導体基板の全面に、半
絶縁性の第１の半導体層を結晶成長する工程と、該第１
の半導体層の上に平行な２本のストライプ状マスクを形
成する工程と、２本の該ストライプ状マスクに挟まれた
間隔部１における該第１の半導体層の少なくとも一部
を、前記半導体基板の表面が露出するまでエッチングに
より除去する工程と、結晶成長により該間隔部を前記第
１の半導体層より低抵抗の第２の半導体層で埋め込み、
引続く結晶成長により、該間隔部に半導体のリッジを形
成する工程と、該リッジ脇のマスクを部分的に又はすべ
て除去した後、結晶成長により該リッジ全体を半導体で
埋め込む工程とを少なくとも含む光半導体素子の製造方
法、によって、課題を解決した。A step of crystal-growing a semi-insulating first semiconductor layer on the entire surface of a semiconductor substrate, and the first step.
Forming two parallel stripe-shaped masks on the semiconductor layer, and at least a part of the first semiconductor layer in the space 1 sandwiched by the two stripe-shaped masks, Removing the surface of the substrate by etching until it is exposed, and filling the gap with a second semiconductor layer having a resistance lower than that of the first semiconductor layer by crystal growth.
A light including at least a step of forming a semiconductor ridge in the gap by subsequent crystal growth, and a step of partially or completely removing the mask beside the ridge and then burying the entire ridge with a semiconductor by crystal growth. The problem has been solved by a method of manufacturing a semiconductor device.
【００１８】また、半導体基板上に間隔部１を有する２
筋のマスクを形成する工程と、該半導体基板の表面が露
出する該間隔部１において前記半導体基板に平行なＰＮ
接合面を有する半導体積層構造を結晶成長する工程と、
該半導体基板の全面を再びマスクで覆う工程と、該半導
体積層構造上の一部で前記マスクを除去することにより
間隔部２を形成する工程と、該間隔部２における前記半
導体積層構造の少なくとも一部を前記半導体基板の表面
が露出するまでエッチングにより除去する工程と、前記
半導体積層構造の前記ＰＮ接合面に垂直な方向の抵抗よ
り小さい抵抗の半導体層で前記間隔部２における前記露
出基板表面を埋め込む工程と、この埋め込み工程で埋め
込まれた前記半導体層上に半導体のリッジを形成する工
程と、該リッジ脇のマスクを部分的に又はすべて除去し
た後に結晶成長により該リッジ全体を半導体で埋め込む
工程とを少なくとも含む光半導体素子の製造方法によっ
て、課題を解決した。Further, 2 having a gap portion 1 on the semiconductor substrate
A step of forming a streak mask, and a PN parallel to the semiconductor substrate in the space 1 where the surface of the semiconductor substrate is exposed.
A step of crystal-growing a semiconductor laminated structure having a bonding surface,
A step of covering the entire surface of the semiconductor substrate with a mask again, a step of forming the interval portion 2 by removing the mask at a part of the semiconductor laminated structure, and at least one of the semiconductor laminated structure in the interval portion 2. Part of the semiconductor substrate by etching until the surface of the semiconductor substrate is exposed, and the exposed substrate surface in the gap 2 is formed by a semiconductor layer having a resistance smaller than the resistance in the direction perpendicular to the PN junction surface of the semiconductor laminated structure. A step of burying, a step of forming a semiconductor ridge on the semiconductor layer embedded in the step of burying, and a step of partially or entirely removing a mask beside the ridge and then burying the entire ridge with a semiconductor by crystal growth. The problem has been solved by a method of manufacturing an optical semiconductor element including at least.
【００１９】[0019]
【作用】請求項１に記載した本願発明の方法によれば、
図１に示す構造の半導体レーザ、および図２に示す構造
の電界吸収型光変調器（EA-変調器）を製造することが
できる。図１は、本発明を適用して製造した半導体レー
ザの斜視図である。また、図２は本発明を適用して製造
したEA-変調器の斜視図である。According to the method of the present invention described in claim 1,
A semiconductor laser having the structure shown in FIG. 1 and an electroabsorption optical modulator (EA-modulator) having the structure shown in FIG. 2 can be manufactured. FIG. 1 is a perspective view of a semiconductor laser manufactured by applying the present invention. FIG. 2 is a perspective view of an EA-modulator manufactured by applying the present invention.
【００２０】図１の半導体レーザでは、注入電流は、電
流ブロック層２を通ることができず、高注入（150mA以
上）の場合でも、すべて活性層４を通る。活性層４の下
部のバッファ層３は、低電気抵抗（0.5Ω程度以下）の
半導体層とし、基板１からコンタクト層７への直列の電
気抵抗をブロック層２の存在により増やすこと防いでい
る。このような構造の埋め込み型の半導体レーザでは、
200mW以上の高出力が得られる。In the semiconductor laser of FIG. 1, the injection current cannot pass through the current blocking layer 2 and all pass through the active layer 4 even in the case of high injection (150 mA or more). The buffer layer 3 below the active layer 4 is a semiconductor layer having a low electrical resistance (about 0.5Ω or less), and prevents the electrical resistance in series from the substrate 1 to the contact layer 7 to be increased by the presence of the block layer 2. In the embedded semiconductor laser having such a structure,
High output over 200mW can be obtained.
【００２１】図２の構造のEA-変調器では、ハ゛ッファ層１１
を、基板１１と同型の（基板がｎ型ならｎ型の、基板が
ｐ型ならｐ型の）ト゛ーヒ゜ンク゛とする。但し、図２の例のよ
うに、基板がｎ型の場合、バッファ層１１はアント゛ーフ゜で
もよい。ここで、バッファ層１１のト゛ーヒ゜ンク゛濃度を通常
より低くし、太線で示すPN接合部２０における電気容量
を減少させている。光吸収層１３の下部のバッファ層12
は、図１の構造と同様に、低電気抵抗（0.5Ω程度以
下）の半導体層とし、基板１０からコンタクト層１６へ
の直列の電気抵抗をバッファ層１１の存在により増やす
こと防いでいる。この構造で、クラッド層１５のト゛ーヒ゜ン
ク゛濃度を通常（5×1017cm-3程度）とし、ハ゛ッファ層１１の
ト゛ーヒ゜ンク゛濃度を1×1016cm-3以下にすれば、PN接合部２
０における電気容量密度を1×10-4Fm-2以下にすること
ができ、電極１９などの持つ電気容量も含めた全電気容
量を、１pF程度にすることができる。これにより、広帯
域（５GHz以上）のEA-変調器を製造できる。なお、この
構造は、埋め込み型であるので、光ファイハ゛との結合損失
を３dB以下とすることができる。In the EA-modulator having the structure shown in FIG. 2, the buffer layer 11
Is the same type as the substrate 11 (n-type if the substrate is n-type, p-type if the substrate is p-type). However, as in the example of FIG. 2, when the substrate is n-type, the buffer layer 11 may be ant-trop. Here, the Doping concentration of the buffer layer 11 is made lower than usual to reduce the electric capacity at the PN junction portion 20 shown by the thick line. The buffer layer 12 below the light absorption layer 13
As in the structure shown in FIG. 1, a semiconductor layer having a low electric resistance (about 0.5Ω or less) is used to prevent the series electric resistance from the substrate 10 to the contact layer 16 from increasing due to the presence of the buffer layer 11. With this structure, if the Doping concentration of the cladding layer 15 is normal (about 5 × 10 17 cm −3 ) and the Doping concentration of the buffer layer 11 is 1 × 10 16 cm −3 or less, the PN junction 2
The electric capacity density at 0 can be set to 1 × 10 −4 Fm −2 or less, and the total electric capacity including the electric capacity of the electrode 19 can be set to about 1 pF. As a result, a wide band (5 GHz or more) EA-modulator can be manufactured. Since this structure is a buried type, the coupling loss with the optical fiber can be 3 dB or less.
【００２２】請求項２に記載した発明の方法によれば、
図３に示す構造のEA-変調器を製造することができる。
図３は、その請求項２の発明を適用して製造できるEA-
変調器の斜視図である。図３のEA-変調器では、PN接合
部２４をなすｎ型のハ゛ッファ層２２およびｐ型のバッファ
層２３の不純物ト゛ーヒ゜ンク゛濃度が減らされており、これに
よりPN接合部２４の電気容量が減らされている。光吸収
層２６の下部は、低電気抵抗（0.5Ω程度以下）の半導
体層とし、低不純物濃度のバッファ層２２，２３の形成
により基板２１からコンタクト層２９に到る電流路の直
列の電気抵抗が増えることを防いでいる。この構造で、
バッファ層２２およびバッファ層２３のト゛ーヒ゜ンク゛濃度を
1×1016cm-3以下にすれば、PN接合部２４の電気容量密
度を1×10-4Fm-2以下にすることができ、電極３２など
の持つ電気容量も含めた全電気容量を、0.6pF以下にす
ることができる。図３のバッファ層２２ではドーピング
濃度０、即ちアンドープである。このように、バッファ
層２２及び２３のドーピング濃度を小さくすることによ
り、広帯域（10GHz以上）のEA-変調器の製造が可能とす
る。なお、この構造は、埋め込み型であるので、光ファイハ
゛との結合損失を３dB以下とすることができる。According to the method of the invention described in claim 2,
An EA-modulator with the structure shown in FIG. 3 can be manufactured.
FIG. 3 shows an EA- which can be manufactured by applying the invention of claim 2.
It is a perspective view of a modulator. In the EA-modulator of FIG. 3, the impurity doping concentration of the n-type buffer layer 22 and the p-type buffer layer 23 forming the PN junction portion 24 is reduced, which reduces the electric capacitance of the PN junction portion 24. ing. The lower part of the light absorption layer 26 is a semiconductor layer having a low electric resistance (about 0.5Ω or less), and the electric resistance in series of the current path from the substrate 21 to the contact layer 29 is formed by forming the buffer layers 22 and 23 having a low impurity concentration. It prevents the increase of. With this structure,
Adjust the doping concentration of the buffer layer 22 and the buffer layer 23.
If it is 1 × 10 16 cm −3 or less, the capacitance density of the PN junction 24 can be 1 × 10 −4 Fm −2 or less, and the total capacitance including the capacitance of the electrode 32 and the like can be reduced. , 0.6pF or less. In the buffer layer 22 of FIG. 3, the doping concentration is 0, that is, undoped. By thus reducing the doping concentration of the buffer layers 22 and 23, it is possible to manufacture a wide band (10 GHz or more) EA-modulator. Since this structure is a buried type, the coupling loss with the optical fiber can be 3 dB or less.
【００２３】[0023]
【実施例】以下に図面を参照して、本発明を一層詳しく
説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in more detail below with reference to the drawings.
【００２４】（請求項１の実施例）請求項１に記載した
発明の方法の第１の実施例により製造した半導体レーザ
の斜視図を図１に示す。図１に示す半導体レーザは、本
発明を利用して、以下の手順で製造した。説明において
参照する図４(a)-(e)はその製造工程を示す図である。
図４の各図は素子長手方向を横断する平面における断面
図である。 (100)表面の露出したｎ型InP基板１の全
面に、電流ブロック層２（Feト゛ーフ゜半絶縁性InP 結晶、
厚さ6000Å）を結晶成長した。(Embodiment 1) A perspective view of a semiconductor laser manufactured according to a first embodiment of the method of the present invention is shown in FIG. The semiconductor laser shown in FIG. 1 was manufactured by the following procedure using the present invention. FIGS. 4A to 4E referred to in the description are views showing the manufacturing process.
Each drawing in FIG. 4 is a cross-sectional view in a plane that crosses the longitudinal direction of the element. On the entire surface of the n-type InP substrate 1 with the exposed (100) surface, a current blocking layer 2 (Fe-dope semi-insulating InP crystal,
Crystal growth was performed at a thickness of 6000Å).
【００２５】この上に、２μm程度の間隔を有する厚
さ1000Å、幅１０μmのSiO2膜からなる２本のストライ
プ状マスク３３を(110)方向に形成した（図４(a)）。Two stripe-shaped masks 33 made of a SiO 2 film having a thickness of 1000 Å and a width of 10 μm and having an interval of about 2 μm were formed on this in the (110) direction (FIG. 4 (a)).
【００２６】上記の間隔部を含めて、半導体の露出部
分をエッチンク゛により、電流ブロック層２の厚み（6000Å）
だけ除去した（図４(b)）。The thickness of the current blocking layer 2 (6000Å) is obtained by etching the exposed portion of the semiconductor including the above-mentioned spacing portion.
Only (Fig. 4 (b)).
【００２７】選択成長法により、エッチンク゛により除去さ
れた部分をバッファ層３（ｎ型InP結晶）で埋め込み、
引続き、活性層４（発振波長λ=1.48μmとなるＭＱＷ
層、６層の40Å厚InGaAs層および５層の130Å厚InGaAsP
層を含む）およびクラッド層５を含むリッジ３４を形成
した（図４(c)）。By the selective growth method, the portion removed by etching is filled with the buffer layer 3 (n-type InP crystal),
Next, active layer 4 (MQW with oscillation wavelength λ = 1.48 μm)
Layers, 6 layers of 40Å thick InGaAs layer and 5 layers of 130Å thick InGaAsP
The ridge 34 including the layer) and the clad layer 5 was formed (FIG. 4C).
【００２８】上記間隔部の脇のストライプ状マスク３
３の内側を部分的に（幅６μmに）除去し、リッジ３４
を覆って、クラッド層６（ｐ型InP結晶、厚さ1.5μm）
およびコンタクト層７（ｐ+型InP結晶、厚さ0.3μm）を
形成した（図４(d)）。A striped mask 3 on the side of the spacing portion
3 is partially removed (to a width of 6 μm), and the ridge 34 is removed.
Covering the clad layer 6 (p-type InP crystal, thickness 1.5 μm)
And a contact layer 7 (p + type InP crystal, thickness 0.3 μm) was formed (FIG. 4 (d)).
【００２９】全面をSiO2の絶縁膜８（厚さ2000Å）で
覆い、コンタクト層７の上部のみ絶縁膜８を除去し、電
極９（Au(厚さ4000Å)/Ti(厚さ500Å)）を基板上全面に
付着した。The entire surface is covered with an insulating film 8 of SiO 2 (thickness 2000Å), the insulating film 8 is removed only on the contact layer 7, and the electrode 9 (Au (thickness 4000Å) / Ti (thickness 500Å)) is removed. It adhered to the entire surface of the substrate.
【００３０】アロイ処理、裏面研磨、および裏面電極
の付着後、へき開により素子長１mmに切り出し、片端面
を反射率95％被覆、反対側片端面を無反射被覆して、図
１に示す半導体レーザを製造した。After alloying, polishing the back surface, and attaching the back surface electrode, the element length is cut out to 1 mm by cleavage, one end surface is coated with 95% reflectance, and the other end surface is coated with no reflection, and the semiconductor laser shown in FIG. Was manufactured.
【００３１】上記手順で製造した図１に示す半導体レー
ザに、500mAの電流を注入したところ、無反射被覆側か
ら200mW以上の光出力を得ることができた。When a current of 500 mA was injected into the semiconductor laser shown in FIG. 1 manufactured by the above procedure, an optical output of 200 mW or more could be obtained from the antireflection coating side.
【００３２】選択成長法は半導体レーザの製造におい
て、再現性に優れる技術であったが、従来の選択成長法
では光出力50mW以上の半導体レーザを製造するのは困難
であった。今回、上記に示した通り、選択成長法を用い
て、光出力200mW以上の半導体レーザを製造することが
できた。The selective growth method was a technique with excellent reproducibility in the manufacture of semiconductor lasers, but it was difficult to manufacture a semiconductor laser with an optical output of 50 mW or more by the conventional selective growth method. This time, as shown above, a semiconductor laser with an optical output of 200 mW or more could be manufactured by using the selective growth method.
【００３３】請求項１の発明を利用した第２の実施例で
あるEA-変調器の斜視図を図２に示す。図２に示すEA-変
調器を、本発明を利用して、以下の手順で製造した。図
４はこの実施例の製造工程を示す図であり、本図(a)-
(e)は素子長手方向を横断する平面における断面図であ
る。A perspective view of an EA-modulator which is a second embodiment utilizing the invention of claim 1 is shown in FIG. The EA-modulator shown in FIG. 2 was manufactured using the present invention by the following procedure. FIG. 4 is a diagram showing the manufacturing process of this embodiment, and this figure (a)-
(e) is a cross-sectional view in a plane crossing the longitudinal direction of the element.
【００３４】(100)表面の露出したｎ型InP基板１０の
全面に、ハ゛ッファ層１１（アント゛ーフ゜のInP結晶、厚さ3000
Å）を結晶成長した。（アント゛ーフ゜のInP結晶は1×1016cm
-3以下のｎ型となる） この上に、２μm程度の間隔を有する厚さ1000Å幅１
０μmのSiO2からなる２本のストライプ状マスク３５を
(110)方向に形成した（図４(a)）。On the entire surface of the n-type InP substrate 10 with the (100) surface exposed, a buffer layer 11 (a InP crystal of an amorphous layer, a thickness of 3000) is formed.
Å) was crystal grown. (The InP crystal in ant is 1 × 10 16 cm
-3 or less n-type) on this, thickness 1000 Å width 1 with a spacing of about 2 μm
Two stripe-shaped masks 35 made of 0 μm SiO 2
It was formed in the (110) direction (FIG. 4 (a)).
【００３５】上記の間隔部を含めて半導体の露出部分
を、エッチンク゛によりハ゛ッファ層１１の厚み（3000Å）だけ、
除去した（図４(b)）。The exposed portion of the semiconductor including the above-mentioned spacing portion is etched by the thickness of the buffer layer 11 (3000 Å),
It was removed (FIG. 4 (b)).
【００３６】選択成長法により、エッチンク゛により除去さ
れた部分をバッファ層１２（ｎ型InP結晶）で埋め込
み、引続き、光吸収層１３（λ=1.45μm組成のInGaAs
P、厚さ2500Å）およびクラッド層１４を含むリッジ３
６を形成した（図４(c)）。By a selective growth method, the portion removed by etching is filled with a buffer layer 12 (n-type InP crystal), and subsequently, a light absorption layer 13 (InGaAs having a composition of λ = 1.45 μm).
P, thickness 2500Å) and ridge 3 including clad layer 14
6 was formed (FIG. 4 (c)).
【００３７】上記間隔部の脇のストライプ状マスク３
５の内側を部分的（幅５μm）に除去し、リッジ３６を
覆って、クラッド層１５（ｐ型InP結晶、厚さ1.5μm）
およびコンタクト層１６（ｐ+型InP結晶）を形成した
（図４(d)）。Stripe-shaped mask 3 beside the spacing portion
The inside of 5 is partially removed (width: 5 μm) to cover the ridge 36, and the cladding layer 15 (p-type InP crystal, thickness: 1.5 μm)
And a contact layer 16 (p + type InP crystal) was formed (FIG. 4 (d)).
【００３８】ストライプ状マスク３５の外側の半導体
層３７（図４(d)）を、エッチングにより、厚さ１μm程
度削った後、全体をSiO2のハ゜ッシヘ゛ーション膜１７（厚さ1000
Å）で覆い、ポリイミド１８で埋めた（図４(e)）。The semiconductor layer 37 (FIG. 4 (d)) outside the striped mask 35 is etched to a thickness of about 1 μm, and then the entire passivation film 17 of SiO 2 (thickness 1000) is formed.
Å) and filled with polyimide 18 (Fig. 4 (e)).
【００３９】コンタクト層１６の上部のみ、ホ゜リイミト゛
１８およびハ゜ッシヘ゛ーション膜１７を除去し、電極２１となる
（Au(厚さ4000Å)/Ti(厚さ500Å)）膜をつけた。その
後、ホ゜リイミト゛１８および（Au/Ti）膜でなる電極１９を、
図２に示す様にハ゜ターニンク゛した。The polyimide 18 and the passivation film 17 were removed only on the upper part of the contact layer 16 to form a film (Au (thickness 4000 Å) / Ti (thickness 500 Å)) to be the electrode 21. After that, the electrode 18 made of the polyimid 18 and the (Au / Ti) film is
Patterned as shown in FIG.
【００４０】アロイ処理、裏面研磨、および裏面電極
の付着後、これを、素子長300μmにへき開により切り出
し、端面を端面を無反射被覆し、図２に示すEA-変調器
を製造した。After the alloy treatment, the back surface polishing, and the attachment of the back surface electrode, this was cut out by cleaving to an element length of 300 μm, and the end face was coated with an antireflection coating to manufacture the EA-modulator shown in FIG.
【００４１】上記手順により、図２に示すEA-変調器を
製造したところ、消光比20dB、素子内部の光損失３dB、
変調帯域５GHzの特性を得ることができた。When the EA-modulator shown in FIG. 2 was manufactured by the above procedure, the extinction ratio was 20 dB, the optical loss inside the element was 3 dB,
We were able to obtain the characteristics of the modulation band of 5 GHz.
【００４２】選択成長法は、EA-変調器を製造するにあ
たって、再現性に優れる技術であったが、従来、選択成
長法を用いて、変調帯域2.4GHz以上のEA-変調器を製造
するのは困難であった。今回、上記に示した通り、選択
成長法を用いて、変調帯域2.4GHz以上のEA-変調器を製
造することができた。なお、本変調器は、埋め込み型で
あるので、光ファイハ゛との結合損失に関しては、2.5dBと良
好な値を得ることができた。The selective growth method has been a technique with excellent reproducibility in manufacturing an EA-modulator, but conventionally, the selective growth method is used to manufacture an EA-modulator having a modulation band of 2.4 GHz or more. Was difficult. This time, as shown above, the EA-modulator with a modulation band of 2.4 GHz or more could be manufactured by using the selective growth method. Since this modulator is an embedded type, it was possible to obtain a good value of 2.5 dB for the coupling loss with the optical fiber.
【００４３】請求項１の発明の第１の実施例を適用して
製造した図１の半導体レーザの一変形例として、電流ブ
ロック層２をN型InP/P型InP/N型InP/P型InP（各1500
Å）でなる多層構造とした半導体レーザを製造したが、
図１の構造と同様の結果を得ることができた。また、ｐ
型基板を用い、実施例に記載の各層のト゛ーヒ゜ンク゛の型を反
転させた素子を製造したが、図１の半導体レーザと同様
の結果を得ることができた。さらに、ストライプ状マス
ク３３および絶縁膜８として、PSG、SiON等の、他の絶
縁膜を用いてもよい。光活性層４として、バルク（λ＝
1.48μmとなる均一組成の）活性層を用いてもよい。ま
た、発振波長がλ=1.3μmあるいは1.55μmとなる組成の
層を用いてもよい。As a modification of the semiconductor laser of FIG. 1 manufactured by applying the first embodiment of the invention of claim 1, the current blocking layer 2 is made of N type InP / P type InP / N type InP / P type. InP (each 1500
We manufactured a semiconductor laser with a multi-layer structure consisting of Å).
The result similar to the structure of FIG. 1 was able to be obtained. Also, p
An element was manufactured by using the die substrate and reversing the Doping type of each layer described in the example, and the same result as that of the semiconductor laser of FIG. 1 was obtained. Further, other insulating films such as PSG and SiON may be used as the stripe mask 33 and the insulating film 8. As the photoactive layer 4, a bulk (λ =
An active layer (of uniform composition of 1.48 μm) may be used. Alternatively, a layer having a composition with an oscillation wavelength of λ = 1.3 μm or 1.55 μm may be used.
【００４４】請求項１の発明の第２の実施例を適用して
製造したEA-変調器の一変形例として、バッファ層１１
をト゛ーヒ゜ンク゛濃度を２×1016cm-3以下のｎ型InPとした
が、図２の構造と同様の結果を得ることができた。ま
た、基板としてｐ型InP基板を用い、ハ゛ッファ層１１をト゛ーヒ
゜ンク゛濃度を２×1016cm-3以下のｐ型InPとし、クラッド
層１４および１５をｎ型InPとし、コンタクト層１６を
ｎ+型InGaAsとしたが、図２のEA- 変調器と同様の結果
を得ることができた。光吸収層１３としては、発振波長
λ＝1.45μmとなるＭＱＷ層（厚さ30ÅのInGaAs層６
層、およびλ=1.3μm組成の厚さ130ÅのInGaAsP層５層
を交互に含む層）を用いたが、図２の例と同様の結果を
得ることができた。さらに、ストライプ状マスク３５、
およびハ゜ッシヘ゛ーション膜１７として、PSG、SiON等の、他の
絶縁膜を用いてもよい。As a modification of the EA-modulator manufactured by applying the second embodiment of the invention of claim 1, the buffer layer 11
Was used as the n-type InP having a Doping concentration of 2 × 10 16 cm -3 or less, the same result as the structure of FIG. 2 could be obtained. In addition, a p-type InP substrate is used as the substrate, the buffer layer 11 is a p-type InP having a doping concentration of 2 × 10 16 cm −3 or less, the cladding layers 14 and 15 are n-type InP, and the contact layer 16 is an n + type. Although InGaAs was used, similar results to those of the EA-modulator shown in FIG. 2 could be obtained. As the light absorption layer 13, an MQW layer having an oscillation wavelength λ = 1.45 μm (InGaAs layer 6 having a thickness of 30 Å) is used.
2 and the InGaAsP layer 5 having a thickness of 130 Å and having a composition of λ = 1.3 μm) were alternately used, the same result as in the example of FIG. 2 was obtained. Furthermore, a striped mask 35,
As the passivation film 17, another insulating film such as PSG or SiON may be used.
【００４５】上記の第１および第２の実施例において
は、半導体材料としてInGaAsP系のものを示したが、InA
lGaAs系、GaAlAsP系の材料を用いてもよい。また、コン
タクト層７および１６、電極９および１９に関しては、
実施例に示したもののみならず、他の組成、他の材料を
用いても、なんら差し支えない。In the above-mentioned first and second embodiments, the InGaAsP type semiconductor material is shown.
A lGaAs-based or GaAlAsP-based material may be used. Regarding the contact layers 7 and 16 and the electrodes 9 and 19,
Not only the composition shown in the examples but other compositions and other materials may be used without any problem.
【００４６】（請求項２の実施例）請求項２の発明の実
施例を適用して製造した電界吸収型光変調器（EA-変調
器）の斜視図を図３にしめす。図５(a)-(e)は、図３に
示すEA-変調器の製造工程を示す図であり、これら図は
素子長手方向を横断する平面における断面図である。図
３に示すEA-変調器を、以下の手順で製造した。(Embodiment 2) A perspective view of an electro-absorption optical modulator (EA-modulator) manufactured by applying the embodiment of the present invention is shown in FIG. FIGS. 5A to 5E are views showing manufacturing steps of the EA-modulator shown in FIG. 3, and these drawings are cross-sectional views in a plane crossing the element longitudinal direction. The EA-modulator shown in FIG. 3 was manufactured by the following procedure.
【００４７】(100)表面の露出したｎ型InP基板２１上
に、６μmの間隔を開けて、幅１０μmの厚さ1000ÅのSi
O2からなる２本のストライプ状マスク３８を、(110)方
向に向けて形成した。On the n-type InP substrate 21 having an exposed (100) surface, a Si layer having a width of 10 μm and a thickness of 1000 Å is formed with a space of 6 μm.
Two striped masks 38 of O 2 were formed in the (110) direction.
【００４８】上記６μm程度の間隔に、選択成長法に
より、アント゛ーフ゜のハ゛ッファ層２２（InP結晶、厚さ3000Å）
を形成し、引続き、および低ト゛ーヒ゜ンク゛濃度（1×1016cm
-3）のｐー型のバッファ層２３（InP結晶、厚さ3000Å）
を形成した（アント゛ーフ゜のハ゛ッファ層２２はト゛ーヒ゜ンク゛濃度1×1
016cm-3以下のｎー型である）。これにより、PN接合部２
４は、低ト゛ーヒ゜ンク゛濃度の半導体層により形成される（図
５(a)）。At a distance of about 6 μm, the buffer layer 22 (InP crystal, thickness 3000 Å) is formed by using the selective growth method.
Forming, followed by, and a low doping concentration (1 x 10 16 cm
-3 ) p-type buffer layer 23 (InP crystal, thickness 3000Å)
Was formed (the buffer layer 22 of the upper layer has a deeping concentration of 1 × 1).
0 16 cm -3 or less of n-type). This allows the PN junction 2
4 is formed of a semiconductor layer having a low doping concentration (FIG. 5 (a)).
【００４９】全面を再び厚さ1000ÅのSiO2からなるマ
スク３９で覆い、ハ゛ッファ層２３上の一部（幅２μm程度）
でマスク３９を除去し、ハ゛ッファP層２３を露出させた。そ
の後、マスク３９を除去したところで、ハ゛ッファ層２３お
よびハ゛ッファ層２２を、ウエットエッチンク゛により除去し、深さ600
0Åの穴を形成した（図５(b)）。The entire surface is again covered with a mask 39 made of SiO 2 having a thickness of 1000 Å, and a part of the buffer layer 23 (width of about 2 μm)
Then, the mask 39 was removed to expose the buffer P layer 23. After that, when the mask 39 is removed, the buffer layer 23 and the buffer layer 22 are removed by wet etching to a depth of 600.
A 0Å hole was formed (Fig. 5 (b)).
【００５０】選択成長法により、ウエットエッチンク゛により形
成した穴を、通常のト゛ーヒ゜ンク゛濃度（５×1017cm-3）のｎ
型ハ゛ッファ層２５（InP結晶）で埋め込み、引続き、光吸収
層２６（λ=1.45μm 組成のInGaAsP結晶、厚さ2500
Å）、およびクラッド層２７（ｐ型InP結晶、厚さ1500
A）を含むリッジ４０を形成した（図５(c)）。The holes formed by wet etching by the selective growth method are filled with n having a normal deepening concentration (5 × 10 17 cm -3 ).
Type buffer layer 25 (InP crystal), followed by light absorption layer 26 (λ = 1.45 μm composition InGaAsP crystal, thickness 2500)
Å), and clad layer 27 (p-type InP crystal, thickness 1500)
A ridge 40 including A) was formed (FIG. 5 (c)).
【００５１】基板上全面のマスク３９を、ウエットエッチンク゛
により削った。この際、エッチンク゛時間の制御により手順
で形成したストライプ状マスク３８を残し、かつ、ハ゛ッフ
ァ層２３上のマスク３９を完全に除去するように削っ
た。その後、選択成長法により、光吸収層２６を含むリ
ッジ４０を覆って、ｐ型のクラッド層２８（ｐ型InP結
晶、厚さ1.5μm）およびコンタクト層２９（ｐ+型InGaA
s結晶、厚さ3000Å）を形成した（図５(d)）。The mask 39 on the entire surface of the substrate was removed by wet etching. At this time, the stripe-shaped mask 38 formed by the procedure was left by controlling the etching time, and the mask 39 on the buffer layer 23 was removed so as to be completely removed. Then, the p-type cladding layer 28 (p-type InP crystal, thickness 1.5 μm) and the contact layer 29 (p + -type InGaA) are covered by a selective growth method so as to cover the ridge 40 including the light absorption layer 26.
s crystal, thickness 3000 Å) was formed (Fig. 5 (d)).
【００５２】ストライプ状マスク３８の外側の半導体
層４１を、厚さ1.5μm程度削った後、全体を厚さ1000Å
のSiO2からなるハ゜ッシヘ゛ーション膜３０で覆い、ホ゜リイミト゛３１
で埋めた。The semiconductor layer 41 outside the stripe-shaped mask 38 is shaved to a thickness of about 1.5 μm, and then the entire thickness is set to 1000 Å.
With a passivation film 30 made of SiO 2 of
Filled with.
【００５３】コンタクト層２９の上部のみ、ホ゜リイミト゛
３１およびハ゜ッシヘ゛ーション膜３０を除去し、電極３２となる
（Au(厚さ4000Å)/ Ti(厚さ500Å）膜で全面を覆った。
その後、ホ゜リイミト゛３１および（Au/Ti）膜を図３に示す様
にハ゜ターニンク゛した。Only on the upper part of the contact layer 29, the polyimid 31 and the passivation film 30 were removed, and the entire surface was covered with a film (Au (thickness 4000Å) / Ti (thickness 500Å)) to be the electrode 32.
After that, the Polyimide 31 and (Au / Ti) film were patterned as shown in FIG.
【００５４】アロイ処理、裏面研磨、および裏面電極
の付着後、これを、素子長300μmにへき開により切り出
し、端面をSiON膜で無反射被覆し、図３に示すEA-変調
器を形成した。After alloying, back surface polishing, and attachment of the back surface electrode, this was cut out by cleavage to an element length of 300 μm, and the end surface was non-reflection coated with a SiON film to form the EA-modulator shown in FIG.
【００５５】上記手順により、図３に示すEA-変調器を
製造したところ、λ=1.55μmのレーザ光に対して、消光
比20dB、光ファイハ゛との光結合損失2.5dB、変調帯域10GHz
の特性を得ることができた。選択成長法は、EA-変調器
を製造するにあたって、再現性に優れる技術であった
が、従来、選択成長法を用いて、結合損失３dB以下で、
かつ変調帯域2.4GHz以上のEA-変調器を製造するのは困
難であった。今回、上記に示した通り、選択成長法を用
いて、光結合損失2.5dB、変調帯域10GHzの特性のEA-変
調器を製造することができた。When the EA-modulator shown in FIG. 3 was manufactured by the above procedure, the extinction ratio was 20 dB, the optical coupling loss with the optical fiber was 2.5 dB, and the modulation band was 10 GHz with respect to the laser light of λ = 1.55 μm.
It was possible to obtain the characteristics of The selective growth method was a technique with excellent reproducibility in manufacturing the EA-modulator, but conventionally, using the selective growth method, the coupling loss was 3 dB or less,
Moreover, it was difficult to manufacture an EA-modulator with a modulation band of 2.4 GHz or more. This time, as shown above, we were able to manufacture an EA-modulator with the characteristics of optical coupling loss of 2.5 dB and modulation band of 10 GHz by using the selective growth method.
【００５６】請求項２の発明の上記実施例の一変形例と
して、ｐ型基板を用い、コンタクト層２９をｎ+型、ク
ラッド層２７および２８をｎ型、ハ゛ッファ層２３をアント゛ーフ
゜、バッファ層２２を低ト゛ーヒ゜ンク゛濃度のｐ型としたEA-
変調器を製造したが、図３の構造と同様の結果を得るこ
とができた。また、光吸収層２６して、発振波長λ＝1.
45μmとなるＭＱＷ層（厚さ30AのInGaAs層６層、および
λ=1.3μm組成の厚さ130AのInGaAsP層５層を交互に含む
層）を用いたが、図３の構造と同様の結果を得ることが
できた。ストライプ状マスク３８、マスク３９、および
ハ゜ッシヘ゛ーション膜１０としては、PSG、SiON等の、絶縁膜を
用いてもよい。さらに、コンタクト層２９および電極３
２としては、他の組成、他の材料を用いても、なんら差
し支えない。 上記実施例においては、半導体材料とし
てInGaAsP系を用いたが、本発明においてはInAlGaAs系
あるいはGaAlAsP系の材料を用いてもよい。As a modification of the above-mentioned embodiment of the invention of claim 2, a p-type substrate is used, the contact layer 29 is an n + type, the cladding layers 27 and 28 are an n type, the buffer layer 23 is an anode, and the buffer layer 22. EA- with p-type with low doping concentration
A modulator was manufactured and similar results were obtained with the structure of FIG. Further, the light absorption layer 26 has an oscillation wavelength λ = 1.
An MQW layer having a thickness of 45 μm (6 layers of 30 Å thick InGaAs layer and 5 layers of 130 Å thick InGaAsP layer having a composition of λ = 1.3 μm alternately included) was used, and the same result as the structure of FIG. 3 was obtained. I was able to get it. An insulating film such as PSG or SiON may be used as the stripe mask 38, the mask 39, and the passivation film 10. Furthermore, the contact layer 29 and the electrode 3
No. 2 does not matter even if another composition or other material is used. Although InGaAsP-based materials are used as the semiconductor material in the above-described embodiments, InAlGaAs-based or GaAlAsP-based materials may be used in the present invention.
【００５７】[0057]
【発明の効果】選択成長法は、半導体レーザを製造する
にあたって、再現性に優れる技術であるが、従来、選択
成長法を用いて、電流ブロック層を有する構造の半導体
レーザを製造することが困難であった。このため、光出
力50mW以上の半導体レーザを選択成長法を用いて製造す
るのは困難であった。請求項１に記載の本発明の方法に
より、選択成長法を用いて、電流ブロック層を有する構
造の半導体レーザを製造することが容易になった。この
ため、選択成長法を用いて、光出力200mW以上の半導体
レーザを製造することができた。The selective growth method is a technique with excellent reproducibility in manufacturing a semiconductor laser, but it has been difficult to manufacture a semiconductor laser having a structure having a current blocking layer by using the selective growth method. Met. Therefore, it has been difficult to manufacture a semiconductor laser with an optical output of 50 mW or more using the selective growth method. According to the method of the present invention described in claim 1, it becomes easy to manufacture the semiconductor laser having the structure having the current blocking layer by using the selective growth method. Therefore, it was possible to manufacture a semiconductor laser having an optical output of 200 mW or more by using the selective growth method.
【００５８】また、選択成長法は、EA-変調器を製造す
るにあたっても、再現性に優れる技術であるが、従来、
選択成長法を用いて、光ファイハ゛との光結合効率に優れる
埋め込み型であり、かつ、電気容量が２ｐＦ以下EA-変
調器を製造するのが困難であった。このため、変調帯域
2.4GHz以上、かつ、光ファイハ゛との光結合損失３dB以下のE
A-変調器を製造するのは困難であった。請求項１に記載
の発明の方法により、選択成長法を適用して、電気容量
が１ｐＦの埋め込み型のEA-変調器を製造することがで
き、これにより、変調帯域５GHz以上、かつ、光結合損
失2.5dBを得ることができた。また請求項２に記載の発
明の方法により、選択成長法を用いて、電気容量が0.6
ｐＦの埋め込み型のEA-変調器を製造することができ、
これにより、変調帯域10GHz以上、かつ、光結合損失2.5
dBを得ることができた。Further, the selective growth method is a technique which is excellent in reproducibility even when manufacturing an EA-modulator,
It has been difficult to manufacture an EA-modulator which is an embedded type having an excellent optical coupling efficiency with an optical fiber and an electric capacity of 2 pF or less by using the selective growth method. Therefore, the modulation band
E above 2.4GHz and below 3dB optical coupling loss with optical fiber
Manufacturing A-modulators has been difficult. According to the method of the present invention as set forth in claim 1, an embedded type EA-modulator having an electric capacity of 1 pF can be manufactured by applying the selective growth method, whereby a modulation band of 5 GHz or more and optical coupling. We were able to obtain a loss of 2.5 dB. According to the method of the invention described in claim 2, the electric capacity is 0.6 by using the selective growth method.
pF embedded EA-modulators can be manufactured,
As a result, the modulation band is 10 GHz or more and the optical coupling loss is 2.5.
I was able to get dB.
【図１】請求項１の発明の第１の実施例を適用して製造
した半導体レーザの斜視図。FIG. 1 is a perspective view of a semiconductor laser manufactured by applying a first embodiment of the invention of claim 1.
【図２】請求項１の発明の第２の実施例を適用して製造
したEA-変調器の斜視図。2 is a perspective view of an EA-modulator manufactured by applying the second embodiment of the invention of claim 1. FIG.
【図３】請求項２の発明の実施例を適用して製造したEA
-変調器の斜視図。FIG. 3 is an EA manufactured by applying the embodiment of the invention of claim 2;
-A perspective view of a modulator.
【図４】図１に示した半導体レーザおよび図２に示した
EA-変調器の製造手順を示すための断面図。FIG. 4 shows the semiconductor laser shown in FIG. 1 and shown in FIG.
Sectional drawing for showing the manufacturing procedure of an EA-modulator.
【図５】図３に示したEA-変調器の製造手順を示すため
の断面図。5 is a sectional view showing a manufacturing procedure of the EA-modulator shown in FIG. 3;
【図６】選択成長法を用いて半導体レーザの製造すると
きの従来の手順を示す断面図。FIG. 6 is a sectional view showing a conventional procedure for manufacturing a semiconductor laser using a selective growth method.
【図７】従来例のリッジ型EA-変調器の断面図。FIG. 7 is a sectional view of a conventional ridge type EA-modulator.
１ 基板 ２ ブロック層 ３ バッファ層 ４ 活性層 ５ クラッド層 ６ クラッド層 ７ コンタクト層 ８ 絶縁膜 ９ 電極 １０ 基板 １１ バッファ層 １２ バッファ層 １３ 光吸収層 １４ クラッド層 １５ クラッド層 １６ コンタクト層 １７ パッシベーション膜 １８ ポリイミド １９ 電極 ２０ PN接合部 ２１ 基板 ２２ バッファ層 ２３ バッファ層 ２４ PN接合部 ２５ バッファ層 ２６ 光吸収層 ２７ クラッド層 ２８ クラッド層 ２９ コンタクト層 ３０ パッシベーション膜 ３１ ポリイミド ３２ 電極 ３３ ストライプ状マスク ３４ リッジ ３５ ストライプ状マスク ３６ リッジ ３７ 外側の半導体層 ３８ ストライプ状マスク ３９ マスク ４０ リッジ ４１ 外側の半導体層 ４２ 基板 ４３ ストライプ状マスク ４４ 活性層 ４５ リッジ ４６ ｎ型InP層 ４７ クラッド層 ４８ クラッド層 ４９ コンタクト層 ５０ 絶縁膜 ５１ 電極 ５２ 界面 ５３ 基板 ５４ 光吸収層 ５５ ｐ型InP層 ５６ コンタクト層 ５７ ｎ型InP層 ５８ ｎ型InGaAsP層 ５９ アント゛ーフ゜InGaAsP層 ６０ アント゛ーフ゜InP層 ６１ ハ゜ッシヘ゛ーション膜 ６２ 電極 1 Substrate 2 Block Layer 3 Buffer Layer 4 Active Layer 5 Cladding Layer 6 Cladding Layer 7 Contact Layer 8 Insulating Film 9 Electrode 10 Substrate 11 Buffer Layer 12 Buffer Layer 13 Light Absorbing Layer 14 Cladding Layer 15 Cladding Layer 16 Contact Layer 17 Passivation Film 18 Polyimide 19 Electrode 20 PN junction 21 Substrate 22 Buffer layer 23 Buffer layer 24 PN junction 25 Buffer layer 26 Light absorption layer 27 Cladding layer 28 Cladding layer 29 Contact layer 30 Passivation film 31 Polyimide 32 Electrode 33 Striped mask 34 Ridge 35 Stripe Mask 36 ridge 37 outer semiconductor layer 38 stripe mask 39 mask 40 ridge 41 outer semiconductor layer 42 substrate 43 stripe mask 44 active layer 45 ridge 46 n-type InP layer 4 Cladding layer 48 Cladding layer 49 Contact layer 50 Insulating film 51 Electrode 52 Interface 53 Substrate 54 Light absorption layer 55 p-type InP layer 56 Contact layer 57 n-type InP layer 58 n-type InGaAsP layer 59 Anthop InGaAsP layer 60 Antof InP layer 61 hash film 62 electrodes
Claims (2)
半導体層を結晶成長する工程と、該第１の半導体層の上
に平行な２本のストライプ状マスクを形成する工程と、
２本の該ストライプ状マスクに挟まれた間隔部１におけ
る該第１の半導体層の少なくとも一部を、前記半導体基
板の表面が露出するまでエッチングにより除去する工程
と、結晶成長により該間隔部を前記第１の半導体層より
低抵抗の第２の半導体層で埋め込み、引続く結晶成長に
より、該間隔部に半導体のリッジを形成する工程と、該
リッジ脇のマスクを部分的に又はすべて除去した後、結
晶成長により該リッジ全体を半導体で埋め込む工程とを
少なくとも含む光半導体素子の製造方法。1. A step of crystal-growing a semi-insulating first semiconductor layer on the entire surface of a semiconductor substrate, and a step of forming two parallel stripe-shaped masks on the first semiconductor layer.
A step of removing at least a part of the first semiconductor layer in the gap portion 1 sandwiched between the two striped masks by etching until the surface of the semiconductor substrate is exposed; A step of burying a second semiconductor layer having a resistance lower than that of the first semiconductor layer and forming a semiconductor ridge in the gap by subsequent crystal growth, and partially or entirely removing the mask beside the ridge. And a step of burying the entire ridge with a semiconductor by crystal growth.
マスクを形成する工程と、該半導体基板の表面が露出す
る該間隔部１において前記半導体基板に平行なＰＮ接合
面を有する半導体積層構造を結晶成長する工程と、該半
導体基板の全面を再びマスクで覆う工程と、該半導体積
層構造上の一部で前記マスクを除去することにより間隔
部２を形成する工程と、該間隔部２における前記半導体
積層構造の少なくとも一部を前記半導体基板の表面が露
出するまでエッチングにより除去する工程と、前記半導
体積層構造の前記ＰＮ接合面に垂直な方向の抵抗より小
さい抵抗の半導体層で前記間隔部２における前記露出基
板表面を埋め込む工程と、この埋め込み工程で埋め込ま
れた前記半導体層上に半導体のリッジを形成する工程
と、該リッジ脇のマスクを部分的に又はすべて除去した
後に結晶成長により該リッジ全体を半導体で埋め込む工
程とを少なくとも含む光半導体素子の製造方法。2. A step of forming a two-line mask having a gap portion 1 on a semiconductor substrate, and a semiconductor stack having a PN junction surface parallel to the semiconductor substrate in the gap portion 1 where the surface of the semiconductor substrate is exposed. A step of crystal-growing a structure, a step of covering the entire surface of the semiconductor substrate with a mask again, a step of removing the mask at a part of the semiconductor laminated structure to form a gap portion 2, and a gap portion 2. And removing at least a part of the semiconductor laminated structure by etching until the surface of the semiconductor substrate is exposed; and a semiconductor layer having a resistance smaller than a resistance in a direction perpendicular to the PN junction surface of the semiconductor laminated structure. A step of burying the exposed substrate surface in the portion 2, a step of forming a semiconductor ridge on the semiconductor layer embedded in the step of burying, and a mass beside the ridge. A method of manufacturing an optical semiconductor element, which comprises at least partially burying the ridges and then burying the entire ridge with a semiconductor by crystal growth.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5007853A JPH07118569B2 (en) | 1993-01-20 | 1993-01-20 | Method for manufacturing optical semiconductor element |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP5007853A JPH07118569B2 (en) | 1993-01-20 | 1993-01-20 | Method for manufacturing optical semiconductor element |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06216464A true JPH06216464A (en) | 1994-08-05 |
| JPH07118569B2 JPH07118569B2 (en) | 1995-12-18 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP (1) | JPH07118569B2 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0473987A (en) * | 1990-07-16 | 1992-03-09 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semiconductor device, semiconductor laser device and manufacture thereof |
| JPH04105383A (en) * | 1990-08-24 | 1992-04-07 | Nec Corp | Manufacture of optical semiconductor element |
-
1993
- 1993-01-20 JP JP5007853A patent/JPH07118569B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| JPH0473987A (en) * | 1990-07-16 | 1992-03-09 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semiconductor device, semiconductor laser device and manufacture thereof |
| JPH04105383A (en) * | 1990-08-24 | 1992-04-07 | Nec Corp | Manufacture of optical semiconductor element |
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| JPH07118569B2 (en) | 1995-12-18 |
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