JPH0817264B2 - 量子箱及び量子細線の作製方法並びにそれを用いた半導体光増幅素子 - Google Patents
量子箱及び量子細線の作製方法並びにそれを用いた半導体光増幅素子Info
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- JPH0817264B2 JPH0817264B2 JP34392892A JP34392892A JPH0817264B2 JP H0817264 B2 JPH0817264 B2 JP H0817264B2 JP 34392892 A JP34392892 A JP 34392892A JP 34392892 A JP34392892 A JP 34392892A JP H0817264 B2 JPH0817264 B2 JP H0817264B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体光増幅素子などの
光デバイスに利用されるものである。
光デバイスに利用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】最近の光通信の長距離光伝送の分野にお
いて、光増幅素子は重要な役割を占めている。今後、光
通信の波長多重化が進むにつれて、複数の波長の光を同
時に増幅する光増幅素子が望まれているが、いまだ実現
はされていない。
いて、光増幅素子は重要な役割を占めている。今後、光
通信の波長多重化が進むにつれて、複数の波長の光を同
時に増幅する光増幅素子が望まれているが、いまだ実現
はされていない。
【０００３】一方、最近の半導体レーザやＦＥＴ素子な
どの半導体装置の高性能化に対する要請から、量子細線
や量子箱などの低次元量子構造が注目されている。
どの半導体装置の高性能化に対する要請から、量子細線
や量子箱などの低次元量子構造が注目されている。
【０００４】このような低次元量子構造は、量子効果に
より特定の波長で利得が大きくなり、その波長は量子細
線（量子箱）のサイズによって変化する。光デバイスな
どに応用される量子細線や量子箱の特徴として、サイズ
が数１０ｎｍのオーダであって、低損傷、均一、かつ高
密度な構造が要求されている。量子構造の作製には、１
０ｎｍのオーダーのこれまでにない超微細加工技術が必
要であるため、様々な工夫がなされている。
より特定の波長で利得が大きくなり、その波長は量子細
線（量子箱）のサイズによって変化する。光デバイスな
どに応用される量子細線や量子箱の特徴として、サイズ
が数１０ｎｍのオーダであって、低損傷、均一、かつ高
密度な構造が要求されている。量子構造の作製には、１
０ｎｍのオーダーのこれまでにない超微細加工技術が必
要であるため、様々な工夫がなされている。
【０００５】半導体加工方法の中で最もよく用いられる
ものとして、半導体（１００）基板上にフォトリソグラ
フィ、または電子ビームリソグラフィにより作製したパ
ターンを形成したのち、液体のエッチング溶液を用いた
ウェットケミカルエッチング、または反応性のガスを用
いたドライエッチングによりエッチングする方法などが
ある。
ものとして、半導体（１００）基板上にフォトリソグラ
フィ、または電子ビームリソグラフィにより作製したパ
ターンを形成したのち、液体のエッチング溶液を用いた
ウェットケミカルエッチング、または反応性のガスを用
いたドライエッチングによりエッチングする方法などが
ある。
【０００６】図６は、ドライエッチングを用いた量子箱
の従来の作製方法を示す（関連文献：アプライドフィジ
クスレターズ（Applied Physics Letters ）１９８７年
５０巻４１３ページ）。
の従来の作製方法を示す（関連文献：アプライドフィジ
クスレターズ（Applied Physics Letters ）１９８７年
５０巻４１３ページ）。
【０００７】（１００）化合物半導体基板６１上に、障
壁層６２と量子井戸層６３からなる半導体積層構造を形
成したのち、前記半導体積層構造上に電子ビーム露光な
どにより微細なドット状のマスクパターン６４を形成す
る。
壁層６２と量子井戸層６３からなる半導体積層構造を形
成したのち、前記半導体積層構造上に電子ビーム露光な
どにより微細なドット状のマスクパターン６４を形成す
る。
【０００８】このドット状のマスクパターンの形成方法
についてより具体的に説明すると、電子ビーム露光によ
りＰＭＭＡレジスト上に円形状の穴を多数形成した後、
その上から金属を蒸着させ、つぎにリフトオフによりＰ
ＭＭＡレジストを取り除いて円形状のドットの金属マス
クを基板上に形成させる方法が一般的である。
についてより具体的に説明すると、電子ビーム露光によ
りＰＭＭＡレジスト上に円形状の穴を多数形成した後、
その上から金属を蒸着させ、つぎにリフトオフによりＰ
ＭＭＡレジストを取り除いて円形状のドットの金属マス
クを基板上に形成させる方法が一般的である。
【０００９】次に、前記のドット状マスクパターンを用
いてドライエッチングにより下部の障壁層６２までエッ
チングしたのち、障壁層６２を埋め込み成長することに
より量子箱６５を形成する。
いてドライエッチングにより下部の障壁層６２までエッ
チングしたのち、障壁層６２を埋め込み成長することに
より量子箱６５を形成する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】量子箱などの半導体量
子構造として低損傷で均一で高密度なものを作製するこ
とは、デバイスに応用するとき重要であるが、図６に示
したようなドライエッチングを用いる方法では、垂直な
エッチングが可能で、高密度な構造の形成には向いてい
るが、損傷が大きいこととパターンの形状のゆらぎを直
接反映した構造しか得られないため、素子の機能が大幅
に損なわれてしまう課題がある。
子構造として低損傷で均一で高密度なものを作製するこ
とは、デバイスに応用するとき重要であるが、図６に示
したようなドライエッチングを用いる方法では、垂直な
エッチングが可能で、高密度な構造の形成には向いてい
るが、損傷が大きいこととパターンの形状のゆらぎを直
接反映した構造しか得られないため、素子の機能が大幅
に損なわれてしまう課題がある。
【００１１】また、（１００）基板とウェットエッチン
グを用いる方法は低損傷な加工方法ではあるが、エッチ
ング速度の結晶面方位依存性があるためにドット形状と
して垂直な側面を有するものが得られにくく、アンダー
カットも大きいという欠点があり、高密度な構造を得る
ことが困難である。
グを用いる方法は低損傷な加工方法ではあるが、エッチ
ング速度の結晶面方位依存性があるためにドット形状と
して垂直な側面を有するものが得られにくく、アンダー
カットも大きいという欠点があり、高密度な構造を得る
ことが困難である。
【００１２】本発明は、エッチングマスクパターンの形
状のゆらぎに左右されない低損傷で高密度な量子箱を作
製し、またはアンダーカットが小さく低損傷な加工によ
り量子細線を作製することにより、複数の波長の光を同
時に増幅する機能を持った半導体光増幅素子を実現する
ことを目的とする。
状のゆらぎに左右されない低損傷で高密度な量子箱を作
製し、またはアンダーカットが小さく低損傷な加工によ
り量子細線を作製することにより、複数の波長の光を同
時に増幅する機能を持った半導体光増幅素子を実現する
ことを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の量子箱や量子細線の作製方法は、化合物半
導体（３１１）Ｂ基板を用意する工程と、前記化合物半
導体（３１１）Ｂ基板上に量子井戸構造領域を形成する
工程と、前記量子井戸構造領域の上にドット状や細線状
のエッチングマスクパターンを形成する工程と、前記マ
スクパターンが形成された量子井戸構造領域を面方位選
択性の大きいエッチング溶液に浸す工程とを有する作製
方法である。
に、本発明の量子箱や量子細線の作製方法は、化合物半
導体（３１１）Ｂ基板を用意する工程と、前記化合物半
導体（３１１）Ｂ基板上に量子井戸構造領域を形成する
工程と、前記量子井戸構造領域の上にドット状や細線状
のエッチングマスクパターンを形成する工程と、前記マ
スクパターンが形成された量子井戸構造領域を面方位選
択性の大きいエッチング溶液に浸す工程とを有する作製
方法である。
【００１４】ここで、ドット状や細線状のエッチングマ
スクパターンは複数個形成され、かつ大きさや幅が互い
に異なっていれば、サイズの異なった量子箱や量子細線
を作製する際に好適である。
スクパターンは複数個形成され、かつ大きさや幅が互い
に異なっていれば、サイズの異なった量子箱や量子細線
を作製する際に好適である。
【００１５】さらに、このような作製方法を用いること
により、本発明の半導体光増幅素子は、対向した１組の
電極手段と、いずれか一方の電極手段に隣接して設けら
れたｐ型半導体層と、他方の電極手段に隣接して設けら
れたｎ型半導体層と、前記ｐ型半導体層とｎ型半導体層
との間に設けられた活性層部分を有する半導体光増幅素
子であって、前記活性層がサイズの異なる少なくとも２
種類以上の量子箱や量子細線を有する。
により、本発明の半導体光増幅素子は、対向した１組の
電極手段と、いずれか一方の電極手段に隣接して設けら
れたｐ型半導体層と、他方の電極手段に隣接して設けら
れたｎ型半導体層と、前記ｐ型半導体層とｎ型半導体層
との間に設けられた活性層部分を有する半導体光増幅素
子であって、前記活性層がサイズの異なる少なくとも２
種類以上の量子箱や量子細線を有する。
【００１６】
【作用】本発明の量子箱の作製方法においては、低損傷
で高密度、かつマスクパターンの形状のゆらぎに左右さ
れない量子箱を形成する。
で高密度、かつマスクパターンの形状のゆらぎに左右さ
れない量子箱を形成する。
【００１７】また、本発明の量子細線の作製方法におい
ては、低損傷で高密度な量子細線の形成をする。
ては、低損傷で高密度な量子細線の形成をする。
【００１８】そして、このような作製方法を用いた半導
体光増幅素子は、複数のサイズの異なった量子細線また
は量子箱を活性層に用いることによって、複数の波長の
光を同時に増幅するを実現する。
体光増幅素子は、複数のサイズの異なった量子細線また
は量子箱を活性層に用いることによって、複数の波長の
光を同時に増幅するを実現する。
【００１９】さらに、この半導体光増幅素子において
は、量子細線と量子箱は特定の波長のみで大きな利得を
もつことから光増幅の過程で、信号以外のノイズとなる
光は打ち消される。
は、量子細線と量子箱は特定の波長のみで大きな利得を
もつことから光増幅の過程で、信号以外のノイズとなる
光は打ち消される。
【００２０】
【実施例】（実施例１）以下、本発明の実施例１につい
て、図面を参照しながら詳細に説明する。
て、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】図１は、量子箱または量子細線を用いた波
長弁別型半導体光増幅素子の構造図である。
長弁別型半導体光増幅素子の構造図である。
【００２２】図１（ａ）において、１１はｐ−ＡｌxＧ
ａ1-xＡｓ層（x=0.5）、１２はｎ−ＡｌxＧａ1-xＡｓ層
（x=0.5）、１３はアンドープＡｌxＧａ1-xＡｓ（x=0.
3）領域、１４はＧａＡｓ量子箱、１５は電極である。
アンドープＡｌxＧａ1-xＡｓ（x=0.3）領域１３とＧａ
Ａｓ量子箱１４が、活性層を構成している。
ａ1-xＡｓ層（x=0.5）、１２はｎ−ＡｌxＧａ1-xＡｓ層
（x=0.5）、１３はアンドープＡｌxＧａ1-xＡｓ（x=0.
3）領域、１４はＧａＡｓ量子箱、１５は電極である。
アンドープＡｌxＧａ1-xＡｓ（x=0.3）領域１３とＧａ
Ａｓ量子箱１４が、活性層を構成している。
【００２３】図示ｘ方向を光の入射方向、ｚ方向を電流
の注入方向とする。１４のＧａＡｓ量子箱は、図１
（ｂ）のようにｙ方向にそれぞれサイズの異なる３種類
の量子箱を設ける。３種類の量子箱は、波長が８１０、
８２０、８３０ｎｍに近いところに利得のピーク値をも
つように、それぞれの量子箱のサイズを決める。
の注入方向とする。１４のＧａＡｓ量子箱は、図１
（ｂ）のようにｙ方向にそれぞれサイズの異なる３種類
の量子箱を設ける。３種類の量子箱は、波長が８１０、
８２０、８３０ｎｍに近いところに利得のピーク値をも
つように、それぞれの量子箱のサイズを決める。
【００２４】本実施例における光増幅素子の動作につい
て説明する。ｚ方向から適当な大きさの電流を注入し
て、アンドープＡｌxＧａ1-xＡｓ（x=0.3）領域１３中
のＧａＡｓ量子箱１４に電流を注入する。
て説明する。ｚ方向から適当な大きさの電流を注入し
て、アンドープＡｌxＧａ1-xＡｓ（x=0.3）領域１３中
のＧａＡｓ量子箱１４に電流を注入する。
【００２５】この状態で、アンドープＡｌxＧａ1-xＡｓ
（x=0.3）領域１３中のＧａＡｓ量子箱１４に向けて、
ｘ方向から少なくとも７００から９００ｎｍの範囲で波
長幅を有する光を入射する。
（x=0.3）領域１３中のＧａＡｓ量子箱１４に向けて、
ｘ方向から少なくとも７００から９００ｎｍの範囲で波
長幅を有する光を入射する。
【００２６】ＧａＡｓ量子箱１４に入射した光は、８１
０、８２０、８３０ｎｍに近いところに利得のピーク値
をもつそれぞれの特性に従って、略８１０、８２０、８
３０ｎｍの３種類の波長において同時に増幅され、入射
端面と反対側の出射端面から出力光として出射される。
０、８２０、８３０ｎｍに近いところに利得のピーク値
をもつそれぞれの特性に従って、略８１０、８２０、８
３０ｎｍの３種類の波長において同時に増幅され、入射
端面と反対側の出射端面から出力光として出射される。
【００２７】このように所定の利得ピーク値を有するサ
イズの異なる量子箱を用いることによって、所望の波長
で増幅が可能であり、さらに量子箱の利得ピークは急峻
であるため、増幅された出力光の波長は各々極めて狭帯
域化されている。
イズの異なる量子箱を用いることによって、所望の波長
で増幅が可能であり、さらに量子箱の利得ピークは急峻
であるため、増幅された出力光の波長は各々極めて狭帯
域化されている。
【００２８】また、この光増幅素子の作製方法は、活性
層部分以外は従来の半導体レーザの作製方法と同様であ
る。
層部分以外は従来の半導体レーザの作製方法と同様であ
る。
【００２９】活性層部分の作製方法について詳細に説明
する。図２は、前記光増幅素子の活性層部分として量子
箱を用いたときの作製方法の工程図である。
する。図２は、前記光増幅素子の活性層部分として量子
箱を用いたときの作製方法の工程図である。
【００３０】ＧａＡｓの基板としては（３１１）Ｂ基板
を用いた。図２において、２１はＧａＡｓ（３１１）Ｂ
基板、２２はＡｌＧａＡｓからなる障壁層、２３はＧａ
Ａｓからなる量子井戸層、２４はＳｉＯ2 マスクパター
ンである。
を用いた。図２において、２１はＧａＡｓ（３１１）Ｂ
基板、２２はＡｌＧａＡｓからなる障壁層、２３はＧａ
Ａｓからなる量子井戸層、２４はＳｉＯ2 マスクパター
ンである。
【００３１】図２（ａ）に示すように、ＧａＡｓ（３１
１）Ｂ基板２１の（３１１）Ｂ面上に、障壁層２２と量
子井戸層２３からなる積層構造を結晶成長により形成し
たのちＳｉＯ2 膜を堆積する。
１）Ｂ基板２１の（３１１）Ｂ面上に、障壁層２２と量
子井戸層２３からなる積層構造を結晶成長により形成し
たのちＳｉＯ2 膜を堆積する。
【００３２】次に、ＳｉＯ2 膜上に電子ビーム露光によ
り、ＧａＡｓ基板の［０−１１］方向と［２−３−３］
方向からなる矩形のドット状パターンを形成したのち、
ドット状パターンをフッ酸系エッチング溶液を用いてＳ
ｉＯ2 膜に転写することによって図示のようなエッチン
グマスクを形成する。
り、ＧａＡｓ基板の［０−１１］方向と［２−３−３］
方向からなる矩形のドット状パターンを形成したのち、
ドット状パターンをフッ酸系エッチング溶液を用いてＳ
ｉＯ2 膜に転写することによって図示のようなエッチン
グマスクを形成する。
【００３３】次に、図２（ｂ）に示すように、ＳｉＯ2
ドットマスクパターン２４を用いて、硫酸（濃度１００
％）と過酸化水素（濃度３０％）と水からなる面方位選
択性エッチング溶液により量子井戸層が存在する深さま
でエッチングをする。
ドットマスクパターン２４を用いて、硫酸（濃度１００
％）と過酸化水素（濃度３０％）と水からなる面方位選
択性エッチング溶液により量子井戸層が存在する深さま
でエッチングをする。
【００３４】そして、図２（ｃ）に示すようにエッチン
グマスクを除去したのち埋め込み成長により量子箱２５
が得られる。
グマスクを除去したのち埋め込み成長により量子箱２５
が得られる。
【００３５】このようなウェットエッチングの過程にお
いて、（３１１）Ｂ基板を用いたことにより（３１１）
Ｂ基板の面方位に関係した特有の構造が得られる。
いて、（３１１）Ｂ基板を用いたことにより（３１１）
Ｂ基板の面方位に関係した特有の構造が得られる。
【００３６】ドット状のエッチングマスクを用いて得ら
れる模式構造図を図３に示す。図３の点線はエッチング
マスクをあらわしている。ＧａＡｓなどの化合物半導体
はウェットエッチング速度に結晶面方位依存性があり、
（１００）面と（１１１）Ａ面のエッチング速度が遅い
という性質がある。
れる模式構造図を図３に示す。図３の点線はエッチング
マスクをあらわしている。ＧａＡｓなどの化合物半導体
はウェットエッチング速度に結晶面方位依存性があり、
（１００）面と（１１１）Ａ面のエッチング速度が遅い
という性質がある。
【００３７】図３のドット構造は、ウェットエッチング
の過程で現れたエッチング速度の遅い（１００）面と
（１１１）Ａ面とから構成される三角形の構造で、エッ
チングマスクの形状には依らない。
の過程で現れたエッチング速度の遅い（１００）面と
（１１１）Ａ面とから構成される三角形の構造で、エッ
チングマスクの形状には依らない。
【００３８】従って、１０ｎｍのオーダーのマスクパタ
ーン形成において、電子ビーム露光時のビームの安定性
に起因するマスクパターンのゆらぎという現象がある
が、前記のようなウェットエッチングの結晶面方位異方
性は、エッチングマスクのゆらぎに左右されない均一な
ドット構造の作製に極めて有効である。
ーン形成において、電子ビーム露光時のビームの安定性
に起因するマスクパターンのゆらぎという現象がある
が、前記のようなウェットエッチングの結晶面方位異方
性は、エッチングマスクのゆらぎに左右されない均一な
ドット構造の作製に極めて有効である。
【００３９】さらに、（３１１）Ｂ基板のウェットエッ
チングを用いたドット構造の作製方法の特長として、低
損傷と均一性以外に、（１００）基板を用いたときと比
べて比較的垂直でアンダーカットの小さい構造が得られ
るということがある。
チングを用いたドット構造の作製方法の特長として、低
損傷と均一性以外に、（１００）基板を用いたときと比
べて比較的垂直でアンダーカットの小さい構造が得られ
るということがある。
【００４０】（１００）基板を用いると４つの（１０
０）面からなる四角形状のドット構造ができるが、（１
１１）Ａ面からなる裾を引いた側面をもち、アンダーカ
ットも大きい。一方、（３１１）Ｂ基板を用いたドット
構造は（３１１）Ｂ基板の結晶面方位を反映して、アン
ダーカットは（１００）基板に比べ２分の１になってい
る。（３１１）Ｂ基板のウェットエッチングはアンダー
カットが小さいことから高密度な構造の作製にも有効で
ある。
０）面からなる四角形状のドット構造ができるが、（１
１１）Ａ面からなる裾を引いた側面をもち、アンダーカ
ットも大きい。一方、（３１１）Ｂ基板を用いたドット
構造は（３１１）Ｂ基板の結晶面方位を反映して、アン
ダーカットは（１００）基板に比べ２分の１になってい
る。（３１１）Ｂ基板のウェットエッチングはアンダー
カットが小さいことから高密度な構造の作製にも有効で
ある。
【００４１】以上の作製方法により複数の異なったサイ
ズをもつ量子箱を半導体光増幅素子の活性層部分に作製
することができる。
ズをもつ量子箱を半導体光増幅素子の活性層部分に作製
することができる。
【００４２】この場合、量子箱のサイズは電子ビーム露
光のパターンの大きさにより適宜制御すればよい。
光のパターンの大きさにより適宜制御すればよい。
【００４３】（実施例２）以下本発明の第２の実施例に
ついて、図面を参照しながら説明する。
ついて、図面を参照しながら説明する。
【００４４】第２の実施例は前記光増幅素子の活性層部
分として量子細線を用いたものであり、この活性層部分
以外の構成は実施例１と同様である。
分として量子細線を用いたものであり、この活性層部分
以外の構成は実施例１と同様である。
【００４５】本実施例においても、所定の利得ピーク値
を有するサイズ（線の太さ）の異なる量子細線を実施例
１と同様に用いることによって、所望の波長で増幅が可
能であり、例えば、室温において８１０、８２０、８３
０ｎｍにおいて同時に増幅が可能であり、さらに量子箱
の利得ピークは急峻であるため、増幅された出力光の波
長は極めて狭帯域化することができる。
を有するサイズ（線の太さ）の異なる量子細線を実施例
１と同様に用いることによって、所望の波長で増幅が可
能であり、例えば、室温において８１０、８２０、８３
０ｎｍにおいて同時に増幅が可能であり、さらに量子箱
の利得ピークは急峻であるため、増幅された出力光の波
長は極めて狭帯域化することができる。
【００４６】また、この光増幅素子の作製方法は、活性
層部分以外は従来の半導体レーザの作製方法と同様であ
る。
層部分以外は従来の半導体レーザの作製方法と同様であ
る。
【００４７】図４は前記光増幅素子の活性層部分として
量子細線を用いたときの作製方法の工程図である。
量子細線を用いたときの作製方法の工程図である。
【００４８】ＧａＡｓの基板としては（３１１）Ｂ基板
を用いた。図４において、４１はＧａＡｓ（３１１）Ｂ
基板、４２はＡｌＧａＡｓからなる障壁層、４３はＧａ
Ａｓからなる量子井戸層、４４はＳｉＯ2 マスクパター
ンである。
を用いた。図４において、４１はＧａＡｓ（３１１）Ｂ
基板、４２はＡｌＧａＡｓからなる障壁層、４３はＧａ
Ａｓからなる量子井戸層、４４はＳｉＯ2 マスクパター
ンである。
【００４９】図４（ａ）に示すように、ＧａＡｓ（３１
１）Ｂ基板４１の（３１１）Ｂ面上に、障壁層４２と量
子井戸層４３からなる積層構造を結晶成長により形成し
たのちＳｉＯ2 膜を堆積する。
１）Ｂ基板４１の（３１１）Ｂ面上に、障壁層４２と量
子井戸層４３からなる積層構造を結晶成長により形成し
たのちＳｉＯ2 膜を堆積する。
【００５０】次に、ＳｉＯ2 膜上に電子ビーム露光によ
り、ＧａＡｓ基板の［０−１１］方向にストライプ状の
パターンを形成したのち前記ストライプパターンをフッ
酸系エッチング溶液を用いてＳｉＯ2 膜に転写すること
によってエッチングマスクを形成する。
り、ＧａＡｓ基板の［０−１１］方向にストライプ状の
パターンを形成したのち前記ストライプパターンをフッ
酸系エッチング溶液を用いてＳｉＯ2 膜に転写すること
によってエッチングマスクを形成する。
【００５１】次に、図４（ｂ）に示すようにＳｉＯ2 細
線マスクパターン４４を用いて、硫酸（濃度１００％）
と過酸化水素（濃度３０％）と水からなる面方位選択性
エッチング溶液により量子井戸層が存在する深さまでエ
ッチングをする。
線マスクパターン４４を用いて、硫酸（濃度１００％）
と過酸化水素（濃度３０％）と水からなる面方位選択性
エッチング溶液により量子井戸層が存在する深さまでエ
ッチングをする。
【００５２】次に、図４（ｃ）に示すようにエッチング
マスクを除去したのち埋め込み成長により量子細線４５
が得られる。
マスクを除去したのち埋め込み成長により量子細線４５
が得られる。
【００５３】このようなウェットエッチングの過程にお
いて、（３１１）Ｂ基板を用いたことにより（３１１）
Ｂ基板の面方位に関係した特有の構造が得られる。
いて、（３１１）Ｂ基板を用いたことにより（３１１）
Ｂ基板の面方位に関係した特有の構造が得られる。
【００５４】本実施例の細線状エッチングマスク５１を
用いて得られる細線構造領域５２の断面図を図５に示
す。
用いて得られる細線構造領域５２の断面図を図５に示
す。
【００５５】図５の細線は、従来のウェットエッチング
を用いて作製した細線に比べて垂直なエッチング側面を
有し、アンダーカットも小さい。
を用いて作製した細線に比べて垂直なエッチング側面を
有し、アンダーカットも小さい。
【００５６】細線構造領域５２の細線部左側の（１１
１）Ａ面からなるエッチング側面のアンダーカットはほ
とんどゼロであり、右側の（１１１）Ｂ面からなるエッ
チング側面は従来のＧａＡｓ（１００）基板の時と同程
度の傾斜を有する。
１）Ａ面からなるエッチング側面のアンダーカットはほ
とんどゼロであり、右側の（１１１）Ｂ面からなるエッ
チング側面は従来のＧａＡｓ（１００）基板の時と同程
度の傾斜を有する。
【００５７】すなわち（３１１）Ｂ基板を用いたとき、
アンダーカットは従来のＧａＡｓ（１００）基板を用い
た場合に比べ２分の１になっている。
アンダーカットは従来のＧａＡｓ（１００）基板を用い
た場合に比べ２分の１になっている。
【００５８】本実施例の量子細線の作製方法によれば、
アンダーカットが小さいことから高密度な細線構造の作
製に有効であることがわかる。
アンダーカットが小さいことから高密度な細線構造の作
製に有効であることがわかる。
【００５９】以上の作製方法により複数の異なったサイ
ズをもつ量子細線を半導体光増幅素子の活性層部分に作
製することができる。
ズをもつ量子細線を半導体光増幅素子の活性層部分に作
製することができる。
【００６０】また、量子細線のサイズは、電子ビーム露
光のパターンの大きさにより制御すればよい。
光のパターンの大きさにより制御すればよい。
【００６１】さらに、上記第１及び第２の実施例により
作製した光増幅素子は、いづれも、室温において８１
０、８２０、８３０ｎｍの３種類の波長の光をそれぞれ
同時に増幅することができるが、前記の３種類の波長以
外の光については増幅機能はないため、本発明による光
増幅素子は、特定の３種類の光のみをそれぞれ独立に増
幅する機能をもつものである。
作製した光増幅素子は、いづれも、室温において８１
０、８２０、８３０ｎｍの３種類の波長の光をそれぞれ
同時に増幅することができるが、前記の３種類の波長以
外の光については増幅機能はないため、本発明による光
増幅素子は、特定の３種類の光のみをそれぞれ独立に増
幅する機能をもつものである。
【００６２】
【発明の効果】以上のように本発明は、（３１１）Ｂ化
合物半導体基板を用いた面方位選択性のあるウェットエ
ッチングの工程を設けることにより、エッチングマスク
パターンの形状のゆらぎに左右されず均一で高密度な量
子箱を実現するものである。
合物半導体基板を用いた面方位選択性のあるウェットエ
ッチングの工程を設けることにより、エッチングマスク
パターンの形状のゆらぎに左右されず均一で高密度な量
子箱を実現するものである。
【００６３】または、（３１１）Ｂ化合物半導体基板上
の［０−１１］方向の細線状のマスクを用い、面方位選
択性のあるウェットエッチングを行うことにより、高密
度な量子細線を実現するものである。
の［０−１１］方向の細線状のマスクを用い、面方位選
択性のあるウェットエッチングを行うことにより、高密
度な量子細線を実現するものである。
【００６４】さらに、このような作製方法を用い、半導
体光増幅素子の活性層部分に、特定の波長で大きな利得
のピークをもつ複数種類の量子細線または量子箱を、光
の入射方向に対して並列に設けることにより、特定の複
数の波長の光のみを個別に同時に増幅する波長弁別型光
増幅素子を実現するものである。
体光増幅素子の活性層部分に、特定の波長で大きな利得
のピークをもつ複数種類の量子細線または量子箱を、光
の入射方向に対して並列に設けることにより、特定の複
数の波長の光のみを個別に同時に増幅する波長弁別型光
増幅素子を実現するものである。
【図１】本発明における波長弁別型光増幅素子の構造図
【図２】本発明における量子箱の作製方法を示す工程図
【図３】本発明のウェットエッチング直後の量子箱の模
式構造図
式構造図
【図４】本発明における量子細線の作製方法を示す工程
図
図
【図５】本発明におけるウェットエッチング直後の量子
細線の模式構造図
細線の模式構造図
【図６】従来の量子箱の作製方法を示す工程図
１１ ｐ−ＡｌＧａＡｓ層 １２ ｎ−ＡｌＧａＡｓ層 １３ アンドープＡｌＧａＡｓ １４ ＧａＡｓ量子箱 １５ 電極 ２１ ＧａＡｓ（３１１）Ｂ基板 ２２ ＡｌＧａＡｓ障壁層 ２３ ＧａＡｓ量子井戸層 ２４ ＳｉＯ2 マスクパターン ２５ ＧａＡｓ量子箱 ４１ ＧａＡｓ（３１１）Ｂ基板 ４２ ＡｌＧａＡｓ障壁層 ４３ ＧａＡｓ量子井戸層 ４４ ＳｉＯ2 マスクパターン ４５ ＧａＡｓ量子細線 ５１ ＳｉＯ2マスク ５２ ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ量子井戸構造 ６１ （１００）化合物半導体基板 ６２ 障壁層 ６３ 量子井戸層 ６４ エッチングマスクパターン ６５ 量子箱
フロントページの続き (72)発明者 豊田 幸雄 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−213384（ＪＰ，Ａ)
Claims (6)
- 【請求項１】 化合物半導体（３１１）Ｂ基板を用意す
る工程と、前記化合物半導体（３１１）Ｂ基板上に量子
井戸構造領域を形成する工程と、前記量子井戸構造領域
の上にドット状のエッチングマスクパターンを形成する
工程と、前記マスクパターンが形成された量子井戸構造
領域を面方位選択性の大きいエッチング溶液に浸す工程
とを有する量子箱の作製方法。 - 【請求項２】 化合物半導体（３１１）Ｂ基板を用意す
る工程と、前記化合物半導体（３１１）Ｂ基板上に量子
井戸構造領域を形成する工程と、前記量子井戸構造領域
の上に［０−１１］方向の細線状のエッチングマスクパ
ターンを形成する工程と、前記マスクパターンが形成さ
れた量子井戸構造領域を面方位選択性の大きいエッチン
グ溶液に浸す工程とを有する量子細線の作製方法。 - 【請求項３】 ドット状のエッチングマスクパターンは
複数個形成され、かつ大きさが互いに異なる請求項１記
載の量子箱の作製方法。 - 【請求項４】 細線状のエッチングマスクパターンは複
数個形成され、かつ幅が互いに異なる請求項２記載の量
子細線の作製方法。 - 【請求項５】 対向した１組の電極手段と、いずれか一
方の電極手段に隣接して設けられたｐ型半導体層と、他
方の電極手段に隣接して設けられたｎ型半導体層と、前
記ｐ型半導体層とｎ型半導体層との間に設けられた活性
層部分を有する半導体光増幅素子であって、前記活性層
がサイズの異なる少なくとも２種類以上の量子箱を有
し、前記量子箱は請求項３記載の作製方法で作製された
半導体光増幅素子。 - 【請求項６】 対向した１組の電極手段と、いずれか一
方の電極手段に隣接して設けられたｐ型半導体層と、他
方の電極手段に隣接して設けられたｎ型半導体層と、前
記ｐ型半導体層とｎ型半導体層との間に設けられた活性
層部分を有する半導体光増幅素子であって、前記活性層
部分がサイズの異なる少なくとも２種類以上の量子細線
を有し、前記量子細線は請求項４記載の作製方法で作製
された半導体光増幅素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34392892A JPH0817264B2 (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | 量子箱及び量子細線の作製方法並びにそれを用いた半導体光増幅素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34392892A JPH0817264B2 (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | 量子箱及び量子細線の作製方法並びにそれを用いた半導体光増幅素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06196819A JPH06196819A (ja) | 1994-07-15 |
| JPH0817264B2 true JPH0817264B2 (ja) | 1996-02-21 |
Family
ID=18365332
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34392892A Expired - Lifetime JPH0817264B2 (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | 量子箱及び量子細線の作製方法並びにそれを用いた半導体光増幅素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0817264B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3033517B2 (ja) * | 1997-04-17 | 2000-04-17 | 日本電気株式会社 | 半導体波長可変レーザ |
| JP4719331B2 (ja) * | 2000-03-10 | 2011-07-06 | 富士通株式会社 | 波長多重光信号処理装置 |
| JP2003124574A (ja) | 2001-10-09 | 2003-04-25 | Fujitsu Ltd | 光半導体装置及びその製造方法 |
| AU2002368001A1 (en) * | 2002-06-10 | 2003-12-22 | Agilent Technologies, Inc. | Quantum dot gain chip |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63213384A (ja) * | 1987-02-27 | 1988-09-06 | Nec Corp | 多波長半導体レ−ザ |
-
1992
- 1992-12-24 JP JP34392892A patent/JPH0817264B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06196819A (ja) | 1994-07-15 |
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