TWI333306B - Buried heterostructure device having integrated waveguide grating fabricated by single step mocvd - Google Patents

Buried heterostructure device having integrated waveguide grating fabricated by single step mocvd Download PDF

Info

Publication number
TWI333306B
TWI333306B TW095120586A TW95120586A TWI333306B TW I333306 B TWI333306 B TW I333306B TW 095120586 A TW095120586 A TW 095120586A TW 95120586 A TW95120586 A TW 95120586A TW I333306 B TWI333306 B TW I333306B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
growth
optical waveguide
waveguide core
layer
mask
Prior art date
Application number
TW095120586A
Other languages
English (en)
Other versions
TW200735495A (en
Inventor
David P Bour
Scott W Corzine
Original Assignee
Avago Tech Fiber Ip Sg Pte Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Avago Tech Fiber Ip Sg Pte Ltd filed Critical Avago Tech Fiber Ip Sg Pte Ltd
Publication of TW200735495A publication Critical patent/TW200735495A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI333306B publication Critical patent/TWI333306B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/13—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method
    • G02B6/131—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by using epitaxial growth
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • H01S5/343—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/34313—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer having only As as V-compound, e.g. AlGaAs, InGaAs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S2301/00—Functional characteristics
    • H01S2301/17—Semiconductor lasers comprising special layers
    • H01S2301/173—The laser chip comprising special buffer layers, e.g. dislocation prevention or reduction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S2304/00—Special growth methods for semiconductor lasers
    • H01S2304/04—MOCVD or MOVPE
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
    • H01S5/1231—Grating growth or overgrowth details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
    • H01S5/1237—Lateral grating, i.e. grating only adjacent ridge or mesa
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/2004—Confining in the direction perpendicular to the layer structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/2004—Confining in the direction perpendicular to the layer structure
    • H01S5/2009—Confining in the direction perpendicular to the layer structure by using electron barrier layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • H01S5/2201—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure in a specific crystallographic orientation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • H01S5/2205—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers
    • H01S5/2214—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers based on oxides or nitrides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
    • H01S5/3211—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures characterised by special cladding layers, e.g. details on band-discontinuities
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • H01S5/343—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/34346—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser characterised by the materials of the barrier layers
    • H01S5/34366—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser characterised by the materials of the barrier layers based on InGa(Al)AS

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Description

九、發明說明： 【明戶斤屬系好々貝 相關申請案的交叉參考 此申請案係為2004年2月25曰提交名稱為“藉由單一步 驟金屬有機化學蒸氣沉積法(MOCVD)製造之隱埋式異質 結構元件”的申請案10/787,349號之部分接續案，該案以引 用方式併入本文中。 本發明係有關於藉由單一步驟金屬有機化學蒸氣沉積 法(MOCVD)製造之具有積集波導光柵的隱埋式異質結構 元件。 t：先前技術】 發明背景 光電元件係使用在包括電信、資料儲存及發訊等許多 應用中。諸如雷射二極體、光電調變器、半導體光學放大 器、半導體增益媒體等特定類型的光電元件係具有一設置 於一光學波導中之主動區。光學波導通常採用不同結構來 側向地引導光’亦即平行於其上製造有元件之基材的主要 表面，亦即正交於基材的主要表面。橫向方向中，光係由 其間嵌有主動層之包覆層及主動區的半導體材料之間的一 折射率對比所引導。側向方向中，光係由被至少部分地界 疋於藉由包覆層及主動區形成其一部分之層結構中的一凸 脊波導結構或一隱埋式異質結構波導所引導。 電信應用中’最常用的側向波導結構係為隱埋式異質 結構。一隱埋式異質結構因為其在主動區所提供的大折射 率對比而具有優於—凸魏導結構H這可讓光學波 導製成报窄，同時保存基礎光學模式及主動區狀一高空 間性重疊。這提供諸如雷射中低的低限值電流、半導體光 學放大器中較低的操作電流及光學増益媒體、及低電容且 因此包括光電調< n及直接調變式雷射巾増加的調變速度 等之優點。 第1A-1C圖顯示一用以製造採用一隱埋式異質結構側 向波導之光電元件之典型程序。首先，成長一自Α «數千個光電元件之層結獅。第1Α__為其”造有 早-光電兀件之層結構Η)的―部分之側視圖。第1Α圖顯示 成長在-基材18上之_η型包覆層12、—未經摻雜主動區14 及-Ρ型包覆層16。該等層係由金屬有機化學蒸氣沉積法 (MOCVD)在此技藝中亦稱為有機金屬氣相蟲晶（〇MvpE) 所成長。 層結構1〇的材料係為通常包含諸如銦、鎵、石申及碟等 元素之仙雜轉體。包覆扣心的半導體材料具有比 主動區14更低的折射率。η型包覆層12的厚度約為2微米， 而層結構1G中之ρ型包覆層16的厚度只約為奈米至· 奈米。 一或多個量子井所構成之一量子井結構20係設置於主 動區14中。各a子井係由被嵌夾在較高帶隙半導體材料的 障壁層間之低帶隙半導體材料的—量子井層所界定。 第1A圖亦顯示 沉積在P型包覆層16的表面上之罩幕 22。罩幕的材料通常為二氡化妙。罩幕22在第认圖所示的y 竹年〉月修(¾正替心 方向中為長形，且通常約為1至8微米寬。 層結構10隨後自成長室移除且受到用以界定層結構中 的一台面24之兩钱刻程序’如第1B圖所示。初步使用一反 應性離子蝕刻（RIE)來移除未被罩幕22保護之p型包覆層 5 16 '主動區14及η型包覆層12的部分。RIE係損傷受到蝕刻 之層的邊緣。此等受損邊緣係顯著地損害經完成光電元件 之效率。為此，層結構10額外地受到一用以移除口型包覆層 16、主動區14及η型包覆層12的受損邊緣之濕蝕刻。濕蝕刻 程序係額外地界定罩幕22相對於台面24之懸伸。第1Β圖顯 10 示已經進行兩者蝕刻程序後之層結構1〇。 層結構10隨後回到成長室，而比主動區14材料具有更 低折射率之一高電阻係數III-V族半導體材料之—過度成 長物26係藉由MOCVD轰晶成長在層结構上，如第ic圖所 示。過度成長物係成長在基材18的經曝露表面上及台面24 15的側壁上’但未成長在罩幕22上·»為此，過度成長物26係 充填被姓刻至相鄰台面之間的層結構内之腔穴。過度成長 物繼續沉積直到其成長表面抵連ρ型包覆層16的頂表面為 止。 在其中包覆層12及16的材料為磷化銦（InP)之層結構1〇 20 的一實施例中，過度成長物26的一典型材料係為摻雜有鐵 之磷化銦(InP:Fe)。過度成長物材料之折射率比主動區14的 材料更小約0.2。過度成長物材料係摻雜有鐵(Fe)以降低其 傳導率。 層結構10隨後自成長室移除且受到用以自ρ型包覆層 126169-990212.doc 第09512〇586號專利申請案 中文說明書替換頁(99年2月） 16的表面移除罩幕22之另一濕蝕刻程序。 層結構10隨後回到成長室，其中額外的p型包覆層材料 28係成長在p型包覆層16及過度成長物26的經曝露表面上 方’如第1C圖所示。P型包覆層16及成長在p型包覆層丨6上 之部分的額外p型包覆層材料係共同地構成p型包覆層3〇β p 型包覆層通常具有約與η型包覆層12相同之厚度，亦即約2 微米。 一 Ρ接觸層（未圖示）係成長在ρ型包覆層30頂上而電極 層（未圖示）沉積在基材18的底表面及ρ接觸層的經曝露表面 上。電極層隨後被圖案化以界定電極。層結構1〇隨後被切 單(sigulate)成為個別的光電元件。 雖然上述隱埋式異質結構波導提供效能優點，上述製 程係為複雜且難以控制。特定言之，因為蝕刻係經由主動 區14中之ρ型未摻雜及n型材料（未圖示）層所形成的p i n接 面來繼續進行，故務必利用低損傷钱刻程序來银刻層結 構。具有與台面的經蝕刻側壁中之結構性瑕疵相關聯之載 體狀態是極度不被需要的。並且，主動區14的寬度--亦即第 1A圖所示的X方向中之主動區的尺寸係由蝕刻程序所界 定。主動區的寬度必須被精確地界定：一太窄的主動區將 導致增益不足或低限值電流過高。一太寬的主動區將允許 光電元件在多重光學模式中操作，其在許多應用中係為不 良方式。最後，亦必須精確地控制台面24相對於罩幕22之 過切輪廓以確保過度成長物26提供一其上可成長有額外p 型包覆層材料28之合理平面性表面。 126169-990212.d〇c • 8 · 竹年^月/¾修(¾)正替拔,·、. ... 1 用於長波長電信應用中之光電元件原來係具有作為量 子井層的材料之砷磷化銦鎵(InGaAsP)。利用砷化鋁銦鎵 (AlInGaAs)代替InGaAsP作為量子井層的材料將可改良光 電元件的尚溫特徵。然而，利用AlInGaAs作為量子井層的 5材料將使隱埋式異質结構波導結構顯著地更難製造。這是 因為量子井層的材料令鋁的出現將導致一穩定層的氧化物 在濕蝕刻期間形成於台面24的側壁上所致。不像InGaAsP 被钱刻時所形成較不穩定之銦及鎵的氧化物，氧化鋁無法 在過度成長物26成長之前被熱性脫除。取而代之，氧化鋁 10層係存續在台面的側壁上，並劣化台面與過度成長物26之 間的介面之品質。 由於在姓刻程序進行之後需要將晶圓自蝕刻站轉移至 成長室故加劇了台面24的經曝露側壁之損傷問題。這使得 台面的側壁曝露於通常含有水蒸氣及氧之環室空氣。水蒸 15氣及氧會造成額外氧化物形成於台面的側壁上。 已經提出各種不同途徑來對付穩定氧化鋁形成於台面 的側壁上之問題。譬如，可使用現場蝕刻，如博通(8打1〇狀） 等人在“藉由含氯化合物在一M〇cVD反應器中以Ιηρ為基 礎的 MQW 結構之蝕刻”，195 j CRYST. GR〇WTH， 20 624(1998)中所描述。然而，此等途徑係昂貴且難以實行， 且可能不相容於其他元件的製程。 在微陣列選擇性蟲晶所製造之密集陣列式八波長半 導體雷射 ’ 5 IEEE J. SEL. TOP. QUANTUM ELECTRON. ’ 428(1999)，K.工藤(Kudo)等人中揭露 了一利 I26169.990212.doc *9- 第095 120586號專利申請案i月⑵】汶(更)正替七W ·, 中文說明書替換頁(99年2月）' __| 用微選擇性區域成長來製造一陣列的隱埋式異質結構雷射 之程序。此程序顯示於第2A-2C圖中。第2A圖顯示一其上 已成長有一η型包覆層62之基材68。一額外地構成光電元件 的主動區64之光學波導核心台面80隨後係藉由微選擇性區 5 域成長成長在η型包覆層62的表面上。光學波導核心台面係 成長在由兩長形罩幕圖案84所界定之一長形窗口 82中。光 學波導核心台面係具有一梯形橫剖面形狀’且在圖示的y方 向中為長形。 利用微選擇性區域成長來製造一包括一隱埋式異質結 10 構雷射的主動區之光學波導核心台面將可改良主動區的尺 寸精確度。此外，利用微選蘀性區域成長係形成光學波導 核心台面而不需蝕刻經過主動區。然而，使用一第二微選 擇性區域成長程序以p型包覆材料來覆蓋光學波導核心台 面80。第二微選擇性區域成長程序係包含自成長室移除晶 15圓及蝕刻罩幕圖案84以增加窗口 82的寬度。第2B圖顯示導 因於第2A圖所示的罩幕圖案84蝕刻之經窄化罩幕圖案88及 經加寬窗口 86。 晶圓隨後回到成長室而一p型包覆台面90成長在光學 波導核心台面80上方，如第2C圖所示。包覆台面90係由微 20 選擇性區域成長成長在藉由η型包覆層62表面上之經窄化 罩幕圖案88所界定的經加寬窗口 86中。包覆台面9〇具有一 梯形橫剖面形狀且覆蓋住光學波導核心台面8〇的側壁及頂 表面。 為此，雖然使用微選擇性區域成長來製造一隱埋式異 126169-990212.doc .10· 1333306 第09512〇586號專利申請案 中文說明書替換頁(99年2月）
質結構光電元件將不需要钮刻經過其主動區，如工藤(Kudo) 等人所揭露使用一包含一十介蝕刻程序之微選擇性區域成 長程序並未對於上述問題提供完全的解決方案。由於需要 自成長室移除晶圓來蝕刻罩幕圖案，將使得光學波導核心 5台面的侧壁曝露於環室空氣，且因此具有穩定的氧化物形 成或對於侧壁的其他損傷之可能性。此外，光學波導核心 台面的側壁係曝露於用以蝕刻罩幕圖案之蝕刻劑。這會導 致穩定的氧化物形成於光學波導核心台面的側壁上或對其 作出其他損傷’特別是當量子井結構含有鋁時尤然。工藤 10 (Kudo)等人所揭露之元件係具有inGaAsP之量子井層。 並且，工藤(Kudo)等人揭露的程序所製造之光電元件 係因為包覆台面90的一可察覺面積抵靠於η型包覆層62而 具有一高的間電極電容。最後，包覆台面90具有一相對較 窄的頂表面，其上難以形成ρ接觸電極。 15 並且，在許多應用中基於其頻譜純度及單模式輸出特
徵而希望使用一分佈式回饋(DFB)雷射。然而，製造DFB雷 射時因為一繞射光柵結構必須形成於主動區附近，故具有 挑戰性。一般而言，光栅係形成於包含元件的主動區之層 上方。當利用上列美國專利申請案10/787,349號所述之微選 20 擇性區域成長(pSAG)技術製造一雷射元件時，繞射光柵必 須形成於主動區底下。因為難以平面化光柵表面故難以將 繞射光栅形成於主動區底下，所以用以形成主動區之層係 可成長於繞射光柵上方》 因此，需要一製造採用一不具有上述隱埋式異質結構 -11 - 126169-990212.doc 1333306
製程的缺點且可用來製造一dfb雷射或另一使用分佈式回 饋的元件之隱埋式異質結構側向波導結構之光學波導及光 電元件之方式。亦需要一用以製造隱埋式異質結構光學波 導及具有含鋁的光學波導核心之光電元件之方式。最後， 5需要採用一並無上述隱埋式異質結構側向波導結構的缺點 之隱埋式異質結構側向波導結構之光學波導及光電元件。 n 明内容3 發明概要
本發明在第一態樣中提供一光學波導或光電元件，其 10 包含一成長表面、一成長罩幕、一光學波導核心台面及一 包覆層°成長罩幕係設置於成長表面上且界定一長形成長 窗口及一週期性光柵輪廓。光學波導核心台面設置於成長 窗口中且具有一梯形橫剖面形狀。包覆層係覆蓋住光學波 導核心台面且延伸於成長罩幕的至少一部分上方。 15 本發明提供一元件製造方法之第二態樣，其中提供一
成長至，提供一具有一成長表面之晶圓，—成長罩幕形成 於成長表面上，成長罩幕係界定一具有一週期性光栅輪廓 之長形成長窗口，且在成長室中進行一製程。該製程包含 藉由微選擇性區域成長在成長表面上成長〜光學波導核心 20台面，且在光學波導核心台面製造之後不自成長室移除晶 圓’以包覆材料來覆蓋住光學波導核心台面。 藉由在其中使包覆層材料除了台面頂表面外亦成長在 光學波導核心台面的側壁上而不需要在包覆材料成長之前 進行蝕刻程序之成長條件下成長包覆枒料，包覆材料係成 126169-990212.doc • 12- 1333306 長而不自成長室移除基材。覆蓋住光學波導核心台面之包 覆材料係保護光學波導核心台面的側壁不受到蝕刻劑及元 件终將自成長室移除作進一步處理時之大氣性污染。 本發明係在第三態樣中提供一其中提供一具有一成長 5 表面之晶圓、藉由處於第一成長溫度的微選擇性區域成長 使一光學波導核心台面成長在成長表面上及以低於第一成 長溫度的第二成長溫度由包覆材料覆盖住光學波導核心台 面之元件製造方法。 以較低的成長溫度由包覆材料覆蓋住光學波導核心台 10 面將可讓包覆材料成長在光學波導核心台面的側壁上而不 需要在包覆材料成長之前進行蝕刻程序。 圖式簡單說明 第1A-1C圖顯示採用一隱埋式異質結構光學波導之第 一類型的先前技藝光電元件之製造； 15 第2A-2C圖顯示採用一隱埋式異質結構光學波導之第 二類型的先前技藝光電元件之製造； 第3A-3G圖顯示根據本發明的一實施例採用一隱埋式 異質結構光學波導之一光電元件之製造； 第3H圖為第3F圖的部分之放大圖，其顯示光學波導核 20 心台面之一側壁； 第4A圖為根據本發明採用一隱埋式異質結構光學波導 之一光電元件的一示範性實施例之等角圖； 第4B圖為顯示第4A圖所示的示範性光電元件之光學 波導核心台面的結構之放大圖； 13 1333306 第5A及5B圖為顯示根據本發明構形為一隱埋式異質 結構雷射之一光電元件的一實施例之部分效能特徵的圖 形； 第6圖為顯示其中罩幕包括一週期性光柵輪廓之本發 5 明的一實施例之平面圖； 第7A圖為第6圖的部分之放大圖，其顯示罩幕之週期性 光柵輪廓； 第7B圖為第7A圖的輪廓圖，其顯示一隱埋式異質結構 光學波導及罩幕； 10 第8A及8B圖為顯示利用第6圖的罩幕所成長之一波導 核心台面的兩實施例之平面圖； 第9A圖為第7A圖的罩幕之一替代性實施例的平面圖； 第9B圖為第7A圖所示且包括光學波導核心台面之罩 幕條紋的側視圖； 15 第10圖為顯示第7A及7B圖的罩幕之等角圖； 第11圖為顯示第9A及9B圖的罩幕之等角圖。 t實施方式3 較佳實施例之詳細說明 本發明係基於以下瞭解，可藉由在P型包覆層成長之前 20 不加寬罩幕窗口來避免利用微選擇性區域成長所成長之一 光學波導核心台面曝露於蝕刻劑及/或大氣所導致之問 題。取而代之，根據本發明，P型包覆層係在造成P型包覆 層材料除了其頂表面外亦成長於光學波導核心台面的側壁 上之成長條件下成長於光學波導核心台面及具有一週期性 14 光柵輪廓之罩幕上方。根據本發明的—實施例，一薄層的p . 魏覆層材料成長在光學波導核心台面的頂表面上之後， . 《長溫度係、降低至使P型包覆材料的表面移徙長度小於台 . _側壁寬度之溫度。在這些成長條件下，p型包覆層材料 5不只成長在光學波導核心台面的頂表面上，亦成長在側壁 上。利用此方式’-覆蓋住光學波導核心台面關壁之p型 包覆層係在晶®曝露於_劑及/或大氣及/或受到可以其 • 他方式扣傷光學波導核心台面之側壁的條件之前予以成 長。 1〇 f 3A_3GS1顯示根據本發明之-用以製造一元件之方 . &的—示範性實施例。圖示範例中，製造-光電元件。數 . f或數千個元件係—次製作於單m圓隨後切單 以產生個別光電元件。該方法的其他實施例係製造透明光 導元件，諸如隱埋式異質結構光學波導。 15 第3A®為用以構成製造在晶圓上之-示範性光電元件 # 的基材112之一晶圓110的小部分（第3E)圖）之側視圖。晶圓 110的主要表面114上之晶性定向為[100]。一示範性實施例 中’晶圓的材料為η型磷化銦(InP)。 晶圓lio安裝在一金屬有機化學蒸氣沉積法(M〇CVD) 20成長至（未圖示）的晶座（未圖示）上，而一η型麟化铜的n型包 覆層120成長在主要表面114上，如第3B圖所示^ N型包覆 層成長至約2微米厚度。N型包覆層120的經曝露主要表面係 提供一成長表面122，其上成長有一光學波導核心台面。 一罩幕層（未圖示）隨後沉積在成長表面122上。一實施 15 丄 例中I幕層的#料為二氧化邦i〇2)。晶illlGPii後自成 &至移除’且X到光微影術及#刻以將罩幕層圖案化來界 定成長罩幕130，如第3C圖所示。 第3D圖為晶圓11〇的平面圖其顯示陣列式設置於晶圓 5上所成長之n型包覆層120的成長表面122(第3C圖）上之成 長罩幕130。第3£)圖因為只顯示三個成長罩幕而被高度簡 <匕。-實際實施例巾，各絲罩幕nG約為1()至靡米寬， 而相鄰的成長罩幕係分離橫越晶圓寬度約10 0微米至約5 〇 〇 微米範圍之一距離，所以一典型晶圓具有陣列式設置於其 〇表面上之數百個成長罩幕。一平坦部116係指示出與晶圓的 晶平面呈法向之[0-1-1]定向。 罩幕條紋132係為長形且使其長側平行對準於與圖示y 方向對準之成長表面122的[011]晶性方向。各對的相鄰罩幕 條紋132構成—成長罩幕130,成長罩幕130界定一長形成長 15窗口 134，其中將由微選擇性區域成長來成長一長形波導核 心台面。由該對罩幕條紋132的相對邊緣之間位於X方向中 之距離所界定之成長窗口的寬度係位於從約丨微米呈約3微 米之範圍中、且通常位於從約1.5微米至約2微米之範圍 中。成長窗口 134的實際寬度係依據所製造的光電元件之筻 20子井結構的指定寬度（亦即，量子井結構的X方向中之指定 尺寸）而定。 晶圓110回到MOCVD成長室，而光學波導核心台面140 利用微選擇性區域成長成長在成長窗口 134中。圖示的光束 之範例中’光學波導核心台面140係將其結構設定為讦提供 16 5 光電元件“動區且依照從成長表面122的次序由—η型緩 衝:t紐絕;|、—基材側分離層、—量子井結構、 退端側分離層及_電子阻絕層所構成。光學波導核心台 面的結構將參照第4B圖詳述於下文中。錢失於兩障:: (亦顯不於第4B咖之—量子井層（錢示於第犯圖）所構 成之至少—4子井係設置於量子井區中。-透明波導元件 中’光學波導核心台面14〇柄質性且缺乏第4B 層。 / 10 15 在藉由微選擇性區域成長之光學波導核心台面14〇的 成長期間，自進給至MOCVD成長室的前驅物形成之 材料^對準於成長罩幕⑽上。此半導體材料未在成長罩幕 上長晶，而是移徙朝向成長窗口 134中所曝露之成長表面 122的部分。成長在成長窗Π中之半導體材料係具有形成一 其上成長速率近似為零的[111;]側壁之強烈傾向。為此，半 導體材料主要成長在光學波導心台面14G的頂表面146 上’而光學波導核心台面以第3E圖所示的梯形橫剖面形狀 成長在成長窗口 134中。光學波導核心台面係被直線狀、平 坦的[111]側壁144所限定。 以-令半導體材料的原子具有充分活動性使其表面擴 政長度大於構成側壁144之[111]表面的寬度w(第3]^圖）之成 長度來進行光學波導核心台面14〇的成長。只要表面擴散 長度大於側壁144的寬度，大致並無半導體材料成長於侧壁 上0 光學波導核心台面140係成長直到抵達其指定厚度為 17 止。然後，進給至成長室的前驅物係改變成用於P型包覆層 材料者，而成長溫度相對於成長光學波導核心台面所使用 者係輕微地降低。然而，經降低的溫度仍高於使半導體材 料的吸附原子之表面擴散長度大於側壁144的寬度之溫 5度。因此’ p型包覆層之一薄的次層162係成長於光學波導 核心台面140的頂表面上，如第开圖所示。 P型包覆層的次層162抵達數十奈米厚度之後，成長溫 度係降低至令半導體材料的吸附原子活動力使其表面擴散 長度小於難144寬度之溫度，選擇性區域成長係以降低 1〇的成長溫度持續進行，而半導體材料持續不長晶於成長罩 幕130上。然而，在降低的成長溫度，成長不再主要發生於 光學波導核心台面140的頂表面146上。因此，p型包覆層16〇 的其餘部分除了成長於頂表面146上外亦成長於光學波導 核心台面140的側壁144上。 15 P型包覆層I60持續以降低成長溫度成長直到p型包覆 層抵達其指定厚度為止，如第3G圖所示。由於p型包覆層成 長於側壁144上，其額外地側向延伸於部分的成長罩幕13〇 上方。P型包覆層係形成一可在稍後施加一電極之平面主要 表面164。 2〇 P型包覆層160的成長已經完成之後’自成長室移除晶 圓110。P型包覆層160係覆蓋光學波導核心台面14〇的側壁 144且因此保護側壁不受環境影響。為此，p型包覆層係保 護側壁在諸如電極施加、電極圖案化及切單等施加至晶圓 之後續處理期間不受到損傷。 18 第4A圖為藉由根據本發明的上述製造方法所製造之根 據本發明的一光電元件10 0之一示範性實施例的等角圖。第 4A圖未顯示光電元件10〇的光學波導核心台面之層結構以 簡化圖式。第4B圖為光電元件100的部分之放大圖’其顯示 5光學波導核心台面之層結構。 首先參照第4A圖，光電元件100係由一成長表面122、 一成長罩幕130、一光學波導核心台面140及一包覆層160所 構成。成長罩幕130設置於成長表面122上且界定一長形成 長窗口 134。光學波導核心台面140設置於成長窗口中且具 10有—梯形橫剖面形狀。包覆層160係覆蓋光學波導核心140 及至少部分的成長罩幕130 » 圖示範例中，成長表面122係為磊晶成長在一基材112 上之一η型包覆層12〇的主要表面。一實施例中，基材in的 材料係為單晶η型磷化銦(ΙηΡ)，η型包覆層120為一層η型InP 15 且約有2微米厚度，而成長表面122具有一 [100]晶性定向。 圖示範例中，成長罩幕130由長形、長方形罩幕條紋132 構成。罩幕條紋132係為具有用以界定長形成長窗口 I%的 相對平行邊緣之二氧化矽（Si〇2)區域。成長窗口 134具有位 於從約1微米至約3微米範圍、且通常位於從約1.5微米至約 20 2微米範圍之寬度。成長窗口的實際寬度係取決於量子井區 (第4B圖中的154)的指定寬度、成長表面122及量子井區之 間的距離、及側壁144及成長表面122之間的角度。罩幕條 紋132各具有從約3微米至約^微米範圍之一寬度。圖示範 例中’罩幕條紋132具有約500奈米的厚度，其類似於(±15〇 19 ^ 光學波導核心台面140的高度。成長條紋的相對邊緣 竹斜準於成長表面丨22的[011]晶性方向。 成長軍幕130的一替代性材料係為氮化矽&3ν4。 光學波導核心台面140係設置於由成長罩幕130所界定 的成長窗口 134中之n型包覆層120的成長表面122上。光學 波導核心台面係由一或多層之比η型包覆層120及ρ型包覆 層160任—者具有更高折射率的一或多種半導體材料所構 成。—實施例中’光學波導核心台面140及包覆層120及16〇 之間的折射率對比約為_0.2。光學波導核心台面14〇由於其 藉由用以形成構成其側壁144的[111]表面之微選擇性區域 成長所製造而具有一梯形橫剖面形狀。 Ρ型包覆層160係覆蓋光學波導核心台面14〇及至少部 分的成長罩幕130。特定言之，包覆層160係接觸光學波導 核心台面140的侧壁144。圖示範例中，包覆層16〇的材料為 ρ型InP。光學波導核心台面140因此被η型包覆層120及ρ型 包覆層160圍繞，其比光學波導核心台面的材料具有一更大 折射率。因此，光學波導核心台面140及包覆層120及160共 同地構成一光學波導》 圖示範例中’光學波導核心台面140之結構係設定為可 提供光電元件100的主動區。第4Β圖顯示依序由一η型緩衝 層151、一電洞阻絕層152、一基材側分離層153、一量子井 結構154、一遠端側分離層155及一電子阻絕層156所構成之 此一光學波導核心台面140的一範例。Ν型緩衝層151係設置 於η型包覆層120的成長表面122上。阻絕層152及156係為比 1333306 分離層153及155的半導體材料具有顯著更高帶隙能之半導 體材料層。電洞阻絕層152、分離層153及155及電子阻絕層 156所構成之結構係形成一用以將電流載體（亦即電子及電 洞）拘限於量子井結構154之分離的拘限異質結構（SCH) 5 159。 N型緩衝層151係為成長在η型包覆層120的成長表面 122上之成長窗口 134中約100奈米厚的一層η型InP。 10 15 20 電洞阻絕層152係為比相鄰層（亦即，η型緩衝層151及 基材侧分離層153)的材料具有更高帶隙能之一層的η型半 導體材料。一實施例中，電洞阻絕層152係為約40奈米厚的 一層η型珅化銘麵(AlinAs)。 基材側分離層153係為與量子井結構154的障壁層具有 類似帶隙能之一層的一半導體材料。成長期間並無摻雜物 添加至基材側分離層之材料。一實施例中，基材側分離層 153係為一層AlGalnAs，其中A卜Ga及In比例分別為約5〇 奈米厚之0.325、0.175及0.5。 量子井結構154係由N量子井層157交織N+1障壁層158 所構成’其中N為正整數。圖示範例中，量子井的材料比障 壁層具有顯著更低的帶隙能。成長期間並未將摻雜物添加 至量子井結構的材料。一實施例中，量子井結構154係由七 個各約9奈米厚之量子井層157、及八個各約8奈米厚之障辟 層158所構成。量子井結構154的材料為A1GaAs，其中μ: Ga及In比例在量子井層157中分別為〇 i8、〇 22及〇 6而在p 壁層158中分別為0.32、0.22及0.46。 21 1333306 遠端側分離層155係為具有與量子井結構154的障壁層 15 8類似的帶隙能之一層的一半導體材料。成長期間並無摻 雜物添加至遠端側分離層的材料。一實施例中，遠端側分 離層155係為一層AlGalnAs，其中A卜Ga及In比例分別為約 5 50奈米厚之0.325、0.175及0.5。 電子阻絕層156係為比相鄰層（亦即，遠端側分離層155 及P型包覆層160)材料具有更高帶隙能之一層p型半導體材 料。一實施例中，電子阻絕層156係為約40奈米厚的一層p 型砷化鋁銦(AlInAs)。 10 再度參照第4A圖，光電元件1〇〇係額外地具有設置在位 於η型包覆層120遠端之基材112表面上之一電極172，設置 於Ρ型包覆層160的表面164上之一電極174，及配置為正交 於光學波導核心台面140長軸線之相對斷面176及178。斷面 176及178通常由劈切形成。在斷面176及178具高度反射性 15 之光電元件1〇〇的一實施例中，流動於電極174及172間之電 流係造成光電元件100操作作為一雷射且產生發射經過斷 面之同調性光。斷面176及178塗覆有抗反射材料之光電元 件100的一實施例中，流動於電極174及172間之電流係造成 光電元件100操作作為一光學增益媒體並產生發射經過斷 20面之光。斷面176及178塗覆有抗反射材料之光電元件1〇〇的 另一實施例中，施加於電極172及174間之一電壓係造成光 電元件100相對於穿過藉由光學波導核心台面14〇構成其一 部分之光學波導的光操作作為一光電調變器。 光電元件100中，η型包覆層12〇、1)型包覆層16〇及成長 22 1333306 罩幕130係形成一電容器，其身為光電元件100的間電極電 容（亦即電極172及174間之電容)之主要貢獻者。成長罩幕係 構成電容器的介電質。薄達約5〇奈米的罩幕條紋132將可靠 地覆蓋成長表面122 ’且因此將有效地操作作為上述微選擇 5性區域成長中之成長罩幕130。然而，利用一薄成長罩幕會 導致高的間電極電容而其限制了光電元件的最大調變速 度。圖示的光電元件1〇〇之範例中，成長罩幕13〇具有大於 可靠地覆蓋住成長表面122所需要的最小厚度之厚度。與光 學波導核心台面140厚度（亦即約（5〇〇±~15〇)奈米的厚度）類 10 似之一厚度係將光電元件的間電極電容降低至可與一具有 一3微米厚InP:Fe蓋層之習知隱埋式異質結構光元件比擬之 位準。此等元件可以大於1〇 Gb/s的調變速度被調變β 部分的ρ型包覆層160係抵靠住η型緩衝層151及η型電 洞阻絕層152(第4Β圖然而，此配置係因為？型包覆層及 15光學波導台面140的11型部分間之P-η接面的接通電壓大於 包括量子井結構之p-i-n接面，故未將電流偏轉離開量子井 結構154。 現在再度參照第3A-3H圖更詳細地描述第4八圖所示之 光電元件100的製造。 20 首先參照第3八圖，基材112係為數百微米厚的^Inp 之一晶圓110的部分（第3D圖）。基材材料通常摻雜有硫(s)。 基材的主要表面114上之晶性定向為[i〇〇]。 基材112的材料名目上雖與㈣包覆層12〇相同（第π 圖），其晶性品質及純度通常低於光電元件的包覆層中所需 23 1333306 要者。為此’晶圓110係安裝在一MOCVD成長室中之晶座 上而一 η型包覆層120以約64(TC的成長溫度磊晶成長在基 材112的主要表面114上。N型包覆層係為η型摻雜有矽之一 層InP。用來成長η型包覆層之典型前驅物係為具有二矽烷 5 (Si#6)作為矽前驅物之三甲基銦（(CH3)3In)及膦(ΡΗ3)。持續 成長直到η型包覆層120抵達約2微米厚度為止。Ν型包覆層 的表面係提供具有晶性定向[1〇〇]之成長表面122。 如果可取得具有與經磊晶成長層相比擬的晶性品質及 純度之InP晶圓’基材112可作為光電元件的η型包覆層。在 10 此例中，不需將η型包覆層磊晶成長在基材上，而基材的主 要表面114係提供其上藉由微選擇性區域來成長成長光學 波導核心台面140之成長表面122。 一罩幕層（就本身而言並未圖示）隨後沉積在成長表面 122上。圖示範例中，罩幕層沉積在11型包覆層12〇的表面 15上。一實施例中，罩幕層的材料為利用作為前驅物的矽烷 及氧所形成之二氧化矽（Si〇2)。如上述，罩幕層通常沉積數 百奈米的厚度以降低光電元件的間電極電容。此厚度顯著 地厚於可靠地覆蓋成長表面122所需要的最小厚度。一實施 例中，罩幕層具有500奈米的一厚度。 2〇 晶圓110隨後自成長室移除，且受到光微影術及蝕刻以 圖案化罩幕層來界定第3C及3D圖所示之罩幕條紋132。相 郴的罩幕條紋係共同地構成一成長罩幕13〇，其用以界定成 長表面122上的長形成長窗口 134。相鄰的罩幕條紋132分離 一距離，且因此，成長窗口 134具有位於約丨微米至約3微米 24 1333306 範圍、且通常約1.5微米至2微米範圍之一寬度。 5 10 罩幕條紋132具有位於從約3微米至約丨丨微米矿圍· 常約5微米至約11微米範圍之一寬度。因為對準於=長 130上之半導體材料係移徙朝向成長於成長窗中之光 學波導核心台面140的頂表面146(第3E圖），過寬的罩幕條 紋係導致太快的成長速率使得所成長材料的厚度難以押 制。因為台面的頂表面146具有小的面積，高的成長速率對 於成長光學波導核心台面的程序終端係特別有問題。因 此，所以成長速率很大且加快。另一方面，過窄的罩幕條 紋132將使成長在相鄰成長窗口 134中之光學波導核心台面 上的P型包覆層160合併，其亦為不良作用。 15 一旦成長罩幕130已經形成’晶圓11〇回到成長室。將 晶圓加熱至約640。(：的一成長溫度，而光學波導核心台面 140係藉由微選擇性區域成長成長在成長罩幕13〇於成長表 面122上所界定之成長窗口 134中。將描述具有第4B圖所示 的層結構之光學波導核心台面14〇的一實施例之成長。 20 將π型缓衝層151係為成長在成長表面122上之一層的 InP。圖示範例中，成長表面122係為η型包覆層120的表面。 Ν型緩衝層係以矽作η型摻雜。用以成長η型緩衝層之典型前 驅物係為具有二矽烧（Si2H6)作為矽前驅物之三甲基銦 ((CHAIn)及膦(PH3)。持續成長直到η型緩衝層丨51抵達約 1〇〇奈米厚度為止。 N型緩衝層151製成盡可能地薄以降低光學波導核心台 面140的總厚度。降低台面14〇厚度係可降低台面的最大成 25 1333306 長速率，亦即當台面的頂表面146面積處於最小值時p型包 覆層160的次層162沉積期間之成長速率。希望降低最大成 長速率以增強層厚度的控制及盡量加大所成長材料的晶性 品質。以高成長速率所成長之材料會因為應變而具有低的 5 晶性品質。 在一層罩幕材料中界定成長罩幕13〇之程序並未劣化 成長表面122的晶性品質且未在成長窗口 134中留下罩幕材 料的殘留物之一實施例中，不需成長n型緩衝層151。在此 例中，電洞阻絕層152直接地成長於成長表面122上。省略〇 10型緩衝層151可理想地降低光學波導核心台面14〇的厚度。 將成長室之膦供應切斷，且開始供應三甲基鋁 ((CH3)3A1)及胂（AsH3)以成長AlInAs的電洞阻絕層152於η 型緩衝層151上（或成長表面122上，如上述）。調整前驅物流 率以產生具有可提供電洞阻絕層與η型緩衝層151的ΙηΡ之 15間的格構匹配的鋁比例之A1InAs。成長持續到電洞阻絕層 152抵達約40奈米厚度為止。 開始供應AlGalnAs的三甲基鎵((CH3)3Ga)以成長基材 側分離層153於電洞阻絕層152上。調整前驅物流率以產生 分別具有0.325'0.175及0.5的A卜Ga及in比例之AlGalnAs。 20此組成物的材料係格構匹配於ΙηΡ。成長期間並無摻雜物添 加至基材側分離層之材料。成長持續到基材側分離層丨5 3抵 達約50奈米的厚度為止。 接著成長量子井結構154。首先調整前驅物流率以成長 一障壁層158於基材側分離層153上。障壁層158係為分別具 26 1333306 有0.32、0.22及0.46的A1、Ga及In比例之一層的AlGalnAs。 此組成物的材料具有與基材側分離層153的AlGalnAs類似 之帶隙能但具有不同格構常數故使障壁層受到應變。成長 期間並無換雜物添加至置子井結構的材料。成長持續到障 5壁層158抵達約8奈米的厚度為止。 隨後調整前驅物流率以將一量子井層157成長在障壁 層158上。量子井層157係為分別具有0.18、0.22及0.6的a卜 Ga及In比例之一層AlGalnAs。具有此組成物的材料係且有 顯著地低於障壁層158之帶隙能。此材料亦具有不同於與障 10壁層158相反方向中基材側分離層的AiGalnAsi —格構常 數，故使量子井層亦受到應變。成長持續到量子井層157抵 達約9奈米的一厚度為止。 與剛才所述者類似之成長一障壁層158'然後一量子井 層15 7之程序係重覆六次以成長總共七個障壁層及七個量 15 子井層。與剛才所述者類似之成長一障壁層158之程序係進 行一次以成長一第八障壁層。如此完成了量子井結構154之 成長。 隨後調整前驅物流率以將遠端側分離層155成長在旦 子井結構154上《調整前驅物流率以產生分別具有〇 325、 20 0.175及0.5的Al、Ga及In比例之AlGalnAs。此組成物的材料 係格構匹配於InP，但錯配於障壁層158。成長期間並無擦 雜物添加至遠端側分離層《成長持續到遠端側分離層155抵 達約50奈米的厚度為止。 將成長室之三曱基鎵供應切斷，且開始供應二甲基辞 27 1333306 ((CH3)2Zn)以成長p^lAlInAs的電子阻絕層156於遠端側分 離層155上，如第3E圖所示。調整前驅物流率以產生具有可 提供對於InP的格構匹配的鋁比例之AlInAs。成長持續到電 子阻絕層156抵達約40奈米厚度為止。這完成了光學波導核 5 心台面140的製造。 切斷對於成長室之三曱基鋁及胂（AsH3)的供應，開始 供應膦（PH3)，成長溫度降低至約620°C以成長p型包覆層 160的次層162，如第3F圖所示。次層162為一薄層的p型inp 且藉由微選擇性區域成長成長在電子阻絕層156上。次層 !〇 162成長在光學波導核心台面140的頂表面146上。 用以成長P型包覆層的次層162之經降低成長溫度仍高 於令半導體材料的吸附原子具有充分活動力使其表面擴散 長度大於構成側壁144之[111]表面的寬度w(第犯圖）之溫 度。因此，次層162主要如剛才所述成長在光學波導核心台 15 面140頂表面上。因為所成長的材料缺之紹，可使用約wo C的成長溫度。因此並不需要使用當成長含紹材料時防止 鋁黏至成長罩幕130所需要之約640。(：的成長溫度。62(TC的 成長溫度係介於用以成長光學波導核心台面14〇的成長溫 度及用以p型包覆層160其餘部分的成長溫度之間。此層162 20持續成長直到其抵達數十奈米厚度為止。一實施例中，持 續成長直到次層162抵達約40奈米厚度為止。 成長溫度隨後降低至約600T：。隨著溫度下降，半導體 材料的吸附原子係降低活動力故其表面擴散長度變成小於 構成側壁144之[111]表面的寬度。處於降低的成長溫度時， 28 1333306 微選擇性區域成長係持續但成長主要不再發生於光學波導 核心台面MO的頂表面14〇上。取而代之，嫂包覆層16〇額 外地成長於台面的㈣144hP型包㈣副處於經降低成 長溫度之成長係持續直到p型包覆層抵達其指定厚度為 5止，如第3G圖所示…實施例中，持續成長直到p型包覆層 160抵達2微米的厚度為止。 P型包覆層16G的成長已經完成之後，自絲室移除晶 圓110 P型包覆層160係覆蓋光學波導核心台面的側壁 144且延伸於部分的成長罩幕13〇上方。為此，p型包覆層係 10在施加至晶圓的後續處理期間保護側壁丨4 4不受損。此處理 係包括電極172及174的沉積及圖案化，劈切以形成斷面176 及178並切單成個別的光電元件。 上文參照一其中使用以製造光學波導核心台面140之 半導體材料包含鋁之範例來描述本發明的實施例，。然而， 15延對於本發明並不重要。用以製造光學波導核心台面之半 導體材料並不需要含鋁。譬如，量子井結構154可具有
InGaAsP之量子井層157。具有此量子井結構之雷射係具有 比上述更低的一T〇’其中量子井結構154具有AlGalnAs的量 子井層157。 20 上文參照其中光學波導核心台面140的結構設定為可 提供一光電元件的主動區之範例來描述本發明的實施例。 然而，本發明的實施例不限於光電元件及其製造。本發明 額外地涵蓋了透明光導元件及其製造。本發明的此等實施 例係提供其中光學波導核心台面14〇具有一梯形橫剖面形 29 狀但缺乏第4B圖所示層結構之透明光學波導。取而代之， 光學波導核心台面之結構係設定為比包覆層120及160具有 更高折射率之一半導體材料的一均質性台面。適當半導艘 材料的範例係包括AlInAs、AlGalnAs及InGaAsP。 5 上文參照其中將成長罩幕130的相對邊緣描述為平行 對準於成長表面122的[011]晶性方向之範例來描述本發 明。然而，雖然藉由成長罩幕的此對準可獲得最佳結果， 微選擇性區域成長並未關鍵性地依據對準而定，儘管偏離 所描述的平行關係仍可獲得對於使用在許多應用而言可以 10 接受之結果。 第5A及5B圖為顯示構形為一隱埋式異質結構雷射之 根據本發明的一光電元件之一實施例的部分效能特徵之圖 形。該雷射產生處於1350奈米波長且具有3〇〇微米的腔長度 (亦即斷面176及178之間的距離）（第4A圖）之光。量子井結構 15 的材料為AlGalnAs。 第5A圖顯示光學輸出功率及正向壓降隨著〇。匸至9〇〇c 的十度間隔之十種不同溫度之電極174及172(第4A圖）間的 電流之變異。該雷射具有在CTC小於4 mA且在9(TC溫度小於 20 mA之低限值電流。〇°c低限值電流比一習知（第i A_1C 20 圖）InGaAsP BH 雷射小了約 30%。 第5B圖顯示c-w低限值電流及差異性量子效率隨著溫 度之變異。由於利用AlGalnAs作為量子井結構的材料所獲 得之較高特徵溫度，低限值電流及效率隨著溫度之變異係 相對較小。利用A1GaInAs作為量子井結構的材料之根據本 30 發明所製造的樣本雷射係具有T()(低限值電流）=550Κ而 T](效率)=190°κ的特徵溫度。利用InGaAsP作為量子井結構 的材料之根據本發明所製造在其他方面皆類似的雷射係具 有10=4501^1^=1451的特徵溫度。 5 第6圖為顯示其中罩幕額外地界定一週期性光柵輪廓 之本發明的一實施例之平面圖。晶圓21〇係包括陣列式設置 於晶圓210上所成長之一 η型包覆層的成長表面222上之成 長罩幕230。各成長罩幕23〇包含一對罩幕條紋232，其類似 於上述的罩幕條紋132。此實施例中，罩幕條紋232形成為 °界疋一週期性光栅輪麼，亦稱為一波摺。週期性光柵輪廓 可·#如藉由電子束微影術或能夠界定細微結構性細節之另 一微影程序形成於罩幕條紋232中。一實施例中，週期性光 柵輪廓係形成為複數個突部及凹部，其細節將描述於下 文。然而，可形成其他光栅輪廓。 15 各成長罩幕232約為3至25微米寬，而相鄰的成長罩幕 係橫越晶圓210寬度分離約ι00微米至約5〇〇微米範圍的一 距離’所以-典型晶圓在其表面上陣列式設有數百個成長 罩幕230。罩幕條紋232為長形且在_較佳實施例中，使其 長側平行對準於與圖示y方向對準之成長表面222的[〇ιι]晶 性方向。各對的相鄰罩幕條紋攻係構成一用以界定一長形 成長窗口 234之成長罩幕230,長形成長窗口別中將如上述 由微選擇性區域成長成長有_長形光學波導核心台面。由 該對罩幕條紋232的相對邊緣之間在χ方向中的距離所界定 之成長窗口 234的寬度係位於m微米至約3微米範圍中，且 31 1333306 通常位於約i.5微米至約2微米範圍中。成長窗口234的實際 寬f依據所製造的光電元件之量子井結構的指定寬度（亦 即里子井結構的兀方向中之指定尺寸）而定。 ^據本發_此實關，罩幕條紋议中的突部及凹部 週捕本質係產生對於光學波導核心台㈣的受引導基 礎光學模式之有效折射率的一
Men 軸週期性變異。有效折射 10 15 面所引$變異亦稱為—折射率調變。由光學波導核心台 《基礎光學模式係經歷*於出現波她罩幕所造 =酬期性擾動。模擬已經顯示此折射率調變的量 值糸為數千分之—騎數，其適合形成―购反射光拇。 擾動係造成光學波導核心台面2侧的基礎光學模式作為 - DFB雷射^於由主動區所決定之_波長時，罩幕條紋 232的週期性結構所造成之率差異係對於在光學波導核心 。面中縱向移行之光呈現—分佈式布萊格反射器（dbr 翻"ibrned Bragg reflector) ’只要光栅輪廓的週期性設定為 等於處於所*要波長的光之—半波長或_半波長的倍數除 以波導模式的有效折射率即可。一DBR係由各罩幕條紋232 中的週期性光柵形成。 為了顯示，假設光學波導核心台面240上所攜載之光的 20设計波長為λ〇。波長λ〇係由光學波導核心台面240中之主動 區的帶隙及材料所決定。波長λ〇—般設定在接近於主動區 的光學増益位居最大值之處。基礎光學模式係以特徵在於 有效折射率之速度移行。由於罩幕條紋232反射處於、 的光之週期性本質’光栅週期Lg係定義為 32 1333306
Lg=a〇/iieff)*m/2，其中m為任意正整體且通常等於一⑴。 光學波導核心台面240的有效折射率neff將在其最窄點的有 效折射率rum)與其最寬點的有效折射率ηείη之間沿著波導 核心台面240的縱向方向而變。BeffO與Tlefn之間的差異係為 5由用以形成光栅之突部及凹部所造成之有效折射率差異， 亦稱為。的量值係決定處於λ〇之光柵反射的強 度。利用此方式，提供一呈現DFB雷射光學性質且包括高 頻譜純度之雷射元件。並且，可利用週期性光柵輪廓來對 於諸如分佈式布萊格反射器（DBR)雷射及取樣式光柵雷射 10等其他元件提供分佈式回饋。 第7A圖為第6圖的罩幕條紋及成長窗口之一部分的放 大圖。罩幕條紋232的週期性輪廓係包括複數個突部235及 凹部236。一實施例中，突部235及凹部236為近似〇1微米 正方形，但可具有其他尺寸，只要突部235及凹部236沿著 15縱向方向的週期性等於位居所需要波長之光的一半波長之 倍數除以基礎光學模式的有效折射率即可。一實施例中， 光栅突部235及凹部236所產生之有效折射率差異（ΛινΓ)係 造成罩幕條紋232將約0.001至約0 〇2〇的有效折射率變異傳 遞予光學波導核心台面240中移行之光。 20 第7Β圖為第7Α圖所示的罩幕條紋之側視圖且包括光 學波導核心台面240。第7Β圖中以影線顯示如上述形成有突 部235及凹部236之罩幕條紋232的部分。光學波導核心台面 240係如上述成長在罩幕條紋232之間之成長窗口 234中的 表面222上。 33 第095120586號專利申請案 中文說明書替換頁(99年9月） 罩幕條·紋232可形成介於從近似〇·ι微米至〇.5微米範圍 之數種不同厚度。然而，可能為其他厚度。兩不同實施例 中’罩幕條紋232形成0.1微米及〇.5微米厚度。光學波導核 心台面240具有近似丨.5微米寬度及近似〇 2微米高度。波導 核心台面240的折射率11為3.4，而後續成長在波導核心台面 240及罩幕條紋232上方之周遭InP(未圖示）的折射率係為 3.2。並且，當波導核心台面mo成長在成長窗口 234中時， 其可能遵循或未遵循罩幕條紋232的週期性輪廓。如果波導 核心台面240未遵循罩幕條紋232的輪廓，則罩幕條紋232的 週期性光柵結構所產生之有效折射率差異係對於— 0.1微米厚罩幕條紋234近似為0.0022，且對於一0.5微米厚 罩幕條紋234近似為0.0049 »如果光學波導核心台^240的 成長未遵循罩幕條紋232的輪廓’則罩幕條紋232的週期性 光栅結構所產生之有效折射率差異對於一 (U微米厚 罩幕條紋232近似為0.0062，且對於一 0.5微米厚罩幕條紋 232近似為0.0082。這些數值係指示出突部235及凹部236足 以產生·一分佈式布菜格反射器。 第8Α及8Β圖為顯示第6圖成長於罩幕條紋232間之一 波導核心台面的兩實施例之平面圖。第8Α圖中，波導核心 台面240係成長於罩幕條紋232的主要軸線之間而不遵循罩 幕條紋232中之突部235及凹部236的輪廓。第8Β圖中，波導 核心台面240成長於罩幕條紋232的主要軸線之間且概括遵 循罩幕條紋232中之突部235及凹部236的輪廓。 第9Α圖為第7Α圖之罩幕的一替代性實施例之平面 126169-990910.doc -34· 1333306 圖。此實施例中，罩幕條紋232係在罩幕條紋232形成之前 形成於成長表面222上所形成之一罩幕層245上方。罩幕層 245可由與罩幕條紋232相同的材料形成或可自與罩幕條紋 232不同的一材料形成。一實施例中，罩幕層245可自氮化 5矽(Si#4)形成而罩幕條紋232可自二氧化石夕⑸⑹形成，故 可達成罩幕層245與罩幕條紋232之間的姓刻選擇性。利用 此方式，突部235及凹部236可形成於罩幕條紋232中，但罩 幕層245保持完好。或者’如果罩幕層245及罩幕條紋232自 相同材料形成’則可使用用以部分地蝕刻罩幕條紋232的材 10 料之其他選擇性圖案化技術來生成第9A圖所示之結構。 第9B圖為第7A圖所示的罩幕條紋之側視圖且包括光 學波導核心台面240。此實施例中，以影線顯示如上述形成 有突部235及凹部236之罩幕條紋232的部分。罩幕條紋232 形成於罩幕層245上方。光學波導核心台面240如上述成長 15 於罩幕條紋232間之成長窗口 234中之表面上。根據上述的 選擇性區域成長，成長於波導核心台面240上之一層InP係 將成長於罩幕條紋232的凹部236上方且充填於其中。 第10圖為顯示第7A及7B的罩幕條紋之等角圖。罩幕條 紋232係形成為在光學波導核心台面240中生成一有效折射 20 率變異，如上述。 第11圖為顯示第9A及9B圖的罩幕之等角圖。具有突部 235及凹部236之罩幕條紋232係形成於罩幕層245上方以在 光學波導核心台面240中生成一有效折射率變異，如上述。 此揭示係利用示範性實施例詳細地描述本發明。然 35 U33306 申μ專利範圍所界定之本發明不限於所描述的確切實 施例。 【圖式簡單說明】 顯示採用—隱埋式異質結構光學波導之第 一類型的先前技藝光红件之製造； 第2A-2C圖顯示採用—隱埋式異質結構光學波導之第 二類型的絲技藝光f元件之製造； 第3A-3G圖顯示根據本發明的一實施例採用_隱埋式 異質結構光學波導之—光電元件之製造； 〜 ίο 15 20 第3H圖為第3F圖的部分之放大圖，其顯示光學波導核 心台面之一側壁； =圖:根據本發明採用一隱埋式異質結構光學波導 之一光電元件的一示範性實施例之等角圖； 第4B圖為顯示第4八p! & _ Α圖所不的示範性光電元件 波導核心台面的結構之敌大圖. 光子 第5Α及5Β圖為顯示根據本發明構 結構雷射之一光電元件％ _ / ·""急埋式異質 形； 的—貫施例之部分效能特徵的圖 第6圖為顯示其中罩墓— 黍包括一週期性光彳 明的一實施例之平面圖； 工爾輪廓之本發 第7Α圖為第6圖的邹公今& 之故大圖，其顯示罩 光柵輪廓； 旱暴之週期性 第7B圖為第7A圖的綠廓圖—一 光學波導及罩幕； 一不一隱埂式異質結構 36 1333306 第095丨2〇586號專利申請案 乃年？月修(忽)正替 中文說明書替換頁(99年9月）___- 第8Α及8Β圖為顯示利用第6圖的罩幕所成長之一波導 核心台面的兩實施例之平面圖； 第9Α圖為第7Α圖的罩幕之一替代性實施例的平面圖； 第9Β圖為第7Α圖所示且包括光學波導核心台面之罩 幕條紋的側視圖； 第10圖為顯示第7Α及7Β圖的罩幕之等角圖； 第11圖為顯示第9Α及9Β圖的罩幕之等角圖。
【主要元件符號說明 10…層結構 12,62，120···η型包覆層 14…未經推雜主動區 16,30，160”卞型包覆層 18,68，112···基材 20，154…量子井結構 22…罩幕 24···台面 26…過度成長物 28···ρ型包覆層材料 64…主動區 80…光學波導核心台面 82…長形窗口 84…長形罩幕圖案 86…經加寬窗口 88…經窄化罩幕圖案 126169-990910.doc 90···ρ型包覆台面 100…光電元件 110,210···晶圓 114···晶圓的主要表面 116…平坦部 122···η型包覆層的成長表面 130,230…成長罩幕 132,232…罩幕條紋 134,234…長形成長窗口 140,240…光學波導核心台面 144…光學波導核心台面的側壁 146…光學波導核心台面的頂表面 15卜·η型緩衝層 152…電洞阻絕層 153…基材側分離層 155…遠端側分離層 -37-
S 1333306 156···電子阻絕層 157···量子井層 158…障壁層 159···拘限異質結構(SCH) 162···ρ型包覆層的次層 164···ρ型包覆層的表面 172，174···電極 176，178·.·斷面 222···η型包覆層的成長表面 235…突部 236···凹部 245…罩幕層 △Tleff···有效折射率差異 Lg…光柵週期 \ν···[111]表面的寬度 Beff…有效折射率 TleffO…最窄點的有效折射率 Tleff〗…最寬點的有效折射率 λ〇…光學波導核心台面上所攜 載之光的設計波長 38

Claims (1)

  1. 第095120586號專利申請案 1 E] J 中文申請專利範圍替換本(99年9月）I ' ….….' 十、申請專利範圍： 1. 一種光電元件，包含： 一成長表面； 一成長罩幕’其位於該成長表面上’該成長罩幕係界 定一具有一週期性光柵輪廓之長形成長窗口； 一光學波導核心台面，其設置於該成長窗口中且具有 一梯形橫剖面形狀；一第一包覆層，其覆蓋該光學波 導核心台面且延伸於該成長罩幕的至少部分上方；及 一第二包覆層，其中該成長表面係為該第二包覆層之 一表面。 2. 如申請專利範圍第1項之元件，其中： 該成長表面具有一[100]晶性定向；及 該光學波導核心台面包含具有一[111]晶性定向之側 β衰〇 3. 如申請專利範圍第2項之元件，其中該成長罩幕係包含 平行對準於該成長表面的[011]晶性方向之相對邊緣。 4. 如申請專利範圍第1項之元件，其中該光學波導核心台 面係在結構上為均質性且具有比該包覆層更大之一折 射率。 5. 如申請專利範圍第1項之元件，其中： 該元件為一分佈式回饋(DFB)雷射；及 該光學波導核心台面包含一量子井結構。 6. 如申請專利範圍第5項之元件，其中該量子井結構係包 括含有鋁、鎵、銦及砷之量子井層。 126169-990910.doc 7. 如申請專利範圍第5項之元件，其中該量子井結構係包 括含有嫁、姻、坤及填之量子井層。 8. 如申請專利範圍第5項之元件，其中該光學波導核心台 面係額外地包含一其中設置有該量子井結構之分離的 侷限異質結構。 9. 如申請專利範圍第5項之元件，其中該光學波導核心台 面係包含比該包覆層具有一更大折射率之材料而該週 期性光柵輪廓係生成〇. ο 〇 1至〇. 〇 2 0之一折射率差異。 10. 如申請專利範圍第1項之元件，其中該成長罩幕及該光 學波導核心台面具有類似的厚度。 11. 一種分佈式回饋(DFB)雷射元件，包含： 一成長表面； 一成長罩幕’其位於該成長表面上5該成長罩幕界定 一具有一週期性光柵輪廓之長形成長窗口； 一光學波導核心台面，其設置於該成長窗口中且具有 一梯形橫剖面形狀；及 一包覆層，其覆蓋該光學波導核心台面且延伸於該成 長罩幕的至少部分上方，其中該週期性光柵輪廓係產 生足以對於該光學波導核心台面提供一分佈式布萊格 反射之該光學波導核心台面中的一折射率差異，其中 該等成長罩幕係進一步包含一多層結構，其中該多層 結構之其中一層包含該週期性光柵輪廓。 12. 如申請專利範圍第11項之元件，其中： 該光學波導核心台面包含具有一寬度之側壁； 126169-990910.doc 1333306 一第一成長溫度係處於使吸附原子具有大於該等側 壁的寬度之一表面擴散長度之一溫度；及 一第二成長溫度係處於使吸附原子具有小於該等側 壁的寬度之一表面擴散長度之一溫度。 13. 如申請專利範圍第12項之元件，額外地包含藉由微選 擇性區域成長來成長一次層的包覆材料於該光學波導 核心台面上。
    14. 如申請專利範圍第13項之元件，其中該成長該次層的 包覆材料係包含將一第三成長溫度設計至介於該第一 成長溫度與該第二成長溫度間之一溫度。
    126169-990910.doc
TW095120586A 2005-06-16 2006-06-09 Buried heterostructure device having integrated waveguide grating fabricated by single step mocvd TWI333306B (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/154,034 US7440666B2 (en) 2004-02-25 2005-06-16 Buried heterostucture device having integrated waveguide grating fabricated by single step MOCVD

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW200735495A TW200735495A (en) 2007-09-16
TWI333306B true TWI333306B (en) 2010-11-11

Family

ID=37459368

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW095120586A TWI333306B (en) 2005-06-16 2006-06-09 Buried heterostructure device having integrated waveguide grating fabricated by single step mocvd

Country Status (6)

Country Link
US (2) US7440666B2 (zh)
EP (1) EP1742314A3 (zh)
JP (1) JP5280614B2 (zh)
KR (1) KR101252469B1 (zh)
CN (1) CN1945365B (zh)
TW (1) TWI333306B (zh)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7352942B2 (en) * 2006-04-24 2008-04-01 Massachusetts Institute Of Technology Optical field concentrator using multiple low-index nano-layer configuration for CMOS compatible laser devices
WO2010068476A2 (en) * 2008-11-25 2010-06-17 The Regents Of The University Of California Ultra-low loss hollow core waveguide using high-contrast gratings
JP5373585B2 (ja) * 2009-12-21 2013-12-18 日本電信電話株式会社 半導体レーザ及び電界吸収型変調器集積分布帰還型レーザ
JP4917157B2 (ja) * 2010-02-26 2012-04-18 Ｎｔｔエレクトロニクス株式会社 リッジ型半導体レーザ及びリッジ型半導体レーザの製造方法
KR101758141B1 (ko) * 2010-09-17 2017-07-14 삼성전자주식회사 수직 슬랩들을 포함하는 광전자 장치
US8934512B2 (en) 2011-12-08 2015-01-13 Binoptics Corporation Edge-emitting etched-facet lasers
RU2529450C2 (ru) * 2012-07-04 2014-09-27 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Нижегородский Государственный Университет Им. Н.И. Лобачевского" Полупроводниковый лазер (варианты)
US8927306B2 (en) * 2013-02-28 2015-01-06 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Etched-facet lasers having windows with single-layer optical coatings
US20170324219A1 (en) * 2016-05-05 2017-11-09 Macom Technology Solutions Holdings, Inc. Semiconductor laser incorporating an electron barrier with low aluminum content
US11552217B2 (en) 2018-11-12 2023-01-10 Epistar Corporation Semiconductor device
TWI821302B (zh) * 2018-11-12 2023-11-11 晶元光電股份有限公司 半導體元件及其封裝結構
US11133649B2 (en) * 2019-06-21 2021-09-28 Palo Alto Research Center Incorporated Index and gain coupled distributed feedback laser
CA3194961A1 (en) * 2020-10-05 2022-04-14 National Research Council Of Canada Corrugated buried heterostructure laser and method for fabricating the same
CN113668050A (zh) * 2021-08-18 2021-11-19 福建中科光芯光电科技有限公司 激光辅助加热mocvd装置及其工作方法
CN117613663B (zh) * 2024-01-19 2024-05-10 武汉云岭光电股份有限公司 激光器及其制作方法
CN117805968B (zh) * 2024-02-29 2024-05-17 江苏南里台科技有限公司 一种光子芯片图案结构的制作方法及***

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5963288A (en) * 1987-08-20 1999-10-05 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Liquid crystal device having sealant and spacers made from the same material
US5185289A (en) * 1988-06-28 1993-02-09 International Business Machines Corporation Process for the selective growth of GaAs
JP2831667B2 (ja) 1988-12-14 1998-12-02 株式会社東芝 半導体レーザ装置及びその製造方法
JPH0834336B2 (ja) * 1990-01-31 1996-03-29 シャープ株式会社 半導体レーザ素子及びその製造方法
JP3078004B2 (ja) 1990-08-31 2000-08-21 株式会社東芝 半導体レーザの製造方法
EP0516162B1 (en) * 1991-05-31 1995-12-27 Shin-Etsu Handotai Company Limited Semiconductor light emitting device
FR2678775B1 (fr) * 1991-07-05 1997-02-28 Thomson Csf Procede de realisation d'un dispositif optoelectronique
JPH05226781A (ja) * 1992-02-12 1993-09-03 Fujitsu Ltd 半導体発光素子の製造方法
JPH0817230B2 (ja) * 1992-12-18 1996-02-21 工業技術院長 半導体の微細加工方法
JP2746065B2 (ja) 1993-07-29 1998-04-28 日本電気株式会社 光半導体素子の製造方法
JP2842292B2 (ja) 1994-09-16 1998-12-24 日本電気株式会社 半導体光集積装置および製造方法
JP3728332B2 (ja) * 1995-04-24 2005-12-21 シャープ株式会社 化合物半導体発光素子
US5730798A (en) * 1995-08-07 1998-03-24 Motorola Masking methods during semiconductor device fabrication
JP2894285B2 (ja) * 1996-07-03 1999-05-24 日本電気株式会社 分布帰還型半導体レーザおよびその製造方法
US5952673A (en) 1996-12-11 1999-09-14 Fujitsu Limited Optical semiconductor device including a multiple quantum well structure of an AlGaInAs/InP system
JPH10242577A (ja) * 1997-02-26 1998-09-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体レーザおよびその製造方法
JP3104789B2 (ja) * 1997-05-02 2000-10-30 日本電気株式会社 半導体光素子およびその製造方法
JP3336994B2 (ja) 1998-04-23 2002-10-21 日本電気株式会社 半導体光導波路アレイの製造方法及びアレイ構造半導体光素子
US6228670B1 (en) 1998-04-23 2001-05-08 Nec Corporation Method of manufacturing a semiconductor optical waveguide array and an array-structured semiconductor optical device
US6445723B1 (en) * 1998-05-18 2002-09-03 Jds Uniphase Corporation Laser source with submicron aperture
JP3116350B2 (ja) * 1998-06-16 2000-12-11 日本電気株式会社 半導体レーザの製造方法
US6396861B1 (en) * 1999-01-11 2002-05-28 The Furukawa Electric Co., Ltd. N-type modulation-doped multi quantum well semiconductor laser device
JP2000260714A (ja) * 1999-03-08 2000-09-22 Nec Corp 有機金属気相成長による成膜方法及びこれを用いた半導体レーザの製造方法
JP3267582B2 (ja) * 1999-06-17 2002-03-18 日本電気株式会社 半導体レーザの製造方法
JP3847038B2 (ja) * 1999-11-26 2006-11-15 Ｎｅｃエレクトロニクス株式会社 光半導体装置およびその製造方法
JP4173445B2 (ja) 2001-09-13 2008-10-29 学校法人 名城大学 窒化物半導体基板、その製造方法、およびそれを用いた半導体発光素子
JP4002422B2 (ja) * 2001-10-22 2007-10-31 日本電気株式会社 半導体素子およびその作製方法
WO2005011076A1 (en) 2003-07-31 2005-02-03 Bookham Technology Plc Weakly guiding ridge waveguides with vertical gratings

Also Published As

Publication number Publication date
KR20060131683A (ko) 2006-12-20
US20050276557A1 (en) 2005-12-15
JP2007019492A (ja) 2007-01-25
TW200735495A (en) 2007-09-16
US7941024B2 (en) 2011-05-10
CN1945365B (zh) 2010-10-13
EP1742314A3 (en) 2008-11-12
US20090068778A1 (en) 2009-03-12
CN1945365A (zh) 2007-04-11
EP1742314A2 (en) 2007-01-10
JP5280614B2 (ja) 2013-09-04
US7440666B2 (en) 2008-10-21
KR101252469B1 (ko) 2013-04-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI333306B (en) Buried heterostructure device having integrated waveguide grating fabricated by single step mocvd
JP4643794B2 (ja) 半導体発光素子
US20090203161A1 (en) Semiconductor laser diode with a ridge structure buried by a current blocking layer made of un-doped semiconductor grown at a low temperature and method for producing the same
US5292685A (en) Method for producing a distributed feedback semiconductor laser device
JP5027647B2 (ja) 単一のステップｍｏｃｖｄによって製造される埋め込みヘテロ構造デバイス
US5153890A (en) Semiconductor device comprising a layered structure grown on a structured substrate
JP2008085064A (ja) 光半導体装置及びその製造方法
JPH0656906B2 (ja) 半導体レ−ザ装置
US20090168827A1 (en) Nitride semiconductor laser chip and method of fabricating same
JP5051054B2 (ja) 半導体レーザおよび半導体レーザを作製する方法
JP5326810B2 (ja) 半導体光素子を作製する方法
JPH11506273A (ja) 最高３０％のアルミニウムを含む半導体材料又はアルミニウムを含まない半導体材料から成る個別の閉じ込め層を有する放射放出半導体ダイオード
US10312667B2 (en) Quantum cascade laser
US6826216B2 (en) Semiconductor laser and method of production thereof
JP2003017809A (ja) 半導体発光素子及びその製造方法
JP4999038B2 (ja) 半導体装置の製造方法
Griesinger et al. Realization of dot DFB lasers
JP4992451B2 (ja) 半導体レーザ、および半導体レーザを作製する方法
CN111276868B (zh) 量子线激光器及其制备方法
JP2010093156A (ja) 半導体光素子
JP2010171262A (ja) 半導体レーザを作製する方法および半導体レーザ
JP2001135889A (ja) 半導体レーザおよびその製造方法
JP2001007440A (ja) 半導体レーザ装置及びその製造方法
JP2009206181A (ja) 半導体レーザおよび半導体レーザを作製する方法
TW200824204A (en) Semiconductor laser structure

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees