JP2001185815A - 半導体光素子 - Google Patents
半導体光素子Info
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- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
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- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73265—Layer and wire connectors
Landscapes
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- Led Device Packages (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ＩｎＰ基板上に結晶成長によって作製したＡｌ
を組成に含む高品質で信頼性が高い半導体光素子を提供
する。 【解決手段】Ｓドーピング密度が少なくとも２×１０18
ｃｍ-3のｎ−ＩｎＰ基板またはＺｎドーピング密度が少
なくとも３×１０18ｃｍ-3のｐ−ＩｎＰ基板を用いる。 【効果】成長中のＡｌ原子の欠陥への集中的な捕獲を低
減することによって高品質な結晶成長が可能となり、Ａ
ｌを組成に含む半導体レーザが歩留まりよく得られる。
を組成に含む高品質で信頼性が高い半導体光素子を提供
する。 【解決手段】Ｓドーピング密度が少なくとも２×１０18
ｃｍ-3のｎ−ＩｎＰ基板またはＺｎドーピング密度が少
なくとも３×１０18ｃｍ-3のｐ−ＩｎＰ基板を用いる。 【効果】成長中のＡｌ原子の欠陥への集中的な捕獲を低
減することによって高品質な結晶成長が可能となり、Ａ
ｌを組成に含む半導体レーザが歩留まりよく得られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体光素子に係
り、特に、低コストな光通信システムの実現に好適な、
広い温度範囲にわたって温度調節機なしで動作するＩｎ
ＧａＡｌＡｓ活性層を持つ半導体レーザに関する。
り、特に、低コストな光通信システムの実現に好適な、
広い温度範囲にわたって温度調節機なしで動作するＩｎ
ＧａＡｌＡｓ活性層を持つ半導体レーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】光通信システムの光源に用いられる半導
体レーザとしては、ＩｎＰ基板上のＩｎＧａＡｓＰを活
性層に持つ半導体レーザが広く用いられている。この半
導体レーザの基板であるＩｎＰ基板には、Ｓｎあるいは
Ｓをドープしたｎ型ＩｎＰ基板や、Ｚｎをドープしたｐ
型ＩｎＰ基板などが主に用いられる。これは、それらが
ｎ型またはｐ型の一般的なＩｎＰ基板として広く普及し
ているためである。半導体レーザは基板上への結晶成長
によって作製するため、基板が成長層の結晶性に与える
影響は、特性や信頼性に優れた半導体レーザを作製する
うえで認識すべき重要な問題である。ＩｎＰ基板におい
ては、基板にドープする不純物の種類によって、転位密
度など基板の結晶性に違いがあることが知られており、
例えば日本結晶成長学会誌、ｖｏｌ．２０（１９９
３）、２頁〜１０頁に記載されている。
体レーザとしては、ＩｎＰ基板上のＩｎＧａＡｓＰを活
性層に持つ半導体レーザが広く用いられている。この半
導体レーザの基板であるＩｎＰ基板には、Ｓｎあるいは
Ｓをドープしたｎ型ＩｎＰ基板や、Ｚｎをドープしたｐ
型ＩｎＰ基板などが主に用いられる。これは、それらが
ｎ型またはｐ型の一般的なＩｎＰ基板として広く普及し
ているためである。半導体レーザは基板上への結晶成長
によって作製するため、基板が成長層の結晶性に与える
影響は、特性や信頼性に優れた半導体レーザを作製する
うえで認識すべき重要な問題である。ＩｎＰ基板におい
ては、基板にドープする不純物の種類によって、転位密
度など基板の結晶性に違いがあることが知られており、
例えば日本結晶成長学会誌、ｖｏｌ．２０（１９９
３）、２頁〜１０頁に記載されている。
【０００３】一方、近年は光通信システムの急激な普及
にともなって光通信システムの低コスト化が強く求めら
れており、そのためペルチェ素子などの温度調節機が不
要な半導体レーザが求められている。これに応える材料
としてＩｎＧａＡｌＡｓ活性層を持つ半導体レーザの開
発が盛んに進められている。ＩｎＧａＡｌＡｓレーザは
高温でのキャリアオーバーフローによる効率低下が小さ
く、温度調節機不要の光ファイバ通信用光源として開発
されていることは、例えばＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏ
ｆ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ， Ｖｏ
ｌ．３０， Ｎｏ．２（１９９４), ５１１頁〜５２１頁
に記載されている。
にともなって光通信システムの低コスト化が強く求めら
れており、そのためペルチェ素子などの温度調節機が不
要な半導体レーザが求められている。これに応える材料
としてＩｎＧａＡｌＡｓ活性層を持つ半導体レーザの開
発が盛んに進められている。ＩｎＧａＡｌＡｓレーザは
高温でのキャリアオーバーフローによる効率低下が小さ
く、温度調節機不要の光ファイバ通信用光源として開発
されていることは、例えばＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏ
ｆ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ， Ｖｏ
ｌ．３０， Ｎｏ．２（１９９４), ５１１頁〜５２１頁
に記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ＩｎＧａＡｌＡｓレー
ザを実用化するためには、十分な特性と信頼性を備えた
レーザを作製するための結晶成長技術が鍵になり、基板
が結晶成長層に与える影響も重要な要素の一つである。
ザを実用化するためには、十分な特性と信頼性を備えた
レーザを作製するための結晶成長技術が鍵になり、基板
が結晶成長層に与える影響も重要な要素の一つである。
【０００５】また、ＧａＡｌＡｓやＩｎＡｌＡｓのよう
な、Ａｌを組成に含む半導体結晶の結晶成長では、高品
質な結晶を成長することの困難さがしばしば問題とな
る。分子線エピタキシーや気相成長法のような手段で結
晶成長を行う場合、Ａｌ原子の基板表面でのマイグレー
ションが活発でないことが、高品質な結晶成長を阻害す
る原因のひとつと考えられる。近年は、光通信用光源と
してＩｎＰ基板上のＩｎＧａＡｌＡｓレーザが注目され
開発が盛んに進められており、主に有機金属気相成長法
によってＩｎＰ基板上のＩｎＧａＡｌＡｓレーザの結晶
成長が行われているが、ここでもやはりいかに高品質な
結晶を成長するかが問題となっており、その有効な手段
を見出すことは重要である。
な、Ａｌを組成に含む半導体結晶の結晶成長では、高品
質な結晶を成長することの困難さがしばしば問題とな
る。分子線エピタキシーや気相成長法のような手段で結
晶成長を行う場合、Ａｌ原子の基板表面でのマイグレー
ションが活発でないことが、高品質な結晶成長を阻害す
る原因のひとつと考えられる。近年は、光通信用光源と
してＩｎＰ基板上のＩｎＧａＡｌＡｓレーザが注目され
開発が盛んに進められており、主に有機金属気相成長法
によってＩｎＰ基板上のＩｎＧａＡｌＡｓレーザの結晶
成長が行われているが、ここでもやはりいかに高品質な
結晶を成長するかが問題となっており、その有効な手段
を見出すことは重要である。
【０００６】しかしながら、これまではｎ型ＩｎＰ基板
が一般的に用いられているというだけで、ドープされて
いる不純物の種類がＩｎＧａＡｌＡｓ成長層に与える影
響についてはよく調べられておらず、また特に注目され
ていない。
が一般的に用いられているというだけで、ドープされて
いる不純物の種類がＩｎＧａＡｌＡｓ成長層に与える影
響についてはよく調べられておらず、また特に注目され
ていない。
【０００７】そこで、本発明の目的は、Ａｌを組成に含
むＩｎＧａＡｌＡｓのような結晶のＩｎＰ基板上への結
晶成長において、欠陥が少ない高品質な結晶成長を実現
するために必要な基板の条件を求め、これによりＩｎＰ
基板上のＡｌを組成に含む層の多層構造からなる結晶の
高品質化を実現し、光通信用システムの光源に好適なＩ
ｎＰ基板上のＩｎＧａＡｌＡｓレーザのようなＡｌを組
成に含む層からなる多層構造の素子の作製歩留まりを向
上させて、低コストな半導体レーザや半導体受光素子な
どの半導体光素子を提供することである。
むＩｎＧａＡｌＡｓのような結晶のＩｎＰ基板上への結
晶成長において、欠陥が少ない高品質な結晶成長を実現
するために必要な基板の条件を求め、これによりＩｎＰ
基板上のＡｌを組成に含む層の多層構造からなる結晶の
高品質化を実現し、光通信用システムの光源に好適なＩ
ｎＰ基板上のＩｎＧａＡｌＡｓレーザのようなＡｌを組
成に含む層からなる多層構造の素子の作製歩留まりを向
上させて、低コストな半導体レーザや半導体受光素子な
どの半導体光素子を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明に係る半導体光素子は、ＩｎＰ基板上への結
晶成長によって作製した半導体光素子において、結晶成
長によって形成した成長層の中にＡｌを組成に含む層を
少なくとも１つ持ち、前記ＩｎＰ基板がＳドープｎ型Ｉ
ｎＰ基板、或いは前記ＩｎＰ基板のドーピング密度が少
なくとも３×１０18ｃｍ-3のＺｎドープｐ型ＩｎＰ基板
であることを特徴とするものである。
に、本発明に係る半導体光素子は、ＩｎＰ基板上への結
晶成長によって作製した半導体光素子において、結晶成
長によって形成した成長層の中にＡｌを組成に含む層を
少なくとも１つ持ち、前記ＩｎＰ基板がＳドープｎ型Ｉ
ｎＰ基板、或いは前記ＩｎＰ基板のドーピング密度が少
なくとも３×１０18ｃｍ-3のＺｎドープｐ型ＩｎＰ基板
であることを特徴とするものである。
【０００９】また、前記光半導体素子において、前記Ｓ
ドープｎ型ＩｎＰ基板中のＳドーピング密度を少なくと
も２×１０18ｃｍ-3となるように構成すれば好適であ
る。
ドープｎ型ＩｎＰ基板中のＳドーピング密度を少なくと
も２×１０18ｃｍ-3となるように構成すれば好適であ
る。
【００１０】特に、前記Ａｌを組成に含む層がＩｎＡｌ
ＡｓまたはＩｎＧａＡｌＡｓである場合に好適である。
ＡｓまたはＩｎＧａＡｌＡｓである場合に好適である。
【００１１】また、本発明に係る半導体レーザモジュー
ルは、半導体レーザと、半導体レーザの出射光が入射さ
れる光ファイバとが搭載された半導体レーザモジュール
であって、前記半導体レーザに前述したいずれかの半導
体光素子を用いることを特徴とする。
ルは、半導体レーザと、半導体レーザの出射光が入射さ
れる光ファイバとが搭載された半導体レーザモジュール
であって、前記半導体レーザに前述したいずれかの半導
体光素子を用いることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る半導体光素子
の好適な実施の形態について説明する。本願によって開
示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明す
れば、下記のとおりである。
の好適な実施の形態について説明する。本願によって開
示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明す
れば、下記のとおりである。
【００１３】すなわち、本発明に係る半導体光素子は、
ＩｎＰ基板上への結晶成長によって作製した半導体光素
子において、結晶成長によって形成した成長層の中にＡ
ｌを組成に含む層を少なくとも１つ持ち、該ＩｎＰ基板
がＳドープｎ型ＩｎＰ基板もしくはドーピング密度が少
なくとも３×１０18ｃｍ-3のＺｎドープのｐ型ＩｎＰ基
板であることを特徴とするものである。
ＩｎＰ基板上への結晶成長によって作製した半導体光素
子において、結晶成長によって形成した成長層の中にＡ
ｌを組成に含む層を少なくとも１つ持ち、該ＩｎＰ基板
がＳドープｎ型ＩｎＰ基板もしくはドーピング密度が少
なくとも３×１０18ｃｍ-3のＺｎドープのｐ型ＩｎＰ基
板であることを特徴とするものである。
【００１４】本発明者等は、有機金属気相成長法によっ
てＩｎＰ基板上に結晶成長を行ったＩｎＡｌＡｓ，Ｉｎ
ＧａＡｌＡｓの欠陥密度がＩｎＰ基板中にドープされて
いる不純物の種類によることに注目した。
てＩｎＰ基板上に結晶成長を行ったＩｎＡｌＡｓ，Ｉｎ
ＧａＡｌＡｓの欠陥密度がＩｎＰ基板中にドープされて
いる不純物の種類によることに注目した。
【００１５】Ａｌを組成に含む半導体結晶の成長におい
ては、結晶表面でのＡｌ原子のマイグレーションが活発
でないため、結晶表面に欠陥が存在すると、Ａｌ原子は
その欠陥に捕獲されやすい。したがって欠陥を始点とし
て３次元成長が起こったり、Ａｌの組成変調によって局
所的に大きな歪が発生し、結晶性を悪化させる原因とな
ると考えられる。
ては、結晶表面でのＡｌ原子のマイグレーションが活発
でないため、結晶表面に欠陥が存在すると、Ａｌ原子は
その欠陥に捕獲されやすい。したがって欠陥を始点とし
て３次元成長が起こったり、Ａｌの組成変調によって局
所的に大きな歪が発生し、結晶性を悪化させる原因とな
ると考えられる。
【００１６】よって、Ａｌを組成に含む半導体結晶は、
基板表面の欠陥密度が少ないほど結晶性が良くなると言
える。ＩｎＰ基板の転位密度が基板中の不純物種によっ
て異なることを考えると、上に述べたようにＩｎＡｌＡ
ｓ，ＩｎＧａＡｌＡｓの欠陥密度がＩｎＰ基板中にドー
プされている不純物の種類によることは、以上の理由に
よって説明される。
基板表面の欠陥密度が少ないほど結晶性が良くなると言
える。ＩｎＰ基板の転位密度が基板中の不純物種によっ
て異なることを考えると、上に述べたようにＩｎＡｌＡ
ｓ，ＩｎＧａＡｌＡｓの欠陥密度がＩｎＰ基板中にドー
プされている不純物の種類によることは、以上の理由に
よって説明される。
【００１７】したがって、基板の転位密度が小さいＳド
ープｎ型ＩｎＰ基板またはＺｎドープｐ型ＩｎＰ基板を
用いることによって、ＩｎＰ基板上へのＡｌを組成に含
む半導体結晶の高品質な結晶を成長することが可能とな
る。これについて図１を用いて説明する。
ープｎ型ＩｎＰ基板またはＺｎドープｐ型ＩｎＰ基板を
用いることによって、ＩｎＰ基板上へのＡｌを組成に含
む半導体結晶の高品質な結晶を成長することが可能とな
る。これについて図１を用いて説明する。
【００１８】図１は、Ｉｎ0.52Ｇａ0.21Ａｌ0.27Ａｓ
を、不純物の種類および不純物密度の異なる（１００）
ＩｎＰ基板上に０．３μｍ成長したときの、成長層の転
位密度を白抜きの記号で表したものである。図には、基
板自体の持つ転位密度も黒塗りの記号で示してある。図
からわかるように、ＳドープおよびＺｎドープＩｎＰ基
板は、Ｓｎドープ基板に比べて転位密度が低く、ドーピ
ング密度が大きくなるにしたがって転位密度が減少して
いく。これにともなって、成長層の転位密度もＳドープ
およびＺｎドープＩｎＰ基板では小さく、特に図中斜線
で囲んだ領域では最も成長層の転位密度が小さくなって
いる。
を、不純物の種類および不純物密度の異なる（１００）
ＩｎＰ基板上に０．３μｍ成長したときの、成長層の転
位密度を白抜きの記号で表したものである。図には、基
板自体の持つ転位密度も黒塗りの記号で示してある。図
からわかるように、ＳドープおよびＺｎドープＩｎＰ基
板は、Ｓｎドープ基板に比べて転位密度が低く、ドーピ
ング密度が大きくなるにしたがって転位密度が減少して
いく。これにともなって、成長層の転位密度もＳドープ
およびＺｎドープＩｎＰ基板では小さく、特に図中斜線
で囲んだ領域では最も成長層の転位密度が小さくなって
いる。
【００１９】したがって、このような高品質な結晶を成
長するためには、ＳドープＩｎＰ基板、望ましくは不純
物密度２×１０18ｃｍ-3以上のＳドープＩｎＰ基板を用
いるか、あるいは、ＺｎドープＩｎＰ基板、望ましくは
不純物密度３×１０18ｃｍ-3以上のＺｎドープＩｎＰ基
板、すなわち、基板自体の転位密度としては５００ｃｍ
-2以下、望ましくは２００ｃｍ-2以下のＩｎＰ基板、を
用いることが求められる。少なくともＡｌを組成に１０
％含む結晶の成長においては、Ａｌ原子が欠陥に捕まり
やすく、欠陥の拡大や３次元成長が起こりやすいため、
このように欠陥の少ないＩｎＰ基板を選択することが重
要である。
長するためには、ＳドープＩｎＰ基板、望ましくは不純
物密度２×１０18ｃｍ-3以上のＳドープＩｎＰ基板を用
いるか、あるいは、ＺｎドープＩｎＰ基板、望ましくは
不純物密度３×１０18ｃｍ-3以上のＺｎドープＩｎＰ基
板、すなわち、基板自体の転位密度としては５００ｃｍ
-2以下、望ましくは２００ｃｍ-2以下のＩｎＰ基板、を
用いることが求められる。少なくともＡｌを組成に１０
％含む結晶の成長においては、Ａｌ原子が欠陥に捕まり
やすく、欠陥の拡大や３次元成長が起こりやすいため、
このように欠陥の少ないＩｎＰ基板を選択することが重
要である。
【００２０】
【実施例】次に、本発明に係る半導体光素子の具体的な
実施例につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明
する。
実施例につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明
する。
【００２１】＜実施例１＞図２は本発明に係る半導体光
素子の一実施例を示す断面構造図であり、波長１．３μ
ｍ帯のＩｎＧａＡｌＡｓ半導体レーザを作製した実施例
である。図に示すのは、逆メサリッジ型ファブリ・ペロ
レーザである。
素子の一実施例を示す断面構造図であり、波長１．３μ
ｍ帯のＩｎＧａＡｌＡｓ半導体レーザを作製した実施例
である。図に示すのは、逆メサリッジ型ファブリ・ペロ
レーザである。
【００２２】まず、Ｓドーピング密度３×１０18ｃｍ-3
のＳドープｎ形ＩｎＰ（１００）基板３０２上に、ｎ−
ＩｎＰクラッド層３０３、ＩｎＧａＡｌＡｓ光ガイド層
に挟まれたＩｎＧａＡｌＡｓ歪多重量子井戸活性層を含
む層３０４、ｐ−ＩｎＰクラッド層３０５を順次結晶成
長し、さらにｐ+ −ＩｎＧａＡｓコンタクト層３０６を
結晶成長する。ここまでの構造については、後で図３を
用いて詳細に説明する。
のＳドープｎ形ＩｎＰ（１００）基板３０２上に、ｎ−
ＩｎＰクラッド層３０３、ＩｎＧａＡｌＡｓ光ガイド層
に挟まれたＩｎＧａＡｌＡｓ歪多重量子井戸活性層を含
む層３０４、ｐ−ＩｎＰクラッド層３０５を順次結晶成
長し、さらにｐ+ −ＩｎＧａＡｓコンタクト層３０６を
結晶成長する。ここまでの構造については、後で図３を
用いて詳細に説明する。
【００２３】次に、コンタクト層３０６上にリソグラフ
ィックによってマスクパタンを形成し、ウェットエッチ
ングによってｐ+ −ＩｎＧａＡｓコンタクト層３０６お
よびｐ−ＩｎＰクラッド層３０５を貫通するようにトレ
ンチを形成し、逆メサ型のリッジを残す。
ィックによってマスクパタンを形成し、ウェットエッチ
ングによってｐ+ −ＩｎＧａＡｓコンタクト層３０６お
よびｐ−ＩｎＰクラッド層３０５を貫通するようにトレ
ンチを形成し、逆メサ型のリッジを残す。
【００２４】次に、マスクを除去したのち素子の全面に
絶縁膜３０７を堆積し、さらに樹脂３０８で溝を埋め込
む。この樹脂も全面に堆積するが、逆メサリッジ上部の
堆積量は少ないため、次のステップでこの部分の樹脂の
み取り去る。こうしてリッジ上部のみ絶縁膜を露出さ
せ、この絶縁膜もエッチングによって除去する。
絶縁膜３０７を堆積し、さらに樹脂３０８で溝を埋め込
む。この樹脂も全面に堆積するが、逆メサリッジ上部の
堆積量は少ないため、次のステップでこの部分の樹脂の
み取り去る。こうしてリッジ上部のみ絶縁膜を露出さ
せ、この絶縁膜もエッチングによって除去する。
【００２５】このようにして、逆メサリッジ部分のみを
残して絶縁膜３０７が全面を覆う構造ができる。
残して絶縁膜３０７が全面を覆う構造ができる。
【００２６】最後に、ｐ側電極３０９およびｎ側電極３
０１を蒸着してレーザ構造が完成する。
０１を蒸着してレーザ構造が完成する。
【００２７】次に、図３を用いて結晶成長による多層構
造の作製について、より詳細に説明する。Ｓドーピング
密度３×１０18ｃｍ-3のＳドープｎ型ＩｎＰ（１００）
基板４０１上に、ｎ−ＩｎＰクラッド層を１μｍ成長す
る。続けて、ｎ−Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓ層４０３（膜厚
１００ｎｍ）、ｎ−ＩｎＧａＡｌＡｓ ＧＲＩＮ−ＳＣ
Ｈ層４０４（膜厚５０ｎｍ）を成長する。これらの層
は、ＩｎＰに格子整合するような組成に選ばれる。
造の作製について、より詳細に説明する。Ｓドーピング
密度３×１０18ｃｍ-3のＳドープｎ型ＩｎＰ（１００）
基板４０１上に、ｎ−ＩｎＰクラッド層を１μｍ成長す
る。続けて、ｎ−Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓ層４０３（膜厚
１００ｎｍ）、ｎ−ＩｎＧａＡｌＡｓ ＧＲＩＮ−ＳＣ
Ｈ層４０４（膜厚５０ｎｍ）を成長する。これらの層
は、ＩｎＰに格子整合するような組成に選ばれる。
【００２８】次に、ＩｎＧａＡｌＡｓ井戸層（組成波長
１．４２μｍ、圧縮歪１．４％、膜厚６ｎｍ）とＩｎＧ
ａＡｌＡｓ障壁層（組成波長１．１０μｍ、引張り歪
０．６％、膜厚１０ｎｍ）からなる歪多重量子井戸活性
層（周期数１０）４０５を成長する。活性層４０５上に
ｐ−ＩｎＧａＡｌＡｓ ＧＲＩＮ−ＳＣＨ層４０６（膜
厚５０ｎｍ）、ｐ−Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓ層４０７（膜
厚５０ｎｍ）、ｐ−ＩｎＧａＡｌＡｓエッチストップ層
408（組成波長1.2μｍ、膜厚20nm）を成長する。エッチ
ストップ層４０８は、逆メサリッジを形成するステップ
において、エッチングを止める役割を果たす。ｎ側の層
４０３，４０４とｐ側の層４０６，４０７は、活性層４
０５を挟んで光ガイド層の役割を果たす。層４０３〜４
０８が、図２に示したＡｌを組成に含む層３０４に相当
する。
１．４２μｍ、圧縮歪１．４％、膜厚６ｎｍ）とＩｎＧ
ａＡｌＡｓ障壁層（組成波長１．１０μｍ、引張り歪
０．６％、膜厚１０ｎｍ）からなる歪多重量子井戸活性
層（周期数１０）４０５を成長する。活性層４０５上に
ｐ−ＩｎＧａＡｌＡｓ ＧＲＩＮ−ＳＣＨ層４０６（膜
厚５０ｎｍ）、ｐ−Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓ層４０７（膜
厚５０ｎｍ）、ｐ−ＩｎＧａＡｌＡｓエッチストップ層
408（組成波長1.2μｍ、膜厚20nm）を成長する。エッチ
ストップ層４０８は、逆メサリッジを形成するステップ
において、エッチングを止める役割を果たす。ｎ側の層
４０３，４０４とｐ側の層４０６，４０７は、活性層４
０５を挟んで光ガイド層の役割を果たす。層４０３〜４
０８が、図２に示したＡｌを組成に含む層３０４に相当
する。
【００２９】次に、ｐ−ＩｎＰクラッド層４０９（膜厚
１．５μｍ）、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層４１０（組成波長
１．１５μｍ、膜厚３０ｎｍ）、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層
４１１（組成波長１．５５μｍ、膜厚３０ｎｍ）、最後
にｐ+ −ＩｎＧａＡｓコンタクト層４１２（組成波長
１．６６μｍ、膜厚０．２μｍ）を成長して多層構造が
完成する。
１．５μｍ）、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層４１０（組成波長
１．１５μｍ、膜厚３０ｎｍ）、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層
４１１（組成波長１．５５μｍ、膜厚３０ｎｍ）、最後
にｐ+ −ＩｎＧａＡｓコンタクト層４１２（組成波長
１．６６μｍ、膜厚０．２μｍ）を成長して多層構造が
完成する。
【００３０】このようにして製作された本実施例のＩｎ
ＧａＡｌＡｓ半導体レーザは、−４０℃〜８５℃の広温
度範囲にわたって温度調節用ペルチェ素子不要で動作
し、良質な結晶成長層による歩留まり向上も相俟って、
特性変動が小さく信頼性の高い安価な半導体レーザを実
現できる。本実施例は逆メサ・リッジ型ファブリ・ペロ
レーザの例であるが、素子構造は垂直メサ・リッジ型や
埋め込み型など各種構造において同様の効果が得られ、
また、共振器構造はファブリ・ペロ型でなく、分布帰還
型など各種共振器構造をもつ半導体レーザでも同様の効
果が得られることは言うまでもない。
ＧａＡｌＡｓ半導体レーザは、−４０℃〜８５℃の広温
度範囲にわたって温度調節用ペルチェ素子不要で動作
し、良質な結晶成長層による歩留まり向上も相俟って、
特性変動が小さく信頼性の高い安価な半導体レーザを実
現できる。本実施例は逆メサ・リッジ型ファブリ・ペロ
レーザの例であるが、素子構造は垂直メサ・リッジ型や
埋め込み型など各種構造において同様の効果が得られ、
また、共振器構造はファブリ・ペロ型でなく、分布帰還
型など各種共振器構造をもつ半導体レーザでも同様の効
果が得られることは言うまでもない。
【００３１】＜実施例２＞図４及び図５は本発明に係る
半導体光素子の別の実施例を示し、半導体レーザモジュ
ールに適用した実施例である。図４は、本発明によるＩ
ｎＰ基板上のＩｎＧａＡｌＡｓ半導体レーザを搭載した
サブマウントを示す斜視図である。図４において、参照
符号５０１はモジュールに搭載される半導体レーザを示
し、例えば前述した実施例で図２に示したＩｎＧａＡｌ
Ａｓ多重量子井戸ファブリ・ペロレーザのような、本発
明を適用した半導体レーザである。また、参照符号５０
２は半導体レーザ５０１のｎ側電極を示し、これと反対
側にあるｐ側電極５０３はソルダ５０４によりサブマウ
ント５１０上に接着される。ｐ側電極５０３およびｎ側
電極５０２は、駆動用集積回路５０９の電極にワイヤボ
ンディングされ、これによって半導体レーザ５０１が駆
動される。
半導体光素子の別の実施例を示し、半導体レーザモジュ
ールに適用した実施例である。図４は、本発明によるＩ
ｎＰ基板上のＩｎＧａＡｌＡｓ半導体レーザを搭載した
サブマウントを示す斜視図である。図４において、参照
符号５０１はモジュールに搭載される半導体レーザを示
し、例えば前述した実施例で図２に示したＩｎＧａＡｌ
Ａｓ多重量子井戸ファブリ・ペロレーザのような、本発
明を適用した半導体レーザである。また、参照符号５０
２は半導体レーザ５０１のｎ側電極を示し、これと反対
側にあるｐ側電極５０３はソルダ５０４によりサブマウ
ント５１０上に接着される。ｐ側電極５０３およびｎ側
電極５０２は、駆動用集積回路５０９の電極にワイヤボ
ンディングされ、これによって半導体レーザ５０１が駆
動される。
【００３２】このようにソルダ５０４によってサブマウ
ント５１０に接着された半導体レーザ５０１の出射端面
は、サブマウントに搭載された光ファイバ５１１の端面
に向かい合うように配置される。これにより、レーザ光
が光ファイバに入射する。半導体レーザ５０１のもう一
方の端面側には、モニタ用フォトダイオード５０５がサ
ブマウント５１０上に搭載される。参照符号５０６およ
び５０７はそれぞれフォトダイオード５０５のｎ側電極
およびｐ側電極であり、駆動用集積回路５０９の電極に
ワイヤボンディングされる。
ント５１０に接着された半導体レーザ５０１の出射端面
は、サブマウントに搭載された光ファイバ５１１の端面
に向かい合うように配置される。これにより、レーザ光
が光ファイバに入射する。半導体レーザ５０１のもう一
方の端面側には、モニタ用フォトダイオード５０５がサ
ブマウント５１０上に搭載される。参照符号５０６およ
び５０７はそれぞれフォトダイオード５０５のｎ側電極
およびｐ側電極であり、駆動用集積回路５０９の電極に
ワイヤボンディングされる。
【００３３】半導体レーザ５０１の後端面からの光出力
をフォトダイオード５０５によって観測し、その出力に
応じて駆動回路５０９が半導体レーザ５０１の光出力を
随時調節するようになっている。
をフォトダイオード５０５によって観測し、その出力に
応じて駆動回路５０９が半導体レーザ５０１の光出力を
随時調節するようになっている。
【００３４】冷却用ペルチェ素子などの温度調節機が不
要の本発明に係るＩｎＧａＡｌＡｓ半導体レーザを用い
る場合、サブマウント上は、図４に示したような構造と
なる。なお、従来のように温度調節機を用いる場合は、
例えば、ソルダおよびｐ側電極５０３とサブマウント５
１０との間に温度調節機が入るような構造にすればよ
い。
要の本発明に係るＩｎＧａＡｌＡｓ半導体レーザを用い
る場合、サブマウント上は、図４に示したような構造と
なる。なお、従来のように温度調節機を用いる場合は、
例えば、ソルダおよびｐ側電極５０３とサブマウント５
１０との間に温度調節機が入るような構造にすればよ
い。
【００３５】図５は、半導体レーザモジュール全体を示
す概観図である。同図の(ａ)はモジュール内部の様子を
示しており、(ｂ)はモジュール外部形状の俯瞰図であ
る。図５において、参照符号６０２はモジュールの筐体
を示し、このモジュール筐体６０２の内部に図４に例示
したような本発明に係る半導体レーザを搭載したサブマ
ウント６０１が設けられている。さらに、筐体６０２の
内部には光ファイバ６０３が導入され、サブマウント６
０１に接続している。このサブマウント６０１の電極と
筐体内部の電極はボンディングワイヤによって電気的に
接続され、筐体外部の端子ピン６０４によって外部電気
回路につながるようになっている。
す概観図である。同図の(ａ)はモジュール内部の様子を
示しており、(ｂ)はモジュール外部形状の俯瞰図であ
る。図５において、参照符号６０２はモジュールの筐体
を示し、このモジュール筐体６０２の内部に図４に例示
したような本発明に係る半導体レーザを搭載したサブマ
ウント６０１が設けられている。さらに、筐体６０２の
内部には光ファイバ６０３が導入され、サブマウント６
０１に接続している。このサブマウント６０１の電極と
筐体内部の電極はボンディングワイヤによって電気的に
接続され、筐体外部の端子ピン６０４によって外部電気
回路につながるようになっている。
【００３６】以上、本発明の好適な実施例について説明
したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、本
発明は本発明の精神を逸脱しない範囲内において種種の
設計変更をなし得ることは勿論である。すなわち、本発
明はＩｎＧａＡｌＡｓに代表されるＡｌを組成に含む層
からなる半導体光素子全般にわたって適用されるべきも
のであり、半導体レーザ、半導体受光素子やこれを用い
た光伝送装置、および光通信システムにおいて、信頼性
向上などの利点をもたらすことは言うまでもない。
したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、本
発明は本発明の精神を逸脱しない範囲内において種種の
設計変更をなし得ることは勿論である。すなわち、本発
明はＩｎＧａＡｌＡｓに代表されるＡｌを組成に含む層
からなる半導体光素子全般にわたって適用されるべきも
のであり、半導体レーザ、半導体受光素子やこれを用い
た光伝送装置、および光通信システムにおいて、信頼性
向上などの利点をもたらすことは言うまでもない。
【００３７】
【発明の効果】前述した実施例から明らかなように、Ｉ
ｎＰ基板上のＡｌを組成に持つ層を含む半導体レーザや
半導体受光素子などの光素子において、素子の高品質、
高性能、高信頼性を確保し、作製プロセスの歩留まりを
向上することが可能となる。
ｎＰ基板上のＡｌを組成に持つ層を含む半導体レーザや
半導体受光素子などの光素子において、素子の高品質、
高性能、高信頼性を確保し、作製プロセスの歩留まりを
向上することが可能となる。
【００３８】また、本発明に係る半導体レーザモジュー
ルは冷却用ペルチェ素子などのレーザ冷却装置無しで広
い温度範囲で動作するため、低コストな光通信システム
を構築できる。
ルは冷却用ペルチェ素子などのレーザ冷却装置無しで広
い温度範囲で動作するため、低コストな光通信システム
を構築できる。
【図１】本発明に係る半導体光素子で用いる基板ドーピ
ング条件範囲を説明するための図であり、ＩｎＰ基板の
基板ドーピング密度と基板転位密度の関係を示す特性線
図である。
ング条件範囲を説明するための図であり、ＩｎＰ基板の
基板ドーピング密度と基板転位密度の関係を示す特性線
図である。
【図２】本発明に係る半導体光素子の一実施例を示す断
面構造図である。
面構造図である。
【図３】図２に示した半導体光素子の多層構造部分の詳
細を示す断面構造図である。
細を示す断面構造図である。
【図４】本発明に係る半導体光素子の別の実施例を示す
斜視図であり、半導体レーザを搭載したサブマウントを
示す図である。
斜視図であり、半導体レーザを搭載したサブマウントを
示す図である。
【図５】図４のサブマウントを内蔵する半導体レーザモ
ジュール全体を示す図である。
ジュール全体を示す図である。
【符号の説明】 ３０１…ｎ側電極、３０２…Ｓドープｎ型ＩｎＰ(１０
０)基板、３０３…ｎ-ＩｎＰクラッド層、３０４…レー
ザ活性層および光ガイド層、３０５…ｐ−ＩｎＰクラッ
ド層、３０６…ｐ+ −ＩｎＧａＡｓコンタクト層、３０
７…絶縁膜、３０８…埋め込み用樹脂、３０９…ｐ側電
極、４０１…Ｓドープｎ型ＩｎＰ(１００)基板、４０２
…ｎ−ＩｎＰクラッド層、４０３…ｎ−Ｉｎ0.52Ａｌ
0.48Ａｓ光導波層、４０４…ｎ−ＩｎＧａＡｌＡｓ Ｇ
ＲＩＮ−ＳＣＨ層、４０５…ＩｎＧａＡｌＡｓ歪多重量
子井戸活性層、４０６…ｐ−ＩｎＧａＡｌＡｓ ＧＲＩ
Ｎ−ＳＣＨ層、４０７…ｐ−Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓ光導
波層、４０８…ｐ−ＩｎＧａＡｌＡｓエッチストップ
層、４０９…ｐ−ＩｎＰクラッド層、４１０…ｐ−Ｉｎ
ＧａＡｓＰ層、４１１…ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層、４１２
…ｐ+ −ＩｎＧａＡｓコンタクト層、５０１…半導体レ
ーザ、５０２…ｎ側電極、５０３…ｐ側電極、５０４…
半導体レーザ固定用ソルダ、５０５…モニタ用フォトダ
イオード、５０６…モニタ用フォトダイオードｎ側電
極、５０７…モニタ用フォトダイオードｐ側電極、５０
８…モニタ用フォトダイオード固定用ソルダ、５０９…
駆動用集積回路、５１０…サブマウント、６０１…半導
体レーザ搭載サブマウント、６０２…半導体レーザモジ
ュール筐体、６０３…光ファイバ、６０４…端子ピン。
０)基板、３０３…ｎ-ＩｎＰクラッド層、３０４…レー
ザ活性層および光ガイド層、３０５…ｐ−ＩｎＰクラッ
ド層、３０６…ｐ+ −ＩｎＧａＡｓコンタクト層、３０
７…絶縁膜、３０８…埋め込み用樹脂、３０９…ｐ側電
極、４０１…Ｓドープｎ型ＩｎＰ(１００)基板、４０２
…ｎ−ＩｎＰクラッド層、４０３…ｎ−Ｉｎ0.52Ａｌ
0.48Ａｓ光導波層、４０４…ｎ−ＩｎＧａＡｌＡｓ Ｇ
ＲＩＮ−ＳＣＨ層、４０５…ＩｎＧａＡｌＡｓ歪多重量
子井戸活性層、４０６…ｐ−ＩｎＧａＡｌＡｓ ＧＲＩ
Ｎ−ＳＣＨ層、４０７…ｐ−Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓ光導
波層、４０８…ｐ−ＩｎＧａＡｌＡｓエッチストップ
層、４０９…ｐ−ＩｎＰクラッド層、４１０…ｐ−Ｉｎ
ＧａＡｓＰ層、４１１…ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層、４１２
…ｐ+ −ＩｎＧａＡｓコンタクト層、５０１…半導体レ
ーザ、５０２…ｎ側電極、５０３…ｐ側電極、５０４…
半導体レーザ固定用ソルダ、５０５…モニタ用フォトダ
イオード、５０６…モニタ用フォトダイオードｎ側電
極、５０７…モニタ用フォトダイオードｐ側電極、５０
８…モニタ用フォトダイオード固定用ソルダ、５０９…
駆動用集積回路、５１０…サブマウント、６０１…半導
体レーザ搭載サブマウント、６０２…半導体レーザモジ
ュール筐体、６０３…光ファイバ、６０４…端子ピン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F041 AA31 AA41 AA43 CA05 CA22 CA34 CA74 CB13 CB32 DA03 DA07 DA20 5F073 AA13 AA45 AA53 AA74 BA01 CA15 CB02 DA22 EA29 FA02 FA21 FA27
Claims (5)
- 【請求項１】ＩｎＰ基板上への結晶成長によって作製し
た半導体光素子において、結晶成長によって形成した成
長層の中にＡｌを組成に含む層を少なくとも１つ持ち、
前記ＩｎＰ基板がＳドープｎ型ＩｎＰ基板であることを
特徴とする半導体光素子。 - 【請求項２】ＩｎＰ基板上への結晶成長によって作製し
た半導体光素子において、結晶成長によって形成した成
長層の中にＡｌを組成に含む層を少なくとも１つ持ち、
前記ＩｎＰ基板のドーピング密度が少なくとも３×１０
18ｃｍ-3のＺｎドープｐ型ＩｎＰ基板であることを特徴
とする半導体光素子。 - 【請求項３】前記Ｓドープｎ型ＩｎＰ基板中のＳドーピ
ング密度が、少なくとも２×１０18ｃｍ-3である請求項
１に記載の半導体光素子。 - 【請求項４】前記Ａｌを組成に含む層がＩｎＡｌＡｓま
たはＩｎＧａＡｌＡｓである請求項１〜３のいずれか１
項に記載の半導体光素子。 - 【請求項５】半導体レーザと、該半導体レーザの出射光
が入射される光ファイバとが搭載された半導体レーザモ
ジュールであって、前記半導体レーザに請求項１〜４の
いずれか１項に記載の半導体光素子を用いることを特徴
とする半導体レーザモジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36416399A JP2001185815A (ja) | 1999-12-22 | 1999-12-22 | 半導体光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36416399A JP2001185815A (ja) | 1999-12-22 | 1999-12-22 | 半導体光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001185815A true JP2001185815A (ja) | 2001-07-06 |
Family
ID=18481132
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36416399A Pending JP2001185815A (ja) | 1999-12-22 | 1999-12-22 | 半導体光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001185815A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005175295A (ja) * | 2003-12-12 | 2005-06-30 | Hitachi Ltd | 半導体光素子及び光モジュール |
| JP2007129188A (ja) * | 2005-10-07 | 2007-05-24 | Hitachi Maxell Ltd | 半導体装置、半導体モジュールおよび半導体モジュールの製造方法 |
| JP2008098297A (ja) * | 2006-10-10 | 2008-04-24 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体光素子 |
| JP2008288284A (ja) * | 2007-05-15 | 2008-11-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体光素子及びその製造方法 |
| JP2014093393A (ja) * | 2012-11-02 | 2014-05-19 | Canon Inc | リッジ型光導波路構造を有する光半導体素子の製造方法及び光半導体素子 |
| CN111263833A (zh) * | 2018-02-23 | 2020-06-09 | 住友电气工业株式会社 | 磷化铟晶体基板 |
-
1999
- 1999-12-22 JP JP36416399A patent/JP2001185815A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005175295A (ja) * | 2003-12-12 | 2005-06-30 | Hitachi Ltd | 半導体光素子及び光モジュール |
| JP2007129188A (ja) * | 2005-10-07 | 2007-05-24 | Hitachi Maxell Ltd | 半導体装置、半導体モジュールおよび半導体モジュールの製造方法 |
| JP2008098297A (ja) * | 2006-10-10 | 2008-04-24 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体光素子 |
| JP2008288284A (ja) * | 2007-05-15 | 2008-11-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体光素子及びその製造方法 |
| JP2014093393A (ja) * | 2012-11-02 | 2014-05-19 | Canon Inc | リッジ型光導波路構造を有する光半導体素子の製造方法及び光半導体素子 |
| CN111263833A (zh) * | 2018-02-23 | 2020-06-09 | 住友电气工业株式会社 | 磷化铟晶体基板 |
| CN111263833B (zh) * | 2018-02-23 | 2020-10-16 | 住友电气工业株式会社 | 磷化铟晶体基板 |
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