JP2001196695A

JP2001196695A - 光半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP2001196695A
Application number: JP2000007485A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Takeuchi; 辰也竹内
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2000-01-17
Filing date: 2000-01-17
Publication date: 2001-07-19

Abstract

(57)【要約】【課題】光半導体装置の製造方法に関し、メサの〔０
−１１〕方向の接線成分を有する側壁における被さり成
長の発生を防止する。【解決手段】活性層１を含むメサ構造を埋め込む埋込
層であって、活性層１より上部に位置するｎ型電流ブロ
ック層３を選択成長させる際に、ｎ型不純物とＩＩ族ｐ
型不純物とを同時に含んだ雰囲気中で成長させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光半導体装置の製造
方法に関するものであり、特に、半導体レーザを集積化
した光半導体装置における半導体レーザ部と光結合器部
との接合部等におけるメサの周囲が〔０−１１〕方向の
接線成分を有する場合に、被さり成長のない埋め込み成
長を行なうためのｎ型電流ブロック層中に添加する不純
物に特徴のある光半導体装置の製造方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体レーザと光ファイバを基礎
とする光通信技術の発展はめざましく、幹線系の通信路
では光ファイバが金属ケーブルをほとんど置き換えてし
まった状況であり、最近では、インターネットに代表さ
れるデータ通信需要の爆発的増大に伴い、効率的に通信
容量を増大させる方法の開発が急がれている。

【０００３】そのための手法としては、一本の光ファイ
バ中に複数の波長のレーザ光を同時に伝送させる波長多
重通信（ＷＤＭ：ＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＤｉｖｉｓｉ
ｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）技術が大本命と考えら
れており、この様な波長多重通信に対応するためには、
一つのチップ中に発振波長の異なる半導体レーザアレイ
を光結合器（ＭＭＩ：ＭｕｌｔｉｍｏｄａｌＩｎｔｅ
ｒｆａｃｅ）により結合した方式の多波長光源が必要に
なる。

【０００４】ここで、図６を参照して光通信用半導体レ
ーザとして用いられている従来のＢＨ構造の半導体レー
ザの代表的例として、ＦＢＨ（Ｆｌａｔ−Ｂｕｒｉｅｄ
−Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）構造半導体レーザ
を利用した多波長光源を説明する。図６（ａ）参照図６（ａ）は、従来の多波長光源を一例を概略的に示し
た上面図であり、この多波長光源は、複数のストライプ
状半導体レーザからなるレーザ部４１、レーザアレイを
一本に束ねる光結合器部４２、光結合器部４２からの波
長多重化されたレーザ光を増幅する窓構造を有する光増
幅部４３から構成されている。

【０００５】図６（ｂ）参照図６（ｂ）は、図６（ａ）におけるレーザ部４１におけ
るＡ−Ａ′を結ぶ一点鎖線に沿った段断面図であり、Ｆ
ＢＨ構造半導体レーザによって構成されている。このＦ
ＢＨ構造半導体レーザは、（１００）面のｎ型ＩｎＰ基
板４４上に、ｎ側クラッド層を兼ねるｎ型ＩｎＰバッフ
ァ層（図示を省略）を設け、各半導体レーザに対応する
領域に異なった周期の回折格子を設けたのち、ｎ型Ｉｎ
ＧａＡｓＰガイド層４５、ＭＱＷ活性層４６、ｐ型Ｉｎ
ＧａＡｓＰガイド層４７、及び、ｐ型ＩｎＰクラッド層
４８を順次ＭＯＶＰＥ法（有機金属気相成長法）によっ
て成長させたのち、ＳｉＯ₂マスク等の誘電体マスク
（図示せず）を用いてメサエッチングを行い、〈０１
１〉方向に延びるストライプ状メサ４９を形成する。

【０００６】次いで、この誘電体マスクを選択成長マス
クとして用いて、ＭＯＶＰＥ法を用いてｐ型ＩｎＰ埋込
層５０によってストライプ状メサ４９を埋め込み、引き
続いてｎ型ＩｎＰ電流ブロック層５１をその上面がスト
ライプ状メサ４９の頂面より高くなるように成長させ
る。

【０００７】次いで、誘電体マスクを除去し、全面にｐ
型ＩｎＰクラッド層５２及びｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタ
クト層５３を成長させたのち、レーザ部４１のｐ型Ｉｎ
ＧａＡｓＰコンタクト層５３上にｐ側電極５４を設ける
と共に、ｎ型ＩｎＰ基板４４の裏面にｎ側電極５６を設
けてＦＢＨ構造半導体レーザが完成する。なお、実際に
は、図７（ｂ）のストライプ状メサ４９の両側の埋込層
に分離用の溝が設けられている。

【０００８】また、光増幅部４３においても、レーザ部
と同様にＦＢＨ構造になっており、光増幅部４３のｐ型
ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層５３上には独立のｐ側電極
５５を設けると共に、出力端側は広禁制帯幅半導体層で
埋め込まれた窓構造となっている。

【０００９】また、光結合器部４２においては、バット
・ジョイント方式によって、レーザ部４１からのレーザ
光に対して透明な広い禁制帯幅のＩｎＧａＡｓＰ光導波
層をＩｎＰクラッド層で挟んだダブルヘテロ接合によっ
て構成された幅広のストライプ状メサとなっている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、多波長光源に
おいては、光増幅部４３の出力端側や、レーザ部４１と
光結合器部４２との接合部も埋め込む必要があるが、こ
れらの露出端面は〈０−１１〉方向の接線成分を有して
いるので、成長面が（１１１）Ａ面で止まらず、選択成
長マスク上に被さり成長が起こり埋込形状に問題が発生
するので、この事情を図７及び図８を参照して説明す
る。なお、本明細書においては、明細書作成の都合上、
本来“１バー”で表す面指数を“−１”で表し、〔０−
１１〕方向は、〈０−１１〉方向と結晶学的に等価な全
ての面を意味する。

【００１１】図７（ａ）参照図７（ａ）は、図６（ａ）の光増幅部４３を囲む一点鎖
線の領域をストライプ方向に垂直に劈開した断面を図６
（ａ）に示した矢印方向の斜め上から見た電子顕微鏡写
真を大まかに模写したものであり、ＳｉＯ₂マスク５７
を選択成長マスクとしてｎ型ＩｎＰ電流ブロック層５１
がＳｉＯ₂マスク５７より高く成長するにつれて、スト
ライプ状メサの側部においては順テーパ状の斜面、即
ち、（１１１）Ｂ面が表れた面５８によって成長が止ま
る。

【００１２】図７（ｂ）参照図７（ｂ）は、断面写真を大まかに模写したものであ
り、この場合には、埋込層の成長状態が明らかになるよ
うに、ＩｎＰ埋込層の間に破線で示す薄いＩｎＧａＡｓ
層を所定の間隔で挟み込んだものであり、ｎ型ＩｎＰ電
流ブロック層５１がＳｉＯ₂マスク５７より高く成長す
るにつれて、順テーパ状の斜面、即ち、（１１１）Ｂ面
で成長が止まり横方向成長することによって平坦化して
いく様子が見て取れる。

【００１３】図７（ｃ）参照図７（ｃ）は、図７（ａ）におけるＡ−Ａ′を結ぶ一点
鎖線を結ぶ断面に相当する断面の電子顕微鏡写真を大ま
かに模写したものであり、この場合にはＭＱＷ活性層４
６を成長させない試料の断面図である。この断面におい
ては、ＳｉＯ₂膜５７の延在方向の端部には、細い実線
で示す（１１１）Ａ面で成長が止まらず逆テーパ領域５
９として、ＳｉＯ₂マスク５７の上に被さり成長する。
なお、この場合もＩｎＰ埋込層の間に破線で示す薄いＩ
ｎＧａＡｓ層を所定の間隔で挟み込み、成長の様子が分
かるようにしている。

【００１４】図８参照図８は、図６（ａ）のレーザ部４１と光結合器部４２の
接合部近傍を囲む一点鎖線の領域をストライプ方向に平
行に劈開した断面を斜め上から見た電子顕微鏡写真を大
まかに模写したものであり、レーザ部４１と光結合器部
４２の接合部の端面は〈０−１１〉方向の接線成分を有
しているので、図７（ｂ）の場合と同様に、ｎ型ＩｎＰ
電流ブロック層５１がＳｉＯ₂マスク５７上に被さり成
長していることが読み取れ、ｎ型ＩｎＰ電流ブロック層
５１の高さが、ＳｉＯ₂マスク５７の高さを越えた場合
に顕著になる。

【００１５】この様な、結晶成長状況において、ＳｉＯ
₂マスク５７を除去したのち、ｐ型ＩｎＰクラッド層５
２及びｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層５３を成長させ
た場合、被さり成長した逆テーパ領域５９が空洞として
残り、不測のレーザ光の乱反射の原因となり、出射光特
性を劣化させたり、或いは、被さり成長部分が異常成長
となり易く、多波長光源の信頼性上重大な障害となる虞
がある。

【００１６】したがって、本発明は、メサの〔０−１
１〕方向の接線成分を有する側壁における被さり成長の
発生を防止することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理的構
成の説明図であり、この図１を参照して本発明における
課題を解決するための手段を説明する。なお、本発明の
光半導体装置を構成するＦＢＨ半導体レーザの概略的断
面図であり、図面における符号４〜７は、夫々、ｎ型基
板、ｐ型クラッド層、ｐ型埋込層、ｐ型クラッド層であ
る。図１参照（１）本発明は、光半導体装置の製造方法において、活
性層１を含むメサ構造を埋め込む埋込層であって、活性
層１より上部に位置するｎ型電流ブロック層３を選択成
長させる際に、ｎ型不純物とＩＩ族ｐ型不純物とを同時
に含んだ雰囲気中で成長させることを特徴とする。

【００１８】この様に、活性層１を含むメサ構造、特
に、〔０−１１〕方向の接線成分を有する側壁を有する
メサ構造を埋め込む際に、活性層１より上部に位置する
ｎ型電流ブロック層３を選択成長させる際に、ｎ型不純
物とＩＩ族ｐ型不純物とを同時に含んだ雰囲気中で成長
させることによって、（１１１）Ａ面での成長を抑制
し、（１１１）Ａ面を越えた被さり成長を抑制すること
が可能になる。

【００１９】即ち、（１１１）Ａ面は（１００）面より
ＩＩ族元素の表面吸着率が高く、Ｚｎの場合には、２桁
程度吸着が大きくなるので、ＩＩ族元素の供給が増大す
るにつれて、III 族元素の格子位置が吸着したＩＩ族原
子により占められ、Ｉｎ等のIII 族原子が本来のIII 族
格子位置に取り込まれる割合が低下し、（１１１）Ａ面
で成長が停止するものと推測される。

【００２０】（２）また、本発明は、上記（１）におい
て、ｎ型電流ブロック層３中に含有されるＩＩ族ｐ型不
純物の濃度が、（１００）面で５．０×１０¹⁷ｃｍ^-3以
上になるように、成長雰囲気中のＩＩ族ｐ型不純物の添
加量を制御したことを特徴とする。

【００２１】この様に、ｎ型電流ブロック層３中に含有
されるＩＩ族ｐ型不純物の濃度を、（１００）面換算で
５．０×１０¹⁷ｃｍ^-3以上とすることによって、再現性
良く被さり成長を抑制することが可能になる。

【００２２】（３）また、上記（１）または（２）にお
いて、活性層１を含むメサ構造がストライプ状メサ構造
２であり、ストライプ状メサ構造２の端面に窓構造を設
けたことを特徴とする。

【００２３】この様に、ストライプ状メサ構造２の端面
に窓構造を設ける場合には、劈開面を考慮すると、通常
は、端面は〔０−１１〕方向の接線成分を有するので被
さり成長が生じやすくなるので、上述の同時ドープは重
要になる。

【００２４】なお、それ以外の構成としては、本発明
は、上記（１）乃至（３）のいずれかにおいて、光半導
体装置が、複数の埋め込み型レーザと、複数の埋め込み
型レーザを結合してレーザ出力を出力する光結合器部を
有することを特徴とする。即ち、埋め込み型レーザと光
結合器部との接合部には、〔０−１１〕方向の接線成分
を有する端面が表れるので、この領域における被さり成
長を抑制するために同時ドープは重要になる。

【００２５】また、本発明は、上記（１）乃至（３）の
いずれかにおいて、ｎ型不純物とＩＩ族ｐ型不純物を含
むｎ型電流ブロック層３の直下に、ｐ型不純物を含まな
いｎ型電流ブロック層３を予め成長させることを特徴と
する。即ち、光結合器部との接合部に至る近傍の埋め込
み型レーザは屈曲部を有することになり、この屈曲部に
おいて同時ドープしたｐ型不純物の異常拡散によってｎ
型電流ブロック層３が局所的にｐ型化する虞があるの
で、ｐ型不純物を含まない薄いｎ型電流ブロック層３を
予め成長させることによって、短絡を防止することがで
きる。

【００２６】また、本発明は、上記（１）乃至（３）の
いずれかにおいて、埋込層を選択成長させる前に、選択
成長用マスクを部分的に除去することを特徴とする。即
ち、光結合器部を設ける場合、光結合器部上の選択成長
用マスクを除去したのち、埋込層を成長させても良いも
のであり、〔０−１１〕方向の接線成分を有する光結合
器部の端部での成長は選択成長ではなくなるので、被さ
り成長が防止される。

【００２７】また、本発明は、上記（１）乃至（３）の
いずれかにおいて、ｎ型不純物とＩＩ族ｐ型不純物を含
むｎ型電流ブロック層３のｎ型不純物として、ＩＶ族元
素或いはＶＩ族元素のいずれかを用いたことを特徴とす
る。即ち、ｎ型不純物としてはＩＶ族元素或いはＶＩ族
元素のいずれかが望ましく、ＩＶ族元素を用いた場合に
は原料の扱いが容易になり、一方、ＶＩ族元素を用いた
場合には、より高濃度にドープしても表面の荒れを低減
することができる。

【００２８】また、本発明は、上記（１）乃至（３）の
いずれかにおいて、埋込層を成長させる際に、成長雰囲
気中に塩素化合物を添加することを特徴とする。即ち、
成長雰囲気中にモノクロロメタン（ＣＨ₃Ｃｌ）或いは
モノクロロエタン（Ｃ₂Ｈ₅Ｃｌ）等の塩素化合物を添
加することによって、ストライプ状メサ構造２の近傍を
平坦化することができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】ここで、本発明の実施の形態の製
造工程を図２乃至図５を参照して説明する。なお、各図
における左側の図は平面図であり、右側の図は左側の図
におけるＡ−Ａ′を結ぶ一点鎖線に沿った断面図であ
る。図２（ａ）参照まず、（１００）面を主面とするｎ型ＩｎＰ基板１１上
に、基板温度を６２０℃とした状態で、原料ガスとして
ＴＭＩ（トリメチルインジウム）及びＰＨ₃を用い、ま
た、ＳｉＨ₄を不純物源として流すことによって厚さが
２００〜１０００ｎｍ、例えば、５００ｎｍで不純物濃
度が５．０×１０¹⁷ｃｍ^-3のバッファ層を兼ねるｎ型Ｉ
ｎＰクラッド層１２を成長させる。

【００３０】次いで、島状（アイランド状）にコルゲー
ション加工することによって、レーザ部１８のｎ型Ｉｎ
Ｐクラッド層１２の表面に互いに周期の異なる回折格子
１３を形成する。

【００３１】次いで、基板温度を同じく６２０℃とした
状態で、ＴＭＩ、ＴＥＧ（トリエチルガリウム）、Ａｓ
Ｈ₃、及び、ＰＨ₃を用い、また、ＳｉＨ₄を不純物源
として流すことによって厚さが、例えば、５０ｎｍのｎ
型ＩｎＧａＡｓＰガイド層１４を成長させ、次いで、Ｓ
ｉＨ₄の供給を停止して、厚さが、例えば、６ｎｍで圧
縮歪が１％のノン・ドープＩｎＧａＡｓＰウエル層、及
び、厚さが、例えば、１０ｎｍで、ＰＬ波長が１．３μ
ｍ組成の無歪のノン・ドープＩｎＧａＡｓＰバリア層を
交互に成長させることによって発光波長が１．５５μｍ
のＭＱＷ活性層１５を成長させる。

【００３２】次いで、ｐ型不純物源としてＤＭＺｎ（ジ
メチル亜鉛）を供給することによって、厚さが、例え
ば、２０ｎｍのｐ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層１６を成長
させたのち、ＴＥＧ及びＡｓＨ₃の供給を停止すること
によって、厚さが１００〜５００ｎｍ、例えば、３００
ｎｍで不純物濃度が５．０×１０¹⁷ｃｍ^-3のｐ型ＩｎＰ
クラッド層１７を順次成長させる。

【００３３】図２（ｂ）参照次いで、ＣＶＤ法によって厚さ０．３μｍのＳｉＯ₂膜
を堆積させたのち、パターニングして〈０１１〉方向に
幅１０μｍのストライプ状のＳｉＯ₂マスク２１をレー
ザ部１８と光増幅部２０とに選択的に形成し、次いで、
このＳｉＯ₂マスク２１をマスクとしてウェット・エッ
チングを施すことによって、高さが、例えば、１．０μ
ｍのストライプ状メサ２２を形成する。

【００３４】図３（ｃ）参照次いで、ＳｉＯ₂マスク２１をそのまま選択成長マスク
として用いて、ＭＯＶＰＥ法によってＩｎＰクラッド層
２３、ＰＬ波長組成が１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰ光導
波層２４、及び、ＩｎＰクラッド層２５を順次成長させ
てストライプ状メサ２２の周囲を平坦に埋め込む。な
お、この埋め込み成長工程において、ＩｎＧａＡｓＰ光
導波層２４と、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層１６、ＭＱ
Ｗ活性層１５、及び、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層１４
との高さがほぼ一致するように成長させる。

【００３５】図３（ｄ）参照次いで、ＳｉＯ₂マスク２１を除去したのち、ＣＶＤ法
によって厚さ０．３μｍのＳｉＯ₂膜を堆積させ、パタ
ーニングして〈０１１〉方向に幅２．０μｍのストライ
プ状の光増幅部２０のパターン、光結合器部１９の幅広
のストライプ状パターン、及び、〈０１１〉方向に延び
る幅２．０μｍのストライプ状パターンと屈曲パターン
からなるレーザ部１８のパターンによって構成されるＳ
ｉＯ₂マスク２６を形成する。

【００３６】次いで、このＳｉＯ₂マスク２６をエッチ
ングマスクとして、エタン＋水素＋微量酸素からなるエ
タン系のガスを用いたＲＩＥ（反応性イオンエッチン
グ）法によってメサエッチングを行い、高さが、例え
ば、１．５μｍで、その側面がほぼ（０１１）面のスト
ライプ状メサ２７を形成する。

【００３７】図４（ｅ）参照次いで、６００℃の成長温度において、原料ガスとして
ＴＭＩ、ＰＨ₃、及び、ドーパントとしてＤＭＺｎを用
い、ＳｉＯ₂マスク２６を選択成長マスクとして厚さが
１．０μｍで、不純物濃度が１．０×１０¹⁸ｃｍ^-3のｐ
型ＩｎＰ埋込層２８を成長させたのち、ＳｉＨ₄をさら
に添加して、厚さが、例えば、０．４μｍで、Ｓｉ濃度
が３．０×１０¹⁸ｃｍ^-3で、Ｚｎ濃度が１．５×１０¹⁸
ｃｍ^-3のｎ型ＩｎＰ電流ブロック層２９を成長させる。
なお、各不純物濃度は、（１００）面における換算濃度
であり、また、図においてはｐ型ＩｎＰ埋込層２８の表
面を平坦に図示しているが、実際には、図７（ｂ）に示
したように緩やかなスロープとなるので、１．０μｍの
厚さは、ストライプ状メサ２７から離れた位置における
層厚である。

【００３８】なお、このｐ型ＩｎＰ埋込層２８及びｎ型
ＩｎＰ電流ブロック層２９からなる選択成長埋込層を成
長する際に、従来の選択成長埋込層の成長工程を同様
に、ＴＭＩの流量を１．０ｓｃｃｍとすると共に、ＰＨ
₃とＴＭＩの流量比、即ち、Ｖ／III を５０〜２００、
例えば、１２０として成長速度を２．０μｍ／時とし、
また、成長ガス雰囲気中にモノクロロメタン（ＣＨ₃Ｃ
ｌ）をＴＭＩに対する流量比、即ち、モノクロロメタン
／III が１〜２０、例えば、１０となる様に１０ｓｃｃ
ｍ流しておく。

【００３９】この場合、モノクロロメタンの添加によっ
て、〈０１１〉方向のメサのみならず、メサの湾曲部で
も埋込層のメサ近傍部において被さり成長のない、平坦
な埋込が可能になるとともに、ＳｉＯ₂マスク２６の頂
面より高く成長したｎ型ＩｎＰ電流ブロック層２７のス
トライプ状メサ２７の側部における端面は（１１１）Ｂ
面からなる斜面となる。

【００４０】ここで、図５を参照して、〈０１−１〉方
向の接線成分を有する領域の結晶成長状態を説明する。図５（ａ）参照図５（ａ）は、図４（ｅ）の左図における光増幅部２０
における一点鎖線で囲んだ領域の平面を電子顕微鏡写真
を大まかに模写したものであり、ＳｉＯ₂マスク２６の
ストライプ状メサ方向に沿った側面には従来と同様に、
（１１１）Ｂ面が表れた面３６によって順テーパ状の斜
面が構成され、一方、〈０１−１〉方向の接線成分を有
する領域においては、（１１１）Ａ面が表れた面３７に
よって順テーパ状の斜面が構成され、従来のような被さ
り成長は見られなかった。

【００４１】図５（ｂ）参照図５（ｂ）は、図４（ｅ）の左図におけるレーザ部１８
と光結合器部１９の接合部近傍における一点鎖線で囲ん
だ領域を〈０１１〉方向に沿って劈開し、斜め上方向か
ら見た電子顕微鏡写真を大まかに模写したものであり、
従来のような被さり成長は見られなかった。

【００４２】これは、本発明者の鋭意研究の結果、通常
の埋込層の成長温度である５８０〜６２０℃において、
Ｚｎを（１００）面での換算取り込み量で５．０×１０
¹⁷ｃｍ^-3を越えてドープすると、〔０−１１〕方向のメ
サの上端から斜め上方へ伸びる（１１１）Ａ面での成長
が減少しはじめ、Ｚｎの換算取り込み量が１．５×１０
¹⁸ｃｍ^-3を越えると（１１１）Ａ面上での成長がほとん
ど起こらなくなる現象を見い出し、この現象を利用した
ことによる。

【００４３】この様な、Ｚｎのドープによる被さり成長
の抑制の理由は、まだ推測段階であるが、（１００）面
と比べてＩＩ族元素の表面吸着率の高い（１１１）Ａ面
ではＺｎの供給量が多くなるにつれて表面のIII 族格子
位置が吸着したＺｎによって占められる割合が増加し、
Ｉｎが本来III 族格子位置に取り込まれる割合が低下す
るために起こる現象であると推測される。なお、このＺ
ｎの（１１１）Ａ表面と（１００）表面への吸着量の差
については、Ｚｎの取り込み効率の基板面方位依存性か
ら推測すると、（１１１）Ａ表面では（１００）表面よ
り２桁程度大きいと考えられる。

【００４４】したがって、ｎ型ＩｎＰ電流ブロック層２
９を成長させる際に、（１００）面換算で、５．０×１
０¹⁷ｃｍ^-3以上、例えば、１．５×１０¹⁸ｃｍ^-3のＺｎ
をドープするとともに、ｎ型ＩｎＰ電流ブロック層２９
のｐ型化を防止するために、（１００）面換算でＺｎ濃
度より高い濃度のＳｉをドープしている。

【００４５】この場合、図５に示すように、ＺｎとＳｉ
の同時ドープによっても同様な（１１１）Ａ面での成長
抑制効果が表れたが、これは、ＳｉとＺｎとを（１０
０）面上での取り込み量がＳｉ濃度＞Ｚｎ濃度になるよ
うにドープしても、（１１１）Ａ面ではＳｉの吸着量＜
Ｚｎの吸着量の関係が満たされているためと考えられ
る。

【００４６】図４（ｆ）参照再び、製造工程に戻って説明すると、次いで、ＳｉＯ₂
マスク２６をエッチングによって除去したのち、成長温
度を、例えば、６００℃とした状態で、原料ガスとして
ＴＭＩ、ＰＨ₃、及び、ドーパントとしてＤＭＺｎを用
い、ストライプ状メサ２７の頂部における厚さが、例え
ば、３．０μｍで、不純物濃度が、例えば、１．０×１
０¹⁸ｃｍ^-3のｐ型ＩｎＰクラッド層３０を成長させて表
面を平坦化する。

【００４７】次いで、基板温度を６００℃とした状態
で、ＴＭＩ、ＴＥＧ、ＡｓＨ₃、及び、ＰＨ₃を用い、
ＤＭＺｎを不純物源として流すことによって、平坦化し
たｐ型ＩｎＰクラッド層３０の表面に、厚さが、例え
ば、０．１μｍで、不純物濃度が３．０×１０¹⁸ｃｍ^-3
でＰＬ波長が１．３μｍ組成のｐ型ＩｎＧａＡｓＰ中間
層３１を成長させたのち、基板温度を５５０℃とした状
態で、ＴＭＩ、ＴＥＧ、及び、ＡｓＨ₃を用いて、ＤＭ
Ｚｎを不純物源として流すことによって、例えば、厚さ
が、０．５μｍで、不純物濃度が１．０×１０¹⁹ｃｍ^-3
のｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層３２を成長させる。

【００４８】次いで、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層３
２上にレーザ部１８のｐ側電極３３及び光増幅部２０の
ｐ側電極３４としてＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極を設けると共
に、ｎ型ＩｎＰ基板１１の裏面にｎ側電極３５としてＡ
ｕ・Ｇｅ／Ａｕ電極を設けることによって多波長光源の
基本構成が完成する。

【００４９】この様に、本発明の実施の形態において
は、埋込層の選択成長工程において、選択成長マスクよ
り高い位置に成長するｎ型ＩｎＰ電流ブロック層を成長
させる際に、ｐ型不純物であるＺｎを（１００）面換算
で５．０×１０¹⁷ｃｍ^-3以上ドープしているので、〔０
−１１〕方向に接線成分を有するメサ端部においても、
（１１１）Ａの表れた順テーパ状の斜面として、被さり
成長のない埋込を実現することができ、出射光のスペク
トル特性が向上し、電流−光出力特性において、従来見
られたキンクの発生を抑制することができる。

【００５０】また、埋込層の選択成長においては、モノ
クロロメタンを添加した成長条件下で成長を行なってい
るので、良好な表面モホロジーを示し、電子顕微鏡写真
で観察すると、表面全体にみられた凸状のヒロックがほ
とんどなくなり非常に良好な表面モホロジーであること
が確認され、これは、Ｃｌ添加により（１００）基板上
でのＩｎ原子のマイグレーションが促進されるためと考
えられる。

【００５１】以上、本発明の各実施の形態を説明してき
たが、本発明は、上記の実施の形態に記載した構成・条
件に限られるものではなく、各種の変更が可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、レーザ部、光結
合器部、及び、光増幅部からなる多波長光源としている
が、この様な多波長光源に限られるものではなく、窓部
を有する半導体レーザ或いは窓構造を有する半導体光増
幅器にも適用されるものであり、或いは、受光素子や変
調素子等をバット・ジョイント構造によってモノリシッ
クに集積化した光半導体装置にも適用されるものであ
る。

【００５２】また、上記の実施の形態においては、ｎ型
ＩｎＰ電流ブロック層を成長させる際にドープするｐ型
不純物としてＺｎを用いているが、ｐ型不純物はＺｎに
限られるものではなく、取り込み量の基板面方位依存性
は他のＩＩ族元素でも同様の傾向が見られるので、例え
ば、Ｍｇ或いはＣｄを用いても良いものである。

【００５３】また、上記の実施の形態においては、ｐ型
ＩｎＰ埋込層２８の上に、ＳｉとＺｎを同時ドープした
ｎ型ＩｎＰ電流ブロック層２９を直接成長させている
が、ｎ型ＩｎＰ電流ブロック層２９を成長させる前に、
Ｓｉのみをドープしたｎ型ＩｎＰ電流ブロック層を０．
１〜０．２μｍ程度成長させても良いものである。即
ち、レーザ部１８と光結合器部１９との接合部におい
て、レーザの形状が屈曲しており、露出する面方位が一
定ではないため、不純物の取り込み量の面方位依存性に
よって、局所的にｐ型化して短絡する虞がある。したが
って、Ｓｉのみをドープしたｎ型ＩｎＰ電流ブロック層
を薄く介在させることによって、短絡の防止と、被さり
成長の抑制を両立することができる。

【００５４】また、上記の実施の形態においては、ｎ型
不純物源として取扱・入手が容易なＳｉＨ₄を用いＳｉ
をｎ型不純物としているが、Ｓ，Ｓｅ等のＶＩ族元素を
用いても良いものである。即ち、Ｓｉを３．０×１０¹⁸
ｃｍ^-3以上ドープすると、（１００）面より傾斜した埋
込層で表面荒れが発生するが、Ｓ，Ｓｅ等のＶＩ族元素
の場合には、７．０×１０¹⁸ｃｍ^-3ドープしても表面荒
れが発生することがなく、この点からはＶＩ族元素の方
が望ましい。

【００５５】また、上記の実施の形態においては、成長
ガス雰囲気中に添加する塩素化合物としてモノクロロメ
タン（ＣＨ₃Ｃｌ）を用いているが、モノクロロエタン
（Ｃ ₂Ｈ₅Ｃｌ）或いは四塩化炭素（ＣＣｌ₄）等を用
いても良い。

【００５６】また、上記の各実施の形態においては、バ
ッファ層を兼ねるｎ型ＩｎＰクラッド層１２を用いてい
るが、ｎ型ＩｎＰ基板１１上に直接回折格子を設け、そ
の上に、ＭＱＷ活性層１５等を成長させても良いもので
あり、その場合には、ｎ型ＩｎＰ基板１１自体がｎ側ク
ラッド層となる。

【００５７】また、上記の各実施の形態においては、Ｉ
ｎＧａＡｓＰ光ガイド層を両側に設けているが、ＩｎＧ
ａＡｓＰ光ガイド層は片側だけでも良く、或いは、省略
しても良く、また、活性層はＭＱＷ活性層に限られるも
のではなく、バルクのＩｎＧａＡｓＰ活性層を用いても
良いものである。

【００５８】また、上記の実施の形態においては、ｐ型
ＩｎＰ埋込層２８及びｎ型ＩｎＰ電流ブロック層層２９
を成長させる際に、光結合器部１９上にもＳｉＯ₂マス
ク２６を設けているが、光結合部１９においては電流を
注入しないので、光結合器部１９上のＳｉＯ₂マスク２
６は除去しても良いものである。その場合には、光結合
器部１９とレーザ部１８との接合部における〔０−１
１〕方向の接線成分を有する端面は、埋込成長ではなく
なるので、被さり成長が生ずることがなくなり、ｐ型Ｉ
ｎＰ埋込層とｎ型ＩｎＰ電流ブロック層とが光結合器部
１９上にも成長することになる。

【００５９】

【発明の効果】本発明によれば、選択成長マスクより高
い位置成長するｎ型電流ブロック層を成長させる際に、
成長雰囲気中にＩＩ族元素とｎ型不純物とを同時ドープ
しているので、〔０−１１〕方向に接線成分を有する端
面においても（１１１）Ａ面で成長が止まり、被さり成
長が抑制されるので、その後の全面成長過程で空洞部が
発生することなく、良好な光学特性が得られ、ひいて
は、波長多重通信の実現・発展に寄与するところが大き
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理的構成の説明図である。

【図２】本発明の実施の形態の途中までの製造工程の説
明図である。

【図３】本発明の実施の形態の図２以降の途中までの製
造工程の説明図である。

【図４】本発明の実施の形態の図３以降の製造工程の説
明図である。

【図５】本発明の実施の形態における結晶成長状況の説
明図である。

【図６】従来の多波長光源の説明図である。

【図７】従来の多波長光源の光増幅部の端面近傍の結晶
成長状況の説明図である。

【図８】従来の多波長光源のレーザ部と光結合器部との
接合部近傍における結晶成長状況の説明図である。

【符号の説明】

１活性層２ストライプ状メサ３ｎ型電流ブロック層４ｎ型基板５ｐ型クラッド層６ｐ型埋込層７ｐ型クラッド層１１ｎ型ＩｎＰ基板１２ｎ型ＩｎＰクラッド層１３回折格子１４ｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層１５ＭＱＷ活性層１６ＩｎＧａＡｓＰガイド層１７ｐ型ＩｎＰクラッド層１８レーザ部１９光結合器部２０光増幅部２１ＳｉＯ₂マスク２２ストライプ状メサ２３ＩｎＰクラッド層２４ＩｎＧａＡｓＰ光導波層２５ＩｎＰクラッド層２６ＳｉＯ₂マスク２７ストライプ状メサ２８ｐ型ＩｎＰ埋込層２９ｎ型ＩｎＰ電流ブロック層３０ｐ型ＩｎＰクラッド層３１ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ中間層３２ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層３３ｐ側電極３４ｐ側電極３５ｎ側電極３６（１１１）Ｂ面が表れた層３７（１１１）Ａ面が表れた層４１レーザ部４２光結合器部４３光増幅部４４ｎ型ＩｎＰ基板４５ｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層４６ＭＱＷ活性層４７ＩｎＧａＡｓＰガイド層４８ｐ型ＩｎＰクラッド層４９ストライプ状メサ５０ｐ型ＩｎＰ埋込層５１ｎ型ＩｎＰ電流ブロック層５２ｐ型ＩｎＰクラッド層５３ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層５４ｐ側電極５５ｐ側電極５６ｎ側電極５７ＳｉＯ₂マスク５８（１１１）Ｂ面が表れた面５９逆テーパ領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】活性層を含むメサ構造を埋め込む埋込層
であって、前記活性層より上部に位置するｎ型電流ブロ
ック層を成長させる際に、ｎ型不純物とＩＩ族ｐ型不純
物とを同時に含んだ成長雰囲気中で成長させることを特
徴とする光半導体装置の製造方法。
【請求項２】上記ｎ型電流ブロック層中に含有される
ＩＩ族ｐ型不純物の濃度が、（１００）面で５．０×１
０¹⁷ｃｍ^-3以上になるように、上記成長雰囲気中のＩＩ
族ｐ型不純物の添加量を制御したことを特徴とする請求
項１記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項３】上記活性層を含むメサ構造がストライプ
状メサ構造であり、前記ストライプ状メサ構造の端面に
窓構造を設けたことを特徴とする請求項１または２に記
載の光半導体装置の製造方法。