JP2003060311A - 半導体光素子及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高性能な埋め込み型半導体素子を得ることに
ある。 【解決手段】 第１の面方位（１００）をもつ半導体基
板１上に、少なくとも第１の導電型のクラッド層２、活
性層３或いは光ガイド層からなる活性領域、第２の導電
性を有するクラッド層４からなる積層体がメサストライ
プ状に加工されており、該積層体の両側をルテニウムを
ドーピングした半絶縁性半導体結晶８で埋め込まれた埋
め込み型半導体光素子において、該半絶縁性半導体結晶
８を成長する間にあらわれ、かつ該第１の面方位（１０
０）とは異なる第２の面方位（１１１）をもつ結晶面上
に成長されてなるルテニウムをドーピングした半絶縁性
半導体結晶中における電気的に活性化されたルテニウム
の濃度が、該第１の面方位をもつ結晶面上に成長されて
なるルテニウムをドーピングした半絶縁性半導体結晶が
十分高抵抗になるために必要な電気的に活性化されたル
テニウムの濃度と略等しいかそれ以上であることを特徴
とする。
ある。 【解決手段】 第１の面方位（１００）をもつ半導体基
板１上に、少なくとも第１の導電型のクラッド層２、活
性層３或いは光ガイド層からなる活性領域、第２の導電
性を有するクラッド層４からなる積層体がメサストライ
プ状に加工されており、該積層体の両側をルテニウムを
ドーピングした半絶縁性半導体結晶８で埋め込まれた埋
め込み型半導体光素子において、該半絶縁性半導体結晶
８を成長する間にあらわれ、かつ該第１の面方位（１０
０）とは異なる第２の面方位（１１１）をもつ結晶面上
に成長されてなるルテニウムをドーピングした半絶縁性
半導体結晶中における電気的に活性化されたルテニウム
の濃度が、該第１の面方位をもつ結晶面上に成長されて
なるルテニウムをドーピングした半絶縁性半導体結晶が
十分高抵抗になるために必要な電気的に活性化されたル
テニウムの濃度と略等しいかそれ以上であることを特徴
とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、活性領域の両側を
半絶縁性半導体結晶で埋め込んだ埋め込み型半導体光素
子及びその製造方法に関すものである。
半絶縁性半導体結晶で埋め込んだ埋め込み型半導体光素
子及びその製造方法に関すものである。
【０００２】
【従来の技術】半絶縁層を埋め込み層とする高抵抗埋め
込み構造を半導体レーザや半導体光変調器などの半導体
光素子に用いると、ｐｎ埋め込み構造を用いた場合よ
り、素子容量が小さく、より高速変調が可能となること
から、大容量光伝送システムに不可欠となっている。高
抵抗埋め込み層には、従来、鉄（Ｆe）をドーピングし
た半導体結晶が用いられている。ドーピングされたＦe
の中で、電気的に活性化されたＦeが膜中の不純物から
なるｎ型ドーパントのトラップとなり膜の高抵抗化が達
成される。
込み構造を半導体レーザや半導体光変調器などの半導体
光素子に用いると、ｐｎ埋め込み構造を用いた場合よ
り、素子容量が小さく、より高速変調が可能となること
から、大容量光伝送システムに不可欠となっている。高
抵抗埋め込み層には、従来、鉄（Ｆe）をドーピングし
た半導体結晶が用いられている。ドーピングされたＦe
の中で、電気的に活性化されたＦeが膜中の不純物から
なるｎ型ドーパントのトラップとなり膜の高抵抗化が達
成される。
【０００３】しかしながら、ドーパントの鉄（Ｆe）と
素子のｐ型クラッド層とｐ型コンタクト層のドーパント
である亜鉛（Ｚn）が埋め込み界面で相互拡散する問題
があった。その結果、亜鉛が埋め込み層に拡散し素子特
性の劣化、特に変調特性劣化の要因となっていた。この
ため、埋め込み層へのＦeのドーピング濃度（膜中のＦe
原子の濃度）を、相互拡散が顕著になる濃度以下に制限
していた。そのため、十分な高抵抗が得られないと云う
問題もあった。
素子のｐ型クラッド層とｐ型コンタクト層のドーパント
である亜鉛（Ｚn）が埋め込み界面で相互拡散する問題
があった。その結果、亜鉛が埋め込み層に拡散し素子特
性の劣化、特に変調特性劣化の要因となっていた。この
ため、埋め込み層へのＦeのドーピング濃度（膜中のＦe
原子の濃度）を、相互拡散が顕著になる濃度以下に制限
していた。そのため、十分な高抵抗が得られないと云う
問題もあった。
【０００４】また、特開平６−２７５９１１号公報に述
べられているように、エピタキシャル成長で埋め込み層
にＦeをドープする場合、図４に示すように、Ｆeを含む
原料ガスを同じ量供給しても結晶の面方位によりドーピ
ング濃度が異なっていた。これは、面方位により不純物
が取り込まれる効率が異なるためである。図４は、種々
の面方位の結晶面における電気的に活性化されたＦeの
飽和濃度と、Ｆeの原料であるフェロセン（Ｃp2Ｆe）を
１０sccm流したときのＦeの取り込み量（ドーピング濃
度）及びノンドープ成長時の不純物濃度を示したもので
ある。横軸は（１００）面より［０１−１］方向へのオ
フ角度を示し、主要面方位の位置を矢印で示す。縦軸は
濃度をｃｍ-3の単位で示す。
べられているように、エピタキシャル成長で埋め込み層
にＦeをドープする場合、図４に示すように、Ｆeを含む
原料ガスを同じ量供給しても結晶の面方位によりドーピ
ング濃度が異なっていた。これは、面方位により不純物
が取り込まれる効率が異なるためである。図４は、種々
の面方位の結晶面における電気的に活性化されたＦeの
飽和濃度と、Ｆeの原料であるフェロセン（Ｃp2Ｆe）を
１０sccm流したときのＦeの取り込み量（ドーピング濃
度）及びノンドープ成長時の不純物濃度を示したもので
ある。横軸は（１００）面より［０１−１］方向へのオ
フ角度を示し、主要面方位の位置を矢印で示す。縦軸は
濃度をｃｍ-3の単位で示す。
【０００５】（０１１）面から（１００）面に向かうに
従って、初め低下し、（１１１）Ｂ面付近において最小
値をとった後、緩やかに増加している。フェロセン（Ｃ
p2Ｆe）を１０sccm流したときのＦeの取り込み量は、
（０１１）面から（１１１）Ｂ面付近に向かって低下
し、その後増加し、（３１１）Ｂ面付近で最大値をとっ
た後、減少して（１００）面に至る。また、ノンドープ
時の不純物濃度は（０１１）面から（１１１）Ｂ面付近
に向かってほぼリニアに増大し、その後、急激に減少し
て（２１１）Ｂ面及び（３１１）Ｂ面付近においてかな
り低い値をとった後（１００）面に向かって緩やかに増
加している。図４から、埋込成長過程で（１１１）Ｂ面
が形成された場合、電気的に活性化されたＦeの濃度が
不足し高抵抗の結晶が得られないことが分かる。
従って、初め低下し、（１１１）Ｂ面付近において最小
値をとった後、緩やかに増加している。フェロセン（Ｃ
p2Ｆe）を１０sccm流したときのＦeの取り込み量は、
（０１１）面から（１１１）Ｂ面付近に向かって低下
し、その後増加し、（３１１）Ｂ面付近で最大値をとっ
た後、減少して（１００）面に至る。また、ノンドープ
時の不純物濃度は（０１１）面から（１１１）Ｂ面付近
に向かってほぼリニアに増大し、その後、急激に減少し
て（２１１）Ｂ面及び（３１１）Ｂ面付近においてかな
り低い値をとった後（１００）面に向かって緩やかに増
加している。図４から、埋込成長過程で（１１１）Ｂ面
が形成された場合、電気的に活性化されたＦeの濃度が
不足し高抵抗の結晶が得られないことが分かる。
【０００６】メサストライプを埋め込む場合、図５に示
すように、メサストライプの近傍では成長の途中で基板
面方位とは異なる面方位を有するファセットが形成され
る（特開平６−２７５９１１号公報）。図５は、埋込成
長における成長表面の変化を示すものである。図５に示
すように、メサストライプ１０ａは［１１０］方向にの
びている。このメサストライプ１０ａを有機金属気相エ
ピタキシ（ＭＯＶＰＥ）法で埋め込む場合には、メサス
トライプの側壁におけるその主たる成長表面は、（０１
１）面から（１１１）Ｂ面を通り（１００）面に向か
う。この様な成長表面の変化を伴う埋込成長において、
Ｆe原料のフェロセンの流量を一定のまま成長すれば、
（１１１）Ｂ面が形成された後では、（１１１）Ｂ面が
形成される前に比べＦeの取り込みが著しく低下し、同
時に高抵抗化を妨げるＦe以外の不純物濃度は逆に増加
する。
すように、メサストライプの近傍では成長の途中で基板
面方位とは異なる面方位を有するファセットが形成され
る（特開平６−２７５９１１号公報）。図５は、埋込成
長における成長表面の変化を示すものである。図５に示
すように、メサストライプ１０ａは［１１０］方向にの
びている。このメサストライプ１０ａを有機金属気相エ
ピタキシ（ＭＯＶＰＥ）法で埋め込む場合には、メサス
トライプの側壁におけるその主たる成長表面は、（０１
１）面から（１１１）Ｂ面を通り（１００）面に向か
う。この様な成長表面の変化を伴う埋込成長において、
Ｆe原料のフェロセンの流量を一定のまま成長すれば、
（１１１）Ｂ面が形成された後では、（１１１）Ｂ面が
形成される前に比べＦeの取り込みが著しく低下し、同
時に高抵抗化を妨げるＦe以外の不純物濃度は逆に増加
する。
【０００７】そのため、（１１１）Ｂ面が形成された以
降に成長した部分の抵抗率が低下し、十分な高抵抗層が
出来ない。これを改善するためにＦeのドーピング量を
増加すると、（１１１）Ｂ面が形成される以前に成長し
た部分のＦeのドーピング濃度が増加し、相互拡散が増
長される。この様な状況が発生するため、Ｆeのドーピ
ング濃度には上限があった。つまり、（１００）面への
成長で高抵抗が得られるまでのＦeドーピング濃度まで
はドーピングするが、（１００）面に比ベドービング効
率の低い（１１１）Ｂ面への成長では十分な高抵抗が得
られていなかった。この様に、従来の技術においては十
分な高抵抗層が得られないと云う問題があった。
降に成長した部分の抵抗率が低下し、十分な高抵抗層が
出来ない。これを改善するためにＦeのドーピング量を
増加すると、（１１１）Ｂ面が形成される以前に成長し
た部分のＦeのドーピング濃度が増加し、相互拡散が増
長される。この様な状況が発生するため、Ｆeのドーピ
ング濃度には上限があった。つまり、（１００）面への
成長で高抵抗が得られるまでのＦeドーピング濃度まで
はドーピングするが、（１００）面に比ベドービング効
率の低い（１１１）Ｂ面への成長では十分な高抵抗が得
られていなかった。この様に、従来の技術においては十
分な高抵抗層が得られないと云う問題があった。
【０００８】最近、ルテニウム（元素記号：Ｒu）をド
ーピングした半絶縁性半導体結晶ではＺnとほとんど相
互拡散をおこさないことが見いだされ、Ｒuをドーパン
トとした高抵抗埋め込み層を用いた半導体レーザ作製の
報告がなされた("A.Dadger et.al, Applied Physics Le
tters 73, N0.26 pp3878-3880 (1998)" "A.van Geelene
t. al, 11th International Conference on Indium Pho
sphide and Related materials TuB 1-2 (1999)")。し
かし、Ｒuドーピング濃度と面方位、或いは素子特性と
の関連については検討されていない。
ーピングした半絶縁性半導体結晶ではＺnとほとんど相
互拡散をおこさないことが見いだされ、Ｒuをドーパン
トとした高抵抗埋め込み層を用いた半導体レーザ作製の
報告がなされた("A.Dadger et.al, Applied Physics Le
tters 73, N0.26 pp3878-3880 (1998)" "A.van Geelene
t. al, 11th International Conference on Indium Pho
sphide and Related materials TuB 1-2 (1999)")。し
かし、Ｒuドーピング濃度と面方位、或いは素子特性と
の関連については検討されていない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】十分な素子特性を得る
ためには、最適な高抵抗埋め込み層の形成が必須であ
る。そのためには、例えば基板の面方位である（１０
０）面上に成長された平坦な埋め込み層領域が高抵抗化
されると同時に埋め込まれる素子のメサ脇の近傍におけ
る埋め込み層が十分に高抵抗化されていなければならな
い。
ためには、最適な高抵抗埋め込み層の形成が必須であ
る。そのためには、例えば基板の面方位である（１０
０）面上に成長された平坦な埋め込み層領域が高抵抗化
されると同時に埋め込まれる素子のメサ脇の近傍におけ
る埋め込み層が十分に高抵抗化されていなければならな
い。
【００１０】しかしながら、メサ脇の埋め込み成長で
は、（１００）面上の成長とは、異なった面方位（典型
的には（１１１）Ｂ面方位）の成長モードが発生するた
め、（１００）面上に成長した半導体結晶のみを高低抗
化するＲuのドーピング条件を用いた成長方法では、メ
サ脇の埋め込み層を十分高抵抗化することはできず、十
分な素子特性が得られなかった。従って、十分な素子特
性が得られる高抵抗埋め込み層のＲuのドーピング条件
を用いた成長方法が必要とされていた。
は、（１００）面上の成長とは、異なった面方位（典型
的には（１１１）Ｂ面方位）の成長モードが発生するた
め、（１００）面上に成長した半導体結晶のみを高低抗
化するＲuのドーピング条件を用いた成長方法では、メ
サ脇の埋め込み層を十分高抵抗化することはできず、十
分な素子特性が得られなかった。従って、十分な素子特
性が得られる高抵抗埋め込み層のＲuのドーピング条件
を用いた成長方法が必要とされていた。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前記目的のための本発明
の半導体光素子は、第１の面方位をもつ半導体基板上
に、少なくとも第１の導電型のクラッド層、活性層或い
は光ガイド層からなる活性領域、第２の導電性を有する
クラッド層からなる積層体がメサストライプ状に加工さ
れており、該積層体の両側をルテニウムをドーピングし
た半絶縁性半導体結晶で埋め込まれた埋め込み型半導体
光素子において、該半絶縁性半導体結晶を成長する間に
あらわれ、かつ該第１の面方位とは異なる第２の面方位
をもつ結晶面上に成長されてなるルテニウムをドーピン
グした半絶縁性半導体結晶中における電気的に活性化さ
れたルテニウムの濃度が、該第１の面方位をもつ結晶面
上に成長されてなるルテニウムをドーピングした半絶縁
性半導体結晶が十分高抵抗になるために必要な電気的に
活性化されたルテニウムの濃度と略等しいかそれ以上で
あることを特徴とする。
の半導体光素子は、第１の面方位をもつ半導体基板上
に、少なくとも第１の導電型のクラッド層、活性層或い
は光ガイド層からなる活性領域、第２の導電性を有する
クラッド層からなる積層体がメサストライプ状に加工さ
れており、該積層体の両側をルテニウムをドーピングし
た半絶縁性半導体結晶で埋め込まれた埋め込み型半導体
光素子において、該半絶縁性半導体結晶を成長する間に
あらわれ、かつ該第１の面方位とは異なる第２の面方位
をもつ結晶面上に成長されてなるルテニウムをドーピン
グした半絶縁性半導体結晶中における電気的に活性化さ
れたルテニウムの濃度が、該第１の面方位をもつ結晶面
上に成長されてなるルテニウムをドーピングした半絶縁
性半導体結晶が十分高抵抗になるために必要な電気的に
活性化されたルテニウムの濃度と略等しいかそれ以上で
あることを特徴とする。
【００１２】前記目的のための本発明の半導体光素子の
製造方法は、第１の面方位をもつ半導体基板上に、少な
くとも第１の導電型のクラッド層、活性層或いは光ガイ
ド層からなる活性領域、第２の導電性を有するクラッド
層からなる積層体を形成する工程、該積層体をメサスト
ライプ状に加工する工程、該積層体の両側をルテニウム
をドーピングした半絶縁性半導体結晶で埋め込む工程か
らなる埋め込み型半導体光素子の製造方法において、該
半絶縁性半導体結晶を成長する間にあらわれ、かつ該第
１の面方位とは異なる第２の面方位をもつ結晶面上に成
長されてなるルテニウムをドーピングした半絶縁性半導
体結晶中における電気的に活性化されたルテニウムの濃
度を、該半絶縁性半導体結晶を成長する際に流すルテニ
ウム原料を増加させることにより、該第１の面方位をも
つ結晶面上に成長されてなるルテニウムをドーピングし
た半絶縁性半導体結晶が十分高抵抗になるために必要な
電気的に活性化されたルテニウムの濃度と略等しいかそ
れ以上とする工程を含むことを特徴とする。通常、結晶
中にドーピングされたルテニウムの内、電気的に活性化
する活性化率は（１００）面上の半導体結晶で約５％で
ある。
製造方法は、第１の面方位をもつ半導体基板上に、少な
くとも第１の導電型のクラッド層、活性層或いは光ガイ
ド層からなる活性領域、第２の導電性を有するクラッド
層からなる積層体を形成する工程、該積層体をメサスト
ライプ状に加工する工程、該積層体の両側をルテニウム
をドーピングした半絶縁性半導体結晶で埋め込む工程か
らなる埋め込み型半導体光素子の製造方法において、該
半絶縁性半導体結晶を成長する間にあらわれ、かつ該第
１の面方位とは異なる第２の面方位をもつ結晶面上に成
長されてなるルテニウムをドーピングした半絶縁性半導
体結晶中における電気的に活性化されたルテニウムの濃
度を、該半絶縁性半導体結晶を成長する際に流すルテニ
ウム原料を増加させることにより、該第１の面方位をも
つ結晶面上に成長されてなるルテニウムをドーピングし
た半絶縁性半導体結晶が十分高抵抗になるために必要な
電気的に活性化されたルテニウムの濃度と略等しいかそ
れ以上とする工程を含むことを特徴とする。通常、結晶
中にドーピングされたルテニウムの内、電気的に活性化
する活性化率は（１００）面上の半導体結晶で約５％で
ある。
【００１３】〔作用〕従来の技術では、鉄をドーピング
する場合、（１００）面方位（第１の面方位に相当）を
もつ結晶面上に成長した半導体結晶のみを高抵抗化する
ドーピング条件を用いて埋め込み層が形成されていた。
しかし、埋め込み層を成長する途中で（１１１）Ｂ面方
位（第２の面方位に相当）をもつファセットがあらわれ
るため、メサ脇の埋め込み層への鉄のドーピングが十分
行われなかった。
する場合、（１００）面方位（第１の面方位に相当）を
もつ結晶面上に成長した半導体結晶のみを高抵抗化する
ドーピング条件を用いて埋め込み層が形成されていた。
しかし、埋め込み層を成長する途中で（１１１）Ｂ面方
位（第２の面方位に相当）をもつファセットがあらわれ
るため、メサ脇の埋め込み層への鉄のドーピングが十分
行われなかった。
【００１４】そのため、メサ脇の埋め込み層が十分高抵
抗化されず、十分な素子特性が得られなかった。それに
対し本発明は、第２の面方位をもつ結晶面上の成長にお
ける電気的に活性化されたルテニウムの濃度を、第１の
面方位をもつ結晶面上に成長された結晶が十分高抵抗化
される電気的に活性化されたルテニウム濃度と略等しい
かそれ以上とするため、メサ脇の埋め込み層が十分高抵
抗化されることになる。当然、第２の面方位をもつファ
セットが形成されるまでの間は、従来よりも高濃度のル
テニウムがドーピングされることになる。しかし、ルテ
ニウムは亜鉛との相互拡散をほとんど起こさないので、
従来、鉄ドープの埋め込み層で起こっていた問題は起こ
らない。
抗化されず、十分な素子特性が得られなかった。それに
対し本発明は、第２の面方位をもつ結晶面上の成長にお
ける電気的に活性化されたルテニウムの濃度を、第１の
面方位をもつ結晶面上に成長された結晶が十分高抵抗化
される電気的に活性化されたルテニウム濃度と略等しい
かそれ以上とするため、メサ脇の埋め込み層が十分高抵
抗化されることになる。当然、第２の面方位をもつファ
セットが形成されるまでの間は、従来よりも高濃度のル
テニウムがドーピングされることになる。しかし、ルテ
ニウムは亜鉛との相互拡散をほとんど起こさないので、
従来、鉄ドープの埋め込み層で起こっていた問題は起こ
らない。
【００１５】この様に、従来よりも高濃度にドーピング
できるのは、半絶縁化するための不純物を従来の鉄から
ルテニウムに替えたからである。更に、埋め込み成長中
にあらわれるファセットとルテニウムドーピング量との
関係に着目してルテニウムドーピング量を限定したた
め、メサ脇の埋め込み層を十分高抵抗化する事が出来る
のである。従来、ルテニウムをドーピングした半絶縁性
半導体結晶で埋め込まれた半導体レーザは公知であった
が、埋め込み成長中にあらわれるファセットとルテニウ
ムドーピング量との関係については何ら考慮されていな
かった。
できるのは、半絶縁化するための不純物を従来の鉄から
ルテニウムに替えたからである。更に、埋め込み成長中
にあらわれるファセットとルテニウムドーピング量との
関係に着目してルテニウムドーピング量を限定したた
め、メサ脇の埋め込み層を十分高抵抗化する事が出来る
のである。従来、ルテニウムをドーピングした半絶縁性
半導体結晶で埋め込まれた半導体レーザは公知であった
が、埋め込み成長中にあらわれるファセットとルテニウ
ムドーピング量との関係については何ら考慮されていな
かった。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、実施例を用いて説明する。
〔実施例１〕本発明の第１の実施例の構造を図１に示
す。図１は、ＭＱＷを活性層にした半導体レーザの断面
である。即ち、面方位（１００）のｎ型ＩnＰ基板１上
に、層厚０．２μｍのＳeドープｎ型ＩnＰクラッド層
２、層厚０．１５μｍの発光波長１．５５μｍのノンド
ープＩnＧaＡsＰ／ＩnＧaＡsＰ歪ＭＱＷ（多重量子井
戸）活性層３、層厚１．５μｍのＺnドープｐ型ＩnＰク
ラッド層４、層厚０．２μｍのＺnドープｐ型インジウ
ムガリウム砒素燐（ＩnＧaＡsＰ）（バンドギャップ波
長１．３μｍ）コンタクト層５、層厚０．３μｍのＺn
ドープｐ型インジウムガリウムヒ素（ＩnＧaＡs）コン
タクト層６の順に積層した。ここで、活性層以外の化合
物半導体は特に断らない限り、ＩnＰ基板に格子整合す
る組成である。
す。図１は、ＭＱＷを活性層にした半導体レーザの断面
である。即ち、面方位（１００）のｎ型ＩnＰ基板１上
に、層厚０．２μｍのＳeドープｎ型ＩnＰクラッド層
２、層厚０．１５μｍの発光波長１．５５μｍのノンド
ープＩnＧaＡsＰ／ＩnＧaＡsＰ歪ＭＱＷ（多重量子井
戸）活性層３、層厚１．５μｍのＺnドープｐ型ＩnＰク
ラッド層４、層厚０．２μｍのＺnドープｐ型インジウ
ムガリウム砒素燐（ＩnＧaＡsＰ）（バンドギャップ波
長１．３μｍ）コンタクト層５、層厚０．３μｍのＺn
ドープｐ型インジウムガリウムヒ素（ＩnＧaＡs）コン
タクト層６の順に積層した。ここで、活性層以外の化合
物半導体は特に断らない限り、ＩnＰ基板に格子整合す
る組成である。
【００１７】幅２μｍで高さ３μｍ程度のメサストライ
プを形成した。メサストライプの両側をＲuをドーピン
グしたインジウムリン（ＩnＰ）層８で埋め込まれてい
る。また、ＲuドープＩnＰ層８の中に示している点線１
２は、ＲuドープＩnＰ層８を成長している途中にあらわ
れる（１１１）ファセットを表している。そして、ハッ
チングの部分１３は、他の部分よりもＲuドーピング濃
度の低い部分を表している。
プを形成した。メサストライプの両側をＲuをドーピン
グしたインジウムリン（ＩnＰ）層８で埋め込まれてい
る。また、ＲuドープＩnＰ層８の中に示している点線１
２は、ＲuドープＩnＰ層８を成長している途中にあらわ
れる（１１１）ファセットを表している。そして、ハッ
チングの部分１３は、他の部分よりもＲuドーピング濃
度の低い部分を表している。
【００１８】即ち、ＲuドープＩnＰ層８を成長している
途中で（１１１）ファセットが形成されたため、そのフ
ァセット上での成長では、他の部分に比べＲuの取り込
み効率が低くなるため、Ｒuドーピング濃度が低くなっ
ているのである。また、前述したように、（１１１）面
上の結晶の不純物濃度は（１００）面上より増加してい
る。ここで、従来の埋め込み型半導体光素子との相違に
ついて説明する。従来との相違は、図１のハッチング部
分１３におけるＲuドーピング濃度を増加させ、この部
分が十分高抵抗化されるに必要な電気的に活性化された
Ｒu濃度まで増加した点である。具体的には、埋め込み
層を成長する際に流すＲu原料を増加させ、ハッチング
部分１３に取り込まれるＲuドーピング量を増加せしめ
たのである。
途中で（１１１）ファセットが形成されたため、そのフ
ァセット上での成長では、他の部分に比べＲuの取り込
み効率が低くなるため、Ｒuドーピング濃度が低くなっ
ているのである。また、前述したように、（１１１）面
上の結晶の不純物濃度は（１００）面上より増加してい
る。ここで、従来の埋め込み型半導体光素子との相違に
ついて説明する。従来との相違は、図１のハッチング部
分１３におけるＲuドーピング濃度を増加させ、この部
分が十分高抵抗化されるに必要な電気的に活性化された
Ｒu濃度まで増加した点である。具体的には、埋め込み
層を成長する際に流すＲu原料を増加させ、ハッチング
部分１３に取り込まれるＲuドーピング量を増加せしめ
たのである。
【００１９】この様にして、（１００）面上に成長した
際に十分高抵抗化されるに必要な電気的に活性化された
Ｒu濃度と略等しいかそれ以上のＲuを、ハッチング部分
１３にドーピングした。当然、ハッチング部分１３以外
では、ハッチング部分１３にドーピングされた量以上の
Ｒuがドーピングされていることになる。次に具体的な
効果について説明する。埋め込み層中のＲuドーピング
濃度を、１．５×１０18ｃｍ-3，２×１０18ｃｍ-3、３
×１０18ｃｍ-3の３種類となる素子を作製し、その特性
を比較した。ここでＲuのドーピング濃度とは（１０
０）基板上に半導体結晶を成長した場合にＲuの原子濃
度が１．５×１０18ｃｍ-3，２×１０18ｃｍ-3、３×１
０18ｃｍ-3となる事を意味する。
際に十分高抵抗化されるに必要な電気的に活性化された
Ｒu濃度と略等しいかそれ以上のＲuを、ハッチング部分
１３にドーピングした。当然、ハッチング部分１３以外
では、ハッチング部分１３にドーピングされた量以上の
Ｒuがドーピングされていることになる。次に具体的な
効果について説明する。埋め込み層中のＲuドーピング
濃度を、１．５×１０18ｃｍ-3，２×１０18ｃｍ-3、３
×１０18ｃｍ-3の３種類となる素子を作製し、その特性
を比較した。ここでＲuのドーピング濃度とは（１０
０）基板上に半導体結晶を成長した場合にＲuの原子濃
度が１．５×１０18ｃｍ-3，２×１０18ｃｍ-3、３×１
０18ｃｍ-3となる事を意味する。
【００２０】（１００）面上でのＲuの活性化率は約５
％であるので、（１００）面上での電気的に活性化した
Ｒu濃度は、Ｒuのドーピング濃度が１×１０18ｃｍ-3の
場合で５×１０16ｃｍ-3となる。３種類の素子ともの抵
抗率は約１０8Ωｃｍ以上であった。チップ化し作製し
た直接変調用半導体レーザの小信号変調特性は、３ｄＢ
帯域で、（１００）ＩnＰ基板上成長のＲuドーピング条
件が１．５×１０18ｃｍ-3の場合は約８ＧＨｚ，２×１
０18ｃｍ-3の場合は約１５ＧＨｚ，３×１０18ｃｍ-3の
場合は約１５ＧＨｚであった。
％であるので、（１００）面上での電気的に活性化した
Ｒu濃度は、Ｒuのドーピング濃度が１×１０18ｃｍ-3の
場合で５×１０16ｃｍ-3となる。３種類の素子ともの抵
抗率は約１０8Ωｃｍ以上であった。チップ化し作製し
た直接変調用半導体レーザの小信号変調特性は、３ｄＢ
帯域で、（１００）ＩnＰ基板上成長のＲuドーピング条
件が１．５×１０18ｃｍ-3の場合は約８ＧＨｚ，２×１
０18ｃｍ-3の場合は約１５ＧＨｚ，３×１０18ｃｍ-3の
場合は約１５ＧＨｚであった。
【００２１】発振閾値は、Ｒuドーピング条件が１．５
×１０18ｃｍ-3の場合は約２０ｍＡ，２×１０18ｃｍ-3
の場合は約１０ｍＡ，３×１０18ｃｍ-3の場合は約１０
ｍＡで、光出力効率は、Ｒuドーピング条件が１．５×
１０18ｃｍ-3の場合は約２０％、２×１０18ｃｍ-3の場
合は約３５％、３×１０18ｃｍ-3の場合は約３５％であ
った。従って、２×１０18ｃｍ-3以上で十分な変調特
性、光出力特性が得られた。これは、Ｒuドーピング量
が２×１０18ｃｍ-3以上の場合に、図１のハッチング部
分１３にドーピングされた電気的に活性化したＲu濃度
がその部分を十分高抵抗化するだけの濃度になったこと
を意味する。
×１０18ｃｍ-3の場合は約２０ｍＡ，２×１０18ｃｍ-3
の場合は約１０ｍＡ，３×１０18ｃｍ-3の場合は約１０
ｍＡで、光出力効率は、Ｒuドーピング条件が１．５×
１０18ｃｍ-3の場合は約２０％、２×１０18ｃｍ-3の場
合は約３５％、３×１０18ｃｍ-3の場合は約３５％であ
った。従って、２×１０18ｃｍ-3以上で十分な変調特
性、光出力特性が得られた。これは、Ｒuドーピング量
が２×１０18ｃｍ-3以上の場合に、図１のハッチング部
分１３にドーピングされた電気的に活性化したＲu濃度
がその部分を十分高抵抗化するだけの濃度になったこと
を意味する。
【００２２】本実施例に係る半導体レーザの製造方法を
図２を参照して説明する。図２（ａ）に示すように面方
位（１００）のｎ型ＩnＰ基板１上に有機金属気相成長
法（ＭＯＶＰＥ）法により層厚０．２μｍのＳeをドー
パントとするｎ型ＩnＰクラッド層２、層厚０．１５μ
ｍの発光波長１．５５μｍのノンドープＩnＧaＡsＰ／
ＩnＧaＡsＰ歪ＭＱＷ（多重量子井戸）活性層３、層厚
１．５μｍのＺnをドーパントとするｐ型ＩnＰクラッド
層４、層厚０．２μｍのＺnをドーパントとするｐ型イ
ンジウムガリウム砒素燐（ＩnＧaＡsＰ）（バンドギャ
ップ波長１．３μｍ）コンタクト層５、層厚０．３μｍ
のＺnをドーパントとするｐ型インジウムガリウムヒ素
（ＩnＧaＡs）コンタクト層６の順に成長した。
図２を参照して説明する。図２（ａ）に示すように面方
位（１００）のｎ型ＩnＰ基板１上に有機金属気相成長
法（ＭＯＶＰＥ）法により層厚０．２μｍのＳeをドー
パントとするｎ型ＩnＰクラッド層２、層厚０．１５μ
ｍの発光波長１．５５μｍのノンドープＩnＧaＡsＰ／
ＩnＧaＡsＰ歪ＭＱＷ（多重量子井戸）活性層３、層厚
１．５μｍのＺnをドーパントとするｐ型ＩnＰクラッド
層４、層厚０．２μｍのＺnをドーパントとするｐ型イ
ンジウムガリウム砒素燐（ＩnＧaＡsＰ）（バンドギャ
ップ波長１．３μｍ）コンタクト層５、層厚０．３μｍ
のＺnをドーパントとするｐ型インジウムガリウムヒ素
（ＩnＧaＡs）コンタクト層６の順に成長した。
【００２３】活性層以外の化合物半導体は特に断らない
限り、ＩnＰ基板に格子整合する組成である。次に図２
（ｂ）に示すように、ＳiＯ2７をマスクとしてＲＩＥ
（反応性イオンエッチング）により、幅２μｍで高さ３
μｍ程度のメサストライプを形成した。次に図２（ｃ）
に示すように、メサストライプを形成した基板上に、Ｍ
ＯＶＰＥ法により、Ｒuをドーピングしながらインジウ
ムリン（ＩnＰ）層８（層厚３μｍ）を成長させた。Ｒu
の原料としてビスジメチルペンタディエニルルテニウム
bis(η 5-2,4-dimethylpentadienyl)ruthenium（II）を
用いた。
限り、ＩnＰ基板に格子整合する組成である。次に図２
（ｂ）に示すように、ＳiＯ2７をマスクとしてＲＩＥ
（反応性イオンエッチング）により、幅２μｍで高さ３
μｍ程度のメサストライプを形成した。次に図２（ｃ）
に示すように、メサストライプを形成した基板上に、Ｍ
ＯＶＰＥ法により、Ｒuをドーピングしながらインジウ
ムリン（ＩnＰ）層８（層厚３μｍ）を成長させた。Ｒu
の原料としてビスジメチルペンタディエニルルテニウム
bis(η 5-2,4-dimethylpentadienyl)ruthenium（II）を
用いた。
【００２４】埋め込み層成長中のＲuのドーピング条件
は、（１１１）ファセット面上に成長されるＲuドープ
ＩnＰにおける電気的に活性化されたＲu濃度が、（１０
０）結晶面上に成長されるＲuドープＩnＰが十分高抵抗
になる電気的に活性化されたＲu濃度と略等しいかそれ
以上となるようにする。実際は、（１００）基板上に半
導体結晶を成長した場合にＲuのドーピング濃度が１．
５×１０18ｃｍ-3，２×１０18ｃｍ-3，３×１０18ｃｍ
-3となる３種類の高抵抗埋め込み条件を用いて、埋め込
み成長を行った。この後、図２（ｄ）に示すように、Ｓ
iＯ2マスクを除去し、ｐ型電極１０、基板側にｎ型電極
１１を形成した。
は、（１１１）ファセット面上に成長されるＲuドープ
ＩnＰにおける電気的に活性化されたＲu濃度が、（１０
０）結晶面上に成長されるＲuドープＩnＰが十分高抵抗
になる電気的に活性化されたＲu濃度と略等しいかそれ
以上となるようにする。実際は、（１００）基板上に半
導体結晶を成長した場合にＲuのドーピング濃度が１．
５×１０18ｃｍ-3，２×１０18ｃｍ-3，３×１０18ｃｍ
-3となる３種類の高抵抗埋め込み条件を用いて、埋め込
み成長を行った。この後、図２（ｄ）に示すように、Ｓ
iＯ2マスクを除去し、ｐ型電極１０、基板側にｎ型電極
１１を形成した。
【００２５】メサ脇から離れた平坦領域の埋め込み層は
Ｒuのドーピング条件が異なる３種類の素子ともの抵抗
率は約１０8Ωｃｍ以上であった。チップ化し作製した
直接変調用半導体レーザの小信号変調特性は、３ｄＢ帯
域で、（１００）ＩnＰ基板上成長のＲuドーピング条件
が１．５×１０18ｃｍ-3の場合は約８ＧＨｚ，２×１０
18ｃｍ-3の場合は約１５ＧＨｚ，３×１０18ｃｍ-3の場
合は約１５ＧＨｚであった。発振閾値は、Ｒuドーピン
グ条件が１．５×１０18ｃｍ-3の場合は約２０ｍＡ，２
×１０18ｃｍ-3の場合は約１０ｍＡ，３×１０18ｃｍ-3
の場合は約１０ｍＡで、光出力効率は、Ｒuドーピング
条件が１．５×１０18ｃｍ-3の場合は約２０％、２×１
０18ｃｍ-3の場合は約３５％、３×１０18ｃｍ-3の場合
は約３５％であった。
Ｒuのドーピング条件が異なる３種類の素子ともの抵抗
率は約１０8Ωｃｍ以上であった。チップ化し作製した
直接変調用半導体レーザの小信号変調特性は、３ｄＢ帯
域で、（１００）ＩnＰ基板上成長のＲuドーピング条件
が１．５×１０18ｃｍ-3の場合は約８ＧＨｚ，２×１０
18ｃｍ-3の場合は約１５ＧＨｚ，３×１０18ｃｍ-3の場
合は約１５ＧＨｚであった。発振閾値は、Ｒuドーピン
グ条件が１．５×１０18ｃｍ-3の場合は約２０ｍＡ，２
×１０18ｃｍ-3の場合は約１０ｍＡ，３×１０18ｃｍ-3
の場合は約１０ｍＡで、光出力効率は、Ｒuドーピング
条件が１．５×１０18ｃｍ-3の場合は約２０％、２×１
０18ｃｍ-3の場合は約３５％、３×１０18ｃｍ-3の場合
は約３５％であった。
【００２６】従って、２×１０18ｃｍ-3以上で十分な変
調特性、光出力特性が得られた。これは、（１００）面
上におけるＲuドーピング濃度が２×１０18ｃｍ-3以上
で、（１１１）ファセット面上に成長されるＲuドープ
ＩnＰ中における電気的に活性化されたＲu濃度が、（１
００）結晶面上に成長されるＲuドープＩnＰが十分高抵
抗になるために必要な電気的に活性化されたＲu濃度と
略等しいかそれ以上となったことを意味する。
調特性、光出力特性が得られた。これは、（１００）面
上におけるＲuドーピング濃度が２×１０18ｃｍ-3以上
で、（１１１）ファセット面上に成長されるＲuドープ
ＩnＰ中における電気的に活性化されたＲu濃度が、（１
００）結晶面上に成長されるＲuドープＩnＰが十分高抵
抗になるために必要な電気的に活性化されたＲu濃度と
略等しいかそれ以上となったことを意味する。
【００２７】〔実施例２〕本実施例は、多重量子井戸層
にＩnＧaＡsＰ／ＩnＧaＡsＰを用いた電界吸収型光変調
器に関するものである。素子の構造は実施例１とほぼ同
じなので、図２を用いて説明する。先ず、図２（ａ）に
示すように、面方位（１００）のｎ型ＩnＰ基板１上に
有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ）法により層厚０．２
μｍのＳeをドーパントとするｎ型ＩnＰクラッド層２、
層厚０．１５μｍのノンドープＩnＧaＡsＰ／ＩnＧaＡs
Ｐ歪ＭＱＷ（多重量子井戸）層３、層厚１．５μｍのｚ
ｎをドーパントとするＰ型ＩnＰクラッド層４、層厚
０．２μｍのＺnをドーパントとするｐ型インジウムガ
リウム砒素燐（ＩnＧaＡsＰ）（バンドギャップ波長
１．３μｍ）コンタクト層５、層厚０．３μｍのＺnを
ドーパントとするｐ型インジウムガリウムヒ素（ＩnＧa
Ａs）コンタクト層６の順に成長した。
にＩnＧaＡsＰ／ＩnＧaＡsＰを用いた電界吸収型光変調
器に関するものである。素子の構造は実施例１とほぼ同
じなので、図２を用いて説明する。先ず、図２（ａ）に
示すように、面方位（１００）のｎ型ＩnＰ基板１上に
有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ）法により層厚０．２
μｍのＳeをドーパントとするｎ型ＩnＰクラッド層２、
層厚０．１５μｍのノンドープＩnＧaＡsＰ／ＩnＧaＡs
Ｐ歪ＭＱＷ（多重量子井戸）層３、層厚１．５μｍのｚ
ｎをドーパントとするＰ型ＩnＰクラッド層４、層厚
０．２μｍのＺnをドーパントとするｐ型インジウムガ
リウム砒素燐（ＩnＧaＡsＰ）（バンドギャップ波長
１．３μｍ）コンタクト層５、層厚０．３μｍのＺnを
ドーパントとするｐ型インジウムガリウムヒ素（ＩnＧa
Ａs）コンタクト層６の順に成長した。
【００２８】活性層以外の化合物半導体は特に断らない
限り、ＩnＰ基板に格子整合する組成である。次に、図
２（ｂ）に示すように、ＳiＯ2７をマスクとしてＲＩＥ
（反応性イオンエッチング）により、幅２μｍで高さ３
μｍ程度のメサストライプを形成した。引き続き、図２
（ｃ）に示すように、メサストライプ基板上に、ＭＯＶ
ＰＥ法により、Ｒuをドーピングしながらインジウムリ
ン（ＩnＰ）層８（層厚３μｍ）をＭＯＶＰＥ成長させ
た。Ｒuの原料としてビスジメチルペンタディエニルル
テニウムbis(η 5-2,4-dimethylpentadienyl)ruthenium
（II）を用いた。
限り、ＩnＰ基板に格子整合する組成である。次に、図
２（ｂ）に示すように、ＳiＯ2７をマスクとしてＲＩＥ
（反応性イオンエッチング）により、幅２μｍで高さ３
μｍ程度のメサストライプを形成した。引き続き、図２
（ｃ）に示すように、メサストライプ基板上に、ＭＯＶ
ＰＥ法により、Ｒuをドーピングしながらインジウムリ
ン（ＩnＰ）層８（層厚３μｍ）をＭＯＶＰＥ成長させ
た。Ｒuの原料としてビスジメチルペンタディエニルル
テニウムbis(η 5-2,4-dimethylpentadienyl)ruthenium
（II）を用いた。
【００２９】埋め込み層成長中のＲuのドーピング条件
は、（１１１）ファセット面上に成長されるＲuドープ
ＩnＰにおける電気的に活性化されたＲu濃度が、（１０
０）結晶面上に成長されるＲuドープＩnＰが十分高抵抗
になる電気的に活性化されたＲu濃度と略等しいかそれ
以上となるようにする。実際は、（１００）基板上に半
導体結晶を成長した場合にＲuのドーピング濃度が１．
５×１０18ｃｍ-3，２×１０18ｃｍ-3，３×１０18ｃｍ
-3となる３種類の高抵抗埋め込み条件を用いて、埋め込
み成長を行った。この後、図２（ｄ）に示すように、Ｓ
iＯ2マスクを除去し、ｐ型電極１０、基板側にｎ型電極
１１を形成した。
は、（１１１）ファセット面上に成長されるＲuドープ
ＩnＰにおける電気的に活性化されたＲu濃度が、（１０
０）結晶面上に成長されるＲuドープＩnＰが十分高抵抗
になる電気的に活性化されたＲu濃度と略等しいかそれ
以上となるようにする。実際は、（１００）基板上に半
導体結晶を成長した場合にＲuのドーピング濃度が１．
５×１０18ｃｍ-3，２×１０18ｃｍ-3，３×１０18ｃｍ
-3となる３種類の高抵抗埋め込み条件を用いて、埋め込
み成長を行った。この後、図２（ｄ）に示すように、Ｓ
iＯ2マスクを除去し、ｐ型電極１０、基板側にｎ型電極
１１を形成した。
【００３０】メサ脇から離れたプレーナ領域の埋め込み
層はＲuのドーピング条件が異なる３種類の素子ともの
抵抗率は約１０8Ωｃｍ以上であった。チップ化し作製
した外部光変調器の小信号変調特性は、３ｄＢ帯域で、
（１００）ＩnＰ基板上成長のＲuドーピング条件が１．
５×１０18ｃｍ-3の場合は約１０ＧＨｚ，２×１０18ｃ
ｍ-3の場合は約２０ＧＨｚ，３×１０18ｃｍ-3の場合は
約２０ＧＨｚであった。従って、２×１０18ｃｍ-3以上
で十分な変調特性が得られた。これは、（１００）面上
におけるＲuドーピング濃度が２×１０18ｃｍ-3以上
で、（１１１）ファセット面上に成長されるＲuドープ
ＩnＰ中における電気的に活性化されたＲu濃度が、（１
００）結晶面上に成長されるＲuドープＩnＰが十分高低
抗になるために必要な電気的に活性化されたＲu濃度と
略等しいかそれ以上となったことを意味する。
層はＲuのドーピング条件が異なる３種類の素子ともの
抵抗率は約１０8Ωｃｍ以上であった。チップ化し作製
した外部光変調器の小信号変調特性は、３ｄＢ帯域で、
（１００）ＩnＰ基板上成長のＲuドーピング条件が１．
５×１０18ｃｍ-3の場合は約１０ＧＨｚ，２×１０18ｃ
ｍ-3の場合は約２０ＧＨｚ，３×１０18ｃｍ-3の場合は
約２０ＧＨｚであった。従って、２×１０18ｃｍ-3以上
で十分な変調特性が得られた。これは、（１００）面上
におけるＲuドーピング濃度が２×１０18ｃｍ-3以上
で、（１１１）ファセット面上に成長されるＲuドープ
ＩnＰ中における電気的に活性化されたＲu濃度が、（１
００）結晶面上に成長されるＲuドープＩnＰが十分高低
抗になるために必要な電気的に活性化されたＲu濃度と
略等しいかそれ以上となったことを意味する。
【００３１】〔実施例３〕本実施例は、多重量子井戸層
にＩnＧaＡlＡs／ＩnＡlＡsを持つ電界吸収型光変調器
に関するものである。素子の構造は実施例１とほぼ同じ
なので、図２を用いて説明する。先ず、図２（ａ）に示
すように、面方位（１００）のｎ型ＩnＰ基板１上に有
機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ）法により層厚０．２μ
ｍのＳeをドーパントとするｎ型ＩnＰクラッド層２、層
厚０．１５μｍのノンドープＩnＧaＡlＡs／ＩnＡlＡs
歪ＭＱＷ（多重量子井戸）層３、層厚１．５μｍのＺn
をドーパントとするｐ型ＩnＰクラッド層４、層厚０．
２μｍのＺnをドーパントとするｐ型インジウムガリウ
ム砒素燐（ＩnＧaＡsＰ）（バンドギャップ波長１．３
μｍ）コンタクト層５、層厚０．３μｍのＺnをドーパ
ントとするｐ型インジウムガリウムヒ素（ＩnＧaＡs）
コンタクト層６の順に成長した。
にＩnＧaＡlＡs／ＩnＡlＡsを持つ電界吸収型光変調器
に関するものである。素子の構造は実施例１とほぼ同じ
なので、図２を用いて説明する。先ず、図２（ａ）に示
すように、面方位（１００）のｎ型ＩnＰ基板１上に有
機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ）法により層厚０．２μ
ｍのＳeをドーパントとするｎ型ＩnＰクラッド層２、層
厚０．１５μｍのノンドープＩnＧaＡlＡs／ＩnＡlＡs
歪ＭＱＷ（多重量子井戸）層３、層厚１．５μｍのＺn
をドーパントとするｐ型ＩnＰクラッド層４、層厚０．
２μｍのＺnをドーパントとするｐ型インジウムガリウ
ム砒素燐（ＩnＧaＡsＰ）（バンドギャップ波長１．３
μｍ）コンタクト層５、層厚０．３μｍのＺnをドーパ
ントとするｐ型インジウムガリウムヒ素（ＩnＧaＡs）
コンタクト層６の順に成長した。
【００３２】活性層以外の化合物半導体は特に断らない
限り、ＩnＰ基板に格子整合する組成である。次に、図
２（ｂ）に示すように、ＳiＯ2をマスクとしてＲＩＥ
（反応性イオンエッチング）により、幅２μｍで高さ３
μｍ程度のメサスドライプを形成した。次に、図２
（ｃ）に示すように、メサストライプ基板上に、ＭＯＶ
ＰＥ法により、Ｒuをドーピングしながらインジウムリ
ン（ＩnＰ）層８（層厚３μｍ）をＭＯＶＰＥ成長させ
た。Ｒuの原料としてビスジメチルペンタディエニルル
テニウムbis(η 5-2,4-dimethylpentadienyl)ruthenium
（II）を用いた。埋め込み層成長中のＲuのドーピング
条件は、（１１１）ファセット面上に成長されるＲuド
ープＩnＰにおける電気的に活性化されたＲu濃度が、
（１００）結晶面上に成長されるＲuドープＩnＰが十分
高抵抗になる電気的に活性化されたＲu濃度と略等しい
かそれ以上となるようにする。
限り、ＩnＰ基板に格子整合する組成である。次に、図
２（ｂ）に示すように、ＳiＯ2をマスクとしてＲＩＥ
（反応性イオンエッチング）により、幅２μｍで高さ３
μｍ程度のメサスドライプを形成した。次に、図２
（ｃ）に示すように、メサストライプ基板上に、ＭＯＶ
ＰＥ法により、Ｒuをドーピングしながらインジウムリ
ン（ＩnＰ）層８（層厚３μｍ）をＭＯＶＰＥ成長させ
た。Ｒuの原料としてビスジメチルペンタディエニルル
テニウムbis(η 5-2,4-dimethylpentadienyl)ruthenium
（II）を用いた。埋め込み層成長中のＲuのドーピング
条件は、（１１１）ファセット面上に成長されるＲuド
ープＩnＰにおける電気的に活性化されたＲu濃度が、
（１００）結晶面上に成長されるＲuドープＩnＰが十分
高抵抗になる電気的に活性化されたＲu濃度と略等しい
かそれ以上となるようにする。
【００３３】実際は、（１００）基板上に半導体結晶を
成長した場合にＲuのドーピング濃度が１．５×１０18
ｃｍ-3，２×１０18ｃｍ-3，３×１０18ｃｍ-3となる３
種類の高抵抗埋め込み条件を用いて、埋め込み成長を行
った。この後、図２（ｄ）に示すように、ＳiＯ2マスク
を除去し、ｐ型電極１０、基板側にｎ型電極１１を形成
した。メサ脇から離れたプレーナ領域の埋め込み層はＲ
uのドーピング条件が異なる３種類の素子ともの抵抗率
は約１０8Ωｃｍ以上であった。
成長した場合にＲuのドーピング濃度が１．５×１０18
ｃｍ-3，２×１０18ｃｍ-3，３×１０18ｃｍ-3となる３
種類の高抵抗埋め込み条件を用いて、埋め込み成長を行
った。この後、図２（ｄ）に示すように、ＳiＯ2マスク
を除去し、ｐ型電極１０、基板側にｎ型電極１１を形成
した。メサ脇から離れたプレーナ領域の埋め込み層はＲ
uのドーピング条件が異なる３種類の素子ともの抵抗率
は約１０8Ωｃｍ以上であった。
【００３４】チップ化し作製した外部光変調器の小信号
変調特性は、３ｄＢ帯域で、（１００）ＩnＰ基板上成
長のＲuドーピング条件が１．５×１０18ｃｍ-3の場合
は約８ＧＨｚ，２×１０18ｃｍ-3の場合は約１６ＧＨ
ｚ，３×１０18ｃｍ-3の場合は約１６ＧＨｚであった。
従って、２×１０18ｃｍ-3以上で十分な変調特性が得ら
れた。これは、（１００）面上におけるＲuドーピング
濃度が２×１０18ｃｍ-3以上で、（１１１）ファセット
面上に成長されるＲuドープＩnＰ中における電気的に活
性化されたＲu濃度が、（１００）結晶面上に成長され
るＲuドープＩnＰが十分高抵抗になるために必要な電気
的に活性化されたＲu濃度と略等しいかそれ以上となっ
たことを意味する。
変調特性は、３ｄＢ帯域で、（１００）ＩnＰ基板上成
長のＲuドーピング条件が１．５×１０18ｃｍ-3の場合
は約８ＧＨｚ，２×１０18ｃｍ-3の場合は約１６ＧＨ
ｚ，３×１０18ｃｍ-3の場合は約１６ＧＨｚであった。
従って、２×１０18ｃｍ-3以上で十分な変調特性が得ら
れた。これは、（１００）面上におけるＲuドーピング
濃度が２×１０18ｃｍ-3以上で、（１１１）ファセット
面上に成長されるＲuドープＩnＰ中における電気的に活
性化されたＲu濃度が、（１００）結晶面上に成長され
るＲuドープＩnＰが十分高抵抗になるために必要な電気
的に活性化されたＲu濃度と略等しいかそれ以上となっ
たことを意味する。
【００３５】〔実施例４〕本発明の第４の実施例の構造
を図３に示す。先ず、図３（ａ）に示すように面方位
（１００）のｎ型ＩnＰ基板２１上に有機金属気相成長
法（ＭＯＶＰＥ）法により層厚０．２μｍのＳeをドー
パントとするｎ型ＩnＰクラッド層２２、層厚０．１５
μｍの発光波長１．５５μｍのノンドープＩnＧaＡsＰ
／ＩnＧaＡsＰ歪ＭＱＷ（多重量子井戸）活性層２３、
層厚０．３μｍのＺnをドーパントとするｐ型ＩnＰクラ
ッド層２４を順に成長した。
を図３に示す。先ず、図３（ａ）に示すように面方位
（１００）のｎ型ＩnＰ基板２１上に有機金属気相成長
法（ＭＯＶＰＥ）法により層厚０．２μｍのＳeをドー
パントとするｎ型ＩnＰクラッド層２２、層厚０．１５
μｍの発光波長１．５５μｍのノンドープＩnＧaＡsＰ
／ＩnＧaＡsＰ歪ＭＱＷ（多重量子井戸）活性層２３、
層厚０．３μｍのＺnをドーパントとするｐ型ＩnＰクラ
ッド層２４を順に成長した。
【００３６】次に、図３（ｂ）に示すように、ＳiＯ2を
マスク２５としてＲＩＥ（反応性イオンエッチング）に
より、幅２μｍで高さ１．５μｍ程度のメサストライプ
を形成した。引き続き、図３（ｃ）に示すように、メサ
ストライプ基板上に、ＭＯＶＰＥ法により、Ｒuをドー
ピングしながらインジウムリン（ＩnＰ）層２６（層厚
３μｍ）をＭＯＶＰＥ成長させた。Ｒuの原料としてビ
スジメチルペンタディエニルルテニウムbis(η 5-2,4-d
imethylpentadienyl)ruthenium（II）を用いた。
マスク２５としてＲＩＥ（反応性イオンエッチング）に
より、幅２μｍで高さ１．５μｍ程度のメサストライプ
を形成した。引き続き、図３（ｃ）に示すように、メサ
ストライプ基板上に、ＭＯＶＰＥ法により、Ｒuをドー
ピングしながらインジウムリン（ＩnＰ）層２６（層厚
３μｍ）をＭＯＶＰＥ成長させた。Ｒuの原料としてビ
スジメチルペンタディエニルルテニウムbis(η 5-2,4-d
imethylpentadienyl)ruthenium（II）を用いた。
【００３７】埋め込み層成長中のＲuのドーピング条件
は、（１１１）ファセット面上に成長されるＲuドープ
ＩnＰにおける電気的に活性化されたＲu濃度が、（１０
０）結晶面上に成長されるＲuドープＩnＰが十分高抵抗
になる電気的に活性化されたＲu濃度と略等しいかそれ
以上となるようにする。実際は、（１００）基板上に半
導体結晶を成長した場合にＲuのドーピング濃度が１．
５×１０18ｃｍ-3，２×１０18ｃｍ-3，３×１０18ｃｍ
-3となる３種類の高抵抗埋め込み条件を用いて、埋め込
み成長を行った。
は、（１１１）ファセット面上に成長されるＲuドープ
ＩnＰにおける電気的に活性化されたＲu濃度が、（１０
０）結晶面上に成長されるＲuドープＩnＰが十分高抵抗
になる電気的に活性化されたＲu濃度と略等しいかそれ
以上となるようにする。実際は、（１００）基板上に半
導体結晶を成長した場合にＲuのドーピング濃度が１．
５×１０18ｃｍ-3，２×１０18ｃｍ-3，３×１０18ｃｍ
-3となる３種類の高抵抗埋め込み条件を用いて、埋め込
み成長を行った。
【００３８】更に、図３（ｃ）に示すように、層厚０．
３μｍのＺnをドーパントとするｎ型ＩnＰ埋め込み層２
７を成長した。そして、図３（ｄ）に示すように、マス
クであるＳiＯ2２５を除去し、層厚２μｍのＺnをドー
パントとするｐ型ＩnＰクラッド層２８、層厚０．２μ
ｍのＺnをドーパントとするｐ型インジウムガリウム砒
素燐（ＩnＧaＡsＰ）（バンドギャップ波長１．３μ
ｍ）コンタクト層２９、層厚０．３μｍのＺnをドーパ
ントとするｐ型インジウムガリウムヒ素（ＩnＧaＡs）
コンタクト層３０の順に成長した。
３μｍのＺnをドーパントとするｎ型ＩnＰ埋め込み層２
７を成長した。そして、図３（ｄ）に示すように、マス
クであるＳiＯ2２５を除去し、層厚２μｍのＺnをドー
パントとするｐ型ＩnＰクラッド層２８、層厚０．２μ
ｍのＺnをドーパントとするｐ型インジウムガリウム砒
素燐（ＩnＧaＡsＰ）（バンドギャップ波長１．３μ
ｍ）コンタクト層２９、層厚０．３μｍのＺnをドーパ
ントとするｐ型インジウムガリウムヒ素（ＩnＧaＡs）
コンタクト層３０の順に成長した。
【００３９】活性層以外の化合物半導体は特に断らない
限り、ＩnＰ基板に格子整合する組成である。この後、
図３（ｄ）に示すように、ｐ型電極３２、基板側にｎ型
電極３３を形成した。メサ脇から離れた平坦領域の埋め
込み層はＲuのドーピング条件が異なる３種類の素子と
もの抵抗率は約１０8Ωｃｍ以上であった。チップ化し
作製した直接変調用半導体レーザの小信号変調特性は、
３ｄＢ帯域で、（１００）ＩnＰ基板上成長のＲuドーピ
ング条件が１．５×１０18ｃｍ-3の場合は約６ＧＨｚ，
２×１０18ｃｍ-3の場合は約１２ＧＨｚ，３×１０18ｃ
ｍ-3の場合は約１２ＧＨｚであった。
限り、ＩnＰ基板に格子整合する組成である。この後、
図３（ｄ）に示すように、ｐ型電極３２、基板側にｎ型
電極３３を形成した。メサ脇から離れた平坦領域の埋め
込み層はＲuのドーピング条件が異なる３種類の素子と
もの抵抗率は約１０8Ωｃｍ以上であった。チップ化し
作製した直接変調用半導体レーザの小信号変調特性は、
３ｄＢ帯域で、（１００）ＩnＰ基板上成長のＲuドーピ
ング条件が１．５×１０18ｃｍ-3の場合は約６ＧＨｚ，
２×１０18ｃｍ-3の場合は約１２ＧＨｚ，３×１０18ｃ
ｍ-3の場合は約１２ＧＨｚであった。
【００４０】発振閾値は、Ｒuドーピング条件が１．５
×１０18ｃｍ-3の場合は約１５ｍＡ，２×１０18ｃｍ-3
の場合は約９ｍＡ，３×１０18ｃｍ-3の場合は約９ｍＡ
で、光出力効率は、Ｒu添加条件が１．５×１０18ｃｍ
-3の場合は約２７％、２×１０18ｃｍ-3の場合は約３７
％、３×１０18ｃｍ-3の場合は約３７％であった。従っ
て、２×１０18ｃｍ-3以上で十分な変調特性、光出力特
性が得られた。これは、（１００）面上におけるＲuド
ーピング濃度が２×１０18ｃｍ-3以上で、（１１１）フ
ァセット面上に成長されるＲuドープＩnＰ中における電
気的に活性化されたＲu濃度が、（１００）結晶面上に
成長されるＲuドープＩnＰが十分高抵抗になるために必
要な電気的に活性化されたＲu濃度と略等しいかそれ以
上となったことを意味する。
×１０18ｃｍ-3の場合は約１５ｍＡ，２×１０18ｃｍ-3
の場合は約９ｍＡ，３×１０18ｃｍ-3の場合は約９ｍＡ
で、光出力効率は、Ｒu添加条件が１．５×１０18ｃｍ
-3の場合は約２７％、２×１０18ｃｍ-3の場合は約３７
％、３×１０18ｃｍ-3の場合は約３７％であった。従っ
て、２×１０18ｃｍ-3以上で十分な変調特性、光出力特
性が得られた。これは、（１００）面上におけるＲuド
ーピング濃度が２×１０18ｃｍ-3以上で、（１１１）フ
ァセット面上に成長されるＲuドープＩnＰ中における電
気的に活性化されたＲu濃度が、（１００）結晶面上に
成長されるＲuドープＩnＰが十分高抵抗になるために必
要な電気的に活性化されたＲu濃度と略等しいかそれ以
上となったことを意味する。
【００４１】以上の実施例では、埋め込み層としてＩn
Ｐ結晶を用いているが、ＩnＧaＡlＡs，ＩnＡlＡs，Ｉn
ＧaＡsＰといったＩnＰに格子整合する材料系に有効で
あること、また多重量子井戸層にＩnＧaＡsＰ，ＩnＧa
ＡlＡs，ＩnＡlＡsのＭＱＷ層を取り扱っているが、Ｉn
Ｐ−ＩnＧaＡsＰ−ＧaＡs系、ＩnＡlＡs，ＩnＧaＡlＡ
s，ＩnＧaＡs系をはじめとするＩnＰを基板とするすべ
ての系におけるバルク層、多重量子井戸層等の構造に有
効であることはいうまでもない。また、ｐ型不純物とし
てＺn，ｎ型不純物としてＳeを取り上げているが、これ
らと同じ導電形を持つ他の添加物を用いても本発明は同
様な効果を実現できる。
Ｐ結晶を用いているが、ＩnＧaＡlＡs，ＩnＡlＡs，Ｉn
ＧaＡsＰといったＩnＰに格子整合する材料系に有効で
あること、また多重量子井戸層にＩnＧaＡsＰ，ＩnＧa
ＡlＡs，ＩnＡlＡsのＭＱＷ層を取り扱っているが、Ｉn
Ｐ−ＩnＧaＡsＰ−ＧaＡs系、ＩnＡlＡs，ＩnＧaＡlＡ
s，ＩnＧaＡs系をはじめとするＩnＰを基板とするすべ
ての系におけるバルク層、多重量子井戸層等の構造に有
効であることはいうまでもない。また、ｐ型不純物とし
てＺn，ｎ型不純物としてＳeを取り上げているが、これ
らと同じ導電形を持つ他の添加物を用いても本発明は同
様な効果を実現できる。
【００４２】そして、実施例では、半導体レーザ、光変
調器について述べたが、半導体アンプ、フォトダイオー
ド等の他の半導体素子や、単体素子だけでなく、半導体
レーザに光変調器を集積した素子、半導体アンプと光変
調器を集積した素子等の集積素子に有効であることは言
うまでもない。このように説明したように、本発明は埋
め込み型半導体光素子の高性能化に関するものであり、
ルテニウムをドーパントとする埋め込み半絶縁層の面方
位が１方向でない場合のドーピング濃度を制御する点に
特徴があり、これにより、メサ脇の埋め込み層を高抵抗
化することが可能となる。
調器について述べたが、半導体アンプ、フォトダイオー
ド等の他の半導体素子や、単体素子だけでなく、半導体
レーザに光変調器を集積した素子、半導体アンプと光変
調器を集積した素子等の集積素子に有効であることは言
うまでもない。このように説明したように、本発明は埋
め込み型半導体光素子の高性能化に関するものであり、
ルテニウムをドーパントとする埋め込み半絶縁層の面方
位が１方向でない場合のドーピング濃度を制御する点に
特徴があり、これにより、メサ脇の埋め込み層を高抵抗
化することが可能となる。
【００４３】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて詳細に説明した
ように、本発明によれば、埋め込み層を成長している途
中にあらわれる第２の面方位をもつ結晶面上に成長され
てなるＲuをドーピングした半絶縁性半導体結晶中にお
ける電気的に活性化されたＲuの濃度が、該第１の面方
位をもつ結晶面上に成長されてなるＲuをドーピングし
た半絶縁性半導体結晶が十分高抵抗になるために必要な
電気的に活性化されたＲuの濃度と略等しいかそれ以上
とするため、メサ脇の埋め込み層が十分高抵抗化される
ことになる。そのため、高性能な埋め込み型半導体素子
が得られるという顕著な効果を奏する。
ように、本発明によれば、埋め込み層を成長している途
中にあらわれる第２の面方位をもつ結晶面上に成長され
てなるＲuをドーピングした半絶縁性半導体結晶中にお
ける電気的に活性化されたＲuの濃度が、該第１の面方
位をもつ結晶面上に成長されてなるＲuをドーピングし
た半絶縁性半導体結晶が十分高抵抗になるために必要な
電気的に活性化されたＲuの濃度と略等しいかそれ以上
とするため、メサ脇の埋め込み層が十分高抵抗化される
ことになる。そのため、高性能な埋め込み型半導体素子
が得られるという顕著な効果を奏する。
【図１】本発明の第１の実施例に係る半導体光素子の構
成図である。
成図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｄ）は本発明の第１の実施例に
係る半導体光素子の製造方法を示す工程図である。
係る半導体光素子の製造方法を示す工程図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｄ）は本発明の第４の実施例に
係る半導体光素子の製造方法を示す工程図である。
係る半導体光素子の製造方法を示す工程図である。
【図４】Ｆeドーピングの面方位依存性を示すグラフで
ある。
ある。
【図５】埋込成長における成長面の変化を示す説明図で
ある。
ある。
１ ｎ型ＩnＰ基板
２ ｎ型ＩnＰクラッド層
３ ＭＱＷ層
４ ｐ型ＩnＰクラッド層
５ ｐ型ＩnＧaＡsＰコンタクト層
６ ｐ型ＩnＧaＡsコンタクト層
７ ＳiＯ2マスク
８ Ｒuドープ埋め込み層
９ ＳiＯ2マスク
１０ ｐ型電極
１０ａ メサストライプ
１１ ｎ型電極
２１ ｎ型ＩnＰ基板
２２ ｎ型ＩnＰクラッド層
２３ ＭＱＷ層
２４ ｐ型ＩnＰクラッド層
２５ ＳiＯ2マスク
２６ Ｒuドープ埋め込み層
２７ ｎ型ＩnＰ埋め込み層
２８ ｐ型ＩnＰクラッド層
２９ ｐ型ＩnＧaＡsＰコンタクト層
３０ ｐ型ＩnＧaＡsコンタクト層
３１ ＳiＯ2マスク
３２ ｐ型電極
３３ ｎ型電極
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 小笠原 松幸
東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日
本電信電話株式会社内
(72)発明者 近藤 康洋
東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日
本電信電話株式会社内
Ｆターム(参考） 5F073 AA22 AA74 CA12 CA15 CB11
CB19 DA05 DA25 DA35 EA23
Claims (2)
- 【請求項１】 第１の面方位をもつ半導体基板上に、少
なくとも第１の導電型のクラッド層、活性層或いは光ガ
イド層からなる活性領域、第２の導電性を有するクラッ
ド層からなる積層体がメサストライプ状に加工されてお
り、該積層体の両側をルテニウムをドーピングした半絶
縁性半導体結晶で埋め込まれた埋め込み型半導体光素子
において、該半絶縁性半導体結晶を成長する間にあらわ
れ、かつ該第１の面方位とは異なる第２の面方位をもつ
結晶面上に成長されてなるルテニウムをドーピングした
半絶縁性半導体結晶中における電気的に活性化されたル
テニウムの濃度が、該第１の面方位をもつ結晶面上に成
長されてなるルテニウムをドーピングした半絶縁性半導
体結晶が十分高抵抗になるために必要な電気的に活性化
されたルテニウムの濃度と略等しいかそれ以上であるこ
とを特徴とする半導体光素子。 - 【請求項２】 第１の面方位をもつ半導体基板上に、少
なくとも第１の導電型のクラッド層、活性層或いは光ガ
イド層からなる活性領域、第２の導電性を有するクラッ
ド層からなる積層体を形成する工程、該積層体をメサス
トライプ状に加工する工程、該積層体の両側をルテニウ
ムをドーピングした半絶縁性半導体結晶で埋め込む工程
からなる埋め込み型半導体光素子の製造方法において、
該半絶縁性半導体結晶を成長する間にあらわれ、かつ該
第１の面方位ンは異なる第２の面方位をもつ結晶面上に
成長されてなるルテニウムをドーピングした半絶縁性半
導体結晶中における電気的に活性化されたルテニウムの
濃度を、該半絶縁性半導体結晶を成長する際に流すルテ
ニウム原料を増加させることにより、該第１の面方位を
もつ結晶面上に成長されてなるルテニウムをドーピング
した半絶縁性半導体結晶が十分高抵抗になるために必要
な電気的に活性化されたルテニウムの濃度と略等しいか
それ以上とする工程を含むことを特徴とする半導体光素
子の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001249852A JP2003060311A (ja) | 2001-08-21 | 2001-08-21 | 半導体光素子及びその製造方法 |
| EP02018469A EP1286435A3 (en) | 2001-08-21 | 2002-08-16 | Semiconductor optical device and method of manufacturing the same |
| US10/222,434 US6990131B2 (en) | 2001-08-21 | 2002-08-16 | Semiconductor optical device and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001249852A JP2003060311A (ja) | 2001-08-21 | 2001-08-21 | 半導体光素子及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003060311A true JP2003060311A (ja) | 2003-02-28 |
Family
ID=19078784
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001249852A Pending JP2003060311A (ja) | 2001-08-21 | 2001-08-21 | 半導体光素子及びその製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6990131B2 (ja) |
| EP (1) | EP1286435A3 (ja) |
| JP (1) | JP2003060311A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005064512A (ja) * | 2003-08-13 | 2005-03-10 | Samsung Electronics Co Ltd | 集積光学装置及びその製造方法 |
| WO2005117217A1 (ja) * | 2004-05-26 | 2005-12-08 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | 半導体光素子及びその製造方法 |
| JP2009283822A (ja) * | 2008-05-26 | 2009-12-03 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ及びその製造方法 |
| JP2012019053A (ja) * | 2010-07-07 | 2012-01-26 | Opnext Japan Inc | 半導体光素子、光送信モジュール、光送受信モジュール、及び、光伝送装置 |
| JP2020021865A (ja) * | 2018-08-02 | 2020-02-06 | 日本ルメンタム株式会社 | 半導体光素子及び光送受信モジュール |
| WO2020240644A1 (ja) * | 2019-05-27 | 2020-12-03 | 三菱電機株式会社 | 光半導体装置および光半導体装置の製造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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