JP2003174224A - 化合物半導体デバイス及びその作製方法 - Google Patents

化合物半導体デバイス及びその作製方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の目的は、DFBレーザとEA光変調
器とを突き合わせ(バットジョイント)結合方式により
結合、集積化した化合物半導体デバイスに関し、結合損
失が低減され、光吸収が少ない層構造を備え、かつ良好
なデバイス特性を示す化合物半導体デバイス、及びその
作製方法を提供する。 【解決手段】 本発明による作製方法によれば、バット
ジョイント成長時に、バットジョイントマスクとは別
に、選択領域成長マスクを組み合せて使用することによ
り、結合損失が低減され、光吸収が少ない層構造を備
え、かつ良好なデバイス特性を示す化合物半導体デバイ
スを実現している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、分布帰還型半導体
レーザ素子(以下、DFBレーザと言う)と、電界吸収
による変調方式を利用した光変調器(以下、EA光変調
器と言う)とを突き合わせ(以下、バットジョイントと
言う)結合方式により結合、集積化した化合物半導体デ
バイスに関し、更に詳細には、結合損失が低減され、光
吸収が少ない層構造を備え、かつ良好なデバイス特性を
示す化合物半導体デバイス、及びその作製方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】光変調器と、光変調器の光源として単一
縦モードの半導体レーザ素子とをモノリシックに集積し
た、光変調器−半導体レーザ素子集積の半導体光素子が
開発され、実用化されつつある。このような集積半導体
光素子の一つとして、光変調器には電界による吸収係数
の変化を利用する電界吸収型光変調器(以下、EA光変
調器と言う)を、EA光変調器の光源には分布帰還型半
導体レーザ素子(以下、DFBレーザと言う)を備えた
半導体光素子が注目されている。
【0003】ここで、図5、及び図6(a)から(c)
を参照して、従来のEA光変調器−DFBレーザ・集積
半導体光素子(以下、EA−DFBレーザと言う)80
の構成を説明する。図5は従来のEA−DFBレーザの
平面図で、図6(a)は図5の線II−IIに沿った断面図
であり、図6(b)は図5の線III−IIIに沿った断面図
であり、図6(c)は線IV−IVに沿った断面図である。
従来のEA−DFBレーザ80は、半絶縁性埋め込み層
で多重量子井戸構造を含むヘテロ接合構造を埋め込ん
だ、GaInAsP系SI−BH(Semi-Insulating Bu
ried Heterostructure)型のDFBレーザ80A及びE
A光変調器80Bから構成された半導体光素子であっ
て、図6(a)に示すように、DFBレーザ80AとE
A光変調器80Bとを一つのn−InP基板上12に導
波方向に同軸状でモノリシックに集積させたものであ
る。
【0004】DFBレーザ80Aは、図6(a)に示す
ように、EA光変調器80Bと共通のn−InP基板1
2のDFBレーザ領域上に、膜厚100nmのn−In
P下部クラッド層14、バンドギャップ波長λgが1.
55μmでGaInAsPからなる井戸数5のSCH−
MQW16、膜厚100nmのp−InP上部クラッド
層18、バンドギャップ波長λgが1.2μmのGaI
nAsPからなる膜厚10nmの回折格子形成層20を
エッチングして形成された回折格子20aと、p−In
Pキャップ層22を含む膜厚200nmのp−InP上
部クラッド層24と、並びにそれぞれEA光変調器80
Bと共通の、膜厚2000nmのp−InP上部クラッ
ド層32及び、膜厚300nmのp−GaInAsコン
タクト層38との積層構造を有する。
【0005】上述の積層構造の下部クラッド層14の上
部、SCH−MQW16、上部クラッド層18、回折格
子20a、p−InPキャップ層22を含む上部クラッ
ド層24、上部クラッド層32、及びコンタクト層34
は、図6(b)に示すように、メサ構造46として形成
されている。更に、メサ構造46の両側は、EA光変調
器80Bと共通の半絶縁性のFeドープInP層(以
下、Fe−InP層と言う)36で埋め込まれている。
SiN膜からなる共通のパッシベーション膜44が、コ
ンタクト層34上の窓50を除いてメサ構造46の両側
のFe−InP層36上に成膜されている。コンタクト
層34上には窓50を介してp側電極38が、また、共
通のn−InP基板12の裏面には共通のn側電極42
が形成されている。
【0006】EA光変調器80Bは、図6(a)に示す
ように、DFBレーザ80Aと共通のn−InP基板1
2のEA光変調器領域上に、膜厚50nmのn−InP
バッファー層26、バンドギャップ波長λgが1.50
μmのGaInAsPからなる井戸数9のSCH−MQ
W28、膜厚150nmのp−InP上部クラッド層3
0、並びにそれぞれDFBレーザ80Aと共通の、膜厚
2000nmのp−InP上部クラッド層32及び膜厚
300nmのp−GaInAsコンタクト層34との積
層構造を有する。
【0007】上述の積層構造のn−InPバッファー層
26の上部、SCH−MQW28、上部クラッド層3
0、上部クラッド層32、及びコンタクト層34は、導
波方向に沿ってメサ構造48として形成されている。更
に、メサ構造48の両側はDFBレーザ80Aと共通の
半絶縁性のFe−InP層36で埋め込まれている。S
iN膜からなる共通のパッシベーション膜44が、コン
タクト層34上の窓52を除いてメサ構造48の両側の
Fe−InP層36上に成膜されている。コンタクト層
34上には窓を介してp側電極40が、また、共通のn
−InP基板12の裏面には共通のn側電極40が形成
されている。
【0008】各層のキャリア濃度は、それぞれ、下部ク
ラッド層14で5×1017cm-3、上部クラッド層24
で5×1017cm-3、バッファー層26で5×1017
-3、上部クラッド層30で5×1017cm-3、上部ク
ラッド層32で1×1018cm-3、コンタクト層38で
1×1019cm-3である。
【0009】上述の従来のEA−DFBレーザ80の作
製方法を説明する。図7(a)から(d)は、それぞ
れ、EA−DFBレーザを作製する際の各工程を示す断
面図であり、図8(a)、(b)は、それぞれ、EA−
DFBレーザを作製する際のマスクパターンを示す平面
図である。先ず、DFBレーザ領域とEA光変調器領域
を有するn−InP基板12上の全面に、GaInAs
P系DFBレーザ構造を導波層まで形成する。即ち、n
−InP基板12上全面に、例えばMOCVD法によっ
てn−InP下部クラッド層14、SCH−MQW1
6、p−InP上部クラッド層18、回折格子形成層2
0、及びp−InPキャップ層22をエピタキシャル成
長させる。次いで、図7(a)に示すように、キャップ
層22及び回折格子形成層20をエッチングして回折格
子20aを形成し、続いてp−InP上部クラッド層2
4をエピタキシャル成長させて、回折格子20aを埋め
込むと共に回折格子20a上にクラッド層24を有する
積層構造体を形成する。
【0010】次いで、図7(b)に示すように、DFB
レーザ領域の積層構造体を覆う、図8(a)に示すSi
Nのバットジョイントマスク60を形成し、マスクから
露出しているEA光変調器領域に形成された積層構造体
をエッチングしてn−InP基板12を露出させる。続
いて、図7(c)に示すように、GaInAsP系EA
光変調器構造を露出させたEA光変調器領域のn−In
P基板12上に選択成長させる。つまり、n−InP基
板12上に、例えばMOCVD法によって、n−InP
バッファー層26、SCH−MQW28、p−InP上
部クラッド層30をエピタキシャル成長させて、積層構
造体を形成する。
【0011】次に、DFBレーザ領域のバットジョイン
トマスク60を除去した後、図7(d)に示すように、
基板全面にp−InP上部クラッド層32及びp−Ga
InAsコンタクト層34をエピタキシャル成長させ
る。次いで、図8(b)に示す幅2μmのストライプ状
の、SiNのストライプマスク64をそれぞれDFBレ
ーザ領域の積層構造体及びEA光変調器領域の積層構造
体上に連続して形成し、続いてそれらをマスクにしてド
ライエッチングを行う。これにより、DFBレーザ領域
には、下部クラッド層14の上部、SCH−MQW1
6、上部クラッド層18、回折格子20a、p−InP
キャップ層22を含む上部クラッド層24、上部クラッ
ド層32、及びコンタクト層34からなるメサ構造46
を形成する。一方、EA光変調器領域には、n−InP
バッファー層26の上部、SCH−MQW28、p−I
nP上部クラッド層30、上部クラッド層32、及びコ
ンタクト層34からなるメサ構造48を形成する。
【0012】次いで、ストライプマスク64を、DFB
レーザ領域及びEA光変調器領域のそれぞれで、選択成
長マスクとして使用し、半絶縁性のFe−InP電流ブ
ロッキング層36を埋め込み成長させ、形成したメサ構
造46、48の両側を埋め込む。更に、パッシベーショ
ン膜44、p側電極38、40及びn側電極40等を形
成することにより、EA−DFBレーザ80を作製する
ことができる。従来例 上述の従来の作製方法で、本従来例の試料を作製したと
ころ、EA−DFBレーザのデバイス特性として、しき
い値電流12mA、3Vバイアス時における消光比15
dB、またFFP(ファーフィールドパターン)のノイ
ズが有る、という結果であった。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した作製
方法に従って作製された従来のEA−DFBレーザに
は、以下のような問題があった。第一の問題として、D
FBレーザからEA光変調器に入射した光は、図6
(a)中に模式的に示すように、結合面でのモードフィ
ールド72aと72bとの相違により、結合損失が大き
くなるという問題があった。ここで、モードフィールド
とは、素子の内部を伝播する光の分布形状を言う。結合
損失とは、異なるエリア間での光の結合時の損失を言
い、モードフィールドの違いに大きく起因する。更に、
本作製方法ではバットジョイント法を用いているため、
マスクによる側面成長により、実際は、図9(a)に模
式的に示すように、EA光変調器では、結合部附近の膜
厚が大きくなる。これにより、結合面でのモードフィー
ルド74aと74bとの相違が更に大きくなるため、結
合損失は予想以上に大きくなっていた。図9(a)に従
来のEA−DFBレーザ80で、側面成長を考慮に入れ
た実際の層構造、及びモードフィールドを示す。
【0014】結合面での結合損失を抑制するために、従
来、モードフィールドが一致するように、DFBレーザ
及びEA光変調器のそれぞれの層構造を構成することが
試みられている。しかし、この手法では、EA−DFB
レーザとしてのデバイスの特性を最適化した構造とは異
なる場合が多く、例えば、発振しきい値の増大や消光比
の低下のようなデバイス特性を悪化させるという問題が
あった。
【0015】第二の問題として、図9(b)に示すよう
に、EA光変調器中でのバンドギャップ波長は、結合面
に近づくにつれ、側面成長の無い領域(平坦領域)に比
べて長くなるため、光吸収が生じるという問題があっ
た。即ち、EA光変調器中でのバンドギャップ波長は、
側面成長の無い領域(平坦領域)では1500nmであ
るが、結合面に近づくにつれ少しづつ長くなり、結合面
では1550nm程度までになっている。図9(b)に
従来のEA−DFBレーザ80のリッジストライプに沿
ったバンドギャップ波長のグラフ示す。
【0016】更には、これらの結合損失や光吸収は、レ
ーザ光出力が低減したり、消光比が劣化したり、出射光
にノイズ多くなるなどの、デバイス特性が悪化する問題
を引き起こしていた。そこで、本発明の目的は、結合損
失が低減され、光吸収が少ない層構造を備え、かつ良好
なデバイス特性を示す化合物半導体デバイス、及びその
作製方法を提供することである。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明者は、結合部付近
での結合損失を抑制するために、バットジョイント成長
時のマスクの形状を変えることにより、EA光変調器の
結合部付近の膜厚を変化させることを着想し、実験によ
り確認し、本発明を発明するに到った。即ち、EA光変
調器の結合部付近の膜厚を、従来より小さくし、かつD
FBレーザの膜厚に近づける構造を形成すれば、結合面
でのモードフィールドの相違は小さくなる。そのために
は、バットジョイント成長時に、従来の図8(a)のマ
スクに代えて、図4(a)に示すようなマスクを用い
る。図4(a)に示すマスクは、DFBレーザ領域上の
バットジョイントマスク60と、EA光変調器領域上の
選択領域成長マスク62からなり、バットジョイントマ
スク60と選択領域成長マスク62とは、所定の間隔だ
け離して配置する。図4(a)に示すようなマスクを用
いることにより、図1に示すように、結合部付近での側
面成長による膜厚の増大を狭い領域にとどめ、また、結
合面から離れるに従い、膜厚は一旦薄くなり、その後徐
々に増大する形状となる。上記形状をとることにより、
図1中に模式的に示すように、結合面でのモードフィー
ルド70と70bとの相違が小さくなり、結合損失は低
減する。
【0018】また、上記の構造は以下の理由で、光吸収
を少なくさせる効果がある。即ち、EA光変調器中のバ
ンドギャップ波長は、前述のようにバットジョイントマ
スク60のみの場合は、図2(b)の(i)に示すよう
に、接合面に近づくにつれて、波長が長くなる効果があ
る。また、選択領域成長マスクの場合、図2(b)の
(ii)に示すように、選択成長領域マスクの領域から離
れるにつれて、波長が短くなる効果がある。上記のパタ
ーンマスクを用いてEA−DFBを形成することによ
り、この(i)及び(ii)の両方の効果を組み合わせ、
図2(b)の(iii)に示すように、結合面に近づくに
つれてバンドギャップ波長が少しづつ短くなるような構
成をとることができる。
【0019】そこで、上記目的を達成するために、上記
の知見に基づいて、本発明に係る化合物半導体デバイス
(以下、第1の発明と言う)は、共通の基板上に、相互
に構成の異なる少なくとも2個の化合物半導体光素子を
突き合わせ結合方式により結合、集積してなる化合物半
導体デバイスにおいて、基板上に形成されている第1の
化合物半導体光素子の結合面に突き合わせ結合させた第
2の化合物半導体光素子の活性層の膜厚が、結合面の近
傍で最小になり、次いで結合面から離隔するにつれて逓
増し所定の膜厚に達していることを特徴としている。
【0020】本発明に係る別の化合物半導体デバイス
(以下、第2の発明と言う)は、共通の基板上に、相互
に構成の異なる少なくとも2個の化合物半導体光素子を
突き合わせ結合方式により結合、集積してなる化合物半
導体デバイスにおいて、基板上に形成されている第1の
化合物半導体光素子の結合面に突き合わせ結合させた第
2の化合物半導体光素子の活性層のバンドギャップ波長
は、結合面で最小になり、結合面から離隔するにつれて
漸増し所定のバンドギャップに達していることを特徴と
している。
【0021】また、本発明に係る化合物半導体デバイス
の作製方法は、共通の基板上に、相互に構成の異なる少
なくとも2個の化合物半導体光素子を突き合わせ結合方
式により結合、集積してなる化合物半導体デバイスの作
製方法において、基板上に形成されている第1の化合物
半導体光素子の結合面に第2の化合物半導体光素子の層
構造を突き合わせ結合させる際、第1の化合物半導体光
素子の積層構造を覆う第1のマスクを形成する工程と、
第1のマスクを使って第2の化合物半導体光素子形成領
域上の第1の化合物半導体光素子の積層構造をエッチン
グする工程と、第1のマスクから所定寸法離隔して、選
択領域成長マスクを第2の化合物半導体光素子形成領域
上に形成し、第2の化合物半導体光素子の積層構造を成
長させる工程とを有し、選択領域成長マスクとして、相
互に離隔してレーザストライプ方向に延在する2個のマ
スクを形成する。
【0022】上記の工程の順序は必須ではなく、本発明
に係る化合物半導体デバイスの別の作製方法は、共通の
基板上に、相互に構成の異なる少なくとも2個の化合物
半導体光素子を突き合わせ結合方式により結合、集積し
てなる化合物半導体デバイスの作製方法において、基板
上に形成されている第1の化合物半導体光素子の結合面
に第2の化合物半導体光素子の層構造を突き合わせ結合
させる際、第1の化合物半導体光素子の積層構造を覆う
第1のマスクと、第1のマスクから所定寸法離隔して、
選択領域成長マスクを第2の化合物半導体光素子形成領
域上に形成する工程と、第1のマスクと選択領域成長マ
スクを使って第2の化合物半導体光素子形成領域上の第
1の化合物半導体光素子の積層構造をエッチングする工
程と、第2の化合物半導体光素子の積層構造を成長させ
る工程とを有し、選択領域成長マスクとして、相互に離
隔してレーザストライプ方向に延在する2個のマスクを
形成する。
【0023】
【発明の実施の形態】以下に、添付図面を参照し、実施
形態例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に
説明する。実施形態例 本実施形態例は、本発明に係る化合物半導体デバイスの
実施形態例であり、本実施形態例で説明する化合物半導
体デバイスはEA−DFBレーザである。図1は本実施
形態例に係るEA−DFBレーザの層構造、及びモード
フィールドを示す断面図で、図2(a)は本実施形態例
に係るEA−DFBレーザの平面図である。図1の断面
図は、図2(a)のI−Iに沿った断面を示す。本実施形
態例のEA−DFBレーザは、EA光変調器の構成が従
来技術で説明したEA−DFBレーザと異なることを除
いて、従来技術のEA−DFBレーザ80と同じ構成を
している。本実施形態例のEA−DFBレーザ10は、
図1に示すように、半絶縁性埋め込み層で多重量子井戸
構造を含むヘテロ接合構造を埋め込んだ、GaInAs
P系SI−BH型のDFBレーザ10A及びEA光変調
器10Bから構成された半導体光素子であって、DFB
レーザ10AとEA光変調器10Bとを一つのn−In
P基板上12に導波方向に同軸状でモノリシックに集積
させたものである。
【0024】DFBレーザ10Aは、図1に示すよう
に、EA光変調器10Bと共通のn−InP基板12の
DFBレーザ領域上に、膜厚100nmのn−InP下
部クラッド層14、バンドギャップ波長λgが1.55
μmでGaInAsPからなる井戸数5のSCH−MQ
W16、膜厚100nmのp−InP上部クラッド層1
8、バンドギャップ波長λgが1.2μmのGaInA
sPからなる膜厚10nmの回折格子形成層20をエッ
チングして形成された回折格子20aと、p−InPキ
ャップ層22を含む膜厚200nmのp−InP上部ク
ラッド層24と、並びにそれぞれEA光変調器10Bと
共通の、膜厚2000nmのp−InP上部クラッド層
32及び、膜厚300nmのp−GaInAsコンタク
ト層34との積層構造を有する。
【0025】上述の積層構造の下部クラッド層14の上
部、SCH−MQW16、上部クラッド層18、回折格
子20a、p−InPキャップ層22を含む上部クラッ
ド層24、上部クラッド層32、及びコンタクト層34
は、図6(b)に示すように、メサ構造46として形成
されている。更に、メサ構造46の両側は、EA光変調
器10Bと共通の半絶縁性のFeドープInP層(以
下、Fe−InP層と言う)36で埋め込まれている。
SiN膜からなる共通のパッシベーション膜44が、コ
ンタクト層34上の窓50を除いてメサ構造46の両側
のFe−InP層36上に成膜されている。コンタクト
層34上には窓50を介してp側電極38が、また、共
通のn−InP基板12の裏面には共通のn側電極42
が形成されている。
【0026】EA光変調器10Bは、図1に示すよう
に、DFBレーザ10Aと共通のn−InP基板12の
EA光変調器領域上に、膜厚50nmのn−InPバッ
ファー層26、バンドギャップ波長λgが1.52μm
のGaInAsPからなる井戸数9のSCH−MQW2
8、膜厚150nmのp−InP上部クラッド層30、
並びにそれぞれDFBレーザ10Aと共通の、膜厚20
00nmのp−InP上部クラッド層32及び膜厚30
0nmのp−GaInAsコンタクト層34との積層構
造を有する。
【0027】上述の積層構造のn−InPバッファー層
26の上部、SCH−MQW28、上部クラッド層3
0、上部クラッド層32、及びコンタクト層34は、導
波方向に沿ってメサ構造48として形成されている。更
に、メサ構造48の両側は、DFBレーザ10Aと共通
の半絶縁性のFe−InP層36で埋め込まれている。
SiN膜からなる共通のパッシベーション膜44が、コ
ンタクト層34上の窓52を除いてメサ構造48の両側
のFe−InP層36上に成膜されている。コンタクト
層34上には窓を介してp側電極40が、また、共通の
n−InP基板12の裏面には共通のn側電極40が形
成されている。
【0028】各層のキャリア濃度は、それぞれ、下部ク
ラッド層14で5×1017cm-3、上部クラッド層24
で5×1017cm-3、バッファー層26で5×1017
-3、上部クラッド層30で5×1017cm-3、上部ク
ラッド層32で1×1018cm-3、コンタクト層38で
1×1019cm-3である。
【0029】上述の実施形態例のEA−DFBレーザ1
0の作製方法を説明する。本実施形態例のEA−DFB
レーザ10は、バットジョイント成長時のマスクパター
ンが、従来のEA−DFBレーザ80のバットジョイン
ト成長時のマスクパターンと異なることを除いて、同じ
作製方法で作製することができる。図3(a)から
(d)に、実施形態例の作製方法でEA−DFBレーザ
を作製する際の各工程の断面図を、図4に、本実施形態
例の作製方法でEA−DFBレーザを作製する際のパッ
トジョイント作製時のマスクパターンの平面図を示す。
先ず、DFBレーザ領域とEA光変調器領域を有するn
−InP基板12上の全面に、GaInAsP系DFB
レーザ構造を導波層まで形成する。即ち、n−InP基
板12上全面に、例えばMOCVD法によってn−In
P下部クラッド層14、SCH−MQW16、p−In
P上部クラッド層18、回折格子形成層20、及びp−
InPキャップ層22をエピタキシャル成長させる。次
いで、図3(a)に示すように、キャップ層22及び回
折格子形成層20をエッチングして回折格子20aを形
成し、続いてp−InP上部クラッド層24をエピタキ
シャル成長させて、回折格子20aを埋め込むと共に回
折格子20a上にクラッド層24を有する積層構造体を
形成する。
【0030】次いで、図3(b)に示すように、DFB
レーザ領域の積層構造体を覆う、図4に示すSiNのバ
ットジョイントマスク60を形成し、マスクから露出し
ているEA光変調器領域66に形成された積層構造体を
エッチングしてn−InP基板12を露出させる。続い
て、露出させたn−InP基板12上に、図4に示すS
iNの選択領域成長マスク62を形成する。そして、バ
ットジョイントマスク60及び選択領域成長マスク62
を選択成長マスクとして、GaInAsP系EA光変調
器構造をn−InP基板12上の露出させた領域に選択
成長させる。つまり、図3(c)に示すように、n−I
nP基板12上の露出させた領域に、例えばMOCVD
法によって、n−InPバッファー層26、SCH−M
QW28、p−InP上部クラッド層30をエピタキシ
ャル成長させて、積層構造体を形成する。
【0031】次に、バットジョイントマスク60を除去
した後、選択領域成長マスク62の領域を除く基板全面
にp−InP上部クラッド層32及びp−GaInAs
コンタクト層34をエピタキシャル成長させる。次い
で、図8(b)に示す幅2μmのストライプ状の、Si
Nのストライプマスク64を、上記の選択領域成長マス
ク62を構成する2つのマスクの中央付近に、かつそれ
ぞれDFBレーザ領域の積層構造体及びEA光変調器領
域の積層構造体上に連続して形成し、続いてそれらをマ
スクにしてドライエッチングを行う。これにより、DF
Bレーザ領域には、下部クラッド層14の上部、SCH
−MQW16、上部クラッド層18、回折格子20a、
p−InPキャップ層22を含む上部クラッド層24、
上部クラッド層32、及びコンタクト層34からなるメ
サ構造46を形成する。一方、EA光変調器領域には、
n−InPバッファー層26の上部、SCH−MQW2
8、p−InP上部クラッド層30、上部クラッド層3
2、及びコンタクト層34からなるメサ構造48を形成
する。
【0032】次いで、選択領域成長マスク62を除去し
た後、SiNのストライプマスク64を、DFBレーザ
領域及びEA光変調器領域のそれぞれで、選択成長マス
クとして使用し、半絶縁性のFe−InP電流ブロッキ
ング層36を埋め込み成長させ、形成したメサ構造4
6、48の両側を埋め込む。更に、パッシベーション膜
44、p側電極38、40及びn側電極40等を形成す
ることにより、結合損失が低減され、かつ光吸収が少な
い構成を備えたEA−DFBレーザ10を作製すること
ができる。
【0033】尚、本実施形態例では本発明に係る化合物
半導体デバイスの例として、EA−DFBレーザを挙げ
たが、本発明は本実施形態例に限られるものではない。
例えば、レーザダイオード、フォトダイオード、導波
路、半導体光アンプ等を集積した他の集積デバイスで
も、本発明を用いることにより、結合損失が低減された
構成を形成することができる。また、デバイス構造につ
いても、本実施形態例ではSI−BHの例を示したが、
SI−PBH(Semi-Insulating Planar Buried Hetero
structure)、p/n埋込、リッジ構造等、また、それ
らを組み合せたデバイスでも、本発明の考え方により、
結合部の特性を向上させることができる。更に、材料に
ついても、本実施形態例ではGaInAsPを用いた
が、例えばAlGaAs系、AlGaInAs系等や、
それらを組み合せた場合にも、本発明を適用することが
できる。
【0034】具体例 上述の本実施形態例の具体例として、バットジョイント
マスク60及び選択領域成長マスク62の寸法、及び各
マスク間の間隔として、図4(a)で、LDFBを300
μm、LEA1を30μm、LEA2を300μm、WEA1
10μm、WDFBを30μm、WEA2を10μmとした。
【0035】上述の寸法で、本具体例の試料を作製した
ところ、EA−DFBレーザのデバイス特性として、し
きい値電流10mA、3Vバイアス時における消光比2
1dBが得られ、またFFP(ファーフィールドパター
ン)のノイズは無かった。上記結果から、本実施形態例
のEA−DFBレーザは、従来例のEA−DFBレーザ
と比べてのデバイス特性が向上したと評価できる。
【0036】尚、上記バットジョイントマスク60を形
成する工程で、選択領域成長マスク62をバットジョイ
ントマスク60と同時に形成し、以下同様の工程を経る
ことにより、同様の効果を奏する構造が得られる。即
ち、図3(a)に示す積層構造体に、図4に示すバット
ジョイントマスク60と選択領域成長マスク62を形成
し、マスクから露出しているEA光変調器領域66のみ
をエッチングして、図3(b)に示すように、n−In
P基板12を露出させる。続いて、バットジョイントマ
スク60及び選択領域成長マスク62を選択成長マスク
として、図3(c)に示すように、GaInAsP系E
A光変調器構造をn−InP基板12上の露出させた領
域66に選択成長させる。
【0037】
【発明の効果】本発明によれば、バットジョイント成長
時に、バットジョイントマスクとは別に、選択領域成長
マスクを組み合せて使用することにより、結合損失が低
減され、光吸収が少ない層構造を備え、かつ良好なデバ
イス特性を示す化合物半導体デバイスを実現している。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態例に係るEA−DFBレーザの層構
造、及びモードフィールドを示す断面図である。
【図2】図2(a)は、実施形態例に係るEA−DFB
レーザの平面図であり、図2(b)は、実施形態例のE
A−DFBレーザの各位置でのバンドギャップ波長を示
すグラフである。
【図3】図3(a)から(d)は実施形態例の作製方法
でEA−DFBレーザを作製する際の各工程の断面図で
ある。
【図4】図4は実施形態例の作製方法でEA−DFBレ
ーザを作製する際のパットジョイント作製時のマスクパ
ターンを示す平面図である。
【図5】従来のEA−DFBレーザの平面図である。
【図6】図6(a)は、図5で線II−IIに沿った断面図
であり、図6(b)は、図5で線III−IIIに沿った断面
図であり、図6(c)は、図5で線IV−IVに沿った断面
図である。
【図7】図7(a)から(d)は従来の作製方法でEA
−DFBレーザを作製する際の各工程の断面図である。
【図8】図8(a)及び(b)は従来の作製方法でEA
−DFBレーザを作製する際のマスクパターンを示す平
面図である。
【図9】図9(a)は従来のEA−DFBレーザで、側
面成長を考慮に入れた実際の、層構造、及びモードフィ
ールドを示す断面図であり、図9(b)は従来のEA−
DFBレーザの各位置でのバンドギャップ波長を示すグ
ラフである。
【符号の説明】
10 実施形態例のEA−DFBレーザ 10A DFBレーザ 10B EA光変調器 12 n−InP基板 14 n−InP下部クラッド層 16 λgが1.55μmのGaInAsPからなるS
CH−MQW 18 p−InP上部クラッド層 20 回折格子形成層 20a 回折格子 22 p−InPキャップ層 24 p−InP上部クラッド層 26 n−InP下部クラッド層 28 λgが1.50μmのGaInAsPからなるS
CH−MQW 30 p−InP上部クラッド層 32 p−InP上部クラッド層 34 p−GaInAsコンタクト層 36 Fe−InP電流ブロッキング層 38 DFBレーザ領域のp側電極 40 EA光変調器領域のp側電極 42 n側電極 44 SiNパッシベーション膜 46 DFBレーザ領域のメサ構造 48 EA光変調器領域のメサ構造 50 DFBレーザ領域の窓 52 EA光変調器領域の窓 60 バットジョイントマスク 62 選択領域成長マスク 64 ストライプマスク 66 マスクから露出しているEA光変調器領域 70a、70b、70c、72a、72b、74a、7
4b、74c モードフィールド 80 従来のEA−DFBレーザ 80A DFBレーザ領域 80B EA光変調器領域

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 共通の基板上に、相互に構成の異なる少
    なくとも2個の化合物半導体光素子を突き合わせ結合方
    式により結合、集積してなる化合物半導体デバイスにお
    いて、 基板上に形成されている第1の化合物半導体光素子の結
    合面に突き合わせ結合させた第2の化合物半導体光素子
    の活性層の膜厚が、結合面の近傍で最小になり、次いで
    結合面から離隔するにつれて漸増し所定の膜厚に達して
    いることを特徴とする化合物半導体デバイス。
  2. 【請求項2】 共通の基板上に、相互に構成の異なる少
    なくとも2個の化合物半導体光素子を突き合わせ結合方
    式により結合、集積してなる化合物半導体デバイスにお
    いて、 基板上に形成されている第1の化合物半導体光素子の結
    合面に突き合わせ結合させた第2の化合物半導体光素子
    の活性層のバンドギャップ波長は、結合面で最小にな
    り、結合面から離隔するにつれて逓増し所定のバンドギ
    ャップ波長に達していることを特徴とする化合物半導体
    デバイス。
  3. 【請求項3】 共通の基板上に、相互に構成の異なる少
    なくとも2個の化合物半導体光素子を突き合わせ結合方
    式により結合、集積してなる化合物半導体デバイスの作
    製方法において、 基板上に形成されている第1の化合物半導体光素子の結
    合面に第2の化合物半導体光素子の層構造を突き合わせ
    結合させる際、 第1の化合物半導体光素子の積層構造を覆う第1のマス
    クを形成する工程と、 第1のマスクを使って第2の化合物半導体光素子形成領
    域上の第1の化合物半導体光素子の積層構造をエッチン
    グする工程と、 第1のマスクから所定寸法離隔して、選択領域成長マス
    クを第2の化合物半導体光素子形成領域上に形成し、第
    2の化合物半導体光素子の積層構造を成長させる工程と
    を有し、選択領域成長マスクとして、相互に離隔してレ
    ーザストライプ方向に延在する2個のマスクを形成する
    ことを特徴とする化合物半導体デバイスの作製方法。
  4. 【請求項4】 共通の基板上に、相互に構成の異なる少
    なくとも2個の化合物半導体光素子を突き合わせ結合方
    式により結合、集積してなる化合物半導体デバイスの作
    製方法において、 基板上に形成されている第1の化合物半導体光素子の結
    合面に第2の化合物半導体光素子の層構造を突き合わせ
    結合させる際、 第1の化合物半導体光素子の積層構造を覆う第1のマス
    クと、第1のマスクから所定寸法離隔して、選択領域成
    長マスクを第2の化合物半導体光素子形成領域上に形成
    する工程と、 第1のマスクと選択領域成長マスクを使って第2の化合
    物半導体光素子形成領域上の第1の化合物半導体光素子
    の積層構造をエッチングする工程と、 第2の化合物半導体光素子の積層構造を成長させる工程
    とを有し、選択領域成長マスクとして、相互に離隔して
    レーザストライプ方向に延在する2個のマスクを形成す
    ることを特徴とする化合物半導体デバイスの作製方法。
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