JP2005064080A - 半導体素子及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
FeドープInP層を用いた電流閉じ込め構造は、従来のp/n/p電流閉じ込め構造に対して、寄生容量を低減する効果には優れているものの、電流のブロッキング特性に劣るという問題が生じることがあった。
【解決手段】
DFBレーザ1の積層構造のうち、上部クラッド層16、回折格子14、上部SCH層13、MQW活性層12、下部SCH層10、及び下部クラッド層8の上部は、メサストライプを形成している。メサストライプは、順次成長させた、高抵抗のFeドープInP層28、及びn型InP層29で埋め込まれ、横方向の電流閉じ込め構造が形成されている。また、より寄生容量を減らすことを目的として、高抵抗のFeドープInP層28、及びn型InP層29により形成された電流ブロック層にはトレンチが形成されている。
【選択図】 図1
Description
DFBレーザ214は、n型InPからなる半導体基板212上に、n型InPからなる下部クラッド層218、下部分離光閉込め層(Separate Confinement Heterostructure;以下SCH層という)220、多重量子井戸(Multiple Quantum Well;以下MQWという)活性層222、上部SCH層223、回折格子224、p型InPからなる上部クラッド層226、p型InPからなる再成長クラッド層227、及びコンタクト層228からなる積層構造を備えており、前記コンタクト層228上にはp側電極235を、前記半導体基板212の前記積層構造が形成されている側の裏面にはn側電極236を有している。
(1)n型InP層がメサストライプから離れていると、FeドープInP層とp型InPからなる再成長クラッド層との接触面積が大きくなって、Feとp型ドーパントである、例えばZnとが相互拡散してしまう。
(2)FeドープInP層とp型InPからなる再成長クラッド層の間にホールのブロッキング層であるn型InP層が介在しなくなる。
このような原因により、電流ブロッキング特性が劣化することを見いだした。
なお、ここで高抵抗とは、抵抗率が1×106Ωcm以上であることをいう。
なお、ここでアンドープ層とは、意図的にドーピングを行わない層であって、具体的にはその不純物濃度は5×1014〜1×1016cm−3程度であるものをいう。
また、本発明は、前記拡散防止層の膜厚が0.005〜0.3μmであることによって良好な上記効果を得ることができる。
InGaAsPからなる下部分離光閉込め層(Separate Confinement Heterostructure;以下SCH層という)10、InGaAsPからなる井戸層とInGaAsPからなる障壁層により構成される多重量子井戸(Multiple Quantum Well;以下MQWという)活性層12、InGaAsPからなる上部SCH層13、InGaAsPからなる回折格子14、p型InPからなる上部クラッド層16、p型InPからなる再成長クラッド層17、及びコンタクト層18を有する積層構造を備えており、前記コンタクト層18上にはp側電極25を、前記半導体基板2の前記積層構造が形成されている側の裏面にはn側電極26を有している。
TlGaInAsにより形成したので、EA変調器50の温度依存を0.04nm/℃にまで小さくすることができ、よって変調特性もよって、これまで温度変化にともない、EA活性層の波長が変化していたのに対し、温度依存がなくなることで、デチューニング量を一定に保つことができ、アンクールデバイスを容易に作製できるようになった。
2…半導体基板
8、53…下部クラッド層
10、54…下部SCH層
12…活性層
13、56…上部SCH層
14…回折格子
14’…回折格子形成層
16、57…上部クラッド層
17…再成長クラッド層
18…コンタクト層
25…p側電極
26…n側電極
28…FeドープInP層
29…n型InP層
30…拡散防止層
31…アンドープInP層
32…トレンチ
33…分離溝
40…変調器付きDFBレーザ
50…EA変調器
55…吸収層
Claims (12)
- 第1の導電型を有するIII−V族化合物半導体基板上に、活性層を含むメサストライプを有し、該メサストライプの側面にFeまたはRuがドープされた高抵抗半導体により形成される第1層と第1の導電型を有する半導体により形成される第2層を含む埋め込み層を有し、前記メサストライプと前記埋め込み層上には、第2の導電型を有する半導体層が設けられている半導体素子であって、第2埋め込み層は少なくともその一部が前記メサストライプから0.3μm以内の距離にあることを特徴とする半導体素子。
- 前記メサストライプは、前記半導体基板の(100)面上に、[011]面方向に延びる活性層を含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体素子。
- 前記第1層は(111)B面の半導体層と(11X)B面(X≧2)の半導体層を含むことを特徴とする請求項1または2のいずれか1項に記載の半導体素子。
- 前記埋め込み層は、前記第2層上にアンドープ層を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の半導体素子。
- 前記メサストライプと前記埋め込み層との間の少なくとも一部に拡散防止層を有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の半導体素子。
- 前記拡散防止層は、膜厚が0.005〜0.3μmであることを特徴とする請求項5に記載の半導体素子。
- 前記各層を構成する半導体層はInP系半導体層であり、かつ第1の導電型はn型、第2の導電型はp型であって、前記拡散防止層は、少なくともFeドープInP層またはRuドープInP層、n型InP層及びアンドープInP層のうちの一層を含むことを特徴とする請求項6に記載の半導体素子を含む前記半導体素子。
- 前記拡散防止層を構成するn型InP層は活性層の側面には存在しないことを特徴とする請求項7に記載の半導体素子。
- 前記拡散防止層を構成するn型InP層のドーピング濃度は1×1016cm−3〜5×1018cm−3であることを特徴とする請求項7に記載の半導体素子。
- 前記拡散防止層を構成するFeドープInP層またはRuドープInP層のFeまたはRuドーピング濃度は1×1016cm−3〜1×1017cm−3であることを特徴とする請求項7に記載の半導体素子。
- 前記半導体素子はTlとGa、In、Al、As、Pからなる群のうち少なくとも一つを同時に含む半導体材料からなる多重量子井戸層を有することを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の半導体素子。
- 第1の導電型を有するIII−V族化合物半導体基板の(100)面上に、[011]面方向に延びる活性層を含むメサストライプを有し、該メサストライプの側面にFeまたはRuがドープされた高抵抗半導体により形成される第1層と第1の導電型を有する第2層を含む埋め込み層を有し、前記メサストライプと前記埋め込み層上には、第2の導電型を有する半導体層が設けられている半導体素子の製造方法において、前記第1埋め込み層のメサストライプ側面最上部近傍から延びる面の面方位が(111)B面であるうちは成長を抑制し、面方位が(11X)B面(X≧2)となった後に成長の抑制を中止することを特徴とする半導体素子の製造方法。
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