JP2012124361A - Manufacturing method of semiconductor optical element and semiconductor optical element - Google Patents
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Description
本発明は、半導体光素子の製造方法及び半導体光素子に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor optical device and a semiconductor optical device.
半導体光素子(半導体レーザー)の構造の一つにPBH構造(Planer Buried Heterostructure:プレーナ埋込ヘテロ構造)がある(例えば、下記の特許文献1を参照)。 One of the structures of a semiconductor optical device (semiconductor laser) is a PBH structure (Planer Buried Heterostructure) (see, for example, Patent Document 1 below).
従来、PBH構造の半導体光素子を製造する上では、例えば以下の図7乃至図10に示す手順により、半導体光素子内に設けられる導波路の電気的な分離を行うための分離溝を形成していた。 Conventionally, in manufacturing a semiconductor optical device having a PBH structure, a separation groove for electrically separating a waveguide provided in the semiconductor optical device is formed by, for example, the procedure shown in FIGS. 7 to 10 below. It was.
すなわち、図7に示されるように、従来のPBH構造の半導体光素子2においては、n型InP基板10上に、活性層12、埋込層(Ru−InP層14)を形成した後に、埋込層の上にp型のクラッド層(P−InP層16)を形成していた。
That is, as shown in FIG. 7, in the conventional semiconductor
さらに、図8に示されるように、形成されたP−InP層16の表面に対し、エッチング箇所以外をレジスト剤100によりマスクした後に、Br系ウェットエッチングによりP−InP層16をエッチングすることで分離溝を形成していた。図9には、P−InP層16をエッチングして分離溝が形成された状態の半導体光素子2を示した。
Further, as shown in FIG. 8, the surface of the formed P-
そして、図10に示されるように、エッチングにより形成された分離溝に対して、パッシベーション膜24(保護膜)を形成した後に電極26を蒸着させて、PBH構造の半導体光素子2を製造していた。
Then, as shown in FIG. 10, a passivation film 24 (protective film) is formed on the isolation trench formed by etching, and then an
図7乃至図10に示した工程によりPBH構造の半導体光素子2を製造した場合には、P−InP層16のエッチング深さが、図9に示したようにRu−InP層14にまで深く達してしまったり、逆にP−InP層16で止まってしまったりする等、分離溝の深さを制御するのが困難であった。また、図9に示されるように、分離溝をエッチングにより形成することにより、図10に示されるように分離溝に垂直面が形成されてしまい、こうした垂直面にはパッシベーション膜24や電極26が十分に形成されなくなるため、断線が起きてリーク電流が発生してしまうことがあった。
When the semiconductor
本発明の目的の一つは、PBH構造の半導体光素子に含まれる導波路部の電気的な分離を行うために設けられる分離溝が適切に形成されないことに起因してリーク電流が発生してしまうのを抑止できる半導体光素子の製造方法及び半導体光素子を提供することにある。 One of the objects of the present invention is that a leakage current is generated due to an improper formation of an isolation groove provided for electrical isolation of a waveguide portion included in a semiconductor optical device having a PBH structure. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor optical device and a semiconductor optical device that can prevent the occurrence of the semiconductor optical device.
上記目的を達成するために、本発明に係る半導体光素子の製造方法は、n型InP基板上にメサストライプ状の活性層を形成する工程と、前記活性層の両隣に、前記活性層よりも高い位置まで埋込層を形成する工程と、前記埋込層の表面に設けた分離溝形成領域に酸化膜マスクを形成する工程と、前記酸化膜マスクが形成された前記埋込層の上に、導電型のクラッド層を結晶成長させて形成する工程と、を含むことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a method of manufacturing a semiconductor optical device according to the present invention includes a step of forming a mesa stripe-shaped active layer on an n-type InP substrate, and the active layer on both sides of the active layer. Forming a buried layer up to a high position; forming an oxide film mask in an isolation groove forming region provided on the surface of the buried layer; and on the buried layer on which the oxide film mask is formed. And a step of crystal-growing a conductive clad layer.
また、本発明の一態様では、前記半導体光素子の製造方法は、前記導電型のクラッド層が形成された後に、前記酸化膜マスクを除去する工程と、前記分離溝形成領域と、当該分離溝形成領域の周囲に形成された前記導電型のクラッド層との上に、パッシベーション膜を形成する工程と、前記パッシベーション膜が形成された後に、前記導電型のクラッド層の上に電極を形成する工程と、をさらに含むこととする。 In one aspect of the present invention, the method of manufacturing a semiconductor optical device includes a step of removing the oxide film mask after the formation of the conductive type cladding layer, the separation groove forming region, and the separation groove. Forming a passivation film on the conductive clad layer formed around the formation region, and forming an electrode on the conductive clad layer after the passivation film is formed And further included.
また、本発明の一態様では、前記埋込層は、ルテニウムがドーピングされたインジウムリンにより構成され、前記酸化膜マスクは、シリコン酸化膜により構成され、前記導電型のクラッド層は、p型のインジウムリンにより構成されることとする。 In one embodiment of the present invention, the buried layer is made of indium phosphide doped with ruthenium, the oxide film mask is made of a silicon oxide film, and the conductive cladding layer is made of p-type. It is assumed to be composed of indium phosphide.
また、本発明に係る半導体光素子は、前記半導体光素子の製造方法により製造されたことを特徴とする。 The semiconductor optical device according to the present invention is manufactured by the method for manufacturing a semiconductor optical device.
また、本発明に係る半導体光素子は、n型InP基板上に形成されたメサストライプ状の活性層と、前記活性層の両隣に前記活性層よりも高い位置まで形成された埋込層と、前記埋込層の表面に設けた分離溝形成領域を除く領域に形成された、導電型のクラッド層と、を含み、前記導電型のクラッド層は、前記分離溝形成領域から当該導電型のクラッド層を構成する結晶の成長方位に沿った面を有することを特徴とする。 Further, a semiconductor optical device according to the present invention includes a mesa stripe-shaped active layer formed on an n-type InP substrate, a buried layer formed on both sides of the active layer up to a position higher than the active layer, A conductive-type cladding layer formed in a region excluding the separation groove forming region provided on the surface of the buried layer, wherein the conductive-type cladding layer extends from the separation groove formation region to the conductive-type cladding. It has the surface along the growth direction of the crystal which comprises a layer, It is characterized by the above-mentioned.
また、本発明に係る半導体光素子は、n型InP基板上に形成されたメサストライプ状の活性層と、前記活性層の両隣に前記活性層よりも高い位置まで形成された埋込層と、前記埋込層の上に形成され、分離溝を有する、導電型のクラッド層と、を含み、前記分離溝の底が、前記埋込層の表面上にあることを特徴とする。 Further, a semiconductor optical device according to the present invention includes a mesa stripe-shaped active layer formed on an n-type InP substrate, a buried layer formed on both sides of the active layer up to a position higher than the active layer, A conductive clad layer formed on the buried layer and having a separation groove, wherein the bottom of the separation groove is on the surface of the buried layer.
本発明の一態様によれば、PBH構造の半導体光素子に含まれる導波路部の電気的な分離を行うために設けられる分離溝が適切に形成されないことに起因してリーク電流が発生してしまうのを抑止できる。 According to one aspect of the present invention, a leakage current is generated due to an improper formation of a separation groove provided for electrical isolation of a waveguide portion included in a semiconductor optical device having a PBH structure. Can be prevented.
以下、本発明を実施するための好適な実施の形態(以下、実施形態という)を、図面に従って説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments (hereinafter referred to as embodiments) for carrying out the invention will be described with reference to the drawings.
図1乃至図6には、本実施形態に係る半導体光素子1の製造方法における工程を説明する図を示した。なお、図1乃至図6に示されているのは、各工程におけるPBH構造の半導体光素子1の断面図である。 FIGS. 1 to 6 are views for explaining steps in the method of manufacturing the semiconductor optical device 1 according to this embodiment. 1 to 6 are cross-sectional views of the semiconductor optical device 1 having a PBH structure in each step.
図1に示される半導体光素子1は、n型InP基板10(InP:インジウムリン)上においてメサストライプ状に設けられた活性層12、活性層12の両隣に活性層12よりも高い位置まで設けられた埋込層であるRu−InP層14が形成された状態の半導体光素子1である。活性層12は、InGaAsP(インジウムガリウム砒素リン)により構成することとしてよく、図示されるように活性層12には複数の活性層領域13を含むこととしてよい。この際、一部の活性層領域13と、他の活性層領域13とのInGaAsPの組成比を変化させることで、一部の活性層領域13を導波路として機能させることとしてよい。また、埋込層は、ルテニウム(Ru)がドーピングされた高抵抗のInP層として構成することとしてよい。
The semiconductor optical device 1 shown in FIG. 1 is provided on an n-type InP substrate 10 (InP: indium phosphide) in a mesa stripe shape and on both sides of the
図1に示される半導体光素子1までの製造工程は、公知の工程を用いて行われることしてよい。例えば、n型のInP基板10の上に、InGaAsPから組成される活性層12を積層した後に、積層した活性層12の中央のストライプ領域のみを残して、両横の部分を活性層12がなくなるまでエッチングにより除去することとしてよい。こうして、メサストライプ状の活性層12を形成した後に、活性層12の両隣の領域にRu−InPから組成される埋込層を結晶成長(エピタキシャル成長)させて形成することとしてよい。
The manufacturing process up to the semiconductor optical device 1 shown in FIG. 1 may be performed using a known process. For example, after the
次に、図2に示されるように、Ru−InP層14の表面に設けられる分離溝形成領域20に、シリコン酸化膜18(SiO2)のマスクを形成する。なお、本実施形態における分離溝形成領域20とは、PBH構造の半導体光素子1において、活性層12の電気的な分離を行うために、上部クラッド層(p型クラッド層)に設けられる溝の底となる領域のことをいう。この分離溝形成領域20は、活性層12を中心として左右にそれぞれ設けることとしてよい。また、分離溝形成領域20に形成するマスクには、SiN等の他の材料から組成されるマスクを用いることとしてもよい。
Next, as shown in FIG. 2, a mask of silicon oxide film 18 (SiO 2 ) is formed in the isolation
次に、図3に示されるように、Ru−InP層14の表面の分離溝形成領域20にシリコン酸化膜18を設けた状態で、Ru−InP層14の上にp型のInP層(P−InP層16)を結晶成長させる。結晶成長には、有機金属気相成長(MOCVD)法を用いることとしてよい。
Next, as shown in FIG. 3, a p-type InP layer (P) is formed on the Ru-
図3に示されるように、Ru−InP層14のシリコン酸化膜18を設けた部分には結晶が成長せず、P−InP層16のシリコン酸化膜18に隣接した部分には、P−InPの結晶成長の方位に沿った斜面が形成される。
As shown in FIG. 3, no crystal grows in the portion of the Ru-
次に、図4に示されるように、P−InP層16を結晶成長した後に、シリコン酸化膜18を除去する。これにより、P−InP層16に形成された分離溝の底が、Ru−InP層14の表面と一致する。なお、本実施形態における分離溝とは、Ru−InP層14の分離溝形成領域20を底とし、分離溝形成領域20に隣接するP−InP層16の斜面22から構成される部分のことをいう。
Next, as shown in FIG. 4, after the P-
次に、図5に示されるように、シリコン酸化膜18を除去した後に、分離溝を含む周囲をパッシベーション膜24により覆う。パッシベーション膜24には、絶縁膜を用いることとしてよい。パッシベーション膜24は、活性層12を中心とした周辺を除く、各分離溝の周囲に渡り形成することとしてよい。
Next, as shown in FIG. 5, after removing the
さらに、図6に示されるように、パッシベーション膜24が形成されたP−InP層16の表面に電極26(P型電極)を形成する。例えば、電極26は蒸着により形成することとしてよい。
Further, as shown in FIG. 6, an electrode 26 (P-type electrode) is formed on the surface of the P-
以上の工程により形成されたPBH構造の半導体光素子1では、P−InP層16に形成される分離溝の斜面22がP−InPの結晶方位(111面)に沿った角度(例えば約45度)に構成されるため、分離溝の斜面22が急峻とならず、分離溝に設けられるパッシベーション膜24や電極26の厚みが不均一とならない。そのため、電極26の断線が起こりにくくなる。
In the semiconductor optical device 1 having the PBH structure formed by the above process, the
また、以上の工程により形成されたPBH構造の半導体光素子1では、P−InP層16に形成される分離溝の底がRu−InP層14の表面に一致するため、分離溝深さが一定となる。そのため、P−InP層16をエッチングして分離溝を形成する場合に比べて、P−InP層16の残渣がなく、またRu−InP層14が削られることがないため、リーク電流の発生を抑止することができる。
In the semiconductor optical device 1 having the PBH structure formed by the above steps, the separation groove depth is constant because the bottom of the separation groove formed in the P-
また、以上の半導体光素子1の製造方法によれば、P−InP層16をエッチングして分離溝を形成する場合に比べて、分離溝形状がロット間、ウェハ面内でばらつかないため、安定した品質の半導体光素子1を提供することができる。
Further, according to the method for manufacturing the semiconductor optical device 1 described above, the shape of the separation groove does not vary between lots in the wafer surface as compared with the case where the separation groove is formed by etching the P-
なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、この分野の通常の知識を有する当業者によって多様な変更、変形又は置換が可能であることはもちろんである。 In addition, this invention is not limited to said embodiment, Of course, a various change, deformation | transformation, or substitution is possible by those skilled in the art who have the normal knowledge of this field | area.
1 半導体光素子、2 半導体光素子(従来)、10 n型InP基板、12 活性層、13 活性層領域、14 Ru−InP層、16 P−InP層、18 シリコン酸化膜、20 分離溝形成領域、22 斜面、24 パッシベーション膜、26 電極、100 レジスト剤。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor optical device, 2 Semiconductor optical device (conventional), 10 n-type InP substrate, 12 Active layer, 13 Active layer area | region, 14 Ru-InP layer, 16 P-InP layer, 18 Silicon oxide film, 20 Separation groove formation area , 22 slope, 24 passivation film, 26 electrodes, 100 resist agent.
Claims (6)
前記活性層の両隣に、前記活性層よりも高い位置まで埋込層を形成する工程と、
前記埋込層の表面に設けた分離溝形成領域に酸化膜マスクを形成する工程と、
前記酸化膜マスクが形成された前記埋込層の上に、導電型のクラッド層を結晶成長させて形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体光素子の製造方法。 forming a mesa stripe active layer on an n-type InP substrate;
Forming a buried layer on both sides of the active layer to a position higher than the active layer;
Forming an oxide film mask in a separation groove forming region provided on the surface of the buried layer;
Forming a conductive clad layer on the buried layer on which the oxide mask is formed by crystal growth;
The manufacturing method of the semiconductor optical element characterized by the above-mentioned.
前記分離溝形成領域と、当該分離溝形成領域の周囲に形成された前記導電型のクラッド層との上に、パッシベーション膜を形成する工程と、
前記パッシベーション膜が形成された後に、前記導電型のクラッド層の上に電極を形成する工程と、
をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体光素子の製造方法。 Removing the oxide mask after the conductive cladding layer is formed;
Forming a passivation film on the separation groove forming region and the conductive clad layer formed around the separation groove formation region;
Forming an electrode on the conductive clad layer after the passivation film is formed;
The method of manufacturing a semiconductor optical device according to claim 1, further comprising:
前記酸化膜マスクは、シリコン酸化膜により構成され、
前記導電型のクラッド層は、p型のインジウムリンにより構成される
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体光素子の製造方法。 The buried layer is made of indium phosphide doped with ruthenium,
The oxide film mask is composed of a silicon oxide film,
The method of manufacturing a semiconductor optical device according to claim 1, wherein the conductive clad layer is made of p-type indium phosphide.
前記活性層の両隣に前記活性層よりも高い位置まで形成された埋込層と、
前記埋込層の表面に設けた分離溝形成領域を除く領域に形成された、導電型のクラッド層と、を含み、
前記導電型のクラッド層は、前記分離溝形成領域から当該導電型のクラッド層を構成する結晶の成長方位に沿った面を有する
ことを特徴とする半導体光素子。 a mesa stripe-shaped active layer formed on an n-type InP substrate;
A buried layer formed up to a position higher than the active layer on both sides of the active layer;
A conductive clad layer formed in a region excluding the separation groove forming region provided on the surface of the buried layer, and
The conductive-type cladding layer has a surface along a growth direction of a crystal constituting the conductive-type cladding layer from the isolation groove forming region.
前記活性層の両隣に前記活性層よりも高い位置まで形成された埋込層と、
前記埋込層の上に形成され、分離溝を有する、導電型のクラッド層と、を含み、
前記分離溝の底が、前記埋込層の表面上にある
ことを特徴とする半導体光素子。
a mesa stripe-shaped active layer formed on an n-type InP substrate;
A buried layer formed up to a position higher than the active layer on both sides of the active layer;
A conductive-type cladding layer formed on the buried layer and having a separation groove;
The bottom of the said isolation groove exists on the surface of the said embedding layer. The semiconductor optical element characterized by the above-mentioned.
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WO2021200549A1 (en) * | 2020-04-02 | 2021-10-07 | 浜松ホトニクス株式会社 | Quantum-cascade laser element and quantum-cascade laser device |
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