JP2018054727A - 半導体光素子、及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の第1の実施形態に係る半導体光変調器集積レーザ1の斜視図である。半導体光変調器集積レーザ1の構造を説明するために、光導波路の中心を貫く延伸方向と基板の積層方向とを含む断面と、該延伸方向に垂直な方向と該積層方向とを含む断面とを示すよう、一部が仮想的に取り除かれている。
図5は、本発明の第2の実施形態に係る半導体光変調器集積レーザ1の光変調器部2の構造を示す図である。当該実施形態に係る半導体光変調器集積レーザ1の光変調器部2は、第1半導体層12、及び第2半導体層14の構造が第1の実施形態に係る半導体光変調器集積レーザ1と異なっているが、それ以外については、第1の実施形態に係る半導体光変調器集積レーザ1と同じ構造をしている。
第1及び第2の実施形態に係る光変調器部2の多重量子井戸層103はInGaAsP系半導体層によって構成され、多重量子井戸層103の上下にそれぞれ配置されるp型光ガイド層106及びn型光ガイド層102も、InGaAsP系半導体層によって構成される。これに対して、本発明の第3の実施形態に係る半導体光変調器集積レーザ1の光変調器部2の多重量子井戸層103の井戸層104及び障壁層105は、ともにInGaAlAs系半導体層によって構成され、多重量子井戸層103の上下にそれぞれ配置されるp型光ガイド層106及びn型光ガイド層102も、InGaAlAs系半導体層である。すなわち、当該実施形態にかかる光変調器部2の第1半導体層12、光吸収層13、及び第2半導体層14それぞれの少なくとも一部の構造が、第1及び第2の実施形態とは異なる材料系半導体によって実現されている。さらに、第1半導体層12におけるn型不純物の濃度プロファイルが後述する通り、第1及び第2の実施形態と異なっている。それ以外については、当該実施形態に係る半導体光変調器集積レーザ1の光変調器部2と同じ構造をしている。
図8は、本発明の第4の実施形態に係るPINホトダイオード50の断面図である。鉄(Fe)が添加(ドープ)される半絶縁性InP基板51の上に、n型InPコンタクト層52(n型濃度1×1018cm−3、膜厚100nm)と、n型InGaAlAsクラッド層53と、アンドープInGaAs光吸収層54(800nm)、p型InGaAlAsクラッド層55(p型濃度1×1018cm−3、膜厚100nm)、p型InGaAsコンタクト層56と、が順に接して積層される。かかる半導体多層構造は、円錐台形状に外側が除去されている。かかる半導体多層構造の上面には、パッシベーション膜57が形成されるとともに、所定の形状にスルーホールが設けられ、スルーホールを通して、p型電極61がp型InGaAsコンタクト層56と、n型電極62がn型InPコンタクト層52と、それぞれ電気的に接続されている。ここで、第1半導体層は、n型InPコンタクト層52と、n型InGaAlAsクラッド層53と、によって構成され、第2半導体層はp型InGaAlAsクラッド層55によって構成される。第1半導体層(n型InGaAlAsクラッド層53)に添加されるn型不純物が以下に示す例による濃度プロファイルの分布をとることにより、当該実施形態に係るPINホトダイオード50においても、第1乃至第3の実施形態と同様に、第1半導体層において、p型不純物の濃度プロファイルは、第1半導体層の内部であって、第2界面よりも下方に(InP基板側に)形成される。
Claims (13)
- InP基板と、
前記InP基板の上面に接して配置され、積層方向に沿って少なくとも一部はn型不純物が添加される、第1半導体層と、
前記第1半導体層の上面に接して配置される、光吸収層と、
前記光吸収層の上面に接して配置され、積層方向に沿って少なくとも一部はp型不純物が添加される、第2半導体層と、
を備え、
前記第1半導体層において、前記InP基板との界面である第1界面におけるn型不純物濃度は、前記光吸収層との界面である第2界面におけるn型不純物濃度より高く、
前記第1半導体層は、前記第1界面のn型不純物濃度より低く、前記第2界面のn型不純物濃度よりもn型不純物濃度が高い部分を含み、
前記第2界面におけるp型不純物濃度と比較して、前記第1半導体層は、より高いp型不純物濃度となる部分を含む、
ことを特徴とする、半導体光素子。 - 請求項1に記載の半導体光素子であって、
前記第1半導体層において、n型不純物濃度は、積層方向に沿って前記第1界面から前記第2界面へ、単調減少又は等しく変化する、
ことを特徴とする、半導体光素子。 - 請求項2に記載の半導体光素子であって、
前記第1半導体層の少なくとも一部において、n型不純物濃度は、積層方向に沿って前記第1界面から前記第2界面へ、階段状に減少する、
ことを特徴とする、半導体光素子。 - 請求項2に記載の半導体光素子であって、
前記第1半導体層の少なくとも一部において、n型不純物濃度は、積層方向に沿って前記第1界面から前記第2界面へ、連続的に単調減少する、
ことを特徴とする、半導体光素子。 - 請求項1乃至4のいずれかに記載の半導体光素子であって、
前記第1半導体層の前記第2界面におけるn型不純物濃度は、n型不純物が意図的に添加されていない濃度である、
ことを特徴とする、半導体光素子。 - 請求項1乃至5のいずれかに記載の半導体光素子であって、
前記第1半導体層の前記第1界面におけるn型不純物濃度は、1×1018cm−3以上である、
ことを特徴とする、半導体光素子。 - 請求項1乃至6のいずれかに記載の半導体光素子であって、
前記第2半導体層に添加されるp型不純物は、Be,Mg,Znからなる群より選択される1又は複数であり、
前記第1半導体層におけるp型不純物は、前記第2半導体層に添加されるp型不純物と同一である、
ことを特徴とする、半導体光素子。 - 請求項1乃至7のいずれかに記載の半導体光素子であって、
前記光吸収層は、2以上の井戸層を含む量子多重井戸層であり、
前記光吸収層の前記第2界面の側は、前記量子多重井戸層に含まれる前記井戸層のうち、前記InP基板側に最も近くに配置される前記井戸層であり、
前記光吸収層の前記第2半導体層との界面である第3界面の側は、前記量子多重井戸層に含まれる前記井戸層のうち、前記InP基板側配置される井戸層から最も遠く配置される前記井戸層であり、
電界吸収型光変調器として機能する、
ことを特徴とする、半導体光素子。 - 請求項1乃至7のいずれかに記載の半導体光素子であって、
ホトダイオードとして機能する、
ことを特徴とする、半導体光素子。 - InP基板の上面に、積層方向に沿って少なくとも一部にn型不純物を添加して、第1半導体層を積層する、第1半導体層積層工程と、
前記第1半導体層の上面に、光吸収層を積層する、光吸収層積層工程と、
前記光吸収層の上面に、積層方向に沿って少なくとも一部にp型不純物を添加して、第2半導体層を積層する、第2半導体層積層工程と、
を備え、
前記第1半導体層積層工程において、前記InP基板との界面である第1界面から前記光吸収層との界面である第2界面へ、n型不純物を、単調減少又は等しくなるよう添加し、前記第1半導体層の一部において、前記第1界面に添加するn型不純物より少なく、前記第2界面に添加するn型不純物よりも多い、前記n型不純物を添加する、
ことを特徴とする、半導体光素子の製造方法。 - 請求項10に記載の半導体光素子の製造方法であって、
前記第1半導体層積層工程において、前記第1半導体層の少なくとも一部に、前記前記第1界面から前記第2界面へ、前記n型不純物を階段状に減少するよう添加する、
ことを特徴とする、半導体光素子の製造方法。 - 請求項10に記載の半導体光素子の製造方法であって、
前記第1半導体層積層工程において、前記第1半導体層の少なくとも一部に、前記前記第1界面から前記第2界面へ、前記n型不純物を連続的に単調減少するよう添加されている、
ことを特徴とする、半導体光素子の製造方法。 - 請求項10乃至12のいずれかに記載の半導体光素子の製造方法であって、
前記第1半導体層積層工程において、前記第2界面の部分に、n型不純物を添加しない、
ことを特徴とする、半導体光素子の製造方法。
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