JP2914249B2 - 光半導体素子及びその製造方法 - Google Patents
光半導体素子及びその製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はストライプ構造の活
性層、光吸収層或いは光ガイド層等の半導体ストライプ
層を有する光半導体素子に関し、特に選択ＭＯＶＰＥ法
を用いてストライプを形成する光半導体素子とその製造
方法に関する。
性層、光吸収層或いは光ガイド層等の半導体ストライプ
層を有する光半導体素子に関し、特に選択ＭＯＶＰＥ法
を用いてストライプを形成する光半導体素子とその製造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のストライプ構造の光半導体素子の
製造では、選択ＭＯＶＰＥ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉ
ｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）法が採
用される。この選択ＭＯＶＰＥ法を用いてストライプ構
造を形成する場合には、半導体基板上にマスクパターン
を設け、このマスクパターンで被覆されていない２μｍ
程度の細幅のストライプ状空隙部に順次所要の半導体層
をＭＯＶＰＥ成長することにより、活性層、光ガイド層
或いは光吸収層を含むメサストライプを成長することが
できる。このようなＭＯＶＰＥ法によりメサストライプ
は、それまでの平坦な半導体層を選択エッチングしてス
トライプを形成する方法に比較し、再現性及び均一性に
優れたものを得ることができる。
製造では、選択ＭＯＶＰＥ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉ
ｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）法が採
用される。この選択ＭＯＶＰＥ法を用いてストライプ構
造を形成する場合には、半導体基板上にマスクパターン
を設け、このマスクパターンで被覆されていない２μｍ
程度の細幅のストライプ状空隙部に順次所要の半導体層
をＭＯＶＰＥ成長することにより、活性層、光ガイド層
或いは光吸収層を含むメサストライプを成長することが
できる。このようなＭＯＶＰＥ法によりメサストライプ
は、それまでの平坦な半導体層を選択エッチングしてス
トライプを形成する方法に比較し、再現性及び均一性に
優れたものを得ることができる。
【０００３】また、ＭＯＶＰＥ法では、ストライプ空隙
部を構成するマクス自体をストライプ状に形成し、この
マスク幅を変えることにより成長される半導体結晶の組
成を変えることもできる。これを利用すれば、バンドギ
ャップエネルギが異なる複数の半導体層を含む半導体ス
トライプを一括した工程で形成することができる。この
ＭＯＶＰＥ法を用いて光半導体素子を製作した報告例の
うち、ＩｎＰ基板上で製作したものとして次のものがあ
る。
部を構成するマクス自体をストライプ状に形成し、この
マスク幅を変えることにより成長される半導体結晶の組
成を変えることもできる。これを利用すれば、バンドギ
ャップエネルギが異なる複数の半導体層を含む半導体ス
トライプを一括した工程で形成することができる。この
ＭＯＶＰＥ法を用いて光半導体素子を製作した報告例の
うち、ＩｎＰ基板上で製作したものとして次のものがあ
る。
【０００４】（１）ＥＡ−変調器として、λ＝１．４５
μｍ組成のバルクＩｎＧａＡｓＰ結晶からなる光吸収層
を選択ＭＯＶＰＥ法で形成し、このＥＡ−変調器の特性
としては、λ＝１．５５μｍのレーザ光に対して、消光
比２２ｄＢ（３Ｖ印加時）、変調帯域５ＧＨｚが得られ
ている。K.Komatsu. et.al, Optoelectronics Vol.9 N
o.2 pp241-250(1994)
μｍ組成のバルクＩｎＧａＡｓＰ結晶からなる光吸収層
を選択ＭＯＶＰＥ法で形成し、このＥＡ−変調器の特性
としては、λ＝１．５５μｍのレーザ光に対して、消光
比２２ｄＢ（３Ｖ印加時）、変調帯域５ＧＨｚが得られ
ている。K.Komatsu. et.al, Optoelectronics Vol.9 N
o.2 pp241-250(1994)
【０００５】（２）サブミクロン幅の活性層（λ＝１．
３μｍ組成のＩｎＧａＡｓＰ結晶）を選択ＭＯＶＰＥ法
により形成し、利得２０ｄＢ、飽和出力＋８ｄＢｍの偏
光無依存型４チャンネルＬＤアンプアレイが報告されて
いる。S.Kitamura.et.al,IEEEPhotonics Technol.Lett.
Vol.7 pp147-148(1995)
３μｍ組成のＩｎＧａＡｓＰ結晶）を選択ＭＯＶＰＥ法
により形成し、利得２０ｄＢ、飽和出力＋８ｄＢｍの偏
光無依存型４チャンネルＬＤアンプアレイが報告されて
いる。S.Kitamura.et.al,IEEEPhotonics Technol.Lett.
Vol.7 pp147-148(1995)
【０００６】（３）光変調器集積型ＤＦＢ−ＬＤ（レー
ザダイオード）として、ＭＱＷの活性層及び光吸収層を
１回の結晶成長で同時に形成し、さらにそれらの層をク
ラッド層で覆う構造となっている。このＤＦＢ−ＬＤ
は、λ＝１．５５μｍの単一波長で発振し、光出力１．
８ｍＷで消光比２２ｄＢ（２Ｖ印加時）の特性を得てい
る。T.Sasaki and I.Mito,OFC/IOOC '93 Technical Dig
est ThK1 pp210-212(1993)
ザダイオード）として、ＭＱＷの活性層及び光吸収層を
１回の結晶成長で同時に形成し、さらにそれらの層をク
ラッド層で覆う構造となっている。このＤＦＢ−ＬＤ
は、λ＝１．５５μｍの単一波長で発振し、光出力１．
８ｍＷで消光比２２ｄＢ（２Ｖ印加時）の特性を得てい
る。T.Sasaki and I.Mito,OFC/IOOC '93 Technical Dig
est ThK1 pp210-212(1993)
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、選択Ｍ
ＯＶＰＥ法を用いてＩｎＧａＡｓ結晶、或いはλ＝１．
５５μｍより長波組成のバルクＩｎＧａＡｓＰ結晶を活
性層等にもつ光半導体素子を製造する場合には、次のよ
うな問題が発生している。すなわち、図４に示すよう
に、ｎ型ＩｎＰ基板３１上にマスク３２を形成し、この
マスク３２の空隙部にＩｎＰ結晶３３からなるバッファ
層３３を形成した後、その上に長波組成のＩｎＧａＡｓ
Ｐ結晶、或いはＩｎＧａＡｓ結晶からなる活性層３４を
成長しようとした場合、ＩｎＰ結晶からのＰ元素の離
脱、或いはＩｎＰ結晶中のＰ元素とＡｓ元素の置換が生
じ、これにより形成されたＩｎＰ結晶の一部が崩れてし
まうことがある。この場合、上層に形成されるＩｎＧａ
ＡｓＰ結晶或いはＩｎＧａＡｓ結晶自体も良好に形成さ
れなくなる。また、活性層３４の上にＩｎＰ結晶のカバ
ー層３５を形成する場合も同じである。この現象は形成
される半導体結晶の端部で顕著に生じるため、空隙部と
して領域の狭いストライプ状空隙部を用いて活性層を含
む半導体ストライプ層を形成する場合に問題となる。
ＯＶＰＥ法を用いてＩｎＧａＡｓ結晶、或いはλ＝１．
５５μｍより長波組成のバルクＩｎＧａＡｓＰ結晶を活
性層等にもつ光半導体素子を製造する場合には、次のよ
うな問題が発生している。すなわち、図４に示すよう
に、ｎ型ＩｎＰ基板３１上にマスク３２を形成し、この
マスク３２の空隙部にＩｎＰ結晶３３からなるバッファ
層３３を形成した後、その上に長波組成のＩｎＧａＡｓ
Ｐ結晶、或いはＩｎＧａＡｓ結晶からなる活性層３４を
成長しようとした場合、ＩｎＰ結晶からのＰ元素の離
脱、或いはＩｎＰ結晶中のＰ元素とＡｓ元素の置換が生
じ、これにより形成されたＩｎＰ結晶の一部が崩れてし
まうことがある。この場合、上層に形成されるＩｎＧａ
ＡｓＰ結晶或いはＩｎＧａＡｓ結晶自体も良好に形成さ
れなくなる。また、活性層３４の上にＩｎＰ結晶のカバ
ー層３５を形成する場合も同じである。この現象は形成
される半導体結晶の端部で顕著に生じるため、空隙部と
して領域の狭いストライプ状空隙部を用いて活性層を含
む半導体ストライプ層を形成する場合に問題となる。
【０００８】なお、前記した（１）〜（３）の報告にお
いては、このような問題は報告されていない。これは、
各報告では、活性層、光吸収層、光ガイド層等の素子特
性に影響の大きな部分において、ＩｎＧａＡｓ結晶、或
いはλ＝１．５μｍより長波組成のＩｎＧａＡｓＰ結晶
とＩｎＰ結晶が互いに積層して直に接する構造がとられ
ていないためである。また、（１），（２）では、バル
クＩｎＧａＡｓＰ結晶がＩｎＰ層に直に挟まれているも
ののＩｎＧａＡｓＰ結晶の組成は前記した問題が生じる
ほど長波組成ではない。また、（３）は活性層がバルク
ではなくＭＱＷ構造であり、ＭＱＷ構造は厚さ１０００
Å程度のＳＣＨ層に上下から挟まれている。ＳＣＨ層
は、ＭＱＷ及びこれを埋め込むＩｎＰ結晶等からなる光
導波路における光分布を調節するための層であり、この
ＭＱＷは１．５μｍ以上の長波組成ＩｎＧａＡｓＰ結晶
からなるウェル層を含んでいるものの、ＳＣＨ層がある
ためＩｎＰ結晶と直に接してはいないためである。
いては、このような問題は報告されていない。これは、
各報告では、活性層、光吸収層、光ガイド層等の素子特
性に影響の大きな部分において、ＩｎＧａＡｓ結晶、或
いはλ＝１．５μｍより長波組成のＩｎＧａＡｓＰ結晶
とＩｎＰ結晶が互いに積層して直に接する構造がとられ
ていないためである。また、（１），（２）では、バル
クＩｎＧａＡｓＰ結晶がＩｎＰ層に直に挟まれているも
ののＩｎＧａＡｓＰ結晶の組成は前記した問題が生じる
ほど長波組成ではない。また、（３）は活性層がバルク
ではなくＭＱＷ構造であり、ＭＱＷ構造は厚さ１０００
Å程度のＳＣＨ層に上下から挟まれている。ＳＣＨ層
は、ＭＱＷ及びこれを埋め込むＩｎＰ結晶等からなる光
導波路における光分布を調節するための層であり、この
ＭＱＷは１．５μｍ以上の長波組成ＩｎＧａＡｓＰ結晶
からなるウェル層を含んでいるものの、ＳＣＨ層がある
ためＩｎＰ結晶と直に接してはいないためである。
【０００９】しかしながら、実際に１．５５μｍ帯ＬＤ
アンプを製作しようとした場合には、前記した各報告の
場合と異なり、ＩｎＰ結晶層上にバルクＩｎＧａＡｓ結
晶を活性層として設ける必要があるため、前記したＩｎ
Ｐ結晶の崩れが生じてしまうことになる。また、選択Ｍ
ＯＶＰＥ法において、ＩｎＧａＡｓ結晶、或いはλ＝
１．５μｍより長波組成のＩｎＧａＡｓ結晶を１．１μ
ｍより短波組成のＩｎＧａＡｓＰ層と直に接して形成し
ようと試みると、前記と同様にＩｎＰ結晶の崩れが生じ
てしまうことになる。本発明の目的は、このような結晶
の崩れを防止した半導体層をＭＯＶＰＥ法に製造するこ
とを可能にした光半導体素子及びその製造方法を提供す
ることにある。
アンプを製作しようとした場合には、前記した各報告の
場合と異なり、ＩｎＰ結晶層上にバルクＩｎＧａＡｓ結
晶を活性層として設ける必要があるため、前記したＩｎ
Ｐ結晶の崩れが生じてしまうことになる。また、選択Ｍ
ＯＶＰＥ法において、ＩｎＧａＡｓ結晶、或いはλ＝
１．５μｍより長波組成のＩｎＧａＡｓ結晶を１．１μ
ｍより短波組成のＩｎＧａＡｓＰ層と直に接して形成し
ようと試みると、前記と同様にＩｎＰ結晶の崩れが生じ
てしまうことになる。本発明の目的は、このような結晶
の崩れを防止した半導体層をＭＯＶＰＥ法に製造するこ
とを可能にした光半導体素子及びその製造方法を提供す
ることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の光半導体素子
は、ＩｎＰ結晶或いはＩｎＧａＡｓＰ結晶からなるバッ
ファ層と、ＩｎＧａＡｓ結晶或いはλ＝１．５μｍより
長波組成のＩｎＧａＡｓＰ結晶からなる活性層と、Ｉｎ
Ｐ結晶或いはＩｎＧａＡｓＰ結晶からなるカバー層を積
層したストライプ構造を有する光半導体素子において、
前記バッファ層と活性層との間、又は活性層とカバー層
との間の少なくとも一方にＩｎＧａＡｓＰ結晶からな
り、前記活性層の厚さの略１／１０の厚さの中間層を有
することを特徴としている。ここで、中間層はλ＝１．
１〜１．４μｍ組成またはλ＝１．１μｍより短波組成
であり、また、中間層は５００Å以下の厚さであること
が好ましい。
は、ＩｎＰ結晶或いはＩｎＧａＡｓＰ結晶からなるバッ
ファ層と、ＩｎＧａＡｓ結晶或いはλ＝１．５μｍより
長波組成のＩｎＧａＡｓＰ結晶からなる活性層と、Ｉｎ
Ｐ結晶或いはＩｎＧａＡｓＰ結晶からなるカバー層を積
層したストライプ構造を有する光半導体素子において、
前記バッファ層と活性層との間、又は活性層とカバー層
との間の少なくとも一方にＩｎＧａＡｓＰ結晶からな
り、前記活性層の厚さの略１／１０の厚さの中間層を有
することを特徴としている。ここで、中間層はλ＝１．
１〜１．４μｍ組成またはλ＝１．１μｍより短波組成
であり、また、中間層は５００Å以下の厚さであること
が好ましい。
【００１１】また、本発明の製造方法は、半導体基板上
にＩｎＰ結晶或いはＩｎＧａＡｓＰ結晶からなるバッフ
ァ層と、ＩｎＧａＡｓ結晶或いはλ＝１．５μｍより長
波組成のＩｎＧａＡｓＰ結晶からなる活性層と、ＩｎＰ
結晶或いはＩｎＧａＡｓＰ結晶からなるカバー層とを積
層したストライプ構造を形成するに際し、前記バッファ
層又は活性層を形成した後に、その上にＩｎＧａＡｓＰ
結晶で活性層の膜厚の略１／１０の厚さの中間層を形成
し、その上に活性層又はカバー層を形成することを特徴
とする。ここで、中間層は、λ＝１．１〜１．４μｍ組
成またはλ＝１．１μｍより短波組成であり、また、バ
ッファ層、活性層、カバー層、及び中間層はＭＯＶＰＥ
法により成長することが好ましい。
にＩｎＰ結晶或いはＩｎＧａＡｓＰ結晶からなるバッフ
ァ層と、ＩｎＧａＡｓ結晶或いはλ＝１．５μｍより長
波組成のＩｎＧａＡｓＰ結晶からなる活性層と、ＩｎＰ
結晶或いはＩｎＧａＡｓＰ結晶からなるカバー層とを積
層したストライプ構造を形成するに際し、前記バッファ
層又は活性層を形成した後に、その上にＩｎＧａＡｓＰ
結晶で活性層の膜厚の略１／１０の厚さの中間層を形成
し、その上に活性層又はカバー層を形成することを特徴
とする。ここで、中間層は、λ＝１．１〜１．４μｍ組
成またはλ＝１．１μｍより短波組成であり、また、バ
ッファ層、活性層、カバー層、及び中間層はＭＯＶＰＥ
法により成長することが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明の基本構成に基づく実
施形態を示す斜視図であり、図４に示した従来構成と対
比した図である。ｎ型ＩｎＰ基板１にＳｉＯ2 膜でマス
ク２を形成し、細幅のストライプ状空隙部を形成する。
そして、このストライプ状空隙部に露呈された基板１の
表面にＭＯＶＰＥ法によりｎ型ＩｎＰバッファ層３、ア
ンドープＩｎＧａＡｓ活性層４、ｐ型ＩｎＰカバー層５
からなるメサストライプ６を形成する。ここで、ＩｎＰ
層とＩｎＧａＡｓ層とが直に接している前記バッファ層
３と活性層４との間、及び活性層４とカバー層５との間
にはそれぞれλ１．１〜１．４μｍ組成のＩｎＧａＡｓ
Ｐ結晶からなる中間層７，８を挿入している。
参照して説明する。図１は本発明の基本構成に基づく実
施形態を示す斜視図であり、図４に示した従来構成と対
比した図である。ｎ型ＩｎＰ基板１にＳｉＯ2 膜でマス
ク２を形成し、細幅のストライプ状空隙部を形成する。
そして、このストライプ状空隙部に露呈された基板１の
表面にＭＯＶＰＥ法によりｎ型ＩｎＰバッファ層３、ア
ンドープＩｎＧａＡｓ活性層４、ｐ型ＩｎＰカバー層５
からなるメサストライプ６を形成する。ここで、ＩｎＰ
層とＩｎＧａＡｓ層とが直に接している前記バッファ層
３と活性層４との間、及び活性層４とカバー層５との間
にはそれぞれλ１．１〜１．４μｍ組成のＩｎＧａＡｓ
Ｐ結晶からなる中間層７，８を挿入している。
【００１３】したがって、このような光半導体素子で
は、ＭＯＶＰＥ法により、バッファ層３、中間層７、活
性層４、中間層８、カバー層５を順次成長してメサスト
ライプ６を形成しているため、バッファ層３及びカバー
層５のＩｎＰと、活性層４のＩｎＧａＡｓとは中間層
７，８により直接に接触することがなく、各層の間で元
素の置換が生じることがなくなり、それぞれ下地の層の
結晶の崩れが防止される。この中間層７，８は、活性層
４の厚さに対して１／１０程度の厚さであり、活性層４
とこれを挟むバッファ層３及びカバー層５からなる光導
波路における光分布に大きな影響を与えないようにす
る。一方、中間層７，８の厚さは少なくとも１００Å程
度以上は必要であり、これよりも薄いと中間層を挿入し
た効果が発揮されなくなる。
は、ＭＯＶＰＥ法により、バッファ層３、中間層７、活
性層４、中間層８、カバー層５を順次成長してメサスト
ライプ６を形成しているため、バッファ層３及びカバー
層５のＩｎＰと、活性層４のＩｎＧａＡｓとは中間層
７，８により直接に接触することがなく、各層の間で元
素の置換が生じることがなくなり、それぞれ下地の層の
結晶の崩れが防止される。この中間層７，８は、活性層
４の厚さに対して１／１０程度の厚さであり、活性層４
とこれを挟むバッファ層３及びカバー層５からなる光導
波路における光分布に大きな影響を与えないようにす
る。一方、中間層７，８の厚さは少なくとも１００Å程
度以上は必要であり、これよりも薄いと中間層を挿入し
た効果が発揮されなくなる。
【００１４】ここで、前記中間層と従来技術におけるＳ
ＣＨ層とを比較すると、ＳＣＨ層も結晶層間に介在され
ることで上下の結晶の直接接触が回避されて元素の置換
が防止される点では同じであるが、ＳＣＨ層はＭＱＷ構
造で必要とされて光分布に影響を与えて調整する層であ
り、本発明のようなバルク活性層に通常用いられるもの
ではない。また、ＳＣＨ層の厚さは１０００Åと前記中
間層に比較すると厚いものとなっており、前記中間層の
ように薄く形成した場合には本来の機能は発揮されなく
なる。
ＣＨ層とを比較すると、ＳＣＨ層も結晶層間に介在され
ることで上下の結晶の直接接触が回避されて元素の置換
が防止される点では同じであるが、ＳＣＨ層はＭＱＷ構
造で必要とされて光分布に影響を与えて調整する層であ
り、本発明のようなバルク活性層に通常用いられるもの
ではない。また、ＳＣＨ層の厚さは１０００Åと前記中
間層に比較すると厚いものとなっており、前記中間層の
ように薄く形成した場合には本来の機能は発揮されなく
なる。
【００１５】図２は本発明をＬＤアンプに適用した実施
形態の斜視図である。このＬＤアンプは、λ＝１．５５
μｍ光増幅用の素子として用いられ、素子長は７００μ
ｍである。ｎ型ＩｎＰ基板１１上の中央部にはλ＝１．
６μｍ組成の幅０．５μｍ、厚さ３０００ÅのＩｎＧａ
ＡｓＰ活性層１４を含む半導体ストライプ１６が形成さ
れている。この半導体ストライプ１６は、後述するよう
にｎ型ＩｎＰ結晶からなるバッファ層１３と、１．３５
μｍ組成のアンドープＩｎＧａＡｓＰ結晶の中間層１７
と、１．５５μｍ組成のアンドープＩｎＧａＡｓＰ結晶
の活性層１４と、１．３５μｍ組成のアンドープＩｎＧ
ａＡｓＰ結晶の中間層１８と、ｐ型ＩｎＰ結晶のカバー
層１５とで構成される。さらに、この半導体ストライプ
１６をｐ型ＩｎＰ結晶からなるクラッド層１９で覆って
いる。また、このクラッド層１９の上にはキャップ層２
０が形成され。かつ絶縁膜２１で被覆した上で、その開
口部２１ａには前記キャップ層２０に接続された電極２
２が形成されている。
形態の斜視図である。このＬＤアンプは、λ＝１．５５
μｍ光増幅用の素子として用いられ、素子長は７００μ
ｍである。ｎ型ＩｎＰ基板１１上の中央部にはλ＝１．
６μｍ組成の幅０．５μｍ、厚さ３０００ÅのＩｎＧａ
ＡｓＰ活性層１４を含む半導体ストライプ１６が形成さ
れている。この半導体ストライプ１６は、後述するよう
にｎ型ＩｎＰ結晶からなるバッファ層１３と、１．３５
μｍ組成のアンドープＩｎＧａＡｓＰ結晶の中間層１７
と、１．５５μｍ組成のアンドープＩｎＧａＡｓＰ結晶
の活性層１４と、１．３５μｍ組成のアンドープＩｎＧ
ａＡｓＰ結晶の中間層１８と、ｐ型ＩｎＰ結晶のカバー
層１５とで構成される。さらに、この半導体ストライプ
１６をｐ型ＩｎＰ結晶からなるクラッド層１９で覆って
いる。また、このクラッド層１９の上にはキャップ層２
０が形成され。かつ絶縁膜２１で被覆した上で、その開
口部２１ａには前記キャップ層２０に接続された電極２
２が形成されている。
【００１６】図３は図２のＬＤアンプの製造方法を工程
順に示す図である。先ず、図３（ａ）のように、表面が
（１００）面のｎ型ＩｎＰ基板１１上に＜０１１＞方向
に間隔０．８μｍの空隙部１２ａを挟んで一対のストラ
イプ状のマスク１２を形成する。このマスク１２は、そ
れぞれ幅１５μｍ、厚さ７００ÅのＳｉＯ2 膜で構成さ
れる。
順に示す図である。先ず、図３（ａ）のように、表面が
（１００）面のｎ型ＩｎＰ基板１１上に＜０１１＞方向
に間隔０．８μｍの空隙部１２ａを挟んで一対のストラ
イプ状のマスク１２を形成する。このマスク１２は、そ
れぞれ幅１５μｍ、厚さ７００ÅのＳｉＯ2 膜で構成さ
れる。
【００１７】次いで、図３（ｂ）のように、選択ＭＯＶ
ＰＥ法により、前記空隙部１２ａにｎ型ＩｎＰ結晶を厚
さ１０００Åに成長してバッファ層１３を形成し、その
上に１．３５μｍ組成のアンドープＩｎＧａＡｓＰ結晶
を厚さ２００Åに成長して中間層１７を形成し、しかる
上でその上に１．５５μｍ組成のアンドープＩｎＧａＡ
ｓＰ結晶を厚さ３０００Åに成長して活性層１４を成長
する。さらに、その上に１．３５μｍ組成のアンドープ
ＩｎＧａＡｓＰ結晶を厚さ２００Åに成長して中間層１
８を形成し、しかる上でその上にｐ型ＩｎＰ結晶を厚さ
１０００Åに成長してカバー層１５を形成する。これに
より、半導体ストライプ１６が形成される。
ＰＥ法により、前記空隙部１２ａにｎ型ＩｎＰ結晶を厚
さ１０００Åに成長してバッファ層１３を形成し、その
上に１．３５μｍ組成のアンドープＩｎＧａＡｓＰ結晶
を厚さ２００Åに成長して中間層１７を形成し、しかる
上でその上に１．５５μｍ組成のアンドープＩｎＧａＡ
ｓＰ結晶を厚さ３０００Åに成長して活性層１４を成長
する。さらに、その上に１．３５μｍ組成のアンドープ
ＩｎＧａＡｓＰ結晶を厚さ２００Åに成長して中間層１
８を形成し、しかる上でその上にｐ型ＩｎＰ結晶を厚さ
１０００Åに成長してカバー層１５を形成する。これに
より、半導体ストライプ１６が形成される。
【００１８】このとき、活性層１４を成長する際には、
下地のバッファ層１３との間に中間層１７が存在してい
るため、活性層１４とバッファ層１３との間で元素の置
換が生じることがなく、バッファ層１３における結晶の
崩れが防止される。また、同様にカバー層１５を形成す
る際には、下地の活性層１４との間に中間層１８が存在
しているため、活性層１４とカバー層１５との間で元素
の置換が生じることがなく、活性層１４における結晶の
崩れが防止される。
下地のバッファ層１３との間に中間層１７が存在してい
るため、活性層１４とバッファ層１３との間で元素の置
換が生じることがなく、バッファ層１３における結晶の
崩れが防止される。また、同様にカバー層１５を形成す
る際には、下地の活性層１４との間に中間層１８が存在
しているため、活性層１４とカバー層１５との間で元素
の置換が生じることがなく、活性層１４における結晶の
崩れが防止される。
【００１９】次いで、図３（ｃ）のように、前記半導体
ストライプ１６の両側のマスク１２を部分的に除去して
空隙部１２ａを７μｍに拡大する。そして、図３（ｄ）
のように、選択ＭＯＶＰＥ法により、前記半導体ストラ
イプ１６を覆うように、ｐ型ＩｎＰ結晶を厚さ５μｍに
成長してクラッド層１９を形成し、さらにその上にｐ +
型ＩｎＧａＡｓ結晶を厚さ３０００Åに成長してキャッ
プ層２０を形成する。このとき、半導体ストライプ１６
が存在しない領域にもクラッド層１９が形成され、かつ
クラッド層１９の水平面上にのみキャップ層２０が形成
される。
ストライプ１６の両側のマスク１２を部分的に除去して
空隙部１２ａを７μｍに拡大する。そして、図３（ｄ）
のように、選択ＭＯＶＰＥ法により、前記半導体ストラ
イプ１６を覆うように、ｐ型ＩｎＰ結晶を厚さ５μｍに
成長してクラッド層１９を形成し、さらにその上にｐ +
型ＩｎＧａＡｓ結晶を厚さ３０００Åに成長してキャッ
プ層２０を形成する。このとき、半導体ストライプ１６
が存在しない領域にもクラッド層１９が形成され、かつ
クラッド層１９の水平面上にのみキャップ層２０が形成
される。
【００２０】しかる後、図２に示したように、全面を３
０００Åの厚さのＳｉＯ2 膜からなる絶縁膜２１で覆
い、キャップ層２０の水平面上のみ絶縁膜を選択的に除
去して開口２１ａを開設した上で、厚さ４０００Å，５
００ÅのＡｕ膜及びＴｉ膜を被着して電極２２を形成す
る。その後、アロイ処理、裏面研磨、裏面電極を形成し
た後、開口２１ａの領域でへき開を行い、素子長７００
μｍに切り出し、両端面を無反射被覆してＬＤアンプを
完成した。
０００Åの厚さのＳｉＯ2 膜からなる絶縁膜２１で覆
い、キャップ層２０の水平面上のみ絶縁膜を選択的に除
去して開口２１ａを開設した上で、厚さ４０００Å，５
００ÅのＡｕ膜及びＴｉ膜を被着して電極２２を形成す
る。その後、アロイ処理、裏面研磨、裏面電極を形成し
た後、開口２１ａの領域でへき開を行い、素子長７００
μｍに切り出し、両端面を無反射被覆してＬＤアンプを
完成した。
【００２１】このように、このＬＤアンプでは、バッフ
ァ層１３と活性層１４との間、活性層１４とカバー層１
５との間にそれぞれ薄い中間層１７，１８を設けている
ので、その製造に際して隣接する結晶層の間での元素の
置換が防止でき、結晶の崩れが生じることがない良好な
特性の活性層構造及びこれを含む半導体ストライプを得
ることができる。
ァ層１３と活性層１４との間、活性層１４とカバー層１
５との間にそれぞれ薄い中間層１７，１８を設けている
ので、その製造に際して隣接する結晶層の間での元素の
置換が防止でき、結晶の崩れが生じることがない良好な
特性の活性層構造及びこれを含む半導体ストライプを得
ることができる。
【００２２】ここで、本発明における中間層は、λ＝
１．１〜１．４μｍのＩｎＧａＡｓＰ結晶を用いても、
実施形態と同様に１．５μｍより長波組成のＩｎＧａＡ
ｓＰ活性層を良好に形成することができる。また、バッ
ファ層或いはカバー層として、λ＝１．１μｍより短波
組成のＩｎＧａＡｓＰ層を用いた場合でも、同様に良好
な活性層を形成することができる。さらに、本発明はＩ
ｎＰバッファ層及びカバー層の間にＩｎＧａＡｓ活性層
を形成する場合でも同様に適用することが可能である。
１．１〜１．４μｍのＩｎＧａＡｓＰ結晶を用いても、
実施形態と同様に１．５μｍより長波組成のＩｎＧａＡ
ｓＰ活性層を良好に形成することができる。また、バッ
ファ層或いはカバー層として、λ＝１．１μｍより短波
組成のＩｎＧａＡｓＰ層を用いた場合でも、同様に良好
な活性層を形成することができる。さらに、本発明はＩ
ｎＰバッファ層及びカバー層の間にＩｎＧａＡｓ活性層
を形成する場合でも同様に適用することが可能である。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、ＩｎＰ結
晶或いはＩｎＧａＡｓＰ結晶からなるバッファ層と、Ｉ
ｎＧａＡｓ結晶或いはλ＝１．５μｍより長波組成のＩ
ｎＧａＡｓＰ結晶からなる活性層と、ＩｎＰ結晶或いは
ＩｎＧａＡｓＰ結晶からなるカバー層を積層したストラ
イプ構造において、バッファ層と活性層との間又は活性
層とカバー層との間の少なくとも一方の間にＩｎＧａＡ
ｓＰ結晶からなり、活性層の厚さの略１／１０の厚さの
中間層を有しているので、ストライプ構造を製造する際
に、バッファ層及びカバー層と活性層との間での元素の
置換が防止でき、下地となる層の結晶の崩れが防止で
き、良好なストライプ構造を製造することができる。
晶或いはＩｎＧａＡｓＰ結晶からなるバッファ層と、Ｉ
ｎＧａＡｓ結晶或いはλ＝１．５μｍより長波組成のＩ
ｎＧａＡｓＰ結晶からなる活性層と、ＩｎＰ結晶或いは
ＩｎＧａＡｓＰ結晶からなるカバー層を積層したストラ
イプ構造において、バッファ層と活性層との間又は活性
層とカバー層との間の少なくとも一方の間にＩｎＧａＡ
ｓＰ結晶からなり、活性層の厚さの略１／１０の厚さの
中間層を有しているので、ストライプ構造を製造する際
に、バッファ層及びカバー層と活性層との間での元素の
置換が防止でき、下地となる層の結晶の崩れが防止で
き、良好なストライプ構造を製造することができる。
【００２４】また、本発明の製造方法では、半導体基板
上にＩｎＰ結晶或いはＩｎＧａＡｓＰ結晶からなるバッ
ファ層と、ＩｎＧａＡｓ結晶或いはλ＝１．５μｍより
長波組成のＩｎＧａＡｓＰ結晶からなる活性層と、Ｉｎ
Ｐ結晶或いはＩｎＧａＡｓＰ結晶からなるカバー層を積
層したストライプ構造を形成するに際し、前記バッファ
層又は活性層を形成した後に、その上にＩｎＧａＡｓＰ
結晶からなる中間層を活性層の厚さの略１／１０の厚さ
に形成し、その上に活性層又はカバー層を形成すること
により、前記した本発明の光半導体素子を好適に製造す
ることが可能となる。
上にＩｎＰ結晶或いはＩｎＧａＡｓＰ結晶からなるバッ
ファ層と、ＩｎＧａＡｓ結晶或いはλ＝１．５μｍより
長波組成のＩｎＧａＡｓＰ結晶からなる活性層と、Ｉｎ
Ｐ結晶或いはＩｎＧａＡｓＰ結晶からなるカバー層を積
層したストライプ構造を形成するに際し、前記バッファ
層又は活性層を形成した後に、その上にＩｎＧａＡｓＰ
結晶からなる中間層を活性層の厚さの略１／１０の厚さ
に形成し、その上に活性層又はカバー層を形成すること
により、前記した本発明の光半導体素子を好適に製造す
ることが可能となる。
【図１】本発明の基本構成にかかる第１の実施形態の要
部の斜視図である。
部の斜視図である。
【図２】本発明をＬＤアンプに適用した第２の実施形態
の一部を破断した要部の斜視図である。
の一部を破断した要部の斜視図である。
【図３】図２のＬＤアンプの製造方法の一部の工程を示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図４】従来の構造とその問題点を説明するための斜視
図である。
図である。
【符号の説明】 １，１１ 基板 ２，１２ マスク ３，１３ バッファ層 ４，１４ 活性層 ５，１５ カバー層 ６，１６ 半導体ストライプ ７，８，１７，１８ 中間層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01S 3/18 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (7)
- 【請求項１】 ＩｎＰ結晶或いはＩｎＧａＡｓＰ結晶か
らなるバッファ層と、ＩｎＧａＡｓ結晶或いはλ＝１．
５μｍより長波組成のＩｎＧａＡｓＰ結晶からなる活性
層と、ＩｎＰ結晶或いはＩｎＧａＡｓＰ結晶からなるカ
バー層を積層したストライプ構造を有する光半導体素子
において、前記バッファ層と活性層及び活性層とカバー
層の少なくとも一方の間にＩｎＧａＡｓＰ結晶からな
り、前記活性層の厚さの略１／１０の厚さの中間層を有
することを特徴とする光半導体素子。 - 【請求項２】 前記中間層はλ＝１．１〜１．４μｍ組
成またはλ＝１．１μｍより短波組成である請求項１に
記載の光半導体素子。 - 【請求項３】 前記活性層とバッファ層及びカバー層で
半導体ストライプが形成され、この半導体ストライプを
半導体基板上に形成してクラッド層で被覆し、かつこの
クラッド層の上面にキャップ層を有するＬＤアンプとし
て構成されてなる請求項１または２に記載の光半導体素
子。 - 【請求項４】 半導体基板上にＩｎＰ結晶或いはＩｎＧ
ａＡｓＰ結晶からなるバッファ層と、ＩｎＧａＡｓ結晶
或いはλ＝１．５μｍより長波組成のＩｎＧａＡｓＰ結
晶からなる活性層と、ＩｎＰ結晶或いはＩｎＧａＡｓＰ
結晶からなるカバー層とを積層したストライプ構造を形
成するに際し、前記バッファ層又は活性層を形成した後
に、その上にＩｎＧａＡｓＰ結晶で前記活性層の厚さの
略１／１０の厚さの中間層を形成し、その上に活性層ま
たはカバー層を形成することを特徴とする光半導体素子
の製造方法。 - 【請求項５】 半導体基板上に空隙部を有するマスクを
形成する工程と、前記空隙部内にＩｎＰ結晶或いはＩｎ
ＧａＡｓＰ結晶からなるバッファ層を成長する工程と、
このバッファ層の上にＩｎＧａＡｓＰ結晶からなる第１
の中間層を成長する工程と、前記第１の中間層の上にＩ
ｎＧａＡｓ結晶或いはλ＝１．５μｍより長波組成のＩ
ｎＧａＡｓＰ結晶からなる活性層を形成する工程と、こ
のバッファ層の上にＩｎＧａＡｓＰ結晶からなる第２の
中間層を成長する工程と、前記第２の中間層の上にＩｎ
Ｐ結晶或いはＩｎＧａＡｓＰ結晶からなるカバー層を成
長する工程とを含み、前記第１及び第２の中間層は前記
活性層の厚さの略１／１ ０の厚さに形成することを特徴
とする光半導体素子の製造方法。 - 【請求項６】 前記バッファ層、活性層、カバー層、及
び中間層をＭＯＶＰＥ法により成長する請求項４又は５
に記載の光半導体素子の製造方法。 - 【請求項７】 前記中間層は、λ＝１．１〜１．４μｍ
組成またはλ＝１．１μｍより短波組成である請求項６
に記載の光半導体素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7269127A JP2914249B2 (ja) | 1995-09-23 | 1995-09-23 | 光半導体素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7269127A JP2914249B2 (ja) | 1995-09-23 | 1995-09-23 | 光半導体素子及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0992935A JPH0992935A (ja) | 1997-04-04 |
| JP2914249B2 true JP2914249B2 (ja) | 1999-06-28 |
Family
ID=17468070
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7269127A Expired - Fee Related JP2914249B2 (ja) | 1995-09-23 | 1995-09-23 | 光半導体素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2914249B2 (ja) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03174793A (ja) * | 1989-09-04 | 1991-07-29 | Hitachi Ltd | 半導体レーザ |
| JPH0750815B2 (ja) * | 1990-08-24 | 1995-05-31 | 日本電気株式会社 | 半導体光集積素子の製造方法 |
| JPH04146682A (ja) * | 1990-10-09 | 1992-05-20 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 分布帰還型半導体レーザ |
| JPH05235477A (ja) * | 1992-02-19 | 1993-09-10 | Nec Corp | 光半導体素子の製造方法 |
| JP2833952B2 (ja) * | 1992-12-21 | 1998-12-09 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザ |
| JP2692560B2 (ja) * | 1993-12-27 | 1997-12-17 | 日本電気株式会社 | 光半導体素子とその製造方法 |
-
1995
- 1995-09-23 JP JP7269127A patent/JP2914249B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0992935A (ja) | 1997-04-04 |
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