JP4953392B2 - 光半導体装置 - Google Patents
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Description
この後、図6或いは7において回折格子上にInP層等の再成長を行うが、ここで素子抵抗増大の問題が存在する。それは図7のように回折格子の形成時や大気に曝すことにより回折格子上にSiやO等のn型の不純物が必ず付着するためにこの界面領域でp層の等価的なキャリア濃度が下がり抵抗が増大する。InP等の化合物半導体のp型の抵抗率はn型に比べて高く、キャリア濃度が低いとより抵抗率が上がるために抵抗の増大は顕著となる。図7において701はSiやOのn型の不純物である。不純物を取る一つの方法は再成長前に真空中で高温にして飛ばしてしまう方法である。しかし、化合物半導体、特にInGaAsPやInPで凹凸の有る構造は500℃以上の高温で放置すると凹凸形状が崩れてしまい平坦になり回折格子の効果が無くなる。もう1つの方法は過剰にp型のドーピングを行うキャリア補償の方法である。InPまたはInGaAsPのp型ドーパントにはZnが用いられており、図5の結晶成長時、或いは再成長時に多量のZnを導入すれば良い。しかし、一般にInP層のZnの飽和濃度は小さいため、図7の構造において回折格子の底部に露出している507のInP層領域のキャリア補償は難しく抵抗増大の原因となる。
さらに本発明が解決しようとする第2の課題は単一モードで発振するリッジ型レーザにおいて素子抵抗が小さくかつ回折格子の結合係数とリッジ形状の幅が独立に制御できる構造の半導体レーザまたは半導体レーザ集積化光源を提供することにある。また、本発明が解決しようする第3の課題は素子抵抗が小さい単一モードで発振する半導体レーザにおいて回折格子の結合係数が大きくかつレーザ特性特にしきい電流と効率が高温でも劣化しない構造を有する半導体レーザまたは半導体レーザ集積化光源を提供することにある。
上記の第2の課題はInP基板上に複数の積層された層を有し、InGaAlAsからなる多重量子井戸活性層の上にInGaAlAsの光ガイド層、InAlAs電子ストッパ層、回折格子を有するInGaAsP層、InPスペーサ層、InGaAsPエッチストップ層、InPクラッド層が順に積層され、当該回折格子を有するInGaAsP層の回折格子の凹凸の深さが回折格子を有するInGaAsP層の厚さより小さいことを特徴とする光半導体装置により達成される。
また、上記の第3の課題は回折格子を有するInGaAsP層の一部が多重量子井戸層で構成されることを特徴とする光半導体装置により達成される。
尚、本実施例ではMQW回折格子層には一様にドーピングしているが、より急峻な吸収特性を得るために井戸層のみ或いはMQW回折格子層すべてをアンドープとしても良い。また、MQW回折格子をレーザの発振波長より短くしているが、レーザの発振波長と同一のMQW回折格子として利得結合型回折格子とすることもできる。この場合、回折格子が利得を有するためには105のSCH層と106の電子ストップ層の膜厚をレーザ特性が劣化しない程度に薄くしてある程度電子が回折格子に漏れるように調整する必要がある。
102 n型InAlAs層
103 n型InGaAlAs GRIN-SCH層
104 InGaAlAs-MQW層
105 p型InGaAlAs GRIN-SCH層
106 p型InAlAs電子ストップ層
107 p型InGaAsP回折格子層
108 p型InPクラッド層
109 p型InGaAs層
201 SiO2膜
301 SiO2保護膜
302 p側電極
303 n側電極
401 108のp型InPクラッド層のバンド構造
402 107のp型InGaAsP回折格子層のバンド構造
403 106のp型InAlAs電子ストップ層のバンド構造
404 105のp型InGaAlAs GRIN-SCH層のバンド構造
502 n型SCH層
503 活性層
504 p型SCH層
505 p型InP層
506 p型InGaAsPエッチストップ層
507 p型InP層
508 p型InGaAsP層
701 n型ドーパントの不純物
1001 108のp型InPクラッド層のバンド構造
1002 508のp型InGaAsP回折格子のバンド構造
1003 507のp型InP層のバンド構造
1101 InGaAlAs量子井戸層
1102 InGaAlAs障壁層
1103 InGaAsP量子井戸層
1104 InGaAsP障壁層
1301 p型InGaAlAs-SCH層
1302 n型InGaAlAs-SCH層
1402 回折格子が形成されたn型InGaAsP SCH層
1403 InGaAsP-MQW活性層
1404 p型InGaAsPのSCH層
1801 1.55μm帯InGaAlAs-MQW層
1802 組成波長が異なるInGaAsPが積層された回折格子層
1803 p型InPスペーサ層
1901 p型InGaAsP層
1902 p型InGaAsP-MQW回折格子層。
Claims (18)
- n型InP基板と、
前記n型InP基板上に形成されたInGaAlAsからなる多重量子井戸層と、
前記多重量子井戸層の上に形成されたp型InAlAs電子ストッパと、
前記p型InAlAs電子ストッパ層上に接して形成された回折格子を有するp型InGaAsP層と、
前記p型InGaAsP層上に形成されたp型InPクラッド層とを備え、
前記多重量子井戸層と前記電子ストッパとの間は、p型InGaAlAsで構成され、
前記回折格子を有するp型InGaAsP層の回折格子の凹部の深さがp型InGaAsP層の厚さより小さいことを特徴とする光半導体装置。 - n型InP基板と、
前記n型InP基板上に形成されたInGaAlAsからなる多重量子井戸層と、
前記多重量子井戸層の上に形成されたp型InAlAs電子ストッパと、
前記p型InAlAs電子ストッパ層上に接して形成された回折格子を有するp型InGaAsP層と、
前記回折格子を有するp型InGaAsP層の上に形成されたp型InPスペーサ層と、
前記p型InPスペーサ層の上に形成されたp型InGaAsPエッチストップ層と、
前記p型InGaAsPエッチストップ層の上に形成されたp型InPクラッド層と、を備え、
前記多重量子井戸層と前記電子ストッパとの間は、p型InGaAlAsで構成され、
前記回折格子を有するp型InGaAsP層の回折格子の凹部の深さが回折格子を有するp型InGaAsP層の厚さより小さく、
該p型InPスペーサ層の膜厚が該p型InGaAsP層の回折格子の凹部の深さより厚いことを特徴とする光半導体装置。 - n型InP基板と、
前記n型InP基板上に形成されたInGaAlAsからなる多重量子井戸層と、
前記多重量子井戸層の上に形成されたp型InAlAs電子ストッパと、
前記p型InAlAs電子ストッパ層上に接して形成された回折格子を有するp型InGaAsP層と、
前記回折格子を有するp型InGaAsP層の上に形成されたp型InAlAsスペーサ層と、
前記p型InPスペーサ層の上に形成されたp型InGaAsPエッチストップ層と、
前記p型InGaAsPエッチストップ層の上に形成されたp型InPクラッド層と、を備え、
前記多重量子井戸層と前記電子ストッパとの間は、p型InGaAlAsで構成され、
前記回折格子を有するp型InGaAsP層の回折格子の凹部の深さが回折格子を有するp型InGaAsP層の厚さより小さく、
該p型InPスペーサ層の膜厚が該p型InGaAsP層の回折格子の凹部の深さより厚いことを特徴とする光半導体装置。 - 請求項1の光半導体装置において、
前記回折格子を有するp型InGaAsP層の組成波長が1.15μm以上1.24μm以下であることを特徴とする光半導体装置。 - 請求項2の光半導体装置において、
前記回折格子を有するp型InGaAsP層の組成波長が1.15μm以上1.24μm以下であることを特徴とする光半導体装置。 - 請求項3の光半導体装置において、
前記回折格子を有するp型InGaAsP層の組成波長が1.15μm以上1.24μm以下であることを特徴とする光半導体装置。 - 請求項1の光半導体装置において
前記回折格子が有するp型InGaAsP層の一部が多重量子井戸層で構成されることを特徴とする光半導体装置。 - 請求項2の光半導体装置において、
前記回折格子が有するp型InGaAsP層の一部が多重量子井戸層で構成されることを特徴とする光半導体装置。 - 請求項3の光半導体装置において、
前記回折格子が有するp型InGaAsP層の一部が多重量子井戸層で構成されることを特徴とする光半導体装置。 - 請求項1の光半導体装置において、
前記p型InPクラッド層と前記回折格子を有するp型InGaAsP層との間にSiまたはOの不純物が存在することを特徴とする光半導体装置。 - 請求項2の光半導体装置において、
前記p型InPスペーサ層と前記回折格子を有するp型InGaAsP層との間にSiまたはOの不純物が存在することを特徴とする光半導体装置。 - 請求項1の光半導体装置において、
前記p型InPクラッド層がリッジメサストライプ形状を有し、該リッジストライプ形状の両脇底の半導体層には、前記回折格子を有するp型InGaAsP層が設けられ、該回折格子を有するp型InGaAsP層上には絶縁膜が設けれられたリッジ型レーザであることを特徴とする光半導体装置。 - 請求項2の光半導体装置において、
前記p型InPスペーサ層がリッジメサストライプ形状を有し、該リッジストライプ形状の両脇底の半導体層には、前記回折格子を有するp型InGaAsP層が設けられ、該回折格子を有するp型InGaAsP層上には絶縁膜が設けれられたリッジ型レーザであることを特徴とする光半導体装置。 - 請求項1の光半導体装置において、
前記レーザ構造が埋込型であることを特徴とする光半導体装置。 - 請求項1の光半導体装置において、
前記レーザ構造と電界吸収型変調器が集積化されていることを特徴とする光半導体装置。 - 請求項2の光半導体装置において、
前記レーザ構造と電界吸収型変調器が集積化されていることを特徴とする光半導体装置。 - 請求項12の光半導体装置において、
前記レーザ構造と電界吸収型変調器が集積化されていることを特徴とする光半導体装置。 - 請求項13の光半導体装置において、
前記レーザ構造と電界吸収型変調器が集積化されていることを特徴とする光半導体装置。
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