JP5185537B2 - 光半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
前記第2の領域において前記半絶縁性埋込半導体膜は、前記複数のダミーメサパターンの間を、前記半絶縁性埋込半導体膜の上面が、前記複数のダミーメサパターンの高さを下回らないような厚さで充填することを特徴とする光半導体装置を提供する。
図3(A)〜(D)は、本発明の第1の実施形態による光半導体装置40の構成を示す。
[第2の実施形態]
図6(A)〜(D)は、本発明の第2の実施形態による光半導体装置60の構成を示す。ただし図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
本発明の光半導体装置によれば、前記InP基板41の出射側端面においては、InPの(011)面あるいはそれに近い面よりなる出射面が得られ、光ファイバなどの光導波路、あるいは他の光半導体装置への結合が容易に達成される。また前記領域L1においてメサストライプM1中を導波される光波は前記領域L2におけるInP埋込層50でビーム径を増大させ、その結果、前記出射面50bにおいて反射が生じても、反射光のうち、前記メサストライプM1に注入されて戻り光を形成する割合はわずかであり、光通信システムの安定性が向上する。さらに前記メサストライプM1の埋込層が、半絶縁性InP膜であるため、p/n接合が含まれることがなく、半導体装置は、10Gbpsを超える高速で動作することが可能である。
(付記1)
(100)面を有する半導体基板と、
前記半導体基板上の第1の領域に形成され光を導波する導波路メサストライプと、
前記半導体基板上、前記第1の領域の前方の第2の領域に形成された複数のダミーメサパターンと、
前記半導体基板上に、前記第1の領域および第2の領域を連続して覆うように形成され、前記第1の領域において前記導波路メサストライプの左右を充填し、また前記第2の領域において前記複数のダミーメサパターンの間を充填する半絶縁性埋込半導体膜と、
を有することを特徴とする光半導体装置。
(付記2)
前記第1の領域において前記半絶縁性埋込半導体膜は、前記導波路メサストライプに沿って前記導波路メサストライプの両側に形成され前記導波路メサストライプの上面と一致するような高さの平坦面を形成する平坦部と、前記平坦部の左右外側にそれぞれ形成され、前記導波路メサストライプから離間するにつれて膜厚を減少させる傾斜面部とを含み、
前記第2の領域において前記半絶縁性埋込半導体膜は、前記複数のダミーメサパターンの間を、前記半絶縁性埋込半導体膜の上面が、前記複数のダミーメサパターンの高さを下回らないような厚さで充填することを特徴とする付記1記載の光半導体装置。
(付記3)
前記複数のダミーメサパターンの各々は、前記導波路メサストライプの同一の幅を有することを特徴とする付記1または2記載の光半導体装置。
(付記4)
前記複数のダミーメサパターンの各々は、前記導波路メサストライプと同一の高さを有することを特徴とする付記1〜3のうち、いずれか一項記載の光半導体装置。
(付記5)
前記半絶縁性埋込半導体膜は、前記第1の領域において(100)面よりなる上面を有することを特徴とする付記1〜4のうち、いずれか一項記載の光半導体装置。
(付記6)
前記複数のダミーメサパターンは、前記第2の領域において、前記導波路メサストライプの延在方向に互いに平行に延在し、ダミーメサストライプを形成することを特徴とする付記1〜5のうち、いずれか一項記載の光半導体装置。
(付記7)
前記導波路メサストライプは、前記半導体基板上を、[011]方向に延在することを特徴とする付記1〜6のうち、いずれか一項記載の光半導体装置。
(付記8)
前記導波路メサストライプは、前記半導体基板上を、[011]方向から傾斜した方向に延在することを特徴とする付記1〜6のうち、いずれか一項記載の光半導体装置。
(付記9)
前記半絶縁性半導体埋込絶縁膜は、深い不純物準位を形成する元素をドープされていることを特徴とする付記1〜8のうち、いずれか一項記載の光半導体装置。
(付記10)
前記複数のダミーメサパターンは、前記導波路メサストライプの先端部よりも前方に形成されていることを特徴とする付記1〜9のうち、いずれか一項記載の光半導体装置。
(付記11)
前記導波路メサストライプの先端部は、前記導波路メサストライプの延在方向に対して斜交する斜面を形成することを特徴とする付記1〜10のうち、いずれか一項記載の光半導体装置。
(付記12)
前記斜面は、前記半導体基板の主面に垂直な方向から見た場合に、前記導波路メサストライプの延在方向に対して斜交することを特徴とする付記11記載の光半導体装置。
(付記13)
前記斜面は、前記導波路メサストライプに沿って前記半導体基板の主面に垂直な断面で見た場合に、前記半導体基板の主面に対して斜交することを特徴とする付記11記載の光半導体装置。
(付記14)
前記複数のダミーメサパターンは、互いに10μm以上、50μm以下の間隔で形成されることを特徴とする付記1〜13のうち、いずれか一項記載の光半導体装置。
(付記15)
前記導波路メサストライプにおいて前記上側クラッド層は、1.5μmを超える厚さを有することを特徴とする付記1〜14のうち、いずれか一項記載の光半導体装置。
(付記16)
(100)面を有する半導体基板と、前記半導体基板上の第1の領域に形成され光を導波する導波路メサストライプと、前記半導体基板上、前記第1の領域の前方の第2の領域に形成され、各々前記導波路メサストライプの延在方向に平行に延在する複数のダミーメサパターンと、を含む光半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板上に、前記第1の領域および第2の領域を連続して覆うように、また前記第1の領域において前記導波路メサストライプの左右を充填し、前記第2の領域において前記複数のダミーメサパターンの間を充填するように、半絶縁性埋込半導体膜をMOCVD法により堆積する工程を含み、
前記半絶縁性埋込半導体膜の堆積工程は、有機塩素系材料を添加することにより、前記第1の領域において前記導波路メサストライプに沿って前記導波路メサストライプの両側に前記導波路メサストライプの上面と一致するような高さの平坦面を有する平坦部が形成されるように、また前記平坦部の左右外側に、前記導波路メサストライプから離間するにつれて膜厚を減少させる傾斜面部がそれぞれ形成されるように、さらに前記第2の領域において、前記複数のダミーメサパターンの間を、前記半絶縁性埋込半導体膜の上面が、前記複数のダミーメサパターンの高さを下回らないような厚さで充填するように、実行されることを特徴とする光半導体装置の製造方法。
41 n型InP基板
42 下部クラッド層
43 下側SCH層
44 活性層
45 上側SCH層
46 上部クラッド層
47 コンタクト層
48 p側オーミック電極
49 n側オーミック電極
50 半絶縁性InP埋込層
50A 先端部
50B,50C 傾斜部
50a,50b 出射端面
L1 第1領域
L2 第2領域
M1 導波路メサストライプ
M2,M3 ダミーメサパターン
Claims (10)
- (100)面を有する半導体基板と、
前記半導体基板上の第1の領域に形成され光を導波する導波路メサストライプと、
前記半導体基板上、前記第1の領域の前方の第2の領域に形成された複数のダミーメサパターンと、
前記半導体基板上に、前記第1の領域および第2の領域を連続して覆うように形成され、前記第1の領域において前記導波路メサストライプの左右を充填し、また前記第2の領域において前記複数のダミーメサパターンの間を、前記ダミーメサパタ―ンの最上部まで完全に充填する半絶縁性埋込半導体膜と、
を有し、
前記導波路メサストライプは、コンタクト層および上部クラッド層を内部に有し、2.0μm以上の高さを有し、
前記第1の領域において前記半絶縁性埋込半導体膜は、前記導波路メサストライプに沿って前記導波路メサストライプの両側に形成され、前記導波路メサストライプの上面と一致するような高さの平坦面を形成する平坦部と、前記平坦部の左右外側にそれぞれ形成され、前記導波路メサストライプから離間するにつれて膜厚を減少させる傾斜面部とを含み、
前記第2の領域において前記半絶縁性埋込半導体膜は、前記複数のダミーメサパターンの間を、前記複数のダミーメサパターン上面と一致するような高さの平坦面で充填することを特徴とする光半導体装置。 - 前記複数のダミーメサパターンの各々は、前記導波路メサストライプの同一の幅を有することを特徴とする請求項1記載の光半導体装置。
- 前記複数のダミーメサパターンは、前記第2の領域において、前記導波路メサストライプの延在方向に互いに平行に延在し、ダミーメサストライプを形成することを特徴とする請求項1または2記載の光半導体装置。
- 前記導波路メサストライプは、前記半導体基板上を、[011]方向に延在することを特徴とする請求項1〜3のうち、いずれか一項記載の光半導体装置。
- 前記導波路メサストライプは、前記半導体基板上を、[011]方向から傾斜した方向に延在することを特徴とする請求項1〜3のうち、いずれか一項記載の光半導体装置。
- 前記半絶縁性半導体埋込絶縁膜は、深い不純物準位を形成する元素をドープされていることを特徴とする請求項1〜5のうち、いずれか一項記載の光半導体装置。
- 前記導波路メサストライプの先端部は、前記導波路メサストライプの延在方向に対して斜交する斜面を形成することを特徴とする請求項1〜6のうち、いずれか一項記載の光半導体装置。
- 前記複数のダミーメサパターンは、互いに10μm以上、50μm以下の間隔で形成されることを特徴とする請求項1〜7のうち、いずれか一項記載の光半導体装置。
- 前記導波路メサストライプにおいて前記上側クラッド層は、1.5μmを超える厚さを有することを特徴とする請求項1〜8のうち、いずれか一項記載の光半導体装置。
- (100)面を有する半導体基板と、前記半導体基板上の第1の領域に形成され光を導波する導波路メサストライプと、前記半導体基板上、前記第1の領域の前方の第2の領域に形成され、各々前記導波路メサストライプの延在方向に平行に延在する複数のダミーメサパターンと、を含む光半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板上に、前記第1の領域および第2の領域を連続して覆うように、また前記第1の領域において前記導波路メサストライプの左右を充填し、前記第2の領域において前記複数のダミーメサパターンの間を、前記ダミーメサパタ―ンの最上部まで完全に充填するように、半絶縁性埋込半導体膜をMOCVD法により堆積する工程を含み、
前記半絶縁性埋込半導体膜の堆積工程は、有機塩素系材料を添加することにより、前記第1の領域において前記導波路メサストライプに沿って前記導波路メサストライプの両側に、前記導波路メサストライプの上面と一致するような高さの平坦面を有する平坦部が形成されるように、また前記平坦部の左右外側に、前記導波路メサストライプから離間するにつれて膜厚を減少させる傾斜面部がそれぞれ形成されるように、さらに前記第2の領域において前記半絶縁性埋込半導体膜が、前記複数のダミーメサパターンの間を、前記半絶縁性埋込半導体膜が、前記複数のダミーメサパターン上面と一致するような高さの平坦面で充填するように、実行され、
前記導波路メサストライプは、コンタクト層および上部クラッド層を内部に有し、2.0μm以上の高さを有することを特徴とする光半導体装置の製造方法。
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