JP7309667B2 - ヒータを集積したリッジ型半導体光素子 - Google Patents
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Description
図1は、第1の実施形態に係るリッジ型半導体光素子の平面図である。図2は、図1に示すリッジ型半導体光素子のII-II線断面図である。図3は、図1に示すリッジ型半導体光素子のIII-III線断面図である。リッジ型半導体光素子は、1.3μm帯の直接変調型半導体レーザであるが、電界吸収型変調器であってもよい。リッジ型半導体光素子は、半導体基板10(例えばInP基板)を有する。
半導体基板10の上に、第1導電型半導体層12が積層されている。第1導電型半導体層12は、第1下層12L(例えばn型バッファ層)及び第1上層12U(例えばn型ガイド層)を含んでいる。第1導電型半導体層12は、第1ストライプ部14を含む。第1導電型半導体層12は、第1ストライプ部14の側端面14eから間隔をあけて、他の部分12bを含む。
リッジ型半導体光素子は、活性層16を有する。活性層16は、多重量子井戸層である。活性層16は、第1ストライプ部14の上に積層された活性ストライプ部18を含む。活性層16は、活性ストライプ部18の側端面18eから間隔をあけて、他の部分16bを含む。
リッジ型半導体光素子は、第2導電型半導体層20を有する。第2導電型半導体層20は、第2下層20L(例えばp型ガイド層)及び第2上層20U(例えばp型クラッド層)を含む。第2導電型半導体層20は、活性ストライプ部18の上に積層された第2ストライプ部22を含む。第2ストライプ部22は、複数層からなる。複数層は、下層22L(第2下層20Lの一部)を含む。複数層は、下層22Lよりも幅の狭い上層22U(第2上層20Uの一部)を含む。上層22Uは、メサストライプ構造24の少なくとも一部となる。メサストライプ構造24では、下層22Lと上層22Uの間に図示しない回折格子が形成されている。第2導電型半導体層20は、第2ストライプ部22の側端面22eから間隔をあけて、他の部分20bを含む。第2導電型半導体層20にコンタクト層24(例えばp型コンタクト層)が積層されている。
第2上層20U及びコンタクト層24は、一部が除去されることで、ストライプ状に形成されたメサストライプ構造24となる部分と、間隔をあけてその両側にある土手部26と、に分離されている。メサストライプ構造24と土手部26との間には、半導体基板10に達するアイソレーション溝28が形成されている。アイソレーション溝28は、第1導電型半導体層12、活性層16及び第2導電型半導体層20(図1の上下方向の両端の間)に形成されている。アイソレーション溝28の底部は、半導体基板10に形成されている。アイソレーション溝28の内面の一部が、側端面14e,18e,22eである。
リッジ型半導体光素子は、絶縁膜30(例えばSiO2からなるパッシベーション膜)を有する。絶縁膜30は、アイソレーション溝28の内面にも設けられている。絶縁膜30は、第1ストライプ部14、活性ストライプ部18及び第2ストライプ部22のそれぞれの側端面14e,18e,22eに設けられている。また、アイソレーション溝28の底部では、絶縁膜30は、半導体基板10に設けられている。コンタクト層24も絶縁膜30で覆われている。ただし、メサストライプ構造24の上端部では、コンタクト層24への通電のため、絶縁膜30に開口が形成されている。
リッジ型半導体光素子は、第2ストライプ部22の上に積層されたリッジ電極32(例えばp型電極)を有する。リッジ電極32は、メサストライプ構造24の下部から上部を両側で覆う。リッジ電極32は、導電多層膜のそれぞれの層の一部の積層体からなる。リッジ電極32は、最下層32L(例えばTi層)及び最上層32U(例えばAu層)を含み、これらの間には、図示しない中間層(例えばPt層)があってもよい。
リッジ型半導体光素子は、リッジ引出線34を有する。リッジ引出線34は、リッジ電極32に接続し、アイソレーション溝28の内面を通って、リッジ電極32から離れる方向に延びる。一方の土手部26の上にリッジパッド36が形成されている。リッジ電極32とリッジパッド36をリッジ引出線34が接続する。リッジパッド36及びリッジ引出線34は、導電多層膜のそれぞれの層の一部の積層体からなり、リッジ電極32と一体的に連続している。
直接変調型の半導体レーザは、動作温度が-5℃から+85℃の範囲で動作させる場合、温度調整を行わないアンクールドで動作される。しかしより広い温度範囲、例えば-40℃から+95℃の範囲で動作させる場合、低温時と高温時で特性の変化が大きくなり、アンクールド動作では十分な特性を担保することが難しくなる。例えば高温時に十分な光出力を得るための設計構造の場合、低温時においては動作電流が高温時と比べて小さくなるため多重量子井戸を含む活性層16の電流密度が低下し、発振モードが不安定となる。その結果、伝送特性が劣化するなどの問題が発生する。逆に低温時に安定した動作を得るための設計をした場合は、高温時には光出力が不足し伝送特性が劣化する。
リッジ型半導体光素子は、一対のヒータ引出線42を有する。一対のヒータ引出線42は、フィルムヒータ40の両端にそれぞれ接続し、フィルムヒータ40から離れる方向に延びる。一対のヒータ引出線42は、アイソレーション溝28の内面に沿って、アイソレーション溝28を横切る。一対のヒータ引出線42のそれぞれは、導電多層膜のそれぞれの層の一部の積層体である。フィルムヒータ40からの一対のヒータ引出線42の引き出し方向は、リッジ電極32からのリッジ引出線34の引き出し方向とは反対である。したがって、フィルムヒータ40とリッジ電極32とは物理的にも電気的にも接続されない。
図6~図14は、リッジ型半導体光素子の製造方法を説明するための図である。本実施形態では、n型半導体からなる半導体基板10をウエハ状で用意し、成膜プロセス及びパターニングプロセスを行う。
図15は、第2の実施形態に係るリッジ型半導体光素子の平面図である。図16は、図15に示すリッジ型半導体光素子のXVI-XVI線断面図である。図17は、図15に示すリッジ型半導体光素子のXVII-XVII線断面図である。
Claims (14)
- 第1ストライプ部を少なくとも含む第1導電型半導体層と、
前記第1ストライプ部の上に積層された活性ストライプ部を少なくとも含む活性層と、
前記活性ストライプ部の上に積層された第2ストライプ部を少なくとも含む第2導電型半導体層と、
前記第2ストライプ部の上に積層されたリッジ電極と、
前記第1ストライプ部、前記活性ストライプ部及び前記第2ストライプ部のそれぞれの側端面に設けられた絶縁膜と、
前記第1ストライプ部の前記側端面に少なくとも重なるように、前記絶縁膜に設けられたフィルムヒータと、
を有するリッジ型半導体光素子。 - 請求項1に記載されたリッジ型半導体光素子であって、
前記フィルムヒータは、前記活性ストライプ部の前記側端面にも重なるように設けられているリッジ型半導体光素子。 - 請求項2に記載されたリッジ型半導体光素子であって、
前記第2ストライプ部は、下層と、前記下層よりも幅が狭くなってメサストライプ構造の少なくとも一部となる上層と、を含む複数層からなり、
前記フィルムヒータは、前記第2ストライプ部の前記下層の側端面にも重なるように設けられているリッジ型半導体光素子。 - 請求項3に記載されたリッジ型半導体光素子であって、
前記フィルムヒータは、前記第2ストライプ部の前記下層の上面端部にも重なるように設けられているリッジ型半導体光素子。 - 請求項1から4のいずれか1項に記載されたリッジ型半導体光素子であって、
前記第1導電型半導体層は、前記第1ストライプ部の前記側端面から間隔をあけて他の部分を含み、
前記活性層は、前記活性ストライプ部の前記側端面から間隔をあけて他の部分を含み、
前記第2導電型半導体層は、前記第2ストライプ部の前記側端面から間隔をあけて他の部分を含み、
前記側端面を内面の一部とするアイソレーション溝が形成されているリッジ型半導体光素子。 - 請求項5に記載されたリッジ型半導体光素子であって、
前記第1導電型半導体層の下に、半導体基板をさらに有し、
前記アイソレーション溝の底部は、前記半導体基板に形成されているリッジ型半導体光素子。 - 請求項5又は6に記載されたリッジ型半導体光素子であって、
前記フィルムヒータの両端にそれぞれ接続し、前記アイソレーション溝の前記内面を通って、前記フィルムヒータから離れる方向に延びる一対のヒータ引出線と、
前記リッジ電極に接続し、前記アイソレーション溝の前記内面を通って、前記リッジ電極から離れる方向に延びるリッジ引出線と、
をさらに有するリッジ型半導体光素子。 - 請求項7に記載されたリッジ型半導体光素子であって、
前記一対のヒータ引出線のそれぞれは、導電多層膜のそれぞれの層の一部の積層体であり、
前記フィルムヒータは、前記導電多層膜の少なくとも1層を除いた残りの層の一部であるリッジ型半導体光素子。 - 請求項7又は8に記載されたリッジ型半導体光素子であって、
前記フィルムヒータからの前記一対のヒータ引出線の引き出し方向は、前記リッジ電極からの前記リッジ引出線の引き出し方向とは反対であるリッジ型半導体光素子。 - 請求項7から9のいずれか1項に記載されたリッジ型半導体光素子であって、
前記アイソレーション溝は、第1アイソレーション溝及び第2アイソレーション溝を含み、前記第1アイソレーション溝及び前記第2アイソレーション溝は、前記第1ストライプ部、前記活性ストライプ部及び前記第2ストライプ部の両側にあり、
前記側端面は、第1側端面及び第2側端面を含み、前記第1側端面及び前記第2側端面のそれぞれは、前記第1アイソレーション溝及び前記第2アイソレーション溝の対応する1つの前記内面に含まれ、
前記フィルムヒータは、第1フィルムヒータ及び第2フィルムヒータを含み、前記第1フィルムヒータ及び前記第2フィルムヒータは、それぞれ、前記第1側端面及び第2側端面に重なるように設けられているリッジ型半導体光素子。 - 請求項10に記載されたリッジ型半導体光素子であって、
前記第1フィルムヒータと前記リッジ引出線は、電気的に絶縁されて交差しているリッジ型半導体光素子。 - 請求項10に記載されたリッジ型半導体光素子であって、
前記第1フィルムヒータ及び前記第2フィルムヒータは、直列接続されているリッジ型半導体光素子。 - 請求項12に記載されたリッジ型半導体光素子であって、
前記第2フィルムヒータは、分離された一対の第2フィルムヒータからなり、
前記一対の第2フィルムヒータの間に前記第1フィルムヒータが直列接続されているリッジ型半導体光素子。 - 請求項1から13のいずれか1項に記載されたリッジ型半導体光素子であって、
前記フィルムヒータは、チタンからなる下面で前記絶縁膜に密着しているリッジ型半導体光素子。
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Citations (5)
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---|---|---|---|---|
JP2007532980A (ja) | 2004-04-15 | 2007-11-15 | インフィネラ コーポレイション | Wdm送信ネットワーク用クーラーレス集積回路および浮動波長グリッドフォトニック集積回路(pic) |
JP2010503987A (ja) | 2006-09-13 | 2010-02-04 | コーニング インコーポレイテッド | 半導体レーザにおける熱補正方法 |
JP2013207023A (ja) | 2012-03-28 | 2013-10-07 | Fujitsu Ltd | 光半導体装置 |
JP2013211381A (ja) | 2012-03-30 | 2013-10-10 | Fujitsu Ltd | 光半導体装置及びその製造方法 |
US20160377953A1 (en) | 2015-03-26 | 2016-12-29 | Kotura, Inc. | Control of thermal energy in optical devices |
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