JPH077232A - Optical semiconductor device - Google Patents
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- JPH077232A JPH077232A JP31701093A JP31701093A JPH077232A JP H077232 A JPH077232 A JP H077232A JP 31701093 A JP31701093 A JP 31701093A JP 31701093 A JP31701093 A JP 31701093A JP H077232 A JPH077232 A JP H077232A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は光半導体装置に関し、詳
しくは、結晶成長速度の面方位依存性を利用した選択成
長により形成されたダブルヘテロ接合構造体、および電
流ブロック構造を有する化合物半導体発光装置、変調
器、光増幅器または光導波路のうち少なくとも一つを含
む半導体装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical semiconductor device, and more particularly, to a compound semiconductor light emission having a double heterojunction structure formed by selective growth utilizing the plane orientation dependence of the crystal growth rate and a current block structure. The present invention relates to a semiconductor device including at least one of a device, a modulator, an optical amplifier and an optical waveguide.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、III−V族化合物半導体レーザ
のダブルヘテロ接合構造体を選択成長を利用して形成す
ることによりその両側面を(111)面としたものが活
発に研究されている。これらは、有機金属気相成長法
(以下、MO−VPE法という)において、(111)
B面における結晶成長速度が他方の結晶面より極端に遅
いという性質を積極的に利用している。例として、特開
平2−288283号「半導体レーザ素子の製造方
法」、特開平2−268482号「埋め込み型半導体レ
ーザの素子の製造方法」などをあげることができる。2. Description of the Related Art In recent years, active research has been made on a double heterojunction structure of a III-V compound semiconductor laser which is formed by utilizing selective growth and has both sides thereof as (111) planes. These are (111) in the metal organic chemical vapor deposition method (hereinafter referred to as MO-VPE method).
The property that the crystal growth rate on the B-plane is extremely slower than that on the other crystal plane is positively utilized. Examples thereof include JP-A-2-288283 "Method for manufacturing semiconductor laser device" and JP-A-2-268482 "Method for manufacturing embedded semiconductor laser device".
【0003】従来の、典型的なこの種の光半導体装置に
ついて、図12〜図14を参照して説明する。先ず、最
初に、図12に示すように、(100)面を表面とする
n−InP基板1に幅4μmで、間隙が3μm開いた
[0−1−1]方向に伸びる2本のストラプ状二酸化シ
リコン膜2を形成し、減圧MO−VPE法によりn−I
nPクラッド層3を厚さ0.8μm、ダブルヘテロ接合
構造体4を順次、結晶成長する。ダブルヘテロ構造体4
は、波長1.2μmに相当する禁制帯幅を有する組成
(1.2μm組成と略記する。以下同様。)のn−In
GaAsPガイド層5、InGaAs/InGaAsP
の繰り返しが5層のMQW層6、1.2μm組成のp−
InGaAsPガイド層7を順次積層した構造となって
いる。引き続いて、p−InPクラッド層8を結晶成長
する。ここで、p−InPクラッド層8の成長は、両側
の成長側面の(111)B面9が合わさり、選択成長の
断面形状が、丁度三角形になるところで止める。これ
は、気相成長において、他の結晶面に比べ、(111)
B面上の結晶成長速度が極端に遅いことを利用してい
る。三角形にする理由は、成長が足りないと、後述する
n−InPブロック層13が三角形の頂点部に残り、ま
た、成長が行き過ぎると、(111)B面が壊れ、より
高次の面となるため、成長速度の遅い(111)B面を
利用するという目的を達成できなくなるためである。A conventional, typical optical semiconductor device of this type will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 12, two strap-like shapes extending in a [0-1-1] direction having a width of 4 μm and a gap of 3 μm on an n-InP substrate 1 having a (100) surface as a surface. A silicon dioxide film 2 is formed and n-I is formed by a low pressure MO-VPE method.
The nP cladding layer 3 having a thickness of 0.8 μm and the double heterojunction structure 4 are sequentially crystal-grown. Double hetero structure 4
Is n-In having a composition (abbreviated as 1.2 μm composition. The same applies hereinafter) having a forbidden band width corresponding to a wavelength of 1.2 μm.
GaAsP guide layer 5, InGaAs / InGaAsP
Of the MQW layer 6 consisting of 5 layers and a p-type of 1.2 μm composition.
It has a structure in which InGaAsP guide layers 7 are sequentially stacked. Subsequently, the p-InP cladding layer 8 is crystal-grown. Here, the growth of the p-InP clad layer 8 is stopped when the (111) B planes 9 on the growth side surfaces on both sides are combined and the sectional shape of the selective growth is just a triangle. This is (111) compared to other crystal planes in vapor phase growth.
The fact that the crystal growth rate on the B surface is extremely slow is used. The reason for forming the triangle is that if the growth is insufficient, the n-InP block layer 13 described later remains at the apex of the triangle, and if the growth is too much, the (111) B plane is broken and becomes a higher surface. Therefore, the purpose of utilizing the (111) B plane having a slow growth rate cannot be achieved.
【0004】次に、図13に示すように、2本のストラ
イプ状SiO2 膜2の中央部をそれぞれ2μmづつ除去
し、2μm幅の2本のストライプ状二酸化シリコン膜1
1を残して成長阻止マスクとし、p−InPブロック埋
込み層12、n−InPブロック層13を結晶成長す
る。この時、最初の選択成長部の側面は、(111)B
面9となっているため、ここには殆ど成長しない。とこ
ろが、(111)B面9と二酸化シリコン膜2の除去後
露出した(100)面の交わった位置から、(211)
面から(311)面に相当する面が形成され、これが、
(100)面より速い成長速度で結晶成長する。従って
p−InPブロック埋込み層12、n−InPブロック
層13は、ダブルヘテロ接合構体4の側面の(111)
B面9をはい上がるように堆積する。この時、n−In
Pブロック層13が、ダブルヘテロ接合構造体4の上部
の三角形形状のp−InPクラッド層8を覆わない段階
で、図14に示すように、次のp−InP埋込み層15
の成長に切り換え、最後に、p+ −InGaAsコンタ
クト層16を成長する。Next, as shown in FIG. 13, the central portions of the two striped SiO 2 films 2 are removed by 2 μm each, and two striped silicon dioxide films 1 having a width of 2 μm are removed.
Using 1 as a growth inhibition mask, the p-InP block buried layer 12 and the n-InP block layer 13 are crystal-grown. At this time, the side surface of the first selective growth portion is (111) B.
Since it is face 9, it hardly grows here. However, from the position where the (111) B surface 9 and the (100) surface exposed after the removal of the silicon dioxide film 2 intersect, (211)
A plane corresponding to the (311) plane is formed from the plane, and this is
Crystals grow at a higher growth rate than the (100) plane. Therefore, the p-InP block buried layer 12 and the n-InP block layer 13 are (111) on the side surface of the double heterojunction structure 4.
The B surface 9 is deposited so as to rise up. At this time, n-In
At the stage where the P block layer 13 does not cover the triangular p-InP clad layer 8 above the double heterojunction structure 4, as shown in FIG. 14, the next p-InP buried layer 15 is formed.
Then, the p + -InGaAs contact layer 16 is grown.
【0005】この方法では、n−InPブロック層13
が、断面形状が三角形のリッジ部10のp−InPクラ
ッド層8の頂点部の上に被らないように成長層厚を調整
するが、特開平2−288283号「半導体レーザ素子
の製造方法」、同じく特開平2−268482号「埋め
込み型半導体レーザ素子の製造方法」に開示される方法
も全く同様である。According to this method, the n-InP block layer 13 is formed.
However, the growth layer thickness is adjusted so as not to cover the apex portion of the p-InP cladding layer 8 of the ridge portion 10 having a triangular sectional shape. JP-A-2-288283 "Manufacturing Method of Semiconductor Laser Device" Similarly, the method disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2-268482, "Method for manufacturing embedded semiconductor laser device" is exactly the same.
【0006】以上の結晶成長が完了した後に、図14の
ように、二酸化シリコン膜17を形成してから、表面電
極18を蒸着法やスパッタ法などで形成し、ウェーハの
厚さを100μmとする裏面研磨を行い、裏面電極19
を全面形成する。表面電極18は、CrAu−TiPt
Au膜、裏面電極はAuGe−AuNi膜を用いる。After the above crystal growth is completed, as shown in FIG. 14, a silicon dioxide film 17 is formed, and then a surface electrode 18 is formed by a vapor deposition method, a sputtering method or the like so that the wafer has a thickness of 100 μm. Back surface polishing is performed to form back surface electrode 19
Is formed over the entire surface. The surface electrode 18 is CrAu-TiPt.
The Au film and the back electrode are AuGe-AuNi films.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の半導体
発光装置は、n−InPブロック層の埋め込み成長にお
いて、両側のn−InPブロック層が(111)B面に
沿って成長してきて、断面が三角形状のp−InPクラ
ッド層の上部にかぶってしまわないように、n−InP
ブロック層の層厚を制御することが大変微妙で困難であ
り、高い製造歩留まりが得られない欠点がある。また、
結晶構造設計的にも、断面形状三角形のp−InPクラ
ッド層の頂点部へのかぶりがないようにするため、n−
InPブロック層の厚さを十分厚くできず、電流狭窄が
不十分であるという問題点があった。In the conventional semiconductor light emitting device described above, in the buried growth of the n-InP block layer, the n-InP block layers on both sides grow along the (111) B plane, and the cross section is changed. Be careful not to cover the upper part of the triangular p-InP clad layer with n-InP.
It is very delicate and difficult to control the layer thickness of the block layer, and there is a drawback that a high manufacturing yield cannot be obtained. Also,
In terms of crystal structure design as well, in order to prevent fogging on the apex of the p-InP clad layer having a triangular cross-section, n-
There was a problem that the thickness of the InP block layer could not be made sufficiently thick and the current confinement was insufficient.
【0008】さらに、前記した従来例の問題点として、
最初の選択成長で、2つの(111)B面で形成される
断面三角形形状ができあがった時点のちょうどその時
に、成長を止めなければならないが、これは制御が大変
難しく、再現性、ウェーハ面内均一性が得られない。特
に、三角形の頂上へ近づくほど、結晶成長速度は上昇
し、これを制御することは、至難の技である。Further, as a problem of the above-mentioned conventional example,
The growth has to be stopped just at the time when the triangular shape in cross section formed by the two (111) B planes is formed in the first selective growth, but this is very difficult to control, reproducibility, in-plane wafer Uniformity cannot be obtained. In particular, the closer to the top of the triangle, the higher the crystal growth rate becomes, and it is extremely difficult to control this.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明の光半導体装置
は、第1導電型の第1の半導体層、前記第1の半導体層
より禁制帯幅が狭く屈折率が大きな第2の半導体層およ
び前記第2の半導体層より禁制帯幅が広く屈折率の小さ
な第2導電型の第3の半導体層を順次に積層したダブル
ヘテロ接合構造体を少なくとも有し、第1導電型化合物
半導体基板の一主面に選択的に形成されたリッジ部と、
前記ダブルヘテロ接合構造体の側面の前記第2の半導体
層、前記第2の半導体層および前記ダブルヘテロ接合構
造体に隣接する前記一主面を被覆する第2導電型半導体
ブロック層と、前記ダブルヘテロ接合構造体の頂部とそ
の近傍を除く側面の前記第3の半導体層および前記第2
導電型半導体ブロック層に接触する第1導電型ブロック
層と、前記ダブルヘテロ接合構造体の頂部および前記第
1導電型ブロック層に接触する第2導電型の第4の半導
体層とを含む光半導体素子ならびに前記光半導体素子の
両側の前記一主面にそれぞれ設けられた誘電体膜を有す
るというものである。An optical semiconductor device of the present invention comprises a first semiconductor layer of a first conductivity type, a second semiconductor layer having a narrower band gap and a larger refractive index than the first semiconductor layer, and At least a double heterojunction structure in which a third semiconductor layer of a second conductivity type having a wider forbidden band width and a smaller refractive index than the second semiconductor layer is sequentially laminated, A ridge portion selectively formed on the main surface,
A second conductive type semiconductor block layer covering the second semiconductor layer on the side surface of the double heterojunction structure, the second semiconductor layer, and the one main surface adjacent to the double heterojunction structure; The third semiconductor layer and the second side surface of the heterojunction structure excluding the top and the vicinity thereof.
An optical semiconductor including a first conductivity type block layer in contact with the conductivity type semiconductor block layer, and a second conductivity type fourth semiconductor layer in contact with the top of the double heterojunction structure and the first conductivity type block layer. It has a dielectric film provided on each of the one main surface on both sides of the device and the optical semiconductor device.
【0010】また、本発明は、導電型の異なる2つのブ
ロック層の内、1つを、SCH−MQW層を形成する選
択成長の前に、全面結晶成長と選択成長マスクによる拡
散とで形成し、選択成長後の埋め込みブロック層は1層
のみにするという、前記従来例の問題点を解決する手段
を備えている。すなわち、本発明は、光導波路を有する
化合物光半導体装置において、光導波、或いは光増幅、
或いは光吸収する活性層が、化合物半導体基板側で該活
性層より禁制帯幅の大きい第1導電型のクラッド層と隣
接し、上方に前記活性層より禁制帯幅の大きい第2導電
型のクラッド層と隣接しており、これら第1導電型のク
ラッド層、活性層、第2導電型のクラッド層は、第1導
電型の化合物半導体基板上に第2導電型の半導体層を積
層した直上に、選択的に形成されたリッジ部であり、前
記化合物半導体基板と該リッジ部との間の前記第2導電
型の半導体層は、リッジ部を形成する前に拡散により第
1導電型に転換させられているものであり、また、リッ
ジ部の側方と上方は、それぞれ第1導電型のブロック
層、第2導電型の半導体層で囲まれていることを特徴と
する。Further, according to the present invention, one of the two block layers having different conductivity types is formed by the entire surface crystal growth and the diffusion by the selective growth mask before the selective growth for forming the SCH-MQW layer. A means for solving the problem of the conventional example is provided in which only one buried block layer is formed after the selective growth. That is, the present invention relates to a compound optical semiconductor device having an optical waveguide, in which optical waveguide or optical amplification,
Alternatively, the light-absorbing active layer is adjacent to the first-conductivity-type clad layer having a larger forbidden band width than the active layer on the compound semiconductor substrate side, and is above the second-conductivity-type clad layer having a larger forbidden band width than the active layer. The first conductivity type clad layer, the active layer, and the second conductivity type clad layer are adjacent to the layer, and the first conductivity type clad layer, the active layer, and the second conductivity type clad layer are directly above the second conductivity type semiconductor layer laminated on the first conductivity type compound semiconductor substrate. A selectively formed ridge portion, and the second conductive type semiconductor layer between the compound semiconductor substrate and the ridge portion is converted to the first conductive type by diffusion before forming the ridge portion. Further, the ridge portion is characterized by being surrounded by a first conductive type block layer and a second conductive type semiconductor layer, respectively.
【0011】[0011]
【実施例】次、本発明の第1の実施例についてその製造
工程に沿って図面を参照して説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will now be described with reference to the drawings along with its manufacturing process.
【0012】先ず最初に、図2に示すように、n−In
P基板1の面方位(100)面に幅4μmで、間隔3μ
mで[0−1−1]方向に伸びる2本のストライプ状二
酸化シリコン膜2を形成し、減圧MO−VPE法により
n−InPクラッド層3、ダブルヘテロ接合構造体4を
連続成長していく。ダブルヘテロ接合構造体4は、下か
ら順に、1.2μm組成、厚さ60nmのn−InGa
AsPガイド層5、合計厚さ75nmで、ホトルミネッ
センスピーク波長1.55μmの半導体膜とみなせるM
QW多層膜6(InGaAs−InGaAsP多層構造
を有している)、1.2μm組成、厚さ60nmのp−
InGaAsPガイド層7から成っている。次に連続し
て、p−InPクラッド層8を結晶成長する。p−In
Pクラッド層8は、従来の技術の項で述べたような、断
面形状三角形にする必要はなく、断面形状台形(上辺の
長さ0.4μm〜0.7μm)のリッジ部10A(3〜
8で構成)を形成する。このリッジ部はダブルヘテロ接
合構造体をクラッド層で挟んだ構造を有している。First, as shown in FIG. 2, n-In
P substrate 1 has a plane orientation (100) plane with a width of 4 μm and an interval of 3 μm.
Two striped silicon dioxide films 2 extending in the [0-1-1] direction are formed by m, and the n-InP cladding layer 3 and the double heterojunction structure 4 are continuously grown by the low pressure MO-VPE method. . The double heterojunction structure 4 is composed of 1.2 μm composition and 60 nm thick n-InGa in order from the bottom.
AsP guide layer 5, having a total thickness of 75 nm, can be regarded as a semiconductor film having a photoluminescence peak wavelength of 1.55 μm M
QW multilayer film 6 (having an InGaAs-InGaAsP multilayer structure), 1.2 μm composition, p-thickness of 60 nm
It is composed of an InGaAsP guide layer 7. Next, the p-InP clad layer 8 is crystal-grown continuously. p-In
The P-clad layer 8 does not need to have a triangular cross-sectional shape as described in the section of the related art, and has a trapezoidal cross-sectional shape (upper side length 0.4 μm to 0.7 μm) of the ridge portion 10A (3 to
8) is formed. This ridge portion has a structure in which a double heterojunction structure is sandwiched between clad layers.
【0013】次に、図3に示すように、2本のストライ
プ状二酸化シリコン膜2のリッジ部側をそれぞれ2μm
づつ除去し、2μm幅の2本のストライプ状二酸化シリ
コン膜11を成長阻止マスクとして残し、減圧MO−V
PE法で、p−InPブロック層12、n−InPブロ
ック層13を結晶成長する。図には、p−InPクラッ
ド層の頂上部にp−InPブロック層12a、n−In
Pブロック層13aが形成されるものとして示してある
が、これらはp−InPクラッド層8の頂上部にかぶっ
てもかぶらなくても、どちらでも良い。しかし、n−I
nPブロック層13aは0〜0.02μmの厚さに制御
する。n−InPブロック層13の形成時には、(11
1)B面9をはい上がる成長速度の速い領域に、結晶成
長ガス原料を大量に消費されるため、(111)B面9
にはさまれたp−InPクラッド層8の頂上部は成長速
度が大幅に遅くなり、n−InPブロック層13aの層
厚は容易に0.2μm以下に制御できる。これに対し、
側面部は成長速度が速く、0.6μmの層厚にする事が
できる。Next, as shown in FIG. 3, the ridge portion sides of the two striped silicon dioxide films 2 are 2 μm each.
The two striped silicon dioxide films 11 having a width of 2 μm are left as a growth prevention mask, and the reduced pressure MO-V is applied.
The p-InP block layer 12 and the n-InP block layer 13 are crystal-grown by the PE method. In the figure, a p-InP block layer 12a and an n-In layer are formed on top of the p-InP clad layer.
Although shown as forming the P block layer 13a, these may or may not be covered on the top of the p-InP cladding layer 8. However, n-I
The nP block layer 13a is controlled to have a thickness of 0 to 0.02 μm. When forming the n-InP block layer 13, (11
1) A large amount of the crystal growth gas raw material is consumed in a region having a high growth rate that rises above the B-plane 9.
The growth rate at the top of the p-InP cladding layer 8 sandwiched between them is significantly slowed down, and the layer thickness of the n-InP block layer 13a can be easily controlled to 0.2 μm or less. In contrast,
The side surface has a high growth rate and can have a layer thickness of 0.6 μm.
【0014】次に、InPの成長速度を1/10以下に
落しつつジエチル亜鉛等のp型不純物ガスの供給流量を
p−InPブロック層12の形成時の10倍に増やし、
図1に示すように、厚さ0.15μmのp+ −InP埋
込み層14を形成する(成長速度は例えば0.1μm/
h)。あるいはノンドープのInP層を堆積した後にP
型不純物ガスに曝してもよい。この結果として、p+ −
InP埋込み層14の成長中に拡散係数の大きい亜鉛は
固相拡散し、n−InPブロック層13aの表面部はp
−InP層の層厚の違いにより、p−InPクラッド層
8の頂上部の13aは全てp反転し、側面部は0.4μ
mのn−InPブロック層13aが残る。この後、その
まま連続して、p−InPクラッド埋込み層15、p+
−InGaAsコンタクト層16を結晶成長する。Next, while the growth rate of InP is reduced to 1/10 or less, the supply flow rate of the p-type impurity gas such as diethylzinc is increased ten times as much as when the p-InP block layer 12 is formed.
As shown in FIG. 1, a p + -InP buried layer 14 having a thickness of 0.15 μm is formed (growth rate is, for example, 0.1 μm /
h). Alternatively, after depositing an undoped InP layer, P
It may be exposed to mold impurity gas. As a result of this, p + −
During the growth of the InP burying layer 14, zinc having a large diffusion coefficient diffuses in the solid phase, and the surface portion of the n-InP block layer 13a is p-type.
Due to the difference in the layer thickness of the -InP layer, all 13a at the top of the p-InP cladding layer 8 is p-inverted, and the side surface portion is 0.4 μm.
The n-InP block layer 13a of m remains. After that, the p-InP clad buried layer 15, p +
-InGaAs contact layer 16 is crystal-grown.
【0015】このエピタキシャルウェーハに、p+ −I
nGaAsコンタクト層16上部で開口した二酸化シリ
コン膜17を形成する。このウェーハに、表面電極18
を形成し、ウェーハの厚さを100μmとする裏面研磨
を行い、全面に裏面電極19を形成する。表面電極はC
rAu−TiPtAu、裏面電極はAuGe−AuNi
であり、蒸着、スパッタにより形成する。On this epitaxial wafer, p + -I
A silicon dioxide film 17 opened on the nGaAs contact layer 16 is formed. On this wafer, a surface electrode 18
Then, the back surface is polished so that the thickness of the wafer is 100 μm, and the back surface electrode 19 is formed on the entire surface. The surface electrode is C
rAu-TiPtAu, the back electrode is AuGe-AuNi
And is formed by vapor deposition and sputtering.
【0016】リッジ部を形成した後、p−InPブロッ
ク層12ないしp+ −InGaAsPコンタクト層16
の形成を同一のMO−VPE成長装置内で、フォトリソ
グラフィー工程を必要とすることなく行なうことができ
るので工程の簡単化が可能である。また、n−InPブ
ロック層13を厚く形成してもその上からp+ −InP
埋込み層14を形成し、リッジ部頂上部のn型層をp型
に反転できるので十分な電流狭窄の可能なサイリスタ構
造を実現できる。After forming the ridge portion, the p-InP block layer 12 or the p + -InGaAsP contact layer 16 is formed.
Can be formed in the same MO-VPE growth apparatus without the need for a photolithography step, so that the steps can be simplified. In addition, even if the n-InP block layer 13 is formed thickly, p + -InP is formed from above.
Since the buried layer 14 is formed and the n-type layer at the top of the ridge portion can be inverted to p-type, a thyristor structure capable of sufficient current confinement can be realized.
【0017】次に本発明の第2の実施例について説明す
る。まず最初に、第1の実施例と同様に、図4に示すよ
うに、n−InP基板1に2本のストライプ状二酸化シ
リコン膜2を形成し、減圧MO−VPE法によりn−I
nPクラッド層3、ダブルヘテロ接合構造体4を連続成
長していく。次に、連続して、p−InPクラッド層8
aを0.4μm、p+ −InPクラッド層8bを0.2
μm結晶成長する。p+ −InPクラッド層8bでは、
p−InPクラッド層8aより高濃度に亜鉛をドーピン
グさせる。p+ −InPクラッド層8bは、断面形状を
三角形にするは必要ない。こうして断面形状台形のリッ
ジ部10B(3〜8bで構成)が形成される。Next, a second embodiment of the present invention will be described. First, as in the first embodiment, as shown in FIG. 4, two striped silicon dioxide films 2 are formed on an n-InP substrate 1 and n-I is formed by a low pressure MO-VPE method.
The nP clad layer 3 and the double heterojunction structure 4 are continuously grown. Next, the p-InP clad layer 8 is continuously formed.
a is 0.4 μm and the p + -InP clad layer 8b is 0.2 μm.
μm crystal grows. In the p + -InP clad layer 8b,
Zinc is doped at a higher concentration than the p-InP clad layer 8a. The p + -InP cladding layer 8b does not need to have a triangular sectional shape. Thus, the ridge portion 10B having a trapezoidal cross-section (consisting of 3 to 8b) is formed.
【0018】次に、図5に示すように、2本のストライ
プ状二酸化シリコン膜2のリッジ部側をそれぞれ2μm
づつ除去し、減圧MO−VPE法で、p−InPブロッ
ク層12、12a、アンドープのi−InPブロック層
20、n−InPブロック層13を結晶成長する。i−
InPブロック層20は、頂上部で0.1μm以下、n
−InPブロック層13は、頂上部で0.1〜0.2μ
mの厚さに制御する。リッジ部の頂上部では成長速度が
遅いため、これらは容易に制御できる。これに対し、側
面部は成長速度が速いため、i−InPブロック層20
を0.2μm、n−InPブロック層13を0.4μm
の層厚にする事ができる。この成長の段階で、i−In
Pブロック層のp+ −InPクラッド層8bに接する部
分は、結晶成長中に生じる亜鉛拡散により、p−InP
層20aとなる。Next, as shown in FIG. 5, the ridge portions of the two striped silicon dioxide films 2 are 2 μm each.
Then, the p-InP block layers 12 and 12a, the undoped i-InP block layer 20, and the n-InP block layer 13 are crystal-grown by the low pressure MO-VPE method. i-
The InP block layer 20 has a top of 0.1 μm or less, n
-InP block layer 13 has a top of 0.1 to 0.2 μm.
Control to a thickness of m. Since the growth rate is slow at the top of the ridge, these can be easily controlled. On the other hand, since the growth rate of the side surface is high, the i-InP block layer 20 has
Is 0.2 μm, and the n-InP block layer 13 is 0.4 μm.
The layer thickness can be set. At this stage of growth, i-In
A portion of the P block layer in contact with the p + -InP clad layer 8b is p-InP due to zinc diffusion generated during crystal growth.
It becomes the layer 20a.
【0019】次に、InPの成長を維持したまま、p型
不純物ガスの供給流量をp−InPブロック層12形成
時の10倍に増やし、成長速度を1/10以下に落ちし
て、p+ −InP埋め込み層15を成長する。p型不純
物うガスとしては、ジエチル亜鉛を用いる。この時、亜
鉛は、固相拡散し、図6に示すように、n−InPブロ
ック層13の一部はp−InP層13bとなる。この
時、n−InPブロック層は層厚の違いにより、リッジ
部の頂上では全てp反転し、また、p+ −InPクラッ
ド層8bからの亜鉛拡散によりp反転したInPクラッ
ド層20aの領域は広がって、リッジ部の頂上部には十
分な広さのp領域が得られる。一方、側面部は、0.3
μmのn−InPブロック13aが残る。この後、その
まま連続してp−InPクラッド埋込み層15、P+ −
InGaAsコンタクト層16を結晶成長する。最後の
二酸化シリコン膜17の形成及び電極形成は、第1の実
施例と同様である。Next, while maintaining the growth of InP, the supply flow rate of the p-type impurity gas is increased ten times as much as when the p-InP block layer 12 is formed, the growth rate is reduced to 1/10 or less, and p + -InP burying layer 15 is grown. Diethyl zinc is used as the p-type impurity gas. At this time, zinc diffuses in the solid phase, and a part of the n-InP block layer 13 becomes the p-InP layer 13b as shown in FIG. At this time, the n-InP block layer is entirely p-inverted at the top of the ridge portion due to the difference in layer thickness, and the region of the InP clad layer 20a which is p-inverted by zinc diffusion from the p + -InP clad layer 8b is widened. As a result, a sufficiently wide p region can be obtained at the top of the ridge. On the other hand, the side surface is 0.3
The μm n-InP block 13a remains. After that, the p-InP clad buried layer 15 and P + − are continuously formed as they are.
The InGaAs contact layer 16 is crystal-grown. The formation of the final silicon dioxide film 17 and the formation of electrodes are the same as in the first embodiment.
【0020】本実施例では、p+ −InPクラッド層8
bの存在により、n−InPブロック層13、またi−
InPブロック層のかぶった部分のp反転を、より確実
に行なうことができるという利点がある。In this embodiment, the p + -InP cladding layer 8 is used.
Due to the presence of b, the n-InP block layer 13 and the i-
There is an advantage that the p-inversion of the covered portion of the InP block layer can be performed more reliably.
【0021】以上説明した第1、第2の実施例の1,5
5μm体の半導体レーザは、漏れ電流が少なく、レーザ
発振歩留まりが80%程度と極めて高くなり、また、主
要特性である閾値電流、外部微分量子効率において、従
来比20〜30%の向上が見られた。1 and 5 of the first and second embodiments described above
The 5 μm semiconductor laser has a small leakage current and a very high laser oscillation yield of about 80%, and the main characteristics such as threshold current and external differential quantum efficiency are improved by 20 to 30% compared with the conventional one. It was
【0022】以上第1、第2の実施例の構造は、半導体
レーザ(MQW多層膜6が発光層となる)に用いること
ができるが、他に、半導体光変調器(5,6,7が吸収
層となる)、半導体光増幅器、光導波路及びそれらの集
積化素子と、広い応用範囲がある。また、本実施例のリ
ッジ部はダブルヘテロ構造体をクラッド層で挟んだ構造
を有しているが、単一の半導体層をこれより禁制帯幅が
広く屈折率の小さな半導体層で挟んだダブルヘテロ接合
構造体でリッジ部を構成してもよい。The structures of the first and second embodiments described above can be used for a semiconductor laser (the MQW multilayer film 6 serves as a light emitting layer), but in addition, the semiconductor optical modulators (5, 6, 7 are It serves as an absorption layer), a semiconductor optical amplifier, an optical waveguide and an integrated device thereof, and has a wide range of applications. The ridge portion of this embodiment has a structure in which a double heterostructure is sandwiched between cladding layers, but a single semiconductor layer is sandwiched between semiconductor layers having a wider forbidden band width and a smaller refractive index. You may comprise a ridge part with a heterojunction structure.
【0023】また、以上の実施例では、InP基板上の
InGaAsP/InGaAs系光素子について述べた
が、他のIII−V族化合物半導体、例えば、AlGa
As/GaAs系、AlGaInP/GaAs系光素子
に適用できることはいうまでもない。In the above embodiments, the InGaAsP / InGaAs optical device on the InP substrate was described, but other III-V group compound semiconductors such as AlGa are used.
It goes without saying that it can be applied to As / GaAs type and AlGaInP / GaAs type optical elements.
【0024】次に、本発明の第3の実施例について図面
を参照して説明する。これまで、n型基板上の光半導体
素子について述べてきたが、以上の記述は、導電型を反
転させても本質的にはなんら変化はない。以後、p型基
板を例にとり説明する。Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. So far, the optical semiconductor element on the n-type substrate has been described, but the above description does not essentially change even if the conductivity type is reversed. Hereinafter, a p-type substrate will be described as an example.
【0025】まず最初に、図7に示すように、表面の面
方位が(100)面のp−InP基板21上に、減圧M
O−VPE法によりn−InPブロック層22を0.4
μm全面成長し、その上に幅4μmで、間隙が0.8μ
m開いた[0−1−1]方向に伸びる2本のストライプ
状二酸化シリコン膜2を形成する。このウェハーをMO
−VPE炉内に設置し、炉内圧力を75Torrにし
て、ホスフィン(PH3)を流しながらウェハー温度を
500℃まで上昇させる。この段階で、ヂメチル亜鉛を
供給して0.45μmの深さまで亜鉛を拡散させて、亜
鉛拡散領域23において、マスク開口部のn−InPブ
ロック層22を反転させる。そのまま引き続き、ウェハ
ー温度を625℃にし、p−InPクラッド層8、ダブ
ルヘテロ接合構造体4を連続成長していく。ダブルヘテ
ロ接合構造体4は、下から順に、1.2μm組成で厚さ
60nmのp−InGaAsPガイド層7、InGaA
s/1.2μm組成InGaAsPの繰り返しが5層で
合計厚さ75nm、フォトルミネッセンスピーク波長が
1.55μmとなるMQW多層膜6、1.2μm組成で
厚さ60nmのn−InGaAsPガイド層5から成っ
ている。次に連続して、n−InPクラッド層3を結晶
成長する。First, as shown in FIG. 7, a reduced pressure M is formed on a p-InP substrate 21 having a surface orientation of (100).
The n-InP block layer 22 is made 0.4 by the O-VPE method.
Grows on the entire surface with a width of 4 μm and a gap of 0.8 μ
Two striped silicon dioxide films 2 extending in the opened [0-1-1] direction are formed. MO this wafer
Installed in a VPE furnace, the furnace pressure is set to 75 Torr, and the wafer temperature is raised to 500 ° C. while flowing phosphine (PH 3 ). At this stage, dimethyl zinc is supplied to diffuse zinc to a depth of 0.45 μm, and in the zinc diffusion region 23, the n-InP block layer 22 in the mask opening is inverted. Then, the wafer temperature is continuously set to 625 ° C. and the p-InP clad layer 8 and the double heterojunction structure 4 are continuously grown. The double heterojunction structure 4 comprises, in order from the bottom, a p-InGaAsP guide layer 7 having a composition of 1.2 μm and a thickness of 60 nm, and InGaA.
s / 1.2 μm composition InGaAsP is composed of 5 layers of MQW multilayer film 6 having a total thickness of 75 nm and a photoluminescence peak wavelength of 1.55 μm, and an n-InGaAsP guide layer 5 having a composition of 1.2 μm and a thickness of 60 nm. ing. Next, the n-InP clad layer 3 is crystal-grown continuously.
【0026】次に、2本のストライプ状二酸化シリコン
膜2のダブルヘテロ接合構造体4側をそれぞれ2μmづ
つ除去し、2μm幅の2本のストライプ状二酸化シリコ
ン膜11を成長阻止マスクとして残し、図8に示すよう
に、減圧MO−VPE法でp−InPブロック層12を
結晶成長する。この時、p−InPブロック層12が、
ダブルヘテロ接合構造体4の側面を覆い、かつダブルヘ
テロ接合構造体4の上部の三角形形状のn−InPクラ
ッド層3を覆わない段階で、次のn−InPクラッド埋
込み層24の成長に切り換え、最後にn+ −InGaA
sコンタクト層25を形成する。Next, the double heterojunction structure 4 side of the two striped silicon dioxide films 2 is removed by 2 μm each, and the two striped silicon dioxide films 11 with a width of 2 μm are left as growth inhibition masks. As shown in FIG. 8, the p-InP block layer 12 is crystal-grown by the low pressure MO-VPE method. At this time, the p-InP block layer 12 is
At the stage of covering the side surface of the double heterojunction structure 4 and not covering the triangular n-InP cladding layer 3 on the upper portion of the double heterojunction structure 4, switching to the growth of the next n-InP cladding buried layer 24, Finally n + -InGaA
The s contact layer 25 is formed.
【0027】このエピタキシャルウェハーに、n+ −I
nGaAsコンタクト層25上部で開口した二酸化シリ
コン膜17を形成する。さらに、このウェハーに表面電
極18を形成し、ウェハーの厚さを100μmとする裏
面研磨を行い、全面に裏面電極19を形成する。表面電
極18はCrAu−TiPtAu、裏面電極19はAu
Ge−AuNiであり、蒸着、スパッタにより形成す
る。On this epitaxial wafer, n + -I
A silicon dioxide film 17 having an opening above the nGaAs contact layer 25 is formed. Further, the front surface electrode 18 is formed on this wafer, the back surface is polished so that the thickness of the wafer is 100 μm, and the back surface electrode 19 is formed on the entire surface. The front surface electrode 18 is CrAu-TiPtAu, and the back surface electrode 19 is Au.
Ge-AuNi, which is formed by vapor deposition and sputtering.
【0028】これまで述べた第1,第2の実施例では、
ダブルヘテロ接合構造体4とn−InP基板1との距離
が遠かった為、実質的に、DFB−LDを製造すること
ができなかったが、この実施例の方法では、選択成長開
始面からダブルヘテロ接合構造体4までの距離を小さく
できる為、DFB−LDの製造も可能となる。実際、D
FB−LDを製造するときは、最初にn−InPブロッ
ク層22を全面成長した段階で、ストライプ状二酸化シ
リコン膜2を形成してしまう前に、n−InPブロック
層22上に、回折格子を形成しておけばよい。In the first and second embodiments described above,
Since the distance between the double heterojunction structure 4 and the n-InP substrate 1 was long, it was not possible to manufacture the DFB-LD substantially. Since the distance to the heterojunction structure 4 can be reduced, the DFB-LD can be manufactured. In fact, D
When manufacturing the FB-LD, a diffraction grating is formed on the n-InP block layer 22 before the stripe-shaped silicon dioxide film 2 is formed at the stage where the n-InP block layer 22 is first grown over the entire surface. It should be formed.
【0029】また、ここでは、p型基板上での光半導体
装置について述べたが、導電型が反対の場合のn型基板
上でも本質的に全く同様であり、上述の記述で、すべて
の導電型を反転して考えればよい。Although the optical semiconductor device on the p-type substrate is described here, it is essentially the same on the n-type substrate in the case where the conductivity types are opposite to each other. You can think about it by reversing the mold.
【0030】次に、本発明の第4の実施例について図面
を参照して説明する。まず最初に、第3の実施例と同様
に、図9に示すように、p型InP基板21に減圧MO
−VPE法によりn−InPブロック層22を0.4μ
m全面成長する。その上に、幅4μmで間隙が1.2μ
m開いた2本のストライプ状二酸化シリコン膜2aを形
成する。この時、厚さ2000オングストロームの全面
二酸化シリコン膜を形成し、フォトリソグラフィでレジ
ストのパターンを形成した後に、O2 プラズマ処理を行
ってレジストと二酸化シリコン膜との密着性が弱くなる
ようにしておく。そうすれば、バッファード弗酸で二酸
化シリコンをエッチングするときに、エッジ部がテーパ
状にけずれた形となる。このストライプ状二酸化シリコ
ン膜2aをマスクとして、0.45μmの拡散深さで亜
鉛拡散を行う。亜鉛拡散領域23は、ストライプ状二酸
化シリコン膜2aの開口部を1.2μmとしていること
から、拡散の横拡がりを考慮しても、n−InPブロッ
ク層22の表面で幅2.1μmに制御できる。亜鉛拡散
後、バッファード弗酸で1000オングストローム分だ
け全面エッチングを行うと、二酸化シリコンのエッジ部
は0.3μm後退して、図10のようにセルフアライン
的にマスクの開口部が広がる。この時、ストライプ状二
酸化シリコン膜2bは、厚さ1000オングストロー
ム、開口幅1.8μmになる。Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, as in the third embodiment, as shown in FIG. 9, a reduced pressure MO is applied to the p-type InP substrate 21.
The n-InP block layer 22 is 0.4 μm thick by the -VPE method.
m Full-scale growth. On top of that, a width of 4 μm and a gap of 1.2 μ
Two striped silicon dioxide films 2a opened are formed. At this time, a 2000 angstrom-thickness whole surface silicon dioxide film is formed, and a resist pattern is formed by photolithography, and then O2 plasma treatment is performed to weaken the adhesion between the resist and the silicon dioxide film. Then, when the silicon dioxide is etched with buffered hydrofluoric acid, the edges are tapered off. Using this stripe-shaped silicon dioxide film 2a as a mask, zinc diffusion is performed with a diffusion depth of 0.45 μm. Since the zinc diffusion region 23 has an opening of 1.2 μm in the stripe-shaped silicon dioxide film 2a, it can be controlled to have a width of 2.1 μm on the surface of the n-InP block layer 22 even in consideration of lateral diffusion. . When zinc is diffused and then the entire surface is etched by buffered hydrofluoric acid for 1000 angstroms, the edge portion of the silicon dioxide recedes by 0.3 μm, and the mask opening portion widens in a self-aligned manner as shown in FIG. At this time, the stripe-shaped silicon dioxide film 2b has a thickness of 1000 Å and an opening width of 1.8 μm.
【0031】以下、第3の実施例と全く同様で、p−I
nPクラッド層8、ダブルヘテロ接合構造体4、n−I
nPクラッド層3を結晶成長する。次に、2本のストラ
イプ状二酸化シリコン膜2bのダブルヘテロ接合構造体
側をそれぞれ2μmづつ除去し、図11に示すように、
減圧MO−VPE法で、p−InPブロック層12、n
−InPクラッド埋込み層24、n+ InGaAsコン
タクト層25を結晶成長し、最後に、二酸化シリコン膜
17の形成及び表面電極18形成を第3の実施例と同様
に行う。In the following, exactly the same as the third embodiment, p-I
nP clad layer 8, double heterojunction structure 4, nI
The nP cladding layer 3 is crystal-grown. Next, the two heterojunction structure side portions of the two striped silicon dioxide films 2b are removed by 2 μm each, and as shown in FIG.
The p-InP block layer 12, n was formed by the low pressure MO-VPE method.
The -InP clad buried layer 24 and the n + InGaAs contact layer 25 are crystal-grown, and finally, the silicon dioxide film 17 and the surface electrode 18 are formed in the same manner as in the third embodiment.
【0032】本実施例では、第3の実施例と比べ、ダブ
ルヘテロ接合構造体4とp反転していないn−InPブ
ロック層22との距離が短くできる為、素子の漏れ電流
を小さくできるという利点がある。In this embodiment, compared with the third embodiment, the distance between the double heterojunction structure 4 and the n-InP block layer 22 which is not p-inverted can be shortened, so that the leakage current of the device can be reduced. There are advantages.
【0033】以上、4つの実施例を述べてきたが、第1
および第2の実施例の特徴であるダブルヘテロ接合構造
体4上にかぶったブロック層を結晶成長途中の拡散によ
り解消させるという方法と、第3および第4の実施例で
述べた2つのブロック層の内1つを、選択成長前にセル
フアライン的に形成してしまうという方法は、組み合わ
せて活用することもでき、これはDFB−LD等にとっ
て重要な応用例である。The four embodiments have been described above.
And a method of eliminating the block layer covered on the double heterojunction structure 4 which is the feature of the second embodiment by diffusion during crystal growth, and the two block layers described in the third and fourth embodiments. The method of forming one of them in a self-aligned manner prior to selective growth can also be used in combination, which is an important application example for DFB-LD and the like.
【0034】[0034]
【発明の効果】以上説明したように本発明は、第1,第
2の実施例では高濃度第2導電型半導体層を第1導電型
ブロック層上に形成することにより、結晶成長の回数、
フォトリソグラフィーの工程を増すこと無く、ダブルヘ
テロ接合構造体を含むリッジ部の両側面に、電流狭窄性
に優れた十分な厚さのブロック層によるサイリスタ構造
を形成しつつ、かつ、最初の選択成長で形成されるリッ
ジ部の頂上部(第1導電型)に第2導電型ブロック層が
かぶることを確実に防止することができる。従って、光
半導体装置の漏れ電流を減少させ、高い歩留りで製造で
きるという効果を有する。As described above, according to the present invention, in the first and second embodiments, by forming the high-concentration second conductivity type semiconductor layer on the first conductivity type block layer, the number of times of crystal growth
First selective growth while forming a thyristor structure with a sufficiently thick block layer excellent in current confinement on both sides of the ridge part including the double heterojunction structure without increasing the photolithography process. It is possible to reliably prevent the second conductivity type block layer from covering the top portion (first conductivity type) of the ridge portion formed in (1). Therefore, the leakage current of the optical semiconductor device can be reduced, and the optical semiconductor device can be manufactured with a high yield.
【0035】一方、第3および第4の実施例では、n−
InPブロック層を選択成長の前に形成してしまって、
選択成長のブロック埋込み層を1層にできるので、ブロ
ック埋込みの制御を容易にすることができる。従って、
最初の選択成長でリッジ部を三角形に制御することが多
少ずれても対応が可能であり、第1、第2の実施例と同
様に、ダブルヘテロ接合構造体の両サイドに、電流狭窄
性に優れた充分な厚さのサイリスタ構造のブロック層を
形成することができ、また、最初の選択成長部の上にp
−InPブロック層がかぶることを充分高い歩留りで防
止することができる。従って、半導体レーザのリーク電
流を減少させ、更には、閾値電流を低下させ、微分量子
効率を向上させるという効果を有する。On the other hand, in the third and fourth embodiments, n-
If the InP block layer is formed before the selective growth,
Since the number of block-embedded layers for selective growth can be reduced to one, control of block embedding can be facilitated. Therefore,
It is possible to control the ridge portion in a triangular shape in the first selective growth even if it is slightly deviated, and as in the first and second embodiments, the current confinement property is provided on both sides of the double heterojunction structure. It is possible to form a thyristor-structured block layer having a sufficient thickness, and p is formed on the first selective growth portion.
It is possible to prevent the -InP block layer from being covered with a sufficiently high yield. Therefore, it has the effect of reducing the leak current of the semiconductor laser, further reducing the threshold current, and improving the differential quantum efficiency.
【0036】また、第1および第2の実施例と第3およ
び第4の実施例を組み合わせれば、より顕著に、歩留り
改善、性能アップを行うことができる。If the first and second embodiments are combined with the third and fourth embodiments, the yield can be improved and the performance can be improved more remarkably.
【0037】以上述べた構造を、例えば、1.55μm
帯の半導体レーザに適用したところ、レーザ発振歩留り
が向上し、また、主要特性である閾値電流、スロープ効
率において、従来比20〜30%の向上が見られた。The structure described above is applied to, for example, 1.55 μm.
When applied to a band semiconductor laser, the laser oscillation yield was improved, and the main characteristics, that is, the threshold current and the slope efficiency, were improved by 20 to 30% as compared with the conventional one.
【0038】また、第3および第4の実施例では、活性
層位置を選択成長開始面に対して高さを低い位置に設定
できるので、従来困難であった選択成長時の活性層の組
成制御が、容易になるという利点がある。更に、DFB
−LDを製造するとき、通常グレーティング位置を選択
成長開始面におくので、従来の方法では実質的にDFB
−LDを製造することは困難であったが、本発明の方法
では、DFB−LDの製造も可能であり、選択成長の特
質をいかした変調器とDFB−LDの集積化素子や、そ
の他の光集積化素子の製造も容易になった。Further, in the third and fourth embodiments, since the active layer position can be set at a position lower than the selective growth start surface, it is difficult to control the composition of the active layer during selective growth, which has been difficult in the past. However, there is an advantage that it becomes easy. Furthermore, DFB
When the LD is manufactured, the grating position is usually placed on the selective growth start surface, so that the conventional method substantially reduces the DFB.
Although it was difficult to manufacture a -LD, the method of the present invention can also manufacture a DFB-LD, and an integrated device of a modulator and a DFB-LD, which takes advantage of the characteristics of selective growth, and other The manufacture of optical integrated devices has also become easier.
【図1】本発明の第1の実施例を示す半導体チップの断
面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor chip showing a first embodiment of the present invention.
【図2】第1の実施例の製造方法の説明のための半導体
チップの断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a semiconductor chip for explaining the manufacturing method according to the first embodiment.
【図3】図2に対応する工程の次工程の説明のための半
導体チップの断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a semiconductor chip for explaining a next process of the process corresponding to FIG.
【図4】本発明の第2の実施例についてその製造工程に
沿った説明のための半導体チップの断面図である。FIG. 4 is a sectional view of a semiconductor chip for explanation of a second embodiment of the present invention along with its manufacturing process.
【図5】図4に対応する工程の次工程の説明のための半
導体チップの断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of a semiconductor chip for explaining a next process of the process corresponding to FIG.
【図6】本発明の第2の実施例を示す半導体チップの断
面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of a semiconductor chip showing a second embodiment of the present invention.
【図7】本発明の第3の実施例についてその製造工程に
沿った説明のための半導体チップの断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of a semiconductor chip for explanation of a third embodiment of the present invention along with its manufacturing process.
【図8】本発明の第3の実施例を示す半導体チップの断
面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view of a semiconductor chip showing a third embodiment of the present invention.
【図9】本発明の第4の実施例についてその製造工程に
沿った説明のための半導体チップの断面図である。FIG. 9 is a sectional view of a semiconductor chip for explanation of a fourth embodiment of the present invention along with its manufacturing process.
【図10】図9に対応する工程の次工程の説明のための
半導体チップの断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of a semiconductor chip for explaining a next process of the process corresponding to FIG.
【図11】本発明の第4の実施例を示す半導体チップの
断面図である。FIG. 11 is a sectional view of a semiconductor chip showing a fourth embodiment of the present invention.
【図12】従来例についてその製造工程に沿って説明の
ための半導体チップの断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view of a semiconductor chip for explanation of a conventional example along the manufacturing process thereof.
【図13】図12に対応する工程の次工程の説明するた
めの半導体チップの断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view of the semiconductor chip for explaining the next step of the step corresponding to FIG.
【図14】従来例を示す半導体チップの断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view of a semiconductor chip showing a conventional example.
1 n−InP基板 2,2a,2b ストライプ状二酸化シリコン膜 3 n−InPクラッド層 4 ダブルヘテロ接合構造体 5 n−InGaAsPガイド層 6 MQW多層膜 7 p−InGaAsPガイド層 8,8a p−InPクラッド層 8b p+ −InPクラッド層 9 (111)B面 10,10A,10B リッジ部 11,17 二酸化シリコン膜 12 p−InPブロック層 13,13a,22 n−InPブロック層 13b p−InP層 14 p+ −InP埋込み層 15 p−InP埋込み層 16 p+ −InGaAsPコンタクト層 18 表面電極 19 裏面電極 20 i−InPブロック層 20a p−InP層 21 p−InP基板 23 亜鉛拡散領域 24 n−InPクラッド埋込み層 25 n+ −InGaAsコンタクト層1 n-InP substrate 2, 2a, 2b Striped silicon dioxide film 3 n-InP cladding layer 4 Double heterojunction structure 5 n-InGaAsP guide layer 6 MQW multilayer film 7 p-InGaAsP guide layer 8, 8a p-InP cladding layer Layer 8b p + -InP clad layer 9 (111) B surface 10, 10A, 10B Ridge portion 11,17 Silicon dioxide film 12 p-InP block layer 13, 13a, 22 n-InP block layer 13b p-InP layer 14 p + -InP burying layer 15 p-InP burying layer 16 p + -InGaAsP contact layer 18 surface electrode 19 back electrode 20 i-InP block layer 20a p-InP layer 21 p-InP substrate 23 zinc diffusion region 24 n-InP clad burying layer Layer 25 n + -InGaAs contact layer
Claims (9)
の半導体層より禁制帯幅が狭く屈折率が大きな第2の半
導体層および前記第2の半導体層より禁制帯幅が広く屈
折率の小さな第2導電型の第3の半導体層を順次に積層
したダブルヘテロ接合構造体を少なくとも有し、第1導
電型化合物半導体基板の一主面に選択的に形成されたリ
ッジ部と、前記ダブルヘテロ接合構造体の側面の前記第
2の半導体層、前記第2の半導体層および前記ダブルヘ
テロ接合構造体に隣接する前記一主面を被覆する第2導
電型半導体ブロック層と、前記ダブルヘテロ接合構造体
の頂部とその近傍を除く側面の前記第3の半導体層およ
び前記第2導電型半導体ブロック層に接触する第1導電
型ブロック層と、前記ダブルヘテロ接合構造体の頂部お
よび前記第1導電型ブロック層に接触する第2導電型の
第4の半導体層とを含む光半導体素子ならびに前記光半
導体素子の両側の前記一主面にそれぞれ設けられた誘電
体膜を有することを特徴とする光半導体装置。1. A first semiconductor layer of a first conductivity type, the first semiconductor layer.
Second semiconductor layer having a narrower forbidden band width and a larger refractive index than the second semiconductor layer and a third semiconductor layer of a second conductivity type having a wider forbidden band width and a smaller refractive index than the second semiconductor layer are sequentially stacked. A ridge portion having at least a double heterojunction structure and selectively formed on one main surface of the first conductivity type compound semiconductor substrate; the second semiconductor layer on the side surface of the double heterojunction structure; Second semiconductor layer and a second conductivity type semiconductor block layer covering the one main surface adjacent to the double heterojunction structure, and the third semiconductor on the side surface excluding the top and the vicinity of the double heterojunction structure Layer and a first conductivity type block layer in contact with the second conductivity type semiconductor block layer, and a second conductivity type fourth semiconductor layer in contact with the top of the double heterojunction structure and the first conductivity type block layer When The optical semiconductor device characterized by having an optical semiconductor element and each provided with a dielectric film on the one main surface of both sides of the optical semiconductor device comprising.
する多層膜である請求項1記載の光半導体装置。2. The optical semiconductor device according to claim 1, wherein the second semiconductor layer is a multilayer film having a multiple quantum well structure.
00)面に[0−1−1]方向に伸びた2つのストライ
プ状誘電体膜で挟まれた領域に両側面が(111)B面
のダブルヘテロ接合構造体が設けられている請求項1ま
たは2記載の光半導体装置。3. A zinc-blende-type crystal compound semiconductor substrate (1
The double heterojunction structure having both sides (111) B planes is provided in a region sandwiched by two striped dielectric films extending in the [0-1-1] direction on the (00) plane. Alternatively, the optical semiconductor device according to the item 2.
体の頂部側でその余の部分より高濃度にドーピングされ
ている請求項1,2または3記載の光半導体装置。4. The optical semiconductor device according to claim 1, wherein the third semiconductor layer is doped at a higher concentration on the top side of the double heterojunction structure than on the remaining portion thereof.
おいて、光導波、或いは光増幅、或いは光吸収する活性
層が、化合物半導体基板側で該活性層より禁制帯幅の大
きい第1導電型のクラッド層と隣接し、上方に前記活性
層より禁制帯幅の大きい第2導電型のクラッド層と隣接
しており、これら第1導電型のクラッド層、活性層、第
2導電型のクラッド層は、第1導電型の化合物半導体基
板上に第2導電型の半導体層を積層した直上に、選択的
に形成されたリッジ部であり、前記化合物半導体基板と
該リッジ部との間の前記第2導電型の半導体層は、該リ
ッジ部を形成する前に拡散により第1導電型に転換させ
られているものであり、また、該リッジ部の側方と上方
は、それぞれ、第1導電型のブロック層、第2導電型の
半導体層で囲まれていることを特徴とする光半導体装
置。5. In a compound optical semiconductor device having an optical waveguide, an active layer for optical waveguide, light amplification, or light absorption has a forbidden band width larger than that of the active layer on the compound semiconductor substrate side. Is adjacent to the second conductive type clad layer having a band gap larger than that of the active layer. The first conductive type clad layer, the active layer, and the second conductive type clad layer are adjacent to the layer. A ridge portion selectively formed immediately above a semiconductor layer of the second conductivity type laminated on a compound semiconductor substrate of the first conductivity type, wherein the second conductivity between the compound semiconductor substrate and the ridge portion. Type semiconductor layer is converted to the first conductivity type by diffusion before forming the ridge portion, and the side and upper sides of the ridge portion are blocks of the first conductivity type, respectively. Layer, surrounded by a second conductivity type semiconductor layer An optical semiconductor device characterized in that
多層膜であることを特徴とする請求項5記載の光半導体
装置。6. The optical semiconductor device according to claim 5, wherein the active layer is a multilayer film having a multiple quantum well structure.
り、上記活性層を含むリッジ部が、(100)面上の
[0−1−1]方向に伸びたストライプ状の領域を底面
とし、両側面が(111)B面であることを特徴とする
請求項5または6に記載の光半導体装置。7. The compound semiconductor is a zinc blende type crystal, and the ridge portion including the active layer has a striped region extending in the [0-1-1] direction on the (100) plane as a bottom face. The optical semiconductor device according to claim 5, wherein both side surfaces are (111) B planes.
層が該リッジ部との上部を覆っている部分があり、これ
ら第1導電型のブロック層の全体の上部を一様に第2導
電型の不純物を拡散して、前記第1導電型のブロック層
の側方部分は、第1導電型部分を残し、上方はすべて第
2導電型に転換せしめた請求項5,6または7の光半導
体装置。8. A portion of the first conductivity type block layer on the side of the ridge portion covers the upper portion of the ridge portion, and the entire upper portion of the first conductivity type block layer is evenly provided with a first portion. 8. The impurity of the second conductivity type is diffused to leave the first conductivity type portion in the lateral portion of the first conductivity type block layer and to convert the upper portion to the second conductivity type. Optical semiconductor device.
が、その余の部分より高濃度にドーピングされている請
求項5,6,7または8記載の光半導体装置。9. The optical semiconductor device according to claim 5, wherein the top side of the second-conductivity-type cladding layer is more highly doped than the remaining portion.
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- 1993-12-16 JP JP31701093A patent/JP2894186B2/en not_active Expired - Fee Related
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