JPH09331110A - 光半導体装置、および光半導体装置の製造方法 - Google Patents
光半導体装置、および光半導体装置の製造方法Info
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- JPH09331110A JPH09331110A JP8151233A JP15123396A JPH09331110A JP H09331110 A JPH09331110 A JP H09331110A JP 8151233 A JP8151233 A JP 8151233A JP 15123396 A JP15123396 A JP 15123396A JP H09331110 A JPH09331110 A JP H09331110A
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- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 良好な素子分離特性及び広い変調帯域幅を有
し、かつ、それぞれの素子を十分な性能で動作させるこ
とができる２つ以上の光半導体素子を集積化してなる光
半導体装置，及び光半導体装置の製造方法を提供するこ
と。 【解決手段】 光変調器１０２とＤＦＢレーザ１０１と
を集積化するとともに、メサ構造１４を埋め込む半絶縁
性ＦｅドープＩｎＰ層８，１０の間に、光変調器１０２
とＤＦＢレーザ１０１とにわたって、キャリア濃度が１
×１０18cm-3より大きく、４×１０18cm-3以下となるｎ
型ＩｎＰホールブロッキング層９を備える構成とした。
し、かつ、それぞれの素子を十分な性能で動作させるこ
とができる２つ以上の光半導体素子を集積化してなる光
半導体装置，及び光半導体装置の製造方法を提供するこ
と。 【解決手段】 光変調器１０２とＤＦＢレーザ１０１と
を集積化するとともに、メサ構造１４を埋め込む半絶縁
性ＦｅドープＩｎＰ層８，１０の間に、光変調器１０２
とＤＦＢレーザ１０１とにわたって、キャリア濃度が１
×１０18cm-3より大きく、４×１０18cm-3以下となるｎ
型ＩｎＰホールブロッキング層９を備える構成とした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は光半導体装置に関
し、特に、半導体レーザと光変調器とを集積化した光半
導体装置に関するものである。
し、特に、半導体レーザと光変調器とを集積化した光半
導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、大容量，高速光ファイバ通信への
応用を目指して、半導体レーザと光変調器を集積化した
光半導体装置の開発が進められている。この光半導体装
置は、分布帰還型半導体レーザ（以下、ＤＦＢレーザと
称す）を直流動作させ、これから放射されるレーザ光に
対し、その出射方向に配置した電界吸収型光変調器の電
界変調によりその光吸収量を変化させ、高速強度変調を
行うものである。従来の、半導体レーザの駆動電流を直
接変える直接変調方式に比べ、レーザ光の波長チャーピ
ングが低減され、高速長距離光通信に有利である特徴が
ある。
応用を目指して、半導体レーザと光変調器を集積化した
光半導体装置の開発が進められている。この光半導体装
置は、分布帰還型半導体レーザ（以下、ＤＦＢレーザと
称す）を直流動作させ、これから放射されるレーザ光に
対し、その出射方向に配置した電界吸収型光変調器の電
界変調によりその光吸収量を変化させ、高速強度変調を
行うものである。従来の、半導体レーザの駆動電流を直
接変える直接変調方式に比べ、レーザ光の波長チャーピ
ングが低減され、高速長距離光通信に有利である特徴が
ある。
【０００３】以下に、M.Aoki et al.,"InGaAs/InGaAsP
MQW Electroabsorption ModulatorIntegrated with a D
FB Laser Fabricated by Band-Gap Energy Control Sel
ective Area MOCVD ",IEEE J. Quantum Electron.,Vol.
29,pp.2088-2096,1993.に示された従来のＤＦＢレーザ
と光吸収型変調器を集積化した光半導体装置について説
明する。図５はその一部を切断した上記の従来の光半導
体装置の構造を示す斜視図である。図において、２はｎ
型ＩｎＰ基板，３は裏面電極，４は光変調器の光吸収
層，７は表面電極，８は半絶縁性ＦｅドープＩｎＰ層，
９はｎ型ＩｎＰホールブロッキング層，１１はＤＦＢレ
ーザの活性層，１２は回折格子，１４はメサ型導波路，
３５はｐ型ＩｎＰ上クラッド層，１０１はＤＦＢレー
ザ，１０２は光変調器である。
MQW Electroabsorption ModulatorIntegrated with a D
FB Laser Fabricated by Band-Gap Energy Control Sel
ective Area MOCVD ",IEEE J. Quantum Electron.,Vol.
29,pp.2088-2096,1993.に示された従来のＤＦＢレーザ
と光吸収型変調器を集積化した光半導体装置について説
明する。図５はその一部を切断した上記の従来の光半導
体装置の構造を示す斜視図である。図において、２はｎ
型ＩｎＰ基板，３は裏面電極，４は光変調器の光吸収
層，７は表面電極，８は半絶縁性ＦｅドープＩｎＰ層，
９はｎ型ＩｎＰホールブロッキング層，１１はＤＦＢレ
ーザの活性層，１２は回折格子，１４はメサ型導波路，
３５はｐ型ＩｎＰ上クラッド層，１０１はＤＦＢレー
ザ，１０２は光変調器である。
【０００４】図６は、上記の従来の光半導体装置におけ
る光変調器の断面図（図６(a))、および図６(a) の破線
６ｂ−６ｂを通り、メサ型導波路に平行な平面でこの光
半導体装置を切断した場合の断面の模式図（図６(b))で
あり、図において図５と同一符号は同一または相当する
部分を示しており、３６は光変調器１０２とＤＦＢレー
ザ１０１との間の部分である。
る光変調器の断面図（図６(a))、および図６(a) の破線
６ｂ−６ｂを通り、メサ型導波路に平行な平面でこの光
半導体装置を切断した場合の断面の模式図（図６(b))で
あり、図において図５と同一符号は同一または相当する
部分を示しており、３６は光変調器１０２とＤＦＢレー
ザ１０１との間の部分である。
【０００５】次に従来の半導体装置の構造について説明
する。ＤＦＢレーザ１０１はその活性層上に回折格子１
２を備えており、これにより単一波長のレーザ発振を安
定して行うことができる。ＤＦＢレーザ１０１の活性層
１１と光変調器１０２の光吸収層４は連続したＩｎＧａ
Ａｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸層からなっている
が、この多重量子井戸層の厚さはＤＦＢレーザ１０１に
おいては厚く、光変調器１０２においては薄くなってお
り、この層に含まれる各量子井戸の幅についても、ＤＦ
Ｂレーザ１０１より光変調器１０２における量子井戸幅
のほうが狭くなっている。従って、ＤＦＢレーザ１０１
における量子井戸内の伝導帯と価電子帯の基底準位間の
エネルギー差は、光変調器１０２におけるそれより小さ
い。このため、光変調器１０２にバイアス電圧が印加さ
れていない時は、光変調器１０２の光吸収層４ではＤＦ
Ｂレーザ１０１からの光は吸収されない。しかし、光変
調器１０２に逆バイアス電圧が印加されると量子閉じ込
めシュタルク効果（ＱＣＳＥ）により光が吸収される。
これにより、直流駆動されているＤＦＢレーザ１０１か
ら放射される光を光変調器１０２に加えるバイアス電圧
を変化させることによって変調することができる。ま
た、半絶縁性ＦｅドープＩｎＰ層８及びｎ型ＩｎＰホー
ルブロッキング層９は、上記光吸収層４及び活性層１１
の多重量子井戸層とその上に配置されている上クラッド
層３５，及び多重量子井戸層の下に配置されているＩｎ
Ｐ下クラッド層（図示せず）からなるメサ型導波路の両
脇に埋め込まれており、電流ブロック層として機能す
る。これにより、ＤＦＢレーザ１０１のしきい値電流の
低減及び効率の向上を図っている。ＩｎＰ中ではＦｅは
深いアクセプタ準位となるため、半絶縁性ＦｅドープＩ
ｎＰ層８はｎ型ＩｎＰ基板２からの電子の拡散を阻止す
ることができ、また、ｎ型ＩｎＰホールブロッキング層
９は、ｐ型ＩｎＰ上クラッド層３５からのホールの拡散
を阻止することができる。
する。ＤＦＢレーザ１０１はその活性層上に回折格子１
２を備えており、これにより単一波長のレーザ発振を安
定して行うことができる。ＤＦＢレーザ１０１の活性層
１１と光変調器１０２の光吸収層４は連続したＩｎＧａ
Ａｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸層からなっている
が、この多重量子井戸層の厚さはＤＦＢレーザ１０１に
おいては厚く、光変調器１０２においては薄くなってお
り、この層に含まれる各量子井戸の幅についても、ＤＦ
Ｂレーザ１０１より光変調器１０２における量子井戸幅
のほうが狭くなっている。従って、ＤＦＢレーザ１０１
における量子井戸内の伝導帯と価電子帯の基底準位間の
エネルギー差は、光変調器１０２におけるそれより小さ
い。このため、光変調器１０２にバイアス電圧が印加さ
れていない時は、光変調器１０２の光吸収層４ではＤＦ
Ｂレーザ１０１からの光は吸収されない。しかし、光変
調器１０２に逆バイアス電圧が印加されると量子閉じ込
めシュタルク効果（ＱＣＳＥ）により光が吸収される。
これにより、直流駆動されているＤＦＢレーザ１０１か
ら放射される光を光変調器１０２に加えるバイアス電圧
を変化させることによって変調することができる。ま
た、半絶縁性ＦｅドープＩｎＰ層８及びｎ型ＩｎＰホー
ルブロッキング層９は、上記光吸収層４及び活性層１１
の多重量子井戸層とその上に配置されている上クラッド
層３５，及び多重量子井戸層の下に配置されているＩｎ
Ｐ下クラッド層（図示せず）からなるメサ型導波路の両
脇に埋め込まれており、電流ブロック層として機能す
る。これにより、ＤＦＢレーザ１０１のしきい値電流の
低減及び効率の向上を図っている。ＩｎＰ中ではＦｅは
深いアクセプタ準位となるため、半絶縁性ＦｅドープＩ
ｎＰ層８はｎ型ＩｎＰ基板２からの電子の拡散を阻止す
ることができ、また、ｎ型ＩｎＰホールブロッキング層
９は、ｐ型ＩｎＰ上クラッド層３５からのホールの拡散
を阻止することができる。
【０００６】ここで、図６に示すように、ｎ型ＩｎＰホ
ールブロッキング層９とｐ型ＩｎＰ上クラッド層３５と
の界面はｐｎ接合面となっており、この接合容量Ｃ１
は、光変調器の高速動作にとって、無視できない大きさ
となる。また、ＤＦＢレーザ１０１における接合容量Ｃ
３も、Ｃ１と同程度の容量となる。一方、ｎ型ＩｎＰホ
ールブロッキング層９とｎ型ＩｎＰ基板２の間の容量Ｃ
２、Ｃ４は、これらの層の間に厚い半絶縁性Ｆｅドープ
ＩｎＰ層８が存在するため、Ｃ１、Ｃ３より十分小さ
い。ＩｎＰ中では、電子の移動度は、ホールの移動度と
比較して格段に大きいため、ｎ型ＩｎＰホールブロッキ
ング層９の電気抵抗は低くなる。このため、もしホール
ブロッキング層９が光変調器１０２とＤＦＢレーザ１０
１との間で連続しているとすると、変調器１０１とＤＦ
Ｂレーザ１０２との間で相互干渉が生じるとともに、上
記容量Ｃ１にＣ３が接続されることとなり、光変調器の
寄生容量が増加し高周波領域における変調動作を阻害す
る。すなわち、変調帯域幅が狭くなる。したがって、こ
のような問題を回避するために、ホールブロッキング層
９は、図６(b) に示すように、光変調器１０２とＤＦＢ
レーザ１０１との間の部分３６がエッチング除去されて
いる。しかしながら、このエッチングにおいては、その
エッチング深さの制御が困難であり、また、エッチング
面が荒れる等の問題があった。
ールブロッキング層９とｐ型ＩｎＰ上クラッド層３５と
の界面はｐｎ接合面となっており、この接合容量Ｃ１
は、光変調器の高速動作にとって、無視できない大きさ
となる。また、ＤＦＢレーザ１０１における接合容量Ｃ
３も、Ｃ１と同程度の容量となる。一方、ｎ型ＩｎＰホ
ールブロッキング層９とｎ型ＩｎＰ基板２の間の容量Ｃ
２、Ｃ４は、これらの層の間に厚い半絶縁性Ｆｅドープ
ＩｎＰ層８が存在するため、Ｃ１、Ｃ３より十分小さ
い。ＩｎＰ中では、電子の移動度は、ホールの移動度と
比較して格段に大きいため、ｎ型ＩｎＰホールブロッキ
ング層９の電気抵抗は低くなる。このため、もしホール
ブロッキング層９が光変調器１０２とＤＦＢレーザ１０
１との間で連続しているとすると、変調器１０１とＤＦ
Ｂレーザ１０２との間で相互干渉が生じるとともに、上
記容量Ｃ１にＣ３が接続されることとなり、光変調器の
寄生容量が増加し高周波領域における変調動作を阻害す
る。すなわち、変調帯域幅が狭くなる。したがって、こ
のような問題を回避するために、ホールブロッキング層
９は、図６(b) に示すように、光変調器１０２とＤＦＢ
レーザ１０１との間の部分３６がエッチング除去されて
いる。しかしながら、このエッチングにおいては、その
エッチング深さの制御が困難であり、また、エッチング
面が荒れる等の問題があった。
【０００７】一方、この変調器とＤＦＢレーザとの間で
の相互干渉をエッチング除去工程なしに低減した他の従
来例を図７(a),(b) に示す。図７(a) は従来の他の光半
導体装置の全体の構造を示す斜視図，図７(b) は変調器
とレーザの内部構造を示すための、光半導体装置の一部
切り欠き断面図である。この光半導体装置は、Y.Miyaza
ki et al.,"Novel Current Blocking Structure for Hi
gh Speed EA Modulator/DFB LD Integrated Light Sour
ce",IOOC 95,Technical Digest,Vol.4,pp.60-61,1995.
に開示されているもので、上記従来の光半導体装置と同
様の光半導体装置において、半絶縁性ＦｅドープＩｎＰ
層中にｎ型ＩｎＰホールブロッキング層９を挿入した構
造を備えたものである。図において、図５と同一符号は
同一または相当する部分を示しており、１は光半導体装
置、５はｐ型ＩｎＰ第２上クラッド層、６はｐ型ＩｎＧ
ａＡｓコンタクト層、１０は上部半絶縁性ＦｅドープＩ
ｎＰ層、２９は絶縁膜からなる保護膜、１５はプロセス
メサである。
の相互干渉をエッチング除去工程なしに低減した他の従
来例を図７(a),(b) に示す。図７(a) は従来の他の光半
導体装置の全体の構造を示す斜視図，図７(b) は変調器
とレーザの内部構造を示すための、光半導体装置の一部
切り欠き断面図である。この光半導体装置は、Y.Miyaza
ki et al.,"Novel Current Blocking Structure for Hi
gh Speed EA Modulator/DFB LD Integrated Light Sour
ce",IOOC 95,Technical Digest,Vol.4,pp.60-61,1995.
に開示されているもので、上記従来の光半導体装置と同
様の光半導体装置において、半絶縁性ＦｅドープＩｎＰ
層中にｎ型ＩｎＰホールブロッキング層９を挿入した構
造を備えたものである。図において、図５と同一符号は
同一または相当する部分を示しており、１は光半導体装
置、５はｐ型ＩｎＰ第２上クラッド層、６はｐ型ＩｎＧ
ａＡｓコンタクト層、１０は上部半絶縁性ＦｅドープＩ
ｎＰ層、２９は絶縁膜からなる保護膜、１５はプロセス
メサである。
【０００８】また、図８(a) は図７に示した半導体装置
のレーザ光出射端面と平行な面による断面図、及び図８
(b) はこの図８(a) の８ｂ−８ｂ線を通り、メサ型導波
路に平行な平面で半導体装置を切断した場合の摸式図で
あり、図において、図７と同一符号は同一または相当す
る部分を示しており、２６はｐ型ＩｎＰ第１上クラッド
層である。
のレーザ光出射端面と平行な面による断面図、及び図８
(b) はこの図８(a) の８ｂ−８ｂ線を通り、メサ型導波
路に平行な平面で半導体装置を切断した場合の摸式図で
あり、図において、図７と同一符号は同一または相当す
る部分を示しており、２６はｐ型ＩｎＰ第１上クラッド
層である。
【０００９】この半導体装置においては、上記図５に示
した従来の半導体装置と同様の半導体装置において、従
来の半絶縁性ＦｅドープＩｎＰ層を、上部半絶縁性Ｆｅ
ドープＩｎＰ層１０と下部半絶縁性ＦｅドープＩｎＰ層
８との２つとし、それらの間にｎ型ＩｎＰホールブロッ
キング層９を挿入するとともに、光変調器１０２とＤＦ
Ｂレーザ１０１との間のエッチングを行わない構造とし
ている。
した従来の半導体装置と同様の半導体装置において、従
来の半絶縁性ＦｅドープＩｎＰ層を、上部半絶縁性Ｆｅ
ドープＩｎＰ層１０と下部半絶縁性ＦｅドープＩｎＰ層
８との２つとし、それらの間にｎ型ＩｎＰホールブロッ
キング層９を挿入するとともに、光変調器１０２とＤＦ
Ｂレーザ１０１との間のエッチングを行わない構造とし
ている。
【００１０】図８(b) に示すように、光変調器１０２の
ｎ型ＩｎＰホールブロッキング層９と上部半絶縁性Ｆｅ
ドープＩｎＰ層との界面はｐｎ接合面となっておらず、
ｐ型第２クラッド層５とホールブロッキング層９との間
の接合容量ＣA は、図５(b)において示した従来の光半
導体装置の光変調器１０２の容量Ｃ１よりも小さい。
ｎ型ＩｎＰホールブロッキング層９と上部半絶縁性Ｆｅ
ドープＩｎＰ層との界面はｐｎ接合面となっておらず、
ｐ型第２クラッド層５とホールブロッキング層９との間
の接合容量ＣA は、図５(b)において示した従来の光半
導体装置の光変調器１０２の容量Ｃ１よりも小さい。
【００１１】また、ＤＦＢレーザ１０１における容量Ｃ
C も、接合容量ＣA と同程度の低容量となる。以上のよ
うに、上クラッド層５とホールブロッキング層９とが形
成しているｐｎ接合の距離が、従来よりも広がるため、
これらの層の間の容量が低減される。このため、各素子
の寄生容量が低減されて、従来より高い周波数まで動作
させることができる。また、ホールブロッキング層９が
光変調器１０２とＤＦＢレーザ１０１との間で連続して
存在し、この層の抵抗を介して接合容量ＣA が容量
ＣC ，ＣD と接続されたとしても、上記のように、
ＣA ，ＣC は十分に小さいものであるため、この経路で
の光変調器１０２とＤＦＢレーザ１０１との間の相互干
渉は低減されることから、光変調器１０２とＤＦＢレー
ザ１０１の間のエッチング除去が不要となる。
C も、接合容量ＣA と同程度の低容量となる。以上のよ
うに、上クラッド層５とホールブロッキング層９とが形
成しているｐｎ接合の距離が、従来よりも広がるため、
これらの層の間の容量が低減される。このため、各素子
の寄生容量が低減されて、従来より高い周波数まで動作
させることができる。また、ホールブロッキング層９が
光変調器１０２とＤＦＢレーザ１０１との間で連続して
存在し、この層の抵抗を介して接合容量ＣA が容量
ＣC ，ＣD と接続されたとしても、上記のように、
ＣA ，ＣC は十分に小さいものであるため、この経路で
の光変調器１０２とＤＦＢレーザ１０１との間の相互干
渉は低減されることから、光変調器１０２とＤＦＢレー
ザ１０１の間のエッチング除去が不要となる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】このように、図３に示
すような従来の他の光半導体装置においては、レーザ１
０１と光変調器１０２との間のエッチング除去を行うこ
となく、良好な素子分離特性を実現するとともに、変調
帯域幅を広くすることを可能としている。
すような従来の他の光半導体装置においては、レーザ１
０１と光変調器１０２との間のエッチング除去を行うこ
となく、良好な素子分離特性を実現するとともに、変調
帯域幅を広くすることを可能としている。
【００１３】しかしながら、従来の光変調器とＤＦＢレ
ーザとを集積化した光半導体装置のように、機能の異な
る２つ以上の光半導体素子を集積化した光半導体装置に
おいては、そのそれぞれの素子の機能を同時にかつ十分
に満足させるように、特に、光変調器とＤＦＢレーザの
間の寄生容量を低減しつつ、各素子間の相互干渉の低減
と、ＤＦＢレーザのレーザ発振における基本的なＰ−Ｉ
特性の向上を図ることができるよう、光半導体装置の構
造を設計する必要があるが、特に、図３に示したような
光変調器とＤＦＢレーザとを集積化するとともに、半絶
縁性ＦｅドープＩｎＰ層の間に光変調器とＤＦＢレーザ
とに渡ってホールブロッキング層を備えた光半導体装置
においては、光変調器とＤＦＢレーザとのホールブロッ
キング層等がエッチング等により物理的に素子分離され
ておらず、また、ホールブロッキング層が導電性を有し
ているために、それぞれの素子がどのような相互影響を
互いに及ぼしあうかが不明となり、最良の光半導体装置
を得るために各光半導体素子のどのような特性に着眼し
て光半導体装置を設計するかを判断することが困難とな
り、その結果として、それぞれの素子の特性を同時に満
足させるような光半導体装置を提供することができない
という問題があった。
ーザとを集積化した光半導体装置のように、機能の異な
る２つ以上の光半導体素子を集積化した光半導体装置に
おいては、そのそれぞれの素子の機能を同時にかつ十分
に満足させるように、特に、光変調器とＤＦＢレーザの
間の寄生容量を低減しつつ、各素子間の相互干渉の低減
と、ＤＦＢレーザのレーザ発振における基本的なＰ−Ｉ
特性の向上を図ることができるよう、光半導体装置の構
造を設計する必要があるが、特に、図３に示したような
光変調器とＤＦＢレーザとを集積化するとともに、半絶
縁性ＦｅドープＩｎＰ層の間に光変調器とＤＦＢレーザ
とに渡ってホールブロッキング層を備えた光半導体装置
においては、光変調器とＤＦＢレーザとのホールブロッ
キング層等がエッチング等により物理的に素子分離され
ておらず、また、ホールブロッキング層が導電性を有し
ているために、それぞれの素子がどのような相互影響を
互いに及ぼしあうかが不明となり、最良の光半導体装置
を得るために各光半導体素子のどのような特性に着眼し
て光半導体装置を設計するかを判断することが困難とな
り、その結果として、それぞれの素子の特性を同時に満
足させるような光半導体装置を提供することができない
という問題があった。
【００１４】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたものであり、良好な素子分離特性及び広
い変調帯域幅を有し、かつ、それぞれの素子を十分な性
能で動作させることができる２つ以上の光半導体素子を
集積化してなる光半導体装置を提供することを目的とす
る。また、上記光半導体装置を製造する方法を提供する
ことを目的とする。
ためになされたものであり、良好な素子分離特性及び広
い変調帯域幅を有し、かつ、それぞれの素子を十分な性
能で動作させることができる２つ以上の光半導体素子を
集積化してなる光半導体装置を提供することを目的とす
る。また、上記光半導体装置を製造する方法を提供する
ことを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】この発明に係る光半導体
装置は、ｎ型ＩｎＰ基板上に配置されたｎ型クラッド
層，多重量子井戸層，および第１のｐ型上クラッド層か
らなるストライプ状のメサ構造と、該メサ構造を埋め込
むように下から上に順次配置された、半絶縁性材料から
なる第１の層、キャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3より大
きく、４×１０18ｃｍ-3以下であるｎ型ＩｎＰからなる
ホールブロッキング層，および半絶縁性材料からなる第
２の層と、上記メサ構造上、および上記半絶縁性材料か
らなる第２の層上に配置された第２のｐ型クラッド層、
及びｐ型コンタクト層と、上記ｐ型コンタクト層上に、
上記メサ構造のストライプ方向に向かって互いに分離さ
れて配置された、複数のｐ側電極と、上記基板の裏面に
配置されたｎ側電極とを備えたものである。
装置は、ｎ型ＩｎＰ基板上に配置されたｎ型クラッド
層，多重量子井戸層，および第１のｐ型上クラッド層か
らなるストライプ状のメサ構造と、該メサ構造を埋め込
むように下から上に順次配置された、半絶縁性材料から
なる第１の層、キャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3より大
きく、４×１０18ｃｍ-3以下であるｎ型ＩｎＰからなる
ホールブロッキング層，および半絶縁性材料からなる第
２の層と、上記メサ構造上、および上記半絶縁性材料か
らなる第２の層上に配置された第２のｐ型クラッド層、
及びｐ型コンタクト層と、上記ｐ型コンタクト層上に、
上記メサ構造のストライプ方向に向かって互いに分離さ
れて配置された、複数のｐ側電極と、上記基板の裏面に
配置されたｎ側電極とを備えたものである。
【００１６】また、上記光半導体装置において、上記ｎ
型クラッド層または第１のｐ型クラッド層のうちのいず
れか一方の、上記複数のｐ側電極のうちの一つの下方に
位置する領域には、その多重量子井戸層側の所定の高さ
位置に、上記リッジ構造のストライプ方向に向かって配
列された回折格子を挿入したものである。
型クラッド層または第１のｐ型クラッド層のうちのいず
れか一方の、上記複数のｐ側電極のうちの一つの下方に
位置する領域には、その多重量子井戸層側の所定の高さ
位置に、上記リッジ構造のストライプ方向に向かって配
列された回折格子を挿入したものである。
【００１７】また、上記光半導体装置において、上記複
数のｐ側電極は２つの電極からなり、上記ｎ型クラッド
層，およびｐ型クラッド層の材料はＩｎＰであり、上記
回折格子の材料はＩｎＧａＡｓＰからなり、上記回折格
子が挿入されている側のｐ側電極の下方に位置する上記
量子井戸層の厚さは、その他の領域の量子井戸層の厚さ
よりも厚いようにしたものである。
数のｐ側電極は２つの電極からなり、上記ｎ型クラッド
層，およびｐ型クラッド層の材料はＩｎＰであり、上記
回折格子の材料はＩｎＧａＡｓＰからなり、上記回折格
子が挿入されている側のｐ側電極の下方に位置する上記
量子井戸層の厚さは、その他の領域の量子井戸層の厚さ
よりも厚いようにしたものである。
【００１８】また、この発明に係る光半導体装置の製造
方法は、ｎ型ＩｎＰ基板上に、ｎ型クラッド層，多重量
子井戸層，および第１ｐ型クラッド層を結晶成長させる
工程と、ストライプ状に伸びる選択マスクを用いて、上
記第１ｐ型クラッド層の表面からｎ型クラッド層に達す
る深さまで選択エッチングを行い、ストライプ状のメサ
構造を形成する工程と、該メサ構造を埋め込むように、
上記選択マスクと用いて、半絶縁性材料からなる第１の
層，キャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3より大きく、４×
１０18ｃｍ-3以下であるｎ型ＩｎＰからなるホールブロ
ッキング層，および半絶縁性材料からなる第２の層を順
次結晶成長させる工程と、上記選択マスクと除去した
後、上記メサ構造上、および上記半絶縁性材料からなる
第２の層上に、第２のｐ型クラッド層、及びｐ型コンタ
クト層を形成する工程と、上記ｐ型コンタクト層上に、
上記メサ構造のストライプ方向に向かって互いに分離さ
れた複数のｐ側電極を形成する工程と、上記基板の裏面
にｎ側電極を形成する工程とを備えたものである。
方法は、ｎ型ＩｎＰ基板上に、ｎ型クラッド層，多重量
子井戸層，および第１ｐ型クラッド層を結晶成長させる
工程と、ストライプ状に伸びる選択マスクを用いて、上
記第１ｐ型クラッド層の表面からｎ型クラッド層に達す
る深さまで選択エッチングを行い、ストライプ状のメサ
構造を形成する工程と、該メサ構造を埋め込むように、
上記選択マスクと用いて、半絶縁性材料からなる第１の
層，キャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3より大きく、４×
１０18ｃｍ-3以下であるｎ型ＩｎＰからなるホールブロ
ッキング層，および半絶縁性材料からなる第２の層を順
次結晶成長させる工程と、上記選択マスクと除去した
後、上記メサ構造上、および上記半絶縁性材料からなる
第２の層上に、第２のｐ型クラッド層、及びｐ型コンタ
クト層を形成する工程と、上記ｐ型コンタクト層上に、
上記メサ構造のストライプ方向に向かって互いに分離さ
れた複数のｐ側電極を形成する工程と、上記基板の裏面
にｎ側電極を形成する工程とを備えたものである。
【００１９】
実施の形態１．この発明の実施の形態１に係る半導体装
置は、ｎ型ＩｎＰ基板上に配置されたｎ型クラッド層，
多重量子井戸層，および第１のｐ型上クラッド層からな
るストライプ状のメサ構造と、該メサ構造を埋め込むよ
うに下から上に順次配置された、半絶縁性材料からなる
第１の層、キャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3より大き
く、４×１０18ｃｍ-3以下であるｎ型ＩｎＰからなるホ
ールブロッキング層，および半絶縁性材料からなる第２
の層と、上記メサ構造上、および上記半絶縁性材料から
なる第２の層上に配置された第２のｐ型クラッド層、及
びｐ型コンタクト層と、上記ｐ型コンタクト層上に、上
記メサ構造のストライプ方向に向かって互いに分離され
て配置された、複数のｐ側電極と、上記基板の裏面に配
置されたｎ側電極とを備えた構成としたものであり、こ
れにより、ホールブロッキング層と第２上クラッド層と
の間の容量を十分小さくして各素子間の容量を低減し、
各素子間の相互干渉を低減するとともに、変調器からレ
ーザへのＲＦ信号漏洩量を−３０ｄＢ以下に抑え、かつ
レーザにおけるキンクの発生を抑えることができ、良好
な素子分離特性及び広い変調帯域幅を有し、かつ、それ
ぞれの素子を十分な性能で動作させることが可能な、複
数の素子を集積化してなる光半導体装置を提供できる作
用効果が得られるものである。
置は、ｎ型ＩｎＰ基板上に配置されたｎ型クラッド層，
多重量子井戸層，および第１のｐ型上クラッド層からな
るストライプ状のメサ構造と、該メサ構造を埋め込むよ
うに下から上に順次配置された、半絶縁性材料からなる
第１の層、キャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3より大き
く、４×１０18ｃｍ-3以下であるｎ型ＩｎＰからなるホ
ールブロッキング層，および半絶縁性材料からなる第２
の層と、上記メサ構造上、および上記半絶縁性材料から
なる第２の層上に配置された第２のｐ型クラッド層、及
びｐ型コンタクト層と、上記ｐ型コンタクト層上に、上
記メサ構造のストライプ方向に向かって互いに分離され
て配置された、複数のｐ側電極と、上記基板の裏面に配
置されたｎ側電極とを備えた構成としたものであり、こ
れにより、ホールブロッキング層と第２上クラッド層と
の間の容量を十分小さくして各素子間の容量を低減し、
各素子間の相互干渉を低減するとともに、変調器からレ
ーザへのＲＦ信号漏洩量を−３０ｄＢ以下に抑え、かつ
レーザにおけるキンクの発生を抑えることができ、良好
な素子分離特性及び広い変調帯域幅を有し、かつ、それ
ぞれの素子を十分な性能で動作させることが可能な、複
数の素子を集積化してなる光半導体装置を提供できる作
用効果が得られるものである。
【００２０】以下、本発明の実施の形態１の詳細につい
て説明する。図１は本発明の実施の形態１に係る光半導
体装置の構造を示す斜視図（図１(a))，及びこの光半導
体装置の一部を切断した図（図１(b))であり、図におい
て、１は光変調器とＤＦＢ半導体レーザを同一基板上に
集積してなる光半導体装置、２はｎ型ＩｎＰ基板，２７
は例えば厚さが約０．１μｍであるｎ型ＩｎＰ下クラッ
ド層、４，１１は、それぞれ光変調器の光吸収層および
ＤＦＢレーザの多重量子井戸活性層であり、例えばＤＦ
Ｂレーザにおいては厚さ約４．５ｎｍのＩｎＧａＡｓ層
からなる井戸層と厚さ約５ｎｍＩｎＧａＡｓＰ層からな
る障壁層とを交互に，井戸層が計８層となるよう積層し
たものを厚さ約１．１８μｍのＩｎＧａＡｓＰ層からな
るガイド層により挟み込んでなる多重量子井戸層により
構成されている。１２はＩｎＧａＡｓＰからなる埋込み
型の回折格子で、回折格子として機能するものであれば
どのような構造のものを用いるようにしてもよく、ま
た、この回折格子１２は下クラッド層内に挿入するよう
にしてもよい。２６は厚さ約０．２μｍのｐ型ＩｎＰ第
１上クラッド層，１４はメサ構造，８および１０は、そ
れぞれ下部及び上部半絶縁性ＦｅドープＩｎＰ層で、半
絶縁性ＦｅドープＩｎＰの代わりに、ＩｎＰ中で深いア
クセプタとなるＴｉ等をドープしてなる半絶縁性ＩｎＰ
層を用いるようにしてもよく、また、その他の半絶縁性
材料、例えばＩｎＰよりもバンドギャップエネルギーが
大きく、ＩｎＰクラッド層からのキャリアの拡散を素子
できる半絶縁性ノンドープＡｌＩｎＡｓ層等を用いるよ
うにしてもよい。９はｎ型ＩｎＰホールブロッキング層
で、そのキャリア濃度を、１×１０18cm-3より大きく４
×１０18cm-3以下としたものである。５は厚さ約１．５
μｍのｐ型ＩｎＰ第２上クラッド層，６は厚さ約０．２
μｍのｐ型のＩｎＧａＡｓ等からなるコンタクト層，２
９はＳｉＯ2 等の絶縁膜からなる保護膜、３はＴｉ／Ａ
ｕ／Ｐｔ等からなる裏面電極，７はＣｒ／Ａｕ等からな
る表面電極，１５はプロセスメサ，１０１はＤＦＢレー
ザ，１０２は光変調器である。ｎ型下クラッド層２７，
ｐ型第１上クラッド層２６，ｐ型第２上クラッド層５，
コンタクト層６のドーピング濃度は、ｐ型，ｎ型に関わ
らず１×１０18ｃｍ-3程度となっている。
て説明する。図１は本発明の実施の形態１に係る光半導
体装置の構造を示す斜視図（図１(a))，及びこの光半導
体装置の一部を切断した図（図１(b))であり、図におい
て、１は光変調器とＤＦＢ半導体レーザを同一基板上に
集積してなる光半導体装置、２はｎ型ＩｎＰ基板，２７
は例えば厚さが約０．１μｍであるｎ型ＩｎＰ下クラッ
ド層、４，１１は、それぞれ光変調器の光吸収層および
ＤＦＢレーザの多重量子井戸活性層であり、例えばＤＦ
Ｂレーザにおいては厚さ約４．５ｎｍのＩｎＧａＡｓ層
からなる井戸層と厚さ約５ｎｍＩｎＧａＡｓＰ層からな
る障壁層とを交互に，井戸層が計８層となるよう積層し
たものを厚さ約１．１８μｍのＩｎＧａＡｓＰ層からな
るガイド層により挟み込んでなる多重量子井戸層により
構成されている。１２はＩｎＧａＡｓＰからなる埋込み
型の回折格子で、回折格子として機能するものであれば
どのような構造のものを用いるようにしてもよく、ま
た、この回折格子１２は下クラッド層内に挿入するよう
にしてもよい。２６は厚さ約０．２μｍのｐ型ＩｎＰ第
１上クラッド層，１４はメサ構造，８および１０は、そ
れぞれ下部及び上部半絶縁性ＦｅドープＩｎＰ層で、半
絶縁性ＦｅドープＩｎＰの代わりに、ＩｎＰ中で深いア
クセプタとなるＴｉ等をドープしてなる半絶縁性ＩｎＰ
層を用いるようにしてもよく、また、その他の半絶縁性
材料、例えばＩｎＰよりもバンドギャップエネルギーが
大きく、ＩｎＰクラッド層からのキャリアの拡散を素子
できる半絶縁性ノンドープＡｌＩｎＡｓ層等を用いるよ
うにしてもよい。９はｎ型ＩｎＰホールブロッキング層
で、そのキャリア濃度を、１×１０18cm-3より大きく４
×１０18cm-3以下としたものである。５は厚さ約１．５
μｍのｐ型ＩｎＰ第２上クラッド層，６は厚さ約０．２
μｍのｐ型のＩｎＧａＡｓ等からなるコンタクト層，２
９はＳｉＯ2 等の絶縁膜からなる保護膜、３はＴｉ／Ａ
ｕ／Ｐｔ等からなる裏面電極，７はＣｒ／Ａｕ等からな
る表面電極，１５はプロセスメサ，１０１はＤＦＢレー
ザ，１０２は光変調器である。ｎ型下クラッド層２７，
ｐ型第１上クラッド層２６，ｐ型第２上クラッド層５，
コンタクト層６のドーピング濃度は、ｐ型，ｎ型に関わ
らず１×１０18ｃｍ-3程度となっている。
【００２１】また、図２は本発明の実施の形態１に係る
光半導体装置の製造方法を示す工程図であり、図におい
て、図１と同一符号は同一または相当する部分を示して
おり、２１はＳｉＯ2 からなる選択成長マスク、１３は
ｐ型ＩｎＰバリア層、２２はＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡ
ｓＰ多重量子井戸層、２３はＩｎＧａＡｓＰガイド層、
２４はｐ型ＩｎＰキャップ層、３１はＳｉＯ2 からなる
エッチングマスク、２８はアイソレーション溝、３０は
電流ブロック層、２６ａはｐ型ＩｎＰ層である。
光半導体装置の製造方法を示す工程図であり、図におい
て、図１と同一符号は同一または相当する部分を示して
おり、２１はＳｉＯ2 からなる選択成長マスク、１３は
ｐ型ＩｎＰバリア層、２２はＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡ
ｓＰ多重量子井戸層、２３はＩｎＧａＡｓＰガイド層、
２４はｐ型ＩｎＰキャップ層、３１はＳｉＯ2 からなる
エッチングマスク、２８はアイソレーション溝、３０は
電流ブロック層、２６ａはｐ型ＩｎＰ層である。
【００２２】次に製造方法について説明する。まず、図
２(a) に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板２表面上の，ＤＦ
Ｂレーザのリッジ型導波路となる領域を挟むように２本
のストライプ状の選択成長マスク２１を形成し、このマ
スク以外の領域の基板２を一定の深さまでエッチングす
る。次に、図２(b) に示すように、ｎ型ＩｎＰ下クラッ
ド層２７、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸
層２２、ｐ型ＩｎＰバリア層１３、ＩｎＧａＡｓＰガイ
ド層２３、ｐ型ＩｎＰキャップ層２４を上記ＳｉＯ2 マ
スク２１領域以外の領域にＭＯＣＶＤ法（有機金属気相
成長法）を用いて順次成長させる。この際、このＳｉＯ
2 マスク２１間の領域の成長層の厚さは、これ以外の領
域に成長する層の厚さより厚くなる。従って、多重量子
井戸層２２の厚さも、このマスク２１間の領域の厚さ
が、他の領域の厚さより厚くなる。
２(a) に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板２表面上の，ＤＦ
Ｂレーザのリッジ型導波路となる領域を挟むように２本
のストライプ状の選択成長マスク２１を形成し、このマ
スク以外の領域の基板２を一定の深さまでエッチングす
る。次に、図２(b) に示すように、ｎ型ＩｎＰ下クラッ
ド層２７、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸
層２２、ｐ型ＩｎＰバリア層１３、ＩｎＧａＡｓＰガイ
ド層２３、ｐ型ＩｎＰキャップ層２４を上記ＳｉＯ2 マ
スク２１領域以外の領域にＭＯＣＶＤ法（有機金属気相
成長法）を用いて順次成長させる。この際、このＳｉＯ
2 マスク２１間の領域の成長層の厚さは、これ以外の領
域に成長する層の厚さより厚くなる。従って、多重量子
井戸層２２の厚さも、このマスク２１間の領域の厚さ
が、他の領域の厚さより厚くなる。
【００２３】この後、マスク２１を除去する。
【００２４】続いて、全面にフォトレジスト（図示せ
ず）を塗布した後、干渉露光法を用いて周期的なレジス
トパターンを形成し、このレジストをマスクとして、ｐ
型ＩｎＰキャップ層２４及びＩｎＧａＡｓＰガイド層２
３をエッチングする。これにより、図２(c) に示すよう
に、周期的なパターンからなるとともに、上部にｐ型Ｉ
ｎＰキャップ層２４を備えたＩｎＧａＡｓＰガイド層２
３からなる回折格子１２が形成される。さらに、図２
(d) に示すように、光変調器を形成すべき領域のｐ型Ｉ
ｎＰキャップ層２４及びＩｎＧａＡｓＰガイド層２３を
エッチング除去することにより、ＤＦＢレーザを形成す
べき領域に上記回折格子１２を残す。この後、図２(e)
に示すように、全面にｐ型ＩｎＰ層２６ａをＭＯＣＶＤ
法を用いて成長させる。なお、これらのｐ型ＩｎＰ層２
６ａ，ｐ型ＩｎＰバリア層１３，及びｐ型ＩｎＰキャッ
プ層２４は、同じ材料からなるとともに、光半導体装置
においては機能的には上クラッド層の一部として機能す
るものであるため、図１においては、これらをまとめて
ｐ型ＩｎＰ第１上クラッド層２６と称している。
ず）を塗布した後、干渉露光法を用いて周期的なレジス
トパターンを形成し、このレジストをマスクとして、ｐ
型ＩｎＰキャップ層２４及びＩｎＧａＡｓＰガイド層２
３をエッチングする。これにより、図２(c) に示すよう
に、周期的なパターンからなるとともに、上部にｐ型Ｉ
ｎＰキャップ層２４を備えたＩｎＧａＡｓＰガイド層２
３からなる回折格子１２が形成される。さらに、図２
(d) に示すように、光変調器を形成すべき領域のｐ型Ｉ
ｎＰキャップ層２４及びＩｎＧａＡｓＰガイド層２３を
エッチング除去することにより、ＤＦＢレーザを形成す
べき領域に上記回折格子１２を残す。この後、図２(e)
に示すように、全面にｐ型ＩｎＰ層２６ａをＭＯＣＶＤ
法を用いて成長させる。なお、これらのｐ型ＩｎＰ層２
６ａ，ｐ型ＩｎＰバリア層１３，及びｐ型ＩｎＰキャッ
プ層２４は、同じ材料からなるとともに、光半導体装置
においては機能的には上クラッド層の一部として機能す
るものであるため、図１においては、これらをまとめて
ｐ型ＩｎＰ第１上クラッド層２６と称している。
【００２５】次に、図２(f) に示すように、メサ構造を
形成すべき領域にＳｉＯ2 エッチングマスク３１を形成
し、これをマスクとしてウエットエッチングを行い、メ
サ構造１４を形成する。さらに、図２(g) に示すよう
に、上記エッチングマスク３１を選択成長マスクとして
用いて、このメサ構造１４の両脇を埋め込むように下部
半絶縁性ＦｅドープＩｎＰ層８、ｎ型ＩｎＰホールブロ
ッキング層９、及び上部半絶縁性ＦｅドープＩｎＰ層１
０をＭＯＣＶＤ法を用いて順次選択成長させ、図２(h)
に示すように、ＳｉＯ2 エッチングマスク３１を除去し
た後、全面にｐ型ＩｎＰ第２上クラッド層５、ｐ型Ｉｎ
ＧａＡｓコンタクト層６をＭＯＣＶＤ法を用いて順次成
長させる。
形成すべき領域にＳｉＯ2 エッチングマスク３１を形成
し、これをマスクとしてウエットエッチングを行い、メ
サ構造１４を形成する。さらに、図２(g) に示すよう
に、上記エッチングマスク３１を選択成長マスクとして
用いて、このメサ構造１４の両脇を埋め込むように下部
半絶縁性ＦｅドープＩｎＰ層８、ｎ型ＩｎＰホールブロ
ッキング層９、及び上部半絶縁性ＦｅドープＩｎＰ層１
０をＭＯＣＶＤ法を用いて順次選択成長させ、図２(h)
に示すように、ＳｉＯ2 エッチングマスク３１を除去し
た後、全面にｐ型ＩｎＰ第２上クラッド層５、ｐ型Ｉｎ
ＧａＡｓコンタクト層６をＭＯＣＶＤ法を用いて順次成
長させる。
【００２６】この後、ＤＦＢレーザと光変調器の間のｐ
型ＩｎＧａＡｓコンタクト層６をエッチング除去して、
アイソレーション溝２８を形成する。さらに、図２(j)
に示すように、ＤＢＦレーザ及び光変調器を形成すべき
領域の両脇の領域をエッチングして、プロセスメサ１５
を形成した後、全面にＳｉＯ2 保護膜２９をスパッタリ
ングにより被着させる。次に、ＤＦＢレーザの活性層と
光変調器の光吸収層の直上の領域のＳｉＯ2 保護膜２９
を除去し、Ｃｒ／Ａｕ膜を全面に蒸着する。この後、図
３(k) に示すように、表面電極を形成すべき領域にＡｕ
メッキを行い、このＡｕメッキ層をマスクにＣｒ／Ａｕ
膜をエッチングすることにより、Ｃｒ／Ａｕ表面電極７
を形成する。最後に、ｎ型ＩｎＰ基板２裏面を研削した
後、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ裏面電極３を形成することによ
り、図１に示したＤＦＢレーザと光変調器を集積化した
光半導体装置を得る。
型ＩｎＧａＡｓコンタクト層６をエッチング除去して、
アイソレーション溝２８を形成する。さらに、図２(j)
に示すように、ＤＢＦレーザ及び光変調器を形成すべき
領域の両脇の領域をエッチングして、プロセスメサ１５
を形成した後、全面にＳｉＯ2 保護膜２９をスパッタリ
ングにより被着させる。次に、ＤＦＢレーザの活性層と
光変調器の光吸収層の直上の領域のＳｉＯ2 保護膜２９
を除去し、Ｃｒ／Ａｕ膜を全面に蒸着する。この後、図
３(k) に示すように、表面電極を形成すべき領域にＡｕ
メッキを行い、このＡｕメッキ層をマスクにＣｒ／Ａｕ
膜をエッチングすることにより、Ｃｒ／Ａｕ表面電極７
を形成する。最後に、ｎ型ＩｎＰ基板２裏面を研削した
後、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ裏面電極３を形成することによ
り、図１に示したＤＦＢレーザと光変調器を集積化した
光半導体装置を得る。
【００２７】次に動作について説明する。ＤＦＢレーザ
１０１のＩｎＧａＡｓＰ埋め込み回折格子１２は、単一
波長の光を安定してレーザ発振させる。また、光変調器
１０２の多重量子井戸層からなる光吸収層４の層厚及び
この層を構成する量子井戸幅は、いずれも、ＤＦＢレー
ザの活性層１１の層厚及びこの層を構成する量子井戸幅
よりも薄くなっており、ＤＦＢレーザにおける量子井戸
内の伝導帯と価電子帯の基底準位間のエネルギー差は、
光変調器におけるそれより小さく、光変調器にバイアス
電圧が印加されていないときは、光吸収層４ではＤＦＢ
レーザ１０１からの光は吸収されないが、これに逆バイ
アス電圧が印加されると量子閉じ込めシュタルク効果
（ＱＣＳＥ）により光が吸収される。これにより、直流
動作させているＤＦＢレーザ１０１から放射される光を
光変調器１０１に加えるバイアス電圧を変化させること
によって変調させると、光変調器１０１の端面から出射
される光の強度は、変調器１０１に加えるバイアス電圧
に応じて変化する。
１０１のＩｎＧａＡｓＰ埋め込み回折格子１２は、単一
波長の光を安定してレーザ発振させる。また、光変調器
１０２の多重量子井戸層からなる光吸収層４の層厚及び
この層を構成する量子井戸幅は、いずれも、ＤＦＢレー
ザの活性層１１の層厚及びこの層を構成する量子井戸幅
よりも薄くなっており、ＤＦＢレーザにおける量子井戸
内の伝導帯と価電子帯の基底準位間のエネルギー差は、
光変調器におけるそれより小さく、光変調器にバイアス
電圧が印加されていないときは、光吸収層４ではＤＦＢ
レーザ１０１からの光は吸収されないが、これに逆バイ
アス電圧が印加されると量子閉じ込めシュタルク効果
（ＱＣＳＥ）により光が吸収される。これにより、直流
動作させているＤＦＢレーザ１０１から放射される光を
光変調器１０１に加えるバイアス電圧を変化させること
によって変調させると、光変調器１０１の端面から出射
される光の強度は、変調器１０１に加えるバイアス電圧
に応じて変化する。
【００２８】また、メサ構造１４の両脇には、下部半絶
縁性ＦｅドープＩｎＰ層８、ｎ型ＩｎＰホールブロッキ
ング層９、及び上部半絶縁性ＦｅドープＩｎＰ層１０が
積層されており、ＦｅはＩｎＰ中では、深いアクセプタ
となるため、下部半絶縁性ＦｅドープＩｎＰ層８はｎ型
ＩｎＰ基板２からの電子の拡散を阻止する。また、ｎ型
ＩｎＰホールブロッキング層９は、ｐ型ＩｎＰ上クラッ
ド層５からのホールの拡散を阻止する。
縁性ＦｅドープＩｎＰ層８、ｎ型ＩｎＰホールブロッキ
ング層９、及び上部半絶縁性ＦｅドープＩｎＰ層１０が
積層されており、ＦｅはＩｎＰ中では、深いアクセプタ
となるため、下部半絶縁性ＦｅドープＩｎＰ層８はｎ型
ＩｎＰ基板２からの電子の拡散を阻止する。また、ｎ型
ＩｎＰホールブロッキング層９は、ｐ型ＩｎＰ上クラッ
ド層５からのホールの拡散を阻止する。
【００２９】また、ｎ型ＩｎＰホールブロッキング層９
とｐ型ＩｎＰ第２上クラッド層５との間に上部半絶縁性
ＦｅドープＩｎＰ層１０が存在するため、ホールブロッ
キング層９と第２上クラッド層５の間の容量は十分小さ
く、また、ホールブロッキング層９とｎ型ＩｎＰ基板２
との間の容量も同程度に小さい。そのため、低抵抗のｎ
型ＩｎＰホールブロッキング層９は、ＤＦＢレーザ１０
１と光変調器１０２の間で連続しているが、この層の抵
抗を介した経路でのＤＦＢレーザ１０１と光変調器１０
２との間の相互干渉は低減されて素子分離された状態と
なっており、光変調器１０２をより高い周波数まで動作
させ、光変調器１０２の変調帯域幅を広帯域化すること
ができる。
とｐ型ＩｎＰ第２上クラッド層５との間に上部半絶縁性
ＦｅドープＩｎＰ層１０が存在するため、ホールブロッ
キング層９と第２上クラッド層５の間の容量は十分小さ
く、また、ホールブロッキング層９とｎ型ＩｎＰ基板２
との間の容量も同程度に小さい。そのため、低抵抗のｎ
型ＩｎＰホールブロッキング層９は、ＤＦＢレーザ１０
１と光変調器１０２の間で連続しているが、この層の抵
抗を介した経路でのＤＦＢレーザ１０１と光変調器１０
２との間の相互干渉は低減されて素子分離された状態と
なっており、光変調器１０２をより高い周波数まで動作
させ、光変調器１０２の変調帯域幅を広帯域化すること
ができる。
【００３０】ここで、従来の技術において説明したよう
に、上記図７に示したような光変調器とＤＦＢレーザと
を集積化するとともに、半絶縁性ＦｅドープＩｎＰ層の
間に光変調器とＤＦＢレーザとに渡ってホールブロッキ
ング層を備えた光半導体装置においては、光変調器とＤ
ＦＢレーザの間の寄生容量を低減しつつ、各素子間の相
互干渉の低減と、ＤＦＢレーザのレーザ発振における基
本的な光出力−電流特性（以下、Ｐ−Ｉ特性と称す）の
向上を図って、それぞれの素子の機能を同時に満足させ
るよう光半導体装置を設計する必要があるが、本願発明
者らによる鋭意研究の結果、半絶縁性ＦｅドープＩｎＰ
層中にｎ型ＩｎＰホールブロッキング層を挿入した電流
ブロック構造を備えた光変調器とＤＦＢレーザとを集積
化した光半導体装置においては、該ｎ型ＩｎＰホールブ
ロッキング層のキャリア濃度において、最適なキャリア
濃度が存在することを見出した。
に、上記図７に示したような光変調器とＤＦＢレーザと
を集積化するとともに、半絶縁性ＦｅドープＩｎＰ層の
間に光変調器とＤＦＢレーザとに渡ってホールブロッキ
ング層を備えた光半導体装置においては、光変調器とＤ
ＦＢレーザの間の寄生容量を低減しつつ、各素子間の相
互干渉の低減と、ＤＦＢレーザのレーザ発振における基
本的な光出力−電流特性（以下、Ｐ−Ｉ特性と称す）の
向上を図って、それぞれの素子の機能を同時に満足させ
るよう光半導体装置を設計する必要があるが、本願発明
者らによる鋭意研究の結果、半絶縁性ＦｅドープＩｎＰ
層中にｎ型ＩｎＰホールブロッキング層を挿入した電流
ブロック構造を備えた光変調器とＤＦＢレーザとを集積
化した光半導体装置においては、該ｎ型ＩｎＰホールブ
ロッキング層のキャリア濃度において、最適なキャリア
濃度が存在することを見出した。
【００３１】図３は、本願発明者らが見出した、この実
施の形態１に係る光半導体装置と同様の構造の光半導体
装置におけるｎ型ＩｎＰホールブロッキング層９のキャ
リア濃度に対する、光変調器とＤＦＢレーザ間の高周波
変調信号の漏洩量と、Ｐ−Ｉ特性におけるキンクの発生
電流の関係を示す図であり、横軸はｎ型ＩｎＰホールブ
ロッキング層９のキャリア濃度（ｃｍ-3）を示してお
り、縦軸左は変調器１０２からレーザ１０１へのＲＦ信
号の漏洩量（ｄＢ）を、また、縦軸右はレーザ光におけ
るキンクの有無を表しており、図中、黒丸は、ホールブ
ロッキング層９のキャリア濃度とキンクの発生との関係
を示しており、白色の四角は、ホールブロッキング層９
のキャリア濃度とＲＦ信号の漏洩量との関係を示してい
る。なお、ここでは、光半導体装置の、ＦｅドープＩｎ
Ｐ層８，ｎ型ＩｎＰホールブロッキング層９，Ｆｅドー
プＩｎＰ層１０各層の層厚は、それぞれ２μｍ，０．５
μｍ，１μｍとした。
施の形態１に係る光半導体装置と同様の構造の光半導体
装置におけるｎ型ＩｎＰホールブロッキング層９のキャ
リア濃度に対する、光変調器とＤＦＢレーザ間の高周波
変調信号の漏洩量と、Ｐ−Ｉ特性におけるキンクの発生
電流の関係を示す図であり、横軸はｎ型ＩｎＰホールブ
ロッキング層９のキャリア濃度（ｃｍ-3）を示してお
り、縦軸左は変調器１０２からレーザ１０１へのＲＦ信
号の漏洩量（ｄＢ）を、また、縦軸右はレーザ光におけ
るキンクの有無を表しており、図中、黒丸は、ホールブ
ロッキング層９のキャリア濃度とキンクの発生との関係
を示しており、白色の四角は、ホールブロッキング層９
のキャリア濃度とＲＦ信号の漏洩量との関係を示してい
る。なお、ここでは、光半導体装置の、ＦｅドープＩｎ
Ｐ層８，ｎ型ＩｎＰホールブロッキング層９，Ｆｅドー
プＩｎＰ層１０各層の層厚は、それぞれ２μｍ，０．５
μｍ，１μｍとした。
【００３２】まず、図３について、ｎ型ＩｎＰホールブ
ロッキング層９のキャリア濃度に対する素子間の高周波
変調信号の漏洩量について述べる。ＤＦＢレーザ１０１
を動作状態、すなわち、電流を注入し、レーザ発振が起
こっている状態とし、光変調器１０２にＲＦ駆動信号を
入力する際、光変調器１０２からＤＦＢレーザ１０１に
漏洩するＲＦ信号が、ＤＦＢレーザ１０１の発振を変調
し不安定にすることから、その漏洩量を約−３０ｄＢ以
下に制御する必要があるが、図３に示す結果より、漏洩
ＲＦ信号量は、該ホールブロッキング層９のｎ型キャリ
ア濃度が４×１０18cm-3より高濃度となる領域において
増大し−３０ｄＢより大きくなる。これは、このｎ型ホ
ールブロッキング層９のｎ型キャリア濃度がこの値を越
えると、ｎ型ホールブロッキング層９を通してのレーザ
１０１へのＲＦ信号の漏洩が増大するためである。
ロッキング層９のキャリア濃度に対する素子間の高周波
変調信号の漏洩量について述べる。ＤＦＢレーザ１０１
を動作状態、すなわち、電流を注入し、レーザ発振が起
こっている状態とし、光変調器１０２にＲＦ駆動信号を
入力する際、光変調器１０２からＤＦＢレーザ１０１に
漏洩するＲＦ信号が、ＤＦＢレーザ１０１の発振を変調
し不安定にすることから、その漏洩量を約−３０ｄＢ以
下に制御する必要があるが、図３に示す結果より、漏洩
ＲＦ信号量は、該ホールブロッキング層９のｎ型キャリ
ア濃度が４×１０18cm-3より高濃度となる領域において
増大し−３０ｄＢより大きくなる。これは、このｎ型ホ
ールブロッキング層９のｎ型キャリア濃度がこの値を越
えると、ｎ型ホールブロッキング層９を通してのレーザ
１０１へのＲＦ信号の漏洩が増大するためである。
【００３３】次にｎ型ＩｎＰホールブロッキング層９の
キャリア濃度に対するＤＦＢレーザ１０１の電流注入時
の動作、つまり、レーザ発振状態について述べる。該Ｄ
ＦＢレーザ１０１は、基本的に注入電流Ｉに対するレー
ザ光出力Ｐの関係において線形性が要求される。特に電
流注入を多くして高出力状態とした場合における直線
性，安定性は重要であるが、図３に示すように、高電流
注入とした場合において、上記ｎ型ＩｎＰホールブロッ
キング層９のキャリア濃度が、１×１０18cm-3以下では
キンクが発生することが判明した。図４(a) に一般的な
半導体レーザにおける典型的なＰ−Ｉ特性、及び図４
(b) に一般的な半導体レーザにおけるキンクの発生した
典型的なＰ−Ｉ特性を参考として示す。なお図４(b) に
おいて、５０，５１はキンクを示す。このようなキンク
が発生するのは、ホールブロッキング層９のキャリア濃
度が１×１０18cm-3以下となると、上クラッド層５及び
２６のｐ型ＩｎＰ層からホールが，またｎ型ＩｎＰ下ク
ラッド層２７やｎ型ＩｎＰ基板２から電子がそれぞれｎ
型ホールブロッキング層９に流れ込み、ここでホールと
電子が再結合するため、電流が多く流れ、このレーザ発
振に寄与しない再結合電流が多く流れることにより、下
部半絶縁性ＦｅドープＩｎＰ層８，上部半絶縁性Ｆｅド
ープＩｎＰ層１０，及びホールブロッキング層９による
電流をブロックする機能が損なわれ、レーザ１０１のレ
ーザ発振の効率が実効的に低下するためである。図４
(c) は、このような、キンクの発生する状態を説明する
ための、ＤＦＢレーザ１０１の断面図であり、図におい
て、図１と同一符号は同一または相当する部分を示して
おり、Ｉ１，Ｉ２はホールブロッキング層９に流れる再
結合電流を表しており、５２，５３は発光再結合の起こ
る位置を示している。
キャリア濃度に対するＤＦＢレーザ１０１の電流注入時
の動作、つまり、レーザ発振状態について述べる。該Ｄ
ＦＢレーザ１０１は、基本的に注入電流Ｉに対するレー
ザ光出力Ｐの関係において線形性が要求される。特に電
流注入を多くして高出力状態とした場合における直線
性，安定性は重要であるが、図３に示すように、高電流
注入とした場合において、上記ｎ型ＩｎＰホールブロッ
キング層９のキャリア濃度が、１×１０18cm-3以下では
キンクが発生することが判明した。図４(a) に一般的な
半導体レーザにおける典型的なＰ−Ｉ特性、及び図４
(b) に一般的な半導体レーザにおけるキンクの発生した
典型的なＰ−Ｉ特性を参考として示す。なお図４(b) に
おいて、５０，５１はキンクを示す。このようなキンク
が発生するのは、ホールブロッキング層９のキャリア濃
度が１×１０18cm-3以下となると、上クラッド層５及び
２６のｐ型ＩｎＰ層からホールが，またｎ型ＩｎＰ下ク
ラッド層２７やｎ型ＩｎＰ基板２から電子がそれぞれｎ
型ホールブロッキング層９に流れ込み、ここでホールと
電子が再結合するため、電流が多く流れ、このレーザ発
振に寄与しない再結合電流が多く流れることにより、下
部半絶縁性ＦｅドープＩｎＰ層８，上部半絶縁性Ｆｅド
ープＩｎＰ層１０，及びホールブロッキング層９による
電流をブロックする機能が損なわれ、レーザ１０１のレ
ーザ発振の効率が実効的に低下するためである。図４
(c) は、このような、キンクの発生する状態を説明する
ための、ＤＦＢレーザ１０１の断面図であり、図におい
て、図１と同一符号は同一または相当する部分を示して
おり、Ｉ１，Ｉ２はホールブロッキング層９に流れる再
結合電流を表しており、５２，５３は発光再結合の起こ
る位置を示している。
【００３４】以上の本願発明者らの研究により得られた
２つの新たな発見から、多重量子井戸層４，１１とその
上下のＩｎＰクラッド層２６，２７からなるメサ構造の
両脇に埋め込まれた、半絶縁性ＦｅドープＩｎＰ層８，
１０中にｎ型ＩｎＰホールブロッキング層９を挿入して
なる電流ブロック層における、該ｎ型ＩｎＰホールブロ
ッキング層９のキャリア濃度は、１×１０18cm-3より大
きく、４×１０18cm-3以下となる値の範囲とすれば、変
調器１０２からレーザ１０１へのＲＦ信号漏洩量を−３
０ｄＢ以下に抑えるとともに、レーザ１０１におけるキ
ンクの発生を抑えることができることになり、このキャ
リア濃度の範囲がホールブロッキング層の最適値である
ことが明らかとなった。したがって、本実施の形態１に
係る光半導体装置のように、ホールブロッキング層９の
キャリア濃度をこのような範囲の値とすることにより、
変調器１０２からレーザ１０１へのＲＦ信号漏洩量を−
３０ｄＢ以下に抑えるとともに、レーザ１０１における
キンクの発生を抑えることができ、それぞれの素子の機
能を同時に満足させることが可能となる。
２つの新たな発見から、多重量子井戸層４，１１とその
上下のＩｎＰクラッド層２６，２７からなるメサ構造の
両脇に埋め込まれた、半絶縁性ＦｅドープＩｎＰ層８，
１０中にｎ型ＩｎＰホールブロッキング層９を挿入して
なる電流ブロック層における、該ｎ型ＩｎＰホールブロ
ッキング層９のキャリア濃度は、１×１０18cm-3より大
きく、４×１０18cm-3以下となる値の範囲とすれば、変
調器１０２からレーザ１０１へのＲＦ信号漏洩量を−３
０ｄＢ以下に抑えるとともに、レーザ１０１におけるキ
ンクの発生を抑えることができることになり、このキャ
リア濃度の範囲がホールブロッキング層の最適値である
ことが明らかとなった。したがって、本実施の形態１に
係る光半導体装置のように、ホールブロッキング層９の
キャリア濃度をこのような範囲の値とすることにより、
変調器１０２からレーザ１０１へのＲＦ信号漏洩量を−
３０ｄＢ以下に抑えるとともに、レーザ１０１における
キンクの発生を抑えることができ、それぞれの素子の機
能を同時に満足させることが可能となる。
【００３５】このように、この実施の形態１によれば、
光変調器１０２とＤＦＢレーザ１０１とを集積化すると
ともに、半絶縁性ＦｅドープＩｎＰ層８，１０の間に光
変調器１０２とＤＦＢレーザ１０１とにわたって、キャ
リア濃度が１×１０18cm-3より大きく、４×１０18cm-3
以下となるｎ型ＩｎＰホールブロッキング層９を備える
ようにしたから、半絶縁性ＦｅドープＩｎＰ層８，１０
の間にホールブロッキング層９を備えた，ＤＦＢレーザ
１０１と光変調器１０２との間の相互干渉を低減すると
ともに、変調器１０２を高い周波数まで動作させられる
ようにした光半導体装置において、変調器１０２からレ
ーザ１０１へのＲＦ信号漏洩量を−３０ｄＢ以下に抑
え、かつレーザ１０１におけるキンクの発生を抑えるこ
とができ、良好な素子分離特性及び広い変調帯域幅を有
し、かつ、それぞれの素子を十分な性能で動作させるこ
とが可能な、光変調器とＤＦＢレーザとを集積化してな
る光半導体装置を提供できる効果がある。
光変調器１０２とＤＦＢレーザ１０１とを集積化すると
ともに、半絶縁性ＦｅドープＩｎＰ層８，１０の間に光
変調器１０２とＤＦＢレーザ１０１とにわたって、キャ
リア濃度が１×１０18cm-3より大きく、４×１０18cm-3
以下となるｎ型ＩｎＰホールブロッキング層９を備える
ようにしたから、半絶縁性ＦｅドープＩｎＰ層８，１０
の間にホールブロッキング層９を備えた，ＤＦＢレーザ
１０１と光変調器１０２との間の相互干渉を低減すると
ともに、変調器１０２を高い周波数まで動作させられる
ようにした光半導体装置において、変調器１０２からレ
ーザ１０１へのＲＦ信号漏洩量を−３０ｄＢ以下に抑
え、かつレーザ１０１におけるキンクの発生を抑えるこ
とができ、良好な素子分離特性及び広い変調帯域幅を有
し、かつ、それぞれの素子を十分な性能で動作させるこ
とが可能な、光変調器とＤＦＢレーザとを集積化してな
る光半導体装置を提供できる効果がある。
【００３６】なお、上記実施の形態１においては、メサ
構造を有する光変調器とＤＦＢレーザとを集積化すると
ともに、上記メサ構造を埋め込む半絶縁性ＦｅドープＩ
ｎＰ層の間に光変調器とＤＦＢレーザとにわたって、キ
ャリア濃度が１×１０18cm-3より大きく、４×１０18cm
-3以下となるｎ型ＩｎＰホールブロッキング層を設けた
場合について説明したが、本発明は、その他の複数のメ
サ構造を有する光半導体素子を集積した場合においても
適用できるものであり、このような場合においても上記
実施の形態１と同様の効果を奏する。
構造を有する光変調器とＤＦＢレーザとを集積化すると
ともに、上記メサ構造を埋め込む半絶縁性ＦｅドープＩ
ｎＰ層の間に光変調器とＤＦＢレーザとにわたって、キ
ャリア濃度が１×１０18cm-3より大きく、４×１０18cm
-3以下となるｎ型ＩｎＰホールブロッキング層を設けた
場合について説明したが、本発明は、その他の複数のメ
サ構造を有する光半導体素子を集積した場合においても
適用できるものであり、このような場合においても上記
実施の形態１と同様の効果を奏する。
【００３７】例えば、その一例として、上記図１に示し
た光半導体装置のＤＦＢレーザと同様の構造の素子を設
け、この素子にレーザ発振を起こす手前の電流を流すよ
うにして、この電流をオン，オフ動作させることによ
り、このＤＦＢレーザと同様の構造の素子をある特定の
波長だけを選択する波長選択フィルタとすることができ
るため、これを上記実施の形態１に係る光半導体装置に
集積化することにより、それぞれの素子を十分な性能で
動作させることが可能な、波長選択フィルタと光変調器
とＤＦＢレーザとを集積化した光半導体装置を得ること
ができる。
た光半導体装置のＤＦＢレーザと同様の構造の素子を設
け、この素子にレーザ発振を起こす手前の電流を流すよ
うにして、この電流をオン，オフ動作させることによ
り、このＤＦＢレーザと同様の構造の素子をある特定の
波長だけを選択する波長選択フィルタとすることができ
るため、これを上記実施の形態１に係る光半導体装置に
集積化することにより、それぞれの素子を十分な性能で
動作させることが可能な、波長選択フィルタと光変調器
とＤＦＢレーザとを集積化した光半導体装置を得ること
ができる。
【００３８】また、他の例として、上記図１に示した光
半導体装置の光変調器と同様の構造を有する素子におい
て、多重量子井戸層の厚みを、光変調器の多重量子井戸
層よりもそのバンドギャップエネルギーが大きくなるよ
う、例えば最低５０ｎｍ以上，好ましくは１００ｎｍ程
度の厚さに成長させると、これにより得られる素子は導
波路として利用することができるものとなるため、この
素子を上記実施の形態１に係る光半導体装置に集積化す
ることにより、導波路と光変調器とＤＦＢレーザとを集
積化した光半導体装置を得ることができる。
半導体装置の光変調器と同様の構造を有する素子におい
て、多重量子井戸層の厚みを、光変調器の多重量子井戸
層よりもそのバンドギャップエネルギーが大きくなるよ
う、例えば最低５０ｎｍ以上，好ましくは１００ｎｍ程
度の厚さに成長させると、これにより得られる素子は導
波路として利用することができるものとなるため、この
素子を上記実施の形態１に係る光半導体装置に集積化す
ることにより、導波路と光変調器とＤＦＢレーザとを集
積化した光半導体装置を得ることができる。
【００３９】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、ｎ型Ｉ
ｎＰ基板上に配置されたｎ型クラッド層，多重量子井戸
層，および第１のｐ型上クラッド層からなるストライプ
状のメサ構造と、該メサ構造を埋め込むように下から上
に順次配置された、半絶縁性材料からなる第１の層、キ
ャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3より大きく、４×１０18
ｃｍ-3以下であるｎ型ＩｎＰからなるホールブロッキン
グ層，および半絶縁性材料からなる第２の層と、上記メ
サ構造上、および上記半絶縁性材料からなる第２の層上
に配置された第２のｐ型クラッド層、及びｐ型コンタク
ト層と、上記ｐ型コンタクト層上に、上記メサ構造のス
トライプ方向に向かって互いに分離されて配置された、
複数のｐ側電極と、上記基板の裏面に配置されたｎ側電
極とを備えたから、良好な素子分離特性及び広い変調帯
域幅を有し、かつ、それぞれの素子を十分な性能で動作
させることができる２つ以上の光半導体素子を集積化し
てなる光半導体装置を提供できる効果がある。
ｎＰ基板上に配置されたｎ型クラッド層，多重量子井戸
層，および第１のｐ型上クラッド層からなるストライプ
状のメサ構造と、該メサ構造を埋め込むように下から上
に順次配置された、半絶縁性材料からなる第１の層、キ
ャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3より大きく、４×１０18
ｃｍ-3以下であるｎ型ＩｎＰからなるホールブロッキン
グ層，および半絶縁性材料からなる第２の層と、上記メ
サ構造上、および上記半絶縁性材料からなる第２の層上
に配置された第２のｐ型クラッド層、及びｐ型コンタク
ト層と、上記ｐ型コンタクト層上に、上記メサ構造のス
トライプ方向に向かって互いに分離されて配置された、
複数のｐ側電極と、上記基板の裏面に配置されたｎ側電
極とを備えたから、良好な素子分離特性及び広い変調帯
域幅を有し、かつ、それぞれの素子を十分な性能で動作
させることができる２つ以上の光半導体素子を集積化し
てなる光半導体装置を提供できる効果がある。
【００４０】また、この発明によれば、上記光半導体装
置において、上記ｎ型クラッド層または第１のｐ型クラ
ッド層のうちのいずれか一方の、上記複数のｐ側電極の
うちの一つの下方に位置する領域には、その多重量子井
戸層側の所定の高さ位置に、上記リッジ構造のストライ
プ方向に向かって配列された回折格子を挿入するように
したから、良好な素子分離特性及び広い変調帯域幅を有
し、かつ、それぞれの素子を十分な性能で動作させるこ
とができる２つ以上の光半導体素子を集積化してなる光
半導体装置を提供できる効果がある。
置において、上記ｎ型クラッド層または第１のｐ型クラ
ッド層のうちのいずれか一方の、上記複数のｐ側電極の
うちの一つの下方に位置する領域には、その多重量子井
戸層側の所定の高さ位置に、上記リッジ構造のストライ
プ方向に向かって配列された回折格子を挿入するように
したから、良好な素子分離特性及び広い変調帯域幅を有
し、かつ、それぞれの素子を十分な性能で動作させるこ
とができる２つ以上の光半導体素子を集積化してなる光
半導体装置を提供できる効果がある。
【００４１】また、この発明によれば、上記光半導体装
置において、上記複数のｐ側電極は２つの電極からな
り、上記ｎ型クラッド層，およびｐ型クラッド層の材料
はＩｎＰであり、上記回折格子の材料はＩｎＧａＡｓＰ
からなり、上記回折格子が挿入されている側のｐ側電極
の下方に位置する上記量子井戸層の厚さは、その他の領
域の量子井戸層の厚さよりも厚いようにしたから、良好
な素子分離特性及び広い変調帯域幅を有し、かつ、それ
ぞれの素子を十分な性能で動作させることができる光変
調器とＤＦＢレーザとを集積化してなる光半導体装置を
提供できる効果がある。
置において、上記複数のｐ側電極は２つの電極からな
り、上記ｎ型クラッド層，およびｐ型クラッド層の材料
はＩｎＰであり、上記回折格子の材料はＩｎＧａＡｓＰ
からなり、上記回折格子が挿入されている側のｐ側電極
の下方に位置する上記量子井戸層の厚さは、その他の領
域の量子井戸層の厚さよりも厚いようにしたから、良好
な素子分離特性及び広い変調帯域幅を有し、かつ、それ
ぞれの素子を十分な性能で動作させることができる光変
調器とＤＦＢレーザとを集積化してなる光半導体装置を
提供できる効果がある。
【００４２】また、この発明によれば、ｎ型ＩｎＰ基板
上に、ｎ型クラッド層，多重量子井戸層，および第１ｐ
型クラッド層を結晶成長させる工程と、ストライプ状に
伸びる選択マスクを用いて、上記第１ｐ型クラッド層の
表面からｎ型クラッド層に達する深さまで選択エッチン
グを行い、ストライプ状のメサ構造を形成する工程と、
該メサ構造を埋め込むように、上記選択マスクと用い
て、半絶縁性材料からなる第１の層，キャリア濃度が１
×１０18ｃｍ-3より大きく、４×１０18ｃｍ-3以下であ
るｎ型ＩｎＰからなるホールブロッキング層，および半
絶縁性材料からなる第２の層を順次結晶成長させる工程
と、上記選択マスクを除去した後、上記メサ構造上、お
よび上記半絶縁性材料からなる第２の層上に、第２のｐ
型クラッド層、及びｐ型コンタクト層を形成する工程
と、上記ｐ型コンタクト層上に、上記メサ構造のストラ
イプ方向に向かって互いに分離された複数のｐ側電極を
形成する工程と、上記基板の裏面にｎ側電極を形成する
工程とを備えるようにしたから、良好な素子分離特性及
び広い変調帯域幅を有し、かつ、それぞれの素子を十分
な性能で動作させることができる２つ以上の光半導体素
子を集積化してなる光半導体装置を提供できる効果があ
る。
上に、ｎ型クラッド層，多重量子井戸層，および第１ｐ
型クラッド層を結晶成長させる工程と、ストライプ状に
伸びる選択マスクを用いて、上記第１ｐ型クラッド層の
表面からｎ型クラッド層に達する深さまで選択エッチン
グを行い、ストライプ状のメサ構造を形成する工程と、
該メサ構造を埋め込むように、上記選択マスクと用い
て、半絶縁性材料からなる第１の層，キャリア濃度が１
×１０18ｃｍ-3より大きく、４×１０18ｃｍ-3以下であ
るｎ型ＩｎＰからなるホールブロッキング層，および半
絶縁性材料からなる第２の層を順次結晶成長させる工程
と、上記選択マスクを除去した後、上記メサ構造上、お
よび上記半絶縁性材料からなる第２の層上に、第２のｐ
型クラッド層、及びｐ型コンタクト層を形成する工程
と、上記ｐ型コンタクト層上に、上記メサ構造のストラ
イプ方向に向かって互いに分離された複数のｐ側電極を
形成する工程と、上記基板の裏面にｎ側電極を形成する
工程とを備えるようにしたから、良好な素子分離特性及
び広い変調帯域幅を有し、かつ、それぞれの素子を十分
な性能で動作させることができる２つ以上の光半導体素
子を集積化してなる光半導体装置を提供できる効果があ
る。
【図１】 この発明の実施の形態１による光半導体装置
の構造を示す図である。
の構造を示す図である。
【図２】 この発明の実施の形態１による光半導体装置
の製造方法を示す工程図である。
の製造方法を示す工程図である。
【図３】 この発明の実施の形態１による光半導体装置
の構造を説明するための図である。
の構造を説明するための図である。
【図４】 この発明の実施の形態１による光半導体装置
の構造を説明するための図である。
の構造を説明するための図である。
【図５】 従来の光半導体装置の構造を示す斜視図であ
る。
る。
【図６】 従来の光半導体装置の構造を説明するための
断面摸式図である。
断面摸式図である。
【図７】 従来の他の光半導体装置の構造を示す図であ
る。
る。
【図８】 従来の他の光半導体装置の構造を説明するた
めの断面摸式図である。
めの断面摸式図である。
１ 光半導体装置、２ ｎ型ＩｎＰ基板、３ Ｔｉ／Ｐ
ｔ／Ａｕ裏面電極、４多重量子井戸光吸収層、５ ｐ型
ＩｎＰ第２上クラッド層、６ Ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタ
クト層、７ Ｃｕ／Ａｕ表面電極、８ 下部半絶縁性Ｆ
ｅドープＩｎＰ層、９ ｎ型ＩｎＰホールブロッキング
層、１０ 上部半絶縁性ＦｅドープＩｎＰ層、１１ 多
重量子井戸活性層、１２ 回折格子、１３ ｐ型ＩｎＰ
バリア層、１４ メサ構造、１５ プロセスメサ、２１
選択成長マスク、２２ 多重量子井戸層、２３ Ｉｎ
ＧａＡｓＰガイド層、２４ ｐ型ＩｎＰキャップ層、２
６ ｐ型ＩｎＰ第１上クラッド層、２６ａ ｐ型ＩｎＰ
層、２７ ｎ型ＩｎＰ下クラッド層、２８ アイソレー
ション溝、２９ 保護膜、３１ エッチングマスク、３
５ ｐ型ＩｎＰクラッド層、５０，５１ キンク、５
２，５３ 発光再結合点、１０１ 分布帰還型レーザ、
１０２ 光変調器。
ｔ／Ａｕ裏面電極、４多重量子井戸光吸収層、５ ｐ型
ＩｎＰ第２上クラッド層、６ Ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタ
クト層、７ Ｃｕ／Ａｕ表面電極、８ 下部半絶縁性Ｆ
ｅドープＩｎＰ層、９ ｎ型ＩｎＰホールブロッキング
層、１０ 上部半絶縁性ＦｅドープＩｎＰ層、１１ 多
重量子井戸活性層、１２ 回折格子、１３ ｐ型ＩｎＰ
バリア層、１４ メサ構造、１５ プロセスメサ、２１
選択成長マスク、２２ 多重量子井戸層、２３ Ｉｎ
ＧａＡｓＰガイド層、２４ ｐ型ＩｎＰキャップ層、２
６ ｐ型ＩｎＰ第１上クラッド層、２６ａ ｐ型ＩｎＰ
層、２７ ｎ型ＩｎＰ下クラッド層、２８ アイソレー
ション溝、２９ 保護膜、３１ エッチングマスク、３
５ ｐ型ＩｎＰクラッド層、５０，５１ キンク、５
２，５３ 発光再結合点、１０１ 分布帰還型レーザ、
１０２ 光変調器。
Claims (4)
- 【請求項１】 ｎ型ＩｎＰ基板上に配置されたｎ型クラ
ッド層，多重量子井戸層，および第１のｐ型上クラッド
層からなるストライプ状のメサ構造と、 該メサ構造を埋め込むように下から上に順次配置され
た、半絶縁性材料からなる第１の層、キャリア濃度が１
×１０18ｃｍ-3より大きく、４×１０18ｃｍ-3以下であ
るｎ型ＩｎＰからなるホールブロッキング層，および半
絶縁性材料からなる第２の層と、 上記メサ構造上、および上記半絶縁性材料からなる第２
の層上に配置された第２のｐ型クラッド層、及びｐ型コ
ンタクト層と、 上記ｐ型コンタクト層上に、上記メサ構造のストライプ
方向に向かって互いに分離されて配置された、複数のｐ
側電極と、 上記基板の裏面に配置されたｎ側電極とを備えたことを
特徴とする光半導体装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の光半導体装置におい
て、 上記ｎ型クラッド層または第１のｐ型クラッド層のうち
のいずれか一方の、上記複数のｐ側電極のうちの一つの
下方に位置する領域には、その多重量子井戸層側の所定
の高さ位置に、上記リッジ構造のストライプ方向に向か
って配列された回折格子が挿入されていることを特徴と
する光半導体装置。 - 【請求項３】 請求項２に記載の光半導体装置におい
て、 上記複数のｐ側電極は２つの電極からなり、 上記ｎ型クラッド層，およびｐ型クラッド層の材料はＩ
ｎＰであり、 上記回折格子の材料はＩｎＧａＡｓＰからなり、 上記回折格子が挿入されている側のｐ側電極の下方に位
置する上記量子井戸層の厚さは、その他の領域の量子井
戸層の厚さよりも厚いことを特徴とする光半導体装置。 - 【請求項４】 ｎ型ＩｎＰ基板上に、ｎ型クラッド層，
多重量子井戸層，および第１ｐ型クラッド層を結晶成長
させる工程と、 ストライプ状に伸びる選択マスクを用いて、上記第１ｐ
型クラッド層の表面からｎ型クラッド層に達する深さま
で選択エッチングを行い、ストライプ状のメサ構造を形
成する工程と、 該メサ構造を埋め込むように、上記選択マスクを用い
て、半絶縁性材料からなる第１の層，キャリア濃度が１
×１０18ｃｍ-3より大きく、４×１０18ｃｍ-3以下であ
るｎ型ＩｎＰからなるホールブロッキング層，および半
絶縁性材料からなる第２の層を順次結晶成長させる工程
と、 上記選択マスクを除去した後、上記メサ構造上、および
上記半絶縁性材料からなる第２の層上に、第２のｐ型ク
ラッド層、及びｐ型コンタクト層を形成する工程と、 上記ｐ型コンタクト層上に、上記メサ構造のストライプ
方向に向かって互いに分離された複数のｐ側電極を形成
する工程と、 上記基板の裏面にｎ側電極を形成する工程とを備えたこ
とを特徴とする光半導体装置の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8151233A JPH09331110A (ja) | 1996-06-12 | 1996-06-12 | 光半導体装置、および光半導体装置の製造方法 |
| KR1019960061309A KR980006668A (ko) | 1996-06-12 | 1996-12-03 | 광반도체 장치 및 광반도체 장치의 제조방법 |
| US08/767,924 US5912475A (en) | 1996-06-12 | 1996-12-17 | Optical semiconductor device with InP |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8151233A JPH09331110A (ja) | 1996-06-12 | 1996-06-12 | 光半導体装置、および光半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09331110A true JPH09331110A (ja) | 1997-12-22 |
Family
ID=15514165
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8151233A Pending JPH09331110A (ja) | 1996-06-12 | 1996-06-12 | 光半導体装置、および光半導体装置の製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5912475A (ja) |
| JP (1) | JPH09331110A (ja) |
| KR (1) | KR980006668A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100337704B1 (ko) * | 2000-07-04 | 2002-05-22 | 윤종용 | 전계흡수형 변조기가 집적된 레이저 다이오드의 제조 방법 |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001044566A (ja) * | 1999-07-28 | 2001-02-16 | Nec Corp | 半導体レーザおよびその製造方法 |
| JP4690515B2 (ja) * | 2000-02-22 | 2011-06-01 | 古河電気工業株式会社 | 光変調器、半導体光素子、及びそれらの作製方法 |
| EP1130724A1 (fr) * | 2000-03-03 | 2001-09-05 | Alpes Lasers | Laser à cascade quantique et procédé pour la fabrication d'un tel laser |
| US6664605B1 (en) * | 2000-03-31 | 2003-12-16 | Triquint Technology Holding Co. | Dopant diffusion blocking for optoelectronic devices using InAlAs and/or InGaAlAs |
| US6891202B2 (en) * | 2001-12-14 | 2005-05-10 | Infinera Corporation | Oxygen-doped Al-containing current blocking layers in active semiconductor devices |
| US6862394B2 (en) * | 2002-01-07 | 2005-03-01 | Triquint Technology Holding Co. | Wavelength tunable laser and method of formation |
| US6944373B2 (en) * | 2002-08-01 | 2005-09-13 | Northrop Grumman Corporation | High index-step grating fabrication using a regrowth-over-dielectric process |
| US7679805B2 (en) * | 2007-07-11 | 2010-03-16 | Cubic Corporation | Flip chip quantum well modulator |
| US8027591B2 (en) * | 2007-10-29 | 2011-09-27 | Cubic Corporation | Resonant quantum well modulator driver |
| KR101457204B1 (ko) * | 2008-02-01 | 2014-11-03 | 서울바이오시스 주식회사 | 발광 다이오드 및 그 제조방법 |
| US8379684B1 (en) * | 2011-08-16 | 2013-02-19 | Corning Incorporated | Hole blocking layers in non-polar and semi-polar green light emitting devices |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61104687A (ja) * | 1984-10-29 | 1986-05-22 | Toshiba Corp | 埋込み型半導体レ−ザの製造方法 |
-
1996
- 1996-06-12 JP JP8151233A patent/JPH09331110A/ja active Pending
- 1996-12-03 KR KR1019960061309A patent/KR980006668A/ko not_active Application Discontinuation
- 1996-12-17 US US08/767,924 patent/US5912475A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100337704B1 (ko) * | 2000-07-04 | 2002-05-22 | 윤종용 | 전계흡수형 변조기가 집적된 레이저 다이오드의 제조 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5912475A (en) | 1999-06-15 |
| KR980006668A (ko) | 1998-03-30 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041124 |
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