JPH0945999A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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JPH0945999A
JPH0945999A JP19440995A JP19440995A JPH0945999A JP H0945999 A JPH0945999 A JP H0945999A JP 19440995 A JP19440995 A JP 19440995A JP 19440995 A JP19440995 A JP 19440995A JP H0945999 A JPH0945999 A JP H0945999A
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JP
Japan
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layer
inp
ridge
active layer
electrode
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JP19440995A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideaki Horikawa
英明 堀川
Yoshinori Yamauchi
義則 山内
Osamu Goto
修 後藤
Hiroki Yaegashi
浩樹 八重樫
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve a high-speed modulation operation by obtaining a semiconductor device having no leakage current and allowing a flow of a current to an active layer with high efficiency and allowing reduction of an element capacitance. SOLUTION: A clad layer 33 and an active layer 34 of a first conductive type are provided in order on an InP substrate 31. A clad layer 37 of a second conductive type in the shape of a ridge stripe is provided on the active layer 35. A stripe-shaped high resistance InP layer 41 is provided being buried at a depth up to the InP substrate 31 on both sides of the ridge. Both sides and the high resistance InP layer 41 are covered with an insulating film 43. An electrode 45 is formed on the second conductive type clad layer 37. An electrode 46 for wire bonding to be provided in connection to this electrode is arranged on the high resistance InP layer 41 through the insulating film 43.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高速変調特性を有
する半導体レーザ、光変調器などの光通信用光デバイ
ス、及び有機金属気相成長法(MOVPE、又はMOC
VD)を用いたその製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser having a high speed modulation characteristic, an optical device for optical communication such as an optical modulator, and a metal organic chemical vapor deposition (MOVPE or MOC) method.
VD) and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】光通信用光デバイスである例えば半導体
レーザでは、ダブルヘテロ構造が利用されることによ
り、室温での発振が容易なものとなった。更に、低電流
動作、光学的特性の改良のために、これに加え埋込みヘ
テロ(BH)構造などが考案された。BHレーザでは、
活性層であるGaAsが完全に囲まれ、光の閉じ込められる
領域が明確になっているので、横モードが非常に安定す
る。しかし、BHレーザは、構造が複雑であるため、製
造方法も手のこんだものとなる。
2. Description of the Related Art In a semiconductor laser, which is an optical device for optical communication, for example, a double hetero structure has been utilized to facilitate oscillation at room temperature. In addition, a buried hetero (BH) structure has been devised in addition to this for low current operation and improvement of optical characteristics. With the BH laser,
Since the active layer, GaAs, is completely surrounded and the region where light is confined is clear, the transverse mode is very stable. However, since the BH laser has a complicated structure, the manufacturing method is complicated.

【0003】この種の半導体レーザの製造方法で、文献
「Planar-embedded InGaAsP/InPheterostructure laser
with a semi-insulating InP current-blocking layer
grown by metalorganic chemical vapor deposition :
T.Sanada et al.;Applied Physics Letters,Vol.51,105
4-1056(1987)」に開示されるもを図10に基づき説明す
る。先ず、 n-InP基板1上に n-InPクラッド層3、 InG
aAsP活性層5、 p-InPクラッド層7、 p-InGaAsPコンタ
クト層9を形成する(図10a)。次に、幅4.5μm
のSiO2をエッチングマスク11として、高さ2.5μm
のメサストライプ13を形成する(図10b)。この場
合、発振するレーザ光の横モードを制御するため、活性
層部分の幅Waを2μm以下にする。
A method for manufacturing a semiconductor laser of this type is disclosed in the document "Planar-embedded InGaAsP / InPheterostructure laser".
with a semi-insulating InP current-blocking layer
grown by metalorganic chemical vapor deposition :
T. Sanada et al .; Applied Physics Letters, Vol.51,105
4-1056 (1987) ”will be described with reference to FIG. First, on the n-InP substrate 1, the n-InP clad layer 3 and InG
An aAsP active layer 5, a p-InP clad layer 7, and a p-InGaAsP contact layer 9 are formed (FIG. 10a). Next, width 4.5 μm
Of SiO 2 as an etching mask 11 and a height of 2.5 μm
To form the mesa stripe 13 (FIG. 10B). In this case, the width Wa of the active layer portion is set to 2 μm or less in order to control the transverse mode of the oscillated laser light.

【0004】次に、メサストライプ13の両側を有機金
属気相成長法(MOVPE、又はMOCVD)により、
FeドープInP (反絶縁層)15で埋め込む(図10
c)。次に、電極を形成するためにエッチング用のSiO2
マスク11を取り除き、新たに全面にSiO2マスク17を
形成し、メサストライプ部分を中心に幅7μmのストラ
イプウインドウ19を開ける。次に、 p-InGaAsPコンタ
クト層側にオーミックコンタクト用の Pt/Ti電極21を
形成し、 n-InP側にも同様に Au/AuGe電極23を形成す
る。更に、この素子をヒートシンクなどにボンディング
するために両側に厚さ3μmのAu電極25をメッキする
(図10d)。
Next, both sides of the mesa stripe 13 are formed by metalorganic vapor phase epitaxy (MOVPE or MOCVD).
Embedding with Fe-doped InP (anti-insulating layer) 15 (FIG. 10)
c). Then SiO 2 for etching to form electrodes
The mask 11 is removed, a SiO 2 mask 17 is newly formed on the entire surface, and a stripe window 19 having a width of 7 μm is opened around the mesa stripe portion. Next, a Pt / Ti electrode 21 for ohmic contact is formed on the p-InGaAsP contact layer side, and an Au / AuGe electrode 23 is similarly formed on the n-InP side. Furthermore, 3 μm thick Au electrodes 25 are plated on both sides for bonding this element to a heat sink or the like (FIG. 10d).

【0005】このようにして製作された半導体レーザで
は、Fe-InP層15を電流ブロック層として用いること
で、素子容量が小さく(3.5pF)、通常の P-n逆バイ
アス構造を持った素子に比べて素子容量が1/10以下
になり、高速変調動作が可能になる。
In the thus manufactured semiconductor laser, the Fe-InP layer 15 is used as a current blocking layer, so that the device capacitance is small (3.5 pF) and compared with a device having a normal Pn reverse bias structure. As a result, the element capacitance becomes 1/10 or less, and high-speed modulation operation becomes possible.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述の半導体レーザで
は、順方向に電流が流されると、 n-InPクラッド層3か
ら注入された電子が InGaAsP活性層5に閉じ込められる
一方、 p-InPクラッド層7から注入された正孔も同様に
InGaAsP活性層5に閉じ込められる。従って、電流は、
基本的には InGaAsP活性層5内で電子と正孔が再結合す
ることによってのみ流れることになる。しかしながら、
上述の製造方法により得られる半導体レーザでは、Fe-I
nP層15がメサストライプの両側で p-InPクラッド層7
と n-InPクラッド層3との境界面27、29で挟まれて
いるため、 n-InPクラッド層3からの電子の注入に対し
ては高抵抗(比抵抗>108 Ωcm)を示すFe-InP層15
が、正孔(ホール)に対しては高抵抗特性を示さず、メ
サストライプの両側でリーク電流が多く流れる問題があ
った。この結果、発振しきい値が増大したり、レーザの
発振効率が悪くなるといった問題があった。また、上述
の半導体レーザは、ブロードエリア構造を用いているた
め、電極面積が大きくなり、素子容量を更に低減(1pF
以下)することが困難であった。本発明は上記状況に鑑
みてなされたもので、メサストライプの両側でリーク電
流がなく、活性層に効率よく電流を流すことができると
ともに、素子容量を小さくできる半導体デバイス及びそ
の製造方法を提供し、高速変調動作の向上を図ることを
目的とする。
In the above-mentioned semiconductor laser, when a current is applied in the forward direction, the electrons injected from the n-InP cladding layer 3 are confined in the InGaAsP active layer 5, while the p-InP cladding layer is Similarly for holes injected from 7.
It is confined in the InGaAsP active layer 5. Therefore, the current is
Basically, electrons and holes will flow only by recombination in the InGaAsP active layer 5. However,
In the semiconductor laser obtained by the above manufacturing method, Fe-I
nP layer 15 has p-InP cladding layer 7 on both sides of the mesa stripe.
Since it is sandwiched by the boundary surfaces 27 and 29 between the n-InP clad layer 3 and the n-InP clad layer 3, Fe- that exhibits high resistance (specific resistance> 10 8 Ωcm) to the injection of electrons from the n-InP clad layer 3 InP layer 15
However, it does not exhibit high resistance characteristics to holes, and there is a problem that a large amount of leak current flows on both sides of the mesa stripe. As a result, there are problems that the oscillation threshold value increases and the laser oscillation efficiency deteriorates. Further, since the above-mentioned semiconductor laser uses the broad area structure, the electrode area becomes large and the device capacitance is further reduced (1 pF
It was difficult to do the following). The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a semiconductor device in which there is no leak current on both sides of the mesa stripe, a current can be efficiently passed through the active layer, and the element capacitance can be reduced, and a manufacturing method thereof. The purpose is to improve the high-speed modulation operation.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る半導体デバイスは、 InP基板上に順次設
けられた第一導電型のクラッド層、活性層と、該活性層
上に設けられたリッジストライプ状の第二導電型のクラ
ッド層と、該リッジの両側に設けられ前記 InP基板に至
る深さで埋設されたストライプ状の高抵抗 InP層と、前
記リッジの両側及び該高抵抗 InP層を覆う絶縁膜と、前
記第二導電型のクラッド層に形成される電極と、該電極
に連設され前記高抵抗 InP層の上に前記絶縁膜を介して
配設されたワイヤボンディング用の電極とを具備するこ
とを特徴とするものである。また、本発明に係る半導体
デバイスの製造方法は、 InP基板上に第一導電型のクラ
ッド層と活性層、及び第二導電型のクラッド層を形成し
た後前記活性層上部の第二導電型のクラッド層をリッジ
ストライプ状に加工してリッジ構造を作製する工程と、
前記リッジ構造にマスクを形成するとともに該マスクの
リッジ両側にエッチング用の窓を開け該窓を利用して前
記 InP基板に至る溝を形成する工程と、該溝の部分に高
抵抗 InP層を選択的に成長させる工程と、該高抵抗 InP
層及び前記リッジの両側面を絶縁膜で覆う工程と、前記
リッジ側の電極を形成した後に前記高抵抗 InP層の上に
該絶縁膜を介在させてワイヤボンディング用の電極を形
成する工程とを具備することを特徴とするものである。
A semiconductor device according to the present invention for achieving the above object comprises a first conductivity type clad layer and an active layer sequentially provided on an InP substrate, and an active layer provided on the active layer. Ridge stripe-shaped second conductivity type clad layer, a stripe-shaped high resistance InP layer provided on both sides of the ridge and buried to a depth reaching the InP substrate, both sides of the ridge and the high resistance An insulating film covering the InP layer, an electrode formed on the second conductivity type clad layer, and wire bonding provided on the high resistance InP layer connected to the electrode via the insulating film. And an electrode. In addition, the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a first conductivity type cladding layer and an active layer on an InP substrate, and a second conductivity type cladding layer after forming a second conductivity type cladding layer on the active layer. A step of forming a ridge structure by processing the clad layer into a ridge stripe shape,
A step of forming a mask on the ridge structure and forming an etching window on both sides of the ridge of the mask to form a groove reaching the InP substrate by using the window, and selecting a high resistance InP layer in the groove portion Growth process and the high resistance InP
A step of covering both sides of the layer and the ridge with an insulating film, and a step of forming an electrode on the ridge side and then forming an electrode for wire bonding on the high resistance InP layer with the insulating film interposed. It is characterized by having.

【0008】半導体デバイスでは、活性層の上の第二導
電型のクラッド層両側が絶縁膜によって覆われることに
より、電流がリークを起こさずその下の活性層に効率良
く流れることになる。また、ワイヤボンディング用の電
極の下に高抵抗 InP層が配設されることから、そこでの
接合容量が通常の p-nジャンクションのものよりも小さ
くなる。半導体デバイスの製造方法では、 InP基板上に
第一導電型のクラッド層、活性層、第二導電型のクラッ
ド層を形成した後、第二導電型のクラッド層をリッジス
トライプ状に加工し、リッジ構造にマスクを形成すると
ともにマスクのリッジ両側にエッチング用の窓を開け、
この窓を利用して溝を形成し、この溝に高抵抗 InP層を
選択的に成長させることにより、リッジ両側の電極部分
の下に高抵抗層を配設する複雑な構造の半導体デバイス
が容易に製造可能となる。
In the semiconductor device, both sides of the second-conductivity-type cladding layer on the active layer are covered with the insulating film, so that the current flows efficiently to the active layer thereunder without causing leakage. Further, since the high resistance InP layer is provided under the wire bonding electrode, the junction capacitance there is smaller than that of a normal pn junction. In the method of manufacturing a semiconductor device, a clad layer of the first conductivity type, an active layer, and a clad layer of the second conductivity type are formed on an InP substrate, and then the clad layer of the second conductivity type is processed into a ridge stripe shape. Form a mask on the structure and open windows for etching on both sides of the ridge of the mask,
By using this window to form a groove and selectively growing a high-resistance InP layer in this groove, a semiconductor device with a complicated structure in which a high-resistance layer is provided under the electrode parts on both sides of the ridge is easy. Can be manufactured.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る半導体デバイ
ス及びその製造方法の好適な実施形態を図面を参照して
詳細に説明する。図1は本発明に係る半導体デバイスの
構造を示す図である。n-InP基板31には n-InPクラッ
ド層(第一導電型のクラッド層)33、 InGaAsP活性層
35が順次設けられ、 InGaAsP活性層35の上部にはリ
ッジストライプ状の p-InPクラッド層(第二導電型のク
ラッド層)37、 p-InGaAsPコンタクト層39が順次設
けられる。リッジの両側には高抵抗層であるストライプ
状のFe-InP層41が n-InP基板31に至る深さで設けら
れ、Fe-InP層41は InGaAsP活性層35から突出してそ
の間で InGaAsP活性層35を挟んでいる。 InGaAsP活性
層35、Fe-InP層41の上方には絶縁膜であるSiO243
が設けられ、SiO243は同時に p-InGaAsPコンタクト層
39、 p-InPクラッド層37の側面、即ち、メサ両側を
覆っている。メサストライプの p-InGaAsPコンタクト層
39にはp型電極45が形成され、p型電極45は高抵
抗Fe-InP層41の上にSiO243を介して設けられたワイ
ヤボンディング用の電極46と連設される。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of a semiconductor device and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing the structure of a semiconductor device according to the present invention. An n-InP clad layer (first conductivity type clad layer) 33 and an InGaAsP active layer 35 are sequentially provided on the n-InP substrate 31, and a ridge-stripe-shaped p-InP clad layer ( A second conductivity type clad layer) 37 and a p-InGaAsP contact layer 39 are sequentially provided. Stripe-shaped Fe-InP layers 41, which are high resistance layers, are provided on both sides of the ridge to a depth reaching the n-InP substrate 31, and the Fe-InP layers 41 project from the InGaAsP active layer 35 and the InGaAsP active layer is provided between them. 35 is sandwiched. Above the InGaAsP active layer 35 and the Fe-InP layer 41, SiO 2 43 which is an insulating film is formed.
And the SiO 2 43 simultaneously covers the side surfaces of the p-InGaAsP contact layer 39 and the p-InP cladding layer 37, that is, both sides of the mesa. A p-type electrode 45 is formed on the mesa-stripe p-InGaAsP contact layer 39, and the p-type electrode 45 and a wire-bonding electrode 46 provided on the high-resistance Fe-InP layer 41 via SiO 2 43. It is lined up.

【0010】このような構造を有する半導体デバイス4
9の製造方法を図1〜図9に基づき説明する。図2はM
OVPE工程の説明図、図3はマスク形成工程の説明
図、図4はエッチング工程の説明図、図5、図6は窓形
成工程の説明図、図7は高抵抗InP 層形成工程の説明
図、図8は絶縁膜形成工程の説明図、図9は電極加工工
程の説明図である。先ず、 n-InP基板31上に n-InPク
ラッド層33、 InGaAsP活性層35、 p-InPクラッド層
37、 p-InGaAsPコンタクト層39を順次成長させる
(図2)。次に、SiO2などのエッチングマスク51を通
常の熱CVD(Chemical Vapor Deposition :化学蒸気
蒸着法)方法により p-InGaAsPコンタクト層39の上に
形成する。
A semiconductor device 4 having such a structure
The manufacturing method of No. 9 will be described with reference to FIGS. Figure 2 is M
FIG. 3 is an explanatory diagram of the OVPE process, FIG. 3 is an explanatory diagram of the mask forming process, FIG. 4 is an explanatory diagram of the etching process, FIGS. 5 and 6 are explanatory diagrams of the window forming process, and FIG. 7 is an explanatory diagram of the high resistance InP layer forming process. FIG. 8 is an explanatory diagram of the insulating film forming step, and FIG. 9 is an explanatory diagram of the electrode processing step. First, the n-InP clad layer 33, the InGaAsP active layer 35, the p-InP clad layer 37, and the p-InGaAsP contact layer 39 are sequentially grown on the n-InP substrate 31 (FIG. 2). Next, an etching mask 51 of SiO 2 or the like is formed on the p-InGaAsP contact layer 39 by a normal thermal CVD (Chemical Vapor Deposition) method.

【0011】次に、このエッチングマスク51を幅約5
μm程度のストライプ状に通常のホトリソグラフィーに
より加工して(図3)、エッチングマスク51で覆われ
ている部分を残して p-InGaAsPコンタクト層39、 p-I
nPクラッド層37を化学エッチングにより取り除き幅W
1 のリッジストライプを形成する(図4)。幅W1 は、
リッジの高さ、及び InGaAsP活性層35の組成、厚さに
より基本モードで発振するように適宜決定する。例え
ば、5μm以下にすることで、基本モード発振が得られ
るようになる。また、 p-InGaAsPコンタクト層39のエ
ッチング液としてH2SO4+H2O+H2O2の混合液を用い、 p-I
nPクラッド層37のエッチング液としてHCl+H2O の混合
液を用いることにより、 InGaAsP活性層35に達した時
点で自動的にエッチングを停止させることができる。
Next, the etching mask 51 has a width of about 5
It is processed by ordinary photolithography into a stripe shape of about μm (FIG. 3), and the p-InGaAsP contact layer 39, pI is left except for the portion covered with the etching mask 51.
Width W of nP clad layer 37 removed by chemical etching
A ridge stripe of 1 is formed (FIG. 4). The width W 1 is
The height of the ridge and the composition and thickness of the InGaAsP active layer 35 are appropriately determined so as to oscillate in the fundamental mode. For example, by setting the thickness to 5 μm or less, fundamental mode oscillation can be obtained. Further, a mixed solution of H 2 SO 4 + H 2 O + H 2 O 2 is used as an etching solution for the p-InGaAsP contact layer 39, and pI
By using a mixed solution of HCl + H 2 O as an etching solution for the nP clad layer 37, the etching can be automatically stopped when the InGaAsP active layer 35 is reached.

【0012】エッチングマスク51を除去した後にウエ
ハ全体に再度SiO2などの選択マスク53を形成する。次
に、図5、図6に示すようにリッジの両側にストライプ
状の窓55を開ける。リッジを覆う部分の幅はリッジ幅
より広く且つできるだけ狭くなるように設計する。製造
上の問題から約10μm程度が適当である。また、窓5
5の幅W2 は、その部分に電極用の金ワイヤをボンディ
ングするために最低50μm必要である。
After removing the etching mask 51, a selective mask 53 such as SiO 2 is formed again on the entire wafer. Next, as shown in FIGS. 5 and 6, striped windows 55 are opened on both sides of the ridge. The width of the portion covering the ridge is designed to be wider than the ridge width and as narrow as possible. About 10 μm is suitable due to manufacturing problems. Also, window 5
The width W 2 of 5 is at least 50 μm in order to bond the gold wire for the electrode to the portion.

【0013】次に、窓55の開いた部分のみを選択的に
エッチングして InGaAsP活性層35、 n-InPクラッド層
33、 n-InP基板31の一部を除去して溝56を形成す
る。エッチングの深さは素子容量を低減できる3μm以
上必要で、深ければ深い程良いがその後の選択成長の結
晶性を考慮して上限は5μm程度が好適である。
Next, only the open portion of the window 55 is selectively etched to remove a part of the InGaAsP active layer 35, the n-InP cladding layer 33 and the n-InP substrate 31 to form a groove 56. The etching depth is required to be 3 μm or more capable of reducing the element capacitance, and the deeper the better, the better, but considering the crystallinity of the subsequent selective growth, the upper limit is preferably about 5 μm.

【0014】次に、高抵抗InP 層として例えば従来技術
に開示されるFe-InPをMOVPEにより窓55の部分に
埋込みFe-InP層41を形成する(図7)。次に、絶縁膜
であるSiO243をメサの両側に形成し(図8)、メサス
トライプの p-InGaAsPコンタクト層39の部分の選択マ
スク53を除去してその上にp型電極45を形成する
(図1)。最後に図9に示すように、p型電極45を加
工して面積を小さくし、ワイヤボンディング用の電極4
6を形成する。Fe-InP層41の上に当たる部分はワイヤ
をボンディングするために設けられたエリアであり、ボ
ンディング時に必要な最小の大きさにする。一般的には
50〜100μm×50〜100μmの面積が必要とな
る。電極46は、通常どちらか一方でもよいが、ボンデ
ィングの歩留りを上げるためにリッジの両側に設けるこ
とが好ましい。以上により、半導体デバイス49の製造
が終了する。
Next, as the high resistance InP layer, for example, Fe-InP disclosed in the prior art is buried in the window 55 by MOVPE to form the Fe-InP layer 41 (FIG. 7). Next, SiO 2 43, which is an insulating film, is formed on both sides of the mesa (FIG. 8), the selective mask 53 in the p-InGaAsP contact layer 39 portion of the mesa stripe is removed, and the p-type electrode 45 is formed thereon. (Fig. 1). Finally, as shown in FIG. 9, the p-type electrode 45 is processed to reduce the area, and the electrode 4 for wire bonding is formed.
6 is formed. The portion on the Fe-InP layer 41 is an area provided for bonding wires, and has a minimum size necessary for bonding. Generally, an area of 50 to 100 μm × 50 to 100 μm is required. Either one of the electrodes 46 may be normally provided, but it is preferable to provide the electrodes 46 on both sides of the ridge in order to improve the yield of bonding. With the above, the manufacturing of the semiconductor device 49 is completed.

【0015】この実施形態による半導体デバイス49で
は、正常なバイアスをかけて動作させると、 p-InGaAsP
コンタクト層39から電流が流れ、 p-InPクラッド層3
7、InGaAsP活性層35を通り n-InP基板31側に電流
が流れる。これにより、 InGaAsP活性層35に注入され
た電子正孔は InGaAsP活性層35の中で再結合発光を起
こし、レーザ発振が起こる。この際、 InGaAsP活性層3
5の上の p-InPクラッド層37の両側が絶縁膜であるSi
O243によって覆われることにより、電流はリークを起
こさずその下の InGaAsP活性層35に効率良く流れるこ
とになる。また、高抵抗Fe-InP層41の幅W3 が広く、
且つ厚さが十分にあることから、その間を流れる電流の
リークが非常に小さいものとなる。更に、p型電極46
の下には高抵抗Fe-InP層41が配設されることから、そ
こでの接合容量は、通常の p-nジャンクションのものよ
りも小さくなる。
In the semiconductor device 49 according to this embodiment, when operated with a normal bias, p-InGaAsP
Current flows from the contact layer 39, and the p-InP clad layer 3
7. A current flows through the InGaAsP active layer 35 to the n-InP substrate 31 side. As a result, the electron holes injected into the InGaAsP active layer 35 cause recombination emission in the InGaAsP active layer 35, and laser oscillation occurs. At this time, the InGaAsP active layer 3
Si on both sides of p-InP clad layer 37 on top of 5 is an insulating film
By being covered with O 2 43, the current efficiently flows into the InGaAsP active layer 35 thereunder without causing leakage. In addition, the width W 3 of the high resistance Fe-InP layer 41 is wide,
Moreover, since the thickness is sufficient, the leakage of the current flowing between them is extremely small. Furthermore, the p-type electrode 46
Since the high-resistance Fe-InP layer 41 is disposed underneath, the junction capacitance there is smaller than that of a normal pn junction.

【0016】上述の半導体デバイス49によれば、 InG
aAsP活性層35の上の p-InPクラッド層37をリッジと
し、その両側を絶縁膜であるSiO243によって覆ったの
で、従来のようにメサストライプの両側で p-InPクラッ
ド層と n-InPクラッド層とに挟まれたFe-InP層にリーク
電流が多く流れることがなく、活性層のみに効率よく電
流を流すことができる。この結果、発振しきい値が小さ
くなり、発振効率のよいレーザ素子を得ることができ
る。また、リッジ両側の電極46部分の下に高抵抗のFe
-InP層41を埋入したので、それがない場合に比べてそ
の部分での接合容量を非常に小さくすることができ、素
子容量がFe-InP層41で挟まれた InGaAsP活性層35部
分の接合容量だけとなる。更に、従来のものより高抵抗
Fe-InP層41の厚さを厚くしたので、素子全体としても
素子容量を小さくすることができる。この結果、高速動
作を大幅に向上させることができる。
According to the above-mentioned semiconductor device 49, InG
Since the p-InP clad layer 37 on the aAsP active layer 35 was used as a ridge, and both sides thereof were covered with SiO 2 43 that was an insulating film, the p-InP clad layer and the n-InP clad layer were formed on both sides of the mesa stripe as in the conventional case. A large amount of leak current does not flow in the Fe-InP layer sandwiched between the cladding layer and the clad layer, and the current can be efficiently flowed only in the active layer. As a result, the oscillation threshold value is reduced, and a laser element with good oscillation efficiency can be obtained. In addition, high-resistance Fe is formed under the electrodes 46 on both sides of the ridge.
-Since the InP layer 41 is embedded, the junction capacitance at that portion can be made extremely small compared to the case where it is not provided, and the device capacitance of the InGaAsP active layer 35 portion sandwiched by the Fe-InP layer 41 is reduced. It is only the junction capacitance. Furthermore, higher resistance than conventional
Since the thickness of the Fe-InP layer 41 is increased, it is possible to reduce the device capacitance of the device as a whole. As a result, high speed operation can be significantly improved.

【0017】また、上述の製造方法によれば、 p-InPク
ラッド層37をリッジで形成し、その両側を絶縁膜であ
るSiO243で覆い、更にリッジ両側の電極部分の下に高
抵抗Fe-InP層41を配設する複雑な構造の半導体デバイ
ス49を、MOVPE、通常の熱CVDを用いることに
より容易に製造することができる。
Further, according to the above-mentioned manufacturing method, the p-InP clad layer 37 is formed by a ridge, both sides thereof are covered with SiO 2 43 which is an insulating film, and a high resistance Fe is formed under the electrode portions on both sides of the ridge. -The semiconductor device 49 having a complicated structure in which the InP layer 41 is provided can be easily manufactured by using MOVPE and ordinary thermal CVD.

【0018】なお、上述の実施形態では、半導体レーザ
を例に説明したが、本発明の半導体デバイス及びその製
造方法は、ほぼ同じ構造を用いた吸収型の光変調器(活
性層を光吸収層としたもの)及びその製造方法にも応用
できるものである。この場合、バイアスのかけ方が半導
体レーザと逆になり活性層部分には電流注入ではなく電
界がかかるようになる。また、効果についても、上述の
実施例と同様のものが期待できる。
In the above-mentioned embodiment, the semiconductor laser is described as an example. However, the semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the present invention are absorption type optical modulators (active layer is a light absorption layer) having substantially the same structure. And the manufacturing method thereof. In this case, the biasing method is opposite to that of the semiconductor laser, and the electric field is applied to the active layer portion instead of current injection. Further, with regard to the effects, the same effects as those of the above-mentioned embodiment can be expected.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る半導体デバイスによれば、活性層の上の第二導電型の
クラッド層をリッジとし、その両側を絶縁膜によって覆
ったので、従来のようにメサストライプの両側で第二導
電型のクラッド層と第一導電型のクラッド層とに挟まれ
た高抵抗 InP層にリーク電流が多く流れることがなく、
活性層のみに効率よく電流を流すことができる。この結
果、発振しきい値が小さくなり、発振効率のよいレーザ
素子を得ることができる。また、リッジ両側の電極の下
に高抵抗 InP層を埋入したので、その部分での接合容量
を非常に小さくすることができる。この結果、高速変調
動作を向上させることができる。本発明に係る半導体デ
バイスの製造方法では、 InP基板上に第一導電型のクラ
ッド層、活性層、第二導電型のクラッド層を形成した
後、第二導電型のクラッド層をリッジストライプ状に加
工し、このリッジ両側にエッチング用の窓を開け、この
窓を利用して溝を形成し、この溝に高抵抗 InP層を選択
的に成長させるので、リッジ両側の電極部分の下に高抵
抗層を配設する複雑な構造の半導体デバイスを容易に製
造することができる。
As described in detail above, according to the semiconductor device of the present invention, the second conductivity type clad layer on the active layer is a ridge, and both sides thereof are covered with the insulating film. As shown in the figure, a large amount of leakage current does not flow in the high resistance InP layer sandwiched between the second conductivity type cladding layer and the first conductivity type cladding layer on both sides of the mesa stripe.
A current can be efficiently passed only through the active layer. As a result, the oscillation threshold value is reduced, and a laser element with good oscillation efficiency can be obtained. Further, since the high resistance InP layer is buried under the electrodes on both sides of the ridge, the junction capacitance at that portion can be made extremely small. As a result, the high speed modulation operation can be improved. In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, after forming a first conductivity type clad layer, an active layer, and a second conductivity type clad layer on an InP substrate, the second conductivity type clad layer is formed into a ridge stripe shape. After processing, open windows for etching on both sides of this ridge, form a groove using this window, and grow a high resistance InP layer selectively in this groove, so that a high resistance under the electrode part on both sides of the ridge A semiconductor device having a complicated structure in which layers are arranged can be easily manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1は本発明に係る半導体デバイスの構造を示
す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a structure of a semiconductor device according to the present invention.

【図2】MOVPE工程の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a MOVPE process.

【図3】マスク形成工程の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a mask forming process.

【図4】エッチング工程の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of an etching process.

【図5】窓形成工程の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a window forming step.

【図6】窓形成工程の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a window forming step.

【図7】高抵抗InP 層形成工程の説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of a high resistance InP layer forming step.

【図8】絶縁膜形成工程の説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of an insulating film forming step.

【図9】電極加工工程の説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram of an electrode processing step.

【図10】従来の半導体レーザ製造方法の説明図であ
る。
FIG. 10 is an explanatory diagram of a conventional semiconductor laser manufacturing method.

【符号の説明】 31 InP基板 33 n-InPクラッド層(第一導電型のクラッド層) 35 活性層 37 p-InPクラッド層(第二導電型のクラッド層) 41 高抵抗 InP層 43 絶縁膜 45 電極 46 ワイヤボンディング用の電極 49 半導体デバイス 53 マスク 55 窓 56 溝[Explanation of reference numerals] 31 InP substrate 33 n-InP clad layer (first conductivity type clad layer) 35 Active layer 37 p-InP clad layer (second conductivity type clad layer) 41 High resistance InP layer 43 Insulating film 45 Electrode 46 Electrode for wire bonding 49 Semiconductor device 53 Mask 55 Window 56 Groove

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 八重樫 浩樹 東京都港区虎ノ門1丁目7番12号 沖電気 工業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Hiroki Yaegashi 1-7-12 Toranomon, Minato-ku, Tokyo Oki Electric Industry Co., Ltd.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 InP基板上に順次設けられた第一導電型
のクラッド層、活性層と、 該活性層上に設けられたリッジストライプ状の第二導電
型のクラッド層と、 該リッジの両側に設けられ前記 InP基板に至る深さで埋
設されたストライプ状の高抵抗 InP層と、 前記リッジの両側及び該高抵抗 InP層を覆う絶縁膜と、 前記第二導電型のクラッド層に形成される電極と、 該電極に連設され前記高抵抗 InP層の上に前記絶縁膜を
介して配設されたワイヤボンディング用の電極とを具備
することを特徴とする半導体デバイス。
1. A first conductivity type clad layer and an active layer sequentially provided on an InP substrate, a ridge stripe-shaped second conductivity type clad layer provided on the active layer, and both sides of the ridge. A stripe-shaped high-resistance InP layer that is embedded in the InP substrate and has a depth that reaches the InP substrate; an insulating film that covers both sides of the ridge and the high-resistance InP layer; and a clad layer of the second conductivity type. And an electrode for wire bonding, which is connected to the electrode and is provided on the high resistance InP layer via the insulating film.
【請求項2】 前記活性層が光吸収層であることを特徴
とする請求項1記載の半導体デバイス。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the active layer is a light absorption layer.
【請求項3】 InP基板上に第一導電型のクラッド層と
活性層、及び第二導電型のクラッド層を形成した後前記
活性層上部の第二導電型のクラッド層をリッジストライ
プ状に加工してリッジ構造を作製する工程と、 前記リッジ構造にマスクを形成するとともに該マスクの
リッジ両側にエッチング用の窓を開け該窓を利用して前
記 InP基板に至る溝を形成する工程と、 該溝の部分に高抵抗 InP層を選択的に成長させる工程
と、 該高抵抗 InP層及び前記リッジの両側面を絶縁膜で覆う
工程と、 前記リッジ側の電極を形成した後に前記高抵抗 InP層の
上に該絶縁膜を介在させてワイヤボンディング用の電極
を形成する工程とを具備することを特徴とする半導体デ
バイスの製造方法。
3. A clad layer of the first conductivity type and an active layer, and a clad layer of the second conductivity type are formed on an InP substrate, and then the clad layer of the second conductivity type above the active layer is processed into a ridge stripe shape. And forming a mask on the ridge structure and forming an etching window on both sides of the ridge of the mask to form a groove reaching the InP substrate by using the window. A step of selectively growing a high resistance InP layer in the groove portion; a step of covering both side surfaces of the high resistance InP layer and the ridge with insulating films; and a step of forming the ridge side electrode and then forming the high resistance InP layer. And a step of forming an electrode for wire bonding with the insulating film interposed therebetween.
【請求項4】 前記活性層に代えて光吸収層を形成する
ことを特徴とする請求項3記載の半導体デバイスの製造
方法。
4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein a light absorbing layer is formed instead of the active layer.
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