JPH0964459A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH0964459A
JPH0964459A JP22080695A JP22080695A JPH0964459A JP H0964459 A JPH0964459 A JP H0964459A JP 22080695 A JP22080695 A JP 22080695A JP 22080695 A JP22080695 A JP 22080695A JP H0964459 A JPH0964459 A JP H0964459A
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JP
Japan
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layer
doped
semiconductor device
concentration
contact layer
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Application number
JP22080695A
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Japanese (ja)
Inventor
Akio Hayafuji
紀生 早藤
Daisuke Suzuki
大輔 鈴木
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH0964459A publication Critical patent/JPH0964459A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a semiconductor device in which the thermal diffusion of a dopant is suppressed and whose quality is high. SOLUTION: In a semiconductor device, an MQW layer 7 and current stop layers 2, 3, 4, which are formed on an InP substrate 1 and which constitute a current constriction means used to constrict a current are formed, an InP clad layer 11 which is formed on the current constriction means and which is doped with Be is provided, and an InGaAs contact layer 12 which is formed on the InP clad layer 11 and which is doped with Zn and Be is provided.

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】この発明は半導体装置に関
し、特に、光伝送システム等で光源として用いられる半
導体レーザを有する半導体装置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 device, and more particularly to a semiconductor device having a semiconductor laser used as a light source in an optical transmission system or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】光伝送システムの開発が進められ、その
光源として半導体レーザダイオード等が用いられてい
る。その中で、電界吸収型(Electro-absorption:以
下、EAとする。)光変調器と分布帰環型レーザダイオ
ード(Distributed Feed-back Laser Diode:以下、D
FB−LDとする。)とを集積した半導体装置が次世代
の幹線系光伝送システムのキーデバイスとして注目され
つつあり、近年、それらの実用化を目指した研究が活発
に行われるようになった。また、そのような半導体レー
ザにおいて、基板上に延びている活性層をクラッド層で
覆い、低いしきい値電流で高い発光効率が得られる埋め
込み型構造が一般に知られている。また、特に、10G
b/s伝送用のデバイスにおいては、変調器の容量低減
のために、Fe(鉄)をドープしたInP等の半絶縁性
層とn型InPホールトラップ層とからなる電流狭窄構
造が用いられている。
2. Description of the Related Art Development of an optical transmission system is in progress, and a semiconductor laser diode or the like is used as a light source thereof. Among them, an electro-absorption type (hereinafter referred to as EA) optical modulator and a distributed feedback laser diode (hereinafter referred to as D)
FB-LD. ) And semiconductor devices that have been integrated are attracting attention as key devices for next-generation optical transmission systems for trunk lines, and in recent years, research aimed at their practical application has been actively conducted. Further, in such a semiconductor laser, a buried structure in which an active layer extending on a substrate is covered with a clad layer and high luminous efficiency is obtained at a low threshold current is generally known. Also, especially 10G
In a device for b / s transmission, a current constriction structure including a semi-insulating layer such as InP doped with Fe (iron) and an n-type InP hole trap layer is used to reduce the capacitance of a modulator. There is.

【0003】図6(a)は、例えば1995年電子情報
通信学会総合大会講演論文集(346頁)に示された、
変調器とDFB−LDとを集積した従来の半導体装置の
構造を示す斜視図である。また、図6(b)は、図6
(a)の1点鎖線Bで囲まれている部分の部分拡大断面
図で、図6(a)の従来の半導体装置に用いられている
ヘテロ接合構造を示したものである。図6において、1
はS(硫黄)をドープしたn型InP基板、2及び4は
Fe(鉄)をドープしたInP等の半絶縁性(Semi-Ins
ulating:S.I.)層、3はSをドープしたn型InP
ホールトラップ層、5はZn(亜鉛)をドープしたp型
InPクラッド層(キャリア濃度7±2×1017
-3)、6はZn(亜鉛)をドープしたp型InGaA
sコンタクト層(キャリア濃度1×1019cm-3
上)、7はn型InP基板1上に設けられたInGaA
sP/InGaAs多重量子井戸(Multiple Quantum W
ell:MQW)吸収層(12ウエル)(以下、MQW吸
収層とする。)、8は同じくn型InP基板1上にMQ
W吸収層7と一体に設けられたInGaAsP/InG
aAs多重量子井戸活性層(以下、MQW活性層とす
る)、9は単一波長レーザダイオードで例えばDFB−
LDであり、10はEA光変調器等のEA外部変調噐で
ある。
FIG. 6 (a) is shown, for example, in the Proceedings of the IEICE General Conference 1995 (page 346).
It is a perspective view which shows the structure of the conventional semiconductor device which integrated the modulator and DFB-LD. Further, FIG.
6A is a partially enlarged cross-sectional view of a portion surrounded by a dashed line B in FIG. 6A, showing a heterojunction structure used in the conventional semiconductor device of FIG. In FIG. 6, 1
Is an n-type InP substrate doped with S (sulfur), and 2 and 4 are semi-insulating materials such as InP doped with Fe (iron) (Semi-Ins
Sulating: S.I.) layer, 3 is n-type InP doped with S
The hole trap layers 5 are p-type InP clad layers doped with Zn (zinc) (carrier concentration 7 ± 2 × 10 17 c
m -3 ), 6 is Zn-doped p-type InGaA
s contact layer (carrier concentration 1 × 10 19 cm −3 or more), 7 is InGaA provided on the n-type InP substrate 1.
sP / InGaAs Multiple Quantum Well
ell: MQW) absorption layer (12 wells) (hereinafter referred to as MQW absorption layer), 8 is also MQ on the n-type InP substrate 1.
InGaAsP / InG provided integrally with the W absorption layer 7
aAs multiple quantum well active layer (hereinafter referred to as MQW active layer), 9 is a single wavelength laser diode, for example, DFB-.
Reference numeral 10 denotes an LD, and 10 denotes an EA external modulator such as an EA optical modulator.

【0004】このようなDFB−LD9においては、レ
ーザ発光はMQW活性層8で行われるが、上述の半絶縁
性層2及び4とn型InPホールトラップ層3とが電流
阻止層として作用するため、注入電流がMQW活性層8
及びMQW吸収層7に集中(電流狭窄)して、それらの
電流阻止層2、3及び4には電流が流れないため、低い
しきい値電流で高い発光効率が得られる。なお、ここ
で、MQW活性層8、MQW吸収層7、半絶縁性層2及
び4、およびn型InPホールトラップ層3は、n型I
nP基板1上に設けられて、電流を狭窄するための電流
狭窄手段を構成している。
In such a DFB-LD 9, laser light is emitted from the MQW active layer 8, but the semi-insulating layers 2 and 4 and the n-type InP hole trap layer 3 act as a current blocking layer. , The injection current is MQW active layer 8
And the MQW absorption layer 7 are concentrated (current constriction) and no current flows in the current blocking layers 2, 3 and 4, so that high emission efficiency can be obtained with a low threshold current. The MQW active layer 8, the MQW absorption layer 7, the semi-insulating layers 2 and 4, and the n-type InP hole trap layer 3 are n-type I.
It is provided on the nP substrate 1 and constitutes a current constricting means for confining a current.

【0005】また、従来のDFB−LD9の活性層およ
びEA外部変調器10の吸収層は、それぞれ、MQW活
性層8及びMQW吸収層7であり、変調器長は100μ
mである。この従来の半導体装置においては、EA外部
変調器10とDFB−LD9との間の電気的アイソレー
ションの改善のために、電流狭窄構造を上述したような
p/S.I./n/S.I./n構造から構成している。こ
のような構造にすることは、p型InPクラッド層5と
n型InPホールトラップ層3との間の容量Cを低減さ
せて、EA外部変調器10に印加した信号がn型InP
ホールトラップ層3を介してDFB−LD9側に漏洩す
るのを抑えることを意図したものである。
Further, the active layer of the conventional DFB-LD 9 and the absorption layer of the EA external modulator 10 are the MQW active layer 8 and the MQW absorption layer 7, respectively, and the modulator length is 100 μm.
m. In this conventional semiconductor device, in order to improve the electrical isolation between the EA external modulator 10 and the DFB-LD 9, the current confinement structure has the p / SI / n / S. I./n structure. With such a structure, the capacitance C between the p-type InP clad layer 5 and the n-type InP hole trap layer 3 is reduced so that the signal applied to the EA external modulator 10 is n-type InP.
This is intended to suppress leakage to the DFB-LD 9 side via the hole trap layer 3.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】図6の構造が理想通り
得られれば、良好なデバイス特性を得ることができるは
ずであるが、しかしながら、実際には、p型ドーパント
であるZnが、エピタキシャル成長中に、ドープを行っ
たp型InPクラッド層5やp型InGaAsコンタク
ト層6から、ドープを行わないMQW活性層8まで熱的
に拡散してしまい、所望の特性が得られず、場合によっ
ては、EA外部変調器10に印加した信号がn型InP
ホールトラップ層3を介してDFB−LD9側に漏洩し
てしまう可能性があり、さらに、ドーピング濃度も拡散
した分だけ減ってしまい所望の濃度が得られないという
問題点があった。
If the structure shown in FIG. 6 can be obtained ideally, good device characteristics should be obtained. However, in practice, Zn, which is a p-type dopant, is grown during epitaxial growth. In addition, thermal diffusion occurs from the doped p-type InP clad layer 5 and the p-type InGaAs contact layer 6 to the undoped MQW active layer 8, and desired characteristics cannot be obtained. The signal applied to the EA external modulator 10 is n-type InP
There is a possibility of leaking to the DFB-LD 9 side through the hole trap layer 3, and further, the doping concentration is reduced by the amount diffused, and there is a problem that a desired concentration cannot be obtained.

【0007】図7は、図6の半導体装置におけるMQW
吸収層7中の不純物濃度と消光比との関係を示したグラ
フである。図7に示すように、MQW吸収層7にZn等
の不純物が侵入して不純物の濃度が増加すると、重要な
デバイス特性の一つである消光比が低下してしまうとい
う計算結果が出ている。また、図8は、実際にZnの拡
散の様子を二次イオン質量分析法(Secondary Ion Mass
Spectroscopy:SIMS)によって調べた結果を示し
たものである。図8に示されるように、ドーパントであ
るZnが、ドープを行ったp型InPクラッド層5やp
型InGaAsコンタクト層6から、ドープを行わない
MQW吸収層7やMQW活性層8にまで熱的に拡散して
しまうことがわかる。
FIG. 7 shows the MQW in the semiconductor device of FIG.
7 is a graph showing the relationship between the concentration of impurities in the absorption layer 7 and the extinction ratio. As shown in FIG. 7, when impurities such as Zn enter the MQW absorption layer 7 and the concentration of the impurities increases, the extinction ratio, which is one of the important device characteristics, decreases. . In addition, FIG. 8 shows an actual Zn ion diffusion state (Secondary Ion Mass Spectroscopy).
This is a result of examination by Spectroscopy (SIMS). As shown in FIG. 8, Zn, which is a dopant, is added to the doped p-type InP clad layer 5 and p.
It can be seen that the type InGaAs contact layer 6 is thermally diffused to the undoped MQW absorption layer 7 and the MQW active layer 8.

【0008】また、例えば特開昭61−139082号
公報や特開平7−86683号公報に記載されている様
に、Znの代わりにBe(ベリリウム)をドーパントと
して用いる方法も考えられるが、この場合は、後述する
独自の実験結果により、本発明に係るような半導体装置
においては所望のドーピング濃度や良好な鏡面を得るこ
とが困難であり、所望の特性を得ることができないこと
が分かったため、すなわち、ZnやBeを単にドーピン
グするだけでは、実際には実用化が図れないという問題
点があった。
Further, as described in JP-A-61-139082 and JP-A-7-86683, a method of using Be (beryllium) as a dopant instead of Zn can be considered, but in this case. Shows that it is difficult to obtain a desired doping concentration and a good mirror surface in the semiconductor device according to the present invention, and it is not possible to obtain the desired characteristics, based on an independent experimental result described later, that is, However, there is a problem that practical application cannot be achieved simply by doping Zn, Be or Zn.

【0009】この発明は、かかる問題点を解決するため
になされたものであり、ドーパントの不要な熱拡散を防
止することができ、消光比等が低下することなく所望の
特性を得ることができるとともに、所望のドーピング濃
度や良好な鏡面を得ることができる、高品質な半導体装
置を得ることを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and it is possible to prevent unnecessary thermal diffusion of the dopant and obtain desired characteristics without lowering the extinction ratio and the like. At the same time, it is an object of the present invention to obtain a high-quality semiconductor device capable of obtaining a desired doping concentration and a good mirror surface.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体装
置は、基板と、基板に設けられ、電流が狭窄するための
電流狭窄手段と、電流狭窄手段上に設けられた、Beを
ドープしたInPクラッド層と、InPクラッド層上に
設けられ、Zn及びBeをドープしたInGaAsコン
タクト層と、を備えたものである。
According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device, a substrate, a current constricting means provided on the substrate for constricting a current, and a Be-doped InP provided on the current constricting means. A cladding layer and an InGaAs contact layer provided on the InP cladding layer and doped with Zn and Be are provided.

【0011】また、InGaAsコンタクト層は、Zn
及びBeを共にそれぞれ所定の濃度でドープしたInG
aAs層から構成する。
The InGaAs contact layer is made of Zn.
And InG doped with Be and Be at a predetermined concentration.
It is composed of an aAs layer.

【0012】また、InGaAsコンタクト層は、Be
をドープしたInGaAs層から構成されて、InPク
ラッド層上に設けられた第一の層と、Znをドープした
InGaAs層から構成されて、その第一の層上に設け
られた第二の層と、を備えている。
The InGaAs contact layer is made of Be.
A first layer formed of an InGaAs layer doped with Zn and provided on the InP clad layer, and a second layer formed of an InGaAs layer doped with Zn and provided on the first layer. , Are provided.

【0013】さらに、InGaAsコンタクト層中のB
eの濃度を3×1018cm-3以下にする。
Further, B in the InGaAs contact layer
The concentration of e is 3 × 10 18 cm −3 or less.

【0014】また、第二の層の厚さt(μm)と、第二
の層中のZnの濃度〔Zn〕(cm-3)とが、第一の層中
のBeの濃度(cm-3)を〔Be〕(cm-3)とすると、次
式 〔Zn〕t+〔Be〕(1−t)=1×1015(cm-2) を満たすようにする。
The thickness t (μm) of the second layer and the Zn concentration [Zn] (cm −3 ) in the second layer are the Be concentration (cm ) in the first layer. 3 ) is [Be] (cm −3 ), the following formula [Zn] t + [Be] (1-t) = 1 × 10 15 (cm −2 ) is satisfied.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

実施の形態1.本発明の半導体装置は、後述する独自に
行った実験結果を基にして、図1に示すようなヘテロ接
合構造を備えるとともに、図6に示すが如くEA外部変
調器10とDFB−LD9とを集積して構成したもので
ある。
Embodiment 1. The semiconductor device of the present invention is provided with a heterojunction structure as shown in FIG. 1 based on the result of an independent experiment described later, and also has an EA external modulator 10 and a DFB-LD 9 as shown in FIG. It is an integrated structure.

【0016】本発明の半導体装置の構成について説明す
る前に、まずはじめに、その独自に行った実験結果につ
いて説明する。1×1019cm-3程度のZnがドープさ
れているp型InGaAsコンタクト層6からの下層へ
のZn拡散を防ぐために、ドーパントとして、拡散が小
さいと期待されるBeをZnの代わりに用いることを考
え、有機金属気相成長法(Metal-organic Chemical Vap
or Deposition:MOCVD)によるInP系結晶への
ビスメチルシクロペンタジエニルベリリウム(Be(CH3C5
H4)2:Cp2Be)によるBeドーピングの実験を行い、p
型InPクラッド層5の仕様7×1017cm-3とp型In
GaAsコンタクト層6の仕様1×1019cm-3を満たす
かどうかを調べた。その結果、p型InPクラッド層5
については仕様を満たす高品質のものが得られることが
わかったが、一方、p型InGaAsコンタクト層6に
ついては仕様は満たすものの、約4×1018cm-3以上の
ドーピングで白濁してしまい表面状態を悪くすることが
わかった。この時点で単にZnをBeに変更するだけで
はだめなことが理解できた。また、この実験により、B
eはZnをドープした層には拡散するがそれ以外の層に
はほとんど拡散しないことも確認できた。
Before describing the structure of the semiconductor device of the present invention, first, the results of an experiment conducted independently will be described. In order to prevent Zn diffusion from the p-type InGaAs contact layer 6 doped with Zn of about 1 × 10 19 cm −3 to the lower layer, Be, which is expected to have small diffusion, is used as a dopant instead of Zn. In consideration of the metal-organic chemical vapor deposition method.
or Deposition: MOCVD) to bis-methylcyclopentadienyl beryllium (Be (CH 3 C 5
Be doping experiment with H 4 ) 2 : Cp 2 Be)
Type InP clad layer 5 specification 7 × 10 17 cm -3 and p type In
It was investigated whether or not the specifications of the GaAs contact layer 6 satisfy 1 × 10 19 cm −3 . As a result, the p-type InP clad layer 5
It was found that a high quality product satisfying the specifications can be obtained, while the p-type InGaAs contact layer 6 satisfies the specifications, but becomes cloudy due to doping of about 4 × 10 18 cm −3 or more. It turned out to make things worse. At this point, it was understood that simply changing Zn to Be was not enough. In addition, by this experiment, B
It was also confirmed that e diffuses into the Zn-doped layer but hardly diffuses into other layers.

【0017】次に、本発明の半導体装置の構成について
説明する。図1に示した本発明の実施の形態において、
図6の従来例と異なる点は、Znをドープしたp型In
Pクラッド層5の代わりにBeをドープしたBeドープ
p型InPクラッド層11を用いたことと、Znをドー
プしたp型InGaAsコンタクト層6の代わりに、Z
nとBeとを共にドープしたp型InGaAsコンタク
ト層12を用いたこととの2点である。他の構造につい
ては、図6の従来例と同じであるため、図6を参照し、
ここではその説明を省略する。
Next, the structure of the semiconductor device of the present invention will be described. In the embodiment of the present invention shown in FIG. 1,
The difference from the conventional example of FIG. 6 is that p-type In doped with Zn is used.
A Be-doped p-type InP clad layer 11 doped with Be was used instead of the P-clad layer 5, and Z was used instead of the p-type InGaAs contact layer 6 doped with Zn.
The use of a p-type InGaAs contact layer 12 doped with both n and Be is two points. Since the other structure is the same as the conventional example of FIG. 6, refer to FIG.
The description is omitted here.

【0018】この実施の形態においては、BeドープI
nPクラッド層11のキャリア濃度は仕様通りの7×1
17cm-3としている。また、Be及びZnを共にドープ
したInGaAsコンタクト層12のキャリア濃度も仕
様通りの1×1019cm-3とするが、その中味は、Be濃
度が約3×1018cm-3で、Zn濃度が7×1018cm-3
している。これは、上述した実験結果から、Be濃度が
約4×1018cm-3以上のドーピングでは白濁してしまっ
て表面状態を悪くすることがわかったため、Beの濃度
を、白濁を起こさない最大値である約3×1018cm-3
抑えるようにして、良好な鏡面を得るようにしたもので
ある。また、拡散を起こすZnの含有量を低減させ、拡
散の少ないBeをできるだけ多く用いるようにしたの
で、ドーパントの熱拡散を防止抑制することができ、ド
ーパントの熱拡散による侵入によって起こる消光比の低
下等を防止することができ、所望の特性を得ることがで
きる。
In this embodiment, Be-doped I
The carrier concentration of the nP clad layer 11 is 7 × 1 as specified.
It is set to 0 17 cm -3 . Further, the carrier concentration of the InGaAs contact layer 12 doped with both Be and Zn is set to 1 × 10 19 cm −3 as specified, but the content is that the Be concentration is about 3 × 10 18 cm −3 and the Zn concentration is about 3 × 10 18 cm −3. Is 7 × 10 18 cm -3 . From the above experimental results, it was found that doping with Be concentration of about 4 × 10 18 cm −3 or more causes cloudiness and deteriorates the surface condition. Therefore, the Be concentration is set to the maximum value that does not cause cloudiness. That is, about 3 × 10 18 cm -3 is suppressed to obtain a good mirror surface. Further, since the content of Zn causing diffusion is reduced and the amount of Be with less diffusion is used as much as possible, the thermal diffusion of the dopant can be prevented and suppressed, and the extinction ratio lowers due to the penetration of the dopant due to the thermal diffusion. And the like, and desired characteristics can be obtained.

【0019】また、この実施の形態においては、EA外
部変調器10とDFB−LD9との間の電気的アイソレ
ーションの改善のために、図6の従来例と同様に、電流
狭窄構造をp/S.I./n/S.I./n構造から構成す
るようにしたので、p型BeドープInPクラッド層1
1とn型InPホールトラップ層3との間の容量C1
低減させて、EA外部変調器10に印加した信号がn型
InPホールトラップ層3を介してDFB−LD9側に
漏洩するのを抑えることができ、かつ、図6の従来例と
異なり、上述したように、ドーパントの熱拡散を防止す
ることができるので、所望な良好なデバイス特性を得る
ことができる。
Further, in this embodiment, in order to improve the electrical isolation between the EA external modulator 10 and the DFB-LD 9, the current confinement structure is p / p as in the conventional example of FIG. Since it is configured to have the SI / n / SI / n structure, the p-type Be-doped InP cladding layer 1
1 and the capacitance C 1 between the n-type InP hole trap layer 3 and the signal applied to the EA external modulator 10 leaks to the DFB-LD 9 side through the n-type InP hole trap layer 3. This can be suppressed, and unlike the conventional example shown in FIG. 6, thermal diffusion of the dopant can be prevented as described above, so that desired favorable device characteristics can be obtained.

【0020】本発明のこの実施の形態によれば、上述し
たような構造にして、BeドープInPクラッド層11
と、ZnとBeとをドープしたInGaAsコンタクト
層12を用いるようにしたので、ドーパントの不要な熱
拡散を防止することができ、ドーパントの熱拡散によっ
て起こる消光比の低下等を防止することができ、所望の
特性を得ることができるとともに、所望のドーピング濃
度や良好な鏡面を得ることができ、高品質を保ったまま
熱拡散を防止することができる高品質な半導体装置を得
ることができる。
According to this embodiment of the present invention, the Be-doped InP cladding layer 11 has the structure as described above.
Since the InGaAs contact layer 12 doped with Zn and Be is used, unnecessary thermal diffusion of the dopant can be prevented, and the extinction ratio can be prevented from lowering due to the thermal diffusion of the dopant. It is possible to obtain a high-quality semiconductor device that can obtain desired characteristics, obtain a desired doping concentration and a good mirror surface, and prevent thermal diffusion while maintaining high quality.

【0021】実施の形態2.本発明の他の実施の形態の
一例を図2に示す。図2に示した実施の形態のヘテロ接
合構造において、図1の実施の形態1との相違点は、B
e及びZnをともにドープした図1のp型InGaAs
コンタクト層12の代わりに、BeをドープしたInG
aAs層から構成されて、BeドープInPクラッド層
11上に設けられたp型InGaAsコンタクト層12
aa(第一の層)と、ZnをドープしたInGaAs層
から構成されて、上記のp型InGaAsコンタクト層
12aa(第一の層)上に設けられたp型InGaAs
コンタクト層12ab(第二の層)との二層から構成さ
れたp型InGaAsコンタクト層12aを用いた点で
ある。他の構造については図1の実施の形態1と同様で
あるためここではその説明を省略する。
Embodiment 2 FIG. An example of another embodiment of the present invention is shown in FIG. In the heterojunction structure of the embodiment shown in FIG. 2, the difference from the first embodiment of FIG.
p-type InGaAs of FIG. 1 doped with both e and Zn
InG doped with Be instead of the contact layer 12
p-type InGaAs contact layer 12 formed of aAs layer and provided on Be-doped InP clad layer 11
p-type InGaAs formed on the p-type InGaAs contact layer 12aa (first layer), which is composed of an aa (first layer) and a Zn-doped InGaAs layer.
This is the point that the p-type InGaAs contact layer 12a composed of two layers including the contact layer 12ab (second layer) is used. Since other structures are the same as those of the first embodiment shown in FIG. 1, the description thereof will be omitted here.

【0022】このような構成にすると、エピタキシャル
成長中の熱印加によって最上層のZnをドープしたp型
InGaAsコンタクト層12abとその直下のBeを
ドープしたInGaAsコンタクト層12aaとの間で
ZnとBeとの相互拡散が起こる。図3および図4は、
それぞれ、熱拡散前及び熱拡散後の各層におけるZnと
Beの濃度プロファイルを示したものである。図4から
わかるように、Znをドープしたp型InGaAsコン
タクト層12abとBeをドープしたInGaAsコン
タクト層12aaとの間では相互拡散が起こるが、Be
をドープしたInPクラッド層11へは拡散していな
い。このように、BeがZnをドープした層には拡散す
るが、それ以外の層には拡散しないということは、上述
したように、上記の実験結果においても確認されている
通りである。
With such a structure, Zn and Be are formed between the uppermost Zn-doped p-type InGaAs contact layer 12ab and the Be-doped InGaAs contact layer 12aa immediately below the uppermost Zn-doped InGaAs contact layer 12ab by heat application during epitaxial growth. Mutual diffusion occurs. FIG. 3 and FIG.
The respective concentration profiles of Zn and Be in the respective layers before and after thermal diffusion are shown. As can be seen from FIG. 4, interdiffusion occurs between the Zn-doped p-type InGaAs contact layer 12ab and the Be-doped InGaAs contact layer 12aa.
Does not diffuse into the InP clad layer 11 doped with. Thus, Be diffuses into the Zn-doped layer, but does not diffuse into the other layers, as described above, as confirmed by the above experimental results.

【0023】一般に、p型InGaAsコンタクト層は
1μm厚程度が適当であるため、この実施の形態におい
ても、上述の2層12aa及び12abを合わせたp型
InGaAsコンタクト層12a全体の厚さを1μm程
度に形成する。また、p型InGaAsコンタクト層1
2aのキャリア濃度の仕様は上述したように1×1019
(cm-3)であるため、この場合の最低限必要なZn濃度
は、下記の(1)式のように規定することができる。 〔Zn〕t+〔Be〕(1−t)=1×1015(cm-2) ・・・ (1) ここで、〔Zn〕及び〔Be〕はそれぞれZnとBeの
濃度(cm-3)であり、tはZnをドープしたInGaA
sコンタクト層12abの厚さ(μm)である。
Generally, the p-type InGaAs contact layer is suitable to have a thickness of about 1 μm. Therefore, also in this embodiment, the total thickness of the p-type InGaAs contact layer 12a including the two layers 12aa and 12ab is about 1 μm. To form. In addition, the p-type InGaAs contact layer 1
The specification of the carrier concentration of 2a is 1 × 10 19 as described above.
Since it is (cm −3 ), the minimum required Zn concentration in this case can be defined by the following equation (1). [Zn] t + [Be] (1-t) = 1 × 10 15 (cm −2 ) ... (1) where [Zn] and [Be] are the concentrations of Zn and Be (cm −3 ), respectively. And t is InGaA doped with Zn.
The thickness (μm) of the s contact layer 12ab.

【0024】図5に必要なZn濃度をtに対してプロッ
トしたものを示す。ここで、Be濃度〔Be〕について
は、上述の実験結果から約4×1018cm-3以上のドーピ
ングでは白濁してしまって表面状態を悪くすることがわ
かったため、Beの濃度を白濁を起こさない最大値であ
る〔Be〕=3×1018(cm-3)とする。このとき、例
えば、InGaAsコンタクト層6の厚みtがt=0.
5μmの場合は上記の(1)式よりZn濃度〔Zn〕は
〔Zn〕=1.7×1019cm-3と求められ、また、t=
0.3μmの場合は〔Zn〕=2.6×1019cm-3と求
められる。このように、これらの(1)式から得られる
組合せを用いるようにすれば良い。
FIG. 5 shows the necessary Zn concentration plotted against t. Here, regarding the Be concentration [Be], it was found from the above experimental results that it becomes cloudy with a doping of about 4 × 10 18 cm −3 or more and deteriorates the surface condition. The maximum value is [Be] = 3 × 10 18 (cm −3 ). At this time, for example, the thickness t of the InGaAs contact layer 6 is t = 0.
In the case of 5 μm, the Zn concentration [Zn] is calculated as [Zn] = 1.7 × 10 19 cm −3 from the above formula (1), and t =
In the case of 0.3 μm, [Zn] = 2.6 × 10 19 cm −3 is obtained. Thus, the combination obtained from these equations (1) may be used.

【0025】この実施の形態によれば、図1の実施の形
態1で用いたBe及びZnをともにドープしたp型In
GaAsコンタクト層12の代わりに、Beをドープし
たp型InGaAs層12aaとZnをドープしたp型
InGaAsコンタクト層12abとの二層構造からな
る層を用いるようにしたので、上記の実施の形態1と同
様の効果を得るとともに、最表面にのみZnがある構造
にしたので、ZnドープInGaAsコンタクト層12
abの成長中にのみZnが熱拡散するだけなので、MQ
W活性層8へのZnの拡散を確実に抑制でき、ドーパン
トの熱拡散によって起こる消光比の低下等を防止するこ
とができ、所望の特性を得ることができるとともに、所
望のドーピング濃度や良好な鏡面を得ることができ、高
品質な半導体装置を得ることができる。
According to this embodiment, p-type In doped with both Be and Zn used in Embodiment 1 of FIG. 1 is used.
Instead of the GaAs contact layer 12, a layer having a two-layer structure of a Be-doped p-type InGaAs layer 12aa and a Zn-doped p-type InGaAs contact layer 12ab is used. The Zn-doped InGaAs contact layer 12 has the same effects as the Zn-doped InGaAs contact layer 12 because the structure has Zn only on the outermost surface.
Since Zn only thermally diffuses during the growth of ab, MQ
Diffusion of Zn into the W active layer 8 can be surely suppressed, a decrease in extinction ratio or the like caused by thermal diffusion of a dopant can be prevented, desired characteristics can be obtained, and a desired doping concentration or a favorable doping concentration can be obtained. A mirror surface can be obtained, and a high quality semiconductor device can be obtained.

【0026】本発明は、以上説明したように構成されて
いるので、以下に記載されるような効果を奏する。
Since the present invention is constructed as described above, it has the following effects.

【0027】BeをドープしたInPクラッド層上に、
Zn及びBeをドープしたInGaAsコンタクト層を
設けることにより、拡散の小さいBeの含有量を増やし
て、Znの含有量を低減させたので、ドーパントの不要
な熱拡散を防止することができ、それにより、ドーパン
トの熱拡散によって起こる消光比の低下等を防止するこ
とができて、所望の特性を得ることができるとともに、
高品質を保ったまま熱拡散を防止することができる半導
体装置を得ることができる。
On the Be-doped InP clad layer,
By providing the InGaAs contact layer doped with Zn and Be, the content of Be with small diffusion was increased and the content of Zn was reduced, so that unnecessary thermal diffusion of the dopant can be prevented. In addition, it is possible to prevent a decrease in extinction ratio caused by thermal diffusion of a dopant and obtain desired characteristics, and
It is possible to obtain a semiconductor device capable of preventing thermal diffusion while maintaining high quality.

【0028】InGaAsコンタクト層をZn及びBe
をそれぞれ所定の濃度においてドープしたInGaAs
層から構成するようにしたので、上記の効果を奏すると
ともに、製造工程も容易である。
The InGaAs contact layer is made of Zn and Be.
InGaAs each doped with a predetermined concentration
Since it is composed of layers, the above-mentioned effects are exhibited and the manufacturing process is also easy.

【0029】InGaAsコンタクト層を、Beをドー
プしたInGaAs層から構成されて、InPクラッド
層上に設けられれた第一の層と、ZnをドープしたIn
GaAs層から構成されて、第一の層上に設けられた第
二の層とから構成するようにして、最表面にのみZnが
ある構造にしたので、ZnをドープしたInGaAs層
の成長中にのみZnが熱拡散するだけなので、活性層へ
のZnの拡散を確実に抑制でき、ドーパントの熱拡散に
よって起こる消光比の低下等を防止することができ、所
望の特性を得ることができ、高品質な半導体装置を得る
ことができる。
The InGaAs contact layer is composed of a Be-doped InGaAs layer and is provided on the InP clad layer, and a Zn-doped In layer.
Since the structure is composed of the GaAs layer and the second layer provided on the first layer, and the structure has Zn only on the outermost surface, during the growth of the Zn-doped InGaAs layer, Since only Zn thermally diffuses, it is possible to reliably suppress the diffusion of Zn into the active layer, prevent the extinction ratio from decreasing due to thermal diffusion of the dopant, and obtain desired characteristics. A high quality semiconductor device can be obtained.

【0030】また、InGaAsコンタクト層中のBe
の濃度を、白濁せずに良好な鏡面が得られる最大の値で
ある3×1018cm-3以下に抑えるようにしたので、良
好な鏡面を得ることができる。
Also, Be in the InGaAs contact layer
Since the concentration of 3 was suppressed to 3 × 10 18 cm −3 or less, which is the maximum value at which a good mirror surface can be obtained without clouding, a good mirror surface can be obtained.

【0031】さらに、第二の層の厚さt(μm)と、第
二の層中のZnの濃度〔Zn〕(cm-3)とが、第一の層
中のBeの濃度(cm-3)を〔Be〕(cm-3)とすると、
次式 〔Zn〕t+〔Be〕(1−t)=1×1015(cm-2) を満たすようにしたので、InGaAsコンタクト層の
仕様である、ドーパントの濃度1×1019(cm-3)及び
厚さ1μmを満たしながら、Znの拡散を抑制でき、そ
れにより、ドーパントの熱拡散によって起こる消光比の
低下等を防止することができ、所望の特性を得ることが
でき、高品質な半導体装置を得ることができる。
Furthermore, the thickness t (μm) of the second layer and the Zn concentration [Zn] (cm −3 ) in the second layer are the Be concentration (cm ) in the first layer. 3 ) is [Be] (cm -3 ),
Since the following formula [Zn] t + [Be] (1-t) = 1 × 10 15 (cm −2 ) is satisfied, the dopant concentration of 1 × 10 19 (cm −3) which is the specification of the InGaAs contact layer. ) And the thickness of 1 μm, the diffusion of Zn can be suppressed, whereby the extinction ratio can be prevented from lowering due to thermal diffusion of the dopant, and desired characteristics can be obtained, and a high-quality semiconductor can be obtained. The device can be obtained.

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

【図1】 本発明の実施の形態1による半導体装置のヘ
テロ接合構造を示した部分拡大断面図である。
FIG. 1 is a partially enlarged cross-sectional view showing a heterojunction structure of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の実施の形態2による半導体装置のヘ
テロ接合構造を示した部分拡大断面図である。
FIG. 2 is a partial enlarged cross-sectional view showing a heterojunction structure of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図3】 図2の構造における熱拡散前のZn及びBe
のプロファイルを示すSIMS測定によるグラフを示し
た図である。
3 is Zn and Be before thermal diffusion in the structure of FIG.
It is the figure which showed the graph by SIMS measurement which shows the profile of FIG.

【図4】 図2の構造における熱拡散後のZn及びBe
のプロファイルを示すSIMS測定によるグラフを示し
た図である。
4 is Zn and Be after thermal diffusion in the structure of FIG.
It is the figure which showed the graph by SIMS measurement which shows the profile of FIG.

【図5】 図2の構造におけるZnドープInGaAs
層の厚さと必要なZn濃度との関係を示した図である。
5 is a Zn-doped InGaAs in the structure of FIG.
It is a figure showing the relation between layer thickness and required Zn concentration.

【図6】 従来の半導体装置を示した斜視図及び部分拡
大断面図である。
FIG. 6 is a perspective view and a partially enlarged cross-sectional view showing a conventional semiconductor device.

【図7】 従来の半導体装置におけるMQW吸収層の消
光比の不純物濃度依存性を示したグラフ図である。
FIG. 7 is a graph showing the impurity concentration dependence of the extinction ratio of the MQW absorption layer in the conventional semiconductor device.

【図8】 ZnをドープしたInPクラッド層と、ドー
プしていないMQW吸収層及び活性層とにおける、Zn
の拡散プロファイルを示すSIMS測定によるグラフを
示した図である。
FIG. 8 shows Zn in the InP clad layer doped with Zn and the undoped MQW absorption layer and active layer.
It is the figure which showed the graph by SIMS measurement which shows the diffusion profile of.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 Sドープn型InP基板、2,4 FeドープIn
P半絶縁性層、3 n型InPホールトラップ層、5
Znドープp型InPクラッド層、6 Znドープp型
InGaAsコンタクト層、7 MQW吸収層、8 M
QW活性層、9単一波長レーザダイオード(DFB−L
D)、10 EA外部変調噐、11Beドープp型In
Pクラッド層、12,12a p型InGaAsコンタ
クト層、12aa Beドープp型InGaAsコンタ
クト層、12ab Znドープp型InGaAsコンタ
クト層。
1 S-doped n-type InP substrate, 2,4 Fe-doped In
P semi-insulating layer, 3 n-type InP hole trap layer, 5
Zn-doped p-type InP clad layer, 6 Zn-doped p-type InGaAs contact layer, 7 MQW absorption layer, 8 M
QW active layer, 9 single wavelength laser diode (DFB-L
D) 10 EA external modulation, 11Be-doped p-type In
P clad layer, 12,12a p-type InGaAs contact layer, 12aa Be-doped p-type InGaAs contact layer, 12ab Zn-doped p-type InGaAs contact layer.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板と、 上記基板に設けられ、電流が狭窄するための電流狭窄手
段と、 上記電流狭窄手段上に設けられた、BeをドープしたI
nPクラッド層と、 上記InPクラッド層上に設けられ、Zn及びBeをド
ープしたInGaAsコンタクト層と、 を備えたことを特徴とする半導体装置。
1. A substrate, a current confinement means provided on the substrate for constricting a current, and a Be-doped I provided on the current confinement means.
A semiconductor device comprising an nP clad layer and an InGaAs contact layer provided on the InP clad layer and doped with Zn and Be.
【請求項2】 上記InGaAsコンタクト層が、 Zn及びBeをそれぞれ所定の濃度においてドープした
InGaAs層から構成されていることを特徴とする請
求項1記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the InGaAs contact layer comprises an InGaAs layer doped with Zn and Be at predetermined concentrations.
【請求項3】 上記InGaAsコンタクト層が、 BeをドープしたInGaAs層から構成されて、上記
InPクラッド層上に設けられた第一の層と、 ZnをドープしたInGaAs層から構成されて、上記
第一の層上に設けられた第二の層と、 を備えていることを特徴とする請求項1記載の半導体装
置。
3. The InGaAs contact layer comprises a Be-doped InGaAs layer, a first layer provided on the InP clad layer, and a Zn-doped InGaAs layer. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a second layer provided on the one layer.
【請求項4】 上記InGaAsコンタクト層に含まれ
るBeの濃度を3×1018cm-3以下としたことを特徴
とする請求項1ないし3のいずれかに記載の半導体装
置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the concentration of Be contained in the InGaAs contact layer is 3 × 10 18 cm −3 or less.
【請求項5】 上記第二の層の厚さt(μm)と、上記
第二の層中のZnの濃度〔Zn〕(cm-3)とが、上記第
一の層中のBeの濃度(cm-3)を〔Be〕(cm-3)とす
ると、次式 〔Zn〕t+〔Be〕(1−t)=1×1015(cm-2) を満たしていることを特徴とする請求項3または4記載
の半導体装置。
5. The thickness t (μm) of the second layer and the concentration [Zn] (cm −3 ) of Zn in the second layer are the concentration of Be in the first layer. When (cm −3 ) is [Be] (cm −3 ), the following formula [Zn] t + [Be] (1-t) = 1 × 10 15 (cm −2 ) is satisfied. The semiconductor device according to claim 3 or 4.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1400836A1 (en) * 2002-09-17 2004-03-24 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Waveguide-type semiconductor optical device and process of fabricating the same
US6734519B1 (en) 2002-10-21 2004-05-11 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Waveguide photodiode
JP2006005073A (en) * 2004-06-16 2006-01-05 Hitachi Cable Ltd Laser diode and epitaxial wafer therefor
JP2010157691A (en) * 2008-12-02 2010-07-15 Opnext Japan Inc Optical semiconductor device
JP2019009169A (en) * 2017-06-21 2019-01-17 国立研究開発法人情報通信研究機構 Semiconductor optical device, semiconductor light source, optical integrated circuit, and manufacturing method of semiconductor optical device

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1400836A1 (en) * 2002-09-17 2004-03-24 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Waveguide-type semiconductor optical device and process of fabricating the same
US6734519B1 (en) 2002-10-21 2004-05-11 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Waveguide photodiode
JP2004146408A (en) * 2002-10-21 2004-05-20 Mitsubishi Electric Corp Waveguide type photodiode and its manufacturing method
JP2006005073A (en) * 2004-06-16 2006-01-05 Hitachi Cable Ltd Laser diode and epitaxial wafer therefor
JP4534615B2 (en) * 2004-06-16 2010-09-01 日立電線株式会社 Epitaxial wafer for laser diode and laser diode
JP2010157691A (en) * 2008-12-02 2010-07-15 Opnext Japan Inc Optical semiconductor device
JP2019009169A (en) * 2017-06-21 2019-01-17 国立研究開発法人情報通信研究機構 Semiconductor optical device, semiconductor light source, optical integrated circuit, and manufacturing method of semiconductor optical device

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