JPH1012920A - Super luminescent diode and fabrication thereof - Google Patents

Super luminescent diode and fabrication thereof

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JPH1012920A
JPH1012920A JP16490596A JP16490596A JPH1012920A JP H1012920 A JPH1012920 A JP H1012920A JP 16490596 A JP16490596 A JP 16490596A JP 16490596 A JP16490596 A JP 16490596A JP H1012920 A JPH1012920 A JP H1012920A
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JP
Japan
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layer
semiconductor substrate
inp
waveguide
waveguide layer
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Application number
JP16490596A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshisada Sekiguchi
利貞 関口
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Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a nonreflective structure at the end face of a waveguide through a simple fabrication process. SOLUTION: An n-InP butter layer 12a, an InGaAsP waveguide layer 13, a p-InP clad layer 14a, and the like are formed on an n-InP substrate 11 to prepare an original wafer 22 and then a mesa stripe 15 is formed by etching. Subsequently, the mesa stripe 15 is embedded by a p-InP block layer 12b and an n-InP block layer 16 and a p-InP clad layer 14b and the like are grown on the upper surface thereof. When it is immersed into a hydrochloric acid based etching liquid after forming respective electrodes 19, 20, the InGaAsP is not etched and only the InP is etched. Consequently, the end face of the InGaAsP waveguide layer 13 projects from theend face of an element.

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、例えば、発光ダイ
オードやレーザダイオードの代替品として用いられる発
光デバイスの一つであるスーパールミネッセントダイオ
ード、および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 superluminescent diode which is one of light emitting devices used as a substitute for a light emitting diode or a laser diode, for example, and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】光ファイバを伝送路とする光通信システ
ムの光源として、従来より、発光ダイオード(Light Em
itting Diode)、半導体レーザ(Laser Diode )等が用
いられている。これに対して、近年、発光ダイオードに
比べて高出力であり、半導体レーザと異なるフラットな
波長帯域を持つスーパールミネッセンスダイオード(Su
per Luminescence Diode)が注目を集めている。スーパ
ールミネッセンスダイオードは、シングルモードファイ
バに結合可能であり、100MHz と変調帯域が広い、と
いう利点を持っている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a light emitting diode (Light Emitter) has been used as a light source of an optical communication system using an optical fiber as a transmission line.
An itting diode, a semiconductor laser (Laser Diode) and the like are used. On the other hand, in recent years, a super luminescence diode (Su) which has a higher output than a light emitting diode and has a flat wavelength band different from that of a semiconductor laser has been developed.
per Luminescence Diode) is attracting attention. The superluminescent diode has an advantage that it can be coupled to a single mode fiber and has a wide modulation band of 100 MHz.

【0003】スーパールミネッセンスダイオードは、発
光ダイオードと半導体レーザの中間に位置する発光デバ
イスである。つまり、スーパールミネッセンスダイオー
ドは発光ダイオードと異なり導波路構造を持ち、また、
半導体レーザと異なり共振器構造を持たないものであ
る。このため、スーパールミネッセンスダイオードの出
力光は、片方向のみ誘導放出による利得を受けた自然放
出光である。すなわち、スーパールミネッセンスダイオ
ードは、インコヒーレントで比較的高出力の光源である
と言える。また、導波路構造を持っているため、シング
ルモードファイバと高出力で結合することができる。I
−L特性は、閾値を持たないリニアな特性であり、1.
3μm帯で最大CW出力10mW程度のものが報告され
ている。また、波長特性は、FP(Fabry-Perot )共振
モードが存在しないためにフラットな特性であり、1.
3μm帯で3dB帯域幅が40nm程度のものが報告さ
れている。変調帯域については、誘導放出が光出力のほ
とんどを占めているため、発光ダイオードよりも広く1
00MHz 程度である。
[0003] A super luminescence diode is a light emitting device located between a light emitting diode and a semiconductor laser. In other words, a superluminescent diode has a waveguide structure unlike a light emitting diode,
Unlike a semiconductor laser, it does not have a resonator structure. For this reason, the output light of the superluminescence diode is spontaneous emission light that has gained by stimulated emission in only one direction. That is, it can be said that the superluminescent diode is an incoherent and relatively high-output light source. Further, since it has a waveguide structure, it can be coupled with a single mode fiber at high output. I
The -L characteristic is a linear characteristic having no threshold value.
It is reported that the maximum CW output is about 10 mW in the 3 μm band. The wavelength characteristics are flat because there is no FP (Fabry-Perot) resonance mode.
A 3 μm band having a 3 dB bandwidth of about 40 nm has been reported. For the modulation band, stimulated emission accounts for most of the light output, so it is wider than light emitting diodes.
It is about 00MHz.

【0004】スーパールミネッセンスダイオードの構造
は、半導体レーザの構造とほとんど同じであり、利得導
波路構造を持っている。ただし、FP共振モードを抑え
るために、導波路の端面に無反射対策が施されている。
図5は、導波路の端面に無反射処理を施したスーパール
ミネッセンスダイオードの代表的な例を示すものであ
る。
The structure of a superluminescent diode is almost the same as the structure of a semiconductor laser, and has a gain waveguide structure. However, in order to suppress the FP resonance mode, antireflection measures are taken on the end face of the waveguide.
FIG. 5 shows a typical example of a superluminescent diode in which an end face of a waveguide is subjected to a non-reflection treatment.

【0005】図5(a)は、斜め導波路構造の例であ
る。この構造は、導波路1aを端面2aに対して斜めに
形成することにより、端面2aでの反射光が導波路1a
へ結合するのを防ぐ、というものである。図5(b)
は、端面窓構造の例である。この構造は、端面2b付近
で導波路1bを無くしてしまうことにより、この窓部で
導波光が広がり端面2bで反射した光が導波路1bへ結
合するのを防ぐ、というものである。図5(c)は、曲
がり導波路構造の例である。この構造は、導波路1cに
強い曲がりを入れることにより、この部分で反射する光
を導波路1c外へ放出する、というものである。図5
(d)は、無反射コート構造の例である。この構造は、
誘電体多層膜や屈折率制御SiOx 膜を用いた無反射膜
3dを端面に形成することにより、反射光自体を抑制す
る、というものである。
FIG. 5A shows an example of an oblique waveguide structure. In this structure, by forming the waveguide 1a obliquely with respect to the end face 2a, light reflected on the end face 2a is
To prevent binding to FIG. 5 (b)
Is an example of an end window structure. This structure eliminates the waveguide 1b near the end face 2b, thereby preventing the guided light from spreading at this window portion and coupling the light reflected by the end face 2b into the waveguide 1b. FIG. 5C shows an example of a bent waveguide structure. In this structure, by making a strong bend in the waveguide 1c, light reflected at this portion is emitted to the outside of the waveguide 1c. FIG.
(D) is an example of a non-reflective coating structure. This structure
By forming a non-reflective film 3d using a dielectric multilayer film or a refractive index control SiO x film on the end face, the reflected light itself is suppressed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、スー
パールミネッセンスダイオードは、導波路端面の無反射
処理が欠かせないものである。しかしながら、従来のス
ーパールミネッセンスダイオードでは、いずれの無反射
構造のものも、主に結晶成長の前の工程に一般の半導体
レーザの製造工程とは別の工程を加える必要があり、製
造工程が複雑化する、という問題点を有していた。具体
的には、例えば図5(b)の端面窓構造の場合、端面付
近で導波路が存在しないことで通常とは異なる結晶面が
形成され、埋め込み成長の際にその部分で結晶を正常に
成長させるための条件が他の部分と著しく異なるため、
埋め込み成長を容易に行うことができなくなる。また、
埋め込み成長がうまくできなかった場合には、電流狭窄
構造が機能しなくなることもある。
As described above, a superluminescent diode requires an antireflection treatment of an end face of a waveguide. However, in the case of conventional superluminescent diodes, any antireflection structure requires a process that is different from a general semiconductor laser manufacturing process mainly in the process before crystal growth, which complicates the manufacturing process. Had the problem that Specifically, for example, in the case of the end face window structure shown in FIG. 5B, an unusual crystal plane is formed due to the absence of the waveguide near the end face, and the crystal is normally formed in that part during the buried growth. Because the conditions for growing are significantly different from other parts,
Buried growth cannot be performed easily. Also,
If the burying growth is not successful, the current confinement structure may not function.

【0007】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであって、簡単な製造工程で導波路端面の無
反射構造を実現することができるスーパールミネッセン
スダイオードおよびその製造方法を提供することを目的
とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and provides a superluminescence diode and a method for manufacturing the same, which can realize a non-reflection structure of a waveguide end face by a simple manufacturing process. The purpose is to:

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のスーパールミネッセントダイオードは、
以下の手段を採るものである。すなわち、第1導電型の
半導体基板と、半導体基板上に設けられた活性層を含む
導波路層と、導波路層上に設けられた第1導電型と反対
導電型である第2導電型のクラッド層と、半導体基板の
下方およびクラッド層の上方のそれぞれに設けられた電
極層、を有するスーパールミネッセントダイオードにお
いて、導波路層の端面を、光の導波方向でクラッド層お
よび半導体基板の端面より突出させたことを特徴として
いる。また、他の手段としては、導波路層の端面を、光
の導波方向でクラッド層および半導体基板の端面より窪
ませたことを特徴としている。この場合、前記導波路層
の材料としてInGaAsPを、前記クラッド層および
前記半導体基板の材料としてInPを用いることができ
る。また、導波路層の端面のうち少なくともいずれか一
方に無反射コーティング層を設けてもよい。
In order to achieve the above object, a superluminescent diode according to the present invention is provided.
The following measures are taken. That is, a semiconductor substrate of a first conductivity type, a waveguide layer including an active layer provided on the semiconductor substrate, and a second conductivity type opposite to the first conductivity type provided on the waveguide layer. In a superluminescent diode having a cladding layer and an electrode layer provided below and above the semiconductor substrate, respectively, the end face of the waveguide layer is formed such that the end faces of the cladding layer and the semiconductor substrate are aligned in the light guiding direction. It is characterized by projecting from the end face. Another feature is that the end face of the waveguide layer is depressed from the end faces of the cladding layer and the semiconductor substrate in the light waveguide direction. In this case, InGaAsP can be used as a material of the waveguide layer, and InP can be used as a material of the cladding layer and the semiconductor substrate. Further, an anti-reflection coating layer may be provided on at least one of the end faces of the waveguide layer.

【0009】また、本発明のスーパールミネッセントダ
イオードの製造方法は、以下の手段を採るものである。
すなわち、第1導電型の半導体基板と、半導体基板上に
設けられた活性層を含む導波路層と、導波路層上に設け
られた第1導電型と反対導電型である第2導電型のクラ
ッド層と、半導体基板の下方およびクラッド層の上方の
それぞれに設けられた電極層、を有するスーパールミネ
ッセントダイオードの製造方法において、InPからな
る半導体基板の上方にInGaAsPからなる導波路層
を形成する工程と、導波路層の上方にInPからなるク
ラッド層を形成する工程と、半導体基板の下方およびク
ラッド層の上方のそれぞれに電極層を形成する工程と、
前工程までで作製された基板全体を塩酸系のエッチング
液中に浸漬する工程、を有することを特徴としている。
また、他の手段としては、前記の塩酸系のエッチング液
中に浸漬する工程に代えて、基板全体を硫酸系のエッチ
ング液中に浸漬する工程、を有することを特徴としてい
る。
Further, a method for manufacturing a superluminescent diode according to the present invention employs the following means.
That is, a semiconductor substrate of a first conductivity type, a waveguide layer including an active layer provided on the semiconductor substrate, and a second conductivity type opposite to the first conductivity type provided on the waveguide layer. In a method for manufacturing a superluminescent diode having a clad layer and electrode layers provided below and above a semiconductor substrate, a waveguide layer made of InGaAsP is formed above a semiconductor substrate made of InP. Performing a step of forming a cladding layer made of InP above the waveguide layer; and forming an electrode layer below the semiconductor substrate and above the cladding layer, respectively.
A step of immersing the entire substrate manufactured in the preceding steps in a hydrochloric acid-based etching solution.
As another means, a step of immersing the entire substrate in a sulfuric acid-based etching solution is provided instead of the step of immersing the substrate in the hydrochloric acid-based etching solution.

【0010】本発明は、特に、導波路層の材料にInG
aAsP、クラッド層および半導体基板の材料にInP
を用いたInP系スーパールミネッセントダイオードに
おいて、塩酸系または硫酸系の各エッチング液によるI
nGaAsPとInPの選択性ウェットエッチングを利
用して、導波路層の端面をクラッド層および半導体基板
の端面より突出させたり、窪ませた構造とするものであ
る。こうすることにより、導波路層の端面を無反射構造
とすることができる。
[0010] The present invention particularly relates to a method for forming a waveguide layer using InG.
aP, InP for cladding layer and semiconductor substrate material
In an InP-based super luminescent diode using Pd, I
By using selective wet etching of nGaAsP and InP, the end face of the waveguide layer is made to protrude or be depressed from the end faces of the cladding layer and the semiconductor substrate. By doing so, the end face of the waveguide layer can have a non-reflection structure.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明の第1の実施の形態
を図1〜図3を参照して説明する。図1は本実施の形態
のスーパールミネッセントダイオード10を示す図であ
り、このスーパールミネッセントダイオード10は、導
波路層の材料にInGaAsP、その他の層および半導
体基板の材料にInPを用いたInP系スーパールミネ
ッセントダイオードであり、メサストライプ型のもので
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram showing a super luminescent diode 10 of the present embodiment. In this super luminescent diode 10, InGaAsP is used for a material of a waveguide layer and InP is used for materials of other layers and a semiconductor substrate. It is an InP-based super luminescent diode of a mesa stripe type.

【0012】図1(a)〜(c)に示すように、n−I
nP基板11(第1導電型の半導体基板)上に、n−I
nPバッファ層12a、InGaAsP導波路層13、
p−InPクラッド層14a(第2導電型のクラッド
層)が形成され、これらの層12、13、14aがメサ
ストライプ15を構成している。そして、メサストライ
プ15の側方は、下から順にp−InPブロック層12
b、n−InPブロック層16で埋め込まれており、こ
れらp−InPブロック層12b、n−InPブロック
層16により電流狭窄構造が構成されている。
As shown in FIGS. 1A to 1C, nI
On the nP substrate 11 (semiconductor substrate of the first conductivity type), n-I
nP buffer layer 12a, InGaAsP waveguide layer 13,
A p-InP cladding layer 14a (second conductivity type cladding layer) is formed, and these layers 12, 13, and 14a constitute a mesa stripe 15. The sides of the mesa stripe 15 are sequentially arranged from the bottom in the p-InP block layer 12.
b, the n-InP block layer 16 is embedded, and the p-InP block layer 12b and the n-InP block layer 16 constitute a current confinement structure.

【0013】さらに、その上方には、p−InPクラッ
ド層14b、p+ −InGaAsオーミックコンタクト
層18が積層されている。また、n−InP基板11の
下面にはn型下部電極層19が、p+ −InGaAsオ
ーミックコンタクト層18の上面にはp型上部電極層2
0がそれぞれ設けられている。なお、p+ −InGaA
sオーミックコンタクト層18は、高濃度のp型層を形
成することで電極層に対する良好なオーミックコンタク
トを得るためのものである。
Further, a p-InP cladding layer 14b and ap + -InGaAs ohmic contact layer 18 are laminated thereon. An n-type lower electrode layer 19 is provided on the lower surface of the n-InP substrate 11, and a p-type upper electrode layer 2 is provided on the upper surface of the p + -InGaAs ohmic contact layer 18.
0 is provided respectively. Note that p + -InGaAs
The s-ohmic contact layer 18 is for obtaining a good ohmic contact with the electrode layer by forming a high-concentration p-type layer.

【0014】また、InGaAsP導波路層13は、井
戸層とバリア層が交互に多層積層された多重量子井戸
(Multi Quantum Well、以下、MQWと記す)構造のI
nGaAsPからなる活性層(図示略)と、活性層の上
下を挟むi−InGaAsPからなる光閉じ込め層(図
示略)、で構成されている。そして、図1(a)、
(b)に示すように、InGaAsP導波路層13全体
の端面は、光の導波方向で素子の端面より突出し、滑ら
かに湾曲した形状になっている。
The InGaAsP waveguide layer 13 has an IW having a multi quantum well (hereinafter referred to as MQW) structure in which well layers and barrier layers are alternately stacked.
It comprises an active layer (not shown) made of nGaAsP, and a light confinement layer (not shown) made of i-InGaAsP sandwiching the upper and lower sides of the active layer. Then, FIG. 1 (a),
As shown in (b), the end face of the whole InGaAsP waveguide layer 13 protrudes from the end face of the element in the light guiding direction, and has a smoothly curved shape.

【0015】次に、上記構成のスーパールミネッセント
ダイオード10の製造方法を図2を用いて説明する。ま
ず、図2(a)に示すように、有機金属気相エピタキシ
ャル(Metal Organic Vapor Phase Epitaxy 、以下、M
OVPEと記す)法を用いて、n−InP基板11上に
n−InPバッファ層12a、活性層と光閉じ込め層か
らなるInGaAsP導波路層13、p−InPクラッ
ド層14a、p−InGaAsPキャップ層21を順次
積層した元ウェハ22を作製する。次に、図2(b)に
示すように、p−InGaAsPキャップ層21を除去
した後、全面にシリコン酸化膜23を形成する。このシ
リコン酸化膜23は、後でメサストライプ形成時のエッ
チングを行う際のエッチングマスクとなるものである。
Next, a method of manufacturing the super luminescent diode 10 having the above configuration will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 2A, Metal Organic Vapor Phase Epitaxy (hereinafter, referred to as M)
Using an OVPE method, an n-InP buffer layer 12a, an InGaAsP waveguide layer 13 including an active layer and an optical confinement layer, a p-InP cladding layer 14a, and a p-InGaAsP cap layer 21 Are sequentially stacked to produce an original wafer 22. Next, as shown in FIG. 2B, after removing the p-InGaAsP cap layer 21, a silicon oxide film 23 is formed on the entire surface. This silicon oxide film 23 serves as an etching mask when performing etching for forming the mesa stripe later.

【0016】そして、図2(c)に示すように、シリコ
ン酸化膜23の上面にフォトレジスト24を形成した
後、図2(d)に示すように、そのフォトレジスト24
をマスクとしてBOE(Buffered Oxide Etchant)、す
なわちHFとNH4F の緩衝液を用いてシリコン酸化膜
23をエッチングする。次に、フォトレジスト24を除
去した後、図2(e)に示すように、シリコン酸化膜2
3をマスクとしてp−InPクラッド層14a、InG
aAsP導波路層13、n−InPバッファ層12aを
メタノール中にBr2 を溶かした溶液を用いてエッチン
グすることにより、メサストライプ15を形成する。
After a photoresist 24 is formed on the upper surface of the silicon oxide film 23 as shown in FIG. 2C, the photoresist 24 is formed as shown in FIG.
Is used as a mask to etch the silicon oxide film 23 using BOE (Buffered Oxide Etchant), that is, a buffer solution of HF and NH 4 F. Next, after removing the photoresist 24, as shown in FIG.
3 as a mask, p-InP cladding layer 14a, InG
The mesa stripe 15 is formed by etching the aAsP waveguide layer 13 and the n-InP buffer layer 12a using a solution of Br 2 dissolved in methanol.

【0017】次に、図2(f)に示すように、MOVP
E法を用いて、メサストライプ15の側方にp−InP
ブロック層12b、n−InPブロック層16を順次成
長させることにより、メサストライプ15を埋め込む。
そして、シリコン酸化膜23を除去した後、さらに、図
2(g)に示すように、メサストライプ15およびn−
InPブロック層16の上面にp−InPクラッド層1
4b、p+ −InGaAsオーミックコンタクト層18
を成長させる。
Next, as shown in FIG.
Using the E method, p-InP
The mesa stripe 15 is buried by sequentially growing the block layer 12b and the n-InP block layer 16.
Then, after removing the silicon oxide film 23, as shown in FIG.
The p-InP cladding layer 1 is formed on the upper surface of the InP block layer 16.
4b, p + -InGaAs ohmic contact layer 18
Grow.

【0018】その後、図2(h)に示すように、スパッ
タ法または蒸着法を用いて、n−InP基板11の下面
にn型下部電極層19を、p+ −InGaAsオーミッ
クコンタクト層18の上面にp型上部電極層20をそれ
ぞれ形成する。なお、p型上部電極層20の材料として
は例えばAu−Zn合金とAuとの積層構造、n型下部
電極層19の材料としてはAu−Ge−Ni合金とAu
との積層構造等が用いられる。
Thereafter, as shown in FIG. 2 (h), an n-type lower electrode layer 19 is formed on the lower surface of the n-InP substrate 11 and a top surface of the p + -InGaAs ohmic contact layer 18 is formed by sputtering or vapor deposition. Then, a p-type upper electrode layer 20 is formed. The material of the p-type upper electrode layer 20 is, for example, a laminated structure of Au-Zn alloy and Au, and the material of the n-type lower electrode layer 19 is Au-Ge-Ni alloy and Au.
And the like.

【0019】次に、複数の素子が形成されたウェハを切
断してチップ化した後、そのチップを塩酸系のエッチン
グ液、例えば3HCl+H3PO4、または4HCl+H
2O中に浸漬する。ここで、塩酸系のエッチング液は、
InGaAsPの結晶をエッチングせず、InPの結晶
のみをエッチングするという選択性を持っているため、
エッチング後、InGaAsPで形成されている導波路
層が、InPで形成されているクラッド層、ブロック層
等に対して相対的に突出する形状となる。そして、実際
には、突出した導波路層の角部も若干エッチングされる
ため、導波路層の端面は滑らかに湾曲した面となる。こ
のようにして、図2(i)に示すような本実施の形態の
スーパールミネッセントダイオード10が完成する。な
お、実際には、p+ −InGaAsオーミックコンタク
ト層18もエッチングされない。
Next, after the wafer on which the plurality of elements are formed is cut into chips, the chips are etched with a hydrochloric acid-based etchant, for example, 3HCl + H 3 PO 4 or 4HCl + H.
Immerse in 2 O. Here, the hydrochloric acid-based etchant is
Since it has the selectivity of etching only the InP crystal without etching the InGaAsP crystal,
After the etching, the waveguide layer formed of InGaAsP has a shape that protrudes relatively to the cladding layer, the block layer, and the like formed of InP. In practice, the protruding corners of the waveguide layer are also slightly etched, so that the end faces of the waveguide layer are smoothly curved surfaces. Thus, the superluminescent diode 10 of the present embodiment as shown in FIG. 2 (i) is completed. Note that the p + -InGaAs ohmic contact layer 18 is not actually etched.

【0020】本実施の形態のスーパールミネッセントダ
イオード10によれば、InGaAsP導波路層13の
端面が素子の端面より突出し、しかも滑らかに湾曲した
面になっているため、導波路層13を伝播した光が端面
で反射して再度導波路層13に結合し、FP共振モード
が発生するのを防止することができる。また、図3は、
このスーパールミネッセントダイオードの光の出射角度
−光強度特性曲線を示す図である。この図に示すよう
に、導波路の方向に平行な角度に出射する光の強度が最
も高くなる。したがって、このスーパールミネッセント
ダイオード10を用いると、例えば光ファイバのような
他の光学素子との結合効率が向上する。
According to the superluminescent diode 10 of the present embodiment, the end face of the InGaAsP waveguide layer 13 protrudes from the end face of the element and has a smoothly curved surface. The reflected light is reflected at the end face and coupled to the waveguide layer 13 again, thereby preventing the occurrence of the FP resonance mode. Also, FIG.
FIG. 4 is a diagram illustrating a light emission angle-light intensity characteristic curve of the superluminescent diode. As shown in this figure, the intensity of light emitted at an angle parallel to the direction of the waveguide is highest. Therefore, when the superluminescent diode 10 is used, the coupling efficiency with another optical element such as an optical fiber is improved.

【0021】そして、製造方法においては、従来一般の
方法で素子を作製した後、塩酸系のエッチング液を用い
た選択性ウェットエッチングを行うだけで導波路層13
端面の無反射処理を行うことができるため、製造工程が
それ程複雑化することがなく、また、この工程を追加し
たことで不具合が生じることもない。したがって、本方
法によれば、上記のような優れた特性を持つスーパール
ミネッセントダイオードを簡単な製造工程で作製するこ
とができる。
In the manufacturing method, the waveguide layer 13 is formed only by performing selective wet etching using a hydrochloric acid-based etchant after fabricating the device by a conventional method.
Since the non-reflection treatment of the end face can be performed, the manufacturing process is not so complicated, and no trouble is caused by adding this process. Therefore, according to the present method, a superluminescent diode having the above excellent characteristics can be manufactured by a simple manufacturing process.

【0022】以下、本発明の第2の実施の形態を図4を
参照して説明する。図4は本実施の形態のスーパールミ
ネッセントダイオード25を示す図であり、このスーパ
ールミネッセントダイオード25は、導波路層の材料に
InGaAsP、その他の層および半導体基板の材料に
InPを用いたInP系スーパールミネッセントダイオ
ードである点、メサストライプ型のものである点は第1
の実施の形態と同様であり、導波路層端面の形状のみが
第1の実施の形態と異なっている。そこで、図4におい
て図1と共通の構成要素については同一の符号を付し、
詳細な説明は省略する。
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram showing a super luminescent diode 25 of the present embodiment. This super luminescent diode 25 uses InGaAsP for the material of the waveguide layer and InP for the materials of the other layers and the semiconductor substrate. The first point is that it is an InP-based super luminescent diode and the other is that it is a mesa stripe type.
This embodiment is the same as the first embodiment, and differs from the first embodiment only in the shape of the end face of the waveguide layer. Therefore, in FIG. 4, the same reference numerals are given to the same components as those in FIG.
Detailed description is omitted.

【0023】図4(a)〜(c)に示すように、n−I
nP基板11(第1導電型の半導体基板)上に、n−I
nPバッファ層12a、InGaAsP導波路層26、
p−InPクラッド層14a(第2導電型のクラッド
層)が形成され、これらの層12a、26、14aがメ
サストライプ15を構成している。そして、メサストラ
イプ15の側方は、下から順にp−InPブロック層1
2b、n−InPブロック層16で埋め込まれている。
さらに、その上方には、p−InPクラッド層14b、
+ −InGaAsオーミックコンタクト層18が積層
されている。また、n−InP基板11の下面にはn型
下部電極層19が、p+ −InGaAsオーミックコン
タクト層18の上面にはp型上部電極層20がそれぞれ
形成されている。
As shown in FIGS. 4A to 4C, nI
On the nP substrate 11 (semiconductor substrate of the first conductivity type), n-I
nP buffer layer 12a, InGaAsP waveguide layer 26,
A p-InP cladding layer 14a (cladding layer of the second conductivity type) is formed, and these layers 12a, 26, and 14a constitute a mesa stripe 15. Then, the sides of the mesa stripe 15 are p-InP block layers 1 in order from the bottom.
2b, embedded in the n-InP block layer 16.
Furthermore, a p-InP cladding layer 14b is provided above the
A p + -InGaAs ohmic contact layer 18 is stacked. An n-type lower electrode layer 19 is formed on the lower surface of the n-InP substrate 11, and a p-type upper electrode layer 20 is formed on the upper surface of the p + -InGaAs ohmic contact layer 18, respectively.

【0024】さらに、InGaAsP導波路層26は、
MQW構造のInGaAsPからなる活性層(図示略)
と、活性層の上下を挟むi−InGaAsPからなる光
閉じ込め層(図示略)で構成されている。そして、図4
(a)、(b)に示すように、InGaAsP導波路層
26全体の端面は滑らかに湾曲し、光の導波方向で素子
の端面より窪んだ形状になっている。
Further, the InGaAsP waveguide layer 26 comprises:
Active layer made of InGaAsP with MQW structure (not shown)
And a light confinement layer (not shown) made of i-InGaAsP sandwiching the upper and lower sides of the active layer. And FIG.
As shown in (a) and (b), the end face of the whole InGaAsP waveguide layer 26 is smoothly curved, and has a shape depressed from the end face of the element in the light waveguide direction.

【0025】本実施の形態のスーパールミネッセントダ
イオード25の製造方法に関して、元ウェハ作製工程か
らチップ化工程までは第1の実施の形態の製造方法と全
く同一である。そして、本実施の形態の場合、素子をチ
ップ化した後、硫酸系のエッチング液、例えば3H2
4+H22+H2O、またはH2SO4+H22+ 10
2O 中に浸漬する。ここで、硫酸系のエッチング液
は、第1の実施の形態で用いた塩酸系のエッチング液と
逆に、InPの結晶をエッチングせず、InGaAsP
の結晶のみをエッチングするという選択性を持っている
ため、InGaAsPで形成されている導波路層が、I
nPで形成されているクラッド層、ブロック層等に対し
て窪んだ形状となる。このようにして、本実施の形態の
スーパールミネッセントダイオード25が作製される。
The method of manufacturing the superluminescent diode 25 of the present embodiment is completely the same as the manufacturing method of the first embodiment from the step of forming the original wafer to the step of forming the chip. Then, in the case of this embodiment, after the device is formed into chips, a sulfuric acid-based etching solution, for example, 3H 2 S
O 4 + H 2 O 2 + H 2 O or H 2 SO 4 + H 2 O 2 +10
Immerse in H 2 O. Here, unlike the hydrochloric acid-based etchant used in the first embodiment, the sulfuric-acid-based etchant does not etch the InP crystal, but is formed of InGaAsP.
Has a selectivity of etching only the crystal of InGaAsP, the waveguide layer made of InGaAsP
It has a shape depressed with respect to the cladding layer, the block layer, and the like formed of nP. Thus, superluminescent diode 25 of the present embodiment is manufactured.

【0026】本実施の形態のスーパールミネッセントダ
イオード25によれば、InGaAsP導波路層26の
端面に滑らかに湾曲した窪みが設けられているため、第
1の実施の形態と同様、発光時のFP共振モードの発生
を防止することができる。そして、製造方法に関して
も、従来一般の方法で素子を作製した後、硫酸系のエッ
チング液を用いた選択性エッチングを行うだけで導波路
層26端面の無反射処理を行うことができるため、製造
工程がそれ程複雑化することがなく、また、この工程に
よる不具合が生じることもない。したがって、本実施の
形態においても、優れた特性を持つスーパールミネッセ
ントダイオードを簡単な製造工程で実現することができ
る。
According to the super luminescent diode 25 of the present embodiment, since a smoothly curved dent is provided on the end face of the InGaAsP waveguide layer 26, similar to the first embodiment, light emission during emission is achieved. The occurrence of the FP resonance mode can be prevented. Regarding the manufacturing method, the antireflection treatment of the end face of the waveguide layer 26 can be performed only by performing selective etching using a sulfuric acid-based etchant after fabricating the element by a conventional general method. The process is not so complicated, and no inconvenience is caused by this process. Therefore, also in the present embodiment, a superluminescent diode having excellent characteristics can be realized by a simple manufacturing process.

【0027】なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態
に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない
範囲において種々の変更を加えることが可能である。例
えば上記第1、第2の実施の形態の構成に加えて、導波
路層13、26の端面を含む素子の端面を覆う無反射コ
ーティング層を設けてもよい。無反射コーティング層と
しては、従来一般の誘電体多層膜や屈折率制御SiOx
膜等を用いることができる。この無反射コーティング層
を設けることによって導波路層端面の無反射構造をより
確実なものとすることができる。なお、この無反射コー
ティング層は必ずしも素子の両端面に設ける必要はな
く、例えば、片側は高反射コーティング層として無反射
コーティング層側に光を出射させる構成としてもよい。
また、半導体基板側とクラッド層側の導電型を上記実施
の形態と逆にしたり、上記実施の形態のメサストライプ
構造に代えて、逆メサストライプ構造とすることもでき
る。
The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various changes can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in addition to the configurations of the first and second embodiments, an anti-reflection coating layer may be provided to cover the end surfaces of the elements including the end surfaces of the waveguide layers 13 and 26. As the anti-reflection coating layer, a conventional general dielectric multilayer film or a refractive index control SiO x
A film or the like can be used. By providing this anti-reflection coating layer, the anti-reflection structure at the end face of the waveguide layer can be made more reliable. The anti-reflection coating layer does not necessarily need to be provided on both end faces of the element. For example, one side may be configured as a high-reflection coating layer to emit light to the anti-reflection coating layer side.
Further, the conductivity types of the semiconductor substrate side and the cladding layer side may be reversed from those of the above-described embodiment, or an inverted mesa stripe structure may be used instead of the mesa stripe structure of the above-described embodiment.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
スーパールミネッセントダイオードは、導波路層の端面
が素子の端面より突出した形状、あるいは窪んだ形状と
なっているため、導波路層を伝播した光が端面で反射し
て再度導波路層に結合し、FP共振モードが発生するの
を防止することができる。そして、その製造方法におい
ては、従来一般の方法で素子を作製した後、塩酸系のエ
ッチング液または硫酸系のエッチング液を用いた選択性
ウェットエッチングを行うだけで導波路層端面の無反射
処理を行うことができる。そのため、製造工程がそれ程
複雑化することがなく、また、この工程を追加したこと
で不具合が生じることもない。したがって、本発明によ
れば、優れた特性を持つスーパールミネッセントダイオ
ードを簡単な製造工程で作製することができる。
As described above in detail, the superluminescent diode of the present invention has a shape in which the end face of the waveguide layer protrudes from the end face of the element or is depressed. It is possible to prevent the light propagated through the layer from being reflected at the end face and being coupled to the waveguide layer again, thereby preventing the occurrence of the FP resonance mode. Then, in the manufacturing method, after an element is manufactured by a conventional general method, the non-reflection treatment of the end face of the waveguide layer is performed only by performing selective wet etching using a hydrochloric acid-based etching solution or a sulfuric acid-based etching solution. It can be carried out. Therefore, the manufacturing process does not become so complicated, and no trouble occurs due to the addition of this process. Therefore, according to the present invention, a superluminescent diode having excellent characteristics can be manufactured by a simple manufacturing process.

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

【図1】 本発明の第1の実施の形態であるスーパール
ミネッセントダイオードを示す、(a)平面図、(b)
(a)のA−A線に沿う縦断面図、(c)(a)のB−
B線に沿う縦断面図、である。
FIG. 1A is a plan view showing a superluminescent diode according to a first embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 4A is a longitudinal sectional view taken along line AA, and FIG.
It is a longitudinal section along the B line.

【図2】 同、スーパールミネッセントダイオードの製
造工程を順を追って示すプロセスフロー図である。
FIG. 2 is a process flow chart showing the manufacturing steps of the superluminescent diode in order.

【図3】 同、スーパールミネッセントダイオードの光
の出射角度−強度特性曲線を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an emission angle-intensity characteristic curve of light of the superluminescent diode.

【図4】 本発明の第2の実施の形態であるスーパール
ミネッセントダイオードを示す、(a)平面図、(b)
(a)のC−C線に沿う縦断面図、(c)(a)のD−
D線に沿う縦断面図、である。
FIG. 4A is a plan view showing a superluminescent diode according to a second embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 4A is a longitudinal sectional view taken along the line CC, FIG.
It is a longitudinal section along the D line.

【図5】 従来のスーパールミネッセントダイオードに
おける端面の無反射構造の5つの形態を示す図である。
FIG. 5 is a view showing five modes of a non-reflection structure of an end face in a conventional superluminescent diode.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10,25…スーパールミネッセントダイオード、11
…n−InP基板(第1導電型の半導体基板)、12a
…n−InPバッファ層、12b…p−InPブロック
層、13,26…InGaAsP導波路層、14a,1
4b…p−InPクラッド層、15…メサストライプ、
16…n−InPブロック層、18…p + −InGaA
sオーミックコンタクト層、19…n型下部電極層、2
0…p型上部電極層、21…n−InGaAsPキャッ
プ層、22…元ウェハ、23…シリコン酸化膜、24…
フォトレジスト。
 10, 25 ... super luminescent diode, 11
... n-InP substrate (semiconductor substrate of the first conductivity type), 12a
... n-InP buffer layer, 12b ... p-InP block
Layers, 13, 26... InGaAsP waveguide layers, 14a, 1
4b: p-InP cladding layer, 15: mesa stripe,
16 ... n-InP block layer, 18 ... p +-InGaAs
s ohmic contact layer, 19... n-type lower electrode layer, 2
0 ... p-type upper electrode layer, 21 ... n-InGaAsP cap
Layer, 22: original wafer, 23: silicon oxide film, 24:
Photoresist.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1導電型の半導体基板と、該半導体基
板上に設けられた活性層を含む導波路層と、該導波路層
上に設けられた前記第1導電型と反対導電型である第2
導電型のクラッド層と、前記半導体基板の下方および前
記クラッド層の上方のそれぞれに設けられた電極層、を
有するスーパールミネッセントダイオードにおいて、 前記導波路層の端面が、光の導波方向で前記クラッド層
および前記半導体基板の端面より突出していることを特
徴とするスーパールミネッセントダイオード。
1. A semiconductor substrate of a first conductivity type, a waveguide layer including an active layer provided on the semiconductor substrate, and a conductivity type opposite to the first conductivity type provided on the waveguide layer. A certain second
In a superluminescent diode having a conductive cladding layer and electrode layers provided below the semiconductor substrate and above the cladding layer, respectively, the end face of the waveguide layer is arranged in a light-guiding direction. A superluminescent diode protruding from end surfaces of the cladding layer and the semiconductor substrate.
【請求項2】 第1導電型の半導体基板と、該半導体基
板上に設けられた活性層を含む導波路層と、該導波路層
上に設けられた前記第1導電型と反対導電型である第2
導電型のクラッド層と、前記半導体基板の下方および前
記クラッド層の上方のそれぞれに設けられた電極層、を
有するスーパールミネッセントダイオードにおいて、 前記導波路層の端面が、光の導波方向で前記クラッド層
および前記半導体基板の端面より窪んでいることを特徴
とするスーパールミネッセントダイオード。
2. A semiconductor substrate of a first conductivity type, a waveguide layer including an active layer provided on the semiconductor substrate, and a conductivity type opposite to the first conductivity type provided on the waveguide layer. A certain second
In a superluminescent diode having a conductive cladding layer and electrode layers provided below the semiconductor substrate and above the cladding layer, respectively, the end face of the waveguide layer is arranged in a light-guiding direction. A superluminescent diode, wherein the superluminescent diode is depressed from end faces of the cladding layer and the semiconductor substrate.
【請求項3】 請求項1または2に記載のスーパールミ
ネッセントダイオードにおいて、 前記導波路層の材料がInGaAsPであり、前記クラ
ッド層および前記半導体基板の材料がInPであること
を特徴とするスーパールミネッセントダイオード。
3. The super luminescent diode according to claim 1, wherein a material of said waveguide layer is InGaAsP, and a material of said cladding layer and said semiconductor substrate are InP. Luminescent diode.
【請求項4】 請求項1ないし3のいずれかに記載のス
ーパールミネッセントダイオードにおいて、 前記導波路層の端面のうち少なくともいずれか一方に、
無反射コーティング層が設けられたことを特徴とするス
ーパールミネッセントダイオード。
4. The superluminescent diode according to claim 1, wherein at least one of the end faces of the waveguide layer has:
A super luminescent diode, wherein a non-reflective coating layer is provided.
【請求項5】 第1導電型の半導体基板と、該半導体基
板上に設けられた活性層を含む導波路層と、該導波路層
上に設けられた前記第1導電型と反対導電型である第2
導電型のクラッド層と、前記半導体基板の下方および前
記クラッド層の上方のそれぞれに設けられた電極層、を
有するスーパールミネッセントダイオードの製造方法に
おいて、 InPからなる半導体基板の上方にInGaAsPから
なる導波路層を形成する工程と、 該導波路層の上方にInPからなるクラッド層を形成す
る工程と、 前記半導体基板の下方および前記クラッド層の上方のそ
れぞれに電極層を形成する工程と、 前工程までで作製された基板全体を塩酸系のエッチング
液中に浸漬する工程、を有することを特徴とするスーパ
ールミネッセントダイオードの製造方法。
5. A semiconductor substrate of a first conductivity type, a waveguide layer including an active layer provided on the semiconductor substrate, and a conductivity type opposite to the first conductivity type provided on the waveguide layer. A certain second
In a method for manufacturing a superluminescent diode having a conductive type cladding layer and electrode layers provided below and above the semiconductor substrate, respectively, the method comprises: forming InGaAsP above a semiconductor substrate comprising InP. Forming a waveguide layer; forming a cladding layer of InP above the waveguide layer; forming electrode layers below the semiconductor substrate and above the cladding layer, respectively. Immersing the entire substrate manufactured up to the step in a hydrochloric acid-based etchant.
【請求項6】 第1導電型の半導体基板と、該半導体基
板上に設けられた活性層を含む導波路層と、該導波路層
上に設けられた前記第1導電型と反対導電型である第2
導電型のクラッド層と、前記半導体基板の下方および前
記クラッド層の上方のそれぞれに設けられた電極層、を
有するスーパールミネッセントダイオードの製造方法に
おいて、 InPからなる半導体基板の上方にInGaAsPから
なる導波路層を形成する工程と、 該導波路層の上方にInPからなるクラッド層を形成す
る工程と、 前記半導体基板の下方および前記クラッド層の上方のそ
れぞれに電極層を形成する工程と、 前工程までで作製された基板全体を硫酸系のエッチング
液中に浸漬する工程、を有することを特徴とするスーパ
ールミネッセントダイオードの製造方法。
6. A semiconductor substrate of a first conductivity type, a waveguide layer including an active layer provided on the semiconductor substrate, and a conductivity type opposite to the first conductivity type provided on the waveguide layer. A certain second
In a method for manufacturing a superluminescent diode having a conductive type cladding layer and electrode layers provided below and above the semiconductor substrate, respectively, the method comprises: forming InGaAsP above a semiconductor substrate comprising InP. Forming a waveguide layer; forming a cladding layer of InP above the waveguide layer; forming electrode layers below the semiconductor substrate and above the cladding layer, respectively. Immersing the entire substrate manufactured up to the step in a sulfuric acid-based etchant.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010192601A (en) * 2009-02-17 2010-09-02 Anritsu Corp Semiconductor light emitting element and optical pulse tester using same

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