JPH1090635A - Flush type semiconductor optical element - Google Patents

Flush type semiconductor optical element

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JPH1090635A
JPH1090635A JP24294296A JP24294296A JPH1090635A JP H1090635 A JPH1090635 A JP H1090635A JP 24294296 A JP24294296 A JP 24294296A JP 24294296 A JP24294296 A JP 24294296A JP H1090635 A JPH1090635 A JP H1090635A
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JP
Japan
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layer
semiconductor optical
optical modulator
diffusion
core layer
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JP24294296A
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Japanese (ja)
Inventor
Naoto Yoshimoto
直人 吉本
Shinichi Matsumoto
信一 松本
Susumu Kondo
進 近藤
Etsuo Noguchi
悦男 野口
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance the performance and also the reliability of an optical element by inserting at least one layer of a diffusion control layer whose band gap is different from that of a core layer and a second clad layer in between the core layer and the second layer. SOLUTION: Diffusion control layers 25, 26 whose band gaps are different from those of a core layer 27 and a second clad layer 24 are inserted in between the core layer 27 and the second layer 24. Consequently, since the diffusing of Zn from the clad layer 24 suppresses a heteroboundary, the diffusing of Zn to the core layer 27 is remarkably reduced and the charactreristic of a flush type semiconductor optical modulator is never deteriorated by providing an Fe doped buried layer 30. As a result, the efficiency of quantum confining Schutalk effect is never reduced and also the performance such as light quenching ratio as an optical modulator is never deteriorated and, moreover, since a secular change due to moisture is negligibly small as compared with that of an element in which polyimide used conventionally heavily is buried, the reliability of this element is remarkably enhanced.

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】本発明は光通信に用いられる
埋め込み型半導体光変調器などの埋め込み型半導体光素
子に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an embedded semiconductor optical device such as an embedded semiconductor optical modulator used for optical communication.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体光変調器を埋め込み型とすること
は、高度の信頼性を確保する上で必要不可欠である。し
かも、高速の光変調を行なうためには、半導体光変調器
の容量を低減しなければならないから、埋め込み層には
半絶縁性を示すFeドープのInPが一般的に使用され
ている。
2. Description of the Related Art An embedded semiconductor optical modulator is indispensable for securing high reliability. Moreover, in order to perform high-speed optical modulation, the capacity of the semiconductor optical modulator must be reduced. Therefore, semi-insulating Fe-doped InP is generally used for the buried layer.

【0003】図5は従来の埋め込み型半導体光変調器を
示す断面図である。図に示すように、Siドープのn−
InPからなる半導体基板16の上にSiドープのn−
InPからなるクラッド層19、ノンドープのInGa
As/InAlAs系MQW(多重量子井戸;Multiple
-Quantum-Well)からなるコア層15、Znドープのp
−InPからなるクラッド層14、Znドープのp−I
nGaAsPからなるコンタクト層13、Znドープの
p−InGaAsからなるコンタクト層12がメサスト
ライプ構造に形成され、コンタクト層12の上面にp側
電極11が形成され、半導体基板16の裏面にn側電極
17が形成され、メサストライプ構造の側面がFeドー
プのInPからなる埋め込み層18により埋め込まれて
いる。
FIG. 5 is a sectional view showing a conventional embedded semiconductor optical modulator. As shown in the figure, Si-doped n-
On a semiconductor substrate 16 made of InP, a Si-doped n-
InP clad layer 19, undoped InGa
As / InAlAs MQW (Multiple Quantum Well; Multiple
-Quantum-Well) core layer 15, Zn-doped p
-InP cladding layer 14, Zn-doped p-I
A contact layer 13 made of nGaAsP and a contact layer 12 made of Zn-doped p-InGaAs are formed in a mesa stripe structure, a p-side electrode 11 is formed on the upper surface of the contact layer 12, and an n-side electrode 17 is formed on the back surface of the semiconductor substrate 16. Is formed, and the side surface of the mesa stripe structure is buried by the burying layer 18 made of Fe-doped InP.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般的
にクラッド層14に使用されているp形ドーパントであ
るZnと埋め込み層18のドーパントであるFeとが相
互に拡散する(ジャーナル オブ アプライド フィジ
ックス(Jounal of Applied Physics)69巻、186
2〜1865頁 1991年)。この結果、Znのコア
層15に向かう拡散が促進され、埋め込み型半導体光変
調器の特性が劣化するといった問題が生じている。特
に、コア層15がMQWからなる場合にはこの問題が深
刻であり、Znのコア層15への拡散のため、コア層1
5のMQWが混晶化してしまい、埋め込み型半導体光変
調器の特性を大幅に劣化させる要因となる。
However, Zn, which is a p-type dopant generally used for the cladding layer 14, and Fe, which is a dopant of the buried layer 18, diffuse into each other (see Journal of Applied Physics). of Applied Physics) 69, 186
2-1865, 1991). As a result, the diffusion of Zn toward the core layer 15 is promoted, and the characteristics of the buried semiconductor optical modulator deteriorate. This problem is particularly serious when the core layer 15 is made of MQW.
The MQW of No. 5 becomes a mixed crystal, which significantly deteriorates the characteristics of the embedded semiconductor optical modulator.

【0005】図6は図5に示した埋め込み型半導体光変
調器のFeとZnとの相互拡散の状態を示す断面図であ
る。図に示すように、ZnとFeとの相互拡散がクラッ
ド層14と埋め込み層18との間で生ずる。このため、
クラッド層14では空孔が多数発生し、Znが移動しや
すい状態となるから、Znが下方向に拡散してコア層1
5に入り込むと考えられる。
FIG. 6 is a sectional view showing the state of interdiffusion between Fe and Zn in the embedded semiconductor optical modulator shown in FIG. As shown, interdiffusion of Zn and Fe occurs between the cladding layer 14 and the buried layer 18. For this reason,
Since many holes are generated in the cladding layer 14 and Zn is easily moved, Zn diffuses downward and the core layer 1
5

【0006】図7は図5に示した埋め込み型半導体光変
調器のSIMS(2次イオン質量分析計)による分析の
結果を示すグラフであり、横軸が深さ、縦軸が分析した
元素のキャリア濃度を示している。このグラフからクラ
ッド層14からZnがコア層15に拡散していることが
わかる。
FIG. 7 is a graph showing the results of analysis of the embedded semiconductor optical modulator shown in FIG. 5 by SIMS (secondary ion mass spectrometer). The horizontal axis represents the depth, and the vertical axis represents the analyzed element. It shows the carrier concentration. This graph shows that Zn is diffused from the cladding layer 14 into the core layer 15.

【0007】図8は図5に示した埋め込み型半導体光変
調器の光吸収スペクトルの測定結果を示すグラフであ
る。このグラフから明らかなように、波長1.5μm付
近にエキシトンの吸収ピークがある。また、電界を印加
していくと、吸収のピークが長波長側に裾をひいてだれ
ていく。このようなバルク結晶でよくみられる裾だれ現
象は、コア層15がZnの拡散によって劣化したためと
考えられる。このため、1.55μmの波長域では、0
Vにおいても吸収端の裾がかかり、吸収による半導体光
変調器の光損失が大きくなるといった問題が起きる。さ
らに、コア層15のMQWの劣化に伴い、量子閉じ込め
シュタルク効果(QCSE)の効率も減少し、消光比な
ど光変調器としての性能を劣化させ、信頼性を劣化させ
る要因となる。
FIG. 8 is a graph showing the measurement results of the light absorption spectrum of the embedded semiconductor optical modulator shown in FIG. As is clear from this graph, there is an exciton absorption peak near a wavelength of 1.5 μm. Also, as the electric field is applied, the peak of absorption falls off toward the longer wavelength side. It is considered that the bottom drooping phenomenon often seen in such a bulk crystal is that the core layer 15 is deteriorated by the diffusion of Zn. Therefore, in the wavelength region of 1.55 μm, 0
Also at V, there is a problem that the bottom of the absorption edge is applied and the optical loss of the semiconductor optical modulator due to absorption increases. Further, as the MQW of the core layer 15 deteriorates, the efficiency of the quantum confined Stark effect (QCSE) also decreases, and the performance as an optical modulator such as the extinction ratio deteriorates, which becomes a factor of deteriorating the reliability.

【0008】以上述べたように、メサストライプ構造の
側面をFeドープのInPからなる埋め込み層18で埋
め込むことによって、Znがクラッド層14からコア層
15に拡散し、埋め込み型半導体光変調器の特性、信頼
性の劣化を招いた。
As described above, by burying the side surfaces of the mesa stripe structure with the buried layer 18 of Fe-doped InP, Zn diffuses from the cladding layer 14 into the core layer 15 and the characteristics of the buried type semiconductor optical modulator. , Resulting in deterioration of reliability.

【0009】本発明は上述の課題を解決するためになさ
れたもので、高性能でかつ信頼性の高い埋め込み型半導
体光素子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 has as its object to provide a high-performance and highly reliable embedded semiconductor optical device.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明においては、半導体基板上に第1の導電形を
有する第1のクラッド層、コア層、第2の導電形を有す
る第2のクラッド層および第2の導電形を有するコンタ
クト層がメサストライプ構造に形成され、上記メサスト
ライプ構造の側面が半絶縁性半導体結晶により埋め込ま
れている埋め込み型半導体光素子において、上記コア層
と上記第2のクラッド層との間に上記第2のクラッド層
および上記コア層とバンドギャップが異なる拡散抑制層
を少なくとも一層挿入する。
According to the present invention, a first cladding layer having a first conductivity type, a core layer having a first conductivity type, and a second cladding layer having a second conductivity type are provided on a semiconductor substrate. Wherein the cladding layer and the contact layer having the second conductivity type are formed in a mesa stripe structure, and a side surface of the mesa stripe structure is embedded with a semi-insulating semiconductor crystal. At least one diffusion suppressing layer having a band gap different from that of the second clad layer and the core layer is inserted between the second clad layer and the second clad layer.

【0011】この場合、上記拡散抑制層として少なくと
も第1の拡散抑制層と上記第1の拡散抑制層の直下の第
2の拡散抑制層とを挿入し、上記第2の拡散抑制層のバ
ンドギャップを上記第1の拡散抑制層のバンドギャップ
よりも大きくする。
In this case, at least a first diffusion suppression layer and a second diffusion suppression layer immediately below the first diffusion suppression layer are inserted as the diffusion suppression layer, and the band gap of the second diffusion suppression layer is reduced. Is made larger than the band gap of the first diffusion suppressing layer.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】図1は本発明に係る埋め込み型半
導体光変調器を示す断面図である。図に示すように、S
iドープのn−InPからなる半導体基板28の上にS
iドープのn−InPからなる第1のクラッド層31、
ノンドープのInGaAs/InAlAs系MQWから
なるコア層27、ノンドープのInPからなる拡散抑制
層26、ノンドープのInGaAsP(バンドギャップ
波長1.3μm組成)からなる拡散抑制層25、Znド
ープのp−InPからなる第2のクラッド層24、Zn
ドープのp−InGaAsPからなるコンタクト層2
3、ZnドープのP+−InGaAsからなるコンタク
ト層22がメサストライプ構造に形成され、コンタクト
層22の上面にAuZnNiからなるp側電極21が形
成され、半導体基板16の裏面にAuGeNiからなる
n側電極29が形成され、メサストライプ構造の側面が
FeドープのInPからなる埋め込み層30により埋め
込まれている。
FIG. 1 is a sectional view showing an embedded semiconductor optical modulator according to the present invention. As shown in FIG.
On a semiconductor substrate 28 made of i-doped n-InP, S
a first cladding layer 31 made of i-doped n-InP,
A core layer 27 made of non-doped InGaAs / InAlAs MQW, a diffusion suppression layer 26 made of non-doped InP, a diffusion suppression layer 25 made of non-doped InGaAsP (bandgap wavelength 1.3 μm composition), and a Zn-doped p-InP Second cladding layer 24, Zn
Contact layer 2 made of doped p-InGaAsP
3. A contact layer 22 made of Zn-doped P + -InGaAs is formed in a mesa stripe structure, a p-side electrode 21 made of AuZnNi is formed on the upper surface of the contact layer 22, and an n-side made of AuGeNi is formed on the back surface of the semiconductor substrate 16. An electrode 29 is formed, and the side surface of the mesa stripe structure is buried with a buried layer 30 made of InP doped with Fe.

【0013】つぎに、図1に示した埋め込み型半導体光
変調器の製造方法について説明する。まず、半導体基板
28の上に有機金属気相成長法(MOVPE)により、
クラッド層31、厚さ0.19μmのコア層27、拡散
抑制層26、拡散抑制層25、p形不純物濃度5×10
17cm-3、厚さ1.5μmのクラッド層24、p形不純
物濃度1×1018cm-3、厚さ0.1μmのコンタクト
層23およびp形不純物濃度2×1018cm-3、厚さ
0.2μmのコンタクト層22を順次成長する。この場
合、コア層27を厚さ12nmで0.5%伸張歪みのI
nGaAs井戸層と厚さ7nmで0.4%の圧縮歪みの
InAlAs障壁層とから構成し、繰り返し周期を10
とし、エキシトンのピーク波長を1.50μmとする。
Next, a method of manufacturing the embedded semiconductor optical modulator shown in FIG. 1 will be described. First, metal organic chemical vapor deposition (MOVPE) is performed on the semiconductor substrate 28.
Cladding layer 31, core layer 27 having a thickness of 0.19 μm, diffusion suppressing layer 26, diffusion suppressing layer 25, p-type impurity concentration 5 × 10
17 cm −3 , 1.5 μm thick cladding layer 24, p-type impurity concentration 1 × 10 18 cm −3 , 0.1 μm thick contact layer 23 and p-type impurity concentration 2 × 10 18 cm −3 , thickness A contact layer 22 having a thickness of 0.2 μm is sequentially grown. In this case, the core layer 27 is formed to have a thickness of 12 nm and an I.sub.
It comprises an nGaAs well layer and an InAlAs barrier layer having a thickness of 7 nm and a compressive strain of 0.4%, and a repetition period of 10 nm.
And the peak wavelength of the exciton is 1.50 μm.

【0014】つぎに、成長面上にSiO2膜をスパッタ
法により蒸着し、フォトリソグラフィおよびCF4とH2
との混合ガスによる反応性ドライエッチング法によりS
iO 2膜を選択的にエッチングすることにより、SiO2
膜からなるストライプ状のマスクを形成する。この場
合、光変調器の横モードが単一となるようにストライプ
状のマスクの幅を2μmとする。つぎに、CH4とH2
の混合ガスによる反応性ドライエッチング法により、半
導体基板28の途中までエッチングを行ない、メサスト
ライプ構造を形成する。つぎに、SiO2膜からなるス
トライプ状のマスクを選択成長用マスクとして、MOV
PE法によりメサストライプ構造の側面をすべて埋め込
み層30により埋め込む。つぎに、リフトオフ法と蒸着
法とによってコンタクト層22の上にp側電極21を形
成し、半導体基板28の裏面にn側電極29を形成し、
420℃で約20秒間合金処理を行なう。その後、ワイ
ヤボンディング用に金属電極としてAuを付ける。この
場合、P側電極21の大きさをストライプ部で300μ
m×2μm、パット部で40μm×30μmとする。
Next, the SiO 2 is grown on the growth surface.TwoSputter film
By photolithography and CFFourAnd HTwo
By reactive dry etching with a mixed gas of
iO TwoBy selectively etching the film, SiO 2Two
A stripe-shaped mask made of a film is formed. This place
If the optical modulator has a single transverse mode,
The width of the mask is 2 μm. Next, CHFourAnd HTwoWhen
The reactive dry etching method using a mixed gas of
Etching to the middle of the conductor substrate 28,
A lip structure is formed. Next, SiOTwoFilm made of film
MOV using a tripe-shaped mask as a selective growth mask
Embed all sides of mesa stripe structure by PE method
It is embedded by the only layer 30. Next, lift-off method and vapor deposition
The p-side electrode 21 is formed on the contact layer 22 by
Forming an n-side electrode 29 on the back surface of the semiconductor substrate 28;
Perform alloying at 420 ° C. for about 20 seconds. Then Wai
Au is attached as a metal electrode for back bonding. this
In this case, the size of the P-side electrode 21 is 300 μm in the stripe portion.
m × 2 μm, and 40 μm × 30 μm at the pad.

【0015】図1に示した埋め込み型半導体光変調器に
おいては、クラッド層24と拡散抑制層25との間、拡
散抑制層25と拡散抑制層26との間および拡散抑制層
26とコア層27との間にヘテロ界面が形成されるか
ら、クラッド層24からのZnの拡散が上記ヘテロ界面
を抑止されるので、コア層27へのZnの拡散は大幅に
低減され、埋め込み型半導体光変調器の特性はFeドー
プの埋め込み層30を設けることによって劣化すること
がない。このため、量子閉じ込めシュタルク効果の効率
が減少することがなく、消光比など光変調器としての性
能も劣化することがなく、信頼性を向上することができ
る。また、拡散抑制層25のInGaAsPのバンドギ
ャップは0.95eV、拡散抑制層26のInPのバン
ドギャップは1.35eV、コア層27のMQWの等価
的なバンドギャップ(InGaAs井戸層とInAlA
s障壁層とのバンドギャップをそれぞれの膜厚の値で重
み付け平均したバンドギャップ)は約1.1eVであ
る。したがって、拡散抑制層25と拡散抑制層26との
間のヘテロ界面の位置的に上部の拡散抑制層25のバン
ドギャップに対してその直下の拡散抑制層26のバンド
ギャップが大きく、この場合には拡散抑制層25と拡散
抑制層26との間のヘテロ界面でより一層効果的にZn
の拡散を抑制することができる。また、埋め込み層30
によりメサストライプ構造の側面を埋め込んでいるか
ら、光ファイバとの結合効率を大幅に改善することがで
き、また従来多用されているポリイミドによる埋め込み
に比べ、湿気等による経時変化を無視できるため、信頼
性を大幅に改善することができる。
In the buried semiconductor optical modulator shown in FIG. 1, between the cladding layer 24 and the diffusion suppressing layer 25, between the diffusion suppressing layer 25 and the diffusion suppressing layer 26, and between the diffusion suppressing layer 26 and the core layer 27. Is formed, the diffusion of Zn from the cladding layer 24 is suppressed at the hetero interface, so that the diffusion of Zn into the core layer 27 is greatly reduced, and the embedded semiconductor optical modulator is formed. Is not deteriorated by providing the buried layer 30 doped with Fe. Thus, the efficiency of the quantum confined Stark effect does not decrease, and the performance as an optical modulator such as the extinction ratio does not deteriorate, and the reliability can be improved. Further, the band gap of InGaAsP of the diffusion suppressing layer 25 is 0.95 eV, the band gap of InP of the diffusion suppressing layer 26 is 1.35 eV, and the MQW equivalent band gap of the core layer 27 (the InGaAs well layer and the InAlA
The band gap obtained by weighting and averaging the band gap with the s barrier layer by the value of each film thickness is about 1.1 eV. Therefore, the band gap of the diffusion suppression layer 26 immediately below the diffusion suppression layer 25 immediately above the hetero interface between the diffusion suppression layer 25 and the diffusion suppression layer 26 is large. Even more effectively at the hetero interface between the diffusion suppressing layer 25 and the diffusion suppressing layer 26, Zn
Can be suppressed. Also, the buried layer 30
The embedding of the side surface of the mesa stripe structure makes it possible to greatly improve the coupling efficiency with the optical fiber. Performance can be greatly improved.

【0016】図2は図1に示した埋め込み型半導体光変
調器のSIMSによる分析の結果を示すグラフである。
このグラフから明らかなように、コア層27のキャリア
濃度は低濃度でn形であり、従来の埋め込み型半導体光
変調器においては図7に示すようにコア層15がZnの
拡散によってp形化したのに対して、図1に示した埋め
込み型半導体光変調器においては、コア層27がZnの
拡散によってp形化していないことを示す。
FIG. 2 is a graph showing the result of SIMS analysis of the embedded semiconductor optical modulator shown in FIG.
As is clear from this graph, the carrier concentration of the core layer 27 is n-type at a low concentration, and in the conventional buried semiconductor optical modulator, the core layer 15 becomes p-type by diffusion of Zn as shown in FIG. On the other hand, in the buried type semiconductor optical modulator shown in FIG. 1, the core layer 27 does not become p-type due to the diffusion of Zn.

【0017】図3は図1に示した埋め込み型半導体光変
調器の光吸収スペクトルを示すグラフである。このグラ
フから明らかなように、波長1.5μm付近にエキシト
ンの吸収ピークがある。そして、埋め込みによる吸収ピ
ークの裾だれは見られず、1.55μmの波長域では、
0Vにおいて吸収端の裾がかかっておらず、従来の埋め
込み型半導体光変調器においては図8に示すように吸収
による素子の光損失が大きくなるといった問題があった
が、図1に示した埋め込み型半導体光変調器において
は、吸収による素子の光損失が大きくなるといった問題
はない。また、電界を印加していくと、吸収のピークが
長波長側にシフトしていくが、ピーク形状も従来(図
8)に比べればよく形状を維持し、強い量子閉じ込めシ
ュタルク効果が働いていることを示唆している。
FIG. 3 is a graph showing a light absorption spectrum of the embedded semiconductor optical modulator shown in FIG. As is clear from this graph, there is an exciton absorption peak near a wavelength of 1.5 μm. Then, no tail of the absorption peak due to the embedding is observed, and in the wavelength region of 1.55 μm,
At 0 V, the bottom of the absorption edge is not applied, and the conventional buried type semiconductor optical modulator has a problem that the optical loss of the element due to absorption is increased as shown in FIG. In the semiconductor light modulator, there is no problem that the optical loss of the element due to absorption is increased. Further, as the electric field is applied, the absorption peak shifts to the longer wavelength side, but the shape of the peak is maintained better than in the conventional case (FIG. 8), and the strong quantum confined Stark effect works. Suggest that.

【0018】図4は図1に示した埋め込み型半導体光変
調器の消光特性を示すグラフである。このグラフから明
らかなように、印加電圧2.4Vで25dBの消光比を
得た。この値は埋め込み構造を有しないハイメサ構造の
半導体光変調器と同等の値であり、図1に示した埋め込
み型半導体光変調器の有意性を示している。また、埋め
込み型半導体光変調器の挿入損失は4.0dBとハイメ
サ構造の半導体光変調器に比べて3dB近い改善を得る
ことができた。これは埋め込み構造を採用することで光
の界分布がひろがり、光ファイバーとの結合が改善した
ためである。
FIG. 4 is a graph showing the extinction characteristics of the embedded semiconductor optical modulator shown in FIG. As is clear from this graph, an extinction ratio of 25 dB was obtained at an applied voltage of 2.4 V. This value is equivalent to that of the semiconductor optical modulator having the high mesa structure without the embedded structure, and indicates the significance of the embedded semiconductor optical modulator shown in FIG. Also, the insertion loss of the embedded semiconductor optical modulator was 4.0 dB, which was an improvement close to 3 dB as compared with the semiconductor optical modulator having a high mesa structure. This is because the adoption of the buried structure broadens the field distribution of light and improves the coupling with the optical fiber.

【0019】なお、上述実施の形態においては、埋め込
み型半導体光素子が埋め込み型半導体光変調器である場
合について述べたが、埋め込み型半導体光素子が埋め込
み型半導体レーザ、埋め込み型半導体受光素子などの場
合にも本発明を適用することができる。また、上述実施
の形態においては、クラッド層24と拡散抑制層25と
の間、拡散抑制層25と拡散抑制層26との間および拡
散抑制層26とコア層27との間の3個所にヘテロ界面
を形成したが、埋め込み型半導体光変調器の特性に影響
のない限り、何個所のヘテロ界面を設けてもよい。ま
た、上述実施の形態においては、拡散抑制層としてノン
ドープのInPからなる拡散抑制層26、ノンドープの
InGaAsP(バンドギャップ波長1.3μm組成)
からなる拡散抑制層25を用いたが、InGaAs等の
他の半導体からなる拡散抑制層を用いてもよい。また、
上述実施の形態においては、InGaAs/InAlA
s系MQWからなるコア層27を有する埋め込み型半導
体光変調器について説明したが、コア層の材料、構造は
これに限定されるものではなく、MQWの材料としては
InGaAlAs/InAlAs系、GaAs/AlG
aAs系、InGaAsP/InP系、InGaAs/
InGaAsP系などを用いることができ、またMQW
以外のバルク構造のコア層を用いてもよい。また、上述
実施の形態においては、半導体基板としてSiドープの
n−InPからなる半導体基板28を用いたが、ノンド
ープのInPからなる半導体基板等を用いてもよい。
In the above embodiment, the case where the buried semiconductor optical device is a buried semiconductor optical modulator has been described. However, the buried semiconductor optical device may be a buried semiconductor laser, a buried semiconductor light receiving device, or the like. The present invention can be applied to such cases. In the above-described embodiment, heterostructures are provided at three places between the cladding layer 24 and the diffusion suppressing layer 25, between the diffusion suppressing layer 25 and the diffusion suppressing layer 26, and between the diffusion suppressing layer 26 and the core layer 27. Although the interface is formed, any number of hetero interfaces may be provided as long as the characteristics of the embedded semiconductor optical modulator are not affected. Further, in the above embodiment, the diffusion suppressing layer 26 made of non-doped InP as the diffusion suppressing layer, the non-doped InGaAsP (band gap wavelength 1.3 μm composition)
Although the diffusion suppressing layer 25 made of GaAs is used, a diffusion suppressing layer made of another semiconductor such as InGaAs may be used. Also,
In the above embodiment, InGaAs / InAlA
Although the buried semiconductor optical modulator having the core layer 27 made of s-based MQW has been described, the material and structure of the core layer are not limited thereto, and the material of the MQW may be InGaAlAs / InAlAs, GaAs / AlG
aAs-based, InGaAsP / InP-based, InGaAs /
InGaAsP-based or the like can be used.
A core layer having a bulk structure other than the above may be used. In the above embodiment, the semiconductor substrate 28 made of n-InP doped with Si is used as the semiconductor substrate, but a semiconductor substrate made of non-doped InP may be used.

【0020】[0020]

【発明の効果】本発明に係る埋め込み型半導体光素子に
おいては、クラッド層の第2の導電形ドーパントの拡散
がクラッド層と拡散抑制層との間のヘテロ界面で抑止さ
れるから、コア層への第2の導電形ドーパントの拡散が
大幅に低減されるので、性能、信頼性を向上することが
できる。
In the buried semiconductor optical device according to the present invention, the diffusion of the second conductivity type dopant in the cladding layer is suppressed at the hetero interface between the cladding layer and the diffusion suppressing layer. Since the diffusion of the second conductivity type dopant is greatly reduced, performance and reliability can be improved.

【0021】また、拡散抑制層として少なくとも第1の
拡散抑制層と第1の拡散抑制層の直下の第2の拡散抑制
層とを挿入し、第2の拡散抑制層のバンドギャップを第
1の拡散抑制層のバンドギャップよりも大きくしたとき
には、第1の拡散抑制層と第2の拡散抑制層との間のヘ
テロ界面においてより一層効果的にクラッド層の第2の
導電形ドーパントの拡散を抑止することができる。
Further, at least a first diffusion suppression layer and a second diffusion suppression layer immediately below the first diffusion suppression layer are inserted as diffusion suppression layers, and the band gap of the second diffusion suppression layer is set to the first diffusion suppression layer. When the band gap is made larger than the band gap of the diffusion suppressing layer, the diffusion of the second conductivity type dopant in the cladding layer is more effectively suppressed at the hetero interface between the first diffusion suppressing layer and the second diffusion suppressing layer. can do.

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

【図1】本発明に係る埋め込み型半導体光変調器を示す
断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing an embedded semiconductor optical modulator according to the present invention.

【図2】図1に示した埋め込み型半導体光変調器のSI
MSによる分析の結果を示すグラフである。
FIG. 2 shows the SI of the embedded semiconductor optical modulator shown in FIG.
4 is a graph showing the results of analysis by MS.

【図3】図1に示した埋め込み型半導体光変調器の光吸
収スペクトルを示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a light absorption spectrum of the embedded semiconductor optical modulator shown in FIG.

【図4】図1に示した埋め込み型半導体光変調器の消光
特性を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing extinction characteristics of the embedded semiconductor optical modulator shown in FIG.

【図5】従来の埋め込み型半導体光変調器を示す断面図
である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a conventional embedded semiconductor optical modulator.

【図6】図5に示した埋め込み型半導体光変調器のFe
とZnとの相互拡散の状態を示す断面図である。
FIG. 6 shows an example of the embedded semiconductor optical modulator shown in FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state of mutual diffusion between Zn and Zn.

【図7】図5に示した埋め込み型半導体光変調器のSI
MSによる分析の結果を示すグラフである。
FIG. 7 shows the SI of the embedded semiconductor optical modulator shown in FIG.
4 is a graph showing the results of analysis by MS.

【図8】図5に示した埋め込み型半導体光変調器の光吸
収スペクトルの測定結果を示すグラフである。
8 is a graph showing a measurement result of a light absorption spectrum of the embedded semiconductor optical modulator shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

22…コンタクト層 23…コンタクト層 24…第2のクラッド層 25…拡散抑制層 26…拡散抑制層 27…コア層 28…半導体基板 30…埋め込み層 31…第1のクラッド層 Reference Signs List 22 contact layer 23 contact layer 24 second cladding layer 25 diffusion suppressing layer 26 diffusion suppressing layer 27 core layer 28 semiconductor substrate 30 buried layer 31 first cladding layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野口 悦男 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Etsuo Noguchi 3-19-2 Nishi Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板上に第1の導電形を有する第1
のクラッド層、コア層、第2の導電形を有する第2のク
ラッド層および第2の導電形を有するコンタクト層がメ
サストライプ構造に形成され、上記メサストライプ構造
の側面が半絶縁性半導体結晶により埋め込まれている埋
め込み型半導体光素子において、上記コア層と上記第2
のクラッド層との間に上記第2のクラッド層および上記
コア層とバンドギャップが異なる拡散抑制層を少なくと
も一層挿入したことを特徴とする埋め込み型半導体光素
子。
A first conductive type having a first conductivity type on a semiconductor substrate;
A cladding layer, a core layer, a second cladding layer having a second conductivity type, and a contact layer having a second conductivity type are formed in a mesa stripe structure, and the side surfaces of the mesa stripe structure are formed of semi-insulating semiconductor crystals. In the buried embedded semiconductor optical device, the core layer and the second
Wherein at least one diffusion suppressing layer having a bandgap different from that of the second cladding layer and the core layer is inserted between the second cladding layer and the core layer.
【請求項2】上記拡散抑制層として少なくとも第1の拡
散抑制層と上記第1の拡散抑制層の直下の第2の拡散抑
制層とを挿入し、上記第2の拡散抑制層のバンドギャッ
プを上記第1の拡散抑制層のバンドギャップよりも大き
くしたことを特徴とする請求項1に記載の埋め込み型半
導体光素子。
2. The method according to claim 2, wherein at least a first diffusion suppression layer and a second diffusion suppression layer immediately below the first diffusion suppression layer are inserted as the diffusion suppression layer, and the band gap of the second diffusion suppression layer is reduced. 2. The buried semiconductor optical device according to claim 1, wherein the band gap is larger than the band gap of the first diffusion suppressing layer.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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