JPH1140897A - 半導体レーザ素子及びその製造方法 - Google Patents

半導体レーザ素子及びその製造方法

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JPH1140897A
JPH1140897A JP19555697A JP19555697A JPH1140897A JP H1140897 A JPH1140897 A JP H1140897A JP 19555697 A JP19555697 A JP 19555697A JP 19555697 A JP19555697 A JP 19555697A JP H1140897 A JPH1140897 A JP H1140897A
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JP
Japan
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inp
doped high
resistance
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Withdrawn
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JP19555697A
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English (en)
Inventor
Saeko Oshiba
小枝子 大柴
Yoshinori Yamauchi
義則 山内
Hideaki Horikawa
英明 堀川
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速変調が可能な、素子容量の小さい、かつ
簡単な作製工程で作製できるFeドープの高抵抗InP
埋め込み層で埋め込んだ半導体レーザ素子及びその製造
方法を提供する。 【解決手段】 Feドープ高抵抗埋め込み層で埋め込ま
れた半導体レーザ素子において、n型InP基板1のス
トライプに有機金属気相成長法により形成されるアンド
ープInGaAsP活性層5とp型InPクラッド層6
と、全体にエピタキシャル成長されるFeドープ高抵抗
InP層7と、このFeドープ高抵抗InP層7上に選
択的に形成されるp型InGaAsPコンタクト層9
と、前記Feドープ高抵抗InP層7の内、前記p型I
nPクラッド層6と前記p型InGaAsPコンタクト
層9が接した部分をp形半導体層からのp形ドーパント
の拡散により、変質されるp形半導体層10とを具備す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザ素子
に係り、特に、Feドープの半絶縁高抵抗(率)InP
埋め込み層を有する III−V族化合物半導体レーザ素子
及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】このような分野の技術としては、本願の
発明者によって、既に、特開平9−43555号公報と
して提案されている。すなわち、1.3μm帯、1.5
μm帯の光通信に用いられる半導体光素子として、図3
に示すような、半絶縁性高抵抗InP埋め込み層を用い
た半導体発光素子が知られている。
【0003】以下、1.5μm帯半導体レーザを例にと
って説明する。図3において、n型InP基板1の上
に、バンドギャップ波長1.55μm、厚さ約0.1μ
mのアンドープInGaAsP活性層2が形成され、そ
の上に厚さ約1.5μmのp型InPクラッド層3、バ
ンドギャップ波長1.3μm、厚さ約0.2μmのp型
InGaAsPコンタクト層4が形成されている。
【0004】n型InP基板1上のこれらの積層は、基
板までメサエッチングされ、メサ側面をFeドープの高
抵抗InP層5で埋め込まれている。また、基板上にp
側電極6、基板裏面上にn側電極7を形成し、両端面に
膜厚が、約2000ÅのAl2 3 膜(屈折率〜1.7
5)等で形成されるARコート(図示なし)が施され、
半導体レーザが構成される。
【0005】そこで、p側電極6とn側電極7の間に、
バイアス電流を印加すると、印加電流に応じてアンドー
プInGaAsP活性層2から光が発生し、閾値以上の
印加電流によってレーザ発振が得られる。ここで、Fe
ドープの高抵抗InP層5が高い抵抗率を有しているこ
とにより、素子容量が低減され、広帯域の変調特性が得
られる。
【0006】アンドープInGaAsP活性層2は、上
下をn型InP基板1と、p型InPクラッド層3で挟
まれ、左右をFeドープの高抵抗InP層5で挟まれて
いるため、光導波構造を形成する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のFeドープの高抵抗InP埋め込み層において
は、Feドープの高抵抗InP埋め込み層成長時に、p
型InPクラッド層と接した領域にp型InPクラッド
層からp形ドーパントであるZnが拡散し、十分高抵抗
なFeドープの高抵抗InP埋め込み層が得られなかっ
た。
【0008】これは、Feドープの高抵抗InP層で
は、p形ドーパントであるZnの拡散が早いことによ
る。また、素子容量はFeドープの高抵抗InP埋め込
み層の厚みに依存し、素子容量を低減するには、Feド
ープの高抵抗InP埋め込み層の厚みを厚くする必要が
ある。このため、メサの高さを高くする必要があるが、
p型InPクラッド層と接する領域が広がり、さらにリ
ーク電流が増加することから、閾値、発光効率等の素子
特性が劣化し、また高速変調特性が得られないという問
題点があった。
【0009】本発明は、上記問題点を除去し、高速変調
が可能な、素子容量の小さい、かつ簡単な作製工程で作
製できるFeドープの高抵抗InP埋め込み層で埋め込
んだ半導体レーザ素子及びその製造方法を提供すること
を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 〔1〕Feドープ高抵抗埋め込み層で埋め込まれた半導
体レーザ素子において、n型化合物半導体基板のストラ
イプに有機金属気相成長法により形成される活性層とp
型InPクラッド層と、全体にエピタキシャル成長され
るFeドープ高抵抗InP層と、このFeドープ高抵抗
InP層上に選択的に形成されるp型InGaAsPコ
ンタクト層と、前記Feドープ高抵抗InP層の内、前
記p型InPクラッド層と前記p型InGaAsPコン
タクト層が接した部分をp形半導体層からのp形ドーパ
ントの拡散により、変質されるp形半導体層とを設ける
ようにしたものである。
【0011】〔2〕Feドープ高抵抗埋め込み層で埋め
込まれた半導体レーザ素子の製造方法において、n型化
合物半導体基板にストライプを形成する工程と、前記ス
トライプの中に活性層とp型InPクラッド層を有機金
属気相成長法により形成する工程と、全体にFeドープ
高抵抗InP層をエピタキシャル成長させる工程と、前
記Feドープ高抵抗InP層上に開口部を有する選択成
長マスクを形成する工程と、前記選択成長マスクの開口
部にp型InGaAsPコンタクト層を形成する工程
と、前記Feドープ高抵抗InP層の内、前記p型In
Pクラッド層と前記p型InGaAsPコンタクト層が
接した部分をp形半導体層からのp形ドーパントの拡散
により、p形半導体層に変質させる工程とを施すように
したものである。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。図1は本発明の
実施例による半導体レーザ素子の断面図である。この図
に示すように、この実施例の半導体レーザ素子は、n型
InP基板1のストライプに有機金属気相成長法により
形成されるアンドープInGaAsP活性層5とp型I
nPクラッド層6と、全体にエピタキシャル成長される
Feドープ高抵抗InP層7と、このFeドープ高抵抗
InP層7上に選択的に形成されるp型InGaAsP
コンタクト層9と、前記Feドープ高抵抗InP層7の
内、前記p型InPクラッド層6と前記p型InGaA
sPコンタクト層9が接した部分をp形半導体層からの
p形ドーパントの拡散により、変質されるp形半導体層
10とから構成される。
【0013】以下、その半導体レーザ素子の製造工程に
ついて説明する。図2は本発明の実施例による半導体レ
ーザ素子の製造工程断面図である。 (1)まず、図2(a)に示すように、n型InP基板
1上に、開口幅約1.5μmのSiO2 等の絶縁膜を用
いたエッチングマスク(選択成長マスク)2を形成す
る。
【0014】(2)次に、図2(b)に示すように、そ
のエッチングマスク2をマスクとして、深さ約0.5μ
mのストライプ3を形成する。 (3)次に、図2(c)に示すように、そのストライプ
3の中に、n型InPクラッド層4とバンドギャップ波
長1.55μm、厚さ約0.1μmのアンドープInG
aAsP活性層5と、その上に不純物濃度p=1×10
17cm-3、厚さ約0.5μmのp型InPクラッド層6
をMOVPE(有機金属気相成長法)により、エピタキ
シャル成長させる。
【0015】(4)次に、図2(d)に示すように、エ
ッチングマスク(選択成長マスク)2を除去し、全体に
Feドープ高抵抗InP層7をエピタキシャル成長させ
る。 (5)次いで、図2(e)に示すように、開口幅約5μ
mのSiO2 膜からなる選択成長マスク8を形成する。 (6)次に、図2(f)に示すように、選択成長マスク
8の開口部にバンドギャップ波長1.3μm、不純物濃
度p=5×1018cm-3、厚さ約0.2μmのp型In
GaAsPコンタクト層9が形成される。
【0016】ここで、Feドープ高抵抗InP層7のう
ち、p型InPクラッド層6とp型InGaAsPコン
タクト層9に接した部分では、p形半導体層からp形ド
ーパントが拡散され、p形半導体層10に変化する。次
いで、基板表面にはp側電極11を形成し、基板裏面上
にはn側電極12を形成する。
【0017】最後に、図示しないが、両端面に膜厚が、
約2000ÅのAl2 3 膜(屈折率〜1.75)等で
形成されるARコート(図示なし)が施され、半導体レ
ーザが構成される。次に、この半導体光素子の動作につ
いて説明する。p側電極11とn側電極12の間に順方
向電流を印加すると、p形半導体層10に変化したFe
ドープ高抵抗InP層7を介して、アンドープInGa
AsP活性層5に電流が注入され、レーザ発振が起き
る。
【0018】以上、実施例に沿って本発明を説明した
が、本発明はこれらに限定されるものではない。例え
ば、活性層のバンドギャップ波長等は任意であり、ま
た、同様の構造の光変調器にも適用することができる。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これ
らを本発明の範囲から排除するものではない。
【0019】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、活性層の上のFeドープ高抵抗InP層を拡散
によってp形半導体層に変質させて形成するようにして
いるので、リーク電流を最小に低減することができ、素
子特性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例による半導体レーザ素子の断面
図である。
【図2】本発明の実施例による半導体レーザ素子の製造
工程断面図である。
【図3】従来の半導体レーザ素子の断面図である。
【符号の説明】
1 n型InP基板 2 エッチングマスク 3 ストライプ 4 n型InPクラッド層 5 アンドープInGaAsP活性層 6 p型InPクラッド層 7 Feドープ高抵抗InP層 8 選択成長マスク(SiO2 膜) 9 p型InGaAsPコンタクト層 10 p形半導体層 11 p側電極 12 n側電極

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Feドープ高抵抗埋め込み層で埋め込ま
    れた半導体レーザ素子において、(a)n型化合物半導
    体基板のストライプに有機金属気相成長法により形成さ
    れる活性層とp型InPクラッド層と、(b)全体にエ
    ピタキシャル成長されるFeドープ高抵抗InP層と、
    (c)該Feドープ高抵抗InP層上に選択的に形成さ
    れるp型InGaAsPコンタクト層と、(d)前記F
    eドープ高抵抗InP層の内、前記p型InPクラッド
    層と前記p型InGaAsPコンタクト層が接した部分
    をp形半導体層からのp形ドーパントの拡散により、変
    質されるp形半導体層とを具備することを特徴とする半
    導体レーザ素子。
  2. 【請求項2】 Feドープ高抵抗埋め込み層で埋め込ま
    れた半導体レーザ素子の製造方法において、(a)n型
    化合物半導体基板にストライプを形成する工程と、
    (b)前記ストライプの中に活性層とp型InPクラッ
    ド層を有機金属気相成長法により形成する工程と、
    (c)全体にFeドープ高抵抗InP層をエピタキシャ
    ル成長させる工程と、(d)前記Feドープ高抵抗In
    P層上に開口部を有する選択成長マスクを形成する工程
    と、(e)前記選択成長マスクの開口部にp型InGa
    AsPコンタクト層を形成する工程と、(f)前記Fe
    ドープ高抵抗InP層の内、前記p型InPクラッド層
    と前記p型InGaAsPコンタクト層が接した部分を
    p形半導体層からのp形ドーパントの拡散により、p形
    半導体層に変質させる工程とを施すことを特徴とする半
    導体レーザ素子の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7518216B2 (en) 2006-03-20 2009-04-14 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Gallium nitride baseplate, epitaxial substrate, and method of forming gallium nitride
JP2014011348A (ja) * 2012-06-29 2014-01-20 Sumitomo Electric Device Innovations Inc 半導体レーザの製造方法、及び半導体素子の製造方法
CN108470803A (zh) * 2018-03-20 2018-08-31 华灿光电(浙江)有限公司 一种发光二极管的外延片及制作方法

Cited By (4)

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Effective date: 20041005