JPS6025287A - 化合物半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
化合物半導体装置およびその製造方法Info
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- JPS6025287A JPS6025287A JP58133401A JP13340183A JPS6025287A JP S6025287 A JPS6025287 A JP S6025287A JP 58133401 A JP58133401 A JP 58133401A JP 13340183 A JP13340183 A JP 13340183A JP S6025287 A JPS6025287 A JP S6025287A
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- grating
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
- H01S5/1228—DFB lasers with a complex coupled grating, e.g. gain or loss coupling
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/005—Processes
- H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/2054—Methods of obtaining the confinement
- H01S5/2059—Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion
- H01S5/2063—Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion obtained by particle bombardment
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、光集積回路を構成する化合物半導体装置１％
にグレーティングを有する多層エピタキシャル構造をも
つ装置とその製造方法に関する。
にグレーティングを有する多層エピタキシャル構造をも
つ装置とその製造方法に関する。
従来例の構成とその問題点
グレーティングを含む化合物半導体装置とじては１分布
帰還形レーザーが有力なレーザー光源として製作が試み
られている。第１図は１分布帰還形埋め込みレーザーの
構造の一例である。ｎ型ＩｎＰ基板１１上に凹凸状にグ
レーティング１を作成し、その上にＩｎＧａＡｓＰ 導
波層１２． ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３．ｐ型ＩｎＰの
クラッド層１４．ｐ型ＩｎＧａＡｇＰ 層１５を順次エ
ピタキシャル成長させ、メサエッチングの後、ｐ型Ｉｎ
Ｐ層１６．ｎ型ＩｎＰ層１７をエピタキシャル成長させ
て電流注入部を埋め込む。この構造において導波層１２
はレーザーの動作には本質的に必要な層ではなく、グレ
ーティング１を切ったＩｎＰ基板１１上に直接活性層１
４をエピタキシャル成長させればよい。ところが、凹凸
面上へのエピタキシャル成長１ｄ、グレーティングの深
さと同程度の厚みのエピタキシャル層を成長させようと
すると、その組成、膜厚の制御性に乏しい。また一定の
面方位の露出した面上への成長でないため、結晶性の良
いエピタキシャル層を得ることが難しい。このため、素
子の性能を決定づける活性層を、グレーティング上に直
接成長させるのでは、特性のよい素子を得ることができ
ず、導波層１２を間にはさむ構造をと−ている。
帰還形レーザーが有力なレーザー光源として製作が試み
られている。第１図は１分布帰還形埋め込みレーザーの
構造の一例である。ｎ型ＩｎＰ基板１１上に凹凸状にグ
レーティング１を作成し、その上にＩｎＧａＡｓＰ 導
波層１２． ＩｎＧａＡｓＰ活性層１３．ｐ型ＩｎＰの
クラッド層１４．ｐ型ＩｎＧａＡｇＰ 層１５を順次エ
ピタキシャル成長させ、メサエッチングの後、ｐ型Ｉｎ
Ｐ層１６．ｎ型ＩｎＰ層１７をエピタキシャル成長させ
て電流注入部を埋め込む。この構造において導波層１２
はレーザーの動作には本質的に必要な層ではなく、グレ
ーティング１を切ったＩｎＰ基板１１上に直接活性層１
４をエピタキシャル成長させればよい。ところが、凹凸
面上へのエピタキシャル成長１ｄ、グレーティングの深
さと同程度の厚みのエピタキシャル層を成長させようと
すると、その組成、膜厚の制御性に乏しい。また一定の
面方位の露出した面上への成長でないため、結晶性の良
いエピタキシャル層を得ることが難しい。このため、素
子の性能を決定づける活性層を、グレーティング上に直
接成長させるのでは、特性のよい素子を得ることができ
ず、導波層１２を間にはさむ構造をと−ている。
このように光集積化素子では不可欠であるグレーティン
グを集積化した化合物半導体素子において、従来のグレ
ーティング作成方法ではグレーティング上に制御性良く
結晶性の良いエピタキシャル層を成長させることは困難
であるという問題が存在する。
グを集積化した化合物半導体素子において、従来のグレ
ーティング作成方法ではグレーティング上に制御性良く
結晶性の良いエピタキシャル層を成長させることは困難
であるという問題が存在する。
発明の目的
このような従来法の欠点を除くため、本発明はグレーテ
ィングの作製にイオン注入等によって周期的に不純物領
域を形成する方法を用い、多層エピタキシャル構造を有
する化合物半導体装置において、他層の成長の制御性、
結晶性を阻害することなく、任意の層にグレーティング
を作成することを目的としている。
ィングの作製にイオン注入等によって周期的に不純物領
域を形成する方法を用い、多層エピタキシャル構造を有
する化合物半導体装置において、他層の成長の制御性、
結晶性を阻害することなく、任意の層にグレーティング
を作成することを目的としている。
発明の構成
本発明は、−導電型の化合物半導体中に、化合物半導体
とは逆導電型の化合物半導体領域をイオン注入法等にて
周期的に形成し、その上に化合物半導体を形成すること
を特徴とするものである。
とは逆導電型の化合物半導体領域をイオン注入法等にて
周期的に形成し、その上に化合物半導体を形成すること
を特徴とするものである。
実施例の説明
本発明を分布帰還形埋め込みレーザーに適用した一例を
第２図に示す。ｐ型工ｎＰ基板２１上に絶縁膜、金属（
例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、レジストな
ど）をマスク２２として用へ例えばホログラフィックな
露光技法によってマスクに開口部２３を開ける。ここに
Ｓｉ 、Ｓ 、Ｔｅ などをイオンに注入する。例えば
、後工程での熱処理時に熱拡散を生じにくいＳｔ イオ
ンを例えば１００ＫｅＶで１０ ”ｃｍ ２、開口部２
３を通してイオン注入する。このようにして、基板２１
中に、周期的にｎ型領域２４を形成することによってグ
レーティングを形成する。ｐ型基板２１から注入される
電流は、この周期的に形成されたｐｎ接合によって変調
を受ける。従って、この上に半導体レーザーの発光領域
となる活性層を積層させれば、利得に周期性を生じ、従
来の凹凸状のグレーティングと同様の効果を得ることが
できる。
第２図に示す。ｐ型工ｎＰ基板２１上に絶縁膜、金属（
例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、レジストな
ど）をマスク２２として用へ例えばホログラフィックな
露光技法によってマスクに開口部２３を開ける。ここに
Ｓｉ 、Ｓ 、Ｔｅ などをイオンに注入する。例えば
、後工程での熱処理時に熱拡散を生じにくいＳｔ イオ
ンを例えば１００ＫｅＶで１０ ”ｃｍ ２、開口部２
３を通してイオン注入する。このようにして、基板２１
中に、周期的にｎ型領域２４を形成することによってグ
レーティングを形成する。ｐ型基板２１から注入される
電流は、この周期的に形成されたｐｎ接合によって変調
を受ける。従って、この上に半導体レーザーの発光領域
となる活性層を積層させれば、利得に周期性を生じ、従
来の凹凸状のグレーティングと同様の効果を得ることが
できる。
従来の凹凸状のグレーティング上へのエピタキシャル成
長では、成長時にＰが抜けることが知られており、凹凸
の曲率に応じたＰ圧をかける必要があるが、本発明を適
用すれば、このような組成の制御性の困難を避けること
ができる。また、凹凸の深さや凹凸の融解によって生ず
る成長エピタキシャル層の膜厚の制御の困難をも回避す
ることができる。さらにＩｎＰ基板表面が平担であるた
め、この上に積層される活性層に結晶性の乱れが生ずる
こともない。
長では、成長時にＰが抜けることが知られており、凹凸
の曲率に応じたＰ圧をかける必要があるが、本発明を適
用すれば、このような組成の制御性の困難を避けること
ができる。また、凹凸の深さや凹凸の融解によって生ず
る成長エピタキシャル層の膜厚の制御の困難をも回避す
ることができる。さらにＩｎＰ基板表面が平担であるた
め、この上に積層される活性層に結晶性の乱れが生ずる
こともない。
第３図は、このように作成したグレーティング２を含む
ｐ型ＩｎＰ基板３１上に、ＩｎＧａＡｓＰ 活性層３２
、ｎ型ＩｎＰクラッド層３３、ＩｎＧａＡｓＰ キップ
層３４を順次エピタキシャル成長させた後、逆メサエツ
チングを施し、ｎ型１ｎＰ層３５、ｐ型ＩｎＰ層３６を
成長させて作製する分布帰還形埋め込みレーザーである
。活性層３２で励起されたレーザー光は、グレーティン
グ２によって生ずる利得の周期構造によるブラッグ反射
によって帰還され、分布帰還形レーザーとして動作する
。本構造では、グレーティングが活性層に直接隣接して
いるため従来例に比べてグレーティング部分での光強度
を大きくすることができる。このためグレーティングに
よる帰還効率が大きく、レーザー発振しきい値の低減や
量子効率の増大といったレーザー特性の改善を図ること
が可能である。
ｐ型ＩｎＰ基板３１上に、ＩｎＧａＡｓＰ 活性層３２
、ｎ型ＩｎＰクラッド層３３、ＩｎＧａＡｓＰ キップ
層３４を順次エピタキシャル成長させた後、逆メサエツ
チングを施し、ｎ型１ｎＰ層３５、ｐ型ＩｎＰ層３６を
成長させて作製する分布帰還形埋め込みレーザーである
。活性層３２で励起されたレーザー光は、グレーティン
グ２によって生ずる利得の周期構造によるブラッグ反射
によって帰還され、分布帰還形レーザーとして動作する
。本構造では、グレーティングが活性層に直接隣接して
いるため従来例に比べてグレーティング部分での光強度
を大きくすることができる。このためグレーティングに
よる帰還効率が大きく、レーザー発振しきい値の低減や
量子効率の増大といったレーザー特性の改善を図ること
が可能である。
本発明は上記分布帰還形レーザーの製造に限らず、グレ
ーティングを内含した層を持つ化合物半導体装置一般に
適用することができ、光集積回路装置の製造に広く応用
できる。例えば、特定周波数の光のみを反射あるいは通
過させるフィルタとして、グレーティングをもった導波
層を作成する時、本発明を実施すれば導波層や導波層に
隣接する層に凹凸面を作ることなくグレーティングを作
成することができる。このようにイオン注入法によって
不純物領域を周期的に形成したグレーティングを採用す
ることによって、他層の成長の制御性を損うことなくグ
レーティング構造を作成することができる。
ーティングを内含した層を持つ化合物半導体装置一般に
適用することができ、光集積回路装置の製造に広く応用
できる。例えば、特定周波数の光のみを反射あるいは通
過させるフィルタとして、グレーティングをもった導波
層を作成する時、本発明を実施すれば導波層や導波層に
隣接する層に凹凸面を作ることなくグレーティングを作
成することができる。このようにイオン注入法によって
不純物領域を周期的に形成したグレーティングを採用す
ることによって、他層の成長の制御性を損うことなくグ
レーティング構造を作成することができる。
発明の効果
以上のように、本発明は化合物半導体よシなる光集積回
路装置において、イオン注入等によって不純物領域を周
期的に形成したグレーティングを作成することにより、
グレーティングを有する層上に、制御性良くかつ結晶性
を損うことなく他のエピタキシャル層を成長させること
を可能にするすぐれた効果を発揮することができる。
路装置において、イオン注入等によって不純物領域を周
期的に形成したグレーティングを作成することにより、
グレーティングを有する層上に、制御性良くかつ結晶性
を損うことなく他のエピタキシャル層を成長させること
を可能にするすぐれた効果を発揮することができる。
第１図は従来の分布帰還形埋め込みレーザーの構成図、
第２図は本発明におけるグンーティング作成方法の説明
図、第３図は本発明を実施した分布帰還形埋め込みレー
ザーの構成図である。 ２・・・・・・グレーティング、３１・・・・・ＩｎＰ
基板、２１・・・・・・ＩｎＰ基板、２２・・・・・マ
スク、２３・・・・開口部、２４・・・・・注入された
不純物領域、１８゜１９．３７．３８・・・・・・電極
。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第３図
第２図は本発明におけるグンーティング作成方法の説明
図、第３図は本発明を実施した分布帰還形埋め込みレー
ザーの構成図である。 ２・・・・・・グレーティング、３１・・・・・ＩｎＰ
基板、２１・・・・・・ＩｎＰ基板、２２・・・・・マ
スク、２３・・・・開口部、２４・・・・・注入された
不純物領域、１８゜１９．３７．３８・・・・・・電極
。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第３図
Claims (2)
- （１）−導電型の化合物半導体中に、前記化合物半導体
と逆の導電型の化合物半導体領域を選択的かつ周期的に
形成して、その上に積層された化合物半導体を持つこと
を特徴とする化合物半導体装置。 - （２）−導電型の化合物半導体中に、前記化合物半導体
と逆の導電型の化合物半導体領域をイオン注入法によっ
て選択的かつ周期的に形成する工程とその上に化合物半
導体を積層する工程を有することを特徴とする化合物半
導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58133401A JPS6025287A (ja) | 1983-07-20 | 1983-07-20 | 化合物半導体装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58133401A JPS6025287A (ja) | 1983-07-20 | 1983-07-20 | 化合物半導体装置およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6025287A true JPS6025287A (ja) | 1985-02-08 |
Family
ID=15103882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58133401A Pending JPS6025287A (ja) | 1983-07-20 | 1983-07-20 | 化合物半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6025287A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62231204A (ja) * | 1986-03-24 | 1987-10-09 | シ−メンス、アクチエンゲゼルシヤフト | 集積光回路用の波形導波フイルタとその製法 |
| FR2684498A1 (fr) * | 1991-11-21 | 1993-06-04 | Mitsubishi Electric Corp | Laser a semiconducteurs a reaction repartie. |
-
1983
- 1983-07-20 JP JP58133401A patent/JPS6025287A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62231204A (ja) * | 1986-03-24 | 1987-10-09 | シ−メンス、アクチエンゲゼルシヤフト | 集積光回路用の波形導波フイルタとその製法 |
| FR2684498A1 (fr) * | 1991-11-21 | 1993-06-04 | Mitsubishi Electric Corp | Laser a semiconducteurs a reaction repartie. |
| US5363399A (en) * | 1991-11-21 | 1994-11-08 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor distributed-feedback laser device |
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