WO2020240644A1 - Optical semiconductor device and method for manufacturing optical semiconductor device - Google Patents

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    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure 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
    • H01S5/22Structure 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 having a ridge or stripe structure
    • H01S5/227Buried mesa structure ; Striped active layer

Abstract

Provided is an optical semiconductor device which includes: a semiconductor substrate (1); a mesa portion (10) in which a first cladding layer (2), an active layer (3), and a second cladding layer (4) are formed on the semiconductor substrate (1) from the semiconductor substrate (1) side; a high resistance embedded layer (5) which is embedded at both sides of the mesa portion (10); and a contact layer (6) which is formed covering the mesa portion (10) and the high resistance embedded layer (5). The concentration of dopant in the high resistance embedded layer (5) itself in a region of the high resistance embedded layer contacting the mesa portion (10) is 1018 cm-3 or more, a second cladding layer inter-diffusion region (4B), into which the dopant from the high resistance embedded layer (5) itself has diffused, is formed in a region of the second cladding layer (4) contacting the high resistance embedded layer, and a high resistance embedded layer inter-diffusion region (5B), into which the dopant from the second cladding layer (4) itself has diffused, is formed in a region of the high resistance embedded layer (5) contacting the second cladding layer (4) and a region of the high resistance embedded layer (5) contacting the active layer (3).

Description

光半導体装置および光半導体装置の製造方法Optical semiconductor device and manufacturing method of optical semiconductor device
 本願は、光半導体装置に関する。 This application relates to an optical semiconductor device.
 通信トラフィックの増大に伴い、光通信に求められる半導体レーザの変調速度も増加傾向にある。従来の10Gbps程度以下の通信速度を有するIII-V族化合物半導体レーザでは量子井戸を含むp-i-n構造をサイリスタ構造で埋め込むことで、効率的に活性層に電流を狭窄し、レーザ特性を改善してきた。しかし、この構造においては、pn周期構造であるサイリスタ部の寄生容量が変調速度を制限する一要因となっていた。pn接合に起因する寄生容量を低減する方策として、半絶縁性を示す半導体層による埋め込みを実施し、寄生容量を低減することが試みられている。 With the increase in communication traffic, the modulation speed of semiconductor lasers required for optical communication is also on the rise. In the conventional III-V group compound semiconductor laser having a communication speed of about 10 Gbps or less, by embedding a p-in structure including a quantum well in a thyristor structure, the current is efficiently narrowed in the active layer and the laser characteristics are improved. It has improved. However, in this structure, the parasitic capacitance of the thyristor portion, which is a pn periodic structure, is one factor that limits the modulation rate. As a measure to reduce the parasitic capacitance caused by the pn junction, it is attempted to reduce the parasitic capacitance by embedding with a semiconductor layer exhibiting semi-insulating property.
 例えば、InPにFeあるいはRuといった不純物を添加することで形成される深いアクセプタ準位は電子のトラップとして作用し、高抵抗化が実現できる。ただしFeとIII族サイトで活性化するZn等は相互拡散することが知られており、その拡散を含めた不純物のプロファイル制御が半導体レーザの特性を決めるうえで非常に重要となる。 For example, the deep acceptor level formed by adding an impurity such as Fe or Ru to InP acts as an electron trap, and high resistance can be realized. However, it is known that Fe and Zn and the like activated at group III sites are mutually diffused, and profile control of impurities including the diffusion is very important for determining the characteristics of the semiconductor laser.
 特許文献1では、活性層への電流注入効率を高めてレーザ特性を改善する方法として、Fe-InPによる埋め込みとFe-InPブロック層と埋め込み構造上に形成するp-InPクラッド層間にn-InP拡散抑止層を設けて、電流リークパス形成を防止する手法を開示している。 In Patent Document 1, as a method of improving the current injection efficiency into the active layer and improving the laser characteristics, embedding with Fe-InP and n-InP between the Fe-InP block layer and the p-InP clad layer formed on the embedded structure. A method for preventing the formation of a current leak path by providing a diffusion suppression layer is disclosed.
特開2005-167050号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-167050 特開2015-50202号公報JP 2015-50202
 特許文献1では、Fe-InPブロック層とメサ上部に形成されているp-InPクラッド層との境界面全面にわたってFeとZnの相互拡散を抑制するための拡散防止層を備えており、メサ内に形成されているp-InPクラッド層を薄く形成するとは記載があるものの、Fe-InPブロック層との接触は免れない。またp-InPクラッド層厚が薄い分、活性層位置が相互拡散領域に近く、Feキャリア濃度に近い16乗程度のZnが活性層横にライトp-InP層を形成してしまい、電流リークが生じるという問題がある。 In Patent Document 1, a diffusion prevention layer for suppressing mutual diffusion of Fe and Zn is provided over the entire interface between the Fe-InP block layer and the p-InP clad layer formed on the upper part of the mesa. Although it is described that the p-InP clad layer formed in is thinly formed, contact with the Fe-InP block layer is unavoidable. Further, since the p-InP clad layer is thin, the active layer position is close to the mutual diffusion region, and Zn of about 16th power, which is close to the Fe carrier concentration, forms a light p-InP layer beside the active layer, resulting in current leakage. There is a problem that it occurs.
 特許文献2ではブロック層形成時にメサ構造に沿った形で薄くp-InP層を形成しており、不純物の添加量を調整しp-InPの電子に対する障壁を意図的に上げることでリーク電流抑制は可能である。しかし、メサ構造のn-InP基板およびクラッド層とp-InPブロック層間の寄生容量に起因して、周波数特性が不利となり得る。また特許文献2に記載されているように、(001)基板上への成長時のZn取り込み量と比べ、メサ側面に相当する(110)面でのZn取り込み濃度は1桁ほど高いため、ブロック層形成時にメサ構造に沿った形でp-InP層を形成する構造は製造ばらつきの影響を大きく受けやすいという問題がある。 In Patent Document 2, a thin p-InP layer is formed along the mesa structure when the block layer is formed, and the leakage current is suppressed by adjusting the amount of impurities added and intentionally raising the barrier of p-InP to electrons. Is possible. However, the frequency characteristics can be disadvantageous due to the parasitic capacitance between the n-InP substrate and the clad layer and the p-InP block having a mesa structure. Further, as described in Patent Document 2, the Zn uptake concentration on the (110) plane corresponding to the side surface of the mesa is about an order of magnitude higher than the Zn uptake amount during growth on the (001) substrate, so that the block There is a problem that the structure in which the p-InP layer is formed along the mesa structure at the time of layer formation is greatly affected by manufacturing variations.
 本願は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、電流リークの発生を低減でき、周波数特性への影響が小さく高速動作が可能な光半導体装置を得ることを目的としている。 The present application has been made to solve the above-mentioned problems, and aims to obtain an optical semiconductor device capable of reducing the occurrence of current leakage, having a small influence on frequency characteristics, and capable of high-speed operation.
 本願に開示される光半導体装置は、半導体基板と、半導体基板に、半導体基板の側から、第一クラッド層、活性層、第二クラッド層が形成されたメサ部と、メサ部の両側を埋め込む高抵抗埋込層と、メサ部および高抵抗埋込層の、半導体基板とは反対側を覆って形成されたコンタクト層と、を有する光半導体装置において、高抵抗埋込層のメサ部に接する領域における高抵抗埋込層自体の不純物の不純物濃度が1018cm-3以上であり、第二クラッド層の高抵抗埋込層に接する領域に、高抵抗埋込層自体の不純物が拡散した第二クラッド層相互拡散領域が形成され、高抵抗埋込層の第二クラッド層に接する領域および活性層に接する領域に、第二クラッド層自体の不純物が拡散した高抵抗埋込層相互拡散領域が形成されているものである。 The optical semiconductor device disclosed in the present application embeds a semiconductor substrate, a mesa portion in which a first clad layer, an active layer, and a second clad layer are formed from the semiconductor substrate side, and both sides of the mesa portion. In an optical semiconductor device having a high resistance embedded layer and a contact layer formed by covering the side of the mesa portion and the high resistance embedded layer opposite to the semiconductor substrate, the optical semiconductor device is in contact with the mesa portion of the high resistance embedded layer. The impurity concentration of the impurities of the high resistance embedded layer itself in the region is 10 18 cm -3 or more, and the impurities of the high resistance embedded layer itself are diffused in the region in contact with the high resistance embedded layer of the second clad layer. A two-clad layer mutual diffusion region is formed, and a high-resistance embedded layer mutual diffusion region in which impurities of the second clad layer itself are diffused is formed in a region in contact with the second clad layer and a region in contact with the active layer of the high resistance embedded layer. It is formed.
 本願に開示される光半導体装置によれば、電流リークの発生を低減でき、また周波数特性への影響が小さく高速動作が可能な光半導体装置が得られる効果がある。 According to the optical semiconductor device disclosed in the present application, there is an effect that the occurrence of current leakage can be reduced, and an optical semiconductor device capable of high-speed operation with little influence on frequency characteristics can be obtained.
実施の形態1による光半導体装置の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the schematic structure of the optical semiconductor device according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1による光半導体装置の製造工程の一部を、断面により示す図である。It is a figure which shows a part of the manufacturing process of the optical semiconductor device by Embodiment 1 by the cross section. 実施の形態1による光半導体装置の製造工程の他の一部を、断面により示す図である。It is a figure which shows the other part of the manufacturing process of the optical semiconductor device by Embodiment 1 by the cross section. 実施の形態1による光半導体装置の製造工程のさらに他の一部を、断面により示す図である。It is a figure which shows the other part of the manufacturing process of the optical semiconductor device by Embodiment 1 by the cross section. 相互拡散の一例の様子を示す図である、It is a figure which shows the state of an example of mutual diffusion, 実施の形態2による光半導体装置の製造工程の一部を、断面により示す図である。It is a figure which shows a part of the manufacturing process of the optical semiconductor device by Embodiment 2 by the cross section. 実施の形態2による光半導体装置の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the schematic structure of the optical semiconductor device according to Embodiment 2. 実施の形態3による光半導体装置の製造工程の一部を、断面により示す図である。It is a figure which shows a part of the manufacturing process of the optical semiconductor device by Embodiment 3 by the cross section. 実施の形態3による光半導体装置の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the schematic structure of the optical semiconductor device according to Embodiment 3. 実施の形態4による光半導体装置の製造工程の途中の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure in the middle of the manufacturing process of the optical semiconductor device according to Embodiment 4. 実施の形態4による光半導体装置の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the schematic structure of the optical semiconductor device according to Embodiment 4.
 各実施の形態による光半導体装置について、図を参照しながら、以下に説明する。ここでは、光半導体装置として、一般的なIII-V族化合物半導体を用いた光半導体レーザについて示す。III族元素には、ホウ素( B )、アルミニウム( Al )、ガリウム( Ga )、インジウム( In )などが存在する。V族元素には、窒素( N )、リン( P )、ヒ素( As )、アンチモン( Sb )などが存在する。代表的なIII―V族化合物半導体には、ガリウム・ヒ素( GaAs )、窒化ガリウム( GaN )、インジウム・リン( InP )などが存在する。 The optical semiconductor device according to each embodiment will be described below with reference to the drawings. Here, as an optical semiconductor device, an optical semiconductor laser using a general III-V compound semiconductor is shown. Group III elements include boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga), indium (In), and the like. Group V elements include nitrogen (N), phosphorus (P), arsenic (As), antimony (Sb), and the like. Typical III-V compound semiconductors include gallium arsenide (GaAs), gallium nitride (GaN), and indium phosphide (InP).
実施の形態1.
 図1は、実施の形態1による光半導体装置の概略構成を示す断面図である。この光半導体装置は、Sがドープされたn型InPを材料とする半導体基板1の上に、メサ形状(リッジ形状)のメサ部10と、メサ部10の両側を埋め込む高抵抗埋込層5とを形成した半導体レーザ装置である。メサ部10は、半導体基板1の上方に形成されたn型層2と、n型層2の上方に形成された活性層3と、活性層3の上方に形成されたp型層4と、を有する。メサ部10は、リッジ導波路を提供する。n型層2は例えばn型クラッド層(第一クラッド層とも称する)であるが、バッファ層又は光ガイド層などを備えても良い。p型層4は例えばp型クラッド層(第二クラッド層とも称する)であるが、バッファ層又は光ガイド層などを備えても良い。高抵抗埋込層5は、メサ部10の左右を埋める形で形成されている。メサ部10と高抵抗埋込層5の上にはコンタクト層6が形成されている。
Embodiment 1.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an optical semiconductor device according to the first embodiment. In this optical semiconductor device, a mesa-shaped (ridge-shaped) mesa portion 10 and a high-resistance embedded layer 5 in which both sides of the mesa portion 10 are embedded on a semiconductor substrate 1 made of n-type InP doped with S are used. It is a semiconductor laser device that forms and. The mesa portion 10 includes an n-type layer 2 formed above the semiconductor substrate 1, an active layer 3 formed above the n-type layer 2, and a p-type layer 4 formed above the active layer 3. Has. The mesa section 10 provides a ridge waveguide. The n-type layer 2 is, for example, an n-type clad layer (also referred to as a first clad layer), but may include a buffer layer, an optical guide layer, or the like. The p-type layer 4 is, for example, a p-type clad layer (also referred to as a second clad layer), but may include a buffer layer, an optical guide layer, or the like. The high resistance embedded layer 5 is formed so as to fill the left and right sides of the mesa portion 10. A contact layer 6 is formed on the mesa portion 10 and the high resistance embedded layer 5.
 p型層4は、高抵抗埋込層5自体の不純物が相互拡散により拡散して、高抵抗埋込層5自体の不純物を含むp型層相互拡散領域(第二クラッド層相互拡散領域とも称する)4Bと、高抵抗埋込層5自体の不純物を含まないp型層4Aと、を有する。また高抵抗埋込層5は、p型層4自体の不純物およびコンタクト層6自体の不純物を含まない高抵抗埋込層5Aと、p型層4自体の不純物およびコンタクト層6自体の不純物が相互拡散により拡散し、p型層4自体の不純物およびコンタクト層6自体の不純物を含む高抵抗埋込層相互拡散領域5Bを有する。さらにコンタクト層6は高抵抗埋込層5自体の不純物を含まないコンタクト層6Aと、高抵抗埋込層5自体の不純物を含むコンタクト層相互拡散領域6Bを有する。 In the p-type layer 4, impurities of the high-resistance embedded layer 5 itself are diffused by mutual diffusion, and the p-type layer mutual diffusion region containing impurities of the high-resistance embedded layer 5 itself (also referred to as a second clad layer mutual diffusion region). ) 4B and a p-type layer 4A that does not contain impurities of the high resistance embedded layer 5 itself. Further, in the high resistance embedded layer 5, the impurities of the p-type layer 4 itself and the impurities of the contact layer 6 itself are mutually exclusive with the high resistance embedded layer 5A which does not contain the impurities of the p-type layer 4 itself and the impurities of the contact layer 6 itself. It diffuses by diffusion and has a high resistance embedded layer mutual diffusion region 5B containing impurities of the p-type layer 4 itself and impurities of the contact layer 6 itself. Further, the contact layer 6 has a contact layer 6A that does not contain impurities of the high resistance embedded layer 5 itself, and a contact layer mutual diffusion region 6B that contains impurities of the high resistance embedded layer 5 itself.
 実施の形態1による光半導体装置の製造方法を説明する。光半導体装置を構成する各半導体層は有機金属気相成長法又は分子線エピタキシャル成長法などを用いて形成することができる。まず、図2に示す構造を作成する。すなわち、半導体基板1の上に、有機金属気相成長法を用いn型層2a、活性層3a及びp型層4aを順次積層して積層体20を形成する。n型層2aは、例えば、成長温度550~700℃で、厚みが0.5~2.0μmとなり、キャリア濃度が1.0~8.0x1018cm-3になるように形成する。n型層2aは例えば、Sがドープされたn型InPクラッド層である。活性層3aは、例えば厚み0.05~0.2μmのInGaAsPである。AlGaInAsなどでもよい。p型層4aは、例えば、Znがドープされた厚みが0.5μm以下のp型InPクラッド層である。p型層4aのキャリア濃度、すなわちZnの不純物濃度は、例えば1.0~2.0x1018cm-3のように1018cm-3以上とする。 A method of manufacturing an optical semiconductor device according to the first embodiment will be described. Each semiconductor layer constituting the optical semiconductor device can be formed by using an organic metal vapor phase growth method, a molecular beam epitaxial growth method, or the like. First, the structure shown in FIG. 2 is created. That is, the n-type layer 2a, the active layer 3a, and the p-type layer 4a are sequentially laminated on the semiconductor substrate 1 by using the organic metal vapor phase growth method to form the laminate 20. The n-type layer 2a is formed so that, for example, the growth temperature is 550 to 700 ° C., the thickness is 0.5 to 2.0 μm, and the carrier concentration is 1.0 to 8.0 × 10 18 cm -3 . The n-type layer 2a is, for example, an S-doped n-type InP clad layer. The active layer 3a is, for example, InGaAsP having a thickness of 0.05 to 0.2 μm. It may be AlGaInAs or the like. The p-type layer 4a is, for example, a Zn-doped p-type InP clad layer having a thickness of 0.5 μm or less. carrier concentration of the p-type layer 4a, i.e. the impurity concentration of Zn is the 10 18 cm -3 or more, for example, as 1.0 ~ 2.0x10 18 cm -3.
 次いで、積層体20をエッチングにより図3に示すメサ形状にしてメサ部10を形成する。メサ部10を形成するとき、まずは、スパッタ装置を用いて図2に示すp型層4aの上にSiOマスク9を形成する。そして、ICP装置によるエッチングで、半導体基板1が露出する程度までエッチングし、高さ1.5~4.0μmのメサ部10を形成する。メサ部10は、半導体基板1の上方に、n型層2(第一クラッド層)と、n型層2の上方の活性層3と、活性層3の上方のp型層4(第二クラッド層)とを有する。メサ部10を形成する工程をメサ部形成工程という。 Next, the laminated body 20 is etched to form the mesa shape shown in FIG. 3 to form the mesa portion 10. When forming the mesa portion 10, first, the SiO 2 mask 9 is formed on the p-type layer 4a shown in FIG. 2 using a sputtering device. Then, the semiconductor substrate 1 is etched by etching with an ICP device to the extent that the semiconductor substrate 1 is exposed to form a mesa portion 10 having a height of 1.5 to 4.0 μm. The mesa portion 10 has an n-type layer 2 (first clad layer) above the semiconductor substrate 1, an active layer 3 above the n-type layer 2, and a p-type layer 4 (second clad) above the active layer 3. Layer) and. The step of forming the mesa portion 10 is called the mesa portion forming step.
 次いで、図4に示す高抵抗埋込層5を形成する。この工程では、メサ部10の両側に、有機金属気相成長法により、高抵抗埋込層5を形成する。高抵抗埋込層5の成長温度は、例えば700℃以上程度である。高抵抗埋込層5は、例えば、厚さが1.5μmであり、不純物濃度を1018cm-3以上に設定した、Feがドープされた半絶縁性InP層である。ここでFeがドープされた半絶縁性InP層は、メサ部10を埋め込みながら成長しようとすると<111>方向に異常な突起が形成されてしまう恐れがある。この異常突起が形成されると、その後の工程および素子の特性に悪影響を及ぼしかねないため、例えば、成長前に形成するSiOマスク9の幅をメサ幅より大きくする、もしくはHClなどのハロゲン系エッチングガスを成長と同時に供給し、<111>面での成長レートを抑制するようにする、などの工夫を施すことが望ましい。このように、高抵抗埋込層5を形成する工程を高抵抗埋込層形成工程という。 Next, the high resistance embedded layer 5 shown in FIG. 4 is formed. In this step, the high resistance embedded layer 5 is formed on both sides of the mesa portion 10 by the organic metal vapor phase growth method. The growth temperature of the high resistance embedded layer 5 is, for example, about 700 ° C. or higher. The high resistance embedded layer 5 is, for example, a Fe-doped semi-insulating InP layer having a thickness of 1.5 μm and an impurity concentration of 10 18 cm -3 or more. Here, if the Fe-doped semi-insulating InP layer tries to grow while embedding the mesa portion 10, there is a risk that abnormal protrusions will be formed in the <111> direction. If this abnormal protrusion is formed, it may adversely affect the subsequent process and the characteristics of the element. Therefore, for example, the width of the SiO 2 mask 9 formed before growth is made larger than the mesa width, or a halogen system such as HCl is used. It is desirable to take measures such as supplying the etching gas at the same time as the growth to suppress the growth rate on the <111> plane. The step of forming the high resistance embedded layer 5 in this way is referred to as a high resistance embedded layer forming step.
 次いで、SiOマスク9を除去し、有機金属気相成長法を用いコンタクト層6を形成する。図1には、メサ部10と高抵抗埋込層5の上に形成されたコンタクト層6が示されている。コンタクト層6は、例えば、成長温度550~700℃で、p型層4の不純物と同じ不純物であるZnを添加したp型InP層である。最表面に金属電極とのオーミック性を確保するために、Znを高添加したInGaAs層、InGaAsP層を薄く挿入するとなお良い。コンタクト層6の厚さは例えば1.0~3.0μmである。コンタクト層6を形成する工程をコンタクト層形成工程という。ここで高抵抗埋込層形成工程およびコンタクト層形成工程における成長中の熱履歴を受けて、不純物のFeとZnが相互反応し、相互の層中に拡散する。この反応を相互拡散反応と呼ぶ。 Next, the SiO 2 mask 9 is removed, and the contact layer 6 is formed by using the organic metal vapor phase growth method. FIG. 1 shows a contact layer 6 formed on the mesa portion 10 and the high resistance embedded layer 5. The contact layer 6 is, for example, a p-type InP layer having a growth temperature of 550 to 700 ° C. and to which Zn, which is the same impurity as the impurities of the p-type layer 4, is added. In order to ensure ohmic contact with the metal electrode on the outermost surface, it is more preferable to insert the InGaAs layer and the InGaAsP layer with a high amount of Zn added thinly. The thickness of the contact layer 6 is, for example, 1.0 to 3.0 μm. The step of forming the contact layer 6 is called a contact layer forming step. Here, due to the heat history during growth in the high resistance embedded layer forming step and the contact layer forming step, the impurities Fe and Zn interact with each other and diffuse into each other's layers. This reaction is called a mutual diffusion reaction.
 図5は相互拡散の一例を示している。図5は、一般的に用いられているFe濃度が1017cm-3程度のFe-InP層とZnの濃度が1018cm-3程度のZn-InP層を結晶成長にて形成した後にSIMS分析をした結果を示している。互いの層中に、Feのキャリア濃度に相当する不純物が拡散しあっている様子が見て取れる。このように相互拡散濃度は、相互の層における低い方の不純物濃度に律速される。この効果により第二クラッド層相互拡散領域4B、高抵抗埋込層相互拡散領域5B、およびコンタクト層相互拡散領域6Bがそれぞれ形成される。 FIG. 5 shows an example of mutual diffusion. FIG. 5 shows SIMS after forming a commonly used Fe-InP layer having an Fe concentration of about 10 17 cm -3 and a Zn-InP layer having a Zn concentration of about 10 18 cm -3 by crystal growth. The result of the analysis is shown. It can be seen that impurities corresponding to the carrier concentration of Fe are diffused in each other's layers. Thus, the mutual diffusion concentration is rate-determined by the lower impurity concentration in each layer. Due to this effect, the second clad layer mutual diffusion region 4B, the high resistance embedded layer mutual diffusion region 5B, and the contact layer mutual diffusion region 6B are formed, respectively.
 本願では、高抵抗埋込層5自体の不純物であるFeの濃度を、一般的な濃度より高く、1018cm-3以上となるよう高抵抗埋込層5を形成する。また、素子の抵抗を極力下げるためにメサ部10内のp型層4は厚みを0.2μmと薄く設定することにより、メサの頂点から活性層までの距離を非常に近くする。このように、不純物濃度として1018cm-3以上と、Znを多量に含むp型層4およびコンタクト層6が活性層と近いために、高抵抗埋込層形成工程およびコンタクト層形成工程を経ることにより、Feの濃度が1018cm-3以上となるように形成した高抵抗埋込層5において、1018cm-3以上の高濃度なZn添加領域、すなわち高抵抗埋込層相互拡散領域5Bが、活性層3の両側に形成されることとなる。上述した各工程を実施することで、高抵抗埋込層5中の相互拡散領域が図1に示す高抵抗埋込層相互拡散領域5Bとなって、図1に示す光半導体装置が完成する。 In the present application, the high resistance embedded layer 5 is formed so that the concentration of Fe, which is an impurity of the high resistance embedded layer 5 itself, is higher than the general concentration and is 10 18 cm -3 or more. Further, in order to reduce the resistance of the element as much as possible, the p-type layer 4 in the mesa portion 10 is set as thin as 0.2 μm, so that the distance from the apex of the mesa to the active layer is very short. As described above, since the impurity concentration is 10 18 cm -3 or more and the p-type layer 4 and the contact layer 6 containing a large amount of Zn are close to the active layer, the high resistance embedded layer forming step and the contact layer forming step are performed. As a result, in the high-resistance embedded layer 5 formed so that the concentration of Fe is 10 18 cm -3 or more, a high-concentration Zn-added region of 10 18 cm -3 or more, that is, a high-resistance embedded layer mutual diffusion region. 5B will be formed on both sides of the active layer 3. By carrying out each of the above steps, the mutual diffusion region in the high resistance embedded layer 5 becomes the high resistance embedded layer mutual diffusion region 5B shown in FIG. 1, and the optical semiconductor device shown in FIG. 1 is completed.
 高抵抗埋込層5のキャリア濃度が、例えば1017cm-3のように低いと、相互拡散領域の濃度が低い側の濃度に律速されるという相互拡散の効果を受けて、低濃度のZnがp型層4もしくはコンタクト層6から拡散し、低キャリア濃度のp-InP層領域が高抵抗埋込層5内に形成される。メサ部10の上部に形成された活性層3の両脇に電子障壁の低い低キャリア濃度p-InP層が形成されることで電子リークが発生し、特性を下げてしまう。 When the carrier concentration of the high resistance embedded layer 5 is low, for example, 10 17 cm -3 , the low concentration Zn is affected by the mutual diffusion effect that the concentration of the mutual diffusion region is rate-determined to the concentration on the lower side. Diffuses from the p-type layer 4 or the contact layer 6, and a low carrier concentration p-InP layer region is formed in the high resistance embedded layer 5. By forming low carrier concentration p-InP layers with low electron barriers on both sides of the active layer 3 formed on the upper part of the mesa portion 10, electron leakage occurs and the characteristics are deteriorated.
 本実施の形態1のように、高抵抗埋込層5の不純物濃度を1018cm-3以上で形成することで、活性層3の脇に相互拡散によって形成されるp-InP領域のキャリア濃度が上がり、電子に対する障壁が引き上げられ、電流リークを抑制することが可能となる。また、あらかじめ高抵抗埋込層形成工程にてp-InP層をメサに沿って形成する構造と違い、不要な部分にはp-InP相互拡散領域が形成されず、無駄なpnジャンクションが発生することが無いため、寄生容量が少なく、周波数特性への影響が少ない高速動作が可能な光半導体素子を提供することができる。 As in the first embodiment, by forming the impurity concentration of the high resistance embedded layer 5 at 10 18 cm -3 or more, the carrier concentration of the p-InP region formed by mutual diffusion beside the active layer 3 The barrier to electrons is raised, and it becomes possible to suppress current leakage. Further, unlike the structure in which the p-InP layer is formed along the mesa in the high resistance embedded layer forming step in advance, the p-InP mutual diffusion region is not formed in the unnecessary portion, and a useless pn junction is generated. Therefore, it is possible to provide an optical semiconductor device capable of high-speed operation with a small parasitic capacitance and a small influence on the frequency characteristics.
 以上のように、半導体基板1として導電型がn型のInP基板を用い、p型層である第二クラッド層4における第二クラッド層自体の不純物がZnの場合、高抵抗埋込層5自体の不純物としてはFeを用いることができる。また、半導体基板1として導電型がn型のInP基板を用いた場合、高抵抗埋込層5自体の不純物としては、Feに限らず、高抵抗埋込層5自体の不純物が形成するアクセプタ準位が、第二クラッド層自体の不純物が形成するアクセプタ準位よりも深いアクセプタ準位となる不純物を用いることができる。 As described above, when an InP substrate having an n-type conductive type is used as the semiconductor substrate 1 and the impurity of the second clad layer itself in the second clad layer 4 which is the p-type layer is Zn, the high resistance embedded layer 5 itself. Fe can be used as the impurity of. Further, when an InP substrate having an n-type conductive type is used as the semiconductor substrate 1, the impurities of the high resistance embedded layer 5 itself are not limited to Fe, but the acceptor level formed by the impurities of the high resistance embedded layer 5 itself. Impurities whose position is deeper than the acceptor level formed by the impurities of the second clad layer itself can be used.
実施の形態2.
 図6は、実施の形態2による光半導体装置の製造工程のうち、高抵抗埋込層形成工程後の状態を示す断面図、図7は、実施の形態2による光半導体装置の概略構成を示す断面図である。実施の形態2による光半導体装置は、実施の形態1と基本的な工程は同様だが、図6に示すように高抵抗埋込層形成工程において高抵抗埋込層5を形成する際、メサ部(10)に接する領域に高抵抗埋込層を形成した後、薄く拡散抑止層7を形成する。その後、再び高抵抗埋込層を形成する。拡散抑止層7は、少なくともメサ部10とは離隔した位置に、活性層3の横に形成される高抵抗埋込層を覆う形で形成される必要がある。拡散抑止層7は、例えば不純物濃度として1018cm-3 以上のSを添加したn-InP層である。拡散抑止層7の膜厚は、相互拡散してきたZnを十分に止める効果を持つ必要があるため、少なくとも50nm以上は形成しておくべきである。もしくはInPよりもZn固溶度の高いInGaAsなどでもよい。その場合、膜厚は10nm以上、不純物濃度1018cm-3程度のSを添加したn-InGaAs、もしくはアンドープのi-InGaAs層が望ましい。拡散抑止層7の形成前に成長する高抵抗埋込層は薄くしすぎると電子リークの発生を抑制する効果が小さくなるため、少なくとも100nm以上は成長しておくべきである。
Embodiment 2.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state after the high resistance embedded layer forming step in the manufacturing process of the optical semiconductor device according to the second embodiment, and FIG. 7 shows a schematic configuration of the optical semiconductor device according to the second embodiment. It is a sectional view. The optical semiconductor device according to the second embodiment has the same basic steps as the first embodiment, but as shown in FIG. 6, when the high resistance embedded layer 5 is formed in the high resistance embedded layer forming step, the mesa portion is formed. After forming the high resistance embedded layer in the region in contact with (10), the diffusion suppressing layer 7 is thinly formed. After that, the high resistance embedded layer is formed again. The diffusion suppression layer 7 needs to be formed so as to cover the high resistance embedding layer formed beside the active layer 3 at least at a position separated from the mesa portion 10. The diffusion suppression layer 7 is, for example, an n-InP layer to which S having an impurity concentration of 10 18 cm -3 or more is added. Since the film thickness of the diffusion suppression layer 7 needs to have an effect of sufficiently stopping the mutually diffused Zn, it should be formed at least 50 nm or more. Alternatively, InGaAs having a higher Zn solid solubility than InP may be used. In that case, an n-InGaAs layer having a film thickness of 10 nm or more and an impurity concentration of about 10 18 cm- 3 added with S, or an undoped i-InGaAs layer is desirable. If the high resistance embedded layer that grows before the formation of the diffusion suppression layer 7 is made too thin, the effect of suppressing the generation of electron leakage will be reduced, so it should be grown at least 100 nm or more.
 拡散抑止層7により、図6に示すように高抵抗埋込層相互拡散領域5Bは拡散抑止層7のメサ部10側に形成される。高抵抗埋込層形成工程の後、実施の形態1で説明したのと同様、SiOマスク9を除去し、有機金属気相成長法を用いコンタクト層6を形成するコンタクト層形成工程を実施する。このコンタクト層形成工程を経ることにより、高抵抗埋込層相互拡散領域5Bは、拡散抑止層7との間で活性層3に接する領域全体に伸び、図7に示す光半導体装置となる。 As shown in FIG. 6, the diffusion suppression layer 7 forms the high resistance embedded layer mutual diffusion region 5B on the mesa portion 10 side of the diffusion suppression layer 7. After the high resistance embedded layer forming step, the contact layer forming step of removing the SiO 2 mask 9 and forming the contact layer 6 by using the organic metal vapor phase growth method is carried out in the same manner as described in the first embodiment. .. Through this contact layer forming step, the high resistance embedded layer mutual diffusion region 5B extends over the entire region in contact with the active layer 3 with the diffusion suppression layer 7, and becomes the optical semiconductor device shown in FIG. 7.
 本実施の形態2によれば、高抵抗埋込層5中に、メサ部(10)と離隔した位置に第二クラッド層4自体の不純物であるZnの拡散を防止する拡散抑止層7を設けることで、高抵抗埋込層相互拡散領域5Bを活性層3の近傍のみに留めることが可能となる。このため、光の価電子帯間吸収ロスを低減することが期待できる。 According to the second embodiment, the diffusion suppression layer 7 for preventing the diffusion of Zn, which is an impurity of the second clad layer 4 itself, is provided in the high resistance embedded layer 5 at a position separated from the mesa portion (10). This makes it possible to keep the high resistance embedded layer mutual diffusion region 5B only in the vicinity of the active layer 3. Therefore, it can be expected to reduce the absorption loss between valence band of light.
実施の形態3.
 図8は、実施の形態3による光半導体装置の製造工程のうち、高抵抗埋込層形成工程後の状態を示す断面図、図9は、実施の形態3による光半導体装置の概略構成を示す断面図である。実施の形態1もしくは実施の形態2と基本工程は同様だが、高抵抗埋込層形成工程において高抵抗埋込層5を形成する際、メサ部10に近いほどFe濃度が高くなるように段階的に濃度を変えた層を積層する。図8および図9は、実施の形態2と同様、拡散抑止層7を設ける構成に、本実施の形態3を適用した場合を示している。図8で示すように、高抵抗埋込層形成工程において、高抵抗埋込層自体の不純物の不純物濃度が、高抵抗埋込層5Aおよび高抵抗埋込層相互拡散領域5Bに相当する部分で1018cm-3以上、拡散抑止層7に対してメサ部10から離れた部分の高抵抗埋込層5C部で1018cm-3以下となるように構成する。成長のフローとしては、例えば高抵抗埋込層5の形成初期は1018cm-3以上のFeが形成できる条件で成長を行い、その後段階的に濃度を下げていくように成長条件を変化させる。例えば成長温度を下げる、もしくは有機金属気相成長法で使用する反応炉内に導入するFe材料の流量を下げていくことなどによりFeの濃度を制御できる。
Embodiment 3.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state after the high resistance embedded layer forming step in the manufacturing process of the optical semiconductor device according to the third embodiment, and FIG. 9 shows a schematic configuration of the optical semiconductor device according to the third embodiment. It is a sectional view. The basic steps are the same as those of the first embodiment or the second embodiment, but when the high resistance embedded layer 5 is formed in the high resistance embedded layer forming step, the Fe concentration becomes higher as it is closer to the mesa portion 10. Layers with different concentrations are laminated. 8 and 9 show a case where the third embodiment is applied to the configuration in which the diffusion suppression layer 7 is provided as in the second embodiment. As shown in FIG. 8, in the high resistance embedded layer forming step, the impurity concentration of the impurities of the high resistance embedded layer itself corresponds to the high resistance embedded layer 5A and the high resistance embedded layer mutual diffusion region 5B. 10 18 cm -3 or more, configured to be 10 18 cm -3 or less in the high-resistance buried layer 5C of the portion apart from the mesa portion 10 with respect to the diffusion preventing layer 7. As a growth flow, for example, in the initial stage of formation of the high resistance embedded layer 5, growth is performed under conditions where Fe of 10 18 cm -3 or more can be formed, and then the growth conditions are changed so that the concentration is gradually lowered. .. For example, the Fe concentration can be controlled by lowering the growth temperature or lowering the flow rate of the Fe material introduced into the reaction furnace used in the metalorganic vapor phase growth method.
 高抵抗埋込層形成工程の後、実施の形態1で説明したのと同様、SiOマスク9を除去し、有機金属気相成長法を用いコンタクト層6を形成するコンタクト層形成工程を実施する。このコンタクト層形成工程を経ることにより、高抵抗埋込層相互拡散領域5Bは、拡散抑止層7との間で活性層3に接する領域全体に伸び、図9に示す光半導体装置となる。 After the high resistance embedded layer forming step, the contact layer forming step of removing the SiO 2 mask 9 and forming the contact layer 6 by using the organic metal vapor phase growth method is carried out in the same manner as described in the first embodiment. .. Through this contact layer forming step, the high resistance embedded layer mutual diffusion region 5B extends over the entire region in contact with the active layer 3 with the diffusion suppression layer 7, and becomes the optical semiconductor device shown in FIG.
 本実施の形態3によれば、高抵抗埋込層5の内部でメサ部10に近いほどFe濃度を段階的に上げることで、高濃度の拡散領域5Aを活性層3近傍のみに留めることが可能となる。このため、光の価電子帯間吸収ロスを低減することが期待できる。 According to the third embodiment, the high concentration diffusion region 5A can be kept only in the vicinity of the active layer 3 by gradually increasing the Fe concentration inside the high resistance embedded layer 5 as it gets closer to the mesa portion 10. It will be possible. Therefore, it can be expected to reduce the absorption loss between valence band of light.
実施の形態4.
 図10は、実施の形態4による光半導体装置の製造工程のうち、高抵抗埋込層形成工程後の状態を示す断面図、図11は、実施の形態4による光半導体装置の概略構成を示す断面図である。本実施の形態4による光半導体装置の基本的な製造工程は、実施の形態1から実施の形態3の基本工程と同様だが、高抵抗埋込層形成工程の後、図10に示すように高抵抗埋込層5の上部にn型の電流狭窄層8を形成する電流狭窄層形成工程を実施する。n型の電流狭窄層8は、例えばSを添加したn-InP層であり、膜厚400nmで不純物濃度が1.0~18.0×1018cm-3程度であることが望ましい。その後、コンタクト層6を形成すると、高抵抗埋込層5はコンタクト層6と直接接していないため、p型層4に接する領域の意図した部分のみに不純物濃度1018cm-3以上のZn拡散領域、すなわち高抵抗埋込層相互拡散領域5Bを形成することが可能となる。なお、コンタクト層6には、p型層4の、高抵抗埋込層との相互拡散領域、すなわち第二クラッド層相互拡散領域4Bに接する領域に高抵抗埋込層自体の不純物であるFeが拡散して、コンタクト層相互拡散領域6Bが形成される。
Embodiment 4.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a state after the high resistance embedded layer forming step in the manufacturing process of the optical semiconductor device according to the fourth embodiment, and FIG. 11 shows a schematic configuration of the optical semiconductor device according to the fourth embodiment. It is a sectional view. The basic manufacturing process of the optical semiconductor device according to the fourth embodiment is the same as the basic steps of the first to third embodiments, but is high as shown in FIG. 10 after the high resistance embedded layer forming step. A current constriction layer forming step of forming an n-type current constriction layer 8 on the resistance embedding layer 5 is carried out. The n-type current constriction layer 8 is, for example, an n-InP layer to which S is added, and it is desirable that the film thickness is 400 nm and the impurity concentration is about 1.0 to 18.0 × 10 18 cm -3 . After that, when the contact layer 6 is formed, since the high resistance embedded layer 5 is not in direct contact with the contact layer 6, Zn diffusion having an impurity concentration of 10 18 cm -3 or more is performed only in the intended portion of the region in contact with the p-type layer 4. It is possible to form a region, that is, a high resistance embedded layer mutual diffusion region 5B. In the contact layer 6, Fe, which is an impurity of the high resistance embedded layer itself, is contained in the mutual diffusion region of the p-type layer 4 with the high resistance embedded layer, that is, the region in contact with the second clad layer mutual diffusion region 4B. It diffuses to form the contact layer mutual diffusion region 6B.
 本実施の形態4によれば、コンタクト層6側からのホールリークを止めることができる。実施の形態1から実施の形態3のいずれかと組み合わせることで、より電流狭窄効果を高めることとなり、特性向上効果が期待できる。 According to the fourth embodiment, the hole leak from the contact layer 6 side can be stopped. By combining with any of the first to third embodiments, the current constriction effect can be further enhanced, and the characteristic improvement effect can be expected.
実施の形態5.
 実施の形態4で示したn型電流狭窄層8を、SnあるいはSiなど、III族サイトで活性となるn型不純物を添加したn-InP層とする。また、キャリア濃度、すなわち不純物濃度はp型層4におけるp型層自体の不純物の不純物濃度よりも高い濃度であることが望ましい。またFeとの直接の相互反応を避けるため、電流狭窄層形成工程でn型の電流狭窄層8を形成する初期、すなわち高抵抗埋込層5に接する領域はSを添加したn-InP層であってもよい。
Embodiment 5.
The n-type current constriction layer 8 shown in the fourth embodiment is an n-InP layer to which an n-type impurity that is active at a group III site such as Sn or Si is added. Further, it is desirable that the carrier concentration, that is, the impurity concentration is higher than the impurity concentration of the impurities of the p-type layer itself in the p-type layer 4. Further, in order to avoid a direct interaction with Fe, the initial stage of forming the n-type current constriction layer 8 in the current constriction layer forming step, that is, the region in contact with the high resistance embedded layer 5 is an n-InP layer to which S is added. There may be.
 p型層4に高抵抗埋込層5から拡散してきたFeが、III族サイトで活性となるn型不純物を含むn型電流狭窄層8とさらに相互反応し、拡散する。p型層4に拡散して形成された、Fe、およびIII族サイトで活性となるn型不純物を含むn-InP層4Bが電流狭窄効果を高める。n型の電流狭窄層8を形成する初期は不純物としてS添加、後半をSiあるいはSnを不純物として添加して形成することで、高抵抗埋込層5のFeとn型電流狭窄層8の後半で添加したSiあるいはSnとが直接反応することを抑制し、所望の効果を効率よく引き出すことが可能となる。 Fe diffused from the high resistance embedded layer 5 into the p-type layer 4 further interacts with the n-type current constriction layer 8 containing the n-type impurities that are active at the group III site and diffuses. The n-InP layer 4B containing Fe and n-type impurities that are active at Group III sites, which is formed by diffusing into the p-type layer 4, enhances the current constriction effect. The initial stage of forming the n-type current constriction layer 8 is S added as an impurity, and the latter half is formed by adding Si or Sn as an impurity to form Fe of the high resistance embedded layer 5 and the latter half of the n-type current constriction layer 8. It is possible to suppress the direct reaction with Si or Sn added in step 1 and efficiently bring out the desired effect.
 本願には、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、1つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも1つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。 Although various exemplary embodiments and examples are described in the present application, the various features, embodiments, and functions described in one or more embodiments may be of particular embodiments. It is not limited to application, but can be applied to embodiments alone or in various combinations. Therefore, innumerable variations not illustrated are envisioned within the scope of the techniques disclosed herein. For example, it is assumed that at least one component is modified, added or omitted, and further, at least one component is extracted and combined with the components of other embodiments.
1 半導体基板、2 n型層(第一クラッド層)、3 活性層、4 p型層(第二クラッド層)、4B 第二クラッド層相互拡散領域、5 高抵抗埋込層、5B 高抵抗埋込層相互拡散領域、6 コンタクト層、7 拡散抑止層、8 電流狭窄層、10 メサ部、20 積層体 1 Semiconductor substrate, 2 n-type layer (first clad layer), 3 active layer, 4 p-type layer (second clad layer), 4B second clad layer mutual diffusion region, 5 high resistance embedded layer, 5B high resistance embedded Inclusive layer mutual diffusion region, 6 contact layer, 7 diffusion suppression layer, 8 current constriction layer, 10 mesa part, 20 laminate

Claims (12)

  1.  半導体基板と、
    前記半導体基板に、前記半導体基板の側から、第一クラッド層、活性層、第二クラッド層が形成されたメサ部と、
    前記メサ部の両側を埋め込む高抵抗埋込層と、
    前記メサ部および前記高抵抗埋込層の、前記半導体基板とは反対側を覆って形成されたコンタクト層と、を有する光半導体装置において、
    前記高抵抗埋込層の前記メサ部に接する領域における高抵抗埋込層自体の不純物の不純物濃度が1018cm-3以上であり、
    前記第二クラッド層の前記高抵抗埋込層に接する領域に、前記高抵抗埋込層自体の不純物が拡散した第二クラッド層相互拡散領域が形成され、前記高抵抗埋込層の前記第二クラッド層に接する領域および前記活性層に接する領域に、第二クラッド層自体の不純物が拡散した高抵抗埋込層相互拡散領域が形成されたことを特徴とする光半導体装置。
    With a semiconductor substrate
    A mesa portion on which a first clad layer, an active layer, and a second clad layer are formed on the semiconductor substrate from the side of the semiconductor substrate.
    A high-resistance embedded layer that embeds both sides of the mesa portion,
    In an optical semiconductor device having a contact layer formed by covering the side of the mesa portion and the high resistance embedded layer opposite to the semiconductor substrate.
    The impurity concentration of impurities in the high resistance embedded layer itself in the region of the high resistance embedded layer in contact with the mesa portion is 10 18 cm -3 or more.
    In the region of the second clad layer in contact with the high resistance embedded layer, a second clad layer mutual diffusion region in which impurities of the high resistance embedded layer itself are diffused is formed, and the second clad layer of the high resistance embedded layer. An optical semiconductor device characterized in that a high-resistance embedded layer mutual diffusion region in which impurities of the second clad layer itself are diffused is formed in a region in contact with the clad layer and a region in contact with the active layer.
  2.  前記高抵抗埋込層中に、前記メサ部と離隔した位置に、前記第二クラッド層自体の不純物の拡散を抑止する拡散抑止層を有することを特徴とする請求項1に記載の光半導体装置。 The optical semiconductor device according to claim 1, wherein the high-resistance embedded layer has a diffusion suppression layer that suppresses the diffusion of impurities in the second clad layer itself at a position separated from the mesa portion. ..
  3.  前記高抵抗埋込層における前記高抵抗埋込層自体の不純物の不純物濃度が、前記メサ部に近い領域において、前記メサ部から遠い領域よりも高いことを特徴とする請求項1または2に記載の光半導体装置。 The first or second claim, wherein the impurity concentration of the impurities of the high resistance embedded layer itself in the high resistance embedded layer is higher in the region near the mesa portion than in the region far from the mesa portion. Optical semiconductor device.
  4.  前記半導体基板は導電型をn型とするInP基板であり、前記高抵抗埋込層自体の不純物により形成されるアクセプタ準位は、前記第二クラッド層自体の不純物により形成されるアクセプタ準位よりも深いことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の光半導体装置。 The semiconductor substrate is an InP substrate having a conductive type n-type, and the acceptor level formed by the impurities of the high resistance embedded layer itself is higher than the acceptor level formed by the impurities of the second clad layer itself. The optical semiconductor device according to any one of claims 1 to 3, wherein the optical semiconductor device is also deep.
  5.  前記コンタクト層と前記高抵抗埋込層とが接する領域に、電流のリークを抑制するn型の電流狭窄層が設けられたことを特徴とする請求項4に記載の光半導体装置。 The optical semiconductor device according to claim 4, wherein an n-type current constriction layer that suppresses current leakage is provided in a region where the contact layer and the high resistance embedded layer are in contact with each other.
  6.  前記電流狭窄層には、不純物としてIII族で活性化するn型不純物材料が、前記第二クラッド層における前記第二クラッド層自体の不純物の濃度よりも高い濃度で含まれていることを特徴とする請求項5に記載の光半導体装置。 The current constriction layer is characterized in that an n-type impurity material activated by Group III as an impurity is contained in the second clad layer at a concentration higher than the concentration of the impurity of the second clad layer itself. The optical semiconductor device according to claim 5.
  7.  前記第二クラッド層には、前記III族で活性化する材料が不純物として含まれることを特徴とする請求項6に記載の光半導体装置。 The optical semiconductor device according to claim 6, wherein the second clad layer contains a material activated by Group III as an impurity.
  8.  半導体基板に、前記半導体基板の側から、第一クラッド層、活性層、第二クラッド層を順に積層して積層体を形成した後、この積層体をエッチングしてメサ部を形成するメサ部形成工程と、
     前記メサ部形成工程において形成したメサ部の両側に高抵抗埋込層を形成する高抵抗埋込層形成工程と、
     前記メサ部形成工程において形成したメサ部、および前記高抵抗埋込層形成工程において形成した高抵抗埋込層の、前記半導体基板とは反対側にコンタクト層を形成するコンタクト層形成工程と、を有する光半導体装置の製造方法において、
     前記高抵抗埋込層形成工程は、前記メサ部に接する領域の前記高抵抗埋込層を高抵抗埋込層自体の不純物の不純物濃度が1018cm-3以上となる不純物を含む層に形成する工程であることを特徴とする光半導体装置の製造方法。
    A first clad layer, an active layer, and a second clad layer are laminated on a semiconductor substrate in this order from the semiconductor substrate side to form a laminate, and then the laminate is etched to form a mesa portion. Process and
    A high resistance embedded layer forming step of forming a high resistance embedded layer on both sides of the mesa portion formed in the mesa portion forming step, and a high resistance embedded layer forming step.
    A contact layer forming step of forming a contact layer on the side opposite to the semiconductor substrate of the mesa portion formed in the mesa portion forming step and the high resistance embedded layer formed in the high resistance embedded layer forming step. In the manufacturing method of the optical semiconductor device to have
    In the high resistance embedded layer forming step, the high resistance embedded layer in the region in contact with the mesa portion is formed into a layer containing impurities having an impurity concentration of 10 18 cm -3 or more of the impurities of the high resistance embedded layer itself. A method for manufacturing an optical semiconductor device, which is characterized in that the process is performed.
  9.  前記高抵抗埋込層形成工程は、前記メサ部に接する領域に前記高抵抗埋込層を形成した後に、前記第二クラッド層からの、第二クラッド層自体の不純物の拡散を抑止する拡散抑止層を形成する工程を含むことを特徴とする請求項8に記載の光半導体装置の製造方法。 In the high resistance embedded layer forming step, after forming the high resistance embedded layer in the region in contact with the mesa portion, diffusion suppression that suppresses diffusion of impurities of the second clad layer itself from the second clad layer is suppressed. The method for manufacturing an optical semiconductor device according to claim 8, further comprising a step of forming a layer.
  10.  前記高抵抗埋込層形成工程において、前記高抵抗埋込層における前記高抵抗埋込層自体の不純物の不純物濃度が、前記メサ部に近い領域において、前記メサ部から遠い領域よりも高くなるよう前記高抵抗埋込層を形成することを特徴とする請求項8または9に記載の光半導体装置の製造方法。 In the high resistance embedded layer forming step, the impurity concentration of the impurities of the high resistance embedded layer itself in the high resistance embedded layer is set to be higher in the region near the mesa portion than in the region far from the mesa portion. The method for manufacturing an optical semiconductor device according to claim 8 or 9, wherein the high resistance embedded layer is formed.
  11.  前記高抵抗埋込層形成工程の後、前記高抵抗埋込層の前記半導体基板とは反対側に、電流のリークを抑制するn型の電流狭窄層を形成する工程を含むことを特徴とする請求項8から10のいずれか1項に記載の光半導体装置の製造方法。 After the high resistance embedded layer forming step, an n-type current constriction layer that suppresses current leakage is formed on the side of the high resistance embedded layer opposite to the semiconductor substrate. The method for manufacturing an optical semiconductor device according to any one of claims 8 to 10.
  12.  前記電流狭窄層を形成する工程において、不純物としてIII族で活性化する材料が、前記高抵抗埋込層中の前記高抵抗埋込層自体の不純物の不純物濃度よりも高い濃度で不純物として含まれるよう前記電流狭窄層を形成することを特徴とする請求項11に記載の光半導体装置の製造方法。 In the step of forming the current constriction layer, a material activated by Group III as an impurity is contained as an impurity at a concentration higher than the impurity concentration of the impurity of the high resistance embedded layer itself in the high resistance embedded layer. The method for manufacturing an optical semiconductor device according to claim 11, wherein the current constriction layer is formed.
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