JP4786802B2 - Method for manufacturing semiconductor laser, method for manufacturing optical modulator, and method for manufacturing semiconductor laser with optical modulator - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体レーザ、光変調器および光変調器付半導体レーザ、並びにそれらの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
活性領域を高抵抗層で埋め込んだ半導体レーザは、寄生容量を低減できることから、高速変調用レーザとして用いられている。図15は、この種の半導体レーザの一例を示す断面図である。図中、1はN型InP基板、2はN型InPからなるN型クラッド層(例えば、厚さ1μm、キャリア濃度P=1×1018cm-3)、3はInGaAsP歪量子井戸活性層、4はP型InPからなるP型クラッド層(例えば、厚さ0.5μm、キャリア濃度P=1×1018cm-3)、5はFeがドープされて高抵抗化されたInPからなる高抵抗ブロック層、6はN型InPブロック層、7はP型InP層、8はP型InGaAsコンタクト層、9はP型電極(Ti/Pt/Au)、10はN型電極(Au/Ge/Ni/Au)である。
この半導体レーザでは、メサ部はウエットエッチングで形成されているので、なだらかな末広がりの形状となっている。
【0003】
また、図16は、従来の半導体レーザの他の一例を示す断面図である。図において、1はN型InP基板、2はN型InPからなるN型クラッド層(例えば、厚さ1μm、キャリア濃度P=1×1018cm-3)、3はInGaAsP歪量子井戸活性層、4はP型InPからなるP型クラッド層(例えば、厚さ0.5μm、キャリア濃度P=1×1018cm-3)、5はFeがドープされて高抵抗化されたInPからなる高抵抗ブロック層、6はN型InPブロック層、7はP型InP層、8はP型InGaAsコンタクト層、9はP型電極(Ti/Pt/Au)、10はN型電極(Au/Ge/Ni/Au)である。
この半導体レーザでは、メサ部はドライエッチングで形成されているので、垂直な形状となっている。
【0004】
図15、16に示した従来の半導体レーザは、何れもメサ部の両端に積層されたN型InP基板1またはN型クラッド層2、高抵抗ブロック層5、N型InPブロック層6を電流ブロック層として、InGaAsP歪量子井戸活性層3に集中的に電流を注入できるようになっている。しかし、P型クラッド層4とN型InPブロック層6との接点の幅が非常に狭くなっていることから、かかる接点領域からのリーク電流が流れ易くなり、往々にしてレーザ発振特性の悪化(例えば、しきい値の増加、レーザ効率の悪化)するという問題が生じる。
【0005】
また、図15、16に示した従来の半導体レーザは、何れもInGaAsP歪量子井戸活性層3を光吸収層として用いることにより、光変調器とすることも可能である。しかしながら、この場合、InGaAsP歪量子井戸活性層3とN型InPブロック層6との距離が近く、高抵抗ブロック層5が薄いため、寄生容量が大きくなり、高速特性が悪化するという問題が生じる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、前述のような従来技術の有する問題点に鑑み、この発明は、電流ブロック層中のN型InP層とメサ部との接触長を十分にとることにより、この部分からリーク電流が流れるのを抑え、良好なレーザ発振特性を備えた半導体レーザ、良好な光変調器特性を備えた光変調器および良好なレーザ発振特性と良好な光変調器特性を備えた光変調器付半導体レーザを提供することを目的とする。
また、この発明は、このような優れた特性を有する半導体レーザ、光変調器および光変調器付半導体レーザの製造方法を提供することも目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、この発明は次のような特徴を備えている。
【0008】
すなわち、請求項1に記載の発明は、下面にN型電極が形成されたN型半導体基板と、このN型半導体基板上に形成された、N型InPからなるN型クラッド層、活性層およびP型InPからなるP型クラッド層が積層されてなるメサ部と、このメサ部の両側に位置するN型クラッド層と、前記メサ部の両側に形成されたFeがドープされて高抵抗化されたInPからなる高抵抗ブロック層と、この高抵抗ブロック層上かつ前記メサ部両側に形成されたN型InPブロック層とを有する電流ブロック層と、前記メサ部および電流ブロック層上に形成されたP型InP層と、このP型InP層上に、P型InGaAsコンタクト層を介して形成されたP型電極と、を備えた半導体レーザであって、前記メサ部と前記N型InPブロック層との接触長が0.05μm以上になるようにしたものである。
【0009】
請求項2に記載の発明は、下面にN型電極が形成されたN型半導体基板と、このN型半導体基板上に形成された、N型InPからなるN型クラッド層、活性層およびP型InPからなるP型クラッド層が積層されてなるメサ部と、このメサ部の両側に位置するN型クラッド層と、前記メサ部の両側に形成されたFeがドープされて高抵抗化されたInPからなる高抵抗ブロック層と、この高抵抗ブロック層上かつ前記メサ部両側に形成されたN型InPブロック層とを有する電流ブロック層と、前記メサ部および電流ブロック層上に形成されたP型InP層と、このP型InP層上に、P型InGaAsコンタクト層を介して形成されたP型電極と、を備えた光変調器であって、前記メサ部と前記N型InPブロック層との接触長が0.05μm以上になるようにしたものである。
【0010】
請求項3に記載の発明は、下面にN型電極が形成されたN型半導体基板と、このN型半導体基板上に形成された、N型InPからなるN型クラッド層、活性層およびP型InPからなるP型クラッド層が積層されてなるメサ部と、このメサ部の両側に位置するN型クラッド層と、前記メサ部の両側に形成されたFeがドープされて高抵抗化されたInPからなる高抵抗ブロック層と、この高抵抗ブロック層上かつ前記メサ部両側に形成されたN型InPブロック層とを有する電流ブロック層と、前記メサ部および電流ブロック層上に形成されたP型InP層と、このP型InP層上に、P型InGaAsコンタクト層を介して形成されたP型電極と、を備えた光変調器付半導体レーザであって、前記メサ部と前記N型InPブロック層との接触長が0.05μm以上になるようにしたものである。
【0011】
請求項4に記載の発明は、下面にN型電極が形成されたN型半導体基板と、このN型半導体基板上に形成された、N型InPからなるN型クラッド層、活性層およびP型InPからなるP型クラッド層が積層されてなるメサ部と、このメサ部の両側に位置するN型クラッド層と、前記メサ部の両側に形成されたFeがドープされて高抵抗化されたInPからなる高抵抗ブロック層と、この高抵抗ブロック層上かつ前記メサ部両側に形成されたN型InPブロック層とを有する電流ブロック層と、前記メサ部および電流ブロック層上に形成されたP型InP層と、このP型InP層上に、P型InGaAsコンタクト層を介して形成されたP型電極と、を備えた半導体レーザの製造方法であって、前記高抵抗ブロック層を、成長とハロゲン系ガスを用いた異方性エッチングとを繰り返すことにより前記メサ部の両側に平坦に埋め込み、前記メサ部と前記N型InPブロック層との接触長が0.05μm以上になるようにした方法である。
【0012】
請求項5に記載の発明は、下面にN型電極が形成されたN型半導体基板と、このN型半導体基板上に形成された、N型InPからなるN型クラッド層、活性層およびP型InPからなるP型クラッド層が積層されてなるメサ部と、このメサ部の両側に位置するN型クラッド層と、前記メサ部の両側に形成されたFeがドープされて高抵抗化されたInPからなる高抵抗ブロック層と、この高抵抗ブロック層上かつ前記メサ部両側に形成されたN型InPブロック層とを有する電流ブロック層と、前記メサ部および電流ブロック層上に形成されたP型InP層と、このP型InP層上に、P型InGaAsコンタクト層を介して形成されたP型電極と、を備えた光変調器の製造方法であって、前記高抵抗ブロック層を、成長とハロゲン系ガスを用いた異方性エッチングとを繰り返すことにより前記メサ部の両側に平坦に埋め込み、前記メサ部と前記N型InPブロック層との接触長が0.05μm以上になるようにした方法である。
【0013】
請求項6に記載の発明は、下面にN型電極が形成されたN型半導体基板と、このN型半導体基板上に形成された、N型InPからなるN型クラッド層、活性層およびP型InPからなるP型クラッド層が積層されてなるメサ部と、このメサ部の両側に位置するN型クラッド層と、前記メサ部の両側に形成されたFeがドープされて高抵抗化されたInPからなる高抵抗ブロック層と、この高抵抗ブロック層上かつ前記メサ部両側に形成されたN型InPブロック層とを有する電流ブロック層と、前記メサ部および電流ブロック層上に形成されたP型InP層と、このP型InP層上に、P型InGaAsコンタクト層を介して形成されたP型電極と、を備えた光変調器付半導体レーザの製造方法であって、前記高抵抗ブロック層を、成長とハロゲン系ガスを用いた異方性エッチングとを繰り返すことにより前記メサ部の両側に平坦に埋め込み、前記メサ部と前記N型InPブロック層との接触長が0.05μm以上になるようにした方法である。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明する。
【0015】
実施の形態1.
図1はこの発明にかかる半導体レーザの構成を示す断面図である。図中、1はN型InP基板、2はN型InPからなるN型クラッド層(例えば、厚さ1μm、キャリア濃度P=1×1018cm-3)、3はInGaAsP歪量子井戸活性層、4はP型InPからなるP型クラッド層(例えば、厚さ0.5μm、キャリア濃度P=1×1018cm-3)、5はFeがドープされて高抵抗化されたInPからなる高抵抗ブロック層、6はN型InPブロック層、7はP型InP層、8はP型InGaAsコンタクト層、9はP型電極(Ti/Pt/Au)、10はN型電極(Au/Ge/Ni/Au)である。
【0016】
この半導体レーザでは、下面にN型電極10が形成されたN型InP基板1上に、N型クラッド層2とP型クラッド層4との間にInGaAsP歪量子井戸活性層3が積層されてメサ部をなしている。このメサ部の両側には、埋め込み成長させた高抵抗ブロック層5を備えている。さらに、前記メサ部の両側の高抵抗ブロック層5上にはN型InPブロック層6が形成され、N型クラッド層2、高抵抗ブロック層5およびN型InPブロック層6で電流ブロック層を構成している。特に、N型InPブロック層6は、P型クラッド層4との接触長Lが0.05μm以上となるように形成されている。加えて、前記メサ部の上面とN型InPブロック層6を覆うようにP型InP層7が形成されている。また、P型InP層7の上面には、P型InGaAsコンタクト層8を介してP型電極9が形成されている。
【0017】
この半導体レーザでは、P型クラッド層4とN型InPブロック層6との接触長Lが0.05μm以上となるように構成されているため、P型クラッド層4とN型InPブロック層6との接触面積が従来のものよりもかなり広くなっている。したがって、メサ部に電流を集中させることができ、メサ部からのリーク電流を抑制できる。この結果、しきい値の低下やレーザ効率の向上がみられ、良好なレーザ発振特性が得られる。
また、この半導体レーザでは、N型InPブロック層6をInGaAsP歪量子井戸活性層3から離れた位置に形成している。したがって、高抵抗ブロック層5を厚く形成できるため、寄生容量が小さくなり、高速特性を向上させることができる。
【0018】
次に、この発明にかかる半導体レーザの製造方法について説明する。図2ないし図13はこの半導体レーザの製造工程を説明するための図である。
【0019】
まず、図2に示すように、上面が(001)面であるN型InP基板1上に、MOCVD法でN型InPからなるN型クラッド層2、InGaAsP歪量子井戸活性層3、P型InPからなるP型クラッド層4を成長させる(第1の工程)。次に、図3に示すように、P型クラッド層4上にSiO2 絶縁膜11を形成し、パターニングする(第2の工程)。次に、図4に示すように、メタン系ドライエッチング等により、SiO2 絶縁膜11の両側の半導体層をN型クラッド層2の途中まで除去することで垂直なメサ部を形成する(第3の工程)。次に、図5に示すように、MOCVD法で塩化水素(HCl)ガスを流しながら、Feがドープされて高抵抗化されたInPからなる高抵抗ブロック層5aを薄く(例えば、0.1μm程度の厚さになるように)成長させる(第4の工程)。ここで、この発明では、N型InP基板1の上面を(001)面に形成しているので、N型クラッド層2、高抵抗ブロック層5a等各層の上面が(001)面になるように形成される。塩化水素ガスを流しながら高抵抗ブロック層5aを成長させると、その上面である(001)面と比べ、メサ部側面と接する(110)面の成長速度が遅くなり、メサ部側面を覆う高抵抗ブロック層5aの層厚を薄くすることができる。
【0020】
次に、高抵抗ブロック層5aの成長を中断させ、MOCVD炉内でホスヒン(PH3 )と塩化水素ガスを流す。塩化水素ガスにはInP層をエッチングする性質があり、特に、(001)面のエッチングレートは、(110)面のエッチングレートに比べて非常に遅くなる(図14参照)。したがって、高抵抗ブロック層5aのN型クラッド層2の厚さ方向へのエッチングは殆どなされないうちに、高抵抗ブロック層5aのメサ部側面方向へのエッチングが終了してしまう。この性質を用いることにより、メサ部側面を覆うInP層のみを選択的にエッチングでき、図6に示す構造を完成することができる(第5の工程)。
なお、ここでは、塩化水素ガスを用いたが、他のハロゲン系ガスを用いても同様の効果が得られる。また、異方性エッチングが可能な他の面方向でも同様の効果が得られる。しかしながら、万一、ドライエッチングではなくウエットエッチングにより本発明の方法を行った場合、各層は等方向にエッチングされるので、図6に示した構造を得ることはできない。
【0021】
次に、図7に示すように、MOCVD法で塩化水素ガスを流しながらFeがドープされて高抵抗化されたInPからなる高抵抗ブロック層5bを薄く(例えば、0.1μm程度の厚さで)成長させる(第6の工程)。そして、高抵抗ブロック層5bの成長を中断させ、MOCVD炉内でホスヒンと塩化水素ガスを流し、メサ部側面を覆う高抵抗ブロック層5bのみを選択的にエッチングして、図8に示す構造を完成する(第7の工程)。その後、第6と第7の工程を繰り返し、メサ部側面を覆う高抵抗ブロック層のみをエッチングし、高抵抗ブロック層5をメサ部両側に平坦に埋め込み成長させ、図9に示す構造を完成する(第8の工程)。
【0022】
次に、図10に示すように、MOCVD炉内において高抵抗ブロック層5上にN型InPブロック層6を成長させる(第9の工程)。ここでは、前工程で高抵抗ブロック層5が平坦に形成されているため、特別な工夫を施すことなく、前記メサ部とN型InPブロック層6との接触長Lを0.05μm以上にすることができる。その後、図11に示すように、SiO2 絶縁膜11を除去する(第10の工程)。次いで、図12に示すように、MOCVD法を用いてP型InP層7およびP型InGaAsコンタクト層8を成長させる(第11の工程)。そして最後に、図13に示すように、P型電極(Ti/Pt/Au)9およびN型電極(Au/Ge/Ni/Au)10を形成する(第12の工程)。
【0023】
以上のような工程を経ることにより、この発明による半導体レーザを完成させることができる。
【0024】
実施の形態2.
これまで半導体レーザについて説明したが、この発明では図1に示したものと同様の層構成で光変調器とすることもできる。すなわち、半導体レーザでは活性層として用いたInGaAsP歪量子井戸層5を光吸収層として動作させることで、かかる光吸収層の光吸収率がP型電極9およびN型電極10に印加される電圧に対応して変化し、光変調器として機能する。
このように構成された光変調器は、前述した半導体レーザと同様の理由により、リーク電流が流れるのを抑制できるので、良好な光変調器特性が得られる。
【0025】
なお、この光変調器も、実施の形態1において説明した半導体レーザの製造方法と同様の方法により製造することができる。
【0026】
実施の形態3.
実施の形態2で説明したように、この発明にかかる半導体レーザは光変調器としても機能する。したがって、実施の形態1に示した半導体レーザと実施の形態2に示した光変調器を同一の半導体基板上に一体的に形成することにより、半導体レーザとしての機能と光変調器としての機能を合わせもつ光変調器付半導体レーザを構成することも可能である。例えば、P型電極を半導体レーザ部と光変調器部とで分離させ、各制御電圧を独立して印加するように構成すれば、半導体レーザから出力されるレーザ光を光変調器により変調して出力できる。
この光変調器付半導体レーザも、前述の半導体レーザと同様の理由により、リーク電流が流れるのを抑制できるので、良好なレーザ発振特性および光変調器特性が得られる。
【0027】
なお、この光変調器付半導体レーザも、実施の形態1において説明した半導体レーザの製造方法と同様の方法により製造することができる。
【0028】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したような構成を備えているので、以下に示すような効果を奏する。
【0029】
すなわち、請求項1に記載の発明によれば、電流ブロック層中のN型InP層とメサ部との接触長を十分にとることにより、この部分からのリーク電流を抑制できるので、良好なレーザ発振特性を備えた半導体レーザが得られる。
また、この半導体レーザでは、N型InPブロック層をInGaAsP歪量子井戸活性層から離れた位置に形成し、高抵抗ブロック層を厚く形成しているため、寄生容量が小さくなり、高速特性を向上させることができる。
【0030】
請求項2に記載の発明によれば、電流ブロック層中のN型InP層とメサ部との接触長を十分にとることにより、この部分からのリーク電流を抑制できるので、良好な光変調器特性を備えた光変調器が得られる。
また、この光変調器では、N型InPブロック層をInGaAsP歪量子井戸活性層から離れた位置に形成し、高抵抗ブロック層を厚く形成しているため、寄生容量が小さくなり、高速特性を向上させることができる。
【0031】
請求項3に記載の発明によれば、電流ブロック層中のN型InP層とメサ部との接触長を十分にとることにより、この部分からのリーク電流を抑制できるので、良好なレーザ発振特性および光変調器特性を備えた光変調器付半導体レーザが得られる。
また、この光変調器付半導体レーザでは、N型InPブロック層をInGaAsP歪量子井戸活性層から離れた位置に形成し、高抵抗ブロック層を厚く形成しているため、寄生容量が小さくなり、高速特性を向上させることができる。
【0032】
請求項4に記載の発明によれば、良好なレーザ発振特性および高速特性を備えた半導体レーザの製造方法が得られる。
【0033】
請求項5に記載の発明によれば、良好な光変調器特性および高速特性を備えた光変調器の製造方法が得られる。
【0034】
請求項6に記載の発明によれば、良好な光変調器特性、レーザ発振特性および高速特性を備えた光変調器付半導体レーザの製造方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明にかかる半導体レーザの構成を示す断面図である。
【図2】 この発明にかかる半導体レーザの製造工程を説明するための図である。
【図3】 この発明にかかる半導体レーザの製造工程を説明するための図である。
【図4】 この発明にかかる半導体レーザの製造工程を説明するための図である。
【図5】 この発明にかかる半導体レーザの製造工程を説明するための図である。
【図6】 この発明にかかる半導体レーザの製造工程を説明するための図である。
【図7】 この発明にかかる半導体レーザの製造工程を説明するための図である。
【図8】 この発明にかかる半導体レーザの製造工程を説明するための図である。
【図9】 この発明にかかる半導体レーザの製造工程を説明するための図である。
【図10】 この発明にかかる半導体レーザの製造工程を説明するための図である。
【図11】 この発明にかかる半導体レーザの製造工程を説明するための図である。
【図12】 この発明にかかる半導体レーザの製造工程を説明するための図である。
【図13】 この発明にかかる半導体レーザの製造工程を説明するための図である。
【図14】 InP層のエッチングレートの面方位依存性を示すグラフである。
【図15】 従来の半導体レーザの構成を示す断面図である。
【図16】 従来の半導体レーザの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
1 N型InP基板、 2 N型クラッド層、 3 InGaAsP歪量子井戸活性層、 4 P型クラッド層、 5 高抵抗ブロック層、 6 N型InPブロック層、 7 P型InP層、 8 P型InGaAsコンタクト層、 9 P型電極、 10 N型電極、 11 SiO2 絶縁膜。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor laser, an optical modulator, a semiconductor laser with an optical modulator, and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
A semiconductor laser in which an active region is buried with a high resistance layer is used as a high-speed modulation laser because it can reduce parasitic capacitance. FIG. 15 is a cross-sectional view showing an example of this type of semiconductor laser. In the figure, 1 is an N-type InP substrate, 2 is an N-type cladding layer made of N-type InP (for example, 1 μm thick, carrier concentration P = 1 × 10 18 cm −3), 3 is an InGaAsP strained quantum well active layer, 4 is P-type cladding layer made of P-type InP (for example, thickness 0.5 μm, carrier concentration P = 1 × 10 18 cm −3), 5 is a high-resistance blocking layer made of InP doped with Fe and increased in resistance, Is an N-type InP block layer, 7 is a P-type InP layer, 8 is a P-type InGaAs contact layer, 9 is a P-type electrode (Ti / Pt / Au), and 10 is an N-type electrode (Au / Ge / Ni / Au). is there.
In this semiconductor laser, since the mesa portion is formed by wet etching, it has a gently divergent shape.
[0003]
FIG. 16 is a cross-sectional view showing another example of a conventional semiconductor laser. In the figure, 1 is an N-type InP substrate, 2 is an N-type cladding layer made of N-type InP (for example,
In this semiconductor laser, since the mesa portion is formed by dry etching, it has a vertical shape.
[0004]
The conventional semiconductor laser shown in FIGS. 15 and 16 is configured to block the N-
[0005]
The conventional semiconductor laser shown in FIGS. 15 and 16 can also be used as an optical modulator by using the InGaAsP strained quantum well
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, in view of the problems of the prior art as described above, according to the present invention, leakage current flows from this portion by taking a sufficient contact length between the N-type InP layer and the mesa portion in the current blocking layer. Semiconductor laser with good laser oscillation characteristics, optical modulator with good optical modulator characteristics, and semiconductor laser with optical modulator with good laser oscillation characteristics and good optical modulator characteristics The purpose is to do.
Another object of the present invention is to provide a semiconductor laser, an optical modulator, and a method of manufacturing a semiconductor laser with an optical modulator having such excellent characteristics.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention has the following features.
[0008]
That is, the invention described in
[0009]
According to a second aspect of the present invention, there is provided an N-type semiconductor substrate having an N-type electrode formed on the lower surface thereof, an N-type cladding layer made of N-type InP, an active layer, and a P-type formed on the N-type semiconductor substrate. A mesa portion formed by laminating a P-type cladding layer made of InP, an N-type cladding layer located on both sides of the mesa portion, and InP doped with Fe formed on both sides of the mesa portion to increase resistance A current blocking layer having an N-type InP blocking layer formed on the high-resistance blocking layer and on both sides of the mesa portion, and a P-type formed on the mesa portion and the current blocking layer. An optical modulator comprising an InP layer and a P-type electrode formed on the P-type InP layer via a P-type InGaAs contact layer, wherein the mesa portion and the N-type InP block layer Contact length 0.05 In which was set to more than m.
[0010]
According to a third aspect of the present invention, there is provided an N-type semiconductor substrate having an N-type electrode formed on the lower surface, an N-type cladding layer made of N-type InP, an active layer, and a P-type formed on the N-type semiconductor substrate. A mesa portion formed by laminating a P-type cladding layer made of InP, an N-type cladding layer located on both sides of the mesa portion, and InP doped with Fe formed on both sides of the mesa portion to increase resistance A current blocking layer having an N-type InP blocking layer formed on the high-resistance blocking layer and on both sides of the mesa portion, and a P-type formed on the mesa portion and the current blocking layer. A semiconductor laser with an optical modulator, comprising: an InP layer; and a P-type electrode formed on the P-type InP layer via a P-type InGaAs contact layer, wherein the mesa portion and the N-type InP block Contact with layer The length is one that was set to more than 0.05 .mu.m.
[0011]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an N-type semiconductor substrate having an N-type electrode formed on the lower surface, an N-type cladding layer made of N-type InP, an active layer and a P-type formed on the N-type semiconductor substrate. A mesa portion formed by laminating a P-type cladding layer made of InP, an N-type cladding layer located on both sides of the mesa portion, and InP doped with Fe formed on both sides of the mesa portion to increase resistance A current blocking layer having an N-type InP blocking layer formed on the high-resistance blocking layer and on both sides of the mesa portion, and a P-type formed on the mesa portion and the current blocking layer. A method of manufacturing a semiconductor laser comprising: an InP layer; and a P-type electrode formed on the P-type InP layer via a P-type InGaAs contact layer, wherein the high-resistance block layer is grown and halogenated System Flat embedded in both sides of the mesa portion by repeating the anisotropic etching using the contact length between said mesa the N-type InP blocking layer is a method was set to more than 0.05 .mu.m.
[0012]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an N-type semiconductor substrate having an N-type electrode formed on the lower surface, an N-type cladding layer made of N-type InP, an active layer, and a P-type formed on the N-type semiconductor substrate. A mesa portion formed by laminating a P-type cladding layer made of InP, an N-type cladding layer located on both sides of the mesa portion, and InP doped with Fe formed on both sides of the mesa portion to increase resistance A current blocking layer having an N-type InP blocking layer formed on the high-resistance blocking layer and on both sides of the mesa portion, and a P-type formed on the mesa portion and the current blocking layer. An optical modulator comprising: an InP layer; and a P-type electrode formed on the P-type InP layer via a P-type InGaAs contact layer, wherein the high-resistance block layer is grown. Halogen gas Flat embedded in both sides of the mesa portion by repeating the anisotropic etching had, contact length between said mesa the N-type InP blocking layer is a method was set to more than 0.05 .mu.m.
[0013]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an N-type semiconductor substrate having an N-type electrode formed on the lower surface, an N-type cladding layer made of N-type InP, an active layer, and a P-type formed on the N-type semiconductor substrate. A mesa portion formed by laminating a P-type cladding layer made of InP, an N-type cladding layer located on both sides of the mesa portion, and InP doped with Fe formed on both sides of the mesa portion to increase resistance A current blocking layer having an N-type InP blocking layer formed on the high-resistance blocking layer and on both sides of the mesa portion, and a P-type formed on the mesa portion and the current blocking layer. A method of manufacturing a semiconductor laser with an optical modulator, comprising: an InP layer; and a P-type electrode formed on the P-type InP layer via a P-type InGaAs contact layer, wherein the high-resistance block layer is , Growth and ha A method in which anisotropic etching using a gen-based gas is repeated to bury flatly on both sides of the mesa portion so that the contact length between the mesa portion and the N-type InP block layer is 0.05 μm or more. It is.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0015]
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a semiconductor laser according to the present invention. In the figure, 1 is an N-type InP substrate, 2 is an N-type cladding layer made of N-type InP (for example, 1 μm thick, carrier concentration P = 1 × 10 18 cm −3), 3 is an InGaAsP strained quantum well active layer, 4 is P-type cladding layer made of P-type InP (for example, thickness 0.5 μm, carrier concentration P = 1 × 10 18 cm −3), 5 is a high-resistance blocking layer made of InP doped with Fe and increased in resistance, Is an N-type InP block layer, 7 is a P-type InP layer, 8 is a P-type InGaAs contact layer, 9 is a P-type electrode (Ti / Pt / Au), and 10 is an N-type electrode (Au / Ge / Ni / Au). is there.
[0016]
In this semiconductor laser, an InGaAsP strain quantum well
[0017]
In this semiconductor laser, since the contact length L between the P-
In this semiconductor laser, the N-type
[0018]
Next, a method for manufacturing a semiconductor laser according to the present invention will be described. 2 to 13 are diagrams for explaining the manufacturing process of this semiconductor laser.
[0019]
First, as shown in FIG. 2, an N-
[0020]
Next, the growth of the high
Although hydrogen chloride gas is used here, the same effect can be obtained by using other halogen-based gases. Further, the same effect can be obtained in other surface directions where anisotropic etching is possible. However, if the method of the present invention is performed by wet etching instead of dry etching, each layer is etched in the same direction, so that the structure shown in FIG. 6 cannot be obtained.
[0021]
Next, as shown in FIG. 7, the high
[0022]
Next, as shown in FIG. 10, an N-type
[0023]
Through the above-described steps, the semiconductor laser according to the present invention can be completed.
[0024]
Although the semiconductor laser has been described so far, in the present invention, an optical modulator having a layer configuration similar to that shown in FIG. That is, by operating the InGaAsP strained
Since the optical modulator configured in this way can suppress the leakage current from flowing for the same reason as the semiconductor laser described above, good optical modulator characteristics can be obtained.
[0025]
This optical modulator can also be manufactured by a method similar to the semiconductor laser manufacturing method described in the first embodiment.
[0026]
As described in the second embodiment, the semiconductor laser according to the present invention also functions as an optical modulator. Therefore, by integrally forming the semiconductor laser shown in the first embodiment and the optical modulator shown in the second embodiment on the same semiconductor substrate, the function as the semiconductor laser and the function as the optical modulator are achieved. It is also possible to construct a semiconductor laser with an optical modulator that has both. For example, if the P-type electrode is separated by the semiconductor laser part and the optical modulator part and each control voltage is applied independently, the laser light output from the semiconductor laser is modulated by the optical modulator. Can output.
Since this semiconductor laser with an optical modulator can also suppress the leakage current from flowing for the same reason as the semiconductor laser described above, good laser oscillation characteristics and optical modulator characteristics can be obtained.
[0027]
This semiconductor laser with an optical modulator can also be manufactured by the same method as the semiconductor laser manufacturing method described in the first embodiment.
[0028]
【The invention's effect】
Since the present invention has the configuration as described above, the following effects can be obtained.
[0029]
That is, according to the first aspect of the present invention, since a sufficient contact length between the N-type InP layer and the mesa portion in the current blocking layer can be obtained, the leakage current from this portion can be suppressed, so that a good laser can be obtained. A semiconductor laser having oscillation characteristics can be obtained.
In this semiconductor laser, the N-type InP block layer is formed at a position away from the InGaAsP strained quantum well active layer, and the high-resistance block layer is formed thick, so that the parasitic capacitance is reduced and the high-speed characteristics are improved. be able to.
[0030]
According to the second aspect of the present invention, since a sufficient contact length between the N-type InP layer and the mesa portion in the current blocking layer can be obtained, the leakage current from this portion can be suppressed. An optical modulator having characteristics can be obtained.
In this optical modulator, the N-type InP block layer is formed at a position away from the InGaAsP strained quantum well active layer and the high-resistance block layer is formed thick, so the parasitic capacitance is reduced and the high-speed characteristics are improved. Can be made.
[0031]
According to the third aspect of the present invention, since the contact length between the N-type InP layer and the mesa portion in the current blocking layer is sufficiently long, the leakage current from this portion can be suppressed, so that the good laser oscillation characteristics And a semiconductor laser with an optical modulator having optical modulator characteristics.
In this semiconductor laser with an optical modulator, the N-type InP block layer is formed at a position away from the InGaAsP strained quantum well active layer, and the high-resistance block layer is formed thick. Characteristics can be improved.
[0032]
According to the fourth aspect of the present invention, a semiconductor laser manufacturing method having good laser oscillation characteristics and high speed characteristics can be obtained.
[0033]
According to the fifth aspect of the present invention, a method of manufacturing an optical modulator having good optical modulator characteristics and high speed characteristics can be obtained.
[0034]
According to the sixth aspect of the present invention, a method for manufacturing a semiconductor laser with an optical modulator having good optical modulator characteristics, laser oscillation characteristics, and high-speed characteristics can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a semiconductor laser according to the present invention.
FIG. 2 is a drawing for explaining the manufacturing process of the semiconductor laser according to the present invention.
FIG. 3 is a drawing for explaining the manufacturing process of the semiconductor laser according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram for explaining a manufacturing process of the semiconductor laser according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram for explaining a manufacturing process of the semiconductor laser according to the present invention.
FIG. 6 is a drawing for explaining the manufacturing process for the semiconductor laser according to the present invention.
FIG. 7 is a drawing for explaining the manufacturing process of the semiconductor laser according to the present invention.
FIG. 8 is a drawing for explaining the manufacturing process for the semiconductor laser according to the present invention.
FIG. 9 is a drawing for explaining the manufacturing process for the semiconductor laser according to the present invention.
FIG. 10 is a drawing for explaining the manufacturing process for the semiconductor laser according to the present invention.
FIG. 11 is a drawing for explaining the manufacturing process for the semiconductor laser according to the present invention.
FIG. 12 is a drawing for explaining the manufacturing process for the semiconductor laser according to the present invention.
FIG. 13 is a drawing for explaining the manufacturing process for the semiconductor laser according to the present invention.
FIG. 14 is a graph showing the plane orientation dependence of the etching rate of the InP layer.
FIG. 15 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional semiconductor laser.
FIG. 16 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional semiconductor laser.
[Explanation of symbols]
1 N-type InP substrate, 2 N-type cladding layer, 3 InGaAsP strained quantum well active layer, 4 P-type cladding layer, 5 High resistance block layer, 6 N-type InP block layer, 7 P-type InP layer, 8 P-type InGaAs contact Layer, 9 P-type electrode, 10 N-type electrode, 11 SiO2 insulating film.
Claims (3)
このN型半導体基板上に形成された、N型InPからなるN型クラッド層、活性層およびP型InPからなるP型クラッド層が積層されてなるメサ部と、 A mesa portion formed on the N-type semiconductor substrate, in which an N-type cladding layer made of N-type InP, an active layer, and a P-type cladding layer made of P-type InP are laminated;
このメサ部の両側に位置するN型クラッド層と、前記メサ部の両側に形成されたFeがドープされて高抵抗化されたInPからなる高抵抗ブロック層と、この高抵抗ブロック層上かつ前記メサ部両側に形成されたN型InPブロック層とを有する電流ブロック層と、 N-type cladding layers located on both sides of the mesa portion; a high resistance block layer made of InP doped with Fe and formed on both sides of the mesa portion; and on the high resistance block layer and the high resistance block layer A current blocking layer having an N-type InP blocking layer formed on both sides of the mesa portion;
前記メサ部および電流ブロック層上に形成されたP型InP層と、 A P-type InP layer formed on the mesa portion and the current blocking layer;
このP型InP層上に、P型InGaAsコンタクト層を介して形成されたP型電極と、を備えた半導体レーザの製造方法であって、 A method of manufacturing a semiconductor laser comprising: a P-type electrode formed on a P-type InP layer via a P-type InGaAs contact layer;
前記高抵抗ブロック層を、成長とハロゲン系ガスを用いた異方性エッチングとを繰り返すことにより前記メサ部の両側に平坦に埋め込み、前記メサ部と前記N型InPブロック層との接触長が0.05μm以上になるようにしたことを特徴とする半導体レーザの製造方法。 The high resistance block layer is flatly embedded on both sides of the mesa portion by repeating growth and anisotropic etching using a halogen-based gas, and the contact length between the mesa portion and the N-type InP block layer is zero. A method for manufacturing a semiconductor laser, characterized in that the thickness is 0.05 μm or more.
このN型半導体基板上に形成された、N型InPからなるN型クラッド層、活性層およびP型InPからなるP型クラッド層が積層されてなるメサ部と、 A mesa portion formed on the N-type semiconductor substrate, in which an N-type cladding layer made of N-type InP, an active layer, and a P-type cladding layer made of P-type InP are laminated;
このメサ部の両側に位置するN型クラッド層と、前記メサ部の両側に形成されたFeがドープされて高抵抗化されたInPからなる高抵抗ブロック層と、この高抵抗ブロック層上かつ前記メサ部両側に形成されたN型InPブロック層とを有する電流ブロック層と、 N-type cladding layers located on both sides of the mesa portion; a high resistance block layer made of InP doped with Fe and formed on both sides of the mesa portion; and on the high resistance block layer and the high resistance block layer A current blocking layer having an N-type InP blocking layer formed on both sides of the mesa portion;
前記メサ部および電流ブロック層上に形成されたP型InP層と、 A P-type InP layer formed on the mesa portion and the current blocking layer;
このP型InP層上に、P型InGaAsコンタクト層を介して形成されたP型電極と、を備えた光変調器の製造方法であって、 A method of manufacturing an optical modulator comprising a P-type electrode formed on a P-type InP layer via a P-type InGaAs contact layer,
前記高抵抗ブロック層を、成長とハロゲン系ガスを用いた異方性エッチングとを繰り返すことにより前記メサ部の両側に平坦に埋め込み、前記メサ部と前記N型InPブロック層との接触長が0.05μm以上になるようにしたことを特徴とする光変調器の製造方法。 The high resistance block layer is flatly embedded on both sides of the mesa portion by repeating growth and anisotropic etching using a halogen-based gas, and the contact length between the mesa portion and the N-type InP block layer is zero. A method of manufacturing an optical modulator, characterized in that the thickness is 0.05 μm or more.
このN型半導体基板上に形成された、N型InPからなるN型クラッド層、活性層およびP型InPからなるP型クラッド層が積層されてなるメサ部と、 A mesa portion formed on the N-type semiconductor substrate, in which an N-type cladding layer made of N-type InP, an active layer, and a P-type cladding layer made of P-type InP are laminated;
このメサ部の両側に位置するN型クラッド層と、前記メサ部の両側に形成されたFeがドープされて高抵抗化されたInPからなる高抵抗ブロック層と、この高抵抗ブロック層上かつ前記メサ部両側に形成されたN型InPブロック層とを有する電流ブロック層と、 N-type cladding layers located on both sides of the mesa portion; a high resistance block layer made of InP doped with Fe and formed on both sides of the mesa portion; and on the high resistance block layer and the high resistance block layer A current blocking layer having an N-type InP blocking layer formed on both sides of the mesa portion;
前記メサ部および電流ブロック層上に形成されたP型InP層と、 A P-type InP layer formed on the mesa portion and the current blocking layer;
このP型InP層上に、P型InGaAsコンタクト層を介して形成されたP型電極と、を備えた光変調器付半導体レーザの製造方法であって、 A method of manufacturing a semiconductor laser with an optical modulator, comprising: a P-type electrode formed on a P-type InP layer via a P-type InGaAs contact layer;
前記高抵抗ブロック層を、成長とハロゲン系ガスを用いた異方性エッチングとを繰り返すことにより前記メサ部の両側に平坦に埋め込み、前記メサ部と前記N型InPブロック層との接触長が0.05μm以上になるようにしたことを特徴とする光変調器付半導体レーザの製造方法。 The high resistance block layer is flatly embedded on both sides of the mesa portion by repeating growth and anisotropic etching using a halogen-based gas, and the contact length between the mesa portion and the N-type InP block layer is zero. A method for manufacturing a semiconductor laser with an optical modulator, wherein the thickness is 0.05 μm or more.
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