JP6930378B2

JP6930378B2 - Semiconductor laser

Info

Publication number: JP6930378B2
Application number: JP2017210054A
Authority: JP
Inventors: 達郎開; 亮中尾; 松尾　慎治; 慎治松尾; 卓磨相原; 土澤　泰; 泰土澤
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; NTT Inc USA
Current assignee: NTT Inc; NTT Inc USA
Priority date: 2017-10-31
Filing date: 2017-10-31
Publication date: 2021-09-01
Anticipated expiration: 2037-10-31
Also published as: JP2019083268A

Description

本発明は、半導体から構成された半導体レーザに関する。 The present invention relates to a semiconductor laser composed of a semiconductor.

通信用光デバイスとして、Ｓｉ基板上に化合物半導体によるデバイスを集積する技術が注目されている。例えば、ＳＯＩ（silicon-on-insulator）基板の上の表面シリコン層の上に化合物半導体によるレーザを形成する技術が報告されている（非特許文献１参照）。この技術では、光吸収が小さなＳｉ層の上に厚さ２００〜３００ｎｍのＩｎＰ層に埋め込みヘテロ（buried heterostructure；ＢＨ）構造のレーザを形成している。 As an optical device for communication, a technique of integrating a device made of a compound semiconductor on a Si substrate is attracting attention. For example, a technique for forming a laser made of a compound semiconductor on a surface silicon layer on an SOI (silicon-on-insulator) substrate has been reported (see Non-Patent Document 1). In this technique, a laser having a buried heterostructure (BH) structure is formed by embedding in an InP layer having a thickness of 200 to 300 nm on a Si layer having a small light absorption.

上述した半導体レーザは、図４の断面図に示すように、基板３０１の上に形成された下部クラッド層３０２と、下部クラッド層３０２の上に形成されたシリコン層３０３と、シリコン層３０３の上に形成された絶縁層３０４と、絶縁層３０４の上に形成されたＩｎＰ層３０５と、ＩｎＰ層３０５の上に形成された上部クラッド層３０６と、ＩｎＰ層３０５に形成されたレーザ部３０７とを備える。 As shown in the cross-sectional view of FIG. 4, the above-mentioned semiconductor laser is on the lower clad layer 302 formed on the substrate 301, the silicon layer 303 formed on the lower clad layer 302, and the silicon layer 303. The insulating layer 304 formed in, the InP layer 305 formed on the insulating layer 304, the upper clad layer 306 formed on the InP layer 305, and the laser unit 307 formed on the InP layer 305. Be prepared.

レーザ部３０７は、ＩｎＰ層３０５に埋め込まれた活性層３０８と、図示しない共振器と、下部クラッド層３０２の上で活性層３０８を挟んで形成されたｐ型領域３０９およびｎ型領域３１０と、第１電極３１１と、第２電極３１２とを備える。 The laser unit 307 includes an active layer 308 embedded in the InP layer 305, a resonator (not shown), a p-type region 309 and an n-type region 310 formed on the lower clad layer 302 with the active layer 308 interposed therebetween. A first electrode 311 and a second electrode 312 are provided.

このように、シリコン層３０３の上にレーザ部３０７を配置することで、レーザ部３０７の発振領域における光の損失を低減することができる。特許文献１の技術では、シリコン層３０３にスラブ型のコア３２１による光導波路を設けることで、上述した光の損失を、より低減するようにしている。このような構成とすることで、シリコン層３０３に形成した光回路の上で、高出力、挟線幅レーザを実現することが可能となる。 By arranging the laser unit 307 on the silicon layer 303 in this way, it is possible to reduce the loss of light in the oscillation region of the laser unit 307. In the technique of Patent Document 1, the above-mentioned light loss is further reduced by providing the silicon layer 303 with an optical waveguide using a slab-type core 321. With such a configuration, it is possible to realize a high output and narrow line width laser on the optical circuit formed in the silicon layer 303.

T. Aihara, T. Hiraki, K. Hasebe, T. Fujii, K. Takeda, H. Nishi, T. Tsuchizawa, T. Kakitsuka, and S. Matsuo, "Silicon nanowire waveguide integrated membrane buried heterostructure lasers", C6.2, CSW 2017, 2017.T. Aihara, T. Hiraki, K. Hasebe, T. Fujii, K. Takeda, H. Nishi, T. Tsuchizawa, T. Kakitsuka, and S. Matsuo, "Silicon nanowire waveguide integrated membrane buried heterostructure lasers", C6. 2, CSW 2017, 2017.

しかしながら、上述した半導体レーザでは、ＩｎＰ層３０５に形成されるレーザ部３０７の小型化に伴い抵抗が増大し、電流注入による発熱量が大きくなる。特に、厚い下部クラッド層３０２と上部クラッド層３０６を備える基板３０１の上では、レーザ部３０７からの放熱性が悪く、活性層３０８における温度上昇が極めて大きくなる。これにより、レーザの光出力が飽和することが問題となる。 However, in the above-mentioned semiconductor laser, the resistance increases as the laser unit 307 formed in the InP layer 305 becomes smaller, and the amount of heat generated by the current injection increases. In particular, on the substrate 301 provided with the thick lower clad layer 302 and the upper clad layer 306, the heat dissipation from the laser unit 307 is poor, and the temperature rise in the active layer 308 becomes extremely large. This causes a problem that the light output of the laser is saturated.

本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、化合物半導体層におけるレーザの部分の温度上昇が防げるようにすることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to prevent the temperature of the laser portion of the compound semiconductor layer from rising.

本発明に係る半導体レーザは、基板の上に形成された下部クラッド層と、下部クラッド層の上方に形成された上部クラッド層と、下部クラッド層と上部クラッド層との間に形成されたシリコンからなるシリコン層と、下部クラッド層と上部クラッド層との間に形成された化合物半導体からなる化合物半導体層と、化合物半導体層に形成されたレーザ部とを備え、レーザ部は、活性層と、下部クラッド層の上で活性層を挟んで化合物半導体層に形成されたｐ型領域およびｎ型領域と、ｐ型領域に接続する第１電極と、ｎ型領域に接続する第２電極とを備え、下部クラッド層および上部クラッド層の少なくとも一方は炭化シリコンから構成されている。 The semiconductor laser according to the present invention is made of silicon formed between a lower clad layer formed on a substrate, an upper clad layer formed above the lower clad layer, and a lower clad layer and an upper clad layer. A compound semiconductor layer made of a compound semiconductor formed between the lower clad layer and the upper clad layer, and a laser portion formed on the compound semiconductor layer are provided, and the laser portion includes an active layer and a lower portion. A p-type region and an n-type region formed in a compound semiconductor layer with an active layer sandwiched on a clad layer, a first electrode connected to the p-type region, and a second electrode connected to the n-type region are provided. At least one of the lower clad layer and the upper clad layer is composed of silicon carbide.

上記半導体レーザにおいて、シリコン層と化合物半導体層との間に形成された絶縁材料または半絶縁材料からなる分離層を備えるようにしてもよい。また、分離層は、炭化シリコンから構成してもよい。 The semiconductor laser may include a separation layer made of an insulating material or a semi-insulating material formed between the silicon layer and the compound semiconductor layer. Moreover, the separation layer may be composed of silicon carbide.

上記半導体レーザにおいて、上部クラッド層を炭化シリコンから構成する場合、上部クラッド層の一部が基板に接触しているようにするとよい。 In the above semiconductor laser, when the upper clad layer is made of silicon carbide, it is preferable that a part of the upper clad layer is in contact with the substrate.

上記半導体レーザにおいて、下部クラッド層は炭化シリコンから構成した場合、下部クラッド層とシリコン層との間に形成された絶縁層を更に備えるようにしてもよい。 In the above semiconductor laser, when the lower clad layer is composed of silicon carbide, an insulating layer formed between the lower clad layer and the silicon layer may be further provided.

上記半導体レーザにおいて、下部クラッド層を立方晶の炭化シリコンから構成する場合、基板は単結晶シリコンから構成するとよい。 In the above semiconductor laser, when the lower clad layer is composed of cubic silicon carbide, the substrate may be composed of single crystal silicon.

上記半導体レーザにおいて、下部クラッド層および上部クラッド層の少なくとも一方を構成する炭化シリコンは、多結晶またはアモルファス状態としてもよい。この場合、炭化シリコンは、重水素が含まれているとよい。 In the above semiconductor laser, the silicon carbide constituting at least one of the lower clad layer and the upper clad layer may be in a polycrystalline or amorphous state. In this case, the silicon carbide may contain deuterium.

以上説明したように、本発明によれば、クラッドを炭化シリコンから構成するようにしたので、化合物半導体層におけるレーザの部分の温度上昇が防げるという優れた効果が得られる。 As described above, according to the present invention, since the clad is made of silicon carbide, an excellent effect of preventing the temperature of the laser portion in the compound semiconductor layer from rising can be obtained.

図１は、本発明の実施の形態１における半導体レーザの構成を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of a semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention. 図２は、本発明の実施の形態２における半導体レーザの構成を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the semiconductor laser according to the second embodiment of the present invention. 図３は、本発明の実施の形態３における半導体レーザの構成を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the semiconductor laser according to the third embodiment of the present invention. 図４は、引用文献１に示された半導体レーザの構成を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of the semiconductor laser shown in Cited Document 1.

以下、本発明の実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.

［実施の形態１］
はじめに、本発明の実施の形態１における半導体レーザについて図１を参照して説明する。この半導体レーザは、基板１０１の上に形成された下部クラッド層１０２と、下部クラッド層１０２の上に形成されたシリコンからなるシリコン層１０３と、シリコン層１０３の上に形成された化合物半導体からなる化合物半導体層１０５と、化合物半導体層１０５の上に形成された上部クラッド層１０６と、化合物半導体層１０５に形成されたレーザ部１０７とを備える。 [Embodiment 1]
First, the semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This semiconductor laser is composed of a lower clad layer 102 formed on the substrate 101, a silicon layer 103 made of silicon formed on the lower clad layer 102, and a compound semiconductor formed on the silicon layer 103. It includes a compound semiconductor layer 105, an upper clad layer 106 formed on the compound semiconductor layer 105, and a laser unit 107 formed on the compound semiconductor layer 105.

なお、下部クラッド層１０２と上部クラッド層１０６との間にシリコン層１０３および化合物半導体層１０５が配置されていればよく、例えば、基板１０１の側から見て、化合物半導体層１０５の上にシリコン層１０３が配置されるようにしてもよい。また、実施の形態１では、シリコン層１０３と化合物半導体層１０５との間に、絶縁材料または半絶縁材料からなる分離層１０４を備えるようにしている。 The silicon layer 103 and the compound semiconductor layer 105 may be arranged between the lower clad layer 102 and the upper clad layer 106. For example, when viewed from the substrate 101 side, the silicon layer 105 is placed on the compound semiconductor layer 105. 103 may be arranged. Further, in the first embodiment, a separation layer 104 made of an insulating material or a semi-insulating material is provided between the silicon layer 103 and the compound semiconductor layer 105.

ここで、下部クラッド層１０２および上部クラッド層１０６の少なくとも一方が、炭化シリコン（ＳｉＣ）から構成されている。なお、レーザ部１０７は、活性層１０８と、図示しない共振器と、下部クラッド層１０２の上で活性層１０８を挟んで化合物半導体層１０５に形成されたｐ型領域１０９およびｎ型領域１１０とを備える。また、ｐ型領域１０９には、第１電極１１１が電気的に接続し、ｎ型領域１１０は第２電極１１２が電気的に接続している。 Here, at least one of the lower clad layer 102 and the upper clad layer 106 is made of silicon carbide (SiC). The laser unit 107 includes an active layer 108, a resonator (not shown), and a p-type region 109 and an n-type region 110 formed on the compound semiconductor layer 105 with the active layer 108 sandwiched on the lower clad layer 102. Be prepared. Further, the first electrode 111 is electrically connected to the p-type region 109, and the second electrode 112 is electrically connected to the n-type region 110.

なお、実施の形態１では、シリコン層１０３にスラブ型のコア１２１による光導波路構造を設けている。レーザ部１０７の下にシリコン層１０３を設けることで、レーザ部１０７の発振領域における光の損失を低減することができる。加えて、上述したように、コア１２１による光導波路構造を設けることで、上述した光の損失がより低減できるようになる。ここで、分離層１０４は形成しなくてもよいが、この場合、コア１２１とする両脇のシリコン層１０３に、空間を設けるようにすればよい。 In the first embodiment, the silicon layer 103 is provided with an optical waveguide structure using a slab-shaped core 121. By providing the silicon layer 103 under the laser unit 107, it is possible to reduce the loss of light in the oscillation region of the laser unit 107. In addition, as described above, by providing the optical waveguide structure with the core 121, the above-mentioned light loss can be further reduced. Here, the separation layer 104 does not have to be formed, but in this case, a space may be provided in the silicon layers 103 on both sides of the core 121.

上述したように、実施の形態１によれば、下部クラッド層１０２および上部クラッド層１０６の少なくとも一方を、ＳｉＣから構成したので、レーザ部１０７が形成されている化合物半導体層１０５において、レーザ部１０７の発振動作により発生した熱は、放熱性のよいＳｉＣから構成したクラッドを介して外方へ散逸されるようになる。 As described above, according to the first embodiment, since at least one of the lower clad layer 102 and the upper clad layer 106 is made of SiC, the laser portion 107 in the compound semiconductor layer 105 in which the laser portion 107 is formed is formed. The heat generated by the oscillating operation of the above is dissipated to the outside through a clad made of SiC having good heat dissipation.

例えば、下部クラッド層１０２をＳｉＣから構成した場合、化合物半導体層１０５で発生した熱は、放熱性の良いシリコン層１０３およびＳｉＣからなる下部クラッド層１０２を介して基板１０１へ散逸される。この構成では、基板１０１直下にヒートシンクやペルチェ素子を配置する。 For example, when the lower clad layer 102 is made of SiC, the heat generated in the compound semiconductor layer 105 is dissipated to the substrate 101 via the lower clad layer 102 made of silicon layer 103 and SiC having good heat dissipation. In this configuration, the heat sink and the Pelche element are arranged directly under the substrate 101.

また、上部クラッド層１０６をＳｉＣから構成した場合、化合物半導体層１０５で発生した熱は、放熱性のよい上部クラッド層１０６を介して散逸される。この構成では、上部クラッド層１０６の直上にヒートシンクやペルチェ素子を配置する。 When the upper clad layer 106 is made of SiC, the heat generated in the compound semiconductor layer 105 is dissipated through the upper clad layer 106 having good heat dissipation. In this configuration, the heat sink and the Pelche element are arranged directly above the upper clad layer 106.

また、下部クラッド層１０２および上部クラッド層１０６の両者をＳｉＣから構成してもよい。この構成は、最も放熱効率が良いものとなる。また、分離層１０４をＳｉＣから構成してもよい。 Further, both the lower clad layer 102 and the upper clad layer 106 may be made of SiC. This configuration has the best heat dissipation efficiency. Further, the separation layer 104 may be made of SiC.

また、下部クラッド層１０２をＳｉＣから構成する場合、基板１０１を単結晶シリコンから構成し、下部クラッド層１０２を立方晶のＳｉＣから構成するとよい。例えば、主表面を単結晶シリコンの（１１１）面とした基板１０１であれば、基板１０１の主表面上に、単結晶の３Ｃ−ＳｉＣを結晶成長することが可能となる。 When the lower clad layer 102 is made of SiC, the substrate 101 may be made of single crystal silicon, and the lower clad layer 102 may be made of cubic SiC. For example, in the case of the substrate 101 whose main surface is the (111) plane of single crystal silicon, it is possible to crystal grow single crystal 3C-SiC on the main surface of the substrate 101.

また、多結晶やアモルファスのＳｉＣから下部クラッド層１０２や上部クラッド層１０６を構成してもよい。この構成とすることで、エピタキシャル成長や基板接合などを用いることなく、安価なＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法による堆積プロセスにより、下部クラッド層１０２や上部クラッド層１０６をＳｉＣから構成することができる。 Further, the lower clad layer 102 and the upper clad layer 106 may be formed from polycrystalline or amorphous SiC. With this configuration, the lower clad layer 102 and the upper clad layer 106 can be made of SiC by a deposition process by an inexpensive CVD (Chemical Vapor Deposition) method without using epitaxial growth or substrate bonding.

また、ＣＶＤ法などによりＳｉＣを堆積する場合、重水素が含まれるようにするとよい。例えば、ＳｉＣの膜中に水素が含まれると、Ｃ−Ｈボンドが形成されるようになる。このＣ−Ｈは、光通信で一般的に用いられている波長域（１．３〜１．６μｍ）に吸収を持つため、水素を多く含むＳｉＣで光導波路構造を作ると光損失が高い。ＣＶＤ法でＳｉＣを形成する場合、シラン（ＳｉＨ₄）やエチレン（Ｃ₂Ｈ₄）などの原料ガスの代わりに、重水素化シラン（ＳｉＤ₄）や重水素化エチレン（Ｃ₂Ｄ₄）などの原料ガスを用い、ＳｉＣ中に、水素の代わりに重水素が含まれるようにするとよい。 Further, when SiC is deposited by a CVD method or the like, it is preferable that deuterium is contained. For example, when hydrogen is contained in the SiC film, a CH bond is formed. Since this CH has absorption in the wavelength range (1.3 to 1.6 μm) generally used in optical communication, the optical wave guide structure is high when the optical waveguide structure is made of SiC containing a large amount of hydrogen. When forming SiC by the CVD method, instead of the raw material gas such as _{silane (SiH 4} ) or ethylene (C ₂ H ₄ _{), deuterated silane (SiD 4} ), deuterated ethylene (C ₂ D ₄ ), etc. It is advisable to use the raw material gas of the above method so that deuterium is contained in SiC instead of hydrogen.

このようにすることで、ＳｉＣ中には、水素ではなく重水素が含まれる状態となり、Ｃ−Ｄボンドが含まれることになる。この結果、ＳｉＣにおける光吸収波長がシフトするため、光通信波長域において光損失のない光導波路構造が作製できる。また、Ｈの同位体であるＤへの変更は、屈折率など他の膜特性にはほとんど影響はないため、設計変更なく同じ作製方法でＳｉＣによる低損失な光導波路構造を作製できる。 By doing so, the SiC is in a state where deuterium is contained instead of hydrogen, and a CD bond is contained. As a result, the light absorption wavelength in SiC shifts, so that an optical waveguide structure having no light loss in the optical communication wavelength region can be manufactured. Further, since the change to D, which is an isotope of H, has almost no effect on other film properties such as the refractive index, a low-loss optical waveguide structure made of SiC can be produced by the same production method without any design change.

［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２における半導体レーザついて図２を参照して説明する。この半導体レーザは、基板１０１の上に形成された下部クラッド層１０２と、下部クラッド層１０２の上に形成されたシリコン層１０３と、シリコン層１０３の上に形成された化合物半導体層１０５と、化合物半導体層１０５の上に形成された上部クラッド層１０６と、化合物半導体層１０５に形成されたレーザ部１０７とを備える。実施の形態２でも、シリコン層１０３と化合物半導体層１０５との間に分離層１０４を備えるようにしている。 [Embodiment 2]
Next, the semiconductor laser according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This semiconductor laser includes a lower clad layer 102 formed on the substrate 101, a silicon layer 103 formed on the lower clad layer 102, a compound semiconductor layer 105 formed on the silicon layer 103, and a compound. The upper clad layer 106 formed on the semiconductor layer 105 and the laser unit 107 formed on the compound semiconductor layer 105 are provided. Also in the second embodiment, the separation layer 104 is provided between the silicon layer 103 and the compound semiconductor layer 105.

また、レーザ部１０７は、活性層１０８と、図示しない共振器と、下部クラッド層１０２の上で活性層１０８を挟んで化合物半導体層１０５に形成されたｐ型領域１０９およびｎ型領域１１０とを備える。また、ｐ型領域１０９には、第１電極１１１が電気的に接続し、ｎ型領域１１０は第２電極１１２が電気的に接続している。また、シリコン層１０３にスラブ型のコア１２１による光導波路構造を設けている。 Further, the laser unit 107 includes an active layer 108, a resonator (not shown), and a p-type region 109 and an n-type region 110 formed on the compound semiconductor layer 105 with the active layer 108 sandwiched on the lower clad layer 102. Be prepared. Further, the first electrode 111 is electrically connected to the p-type region 109, and the second electrode 112 is electrically connected to the n-type region 110. Further, the silicon layer 103 is provided with an optical waveguide structure having a slab-shaped core 121.

上述した構成は、前述した実施の形態１と同様である。実施の形態２では、下部クラッド層１０２が、ＳｉＣから構成され、加えて、下部クラッド層１０２とシリコン層１０３との間に絶縁層１１３を備える。絶縁層１１３は、例えば、酸化シリコンなどの絶縁材料から構成すればよい。このように絶縁層１１３を設けることで、シリコン層１０３と、ＳｉＣからなる下部クラッド層１０２との界面の欠陥密度を低減することが可能となる。ただし、絶縁層１１３は、放熱性を妨げない程度に薄く形成することが重要となる。例えば、絶縁層１１３を酸化シリコンから構成する場合、厚さを１００ｎｍ以下とすることが好ましい。 The above-described configuration is the same as that of the above-described first embodiment. In the second embodiment, the lower clad layer 102 is made of SiC, and in addition, an insulating layer 113 is provided between the lower clad layer 102 and the silicon layer 103. The insulating layer 113 may be made of an insulating material such as silicon oxide. By providing the insulating layer 113 in this way, it is possible to reduce the defect density at the interface between the silicon layer 103 and the lower clad layer 102 made of SiC. However, it is important that the insulating layer 113 is formed thin enough not to interfere with heat dissipation. For example, when the insulating layer 113 is made of silicon oxide, the thickness is preferably 100 nm or less.

［実施の形態３］
次に、本発明の実施の形態３における半導体レーザついて図３を参照して説明する。この半導体レーザは、基板１０１の上に形成された下部クラッド層１０２と、下部クラッド層１０２の上に形成されたシリコン層１０３と、シリコン層１０３の上に形成された化合物半導体層１０５と、化合物半導体層１０５の上に形成された上部クラッド層２０６と、化合物半導体層１０５に形成されたレーザ部１０７とを備える。実施の形態３でも、シリコン層１０３と化合物半導体層１０５との間に分離層１０４を備えるようにしている。 [Embodiment 3]
Next, the semiconductor laser according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This semiconductor laser includes a lower clad layer 102 formed on the substrate 101, a silicon layer 103 formed on the lower clad layer 102, a compound semiconductor layer 105 formed on the silicon layer 103, and a compound. The upper clad layer 206 formed on the semiconductor layer 105 and the laser unit 107 formed on the compound semiconductor layer 105 are provided. Also in the third embodiment, the separation layer 104 is provided between the silicon layer 103 and the compound semiconductor layer 105.

また、レーザ部１０７は、活性層１０８と、図示しない共振器と、下部クラッド層１０２の上で活性層１０８を挟んで化合物半導体層１０５に形成されたｐ型領域１０９およびｎ型領域１１０とを備える。また、ｐ型領域１０９には、図示しない第１電極が電気的に接続し、ｎ型領域１１０は図示しない第２電極が電気的に接続している。また、シリコン層１０３にスラブ型のコア１２１による光導波路構造を設けている。 Further, the laser unit 107 includes an active layer 108, a resonator (not shown), and a p-type region 109 and an n-type region 110 formed on the compound semiconductor layer 105 with the active layer 108 sandwiched on the lower clad layer 102. Be prepared. Further, a first electrode (not shown) is electrically connected to the p-type region 109, and a second electrode (not shown) is electrically connected to the n-type region 110. Further, the silicon layer 103 is provided with an optical waveguide structure having a slab-shaped core 121.

上述した構成は、前述した実施の形態１と同様である。実施の形態３では、ＳｉＣから構成した上部クラッド層２０６の一部を、接触領域１０１ａにおいて、基板１０１に接触させている。例えば、レーザ部１０７以外の領域で、下部クラッド層１０２，シリコン層１０３，分離層１０４に基板１０１に到達する貫通孔を形成し、この後、ＳｉＣを堆積して上部クラッド層２０６を形成すればよい。この構成とすることで、下部クラッド層１０２および上部クラッド層２０６の両方を介して散逸される熱が、いずれも基板１０１のｐ側のヒートシンクやペルチェ素子に伝導させることが可能となる。 The above-described configuration is the same as that of the above-described first embodiment. In the third embodiment, a part of the upper clad layer 206 made of SiC is brought into contact with the substrate 101 in the contact region 101a. For example, in a region other than the laser portion 107, through holes reaching the substrate 101 are formed in the lower clad layer 102, the silicon layer 103, and the separation layer 104, and then SiC is deposited to form the upper clad layer 206. good. With this configuration, the heat dissipated through both the lower clad layer 102 and the upper clad layer 206 can be conducted to the heat sink and the Pelche element on the p side of the substrate 101.

なお、上部クラッド層２０６は、前述した実施の形態と同様に、多結晶またはアモルファス状態の炭化シリコンから構成してもよく、この場合、重水素が含まれていてもよい。 The upper clad layer 206 may be composed of polycrystalline or amorphous silicon carbide as in the above-described embodiment, and in this case, deuterium may be contained.

以上に説明したように、本発明によれば、クラッドを炭化シリコンから構成するようにしたので、化合物半導体層におけるレーザの部分の温度上昇が防げるようになる。 As described above, according to the present invention, since the clad is made of silicon carbide, it is possible to prevent the temperature of the laser portion in the compound semiconductor layer from rising.

なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。例えば、化合物半導体層は、ＩｎＰなどの化合物半導体から構成すればよい。また、活性層は、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｓＳｂなどの化合物半導体から構成されたバルク構造としてもよく、また、多重量子井戸構造としてもよい。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and many modifications and combinations can be carried out by a person having ordinary knowledge in the art within the technical idea of the present invention. That is clear. For example, the compound semiconductor layer may be composed of a compound semiconductor such as InP. Further, the active layer may have a bulk structure composed of a compound semiconductor such as InGaAs, InGaAsP, InGaAlAs, or InGaAsSb, or may have a multiple quantum well structure.

また、上述では、基板平面方向に、活性層を挟んでｐ型領域およびｎ型領域を配置したが、これに限るものではなく、基板平面の法線方向に、活性層を挟んでｐ型領域およびｎ型領域を配置してもよい。また例えば、レーザ部は、外部共振器型、ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）型、ＤＦＢ（Distributed Feedback）型のいずれであってもよい。 Further, in the above description, the p-type region and the n-type region are arranged with the active layer sandwiched in the substrate plane direction, but the present invention is not limited to this, and the p-type region sandwiching the active layer in the normal direction of the substrate plane is not limited to this. And n-type regions may be arranged. Further, for example, the laser unit may be any of an external resonator type, a DBR (Distributed Bragg Reflector) type, and a DFB (Distributed Feedback) type.

１０１…基板、１０２…下部クラッド層、１０３…シリコン層、１０４…分離層、１０５…化合物半導体層、１０６…上部クラッド層、１０７…レーザ部、１０８…活性層、１０９…ｐ型領域、１１０…ｎ型領域、１１１…第１電極、１１２…第２電極、１２１…コア。 101 ... substrate, 102 ... lower clad layer, 103 ... silicon layer, 104 ... separation layer, 105 ... compound semiconductor layer, 106 ... upper clad layer, 107 ... laser part, 108 ... active layer, 109 ... p-type region, 110 ... n-type region, 111 ... 1st electrode, 112 ... 2nd electrode, 121 ... core.

Claims

The lower clad layer formed on the substrate and
An upper clad layer formed above the lower clad layer and
A silicon layer made of silicon formed between the lower clad layer and the upper clad layer,
A compound semiconductor layer made of a compound semiconductor formed between the lower clad layer and the upper clad layer,
A laser unit formed on the compound semiconductor layer is provided.
The laser unit
With the active layer
A p-type region and an n-type region formed on the compound semiconductor layer with the active layer sandwiched on the lower clad layer,
The first electrode connected to the p-type region and
A second electrode connected to the n-type region is provided.
At least one of the lower clad layer and the upper clad layer is composed of silicon carbide .
The compound semiconductor layer is arranged above or below the silicon layer when viewed from the substrate.
A semiconductor laser characterized in that the p-type region and the n-type region sandwich the active layer in a direction parallel to the substrate.

In the semiconductor laser according to claim 1,
A semiconductor laser comprising a separation layer made of an insulating material or a semi-insulating material formed between the silicon layer and the compound semiconductor layer.

In the semiconductor laser according to claim 2,
A semiconductor laser characterized in that the separation layer is made of silicon carbide.

In the semiconductor laser according to any one of claims 1 to 3,
The lower clad layer is composed of silicon carbide and is composed of silicon carbide.
A semiconductor laser further comprising an insulating layer formed between the lower clad layer and the silicon layer.

The semiconductor laser according to any one of claims 1 to 4.
The upper clad layer is composed of silicon carbide and is composed of silicon carbide.
A semiconductor laser characterized in that a part of the upper clad layer is in contact with the substrate.

The semiconductor laser according to any one of claims 1 to 5.
The lower clad layer is composed of cubic silicon carbide.
A semiconductor laser characterized in that the substrate is made of single crystal silicon.

The semiconductor laser according to any one of claims 1 to 5.
A semiconductor laser characterized in that the silicon carbide constituting at least one of the lower clad layer and the upper clad layer is in a polycrystalline or amorphous state.

In the semiconductor laser according to claim 7,
The silicon carbide is a semiconductor laser characterized in that it contains deuterium.