JPH11204879A - 半導体光素子及びその製造方法 - Google Patents

半導体光素子及びその製造方法

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JPH11204879A
JPH11204879A JP523598A JP523598A JPH11204879A JP H11204879 A JPH11204879 A JP H11204879A JP 523598 A JP523598 A JP 523598A JP 523598 A JP523598 A JP 523598A JP H11204879 A JPH11204879 A JP H11204879A
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JP
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layer
inp
optical device
semiconductor optical
etching
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JP523598A
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English (en)
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Yoshinori Yamauchi
義則 山内
Hideaki Horikawa
英明 堀川
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 素子の抵抗、容量の低減化を図ることがで
き、高速変調が可能な半導体光素子及びその製造方法を
提供する。 【解決手段】 p−InPクラッド層9を狭窄化する時
に、Fe−InP電流ブロック層6の上に形成したIn
GaAsP層8をエッチングストップ層として利用する
ことにより、InPだけを選択的にエッチングする。ま
た、選択エッチングが可能なことにより、p−InPク
ラッド層9を逆メサ形状にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高速光通信用光素
子の高速動作、高出力を可能とする半導体光素子及びそ
の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】このような分野の技術としては、例え
ば、文献名「High−speed,polymide
−based semi−insulating pl
anarburied heterostructur
es」、著者:J.E.Bowers,U.Kore
n,B.I.Miller,C.Soccolich,
and W.Y.Jan、Electronics.L
etters.,Vol.23(1987)1263〜
1265に開示されるものがあった。
【0003】従来、この種の高抵抗電流ブロック層を持
つ半導体光素子は、上記文献に開示されるものがあり、
以下に説明する。なお、以後、半導体レーザについて説
明する。図3はかかる従来の半導体レーザ素子の断面図
である。この図において、100はn+ −InP基板、
101はn−InP層、102は活性層、103はp−
InPクラッド層、104はSi−InP電流ブロック
層、105はp−InPクラッド層、106は酸化膜、
107はポリイミド層、108はコンタクト層、109
はp側電極、110はn側電極である。
【0004】光の変調は、レーザの駆動電流を直接変調
する直接変調方法を用いる。通常のレーザで使われてい
るpn逆接合電流ブロックを採用すると、逆接合部での
大きな容量により、1Gb/sを越える高速変調は不可
能である。そこで、Si−InP電流ブロック層104
に高抵抗層を用いることで、素子容量の低減化を図って
いる。また、P−InPクラッド層105の幅の狭窄に
よるP−InPクラッド層105の容量低減、側面にポ
リイミド層107を形成することにより、電極下の容量
低減を行っている。この構造により、素子容量1pF以
下を実現し、19GHzの小信号変調特性を得ている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の方法では、以下に述べる原因から、光出力の低
下、変調特性が低下するという欠点があった。素子容量
を低減するために、p−InPクラッド層105の幅を
狭くしているが、活性層102付近と電極109側とで
p−InPクラッド層105の幅が変わらないか、又は
電極109側の方が狭くなる構造なので、素子の抵抗が
大きくなる。
【0006】このように、素子の抵抗が大きくなると、
レーザ発振させたときに熱飽和が、より低い電流値で起
こるため、高出力化することができない。また、変調特
性は素子容量と抵抗の積に反比例するため抵抗が大きく
なると、容量の低減の効果がなくなってしまう。また、
p−InPクラッド層105を狭窄化する際、図3に示
すように、p−InPクラッド層105だけをエッチン
グで除去するのは難しい。これは、p−InPクラッド
層105とSi−InP電流ブロック層104が同じI
nPで構成されていることによる。
【0007】本発明は、上記問題点を除去し、素子の抵
抗、容量の低減化を図ることができ、高速変調が可能な
半導体光素子及びその製造方法を提供することを目的と
する
【0008】。
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 〔1〕半導体光素子において、InP基板上に形成され
た高抵抗電流ブロック層を有する半導体光素子におい
て、前記高抵抗電流ブロック層(6)上にInGaAs
P層(8)を有するようにしたものである。
【0009】〔2〕上記〔1〕記載の半導体光素子にお
いて、前記InGaAsP層(8)をエッチングストッ
プ層として、上側のInPクラッド層(9)を逆メサ構
造に形成するようにしたものである。 〔3〕InP基板上に形成された高抵抗電流ブロック層
を有する半導体光素子の製造方法において、n−InP
基板(1)上にn−InPクラッド層(2)、活性層
(3)、p−InPクラッド層(4)を形成する工程
と、ストライプ状の第1のマスク(5)を形成し、エッ
チングによりメサ形状にエッチングする工程と、メサ部
分に高抵抗電流ブロック層(6)、n−InP層
(7)、InGaAsPエッチングストップ層(8)を
選択的に形成するとともに、前記InGaAsPエッチ
ングストップ層(8)は光が導波しないように、前記活
性層(3)よりもバンドギャップエネルギーが大きい組
成とし、前記活性層(3)と接触しないように膜厚を設
定する工程と、前記第1のマスク(5)を除去後、p−
InPクラッド層(9)、p−InGaAsコンタクト
層(10)を形成し、前記活性層(3)の位置を中心に
してこの活性層(3)の幅より広いストライプ状の第2
のマスク(11)を形成する工程と、前記p−InGa
Asコンタクト層(10)をエッチングし、次いで、p
−InPクラッド層(9)を逆メサ形状にエッチングす
る工程と、第2のマスク(11)を除去後、全面に酸化
膜(12)を形成し、p−InPクラッド層(9)上の
p−InGaAsコンタクト層(10)上面にのみ電極
用の窓を開ける工程と、上面にp側電極(13)、底面
にn側電極(14)をそれぞれ形成し、劈開工程により
所定のデバイス長に切り出す工程とを施すようにしたも
のである。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。図1は本発明の実施例の素子構造を
示す断面図である。この図において、1はn−InP基
板、2はn−InPクラッド層、3は活性層、4はp−
InPクラッド層、6はFe−InP電流ブロック層
(高抵抗InP層)、7はn−InP層、8はInGa
AsPエッチングストップ層、9はp−InPクラッド
層、10はp−InGaAsコンタクト層、12はSi
2 膜、13はp側電極、14はn側電極である。
【0011】このように、高抵抗InP層6の上に形成
したInGaAsP層8をエッチングストップ層にする
ことにより、p−InPクラッド層9の狭窄化の工程
で、p−InPクラッド層9だけを選択的にエッチング
することができる。p−InPクラッド層9はエッチン
グにより逆メサ形状にするようにしたので、素子抵抗と
素子容量の低減化を図ることができる。
【0012】次に、本発明の実施例の半導体光素子の製
造方法について説明する。図2は本発明の実施例の半導
体光素子の製造工程図である。 (1)まず、図2(a)に示すように、n−InP〈1
00〉基板1上に公知の手法により、n−InPクラッ
ド層2、活性層3、p−InPクラッド層4を形成す
る。次に、公知の手法により、〈011〉方向にストラ
イプ状のSiO2マスク5(第1のマスク)を形成す
る。
【0013】(2)次に、図2(b)に示すように、ウ
ェットエッチングまたはドライエッチングにより、メサ
形状にエッチングする。 (3)次に、図2(c)に示すように、メサ部分にFe
−InP電流ブロック層(高抵抗InP層)6、n−I
nP層7、InGaAsPエッチングストップ層8を選
択的に形成する。このInGaAsPエッチングストッ
プ層8は光が導波しないように、活性層3よりもバンド
ギャップエネルギーが大きい組成とし、活性層3と接触
しないように膜厚を設計する。
【0014】(4)次に、マスク5を除去後、図2
(d)に示すように、p−InPクラッド層9、p−I
nGaAsコンタクト層10を形成する。次に、活性層
3の位置を中心にしてストライプ状のSiO2 マスク1
1(第2のマスク)を形成する。このマスク11の幅は
活性層3より広くする。 (5)次に、図2(e)に示すように、p−InGaA
sコンタクト層10をエッチングする。次いで、p−I
nPクラッド層9をウェットエッチングにより逆メサ形
状にする。このエッチャントは、InPはエッチング可
能で、InGaAsはエッチング不可能又はエッチング
速度がInPに比べかなり遅い組成とする。例として、
塩酸系水溶液、塩酸とリン酸の混合水溶液、臭化水素酸
とリン酸の混合水溶液、臭化水素酸と酢酸の混合水溶液
等が挙げられる。
【0015】(6)次に、マスク11を除去後、図2
(f)に示すように、全面にSiO2膜12を形成し、
p−InPクラッド層9上のp−InGaAsコンタク
ト層10上面にのみ、公知のリソグラフィーとエッチン
グ工程により、電極用の窓を開ける。最後に、上面にp
側電極13、底面にn側電極14を形成し、劈開工程に
より所定のデバイス長に切り出す。
【0016】次に、本発明の半導体光素子の動作につい
て説明する。レーザ部のp側電極13に正のバイアスを
かけ、閾値以上の電流を流すと、電流は、Fe−InP
電流ブロック層6により狭窄され活性層3のみを流れ、
活性層3部で発光する。その光は、屈折率差により活性
層3に沿って端面に向かい、2枚の端面を共振器として
波長の揃った光を外部に出射する。
【0017】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
【0018】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、素子容量を低減するために、p−InPクラッ
ド層を狭窄化する時に、電流ブロック層の上に形成した
InGaAsP層をエッチングストップ層として利用す
ることにより、InPだけを選択的にエッチングするこ
とができる。
【0019】また、選択エッチングが可能なことにより
クラッド層を逆メサ形状にすることができる。このよう
に、逆メサ形状にすることにより、電極との接触面積が
大きくなり、半導体光素子の抵抗は小さくなる。また、
活性層の近くでは幅が狭くなり、素子容量の低減が可能
になる。したがって、半導体光素子の抵抗、容量の低減
化を図ることができるため、高速変調が可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の素子構造を示す断面図であ
る。
【図2】本発明の実施例の半導体光素子の製造工程図で
ある。
【図3】従来の半導体レーザ素子の断面図である。
【符号の説明】
1 n−InP〈100〉基板 2 n−InPクラッド層 3 活性層 4,9 p−InPクラッド層 5 ストライプ状のSiO2 マスク(第1のマスク) 6 Fe−InP電流ブロック層(高抵抗InP層) 7 n−InP層 8 InGaAsPエッチングストップ層 10 p−InGaAsコンタクト層 11 ストライプ状のSiO2 マスク(第2のマス
ク) 12 SiO2 膜 13 p側電極 14 n側電極

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 InP基板上に形成された高抵抗電流ブ
    ロック層を有する半導体光素子において、 前記高抵抗電流ブロック層上にInGaAsP層を有す
    ることを特徴とする半導体光素子。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体光素子において、
    前記InGaAsP層をエッチングストップ層として、
    上側のInPクラッド層を逆メサ構造に形成してなるこ
    とを特徴とする半導体光素子。
  3. 【請求項3】 InP基板上に形成された高抵抗電流ブ
    ロック層を有する半導体光素子の製造方法において、
    (a)n−InP基板上にn−InPクラッド層、活性
    層、p−InPクラッド層を順次形成する工程と、
    (b)ストライプ状の第1のマスクを形成し、エッチン
    グによりメサ形状にエッチングする工程と、(c)メサ
    部分に高抵抗電流ブロック層、n−InP層、InGa
    AsPエッチングストップ層を選択的に形成するととも
    に、前記InGaAsPエッチングストップ層は光が導
    波しないように、前記活性層よりもバンドギャップエネ
    ルギーが大きい組成とし、前記活性層と接触しないよう
    に膜厚を設定する工程と、(d)前記第1のマスクを除
    去後、p−InPクラッド層、p−InGaAsコンタ
    クト層を形成し、前記活性層の位置を中心にして該活性
    層の幅より広いストライプ状の第2のマスクを形成する
    工程と、(e)前記p−InGaAsコンタクト層をエ
    ッチングし、次いで、p−InPクラッド層を順次逆メ
    サ形状にエッチングする工程と、(f)前記第2のマス
    クを除去後、全面に酸化膜を形成し、p−InPクラッ
    ド層上のp−InGaAsコンタクト層上面にのみ電極
    用の窓を開ける工程と、(g)上面にp側電極、底面に
    n側電極をそれぞれ形成し、劈開工程により所定のデバ
    イス長に切り出す工程とを施すことを特徴とする半導体
    光素子の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6724068B2 (en) 2001-03-29 2004-04-20 Kabushiki Kaisha Toshiba Optical semiconductor device and fabricating method thereof
KR100640393B1 (ko) 2004-05-20 2006-10-30 삼성전자주식회사 역메사 구조를 이용한 광집적 소자 및 그 제조방법
US9153942B2 (en) 2014-02-26 2015-10-06 Mitsubishi Electric Corporation Method of manufacturing semiconductor device

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