專利名稱：半導(dǎo)體光元件和集成型半導(dǎo)體光元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及例如應(yīng)用于光通信系統(tǒng)中的半導(dǎo)體光元件和集成型半導(dǎo)體光元件。
背景技術(shù)：
近年來，關(guān)于半導(dǎo)體光元件，從省電力化、抑制元件的溫度上升等觀點(diǎn)出發(fā)，要求 高效率地利用被注入的電流，并且與以往相比需要以高速進(jìn)行工作的用途增加。例如在 半導(dǎo)體光元件是埋入型半導(dǎo)體激光器的情況下，為了實(shí)現(xiàn)高效率化，為了將電流高效率地 注入到將電轉(zhuǎn)換為光的活性層中，需要對(duì)在活性層的兩側(cè)形成的、具有電流阻塞(current blocking)功能的埋入層中流動(dòng)的無效電流進(jìn)行抑制。此外，同樣地在埋入型半導(dǎo)體激光器 中，為了實(shí)現(xiàn)高速響應(yīng)特性，需要使埋入層的寄生電容減少。為了同時(shí)實(shí)現(xiàn)高效率化和高速響應(yīng)特性，已知將具有捕捉電子的特性的被摻雜了 狗的半絕緣性半導(dǎo)體層用作埋入層是有效的。在圖10(a)中表示將該!^e摻雜半導(dǎo)體層用 作埋入層的半導(dǎo)體光元件(埋入型半導(dǎo)體激光器)。在圖10(a)中，形成有在InP襯底51上從下層起依次層疊了 ρ型包覆InP層52、 活性層53和η型包覆InP層M的臺(tái)面條狀(mesa stripeshaped)的層疊體，在層疊體的 兩側(cè)形成有埋入層。在埋入層中，從下層起依次層疊有第一 P型InP層55、第一 η型InP層 56和狗摻雜半導(dǎo)體層57。在層疊體和埋入層上，形成有η型接觸層58。此外，第一 ρ型 InP層55和!^e摻雜半導(dǎo)體層57相互接觸。在這里Je摻雜半導(dǎo)體層57，當(dāng)與具有作為ρ型半導(dǎo)體的代表的摻雜物的Si的半 導(dǎo)體層接觸而形成時(shí)，由于狗和ai的劇烈的相互擴(kuò)散，從而向Ρ型半導(dǎo)體層變化。在該情 況下，如圖10(a)中所示那樣，在埋入層中出現(xiàn)與半導(dǎo)體光元件的作用無關(guān)的漏電流的路 徑，存在無效電流增加而效率降低，并且高速響應(yīng)特性劣化的問題。為了解決這樣的問題，提出了以不與ρ型半導(dǎo)體層接觸的方式使！^e摻雜半導(dǎo)體 層生長(zhǎng)，或以η型半導(dǎo)體層隔離狗摻雜半導(dǎo)體層等的方法。在圖10 (b)、(c)中表示以不與ρ 型半導(dǎo)體層接觸的方式使狗摻雜半導(dǎo)體層生長(zhǎng)的半導(dǎo)體光元件(埋入型半導(dǎo)體激光器)。 此外，在圖10(d)中表示以η型半導(dǎo)體層隔離了狗摻雜半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體光元件(埋入型 半導(dǎo)體激光器)。在圖10(b)中，埋入層由與圖10(a)所示的埋入層相同的層構(gòu)成，但第一 ρ型hP 層55和狗摻雜半導(dǎo)體層57不接觸。此外，在圖10(c)中，埋入層在圖10(b)所示的埋入 層之外，還具有第二 η型InP層59和第二 ρ型InP層60，第一 ρ型InP層55和！^摻雜半 導(dǎo)體層57不接觸。此外，在圖10(d)中，埋入層由與圖10(c)所示的埋入層相同的層構(gòu)成，但狗摻雜 半導(dǎo)體層57通過η型半導(dǎo)體而被隔離。在以與ρ型半導(dǎo)體層不接觸的方式使狗摻雜半導(dǎo)體層57生長(zhǎng)的情況下，如圖 10(b)、(C)中所示那樣，存在η型半導(dǎo)體層匯集，由此無效電流增加而效率降低的問題。此外，在以η型半導(dǎo)體層隔離！^摻雜半導(dǎo)體層57的情況下，如圖10(d)中所示那
4樣，半絕緣性的狗摻雜半導(dǎo)體層57被η型半導(dǎo)體層包圍，由此第一 ρ型InP層55的上部 和第二 P型InP層60的下部成為大致相同電位，存在埋入層的寄生電容增大，高速響應(yīng)特 性劣化的問題。S卩，在將狗摻雜半導(dǎo)體層用作埋入層的半導(dǎo)體光元件中，存在通過狗和&1的相 互擴(kuò)散，從而無效電流增加而效率降低，并且高速響應(yīng)特性劣化的問題。因此，為了解決這樣的問題，提出了將被摻雜了相互擴(kuò)散幾乎不發(fā)生的Ru的半絕 緣性半導(dǎo)體層用作埋入層(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。通過使用該Ru摻雜半導(dǎo)體層構(gòu)成埋入層，即使不限制接觸的半導(dǎo)體層的種類也 可，因此能夠使設(shè)計(jì)的自由度提高。此外，Ru摻雜半導(dǎo)體層具有捕捉電子和空穴的特性，因 此對(duì)于抑制無效電流也是有效的?？墒牵琑u摻雜半導(dǎo)體層的為了像！^摻雜半導(dǎo)體層那樣獲得良好的表面狀態(tài)的結(jié) 晶生長(zhǎng)條件非常被局限，所以穩(wěn)定性差，特別是已知在Ru摻雜半導(dǎo)體層的厚度厚的情況 下，該傾向變得顯著。此外，因?yàn)榻Y(jié)晶生長(zhǎng)條件被局限，所以存在難以獲得高活性化率、高電 阻率的情況。因此存在如下問題，即存在難以為了使寄生電容減少而實(shí)現(xiàn)高速響應(yīng)特性， 使Ru摻雜半導(dǎo)體層較厚地生長(zhǎng)的情況，或僅以Ru摻雜半導(dǎo)體層發(fā)揮電流阻塞功能的情況。此外，為了解決將！^摻雜半導(dǎo)體層用作埋入層的半導(dǎo)體光元件的問題，提出了將 低載流子濃度的半導(dǎo)體層用作埋入層(例如，參照專利文獻(xiàn)2、3)。在圖11中表示將該低載流子濃度的半導(dǎo)體層用作埋入層的半導(dǎo)體光元件(埋入 型半導(dǎo)體激光器)。在圖11中，形成有在InP襯底51上從下層起依次層疊了 ρ型包覆InP層52、活性 層53和η型包覆InP層M的臺(tái)面條狀的層疊體，在層疊體的兩側(cè)形成有埋入層。在埋入 層中，從下層起依次層疊有第一 P型InP層55、第一 η型InP層56、非摻雜i型InP層61 和第二 P型InP層60。在層疊體和埋入層上，形成有η型接觸層58。在將低載流子濃度的半導(dǎo)體層(非摻雜i型InP層61)用作埋入層的情況下，通 過非摻雜i型InP層61的存在而耗盡層擴(kuò)展，埋入層的寄生電容減少，因此能夠使高速響 應(yīng)特性提高。專利文獻(xiàn)1 日本專利第4249222號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開平8-213691號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 美國(guó)專利第5636237號(hào)說明書本發(fā)明要解決的課題可是，在現(xiàn)有技術(shù)中，存在以下的課題。在專利文獻(xiàn)2、3所示的半導(dǎo)體光元件中，在臺(tái)面條狀的層疊體的兩側(cè)的埋入層中 使低載流子濃度的半導(dǎo)體層生長(zhǎng)的情況下，低載流子濃度的半導(dǎo)體層在臺(tái)面條狀部的附近 (特別是在埋入層的η型半導(dǎo)體層和η型包覆半導(dǎo)體層或η型接觸層之間)異常地生長(zhǎng)。 此外，已知在低載流子濃度的半導(dǎo)體層的厚度厚的情況下，該傾向變得顯著。因此，在該情況下，因?yàn)榈洼d流子濃度的半導(dǎo)體層顯示出弱η型半導(dǎo)體的性質(zhì)，所 以如圖11中所示，在埋入層中出現(xiàn)漏電流的路徑，存在無效電流增加而效率降低的問題。 此外，在為了抑制在埋入層中流動(dòng)的無效電流而使低載流子濃度的半導(dǎo)體層較薄地生長(zhǎng)的 情況下，存在埋入層的寄生電容增大而高速響應(yīng)特性劣化的問題。
再有，無效電流的增加而造成不良影響，不僅是針對(duì)僅具有一個(gè)功能的單體的半 導(dǎo)體光元件，針對(duì)追求高速響應(yīng)特性、省電力化的集成型半導(dǎo)體光元件也是同樣的。在集成 型半導(dǎo)體光元件中，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，所以難以抑制無效電流的情況較多。此外，由于 在集成型半導(dǎo)體光元件中，相互具有不同的功能，鄰接的被集成的半導(dǎo)體區(qū)域相互具有不 同的結(jié)構(gòu)，此外不能較大地變更結(jié)構(gòu)，所以難以抑制向集成的半導(dǎo)體區(qū)域的漏電流的情況 較多。在這里，作為例子，在圖12中表示在半導(dǎo)體激光器中使波導(dǎo)半導(dǎo)體層對(duì)接(butt joint)再生長(zhǎng)的集成型半導(dǎo)體光元件。在圖12中，形成有在InP襯底上層疊的ρ型包覆InP層52上從下層起依次層疊 了活性層53和η型包覆InP層M的臺(tái)面條狀的層疊體。在層疊體的側(cè)部，使用選擇生長(zhǎng) 用絕緣膜掩膜62，從下層起依次層疊有非摻雜i型半導(dǎo)體層63和非摻雜i型InP層61。在圖12所示的集成型半導(dǎo)體光元件中，存在從半導(dǎo)體激光器部的上側(cè)包覆層朝 向波導(dǎo)的上側(cè)包覆層流動(dòng)的電流路徑，特別在半導(dǎo)體激光器部的上側(cè)包覆層是η型半導(dǎo)體 的情況下，難以抑制該漏電流。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是為了解決上述課題而完成的，其目的在于獲得一種半導(dǎo)體光元件和集 成型半導(dǎo)體光元件，在臺(tái)面條狀的層疊體的側(cè)部具有埋入層的半導(dǎo)體光元件和集成型半導(dǎo) 體光元件中，能夠抑制無效電流，并且實(shí)現(xiàn)高速響應(yīng)特性。用于解決課題的方案在本發(fā)明的半導(dǎo)體光元件中，形成有在ρ型半導(dǎo)體襯底上從下層起至少依次層疊 了 P型包覆層、活性層和η型包覆層的臺(tái)面條狀的層疊體，在層疊體的側(cè)部形成有埋入層， 其中，在埋入層中，從下層起依次層疊有第一 ρ型半導(dǎo)體層、第一 η型半導(dǎo)體層、Fe摻雜半 導(dǎo)體層、第二 η型半導(dǎo)體層、低載流子濃度半導(dǎo)體層和第二 ρ型半導(dǎo)體層，摻雜半導(dǎo)體層 不在由第一 P型半導(dǎo)體層和第一 η型半導(dǎo)體層構(gòu)成的結(jié)晶面的(111)B面上生長(zhǎng)，第二 η型 半導(dǎo)體層不在由第一 P型半導(dǎo)體層、第一 η型半導(dǎo)體層和!^e摻雜半導(dǎo)體層構(gòu)成的結(jié)晶面的 (Ill)B面上生長(zhǎng)。此外，在本發(fā)明的半導(dǎo)體光元件中，形成有在ρ型半導(dǎo)體襯底上從下層起至少依 次層疊了 P型包覆層、活性層和η型包覆層的臺(tái)面條狀的層疊體，在層疊體的側(cè)部形成有埋 入層，其中，在埋入層中，從下層起依次層疊有第一 P型半導(dǎo)體層、第一 η型半導(dǎo)體層、低載 流子濃度半導(dǎo)體層和第二 P型半導(dǎo)體層，低載流子濃度半導(dǎo)體層不在由第一 P型半導(dǎo)體層 和第一 η型半導(dǎo)體層構(gòu)成的結(jié)晶面的(Ill)B面上生長(zhǎng)。此外，在本發(fā)明的集成型半導(dǎo)體光元件中，在形成有在ρ型半導(dǎo)體襯底上從下層 起至少依次層疊有P型包覆層、活性層和η型包覆層的臺(tái)面條狀的層疊體的半導(dǎo)體光元件 的側(cè)部，通過選擇生長(zhǎng)形成有再生長(zhǎng)半導(dǎo)體層，其中，作為再生長(zhǎng)半導(dǎo)體層的最下層，層疊 有P型或低載流子濃度的AlInAs層或AlGaAs層。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體光元件，在埋入層中形成的狗摻雜半導(dǎo)體層不在由第一 ρ型 半導(dǎo)體層和第一 η型半導(dǎo)體層構(gòu)成的結(jié)晶面的(Ill)B面上生長(zhǎng)，此外，在埋入層中形成的第二 η型半導(dǎo)體層不在由第一 P型半導(dǎo)體層、第一 η型半導(dǎo)體層和狗摻雜半導(dǎo)體層構(gòu)成的 結(jié)晶面的(Ill)B面上生長(zhǎng)。由此，從第一 ρ型半導(dǎo)體層和第二 ρ型半導(dǎo)體層，作為其摻雜 物的Si不擴(kuò)散到狗摻雜半導(dǎo)體層。此外，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體光元件，在埋入層中形成的低載流子濃度半導(dǎo)體層，不 在由第一 P型半導(dǎo)體層和第一 η型半導(dǎo)體層構(gòu)成的結(jié)晶面的(Ill)B面上生長(zhǎng)。由此，不用 考慮相互擴(kuò)散而能夠構(gòu)成半導(dǎo)體光元件。因此，能夠獲得可抑制在埋入層中流過的無效電流、并且可實(shí)現(xiàn)高速響應(yīng)特性的 半導(dǎo)體光元件。此外，根據(jù)本發(fā)明的集成型半導(dǎo)體光元件，在形成有臺(tái)面條狀的層疊體的半導(dǎo)體 光元件的側(cè)部形成的再生長(zhǎng)半導(dǎo)體層的最下層，層疊有P型或低載流子濃度的AlInAs層或 AlGaInAs層。通過使用對(duì)電子的阻擋高的AlInAs層或AlfeJnAs層，能夠獲得可抑制無效 電流、并且可實(shí)現(xiàn)高速響應(yīng)特性的集成型半導(dǎo)體光元件。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的半導(dǎo)體光元件的結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的半導(dǎo)體光元件中的、Si擴(kuò)散后的非摻雜層的剖 面圖。圖3(a) (j)是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的半導(dǎo)體光元件的制造過程的流程圖。圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的半導(dǎo)體光元件的結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3的半導(dǎo)體光元件的結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4的半導(dǎo)體光元件的結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式5的半導(dǎo)體光元件的結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖8是表示本發(fā)明的實(shí)施方式6的半導(dǎo)體光元件的結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施方式7的集成型半導(dǎo)體光元件的結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖10(a) (d)是表示現(xiàn)有的半導(dǎo)體光元件的結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖11是表示現(xiàn)有的半導(dǎo)體光元件的其它結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖12是表示現(xiàn)有的集成型半導(dǎo)體光元件的結(jié)構(gòu)的剖面圖。附圖標(biāo)記說明IInP襯底、2p型包覆InP層、3活性層、鈕型包覆InP層、5第一 ρ型InP層、6第 一 η型InP層、7 摻雜InP層、8第二 η型InP層、9非摻雜i型InP層、10第二 ρ型InP 層、Iln型接觸層、12Ru摻雜InP層、13衍射光柵層、14衍射光柵埋入層、15絕緣膜掩膜、16 隔離用的槽、17絕緣膜、18電極、19ru摻雜半導(dǎo)體層、20ρ型AlInAs層、21選擇生長(zhǎng)用絕緣 膜掩膜、22非摻雜i型半導(dǎo)體層。
具體實(shí)施例方式以下，使用附圖對(duì)本發(fā)明的半導(dǎo)體光元件和集成型半導(dǎo)體光元件的優(yōu)選實(shí)施方式 進(jìn)行說明，在各圖中針對(duì)相同、或相當(dāng)?shù)牟糠仲x予同一附圖標(biāo)記進(jìn)行說明。實(shí)施方式1圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的半導(dǎo)體光元件的結(jié)構(gòu)的剖面圖。在這里，作為半導(dǎo)體光元件，以分布反饋型半導(dǎo)體激光器為例進(jìn)行說明。在圖1中，形成有在InP襯底1上從下層起依次層疊了 ρ型包覆InP層2、活性層 3和η型包覆InP層4的臺(tái)面條狀的層疊體，在層疊體的兩側(cè)形成有埋入層。在埋入層中， 從下層起依次層疊有第一 P型InP層5、第一 η型InP層6、Fe摻雜半導(dǎo)體層7、第二 η型 InP層8、非摻雜i型InP層9和第二 ρ型InP層10。在層疊體和埋入層上，形成有η型接 觸層11。此外，在圖1中，在埋入層中形成的半絕緣性的狗摻雜半導(dǎo)體層7不與將Si作為 摻雜物的P型半導(dǎo)體層接觸，進(jìn)而，也不與非摻雜i型InP層9中的Si擴(kuò)散了的區(qū)域接觸。 由此，不發(fā)生狗與加的相互擴(kuò)散，不會(huì)在埋入層中出現(xiàn)漏電流的路徑。此外，因?yàn)樵诜菗?雜i型InP層9的上層部中由于Si擴(kuò)散而成為ρ型半導(dǎo)體，所以不會(huì)經(jīng)由顯示出與η型半 導(dǎo)體近似的特性的非摻雜層產(chǎn)生漏電流。為了實(shí)現(xiàn)這樣的結(jié)構(gòu)，狗摻雜半導(dǎo)體層7和第二 η型InP層8不在(Ill)B上生 長(zhǎng)是不可缺少的。這種情況是通過將臺(tái)面條狀的層疊體的高度充分提高，并且在使狗摻雜 半導(dǎo)體層7和第二 η型InP層8生長(zhǎng)時(shí)，將HCl等的鹵化氣體導(dǎo)入生長(zhǎng)槽內(nèi)而實(shí)現(xiàn)的。此外，在！^摻雜半導(dǎo)體層7和第二 η型InP層8生長(zhǎng)之后，非摻雜i型InP層生 長(zhǎng)，但最終需要非摻雜i型InP層9與狗摻雜半導(dǎo)體層7接觸、以及如圖2所示，非摻雜i 型InP層9中的Si擴(kuò)散后的區(qū)域12不與狗摻雜半導(dǎo)體層7接觸。即，需要非摻雜i型 InP層9的形狀控制。因此，在這里也對(duì)應(yīng)于需要，在使非摻雜i型hP層9生長(zhǎng)時(shí)，將HC 1等的鹵化氣 體導(dǎo)入生長(zhǎng)槽內(nèi)。此外，臺(tái)面條狀的層疊體的高度、非摻雜i型InP層9的下部的各層的厚 度、以及非摻雜i型InP層9的厚度和形狀，也考慮依賴于半導(dǎo)體光元件制作時(shí)的溫度等的 Zn的擴(kuò)散長(zhǎng)度來決定。接著，一邊參照?qǐng)D3(a) (i)，一邊對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式1的半導(dǎo)體光元件的制造 過程進(jìn)行說明。首先，在面方位(100)的ρ型半導(dǎo)體InP襯底上層疊的ρ型包覆InP層2上，從下 層起依次層疊活性層3和η型包覆InP層4(參照?qǐng)D3(a))。這時(shí)，在η型包覆InP層4的 內(nèi)部，形成有衍射光柵層13。接著，在η型包覆InP層4的內(nèi)部衍射光柵層13中，以成為需要的振蕩波長(zhǎng)的方 式，通過干涉曝光或電子束曝光等形成衍射光柵的光柵。此外，在衍射光柵層13上，進(jìn)一步 層疊η型包覆InP層4，形成衍射光柵埋入層14 (參照?qǐng)D3 (b)、(c))。接著，在衍射光柵埋入層14上，以寬度1 2 μ m左右形成SW2等的絕緣膜掩膜 15。接著，通過使用了反應(yīng)性氣體的干法蝕刻或使用了藥水的濕法蝕刻，形成高度 2 5μπι左右的臺(tái)面條狀的層疊體(參照?qǐng)D3(e))。接著，在臺(tái)面條狀的層疊體的兩側(cè)，從下層起依次層疊第一 P型InP層5、第一 η 型InP層6、狗摻雜半導(dǎo)體層7、第二 η型InP層8、非摻雜i型InP層9和第二 ρ型InP層 10 (參照?qǐng)D3 (f))。這時(shí)，!^e摻雜半導(dǎo)體層7不在由第一 ρ型InP層5和第一 η型InP層6 構(gòu)成的結(jié)晶面的(Ill)B面上生長(zhǎng)，進(jìn)而第二 η型InP層8不在由第一 ρ型InP層5、第一 η 型InP層6和狗摻雜半導(dǎo)體層7構(gòu)成的結(jié)晶面的(Ill)B面上生長(zhǎng)。
接著，除去絕緣膜掩膜15，在層疊體和埋入層上，生長(zhǎng)η型接觸層11 (參照?qǐng)D 3(g))。接著，為了使埋入層的寄生電容減少，以臺(tái)面條狀的層疊體為中心殘留5 10 μ m 左右，在兩側(cè)形成隔離用的槽16 (參照?qǐng)D3 (h))。接著，在最表面成膜絕緣膜17，以臺(tái)面條狀的層疊體為中心以3 5μπι左右的寬 度除去絕緣膜17 (參照?qǐng)D3 (i))。接著，在除去了絕緣膜17的地方形成電極18，在ρ型半導(dǎo)體InP襯底側(cè)，襯底也被 磨削到適合的厚度，形成電極18 (參照?qǐng)D3 (j))。之后，利用結(jié)晶的解理面(cleavage plane)形成光學(xué)端面，在光學(xué)端面實(shí)施用于 控制反射率的涂覆。最后元件間被切開，完成半導(dǎo)體光元件。在上述專利文獻(xiàn)2、3所示的半導(dǎo)體光元件中，ρ型半導(dǎo)體層和相當(dāng)于狗摻雜半導(dǎo) 體層的半絕緣性MP電流阻塞層相接，由此發(fā)生狗和Si的相互擴(kuò)散，漏電流增加。相對(duì)于 此，在本發(fā)明的實(shí)施方式1的半導(dǎo)體光元件中，其特征在于P型半導(dǎo)體層和狗摻雜半導(dǎo)體 層7不接觸，與專利文獻(xiàn)2、3明顯不同。如上所述，根據(jù)實(shí)施方式1，在埋入層中形成的狗摻雜半導(dǎo)體層不在由第一 P型半 導(dǎo)體層和第一 η型半導(dǎo)體層構(gòu)成的結(jié)晶面的(Ill)B面上生長(zhǎng)，此外，在埋入層中形成的第 二 η型半導(dǎo)體層不在由第一 ρ型半導(dǎo)體層、第一 η型半導(dǎo)體層和狗摻雜半導(dǎo)體層構(gòu)成的結(jié) 晶面的(Ill)B面上生長(zhǎng)。由此，從第一 ρ型半導(dǎo)體層和第二 ρ型半導(dǎo)體層，作為其摻雜物的Si不擴(kuò)散到狗 摻雜半導(dǎo)體層。因此，能夠獲得可抑制在埋入層中流過的無效電流、并且可實(shí)現(xiàn)高速響應(yīng)特性的 半導(dǎo)體光元件。實(shí)施方式2圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的半導(dǎo)體光元件的結(jié)構(gòu)的剖面圖。在圖4中，在該分布反饋型半導(dǎo)體激光器中，圖1所示的第二 η型InP層8被置換 為非摻雜i型InP層9。根據(jù)該實(shí)施方式2，能夠獲得與實(shí)施方式1同樣的效果，并且不需要使第二 η型 InP層生長(zhǎng)的工序，因此能夠使工序簡(jiǎn)略化。實(shí)施方式3圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3的半導(dǎo)體光元件的結(jié)構(gòu)的剖面圖。在圖5中，在該分布反饋型半導(dǎo)體激光器中，圖1所示的第二 η型InP層8、非摻雜 i型InP層9和第二 ρ型InP層10這三層被置換為Ru摻雜半導(dǎo)體層19。再有，代替第二 η型InP層8、非摻雜i型InP層9和第二 ρ型InP層10這三層， 也可以僅是非摻雜i型InP層9、或非摻雜i型InP層9和第二 ρ型InP層10這兩層、或第 二 η型InP層8和非摻雜i型InP層9這兩層被置換為Ru摻雜半導(dǎo)體層19。根據(jù)該實(shí)施方式3，由于幾乎不發(fā)生Ru與Si的相互擴(kuò)散，所以與上述實(shí)施方式1 相比較，存在不需要將臺(tái)面條狀的層疊體和埋入層控制為考慮了相互擴(kuò)散的形狀的優(yōu)點(diǎn)。 此外，相對(duì)于狗摻雜半導(dǎo)體層僅捕捉電子，Ru摻雜半導(dǎo)體層具有捕捉電子和空穴的特性， 因此對(duì)于抑制漏電流也是有效的。
另一方面，Ru摻雜半導(dǎo)體層為了獲得高電阻率的結(jié)晶生長(zhǎng)條件非常被局限，因此 如上述專利文獻(xiàn)1中所示那樣，在埋入層中僅使用特別厚的Ru摻雜半導(dǎo)體層的情況下，存 在難以抑制無效電流的情況。此外，如日本專利第4049562號(hào)公報(bào)中公開的那樣，即使在使 用薄Ru摻雜半導(dǎo)體層的情況下，在Ru摻雜半導(dǎo)體層的電阻率低時(shí)，抑制無效電流的效果降 低。相對(duì)于此，在該實(shí)施方式3中，即使Ru摻雜半導(dǎo)體層的電阻率與低載流子濃度半 導(dǎo)體層(非摻雜i型InP層)是同等程度，如果不發(fā)生Ru和Si的相互擴(kuò)散的話，就能夠以 Fe摻雜半導(dǎo)體層充分抑制漏電流，減少埋入層的寄生電容，因此與專利文獻(xiàn)1的技術(shù)相比， 能夠獲得穩(wěn)定的特性。實(shí)施方式4圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4的半導(dǎo)體光元件的結(jié)構(gòu)的剖面圖。在這里，作為 半導(dǎo)體光元件，以分布反饋型半導(dǎo)體激光器為例進(jìn)行說明。在圖6中，形成有在InP襯底1上從下層起依次層疊了 P型包覆InP層2、活性層 3和η型包覆InP層4的臺(tái)面條狀的層疊體，在層疊體的兩側(cè)形成有埋入層。在埋入層中，從下層起依次層疊有第一 ρ型InP層5、第一 η型InP層6、非摻雜i 型InP層9和第二 ρ型InP層10。在層疊體和埋入層上，形成有η型接觸層11。在這里，非摻雜i型InP層9不在由第一 ρ型InP層5和第一 η型InP層6構(gòu)成 的結(jié)晶面的(Ill)B面上生長(zhǎng)。再有，其它的結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式1相同，因此省略說明。根據(jù)該實(shí)施方式4，由于不需要考慮相互擴(kuò)散，所以與上述實(shí)施方式1相比，有容 易實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體光元件的優(yōu)點(diǎn)。此外，通過將低載流子濃度半導(dǎo)體層(非摻雜i型InP層) 較厚地形成為0. 5 3μπι左右，從而減少埋入層的寄生電容，能夠?qū)崿F(xiàn)高速響應(yīng)特性。再有，對(duì)應(yīng)于低載流子濃度半導(dǎo)體層的厚度，需要控制臺(tái)面條狀的層疊體的高度 和低載流子濃度半導(dǎo)體層的形狀。這時(shí)，當(dāng)以上述專利文獻(xiàn)2所示那樣生長(zhǎng)時(shí)，低載流子濃 度半導(dǎo)體層在臺(tái)面條狀部附近異常地生長(zhǎng)，經(jīng)由顯示與η型半導(dǎo)體接近的性質(zhì)的低載流子 濃度半導(dǎo)體層發(fā)生漏電流。因此，如專利文獻(xiàn)2所示那樣，僅能使低載流子濃度半導(dǎo)體層 生長(zhǎng)到0. 3 μ m左右的厚度，不能充分減少埋入層的寄生電容。相對(duì)于此，在本發(fā)明的實(shí)施方式4的半導(dǎo)體光元件中，在使低載流子濃度半導(dǎo)體 層生長(zhǎng)時(shí)，通過將HCl等的鹵化氣體導(dǎo)入生長(zhǎng)槽內(nèi)，從而能夠抑制向(Ill)B面的低載流子 濃度半導(dǎo)體層的生長(zhǎng)。因此，即使在使低載流子濃度半導(dǎo)體層較厚地生長(zhǎng)的情況下，也能夠 充分地抑制漏電流，并且通過厚的低載流子濃度半導(dǎo)體層減少埋入層的寄生電容，實(shí)現(xiàn)高 速響應(yīng)特性。實(shí)施方式5圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式5的半導(dǎo)體光元件的結(jié)構(gòu)的剖面圖。在圖7中，在該分布反饋型半導(dǎo)體激光器中，圖1所示的第一 P型InP層5被置換 為ρ型AlInAs層20。再有，圖1所示的第一 ρ型InP層5置換為ρ型AlfeInAs層也可，第 一 P型InP層5的一部分置換為ρ型AlInAs層20或ρ型AWaInAs層也可。根據(jù)該實(shí)施方式5，通過使用對(duì)電子的阻擋高的AlInAs層或AIGaInAs層，與上述 實(shí)施方式1相比，能夠更充分地抑制漏電流。
再有，對(duì)圖6所示的第一 ρ型hP層5也能夠應(yīng)用與該實(shí)施方式5同樣的結(jié)構(gòu)。實(shí)施方式6圖8是表示本發(fā)明的實(shí)施方式6的半導(dǎo)體光元件的結(jié)構(gòu)的剖面圖。在圖8中，在該分布反饋型半導(dǎo)體激光器中，圖1所示的第二 P型InP層10被置 換為P型AlInAs層20。再有，圖1所示的第二 ρ型InP層10被置換為ρ型AlfeInAs層也 可，第二 P型InP層10的一部分被置換為ρ型AlInAs層20或ρ型AWaInAs層也可。根據(jù)該實(shí)施方式6，通過使用對(duì)電子的阻擋(bartier)高的AlInAs層或AlfetInAs 層，與上述實(shí)施方式1相比，能夠更充分地抑制漏電流。再有，對(duì)圖6所示的第二 P型InP層10也能夠應(yīng)用與該實(shí)施方式6同樣的結(jié)構(gòu)。 此外，也可以組合該實(shí)施方式6和上述實(shí)施方式5進(jìn)行應(yīng)用也可。實(shí)施方式7圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施方式7的集成型半導(dǎo)體光元件的結(jié)構(gòu)的剖面圖。在這里， 作為集成型半導(dǎo)體光元件，以在分布反饋型半導(dǎo)體激光器中使光波導(dǎo)對(duì)接再生長(zhǎng)的集成型 半導(dǎo)體光元件為例進(jìn)行說明。在圖9中，形成有在InP襯底上層疊的ρ型包覆InP層2上的一部分中從下層起 依次層疊了活性層3和η型包覆InP層4的臺(tái)面條狀的層疊體。在層疊體的側(cè)部，與實(shí)施 方式1同樣地形成埋入層，作為集成型半導(dǎo)體光元件的半導(dǎo)體激光器部形成有分布反饋型 半導(dǎo)體激光器。此外，該半導(dǎo)體激光器部分被選擇生長(zhǎng)用絕緣膜掩膜21遮蔽，通過選擇生 長(zhǎng)以與半導(dǎo)體激光器的諧振器端面連接的方式形成再生長(zhǎng)半導(dǎo)體層，形成集成型半導(dǎo)體光 元件的光波導(dǎo)部分。在再生長(zhǎng)半導(dǎo)體層中，從下層起依次層疊有P型AlInAs層20、非摻雜i型InP層 9和非摻雜i型半導(dǎo)體層22。再有，ρ型AlInAs層20是ρ型AWaInAs層也可，是低載流 子濃度的AlInAs層或AlfeiInAs層也可。在這里，包含Al的層(P型AlInAs層20等)以不在選擇生長(zhǎng)后的最表面露出的 方式形成。根據(jù)該實(shí)施方式7，通過使用對(duì)電子的阻擋高的AlInAs層或AWaInAs層，能夠獲 得可抑制漏電流、并且可實(shí)現(xiàn)高速響應(yīng)特性的集成型半導(dǎo)體光元件。再有，當(dāng)包含Al的層(ρ型AlInAs層等)在選擇生長(zhǎng)后露出于最表面時(shí)，在使接 觸層等再生長(zhǎng)時(shí)，有發(fā)生Al的氧化層引起的生長(zhǎng)異常的可能性。相對(duì)于此，在本發(fā)明的實(shí)施方式7的集成型半導(dǎo)體光元件中，在使包含Al的層生 長(zhǎng)后，立刻使用HCl等的鹵化氣體在生長(zhǎng)槽內(nèi)進(jìn)行蝕刻，由此在包含Al的層接觸大氣之前， 包含Al的層被之后層疊的InP層完全覆蓋。因此，不發(fā)生生長(zhǎng)異常，能夠穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)抑制 了漏電流的集成型半導(dǎo)體光元件。再有，在上述實(shí)施方式1 7中，作為半導(dǎo)體光元件以分布反饋型半導(dǎo)體激光器 為例進(jìn)行了說明，但并不限定于此。實(shí)施方式1 7所示的埋入層結(jié)構(gòu)也可以應(yīng)用于法布 里-珀羅型半導(dǎo)體激光器、半導(dǎo)體調(diào)制器、半導(dǎo)體光放大器、光電二極管、雪崩型光電二極 管等的半導(dǎo)體光元件。在這些情況下，也能夠穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)抑制無效電流或暗電流、具有高速響應(yīng)特性的 半導(dǎo)體光元件。
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再有，在上述實(shí)施方式7中，以使光波導(dǎo)與分布反饋型半導(dǎo)體激光器對(duì)接再生長(zhǎng) 的集成型半導(dǎo)體光元件為例進(jìn)行了說明，但并不限定于此。使分布反饋型半導(dǎo)體激光器與 半導(dǎo)體調(diào)制器、半導(dǎo)體光放大器等的半導(dǎo)體光元件集成而構(gòu)成集成型半導(dǎo)體光元件也可。 此外，將分布反饋型半導(dǎo)體激光器作為法布里-珀羅型半導(dǎo)體激光器、或脊型半導(dǎo)體激光 器也可。在這些情況下，也能夠穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)可抑制無效電流或暗電流、具有高速響應(yīng)特性 的集成型半導(dǎo)體光元件。此外，在集成型半導(dǎo)體光元件的光波導(dǎo)、半導(dǎo)體調(diào)制器、半導(dǎo)體光放大器等的半導(dǎo) 體光元件部分中，應(yīng)用上述實(shí)施方式1 6的任一個(gè)所示的埋入層的結(jié)構(gòu)也可。在這些情況下，也能夠在集成的各個(gè)半導(dǎo)體光元件中抑制無效電流、使集成型半 導(dǎo)體光元件整體的工作效率提高。此外，在集成型半導(dǎo)體光元件的分布反饋型半導(dǎo)體激光器或法布里-珀羅型半導(dǎo) 體激光器、光波導(dǎo)、半導(dǎo)體調(diào)制器、半導(dǎo)體光放大器等至少一個(gè)半導(dǎo)體光元件部分的埋入層 中，應(yīng)用上述實(shí)施方式1 6的任一個(gè)所示的埋入層的結(jié)構(gòu)也可。在這些情況下，通過在多處應(yīng)用本發(fā)明的埋入層的結(jié)構(gòu)，能夠進(jìn)一步抑制無效電流。此外，在上述實(shí)施方式1 7中，使極性反轉(zhuǎn)也可。具體地，將ρ型半導(dǎo)體作為η 型半導(dǎo)體，將η型半導(dǎo)體作為ρ型半導(dǎo)體也可。在該情況下，也能夠獲得與上述實(shí)施方式1 7同樣的效果。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體光元件，形成有在Ρ型半導(dǎo)體襯底上從下層起至少依次層疊了 Ρ型包覆 層、活性層和η型包覆層的臺(tái)面條狀的層疊體，在所述層疊體的側(cè)部形成有埋入層，其特征 在于，在所述埋入層中，從下層起依次層疊有第一 P型半導(dǎo)體層、第一 η型半導(dǎo)體層、狗摻雜 半導(dǎo)體層、第二 η型半導(dǎo)體層、低載流子濃度半導(dǎo)體層和第二 P型半導(dǎo)體層，所述狗摻雜半導(dǎo)體層不在由所述第一 ρ型半導(dǎo)體層和所述第一 η型半導(dǎo)體層構(gòu)成的 結(jié)晶面的(Ill)B面上生長(zhǎng)，所述第二 η型半導(dǎo)體層不在由所述第一 ρ型半導(dǎo)體層、所述第一 η型半導(dǎo)體層和所述 狗摻雜半導(dǎo)體層構(gòu)成的結(jié)晶面的(Ill)B面上生長(zhǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體光元件，其特征在于，將所述第二η型半導(dǎo)體層置換為 所述低載流子濃度半導(dǎo)體層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體光元件，其特征在于，將所述低載流子濃度半導(dǎo)體層， 或所述低載流子濃度半導(dǎo)體層和所述第二 P型半導(dǎo)體層這兩層，或所述第二 η型半導(dǎo)體層 和所述低載流子濃度半導(dǎo)體層這兩層，或所述第二 η型半導(dǎo)體層、所述低載流子濃度半導(dǎo) 體層和所述第二 P型半導(dǎo)體層這三層的任一個(gè)，置換為Ru摻雜半導(dǎo)體層。
4.一種半導(dǎo)體光元件，形成有在ρ型半導(dǎo)體襯底上從下層起至少依次層疊了 ρ型包覆 層、活性層和η型包覆層的臺(tái)面條狀的層疊體，在所述層疊體的側(cè)部形成有埋入層，其特征 在于，在所述埋入層中，從下層起依次層疊有第一 P型半導(dǎo)體層、第一 η型半導(dǎo)體層、低載流 子濃度半導(dǎo)體層和第二 P型半導(dǎo)體層，所述低載流子濃度半導(dǎo)體層不在由所述第一 P型半導(dǎo)體層和所述第一 η型半導(dǎo)體層構(gòu) 成的結(jié)晶面的(Ill)B面上生長(zhǎng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求4的任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體光元件，其特征在于，將所述第一P型半導(dǎo)體層的整體或一部分置換為P型AlInAs層或ρ型AWaInAs層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求4的任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體光元件，其特征在于，將所述第二P型半導(dǎo)體層的整體或一部分置換為P型AlInAs層或P型AWaInAs層。
7.一種半導(dǎo)體光元件，其特征在于，將權(quán)利要求1至權(quán)利要求4的任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體 元件的極性反轉(zhuǎn)。
8.一種集成型半導(dǎo)體光元件，集成有在ρ型半導(dǎo)體襯底上從下層起至少依次層疊P 型包覆層、活性層和η型包覆層而形成臺(tái)面條狀的層疊體的半導(dǎo)體光元件；和通過選擇生 長(zhǎng)形成的、與所述半導(dǎo)體光元件的端面連接的再生長(zhǎng)半導(dǎo)體層，其特征在于，作為所述再生長(zhǎng)半導(dǎo)體層的最下層，層疊有P型或低載流子濃度的AlInAs層或 AlGaInAs 層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的集成型半導(dǎo)體光元件，其特征在于，所述再生長(zhǎng)半導(dǎo)體層具 有埋入層，將權(quán)利要求1至權(quán)利要求6的任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體光元件的埋入層的結(jié)構(gòu)應(yīng)用 于所述再生長(zhǎng)半導(dǎo)體層的埋入層。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的集成型半導(dǎo)體光元件，其特征在于，所述半導(dǎo)體光元件在所 述層疊體的側(cè)部具有埋入層，將權(quán)利要求1至權(quán)利要求6的任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體光元件的 埋入層的結(jié)構(gòu)應(yīng)用于所述層疊體的側(cè)部的埋入層。
11. 一種集成型半導(dǎo)體光元件，其特征在于，將權(quán)利要求8至權(quán)利要求10的任一項(xiàng)所述 的集成型半導(dǎo)體元件的極性反轉(zhuǎn)。
全文摘要
本發(fā)明能夠獲得半導(dǎo)體光元件和集成型半導(dǎo)體光元件，其中，在臺(tái)面條狀的層疊體的側(cè)部具有埋入層的半導(dǎo)體光元件和集成型半導(dǎo)體光元件中，能夠抑制在埋入層中流過的無效電流，并且實(shí)現(xiàn)高速響應(yīng)特性。形成有在p型半導(dǎo)體襯底(1)上從下層起至少依次層疊了p型包覆層(2)、活性層(3)和n型包覆層(4)的臺(tái)面條狀的層疊體，在層疊體的側(cè)部形成有埋入層，在埋入層中從下層起依次層疊有第一p型半導(dǎo)體層(5)、第一n型半導(dǎo)體層(6)、Fe摻雜半導(dǎo)體層(7)、第二n型半導(dǎo)體層(8)、低載流子濃度半導(dǎo)體層(9)和第二p型半導(dǎo)體層(10)，F(xiàn)e摻雜半導(dǎo)體層(7)不在由第一p型半導(dǎo)體層(5)和第一n型半導(dǎo)體層(6)構(gòu)成的結(jié)晶面的(111)B面上生長(zhǎng)，第二n型半導(dǎo)體層(8)不在由第一n型半導(dǎo)體層(5)、第一n型半導(dǎo)體層(6)和Fe摻雜半導(dǎo)體層(7)構(gòu)成的結(jié)晶面的(111)B面上生長(zhǎng)。
文檔編號(hào)H01S5/227GK102110953SQ20101019684
公開日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2010年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月24日
發(fā)明者境野剛 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社