光半导体装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种能够兼顾高速动作和高输出化的光半导体装置。
【背景技术】
[0002]近年来，光通信的高速化进步显著，光半导体装置的需要进行高速动作的用途不断增加。另外，为了以低成本实现高速动作，要求一种直接调制型的半导体激光器，其对在高温下也能够使用的分布反馈型半导体激光器直接进行高速调制。在该直接调制型的激光器中，需要为了实现高速动作而使元件电容较小，并且需要在高温下也能够得到足够的光输出。因此，提出了一种在埋入层中使用P型半导体层和高电阻半导体层而得到的构造(例如，参照专利文献1)。
[0003]另外，为了实现高输出化，减少激光器的发光区域即活性层及其周边的光、载流子的损失是有效的。另外，为了实现高速动作，张弛振动频率的增大是有效的。因此，提出了一种使用了调制掺杂构造的元件，该调制掺杂构造是在多量子阱构造的势皇层中添加P型掺杂物的构造(例如，参照专利文献2)。
[0004]专利文献1:日本特开2011 — 249767号公报
[0005]专利文献2:日本专利第4517653号公报
[0006]专利文献3:日本特开平7 — 111361号公报
[0007]为了得到较高的张弛振动频率，使用在活性层的势皇层中添加了作为扩散速度极小的P型掺杂物的碳而得到的调制掺杂构造是有效的。另一方面，为了实现高速动作所需的低电容/低漏电流，需要在埋入层中使用P型半导体层和高电阻半导体层。在对上述这些构造进行组合的情况下，由于P型掺杂物从P型半导体层向活性层扩散，从而导致调制掺杂构造塌毁，并且使光的损失增大。因此，难以兼顾高速动作和高输出化。此外，还提出了一种P型半导体层与活性层不相接的构造(例如，参照专利文献3)。但是，在该构造中，η型再生长界面同质结层和η型电流阻挡层相接，电子的漏电流变大，无法得到足够的特性。
【发明内容】
[0008]本发明就是为了解决上述课题而提出的，其目的在于得到一种能够兼顾高速动作和高输出化的光半导体装置。
[0009]本发明所涉及的光半导体装置的特征在于，具备:台面条带构造，其具有依次层叠的η型包覆层、活性层、以及ρ型包覆层；以及埋入层，其埋入在所述台面条带构造的两侧，所述活性层是具有阱层和添加有碳的势皇层的多量子阱构造，所述埋入层具有依次层叠的Ρ型半导体层、和Fe掺杂或Ru掺杂的高电阻半导体层，所述η型包覆层的侧面由所述ρ型半导体层覆盖，与所述高电阻半导体层不相接，所述活性层的侧面与所述Ρ型半导体层不相接。
[0010]发明的效果
[0011]在本发明中，η型包覆层的侧面由ρ型半导体层覆盖，与高电阻半导体层不相接。由此，能够将高电阻半导体层的费密能级维持得足够高，因此，从活性层向高电阻半导体层的电子泄漏不会增加。另外，活性层的侧面与P型半导体层不相接。由此，能够抑制P型掺杂物向活性层的扩散，因此能够实现高输出，并且实现高速调制动作所需的低电容和高的张弛振动频率。由此，能够兼顾高速动作和高输出化。
【附图说明】
[0012]图1是表示本发明的实施方式1所涉及的半导体装置的剖视图。
[0013]图2是表示本发明的实施方式1所涉及的光半导体装置的制造工序的剖视图。
[0014]图3是表示本发明的实施方式1所涉及的光半导体装置的制造工序的剖视图。
[0015]图4是表示本发明的实施方式1所涉及的光半导体装置的制造工序的剖视图。
[0016]图5是表示本发明的实施方式1所涉及的光半导体装置的制造工序的剖视图。
[0017]图6是表示对比例所涉及的半导体装置的剖视图。
[0018]图7是表示本发明的实施方式2所涉及的半导体装置的剖视图。
[0019]图8是表示本发明的实施方式3所涉及的半导体装置的剖视图。
[0020]图9是表示本发明的实施方式4所涉及的半导体装置的剖视图。
[0021]图10是表示本发明的实施方式5所涉及的半导体装置的剖视图。
[0022]图11是表示本发明的实施方式6所涉及的半导体装置的剖视图。
[0023]标号的说明
[0024]2台面条带构造，3η型InP包覆层(η型包覆层)，4活性层，5ρ型InP包覆层(ρ型包覆层)，7埋入层，10ρ型InP层(ρ型半导体层)，llFe掺杂InP层(高电阻半导体层)，14低载流子浓度InP层(低载流子浓度层)，18Ru掺杂InP层(高电阻半导体层)
【具体实施方式】
[0025]参照附图，对本发明的实施方式所涉及的光半导体装置进行说明。对相同或相对应的结构要素标注相同的标号，有时省略重复的说明。
[0026]实施方式1
[0027]图1是表示本发明的实施方式1所涉及的半导体装置的剖视图。在η型半导体衬底1上设置有台面条带构造2。台面条带构造2具有依次层叠的η型InP包覆层3 (厚度为100?2000nm，载流子浓度为0.1?1 X 1018cm 3)、活性层4、以及ρ型InP包覆层5 (厚度为50?400nm，载流子浓度为0.5?3X 10lscm 3)。在η型InP包覆层3中设置有衍射光栅6。因此，该光半导体装置是具有衍射光栅6的分布反馈型半导体激光器。
[0028]在台面条带构造2的两侧埋入有埋入层7。在台面条带构造2和埋入层7上，依次层叠有P型InP接触层8 (厚度为100?3000nm，载流子浓度为1?10 X 1018cm 3)和ρ型InGaAs接触层9 (厚度为100?3000nm，载流子浓度为1?10X 10lscm 3)。此外，也可以代替ρ型InGaAs接触层9而形成ρ型InGaAsP层。
[0029]活性层4由包含A1元素的II1-V化合物半导体(例如AlGalnAs)构成，是具有阱层和添加有碳的势皇层的多量子阱构造。埋入层7具有依次层叠的ρ型InP层10 (厚度为50?600nm，载流子浓度为0.1?1 X 10lscm 3)、Fe掺杂InP层11 (厚度为1000?4000nm，载流子浓度为0.01?9X10lscm3)、以及η型InP层12(厚度为50?lOOOnm，载流子浓度为1?10X10lscm3)。η型InP包覆层3的侧面由ρ型InP层10覆盖，与Fe掺杂InP层11不相接。活性层4的侧面与ρ型InP层10不相接。
[0030]接下来，对本实施方式的制造方法进行说明。图2?5是表示本发明的实施方式1所涉及的光半导体装置的制造工序的剖视图。
[0031]首先，如图2所示，在面方位(100)的η型半导体衬底1上依次层叠η型InP包覆层3、活性层4、以及ρ型InP包覆层5。针对η型InP包覆层3的内部的衍射光栅6，为了得到所需的振荡波长，使用干涉曝光、电子束曝光等形成衍射光栅的栅线(grating)。
[0032]然后，如图3所示，用Si02等绝缘膜掩模13覆盖该层叠构造的一部分。然后，如图4所示，利用干蚀刻或使用药液进行的湿蚀刻，以2?5 μπι左右的深度对未由绝缘膜掩模13覆盖的部分进行蚀刻而形成台面条带构造2。
[0033]然后，如图5所示，在台面条带构造2的两侧，作为埋入层7依次层叠ρ型InP层
10、Fe掺杂InP层11、以及η型InP层12。在此，在使用包含A1元素的II1-V化合物半导体而得到的活性层4的情况下，通过在活性层4的侧面形成氧化层，从而使ρ型InP层10不在活性层4的侧面生长。因此，在通常的制造工序中，在生长槽内添加HC1而去除该氧化层后，使埋入层生长。但是，在本实施方式中，不进行通过该HC1的添加而实现的氧化层去除，就使P型InP层10生长。由此，形成ρ型InP层10与活性层4的侧面不接触的构造。然后，在通过HC1的添加而去除氧化层之后，使Fe掺杂InP层11和η型InP层12生长。
[0034]然后，去除绝缘膜掩模13，如图1所示，使ρ型InP接触层8和ρ型InGaAs接触层9生长。然后，在注入电流的激光器部的接触层上形成电极，将η型半导体衬底1磨削为适当的厚度，在其背面形成电极。利用晶体的解理面形成光学端面，在端面形成用于控制反射率的涂层。通过将装置之间切断，从而完成光半导体装置。
[0035]与对比例进行比较，说明本实施方式的效果。图6是表示对比例所涉及的半导体装置的剖视图。在对比例中，活性层4的侧面与ρ型InP层10相接，因此作为ρ型掺杂物的Zn从ρ型InP层10向活性层4扩散，从而导致调制掺杂构造塌毁，并且导致光的损失增大。另一方面，在本实施方式中，活性层4的侧面与ρ型InP层10不相接。由此，能够抑制P型掺杂物向活性层4的扩散，因此能够实现高输出，并且实现高速调制动作所需的低电容和较高的张弛振动频率。
[0036]另外，在本实施方式中，η型InP包覆层3的侧面由ρ型InP层10覆盖，与Fe掺杂InP层11不相接。由此，能够将Fe掺杂InP层11的费密能级维持得足够高，因此，从活性层4向Fe掺杂InP层11的电子泄漏不会增加。由此，在本实施方式中，能够兼顾高速动作和高输出化。
[0037]实施方式2
[0038]图7是表示本发明的实施方式2所涉及的半导体装置的剖视图。活性层4的侧面相对于η型InP包覆层3以及ρ型InP包覆层5的侧面向埋入层7侧凸出。其他构造及效果与实施方式1相同。
[0039]接下来，对本实施方式的制造方法进行说明。首先，与实施方式1相同地，在面方位(100)的η型半导体衬底1上层叠η型InP包覆层3、活性层4、以及ρ型InP包覆层5，形成台面条带构造2。然后，利用药液处理、生长槽内的HC1蚀刻等，将台面条带构造2的η型InP包覆层3和ρ型InP包覆层5的侧面蚀刻50?200nm左右，形成活性层4凸出的构造。然后，在台面条带构造2的两侧，作为埋入层7依次层叠ρ型InP层10、Fe掺杂InP层11、以及η型InP层12。此时，如果ρ型InP层10的厚度为100?500nm左右，则即使没有实施方式1那样的活性层4的侧面的氧化膜，通