專利名稱：半導體光元件和集成型半導體光元件的制作方法
技術領域：
本發明涉及例如應用于光通信系統中的半導體光元件和集成型半導體光元件。
背景技術：
近年來，關于半導體光元件，從省電力化、抑制元件的溫度上升等觀點出發，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行工作的用途增加。例如在 半導體光元件是埋入型半導體激光器的情況下，為了實現高效率化，為了將電流高效率地 注入到將電轉換為光的活性層中，需要對在活性層的兩側形成的、具有電流阻塞(current blocking)功能的埋入層中流動的無效電流進行抑制。此外，同樣地在埋入型半導體激光器 中，為了實現高速響應特性，需要使埋入層的寄生電容減少。為了同時實現高效率化和高速響應特性，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摻雜半導體層用 作埋入層的半導體光元件(埋入型半導體激光器)。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的臺面條狀(mesa stripeshaped)的層疊體，在層疊體的 兩側形成有埋入層。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摻雜半導體層57相互接觸。在這里Je摻雜半導體層57，當與具有作為ρ型半導體的代表的摻雜物的Si的半 導體層接觸而形成時，由于狗和ai的劇烈的相互擴散，從而向Ρ型半導體層變化。在該情 況下，如圖10(a)中所示那樣，在埋入層中出現與半導體光元件的作用無關的漏電流的路 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型半導體層接觸的方式使！^e摻雜半導體 層生長，或以η型半導體層隔離狗摻雜半導體層等的方法。在圖10 (b)、(c)中表示以不與ρ 型半導體層接觸的方式使狗摻雜半導體層生長的半導體光元件(埋入型半導體激光器)。 此外，在圖10(d)中表示以η型半導體層隔離了狗摻雜半導體層的半導體光元件(埋入型 半導體激光器)。在圖10(b)中，埋入層由與圖10(a)所示的埋入層相同的層構成，但第一 ρ型hP 層55和狗摻雜半導體層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成，但狗摻雜 半導體層57通過η型半導體而被隔離。在以與ρ型半導體層不接觸的方式使狗摻雜半導體層57生長的情況下，如圖 10(b)、(C)中所示那樣，存在η型半導體層匯集，由此無效電流增加而效率降低的問題。此外，在以η型半導體層隔離！^摻雜半導體層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體層57被η型半導體層包圍，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，高速響應特 性劣化的問題。S卩，在將狗摻雜半導體層用作埋入層的半導體光元件中，存在通過狗和&1的相 互擴散，從而無效電流增加而效率降低，并且高速響應特性劣化的問題。因此，為了解決這樣的問題，提出了將被摻雜了相互擴散幾乎不發生的Ru的半絕 緣性半導體層用作埋入層(例如，參照專利文獻1)。通過使用該Ru摻雜半導體層構成埋入層，即使不限制接觸的半導體層的種類也 可，因此能夠使設計的自由度提高。此外，Ru摻雜半導體層具有捕捉電子和空穴的特性，因 此對于抑制無效電流也是有效的。可是，Ru摻雜半導體層的為了像！^摻雜半導體層那樣獲得良好的表面狀態的結 晶生長條件非常被局限，所以穩定性差，特別是已知在Ru摻雜半導體層的厚度厚的情況 下，該傾向變得顯著。此外，因為結晶生長條件被局限，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現高速響應特性， 使Ru摻雜半導體層較厚地生長的情況，或僅以Ru摻雜半導體層發揮電流阻塞功能的情況。此外，為了解決將！^摻雜半導體層用作埋入層的半導體光元件的問題，提出了將 低載流子濃度的半導體層用作埋入層(例如，參照專利文獻2、3)。在圖11中表示將該低載流子濃度的半導體層用作埋入層的半導體光元件(埋入 型半導體激光器)。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的臺面條狀的層疊體，在層疊體的兩側形成有埋入層。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的存在而耗盡層擴展，埋入層的寄生電容減少，因此能夠使高速響 應特性提高。專利文獻1 日本專利第4249222號公報專利文獻2 日本特開平8-213691號公報專利文獻3 美國專利第5636237號說明書本發明要解決的課題可是，在現有技術中，存在以下的課題。在專利文獻2、3所示的半導體光元件中，在臺面條狀的層疊體的兩側的埋入層中 使低載流子濃度的半導體層生長的情況下，低載流子濃度的半導體層在臺面條狀部的附近 (特別是在埋入層的η型半導體層和η型包覆半導體層或η型接觸層之間)異常地生長。 此外，已知在低載流子濃度的半導體層的厚度厚的情況下，該傾向變得顯著。因此，在該情況下，因為低載流子濃度的半導體層顯示出弱η型半導體的性質，所 以如圖11中所示，在埋入層中出現漏電流的路徑，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的無效電流而使低載流子濃度的半導體層較薄地生長的 情況下，存在埋入層的寄生電容增大而高速響應特性劣化的問題。
再有，無效電流的增加而造成不良影響，不僅是針對僅具有一個功能的單體的半 導體光元件，針對追求高速響應特性、省電力化的集成型半導體光元件也是同樣的。在集成 型半導體光元件中，因為其結構變得復雜，所以難以抑制無效電流的情況較多。此外，由于 在集成型半導體光元件中，相互具有不同的功能，鄰接的被集成的半導體區域相互具有不 同的結構，此外不能較大地變更結構，所以難以抑制向集成的半導體區域的漏電流的情況 較多。在這里，作為例子，在圖12中表示在半導體激光器中使波導半導體層對接(butt joint)再生長的集成型半導體光元件。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的臺面條狀的層疊體。在層疊體的側部，使用選擇生長 用絕緣膜掩膜62，從下層起依次層疊有非摻雜i型半導體層63和非摻雜i型InP層61。在圖12所示的集成型半導體光元件中，存在從半導體激光器部的上側包覆層朝 向波導的上側包覆層流動的電流路徑，特別在半導體激光器部的上側包覆層是η型半導體 的情況下，難以抑制該漏電流。
發明內容
本發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體光元件和集 成型半導體光元件，在臺面條狀的層疊體的側部具有埋入層的半導體光元件和集成型半導 體光元件中，能夠抑制無效電流，并且實現高速響應特性。用于解決課題的方案在本發明的半導體光元件中，形成有在ρ型半導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型包覆層的臺面條狀的層疊體，在層疊體的側部形成有埋入層， 其中，在埋入層中，從下層起依次層疊有第一 ρ型半導體層、第一 η型半導體層、Fe摻雜半 導體層、第二 η型半導體層、低載流子濃度半導體層和第二 ρ型半導體層，摻雜半導體層 不在由第一 P型半導體層和第一 η型半導體層構成的結晶面的(111)B面上生長，第二 η型 半導體層不在由第一 P型半導體層、第一 η型半導體層和!^e摻雜半導體層構成的結晶面的 (Ill)B面上生長。此外，在本發明的半導體光元件中，形成有在ρ型半導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型包覆層的臺面條狀的層疊體，在層疊體的側部形成有埋 入層，其中，在埋入層中，從下層起依次層疊有第一 P型半導體層、第一 η型半導體層、低載 流子濃度半導體層和第二 P型半導體層，低載流子濃度半導體層不在由第一 P型半導體層 和第一 η型半導體層構成的結晶面的(Ill)B面上生長。此外，在本發明的集成型半導體光元件中，在形成有在ρ型半導體襯底上從下層 起至少依次層疊有P型包覆層、活性層和η型包覆層的臺面條狀的層疊體的半導體光元件 的側部，通過選擇生長形成有再生長半導體層，其中，作為再生長半導體層的最下層，層疊 有P型或低載流子濃度的AlInAs層或AlGaAs層。發明的效果根據本發明的半導體光元件，在埋入層中形成的狗摻雜半導體層不在由第一 ρ型 半導體層和第一 η型半導體層構成的結晶面的(Ill)B面上生長，此外，在埋入層中形成的第二 η型半導體層不在由第一 P型半導體層、第一 η型半導體層和狗摻雜半導體層構成的 結晶面的(Ill)B面上生長。由此，從第一 ρ型半導體層和第二 ρ型半導體層，作為其摻雜 物的Si不擴散到狗摻雜半導體層。此外，根據本發明的半導體光元件，在埋入層中形成的低載流子濃度半導體層，不 在由第一 P型半導體層和第一 η型半導體層構成的結晶面的(Ill)B面上生長。由此，不用 考慮相互擴散而能夠構成半導體光元件。因此，能夠獲得可抑制在埋入層中流過的無效電流、并且可實現高速響應特性的 半導體光元件。此外，根據本發明的集成型半導體光元件，在形成有臺面條狀的層疊體的半導體 光元件的側部形成的再生長半導體層的最下層，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、并且可實現高速響應特性的集成型半導體光元件。
圖1是表示本發明的實施方式1的半導體光元件的結構的剖面圖。圖2是表示本發明的實施方式1的半導體光元件中的、Si擴散后的非摻雜層的剖 面圖。圖3(a) (j)是表示本發明的實施方式1的半導體光元件的制造過程的流程圖。圖4是表示本發明的實施方式2的半導體光元件的結構的剖面圖。圖5是表示本發明的實施方式3的半導體光元件的結構的剖面圖。圖6是表示本發明的實施方式4的半導體光元件的結構的剖面圖。圖7是表示本發明的實施方式5的半導體光元件的結構的剖面圖。圖8是表示本發明的實施方式6的半導體光元件的結構的剖面圖。圖9是表示本發明的實施方式7的集成型半導體光元件的結構的剖面圖。圖10(a) (d)是表示現有的半導體光元件的結構的剖面圖。圖11是表示現有的半導體光元件的其它結構的剖面圖。圖12是表示現有的集成型半導體光元件的結構的剖面圖。附圖標記說明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摻雜半導體層、20ρ型AlInAs層、21選擇生長用絕緣 膜掩膜、22非摻雜i型半導體層。
具體實施例方式以下，使用附圖對本發明的半導體光元件和集成型半導體光元件的優選實施方式 進行說明，在各圖中針對相同、或相當的部分賦予同一附圖標記進行說明。實施方式1圖1是表示本發明的實施方式1的半導體光元件的結構的剖面圖。在這里，作為半導體光元件，以分布反饋型半導體激光器為例進行說明。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的臺面條狀的層疊體，在層疊體的兩側形成有埋入層。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體層7不與將Si作為 摻雜物的P型半導體層接觸，進而，也不與非摻雜i型InP層9中的Si擴散了的區域接觸。 由此，不發生狗與加的相互擴散，不會在埋入層中出現漏電流的路徑。此外，因為在非摻 雜i型InP層9的上層部中由于Si擴散而成為ρ型半導體，所以不會經由顯示出與η型半 導體近似的特性的非摻雜層產生漏電流。為了實現這樣的結構，狗摻雜半導體層7和第二 η型InP層8不在(Ill)B上生 長是不可缺少的。這種情況是通過將臺面條狀的層疊體的高度充分提高，并且在使狗摻雜 半導體層7和第二 η型InP層8生長時，將HCl等的鹵化氣體導入生長槽內而實現的。此外，在！^摻雜半導體層7和第二 η型InP層8生長之后，非摻雜i型InP層生 長，但最終需要非摻雜i型InP層9與狗摻雜半導體層7接觸、以及如圖2所示，非摻雜i 型InP層9中的Si擴散后的區域12不與狗摻雜半導體層7接觸。即，需要非摻雜i型 InP層9的形狀控制。因此，在這里也對應于需要，在使非摻雜i型hP層9生長時，將HC 1等的鹵化氣 體導入生長槽內。此外，臺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，也考慮依賴于半導體光元件制作時的溫度等的 Zn的擴散長度來決定。接著，一邊參照圖3(a) (i)，一邊對本發明的實施方式1的半導體光元件的制造 過程進行說明。首先，在面方位(100)的ρ型半導體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(參照圖3(a))。這時，在η型包覆InP層4的 內部，形成有衍射光柵層13。接著，在η型包覆InP層4的內部衍射光柵層13中，以成為需要的振蕩波長的方 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，進一步 層疊η型包覆InP層4，形成衍射光柵埋入層14 (參照圖3 (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左右的臺面條狀的層疊體(參照圖3(e))。接著，在臺面條狀的層疊體的兩側，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 (參照圖3 (f))。這時，!^e摻雜半導體層7不在由第一 ρ型InP層5和第一 η型InP層6 構成的結晶面的(Ill)B面上生長，進而第二 η型InP層8不在由第一 ρ型InP層5、第一 η 型InP層6和狗摻雜半導體層7構成的結晶面的(Ill)B面上生長。
接著，除去絕緣膜掩膜15，在層疊體和埋入層上，生長η型接觸層11 (參照圖 3(g))。接著，為了使埋入層的寄生電容減少，以臺面條狀的層疊體為中心殘留5 10 μ m 左右，在兩側形成隔離用的槽16 (參照圖3 (h))。接著，在最表面成膜絕緣膜17，以臺面條狀的層疊體為中心以3 5μπι左右的寬 度除去絕緣膜17 (參照圖3 (i))。接著，在除去了絕緣膜17的地方形成電極18，在ρ型半導體InP襯底側，襯底也被 磨削到適合的厚度，形成電極18 (參照圖3 (j))。之后，利用結晶的解理面(cleavage plane)形成光學端面，在光學端面實施用于 控制反射率的涂覆。最后元件間被切開，完成半導體光元件。在上述專利文獻2、3所示的半導體光元件中，ρ型半導體層和相當于狗摻雜半導 體層的半絕緣性MP電流阻塞層相接，由此發生狗和Si的相互擴散，漏電流增加。相對于 此，在本發明的實施方式1的半導體光元件中，其特征在于P型半導體層和狗摻雜半導體 層7不接觸，與專利文獻2、3明顯不同。如上所述，根據實施方式1，在埋入層中形成的狗摻雜半導體層不在由第一 P型半 導體層和第一 η型半導體層構成的結晶面的(Ill)B面上生長，此外，在埋入層中形成的第 二 η型半導體層不在由第一 ρ型半導體層、第一 η型半導體層和狗摻雜半導體層構成的結 晶面的(Ill)B面上生長。由此，從第一 ρ型半導體層和第二 ρ型半導體層，作為其摻雜物的Si不擴散到狗 摻雜半導體層。因此，能夠獲得可抑制在埋入層中流過的無效電流、并且可實現高速響應特性的 半導體光元件。實施方式2圖4是表示本發明的實施方式2的半導體光元件的結構的剖面圖。在圖4中，在該分布反饋型半導體激光器中，圖1所示的第二 η型InP層8被置換 為非摻雜i型InP層9。根據該實施方式2，能夠獲得與實施方式1同樣的效果，并且不需要使第二 η型 InP層生長的工序，因此能夠使工序簡略化。實施方式3圖5是表示本發明的實施方式3的半導體光元件的結構的剖面圖。在圖5中，在該分布反饋型半導體激光器中，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摻雜半導體層19。根據該實施方式3，由于幾乎不發生Ru與Si的相互擴散，所以與上述實施方式1 相比較，存在不需要將臺面條狀的層疊體和埋入層控制為考慮了相互擴散的形狀的優點。 此外，相對于狗摻雜半導體層僅捕捉電子，Ru摻雜半導體層具有捕捉電子和空穴的特性， 因此對于抑制漏電流也是有效的。
另一方面，Ru摻雜半導體層為了獲得高電阻率的結晶生長條件非常被局限，因此 如上述專利文獻1中所示那樣，在埋入層中僅使用特別厚的Ru摻雜半導體層的情況下，存 在難以抑制無效電流的情況。此外，如日本專利第4049562號公報中公開的那樣，即使在使 用薄Ru摻雜半導體層的情況下，在Ru摻雜半導體層的電阻率低時，抑制無效電流的效果降 低。相對于此，在該實施方式3中，即使Ru摻雜半導體層的電阻率與低載流子濃度半 導體層(非摻雜i型InP層)是同等程度，如果不發生Ru和Si的相互擴散的話，就能夠以 Fe摻雜半導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1的技術相比， 能夠獲得穩定的特性。實施方式4圖6是表示本發明的實施方式4的半導體光元件的結構的剖面圖。在這里，作為 半導體光元件，以分布反饋型半導體激光器為例進行說明。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的臺面條狀的層疊體，在層疊體的兩側形成有埋入層。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構成 的結晶面的(Ill)B面上生長。再有，其它的結構與實施方式1相同，因此省略說明。根據該實施方式4，由于不需要考慮相互擴散，所以與上述實施方式1相比，有容 易實現半導體光元件的優點。此外，通過將低載流子濃度半導體層(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，能夠實現高速響應特性。再有，對應于低載流子濃度半導體層的厚度，需要控制臺面條狀的層疊體的高度 和低載流子濃度半導體層的形狀。這時，當以上述專利文獻2所示那樣生長時，低載流子濃 度半導體層在臺面條狀部附近異常地生長，經由顯示與η型半導體接近的性質的低載流子 濃度半導體層發生漏電流。因此，如專利文獻2所示那樣，僅能使低載流子濃度半導體層 生長到0. 3 μ m左右的厚度，不能充分減少埋入層的寄生電容。相對于此，在本發明的實施方式4的半導體光元件中，在使低載流子濃度半導體 層生長時，通過將HCl等的鹵化氣體導入生長槽內，從而能夠抑制向(Ill)B面的低載流子 濃度半導體層的生長。因此，即使在使低載流子濃度半導體層較厚地生長的情況下，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體層減少埋入層的寄生電容，實現高 速響應特性。實施方式5圖7是表示本發明的實施方式5的半導體光元件的結構的剖面圖。在圖7中，在該分布反饋型半導體激光器中，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。根據該實施方式5，通過使用對電子的阻擋高的AlInAs層或AIGaInAs層，與上述 實施方式1相比，能夠更充分地抑制漏電流。
再有，對圖6所示的第一 ρ型hP層5也能夠應用與該實施方式5同樣的結構。實施方式6圖8是表示本發明的實施方式6的半導體光元件的結構的剖面圖。在圖8中，在該分布反饋型半導體激光器中，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。根據該實施方式6，通過使用對電子的阻擋(bartier)高的AlInAs層或AlfetInAs 層，與上述實施方式1相比，能夠更充分地抑制漏電流。再有，對圖6所示的第二 P型InP層10也能夠應用與該實施方式6同樣的結構。 此外，也可以組合該實施方式6和上述實施方式5進行應用也可。實施方式7圖9是表示本發明的實施方式7的集成型半導體光元件的結構的剖面圖。在這里， 作為集成型半導體光元件，以在分布反饋型半導體激光器中使光波導對接再生長的集成型 半導體光元件為例進行說明。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的臺面條狀的層疊體。在層疊體的側部，與實施 方式1同樣地形成埋入層，作為集成型半導體光元件的半導體激光器部形成有分布反饋型 半導體激光器。此外，該半導體激光器部分被選擇生長用絕緣膜掩膜21遮蔽，通過選擇生 長以與半導體激光器的諧振器端面連接的方式形成再生長半導體層，形成集成型半導體光 元件的光波導部分。在再生長半導體層中，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)以不在選擇生長后的最表面露出的 方式形成。根據該實施方式7，通過使用對電子的阻擋高的AlInAs層或AWaInAs層，能夠獲 得可抑制漏電流、并且可實現高速響應特性的集成型半導體光元件。再有，當包含Al的層(ρ型AlInAs層等)在選擇生長后露出于最表面時，在使接 觸層等再生長時，有發生Al的氧化層引起的生長異常的可能性。相對于此，在本發明的實施方式7的集成型半導體光元件中，在使包含Al的層生 長后，立刻使用HCl等的鹵化氣體在生長槽內進行蝕刻，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，不發生生長異常，能夠穩定地實現抑制 了漏電流的集成型半導體光元件。再有，在上述實施方式1 7中，作為半導體光元件以分布反饋型半導體激光器 為例進行了說明，但并不限定于此。實施方式1 7所示的埋入層結構也可以應用于法布 里-珀羅型半導體激光器、半導體調制器、半導體光放大器、光電二極管、雪崩型光電二極 管等的半導體光元件。在這些情況下，也能夠穩定地實現抑制無效電流或暗電流、具有高速響應特性的 半導體光元件。
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再有，在上述實施方式7中，以使光波導與分布反饋型半導體激光器對接再生長 的集成型半導體光元件為例進行了說明，但并不限定于此。使分布反饋型半導體激光器與 半導體調制器、半導體光放大器等的半導體光元件集成而構成集成型半導體光元件也可。 此外，將分布反饋型半導體激光器作為法布里-珀羅型半導體激光器、或脊型半導體激光 器也可。在這些情況下，也能夠穩定地實現可抑制無效電流或暗電流、具有高速響應特性 的集成型半導體光元件。此外，在集成型半導體光元件的光波導、半導體調制器、半導體光放大器等的半導 體光元件部分中，應用上述實施方式1 6的任一個所示的埋入層的結構也可。在這些情況下，也能夠在集成的各個半導體光元件中抑制無效電流、使集成型半 導體光元件整體的工作效率提高。此外，在集成型半導體光元件的分布反饋型半導體激光器或法布里-珀羅型半導 體激光器、光波導、半導體調制器、半導體光放大器等至少一個半導體光元件部分的埋入層 中，應用上述實施方式1 6的任一個所示的埋入層的結構也可。在這些情況下，通過在多處應用本發明的埋入層的結構，能夠進一步抑制無效電流。此外，在上述實施方式1 7中，使極性反轉也可。具體地，將ρ型半導體作為η 型半導體，將η型半導體作為ρ型半導體也可。在該情況下，也能夠獲得與上述實施方式1 7同樣的效果。
權利要求
1.一種半導體光元件，形成有在Ρ型半導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型包覆層的臺面條狀的層疊體，在所述層疊體的側部形成有埋入層，其特征 在于，在所述埋入層中，從下層起依次層疊有第一 P型半導體層、第一 η型半導體層、狗摻雜 半導體層、第二 η型半導體層、低載流子濃度半導體層和第二 P型半導體層，所述狗摻雜半導體層不在由所述第一 ρ型半導體層和所述第一 η型半導體層構成的 結晶面的(Ill)B面上生長，所述第二 η型半導體層不在由所述第一 ρ型半導體層、所述第一 η型半導體層和所述 狗摻雜半導體層構成的結晶面的(Ill)B面上生長。
2.根據權利要求1所述的半導體光元件，其特征在于，將所述第二η型半導體層置換為 所述低載流子濃度半導體層。
3.根據權利要求1所述的半導體光元件，其特征在于，將所述低載流子濃度半導體層， 或所述低載流子濃度半導體層和所述第二 P型半導體層這兩層，或所述第二 η型半導體層 和所述低載流子濃度半導體層這兩層，或所述第二 η型半導體層、所述低載流子濃度半導 體層和所述第二 P型半導體層這三層的任一個，置換為Ru摻雜半導體層。
4.一種半導體光元件，形成有在ρ型半導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型包覆層的臺面條狀的層疊體，在所述層疊體的側部形成有埋入層，其特征 在于，在所述埋入層中，從下層起依次層疊有第一 P型半導體層、第一 η型半導體層、低載流 子濃度半導體層和第二 P型半導體層，所述低載流子濃度半導體層不在由所述第一 P型半導體層和所述第一 η型半導體層構 成的結晶面的(Ill)B面上生長。
5.根據權利要求1至權利要求4的任一項所述的半導體光元件，其特征在于，將所述第一P型半導體層的整體或一部分置換為P型AlInAs層或ρ型AWaInAs層。
6.根據權利要求1至權利要求4的任一項所述的半導體光元件，其特征在于，將所述第二P型半導體層的整體或一部分置換為P型AlInAs層或P型AWaInAs層。
7.一種半導體光元件，其特征在于，將權利要求1至權利要求4的任一項所述的半導體 元件的極性反轉。
8.一種集成型半導體光元件，集成有在ρ型半導體襯底上從下層起至少依次層疊P 型包覆層、活性層和η型包覆層而形成臺面條狀的層疊體的半導體光元件；和通過選擇生 長形成的、與所述半導體光元件的端面連接的再生長半導體層，其特征在于，作為所述再生長半導體層的最下層，層疊有P型或低載流子濃度的AlInAs層或 AlGaInAs 層。
9.根據權利要求8所述的集成型半導體光元件，其特征在于，所述再生長半導體層具 有埋入層，將權利要求1至權利要求6的任一項所述的半導體光元件的埋入層的結構應用 于所述再生長半導體層的埋入層。
10.根據權利要求8所述的集成型半導體光元件，其特征在于，所述半導體光元件在所 述層疊體的側部具有埋入層，將權利要求1至權利要求6的任一項所述的半導體光元件的 埋入層的結構應用于所述層疊體的側部的埋入層。
11. 一種集成型半導體光元件，其特征在于，將權利要求8至權利要求10的任一項所述 的集成型半導體元件的極性反轉。
全文摘要
本發明能夠獲得半導體光元件和集成型半導體光元件，其中，在臺面條狀的層疊體的側部具有埋入層的半導體光元件和集成型半導體光元件中，能夠抑制在埋入層中流過的無效電流，并且實現高速響應特性。形成有在p型半導體襯底(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)的臺面條狀的層疊體，在層疊體的側部形成有埋入層，在埋入層中從下層起依次層疊有第一p型半導體層(5)、第一n型半導體層(6)、Fe摻雜半導體層(7)、第二n型半導體層(8)、低載流子濃度半導體層(9)和第二p型半導體層(10)，Fe摻雜半導體層(7)不在由第一p型半導體層(5)和第一n型半導體層(6)構成的結晶面的(111)B面上生長，第二n型半導體層(8)不在由第一n型半導體層(5)、第一n型半導體層(6)和Fe摻雜半導體層(7)構成的結晶面的(111)B面上生長。
文檔編號H01S5/227GK102110953SQ20101019684
公開日2011年6月29日 申請日期2010年6月2日 優先權日2009年12月24日
發明者境野剛 申請人:三菱電機株式會社