JPH09116233A - ３−５族光半導体素子および３−５族光半導体集積素子 - Google Patents
３−５族光半導体素子および３−５族光半導体集積素子Info
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- JPH09116233A JPH09116233A JP27548695A JP27548695A JPH09116233A JP H09116233 A JPH09116233 A JP H09116233A JP 27548695 A JP27548695 A JP 27548695A JP 27548695 A JP27548695 A JP 27548695A JP H09116233 A JPH09116233 A JP H09116233A
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- doping
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 スペーサ層を設けることなく急峻なドーピン
グプロファイルの得られる有機金属気相成長法により形
成された３−５族光半導体素子を提供する。 【解決手段】 有機金属気相成長によって素子を作製す
る際のｐ領域のドーピング材料としてビスエチルシクロ
ペンタジエニルマグネシウム（（Ｃ5 Ｈ4 Ｃ2 Ｈ 5 ）2
Ｍｇ）を用いる。これにより、固層拡散の程度が大幅に
低減されスペーサ層を省略することができる。また、メ
モリー効果がほとんど現れないので、所望のドーピング
プロファイルを有する光半導体素子を有機金属気相成長
法によって作製することができる。
グプロファイルの得られる有機金属気相成長法により形
成された３−５族光半導体素子を提供する。 【解決手段】 有機金属気相成長によって素子を作製す
る際のｐ領域のドーピング材料としてビスエチルシクロ
ペンタジエニルマグネシウム（（Ｃ5 Ｈ4 Ｃ2 Ｈ 5 ）2
Ｍｇ）を用いる。これにより、固層拡散の程度が大幅に
低減されスペーサ層を省略することができる。また、メ
モリー効果がほとんど現れないので、所望のドーピング
プロファイルを有する光半導体素子を有機金属気相成長
法によって作製することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、３−５族半導体に
より形成された光半導体素子および２以上の光半導体素
子を集積した光半導体集積素子に係わり、特に有機金属
気相成長法によって作製される３−５族光半導体素子お
よび３−５族光半導体集積素子に関する。
より形成された光半導体素子および２以上の光半導体素
子を集積した光半導体集積素子に係わり、特に有機金属
気相成長法によって作製される３−５族光半導体素子お
よび３−５族光半導体集積素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、光ファイバを用いた光通信システ
ムではその大容量化が進んでいる。国内をはじめ海底ケ
ーブルを通じ海外との間で、４００Ｍｂ／ｓ（メガ・ビ
ット／セコンド）や１．６Ｇｂ／ｓ（ギガ・ビット／セ
コンド）などの伝送容量を有する光通信システムが構築
されつつある。光通信システムで用いられる光半導体素
子には、３−５族半導体により形成された半導体レー
ザ、光変調器、受光素子、および光集積素子などがあ
る。これらのデバイスは、１０Ｇｂ／ｓあるいは４０Ｇ
ｂ／ｓなどの超高速・大容量の光通信を実現するため
に、一層の高性能化、低消費電力化が求められている。
ムではその大容量化が進んでいる。国内をはじめ海底ケ
ーブルを通じ海外との間で、４００Ｍｂ／ｓ（メガ・ビ
ット／セコンド）や１．６Ｇｂ／ｓ（ギガ・ビット／セ
コンド）などの伝送容量を有する光通信システムが構築
されつつある。光通信システムで用いられる光半導体素
子には、３−５族半導体により形成された半導体レー
ザ、光変調器、受光素子、および光集積素子などがあ
る。これらのデバイスは、１０Ｇｂ／ｓあるいは４０Ｇ
ｂ／ｓなどの超高速・大容量の光通信を実現するため
に、一層の高性能化、低消費電力化が求められている。
【０００３】たとえば、半導体レーザでは、その活性層
に多重量子井戸構造（Multi-Quantum Well 以下、ＭＱ
Ｗと表わす。）が導入され、光の閉じ込めと電子の閉じ
込めを分離する構造で、発光を開始する最小電流値であ
るしきい値電流の低減および変調特性や雑音特性のダイ
ナミックス等などの諸特性の改善が図られている。
に多重量子井戸構造（Multi-Quantum Well 以下、ＭＱ
Ｗと表わす。）が導入され、光の閉じ込めと電子の閉じ
込めを分離する構造で、発光を開始する最小電流値であ
るしきい値電流の低減および変調特性や雑音特性のダイ
ナミックス等などの諸特性の改善が図られている。
【０００４】図１８は、従来から使用されているＭＱＷ
構造の半導体レーザの層構造を表わしたものである。こ
の半導体レーザは、有機金属気相成長法（以下、MOVPE
とも表わす。）によって作製されたものである。基本構
造はｐｉｎ構造である。ＩｎＰ（インジウムリン）基板
２０１上にｎ領域クラッド層２０２、スペーサ層２０
３、ＭＱＷ活性層２０４、スペーサ層２０５、ｐ領域ク
ラッド層２０６が順に積層されている。ｐ領域２０６上
および基板２０１の裏面には図示しない電極が形成され
ている。通常、正孔をＭＱＷ活性層２０４に注入するｐ
領域２０６は、Ｚｎ（ジンク）ドープにより作製され、
また電子を注入するｎ領域２０２は、Ｓｉ（シリコン）
ドープによって作製される。
構造の半導体レーザの層構造を表わしたものである。こ
の半導体レーザは、有機金属気相成長法（以下、MOVPE
とも表わす。）によって作製されたものである。基本構
造はｐｉｎ構造である。ＩｎＰ（インジウムリン）基板
２０１上にｎ領域クラッド層２０２、スペーサ層２０
３、ＭＱＷ活性層２０４、スペーサ層２０５、ｐ領域ク
ラッド層２０６が順に積層されている。ｐ領域２０６上
および基板２０１の裏面には図示しない電極が形成され
ている。通常、正孔をＭＱＷ活性層２０４に注入するｐ
領域２０６は、Ｚｎ（ジンク）ドープにより作製され、
また電子を注入するｎ領域２０２は、Ｓｉ（シリコン）
ドープによって作製される。
【０００５】ここでＭＱＷ層２０４の両側には、スペー
サ層２０３、２０５が配置されている。これは、ｐ領域
２０６からのＺｎ固層拡散、あるいはｎ領域２０２から
のＳｉ固相拡散による活性層２０４の汚染を防ぐためで
ある。このようなＭＱＷ半導体レーザについては、超格
子ヘテロ構造デバイス、江崎監修、榊原編著、工業調査
会、ｐ４３９(1988)に開示されている。
サ層２０３、２０５が配置されている。これは、ｐ領域
２０６からのＺｎ固層拡散、あるいはｎ領域２０２から
のＳｉ固相拡散による活性層２０４の汚染を防ぐためで
ある。このようなＭＱＷ半導体レーザについては、超格
子ヘテロ構造デバイス、江崎監修、榊原編著、工業調査
会、ｐ４３９(1988)に開示されている。
【０００６】図１９は、図１８に示したＭＱＷ半導体レ
ーザの活性層におけるバンドダイヤグラムを表わしたも
のである。図中、上側に位置するエネルギ準位２１１
が、伝導帯の最小エネルギ準位を、下側に位置するエネ
ルギ準位２１２が価電子帯の最大エネルギ準位を表わし
ている。正孔にとっては、エネルギ準位２１２が最小の
エネルギ準位となる。ｎ領域２１３およびｐ領域２１４
の間に存在するｉ層に相当するＭＱＷ活性層部分２１５
では、量子井戸２１６、２１７と障壁２１８、２１９が
交互に形成されている。
ーザの活性層におけるバンドダイヤグラムを表わしたも
のである。図中、上側に位置するエネルギ準位２１１
が、伝導帯の最小エネルギ準位を、下側に位置するエネ
ルギ準位２１２が価電子帯の最大エネルギ準位を表わし
ている。正孔にとっては、エネルギ準位２１２が最小の
エネルギ準位となる。ｎ領域２１３およびｐ領域２１４
の間に存在するｉ層に相当するＭＱＷ活性層部分２１５
では、量子井戸２１６、２１７と障壁２１８、２１９が
交互に形成されている。
【０００７】図中、黒丸で示した電子２２１は、伝導帯
の中でエネルギ準位の最も低い量子井戸２１６の部分に
閉じ込められる。一方、正孔は価電子帯の中で正孔にと
って最もエネルギ準位の低い量子井戸２１７に閉じ込め
られる。伝導帯に注入された電子が量子井戸２１６と量
子井戸２１７の間をバンド間遷移することにより、光２
２３が放出される。光は、ｉ層に対応する領域２１５内
に、電子と分離して閉じ込められる。
の中でエネルギ準位の最も低い量子井戸２１６の部分に
閉じ込められる。一方、正孔は価電子帯の中で正孔にと
って最もエネルギ準位の低い量子井戸２１７に閉じ込め
られる。伝導帯に注入された電子が量子井戸２１６と量
子井戸２１７の間をバンド間遷移することにより、光２
２３が放出される。光は、ｉ層に対応する領域２１５内
に、電子と分離して閉じ込められる。
【０００８】図２０は、従来から使用されている光変調
器の層構造を表わしたものである。ＩｎＰ（１００）基
板２３１上に、ｎ領域２３２、スペーサ層２３３、ＭＱ
Ｗ活性層２３４、スペーサ層２３５、ｐ領域２３６が順
に積層されている。活性層２３４にＭＱＷ構造を用い、
量子閉じ込めシュタルク効果を利用して、消光比の改善
や動作電圧の低電圧化などが図られている。基本構造は
ｐｉｎ構造をしており、活性層２３４がｉ層に対応す
る。正孔を活性層に注入するｐ領域２３６は、Ｚｎドー
プにより、また電子を注入するｎ領域２３２はＳｉドー
プによりそれぞれ作製されている。
器の層構造を表わしたものである。ＩｎＰ（１００）基
板２３１上に、ｎ領域２３２、スペーサ層２３３、ＭＱ
Ｗ活性層２３４、スペーサ層２３５、ｐ領域２３６が順
に積層されている。活性層２３４にＭＱＷ構造を用い、
量子閉じ込めシュタルク効果を利用して、消光比の改善
や動作電圧の低電圧化などが図られている。基本構造は
ｐｉｎ構造をしており、活性層２３４がｉ層に対応す
る。正孔を活性層に注入するｐ領域２３６は、Ｚｎドー
プにより、また電子を注入するｎ領域２３２はＳｉドー
プによりそれぞれ作製されている。
【０００９】ＭＱＷ活性層２３４の両側に配置されたス
ペーサ層２３３、２３５は、ｐ領域からのＺｎ固層拡散
あるいはｎ領域からのＳｉ固層拡散による活性層２３４
の汚染を防止する機能を果たしている。このような光変
調器については、先に説明した半導体レーザと同様に、
超格子ヘテロ構造デバイス、江崎監修、榊原編著、工業
調査会、ｐ４３９(1988)に開示されている。
ペーサ層２３３、２３５は、ｐ領域からのＺｎ固層拡散
あるいはｎ領域からのＳｉ固層拡散による活性層２３４
の汚染を防止する機能を果たしている。このような光変
調器については、先に説明した半導体レーザと同様に、
超格子ヘテロ構造デバイス、江崎監修、榊原編著、工業
調査会、ｐ４３９(1988)に開示されている。
【００１０】図２１は、図２０に示した光変調器の活性
層におけるバンドダイヤグラムを表わしたものである。
図中、上側のエネルギ準位２３７が伝導帯の最小エネル
ギを、下側のエネルギ準位２３８が価電子帯の最大エネ
ルギをそれぞれ表わしている。ｎ領域２４１とｐ領域２
４２の間のｉ層領域２４３は、多重量子井戸構造をして
いる。
層におけるバンドダイヤグラムを表わしたものである。
図中、上側のエネルギ準位２３７が伝導帯の最小エネル
ギを、下側のエネルギ準位２３８が価電子帯の最大エネ
ルギをそれぞれ表わしている。ｎ領域２４１とｐ領域２
４２の間のｉ層領域２４３は、多重量子井戸構造をして
いる。
【００１１】図２２は、階段型アバランシェフォトダイ
オードの層構造および素子内での電界強度分布を表わし
たものである。ＩｎＰ基板２５１上に、ｎ層２５２、組
成傾斜ＭＱＷ増倍層２５３、ｎ- スペーサ層２５４、ｐ
+ 電界緩和層２５５、ｐ- スペーサ層２５６が積層され
ている。さらに、その上にｐ- 光吸収層２５７とｐ+コ
ンタクト層２５８が積層されている。ｐ+ コンタクト層
２５８の上面および基板２５１裏面にはそれぞれ図示し
ない電極が設けられている。このような構成の階段型ア
バランシェフォトダイオード（以下ＡＰＤと表わす。）
については、ジャパン・ジャーナル・アプライド・フィ
ジックス（Japan.J.Appl.Phys.）３３巻、ｐｐ．Ｌ３２
〜３４（１９９４）に開示されている。
オードの層構造および素子内での電界強度分布を表わし
たものである。ＩｎＰ基板２５１上に、ｎ層２５２、組
成傾斜ＭＱＷ増倍層２５３、ｎ- スペーサ層２５４、ｐ
+ 電界緩和層２５５、ｐ- スペーサ層２５６が積層され
ている。さらに、その上にｐ- 光吸収層２５７とｐ+コ
ンタクト層２５８が積層されている。ｐ+ コンタクト層
２５８の上面および基板２５１裏面にはそれぞれ図示し
ない電極が設けられている。このような構成の階段型ア
バランシェフォトダイオード（以下ＡＰＤと表わす。）
については、ジャパン・ジャーナル・アプライド・フィ
ジックス（Japan.J.Appl.Phys.）３３巻、ｐｐ．Ｌ３２
〜３４（１９９４）に開示されている。
【００１２】このような階段型ＡＰＤでは、アバランシ
ェ増倍層に組成傾斜ＭＱＷ層を採用し、伝導体不連続エ
ネルギを利用して、電子のイオン化率の増大が図られて
いる。電子のみを増倍層へ注入するために光吸収・増倍
分離構造が取られている。このため、ＡＰＤ素子の層構
造は、ｐ+ −ｐ- −ｐ+ −ｉ−ｎ構造になっている。組
成傾斜ＭＱＷ増倍層２５４は、ｉ層に対応している。ｐ
領域、ｎ領域はそれぞれＺｎドープ、Ｓｉドープによっ
て作製されている。電界緩和層２５５は、ｐ+ＩｎＰに
より形成されている。電界緩和層２５５の両側には、ｎ
- −ＩｎＰおよびｐ+ −ＩｎＰから成るスペーサ層２５
４、２５６が形成されている。これらスペーサ層によ
り、高濃度のＺｎが増倍層２５４および光吸収層２５７
に固層拡散することを防止している。
ェ増倍層に組成傾斜ＭＱＷ層を採用し、伝導体不連続エ
ネルギを利用して、電子のイオン化率の増大が図られて
いる。電子のみを増倍層へ注入するために光吸収・増倍
分離構造が取られている。このため、ＡＰＤ素子の層構
造は、ｐ+ −ｐ- −ｐ+ −ｉ−ｎ構造になっている。組
成傾斜ＭＱＷ増倍層２５４は、ｉ層に対応している。ｐ
領域、ｎ領域はそれぞれＺｎドープ、Ｓｉドープによっ
て作製されている。電界緩和層２５５は、ｐ+ＩｎＰに
より形成されている。電界緩和層２５５の両側には、ｎ
- −ＩｎＰおよびｐ+ −ＩｎＰから成るスペーサ層２５
４、２５６が形成されている。これらスペーサ層によ
り、高濃度のＺｎが増倍層２５４および光吸収層２５７
に固層拡散することを防止している。
【００１３】特開平３−８７０１９号公報には、ｐドー
パントとしてアルキル基を含むマグネシウムを用い、有
機金属気相成長法によって形成した３−５族半導体素子
が開示されている。たとえば、ＭｇＡｌ（ＣＨ3 ）4 ）
2 （オクタメチルジアルミニウムモノマグネシウム）を
ｐドーパントとして用いている。これにより、Ｚｎをド
ーパントとして使用したものに比べて、固層拡散が低減
されている。
パントとしてアルキル基を含むマグネシウムを用い、有
機金属気相成長法によって形成した３−５族半導体素子
が開示されている。たとえば、ＭｇＡｌ（ＣＨ3 ）4 ）
2 （オクタメチルジアルミニウムモノマグネシウム）を
ｐドーパントとして用いている。これにより、Ｚｎをド
ーパントとして使用したものに比べて、固層拡散が低減
されている。
【００１４】また特開平３−３４５３６号公報には、ｐ
ドーパントとしてマグネシウムと酸素の双方を含む有機
金属化合物を使用し、有機金属気相成長法によって形成
した３−５族半導体素子が開示されている。
ドーパントとしてマグネシウムと酸素の双方を含む有機
金属化合物を使用し、有機金属気相成長法によって形成
した３−５族半導体素子が開示されている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】有機金属気相成長法で
形成する３−５族半導体素子のｎドーパントとして用い
られるＳｉは、拡散定数が１０-15 ｃｍ2 ｓ-1以下であ
り比較的小さい。これに対しｐドーパントとして通常用
いられるＺｎは、６５０Ｃ°で１×１０-13 ｃｍ 2 ｓ-1
〜６×１０-13 ｃｍ2 ｓ-1程度あり、固層拡散の影響が
無視できない程度になる。拡散定数についての研究報告
は、たとえば、ジャーナル・オブ・クリスタル・グロー
ス（J.Crystal Growth) 、６８巻、ｐｐ１０２〜１１
０、（１９８４）に示されている。このような拡散定数
の下で、成長時間が２時間程度の場合、４０ｎｍ以上Ｚ
ｎが拡散することになる。もちろん、拡散定数は温度、
および結晶品質（欠落密度等）によっても異なるが、上
記した研究報告による拡散定数は、結晶品質が良好な基
板に対するものであるので、実際の成長層内での拡散定
数は、より大きくなるものと見積もられる。
形成する３−５族半導体素子のｎドーパントとして用い
られるＳｉは、拡散定数が１０-15 ｃｍ2 ｓ-1以下であ
り比較的小さい。これに対しｐドーパントとして通常用
いられるＺｎは、６５０Ｃ°で１×１０-13 ｃｍ 2 ｓ-1
〜６×１０-13 ｃｍ2 ｓ-1程度あり、固層拡散の影響が
無視できない程度になる。拡散定数についての研究報告
は、たとえば、ジャーナル・オブ・クリスタル・グロー
ス（J.Crystal Growth) 、６８巻、ｐｐ１０２〜１１
０、（１９８４）に示されている。このような拡散定数
の下で、成長時間が２時間程度の場合、４０ｎｍ以上Ｚ
ｎが拡散することになる。もちろん、拡散定数は温度、
および結晶品質（欠落密度等）によっても異なるが、上
記した研究報告による拡散定数は、結晶品質が良好な基
板に対するものであるので、実際の成長層内での拡散定
数は、より大きくなるものと見積もられる。
【００１６】このため、Ｚｎドープの場合、固層拡散の
影響を抑え、急峻なドーピングプロファイルを得るため
にはｐ領域との間にスペーサ層を設けなければならな
い。たとえば、ＭＱＷ半導体レーザでは、スペーザ層を
設けると光の閉じ込めがその分弱くなる。また、スペー
サ層の素子抵抗により、温度特性が劣化したり飽和出力
が低下するという問題がある。光変調器や階段型ＡＰＤ
では、スペーサ層が存在するために活性層やＭＱＷ増倍
層での電界強度が弱くなる。したがって、スペーサ層を
設けた分だけ、動作電圧を高くしなければならないとい
う問題がある。
影響を抑え、急峻なドーピングプロファイルを得るため
にはｐ領域との間にスペーサ層を設けなければならな
い。たとえば、ＭＱＷ半導体レーザでは、スペーザ層を
設けると光の閉じ込めがその分弱くなる。また、スペー
サ層の素子抵抗により、温度特性が劣化したり飽和出力
が低下するという問題がある。光変調器や階段型ＡＰＤ
では、スペーサ層が存在するために活性層やＭＱＷ増倍
層での電界強度が弱くなる。したがって、スペーサ層を
設けた分だけ、動作電圧を高くしなければならないとい
う問題がある。
【００１７】ｐドーパントとしては、Ｚｎの他にＣｄ
（カドミウム）やＭｇ（マグネシウム）を挙げることが
できる。先の研究報告では、これらの拡散定数は、１０
-14 ｃｍ2 ｓ-1および１０-15 ｃｍ2 ｓ-1と比較的小さ
い値が報告されている。しかしながら、Ｃｄの場合に
は、この研究報告にも記載されているが、ドーピング効
率が低い。さらに減圧ＭＯＶＰＥ成長においては、表面
モホロジーが劣化し、クレータ等が発生する問題を有し
ている。表面モホロジーの劣化については、ジャーナル
・オブ・クリスタル・グロース（J.Crystal Growth) ８
４８巻、ｐｐ４３１〜４３５、（１９８７）に示されて
いる。
（カドミウム）やＭｇ（マグネシウム）を挙げることが
できる。先の研究報告では、これらの拡散定数は、１０
-14 ｃｍ2 ｓ-1および１０-15 ｃｍ2 ｓ-1と比較的小さ
い値が報告されている。しかしながら、Ｃｄの場合に
は、この研究報告にも記載されているが、ドーピング効
率が低い。さらに減圧ＭＯＶＰＥ成長においては、表面
モホロジーが劣化し、クレータ等が発生する問題を有し
ている。表面モホロジーの劣化については、ジャーナル
・オブ・クリスタル・グロース（J.Crystal Growth) ８
４８巻、ｐｐ４３１〜４３５、（１９８７）に示されて
いる。
【００１８】また、Ｍｇは、これらｐドーパントの中で
は最も拡散定数が低い。しかしながら、ドーピング原料
として主に用いられるビスシクロペンタジエニルマグネ
シウム（（Ｃ5 Ｈ5 ）2 Ｍｇ）の場合、メモリー効果の
ために、ドーピングの制御が非常に困難である。メモリ
ー効果は、反応管に付着したドーパントが以降の処理中
に再び反応系に入り込むことをいう。この現象により、
Ｍｇをｐドーパントとして用いる場合には、所望のドー
ピングプロファイルを得ることが難しいという問題があ
る。このほか、ベリウムは、分子線エピタキシャル成長
法においては、ｐドーパントとして良好な特性を示す
が、人体への強い毒性を示すため、ＭＯＶＰＥ法への適
応は回避する必要がある。
は最も拡散定数が低い。しかしながら、ドーピング原料
として主に用いられるビスシクロペンタジエニルマグネ
シウム（（Ｃ5 Ｈ5 ）2 Ｍｇ）の場合、メモリー効果の
ために、ドーピングの制御が非常に困難である。メモリ
ー効果は、反応管に付着したドーパントが以降の処理中
に再び反応系に入り込むことをいう。この現象により、
Ｍｇをｐドーパントとして用いる場合には、所望のドー
ピングプロファイルを得ることが難しいという問題があ
る。このほか、ベリウムは、分子線エピタキシャル成長
法においては、ｐドーパントとして良好な特性を示す
が、人体への強い毒性を示すため、ＭＯＶＰＥ法への適
応は回避する必要がある。
【００１９】特開平３−８７０１９号公報に開示された
先行技術では、ｐドーパントとしてアルキル基を含むマ
グネシウムを用い有機金属気相成長法によって３−５族
半導体素子を形成している。アルキル基を含むＭｇをｐ
ドーパントとして用いることによってメモリー効果を抑
えることができる。しかしながら、ｐドーパントがアル
ミニウム等を含んでいるので、これが半導体層中に取り
込まれてしまうという問題がある。
先行技術では、ｐドーパントとしてアルキル基を含むマ
グネシウムを用い有機金属気相成長法によって３−５族
半導体素子を形成している。アルキル基を含むＭｇをｐ
ドーパントとして用いることによってメモリー効果を抑
えることができる。しかしながら、ｐドーパントがアル
ミニウム等を含んでいるので、これが半導体層中に取り
込まれてしまうという問題がある。
【００２０】そこで本発明の目的は、スペーサ層を設け
ることなく急峻なドーピングプロファイルの得られる有
機金属気相成長法により形成された３−５族光半導体素
子および３−５族光半導体集積素子を提供することにあ
る。
ることなく急峻なドーピングプロファイルの得られる有
機金属気相成長法により形成された３−５族光半導体素
子および３−５族光半導体集積素子を提供することにあ
る。
【００２１】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、３−５族光半導体素子は有機金属気相成長法によっ
て作製され、そのｐドーピング領域がビスエチルシクロ
ペンタジエニルマグネシウム（（Ｃ5 Ｈ4 Ｃ2 Ｈ5 ）2
Ｍｇ）をドーピング材料とするマグネシウムドーピング
により形成されている。
は、３−５族光半導体素子は有機金属気相成長法によっ
て作製され、そのｐドーピング領域がビスエチルシクロ
ペンタジエニルマグネシウム（（Ｃ5 Ｈ4 Ｃ2 Ｈ5 ）2
Ｍｇ）をドーピング材料とするマグネシウムドーピング
により形成されている。
【００２２】すなわち請求項１記載の発明では、ｐドー
ピング材料としてビスエチルシクロペンタジエニルマグ
ネシウムを用いている。これにより、Ｚｎをドーパント
として用いる場合に比べて固層拡散の程度が大幅に低減
され、スペーサ層を省略することができる。また、メモ
リー効果がほとんど現れないので、所望のドーピングプ
ロファイルを有する光半導体素子を有機金属気相成長法
によって作製することができる。
ピング材料としてビスエチルシクロペンタジエニルマグ
ネシウムを用いている。これにより、Ｚｎをドーパント
として用いる場合に比べて固層拡散の程度が大幅に低減
され、スペーサ層を省略することができる。また、メモ
リー効果がほとんど現れないので、所望のドーピングプ
ロファイルを有する光半導体素子を有機金属気相成長法
によって作製することができる。
【００２３】請求項２記載の発明では、３−５族半導体
レーザのｐドーピング領域が、ビスエチルシクロペンタ
ジエニルマグネシウムをｐドーピング材料として用いた
マグネシウムドーピングにより形成されている。
レーザのｐドーピング領域が、ビスエチルシクロペンタ
ジエニルマグネシウムをｐドーピング材料として用いた
マグネシウムドーピングにより形成されている。
【００２４】すなわち請求項２記載の発明では、半導体
レーザは有機金属気相成長法によって作製され、かつそ
のｐドーピング領域がビスエチルシクロペンタジエニル
マグネシウムをドーピング材料とするマグネシウムドー
ピングにより形成されている。これより、固層拡散によ
る汚染を防止するためにスペーサ層を設ける必要なくな
り、温度特性の改善や飽和出力の増大を図ることができ
る。
レーザは有機金属気相成長法によって作製され、かつそ
のｐドーピング領域がビスエチルシクロペンタジエニル
マグネシウムをドーピング材料とするマグネシウムドー
ピングにより形成されている。これより、固層拡散によ
る汚染を防止するためにスペーサ層を設ける必要なくな
り、温度特性の改善や飽和出力の増大を図ることができ
る。
【００２５】請求項３記載の発明では、電界吸収型光変
調器のｐドーピング領域が、ビスエチルシクロペンタジ
エニルマグネシウムをｐドーピング材料として用いたマ
グネシウムドーピングにより形成されている。
調器のｐドーピング領域が、ビスエチルシクロペンタジ
エニルマグネシウムをｐドーピング材料として用いたマ
グネシウムドーピングにより形成されている。
【００２６】すなわち請求項３記載の発明では、電界吸
収型光変調器が有機金属気相成長法によって作製され、
かつそのｐドーピング領域がビスエチルシクロペンタジ
エニルマグネシウムをドーピング材料とするマグネシウ
ムドーピングにより形成されている。これより、固層拡
散による汚染を防止するためにスペーサ層を設ける必要
なくなり、印加電圧をすべて活性層にかけることがで
き、動作電圧の低減や消光比の改善を図ることができ
る。
収型光変調器が有機金属気相成長法によって作製され、
かつそのｐドーピング領域がビスエチルシクロペンタジ
エニルマグネシウムをドーピング材料とするマグネシウ
ムドーピングにより形成されている。これより、固層拡
散による汚染を防止するためにスペーサ層を設ける必要
なくなり、印加電圧をすべて活性層にかけることがで
き、動作電圧の低減や消光比の改善を図ることができ
る。
【００２７】請求項４記載の発明では、ＡＰＤのｐドー
ピング領域が、ビスエチルシクロペンタジエニルマグネ
シウムをｐドーピング材料として用いたマグネシウムド
ーピングにより形成されている。
ピング領域が、ビスエチルシクロペンタジエニルマグネ
シウムをｐドーピング材料として用いたマグネシウムド
ーピングにより形成されている。
【００２８】すなわち請求項４記載の発明では、階段型
ＡＰＤが有機金属気相成長法によって作製され、かつそ
のｐドーピング領域がビスエチルシクロペンタジエニル
マグネシウムをドーピング材料とするマグネシウムドー
ピングにより形成されている。これより、固層拡散によ
る汚染を防止するためにスペーサ層を設ける必要なくな
り、印加電圧をすべて活性層にかけることができ、動作
電圧の低減やイオン化率の向上を図ることができる。
ＡＰＤが有機金属気相成長法によって作製され、かつそ
のｐドーピング領域がビスエチルシクロペンタジエニル
マグネシウムをドーピング材料とするマグネシウムドー
ピングにより形成されている。これより、固層拡散によ
る汚染を防止するためにスペーサ層を設ける必要なくな
り、印加電圧をすべて活性層にかけることができ、動作
電圧の低減やイオン化率の向上を図ることができる。
【００２９】請求項５記載の発明では、有機金属気相成
長法によって作製され、そのｐドーピング領域がビスエ
チルシクロペンタジエニルマグネシウム（（Ｃ5 Ｈ4 Ｃ
2 Ｈ 5 ）2 Ｍｇ）をドーピング材料とするマグネシウム
ドーピングによって形成された３−５族光半導体素子が
同一基板上に複数集積されている。
長法によって作製され、そのｐドーピング領域がビスエ
チルシクロペンタジエニルマグネシウム（（Ｃ5 Ｈ4 Ｃ
2 Ｈ 5 ）2 Ｍｇ）をドーピング材料とするマグネシウム
ドーピングによって形成された３−５族光半導体素子が
同一基板上に複数集積されている。
【００３０】すなわち請求項５記載の発明では、同一基
板上に複数の３−５族光半導体素子を集積している。こ
れにより、素子間の結合効率を高くすることができる。
板上に複数の３−５族光半導体素子を集積している。こ
れにより、素子間の結合効率を高くすることができる。
【００３１】請求項６記載の発明では、複数の３−５族
光半導体素子は、半導体基板上の光導波路形成領域の両
側の所定領域に設けた誘電体薄膜ストライプを用いた選
択成長を行うことにより同一の半導体基板上に集積され
ている。
光半導体素子は、半導体基板上の光導波路形成領域の両
側の所定領域に設けた誘電体薄膜ストライプを用いた選
択成長を行うことにより同一の半導体基板上に集積され
ている。
【００３２】すなわち請求項６記載の発明では、誘電体
薄膜によって成長を行うべき領域を選択し、同一基板上
に複数の光半導体素子を有機金属気相成長法によって形
成し、集積している。
薄膜によって成長を行うべき領域を選択し、同一基板上
に複数の光半導体素子を有機金属気相成長法によって形
成し、集積している。
【００３３】
【発明の実施の形態】図１は、本発明に係わるビスエチ
ルシクロペンタジエニルマグネシウムをｐドーピング材
料として用いた場合におけるドーピングプロファイルの
一例を表わしたものである。この図は、ＩｎＰ中にビス
エチルシクロペンタジエニルマグネシウム（（Ｃ5 Ｈ4
Ｃ2 Ｈ5 ）2 Ｍｇ）のｐドーピング材料をパルスドープ
した場合の状況を、ＳＩＭＳ（２次イオン質量分析装
置）によって分析した結果のドーピングプロファイルで
ある。成長温度は６５０°Ｃである。横軸は、半導体表
面からの深さを表わしている。縦軸は、各深さにおける
１ｃｃ当たりにドープされた原子数を示している。ＳＩ
ＭＳの分析結果に比べて、実際のドープ状況は、その１
０分の１程度と考えられる。
ルシクロペンタジエニルマグネシウムをｐドーピング材
料として用いた場合におけるドーピングプロファイルの
一例を表わしたものである。この図は、ＩｎＰ中にビス
エチルシクロペンタジエニルマグネシウム（（Ｃ5 Ｈ4
Ｃ2 Ｈ5 ）2 Ｍｇ）のｐドーピング材料をパルスドープ
した場合の状況を、ＳＩＭＳ（２次イオン質量分析装
置）によって分析した結果のドーピングプロファイルで
ある。成長温度は６５０°Ｃである。横軸は、半導体表
面からの深さを表わしている。縦軸は、各深さにおける
１ｃｃ当たりにドープされた原子数を示している。ＳＩ
ＭＳの分析結果に比べて、実際のドープ状況は、その１
０分の１程度と考えられる。
【００３４】ここでは、深さが約０．５μｍ、１．０μ
ｍ、１．５μｍにおいてパルスドープを行った。分析結
果によるとビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウ
ム（（Ｃ5 Ｈ4 Ｃ2 Ｈ5 ）2 Ｍｇ）をｐーパントとして
用いた場合、メモリー効果が殆ど無く、急峻なドーピン
グプロファイルが得られている。この分析結果から求め
たＭｇの拡散定数は、５×１０-15 ｃｍ2 ｓ-1であっ
た。したがって、２時間の成長においてもＭｇの固層拡
散は０．４ｎｍ程度に過ぎず、スペーサ層を設ける必要
がなくなる。以下、ドーピングプロファイルを比較する
ために、従来のビスシクロペンタジエニルマグネシウム
（（Ｃ5 Ｈ5 ）2 Ｍｇ）およびジエチルジンク（（Ｃ2
Ｈ5 ）2 Ｚｎ）をドーピング材料とした場合のＳＩＭＳ
分析結果を示す。
ｍ、１．５μｍにおいてパルスドープを行った。分析結
果によるとビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウ
ム（（Ｃ5 Ｈ4 Ｃ2 Ｈ5 ）2 Ｍｇ）をｐーパントとして
用いた場合、メモリー効果が殆ど無く、急峻なドーピン
グプロファイルが得られている。この分析結果から求め
たＭｇの拡散定数は、５×１０-15 ｃｍ2 ｓ-1であっ
た。したがって、２時間の成長においてもＭｇの固層拡
散は０．４ｎｍ程度に過ぎず、スペーサ層を設ける必要
がなくなる。以下、ドーピングプロファイルを比較する
ために、従来のビスシクロペンタジエニルマグネシウム
（（Ｃ5 Ｈ5 ）2 Ｍｇ）およびジエチルジンク（（Ｃ2
Ｈ5 ）2 Ｚｎ）をドーピング材料とした場合のＳＩＭＳ
分析結果を示す。
【００３５】図２は、ビスシクロペンタジエニルマグネ
シウムをドーピング材料とした場合のドーピングプロフ
ァイルを表わしたものである。図１と同様に、深さが約
０．５μｍ、１．０μｍ、１．５μｍにおいてＩｎＰ中
にパルスドープを行い、それをＳＩＭＳ分析したもので
ある。ビスシクロペンタジエニルマグネシウムの場合に
は、そのメモリ効果によりパルス状のドーピングプロフ
ァイルが形成されていない。
シウムをドーピング材料とした場合のドーピングプロフ
ァイルを表わしたものである。図１と同様に、深さが約
０．５μｍ、１．０μｍ、１．５μｍにおいてＩｎＰ中
にパルスドープを行い、それをＳＩＭＳ分析したもので
ある。ビスシクロペンタジエニルマグネシウムの場合に
は、そのメモリ効果によりパルス状のドーピングプロフ
ァイルが形成されていない。
【００３６】図３は、ジエチルジンクをドーピング材料
とした場合のドーピングプロファイルを表わしたもので
ある。図１と同様に、深さが約０．５μｍ、１．０μ
ｍ、１．５μｍにおいてＩｎＰ中にパルスドープを行
い、それをＳＩＭＳ分析したものである。ジエチルジン
クをドーピング材料とした場合には、Ｚｎ固層拡散によ
り、ドーピングファイルがだれている。このように、図
１に示したビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウ
ムをドーピング材料とした場合には、図２、図３の場合
に比べて、非常に急峻なドーピングプロファイルが得ら
れる。
とした場合のドーピングプロファイルを表わしたもので
ある。図１と同様に、深さが約０．５μｍ、１．０μ
ｍ、１．５μｍにおいてＩｎＰ中にパルスドープを行
い、それをＳＩＭＳ分析したものである。ジエチルジン
クをドーピング材料とした場合には、Ｚｎ固層拡散によ
り、ドーピングファイルがだれている。このように、図
１に示したビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウ
ムをドーピング材料とした場合には、図２、図３の場合
に比べて、非常に急峻なドーピングプロファイルが得ら
れる。
【００３７】図４は、ビスエチルシクロペンタジエニル
マグネシウムをｐドーピング材料として有機金属気相成
長法によって作製される半導体レーザの層構造を表わし
たものである。先に説明したように、ビスエチルシクロ
ペンタジエニルマグネシウムをドーピング材料として用
いた場合には、拡散定数が小さいのでスペーサ層を形成
する必要がない。したがって、半導体レーザは、基板１
１と、ｎ領域１２と、ＭＱＷ活性層１３と、ｎ領域１４
が順に積層された構成になっている。
マグネシウムをｐドーピング材料として有機金属気相成
長法によって作製される半導体レーザの層構造を表わし
たものである。先に説明したように、ビスエチルシクロ
ペンタジエニルマグネシウムをドーピング材料として用
いた場合には、拡散定数が小さいのでスペーサ層を形成
する必要がない。したがって、半導体レーザは、基板１
１と、ｎ領域１２と、ＭＱＷ活性層１３と、ｎ領域１４
が順に積層された構成になっている。
【００３８】図５は、図４に示した半導体レーザのＭＱ
Ｗ活性層におけるバンドダイヤグラムを表わしたもので
ある。図中、上側に位置するエネルギ準位２１が、伝導
帯の最小エネルギ準位を、下側に位置するエネルギ準位
２２が価電子帯の最大エネルギ準位を表わしている。ｎ
領域２４およびｐ領域２５の間に存在するｉ層に相当す
る領域２６にはスペーサ層が存在せずＭＱＷ活性層だけ
になっており、量子井戸２７、２８、障壁２９、３１が
交互に形成されている。黒丸で示した電子３２は、伝導
帯の中でエネルギ準位の最も低い量子井戸２７の部分に
閉じ込めら、正孔３３は価電子帯の中で正孔にとって最
もエネルギ準位の低い量子井戸２８に閉じ込められる。
注入された電子が量子井戸２７と量子井戸２８の間をバ
ンド間遷移することにより、光３４が放出される。
Ｗ活性層におけるバンドダイヤグラムを表わしたもので
ある。図中、上側に位置するエネルギ準位２１が、伝導
帯の最小エネルギ準位を、下側に位置するエネルギ準位
２２が価電子帯の最大エネルギ準位を表わしている。ｎ
領域２４およびｐ領域２５の間に存在するｉ層に相当す
る領域２６にはスペーサ層が存在せずＭＱＷ活性層だけ
になっており、量子井戸２７、２８、障壁２９、３１が
交互に形成されている。黒丸で示した電子３２は、伝導
帯の中でエネルギ準位の最も低い量子井戸２７の部分に
閉じ込めら、正孔３３は価電子帯の中で正孔にとって最
もエネルギ準位の低い量子井戸２８に閉じ込められる。
注入された電子が量子井戸２７と量子井戸２８の間をバ
ンド間遷移することにより、光３４が放出される。
【００３９】図１に示した構造の半導体レーザでは、ビ
スエチルシクロペンタジエニルマグネシウムをｐドーピ
ング材料として用いているので、固層拡散が少なくスペ
ーサ層を省いた構造が可能になる。これによりＭＱＷ活
性層１３への光の閉じ込めが強くなり、また素子の直列
抵抗が低減される。
スエチルシクロペンタジエニルマグネシウムをｐドーピ
ング材料として用いているので、固層拡散が少なくスペ
ーサ層を省いた構造が可能になる。これによりＭＱＷ活
性層１３への光の閉じ込めが強くなり、また素子の直列
抵抗が低減される。
【００４０】図６は、ビスエチルシクロペンタジエニル
マグネシウムをｐドーピング材料として用いた埋め込み
型半導体レーザの断面を表わしたものである。ｎタイプ
ＩｎＰ（１００）基板４１上には、ｎ型ＩｎＰクラッド
層４２（キャリア濃度５×１０17ｃｍ-3）が０．１μ
ｍ、ｎ型ＩｎＡｌＧａＡｓ（波長１．０６μｍ組成）ク
ラッド層４３（キャリア濃度２×１０17ｃｍ-3）が０．
１μｍ積層される。その上にｎ- 型ＩｎＡｌＧａＡｓ
（波長１．０６μｍ組成）／ＩｎＡｌＧａＡｓ（波長
１．３６μｍ組成）のＭＱＷ活性層４４が形成される。
ＭＱＷ活性層４４の上にさらにｐ型ＩｎＡｌＡｓクラッ
ド層４５（キャリア濃度５×１０17ｃｍ-3）が０．１μ
ｍ、ｐ型ＩｎＰ層４６（キャリア濃度５×１０17ｃ
ｍ-3）が０．３μｍ、ｐ+ 型ＩｎＧａＡｓ層４７（キャ
リア濃度５×１０17ｃｍ-3）が０．２μｍ積層される。
マグネシウムをｐドーピング材料として用いた埋め込み
型半導体レーザの断面を表わしたものである。ｎタイプ
ＩｎＰ（１００）基板４１上には、ｎ型ＩｎＰクラッド
層４２（キャリア濃度５×１０17ｃｍ-3）が０．１μ
ｍ、ｎ型ＩｎＡｌＧａＡｓ（波長１．０６μｍ組成）ク
ラッド層４３（キャリア濃度２×１０17ｃｍ-3）が０．
１μｍ積層される。その上にｎ- 型ＩｎＡｌＧａＡｓ
（波長１．０６μｍ組成）／ＩｎＡｌＧａＡｓ（波長
１．３６μｍ組成）のＭＱＷ活性層４４が形成される。
ＭＱＷ活性層４４の上にさらにｐ型ＩｎＡｌＡｓクラッ
ド層４５（キャリア濃度５×１０17ｃｍ-3）が０．１μ
ｍ、ｐ型ＩｎＰ層４６（キャリア濃度５×１０17ｃ
ｍ-3）が０．３μｍ、ｐ+ 型ＩｎＧａＡｓ層４７（キャ
リア濃度５×１０17ｃｍ-3）が０．２μｍ積層される。
【００４１】ＭＱＷ活性層４４は、井戸層が７ｎｍ、障
壁層が８ｎｍであり、５周期からなる。このように積層
した後、ウェットエッチングによりＩｎＰ基板４１まで
エッチングし、そこにＩｎＰのｐ型埋め込み層４８、ｎ
型埋め込み層４９、ｐ型埋め込み層５１を作りｐｎｐ埋
め込み成長によりプレーナ構造を形成する。この成長過
程において、全てのｐ領域は、ビスエチルシクロペンタ
ジエニルマグネシウム（（Ｃ5 Ｈ4 Ｃ2 Ｈ5 ）2 Ｍｇ）
をｐドーピング材料として用いる。プレーナ構造を形成
した後、素子上部に電極５２と、基板４１の裏面に電極
５３とを形成する。
壁層が８ｎｍであり、５周期からなる。このように積層
した後、ウェットエッチングによりＩｎＰ基板４１まで
エッチングし、そこにＩｎＰのｐ型埋め込み層４８、ｎ
型埋め込み層４９、ｐ型埋め込み層５１を作りｐｎｐ埋
め込み成長によりプレーナ構造を形成する。この成長過
程において、全てのｐ領域は、ビスエチルシクロペンタ
ジエニルマグネシウム（（Ｃ5 Ｈ4 Ｃ2 Ｈ5 ）2 Ｍｇ）
をｐドーピング材料として用いる。プレーナ構造を形成
した後、素子上部に電極５２と、基板４１の裏面に電極
５３とを形成する。
【００４２】このように、従来の半導体レーザのように
スペーサ層を設ける必要がないので、ＭＱＷ活性層への
光の閉じ込めが強くなり、また素子直列抵抗が低減され
る。この結果、半導体レーザの温度特性が、従来の１０
０Ｋからが１５０Ｋに改善されるとともに、飽和出力も
２００ｍＷから５００ｍＷに増大させることができた。
スペーサ層を設ける必要がないので、ＭＱＷ活性層への
光の閉じ込めが強くなり、また素子直列抵抗が低減され
る。この結果、半導体レーザの温度特性が、従来の１０
０Ｋからが１５０Ｋに改善されるとともに、飽和出力も
２００ｍＷから５００ｍＷに増大させることができた。
【００４３】次に、ビスエチルシクロペンタジエニルマ
グネシウムをｐドーピング材料として用い有機金属気相
成長法によって形成した光変調器について説明する。
グネシウムをｐドーピング材料として用い有機金属気相
成長法によって形成した光変調器について説明する。
【００４４】図７は、ビスエチルシクロペンタジエニル
マグネシウムをｐドーピング材料として用いた光変調器
の層構造を表わしたものである。光変調器は、ＩｎＰ
（１００）基板６１の上に、ｎ領域６２、ＭＱＷ活性層
６３、ｐ領域６４を順に積層した構成になっている。図
１６に示した光変調器に比べて、ＭＱＷ活性層の両側に
スペーサ層が無い。
マグネシウムをｐドーピング材料として用いた光変調器
の層構造を表わしたものである。光変調器は、ＩｎＰ
（１００）基板６１の上に、ｎ領域６２、ＭＱＷ活性層
６３、ｐ領域６４を順に積層した構成になっている。図
１６に示した光変調器に比べて、ＭＱＷ活性層の両側に
スペーサ層が無い。
【００４５】図８は、図７に示した光変調器の活性層の
バンドダイヤグラムを表わしたものである。図中、上側
に位置するエネルギ準位７１が、伝導帯の最小エネルギ
準位を、下側に位置するエネルギ準位７２が価電子帯の
最大エネルギ準位を表わしている。図１７に示した従来
の光変調器のバンドダイヤグラムでは、ｉ層領域２４３
の中にスペーサ層部分が存在しているが、この図に示し
たものでは、ｎ領域７３とｉ層領域７４との境界部分、
およびｐ領域７５とｉ層領域７４との境界部分からすぐ
に量子井戸７６が形成されている。このように、スペー
サ層が無いので、印加電圧を全て活性層にかけることが
でき、動作電圧の低減および消光比の増大を図ることが
できる。
バンドダイヤグラムを表わしたものである。図中、上側
に位置するエネルギ準位７１が、伝導帯の最小エネルギ
準位を、下側に位置するエネルギ準位７２が価電子帯の
最大エネルギ準位を表わしている。図１７に示した従来
の光変調器のバンドダイヤグラムでは、ｉ層領域２４３
の中にスペーサ層部分が存在しているが、この図に示し
たものでは、ｎ領域７３とｉ層領域７４との境界部分、
およびｐ領域７５とｉ層領域７４との境界部分からすぐ
に量子井戸７６が形成されている。このように、スペー
サ層が無いので、印加電圧を全て活性層にかけることが
でき、動作電圧の低減および消光比の増大を図ることが
できる。
【００４６】図９は、ビスエチルシクロペンタジエニル
マグネシウムをｐドーピング材料として用いて有機金属
気相成長法により形成された電界吸収型光変調器の構成
を表わしたものである。ｎタイプＩｎＰ（１００）基板
８１上に、ｎ型クラッド層８２（キャリア濃度５×１０
17ｃｍ-3）を０．５μｍ、ｎ- 型ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧ
ａＡｓのＭＱＷ活性層８３（キャリア濃度５×１０17ｃ
ｍ-3）、ｐ型ＩｎＰクラッド層（キャリア濃度５×１０
17ｃｍ-3）を１．５μｍ、ｐ+ 型ＩｎＧａＡｓコンタク
ト層８５（キャリア濃度４×１０18ｃｍ-3）を０．２μ
ｍ積層する。ＭＱＷ層８３は、井戸層８ｎｍ、障壁層８
ｎｍで、２０周期からなる。
マグネシウムをｐドーピング材料として用いて有機金属
気相成長法により形成された電界吸収型光変調器の構成
を表わしたものである。ｎタイプＩｎＰ（１００）基板
８１上に、ｎ型クラッド層８２（キャリア濃度５×１０
17ｃｍ-3）を０．５μｍ、ｎ- 型ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧ
ａＡｓのＭＱＷ活性層８３（キャリア濃度５×１０17ｃ
ｍ-3）、ｐ型ＩｎＰクラッド層（キャリア濃度５×１０
17ｃｍ-3）を１．５μｍ、ｐ+ 型ＩｎＧａＡｓコンタク
ト層８５（キャリア濃度４×１０18ｃｍ-3）を０．２μ
ｍ積層する。ＭＱＷ層８３は、井戸層８ｎｍ、障壁層８
ｎｍで、２０周期からなる。
【００４７】層の成長において、すべてのｐ領域は、ビ
スエチルシクロペンタジエニルマグネシウム（（Ｃ5 Ｈ
4 Ｃ2 Ｈ5 ）2 Ｍｇ）をｐドーピング材料として用いて
る。コンタクト層８５まで形成した後、反応性イオンビ
ームエッチング（ＲＩＢＥ）によってｎ型ＩｎＰクラッ
ド層８２の途中までエッチングし、リブ導波路を形成す
る。最後に素子上部に電極８６を、基板８１裏面に電極
８７を形成する。入射光８８は、ＭＱＷ層８３内で変調
を受けて出射光８９として出力される。
スエチルシクロペンタジエニルマグネシウム（（Ｃ5 Ｈ
4 Ｃ2 Ｈ5 ）2 Ｍｇ）をｐドーピング材料として用いて
る。コンタクト層８５まで形成した後、反応性イオンビ
ームエッチング（ＲＩＢＥ）によってｎ型ＩｎＰクラッ
ド層８２の途中までエッチングし、リブ導波路を形成す
る。最後に素子上部に電極８６を、基板８１裏面に電極
８７を形成する。入射光８８は、ＭＱＷ層８３内で変調
を受けて出射光８９として出力される。
【００４８】このような構成の電界吸収型光変調器で
は、ｐドーピング材料としてビスエチルシクロペンタジ
エニルマグネシウム（（Ｃ5 Ｈ4 Ｃ2 Ｈ5 ）2 Ｍｇ）を
用いたので、固層拡散による汚染を防ぐためのスペーサ
層を省略した構造が可能になっている。これにより、Ｍ
ＱＷ層のみに電界を印加することができ、動作電圧の低
減と消光比の改善を図ることができる。従来からの光変
調器の消光比が−１５ｄＢであったものが、スペーサ層
を省く構造としたことにより−２０ｄＢに改善された。
また、動作電圧は、従来−３Ｖであったものが−１．５
Ｖに低減された。
は、ｐドーピング材料としてビスエチルシクロペンタジ
エニルマグネシウム（（Ｃ5 Ｈ4 Ｃ2 Ｈ5 ）2 Ｍｇ）を
用いたので、固層拡散による汚染を防ぐためのスペーサ
層を省略した構造が可能になっている。これにより、Ｍ
ＱＷ層のみに電界を印加することができ、動作電圧の低
減と消光比の改善を図ることができる。従来からの光変
調器の消光比が−１５ｄＢであったものが、スペーサ層
を省く構造としたことにより−２０ｄＢに改善された。
また、動作電圧は、従来−３Ｖであったものが−１．５
Ｖに低減された。
【００４９】次に、電界吸収型光変調器と他の光半導体
素子とが同一基板上に作製される場合について説明す
る。その一例として、分布帰還型（ＤＦＢ）半導体レー
ザと電界吸収型光変調器を集積した光半導体集積素子に
ついて、その製造方法および素子の特性について以後詳
細に説明する。
素子とが同一基板上に作製される場合について説明す
る。その一例として、分布帰還型（ＤＦＢ）半導体レー
ザと電界吸収型光変調器を集積した光半導体集積素子に
ついて、その製造方法および素子の特性について以後詳
細に説明する。
【００５０】図１０〜図１５は、ＤＦＢ半導体レーザの
製造工程の各段階をそれぞれ表わしたものである。ｐド
ーピング材料としてビスエチルシクロペンタジエニルマ
グネシウムを用い有機金属気相成長法により素子の形成
を行う。まず、ｎ型ＩｎＰ基板１０１のレーザ領域１０
２にのみに矢印１０３の示す方向にグレーティング（回
折格子）１０４を形成する（図１０）。グレーティング
の形成されない領域は電界吸収型光変調器の形成される
変調器領域１０５となる。
製造工程の各段階をそれぞれ表わしたものである。ｐド
ーピング材料としてビスエチルシクロペンタジエニルマ
グネシウムを用い有機金属気相成長法により素子の形成
を行う。まず、ｎ型ＩｎＰ基板１０１のレーザ領域１０
２にのみに矢印１０３の示す方向にグレーティング（回
折格子）１０４を形成する（図１０）。グレーティング
の形成されない領域は電界吸収型光変調器の形成される
変調器領域１０５となる。
【００５１】次に、素子の全面にｎ型ＩｎＧａＡｓＰガ
イド層１０６（波長１．３μｍ、キャリア濃度１×１０
18ｃｍ-3、層厚０．１μｍ）およびｎ型ＩｎＰスペーサ
層１０７（キャリア濃度１×１０18ｃｍ-3、層厚５０ｎ
ｍ）を成長させる（図１１）。続いて、スペーサ層１０
７上に２本のＳｉＯ2 膜１０８、１０９をパターンニン
グする（図１２）。ＳｉＯ2 膜１０８、１０９の間には
幅２μｍの間隔１１１が平行に設けられている。ＳｉＯ
2 膜１０８、１０９のレーザ領域１０２におけるストラ
イプ幅１１２は１０μｍで、変調器領域１０５における
ストライプ幅１１３は６μｍである。また、ストライプ
幅の遷移領域調器領域１１４の長さは２０μｍである。
イド層１０６（波長１．３μｍ、キャリア濃度１×１０
18ｃｍ-3、層厚０．１μｍ）およびｎ型ＩｎＰスペーサ
層１０７（キャリア濃度１×１０18ｃｍ-3、層厚５０ｎ
ｍ）を成長させる（図１１）。続いて、スペーサ層１０
７上に２本のＳｉＯ2 膜１０８、１０９をパターンニン
グする（図１２）。ＳｉＯ2 膜１０８、１０９の間には
幅２μｍの間隔１１１が平行に設けられている。ＳｉＯ
2 膜１０８、１０９のレーザ領域１０２におけるストラ
イプ幅１１２は１０μｍで、変調器領域１０５における
ストライプ幅１１３は６μｍである。また、ストライプ
幅の遷移領域調器領域１１４の長さは２０μｍである。
【００５２】その後、ｎ型ＩｎＰクラッド層１２１（キ
ャリア濃度１×１０18ｃｍ-3、層厚５０ｎｍ）、ｎ- 型
ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓのＭＱＷ層１２２（キャリ
ア濃度２×１０15ｃｍ-3）、ｐ型ＩｎＰクラッド層１２
３（キャリア濃度５×１０17ｃｍ-3、層厚５０ｎｍ）を
選択成長させる（図１３）。選択成長させた部分は、Ｓ
ｉＯ2 膜１０８、１０９の形成されていない部分であ
る。
ャリア濃度１×１０18ｃｍ-3、層厚５０ｎｍ）、ｎ- 型
ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓのＭＱＷ層１２２（キャリ
ア濃度２×１０15ｃｍ-3）、ｐ型ＩｎＰクラッド層１２
３（キャリア濃度５×１０17ｃｍ-3、層厚５０ｎｍ）を
選択成長させる（図１３）。選択成長させた部分は、Ｓ
ｉＯ2 膜１０８、１０９の形成されていない部分であ
る。
【００５３】ここでＭＱＷ層１２２は、井戸層８ｎｍ、
障壁層８ｎｍで、２０周期からなる多重量子井戸構造に
なっている。ＭＱＷ層１２２をこのような構造にするこ
とによって、活性領域での発光波長は１．５０μｍに、
変調領域での波長は約１．４７μｍになった。ＳｉＯ2
膜１０８とＳｉＯ2 膜１０９の間に形成されたｐ型クラ
ッド層１２１、ＭＱＷ層１２２、ｎ型クラッド層１２３
は導波領域になる。
障壁層８ｎｍで、２０周期からなる多重量子井戸構造に
なっている。ＭＱＷ層１２２をこのような構造にするこ
とによって、活性領域での発光波長は１．５０μｍに、
変調領域での波長は約１．４７μｍになった。ＳｉＯ2
膜１０８とＳｉＯ2 膜１０９の間に形成されたｐ型クラ
ッド層１２１、ＭＱＷ層１２２、ｎ型クラッド層１２３
は導波領域になる。
【００５４】次に、ＳｉＯ2 膜１０８、１０９の導波領
域１２４に隣接する部分を、導波領域１２４と平行に幅
２μｍにわたって除去する（図１４）。続いてｐ型Ｉｎ
Ｐクラッド層１２５（キャリア濃度５×１０17ｃｍ-3、
層厚１．５μｍ）を選択成長させる（図１５）。さらに
ｐ+ ＩｎＧａＡｓキャップ層１２６（キャリア濃度１×
１０19ｃｍ-3、層厚０．３μｍ）を選択成長させる。
域１２４に隣接する部分を、導波領域１２４と平行に幅
２μｍにわたって除去する（図１４）。続いてｐ型Ｉｎ
Ｐクラッド層１２５（キャリア濃度５×１０17ｃｍ-3、
層厚１．５μｍ）を選択成長させる（図１５）。さらに
ｐ+ ＩｎＧａＡｓキャップ層１２６（キャリア濃度１×
１０19ｃｍ-3、層厚０．３μｍ）を選択成長させる。
【００５５】図示していないが、最後に全面に形成した
ＳｉＯ2 膜１０８、１０８を長さ２０μｍの遷移領域１
１４に渡って窓開けし、ｐ+ 型ＩｎＧａＡｓキャップ層
をエッチングで除去して領域間の電気的絶縁を図った。
そしてｐ側電極をパッド状に形成するとともに、基板１
０１にもｎ側電極を形成し、両端をへき開して素子が完
成する。へき開によりレーザ領域の長さを５００μｍ
に、変調器領域の長さを２００μｍにした。
ＳｉＯ2 膜１０８、１０８を長さ２０μｍの遷移領域１
１４に渡って窓開けし、ｐ+ 型ＩｎＧａＡｓキャップ層
をエッチングで除去して領域間の電気的絶縁を図った。
そしてｐ側電極をパッド状に形成するとともに、基板１
０１にもｎ側電極を形成し、両端をへき開して素子が完
成する。へき開によりレーザ領域の長さを５００μｍ
に、変調器領域の長さを２００μｍにした。
【００５６】この様な素子の発振しきい値電流は１５ｍ
Ａであった。また、変調器側からの最大ＣＷ（コンティ
ニュアス・ウェーブ）光出力は、５０ｍＷであった。発
振波長は１．５１μｍであり、変調領域に−１．５Ｖを
印加したときの消光比は２０ｄＢであった。また、発光
部と変調部を同一の基板上に集積したので、消光特性か
ら見積もった結合効率は、９８％と極めて高い値が得ら
れた。領域間の分離抵抗は１０ＫΩであった。−１．５
Ｖを印加した際の消光比は、無作為に選んだ２０個の素
子のすべてにおいて、１８ｄＢ以上が得られた。
Ａであった。また、変調器側からの最大ＣＷ（コンティ
ニュアス・ウェーブ）光出力は、５０ｍＷであった。発
振波長は１．５１μｍであり、変調領域に−１．５Ｖを
印加したときの消光比は２０ｄＢであった。また、発光
部と変調部を同一の基板上に集積したので、消光特性か
ら見積もった結合効率は、９８％と極めて高い値が得ら
れた。領域間の分離抵抗は１０ＫΩであった。−１．５
Ｖを印加した際の消光比は、無作為に選んだ２０個の素
子のすべてにおいて、１８ｄＢ以上が得られた。
【００５７】次に、ｐドーピング材料としてビスエチル
シクロペンタジエニルマグネシウムを用いた階段型ＡＰ
Ｄについて説明する。
シクロペンタジエニルマグネシウムを用いた階段型ＡＰ
Ｄについて説明する。
【００５８】図１６は、ｐドーピング材料としてビスエ
チルシクロペンタジエニルマグネシウムを用いた場合に
おける階段型ＡＰＤの層構造と素子内での電界強度分布
を表わしたものである。ＩｎＰ基板１３１上に、ｎ層１
３２、組成傾斜ＭＱＷ増倍層１３３、ｐ+ 電界緩和層１
３４、ｐ- 光吸収層１３５、ｐ+ コンタクト層１３６が
積層されている。ｐ+ コンタクト層１３６の上面および
基板１３１の裏面にはそれぞれ図示しない電極が設けら
る。ｐ領域はビスエチルシクロペンタジエニルマグネシ
ウムをドーピング材料として用いている。またｎ領域は
Ｓｉドープによって作製されている。電界緩和層１３３
は、ｐ+ ＩｎＰにより形成されている。
チルシクロペンタジエニルマグネシウムを用いた場合に
おける階段型ＡＰＤの層構造と素子内での電界強度分布
を表わしたものである。ＩｎＰ基板１３１上に、ｎ層１
３２、組成傾斜ＭＱＷ増倍層１３３、ｐ+ 電界緩和層１
３４、ｐ- 光吸収層１３５、ｐ+ コンタクト層１３６が
積層されている。ｐ+ コンタクト層１３６の上面および
基板１３１の裏面にはそれぞれ図示しない電極が設けら
る。ｐ領域はビスエチルシクロペンタジエニルマグネシ
ウムをドーピング材料として用いている。またｎ領域は
Ｓｉドープによって作製されている。電界緩和層１３３
は、ｐ+ ＩｎＰにより形成されている。
【００５９】このＡＰＤでは、ｐドーピング材料として
ビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウム（（Ｃ5
Ｈ4 Ｃ2 Ｈ5 ）2 Ｍｇ）を用いているので固層拡散が少
なく、電界緩和層１３４の両側にｎ- −ＩｎＰおよびｐ
+ −ＩｎＰから成るスペーサ層を設ける必要がない。こ
のため、ＭＱＷ増倍層１３３に印加される電界が強くな
るので、動作電圧の低減および高周波特性の改善が図ら
れる。また、電界緩和層が薄膜化されるので、増倍汚染
が緩和され、素子全体としてイオン化率も増大し、雑音
特性の改善を図ることができる。このような素子の構造
は超格子ＡＰＤにおいても適応される。
ビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウム（（Ｃ5
Ｈ4 Ｃ2 Ｈ5 ）2 Ｍｇ）を用いているので固層拡散が少
なく、電界緩和層１３４の両側にｎ- −ＩｎＰおよびｐ
+ −ＩｎＰから成るスペーサ層を設ける必要がない。こ
のため、ＭＱＷ増倍層１３３に印加される電界が強くな
るので、動作電圧の低減および高周波特性の改善が図ら
れる。また、電界緩和層が薄膜化されるので、増倍汚染
が緩和され、素子全体としてイオン化率も増大し、雑音
特性の改善を図ることができる。このような素子の構造
は超格子ＡＰＤにおいても適応される。
【００６０】図１７は、階段型ＡＰＤの構成を表わした
ものである。この図は、素子の断面を表わしている。ま
ず、ｎタイプＩｎＰ（１００）基板１４１上に、ｎ型Ｉ
ｎＰバッファ層１４２（キャリア濃度６×１０17ｃ
ｍ-3）を０．２μｍ成長させる。次に、ｎ型ＩｎＡｌＡ
ｓ層１４３（キャリア濃度６×１０17ｃｍ-3）を０．３
μｍ形成する。その上にｎ- 型ＩｎＡｌＡｓ−ＩｎＧａ
Ａｓ組成傾斜ＭＱＷ層１４４（キャリア濃度１×１０15
ｃｍ-3）、ｐ+ 型ＩｎＰ電界緩和層１４５（キャリア濃
度１×１０18ｃｍ-3）を３５ｎｍ積層する。さらにｐ-
型ＩｎＧａＡｓ光吸収層１４６（キャリア濃度１×１０
16ｃｍ-3）を１μｍ、ｐ+ 型ＩｎＡｌＧａＡｓ層１４７
（波長１．０６μｍ、キャリア濃度１×１０18ｃｍ-3）
を０．２μｍ、ｐ+ 型ＩｎＧａＡｓ層１４８（キャリア
濃度３×１０18ｃｍ-3）を０．１μｍ積層する。
ものである。この図は、素子の断面を表わしている。ま
ず、ｎタイプＩｎＰ（１００）基板１４１上に、ｎ型Ｉ
ｎＰバッファ層１４２（キャリア濃度６×１０17ｃ
ｍ-3）を０．２μｍ成長させる。次に、ｎ型ＩｎＡｌＡ
ｓ層１４３（キャリア濃度６×１０17ｃｍ-3）を０．３
μｍ形成する。その上にｎ- 型ＩｎＡｌＡｓ−ＩｎＧａ
Ａｓ組成傾斜ＭＱＷ層１４４（キャリア濃度１×１０15
ｃｍ-3）、ｐ+ 型ＩｎＰ電界緩和層１４５（キャリア濃
度１×１０18ｃｍ-3）を３５ｎｍ積層する。さらにｐ-
型ＩｎＧａＡｓ光吸収層１４６（キャリア濃度１×１０
16ｃｍ-3）を１μｍ、ｐ+ 型ＩｎＡｌＧａＡｓ層１４７
（波長１．０６μｍ、キャリア濃度１×１０18ｃｍ-3）
を０．２μｍ、ｐ+ 型ＩｎＧａＡｓ層１４８（キャリア
濃度３×１０18ｃｍ-3）を０．１μｍ積層する。
【００６１】組成傾斜ＭＱＷ層１４４は、１周期膜厚２
０μｍの組成傾斜層を１０周期積層した構造である。そ
の後、表面に直径８０ミクロンの円形のＳｉＮｘ膜１４
９を堆積し、膜の形成されない部分をウェットエッチン
グによりＩｎＰ基板１４１までエッチングにより除去す
る。その後、エッチングした端面をポリイミド１５１で
保護し、メサ構造を形成する。この成長においてｐ領域
はすべてビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウム
をｐドーピング材料として用いる。最後に、素子上部に
電極１５２を、また基板１４１の裏面に電極１５３を形
成して素子として完成させる。
０μｍの組成傾斜層を１０周期積層した構造である。そ
の後、表面に直径８０ミクロンの円形のＳｉＮｘ膜１４
９を堆積し、膜の形成されない部分をウェットエッチン
グによりＩｎＰ基板１４１までエッチングにより除去す
る。その後、エッチングした端面をポリイミド１５１で
保護し、メサ構造を形成する。この成長においてｐ領域
はすべてビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウム
をｐドーピング材料として用いる。最後に、素子上部に
電極１５２を、また基板１４１の裏面に電極１５３を形
成して素子として完成させる。
【００６２】図１７に示した階段型ＡＰＤでは、ｐドー
ピング材料としてビスエチルシクロペンタジエニルマグ
ネシウムを用いているので固層拡散が少なく、図２２に
示した従来の階段型ＡＰＤのように電界緩和層の両側に
スペーサ層を設けなくてもよい。また、電界緩和層の薄
膜化が可能になる。これらにより、高周波特性が改善さ
れるとともに素子全体のイオン化率も増大し、最大帯域
１８ＧＨｚ、素子全体のイオン化率８を達成することが
できた。従来の構造の階段型ＡＰＤのイオン化率が約３
程度であったので、大幅に向上したことになる。
ピング材料としてビスエチルシクロペンタジエニルマグ
ネシウムを用いているので固層拡散が少なく、図２２に
示した従来の階段型ＡＰＤのように電界緩和層の両側に
スペーサ層を設けなくてもよい。また、電界緩和層の薄
膜化が可能になる。これらにより、高周波特性が改善さ
れるとともに素子全体のイオン化率も増大し、最大帯域
１８ＧＨｚ、素子全体のイオン化率８を達成することが
できた。従来の構造の階段型ＡＰＤのイオン化率が約３
程度であったので、大幅に向上したことになる。
【００６３】
【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
によれば、ｐドーピング材料としてビスエチルシクロペ
ンタジエニルマグネシウムを用いてたので、固層拡散の
程度が大幅に低減されスペーサ層を省略することができ
る。また、メモリー効果がほとんど現れないので、所望
のドーピングプロファイルを有する光半導体素子を有機
金属気相成長法によって作製することができる。
によれば、ｐドーピング材料としてビスエチルシクロペ
ンタジエニルマグネシウムを用いてたので、固層拡散の
程度が大幅に低減されスペーサ層を省略することができ
る。また、メモリー効果がほとんど現れないので、所望
のドーピングプロファイルを有する光半導体素子を有機
金属気相成長法によって作製することができる。
【００６４】また請求項２記載の発明によれば、半導体
レーザのｐドーピング領域をビスエチルシクロペンタジ
エニルマグネシウムをドーピング材料とするマグネシウ
ムドーピングにより形成している。これより、固層拡散
による汚染を防止するためにスペーサ層を設ける必要な
くなり、温度特性の改善や飽和出力の増大を図ることが
できる。
レーザのｐドーピング領域をビスエチルシクロペンタジ
エニルマグネシウムをドーピング材料とするマグネシウ
ムドーピングにより形成している。これより、固層拡散
による汚染を防止するためにスペーサ層を設ける必要な
くなり、温度特性の改善や飽和出力の増大を図ることが
できる。
【００６５】さらに請求項３記載の発明によれば、電界
吸収型光変調器のｐドーピング領域をビスエチルシクロ
ペンタジエニルマグネシウムをドーピング材料とするマ
グネシウムドーピングにより形成している。これより、
固層拡散による汚染を防止するためにスペーサ層を設け
る必要なくなり、印加電圧をすべて活性層にかけること
ができ、動作電圧の低減や消光比の改善を図ることがで
きる。
吸収型光変調器のｐドーピング領域をビスエチルシクロ
ペンタジエニルマグネシウムをドーピング材料とするマ
グネシウムドーピングにより形成している。これより、
固層拡散による汚染を防止するためにスペーサ層を設け
る必要なくなり、印加電圧をすべて活性層にかけること
ができ、動作電圧の低減や消光比の改善を図ることがで
きる。
【００６６】また請求項４記載の発明によれば、ＡＰＤ
のｐドーピング領域をビスエチルシクロペンタジエニル
マグネシウムをドーピング材料とするマグネシウムドー
ピングにより形成している。これより、固層拡散による
汚染を防止するためにスペーサ層を設ける必要なくな
り、印加電圧をすべて活性層にかけることができ、動作
電圧の低減やイオン化率の向上を図ることができる。
のｐドーピング領域をビスエチルシクロペンタジエニル
マグネシウムをドーピング材料とするマグネシウムドー
ピングにより形成している。これより、固層拡散による
汚染を防止するためにスペーサ層を設ける必要なくな
り、印加電圧をすべて活性層にかけることができ、動作
電圧の低減やイオン化率の向上を図ることができる。
【００６７】さらに請求項５記載の発明によれば、複数
の光半導体素子を同一基板上に集積している。これによ
り、素子間の結合効率を高くすることができる。
の光半導体素子を同一基板上に集積している。これによ
り、素子間の結合効率を高くすることができる。
【００６８】また請求項６記載の発明によれば、誘電体
薄膜によって成長を行うべき領域を選択したので、同一
基板上に２以上の光半導体素子を有機金属気相成長法に
よって容易に集積することができる。
薄膜によって成長を行うべき領域を選択したので、同一
基板上に２以上の光半導体素子を有機金属気相成長法に
よって容易に集積することができる。
【図１】本発明に係わるビスエチルシクロペンタジエニ
ルマグネシウムをｐドーピング材料として用いた場合に
おけるドーピングプロファイルの一例を表わした特性図
である。
ルマグネシウムをｐドーピング材料として用いた場合に
おけるドーピングプロファイルの一例を表わした特性図
である。
【図２】ビスシクロペンタジエニルマグネシウムをドー
ピング材料とした場合のドーピングプロファイルを表わ
した特性図である。
ピング材料とした場合のドーピングプロファイルを表わ
した特性図である。
【図３】ジエチルジンクをドーピング材料とした場合の
ドーピングプロファイルを表わした特性図である。
ドーピングプロファイルを表わした特性図である。
【図４】ビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウム
をｐドーピング材料として有機金属気相成長法によって
作製される半導体レーザの層構造を表わした説明図であ
る。
をｐドーピング材料として有機金属気相成長法によって
作製される半導体レーザの層構造を表わした説明図であ
る。
【図５】図４に示した半導体レーザのＭＱＷ活性層にお
けるバンドダイヤグラムを表わした説明図である。
けるバンドダイヤグラムを表わした説明図である。
【図６】ビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウム
をｐドーピング材料として用いた埋め込み型半導体レー
ザの断面を表わした断面図である。
をｐドーピング材料として用いた埋め込み型半導体レー
ザの断面を表わした断面図である。
【図７】ビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウム
をｐドーピング材料として用いた光変調器の層構造を表
わした説明図である。
をｐドーピング材料として用いた光変調器の層構造を表
わした説明図である。
【図８】図７に示した光変調器の活性層のバンドダイヤ
グラムを表わした説明図である。
グラムを表わした説明図である。
【図９】ビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウム
をｐドーピング材料として用いて有機金属気相成長法に
より形成された電界吸収型光変調器の構成を表わした斜
視図である。
をｐドーピング材料として用いて有機金属気相成長法に
より形成された電界吸収型光変調器の構成を表わした斜
視図である。
【図１０】ＤＦＢ半導体レーザの製造工程を表わした説
明図である。
明図である。
【図１１】図１０に続くＤＦＢ半導体レーザの製造工程
を表わした説明図である。
を表わした説明図である。
【図１２】図１１に続くＤＦＢ半導体レーザの製造工程
を表わした説明図である。
を表わした説明図である。
【図１３】図１２に続くＤＦＢ半導体レーザの製造工程
を表わした説明図である。
を表わした説明図である。
【図１４】図１３に続くＤＦＢ半導体レーザの製造工程
を表わした説明図である。
を表わした説明図である。
【図１５】図１４に続くＤＦＢ半導体レーザの製造工程
を表わした説明図である。
を表わした説明図である。
【図１６】ｐドーピング材料としてビスエチルシクロペ
ンタジエニルマグネシウムを用いた場合における階段型
ＡＰＤの層構造と素子内での電界強度分布を表わした説
明図である。
ンタジエニルマグネシウムを用いた場合における階段型
ＡＰＤの層構造と素子内での電界強度分布を表わした説
明図である。
【図１７】ｐドーピング材料としてビスエチルシクロペ
ンタジエニルマグネシウムを用いた場合における階段型
ＡＰＤの断面を表わした断面図である。
ンタジエニルマグネシウムを用いた場合における階段型
ＡＰＤの断面を表わした断面図である。
【図１８】従来から使用されているＭＱＷ構造の半導体
レーザの層構造を表わした説明図である。
レーザの層構造を表わした説明図である。
【図１９】図１４に示したＭＱＷ半導体レーザの活性層
におけるバンドダイヤグラムを表わした説明図である。
におけるバンドダイヤグラムを表わした説明図である。
【図２０】従来から使用されている光変調器の層構造を
表わした説明図である。
表わした説明図である。
【図２１】図１６に示した光変調器の活性層におけるバ
ンドダイヤグラムを表わした説明図である。
ンドダイヤグラムを表わした説明図である。
【図２２】階段型アバランシェフォトダイオードの層構
造および素子内での電界強度分布を表わした説明図であ
る。
造および素子内での電界強度分布を表わした説明図であ
る。
１１、４１、６１、８１、１０１、１３１、１４１ Ｉ
ｎＰ基板 １２、６２、１３２ ｎ領域 １３、４４、６３、８３、１２２、１３３、１４４ Ｍ
ＱＷ活性層 １４、６４ ｐ領域 ４２、８２、１２１ ｎ型ＩｎＰクラッド層 ４３ ｎ型ＩｎＡｌＧａＡｓクラッド層 ４５ ｐ型ＩｎＡｌＡｓクラッド層 ４６ ｐ型ＩｎＰ層 ４７ ｐ+ 型ＩｎＧａＡｓ層 ４８、５１ ｐ型埋め込み層 ４９ ｎ型埋め込み層 ５２、５３、８６、８７、１５２、１５３ 電極 ８４、１２３、１２５ ｐ型ＩｎＰクラッド層 ８５ ｐ+ 型ＩｎＧａＡｓコンタクト層 ８８ 入射光 ８９ 出射光 １０２ レーザ領域 １０４ グレーティング １０５ 変調器領域 １０６ ｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層 １０７ ｎ型ＩｎＰスペーサ層 １０８、１０９ ＳｉＯ2 膜 １１４ 遷移領域 １２４ 導波領域 １２６ ｐ+ 型ＩｎＧａＡｓキャップ層 １３４ ｐ+ 電界緩和層 １３５ ｐ- 光吸収層 １３６ ｐ+ コンタクト層 １４２ ｎ型ＩｎＰバッファ層 １４３ ｎ型ＩｎＡｌＡｓ層 １４５ ｐ+ 型ＩｎＰ電界緩和層 １４６ ｐ- 型ＩｎＧａＡｓ光吸収層 １４７ ｐ+ 型ＩｎＡｌＧａＡｓ層 １４８ ｐ+ 型ＩｎＧａＡｓ層 １４９ ＳｉＮｘ膜 １５１ ポリイミド膜
ｎＰ基板 １２、６２、１３２ ｎ領域 １３、４４、６３、８３、１２２、１３３、１４４ Ｍ
ＱＷ活性層 １４、６４ ｐ領域 ４２、８２、１２１ ｎ型ＩｎＰクラッド層 ４３ ｎ型ＩｎＡｌＧａＡｓクラッド層 ４５ ｐ型ＩｎＡｌＡｓクラッド層 ４６ ｐ型ＩｎＰ層 ４７ ｐ+ 型ＩｎＧａＡｓ層 ４８、５１ ｐ型埋め込み層 ４９ ｎ型埋め込み層 ５２、５３、８６、８７、１５２、１５３ 電極 ８４、１２３、１２５ ｐ型ＩｎＰクラッド層 ８５ ｐ+ 型ＩｎＧａＡｓコンタクト層 ８８ 入射光 ８９ 出射光 １０２ レーザ領域 １０４ グレーティング １０５ 変調器領域 １０６ ｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層 １０７ ｎ型ＩｎＰスペーサ層 １０８、１０９ ＳｉＯ2 膜 １１４ 遷移領域 １２４ 導波領域 １２６ ｐ+ 型ＩｎＧａＡｓキャップ層 １３４ ｐ+ 電界緩和層 １３５ ｐ- 光吸収層 １３６ ｐ+ コンタクト層 １４２ ｎ型ＩｎＰバッファ層 １４３ ｎ型ＩｎＡｌＡｓ層 １４５ ｐ+ 型ＩｎＰ電界緩和層 １４６ ｐ- 型ＩｎＧａＡｓ光吸収層 １４７ ｐ+ 型ＩｎＡｌＧａＡｓ層 １４８ ｐ+ 型ＩｎＧａＡｓ層 １４９ ＳｉＮｘ膜 １５１ ポリイミド膜
Claims (6)
- 【請求項１】 有機金属気相成長法によって作製され、
そのｐドーピング領域がビスエチルシクロペンタジエニ
ルマグネシウム（（Ｃ5 Ｈ4 Ｃ2 Ｈ5 ）2 Ｍｇ）をドー
ピング材料とするマグネシウムドーピングによって形成
されていることを特徴とする３−５族光半導体素子。 - 【請求項２】 前記３−５族光半導体素子が、半導体レ
ーザであることを特徴とする請求項１記載の３−５族光
半導体素子。 - 【請求項３】 前記３−５族光半導体素子が、電界吸収
型光変調器であることを特徴とする請求項１記載の３−
５族光半導体素子。 - 【請求項４】 前記３−５族光半導体素子が、アバラン
シェフォトダイオードであることを特徴とする請求項１
記載の３−５族光半導体素子。 - 【請求項５】 有機金属気相成長法によって作製され、
そのｐドーピング領域がビスエチルシクロペンタジエニ
ルマグネシウム（（Ｃ5 Ｈ4 Ｃ2 Ｈ5 ）2 Ｍｇ）をドー
ピング材料とするマグネシウムドーピングによって形成
される３−５族光半導体素子が同一基板上に複数集積さ
れていることを特徴とする３−５族光半導体集積素子。 - 【請求項６】 前記複数の３−５族光半導体素子は、半
導体基板上の光導波路形成領域の両側の所定領域に設け
た誘電体薄膜ストライプを用いた選択成長を行うことに
より同一の半導体基板上に形成されることを特徴とする
請求項５記載の３−５族光半導体集積素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27548695A JPH09116233A (ja) | 1995-10-24 | 1995-10-24 | ３−５族光半導体素子および３−５族光半導体集積素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27548695A JPH09116233A (ja) | 1995-10-24 | 1995-10-24 | ３−５族光半導体素子および３−５族光半導体集積素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09116233A true JPH09116233A (ja) | 1997-05-02 |
Family
ID=17556197
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27548695A Pending JPH09116233A (ja) | 1995-10-24 | 1995-10-24 | ３−５族光半導体素子および３−５族光半導体集積素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09116233A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6734519B1 (en) | 2002-10-21 | 2004-05-11 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Waveguide photodiode |
| JP2015153973A (ja) * | 2014-02-18 | 2015-08-24 | 日本オクラロ株式会社 | 半導体光素子及び半導体光素子の製造方法 |
| JP2015175901A (ja) * | 2014-03-13 | 2015-10-05 | 日本オクラロ株式会社 | 電界吸収型変調器、光モジュール、及び電界吸収型変調器の製造方法 |
| JP2018137472A (ja) * | 2018-04-12 | 2018-08-30 | 日本オクラロ株式会社 | 半導体光素子及び半導体光素子の製造方法 |
-
1995
- 1995-10-24 JP JP27548695A patent/JPH09116233A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6734519B1 (en) | 2002-10-21 | 2004-05-11 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Waveguide photodiode |
| JP2015153973A (ja) * | 2014-02-18 | 2015-08-24 | 日本オクラロ株式会社 | 半導体光素子及び半導体光素子の製造方法 |
| US9780529B2 (en) | 2014-02-18 | 2017-10-03 | Oclaro Japan, Inc. | Semiconductor optical device and manufacturing method thereof |
| JP2015175901A (ja) * | 2014-03-13 | 2015-10-05 | 日本オクラロ株式会社 | 電界吸収型変調器、光モジュール、及び電界吸収型変調器の製造方法 |
| JP2018137472A (ja) * | 2018-04-12 | 2018-08-30 | 日本オクラロ株式会社 | 半導体光素子及び半導体光素子の製造方法 |
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