JPH0964459A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH0964459A JPH0964459A JP22080695A JP22080695A JPH0964459A JP H0964459 A JPH0964459 A JP H0964459A JP 22080695 A JP22080695 A JP 22080695A JP 22080695 A JP22080695 A JP 22080695A JP H0964459 A JPH0964459 A JP H0964459A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ドーパントの熱拡散を抑制した高品質の半導
体装置を得る。 【解決手段】 InP基板1に設けられて電流が狭窄す
るための電流狭窄手段を構成しているMQW吸収層7と
電流阻止層2、3及び4とが設けられ、また、その電流
狭窄手段上に設けられた、BeをドープしたInPクラ
ッド層11と、InPクラッド層11上に設けられ、Z
n及びBeをドープしたInGaAsコンタクト層12
とを備えた半導体装置である。
体装置を得る。 【解決手段】 InP基板1に設けられて電流が狭窄す
るための電流狭窄手段を構成しているMQW吸収層7と
電流阻止層2、3及び4とが設けられ、また、その電流
狭窄手段上に設けられた、BeをドープしたInPクラ
ッド層11と、InPクラッド層11上に設けられ、Z
n及びBeをドープしたInGaAsコンタクト層12
とを備えた半導体装置である。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は半導体装置に関
し、特に、光伝送システム等で光源として用いられる半
導体レーザを有する半導体装置に関するものである。
し、特に、光伝送システム等で光源として用いられる半
導体レーザを有する半導体装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】光伝送システムの開発が進められ、その
光源として半導体レーザダイオード等が用いられてい
る。その中で、電界吸収型(Electro-absorption:以
下、EAとする。)光変調器と分布帰環型レーザダイオ
ード(Distributed Feed-back Laser Diode:以下、D
FB−LDとする。)とを集積した半導体装置が次世代
の幹線系光伝送システムのキーデバイスとして注目され
つつあり、近年、それらの実用化を目指した研究が活発
に行われるようになった。また、そのような半導体レー
ザにおいて、基板上に延びている活性層をクラッド層で
覆い、低いしきい値電流で高い発光効率が得られる埋め
込み型構造が一般に知られている。また、特に、10G
b/s伝送用のデバイスにおいては、変調器の容量低減
のために、Fe(鉄)をドープしたInP等の半絶縁性
層とn型InPホールトラップ層とからなる電流狭窄構
造が用いられている。
光源として半導体レーザダイオード等が用いられてい
る。その中で、電界吸収型(Electro-absorption:以
下、EAとする。)光変調器と分布帰環型レーザダイオ
ード(Distributed Feed-back Laser Diode:以下、D
FB−LDとする。)とを集積した半導体装置が次世代
の幹線系光伝送システムのキーデバイスとして注目され
つつあり、近年、それらの実用化を目指した研究が活発
に行われるようになった。また、そのような半導体レー
ザにおいて、基板上に延びている活性層をクラッド層で
覆い、低いしきい値電流で高い発光効率が得られる埋め
込み型構造が一般に知られている。また、特に、10G
b/s伝送用のデバイスにおいては、変調器の容量低減
のために、Fe(鉄)をドープしたInP等の半絶縁性
層とn型InPホールトラップ層とからなる電流狭窄構
造が用いられている。
【0003】図6(a)は、例えば1995年電子情報
通信学会総合大会講演論文集(346頁)に示された、
変調器とDFB−LDとを集積した従来の半導体装置の
構造を示す斜視図である。また、図6(b)は、図6
(a)の1点鎖線Bで囲まれている部分の部分拡大断面
図で、図6(a)の従来の半導体装置に用いられている
ヘテロ接合構造を示したものである。図6において、1
はS(硫黄)をドープしたn型InP基板、2及び4は
Fe(鉄)をドープしたInP等の半絶縁性(Semi-Ins
ulating:S.I.)層、3はSをドープしたn型InP
ホールトラップ層、5はZn(亜鉛)をドープしたp型
InPクラッド層(キャリア濃度7±2×1017c
m-3)、6はZn(亜鉛)をドープしたp型InGaA
sコンタクト層(キャリア濃度1×1019cm-3以
上)、7はn型InP基板1上に設けられたInGaA
sP/InGaAs多重量子井戸(Multiple Quantum W
ell:MQW)吸収層(12ウエル)(以下、MQW吸
収層とする。)、8は同じくn型InP基板1上にMQ
W吸収層7と一体に設けられたInGaAsP/InG
aAs多重量子井戸活性層(以下、MQW活性層とす
る)、9は単一波長レーザダイオードで例えばDFB−
LDであり、10はEA光変調器等のEA外部変調噐で
ある。
通信学会総合大会講演論文集(346頁)に示された、
変調器とDFB−LDとを集積した従来の半導体装置の
構造を示す斜視図である。また、図6(b)は、図6
(a)の1点鎖線Bで囲まれている部分の部分拡大断面
図で、図6(a)の従来の半導体装置に用いられている
ヘテロ接合構造を示したものである。図6において、1
はS(硫黄)をドープしたn型InP基板、2及び4は
Fe(鉄)をドープしたInP等の半絶縁性(Semi-Ins
ulating:S.I.)層、3はSをドープしたn型InP
ホールトラップ層、5はZn(亜鉛)をドープしたp型
InPクラッド層(キャリア濃度7±2×1017c
m-3)、6はZn(亜鉛)をドープしたp型InGaA
sコンタクト層(キャリア濃度1×1019cm-3以
上)、7はn型InP基板1上に設けられたInGaA
sP/InGaAs多重量子井戸(Multiple Quantum W
ell:MQW)吸収層(12ウエル)(以下、MQW吸
収層とする。)、8は同じくn型InP基板1上にMQ
W吸収層7と一体に設けられたInGaAsP/InG
aAs多重量子井戸活性層(以下、MQW活性層とす
る)、9は単一波長レーザダイオードで例えばDFB−
LDであり、10はEA光変調器等のEA外部変調噐で
ある。
【0004】このようなDFB−LD9においては、レ
ーザ発光はMQW活性層8で行われるが、上述の半絶縁
性層2及び4とn型InPホールトラップ層3とが電流
阻止層として作用するため、注入電流がMQW活性層8
及びMQW吸収層7に集中(電流狭窄)して、それらの
電流阻止層2、3及び4には電流が流れないため、低い
しきい値電流で高い発光効率が得られる。なお、ここ
で、MQW活性層8、MQW吸収層7、半絶縁性層2及
び4、およびn型InPホールトラップ層3は、n型I
nP基板1上に設けられて、電流を狭窄するための電流
狭窄手段を構成している。
ーザ発光はMQW活性層8で行われるが、上述の半絶縁
性層2及び4とn型InPホールトラップ層3とが電流
阻止層として作用するため、注入電流がMQW活性層8
及びMQW吸収層7に集中(電流狭窄)して、それらの
電流阻止層2、3及び4には電流が流れないため、低い
しきい値電流で高い発光効率が得られる。なお、ここ
で、MQW活性層8、MQW吸収層7、半絶縁性層2及
び4、およびn型InPホールトラップ層3は、n型I
nP基板1上に設けられて、電流を狭窄するための電流
狭窄手段を構成している。
【0005】また、従来のDFB−LD9の活性層およ
びEA外部変調器10の吸収層は、それぞれ、MQW活
性層8及びMQW吸収層7であり、変調器長は100μ
mである。この従来の半導体装置においては、EA外部
変調器10とDFB−LD9との間の電気的アイソレー
ションの改善のために、電流狭窄構造を上述したような
p/S.I./n/S.I./n構造から構成している。こ
のような構造にすることは、p型InPクラッド層5と
n型InPホールトラップ層3との間の容量Cを低減さ
せて、EA外部変調器10に印加した信号がn型InP
ホールトラップ層3を介してDFB−LD9側に漏洩す
るのを抑えることを意図したものである。
びEA外部変調器10の吸収層は、それぞれ、MQW活
性層8及びMQW吸収層7であり、変調器長は100μ
mである。この従来の半導体装置においては、EA外部
変調器10とDFB−LD9との間の電気的アイソレー
ションの改善のために、電流狭窄構造を上述したような
p/S.I./n/S.I./n構造から構成している。こ
のような構造にすることは、p型InPクラッド層5と
n型InPホールトラップ層3との間の容量Cを低減さ
せて、EA外部変調器10に印加した信号がn型InP
ホールトラップ層3を介してDFB−LD9側に漏洩す
るのを抑えることを意図したものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】図6の構造が理想通り
得られれば、良好なデバイス特性を得ることができるは
ずであるが、しかしながら、実際には、p型ドーパント
であるZnが、エピタキシャル成長中に、ドープを行っ
たp型InPクラッド層5やp型InGaAsコンタク
ト層6から、ドープを行わないMQW活性層8まで熱的
に拡散してしまい、所望の特性が得られず、場合によっ
ては、EA外部変調器10に印加した信号がn型InP
ホールトラップ層3を介してDFB−LD9側に漏洩し
てしまう可能性があり、さらに、ドーピング濃度も拡散
した分だけ減ってしまい所望の濃度が得られないという
問題点があった。
得られれば、良好なデバイス特性を得ることができるは
ずであるが、しかしながら、実際には、p型ドーパント
であるZnが、エピタキシャル成長中に、ドープを行っ
たp型InPクラッド層5やp型InGaAsコンタク
ト層6から、ドープを行わないMQW活性層8まで熱的
に拡散してしまい、所望の特性が得られず、場合によっ
ては、EA外部変調器10に印加した信号がn型InP
ホールトラップ層3を介してDFB−LD9側に漏洩し
てしまう可能性があり、さらに、ドーピング濃度も拡散
した分だけ減ってしまい所望の濃度が得られないという
問題点があった。
【0007】図7は、図6の半導体装置におけるMQW
吸収層7中の不純物濃度と消光比との関係を示したグラ
フである。図7に示すように、MQW吸収層7にZn等
の不純物が侵入して不純物の濃度が増加すると、重要な
デバイス特性の一つである消光比が低下してしまうとい
う計算結果が出ている。また、図8は、実際にZnの拡
散の様子を二次イオン質量分析法(Secondary Ion Mass
Spectroscopy:SIMS)によって調べた結果を示し
たものである。図8に示されるように、ドーパントであ
るZnが、ドープを行ったp型InPクラッド層5やp
型InGaAsコンタクト層6から、ドープを行わない
MQW吸収層7やMQW活性層8にまで熱的に拡散して
しまうことがわかる。
吸収層7中の不純物濃度と消光比との関係を示したグラ
フである。図7に示すように、MQW吸収層7にZn等
の不純物が侵入して不純物の濃度が増加すると、重要な
デバイス特性の一つである消光比が低下してしまうとい
う計算結果が出ている。また、図8は、実際にZnの拡
散の様子を二次イオン質量分析法(Secondary Ion Mass
Spectroscopy:SIMS)によって調べた結果を示し
たものである。図8に示されるように、ドーパントであ
るZnが、ドープを行ったp型InPクラッド層5やp
型InGaAsコンタクト層6から、ドープを行わない
MQW吸収層7やMQW活性層8にまで熱的に拡散して
しまうことがわかる。
【0008】また、例えば特開昭61−139082号
公報や特開平7−86683号公報に記載されている様
に、Znの代わりにBe(ベリリウム)をドーパントと
して用いる方法も考えられるが、この場合は、後述する
独自の実験結果により、本発明に係るような半導体装置
においては所望のドーピング濃度や良好な鏡面を得るこ
とが困難であり、所望の特性を得ることができないこと
が分かったため、すなわち、ZnやBeを単にドーピン
グするだけでは、実際には実用化が図れないという問題
点があった。
公報や特開平7−86683号公報に記載されている様
に、Znの代わりにBe(ベリリウム)をドーパントと
して用いる方法も考えられるが、この場合は、後述する
独自の実験結果により、本発明に係るような半導体装置
においては所望のドーピング濃度や良好な鏡面を得るこ
とが困難であり、所望の特性を得ることができないこと
が分かったため、すなわち、ZnやBeを単にドーピン
グするだけでは、実際には実用化が図れないという問題
点があった。
【0009】この発明は、かかる問題点を解決するため
になされたものであり、ドーパントの不要な熱拡散を防
止することができ、消光比等が低下することなく所望の
特性を得ることができるとともに、所望のドーピング濃
度や良好な鏡面を得ることができる、高品質な半導体装
置を得ることを目的とする。
になされたものであり、ドーパントの不要な熱拡散を防
止することができ、消光比等が低下することなく所望の
特性を得ることができるとともに、所望のドーピング濃
度や良好な鏡面を得ることができる、高品質な半導体装
置を得ることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体装
置は、基板と、基板に設けられ、電流が狭窄するための
電流狭窄手段と、電流狭窄手段上に設けられた、Beを
ドープしたInPクラッド層と、InPクラッド層上に
設けられ、Zn及びBeをドープしたInGaAsコン
タクト層と、を備えたものである。
置は、基板と、基板に設けられ、電流が狭窄するための
電流狭窄手段と、電流狭窄手段上に設けられた、Beを
ドープしたInPクラッド層と、InPクラッド層上に
設けられ、Zn及びBeをドープしたInGaAsコン
タクト層と、を備えたものである。
【0011】また、InGaAsコンタクト層は、Zn
及びBeを共にそれぞれ所定の濃度でドープしたInG
aAs層から構成する。
及びBeを共にそれぞれ所定の濃度でドープしたInG
aAs層から構成する。
【0012】また、InGaAsコンタクト層は、Be
をドープしたInGaAs層から構成されて、InPク
ラッド層上に設けられた第一の層と、Znをドープした
InGaAs層から構成されて、その第一の層上に設け
られた第二の層と、を備えている。
をドープしたInGaAs層から構成されて、InPク
ラッド層上に設けられた第一の層と、Znをドープした
InGaAs層から構成されて、その第一の層上に設け
られた第二の層と、を備えている。
【0013】さらに、InGaAsコンタクト層中のB
eの濃度を3×1018cm-3以下にする。
eの濃度を3×1018cm-3以下にする。
【0014】また、第二の層の厚さt(μm)と、第二
の層中のZnの濃度〔Zn〕(cm-3)とが、第一の層中
のBeの濃度(cm-3)を〔Be〕(cm-3)とすると、次
式 〔Zn〕t+〔Be〕(1−t)=1×1015(cm-2) を満たすようにする。
の層中のZnの濃度〔Zn〕(cm-3)とが、第一の層中
のBeの濃度(cm-3)を〔Be〕(cm-3)とすると、次
式 〔Zn〕t+〔Be〕(1−t)=1×1015(cm-2) を満たすようにする。
【0015】
実施の形態1.本発明の半導体装置は、後述する独自に
行った実験結果を基にして、図1に示すようなヘテロ接
合構造を備えるとともに、図6に示すが如くEA外部変
調器10とDFB−LD9とを集積して構成したもので
ある。
行った実験結果を基にして、図1に示すようなヘテロ接
合構造を備えるとともに、図6に示すが如くEA外部変
調器10とDFB−LD9とを集積して構成したもので
ある。
【0016】本発明の半導体装置の構成について説明す
る前に、まずはじめに、その独自に行った実験結果につ
いて説明する。1×1019cm-3程度のZnがドープさ
れているp型InGaAsコンタクト層6からの下層へ
のZn拡散を防ぐために、ドーパントとして、拡散が小
さいと期待されるBeをZnの代わりに用いることを考
え、有機金属気相成長法(Metal-organic Chemical Vap
or Deposition:MOCVD)によるInP系結晶への
ビスメチルシクロペンタジエニルベリリウム(Be(CH3C5
H4)2:Cp2Be)によるBeドーピングの実験を行い、p
型InPクラッド層5の仕様7×1017cm-3とp型In
GaAsコンタクト層6の仕様1×1019cm-3を満たす
かどうかを調べた。その結果、p型InPクラッド層5
については仕様を満たす高品質のものが得られることが
わかったが、一方、p型InGaAsコンタクト層6に
ついては仕様は満たすものの、約4×1018cm-3以上の
ドーピングで白濁してしまい表面状態を悪くすることが
わかった。この時点で単にZnをBeに変更するだけで
はだめなことが理解できた。また、この実験により、B
eはZnをドープした層には拡散するがそれ以外の層に
はほとんど拡散しないことも確認できた。
る前に、まずはじめに、その独自に行った実験結果につ
いて説明する。1×1019cm-3程度のZnがドープさ
れているp型InGaAsコンタクト層6からの下層へ
のZn拡散を防ぐために、ドーパントとして、拡散が小
さいと期待されるBeをZnの代わりに用いることを考
え、有機金属気相成長法(Metal-organic Chemical Vap
or Deposition:MOCVD)によるInP系結晶への
ビスメチルシクロペンタジエニルベリリウム(Be(CH3C5
H4)2:Cp2Be)によるBeドーピングの実験を行い、p
型InPクラッド層5の仕様7×1017cm-3とp型In
GaAsコンタクト層6の仕様1×1019cm-3を満たす
かどうかを調べた。その結果、p型InPクラッド層5
については仕様を満たす高品質のものが得られることが
わかったが、一方、p型InGaAsコンタクト層6に
ついては仕様は満たすものの、約4×1018cm-3以上の
ドーピングで白濁してしまい表面状態を悪くすることが
わかった。この時点で単にZnをBeに変更するだけで
はだめなことが理解できた。また、この実験により、B
eはZnをドープした層には拡散するがそれ以外の層に
はほとんど拡散しないことも確認できた。
【0017】次に、本発明の半導体装置の構成について
説明する。図1に示した本発明の実施の形態において、
図6の従来例と異なる点は、Znをドープしたp型In
Pクラッド層5の代わりにBeをドープしたBeドープ
p型InPクラッド層11を用いたことと、Znをドー
プしたp型InGaAsコンタクト層6の代わりに、Z
nとBeとを共にドープしたp型InGaAsコンタク
ト層12を用いたこととの2点である。他の構造につい
ては、図6の従来例と同じであるため、図6を参照し、
ここではその説明を省略する。
説明する。図1に示した本発明の実施の形態において、
図6の従来例と異なる点は、Znをドープしたp型In
Pクラッド層5の代わりにBeをドープしたBeドープ
p型InPクラッド層11を用いたことと、Znをドー
プしたp型InGaAsコンタクト層6の代わりに、Z
nとBeとを共にドープしたp型InGaAsコンタク
ト層12を用いたこととの2点である。他の構造につい
ては、図6の従来例と同じであるため、図6を参照し、
ここではその説明を省略する。
【0018】この実施の形態においては、BeドープI
nPクラッド層11のキャリア濃度は仕様通りの7×1
017cm-3としている。また、Be及びZnを共にドープ
したInGaAsコンタクト層12のキャリア濃度も仕
様通りの1×1019cm-3とするが、その中味は、Be濃
度が約3×1018cm-3で、Zn濃度が7×1018cm-3と
している。これは、上述した実験結果から、Be濃度が
約4×1018cm-3以上のドーピングでは白濁してしまっ
て表面状態を悪くすることがわかったため、Beの濃度
を、白濁を起こさない最大値である約3×1018cm-3に
抑えるようにして、良好な鏡面を得るようにしたもので
ある。また、拡散を起こすZnの含有量を低減させ、拡
散の少ないBeをできるだけ多く用いるようにしたの
で、ドーパントの熱拡散を防止抑制することができ、ド
ーパントの熱拡散による侵入によって起こる消光比の低
下等を防止することができ、所望の特性を得ることがで
きる。
nPクラッド層11のキャリア濃度は仕様通りの7×1
017cm-3としている。また、Be及びZnを共にドープ
したInGaAsコンタクト層12のキャリア濃度も仕
様通りの1×1019cm-3とするが、その中味は、Be濃
度が約3×1018cm-3で、Zn濃度が7×1018cm-3と
している。これは、上述した実験結果から、Be濃度が
約4×1018cm-3以上のドーピングでは白濁してしまっ
て表面状態を悪くすることがわかったため、Beの濃度
を、白濁を起こさない最大値である約3×1018cm-3に
抑えるようにして、良好な鏡面を得るようにしたもので
ある。また、拡散を起こすZnの含有量を低減させ、拡
散の少ないBeをできるだけ多く用いるようにしたの
で、ドーパントの熱拡散を防止抑制することができ、ド
ーパントの熱拡散による侵入によって起こる消光比の低
下等を防止することができ、所望の特性を得ることがで
きる。
【0019】また、この実施の形態においては、EA外
部変調器10とDFB−LD9との間の電気的アイソレ
ーションの改善のために、図6の従来例と同様に、電流
狭窄構造をp/S.I./n/S.I./n構造から構成す
るようにしたので、p型BeドープInPクラッド層1
1とn型InPホールトラップ層3との間の容量C1を
低減させて、EA外部変調器10に印加した信号がn型
InPホールトラップ層3を介してDFB−LD9側に
漏洩するのを抑えることができ、かつ、図6の従来例と
異なり、上述したように、ドーパントの熱拡散を防止す
ることができるので、所望な良好なデバイス特性を得る
ことができる。
部変調器10とDFB−LD9との間の電気的アイソレ
ーションの改善のために、図6の従来例と同様に、電流
狭窄構造をp/S.I./n/S.I./n構造から構成す
るようにしたので、p型BeドープInPクラッド層1
1とn型InPホールトラップ層3との間の容量C1を
低減させて、EA外部変調器10に印加した信号がn型
InPホールトラップ層3を介してDFB−LD9側に
漏洩するのを抑えることができ、かつ、図6の従来例と
異なり、上述したように、ドーパントの熱拡散を防止す
ることができるので、所望な良好なデバイス特性を得る
ことができる。
【0020】本発明のこの実施の形態によれば、上述し
たような構造にして、BeドープInPクラッド層11
と、ZnとBeとをドープしたInGaAsコンタクト
層12を用いるようにしたので、ドーパントの不要な熱
拡散を防止することができ、ドーパントの熱拡散によっ
て起こる消光比の低下等を防止することができ、所望の
特性を得ることができるとともに、所望のドーピング濃
度や良好な鏡面を得ることができ、高品質を保ったまま
熱拡散を防止することができる高品質な半導体装置を得
ることができる。
たような構造にして、BeドープInPクラッド層11
と、ZnとBeとをドープしたInGaAsコンタクト
層12を用いるようにしたので、ドーパントの不要な熱
拡散を防止することができ、ドーパントの熱拡散によっ
て起こる消光比の低下等を防止することができ、所望の
特性を得ることができるとともに、所望のドーピング濃
度や良好な鏡面を得ることができ、高品質を保ったまま
熱拡散を防止することができる高品質な半導体装置を得
ることができる。
【0021】実施の形態2.本発明の他の実施の形態の
一例を図2に示す。図2に示した実施の形態のヘテロ接
合構造において、図1の実施の形態1との相違点は、B
e及びZnをともにドープした図1のp型InGaAs
コンタクト層12の代わりに、BeをドープしたInG
aAs層から構成されて、BeドープInPクラッド層
11上に設けられたp型InGaAsコンタクト層12
aa(第一の層)と、ZnをドープしたInGaAs層
から構成されて、上記のp型InGaAsコンタクト層
12aa(第一の層)上に設けられたp型InGaAs
コンタクト層12ab(第二の層)との二層から構成さ
れたp型InGaAsコンタクト層12aを用いた点で
ある。他の構造については図1の実施の形態1と同様で
あるためここではその説明を省略する。
一例を図2に示す。図2に示した実施の形態のヘテロ接
合構造において、図1の実施の形態1との相違点は、B
e及びZnをともにドープした図1のp型InGaAs
コンタクト層12の代わりに、BeをドープしたInG
aAs層から構成されて、BeドープInPクラッド層
11上に設けられたp型InGaAsコンタクト層12
aa(第一の層)と、ZnをドープしたInGaAs層
から構成されて、上記のp型InGaAsコンタクト層
12aa(第一の層)上に設けられたp型InGaAs
コンタクト層12ab(第二の層)との二層から構成さ
れたp型InGaAsコンタクト層12aを用いた点で
ある。他の構造については図1の実施の形態1と同様で
あるためここではその説明を省略する。
【0022】このような構成にすると、エピタキシャル
成長中の熱印加によって最上層のZnをドープしたp型
InGaAsコンタクト層12abとその直下のBeを
ドープしたInGaAsコンタクト層12aaとの間で
ZnとBeとの相互拡散が起こる。図3および図4は、
それぞれ、熱拡散前及び熱拡散後の各層におけるZnと
Beの濃度プロファイルを示したものである。図4から
わかるように、Znをドープしたp型InGaAsコン
タクト層12abとBeをドープしたInGaAsコン
タクト層12aaとの間では相互拡散が起こるが、Be
をドープしたInPクラッド層11へは拡散していな
い。このように、BeがZnをドープした層には拡散す
るが、それ以外の層には拡散しないということは、上述
したように、上記の実験結果においても確認されている
通りである。
成長中の熱印加によって最上層のZnをドープしたp型
InGaAsコンタクト層12abとその直下のBeを
ドープしたInGaAsコンタクト層12aaとの間で
ZnとBeとの相互拡散が起こる。図3および図4は、
それぞれ、熱拡散前及び熱拡散後の各層におけるZnと
Beの濃度プロファイルを示したものである。図4から
わかるように、Znをドープしたp型InGaAsコン
タクト層12abとBeをドープしたInGaAsコン
タクト層12aaとの間では相互拡散が起こるが、Be
をドープしたInPクラッド層11へは拡散していな
い。このように、BeがZnをドープした層には拡散す
るが、それ以外の層には拡散しないということは、上述
したように、上記の実験結果においても確認されている
通りである。
【0023】一般に、p型InGaAsコンタクト層は
1μm厚程度が適当であるため、この実施の形態におい
ても、上述の2層12aa及び12abを合わせたp型
InGaAsコンタクト層12a全体の厚さを1μm程
度に形成する。また、p型InGaAsコンタクト層1
2aのキャリア濃度の仕様は上述したように1×1019
(cm-3)であるため、この場合の最低限必要なZn濃度
は、下記の(1)式のように規定することができる。 〔Zn〕t+〔Be〕(1−t)=1×1015(cm-2) ・・・ (1) ここで、〔Zn〕及び〔Be〕はそれぞれZnとBeの
濃度(cm-3)であり、tはZnをドープしたInGaA
sコンタクト層12abの厚さ(μm)である。
1μm厚程度が適当であるため、この実施の形態におい
ても、上述の2層12aa及び12abを合わせたp型
InGaAsコンタクト層12a全体の厚さを1μm程
度に形成する。また、p型InGaAsコンタクト層1
2aのキャリア濃度の仕様は上述したように1×1019
(cm-3)であるため、この場合の最低限必要なZn濃度
は、下記の(1)式のように規定することができる。 〔Zn〕t+〔Be〕(1−t)=1×1015(cm-2) ・・・ (1) ここで、〔Zn〕及び〔Be〕はそれぞれZnとBeの
濃度(cm-3)であり、tはZnをドープしたInGaA
sコンタクト層12abの厚さ(μm)である。
【0024】図5に必要なZn濃度をtに対してプロッ
トしたものを示す。ここで、Be濃度〔Be〕について
は、上述の実験結果から約4×1018cm-3以上のドーピ
ングでは白濁してしまって表面状態を悪くすることがわ
かったため、Beの濃度を白濁を起こさない最大値であ
る〔Be〕=3×1018(cm-3)とする。このとき、例
えば、InGaAsコンタクト層6の厚みtがt=0.
5μmの場合は上記の(1)式よりZn濃度〔Zn〕は
〔Zn〕=1.7×1019cm-3と求められ、また、t=
0.3μmの場合は〔Zn〕=2.6×1019cm-3と求
められる。このように、これらの(1)式から得られる
組合せを用いるようにすれば良い。
トしたものを示す。ここで、Be濃度〔Be〕について
は、上述の実験結果から約4×1018cm-3以上のドーピ
ングでは白濁してしまって表面状態を悪くすることがわ
かったため、Beの濃度を白濁を起こさない最大値であ
る〔Be〕=3×1018(cm-3)とする。このとき、例
えば、InGaAsコンタクト層6の厚みtがt=0.
5μmの場合は上記の(1)式よりZn濃度〔Zn〕は
〔Zn〕=1.7×1019cm-3と求められ、また、t=
0.3μmの場合は〔Zn〕=2.6×1019cm-3と求
められる。このように、これらの(1)式から得られる
組合せを用いるようにすれば良い。
【0025】この実施の形態によれば、図1の実施の形
態1で用いたBe及びZnをともにドープしたp型In
GaAsコンタクト層12の代わりに、Beをドープし
たp型InGaAs層12aaとZnをドープしたp型
InGaAsコンタクト層12abとの二層構造からな
る層を用いるようにしたので、上記の実施の形態1と同
様の効果を得るとともに、最表面にのみZnがある構造
にしたので、ZnドープInGaAsコンタクト層12
abの成長中にのみZnが熱拡散するだけなので、MQ
W活性層8へのZnの拡散を確実に抑制でき、ドーパン
トの熱拡散によって起こる消光比の低下等を防止するこ
とができ、所望の特性を得ることができるとともに、所
望のドーピング濃度や良好な鏡面を得ることができ、高
品質な半導体装置を得ることができる。
態1で用いたBe及びZnをともにドープしたp型In
GaAsコンタクト層12の代わりに、Beをドープし
たp型InGaAs層12aaとZnをドープしたp型
InGaAsコンタクト層12abとの二層構造からな
る層を用いるようにしたので、上記の実施の形態1と同
様の効果を得るとともに、最表面にのみZnがある構造
にしたので、ZnドープInGaAsコンタクト層12
abの成長中にのみZnが熱拡散するだけなので、MQ
W活性層8へのZnの拡散を確実に抑制でき、ドーパン
トの熱拡散によって起こる消光比の低下等を防止するこ
とができ、所望の特性を得ることができるとともに、所
望のドーピング濃度や良好な鏡面を得ることができ、高
品質な半導体装置を得ることができる。
【0026】本発明は、以上説明したように構成されて
いるので、以下に記載されるような効果を奏する。
いるので、以下に記載されるような効果を奏する。
【0027】BeをドープしたInPクラッド層上に、
Zn及びBeをドープしたInGaAsコンタクト層を
設けることにより、拡散の小さいBeの含有量を増やし
て、Znの含有量を低減させたので、ドーパントの不要
な熱拡散を防止することができ、それにより、ドーパン
トの熱拡散によって起こる消光比の低下等を防止するこ
とができて、所望の特性を得ることができるとともに、
高品質を保ったまま熱拡散を防止することができる半導
体装置を得ることができる。
Zn及びBeをドープしたInGaAsコンタクト層を
設けることにより、拡散の小さいBeの含有量を増やし
て、Znの含有量を低減させたので、ドーパントの不要
な熱拡散を防止することができ、それにより、ドーパン
トの熱拡散によって起こる消光比の低下等を防止するこ
とができて、所望の特性を得ることができるとともに、
高品質を保ったまま熱拡散を防止することができる半導
体装置を得ることができる。
【0028】InGaAsコンタクト層をZn及びBe
をそれぞれ所定の濃度においてドープしたInGaAs
層から構成するようにしたので、上記の効果を奏すると
ともに、製造工程も容易である。
をそれぞれ所定の濃度においてドープしたInGaAs
層から構成するようにしたので、上記の効果を奏すると
ともに、製造工程も容易である。
【0029】InGaAsコンタクト層を、Beをドー
プしたInGaAs層から構成されて、InPクラッド
層上に設けられれた第一の層と、ZnをドープしたIn
GaAs層から構成されて、第一の層上に設けられた第
二の層とから構成するようにして、最表面にのみZnが
ある構造にしたので、ZnをドープしたInGaAs層
の成長中にのみZnが熱拡散するだけなので、活性層へ
のZnの拡散を確実に抑制でき、ドーパントの熱拡散に
よって起こる消光比の低下等を防止することができ、所
望の特性を得ることができ、高品質な半導体装置を得る
ことができる。
プしたInGaAs層から構成されて、InPクラッド
層上に設けられれた第一の層と、ZnをドープしたIn
GaAs層から構成されて、第一の層上に設けられた第
二の層とから構成するようにして、最表面にのみZnが
ある構造にしたので、ZnをドープしたInGaAs層
の成長中にのみZnが熱拡散するだけなので、活性層へ
のZnの拡散を確実に抑制でき、ドーパントの熱拡散に
よって起こる消光比の低下等を防止することができ、所
望の特性を得ることができ、高品質な半導体装置を得る
ことができる。
【0030】また、InGaAsコンタクト層中のBe
の濃度を、白濁せずに良好な鏡面が得られる最大の値で
ある3×1018cm-3以下に抑えるようにしたので、良
好な鏡面を得ることができる。
の濃度を、白濁せずに良好な鏡面が得られる最大の値で
ある3×1018cm-3以下に抑えるようにしたので、良
好な鏡面を得ることができる。
【0031】さらに、第二の層の厚さt(μm)と、第
二の層中のZnの濃度〔Zn〕(cm-3)とが、第一の層
中のBeの濃度(cm-3)を〔Be〕(cm-3)とすると、
次式 〔Zn〕t+〔Be〕(1−t)=1×1015(cm-2) を満たすようにしたので、InGaAsコンタクト層の
仕様である、ドーパントの濃度1×1019(cm-3)及び
厚さ1μmを満たしながら、Znの拡散を抑制でき、そ
れにより、ドーパントの熱拡散によって起こる消光比の
低下等を防止することができ、所望の特性を得ることが
でき、高品質な半導体装置を得ることができる。
二の層中のZnの濃度〔Zn〕(cm-3)とが、第一の層
中のBeの濃度(cm-3)を〔Be〕(cm-3)とすると、
次式 〔Zn〕t+〔Be〕(1−t)=1×1015(cm-2) を満たすようにしたので、InGaAsコンタクト層の
仕様である、ドーパントの濃度1×1019(cm-3)及び
厚さ1μmを満たしながら、Znの拡散を抑制でき、そ
れにより、ドーパントの熱拡散によって起こる消光比の
低下等を防止することができ、所望の特性を得ることが
でき、高品質な半導体装置を得ることができる。
【図1】 本発明の実施の形態1による半導体装置のヘ
テロ接合構造を示した部分拡大断面図である。
テロ接合構造を示した部分拡大断面図である。
【図2】 本発明の実施の形態2による半導体装置のヘ
テロ接合構造を示した部分拡大断面図である。
テロ接合構造を示した部分拡大断面図である。
【図3】 図2の構造における熱拡散前のZn及びBe
のプロファイルを示すSIMS測定によるグラフを示し
た図である。
のプロファイルを示すSIMS測定によるグラフを示し
た図である。
【図4】 図2の構造における熱拡散後のZn及びBe
のプロファイルを示すSIMS測定によるグラフを示し
た図である。
のプロファイルを示すSIMS測定によるグラフを示し
た図である。
【図5】 図2の構造におけるZnドープInGaAs
層の厚さと必要なZn濃度との関係を示した図である。
層の厚さと必要なZn濃度との関係を示した図である。
【図6】 従来の半導体装置を示した斜視図及び部分拡
大断面図である。
大断面図である。
【図7】 従来の半導体装置におけるMQW吸収層の消
光比の不純物濃度依存性を示したグラフ図である。
光比の不純物濃度依存性を示したグラフ図である。
【図8】 ZnをドープしたInPクラッド層と、ドー
プしていないMQW吸収層及び活性層とにおける、Zn
の拡散プロファイルを示すSIMS測定によるグラフを
示した図である。
プしていないMQW吸収層及び活性層とにおける、Zn
の拡散プロファイルを示すSIMS測定によるグラフを
示した図である。
1 Sドープn型InP基板、2,4 FeドープIn
P半絶縁性層、3 n型InPホールトラップ層、5
Znドープp型InPクラッド層、6 Znドープp型
InGaAsコンタクト層、7 MQW吸収層、8 M
QW活性層、9単一波長レーザダイオード(DFB−L
D)、10 EA外部変調噐、11Beドープp型In
Pクラッド層、12,12a p型InGaAsコンタ
クト層、12aa Beドープp型InGaAsコンタ
クト層、12ab Znドープp型InGaAsコンタ
クト層。
P半絶縁性層、3 n型InPホールトラップ層、5
Znドープp型InPクラッド層、6 Znドープp型
InGaAsコンタクト層、7 MQW吸収層、8 M
QW活性層、9単一波長レーザダイオード(DFB−L
D)、10 EA外部変調噐、11Beドープp型In
Pクラッド層、12,12a p型InGaAsコンタ
クト層、12aa Beドープp型InGaAsコンタ
クト層、12ab Znドープp型InGaAsコンタ
クト層。
Claims (5)
- 【請求項1】 基板と、 上記基板に設けられ、電流が狭窄するための電流狭窄手
段と、 上記電流狭窄手段上に設けられた、BeをドープしたI
nPクラッド層と、 上記InPクラッド層上に設けられ、Zn及びBeをド
ープしたInGaAsコンタクト層と、 を備えたことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 上記InGaAsコンタクト層が、 Zn及びBeをそれぞれ所定の濃度においてドープした
InGaAs層から構成されていることを特徴とする請
求項1記載の半導体装置。 - 【請求項3】 上記InGaAsコンタクト層が、 BeをドープしたInGaAs層から構成されて、上記
InPクラッド層上に設けられた第一の層と、 ZnをドープしたInGaAs層から構成されて、上記
第一の層上に設けられた第二の層と、 を備えていることを特徴とする請求項1記載の半導体装
置。 - 【請求項4】 上記InGaAsコンタクト層に含まれ
るBeの濃度を3×1018cm-3以下としたことを特徴
とする請求項1ないし3のいずれかに記載の半導体装
置。 - 【請求項5】 上記第二の層の厚さt(μm)と、上記
第二の層中のZnの濃度〔Zn〕(cm-3)とが、上記第
一の層中のBeの濃度(cm-3)を〔Be〕(cm-3)とす
ると、次式 〔Zn〕t+〔Be〕(1−t)=1×1015(cm-2) を満たしていることを特徴とする請求項3または4記載
の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22080695A JPH0964459A (ja) | 1995-08-29 | 1995-08-29 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22080695A JPH0964459A (ja) | 1995-08-29 | 1995-08-29 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0964459A true JPH0964459A (ja) | 1997-03-07 |
Family
ID=16756861
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22080695A Pending JPH0964459A (ja) | 1995-08-29 | 1995-08-29 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0964459A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1400836A1 (en) * | 2002-09-17 | 2004-03-24 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Waveguide-type semiconductor optical device and process of fabricating the same |
| US6734519B1 (en) | 2002-10-21 | 2004-05-11 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Waveguide photodiode |
| JP2006005073A (ja) * | 2004-06-16 | 2006-01-05 | Hitachi Cable Ltd | レーザダイオード用エピタキシャルウェハ及びレーザダイオード |
| JP2010157691A (ja) * | 2008-12-02 | 2010-07-15 | Opnext Japan Inc | 光半導体装置 |
| JP2019009169A (ja) * | 2017-06-21 | 2019-01-17 | 国立研究開発法人情報通信研究機構 | 半導体光デバイス、半導体光源、光集積回路、及び半導体光デバイスの製造方法 |
-
1995
- 1995-08-29 JP JP22080695A patent/JPH0964459A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1400836A1 (en) * | 2002-09-17 | 2004-03-24 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Waveguide-type semiconductor optical device and process of fabricating the same |
| US6734519B1 (en) | 2002-10-21 | 2004-05-11 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Waveguide photodiode |
| JP2004146408A (ja) * | 2002-10-21 | 2004-05-20 | Mitsubishi Electric Corp | 導波路型フォトダイオードおよびその製造方法 |
| JP2006005073A (ja) * | 2004-06-16 | 2006-01-05 | Hitachi Cable Ltd | レーザダイオード用エピタキシャルウェハ及びレーザダイオード |
| JP2010157691A (ja) * | 2008-12-02 | 2010-07-15 | Opnext Japan Inc | 光半導体装置 |
| JP2019009169A (ja) * | 2017-06-21 | 2019-01-17 | 国立研究開発法人情報通信研究機構 | 半導体光デバイス、半導体光源、光集積回路、及び半導体光デバイスの製造方法 |
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