JPH1012920A - スーパールミネッセントダイオードおよびその製造方法 - Google Patents
スーパールミネッセントダイオードおよびその製造方法Info
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- JPH1012920A JPH1012920A JP16490596A JP16490596A JPH1012920A JP H1012920 A JPH1012920 A JP H1012920A JP 16490596 A JP16490596 A JP 16490596A JP 16490596 A JP16490596 A JP 16490596A JP H1012920 A JPH1012920 A JP H1012920A
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- waveguide layer
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡単な製造工程で導波路端面の無反射構造を
実現することができるスーパールミネッセンスダイオー
ドおよびその製造方法を提供する。 【解決手段】 ｎ−ＩｎＰ基板１１上にｎ−ＩｎＰバッ
ファ層１２ａ、ＩｎＧａＡｓＰ導波路層１３、ｐ−Ｉｎ
Ｐクラッド層１４ａ等を積層した元ウェハ２２を作製し
た後、エッチングによりメサストライプ１５を形成す
る。次に、ｐ−ＩｎＰブロック層１２ｂ、ｎ−ＩｎＰブ
ロック層１６によりメサストライプ１５を埋め込み、上
面にｐ−ＩｎＰクラッド層１４ｂ等を成長させる。そし
て、各電極層１９、２０を形成した後、塩酸系のエッチ
ング液中に浸漬すると、ＩｎＧａＡｓＰがエッチングさ
れず、ＩｎＰのみがエッチングされるため、ＩｎＧａＡ
ｓＰ導波路層１３の端面が素子の端面から突出した形状
となる。
実現することができるスーパールミネッセンスダイオー
ドおよびその製造方法を提供する。 【解決手段】 ｎ−ＩｎＰ基板１１上にｎ−ＩｎＰバッ
ファ層１２ａ、ＩｎＧａＡｓＰ導波路層１３、ｐ−Ｉｎ
Ｐクラッド層１４ａ等を積層した元ウェハ２２を作製し
た後、エッチングによりメサストライプ１５を形成す
る。次に、ｐ−ＩｎＰブロック層１２ｂ、ｎ−ＩｎＰブ
ロック層１６によりメサストライプ１５を埋め込み、上
面にｐ−ＩｎＰクラッド層１４ｂ等を成長させる。そし
て、各電極層１９、２０を形成した後、塩酸系のエッチ
ング液中に浸漬すると、ＩｎＧａＡｓＰがエッチングさ
れず、ＩｎＰのみがエッチングされるため、ＩｎＧａＡ
ｓＰ導波路層１３の端面が素子の端面から突出した形状
となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、発光ダイ
オードやレーザダイオードの代替品として用いられる発
光デバイスの一つであるスーパールミネッセントダイオ
ード、およびその製造方法に関するものである。
オードやレーザダイオードの代替品として用いられる発
光デバイスの一つであるスーパールミネッセントダイオ
ード、およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバを伝送路とする光通信システ
ムの光源として、従来より、発光ダイオード（Light Em
itting Diode）、半導体レーザ（Laser Diode ）等が用
いられている。これに対して、近年、発光ダイオードに
比べて高出力であり、半導体レーザと異なるフラットな
波長帯域を持つスーパールミネッセンスダイオード（Su
per Luminescence Diode）が注目を集めている。スーパ
ールミネッセンスダイオードは、シングルモードファイ
バに結合可能であり、１００MHz と変調帯域が広い、と
いう利点を持っている。
ムの光源として、従来より、発光ダイオード（Light Em
itting Diode）、半導体レーザ（Laser Diode ）等が用
いられている。これに対して、近年、発光ダイオードに
比べて高出力であり、半導体レーザと異なるフラットな
波長帯域を持つスーパールミネッセンスダイオード（Su
per Luminescence Diode）が注目を集めている。スーパ
ールミネッセンスダイオードは、シングルモードファイ
バに結合可能であり、１００MHz と変調帯域が広い、と
いう利点を持っている。
【０００３】スーパールミネッセンスダイオードは、発
光ダイオードと半導体レーザの中間に位置する発光デバ
イスである。つまり、スーパールミネッセンスダイオー
ドは発光ダイオードと異なり導波路構造を持ち、また、
半導体レーザと異なり共振器構造を持たないものであ
る。このため、スーパールミネッセンスダイオードの出
力光は、片方向のみ誘導放出による利得を受けた自然放
出光である。すなわち、スーパールミネッセンスダイオ
ードは、インコヒーレントで比較的高出力の光源である
と言える。また、導波路構造を持っているため、シング
ルモードファイバと高出力で結合することができる。Ｉ
−Ｌ特性は、閾値を持たないリニアな特性であり、１．
３μｍ帯で最大ＣＷ出力１０ｍＷ程度のものが報告され
ている。また、波長特性は、ＦＰ（Fabry-Perot ）共振
モードが存在しないためにフラットな特性であり、１．
３μｍ帯で３ｄＢ帯域幅が４０ｎｍ程度のものが報告さ
れている。変調帯域については、誘導放出が光出力のほ
とんどを占めているため、発光ダイオードよりも広く１
００MHz 程度である。
光ダイオードと半導体レーザの中間に位置する発光デバ
イスである。つまり、スーパールミネッセンスダイオー
ドは発光ダイオードと異なり導波路構造を持ち、また、
半導体レーザと異なり共振器構造を持たないものであ
る。このため、スーパールミネッセンスダイオードの出
力光は、片方向のみ誘導放出による利得を受けた自然放
出光である。すなわち、スーパールミネッセンスダイオ
ードは、インコヒーレントで比較的高出力の光源である
と言える。また、導波路構造を持っているため、シング
ルモードファイバと高出力で結合することができる。Ｉ
−Ｌ特性は、閾値を持たないリニアな特性であり、１．
３μｍ帯で最大ＣＷ出力１０ｍＷ程度のものが報告され
ている。また、波長特性は、ＦＰ（Fabry-Perot ）共振
モードが存在しないためにフラットな特性であり、１．
３μｍ帯で３ｄＢ帯域幅が４０ｎｍ程度のものが報告さ
れている。変調帯域については、誘導放出が光出力のほ
とんどを占めているため、発光ダイオードよりも広く１
００MHz 程度である。
【０００４】スーパールミネッセンスダイオードの構造
は、半導体レーザの構造とほとんど同じであり、利得導
波路構造を持っている。ただし、ＦＰ共振モードを抑え
るために、導波路の端面に無反射対策が施されている。
図５は、導波路の端面に無反射処理を施したスーパール
ミネッセンスダイオードの代表的な例を示すものであ
る。
は、半導体レーザの構造とほとんど同じであり、利得導
波路構造を持っている。ただし、ＦＰ共振モードを抑え
るために、導波路の端面に無反射対策が施されている。
図５は、導波路の端面に無反射処理を施したスーパール
ミネッセンスダイオードの代表的な例を示すものであ
る。
【０００５】図５（ａ）は、斜め導波路構造の例であ
る。この構造は、導波路１ａを端面２ａに対して斜めに
形成することにより、端面２ａでの反射光が導波路１ａ
へ結合するのを防ぐ、というものである。図５（ｂ）
は、端面窓構造の例である。この構造は、端面２ｂ付近
で導波路１ｂを無くしてしまうことにより、この窓部で
導波光が広がり端面２ｂで反射した光が導波路１ｂへ結
合するのを防ぐ、というものである。図５（ｃ）は、曲
がり導波路構造の例である。この構造は、導波路１ｃに
強い曲がりを入れることにより、この部分で反射する光
を導波路１ｃ外へ放出する、というものである。図５
（ｄ）は、無反射コート構造の例である。この構造は、
誘電体多層膜や屈折率制御ＳｉＯx 膜を用いた無反射膜
３ｄを端面に形成することにより、反射光自体を抑制す
る、というものである。
る。この構造は、導波路１ａを端面２ａに対して斜めに
形成することにより、端面２ａでの反射光が導波路１ａ
へ結合するのを防ぐ、というものである。図５（ｂ）
は、端面窓構造の例である。この構造は、端面２ｂ付近
で導波路１ｂを無くしてしまうことにより、この窓部で
導波光が広がり端面２ｂで反射した光が導波路１ｂへ結
合するのを防ぐ、というものである。図５（ｃ）は、曲
がり導波路構造の例である。この構造は、導波路１ｃに
強い曲がりを入れることにより、この部分で反射する光
を導波路１ｃ外へ放出する、というものである。図５
（ｄ）は、無反射コート構造の例である。この構造は、
誘電体多層膜や屈折率制御ＳｉＯx 膜を用いた無反射膜
３ｄを端面に形成することにより、反射光自体を抑制す
る、というものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、スー
パールミネッセンスダイオードは、導波路端面の無反射
処理が欠かせないものである。しかしながら、従来のス
ーパールミネッセンスダイオードでは、いずれの無反射
構造のものも、主に結晶成長の前の工程に一般の半導体
レーザの製造工程とは別の工程を加える必要があり、製
造工程が複雑化する、という問題点を有していた。具体
的には、例えば図５（ｂ）の端面窓構造の場合、端面付
近で導波路が存在しないことで通常とは異なる結晶面が
形成され、埋め込み成長の際にその部分で結晶を正常に
成長させるための条件が他の部分と著しく異なるため、
埋め込み成長を容易に行うことができなくなる。また、
埋め込み成長がうまくできなかった場合には、電流狭窄
構造が機能しなくなることもある。
パールミネッセンスダイオードは、導波路端面の無反射
処理が欠かせないものである。しかしながら、従来のス
ーパールミネッセンスダイオードでは、いずれの無反射
構造のものも、主に結晶成長の前の工程に一般の半導体
レーザの製造工程とは別の工程を加える必要があり、製
造工程が複雑化する、という問題点を有していた。具体
的には、例えば図５（ｂ）の端面窓構造の場合、端面付
近で導波路が存在しないことで通常とは異なる結晶面が
形成され、埋め込み成長の際にその部分で結晶を正常に
成長させるための条件が他の部分と著しく異なるため、
埋め込み成長を容易に行うことができなくなる。また、
埋め込み成長がうまくできなかった場合には、電流狭窄
構造が機能しなくなることもある。
【０００７】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであって、簡単な製造工程で導波路端面の無
反射構造を実現することができるスーパールミネッセン
スダイオードおよびその製造方法を提供することを目的
とする。
されたものであって、簡単な製造工程で導波路端面の無
反射構造を実現することができるスーパールミネッセン
スダイオードおよびその製造方法を提供することを目的
とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のスーパールミネッセントダイオードは、
以下の手段を採るものである。すなわち、第１導電型の
半導体基板と、半導体基板上に設けられた活性層を含む
導波路層と、導波路層上に設けられた第１導電型と反対
導電型である第２導電型のクラッド層と、半導体基板の
下方およびクラッド層の上方のそれぞれに設けられた電
極層、を有するスーパールミネッセントダイオードにお
いて、導波路層の端面を、光の導波方向でクラッド層お
よび半導体基板の端面より突出させたことを特徴として
いる。また、他の手段としては、導波路層の端面を、光
の導波方向でクラッド層および半導体基板の端面より窪
ませたことを特徴としている。この場合、前記導波路層
の材料としてＩｎＧａＡｓＰを、前記クラッド層および
前記半導体基板の材料としてＩｎＰを用いることができ
る。また、導波路層の端面のうち少なくともいずれか一
方に無反射コーティング層を設けてもよい。
めに、本発明のスーパールミネッセントダイオードは、
以下の手段を採るものである。すなわち、第１導電型の
半導体基板と、半導体基板上に設けられた活性層を含む
導波路層と、導波路層上に設けられた第１導電型と反対
導電型である第２導電型のクラッド層と、半導体基板の
下方およびクラッド層の上方のそれぞれに設けられた電
極層、を有するスーパールミネッセントダイオードにお
いて、導波路層の端面を、光の導波方向でクラッド層お
よび半導体基板の端面より突出させたことを特徴として
いる。また、他の手段としては、導波路層の端面を、光
の導波方向でクラッド層および半導体基板の端面より窪
ませたことを特徴としている。この場合、前記導波路層
の材料としてＩｎＧａＡｓＰを、前記クラッド層および
前記半導体基板の材料としてＩｎＰを用いることができ
る。また、導波路層の端面のうち少なくともいずれか一
方に無反射コーティング層を設けてもよい。
【０００９】また、本発明のスーパールミネッセントダ
イオードの製造方法は、以下の手段を採るものである。
すなわち、第１導電型の半導体基板と、半導体基板上に
設けられた活性層を含む導波路層と、導波路層上に設け
られた第１導電型と反対導電型である第２導電型のクラ
ッド層と、半導体基板の下方およびクラッド層の上方の
それぞれに設けられた電極層、を有するスーパールミネ
ッセントダイオードの製造方法において、ＩｎＰからな
る半導体基板の上方にＩｎＧａＡｓＰからなる導波路層
を形成する工程と、導波路層の上方にＩｎＰからなるク
ラッド層を形成する工程と、半導体基板の下方およびク
ラッド層の上方のそれぞれに電極層を形成する工程と、
前工程までで作製された基板全体を塩酸系のエッチング
液中に浸漬する工程、を有することを特徴としている。
また、他の手段としては、前記の塩酸系のエッチング液
中に浸漬する工程に代えて、基板全体を硫酸系のエッチ
ング液中に浸漬する工程、を有することを特徴としてい
る。
イオードの製造方法は、以下の手段を採るものである。
すなわち、第１導電型の半導体基板と、半導体基板上に
設けられた活性層を含む導波路層と、導波路層上に設け
られた第１導電型と反対導電型である第２導電型のクラ
ッド層と、半導体基板の下方およびクラッド層の上方の
それぞれに設けられた電極層、を有するスーパールミネ
ッセントダイオードの製造方法において、ＩｎＰからな
る半導体基板の上方にＩｎＧａＡｓＰからなる導波路層
を形成する工程と、導波路層の上方にＩｎＰからなるク
ラッド層を形成する工程と、半導体基板の下方およびク
ラッド層の上方のそれぞれに電極層を形成する工程と、
前工程までで作製された基板全体を塩酸系のエッチング
液中に浸漬する工程、を有することを特徴としている。
また、他の手段としては、前記の塩酸系のエッチング液
中に浸漬する工程に代えて、基板全体を硫酸系のエッチ
ング液中に浸漬する工程、を有することを特徴としてい
る。
【００１０】本発明は、特に、導波路層の材料にＩｎＧ
ａＡｓＰ、クラッド層および半導体基板の材料にＩｎＰ
を用いたＩｎＰ系スーパールミネッセントダイオードに
おいて、塩酸系または硫酸系の各エッチング液によるＩ
ｎＧａＡｓＰとＩｎＰの選択性ウェットエッチングを利
用して、導波路層の端面をクラッド層および半導体基板
の端面より突出させたり、窪ませた構造とするものであ
る。こうすることにより、導波路層の端面を無反射構造
とすることができる。
ａＡｓＰ、クラッド層および半導体基板の材料にＩｎＰ
を用いたＩｎＰ系スーパールミネッセントダイオードに
おいて、塩酸系または硫酸系の各エッチング液によるＩ
ｎＧａＡｓＰとＩｎＰの選択性ウェットエッチングを利
用して、導波路層の端面をクラッド層および半導体基板
の端面より突出させたり、窪ませた構造とするものであ
る。こうすることにより、導波路層の端面を無反射構造
とすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
を図１〜図３を参照して説明する。図１は本実施の形態
のスーパールミネッセントダイオード１０を示す図であ
り、このスーパールミネッセントダイオード１０は、導
波路層の材料にＩｎＧａＡｓＰ、その他の層および半導
体基板の材料にＩｎＰを用いたＩｎＰ系スーパールミネ
ッセントダイオードであり、メサストライプ型のもので
ある。
を図１〜図３を参照して説明する。図１は本実施の形態
のスーパールミネッセントダイオード１０を示す図であ
り、このスーパールミネッセントダイオード１０は、導
波路層の材料にＩｎＧａＡｓＰ、その他の層および半導
体基板の材料にＩｎＰを用いたＩｎＰ系スーパールミネ
ッセントダイオードであり、メサストライプ型のもので
ある。
【００１２】図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、ｎ−Ｉ
ｎＰ基板１１（第１導電型の半導体基板）上に、ｎ−Ｉ
ｎＰバッファ層１２ａ、ＩｎＧａＡｓＰ導波路層１３、
ｐ−ＩｎＰクラッド層１４ａ（第２導電型のクラッド
層）が形成され、これらの層１２、１３、１４ａがメサ
ストライプ１５を構成している。そして、メサストライ
プ１５の側方は、下から順にｐ−ＩｎＰブロック層１２
ｂ、ｎ−ＩｎＰブロック層１６で埋め込まれており、こ
れらｐ−ＩｎＰブロック層１２ｂ、ｎ−ＩｎＰブロック
層１６により電流狭窄構造が構成されている。
ｎＰ基板１１（第１導電型の半導体基板）上に、ｎ−Ｉ
ｎＰバッファ層１２ａ、ＩｎＧａＡｓＰ導波路層１３、
ｐ−ＩｎＰクラッド層１４ａ（第２導電型のクラッド
層）が形成され、これらの層１２、１３、１４ａがメサ
ストライプ１５を構成している。そして、メサストライ
プ１５の側方は、下から順にｐ−ＩｎＰブロック層１２
ｂ、ｎ−ＩｎＰブロック層１６で埋め込まれており、こ
れらｐ−ＩｎＰブロック層１２ｂ、ｎ−ＩｎＰブロック
層１６により電流狭窄構造が構成されている。
【００１３】さらに、その上方には、ｐ−ＩｎＰクラッ
ド層１４ｂ、ｐ+ −ＩｎＧａＡｓオーミックコンタクト
層１８が積層されている。また、ｎ−ＩｎＰ基板１１の
下面にはｎ型下部電極層１９が、ｐ+ −ＩｎＧａＡｓオ
ーミックコンタクト層１８の上面にはｐ型上部電極層２
０がそれぞれ設けられている。なお、ｐ+ −ＩｎＧａＡ
ｓオーミックコンタクト層１８は、高濃度のｐ型層を形
成することで電極層に対する良好なオーミックコンタク
トを得るためのものである。
ド層１４ｂ、ｐ+ −ＩｎＧａＡｓオーミックコンタクト
層１８が積層されている。また、ｎ−ＩｎＰ基板１１の
下面にはｎ型下部電極層１９が、ｐ+ −ＩｎＧａＡｓオ
ーミックコンタクト層１８の上面にはｐ型上部電極層２
０がそれぞれ設けられている。なお、ｐ+ −ＩｎＧａＡ
ｓオーミックコンタクト層１８は、高濃度のｐ型層を形
成することで電極層に対する良好なオーミックコンタク
トを得るためのものである。
【００１４】また、ＩｎＧａＡｓＰ導波路層１３は、井
戸層とバリア層が交互に多層積層された多重量子井戸
（Multi Quantum Well、以下、ＭＱＷと記す）構造のＩ
ｎＧａＡｓＰからなる活性層（図示略）と、活性層の上
下を挟むｉ−ＩｎＧａＡｓＰからなる光閉じ込め層（図
示略）、で構成されている。そして、図１（ａ）、
（ｂ）に示すように、ＩｎＧａＡｓＰ導波路層１３全体
の端面は、光の導波方向で素子の端面より突出し、滑ら
かに湾曲した形状になっている。
戸層とバリア層が交互に多層積層された多重量子井戸
（Multi Quantum Well、以下、ＭＱＷと記す）構造のＩ
ｎＧａＡｓＰからなる活性層（図示略）と、活性層の上
下を挟むｉ−ＩｎＧａＡｓＰからなる光閉じ込め層（図
示略）、で構成されている。そして、図１（ａ）、
（ｂ）に示すように、ＩｎＧａＡｓＰ導波路層１３全体
の端面は、光の導波方向で素子の端面より突出し、滑ら
かに湾曲した形状になっている。
【００１５】次に、上記構成のスーパールミネッセント
ダイオード１０の製造方法を図２を用いて説明する。ま
ず、図２（ａ）に示すように、有機金属気相エピタキシ
ャル（Metal Organic Vapor Phase Epitaxy 、以下、Ｍ
ＯＶＰＥと記す）法を用いて、ｎ−ＩｎＰ基板１１上に
ｎ−ＩｎＰバッファ層１２ａ、活性層と光閉じ込め層か
らなるＩｎＧａＡｓＰ導波路層１３、ｐ−ＩｎＰクラッ
ド層１４ａ、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰキャップ層２１を順次
積層した元ウェハ２２を作製する。次に、図２（ｂ）に
示すように、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰキャップ層２１を除去
した後、全面にシリコン酸化膜２３を形成する。このシ
リコン酸化膜２３は、後でメサストライプ形成時のエッ
チングを行う際のエッチングマスクとなるものである。
ダイオード１０の製造方法を図２を用いて説明する。ま
ず、図２（ａ）に示すように、有機金属気相エピタキシ
ャル（Metal Organic Vapor Phase Epitaxy 、以下、Ｍ
ＯＶＰＥと記す）法を用いて、ｎ−ＩｎＰ基板１１上に
ｎ−ＩｎＰバッファ層１２ａ、活性層と光閉じ込め層か
らなるＩｎＧａＡｓＰ導波路層１３、ｐ−ＩｎＰクラッ
ド層１４ａ、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰキャップ層２１を順次
積層した元ウェハ２２を作製する。次に、図２（ｂ）に
示すように、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰキャップ層２１を除去
した後、全面にシリコン酸化膜２３を形成する。このシ
リコン酸化膜２３は、後でメサストライプ形成時のエッ
チングを行う際のエッチングマスクとなるものである。
【００１６】そして、図２（ｃ）に示すように、シリコ
ン酸化膜２３の上面にフォトレジスト２４を形成した
後、図２（ｄ）に示すように、そのフォトレジスト２４
をマスクとしてＢＯＥ（Buffered Oxide Etchant）、す
なわちＨＦとＮＨ4Ｆ の緩衝液を用いてシリコン酸化膜
２３をエッチングする。次に、フォトレジスト２４を除
去した後、図２（ｅ）に示すように、シリコン酸化膜２
３をマスクとしてｐ−ＩｎＰクラッド層１４ａ、ＩｎＧ
ａＡｓＰ導波路層１３、ｎ−ＩｎＰバッファ層１２ａを
メタノール中にＢｒ2 を溶かした溶液を用いてエッチン
グすることにより、メサストライプ１５を形成する。
ン酸化膜２３の上面にフォトレジスト２４を形成した
後、図２（ｄ）に示すように、そのフォトレジスト２４
をマスクとしてＢＯＥ（Buffered Oxide Etchant）、す
なわちＨＦとＮＨ4Ｆ の緩衝液を用いてシリコン酸化膜
２３をエッチングする。次に、フォトレジスト２４を除
去した後、図２（ｅ）に示すように、シリコン酸化膜２
３をマスクとしてｐ−ＩｎＰクラッド層１４ａ、ＩｎＧ
ａＡｓＰ導波路層１３、ｎ−ＩｎＰバッファ層１２ａを
メタノール中にＢｒ2 を溶かした溶液を用いてエッチン
グすることにより、メサストライプ１５を形成する。
【００１７】次に、図２（ｆ）に示すように、ＭＯＶＰ
Ｅ法を用いて、メサストライプ１５の側方にｐ−ＩｎＰ
ブロック層１２ｂ、ｎ−ＩｎＰブロック層１６を順次成
長させることにより、メサストライプ１５を埋め込む。
そして、シリコン酸化膜２３を除去した後、さらに、図
２（ｇ）に示すように、メサストライプ１５およびｎ−
ＩｎＰブロック層１６の上面にｐ−ＩｎＰクラッド層１
４ｂ、ｐ+ −ＩｎＧａＡｓオーミックコンタクト層１８
を成長させる。
Ｅ法を用いて、メサストライプ１５の側方にｐ−ＩｎＰ
ブロック層１２ｂ、ｎ−ＩｎＰブロック層１６を順次成
長させることにより、メサストライプ１５を埋め込む。
そして、シリコン酸化膜２３を除去した後、さらに、図
２（ｇ）に示すように、メサストライプ１５およびｎ−
ＩｎＰブロック層１６の上面にｐ−ＩｎＰクラッド層１
４ｂ、ｐ+ −ＩｎＧａＡｓオーミックコンタクト層１８
を成長させる。
【００１８】その後、図２（ｈ）に示すように、スパッ
タ法または蒸着法を用いて、ｎ−ＩｎＰ基板１１の下面
にｎ型下部電極層１９を、ｐ+ −ＩｎＧａＡｓオーミッ
クコンタクト層１８の上面にｐ型上部電極層２０をそれ
ぞれ形成する。なお、ｐ型上部電極層２０の材料として
は例えばＡｕ−Ｚｎ合金とＡｕとの積層構造、ｎ型下部
電極層１９の材料としてはＡｕ−Ｇｅ−Ｎｉ合金とＡｕ
との積層構造等が用いられる。
タ法または蒸着法を用いて、ｎ−ＩｎＰ基板１１の下面
にｎ型下部電極層１９を、ｐ+ −ＩｎＧａＡｓオーミッ
クコンタクト層１８の上面にｐ型上部電極層２０をそれ
ぞれ形成する。なお、ｐ型上部電極層２０の材料として
は例えばＡｕ−Ｚｎ合金とＡｕとの積層構造、ｎ型下部
電極層１９の材料としてはＡｕ−Ｇｅ−Ｎｉ合金とＡｕ
との積層構造等が用いられる。
【００１９】次に、複数の素子が形成されたウェハを切
断してチップ化した後、そのチップを塩酸系のエッチン
グ液、例えば３ＨＣｌ＋Ｈ3ＰＯ4、または４ＨＣｌ＋Ｈ
2Ｏ中に浸漬する。ここで、塩酸系のエッチング液は、
ＩｎＧａＡｓＰの結晶をエッチングせず、ＩｎＰの結晶
のみをエッチングするという選択性を持っているため、
エッチング後、ＩｎＧａＡｓＰで形成されている導波路
層が、ＩｎＰで形成されているクラッド層、ブロック層
等に対して相対的に突出する形状となる。そして、実際
には、突出した導波路層の角部も若干エッチングされる
ため、導波路層の端面は滑らかに湾曲した面となる。こ
のようにして、図２（ｉ）に示すような本実施の形態の
スーパールミネッセントダイオード１０が完成する。な
お、実際には、ｐ+ −ＩｎＧａＡｓオーミックコンタク
ト層１８もエッチングされない。
断してチップ化した後、そのチップを塩酸系のエッチン
グ液、例えば３ＨＣｌ＋Ｈ3ＰＯ4、または４ＨＣｌ＋Ｈ
2Ｏ中に浸漬する。ここで、塩酸系のエッチング液は、
ＩｎＧａＡｓＰの結晶をエッチングせず、ＩｎＰの結晶
のみをエッチングするという選択性を持っているため、
エッチング後、ＩｎＧａＡｓＰで形成されている導波路
層が、ＩｎＰで形成されているクラッド層、ブロック層
等に対して相対的に突出する形状となる。そして、実際
には、突出した導波路層の角部も若干エッチングされる
ため、導波路層の端面は滑らかに湾曲した面となる。こ
のようにして、図２（ｉ）に示すような本実施の形態の
スーパールミネッセントダイオード１０が完成する。な
お、実際には、ｐ+ −ＩｎＧａＡｓオーミックコンタク
ト層１８もエッチングされない。
【００２０】本実施の形態のスーパールミネッセントダ
イオード１０によれば、ＩｎＧａＡｓＰ導波路層１３の
端面が素子の端面より突出し、しかも滑らかに湾曲した
面になっているため、導波路層１３を伝播した光が端面
で反射して再度導波路層１３に結合し、ＦＰ共振モード
が発生するのを防止することができる。また、図３は、
このスーパールミネッセントダイオードの光の出射角度
−光強度特性曲線を示す図である。この図に示すよう
に、導波路の方向に平行な角度に出射する光の強度が最
も高くなる。したがって、このスーパールミネッセント
ダイオード１０を用いると、例えば光ファイバのような
他の光学素子との結合効率が向上する。
イオード１０によれば、ＩｎＧａＡｓＰ導波路層１３の
端面が素子の端面より突出し、しかも滑らかに湾曲した
面になっているため、導波路層１３を伝播した光が端面
で反射して再度導波路層１３に結合し、ＦＰ共振モード
が発生するのを防止することができる。また、図３は、
このスーパールミネッセントダイオードの光の出射角度
−光強度特性曲線を示す図である。この図に示すよう
に、導波路の方向に平行な角度に出射する光の強度が最
も高くなる。したがって、このスーパールミネッセント
ダイオード１０を用いると、例えば光ファイバのような
他の光学素子との結合効率が向上する。
【００２１】そして、製造方法においては、従来一般の
方法で素子を作製した後、塩酸系のエッチング液を用い
た選択性ウェットエッチングを行うだけで導波路層１３
端面の無反射処理を行うことができるため、製造工程が
それ程複雑化することがなく、また、この工程を追加し
たことで不具合が生じることもない。したがって、本方
法によれば、上記のような優れた特性を持つスーパール
ミネッセントダイオードを簡単な製造工程で作製するこ
とができる。
方法で素子を作製した後、塩酸系のエッチング液を用い
た選択性ウェットエッチングを行うだけで導波路層１３
端面の無反射処理を行うことができるため、製造工程が
それ程複雑化することがなく、また、この工程を追加し
たことで不具合が生じることもない。したがって、本方
法によれば、上記のような優れた特性を持つスーパール
ミネッセントダイオードを簡単な製造工程で作製するこ
とができる。
【００２２】以下、本発明の第２の実施の形態を図４を
参照して説明する。図４は本実施の形態のスーパールミ
ネッセントダイオード２５を示す図であり、このスーパ
ールミネッセントダイオード２５は、導波路層の材料に
ＩｎＧａＡｓＰ、その他の層および半導体基板の材料に
ＩｎＰを用いたＩｎＰ系スーパールミネッセントダイオ
ードである点、メサストライプ型のものである点は第１
の実施の形態と同様であり、導波路層端面の形状のみが
第１の実施の形態と異なっている。そこで、図４におい
て図１と共通の構成要素については同一の符号を付し、
詳細な説明は省略する。
参照して説明する。図４は本実施の形態のスーパールミ
ネッセントダイオード２５を示す図であり、このスーパ
ールミネッセントダイオード２５は、導波路層の材料に
ＩｎＧａＡｓＰ、その他の層および半導体基板の材料に
ＩｎＰを用いたＩｎＰ系スーパールミネッセントダイオ
ードである点、メサストライプ型のものである点は第１
の実施の形態と同様であり、導波路層端面の形状のみが
第１の実施の形態と異なっている。そこで、図４におい
て図１と共通の構成要素については同一の符号を付し、
詳細な説明は省略する。
【００２３】図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、ｎ−Ｉ
ｎＰ基板１１（第１導電型の半導体基板）上に、ｎ−Ｉ
ｎＰバッファ層１２ａ、ＩｎＧａＡｓＰ導波路層２６、
ｐ−ＩｎＰクラッド層１４ａ（第２導電型のクラッド
層）が形成され、これらの層１２ａ、２６、１４ａがメ
サストライプ１５を構成している。そして、メサストラ
イプ１５の側方は、下から順にｐ−ＩｎＰブロック層１
２ｂ、ｎ−ＩｎＰブロック層１６で埋め込まれている。
さらに、その上方には、ｐ−ＩｎＰクラッド層１４ｂ、
ｐ+ −ＩｎＧａＡｓオーミックコンタクト層１８が積層
されている。また、ｎ−ＩｎＰ基板１１の下面にはｎ型
下部電極層１９が、ｐ+ −ＩｎＧａＡｓオーミックコン
タクト層１８の上面にはｐ型上部電極層２０がそれぞれ
形成されている。
ｎＰ基板１１（第１導電型の半導体基板）上に、ｎ−Ｉ
ｎＰバッファ層１２ａ、ＩｎＧａＡｓＰ導波路層２６、
ｐ−ＩｎＰクラッド層１４ａ（第２導電型のクラッド
層）が形成され、これらの層１２ａ、２６、１４ａがメ
サストライプ１５を構成している。そして、メサストラ
イプ１５の側方は、下から順にｐ−ＩｎＰブロック層１
２ｂ、ｎ−ＩｎＰブロック層１６で埋め込まれている。
さらに、その上方には、ｐ−ＩｎＰクラッド層１４ｂ、
ｐ+ −ＩｎＧａＡｓオーミックコンタクト層１８が積層
されている。また、ｎ−ＩｎＰ基板１１の下面にはｎ型
下部電極層１９が、ｐ+ −ＩｎＧａＡｓオーミックコン
タクト層１８の上面にはｐ型上部電極層２０がそれぞれ
形成されている。
【００２４】さらに、ＩｎＧａＡｓＰ導波路層２６は、
ＭＱＷ構造のＩｎＧａＡｓＰからなる活性層（図示略）
と、活性層の上下を挟むｉ−ＩｎＧａＡｓＰからなる光
閉じ込め層（図示略）で構成されている。そして、図４
（ａ）、（ｂ）に示すように、ＩｎＧａＡｓＰ導波路層
２６全体の端面は滑らかに湾曲し、光の導波方向で素子
の端面より窪んだ形状になっている。
ＭＱＷ構造のＩｎＧａＡｓＰからなる活性層（図示略）
と、活性層の上下を挟むｉ−ＩｎＧａＡｓＰからなる光
閉じ込め層（図示略）で構成されている。そして、図４
（ａ）、（ｂ）に示すように、ＩｎＧａＡｓＰ導波路層
２６全体の端面は滑らかに湾曲し、光の導波方向で素子
の端面より窪んだ形状になっている。
【００２５】本実施の形態のスーパールミネッセントダ
イオード２５の製造方法に関して、元ウェハ作製工程か
らチップ化工程までは第１の実施の形態の製造方法と全
く同一である。そして、本実施の形態の場合、素子をチ
ップ化した後、硫酸系のエッチング液、例えば３Ｈ2Ｓ
Ｏ4＋Ｈ2Ｏ2＋Ｈ2Ｏ、またはＨ2ＳＯ4＋Ｈ2Ｏ2＋ １０
Ｈ2Ｏ 中に浸漬する。ここで、硫酸系のエッチング液
は、第１の実施の形態で用いた塩酸系のエッチング液と
逆に、ＩｎＰの結晶をエッチングせず、ＩｎＧａＡｓＰ
の結晶のみをエッチングするという選択性を持っている
ため、ＩｎＧａＡｓＰで形成されている導波路層が、Ｉ
ｎＰで形成されているクラッド層、ブロック層等に対し
て窪んだ形状となる。このようにして、本実施の形態の
スーパールミネッセントダイオード２５が作製される。
イオード２５の製造方法に関して、元ウェハ作製工程か
らチップ化工程までは第１の実施の形態の製造方法と全
く同一である。そして、本実施の形態の場合、素子をチ
ップ化した後、硫酸系のエッチング液、例えば３Ｈ2Ｓ
Ｏ4＋Ｈ2Ｏ2＋Ｈ2Ｏ、またはＨ2ＳＯ4＋Ｈ2Ｏ2＋ １０
Ｈ2Ｏ 中に浸漬する。ここで、硫酸系のエッチング液
は、第１の実施の形態で用いた塩酸系のエッチング液と
逆に、ＩｎＰの結晶をエッチングせず、ＩｎＧａＡｓＰ
の結晶のみをエッチングするという選択性を持っている
ため、ＩｎＧａＡｓＰで形成されている導波路層が、Ｉ
ｎＰで形成されているクラッド層、ブロック層等に対し
て窪んだ形状となる。このようにして、本実施の形態の
スーパールミネッセントダイオード２５が作製される。
【００２６】本実施の形態のスーパールミネッセントダ
イオード２５によれば、ＩｎＧａＡｓＰ導波路層２６の
端面に滑らかに湾曲した窪みが設けられているため、第
１の実施の形態と同様、発光時のＦＰ共振モードの発生
を防止することができる。そして、製造方法に関して
も、従来一般の方法で素子を作製した後、硫酸系のエッ
チング液を用いた選択性エッチングを行うだけで導波路
層２６端面の無反射処理を行うことができるため、製造
工程がそれ程複雑化することがなく、また、この工程に
よる不具合が生じることもない。したがって、本実施の
形態においても、優れた特性を持つスーパールミネッセ
ントダイオードを簡単な製造工程で実現することができ
る。
イオード２５によれば、ＩｎＧａＡｓＰ導波路層２６の
端面に滑らかに湾曲した窪みが設けられているため、第
１の実施の形態と同様、発光時のＦＰ共振モードの発生
を防止することができる。そして、製造方法に関して
も、従来一般の方法で素子を作製した後、硫酸系のエッ
チング液を用いた選択性エッチングを行うだけで導波路
層２６端面の無反射処理を行うことができるため、製造
工程がそれ程複雑化することがなく、また、この工程に
よる不具合が生じることもない。したがって、本実施の
形態においても、優れた特性を持つスーパールミネッセ
ントダイオードを簡単な製造工程で実現することができ
る。
【００２７】なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態
に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない
範囲において種々の変更を加えることが可能である。例
えば上記第１、第２の実施の形態の構成に加えて、導波
路層１３、２６の端面を含む素子の端面を覆う無反射コ
ーティング層を設けてもよい。無反射コーティング層と
しては、従来一般の誘電体多層膜や屈折率制御ＳｉＯx
膜等を用いることができる。この無反射コーティング層
を設けることによって導波路層端面の無反射構造をより
確実なものとすることができる。なお、この無反射コー
ティング層は必ずしも素子の両端面に設ける必要はな
く、例えば、片側は高反射コーティング層として無反射
コーティング層側に光を出射させる構成としてもよい。
また、半導体基板側とクラッド層側の導電型を上記実施
の形態と逆にしたり、上記実施の形態のメサストライプ
構造に代えて、逆メサストライプ構造とすることもでき
る。
に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない
範囲において種々の変更を加えることが可能である。例
えば上記第１、第２の実施の形態の構成に加えて、導波
路層１３、２６の端面を含む素子の端面を覆う無反射コ
ーティング層を設けてもよい。無反射コーティング層と
しては、従来一般の誘電体多層膜や屈折率制御ＳｉＯx
膜等を用いることができる。この無反射コーティング層
を設けることによって導波路層端面の無反射構造をより
確実なものとすることができる。なお、この無反射コー
ティング層は必ずしも素子の両端面に設ける必要はな
く、例えば、片側は高反射コーティング層として無反射
コーティング層側に光を出射させる構成としてもよい。
また、半導体基板側とクラッド層側の導電型を上記実施
の形態と逆にしたり、上記実施の形態のメサストライプ
構造に代えて、逆メサストライプ構造とすることもでき
る。
【００２８】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
スーパールミネッセントダイオードは、導波路層の端面
が素子の端面より突出した形状、あるいは窪んだ形状と
なっているため、導波路層を伝播した光が端面で反射し
て再度導波路層に結合し、ＦＰ共振モードが発生するの
を防止することができる。そして、その製造方法におい
ては、従来一般の方法で素子を作製した後、塩酸系のエ
ッチング液または硫酸系のエッチング液を用いた選択性
ウェットエッチングを行うだけで導波路層端面の無反射
処理を行うことができる。そのため、製造工程がそれ程
複雑化することがなく、また、この工程を追加したこと
で不具合が生じることもない。したがって、本発明によ
れば、優れた特性を持つスーパールミネッセントダイオ
ードを簡単な製造工程で作製することができる。
スーパールミネッセントダイオードは、導波路層の端面
が素子の端面より突出した形状、あるいは窪んだ形状と
なっているため、導波路層を伝播した光が端面で反射し
て再度導波路層に結合し、ＦＰ共振モードが発生するの
を防止することができる。そして、その製造方法におい
ては、従来一般の方法で素子を作製した後、塩酸系のエ
ッチング液または硫酸系のエッチング液を用いた選択性
ウェットエッチングを行うだけで導波路層端面の無反射
処理を行うことができる。そのため、製造工程がそれ程
複雑化することがなく、また、この工程を追加したこと
で不具合が生じることもない。したがって、本発明によ
れば、優れた特性を持つスーパールミネッセントダイオ
ードを簡単な製造工程で作製することができる。
【図１】 本発明の第１の実施の形態であるスーパール
ミネッセントダイオードを示す、（ａ）平面図、（ｂ）
（ａ）のＡ−Ａ線に沿う縦断面図、（ｃ）（ａ）のＢ−
Ｂ線に沿う縦断面図、である。
ミネッセントダイオードを示す、（ａ）平面図、（ｂ）
（ａ）のＡ−Ａ線に沿う縦断面図、（ｃ）（ａ）のＢ−
Ｂ線に沿う縦断面図、である。
【図２】 同、スーパールミネッセントダイオードの製
造工程を順を追って示すプロセスフロー図である。
造工程を順を追って示すプロセスフロー図である。
【図３】 同、スーパールミネッセントダイオードの光
の出射角度−強度特性曲線を示す図である。
の出射角度−強度特性曲線を示す図である。
【図４】 本発明の第２の実施の形態であるスーパール
ミネッセントダイオードを示す、（ａ）平面図、（ｂ）
（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う縦断面図、（ｃ）（ａ）のＤ−
Ｄ線に沿う縦断面図、である。
ミネッセントダイオードを示す、（ａ）平面図、（ｂ）
（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う縦断面図、（ｃ）（ａ）のＤ−
Ｄ線に沿う縦断面図、である。
【図５】 従来のスーパールミネッセントダイオードに
おける端面の無反射構造の５つの形態を示す図である。
おける端面の無反射構造の５つの形態を示す図である。
１０，２５…スーパールミネッセントダイオード、１１
…ｎ−ＩｎＰ基板（第１導電型の半導体基板）、１２ａ
…ｎ−ＩｎＰバッファ層、１２ｂ…ｐ−ＩｎＰブロック
層、１３，２６…ＩｎＧａＡｓＰ導波路層、１４ａ，１
４ｂ…ｐ−ＩｎＰクラッド層、１５…メサストライプ、
１６…ｎ−ＩｎＰブロック層、１８…ｐ + −ＩｎＧａＡ
ｓオーミックコンタクト層、１９…ｎ型下部電極層、２
０…ｐ型上部電極層、２１…ｎ−ＩｎＧａＡｓＰキャッ
プ層、２２…元ウェハ、２３…シリコン酸化膜、２４…
フォトレジスト。
…ｎ−ＩｎＰ基板（第１導電型の半導体基板）、１２ａ
…ｎ−ＩｎＰバッファ層、１２ｂ…ｐ−ＩｎＰブロック
層、１３，２６…ＩｎＧａＡｓＰ導波路層、１４ａ，１
４ｂ…ｐ−ＩｎＰクラッド層、１５…メサストライプ、
１６…ｎ−ＩｎＰブロック層、１８…ｐ + −ＩｎＧａＡ
ｓオーミックコンタクト層、１９…ｎ型下部電極層、２
０…ｐ型上部電極層、２１…ｎ−ＩｎＧａＡｓＰキャッ
プ層、２２…元ウェハ、２３…シリコン酸化膜、２４…
フォトレジスト。
Claims (6)
- 【請求項１】 第１導電型の半導体基板と、該半導体基
板上に設けられた活性層を含む導波路層と、該導波路層
上に設けられた前記第１導電型と反対導電型である第２
導電型のクラッド層と、前記半導体基板の下方および前
記クラッド層の上方のそれぞれに設けられた電極層、を
有するスーパールミネッセントダイオードにおいて、 前記導波路層の端面が、光の導波方向で前記クラッド層
および前記半導体基板の端面より突出していることを特
徴とするスーパールミネッセントダイオード。 - 【請求項２】 第１導電型の半導体基板と、該半導体基
板上に設けられた活性層を含む導波路層と、該導波路層
上に設けられた前記第１導電型と反対導電型である第２
導電型のクラッド層と、前記半導体基板の下方および前
記クラッド層の上方のそれぞれに設けられた電極層、を
有するスーパールミネッセントダイオードにおいて、 前記導波路層の端面が、光の導波方向で前記クラッド層
および前記半導体基板の端面より窪んでいることを特徴
とするスーパールミネッセントダイオード。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載のスーパールミ
ネッセントダイオードにおいて、 前記導波路層の材料がＩｎＧａＡｓＰであり、前記クラ
ッド層および前記半導体基板の材料がＩｎＰであること
を特徴とするスーパールミネッセントダイオード。 - 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載のス
ーパールミネッセントダイオードにおいて、 前記導波路層の端面のうち少なくともいずれか一方に、
無反射コーティング層が設けられたことを特徴とするス
ーパールミネッセントダイオード。 - 【請求項５】 第１導電型の半導体基板と、該半導体基
板上に設けられた活性層を含む導波路層と、該導波路層
上に設けられた前記第１導電型と反対導電型である第２
導電型のクラッド層と、前記半導体基板の下方および前
記クラッド層の上方のそれぞれに設けられた電極層、を
有するスーパールミネッセントダイオードの製造方法に
おいて、 ＩｎＰからなる半導体基板の上方にＩｎＧａＡｓＰから
なる導波路層を形成する工程と、 該導波路層の上方にＩｎＰからなるクラッド層を形成す
る工程と、 前記半導体基板の下方および前記クラッド層の上方のそ
れぞれに電極層を形成する工程と、 前工程までで作製された基板全体を塩酸系のエッチング
液中に浸漬する工程、を有することを特徴とするスーパ
ールミネッセントダイオードの製造方法。 - 【請求項６】 第１導電型の半導体基板と、該半導体基
板上に設けられた活性層を含む導波路層と、該導波路層
上に設けられた前記第１導電型と反対導電型である第２
導電型のクラッド層と、前記半導体基板の下方および前
記クラッド層の上方のそれぞれに設けられた電極層、を
有するスーパールミネッセントダイオードの製造方法に
おいて、 ＩｎＰからなる半導体基板の上方にＩｎＧａＡｓＰから
なる導波路層を形成する工程と、 該導波路層の上方にＩｎＰからなるクラッド層を形成す
る工程と、 前記半導体基板の下方および前記クラッド層の上方のそ
れぞれに電極層を形成する工程と、 前工程までで作製された基板全体を硫酸系のエッチング
液中に浸漬する工程、を有することを特徴とするスーパ
ールミネッセントダイオードの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16490596A JPH1012920A (ja) | 1996-06-25 | 1996-06-25 | スーパールミネッセントダイオードおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16490596A JPH1012920A (ja) | 1996-06-25 | 1996-06-25 | スーパールミネッセントダイオードおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1012920A true JPH1012920A (ja) | 1998-01-16 |
Family
ID=15802101
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16490596A Pending JPH1012920A (ja) | 1996-06-25 | 1996-06-25 | スーパールミネッセントダイオードおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1012920A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010192601A (ja) * | 2009-02-17 | 2010-09-02 | Anritsu Corp | 半導体発光素子およびそれを用いた光パルス試験器 |
-
1996
- 1996-06-25 JP JP16490596A patent/JPH1012920A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010192601A (ja) * | 2009-02-17 | 2010-09-02 | Anritsu Corp | 半導体発光素子およびそれを用いた光パルス試験器 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041102 |
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| A02 | Decision of refusal |
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