[發明專利]半導體光元件和集成型半導體光元件

有效

• 申請號: 201010196843.5
• 申請日: 2010-06-02
• 公開（公告）號: CN102110953A
• 公開（公告）日: 2011-06-29
• 發明（設計）人: 境野剛
• 申請（專利權）人: 三菱電機株式會社
• 主分類號: H01S5/227
• 分類號: H01S5/227
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 閆小龍;王忠忠

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Fe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Fe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p型包覆InP層52、活性層53和n型包覆InP層54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n型InP層56和Fe摻雜半導體層57。在層疊體和埋入層上，形成有n型接觸層58。此外，第一p型InP層55和Fe摻雜半導體層57相互接觸。?

在這里，Fe摻雜半導體層57，當與具有作為p型半導體的代表的摻雜物的Zn的半導體層接觸而形成時，由于Fe和Zn的劇烈的相互擴散，從而向p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p型半導體層接觸的方式使?Fe摻雜半導體層生長，或以n型半導體層隔離Fe摻雜半導體層等的方法。在圖10(b)、(c)中表示以不與p型半導體層接觸的方式使Fe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n型半導體層隔離了Fe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p型InP層55和Fe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n型InP層59和第二p型InP層60，第一p型InP層55和Fe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Fe摻雜半導體層57通過n型半導體而被隔離。?

在以與p型半導體層不接觸的方式使Fe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n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n型半導體層隔離Fe摻雜半導體層57的情況下，如圖10(d)中所示那樣，半絕緣性的Fe摻雜半導體層57被n型半導體層包圍，由此第一p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。?

即，在將Fe摻雜半導體層用作埋入層的半導體光元件中，存在通過Fe和Zn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Fe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Fe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)。?