[發明專利]光半導體元件

有效

• 申請號: 201780088584.4
• 申請日: 2017-03-23
• 公開（公告）號: CN110431720B
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 境野剛;中村直干;奧貫雄一郎
• 申請（專利權）人: 三菱電機株式會社
• 主分類號: H01S5/026
• 分類號: H01S5/026
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 何立波;張天舒

半導體激光器(2)具有n型半導體襯底(1)和在n型半導體襯底(1)之上依次層疊的n型包覆層(4)、有源層(5)以及p型包覆層(6)。光波導(3)具有芯層(9)和包覆層(10)，該芯層(9)位于n型半導體襯底(1)之上且設置于半導體激光器(2)的光輸出側，沒有摻雜雜質，與有源層(5)相比禁帶寬度大，該包覆層(10)設置于芯層(9)之上，與p型包覆層(6)相比載流子濃度低。半導體激光器(2)具有載流子注入區域(X1)以及在載流子注入區域(X1)和光波導(3)之間設置的非載流子注入區域(X2)。

技術領域

本發明涉及集成了半導體激光器和光波導層的光半導體元件，特別涉及能夠抑制有源層內的載流子密度的不均勻而使特性提高的光半導體元件。

背景技術

就光半導體元件而言，通過對半導體激光器與光波導、光合波器或者光調制器等進行集成，從而推進小型化以及高性能化。在這樣的集成構造光半導體元件中，重要的是，向有助于發光的半導體激光器有效地注入載流子，得到足夠的發光效率。因此，不向除了半導體激光器以外的光波導注入載流子是有效的。另一方面，通過向半導體激光器的有源層均勻地注入載流子，由此，閾值電流低，能夠得到良好的特性。

在光通信用光半導體元件中，需要如前所述對半導體激光器和光合波器等進行了集成的構造。在這樣的集成型光半導體元件中，需要用于對來自半導體激光器的出射光進行引導的光波導。半導體激光器的端部和光波導的端部接合而形成對接部。

為了避免光的吸收而不向光波導注入雜質，因此，不向光波導進行載流子的注入。因此，從光波導的下方供給的電子迂回地注入至有源層。該迂回地注入的電子特別集中于距離對接部幾μm左右的位置。如果在有源層內產生這樣電子密度極高的部位，則有助于發光的空穴的供給不足，半導體激光器的激光振蕩的閾值電流增加。另外，基于非發光復合的發熱增加，由于動作電流的增大導致消耗電力的增大或者調制特性的劣化。

此外，提出有對連元件端面也形成了有源層的半導體激光器的光出射端面部的破壞或者劣化進行抑制的方法(例如，參照專利文獻1、2)。如果連端面也存在有源層，則在端面區域注入載流子，但通過除去有源層上部的被注入載流子的層或者在有源層下部形成p型半導體層，能夠抑制向端面部的載流子注入。另外，提出有如下方法，即，為了防止由光半導體元件的端部處的光吸收引起的端部的破壞或者劣化，在有源層的端部注入雜質而形成窗構造(例如，參照專利文獻3～5)。但是，注入了雜質的窗構造與沒有注入雜質的光波導完全不同。

另外，關于載流子密度局部變高的狀態，公開有與半導體襯底相對的元件上表面的電極內部的載流子密度(例如，參照專利文獻6)。但是，對于產生特性降低這一影響的有源層內的載流子密度的局部增大和對其進行抑制的解決方法，并沒有公開。

專利文獻1：日本特開平06－260715號公報

專利文獻2：日本特開昭63－084087號公報

專利文獻3：日本特開平07－058402號公報

專利文獻4：日本特開2003－142774號公報

專利文獻5：日本特開平03－208390號公報

專利文獻6：日本特開2002－261379號公報

發明內容

在集成了半導體激光器和光波導的光半導體元件中，存在由于在有源層產生局部的載流子密度高的部分而使特性降低的問題。對這樣的有源層內的載流子密度的不均勻進行抑制會使得閾值電流等特性提高。

本發明是為了解決上述課題而提出的，其目的在于得到能夠抑制有源層內的載流子密度的不均勻而使特性提高的光半導體元件。