[發明專利]光學半導體器件

在審

• 申請號: 202111404598.7
• 申請日: 2021-11-24
• 公開（公告）號: CN114552391A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 中村厚;滝田隼人;浜田重剛;中島良介;荒澤正敏;鷲野隆
• 申請（專利權）人: 朗美通日本株式會社
• 主分類號: H01S5/227
• 分類號: H01S5/227;H01S5/343
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 陳茜

為了提供具有優異長期可靠性的光學半導體器件，光學半導體器件包括：襯底；設置在襯底上的臺面結構；與臺面結構的兩側接觸設置的半導體掩埋層；以及包含金的電極，其設置在半導體掩埋層上方。臺面結構包括第一導電類型半導體層、多量子阱層和第二導電類型半導體層，它們從襯底側以所述順序堆疊。半導體掩埋層包括與臺面結構的側部接觸設置的第一半絕緣體InP層、與第一半絕緣體InP層接觸設置的第一抗擴散層、以及設置在第一抗擴散層上的第二半絕緣InP層。第一抗擴散層具有小于第一半絕緣體InP層的金擴散常數。

技術領域

本發明涉及光學半導體器件。

背景技術

最近，隨著移動終端、互聯網和其他通信設備的普及，要求光收發器提供更高的速度和容量。在許多情況下，光學半導體器件被用作光學收發器的光源。光學半導體器件可以包括掩埋異質結構(BH結構)，其中包括多量子阱層的臺面結構的兩個側表面被掩埋在半導體層中。這種半導體器件通常具有高可靠性、高的高速響應性和低寄生電容。在其中掩埋了臺面結構的側表面的半導體層由包括半絕緣半導體層和PN結的多個半導體層形成。在一些情況下，光源可以包括直接調制半導體激光器和電吸收調制器(EA調制器)，電吸收調制器被配置為調制從半導體激光器發射的連續光。

在某些情況下，EA調制器可以具有BH結構。例如，臺面條紋結構的兩側可以被掩埋在摻釕的InP(磷化銦)層(例如掩埋層)中。臺面條紋結構可以由n型InGaAsP下引導層、多量子阱(MQW)層、p型InGaAsP上引導層、p型InP包層和p型接觸層形成。包含鈦、鉑和/或金的p型電極可以連接到p型接觸層。在襯底(例如晶片)的背面上，形成包括氧化鎵、鎳、鈦、鉑和/或金的n型電極。通過在p型電極和n型電極之間施加電壓，EA調制器吸收光以作為調制器工作。p型電極也可以通過插入鈍化膜形成在掩埋層上。振蕩器(例如，分布式反饋(DFB)激光器)也可以具有基本類似的結構。此外，一些制造工藝抑制了掩埋層的異常生長。

在一些情況下，可以在BH結構上形成包層和接觸層，以形成平面BH(PBH)結構。在PBH結構中，掩埋層布置在臺面形狀的兩側，并且p-InP包層布置于包括臺面形狀的頂部的整個掩埋層。此外，p型InGaAs接觸層可以覆蓋p-InP包層。

在某些情況下，在光學半導體器件中，金被用作電極材料，其對于InP具有高擴散速率。當金擴散進行并到達有源層(例如，多量子阱層)時，光學半導體器件的特性和可靠性降低。在具有形成在InP襯底上的BH結構的光學半導體器件中，例如，通過用鐵摻雜InP獲得的半絕緣InP(SI-InP)可以用作掩埋材料。在掩埋生長之后，掩埋層可以暴露在光半導體器件的表面上，除了臺面結構的正上方，因此光半導體器件的最外表面可以是鐵-InP層。在一些情況下，p型電極具有從半導體層側堆疊了鈦、鉑和/或金的結構。鉑可以抑制金擴散到半導體層中，但是由于半導體層的表面形狀的影響，很難完全防止金擴散。因此，包含在p型電極中的金可以通過由InP制成的掩埋層擴散到多量子阱層中。此外，在一些情況下，p型InGaAs接觸層可以布置在上表面電極和p型InP包層之間。與InP相比，InGaAs層具有較小的金擴散系數，因此金擴散到p型InP包層中的可能性很小。然而，存在金擴散的可能性，因為InGaAs接觸層形成得很薄(例如，由于制造差異)。當金擴散時，它可以通過p型InP包層和掩埋InP層從有源層的側面擴散到有源層中。

發明內容

在一些實施方式中，光學半導體器件包括：襯底；設置在襯底上的臺面結構；與臺面結構的兩側接觸設置的半導體掩埋層；以及包含金的電極，其設置在半導體掩埋層上方。臺面結構包括第一導電類型半導體層、多量子阱層和第二導電類型半導體層，它們從襯底側以所述順序堆疊。半導體掩埋層包括與臺面結構的側部接觸設置的第一半絕緣體InP層、與第一半絕緣體InP層接觸設置的第一抗擴散層、以及設置在第一抗擴散層上的第二半絕緣InP層。第一抗擴散層的金擴散常數小于第一半絕緣體InP層的金擴散常數。

在一些實施方式中，光學半導體器件提供優異的長期可靠性。

附圖說明