集成型半导体光元件的制作方法

专利名称：集成型半导体光元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种集成型半导体光元件，其中对接接合的第一及第二
半导体光元件集成在InP基板上，第一及第二半导体光元件具有掺杂了 Be的InGaAs接触层，本发明特别涉及能够保持良好的表面形态 (morphology)并同时能降低接触电阻的集成型半导体光元件。
背景技术：
在InP基板上形成的III- V族化合物半导体中，使用铍(Be)作为 p型的掺杂物。Be与一般作为p型掺杂物使用的锌(Zn)相比扩散长度 短。因此，当将Be作为电场吸收型(EA)光调制器的p型掺杂物使用 时，能够降低扩散到吸收层的掺杂物的浓度。由此，吸收层的电场均匀 化，淬灭特性(quenching characteristics )提高(例如参见非专利文献1 )。
非专利文献1: Y.Miyazaki et.al， Journal of Applied Physics, Vol.93, No.7， pp, 3823-3826(2003)
但是，当高浓度地掺杂Be时结晶的表面形态会恶化。特别是在EA 调制器集成型激光器那样的集成型半导体光元件中，两个半导体光元件 被对接(buttjoint)结合，在该对接结合的附近，表面并不平坦。因此， 上迷的Be掺杂导致的表面形态的恶化变得显著。
此外，在n型InP基板上形成的半导体激光器或EA调制器具有 InGaAs接触层作为p侧的最表面层。而且，为了降低与p侧电极的接触 电阻，将接触层高浓度掺杂为p型。但是，在对接接合的集成型元件中， 在使用Be作为p型掺杂物的情况下，由于上迷的表面形态的恶化，所 以不能增高接触层的掺杂浓度。由此，存在由于接触电阻增加，所以工 作电压、功耗、调制速度等特性恶化了的问题。

发明内容
本发明是为了解决上述这样的问题而做成的，其目的是获得一种能 够保持良好的表面形态并同时能降低接触电阻的集成型半导体光元件。 本发明的集成型半导体光元件中，对接接合的第 一及第二半导体光元件集成在InP基板上，第一及第二半导体光元件具有掺杂了 Be的 InGaAs接触层，InGaAs接触层的Be掺杂浓度是7xl018cm-3以上，厚度 比300nm薄。本发明的其它特征在下面说明中会变得明确。
通过本发明，能够保持良好的表面形态并同时能够降低接触电阻。


图1是本发明实施方式1的集成型半导体光元件的光波导(optical waveguide)方向的剖面图。
图2是在InP基板上形成Be掺杂的p型InGaAs接触层，在其上形 成作为p型电极的Ti/Pt/Au的情况下的接触电阻率的测定结果。
图3是本发明实施方式2的集成型半导体光元件的光波导方向的剖 面图。
附图标记说明
1:半导体激光器(第一半导体光元件) 2:光调制器(第二半导体光元件) 3: n型InP基板(InP基板)
14、 18、 19: p型InGaAs接触层(InGaAs接触层)
具体实施方式
实施方式1
图l是本发明实施方式1的集成型半导体光元件的光波导方向的剖 面图。该集成型半导体光元件是光调制器集成半导体激光器，其中分布 反馈型(DFB)的半导体激光器1 (第一半导体光元件)和电场吸收型 (EA)的光调制器2 (第二半导体光元件)单片(monolithic)集成在 同一n型InP基板3 (InP基板)上。半导体激光器1和光调制器2通过 隔离(isolation)部4电分离。通过半导体激光器1和光调制器2构成用于 生成并射出激光的光波导。
在n型InP基板3上形成有n型InP熔覆层(clad layer)5。在其上作 为半导体激光器l层叠有无掺杂InGaAsP的分别限制异质结构(SCH) 层6、以无掺杂InGaAsP/InGaAsP多量子阱构成的活性层7、以及无掺 杂InGaAsP的SCH层8。另一方面，作为光调制器2层叠有无掺杂 InGaAs的SCH层9、以无掺杂InGaAsP/InGaAsP多量子阱构成的吸收层
410、以及无掺杂InGaAs的SCH层11。在SCH层8上通过周期性蚀刻 形成有衍射光栅12。半导体激光器1的SCH层6、 8和活性层7与光调 制器2的SCH层9、 11和活性层IO对接接合。
在半导体激光器1的SCH层8和光调制器2的SCH层11上形成有 p型InP熔覆层13,在其上形成有掺杂了 Be的p型InGaAs接触层14。 即，半导体激光器1和光调制器2具有p型InGaAs接触层14作为最表 面层。该p型InGaAs接触层14在隔离部4中被除去。在p型InGaAs 接触层14上分别形成有半导体激光器1的p型电极15和光调制器2的 p型电极16。在n型InP基板3的下表面上形成有n型电极17。
本实施方式其特征在于，p型InGaAs接触层14的Be掺杂浓度是 7xl0"cm-s以上，厚度d比300nm薄。下面详细说明该结构的效果。
图2是在InP基板上形成Be掺杂的p型InGaAs接触层，在其上形 成作为p型电极的Ti/Pt/Au的情况下的接触电阻率的测定结果。橫轴是 InGaAs接触层的Be掺杂浓度，纵轴是接触电阻率。可知伴随Be掺杂 浓度的增加，接触电阻率下降。
由此，由于如上述那样通过使p型InGaAs接触层14的Be掺杂浓 度为7xl0"cmd以上，从而能够充分降低接触电阻率，所以能够实现高 速调制、低功耗/低发热的光调制器集成半导体激光器。
此外，对接接合了的半导体激光器和光调制器通过有机金属化学汽 相淀积法(MOCVD)生长之后测定表面状态。在InGaAs接触层的Be 掺杂浓度为5xl018cm-3、厚度为1000nm的情况下，成为虽然有数点的 形态粗糙(morphology roughing)但大致良好的表面形态。另一方面， 在厚度相同并将Be掺杂浓度提高到lxlo"cn^的情况下，在对接结合 的附近，表面形态恶化。这样，InGaAs接触层的Be掺杂浓度越高表面 形态越恶化。
但是，如上述那样为了降低接触电阻率，需要使p型InGaAs接触 层14的Be掺杂浓度为7xlO"cmJ以上。因此，将InGaAs接触层的Be 掺杂浓度提高为lxl019cm—3,将厚度降低为250nm、 lOOnm时，两者都 能得到良好的表面形态。
由此，即使如上述那样使p型InGaAs接触层14的Be掺杂浓度为 7xl018cm-3以上，也能够通过使p型InGaAs接触层14的厚度比300nm 薄，从而得到良好的表面形态。实施方式2
图3是本发明实施方式2的集成型半导体光元件的光波导方向的剖 面图。仅对与实施方式1不同的结构进行说明。
在p型InP熔覆层13上层叠有掺杂了 Be的p型InGaAs接触层18 和p型InGaAs接触层19。即，半导体激光器1和光调制器2具有p型 InGaAs接触层18、 19作为最表面层。该p型InGaAs接触层18和p型 InGaAs接触层19的Be掺杂浓度分别不同。而且，p型InGaAs接触层 18、 19中处于最表面的p型InGaAs接触层19的Be掺杂浓度是 7xl0"cm-3以上，厚度比300nm薄。此外，p型InGaAs接触层18的Be 掺杂浓度是5xl018cnT3，厚度为400nm。由此，能够得到与实施方式l 同样的效果。此外，使p型InGaAs接触层18的厚度为200nm也能得到 与实施方式1同样的效果。
此外，能够使InGaAs接触层整体的厚度、即p型InGaAs接触层18 和p型InGaAs接触层19的厚度的合计比实施方式1那样仅有p型 InGaAs接触层14时厚。由此，能够提高元件的结构设计的自由度。例 如，由于InGaAs与InP相比，金属的扩散小，所以有阻止电极金属沉 降至活性层使元件劣化的作用，而通过使InGaAs接触层变厚，就能够 使该效果更加显著。此外，虽然在本实施方式中，使p型InGaAs接触 层18的Be掺杂浓度比p型InGaAs接触层19的Be掺杂浓度低，但也 可以使p型InGaAs接触层18的Be掺杂浓度比p型InGaAs接触层19 的Be掺杂浓度高。通过这样，就能够防止表面形态的恶化并同时能够 降低与InP熔覆层之间的电阻。
再有，虽然在本实施方式中，对p型InGaAs接触层为两层的情况 进行了说明，但并不局限于此，也可以使p型InGaAs接触层为Be掺杂 浓度不同的三层以上的层叠结构。
权利要求
1. 一种集成型半导体光元件，其特征在于，对接接合的第一及第二半导体光元件集成在InP基板上，上述第一及第二半导体光元件具有掺杂了Be的InGaAs接触层，上述InGaAs接触层的Be掺杂浓度是7×1018cm-3以上，厚度比300nm薄。
2. —种集成型半导体光元件，其特征在于， 对接接合的第一及第二半导体光元件集成在InP基板上， 上述第一及第二半导体光元件具有多个掺杂了 Be的InGaAs接触层，上述多个InGaAs接触层的Be掺杂浓度分别不同， 上述多个InGaAs接触层中位于最表面的层的Be掺杂浓度是 7xl0"cm-3以上，厚度比300nm薄。
全文摘要
本发明获得一种能够保持良好的表面形态并同时能降低接触电阻的集成型半导体光元件。其中，半导体激光器(1)(第一半导体光元件)和光调制器(2)(第二半导体光元件)集成在同一n型InP基板(3)(InP基板)上。半导体激光器(1)和光调制器(2)对接接合。半导体激光器(1)和光调制器(2)具有掺杂了Be的p型InGaAs接触层(14)。p型InGaAs接触层(14)的Be掺杂浓度是7×10¹⁸cm^-3以上，厚度比300nm薄。
文档编号H01S5/026GK101453100SQ20081021117
公开日2009年6月10日 申请日期2008年9月1日 优先权日2007年12月7日
发明者大和屋武, 绵谷力 申请人:三菱电机株式会社