半导体器件制造技术

本发明专利技术的课题是，抑制掺杂剂的相互扩散，实现附有光调制器的激光器的高速工作。在从有源层２产生激光的半导体器件中，设置包含有源层２的脊形台面５；以掩埋台面５的两侧的方式形成的电流阻挡层６；以排列在台面５和电流阻挡层６上表面的方式形成的扩散阻止层１０；以及在扩散阻止层１０上形成的、含有规定杂质的ｐ－ＩｎＰ限制层７。能够抑制ｐ－ＩｎＰ限制层７中的杂质向电流阻挡层６扩散所引起的电流阻挡层６的电阻值减小，可以实现附有光调制器的激光器的高速工作。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
专利说明半导体器件 本专利技术涉及半导体器件，特别是适合应用于在超高速光通信系统等中使用的附有光调制器的激光器。为了用半导体激光器和光纤发送大量数据，必须对半导体激光器进行高速调制。为此，已知有通过改变单模半导体激光器的注入电流，直接进行调制的方法。但是，此方法随着注入载流子密度的变化而波长变化(波长啁啾)较大，因而不能用于例如10Gbps以上的高速调制。于是，取代迄今的直接调制方式，用波长啁啾小的光调制器调制半导体激光器的方法正引人注目。在该方法中使用的激光器一般称为附有光调制器的激光器。附有光调制器的激光器将单模半导体激光器和用于调制激光器的高速光调制器集成在1块芯片上。因此，在附有光调制器的激光器中，不需要光调制器与激光器之间的电路，故实用性高。因此，附有光调制器的激光器作为大容量光通信的关键器件极为重要。在这种附有光调制器的激光器中，为实现高速工作，必须减小调制器部的电容，增大激光器部和调制器部之间的隔离部的电阻。另外，作为通信用激光器，同时还必须具有充分高的可靠性。图27(a)是示出现有的附有光调制器的激光器的结构的斜视图。另外，图27(b)是示出沿图27(a)所示的I-I’线的剖面的概略剖面图。在图27(a)和图27(b)中，101是InP衬底，112是n-InP限制层，103是调制器的吸收层，113是p-InP限制层，105是包含有源层102(在图27未示出)和吸收层103的台面，106是电流阻挡层，由高阻InP层106a和n-InP层106b构成。另外，107是p-InP限制层，108是p-InGaAs接触层，109是台面沟槽(加工台面沟槽)。下面根据图22～图27对现有的附有光调制器的激光器的制造方法进行说明。图22～图27是依工序顺序示出现有的附有光调制器的激光器的制造方法的原理图。图22、图23(a)、图24(a)、图25(a)、图26(a)、图27(a)示出了附有光调制器的激光器的斜视图。另外，图23(b)、图24(b)、图25(b)、图26(b)是分别示出沿图23(a)的I-I’的剖面、沿图24(a)的I-I’的剖面、沿图25(a)的I-I’的剖面、沿图26(a)的I-I’的剖面的概略剖面图。这里，沿I-I’的剖面表示激光器部与调制器部之间的隔离部的剖面。首先，如图22所示，在InP衬底101上外延生长包括n-InP限制层112、激光器的有源层102和调制器的吸收层103、p-InP限制层113的规定的晶体层之后，形成约6μm宽的氧化硅膜(SiO2膜)等绝缘膜104。然后以绝缘膜104作为掩模，借助于例如采用HBr等刻蚀液的湿法刻蚀，形成包含有源层102和吸收层103的台面105。有源层102和吸收层103在n-InP限制层112上的同一层形成，形成有源层102的区域是激光器部，形成吸收层103的区域是调制器部。接着，如图23(a)所示，用在形成台面105时使用的绝缘膜104作为选择生长掩模，在台面105的侧面用MOCVD法连续掩埋生长作为电流阻挡层106的、膜厚约为2～3μm的高阻InP层106a和膜厚约为1.0μm的n-InP层106b。这时，作为高阻InP层106a的掺杂剂，例如用铁(Fe)，另外，作为n-InP层106b的掺杂剂，例如用硫(S)。这里对在高阻InP层106a上生长n-InP层106b的理由进行说明。如后所述，在后面的工序中，在电流阻挡层106上形成p-InP限制层107，但若在高阻InP层106a上直接生长p-InP限制层107，则作为p-InP限制层107的掺杂剂的Zn与作为高阻InP层106a的掺杂剂Fe相互扩散。而且，由于Zn向高阻InP层106a扩散，使得高阻InP层106a的电阻减小。但是，通过在p-InP限制层107与高阻InP层106a之间生长n-InP层106b，n-InP层106b具有作为俘获欲从p-InP限制层107向高阻InP层106a扩散的Zn的空穴陷阱层的作用。因此，能够防止Zn向高阻InP层106a扩散而导致其电阻减小。另外，沿图23(a)的I-I’线的剖面(隔离部的剖面)在本阶段如图23(b)所示，与图23(a)所示的调制器侧的端面有相同的形状。接着，如图24(a)所示，借助于将与隔离部相当的位置用干法刻蚀刻蚀至规定的深度，去除隔离部的n-InP层106b。在此刻蚀中，去除了靠着在后面的工序中形成的台面沟槽109的内侧区域的n-InP层106b。去除n-InP层106b后的隔离部的剖面如图24(b)所示。尽管n-InP层106b为n型材料，电阻值低，但这样一来，借助于在隔离部去除n-InP层106b，可以得到高的隔离电阻。接着，如图25(a)、图25(b)所示，在晶片的整个面上生长p-InP限制层107、p-InGaAs接触层108。据此，在隔离部，高阻InP层106a与p-InP限制层107紧密接触。接着，如图26(a)、图26(b)所示，借助于使用酒石酸等刻蚀液的湿法刻蚀去除隔离部的p-InGaAs接触层108。去除隔离部的p-InGaAs接触层108的理由与去除隔离部的n-InP层106b的理由相同，也是为了在隔离部得到高的隔离电阻。最后，如图27(a)和图27(b)所示，用刻蚀等方法形成约为5～7μm宽的台面沟槽109。由此，完成了图27(a)和图27(b)所示的附有光调制器的激光器。完成的附有光调制器的激光器的隔离部剖面为图27(b)所示的结构，借助于n-InP层106的去除、p-InGaAs接触层108的去除以及加工台面沟槽109的形成，包含n-InP限制层112、有源层102、吸收层103和p-InP限制层113的台面105的周围被绝缘性高的层覆盖，得到了高阻值的隔离电阻。这样，在现有的附有光调制器的激光器中，为了增大激光器与调制器之间的隔离部的隔离阻值，进行了除去隔离部的n-InP层106b，除去p-InGaAs接触层108等工序。但是，在现有的附有光调制器的激光器中，由于去除隔离部的n-InP层106b而产生了新的问题。该问题就是由于去除了隔离部的n-InP层106b，致使高阻InP层106a与p-InP限制层107直接接触而发生的问题。高阻InP层106a与p-InP限制层107一经接触，则如图28(a)所示，作为高阻InP层106a的掺杂剂的Fe和作为p-InP限制层107的掺杂剂的Zn相互扩散。因此，由于p型掺杂剂Zn向高阻InP层106a扩散，使高阻InP层106a的电阻值变小。其结果是减小了激光器与调制器之间的隔离电阻，出现了高频漏泄发生、妨碍高速工作的问题。另外，在调制器部还发生了其他问题。如上所述，对调制器部设计成了如下结构通过在p-InP限制层107与高阻InP层106a之间设置n-InP层106b，n-InP层106b俘获欲从p-InP限制层107向高阻InP层106a扩散的Zn，从而防止高阻InP层106a的电阻减小。但是，在实际的制造工艺中，如图28(b)所示，n-InP层106b的端部往往离开台面105的侧面。例如，在形成高阻InP层106a和n-InP层106b时，若高阻InP层106a在台面105的侧面以规定的厚度形成，就会发生图28(b)所示的状态。这时，由于在n本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，它是从有源层产生激光的半导体器件，其特征在于，包括：包含上述有源层的脊形台面部分；以掩埋上述台面部分的两侧的方式形成的电流阻挡层；以排列在上述台面部分和上述电流阻挡层上表面的方式形成的扩散阻止层；以及在上述扩 散阻止层上形成的、含有规定杂质的导电层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：门胁朋子，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]