半导体光学设备及其制造方法技术

一种半导体光学设备，包括：下台面结构，所述下台面结构以条带形状延伸并且由包括活性层的一些层组成；掩埋层，所述掩埋层被配置为掩埋所述下台面结构的两侧并且由磷化铟制成；以及上台面结构，所述上台面结构以条带形状延伸并且由一些层组成，所述一些层包括由无磷材料制成的底层，所述底层具有从所述下台面结构的最顶层突出的底表面，所述底表面与所述下台面结构和所述掩埋层接触。面结构和所述掩埋层接触。面结构和所述掩埋层接触。

【技术实现步骤摘要】
半导体光学设备及其制造方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2021年10月1日提交的日本专利申请2021
‑
163083和于2021年11月25日提交的日本专利申请2021
‑
191093的优先权，其内容通过引用明确地并入本文。


[0003]本公开总体上涉及半导体光学设备及其制造方法。

技术介绍

[0004]在半导体光学设备中，掩埋异质结构(BH结构)可以是由半导体层制成的掩埋层，其可以设置在台面条带结构的两侧上，以通过抑制电流的横向扩散来增加弛豫振荡频率。另一种结构也可以是已知的，其中可以仅掩埋一部分(包括多量子阱(MQW))，而不是掩埋整个台面条带结构，以增加MQW的光约束因子。
[0005]在一些情况下，半导体光学设备可以具有两级(two stage)结构，该两级结构由上台面结构和具有MQW的下台面结构组成，并且可以具有光栅层。上台面结构的宽度可以比下台面结构宽，由此上台面结构的底表面可以从下台面结构暴露。
[0006]通过应用金属有机化学气相沉积(MOCVD)来形成掩埋层，晶体从基板生长并且还从上台面结构的暴露的底表面生长。在不同方向上的这种生长可能在晶体之间的界面处产生晶体缺陷和空腔，导致掩埋层的结晶度降低，这可能导致半导体光学设备的可靠性和特性降低。

技术实现思路

[0007]本文描述的一些实施方式旨在防止掩埋层的结晶度降低。
[0008]在一些实施方式中，半导体光学设备包括：下台面结构，该下台面结构以条带形形状延伸并且由包括活性层的一些层组成；掩埋层，所述掩埋层被配置为掩埋所述下台面结构的两侧并且由磷化铟制成；以及上台面结构，所述上台面结构以条带形状延伸并且由一些层组成，所述一些层包括由无磷材料制成的底层，所述底层具有从所述下台面结构的最顶层突出的底表面，所述底表面与所述下台面结构和所述掩埋层接触。
[0009]在一些实施方式中，一种用于制造半导体光学设备的方法包括：形成台面条带结构，所述台面条带结构包括下台面结构，所述下台面结构以条带形状延伸并且由包括活性层的一些层组成，所述台面条带结构包括上台面结构，所述上台面结构在所述下台面结构上以条带形状延伸并且由包括底层的一些层组成，所述底层具有从所述下台面结构的最顶层突出的底表面，所述底层由无磷材料制成；以及在形成所述台面条带结构之后，通过晶体生长在所述下台面结构的两侧上形成由磷化铟制成的掩埋层，以与所述底表面接触。
附图说明
[0010]图1是根据第一示例实施方式的半导体光学设备的平面图。
[0011]图2是图1中的半导体光学设备的II
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II截面图。
[0012]图3A是制造图1
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2中的半导体光学设备的方法的图。
[0013]图3B是制造图1
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2中的半导体光学设备的方法的图。
[0014]图3C是制造图1
‑
2中的半导体光学设备的方法的图。
[0015]图3D是制造图1
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2中的半导体光学设备的方法的图。
[0016]图3E是制造图1
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2中的半导体光学设备的方法的图。
[0017]图3F是制造图1
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2中的半导体光学设备的方法的图。
[0018]图3G是制造图1
‑
2中的半导体光学设备的方法的图。
[0019]图4是根据第二示例实施方式的半导体光学设备的横截面图。
[0020]图5是根据第三示例实施方式的半导体光学设备的平面图。
[0021]图6是图5中的半导体光学设备的VI
‑
VI截面图。
具体实施方式
[0022]在下文中参考附图具体地详细描述一些实施方式。在附图中，相同的构件由相同的附图标记表示并且具有相同或等同的功能，并且为了简单起见，可以省略其重复说明。注意，下面参考的附图仅用于说明示例实施方式，并且不一定按比例绘制。
[0023]图1是根据第一示例实施方式的半导体光学设备的平面图。图2是图1中的半导体光学设备的II
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II截面图。半导体光学设备可以是半导体激光器。半导体光学设备可以分别在上表面和下表面上具有上电极10和下电极12，以在它们之间施加电压(注入电流)。这使得能够从台面条带结构14的端面发射例如1.3μm带或1.55μm带的激光束。可以在发射侧的端面上形成由电介质制成的非反射涂膜16。可以在相反侧的端面上形成由电介质制成的高反射涂膜18。
[0024]半导体光学设备可以具有由磷化铟(InP)制成的基板20。由InP制成的缓冲层22(下包层)可以层叠在基板20上。上电极10的一部分可以设置在缓冲层22上方。因此，可以在上电极10和缓冲层22之间产生寄生电容。为了减小寄生电容，一种选择是使上电极10和缓冲层22之间的距离更大。可以省略缓冲层22。
[0025]半导体光学设备可以包括台面条带结构14。上电极10的至少一部分可以在台面条带结构14上。缓冲层22的一部分可以是突起，并且可以包括在台面条带结构14中。换句话说，缓冲层22可以具有上表面，该上表面的除了突起之外的部分可以较低。台面条带结构14可以包括具有不同宽度的至少两个级的层叠结构。从缓冲层22开始，台面条带结构14可以依次包括下台面结构24和上台面结构26，上台面结构26具有比下台面结构24更宽的宽度。
[0026]下台面结构24可以以条纹形状延伸。下台面结构24可以由一些层组成。下台面结构24可以由层叠体构成，该层叠体从缓冲层22开始依次包括下SCH(Separate Confinement Heterostructure：单独约束异质结构)层30、活性层28、上SCH层32和最顶层34。活性层28可以是MQW或块状材料。下台面结构24的最顶层34可以像缓冲层22一样由InP制成。下SCH层30、活性层28和上SCH层32足够厚，以确保特定的光学特性。
[0027]由于直接调制的半导体激光器的3dB带宽被其弛豫振荡频率fr限制为1.55fr，因此需要提高弛豫振荡频率fr以进行更高速的操作。在具有MQW作为活性层28的半导体激光器中，可以在弛豫振荡频率fr、每个量子阱的光约束因子Γ
QW
、活性层28的宽度W
a
和驱动电
流Im之间建立以下关系。这里，驱动电流I
m
可以是注入电流减去阈值电流的电流。
[0028][0029]因此，通过使活性层28的宽度W
a
更小，光约束因子Γ
Qw
/W
a
的值变得更大，弛豫振荡频率fr变得更大，并且3dB带宽改善。
[0030]上台面结构26可以以条带形状延伸。上台面结构26可以由一些层组成。上台面结构26可以具有由无磷(P)材料(例如，InGaAlAs、InAlAs和/或InGaAs本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体光学设备，包括：下台面结构，所述下台面结构以条带形状延伸并且由包括活性层的一些层组成；掩埋层，所述掩埋层被配置为掩埋所述下台面结构的两侧并且由磷化铟制成；以及上台面结构，所述上台面结构以条带形状延伸并且由一些层组成，所述一些层包括由无磷材料制成的底层，所述底层具有从所述下台面结构的最顶层突出的底表面，所述底表面与所述下台面结构和所述掩埋层接触。2.根据权利要求1所述的半导体光学设备，其中所述掩埋层在与所述底层的所述底表面接触的部分处最厚。3.根据权利要求2所述的半导体光学设备，其中所述掩埋层的与所述底层的所述底表面接触的所述部分是突起。4.根据权利要求1所述的半导体光学设备，还包括绝缘层，该覆盖所述上台面结构的侧表面和所述掩埋层的上表面。5.根据权利要求4所述的半导体光学设备，其中所述掩埋层具有在所述下台面结构的所述最顶层与所述绝缘层之间的部分，并且绝缘层不与最顶层接触。6.根据权利要求4所述的半导体光学设备，其中所述绝缘层具有与所述掩埋层接触的接触表面，并且接触表面低于底层的底表面。7.根据权利要求1所述的半导体光学设备，其中所述掩埋层下方的基础部分由磷化铟制成。8.根据权利要求7所述的半导体光学设备，其中所述掩埋层下方的所述基础部分是基板上的缓冲层。9.根据权利要求1所述的半导体光学设备，其中，所述底层的材料是InGaAlA、InAlA或InGaA中的任一种。10.一种用于制造半导体光学设备的方法，所述方法包括：形成台面条带结构，所述台面条带结构包括下台面结构，所述下台面结构以条带形状延伸并且由包括活性层的一些层组成，所述台面条带结构包括上台面结构，所述上台面结构在所述下台面结构上以条带形状延伸并且由包括底层的一些层组成，所述底层具有从所述下台面结构的最顶层突出的底表面，所述底层由无磷材料制成；...

【专利技术属性】
技术研发人员：菅一辉，中原宏治，
申请(专利权)人：朗美通日本株式会社，
类型：发明
国别省市：