[发明专利]光学半导体器件以及光学半导体器件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学半导体器件以及光学半导体器件的制造方法。

背景技术

在光通信中，使用诸如半导体激光器、半导体光检测器或半导体光放大器之类的光学半导体器件。随着通信量增长，需要光学半导体器件以更高的速度稳定运行。

光学半导体器件使用具有电流缩窄结构的掩埋异质结构（BH），其中通过使用金属有机气相外延（MOVPE）将带状台面单元（mesa unit）掩埋。包括BH的光学半导体器件能够稳定地运行较长时间。

作为包括BH的半导体激光器，已知SI-BH（半绝缘掩埋异质结构），其中通过半绝缘半导体层掩埋包括有源层的台面单元。在具有SI-BH的半导体激光器中，能够减小作为调节调制带宽的因素的器件寄生电容。因而，有利的是以高比特率来调制运行。

在半导体光检测器和半导体光放大器这二者中，使用BH减小了器件中的寄生电容，并且实现了更高速的运行。

从减小装置尺寸或者简化制造工艺的角度来看，已经开发出了其中在同一衬底上单片集成了多个光学半导体器件的光学半导体集成器件。

在这种光学半导体集成器件中，能够根据与其他器件的布置关系将包括台面结构的器件以预定方向布置在半导体衬底上。

由于[011]方向或[0-11]方向的可解理性（cleavableness），通常将光学半导体器件制造在具有（100）平面方向的衬底上。

当布置在（100）平面上的台面结构纵长方向上的取向具有相对于[011]方向朝向[0-11]方向倾斜的成分（component）时，掩埋台面结构的掩埋层从台面结构的两侧生长从而覆盖台面结构的上侧。

图1是描绘传统光学半导体器件的图。图2A是沿着图1中的线Z1-Z1截取的放大剖视图。图2B是沿着图1中的线Z2-Z2截取的放大剖视图。

光学半导体器件100包括具有（100）平面的半导体衬底105、布置在半导体衬底105上的台面单元101、以及掩埋该台面单元101的掩埋层104。

台面单元101包括芯层102、接触层103以及掩模106。台面单元101纵长方向上的取向具有相对于[011]方向朝向[0-11]方向倾斜的成分。台面单元101纵长方向上的两个波导端面均布置在器件解理面（cleavage facet）的内侧，并且台面单元101纵长方向上的两个波导端面均具有[0-11]方向。

由于台面单元纵长方向上的取向具有相对于[011]方向朝向[0-11]方向倾斜的成分，因而将掩埋层104形成为从台面单元101的两侧至台面单元101的上侧进行覆盖。原因是，沿着台面单元101的两个侧面生长的掩埋层104包括在从（011）平面朝向<111>A方向倾斜的平面上的生长成分。因而，在（111）A平面方向上的生长出现在台面单元101上方，并且掩埋层104生长为类似于屋檐（eaves）一样覆盖台面。特别地，掩埋层104形成为覆盖处于[0-11]方向的台面单元101纵长方向上两个端面中的台面单元101的上部。

当台面单元101的顶部被如以上描述的掩埋层104覆盖时，难以在后续工艺中在接触层103上形成电极。

另一方面，当台面单元纵长方向上的取向仅具有[011]方向成分而且台面单元延伸到器件两个端部处的解理位置时，则掩埋层不是形成为从台面单元的两侧覆盖台面单元。然而，当台面单元纵长方向上的取向限制为[011]方向时，设计灵活性受到限制。

因此，提出通过向用于形成掩埋层的工艺气体（process gas）中添加含氯气体来抑制掩埋层在台面结构上的生长。

通过将含氯气体添加到工艺气体中，即使当台面结构纵长方向上的取向具有相对于[011]方向朝向[0-11]方向倾斜的成分或者即使是当台面结构纵长方向上的端面布置在器件解理位置的内侧时，（111）A平面的生长模式也能受到抑制。因而，掩埋台面结构的掩埋层形成时不会像屋檐一样生长。由于(100)平面的生长模式也受到了抑制，因而掩埋台面结构的掩埋层形成为在台面结构的两侧上预定距离内与台面单元101的厚度相同，而且在与台面单元101相距预定距离之后该厚度减小。

日本特开专利公开号2005-223300

日本特开专利公开号2008-177405

日本特开专利公开号2003-069149

日本特开专利公开号2003-107260

发明内容