JP7552723B2 - 半導体構造および半導体素子 - Google Patents
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Description
本発明は、Ｚｎドープｐ型層を有する半導体構造および半導体素子に関する。
光通信の大容量化において、電気信号を光信号に変換する半導体変調器は広く用いられている。とくに、電界吸収型（ＥＡ、Ｅｌｅｃｔｒｏ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）変調器は、小型で、低電力で駆動できるので必要とされている。
光通信に対応する長波長帯ＩｎＰ系半導体を用いたＥＡ変調器では、ｐ型ドーパントであるＺｎが活性層の多重量子井戸（ＭＱＷ、Ｍｕｌｔｉ－ｑｕａｎｔｕｍ ｗｅｌｌ）に拡散して、ＥＡ変調器の消光特性を劣化させる。
Ｚｎの拡散の抑制については、ＥＡ変調器の半絶縁埋込層におけるドーパントのＦｅとＺｎとの相互拡散を抑制する技術が報告されている。
T. Yamanaka et al, "Influence of Zn diffusion on bandwidth and extinction in MQW electroabsorption modulators buried with semi-insulating InP," 8th Opto-Electronics and Communications Conf. (OECC2003), Proc., pp.439-440, 2003.
しかしながら、従来のＥＡ変調器は、図１０のように、Ｚｎをドープしたクラッド層、コンタクト層、アンドープの多重量子井戸構造（ｉ－ＭＱＷ）、Ｓｉをドープしたｎ－ＩｎＰ基板で構成される。この構成では、ｐのドーパントであるＺｎがクラッド層からｉ－ＭＱＷに拡散し、ＥＡ変調器の消光特性を劣化させるので問題となっていた。
上述したような課題を解決するために、本発明に係る半導体構造は、ＩｎＰを基板とする半導体構造であって、順に、多重量子井戸と、拡散防止層と、ｐ型ＩｎＰ層を備え、前記ｐ型ＩｎＰ層がＺｎドーピングされ、前記拡散防止層が複数の層からなり、前記複数の層がＩｎＰに略格子整合し、前記複数の層のうち、少なくとも１層がＡｌとＩｎとＡｓを含み、カーボンがドープされ、前記拡散防止層が、前記カーボンがドープされるＩｎＡｌＡｓとアンドープＩｎＧａＡｓＰとが交互に積層されていることを特徴とする。
また、本発明に係る半導体構造は、ＩｎＰを基板とする半導体構造であって、順に、多重量子井戸と、拡散防止層と、ｐ型ＩｎＰ層を備え、前記ｐ型ＩｎＰ層がＺｎドーピングされ、前記拡散防止層が複数の層からなり、前記複数の層がＩｎＰに略格子整合し、前記複数の層のうち、少なくとも１層がＡｌとＩｎとＡｓを含み、カーボンがドープされ、前記拡散防止層が、前記カーボンがドープされるＩｎＡｌＡｓと前記カーボンがドープされるＩｎＧａＡｌＡｓとが交互に積層されていることを特徴とする。
また、本発明に係る半導体構造は、ＩｎＰを基板とする半導体構造であって、順に、多重量子井戸と、拡散防止層と、ｐ型ＩｎＰ層を備え、前記ｐ型ＩｎＰ層がＺｎドーピングされ、前記拡散防止層が複数の層からなり、前記複数の層がＩｎＰに略格子整合し、前記複数の層のうち、少なくとも１層がＡｌとＩｎとＡｓを含み、カーボンがドープされ、前記拡散防止層が、前記カーボンがドープされるＩｎＡｌＡｓと前記カーボンがドープされるＩｎＧａＡｌＡｓとが交互に積層されていることを特徴とする。
本発明によれば、Ｚｎ拡散の影響を低減でき、高性能の半導体構造および半導体素子を提供できる。
＜第１の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態に係る半導体構造について図１～図５を参照して説明する。
本発明の第１の実施の形態に係る半導体構造について図１～図５を参照して説明する。
＜半導体構造の構成＞
図１に、本実施の形態に係る光変調器用の半導体構造１０を示す。半導体構造１０は、順に、ｎ型ＩｎＰ基板１１と、多重量子井戸（ＭＱＷ）１２と、拡散防止層１３と、ｐ型ＩｎＰクラッド層１４と、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１５を備える。
図１に、本実施の形態に係る光変調器用の半導体構造１０を示す。半導体構造１０は、順に、ｎ型ＩｎＰ基板１１と、多重量子井戸（ＭＱＷ）１２と、拡散防止層１３と、ｐ型ＩｎＰクラッド層１４と、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１５を備える。
ＭＱＷ１２は、８層のＩｎＧａＡｌＡｓ井戸層（歪量：－０．５ ％、層厚：１０ｎｍ）と、９層のＩｎＧａＡｌＡｓ障壁層（歪量：＋０．３％、層厚：６ｎｍ）からなり、ＰＬ（フォトルミネッセンス）波長は１．２３μｍである。
拡散防止層１３は、カーボン（Ｃ）ドープされたＩｎＡｌＡｓとカーボン（Ｃ）ドープされたＩｎＧａＡｌＡｓとの積層構造を有する。詳細には、例えば、７層のＩｎＧａＡｌＡｓ井戸層（歪量：－０．５ ％、層厚：１０ｎｍ）と、８層のＩｎＧａＡｌＡｓ障壁層（歪量：＋０．３％、層厚：６ｎｍ）が交互に積層される。また、カーボン（Ｃ）のドーピング濃度は、３×１０１７ｃｍ－３である。
ｐ型ＩｎＰクラッド層１４の厚さは１５００ｎｍである。また、ｐ型ドーパントにＺｎを用い、Ｚｎのドーピング濃度は１×１０１８ｃｍ－３である。
ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１５の厚さは５００ｎｍである。また、ｐ型ドーパントにＺｎを用い、Ｚｎのドーピング濃度は３～５×１０１８ｃｍ－３である。
半導体構造１０は、通常のＭＯＶＰＥにより結晶成長される。とくに、拡散防止層の結晶成長においては、ＩＩＩ族原料としてトリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、トリエチルガリウム（ＴＥＧａ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）、Ｖ族原料ガスとしてホスフィン（ＰＨ３）、アルシン（ＡｓＨ３）を用いることができる。カーボン（Ｃ）ドーピングには原料としてＣＢｒ４を用いる。結晶成長温度は、６００℃である。
拡散防止層１３ついて説明する。通常の半導体構造において、ｐ型ＩｎＰ層とＭＱＷ層の間にｉ（ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ）型のＩｎＰ層を厚くして挿入することにより、ＺｎのＭＱＷへの拡散を抑制できる。ここで、ｉ層には、例えばアンドープ（ドーピングしない）ＩｎＰ層やＲｕ（ルテニウム）ドーピングされた半絶縁ＩｎＰ層を用いることができる。しかしながら、ｉ層を厚くすると、素子抵抗が増加するので問題となる。
そこで、拡散防止層には、ＣドープされたＩｎＡｌＡｓとＩｎＧａＡｌＡｓとの積層構造を用いる。ＩｎＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｌＡｓにおいて、カーボン（Ｃ）は、ｐ型ドーパントとして働く（K. Kurihara et al, 1.3-μm Laser diode with a high-quality C-doped InAlAs, IPRM 2004, TuB1-3.）。その結果、拡散防止層の挿入による素子抵抗の増加を抑制できる。
さらに、ｐ型ドーパントＣは拡散係数が小さい。したがって、ｐ型ドーパントＣがＭＱＷにほとんど拡散しないので、ｐ型ドーパント（不純物）が素子特性を劣化させることを抑制できる。
このように、ｐ型ドープされたＩｎＧａＡｌＡｓやＩｎＡｌＡｓは素子抵抗を増加させることなく、Ｚｎの拡散を防止することができる。
図２に、ＥＡ変調器の消光特性のＭＱＷ内のキャリア（Ｚｎ）濃度依存性に関する計算結果を示す。計算は、量子井戸における電子・正孔の波動関数の重なり積分を計算し、振動子強度を求めることで行った。
ＥＡ変調器において、ｉ－ＭＱＷ内のキャリア（Ｚｎ）の増加に伴い、電圧印加に対する消光量が減少して消光特性が劣化する。詳細には、ｉ－ＭＱＷへのＺｎの拡散濃度が４×１０１６ｃｍ－３以上では、電圧の印加による消光比の変化（消光カーブ）は緩やかであり、急峻な消光カーブは得られない。一方、ｉ－ＭＱＷへのＺｎの拡散濃度が２×１０１６ｃｍ－３以下では電圧の印加による急峻な消光カーブが得られる。
以上より、低電圧で所望の消光を実現するためには、ｉ－ＭＱＷ内のキャリア（Ｚｎ）濃度、すなわちｉ－ＭＱＷへのＺｎの拡散濃度を２×１０１６ｃｍ－３以下に抑制する必要があることがわかる。
＜半導体構造の効果＞
図３Ａに、本発明の実施の形態に係る半導体構造におけるＺｎ濃度を示す。Ｚｎ濃度はＳＩＭＳにより測定された。図３Ａには、試料表面から０．６μｍの深さから、順に、ｐ型クラッド層１４、拡散防止層１３、ＭＱＷ１２、基板１１でのＺｎ濃度を示す。ｐ型クラッド層１４層におけるＺｎドーピング濃度は、１×１０１８ｃｍ－３程度である。
図３Ａに、本発明の実施の形態に係る半導体構造におけるＺｎ濃度を示す。Ｚｎ濃度はＳＩＭＳにより測定された。図３Ａには、試料表面から０．６μｍの深さから、順に、ｐ型クラッド層１４、拡散防止層１３、ＭＱＷ１２、基板１１でのＺｎ濃度を示す。ｐ型クラッド層１４層におけるＺｎドーピング濃度は、１×１０１８ｃｍ－３程度である。
拡散防止層１３の構造は、カーボン（Ｃ）ドープされたＩｎＡｌＡｓとカーボン（Ｃ）ドープされたＩｎＧａＡｌＡｓとの積層構造を有する。詳細には、例えば、７層のＩｎＧａＡｌＡｓ井戸層（歪量：－０．５ ％、層厚：１０ｎｍ）と、８層のＩｎＧａＡｌＡｓ障壁層（歪量：＋０．３％、層厚：６ｎｍ）が交互に積層される。また、カーボン（Ｃ）のドーピング濃度は、３×１０１７ｃｍ－３である。
半導体構造において、Ｚｎ濃度は、拡散防止層１３において、１０１８ｃｍ－３程度の濃度から１０１６ｃｍ－３以下に減少する。その結果、ＭＱＷ１２内のＺｎ濃度は、１０１６ｃｍ－３であり、２×１０１６ｃｍ－３以下に抑制できる。
図３Ｂに、比較例として、拡散防止層１３を有さない半導体構造におけるＺｎ濃度を示す。比較例の試料では、拡散防止層１３の代わりに、アンドープ（Ｚｎドーピングされない）ＩｎＰ層２３を設けた。また、ＳＩＭＳ測定に用いた試料には、ｐ型クラッド層（Ｚｎドーピング濃度：１０１８ｃｍ－３程度）をエッチングで除去したものを用いた。図３Ｂにおいて深さが０μｍのときに高濃度で示されるＺｎ濃度は、ＳＩＭＳ測定用試料作製時にｐ－ＩｎＰ層の一部をエッチングにより除去した際の残りの層の影響を示している。
比較例において、Ｚｎ濃度はＩｎＰ層２３で１０１６ｃｍ－３以下に減少するが、ＭＱＷ２２内でのＺｎ濃度は、５×１０１６ｃｍ－３である。このように、比較例では、ｐ型クラッド層２４とＭＱＷ２２間にアンドープＩｎＰ層２３を設けても、ＭＱＷ２２内でのＺｎ濃度が、２×１０１６ｃｍ－３以下に抑制されない。
以上の結果は、拡散防止層により、ＭＱＷ内のＺｎ濃度を２×１０１６ｃｍ－３以下に抑制できるので、ＥＡ変調器の特性劣化を抑制できることを示す。
ここで、拡散防止層１３には、単一の組成の層からなるＩｎＡｌＡｓまたはＩｎＧａＡｌＡｓよりも、本実施の形態におけるＩｎＡｌＡｓとＩｎＧａＡｌＡｓとの積層構造のように、複数の組成の層からなる積層構造を用いた方が、Ｚｎの拡散防止の効果を奏する。これは、積層構造における異なる組成の層の境界（ヘテロ界面）において、拡散するＺｎが捕獲されるためとも考えられる。
また、本実施の形態では、拡散防止層１３の層厚を４００ｎｍとする例を示したが、５０ｎｍ以上で効果を奏する。
次に、本実施の形態に係る半導体構造における光閉じ込めについて説明する。
図４Ａに、本実施の形態に係る半導体構造における光強度分布を示す。計算は、シミュレーションソフトウェア「ＡＰＳＳ」（バージョン２．３ｇ、Ａｐｏｌｌｏ社製）を用いて行った。
半導体構造には、順に、基板１１、ＭＱＷ１２、拡散防止層１３、クラッド層１４、コンタクト層１５からなる層構造を用いた。この半導体構造を、幅が２μｍ導波路構造として、周囲をＩｎＰで覆ったものを計算対象とした。計算における導波光の波長は１．３０μｍとした。
ここで、拡散防止層１３には、ＩｎＡｌＡｓとＩｎＧａＡｌＡｓ（バンドギャップ波長１．０μｍ）との積層構造を用いた。積層構造全体の層厚は３００ｎｍ程度であり、ＩｎＡｌＡｓの合計の層厚とＩｎＧａＡｌＡｓの合計の層厚との比が１：１になるように設定した。詳細には、ＩｎＡｌＡｓ（５ｎｍ厚）とＩｎＧａＡｌＡｓ（５ｎｍ厚）とを交互に積層した層であり、３１層のＩｎＡｌＡｓと３０層のＩｎＧａＡｌＡｓからなる層である。
また、図４Ｂに、比較例として、拡散防止層を有さない半導体構造における光強度分布を示す。比較例の半導体構造は、順に、基板２１、ＭＱＷ２２、クラッド層２４、コンタクト層２５からなる層構造を有する。
ここで、図４Ａ、図４Ｂ中の白線は、計算対象である半導体構造を示す。また、図中の光強度について、白く表示されるほど光強度が高いことを示し、黒く表示されるほど光強度が低いことを示す。
比較例における光強度分布では、ＭＱＷ２２を中心に導波光が分布し、ＭＱＷ２２内で高い光強度を示す。このように、ＭＱＷ２２内での強い光閉じ込めを示す。
一方、本実施の形態の半導体構造では、ＭＱＷ１２を中心に導波光が分布し、ＭＱＷ１２内で高い光強度を示すとともに、拡散防止層１３の一部でも高い光強度を示す。このように、この半導体構造では、ＭＱＷ１２内の導波光の一部が拡散防止層１３に漏れ出す傾向が示される。
次に、本実施の形態に係る半導体構造における光閉じ込めについて定量的に説明する。図５に、ＭＱＷ１２及び拡散防止層１３での光閉じ込めの拡散防止層厚依存性を示す。計算は、上述と同様に行った。ここで、拡散防止層１３の厚さは、ＩｎＡｌＡｓの合計の層厚とＩｎＧａＡｌＡｓの合計の層厚との比が１：１になるように変化させた。
ＭＱＷ１２での光閉じ込めは、拡散防止層１３の厚さの増加に伴い、低下する（図中、黒丸、実線）。一方、拡散防止層１３の光閉じ込めは、拡散防止層１３の厚さの増加に伴い、増加する（図中、白四角、点線）。拡散防止層１３の厚さが４００ｎｍにおいては、ＭＱＷ１２の光閉じ込めは２５％となり、拡散防止層を有さない従来構造のＭＱＷ２２の光閉じ込め（２８％）に比べて約３％低下する。ここで、３％程度のＭＱＷの光閉じ込めの低下が、変調器特性に及ぼす影響は少ないと考えられる。
このように、光閉じ込めの観点から、拡散防止層厚が４００ｎｍ以下であれば、ＥＡ変調器の特性を良好に維持できる。
＜第１の実施例＞
本発明の第１の実施例に係る半導体構造および半導体素子について図６～図８を参照して説明する。
本発明の第１の実施例に係る半導体構造および半導体素子について図６～図８を参照して説明する。
＜半導体素子の構成＞
図６に、本実施例に係る半導体素子３０の構造を示す。半導体素子３０はＥＡ変調器である。半導体素子３０は、ＩｎＰ基板１１上に、順に、ＭＱＷ１２と、拡散防止層１３＿１と、ｐ型ＩｎＰクラッド層１４と、ｐ型コンタクト層１５とが積層された半導体構造３１より形成された導波路構造と、導波路構造の両側の側面の半絶縁ＩｎＰ埋込層と、表面の酸化膜と、表面と裏面それぞれに電極１８＿１、１８＿２を備える。また、半導体素子３０の素子長は、１５０μｍである。
図６に、本実施例に係る半導体素子３０の構造を示す。半導体素子３０はＥＡ変調器である。半導体素子３０は、ＩｎＰ基板１１上に、順に、ＭＱＷ１２と、拡散防止層１３＿１と、ｐ型ＩｎＰクラッド層１４と、ｐ型コンタクト層１５とが積層された半導体構造３１より形成された導波路構造と、導波路構造の両側の側面の半絶縁ＩｎＰ埋込層と、表面の酸化膜と、表面と裏面それぞれに電極１８＿１、１８＿２を備える。また、半導体素子３０の素子長は、１５０μｍである。
ＭＱＷ１２は、８層のＩｎＧａＡｌＡｓ井戸層（歪量：－０．５ ％、層厚：１０ｎｍ）と、９層のＩｎＧａＡｌＡｓ障壁層（歪量：＋０．３％、層厚：６ｎｍ）からなり、ＰＬ（フォトルミネッセンス）波長は１．２３μｍである。
導波路構造における詳細な半導体構造３１は、図７に示すように、拡散防止層１３＿１は、ＭＱＷ１２側から、順に、ｐ型ＩｎＡｌＡｓ（７５ｎｍ厚）１３１と、ｉ型ＩｎＧａＡｓＰ（５０ｎｍ厚）１３２＿１と、ｐ型ＩｎＡｌＡｓ（７５ｎｍ厚）１３１と、ｉ型ＩｎＧａＡｓＰ（３０ｎｍ厚）１３１＿２と、ｐ型ＩｎＡｌＡｓ（７５ｎｍ厚）１３１と、ｉ型ＩｎＧａＡｓＰ（２０ｎｍ厚）１３１＿３と、ｐ型ＩｎＡｌＡｓ（７５ｎｍ厚）１３１とが積層された構造である。ｐ型ＩｎＡｌＡｓ１３１はＣがドープされ、Ｃドーピング濃度は３×１０１７ｃｍ－３である。また、ｉ型ＩｎＧａＡｓＰ１３２＿１、１３２＿２、１３２＿３は、ドーピングがされていないアンドープＩｎＧａＡｓＰである。
ｐ型コンタクト層１５は、ｐ型ＩｎＧａＡｓ（５００ｎｍ厚）からなる。ｐ型コンタクト層１５におけるＺｎドーピング濃度は３～５×１０１８ｃｍ－３である。
＜半導体素子の効果＞
図８に、本実施例のＥＡ変調器の消光特性を示す。比較例として、拡散防止層を有さない従来構造の消光特性も示す。
比較例では、印加電圧の増加に伴い、消光比が徐々に低下し、急峻な消光カーブが得られない（図中、点線）。
図８に、本実施例のＥＡ変調器の消光特性を示す。比較例として、拡散防止層を有さない従来構造の消光特性も示す。
比較例では、印加電圧の増加に伴い、消光比が徐々に低下し、急峻な消光カーブが得られない（図中、点線）。
一方、本実施例のＥＡ変調器では、印加電圧が－２Ｖ程度で、急峻な消光カーブが得られ、良好な消光特性が得られる（図中、実線）。これは、拡散防止層によりＺｎのＭＱＷへの拡散が抑制されることに起因する。
さらに、本実施例のＥＡ変調器では、拡散防止層１３＿１にｉ型ＩｎＧａＡｓＰを適用するので寄生容量を抑制できる。その結果、変調器の特性である３ｄＢ帯域として３４ＧＨｚを達成できる。また、５０Ｇｂ／ｓ動作時の変調振幅電圧１．５Ｖにおいて、消光比８．０ｄＢ以上の明瞭なアイ波形を達成できる。
＜第２の実施例＞
本発明の第２の実施例に係る半導体構造および半導体素子について、図９を参照して説明する。
本発明の第２の実施例に係る半導体構造および半導体素子について、図９を参照して説明する。
＜半導体素子の構成＞
第２の実施例に係る半導体素子（ＥＡ変調器）の構成は第１の実施例と略同様であるが、拡散防止層の構成が異なる。
第２の実施例に係る半導体素子（ＥＡ変調器）の構成は第１の実施例と略同様であるが、拡散防止層の構成が異なる。
本実施例に係るＥＡ変調器における拡散防止層１３＿２は、ｐ型ＩｎＡｌＡｓ（５ｎｍ厚）１３３とｐ型ＩｎＧａＡｌＡｓ（１．１μｍ波長組成、５ｎｍ厚）１３４とを交互に積層した層であり、１６層のｐ型ＩｎＡｌＡｓ１３３と１５層のｐ型ＩｎＧａＡｌＡｓ１３４からなる層である。ｐ型ＩｎＡｌＡｓ１３３は、Ｃがドープされ、Ｃドーピング濃度は３×１０１７ｃｍ－３である。同様に、ｐ型ＩｎＧａＡｌＡｓ１３４は、Ｃがドープされ、Ｃドーピング濃度は３×１０１７ｃｍ－３である。
＜半導体素子の効果＞
本実施例のＥＡ変調器では、ｐ型の拡散防止層１３＿２の層厚が低減されるので寄生容量を抑制できる。その結果、変調器の特性である３ｄＢ帯域として３４ＧＨｚを達成できる。また、５０Ｇｂ／ｓ動作時の変調振幅電圧１．５Ｖにおいて、消光比８．０ｄＢ以上の明瞭なアイ波形を達成できる。
本実施例のＥＡ変調器では、ｐ型の拡散防止層１３＿２の層厚が低減されるので寄生容量を抑制できる。その結果、変調器の特性である３ｄＢ帯域として３４ＧＨｚを達成できる。また、５０Ｇｂ／ｓ動作時の変調振幅電圧１．５Ｖにおいて、消光比８．０ｄＢ以上の明瞭なアイ波形を達成できる。
本発明の実施の形態および実施例では、拡散防止層におけるカーボン（Ｃ）のドーピング濃度を３×１０１７ｃｍ－３とする例を示したが、これに限らない。拡散防止層におけるカーボン（Ｃ）のドーピング濃度は、１×１０１７ｃｍ－３以上１×１０１８ｃｍ－３以下であることが望ましい。
本発明の実施の形態および実施例では、拡散防止層に、ＣドープＩｎＡｌＡｓとＣドープＩｎＧａＡｌＡｓからなる層またはＣドープＩｎＡｌＡｓとアンドープＩｎＧａＡｓＰからなる層を用いる例を示したが、これに限らない。組成の異なるＩｎＧａＡｌＡｓからなる層を用いてもよい。拡散防止層がＩｎＰに略格子整合する複数の層からなり、前記複数の層のうち、少なくとも１層が、Ｃドープによりｐ型の電気伝導を示すＡｌとＩｎとＡｓを含む結晶であればよい。ここで、略格子整合とは、ＩｎＰと格子状数が一致し完全に格子整合する場合を含み、ＩｎＰと格子状数が異なる場合でも結晶に歪がかかる状態で結晶品質が劣化しない状態を含む。
本発明の実施の形態および実施例では、基板にｎ型基板を用いたが、ｐ型基板を用いてもよい。この場合は、順に、ｐ型基板と、拡散防止層と、ＭＱＷと、ｎ型クラッド層と、コンタクト層を備える構成となる。ｐ型層とＭＱＷとの間に拡散防止層が配置される構成であればよい。
本発明の実施の形態では、半導体素子としてＥＡ変調器を例に示したが、これに限らず、ＥＡ変調器集積型ＤＦＢ（分布帰還型）レーザ等のＥＡ変調器が集積された光半導体素子素子に適用できる。また、他の半導体素子にも適用でき、例えば、本発明を半導体レーザに適用すれば、Ｚｎの活性層（発光層）への拡散を抑制できるので、低しきい値、高出力のレーザ特性を実現できる。
本発明の実施の形態では、半導体構造および半導体素子の構成、製造方法などにおいて、各構成部の構造、寸法、材料等の一例を示したが、これに限らない。半導体構造および半導体素子の機能を発揮し効果を奏するものであればよい。
本発明は、光半導体デバイスに関するものであり、とくに光通信システム、光通信機器に適用することができる。
１０ 半導体構造
１１ ＩｎＰ基板
１２ 多重量子井戸（ＭＱＷ）
１３ 拡散防止層
１４ ＩｎＰクラッド層
１５ コンタクト層
１１ ＩｎＰ基板
１２ 多重量子井戸（ＭＱＷ）
１３ 拡散防止層
１４ ＩｎＰクラッド層
１５ コンタクト層
Claims (7)
- ＩｎＰを基板とする半導体構造であって、
順に、多重量子井戸と、拡散防止層と、ｐ型ＩｎＰ層を備え、
前記ｐ型ＩｎＰ層がＺｎドーピングされ、
前記拡散防止層が複数の層からなり、
前記複数の層がＩｎＰに略格子整合し、
前記複数の層のうち、少なくとも１層がＡｌとＩｎとＡｓを含み、カーボンがドープされ、
前記拡散防止層が、前記カーボンがドープされるＩｎＡｌＡｓとアンドープＩｎＧａＡｓＰとが交互に積層されていることを特徴とする半導体構造。 - ＩｎＰを基板とする半導体構造であって、
順に、多重量子井戸と、拡散防止層と、ｐ型ＩｎＰ層を備え、
前記ｐ型ＩｎＰ層がＺｎドーピングされ、
前記拡散防止層が複数の層からなり、
前記複数の層がＩｎＰに略格子整合し、
前記複数の層のうち、少なくとも１層がＡｌとＩｎとＡｓを含み、カーボンがドープされ、
前記拡散防止層が、前記カーボンがドープされるＩｎＡｌＡｓと前記カーボンがドープされるＩｎＧａＡｌＡｓとが交互に積層されていることを特徴とする半導体構造。 - 前記拡散防止層の層厚が５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下である
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体構造。 - 前記カーボンのドーピング濃度が１×１０ 17 ｃｍ -3 以上１×１０ 18 ｃｍ -3 以下である
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の半導体構造。
- 前記基板がｎ型ＩｎＰであって、順に、前記基板、前記多重量子井戸と、前記拡散防止層と、前記ｐ型ＩｎＰ層とｐ型コンタクト層とを備える
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の半導体構造。 - 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の半導体構造を備える半導体素子。
- 前記半導体構造からなる導波路と、
前記導波路の両側の側面に形成される半絶縁埋込層とを有する電界吸収型変調器
を備える請求項６に記載の半導体素子。
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