[go: up one dir, main page]

JP4768452B2 - Optical semiconductor device and method for manufacturing the same, optical disc device, and optical transmission system - Google Patents

Optical semiconductor device and method for manufacturing the same, optical disc device, and optical transmission system Download PDF

Info

Publication number
JP4768452B2
JP4768452B2 JP2006010744A JP2006010744A JP4768452B2 JP 4768452 B2 JP4768452 B2 JP 4768452B2 JP 2006010744 A JP2006010744 A JP 2006010744A JP 2006010744 A JP2006010744 A JP 2006010744A JP 4768452 B2 JP4768452 B2 JP 4768452B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
type
semiconductor device
optical
optical semiconductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2006010744A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2007194386A (en
Inventor
克彦 岸本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP2006010744A priority Critical patent/JP4768452B2/en
Publication of JP2007194386A publication Critical patent/JP2007194386A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4768452B2 publication Critical patent/JP4768452B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Optical Head (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Description

この発明は、光半導体装置、特に、結晶中を光が伝播する半導体レーザ装置等の光半導体装置、およびその製造方法に関し、より詳しくは、そのような光半導体装置のp側オーミック電極の形成に関する。さらに、この発明は、そのような半導体レーザ装置を備えた光ディスク装置および光伝送システムに関する。   The present invention relates to an optical semiconductor device, in particular, an optical semiconductor device such as a semiconductor laser device in which light propagates in a crystal, and a method for manufacturing the same, and more particularly to formation of a p-side ohmic electrode of such an optical semiconductor device. . Furthermore, the present invention relates to an optical disk device and an optical transmission system provided with such a semiconductor laser device.

半導体レーザ装置に代表される光半導体装置は、光ディスク装置や光伝送システムなどに数多く使用されており、現在もその開発が精力的に進められている。   A large number of optical semiconductor devices typified by semiconductor laser devices are used in optical disk devices, optical transmission systems, and the like, and their development is underway energetically.

従来、光半導体装置のオーミック電極としては、n型のGaAs系半導体材料に対してはAuGe/Niが、p型のGaAs系半導体材料に対してはAuZnが一般的に使用されてきた。しかしながら、光半導体装置の長期的な信頼性を確保するためには、半導体層へのAuの拡散を防止することが肝要であるため、p側電極として、アロイ型であるAuZnに代わって、Ti/Pt/Au等の非アロイ型電極を用いる方法が、近年の主流となってきている(例えば、特許文献1:特開平7−211982、特許文献2:特開2000−114660参照)。   Conventionally, as an ohmic electrode of an optical semiconductor device, AuGe / Ni is generally used for an n-type GaAs-based semiconductor material, and AuZn is generally used for a p-type GaAs-based semiconductor material. However, in order to ensure the long-term reliability of the optical semiconductor device, it is important to prevent the diffusion of Au into the semiconductor layer. Therefore, as the p-side electrode, instead of alloy-type AuZn, Ti is used. A method using a non-alloy type electrode such as / Pt / Au has become the mainstream in recent years (see, for example, Patent Document 1: JP-A-7-211982, Patent Document 2: JP-A 2000-114660).

Ti系のオーミック電極は、電極材料であるTiが熱や通電の影響により半導体層中に深く拡散することがないため、長期的な信頼性の面で優れており、リッジ導波型半導体レーザ素子のように、光の導波路から近いところに電極が形成される場合に特に多用されている(特許文献2:特開2000−114660参照)。   Ti-based ohmic electrodes are superior in terms of long-term reliability because Ti, which is an electrode material, does not diffuse deeply into the semiconductor layer due to the influence of heat or electricity, and is a ridge waveguide semiconductor laser element In particular, it is frequently used when an electrode is formed near a light waveguide (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-114660).

なお、非アロイ型となる金属としては、上述したTi/Pt/Auの他、Mo/Au、W、WSi、WN、WAlなどがある(特許文献3:特許公報第2906407号)。   In addition to the Ti / Pt / Au described above, there are Mo / Au, W, WSi, WN, WAl, and the like as the non-alloy type metal (Patent Document 3: Japanese Patent Publication No. 2906407).

しかしながら、このような非アロイ型のp側オーミック電極を有する光半導体装置は、長期的な信頼性は改善されるものの、光の伝播効率の低下という問題があることが分かった。これは、これまで使用されてきた非アロイ型金属が概して半導体層と同程度の屈折率を有することに起因している。例えば、上述した非アロイ型の金属では、Tiの屈折率が波長:650nmから1.5μmにおいて3.03から3.6であり、Moの屈折率は波長:622nmから1.6μmにおいて3.56から4.31であり、Wの屈折率は波長:800nmから1.31μmにおいて2.83から3.34である。このように半導体層に接するように形成される金属材料が3前後の屈折率をもつ一方で、導波路構造を形成する半導体材料の屈折率も3程度であるため、両者の屈折率はほとんど変わらない。   However, it has been found that an optical semiconductor device having such a non-alloy type p-side ohmic electrode has a problem of a decrease in light propagation efficiency, although long-term reliability is improved. This is due to the fact that non-alloyed metals that have been used so far generally have a refractive index comparable to that of the semiconductor layer. For example, in the non-alloy type metal described above, the refractive index of Ti is 3.03 to 3.6 at a wavelength of 650 nm to 1.5 μm, and the refractive index of Mo is 3.56 at a wavelength of 622 nm to 1.6 μm. The refractive index of W is 2.83 to 3.34 at wavelengths of 800 nm to 1.31 μm. In this way, the metal material formed so as to be in contact with the semiconductor layer has a refractive index of around 3, while the refractive index of the semiconductor material forming the waveguide structure is about 3, so that the refractive index of the both is almost the same. Absent.

このような相対的に半導体層と同程度の屈折率を有する非アロイ型の金属材料は、特にこれが光の伝播する導波路近傍に配置されている場合には、結晶中を伝播する光の分布に影響を与えるため、電極方向へ光が漏れてしまうことがある。一般に半導体材料に比べて金属材料の光吸収係数は10倍から10倍も大きい。そのため、電極を形成する金属材料にまで光が漏れてしまうと、非常に大きな光吸収が発生し、伝播効率を著しく下げてしまうのである。
特開平7−211982号公報(第2頁) 特開2000−114660号公報(第3頁、第1図) 特許公報第2906407号(第2頁)
Such a non-alloy type metal material having a refractive index relatively similar to that of the semiconductor layer is a distribution of light propagating in the crystal, particularly when it is disposed in the vicinity of a waveguide through which light propagates. In some cases, light leaks in the electrode direction. In general, the light absorption coefficient of a metal material is 10 4 to 10 5 times larger than that of a semiconductor material. Therefore, if light leaks to the metal material forming the electrode, very large light absorption occurs, and the propagation efficiency is remarkably lowered.
JP-A-7-211982 (2nd page) JP 2000-114660 A (page 3, FIG. 1) Patent Publication No. 2906407 (2nd page)

そこで、この発明の主たる課題は、上述した従来の非アロイ型電極と同等のコンタクト抵抗および長期的な信頼性を確保しつつ、光吸収による伝播効率の低下のないp側オーミック電極を実現できる光半導体装置の製造方法を提供することにある。   Therefore, the main problem of the present invention is that a light that can realize a p-side ohmic electrode that has the same contact resistance and long-term reliability as the above-described conventional non-alloyed electrode and that does not deteriorate the propagation efficiency due to light absorption. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device.

この発明のさらなる課題は、そのような製造方法を用いることにより、長期的な信頼性と良好な伝播効率とを有する光半導体装置を提供するとともに、そのような光半導体装置を備えた光ディスク装置および光伝送システムを提供することにある。   A further object of the present invention is to provide an optical semiconductor device having long-term reliability and good propagation efficiency by using such a manufacturing method, as well as an optical disk device equipped with such an optical semiconductor device, and The object is to provide an optical transmission system.

上述したオーミック電極として使用される金属材料による光吸収の問題を解決するための手段として、光半導体装置で一般に使用される波長450nmから1μm超(1.55μm程度)までの範囲の光に対して屈折率が0.5から2程度と、半導体層に比べて十分に小さい屈折率を有するAl(アルミニウム)を使用することが考えられる。しかしながら、従来の非アロイ型オーミック電極と同等のコンタクト抵抗および長期信頼性を有するようなAlからなるp側オーミック電極の形成方法の詳細はこれまで明らかにされていなかった。   As a means for solving the problem of light absorption by the metal material used as the ohmic electrode described above, for light in a wavelength range of 450 nm to more than 1 μm (about 1.55 μm) generally used in an optical semiconductor device. It is conceivable to use Al (aluminum) having a refractive index of about 0.5 to 2 and sufficiently smaller than that of the semiconductor layer. However, details of a method for forming a p-side ohmic electrode made of Al that has the same contact resistance and long-term reliability as a conventional non-alloy ohmic electrode have not been clarified.

この発明は、以下の手段を講じることにより、良好なコンタクト抵抗と信頼性とを有するp型Alオーミック電極を実現できる光半導体装置の製造方法を提供するものである。   The present invention provides an optical semiconductor device manufacturing method capable of realizing a p-type Al ohmic electrode having good contact resistance and reliability by taking the following measures.

すなわち、この発明の光半導体装置の製造方法は、基板上に、p型ドーピング濃度が5×1019cm−3以上であるp型InxGa1−xAs層(ここで、0≦x≦0.5)を最上層として含む半導体層積層体を形成する工程と、少なくとも酸を用いて、前記p型InxGa1−xAs層の表面を洗浄する工程と、洗浄された前記p型InxGa1−xAs層の表面にAl層、Pt層、Au層この順に堆積した後、450℃を超え、かつ、550℃以下の温度で熱処理を行って、前記p型InxGa1−xAs層上にAl/Pt/Auの多層膜からなるオーミック電極を形成する工程とを備えたことを特徴としている。 That is, in the method of manufacturing an optical semiconductor device of the present invention, a p-type In x Ga 1-x As layer (where 0 ≦ x ≦) having a p-type doping concentration of 5 × 10 19 cm −3 or more is formed on a substrate. 0.5) as a top layer, forming a semiconductor layer stack, cleaning the surface of the p-type In x Ga 1-x As layer with at least an acid, and cleaning the p-type After depositing an Al layer , a Pt layer, and an Au layer in this order on the surface of the In x Ga 1-x As layer, heat treatment is performed at a temperature exceeding 450 ° C. and not more than 550 ° C., and the p-type In x Ga It is characterized by comprising a step of forming an ohmic electrodes made of a multilayer film Al / Pt / Au on 1-x as layer.

前記酸としては、フッ酸、特にバッファードフッ酸が望ましいが、硫酸、燐酸等も使用可能である。   The acid is preferably hydrofluoric acid, particularly buffered hydrofluoric acid, but sulfuric acid, phosphoric acid, and the like can also be used.

一実施形態では、前記p型InxGa1−xAs層の表面を洗浄する工程は、前記酸としてフッ酸を用いて30秒から5分間洗浄する第1の洗浄工程を含んでいる。 In one embodiment, the step of cleaning the surface of the p-type In x Ga 1-x As layer includes a first cleaning step of cleaning using hydrofluoric acid as the acid for 30 seconds to 5 minutes.

前記p型InxGa1−xAs層のp型ドーピング濃度を5×1019cm−3以上とするのは、この層に接するAlオーミック電極層との間のコンタクト抵抗を低くするためである。 The reason why the p-type doping concentration of the p - type In x Ga 1-x As layer is set to 5 × 10 19 cm −3 or more is to reduce the contact resistance with the Al ohmic electrode layer in contact with this layer. .

また、Al層の熱処理を450℃を超え、かつ、550℃以下の温度で行うのは、450℃以下では、p型InxGa1−xAs層の高いp型ドーピング濃度にも拘わらず、Alオーミック電極層とこのp型InxGa1−xAs層間のコンタクト抵抗を十分に低く、具体的には、10−6Ωcm台にできないからであり、550℃を超えると、加熱温度が結晶の成長温度に近づくため、光の生成に関係する半導体層(つまり、活性層)に悪影響を及ぼす可能性が高いからである。 In addition, the heat treatment of the Al layer is performed at a temperature exceeding 450 ° C. and not more than 550 ° C., but at 450 ° C. or less, regardless of the high p-type doping concentration of the p - type In x Ga 1-x As layer, This is because the contact resistance between the Al ohmic electrode layer and the p-type In x Ga 1-x As layer is sufficiently low, specifically, it cannot be reduced to 10 −6 Ωcm 2 units. This is because the semiconductor layer (that is, the active layer) related to the generation of light is likely to have an adverse effect because it approaches the crystal growth temperature.

以上より明らかなように、この発明の製造方法は、オーミック電極を形成する半導体層として、5×1019cm−3以上にp型ドーピングされたInGa1−xAs(0≦x≦0.5)を用い、この半導体層に対して酸による洗浄工程を実施してその表面を清浄化した上で、Al層、Pt層、Au層この順に堆積して、450℃を超え、好ましくは500℃以上、かつ、550℃以下の範囲の高温度で熱処理してすることで、Alオーミック電極層を形成するものであるから、十分良好なコンタクト抵抗(10−6Ωcm台)を得ることができる。 As is clear from the above, the manufacturing method of the present invention uses In x Ga 1-x As (0 ≦ x ≦ 0) doped with p-type doping at 5 × 10 19 cm −3 or more as the semiconductor layer forming the ohmic electrode. .5), the surface of the semiconductor layer is cleaned with an acid to clean the surface, and an Al layer , a Pt layer, and an Au layer are deposited in this order, and the temperature exceeds 450 ° C., preferably Is formed by heat treatment at a high temperature in the range of 500 ° C. or higher and 550 ° C. or lower to form an Al ohmic electrode layer, so that a sufficiently good contact resistance (10 −6 Ωcm 2 units) is obtained. be able to.

なお、本明細書において、上記p型InxGa1−xAs層は、In組成比xが0のときには「p型GaAs層」とも言い表し、また、In組成比xが0以外のときには、「p型InGaAs層」とも言い表すことにする。 In the present specification, the p-type In x Ga 1-x As layer is also referred to as a “p-type GaAs layer” when the In composition ratio x is 0, and when the In composition ratio x is other than 0, It will also be referred to as a “p-type InGaAs layer”.

この製造方法で製造された光半導体装置(例えば、半導体レーザ装置)のAlオーミック電極層は、光半導体装置で一般に使用される波長450nmから1μm超(1.55μm程度)までの範囲の光に対して光吸収が小さく、従来の非アロイ型電極と同等のコンタクト抵抗および長期的な信頼性を確保できることが確かめられた。したがって、この方法で製造される光半導体装置は、光吸収による伝播効率の低下が抑制され、性能および長期的な信頼性の点で優れたものとなる。   An Al ohmic electrode layer of an optical semiconductor device (for example, a semiconductor laser device) manufactured by this manufacturing method is used for light in a wavelength range of 450 nm to more than 1 μm (about 1.55 μm) generally used in an optical semiconductor device. Therefore, it was confirmed that the contact resistance and long-term reliability equivalent to those of conventional non-alloyed electrodes can be secured. Therefore, the optical semiconductor device manufactured by this method is suppressed in reduction in propagation efficiency due to light absorption, and is excellent in terms of performance and long-term reliability.

ところで、この製造方法で製造された光半導体装置のAlオーミック電極層が従来の非アロイ型電極と同等のコンタクト抵抗を有するのは次の理由によるものと考えられる。   By the way, it is considered that the Al ohmic electrode layer of the optical semiconductor device manufactured by this manufacturing method has a contact resistance equivalent to that of the conventional non-alloy type electrode for the following reason.

本発明の製造方法では、p型InxGa1−xAs層上にAlを堆積させる工程の前に、この層の表面を少なくともフッ酸等の酸で洗浄する工程を実施しているのであるが、この洗浄工程により、p型InxGa1−xAs層の表面に存在していた自然酸化膜等の酸化膜が除去される。そして表面の酸化膜が除去された状態で、Al層を堆積して上記の範囲内の温度での熱処理を行うことにより、InxGa1−xAs層とAl層との界面に少なくとも部分的に、酸素原子を含まないInxGa1−xAsとAlの薄い合金層ができる。また、たとえ合金層が形成されなくても、InxGa1−xAs層とAl層との間には抵抗値を高める要因となる酸化膜が存在しない。この結果、低いコンタクト抵抗が実現するものと考えられる。 In the manufacturing method of the present invention, before the step of depositing Al on the p-type In x Ga 1-x As layer, the step of cleaning the surface of this layer with at least an acid such as hydrofluoric acid is performed. However, this cleaning process removes an oxide film such as a natural oxide film present on the surface of the p-type In x Ga 1-x As layer. Then, with the surface oxide film removed, an Al layer is deposited and heat treatment is performed at a temperature within the above range, thereby at least partially at the interface between the In x Ga 1-x As layer and the Al layer. In addition, a thin alloy layer of In x Ga 1-x As and Al not containing oxygen atoms can be formed. Even if the alloy layer is not formed, there is no oxide film that increases the resistance value between the In x Ga 1-x As layer and the Al layer. As a result, it is considered that a low contact resistance is realized.

また、Alオーミック電極層が長期的な信頼性を有するのは、Al層が光半導体装置の使用温度に対して十分に高い温度で熱処理されるために、結果として得られたAlオーミック電極層の抵抗値は長期にわたって変化せず、安定しているからである。それに加えて、Alオーミック電極層のAlは熱や通電によって半導体層中に深く拡散することがないので、この点においても、長期的な信頼性を提供することになる。   In addition, the Al ohmic electrode layer has long-term reliability because the Al layer is heat-treated at a temperature sufficiently higher than the operating temperature of the optical semiconductor device, so that the resulting Al ohmic electrode layer This is because the resistance value does not change over a long period of time and is stable. In addition, Al in the Al ohmic electrode layer does not diffuse deeply into the semiconductor layer due to heat or electric current, and this also provides long-term reliability.

なお、上記洗浄工程は、その目的と意義を考慮すると、できる限りAl堆積工程の直前に行い、Al堆積までの間にOプラズマ処理など半導体層の表面酸化を促進させるような工程を行わないことが重要である。 In consideration of the purpose and significance of the cleaning process, the cleaning process is performed immediately before the Al deposition process as much as possible, and a process that promotes surface oxidation of the semiconductor layer such as O 2 plasma processing is not performed before the Al deposition. This is very important.

一実施形態では、前記第1の洗浄工程で用いるフッ酸は、フッ化アンモニウムまたは純水によって10倍から100倍に希釈されたバッファードフッ酸である。   In one embodiment, the hydrofluoric acid used in the first cleaning step is buffered hydrofluoric acid diluted 10 to 100 times with ammonium fluoride or pure water.

前記第1の洗浄工程で用いるフッ酸として、このようなバッファードフッ酸を用いるのは、光半導体装置において光閉じ込め(クラッド)層としてよく用いられるAlを含んだ半導体材料(AlGaAsやAlGaInP等)が前記洗浄工程中にエッチング作用により侵食されることを防止しつつ、十分な表面洗浄効果を得るためである。希釈倍率が10倍未満の場合、前記光閉じ込め(クラッド)層が簡単にエッチングされてしまう。また、希釈倍率が100倍を超えると表面洗浄効果が不十分になる。   As the hydrofluoric acid used in the first cleaning step, such buffered hydrofluoric acid is used because a semiconductor material containing Al (AlGaAs, AlGaInP, etc.) often used as an optical confinement (cladding) layer in an optical semiconductor device. This is to obtain a sufficient surface cleaning effect while preventing erosion by the etching action during the cleaning step. When the dilution factor is less than 10, the optical confinement (cladding) layer is easily etched. On the other hand, when the dilution ratio exceeds 100 times, the surface cleaning effect becomes insufficient.

前記p型InxGa1−xAs層の表面を洗浄する工程は、前記フッ酸による洗浄後、純水を用いて少なくとも5分以上洗浄する第2の洗浄工程をさらに含んでいてもよい。 The step of cleaning the surface of the p-type In x Ga 1-x As layer may further include a second cleaning step of cleaning with pure water for at least 5 minutes after cleaning with the hydrofluoric acid.

この第2の洗浄工程を行うのは、前記p型InxGa1−xAs層の表面のフッ酸を十分に除去するためである。純水洗浄後は、ベーキングなどの加熱乾燥工程は避けるべきである。 The second cleaning step is performed in order to sufficiently remove hydrofluoric acid on the surface of the p-type In x Ga 1-x As layer. After washing with pure water, heat drying processes such as baking should be avoided.

前記第1の洗浄工程と第2の洗浄工程との組み合わせにより、光閉じ込め層に影響を与えることなく、Alオーミック電極層を形成するのに最適な前処理が実現される。   The combination of the first cleaning step and the second cleaning step realizes an optimal pretreatment for forming an Al ohmic electrode layer without affecting the light confinement layer.

一実施形態では、前記光半導体装置は、前記p型InxGa1−xAs層を最上層とするリッジを有し、前記半導体層積層体を形成する工程は、前記基板上に、少なくとも、n型クラッド層と、活性層と、p型クラッド層と、p型ドーピング濃度が5×1019cm−3以上であるp型InxGa1−xAs層(ここで、0≦x≦0.5)を順次結晶成長させる工程と、前記p型InxGa1−xAs層のリッジ外領域と、前記p型クラッド層の少なくとも前記InxGa1−xAs層側の部分のリッジ外領域を除去して、前記リッジを形成する工程とを含んでいる。 In one embodiment, the optical semiconductor device has a ridge having the p-type In x Ga 1-x As layer as an uppermost layer, and the step of forming the semiconductor layer stack includes at least the substrate, an n-type cladding layer, an active layer, a p-type cladding layer, and a p-type In x Ga 1-x As layer having a p-type doping concentration of 5 × 10 19 cm −3 or more (where 0 ≦ x ≦ 0 .5) sequentially crystal growth, a region outside the ridge of the p-type In x Ga 1-x As layer, and a region outside the ridge at least on the In x Ga 1-x As layer side of the p-type cladding layer And removing the region to form the ridge.

ここで、「リッジ外領域」とは、リッジ形成前にあっては、半導体層積層体におけるリッジが形成されるべき領域の側方の領域のことであり、リッジ形成後にあっては、半導体層積層体におけるリッジ側方の領域のことである。   Here, the “outside ridge region” is a region on the side of the region where the ridge is to be formed in the semiconductor layer stack before the ridge formation, and after the ridge formation, the semiconductor layer It is a region on the side of the ridge in the laminate.

この製造方法を用いることにより、従来の非アロイ型電極と同等のコンタクト抵抗と長期信頼性を実現しつつ、導波路中の光分布への影響を排除でき、光伝播効率の低下を生じさせないAlオーミック電極をリッジ上に有するリッジ導波型の光半導体装置が得られる。   By using this manufacturing method, the contact resistance and long-term reliability equivalent to those of conventional non-alloy electrodes can be realized, while the influence on the light distribution in the waveguide can be eliminated, and the light propagation efficiency is not lowered. A ridge waveguide type optical semiconductor device having an ohmic electrode on the ridge can be obtained.

また、この発明の光ディスク装置は、前記いずれかの方法を用いて製造された半導体レーザ装置を備えたことを特徴とする。   The optical disk device of the present invention is characterized by including a semiconductor laser device manufactured by using any one of the above methods.

この光ディスク装置は、上述した従来の非アロイ型のp側電極を有する半導体レーザ装置を用いた光ディスク装置に比べて、光源となる半導体レーザ装置の光の伝播効率が高いため、長期的な信頼性は維持したまま、より低消費電力での高速書き込みが可能である。   Since this optical disk device has higher light propagation efficiency of the semiconductor laser device serving as the light source than the optical disk device using the above-described conventional semiconductor laser device having a non-alloy type p-side electrode, it has long-term reliability. High-speed writing with lower power consumption is possible while maintaining

また、この発明の光伝送システムは、前記いずれかの方法を用いて製造された半導体レーザ装置を備えたことを特徴とする。   The optical transmission system according to the present invention includes a semiconductor laser device manufactured using any one of the above methods.

この発明によれば、従来よりも高効率な光伝送モジュールを提供することができ、光伝送システムの高性能化を図ることができる。   According to the present invention, it is possible to provide an optical transmission module that is more efficient than before, and to improve the performance of the optical transmission system.

さらに、本発明の別の側面に係る光半導体装置は、出射光の波長が0.6〜1.55μmである光半導体装置であって、GaAsまたはInPからなる基板と、前記基板上に形成され、p型ドーピング濃度が5×1019cm−3以上であるp型InxGa1−xAs層(ここで、0≦x≦0.5)を最上層として含む半導体層積層体と、前記p型InxGa1−xAs層上に形成され、Al層を最下層とするAl/Pt/Auの多層膜からなるp側オーミック電極とを備えたことを特徴とする。 Furthermore, an optical semiconductor device according to another aspect of the present invention is an optical semiconductor device having a wavelength of emitted light of 0.6 to 1.55 μm, and is formed on a substrate made of GaAs or InP and the substrate. A semiconductor layer stack including a p-type In x Ga 1-x As layer (here, 0 ≦ x ≦ 0.5) having a p-type doping concentration of 5 × 10 19 cm −3 or more as a top layer, p-type an in x Ga is formed in 1-x as layer, characterized in that a p-side ohmic electrode made of a multilayer film of Al / Pt / Au to the bottom layer of the a l layer.

この光半導体装置は、この発明の製造方法に関連して行った上記説明より明らかなように、電極材料による光吸収に起因する伝播効率の低下が殆ど無く、p側オーミック電極とp型InxGa1−xAs層間のコンタクト抵抗が低く、性能および長期的な信頼性の点で優れたものとなる。 As is apparent from the above description related to the manufacturing method of the present invention, this optical semiconductor device has almost no decrease in propagation efficiency due to light absorption by the electrode material, and the p-side ohmic electrode and the p-type In x. The contact resistance between Ga 1-x As layers is low, and it is excellent in terms of performance and long-term reliability.

なお、p側オーミック電極をAl層を最下層とする多層膜で構成する場合、好ましくは、最上層はAu層である。但し、AlとAuとの2層膜とすると、AlとAuが合金化反応して高抵抗層が形成されることがよくあるため、バリア効果のある金属層を間に挿入することが望ましい。そのような金属としては、Tiの他、Ptに代表されるPt族元素、Wや、WN,WSiなどのタングステンを含む合金、Mo、Cr等が挙げられるが、本発明では後述する理由によりPtが使用されるWhen the p-side ohmic electrode is formed of a multilayer film having an Al layer as the lowermost layer, the uppermost layer is preferably an Au layer. However, when a two-layer film of Al and Au is used, a high-resistance layer is often formed by an alloying reaction between Al and Au. Therefore, it is desirable to insert a metal layer having a barrier effect between them. Such metals, other Ti, Pt group element typified by Pt, W and, WN, alloy containing tungsten such as WSi, Mo, by reasons Cr or the like, which will be described later in the present invention Pt Is used .

一方、p側オーミック電極をAl層単独で構成する場合には、Al層の層厚は、少なくとも50nmとすればよく、望ましくは100nm以上である。ストレスの影響を除けば、Al層の層厚は厚いほどよいが、製造コストや時間を考慮すると、500nm以下とするのが実用的である。   On the other hand, when the p-side ohmic electrode is composed of an Al layer alone, the thickness of the Al layer may be at least 50 nm, and preferably 100 nm or more. If the influence of stress is removed, the thickness of the Al layer is preferably as thick as possible, but considering the manufacturing cost and time, it is practical to set the thickness to 500 nm or less.

前記光半導体装置はリッジ導波型半導体装置であってもよく、この場合、前記p型InxGa1−xAs層はリッジの最上層をなす。 The optical semiconductor device may be a ridge waveguide semiconductor device. In this case, the p-type In x Ga 1-x As layer is the uppermost layer of the ridge.

以上より明らかなように、この発明によれば、従来の非アロイ型電極と同等のコンタクト抵抗および長期的な信頼性を確保でき、さらに、光吸収による伝播効率の低下がないAl/Pt/Auオーミック電極を有する光半導体装置の製造方法を提供することが可能となり、製造される光半導体装置は、光吸収による伝播効率の低下が殆ど無く、性能および長期的な信頼性の点で優れたものとなる。 As apparent from the above description, according to the present invention, a conventional non-alloy electrode equivalent contact resistance and long-term reliability can be ensured, further, there is no reduction in the propagation efficiency due to light absorption Al / Pt / Au It is possible to provide a method for manufacturing an optical semiconductor device having an ohmic electrode, and the manufactured optical semiconductor device has almost no decrease in propagation efficiency due to light absorption, and is excellent in terms of performance and long-term reliability. It becomes.

また、この発明によれば、従来の光ディスク装置に比べて、より低消費電力で高速書き込みが可能な光ディスク装置を提供できる。   Further, according to the present invention, it is possible to provide an optical disc apparatus capable of writing at high speed with lower power consumption than a conventional optical disc apparatus.

また、この発明によれば、従来よりも高効率な光伝送モジュールを提供することができ、光伝送システムの高性能化を図ることができる。   Further, according to the present invention, it is possible to provide an optical transmission module that is more efficient than before, and to improve the performance of the optical transmission system.

以下、この発明の光半導体装置とその製造方法および光ディスク装置および光伝送システムを図示の実施の形態により詳細に説明する。   Hereinafter, an optical semiconductor device, a manufacturing method thereof, an optical disk device, and an optical transmission system according to the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings.

なお、以下の説明では、「n−」、「p−」はそれぞれn型、p型を表す。また、本明細書を通じて、「上」とは、基板から離れる方向を意味し、「下」とは、基板へ近づく方向を意味する。結晶成長は「下」から「上」の方向へ向かって進行する。また、以下の説明では、この発明をリッジ導波型の半導体レーザ装置に適用した例を取り上げているが、この発明は、その他の光半導体装置にも適用可能である。   In the following description, “n−” and “p−” represent n-type and p-type, respectively. Further, throughout this specification, “upper” means a direction away from the substrate, and “lower” means a direction closer to the substrate. Crystal growth proceeds from “down” to “up”. In the following description, an example in which the present invention is applied to a ridge waveguide type semiconductor laser device is taken up, but the present invention is also applicable to other optical semiconductor devices.

〔第一実施形態〕
図1は、この発明の第一実施形態の半導体レーザ装置の構造を示したものである。
[First embodiment]
FIG. 1 shows the structure of the semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention.

この半導体レーザ装置は出射光の波長が0.6〜1.55μmである赤色もしくは赤外半導体レーザ装置であり、n−GaAs基板101上に、n−GaAsバッファ層102、n−AlGaAs下クラッド層103、AlGaAs下ガイド層104、多重歪量子井戸活性層105、AlGaAs上ガイド層106、p−AlGaAs第一上クラッド層107、p−InGaAsP半導体層108が順次積層されている。   This semiconductor laser device is a red or infrared semiconductor laser device having a wavelength of emitted light of 0.6 to 1.55 μm. An n-GaAs buffer layer 102 and an n-AlGaAs lower cladding layer are formed on an n-GaAs substrate 101. 103, an AlGaAs lower guide layer 104, a multi-strain quantum well active layer 105, an AlGaAs upper guide layer 106, a p-AlGaAs first upper cladding layer 107, and a p-InGaAsP semiconductor layer 108 are sequentially stacked.

この半導体層108上に、順メサストライプ形状のリッジ130をなすように、p−AlGaAs第二上クラッド層109とp+−GaAsコンタクト層110(p−InxGa1−xAs層の一例で、この場合、x=0)が設けられている。 As an example of the p-AlGaAs second upper cladding layer 109 and the p + -GaAs contact layer 110 (p-In x Ga 1-x As layer) so as to form a forward mesa stripe-shaped ridge 130 on the semiconductor layer 108. In this case, x = 0) is provided.

そのリッジ130の頂部と側面部および半導体層108の上部に、Al層(層厚:50nm)111aを最下層とし、続いて、Ti層(層厚:10nm)111bとAu層(層厚:300nm)111cとの順に積層して形成された多層金属薄膜からなるp側電極111が設けられている。   The Al layer (layer thickness: 50 nm) 111a is the lowest layer on the top and side surfaces of the ridge 130 and the upper portion of the semiconductor layer 108, followed by the Ti layer (layer thickness: 10 nm) 111b and the Au layer (layer thickness: 300 nm). ) 111c, and a p-side electrode 111 made of a multilayer metal thin film formed in this order.

また、基板101の裏面には、別の電極層として、AuGe/Ni/Auの多層金属薄膜からなるn側電極112が形成されている。   An n-side electrode 112 made of a multilayer metal thin film of AuGe / Ni / Au is formed on the back surface of the substrate 101 as another electrode layer.

次に、図2から図4を参照しながら、図1の半導体レーザ装置の製造方法を説明する。なお、半導体レーザ装置の製造は実際にはウェハ単位で製造されるが、図2から図4は、図を簡単にするために、ウェハ全体ではなく、1チップ(チップサイズ:500μm×250μm)分のみを示している。   Next, a method for manufacturing the semiconductor laser device of FIG. 1 will be described with reference to FIGS. The semiconductor laser device is actually manufactured in units of wafers. However, in order to simplify the drawings, FIGS. 2 to 4 are not for the entire wafer but for one chip (chip size: 500 μm × 250 μm). Only shows.

まず図2に示すように、n−GaAs基板(ウェハ)101の(100)面上に、n−GaAsバッファ層102、n−AlGaAs下クラッド層103、AlGaAs下ガイド層104、多重歪量子井戸活性層105、AlGaAs上ガイド層106、p−AlGaAs第一上クラッド層107、InGaAsP半導体層108(層厚:15nm、Znドーピング濃度:1×1017−3)、p−AlGaAs半導体層109’(層厚:1.28μm、Znドーピング濃度:2.4×1018cm−3)、p−GaAs半導体層110’(層厚:0.5μm、Znドーピング濃度:5×1019cm−3)を順次、MOCVD法(有機金属気相成長法)にて結晶成長させる。 First, as shown in FIG. 2, an n-GaAs buffer layer 102, an n-AlGaAs lower cladding layer 103, an AlGaAs lower guide layer 104, a multi-strain quantum well activity are formed on the (100) plane of an n-GaAs substrate (wafer) 101. Layer 105, AlGaAs upper guide layer 106, p-AlGaAs first upper cladding layer 107, InGaAsP semiconductor layer 108 (layer thickness: 15 nm, Zn doping concentration: 1 × 10 17 m −3 ), p-AlGaAs semiconductor layer 109 ′ ( Layer thickness: 1.28 μm, Zn doping concentration: 2.4 × 10 18 cm −3 ), p + -GaAs semiconductor layer 110 ′ (layer thickness: 0.5 μm, Zn doping concentration: 5 × 10 19 cm −3 ) Are sequentially grown by MOCVD (metal organic chemical vapor deposition).

前記多重歪量子井戸活性層105は、InGaAs圧縮歪量子井戸層(歪0.7%、層厚:4.6nm、2層)とInGaAsP引張歪障壁層(歪0.1%、バンドギャップEg≒1.60eV、基板側から層厚:21.5nm、7.9nm、21.5nmの3層であり、基板101に最も近いものが、n側障壁層、最も遠いものがp側障壁層となる)を交互に配置して形成されている。なお、多重歪量子井戸活性層105の構造は、この発明の本質とは直接関係ないため、多重歪量子井戸活性層105の詳細な断面構造は図示していない。   The multiple strain quantum well active layer 105 includes an InGaAs compression strain quantum well layer (strain 0.7%, layer thickness: 4.6 nm, two layers) and an InGaAsP tensile strain barrier layer (strain 0.1%, band gap Eg≈). 1.60 eV, layer thickness from substrate side: 3 layers of 21.5 nm, 7.9 nm and 21.5 nm, the closest to the substrate 101 is the n-side barrier layer, and the farthest is the p-side barrier layer ) Are alternately arranged. Note that the structure of the multi-strain quantum well active layer 105 is not directly related to the essence of the present invention, so the detailed cross-sectional structure of the multi-strain quantum well active layer 105 is not shown.

次に、図2に示すように、半導体層110’におけるリッジ130を形成すべき領域(「リッジ領域」という。)113a(図1参照)上に、レジストマスク113(マスク幅3.5μm)をフォトリソグラフィー工程により作製する。このレジストマスク113は、形成すべきリッジ130が延びる方向(紙面に垂直な方向)に対応して、<0−11>方向にストライプ状に延びるように形成される。   Next, as shown in FIG. 2, a resist mask 113 (mask width 3.5 μm) is formed on a region (referred to as “ridge region”) 113a (see FIG. 1) in which a ridge 130 is to be formed in the semiconductor layer 110 ′. It is produced by a photolithography process. The resist mask 113 is formed so as to extend in a stripe shape in the <0-11> direction corresponding to the direction in which the ridge 130 to be formed extends (direction perpendicular to the paper surface).

次に、図3に示すように、このレジストマスク113をマスクにして、半導体層110’、109’のうち前記レジストマスク113の両側に位置するリッジ外領域113b(図1参照)部分をエッチングにより除去して、p−AlGaAs第二上クラッド層109とp+−GaAsコンタクト層109とからなる順メサストライプ状のリッジ130を形成する。こうして、リッジ130を有する半導体層積層体102−110が得られる。 Next, as shown in FIG. 3, by using this resist mask 113 as a mask, portions of the semiconductor layers 110 ′ and 109 ′ that are outside the ridge 113b (see FIG. 1) located on both sides of the resist mask 113 are etched. By removing the ridge 130, a forward mesa stripe-shaped ridge 130 composed of the p-AlGaAs second upper cladding layer 109 and the p + -GaAs contact layer 109 is formed. In this way, the semiconductor layer stack 102-110 having the ridge 130 is obtained.

このエッチングの際、半導体層110’、109’の下側に、これらの半導体層の材料とは異なるp−InGaAsP半導体層108があることにより、選択エッチングを利用した高精度なリッジ形成が可能である。また、p−InGaAsP半導体層108は、Alを含まないため酸化されにくく、完成後の半導体レーザ装置の長期の電流狭窄性の維持(信頼性)に大きな効果がある上、ホールに対するバリアが低く、ホール注入効率を向上させることができるという効果もある。   At the time of this etching, the p-InGaAsP semiconductor layer 108 different from the material of these semiconductor layers is provided below the semiconductor layers 110 ′ and 109 ′, so that a highly accurate ridge can be formed using selective etching. is there. In addition, the p-InGaAsP semiconductor layer 108 does not contain Al and is not easily oxidized, and has a great effect on maintaining long-term current confinement (reliability) of the completed semiconductor laser device, and has a low barrier to holes. There is also an effect that the hole injection efficiency can be improved.

エッチング終了後に、レジストマスク113は除去する。なお、エッチングにより、リッジ外領域113bの半導体層108は露出することになる。   After the etching is completed, the resist mask 113 is removed. The semiconductor layer 108 in the outer ridge region 113b is exposed by etching.

次に、フッ化アンモニウムで10倍に希釈したバッファードフッ酸溶液を用いて、作製したリッジ130および半導体層108の表面を1分間洗浄する(第1の洗浄工程)。その後、純水を用いて10分間すすぎ洗浄を行う(第2の洗浄工程)。第1の洗浄工程により、リッジ130および半導体層108の表面に存在する自然酸化膜が除去され、第2の洗浄工程により、リッジ130および半導体層108の表面に存在するバッファードフッ酸溶液が十分に除去される。第1の洗浄工程において、フッ化アンモニウムで10倍に希釈したバッファードフッ酸溶液を用いているので、Alを含む半導体材料が無用な侵食を受けるのを防止できる。希釈倍率はさらに高めてもよいが、十分な洗浄力を確保するため、100倍以下に抑えるべきである。   Next, the surface of the manufactured ridge 130 and the semiconductor layer 108 is cleaned for 1 minute using a buffered hydrofluoric acid solution diluted 10 times with ammonium fluoride (first cleaning step). Thereafter, rinsing with pure water is performed for 10 minutes (second cleaning step). The first cleaning step removes the natural oxide film present on the surfaces of the ridge 130 and the semiconductor layer 108, and the second cleaning step provides sufficient buffered hydrofluoric acid solution present on the surfaces of the ridge 130 and the semiconductor layer 108. Removed. Since the buffered hydrofluoric acid solution diluted 10 times with ammonium fluoride is used in the first cleaning step, it is possible to prevent the semiconductor material containing Al from being subjected to unnecessary erosion. Although the dilution ratio may be further increased, it should be suppressed to 100 times or less in order to ensure sufficient detergency.

次に、図4に示すように、電子ビーム蒸着法を用いて、Al層111a(層厚:50nm)/Ti層111b(層厚:10nm)/Au層111c(層厚:300nm)の順に金属薄膜を積層形成し、続けて、ラピッドサーマルアニール(RTA)装置を用いて、N雰囲気中で500℃3分間加熱し、Al材料のオーミック化処理を行う。こうして、p側オーミック電極111が形成される。p+−GaAsコンタクト層109の表面は洗浄工程によって表面酸化膜が除去されているため、この熱処理工程において、Al層111aとp+−GaAsコンタクト層110との界面120には、図示しないが、AlとGaAsとの合金薄膜が形成される。たとえ、合金薄膜が形成されなくとも、Al層111aとp+−GaAsコンタクト層110との界面には酸素原子が存在しない。したがって、コンタクト層110の高いp型ドーピング濃度と相俟って、コンタクト抵抗が低くなる。 Next, as shown in FIG. 4, using an electron beam vapor deposition method, metal is formed in the order of Al layer 111a (layer thickness: 50 nm) / Ti layer 111b (layer thickness: 10 nm) / Au layer 111c (layer thickness: 300 nm). A thin film is laminated and subsequently heated using an rapid thermal annealing (RTA) apparatus at 500 ° C. for 3 minutes in an N 2 atmosphere to perform an ohmic treatment of the Al material. Thus, the p-side ohmic electrode 111 is formed. Since the surface oxide film is removed from the surface of the p + -GaAs contact layer 109 by the cleaning process, the interface 120 between the Al layer 111a and the p + -GaAs contact layer 110 is not shown in the heat treatment process. An alloy thin film of Al and GaAs is formed. Even if an alloy thin film is not formed, oxygen atoms do not exist at the interface between the Al layer 111a and the p + -GaAs contact layer 110. Therefore, combined with the high p-type doping concentration of the contact layer 110, the contact resistance is lowered.

なお、RTA装置は精密な温度制御が可能であるため、加熱時間が1分〜5分と短時間で済み、量産化する場合にはこの装置の使用が適している。しかし、RTA装置の代わりに、ガラス管の周りに局所的にヒータ線を配した簡易加熱装置を用いてもよい。但し、この場合には、加熱時間をRTA装置を用いるよりも長めの、10〜15分くらいに設定する必要がある。   Since the RTA apparatus can precisely control the temperature, the heating time is as short as 1 to 5 minutes, and this apparatus is suitable for mass production. However, instead of the RTA apparatus, a simple heating apparatus in which heater wires are locally arranged around the glass tube may be used. However, in this case, it is necessary to set the heating time to about 10 to 15 minutes, which is longer than that using the RTA apparatus.

なお、p側オーミック電極111の電極層堆積工程においては、本実施形態で用いた電子ビーム蒸着法などの真空蒸着法以外にも、スパッタ法などが適用できる。いずれの方法を用いても、最下層のAl層111aの堆積から、最上層のAu層111cの堆積までを、途中で大気中に暴露させることなく、一貫して実施することにより、電極最下層として形成されるAl層を電極形成工程中に酸化させてしまうことがなくなり、電極抵抗の低減が可能となる。   In addition, in the electrode layer deposition process of the p-side ohmic electrode 111, a sputtering method or the like can be applied in addition to the vacuum vapor deposition method such as the electron beam vapor deposition method used in this embodiment. Regardless of which method is used, the process from the deposition of the lowermost Al layer 111a to the deposition of the uppermost Au layer 111c is carried out consistently without being exposed to the air in the middle, whereby the lowermost layer of the electrode is obtained. As a result, the Al layer formed as is not oxidized during the electrode forming step, and the electrode resistance can be reduced.

p側オーミック電極111の形成後、図1に示したように、基板101を裏面側から所望の厚み(ここでは、約100μm)にまで、ラッピング法により研削する。そして、裏面側から抵抗加熱蒸着法を用いて、n側電極材料としてAuGe合金(Au88%とGe12%との合金、層厚:100nm)、Ni(層厚:15nm)、Au(層厚:300nm)を積層形成し、RTA装置を用いて、N2雰囲気中で、390℃で1分間加熱し、n側電極材料のアロイ処理を行う。こうして、n側電極112が形成される。 After the formation of the p-side ohmic electrode 111, as shown in FIG. 1, the substrate 101 is ground from the back surface side to a desired thickness (here, about 100 μm) by a lapping method. Then, by using resistance heating vapor deposition from the back side, AuGe alloy (Au 88% and Ge 12% alloy, layer thickness: 100 nm), Ni (layer thickness: 15 nm), Au (layer thickness: 300 nm) are used as the n-side electrode material. ), And is heated in an N 2 atmosphere at 390 ° C. for 1 minute using an RTA apparatus to perform an alloy process on the n-side electrode material. Thus, the n-side electrode 112 is formed.

上記の工程を経て得られたウェハを、所望の共振器長(ここでは、500μm)を有する複数のバーに分割した後、前記バーに端面コーティングを行い、さらに前記バーをチップ(500μm×250μm)に分割する。分割後のチップを、In糊剤を用いてステム(図示せず)上に固着する。そして、p側電極111上に、外部回路との電気的接続を行うためのAuワイヤ(不図示)をボンディングする。これで、半導体レーザ装置が完成する。   After the wafer obtained through the above steps is divided into a plurality of bars having a desired resonator length (here, 500 μm), end coating is performed on the bars, and the bars are further formed into chips (500 μm × 250 μm). Divide into The chip after the division is fixed on a stem (not shown) using In glue. Then, an Au wire (not shown) for electrical connection with an external circuit is bonded on the p-side electrode 111. This completes the semiconductor laser device.

上述した半導体レーザ装置は、リッジ導波路直上にAlオーミック電極層111aを(この例では最下層として)有するリッジ導波型半導体レーザである。従来のTi系などの非アロイ型オーミック電極に代わって、Alオーミック電極層を光導波路近傍に形成することで、以下に述べるような効果がある。   The semiconductor laser device described above is a ridge waveguide semiconductor laser having an Al ohmic electrode layer 111a (as the lowermost layer in this example) immediately above the ridge waveguide. By forming an Al ohmic electrode layer in the vicinity of the optical waveguide instead of the conventional non-alloyed ohmic electrode such as Ti, the following effects can be obtained.

すなわち、上述した非アロイ型の金属材料からなる従来のp型オーミック電極と異なり、この実施形態の導波路近傍に形成したオーミック電極材料であるAlは、例えば、AMERICAN INSTITUTE OF PHYSICS HANDBOOK THIRD EDITIONの第6章、124〜125頁(下表に抜粋)に示されるように、光半導体装置で一般に使用される波長450nmから1μm超(1.55μm程度)までの範囲の光に対して、その屈折率が0.5から2程度と大幅に小さい。すなわち、Al材料は半導体材料に対して十分に大きな屈折率差(Δn≧1)を持つ。したがって、Alを光導波路近傍に形成する電極材料として使用したことにより、発振したレーザ光を半導体層内に閉じ込める作用を大きくできる。このために光が電極まで漏れ出すことを抑制でき、その結果、この実施形態で製造された半導体レーザ装置は、光吸収による伝播効率の低下が殆ど無いものとなる。   That is, unlike the conventional p-type ohmic electrode made of the non-alloy type metal material described above, Al which is an ohmic electrode material formed in the vicinity of the waveguide of this embodiment is, for example, the first of AMERICAN INSTITUTE OF PHYSICS HANDBOOK THIRD EDITION. As shown in Chapter 6, pages 124-125 (extracted in the table below), the refractive index of light in the wavelength range of 450 nm to more than 1 μm (about 1.55 μm) generally used in optical semiconductor devices. Is as small as about 0.5 to 2. That is, the Al material has a sufficiently large refractive index difference (Δn ≧ 1) with respect to the semiconductor material. Therefore, by using Al as an electrode material for forming in the vicinity of the optical waveguide, the effect of confining the oscillated laser light in the semiconductor layer can be increased. For this reason, it is possible to prevent light from leaking to the electrode. As a result, the semiconductor laser device manufactured in this embodiment has almost no decrease in propagation efficiency due to light absorption.


Figure 0004768452
table
Figure 0004768452

なお、上の表には、0.950μmと2.0μmとの間の波長に対するAlの屈折率は掲載されていないが、発明者の行った計算によると、1.31μmで1.37、1.55μmで1.48であった。   In the table above, the refractive index of Al for wavelengths between 0.950 μm and 2.0 μm is not listed, but according to calculations performed by the inventors, 1.31 μm is 1.37, It was 1.48 at .55 μm.

このように、光半導体装置の光伝播効率を高く維持するのに有効なAl材料であるが、これをp型InGa1−xAs(0≦x≦0.5)からなる半導体層に対して、良好なp側オーミック電極として使用するためには、製造工程上、大きく2つのポイントがある。 Thus, although it is an Al material effective for maintaining high light propagation efficiency of the optical semiconductor device, this is made into a semiconductor layer made of p-type In x Ga 1-x As (0 ≦ x ≦ 0.5). On the other hand, in order to use as a good p-side ohmic electrode, there are two major points in the manufacturing process.

まず第1点は、p型InGa1−xAs半導体層上にAlを堆積させる工程の前に、前記p型InGa1−xAs半導体層表面を酸、好ましくはフッ酸、で洗浄する工程を実施することである。この工程は、できる限りAl堆積工程の直前に行い、フッ酸洗浄後、Al堆積までの間にOプラズマ処理など半導体層の表面酸化を促進させるような工程を行わないことが重要である。また、光半導体装置では光閉じ込め(クラッド)層として、Alを含む半導体材料(AlGaAsやAlGaInPなど)が多用されるが、このようなAlを含む半導体材料が、前記フッ酸洗浄工程により、無用な侵食を受けないようにするため、洗浄に用いるフッ酸は、フッ化アンモニウムか純水で10倍以上に希釈して用いることが好ましい。希釈倍率が10倍未満の場合、前記光閉じ込め(クラッド)層が簡単にエッチングされてしまう。また、希釈倍率は100倍を超えない方がよい。100倍を超えると表面洗浄効果が不十分になる。さらに前記フッ酸洗浄工程に引き続いて、純水によりすすぎ洗浄を5分以上実施し、半導体表面から十分にフッ酸を除去することが好ましい。ただし、純水洗浄後は、ベーキングなど加熱しての乾燥工程は避けるべきである。 First the first point, before the p-type In x Ga 1-x As depositing the Al on the semiconductor layer, acid the p-type In x Ga 1-x As semiconductor layer surface, preferably hydrofluoric acid in, It is to carry out a cleaning process. It is important that this step is performed as much as possible immediately before the Al deposition step, and that a step that promotes surface oxidation of the semiconductor layer, such as O 2 plasma treatment, is performed after the hydrofluoric acid cleaning and before the Al deposition. In an optical semiconductor device, a semiconductor material containing Al (such as AlGaAs or AlGaInP) is often used as an optical confinement (cladding) layer. However, the semiconductor material containing Al is useless by the hydrofluoric acid cleaning step. In order to prevent erosion, the hydrofluoric acid used for cleaning is preferably diluted 10 times or more with ammonium fluoride or pure water. When the dilution factor is less than 10, the optical confinement (cladding) layer is easily etched. Moreover, the dilution rate should not exceed 100 times. If it exceeds 100 times, the surface cleaning effect becomes insufficient. Further, following the hydrofluoric acid cleaning step, it is preferable to perform rinsing with pure water for 5 minutes or more to sufficiently remove hydrofluoric acid from the semiconductor surface. However, after washing with pure water, a drying process such as baking should be avoided.

また、前記洗浄工程においては、上述の通りフッ酸、特にバッファードフッ酸を用いることが好ましいが、その他にも硫酸や燐酸などの酸類も使用することができる。   In the washing step, hydrofluoric acid, particularly buffered hydrofluoric acid is preferably used as described above, but acids such as sulfuric acid and phosphoric acid can also be used.

なお、結晶成長後の半導体表面を極めて清浄に保ち、かつ、すみやかにAlを堆積させることができれば、前記洗浄工程を省略することは理屈上可能である。しかしながら、安定した素子特性を歩留りよく得るためには、前記洗浄工程を実施した方が簡便かつ確実である。   If the semiconductor surface after crystal growth is kept extremely clean and Al can be deposited promptly, it is theoretically possible to omit the cleaning step. However, in order to obtain stable device characteristics with high yield, it is simpler and more reliable to perform the cleaning step.

第2番目に重要な点は、Al堆積工程後、450℃を超え、好ましくは500℃以上、かつ550℃以下の温度でアニール処理を実施することである。p側オーミック電極層を形成する半導体層として、5×1019cm−3以上(本実施形態では、5×1019cm−3)にp型ドーピングされたInGa1−xAs(0≦x≦0.5)を用い、さらに、第1点目の酸洗浄工程と併せて実施することで、RTA装置を用いた場合には1分から5分程度の加熱時間で十分良好なコンタクト抵抗(10−6Ωcm台)を得ることができる。発明者の実験結果によると、500−550℃の範囲内の温度を用いれば、Alオーミック電極層とp型InxGa1−xAs層間のコンタクト抵抗を2×10−6〜5×10−6Ωcmにできた。 The second important point is that after the Al deposition process, annealing is performed at a temperature exceeding 450 ° C., preferably 500 ° C. or more and 550 ° C. or less. as a semiconductor layer for forming a p-side ohmic electrode layer, 5 × 10 19 cm -3 or more (in this embodiment, 5 × 10 19 cm -3) to the p-type doped In x Ga 1-x As ( 0 ≦ x ≦ 0.5), and in addition to the first acid cleaning step, when the RTA apparatus is used, a sufficiently good contact resistance (with a heating time of about 1 to 5 minutes) 10 −6 Ωcm 2 units) can be obtained. According to the inventor's experimental results, the contact resistance between the Al ohmic electrode layer and the p-type In x Ga 1-x As layer is 2 × 10 −6 to 5 × 10 if a temperature in the range of 500 to 550 ° C. is used. 6 Ωcm 2 was achieved.

このようにして形成したp型オーミック電極は、その後にn側電極のアロイ処理として400℃前後の熱処理を加えても、そのコンタクト抵抗は変化せず、代表的な非アロイ型電極材料であるTiとそのコンタクト抵抗、長期信頼性とも同等である。加えて、上述したように、十分に低い屈折率を有することから、製造した光半導体装置である半導体レーザ装置の光伝播効率を低下させることが回避できる。   The p-type ohmic electrode formed in this way does not change its contact resistance even when a heat treatment at around 400 ° C. is applied as an n-side electrode alloy treatment thereafter, and Ti, which is a typical non-alloy electrode material, is used. And its contact resistance and long-term reliability are equivalent. In addition, as described above, since it has a sufficiently low refractive index, it is possible to avoid reducing the light propagation efficiency of the semiconductor laser device that is the manufactured optical semiconductor device.

なお、本実施形態のように、Alオーミック電極よりも低温でのアロイ処理が必要な他のオーミック電極(例えば、AuGeやAuZnなどからなるn側電極)を同時に使用する場合には、熱処理を含むAlオーミック電極の形成工程を行った後に、他のオーミック電極形成工程を実施することが好ましい。このような順序で電極形成を行うことによって、Alオーミック電極とAuGeやAuZnなどのオーミック電極のそれぞれが良好なコンタクト抵抗を有するようにできる。   In addition, when other ohmic electrodes (for example, n-side electrodes made of AuGe, AuZn, or the like) that require alloying at a lower temperature than the Al ohmic electrode are used at the same time as in this embodiment, heat treatment is included. After performing the Al ohmic electrode forming step, it is preferable to perform another ohmic electrode forming step. By performing electrode formation in this order, each of the Al ohmic electrode and the ohmic electrode such as AuGe or AuZn can have a good contact resistance.

この発明は、上述のリッジ構造直上の狭い領域でのみオーミック接合を形成するようなオーミック接合面積の比較的小さい光半導体装置に対して特に有効である。これは、例えば本実施形態ではチップサイズは500μm×250μmであるが、従来の埋め込み再成長型の光半導体素子の場合、上記500μm×250μm全面をオーミック接合領域とできるのに対し、本実施形態のようなリッジ導波型光半導体素子では、500μm×数μmにまでそのオーミック接合領域が減少してしまうことによる。   The present invention is particularly effective for an optical semiconductor device having a relatively small ohmic junction area in which an ohmic junction is formed only in a narrow region immediately above the ridge structure. For example, in this embodiment, the chip size is 500 μm × 250 μm, but in the case of a conventional buried regrowth type optical semiconductor element, the entire surface of the above 500 μm × 250 μm can be an ohmic junction region. In such a ridge waveguide type optical semiconductor element, the ohmic junction region is reduced to 500 μm × several μm.

すなわち、同一面積に対する金属−半導体層間のコンタクト抵抗が同じ場合であっても、そのオーミック接合面積が小さくなると、その小さくなった分だけ電極抵抗が悪化してしまう。例えば、上述の場合その悪化度はチップ幅の減少分に比例し数10倍以上になる。逆に言うと、オーミック接合面積が小さくなるほどコンタクト抵抗の改善効果がより顕著に現れるようになる。したがって、コンタクト抵抗を改善した電極を形成できるこの発明の製造方法は、このようなオーミック接合面積が比較的小さい光半導体素子に対して特に有効になる。   That is, even if the contact resistance between the metal and semiconductor layers for the same area is the same, if the ohmic junction area is reduced, the electrode resistance is deteriorated by the reduction. For example, in the case described above, the degree of deterioration is proportional to the decrease in the chip width and is several tens of times or more. In other words, the contact resistance improvement effect becomes more prominent as the ohmic junction area decreases. Therefore, the manufacturing method of the present invention capable of forming an electrode with improved contact resistance is particularly effective for such an optical semiconductor element having a relatively small ohmic junction area.

また、上述した半導体レーザ装置のp側電極111、n側電極112間に電流を流すと、リッジ130の側方の半導体層108とp側電極111との間にショットキー接合が形成されて電流が遮断され、リッジ130の最上部に設けられたp−GaAsコンタクト層110とp側電極111との間のオーミック接合を通してのみ電流が流れる。これにより電流狭窄が実現される。このように、製造段階での結晶成長工程を1度で済ませることができるため、低コストで作成することが可能となった。 In addition, when a current is passed between the p-side electrode 111 and the n-side electrode 112 of the semiconductor laser device described above, a Schottky junction is formed between the semiconductor layer 108 on the side of the ridge 130 and the p-side electrode 111. Is interrupted, and a current flows only through an ohmic junction between the p + -GaAs contact layer 110 and the p-side electrode 111 provided on the uppermost portion of the ridge 130. Thereby, current confinement is realized. As described above, since the crystal growth process in the manufacturing stage can be completed only once, it can be formed at low cost.

なお、本実施形態においては、活性層とクラッド層の間にガイド層を有するSCH(
Separate Confinement Heterostructure)構造を有する半導体レーザ装置を例に挙げて説明したが、もちろんこの発明は上述した半導体レーザ装置に限られるものではなく、光導波路近傍にオーミック電極が形成されたあらゆる光半導体装置に適用できることは当然である。結晶成長を円滑に行うための中間層を追加するなど、本発明の趣旨を逸脱しない範囲での、各々の層厚、材料の変更等を加え得ることは当然である。
In this embodiment, the SCH (having a guide layer between the active layer and the clad layer)
Although the semiconductor laser device having the structure (Separate Confinement Heterostructure) has been described as an example, of course, the present invention is not limited to the semiconductor laser device described above, and any optical semiconductor device in which an ohmic electrode is formed in the vicinity of the optical waveguide. Of course it can be applied. Needless to say, each layer thickness, material change, and the like can be added without departing from the spirit of the present invention, such as adding an intermediate layer for smooth crystal growth.

たとえば、本実施形態では、コンタクト層110をIn成分を全く含まないp+−GaAsで形成したが、p−InxGa1−xAs(0<x≦0.5)であってもよい。なお、コンタクト層110としてp−InxGa1−xAs(0<x≦0.5)を使用する場合は、基板となるGaAsとの間の格子不整合による結晶性低下の問題を抑制するために、p−AlGaAs半導体層109とコンタクト層110との間に、グレーディッド層p−In0→xGa1→(1−x)As(0≦x≦0.5)なるInとGaの組成を徐々に変化させた組成遷移層を設けることが好ましい。 For example, in this embodiment, the contact layer 110 is made of p + -GaAs containing no In component, but may be p-In x Ga 1-x As (0 <x ≦ 0.5). When p-In x Ga 1-x As (0 <x ≦ 0.5) is used as the contact layer 110, the problem of crystallinity degradation due to lattice mismatch with GaAs serving as a substrate is suppressed. Therefore, a graded layer p-In 0 → x Ga 1 → (1-x) As (0 ≦ x ≦ 0.5) between In and Ga between the p-AlGaAs semiconductor layer 109 and the contact layer 110 is used. It is preferable to provide a composition transition layer whose composition is gradually changed.

また、本実施形態では、p側電極111をAl層111a(層厚:50nm)/Ti層111b(層厚:10nm)/Au層111c(層厚:300nm)で構成したが、中間層であるTi層に代えて、Ptに代表されるPt族元素、Wや、WN,WSiなどのタングステンを含む合金、Mo、Cr等を使用してもよい。いずれの場合も、中間層を形成しない場合には生じうるAlAu合金層の形成による高抵抗化が防げることができる。特に、中間層としてPtを用いた場合には、Auの拡散を良好に防止できる。また、Pt層とAu層は非常に酸化しにくいため、p側電極最下層のAl層の酸化を良好に防止できる。   In this embodiment, the p-side electrode 111 is composed of the Al layer 111a (layer thickness: 50 nm) / Ti layer 111b (layer thickness: 10 nm) / Au layer 111c (layer thickness: 300 nm), but is an intermediate layer. Instead of the Ti layer, a Pt group element typified by Pt, an alloy containing tungsten such as W, WN, WSi, Mo, Cr, or the like may be used. In any case, it is possible to prevent an increase in resistance due to the formation of the AlAu alloy layer that can occur when the intermediate layer is not formed. In particular, when Pt is used as the intermediate layer, the diffusion of Au can be satisfactorily prevented. Moreover, since the Pt layer and the Au layer are very difficult to oxidize, the oxidation of the Al layer as the lowermost layer of the p-side electrode can be prevented well.

また、p側電極111を層厚50nm以上、より好ましくは、100nm〜500nmのAl層単独で構成してもよい。   Further, the p-side electrode 111 may be composed of an Al layer having a layer thickness of 50 nm or more, more preferably 100 nm to 500 nm.

また、本実施形態では、p型上クラッド層をp型第一クラッド層107とp型第二クラッド層109とから形成し、p型第二クラッド層109をリッジ130の下層としたが、p型上クラッド層を1層から構成し、そのp型上クラッド層のコンタクト層110側部分でリッジ130の下層を形成してもよい。   In this embodiment, the p-type upper cladding layer is formed of the p-type first cladding layer 107 and the p-type second cladding layer 109, and the p-type second cladding layer 109 is used as the lower layer of the ridge 130. The upper mold cladding layer may be composed of one layer, and the lower layer of the ridge 130 may be formed on the contact layer 110 side portion of the p-type upper cladding layer.

また、基板101は、GaAsの代わりにInPを用いてもよい。この場合、コンタクト層110としては、基板となるInPに格子整合するp−InGaAs、特にIn0.53Ga0.47Asを用いることが好ましい。 The substrate 101 may use InP instead of GaAs. In this case, as the contact layer 110, it is preferable to use p-InGaAs, particularly In 0.53 Ga 0.47 As, which lattice matches with InP serving as a substrate.

〔第二実施形態〕
図5は、この発明にかかる光ディスク装置200の構造の一例を示したものである。これは光ディスク201にデータを書き込んだり、書き込まれたデータを再生したりするためのものであり、その際用いられる発光素子として、先に説明した第一実施形態の構成を使用して製造した波長780nm帯で発振するように活性層の組成・層厚を調整した半導体レーザ装置202を備えている。
[Second Embodiment]
FIG. 5 shows an example of the structure of the optical disc apparatus 200 according to the present invention. This is for writing data on the optical disc 201 or reproducing the written data, and the wavelength manufactured using the configuration of the first embodiment described above as the light emitting element used at that time. A semiconductor laser device 202 in which the composition and layer thickness of the active layer are adjusted so as to oscillate in the 780 nm band is provided.

この光ディスク装置についてさらに詳しく説明する。書き込みの際は、半導体レーザ装置202から出射された信号光Lがコリメートレンズ203により平行光とされ、ビームスプリッタ204を透過しλ/4偏光板205で偏光状態が調節された後、対物レンズ206で集光されて光ディスク201に照射される。読み出し時には、データ信号がのっていないレーザ光が書き込み時と同じ経路をたどって光ディスク201に照射される。このレーザ光がデータの記録された光ディスク201の表面で反射され、レーザ光照射用対物レンズ206、λ/4偏光板205を経た後、ビームスプリッタ204で反射されて90°角度を変えた後、受光素子用対物レンズ207で集光され、信号検出用受光素子208に入射する。信号検出用受光素子208内で入射したレーザ光の強弱によって記録されたデータ信号が電気信号に変換され、信号光再生回路209において元の信号に再生される。   This optical disk device will be described in more detail. At the time of writing, the signal light L emitted from the semiconductor laser device 202 is converted into parallel light by the collimator lens 203, passes through the beam splitter 204, and the polarization state is adjusted by the λ / 4 polarizing plate 205, and then the objective lens 206. Is condensed and irradiated onto the optical disc 201. At the time of reading, the optical disc 201 is irradiated with a laser beam not carrying a data signal along the same path as at the time of writing. This laser beam is reflected on the surface of the optical disc 201 on which data is recorded, passes through the laser beam irradiation objective lens 206, the λ / 4 polarizing plate 205, and then is reflected by the beam splitter 204 to change the angle by 90 °. The light is condensed by the light receiving element objective lens 207 and is incident on the signal detecting light receiving element 208. The recorded data signal is converted into an electric signal by the intensity of the laser beam incident in the signal detection light-receiving element 208, and is reproduced by the signal light reproducing circuit 209 to the original signal.

この第二実施形態の光ディスク装置では、光の伝播効率が高く、低コストで製造できる半導体レーザ装置202を用いているため、高速書き込みができると共に、消費電力を大幅に削減することが可能となった。従って、より環境に対する負荷の少ない光ディスク装置を安価に提供することができた。   In the optical disk device of the second embodiment, since the semiconductor laser device 202 that has high light propagation efficiency and can be manufactured at low cost is used, high-speed writing can be performed and power consumption can be greatly reduced. It was. Therefore, an optical disc apparatus with less environmental load can be provided at low cost.

なお、ここでは波長780nmで発振する半導体レーザ素子202を記録再生型の光ディスク装置に適用した例について説明したが、第一実施形態の製造方法を適用して作製した他の波長帯(例えば650nm帯)の半導体レーザ装置を備えた光ディスク装置にも適用可能であることはいうまでもない。   Here, an example in which the semiconductor laser element 202 oscillating at a wavelength of 780 nm is applied to a recording / reproducing optical disc apparatus has been described. However, other wavelength bands (for example, 650 nm band) manufactured by applying the manufacturing method of the first embodiment are described. Needless to say, the present invention can also be applied to an optical disk device provided with the semiconductor laser device (1).

〔第三実施形態〕
図6は、この発明の第三実施形態の光伝送システムに使用される光伝送モジュール300を示す断面図である。また、図7は光源の部分を示す斜視図であり、図8は、光伝送システムの概略図である。この第三実施形態では、光源として第一実施形態で説明した光半導体装置の製造方法を用いて作製した発振波長890nmのInGaAs系半導体レーザ素子(レーザチップ)301を、また受光素子302としてシリコン(Si)のpinフォトダイオードを用いている。本実施形態においては、通信を行う双方の側(例えば、端末とサーバ)にそれぞれ同じ光伝送モジュール300を備えることにより、双方の光伝送モジュール300間で光信号を送受信する光伝送システムが構成される。
[Third embodiment]
FIG. 6 is a cross-sectional view showing an optical transmission module 300 used in the optical transmission system according to the third embodiment of the present invention. FIG. 7 is a perspective view showing a light source portion, and FIG. 8 is a schematic view of an optical transmission system. In the third embodiment, an InGaAs-based semiconductor laser element (laser chip) 301 having an oscillation wavelength of 890 nm manufactured using the method for manufacturing an optical semiconductor device described in the first embodiment as a light source, and silicon ( Si) pin photodiodes are used. In the present embodiment, by providing the same optical transmission module 300 on both sides (for example, a terminal and a server) that perform communication, an optical transmission system that transmits and receives an optical signal between both optical transmission modules 300 is configured. The

図6において、回路基板306上には、半導体レーザ駆動用の正負両電極のパターンが形成され、図示のとおり、レーザチップを搭載する部分には深さ300μmの凹部306aが設けられている。この凹部306aに、レーザチップ301を搭載したレーザマウント(マウント材)310をはんだで固定する。レーザマウント310の正電極312の平坦部313(図7参照)は、回路基板306上のレーザ駆動用正電極部(図示せず)とワイヤ307aによって電気的に接続される。凹部306aはレーザ光の放射を妨げない程度の深さとなっており、また、面の粗さが放射角に影響を与えないようにされている。   In FIG. 6, a pattern of both positive and negative electrodes for driving a semiconductor laser is formed on a circuit board 306. As shown in the drawing, a recess 306a having a depth of 300 μm is provided in a portion on which a laser chip is mounted. A laser mount (mounting material) 310 on which the laser chip 301 is mounted is fixed to the recess 306a with solder. The flat portion 313 (see FIG. 7) of the positive electrode 312 of the laser mount 310 is electrically connected to a laser driving positive electrode portion (not shown) on the circuit board 306 by a wire 307a. The recess 306a has a depth that does not hinder the emission of laser light, and the roughness of the surface does not affect the emission angle.

受光素子302は、やはり回路基板306に実装され、ワイヤ307bにより電気信号が取り出される。この他に、回路基板306上にレーザ駆動用/受信信号処理用のIC回路308が実装されている。   The light receiving element 302 is also mounted on the circuit board 306, and an electric signal is taken out by the wire 307b. In addition, an IC circuit 308 for laser driving / reception signal processing is mounted on the circuit board 306.

次いで、レーザマウント310を搭載した部分に液状のシリコン樹脂309を適量滴下する。シリコン樹脂309中には、光を拡散させるフィラーが混入されている。シリコン樹脂309は表面張力のために凹部306a内に留まり、レーザマウント310を覆い凹部306aに固定する。この第3実施形態では、回路基板306上に凹部306aを設け、レーザマウント310を実装したが、上述のように、シリコン樹脂309は表面張力のためにレーザチップ表面およびその近傍に留まるので、凹部306aは必ずしも設ける必要はない。   Next, an appropriate amount of a liquid silicon resin 309 is dropped on a portion where the laser mount 310 is mounted. In the silicon resin 309, a filler that diffuses light is mixed. The silicon resin 309 stays in the recess 306a due to surface tension, covers the laser mount 310, and is fixed to the recess 306a. In the third embodiment, the recess 306a is provided on the circuit board 306 and the laser mount 310 is mounted. However, as described above, the silicon resin 309 remains on the laser chip surface and its vicinity due to surface tension. 306a is not necessarily provided.

この後、80℃で約5分間加熱して、ゼリー状になるまで硬化させる。次いで、透明なエポキシ樹脂モールド303により被覆する。レーザチップ301の上方には、放射角制御のためのレンズ部304が、また、受光素子302の上方には信号光を集光するためのレンズ部305がそれぞれ一体的にモールドレンズとして形成される。   Thereafter, it is heated at 80 ° C. for about 5 minutes to be cured until it forms a jelly. Next, it is covered with a transparent epoxy resin mold 303. Above the laser chip 301, a lens part 304 for controlling the radiation angle is formed, and above the light receiving element 302, a lens part 305 for condensing the signal light is integrally formed as a molded lens. .

次に、レーザマウント310について、図7を用いて説明する。図7に示すように、L字型のヒートシンク311にレーザ素子301がIn糊剤を用いてダイボンドされている。レーザチップ301は、第1実施形態で説明したInGaAs系の半導体レーザ素子であり、そのチップ下面301bには高反射膜がコーティングされており、一方、レーザチップ上面301aには低反射膜がコーティングされている。これらの反射膜は、レーザチップ端面の保護も兼ねている。   Next, the laser mount 310 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 7, a laser element 301 is die-bonded to an L-shaped heat sink 311 using In glue. The laser chip 301 is the InGaAs-based semiconductor laser element described in the first embodiment, and the chip lower surface 301b is coated with a high reflection film, while the laser chip upper surface 301a is coated with a low reflection film. ing. These reflective films also serve as protection for the end face of the laser chip.

ヒートシンク311の基部311bには正電極312が、ヒートシンク311と導通しないように絶縁物により固着されている。この正電極312とレーザチップ301の表面のショットキー接合部上に設けられた電極領域301cとは、金ワイヤ307cによって接続されている。上述のように、このレーザマウント310を、図6の回路基板306の負電極(図示せず)にはんだ固定して、正電極312の上部の平坦部313と回路基板306の正電極部(図示せず)とをワイヤ307aで接続する。このような配線の形成により、レーザビーム314を発振により得ることができる光伝送モジュール300が完成する。   A positive electrode 312 is fixed to the base 311 b of the heat sink 311 with an insulator so as not to be electrically connected to the heat sink 311. The positive electrode 312 and the electrode region 301c provided on the Schottky junction on the surface of the laser chip 301 are connected by a gold wire 307c. As described above, the laser mount 310 is fixed to the negative electrode (not shown) of the circuit board 306 in FIG. 6 by soldering, and the flat part 313 on the upper side of the positive electrode 312 and the positive electrode part (see FIG. (Not shown) with a wire 307a. By forming such wiring, the optical transmission module 300 that can obtain the laser beam 314 by oscillation is completed.

この第三実施形態の光伝送モジュール300は、前述したように、高効率で、そして素子抵抗が低く、かつ、低コストで製造できる半導体レーザ装置を使用しているため、そのモジュールの消費電力を従来に比べて大幅に低く抑えることができるとともに、モジュール単価を下げることができる。この光伝送モジュール300を用いた光伝送システムは、低消費電力で動作するため、環境に対する負荷を小さくでき、また低価格で構成できる。また、携帯機器にこの光伝送システムを搭載した際には、バッテリー駆動時間を従来よりも長くでき、より快適に携帯機器を使用することができるようになる。   As described above, the optical transmission module 300 of the third embodiment uses a semiconductor laser device that is highly efficient, has low element resistance, and can be manufactured at low cost. Compared to the conventional case, it can be significantly reduced, and the module unit price can be reduced. Since the optical transmission system using the optical transmission module 300 operates with low power consumption, the load on the environment can be reduced, and the optical transmission system can be configured at a low price. Further, when this optical transmission system is mounted on a portable device, the battery driving time can be made longer than before, and the portable device can be used more comfortably.

上述したように、通信を行う双方の側にそれぞれ同じ光伝送モジュール300を備えることにより、双方の光伝送モジュール300間で光信号を送受信する光伝送システムが構成される。図8は、この光伝送モジュール300を用いた光伝送システムの構成例を示している。この光伝送システムは、部屋の天井に設置された基地局315に前記光伝送モジュール300を備えるとともに、パーソナルコンピュータ316に前記と同じ光伝送モジュール300’(区別のため、’をつけて表す)を備えている。パーソナルコンピュータ316側の光伝送モジュール300’の光源から情報を持って発した光信号は、基地局315側の光伝送モジュール300の受光素子によって受信される。また、基地局315側の光伝送モジュール300の光源から発した光信号は、パーソナルコンピュータ315側の光伝送モジュール300の受光素子によって受信される。このようにして、光(赤外線)によるデータ通信を実現することができる。   As described above, by providing the same optical transmission module 300 on both sides that perform communication, an optical transmission system that transmits and receives optical signals between both optical transmission modules 300 is configured. FIG. 8 shows a configuration example of an optical transmission system using the optical transmission module 300. This optical transmission system includes the optical transmission module 300 in a base station 315 installed on the ceiling of a room, and the same optical transmission module 300 ′ as above (indicated with “for distinction”) in a personal computer 316. I have. The optical signal emitted from the light source of the optical transmission module 300 ′ on the personal computer 316 side is received by the light receiving element of the optical transmission module 300 on the base station 315 side. The optical signal emitted from the light source of the optical transmission module 300 on the base station 315 side is received by the light receiving element of the optical transmission module 300 on the personal computer 315 side. In this way, data communication using light (infrared rays) can be realized.

尚、この発明の光半導体装置の製造方法、光ディスク装置および光伝送システムは、上述の図示例にのみ限定されるものではない。例えば、光半導体装置の詳細な構成(井戸層・障壁層の層厚や層数など)は、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。   Note that the optical semiconductor device manufacturing method, optical disk device, and optical transmission system of the present invention are not limited to the illustrated examples described above. For example, the detailed configuration of the optical semiconductor device (such as the layer thickness and the number of layers of the well layer / barrier layer) can of course be variously changed without departing from the scope of the present invention.

この発明の第一実施形態の光半導体装置の製造方法を用いて作製した半導体レーザ装置の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the semiconductor laser apparatus produced using the manufacturing method of the optical semiconductor device of 1st embodiment of this invention. この発明の光半導体装置の製造工程を説明するための模式図であり、結晶成長工程後に、リッジ形成用のフォトマスクを設けた状態を表す。It is a schematic diagram for demonstrating the manufacturing process of the optical semiconductor device of this invention, and represents the state which provided the photomask for ridge formation after a crystal growth process. この発明の光半導体装置の製造工程を説明するための模式図であり、リッジ形成のためのエッチング工程後の状態を表す。It is a schematic diagram for demonstrating the manufacturing process of the optical semiconductor device of this invention, and represents the state after the etching process for ridge formation. この発明の光半導体装置の製造工程を説明するための模式図であり、p側電極の蒸着工程後の状態を表す。It is a schematic diagram for demonstrating the manufacturing process of the optical semiconductor device of this invention, and represents the state after the vapor deposition process of a p side electrode. この発明の第二実施形態の光ディスク装置の概略図である。It is the schematic of the optical disk apparatus of 2nd embodiment of this invention. この発明の第三実施形態の光伝送システムに使用される光伝送モジュールの概略図である。It is the schematic of the optical transmission module used for the optical transmission system of 3rd embodiment of this invention. この発明の第三実施形態の光伝送システムにかかる光源の斜視図である。It is a perspective view of the light source concerning the optical transmission system of 3rd embodiment of this invention. この発明の第三実施形態の光伝送システムの構成例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structural example of the optical transmission system of 3rd embodiment of this invention.

101 n−GaAs基板
102 n−GaAsバッファ層
103 n−AlGaAs下クラッド層
104 AlGaAs下ガイド層
105 多重歪量子井戸活性層
106 AlGaAs上ガイド層
107 p−AlGaAs第一上クラッド層
108 p−InGaAsP半導体層
109 p−AlGaAs第二上クラッド層
110 p−GaAsコンタクト層
111 p側電極
111a Al層
111b Ti層
111c Au層
112 n側電極
113 レジストマスク
113a リッジ形成領域
113b リッジ形成外領域
120 Al層とコンタクト層との界面
130 リッジ
200 光ディスク装置
201 光ディスク
202 半導体レーザ装置
203 コリメートレンズ
204 ビームスプリッタ
205 λ/4偏光板
206、207 対物レンズ
208 受光素子
209 信号光再生回路
300 光伝送モジュール
301 レーザチップ
301a 低反射膜
301b 高反射膜
301c ショットキー接合している電極領域
302 受光素子
303 エポキシ樹脂モールド
304,305 レンズ部
306 回路基板
306a 凹部
307a,307b,307c ワイヤ
308 IC回路
309 シリコン樹脂
310 レーザマウント
311 ヒートシンク
311b 基部
312 正電極
313 平坦部
314 レーザビーム
315 基地局
316 パーソナルコンピュータ
101 n-GaAs substrate 102 n-GaAs buffer layer 103 n-AlGaAs lower cladding layer 104 AlGaAs lower guide layer 105 multiple strain quantum well active layer 106 AlGaAs upper guide layer 107 p-AlGaAs first upper cladding layer 108 p-InGaAsP semiconductor layer 109 p-AlGaAs second upper cladding layer 110 p + -GaAs contact layer 111 p-side electrode 111a Al layer 111b Ti layer 111c Au layer 112 n-side electrode 113 resist mask 113a ridge formation region 113b ridge formation outside region 120 Al layer and contact Interface 130 with layer Ridge 200 Optical disc device 201 Optical disc 202 Semiconductor laser device 203 Collimator lens 204 Beam splitter 205 λ / 4 polarizing plates 206 and 207 Objective lens 208 Light receiving element 09 Signal light reproduction circuit 300 Optical transmission module 301 Laser chip 301a Low reflection film 301b High reflection film 301c Schottky bonded electrode region 302 Light receiving element 303 Epoxy resin mold 304, 305 Lens part 306 Circuit board 306a Recessed parts 307a, 307b, 307c Wire 308 IC circuit 309 Silicon resin 310 Laser mount 311 Heat sink 311b Base 312 Positive electrode 313 Flat part 314 Laser beam 315 Base station 316 Personal computer

Claims (10)

基板上に、p型ドーピング濃度が5×1019cm−3以上であるp型InxGa1−xAs層(ここで、0≦x≦0.5)を最上層として含む半導体層積層体を形成する工程と、
少なくとも酸を用いて、前記p型InxGa1−xAs層の表面を洗浄する工程と、
洗浄された前記p型InxGa1−xAs層の表面にAl層、Pt層、Au層この順に堆積した後、450℃を超え、かつ、550℃以下の温度で熱処理を行って、前記p型InxGa1−xAs層上にAl/Pt/Auの多層膜からなるオーミック電極を形成する工程と
を備えたことを特徴とする光半導体装置の製造方法。
A semiconductor layer stack including a p-type In x Ga 1-x As layer (here, 0 ≦ x ≦ 0.5) having a p-type doping concentration of 5 × 10 19 cm −3 or more as a top layer on a substrate. Forming a step;
Cleaning the surface of the p-type In x Ga 1-x As layer with at least an acid;
After depositing an Al layer , a Pt layer, and an Au layer in this order on the surface of the cleaned p-type In x Ga 1-x As layer, heat treatment is performed at a temperature exceeding 450 ° C. and not more than 550 ° C., method of manufacturing an optical semiconductor device characterized by comprising the step of forming the ohmic electrodes made of a multilayer film of the p-type in x Ga 1-x as layer in Al / Pt / Au.
請求項1に記載の光半導体装置の製造方法において、
前記p型InxGa1−xAs層の表面を洗浄する工程は、前記酸としてフッ酸を用いて30秒から5分間洗浄する第1の洗浄工程を含むことを特徴とする光半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the optical semiconductor device according to claim 1,
The step of cleaning the surface of the p-type In x Ga 1-x As layer includes a first cleaning step of cleaning with hydrofluoric acid as the acid for 30 seconds to 5 minutes. Production method.
請求項2に記載の光半導体装置の製造方法において、
前記p型InxGa1−xAs層の表面を洗浄する工程は、前記フッ酸による洗浄後、純水を用いて少なくとも5分以上洗浄する第2の洗浄工程をさらに含むことを特徴とする光半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the optical semiconductor device according to claim 2,
The step of cleaning the surface of the p-type In x Ga 1-x As layer further includes a second cleaning step of cleaning with pure water for at least 5 minutes after cleaning with the hydrofluoric acid. Manufacturing method of optical semiconductor device.
請求項2に記載の光半導体装置の製造方法において、
前記フッ酸は、フッ化アンモニウムまたは純水によって10倍から100倍に希釈されたバッファードフッ酸であることを特徴とする光半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the optical semiconductor device according to claim 2,
The method of manufacturing an optical semiconductor device, wherein the hydrofluoric acid is buffered hydrofluoric acid diluted 10 to 100 times with ammonium fluoride or pure water.
請求項1乃至4のいずれか1つに記載の光半導体装置の製造方法において、
前記光半導体装置は、前記p型InxGa1−xAs層を最上層とするリッジを有し、
前記半導体層積層体を形成する工程は、
前記基板上に、少なくとも、n型クラッド層と、活性層と、p型クラッド層と、p型ドーピング濃度が5×1019cm−3以上であるp型InxGa1−xAs層(ここで、0≦x≦0.5)を順次結晶成長させる工程と、
前記p型InxGa1−xAs層のリッジ外領域と、前記p型クラッド層の少なくとも前記InxGa1−xAs層側の部分のリッジ外領域を除去して、前記リッジを形成する工程とを含むことを特徴とする光半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the optical semiconductor device according to any one of claims 1 to 4,
The optical semiconductor device has a ridge having the p-type In x Ga 1-x As layer as an uppermost layer,
The step of forming the semiconductor layer stack includes
On the substrate, at least an n-type cladding layer, an active layer, a p-type cladding layer, and a p-type In x Ga 1-x As layer having a p-type doping concentration of 5 × 10 19 cm −3 or more (here And 0 ≦ x ≦ 0.5) sequentially crystal growth,
The p-type In x Ga 1-x As layer outer ridge region and the p-type cladding layer at least the In x Ga 1-x As layer side ridge outer region are removed to form the ridge. A method of manufacturing an optical semiconductor device.
請求項1乃至5のいずれか1つに記載の製造方法を用いて製造された半導体レーザ装置を備えたことを特徴とする光ディスク装置。   6. An optical disk device comprising a semiconductor laser device manufactured by using the manufacturing method according to claim 1. 請求項1乃至5のいずれか1つに記載の製造方法を用いて製造された半導体レーザ装置を有する光伝送モジュールを備えたことを特徴とする光伝送システム。   An optical transmission system comprising an optical transmission module having a semiconductor laser device manufactured by using the manufacturing method according to claim 1. 出射光の波長が0.6〜1.55μmである光半導体装置であって、
GaAsまたはInPからなる基板と、
前記基板上に形成され、p型ドーピング濃度が5×1019cm−3以上であるp型InxGa1−xAs層(ここで、0≦x≦0.5)を最上層として含む半導体層積層体と、
前記p型InxGa1−xAs層上に形成され、Al層を最下層とするAl/Pt/Auの多層膜からなるp側オーミック電極と
を備えたことを特徴とする光半導体装置。
An optical semiconductor device having a wavelength of emitted light of 0.6 to 1.55 μm,
A substrate made of GaAs or InP;
A semiconductor formed on the substrate and including a p-type In x Ga 1-x As layer (where 0 ≦ x ≦ 0.5) having a p-type doping concentration of 5 × 10 19 cm −3 or more as a top layer. A layer stack;
The p-type an In x Ga is formed on the 1-x As layer, the optical semiconductor device being characterized in that a p-side ohmic electrode made of a multilayer film of Al / Pt / Au to the bottom layer of the A l layer .
請求項8に記載の光半導体装置において、
前記p型InxGa1−xAs層と前記Al層との間に、InxGa1−xAs(0≦x≦0.5)とAlとの合金層が形成されていることを特徴とする光半導体装置。
The optical semiconductor device according to claim 8,
An alloy layer of In x Ga 1-x As (0 ≦ x ≦ 0.5) and Al is formed between the p-type In x Ga 1-x As layer and the Al layer. An optical semiconductor device.
請求項8または9に記載の光半導体装置において、
前記光半導体装置はリッジ導波型半導体装置であって、前記p型InxGa1−xAs層がリッジの最上層をなしていることを特徴とする光半導体装置。
The optical semiconductor device according to claim 8 or 9,
The optical semiconductor device is a ridge waveguide semiconductor device, wherein the p-type In x Ga 1-x As layer is the uppermost layer of the ridge.
JP2006010744A 2006-01-19 2006-01-19 Optical semiconductor device and method for manufacturing the same, optical disc device, and optical transmission system Expired - Fee Related JP4768452B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006010744A JP4768452B2 (en) 2006-01-19 2006-01-19 Optical semiconductor device and method for manufacturing the same, optical disc device, and optical transmission system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006010744A JP4768452B2 (en) 2006-01-19 2006-01-19 Optical semiconductor device and method for manufacturing the same, optical disc device, and optical transmission system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007194386A JP2007194386A (en) 2007-08-02
JP4768452B2 true JP4768452B2 (en) 2011-09-07

Family

ID=38449845

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006010744A Expired - Fee Related JP4768452B2 (en) 2006-01-19 2006-01-19 Optical semiconductor device and method for manufacturing the same, optical disc device, and optical transmission system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4768452B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104319621B (en) * 2014-10-29 2017-05-10 山东华光光电子股份有限公司 Ohmic contact metal electrode of chip of semiconductor laser and manufacturing method of ohmic contact metal electrode
CN112531459B (en) * 2020-12-04 2022-04-19 苏州长光华芯光电技术股份有限公司 Distributed feedback laser and preparation method thereof
JP7609305B2 (en) * 2022-01-21 2025-01-07 住友電気工業株式会社 III-V group compound semiconductor single crystal substrate and manufacturing method thereof

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61196581A (en) * 1985-02-26 1986-08-30 Mitsubishi Electric Corp Method for manufacturing field effect transistors
JPH06120163A (en) * 1992-09-30 1994-04-28 Victor Co Of Japan Ltd Forming of electrode of semiconductor device
JPH07202263A (en) * 1993-12-28 1995-08-04 Ricoh Co Ltd Edge emitting type light emitting diode, array type light source, side receiving type light receiving element, light receiving and emitting element, edge emitting type light emitting diode array type light source
US5468656A (en) * 1994-11-29 1995-11-21 Motorola Method of making a VCSEL
JP4377779B2 (en) * 2003-11-11 2009-12-02 シャープ株式会社 Semiconductor laser device, manufacturing method thereof, optical disc apparatus, and optical transmission system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2007194386A (en) 2007-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2007036298A (en) Semiconductor light emitting device
JP2010074131A (en) Semiconductor light emitting device and method for manufacturing same
JP2009117539A (en) Optical semiconductor device and method for manufacturing optical semiconductor device
JP3718952B2 (en) Semiconductor laser
JP4224041B2 (en) Semiconductor laser device, method for manufacturing semiconductor laser device, optical disk device, and optical transmission system
JP4768452B2 (en) Optical semiconductor device and method for manufacturing the same, optical disc device, and optical transmission system
CN113906640B (en) Semiconductor optical integrated element and method for manufacturing semiconductor optical integrated element
JP2012099738A (en) Nitride semiconductor laser device and method of manufacturing the same
US7558307B2 (en) Semiconductor laser device, semiconductor laser device manufacturing method, optical disk apparatus and optical transmission system
JP2004104073A (en) Semiconductor laser element and manufacturing method thereof, and semiconductor laser device
JP4885434B2 (en) Semiconductor laser device, optical disk device, and optical transmission system
US7492801B2 (en) Semiconductor laser element, manufacturing method thereof, optical disk apparatus and optical transmission system
JP4869582B2 (en) Semiconductor laser device, optical disk device, and optical transmission system
CN212366422U (en) Distributed feedback type surface emitting laser
JP2007194390A (en) Method of manufacturing semiconductor light emitting device
JP4121494B2 (en) Semiconductor laser device, method for manufacturing semiconductor laser device, optical disk device, and optical transmission system
JP5010096B2 (en) Nitride semiconductor laser device and LD device using the same
WO2022019054A1 (en) Semiconductor laser and semiconductor laser device
WO2022049996A1 (en) Semiconductor laser and semiconductor laser device
JP2007317731A (en) Semiconductor laser device, optical disk device, and optical transmission system
KR101136161B1 (en) Laser Diode
JP2006059975A (en) Semiconductor laser device and method for manufacturing the same, optical disc device, and optical transmission system
JP2005268754A (en) Semiconductor laser device, method for manufacturing semiconductor laser device, optical disk device, and optical transmission system
JP2005353678A (en) Semiconductor laser device and method for manufacturing the same, optical disc device, and optical transmission system
JP4786873B2 (en) Manufacturing method of semiconductor laser device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080220

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100921

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100921

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20101122

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110614

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110616

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140624

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees