(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられた互いに異なる導電性の１対のクラッド層と、
前記一対のクラッド層間に設けられた、量子井戸層と障壁層の少なくとも一方が歪みを有する歪多重量子井戸活性層と、
前記歪多重量子井戸活性層を構成する量子井戸層の少なくとも一部が光の導波方向に沿って一定周期で除去された歪多重量子井戸回折格子と、
前記歪多重量子井戸回折格子の凹部を埋め込む前記量子井戸層と障壁層の少なくとも一方と格子定数の異なる半導体層とを有し、
前記歪多重量子井戸回折格子が、光の導波方向に沿った長さが互いに異なる複数の凸部を有していることを特徴とする光半導体素子。
【請求項２】
前記複数の凸部が、光の導波方向に沿った長さが互いに異なる二種類の凸部からなるとともに、前記二種類の凸部が交互に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光半導体素子。
【請求項３】
前記歪多重量子井戸回折格子の凹部を埋め込む半導体層の格子定数が、前記半導体基板の格子定数と同じであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光半導体素子。
【請求項４】
前記半導体基板がＩｎＰからなり、前記歪多重量子井戸活性層が、互いに組成の異なるＩｎＧaＡｓＰからなり、前記半導体層がＩｎ１−ｘＧａｘＡｓ１−ｙＰｙ（０≦ｘ＜１，０＜ｙ≦１）からなることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の光半導体素子。
【請求項５】
半導体基板上に少なくとも下部クラッド層及び歪多重量子井戸活性層を形成する工程と、
前記歪多重量子井戸活性層を構成する量子井戸層の少なくとも一部を光の導波方向に沿って一定周期で且つ光の導波方向に沿った長さが互いに異なる複数の凸部を形成するように除去して歪多重量子井戸回折格子を形成する工程と、
前記歪多重量子井戸回折格子の凹部を前記量子井戸層と障壁層の少なくとも一方と格子定数の異なる半導体層で埋め込む工程と、
前記歪多重量子井戸回折格子の凸部の頂部と前記半導体層上に少なくとも上部クラッド層を形成する工程とを
有することを特徴とする光半導体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光半導体素子及びその製造方法に関するものであり、例えば、多重量子井戸構造活性層を有する光半導体素子の動作温度領域を拡大するための構成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の通信トラフィックの増大に伴い、光通信用光源の小型化、低消費電力化、低コスト化が進んでおり、単一波長性に優れ、温度調整なしでも広い温度範囲で動作できるアンクールド直接変調ＤＦＢ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｆｅｅｄ  Ｂａｃｋ）レーザの開発が盛んに行われている。
【０００３】
動作温度領域としては、−４０℃〜＋８５℃の広い温度範囲が求められている。広い温度範囲で単一波長動作と高出力動作が可能なＤＦＢレーザとして、利得結合型ＤＦＢレーザが期待されている。
【０００４】
この利得結合型ＤＦＢレーザは、歪ＭＱＷ（多重量子井戸構造）活性層に周期的なＭＱＷ回折格子を形成し、歪ＭＱＷ回折格子の凹部を基板と格子整合する半導体材料で埋め込んだ構造になっている。その結果、利得の大きい回折格子の凸部に定在波の腹が立つため、位相シフト領域を設けなくても広い温度範囲で単一軸モード発振することが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０６−２９１４１０号公報
【特許文献２】特開２００３−２７３４５１号公報
【特許文献３】特開平１１−０８７８３８号公報
【特許文献４】特開２００３−３１８４８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
広い温度範囲で単一モード動作と高光出力動作を実現するためには、レーザの発振波長、即ち、回折格子の周期で決まるブラッグ波長と多重量子井戸構造の量子準位間遷移のエネルギーで決まる利得ピーク波長との差（ディチューニング）を最適化する必要がある。
【０００７】
図１１は、ＤＦＢレーザにおける利得スペクトルと発振波長の温度依存性の説明図である。温度が上昇すると、発振波長は構成材料の屈折率の温度係数（〜０．１ｎｍ／℃）で長波長化するのに対して、利得ピークは構成材料のバンドギャップの温度係数（〜０．４ｎｍ／℃）で長波長化する。なお、図１１における点線のスペクトルは利得スペクトルを示す。
【０００８】
このため、室温（２５℃）でのディチューニングを利得の大きい０付近に設定すると、利得ピークは、高温では長波長側に、低温側では短波長側にずれることになる。従来の利得結合型ＤＦＢレーザでは、利得スペクトルがシャープなため、高温では利得ピークが長波長側にずれ、利得低下により光出力が低下するという問題がある。
【０００９】
一方、低温側では利得ピークが短波長側にずれ、利得低下による光出力の低下や動作電流の増大が生じ、−４０℃〜＋８５℃の広い温度領域で、単一モード動作と高光出力動作を両立するのが困難であった。
【００１０】
なお、安定なマルチモード発振を実現するために、ＭＱＷ活性層に形成する回折格子の周期を連続的に変化させることが提案されている。この場合は必然的に回折格子の凸部の共振器軸方向の長さを変えてブラッグ波長を多重化するものであり、温度変化に対するディチューニングの最適化に関するものではない。
【００１１】
また、利得結合型ＤＦＢレーザを作製する場合に、歪ＭＱＷ活性層がエッチングダメージ受けることを回避するために、歪ＭＱＷ構造の凸部を選択成長により形成して回折格子を形成することも提案されている。この場合には、回折格子を形成する凸部の共振器軸方向の長さは一定であり、温度変化に対するディチューニングの最適化に関しては、従来の利得結合型ＤＦＢレーザと同じ欠点を有している。
【００１２】
したがって、本発明は、広い温度範囲で単一波長動作と高光出力動作が可能な利得結合型ＤＦＢレーザ構造を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
開示する一観点からは、半導体基板と、前記半導体基板上に設けられた互いに異なる導電性の１対のクラッド層と、前記一対のクラッド層間に設けられた、量子井戸層と障壁層の少なくとも一方が歪みを有する歪多重量子井戸活性層と、前記歪多重量子井戸活性層を構成する量子井戸層の少なくとも一部が光の導波方向に沿って一定周期で除去された歪多重量子井戸回折格子と、前記歪多重量子井戸回折格子の凹部を埋め込む前記量子井戸層と障壁層の少なくとも一方と格子定数の異なる半導体層とを有し、前記歪多重量子井戸回折格子が、光の導波方向に沿った長さが互いに異なる複数の凸部を有していることを特徴とする光半導体素子が提供される。
【００１４】
また、開示する別の観点からは、半導体基板上に少なくとも下部クラッド層及び歪多重量子井戸活性層を形成する工程と、前記歪多重量子井戸活性層を構成する量子井戸層の少なくとも一部を光の導波方向に沿って一定周期で且つ光の導波方向に沿った長さが互いに異なる複数の凸部を形成するように除去して歪多重量子井戸回折格子を形成する工程と、前記歪多重量子井戸回折格子の凹部を前記量子井戸層と障壁層の少なくとも一方と格子定数の異なる半導体層で埋め込む工程と、前記歪多重量子井戸回折格子の凸部の頂部と前記半導体層上に少なくとも上部クラッド層を形成する工程とを有することを特徴とする光半導体素子の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
開示の光半導体素子及びその製造方法によれば、共振器軸方向の長さの異なる凸部を設けて利得スペクトルを広利得領域化しているので、広い温度範囲で単一波長動作と高光出力動作が可能な利得結合型ＤＦＢレーザ構造を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態の利得結合型ＤＦＢレーザの共振器軸方向に沿った概念的断面図である。
【図２】ＰＬ波長シフトのデューティー依存性の説明図である。
【図３】発光スペクトルのブロード化の説明図である。
【図４】本発明の実施の形態の効果の説明図である。
【図５】本発明の実施例１の利得結合型ＤＦＢレーザの途中までの製造工程の説明図である。
【図６】本発明の実施例１の利得結合型ＤＦＢレーザの図５以降の途中までの製造工程の説明図である。
【図７】本発明の実施例１の利得結合型ＤＦＢレーザの図６以降の途中までの製造工程の説明図である。
【図８】本発明の実施例１の利得結合型ＤＦＢレーザの図７以降の途中までの製造工程の説明図である。
【図９】本発明の実施例１の利得結合型ＤＦＢレーザの図８以降の途中までの製造工程の説明図である。
【図１０】本発明の実施例１の利得結合型ＤＦＢレーザの図９以降の製造工程の説明図である。
【図１１】ＤＦＢレーザにおける利得スペクトルと発振波長の温度依存性の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
ここで、図１乃至図４を参照して、本発明の実施の形態の利得結合型ＤＦＢレーザを説明する。図１は、本発明の実施の形態の利得結合型ＤＦＢレーザの共振器軸方向に沿った概念的断面図である。図１に示すように、半導体基板１上に一導電型の下部クラッド層２と反対導電型の上部クラッド層９を設け、この下部クラッド層２と上部クラッド層９の間に、ＭＱＷ回折格子７を有する歪ＭＱＷ活性層４を少なくとも設ける。
【００１８】
この歪ＭＱＷ活性層４は、少なくとも一方が半導体基板１と格子定数が異なることによる歪みを有する量子井戸層６と障壁層５からなる。また、ＭＱＷ回折格子７は歪ＭＱＷ活性層４の一部を共振器軸方向に所定の周期Λで互いに共振器軸方向の長さが異なる複数の凸部７１,７２を規則的に配置して形成する。図においては、長さがＬＡと長さがＬＢの二種類の凸部７１,７２を交互に配置して形成した場合を示している。なお、凸部の種類は任意であるが、設計の容易性等の観点から二種類にすることが望ましい。
【００１９】
また、ＭＱＷ回折格子７の凸部７１,７２の間の凹部は、量子井戸層６と障壁層５の少なくとも一方と格子定数の異なる半導体層８で埋め込む。また、図１においては、光ガイド層３、反対導電型のコンタクト層１０を設けている。また、図における符号１１，１２，１３，１４はそれぞれ、下部電極、上部電極、無反射膜及び高反射膜である。
【００２０】
以上の構成を採用することにより、利得スペクトルの有効領域幅が広くなり、従来構造に比べて低温側と高温側での光出力が増加するので、この事情を図２を参照して説明する。図２は、ＰＬ（フォトルミネッセンス）波長シフトのデューティー依存性の説明図である。なお、凸部の共振器軸方向の長さをＬ、回折格子の周期をΛとすると、デューティーＤｕｔｙ（％）＝（Ｌ／Λ）×１００で定義する。また、凸部の共振器軸方向の長さをＬは、凸部の断面形状が台形の場合、凸部の半値幅、即ち、凸部の高さの１／２の位置の長さで定義する。
【００２１】
また、ここでは、半導体基板１としてＩｎＰを用い、歪ＭＱＷ活性層４としては、波長１．３μｍ帯のＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ−ＭＱＷ活性層（６周期）を用いた。また、周期Λ＝２００ｎｍ一定で凸部の長さＬの異なるＭＱＷ回折格子７をＩｎＰに到達する深さまで形成して凹部をＩｎＰで埋め込んだ。
【００２２】
ここで、ＭＱＷの平均歪量εａｖを、それを構成する量子井戸層６の歪み量εｗと厚みＤｗおよび障壁層５の歪み量εｂと 厚みＤｂを用いて
εａｖ＝（εｗ×Ｌｗ＋εｂ×Ｄｂ）／（Ｄｗ＋Ｄｂ）
で定義する。
【００２３】
図２においては、平均歪量εａｖが０．１８％（εｗ＝０．６％、Ｄｗ＝４．２ｎｍ、εｂ＝０％、Ｄｂ＝１０ｎｍ）と０．２８％（εｗ＝０．９５％、Ｄｗ＝４．２ｎｍ、εｂ＝０％、Ｄｂ＝１０ｎｍ）の２種類のＭＱＷ構造を作製した。また、Ｄｕｔｙとしては２５〜４０％の均一ＤｕｔｙのＭＱＷ回折格子を作製し、２つのＭＱＷ構造のＰＬ発光波長の回折格子形成前のＭＱＷ活性層ＰＬ波長に対するシフト量を示した。
【００２４】
なお、平均歪量εａｖが正の圧縮歪のＭＱＷ回折格子７を半導体基板１と同じＩｎＰで埋め込むと、ＭＱＷ回折格子７は３次元圧縮応力（静水圧）を受け、ＭＱＷ回折格子７のＰＬ波長が短波長化することは知られている（必要ならば、特許文献４参照）。この短波長化の程度、即ち、ブルーシフト量はＭＱＷの平均歪量εａｖが大きいほど大きい。
【００２５】
本発明者は鋭意研究の結果、図２に示すように、ＭＱＷの平均歪量εａｖが同じ場合でもＭＱＷ回折格子７の凸部７１,７２の長さＬが短くなると、ブルーシフト量が増大することを見出した。例えば、平均歪量０．２８％のＭＱＷ活性層の場合、Ｄｕｔｙ２５％で約２５ｎｍ短波長化し、Ｄｕｔｙ４０％で約１８ｎｍ短波長化した。
【００２６】
これは、３次元圧縮応力と横方向量子閉じ込め効果の増大によるものと思われる。したがって、平坦な歪ＭＱＷ活性層上にＤｕｔｙの異なる二種類のＭＱＷ回折格子Ａ、ＭＱＷ回折格子Ｂを混在させて配置させると、短波長化したＰＬ成分の重ね合わせにより、活性層全体のＰＬ スペクトルがブロードになる。
【００２７】
図３は、発光スペクトルのブロード化の説明図であり、ここでは、Ｄｕｔｙ２５％（凸部長さ５０ｎｍ）のＭＱＷ回折格子ＢとＤｕｔｙ４０％（凸部長さ８０ｎｍ）のＭＱＷ回折格子Ａを混在させて配置させた場合のＰＬ波長のブロード化を模式的に示している。
【００２８】
この結果、レーザ活性層の利得スペクトルもブロードになり、第４図 に示すように、室温でのディチューニングを０近傍に合わせると、低温側（−４０°）と高温側（＋８５℃ ）でのブラッグ波長での利得が増加して光出力が増大する。なお、図における点線は上記の図１１に示した従来のＭＱＷレーザの利得スペクトルであり、図１１で説明したように、低温側（−４０°）と高温側（＋８５℃ ）でのブラッグ波長での利得が大幅に低下する。      
なお、図４における実線及び点線のスペクトルは、夫々、本発明及び従来例の利得スペクトルであり、実線及び点線の直線は、夫々、本発明でのブラッグ波長及び利得ピークの温度依存性である。
【００２９】
特に、ＭＱＷ回折格子の凸部の長さの異なるＭＱＷ回折格子ＡとＭＱＷ回折格子Ｂを交互に配置し、数を１：１の比率にすると利得スペクトルがより効果的にブロードになる。凸部の長いＭＱＷ回折格子ＡのＤｕｔｙは４０％〜６０％が望ましい。６０％を超えるとＭＱＷ回折格子を形成する前のＰＬ波長との差が小さくなり、４０％未満であると、凸部の短いＭＱＷ回折格子Ｂとの利得スペクトルの差が小さくなり、利得スペクトルブロード化の効果が小さくなる。
【００３０】
一方、凸部の短いＭＱＷ回折格子ＢのＤｕｔｙは２０％〜３０％が望ましい。３０％を超えると、凸部の長いＭＱＷ回折格子Ａとの利得スペクトルの差が小さくなり、利得スペクトルブロード化の効果が小さくなり、２０％未満の場合には、ＭＱＷ回折格子Ｂの利得が小さくなりＭＱＷ回折格子Ｂを設ける意義が小さくなる。
【００３１】
ＭＱＷ活性層の歪量は任意であり、正でも負でも良いが、典型的には、０．０５％〜１．２％の圧縮歪が望ましい。なお、歪が０の場合、即ち、半導体基板に格子整合している場合には、回折格子を格子定数の異なる半導体層で埋め込んでも受ける３次元応力は小さいので所期の利得スペクトルのブロード化は実現できない。
【００３２】
また、ＭＱＷ回折格子７の凹部を半導体基板と同じ格子定数を有する半導体材料で埋め込むとＭＱＷ回折格子が受ける３次元応力が最大となり、大きなＰＬ波長シフトとよりブロードな利得スペクトルが得られる。
【００３３】
各半導体層の部材は任意であるが、光通信用光源としては、典型的には、ＩｎＰ基板上に形成されたＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ系ＭＱＷに回折格子を形成すると埋め込み再成長による結晶品質の低下が小さく高品質のレーザ活性層が得られる。
【００３４】
ＭＱＷ回折格子７の凸部７１,７２の高さは、歪多重量子井戸活性層の厚さの５０％〜１００％とすることが望ましい。５０％未満であると、波長シフト分の光強度が弱すぎて、温度変化に対するディチューニングの最適化の効果は乏しい。但し、１００％の場合には、高光出力化が困難になるので、８０％以下とすることがより望ましい。
【００３５】
図１においては、電流狭窄構造については特に言及していないが、埋込ヘテロ接合構造等の公知の各種のストライプ構造を採用するものである。また、このような半導体レーザは単体でも良いし、或いは、光導波路等を介して複数の半導体レーザを並列に配置して合波器及び分波器と結合させて光集積回路装置を構成しても良い。
【実施例１】
【００３６】
以上を前提として、次に、図５乃至図１０を参照して、本発明の実施例１の利得結合型ＤＦＢレーザの製造方法を説明する。図５（ａ）に示すように、まず、主面が（１００）面のｎ型ＩｎＰ基板２１上に、ＭＯＣＶＤ法を用いて、厚さが例えば、３００ｎｍのｎ型ＩｎＰクラッド層２２及び例えば、波長組成が１．１μｍで厚さが５０ｎｍのアンドープのＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層２３を堆積させる。
【００３７】
引き続いて、１０層のアンドープのＩｎＧａＡｓＰ障壁層２５と９層のアンドープのＩｎＧａＡｓＰ井戸層２６を交互に積層して歪ＭＱＷ活性層２４を形成したのち、厚さが、例えば、２０ｎｍのアンドープのＩｎＰキャップ層２７を積層する。
【００３８】
この場合、ＩｎＧａＡｓＰ井戸層２６の歪εｗ＝＋０．８％, 厚さＤｗ＝４．２ｎｍ, ＰＬ波長１．３１μｍとする。また、ＩｎＧａＡｓＰ障壁層２５の歪εｂ＝０％, 厚さＤｂ＝７ｎｍ，組成波長１．０μｍとすることによって、波長１．３μｍ帯の歪ＭＱＷ活性層２４となる。この歪ＭＱＷ活性層２４の平均歪量εａｖは、
εａｖ＝（０．８％×４．２ｎｍ＋０％×７ｎｍ）／（４．２ｎｍ＋７ｎｍ）＝０．３％
の圧縮歪となる。
【００３９】
次いで、図５（ｂ）に示すように、ＩｎＰキャップ層２７上にレジストを塗布し、電子線露光を用いて一定の周期Λ＝２００ｎｍのレジスト回折格子２８を＜−１１０＞方向に形成する。
【００４０】
次いで、ウエットエッチングを用いて歪ＭＱＷ活性層２４の上部６層のＩｎＧａＡｓＰ井戸層２６をエッチング除去して凸部の長さが５０ｎｍ（Ｄｕｔｙ２５％）と８０ｎｍ（Ｄｕｔｙ４０％）のＭＱＷ回折格子２９１，２９２を導波方向に沿って交互に形成する。なお、ＭＱＷ回折格子２９１，２９２の凸部の長さの制御は電子線露光で行う。なお、凸部の高さは９０ｎｍ（≒６×４．２ｎｍ＋６×７ｎｍ＋２０ｎｍ）となる。
【００４１】
次いで、図６（ｃ）に示すように、レジスト回折格子２８を除去したのち、再び、ＭＯＣＶＤ法を用いて、ＭＱＷ回折格子２９１，２９２の凹部を、ＩｎＰと格子整合する厚さが約９０ｎｍのアンドープのＩｎＧａＡｓＰ埋込層３０（組成波長１．１μｍ）で埋め込む。この時、ＩｎＧａＡｓＰ埋込層３０は、ＩｎＰキャップ層２７の上には殆ど成長せずに、凹部に堆積する。
【００４２】
次いで、図６（ｄ）に示すように、全面に厚さが例えば、５０ｎｍのアンドープのＩｎＰクラッド層３１と厚さが例えば、２００ｎｍのｐ型ＩｎＰクラッド層３２を順次堆積する。    
【００４３】
次いで、図７に示すように、全面にＳｉＯ２を堆積したのち、パターニングすることによって、＜１１０＞方向に幅が例えば、１．５μｍのＳｉＯ２パターン３３を形成する。次いで、このＳｉＯ２パターン３３をマスクとしてドライエッチングにより、ｎ型ＩｎＰ基板２１に達するまでエッチングして、高さが、例えば１．５μｍのストライプ状メサ３４を形成し、次いで、ウエット処理を施す。なお、図７以降における右図は、左図におけるＡ-Ａ′を結ぶ一点鎖線に沿った断面図である。
【００４４】
次いで、図８に示すように、ＳｉＯ２パターン３３を選択成長マスクとしてストライプ状メサ３４の両側を厚さが、例えば０．８μｍのｐ型ＩｎＰ埋込層３５、厚さが、例えば、０．４μｍのｎ型ＩｎＰ電流ブロック層３６、厚さが、例えば、０．２μｍのｐ型ＩｎＰキャップ層３７で埋め込む。
【００４５】
次いで、図９に示すように、ＳｉＯ２パターン３３を除去したのち、厚さが、例えば、２μｍのｐ型ＩｎＰクラッド層３８と厚さが、例えば、３００ｎｍのｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層３９を順次堆積する。
【００４６】
次いで、図１０に示すように、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層３９上にＡｕＺｎ／Ａｕからなるｐ側電極４０を形成するとともに、ｎ型ＩｎＰ基板２１の裏面にＡｕＧｅ／Ａｕからなるｎ側電極４１を設ける。最後に、前端面側に誘電体多層膜からなる無反射膜４２をコーティングするとともに、後端面側に誘電体多層膜からなる高反射膜４３をコーティングすることによって、本発明の実施例１の利得結合型ＤＦＢレーザが完成する。
【００４７】
ここで、ＭＱＷ回折格子２９１，２９２の形成前の歪ＭＱＷ活性層２４のＰＬは、ピーク波長１．３１μｍ、半値幅４０ｍｅＶである。一方、長さの異なる２種類のＭＱＷ回折格子２９１，２９２を形成して埋め込んだ後は、ピーク波長１．２９μｍ、半値幅５０ｍｅＶとなり、半値幅がブロードなＰＬが得られた。
【００４８】
作製した利得結合型ＤＦＢレーザの温度特性を評価したところ、−４０℃〜＋８５℃の温度範囲において、サイドモード抑圧比４０ｄＢ以上の良好な単一モード性と１０ｍＷ以上の高光出力動作が得られた。
【００４９】
このように、本発明によれば、ＭＱＷ活性層の量子井戸の膜厚や組成を結晶成長中に変化させるとうい複雑な製造プロセスを用いる必要がない。単に、均一な歪みＭＱＷ活性層を成長した後に凸部の長さを変えた回折格子を形成するという簡便な製造プロセスをとることにより、レーザ活性層の利得スペクトルをブロードにすることができる。
【００５０】
それによって、−４０℃〜＋８５℃の広い温度範囲において、優れた反射戻り光耐性と単一モード動作および高光出力動作を実現できる効果があり、ひいては、アンクールド直接変調ＤＦＢレーザの特性向上に寄与するところが大きい。
【００５１】
以上、本発明の実施例１を説明したが、本発明は実施例１で説明した材料、数値、製造方法、積層構造、或いは、ストライプ構造に限られるものではなく、各種の変更が可能である。例えば、歪ＭＱＷ活性層は圧縮歪みの例で説明したが、引っ張り歪みの歪ＭＱＷ活性層でも良い。
【００５２】
また、ＭＱＷ回折格子の凸部の長さは二種類に限定されものではなく、例えば、三種類でも良い。また、量子井戸をエッチング除去するＭＱＷ回折格子の深さについては、ＭＱＷ活性層全体を貫通する深さでも良い。
【００５３】
また、量子井戸をエッチング除去する方法については、レジストマスクを用いてドライエッチングし、レジストマスクを除去した後に、ドライエッチングによるダメージ層をウエットエッチングで除去する方法を用いても良い。
【００５４】
また、上記の実施例１においては、１．３μｍ帯の光通信用光源を念頭にＭＱＷ活性層材料をＩｎＧａＡｓＰ系としたが、その他の材料で構成しても良い。例えば、ＩｎＰ基板の場合、活性層材料としてＡｌＩｎＧａＡｓ系を、ＧａＡｓ基板の場合、活性層材料としてＡｌＧａＡｓ, ＩｎＧａＰ, ＡｌＧａＩｎＰ等を用いることができる。
【００５５】
ここで、実施例１を含む本発明の実施の形態に関して、以下の付記を開示する。
（付記１）
半導体基板と、前記半導体基板上に設けられた互いに異なる導電性の１対のクラッド層と、前記一対のクラッド層間に設けられた、量子井戸層と障壁層の少なくとも一方が歪みを有する歪多重量子井戸活性層と、前記歪多重量子井戸活性層を構成する量子井戸層の少なくとも一部が光の導波方向に沿って一定周期で除去された歪多重量子井戸回折格子と、前記歪多重量子井戸回折格子の凹部を埋め込む前記量子井戸層と障壁層の少なくとも一方と格子定数の異なる半導体層とを有し、前記歪多重量子井戸回折格子が、光の導波方向に沿った長さが互いに異なる複数の凸部を有していることを特徴とする光半導体素子。
（付記２）
前記歪多重量子井戸活性層の歪が、０．０５％〜１．２％の圧縮歪であることを特徴とする付記１に記載の光半導体素子。
（付記３）
前記複数の凸部が、光の導波方向に沿った長さが互いに異なる二種類の凸部からなるとともに、前記二種類の凸部が交互に配置されていることを特徴とする付記１または付記２に記載の光半導体素子。
（付記４）
前記二種類の凸部の内の相対的に長い凸部の前記歪多重量子井戸回折格子の周期に対する長さ比が、４０％〜６０％であり、前記二種類の凸部の内の相対的に短い凸部の前記歪多重量子井戸回折格子の周期に対する長さ比が、２０％〜３０％であることを特徴とする付記１乃至付記３のいずれか１に記載の光半導体素子。
（付記５）
前記歪多重量子井戸回折格子の凹部を埋め込む半導体層の格子定数が、前記半導体基板の格子定数と同じであることを特徴とする付記１乃至付記４のいずれか１に記載の光半導体素子。
（付記６）
前記歪多重量子井戸回折格子の凸部の高さが、前記歪多重量子井戸活性層の厚さの５０％〜１００％であることを特徴とする付記１乃至付記５のいずれか１に記載の光半導体素子。
（付記７）
前記半導体基板がＩｎＰからなり、前記歪多重量子井戸活性層が、互いに組成の異なるＩｎＧaＡｓＰからなり、前記半導体層が、Ｉｎ１−ｘＧａｘＡｓ１−ｙＰｙ（０≦ｘ＜１，０＜ｙ≦１）からなることを特徴とする付記１乃至付記６のいずれか１に記載の光半導体素子。
（付記８）
半導体基板上に少なくとも下部クラッド層及び歪多重量子井戸活性層を形成する工程と、前記歪多重量子井戸活性層を構成する量子井戸層の少なくとも一部を光の導波方向に沿って一定周期で且つ光の導波方向に沿った長さが互いに異なる複数の凸部を形成するように除去して歪多重量子井戸回折格子を形成する工程と、前記歪多重量子井戸回折格子の凹部を前記量子井戸層と障壁層の少なくとも一方と格子定数の異なる半導体層で埋め込む工程と、前記歪多重量子井戸回折格子の凸部の頂部と前記半導体層上に少なくとも上部クラッド層を形成する工程とを有することを特徴とする光半導体素子の製造方法。
【符号の説明】
【００５６】
１  半導体基板
２  下部クラッド層
３  光ガイド層
４  歪ＭＱＷ活性層
５  障壁層
６  量子井戸層
７  ＭＱＷ回折格子
７１,７２  凸部
８  半導体層
９  上部クラッド層
１０  コンタクト層
１１  下部電極
１２  上部電極
１３  無反射膜
１４  高反射膜
２１  ｎ型ＩｎＰ基板
２２  ｎ型ＩｎＰクラッド層
２３  ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層
２４  歪ＭＱＷ活性層
２５  ＩｎＧａＡｓＰ障壁層
２６  ＩｎＧａＡｓＰ井戸層
２７  ＩｎＰキャップ層
２８  レジスト回折格子
２９１，２９２  ＭＱＷ回折格子
３０  ＩｎＧａＡｓＰ埋込層
３１  ＩｎＰクラッド層
３２  ｐ型ＩｎＰクラッド層
３３  ＳｉＯ２パターン
３４  ストライプ状メサ
３５  ｐ型ＩｎＰ埋込層
３６  ｎ型ＩｎＰ電流ブロック層
３７  ｐ型ＩｎＰキャップ層
３８  ｐ型ＩｎＰクラッド層
３９  ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層
４０  ｐ側電極
４１  ｎ側電極
４２  無反射膜
４３  高反射膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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