(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板の上に形成される第１のクラッド層と、
前記第１のクラッド層の上に形成される活性層と、
前記活性層の上に形成される第２のクラッド層と、
前記第１のクラッド層、前記活性層及び前記第２のクラッド層に形成される第１の端面と、
前記第１の端面の反対側で、前記第１の端面より低い反射率の第２の端面と、
前記活性層に電流を注入する電極と、
前記活性層の上下いずれかに形成された回折格子層と、
前記回折格子層の前記第１の端面及び前記第１の端面近傍を除き形成された、周期が一定な回折格子と、
前記回折格子が形成されていない、第１領域と、
前記回折格子が形成されている、第２領域と、
前記第１領域を加熱する第１のヒータと、
前記第２領域を加熱する第２のヒータと、
を有し、
前記活性層は、前記第１の端面から前記第２の端面まで延在し、
前記電極は、前記第１領域及び前記第２領域の前記活性層に電流を注入する電極である
光半導体装置。
【請求項２】
前記第２端面側の出力光から検出される波長・光強度の関係を示すスペクトルにおけるストップバンドの中央に向けて発振モードの位置を変更する温度となるように前記第１のヒータの電流を制御する制御回路に前記第１のヒータが接続されることを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
【請求項３】
前記第１のヒータと前記第２のヒータはそれぞれ金属膜から形成され、
前記第１のヒータの一端と前記第２のヒータの一端は直列に接続され、
前記第１のヒータと前記第２のヒータの前記一端同士の接続部分は抵抗素子を介して定電位点に接続され、
前記第１のヒータの他端は電流源に接続され、
前記第２のヒータの他端は前記定電位点に接続される
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光半導体装置。
【請求項４】
前記第１領域を加熱する第３のヒータをさらに有することを特徴とする請求項３に記載の光半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザは様々な波長帯で幅広く用いられているが、中でも分布帰還型（Distributed Feed-Back:ＤＦＢ）半導体レーザは単一縦モード動作が可能なことから通信用の光源や単色性の求められる映像デバイスの光源として応用されている。ＤＦＢ半導体レーザは、素子の内部に設けられた回折格子により、活性領域で発生した光の波長を選択的にフィードバックすることによりレーザ発振する。
【０００３】
ＤＦＢレーザの最も単純な構造として、一様な周期を持つ回折格子と、一方の端面にコーティングされた高反射率膜と、他方の端面にコーティングされた低反射率膜とを有する構造が知られている。端面は半導体基板の劈開位置であり、劈開位置と回折格子の関係で決まる端面位相状態により発振モードが決定される。このため、位相状態によっては２モードで発振してしまい原理上一定の歩留まりが発生してしまう
【０００４】
これに対し、単一縦モード動作の歩留まりを向上させる方法として、共振器中央近傍に回折格子の位相をπ、即ち発振波長λの１／４でシフトさせ、さらに、両端面の反射率を抑え、端面位相の影響を取り除いた所謂λ／４位相シフトＤＦＢレーザが知られている。
【０００５】
このような位相シフトを導入することにより、ブラッグ波長において前進波と後進波とその回折格子の位相が整合する。この場合、縦モードの発振閾値利得差も大きいため、単一縦モードでの発振歩留まりが大幅に改善される。このような位相シフトは、回折格子の一部をλ／４分だけ延伸させることにより得られる。
【０００６】
しかしながら、そのようなλ／４位相シフトを実際に作製するのは非常に困難である。λ／４位相シフトは物理的に回折格子の位相を変化させているため不均一な回折格子となっている。そのような回折格子を形成するためには、二光束干渉露光においてポジ型レジストとネガ型レジストを組み合わせる方法や、位相シフト露光膜を用いる方法がある。しかし、それらの方法は、複雑な露光方法であり、露光条件やその精度、歩留まりを高めることが難しい。
【０００７】
また、λ／４位相の回折格子を形成するために、フォトレジストの露光方法として電子線露光により回折格子パターンの１つ１つを描画する方法もある。しかし、この方法では、非常に長い露光時間を要し、量産に適しているとは言い難い。
【０００８】
このように一点に位相シフトを集中させた構造では、共振器軸方向の光強度分布により発生する空間的ホールバーニングによる軸方向での等価屈折率変調の影響も大きくなり、時として単一モード発振を阻害する原因となる。また、λ／４位相シフトＤＦＢ半導体レーザでは、その両端面からレーザ光が出力されるため、電力効率が良くない。
【０００９】
以上のように、λ／４位相シフトＤＦＢ半導体レーザは、単一縦モードの歩留まり改善には大きな効果があるものの、作製難易度・工数やλ／４位相シフトＤＦＢ半導体レーザ固有の問題も有る。従って、用途や製品の性格によってはλ／４位相シフトＤＦＢ半導体レーザの使用が必ずしも有効ではなかった。
【００１０】
一方、λ／４位相シフトを用いずに、均一回折格子のＤＦＢ半導体レーザにおいて所望の端面位相を形成することにより単一縦モードでの発振歩留まりを改善する方法も提案されている。例えば、回折格子の位置を検出し収束イオンビームにより劈開用の溝を形成することで、劈開位置の精度を上げ所望の端面位相を得る方法が知られている。
【００１１】
また、回折格子を形成する半導体結晶に特定の不純物を添加し、更に端面をイオン照射によりエッチングして二次イオンの質量分析を行うことによって回折格子の位相を検出する方法が知られている。
また、ＹＡＧレーザによる端面への光照射によりＤＦＢ半導体レーザの端面の屈折率を変化させ、端面位相の調整を図る方法も知られている。
【００１２】
また、ＤＦＢ半導体レーザを単体ではなく合成反射器と同一基板上に形成した構造が知られている。この合成反射器は、光接続される光ファイバシステムで発する刺激ブリュアン散乱を低減するために、バイアス電圧を印加することによりレーザ内部空胴の光場の位相を制御して出力信号の搬送周波数を調整する構造を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開昭６１−２２０４９６号公報
【特許文献２】特開平７−１２２８１４号公報
【特許文献３】特開平１１−１６３４６６号公報
【特許文献４】特開平１１−１９５８４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上記のように回折格子の位置を検出し収束イオンビームにより劈開用の溝を形成する方法によれば、溝形成の難度もさることながら、最終的な劈開で１００ｎｍ以下の精度を確保するのは難しい。また、端面位相調整のために上記のように特定不純物が添加された回折格子の端面を二次イオン質量分析し、或いはＹＡＧレーザ照射により回折格子端面の屈折率を変化させる場合には、特殊な装置が必要になり、さらには素子特性への影響などが懸念される。
【００１５】
また、均一回折格子を用いたＤＦＢ半導体レーザでは製造時の端面位相の調整の難しさだけでなく、駆動時に端面位相が変化することが問題となるケースもある。例えば均一回折格子を有するマイクロヒータ装荷型波長可変ＤＦＢ半導体レーザでは、ヒータ加熱により回折格子のブラッグ波長を変化させることで波長を制御することが可能である。
【００１６】
しかし、素子端面の放熱が良いことやマイクロヒータを素子端面まで均一に形成することはできないこと等の理由から、現実的にはマイクロヒータによりＤＦＢ半導体レーザの導波路全体が均一に加熱されることはない。このような温度分布の不均一性が生じると、端面近傍の屈折率が他の領域に対して変化することで端面位相状態が変化し、最悪の場合には２モード発振やモード飛びが発生してしまうという問題がある。
【００１７】
本発明の目的は、製造時における端面位相による単一縦モード歩留まりの低下と、素子駆動時における端面位相変化による単一縦モード性の悪化とを抑制することができる光半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本実施形態の１つの観点によれば、半導体基板と、前記半導体基板の上に形成される第１のクラッド層と、前記第１のクラッド層の上に形成される活性層と、前記活性層の上に形成される第２のクラッド層と、前記第１のクラッド層、前記活性層及び前記第２のクラッド層に形成される第１の端面と、前記第１の端面の反対側で、前記第１の端面より低い反射率の第２の端面と、前記活性層に電流を注入する電極と、前記活性層の上下いずれかに形成された回折格子層と、前記回折格子層の前記第１の端面及び前記第１の端面近傍を除き形成された、周期が一定な回折格子と、前記回折格子が形成されていない、第１領域と、前記回折格子が形成されている、第２領域と、前記第１領域を加熱する第１のヒータと、前記第２領域を加熱する第２のヒータと、を有し、前記活性層は、前記第１の端面から前記第２の端面まで延在し、前記電極は、前記第１領域及び前記第２領域の前記活性層に電流を注入する電極である光半導体装置が提供される。
【００１９】
発明の目的および利点は、請求の範囲に具体的に記載された構成要素および組み合わせによって実現され達成される。前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、典型例および説明のためのものであって、本発明を限定するためのものではない、と理解されるものである。
【発明の効果】
【００２０】
本実施形態によれば、回折格子が形成されない端面領域を加熱するためのヒータを設けているので、端面位相調整が容易になり、製造時における端面位相のずれや発光時における端面位相変化が生じる場合でも単一縦モード発振の歩留まりを良くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、第１実施形態に係る光半導体装置の形成工程の一例であって光進行方向に沿った断面図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係る光半導体装置の形成工程の一例であって光進行方向に沿った断面図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係る光半導体装置の形成工程の一例であって光進行方向に沿った断面図である。
【図４】図４は、第１実施形態に係る光半導体装置の形成工程の一例であって光進行方向に沿った断面図である。
【図５】図５は、第１実施形態に係る光半導体装置の形成工程の一例であって光進行方向に沿った断面図である。
【図６】図６は、第１実施形態に係る光半導体装置の形成工程の一例であって光進行方向に沿った断面図である。
【図７】図７は、第１実施形態に係る光半導体装置の形成工程の一例であって光進行方向に対して垂直の断面図である。
【図８】図８は、第１実施形態に係る光半導体装置の形成工程の一例であって光進行方向に対して垂直の断面図である。
【図９】図９は、第１実施形態に係る光半導体装置の形成工程の一例であって光進行方向に対して垂直の断面図である。
【図１０】図１０は、第１実施形態に係る光半導体装置の形成工程の一例であって光進行方向に対して垂直の断面図である。
【図１１】図１１は、第１実施形態に係る光半導体装置の形成工程の一例であって光進行方向に対して垂直の断面図である。
【図１２】図１２は、第１実施形態に係る光半導体装置の形成工程の一例であって光進行方向に対して垂直の断面図である。
【図１３】図１３は、第１実施形態に係る光半導体装置の形成工程の一例であって光進行方向に対して垂直の断面図である。
【図１４】図１４は、第１実施形態に係る光半導体装置の形成工程の一例であって光進行方向に対して垂直の断面図である。
【図１５】図１５は、第１実施形態に係る光半導体装置の構造とその形成工程の一例を示す平面図である。
【図１６】図１６は、第１実施形態に係る光半導体装置の構造とその形成工程の一例を示す平面図である。
【図１７】図１７は、第１実施形態に係る光半導体装置の一例を示す平面図である。
【図１８】図１８は、第１実施形態に係る光半導体装置の一例を示す断面図である。
【図１９】図１９（ａ）〜（ｂ）は、実施形態に係る光半導体装置における端面位相調整による波長と光強度の関係の変化の第１例を示す波形図である。
【図２０】図２０（ａ）〜（ｂ）は、実施形態に係る光半導体装置における端面位相調整による波長と光強度の関係の変化の第２例を示す波形図である。
【図２１】図２１（ａ）は、実施形態に係る光半導体装置の高反射端面付近の構造の一例を示す断面図、図２１（ｂ）は、図２１（ａ）に示す構造において、ヒータにより加熱を施さない場合の温度と屈折率の分布図、図２１（ｃ）は、図２１（ａ）に示す構造において、発振波長位相制御用ヒータにより加熱を施した場合の温度と屈折率の分布図である。
【図２２】図２２（ａ）〜（ｂ）は、実施形態に係る光半導体装置の発振波長位相制御用ヒータによる波長制御時において端面位相制御用ヒータを用いる端面位相調整により得られる波長と光強度の関係の変化を示す波形図である。
【図２３】図２３は、第２実施形態に係る光半導体装置の一例を示す平面図である。
【図２４】図２４は、第２実施形態に係る光半導体装置の一例を示す平面図である。
【図２５】図２５は、第３実施形態に係る光半導体装置の一例を示す平面図である。
【図２６】図２６は、第３実施形態に係る光半導体装置の一例を示す平面図である。
【図２７】図２７は、第３実施形態に係る光半導体装置及びその形成工程の一例であって光進行方向に対して垂直の断面図である。
【図２８】図２８は、第３実施形態に係る光半導体装置及びその形成工程の一例であって光進行方向に対して垂直の断面図である。
【図２９】図２９は、第３実施形態に係る光半導体装置及びその形成工程の一例であって光進行方向に対して垂直の断面図である。
【図３０】図３０は、第３実施形態に係る光半導体装置及びその形成工程の一例であって光進行方向に対して垂直の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、図面を参照して実施形態を説明する。図面において、同様の構成要素には同じ参照番号が付されている。
【００２３】
（第１の実施の形態）
図１〜図６は、第１実施形態に係る光半導体装置の構造とその製造工程の一例を光進行方向に沿って示す断面図である。また、図７〜図１４は、第１実施形態に係る光半導体装置の構造とその製造工程の一例を光進行方向に対して垂直方向に示す断面図である。図１５〜図１７は、第１実施形態に係る光半導体装置の構造とその製造工程の一例を示す平面図である。
【００２４】
次に、図１に示す構造を形成するまでの工程を説明する。
まず、ｎ型ＧａＡｓ基板１の上に、以下に説明する化合物半導体層を例えば有機金属気相成長 (Metal Organic Chemical Vapor Deposition ：ＭＯＣＶＤ)法によりエピタキシャル成長させる。また、ｎ型不純物として例えばシリコン（Ｓｉ）を使用し、ｐ型不純物として例えば亜鉛（Ｚｎ）を使用する。なお、ｉ型の半導体層は、アンドープで形成された半導体層である。
【００２５】
まず、ｎ型ＧａＡｓ基板１の全面の上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層２を例えば厚さ３００ｎｍ、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層３を例えば２０００ｎｍの厚さに順にエピタキシャル成長する。続いて、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層３上に活性層４を形成する。活性層４として、例えば、下側のｉ型ＧａＡｓ分離閉じ込めヘテロ構造（ＳＣＨ）兼バリア層４ａと多重量子井戸（ＭＱＷ)層４ｂと上側のｉ型ＧａＡｓ・ＳＣＨ兼バリア層４ｃを順にＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長する。ｉ型ＧａＡｓ・ＳＣＨ兼バリア層４ａ、４ｃは例えば４０ｎｍの厚さに形成される。ＭＱＷ層４ｂは、複数のｉ型ＩｎＧａＡｓ井戸層４ｄを有し、それらの間にはｉ型ＧａＡｓバリア層４ｅが形成された構造を有している。ｉ型ＩｎＧａＡｓ井戸層４ｄの層数を例えば２とする。ｉ型ＩｎＧａＡｓ井戸層４ｄは例えば７ｎｍの厚さに形成され、ｉ型ＧａＡｓバリア層４ｅは例えば２０ｎｍの厚さに形成される。
【００２６】
さらに、活性層４の上に、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層５を例えば厚さ約２５０ｎｍ、ｐ型ＧａＡｓ回折格子層６を例えば厚さ６０ｎｍで順にエピタキシャル成長する。この後に、ｐ型ＧａＡｓ回折格子層６等が積層されたｎ型ＧａＡｓ基板１をＭＯＣＶＤ装置から取り出す。
【００２７】
次に、図２に示す構造を形成するまでの工程を説明する。まず、ｐ型ＧａＡｓ回折格子層６の上面上に、二酸化シリコン膜３１を例えば化学気相成長(Chemical Vapor Deposition :ＣＶＤ)法により形成する。さらに、フォトレジスト３２を二酸化シリコン膜３１の上に塗布する。その後に、フォトレジスト３２を干渉露光法により露光し、ついでフォトレジスト３２を現像する。これにより、図２に示すように、フォトレジスト３２には、予め設定された周期を有する直線縦縞状の回折格子状のパターンが形成される。
【００２８】
その後、フォトレジスト３２をマスクとして二酸化シリコン膜３１を例えば緩衝フッ酸溶液を使用してエッチングし、その後にフォトレジスト３２を除去する。これにより、図３に示すように、二酸化シリコン膜３１は、回折格子状にパターニングされてハードマスク３１ａとして使用される。
【００２９】
次に、図４に示す構造を形成するまでの工程を説明する。
まず、ハードマスク３１ａ及びｐ型ＧａＡｓ回折格子層６の上にフォトレジスト３３を塗布し、これを露光、現像する。これにより、半導体レーザ形成領域Ｉの第１の端部から内部に向けて回折格子を形成しない回折格子非形成領域IIにフォトレジスト３３を残すとともに、回折格子を形成する領域IIIからフォトレジスト３３を除去する。
【００３０】
この後に、エッチャントとして例えばアンモニア水、過酸化水素水、水の混合溶液を使用し、ｐ型ＧａＡｓ回折格子層６のうちフォトレジスト３３とハードマスク３１ａのいずれかに覆われない部分をウエットエッチングする。
【００３１】
これにより、ｐ型ＧａＡｓ回折格子層６には、回折格子非形成領域IIを除いて、光進行方向に向かって凹凸で深さが例えば約２５ｎｍの回折格子６ａが形成される。換言すれば、半導体レーザ形成領域Ｉの一端側の回折格子非形成領域IIの端から他端までの領域IIIに回折格子６ａが形成される。回折格子６ａの凹凸の周期は、ハードマスク３１ａの回折格子状パターンに依存し、例えば、発光波長帯によって異なり、例えば１０６０ｎｍ帯であれば１５５．６ｎｍとなるように設定される。これにより、最終的に形成されるＤＦＢ半導体レーザは１０６０ｎｍ付近のブラッグ波長の発光が得られる。また、回折格子非形成領域IIのうち光進行方向の長さは、例えば８０μｍ程度であり、回折格子６ａが形成される領域IIIよりも短い。
【００３２】
続いて、フォトレジスト３３を除去し、さらに、ハードマスク３１ａである二酸化シリコン膜３１を緩衝フッ酸溶液により除去する。
【００３３】
その後に、ｎ型ＧａＡｓ基板１をＭＯＣＶＤ装置のチャンバ内に戻す。そして、図５に示すように、回折格子６ａを有するｐ型ＧａＡｓ回折格子層６の上に、ｐ型ＩｎＧａＰ上部クラッド層７を例えば厚さ１０００ｎｍ、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層８を例えば厚さ３００ｎｍに順にエピタキシャル成長する。これにより、ｎ型ＧａＡｓ基板１上の化合物半導体層の積層構造の形成を終了する。
【００３４】
次に、光進行方向に対して垂直方向の断面を示す図７に示すように、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層８の上に、二酸化シリコン膜３４を例えばＣＶＤ法により形成する。さらに、二酸化シリコン膜３４上に導波路ストライプ形状のレジストマスク３５を形成する。レジストマスク３５は、二酸化シリコン膜３４上にフォトレジストを塗布し、これを露光、現像等を施すことにより形成される。
【００３５】
なお、図７及び後述の図８〜図１４は、図５のＶ−Ｖ線断面から見た図である。なお、Ｖ−Ｖ線断面は、回折格子６ａが存在する領域IIIの断面構造であるが、回折格子非形成領域IIでは回折格子６ａが無いだけで、その領域もほぼ同様な構造となる。
【００３６】
次に、レジストマスク３５から露出した二酸化シリコン膜３４を例えば緩衝フッ酸溶液によりエッチングすることにより、レジストマスク３５の導波路ストライプパターンを二酸化シリコン膜３４に転写し、これをハードマスク３４ａとする。
【００３７】
その後、図８に例示するように、ハードマスク３４ａから露出する領域のｐ型ＧａＡｓコンタクト層８とｐ型ＩｎＧａＰ上部クラッド層７を選択的にエッチングする。そのウエットエッチングに使用するエッチャントとして、例えばアンモニア水、過酸化水素水、水の混合溶液を使用してｐ型ＧａＡｓコンタクト層８をエッチングし、さらに塩酸、フッ酸の混合溶液によってｐ型ＩｎＧａＰ上部クラッド層７をエッチングする。この際、ｐ型ＧａＡｓ回折格子層６は塩酸、酢酸のエッチャントによりエッチングされないためエッチングが停止し、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層８とｐ型ＩｎＧａＰ上部クラッド層７はリッジ構造９に形成される。その後、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層８上部に残っているハードマスク３４ａを緩衝フッ酸溶液により取り除く。
【００３８】
以上の工程により、リッジ構造９に沿ってリッジ導波路型構造が形成される。リッジ構造９の幅を例えば約２．０μｍ程度とすれば、横高次モードの励振を抑え、横基本モードだけが導波モードとなる。
【００３９】
次に、図９に例示するように、リッジ構造９及びｐ型ＧａＡｓ回折格子層６の表面全体を覆うように保護絶縁膜１０として二酸化シリコン膜を例えばＣＶＤ法等により形成する。続いて、例えばスピンコート等を用いて、例えばＢＣＢ(ベンゾシクロブテン：Benzocyclobutene) のような有機絶縁材料を保護絶縁膜１０の上に塗布し、これによりリッジ導波路構造を埋め込み、熱処理を適切に行う。これにより、保護絶縁膜１０の上に有機絶縁膜１１が形成されその上面はほぼ平坦になる。
【００４０】
続いて、図１０に例示するように、有機絶縁膜１１の全体をドライエッチング、例えば反応性イオンエッチング(Reactive Ion Etching:ＲＩＥ)法によりエッチバックすることにより、リッジ構造９の頂部の上の領域で保護絶縁膜１０を露出させる。
【００４１】
その後に、リッジ構造９の両側の有機絶縁膜１１とリッジ構造９の上の保護絶縁膜１０のそれぞれの上にフォトレジスト３６を塗布し、これを露光、現像する。これにより、図１５の平面図に示すように、半導体レーザ形成領域Ｉの両端から数μｍ〜１０μｍ程度を除いて、リッジ構造９の上方に配置されるストライプ領域VIと有機膜１１上の電極パッド形成領域VIIとそれらを接続する配線領域VIIIを有する開口部３６ａを形成する。なお、図１５及び後述する図１６、図１７は、光半導体装置の製造工程及び構造の平面を示している。
【００４２】
続いて、開口部３６ａから露出した保護絶縁膜１０である二酸化シリコン膜を緩衝フッ酸溶液等により除去し、その下にあるリッジ構造９の頂部のｐ型ＧａＡｓコンタクト層８を露出させる。このように露出させたリッジ導波路構造９の頂部に、例えば電子ビーム蒸着等により電極材料膜、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜を形成する。この時、フォトレジスト３６の開口部３６ａのストライプ領域VI、電極パッド形成領域VII等とフォトレジスト３６の上に電極材料膜が形成される。
【００４３】
その後に、図１１の断面図に例示するように、フォトレジスト３６を除去すると、その上の電極材料膜は除去される一方、開口部３６ａ内に電極材料膜は残される。開口部３６ａ内に残された電極材料膜のうちリッジ構造９のｐ型ＧａＡｓコンタクト層８上の電極材料膜は半導体レーザの上部電極１２ａとなり、電極パッド形成領域VIIの電極材料膜は電極パッド１２ｂとなり、また配線領域VIIIの電極材料膜は配線１２ｃとなる。その後に、熱処理を施すことにより、上部電極１２ａとｐ型ＧａＡｓコンタクト層８の接続部分を合金化してオーミックコンタクトさせる。
【００４４】
次に、図１２、図１６に例示する構造を形成するまでの工程を説明する。
まず、保護絶縁膜１０、有機絶縁膜１１、上部電極１２ａ、電極パッド１２ｂ及び配線１２ｃの上に、例えばＣＶＤ法により第１層間絶縁膜１３として例えば二酸化シリコン膜を形成する。第１層間絶縁膜１３は、後述する発振波長制御用ヒータ１６及び端面位相制御用ヒータ１７から上部電極１２ａを電気的に絶縁する役割を持つ。
【００４５】
続いて、第１層間絶縁膜１３全面の上に、例えば電子ビーム蒸着法等により、金属膜として例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜１４を形成する。さらに、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜１４上にフォトレジスト３７を塗布し、これを露光、現像する。これにより、図１６の平面図に示すように、半導体レーザ形成領域Ｉ内のリッジ構造９のうち回折格子６ａが形成されている領域IIIの上方に第１のヒータ形成用開口部３７ａを形成する。さらに、リッジ構造９のうち半導体レーザ形成領域Ｉの第１端寄りの回折格子非形成領域IIの上方に第２のヒータ形成用開口部３７ｄを形成する。
【００４６】
第１のヒータ形成用開口部３７ａは、その両端寄りに第１、第２の電極パッド及び配線領域３７ｂ、３７ｃを有している。また、第２のヒータ形成用開口部３７ｄは、その両端寄りに第３、第４の電極パッド及び配線領域３７ｅ、３７ｆを有している。
【００４７】
その後に、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜１４を電極として使用する電解メッキ法により、第１、第２のヒータ形成用開口部３７ａ、３７ｄとそれらの第１〜第４の電極パッド及び配線領域３７ｂ、３７ｃ、３７ｅ、３７ｆ内に金（Ａｕ）膜１５を形成する。Ａｕ膜１５の厚さは、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜１４よりも厚く形成される。その後に、フォトレジスト３７を除去する。
【００４８】
次に、図１６に示した第１、第２のヒータ形成用開口部３７ａ、３７ｄ等と同じ平面形状に残されたＡｕ膜１５をマスクとして使用してＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜１４をドライエッチし、第１層間絶縁膜１３の一部を露出させる。これにより、図１３の断面に示すように、Ａｕ膜１５と同じ平面形状でＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜１４が残される。
【００４９】
次に、図６、図１４に示す断面構造を形成するまでの工程を説明する。
まず、第１層間絶縁膜１３及びＡｕ膜１５の上にフォトレジスト３９を塗布し、これに露光、現像等を施すことにより、リッジ構造９の上の部分を露出させる直線ストライプ状開口部３９ａを形成し、Ａｕ膜１５の一部を露出させる。続いて、フォトレジスト３９をマスクとして使用し、直線ストライプ状開口部３８から露出したＡｕ膜１５とその下のＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜１４のうちのＡｕ層とを例えばシアン化物系溶液により除去する。これにより、直線ストライプ状開口部３９ａの下には、２つの領域II、IIIに形成されたＴｉ／Ｐｔ膜１４ａが残される。その後に、フォトレジスト３９を除去する。
【００５０】
これにより、回折格子６ａ及びリッジ構造９の上方の領域に残されたＴｉ／Ｐｔ膜１４ａは発振波長制御用ヒータ１６として使用される。また、発振波長制御用ヒータ１６の両端部から両側方に伸びるＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜１４とその上のＡｕ膜１５は、第１、第２のヒータ用電極パッド及び配線１６ａ、１６ｂとして使用される。
【００５１】
また、回折格子非形成領域IIのリッジ構造９の上方の領域に残されたＴｉ／Ｐｔ膜１４ａは、端面位相制御用ヒータ１７として使用される。また、端面位相制御用ヒータ１７の両端部から両側方に伸びるＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜１４とその上のＡｕ膜１５は、第３，第４のヒータ用電極パッド及び配線１７ａ、１７ｂとして使用される。
【００５２】
次に、第１層間絶縁膜１３、発振波長制御用ヒータ１６、端面位相制御用ヒータ１７等の上にフォトレジスト（不図示）を塗布し、これを露光、現像する。これにより、上部電極１２ａに接続される電極パッド１２ｂの上方に開口部を形成する。続いて、その開口部を通して第１層間絶縁膜１３である二酸化シリコン膜を例えば緩衝フッ酸溶液等により除去し、電極パッド１２ｂを露出させる電極用窓１３ａを形成する。そのフォトレジストはその後に除去される。これにより、図１７に例示するように、電極用窓１３ａを通して電極パッド１２ｂにワイヤボンディングすることが可能となる。なお、図１７は、完成した素子の平面形状を示すとともにレーザ駆動用電流源２１、第１、第２の加熱用電流源２２、２３等が接続された状態を示している。
【００５３】
続いて、ＧａＡｓ基板１の下面を研磨し、基板厚さを例えば約１５０ｎｍにする。続いて、ＧａＡｓ基板１の下面にＡｕＧｅ／Ａｕからなる下部電極１８を形成し、さらに下部電極１８にＡｕメッキを施してＡｕ層を厚くする。
【００５４】
さらに、光を進行させる方向に対して垂直面が現れるように、ＧａＡｓ基板１及びその上の積層構造のうち半導体レーザ形成領域Ｉを適切な長さで劈開する。この場合、回折格子非形成領域IIのｐ型ＧａＡｓ回折格子層６は劈開面の一部として現れる。
【００５５】
その後に、図１７、図１８に例示するように、劈開された２つの端面のうち回折格子６ａが形成されていない側の第１の端面に例えば反射率９５％の高反射膜（ＨＲ膜）１９をコーティングし、その反対側の第２の端面には例えば反射率１％以下の無反射膜（ＡＲ膜）２０をコーティングする。なお、ＡＲ膜２０が形成される側の低反射端面がＤＦＢ半導体レーザの光出力端となる。以上により本実施形態に係るＤＦＢ半導体レーザの基本構造が完成する。
【００５６】
次に、図１７、図１８に示す光半導体装置の動作について説明する。下部電極１８、上部電極１２ａにレーザ駆動用電流源２１を接続する。この場合、下部電極１８をマイナス、上部電極１２ａをプラスとする。
【００５７】
以上のようなＤＦＢ半導体レーザを駆動した状態において、発振波長制御用ヒータ１６及び端面位相制御用ヒータ１７を駆動して発熱させ、リッジ構造の光導波路の屈折率を制御する。発振波長制御用ヒータ１６は、ＤＦＢ半導体レーザの波長制御を可能としている。また、端面位相制御用ヒータ１７は、端面位相を制御することを可能としている。これにより、ＨＲ膜１９が形成された高反射率端面から回折格子６ａの端までの光学的な光路長を調整する。
【００５８】
例えば、電極パッド１２ｂと下部電極１８の間にレーザ駆動用電流源２１を接続してレーザ駆動用電流源２１から閾値以上の電流を流してＤＦＢ半導体レーザをレーザ発振させる。これにより、ＡＲ膜２０が形成された端面から出射する光のスペクトルをスペクトルアナライザ等の光分析器５１により観察しつつ端面位相の状態を確認する。
【００５９】
端面位相が所望の状態ではない時は、端面位相制御用ヒータ１７によってその下方の近傍に存在する端面及びその近傍の温度を調整することにより、単一縦モードでの発振が得られる。その際の電流制御の一例を次に説明する。
【００６０】
まず、図１７、図１８に示すように、発振波長制御用ヒータ１６の両端に接続される一対の第１、第２のヒータ用電極パッド及び配線１６ａ、１６ｂに第１のヒータ用電流源２２を接続する。さらに、端面位相制御用ヒータ１７の両端に接続される一対の第３、第４のヒータ用電極パッド及び配線１７ａ、１７ｂに第２のヒータ用電流源２３を接続する。第１、第２のヒータ用電源２２、２３は、制御回路５２により電流量の調整が可能となっている。
【００６１】
まず、発振波長制御用ヒータ１６を駆動させない状態のＤＦＢ半導体レーザの発光スペクトルを示す図１９（ａ）において、発振モードがストップバンドの短波側にシフトしている場合には、端面位相が理想的な単一縦モード発振する状態からずれていることを示す。この場合には、第２のヒータ用電流源２３からの電流供給により端面位相制御用ヒータ１７を発熱させる。そしてヒータ温度を制御することにより、光導波路のうちＨＲ膜１９が形成されている高反射端面及び回折格子非形成領域IIの温度を調整して屈折率を変化させる。これにより、図１９（ｂ）、（ｃ）に例示するように、ストップバンドのほぼ中央に発振モードを位置させることができる。
【００６２】
また、図２０（ａ）に例示するように、発振モードがストップバンドの長波側にシフトしている場合には、第２のヒータ用電流源２３からの電流供給により端面位相制御用ヒータ１７を発熱させる。そして、ヒータ温度を制御し、光導波路のうち高反射端面及び回折格子非形成領域IIの温度を調整して屈折率を変化させる。これにより、図２０（ｂ）に例示するように一度２モード発振になる状態を経てさらに図１９（ａ）、（ｂ）と同様に短波側のモードが主モードとなり、最終的に図２０（ｃ）に例示するようにストップバンドの中央に発振モードを位置させる。
【００６３】
このようにストップバンドの中央に発振モードを位置させるためには端面位相制御用ヒータ１７は最大で位相が２π分の光路長変化を発生させることができればよい。光路長変化は、端面位相制御用ヒータ１７の設計やそこに投入できる電力量等によって異なるが、概ね５０μｍ〜１００μｍ程度のヒータ長があれば実現できる。
【００６４】
また、端面位相制御用ヒータ１７の下方には回折格子６ａが形成されていないので温度調整による位相制御は容易であり、端面位相制御用ヒータ１７による端面位相制御により単一縦モード発振に近づけることができる。
【００６５】
従って、以上のようにスペクトルアナライザを用いてストップバンドに対する発振モード位置を確認し、端面位相を調整することにより、製造段階で発生する端面位相のバラツキをスペクトル観察により調整・解消することができる。即ち、光半導体装置の出荷前の検査で上記のようにスペクトルを確認し、端面位相ズレを解消できる端面位相制御用ヒータ１７の駆動電流値を駆動パラメータの固定値として用いることができる。
【００６６】
また、第１のヒータ用電流源２２から電流を流して発振波長制御用ヒータ１６を発熱させ、ＤＦＢ半導体レーザの発振波長を変化させと、上記のように調整した状態からさらに端面位相ズレが生じ、これによりモードホップが引き起こされる可能性が高くなる。これらを抑制するために、発振波長制御用ヒータ１６の駆動状態に合わせて端面位相制御用ヒータ１７の駆動電流を制御する。この場合、発振波長制御用ヒータ１６からの加熱による端面位相変化量を予め求めておいてその変化量に合わせて駆動電流値が変わる条件を制御回路５２に組み、常に好適な端面位相を保って単一縦モード発振に近づけるようにしてもよい。
【００６７】
例えば、図２１（ａ）に示すようなリッジ構造９により設定される光導波路おいて発振波長制御用ヒータ１６と端面位相制御用ヒータ１７への電流供給をオフにする。この場合、図２１（ｂ）に示すようにリッジ構造９での温度及び屈折率は、理想的な状態では、ほぼ均一に分布するとともに、図２２（ａ）に例示するように、発振波長はストップバンドの中央に位置する。
【００６８】
また、発振波長制御用ヒータ１６に電流を流して発熱させて光導波路を加熱する場合には、光導波路全体の温度を均一にして屈折率を均一に増加させ、発振波長が長波にシフトさせることが好ましい。そして、光導波路の全体が均一の温度となるかこれに近づくように加熱されていれば、光導波路の端面位相はほぼ均一に保たれる。
【００６９】
しかし、光導波路の端面付近の放熱が良いことや、発振波長制御用ヒータ１６を光導波路の端まで均一に形成できないこと等の理由から、光導波路の均一な加熱は現実的には不可能である。これにより、実際には図２１（ｃ）に例示するように、光導波路のＨＲ膜１９側の反射端面付近の温度は相対的に低くなり、反射端面付近の屈折率が低下するので、回折格子６ａの内側の端からＨＲ膜１９までのバイアス領域での光波長が短くなり端面位相が変化する。これにより、図２２（ｂ）に例示するように、発振波長がストップバンドの短波長側にシフトし、単一縦モードの歩留まりが悪くなる。
【００７０】
そこで、端面位相制御用ヒータ１７の発熱により高反射端面の位相の変化を個別に補償することで、光導波路全体でほぼ均一の屈折率分布を維持することができ、図２２（ｃ）に例示するように、発振波長をストップバンドの中央に位置させることができる。例えば、端面位相制御用ヒータ１７により温度を１０℃上げることにより屈折率を０．１％程度高くすることができる。
【００７１】
発振波長制御用ヒータ１６を駆動し、端面位相制御用ヒータ１７を駆動しないことによって発生した端面位相変化は、前述の通り光導波路の端部が相対的に低温になり光学的に光路長が相対的に短くなることにより発生している。これに対し、端面位相制御用ヒータ１７の加熱により、そのような端面位相変化が補償すると、好適な状態に保つことができる。また、上述の波長制御に伴う高反射端の端面位相調整は、上記のように素子作製時の端面位相調整に要したバイアスに重畳することが可能である。
【００７２】
また、上記の構造を採用することにより、生産性に優れる均一回折格子のＤＦＢ半導体レーザであっても、製造時に発生する端面位相歩留まりを大幅に改善することができる。さらに、ＤＦＢ半導体レーザの駆動状態が変化しても端面位相を好適な状態に保持することが可能であり、安定した単一縦モード発振が得られる。
【００７３】
（第２の実施の形態）
図２３、図２４は、第２実施形態に係る光半導体装置を例示する平面図、及び光進行方向に沿って例示する断面図である。図２３、図２４において、図１７、図１８と同じ符号は第１実施形態と同じ要素を示している。
【００７４】
図２３、図２４において、第１実施形態と同様に、ｎ型ＧａＡｓ基板１の上には、ｎ型ＧａＡｓバッファ層２、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層３、活性層４、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層５、ｐ型ＧａＡｓ回折格子層６が形成されている。ｐ型ＧａＡｓ回折格子層６には、第１実施形態と同様に、ＨＲ膜１９が形成される側の端面から光進行方向への回折格子非形成領域を除いて回折格子６ａが形成されている。さらに、ｐ型ＧａＡｓ回折格子層６及び回折格子６ａの上には、第１実施形態と同様に、ｐ型ＩｎＧａＰ上部クラッド層７、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層８が形成されている。また、ｐ型ＩｎＧａＰ上部クラッド層７、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層８は、第１実施形態についての図８〜図１４に示したと同様な方法によりリッジ構造９に形成されている。また、リッジ構造９のｐ型ＧａＡｓコンタクト層８の上には上部電極１２ａが形成され、リッジ構造９の側方には上部電極１２ａに接続する電極パッド１２ｂ等が形成されている。
【００７５】
そのような構造において、上部電極１２ａ等の上には第１実施形態と同様に、第１層間絶縁膜１３が形成されている。また、第１層間絶縁膜１３のうちリッジ構造９の上方にはマイクロヒータ２６が形成されている。マイクロヒータ２６は、隣接する端部が連続した発振波長制御用ヒータ部２６ａと端面位相制御用ヒータ部２６ｂを有している。これにより、マイクロヒータ２６は、第１実施形態に示した発振波長制御用ヒータ１６と端面位相制御用ヒータ部１７を接続した構造となっている。
【００７６】
マイクロヒータ２６の形成方法は、第１実施形態において図１６に示した第１、第２のヒータ形成用開口部３７ａ、３７ｄを繋げた形状の開口部３７ｇを図１２の断面に示すフォトレジスト３７に形成する。その後に、第１層間絶縁膜１３の上に形成されたＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜１４を電極として使用する電解メッキ法により、開口部３７ｇ内にＡｕ膜１５を形成する。そしてフォトレジスト３７を除去した後に、第１実施形態と同様に、Ａｕ膜１５をマスクに使用してＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜１４をエッチングする。さらに、第１実施形態の図１４に示すと同様にフォトレジスト３８のパターンを形成し、リッジ構造９の上方のＡｕ膜１５とＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜１４のＡｕ膜をエッチングし、これにより残されたＴｉ／Ｐｔ膜１４ａを図２３に示すマイクロヒータ２６として使用する。
【００７７】
図２３に示すマイクロヒータ２６の両端の側部の一方と他方には第５、第６のヒータ用電極パッド及び配線２６ｃ、２６ｄが接続されている。さらに、マイクロヒータ２６の内部において、発振波長制御用ヒータ部２６ａの端部には第７のヒータ用電極パッド及び配線２６ｅが接続されている。第５〜第７ヒータ用電極パッド及び配線２６ｃ、２６ｄ、２６ｅは、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜１４及びＡｕ膜１５から形成される。
【００７８】
マイクロヒータ２６のうち端面位相制御用ヒータ部２６ｂの外側端部に接続される第５のヒータ用電極パッド及び配線２６ｃには、電流制御が可能な加熱用電流源２４が接続されている。また、発振波長制御用ヒータ部２６ａの外側端部に接続される第６のヒータ用電極パッド及び配線２６ｄは接地点（定電位点）に接続されている。さらに、第７のヒータ用電極パッド及び配線２６ｅは、抵抗素子Ｒを介して接地電位点に接続されている。上部電極１２ａと下部電極１８には、第１実施形態と同様に電流制御が可能なレーザ駆動用電流源２１が接続されている。
【００７９】
本実施形態の光半導体装置によれば、波長制御用の発振波長制御用ヒータ部２６ａと導波路端面及び近傍位相制御用の端面位相制御用ヒータ部２６ｂが直列に接続されてマイクロヒータ２６を形成している。また、マイクロヒータ２６において、発振波長制御用ヒータ部２６ａと端面位相制御用ヒータ部２６ｂの接続部は、第７のヒータ用電極パッド２６ｅ及び抵抗素子Ｒを介して接地電位点に接続されている。
【００８０】
さらに、加熱用電流源２４から端面位相制御用ヒータ部２６ｂ及び発振波長制御用ヒータ部２６ａへの電流注入は、端面位相制御用ヒータ部２６ｂの外側の端部の第５のヒータ用電極パッド及び配線２６ｃを介して行われる。また、端面位相制御用ヒータ部２６ｂと発振波長制御用ヒータ部２６ａのそれぞれに注入される電流は、第７のヒータ用電極パッド及び配線２６ｅと抵抗素子Ｒにより好適な比率で分けられる。これにより、端面位相制御用ヒータ部２６ｂに流れる電流を発振波長制御ヒータ部２６ａに流れる電流よりも大きくすることが好ましい。
【００８１】
発振波長制御用ヒータ部２６ａを発熱させることにより発生する端面位相変化は、第１実施形態と同様に、ＨＲ膜１９側の回折格子非形成領域では温度が十分温まらないことにより屈折率が不均一になることによって発生する。これは、活性層４の高反射端の方では温度が上がりづらく、屈折率が相対的に低くなって光路長が短くなることが原因であるので、端面位相変化は端面位相制御用ヒータ部２６ｂにより加熱することで補償される。
【００８２】
この屈折率不均一により発生する端面位相の変化量は発振波長制御用ヒータ部２６ａの駆動条件によりほぼ一意に決定されるため、発生する端面位相変化を補償するための端面位相調整用ヒータ部１６ｂの駆動条件も一意に決定される。この駆動条件、つまり注入電流の比率に応じて分流回路、即ち発振波長制御用ヒータ部２６ａの内側の端部に抵抗素子Ｒを接続することで波長制御に伴う端面位相変化を受動的に補償することができ、制御回路やモジュール構造を簡略化することができる。一方、この構造では光半導体装置の駆動条件の変化に伴う端面位相変化は補償できるが、劈開端面と回折格子６ａの間の領域で決定される端面位相については独自に調整する術を持たない。そのことが重要になるシステムの場合には、第１実施形態或いは後述する第３実施形態に示すヒータの構造を採用すればよい。
【００８３】
（第３の実施の形態）
図２５、図２６は、第３実施形態に係る光半導体装置を例示する平面図と断面図である。図２５、図２６おいて、図１７、図１８と同じ符号は第１実施形態と同じ要素を示し、図２３、図２４と同じ符号は第２実施形態と同じ要素を示している。
【００８４】
図２５、図２６において、第１実施形態と同様に、ｎ型ＧａＡｓ基板１の上には、ｎ型ＧａＡｓバッファ層２、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層３、活性層４、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層５、ｐ型ＧａＡｓ回折格子層６が形成されている。ｐ型ＧａＡｓ回折格子層６には、第１実施形態と同様に、ＨＲ膜１９が形成される側の端面から光進行方向への回折格子非形成領域を除いて回折格子６ａが形成されている。さらに、ｐ型ＧａＡｓ回折格子層６及び回折格子６ａの上には、第１実施形態と同様に、ｐ型ＩｎＧａＰ上部クラッド層７、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層８が形成されている。また、ｐ型ＩｎＧａＰ上部クラッド層７、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層８は、第１実施形態についての図８〜図１４に示したと同様な方法によりリッジ構造９に形成されている。また、リッジ構造９のｐ型ＧａＡｓコンタクト層８の上には上部電極１２ａが形成され、リッジ構造９の側方には、第１実施形態と同様に、上部電極１２ａに接続する電極パッド１２ｂ等が形成されている。
【００８５】
そのような構造において、上部電極１２ａ等の上には第１実施形態と同様に、第１層間絶縁膜１３が形成されている。また、第１層間絶縁膜１３の上面のうちリッジ構造９の上方には、第２実施形態と同様に、連接される発振波長制御用ヒータ部２６ａ、端面位相制御用ヒータ部２６ｂを有するマイクロヒータ２６が形成され、その上には第２層間絶縁膜２７が形成されている。第２層間絶縁膜２７内には、マイクロヒータ２６に接続されている第５〜第７のヒータ用電極パッド及び配線２６ｃ〜２６ｅの上と、上部電極１２ａに接続される電極パッド１２ｂの上にはそれぞれ電極パッド部分を露出する開口部２７ｂ〜２７ｅが形成されている。
【００８６】
第２層間絶縁膜２７の上には、端面位相制御用ヒータ部２６ｂに重なる領域に第２の端面位相制御用ヒータ２８ａが形成されている。第２の端面位相制御用ヒータ２８ａの両端部には、第２層間絶縁膜２７の開口部２７ｂ〜２７ｅに重ならない領域に形成される第８、第９のヒータ用電極パッド及び配線２８ｂ、２８ｃが接続されている。第２の端面位相制御用ヒータ２８ａは、次のような方法により形成される。
【００８７】
まず、第２実施形態に示したマイクロヒータ２６を形成した後に、図２７に例示するように、第１層間絶縁膜１３、マイクロヒータ２６等の上に、第２層間絶縁膜絶縁膜２７として二酸化シリコン膜をＣＶＤ法等により形成する。これにより、上部電極１２ａに接続される電極パッド１２ｂは第２層間絶縁膜２７により覆われる。なお、図２７と後述の図２８〜図３０は、図２６のＸ−Ｘ線断面を示し、図１１と同じ符号は同じ要素を示している。
【００８８】
その後に、図２８に例示するように、第２層間絶縁膜２７上に金属膜として例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜２８を電子ビーム蒸着法等で形成する。ついで、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜２８上にフォトレジスト４１を塗布し、これを露光、現像等することにより適宜パターニングを施す。これにより、第２の端面位相制御用ヒータ２８ａ、第８のヒータ用電極パッド及び配線２８ｂ及び第９のヒータ用電極パッド及び配線２８ｃとなる部分に開口部４１ａを形成する。続いて、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜２８を電極として使用し、電解メッキ法により開口部４１ａ内にＡｕ膜２９を形成する。この後、フォトレジスト４１を除去し、Ａｕ膜２９の直下以外のＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜２８を露出させる。
【００８９】
さらに、図２９に例示するように、Ａｕ膜２９をマスクに使用してＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜２８をドライエッチすることにより、Ａｕ膜２９の直下以外の領域のＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜２８を除去する。
【００９０】
次に、Ａｕ膜２９、第２層間絶縁膜２７等の上にフォトレジスト４２を塗布し、これに適宜パターニングを施し、図３０に示すようにマイクロヒータ２６の端面位相制御用ヒータ部２６ｂの上方に開口部４２ａを形成する。開口部４２ａでは、Ａｕ膜２９が露出する。その後、開口部４２ａを通して例えばシアン化物系溶液によりＡｕ膜２９及びＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜２８のうちのＡｕのみをエッチングすることにより、発熱体となるＴｉ／Ｐｔ膜のみを残し、これを第２の端面位相制御用ヒータ２８ａとして使用する。また、第２の端面位相制御用ヒータ２８ａの両端部には、Ａｕ膜２９とＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜２８から形成される一対の第８のヒータ用電極パッド及び配線２８ｂと第９のヒータ用電極パッド及び配線２８ｃが接続される。その後に、マスクとして使用したフォトレジスト４２を除去する。
【００９１】
その後、フォトリソグラフィー法とエッチング技術を用いて第２の絶縁膜２７をパターニングして上記の開口部２７ｂ〜２７ｅを形成し、上部電極１２ａの電極パッド１２ｂと第４〜第７のヒータ用電極パッド及び配線２６ｃ〜２６ｅのそれぞれのパッド部を露出させる。この後に、第１実施形態と同様に、ｎ型ＧａＡｓ基板１の下部電極１８を形成し、さらに劈開し、端面にＨＲ膜１９、ＡＲ膜２０を形成する。これにより、本実施形態に係る光半導体装置の基本構造が形成される。
【００９２】
本実施形態によれば、第２実施例に示したマイクロヒータ２６に、さらにもう一つの薄膜ヒータ、即ち第２の端面位相制御用ヒータ２８ａを備えた構造を有している。従って、第２実施形態の構造のように劈開位置であるＨＲ膜１９と回折格子６ａとの距離で決定される端面位相を独立して調整できない構造の端面位相を改善することができる。その温度調整については、第１実施形態と同様である。
【００９３】
即ち、本実施形態で示した構造では、発振波長制御用ヒータ部２６ａと端面位相制御用ヒータ部２６ｂとは独立して回折格子６ａが形成されていない領域に薄膜ヒータとして第２の端面位相制御用ヒータ２８ａが備えられている。このため、第２の端面位相制御用ヒータ２８ａにヒータ用電流源３０から電流を供給することにより、波長制御に伴う端面位相変化を受動的に補償することができることに加え、素子作製時の端面位相も調整する事が可能となる。
【００９４】
ところで、上記の各実施形態では活性層４に２つの井戸層を有するダブル量子井戸（ＤＱＷ）を用いる構造について説明したが、それ以上の複数層からなる多重量子井戸構造でもよいし、或いは量子井戸を有しないバルク活性層でもよい。また、上記実施形態では、例えば発振波長制御用ヒータ１６、端面位相制御用ヒータ１７という２つの薄膜ヒータをリッジ構造９の上部に形成したが、リッジ構造９の側面等に形成しても構わない。
【００９５】
また、上記実施形態では半導体基板としてｎ型ＧａＡｓ基板１を使用したが、ｐ型ＧａＡｓ基板を使用しても良い。また、基板材料はＧａＡｓに限られるものではなく、例えばＩｎＰでも良い。また、半導体基板の上に形成される層の組成は上記に限られるものではないし、結晶成長に問題が無い範囲で他の材料を用いても構わない。同様に電極や絶縁体材料及びそれらの形成方法についてもこの記述に限られるものではない。また、回折格子６ａの位置は活性層４の下側に形成されてもよい。また、本実施形態では、単体のＤＦＢ半導体レーザとして説明したが、ＤＦＢ半導体レーザに半導体光増幅器(Semiconductor Optical Amplifier :ＳＯＡ) 等を同一基板上に集積した構造としても構わない。
【００９６】
ここで挙げた全ての例および条件的表現は、発明者が技術促進に貢献した発明および概念を読者が理解するのを助けるためのものであり、ここで具体的に挙げたそのような例および条件に限定することなく解釈されるものであり、また、明細書におけるそのような例の編成は本発明の優劣を示すこととは関係ない。本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、それに対して種々の変更、置換および変形を施すことができると理解されるものである。
【００９７】
次に、本発明の実施形態について特徴を付記する。
（付記１）半導体基板と、前記半導体基板の上に形成される第１のクラッド層と、前記第１のクラッド層の上に形成される活性層と、前記活性層の上に形成される第２のクラッド層と、前記第１のクラッド層、前記活性層及び前記第２のクラッド層に形成される第１の端面と、前記第１の端面より低い反射率の第２の端面と、前記活性層に電流を注入する電極と、前記活性層の上か下のいずれかに形成され、かつ前記第１の端面及びその近傍に形成されていない回折格子と、前記回折格子が形成されていない第１領域と、前記第１領域の内側の端から前記の第２の端面に至る第２領域と、前記第１領域を加熱する第１のヒータと、前記第２領域を加熱する第２のヒータと、を有する光半導体装置。
（付記２）前記第２のヒータの駆動条件により前記第１のヒータの駆動条件を決定する制御回路を有することを特徴とする付記１に記載の光半導体装置。
（付記３）前記第１のヒータと前記第２のヒータはそれぞれ金属膜から形成され、前記第１のヒータの一端と前記第２のヒータの一端は直列に接続され、前記第１のヒータと前記第２のヒータの前記一端同士の接続部分は抵抗素子を介して定電位点に接続され、前記第１のヒータの他端は電流源に接続され、前記第２のヒータの他端は前記定電位点に接続されることを特徴とする付記１又は付記２に記載の光半導体装置。
（付記４）前記第１領域を加熱する第３のヒータをさらに有することを特徴とする付記３に記載の光半導体装置。
（付記５）前記第２のクラッド層はリッジ構造を有することを特徴とする付記１乃至付記４のいずれか１つに記載の光半導体装置。
（付記６）前記第１のヒータと前記第２のヒータは、前記リッジ構造９の上か側方のいずれかに形成されていることを特徴とする付記５に記載の光半導体装置。
（付記７）前記第１の面は高反射膜が形成される劈開面であることを特徴とする付記１乃至付記６のいずれか１つに記載の光半導体装置。
【符号の説明】
【００９８】
１  ｎ型ＧａＡｓ基板
２  ｎ型ＧａＡｓバッファ層
３  ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層
４  活性層
４ａ、４ｃ  ｉ型ＧａＡｓ・ＳＣＨ兼バリア層
４ｂ  ＭＱＷ層
４ｄ  ｉ型ＩｎＧａＡｓ井戸層
４ｅ  ｉ型ＧａＡｓバリア層
５  ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層
６  ｐ型ＧａＡｓ回折格子層
６ａ  回折格子
７  ｐ型ＩｎＧａＰ上部クラッド層
８  ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
９  リッジ構造
１０  保護絶縁膜
１１  有機絶縁膜
１２ａ  上部電極
１２ｂ  配線
１２ｃ  電極パッド
１３  第１層間絶縁膜
１４  Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜
１４ａ  Ｔｉ／Ｐｔ膜
１５  Ａｕ膜
１６  発振波長制御用ヒータ
１６ａ、１６ｂ  ヒータ用電極パッド兼配線
１７  端面位相制御用ヒータ
１７ａ、１７ｂ  ヒータ用電極パッド兼配線
１８  下部電極
１９  高反射率膜
２０  無反射率膜
２１  レーザ駆動用電流源
２６  マイクロヒータ
２６ａ  発振波長制御用ヒータ部
２６ｂ  端面位相制御用ヒータ部
２６ｃ、２６ｄ、２６ｅ  ヒータ用電極パッド兼配線
２７  第２層間絶縁膜
２８ａ  第２の端面位相制御用ヒータ
２８ｂ、２８ｃ  ヒータ用電極パッド兼配線
２２、２３、２４  加熱用電流源
５１  光分析器
５２  制御回路
Ｒ  抵抗素子
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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