(57)【要約】【課題】埋め込み層の異常成長を抑制することが可能な半導体光素子およびその製造方法を提供する。【解決手段】基板の上に設けられ、Ａｌを含むコア層と、前記コア層の上に設けられ、Ａｌを含む中間層と、前記中間層の上に設けられ、ＩｎＰで形成され、前記コア層と前記中間層とでメサを形成するクラッド層と、前記メサの両側に設けられた埋め込み層と、を具備し、前記クラッド層の幅は前記中間層の幅よりも大きく、前記中間層の側面は、前記コア層から前記クラッド層にかけて広がるように傾斜し、前記中間層のＡｌ組成は、前記コア層側から前記クラッド層側にかけて小さくなる半導体光素子。【選択図】  図２
2018101752.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上に設けられ、Ａｌを含むコア層と、
前記コア層の上に設けられ、Ａｌを含む中間層と、
前記中間層の上に設けられ、ＩｎＰで形成され、前記コア層と前記中間層とでメサを形成するクラッド層と、
前記メサの両側に設けられた埋め込み層と、を具備し、
前記クラッド層の幅は前記中間層の幅よりも大きく、
前記中間層の側面は、前記コア層から前記クラッド層にかけて広がるように傾斜し、
前記中間層のＡｌ組成は、前記コア層側から前記クラッド層側にかけて小さくなる半導体光素子。
【請求項２】
前記コア層、前記中間層および前記クラッド層の積層方向と前記中間層の側面とのなす角度は５０°以下である請求項１に記載の半導体光素子。
【請求項３】
前記中間層はＡｌｘＧａｙＩｎ（１−ｘ−ｙ）Ａｓで形成され、ｙ＝０．４７−（０．４７／０．４８）ｘを満たす請求項１または２に記載の半導体光素子。
【請求項４】
前記中間層の前記コア層と接触する部分において、ｘは０以上、０．１以下であり、
前記中間層の前記コア層と接触する部分において、ｘは０．１５以上、０．２５以下である請求項３に記載の半導体光素子。
【請求項５】
前記中間層の前記コア層と接触する部分におけるＡｌ組成は、前記コア層における平均のＡｌ組成と等しい請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体光素子。
【請求項６】
前記コア層はＧａＩｎＡｓ／ＡｌＩｎＡｓにより形成されている請求項１から５のいずれか一項に記載の半導体光素子。
【請求項７】
基板の上に、Ａｌを含むコア層を成長する工程と、
前記コア層の上に、Ａｌを含む中間層を成長する工程と、
前記中間層の上に、ＩｎＰのクラッド層を形成する工程と、
前記コア層、前記中間層および前記クラッド層をエッチングすることによりメサを形成する工程と、
前記メサを形成した後、前記コア層、前記中間層および前記クラッド層の側面をエッチングする工程と、
前記エッチングする工程の後、前記メサの両側に埋め込み層を成長する工程と、を有し、
前記中間層のＡｌ組成は、前記コア層側から前記クラッド層側にかけて小さくなる半導体光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体光素子およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コア層にアルミニウム（Ａｌ）を含む量子カスケードレーザ（ＱＣＬ：Quantum Cascade Laser）素子が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−５４６３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体光素子では、基板の上に積層したコア層およびクラッド層などがメサを形成し、メサの両側に高抵抗の埋め込み層を形成する。しかしコア層とクラッド層とは異なるエッチングレートを有する。このため、メサを形成する際のエッチングにおいて、コア層のエッチング量がクラッド層よりも多くなり、コア層とクラッド層との間に段差が形成される。この結果、埋め込み層が異常成長する。
【０００５】
そこで、埋め込み層の異常成長を抑制することが可能な半導体光素子およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る半導体光素子は、基板の上に設けられ、Ａｌを含むコア層と、前記コア層の上に設けられ、Ａｌを含む中間層と、前記中間層の上に設けられ、ＩｎＰで形成され、前記コア層と前記中間層とでメサを形成するクラッド層と、前記メサの両側に設けられた埋め込み層と、を具備し、前記クラッド層の幅は前記中間層の幅よりも大きく、前記中間層の側面は、前記コア層から前記クラッド層にかけて広がるように傾斜し、前記中間層のＡｌ組成は、前記コア層側から前記クラッド層側にかけて小さくなるものである。
【発明の効果】
【０００７】
上記発明によれば、埋め込み層の異常成長を抑制することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１（ａ）および図１（ｂ）は比較例に係る半導体光素子の製造方法を例示する断面図である。
【図２】図２（ａ）は第１実施形態に係る半導体光素子を例示する断面図である。図２（ｂ）は中間層付近を拡大した断面図である。
【図３】図３（ａ）および図３（ｂ）は半導体光素子の製造方法を例示する断面図である。
【図４】図４（ａ）および図４（ｂ）は半導体光素子の製造方法を例示する断面図である。
【図５】図５（ａ）および図５（ｂ）は半導体光素子の製造方法を例示する断面図である。
【図６】図６（ａ）および図６（ｂ）は半導体光素子の製造方法を例示する断面図である。
【図７】図７（ａ）および図７（ｂ）は半導体光素子の製造方法を例示する断面図である。
【図８】図８は角度、中間層の厚さおよびコア層とクラッド層の側面間の距離との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
[本願発明の実施形態の説明]
最初に本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。
【００１０】
本願発明の一形態は、（１）基板の上に設けられ、Ａｌを含むコア層と、前記コア層の上に設けられ、Ａｌを含む中間層と、前記中間層の上に設けられ、ＩｎＰで形成され、前記コア層と前記中間層とでメサを形成するクラッド層と、前記メサの両側に設けられた埋め込み層と、を具備し、前記クラッド層の幅は前記中間層の幅よりも大きく、前記中間層の側面は、前記コア層から前記クラッド層にかけて広がるように傾斜し、前記中間層のＡｌ組成は、前記コア層側から前記クラッド層側にかけて小さくなる半導体光素子である。この構成によれば、中間層に傾斜が形成され、コア層とクラッド層との間の段差が緩やかになる。このため埋め込み層の積層欠陥が抑制され、埋め込み層が所望の方向に良好に成長する。このように埋め込み層の異常成長が抑制される。
（２）前記コア層、前記中間層および前記クラッド層の積層方向と前記中間層の側面とのなす角度は５０°以下でもよい。この構成によれば、埋め込み層に積層欠陥が生じにくくなる。
（３）前記中間層はＡｌｘＧａｙＩｎ（１−ｘ−ｙ）Ａｓで形成され、ｙ＝０．４７−（０．４７／０．４８）ｘを満たしてもよい。これにより、Ａｌ組成がクラッド層側にかけて小さくなるため、エッチングレートも小さくなり、中間層に傾斜が形成される。また、中間層はコア層およびクラッド層と格子整合する。したがって、中間層およびクラッド層の結晶性が向上する。
（４）前記中間層の前記コア層と接触する部分において、ｘは０以上、０．１以下であり、前記中間層の前記コア層と接触する部分において、ｘは０．１５以上、０．２５以下でもよい。これにより、Ａｌ組成がクラッド層側にかけて小さくなるため、エッチングレートも小さくなり、中間層に傾斜が形成される。また、中間層はコア層およびクラッド層と格子整合する。したがって、中間層およびクラッド層の結晶性が向上する。
（５）前記中間層の前記コア層と接触する部分におけるＡｌ組成は、前記コア層における平均のＡｌ組成と等しくてもよい。この構成によれば、中間層とコア層とでエッチングレートが同程度となり、中間層とコア層との間に段差が生じにくい。
（６）前記コア層はＧａＩｎＡｓ／ＡｌＩｎＡｓにより形成されてもよい。この構成によれば、中間層とコア層とが格子整合する。
（７）基板の上に、Ａｌを含むコア層を成長する工程と、前記コア層の上に、Ａｌを含む中間層を成長する工程と、前記中間層の上に、ＩｎＰのクラッド層を形成する工程と、前記コア層、前記中間層および前記クラッド層をエッチングすることによりメサを形成する工程と、前記メサを形成した後、前記コア層、前記中間層および前記クラッド層の側面をエッチングする工程と、前記エッチングする工程の後、前記メサの両側に埋め込み層を成長する工程と、を有し、前記中間層のＡｌ組成は、前記コア層側から前記クラッド層側にかけて小さくなる半導体光素子の製造方法である。この構成によれば、中間層のエッチングレートはコア層側からクラッド層側にかけて小さくなる。したがってメサの側面のエッチングによって、中間層に傾斜が形成され、コア層とクラッド層との間の段差が緩やかになる。このため埋め込み層の積層欠陥が抑制され、埋め込み層が所望の方向に成長する。このように埋め込み層の異常成長が抑制される。
【００１１】
［本願発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係る半導体光素子およびその製造方法の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００１２】
（比較例）
はじめに比較例について説明する。図１（ａ）および図１（ｂ）は比較例に係る半導体光素子の製造方法を例示する断面図である。ＸＹ面は基板１０の（１００）面であり、Ｙ方向は［０１１］方向である。Ｚ方向は［１００］方向であり、バッファ層１１などの積層方向である。
【００１３】
図１（ａ）に示すように、有機金属気相エピタキシャル（ＯＭＶＰＥ：Organometallic Vapor-Phase Epitaxy）法により、基板１０の（１００）面上に、バッファ層１１、回折格子層１２、スペーサ層１３、コア層１４、クラッド層１５およびコンタクト層１６を順にエピタキシャル成長する。基板１０、バッファ層１１、スペーサ層１３およびクラッド層１５は例えばｎ型のインジウムリン（ＩｎＰ）で形成されている。回折格子層１２は例えばガリウムインジウム砒素（ＧａＩｎＡｓ）で形成されている。コア層１４は例えば量子井戸構造を有しており、例えばＧａ０．４７Ｉｎ０．５３Ａｓからなる井戸層と、Ａｌ０．４８Ｉｎ０．５２Ａｓからなるバリア層とが交互に積層された構造を有する。図１（ａ）に示すように、これらの層をドライエッチングすることでメサ１７を形成する。メサ１７は［０１１］方向（図１（ａ）の奥行方向）に延伸する。ドライエッチングにより各層の側面（メサ１７の側面）に厚さ０．１μｍ程度のダメージ層１７ａが形成される。
【００１４】
図１（ｂ）に示すように、メサ１７の形成後にウェットエッチングを行うことでダメージ層１７ａを除去する。ウェットエッチングはバッファ層１１の側面からコンタクト層１６の側面にかけて行う。しかしコア層１４とクラッド層１５とではエッチングレートが異なる。具体的には、アルミニウム（Ａｌ）を含むコア層１４はエッチングされやすく、Ａｌを含まないクラッド層１５はエッチングされにくい。したがって、例えばクラッド層１５の厚さ０．１μｍのダメージ層１７ａを除去できるまでエッチングを行うと、コア層１４は例えば約０．３μｍエッチングされる。この結果、図１（ｂ）に示すようにコア層１４とクラッド層１５との間に段差１７ｂが形成される。また、コア層１４とスペーサ層１３との間にも段差が形成される。
【００１５】
図１（ｂ）に示すように、ＯＭＶＰＥ法により、メサ１７の両側に、鉄（Ｆｅ）をドープしたＩｎＰの埋め込み層１８を成長する。しかし段差１７ｂにおいて埋め込み層１８の積層欠陥が発生し、成長の方向が［１００］方向から［１１１］方向に変わる。このように段差１７ｂに起因して埋め込み層１８が異常成長する。コア層１４とスペーサ層１３との間の段差は、逆メサ形状とはならないため異常成長は起きない。次に第１実施形態について説明する。
【００１６】
（第１実施形態）
図２（ａ）は第１実施形態に係る半導体光素子１００を例示する断面図である。図２（ａ）の上方向が基板１０の［１００］方向、奥行方向が［０１１］方向である。半導体光素子は波長７．４μｍの光を発振するＱＣＬである。
【００１７】
図２（ａ）に示すように、基板１０の上面である（１００）面に、バッファ層１１、回折格子層１２、スペーサ層１３、コア層１４、中間層１９、クラッド層１５およびコンタクト層１６が順に積層されている。
【００１８】
バッファ層１１、回折格子層１２、スペーサ層１３、コア層１４、中間層１９、クラッド層１５およびコンタクト層１６はメサ１７を形成する。メサ１７の深さ（基板１０の上面からの高さ）は例えば８μｍ、幅は５μｍである。メサ１７は［０１１］方向に延伸する。メサ１７の両側に埋め込み層１８が設けられている。埋め込み層１８の上面に絶縁膜２０が設けられている。絶縁膜２０には開口部２０ａが設けられ、開口部２０ａからコンタクト層１６の上面が露出する。電極２１はコンタクト層１６の上面から絶縁膜２０の上面にかけて設けられている。電極２２は基板１０の下面に設けられている。
【００１９】
基板１０は例えば錫（Ｓｎ）のドープされたｎ型ＩｎＰで形成された半導体基板であり、厚さは１００μｍである。バッファ層１１は例えばシリコン（Ｓｉ）をドープされたＩｎＰで形成され、厚さは５００ｎｍである。バッファ層１１は下クラッド層として機能する。回折格子層１２は、バッファ層１１とは異なる屈折率の材料（例えばＧａ０．４７Ｉｎ０．５３Ａｓ）で形成されており、［０１１］方向に凹凸のパターンを有する。回折格子層１２の厚さは例えば５００ｎｍである。スペーサ層１３は例えばＳｉをドープされたＩｎＰで形成され、回折格子層１２の凹凸を埋め込む。スペーサ層１３の厚さは例えば５００ｎｍである。回折格子層１２はコア層１４とクラッド層１５との間に設けられてもよい。またＤＦＢ（Distributed Feedback）レーザ以外の半導体レーザにおいては回折格子層１２を設けなくてもよい。
【００２０】
コア層１４は合計５００層のガリウムインジウム砒素およびアルミニウムインジウム砒素（ＧａＩｎＡｓ／ＡｌＩｎＡｓ）の積層体からなる多重量子井戸層であり、厚さは１．５μｍである。コア層１４は、２７組の注入層および発光層（不図示）を含む。注入層は発光層にキャリア（例えば電子）を注入し、発光層は波長７．４μｍの光を発光する。注入層は井戸層とバリア層とのペアを例えば５組含み、発光層は３組含む。井戸層は例えばＧａ０．４７Ｉｎ０．５３Ａｓで形成され、バリア層は例えばＡｌ０．４８Ｉｎ０．５２Ａｓで形成されている。いずれの層も基板１０に対して歪みのない組成である。
【００２１】
中間層１９は、コア層１４の上面に接触している。中間層１９の厚さは例えば３５０〜５００ｎｍである。中間層１９は例えば（Ａｌ０．４８Ｉｎ０．５２Ａｓ）ｚ（Ｇａ０．４７Ｉｎ０．５３Ａｓ）１−ｚ（ｚ＝０〜０．４）で形成されている。コア層１４側からクラッド層１５側にかけて、上記の化学式のｚは小さくなる。言い換えれば、中間層１９のＡｌ組成（０．４８×ｚ）が、コア層１４側からクラッド層１５側にかけて小さくなる。中間層１９とコア層１４とが接触する部分では例えばｚ＝０．４であり、組成はＡｌ０．１９Ｇａ０．２８Ｉｎ０．５３Ａｓに近い。コア層１４と接触する部分における中間層１９のＡｌ組成はコア層１４中の平均のＡｌ組成と等しい。中間層１９とクラッド層１５とが接触する部分では例えばｚ＝０、すなわち中間層１９のＡｌ組成はゼロであり、組成はＧａ０．４７Ｉｎ０．５３Ａｓである。中間層１９のエネルギーギャップはコア層１４より大きい。
【００２２】
図２（ｂ）は中間層１９付近を拡大した断面図である。図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、中間層１９の側面１９ａはコア層１４側からクラッド層１５側にかけて広がるように傾斜している。つまり、中間層１９の幅は、下から上にかけて大きくなる。図２（ｂ）に示す線分Ｌ１はクラッド層１５の側面からＺ方向（層の積層方向）に延伸する線分である。側面１９ａ、線分Ｌ１およびＬ２の形成する三角形は直角三角形である。側面１９ａと線分Ｌ１とのなす角度θは中間層１９の厚さＴ１（線分Ｌ１の長さ）、およびコア層１４の側面とクラッド層１５の側面とのＸ方向における距離Ｔ２（線分Ｌ２の長さ）により定まる。θは例えば５０°以下である。
【００２３】
図２（ａ）に示すクラッド層１５は、例えばＳｉのドープされたｎ型ＩｎＰで形成されており、厚さは３０００ｎｍである。クラッド層１５は中間層１９の上面に接触する。コンタクト層１６はＧａ０．４７Ｉｎ０．５３Ａｓで形成され、厚さは１００ｎｍである。クラッド層１５とバッファ層１１とで、コア層１４から発生する光を閉じ込める。埋め込み層１８は例えばＦｅがドープされた半絶縁性のＩｎＰで形成されている。絶縁膜２０は例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）膜であり、３００ｎｍの厚さを有する。電極２１は、例えばコンタクト層１６側からチタン／プラチナ／金（Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ）を積層したものであり、コンタクト層１６の上面に接触する。電極２２は例えば金・ゲルマニウムの合金（ＡｕＧｅ）とＡｕとの積層体（ＡｕＧｅ／Ａｕ）で形成され、基板１０の下面に接触する。
【００２４】
（半導体光素子の製造方法）
次に半導体光素子１００の製造方法を説明する。図３（ａ）〜図７（ｂ）は半導体光素子１００の製造方法を例示する断面図である。
【００２５】
図３（ａ）に示すように、ＯＭＶＰＥ法により、ウェハ状態の基板１０の（１００）面（上面）にバッファ層１１および回折格子層１２をエピタキシャル成長する。例えば成長圧力は１００ｍｂａｒ、成長温度は６７０℃、ＯＭＶＰＥ炉内はホスフィン（ＰＨ３）雰囲気とする。成長後、基板１０をＯＭＶＰＥ炉から取り出す。
【００２６】
図３（ｂ）は図３（ａ）を９０°回転させ、ＹＺ平面を正面とした図である。図３（ｂ）に示すように、ＳｉＮのマスク２３を用いて回折格子層１２をドライエッチングし、［０１１］方向に延伸する回折格子を形成する。回折格子のピッチは例えば１μｍ、デューティ比は０．５、深さは２００ｎｍである。ドライエッチング後、マスク２３を除去する。
【００２７】
図４（ａ）に示すように、ＯＭＶＰＥ法により、スペーサ層１３をエピタキシャル成長し、回折格子の凹凸を埋め込む。スペーサ層１３の上に、コア層１４、中間層１９、クラッド層１５およびコンタクト層１６をエピタキシャル成長する。前述のように、中間層１９のＡｌ組成は下側から上側にかけて小さくなる。こうしたＡｌ組成は、中間層１９の成長工程の開始から終了にかけてＡｌ原料ガスの流量を減少させることで実現することができる。Ａｌ原料ガスは例えばトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ：Trimethyl Aluminum）であり、流量は例えば１．０〜１．５ｓｃｃｍである。コンタクト層１６の成長後、ＯＭＶＰＥ炉内をＰＨ３雰囲気および室温とし、基板１０を取り出す。
【００２８】
図４（ｂ）に示すように、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）装置を用いて、バッファ層１１、回折格子層１２、スペーサ層１３、コア層１４、中間層１９、クラッド層１５およびコンタクト層１６をドライエッチングすることでメサ１７を形成する。メサ１７の深さ（基板１０の上面からの高さ）は例えば８μｍ、幅は５μｍである。このとき、メサ１７の側面に、厚さ約０．１μｍのダメージ層１７ａが残存する。
【００２９】
図５（ａ）に示すように、酸系のエッチャントを用いたウェットエッチングにより、ダメージ層１７ａを除去する。例えばエッチャントは硫酸と過酸化水素水との混合液、エッチング時間は１分程度である。エッチングレートの小さいクラッド層１５のエッチング量は例えば約０．１μｍ、エッチングレートの大きいコア層１４のエッチング量は例えば約０．３μｍである。コア層１４側からクラッド層１５側にかけて、中間層１９のＡｌ組成が小さいため、エッチングレートも小さくなる。これにより、中間層１９の側面１９ａはクラッド層１５側に向けて広がるような斜面となる。コア層１４とスペーサ層１３との間には段差が形成される。
【００３０】
図５（ｂ）に示すように、メサ１７の両側に埋め込み層１８を成長する。埋め込み層１８はメサ１７の側面に接触し、かつコンタクト層１６の上面に到達する。成長条件の一例を以下に示す。１ｓｃｃｍ＝１．６６７×１０−８ｍ３／ｓである。
成長温度：６００℃
成長圧力：１００ｍｂａｒ
原料ガス：ＰＨ３、フェロセン（Ｃｐ２Ｆｅ）、Ｉｎ原料ガス（例えばトリメチルインジウム、ＴＭＩ：Trymethyl Indium）
ＰＨ３供給量：１×１０−２ｍｏｌ／ｍｉｎ
Ｃｐ２Ｆｅ供給量：１０ｓｃｃｍ
Ｉｎ供給量（原料ガス中におけるＩｎ元素の量）：３×１０−４ｍｏｌ／ｍｉｎ
ＯＭＶＰＥ炉内の雰囲気における塩酸（ＨＣｌ）ガス濃度：１１ｐｐｍ
【００３１】
図６（ａ）に示すように、例えばプラズマ化学気相成長（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）法などにより絶縁膜２０を形成する。図６（ｂ）に示すように、絶縁膜２０に開口部２０ａを形成する。蒸着法およびリフトオフ法により、開口部２０ａから露出するコンタクト層１６に接触する電極２１を形成する。図７（ａ）に示すように、基板１０を研磨して例えば１００μｍ程度まで薄くする。図７（ｂ）に示すように、基板１０の下面に電極２２を形成する。さらにウェハを分割することで、半導体光素子１００が形成される。
【００３２】
第１実施形態によれば中間層１９のＡｌ組成が、コア層１４側からクラッド層１５側にかけて小さくなる。このため中間層１９のエッチングレートも、コア層１４側からクラッド層１５側にかけて小さくなる。したがって、図５（ａ）に示すようにダメージ層１７ａのエッチングによって中間層１９に傾斜が形成される。これによりコア層１４とクラッド層１５との間の段差が緩やかになる。このため、埋め込み層１８の積層欠陥が抑制され、所望の方向である［１００］方向に成長する。このように第１実施形態によれば埋め込み層１８の異常成長を抑制することができる。コア層１４とスペーサ層１３との間の段差は、逆メサ形状とはならないため埋め込み層１８の異常成長は起きない。
【００３３】
埋め込み層１８の結晶性を高めるためには、中間層１９の傾斜は緩やかであることが好ましい。図２（ｂ）に示す角度θが５４．７°より大きくなると、中間層１９の側面１９ａにおいて（１１１）面が支配的になる。このため、埋め込み層１８に積層欠陥が生じ、［１１１］方向に異常成長してしまう。θが５４．７°以下の場合、側面１９ａには（１１１）面と他の面が交互に現れる。このため、埋め込み層１８に積層欠陥が生じにくく、異常成長が抑制される。したがって角度θは５４．７°以下、さらに好ましくは５０°以下とする。
【００３４】
角度θは中間層１９の厚さＴ１（線分Ｌ１の長さ）、およびコア層１４の側面とクラッド層１５の側面とのＸ方向における距離Ｔ２（線分Ｌ２の長さ）により定まる。距離Ｔ２は、ダメージ層１７ａを除去するためのエッチングにおける、コア層１４とクラッド層１５とのエッチング量の差により定まる。中間層１９の厚さＴ１およびエッチング量を、角度θが５０°以下となるように設定すればよい。
【００３５】
図８は角度θ、中間層１９の厚さＴ１およびコア層１４とクラッド層１５の側面間の距離Ｔ２との関係を示す図である。横軸は角度θ、縦軸は厚さＴ１を示す。点線はＴ２＝０．１μｍ、実線はＴ２＝０．２μｍ、破線はＴ２＝０．３μｍの例を示す。いずれの例においても、厚さＴ１が大きいほど角度θは小さくなる。角度θが小さいほど、ウェットエッチング後のメサ側面において（１１１）面の現れる割合が減少するため、埋め込み層１８の積層欠陥を抑制できる。距離Ｔ２＝０．１μｍの場合、厚さＴ１を０．２μｍより大きくすると、角度θは５０°以下となる。距離Ｔ２＝０．２μｍの場合、厚さＴ１を０．３５μｍより大きくすると、角度θは５０°以下となる。距離Ｔ２＝０．３μｍの場合、厚さＴ１を０．５５μｍより大きくすると、角度θは５０°以下となる。θは例えば４５°以下、４０°以下、３５°以下、３０°以下などでもよい。角度θが大きいと、厚い中間層１９が必要となり、メサ１７の高さも高くなる。中間層１９の結晶成長に要する時間や、メサ１７の両脇に成長する埋め込み層１８の成長に要する時間を短くするため、中間層１９の厚さＴ１は大きすぎない方が好ましい。
【００３６】
中間層１９は例えば（Ａｌ０．４８Ｉｎ０．５２Ａｓ）ｚ（Ｇａ０．４７Ｉｎ０．５３Ａｓ）１−ｚで形成されている。コア層１４側からクラッド層１５側にかけてｚは小さくなる。例えば、中間層１９とコア層１４とが接触する部分ではｚ＝０．３〜０．４などであり、中間層１９とクラッド層１５とが接触する部分ではｚ＝０〜０．２などである。これにより、中間層１９はコア層１４およびクラッド層１５と格子整合し、中間層１９およびクラッド層１５の結晶性が向上する。また、これにより、それぞれの層の端におけるＡｌ組成がそれぞれ隣接した層とほぼ等しくなる。よって、ダメージ層１７ａ除去のためのウェットエッチングにおいて、中間層１９の下端付近とコア層１４とのエッチングレートの差は小さく、かつ中間層１９の上端付近とクラッド層１５とのエッチングレートの差も小さい。これにより、ウェットエッチング後のメサ１７の側面において、クラッド層１５と中間層１９との間の段差、及び中間層１９とコア層１４との間の段差が発生しにくい。また、Ａｌ組成がクラッド層１５側にかけて小さくなるため、エッチングレートも小さくなり、中間層１９に傾斜が形成される。
【００３７】
中間層１９の組成は、例えばＡｌｘＧａｙＩｎ（１−ｘ−ｙ）Ａｓと表記することもできる。組成比ｘおよびｙはｙ＝０．４７−（０．４７／０．４８）ｘを満たす。コア層１４側からクラッド層１５側にかけてｘおよびｙは小さくなる。例えば、中間層１９とコア層１４とが接触する部分でｘ＝０．１５〜０．２５（０．１５以上、０．２５以下）であり、中間層１９とクラッド層１５とが接触する部分ではｘ＝０〜０．１（０以上、０．１以下）などである。コア層１４側からクラッド層１５側にかけてＡｌ組成（ｘ）が小さくなることで、中間層１９のエッチングレートが小さくなり、傾斜が形成される。また、中間層１９はコア層１４およびクラッド層１５と格子整合する。
【００３８】
中間層１９のコア層１４と接触する部分におけるＡｌ組成はコア層１４における平均のＡｌ組成（例えば０．１９２）と等しければよい。これにより中間層１９とコア層１４とは同程度のエッチングレートを有し、ウェットエッチング後のメサ１７の側面において、中間層１９とコア層１４との間に段差が生じにくい。コア層１４中の平均のＡｌ組成とは例えば、Ａｌ０．４８Ｉｎ０．５２ＡｓのＡｌ組成×Ａｌ０．４８Ｉｎ０．５２Ａｓの合計の厚さ／コア層１４の厚さ、から算出される。
【００３９】
中間層１９のクラッド層１５と接触する部分におけるＡｌ組成は例えばゼロである（ｘ＝０）。ウェットエッチング後のメサ１７の側面において、クラッド層１５と中間層１９との間に段差が生じにくい。
【００４０】
コア層１４はＧａＩｎＡｓ／ＡｌＩｎＡｓにより形成されている。これにより中間層１９とクラッド層１５とは同程度のエッチングレートを有し、ウェットエッチング後のメサ１７の側面において、中間層１９とクラッド層１５との間に段差が生じにくい。コア層１４の注入層、発光層、井戸層およびバリア層それぞれの数は変更してもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１０          基板
１１          バッファ層
１２          回折格子層
１３          スペーサ層
１４          コア層
１５          クラッド層
１６          コンタクト層
１７          メサ層
１７ａ        ダメージ層
１８          埋め込み層
１９          中間層
１９ａ        側面
２０          絶縁膜
２０ａ        開口部
２１、２２    電極
２３          マスク
１００        半導体光素子
【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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