(57)【要約】 【課題】  半導体メサ部の端面の発光層へのｐ型ドーパントの拡散を抑制することにより通電特性の劣化を抑制可能な構造を有する半導体光素子を提供する。【解決手段】  半導体光素子１は、発光層２３及びｐ型クラッド層２５とを含む半導体メサ部Ｍと、ｐ型埋め込み領域１３と、を備え、半導体メサ部Ｍは、第１メサ領域Ｍａ及び第２メサ領域Ｍｂ，Ｍｃを有し、第１メサ領域Ｍａは第２メサ領域Ｍｂ及びＭｃ間に位置する。ｐ型クラッド層２５が、第１メサ領域Ｍａ内の第１部分２５１と、第２メサ領域Ｍｂ，Ｍｃ内の第２部分２５２とを有する。ｐ型埋め込み領域１３が、第１メサ領域Ｍａの側面上の第１部分１３１と、第２メサ領域Ｍｂ，Ｍｃの側面上の第２部分１３２とを有する。ｐ型クラッド層２５及びｐ型埋め込み領域１３の一方において、第２部分のｐ型ドーパントの濃度が第１部分のｐ型ドーパントの濃度より低い。【選択図】  図１
2011003732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ型クラッド層と、前記ｎ型クラッド層上に設けられた発光層と、前記発光層上に設けられたｐ型クラッド層とを含む半導体メサ部と、
前記半導体メサ部の前記発光層の側面上に設けられているｐ型埋め込み領域と、
を備え、
前記半導体メサ部は、所定の軸の方向に延在し、前記所定に軸の方向に配置された第１領域及び複数の第２領域と第１及び第２の端面とを有しており、
前記第１領域は前記第２の領域の間に配置され、
前記第２領域の一方は前記第１の端面を含んでおり、前記第２領域の他方は前記第２の端面を含み、
前記ｐ型クラッド層が、前記第１領域内に位置する第１部分と、前記第２領域内に位置する第２部分とを有し、
前記ｐ型埋め込み領域が、前記第１領域の前記発光層の側面上に位置する第１部分と、前記第２領域の前記発光層の側面上に位置する第２部分とを有し、
前記ｐ型クラッド層及び前記ｐ型埋め込み領域の少なくとも一方において、前記第２部分のｐ型ドーパントの濃度が前記第１部分のｐ型ドーパントの濃度より低い半導体光素子。
【請求項２】
前記ｐ型埋め込み領域において、前記第１部分のｐ型ドーパントの濃度が０．７×１０１８ｃｍ−３以上１．２×１０１８ｃｍ−３以下であり、前記第２部分のドーパントの濃度が０．１×１０１８ｃｍ−３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ｐ型クラッド層において、前記第１部分のｐ型ドーパントの濃度が０．７×１０１８ｃｍ−３以上１．２×１０１８ｃｍ−３以下であり、前記第２部分のドーパントの濃度が０．１×１０１８ｃｍ−３以下である請求項１又は請求項２に記載の半導体光素子。
【請求項４】
前記第２領域の各々が、前記所定の軸の方向に沿って２０μｍ以下の長さを有する請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の半導体光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、半導体レーザが記載されている。この半導体レーザは、ｎ型のＩｎＰからなるバッファ層、ＩｎＧａＡｓＰからなる発光層及びｐ型のＩｎＰからなるクラッド層を含む半導体メサ部を備える。半導体メサ部は、ｎ型のＩｎＰからなる基板上に形成されている。半導体メサ部の両側面には、ｐ型のＩｎＰからなるブロック層及びｎ型のＩｎＰからなるブロック層が順次に積層されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１１０１９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の半導体レーザといった半導体光素子では、ｐ型のクラッド層及びｐ型のブロック層中のｐ型ドーパントが発光層へ拡散する。半導体メサ部の端面及びその近傍においてもｐ型ドーパントは発光層へ拡散する。このドーパント拡散は、半導体メサ部の端面の発光層に結晶欠陥を形成する。該発光層中の結晶欠陥の形成は、素子の通電特性を劣化させる。
【０００５】
そこで、本発明は、半導体メサ部の端面の発光層へのｐ型ドーパントの拡散を抑制することにより通電特性の劣化を抑制可能な構造を有する半導体光素子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、ｎ型クラッド層と、前記ｎ型クラッド層上に設けられた発光層と、前記発光層上に設けられたｐ型クラッド層とを含む半導体メサ部と、前記半導体メサ部の前記発光層の側面上に設けられているｐ型埋め込み領域と、を備え、前記半導体メサ部は、所定の軸の方向に延在し、前記所定に軸の方向に配置された第１領域及び複数の第２領域と第１及び第２の端面とを有しており、前記第１領域は前記第２の領域の間に配置され、前記第２領域の一方は前記第１の端面を含んでおり、前記第２領域の他方は前記第２の端面を含み、前記ｐ型クラッド層は、前記第１領域内に位置する第１部分と、前記第２領域内に位置する第２部分とを有し、前記ｐ型埋め込み領域は、前記第１領域の前記発光層の側面上に位置する第１部分と、前記第２領域の前記発光層の側面上に位置する第２部分とを有し、前記ｐ型クラッド層及び前記ｐ型埋め込み領域の少なくとも一方において、前記第２部分のｐ型ドーパントの濃度が前記第１部分のｐ型ドーパントの濃度より低い。
【０００７】
ｐ型クラッド層において、第２部分のｐ型ドーパントの濃度が第１部分のｐ型ドーパントの濃度より低いとき、半導体メサ部の第１及び第２の端面とこれらの近傍とにおける第２部分のｐ型ドーパントの濃度が、発光層の上面上において低い。発光層の上面上におけるこのｐ型ドーパントの濃度分布により、半導体メサ部の第１及び第２の端面の発光層へのｐ型ドーパントの拡散が抑制される。従って、半導体メサ部の第１及び第２の端面の発光層へのｐ型ドーパントの拡散による結晶欠陥の発生が抑制される。その結果、本半導体光素子は、通電特性の劣化が抑制される。
【０００８】
ｐ型埋め込み領域において、第２領域内に位置する第２部分のｐ型ドーパントの濃度が第１領域内に位置する第１部分のｐ型ドーパントの濃度より低いとき、半導体メサ部の第１及び第２の端面とこれらの近傍とにおける第２部分のｐ型ドーパントの濃度が、発光層の側面上において低い。発光層の側面上におけるこのｐ型ドーパントの濃度分布により、半導体メサ部の第１及び第２の端面の発光層へのｐ型ドーパントの拡散が抑制される。従って、半導体メサ部の第１及び第２の端面の発光層へのｐ型ドーパントの拡散による結晶欠陥の発生が抑制される。その結果、本半導体光素子は、通電特性の劣化が抑制される。
【０００９】
本発明に係る半導体光素子では、前記ｐ型埋め込み領域において、前記第１部分のｐ型ドーパントの濃度が０．７×１０１８ｃｍ−３以上１．２×１０１８ｃｍ−３以下であり、前記第２部分のドーパントの濃度が０．１×１０１８ｃｍ−３以下であることが好ましい。
【００１０】
ｐ型埋め込み領域において、第１部分のｐ型ドーパントの濃度が０．７×１０１８ｃｍ−３以上であるので、半導体メサ部の両側面上におけるリーク電流が低減される。第１部分のｐ型ドーパントの濃度が１．２×１０１８ｃｍ−３以下であるので、第１部分中のｐ型ドーパントの発光層への拡散が抑制される。ｐ型埋め込み領域において、第２部分のｐ型ドーパントの濃度が０．１×１０１８ｃｍ−３以下であるので、第２部分中のｐ型ドーパントの第１及び第２の端面の発光層への拡散が抑制される。
【００１１】
本発明に係る半導体光素子では、前記ｐ型クラッド層において、前記第１部分のｐ型ドーパントの濃度が０．７×１０１８ｃｍ−３以上１．２×１０１８ｃｍ−３以下であり、前記第２部分のｐ型ドーパントの濃度が０．１×１０１８ｃｍ−３以下であることが好ましい。
【００１２】
ｐ型クラッド層において、第１部分のｐ型ドーパントの濃度が０．７×１０１８ｃｍ−３以上であるので、発光層と第１部分との伝導帯の下端のエネルギー準位の差が大きい。その結果、発光層へ注入された電子の第１部分へのオーバフローが低減される。第１部分のｐ型ドーパントの濃度が１．２×１０１８ｃｍ−３以下であるので、第１部分中のｐ型ドーパントの発光層への拡散が抑制される。ｐ型クラッド層において、第２部分のｐ型ドーパントの濃度が０．１×１０１８ｃｍ−３以下であるので、第２部分中のｐ型ドーパントが第１及び第２の端面の発光層へ拡散することを抑制できる。
【００１３】
本発明に係る半導体光素子では、前記第２領域の各々が、前記所定の軸の方向に沿って２０μｍ以下の長さを有することが好ましい。
【００１４】
第２領域の各々の長さが、所定の軸の方向に沿って第１または第２の端面から２０μｍ以下であるので、半導体メサ部の第１及び第２の端面とこれらの近傍とにおいてｐ型ドーパント濃度が低い。その結果、第１及び第２の端面の発光層へのｐ型ドーパントの拡散が抑制される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、半導体メサ部の端面の発光層へのｐ型ドーパントの拡散を抑制することにより通電特性の劣化を抑制可能な構造を有する半導体光素子が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る半導体光素子の構成を概略的に示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示されたIｂ−Iｂ線に沿った断面図である。
【図２】（ａ）は図１（ａ）に示されたIIａ−IIａ線に沿った断面図であり、（ｂ）は図１（ａ）に示されたIIｂ−IIｂ線に沿った断面図である。
【図３】第１実施の形態に係る半導体光素子を製造する工程を示す図である。
【図４】第１実施の形態に係る半導体光素子を製造する工程を示す図である。
【図５】第１実施の形態に係る半導体光素子を製造する工程を示す図である。
【図６】（ａ）は第２の実施の形態に係る半導体光素子の構成を概略的に説明するための図面であり、（ｂ）は第２実施の形態に係る半導体光素子を製造する工程を示す図である。
【図７】（ａ）第２実施の形態に係る半導体光素子の変形例の構成を概略的に説明するための図であり、（ｂ）は（ａ）に示されたVIIｂ−VIIｂ線に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の知見は、例示として示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解できる。引き続いて、添付図面を参照しながら、本発明の半導体光素子、およびその製造方法に係る実施の形態を説明する。可能な場合には、同一部分には同一の符号を付する。
【００１８】
図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体光素子１の構成を概略的に示す斜視図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示されたIｂ−Iｂ線に沿った断面図である。図２（ａ）は図１（ａ）に示されたIIａ−IIａ線に沿った断面図であり、図２（ｂ）は図１（ａ）に示されたIIｂ−IIｂ線に沿った断面図である。図１を参照すると、直交座標系Ｓが示されている。半導体光素子１は、例えば半導体レーザである。半導体光素子１は、図１（ａ）に示すように、半導体基板１１、半導体メサ部Ｍ及びｐ型埋め込み領域１３を備える。半導体基板１１の主面は、第１基板領域１５と第１基板領域１５の両側に位置する第２基板領域１７とを有する。第１基板領域１５及び第２基板領域１７は、Ｚ軸方向に配列されている。
【００１９】
半導体メサ部Ｍは、ｎ型クラッド層２１と、発光層２３と、第１のｐ型クラッド層２５とを含む。これらの半導体層２１，２３，２５は半導体基板１１の主面上においてＹ軸方向に配置されている。第１のｐ型クラッド層２５は、発光層２３上に設けられ、発光層２３と接触している。半導体メサ部Ｍは、Ｚ軸の方向に延在する。図１（ｂ）に示すように、半導体メサ部Ｍは、Ｚ軸の方向に配置された第１メサ領域Ｍａ及び第２メサ領域Ｍｂ，Ｍｃと、第１及び第２の端面Ｓ１，Ｓ２とを有する。第１メサ領域Ｍａは、半導体基板１１の第１基板領域１５上に位置する。第２メサ領域Ｍｂは半導体基板１１の第２基板領域１７の一方上に位置し、第２メサ領域Ｍｃは半導体基板１１の第２基板領域１７の他方上に位置する。第１メサ領域Ｍａは、第２メサ領域Ｍｂ及び第２メサ領域Ｍｃの間に配置されている。第２メサ領域Ｍｂは第１端面Ｓ１を含んでおり、第２メサ領域Ｍｃは第２端面Ｓ２を含む。
【００２０】
発光層２３は、活性層２４を有する。実施例において、発光層２３は、ｎ型クラッド層２１と活性層２４との間に、下部光閉じ込め層２７を含むことができる。また、発光層２３は、第１のｐ型クラッド層２５と活性層２４との間に、上部光閉じ込め層２９を含むことができる。活性層２４、例えばＶ族元素として窒素及び砒素を含むIII-V族化合物半導体層を有する。III-V族化合物半導体層は、例えば単一量子井戸構造の井戸層となっている。しかしながら、III-V族化合物半導体層は、多重量子井戸構造を有することができる。また、活性層２４におけるIII-V族化合物半導体層は、アンドープ半導体層となっている。実施例において、下部光閉じ込め層２７及び上部光閉じ込め層２９は、アンドープであることができる。
【００２１】
ｐ型埋め込み領域１３は、発光層２３を含む半導体メサ部Ｍの両側面Ｐ１，Ｐ２上に設けられている。ｐ型埋め込み領域１３は、発光層２３の両側面と接触している。ｐ型埋め込み領域１３は、第１メサ領域Ｍａの両側面上に位置する第１部分１３１と、第２メサ領域Ｍｂ及びＭｃのそれぞれの両側面上に位置する第２部分１３２とを有する。図２（ａ）に示すように、第２部分１３２は、第１のｐ型埋め込み層１３ａと、第２のｐ型埋め込み層１３ｂとを有する。第２のｐ型埋め込み層１３ｂは、第１のｐ型埋め込み層１３ａ上に設けられている。しかし、第２メサ領域Ｍｂの一側面上に位置する第２部分１３２は、第１のｐ型埋め込み層１３ａを有さずに、第２のｐ型埋め込み層１３ｂからなることができる。第２メサ領域Ｍｃの一側面上に位置する第２部分１３２は、第１のｐ型埋め込み層１３ａを有さずに、第２のｐ型埋め込み層１３ｂからなることができる。図２（ｂ）に示すように、第１部分１３１は、単一層からなる。
【００２２】
ｐ型埋め込み領域１３において、第２部分１３２の第１のｐ型埋め込み層１３ａのｐ型ドーパントの濃度が第１部分１３１のｐ型ドーパントの濃度より低い。この構成では、半導体メサ部Ｍの端面Ｓ１，Ｓ２及びこれらの近傍の第１のｐ型埋め込み層１３ａのｐ型ドーパントの濃度が、発光層２３の側面上において低い。このｐ型ドーパントの濃度分布により、半導体メサ部Ｍの端面Ｓ１，Ｓ２及びこれらの近傍の発光層２３へのｐ型ドーパントの拡散が抑制される。従って、半導体メサ部Ｍの第１及び第２の端面Ｓ１，Ｓ２の発光層２３中へのｐ型ドーパントの拡散による結晶欠陥の発生が抑制される。電界が集中する第１及び第２の端面Ｓ１，Ｓ２での結晶欠陥は、素子の通電特性を劣化させる。しかし、本実施形態の半導体光素子１では、半導体メサ部Ｍの端面Ｓ１，Ｓ２の発光層２３中に結晶欠陥の発生が抑制されるので、通電特性の劣化が抑制される。
【００２３】
半導体光素子１の実施例では、第１部分１３１のｐ型ドーパントの濃度が０．７×１０１８ｃｍ−３以上である。この範囲であれば、半導体メサ部Ｍの両側面Ｐ１，Ｐ２上におけるリーク電流が低減される。また、第１部分１３１のｐ型ドーパントの濃度が１．２×１０１８ｃｍ−３以下である。この範囲であれば、第１部分１３１のｐ型ドーパントの発光層２３への拡散が抑制される。第２部分１３２の第１のｐ型埋め込み層１３ａにおけるｐ型ドーパント濃度が０．１×１０１８ｃｍ−３以下である。この範囲であれば、第２部分１３２中のｐ型ドーパントが第１及び第２の端面Ｓ１，Ｓ２の発光層２３へ拡散することを抑制できる。
【００２４】
第１部分１３１の材料は、第２部分１３２のｐ型埋め込み層１３ａ，１３ｂと同じであることができる。第１部分１３１のｐ型ドーパント濃度は、第２部分１３２の第２のｐ型埋め込み層１３ｂにおけるｐ型ドーパント濃度と同一であることができる。
【００２５】
実施例において、第２領域Ｍｂの長さが、Ｚ軸の方向に沿って第１端面Ｓ１から２０μｍ以下であり、第２メサ領域Ｍｃの長さが、Ｚ軸の方向に沿って第２端面Ｓ２から２０μｍ以下である。第２領域Ｍｂ及びＭｃの各々が、Ｚ軸の方向に沿って２０μｍ以下の長さを有するので、半導体メサ部Ｍの第１及び第２の端面Ｓ１，Ｓ２及びこれらの近傍のｐ型ドーパント濃度が低い。これにより、半導体メサ部Ｍの端面Ｓ１，Ｓ２及びこれらの近傍の発光層２３中へのｐ型ドーパント拡散による結晶欠陥の発生が抑制され、素子の通電特性の劣化が抑制される。また、第２部分１３２の長さが２０μｍ以下であるので、相対的に高いｐ型ドーパント濃度の第１部分１３１が半導体メサ部Ｍの端面Ｓ１，Ｓ２の近傍にまで達している。その結果、半導体メサ部Ｍの両側面上におけるリーク電流の増加が十分に抑制される。
【００２６】
実施例において、ｐ型埋め込み領域１３上には、ｎ型埋め込み領域３１が設けられている。ｎ型埋め込み領域３１は、ｐ型埋め込み領域１３の第１部分１３１上に位置する第１部分３１１と、ｐ型埋め込み領域１３の第２部分１３２のそれぞれ上に位置する第２部分３１２とを有する。第１部分３１１及び第２部分３１２は、互いに同一材料からなることができる。
【００２７】
第１のｐ型クラッド層２５、ｐ型埋め込み領域１３及びｎ型埋め込み領域３１上には、第２のｐ型クラッド層３３が設けられている。第２のｐ型クラッド層３３上にはｐ型コンタクト層３５が設けられている。ｐ型コンタクト層３５上には、開口部３６を有する絶縁体層３７が設けられている。開口部３６は、半導体メサ部ＭのＺ軸方向に沿って延びている。ｐ型コンタクト層３５及び絶縁体層３７上には電極（アノード）３９が設けられている。半導体基板１１の裏面には、電極（カソード）４１が設けられている。
【００２８】
上部光閉じ込め層２９のバンドギャップエネルギーは、活性層２４のIII-V族化合物半導体層（例えば、井戸層）のバンドギャップエネルギーよりも大きく、かつ、ｎ型クラッド層２１及び第１のｐ型クラッド層２５のバンドギャップエネルギーよりも小さい。下部光閉じ込め層２７のバンドギャップエネルギーは、活性層２４のIII-V族化合物半導体層（例えば、井戸層）のバンドギャップエネルギーよりも大きく、かつ、ｎ型クラッド層２１及び第１のｐ型クラッド層２５のバンドギャップエネルギーよりも小さい。上部光閉じ込め層２９及び下部光閉じ込め層２７と、ｎ型クラッド層２１及び第１のｐ型クラッド層２５とにより、キャリアは活性層２４に閉じ込められる。
【００２９】
また、上部光閉じ込め層２９の屈折率は、活性層２４の平均屈折率よりも小さく、かつ、ｎ型クラッド層２１及び第１のｐ型クラッド層２５の屈折率よりも大きい。下部光閉じ込め層２７の屈折率は、活性層２４の平均屈折率よりも小さく、かつ、ｎ型クラッド層２１及び第１のｐ型クラッド層２５の屈折率よりも大きい。この半導体光素子１の構造により、ｎ型クラッド層２１及び第１のｐ型クラッド層２５は活性層２４に伝播光を閉じ込め可能になる。
【００３０】
半導体光素子１の実施例を示すと、
半導体基板１１：（１００）面を有するｎ型ＩｎＰ基板
ｎ型クラッド層２１：厚さ１０００ｎｍ、ｎ型ＩｎＰ半導体層、キャリア濃度７×１０１７ｃｍ−３
下部光閉じ込め層２７：厚さ１４０ｎｍ、ｉ型ＧａＩｎＡｓＰ半導体層
活性層２４：量子井戸構造の合計厚さ７０ｎｍ、ＧａＩｎＡｓＰ半導体層
上部光閉じ込め層２９：厚さ１４０ｎｍ、ｉ型ＧａＩｎＡｓＰ半導体層
第１のｐ型クラッド層２５：厚さ５００ｎｍ、ｐ型ＩｎＰ半導体層、キャリア濃度１×１０１８ｃｍ−３
第２のｐ型クラッド層３３：厚さ１０００ｎｍ、ｐ型ＩｎＰ半導体層、キャリア濃度１×１０１８ｃｍ−３
ｐ型埋め込み領域１３：
・第１部分１３１：厚さ１０００ｎｍ、ｐ型ＩｎＰ半導体層、キャリア濃度１．０×１０１８ｃｍ−３
・第２部分１３２：
第１のｐ型埋め込み層１３ａ：厚さ２００ｎｍ、ｐ型ＩｎＰ半導体層、キャリア濃度０．１×１０１８ｃｍ−３
第２のｐ型埋め込み層１３ｂ：厚さ８００ｎｍ、ｐ型ＩｎＰ半導体層、キャリア濃度１．０×１０１８ｍ−３
ｎ型埋め込み領域３１：
・第１部分３１１：厚さ５００ｎｍ、ｎ型ＩｎＰ半導体層、キャリア濃度１．０×１０１８ｃｍ−３
・第２部分３１２：厚さ５００ｎｍ、ｎ型ＩｎＰ半導体層、キャリア濃度１．０×１０１８ｃｍ−３  
ｐ型コンタクト層３５：厚さ２００ｎｍ、ｐ型ＧａＩｎＡｓ半導体層
絶縁体層３７：厚さ３００ｎｍ、ＳｉO２ 
である。これらの層において、ｎ型ドーパントとしては、例えばＳｉが用いられており、ｐ型ドーパントとしては、例えばＺｎが用いられている。
【００３１】
引き続き、図３（ａ）〜図５を参照しながら、本実施の形態に係る半導体光素子１の製造方法について説明する。図３（ａ）〜図５は、本実施形態に係る半導体光素子１の製造方法の各工程を模式的に示す図である。半導体光素子１を製造するために、例えば下記各工程を順に行う。以下に説明される製造方法は、半導体結晶の成長のために、有機金属気相エピタキシャル成長法（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ：ＭＯＶＰＥ）が用いられる。Ｇａ、Ｉｎ、Ａｓ、Ｐのそれぞれの原料としては、それぞれ例えばトリエチルガリウム（ＴＥＧａ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、ジメチルヒドラジン（ＤＭＨｙ）、ターシャリブチルアルシン（ＴＢＡｓ）、ターシャリブチルホスフィン（ＴＢＰ）が用いられる。Ｓｉ、Ｚｎのドーピング原料としては、例えばテトラエチルシラン（ＴｅＥＳｉ）、ジエチルジンク(ＤＥＺｎ)が用いられる。
【００３２】
（半導体積層形成工程）
まず、半導体基板１１を用意する。その後、図３（ａ）に示すように、半導体基板１１の第１基板領域１５及び第２基板領域１７上に、ｎ型クラッド層２１Ａ、下部光閉じ込め層２７Ａ、活性層２４Ａ、上部光閉じ込め層２９Ａ、第１のｐ型クラッド層２５Ａ及びキャップ層４３Ａを順次成長する。
【００３３】
（半導体メサ部形成工程）
引き続き、キャップ層４３Ａ上に、例えばＳｉＯ２からなるエッチングマスクＥＭ１を形成する。エッチングマスクＥＭ１は、Ｚ軸方向に沿って延びるストライプ形状を有する。このストライプ形状の幅Ｗ１は、例えば１．５μｍである。エッチングマスクＥＭ１の延びるＺ軸方向は、半導体光素子１の光導波路の延在方向である。
【００３４】
続いて、エッチングマスクＥＭ１を用いて層４３Ａ，２５Ａ，２９Ａ，２４Ａ，２７Ａ及び２１Ａをエッチングする。このエッチング工程では、エッチングマスクＥＭ１で覆われていない層４３Ａ，２５Ａ，２９Ａ，２４Ａ，２７Ａ及び２１Ａの部分が除去され、図３（ｂ）に示すように、半導体メサ部Ｍ１が形成される。半導体メサ部Ｍ１は、ストライプ状の層４３，２５，２９，２４，２７及び２１を含む。
【００３５】
（埋め込み領域形成工程）
引き続き、図４（ａ）に示すように、エッチングマスクＥＭ１を除去せずに、半導体メサ部Ｍ１の両側面上にｐ型埋め込み領域１３Ａ及びｎ型埋め込み領域３１Ａを順次に形成する。引き続き、図４（ｂ）に示すように、第１基板領域１５上に位置するｎ型埋め込み領域３１Ａ及びエッチングマスクＥＭ１の上にエッチングマスクＥＭ２を形成する。エッチングマスクＥＭ２は、Ｚ軸方向に沿って延びるストライプ形状を有する。エッチングマスクＥＭ２は、第１基板領域１５と一方の第２基板領域１７との境界線から第１基板領域と他方の第２基板領域との境界線までを覆うように形成されている。このストライプ形状の幅Ｗ２は、例えば２０μｍである。
【００３６】
その後、エッチングマスクＥＭ１及びＥＭ２を用いてｎ型埋め込み領域３１Ａ及びｐ型埋め込み領域１３Ａをエッチングする。エッチング液としては、例えばＢｒメタノールを用いることができる。このエッチング工程では、エッチングマスクＥＭ１で覆われた半導体メサ部Ｍ１が除去されずに残る。ｎ型埋め込み領域３１Ａでは、ｎ型埋め込み領域３１Ａの上側にエッチングマスクＥＭ２で覆われた第１基板領域１５上の部分が除去されずに残り、第１部分３１１が形成される。ｐ型埋め込み領域１３Ａでは、ｐ型埋め込み領域１３Ａの上側にエッチングマスクＥＭ２で覆われた第１基板領域１５上の部分が除去されずに残り、第１部分１３１が形成される。半導体メサ部Ｍ１のうち両側面上の領域１３Ａ及び３１Ａが除去されない部分は第１メサ領域Ｍｘを構成する。第２基板領域１７上の領域１３Ａ及び３１Ａが除去されたことにより、第２メサ領域Ｍｙ及びＭｚが形成される。
【００３７】
続いて、図５に示すように、エッチングマスクＥＭ１及びＥＭ２を除去せずに、第２メサ領域Ｍｙ及びＭｚの両側面上に第１のｐ型埋め込み層１３ａ、第２のｐ型埋め込み層１３ｂ及び第２部分３１２を順次に成長する。第１のｐ型埋め込み層１３ａは、ｐ型ドーパントを供給せずに成長することができる。これにより、半導体メサ部Ｍ１の端面Ｓ３，Ｓ４及びこれらの近傍の発光層２３へのｐ型ドーパントの拡散を抑制することができる。
【００３８】
成長された第１のｐ型埋め込み層１３ａ及び第２のｐ型埋め込み層１３ｂは第２部分１３２を構成する。第２部分１３２及び第１部分１３１は、ｐ型埋め込み領域１３を構成する。第２部分３１２及び第１部分３１１は、ｎ型埋め込み領域３１を構成する。第２部分１３２及び３１２の形成後、例えばフッ酸水溶液を用いたウェットエッチングによりエッチングマスクＥＭ１及びＥＭ２を除去する。
【００３９】
（その他の工程）
引き続いて、キャップ層４３を選択的に除去する。キャップ層４３の除去には、例えばリン酸と過酸化水素水との混合水溶液を用いたウェットエッチングが用いられる。このエッチング工程では、半導体メサ部Ｍ１からキャップ層４３が除去されて、層２５，２９，２４，２７及び２１からなる半導体メサ部Ｍが得られる。半導体メサ部Ｍは、第１メサ領域Ｍａ、第２メサ領域Ｍｂ及びＭｃを含む。第１メサ領域Ｍａ、第２メサ領域Ｍｂ及びＭｃは、第１メサ領域Ｍｘ、第２メサ領域Ｍｙ及びＭｚからそれぞれキャップ層４３が除去されたものである。次に、半導体メサ部Ｍの第１のｐ型クラッド層２５、ｐ型埋め込み領域１３及びｎ型埋め込み領域３１上に第２のｐ型クラッド層３３及びｐ型コンタクト層３５を順次に成長する。その後、絶縁体層をパターニングして、半導体メサ部Ｍの延在方向に沿って延びるストライプ状の開口部３６を有する絶縁体層３７をｐ型コンタクト層３５上に形成する。その後、ｐ型コンタクト層３５及び絶縁体層３７上に電極（アノード）３９を形成すると共に、半導体基板１１の裏面上に電極（カソード）４１を形成する。これにより、図１の半導体光素子１が完成される。
【００４０】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図６（ａ）は、第２の実施の形態に係る半導体光素子２の構成を概略的に説明するための図面である。半導体光素子２は、以下の点において、第１の実施の形態に係る半導体光素子１と相違する。すなわち、第１のｐ型クラッド層２５が、第１メサ領域Ｍａ内に位置する第１部分２５１と、第２メサ領域Ｍｂ及びＭｃのそれぞれ内に位置する第２部分２５２とを有する。また、第２部分２５２のｐ型ドーパントの濃度が第１部分２５１のｐ型ドーパントの濃度より低い。
【００４１】
この構成では、半導体メサ部Ｍの端面Ｓ１，Ｓ２及びこれらの端面近傍における第２部分２５２のｐ型ドーパントの濃度が、発光層２３の上面上において低い。発光層２３の上面上におけるこのｐ型ドーパントの濃度分布により、半導体メサ部Ｍの端面Ｓ１，Ｓ２及びこれらの近傍の発光層２３へのｐ型ドーパントの拡散が抑制される。従って、第１及び第２の端面Ｓ１，Ｓ２の発光層２３中へのｐ型ドーパント拡散による結晶欠陥の発生が抑制される。電界が集中する半導体メサ部Ｍの第１及び第２の端面Ｓ１，Ｓ２での結晶欠陥は、素子の通電特性を劣化させる。しかし、本実施形態の半導体光素子１では、半導体メサ部Ｍの端面Ｓ１，Ｓ２の発光層２３中に結晶欠陥の発生が抑制されるので、通電特性の劣化が抑制される。
【００４２】
半導体光素子２の実施例では、第１部分２５１のｐ型ドーパントの濃度が０．７×１０１８ｃｍ−３以上である。ｐ型クラッド層２５と上部光閉じ込め層２９とのヘテロ界面では、伝導帯の下端のエネルギー準位は、材料の違いからｐ型クラッド層２５における伝導帯のエネルギー準位より高い。ｐ型クラッド層２５において、第１部分２５１のｐ型ドーパントの濃度がこの範囲であるので、第１部分２５１と上部光閉じ込め層２９とのヘテロ界面において、上部光閉じ込め層２９に対する第１部分２５１の伝導帯におけるバリアの高さが更に高くなる。その結果、発光層２３へ注入された電子が上部光閉じ込め層２９を通って第１部分２５１へオーバフローすることが抑制される。第１部分２５１のｐ型ドーパントの濃度が１．２×１０１８ｃｍ−３以下である。この範囲であれば、第１部分２５１中のｐ型ドーパントの発光層２３への拡散が抑制される。第２部分２５２のｐ型ドーパントの濃度が０．１×１０１８ｃｍ−３以下である。この範囲であれば、第２部分２５２中のｐ型ドーパントの第１及び第２の端面Ｓ１，Ｓ２の発光層２３への拡散が抑制される。
【００４３】
実施例において、第２領域Ｍｂ長さが、Ｚ軸の方向に沿って第１端面Ｓ１から２０μｍ以下であり、第２メサ領域Ｍｃ長さが、Ｚ軸の方向に沿って第２端面Ｓ２から２０μｍ以下である。第２領域Ｍｂ及びＭｃの各々が、Ｚ軸の方向に沿って２０μｍ以下の長さを有するので、半導体メサ部Ｍの第１及び第２の端面Ｓ１，Ｓ２及びこれらの端面近傍のｐ型ドーパント濃度が低い。これにより、半導体メサ部Ｍの端面Ｓ１，Ｓ２及びこれらの端面近傍の発光層２３中へのｐ型ドーパント拡散による結晶欠陥の発生が抑制され、半導体光素子２の通電特性の劣化が抑制される。また、第２部分１３２の長さが２０μｍ以下であり、ｐ型ドーパント濃度が相対的に高い第１部分２５１が半導体メサ部Ｍの端面Ｓ１，Ｓ２の近傍にまで達している。その結果、電子の第１のｐ型クラッド層２５へのオーバフローの増加が十分に抑制される。
【００４４】
引き続き、図６（ｂ）を参照しながら、本実施の形態に係る半導体光素子２の製造方法について説明する。
【００４５】
（半導体積層形成工程）
図６（ｂ）に示すように、半導体基板１１の第１基板領域１５及び第２基板領域１７上に、ｎ型クラッド層２１Ａ、下部光閉じ込め層２７Ａ、活性層２４Ａ、上部光閉じ込め層２９Ａ及び第１のｐ型クラッド層２５Ａを順次成長する。引き続き、第１基板領域１５の第１のｐ型クラッド層２５上に、例えばＳｉＯ２からなるエッチングマスクＥＭ３を形成する。エッチングマスクＥＭ３は、Ｚ軸方向に沿って延びるストライプ形状を有する。エッチングマスクＥＭ３は、第１基板領域１５と一方の第２基板領域１７との境界線から第１基板領域と他方の第２基板領域との境界線までを覆うように形成されている。このストライプ形状の幅Ｗ３は、例えば２０μｍである。
【００４６】
その後、エッチングマスクＥＭ３を用いて、第１のｐ型クラッド層２５をエッチングする。エッチングは、第２基板領域１７の上部光閉じ込め層２９Ａが露出するまで行われる。このエッチング工程により、第１のｐ型クラッド層２５Ａでは、第１のｐ型クラッド層２５Ａの上側にエッチングマスクＥＭ３で覆われていない第２基板領域１７上の部分が除去され、第１のｐ型クラッド層２５Ａの第１部分２５１が形成される。
【００４７】
その後、エッチングマスクＥＭ３を除去せずに、第２基板領域１７の上部光り閉じ込め層２９Ａ上に第１のｐ型クラッド層２５の第２部分２５２を形成する。第２部分２５２は、ｐ型ドーパントを供給せずに成長をすることができる。これにより、半導体メサ部Ｍの端面Ｓ１，Ｓ２及びこれらの端面近傍の発光層２３へのｐ型ドーパントの拡散を更に抑制することができる。第１のｐ型クラッド層２５の第２部分２５２の形成後、例えばフッ酸水溶液を用いたウェットエッチングによるエッチングマスクＥＭ３を除去する。
【００４８】
半導体光素子２の実施例を示すと、
第１のｐ型クラッド層２５：
・第１部分２５１：厚さ５００ｎｍ、ｐ型ＩｎＰ半導体層、キャリア濃度１．０×１０１８ｃｍ−３
・第２部分２５２：厚さ５００ｎｍ、ｐ型ＩｎＰ半導体層、キャリア濃度０．１×１０１８ｃｍ−３ｃｍ−３
【００４９】
引き続いて、第１のｐ型クラッド層２５の第１部分２５１及び第２部分２５２上にキャップ層４３Ａを形成する。これにより、第２半導体光素子２の製造における半導体積層形成工程が終了する。半導体積層形成工程の後、第１の実施の形態と同様に半導体メサ部形成工程、埋め込み領域形成工程、及びその他の工程を更に行う。しかしながら、第１の実施の形態の条件と異なる条件で行うこともできる。これにより、第２の実施の形態に係る半導体光素子２の製作が完了する。
【００５０】
次に、本発明の第２の実施の形態の変形例について説明する。図７（ａ）は、本変形例に係る半導体光素子３の構成を概略的に説明するための図面である。図７（ｂ）は、図７（ａ）に示されたVIIｂ−VIIｂ線に沿った断面図である。本変形例に係る半導体光素子３は、以下の点において、第２の実施の形態に係る半導体光素子２と相違する。すなわち、ｐ型埋め込み領域１３の第２部分１３２が第１のｐ型埋め込み層１３ａを有しておらず、第２のｐ型埋め込み層１３ｂからなる。
【００５１】
実施例において、第２部分１３２の第２のｐ型埋め込み層１３ｂは、第１部分１３１と同じ材料からなり、第１部分１３１と同じｐ型ドーパント濃度を有することができる。その他の構成は、半導体光素子２の構成と同等である。
【００５２】
この変形例においては、第２部分１３２が、ｐ型ドーパント濃度の低い第１のｐ型埋め込み層１３ａを有していない。しかし、半導体光素子３は、第２の実施の形態の半導体光素子２と同様に、以下の構造を有する。すなわち、第１のｐ型クラッド層２５が、第１メサ領域Ｍａ内に位置する第１部分２５１と、第２メサ領域Ｍｂ，Ｍｃのそれぞれ内に位置する第２部分２５２とを有し、第２部分２５２のｐ型ドーパントの濃度が第１部分２５１のｐ型ドーパントの濃度より低い。その結果、半導体光素子３は、半導体光素子２が第１のｐ型クラッド層２５を有することで得られる効果を得ることができる。
【００５３】
引き続き、本変形例に係る半導体光素子３の製造方法について説明する。半導体光素子３は、例えば、第２の実施の形態と同様の半導体積層形成工程、半導体メサ部形成工程、埋め込み領域形成工程、及びその他の工程を行うことで製造することができる。ただし、埋め込み領域形成工程においては、半導体メサ部Ｍ１の両側面上にｐ型埋め込み領域１３及びｎ型埋め込み領域３１を順次に形成した後、ｐ型埋め込み領域１３及びｎ型埋め込み領域３１の第２メサ領域Ｍｂ，Ｍｃ上の部分を除去することなくエッチングマスクＥＭ１を除去する。
【００５４】
好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
【符号の説明】
【００５５】
１…半導体光素子、１３…ｐ型埋め込み領域、２１…ｎ型クラッド層、２３…発光層、２４…活性層、２５…ｐ型クラッド層、１３１，２５１…第１部分、１３２，２５２…第２部分、Ｍ…半導体メサ部、Ｍａ…第１メサ領域、Ｍｂ，Ｍｃ…第２メサ領域。
【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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