(57)【要約】 【課題】  発振の横モードの単一化を図ることができると共に半導体基板の転位の影響を低減することができる半導体光素子及びその製造方法を提供することを目的とする。  【解決手段】  本発明に係る半導体光素子１Ａの製造方法では、Ａｌを含む半導体材料からなる活性層３０を有する半導体メサ部２Ｂを平均転位密度が５００ｃｍ−２以上５０００ｃｍ−２以下である半導体基板１０上に形成する工程と、活性層３０の酸化を防止する酸化防止層６２を、半導体メサ部２Ｂの側面のうち少なくとも活性層３０の側面上に形成する工程と、半導体メサ部２Ｂの側面上に、半導体メサ部２Ｂを埋め込む埋め込み層７０を酸化防止層６２を覆うように形成する工程と、を含む。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｌを含む半導体材料からなる活性層を有する半導体メサ部を、平均転位密度が５００ｃｍ−２以上である半導体基板上に形成する工程と、
前記活性層の酸化を防止する酸化防止層を、前記半導体メサ部の側面のうち少なくとも前記活性層の側面上に形成する工程と、
前記半導体メサ部の側面上に、前記半導体メサ部を埋め込む埋め込み層を前記酸化防止層を覆うように形成する工程と、
を含む、半導体光素子の製造方法。
【請求項２】
前記半導体メサ部の形成工程後、かつ前記酸化防止層の形成工程前に、前記半導体メサ部の前記活性層の側面を選択的にエッチングして窪み部を形成する工程を更に含み、
前記酸化防止層の形成工程において、前記窪み部を埋めるように前記酸化防止層を形成する、請求項１に記載の半導体光素子の製造方法。
【請求項３】
前記半導体基板の不純物のドーピング濃度が１×１０１８ｃｍ−３以上２×１０１８ｃｍ−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の製造方法。
【請求項４】
平均転位密度が５００ｃｍ−２以上である半導体基板上に設けられており、Ａｌを含む半導体材料からなる活性層を有する半導体メサ部と、
前記半導体メサ部の側面のうち少なくとも前記活性層の側面上に設けられており、前記活性層の酸化を防止する酸化防止層と、
前記半導体メサ部の側面上に設けられており、前記酸化防止層を覆うように前記半導体メサ部を埋め込む埋め込み層と、
を有する、半導体光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体光素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信用の光源として一般的に用いられる半導体レーザの活性層に用いられる材料はＧａＩｎＡｓＰである。そして、ＧａＩｎＡｓＰ系の半導体レーザには、発振の横モードの単一化及び発振の安定化のため、導波路構造として活性層を含む半導体メサ部を形成してその半導体メサ部をｐｎ接合層や高抵抗層で埋め込むいわゆる埋め込み型が採用されている。しかし、ＧａＩｎＡｓＰ系の半導体レーザは、高温特性が悪い。すなわち、高温動作時において、しきい値電流の増大や発光効率の低下が招かれる。そのため、ＧａＩｎＡｓＰ系の半導体レーザは、光通信により伝達される情報量の増大とともに求められている、高速変調可能でありかつ低コストな光通信用の光源としての半導体レーザに最適ではない。
【０００３】
そこで、温度特性に優れたＡｌＧａＩｎＡｓ半導体材料を活性層に含むＡｌＧａＩｎＡｓ系半導体レーザが注目されており、開発が進んでいる。しかし、ＡｌＧａＩｎＡｓ系半導体レーザは、活性層にＡｌを含むため、ＧａＩｎＡｓＰ系半導体レーザのようにエッチングを伴う埋め込み型にした場合、形成された半導体メサ部の活性層が大気中に露出されて酸化されるという問題があった。そこで、ＡｌＧａＩｎＡｓ系半導体レーザには、導波路構造にいわゆるリッジ型が採用されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−２６４５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載されているリッジ型のＡｌＧａＩｎＡｓ系半導体レーザでは、レーザ発振の横モードの単一化を図ることができない。また、リッジ型では活性層の領域が広いため、活性層に伝播する半導体基板の転位の影響が大きくなる。特に、Ａｌを含む活性層は半導体基板の転位の影響を受け易い。その結果、歩留まりの悪化や寿命の劣化などの問題が生じて、ＡｌＧａＩｎＡｓ系半導体レーザの信頼性が低下してしまう。
【０００５】
本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、発振の横モードの単一化を図ることができると共に半導体基板の転位の影響を低減することができる半導体光素子及びその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の課題を解決するため、本発明に係る半導体光素子の製造方法では、Ａｌを含む半導体材料からなる活性層を有する半導体メサ部を平均転位密度が５００ｃｍ−２以上である半導体基板上に形成する工程と、活性層の酸化を防止する酸化防止層を、半導体メサ部の側面のうち少なくとも活性層の側面上に形成する工程と、半導体メサ部の側面上に、半導体メサ部を埋め込む埋め込み層を酸化防止層を覆うように形成する工程と、を含む。
【０００７】
本発明にかかる半導体光素子の製造方法では、活性層の酸化を防止する酸化防止層を半導体メサ部の側面に形成することで、Ａｌを含む半導体材料からなる活性層を有する半導体光素子においても、活性層の酸化を防止しつつ導波路構造として埋め込み型を採用することが可能となる。また、導波路構造として埋め込み型を採用することで、Ａｌを含む半導体材料からなる活性層を有する半導体光素子においても、発振の横モードの単一化を図ることができる。
【０００８】
また、半導体光素子の駆動の際に注入された電流が流れる領域が半導体メサ部に限定される埋め込み型を導波路構造として採用することで、活性層の狭小化が図られていないリッジ型に比べて、活性層に対する半導体基板の転位の影響を低減することができる。その結果、歩留まりの悪化や寿命の劣化などの問題が解消され、Ａｌを含む半導体材料からなる活性層を有する半導体光素子の信頼性が向上される。
【０００９】
また、リッジ型では、活性層に対する半導体基板の転位の影響が大きいため、用いる基板の転位密度を極力小さくする必要があるが、埋め込み型を採用することで、容易に入手可能な平均転位密度が５００ｃｍ−２以上である半導体基板を用いても、半導体メサ部を有する半導体光素子に半導体基板の転位が含まれる確率が下がり活性層に伝播する転位の影響を十分に低減することができる。従って、本発明にかかる半導体光素子の製造方法によると、発振の横モードの単一化を図ることができると共に半導体基板の転位の影響を低減することができ、信頼性を向上させることができる。
【００１０】
また、半導体メサ部の形成工程後、かつ酸化防止層の形成工程前に、半導体メサ部の活性層の側面を選択的にエッチングして窪み部を形成する工程を更に含み、酸化防止層の形成工程において、窪み部を埋めるように酸化防止層を形成することが好ましい。酸化防止層を形成する前に、半導体メサ部の活性層の側面を選択的にエッチングして窪み部を形成することにより、半導体メサ部の活性層の側面上により容易に酸化防止層を形成することができる。
【００１１】
また、半導体基板の不純物のドーピング濃度が１×１０１８ｃｍ−３以上２×１０１８ｃｍ−３以下であることが好ましい。半導体基板にドープされた第1導電型の不純物のドーピング濃度を２×１０１８ｃｍ−３以下にすることで、半導体光素子のpn接合部の寄生容量の増加が抑制される。また、半導体基板にドープされた第1導電型の不純物のドーピング濃度を１×１０１８ｃｍ−３以上にすることで、不純物硬化効果により半導体基板の平均転位密度が低減される。
【００１２】
また、本発明に係る半導体光素子は、平均転位密度が５００ｃｍ−２以上である半導体基板上に設けられており、Ａｌを含む半導体材料からなる活性層を有する半導体メサ部と、半導体メサ部の側面のうち少なくとも活性層の側面上に設けられており活性層の酸化を防止する酸化防止層と、半導体メサ部の側面上に設けられており酸化防止層を覆うように半導体メサ部を埋め込む埋め込み層と、を有する。
【００１３】
本発明にかかる半導体光素子では、半導体メサ部の側面のうち少なくとも活性層の側面上に活性層の酸化を防止する酸化防止層が設けられている。これにより、Ａｌを含む半導体材料からなる活性層を有する半導体光素子においても、活性層の酸化を防止しつつ導波路構造として埋め込み型を採用することが可能となる。また、導波路構造として埋め込み型を採用することで、Ａｌを含む半導体材料からなる活性層を有する半導体光素子において、発振の横モードの単一化を図ることができる。
【００１４】
また、半導体光素子の駆動の際に注入された電流が流れる領域が半導体メサ部に限定される埋め込み型を導波路構造として採用することで、リッジ型に比べてＡｌを含む活性層への半導体基板の転位の影響を低減することができる。その結果、歩留まりの悪化や寿命の劣化などの問題が解消され、Ａｌを含む半導体材料からなる活性層を有する半導体光素子の信頼性が向上される。
【００１５】
また、容易に入手可能な平均転位密度が５００ｃｍ−２以上である半導体基板を用いても、埋め込み型を採用することで、半導体メサ部を有する半導体光素子に半導体基板の転位が含まれる確率が下がり活性層に伝播する転位の影響を十分に低減することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、発振の横モードの単一化を図ることができると共に半導体基板の転位の影響を低減することができる半導体光素子及びその製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明による半導体光素子及びその製造方法の好適な実施形態について添付図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において、同一又は同等の要素には同等の符号を用い、重複する説明を省略する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る半導体光素子１Ａを模式的に示す断面図である。半導体光素子１Ａは、例えば半導体レーザである。図１に示されるように、半導体光素子１Ａは、第１導電型の半導体基板１０と、半導体基板１０上に設けられており活性層３０を含む半導体メサ部２Ｍと、半導体メサ部２Ｍの両側面上に設けられている酸化防止層６２及び埋め込み層７０とを備える。
【００１８】
半導体基板１０は、例えばＳｎ（第1導電型の不純物）がドープされたｎ型のＩｎＰ基板である。半導体基板１０の平均転位密度は、５００ｃｍ−２以上５０００ｃｍ−２以下である。半導体基板１０にドープされているＳｎのドーピング濃度は、例えば１×１０１８ｃｍ−３以上２×１０１８ｃｍ−３以下である。また、半導体基板１０の厚さは、約３００μｍとなっている。
【００１９】
半導体メサ部２Ｍは、下部の第１導電型のクラッド層２０と、上部の第２導電型の第1のクラッド層４０ａと、クラッド層２０とクラッド層４０ａとの間の活性層３０によって構成されている。活性層３０は、例えば交互に積層された井戸層とバリア層を含む多重量子井戸構造（ＭＱＷ）を有する層である。井戸層とバリア層は、互いに組成が異なるＡｌＧａＩｎＡｓ半導体材料からなる。また、クラッド層２０は、０．５×１０１８ｃｍ−３〜１．０×１０１８ｃｍ−３のドーピング濃度でｎ型不純物（例えば、Ｓｉ）がドープされたＩｎＰ層であり、その厚さは約０．５μｍとなっている。更に、クラッド層４０ａは、０．３×１０１８ｃｍ−３〜０．９×１０１８ｃｍ−３のドーピング濃度でｐ型不純物（例えば、Ｚｎ）がドープされたＩｎＰ層であり、その厚さは約０．５μｍとなっている。
【００２０】
酸化防止層６２は、活性層３０を含む半導体メサ部２Ｍの両側面上の全域に設けられている。酸化防止層６２は、例えばＩｎＰ半導体材料からなる層であり、その厚さは約０．１μｍとなっている。埋め込み層７０は、半導体メサ部２Ｍの両側面上に設けられており、半導体メサ部２Ｍを埋め込むと共に酸化防止層６２を覆っている。埋め込み層７０は、酸化防止層６２の側面に近い方から、ｐ型の第１埋め込み層７０ａ、ｎ型の第２埋め込み層７０ｂ及びｐ型の第３埋め込み層７０ｃの順に積層された多層構造となっている。
【００２１】
第１埋め込み層７０ａは、０．５×１０１８ｃｍ−３〜１．０×１０１８ｃｍ−３のドーピング濃度でｐ型不純物（例えば、Ｚｎ）がドープされたＩｎＰ層であり、その厚さは約１．０μｍ〜２．０μｍとなっている。第２埋め込み層７０ｂは、０．１×１０１８ｃｍ−３〜０．５×１０１８ｃｍ−３のドーピング濃度でｎ型不純物（例えば、Ｓｉ）がドープされたＩｎＰ層であり、その厚さは約１．０μｍ〜２．０μｍとなっている。第３埋め込み層７０ｃは、０．５×１０１８ｃｍ−３〜１．０×１０１８ｃｍ−３のドーピング濃度でｐ型不純物（例えば、Ｚｎ）がドープされたＩｎＰ層であり、その厚さは約０．１μｍとなっている。
【００２２】
そして、半導体光素子１Ａには、上述した半導体メサ部２Ｍ、酸化防止層６２及び埋め込み層７０を覆うように、第２導電型の第２のクラッド層４０ｂ、コンタクト層８０及び絶縁層６４が順次積層されている。クラッド層４０ｂは、半導体メサ部２Ｍのクラッド層４０ａ、酸化防止層６２及びｐ型の埋め込み層７０ｃの上に設けられている。クラッド層４０ｂは、１．０×１０１８ｃｍ−３〜５．０×１０１８ｃｍ−３のドーピング濃度でｐ型不純物（例えば、Ｚｎ）がドープされたＩｎＰ層であり、その厚さは約１．０μｍ〜２．０μｍとなっている。コンタクト層８０は、１．０×１０１９ｃｍ−３〜５．０×１０１９ｃｍ−３のドーピング濃度でｐ型不純物（例えば、Ｚｎ）がドープされたＩｎＧａＡｓ層であり、その厚さは約０．５μｍとなっている。
【００２３】
絶縁層６４は、例えば、酸化シリコン、窒化シリコンなどのシリコン系無機絶縁材料によって構成されており、その厚さは約０．１μｍ〜０．５μｍとなっている。また、絶縁層６４は、半導体メサ部２Ｍの位置に合わせた開口部６４aを有している。
【００２４】
そして、絶縁層６４と絶縁層６４の開口部６４a         内において露出するコンタクト層８０とを覆うように電極９０ａ（例えはアノード）が設けられている。また、半導体基板１０の裏面上には、電極９０ｂ（例えばカソード）が設けられている。
【００２５】
図２〜図６は、本実施形態に係る半導体光素子１Ａ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１Ａは、例えば下記各工程を順に経ることによって製造される。
［半導体層形成工程］
【００２６】
先ず、図２に示されるように、半導体基板１０上に半導体層２Ａを形成する。半導体層２Ａは、半導体基板１０上に、クラッド層２０、活性層３０、クラッド層４０ａ及びキャップ層５０を順次成長して形成される。これらの層の成長には、例えば有機金属気相成長(Metal Organic Vapor Phase Epitaxy：ＭＯＶＰＥ)を用いることができる。
［半導体メサ部形成工程］
【００２７】
次に、図３に示されるように、上記の半導体層２Ａから半導体メサ部２Ｂを形成する。半導体メサ部２Ｂは、半導体層２Ａに対して例えばブロムメタノールを用いたウェットエッチングを行うことで形成する。まず、半導体層２Ａ上に絶縁体（例えばＳｉＮ）を堆積させ、通常のフォトリソグラフィー技術を用いて、例えば、幅１．０μｍ程度及び長さ３００μｍ程度のストライプ状の絶縁層６０を形成する。その後、絶縁層６０をマスクとしてウェットエッチングを行う。このウェットエッチングは、例えば半導体基板１０が露出するまで行われる。このエッチングによりストライプ状の絶縁層６０が形成されていない部分の半導体層２Ａは除去され、所定の軸方向に延びる半導体メサ部２Ｂが形成される。
［酸化防止層形成工程］
【００２８】
次に、図４に示されるように、半導体メサ部２Ｂの両側面上に酸化防止層６２を形成する。この工程においては、先ず、半導体基板１０上に半導体メサ部２Ｂを形成した直後、半導体基板１０を例えばＭＯＶＰＥ成長炉にセットする。次に、ＰＨ３ガスを流しながら高温処理を行うことによりＩｎＰのマストランスポートを生じさせる。これにより、活性層３０を含む半導体メサ部２Ｂの両側面の全域上に酸化防止層６２が形成される。
【００２９】
なお、本実施形態において、マストランスポートの条件は、例えば以下の通りである。
・ 熱処理温度：６８５℃
・ 熱処理時間：２０分
・ リン雰囲気を形成するためのガス：ＰＨ３
・ ＰＨ３の流量：１００ｓｃｃｍ
［埋め込み層形成工程］
【００３０】
続いて、図５に示されるように、電流狭窄構造を構成する埋め込み層７０を形成する。図５に示されるように、埋め込み層７０は、酸化防止層６２の両側面上にｐ型の第1埋め込み層７０ａ、ｎ型の第２埋め込み層７０ｂ及びｐ型の第３埋め込み層７０ｃを順次成長することによって形成される。なお、ｐ型不純物は例えばＺｎであり、ｎ型不純物は例えばＳ又はＳｉである。これらの層の形成には、例えば、ＭＯＶＰＥ法が用いられる。
【００３１】
埋め込み層７０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ストライプ状の絶縁層６０を除去する。引き続きエッチングを行い、更にキャップ層５０を選択的に除去する。キャップ層５０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（Ｈ３ＰＯ４：Ｈ２Ｏ２（５：１））を用いたウェットエッチングが用いられる。キャップ層５０の除去後に、クラッド層２０、活性層３０及びクラッド層４０ａからなる半導体メサ部２Ｍが得られる。
［クラッド層及びコンタクト層形成工程］
【００３２】
次に、図６に示されるように、第２クラッド層４０ｂ及びコンタクト層８０を形成する。この工程では、半導体メサ部２Ｍのクラッド層４０ａ、酸化防止層６２及び埋め込み層７０の上にクラッド層４０ｂ及びコンタクト層８０が順次に成長される。これらの層の形成には、例えば、ＭＯＶＰＥ法が用いられる。ｐ型不純物は、例えばＺｎである。
［絶縁層形成工程］
【００３３】
次に、図１に示されるように、コンタクト層８０上に絶縁層を形成する。絶縁層の形成には、例えばＣＶＤ法が用いられる。絶縁層は、例えば酸化シリコン、窒化シリコンなどのシリコン系無機絶縁材料からなる。その後、コンタクト層８０上の絶縁層をパターニングして、半導体メサ部２Ｍの延在方向に沿って延びるストライプ状の開口部６４aを有する絶縁層６４を形成する。絶縁層６４のパターニングには、通常のフォトリソグラフィー法及びエッチング法が用いられる。ストライプ状の開口部６４aの幅は、半導体メサ部２Ｍの幅より広いことが好ましい。ストライプ状の開口部６４aを有する絶縁層６４を形成することにより、半導体光素子１Ａの駆動の際、半導体メサ部２Ｍの活性層３０に注入される電流が流れる領域を限定することが可能となる。
［電極形成工程］
【００３４】
次に、図１に示されるように絶縁層６４上及びコンタクト層８０上に電極９０ａ（例えばアノード）を形成する。その後、半導体基板１０の裏面上に電極９０ｂ（例えばカソード）を形成する。電極９０ｂを形成する前に半導体基板１０を石英基板に貼り付けて、半導体基板１０の裏面を研磨することにより、半導体基板１０の厚みを１００μｍ程度にすることが好ましい。電極９０ａ及び電極９０ｂの形成には、例えば蒸着装置を用いることができる。
【００３５】
これにより、図１に示される半導体光素子１Ａの製作が完了する。
【００３６】
以上で説明した本実施形態に係る半導体光素子１Ａの製造方法では、活性層３０を含む半導体メサ部２Ｍの側面上にＩｎＰからなる酸化防止層６２を形成する。これによりＡｌを含む活性層３０の酸化を防止することができる。
【００３７】
そのため、従来、活性層の酸化の問題で導波路構造としてリッジ型を採用せざるを得なかったＡｌＧａＩｎＡｓ系の半導体レーザにおいても埋め込み型を採用することが可能となる。そして、このように導波路構造として埋め込み型を採用することで以下の効果を得ることができる。まず、半導体光素子１Ａの発振の横モードの単一化を図ることができる。発振の横モードを単一にする方法の一つとして導波路構造を埋め込み型にすることが挙げられるが、活性層にＡｌが含まれる場合には酸化の問題で埋め込み型を採用することが困難であった。しかし、酸化防止層６２を導入することでＡｌを活性層３０に含む半導体光素子１Ａにおいても埋め込み型を採用することが可能となり、発振の横モードの単一性を図ることができる。
【００３８】
また、導波路構造がリッジ型である場合には、活性層の領域が広い。そのため、例えば半導体光素子の駆動の際においても、注入電流が広い活性層領域に広がり、Ａｌを含む活性層に伝播する半導体基板の転位密度の影響は大きくなる。これに対して、導波路構造が埋め込み型である場合には、注入された電流が流れる領域は埋め込み層により半導体メサ部に限定されるため、半導体基板上の活性層位置の近傍に存在する転位以外の転位の影響は少ない。従って、埋め込み型を採用することで、半導体光素子１Ａの駆動時に、Ａｌを含む活性層３０に伝播する半導体基板１０の転位の影響を低減することができる。その結果、歩留まりの悪化や寿命の劣化などの問題が解消され、半導体光素子１Ａの信頼性が向上される。
【００３９】
更に、容易に入手可能な平均転位密度が５００ｃｍ−２以上である半導体基板１０を用いても、半導体光素子１Ａの動作時に活性層３０に伝播する半導体基板１０の転位の影響を十分に低減することができる。具体的には、半導体基板１０の平均転位密度が５００ｃｍ−２である場合において、幅が１μｍであり長さが２５０μｍである半導体メサ部２Ｍを有する半導体光素子１Ａに転位が含まれる確率は約１／１０００程度に過ぎない。
【００４０】
なお、本実施形態では、活性層３０に伝播する転位の影響を考慮して、半導体基板１０の平均転位密度は５０００ｃｍ−２以下にしている。この場合、半導体光素子１Ａに転位が含まれる確率は１／１００程度で十分低く、実用上問題がない範囲であり信頼性を確保することができる。
【００４１】
また、本実施形態において、半導体基板１０にドープされたＳｎのドーピング濃度が１×１０１８ｃｍ−３以上２×１０１８ｃｍ−３以下である。一般に、半導体基板に添加した不純物濃度が大きいほど不純物硬化効果により、基板の平均転位密度が低減される。一方、基板の不純物濃度が大きいほど半導体レーザ等のｐｎ接合を有する半導体光素子の寄生容量が増加し、高速変調限界周波数が低減されることになる。本実施形態において、半導体基板１０にドープされたＳｎのドーピング濃度を１×１０１８ｃｍ−３以上にすることで、半導体基板１０の平均転位密度が低減される。さらに、半導体光素子１Ａの抵抗を低減することができるという効果も奏することができる。
【００４２】
また、半導体基板１０にドープされたＳｎのドーピング濃度を２×１０１８ｃｍ−３以下にすることで、半導体光素子１Ａのｐｎ接合部の寄生容量の増加を抑制することができる。これにより、半導体光素子１Ａは、変調速度１０Ｇｂｐｓの高速度光伝送にも用いることが可能となる。半導体基板１０にドープされたＳｎのドーピング濃度が１×１０１８ｃｍ−３以上２×１０１８ｃｍ−３以下の場合でも、半導体基板１０の平均転位密度として５００ｃｍ−２以上５０００ｃｍ−２以下の範囲にある半導体基板を容易に入手可能である。
【００４３】
従って、第1実施形態にかかる半導体光素子１Ａの製造方法によると、発振の横モードの単一化を図ることができると共に半導体基板の転位の影響を低減することができ、信頼性を向上させることができる。
【００４４】
また、本実施形態において、酸化防止層６２は、半導体基板１０上に半導体メサ部２Ｂを形成した直後に、半導体基板１０をＭＯＶＰＥ成長炉にセットして、ＩｎＰ半導体材料のマストランスポートを引き起こすことにより形成される。これにより、酸化防止層６２の形成後の埋め込み層７０の成長等のプロセスが連続的に実行され得るため、半導体光素子１Ａの製造工程の簡易化を図ることもできる。
（第２実施形態）
【００４５】
図７は、第２実施形態に係る半導体光素子１Ｂを模式的に示す断面図である。半導体光素子１Ｂは、例えば半導体レーザである。半導体光素子１Ｂは、半導体光素子１Ａと対比して、活性層３０の両側に窪み部６６を有する点で相違する。また、半導体光素子１Ｂにおいては、酸化防止層６２が半導体メサ部２Ｍの両側面の全域を覆うようになっている半導体光素子１Ａと対比して、酸化防止層６２が活性層３０の両側面に設けられている窪み部６６を埋めるようになっている点で相違する。その他の構成は、第１実施形態の半導体光素子１Ａと同一または同様である。
【００４６】
次に、半導体光素子１Ｂの製造方法を図８及び図９を参照しつつ説明する。図８は、半導体メサ部２Ｍの活性層３０の両側面上に窪み部６６を形成する窪み部の形成工程を示す断面図である。図９は、窪み部６６を埋めるように酸化防止層６２を形成する酸化防止層の形成工程を示す断面図である。
［窪み部の形成工程］
【００４７】
この工程では、図８に示されるように、半導体メサ部２Ｂの活性層３０の両側面に窪み部６６を形成する。窪み部６６は、活性層３０の両側面を選択的に約０．１５μｍ程度エッチングすることで形成される。このエッチングは、例えば硫酸と過酸化水素水と水の混合溶液（Ｈ２ＳＯ４：Ｈ２Ｏ２：Ｈ２Ｏ（１：１０：２２０））を用いたウェットエッチングである。
［酸化防止層形成工程］
【００４８】
続いて、図９に示されるように、窪み部６６を埋めるように酸化防止層６２を形成する。酸化防止層６２は、ＩｎＰ半導体材料のマストランスポートを生じさせることにより形成される。マストランスポートの具体的な方法及び条件は、第１実施形態と同様である。これにより、図７に示される半導体光素子１Ｂの製作が完了する。
【００４９】
本実施形態に係る半導体光素子１Ｂの製造方法では、酸化防止層６２を形成する前に、半導体メサ部２Ｍの活性層３０の両側面を選択的にエッチングして窪み部６６を形成する。これにより、通常マストランスポートしにくい傾向にある半導体メサ部２Ｍの活性層３０の側面に酸化防止層６２を容易に形成することができる。そのため、Ａｌを含む活性層３０の酸化を防止することができ、ＡｌＧａＩｎＡｓ系の半導体光素子１Ｂにおいても導波路構造として埋め込み型を用いることが可能となる。よって、本実施形態にかかる半導体光素子１Ｂの製造方法においても、上述の第１実施形態において説明した埋め込み型を採用することで得られる効果が同様に得られる。
【００５０】
従って、第２実施形態にかかる半導体光素子１Ｂの製造方法によっても、発振の横モードの単一化を図ることができると共に半導体基板の転位の影響を低減することができ、信頼性を向上させることができる。
【００５１】
上述した半導体光素子１Ａ、１Ｂでは、以下のように動作する。例えば電極９０ａが高電位となるように電極９０ａと電極９０ｂとの間に電圧を印加すると、絶縁層６４の開口部６４aを介して電極９０ａからキャリア（正孔）が活性層３０に注入される。また、注入されたキャリアは埋め込み層７０の電流狭窄作用により半導体メサ部２Ｍの活性層３０にほとんど注入され、半導体メサ部２Ｍの活性層３０にキャリアが効果的に閉じ込められる。活性層３０に閉じ込められたキャリアは、活性層３０において再結合し、活性層３０から光が出射される。
【００５２】
以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、そのような実施形態は本発明の要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。例えば、半導体光素子１Ａ及び半導体光素子１Ｂは、ＬＥＤ、ファブリペロー型量子細線レーザ、量子箱レーザ、又は、量子箱活性層を有する面発光レーザ等であってもよい。上記実施形態では、活性層３０は多重量子井戸構造（ＭＱＷ）を有する層であるが、バルク構造又は単一量子井戸構造（ＳＱＷ）を有する層であってもよい。
【００５３】
上記実施形態では、半導体基板１０にドープされたｎ型不純物がＳｎであるが、Ｓ等であってもよい。また、上記実施形態では、半導体基板１０の導電型がｎ型であるが、ｐ型であってもよい。この場合は、クラッド層２０及び第２埋め込み層７０ｂの導電型もｐ型に変更される。また、クラッド層４０ａ、クラッド層４０ｂ、第1埋め込み層７０ａ及び第３埋め込み層７０ｃの導電型はｎ型であることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】第１実施形態に係る半導体光素子を模式的に示す図である。
【図２】第１実施形態に係る半導体光素子の製造方法の一工程を模試的に示す図である。
【図３】第１実施形態に係る半導体光素子の製造方法の一工程を模試的に示す図である。
【図４】第１実施形態に係る半導体光素子の製造方法の一工程を模試的に示す図である。
【図５】第１実施形態に係る半導体光素子の製造方法の一工程を模試的に示す図である。
【図６】第１実施形態に係る半導体光素子の製造方法の一工程を模試的に示す図である。
【図７】第２実施形態に係る半導体光素子を模式的に示す図である。
【図８】第２実施形態に係る半導体光素子の製造方法の一工程を模式的に示す図である。
【図９】第２実施形態に係る半導体光素子の製造方法の一工程を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１Ａ、１Ｂ…半導体光素子、２Ａ…半導体層、２Ｂ、２Ｍ…半導体メサ部、１０…半導体基板、２０…クラッド層、３０…活性層、４０ａ…第１のクラッド層、４０ｂ…第２のクラッド層、５０…キャップ層、６０…絶縁層、６２…酸化防止層、６４…絶縁層、６４ａ…開口部、６６…窪み部、７０…埋め込み層、７０ａ…第１埋め込み層、７０ｂ…第２埋め込み層、７０ｃ…第３埋め込み層、８０…コンタクト層、９０ａ…電極、９０ｂ…電極。 
【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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