(57)【要約】【課題】ｐｎ接合を用いることなく電流閉じ込め可能なリッジ構造の半導体レーザを提供する。【解決手段】第１導電型クラッド層１３がＧａＡｓ基板１５の主面１５ａ上に設けられる。発光領域１７は、第１導電型クラッド層１３上に設けられる。また、発光領域１７は主面１７ａを有しており、主面１７ａは第１および第２のエリア１７ｂ、１７ｃを含む。第２導電型クラッド領域１９はリッジ形状の第１の部分１９ａを含み、また第１のエリア１７ｂ上に位置する。電流ブロック領域２１は、第２のエリア１７ｃ上に位置しており、またアンドープIII−Ｖ族化合物半導体からなる。アンドープIII−Ｖ族化合物半導体はＧａＩｎＰおよびＡｌＧａＩｎＰのいずれかである。高抵抗を示すＧａＩｎＰおよびＡｌＧａＩｎＰは摂氏６００度以下の低温で成長される。アンドープIII−Ｖ族化合物半導体半導体の抵抗率は１０５Ωｃｍ以上である。【選択図】図１
2008047672.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型ＧａＡｓ基板上に設けられた第１導電型クラッド層と、
第１および第２のエリアを含む主面を有し前記第１導電型クラッド層上に設けられ、活性層を含む発光領域と、
前記発光領域の前記第１のエリア上に位置するリッジ形状の第１の部分を含む第２導電型クラッド領域と、
前記発光領域の前記第２のエリア上に位置しアンドープIII−Ｖ族化合物半導体からなる電流ブロック領域と
を備えることを特徴とする半導体光素子。
【請求項２】
前記アンドープIII−Ｖ族化合物半導体は、ＧａＩｎＰおよびＡｌＧａＩｎＰのいずれかである、ことを特徴とする請求項１に記載された半導体光素子。
【請求項３】
前記アンドープIII−Ｖ族化合物半導体の抵抗率は１０５Ωｃｍ以上である、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載された半導体光素子。
【請求項４】
前記アンドープIII−Ｖ族化合物半導体のバンドギャップは、前記第２導電型クラッド領域の前記第１の部分の材料のバンドギャップより大きい、ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載された半導体光素子。
【請求項５】
前記第２導電型クラッド領域は、前記電流ブロック領域および前記第１の部分上に設けられた第２の部分を含む、ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載された半導体光素子。
【請求項６】
前記第１の部分上に設けられたコンタクト層を更に備え、
前記第１の部分および前記コンタクト層はリッジ形状を成す、ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載された半導体光素子。
【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】
非特許文献１には、屈折率導波埋め込みストライプ型レーザダイオードが記載されている。このレーザダイオードは、ＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ層からなる二重エッチストップ（ＤＥＳ）構造を有する。
【非特許文献１】Jpn.  J.  Appl.  Phys.  Vol.  38  (1999)  pp.5888-5897
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
非特許文献１に記載されているように、埋め込みリッジ構造の半導体レーザではリッジ領域は電流ブロック層によって埋め込まれている。電流ブロック層はリッジ領域に電流を狭窄する機能を有す。電流ブロック層の材料の一例として誘電体を用いることができる。しかしながら、誘電体の放熱性は悪い。また誘電体の熱膨張係数は半導体の熱膨張係数と大きく異なるため、この差に起因して、誘電体から成る電流ブロック層はリッジ領域に余分な応力を及ぼし、その結晶性にダメージを与えやすい。従って、誘電体を用いると、レーザの信頼性の確保が困難となり易い。これ故に、電流ブロック層の材料としては、誘電体を用いる場合に比べて、熱膨張係数差が低減され、且つ放熱性も向上する半導体を用いる方が好ましい。例えば、ｐ型クラッド領域側に埋め込みリッジ構造を導入する場合は、ｎ型の電流ブロック層を用い、活性層を含む発光領域上にｐ型クラッド領域の平坦部を設けると共に、この平坦部上にｎ型電流ブロック層を形成し、これによって同じくこの平坦部上に形成されたｐ型クラッド領域のリッジ部の両側を埋め込むことによって、リッジ部に電流を閉じ込める。この場合、ｎ型電流ブロック層はｐ型クラッド領域平坦部とｐｎ接合を形成しており、このｐｎ接合は、半導体レーザが順方向にバイアスされるとき、逆方向にバイアスされる。この逆方向にバイアスされたｐｎ接合により電流ブロック層領域が高抵抗化するため、電流はブロック層領域には流れることが出来ず、低抵抗のリッジ部に集中して流れ、その結果リッジ部に電流を閉じ込めることができる。以上の説明から判るように、従来の埋め込みリッジ構造では、リッジ部への電流狭窄のためには、電流ブロック層と発光領域の間にｐ型クラッド領域平坦部が必須である。しかしながら、ｐｎ接合には電子や正孔といったキャリアの蓄積に起因する大きな寄生キャパシタンスが付随するので、ｐｎ接合を用いる電流閉じ込めは高速動作には不向きである。
【０００４】
本発明は、上記の事情を鑑みて為されたものであり、ｐｎ接合を用いることなく電流閉じ込め可能なリッジ構造の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】
【０００５】
本発明の一側面に係る半導体光素子は、（ａ）第１導電型ＧａＡｓ基板上に設けられた第１導電型クラッド層と、（ｂ）前記第１導電型クラッド層上に設けられ第１および第２のエリアを含む主面を有し、活性層を含む発光領域と、（ｃ）前記発光領域の前記第１のエリア上に位置する、半導体リッジを構成する第１の部分を含む第２導電型クラッド領域と、（ｃ）前記発光領域の前記第２のエリア上に位置し高抵抗のアンドープIII−Ｖ族化合物半導体からなる電流ブロック領域とを備える。
【０００６】
この半導体光素子によれば、電流ブロック領域は高抵抗のアンドープIII−Ｖ族化合物半導体からなる半導体層を含むので、半導体リッジを構成する第１の部分の抵抗よりも、電流ブロック領域の方が抵抗が遥かに大きくなる。これ故に、電流は電流ブロック領域で狭窄されて、半導体リッジのみに流れる。また、高抵抗のアンドープIII−Ｖ族化合物半導体からなる電流ブロック領域は、他の半導体領域とｐｎ接合を形成しないので、非特許文献１に記載のｐｎ接合を用いた従来の電流ブロック領域に比べて、寄生キャパシタンスを大幅に低減できる。
【０００７】
本発明に係る半導体光素子では、前記アンドープIII−Ｖ族化合物半導体は、ＧａＩｎＰおよびＡｌＧａＩｎＰのいずれかであることができる。
【０００８】
この半導体光素子によれば、アンドープＧａＩｎＰおよびＡｌＧａＩｎＰは半絶縁性を示すようにできる。また、これらの材料は高バンドギャップを有する。これらの材料を電流ブロック領域に用いれば、第２導電型クラッド領域と電流ブロック領域との間のヘテロ障壁を大きくできる。その結果、第２導電型クラッドから電流ブロック領域へのキャリアの漏れが抑制され、半導体リッジへの電流閉じ込めが強化される。
【０００９】
本発明に係る半導体光素子では、前記アンドープIII−Ｖ族化合物半導体の抵抗率は１０５Ωｃｍ以上であることができる。
【００１０】
この半導体光素子によれば、アンドープIII−Ｖ族化合物半導体の抵抗率が１０５Ωｃｍ以上であれば、電流の閉じ込めに好適である。この場合、電流ブロック領域の抵抗率はリッジ形状の半導体領域の抵抗率に比べて６桁以上高くなり、この抵抗差により、電流は電流ブロック領域には殆ど流れず、半導体リッジに閉じ込められる。
【００１１】
本発明に係る半導体光素子では、前記アンドープIII−Ｖ族化合物半導体のバンドギャップは、前記第２導電型クラッド領域の前記第１の部分の材料のバンドギャップより大きいことが好ましい。
【００１２】
この半導体光素子によれば、電流ブロック領域の材料が第２導電型クラッド領域の前記第１の部分の材料と同じ半導体光素子に比べ、第２導電型クラッド領域の前記第１の部分と電流ブロック領域との間に大きなヘテロ障壁が形成されるので、前記第１の部分を含む第２導電型クラッド領域の半導体リッジへの電流閉じ込めがより強化される。また一般に高バンドギャップのIII−Ｖ族化合物半導体ほど低屈折率となるため、この場合、前記第２導電型クラッド領域の材料の屈折率より、前記アンドープIII−Ｖ族化合物半導体の屈折率の方がより小さくなる。従って、半導体リッジが存在する中央領域の等価屈折率が、その両側の電流ブロック領域が存在する領域の等価屈折率より大きくなる。従って正導波型の屈折率導波が実現される。本導波モードにおいては、この屈折率差により光波は活性層に強く閉じ込められるので、誘導放出が効率良く生じ、その結果、発振特性が更に良好になる。
【００１３】
本発明に係る半導体光素子では、前記第２導電型クラッド領域は、前記電流ブロック領域および前記第１の部分上に設けられた第２の部分を含むことができる。
【００１４】
この半導体光素子においては、第２導電型クラッド領域には、リッジ形状の第１の部分に加えて、その上に形成された第２の部分が存在するため、第２導電型クラッド領域への光閉じ込めのために必要な、第１の部分の半導体リッジの高さを低くできる。従って、短時間のエッチングにより、半導体リッジを形成できる。その結果、半導体リッジ幅の制御性が向上され、半導体リッジ幅の再現性や面内均一性が改善される。また、半導体リッジの高さが低いので、半導体リッジを埋め込む電流ブロック領域の成長時間も短縮できる。その結果、電流ブロック領域の成長中における以下の現象、半導体リッジ保護のためのマスク上へ多結晶の堆積や半導体リッジと電流ブロック領域との境界領域における電流ブロック領域の異常成長を低減できる。
【００１５】
本発明に係る半導体光素子は、前記第１の部分上に設けられたコンタクト層を更に備えることができる。前記第１の部分および前記コンタクト層はリッジ形状を成す。
【００１６】
この半導体光素子によれば、少ない回数の結晶成長により、半導体光素子を作製できる構造を提供できる。リッジ形状の第１の部分およびコンタクト層は、半導体リッジを構成する。
【００１７】
本発明の上記の目的および他の目的、特徴、並びに利点は、添付図面を参照して進められる本発明の好適な実施の形態の以下の詳細な記述から、より容易に明らかになる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明によれば、ｐｎ接合を用いることなく電流閉じ込め可能なリッジ構造の半導体光素子が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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に係る実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。
【００２０】
（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態に係る半導体光素子の断面構造を示す図面である。半導体光素子１１では、第１導電型下部クラッド層１３がＧａＡｓ基板１５の主面１５ａ上に設けられている。発光領域１７は、第１導電型クラッド層１３上に設けられている。また、発光領域１７の主面１７ａは第１および第２のエリア１７ｂ、１７ｃを含む。第２導電型上部クラッド領域１９は半導体リッジを構成する第１の部分１９ａを含んでおり、また半導体リッジ１９ａは、発光領域１７の第１のエリア１７ｂ上に位置する。電流ブロック領域２１は、発光領域１７の第２のエリア１７ｃ上に位置しており、また高抵抗のアンドープIII−Ｖ族化合物半導体からなる半導体層２１ａを含む。
【００２１】
この半導体光素子１１によれば、半導体リッジを構成する第１の部分１９ａは、電流ブロック領域２１によって埋め込まれている。電流ブロック領域２１が高抵抗のアンドープIII−Ｖ族化合物半導体層２１ａからなるので、リッジ形状を有する第１の部分１９ａの抵抗よりも、電流ブロック領域２１のアンドープIII−Ｖ族化合物半導体層２１ａの方が抵抗が数桁大きくなる。これ故に、半導体光素子１１を流れる電流は、電流ブロック領域２１で狭窄されて、半導体リッジ１９ａのみに流れる。また、高抵抗のアンドープIII−Ｖ族化合物半導体層２１aからなる電流ブロック領域２１は、それ自身の高抵抗性を用いて電流をブロックしており、電流狭窄にｐｎ接合は用いていない。このため、ｐｎ接合を用いた従来の電流ブロック領域に比べて寄生キャパシタンスが小さくなる。
【００２２】
電流ブロック領域２１を構成するアンドープIII−Ｖ族化合物半導体層２１aのバンドギャップは、第２導電型クラッド領域１９の材料のバンドギャップより大きいことが好ましい。このような関係を満たす具体例としては、半導体層２１aに後述のＡｌＧａＩｎＰ半導体を用い、且つ第２導電型クラッド領域１９に後述のＧａＩｎＰを用いた場合を例示できる。この半導体光素子によれば、電流ブロック領域２１の材料が第２導電型クラッド領域１９の材料と同じ半導体光素子に比べ、第２導電型クラッド領域１９と電流ブロック領域２１との間に大きなヘテロ障壁が形成されるので、半導体リッジ１９ａへの電流閉じ込めがより強化される。また一般に高バンドギャップのIII−Ｖ族化合物半導体ほど低屈折率となるため、この場合、第２導電型クラッド領域１９の材料の屈折率より、前記アンドープIII−Ｖ族化合物半導体層２１ａの屈折率の方が小さくなる。従って中央の半導体リッジ１９ａが存在する領域の等価屈折率が、その両側の電流ブロック領域２１が存在する領域の等価屈折率より大きくなる。従って正導波型の屈折率導波モードが提供される。本導波モードにおいては、この屈折率差により光波は活性層に強く閉じ込められるので、誘導放出が効率良く生じ、その結果、発振特性が更に良好になる。
【００２３】
発光領域１７は、図１に示されるように、２重量子井戸活性層１８を有することができるが、これに限定されることなく、例えばバルク活性層、単一量子井戸活性層または多重量子井戸活性層を有することができる。量子井戸構造の活性層１８は、井戸層２３ａと障壁層２３ｂとを含む。また、必要な場合には、発光領域１７は、活性層１８の両側にそれぞれ設けられた上部光閉じ込め層２３ｃおよび下部光閉じ込め層２３ｄを含む。
【００２４】
下部（上部）光閉じ込め層２３ｄ（２３ｃ）は下部（上部）クラッド層１３（１９）のバンドギャップと量子井戸層２３ａのバンドギャップとの間のバンドギャップを有する。この場合、両クラッド層から注入された電子・正孔は光閉じ込め層で阻止されること無く、活性層１８へ効率よく注入される。また下部（上部）光閉じ込め層２３ｄ（２３ｃ）は下部（上部）クラッド層１３（１９）の屈折率と量子井戸層２３ａの屈折率との間の屈折率を有する。従って両クラッド層は、活性層１８において発生した光を、活性層１８、上部光閉じ込め層２３ｃ及び下部光閉じ込め層２３ｄに閉じ込めるように働き、その結果、活性層１８への光閉じ込めが強められる。このように光閉じ込め層２３ｃ、２３ｄの導入により、活性層１８へのキャリア注入を阻害することなく、活性層１８への光の閉じ込めを増大することが出来るので、発振特性や温度特性が改善される。
【００２５】
一例の半導体光素子１１では
第１導電型クラッド層１３：ｎ型ＧａＩｎＰ下部クラッド、１．５μｍ厚
ＧａＡｓ基板１５：ｎ型単結晶ＧａＡｓ基板、１００μｍ厚
第２導電型クラッド領域１９の第１の部分１９ａ：ｐ型ＧａＩｎＰ上部クラッド、４００ｎｍ厚
電流ブロック領域２１：アンドープＧａＩｎＰ、４３０ｎｍ厚
発光領域１７
井戸層２３ａ：アンドープＧａＩｎＮＡｓ、７ｎｍ厚
障壁層２３ｂ：アンドープＧａＡｓ、８ｎｍ厚
上部光閉じ込め層２３ｃ：アンドープＧａＡｓ、１４０ｎｍ厚
下部光閉じ込め層２３ｄ：アンドープＧａＡｓ、１４０ｎｍ厚
である。この半導体レーザでは、井戸層２３ａにＧａＩｎＮＡｓを用いることで、１μｍ以上の長波長域（例えば１μｍ〜１．６μｍの発振波長帯）の発振波長を有する長波長半導体レーザを作製できる。
【００２６】
上記半導体光素子１１の一例では、アンドープＧａＩｎＰ電流ブロック領域２１がリッジ形状のＧａＩｎＰ上部クラッドの第１の部分１９ａの両側に設けられている。アンドープＧａＩｎＰは半絶縁性を示し、また高抵抗を有するので、この形状により、電流は、電流ブロック領域２１によって埋め込まれたリッジ部１９ａに狭窄される。例示の半導体光素子１１におけるＧａＩｎＰの組成は、ＧａＡｓに格子整合するように決定されるので、ＧａＡｓ基板１５上に良好な結晶が成長される。
【００２７】
クラッド領域の材料はＧａＩｎＰに限定されることなく、例えばＡｌＧａＡｓ、ＧａＩｎＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰ等も使用できる。光閉じ込め層の材料はＧａＡｓに限定されることなく、例えばＡｌＧａＡｓ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＡｓＰ、ＧａＩｎＰ等も使用できる。これらの材料はＧａＡｓ基板１５に格子整合できるので、ＧａＡｓ基板１５上での良好な結晶成長が可能である。
【００２８】
また、この半導体光素子では、井戸層２３ａの材料はＧａＩｎＮＡｓからなるけれども、これには限定されず、例えば、ガリウム、窒素およびヒ素を構成元素として含む他のIII−Ｖ族化合物半導体材料も使用可能である。この具体例としては、ＧａＮＡｓ、ＧａＩｎＮＡｓＰ、ＧａＩｎＮＡｓＳｂ、ＧａＩｎＮＡｓＳｂＰ等も使用可能であり、これらを井戸層２３ａに用いた場合でも、１μｍ以上の長波長域の発振波長を有する長波長半導体レーザを作製できる。
【００２９】
第２導電型クラッド領域１９は、電流ブロック領域２１および第２導電型クラッド領域１９の第１の部分１９ａ上に設けられた第２の部分１９ｂを有する。一例として第２の部分１９ｂは１．１μｍ厚のＧａＡｓに格子整合したｐ型ＧａＩｎＰで形成される。この構造の半導体光素子１１によれば、第１の部分１９ａのリッジ高さは低くてよくなるため、短時間のエッチングにより、半導体リッジを形成できる。その結果、半導体リッジ幅の制御性が向上され、半導体リッジ幅の再現性や面内均一性が改善される。また、半導体リッジ高が低いので、半導体リッジを埋め込む電流ブロック領域２１の成長時間が短縮される。その結果、電流ブロック領域２１の成長中に生じうる以下の現象（１）および（２）の発生を低減できる：（１）半導体リッジ１９ａの保護のためのマスク上への多結晶堆積；（２）半導体リッジ１９ａと電流ブロック領域２１との境界領域における電流ブロック領域２１の異常成長。
【００３０】
コンタクト層２５が第２の部分１９ｂ上には設けられている。コンタクト層２５上には、絶縁層２７が設けられている。コンタクト層２５および絶縁層２７上には、第１の電極（例えば、アノード電極）２９が設けられている。ＧａＡｓ基板１５の裏面１５ｂには、第２の電極（例えば、カソード電極）３１が設けられている。
一例の半導体光素子１１では
コンタクト層２５：ｐ型ＧａＡｓ、０．２μｍ厚
絶縁層２７：ＳｉＮ、ＳｉＯ２等の誘電体
である。絶縁層２７は、第２導電型クラッド領域１９の第１の部分１９ａ（リッジ部）の位置に合わせて設けられた開口を有する。この開口を介して、第１の電極２９はコンタクト層２５に接続される。
【００３１】
この半導体光素子１１では、電流ブロック領域２１が、高抵抗を有するアンドープIII−Ｖ族化合物半導体層２１ａからなるので、電流ブロック領域２１それ自体が単独で半導体リッジ１９ａの外部における電流の流れをブロックする。これ故に、非特許文献１に記載された従来構造では必須であった、発光領域１７と電流ブロック領域２１との間に形成された、第２導電型クラッド領域平坦部が不要となる。この第２導電型クラッド領域平坦部が不要の場合、平坦部における、水平横方向への電流拡散による電流の漏れが防止される。その結果、従来構造で問題となっていた、この漏れ電流に起因する、閾値電流増加やスロープ効率の低下といった発振特性の低下が解消され、素子特性が改善される。
【００３２】
また、半導体光素子１１では、高抵抗を有するアンドープIII−Ｖ族化合物半導体層２１ａから成る電流ブロック領域２１は、ｐｎ接合を含む電流ブロック構造に比べて寄生キャパシタンスが低減される。この低減により、寄生キャパシタンスによる動作速度の制限が緩和され、この結果、高速変調および高速動作が可能となる。 
【００３３】
引き続いて、電流ブロック領域２１の半導体層２１ａのためのアンドープIII−Ｖ族化合物半導体について説明する。アンドープIII−Ｖ族化合物半導体は、ＧａＩｎＰおよびＡｌＧａＩｎＰのいずれかであることができる。これらアンドープＧａＩｎＰおよびＡｌＧａＩｎＰは、下記に例示された方法を用いて作製され、半絶縁性を示す。また、これらの材料は高バンドギャップを有する。従って、これらの材料を電流ブロック領域２１に用いれば、第２導電型クラッド領域１９と電流ブロック領域２１との間のヘテロ障壁を大きくできる。その結果、第２導電型クラッド領域１９から電流ブロック領域２１へのキャリア漏れが抑制され、半導体リッジ１９ａへの電流閉じ込めが強化される。また、後ほどの説明から理解されるように、アンドープIII−Ｖ族化合物半導体の抵抗率は１０５Ωｃｍ以上であることが好ましい。アンドープIII−Ｖ族化合物半導体の抵抗率が１０５Ωｃｍ以上であれば、電流の閉じ込めに好適である。この場合、電流ブロック領域２１の抵抗率はリッジ形状の半導体領域１９ａの抵抗率に比べて６桁以上高くなり、この抵抗差により、電流は電流ブロック領域２１には殆ど流れず、半導体リッジ１９ａに閉じ込められる。
【００３４】
高抵抗を示すＧａＩｎＰは、例えば摂氏６００度以下といった低温で、アンドープＧａＩｎＰを成長することによって実現される。このような低温で成長を行うと、バンドギャップ中の深い準位（Ｄｅｅｐ  Ｌｅｖｅｌ）の欠陥がＧａＩｎＰ中に形成される。この深い準位はキャリアの捕獲センターとしてキャリア（電子、正孔）をトラップして、キャリアの移動を妨げる。その結果、このように成長されたアンドープIII−Ｖ族化合物半導体は高抵抗を有する。
【００３５】
低温成長によるＧａＩｎＰの高抵抗化を検証するために、次の実験を行った。この実験に用いた測定サンプルは、ｎ型ＧａＡｓ基板１５上に順に形成された下記のｐｉｎ構造を有する。
電子キャリア供給層：ｎ型ＧａＩｎＰ、０．５マイクロメートル厚、ｎ型ドーパントとしてシリコンを１×１０１７ｃｍ−３ドープ
高抵抗層：アンドープＧａＩｎＰ、１．５マイクロメートル厚
正孔キャリア供給層：ｐ型ＧａＩｎＰ、０．５マイクロメートル厚、ｐ型ドーパントとして亜鉛を７×１０１９ｃｍ−３ドープ
コンタクト層：ｐ型ＧａＡｓ、０．２マイクロメートル厚、ｐ型ドーパントとして亜鉛を１×１０１９ｃｍ−３ドープ
上記各キャリア供給層より電子と正孔がアンドープＧａＩｎＰ層に注入される。この成長には、例えば有機金属気相成長法を用いる。アンドープＧａＩｎＰの成長温度は、摂氏５００度以上であることが好ましい。また、アンドープＧａＩｎＰの成長温度は、６００度以下であることが好ましい。成長後ｐｉｎ構造は、直径２００μｍのメサ状に加工した。また、給電のため、コンタクト層上にアノード電極を形成すると共に基板の裏面上にカソード電極を形成した。このサンプルに順方向バイアスを印加して、Ｉ−Ｖ特性を測定すると共にこの測定値から抵抗率を算出した。図２（Ａ）は、摂氏５００度で成長されたアンドープＧａＩｎＰを含むサンプルにおける印加電圧と抵抗率との関係を示す図面であり、図２（Ｂ）は、摂氏５５０度で成長されたアンドープＧａＩｎＰを含むサンプルにおける印加電圧と抵抗率との関係を示す図面である。これらの結果より、半導体レーザに一般的に印加される順方向電圧の範囲（例えば、５ボルト以下の電圧の範囲）では、１０５Ω・ｃｍ以上の高抵抗率が得られている事が判る。また成長温度が低いほど、より高抵抗なＧａＩｎＰが得られることが判る。図２（Ａ）および図２（Ｂ）の特性は、低温成長によりアンドープＧａＩｎＰ層内に電子および正孔に対する捕獲センターが大量に形成され、その結果、この層は電子および正孔の両方とも充分にトラップして、何れのキャリアに対しても大きな抵抗率を有することを示している。何故なら、もしアンドープＧａＩｎＰ層がどちらかのキャリアをトラップ出来ない場合は、そのキャリアにより無視できないレベルの電流が流れるため、図２に示すような高抵抗特性は得られないからである。
【００３６】
本実験結果から我々は、低温成長のアンドープＧａＩｎＰは電子、正孔の何れに対しても高抵抗層として機能することを確認した。半導体リッジ１９ａの抵抗率は、例えば０．２Ω・ｃｍ程度であるので、アンドープIII−Ｖ族化合物半導体の抵抗率（１０５Ω・ｃｍ以上）は、半導体リッジ１９ａの抵抗率に対して６桁以上大きい。したがって、半導体レーザの電流ブロック層２１として使用可能である。
【００３７】
ＩｎＰ基板を用いる半導体レーザでは、電流閉じ込めのための高抵抗電流ブロック層として鉄（Ｆｅ）ドープのＩｎＰが用いられる。Ｆｅをドープすることで、ＩｎＰ中に電子の捕獲センターが形成され、電子に対する高抵抗層として機能する。しかしながら、ＦｅドープＩｎＰは正孔に対するトラップ機能を有しないので、正孔キャリアが支配的なｐ型クラッド領域に対しては電流ブロック層として機能し得ない。一方、上記の説明から理解されるように、低温成長のアンドープIII−Ｖ族化合物半導体（例えば、ＧａＩｎＰ）は、電子および正孔の両方に対して高抵抗性を有するので、ｐ型、ｎ型の何れのクラッド領域においても、半導体レーザの電流ブロック層として機能する。したがって、ＦｅドープＩｎＰ半導体を用いる場合に比べて、電流閉じ込め構造の設計に関してフレキシビリィが増す。また、本実施例のように、アンドープの電流ブロック層を用いる場合は、Ｆｅ等の新規不純物を別途ドープする必要が無いので、成長がより容易となる。
【００３８】
また、ＦｅドープＩｎＰ半導体のように高抵抗を得るために不純物をドープする場合は、成長中にこれらの不純物が隣接層の不純物と相互拡散しやすい。例えばｐクラッド層のドーパントであるＺｎと電流ブロック層に用いたＩｎＰ半導体中のFeは非常に相互拡散しやすいことが知られている。このような相互拡散は電流ブロック層を低抵抗化し、その電流ブロック機能を低下させる元凶となる。一方本実施例では電流ブロック層にドーパントを添加しないので、このような問題は生じない。
【００３９】
半導体光素子１１ａは、図１に示されるように、発光領域１７の第１のエリア１７ｂ上に設けられた光導波路層３３を含む。光導波路層３３の屈折率は、電流ブロック領域２１の屈折率よりも高い。この光導波層３３と電流ブロック領域２１の屈折率差に起因して、中央の半導体リッジ１９ｂが存在する領域の等価屈折率がその両側の電流ブロック領域２１が存在する領域の等価屈折率より大きくなるので、正導波型の屈折率導波モードが実現される。本導波モードにおいては、この屈折率差により光波は活性層に強く閉じ込められるので、誘導放出が効率良く生じ、その結果、発振特性が更に良好になる。
【００４０】
一例の半導体光素子１１ａでは
第１導電型クラッド層１３：ｎ型ＧａＩｎＰ下部クラッド、１．５μｍ厚
ＧａＡｓ基板１５：ｎ型単結晶ＧａＡｓ基板、１００μｍ厚
第２導電型クラッド領域１９の第1の部分１９ａ：ｐ型ＧａＩｎＰ上部クラッド、４００ｎｍ厚
第２導電型クラッド領域１９の第２の部分１９ｂ：ｐ型ＧａＩｎＰ上部クラッド、１．１μｍ厚
電流ブロック領域２１：アンドープＧａＩｎＰ、４３０ｎｍ厚
発光領域１７
井戸層２３ａ：アンドープＧａＩｎＮＡｓ、７ｎｍ厚
障壁層２３ｂ：アンドープＧａＡｓ、８ｎｍ厚
上部光閉じ込め層２３ｃ：アンドープＧａＡｓ、１４０ｎｍ厚
下部光閉じ込め層２３ｄ：アンドープＧａＡｓ、１４０ｎｍ厚
コンタクト層２５：ｐ型ＧａＡｓ、０．２μｍ厚
絶縁層２７：ＳｉＮ、ＳｉＯ２等の誘電体
光導波層３３：アンドープＧａＩｎＡｓＰ、３０ｎｍ厚
である。この半導体レーザでは、井戸層２３ａにＧａＩｎＮＡｓを用いることで、１μｍ以上の長波長域（例えば１μｍ〜１．６μｍの発振波長帯）の発振波長を有する長波長半導体レーザを作製できる。図３は、この構造の半導体レーザに関してシミュレーションにより計算したＩ−Ｌ特性を示す図面である。但し、共振器長は３００μｍ、また両端面はアンコートと仮定した。また電流ブロック領域２１の抵抗率は図２（Ａ）に示される摂氏５００度で成長した場合の特性を使用した。計算されたＩ−Ｌ特性によれば、閾値電流は低く、Ｉ−Ｌ特性の直線性は良好である。したがって、低温成長のアンドープＧａＩｎＰにより良好な電流閉じ込めが可能である。
【００４１】
半導体光素子１１ａにおける光導波層３３の材料は、ＧａＩｎＡｓＰに限定されることなく、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＰ等を用いることができる。またクラッド領域はＧａＩｎＰに限定されず、例えばＡｌＧａＡｓ、ＧａＩｎＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰ等も使用できる。光閉じ込め層の材料はＧａＡｓに限定されることなく、例えばＡｌＧａＡｓ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＡｓＰ、ＧａＩｎＰ等も使用できる。また電流ブロック層にはアンドープＡｌＧａＩｎＰも使用できる。
【００４２】
半導体光素子１１ｂは、図１に示されるように、分布帰還型半導体レーザのための回折格子構造３５を有する。この回折格子構造３５のために回折格子層３９が設けられている。回折格子構造３５は、回折格子層３９と上部クラッド領域１９との屈折率差により提供される。必要な場合には、光導波層３３およびエッチング停止層３７を用いることができる。エッチング停止層３７および回折格子層３９は光導波層３３上に位置し、エッチング停止層３７は光導波層３３と回折格子層３９との間に位置する。
半導体光素子１１ｂの一例では
光導波層３３：アンドープＧａＩｎＡｓＰ、３０ｎｍ
エッチング停止層３７：ｐ型ＧａＩｎＰ、２０ｎｍ厚
回折格子層３９：ｐ型ＧａＡｓ、２０ｎｍ厚
である。
【００４３】
エッチング停止層３７と回折格子層３９以外の各半導体層としては、光集積素子１１、及び１１ａにおいて記載したものと同一の構造や材料を使用することが出来る。
【００４４】
図４を参照しながら、半導体光素子１１ｂを作製する方法を説明する。この方法では、結晶成長のために有機金属気相成長（ＯＭＶＰＥ）法が使用される。ｎ型ＧａＡｓ基板４１を準備する。図４（Ａ）に示されるように、第１回目の結晶成長工程において、ｎ型ＧａＩｎＰ下部クラッド層４３、アンドープＧａＡｓ下部光閉じ込め層４５、アンドープＧａＩｎＮＡｓ量子井戸層４７ａ、アンドープＧａＡｓ障壁層４９、アンドープＧａＩｎＮＡｓ量子井戸層４７ｂ、アンドープＧａＡｓ上部光閉じ込め層５１、アンドープＧａＩｎＡｓＰ光導波層５３、ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層５５、およびｐ型ＧａＡｓ回折格子層５７をｎ型ＧａＡｓ基板４１上に順に成長する。量子井戸構造５０は、アンドープＧａＩｎＮＡｓ量子井戸層４７ａ、アンドープＧａＡｓ障壁層４９、アンドープＧａＩｎＮＡｓ量子井戸層４７ｂを含む。
【００４５】
次いで、ｐ型ＧａＡｓ回折格子層５７の表面上に、回折格子構造の周期Λに一致する周期で、ストライプ状のレジストに覆われた部分と覆われていない部分が交互に繰り返されたパターンを有するマスクを形成する。マスクパターンの形成には、干渉露光法や電子ビーム露光法といった方法が用いられる。この後に、適切なエッチャント（例えば、燐酸系エッチャント）を用いてｐ型ＧａＡｓ回折格子層５７をエッチングすると、レジストに覆われていない部分のみがエッチングされ、その結果周期Λの凹凸構造を有するｐ型ＧａＡｓ回折格子層５７ａが形成される。燐酸系エッチャントを用いる場合、ＧａＩｎＰは燐酸系エッチャントでは容易にはエッチングされないので、エッチングが下地のｐ型ＧａＩｎＰ層５５に達した時点で、ｐ型ＧａＡｓ回折格子層５７のエッチングは自動的に終了する。即ちｐ型ＧａＩｎＰ層５５は、ｐ型ＧａＡｓ回折格子層５７を選択エッチングするための、エッチング停止層として機能する。この場合、エッチャントのエッチングレートが製造毎またはウエハ面内でばらついたとしても、エッチングがエッチング停止層５５に達した時点で回折格子層５７のエッチングはストップする。従って製造毎やウエハ面内での回折格子層５７ａの形状のばらつきが改善され、その再現性および面内均一性が良好になる。この後に、図４（Ｂ）に示されるように、２回目の結晶成長を用いて、ｐ型ＧａＩｎＰ上部クラッド層５９を成長する。
【００４６】
次に図４（Ｂ）に示されるように、リッジ形成用の誘電体マスク６１をｐ型ＧａＩｎＰ上部クラッド層５９上に形成する。誘電体マスクにはＳｉＮやＳｉＯ２が用いられる。次に、適切なエッチャントを用いて、ＧａＩｎＡｓＰ光導波層５３、ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層５５、ｐ型ＧａＡｓ回折格子層５７ａおよびｐ型ＧａＩｎＰ上部クラッド層５９をエッチングして、図４（Ｃ）に示されるような半導体リッジ６３を形成する。半導体リッジ６３は、ＧａＩｎＡｓＰ光導波層５３ｂ、ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層５５ｂ、ｐ型ＧａＡｓ回折格子層５７ｂおよびｐ型ＧａＩｎＰ上部クラッド層５９ａを含む。また、図４（Ｃ）では逆メサ型の半導体リッジ６３を示したが、結晶の面方位とマスクとの関係および／またはエッチャントに応じて、半導体リッジ６３の形状は変更可能である。ここで半導体リッジ６３形成のためのエッチャントとしては、ｐ型ＧａＩｎＰクラッド層５９およびｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層５５のエッチングには、例えば塩酸系エッチャントを使用ができる。また、ｐ型ＧａＡｓ回折格子層５７ａおよびＧａＩｎＡｓＰ光導波層５３のエッチングには、例えば燐酸系エッチャントを使用できる。
【００４７】
図４（Ｄ）に示されるように、３回目の結晶成長では、半導体リッジ６３のためのマスク６１を用いて、アンドープＧａＩｎＰ電流ブロック領域６５を成長する。この成長は、既に説明した低温条件を用いて行われることが好ましい。マスク６１上には結晶成長されず、半導体リッジ６３を埋め込むように、露出された上部光閉じ込め層５１上にアンドープＧａＩｎＰ電流ブロック領域６５が成長される。
【００４８】
アンドープＧａＩｎＰ電流ブロック領域６５は摂氏５００度から６００度といった低温で成長されるので、活性層の結晶性が、電流ブロック領域を高温で成長する工程で生じる熱ストレスにより劣化することがない。特に、ＧａＩｎＮＡｓといったＧａ、ＡｓおよびＮを含むIII−Ｖ族化合物半導体混晶は熱ストレスに弱いので、低温成長の電流ブロック領域を用いることが望ましい。
【００４９】
マスク６１を除去した後に、図４（Ｅ）に示されるように、４回目の結晶成長でｐ型ＧａＩｎＰ上部クラッド領域６７と、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層６９とを成長する。
【００５０】
図４（Ｆ）に示されるように、シリコン窒化膜７１を形成した後に、ｎ型ＧａＡｓ基板４１を劈開可能な厚さ（例えば、１００μm程度）に研磨する。そして、アノード電極７３およびカソード電極７５を形成し、埋め込みリッジ型レーザ構造が完成する。
【００５１】
本埋め込みリッジ構造においては、上部クラッド領域は、リッジ形状の第１の部分５９ａに加えて、その上の第２の部分６７を有する。この場合、第１の部分５９ａのリッジ高さは低くてよくなるため、短時間のエッチングにより、半導体リッジ６３を形成できる。その結果、半導体リッジ幅の制御性が向上され、半導体リッジ幅の再現性や面内均一性が改善される。また、リッジ高さが低いので、図４(Ｄ)における電流ブロック領域６５の成長時間が短縮される。その結果、電流ブロック領域６５の成長中における、半導体リッジ６３の保護マスク６１上への多結晶堆積や、半導体リッジ６３と電流ブロック領域６５との境界領域における電流ブロック領域６５の異常成長が低減される。
【００５２】
なお、以上では半導体光素子１１ｂの製造方法を示したが、素子１１や１１ａの場合も、回折格子層５７ｂの形成工程が不要であることを除いては、これと同様の方法で製造できる。
ここで、半導体光素子１１の上部クラッド領域の半導体リッジ１９ａがｐ型ＧａＩｎＰで、上部光閉じ込め層２３ｃが、アンドープＧａＡｓで構成されている場合を考える。この場合、上部クラッド層１９をエッチングして、半導体リッジ１９ａを形成するためのエッチャントとして、塩酸系エッチャントを用いると、ＧａＡｓは塩酸系エッチャントでは容易にエッチングされないので、上部クラッド層１９のエッチングが進行して、下地のＧａＡｓ上部光閉じ込め層２３ｃに達した時点で、エッチングは自動的に終了する。即ち、上部光閉じ込め層２３ｃは上部クラッド層１９を選択エッチングするためのエッチング停止層として機能する。この場合、エッチャントのエッチングレートが製造毎またはウエハ面内でばらついたとしても、エッチングが上部光閉じ込め層２３ｃに達した時点で半導体リッジ１９ａ形成のエッチングは確実にストップする。従って製造毎やウエハ面内での半導体リッジ１９ａの形状のばらつきが抑制され、その再現性および面内均一性が良好になる。
このような半導体リッジ１９ａのエッチング再現性や面内均一性の確保のためには、通常上部クラッド層１９と発光領域１７の間にエッチング停止層を別途導入して、選択エッチングが可能となるようにしておく必要がある。しかしながら、エッチング停止層を付加すると、この層と隣接層の界面に形成されるヘテロ障壁により、素子抵抗が増大し、そのため内部発熱が加速されて、素子特性や信頼性に悪影響が出やすい。
一方、本実施例の構造では、上部光閉じ込め膜２３ｃがエッチング停止層として働くので、エッチング停止層を別途形成する必要が無い。したがって、エッチング停止層付加に起因する素子特性や信頼性の劣化が生じない。
なお、以上では上部クラッド層１９のエッチング時に、上部光閉じ込め膜２３ｃがエッチング停止層となる組み合わせとして、塩酸系エッチャントを用い、且つ上部クラッド層１９がｐ型ＧａＩｎＰで、上部光閉じ込め層２３ｃがアンドープＧａＡｓで構成されている場合を例示したが、これに限るものではなく、これらの層、及びエッチャントには、このようなエッチングを可能とする、任意の半導体及びエッチャントの組み合わせを使用できる。
【００５３】
（第２の実施の形態）
図５は、本実施の形態に係る半導体光素子の断面構造を示す図面である。半導体光素子１１ｃでは、半導体光素子１１と同様に、第１導電型クラッド層１３が第１導電型ＧａＡｓ基板１５上に設けられ、発光領域１７が第１導電型クラッド層１３上に設けられている。半導体メサ８１が発光領域１７の第１のエリア１７ｂ上に位置する。半導体リッジ８１は第２導電型クラッド領域８３および第２導電型コンタクト層８５を含む。電流ブロック領域８７は発光領域１７の第２のエリア１７ｃ上に位置しており、また半導体リッジ８１を埋め込んでいる。電流ブロック領域８７は、電流ブロック領域２１と同様に、アンドープIII−Ｖ族化合物半導体からなる半導体層２１ａを含む。この半導体光素子１１ｃは、半導体光素子１１に比べてより少ない回数の結晶成長により作製出来るので、プロセス簡略化や製造コストの削減が図れ、且つ発光領域１７に対する熱ストレスを低減できる。これ故に、熱ストレスに弱いＧａ、ＡｓおよびＮを含むIII−Ｖ族化合物半導体混晶からなる井戸層を用いる場合に好適である。
【００５４】
この半導体光素子１１ｃによれば、電流ブロック領域８７が高抵抗のアンドープIII−Ｖ族化合物半導体からなるので、半導体リッジ８１の抵抗よりも、電流ブロック領域８７のアンドープIII−Ｖ族化合物半導体の抵抗を数桁大きく出来る。これ故に、半導体光素子１１ｃを流れる電流は、電流ブロック領域８７で狭窄されて、半導体リッジ８１のみに流れる。また、高抵抗のアンドープIII−Ｖ族化合物半導体からなる電流ブロック領域８７は、従来のｐｎ接合を用いた電流ブロック領域に比べて、寄生キャパシタンスを大幅に低減できる。
【００５５】
アンドープIII−Ｖ族化合物半導体のバンドギャップは、第２導電型クラッド領域８３の材料のバンドギャップより大きいことが好ましい。この半導体光素子１１ｃによれば、半導体光素子１１と同様に、半導体リッジ８１への電流閉じ込めがより強化される。またこの場合、第２導電型クラッド領域８３の材料の屈折率は、アンドープIII−Ｖ族化合物半導体の屈折率より大きくなるため、中央の半導体リッジ８１が存在する領域の等価屈折率が、その両側の電流ブロック領域８７が存在する領域の等価屈折率より大きくなる。従って正導波型の屈折率導波モードが提供される。本導波モードにおいては、この屈折率差により光波は活性層に強く閉じ込められるので、誘導放出が効率良く生じ、その結果、発振特性が更に良好になる。
【００５６】
第２導電型コンタクト層８５および電流ブロック領域８７上には、絶縁層２７が設けられている。絶縁層２７および第２導電型コンタクト層８５上には、第１の電極（例えば、アノード電極）２９が設けられている。第１導電型ＧａＡｓ基板１５の裏面１５ｂには第２の電極３１（例えば、カソード電極）が設けられている。
【００５７】
この半導体光素子１１ｃでも、電流ブロック領域８７が、高抵抗を有するアンドープIII−Ｖ族化合物半導体からなるので、電流ブロック領域８７それ自体が単独で半導体リッジ８１の外部における電流の流れをブロックする。これ故に、非特許文献１に記載された従来構造では必須であった、発光領域１７と電流ブロック領域８７との間の第２導電型クラッド領域平坦部が不要となる。このため、この平坦部における、水平横方向への電流拡散による電流の漏れが防止され、従来構造で問題となっていた、これに起因する、閾値電流増加やスロープ効率の低下といった発振特性の低下が解消され、素子特性が改善される。
【００５８】
また、半導体光素子１１ｃでは、半導体リッジ８１の外側の領域における寄生キャパシタンスが大幅に低減される。この結果、高速変調および高速動作が可能となる。
【００５９】
電流ブロック領域８７は、電流ブロック領域２１と同様に、ＧａＩｎＰおよびＡｌＧａＩｎＰのいずれかであることができる。ＧａＩｎＰおよびＡｌＧａＩｎＰは、例えば摂氏６００度以下といった低温で、アンドープＧａＩｎＰを成長することによって実現される。これらアンドープＧａＩｎＰおよびＡｌＧａＩｎＰは、半絶縁性を示す。既に行われた説明から理解されるように、アンドープIII−Ｖ族化合物半導体の抵抗率は１０５Ωｃｍ以上であることが好ましい。この場合、電流ブロック領域８７の抵抗率はリッジ形状の半導体領域の抵抗率に比べて例えば６桁以上高くなり、この抵抗差により、電流は電流ブロック領域８７には殆ど流れず、半導体リッジ８１に閉じ込められる。
【００６０】
（第３の実施の形態）
図６は、本実施の形態に係る半導体光素子を示す図面である。半導体光素子（以下、「半導体光集積素子」と記す）９１には、ＤＦＢ半導体レーザ（以下、「ＤＦＢレーザ」と記す）９１ａおよび電界吸収型変調器（以下、「ＥＡ変調器」と記す）９１ｂが集積されている。ＤＦＢレーザ９１ａは、第１の実施の形態に示された半導体光素子の構造を有し、各半導体層には実施例１に記載の各材料を用いることが出来る。半導体光集積素子９１は、レーザ領域および変調器領域を互いに光学的に結合するためのバットジョイント構造を有する。ＥＡ変調器９１ｂは、ＤＦＢレーザ９１ａの活性層１８に替えて、光吸収層９３を含み、回折格子層３９とその下のエッチング停止層３７を含まない。これらの点を除いて、ＥＡ変調器９１ｂの構造はＤＦＢレーザ９１ａと実質的に同じ構造及び材料を使用できる。
【００６１】
また、ＥＡ変調器９１ｂとＤＦＢレーザ９１ａとの間の漏れ電流を排除して、集積素子の動作を安定化させるために、ＥＡ変調器９１ｂとＤＦＢレーザ９１ａとの間の境界に素子分離領域９１ｃが設けられる。素子分離領域９１ｃでは、コンタクト層２５および上部クラッド層１９の一部、または全部がエッチングで除去されるので、素子分離領域９１ｃの抵抗を高くできる。
【００６２】
ＤＦＢレーザ９１ａの端面９１ｄには、出射光パワー増加のため高反射コート膜が設けられており、ＥＡ変調器９１ｂの端面９１ｅは、反射戻り光による集積素子９１の動作不安定化を抑制するために無反射コート膜９１ｅが設けられている。ＤＦＢレーザ９１ａの活性層１８およびＥＡ変調器９１ｂの光吸収層９３は、ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸構造を有するけれども、詳細な構造は互いに異なっている。例えば、井戸層の組成や厚さ、井戸層の数といった構造の設定値は、それぞれの素子のために最適化されている。例えば、ＥＡ変調器９１ｂの光吸収層９３は、無バイアス (印加電圧が無し) 時にＤＦＢレーザからの光の吸収を避けるために、ＤＦＢレーザの活性層１８よりも大きなバンドギャップを有すＧａＩｎＮＡｓ量子井戸構造を有する。具体例を示せば、
ＤＦＢレーザ９１ａの活性層１８は、
井戸層：アンドープＧａ０．６５Ｉｎ０．３５Ｎ０．００６Ａｓ０．９９４、厚さ７ｎｍ
障壁層：アンドープＧａＡｓ、厚さ８ｎｍ
から成る２重量子井戸構造を有す。また、ＥＡ変調器９１ｂの光吸収層９３は
井戸層：アンドープＧａ０．７５Ｉｎ０．２５Ｎ０．０１Ａｓ０．９９、厚さ７ｎｍ
障壁層：アンドープＧａＡｓ、厚さ８ｎｍ
から成る６重量子井戸構造構造を有す。この光吸収層を有するＥＡ変調器では、素子長３００μｍにおいて、電圧５ボルトを印加したとき２０ｄＢ程度の実用的な消光比が得られる。
【００６３】
非特許文献１に記載の、従来のｎ型電流ブロック層を用いた埋め込みリッジ構造を有する半導体光集積素子を作製する場合、素子分離領域の抵抗を高めるために、低抵抗のコンタクト層、上部クラッド領域、及び電流ブロック層を全て除去する必要がある。また、上部クラッド領域の間には電流ブロック層や光導波層が挟まっている。このため、これらの半導体層の全てを１回のエッチングでは除去できず、エッチングする層に応じて適切なエッチャントを選択し、何回かに分けての複雑なエッチングプロセスが必要となる。従って、素子分離工程が複雑化し、コストの増加や歩留まり低下を引き起こす。また、素子分離領域には電流ブロック層と上部クラッド層は存在しないので、ここでの導波路の不連続性が大きくなる。その結果、素子分離領域を導波光が通過するとき、導波光の反射が増大する。反射光が増大すると、ＤＦＢ領域への戻り光が増加するので、ＤＢＦレーザの発振特性が不安定になる。また、素子分離領域における導波路の不連続性の増加により、ＤＦＢレーザとＥＡ変調器との間の光学的な結合が低下するので、ＥＡ変調器からの出力パワーが低下する。
【００６４】
一方、第１の実施の形態において説明された半導体光素子では、電流ブロック領域２１は高抵抗であるので除去する必要は無く、上部クラッド領域１９とコンタクト層２５のみを除去することによって実用に充分な高抵抗の素子分離が提供される。これら上部クラッド領域１９およびコンタクト層２５は、間に他の層が挟まっていないため、複雑な素子分離工程が必要とされず、従来構造の場合に比べて、より簡単なエッチングで除去できる。このため、エッチングプロセスの簡略化による、製造コスト削減や歩留まり改善が得られる。また、素子分離領域には電流ブロック領域が残るので、分離領域における導波路の不連続性が縮小される。これ故に、素子分離領域における導波光の反射が低減され、反射戻り光による素子特性の劣化が軽減される。
【００６５】
本実施の形態の半導体光集積素子の構造として、第１の実施の形態で説明された半導体光素子の構造に替えて第２の実施の形態で説明された半導体光素子の構造を用いることができる。この変更に応じて、当業者によってＥＡ変調器の構造も変更される。
【００６６】
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。本実施の形態では、具体的な半導体材料を例示しながら説明したけれども、本発明は、本実施の形態に開示された特定の材料に限定されるものではない。また、本実施の形態では、半導体レーザを例示的に説明しているけれども、本発明はこれに限るものでは無く、発光ダイオード、電界吸収型変調器、半導体光増幅素子等の他の半導体光素子へ適用可能である。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。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】図１は第１の実施の形態に係る半導体光素子の断面構造を示す図面である。
【図２】図２（Ａ）は、摂氏５００度で成長されたアンドープＧａＩｎＰを含む試料における印加電圧と抵抗率との関係を示す図面であり、図２（Ｂ）は、摂氏５５０度で成長されたアンドープＧａＩｎＰを含む試料における印加電圧と抵抗率との関係を示す図面である。
【図３】図３は、第１の実施の形態に係る構造の半導体レーザに関してシミュレーションにより計算したＩ−Ｌ特性を示す図面である。
【図４】図４（Ａ）〜図４（Ｆ）は、第１の実施の形態に係る半導体光素子を作製する方法を説明する図面である。
【図５】図５は、第２の実施の形態に係る半導体光素子の断面構造を示す図面である。
【図６】図６は、第３の実施の形態に係る半導体光素子を示す図面である。
【符号の説明】
【００６８】
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ…半導体光素子、１３…第１導電型クラッド層、１５…ＧａＡｓ基板、１７…発光領域、１７ｂ、１７ｃ…発光領域のエリア、１９…第２導電型クラッド領域、２１…電流ブロック領域、２３ａ…井戸層、２３ｂ…障壁層、２３ｃ…上部光閉じ込め層、２３ｄ…下部光閉じ込め層、２５…コンタクト層、２７…絶縁層、２９、３１…電極、３３…光導波層、３５…回折格子構造、３７…エッチング停止層、３９…回折格子層、８１…半導体リッジ、８３…第２導電型クラッド領域、８５…コンタクト層、８７…電流ブロック領域  
【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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