(57)【要約】【課題】基板の反りを低減できる構成を有する半導体光素子を提供する。【解決手段】半導体レーザ素子１は、ｎ型ＩｎＰから構成される基板２と、基板２上に設けられた半導体メサ部１０と、基板２の上面および半導体メサ部１０の側面を覆う絶縁膜１１と、絶縁膜１１上に設けられた酸化アルミニウム膜１２と、酸化アルミニウム膜１２上に設けられた樹脂部１３と、半導体メサ部１０に電気的に接続するとともに樹脂部１３上に配置される電極１４と、基板２の裏面に設けられた電極１５とを有する。酸化アルミニウム膜１２は、基板２と同じ基板上に成膜したときに２次元的な圧縮応力が働くような成膜条件にて成膜されている。よって、酸化アルミニウム膜１２により、絶縁膜１１および樹脂部１３内に働く引っ張り応力が補償され、したがって、基板２の反りもまた低減される。【選択図】　図１
2004128360.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体から構成される活性層を含んでおり前記基板上に設けられた半導体メサ部と、
前記半導体メサ部を埋め込むように前記基板上に設けられ前記基板を反らせる力を作用する樹脂体と
を備える半導体光素子であって、
前記樹脂体と前記半導体メサ部との間に設けられ前記樹脂体が前記基板に加える力を弱めるように構成された薄膜を更に備える、半導体光素子。
【請求項２】
基板と、
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体から構成される活性層を含んでおり前記基板上に設けられた半導体メサ部と、
前記半導体メサ部を埋め込むよう設けられた樹脂体と、
前記樹脂体と前記半導体メサ部との間に設けられた薄膜と、
を備え、
前記薄膜は酸化アルミニウム膜を含む、半導体光素子。
【請求項３】
前記薄膜と前記半導体メサ部との間に絶縁性シリコン化合物膜を更に備える請求項１又は２記載の半導体光素子。
【請求項４】
基板と、
前記基板上に設けられ、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体から構成される活性層を含む半導体メサ部と、
前記メサ部を埋め込むように前記基板上に設けられ前記基板を反らせる力を作用する樹脂体と、
前記樹脂体上に配置され、前記半導体メサ部に電気的に接続された電極と
を備える半導体光素子であって、
前記樹脂体上に配置され、前記樹脂体が前記基板に加える力を弱めるように構成された導電体層を更に備える、半導体光素子。
【請求項５】
基板と、
前記基板上に設けられ、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体から構成される活性層を含む半導体メサ部と、
前記半導体メサ部を埋め込むように前記基板上に設けられた樹脂体と、
前記樹脂体上に配置され、前記半導体メサ部に電気的に接続された電極と、
前記樹脂体上に配置され、クロム、タンタル、およびモリブデンのいずれか一または複数の元素から構成される導電体膜と
を備える半導体光素子。
【請求項６】
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体から構成される活性層を有する半導体メサ部を基板上に形成する工程と、
前記半導体メサ部及び前記基板上に酸化アルミニウム膜を形成する工程と、
前記酸化アルミニウム膜上に樹脂体を形成する工程と、
を備える半導体光素子の製造方法。
【請求項７】
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体から構成される活性層を有する半導体メサ部を前記基板上に形成する工程と、
イオンビーム支援成膜法により、前記半導体メサ部及び前記半導体基板上に酸化アルミニウム膜を形成する工程と、
前記酸化アルミニウム膜上に樹脂体を形成する工程と
を備える半導体光素子の製造方法。
【請求項８】
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体から構成される活性層を有する半導体メサ部を前記基板上に形成する工程と、
基板上に単独に成膜した場合に圧縮応力が生じる成膜条件で、前記半導体メサ部及び前記基板上に酸化アルミニウム膜を形成する工程と、
前記酸化アルミニウム膜上に樹脂体を形成する工程と
を備える半導体光素子の製造方法。
【請求項９】
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体から構成される活性層を有する半導体メサ部を基板上に形成する工程と、
前記半導体メサ部が形成された後に、前記基板上に樹脂体を形成する工程と、
前記樹脂体及び前記半導体メサ部上に金属膜を形成する工程と、
前記半導体メサ部に電気的に接続される電極を前記金属膜から形成する工程と、
クロム、タンタル、およびモリブデンのいずれか一または複数の元素から構成される導電膜を前記樹脂体及び前記半導体メサ部上に形成する工程と、
前記導電膜から導電体を形成する工程と
を備える半導体光素子の製造方法。
【請求項１０】
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体から構成される活性層を有する半導体メサ部を基板上に形成する工程と、
前記半導体メサ部が形成された後に、前記基板上に樹脂体を形成する工程と、
前記樹脂体及び前記基板上に金属膜を形成する工程と、
イオンビーム支援成膜法により、クロム、タンタル、およびモリブデンのいずれか一または複数の元素から構成される導電膜を前記樹脂体及び前記半導体メサ部上に形成する工程と、
前記導電膜から導電体を形成する工程と、
前記半導体メサ部に電気的に接続された電極を前記金属膜から形成する工程とを備える半導体光素子の製造方法。
【請求項１１】
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体から構成される活性層を有する半導体メサ部を基板上に形成する工程と、
前記半導体メサ部が形成された後に、前記基板上に樹脂体を形成する工程と、
前記樹脂体及び前記基板上に金属膜を形成する工程と、
基板上に単独に成膜したときに２次元的な圧縮応力が生じるよう成膜できる成膜条件で、クロム、タンタル、およびモリブデンのいずれか一または複数の元素から構成される導電膜を前記樹脂体及び前記基板上に形成する工程と、
前記導電膜から導電体を形成する工程と、
前記半導体メサ部に電気的に接続された電極を前記金属膜から形成する工程とを備える半導体光素子の製造方法。
【請求項１２】
前記金属膜を形成する工程の後に、前記金属膜上に別の金属膜を形成する工程を更に備えており、
前記金属層は電子ビーム蒸着法により形成される、請求項６〜１１のいずれかに記載の半導体光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体光素子及び半導体光素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高速光通信を提供する光通信システムにおいては、通信速度の高速度化に伴い、半導体レーザ素子といった半導体光素子には高速で動作することが求められる。この半導体光素子は、活性層を含む半導体光導波路と、この半導体光導波路の両側に設けられたトレンチとを有する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
半導体光素子を更なる高速に動作させるために、半導体光素子における寄生キャパシタンスを低減することが必要である。発明者は、寄生キャパシタンスを低減するために、半導体光素子の半導体光導波路を樹脂体で埋め込む構造を考えている。この構造の半導体光素子を製造するとき、半導体光導波路部を埋め込む樹脂体を基板上に形成する。樹脂体は半導体光導波路の高さと同程度になるような高さに形成されるので、樹脂は、数ミクロン程度の厚さに塗布される。故に、樹脂体をより薄くすることはできない。また、樹脂の塗布後に、樹脂体を硬化するために、基板全体に熱処理が施される。この熱処理により、樹脂体は収縮する。厚い樹脂体による力は基板に伝わり、基板は凹型に反ることとなる。基板の反りは様々な悪影響を及ぼすので、基板の反り量を低減することが求められる。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、基板の反りを低減できる構成を有する半導体光素子、及び半導体光素子の製造方法を提供することとした。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の一側面は、半導体光素子に係わる。この半導体光素子は、基板、半導体メサ部、及び樹脂体を備える。半導体メサ部は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体から構成される活性層を含んでおり、基板上に設けられている。樹脂体は、半導体メサ部を埋め込むように基板上に設けられ、基板を反らせる力を作用する。故に、この半導体光素子の基板は反っている。しかしながら、半導体光素子は、樹脂体と半導体メサ部との間に設けられた薄膜を更に備える。樹脂体が基板に加える力を弱めるように該薄膜を設けるので、半導体光素子の基板の反りを低減できる。
【０００６】
この半導体光素子は、基板と、半導体メサ部と、樹脂体と、薄膜とを備える。半導体メサ部は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体から構成される活性層を含んでおり、基板上に設けられている。樹脂体は、半導体メサ部を埋め込むよう設けられている。薄膜は酸化アルミニウム膜を含み、酸化アルミニウム膜は、樹脂体と半導体メサ部との間に設けられている。酸化アルミニウム膜は、樹脂体が基板に加える力を弱めるために役立つ。故に、この半導体光素子の基板の反りは低減される。
【０００７】
この半導体光素子は、薄膜と半導体メサ部との間に絶縁性シリコン化合物膜を更に備えることができる。このような絶縁性シリコン化合物膜を設ければ、メサ部を保護できるため、半導体光素子の信頼性を向上できる。絶縁性シリコン化合物膜の追加は、基板の反りを大きくするように働くけれども、薄膜は、絶縁性シリコン化合物膜及び樹脂体が基板に加える力を弱めるために役立つ。
【０００８】
本発明の半導体光素子は、基板と、半導体メサ部と、樹脂体と、電極と、導電体層を備える。この半導体光素子では、半導体メサ部は、基板上に設けられており、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体から構成される活性層を含む。樹脂体は、半導体メサ部を埋め込むように基板上に設けられており、基板を反らせる力を作用する。電極は、樹脂体及び半導体メサ部上に配置され、半導体メサ部に電気的に接続されている。導電体層は、樹脂体及び半導体メサ部上に配置されており、樹脂体が基板に加える力を弱めるように構成されている。故に、導電体層は、半導体光素子の基板の反りを低減するために役立つ。
【０００９】
本発明の半導体光素子では、導電体膜は、クロム、タンタル、およびモリブデンのいずれか一または複数の元素から構成される。これらの金属、及びその合金は、半導体光素子の基板の反りを低減するために役立つ。
【００１０】
本発明の半導体光素子は、樹脂体と半導体メサ部との間に絶縁性シリコン無機化合物膜を更に備えることができる。このような無機絶縁膜を設ければ、メサ部を保護できるので、半導体光素子の信頼性を向上できる。上記の導電体層により、基板の反り量が低減される。
【００１１】
上記の基板はＩｎＰ半導体基板であることができ、半導体メサ部は、クラッド層と、回折格子とを更に含むと好ましい。クラッド層は、活性層に光を閉じ込めるために役立つ。回折格子は、活性層と光学的に結合するように設けられている。この構造によれば、基板の反りが軽減される半導体レーザ素子が提供される。
【００１２】
本発明の別の側面は、半導体光素子の製造方法である。この方法は、（ａ）ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体から構成される活性層を有する半導体メサ部を基板上に形成する工程と、（ｂ）半導体メサ部及び基板上に酸化アルミニウム膜を形成する工程と、（ｃ）酸化アルミニウム膜上に樹脂体を形成する工程と、を備える。
【００１３】
酸化アルミニウム膜を形成する工程を備えない製造方法では、樹脂体が形成される工程の後に、樹脂体の収縮により基板の反りが大きくなる。しかしながら、樹脂部とメサ部との間に酸化アルミニウム膜が形成されているので、樹脂体により生じる基板の反りが軽減される。
【００１４】
半導体光素子の製造方法は、（ａ）ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体から構成される活性層を有する半導体メサ部を基板上に形成する工程と、（ｂ）イオンビーム支援成膜法により、半導体メサ部及び半導体基板上に酸化アルミニウム膜を形成する工程と、（ｃ）酸化アルミニウム膜上に樹脂体を形成する工程と、を備える。酸化アルミニウム膜をイオンビーム支援成膜法により形成すれば、樹脂体により生じる基板の反りを軽減できる膜を形成できる。イオンビーム支援成膜法では、イオンビームのエネルギーを調整すると成膜される薄膜の応力が変化するので、基板の反りを低減できる。
【００１５】
半導体光素子の製造方法は、（ａ）ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体から構成される活性層を有する半導体メサ部を基板上に形成する工程と、（ｂ）所定の成膜条件で、半導体メサ部及び基板上に酸化アルミニウム膜を形成する工程と、（ｃ）酸化アルミニウム膜上に樹脂体を形成する工程と、を備える。所定の条件は、酸化アルミニウム膜を基板上に単独に成膜した場合に２次元的な圧縮応力が生じるように決定されている。この成膜条件により酸化アルミニウム膜を形成する場合、樹脂体により生じる基板の反りを軽減できる。
【００１６】
半導体光素子の製造方法は、（ａ）ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体から構成される活性層を有する半導体メサ部を基板上に形成する工程と、（ｂ）半導体メサ部が形成された基板上に樹脂体を形成する工程と、（ｃ）樹脂体及び半導体メサ部上に金属膜を形成する工程と、（ｄ）半導体メサ部に電気的に接続される電極を金属膜から形成する工程と、（ｅ）クロム、タンタル、およびモリブデンのいずれか一または複数の元素から構成される導電膜を樹脂体及び半導体メサ部上に形成する工程と、（ｆ）導電膜から導電体を形成する工程と、を備える。樹脂体が形成される工程の後に、樹脂体の収縮により基板が反る。しかし、導電膜を樹脂体及び半導体メサ部上に形成した後には、樹脂体により生じる基板の反りが軽減される。半導体光素子の製造方法では、導電膜をイオンビーム支援成膜法により形成すれば、樹脂体により生じる基板の反りを軽減できる膜を形成できる。
【００１７】
半導体光素子の製造方法は、（ａ）ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体から構成される活性層を有する半導体メサ部を基板上に形成する工程と、（ｂ）半導体メサ部が形成された後に、基板上に樹脂体を形成する工程と、（ｃ）樹脂体及び基板上に金属膜を形成する工程と、（ｄ）導電膜を基板上に単独に成膜したときに圧縮応力が生じるように決定される成膜条件で、クロム、タンタル、およびモリブデンのいずれか一または複数の元素から構成される導電膜を前記樹脂体及び前記基板上に形成する工程と、（ｅ）導電膜から導電体を形成する工程と、（ｆ）半導体メサ部に電気的に接続された電極を金属膜から形成する工程と、を備える。この成膜条件により導電膜を形成する場合、樹脂体により生じる基板の反りを軽減できる。
【００１８】
本発明の半導体光素子の製造方法は、金属膜を形成する工程の後に、金属膜上に別の金属膜を形成する工程を更に備えることができる。金属層は電子ビーム蒸着法により形成される。
【００１９】
高エネルギー粒子を利用する成膜方法で金属膜を樹脂体上に堆積する場合に、高エネルギー粒子に晒された樹脂体の界面にリーク電流が生じる場合がある。しかしながら、電子ビーム蒸着によれば、リーク電流の増大が防止される。電子ビーム蒸着では、金属膜の応力を所望の範囲内の値にするために電子ビームの加速電圧を大きくすると、電子ビームの高エネルギーが原因となって半導体メサの側壁にダメージ層が形成されることがある。このダメージ層はリーク電流を流す経路となる場合がある。リークパスが形成されることを防ぐために、低ダメージの熱ＣＶＤ（常圧ＣＶＤ）法等のＣＶＤ法で絶縁膜をメサ周りに形成している。
【００２０】
高エネルギー粒子を用いて形成された金属膜では、高エネルギー粒子が原因でコンタクト層の半導体表面にダメージ層が形成されて、金属電極と半導体層との間のコンタクト抵抗が増大することがある。この増大を防ぐために、低エネルギー粒子を用いる蒸着法により予めＴｉ又はＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ等の電極膜を形成しておき、この電極膜上に、イオンビーム支援蒸着法でＣｒ等の電極膜を形成することが好ましい。
【００２１】
また、樹脂層に関しては、８．０１×１０−１７ジュール（５００ｅＶ）を越える高エネルギー粒子を用いる成膜法で、樹脂層の表面に電極膜を形成すると、樹脂のＣ−Ｃ結合が破壊され、構造の点で弱い層が樹脂層の表面に形成される場合がある。Ｃ−Ｃ結合が破壊された層に対する電極の密着性は低下し、上記高エネルギー粒子を用いる成膜法をデバイスの作製に適用することは好ましくない。したがって、低エネルギー粒子を用いる成膜法で樹脂層上に電極膜を形成した後に、応力緩和層として、イオンビーム支援成膜法で金属膜を形成することが望ましい。イオンビーム支援成膜法で成膜された金属膜の応力はイオン電流と加速電圧とにより決定されるので、低加速電圧で適切な応力が得られるイオン電流の条件において金属膜を成膜する必要がある。
【００２２】
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。
【００２３】
【発明の実施の形態】
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光通信用のＤＦＢ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　Ｆｅｅｄｂａｃｋ）型半導体レーザ素子に係わる実施の形態を説明することにより、本発明の半導体光素子及び半導体光素子の製造方法を開示する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。
【００２４】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の実施形態の半導体レーザ素子を示す概略図である。半導体レーザ素子１は、基板２と、半導体メサ部１０と、絶縁膜１１と、酸化アルミニウム膜１２といった薄膜と、樹脂体１３と、第１の電極１４と、第２の電極１５とを備える。薄膜は、例えば、絶縁膜であることができる。基板２としては、ｎ型ＩｎＰ半導体基板といったＩＩＩ−Ｖ化合物半導体基板が例示される。半導体メサ部１０は、基板２上に設けられている。絶縁膜１１は、基板２上および半導体メサ部１０の側面を覆うように設けられている。酸化アルミニウム膜１２は、絶縁膜１１上に設けられている。樹脂体１３は、酸化アルミニウム膜１２上に設けられている。電極１４は、樹脂部１３上に配置されており、半導体メサ部１０に電気的に接続されるように設けられている。電極１５は、基板２の裏面に設けられている。半導体レーザ素子１を得るために、複数の素子が形成されているウエハを基板２へ分割する。
【００２５】
半導体メサ部１０は、基板２上に設けられたバッファ層３と、バッファ層３上に設けられたクラッド層４と、クラッド層４上に設けられた活性層５と、活性層５上に設けられたクラッド層６と、クラッド層６上に設けられたキャップ層７と、キャップ層７上に設けられたコンタクト層８と、電流狭窄部９とを有する。半導体メサ部１０では、クラッド層４、活性層５、およびクラッド層６が基板上に積層され、積層部を形成する。積層部は、所定の軸に沿って伸びる側面を有している。電流狭窄部９は、積層部に隣接して基板上に設けられており、電流を積層部に導くような電気的な障壁として作用する。バッファ層３とクラッド層４との境界面には、回折格子３ａが設けられている。
【００２６】
上記の層３〜８および電流狭窄部９について、材料およびドーパントを例示すれば
・基板２：ｎ型ＩｎＰ基板
・バッファ層３：ｎ型（Ｓｉドープ）ＩｎＰ
・クラッド層４：ｎ型（Ｓｉドープ）ＩｎＰ
・活性層５：アンドープＧａＩｎＡｓＰ
・クラッド層６：ｐ型（Ｚｎドープ）ＩｎＰ
・キャップ層７：ｐ型（Ｚｎドープ）ＩｎＰ
・コンタクト層８：ｐ型（Ｚｎドープ）ＩｎＧａＡｓ
・電流狭窄部９：高抵抗（Ｆｅドープ）ＩｎＰ
である。
【００２７】
活性層５は、ＭＱＷ（Ｍｕｌｔｉ−Ｑｕａｎｔｕｍ　Ｗｅｌｌ）構造またはＳＱＷ（Ｓｉｎｇｌｅ　Ｑｕａｎｔｕｍ　Ｗｅｌｌ）構造を含むことができる。活性層５のフォトルミネセンス光の波長は、１．５５μｍ程度とすることができる。また、クラッド層４，６は、ＩｎＰから構成されるため、活性層５に比べて、大きなバンドギャップエネルギーおよび小さな屈折率を有する。よって、クラッド層４，６は、活性層５に光を閉じ込めるクラッド層として働くとともに、活性層５にキャリアを閉じ込める障壁層としても働く。
【００２８】
電流狭窄部９は、上記の通り、ＦｅドープＩｎＰから構成されるため、クラッド層４，６および活性層５に比べて高い抵抗率を有する。このため、電流狭窄部９は、電流を活性層５に導くよう働く。
【００２９】
電極１４は、半導体メサ部１０のコンタクト層８に電気的に接続されるように設けられている。電極１４は、例えば、チタン（Ｔｉ）層、白金（Ｐｔ）層、および金（Ａｕ）層からなる積層物により構成される。好適な実施例では、Ｔｉ層、Ｐｔ層といった金属層は電子ビーム蒸着法により形成されることができる。電子ビーム蒸着法によれば、電極１４内に働く応力を低減することができる。コンタクト層８は、電極１４とコンタクト層８と間のオーミック接触性が容易に実現できる程度のキャリア濃度を有している。また、基板２の裏面に形成される電極１５は、基板２とオーミック接触している。
【００３０】
半導体レーザ素子１においては、絶縁層１１は、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）といった絶縁性シリコン化合物膜から構成されている。ＳｉＯ２膜をＩｎＰ基板上に単独に堆積すると、ＩｎＰ基板は凹型に反る。この現象は、ＳｉＯ２膜内には引っ張り応力が働いていることを示している。故に、半導体レーザ素子１に適用された場合にも、ＳｉＯ２膜においては引っ張り応力が生じている。
【００３１】
樹脂部１３は、半導体レーザ素子１のキャパシタンスを低減すると共に半導体メサ部１０を保護するために設けられている。樹脂部１３は、半導体レーザ素子１においては、ビスベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）樹脂またはポリイミド樹脂といった感光性樹脂から構成されている。例えば、ＢＣＢ膜はベーク中に収縮する。ＩｎＰ基板上にＢＣＢ膜を単独に形成したとき、ＢＣＢ膜に生じる引っ張り応力は、ＩｎＰ基板を凹型に反らせる。このＢＣＢ膜内には、故に、半導体レーザ素子１に適用された場合でも、樹脂部１３においては引っ張り応力が生じている。
【００３２】
図１を参照すると、絶縁膜１１と樹脂部１３との間に酸化アルミニウム膜１２が設けられている。酸化アルミニウム膜１２は、好適な実施例では、イオンビーム支援成膜法により成膜される。酸化アルミニウム膜１２の成膜条件は、基板２と同じ種類の基板上に形成された酸化アルミニウム膜に圧縮応力が生じるように決定される。つまり、基板は凸形に反る。よって、酸化アルミニウム膜１２により、絶縁膜１１および樹脂部１３に生じている引っ張り応力を部分的に打ち消される。言い換えると、酸化アルミニウム膜１２は、絶縁膜１１および樹脂部１３内に生じた応力を補償する応力補償層としての機能を有する。故に、このような酸化アルミニウム膜１２は、基板２の反りを低減するために役立つ。
【００３３】
（第２の実施の形態）
図面を参照しながら、本発明の実施の形態による半導体レーザ素子の製造方法を説明する。第２の実施形態においては、第１の実施形態の半導体レーザ素子１を製造する場合を説明する。
【００３４】
（第１エピタキシャル工程）
半導体基板、例えばｎ型ＩｎＰウエハ、といった基板２を用意する。基板２は、厚さが３００から４００マイクロメートル（μｍ）であり、直径が５０ミリメートル（ｍｍ）程度であることができる。基板２上には、図２（Ａ）に示す通り、バッファ膜３０が形成される。
【００３５】
（回折格子形成工程）
図２（Ｂ）を参照すると、バッファ膜３０上に回折格子３ａが形成されている。回折格子３ａは、バッファ膜３０の表層部に周期的なストライプ状の凹部を形成することにより得られる。回折格子３ａの周期は、半導体レーザ素子１から放射されるべきレーザ光の波長に基づいて決定される。
【００３６】
（第２エピタキシャル工程）
図３（Ａ）を参照すると、回折格子３ａが形成されたバッファ膜３０上に、クラッド膜４０、活性層膜５０、およびクラッド膜６０が形成されている。これらの膜は、エピタキシャル成長される。エピタキシャル成長のために、有機金属気相成長法（Ｏｒｇａｎｏ−Ｍｅｔａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｐｈａｓｅ　Ｅｐｉｔａｘｙ：ＯＭＶＰＥ）を使用できる。半導体膜３０，４０，５０，６０の材料、ドーパント、および厚さを例示すると、
【００３７】
・基板２：ｎ型ＩｎＰウエハ
・バッファ膜３０：ＳｉドープＩｎＰ、３００ナノメートル（ｎｍ）
・クラッド膜４０：ＳｉドープＩｎＰ、厚さ５５０ナノメートル
・活性層膜５０：アンドープＧａＩｎＡｓＰ、厚さ３００ナノメートル
・クラッド膜６０：ＺｎドープＩｎＰ、厚さ２００ナノメートル
である。
【００３８】
（第１メサ形成工程）
図３（Ｂ）を参照すると、半導体ストライプ１０ａが形成されている。半導体ストライプ１０ａは以下のように形成される。クラッド膜６０上にマスク層３１を形成する。マスク層３１は、絶縁性シリコン無機化合物膜からなるハードマスクであると好ましい。エッチングは、マスク層３１を用いてブロムメタノール液を用いて行われ、半導体ストライプ１０ａが得られる。半導体ストライプ１０ａは、クラッド層４と、活性層５と、クラッド層６とを有する。エッチング工程の後には、半導体ストライプ１０ａはバッファ層３０の主面上の第１の領域に形成され、第１の領域の両側には第２及び第３の領域があり、第２及び第３の領域には、バッファ膜３０が露出している。なお、半導体ストライプ１０ａを形成するために、エッチングガス（ＣＨ４／Ｈ２又はＣＨ４／Ｈ２／Ｃｌ２）を用いるドライエッチング法を適用することができる。
【００３９】
（半導体埋込層形成工程）
図４（Ａ）を参照すると、半導体ストライプ１０ａが半導体埋込層９０により埋め込まれている。半導体埋込層９０は、電流狭窄部を後の工程で形成するときに利用される。半導体埋込層９０は、基板２及び半導体ストライプ１０ａの側面上にＦｅドープＩｎＰをＯＭＶＰＥにより成長される。半導体埋込層９０の成長後、マスク層３１が除去される。
【００４０】
（第３のエピタキシャル工程）
図４（Ｂ）を参照すると、半導体ストライプ１０ａおよび半導体埋込層９０上にキャップ膜７０、およびコンタクト膜８０が形成されている。これらの膜の材料、ドーパント、および厚さを例示すれば、
【００４１】
・キャップ膜７０：ＺｎドープＩｎＰ、厚さ２００ナノメートル
・コンタクト膜８０：ＺｎドープＩｎＧａＡｓ、５００ナノメートル
である。
【００４２】
（第２メサ形成工程）
図５（Ａ）を参照すると、半導体メサ部１０が形成されている。半導体メサ部１０は、以下のように形成される。すなわち、先ず、コンタクト膜８０上にマスク層３２を形成する。マスク層３２を用いて、バッファ膜３０、半導体埋込層９０およびキャップ膜７０並びにコンタクト膜８０を基板２が露出されるまでウエットエッチングする。ＩｎＰから構成されるバッファ膜３０、半導体埋込層９０及びキャップ膜７０をエッチングするために、塩酸と純水との混合液をエッチング液として使用できる。また、ＩｎＧａＡｓから構成されるコンタクト膜８０をエッチングするために、硫酸、過酸化水素水及び純水の混合液を使用できる。
【００４３】
エッチングにより、半導体メサ部１０が形成された。半導体メサ部１０は、所定の軸方向に伸びる活性層５を含む半導体ストライプ１０ａと、バッファ膜３０から形成されたバッファ層３と、キャップ膜７０から形成されたキャップ層７と、コンタクト膜８０から形成されたコンタクト層８と、半導体埋込層９０から形成された電流狭窄部９とを有する。
【００４４】
なお、コンタクト膜８０、キャップ膜７０、クラッド膜６０、活性層膜５０、クラッド膜４０、およびバッファ膜３０をエッチングすることにより所定の軸方向に伸びるトレンチを形成して、これらのトレンチにより半導体メサ部１０を画定するようにしてもよい。
【００４５】
（絶縁膜形成工程）
図５（Ｂ）を参照すると、半導体メサ部１０及び基板２を覆うように絶縁膜１１が形成されている。絶縁膜１１は、例えば、ＣＶＤ法により形成される。絶縁膜１１の厚さは、例えば、３５０ナノメートル程度である。絶縁膜１１は、ＳｉＯ２、窒化シリコン、またはシリコンオキシナイトライドといった絶縁性シリコン無機化合物から構成される。ＳｉＮやＳｉＯＮといった材料も引っ張り応力を加える膜になる。
【００４６】
（酸化アルミニウム膜形成工程）
図６（Ａ）を参照すると、酸化アルミニウム膜１２といった薄膜が絶縁膜１１上に形成されている。引き続いて、イオンビーム支援成膜装置を用いて酸化アルミニウム膜を形成する手順について説明する。
【００４７】
図８は、酸化アルミニウム膜１２を形成するためのイオンビーム支援成膜装置を示す概略図である。成膜装置１００は、真空槽１０１と、真空槽１０１に接続された真空ポンプ１０２と、真空槽１０１および真空ポンプ１０２の間に設けられたメインバルブ１０３とを備える。成膜装置１００は、また、真空槽１０１の内部に、基板２を保持する基板ホルダ１１１と、原料Ｓを保持する原料ホルダ１１２と、基板ホルダ１１１と原料ホルダ１１２との間に設けられたシャッタ１１０と、原料Ｓに照射される電子線Ｅ１の発生源としてのフィラメント１１３とを備える。また、成膜装置１００は、真空槽１０１の外部にイオンビーム源となるガスが充填されるシリンダ１４１と、シリンダ１４１からのガスの流量を制御する流量制御器１４２とを有する。シリンダ１４１には、アルゴン（Ａｒ）ガス又は酸素（Ｏ２）ガスが充填されている。流量制御器１４２は、質量流量調整器１４２ａ及び圧力調整器１４２ｂを含む。さらに、成膜装置１００は、シリンダ１４１からのガスをイオン化して基板２へと供給するイオン源１２０を有する。イオン源１２０には電源１３１が接続されている。電源１３１は、可変電圧源１３１ａおよび電流計１３１ｂを含む。対向電極（図示せず）は、フィラメントと対向するように設けられており、またフィラメントからの電子流を加速するために利用される。この電子流によりガスがイオン化され、イオン化されたガスは、加速電極（図示せず）により加速されて基板２へ至る。
【００４８】
成膜装置１００を用いて、酸化アルミニウム膜１２は次のように成膜される。絶縁膜１１が形成された基板２を基板ホルダ１１１に取り付けて、Ａｌ２Ｏ３ペレットといった原料Ｓを原料ホルダ１１２に供給する。真空槽１０１内を２×１０−２Ｐａ程度の真空度にまで真空排気した後、原料Ｓを加熱する。加熱は、フィラメント１１３に所定の電流を流して当該フィラメント１１３から電子線Ｅｓを原料Ｓに放射することにより行われる。加熱により、原料ＳからＡｌ２Ｏ３の構成分子または原子が放出される。シリンダ１４１からＡｒガスを所定流量で供給するとともに、電源１３１からイオン源１２０へ所定のイオンビーム電流を供給する。この電流により、イオン源１２０からＡｒイオンが放射される。シャッタ１１０を開けると、基板２上に酸化アルミニウム膜が成膜される。
【００４９】
フィラメント１１３へ流す電流、Ａｒガス流量、イオンビーム電流、真空槽１０１内の真空度、および成膜時間といった成長条件は、酸化アルミニウム膜を基板２と実質的に同等の基板に成膜したときに酸化アルミニウム膜に２次元的な圧縮応力が生成されるように決定される。同等の基板とは、材料、厚さおよび直径が基板２とほぼ等しいことを意味する。
【００５０】
（樹脂部形成工程）
図６（Ｂ）を参照しながら、樹脂部１３を形成する工程を説明する。酸化アルミニウム膜１２上にＢＣＢ樹脂を塗布する。このＢＣＢ樹脂に熱処理を施すとＢＣＢ樹脂が硬化する。熱処理の条件としては、摂氏２５０度（℃）程度の熱処理温度及び１時間程度の熱処理時間が例示される。ＢＣＢ樹脂は、酸化アルミニウム膜１２および絶縁膜１１に覆われた半導体メサ部１０を埋め込むように樹脂部１３が形成される。例えば、ＢＣＢ樹脂の厚さは、熱処理後の厚さが７マイクロメートル（μｍ）程度となるよう調整されると好ましい。以上により、樹脂部１３を形成する工程が終了する。
【００５１】
（電極形成工程）
図７（Ａ）に示されるように、樹脂部１３上にマスク層３３が形成される。マスク層３３は、電極が形成されるべき部分に開口部３３ａを有する。マスク層３３を用いて、樹脂部１３、酸化アルミニウム膜１２、および絶縁膜１１をエッチングして電極用の開口部を形成する。この開口部の底面にはコンタクト層８が露出している。例えば、プラズマエッチングを用いることができ、ＣＦ４（又はＳＦ６）およびＯ２といったプロセスガスが樹脂部１３をエッチングするために使用できる。酸化アルミニウム膜１２をエッチングするためには、ＡｒとＣｌ２の混合ガス又はＣｌ２をエッチングガスとして使用でき、絶縁膜１１をエッチングするためには、ＣＦ４をエッチングガスとして使用できる。
【００５２】
マスク層３３を除去した後、レジストマスク層を形成する。レジストマスク層は、例えば、電極の形状と同じ開口部を有する。レジストマスク層を残した状態で、Ｔｉ膜、Ｐｔ膜、Ａｕ膜といった金属膜を順に電子ビーム蒸着する。各層の膜厚を例示すれば、Ｔｉ膜およびＰｔ膜の厚さは５０ナノメートル程度であり、Ａｕ膜の厚さは４５０ナノメートル程度である。この蒸着後、レジストマスク層３４をリフトオフすると、図７（Ｂ）に示すように、電極１４が得られる。Ｔｉ膜は、Ａｕの半導体領域へのマイグレーションを防止するために用いられている。
【００５３】
次いで、基板２の裏面を研磨して　例えば、１００マイクロメートル程度の厚さにする。基板の裏面に電極１５を形成する。基板２上には多数の半導体レーザ素子１が形成されているので、基板２を劈開して個々の半導体レーザ素子１に分離する。
【００５４】
以上の製造方法によれば、絶縁膜１１と樹脂部１３との間に酸化アルミニウム膜１２が形成される。本実施の形態では、酸化アルミニウム膜１２は、イオンビーム支援成膜法で形成される。その成膜条件は、酸化アルミニウム膜を基板２と同等の基板上に単独に成膜したときに当該酸化アルミニウム膜に２次元圧縮応力が生じるように決定される。酸化アルミニウム膜１２は、絶縁膜１１および樹脂部１３が基板に及ぼす力を部分的に打ち消すように働く。この働きにより、基板２の反りが軽減される。
【００５５】
（第３の実施形態）
図９は、第３の実施形態の半導体レーザ素子を示す概略図であり、樹脂埋込部を有する半導体レーザ素子５１を示している。半導体レーザ素子５１は、クロム（Ｃｒ）から構成される導電体層を有しており酸化アルミニウム膜１２を有していない点で、第１の実施形態の半導体レーザ素子１と異なる。
【００５６】
図９を参照しながら、半導体レーザ素子５１を詳細に説明する。半導体レーザ素子５１は、基板２と、半導体メサ部１０と、絶縁膜１１と、樹脂部１３と、電極１４と、電極１５と、導電体層５２とを有する。基板２は、ｎ型ＩｎＰから構成される。半導体メサ部１０は、基板２上に設けられている。絶縁膜１１は、基板２の上面および半導体メサ部１０の側面を覆う。樹脂部１３は、絶縁膜１１上に設けられている。電極１４は、半導体メサ部１０に電気的に接続するとともに樹脂部１３上に配置される。導電体層５２は、樹脂部１３上及び／又は電極１４上に設けられることができる。電極１５は、基板２の裏面に設けられている。
【００５７】
第３の実施の形態における半導体メサ部１０は、第１の実施形態の半導体レーザ素子１と同様の構成を有する。また、絶縁膜１１、樹脂部１３、電極１４、および電極１５は、第１の実施形態の半導体レーザ素子１と同様の構造を有する。
【００５８】
導電体層５２は、例えばＣｒから構成される。また、導電体層５２は、例えばイオンビーム支援成膜法により成膜される。導電体層５２は、基板２と実質的に同等な基板上に当該導電膜を単独に堆積した場合に当該導電膜に２次元的な圧縮応力が働くような条件で成膜される。つまり、この基板が凸型に反る。故に、導電体層５２により、絶縁膜１１および樹脂部１３が基板に及ぼす力の一部を打ち消される。基板２の反り量が低減される。
【００５９】
図９を参照すると、導電体層５２は、電極１４とほぼ同じ平面形状に形成されている。導電体層５２は基板２上に局所的に設けられているけれども、導電体層５２は、基板２上のほぼ全体に設けられることができ、また電極１４が形成されている領域と異なる領域に形成されることができる。これらの形態の導電体層によっても、基板２の反りが軽減される。
【００６０】
（第４の実施の形態）
引き続いて、半導体レーザ素子５１の製造方法について説明する。第１の実施形態と同じように、第１エピタキシャル工程、回折格子形成工程、第２エピタキシャル工程、第１メサ形成工程、半導体埋込層形成工程、第３のエピタキシャル工程、第２メサ形成工程を順に実施する。図１０（Ａ）に示されるように、酸化アルミニウム膜を形成すること無く、第１の実施の形態と同様に、絶縁膜形成工程を行う。絶縁膜形成工程により、絶縁膜５３が形成される。絶縁膜形成工程の後に、第１の実施の形態と同様に、樹脂部形成工程を行う。樹脂部形成工程により、図１０（Ｂ）に示されるように、絶縁膜１１上に樹脂部１３が形成される。
【００６１】
図１１（Ａ）に示されるように、樹脂部５４及び絶縁膜５３をエッチングし、絶縁膜５３及び樹脂部５４に開口部５３ａ、５４ａを形成する。開口部５３ａ、５４ａは、コンタクト層８に到達している。図１１（Ｂ）に示されるように、開口部５３ａ、５４ａを形成した後に、マスク層５５を形成する。マスク層５５は、レジストから形成できる。マスク層５５は、開口部５５ａを有する。図１２（Ａ）に示されるように、マスク層５５を形成した後に、コンタクト層８及びマスク層５５上に、Ｔｉ膜、Ｐｔ膜、Ａｕ膜といった金属膜５６、並びにＣｒ膜といった導電膜５７を順に蒸着する。この蒸着には、図８に示された成膜装置１００を使用できる。Ｃｒ膜は、Ａｒイオンを基板２に照射しながら蒸着されることが好ましい。Ａｒイオンの照射条件は、基板２と同じ基板にＣｒ膜を単独に成膜する場合にこのＣｒ膜に圧縮応力が働くように決定される。Ｔｉ膜、Ｐｔ膜及びＡｕ膜は、Ａｒイオンを基板２に照射することなく蒸着されることが好ましい。
【００６２】
蒸着工程において、電極となるべきＴｉ膜、Ｐｔ膜、およびＡｕ膜と、導電体層となるべきＣｒ膜とが形成された。蒸着後、マスク層をリフトオフすると、図１２（Ｂ）に示されるように、電極５６ａおよび導電体層５７ａが得られる。
【００６３】
次に、基板２の厚さが１００マイクロメートル程度となるまで基板２をその裏面から研磨する。研磨された裏面に電極１５を形成する。半導体レーザ素子５１を得るために、基板２を劈開する。
【００６４】
本実施の形態では、金属層及び導電層を単一のリフトオフ処理により形成したけれども、本発明は、このような実施の形態に限定されない。例えば、金属層のリフトオフ処理は、導電層のリフトオフ処理と別個に行われることができる。故に、金属層は、導電層の形状と異なるように形成でき、また導電層と別の領域に形成することができる。また、金属膜の形成工程及び導電膜の形成工程の順序は、入れ替え可能である。さらに、金属層の形成工程及び導電層の形成工程の順序は、入れ替え可能である。加えて、金属膜の形成工程の後に金属層の形成工程を行うこと、及び、導電膜の形成工程の後に導電層の形成工程を行うことという制限が満たされる範囲で、これら４工程の順序を入れ替えできる。
【００６５】
（第５の実施の形態）
図１３は、本発明の別の実施の形態の半導体レーザ素子を示す概略図である。図１４は、図１３に示された半導体レーザ素子を示す平面図である。半導体レーザ素子５１ａは、第３の実施の形態と同様に、クロム（Ｃｒ）から構成される導電体層を備えている。半導体レーザ素子５１ａは、基板２と、半導体メサ部１０と、絶縁膜１１と、樹脂部１３と、電極１４ａと、電極１５と、導電体層５２ａとを有する。半導体メサ部１０は、基板２の主面上に設けられている。半導体レーザ素子５１ａは、一対のトレンチ溝５３を有しており、トレンチ溝５３及びコンタクト層８上に樹脂部が設けられている。電極１４ａは、半導体メサ部１０に電気的に接続されるとともに樹脂部１３上に配置される。導電体層５２ａは、樹脂部１３上及び電極１４ａ上に設けられている。導電体層５２ａは、例えばＣｒから構成される。また、導電体層５２ａは、例えばイオンビーム支援成膜法により成膜される。導電体層５２ａにより、絶縁膜１１及び樹脂部１３が基板に及ぼす力の一部を打ち消される。基板２の反り量が低減される。
【００６６】
図１４を参照すると、導電体層５２ａは、電極１４ａとほぼ同じ平面形状に形成されている。導電体層５２ａは、樹脂体１３の表面のほぼ半分の領域に設けられている。この形態の導電体層によれば、基板２の反りが軽減される。導電体層５２ａの下には樹脂体１３が設けられているので、半導体レーザの電極の寄生キャパシタンスを実用上問題にならない程度の増加で、大きな面積の導電体層５２ａを設けることができる。詳述すれば、基板の２０の主面に交差すると共に半導体メサ部１０を通過する平面によって、半導体レーザ素子５１ａを二つの部分に分割するとき、導電体層５２ａは、分割された一方の領域及び半導体メサ部１０上に設けられている。導電体層５２ａは、一対のトレンチ溝５３の間に設けられており、また、半導体レーザ素子５１ａの分割された一方の部分においては、一対のトレンチ溝５３の一方の上を越えて伸びている。好適な実施例としては、導電体層５２ａは、半導体レーザ素子５１ａの分割された一方の部分の表面積の７０パーセント以上９０パーセント以下の領域上に設けられている。半導体レーザ素子５１ａの分割された他方の部分上においては、導電体層５２ａは、半導体メサ部１０からトレンチ溝５３上を越えて伸びていない。また、半導体レーザ素子５１ａの分割された他方の部分上には、樹脂部が無くてもよい。なお、導電体層５２ａは、電極１４が形成されている領域と異なる領域に形成されることができる。
【００６７】
（第６の実施の形態）
本実施の形態では、基板の反り量を考察する。半導体レーザ素子Ｃを、酸化アルミニウム膜の形成工程を除き、第１の実施形態にて説明した製造方法に従って作製する。半導体レーザ素子Ｃのための基板は、４００マイクロメートル程度の厚さ、５０ミリメートル程度の直径を有するｎ型ＩｎＰ基板を用いる。また、厚さ３５０ナノメートルの絶縁膜が半導体メサ部及び基板上に設けられている。厚さ７マイクロメートルの樹脂部が絶縁膜上に形成される。厚さが１００マイクロメートル程度となるように、基板を研磨している。半導体レーザ素子Ｃは、酸化アルミニウム膜１２を有していない点を除き、第１の実施形態の半導体レーザ素子１と同一の構成を有する。
【００６８】
基板を研磨した後に、基板の反りの量δを測定した。基板の反り量δ（デルタ）は１８０マイクロメートルであることが分かった。反りの量δ（デルタ）は、図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）に示す通りに定義される。図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）は、基板Ｓ及び膜Ｆを示す。膜Ｆは、基板Ｓ上に形成されている。膜Ｆは、半導体レーザ素子Ｃの半導体メサ部、絶縁膜、樹脂部および電極を示している。
【００６９】
半導体レーザ素子Ｃの製造方法においては、基板の裏面に電極を形成した後に、基板に所定の圧力を加えて基板を劈開する。基板に比較的大きい反り量δが生じている場合には、圧力が均等に加わらなくので、劈開されない部分が生じる場合や、劈開により得られるチップが欠ける場合がある。本発明者の知見によれば、直径５０ミリメートルのＩｎＰ基板において反り量δ（デルタ）の絶対値が１００マイクロメートル以下であれば、チップの欠けを十分に防止できると共に基板面全体にわたって劈開することが可能である。
【００７０】
また、基板の反りは、劈開だけでなくフォトリソグラフィにも悪影響を与える。樹脂部１３を形成した後、電極１４用のコンタクト孔を設けるためのマスク層３３が形成される。このときに基板２に１００マイクロメートル程度の反りがあると、基板２の中央部と周辺部とでは、マスク層３３の位置精度に相違が生じる。本発明者の知見によれば、基板２の反りの量δ（デルタ）が１００マイクロメートルを超えるほど大きい場合には、基板２の中央部に形成されるマスク層３３を高い位置精度で形成すると、基板２の周辺部に形成されるマスク層３３は１マイクロメートル程度ずれるといった事態にもなり得る。半導体ストライプ１０ａの幅は１〜数マイクロメートルなので、マスク層の位置が１マイクロメートル程度ずれると、電極のコンタクト抵抗に大きな影響が生じることとなる。基板２の反りの量δが１００マイクロメートル以下であれば、マスク層３３の位置精度を基板２面内で均一とすることができる。
【００７１】
基板の反り量δ（デルタ）を１００マイクロメートル以下まで低減するために、本発明者は以下の検討を行った。基板２と同じ基板上に、ＳｉＯ２膜、ＢＣＢ樹脂膜、および酸化アルミニウム膜をそれぞれ単独に成膜した。酸化アルミニウム膜は成膜装置１００を用いて成膜され、上記の酸化アルミニウム膜の成膜時のイオンビーム電流は５ミリアンペア、加速エネルギ電圧４０Ｖとした。それぞれの基板について反り量δ（デルタ）を測定し、膜の単位厚さあたりの応力σを求めると、以下の結果が得られた。
【００７２】
・ＳｉＯ２膜：１．５×１０８　Ｐａ
・ＢＣＢ膜：１．５×１０７　Ｐａ
・酸化アルミニウム膜：−１×１０８　Ｐａ
なお、本発明者の知見によれば、成膜された酸化アルミニウム膜内の応力は、イオンビーム電流に大きく依存することが分かっている。酸化アルミニウム膜の好適な成膜条件は、イオンビーム電流を調整することにより得られる。
【００７３】
以下の式（１）を用いて、単位厚さ当りの応力σ（シグマ）を計算した。正号は引っ張り応力を示し、負号は圧縮応力を示す。
【００７４】
【数１】
2004128360.tif 000003
半導体レーザ素子Ｃの基板の反り量δ（デルタ）が、裏面研磨後において１００マイクロメートル（μｍ）程度である場合、この基板に働く応力は、式（１）から、８５Ｐａ・ｍとなる。よって、半導体レーザ素子１における酸化アルミニウム膜１２の厚さをｔとすると、
【００７５】
１．５×１０８Ｐａ×３５０×１０−９メートル（ｍ）
＋　１．５×１０７Ｐａ×７×１０−６メートル（ｍ）
−１×１０８Ｐａ×ｔ　≦　８５　Ｐａ・ｍ　・・・　（２）
が得られる。これを整理すると
ｔ　≧　０．７２　マイクロメートル（μｍ）
となる。
【００７６】
第１の実施の形態の半導体光素子における酸化アルミニウム膜１２がより厚い場合、基板２は凸型に反ることとなる。本発明者の知見によれば、基板２が凸型に反った場合にも、その反り量δを１００マイクロメートル以下にする必要がある。基板２が凸型に反り、その反り量δが１００マイクロメートル（μｍ）であったとすると、応力が−８５Ｐａ・ｍとなるため、
【００７７】
−８５　Ｐａ・ｍ　≦　１．５×１０８Ｐａ×３５０×１０−９メートル（ｍ）
＋　１．５×１０７Ｐａ×７×１０−６メートル（ｍ）
−１×１０８Ｐａ×ｔ　・・・　（３）
を整理すると、
ｔ　≦　２．４２　マイクロメートル（μｍ）
となる。
【００７８】
したがって、酸化アルミニウム膜１２の厚さｔが０．６８マイクロメートル以上２．３８マイクロメートル以下であれば、基板２の反り量δを１００マイクロメートル以下にできる。また、酸化アルミニウム膜１２の厚さｔが１．６マイクロメートルのときに、全応力が０になる。半導体レーザ素子１においては、酸化アルミニウム膜１２は０．６８マイクロメートル以上２．３８マイクロメートル以下の厚さを有することが好適である。
【００７９】
本発明者は、半導体レーザ素子５１における導電体層５２についても同様の検討を行った。以下、その結果について説明する。ＳｉＯ２膜およびＢＣＢ樹脂膜に加え、電極１４を構成する金属についても応力を求める。すなわち、Ｔｉ膜、Ｐｔ膜、およびＡｕ膜の単位厚さ当りの応力σ（シグマ）は、
【００８０】
・Ｔｉ膜：−６×１０８　Ｐａ
・Ｐｔ膜：１×１０９　Ｐａ
・Ａｕ膜：２×１０７　Ｐａ
である。
【００８１】
本発明者の実験によれば、成膜装置１００を用いてＣｒ膜をＩｎＰ基板上に形成する場合、イオンビーム電流が６５ミリアンペア程度以下であると引っ張り応力が働き、６５ミリアンペア程度を超えると圧縮応力が働く。Ｃｒ膜に働く単位厚さ当りの応力σは、イオンビーム電流を１００ミリアンペアであるとき、−５×１０８　Ｐａである。
【００８２】
発明者は、以上のようにして求めた応力σの値を用いて、上記の式（２）および（３）と同様に計算を行っている。この結果として、導電体層５２の好適な厚さは９８ナノメートル以上４３８ナノメートル以下であることが得られている。特に、導電体層５２の厚さを３６０ナノメートルとすれば、全応力を０とすることができる。半導体レーザ素子５１を製造する際には、導電体層５２の厚さが９８ナノメートル以上４３８ナノメートル以下となるように成膜時間が調整される。
【００８３】
以上、幾つかの実施形態を参照しながら、本発明に係る半導体光素子を説明したが、本発明はこれらに限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明に係る半導体光素子は、ＤＦＢ型の半導体レーザ素子に限らず、ＤＢＲ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　Ｂｒａｇｇ　Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）型半導体レーザ素子、半導体光増幅素子であることができる。また、半導体光増幅素子又は半導体レーザ素子と、この素子からの光を変調する半導体変調器とが同一チップ内に設けられて構成される光集積素子であってもよい。
【００８４】
酸化アルミニウム膜１２および導電体層５２の好適な厚さの検討結果について説明したが、上に示した結果は、例示である。製造する素子を構成する絶縁膜および樹脂部の厚さ、基板の直径および材質に基づいて上記の説明と同様の検討を行って、酸化アルミニウム膜１２又は導電体層５２厚さを決定する必要がある。
【００８５】
また、導電体層５２をＣｒから構成し、イオンビーム支援成膜法により形成する場合には、イオンビーム電流により、Ｃｒ膜内の単位厚さ当りの応力σ（シグマ）を調整できる。応力σ（シグマ）により、酸化アルミニウム膜１２又は導電体層５２といった応力補償層としての好適な厚さは変わる。
【００８６】
樹脂部１３は、ＢＣＢ樹脂に限らず、ポリイミドから構成されてもよい。ポリイミドからなる樹脂膜をＩｎＰ基板に単独に形成すると、ポリイミドを塗布した後のベークの際にポリイミドが収縮するため、ＩｎＰ基板は凹型に反ることとなる。したがって、半導体レーザ素子１の樹脂部をポリイミドから構成する場合にも、基板２には凹型に反るよう応力が掛かることになる。しかしながら、半導体レーザ素子１は、酸化アルミニウム膜１２を有しているため、基板２の反りが軽減される。
【００８７】
第１の実施形態においては、絶縁膜１１を介することなく、半導体メサ部１０上に酸化アルミニウム膜１２を直接形成するようにしてもよく、第３の実施形態のおいては半導体メサ部１０上に樹脂部１３を直接に形成することができる。
【００８８】
酸化アルミニウム膜１２および導電体層５２を形成する際、成膜装置１００において、Ａｒイオンを基板２に照射するようにしたが、Ａｒイオンに限らず、酸素イオンを照射するようにしてもよい。
【００８９】
第３の実施形態における導電体層５２はＣｒから構成されたが、タンタル（Ｔａ）、およびモリブデン（Ｍｏ）のいずれから構成されてもよい。また、これら３つの金属のうち２種類又は３種類からなる多層膜であってもよい。このような導電体層を構成する場合には、半導体光素子が形成される基板と同じ基板上にイオンビーム支援成膜法により当該導電体層を成膜し、導電体層となるべき膜に２次元的な圧縮応力が働くよう成膜条件を最適化する必要がある。また、導電体層５２は、Ｔｉ膜を備えることができる。電極がＴｉ膜を備える場合には、２つのＴｉ膜が基板上に設けられる。上層Ｔｉ膜の膜厚は下層Ｔｉ膜の厚さより大きい。この理由は、下層Ｔｉ膜がＡｕのマイグレーションに対するストッパ膜の機能を発揮できる程度の厚さを備えれば十分であるからであり、下層Ｔｉ膜の膜厚はＡｕ膜よりも薄いけれども、上層Ｔｉ膜は、下層Ｔｉ膜の膜厚程度では機能せず、半導体チップの反りを低減できる程度の膜厚を有することが必要であるからである。このことを例示的に説明すれば、下層Ｔｉ膜の厚さは５０ナノメートル程度であり、一方、上層Ｔｉ膜の厚さは、基板の反りを補償するために、８１ナノメートル（８１０オングストローム）以上であることが好ましい。また、上層Ｔｉ膜の厚さは、基板の反りを適切に補償するために、３６５ナノメートル（３６５０オングストローム）以下であることが好ましい。
【００９０】
さらに、イオンビーム支援成膜装置は、上述の成膜装置１００に限定されることはない。成膜装置１００のイオン源１２０は、フィラメントからの電子線によりガスをイオン化する構成を備えるが、冷陰極型またはプラズマ陰極型のイオン源であってよい。また、導電体層５２は、イオンビーム支援成膜法でなく、スパッタ法により成膜されてよい。成膜条件は、導電体層となるべき膜に２次元的な圧縮応力が働くよう成膜条件を予め求めることが必要である。
【００９１】
例えば、基板が反っていると、フォトリソグラフィにおいて露光精度が悪化する。また、チップ化工程の前に、基板の裏面を研磨する際に基板が割れてしまうこともある。さらに、チップ化工程においては、基板を劈開する際に基板面内で均一な力を加えることができなくなり、劈開できない部分が生じたり、チップが欠けたりしてしまう場合もある。しかしながら、本実施の形態によれば、基板の反りを低減できる構成を有する半導体光素子、及び半導体光素子の製造方法が提供される。
【００９２】
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、当業者により認識される。すなわち、本実施の形態に示された構成は例示であり、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。例えば、本実施の形態では、これに限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲及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。
【００９３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る半導体光素子によれば、基板の反りを低減できる構成を有する半導体光素子、及び半導体光素子の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、第１の実施形態による半導体レーザ素子を示す概略図である。
【図２】図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、第２の実施形態による半導体レーザ素子の製造工程を示す図である。
【図３】図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、第２の実施形態による半導体レーザ素子の製造工程を示す図である。
【図４】図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、第２の実施形態による半導体レーザ素子の製造工程を示す図である。
【図５】図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、第２の実施形態による半導体レーザ素子の製造工程を示す図である。
【図６】図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、第２の実施形態による半導体レーザ素子の製造工程を示す図である。
【図７】図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、第２の実施形態による半導体レーザ素子の製造工程を示す図である。
【図８】図８は、酸化アルミニウム膜を形成するに好適な成膜装置の構成を示す概略図である。
【図９】図９は、第３の実施形態の半導体レーザ素子を示す概略図である。
【図１０】図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、第３の実施形態の半導体レーザ素子の製造工程を示す図である。
【図１１】図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）は、第３の実施形態の半導体レーザ素子の製造工程を示す図である。
【図１２】図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）は、第３の実施形態の半導体レーザ素子の製造工程を示す図である。
【図１３】図１３は、第５の実施形態の半導体レーザ素子を示す概略図である。
【図１４】図１４は、第５の実施形態の半導体レーザ素子を示す平面図である。
【図１５】図１５（Ａ）は、凹形に反る基板における反り量δの定義を示す図であり、図１５（Ｂ）は、凸形に反る基板における反り量δの定義を示す図である。
【符号の説明】
１，５１・・・半導体レーザ素子、２・・・基板、３・・・バッファ層、３ａ・・・回折格子、４・・・クラッド層、５・・・活性層、６・・・クラッド層、７・・・キャップ層、８・・・コンタクト層、９・・・電流狭窄部、１０ａ・・・第１メサ、１０ｂ・・・第２メサ、１０・・・半導体メサ部、１１・・・絶縁膜、１２・・・酸化アルミニウム膜、１３・・・樹脂部、１４・・・電極、１５・・・電極、３０・・・バッファ膜、３１，３２，３３・・・マスク層、３４・・・レジストマスク層、４０・・・クラッド膜、５０・・・活性層膜、５２・・・導電体層、６０・・・クラッド膜、７０・・・キャップ膜、８０・・・コンタクト膜、９０・・・半導体埋込層、１００・・・成膜装置
【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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