(57)【要約】【課題】広い波長可変範囲を有するとともに、波長可変時にも高い光出力を得ることができる半導体光装置を提供する。【解決手段】第１導電型の半導体基板の第１の領域上にＴＴＧ−ＤＦＢレーザ発振器が配置されている。半導体基板の第２の領域上に、レーザ発振器から放射されたレーザ光が入射し、レーザ光を増幅する光増幅器が配置されている。レーザ発振器及び光増幅器のメサ構造の両脇を埋込層が埋め込む。光増幅器は、第２導電型の第１のクラッド層と、第２の活性層と、第１導電型の第２のクラッド層とを含む。第２導電型の下部埋込層と、第１導電型または半絶縁性の上部埋込層とを含む。レーザ発振器のメサ構造の両側において、下部埋込層は中間層の端面に接する。光増幅器のメサ構造の両側においては、下部埋込層が第１のクラッド層の端面に接するが第２の活性層の端面には接しない厚さとされている。【選択図】  図１
2004247502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型の半導体基板の第１の領域上に配置され、ストライプ状のメサ構造を有するレーザ発振器と、
前記半導体基板の第２の領域上に配置され、ストライプ状のメサ構造を有し、前記レーザ発振器から放射されたレーザ光が入射し、該レーザ光を増幅する光増幅器と、
前記レーザ発振器及び前記光増幅器のメサ構造の両脇を埋め込む埋込層と
を有し、
該レーザ発振器は、電流注入により誘導放出光を発生する第１の活性層、電流注入により屈折率が変化するチューニング層、該第１の活性層と該チューニング層との間に配置され、前記第１導電型とは反対の第２導電型の中間層、及び該活性層で発生し該活性層、中間層、及びチューニング層内を伝搬する光と光学的に結合する位置に配置された回折格子からなる第１の積層構造を含み、
前記光増幅器は、前記半導体基板上に配置された第２導電型の第１のクラッド層と、該第１のクラッド層の上に配置され、前記レーザ発振器から放射されたレーザ光が入射し、電流注入によって、入射したレーザ光を増幅する第２の活性層と、該第２の活性層の上に配置された第１導電型の第２のクラッド層とを含み、
前記埋込層は、前記レーザ発振器及び光増幅器のメサ構造の両側の、前記半導体基板上に配置された第２導電型の下部埋込層と、該下部埋込層の上に配置された第１導電型または半絶縁性の上部埋込層とを含み、前記レーザ発振器のメサ構造の両側において、該下部埋込層は、前記中間層の端面に接する厚さとされ、前記光増幅器のメサ構造の両側においては、該下部埋込層が前記第１のクラッド層の端面に接するが前記第２の活性層の端面には接しない厚さとされている半導体光装置。
【請求項２】
前記レーザ発振器が、さらに、前記第１の積層構造の下に配置された第１導電型の第３のクラッド層と、前記第１の積層構造の上に配置された第１導電型の第４のクラッド層とを含む請求項１に記載の半導体光装置。
【請求項３】
前記半導体基板の表面上に画定された前記第１の領域と第２の領域との間に、さらに第３の領域が画定されており、
さらに、前記半導体基板の前記第３の領域上に配置され、前記レーザ発振器の前記第１の積層構造と前記光増幅器の第２の活性層とを光学的に結合する光導波路を有する請求項１または２に記載の半導体光装置。
【請求項４】
前記下部埋込層が、前記第１の領域から前記第３の領域上を経由して前記第２の領域まで連続的に配置されており、前記第３の領域上において該下部埋込層の厚さが連続的に変化している請求項３に記載の半導体光装置。
【請求項５】
さらに、前記レーザ発振器のメサ構造、前記光増幅器のメサ構造、及び前記埋込層の上に配置され、第１導電型の半導体からなる平坦化層を含み、
前記埋込層が、前記下部埋込層と前記上部埋込層との間に配置され、該上部埋込層とはエッチング特性の異なるエッチングストップ層を含み、
さらに、前記平坦化層及び前記上部埋込層を貫通し、前記エッチングストップ層または前記下部埋込層まで達する凹部と、
前記凹部の底面において前記下部埋込層に電気的に接続された電極と
を有する請求項１〜４のいずれかに記載の半導体光装置。
【請求項６】
前記埋込層が、さらに、前記上部埋込層の上に配置された第２導電型の電流ブロック層を含む請求項１〜５のいずれかに記載の半導体光装置。
【請求項７】
前記レーザ発振器が、ストライプ状の複数のメサ構造を有し、該メサ構造の各々は、前記第１の積層構造と同じ積層構造を含み、かつ中心発振波長が相互に異なり、
さらに、前記第１の領域と第２の領域との間に配置され、前記レーザ発振器の複数のメサ構造から出射されたレーザ光を合波し、合波されたレーザ光を前記光増幅器の第２の活性層に導入する光合波器を有する請求項１〜６のいずれかに記載の半導体光装置。
【請求項８】
第１導電型の半導体基板の第１の領域上に配置され、ストライプ状のメサ構造を有するレーザ発振器と、
前記半導体基板の第２の領域上に配置され、ストライプ状のメサ構造を有し、前記レーザ発振器から放射されたレーザ光が入射し、該レーザ光を増幅する光増幅器と、
前記レーザ発振器及び前記光増幅器のメサ構造の両側を埋め込む埋込層と
を有し、
該レーザ発振器は、電流注入により誘導放出光を発生する第１の活性層、電流注入により屈折率が変化するチューニング層、該第１の活性層と該チューニング層との間に配置され、前記第１導電型とは反対の第２導電型の中間層、及び該活性層で発生し該活性層、中間層、及びチューニング層内を伝搬する光と光学的に結合する位置に配置された回折格子からなる第１の積層構造を含み、
前記光増幅器は、前記半導体基板上に配置された第１導電型の第１のクラッド層と、該第１のクラッド層の上に配置され、前記レーザ発振器から放射されたレーザ光が入射し、電流注入によって、入射したレーザ光を増幅する第２の活性層と、該第２の活性層の上に配置された第２導電型の第２のクラッド層とを含み、
前記埋込層は、前記第１の領域上において、前記レーザ発振器のメサ構造の両側の、前記半導体基板上に配置され、前記レーザ発振器の中間層の端面に接する第２導電型の第１の下部層と、該第１の下部層の上に配置された第１導電型または半絶縁性の第１の上部層とを含み、前記第２の領域上においては、前記光増幅器のメサ構造の両側の、前記半導体基板上に配置され、前記第１のクラッド層及び前記第２の活性層の端面に接する第１導電型または半絶縁性の第２の下部層と、該第２の下部層の上に配置され、前記第２のクラッド層の端面に接する第２導電型の第２の上部層とを含む半導体光装置。
【請求項９】
（ａ）第１導電型の半導体基板の第１の領域上に配置され、電流注入により誘導放出光を発生する第１の活性層、電流注入により屈折率が変化するチューニング層、該第１の活性層と該チューニング層との間に配置され、前記第１導電型とは反対の第２導電型の中間層、及び該活性層で発生し該活性層、中間層、及びチューニング層内を伝搬する光と光学的に結合する位置に配置された回折格子からなる第１の積層構造を含むレーザ発振器、前記半導体基板の第２の領域上に配置され、前記半導体基板上に配置された第２導電型の第１のクラッド層と、該第１のクラッド層の上に配置され、前記レーザ発振器から放射されたレーザ光が入射し、電流注入によって、入射したレーザ光を増幅する第２の活性層と、該第２の活性層の上に配置された第１導電型の第２のクラッド層とを含み、入射するレーザ光を増幅する光増幅器、及び前記第１の領域と第２の領域との間の第３の領域上に配置され、前記レーザ発振器の第１の積層構造と前記光増幅器の第２の活性層とを光学的に結合させる光導波路を有するレーザ構造を形成する工程と、
（ｂ）前記レーザ構造の上に、前記第１の領域、第３の領域、及び第２の領域が並ぶ方向に延在するストライプメサ用マスク、及び該前記第１及び第３の領域の前記ストライプメサ用マスクの両側に配置された選択成長用マスクであって、該ストライプメサ用マスクと該選択成長用マスクとの間に間隙部が設けられており、前記第３の領域において、該間隙部の幅が前記第１の領域から前記第２の領域に近づくに従って拡がるように、前記ストライプメサ用マスク及び前記選択成長用マスクを形成する工程と、
（ｃ）前記半導体基板の、前記ストライプメサ用マスク及び前記選択成長用マスクをエッチングマスクとして、前記第１の領域においては少なくとも前記第１の積層構造の底面に達し、前記第２の領域においては少なくとも前記第２の活性層の底面に達するまでエッチングする工程と、
（ｄ）前記ストライプメサ用マスク及び前記選択成長用マスクに覆われていない領域上に、前記第１の領域においては前記中間層まで達し、前記第２の領域においては前記第２の活性層まで達しない高さの第２導電型の下部層を形成する工程と、
（ｅ）前記ストライプメサ用マスクと前記選択成長用マスクとを除去する工程と
を有する半導体光装置の製造方法。
【請求項１０】
さらに、（ｆ）前記下部層の上に、半絶縁性の上部層を形成する工程を有する請求項９に記載の半導体光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体光装置及びその製造方法に関し、特に、チューナブルツインガイド分布帰還型半導体レーザ（ＴＴＧ−ＤＦＢレーザ）構造を含む半導体光装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、大容量光通信網の基幹伝送系では、光信号を波長軸上で多重化することにより伝送容量の向上を図る波長分割多重（ＷＤＭ）方式が採用されている。ＷＤＭ方式において多重数を大きくするためには、光源となる半導体レーザの個数を増やす必要がある。同時にバックアップ用光源も同数以上必要となり、バックアップ用として準備しておくべき品種の数が増加する。このため、在庫管理が煩雑になる。
【０００３】
このような背景から、発振波長を変化させることができる波長可変光源を用いて在庫管理を簡素化することが要望されている。ＷＤＭ方式に用いられる波長可変光源としては、波長を連続的に変えることができ、可変幅の広いことが要求される。
【０００４】
波長選択光源として、これまでに様々な波長可変レーザが提案されている。例えば分布帰還型（ＤＦＢ）レーザや分布ブラッグ反射（ＤＢＲ）レーザを用い、温度を制御することにより発振波長を変える方式、ＤＢＲレーザのチューニング領域に流す電流を制御することにより発振波長を変える方式が提案されている。
【０００５】
またＤＢＲタイプでフィルタ機能を持ったＧＣＳＲ−ＤＢＲレーザや、部分回折格子パターンの変調を利用したＳＧ／ＳＳＧ−ＤＢＲレーザが提案されている。しかしながら、これらのレーザ光源では、波長を変えたときに大きな光出力を得ることができない。また、連続的に波長を変えることができる範囲が数ｎｍと狭く、波長制御が複雑である。さらに、モードホッピングにより波長が不連続に変化する場合がある。
【０００６】
ＴＴＧ−ＤＦＢレーザは、連続的に波長を変えることができる範囲が８ｎｍ程度と広く、波長可変方法が単純であるという特徴を有している。ＴＴＧ−ＤＦＢレーザは、例えば特許文献１及び特許文献２に記載されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平７−１３１１２１号公報
【特許文献２】
特開平７−３２６８２０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、ＴＴＧ−ＤＦＢレーザは、連続的で比較的広い波長可変範囲を有するとともに、波長可変のための制御方法が容易であるという特徴を有している。しかしながら、ＴＴＧ−ＤＦＢレーザも他の半導体レーザと同様に、波長を短波側に変化させるために、波長チューニング層に電流を注入すると、レーザの内部損失が増加し、光出力が低下してしまう。
【０００９】
活性層にさらに電流を注入して、低下した光出力を補償することも可能である。しかし、注入電流の増大は、素子温度の上昇を招き、発振波長を長波側へシフトさせる。結果的に、波長可変幅を狭くさせてしまう。また、温度上昇による発振波長のずれを波長チューニング層に流す電流で再度制御する必要があり、波長可変方法が複雑になってしまう。
【００１０】
特許文献２に、ＴＴＧ−ＤＦＢレーザ、光位相調整器、光強度調整器、及び反射鏡を集積した光半導体装置が開示されている。特許文献２に開示された方法では、光位相調整器及び光強度調整器からの戻り光を調節することにより、ＴＴＧ−ＤＦＢレーザ内部における吸収損失を補っている。しかしながら、特許文献２に記載された方法は、制御が容易であるとはいえない。また、利得を持つ光素子が集積化されていないため、光出力の大幅な増加は期待できない。
【００１１】
本発明の目的は、広い波長可変範囲を有するとともに、波長可変時にも高い光出力を得ることができる半導体レーザ及びその製造方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点によると、第１導電型の半導体基板の第１の領域上に配置され、ストライプ状のメサ構造を有するレーザ発振器と、前記半導体基板の第２の領域上に配置され、ストライプ状のメサ構造を有し、前記レーザ発振器から放射されたレーザ光が入射し、該レーザ光を増幅する光増幅器と、前記レーザ発振器及び前記光増幅器のメサ構造の両脇を埋め込む埋込層とを有し、該レーザ発振器は、電流注入により誘導放出光を発生する第１の活性層、電流注入により屈折率が変化するチューニング層、該第１の活性層と該チューニング層との間に配置され、前記第１導電型とは反対の第２導電型の中間層、及び該活性層で発生し該活性層、中間層、及びチューニング層内を伝搬する光と光学的に結合する位置に配置された回折格子からなる第１の積層構造を含み、前記光増幅器は、前記半導体基板上に配置された第２導電型の第１のクラッド層と、該第１のクラッド層の上に配置され、前記レーザ発振器から放射されたレーザ光が入射し、電流注入によって、入射したレーザ光を増幅する第２の活性層と、該第２の活性層の上に配置された第１導電型の第２のクラッド層とを含み、前記埋込層は、前記レーザ発振器及び光増幅器のメサ構造の両側の、前記半導体基板上に配置された第２導電型の下部埋込層と、該下部埋込層の上に配置された第１導電型または半絶縁性の上部埋込層とを含み、前記レーザ発振器のメサ構造の両側において、該下部埋込層は、前記中間層の端面に接する厚さとされ、前記光増幅器のメサ構造の両側においては、該下部埋込層が前記第１のクラッド層の端面に接するが前記第２の活性層の端面には接しない厚さとされている半導体光装置が提供される。
【００１３】
これによって、下部埋込層から中間層を経由してチューニング層に至るチューニング電流経路が画定される。下部埋込層から中間層を経由して第１の活性層に至る励起電流経路が画定される。下部埋込層から第１のクラッド層、第２の活性層を経由して第２のクラッド層に至る光増幅電流経路が画定される。下部埋込層が第２の活性層に接触しないため、下部埋込層から活性層を経由しないで第２のクラッド層に流れるリーク電流を低減することができる。
【００１４】
本発明の他の観点によると、（ａ）第１導電型の半導体基板の第１の領域上に配置され、電流注入により誘導放出光を発生する第１の活性層、電流注入により屈折率が変化するチューニング層、該第１の活性層と該チューニング層との間に配置され、前記第１導電型とは反対の第２導電型の中間層、及び該活性層で発生し該活性層、中間層、及びチューニング層内を伝搬する光と光学的に結合する位置に配置された回折格子からなる第１の積層構造を含むレーザ発振器、前記半導体基板の第２の領域上に配置され、前記半導体基板上に配置された第２導電型の第１のクラッド層と、該第１のクラッド層の上に配置され、前記レーザ発振器から放射されたレーザ光が入射し、電流注入によって、入射したレーザ光を増幅する第２の活性層と、該第２の活性層の上に配置された第１導電型の第２のクラッド層とを含み、入射するレーザ光を増幅する光増幅器、及び前記第１の領域と第２の領域との間の第３の領域上に配置され、前記レーザ発振器の第１の積層構造と前記光増幅器の第２の活性層とを光学的に結合させる光導波路を有するレーザ構造を形成する工程と、（ｂ）前記レーザ構造の上に、前記第１の領域、第３の領域、及び第２の領域が並ぶ方向に延在するストライプメサ用マスク、及び該前記第１及び第３の領域の前記ストライプメサ用マスクの両側に配置された選択成長用マスクであって、該ストライプメサ用マスクと該選択成長用マスクとの間に間隙部が設けられており、前記第３の領域において、該間隙部の幅が前記第１の領域から前記第２の領域に近づくに従って拡がるように、前記ストライプメサ用マスク及び前記選択成長用マスクを形成する工程と、（ｃ）前記半導体基板の、前記ストライプメサ用マスク及び前記選択成長用マスクをエッチングマスクとして、前記第１の領域においては少なくとも前記第１の積層構造の底面に達し、前記第２の領域においては少なくとも前記第２の活性層の底面に達するまでエッチングする工程と、（ｄ）前記ストライプメサ用マスク及び前記選択成長用マスクに覆われていない領域上に、前記第１の領域においては前記中間層まで達し、前記第２の領域においては前記第２の活性層まで達しない高さの第２導電型の下部層を形成する工程と、（ｅ）前記ストライプメサ用マスクと前記選択成長用マスクとを除去する工程とを有する半導体光装置の製造方法が提供される。
【００１５】
選択成長用マスクを用いることにより、１回の成長で第１の領域上で厚く、第２の領域上で薄い下部層を成長させることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１（Ａ）に、実施例による半導体光装置の活性層を、光共振器の長さ方向（光の伝播方向）に平行な面で切断した断面図を示す。ｐ型ＩｎＰからなる半導体基板１の表面に、レーザ発光領域Ｌと光増幅領域Ｇとが画定されている。半導体基板１の表面上にｐ型ＩｎＰからなるバッファ層を形成してもよい。半導体基板１の不純物濃度は１×１０１８ｃｍ−３である。
【００１７】
レーザ発光領域Ｌの表面上に、下部クラッド層２、回折格子層３、チューニング層４、中間層５、活性層６、及び上部クラッド層７がこの順番に積層されている。下部クラッド層２から上部クラッド層７までの積層構造が、ＴＴＧ−ＤＦＢレーザ発振器の主要部を構成する。下部クラッド層２及び上部クラッド層７は、不純物濃度７×１０１７ｃｍ−３のｐ型ＩｎＰからなる厚さ１５０ｎｍの層である。
【００１８】
回折格子層３は、表面に複数の凹部が周期的に形成されたｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層の上に、厚さ２００ｎｍのｐ型ＩｎＰ層を積層した構造を有する。ＩｎＧａＡｓＰ層は、遷移波長１．１５μｍの組成を有し、その厚さは２９０ｎｍ、不純物濃度は７×１０１７ｃｍ−３、凹部の深さは５０ｎｍ、ピッチは２４０ｎｍである。ＩｎＰ層の不純物濃度は７×１０１７ｃｍ−３である。なお、光共振器の長さ方向のほぼ中央で１／４波長分（λ／４）だけ位相がシフトされている。
【００１９】
チューニング層４は、遷移波長１．３μｍの組成のノンドープのＩｎＧａＡｓＰで形成され、その厚さは２９０ｎｍである。中間層５は、ｎ型ＩｎＰで形成され、その厚さは１６０ｎｍ、ｎ型不純物濃度は１×１０１８ｃｍ−３である。
【００２０】
活性層６は、量子井戸層と障壁層とが交互に積層された多重量子井戸構造を、上下から分離閉込層（ＳＣＨ層）で挟み込んだ構造を有する。下側のＳＣＨ層は、遷移波長１．２５μｍのノンドープのＩｎＧａＡｓＰで形成された厚さ４０ｎｍの層である。量子井戸層は、圧縮歪を有するノンドープのＩｎＧａＡｓＰで形成され、そのフォトルミネッセンス（ＰＬ）波長は１．５５μｍ、歪量は０．８％、厚さは７ｎｍであり、全部で７層配置される。障壁層は、遷移波長１．２５μｍのノンドープのＩｎＧａＡｓＰで形成され、その厚さは９ｎｍである。上側のＳＣＨ層は、遷移波長１．１５μｍのノンドープのＩｎＧａＡｓＰで形成され、その厚さは１００ｎｍである。
【００２１】
レーザ発光領域の長さ（光共振器長）は４００μｍである。なお、後述するように、下部クラッド層２から上部クラッド層７までは、ストライプ状のメサ構造とされ、その幅は１．０μｍ、高さは１５００ｎｍである。
【００２２】
光増幅領域Ｇの表面上に、ｎ型ＩｎＰからなるｎ型クラッド層１１、活性層１２、ｐ型ＩｎＰからなるｐ型クラッド層１３がこの順番に積層されている。ｎ型クラッド層１１、活性層１２、及びｐ型クラッド層１３が半導体光増幅器（ＳＯＡ）の主要部を構成する。この３層はストライプ状のメサ構造とされ、レーザ発光領域Ｌのメサ構造に連続している。メサ構造の幅は１．０μｍ、高さは１５００ｎｍ、長さは６００ｎｍである。
【００２３】
ｎ型クラッド層１１の厚さは７００ｎｍ、不純物濃度は１×１０１８ｃｍ−３である。ｐ型クラッド層１３の厚さは３００ｎｍ、不純物濃度は７×１０１７ｃｍ−３である。
【００２４】
活性層１２は、量子井戸層と障壁層とが交互に積層された多重量子井戸構造を、上下からＳＣＨ層で挟み込んだ構造を有する。量子井戸層と障壁層とからなる多重量子井戸構造は、レーザ発光領域Ｌの活性層６の多重量子井戸構造と同様である。下側のＳＣＨ層は、遷移波長１．２５μｍの組成のノンドープのＩｎＧａＡｓＰで形成され、その厚さは１００ｎｍである。上側のＳＣＨ層は、遷移波長１．１５μｍの組成のノンドープのＩｎＧａＡｓＰで形成され、その厚さは１００ｎｍである。
【００２５】
図２（Ａ）及び（Ｂ）に、それぞれ図１（Ａ）の一点鎖線Ａ２−Ａ２及びＢ２−Ｂ２における断面図を示す。図２（Ａ）及び（Ｂ）の一点鎖線Ａ１−Ａ１における断面図が図１（Ａ）に相当する。
【００２６】
図２（Ａ）に示すように、レーザ発光領域Ｌにおいては、半導体基板２０の上に、下部クラッド層２、回折格子層３、チューニング層４、中間層５、活性層６、及び上部クラッド層７からなるメサ構造が形成されている。このメサ構造の両側が、下部埋込層３０及び上部埋込層３１からなる２層で埋め込まれている。下部埋込層３０はｎ型ＩｎＰで形成され、その不純物濃度は１×１０１８ｃｍ−３、厚さは１３００ｎｍである。上部埋込層３１はｐ型ＩｎＰで形成され、その不純物濃度は７×１０１７ｃｍ−３、厚さは３００ｎｍである。
【００２７】
図２（Ｂ）に示すように、光増幅領域Ｇにおいては、半導体基板１の上に、ｎ型クラッド層１１、活性層１２、ｐ型クラッド層１３からなるメサ構造が形成されている。このメサ構造の両側が、下部埋込層３４及び上部埋込層３５の２層で埋め込まれている。下部埋込層３４はｎ型ＩｎＰで形成され、その不純物濃度は１×１０１８ｃｍ−３、厚さは４５０ｎｍである。上部埋込層３５はｐ型ＩｎＰで形成され、その不純物濃度は７×１０１７ｃｍ−３、厚さは１１５０ｎｍである。
【００２８】
図１（Ｂ）に、図２（Ａ）及び（Ｂ）の一点鎖線Ｂ１−Ｂ１における断面図を示す。図２（Ｂ）の一点鎖線Ａ１−Ａ１における断面図が図１（Ａ）に相当し、Ｂ１−Ｂ１における断面図が図１（Ｂ）に相当する。図２（Ａ）及び（Ｂ）で説明したように、レーザ発光領域Ｌ上の下部埋込層３０と光増幅領域Ｇ上の下部埋込層３４とは、相互に厚さが異なる。また、上部埋込層３１及び３５の上面は、同じ高さに設定されている。
【００２９】
図２（Ａ）に示したように、レーザ発光領域Ｌにおいては、下部埋込層３０は、メサ構造の側面において中間層５に接触し、両者が電気的に接続される。また、図２（Ｂ）に示したように、光増幅領域Ｇにおいては、上部埋込層３５が活性層１２に接触し、下部埋込層３４は活性層１２に接触しない厚さとされている。
【００３０】
図１（Ａ）、（Ｂ）、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、レーザ発光領域Ｌ及び光増幅領域Ｇのメサ構造の上、及び上部埋込層３１、３５の上に、ｐ型ＩｎＰからなる平坦化層１５が形成されている。平坦化層１５の不純物濃度は７×１０１７ｃｍ−３であり、その厚さは３０００ｎｍである。
【００３１】
平坦化層１５の表面のうち、メサ構造の上方の領域に、ｐ型ＩｎＧａＡｓからなるコンタクト層１６が形成されている。コンタクト層１６の不純物濃度は１×１０１８ｃｍ−３であり、その厚さは３００ｎｍである。コンタクト層１６のレーザ発光領域Ｌ上の部分と、光増幅領域Ｇ上の部分とは、相互に分離されている。コンタクト層１６の形成されていない領域は酸化シリコンからなる保護膜３８で覆われている。
【００３２】
図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、平坦化層１５の上面から下部埋込層３０及び３４の上面まで達する開口が形成されている。この開口の底面に露出した下部埋込層３０及び３４上に、電極３７が形成されている。
【００３３】
図１（Ａ）及び図２（Ａ）に示すように、レーザ発光領域Ｌのコンタクト層１６の上に電極１７が形成されている。図１（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、光増幅領域Ｇのコンタクト層１６の上に電極１８が形成されている。さらに、図１（Ａ）、（Ｂ）、及び図２（Ａ）に示すように、半導体基板１の裏面のうちレーザ発光領域Ｌに対応する領域に、電極１９が形成されている。これらの電極１７、１８、１９及び３７は金（Ａｕ）で形成される。
【００３４】
図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、光増幅領域Ｇ側の端面に反射防止膜２０が形成され、レーザ発光領域Ｌ側の端面に反射防止膜２１が形成されている。
次に、図１及び図２に示した第１の実施例によるＴＴＧ−ＤＦＢレーザの製造方法について説明する。
【００３５】
半導体基板１の上に、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）により下部クラッド層２を成長させる。形成される他の半導体の各層は、特に断らない限りＭＯＣＶＤにより成長させる。下部クラッド層２の上に、ＩｎＧａＡｓＰ層を形成し、２光束干渉露光または電子ビーム露光を用いたリソグラフィにより、回折格子を形成する。この回折格子をＩｎＰで埋め込み、回折格子層３を形成する。回折格子層３の上に、中間層５から上部クラッド層７までの各層を成長させる。
【００３６】
上部クラッド層７の表面のうちレーザ発光領域Ｌ上の領域を酸化シリコン膜で覆い、光増幅領域Ｇ上の上部クラッド層７から下部クラッド層２までの積層をエッチング除去する。酸化シリコン膜は、例えばＣＶＤにより形成することができる。光増幅領域Ｇの露出した半導体基板１上に、ｎ型クラッド層１１、活性層１２、及びｐ型クラッド層１３を選択成長させる。このとき、レーザ発光領域Ｌ上の表面には酸化シリコン膜が残っているため、この上には半導体層は成長しない。光増幅領域Ｇ上にこれらの層を成長させた後、レーザ発光領域Ｌ上に残されている酸化シリコン膜を除去する。
【００３７】
上部クラッド層７及びｐ型クラッド層１３の上に、メサ構造形成のためのストライプ状の酸化シリコン膜を形成する。この酸化シリコン膜をエッチングマスクとして用い、半導体基板１の表面が露出までエッチングを行う。これにより、ストライプ状のメサ構造が形成される。
【００３８】
光増幅領域Ｇ上を酸化シリコン膜で覆い、レーザ発光領域Ｌ上のメサ構造の両側に、下部埋込層３０及び上部埋込層３１を選択成長させる。メサ構造の上面及び光増幅領域Ｇの表面は酸化シリコン膜で覆われているため、この領域上には半導体層は成長しない。
【００３９】
選択成長用のマスクとして使用した酸化シリコン膜を除去し、レーザ発光領域Ｌの表面及び光増幅領域Ｇ上のメサ構造の上面を、酸化シリコン膜で覆う。光増幅領域Ｇ上のメサ構造の両側に、下部埋込層３４及び上部埋込層３５を選択成長させる。選択成長用マスクとして用いた酸化シリコン膜を除去する。
【００４０】
基板全面上に、平坦化層１５、及びコンタクト層１６を成長させる。コンタクト層１６をパターニングする。平坦化層１５及び上部埋込層３１、３５をエッチングし、電極３７を形成するための開口を形成する。全面に、酸化シリコンからなる保護膜３８を形成する。電極を形成すべき領域の保護膜３８を除去し、リフトオフ法により電極１７、１８、１９及び３７を形成する。半導体基板１をへき開し、端面に反射防止膜２０及び２１を形成する。
【００４１】
上記第１の実施例では、図２（Ａ）に示すように、電極１７から、平坦化層１５、上部クラッド層７、活性層６、中間層５、及び下部埋込層３０を経由して電極３７に至る励起電流経路が画定される。さらに、電極１９から、半導体基板１、下部クラッド層２、回折格子層３、チューニング層４、中間層５、及び下部埋込層３０を経由して電極３７に至るチューニング電流経路が画定される。励起電流経路を流れる励起電流とチューニング電流経路を流れるチューニング電流とは、相互に独立に制御することができる。
【００４２】
さらに、図２（Ｂ）に示すように、電極１８から、平坦化層１５、ｐ型クラッド層１３、活性層１２、ｎ型クラッド層１１、及び下部埋込層３４を経由して電極３７に至る光増幅電流経路が画定される。
【００４３】
レーザ発光領域Ｌ上の活性層６に励起電流を流すことにより、レーザ発振を生じさせることができる。チューニング層４に流す電流を制御することにより、発振波長を連続的にかつ広い範囲で変えることができる。レーザ発光領域Ｌ上の活性層６で生じたレーザ光は、光増幅領域Ｇ上の活性層１２内に導入される。活性層１２に光増幅電流を流すことにより、レーザ光を増幅することができる。増幅されたレーザ光は、反射防止膜２０を通して外部に放射される。
【００４４】
第１の実施例では、ＴＴＧ−ＤＦＢレーザに光増幅器が集積化されているため、出力レーザビームの強度を大幅に高めることができる。
また、第１の実施例では、光増幅領域Ｇ上の下部埋込層３４が、レーザ発光領域Ｌ上の下部埋込層３０よりも薄くされている。光増幅領域Ｇ上の下部埋込層３４の厚さをレーザ発光領域Ｌ上の下部埋込層３０の厚さと等しくすると、光増幅領域Ｇにおいて、ｐ型クラッド層１３の側面の下方の領域が、下部埋込層３４に直接接触してしまう。両者が直接接触すると、ｐ型クラッド層１３から下部埋込層３４に直接電流が流れ、活性層１２に注入される電流が減少してしまう。
【００４５】
第１の実施例のように、光増幅領域Ｇにおいて、下部埋込層３４を、ｐ型クラッド層１３及び活性層１２に接触しない程度の厚さとすることにより、活性層１２への電流注入効率を高めることができる。
【００４６】
図３（Ａ）及び（Ｂ）に、第２の実施例による半導体光装置の断面図を示す。図３（Ａ）はメサ構造の部分の断面図であり、図３（Ｂ）はメサ構造の両側の埋込層の部分の断面図である。
【００４７】
第２の実施例による半導体光装置においては、図１（Ａ）及び（Ｂ）に示した第１の実施例による半導体光装置のレーザ発光領域Ｌと光増幅領域Ｇとの間に、結合領域Ｃが配置されている。レーザ発光領域Ｌ及び光増幅領域Ｇにおける積層構造は、図１（Ａ）及び（Ｂ）に示した半導体光装置の積層構造と同一である。
【００４８】
図３（Ａ）に示すように、半導体基板１の結合領域Ｃの上に、下部クラッド層４１、コア層４２、及び上部クラッド層４３が積層されている。この３層がメサ構造を構成する。このメサ構造の長さは、２００μｍである。下部クラッド層４１はｐ型ＩｎＰで形成され、その不純物濃度は２×１０１７ｃｍ−３、厚さは８５０ｎｍである。コア層４２は、ノンドープのＩｎＧａＡｓＰで形成され、その遷移波長は１．３μｍ、厚さは２００ｎｍである。上部クラッド層４３はｐ型ＩｎＰで形成され、その不純物濃度は２×１０１７ｃｍ−３、厚さは４５０ｎｍである。
【００４９】
上下のクラッド層４１、４３とコア層４２とにより、導波路が構成される。この導波路は、レーザ発光領域Ｌから放射されたレーザ光を光増幅領域Ｇの活性層１２に導く。
【００５０】
図３（Ｂ）に示すように、結合領域Ｃのメサ構造の両側に、下部埋込層４５及び上部埋込層４６の２層が形成されている。下部埋込層４５はｎ型ＩｎＰで形成され、その不純物濃度は１×１０１８ｃｍ−３である。上部埋込層４６はｐ型ＩｎＰで形成され、その不純物濃度は７×１０１７ｃｍ−３である。
【００５１】
下部埋込層４５は、レーザ発光領域Ｌと結合領域Ｃとの境界において、レーザ発光領域Ｌの下部埋込層３０と同じ膜厚となり、光増幅領域Ｇと結合領域Ｃとの境界において、光増幅領域Ｇの下部埋込層３４と同じ膜厚になる。結合領域Ｃ内においては、下部埋込層４５の膜厚が、レーザ発光領域Ｌから光増幅領域Ｇに近づくに従って徐々に薄くなっている。
【００５２】
レーザ発光領域Ｌの上部埋込層３１、結合領域Ｃの上部埋込層４６、及び光増幅領域Ｇの上部埋込層３５の上面の高さはほぼ同一である。
平坦化層１５の表面のうち結合領域Ｃの上方の領域は保護膜３８で覆われており、この領域にコンタクト層及び電極は配置されていない。
【００５３】
図３及び図４を参照して、第２の実施例によるＴＴＧ−ＤＦＢレーザの製造方法について説明する。
第１の実施例の場合と同様の方法で、レーザ発光領域Ｌ上の積層構造を形成する。次に、結合領域Ｃ上の積層構造を形成する。その後、光増幅領域Ｇ上の積層構造を形成する。
【００５４】
図４（Ａ）に示すように、上部クラッド層７、４２、及びｐ型クラッド層１３の表面上に、酸化シリコンからなるストライプメサ用マスク５０及び選択成長用マスク５１を形成する。ストライプメサ用マスク５０は、レーザ発光領域Ｌから結合領域Ｃを通過して光増幅領域Ｇまで延びる幅約１．０μｍのストライプ状のパターンを有する。選択成長用マスク５１は、レーザ発光領域Ｌ及び結合領域Ｃにおいて、ストライプメサ用マスク５０の両側に、ストライプメサ用マスク５０からある間隔を隔てて配置される。レーザ発光領域Ｌにおいて、ストライプメサ用マスク５０の両側に配置された一対の選択成長用マスク５１の間隔Ｗは約３０μｍである。結合領域Ｃにおいては、レーザ発光領域Ｌから光増幅領域Ｇに近づくに従って、両者の間隔が徐々に広くなる。このため、ストライプメサ用マスク５０と選択成長用マスク５１との間隔も、レーザ発光領域Ｌから光増幅領域Ｇに近づくに従って徐々に広くなる。
【００５５】
ストライプメサ用マスク５０及び選択成長用マスク５１をエッチングマスクとして用い、図３（Ａ）に示した半導体基板１の上面までエッチングする。
図４（Ｂ）及び（Ｃ）に、それぞれエッチング後における図４（Ａ）の一点鎖線Ｂ４−Ｂ４及び一点鎖線Ｃ４−Ｃ４における断面図を示す。ストライプメサ用マスク５０の配置された位置に、メサ構造が残る。
【００５６】
図４（Ｄ）及び図４（Ｅ）に、下部埋込層３０、３４及び上部埋込層３１、３５を選択成長させる。結合領域Ｃの半導体基板１の表面上には、図３（Ｂ）に示した下部埋込層４５及び上部埋込層４６が選択成長する。レーザ発光領域Ｌに選択成長用マスク５１が形成されているため、レーザ発光領域Ｌ上に成長する下部埋込層３０が、光増幅領域Ｇ上に成長する下部埋込層３４よりも厚くなる。
【００５７】
結合領域Ｃにおいては、ストライプメサ用マスク５０と選択成長用マスク５１との間隔が、レーザ発光領域Ｌから光増幅領域Ｇに近づくに従って、徐々に広がっているため、結合領域Ｃ上に成長する下部埋込層４５が、レーザ発光領域Ｌから光増幅領域Ｇに近づくに従って徐々に薄くなる。
【００５８】
上部埋込層４６を成長させる時に、原料ガスに塩素ガスを微少添加するか、または成長温度を制御することにより、基板全面上で成長速度をほぼ均一する。上部埋込層４６の上面は、下部埋込層４５の膜厚の変動の影響を受けて完全には平坦にならないが、この程度のうねりは、動作上及び製造上の問題にはならない。
【００５９】
平坦化層１５の形成工程以降は、第１の実施例による半導体光装置の製造工程と同様である。
第２の実施例では、図３（Ａ）に示したように、レーザ発光領域Ｌと光増幅領域Ｇとの間に結合領域Ｃが配置されている。レーザ発光領域Ｌ上の電極１７と光増幅領域Ｇ上の電極１８との間隔が、第１の実施例の場合よりも広く、両者の間に電気抵抗の高い領域が配置される。このため、レーザ発光領域Ｌの活性層６に注入される電流と、光増幅領域Ｇの活性層１２に注入される電流との干渉を低減させることができる。
【００６０】
また、光増幅領域Ｇに流れる電流によって光増幅領域Ｇの各層の温度が上昇しても、レーザ発光領域Ｌと光増幅領域Ｇとの間に結合領域Ｃが介在しているため、レーザ発光領域Ｌの各層の温度上昇を軽減することができる。レーザ発光領域Ｌの各層の温度上昇が抑制されるため、温度上昇による発振波長のシフト（長波長化）を抑制することができる。
【００６１】
さらに、第２の実施例では、図４（Ａ）に示した選択成長用マスク５１を用いることにより、１回の成長で膜厚の異なる下部埋込層３０と３４とを形成することができる。結合領域Ｃにおいて下部埋込層４５の厚さが滑らかに変化しているため、光の散乱による損失を少なくすることができる。また、シングルモードで安定した導波光を得やすくなる。
【００６２】
次に、図５を参照して第３の実施例による半導体光装置について説明する。
図５（Ａ）に、第３の実施例による半導体光装置のレーザ発光領域Ｌの断面図を示し、図５（Ｂ）に、光増幅領域Ｇの断面図を示す。第３の実施例においては、図５（Ａ）に示すように、下部埋込層３０と上部埋込層３１との間に、エッチングストップ層５３が配置されている。さらに、図５（Ｂ）に示すように、下部埋込層３４と上部埋込層３５との間にエッチングストップ層５５が配置されている。
【００６３】
エッチングストップ層５３及び５５は、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰで形成され、その不純物濃度は５×１０１８ｃｍ−３、遷移波長は１．１５μｍ、厚さは３０ｎｍである。上部埋込層３１及び３５を臭素（Ｂｒ）系のエッチャントを用いてエッチングする場合、このエッチングストップ層５３及び５５のエッチング速度が遅くなる。このため、エッチングすべき深さがレーザ発光領域Ｌと光増幅領域Ｇとで異なる場合でも、エッチングストップ層５３及び５５が露出した時点で再現性よくエッチングを停止させることができる。
【００６４】
さらに、第３の実施例では、上部埋込層３１の上に電流ブロック層５４が配置され、上部埋込層３５の上に電流ブロック層５６が配置されている。電流ブロック層５４及び５６は、ｎ型ＩｎＰで形成され、その不純物濃度は１×１０１８ｃｍ−３、厚さは３００ｎｍである。電流ブロック層５４は、平坦化層１５から上部埋込層３１に直接流れ込む電流を遮蔽する。電流ブロック層５６は、平坦化層１５から上部埋込層３５に直接流れ込む電流を遮蔽する。
【００６５】
このため、レーザ発光領域Ｌにおいては活性層６への電流注入効率を高めることができる。また、光増幅領域Ｇにおいては、活性層１２への電流注入効率を高めることができる。
【００６６】
図６及び図７を参照して、第４の実施例による半導体光装置について説明する。
図６（Ａ）に、第４の実施例による半導体光装置の活性層を、光共振器の長さ方向（光の伝播方向）に平行な面で切断した断面図を示す。図６（Ｂ）に、活性層を含むメサ構造の脇において、光共振器の長さ方向に平行な面で切断した断面図を示す。図７に、図６（Ａ）及び（Ｂ）の一点鎖線Ａ７−Ａ７における断面図を示す。
【００６７】
レーザ発光領域Ｌ上の積層構造は、図１（Ａ）及び（Ｂ）に示した第１の実施例による半導体光装置の積層構造と同一である。第１の実施例では、図１（Ａ）に示したように、光増幅領域Ｇの上に、基板側から順番にｎ型クラッド層１１、活性層１２、及びｐ型クラッド層１３が積層されていたが、第４の実施例では、図６（Ａ）に示すように、基板側から順番に、ｐ型クラッド層１１Ａ、活性層１２Ａ、及びｎ型クラッド層１３Ａが積層されている。
【００６８】
また、第１の実施例では、平坦化層１５の上に一方の電極１８が形成されていたが、第４の実施例では、半導体基板１の裏面に一方の電極１８Ａが形成されている。
【００６９】
第１の実施例では、図１（Ｂ）及び図２（Ｂ）に示したように、メサ構造の両側に配置された下部埋込層３４がｎ型であり、上部埋込層３５がｐ型であった。これに対し、第４の実施例では、図６（Ｂ）及び図７に示した下部埋込層３４Ａがｐ型であり、上部埋込層３５Ａがｎ型である。上部埋込層３５Ａの側面がｎ型クラッド層１３Ａに接する。下部埋込層３４Ａの厚さは、その上面が活性層１２Ａよりも高くなるように設定されている。このため、上部埋込層３５Ａはｐ型クラッド層１１Ａに接触しない。
【００７０】
平坦化層１５の一部に開口が形成され、その底面に上部埋込層３５Ａの上面が露出している。露出した上部埋込層３５Ａ上に電極１８Ｂが形成されている。
電極１８Ｂから、上部埋込層３５Ａ、ｎ型クラッド層１３Ａ、活性層１２Ａ、ｐ型クラッド層１１Ａ、及び半導体基板１を経由して電極１８Ａに至る光増幅電流経路が画定される。上部埋込層３５Ａがｐ型クラッド層１１Ａに直接接触しないため、活性層１２Ａを経由しないで上部埋込層３５Ａからｐ型クラッド層１１Ａにリーク電流が流れることを抑制することができる。このため、活性層１２Ａへの電流注入効率を高めることができる。
【００７１】
次に、図８（Ａ）及び（Ｂ）を参照して第５の実施例による半導体光装置について説明する。
図８（Ａ）は、第５の実施例による半導体光装置の平面図を示す。半導体基板６０の表面上に、複数のＴＴＧ−ＤＦＢレーザ７０、光導波路７２、マルチモード干渉導波路型（ＭＭＩ）光合波器７４、及び光増幅器７６が形成されている。これらの各光学素子は、半導体基板６０の上に形成されたメサ構造を有する。このメサ構造以外の部分が、埋込層により埋め込まれている。
【００７２】
各ＴＴＧ−ＤＦＢレーザ７０、光導波路７２、及び光増幅器７６は、それぞれ図３（Ａ）に示した第２の実施例による半導体光装置のレーザ発光領域Ｌ上のＴＴＧ−ＤＦＢレーザ、結合領域Ｃ上の光導波路、及び光増幅領域Ｇ上の光増幅器と同様の積層構造を有する。ただし、ＴＴＧ−ＤＦＢレーザ７０の各々は、相互に異なる中心発振波長を有している。ＴＴＧ−ＤＦＢレーザ７０の両側の埋込層、光導波路７２の両側の埋込層、及び光増幅器７６の両側の埋込層は、それぞれ図３（Ｂ）に示した第２の実施例による半導体光装置のレーザ発光領域Ｌ上の埋込層３０、３１、結合領域Ｃ上の埋込層４５、４６、及び光増幅領域Ｇ上の埋込層３４、３５と同様の構成を有する。
【００７３】
なお、光合波器７４の積層構造は、光導波路７２の積層構造と同様であり、その周囲の埋込層は、光増幅器７６の両側の埋込層と同様の積層構造を有する。光合波器７４の平面形状は、短辺の長さが４０μｍ、長辺の長さが３００μｍの長方形状である。一方の短辺に、４個の入力ポートが設けられ、他方の短辺に１個の出力ポートが設けられている。
【００７４】
図８（Ｂ）に、メサ構造を形成するためのマスクパターンを示す。ＴＴＧ−ＤＦＢレーザ７０、光導波路７２、光合波器７４、及び光増幅器７６のメサ構造に対応するメサ用マスクパターン７７が形成されている。ＴＴＧ−ＤＦＢレーザ７０及び光導波路７２に対応する領域のメサ用マスクパターン７７の両側に、選択成長用マスクパターン７８が形成されている。
【００７５】
ＴＴＧ−ＤＦＢレーザ７０に対応する領域のメサ用マスクパターン７０とその両側に配置された選択成長用マスクパターン７８との間隔は、ほぼ一定である。光導波路７２に対応する領域のメサ用マスクパターン７７と選択成長用マスクパターン７８との間隔は、ＴＴＧ−ＤＦＢレーザ７０の配置される領域から光合波路７７の配置される領域に近づくに従って徐々に広くなっている。
【００７６】
このような選択成長用マスクパターン７８を用いて埋込層の選択成長を行うことにより、図３（Ｂ）に示した第２の実施例による半導体光装置の結合領域Ｃ上の埋込層４５と同様に、埋込層の厚さを徐々に変化させることができる。
【００７７】
ＴＴＧ−ＤＦＢレーザ７０の各々に光導波路７２が結合されている。光導波路７２の他端は、光合波器７４の入力ポートに接続されている。光合波器７４の出力ポートが光増幅器７６に接続されている。
【００７８】
中心発振波長の異なる複数のＴＴＧ−ＤＦＢレーザ７０を配置することにより、より広い範囲で波長を変化させることができる。さらに、光増幅器７６が、ＴＴＧ−ＤＦＢレーザと同一の基板上に形成されているため、光出力を高めることができる。
【００７９】
上記実施例では、ｐ型の半導体基板を用いた場合について説明したが、ｎ型半導体基板を用いることも可能である。この場合、各層の導電型を、上記実施例の各層の導電型と反対にすればよい。また、上記実施例では、ＩｎＰ基板を用いた場合を説明したが、ＩｎＰ以外の化合物半導体、例えばＧａＡｓ等からなる基板を用いることも可能である。
【００８０】
さらに、上記実施例では、レーザ発光領域及び光増幅領域の活性層を多重量子井戸構造としたが、半導体からなる単層で構成することも可能である。
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【００８１】
以上説明した実施例から、下記の付記に示された発明が導出される。
（付記１）  第１導電型の半導体基板の第１の領域上に配置され、ストライプ状のメサ構造を有するレーザ発振器と、
前記半導体基板の第２の領域上に配置され、ストライプ状のメサ構造を有し、前記レーザ発振器から放射されたレーザ光が入射し、該レーザ光を増幅する光増幅器と、
前記レーザ発振器及び前記光増幅器のメサ構造の両脇を埋め込む埋込層と
を有し、
該レーザ発振器は、電流注入により誘導放出光を発生する第１の活性層、電流注入により屈折率が変化するチューニング層、該第１の活性層と該チューニング層との間に配置され、前記第１導電型とは反対の第２導電型の中間層、及び該活性層で発生し該活性層、中間層、及びチューニング層内を伝搬する光と光学的に結合する位置に配置された回折格子からなる第１の積層構造を含み、
前記光増幅器は、前記半導体基板上に配置された第２導電型の第１のクラッド層と、該第１のクラッド層の上に配置され、前記レーザ発振器から放射されたレーザ光が入射し、電流注入によって、入射したレーザ光を増幅する第２の活性層と、該第２の活性層の上に配置された第１導電型の第２のクラッド層とを含み、前記埋込層は、前記レーザ発振器及び光増幅器のメサ構造の両側の、前記半導体基板上に配置された第２導電型の下部埋込層と、該下部埋込層の上に配置された第１導電型または半絶縁性の上部埋込層とを含み、前記レーザ発振器のメサ構造の両側において、該下部埋込層は、前記中間層の端面に接する厚さとされ、前記光増幅器のメサ構造の両側においては、該下部埋込層が前記第１のクラッド層の端面に接するが前記第２の活性層の端面には接しない厚さとされている半導体光装置。
【００８２】
（付記２）  前記レーザ発振器が、さらに、前記第１の積層構造の下に配置された第１導電型の第３のクラッド層と、前記第１の積層構造の上に配置された第１導電型の第４のクラッド層とを含む付記１に記載の半導体光装置。
【００８３】
（付記３）  前記半導体基板の表面上に画定された前記第１の領域と第２の領域との間に、さらに第３の領域が画定されており、
さらに、前記半導体基板の前記第３の領域上に配置され、前記レーザ発振器の前記第１の積層構造と前記光増幅器の第２の活性層とを光学的に結合する光導波路を有する付記１または２に記載の半導体光装置。
【００８４】
（付記４）  前記下部埋込層が、前記第１の領域から前記第３の領域上を経由して前記第２の領域まで連続的に配置されており、前記第３の領域上において該下部埋込層の厚さが連続的に変化している付記３に記載の半導体光装置。
【００８５】
（付記５）  さらに、前記レーザ発振器のメサ構造、前記光増幅器のメサ構造、及び前記埋込層の上に配置され、第１導電型の半導体からなる平坦化層を含み、
前記埋込層が、前記下部埋込層と前記上部埋込層との間に配置され、該上部埋込層とはエッチング特性の異なるエッチングストップ層を含み、
さらに、前記平坦化層及び前記上部埋込層を貫通し、前記エッチングストップ層または前記下部埋込層まで達する凹部と、
前記凹部の底面において前記下部埋込層に電気的に接続された電極と
を有する付記１〜４のいずれかに記載の半導体光装置。
【００８６】
（付記６）  前記埋込層が、さらに、前記上部埋込層の上に配置された第２導電型の電流ブロック層を含む付記１〜５のいずれかに記載の半導体光装置。
（付記７）  前記レーザ発振器が、ストライプ状の複数のメサ構造を有し、該メサ構造の各々は、前記第１の積層構造と同じ積層構造を含み、かつ中心発振波長が相互に異なり、
さらに、前記第１の領域と第２の領域との間に配置され、前記レーザ発振器の複数のメサ構造から出射されたレーザ光を合波し、合波されたレーザ光を前記光増幅器の第２の活性層に導入する光合波器を有する付記１〜６のいずれかに記載の半導体光装置。
【００８７】
（付記８）  第１導電型の半導体基板の第１の領域上に配置され、ストライプ状のメサ構造を有するレーザ発振器と、
前記半導体基板の第２の領域上に配置され、ストライプ状のメサ構造を有し、前記レーザ発振器から放射されたレーザ光が入射し、該レーザ光を増幅する光増幅器と、
前記レーザ発振器及び前記光増幅器のメサ構造の両側を埋め込む埋込層と
を有し、
該レーザ発振器は、電流注入により誘導放出光を発生する第１の活性層、電流注入により屈折率が変化するチューニング層、該第１の活性層と該チューニング層との間に配置され、前記第１導電型とは反対の第２導電型の中間層、及び該活性層で発生し該活性層、中間層、及びチューニング層内を伝搬する光と光学的に結合する位置に配置された回折格子からなる第１の積層構造を含み、
前記光増幅器は、前記半導体基板上に配置された第１導電型の第１のクラッド層と、該第１のクラッド層の上に配置され、前記レーザ発振器から放射されたレーザ光が入射し、電流注入によって、入射したレーザ光を増幅する第２の活性層と、該第２の活性層の上に配置された第２導電型の第２のクラッド層とを含み、前記埋込層は、前記第１の領域上において、前記レーザ発振器のメサ構造の両側の、前記半導体基板上に配置され、前記レーザ発振器の中間層の端面に接する第２導電型の第１の下部層と、該第１の下部層の上に配置された第１導電型または半絶縁性の第１の上部層とを含み、前記第２の領域上においては、前記光増幅器のメサ構造の両側の、前記半導体基板上に配置され、前記第１のクラッド層及び前記第２の活性層の端面に接する第１導電型または半絶縁性の第２の下部層と、該第２の下部層の上に配置され、前記第２のクラッド層の端面に接する第２導電型の第２の上部層とを含む半導体光装置。
【００８８】
（付記９）  （ａ）第１導電型の半導体基板上の第１の領域上に配置され、電流注入により誘導放出光を発生する第１の活性層、電流注入により屈折率が変化するチューニング層、該第１の活性層と該チューニング層との間に配置され、前記第１導電型とは反対の第２導電型の中間層、及び該活性層で発生し該活性層、中間層、及びチューニング層内を伝搬する光と光学的に結合する位置に配置された回折格子からなる第１の積層構造を含むレーザ発振器、前記半導体基板の第２の領域上に配置され、前記半導体基板上に配置された第２導電型の第１のクラッド層と、該第１のクラッド層の上に配置され、前記レーザ発振器から放射されたレーザ光が入射し、電流注入によって、入射したレーザ光を増幅する第２の活性層と、該第２の活性層の上に配置された第１導電型の第２のクラッド層とを含み、入射するレーザ光を増幅する光増幅器、及び前記第１の領域と第２の領域との間の第３の領域上に配置され、前記レーザ発振器の第１の積層構造と前記光増幅器の第２の活性層とを光学的に結合させる光導波路を有するレーザ構造を形成する工程と、
（ｂ）前記レーザ構造の上に、前記第１の領域、第３の領域、及び第２の領域が並ぶ方向に延在するストライプメサ用マスク、及び該前記第１及び第３の領域の前記ストライプメサ用マスクの両側に配置された選択成長用マスクであって、該ストライプメサ用マスクと該選択成長用マスクとの間に間隙部が設けられており、前記第３の領域において、該間隙部の幅が前記第１の領域から前記第２の領域に近づくに従って拡がるように、前記ストライプメサ用マスク及び前記選択成長用マスクを形成する工程と、
（ｃ）前記半導体基板の、前記ストライプメサ用マスク及び前記選択成長用マスクをエッチングマスクとして、前記第１の領域においては少なくとも前記第１の積層構造の底面に達し、前記第２の領域においては少なくとも前記第２の活性層の底面に達するまでエッチングする工程と、
（ｄ）前記ストライプメサ用マスク及び前記選択成長用マスクに覆われていない領域上に、前記第１の領域においては前記中間層まで達し、前記第２の領域においては前記第２の活性層まで達しない高さの第２導電型の下部層を形成する工程と、
（ｅ）前記ストライプメサ用マスクと前記選択成長用マスクとを除去する工程と
を有する半導体光装置の製造方法。
【００８９】
（付記１０）  さらに、（ｆ）前記下部層の上に、半絶縁性の上部層を形成する工程を有する付記９に記載の半導体光装置の製造方法。
（付記１１）  前記工程（ｅ）と工程（ｆ）との間に、前記下部層の上に、前記上部層とはエッチング耐性の異なる材料からなるエッチングストップ層を形成する工程を含み、
前記工程（ｆ）の後に、さらに、
前記メサ構造及び前記上部層の上に、第１導電型の平坦化層を形成する工程と、
前記平坦化層及び前記上部層を貫通する開口を、前記上部層のエッチング速度が前記エッチングストップ層のエッチング速度よりも速い条件で形成し、該エッチングストップ層が露出した時点でエッチングを停止させる工程と、
前記開口の底面に、前記下部層と電気的に接続された電極を形成する工程と
を有する付記１０に記載の半導体光装置の製造方法。
【００９０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ＴＴＧ−ＤＦＢレーザに光増幅器を集積化することにより、連続かつ広い可変波長域を実現するとともに、高い光出力を得ることができる。また、光増幅器のメサ構造の両側に配置された下部埋込層と、ＴＴＧ−ＤＦＢレーザのメサ構造の両側に配置された下部埋込層との厚さを異ならせることにより、光増幅器の活性層への電流注入効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例による半導体レーザの断面図である。
【図２】第１の実施例による半導体レーザの断面図である。
【図３】第２の実施例による半導体レーザの断面図である。
【図４】第２の実施例による半導体レーザの製造方法を説明するためのマスクの平面図、及び製造途中の断面図である。
【図５】第３の実施例による半導体レーザの断面図である。
【図６】第４の実施例による半導体レーザの断面図である。
【図７】第４の実施例による半導体レーザの断面図である。
【図８】第５の実施例による半導体レーザの平面図、及び製造工程で用いられるマスクパターンの平面図である。
【符号の説明】
１  半導体基板
２  下部クラッド層
３  回折格子層
４  チューニング層
５  中間層
６  活性層
７  上部クラッド層
１１  ｎ型クラッド層
１２  活性層
１３  ｐ型クラッド層
１５  平坦化層
１６  コンタクト層
１７、１８、１８Ａ、１８Ｂ、１９  電極
２０、２１  反射防止膜
３０  下部埋込層
３１  上部埋込層
３４、３４Ａ  下部埋込層
３５、３５Ａ  上部埋込層
３７  電極
３８  保護膜
４１  下部クラッド層
４２  コア層
４３  上部クラッド層
４５  下部埋込層
４６  上部埋込層
５０  ストライプメサ用マスク
５１  選択成長用マスク
５３、５５  エッチングストップ層
５４、５６  電流ブロック層
【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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