(57)【要約】【課題】従来の、基板にレーザダイオードと導波路を集積した光半導体装置においては、導波路領域３３のバンドギャップが大きくなるのはよいが、導波路領域３３の膜厚が薄くなるので、光閉じ込め効果が弱くなり、導波路損失が大きくなる。しかし従来の製造方法ではバンドギャップが大きく、膜厚が厚くなるようにできない。【解決手段】導波路領域１４の成長阻止マスク１３Ａ、１３Ｂの下にＦｅ：ＩｎＰ膜１１を入れることにより、ＭＯＶＰＥ時の導波路領域１４のｎ−ＩｎＰ基板１０の表面温度Ｔを局所的に高くすることができる。成膜温度が高くなるのでｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１６のＡｓ／ＰがＰリッチになる。ＩｎＧａＡｓＰがＰリッチになるとバンドギャップが大きくなる。一方Ｇａ／Ｉｎの比は変化しないのでｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１６の膜厚は変化しない。【選択図】  図３
2004228277.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の成長阻止マスクと成長阻止マスクの隙間に選択ＭＯＶＰＥ法により、少なくとも光ガイド層、発光層、クラッド層を積層してレーザダイオード領域と導波路領域を一括形成した光半導体装置において、
少なくとも前記の光ガイド層の膜厚が前記のレーザダイオード領域と前記の導波路領域でほぼ等しく、
少なくとも前記の光ガイド層のバンドギャップが前記のレーザダイオード領域より前記の導波路領域で大きいことを特徴とする光半導体装置。
【請求項２】
請求項１記載の光半導体装置において、
前記の導波路領域の成長阻止マスクの下地にＦｅ：ＩｎＰ膜があり、
前記のレーザダイオード領域の成長阻止マスクの下地には前記のＦｅ：ＩｎＰ膜が無いことを特徴とする光半導体装置。
【請求項３】
基板上の成長阻止マスクと成長阻止マスクの隙間に選択ＭＯＶＰＥ法により、少なくとも光ガイド層、発光層、クラッド層を積層してレーザダイオード領域と導波路領域を一括形成する光半導体装置の製造方法において、
前記の導波路領域の成長阻止マスクの下地にＦｅ：ＩｎＰ膜があり、
前記のレーザダイオード領域の成長阻止マスクの下地には前記のＦｅ：ＩｎＰ膜がなく、
成長阻止マスクの幅を前記の導波路領域と前記のレーザダイオード領域でほぼ等しくすることにより、
少なくとも前記の光ガイド層の膜厚は前記のレーザダイオード領域と前記の導波路領域でほぼ等しくし、
前記のＦｅ：ＩｎＰ膜の効果により、少なくとも前記の光ガイド層を成膜するときは前記の基板の温度を前記のレーザダイオード領域より前記の導波路領域で高く保ち、
それにより少なくとも前記の光ガイド層のバンドギャップを前記のレーザダイオード領域より前記の導波路領域で大きくすることを特徴とする光半導体装置の製造方法。
【請求項４】
基板上の成長阻止マスクの隙間に選択ＭＯＶＰＥ法により、少なくとも光ガイド層、発光層、クラッド層を積層してレーザダイオード領域と導波路領域を一括形成する光半導体装置の製造方法において、
前記の導波路領域の成長阻止マスクの下地にＦｅ：ＩｎＰ膜があり、
前記のレーザダイオード領域の成長阻止マスクの下地には前記のＦｅ：ＩｎＰ膜がなく、
成長阻止マスクの幅を前記のレーザダイオード領域より前記の導波路領域で広くすることにより、
少なくとも前記の光ガイド層の膜厚は前記のレーザダイオード領域より前記の導波路領域で厚くなるようにし、
前記のＦｅ：ＩｎＰ膜の効果により、少なくとも前記の光ガイド層を成膜するときは前記の基板の温度を前記のレーザダイオード領域より前記の導波路領域で高く保ち、
それにより少なくとも前記の光ガイド層のバンドギャップを前記のレーザダイオード領域より前記の導波路領域で大きくすることを特徴とする光半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項３〜４記載の光半導体装置の製造方法において、
前記の導波路領域の前記の光ガイド層のバンドギャップはＦｅ：ＩｎＰ膜の膜厚でコントロールし、
前記の導波路領域の前記の光ガイド層の膜厚は成長阻止マスクの幅でコントロールすることを特徴とする光半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光半導体装置、特にモノリシック基板にレーザダイオードと導波路を集積した光半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光半導体装置の製造方法は、例えば特開平９−９２９２１号公報に説明がある。同公報をもとにして従来の光半導体装置の製造方法を説明する。
【０００３】
図７（ａ）はｎ−ＩｎＰ基板３０であり、表面の一部に回折格子３１が形成してある。この回折格子３１は発振したレーザの波長を狭い範囲に絞るためのものである。
【０００４】
次に図７（ｂ）のようにｎ−ＩｎＰ基板３０の上面に成長阻止マスク３２Ａ、３２Ｂを形成する。成長阻止マスク３２Ａ、３２Ｂは左右対称の２枚のＳｉＯ２膜で、回折格子領域３１（レーザダイオード領域３１）では幅が広く、回折格子のない領域３３（導波路領域３３）では幅が狭い。２枚の成長阻止マスク３２Ａ、３２Ｂの間に細い隙間３４があって、その隙間３４ではｎ−ＩｎＰ基板３０が露出している。これから述べるレーザダイオードと導波路はこの隙間３４に形成する。したがって重要なのはこの隙間３４の部分であり、成長阻止マスク３２Ａ、３２Ｂの外側の部分は重要でない。
【０００５】
まずレーザダイオード領域３１の膜形成方法を説明する。レーザダイオード領域３１は図７（ｂ）でＡ−Ａ断面図にあたる部分である。図８（ａ）は成長阻止マスク３２Ａ、３２Ｂを形成したｎ−ＩｎＰ基板（図７（ｂ））のＡ−Ａ断面図である。以後成長阻止マスク３２Ａ、３２Ｂの隙間３４にレーザダイオードを形成するので、以後の図８（ｂ）、図８（ｃ）では図８（ａ）の点線の円の中を拡大して示す。
【０００６】
まず図８（ｂ）のように成長阻止マスク３２Ａ、３２Ｂの隙間３４に、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層３５、ｎ−ＩｎＰスペーサ層３６、ＭＱＷ（多重量子井戸）発光層３７、ｐ−ＩｎＰクラッド層３８を順次形成する。
【０００７】
次に図８（ｃ）のように成長阻止マスク３２Ａ、３２Ｂの隙間３４を広げ、先に形成した各層の上にｐ−ＩｎＰ埋め込み層３９、絶縁層４０、ｐ（＋）−ＩｎＧａＡｓコンタクト層４１、ｐ側Ｔｉ−Ａｕ電極４２を順次形成する。絶縁層４０はいったん形成したあとｐ（＋）−ＩｎＧａＡｓコンタクト層４１を形成するところだけ除去する。またｎ−ＩｎＰ基板３０の下面にもｎ側Ｔｉ−Ａｕ電極４３を形成する。以上でレーザダイオード領域３１の層形成は完了する。
【０００８】
次に導波路領域３３の形成方法を説明する。導波路領域３３は図７（ｂ）のＢ−Ｂ断面図にあたる部分である。図９（ａ）は図７（ｂ）の、成長阻止マスク３２Ａ、３２Ｂを形成したｎ−ＩｎＰ基板３０のＢ−Ｂ断面図である。以後成長阻止マスク３２Ａ、３２Ｂの隙間３４に導波路を形成するので、以後の図９（ｂ）、図９（ｃ）では図９（ａ）の点線の円の中を拡大して示す。
【０００９】
まず図９（ｂ）のように成長阻止マスク３２Ａ、３２Ｂの隙間３４に、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層３５、ｎ−ＩｎＰスペーサ層３６、ＭＱＷ（多重量子井戸）発光層３７、ｐ−ＩｎＰクラッド層３８を順次形成する。これらの層はレーザダイオード領域３１と層構成が共通なので同時に形成できる。しかしレーザダイオード領域３１に比べ成長阻止マスク３２Ａ、３２Ｂの幅が狭いので、レーザダイオード領域３１と比べ膜厚が薄くなる。またＩｎ比率が低くなり、圧縮歪みが少なくなるのでバンドギャップが大きくなる。
【００１０】
次に図９（ｃ）のように成長阻止マスク３２Ａ、３２Ｂの隙間３４を広げ、先に形成した各層の上にｐ−ＩｎＰ埋め込み層３９、絶縁層４０を順次形成する。導波路領域３３にはｐ（＋）−ＩｎＧａＡｓコンタクト層、Ｔｉ−Ａｕ電極は形成しない。以上で導波路領域３３の層形成は完了する。
【００１１】
【特許文献１】
特開平９−９２９２１号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
従来のモノリシック基板にレーザダイオードと導波路を集積した光半導体装置において、導波路領域３３のバンドギャップが大きくなるのは好都合である。しかし導波路領域３３の膜厚が薄くなるのは、光閉じ込め効果が弱くなり、導波路損失が大きくなるので不都合である。導波路領域３３の膜厚を厚くするには成長阻止マスク３２Ａ、３２Ｂの幅を広くすればよいが、そうすると今度はバンドギャップが小さくなるので、また都合が悪い。
【００１３】
導波路領域３３の理想はバンドギャップが大きく膜厚が厚いことだが、従来の製造方法ではバンドギャップと膜厚に負の相関関係があるため、バンドギャップを大きく、同時に膜厚を厚くすることはできない。レーザダイオード領域３１と導波路領域３３をそれぞれに適した条件で成膜すればできるが、工程数が２倍以上に増えるので現実的でない。
【００１４】
本発明ではバンドギャップと膜厚に相関関係が無く、バンドギャップと膜厚が独立に決められる製造方法を提供する。これによりバンドギャップが大きく、膜厚が厚い導波路領域が形成できる。このような導波路は光閉じ込め効果が強くなるので導波路損失が小さい。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
従来は導波路領域の成長阻止マスクの幅はレーザダイオード領域より狭くしなければならなかったが、本発明ではレーザダイオード領域と同じ幅にできる（必要に応じて狭くしても広くしてもよい）。成長阻止マスクの幅が同じであると成長した膜の厚さが同じになる。その代わり本発明ではバンドギャップを変化させるため導波路領域の成長阻止マスクの下にＦｅ：ＩｎＰ膜（ＦｅドープＩｎＰ膜）を入れる。次にＦｅ：ＩｎＰ膜の機能を述べる。なお、ｍ×１０のｎ乗をｍＥｎと表わす。
【００１６】
Ｆｅ：ＩｎＰ膜はキャリア濃度が１．０Ｅ１３［ｃｍ−３］以下の高抵抗半導体であるため、基板加熱時に発生する輻射光を吸収しにくい。そのため輻射光はＦｅ：ＩｎＰ膜表面と、その下のｎ−ＩｎＰ基板表面で多重反射し干渉を起こす。このためＦｅ：ＩｎＰ膜の膜厚に応じてｎ−ＩｎＰ基板表面に到達する輻射光が強くなったり弱くなったりする。したがってＦｅ：ＩｎＰ膜をｎ−ＩｎＰ基板の上に形成すると、ｎ−ＩｎＰ基板の表面温度が変化する。
【００１７】
詳しくは実施例の説明箇所で述べるが、Ｆｅ：ＩｎＰ膜の膜厚が厚くなるにしたがい、ｎ−ＩｎＰ基板の表面温度は上昇・降下を繰り返し、最後にＦｅ：ＩｎＰ膜の無い時の温度に収束する。ｎ−ＩｎＰ基板の表面温度が最も高くなるのは、Ｆｅ：ＩｎＰ膜の膜厚ｔが約０．３μｍのときで、導波路領域のｎ−ＩｎＰ基板の表面温度はレーザダイオード領域より約４０℃高くなる。これにより導波路領域ではレーザダイオード領域よりも約４０℃高い温度で成膜できる。
【００１８】
ＩｎＧａＡｓＰをＭＯＶＰＥ（有機金属気相成長）させるとき基板温度が高くなるとＡｓ／ＰがＰリッチになる。ＩｎＧａＡｓＰがＰリッチになるとバンドギャップが大きくなる。従来は導波路領域の成長阻止マスクの幅を狭くしてＰリッチにし、バンドギャップを大きくするようにしていたが、本発明のように基板温度を局所的に導波路領域だけ高くできれば、成長阻止マスクの幅を狭くする必要がない。
【００１９】
一方ＩｎＧａＡｓＰをＭＯＶＰＥさせるとき基板温度が高くなってもＧａ／Ｉｎの比は変化しない。これによりｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層の膜厚は変化しない。したがってｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層の膜厚は基板温度によらず成長阻止マスクの幅で決まる。成長阻止マスクの幅がレーザダイオード領域と導波路領域で同じならば、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層の膜厚はレーザダイオード領域と導波路領域で同じになる。（成長阻止マスクの幅が広いほど膜厚が厚くなる。）
以上説明したように本発明の製造方法ではｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層のバンドギャップはＦｅ：ＩｎＰ膜の膜厚でコントロールでき、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層の膜厚は成長阻止マスクの幅でコントロールできる。したがってｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層のバンドギャップと膜厚が独立に決められる。これによりバンドギャップが大きく、しかも膜厚が厚い導波路領域が形成できる。このような導波路は光閉じ込め効果が強くなるので導波路損失が小さい。
【００２０】
さらに各層の膜厚をレーザダイオード領域よりも導波路領域の方で厚くしたいときは、導波路領域の成長阻止マスクの幅をレーザダイオード領域より広くすれば良い。このようなことは従来は不可能であったが、本発明では容易に実現できる。
【００２１】
請求項１記載の発明は、基板上の成長阻止マスクと成長阻止マスクの隙間に選択ＭＯＶＰＥ法により、少なくとも光ガイド層、発光層、クラッド層を積層してレーザダイオード領域と導波路領域を一括形成した光半導体装置において、少なくとも前記の光ガイド層の膜厚が前記のレーザダイオード領域と前記の導波路領域でほぼ等しく、少なくとも前記の光ガイド層のバンドギャップが前記のレーザダイオード領域より前記の導波路領域で大きいことを特徴とする光半導体装置である。
【００２２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の光半導体装置において、前記の導波路領域の成長阻止マスクの下地にＦｅ：ＩｎＰ膜があり、前記のレーザダイオード領域の成長阻止マスクの下地には前記のＦｅ：ＩｎＰ膜が無いことを特徴とする光半導体装置である。
【００２３】
請求項３記載の発明は、基板上の成長阻止マスクと成長阻止マスクの隙間に選択ＭＯＶＰＥ法により、少なくとも光ガイド層、発光層、クラッド層を積層してレーザダイオード領域と導波路領域を一括形成する光半導体装置の製造方法において、前記の導波路領域の成長阻止マスクの下地にＦｅ：ＩｎＰ膜があり、前記のレーザダイオード領域の成長阻止マスクの下地には前記のＦｅ：ＩｎＰ膜がなく、成長阻止マスクの幅を前記の導波路領域と前記のレーザダイオード領域でほぼ等しくすることにより、少なくとも前記の光ガイド層の膜厚は前記のレーザダイオード領域と前記の導波路領域でほぼ等しくし、前記のＦｅ：ＩｎＰ膜の効果により、少なくとも前記の光ガイド層を成膜するときは前記の基板の温度を前記のレーザダイオード領域より前記の導波路領域で高く保ち、それにより少なくとも前記の光ガイド層のバンドギャップを前記のレーザダイオード領域より前記の導波路領域で大きくすることを特徴とする光半導体装置の製造方法である。
【００２４】
請求項４記載の発明は、基板上の成長阻止マスクの隙間に選択ＭＯＶＰＥ法により、少なくとも光ガイド層、発光層、クラッド層を積層してレーザダイオード領域と導波路領域を一括形成する光半導体装置の製造方法において、前記の導波路領域の成長阻止マスクの下地にＦｅ：ＩｎＰ膜があり、前記のレーザダイオード領域の成長阻止マスクの下地には前記のＦｅ：ＩｎＰ膜がなく、成長阻止マスクの幅を前記のレーザダイオード領域より前記の導波路領域で広くすることにより、少なくとも前記の光ガイド層の膜厚は前記のレーザダイオード領域より前記の導波路領域で厚くなるようにし、前記のＦｅ：ＩｎＰ膜の効果により、少なくとも前記の光ガイド層を成膜するときは前記の基板の温度を前記のレーザダイオード領域より前記の導波路領域で高く保ち、それにより少なくとも前記の光ガイド層のバンドギャップを前記のレーザダイオード領域より前記の導波路領域で大きくすることを特徴とする光半導体装置の製造方法である。
【００２５】
請求項５記載の発明は、請求項３〜４記載の光半導体装置の製造方法において、前記の導波路領域の前記の光ガイド層のバンドギャップはＦｅ：ＩｎＰ膜の膜厚でコントロールし、前記の導波路領域の前記の光ガイド層の膜厚は成長阻止マスクの幅でコントロールすることを特徴とする光半導体装置の製造方法である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を説明する。図１（ａ）はｎ−ＩｎＰ基板１０の表面にＦｅ：ＩｎＰ膜１１を形成した状態を示す。Ｆｅのドープ量は１．０Ｅ１６［ｃｍ−３］〜１．０Ｅ１７［ｃｍ−３］が適当である。このドープ量でＦｅ：ＩｎＰ膜のキャリア濃度は１．０Ｅ１４［ｃｍ−３］以下に下がる。
【００２７】
次に図１（ｂ）のようにＦｅ：ＩｎＰ膜１１の一部を除去する。
【００２８】
次に図２（ｃ）のようにＦｅ：ＩｎＰ膜１１を除去したところに回折格子１２を形成する。この回折格子１２は発振したレーザの波長を狭い範囲に絞るためのものである。
【００２９】
次に図２（ｄ）のようにＦｅ：ＩｎＰ膜１１と回折格子１２の上にＳｉＯ２膜１３を形成する。これによりＦｅ：ＩｎＰ膜１１と回折格子１２はＳｉＯ２膜１３の下に隠れる。
【００３０】
次に図３（ｅ）のようにＳｉＯ２膜１３を部分的に除去し、残ったＳｉＯ２膜１３で２枚の成長阻止マスク１３Ａ、１３Ｂを形成する。従来と違い、回折格子１２の領域（すなわちレーザダイオード領域１２）と回折格子１２の無い領域１４（すなわち導波路領域１４）で、成長阻止マスク１３Ａ、１３Ｂの幅が同じである。
【００３１】
次に図３（ｆ）のように成長阻止マスク１３Ａ、１３Ｂから露出しているＦｅ：ＩｎＰ膜１１を除去する。Ｆｅ：ＩｎＰ膜１１も成長阻止マスク１３Ａ、１３Ｂと同じ幅になる。
【００３２】
成長阻止マスク１３Ａ、１３Ｂの間には細い隙間１５（幅１．５μｍ）があって、その隙間１５では、ｎ−ＩｎＰ基板１０が露出している。レーザダイオードと導波路はこの隙間１５に形成する。したがって重要なのはこの隙間１５の部分であり、成長阻止マスク１３Ａ、１３Ｂの外側の部分は重要でない。
【００３３】
まずレーザダイオード領域１２の形成方法を説明する。レーザダイオード領域１２は図３（ｆ）でＡ−Ａ断面図にあたる部分である。図４（ａ）は図３（ｆ）のｎ−ＩｎＰ基板１０のＡ−Ａ断面図である。以後成長阻止マスク１３Ａ、１３Ｂの隙間１５にレーザダイオードを形成するので、以後の図４（ｂ）、図４（ｃ）では図４（ａ）の点線の円の中を拡大して示す。
【００３４】
まず図４（ｂ）のように成長阻止マスク１３Ａ、１３Ｂの隙間１５に、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１６、ｎ−ＩｎＰスペーサ層１７、ＭＱＷ（多重量子井戸）発光層１８、ｐ−ＩｎＰクラッド層１９を順次形成する。ここで用いる原料は、ＩＩＩ族原料としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）を、Ｖ族原料としてアルシン（ＡｓＨ３）、フォスフィン（ＰＨ３）を、ドーパントとしてジメチルジンク（ＤＭＺｎ）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）を用いる。形成条件は、成長温度約６１０℃、成長圧力約１００ｈＰａである。
【００３５】
次に図４（ｃ）のように先に形成した各層の側面・上面にｐ−ＩｎＰ層２０、ｎ−ＩｎＰ層２１、ｐ−ＩｎＰ層２２、ｐ（＋）−ＩｎＧａＡｓコンタクト層２３、ＳｉＯ２絶縁層２４、ｐ側Ｔｉ−Ａｕ電極２５を順次形成する。またｎ−ＩｎＰ基板１０の下面にもｎ側Ｔｉ−Ａｕ電極２６を形成する。以上でレーザダイオード領域１２の層形成は完了する。
【００３６】
次に導波路領域１４の形成方法を説明する。導波路領域１４は図３（ｆ）でＢ−Ｂ断面図にあたる部分である。図５（ａ）は図３（ｆ）のｎ−ＩｎＰ基板のＢ−Ｂ断面図である。以後Ｆｅ：ＩｎＰ膜１１および成長阻止マスク１３Ａ、１３Ｂの隙間１５に導波路を形成するので、以後の図５（ｂ）、図５（ｃ）では図５（ａ）の点線の円の中を拡大して示す。
【００３７】
まず図５（ｂ）のように成長阻止マスク１３Ａ、１３Ｂの隙間１５に、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１６、ｎ−ＩｎＰスペーサ層１７、ＭＱＷ（多重量子井戸）発光層１８、ｐ−ＩｎＰクラッド層１９を順次形成する。これらの層はレーザダイオード領域１２（図４（ｂ））と層構造が共通であり、同時に形成できる。
【００３８】
従来は導波路領域１４の成長阻止マスク１３Ａ、１３Ｂの幅はレーザダイオード領域１２より狭かったが、本発明ではレーザダイオード領域１２と同じである。その代わり本発明では導波路領域１４の成長阻止マスク１３Ａ、１３Ｂの下にＦｅ：ＩｎＰ膜１１がある。これが本発明の特徴である。ここでＦｅ：ＩｎＰ膜１１の機能を述べる。
【００３９】
Ｆｅ：ＩｎＰ膜１１をｎ−ＩｎＰ基板１０の上に形成すると、ｎ−ＩｎＰ基板１０の表面温度Ｔが変化する。図６はその様子を示すグラフである。図６のグラフの横軸はＦｅ：ＩｎＰ膜１１の膜厚ｔ（μｍ）、縦軸はｎ−ＩｎＰ基板１０の表面温度Ｔ（℃）である。図６から分かるようにＦｅ：ＩｎＰ膜１１が無いとき（ｔ＝０μｍ）、ｎ−ＩｎＰ基板１０の表面温度Ｔは約６１０℃である。Ｆｅ：ＩｎＰ膜１１の膜厚ｔが厚くなるにしたがい、ｎ−ＩｎＰ基板１０の表面温度Ｔは上昇・下降を繰り返し、最後にＦｅ：ＩｎＰ膜１１の無い時の温度に収束する。ｎ−ＩｎＰ基板１０の表面温度Ｔが最も高くなるのは、Ｆｅ：ＩｎＰ膜１１の膜厚ｔが約０．３μｍのときで、約６５０℃になる。つまりＦｅ：ＩｎＰ膜１１の膜厚を０．３μｍにすると、導波路領域１４のｎ−ＩｎＰ基板１０の表面温度Ｔはレーザダイオード領域１２より約４０℃高くなる。
【００４０】
このため先に述べたｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１６、ｎ−ＩｎＰスペーサ層１７、ＭＱＷ（多重量子井戸）発光層１８、ｐ−ＩｎＰクラッド層１９を、導波路領域１４ではレーザダイオード領域１２よりも約４０℃高い温度で成膜できる。この中で重要なのはｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１６とＭＱＷ（多重量子井戸）発光層１８である。ＭＱＷ（多重量子井戸）発光層１８はＩｎＧａＡｓＰ薄膜（井戸層）とＩｎＧａＡｓＰ薄膜（バリア層）を交互に１０層程度積み重ねた多層膜でできている。一般にＩｎＧａＡｓＰをＭＯＶＰＥ（有機金属気相成長）させるとき基板温度Ｔが高くなるとＡｓ／Ｐの比が小さくなる。つまりＰリッチになる。ＩｎＧａＡｓＰがＰリッチになるとバンドギャップが大きくなる。従来は導波路領域の成長阻止マスクの幅を狭くしてバンドギャップを大きくするようにしていたが、本発明のように基板温度Ｔを局所的に導波路領域１４だけ高くできれば、成長阻止マスク１３Ａ、１３Ｂの幅を狭くする必要がない。
【００４１】
一方ＩｎＧａＡｓＰをＭＯＶＰＥさせるとき基板温度Ｔが高くなってもＧａ／Ｉｎの比は変化しない。これによりｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１６の膜厚は変化しない。したがってｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１６の膜厚は成長阻止マスク１３Ａ、１３Ｂの幅で決まる。成長阻止マスク１３Ａ、１３Ｂの幅がレーザダイオード領域１２と導波路領域１４で同じならば、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１６の膜厚はレーザダイオード領域１２と導波路領域１４で同じになる。
【００４２】
以上説明したように本発明の製造方法ではｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１６のバンドギャップはＦｅ：ＩｎＰ膜１１の膜厚ｔでコントロールし、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１６の膜厚は成長阻止マスク１３Ａ、１３Ｂの幅でコントロールする。Ｆｅ：ＩｎＰ膜１１の膜厚ｔと成長阻止マスク１３Ａ、１３Ｂの幅は独立して決められるから、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１６のバンドギャップと膜厚が独立に決められることになる。これによりバンドギャップが大きく、しかも膜厚が厚い導波路領域１４が形成できる。このような導波路は光閉じ込め効果が強くなるので導波路損失が小さい。
【００４３】
上の実施例では成長阻止マスク１３Ａ、１３Ｂの幅をレーザダイオード領域１２と導波路領域１４で同じにしたため、レーザダイオード領域１２と導波路領域１４で各層の膜厚が同じになった。しかし各層の膜厚をレーザダイオード領域１２よりも導波路領域１４の方で厚くしたいときは、導波路領域１４の成長阻止マスク１３Ａ、１３Ｂの幅をレーザダイオード領域１２より広くすれば良い。このようなことは従来はとても考えられなかったが、本発明では容易に実現できる。
【００４４】
次に図５（ｃ）のように先に形成した各層の側面・上面にｐ−ＩｎＰ層２０、ｎ−ＩｎＰ層２１、ｐ−ＩｎＰ層２２、ｐ（＋）−ＩｎＧａＡｓコンタクト層２３、ＳｉＯ２絶縁層２４を順次形成する。導波路領域１４にはＴｉ−Ａｕ電極は形成しない。以上で導波路領域１４の層形成は完了する。
【００４５】
このあとレーザ出射面への無反射膜コーティング、その反対面への高反射コーティングなどを行なうが本発明の本質と関係がないので説明を省略する。
【００４６】
【発明の効果】
導波路領域１４の成長阻止マスク１３Ａ、１３Ｂの下にＦｅ：ＩｎＰ膜１１を入れることにより、ＭＯＶＰＥの成膜のさい導波路領域１４のｎ−ＩｎＰ基板１０の表面温度Ｔを局所的に高くすることができる。導波路領域１４はＭＯＶＰＥの成膜温度が高くなるのでｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１６のＡｓ／ＰがＰリッチになる。ＩｎＧａＡｓＰがＰリッチになるとバンドギャップが大きくなる。一方Ｇａ／Ｉｎの比は変化しないのでｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１６の膜厚は変化しない。
【００４７】
ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１６のバンドギャップはＦｅ：ＩｎＰ膜１１の膜厚ｔでコントロールでき、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１６の膜厚は成長阻止マスク１３Ａ、１３Ｂの幅でコントロールできる。Ｆｅ：ＩｎＰ膜１１の膜厚ｔと成長阻止マスク１３Ａ、１３Ｂの幅は独立して決められるから、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１６のバンドギャップと膜厚が独立に決められる。これによりバンドギャップが大きく、しかも膜厚が厚い導波路領域１４が形成できる。このような導波路は光閉じ込め効果が強くなるので導波路損失が小さい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光半導体装置の製造工程順説明図
【図２】本発明の光半導体装置の製造工程順説明図
【図３】本発明の光半導体装置の製造工程順説明図
【図４】本発明の光半導体装置の製造工程順説明図
【図５】本発明の光半導体装置の製造工程順説明図
【図６】Ｆｅ：ＩｎＰ膜の膜厚ｔとｎ−ＩｎＰ基板の表面温度Ｔの関係を示すグラフ
【図７】従来の光半導体装置の製造工程順説明図
【図８】従来の光半導体装置の製造工程順説明図
【図９】従来の光半導体装置の製造工程順説明図
【符号の説明】
１０  ｎ−ＩｎＰ基板
１１  Ｆｅ：ＩｎＰ膜
１２  回折格子領域・レーザダイオード領域
１３  ＳｉＯ２膜
１３Ａ、１３Ｂ  成長阻止マスク
１４  導波路領域
１５  成長阻止マスクの隙間
１６  ｎ−ＩｎＰ光ガイド層
１７  ｎ−ＩｎＰスペーサ層
１８  ＭＱＷ発光層
１９  ｐ−ＩｎＰクラッド層
２０  ｐ−ＩｎＰ層
２１  ｎ−ＩｎＰ層
２２  ｐ−ＩｎＰ層
２３  ｐ（＋）−ＩｎＧａＡｓコンタクト層
２４  ＳｉＯ２絶縁層
２５  ｐ側Ｔｉ−Ａｕ電極
２６  ｎ側Ｔｉ−Ａｕ電極
３０  ｎ−ＩｎＰ基板
３１  回折格子領域・レーザダイオード領域
３２Ａ、３２Ｂ  成長阻止マスク
３３  導波路領域
３４  成長阻止マスクの隙間
３５  ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層
３６  ｎ−ＩｎＰスペーサ層
３７  ＭＱＷ発光層
３８  ｐ−ＩｎＰクラッド層
３９  ｐ−ＩｎＰ埋め込み層
４０  絶縁層
４１  ｐ（＋）−ＩｎＧａＡｓコンタクト層
４２  ｐ側Ｔｉ−Ａｕ電極
４３  ｎ側Ｔｉ−Ａｕ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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