(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡｌＧａＩｎＡｓ系多重量子井戸構造（以下、ＭＱＷと言う）と、前記ＭＱＷを挟む相互に異なる導電型の一対のクラッド層と、前記ＭＱＷ上又は前記一対のクラッド層のうちのｐ型クラッド層中の何れかに形成される電流狭窄層とを有する積層構造を化合物半導体基板上に備え、
少なくとも前記電流狭窄層を含む上部積層構造が、ストライプ状リッジとして形成され、
前記電流狭窄層は、Ａｌを含む被酸化層中のＡｌを選択的に酸化することによって形成されてリッジの両側面から内方に延在し、かつ、リッジの一方の側面から内方に延びるＡｌ酸化層と、リッジの他方の側面から内方に延びるＡｌ酸化層との間には、Ａｌを含む被酸化層が、未酸化のままで延在することを特徴とする量子閉じ込めシュタルク効果型光変調器。
【請求項２】
前記Ａｌを含む被酸化層が、ＡｌＩｎＡｓ層であることを特徴とする請求項１に記載の量子閉じ込めシュタルク効果型光変調器。
【請求項３】
ＧａＩｎＡｓＰ系、又はＡｌＧａＩｎＡｓ系半導体レーザ素子と、
光変調器で変調される伝搬光の導波方向が前記半導体レーザ素子の光出射方向の延長線上にあるように、前記半導体レーザ素子と共通のＩｎＰ基板上に集積された、請求項１又は２に記載の量子閉じ込めシュタルク効果型光変調器と
を備えていることを特徴とする半導体光素子。
【請求項４】
前記半導体レーザ素子が埋め込みヘテロ構造（ＢＨ）レーザ素子であって、前記半導体レーザ素子と前記光変調器との接続領域で、前記半導体レーザ素子を構成する少なくとも一部の化合物半導体層と前記光変調器を構成する少なくとも一部の化合物半導体層とが、突き合わせ接続されていることを特徴とする請求項３に記載の半導体光素子。
【請求項５】
前記半導体レーザ素子がリッジ導波路型レーザ素子であって、前記半導体レーザ素子と前記光変調器との接続領域で、前記半導体レーザ素子を構成する各化合物半導体層と前記光変調器を構成する各化合物半導体層とが連続していることを特徴とする請求項３に記載の半導体光素子。
【請求項６】
ＩｎＰ基板上に、ＡｌＧａＩｎＡｓ系多重量子井戸構造（以下、ＭＱＷと言う）、前記ＭＱＷを挟む相互に異なる導電型のクラッド層、及び前記ＭＱＷ上にＡｌを含む被酸化層を有する積層構造を形成する工程と、
少なくとも前記Ａｌを含む被酸化層を含む積層構造をストライプ状リッジに加工する工程と、
リッジ側面から内方に、前記Ａｌを含む被酸化層中のＡｌを選択的に酸化して、Ａｌ酸化層を生成すると共にリッジ中央部に前記Ａｌを含む被酸化層を未酸化のまま残存させる工程と
を有することを特徴とする量子閉じ込めシュタルク効果型光変調器の作製方法。
【請求項７】
請求項４に記載の半導体光素子の作製方法であって、
前記半導体レーザ素子を構成する第１の積層構造をＩｎＰ基板全面に形成する工程と、
半導体レーザ素子領域の前記第１の積層構造上に選択成長用マスクを形成する工程と、
光変調器領域の前記第１の積層構造を除去して前記ＩｎＰ基板を露出させる工程と、
請求項６に記載の各工程を実施して、前記光変調器領域の前記ＩｎＰ基板上に量子閉じ込めシュタルク効果型光変調器の第２の積層構造を形成する工程と
を備え、
かつ、前記第２の積層構造を形成する工程では、前記ＭＱＷの井戸層を除くＡｌ系化合物半導体層を成膜する際、前記選択成長用マスク上に生成する多結晶をエッチングするエッチングガスを成膜原料ガスに添加することを特徴とする半導体光素子の作製方法。
【請求項８】
請求項５に記載の半導体光素子の作製方法であって、
ＩｎＰ基板上の半導体レーザ素子領域に、マスクの形成されない領域であるマスクギャップを有する選択領域成長用マスクを形成する工程と、
選択領域成長法によって、前記半導体レーザ素子を構成する積層構造のうち前記ＭＱＷ及び前記ＭＱＷを挟む上下クラッド層を前記選択領域成長用マスクで覆われた領域以外のＩｎＰ基板全面に形成する工程と、
次いで、前記選択領域成長用マスクを除去した後に、少なくともＡｌを含む被酸化層、及びその上部に少なくとも第２の上クラッド層を順次成膜する工程と、
少なくとも前記Ａｌを含む被酸化層を含む積層構造をストライプ状リッジに加工する工程と、
リッジ側面から内方に、前記Ａｌを含む被酸化層中のＡｌを選択的に酸化して、Ａｌ酸化層を生成すると共にリッジ中央部に前記Ａｌを含む被酸化層を未酸化のまま残存させる工程と
を備え、選択領域成長工程では、前記ＭＱＷの井戸層を除くＡｌ系化合物半導体層を成膜する際、前記選択領域成長用マスク上に生成する多結晶をエッチングするエッチングガスを成膜原料ガスに添加することを特徴とする半導体光素子の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、量子閉じ込めシュタルク効果型光変調器、量子閉じ込めシュタルク効果型光変調器と半導体レーザ素子とを集積させた半導体光素子、及びそれらの作製方法に関し、更に詳細には、デバイス抵抗が低く、かつ周波数特性が良好な光変調器、及び半導体光素子、並びにそれらの作製方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
超格子構造では、層方向に垂直に電界を印加したとき、バリヤ層が励起子の解離を防ぐために、弱い電界では励起子が解離するようなことは生じない。例えば１０4 Ｖの電界が１０ｎｍ幅の量子井戸に印加されると、井戸は１０ｍｅＶだけ傾く。この程度の電界では、量子井戸中の励起子は解離することはなく、光吸収スペクトルは低エネルギー側にシフトしたピーク構造が観察される。この現象が量子閉じ込めシュタルク効果（ＱＣＳＥ）と呼ばれるものである。
そして、ＡｌＧａＩｎＡｓ系量子井戸構造を用いて、量子閉じ込めシュタルク効果を利用した量子閉じ込めシュタルク効果型光変調器が、Journal of Lightwave Technology, Vol.8.No.7, July 1990等に提案されており、ＧａＩｎＡｓＰ系に比べ、低電圧動作、及び高速変調が可能であると評価されている。
【０００３】
以下に、図１５を参照して、従来の量子閉じ込めシュタルク効果型光変調器の構成を説明する。図１５は従来の量子閉じ込めシュタルク効果型光変調器の構成を示す斜視図である。
従来の量子閉じ込めシュタルク効果型光変調器（以下、簡単に光変調器と言う）１１０は、図１５に示すように、光導波路構造の光変調器であって、ｉ層のＡｌＧａＩｎＡｓ／ＡｌＩｎＡｓ多重量子井戸（ＭＱＷ）１１８をｐ型のクラッド層１２０及びｎ型のクラッド層１１６で挟んだｐｉｎ構造を備えて、ＩｎＰ基板１１２上に作製されている。
光変調器１１０は、ＭＢＥ法（分子線エピタキシー法）等によってｎ−ＩｎＰ基板１１２上に、順次、成膜された、ｎ−ＩｎＰ層１１４、ｎ−ＡｌＩｎＡｓクラッド層１１６、ＭＱＷ１１８、ｐ−ＡｌＩｎＡｓクラッド層１２０、及びｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層１２２の積層構造を備え、ｐ−コンタクト層１２２上にｐ側電極１２４、ＩｎＰ基板１１２の裏面にｎ側電極１２６を有する。
【０００４】
ＭＱＷ１１８は、膜厚８６ÅのＡｌＧａＩｎＡｓ井戸層と膜厚５０ÅのＡｌＩｎＡｓバリア層との３０周期のペアで構成されていて、ｎ−ＡｌＩｎＡｓクラッド層１１６、ＭＱＷ１１８、ｐ−ＡｌＩｎＡｓクラッド層１２０及びｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層１２２は、幅４μｍ及び長さ９０μｍから１２０μｍのハイメサ型のリッジとして形成されている。
また、ｎ−ＩｎＰ層１１４及びリッジは、ｐ側電極１２４を除いてＳｉＯ2 膜で被覆されている。
【０００５】
光変調器１１０に、逆バイアス電圧を印加すると、量子閉じ込めシュタルク効果により、励起子吸収ピークが長波長側に移動し、レーザ光に対する光吸収を増加させることができる。
この電界効果は、逆バイアスｐｉｎ接合を利用するために、小さな駆動電圧で大きな吸収率の変化を実現することができ、更に、この電界効果は高速性を有する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のハイメサ型光変調器には、以下の問題があった。それは、ハイメサ型のリッジを備えているので、リッジ形成時に発生するリッジ側面荒れの影響により、伝搬光の散乱損失が生じ、デバイス特性の劣化を招いている。
また、リッジ幅が比較的細いために、抵抗の大きなｐ−クラッド層での抵抗が大きくなり、その結果、デバイス抵抗が大きくなるという問題もある。
さらに、半導体レーザと集積する場合において、ＭＱＷ及びクラッド層の材料がＡｌを含むため、選択成長法を用いることが困難である。
以上のことから、優れたデバイス特性を示す高機能の光変調器、或いは光変調器と半導体レーザ素子とを共通基板上に集積してなる半導体光素子を作製することが難しい。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、電気抵抗が低く、高周波特性に優れた光変調器、及びそのような光変調器と半導体レーザ素子とを共通基板上に集積した半導体光素子、並びにそれらの作製方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る量子閉じ込めシュタルク効果型光変調器（以下、第１の発明と言う）は、ＡｌＧａＩｎＡｓ系多重量子井戸構造（以下、ＭＱＷと言う）と、前記ＭＱＷを挟む相互に異なる導電型の一対のクラッド層と、前記ＭＱＷ上又は前記一対のクラッド層のうちのｐ型クラッド層中の何れかに形成される電流狭窄層とを有する積層構造を化合物半導体基板上に備え、
少なくとも前記電流狭窄層を含む上部積層構造が、ストライプ状リッジとして形成され、
前記電流狭窄層は、Ａｌを含む被酸化層中のＡｌを選択的に酸化することによって形成されてリッジの両側面から内方に延在し、かつ、リッジの一方の側面から内方に延びるＡｌ酸化層と、リッジの他方の側面から内方に延びるＡｌ酸化層との間には、Ａｌを含む被酸化層が、未酸化のままで延在することを特徴としている。
【０００９】
本発明では、リッジの両側面側にＡｌ酸化層からなる電流狭窄層を備えた構造を有するので、リッジ内のクラッド層の幅が従来の量子閉じ込めシュタルク効果型光変調器に比べて広いので、電気抵抗が低くなる。また、Ａｌ酸化層による電流狭窄構造を備えることにより、リッジ側面荒れの影響が小さくなり、光の伝搬損失が低減する。これらの効果により、周波数特性の向上も得られる。
また、Ａｌを含む被酸化層として、例えばＡｌＩｎＡｓ層を使用することができる。
【００１０】
本発明に係る半導体光素子（以下、第２の発明と言う）は、ＧａＩｎＡｓＰ系、又はＡｌＧａＩｎＡｓ系半導体レーザ素子と、
光変調器で変調される伝搬光の導波方向が前記半導体レーザ素子の光出射方向の延長線上にあるように、前記半導体レーザ素子と共通のＩｎＰ基板上に集積された、請求項１又は２に記載の量子閉じ込めシュタルク効果型光変調器と
を備えていることを特徴としている。
本発明では、前記半導体レーザ素子が埋め込みヘテロ構造（ＢＨ）レーザ素子であって、前記半導体レーザ素子と前記光変調器との接続領域で、前記半導体レーザ素子を構成する少なくとも一部の化合物半導体層と前記光変調器を構成する少なくとも一部の化合物半導体層とが、突き合わせ接続されているか、又は、前記半導体レーザ素子がリッジ導波路型レーザ素子であって、前記半導体レーザ素子と前記光変調器との接続領域で、前記半導体レーザ素子を構成する各化合物半導体層と前記光変調器を構成する各化合物半導体層とが連続している。
【００１１】
本発明の半導体光素子は、電気抵抗が低く、優れた周波数特性を有する光変調器と半導体レーザ素子とを集積させたものである。
【００１２】
本発明に係る量子閉じ込めシュタルク効果型光変調器の作製方法（以下、第１の発明方法と言う）は、ＩｎＰ基板上に、ＡｌＧａＩｎＡｓ系多重量子井戸構造（以下、ＭＱＷと言う）、前記ＭＱＷを挟む相互に異なる導電型のクラッド層、及び前記ＭＱＷ上にＡｌを含む被酸化層を有する積層構造を形成する工程と、
少なくとも前記Ａｌを含む被酸化層を含む積層構造をストライプ状リッジに加工する工程と、
リッジ側面から内方に、前記Ａｌを含む被酸化層中のＡｌを選択的に酸化して、Ａｌ酸化層を生成すると共にリッジ中央部に前記Ａｌを含む被酸化層を未酸化のまま残存させる工程と
を有することを特徴としている。
【００１３】
本発明に係る半導体光素子の作製方法（以下、第２の発明方法と言う）は、突き合わせ構造の半導体光素子の作製方法であって、前記半導体レーザ素子を構成する第１の積層構造をＩｎＰ基板全面に形成する工程と、
半導体レーザ素子領域の前記第１の積層構造上に選択成長用マスクを形成する工程と、
光変調器領域の前記第１の積層構造を除去して前記ＩｎＰ基板を露出させる工程と、
請求項６に記載の各工程を実施して、前記光変調器領域の前記ＩｎＰ基板上に量子閉じ込めシュタルク効果型光変調器の第２の積層構造を形成する工程と
を備え、
かつ、前記第２の積層構造を形成する工程では、前記ＭＱＷの井戸層を除くＡｌ系化合物半導体層を成膜する際、前記選択成長用マスク上に生成する多結晶をエッチングするエッチングガスを成膜原料ガスに添加することを特徴としている。
【００１４】
本発明に係る半導体光素子の別の作製方法（以下、第３の発明方法と言う）は、連続接続構造の半導体光素子の作製方法であって、ＩｎＰ基板上の半導体レーザ素子領域に、マスクの形成されない領域であるマスクギャップを有する選択領域成長用マスクを形成する工程と、
選択領域成長法によって、前記半導体レーザ素子を構成する積層構造のうち前記ＭＱＷ及び前記ＭＱＷを挟む上下クラッド層を前記選択領域成長用マスクで覆われた領域以外のＩｎＰ基板全面に形成する工程と、
次いで、前記選択領域成長用マスクを除去した後に、少なくともＡｌを含む被酸化層、及びその上部に少なくとも第２の上クラッド層を順次成膜する工程と、
少なくとも前記Ａｌを含む被酸化層を含む積層構造をストライプ状リッジに加工する工程と、
リッジ側面から内方に、前記Ａｌを含む被酸化層中のＡｌを選択的に酸化して、Ａｌ酸化層を生成すると共にリッジ中央部に前記Ａｌを含む被酸化層を未酸化のまま残存させる工程と
を備え、選択領域成長工程では、前記ＭＱＷの井戸層を除くＡｌ系化合物半導体層を成膜する際、前記選択領域成長用マスク上に生成する多結晶をエッチングするエッチングガスを成膜原料ガスに添加することを特徴としている。
【００１５】
第２及び第３の発明方法では、ＭＱＷの井戸層を除くＡｌ系化合物半導体層を成膜する際、マスク上に生成する多結晶をエッチングするエッチングガス、例えばＣＢｒ4 ガスを成膜原料ガスに添加することにより、マスク上の多結晶成長が抑制され、良好な選択成長が可能となる。即ち、エッチングガスの導入により、Ａｌ系化合物半導体層の選択領域成長が容易になるので、光変調器と半導体レーザ素子とを共通基板上に集積化することが可能となる。
また、原料ガスへのＣＢｒ4 の導入により、Ｃがドーピングされるので、これを利用して、障壁層の成膜の際のみにＣＢｒ4 を導入することにより、変調ドープ構造を容易に形成することができる。ＣＢｒ4 の添加率は、原料ガスに対して５ｍｏｌ％以上５０ｍｏｌ％以下が望ましい。
また、Ｃを含まないエッチャント、例えばＨＣｌを導入すると、Ｃのドーピングがないので、井戸層の成膜の際に用いることも可能である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、添付図面を参照し、実施例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に説明する。
光変調器の実施形態例
本実施形態例は、第１の発明に係る光変調器の実施形態の一例であって、図１は本実施形態例の光変調器の構成を示す断面図である。
本実施形態例の光変調器１０は、図１に示すように、ｎ−ＩｎＰ基板１２上に、順次、エピタキシャル成長した、ｎ−ＩｎＰクラッド層１４、ＡｌＧａＩｎＡｓ系多重量子井戸（以下、ＭＱＷと言う）１６、ＧａＩｎＡｓＰ光閉じ込め層１８、ｐ−ＩｎＰクラッド層２０、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層２２、ｐ−ＩｎＰクラッド層２４、及び、ｐ−ＧａＩｎＡｓコンタクト層２６からなるＡｌＧａＩｎＡｓ系積層構造を備えている。
【００１７】
ｎ−ＩｎＰクラッド層１４は、膜厚が１００ｎｍ、キャリア濃度が５×１０17ｃｍ-3であり、ＭＱＷ１６は、λｇが１．５２μｍであり、ＧａＩｎＡｓＰ光閉じ込め層１８は、膜厚が１０ｎｍ、λｇが１．２μｍであり、ｐ−ＩｎＰクラッド層２０は、膜厚が１５０ｎｍ、キャリア濃度が５×１０17ｃｍ-3であり、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層２２は、膜厚が１００ｎｍ、キャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3であり、ｐ−ＩｎＰクラッド層２４は、膜厚が２０００ｎｍ、キャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3であり、ｐ−ＧａＩｎＡｓコンタクト層２６は膜厚が３００ｎｍ、キャリア濃度が１×１０19ｃｍ-3である。
ＭＱＷ構造は、ＧａＩｎＡｓ井戸層（９ｎｍ）と、ＡｌＩｎＡｓバリア層（５ｎｍ）の１０ペアから形成される。
【００１８】
積層構造のうち、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層２２、ｐ−ＩｎＰクラッド層２４、及びｐ−ＧａＩｎＡｓコンタクト層２６は、幅１０μｍのストライプ状リッジとして形成されている。
ｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層２２の両側には、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ層２２中のＡｌを選択的に酸化してなるＡｌ酸化層２８が、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ層２２の縁からリッジ側面まで３．５μｍの幅で延在している。
【００１９】
リッジを含む積層構造上には、リッジ上部を除いてＳｉＮ膜３０が絶縁膜兼保護膜として成膜されている。リッジ上部のＳｉＮ膜３０の窓を介してｐ−ＧａＩｎＡｓコンタクト層２６上にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層金属膜からなるｐ側電極３２、及びＩｎＰ基板１２の裏面にＡｕＧｅＮｉ／Ａｕからなるｎ側電極３４が形成されている。
【００２０】
従来の光変調器では、幅３μｍ程度のリッジを有し、抵抗率の高いｐ−クラッド層の幅が細いため、デバイス抵抗は８Ωと大きかった。
一方、本実施形態例の光変調器１０のデバイス抵抗は、６．８Ωであった。これは、光変調器１０は、酸化狭窄構造を備えていることにより、ｐ−クラッド層の幅を１０μｍに広くすることができるので、デバイス抵抗を低減することができたことによる。
酸化狭窄構造がない従来の光変調器の場合、特性周波数が２０ＧＨｚであったのに対し、酸化狭窄構造を有する本実施形態例の光変調器１０の場合は、２５ＧＨｚであって、デバイスの周波数特性が向上している。
【００２１】
光変調器の作製方法の実施形態例
本実施形態例は、第１の発明方法に係る光変調器の作製方法を実施形態例の光変調器１０の作製に適用した実施形態の一例であって、図２（ａ）から（ｃ）は本実施形態例の方法に従って光変調器を作製した際の工程毎の断面図である。
先ず、図２（ａ）に示すように、ＩｎＰ基板１２上に、ＭＯＣＶＤ法によって、順次、膜厚が１００ｎｍでキャリア濃度が５×１０17ｃｍ-3のｎ−ＩｎＰクラッド層１４、λｇ＝１．５２μｍのＡｌＧａＩｎＡｓ系ＭＱＷ１６、膜厚が１０ｎｍでλｇ＝１．２μｍのＧａＩｎＡｓＰ光閉じ込め層１８、膜厚が１５０ｎｍでキャリア濃度が５×１０17ｃｍ-3のｐ−ＩｎＰクラッド層２０、及び膜厚が１００ｎｍで１×１０18ｃｍ-3のｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層２２をエピタキシャル成長させる。
【００２２】
更に、膜厚が２０００ｎｍで、キャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3のｐ−ＩｎＰクラッド層２４、及び、膜厚が３００ｎｍで、キャリア濃度が１×１０19ｍ-3のｐ−ＧａＩｎＡｓコンタクト層２６をエピタキシャル成長させる。
【００２３】
次に、図２（ｂ）に示すように、ｐ−ＧａＩｎＡｓコンタクト層２６、ｐ−ＩｎＰクラッド層２４、及びｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層２２をエッチングして幅１０μｍのストライプ状リッジとして形成すると共にリッジの脇にｐ−ＩｎＰ層２０を露出させる。
次いで、既知の条件で既知の方法によって酸化処理をリッジ内のｐ−ＧａＩｎＡｓ被酸化層２６に施して、リッジの両側面からそれぞれ内方に延在するｐ−ＡｌＩｎＡｓ層２６中のＡｌを選択的に酸化して、幅３．５μｍのＡｌ酸化層２８をリッジの両側面からそれぞれ内方に生成させる。
【００２４】
次いで、図２（ｃ）に示すように、リッジを含む積層構造上にＳｉＮ膜４６を成膜し、続いてリッジ上のＳｉＮ膜４６を除去し、ｐ−ＧａＩｎＡｓコンタクト層２６を露出させた窓を形成する。
次に、ｐ−ＧａＩｎＡｓ層２６上にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層金属膜からなるｐ側電極３２、及びＩｎＰ基板１２の裏面にＡｕＧｅＮｉ／Ａｕからなるｎ側電極３４を形成する。
これにより、実施形態例の光変調器１０を形成することができる。
【００２５】
半導体光素子の実施形態例１
本実施形態例は、第２の発明に係る半導体光素子を光変調器付き半導体レーザ素子に適用した実施形態の一例であって、図３は本実施形態例の半導体光素子の平面的構成を示す平面図、図４は本実施形態例の半導体光素子を構成する半導体レーザ素子の構成を示す断面図、及び図５は半導体レーザ素子と光変調器との接続領域の構成を示す断面図である。
本実施形態例の半導体光素子３６は、図３に示すように、光導波路３８を挟んでほぼ対向した配置で半導体レーザ素子４０と実施形態例の光変調器１０とを一つの共通基板上に集積した半導体光素子である。そして、半導体光素子３６は、いわゆる光変調器と突き合わせ接続型（Butt−Joint 型）の半導体レーザ素子であって、半導体光素子４０の少なくとも一部の層と光変調器１０の少なくとも一部の層とは光導波路３８の構造内で突き合わせ接続している。
【００２６】
半導体レーザ素子４０は、ＢＨ（Buried Heterostructure、埋め込み構造）のＧａＩｎＡｓＰ系の分布帰還型半導体レーザ素子（ＤＦＢ−ＬＤ、以下、ＤＦＢ−ＬＤと言う）であって、図４に示すように、光変調器１０と共通のｎ−ＩｎＰ基板１２に上に、ｎ−ＩｎＰクラッド層４４、発光波長１５５０ｎｍのＧａＩｎＡｓＰ系多重量子井戸（ＭＱＷ）４６、回折格子が形成されているＧａＩｎＡｓＰ層４８、及びｐ−ＩｎＰクラッド層５０からなる積層構造を備えている。
そして、積層構造のうち、ｎ−ＩｎＰクラッド層４４の上部、ＭＱＷ４６、ＧａＩｎＡｓＰ層４８、及びｐ−ＩｎＰクラッド層５０は、ストライプ状リッジとして形成され、かつリッジの両側面がｐ−ＩｎＰブロッキング層５２及びｎ−ＩｎＰブロッキング層５４で埋め込まれていて、ｐｎ接合による電流狭窄領域が形成されている。
【００２７】
更に、ｐ−ＩｎＰクラッド層５０上及びｎ−ＩｎＰブロッキング層５４上にｐ−ＩｎＰクラッド層５６及びｐ−ＧａＩｎＡｓコンタクト層５８が形成されている。ｐ−ＩｎＰ層５６及びｐ−ＧａＩｎＡｓ層５８は、それぞれ、光変調器１０のｐ−ＩｎＰ層２４及びｐ−ＧａＩｎＡｓ層２６との共通層として形成されている。
また、ｐ−ＧａＩｎＡｓ層５８の上には、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層金属膜からなるｐ側電極６０、及びＩｎＰ基板１２の裏面に光変調器１０のｎ側電極３４と共通のｎ側電極６２が設けてある。
【００２８】
ｎ−ＩｎＰクラッド層４４は、膜厚１００ｎｍ、キャリア濃度が５×１０17ｃｍ-3であり、ＭＱＷ４６はλｇが１．５５μｍであり、ＧａＩｎＡｓＰ層４８は膜厚が１０ｎｍ、λｇが１．２μｍであって、回折格子が形成されている。また、ｐ−ＩｎＰクラッド層５０は膜厚が２００ｎｍ、キャリア濃度が５×１０17ｃｍ-3である。
埋め込み層のｐ−ＩｎＰ層５２は、膜厚５００ｎｍ、キャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3であり、ｎ−ＩｎＰ層５４は、膜厚が５００ｎｍでキャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3である。
また、ｐ−ＩｎＰクラッド層５６は、膜厚が２０００ｎｍ、キャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3であり、ｐ−ＧａＩｎＡｓコンタクト層５８は、膜厚が３００ｎｍで、キャリア濃度が１×１０19ｍ-3である。
【００２９】
半導体レーザ素子４０と光変調器１０との接続領域では、図５に示すように、光変調器１０のｎ−ＩｎＰクラッド層１４、ＡｌＧａＩｎＡｓ系ＭＱＷ１６、ＧａＩｎＡｓＰ光閉じ込め層１８、ｐ−ＩｎＰクラッド層２０、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層２２、及びｐ−ＩｎＰクラッド層２３と、半導体レーザ素子４０のｎ−ＩｎＰクラッド層４４、ＧａＩｎＡｓＰ系多重量子井戸（ＭＱＷ）４６、回折格子が形成されているＧａＩｎＡｓＰ層４８、及びｐ−ＩｎＰクラッド層５０とが、それぞれ、突き合わせ接続している。
尚、ｐ−ＩｎＰクラッド層２３は、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層２２の保護膜として形成されている。
【００３０】
半導体光素子の作製方法の実施形態例２
本実施形態例は、第２の発明方法に係る半導体光素子の作製方法を上述の半導体光素子３６の作製に適用した実施形態の一例であって、図６（ａ）から（ｃ）、図７（ｄ）から（ｆ）、及び図８（ｇ）と（ｈ）は、それぞれ、本実施形態例の方法に従って半導体光素子を作製する際の工程毎の断面図である。
（１）ＤＦＢ−ＬＤ構造の形成工程
図６（ａ）に示すように、既知の方法によって、ｎ−ＩｎＰ基板１２の全面にＧａＩｎＡｓＰ系分布帰還型半導体レーザ素子４０（以下、ＤＦＢ−ＬＤ４０と言う）の積層構造を形成する。
先ず、膜厚１００ｎｍでキャリア濃度が５×１０17ｃｍ-3のｎ−ＩｎＰクラッド層４４、λｇ＝１．５５μｍのＧａＩｎＡｓＰ系多重量子井戸（ＭＱＷ）４６及び膜厚が１０ｎｍでλｇ＝１．２μｍのＧａＩｎＡｓＰ層４８からなる導波層をエピタキシャル成長させる。
次いで、既知の方法によってＧａＩｎＡｓＰ層４８に回折格子を形成する。
更に、膜厚が２００ｎｍでキャリア濃度が５×１０17ｃｍ-3のｐ−ＩｎＰクラッド層５０をエピタキシャル成長させる。
【００３１】
次に、光変調器１０領域、及びＤＦＢ−ＬＤ４０領域の全域上にＳｉＮ膜を成膜し、続いてパターニングして、図６（ｂ）に示すように、ＤＦＢ−ＬＤ４０領域の電流注入領域のみを覆うマスク５１を成膜する。
次いで、ＳｉＮ膜のマスク５１を使って、エッチングして、ＤＦＢ−ＬＤ領域のｐ−ＩｎＰクラッド層５０、ＧａＩｎＡｓＰ層４８、ＭＱＷ４６、及びｎ−ＩｎＰクラッド層１４の上部をストライプ状リッジに加工する。
続いて、ＳｉＮ膜のマスク５１を選択成長法のマスクとして使って、リッジの両側に膜厚５００ｎｍでキャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3のｐ−ＩｎＰブロッキング層５２及び膜厚が５００ｎｍでキャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3のｎ−ＩｎＰブロッキング層５４を選択成長させ、リッジを埋め込むと共にＤＦＢ−ＬＤ４０の電流狭窄領域を形成する。
【００３２】
以上の工程を経ることにより、ＤＦＢ−ＬＤ４０領域では、図６（ｂ）に示す積層構造が形成され、光変調器１０領域及び接続領域では、ＤＦＢ−ＬＤ４０領域のストライプ状リッジの長手方向に見て、図６（ｃ）に示す積層構造ガ形成される。
【００３３】
（２）ＡｌＧａＩｎＡｓ系光変調器構造の形成工程
先ず、マスク５１を除去し、次いで図７（ｄ）に示すように、ＤＦＢ−ＬＤ４０領域のみにＳｉＮ膜からなるマスク５５を形成する。
次いで、光変調器１０領域に形成されている図６（ｃ）に示す積層構造をＩｎＰ基板１２までエッチングして、ＩｎＰ基板１２を露出させる。
続いて、図７（ｅ）に示すように、膜厚が１００ｎｍでキャリア濃度が５×１０17ｃｍ-3のｎ−ＩｎＰクラッド層１４、λｇ＝１．５２μｍのＡｌＧａＩｎＡｓ系ＭＱＷ１６、膜厚が１０ｎｍでλｇ＝１．２μｍのＧａＩｎＡｓＰ光閉じ込め層１８、膜厚が５０ｎｍでキャリア濃度が５×１０17ｃｍ-3のｐ−ＩｎＰクラッド層２０、膜厚が１００ｎｍで１×１０18ｃｍ-3のｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層２２、及び膜厚１０ｎｍで１×１０18ｃｍ-3のｐ−ＩｎＰクラッド層２３をエピタキシャル成長させる。尚、ｐ−ＩｎＰクラッド層２３は、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層２２の保護膜として機能する。
【００３４】
ＭＱＷ１６の障壁層及びｐ−ＡｌＩｎＡｓ層３８をエピタキシャル成長させる際には、５ｍｏｌ％から５０ｍｏｌ％の添加率でＣＢｒ４ガスを原料ガス中に添加する。
Ａｌ系化合物半導体層の選択成長の際、多結晶がＳｉＮマスク上に生成するために、良質のＡｌ系化合物半導体層を成長させることが難しい。そこで、エッチャントとしてＣＢｒ４ガスを原料ガス中に添加し、ＳｉＮマスク上に生成する多結晶をエッチングして除去することにより、良好な膜質のＡｌ系化合物半導体層を選択成長させることができる。
また、ＭＱＷ１６の障壁層の成長の際にＣＢｒ４を添加することにより、Ｃが障壁層にドーピングされるため、変調ドープ構造を容易に形成することができる。
尚、エッチャントとして、Ｃを含まないエッチャントであればエピ層へのＣの混入がないので、例えばＨＣｌを井戸層の成長の際の多結晶の生成防止のために用いることもできる。
【００３５】
以上の工程を経ることにより、ＤＦＢ−ＬＤ４０領域では、図７（ｄ）に示す積層構造が維持され、光変調器１０領域では、図７（ｅ）に示す積層構造が形成され、ＤＦＢ−ＬＤ４０領域と光変調器１０領域との接続領域では、ＤＦＢ−ＬＤ４０領域のストライプ状リッジの長手方向に見て図７（ｆ）に示す積層構造が形成される。
【００３６】
（３）ｐ−ＩｎＰクラッド層及びＧａＩｎＡｓコンタクト層の成膜
次いで、ＤＦＢ−ＬＤ４０領域からＳｉＮマスク５５を除去し、基板全面に膜厚が２０００ｎｍで、キャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3のｐ−ＩｎＰクラッド層２４（５６）、及び、膜厚が３００ｎｍで、キャリア濃度が１×１０19ｍ-3のｐ−ＧａＩｎＡｓコンタクト層２６（５８）をエピタキシャル成長させる。
【００３７】
以上の工程を経ることにより、ＤＦＢ−ＬＤ領域では、図８（ｇ）に示す積層構造が形成され、光変調器１０領域では、図２（ａ）に示す積層構造が形成され、ＤＦＢ−ＬＤ４０領域と光変調器１０領域との接続領域では、ＤＦＢ−ＬＤ４０領域のストライプ状リッジの長手方向に見て、図８（ｈ）に示す積層構造が形成される。
【００３８】
（４）光変調器領域に酸化狭窄領域の形成
次に、ＤＦＢ−ＬＤ４０領域全面及び光変調器１０領域の電流注入領域を覆うマスク（図示せず）を形成し、光変調器１０領域のｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層２２、ｐ−ＩｎＰクラッド層２４、及びｐ−ＧａＩｎＡｓコンタクト層２６をエッチングして、ＤＦＢ−ＬＤ４０領域の電流注入領域の延長線上に、図２（ｂ）に示すように、幅１０μｍのストライプ状リッジ状に形成すると共にｐ−ＩｎＰクラッド層２０を露出させる。
次いで、酸化処理を施して、光変調器１０領域のリッジの両側面からそれぞれ内方にｐ−ＡｌＩｎＡｓ層２２中のＡｌを選択的に酸化して、図２（ｂ）に示すように、幅３．５μｍのＡｌ酸化層２８をリッジの両側面に生成すると共にリッジ中央部に未酸化のｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層２２を残存させる。
次いで、光変調器１０のｐ−ＩｎＰ層２０上及びリッジに沿ってＳｉＮ膜３０を成膜し、続いてリッジ上のＳｉＮ膜４６を除去して窓を開け、ｐ−ＧａＩｎＡｓ層２６を露出させる。
【００３９】
（５）電極形成
次に、相互に離間させるようにして、ＤＦＢ−ＬＤ４０領域及び光変調器１０領域上に、図４及び図１に示すように、それぞれ、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層金属膜からなるｐ側電極６０、及びｐ側電極３２を形成し、ＩｎＰ基板１２の裏面にＡｕＧｅＮｉ／Ａｕからなる共通のｎ側電極３４を形成する。
【００４０】
尚、先ず、ＡｌＧａＩｎＡｓ系光変調器構造を形成し、次いで、ＧａＩｎＡｓＰ系ＤＦＢ−ＬＤ構造を再成長で形成する方法もある。この場合、ＳｉＮ膜等の成長防止マスク上に多結晶の析出は見られないものの、ＤＦＢ−ＬＤの活性層が再成長層となるため、マスクエッジ付近での量子井戸特性が、マスクの影響の無い領域と異なってしまうため、デバイスとしての特性の劣化を招く。
従って、実施形態例２の半導体光素子の作製では、ＡｌＧａＩｎＡｓ系光変調器を２回目の成長工程で形成する方が好ましい。そして、その際、ＣＢｒ4 等のエッチャントの添加は、非常に効果的である。
【００４１】
本実施形態例の方法で作製した半導体光素子３６では、ＤＦＢ−ＬＤ４０は、通常の作製プロセスに従って作製されているので、通常のＤＦＢ−ＬＤと同じレーザ特性が得られている。
そして、光変調器１０は、前述のように優れた特性を備えている。
【００４２】
半導体光素子の実施形態例２
本実施形態例は、第２の発明に係る半導体光素子を光変調器付き半導体レーザ素子に適用した実施形態の別の例であって、図９は本実施形態例の半導体光素子の構成を示す平面図、図１０は本実施形態例の半導体光素子の半導体レーザ素子の構成を示す断面図、図１１は本実施形態例の半導体光素子の光変調器の構成を示す断面図、及び図１２は半導体レーザ素子と光変調器との接続領域の構成を示す断面図である。
本実施形態例の半導体光素子６６は、図９に示すように、実施形態例１の半導体光素子と同様に、半導体レーザ素子７０と光変調器１００とを一つの共通基板上に集積した半導体光素子であって、半導体光素子７０の各層と光変調器１００の各層は、選択領域成長で、膜厚組成を変化させたものであり、同一のものである。
【００４３】
半導体レーザ素子７０は、リッジ導波路型のＤＦＢ−ＬＤであって、図１０に示すように、ｎ−ＩｎＰ基板７２上に、順次、エピタキシャル成長した、ｎ−ＩｎＰクラッド層７４、ＡｌＧａＩｎＡｓ系ＭＱＷ７６、回折格子が形成されたＧａＩｎＡｓＰ層７８、ｐ−ＩｎＰクラッド層８０、ｐ−ＩｎＰクラッド層８１、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層８２、ｐ−ＩｎＰクラッド層８４、及び、ｐ−ＧａＩｎＡｓコンタクト層８６からなるＡｌＧａＩｎＡｓ系積層構造を備えている。
【００４４】
ｎ−ＩｎＰクラッド層７４は、膜厚が１００ｎｍ、キャリア濃度が５×１０17ｃｍ-3であり、ＭＱＷ７６は、発光波長が１．５５μｍであり、ＧａＩｎＡｓＰ層７８は、膜厚が８ｎｍ、λｇが１．２μｍであり、ｐ−ＩｎＰクラッド層８０及びｐ−ＩｎＰクラッド層８１は、それぞれ、膜厚が１００ｎｍ、キャリア濃度が５×１０17ｃｍ-3であり、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層８２は、膜厚が１００ｎｍ、キャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3であり、ｐ−ＩｎＰクラッド層８４は、膜厚が２０００ｎｍ、キャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3であり、ｐ−ＧａＩｎＡｓコンタクト層２６は膜厚が３００ｎｍ、キャリア濃度が１×１０19ｃｍ-3である。
【００４５】
ｎ−ＩｎＰ基板７２上の積層構造、即ち、ｎ−ＩｎＰクラッド層７４、ＭＱＷ７６、回折格子が形成されたＧａＩｎＡｓＰ層７８、ｐ−ＩｎＰクラッド層８０、ｐ−ＩｎＰクラッド層８１、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層８２、ｐ−ＩｎＰクラッド層８４、及び、ｐ−ＧａＩｎＡｓコンタクト層８６は、幅１０μｍのストライプ状リッジ状に形成されている。
ｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層８２の両側には、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層８２中のＡｌを選択的に酸化してなるＡｌ酸化層８８がｐ−ＡｌＩｎＡｓ層８２の縁からリッジ側面まで３．５μｍの幅で延在している。
【００４６】
リッジを含む積層構造上には、リッジ上部を除いてＳｉＮ膜９０が絶縁膜兼保護膜として成膜されている。リッジ上部のＳｉＮ膜９０の窓を介してｐ−ＧａＩｎＡｓ層８６上にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層金属膜からなるｐ側電極９２、及びＩｎＰ基板７２の裏面にＡｕＧｅＮｉ／Ａｕからなるｎ側電極９４が形成されている。
【００４７】
光変調器１００は、図１１に示すように、半導体レーザ素子７０と共通のｎ−ＩｎＰ基板７２上に、それぞれ、半導体レーザ素子７０と各層と連続している、ｎ−ＩｎＰクラッド層７４、ＡｌＧａＩｎＡｓ系ＭＱＷ７６、ＧａＩｎＡｓＰ光閉じ込め層７８、ｐ−ＩｎＰクラッド層８０、ｐ−ＩｎＰクラッド層８１、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層８２、ｐ−ＩｎＰクラッド層（第２の上クラッド層）８４、及び、ｐ−ＧａＩｎＡｓコンタクト層８６からなるＡｌＧａＩｎＡｓ系積層構造を備えている。
但し、光変調器１００のｎ−ＩｎＰクラッド層７４、ＭＱＷ７６、ＧａＩｎＡｓＰ層７８、及びｐ−ＩｎＰクラッド層８０は、キャリア濃度が半導体レーザ素子７０のそれぞれの層と同じであるものの、膜厚は薄く、ｎ−ＩｎＰクラッド層７４、ＧａＩｎＡｓＰ層７８、及びｐ−ＩｎＰクラッド層８０は、それぞれ、８０ｎｍ、、６ｎｍ、及び８０ｎｍであり、ＧａＩｎＡｓＰ層７８には、回折格子が形成されていない。また、ＭＱＷ７６は、λｇが１．５２μｍとなるように制御している。
また、ｐ−ＩｎＰクラッド層８１、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層８２、ｐ−ＩｎＰクラッド層８４、及び、ｐ−ＧａＩｎＡｓコンタクト層８６は、膜厚及びキャリア濃度とも、半導体レーザ素子７０と同じである。
【００４８】
光変調器１００では、ｎ−ＩｎＰ基板７２上の積層構造は、半導体レーザ素子７０と同様に、半導体レーザ素子７０のストライプ状リッジに連続して、幅１０μｍのストライプ状リッジ状に形成されている。
また、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層８２の両側には、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層８２中のＡｌを選択的に酸化してなるＡｌ酸化層８８がｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層８２の縁からリッジ側面まで３．５μｍの幅で延在している。
リッジを含む積層構造上には、リッジ上部を除いてＳｉＮ膜９０が絶縁膜兼保護膜として成膜されている。リッジ上部のＳｉＮ膜９０の窓を介してｐ−ＧａＩｎＡｓコンタクト層８６上にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層金属膜からなるｐ側電極１０２、及びＩｎＰ基板７２の裏面にＡｕＧｅＮｉ／Ａｕからなるｎ側電極９４が形成されている。
【００４９】
本実施形態例の半導体光素子６６では、図１２に示すように、半導体光素子７０の各層と光変調器１００の各層は接続領域で相互に連続している。
【００５０】
半導体光素子の作製方法の実施形態例２
本実施形態例は、第３の発明に係る半導体光素子の作製方法を上述の実施形態例２の半導体光素子６６の作製に適用した実施形態の一例であって、図１３（ａ）から（ｄ）及び図１４（ｅ）から（ｇ）は、それぞれ、本実施形態例の方法に従って半導体光素子を作製する際の工程毎の断面図である。
（１）マスクの形成
先ず、図１３（ａ）に示すように、ｎ−ＩｎＰ基板７２の半導体レーザ素子７０の形成領域上に、ＳｉＮ膜で所定のマスクパターンを有する選択領域成長用マスク７３を形成する。選択領域成長用マスク７３のマスクパターンは、マスク幅Ｗが３０μｍでマスクギャップＧが２０μｍである。
【００５１】
（２）第１の積層構造の形成
次いで、図１３（ｂ）に示すように、ＭＯＣＶＤ法により、選択領域成長法によって、選択領域成長用マスク７３で覆われた領域を除く基板全面に、キャリア濃度が５×１０１７ｃｍ−３のｎ−ＩｎＰクラッド層７４、ＡｌＧａＩｎＡｓ系ＭＱＷ７６、及び、λｇ＝１．２μｍのＧａＩｎＡｓＰ層７８、キャリア濃度が５×１０１７ｃｍ−３のｐ−ＩｎＰクラッド層８０をエピタキシャル成長させる。
【００５２】
このとき、各層の膜厚は、選択領域成長用マスク７３の影響のない光変調器１００領域では、ｎ−ＩｎＰクラッド層７４で４０ｎｍ、ＧａＩｎＡｓＰ層７８で６ｎｍ、ｐ−ＩｎＰクラッド層８０で８ｎｍとする。
半導体レーザ素子７０では、選択領域成長用マスク７３のマスク効果によって、ｎ−ＩｎＰクラッド層７４で５０ｎｍ、ＧａＩｎＡｓＰ層７８で８ｎｍ、ｐ−ＩｎＰクラッド層８０で１０ｎｍとなる。
また、ＭＱＷ７６は、光変調器１００領域ではλg ＝１．５２μｍとなり、一方、半導体レーザ素子７０領域ではλg ＝１．５５μｍとなる。
尚、Ａｌ系の化合物半導体層、つまりＭＱＷ７６の障壁層をエピタキシャル成長させる際には、原料ガスにエッチャントとしてＣＢｒ4 ガスを添加する。
次いで、選択領域成長用マスク７３を除去して、半導体レーザ素子７０領域のＧａＩｎＡｓＰ層７８に既知の方法によって、回折格子を形成する。
【００５３】
この結果、光変調器１００領域では、図１３（ｃ）に示す積層構造が、また接続領域では図１３（ｄ）に示す積層構造が、それぞれ、形成される。
【００５４】
（３）第２の積層構造の形成
基板全面に、ｐ−ＩｎＰ膜厚が１００ｎｍでキャリア濃度が５×１０17ｃｍ-3のｐ−ＩｎＰクラッド層８１、膜厚が１００ｎｍでキャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3のｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層８２、膜厚が２０００ｎｍで、キャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3のｐ−ＩｎＰクラッド層８４、及び膜厚が３００ｎｍで、キャリア濃度が１×１０19ｃｍ-3のｐ−ＧａＩｎＡｓＰコンタクト層８６をエピタキシャル成長させる。
これにより、半導体レーザ素子７０領域では、図１４（ｅ）に示す積層構造が、光変調器１００領域では、図１４（ｆ）に示す積層構造が、光の進行方向の断面では、図１４（ｇ）に示す積層構造が、それぞれ、形成される。
【００５５】
（４）ＤＦＢ−ＬＤ領域及び光変調器領域にリッジの形成
半導体レーザ素子７０領域及び光変調器１００領域のｎ−ＩｎＰ基板７２上の積層構造、即ちｐ−ＧａＩｎＡｓＰコンタクト層８６、ｐ−ＩｎＰクラッド層８４、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層８２、ｐ−ＩｎＰクラッド層８１、ｐ−ＩｎＰクラッド層８０、ＧａＩｎＡｓＰ層７８、ＭＱＷ７６、及びｎ−ＩｎＰクラッド層７４をエッチングして、幅１０μｍのストライプ状リッジを、それぞれ、半導体レーザ素子７０領域及び変調器１００領域の同一ストライプ上に形成する。
【００５６】
（５）ＤＦＢ−ＬＤ領域及び光変調器領域に酸化狭窄領域の形成
次いで、半導体レーザ素子７０領域及び光変調器１００領域のリッジに酸化処理を施して、リッジの両側面からそれぞれ内方にｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層８２中のＡｌを選択的に酸化して、幅３．５μｍのＡｌ酸化層８８をリッジの両側面に生成する。
次いで、半導体レーザ素子７０領域及び光変調器１００上にＳｉＮ膜９０を成膜し、続いてリッジ上のＳｉＮ膜９０を除去して窓を開口し、それぞれ、ｐ−ＧａＩｎＡｓＰ層８６を露出させる。
【００５７】
（６）電極形成
次に、光導波路６８上の一部を除いて、半導体レーザ素子７０領域及び光変調器１００領域上に、それぞれ、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層金属膜からなるｐ側電極９２及び１０２を形成し、更に、ＩｎＰ基板７２の裏面にＡｕＧｅＮｉ／Ａｕからなるｎ側電極９４を形成する。
これにより、図１０に示す半導体光素子７０及び図１１に示す光変調器１００とを図１２に示す光導波路６８で接続した半導体光素子６６を作製することができる。
【００５８】
本実施形態例の方法によれば、実施形態例１の方法と同様に特性の優れた半導体光素子を容易に作製することができる。
【００５９】
【発明の効果】
第１の発明によれば、リッジの両側面にＡｌ酸化層からなる電流狭窄層を備えた構造を有するので、リッジ内のクラッド層の幅を従来の量子閉じ込めシュタルク効果型光変調器より広くすることができるから、電気抵抗が低くなく、また、Ａｌ酸化層による電流狭窄構造を備えることにより、リッジ側面荒れの影響が小さくなり、光の伝搬損失が低減し、従って周波数特性が良好な光変調器を実現することができる。
第２の発明によれば、第１の発明に係る光変調器と半導体レーザ素子とを共通基板上に集積させた半導体光素子を実現している。
第１の発明方法は本発明に係る光変調器を容易に作製できる方法を実現し、第２及び第３の発明方法は、それぞれ、本発明に係る半導体光素子の作製方法を実現している。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例の光変調器の構成を示す断面図である。
【図２】図２（ａ）から（ｃ）は実施形態例の方法に従って光変調器を作製した際の工程毎の断面図である。
【図３】実施形態例１の半導体光素子の平面的構成を示す平面図である。
【図４】実施形態例１の半導体光素子を構成する半導体レーザ素子の構成を示す断面図である。
【図５】実施形態例１の半導体レーザ素子と光変調器との接続領域の構成を示す断面図である。
【図６】図６（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、実施形態例１の方法に従って半導体光素子を作製する際の工程毎の断面図である。
【図７】図７（ｄ）から（ｆ）は、それぞれ、図６（ｃ）に続いて、実施形態例１の方法に従って半導体光素子を作製する際の工程毎の断面図である。
【図８】図８（ｇ）と（ｈ）は、それぞれ、図７（ｆ）に続いて、実施形態例１の方法に従って半導体光素子を作製する際の工程毎の断面図である。
【図９】実施形態例２の半導体光素子の構成を示す平面図である。
【図１０】実施形態例２の半導体光素子の半導体レーザ素子の構成を示す断面図である。
【図１１】実施形態例２の半導体光素子の光変調器の構成を示す断面図である。
【図１２】実施形態例２の半導体レーザ素子と光変調器との接続領域の構成を示す断面図である。
【図１３】図１３（ａ）は、選択領域成長用マスク７３の平面的構成を示す平面図であり、図１３（ｂ）から（ｄ）は、それぞれ、実施形態例２の方法に従って半導体光素子を作製する際の工程毎の断面図である。
【図１４】図１４（ｅ）から（ｇ）は、それぞれ、図１３（ｄ）に続いて、実施形態例２の方法に従って半導体光素子を作製する際の工程毎の断面図である。
【図１５】従来の量子閉じ込めシュタルク効果型光変調器の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０  実施形態例の光変調器
１２  ｎ−ＩｎＰ基板
１４  ｎ−ＩｎＰクラッド層
１６  ＡｌＧａＩｎＡｓからなるＭＱＷ
１８  ＧａＩｎＡｓＰ光閉じ込め層
２０  ｐ−ＩｎＰクラッド層
２２  ｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層
２４  ｐ−ＩｎＰクラッド層
２６  ｐ−ＧａＩｎＡｓコンタクト層
２８  Ａｌ酸化層
３０  ＳｉＮ膜
３２  ｐ側電極
３４  ｎ側電極
３６  実施形態例１の半導体光素子
４０  半導体レーザ素子
４４  ｎ−ＩｎＰクラッド層
４６  ＧａＩｎＡｓＰ多重量子井戸（ＭＱＷ）
４８  回折格子が形成されているＧａＩｎＡｓＰ層
５０  ｐ−ＩｎＰクラッド層
５２  ｐ−ＩｎＰブロッキング層
５４  ｎ−ＩｎＰブロッキング層
５６  ｐ−ＩｎＰクラッド層
５８  ｐ−ＧａＩｎＡｓコンタクト層
６０  ｐ側電極
６２  ｎ側電極
６６  実施形態例の半導体光素子
７０  半導体レーザ素子
７２  ｎ−ＩｎＰ基板
７３  選択領域成長用マスク
７４  ｎ−ＩｎＰクラッド層
７６  ＭＱＷ
７８  回折格子が形成されているＧａＩｎＡｓＰ層
８０  ｐ−ＩｎＰクラッド層
８１  ｐ−ＩｎＰクラッド層
８２  ｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層
８４  ｐ−ＩｎＰクラッド層
８６  ｐ−ＧａＩｎＡｓコンタクト層
８８  Ａｌ酸化層
９０  ＳｉＮ膜
９２  ｐ側電極
９４  ｎ側電極
１００  光変調器
１０２  ｐ側電極
１１０  従来の量子閉じ込めシュタルク効果型光変調器
１１２  ｎ−ＩｎＰ基板
１１４  ｎ−ＩｎＰ層
１１６  ｎ−ＡｌＩｎＡｓクラッド層
１１８  ＭＱＷ
１２０  ｐ−ＡｌＩｎＡｓクラッド層
１２２  ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層
１２４  ｐ側電極
１２６  ｎ側電極
【図１】
0004690515.tif 000002
【図２】
0004690515.tif 000003
【図３】
0004690515.tif 000004
【図４】
0004690515.tif 000005
【図５】
0004690515.tif 000006
【図６】
0004690515.tif 000007
【図７】
0004690515.tif 000008
【図８】
0004690515.tif 000009
【図９】
0004690515.tif 000010
【図１０】
0004690515.tif 000011
【図１１】
0004690515.tif 000012
【図１２】
0004690515.tif 000013
【図１３】
0004690515.tif 000014
【図１４】
0004690515.tif 000015
【図１５】
0004690515.tif 000016