(57)【要約】【課題】  利得飽和レベルが高く波形歪みが小さい優れた素子特性を実現しかつ長期信頼性を有する半導体光増幅器を得る。【解決手段】  半導体光増幅器を、半絶縁性の半導体基板１と、半導体基板１上に形成された第１ＤＢＲ層２および第１クラッド層３と、第１クラッド層３上に形成され所定の幅を有する活性層４と、第１クラッド層３上で活性層４の両側面に接するようにそれぞれ設けられた第１導電層５および第２導電層６と、活性層４、第１導電層５および第２導電層６を覆うように設けられた第２クラッド層７と、第２クラッド層７上で活性層４に対向する位置に設けられた第２ＤＢＲ層８と、第２クラッド層７を貫通し底面が第１導電層５に達するエッチング溝に形成された第１電極９と、第２クラッド層７を貫通し底面が第２導電層６に達するエッチング溝に形成された第２電極１０と、で構成する。【選択図】        図１
2005079541.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半絶縁性の半導体基板と、
前記半導体基板上に形成された第１ＤＢＲ層と、
前記第１ＤＢＲ層上に形成された第１クラッド層と、
前記第１クラッド層上に形成され所定の幅を有する活性層と、
前記第１クラッド層上で前記活性層の両側面に接するようにそれぞれ設けられた第１導電層および第２導電層と、
前記活性層、前記第１導電層および前記第２導電層を覆うように設けられた第２クラッド層と、
前記第２クラッド層上で前記活性層に対向する位置に設けられた第２ＤＢＲ層と、
前記第２クラッド層を貫通し底面が前記第１導電層に達するエッチング溝に形成された第１電極と、
前記第２クラッド層を貫通し底面が前記第２導電層に達するエッチング溝に形成された第２電極と、
を備えたことを特徴とする半導体光増幅器。
【請求項２】
前記第１ＤＢＲ層および前記第２ＤＢＲ層のいずれか一方あるいは双方が誘電体からなる多層膜で構成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体光増幅器。
【請求項３】
前記活性層がライトドープされていることを特徴とする請求項１記載の半導体光増幅器。
【請求項４】
前記活性層と前記第１および前記第２導電層間に、前記活性層を構成する結晶のバンドギャップエネルギーより大きくかつ前記各導電層を構成する結晶のバンドギャップエネルギーより小さいバンドギャップエネルギーを有する結晶で構成されたバッファ層を設けることを特徴とする請求項１記載の半導体光増幅器。
【請求項５】
少なくとも前記半導体基板および前記第１ＤＢＲ層が、基板貼り合わせ技術によって前記第１クラッド層に貼り合わせられたものであることを特徴とする請求項１記載の半導体光増幅器。
【請求項６】
前記第１電極および前記第２電極のいずれか一方あるいは双方が光導波方向に対して電気的に分離された２以上の分割電極で構成されることを特徴とする請求項１記載の半導体光増幅器。
【請求項７】
第１導電型の半導体基板と、
前記半導体基板の一部および前記半導体基板上に形成された活性層および第２導電型のクラッド層の各層からなり所定の幅を有するリッジメサと、
前記リッジメサの両側面に接するようにそれぞれ設けられた高抵抗の電流ブロック層と、
前記半導体基板上で前記リッジメサに略平行方向に延在しかつ光導波方向に対して直交方向に周期的に配置された複数の半導体層からなるＤＢＲ層と、
前記半導体基板で前記活性層が形成された面とは反対側の面上に設けられた第１電極と、
前記第２導電型のクラッド層上に設けられた第２電極と、
を備えたことを特徴とする半導体光増幅器。
【請求項８】
半絶縁性の半導体基板上に第１ＤＢＲ層、第１クラッド層および活性層を順次エピタキシャル結晶成長する工程と、
前記活性層を所定の幅にエッチングする工程と、
前記第１クラッド層上で前記活性層の両側面に接するように第１導電層および第２導電層をそれぞれ選択結晶成長する工程と、
前記活性層、前記第１導電層および前記第２導電層を覆うように第２クラッド層および第２ＤＢＲ層をエピタキシャル結晶成長する工程と、
前記第２クラッド層を貫通し底面がそれぞれ前記第１導電層および前記第２導電層に達するエッチング溝を形成する工程と、
前記各エッチング溝内を金属膜で被覆あるいは金属を埋め込んで前記第１導電層に電気的に接続された第１電極および前記第２導電層に電気的に接続された第２電極を形成する工程と、
を含んでなる半導体光増幅器の製造方法。
【請求項９】
第１導電型の半導体基板上に活性層、第２導電型のクラッド層を順次エピタキシャル結晶成長する工程と、
前記半導体基板の一部、前記活性層および前記第２導電型のクラッド層を所定の幅にエッチングしてリッジメサを形成する工程と、
前記リッジメサを埋め込むように高抵抗の半導体層を選択結晶成長する工程と、
前記半導体基板で前記活性層が形成された面とは反対側の面上に第１電極を形成する工程と、
前記第２導電型のクラッド層上に第２電極を形成する工程と、
前記リッジメサの両側面に接するように設けられた高抵抗の電流ブロック層と前記半導体基板上で前記リッジメサに略平行方向に延在しかつ光導波方向に対して直交方向に周期的に配置された複数の半導体層で構成されたＤＢＲ層とを、リソグラフィ技術とドライエッチング技術により形成する工程と、
を含んでなる半導体光増幅器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、専ら光通信システムに用いられる半導体光増幅器およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体光増幅器は、入力信号光を光増幅した後出力する機能を有し、波長分割多重（ＷＤＭ）光ファイバ通信システム等において、光信号の散乱や吸収、分岐などによる減衰を補償するために用いられる。
【０００３】
半導体光増幅器では、光信号強度が強い場合に生じる半導体光増幅器の利得飽和に起因する相対的な利得低下によって発生する波形歪み、あるいは複数の波長の光信号を同時に増幅する際に生じる一方の波長の光信号の増幅率が他方の波長の光信号の強度によって変化するクロストークの発生等、が実用上大きな課題であった。
【０００４】
かかる問題を解決するために，特許文献１あるいは非特許文献１に開示された従来の半導体光増幅器では、基板主面に対して活性層の上方および下方に反射率の高いＤＢＲ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒａｇｇ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒｓ）反射鏡を設け、入射光の導波方向に対して垂直方向に各ＤＢＲ層を一対の反射鏡となして光共振器を構成してレーザ発振させることで活性層内の利得を一定値に固定し、広い波長域で入射信号光の光強度に依存しない一定の利得を実現していた。かかる素子構造では、下部のＤＢＲ層を通して活性層への電流注入を行っていた。また、素子構造としてはリッジメサ構造で活性層の側面は半導体層で何ら保護されず、外部に露出していた。
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第ＵＳ２００３／００９５３２６Ａ１号明細書
【０００６】
【非特許文献１】Ｄ．Ａ．Ｆｒａｎｃｉｓ他、”Ａ  ｓｉｎｇｌｅ―ｃｈｉｐ  ｌｉｎｅａｒ  ｏｐｔｉｃａｌ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ”，Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｂｅｒ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ（ＯＦＣ）２００１,ポストデッドラインペーパー，ＰＤ１３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の半導体光増幅器ではＤＢＲ層を通して活性層に電流を流しているため、ＤＢＲ部分の高い抵抗によって余分に熱が発生する結果、上下方向のＤＢＲ層によるレーザ発振の閾値電流が熱の影響で上昇し、利得飽和レベルが低くなるという問題点があった。また、リッジメサ構造で活性層の両側面が外部にさらされているため、高い動作電流によって半導体光増幅器の長期信頼性が損なわれるという実用上大きな問題もあった。
【０００８】
この発明は上記のような諸問題を解決するためになされたものであり、ＤＢＲ部分に電流を流さないようにして不要な熱の発生を防止しかつ活性層の両側面を半導体層で保護することにより、利得飽和レベルが高く波形歪みが小さい優れた素子特性を実現しかつ長期信頼性を有する半導体光増幅器を得ることを目的とし、さらに、かかる半導体光増幅器を容易に提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る半導体光増幅器は、半絶縁性の半導体基板と、上記半導体基板上に形成された第１ＤＢＲ層と、上記第１ＤＢＲ層上に形成された第１クラッド層と、上記第１クラッド層上に形成され所定の幅を有する活性層と、上記第１クラッド層上で上記活性層の両側面に接するようにそれぞれ設けられた第１導電層および第２導電層と、上記活性層、上記第１導電層および上記第２導電層を覆うように設けられた第２クラッド層と、上記第２クラッド層上で上記活性層に対向する位置に設けられた第２ＤＢＲ層と、上記第２クラッド層を貫通し底面が上記第１導電層に達するエッチング溝に形成された第１電極と、上記第２クラッド層を貫通し底面が上記第２導電層に達するエッチング溝に形成された第２電極と、を備えることとした。
【発明の効果】
【００１０】
この発明に係る半導体光増幅器では、いわゆる横方向電流注入構造を採用したので各ＤＢＲ層に電流が流れないため、各ＤＢＲ層における不要な熱の発生をほぼ完全に防止できる結果、上下方向のＤＢＲ層によるレーザ発振の閾値電流が熱の影響を受けないので熱による閾値電流の上昇といった不具合が回避され利得飽和レベル低下を有効に防止できるので、素子特性に優れた半導体光増幅器が得られる。
【００１１】
また、この発明に係る半導体光増幅器では、活性層の両側面に接するように第１導電層および第２導電層が設けられ活性層自体が外部に露出していないので、従来のリッジメサ構造を適用した半導体光増幅器のような活性層の両側面が外部に露出している素子構造に比べて長期信頼性の面で優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１による半導体光増幅器の断面図（ａ）および断面図（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿った正面図（ｂ）である。図中、１は半絶縁性のＩｎＰ基板（半絶縁性の半導体基板）、２は第１ＤＢＲ層、３は第１クラッド層、４は活性層、５はｎ型導電層（第１導電層）、６はｐ型導電層（第２導電層）、７は第２クラッド層、８は第２ＤＢＲ層、９は第１電極、１０は第２電極、１１、１２は第１電極および第２電極にそれぞれ接続された金線である。
【００１３】
実施の形態１による半導体光増幅器の構成を以下に説明する。半絶縁性のインジウムリン（ＩｎＰ）基板１上に、エピタキシャル結晶成長によって半導体多層膜からなる高抵抗の第１ＤＢＲ層２、高抵抗のＩｎＰ結晶からなる第１クラッド層３、偏波依存性の少ない引張り歪みバルクのインジウムガリウム砒素リン（ＩｎＧａＡｓＰ）結晶で構成された活性層４、が順次形成されている。活性層４はアンドープで、光導波に最適な所定の幅Ｗを有している。活性層４の幅Ｗは１〜２μｍの範囲が好適である。なお、活性層４は多重量子井戸構造で構成しても良い。
【００１４】
第１クラッド層３上で活性層４の両側面に接するようにｎ型導電層（第１導電層）５およびｐ型導電層（第２導電層）６が設けられている。各導電層５，６を構成する半導体結晶のバンドギャップエネルギーは、活性層４を構成する半導体結晶のバンドギャップエネルギーよりも大きくなるように設定する。活性層４内に光およびキャリアを有効に閉じ込めるためである。各導電層５，６の半導体結晶材料としては、インジウムリン（ＩｎＰ）が好適である。
【００１５】
活性層４、ｎ型導電層５およびｐ型導電層６を覆うようにエピタキシャル結晶成長によって第２クラッド層７が形成されている。第２クラッド層７は高抵抗のＩｎＰ結晶からなる。
【００１６】
第２クラッド層７上で下部の活性層４と対向する位置に半導体多層膜からなる高抵抗の第２ＤＢＲ層８が設けられている。
【００１７】
第２クラッド層７には底面がｎ型導電層５に達するエッチング溝およびｐ型導電層６に達するエッチング溝がそれぞれ設けられ、さらに各エッチング溝中には金属からなりｎ型導電層５と電気的に接続された第１電極９およびｐ型導電層６と電気的に接続された第２電極１０がそれぞれ設けられている。各電極９，１０には外部の電源等と電気的に接続するための金線１１，１２が設けられている。
【００１８】
次に、実施の形態１の半導体光増幅器の動作について説明する。第１電極９が負、第２電極１０が正となるように電圧を印加すると、電流が第２電極１０、ｐ型導電層６、活性層４、ｎ型導電層５、第１電極９の順に流れる。因みに、このような電流注入方法は、電流が活性層４内をＩｎＰ基板１の主面に対して平行方向に流れるので、横方向電流注入とよばれる。活性層４に注入されたキャリアによって活性層４内で発光再結合が生じるが、発生した光は第１ＤＢＲ層２、第２ＤＢＲ層８を一対の反射鏡とした光共振器、つまり半導体基板１の主面に対して上下方向の光共振器によって光増幅され、活性層４への注入電流が所定の閾値電流を越えると上下方向のＤＢＲ層２，８間でレーザ発振が生じる。
【００１９】
かかる状態の半導体光増幅器に対して一方の端面から活性層４内に入射された信号光は、活性層４を導波するに伴い光増幅された後、他方の端面から外部に出力光として出射される。活性層４内の利得は上述の上下方向の各ＤＢＲ層２，８間のレーザ発振によって広い波長域にわたって一定値に固定されているので、広い波長域で入射信号光の光強度に依存しない光増幅が実現できる。
【００２０】
実施の形態１の半導体光増幅器では上述したようにいわゆる横方向電流注入構造を採用したので、従来の半導体光増幅器とは異なりＤＢＲ層に電流が流れない素子構造となっている。つまり、第１ＤＢＲ層２および第２ＤＢＲ層８は電流経路となっていない。よって、従来、抵抗値の高いＤＢＲ層に電流を流すことにより生じた不要な熱の発生をほぼ完全に防止できるので、上下方向の各ＤＢＲ層２，８間のレーザ発振の閾値電流値が熱の影響を受けないため熱による閾値電流の上昇といった不具合が回避され、この結果、利得飽和レベル低下を防げるので、波形歪みが小さいという素子特性に優れた半導体光増幅器が得られる。なお、各ＤＢＲ層は上述したように電流経路となっていないので低抵抗化を目的とした不純物ドーピングを行う必要がないため、従来の素子構造において生じたような各ＤＢＲ層での不純物ドーパントに起因する光吸収を効果的に抑制できるので、一層レーザ発振の閾値電流の低減が図れる。
【００２１】
また、実施の形態１の半導体光増幅器では、活性層４の両側面に接するようにｎ型導電層５およびｐ型導電層６が設けられ活性層４自体が外部に露出していないので、従来のリッジメサ構造を適用した半導体光増幅器のような側面が外部に露出している素子構造に比べて、長期信頼性に優れた半導体光増幅器が容易に得られる。
【００２２】
なお、上述の説明では第１ＤＢＲ層２および第２ＤＢＲ層８は半導体層で構成するとしたが、各ＤＢＲ層のいずれか一方、あるいは双方を半導体以外の材料、例えば、誘電体多層膜で構成しても良い。波長１．３〜１．５５μｍのいわゆる長波帯の半導体多層膜ＤＢＲ反射鏡では、高屈折率材料（例えばＩｎＧａＡｓＰ）と低屈折率材料（例えばＩｎＰ）間の屈折率差が小さいため、高反射率を得るには高屈折率材料と低屈折率材料の多数のペアを成膜しなければならず、かかる半導体ＤＢＲ層の成膜には非常に長い結晶成長時間を要するので、上述のように各ＤＢＲ層２，８を誘電体多層膜で構成することにより、結晶成長時間が大幅に短縮できると共に、反射鏡を活性層４とは独立に最適化できる利点がある。
【００２３】
また、上述の説明では活性層４はアンドープとしたが、ライトドープしても良い。上記の活性層４が高純度のアンドープ結晶層であると、横方向に電流注入を行う際に活性層４自体が高抵抗体として働き、不要な熱が発生するおそれがある。そこで、活性層４の発光品質が劣化しない範囲でライトドープしておくことで、活性層部分の直流抵抗値を低減すると素子特性上極めて有利である。活性層４のライトドープは、活性層４のエピタキシャル結晶成長時に同時にドーピングするか、あるいはｎおよびｐ型導電層５，６の結晶成長時もしくは結晶成長後にアニールして、アンドープ活性層４中へのドーパントの熱的な拡散を促進（ドライブイン拡散）する方法等により実現できる。
【００２４】
実施の形態２．
図２は本発明の実施の形態２による半導体光増幅器の断面図である。図中、１５はバッファ層である。実施の形態２による半導体光増幅器は、実施の形態１の半導体光増幅器において、活性層４とｎ型導電層５およびｐ型導電層６の間に、活性層４と各導電層５、６の中間のバンドギャップエネルギーを有するバッファ層１５を設けた点に特徴がある。かかるバッファ層１５の導入によって、バンドダイアグラムにおける活性層４と各導電層５，６のヘテロ界面でのバンド不連続に起因するノッチの影響を低減することができ、結果的に電流注入時の活性層４の直流抵抗を下げることが可能となるので、素子動作時における活性層４での発熱が抑制される結果、素子特性に優れ長期信頼性を有する半導体光増幅器が得られる。
【００２５】
実施の形態３．
図３は本発明の実施の形態３による半導体光増幅器の断面図（ａ）および断面図（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿った正面図（ｂ）である。実施の形態３による半導体光増幅器は、実施の形態１、２の半導体光増幅器の素子構造において、第１ＤＢＲ層２を異種基板上に成長させた半導体層、例えばガリウム砒素（ＧａＡｓ）基板上のＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ多層膜で構成し、近年発達の著しい基板貼り合わせ技術を用いて貼り合わせたものである（図３）。つまり、図３中のＣ−Ｃ線を境界として上下のウエハを別個に形成後、貼り合わせている。
【００２６】
かかる方法の採用により第１ＤＢＲ層２を構成する材料の選択肢が増すので、従来ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系材料では高反射率の反射鏡が得られにくかった長波長領域で簡易に高反射率の反射鏡を用いることができ、上下方向の光共振器によるレーザ発振の閾値電流低下が容易に実現可能となるため、素子動作時における活性層４での発熱が抑制される結果、良好な素子特性を有し、より長期信頼性に優れた半導体光増幅器が得られる。
【００２７】
実施の形態４．
図４は本発明の実施の形態４による半導体光増幅器の上面図である。図中、９ａ、９ｂは光導波方向に２つに分割された第１電極であり、１０ａ、１０ｂは同じく光導波方向に２つに分割された第２電極である。実施の形態４による半導体光増幅器では、実施の形態１の半導体光増幅器における第１および第２電極９，１０が、光導波方向に対して電気的に分離された２つ以上の分割電極で構成されている点に特徴がある。なお、第１電極９ａ、９ｂ間あるいは第２電極１０ａ、１０ｂ間を電気的に完全に分離するのは難しいが、実用上充分な程度に電極間の分離抵抗を高抵抗化しておく。
【００２８】
信号光は半導体光増幅器内部の活性層４を導波する間に、誘導放出光が重ね合わされて光増幅される。入射端面近傍に比べて出射端面近傍では誘導放出光成分が増大するため、出射端面近傍の方が同じ電流注入密度ではキャリアが多く消費されて利得飽和が起こりやすくなる。従って、第１および第２電極をそれぞれ複数の分割電極として、入射側から離れた側の分割電極ほど多くの電流を注入可能なように構成することで、利得飽和レベルの低下を有効に防止できる。これにより高い出力レベルまで一定の利得で光信号の増幅を行うことができ、素子特性の向上が図れる。
【００２９】
実施の形態５．
図５は本発明の実施の形態５における半導体光増幅器の断面図（ａ）および断面図（ａ）におけるＤ−Ｄ線に沿った正面図（ｂ）である。図中、２１はクラッド層を兼ねた第１導電型の半導体基板（ＩｎＰ基板）、２２は活性層、２３は第２導電型のクラッド層（ＩｎＰクラッド層）、２４は電流ブロック層、２５はＤＢＲ層、２６は第１電極、２７は第２電極、をそれぞれ示す。
【００３０】
実施の形態５の半導体光増幅器では、図５に示すように、半導体基板２１上でリッジメサの両側面に断面が矩形を呈しつつリッジメサに略平行に延在しかつ光導波方向に直交する方向に周期的に配置された複数の半導体層（屈折率３．２）および空気（屈折率１）あるいはベンゾシクロブテン（ＢＣＢ、Ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ，屈折率１．５４６、図示せず）等の低屈折率で低導電性のポリマー材料のペアでＤＢＲ層２５を構成している。このようなＤＢＲ層２５を半導体レーザの端面高反射鏡に用いた例は、J．ＷｉｅｄｍａｎｎらによってＪｐｎ.Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．４０（２００１.１２）  ｐｐ６８４５〜６８５１,Ｐａｒｔ１，Ｎｏ．１２に開示されている。
【００３１】
実施の形態５の半導体光増幅器は、実施の形態１の半導体光増幅器と比べて、リッジメサに平行に延在した、つまり光導波方向に平行に延在したＤＢＲ層２５を形成している点が異なる。なお、リッジメサの両側面は、バンドギャップエネルギーが活性層２２よりも大きいＩｎＰ結晶等の半導体材料からなる電流ブロック層２４で覆われている。リッジメサ形成後、選択結晶成長により埋め込み成長された半導体層２４ａをリソグラフィ技術とドライエッチング技術によって所定の部分エッチング除去して光導波方向に略平行にかつ光導波方向に直交する方向に複数の半導体層を所定の周期で形成し、各半導体層間の溝の部分は空気のままかあるいは上述のポリマー材料等で埋め込むことによってＤＢＲ層２５が形成されている。ＤＢＲ層２５においては半導体層／空気あるいはポリマー材料間では屈折率差が大きいため、３周期以上のペアで９５％以上の高い反射率が得られる。なお、活性層２２には上下方向に電流注入、つまりいわゆる縦方向電流注入を行う。電流注入により利得が与えられた活性層２２は横方向、つまり光導波方向に対して直交する方向では高反射率のＤＢＲ反射鏡２５で囲まれた光共振器の内部に位置するので、電流注入により横方向にレーザ発振が生じ、一旦かかるレーザ発振が生じると活性層２２内の利得は一定値に固定され、利得レベルの飽和が防止される。
【００３２】
実施の形態５の半導体光増幅器では、上述したようにいわゆる縦方向電流注入構造を採用したにもかかわらずＤＢＲ層には何ら電流注入されない、つまり、実施の形態１の半導体光増幅器と同様、ＤＢＲ層に電流が流れない素子構造となっているため、従来、相対的に抵抗値の高いＤＢＲ層に電流を流すことにより生じた不要な熱の発生をほぼ完全に防止できるので、横方向におけるレーザ発振の閾値電流値が熱の影響を受けないため熱による閾値電流の上昇といった不具合が回避され、この結果、利得飽和レベル低下を防げるので、例えば波形歪みが小さいといった素子特性に優れた半導体光増幅器が得られる。
【００３３】
また、実施の形態５の半導体光増幅器では、活性層の両側面に接するように電流ブロック層が設けられ活性層自体が外部に露出していないので、従来のリッジメサ構造を適用した半導体光増幅器のような側面が外部に露出している素子構造に比べて長期信頼性に優れた半導体光増幅器が容易に得られる。
【００３４】
実施の形態６．
図６は本発明の実施の形態５の半導体光増幅器に対して、電界吸収型光変調器を入射側に集積した素子構造の正面図である。図中、２８，２９は金線、３２は光増幅領域、３３は光変調領域をそれぞれ示す。光増幅領域３２と光変調領域３３はそれぞれ電気的に分離されており、別個の電極２６，２７および３０，３１によって独立に駆動する。光変調領域３３によって発生した信号光は光増幅領域３２によって光増幅される。
【００３５】
実施の形態６の半導体光変調器では、上述したように光増幅領域の利得レベルの波長依存性が極めて小さくかつ利得飽和も生じにくいので高周波でも信号歪みのほとんどない光増幅が行うことができるため、光変調領域の入力信号レベルが安定に増幅されＳ／Ｎ比の高い変調が可能となり、素子特性に優れた半導体光変調器が得られる。
【００３６】
実施の形態７．
図７は本発明の実施の形態１における半導体光増幅器の一連の製造方法を示す模式図である。以下、本実施の形態の半導体光増幅器の製造方法について説明する。
【００３７】
先ず、エピタキシャル結晶成長によって、半絶縁性のＩｎＰ基板１上に、半導体多層膜からなる高抵抗の第１ＤＢＲ層２、高抵抗のＩｎＰ結晶からなる第１クラッド層３、偏波依存性の少ない引張り歪みバルクＩｎＧａＡｓＰ結晶で構成された活性層４、を順次形成する（図７（ａ））。エピタキシャル結晶成長方法としては、例えばＭＯＣＶＤ法、ＭＢＥ法等の気相結晶成長法が好適である。
【００３８】
かかるエピタキシャル結晶成長後、リソグラフィ技術とウエットあるいはドライエッチング技術によって、活性層４を、断面が光導波に最適な所定の幅Ｗを呈するストライプ状に加工する（図７（ｂ））。なお、活性層４の幅Ｗは１〜２μｍの範囲が好適である。
【００３９】
選択結晶成長法により、第１クラッド層３上で活性層４の一側面に接するように第１導電層５を形成する（図７（ｃ））。この際、活性層４の上部に絶縁膜を形成して選択成長マスクとするので、活性層４上には結晶成長は行われない。同様な方法によって第２導電層６を形成する（図７（ｄ））。
【００４０】
さらに、活性層４、ｎ型導電層５およびｐ型導電層６を覆うように、第２クラッド層７および第２ＤＢＲ層８を順次エピタキシャル結晶成長する。エピタキシャル結晶成長後、第２ＤＢＲ層８を、活性層４の幅Ｗより若干広めの幅になるようにリソグラフィ技術とウエットあるいはドライエッチング技術によって、ストライプ状に加工する（図７（ｅ））。
【００４１】
第２クラッド層７中で、それぞれ底面がｎ型導電層５およびｐ型導電層６に達するような２つのエッチング溝を、リソグラフィ技術とウエットあるいはドライエッチング技術によって形成する。かかるエッチング溝の内表面を金属膜で被覆するか、あるいはエッチング溝自体を金属で埋め込んで第１電極９および第２電極１０をそれぞれ形成し、各電極９，１０の上面に金線１１，１２を圧着することにより素子構造の主要部が完成する（図７（ｆ））。
【００４２】
実施の形態７の半導体光増幅器の製造方法によると、素子特性および信頼性に優れた半導体光増幅器を容易に製造できる。
【００４３】
実施の形態８．
図８は本発明の実施の形態５における半導体光増幅器の製造方法を示す模式図である。
以下、本実施の形態の半導体光増幅器の製造方法について説明する。
【００４４】
先ず、エピタキシャル結晶成長によって、第１クラッド層を兼ねた第１導電型の半導体基板２１上に、活性層２２、第２導電型の第２クラッド層２３を順次形成する（図８（ａ））。エピタキシャル結晶成長方法としては、例えばＭＯＣＶＤ法、ＭＢＥ法等の気相結晶成長法が好適である。
【００４５】
かかる結晶成長後、リソグラフィ技術とドライエッチング技術によって、第１導電型の半導体基板２１の一部、活性層２２、第２導電型の第２クラッド層２３を光導波に最適な所定の幅Ｗを呈するリッジメサ形状に加工する（図８（ｂ））。なお、活性層２２の幅Ｗは１〜２μｍの範囲が好適である。
【００４６】
選択結晶成長法により、第１導電型の半導体基板２１上でリッジメサ形状を埋め込むように電流ブロック層２４に相当する結晶層２４ａを形成する（図８（ｃ））。この際、リッジメサの上部に絶縁膜を形成して選択成長マスクとするので（図示せず）、リッジメサ上には結晶成長は行われない。
【００４７】
次に、半導体基板２１の裏面側に第１電極２６を、リッジメサを覆うように第２電極２７を、それぞれＥＢ蒸着、スパッタ法等の金属膜成膜方法により形成した後、リソグラフィ技術とドライエッチング技術によって所定のパターンに加工する。
【００４８】
電流ブロック層およびＤＢＲ層２５に相当する結晶層２４ａのうち、リッジメサの両側面に接する部分から一定の層厚分を残してドライエッチングにより除去することによって、リッジメサの両側面を覆うように電流ブロック層２４を形成する（図８（ｄ））。かかるドライエッチング時に同時にＤＢＲ層２５も形成する。
【００４９】
第２電極２７の上面に金線２８を圧着することにより素子構造の主要部が完成する（図８（ｆ））。
【００５０】
実施の形態８の半導体光増幅器の製造方法によると、素子特性および信頼性に優れた半導体光増幅器を容易に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】実施の形態１による半導体光増幅器の断面図（ａ）および正面図（ｂ）である。
【図２】実施の形態２による半導体光増幅器の断面図である。
【図３】実施の形態３による半導体光増幅器の断面図（ａ）および正面図（ｂ）である。
【図４】実施の形態４による半導体光増幅器の上面図である。
【図５】実施の形態５による半導体光増幅器の断面図（ａ）および正面図である。
【図６】実施の形態６による半導体光変調器の正面図である。
【図７】実施の形態７による半導体光増幅器の製造方法を示す模式図である。
【図８】実施の形態８による半導体光増幅器の製造方法を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  半絶縁性のＩｎＰ基板（半導体基板）、  ２  第１ＤＢＲ層、  ３  第１クラッド層、  ４  活性層、  ５  ｎ型導電層（第１導電層）、  ６  ｐ型導電層（第２導電層）、  ７  第２クラッド層、  ８  第２ＤＢＲ層、  ９  第１電極、  ９ａ、９ｂ  光導波方向に２つに分割された第１電極、  １０  第２電極、  １０ａ、１０ｂ  光導波方向に２つに分割された第２電極、  １１、１２  第１電極および第２電極にそれぞれ接続された金線、  １５  バッファ層、  ２１  第１導電型の半導体基板、  ２２  活性層、  ２３  第２導電型のクラッド層、  ２４  電流ブロック層、  ２５  ＤＢＲ層、  ２６  第１電極、  ２７  第２電極、  ２８，２９  金線、  ３２  光増幅領域、  ３３  光変調領域。
【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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【図７】
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【図８】
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