(57)【要約】【課題】光半導体素子に関し、メサの一部を構成するｐ型半導体層と該メサを埋め込む半絶縁性埋め込み層との間でドーパントの相互拡散がなく、従って、優れた特性を維持できるＳＩＢＨ型光半導体素子を提供しようとする。【解決手段】基板上の半導体積層構造に形成されたメサ構造を半導体層で埋め込んだ埋め込みヘテロ構造型光半導体素子に於いて、該メサ構造内に含まれたＣドープｐ型ＩｎＡｌＡｓクラッド層１６と、該メサ構造の側面のうち少なくともＣドープｐ型ＩｎＡｌＡｓクラッド層１６の領域を埋め込むＦｅドープ半絶縁性ＩｎＰ埋め込み層１８とを備える。【選択図】        図３
2005260109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
III−Ｖ族半導体基板上の半導体積層構造に形成されたメサ構造を半導体層で埋め込んだ埋め込みヘテロ構造型光半導体素子に於いて、
該メサ構造内に含まれた炭素（Ｃ）ドープｐ型 III−Ｖ族半導体層と、
該メサ構造の側面のうち少なくとも該Ｃドープｐ型 III−Ｖ族半導体層の領域を埋め込む半絶縁性半導体層と
を備えてなることを特徴とする光半導体素子。
【請求項２】
III−Ｖ族半導体基板がＩｎＰを材料とし、且つ、半絶縁性半導体層がＦｅドープＩｎＰを材料とするものであること
を特徴とする請求項１記載の光半導体素子。
【請求項３】
メサ構造内に含まれたＣドープｐ型 III−Ｖ族半導体層のうちの少なくとも一部はｐ側クラッド層であってＩｎＡｌＡｓ或いはＩｎＧａＡｌＡｓを材料とし、且つ、半絶縁性半導体層がＦｅドープＩｎＰを材料とするものであること
を特徴とする請求項１記載の光半導体素子。
【請求項４】
III−Ｖ族半導体基板がＩｎＰを材料とし、且つ、半絶縁性半導体層がＲｕドープＩｎＰを材料とするものであること
を特徴とする請求項１記載の光半導体素子。
【請求項５】
メサ構造内に含まれたＣドープｐ型 III−Ｖ族半導体層のうちの少なくとも一部はｐ型クラッド層であってＩｎＡｌＡｓ或いはＩｎＧａＡｌＡｓを材料とし、且つ、半絶縁性半導体層がＲｕドープＩｎＰを材料とするものであること
を特徴とする請求項１記載の光半導体素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信に用いる光半導体素子、例えば、半絶縁性埋め込みヘテロ構造（ＳＩＢＨ：Ｓｅｍｉ−Ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ  Ｂｕｒｉｅｄ  Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）型の半導体レーザ或いは光変調器などの光半導体素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体レーザや光変調器を製造する場合、素子特性や信頼性を向上させる為、積層した所要半導体層をストライプに加工したメサの側面を半導体層で埋め込んだヘテロ構造が多用されている。
【０００３】
図５はメサを半絶縁性半導体層で埋め込んだ従来のＳＩＢＨ型半導体レーザを表す要部切断正面図であり、このようなＳＩＢＨ型半導体レーザは、ｐｎ埋め込み型に比較して素子容量を低減できる為、高速動作用として多用されている。
【０００４】
図に於いて、１はｎ型（１００）ＩｎＰ基板、２はｎ型ＩｎＰ第１クラッド層、３はＩｎＧａＡｓＰ第１光ガイド層、４はＩｎＧａＡｓＰ−ＭＱＷ（ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ｑｕａｎｔｕｍ  ｗｅｌｌｓ）活性層、５はＩｎＧａＡｓＰ第２光ガイド層、６はＺｎドープｐ型ＩｎＰ第２クラッド層、７はＺｎドープｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層、８はＦｅドープ半絶縁性ＩｎＰ埋め込み層、９はｐ側電極、１０はｎ側電極をそれぞれ示している。
【０００５】
図５に見られるＳＩＢＨ型半導体レーザを作製するには、以下に説明するような工程を採る。即ち、
（１）                                                                            有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ：ｍｅｔａｌｏｒｇａｎｉｃ  ｖａｐｏｒ  ｐｈａｓｅ  ｅｐｉｔａｘｙ）法を適用し、ｎ型（１００）ＩｎＰ基板１上に厚さ０．５μｍのｎ型ＩｎＰ第１クラッド層２、厚さ０．１μｍのアンドープＩｎ0.85Ｇａ0.15Ａｓ0.33Ｐ0.67第１光ガイド層３、厚さ５ｎｍのアンドープＩｎ0.87Ｇａ0.13Ａｓ0.60Ｐ0.40井戸層を層数１０層並びに厚さ１０ｎｍのアンドープＩｎ0.85Ｇａ0.15Ａｓ0.33Ｐ0.67障壁層を層数１１層を交互に配置したＩｎＧａＡｓＰ−ＭＱＷ活性層４、厚さ０．１μｍのアンドープＩｎ0.85Ｇａ0.15Ａｓ0.33Ｐ0.67第２光ガイド層５、厚さ１．５μｍのｐ型ＩｎＰ第２クラッド層６、厚さ０．５μｍのｐ型Ｉｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓコンタクト層７を順に成長させる。尚、この場合、ｐ型ドーパントにＺｎを用いている。
【０００６】
（２）
次いで、化学気相堆積（ＣＶＤ：ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を適用し、コンタクト層７上にＳｉＯ2 などの絶縁膜を形成し、フォトリソグラフィ技術及びエッチングに依って、該絶縁膜をパターニングし、例えば［０１１］方向に延在するストライプの絶縁膜マスクを形成する。
【０００７】
（３）
次いで、該ストライプの絶縁膜マスクの両側に表出されているコンタクト層７から第１クラッド層２内に達するエッチングを行ってメサストライプを形成する。
【０００８】
（４）
次いで、ＭＯＶＰＥ法を適用し、該メサストライプの両側面にＦｅドープ半絶縁性ＩｎＰ埋め込み層８を形成して光閉じ込め兼電流狭窄構造を実現する。
【０００９】
（５）
その後、ストライプの絶縁膜マスクを除去し、ｐ側電極及びｎ側電極を形成してＳＩＢＨ型半導体レーザが完成する。
【００１０】
ところで、このＳＩＢＨ型半導体レーザに於いては、ｐ型ＩｎＰ第２クラッド層６やｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層７に於けるｐ型不純物には、前記した通り、Ｚｎを用い、そして、隣接する半絶縁性ＩｎＰ埋め込み層８には、ＩｎＰを半絶縁性化する為、Ｆｅをドープしてある。
【００１１】
このような構成にした場合、Ｆｅドープ半絶縁性ＩｎＰ埋め込み層８とｐ型ＩｎＰ第２クラッド層６やｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層７との間でＦｅとＺｎの異常な相互拡散が起こり易くなることが知られている（例えば、非特許文献１を参照。）。
【００１２】
従って、図５に見られるＳＩＢＨ型半導体レーザでは、Ｆｅドープ半絶縁性ＩｎＰ埋め込み層８の一部がｐ型化し、リーク電流の増大や寄生容量の増大を招来して素子特性を劣化させる旨の問題がある。
【００１３】
近年、ＩｎＰを半絶縁性化する為のドーパントとしてルテニウム（Ｒｕ）を用いる試みがなされ、ＲｕドープＩｎＰとＺｎドープＩｎＰとの間でドーパントの相互拡散は生じないことが見い出された為、前記ドーパントの異常な相互拡散の問題を解消するのにＲｕドープ半絶縁性ＩｎＰを埋め込み層に用いた半導体レーザや光変調器が提案されている（例えば、非特許文献２及び３を参照。）。
【００１４】
然しながら、前記公知技術では、ｐ型ＩｎＰ層やｐ型ＩｎＧａＡｓ層などｐ型半導体層に於けるｐ型ドーパントとして拡散係数が大きいＺｎを用いている為、ｐ型半導体層内に於ける不純物濃度プロファイルを精密に制御することが困難である。
【００１５】
ところで、ＳＩＢＨ型半導体レーザ及び類似の構造をもつ光変調器に限られず、メサを構成する半導体層と該半導体層の両側に設ける埋め込み層との関係、メサを構成する半導体層に対するドーパント、埋め込み層に対するドーパントなどについては、従来から、種々な研究が成されていて、数多くの発明が提案されている。
【００１６】
例えば、メサを構成する半導体層の一部にＺｎドープｐ型ＡｌＧａＡｓ層を用い、このメサをｎ型ＡｌＧａＡｓで埋め込んだ半導体レーザ素子が知られている（例えば、特許文献１を参照。）。尚、特許文献１には、メサを構成する要素にはなっていないが、クラッド層としてＣドープｐ型ＡｌＧａＡｓを用いることが開示されている。
【００１７】
また、メサを構成する半導体層の一部にＣドープｐ型ＡｌＧａＡｓ層を用い、そのメサをｎ−ＧａＡｓ層で埋め込んだ構成の化合物半導体装置が知られている（例えば、特許文献２）。
【００１８】
また、同じく、メサを構成する半導体層の一部にＣドープｐ型ＧａＡｓ層を用い、そのメサをｐｎ埋め込み層で埋め込んだ半導体レーザ素子も知られている（例えば、特許文献３を参照。）。
【００１９】
また、メサを構成する半導体層の一部にＣドープｐ型ＡｌＧａＩｎＰ層を用い、そのメサをｎ型ＧａＡｓ層で埋め込んだ III−Ｖ族化合物半導体発光素子も知られている（例えば特許文献４を参照。）。
【００２０】
以上記述した公知例、また、ここに挙げることを割愛した公知例の何れを検討しても、メサを構成する半導体層の一部に導入するドーパント、及び、そのメサを埋め込む半絶縁性半導体層に導入するドーパントの関係については、全く意識していないか、或いは、最良の組み合わせの選択について知得するところがないものと認識される。
【特許文献１】特開２００１−１４４３８３号公報
【特許文献２】特開平９−１９９４２５号公報
【特許文献３】特開２００１−３４５５１８号公報
【特許文献４】特開平１０−３０８５５１号公報
【非特許文献１】Ｅ．Ｗ．Ａ．Ｙｏｕｎｇ  ｅｔ  ａｌ，Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  ５６，（１９９０）１４６）
【非特許文献２】Ａ．Ｄａｄｇａｒ  ｅｔ．ａｌ．，Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  ７３，（１９９８）３８７８）
【非特許文献３】Ｓ．Ｋｏｎｄｏ  ｅｔ．ａｌ．，Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．４１，（２００２）１１７１）
【非特許文献４】Ｋ．Ｋｕｒｉｈａｒａ  ｅｔ．ａｌ，Ｉｎｄｉｕｍ  Ｐｈｏｓｐｈｉｄｅ  ａｎｄ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  Ｐｒｏｃ．２００３，ＷＡ２．６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
本発明では、メサの一部を構成するｐ型半導体層と該メサを埋め込む半絶縁性埋め込み層との間でドーパントの相互拡散がなく、従って、優れた特性を維持できるＳＩＢＨ型光半導体素子を提供しようとする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明に依る光半導体素子に於いては、 III−Ｖ族半導体基板上の半導体積層構造に形成されたメサ構造を半導体層で埋め込んだ埋め込みヘテロ構造型光半導体素子に於いて、該メサ構造内に含まれた炭素（Ｃ）ドープｐ型 III−Ｖ族半導体層（例えばＣドープｐ型ＩｎＡｌＡｓクラッド層１６、Ｃドープｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１７）と、該メサ構造の側面のうち少なくとも該Ｃドープｐ型 III−Ｖ族半導体層の領域を埋め込む半絶縁性半導体層（例えばＦｅドープ半絶縁性ＩｎＰ埋め込み層１８）とを備えてなることが基本になっている。
【発明の効果】
【００２３】
前記手段を採ることに依り、半絶縁性埋め込み層へのリーク電流の低減、また、寄生容量の低減が可能となり、更に、ｐ型半導体層のドーパントにはＣを用いているので、高濃度ドーピングや濃度プロファイルの精密な制御が可能であり、従来のＺｎドーピングｐ型半導体層を用いた場合に比較して、素子の基本特性は向上する。例えば、半導体レーザであれば高出力化、そして、光変調器であれば高速化に寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の光半導体素子では、半導体レーザや光変調器などＳＩＢＨ型光半導体素子に於いて、メサの一部を構成するｐ型半導体層及びそれと隣接する半絶縁性埋め込み層にドープするドーパントを適切に組み合わせ選択する簡単な手段を採ることで、それ等ドーパントの相互拡散は抑止され、リーク電流の増大や寄生容量の増大など素子特性が劣化するのを阻止できる。この場合、選択使用するドーパントは、何れも公知のものではあるが、本発明に依る組み合わせに依って、初めて目的を達成することができる。
【００２５】
詳細には、 III−Ｖ族半導体基板上の半導体積層構造に形成されたメサ構造を半導体層で埋め込んだ埋め込みヘテロ構造型光半導体素子に於いて、前記メサ構造内にＣドープｐ型 III−Ｖ族半導体層が含まれ、前記メサ構造の側面のうち少なくとも前記Ｃドープｐ型 III−Ｖ族半導体層の領域が半絶縁性半導体層で埋め込まれた構成を採ることができる。
【００２６】
また、ＩｎＰ基板上の半導体積層構造に形成されたメサ構造を半導体層で埋め込んだ埋め込みヘテロ構造型光半導体素子に於いて、前記メサ構造内にＣドープｐ型半導体層が含まれ、前記メサ構造の側面のうち少なくとも前記Ｃドープｐ型半導体層の領域がＦｅドープ半絶縁性ＩｎＰ層で埋め込まれた構成を採ることができる。
【００２７】
また、ＩｎＰ基板上の半導体積層構造に形成されたメサ構造を半導体層で埋め込んだ埋め込みヘテロ構造型光半導体素子に於いて、前記メサ構造内にＣドープｐ型ＩｎＡｌＡｓ層又はｐ型ＩｎＧａＡｌＡｓ層が含まれ、前記メサ構造の側面のうち少なくとも前記Ｃドープｐ型ＩｎＡｌＡｓ層及びｐ型ＩｎＧａＡｌＡｓ層の領域がＦｅドープ半絶縁性ＩｎＰ層で埋め込まれた構成を採ることができる。
【００２８】
また、ＩｎＰ基板上の半導体積層構造に形成されたメサ構造を半導体層で埋め込んだ埋め込みヘテロ構造型光半導体素子に於いて、前記メサ構造内にＣドープｐ型半導体層が含まれ、前記メサ構造の側面のうち少なくとも前記Ｃドープｐ型半導体層の領域がＲｕドープ半絶縁性ＩｎＰ層で埋め込まれた構成を採ることができる。
【００２９】
また、ＩｎＰ基板上の半導体積層構造に形成されたメサ構造を半導体層で埋め込んだ埋め込みヘテロ構造型光半導体素子に於いて、前記メサ構造内にＣドープｐ型ＩｎＡｌＡｓ層又はｐ型ＩｎＧａＡｌＡｓ層が含まれ、前記メサ構造の側面のうち少なくとも前記Ｃドープｐ型ＩｎＡｌＡｓ層及びｐ型ＩｎＧａＡｌＡｓ層の領域がＲｕドープ半絶縁性ＩｎＰ層で埋め込まれた構成を採ることができる。
【００３０】
一般に、 III−Ｖ族半導体に用いるｐ型ドーパントのうち、Ｃは低拡散性であることが知られていて、ＩｎＰ基板を用いた半導体レーザに於けるｐ型ＩｎＡｌＡｓ層などに用いた例は存在する（例えば、非特許文献４を参照。）。                                
【００３１】
然しながら、その半導体レーザはリッジ型であって、埋め込み型ではなかった為、Ｃドープｐ型半導体層と半絶縁性半導体層とが接した際、Ｃと半絶縁性ドーパントとの間で異常相互拡散を生ずるか否かについて知得できなかったと考えられる。
【００３２】
本発明者は、Ｃドープｐ型 III−Ｖ族半導体層と半絶縁性半導体層とを積層した構造の多くの試料についてＳＩＭＳ（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  ｉｏｎ  ｍａｓｓ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）分析を行なった。
【００３３】
特に、Ｃドープｐ型ＩｎＡｌＡｓ層とＦｅドープ半絶縁性ＩｎＰ層を積層した構造とＣドープｐ型ＩｎＡｌＡｓ層とＲｕドープ半絶縁性ＩｎＰ層とを積層した構造とについて、分析を繰り返し行ない、ＣとＦｅ、及び、ＣとＲｕの間では、異常相互拡散が生じないことを見い出し、その結果を踏まえ、半絶縁性半導体層へのリーク電流や寄生容量が低減された本発明の光半導体素子に結実させたものである。
【００３４】
図１はＣドープＩｎＡｌＡｓ層／ＦｅドープＩｎＰ層積層構造のＳＩＭＳ分析結果を表す線図であって、具体的には、Ｃドープｐ型ＩｎＡｌＡｓ層（Ｃ濃度：５×１０18cm-3、層厚：２μｍ）及びＦｅドープ半絶縁性ＩｎＰ層（Ｆｅ濃度：６×１０16cm-3、層厚０．８μｍ）を（１００）ＩｎＰ基板上に積層した構造に於けるＣ及びＦｅの濃度プロファイルをＳＩＭＳ分析して得られたものである。
【００３５】
図から明らかであるが、Ｃ濃度は、ＣドープＩｎＡｌＡｓ層とＦｅドープＩｎＰ層との界面で急峻に変化し、ＦｅドープＩｎＰ層中で１０16cm-3以下になっている。即ち、ＣはＦｅドープＩｎＰ層に拡散しないことが判る。また、Ｆｅ濃度は、ＦｅドープＩｎＰ層とＣドープＩｎＡｌＡｓ層との界面で１×１０18cm-3程度偏析しているが、ＣドープＩｎＡｌＡｓ層中では５×１０15cm-3以下である。即ち、非特許文献１のＦｅドープＩｎＰ層とＺｎドープＩｎＰ層の組み合わせで報告されているような濃度（５〜１０）×１０16cm-3程度のｐ型半導体層への異常なＦｅ拡散は生じていない。従って、ＣとＦｅの間で異常相互拡散は生じない。
【００３６】
図２はＣドープＩｎＡｌＡｓ層／ＲｕドープＩｎＰ層積層構造のＳＩＭＳ分析結果を表す線図であって、具体的には、Ｃドープｐ型ＩｎＡｌＡｓ層（Ｃ濃度：７×１０18cm-3、層厚：１．９μｍ）及びＲｕドープ半絶縁性ＩｎＰ層（Ｒｕ濃度：１×１０17cm-3、層厚０．７μｍ）を（１００）ＩｎＰ基板上に積層した構造に於けるＣ及びＲｕの濃度プロファイルをＳＩＭＳ分析して得られたものである。
【００３７】
図から明らかであるが、Ｃ濃度は、ＣドープＩｎＡｌＡｓ層とＲｕドープＩｎＰ層との界面で急峻に変化し、ＲｕドープＩｎＰ層中で３×１０16cm-3程度になっている。即ち、ＣはＲｕドープＩｎＰ層に拡散しないことが判る。尚、表面側から生じているＣの濃度プロファイルに於けるだれは、表面付着Ｃのノックオンに依るものである。また、Ｒｕ濃度も、ＲｕドープＩｎＰ層とＣドープＩｎＡｌＡｓ層との界面で急峻に変化し、ＣドープＩｎＡｌＡｓ層中では１×１０15cm-3以下になっている。即ち、ＲｕはＣドープＩｎＡｌＡｓ層中へ拡散しない。従って、ＣとＲｕの間で異常相互拡散は生じない。
【実施例１】
【００３８】
図３は本発明に於ける実施例１の光半導体素子、即ち、半導体レーザの構成を表す要部切断正面図であり、図に於いて、１１はｎ型（１００）ＩｎＰ基板、１２はｎ型ＩｎＰ第１クラッド層、１３はＩｎＧａＡｌＡｓ第１光ガイド層、１４はＩｎＧａＡｌＡｓ−ＭＱＷ活性層、１５はＩｎＧａＡｌＡｓ第２光ガイド層、１６はＣドープｐ型ＩｎＡｌＡｓ第２クラッド層、１７はＣドープｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層、１８はＦｅドープ半絶縁性ＩｎＰ埋め込み層、１９はｐ側電極、２０はｎ側電極をそれぞれ示している。
【００３９】
図３に見られる実施例１の半導体レーザを作製するには、以下に説明するような工程を採る。即ち、
（１）                                                                            ＭＯＶＰＥ法を適用し、ｎ型（１００）ＩｎＰ基板１１上に厚さ０．５μｍのｎ型ＩｎＰ第１クラッド層１２、厚さ０．１μｍのｎ型Ｉｎ0.52Ｇａ0.11Ａｓ0.37Ａｓ第１光ガイド層１３、厚さ５ｎｍのアンドープＩｎ0.67Ｇａ0.17Ａｌ0.16Ａｓ井戸層を１０層分と厚さ１０ｎｍのアンドープＩｎ0.52Ｇａ0.11Ａｌ0.37Ａｓ障壁層を１１層分とが交互に積層されるＩｎＧａＡｌＡｓ−ＭＱＷ活性層１４、厚さ０．１μｍのアンドープＩｎ0.52Ｇａ0.11Ａｌ0.37Ａｓ第２光ガイド層１５、厚さ１．５μｍのＣドープｐ型Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓ第２クラッド層１６、厚さ０．５μｍのＣドープｐ型Ｉｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓコンタクト層１７を順に成長させる。尚、Ｃドープｐ型Ｉｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓ第２クラッド層１６に於けるホール濃度は、活性層１４側からの層厚０．５μｍの範囲では５×１０17ｃｍ-3とし、残りの層厚１μｍの範囲では１×１０19ｃｍ-3とした。
【００４０】
（２）
次いで、ＣＶＤ法を適用し、コンタクト層１７上にＳｉＯ2 からなる絶縁膜を堆積し、フォトリソグラフィ技術及びエッチングに依って、前記絶縁膜をパターニングし、例えば［０１１］方向に延在する幅約２μｍのストライプを成す絶縁膜マスクを形成する。
【００４１】
（３）
次いで、該ストライプの絶縁膜マスクの両側に表出されているコンタクト層１７から第１クラッド層１２内に達するドライエッチングを行ってメサストライプを形成する。
【００４２】
（４）
次いで、前記メサストライプの側面及びメサストライプの両側に展延する第１クラッド層１２の表面に対し、ドライエッチングのダメージを除去する為の表面処理を行った後、ＭＯＶＰＥ法を適用し、前記メサストライプの両側面にＦｅドープ半絶縁性ＩｎＰ埋め込み層１８を形成して光閉じ込め兼電流狭窄構造を実現する。
【００４３】
（５）
その後、ストライプの絶縁膜マスクを除去し、Ａｕ／Ｚｎ／Ａｕからなるｐ側電極１９及びＡｕＧｅからなるｎ側電極２０を形成して図３に見られるＳＩＢＨ型半導体レーザが完成する。
【００４４】
このようにして得られた半導体レーザでは、広い面積で接触しているＣドープｐ型ＩｎＡｌＡｓ第２クラッド層１６とＦｅドープ半絶縁性ＩｎＰ埋め込み層１８との間でドーパントの相互拡散が生じない為、従来のＺｎドープｐ型ＩｎＰクラッド層に比較した場合、半絶縁性ＩｎＰ埋め込み層に対するリーク電流は低減される。
【００４５】
また、Ｃドープｐ型ＩｎＡｌＡｓ第２クラッド層１６を用いていることから、従来のＺｎドープｐ型ＩｎＰクラッド層では困難であった３×１０18ｃｍ-3以上の高濃度ｐ型ドーピングが可能となり、従って、クラッド層に於ける直列抵抗を低減できることから、光半導体素子の素子抵抗を低減することができる。
【００４６】
また、Ｃは低拡散性であることから、高濃度にドーピングしてもｐ型半導体層内に於いて所望のホール濃度プロファイルを精密に制御することが可能であって、その結果、光半導体素子の光損失を低減することができる。
【００４７】
前記したところから、この半導体レーザは、大電流動作時に於いても、リーク電流や発熱は少ないので、例えば、光出力などの素子特性は、従来のＳＩＢＨ型半導体レーザよりも良好である。
【００４８】
実施例１の半導体レーザに於いては、コンタクト層１７の材料としてＣドープｐ型ＩｎＧａＡｓを用いたが、これはＺｎドープｐ型ＩｎＧａＡｓに代替して良い。
【００４９】
また、第２クラッド層１６の材料としてＣドープｐ型ＩｎＡｌＡｓを用いたが、これはＣドープｐ型ＩｎＧａＡｌＡｓに代替して良い。                                    
【００５０】
また、第２光ガイド層１５の材料としてアンドープＩｎＧａＡｌＡｓを用いたが、これはＣドープｐ型ＩｎＧａＡｌＡｓに代替して良い。
【００５１】
また、活性層１４に於けるＩｎＧａＡｌＡｓ障壁層にはＣをドープして良い。
【００５２】
また、ＭＱＷ活性層１４は、ＩｎＧａＡｌＡｓ井戸層とＩｎＧａＡｌＡｓ障壁層とで構成したが、アンドープＩｎＧａＡｓＰ井戸層とアンドープＩｎＧａＡｓＰ障壁層とで構成しても良い。
【００５３】
また、埋め込み層１８の材料としてＦｅドープ半絶縁性ＩｎＰを用いてたが、これはＲｕドープ半絶縁性ＩｎＰに代替して良い。
【実施例２】
【００５４】
図４は本発明に於ける実施例２の光半導体素子、即ち、光変調器の構成を表す要部切断正面図であり、図に於いて、２１はｎ型（１００）ＩｎＰ基板、２２はｎ型ＩｎＰ第１クラッド層、２３はＩｎＧａＡｌＡｓ（井戸層）／ＩｎＡｌＡｓ（障壁層）−ＭＱＷ光吸収層、２４はＣドープｐ型ＩｎＡｌＡｓ第２クラッド層、２５はＣドープｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層、２６はＲｕドープ半絶縁性ＩｎＰ埋め込み層、２７はｐ側電極、２８はｎ側電極をそれぞれ示している。
【００５５】
この光変調器は、実施例１の半導体レーザと殆ど同じ手順で作製されるので多くの説明は要しないが、ＭＱＷ光吸収層２３は、引っ張り歪み０．３％で層厚１０ｎｍのアンドープＩｎＧａＡｌＡｓ井戸層の１０層分と、圧縮歪み０．３％で層厚１０ｎｍのアンドープＩｎＡｌＡｓ障壁層の１１層分とを交互に積層した歪み補償ＭＱＷで構成されている。
【００５６】
また、歪み補償ＭＱＷ光吸収層２３上には、層厚１．５μｍのＣドープｐ型ＩｎＡｌＡｓ第２クラッド層２４、層厚０．５μｍのＣドープｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層２５が積層され、メサストライプはＲｕドープ半絶縁性ＩｎＰ埋め込み層２６で埋め込まれている。
【００５７】
この光変調器では、広い面積で接触しているＣドープｐ型ＩｎＡｌＡｓ第２クラッド層２４とＲｕドープ半絶縁性ＩｎＰ埋め込み層２６との間でドーパントの相互拡散は生じない為、従来のＺｎドープｐ型クラッド層をもつ光変調器に比較し、寄生容量を低減することができるので、素子容量も低減される。
【００５８】
また、ｐ型クラッドＩｎＡｌＡｓ第２クラッド層２４のドーパントとして、低拡散性のＣを用いているので、ＭＱＷ光吸収層２３へのｐ型ドーパントの拡散は殆ど生じない。
【００５９】
前記したところから、従来のＺｎドープｐ型ＩｎＰクラッド層をもつ光変調器に比較して高速変調特性を向上することができる。
【００６０】
実施例２の光変調器に於いては、コンタクト層２５の材料としてＣドープｐ型ＩｎＧａＡｓを用いたが、これはＺｎドープｐ型ＩｎＧａＡｓに代替して良い。
【００６１】
また、第２クラッド層２４の材料としてＣドープｐ型ＩｎＡｌＡｓを用いたが、これはＣドープｐ型ＩｎＧａＡｌＡｓに代替して良い。
【００６２】
また、ＭＱＷ光吸収層２３に於ける障壁層の材料としてアンドープＩｎＡｌＡｓを用いたが、これはアンドープＩｎＧａＡｌＡｓに代替して良い。
【００６３】
また、ＭＱＷ光吸収層２３は、アンドープＩｎＧａＡｌＡｓ井戸層とアンドープＩｎＡｌＡｓ障壁層とで構成したが、アンドープＩｎＧａＡｓＰ井戸層とアンドープＩｎＧａＡｓＰ障壁層とで構成しても良い。
【００６４】
また、埋め込み層２６の材料としてＲｕドープ半絶縁性ＩｎＰを用いたが、これはＦｅドープ半絶縁性ＩｎＰに代替して良い。
【００６５】
本発明では、前記実施例の他、実施例１の半導体レーザと実施例２の光変調器を集積化して光半導体素子を構成したり、或いは、受光素子などに適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】ＣドープＩｎＡｌＡｓ層／ＦｅドープＩｎＰ層積層構造のＳＩＭＳ分析結果を表す線図である。
【図２】ＣドープＩｎＡｌＡｓ層／ＲｕドープＩｎＰ層積層構造のＳＩＭＳ分析結果を表す線図である。
【図３】本発明に於ける実施例１の光半導体素子、即ち、半導体レーザの構成を表す要部切断正面図である。
【図４】本発明に於ける実施例２の光半導体素子、即ち、光変調器の構成を表す要部切断正面図である。
【図５】メサを半絶縁性半導体層で埋め込んだ従来のＳＩＢＨ型半導体レーザを表す要部切断正面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１１  ｎ型（１００）ＩｎＰ基板
１２  ｎ型ＩｎＰ第１クラッド層
１３  ＩｎＧａＡｌＡｓ第１光ガイド層
１４  ＩｎＧａＡｌＡｓ−ＭＱＷ活性層
１５  ＩｎＧａＡｌＡｓ第２光ガイド層
１６  Ｃドープｐ型ＩｎＡｌＡｓ第２クラッド層
１７  Ｃドープｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層
１８  Ｆｅドープ半絶縁性ＩｎＰ埋め込み層
１９  ｐ側電極
２０  ｎ側電極
【図１】
2005260109.tif 000003
【図２】
2005260109.tif 000004
【図３】
2005260109.tif 000005
【図４】
2005260109.tif 000006
【図５】
2005260109.tif 000007