(57)【要約】【課題】バットジョイント構造を持たずＧａＡｓ基板を用いる光集積素子を提供する。【解決手段】光集積素子１では、ＧａＡｓ基板３は、所定の軸Ａｘに沿って配列された第１の領域３ａおよび第２の領域３ｂを有する。第１のクラッド層５は、ＧａＡｓ基板３の第１および第２の領域３ａ、３ｂ上に設けられている。第２のクラッド層７は、ＧａＡｓ基板３の第１および第２の領域３ａ、３ｂ上に設けられている。半導体領域９は、第１のクラッド層５と第２のクラッド層７との間に設けられている。半導体領域９は、ＧａＡｓ基板３の第１の領域３ａ上に設けられた第１の部分９ａと、ＧａＡｓ基板３の第２の領域３ｂ上に設けられた第２の部分９ｂとを有する。第１の部分９ａは、１．３エレクトロンボルト以上のバンドギャップを持つ量子井戸構造を有する。第１の部分９ａのバンドギャップは、第２の部分９ｂのバンドギャップと異なる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の軸に沿って配列された第１および第２の領域を有するＧａＡｓ基板と、
前記ＧａＡｓ基板の前記第１および第２の領域上に設けられた第１のクラッド層と、
前記ＧａＡｓ基板の前記第１および第２の領域上に設けられた第２のクラッド層と、
前記第１のクラッド層と前記第２のクラッド層との間に設けられた半導体領域と
を備え、
前記半導体領域は、前記ＧａＡｓ基板の前記第１の領域上に設けられた第１の部分と前記ＧａＡｓ基板の前記第２の領域上に設けられた第２の部分とを有しており、
前記第１の部分は、１．３エレクトロンボルト以下のバンドギャップを持つ量子井戸構造を有しており、
前記第１の部分のバンドギャップは、前記第２の部分のバンドギャップと異なる、ことを特徴とする光集積素子。
【請求項２】
前記半導体領域は、少なくとも窒素元素を含むIII−Ｖ化合物半導体から成る半導体層を含むことを特徴とする請求項１に記載された光集積素子。
【請求項３】
前記半導体領域は、少なくともガリウム元素、ヒ素元素および窒素元素を含むIII−Ｖ化合物半導体から成る半導体層を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載された光集積素子。
【請求項４】
前記III−Ｖ化合物半導体は、アンチモン元素および燐元素の少なくともいずれか一方を構成元素としてさらに含むことを特徴とする請求項２または請求項３に記載された光集積素子。
【請求項５】
前記半導体領域は、ＧａＮＡｓ、ＧａＩｎＮＡｓ、ＧａＮＡｓＳｂ、ＧａＮＡｓＰ、ＧａＮＡｓＳｂＰ、ＧａＩｎＮＡｓＳｂ、ＧａＩｎＮＡｓＰ、ＧａＩｎＮＡｓＳｂＰのいずれかから成る半導体層を含むことを特徴とする請求項１に記載された光集積素子。
【請求項６】
前記第１のクラッド層は、ＡｌＧａＩｎＰ半導体、ＧａＩｎＰ半導体、ＧａＩｎＡｓＰ半導体およびＡｌＧａＡｓ半導体の少なくともいずれかから成り、
前記第２のクラッド層は、ＡｌＧａＩｎＰ半導体、ＧａＩｎＰ半導体、ＧａＩｎＡｓＰ半導体およびＡｌＧａＡｓ半導体の少なくともいずれかから成る、ことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載された光集積素子。
【請求項７】
前記半導体領域上に設けられた前記第２のクラッド層がリッジ部を有しており前記リッジ部を埋め込んでおり前記半導体領域上に設けられた電流ブロック領域を更に備えることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載された光集積素子。
【請求項８】
前記半導体領域並びに前記第１および第２のクラッド層を含む半導体メサを埋め込んでおり前記ＧａＡｓ基板上に設けられた電流ブロック領域を更に備えることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載された光集積素子。
【請求項９】
前記電流ブロック領域は、ＡｌＧａＩｎＰ半導体、ＧａＩｎＰ半導体、ＧａＩｎＡｓＰ半導体およびＡｌＧａＡｓ半導体の少なくともいずれかから成ることを特徴とする請求項７または請求項８に記載された光集積素子。
【請求項１０】
前記ＧａＡｓ基板の前記第１および第２の領域上に設けられた第１の光閉じ込め層と、
前記ＧａＡｓ基板の前記第１および第２の領域上に設けられた第２の光閉じ込め層とを更に備え、
前記半導体領域は、前記第１の光閉じ込め層と前記第２の光閉じ込め層との間に設けられている、ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載された光集積素子。
【請求項１１】
前記半導体領域の前記第１の部分は、前記ＧａＡｓ基板の前記第１の領域上に設けられた量子井戸構造を有しており、
前記半導体領域の前記第２の部分は、前記ＧａＡｓ基板の前記第２の領域上に設けられた量子井戸構造を有しており、
前記第１の部分の量子井戸構造は、井戸層およびバリア層を含んでおり、
前記第２の部分の量子井戸構造は、井戸層およびバリア層を含んでおり、
前記第２の部分における前記井戸層のバンドギャップは、前記第１の部分における前記井戸層のバンドギャップより大きい、ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載された光集積素子。
【請求項１２】
前記半導体領域の前記第２の部分は、前記第２の部分への不純物のイオン注入と該イオン注入に続くアニールとによって引き起こされる相互拡散により形成される、ことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載された光集積素子。
【請求項１３】
前記半導体領域の前記第２の部分には、前記不純物が実質的に添加されていないことを特徴とする請求項１２に記載された光集積素子。
【請求項１４】
前記半導体領域の前記第２の部分は、不純物の熱拡散によって引き起こされる相互拡散により形成される、ことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載された光集積素子。
【請求項１５】
前記半導体領域の前記第２の部分は、該第２の部分上の半導体結晶上に薄膜を堆積してアニールすることによって前記半導体結晶中に生成された空孔によって引き起こされた相互拡散により形成される、ことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載された光集積素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光集積素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
文献１（特開昭６３―１９６０８８号公報）は、半導体レーザが記載されている。半導体レーザでは、レーザの共振器の端面となる部分に亜鉛が拡散されることにより他の領域より高バンドギャップ化された超格子層を有する。亜鉛拡散領域は、レーザ端面にレーザ光に対する窓領域として働く。この窓領域により、レーザ端面のＣＯＰ（Catastrophic Optical Damage）破壊やＣＯＰ劣化を防止している。
【０００３】
文献２(特開２００１−１４８５３１公報)には、半導体光デバイスが記載されている。この半導体光デバイスは、ＧａＡｓ半導体基板上に設けられた光導波路部及び光増幅部を有する。光増幅部は、２つの半導体光増幅器を含む。光導波路部は、２つの光導波路を含む光学素子を含む。これらの光導波路は、それぞれ、光半導体増幅器に光学的に接続されている。各半導体光増幅器は、ＧａＸＩｎ１−ＸＮＹＡｓ１−Ｙ半導体から成る活性層と、第１導電型クラッド層および第２導電型クラッド層を有する。各光導波路は、ＧａＩｎＮＡｓ半導体またはＧａＡｓ半導体から成るコア半導体層、第１のクラッド半導体層および第２のクラッド半導体層を有する。
【特許文献１】特開昭６３―１９６０８８号公報
【特許文献２】特開２００１−１４８５３１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
波長１マイクロメートル以上の長波長帯における光集積素子は、ＩｎＧａＡｓ（Ｐ）／ＩｎＰ系材料を用いて、現在入手可能な３インチのＩｎＰウエハを用いて作製される。ＩｎＰ半導体よりも大きなバンドギャップを有する半導体は、ＩｎＰ半導体に格子整合しない。したがって、高バンドギャップの材料を光閉じ込め層やクラッド層に用いることができない。これ故に、活性層の半導体とこの活性層の周囲に設けられる光閉じ込め層およびクラッド層の半導体との間のバンドギャップ差を十分に大きくできない。そのため、活性層へのキャリア閉じ込めを向上させることができず、光集積素子の温度特性が悪かった。
ない。
【０００５】
文献１では、共振器の端面を保護する発明に関しており、光集積素子に関する発明ではない。一方、文献２には、長波長帯の光集積素子が記載されている。この光集積素子は、ＧａＩｎＮＡｓ系材料を用いる活性層を含み、ＧａＩｎＮＡｓ半導体はＧａＡｓ半導体に格子整合するので、ＧａＩｎＮＡｓ系光集積素子は、６インチといった大ロ径のＧａＡｓ基板を用いて作製される。この光集積素子では、光閉じ込め層およびクラッド層は、例えばＡｌＧａＡｓやＡｌＧａＩｎＰ半導体から形成されることができ、これらの半導体は、ＩｎＰよりはるかに大きなバンドギャップを有するので、活性層−クラッド層間のバンドギャップ差が大となる。その結果、ＧａＩｎＮＡｓ系光集積素子においては活性層へのキャリア閉じ込めが強まり、従来のＩｎＧａＡｓ（Ｐ）／ＩｎＰ系光集積素子に比べて温度特性が大幅に改善される。
【０００６】
この光集積素子では、光増幅素子といった能動素子で処理される光が光導波路といった受動素子で吸収されることを防ぐために、受動素子の導波層のバンドギャップは、能動素子の活性層のバンドギャップよりも大きくすることが必要である。受動素子の導波層に能動素子の活性層を光学的に結合するために、光集積素子はバットジョイント構造を有している。
【０００７】
バットジョイント構造では、能動素子のエピタキシャル層の構造は、受動素子の該構造と異なるので、導波層を伝搬する光のモードフィールド径と活性層を伝搬する光との間のモードフィールド径との間には、無視できない差があり、したがって、導波層と活性層との接合界面で反射が生じる。
【０００８】
また、バットジョイント構造を形成するために能動素子のためのエピタキシャル層を全面に形成した後に、受動素子となる領域をエッチングして除去し、その後、受動素子のためのエピタキシャル層を活性層の端部上に成長する。この結晶成長のとき、受動素子のためのエピタキシャル層が異常成長することがある。この異常成長により、活性層と導波層との光接続状態が悪化する。その結果、このバットジョイントにおいて接続界面での光の反射が大きくなる。このような接続界面における反射の増加は、接続損増加につながり、光集積素子の特性や信頼性を低下させる元凶になっていた。
【０００９】
本発明は、上記の事項を鑑みて為されたものであり、バットジョイント構造を持たずＧａＡｓ基板を用いる光集積素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一側面によれば、光集積素子は、（ａ）所定の軸に沿って配列された第１および第２の領域を有するＧａＡｓ基板と、（ｂ）前記ＧａＡｓ基板の前記第１および第２の領域上に設けられた第１のクラッド層と、（ｃ）前記ＧａＡｓ基板の前記第１および第２の領域上に設けられた第２のクラッド層と、（ｄ）前記第１のクラッド層と前記第２のクラッド層との間に設けられた半導体領域と
を備え、（ｄ１）前記半導体領域は、前記ＧａＡｓ基板の前記第１の領域上に設けられた第１の部分と前記ＧａＡｓ基板の前記第２の領域上に設けられた第２の部分とを有しており、（ｄ２）前記第１の部分は、１．３エレクトロンボルト以下のバンドギャップを持つ量子井戸構造を有しており、（ｄ３）前記第１の部分のバンドギャップは、前記第２の部分のバンドギャップと異なる。
【００１１】
ＧａＡｓ基板を用いて作製されており光子エネルギが１．３エレクトロンボルト以下の長波長領域の光を生成、処理する光集積素子が提供される。第１の部分および第２の部分を有する半導体領域が第１のクラッド層と第２のクラッド層との間に設けられているので、この光集積素子はバッドジョイント構造とは異なる。
【００１２】
本発明に係る光集積素子では、前記半導体領域は、少なくとも窒素元素を含むIII−Ｖ化合物半導体から成る半導体層を含むようにしてもよい。
【００１３】
この光集積素子によれば、窒素を含むIII−Ｖ化合物半導体は、ＧａＡｓと同じかそれに近い格子定数を有するようにできるため、ＧａＡｓ基板上の成長に好適であり、また１．３エレクトロンボルト以下のバンドギャップを持つことが可能なため長波長領域の光を生成、処理できる光集積素子を提供できる。
【００１４】
本発明に係る光集積素子では、前記半導体領域は、少なくともガリウム元素、ヒ素元素および窒素元素を含むIII−Ｖ化合物半導体から成る半導体層を含むようにしてもよい。
【００１５】
この光集積素子によれば、ガリウム元素、ヒ素元素および窒素を含むIII−Ｖ化合物半導体は、ＧａＡｓと同じかそれに近い値に格子定数を設定できるので、ＧａＡｓ基板上の成長に好適であり、また光子エネルギが１．３エレクトロンボルト以下の長波長領域の光を生成、処理できる光集積素子を提供できる。
【００１６】
本発明に係る光集積素子では、前記III−Ｖ化合物半導体は、アンチモン元素および燐元素の少なくともいずれか一方を構成元素としてさらに含むことができる。
【００１７】
この光集積素子によれば、アンチモン元素および燐元素をさらに含むIII−Ｖ化合物半導体は、ＧａＡｓと同じかそれに近い値に格子定数を設定できるので、ＧａＡｓ基板上の成長に好適であり、また光子エネルギが１．３エレクトロンボルト以下の長波長領域の光を生成、処理できる光集積素子を提供できる。
【００１８】
本発明に係る光集積素子では、前記半導体領域は、ＧａＮＡｓ、ＧａＩｎＮＡｓ、ＧａＮＡｓＳｂ、ＧａＮＡｓＰ、ＧａＮＡｓＳｂＰ、ＧａＩｎＮＡｓＳｂ、ＧａＩｎＮＡｓＰ、ＧａＩｎＮＡｓＳｂＰのいずれかから成る半導体層を含むことができる。
【００１９】
これらの半導体層は、ＧａＡｓと同じか、それに近い値に格子定数を設定できるため、ＧａＡｓ基板上の成長に好適であり、またこれらの半導体層によれば、光子エネルギが１．３エレクトロンボルト以下の長波長領域の光を生成、処理できる光集積素子を提供できる。
【００２０】
この光集積素子によれば、これらの半導体材料が、少なくとも窒素元素を含むIII−Ｖ化合物半導体として利用できる。
【００２１】
本発明に係る光集積素子では、前記第１のクラッド層は、ＧａＡｓに格子整合するＡｌＧａＩｎＰ半導体、ＧａＩｎＰ半導体、ＡｌＧａＡｓ半導体またはＧａＩｎＡｓＰ半導体の少なくともいずれかから成り、前記第２のクラッド層は、ＧａＡｓに格子整合するＡｌＧａＩｎＰ半導体、ＧａＩｎＰ半導体、ＡｌＧａＡｓ半導体またはＧａＩｎＡｓＰ半導体の少なくともいずれかから成るようにしてもよい。
【００２２】
この光集積素子によれば、ＡｌＧａＩｎＰ半導体、ＧａＩｎＰ半導体、ＡｌＧａＡｓ半導体またはＧａＩｎＡｓＰ半導体によれば、高バンドギャップのクラッド層が提供される。
【００２３】
これらを用いるとクラッド−活性層間のバンドギャップ差を大きくでき、活性層へのキャリア閉じ込めが強められるため、従来のＩｎＧａＡｓ（Ｐ）／ＩｎＰ系光集積素子に比べて温度特性が改善される。
【００２４】
本発明に係る光集積素子は、ＧａＡｓ基板上において、前記半導体領域上に設けられた前記第２のクラッド層がリッジ形状に加工されており、同じく前記半導体領域上に設けられた電流ブロック層により、前記リッジ部が埋め込まれた構造となっていることを特徴としてもよい。
【００２５】
この光集積素子によれば、埋め込みリッジ型の光集積素子が提供される。
【００２６】
本発明に係る光集積素子は、ＧａＡｓ基板において（ｅ）前記半導体領域並びに前記第１および第２のクラッド層を含む半導体メサを半導体から成る電流ブロック領域で埋め込んでいる構造であってもよい。
【００２７】
この光集積素子によれば、埋め込みヘテロストラクチャ型の光集積素子が提供される。
【００２８】
本発明に係る光集積素子では、前記電流ブロック領域は、ＡｌＧａＩｎＰ半導体、ＧａＩｎＰ半導体、ＡｌＧａＡｓ半導体またはＧａＩｎＡｓＰ半導体から成ることができる。
【００２９】
この光集積素子によれば、ＡｌＧａＩｎＰ半導体、ＧａＩｎＰ半導体、ＡｌＧａＡｓ半導体またはＧａＩｎＡｓＰ半導体によれば、高バンドギャップの電流ブロック領域が提供される。したがって、活性層−電流ブロック領域間のヘテロ障壁増大により、水平横方向におけるキャリア活性層内への閉じ込めが強化され、従来のＩｎＰ系集積素子に比べてしきい値電流の低減、スロープ効率の増大、温度特性の改善等が得られる。
【００３０】
本発明に係る光集積素子は、（ｆ）前記ＧａＡｓ基板の前記第１および第２の領域上に設けられた第１の光閉じ込め層と、（ｇ）前記ＧａＡｓ基板の前記第１および第２の領域上に設けられた第２の光閉じ込め層とを更に備え、前記半導体領域は、前記第１の光閉じ込め層と前記第２の光閉じ込め層との間に設けられていることができる。
【００３１】
この光集積素子によれば、第１の部分および第２の部分を有する半導体領域が第１の光閉じ込め層と第２の光閉じ込め層との間に設けられているので、バッドジョイント構造とは異なる。また、ＧａＡｓ基板を用いて作製されており長波長領域の光の生成、処理する光集積素子が提供される。
【００３２】
本発明に係る光集積素子では、前記半導体領域の前記第１および第２の部分は、前記ＧａＡｓ基板の前記第１および第２の領域上に設けられた量子井戸構造を有しており、前記第１の部分の量子井戸構造は、井戸層およびバリア層を含んでおり、前記第２の部分の量子井戸構造は、井戸層およびバリア層を含んでおり、前記第２の部分における前記井戸層のバンドギャップは前記第１の部分における前記井戸層のバンドギャップより大である。
【００３３】
この光集積素子によれば、前記第２の部分において、井戸層およびバリア層の一方から他方へ構成原子の拡散を引き起こすことによって、前記第２の部分における前記井戸層のバンドギャップを前記第１の部分における前記井戸層のバンドギャップより大きくできる。
【００３４】
本発明に係る光集積素子では、前記半導体領域の前記第２の部分は、前記第２の部分への不純物のイオン注入と該イオン注入に続くアニールとによって引き起こされる相互拡散により形成されることができる。
【００３５】
この光集積素子によれば、イオン注入およびアニールにより、半導体領域の第２の部分の構成原子の相互拡散が生じる。第２の部分のバンドギャップは、第１の部分のバンドギャップと異なるものになる。
【００３６】
本発明に係る光集積素子では、前記相互拡散後に、前記半導体領域の前記第２の部分には前記不純物が実質的に拡散していないことを特徴としてもよい。
【００３７】
この光集積素子によれば、半導体領域の第２の部分に不純物を添加しない光集積素子が提供される。この場合、不純物は量子井戸まで拡散しないので、不純物に起因する量子井戸層の結晶劣化が生じず、相互拡散後も良好な結晶性の量子井戸層が得られる。
【００３８】
本発明に係る光集積素子では、前記半導体領域の前記第２の部分は、不純物の熱拡散によって引き起こされる相互拡散により形成されることができる。
【００３９】
この光集積素子によれば、前記アニールにより、半導体領域の第２の部分の構成原子の相互拡散が生じる。第２の部分のバンドギャップは、第１の部分のバンドギャップと異なるものになる。
【００４０】
本発明に係る光集積素子では、前記半導体領域の前記第２の部分は、該第２の部分上の半導体結晶上に誘電体薄膜等の相互拡散促進膜を堆積してアニールすることによって生成された空孔によって引き起こされた相互拡散により形成されることができる。
【００４１】
この光集積素子によれば、相互拡散促進膜およびアニールにより生成された空孔が、アニール時に半導体領域の第２の部分に拡散することによりこの量子井戸層と隣接層間の構成原子の相互拡散が引き起こされる。その結果、第２の部分のバンドギャップは、第１の部分のバンドギャップと異なるものになる。
【００４２】
本発明の上記の目的および他の目的、特徴、並びに利点は、添付図面を参照して進められる本発明の好適な実施の形態の以下の詳細な記述から、より容易に明らかになる。
【発明の効果】
【００４３】
以上説明したように、本発明によれば、バットジョイント構造を持たずＧａＡｓ基板を用いる光集積素子を提供することできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
本発明の知見は、例示として示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解できる。引き続いて、添付図面を参照しながら、本発明の光集積素子、およびこの光集積素子を作製する方法に係わる実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。
（第１の実施の形態）
図１（Ａ）は、本実施の形態に係る半導体光集積素子を示す図面である。図１（Ｂ）は、半導体領域の構造を示す図面である。
【００４５】
光集積素子１は、ＧａＡｓ基板３（例えばｎ型）と、第１のクラッド層５（例えばｎ型）と、第２のクラッド層７（例えばｐ型）と、半導体領域９（例えばアンドープ）とを備える。ＧａＡｓ基板３は、所定の軸Ａｘに沿って配列された第１の領域３ａおよび第２の領域３ｂを有する。第１のクラッド層５は、第１導電型を有しており、またＧａＡｓ基板３の第１および第２の領域３ａ、３ｂ上に設けられている。第２のクラッド層７は、第２導電型を有しており、またＧａＡｓ基板３の第１および第２の領域３ａ、３ｂ上に設けられている。第２のクラッド層７は、図１（Ａ）に示すようにストライプ領域にリッジ部１７を有する。半導体領域９は、第１のクラッド層５と第２のクラッド層７との間に設けられている。半導体領域９は、単一の量子井戸構造、または複数の量子井戸層とバリア層が積層された多重量子井戸構造をとることができる。半導体領域９は、ＧａＡｓ基板３の第１の領域３ａ上に設けられた第１の部分９ａと、ＧａＡｓ基板３の第２の領域３ｂ上に設けられた第２の部分９ｂとを有している。第１の部分９ａは、図１（Ｂ）に示されるように、１．３エレクトロンボルト（１エレクトロンボルトは１．６０２×１０−１９ジュールであり、本技術分野の慣用に従い、本件において単位エレクトロンボルトを用いる）以下のバンドギャップを持つ量子井戸構造を有する。第２の部分９ｂのバンドギャップは、第１の部分９ａのバンドギャップと異なる。
【００４６】
この光集積素子１では、第１の部分９ａおよび第２の部分９ｂを有する半導体領域９が第１のクラッド層５と第２のクラッド層７との間に設けられているので、バッドジョイント構造ではない。ＧａＡｓ基板３を用いて作製されており光子エネルギが１．３エレクトロンボルト以下の長波長領域の光の生成、処理する光集積素子１が提供される。
【００４７】
好適な実施例では、第１の部分９ａは、長波長領域の光（０．９５マイクロメートルより長い波長成分を含む光）を発生する量子井戸構造を有する活性層であることができ、また第２の部分９ｂは、量子井戸構造を有する光導波路であることができる。ＧａＡｓ基板３は、（１００）面の表面３ｃを有する低抵抗な第１導電型の半導体から成ることができる。
【００４８】
一実施例では、半導体領域９は、少なくとも窒素元素を含むIII−Ｖ化合物半導体から成る半導体層を含む。窒素を含むIII−Ｖ化合物半導体は、ＧａＡｓと同じかそれに近い値に格子定数を設定できるため、ＧａＡｓ基板３上の成長に好適であり、この半導体層によれば、光子のエネルギが１．３エレクトロンボルト以下の長波長領域の光を生成、処理できる光集積素子が提供される。
【００４９】
また、好適な実施例では、半導体領域９は、少なくともガリウム元素、ヒ素元素および窒素元素を含むIII−Ｖ化合物半導体から成る半導体層を含む。ガリウム元素、ヒ素元素および窒素を含むIII−Ｖ化合物半導体は、ＧａＡｓと同じかそれに近い値に格子定数を設定できるため、ＧａＡｓ基板３上の成長に好適であり、この半導体層によれば、光子のエネルギが１．３エレクトロンボルト以下の長波長領域の光を生成、処理できる光集積素子が提供される。
【００５０】
さらに、光集積素子１では、上記のIII−Ｖ化合物半導体は、アンチモン元素および燐元素の少なくともいずれか一方を構成元素としてさらに含むことができる。アンチモン元素および燐元素をさらに含むIII−Ｖ化合物半導体は、ＧａＡｓと同じかそれに近い値に格子定数を設定できるため、ＧａＡｓ基板３上の成長に好適であり、このIII−Ｖ化合物半導体によれば、長波長領域の光を生成、処理できる。アンチモン元素（Ｓｂ）はサーファクタントとして、ＧａＩｎＮＡｓの３次元成長を抑制するので、ＧａＩｎＮＡｓの結晶性が改善される。また、燐元素（Ｐ）は、ＧａＮＡｓおよびＧａＩｎＮＡｓの局所的結晶歪を低減することができ、また、結晶成長中の窒素（Ｎ）の結晶への取り込み量を増大させる。
【００５１】
光集積素子１では、半導体領域９は、ＧａＮＡｓ半導体、ＧａＩｎＮＡｓ半導体、ＧａＮＡｓＳｂ半導体、ＧａＮＡｓＰ半導体、ＧａＮＡｓＳｂＰ半導体、ＧａＩｎＮＡｓＳｂ半導体、ＧａＩｎＮＡｓＰ半導体、ＧａＩｎＮＡｓＳｂＰのいずれかから成る半導体層を含むことができる。
【００５２】
これらの半導体層は、ＧａＡｓと同じか、それに近い値に格子定数を設定できるため、ＧａＡｓ基板上の成長に好適であり、またこれらの半導体層によれば、光子エネルギが１．３エレクトロンボルト以下の長波長領域の光を生成、処理できる光集積素子を提供できる。
【００５３】
この光集積素子１によれば、例示として示された該半導体材料が、少なくとも窒素元素を含むIII−Ｖ化合物半導体として利用できる。これらの半導体層によれば、光子エネルギが１．３エレクトロンボルト以下の長波長の光を生成、処理できる光集積素子が提供される。
【００５４】
第１および第２のクラッド層５、７のバンドギャップは、半導体領域９（９ａ、９ｂ）のバンドギャップより大きい。したがって、光集積素子１が半導体発光素子を含む場合、第１および第２のクラッド層５、７は、半導体領域９にキャリアを閉じ込めることができる。
【００５５】
また、第１および第２のクラッド層５、７の屈折率は、半導体領域９（９ａ、９ｂ）の屈折率より小さい。したがって、第１および第２のクラッド層５、７は、半導体領域９に光を閉じ込めることができる。
【００５６】
光集積素子１では、第１のクラッド層５は、ＡｌＧａＩｎＰ半導体、ＧａＩｎＰ半導体、ＡｌＧａＡｓ半導体またはＧａＩｎＡｓＰ半導体から成ることができる。第２のクラッド層７は、ＡｌＧａＩｎＰ半導体、ＧａＩｎＰ半導体、ＡｌＧａＡｓ半導体またはＧａＩｎＡｓＰ半導体から成ることができる。ＡｌＧａＩｎＰ半導体、ＧａＩｎＰ半導体、ＡｌＧａＡｓ半導体またはＧａＩｎＡｓＰ半導体によれば、高バンドギャップのクラッド層５、７が提供される。
【００５７】
この光集積素子１は、第１の光閉じ込め層１１（例えばアンドープ）および第２の光閉じ込め層１３（例えばアンドープ）を更に備えることができる。半導体領域９は、第１の光閉じ込め層１１と第２の光閉じ込め層１３との間に設けられている。第１の光閉じ込め層１１はＧａＡｓ基板３の第１および第２の領域３ａ、３ｂ上に設けられており、また第２の光閉じ込め層１３はＧａＡｓ基板３の第１および第２の領域３ａ、３ｂ上に設けられている。半導体領域９は、第１の光閉じ込め層１１と第２の光閉じ込め層１３との間に設けられている。第１の光閉じ込め層１１および第２の光閉じ込め層１３のバンドギャップは、第１のクラッド層５および第２のクラッド層７のバンドギャップより小さく半導体領域９のバンドギャップより大きい。したがって、クラッド層５、７および光閉じ込め層１１、１３により、半導体領域９にキャリアを閉じ込められる。一方、光閉じ込め層１１、１３の屈折率は半導体領域９の屈折率より大でかつクラッド層５、７の屈折率より小さい。その結果、第１および第２のクラッド層５、７および光閉じ込め層１１、１３は、半導体領域９に光を閉じ込める。好適な実施例では、第１の光閉じ込め層１１および第２の光閉じ込め層１３は、ＧａＡｓ、ＧａＩｎＡｓＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＰ半導体からなる。
【００５８】
この光集積素子１によれば、第１の部分９ａおよび第２の部分９ｂを有する半導体領域９が第１の光閉じ込め層１１と第２の光閉じ込め層１３との間に設けられているので、バッドジョイント構造と異なる。また、ＧａＡｓ基板３を用いて作製されており１．３エレクトロンボルト以下の光子エネルギを有する長波長領域の光の生成、処理する光集積素子１が提供される。
【００５９】
この光集積素子１は、半導体から成る電流ブロック領域１５を更に備える。電流ブロック領域１５は、半導体領域９上に設けられた第２のクラッド層７のリッジ部１７を埋め込んでおり、半導体領域９上に設けられている。この光集積素子１によれば、埋め込みリッジ型の光集積素子が提供される。電流ブロック領域１５は、例えば、高抵抗な半導体または第１導電型の半導体層から成り、また半導体リッジ１７に電流を閉じ込めるために設けられる。
【００６０】
この光集積素子１は、電流ブロック領域１５および第２のクラッド層７のリッジ部１７上に設けられた第３のクラッド層１９（例えばｐ型）を含むことができる。第３のクラッド層１９は、第２導電型の半導体から成り、また半導体領域９の屈折率より小さな屈折率を有している。
【００６１】
光集積素子１では、電流ブロック領域１５は、ＡｌＧａＩｎＰ半導体、ＧａＩｎＰ半導体、ＡｌＧａＡｓ半導体またはＧａＩｎＡｓＰ半導体から成ることができる。ＡｌＧａＩｎＰ半導体、ＧａＩｎＰ半導体、ＡｌＧａＡｓ半導体またはＧａＩｎＡｓＰ半導体によれば、ＩｎＰ半導体より高バンドギャップの電流ブロック領域が提供される。
【００６２】
この光集積素子１は、第３のクラッド層１９上に設けられたコンタクト層２１（例えばｐ型）を更に備えることができる。コンタクト層２１は、第２導電型の半導体から成り、また低抵抗な半導体から成る。光集積素子１の第１の半導体光素子１ａは、第１の電極２３および第２の電極２５を含む、第１の電極２３はコンタクト層２１上に設けられており、第２の電極２５はＧａＡｓ基板３の裏面３ｄ上に設けられている。例えば、第１の電極２３はアノード電極として用いられ、また第２の電極２５はカソード電極として用いられる。さらに、この光集積素子１は、第３のクラッド層１９上に設けられ第２の半導体光素子１ｂのための別のコンタクト層または第３の電極の少なくとも１つを更に備えることができる。このコンタクト層および第３の電極は、コンタクト層２１および電極２３とそれぞれ分離されている。
【００６３】
光集積素子に好適な半導体材料を示せば、
クラッド層：ＡｌＧａＩｎＰ半導体、ＧａＩｎＰ半導体、ＡｌＧａＡｓ半導体、ＧａＩｎＡｓＰ半導体
光閉じ込め層：ＧａＡｓ半導体、ＧａＩｎＡｓＰ半導体、ＡｌＧａＡｓ半導体、ＡｌＧａＩｎＰ半導体、ＧａＩｎＰ半導体
半導体領域の井戸層：ＧａＮＡｓ半導体、ＧａＩｎＮＡｓ半導体、ＧａＮＡｓＳｂ半導体、ＧａＮＡｓＰ半導体、ＧａＮＡｓＳｂＰ半導体、ＧａＩｎＮＡｓＳｂ半導体、ＧａＩｎＮＡｓＰ半導体、ＧａＩｎＮＡｓＳｂＰ半導体
半導体領域のバリア層：ＧａＡｓ半導体、ＧａＩｎＡｓ半導体、ＧａＩｎＡｓＰ半導体
電流ブロック層：ＡｌＧａＩｎＰ半導体、ＧａＩｎＰ半導体、ＡｌＧａＡｓ半導体、ＧａＩｎＡｓＰ半導体
コンタクト層：ＧａＡｓ半導体
である。
【００６４】
図２（Ａ）は、光集積素子の第１の半導体光素子の量子井戸構造の伝導電子帯ＥＣ１および価電子帯ＥＶ１を示す図面であり、図２（Ｂ）は、光集積素子の第２の半導体光素子の量子井戸構造の伝導電子帯ＥＣ２および価電子帯ＥＶ２を示す図面である。
【００６５】
第１の半導体光素子１ａの半導体領域９ａは、図１（Ｂ）に示される量子井戸構造を有する。第１の部分９ａの量子井戸構造は、井戸層２７ａおよびバリア層２９ａを含む。好適な実施例では、第１の部分９ａは単一または多重量子井戸構造を有する。井戸層２７ａおよびバリア層２９ａを含む量子井戸構造は、図２（Ａ）に示されるように、急峻な接合を有している。一方、第２の部分１ｂは、井戸層２７ｂおよびバリア層２９ｂを含む量子井戸構造を有する。この量子井戸構造は、図２（Ｂ）に示されるように、第１の部分９ａの量子井戸構造に比べて、傾斜した接合を有している。第２の部分９ｂの量子井戸構造の周期Ｄ２は、第１の部分９ａの量子井戸構造の周期Ｄ１と実質的に同じである。第２の部分９ｂの量子井戸の価電子帯と伝導帯の基底準位間のバンドギャップＥ２は、第１の部分９ａの量子井戸の価電子帯と伝導帯の基底準位間のバンドギャップＥ１より大きい。故に、第１の半導体光素子１ａにおいて発生された光は、吸収による減衰無しに第２の半導体光素子１ｂの光導波路を伝搬することができる。
【００６６】
以上、説明したように、本実施の形態によれば、バットジョイント構造を持たずＧａＡｓ基板を用いる光集積素子が提供される。
【００６７】
（第２の実施の形態）
次いで、図３（Ａ）、図３（Ｂ）、図３（Ｃ）、図３（Ｄ）、図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）、図５（Ａ）および図５（Ｂ）は、光集積素子を作製する方法を示す図面である。
【００６８】
図３（Ａ）に示されるように、複数のIII−Ｖ化合物半導体膜をＧａＡｓウエハ４１上に堆積する。この堆積は、例えば有機金属気相成長（ＯＭＶＰＥ）装置を用いて行われる。第１のクラッド層４３、第１の光閉じ込め層４５、活性領域４７、第２の光閉じ込め層４９、第２のクラッド層５１、およびキャップ層５３を順にＧａＡｓウエハ４１に成長する。ＧａＡｓウエハ４１および第１のクラッド層４３は第１の導電型を有しており、第２のクラッド層５１は第２の導電型を有する。活性領域４７は、第１の実施の形態で説明したように、井戸層およびバリア層を含む量子井戸構造を有している。キャップ層５３としては、例えば、ＧａＡｓ層を用いることができる。キャップ層５３は、下に設けられた半導体層を保護する。第１の半導体光素子のための半導体領域がＧａＡｓウエハ４１の第１の領域４１ａ上に形成されており、第２の半導体光素子のための半導体領域がＧａＡｓウエハ４１の第２の領域４１ｂ上に形成されている。
【００６９】
図３（Ｂ）に示されるように、レジストマスク５５を用いて、第２の半導体光素子のための領域４１ｂ上のキャップ層５３を除去する。第１の半導体光素子のための領域４１ａ上には、キャップ層５３ａが残っている。
【００７０】
図３（Ｃ）に示されるように、不純物５７のイオン注入を行う。不純物５７は、第２の半導体光素子のための領域に導入される。不純物５７の種類としては、例えば、亜鉛（Ｚｎ）、シリコン（Ｓｉ）、燐（Ｐ）、窒素（Ｎ）、ガリウム（Ｇａ）、ヒ素（Ａｓ）、炭素（Ｃ）等を用いることができるが、これらの限定されるものでは無い。相互拡散する半導体層の種類に応じて、効果的な相互拡散を行うのに最適な不純物元素を適宜用いることができる。この場合、レジストマスク５５がイオンブロック層として働くためレジストマスク５５が無い領域、すなわち領域４１ｂ中にのみイオンが選択的に注入される。
【００７１】
イオン注入後に、レジストマスク５５を除去する。この後に、シリコン窒化膜といった保護膜６１を形成する。次いで、保護膜６１を用いて半導体層を保護した後に、アニール６３を行う。
【００７２】
この後に、保護膜６１およびキャップ層５３ａを除去する。このアニール６３により、注入不純物または高速の不純物注入により生成された空孔等により結晶欠陥が、ＧａＡｓウエハ４１の第２の領域４１ｂ上の活性領域４７ｂへ熱拡散する。この拡散は、不純物５７が選択的に注入された領域、すなわちウエハ４１の第２の領域４１ｂ中のみに生じる。拡散した不純物または空孔等により、井戸層５９ａと、井戸層５９ａに隣接するバリア層５９ｂおよび光閉じ込め層４５、４９との間での構成原子の拡散が促進される。例えば、井戸層５９ａからバリア層５９ｂおよび光閉じ込め層４５（４９）への拡散、バリア層５９ｂおよび光閉じ込め層４５（４９）から井戸層５９ａへの拡散、またはこの両方の拡散により、井戸層５９ａおよびバリア層５９ｂの組成が変化する。この拡散が生じると、互いに隣接する井戸層とバリア層および光閉じ込め層との間における原子拡散の結果、第２の領域４１ｂの活性領域４７ｂ中の井戸層５９ａは、拡散前に比べて高バンドギャップ化する。
【００７３】
一方、イオン注入されていない第１の領域４１ａにおいては相互拡散は生じないため、活性領域４７ａ中の量子井戸構造は元のままであり、そこの量子井戸層５９ａのバンドギャップは変化しない。その結果、相互拡散後は、活性領域４７ｂは活性領域４７ａに対して高バンドギャップとなり、活性領域４７ａからの光を吸収しなくなる。そこで第１の領域４１ａを発光、増幅素子といった能動素子領域とした場合、相互拡散が生じた第２の領域４１ｂは光導波路といった受動素子領域として機能することが可能になる。結果として、発光素子のために形成された量子井戸構造の活性領域の一部（例えば、領域４１ｂ）に選択的に相互拡散を起こせば、受動素子と能動素子がモノリシックに集積された光集積素子が得られる。
【００７４】
上記の方法では、イオン注入した不純物を活性領域まで拡散させている。第２の半導体光素子のための量子井戸構造を作製する方法の変形例では、上記の方法のように不純物を活性領域まで拡散させること無く、相互拡散を引き起こしている。変形例では、不純物プロファイルのピークが活性領域から所定の距離だけ離れた位置、例えば第２のクラッド層内にあるように、イオン注入のエネルギを調節する。イオン注入後にアニールを行うと、主としてイオン注入の衝撃によって第２のクラッド層内に生成された空孔のみが活性領域に拡散し不純物は活性領域には拡散しない。この空孔は、量子井戸構造において量子井戸層と隣接半導体層間の原子の相互拡散を促進するので、第２の半導体光素子のための活性領域のバンドギャップを大きくできる。本手法では、イオン注入された不純物は活性領域まで拡散しないので、該不純物に起因して、活性領域のリーク電流が発生すること無く、また量子井戸構造の結晶性が劣化することが無い。
【００７５】
引き続いて、光集積素子を作製する方法を説明する。図４（Ａ）に示されるように、半導体層の積層物６５上に、誘電体膜といったマスク６７を形成する。誘電体膜としては、例えば、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜等を用いることができる。
【００７６】
図４（Ｂ）に示されるように、このマスク６７とエッチャントを用いて、第２のクラッド層５１を部分的にエッチングする。エッチングされた第２のクラッド層５１ａは、光閉じ込め層４９の表面を覆う第１の部分５１ｂと、該第１の部分５１ｂ上に位置する第２の部分５１ｃとから成る。第２の部分５１ｃは、所定の軸の方向に伸びるリッジストライプである。第２の部分５１ｃの形状は、ＧａＡｓ基板上における所定の軸の向きおよびエッチャントの種類に依って変わる。
【００７７】
図４（Ｃ）に示されるように、半導体から成る電流ブロック領域６９が、マスク６７を除去すること無く、第２のクラッド層５１ａ（エッチングされている）上に形成される。電流ブロック領域６９は、マスク６７上には堆積されること無く、第２のクラッド層５１ａの第１の部分５１ａ上に選択的に成長される。この成長により、リッジ形状の第２の部分５１ｃが埋め込まれる。電流ブロック領域６９は、電極からのキャリアをリッジ形状の第２の部分５１ｃに閉じ込めるために用いられる。この半導体領域６９は、例えばＯＭＶＰＥ装置を用いて成長される。一実施例では、電流ブロック領域６９は、高抵抗の半導体から成ることができる。また、別の実施例では、電流ブロック領域６９は、第２のクラッド層５１ａの導電型と異なる導電型を有することができる。
【００７８】
図５（Ａ）に示されるように、第２のクラッド層５１ａおよび電流ブロック領域６９上に、第３のクラッド層７１およびコンタクト層７３を順に堆積する。第３のクラッド層７１およびコンタクト層７３の導電型は、第２のクラッド層５１ａの導電型と同じである。これらの半導体層７１、７３は、例えばＯＭＶＰＥ装置を用いて成長される。
【００７９】
図５（Ｂ）に示されるように、コンタクト層７３上に第１の電極７５を形成すると共に、ＧａＡｓウエハ４１の裏面に第２の電極７７を形成する。この結果、光集積素子７９が得られる。
【００８０】
光集積素子７９では、量子井戸構造を有する活性領域を形成した後に、第１の半導体光素子（例えば、能動素子の活性層）及び第２の半導体光素子（例えば、受動素子の導波路層）として活性領域を使用するために、第２の半導体光素子の量子井戸層（導波路層）のバンドギャップを相互拡散により大きくしている。この光集積素子７９では、第１の半導体光素子の量子井戸構造が第２の半導体光素子の量子井戸構造と異なる点を除いて、第１および第２の半導体素子の構造を実質的に同一にできる。また、第１および第２の半導体光素子の量子井戸構造（活性層および導波層）の組成は互いに大きな差は無く、また活性領域の厚さの差も実質的に無い。このように、第１および第２の半導体光素子間の量子井戸構造の違いが小さく、かつ量子井戸構造は非常に薄いため、第１の半導体光素子を伝搬する導波光のモード形状と第２の半導体光素子を伝搬する導波光のモード形状との差は無視できる。これ故に、第１の半導体光素子を伝搬する光のモードフィールド径は、第２の半導体光素子を伝搬する光のモードフィールド径にほぼ一致する。さらに、活性層と導波路層は、一直線上になめらかにつながっているため第１および第２の半導体光素子の導波光の導波位置にもほとんどずれは生じない。その結果、第１の半導体光素子と第２の半導体光素子との間のインターフェースでの導波光の反射は、ほぼ抑えられる。また、この光集積素子７９の構造によれば、量子井戸構造を有する活性領域をエッチングする必要が無いので、バットジョイント構造に対して、以下のような利点がある。  
（１）バットジョイント構造に比べて、第１の半導体光素子と第２の半導体光素子とのジョイント部において接続損失が小さい。バットジョイント構造では、例えば、第１の半導体光素子のエピタキシャル膜の積層構造は第２の半導体光素子のエピタキシャル膜の積層構造と異なるので、それぞれの素子を伝搬する光のモードフィールド径の差は無視できない。これ故に、第１の半導体光素子と第２の半導体光素子とのジョイント部で無視できない反射が生じる。また、第２の半導体光素子のためのエピタキシャル膜を成長するとき、第１の半導体光素子のエピタキシャル膜の端面おいて半導体結晶の異常成長が生じて、ジョイント部による反射が大きくなることもある。これらの原因でバットジョイント構造ではジョイント部の接続損が増加し、素子特性の悪化や信頼性低下を招く。
【００８１】
（２）第１および第２の半導体光素子のための光導波路を形成するためにエッチングを用いない。例えば、バットジョイント構造では、第１の半導体光素子のための光導波路を形成するために通常低ダメージのウエットエッチングを用いる。この場合、エッチングレートのばらつきがエッチング液中の撹絆速度および濃度のばらつきに起因して生じ、これにより半導体光素子の光学特性の面内均一性の確保が難しい。また、ウエットエッチングを用いて導波路構造を形成する場合、エッチング液の濃度、エッチング温度、撹搾速度、エッチングレートを決める要因を毎回一定にすることが困難であり、エッチングレートは毎回ばらつきやすい。そのため、結果的に、エッチングの再現性、したがってプロセス及び素子特性の再現性を維持することが容易でない。一方、ドライエッチングを用いて導波路構造を形成する場合、エッチングされる結晶に与えるダメージが大きく、これによって素子特性や信頼性が悪化しやすい。
【００８２】
（３）第１および第２の半導体光素子のための光導波路を形成するための半導体結晶の成長およびエッチングの回数を低減できる。例えば、バッドジョイント構造では、量子井戸構造のエッチングおよび、別の領域の量子井戸構造の再成長が必要であるので、エッチングや結晶成長のプロセス負荷が小さくない。相互拡散法によれば、これらのプロセスは不要なため、その分プロセス負荷が軽減され生産性が向上できる。
【００８３】
（４）第２の半導体光素子のための光導波路を形成するための半導体結晶の成長が不要である。例えば、バッドジョイント構造では、第２の半導体光素子のために半導体層を再成長する場合、第１の半導体光素子のためのエピタキシャル膜上にシリコン窒化膜およびシリコン酸化膜といったマスクを設けて、このエピタキシャル膜への成長を避ける。しかしながら、アルミニウム元素を含む半導体層を再成長する場合などは、このマスク上に多結晶半導体が堆積してマスクが除去できなくなり、それ以降の素子作製ができなくなることが多い。
【００８４】
一方、本実施の形態の方法によれば、イオン注入法を用いることで不純物の注入深さを高精度で制御でき、且つ注入の面内均一性も良好である。したがって、相互拡散の再現性や面内均一性も向上すると共に、プロセス再現性も良好になる。
【００８５】
また、本実施例に係る埋め込みリッジ型光集積素子では、横モード閉じ込めに活性層及び導波層のエッチングが不要なので、このエッチングによる欠陥に起因する光集積素子の劣化は生じず、それ故に光集積素子の高信頼性が高められる。また、水平横方向の光閉じ込めが強すぎないので、導波光の染み出しが大きくできる。したがって、方向性結合部等の光の合分波部に用いる場合、光波が結合される隣接導波路間の距離を大きくできる。そのため、プロセスマージンを大きくできる。
【００８６】
以上、説明したように、本実施の形態によれば、バットジョイント構造と異なる構造を有しＧａＡｓ基板を用いる光集積素子を作製する方法が提供される。
【００８７】
（第３の実施の形態）
図６（Ａ）、図６（Ｂ）および図６（Ｃ）は、相互拡散法を用いて第２の半導体光素子のための活性領域を形成するための別の方法を示す図面である。
【００８８】
まず、図３（Ａ）に示されるように、ＧａＡｓウエハ４１上に、第１のクラッド層４３、第１の光閉じ込め層４５、活性領域４７、第２の光閉じ込め層４９、第２のクラッド層５１、およぶキャップ層５３を順にＧａＡｓウエハ４１上に成長する。
【００８９】
この後に、保護膜６０をキャップ層５３上に形成する。保護膜６０は、熱処理中の砒素抜けを防止するために用いられる。
【００９０】
図６（Ａ）に示されるように、レジストマスク５５を用いて、第２の半導体光素子のための領域４１ｂ上のキャップ層５３および保護膜６０を除去する。第１の半導体光素子のための領域４１ａ上には、キャップ層５３ａおよび保護膜６０ａが残っている。除去の後に、レジストマスク５５を除去する。
【００９１】
図６（Ｂ）に示されるように、第２の半導体光素子のための領域４１ｂ上に、拡散源となる不純物を含む膜８１を形成する。不純物８３の種類としては、例えば、亜鉛（Ｚｎ）、シリコン（Ｓｉ）、燐（Ｐ）、窒素（Ｎ）、ガリウム（Ｇａ）、ヒ素（Ａｓ）、炭素（Ｃ）を用いることができるが、これらの限定されるものでは無い。相互拡散する半導体層の種類に応じて効果的な相互拡散を行うのに最適な不純物元素を適宜用いることができる。
【００９２】
この後に、膜８１を除去すること無く熱処理８５を行う。熱処理の後に、キャップ層５３、保護膜６０および膜８１を除去する。
【００９３】
この熱処理８５により、不純物８３が、ＧａＡｓウエハ４１の第２の領域４１ｂ上の活性領域４７ｂへ熱拡散する。この拡散は、不純物８３が選択的に注入された領域、すなわちウエハ４１上の第２の領域４１ｂにおいてのみに生じる。この活性領域４７ｂに到達した不純物により、第２の半導体光素子のための活性領域４７ｂにおいて相互拡散が生じ、その結果バンドギャップは変化する。
【００９４】
本手法では、イオン注入を用いる場合に比べて不純物注入時のダメージが小さい。本実施例では、拡散源に膜８１を用いているけれども、拡散源を気相から供給してもよい。
【００９５】
この後の電流狭窄構造の作製プロセスとして、図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）、図５（Ａ）および図５（Ｂ）を参照した工程を用いることができる。
【００９６】
以上、説明したように、本実施の形態によれば、バットジョイント構造とは異なる構造を有しＧａＡｓ基板を用いる光集積素子を作製する方法が提供される。
【００９７】
（第４の実施の形態）
図７（Ａ）、図７（Ｂ）および図７（Ｃ）は、相互拡散法を用いて第２の半導体光素子のための活性領域を形成するための更なる別の方法を示す図面である。
【００９８】
まず、図３（Ａ）に示されるように、ＧａＡｓウエハ４１上にIII−Ｖ化合物半導体層を堆積する。この堆積は、例えば有機金属気相成長（ＯＭＶＰＥ）装置を用いて行われる。第１のクラッド層４３、第１の光閉じ込め層４５、活性領域４７、第２の光閉じ込め層４９、第２のクラッド層５１、およぶキャップ層５３を順にＧａＡｓウエハ４１上に成長する。次いで、キャップ層５３上に、保護膜８７を形成する。
【００９９】
図７（Ａ）に示されるように、レジストマスク５５を用いて、第２の半導体光素子のための領域４１ｂ上の保護膜８７を除去する。第１の半導体光素子のための領域４１ａ上には、保護膜８７ａが残っており、キャップ層５３は、コンタクト層５３の全面を覆っている。
【０１００】
次いで、第２の半導体光素子のための領域４１ｂ上に、相互拡散促進膜８９を形成してアニールする。相互拡散促進膜８９が堆積した領域４１ｂにおいてはアニール時にキャップ層５３の構成元素が相互拡散促進膜８９に拡散して、その結果、キャップ層５３に空孔９１が形成される。この空孔がアニール時に活性領域４７ｂに拡散して、活性領域に相互拡散を引き起こす。
【０１０１】
一方、保護膜８７ａとしては相互拡散促進の効果が無い膜が用いられる。このため、第１の半導体光素子のための領域４１ａの活性領域４７ａにおいては相互拡散は生じず、元の量子井戸構造が保持される。
【０１０２】
一実施例の条件では、
キャップ層５３：ＧａＡｓ層
相互拡散促進膜８９の種類：シリコン酸化膜
である。この場合、ＧａＡｓキャップ層のＧａ原子がＳｉＯ２膜中に拡散することによりＧａＡｓキャップ層中に空孔が形成される。一方、ＧａＡｓキャップ層を用いる場合、保護膜８７ａとしては、拡散促進の働きが無いシリコン窒化膜（ＳｉＮ）、フッ化ストロンチウム（ＳｒＦ２）等を用いることができる。
【０１０３】
この後に、膜８９を除去すること無く熱処理９３を行う。熱処理の後に、キャップ層５３、保護膜８７および拡散促進膜８９を除去する。
【０１０４】
この熱処理９３により、空孔９１が発生すると共に、該空孔９１がＧａＡｓウエハ４１の第２の領域４１ｂ上の活性領域４７ｂへ熱拡散する。この拡散は、空孔９１が選択的に形成された領域、すなわちウエハ４１上の第２の領域４１ｂ中においてのみに生じる。この活性領域４７ｂに到達した空孔９１により、第２の半導体光素子のための活性領域４７ｂにおいて相互拡散が生じ、その結果そこの量子井戸のバンドギャップは変化する。
【０１０５】
本手法では不純物を用いないので、不純物の拡散に起因する活性領域中のリーク電流の発生、量子井戸の結晶の劣化が生じない。ＧａＡｓキャップ層に対してシリコン酸化膜を相互拡散促進膜として用いているけれども、相互拡散促進膜８９の種類は、下地の半導体層の種類に応じて選択される。また、キャップ層の使用は必須ではなく、可能な場合には、クラッド層５１上に直接に形成された相互拡散促進層８９を用いることができる。
【０１０６】
この後の電流狭窄構造の作製プロセスとして、図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）、図５（Ａ）および図５（Ｂ）を参照した工程を用いることができる。
【０１０７】
以上、説明したように、本実施の形態によれば、バットジョイント構造とは異なる構造を有しＧａＡｓ基板を用いる光集積素子を作製する方法が提供される。
【０１０８】
（第５の実施の形態）
図８（Ａ）は、第５の実施の形態に係る半導体光集積素子を示す図面である。図８（Ｂ）は、半導体領域の構造を示す図面である。
【０１０９】
光集積素子１０１は、ＧａＡｓ基板３（例えばｎ型）と、第１のクラッド層１０５（例えばｎ型）と、メサ状の形成された第２のクラッド層１０７（例えばｐ型）と、メサ状の形成された半導体領域１０９（例えばアンドープ）とを備える。ＧａＡｓ基板３は、所定の軸Ａｘに沿って配列された第１の領域３ａおよび第２の領域３ｂを有する。第１のクラッド層１０５は、第１導電型を有しており、またＧａＡｓ基板３の第１および第２の領域３ａ、３ｂ上に設けられている。第２のクラッド層１０７は、第２導電型を有しており、またＧａＡｓ基板３の第１および第２の領域３ａ、３ｂ上に設けられている。半導体領域１０９は、第１のクラッド層１０５と第２のクラッド層１０７との間に設けられている。半導体領域１０９は、ＧａＡｓ基板３の第１の領域３ａ上に設けられた第１の部分１０９ａと、ＧａＡｓ基板３の第２の領域３ｂ上に設けられた第２の部分１０９ｂとを有している。第１の部分１０９ａは、図８（Ｂ）に示されるように、１．３エレクトロンボルト以下のバンドギャップを持つ量子井戸構造を有する。第１の部分１０９ａのバンドギャップは、第２の部分１０９ｂのバンドギャップと異なる。
【０１１０】
この光集積素子１０１では、第１の部分１０９ａおよび第２の部分１０９ｂを有する半導体領域１０９が第１のクラッド層１０５と第２のクラッド層１０７との間に設けられているので、バッドジョイント構造では無い。ＧａＡｓ基板３を用いて作製されており光エネルギが１．３エレクトロンボルト以下の長波長領域の光を生成、処理する光集積素子１０１が提供される。
【０１１１】
好適な実施例では、第１の部分１０９ａは、０．９５マイクロメートルより長い長波長領域の波長成分を含む光を発生する量子井戸構造を有する活性層であることができ、また第２の部分１０９ｂは、量子井戸構造を有する光導波路であることができる。
【０１１２】
一実施例では、光集積素子１０１の半導体領域１０９は、光集積素子１と同様に、少なくとも窒素元素を含むIII−Ｖ化合物半導体から成る半導体層を含む。また、好適な実施例では、光集積素子１０１の半導体領域１０９は、光集積素子１と同様に、少なくともガリウム元素、ヒ素元素および窒素元素を含むIII−Ｖ化合物半導体から成る半導体層を含む。さらに、光集積素子１０１の半導体領域１０９のIII−Ｖ化合物半導体は、アンチモン元素および燐元素の少なくともいずれか一方を構成元素としてさらに含むことができる。
【０１１３】
光集積素子１０１は、半導体領域１０９、第１のクラッド層１０５の一部および第２のクラッド層１０７を含む半導体メサ１１７を含む。この光集積素子１０１では、半導体メサ１１７は、第１の光閉じ込め層１１１（例えばアンドープ）および第２の光閉じ込め層１１３（例えばアンドープ）を更に備えることができる。半導体領域１０９は、第１の光閉じ込め層１１１と第２の光閉じ込め層１１３との間に設けられている。第１の光閉じ込め層１１１は、ＧａＡｓ基板３の第１および第２の領域３ａ、３ｂ上に設けられている。第２の光閉じ込め層１１３は、ＧａＡｓ基板３の第１および第２の領域３ａ、３ｂ上に設けられている。半導体領域１０９は、第１の光閉じ込め層１１１と第２の光閉じ込め層１１３との間に設けられている。第１の光閉じ込め層１１１および第２の光閉じ込め層１１３のバンドギャップは、半導体領域１０９のバンドギャップより大きく、第１のクラッド層１０５および第２のクラッド層１０７のバンドギャップより小さい。
【０１１４】
半導体メサ１１７内において、第１の部分１０９ａおよび第２の部分１０９ｂを有する半導体領域１０９が第１の光閉じ込め層１１１と第２の光閉じ込め層１１３との間に設けられているので、バッドジョイント構造とは異なる構造を有する。また、ＧａＡｓ基板３を用いて作製されており長波長領域の光を生成、処理する光集積素子１０１が提供される。
【０１１５】
この光集積素子１０１は、半導体から成る電流ブロック領域１１５を更に備える。電流ブロック領域１１５は、半導体メサ１１７を埋め込んでおり、第１のクラッド層１０５の部分１０５ｂ上に設けられている。この光集積素子１によれば、埋め込みヘテロストラクチャ型光集積素子が提供される。電流ブロック領域１１５は、例えば、ＰＮ埋め込み構造を含むことができる。電流ブロック領域１１５は、例えば、第２導電型の電流ブロック層１１５ａおよび第１導電型の電流ブロック層１１５ｂを含んでおり、半導体メサ１１７に電流を閉じ込めるために設けられる。
【０１１６】
光集積素子１０１では、電流ブロック領域１１５は、ＡｌＧａＩｎＰ半導体、ＧａＩｎＰ半導体、ＡｌＧａＡｓ半導体またはＧａＩｎＡｓＰ半導体から成ることができる。ＡｌＧａＩｎＰ半導体、ＧａＩｎＰ半導体、ＡｌＧａＡｓ半導体またはＧａＩｎＡｓＰ半導体によれば、ＩｎＰ半導体より高バンドギャップのブロック領域が提供される。
【０１１７】
この光集積素子１０１は、電流ブロック領域１１５および半導体メサ１１７上に設けられた第３のクラッド層１９（例えばｐ型）を含むことができる。第３のクラッド層１９は、第２導電型の半導体から成り、また半導体領域９の屈折率より小さな屈折率を有している。
【０１１８】
この光集積素子１０１は、第３のクラッド層１９上に設けられたコンタクト層２１（例えばｐ型）を更に備えることができる。光集積素子１０１の第１の半導体光素子１０１ａは、第１の電極２３および第２の電極２５を含む。第１の電極２３はコンタクト層１９上に設けられており、第２の電極２５はＧａＡｓ基板３の裏面３ｄ上に設けられている。
【０１１９】
光集積素子１０１は、光集積素子１と同様な半導体材料を用いて作製されることができる。第１の半導体光素子１０１ａの半導体領域１０９ａは、図８（Ｂ）に示される量子井戸構造を有する。第２の半導体光素子１０１ｂの半導体領域１０９ｂの量子井戸構造は、図２（Ｂ）に示されるように、第１の半導体光素子１０１ａの量子井戸構造に比べて、傾斜した接合を有している。光集積素子１と同じく、第２の部分１０９ｂの量子井戸構造の周期は第１の部分１０９ａの量子井戸構造の周期と実質的に同じである。第２の部分１０９ｂの量子井戸のバンドギャップは、第１の部分１０９ａの量子井戸のバンドギャップより大きい。故に、第１の半導体光素子１０１ａにおいて発生された光は、吸収による減衰無しに第２の半導体光素子１０１ｂの光導波路を伝搬することができる。
【０１２０】
以上、説明したように、本実施の形態によれば、バットジョイント構造と異なる構造を有するＧａＡｓ基板を用いる光集積素子が提供される。
【０１２１】
（第６の実施の形態）
図９は、第６の実施の形態に係る光集積素子を示す図面である。この光集積素子１０２は、第２のクラッド層１１６、光閉じ込め層１１４、活性領域１１２、光閉じ込め層１１０を含む半導体メサ１１８を有する埋め込みストラクチャ構造を有する。半導体メサ１１８は、第１のクラッド層１０６を含まない。半導体メサ１１８が、第１のクラッド層１０６に対して選択的にエッチングされる。
【０１２２】
第２のクラッド層１１６の材料は、例えばＧａＡｓに格子整合するＡｌＧａＩｎＰ半導体またはＧａＩｎＰ半導体であることができる。光閉じ込め層１１０、１１４の材料は、ＡｌＧａＡｓ半導体、ＧａＡｓ半導体、またはＧａＡｓに格子整合するＧａＩｎＡｓＰ半導体である。活性領域１１２の井戸層の材料は、ＧａＮＡｓ半導体、ＧａＩｎＮＡｓ半導体、ＧａＮＡｓＳｂ半導体、ＧａＮＡｓＰ半導体、ＧａＮＡｓＳｂＰ半導体、ＧａＩｎＮＡｓＳｂ半導体、ＧａＩｎＮＡｓＰ半導体、またはＧａＩｎＮＡｓＳｂＰ半導体であることができる。活性領域１１２のバリア層の材料は、ＧａＡｓ半導体、ＧａＩｎＡｓＰ半導体またはＧａＩｎＡｓ半導体であることができる。
【０１２３】
クラッド層、活性領域、および光閉じ込め層が上記のような半導体材料で形成されている場合、例えば燐酸系エッチャントを用いれば活性領域、および光閉じ込め層を第１のクラッド層に対して選択的にエッチングでき、その結果、光集積素子１０２の構造を実現できる。
【０１２４】
この光集積素子１０２では、第１のクラッド層１０６がエッチング停止層として働くので、半導体メサ１１８の深さの再現性および面内均一性が改善される。また、半導体メサ１１８の幅は該メサの深さに応じて変るので、上記の改善によって、半導体メサ１１８の幅の再現性および面内均一性も向上する。この結果、光集積素子１０２の特性の再現性および面内均一性も向上する。
【０１２５】
以上、説明したように、本実施の形態によれば、バットジョイント構造と異なる構造を有するＧａＡｓ基板を用いる光集積素子が提供される。
【０１２６】
（第７の実施の形態）
次いで、図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）、図１０（Ｃ）、図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）は、埋め込みヘテロストラクチャ構造の光集積素子を作製する方法を示す図面である。
【０１２７】
第２の実施の形態に記載される方法を用いて、複数のIII−Ｖ化合物半導体層をＧａＡｓウエハ４１上に堆積する。第１のクラッド層４３、第１の光閉じ込め層４５、活性領域４７、第２の光閉じ込め層４９、第２のクラッド層５１、およびキャップ層５３を順にＧａＡｓウエハ４１上に成長する。活性領域４７は、第１の実施の形態で説明したように、井戸層およびバリア層を含む量子井戸構造を有している。第１の半導体光素子のための半導体領域がＧａＡｓウエハ４１の第１の領域４１ａ上に形成されており、第２の半導体光素子のための半導体領域がＧａＡｓウエハ４１の第２の領域４１ｂ上に形成されている。
【０１２８】
第２〜第４の実施の形態に記載された方法を同様に用いて、第２の半導体光素子のための活性領域のバンドギャップを選択的に第１の半導体光素子のための活性領域のバンドギャップより大きくする。結果として、受動素子のための活性領域が選択的に相互拡散して高バンドギャップ化し、受動素子および能動素子の両者がモノリシックに集積された光集積素子のためのエピタキシャルウエハＥが形成される。
【０１２９】
引き続いて、このエピタキシャルウエハＥを用いて、光集積素子を作製する方法を説明する。図１０（Ａ）に示されるように、半導体層の積層物６５上に、誘電体膜といったマスク１６７を形成する。誘電体膜としては、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜等を用いることができる。
【０１３０】
図１０（Ｂ）に示されるように、このマスク１６７とエッチャントを用いて、第１の光閉じ込め層４５、活性領域４７、第２の光閉じ込め層４９、第２のクラッド層５１をエッチングすると共に、第１のクラッド層４３を部分的にエッチングする。エッチングされた第１の光閉じ込め層１４５ａ、活性領域１４７ｃ、第２の光閉じ込め層１４９ａおよび第２のクラッド層１５１ａは、半導体メサ１１７を形成する。また、エッチングされた第１のクラッド層１４３は、ＧａＡｓウエハ４１の表面を覆う第１の部分１４３ａと、該第１の部分１４３ａ上に位置する第２の部分１４３ｂとから成る。第２の部分１４３ｂは、所定の軸の方向に伸びるメサストライプであり、半導体メサ１１７に含まれる。半導体メサ１１７の形状は、ウエハ上における所定の軸の向きおよびエッチャントの種類に依って変わる。
【０１３１】
図１０（Ｃ）に示されるように、電流ブロック領域１６９が、マスク１６７を除去すること無く、第１のクラッド層１４３ａ（エッチングされている）上に形成される。電流ブロック領域１６９は、マスク１６７上には堆積されること無く、第１のクラッド層１４３の第１の部分１４３ａ上に選択的に成長される。この成長により、半導体メサ１１７が埋め込まれる。電流ブロック領域１６９は、電極からのキャリアを半導体メサ１１７に閉じ込めるために用いられる。この半導体領域１６９は、例えばＯＭＶＰＥ装置を用いて成長される。一実施例では、電流ブロック領域１６９は、第２のクラッド層１５１ａの導電型と同じ導電型を有する第１の半導体層１６９ａと、第１のクラッド層１４３ａの導電型と同じ導電型を有する第２の半導体層１６９ｂとを含むことができる。第２の半導体層１６９ｂは、第１の半導体層１６９ａ上に形成され、これによりＰＮ接合を実現している。レーザ動作時は、第１の半導体層１６９ａと第２の半導体層１６９ｂとの界面にｐｎ逆バイアスが加わり、大きなビルトインポテンシャルが形成される。したがって、半導体層１６９は、電流ブロック層として機能し、電流は半導体メサ１１７に閉じ込められる。また、別の実施例では、電流ブロック領域１６９は、高抵抗の半導体から成ることができる。
【０１３２】
図１１（Ａ）に示されるように、第２のクラッド層１５１ａおよび電流ブロック領域１６９上に、第３のクラッド層１７１およびコンタクト層１７３を順に堆積する。第３のクラッド層１７１およびコンタクト層１７３の導電型は、第２のクラッド層１５１ａの導電型と同じである。これらの半導体層１７１、１７３は、例えばＯＭＶＰＥ装置を用いて成長される。
【０１３３】
図１１（Ｂ）に示されるように、コンタクト層１７３上に第１の電極１７５を形成すると共に、ＧａＡｓウエハ４１の裏面に第２の電極１７７を形成する。この結果、光集積素子１７９が得られる。
【０１３４】
光集積素子１７９では、量子井戸構造を有する活性領域を形成した後に、第１の半導体光素子（例えば、能動素子）の活性層及び第２の半導体光素子（例えば、受動素子）の導波路層として使用するために、第２の半導体光素子の量子井戸層（導波路層）のバンドギャップを相互拡散により大きくしている。この光集積素子１７９では、第１の半導体光素子の量子井戸構造が第２の半導体光素子の量子井戸構造と異なる点を除いて、第１および第２の半導体素子の構造を実質的に同一にできる。また、第１および第２の半導体光素子の量子井戸構造（活性層および導波層）の組成は互いに大きな差は無く、また活性領域の厚さの差も実質的に無い。このように、第１および第２の半導体光素子間の量子井戸構造の違いが小さく、量子井戸構造は非常に薄いため、第１の半導体光素子を伝搬する導波光のモード形状と第２の半導体光素子を伝搬する導波光のモード形状との差は無視できる。これ故に、第１の半導体光素子を伝搬する光のモードフィールド径は、第２の半導体光素子を伝搬する光のモードフィールド径にほぼ一致する。さらに、導波層と活性層は、一直線上になめらかにつながっているため、第１および第２の半導体光素子の導波光の導波する位置にもほとんどずれは生じない。その結果、第１の半導体光素子と第２の半導体光素子との間のインターフェースでの導波光の反射は、ほぼ抑えられる。また、この光集積素子７９の構造によれば、量子井戸構造を有する活性領域をエッチングする必要が無い。
【０１３５】
また、本実施例に係る埋め込みヘテロストラクチャ型の光集積素子においては、活性領域は素子中央部のみに存在し、その両側は電流ブロック層にて埋め込まれている。そのため、注入キャリアは中央の幅１マイクロメートル前後の狭い活性領域内に強く閉じ込められ、その殆どが誘導放出に効率良く消費されるため、能動素子部における発光特性や増幅特性が改善される。また、本構造では実屈折率導波構造により光もストライプ領域に強く閉じ込められるので、導波路曲線部における曲げ損失が低減され、導波路損が低減される。
【０１３６】
以上、説明したように、本実施の形態によれば、バットジョイント構造と異なる構造を有するＧａＡｓ基板を用いる光集積素子を作製する方法が提供される。
【０１３７】
図１２（Ａ）は、ＧａＡｓ系の材料を用いる量子井戸構造（井戸幅Ｗ）を示す図面であり、図１２（Ｂ）は、ＩｎＰ系の材料を用いる量子井戸構造（井戸幅Ｗ）を示す図面である。図１２（Ａ）および図１２（Ｂ）において、実線は相互拡散前のエネルギバンドダイアグラムを示しており、破線は相互拡散後のエネルギバンドダイアグラムを示している。
【０１３８】
少なくとも窒素元素を含むIII−Ｖ化合物半導体からなる量子井戸構造の活性領域とＧａＡｓ基板とを組み合わせる光集積素子では、従来のＩｎＰ系材料を用いた場合に比べて量子井戸構造の井戸層とバリア層とのバンドギャップを大きくできる。これを１．３マイクロメートルの波長帯で比較する。例えば、ＩｎＰ系材料を用いる量子井戸構造では、バリア層にＩｎＰを、量子井戸層に１．３マイクロメートルに対応するＧａＩｎＡｓＰを用いる場合を考えると、ＩｎＰ半導体およびＧａＩｎＡｓＰ半導体のバンドギャップは、それぞれ、１．３５エレクトロンボルト、０．９５エレクトロンボルトであるので、バンドギャップ差は０．４エレクトロンボルトである。一方、ＧａＡｓ系材料を用いる量子井戸構造では、例えば、バリア層にＧａＡｓに格子整合するＧａＩｎＰを、量子井戸層に１．３マイクロメートル波長に対応するＧａＩｎＮＡｓを用いる場合を考えると、ＧａＩｎＰ半導体およびＧａＩｎＮＡｓ半導体のバンドギャップは、それぞれ、１．９エレクトロンボルト、０．９５エレクトロンボルトであるので、バンドギャップ差は０．９５エレクトロンボルトである。
【０１３９】
同程度の相互拡散を行う場合、井戸層とバリア層とのバンドギャップが大きいＧａＡｓ系量子井戸の相互拡散による量子準位のエネルギシフト△ＥＧａＡｓは、ＩｎＰ系量子井戸構造の相互拡散による量子準位のエネルギシフト△ＥＩｎＰより大きい。故に、より少ない相互拡散により大きなエネルギシフトを得ることができ、これにより、従来のＩｎＰ系光集積素子に比べて、相互拡散プロセスのストレスにより結晶が被るダメージを低減できる。この結果、結晶品質の劣化を抑制して高品質な集積素子を作製できる。
【０１４０】
本発明の光集積素子において集積される能動素子としては、例えば、発光ダイオード、半導体レーザ、半導体光増幅素子、電界吸収型変調素子、マッハツェンダ型光変調素子、方向性結合型光変調素子、およびフォトダイオード等の受光素子といったものが挙げられる。また、受動素子としては、例えば直線および曲線の光導波路、およびＹ分岐素子、方向性結合器、ＭＭＩ、ＡＷＧといった光合分波器が挙げられる。
【０１４１】
好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
【図面の簡単な説明】
【０１４２】
【図１】図１（Ａ）は、第１の実施の形態に係る半導体光集積素子を示す図面である。図１（Ｂ）は、半導体領域の構造を示す図面である。
【図２】図２（Ａ）は、光集積素子の第１の半導体光素子の量子井戸構造の伝導電子帯ＥＣ１および価電子帯ＥＶ１を示す図面であり、図２（Ｂ）は、光集積素子の第２の半導体光素子の量子井戸構造の伝導電子帯ＥＣ２および価電子帯ＥＶ２を示す図面である。
【図３】図３（Ａ）、図３（Ｂ）、図３（Ｃ）および図３（Ｄ）は、第２の実施の形態に係る光集積素子を作製する方法を示す図面である。
【図４】図４（Ａ）、図４（Ｂ）および図４（Ｃ）は、第２の実施の形態に係る埋め込みリッジ型の光集積素子を作製する方法を示す図面である。
【図５】図５（Ａ）および図５（Ｂ）は、第２の実施の形態に係る埋め込みリッジ型の光集積素子を作製する方法を示す図面である。
【図６】図６（Ａ）、図６（Ｂ）および図６（Ｃ）は、第３の実施の形態に係る半導体光素子のための活性領域を形成するための別の方法を示す図面である。
【図７】図７（Ａ）、図７（Ｂ）および図７（Ｃ）は、第４の実施の形態に係る半導体光素子のための活性領域を形成するための更なる別の方法を示す図面である。
【図８】図８（Ａ）は、第５の実施の形態に係る半導体光集積素子を示す図面である。図８（Ｂ）は、半導体領域の構造を示す図面である。
【図９】図９は、第６の実施の形態に係る光集積素子を示す図面である。
【図１０】図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）および図１０（Ｃ）は、第７の実施の形態に係る埋め込みヘテロストラクチャ構造の光集積素子を作製する方法を示す図面である。
【図１１】図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）は、第７の実施の形態に係る埋め込みヘテロストラクチャ構造の光集積素子を作製する方法を示す図面である。
【図１２】図１２（Ａ）は、ＧａＡｓ系の材料を用いる量子井戸構造を示す図面であり、図１２（Ｂ）は、ＩｎＰ系の材料を用いる量子井戸構造を示す図面である。
【符号の説明】
【０１４３】
１…光集積素子、３…ＧａＡｓ基板、５…第１のクラッド層、７…第２のクラッド層、９…半導体領域、１１…第１の光閉じ込め層、１３…第２の光閉じ込め層、１７…半導体リッジ、１９…第３のクラッド層、２１…コンタクト層、２３、２５…電極、４１…ＧａＡｓウエハ、４３…第１のクラッド層、４５…第１の光閉じ込め層、４７…活性領域、４９…第２の光閉じ込め層、５１、５１ａ…第２のクラッド層、５３、５３ａ…キャップ層、５７…不純物、６０、６１…保護膜、５９ａ…井戸層、５９ｂ…バリア層、７１…第３のクラッド層、７３…コンタクト層、７５、７７…電極、７９…光集積素子、８１…拡散源となる不純物を含む膜、８９…相互拡散促進膜、１０１、１０２…光集積素子、１０５…第１のクラッド層、１０７…第２のクラッド層、１０９…半導体領域、１１７…半導体メサ、１１１…第１の光閉じ込め層、１１３…第２の光閉じ込め層  
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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