(57)【要約】【課題】活性層での発光波長を所望の波長となるように調整でき、歩留まりを向上させる半導体光素子の製造方法を提供すること。【解決手段】イオウがドープされたｎ型ＩｎＰ基板１の上に、順次、ｎ型ＩｎＰクラッド層２、ＧａＩｎＡｓＰ活性層３、ｐ型ＩｎＰクラッド層４、ｐ型ＧａＩｎＡｓＰキャップ層１１を成長させる。再成長温度から再成長の際の短波長シフト量を予想し、最終的に得たいＧａＩｎＡｓＰ活性層３のＰＬ発光のピーク波長の値である１．４８μｍに、予想した短波長シフト量分を足した値１．５０μｍを求めておき、１．５０μｍのピーク波長が得られるようにＧａＩｎＡｓＰ量子井戸層の組成を設計しておく。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオウ（Ｓ）を含むＩｎＰ半導体基板上に、活性層が形成され、前記活性層の形成後に熱処理工程を経て作製される半導体光素子の発光波長調整方法であって、
前記半導体基板のイオウ濃度と、前記熱処理工程に伴い前記活性層での発光波長が短波長側にシフトする短波長シフト量と、の関係を加味して、前記活性層が前記熱処理工程後に所望の発光波長となるように、前記イオウ濃度または活性層構造を決定することを特徴とする半導体光素子の発光波長調整方法。
【請求項２】
前記活性層がＧａＩｎＡｓＰを含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体光素子の発光波長調整方法。
【請求項３】
前記イオウ濃度は、１×１０１８〜１×１０１９ｃｍ−３であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体光素子の発光波長調整方法。
【請求項４】
前記活性層構造を一定とし、前記イオウ濃度と前記短波長シフト量との関係をもとに、所定のイオウ濃度の前記半導体基板を選択することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の半導体光素子の発光波長調整方法。
【請求項５】
前記半導体基板のイオウ濃度を一定とし、前記イオウ濃度と前記短波長シフト量との関係をもとに、前記活性層構造を決定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の半導体光素子の発光波長調整方法。
【請求項６】
前記活性層構造は、量子井戸層や障壁層の膜厚ならびに組成から規定されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の半導体光素子の発光波長調整方法。
【請求項７】
前記熱処理工程に用いる温度の範囲が６００℃〜８００℃であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の半導体光素子の発光波長調整方法。
【請求項８】
イオウ（Ｓ）を含む半導体基板の上に、活性層を形成する活性層形成工程と、
前記活性層形成工程の後に行われる熱処理工程と、
を備えた半導体光素子の製造方法であって、
前記半導体基板のイオウ濃度と、前記熱処理工程に伴い前記活性層での発光波長が短波長側にシフトする短波長シフト量と、の関係を加味して、前記活性層が前記熱処理工程後に所望の発光波長となるように、予め、前記イオウ濃度または活性層構造を決定しておくことを特徴とする半導体光素子の製造方法。
【請求項９】
前記半導体基板がＩｎＰ基板であり、前記活性層がＧａＩｎＡｓＰを含むことを特徴とする請求項８に記載の半導体光素子の製造方法。
【請求項１０】
前記イオウ濃度は、１×１０１８〜１×１０１９ｃｍ−３であることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の半導体光素子の製造方法。
【請求項１１】
前記活性層構造は、量子井戸層や障壁層の膜厚ならびに組成から規定されることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一つに記載の半導体光素子の製造方法。
【請求項１２】
前記活性層を含む光導波路をメサ構造に形成する光導波路形成工程を備え、
前記熱処理工程は、前記光導波路の幅方向の両側面に接する埋め込み層を形成する工程であることを特徴とする請求項８〜１１のいずれか一つに記載の半導体光素子の製造方法。
【請求項１３】
前記熱処理工程に用いる温度の範囲が６００℃〜８００℃であることを特徴とする請求項８〜１２のいずれか一つに記載の半導体光素子の製造方法。
【請求項１４】
前記活性層の上に更に回折格子層を形成する工程を備えることを特徴とする請求項８〜１３のいずれか一つに記載の半導体光集積素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体光素子の発光波長調整方法およびそれを用いた半導体光素子の製造方法に関し、さらに詳しくは、イオウ（Ｓ）がドープされたＩｎＰ基板を用いて活性層が設けられる半導体光素子の発光波長調整方法と半導体光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信システムにおいて、半導体光素子は無くてはならないものである。光通信における信号光源としての半導体光素子や半導体光変調器には、ＩｎＰ半導体基板上に形成されたＧａＩｎＡｓＰでなる活性層が多く用いられている。半導体基板としては、ｎ型ドーパントであるイオウが添加されたＩｎＰ基板を用いたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−６０３０９号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】S.  D.  Perrion,  et  al.,  J.  Elect.  Mat.  23(1994)  81.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
量子井戸構造を有する活性層の場合、熱処理によって井戸層と障壁層との界面で元素の相互拡散が起こり、発光波長が短波長側にシフトする現象が知られている（例えば、非特許文献１参照）。このため、上述の半導体光素子を製造する場合に、活性層の量子井戸構造は、複数回の選択成長などの際に加熱されることによって、その発光波長が、加熱を受ける度に、短波長側にシフトしてしまうことが知られている。
【０００６】
一方、分布帰還型（ＤＦＢ：Distributed Feedback）の半導体レーザのように、活性層に沿って回折格子が形成されてなる特定の発振波長を持つ半導体光素子では、デチューニング量が設計値から外れると、しきい値電流が上昇し光出力が低下したり、発振スペクトルの単一モード性が劣化したりする。なお、デチューニング量とは、活性層のフォトルミネッセンス（ＰＬ；Photo Luminescence）発光のピーク波長（発光波長）と、回折格子の間隔で決定される発振波長の差をいう。特に、電子冷却器を用いないで駆動するクーラーレスのＤＦＢレーザにおいては、駆動環境の温度により量子井戸の発光波長が変化する。このため、例えば−４０度から９０度の動作環境において、しきい値電流の上昇や、光出力の低下を防止するために、デチューニング量が０〜５ｍｅＶであることが、望ましいとされている。
【０００７】
ここで、半導体レーザを作製する途中の熱処理工程において、上述した発光波長の短波長側へのシフト量がばらつくため、所望の発光波長が得られず、互いに異なる基板に作製された半導体光素子同士では発光波長にばらつきが生じてしまうという問題があった。このため、半導体光素子の製造歩留まりが低下するという問題があった。特にクーラーレスのＤＦＢレーザの場合は、結果的に上記のデチューニング量がばらつき、歩留まりが著しく低下するという問題があった。
【０００８】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、活性層での発光波長を所望の波長となるように調整できる半導体光素子の発光波長調整方法、およびそれを用いて歩留まりを向上させる半導体光素子の製造方法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】
【０００９】
本発明者らは、イオウ（Ｓ）がドープされたＩｎＰ基板上に成長した量子井戸構造を有する活性層の発光波長が、熱処理によって、組成・膜厚などの活性層構造だけでなく、ＩｎＰ基板中のイオウ濃度に応じたシフト量だけ短波長側へシフトすることを見出した。これを活性層の発光波長の調整方法に適用することに想到したことにより、本発明は完成したものである。
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、イオウ（Ｓ）を含むＩｎＰ半導体基板上に、活性層が形成され、前記活性層の形成後に熱処理工程を経て作製される半導体光素子の発光波長調整方法であって、前記半導体基板中のイオウ濃度と、前記熱処理工程に伴い前記活性層での発光波長が短波長側にシフトする短波長シフト量と、の関係を加味して、前記活性層が前記熱処理工程後に所望の発光波長となるように、前記イオウ濃度または活性層構造を決定することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る半導体光素子の発光波長調整方法は、上記の発明において、前記活性層がＧａＩｎＡｓＰを含むことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る半導体光素子の発光波長調整方法は、上記の発明において、前記イオウ濃度は、１×１０１８〜１×１０１９ｃｍ−３であることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る半導体光素子の発光波長調整方法は、上記の発明において、前記活性層構造を一定とし、前記イオウ濃度と前記短波長シフト量との関係をもとに、所定のイオウ濃度の前記半導体基板を選択することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る半導体光素子の発光波長調整方法は、上記の発明において、前記半導体基板のイオウ濃度を一定とし、前記イオウ濃度と前記短波長シフト量との関係をもとに、前記活性層構造を決定することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る半導体光素子の発光波長調整方法は、上記の発明において、前記活性層構造は、量子井戸層や障壁層の膜厚ならびに組成から規定されることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る半導体光素子の発光波長調整方法は、上記の発明において、前記熱処理工程に用いる温度の範囲が６００℃〜８００℃であることを特徴とする。
【００１７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、イオウ（Ｓ）を含むＩｎＰ半導体基板の上に、活性層を形成する活性層形成工程と、前記活性層形成工程の後に行われる熱処理工程と、を備えた半導体光素子の製造方法であって、前記半導体基板のイオウ濃度と、前記熱処理工程に伴い前記活性層での発光波長が短波長側にシフトする短波長シフト量と、の関係を加味して、前記活性層が前記熱処理工程後に所望の発光波長となるように、予め、前記イオウ濃度または活性層構造を決定しておくことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明に係る半導体光素子の製造方法は、上記の発明において、前記活性層がＧａＩｎＡｓＰを含むことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に係る半導体光素子の製造方法は、上記の発明において、前記イオウ濃度は、１×１０１８〜１×１０１９ｃｍ−３であることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明に係る半導体光素子の製造方法は、上記の発明において、前記活性層構造は、量子井戸層や障壁層の膜厚ならびに組成から規定されることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明に係る半導体光素子の製造方法は、上記の発明において、前記活性層を含む光導波路をメサ構造に形成する光導波路形成工程を備え、前記熱処理工程は、前記光導波路の幅方向の両側面に接する埋め込み層を形成する工程であることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明に係る半導体光素子の製造方法は、上記の発明において、前記熱処理工程に用いる温度の範囲が６００℃〜８００℃であることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明に係る半導体光素子の製造方法は、上記の発明において、前記活性層の上に更に回折格子層を形成する工程を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
この発明によれば、活性層での発光波長を所望の波長となるように調整できる半導体光素子の発光波長調整方法を実現することができる。また、この発明によれば、半導体光素子間で発光波長のばらつきのない歩留まりを向上させる半導体光素子の製造方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る半導体光素子の製造方法を示す断面工程図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１に係る半導体光素子の製造方法を示す断面工程図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１に係る半導体光素子の製造方法を示す断面工程図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１に係る半導体光素子の製造方法を示す断面工程図である。
【図５】図５は、半導体光素子における基板のキャリア濃度と、短波長シフト量と、熱処理温度と、の関係を示す図である。
【図６】図６は、熱処理工程におけるアニール温度と、短波長シフト量と、基板のキャリア濃度と、の関係を示す図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態２に係る半導体光素子の製造方法を示す断面工程図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態２に係る半導体光素子の製造方法を示す断面工程図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態２に係る半導体光素子の製造方法を示す断面工程図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態２に係る半導体光素子の製造方法を示す断面工程図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態２に係る半導体光素子の製造方法を示す断面工程図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態２に係る半導体光素子の製造方法を示す断面工程図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態２に係る半導体光素子の製造方法を示す断面工程図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施の形態２に係る半導体光素子を示す部分破断斜視図である。
【図１５】図１５は、イオウ濃度と、製造枚数と、得られたピーク波長の差が５ｍｅＶ(発光波長１５５０ｎｍの場合における１０ｎｍの波長差相当)以内となる歩留まりと、の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、本発明を実施するための形態である半導体光素子の発光波長調整方法について説明する。
【００２７】
（半導体光素子の発光波長調整方法）
本実施の形態に係る半導体光素子の発光波長調整方法は、イオウ（Ｓ）を含む半導体基板としてのＩｎＰ基板上に、ＧａＩｎＡｓＰでなる活性層が形成されると共に、この活性層の形成後に熱処理工程を経て作製される半導体光素子に適用される。
【００２８】
この発光波長調整方法は、ＩｎＰ基板中のイオウ濃度と、熱処理工程に伴い活性層での発光波長が短波長側にシフトする短波長シフト量と、の関係を加味して、活性層が熱処理工程後に所望の発光波長となるように、ＩｎＰ基板のイオウ濃度または活性層構造を決定する。
【００２９】
また、半導体光素子の発光波長調整方法としては、活性層構造を一定とし、ＩｎＰ基板中のイオウ濃度と熱処理工程に伴い活性層での発光波長が短波長側にシフトする短波長シフト量との関係をもとに、所定のイオウ濃度のＩｎＰ基板を選択してもよい。
【００３０】
さらに、半導体光素子の発光波長調整方法としては、ＩｎＰ基板のイオウ濃度を一定とし、このイオウ濃度と上記短波長シフト量との関係をもとに、活性層構造を決定してもよい。この活性層構造は、量子井戸層や障壁層の膜厚ならびに組成から規定される。また、熱処理工程としては、メサストライプ状のメサ構造の両側面に接して埋め込み層を再成長させる場合がある。このような熱処理工程に用いる温度の範囲は、６００℃以上である場合は有機金属気相成長法における反応ガスの発生が良好となり、８００℃以下であれば吸着元素の脱離などを起さずに結晶成長にとって良好な状態となる。したがって、熱処理工程に用いる温度の範囲としては、６００℃〜８００℃であることが好ましい。
【００３１】
（半導体光素子の製造方法）
次に、上記の発光波長調整方法を用いた半導体光素子の製造方法について図面を参照して説明する。但し、図面は模式的なものであり、各層の厚みや厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。したがって、具体的な寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。
【００３２】
（実施の形態１）
図１〜４は、本発明の実施の形態１に係る半導体光素子の製造方法の工程断面図ある。この実施の形態１に係る半導体光素子は、回折格子を有しない構造である。
【００３３】
本実施の形態１では、イオウ（Ｓ）の濃度が３×１０１８ｃｍ−３のｎ型ＩｎＰ基板１を用意する。図１に示すように、このｎ型ＩｎＰ基板１上に、基板温度５８０℃で、順次、ｎ型ＩｎＰクラッド層２、ＧａＩｎＡｓＰ活性層３、ｐ型ＩｎＰクラッド層４、ｐ型ＧａＩｎＡｓＰキャップ層１１を成長させる。ここで、ｎ型ＩｎＰクラッド層２の膜厚は１μｍ、ＧａＩｎＡｓＰ活性層３の膜厚は０．５μｍ、ｐ型ＩｎＰクラッド層４の膜厚は１．２μｍ、ｐ型ＧａＩｎＡｓＰキャップ層１１の膜厚を０．０５μｍとする。その後、図１に示すように、ｐ型ＧａＩｎＡｓＰキャップ層１１の上に、ＳｉＮｘ誘電体膜からなるエッチングマスク１２をストライプ状にパターン形成する。そして、このエッチングマスク１２をマスクとして、ウェットエッチング法またはドライエッチング法を用いて、図２に示すようなメサストライプを形成する。なお、エッチングマスク１２としてＳｉＯ２などを用いてもよい。
【００３４】
なお、ＧａＩｎＡｓＰ活性層３は、格子不整合度１％程度の４層のＧａＩｎＡｓＰ圧縮歪量子井戸層（厚さ７ｎｍ）と組成波長が１．２μｍであるＧａＩｎＡｓＰ障壁層（厚さ１０ｎｍ）からなる多重量子井戸構造と、組成波長が０．９５μｍから１．２μｍまで変化した各層の厚さが４０ｎｍである６層の多段光閉じ込め（ＳＣＨ；Separate-Confinement Heterostructure）層で構成することができる。また、ＧａＩｎＡｓＰ活性層３の格子不整合度を大きくする場合には、障壁層に引張り歪となる格子不整合度を有するＧａＩｎＡｓＰを用いて、量子井戸層の正味の歪量を小さくした歪補償構造を用いることができる。
【００３５】
また、ＧａＩｎＡｓＰ活性層３の発光波長は、フォトルミネッセンス（ＰＬ；Photo  Luminescence）法を用いて測定することができる。ＧａＩｎＡｓＰ活性層３の組成を決める際、使用するｎ型ＩｎＰ基板のＳ濃度（３×１０１８ｃｍ−３）と、後述する２回の再成長温度から、図５、図６を用いて再成長の際の短波長シフト量（２０ｎｍ）を予想する。最終的に得たいＧａＩｎＡｓＰ活性層３のＰＬ発光のピーク波長の値である１．４８μｍに、予想した短波長シフト量分を足した値１．５０μｍを求めておき、１．５０μｍのピーク波長が得られるようにＧａＩｎＡｓＰ活性層３の構造を設計しておく。すなわち、予め、ＧａＩｎＡｓＰ活性層３の発光波長が長波長側になるようにＧａＩｎＡｓＰ活性層３の構造を設計しておけばよい。
【００３６】
図５および図６は、キャリア濃度（イオウ濃度）と短波長シフト量と熱処理温度との関係を示すものであり、キャリア濃度が増加すると短波長シフト量が増加し、キャリア濃度が一定でも熱処理温度が高くなると短波長シフト量が増加することが分かる。
【００３７】
因みに、量子井戸層の膜厚は薄くなるほど、短波長シフト量が大きくなり、膜厚が厚くなるほど、短波長シフト量が小さくなる。そこで、量子井戸層の膜厚を予め所定量だけ厚く設定することで短波長化されたときに、所望の発光波長となるように制御することが可能となる。
【００３８】
次に、図３に示すように、誘電体からなるエッチングマスク１２上には結晶成長しないという有機金属気相成長法の特色を活かして、メサストライプの上面以外の領域にｐ型ＩｎＰ電流阻止層５およびｎ型ＩｎＰ電流阻止層６からなる電流阻止領域を形成し、メサストライプ側面部の電流阻止領域をエッチングマスク１２にほぼ水平になるように成長させる。これを、１回目の再成長とし、その際の成長温度は６７０℃とする。
【００３９】
その後、エッチングマスク１２およびｐ型ＧａＩｎＡｓＰキャップ層１１をエッチングにより除去し、再び有機金属気相成長法を用いてｐ型ＩｎＰクラッド層７、および組成波長が１．２μｍであるｐ型ＧａＩｎＡｓＰコンタクト層８を約３μｍ成長させる。これを、２回目の再成長とし、その際の基板温度は、６３０℃とする。その後、基板の厚さ調整のため、ｎ型ＩｎＰ基板１の下面（上述した各半導体層を形成した面とは反対側の面）を厚さ１３０μｍ程度になるまで研磨により薄膜化し、図４に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板１の下面にｎ側電極９、ｐ型ＧａＩｎＡｓＰコンタクト層８の上面にｐ側電極１０をそれぞれ形成する。なお、この工程での結晶成長方法として、分子線エピタキシー（ＭＢＥ；Morecular Beam Epitaxy）法や化学線エピタキシー（ＣＢＥ；Chemical Beam Epitaxy）法を用いてもよい。このようにして半導体光素子２０の製造が終了する。
【００４０】
上述したように製造した半導体光素子２０は、２回の再成長でおこる、ＧａＩｎＡｓＰ活性層３の短波長シフト分を予め加味して量子井戸層の設計を行っているため、従来のように短波長シフト量を予想しないで作製した半導体光素子に比べ、最終的に所望の発光波長の半導体光素子２０が得られる確率が高くなり、歩留まりが向上する。
【００４１】
なお、図５、図６のｎ型ＩｎＰ基板１のＳ濃度は、２次イオン質量分析（ＳＩＭＳ；Secondary Ion-microprobe Mass Spectrometer）で測定することができる。
【００４２】
（実施の形態２）
図７〜１４は、本発明の実施の形態２に係る半導体光素子の製造方法を示している。なお、図７〜９は、半導体光素子を光導波方向（メサストライプの延在方向）であるｘ方向に切断する断面工程図であり、図１０〜１３は、半導体光素子の光導波方向と直角をなすメサストライプの幅方向であるｙ方向に切断する断面工程図である。
【００４３】
先ず、本実施の形態２では、イオウ（Ｓ）のドーズ量が３．1×１０１８ｃｍ−３のｎ型ＩｎＰ基板３１を用意する。
【００４４】
そして、図７に示すように、基板温度５８０℃で、ｎ型ＩｎＰ基板３１上に、有機金属気相成長法にて、順次、ｎ型ＩｎＰクラッド層３２、多重量子井戸構造のＧａＩｎＡｓＰ活性層３３、ｐ型ＩｎＰクラッド層３４、ｐ型ＧａＩｎＡｓＰ回折層３５、ｐ型ＩｎＰキャップ層３６を順次成長させる。なお、ｎ型ＩｎＰクラッド層３２の膜厚は１μｍ、ＧａＩｎＡｓＰ活性層３３は、量子井戸層厚３．９ｎｍおよび１０ｎｍ厚の障壁層で構成される多重量子井戸構造を含み、量子井戸構造を挟むＧＲＩＮ−ＳＣＨ（Graded-Index Separate-Confinement Heterostructure）層の層厚と合わせて、層厚は合計０．２２μｍである。ｐ型ＩｎＰクラッド層３４の膜厚は１５０ｎｍ、ｐ型ＧａＩｎＡｓＰ回折層３５の膜厚は２０ｎｍ、ｐ型ＩｎＰキャップ層３６の膜厚は１０ｎｍとした。ＧａＩｎＡｓＰ活性層３３は、後述する再成長に伴う短波長シフト分を予め加味して量子井戸層の設計を行っておく。
【００４５】
次いで、光導波方向であるｘ方向に沿って所望の間隔の回折格子となるように、図示しないエッチングマスク層を形成して、このエッチングマスク層をマスクとして用いて、ｐ型ＩｎＰキャップ層３６、およびｐ型ＧａＩｎＡｓＰ回折層３５をエッチングし、最終的にｐ型ＩｎＰキャップ層３６を除去して図８に示すような回折格子３５Ａを形成する。
【００４６】
次に、図９に示すように、有機金属気相成長により、ｐ型ＩｎＰクラッド層３７を成長させ、回折格子３５Ａを埋め込むと同時に、回折格子上に積層されたｐ型ＩｎＰクラッド層３７、ｐ型ＧａＩｎＡｓＰキャップ層３８を基板温度５８０℃で、成長させる。これを１回目の再成長とする。
【００４７】
さらに、ｐ型ＧａＩｎＡｓＰキャップ層３８上に、ＳｉＮｘ誘電体膜からなるエッチングマスク層３９を、図９に示すように、ｘ方向に伸びるストライプ状に形成する。このエッチングマスク層３９は、図１０に示すように、ｙ方向に所定幅（メサストライプの幅寸法より所定長さだけ長い幅）形成される。そして、このエッチングマスク層３９をマスクとして用いて、図１０に示すように、ウェットエッチング法やドライエッチング法等を用いてメサストライプを形成した。
【００４８】
次に、図１１に示すように、上記の実施の形態１と同様の方法で、誘電体からなるエッチングマスク層３９上には結晶成長しないという有機金属気相成長法の特色を活かして、メサストライプの上面以外の領域にｐ型ＩｎＰ電流阻止層４０およびｎ型ＩｎＰ電流阻止層４１からなる電流阻止領域を形成し、メサストライプ側面部の電流阻止領域をエッチングマスク層３９にほぼ水平になるように成長させる。これを、２回目の再成長とし、その際の成長温度は６４０℃とする。
【００４９】
その後、図１２に示すように、エッチングマスク層３９及び、ｐ型ＧａＩｎＡｓＰキャップ層３８をエッチングにより除去する。そして、再び有機金属気相成長法を用いて、図１３に示すように、ｐ型ＩｎＰクラッド層４２及び組成波長が１．２μｍであるｐ型ＧａＩｎＡｓＰコンタクト層４３を約３μｍ成長させる。これを、３回目の再成長とし、その際の成長温度は、６３０℃とする。その後、基板の厚さ調整のため、ｎ型ＩｎＰ基板３１の下面（上述した各半導体層を形成した面とは反対側の面）を厚さ１３０μm程度にまで研磨により薄膜化し、図１４に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板３１の下面にｎ側電極４４、ｐ型ＧａＩｎＡｓＰコンタクト層４３の上面にｐ側電極４５をそれぞれ形成する。なお、この工程での結晶成長方法として、分子線エピタキシー法や化学線エピタキシー法を用いてもよい。このようにして、本実施の形態に係る半導体光素子５０の製造が終了する。
【００５０】
上述したように作製した本実施の形態に係る半導体光素子５０は、３回の再成長で起こる、ＧａＩｎＡｓＰ活性層３３の短波長シフト分を予め加味して量子井戸層の設計を行っているため、従来の短波長シフト量を予想しないで作製した半導体装置に比べ、最終的に所望の発光波長の半導体装置が得られる確率が高くなり、歩留まりが向上する。
【００５１】
また、ＧａＩｎＡｓＰ活性層３３の発光波長と、回折格子３５Ａの間隔で決定される発振波長の差であるデチューニング量は、しきい値電流の上昇や、光出力の低下を防止するために、０〜５ｍｅＶであることが、望ましいとされているが、従来のように再成長時の短波長シフト量を予測しないで半導体光素子を作製すると、同じ製法でも、使用する基板のイオウ濃度により、デチューニング量が０〜数１０ｍｅＶにばらつくことになる。このため、予め短波長シフト量を予測し、その分だけＧａＩｎＡｓＰ活性層３３のＰＬ発光のピーク波長が長波長になるように、活性層の構造（組成、膜厚など）を設計しておけば、歩留まり低下を抑制できる。
【００５２】
さらに、図７に示す段階で、作製したＧａＩｎＡｓＰ活性層３３のＰＬ発光のピーク波長をＰＬ法により測定しておけば、仮にＧａＩｎＡｓＰ活性層３３のＰＬ発光のピーク波長と、上で設計した値に差があったとしても、その差を補正するように、作製する回折格子３５Ａの間隔を調整することにより、さらに歩留まり向上が期待できる。
【００５３】
上述のように、本発明は、イオウ（Ｓ）を含む半導体基板（ＩｎＰ基板）の上に、活性層を形成する活性層形成工程と、この活性層を含む光導波路をメサ構造に形成する光導波路形成工程と、光導波路形成工程の後に行われる熱処理工程と、を備えた半導体光素子の製造方法に、上述の波長調整方法を適用したものである。すなわち、半導体基板のイオウ濃度と、活性層形成工程よりも後に施される熱処理工程に伴いこの活性層での発光波長が短波長側にシフトする短波長シフト量との関係を加味して、活性層が熱処理工程後に所望の発光波長となるように、予め、活性層の発光波長が長波長側になるようにイオウ濃度または活性層構造を決定しておくものである。
【００５４】
（その他の実施の形態）
以上、本発明の実施の形態について説明したが、上記の実施の形態の開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【００５５】
例えば、上記の実施の形態１、２では、イオウ濃度の決まっているｎ型ＩｎＰ基板１、３１を用いて、活性層形成工程よりも後に施される熱処理工程に伴いこの活性層での発光波長が短波長側にシフトする短波長シフト量との関係を加味して、活性層が熱処理工程後に所望の発光波長となるように、予め、活性層の発光波長が長波長側になるように活性層構造を決定したが、活性層の構造を一定にしておき、熱処理工程に伴い活性層での発光波長が短波長側にシフトする短波長シフト量と、の関係を加味してｎ型ＩｎＰ基板１、３１のイオウ濃度を決定してもよい。
【００５６】
例えば、１５５０ｎｍで発光する量子井戸構造を有する実施の形態２に記載のＤＦＢレーザを作製するに際し、三度の熱処理工程（最高６４０℃での熱処理）における短波長シフト量を５ｍｅＶ程度としたい場合には、図６のグラフより、３×１０１８ｃｍ−３程度のイオウ濃度を用いればよいことが判る。実際に、３．１×１０18ｃｍ-3から５．３×１０18ｃｍ-3の範囲で異なるイオウ濃度のｎ型ＩｎＰ基板を用いて、１５５０ｎｍで発光する量子井戸構造を有する実施の形態２に記載のＤＦＢレーザを作製し、ＰＬ発光波長と電流注入時のエレクトロルミネッセンス(ＥＬ)による自然放出光のピーク波長を比較した。得られたピーク波長の差が５ｍｅＶ(発光波長１５５０ｎｍの場合における１０ｎｍの波長差相当)以内となる歩留まりを図１５に記す。
【００５７】
図１５より、イオウ濃度を３．１×１０18ｃｍ-3から３．５×１０18ｃｍ-3の範囲に決定することで、ＤＦＢレーザの製造工程の中の複数の熱処理工程によらず、所望の量子井戸構造の発光波長が得られるのに対し、イオウ濃度が３．６×１０18ｃｍ-3以上になると、本実施形態の熱処理温度に対する短波長シフト量が大きいため、所望の量子井戸構造の発光波長が実現できず、歩留まりがよくないことがわかる。なお、熱処理工程での温度の再現性も歩留まりを変動させる要因になりえるが、本実施形態の熱処理工程における温度に対する短波長シフト量が小さいような、より低いイオウ濃度のＩｎＰ基板を用いることで、製造工程での温度ばらつきの影響を抑えること可能であることが図６の結果からもわかる。
【００５８】
特に、上記した活性層構造は、井戸層や障壁層の膜厚ならびに組成から条件設定することができる。
【００５９】
また、上記の実施の形態１、２では、熱処理工程が、光導波路の幅方向の両側面に接する埋め込み層を形成する工程であったが、他の熱処理工程である場合も本発明を適用できることは云うまでもない。
【符号の説明】
【００６０】
１  ｎ型ＩｎＰ基板
２  ｎ型ＩｎＰクラッド層
３  ＧａＩｎＡｓＰ活性層
４  ｐ型ＩｎＰクラッド層
５  ｐ型ＩｎＰ電流阻止層
６  ｎ型ＩｎＰ電流阻止層
７  ｐ型ＩｎＰクラッド層
８  ｐ型ＧａＩｎＡｓＰコンタクト層
９  ｎ側電極
１０  ｐ側電極
１１  ｐ型ＧａＩｎＡｓＰキャップ層
２０  半導体光素子
３１  ｎ型ＩｎＰ基板
３２  ｎ型ＩｎＰクラッド層
３３  ＧａＩｎＡｓＰ活性層
３４  ｐ型ＩｎＰクラッド層
３５  ｐ型ＧａＩｎＡｓＰ回折層
３５Ａ  回折格子
３６  ｐ型ＩｎＰキャップ層
３７  ｐ型ＩｎＰクラッド層
３８  ｐ型ＧａＩｎＡｓＰキャップ層
３９  エッチングマスク層
４０  ｐ型ＩｎＰ電流阻止層
４１  ｎ型ＩｎＰ電流阻止層
４２  ｐ型ＩｎＰクラッド層
４３  ｐ型ＧａＩｎＡｓＰコンタクト層
４４  ｎ側電極
４５  ｐ側電極
５０  半導体光素子
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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