(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板又は半導体基板上に成長させたエピタキシャル成長層にストライプ状の第１溝、第２溝および第３溝を有し、該第１溝には第１波長で発光する活性層を含む埋込層が該第１溝の上に突出しないように形成されており、該第２溝には第１波長とは異なる第２波長で発光する活性層を含む埋込層が該第２溝の上に突出しないように形成されており、かつ、該３溝には埋込層として前記第１溝の埋込層と同じ層および前記第２溝の埋込層と同じ層が少なくとも形成されているが発光を目的としないことを特徴とするマルチビーム型半導体光デバイス装置。
【請求項２】
前記第１溝と前記第２溝の間が電気的に絶縁されていることを特徴とする請求項１に記載のマルチビーム型半導体光デバイス装置。
【請求項３】
前記活性層が量子井戸構造を有することを特徴とする請求項１または２に記載のマルチビーム型半導体光デバイス装置。
【請求項４】
前記第１溝および前記第２溝の斜面が｛１１１｝Ｂ面であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のマルチビーム型半導体光デバイス装置。
【請求項５】
半導体基板又は半導体基板上に成長させたエピタキシャル成長層にさらに少なくとも１つの溝を有し、該溝には前記第１波長および前記第２波長とは異なる波長で発光する活性層を含む埋込層が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のマルチビーム型半導体光デバイス装置。
【請求項６】
前記第３溝が、前記第１溝および前記第２溝の外側に形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のマルチビーム型半導体光デバイス装置。
【請求項７】
前記第３溝と、前記第１溝および前記第２溝とが交互に形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のマルチビーム型半導体光デバイス装置。
【請求項８】
前記第３溝の深さが、前記第１溝の埋込層の厚さと前記第２溝の埋込層の厚さの総和よりも深いことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のマルチビーム型半導体光デバイス装置。
【請求項９】
前記第３溝の幅が、前記第１溝の幅よりも大きく、かつ  前記第２溝の幅よりも大きいことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のマルチビーム型半導体光デバイス装置。
【請求項１０】
前記第３溝が、前記エピタキシャル成長層にストライプ状に形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のマルチビーム型半導体光デバイス装置。
【請求項１１】
前記第３溝の埋込層が、前記第１層の埋込層と同じ層の上に前記第２層の埋込層と同じ層を形成した構造を有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のマルチビーム型半導体光デバイス装置。
【請求項１２】
半導体発光装置である請求項１〜１１のいずれか一項に記載のマルチビーム型半導体光デバイス装置。
【請求項１３】
半導体レーザである請求項１〜１１のいずれか一項に記載のマルチビーム型半導体光デバイス装置。
【請求項１４】
前記半導体基板又は前記エピタキシャル成長層を有する半導体基板をジャンクションダウンでサブマウント上に組み立てた構造を有することを特徴とする請求項１３に記載のマルチビーム型半導体光デバイス装置。
【請求項１５】
半導体基板又は半導体基板上に成長させたエピタキシャル成長層にストライプ状の第１溝、第２溝および第３溝を有し、該第１溝には第１波長で発光する活性層を含む埋込層が該第１溝の上に突出しないように形成されており、該第２溝には第１波長とは異なる第２波長で発光する活性層を含む埋込層が該第２溝の上に突出しないように形成されており、かつ、該３溝には埋込層として前記第１溝の埋込層と同じ層および前記第２溝の埋込層と同じ層が少なくとも形成されているマルチビーム型半導体光デバイス装置の製造方法であって、
前記第１溝、前記第２溝および前記第３溝の各埋込層を選択成長により形成する工程を含むことを特徴とするマルチビーム型半導体光デバイス装置の製造方法。
【請求項１６】
前記第１溝と前記第３溝に同じ埋込層を形成した後、さらに前記第２溝と前記第３溝に同じ埋込層を形成することを特徴とする請求項１５に記載のマルチビーム型半導体光デバイス装置の製造方法。
【請求項１７】
前記第１溝の溝上部両脇から溝上部中央に向けて突出する保護層と、前記第２溝の溝上部両脇から溝上部中央に向けて突出する保護層を形成し、その後に前記第１溝および前記第２溝に埋込層を形成することを特徴とする請求項１５または１６に記載のマルチビーム型半導体光デバイス装置の製造方法。
【請求項１８】
前記選択成長を行った後に、劈開を行うことを特徴とする請求項１５〜１７のいずれか一項に記載のマルチビーム型半導体光デバイス装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の利用分野】
本発明は、１つの基板上に互いに発光波長が異なる２以上の半導体発光素子を集積した半導体光デバイス装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、記録密度を向上させた記録媒体およびその再生装置の開発が活発に行われている。
例えば、ＤＶＤに代表される高密度記録媒体は、高特性のビデオソフト、オーディオソフト、パソコンソフト等として多方面に普及しつつあり、今後もますます需要が拡大するものと期待されている。ＤＶＤは高密度記録媒体であることから、再生時には６５０ｎｍ帯のレーザ光が用いられている。一方、ＤＶＤとは異なる記録媒体であるＣＤやＭＤは、記録膜に波長依存性があるため６５０ｎｍ帯のレーザ光では再生することができず、７８０ｎｍ帯のレーザ光が必要である。このため、これらの記録媒体を１台の再生装置で再生するためには、装置内に６５０ｎｍ帯と７８０ｎｍ帯の２種類のレーザを発光するレーザ源を搭載することが必要とされている。
【０００３】
従来は、６５０ｎｍ帯のレーザを発光する半導体レーザ素子と、７８０帯のレーザを発光する半導体レーザ素子とを搭載したツイン方式の光学ピックアップ系が再生装置内に使用されていた。しかしながら、２種類の半導体レーザから発光される光を１つの対物レンズに導くためには、光を合流させるプリズムなどの光学素子を追加する必要があり、光学ピックアップ系の構造は複雑化していた。このため、再生装置そのものも大型化せざるを得ず、また製造コストもかかることから、ツイン方式の光学ピックアップ系ではコンパクトで安い再生装置を製造することはできなかった。
【０００４】
このような問題に対処するために、最近になって、同一基板上に互いに発光波長が異なる複数種類の半導体発光素子を集積した半導体発光装置が開発された（特開平１１−１８６６５１号公報）。この半導体発光装置を用いれば、複数個必要であった半導体レーザパッケージを１つに集約できるため、光ピックアップの小型化を実現することができる。また、発光点の位置や間隔の制御性が向上するという利点もある。
【０００５】
【発明が解決すべき課題】
しかしながら、特開平１１−１８６６５１号公報に記載される半導体発光装置を製造するためには、基板上のエピタキシャル膜を除去するために選択エッチングプロセスを行うことが不可欠である。選択エッチングプロセスの制御性を上げることは容易ではないことから、製造には困難が伴う。各素子はすべて正常に製造されなければ半導体発光装置に求められる機能を果たせないことから、製品の歩留まりは各素子の歩留まりの積となる。このため、製品の歩留まりは単一素子からなる従来の半導体発光装置に比べると低くなってしまう。また、同公報に記載される半導体発光装置には、複数種類のチップの間にチップを分離するための溝が存在することから、劈開時にかかる応力を分散させてきれいに劈開することが困難である。さらに、側面で半田が跳ね上がるために、リーク電流が発生する危険性も高い。また、各チップの高さを制御よく揃えることが難しいために、最終製品にしたときに特定のチップにストレスがかかることもある。
【０００６】
このように、これまでに提供されている集積型の半導体発光装置は、その構造に起因する製造上の課題が多く、歩留まり良く高性能の装置を提供することができなかった。このような従来技術の状況を考慮して、本発明は、制御性よく高歩留まりで製造することが可能な、新しい構造を有する高性能な集積型半導体光デバイス装置を提供することを課題とした。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、半導体基板又は半導体基板上に成長させたエピタキシャル成長層にストライプ状の溝を２つ以上設け、各溝に互いに発光波長が異なる活性層を含む埋込層を形成することにより、所期の効果を示す優れた半導体光デバイス装置が得られることを見出し、本発明を提供するに至った。
【０００８】
本発明は、半導体基板又は半導体基板上に成長させたエピタキシャル成長層にストライプ状の第１溝、第２溝および第３溝を有し、該第１溝には第１波長で発光する活性層を含む埋込層が該第１溝の上に突出しないように形成されており、該第２溝には第１波長とは異なる第２波長で発光する活性層を含む埋込層が該第２溝の上に突出しないように形成されており、かつ、該３溝には埋込層として前記第１溝の埋込層と同じ層および前記第２溝の埋込層と同じ層が少なくとも形成されていることを特徴とするマルチビーム型半導体光デバイス装置を提供する。
【０００９】
本発明の好ましい実施態様として、前記第１溝と前記第２溝の間が電気的に絶縁されている態様；前記活性層が量子井戸構造を有する態様；前記第１溝および前記第２溝の斜面が｛１１１｝Ｂ面である態様；前記第１溝および前記第２溝の他に、半導体基板又は半導体基板上に成長させたエピタキシャル成長層にさらに少なくとも１つの溝を有し、該溝には別の溝内に形成された活性層とは異なる波長で発光する活性層を含む埋込層が形成されている態様；前記発光を目的としない溝が、発光を目的とする溝の外側に形成されている態様；前記発光を目的としない溝と、発光を目的とする溝とが交互に形成されている態様を挙げることができる。
本発明の半導体光デバイス装置は、半導体発光装置や半導体レーザ等として有用である。
【００１０】
【発明の実施の態様】
以下において、本発明の半導体光デバイス装置について詳細に説明する。
本発明の半導体光デバイス装置は、半導体基板又は半導体基板上に成長させたエピタキシャル成長層にストライプ状の溝を少なくとも２つ有する。その溝のうち、少なくとも２つは発光を目的とした溝であり、以下の説明では便宜上これらの溝を第１溝および第２溝という。本発明では、第１溝には第１波長で発光する活性層を含む埋込層が形成されており、該第２溝には第１波長とは異なる第２波長で発光する活性層を含む埋込層が形成されている。
【００１１】
図１は、本発明の半導体光デバイス装置の好ましい態様を示す斜視図である。この実施態様では、基板１１１に５つの溝（Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ｂ、Ｃ）が設けられており、各溝には埋込層１１２〜１１６が形成されている。第１溝Ｂの埋込層１１２には第１発光波長で発光する活性層が含まれており、第２溝Ｃの埋込層１１３には第２発光波長で発光する活性層が含まれている。これらの第１溝Ｂと第２溝Ｃは発光を目的とした溝である。一方、これらの発光を目的とする溝の間と外側にそれぞれ形成されている３つの溝（Ａ１、Ａ２、Ａ３）は、発光を目的としない溝であり、それぞれダミー第１溝、ダミー第２溝、ダミー第３溝を構成している。図１の実施態様では、これらのダミー溝に、埋込層１１２とと同一組成の層と埋込層１１３と同一組成の層が順に形成されている。これらの溝の上には絶縁膜１１７が形成されており、発光を目的とする第１溝と第２溝の上面中央にそれぞれ開口部１１８、１１９が設けられている。絶縁膜の上には開口部を覆うように電極１２０が形成されている。また、基板の下側にも電極１２１が形成されている。電極１２０は第１溝側と第２溝側で分離して形成されており、第１波長を発光させたいときは第１溝にのみ電流が流れるようにし、第２波長を発光させたいときは第２溝にのみ電流が流れるように設計されている。
【００１２】
図１の他にも、様々な構造を有する半導体光デバイス装置が本発明に含まれる。
例えば、発光を目的とする溝は３つ以上設けることができる。このとき、各溝には互いに異なる波長で発光する活性層を含む埋込層を形成することが好ましい。ただし、第１溝または第２溝と同じ波長で発光する活性層を３つ目以降の溝に形成しても構わない。例えば、第１溝と同じ波長で発光する第３溝を形成しておき、何らかの理由により第１溝が発光不能に陥ったときに、第３溝を使って発光させるようにすることもできる。
【００１３】
発光波長は特に制限されないが、再生しようとする記録媒体の再生に必要な波長を選択することが好ましい。例えば、第１波長を６５０ｎｍ帯とし、第２波長を７８０ｎｍ帯とすることにより、ＤＶＤ、ＣＤ、ＭＤなどの再生用レーザ源とすることができる。また、第３溝を形成することにより、次世代のＤＶＤ等の再生用として４００ｎｍ帯を第３波長として選択することもできる。
【００１４】
発光を目的とする溝の幅は、下限は０．５μｍ以上であることが好ましく、１．０μｍ以上であることがより好ましく、１．５μｍ以上であることがさらに好ましい。上限は５００μｍ以下であることが好ましく、３００μｍ以下であることがより好ましく、１００μｍ以下であることがさらに好ましい。
【００１５】
発光を目的としないダミー溝は、発光を目的とする溝に埋込層を形成するときに、埋込層を形成しようとしている溝以外の意図しない領域に層が形成され、その結果、表面に凹凸が生じるのを避けること等を目的として設けられるものである。したがって、ダミー溝に形成される埋込層は、発光を目的とする溝の埋込層と同じ層構成をその一部として有することが好ましい。例えば、発光を目的とする第１溝と第２溝に順に埋込層を形成する場合は、ダミー溝にも第１溝の埋込層と第２層の埋込層と同じ層を順に形成させることが好ましい。このため、ダミー溝の深さは、発光を目的とする溝に形成する埋込層の厚さの総和よりも深くしておくことが好ましい。
【００１６】
ダミー溝の数は特に制限されない。発光を目的とする層の外側に形成することが好ましいが、発光を目的とする溝と別の発光を目的とする層の間に形成してもよい。また、発光を目的とする層とダミー層を交互に形成することもできる。
【００１７】
ダミー溝の幅は、発光を目的とする溝の幅よりも大きいことが好ましい。ダミー溝の幅は、下限は０．５μｍ以上であることが好ましく、２μｍ以上であることがより好ましく、５μｍ以上であることがさらに好ましい。上限は１０００μｍ以下であることが好ましく、５００μｍ以下であることがより好ましく、１００μｍ以下であることがさらに好ましい。
【００１８】
発光を目的とする溝やダミー溝は、基板または基板上に形成したエピタキシャル成長層にストライプ状に形成される。本明細書でいうストライプ状の溝とは、幅に比べて長手方向の長さが極めて長くて直線に近い溝を意味する。幅は必ずしも一定である必要はない。このため、テーパー状であってもよいし、中央部の幅が大きくて端部の幅が小さくてもよいし、逆に中央部の幅が小さくて端部の幅が大きくてもよい。
【００１９】
本発明の半導体光デバイス装置に用いる基板は、その上にダブルへテロ構造の結晶を成長することが可能なものであれば、材料の特性や種類については特に限定されない。好ましいのは導電性がある材料であり、望ましくはその上への結晶薄膜成長に適したＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＰ、ＺｎＳｅ、ＺｎＯ、Ｓｉ、Ａｌ2Ｏ3等の結晶基板、特に閃亜鉛鉱型構造を有する結晶基板である。基板結晶成長面は低次な面またはそれと結晶学的に等価な面が好ましく、（１００）面が最も好ましい。
【００２０】
なお、本明細書において「（１００）面」という場合は、必ずしも厳密に（１００）シャストの面である必要はなく、最大３０°程度のオフアングルを有する場合まで包含する。オフアングルの大きさは上限は３０°以下が好ましく、１６°以下がより好ましく、下限は０．５°以上が好ましく、２°以上がより好ましく、６°以上がさらに好ましく、１０°以上が最も好ましい。
また、基板は六方晶型の基板でもよく、その場合はＡｌ2Ｏ3、６Ｈ−ＳｉＣ等の上にも形成される。
【００２１】
基板上にはバッファー層を形成することができる。バッファ層の厚みは１μｍ以下にすることが好ましく、０．５μｍ以下にすることがより好ましい。バッファ層は形成しなくても構わない。
【００２２】
本発明では、発光を目的とする溝やダミー溝は、基板そのものに形成してもよいし、基板上に形成したエピタキシャル成長層に形成してもよい。基板に溝を形成させる場合は、溝を作成するためにエピタキシャル成長を行う必要がないため、簡便でコストも安いという利点がある。一方、基板上に形成したエピタキシャル成長層に溝を形成させる場合は、エッチングにより溝断面をシャープに形成することができるという利点がある。
【００２３】
基板に溝を形成する場合は、形成する溝の側面が｛１１１｝Ｂ面になるようにすることが好ましい。｛１１１｝Ｂ面とは、III−Ｖ族化合物半導体の場合はＶ族のみが表面にならぶ｛１１１｝面であり、II−VI族化合物半導体の場合はVI族のみが表面にならぶ｛１１１｝面である。｛１１１｝Ｂ面上には一般に結晶成長が生じにくいために、溝の側面が｛１１１｝Ｂ面であれば、溝の側面からの成長を抑制することができる。その結果、ほぼ平坦に溝の底から埋込層を成長をすることが可能となり、溝両脇が突起状に盛り上がるのを防ぎ、埋込層を溝内におさめることが可能になる。
【００２４】
溝の両脇が突起状に盛り上がるのを防ぐためには、溝側面の結晶面を選択すること以外に、基板上に形成されるＳｉＮｘなどの保護層を溝上部両脇から溝上部中央に向けて突出させた状態で埋込層を形成させることによっても達成することができる。溝の側面から成長する埋込層は、突出した保護層があるために上方への成長が妨げられ、結果として溝内におさまることになる。
【００２５】
発光を目的とする溝には、発光に必要な化合物半導体層を成長させる。通常は、活性層とその上下に活性層よりも屈折率が小さいクラッド層を形成する。基板側のクラッド層は第１導電型クラッド層、その反対側のクラッド層は第２導電型クラッド層として機能する。化合物半導体層は、この他に光ガイド層として機能する層やコンタクト層を含んでいてもよい。
【００２６】
なお、本明細書において「Ａ層の上に形成されたＢ層」という表現は、Ａ層の上面にＢ層の底面が接するようにＢ層が形成されている場合と、Ａ層の上面に１以上の層が形成されさらにその層の上にＢ層が形成されている場合の両方を含むものである。また、Ａ層の上面とＢ層の底面が部分的に接していて、その他の部分ではＡ層とＢ層の間に１以上の層が存在している場合も、上記表現に含まれる。具体的な態様については、以下の各層の説明と実施例の具体例から明らかである。
【００２７】
第１導電型クラッド層は、活性層よりも屈折率の小さい材料で形成される。また、第１導電型クラッド層の屈折率は、第２導電型クラッド層の屈折率よりも大きいことが好ましい。例えば、第１導電型のＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＡｓＰ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮ、ＢｅＭｇＺｎＳｅ、ＭｇＺｎＳＳｅ、ＣｄＺｎＳｅＴｅ等の一般的なＩＩＩ−Ｖ族、ＩＩ−ＶＩ族半導体を用いることができる。また、屈折率の大小関係は、各層の材料組成を当業者に公知の方法にしたがって適宜選択することにより調節することができる。例えば、ＡｌxＧａ1-xＡｓ、（ＡｌxＧａ1-x）0.5Ｉｎ0.5Ｐ、ＡｌxＧａ1-xＮなどのＡｌ組成を変化させることによって屈折率を調節することができる。第１導電型クラッド層のキャリア濃度は、下限は１×１０18ｃｍ-3以上が好ましく、３×１０18ｃｍ-3以上がより好ましく、５×１０18ｃｍ-3以上が最も好ましい。上限は２×１０20ｃｍ-3以下が好ましく、５×１０19ｃｍ-3以下がより好ましく、３×１０18ｃｍ-3以下が最も好ましい。
【００２８】
第１導電型クラッド層は、単層からなるものであるときは、好ましくは０．５〜４μｍ、より好ましくは１〜３μｍ程度の厚みを有するが、第１導電型クラッド層は第１導電型第１クラッド層と第１導電型第２クラッド層の複数層からなるものであってもよい。具体的には活性層側にＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ又はＡｌＩｎＰからなるクラッド層と、その層よりも基板側に第１導電型のＡｌＧａＡｓ又はＡｌＧａＡｓＰからなるクラッド層が形成されている態様を例示することができる。このとき、活性層側の層の厚さは薄くすることが好ましく、厚さの下限としては０．０１μｍ以上が好ましく、０．０５μｍ以上がより好ましい。上限としては、０．５μｍ以下が好ましく、０．３μｍ以下がより好ましい。また、基板側の層のキャリア濃度は、下限２×１０17ｃｍ-3〜以上が好ましく、５×１０17ｃｍ-3以上がより好ましい。上限は３×１０18ｃｍ-3以下が好ましく、２×１０18ｃｍ-3以下がより好ましい。
【００２９】
本発明の半導体光デバイス装置を構成する活性層の構造は、特に制限されない。例えば、量子井戸層をバリア層や光閉じ込め層で挟んだ構造を例示することができる。具体的には、光閉じ込め層（アンドープ）、量子井戸層（アンドープ）、バリア層（アンドープ）、量子井戸層（アンドープ）、バリア層（アンドープ）、量子井戸層（アンドープ）及び閉じ込め層（アンドープ）を順次積層した三重量子井戸構造（ＴＱＷ）を例示することができる。この三重量子井戸構造以外にも、例えば、量子井戸層及び前記量子井戸層を上下から挟む光閉じ込め層からなる単一量子井戸構造（ＳＱＷ）や、複数の量子井戸層及びそれらに挟まれたバリア層ならびに最上の量子井戸層の上及び最下の量子井戸層の下に積層された光閉じ込め層からなる二重量子井戸構造（ＤＱＷ）や４層以上の量子井戸層を有する多量子井戸構造（ＭＱＷ）であってもよい。活性層を量子井戸構造とすることにより、単層のバルク活性層と比較して、短波長化かつ低しきい値化を達成することができる。
【００３０】
活性層の材料としては、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＡｓ、ＡｌＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＡｓＰ、ＧａＮ、ＧａＩｎＮなどを例示することができる。ＧａとＩｎを構成元素として含む材料である場合は、自然超格子が形成されやすいために、オフ基板を用いることによる自然超格子抑制の効果が大きくなる。
【００３１】
活性層が量子井戸構造を有している場合、混晶化の容易さの観点から、次の構造が好ましい。すなわち、（１）混晶化前後での組成の変化量を大きくできることから、活性層が単一の井戸層を有している（単一量子井戸）こと、（２）活性層が複数の井戸層を有している（多重量子井戸）場合、混晶化領域中央付近でのバンドギャップの低減を抑制するために、混晶組成井戸層に挟まれたバリア層の厚みが井戸層よりも大きいこと、（３）混晶化前後でのバンドギャップ変化を大きくするために、井戸層に圧縮歪みがかっかっていること、（４）井戸層の構成元素に比較的低温で拡散しやすいＩｎが含まれていること、（５）井戸層を挟むバリア層あるいはガイド層の構成元素にバンドギャップを小さくするＩｎが含まれていないこと、（６）井戸層を挟むバリア層あるいはガイド層の構成元素にバンドギャップを大きくするＡｌが含まれていることが好ましい。
【００３２】
活性層１５の上には、第２導電型クラッド層を形成することが好ましい。第２導電型クラッド層は２層以上形成してもよい。以下の説明では、便宜上、活性層に近い方から順に第２導電型第１クラッド層と第２導電型第２クラッド層を形成した態様を例にとって説明する。
【００３３】
第２導電型第１クラッド層は、活性層よりも屈折率の小さい材料で形成される。例えば、第２導電型のＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＮ、ＢｅＭｇＺｎＳｅ、ＭｇＺｎＳＳｅ、ＣｄＺｎＳｅＴｅ等の一般的なＩＩＩ−Ｖ族、ＩＩ−ＶＩ族半導体を用いることができる。第２導電型クラッド層がＡｌを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体で構成されている場合は、その成長可能な実質的全面をＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＮ等のＡｌを含まないＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体で覆えば表面酸化を防止することができるため好ましい。
【００３４】
第２導電型第１クラッド層のキャリア濃度は、下限は２×１０17ｃｍ-3以上が好ましく、５×１０17ｃｍ-3以上がより好ましく、７×１０17ｃｍ-3以上が最も好ましい。上限は５×１０18ｃｍ-3以下が好ましく、３×１０18ｃｍ-3以下がより好ましく、２×１０18ｃｍ-3以下が最も好ましい。厚さの下限としては０．０１μｍ以上が好ましく、０．０５μｍ以上がより好ましく、０．０７μｍ以上が最も好ましい。上限としては、０．５μｍ以下が好ましく、０．３μｍ以下がより好ましく、０．２μｍ以下が最も好ましい。
【００３５】
第２導電型第２クラッド層のキャリア濃度は、下限は５×１０17ｃｍ-3以上が好ましく、７×１０17ｃｍ-3以上がより好ましく、１×１０18ｃｍ-3以上が最も好ましい。上限は１×１０19ｃｍ-3以下が好ましく、５×１０18ｃｍ-3以下がより好ましく、３×１０18ｃｍ-3以下が最も好ましい。
【００３６】
第２導電型第２クラッド層の厚さは、下限は０．５μｍ以上が好ましく、１．０μｍ以上がより好ましい。上限は３．０μｍ以下が好ましく、２．０μｍ以下がより好ましい。
【００３７】
化合物半導体層の最上層には、電極材料との接触抵抗を低減するために、低抵抗（高キャリア濃度）のコンタクト層を形成することが好ましい。このとき、コンタクト層の材料は、通常はクラッド層よりバンドギャップが小さい材料の中から選択し、金属電極とのオーミック性を取るため低抵抗で適当なキャリア密度を有するのが好ましい。キャリア密度の下限は、１×１０18ｃｍ-3以上が好ましく、３×１０18ｃｍ-3以上がより好ましく、５×１０18ｃｍ-3以上が最も好ましい。上限は、２×１０20ｃｍ-3以下が好ましく、５×１０19ｃｍ-3以下がより好ましく、３×１０18ｃｍ-3以下が最も好ましい。コンタクト層の厚みは、０．１〜１０μｍが好ましく、１〜８μｍがより好ましく、２〜６μｍがもっとも好ましい。
【００３８】
化合物半導体層の成長には、従来から用いられている方法を適宜選択して使用することができる。結晶の成長方法は特に限定されるものではなく、ダブルヘテロ構造の結晶成長や電流ブロック層等の選択成長には、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）、ハイドライドあるいはハライド気相成長法（ＶＰＥ法）、液相成長法（ＬＰＥ法）等の公知の成長方法を適宜選択して用いることができる。
【００３９】
各層の具体的成長条件等は、層の組成、成長方法、装置の形状等に応じて異なるが、ＭＯＣＶＤ法を用いてＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長する場合、ダブルへテロ構造は、成長温度６５０〜７５０℃程度、Ｖ／ＩＩＩ比２０〜６０程度（ＡｌＧａＡｓの場合）あるいは３００〜６００程度（ＩｎＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰの場合）、不純物拡散領域及びブロック層は成長温度６００〜７００℃、Ｖ／ＩＩＩ比４０〜６０程度（ＡｌＧａＡｓの場合）あるいは３５０〜５５０程度（ＩｎＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰの場合）で行うのが好ましい。
【００４０】
発光を目的とする溝およびダミー溝に埋込層を形成した後に、絶縁層と電極を形成する。絶縁層は、誘電体であることが好ましく、具体的には、ＳｉＮｘ膜、ＳｉＯ2膜、ＳｉＯＮ膜、Ａｌ2Ｏ3膜、ＺｎＯ膜、ＳｉＣ膜及びアモルファスＳｉからなる群から選択されることが好ましい。特に好ましいのはＳｉＮｘ膜である。これらの材料は、基板やエピタキシャル成長層に溝を形成する際の保護膜としても用いることができる。
【００４１】
絶縁膜上には、電極を形成する。絶縁膜上に形成する電極は、発光を目的とする溝ごとに分離しておくことが好ましい。溝ごとに電極を分離しておくことにより、所望の波長帯のレーザ光を選択的に発振させることができる。
【００４２】
本発明の半導体光デバイス装置を製造する方法は特に制限されない。いかなる方法により製造されたものであっても、上記請求項１の要件を満たすものであれば本発明の範囲に含まれる。
本発明の半導体光デバイス装置は、従来の装置と異なり、選択エッチングプロセスを経ずに製造することができるため、歩留まりが高い。また、発光点の位置や間隔の制御を容易に行うことができるために、所望の構造を有する装置を簡単に製造することができる。さらに、チップを分離する溝が存在しないため、劈開が容易であり、劈開時に側面で半田が跳ね上がってリーク電流を発生させることもない。また、チップ間の高さも容易に揃えることができるため、性能の良い半導体光デバイス装置を提供することができる。
【００４３】
本発明の半導体光デバイス装置は半導体レーザ装置として有用である。例えば、情報処理用光源（通常ＡｌＧａＡｓ系（波長７８０ｎｍ近傍）、ＡｌＧａＩｎＰ系（波長６００ｎｍ帯）、ＩｎＧａＮ系（波長４００ｎｍ近傍））、通信用信号光源（通常ＩｎＧａＡｓＰあるいはＩｎＧａＡｓを活性層とする１．３μｍ帯、１．５μｍ帯）レーザ、ファイバー励起用光源（ＩｎＧａＡｓ歪み量子井戸活性層／ＧａＡｓ基板を用いる９８０ｎｍ近傍、ＩｎＧａＡｓＰ歪み量井戸活性層／ＩｎＰ基板を用いる１４８０ｎｍ近傍など）レーザなどの通信用半導体レーザ装置など幅広い用途（特に、高出力動作）に適用することができる。通信用レーザでは、特にビームが円形に近いレーザがファイバとの結合効率を高める点で有効である。
【００４４】
また、本発明の半導体光デバイス装置は、半導体レーザ以外に半導体光増幅器、光検出器、光変調器、光スイッチなどの光素子およびこれらの集積装置についても応用が可能である。さらに、本発明は半導体レーザ以外に端面発光型などの発光ダイオード（ＬＥＤ）としても応用可能である。
【００４５】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、数値、割合、操作等は、本発明の精神から逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例に制限されるものではない。
本実施例において、図２に示す順に各層を形成することにより半導体光デバイス装置を製造した。なお図２（ａ）〜図２（ｆ）には、構造を把握しやすくするために敢えて寸法を変えている部分があるが、実際の寸法は以下の文中に記載されるとおりである。
【００４６】
最初に、（１００）面からなるｎ型ＧａＡｓ基板２１１の表面に、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）２１２をＰＣＶＤ法で成膜した。成膜した窒化シリコン膜に、フォトリソグラフィー法で［０−１１］方向に伸びる幅５０μｍの開口部を１５μｍずつ間隔をあけて形成した。この開口部を深さ８μｍエッチングし、溝（Ａ１，Ａ２，Ａ３）を形成した（図２（ａ））。
このあと、表面にレジストを塗布し、フォトリソグラフィー法でリッジ部Ｅの表面のＳｉＮｘ膜に［０−１１］方向に伸びる幅５μｍの開口部を形成した。この開口部を深さ４μｍエッチングし、溝Ｂを形成した（図２（ｂ））。
【００４７】
次に、ＭＯＣＶＤ法により溝（Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ｂ）内に、厚さ０．２μｍのｎ型ＧａＡｓバッファ層２１３、厚さ１．５μｍのｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層２１４を形成したのちに、ＴＭＡの供給を停止して厚さ５０ｎｍのＧａＡｓ活性層２１５を形成し、このあとＴＭＧとＴＭＡを同時に供給して厚さ１．２μｍのｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層２１６を作成し、再びＴＭＡの供給を停止して厚さ０．５μｍのｐ型ＧａＡｓコンタクト層２１７を形成した（図２（ｃ））。
【００４８】
このあと、フォトリソグラフィー法により、ＳｉＮｘ保護膜２１８を溝Ｂの埋込層の上部表面およびその近傍に形成した。
表面にレジストを塗布し、フォトリソグラフィー法でリッジ部Ｆの表面のＳｉＮｘ膜に［０−１１］方向に伸びる幅５μｍの開口部を形成した。この開口部を深さ４μｍエッチングし、溝Ｃを形成した（図２（ｄ））。
【００４９】
次に、ＭＯＣＶＤ法により溝（Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ｃ）内に、再びＭＯＣＶＤ法により厚さ０．２μｍのＳｉドープｎ型ＧａＡｓバッファ層（ｎ＝１ｘ１０18ｃｍ-3）２１９、厚さ１．５μｍのＳｉドープｎ型Ａｌ0.75Ｇａ0.25Ａｓ第１クラッド層（ｎ＝１ｘ１０18ｃｍ-3）２２０、厚さ０．１５μｍのＳｉドープｎ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ第２クラッド層（ｎ＝１ｘ１０18ｃｍ-3）２２１、厚さ５０ｎｍのアンドープ（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ光ガイド層あるいは厚さ５ｎｍのアンドープ（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐバリア層に挟まれた厚さ５〜６ｎｍのアンドープＧａ0.44Ｉｎ0.56Ｐ井戸層（３層）からなる三重量子井戸（ＴＱＷ）活性層２２２、厚さ０．１５μｍのＺｎドープｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ第１クラッド層（ｐ＝７ｘ１０17ｃｍ-3）２２３、厚さ１．２μｍのＺｎドープｐ型Ａｌ0.75Ｇａ0.25Ａｓ第２クラッド層（ｐ＝１ｘ１０18ｃｍ-3）２２４、厚さ０．１μｍのＺｎドープｎ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓ中間層（ｐ＝１ｘ１０18ｃｍ-3）２２５、厚さ０．５μｍのＺｎドープｐ型ＧａＡｓコンタクト層（ｎ＝１ｘ１０19ｃｍ-3）２２６を順次積層することによりダブルヘテロ構造を形成した（図２（ｅ））。図３は、この工程後の各溝の埋込層を示すものである。
【００５０】
次に、ＳｉＮｘ保護膜２１８をエッチングにより除去した。このとき、ＳｉＮｘ膜の除去には緩衝フッ酸液などのウェットエッチングもしくはＳＦ6、ＣＦ4などのガスを用いたドライエッチングを用いた。
このあと、全面に再びＳｉＮｘ膜２２７を成膜し、フォトリソグラフィー法により、溝Ｂおよび溝Ｃの埋込層の上部中央に［０−１１］方向に伸びる幅３μｍの開口部を形成した。
【００５１】
この後、溝Ａ２の上部で電極を分離するように、ｐ側電極２２８を蒸着し、基板を１００μｍまで薄くした後に、ｎ側電極２２９を蒸着し、アロイした（図２（ｆ））。こうして作製したウエハーを劈開して、レーザ光出射端面を形成（１次劈開）するようにチップバーに切り出し、レーザを作製した。このときの共振器長は２５０μｍとした。前端面２０％−後端面８０％の非対称コーティングを施した後、２次劈開によりチップに分離した。チップをジャンクションダウンで電極パターンを形成したサブマウントに組み立てた。
これにより、溝Ｂおよび溝Ｃに形成されたレーザ素子を独立に駆動することができた。
これらの結果から、本発明のレーザ構造において、光ファイバー、光ディスク等の光源に利用されることがわかる。
【００５２】
【発明の効果】
本発明の半導体光デバイス装置は、２以上の発光波長を選択的に発振することが可能である。また、発光点の位置や間隔の制御が容易であり、簡易にかつ再現性よく作製することができる。さらに、本発明によれば、光ピックアップの小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の半導体光デバイス装置の具体的態様を示す図である。
【図２】  本発明の半導体光デバイス装置の製造工程の一例を説明する工程図である。
【図３】  本発明の半導体光デバイス装置の製造途中における断面図である。
【符号の説明】
１１１：  基板
１１２：  第１溝埋込層
１１３：  第２溝埋込層
１１４：  ダミー第１溝埋込層
１１５：  ダミー第２溝埋込層
１１６：  ダミー第３溝埋込層
１１７：  絶縁膜
１１８：  絶縁膜の開口部
１１９：  絶縁膜の開口部
１２０：  電極
１２１：  電極
Ａ１：  ダミー第１溝
Ａ２：  ダミー第２溝
Ａ３：  ダミー第３溝
Ｂ：  第１溝
Ｃ：  第２溝
Ｄ１：  リッジ部
Ｄ２：  リッジ部
Ｅ：  リッジ部
Ｆ：  リッジ部
２１１：  基板
２１２：  ＳｉＮｘ膜
２１３：  第１溝バッファ層
２１４：  第１溝ｎ型クラッド層
２１５：  第１溝活性層
２１６：  第１溝ｐ型クラッド層
２１７：  第１溝コンタクト層
２１８：  ＳｉＮｘ保護膜
２１９：  第２溝バッファ層
２２０：  第２溝ｎ型第１クラッド層
２２１：  第２溝ｎ型第２クラッド層
２２２：  第２溝活性層
２２３：  第２溝ｐ型第１クラッド層
２２４：  第２溝ｐ型第２クラッド層
２２５：  第２溝中間層
２２６：  第２溝コンタクト層
２２７：  ＳｉＮｘ膜
２２８：  ｐ型電極
２２９：  ｎ型電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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