(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一導電型半導体基板に順次積層された第一導電型クラッド層、活性層および第二導電型第一クラッド層からなるストライプ状のリッジ構造と、
前記リッジ構造の両側面を覆うように埋め込まれた埋め込み層と、
前記リッジ構造の頂部および前記埋め込み層の表面に順次積層された第二導電型第二クラッド層および第二導電型コンタクト層と、
前記リッジ構造を中心とし、前記第二導電型コンタクト層から前記第一導電型半導体基板に達するメサによって両側面が形成されたストライプ状のメサ構造と、
前記第二導電型コンタクト層の表面に設けられ、前記第二導電型コンタクト層よりも狭い幅を有する放熱層と、
前記メサ構造の両側面および前記第二導電型コンタクト層の表面の両端部を覆う絶縁膜からなるメサ保護膜と、
前記第二導電型コンタクト層と電気的に接続された第二導電型側電極と、
を備える光半導体装置。
【請求項２】
第一導電型半導体基板に順次積層された第一導電型クラッド層、活性層および第二導電型第一クラッド層からなるストライプ状のリッジ構造と、
前記リッジ構造の両側面を覆うように埋め込まれた埋め込み層と、
前記リッジ構造の頂部および前記埋め込み層の表面に順次積層された第二導電型第二クラッド層および第二導電型コンタクト層と、
前記リッジ構造を中心とし、前記第二導電型コンタクト層から前記第一導電型半導体基板に達するメサによって両側面が形成されたストライプ状のメサ構造と、
前記第二導電型コンタクト層に設けられたコンタクト層開口部を介して前記第二導電型第二クラッド層の表面に形成された放熱層と、
前記メサ構造の両側面および前記第二導電型コンタクト層の表面の両端部を覆う絶縁膜からなるメサ保護膜と、
前記第二導電型コンタクト層と電気的に接続された第二導電型側電極と、
を備える光半導体装置。
【請求項３】
前記放熱層は、第二導電型の半導体層で構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光半導体装置。
【請求項４】
前記放熱層は、高抵抗層で構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光半導体装置。
【請求項５】
第一導電型半導体基板に順次積層された第一導電型クラッド層、活性層および第二導電型第一クラッド層からなるストライプ状のリッジ構造と、
前記リッジ構造の両側面を覆うように埋め込まれた埋め込み層と、
前記リッジ構造の頂部および前記埋め込み層の表面に順次積層された第二導電型第二クラッド層および第二導電型コンタクト層と、
前記リッジ構造を中心とし、前記第二導電型コンタクト層から前記第一導電型半導体基板に達するメサによって両側面が形成されたストライプ状のメサ構造と、
前記メサ構造の両側面に設けられ、一端が前記両側面に露出した前記第一導電型半導体基板に達し、他端が少なくとも前記両側面に露出した前記埋め込み層を覆う絶縁膜からなる部分メサ保護膜と、
前記第二導電型コンタクト層の表面を覆い、かつ、両端部において前記メサ構造の両側面に露出した前記第二導電型コンタクト層の両側面および前記第二導電型第二クラッド層の両側面の少なくとも一部を直接覆うように形成された第二導電型側電極と、
を備える光半導体装置。
【請求項６】
前記第二導電型側電極の両端部が、前記部分メサ保護膜の他端を覆うように形成されることを特徴とする請求項５に記載の光半導体装置。
【請求項７】
前記第二導電型第二クラッド層の上端部の少なくとも一部が、ストライプ方向に垂直な断面において、積層方向に対して幅が広がる形状を呈することを特徴とする請求項５または６に記載の光半導体装置。
【請求項８】
前記第二導電型第二クラッド層の上端部の少なくとも一部が、ストライプ方向に垂直な断面において、積層方向に対して幅が狭まる形状を呈することを特徴とする請求項５または６に記載の光半導体装置。
【請求項９】
前記第二導電型コンタクト層が、ストライプ方向に垂直な断面において、積層方向に対して幅が狭まる形状を呈することを特徴とする請求項８に記載の光半導体装置。
【請求項１０】
前記第二導電型コンタクト層の表面に凹凸パターンが形成されていることを特徴とする請求項５または６に記載の光半導体装置。
【請求項１１】
前記凹凸パターンは周期的に設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の光半導体装置。
【請求項１２】
第一導電型半導体基板に、第一導電型クラッド層、活性層および第二導電型第一クラッド層を順次積層する第一結晶成長工程と、
前記第一導電型クラッド層、前記活性層および前記第二導電型第一クラッド層をストライプ状のリッジ構造にエッチングするリッジ構造形成工程と、
前記リッジ構造の両側面を覆うように埋め込む埋め込み層を結晶成長する第二結晶成長工程と、
前記リッジ構造の頂部および前記埋め込み層の表面に、第二導電型第二クラッド層、第二導電型コンタクト層および放熱層を順次積層する第三結晶成長工程と、
前記放熱層を、前記リッジ構造の幅よりも広い幅を有するストライプ状にエッチングする放熱層エッチング工程と、
前記リッジ構造を中心とし、前記第二導電型コンタクト層から前記第一導電型半導体基板に達するメサによってメサ構造の両側面を形成するメサ構造形成工程と、
前記メサ構造の両側面および前記第二導電型コンタクト層の表面の両端部を覆う絶縁膜からなるメサ保護膜を形成するメサ保護膜形成工程と、
前記第二導電型コンタクト層の表面に、前記第二導電型コンタクト層と電気的に接続された第二導電型側電極を形成する電極形成工程と、
を含む光半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
第一導電型半導体基板に、第一導電型クラッド層、活性層および第二導電型第一クラッド層を順次積層する第一結晶成長工程と、
前記第一導電型クラッド層、前記活性層および前記第二導電型第一クラッド層をストライプ状のリッジ構造にエッチングするリッジ構造形成工程と、
前記リッジ構造の両側面を覆うように埋め込む埋め込み層を結晶成長する第二結晶成長工程と、
前記リッジ構造の頂部および前記埋め込み層の表面に、第二導電型第二クラッド層および第二導電型コンタクト層を順次積層する第三結晶成長工程と、
前記第二導電型コンタクト層に、底部に前記第二導電型第二クラッド層が露出するコンタクト層開口部をエッチングによって形成するコンタクト層エッチング工程と、
前記コンタクト層開口部および第二導電型コンタクト層の表面に放熱層を結晶成長する第四結晶成長工程と、
前記放熱層を、前記リッジ構造の幅よりも広い幅を有するストライプ状にエッチングする放熱層エッチング工程と、
前記リッジ構造を中心とし、前記第二導電型コンタクト層から前記第一導電型半導体基板に達するメサによってメサ構造の両側面を形成するメサ構造形成工程と、
前記メサ構造の両側面および前記第二導電型コンタクト層の表面の両端部を覆う絶縁膜からなるメサ保護膜を形成するメサ保護膜形成工程と、
前記第二導電型コンタクト層の表面に、前記第二導電型コンタクト層と電気的に接続された第二導電型側電極を形成する電極形成工程と、
を含む光半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
第一導電型半導体基板に、第一導電型クラッド層、活性層および第二導電型第一クラッド層を順次積層する第一結晶成長工程と、
前記第一導電型クラッド層、前記活性層および前記第二導電型第一クラッド層をストライプ状のリッジ構造にエッチングするリッジ構造形成工程と、
前記リッジ構造の両側面を覆うように埋め込む埋め込み層を結晶成長する第二結晶成長工程と、
前記リッジ構造の頂部および前記埋め込み層の表面に、第二導電型第二クラッド層、第二導電型コンタクト層および放熱層を順次積層する第三結晶成長工程と、
前記リッジ構造を中心とし、前記第二導電型コンタクト層から前記第一導電型半導体基板に達するメサによってメサ構造の両側面を形成するメサ構造形成工程と、
前記メサ構造の両側面に設けられ、一端が前記両側面に露出した前記第一導電型半導体基板に達し、他端が少なくとも前記両側面に露出した前記埋め込み層を覆う絶縁膜からなる部分メサ保護膜を形成する部分メサ保護膜形成工程と、
前記第二導電型コンタクト層の表面を覆い、かつ、両端部において前記メサ構造の両側面に露出した前記第二導電型コンタクト層の両側面および前記第二導電型第二クラッド層の両側面の少なくとも一部を直接覆う第二導電型側電極を形成する電極形成工程と、
を含む光半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記第二導電型側電極の両端部が、前記部分メサ保護膜の他端を覆うように形成されることを特徴とする請求項１４に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記第二導電型第二クラッド層の上端部の少なくとも一部を、ストライプ方向に垂直な断面において、積層方向に対して幅が広がる形状にエッチング加工することを特徴とする請求項１４または１５に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
前記第二導電型第二クラッド層の上端部の少なくとも一部を、ストライプ方向に垂直な断面において、積層方向に対して幅が狭まる形状にエッチング加工することを特徴とする請求項１４または１５に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
前記第二導電型コンタクト層を、ストライプ方向に垂直な断面において、積層方向に対して幅が狭まる形状にエッチング加工することを特徴とする請求項１７に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
前記第二導電型コンタクト層の表面に凹凸パターンを形成する凹凸パターン形成工程をさらに含むことを特徴とする請求項１４または１５に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項２０】
前記凹凸パターンは周期的に設けられていることを特徴とする請求項１９に記載の光半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、光半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のトラフィックの急激な増加から光通信の高速化が著しく、半導体レーザ（光半導体装置）の高速動作が求められている。また、低コストで高速動作を実現するため、分布帰還型半導体レーザを直接高速変調する直接変調型の半導体レーザが求められている。【０００３】
半導体レーザの高速動作を図るには、寄生容量の低減、共振器長Ｌの短共振器化等が有効である。特に、活性層の両側に電流ブロック層として機能する埋め込み層を設ける埋め込み型構造では、埋め込み層を半絶縁性の半導体層で構成することによって、寄生容量を低減することが可能となる。【０００４】
一方、高速変調に要求される緩和振動周波数ｆｒのさらなる向上を図るには、下記の式（１）から明らかなように、半導体レーザの共振器長Ｌの短共振器化が有効である。しかしながら、短共振器化は、すなわち、レーザ光を発する活性層の体積自体の減少をもたらすため、レーザ出力の低下を伴うという問題があった。【０００５】
【数１】
0006910580.tif 000002
式（１）中、Γは光閉じ込め係数を、Ｗは活性層幅を、ｄは活性層厚を、ｑは素電荷を、ｄｇ／ｄｎは微分利得を、Ｉｏｐは動作電流を、Ｉｔｈはしきい値電流を、それぞれ表す。【０００６】
上述のレーザ出力の低下への対策として、例えば、特許文献１に開示されているように、電極とコンタクト層との接触面積を増大し、電極とコンタクト層間の接触抵抗を低減して半導体レーザの素子抵抗を低抵抗化することにより、半導体レーザの発熱を抑制して、レーザ出力を向上させる試みがなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−２３２４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
半導体レーザの素子抵抗の低抵抗化には、特許文献１に開示されているような、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層とｐ側電極の接触面積を増大させて、電極部分の接触抵抗を低減させる方法以外にも、ｐ型ＩｎＰクラッド層を薄膜化することでバルク結晶の結晶抵抗を低減させる方法がある。素子抵抗において支配的な要因は、バルク結晶の結晶抵抗だからである。【０００９】
しかしながら、結晶抵抗を低減するためにｐ型ＩｎＰクラッド層を薄膜化すると、活性層で生じた熱を放熱するための結晶層の体積が減少する。この結果、ｐ型ＩｎＰクラッド層の薄膜化は、半導体レーザの放熱性を悪化させ、ひいては、素子特性、特に温度特性の著しい悪化を招くという課題があった。【００１０】
本開示は、上記のような課題を解決するためになされたもので、素子抵抗が低減され、かつ、放熱性に優れた光半導体装置およびそ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】
【００１１】
この開示による光半導体装置は、第一導電型半導体基板に順次積層された第一導電型クラッド層、活性層および第二導電型第一クラッド層からなるストライプ状のリッジ構造と、前記リッジ構造の両側面を覆うように埋め込まれた埋め込み層と、前記リッジ構造の頂部および前記埋め込み層の表面に順次積層された第二導電型第二クラッド層および第二導電型コンタクト層と、前記リッジ構造を中心とし、前記第二導電型コンタクト層から前記第一導電型半導体基板に達するメサによって両側面が形成されたストライプ状のメサ構造と、前記第二導電型コンタクト層の表面に設けられ、前記第二導電型コンタクト層よりも狭い幅を有する放熱層と、前記メサ構造の両側面および前記第二導電型コンタクト層の表面の両端部を覆う絶縁膜からなるメサ保護膜と、前記第二導電型コンタクト層と電気的に接続された第二導電型側電極と、を備える。【００１２】
この開示による光半導体装置の製造方法は、第一導電型半導体基板に、第一導電型クラッド層、活性層および第二導電型第一クラッド層を順次積層する第一結晶成長工程と、前記第一導電型クラッド層、前記活性層および前記第二導電型第一クラッド層をストライプ状のリッジ構造にエッチングするリッジ構造形成工程と、前記リッジ構造の両側面を覆うように埋め込む埋め込み層を結晶成長する第二結晶成長工程と、前記リッジ構造の頂部および前記埋め込み層の表面に、第二導電型第二クラッド層、第二導電型コンタクト層および放熱層を順次積層する第三結晶成長工程と、前記放熱層を、前記リッジ構造の幅よりも広い幅を有するストライプ状にエッチングする放熱層エッチング工程と、前記リッジ構造を中心とし、前記第二導電型コンタクト層から前記第一導電型半導体基板に達するメサによってメサ構造の両側面を形成するメサ構造形成工程と、前記メサ構造の両側面および前記第二導電型コンタクト層の表面の両端部を覆う絶縁膜からなるメサ保護膜を形成するメサ保護膜形成工程と、前記第二導電型コンタクト層の表面に、前記第二導電型コンタクト層と電気的に接続された第二導電型側電極を形成する電極形成工程と、を含む。
【発明の効果】
【００１３】
この開示による光半導体装置によれば、第二導電型第二クラッド層を薄膜化できるので、素子抵抗の低減が可能となり、かつ、放熱性を向上させているため、高温特性にも優れる効果を奏する。【００１４】
この開示による光半導体装置の製造方法によれば、素子抵抗が低減され、かつ、放熱性が向上する結果、高温特性に優れた光半導体装置を容易にかつ再現性良く製造することができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態１による光半導体装置の構成を示す断面図である。
【図２】実施の形態１による光半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図３】実施の形態１による光半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図４】実施の形態１による光半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図５】実施の形態１による光半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図６】実施の形態１による光半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図７】実施の形態１による光半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図８】実施の形態２による光半導体装置の構成を示す断面図である。
【図９】実施の形態２による光半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図１０】実施の形態２による光半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図１１】実施の形態２による光半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図１２】実施の形態２による光半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図１３】実施の形態２による光半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図１４】実施の形態３による光半導体装置の構成を示す断面図である。
【図１５】実施の形態３による光半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図１６】実施の形態３による光半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図１７】実施の形態３による光半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図１８】実施の形態４による光半導体装置の構成を示す断面図である。
【図１９】実施の形態４による光半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図２０】実施の形態４による光半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図２１】実施の形態４による光半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図２２】実施の形態５による光半導体装置の構成を示す断面図である。
【図２３】実施の形態５による光半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図２４】実施の形態５による光半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図２５】実施の形態６による光半導体装置の構成を示す断面図である。
【図２６】実施の形態７による光半導体装置の構成を示す断面図である。
【図２７】実施の形態８による光半導体装置の構成を示す断面図である。
【図２８】比較例による光半導体装置の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１による光半導体装置２００の構成を示す断面図である。
実施の形態１による光半導体装置２００は、ｎ型ＩｎＰ基板１（第一導電型半導体基板）に順次積層されたｎ型ＩｎＰクラッド層２（第一導電型クラッド層）、活性層３、ｐ型ＩｎＰ第一クラッド層４（第二導電型第一クラッド層）からなるストライプ状のリッジ構造５と、ストライプ状のリッジ構造５の両側面に形成されたＦｅドープ半絶縁性ＩｎＰ層６ａ（任意の導電型の半導体層）およびｎ型ＩｎＰブロック層６ｂ（第一導電型ブロック層）からなる埋め込み層６と、ストライプ状のリッジ構造５の頂部およびｎ型ＩｎＰブロック層６ｂの表面を覆うように形成されたｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７（第二導電型第二クラッド層）およびｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８（第二導電型コンタクト層）と、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８の表面に形成されたｐ型ＩｎＰ放熱層９（第二導電型放熱層）と、ストライプ状のリッジ構造５を中心としｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８からｎ型ＩｎＰ基板１に達するメサによって両側面が形成されたストライプ状のメサ構造１３と、ストライプ状のメサ構造１３の両側面とｐ型ＩｎＰ放熱層９とｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８の表面の両端部を覆うように形成されたＳｉＯ２からなるメサ保護膜１０（絶縁膜からなるメサ保護膜）と、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８の表面でｐ型ＩｎＰ放熱層９の両側に設けられたｐ側電極１１（第二導電型側電極）と、ｎ型ＩｎＰ基板１の裏面側に設けられたｎ側電極１２（第一導電型側電極）と、で構成される。
なお、Ｆｅドープ半絶縁性ＩｎＰ層６ａとｎ型ＩｎＰブロック層６ｂを総称して、埋め込み層６と称する。
【００１７】
まず、実施の形態１による光半導体装置２００の製造方法を以下に説明する。
ｎ型ＩｎＰ基板１の表面に、ｎ型ＩｎＰクラッド層２、活性層３、ｐ型ＩｎＰ第一クラッド層４を、有機金属気相成長法（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＣＶＤ）等の結晶成長方法によって順次結晶成長する（第一結晶成長工程）。
【００１８】
上記各層の結晶成長後、ｐ型ＩｎＰ第一クラッド層４の表面に、第一ＳｉＯ２膜１０１を成膜する。第一ＳｉＯ２膜１０１の成膜方法としては、例えば、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等が挙げられる。第一ＳｉＯ２膜１０１の成膜後、図２に示すように、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて、第一ＳｉＯ２膜１０１を所望の幅を有するストライプ状にパターニングする。
【００１９】
次に、ストライプ状の第一ＳｉＯ２膜１０１をエッチングマスクとして用いて、図３に示すように、ｐ型ＩｎＰ第一クラッド層４からｎ型ＩｎＰクラッド層２の途中、あるいは、ｎ型ＩｎＰ基板１の途中までドライエッチングすることで、ストライプ状のリッジ構造５を形成する（リッジ構造形成工程）。ここで、エッチングマスクはＳｉＯ２膜に限らずＳｉＮ膜でも良い。また、エッチングはドライエッチングに限らず、ウェットエッチングを用いても良い。
【００２０】
ストライプ状のリッジ構造５の形成後、図４に示すように、ＭＯＣＶＤによって、Ｆｅドープ半絶縁性ＩｎＰ層６ａおよびｎ型ＩｎＰブロック層６ｂからなる埋め込み層６を、ストライプ状のリッジ構造５の両側面を覆うように埋め込む（第二結晶成長工程）。すなわち、ストライプ状のリッジ構造５の両側面には、埋め込み層６としてのＦｅドープ半絶縁性ＩｎＰ層６ａおよびｎ型ＩｎＰブロック層６ｂが形成されている。
なお、埋め込み層６の構成は、かかる２層の構成に限らず、ｐ型ＩｎＰ層、Ｆｅドープ半絶縁性ＩｎＰ層およびｎ型ＩｎＰ層の３層を順に積層した構成でも良い。
【００２１】
埋め込み層６の結晶成長後、ドライエッチング等によりストライプ状の第一ＳｉＯ２膜１０１を除去する。
次に、ｎ型ＩｎＰブロック層６ｂの表面およびストライプ状のリッジ構造５の頂部、すなわち、ｐ型ＩｎＰ第一クラッド層４の表面を覆うように、ｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８およびｐ型ＩｎＰ放熱層９をＭＯＣＶＤにより順次積層する（第三結晶成長工程）。なお、放熱層９は、ＩｎＰ以外のｐ型の半導体層（第二導電型の半導体層）でも良く、要するに、放熱性に優れた材料であれば適用可能である。
【００２２】
上記各層の結晶成長後、ｐ型ＩｎＰ放熱層９の表面に第二ＳｉＯ２膜１０２を成膜する。第二ＳｉＯ２膜１０２の成膜方法としては、例えば、ＣＶＤ法等が挙げられる。第二ＳｉＯ２膜１０２の成膜後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて、図５に示すように、第二ＳｉＯ２膜１０２を、所望の幅を有するストライプ状にパターニングする。
【００２３】
次に、ストライプ状の第二ＳｉＯ２膜１０２をエッチングマスクとして用いて、図６に示すように、ｐ型ＩｎＰ放熱層９からｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８の表面に達するまでドライエッチングすることで、ストライプ状のｐ型ＩｎＰ放熱層９からなる放熱層部を形成する（放熱層エッチング工程）。
この際、ｐ型ＩｎＰ放熱層９の放熱層幅Ｄ２は、図７に示すように、光半導体装置２００の表面メサ幅Ｄ１＞放熱層幅Ｄ２となるように設定する。なお、エッチングマスクはＳｉＯ２膜に限らずＳｉＮ膜でも良い。
【００２４】
続いて、図７に示すように、光半導体装置２００の表面メサ幅Ｄ１＞放熱層幅Ｄ２となるように、レジストマスク１０３を用いて、ストライプ状のリッジ構造５を中心として、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８からｎ型ＩｎＰ基板１に達するウェットエッチングによるメサによって両側面を形成することによって、埋め込み層６を含むストライプ状のメサ構造１３が形成される（メサ構造形成工程）。ここで、エッチングマスクはレジストに限らず、ＳｉＯ２膜あるいはＳｉＮ膜でも良い。
【００２５】
なお、ストライプ状のメサ構造１３は、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８からＦｅドープ半絶縁性ＩｎＰ層６ａ、ｎ型ＩｎＰクラッド層２の各層のいずれかの途中までウェットエッチングを行い、ストライプ状に形成されたメサ構造でも良い。
【００２６】
続いて、ストライプ状のメサ構造１３と、ｐ型ＩｎＰ放熱層９の表面および両側面にＳｉＯ２からなるメサ保護膜１０を形成する（メサ保護膜形成工程）。ここで、ＳｉＯ２からなるメサ保護膜１０とは、ＳｉＯ２という絶縁膜からなるメサ保護膜１０を意味する。ＳｉＯ２からなるメサ保護膜１０の成膜方法としては、例えば、ＣＶＤ法等が挙げられる。
【００２７】
ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８の表面で、ｐ型ＩｎＰ放熱層９の両側に成膜されたＳｉＯ２からなるメサ保護膜１０に対して、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて、メサ保護膜開口部１０ａを設ける。メサ保護膜１０にメサ保護膜開口部１０ａが設けられた結果、メサ保護膜１０は、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８の表面の両端部を覆う形状を呈する。
【００２８】
ｐ型ＩｎＰ放熱層９の両側でメサ保護膜開口部１０ａが設けられた部位に、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８の表面に接するようにｐ側電極１１を形成し（電極形成工程）、ｎ型ＩｎＰ基板１の裏面側にｎ側電極１２を形成する。
以上の各工程により、実施の形態１による光半導体装置２００が製造される。
【００２９】
実施の形態１による光半導体装置２００の製造方法として、上述の製造方法を適用することにより、素子抵抗が低減され、かつ、放熱性が向上する結果、高温特性に優れた光半導体装置２００を容易にかつ再現性良く製造することが可能となる。
【００３０】
図２８は、比較例としての光半導体装置５００の構造を示す断面図である。
比較例による光半導体装置５００は、ｎ型ＩｎＰ基板１に順次積層されたｎ型ＩｎＰクラッド層２、活性層３、ｐ型ＩｎＰ第一クラッド層４からなるストライプ状のリッジ構造５と、ストライプ状のリッジ構造５の両側面に形成されたＦｅドープ半絶縁性ＩｎＰ層６ａおよびｎ型ＩｎＰブロック層６ｂからなる埋め込み層６と、ストライプ状のリッジ構造５の頂部およびｎ型ＩｎＰブロック層６ｂの表面を覆うように形成されたｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７およびｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８と、ストライプ状のリッジ構造５を中心としｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８からｎ型ＩｎＰ基板１に達するメサによって両側面が形成されたストライプ状のメサ構造１３と、ストライプ状のメサ構造１３の両側面とｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８の表面の両端部を覆うように形成されたＳｉＯ２からなるメサ保護膜１０と、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８の表面のほぼ全面を覆うように設けられたｐ側電極１１と、ｎ型ＩｎＰ基板１の裏面側に設けられたｎ側電極１２と、で構成される。
【００３１】
実施の形態１による光半導体装置２００の動作を以下に説明する。
光半導体装置２００のｐ側電極１１とｎ側電極１２の間に順方向バイアスを印加することにより、電流がｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８から注入される。注入された電流は、埋め込み層６、すなわち、Ｆｅドープ半絶縁性ＩｎＰ層６ａおよびｎ型ＩｎＰブロック層６ｂによって、ストライプ状のリッジ構造５の領域に電流狭窄される。活性層３に注入された電流により、活性層３において活性層３を構成する半導体層のバンドギャップエネルギーに対応した波長のレーザ光が発生し、光半導体装置２００の外部に出射される。
【００３２】
次に、実施の形態１による光半導体装置２００における特徴的な構成であるｐ型ＩｎＰ放熱層９の機能について、以下に説明する。
一般に、光半導体装置（半導体レーザ）では、活性層が主な熱発生源となる。活性層で発生した熱は、周囲の半導体層に熱伝導して活性層外へと広がっていく。
比較例による光半導体装置５００では、活性層３で発生した熱のうち、積層方向に熱伝導する熱は、活性層３からｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８を経てｐ側電極１１へと熱伝導し、光半導体装置５００の外部へと放熱される。
【００３３】
光半導体装置の放熱性の向上を図るには、ｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７の結晶体積を増大する、すなわち、厚膜化が有効である。例えば、比較例による光半導体装置５００では、活性層３で発生した熱を放熱するために、ｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７を必要な放熱効果が得られる程度に厚膜化する必要があった。しかしながら、ｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７の厚膜化は、素子抵抗の増大をもたらすという問題があった。
【００３４】
光半導体装置（半導体レーザ）において、もう一つの課題は、素子抵抗を小さくすることである。素子抵抗を低減する方法としては、上述したように、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層とｐ側電極の接触面積を大きくして電極部分の接触抵抗を低減させる方法、あるいは、素子抵抗において支配的な要因であるバルク結晶の結晶抵抗を低減させるため、ｐ型ＩｎＰクラッド層を薄膜化する方法がある。
したがって、放熱性の向上と素子抵抗の低減は、ｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７の層厚の設定に関して、トレードオフの関係にあった。
【００３５】
実施の形態１による光半導体装置２００では、以上の課題を解決するため、ｐ型ＩｎＰ放熱層９が新たに設けられている。
ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８の表面に設けられたｐ型ＩｎＰ放熱層９は、活性層３からｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８を経て熱伝導された熱を、効率良く光半導体装置２００の外部に放熱するように機能する。すなわち、ｐ型ＩｎＰ放熱層９はヒートシンク的な役割を果たす。ｐ型ＩｎＰ放熱層９は、積層方向において、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８よりも高く位置するため、光半導体装置２００の外部への放熱が、ｐ型ＩｎＰ放熱層９が設けられていない比較例による光半導体装置５００に比べて、より一層効率的に実現できるからである。
【００３６】
したがって、実施の形態１による光半導体装置２００では、ｐ型ＩｎＰ放熱層９によって効率的に放熱できるので、ｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７をクラッド層本来の機能が発揮される以上に厚膜化する必要も無くなるため、放熱性の向上と同時に素子抵抗の低減も実現できる。
【００３７】
以上、実施の形態１による光半導体装置２００では、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８の表面にｐ型ＩｎＰ放熱層９を設けたので、比較例による光半導体装置５００と比べてｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７を薄膜化できるので素子抵抗の低減が可能となり、かつ、ｐ型ＩｎＰ放熱層９により放熱性を向上させているため、高温特性にも優れる効果を奏する。
【００３８】
実施の形態２．
図８は、実施の形態２による光半導体装置２１０の構成を示す断面図である。
実施の形態２による光半導体装置２１０は、ｎ型ＩｎＰ基板１に順次積層されたｎ型ＩｎＰクラッド層２、活性層３、ｐ型ＩｎＰ第一クラッド層４からなるストライプ状のリッジ構造５と、ストライプ状のリッジ構造５の両側面に形成されたＦｅドープ半絶縁性ＩｎＰ層６ａおよびｎ型ＩｎＰブロック層６ｂからなる埋め込み層６と、ストライプ状のリッジ構造５の頂部およびｎ型ＩｎＰブロック層６ｂの表面を覆うように形成されたｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７およびｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８と、ストライプ状のリッジ構造５を中心としｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８からｎ型ＩｎＰ基板１に達するメサによって両側面が形成されたストライプ状のメサ構造１３と、ストライプ状のメサ構造１３の両側面とｐ型ＩｎＰ放熱層９とｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８の表面の両端部を覆うように形成されたＳｉＯ２からなるメサ保護膜１０と、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８に設けられたコンタクト層開口部８ａを介してｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７に接するｐ型ＩｎＰ放熱層９と、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８の表面でｐ型ＩｎＰ放熱層９の両側に設けられたｐ側電極１１と、ｎ型ＩｎＰ基板１の裏面側に設けられたｎ側電極１２と、で構成される。
【００３９】
実施の形態２による光半導体装置２１０は、ｐ型ＩｎＰ放熱層９がｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８に設けられたコンタクト層開口部８ａを介してｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７に接している点で、実施の形態１による光半導体装置２００における、ｐ型ＩｎＰ放熱層９がｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８の表面に形成されている構成とは相違する。
【００４０】
実施の形態２による光半導体装置２１０の製造方法を以下に説明する。
ｎ型ＩｎＰ基板１の表面に、ストライプ状のリッジ構造５を形成し、ＭＯＣＶＤによって、Ｆｅドープ半絶縁性ＩｎＰ層６ａとｎ型ＩｎＰブロック層６ｂからなる埋め込み層６で、ストライプ状のリッジ構造５の両側面を覆うように埋め込むまでは、図２から図４に示す実施の形態１による光半導体装置２００の製造方法と同様である。
【００４１】
埋め込み層６の結晶成長後、第一ＳｉＯ２膜１０１をエッチング除去し、ｎ型ＩｎＰブロック層６ｂの表面とストライプ状のリッジ構造５の頂部に、ｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７およびｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８を、ＭＯＣＶＤにより順次積層する（第三結晶成長工程）。
【００４２】
上記各層の結晶成長後、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８の表面に第三ＳｉＯ２膜１０４を成膜する。第三ＳｉＯ２膜１０４の成膜方法としては、例えば、ＣＶＤ法等が挙げられる。
第三ＳｉＯ２膜１０４の成膜後、図９に示すように、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて、第三ＳｉＯ２膜１０４を、所望のエッチング幅Ｄ３を有するストライプ状の第三ＳｉＯ２膜開口部１０４ａが設けられるようにパターニングする。
【００４３】
次に、図１０に示すように、第三ＳｉＯ２膜１０４をエッチングマスクとして用いて、第三ＳｉＯ２膜開口部１０４ａに露出したｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８を、ｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７の表面に達するまでドライエッチングして除去することにより、コンタクト層開口部８ａを設ける（コンタクト層エッチング工程）。
【００４４】
コンタクト層エッチング工程では、コンタクト層開口部８ａの開口幅であるエッチング幅Ｄ３は、光半導体装置２１０の表面メサ幅Ｄ１＞エッチング幅Ｄ３となるように設定する。ここで、エッチングマスクはＳｉＯ２膜に限らずＳｉＮ膜でも良い。
【００４５】
第三ＳｉＯ２膜１０４をエッチング除去し、図１１に示すように、ＭＯＣＶＤによってｐ型ＩｎＰ放熱層９を積層する（第四結晶成長工程）。ここで、放熱層９はｐ型ＩｎＰである必要はなく、ＩｎＰ以外の材料でも構わない。
【００４６】
ｐ型ＩｎＰ放熱層９の結晶成長後、ｐ型ＩｎＰ放熱層９の表面に第二ＳｉＯ２膜１０２を成膜する。第二ＳｉＯ２膜１０２の成膜方法としては、例えば、ＣＶＤ法等が挙げられる。第二ＳｉＯ２膜１０２の成膜後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて、図１２に示すように、第二ＳｉＯ２膜１０２を所望の幅を有するストライプ状にパターニングする。
【００４７】
次に、ストライプ状の第二ＳｉＯ２膜１０２をエッチングマスクとして用い、図１３に示すように、ｐ型ＩｎＰ放熱層９からｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８の表面に達するまでドライエッチングすることで、ストライプ状を呈するｐ型ＩｎＰ放熱層９からなる放熱層部を形成する（放熱層エッチング工程）。ｐ型ＩｎＰ放熱層９は、底部がｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７に接するストライプ状の形状を呈する。
【００４８】
放熱層エッチング工程では、図８に示すように、ｐ型ＩｎＰ放熱層９の放熱層幅Ｄ２は光半導体装置２１０の表面メサ幅Ｄ１＞放熱層幅Ｄ２となるように設定する。また、エッチング幅Ｄ３との関係に関して、放熱層幅Ｄ２≧エッチング幅Ｄ３となるように設定するが、なるべく、放熱層幅Ｄ２＝エッチング幅Ｄ３であることが望ましい。なお、エッチングマスクはＳｉＯ２膜に限らずＳｉＮ膜でも良い。
以降の製造方法は、実施の形態１による光半導体装置２００の製造方法と同様である。
以上の各工程により実施の形態２による光半導体装置２１０が製造される。
【００４９】
実施の形態２による光半導体装置２１０の製造方法として、上述の製造方法を適用することにより、素子抵抗が低減され、かつ、放熱性が向上する結果、高温特性に優れた光半導体装置２１０を容易にかつ再現性良く製造することが可能となる。
【００５０】
実施の形態２による光半導体装置２１０では、ｐ型ＩｎＰ放熱層９の底部が、実施の形態１による光半導体装置２００のようなｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８の表面ではなく、ｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７に接しているので、活性層３の積層方向の直上、すなわち、ストライプ状のメサ構造１３の頂部側に、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８が無いため、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８によるレーザ光の吸収が著しく低減される。
【００５１】
これは、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８のバンドギャップエネルギーは活性層３のバンドギャップエネルギーより小さいので、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８は活性層３で発するレーザ光を吸収する作用があるため、活性層３とｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８が近接すると、活性層３で発するレーザ光のうち、積層方向において、遠視野像（Ｆａｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｐａｔｔｅｒｎ：ＦＦＰ）に乱れが発生するおそれがあるからである。
【００５２】
かかる構成のため、実施の形態２による光半導体装置２１０では、実施の形態１による光半導体装置２００の効果を奏し、さらに、ｎ型ＩｎＰ基板１の表面に対して垂直方向のＦＦＰの乱れを抑制でき、かつ、高出力化することが可能となる。
【００５３】
以上、実施の形態２による光半導体装置２１０では、実施の形態１による光半導体装置２００の効果、すなわち、放熱性の向上および素子抵抗の低減という効果を奏しつつ、ｐ型ＩｎＰ放熱層９の底部がｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７に接し、活性層３の積層方向の直上にｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８が無い構成であるため、ＦＦＰの乱れを抑制でき、かつ、高出力化することが可能であるという効果をさらに奏する。
【００５４】
実施の形態３．
図１４は、実施の形態３による光半導体装置２２０の構成を示す断面図である。
実施の形態３による光半導体装置２２０は、ｎ型ＩｎＰ基板１に順次積層されたｎ型ＩｎＰクラッド層２、活性層３およびｐ型ＩｎＰ第一クラッド層４からなるストライプ状のリッジ構造５と、ストライプ状のリッジ構造５の両側面に形成されたＦｅドープ半絶縁性ＩｎＰ層６ａおよびｎ型ＩｎＰブロック層６ｂからなる埋め込み層６と、ストライプ状のリッジ構造５の頂部およびｎ型ＩｎＰブロック層６ｂの表面を覆うように形成されたｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７およびｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８と、ストライプ状のリッジ構造５を中心としｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８からｎ型ＩｎＰ基板１に達するメサによって両側面が形成されたストライプ状のメサ構造１３と、ストライプ状のメサ構造１３の両側面とｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８の表面の両端部を覆うように形成されたＳｉＯ２からなるメサ保護膜１０と、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８の表面に形成されたアンドープＩｎＰ高抵抗層１４と、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８およびアンドープＩｎＰ高抵抗層１４を覆うように設けられたｐ側電極１１と、ｎ型ＩｎＰ基板１の裏面側に設けられたｎ側電極１２と、で構成される。
【００５５】
実施の形態３による光半導体装置２２０の製造方法を以下に説明する。
ｎ型ＩｎＰ基板１の表面に、ストライプ状のリッジ構造５を形成し、Ｆｅドープ半絶縁性ＩｎＰ層６ａとｎ型ＩｎＰブロック層６ｂからなる埋め込み層６で、ストライプ状のリッジ構造５の両側面を覆うようにＭＯＣＶＤによって埋め込むまでは、図２から図４に示す実施の形態１による光半導体装置２００の製造方法と同様である。
【００５６】
埋め込み層６の結晶成長後、第一ＳｉＯ２膜１０１を除去し、図１５に示すように、ＭＯＣＶＤによって、ｎ型ＩｎＰブロック層６ｂの表面とストライプ状のリッジ構造５の頂部、すなわち、ｐ型ＩｎＰ第一クラッド層４の表面を覆うように、ｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８およびアンドープＩｎＰ高抵抗層１４を順次積層する（第三結晶成長工程）。
【００５７】
アンドープＩｎＰ高抵抗層１４の構成材料であるアンドープＩｎＰは、光半導体装置２２０を構成するｎ型ＩｎＰクラッド層２、活性層３、ｐ型ＩｎＰ第一クラッド層４、ｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７およびｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８の各層を構成する材料よりも高抵抗、すなわち、高い抵抗率を有する。ここで、アンドープＩｎＰで構成される半導体層を高抵抗層と称する。
【００５８】
アンドープＩｎＰ高抵抗層１４は、実施の形態１による光半導体装置２００を構成するｐ型ＩｎＰ放熱層９と同様に、活性層３で生じた熱を外部に放熱する放熱層として機能する。言い換えれば、放熱層が高抵抗のアンドープＩｎＰ材料で構成されていると言える。なお、アンドープＩｎＰ高抵抗層１４は必ずしもアンドープＩｎＰである必要はなく、ｎ型（第二導電型）あるいは半絶縁性の材料でも、高抵抗であればよい。また、高抵抗であればＩｎＰ以外の材料でも構わない。
【００５９】
次に、第二ＳｉＯ２膜１０２をマスクとして用いて、図１６に示すように、アンドープＩｎＰ高抵抗層１４からｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８の表面に達するまでドライエッチングすることで、ストライプ状を呈するアンドープＩｎＰ高抵抗層１４からなる高抵抗層部を形成する（放熱層エッチング工程）。
【００６０】
放熱層エッチング工程では、アンドープＩｎＰ高抵抗層１４の幅、すなわち、高抵抗層幅Ｄ４は、図１７に示すように、光半導体装置２２０の表面メサ幅Ｄ１＞高抵抗層幅Ｄ４となるように設定する。なお、エッチングマスクはＳｉＯ２膜に限らずＳｉＮ膜でも良い。
【００６１】
続いて、図１７に示すように、光半導体装置２２０の表面メサ幅Ｄ１＞高抵抗層幅Ｄ４となるように、レジストマスク１０３を用いて、ストライプ状のリッジ構造５を中心として、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８からｎ型ＩｎＰ基板１に達するウェットエッチングによるメサによって両側面を形成することによって、埋め込み層６を含むストライプ状のメサ構造１３が形成される（メサ構造形成工程）。なお、エッチングマスクはレジストマスクに限らずＳｉＮ膜でも良い。また、エッチングは、ウェットエッチングに限らずドライエッチングを用いても良い。
【００６２】
なお、ストライプ状のメサ構造１３は、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８からＦｅドープ半絶縁性ＩｎＰ層６ａ、ｎ型ＩｎＰクラッド層２の各層のいずれかの途中までウェットエッチングを行い、ストライプ状に形成されたメサ構造でも良い。
【００６３】
続いて、ストライプ状のメサ構造１３と、ｐ型ＩｎＰ放熱層９の表面および両側面にＳｉＯ２からなるメサ保護膜１０を形成する（メサ保護膜形成工程）。ＳｉＯ２からなるメサ保護膜１０の成膜方法としては、例えば、ＣＶＤ法等が挙げられる。
【００６４】
ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８の表面で、ｐ型ＩｎＰ放熱層９の両側に成膜されたＳｉＯ２からなるメサ保護膜１０に対して、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて、メサ保護膜開口部１０ａを設ける。メサ保護膜１０にメサ保護膜開口部１０ａが設けられた結果、メサ保護膜１０は、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８の表面の両端部を覆う形状を呈する。
【００６５】
ストライプ状のメサ構造１３の形成後、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８およびアンドープＩｎＰ高抵抗層１４の表面を覆うようにｐ側電極１１を設け（電極形成工程）、ｎ型ＩｎＰ基板１の裏面側にｎ側電極１２を設ける。
以上の各工程により、実施の形態３による光半導体装置２２０が製造される。
【００６６】
実施の形態３による光半導体装置２２０の製造方法として、上述の製造方法を適用することにより、素子抵抗が低減され、かつ、放熱性が向上する結果、高温特性に優れた光半導体装置２２０を容易にかつ再現性良く製造することが可能となる。
【００６７】
次に、実施の形態３による光半導体装置２２０における特徴的な構成であるアンドープＩｎＰ高抵抗層１４の機能について、以下に説明する。
アンドープＩｎＰ高抵抗層１４は、活性層３からｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８を経て熱伝導された熱を、効率良く光半導体装置２２０の外部に放熱するように機能する。すなわち、アンドープＩｎＰ高抵抗層１４はヒートシンクの役割を果たす。
アンドープＩｎＰ高抵抗層１４は、積層方向において、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８よりも高く位置するため、光半導体装置２２０の外部への放熱が、アンドープＩｎＰ高抵抗層１４が設けられていない比較例による光半導体装置５００に比べて、より一層効率的に実現できるからである。
【００６８】
すなわち、実施の形態３による光半導体装置２２０では、アンドープＩｎＰ高抵抗層１４によって効率的に放熱できるため、ｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７をクラッド層本来の機能が発揮できる以上に厚膜化する必要も無くなるため、放熱性の向上と同時に素子抵抗の低減も実現できる。
【００６９】
実施の形態３による光半導体装置２２０では、図１４に示すように、ｐ側電極１１はｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８のみならず、アンドープＩｎＰ高抵抗層１４も側面部を含めた表面全体を覆うように設けられている。ｐ側電極１１は半導体層に比べて熱伝導性が高いので、アンドープＩｎＰ高抵抗層１４の表面に設けられたｐ側電極１１もアンドープＩｎＰ高抵抗層１４からの放熱に寄与する。したがって、光半導体装置２２０の放熱性がより一層向上する効果をもたらす。
【００７０】
以上、実施の形態３による光半導体装置２２０では、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８の表面にアンドープＩｎＰ高抵抗層１４を設けたので、比較例による光半導体装置５００と比べてｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７を薄膜化できるので、素子抵抗の低減が可能となり、かつ、アンドープＩｎＰ高抵抗層１４により放熱性を向上させているため、高温特性にも優れる効果を奏する。
さらに、アンドープＩｎＰ高抵抗層１４の表面全体にｐ側電極１１を設けているので、さらなる放熱性の向上が可能となるため、高温特性が一層向上するという効果を奏する。
【００７１】
実施の形態４．
図１８は、実施の形態４による光半導体装置２３０の構成を示す断面図である。
実施の形態４による光半導体装置２３０は、ｎ型ＩｎＰ基板１に順次積層されたｎ型ＩｎＰクラッド層２、活性層３、ｐ型ＩｎＰ第一クラッド層４からなるストライプ状のリッジ構造５と、ストライプ状のリッジ構造５の両側面に形成されたＦｅドープ半絶縁性ＩｎＰ層６ａおよびｎ型ＩｎＰブロック層６ｂからなる埋め込み層６と、ストライプ状のリッジ構造５の頂部およびｎ型ＩｎＰブロック層６ｂの表面を覆うように形成されたｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７およびｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８と、ストライプ状のリッジ構造５を中心としｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８からｎ型ＩｎＰ基板１に達するメサによって両側面が形成されたストライプ状のメサ構造１３と、ストライプ状のメサ構造１３の両側面とｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８の表面の両端部を覆うように形成されたＳｉＯ２からなるメサ保護膜１０と、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８に設けられたコンタクト層開口部８ａを介してｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７に接するアンドープＩｎＰ高抵抗層１４と、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８およびアンドープＩｎＰ高抵抗層１４を覆うように設けられたｐ側電極１１と、ｎ型ＩｎＰ基板１の裏面側に設けられたｎ側電極１２と、で構成される。
【００７２】
実施の形態４による光半導体装置２３０の製造方法を以下に説明する。
ｎ型ＩｎＰ基板１の表面に、ストライプ状のリッジ構造５を形成し、Ｆｅドープ半絶縁性ＩｎＰ層６ａとｎ型ＩｎＰブロック層６ｂからなる埋め込み層６で、ストライプ状のリッジ構造５の両側面を覆うようにＭＯＣＶＤによって埋め込むまでは、図２から図４に示す実施の形態１による光半導体装置２００の製造方法と同様である。
【００７３】
埋め込み層６の結晶成長後、ｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７およびｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８をＭＯＣＶＤによって順次積層し（第三結晶成長工程）、ストライプ状の第三ＳｉＯ２膜１０４をエッチングマスクとして用い、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８を、ｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７の表面に達するまでドライエッチングして除去する（コンタクト層エッチング工程）までは、図９および図１０に示す実施の形態２による光半導体装置２１０の製造方法と同様である。
【００７４】
ストライプ状の第三ＳｉＯ２膜１０４を除去した後、図１９に示すように、アンドープＩｎＰ高抵抗層１４をＭＯＣＶＤにより積層する（第四結晶成長工程）。ここで、高抵抗層１４はアンドープＩｎＰである必要はなく、ｎ型あるいは半絶縁性の材料でも良く、また、ＩｎＰ以外の材料でも構わない。
【００７５】
アンドープＩｎＰ高抵抗層１４の結晶成長後、アンドープＩｎＰ高抵抗層１４の表面に、第二ＳｉＯ２膜１０２を成膜する。第二ＳｉＯ２膜１０２の成膜方法としては、例えば、ＣＶＤ法等が挙げられる。第二ＳｉＯ２膜１０２の成膜後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて、図２０に示すように、第二ＳｉＯ２膜１０２を所望の幅を有するストライプ状にパターニングする。
【００７６】
次に、ストライプ状の第二ＳｉＯ２膜１０２をエッチングマスクとして用いて、図２１に示すように、アンドープＩｎＰ高抵抗層１４からｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８の表面に達するまでドライエッチングすることで、ストライプ状を呈するアンドープＩｎＰ高抵抗層１４からなる高抵抗層部を形成する（放熱層エッチング工程）。
【００７７】
放熱層エッチング工程では、アンドープＩｎＰ高抵抗層１４の幅、すなわち高抵抗層幅Ｄ４は、図１８に示すように、光半導体装置２３０の表面メサ幅Ｄ１＞高抵抗層幅Ｄ４となるように設定する。また、エッチング幅Ｄ３との関係に関して、高抵抗層幅Ｄ４≧エッチング幅Ｄ３となるように設定するが、なるべく、高抵抗層幅Ｄ４＝エッチング幅Ｄ３であることが望ましい。なお、エッチングマスクはＳｉＯ２膜に限らずＳｉＮ膜でも良い。
以降の製造方法は、実施の形態３による光半導体装置２２０の製造方法と同様である。
以上の各工程により、実施の形態４による光半導体装置２３０が製造される。
【００７８】
実施の形態４による光半導体装置２３０の製造方法として、上述の製造方法を適用することにより、素子抵抗が低減され、かつ、放熱性が向上する結果、高温特性に優れた光半導体装置２３０を容易にかつ再現性良く製造することが可能となる。
【００７９】
実施の形態４による光半導体装置２３０は、実施の形態３による光半導体装置２２０と同様の効果を奏し、さらに、アンドープＩｎＰ高抵抗層１４の底部が、実施の形態３による光半導体装置２２０のようなｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８の表面ではなく、ｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７に接しているので、活性層３の積層方向の直上、つまり、ストライプ状のメサ構造１３の頂部側にｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８が無いため、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８によるレーザ光の吸収が著しく低減する。
【００８０】
したがって、実施の形態４による光半導体装置２３０では、ｎ型ＩｎＰ基板１の表面に対して垂直方向のＦＦＰの乱れを抑制でき、かつ、高出力化することが可能となる。
【００８１】
以上、実施の形態４による光半導体装置２３０では、実施の形態３による光半導体装置２２０の効果、すなわち、放熱性の向上および素子抵抗の低減という効果を奏しつつ、アンドープＩｎＰ高抵抗層１４の底部がｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７に接し、活性層３の積層方向の直上にｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８が無い構成であるため、ＦＦＰの乱れを抑制でき、かつ、高出力化することが可能であるという効果をさらに奏する。
【００８２】
実施の形態５．
図２２は、実施の形態５による光半導体装置２４０の構成を示す断面図である。
実施の形態５による光半導体装置２４０は、ｎ型ＩｎＰ基板１に順次積層されたｎ型ＩｎＰクラッド層２、活性層３、ｐ型ＩｎＰ第一クラッド層４からなるストライプ状のリッジ構造５と、ストライプ状のリッジ構造５の両側面に形成されたＦｅドープ半絶縁性ＩｎＰ層６ａおよびｎ型ＩｎＰブロック層６ｂからなる埋め込み層６と、ストライプ状のリッジ構造５の頂部およびｎ型ＩｎＰブロック層６ｂの表面を覆うように形成されたｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７およびｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８と、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８からｎ型ＩｎＰ基板１に達するメサによって両側面が形成されたストライプ状のメサ構造１３と、ストライプ状のメサ構造の両側面に設けられ、一端が両側面に露出したｎ型ＩｎＰ基板１に達し、他端が両側面に露出した埋め込み層６を覆うＳｉＯ２膜からなる部分メサ保護膜と、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８の表面に設けられ、かつ、ストライプ状のメサ構造１３の両側面に露出したｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８の両側面および同様に露出したｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７の両側面の一部を覆うように設けられたｐ側電極１１と、ｎ型ＩｎＰ基板１の裏面側に設けられたｎ側電極１２と、で構成される。
【００８３】
実施の形態５による光半導体装置２４０の製造方法を以下に説明する。
ｎ型ＩｎＰ基板１の表面に、ストライプ状のリッジ構造５を形成し、ＭＯＣＶＤによって、Ｆｅドープ半絶縁性ＩｎＰ層６ａとｎ型ＩｎＰブロック層６ｂからなる埋め込み層６で、ストライプ状のリッジ構造５の両側面を覆うように埋め込み、さらに、ｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７およびｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８をＭＯＣＶＤにより順次積層する工程までは、実施の形態２による光半導体装置２１０の製造方法と同様である。
【００８４】
続いて、図２３に示すように、レジストマスク１０５を用いて、ストライプ状のリッジ構造５を中心として、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８からｎ型ＩｎＰ基板１に達するウェットエッチングによるメサによって両側面を形成することによって、埋め込み層６を含むストライプ状のメサ構造１３が形成される（メサ構造形成工程）。ここで、エッチングマスクはレジストマスク１０５に限らず、ＳｉＯ２膜あるいはＳｉＮ膜でも良い。
【００８５】
なお、ストライプ状のメサ構造１３は、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８からＦｅドープ半絶縁性ＩｎＰ層６ａ、ｎ型ＩｎＰクラッド層２のいずれかの途中までウェットエッチングを行い、ストライプ状に形成されたものでも良い。
【００８６】
次に、図２４に示すように、ストライプ状のメサ構造１３の両側面を含む表面全体にＳｉＯ２からなる部分メサ保護膜１０ｂを成膜し、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８とｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７の一部が開口するように、レジストマスク１０６を形成する。このレジストマスク１０６をエッチングマスクとして、ＳｉＯ２からなる部分メサ保護膜１０ｂをエッチング加工する（部分メサ保護膜形成工程）。なお、ＳｉＯ２からなる部分メサ保護膜１０ｂは、ストライプ状のメサ構造１３の両側面に露出したｎ型ＩｎＰブロック層６ｂを覆う必要がある。
【００８７】
ＳｉＯ２からなる部分メサ保護膜１０ｂの加工後、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８の表面にｐ側電極１１を形成し、ｎ型ＩｎＰ基板１の裏面側にｎ側電極１２を形成する。
上述のｐ側電極１１の形成において、ストライプ状のメサ構造１３の両側面では、ｐ側電極１１の両端部は、両側面に露出したｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８と、ｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７の少なくとも一部を覆っていても良いし、あるいは、両側面に露出したｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８およびｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７と、ＳｉＯ２からなる部分メサ保護膜１０ｂの少なくとも一部を覆っていても良い。
以上の各工程により、実施の形態５による光半導体装置２４０が製造される。
【００８８】
実施の形態５による光半導体装置２４０の製造方法として、上述の製造方法を適用することにより、素子抵抗が低減され、かつ、放熱性が向上する結果、高温特性に優れた光半導体装置２４０を容易にかつ再現性良く製造することが可能となる。
【００８９】
比較例による光半導体装置５００では、ｐ側電極１１がｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８に接触する部分は、ストライプ状のメサ構造１３の頂部のみである。
一方、実施の形態５による光半導体装置２４０では、ＳｉＯ２部分メサ保護膜１０ｂの開口部をストライプ状のメサ構造１３の両側面に露出したｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７まで拡幅しているので、ｐ側電極１１の両端部が、両側面に露出した部位を含むｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８の全体および両側面に露出したｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７の一部と接触するため、光半導体装置２４０の放熱性が一層向上する。
【００９０】
以上、実施の形態５による光半導体装置２４０では、比較例による光半導体装置５００に比べてｐ側電極１１と各半導体層の接触面積が増加するため、両者の接触抵抗が低減し、ひいては光半導体装置２４０の素子抵抗が低減する効果を奏する。また、放熱性の向上により、光半導体装置２４０の高温特性が向上する効果を奏する。
【００９１】
実施の形態６．
図２５は、実施の形態６による光半導体装置２５０の構成を示す断面図である。
実施の形態６による光半導体装置２５０は、ｎ型ＩｎＰ基板１に順次積層されたｎ型ＩｎＰクラッド層２、活性層３、ｐ型ＩｎＰ第一クラッド層４からなるストライプ状のリッジ構造５と、ストライプ状のリッジ構造５の両側面に形成されたＦｅドープ半絶縁性ＩｎＰ層６ａおよびｎ型ＩｎＰブロック層６ｂからなる埋め込み層６と、ストライプ状のリッジ構造５の頂部およびｎ型ＩｎＰブロック層６ｂの表面を覆うように形成され、上端部が逆メサ形状、すなわち、積層方向において幅が広がる形状を呈するｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７と、ｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７の頂部に形成されたｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８と、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８からｎ型ＩｎＰ基板１に達するメサによって形成されたストライプ状のメサ構造１３と、ストライプ状のメサ構造１３の両側面に設けられ、一端が両側面に露出したｎ型ＩｎＰ基板１に達し、他端が両側面に露出した埋め込み層６を覆うＳｉＯ２膜からなる部分メサ保護膜１０ｂと、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８の表面に設けられ、かつ、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８の両側面と、ｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７の両側面の一部を覆うように設けられたｐ側電極１１と、ｎ型ＩｎＰ基板１の裏面側に設けられたｎ側電極１２と、で構成される。
【００９２】
実施の形態６による光半導体装置２５０の製造方法を以下に説明する。
ｎ型ＩｎＰ基板１の表面に、ストライプ状のリッジ構造５を形成し、ＭＯＣＶＤによって、Ｆｅドープ半絶縁性ＩｎＰ層６ａとｎ型ＩｎＰブロック層６ｂからなる埋め込み層６で、ストライプ状のリッジ構造５の両側面を覆うように埋め込み、さらに、ｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８をＭＯＣＶＤにより順次積層し、ストライプ状のメサ構造１３を形成するまでは、実施の形態５による光半導体装置２４０の製造方法と同様である。
【００９３】
ストライプ状のメサ構造１３の形成後、レジストマスク１０５は除去せずそのままの状態で、再度ウェットエッチングを実施する。エッチャントには、例えば臭化水素、硝酸および過酸化水素の混合液を用いる。このウェットエッチングにより、ｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７の上端部から、逆メサ方向のエッチングが進行する。この際、エッチングがｎ型ＩｎＰクラッド層２に達しないようにする。なお、ｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７の上端部とは、ｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７の層厚方向の上下二面のうち、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８に接する上面側を意味する。
【００９４】
すなわち、ｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７の上端部の少なくとも一部が、ストライプ方向に垂直な断面において、積層方向に対して幅が広がる形状にエッチング加工される。
なお、エッチャントは、逆メサ方向のエッチングが行えるならば、上記以外の他の薬液を用いても構わない。
以降の製造方法は、実施の形態５による光半導体装置２４０の製造方法と同様である。
以上の各工程により実施の形態６による光半導体装置２５０が製造される。
【００９５】
実施の形態６による光半導体装置２５０の製造方法として、上述の製造方法を適用することにより、素子抵抗が低減され、かつ、放熱性が向上する結果、高温特性に優れた光半導体装置２５０を容易にかつ再現性良く製造することが可能となる。
【００９６】
実施の形態６による光半導体装置２５０では、活性層３で発生した熱が、ｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７を経てｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８へと熱伝導する際に、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８の表面からｐ側電極１１への熱伝導に加えて、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８の両側面およびｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７の両側面でｐ側電極１１と接している部分からも熱伝導が生じる。しかも、ｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７の上端部は逆メサ形状を呈しているので、実施の形態５による光半導体装置２４０と比較して、ｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７の両側面とｐ側電極１１との接触面積が構造的に一層広くとれるので、放熱性がさらに向上する。
【００９７】
以上、実施の形態６による光半導体装置２５０では、上端部が逆メサ形状、すなわち、積層方向において幅が広がる形状を呈するｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７を設け、ｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７の両側面の少なくとも一部をｐ側電極１１で覆うようにしたので、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８の表面からｐ側電極１１への熱伝導に加えて、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８の両側面およびｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７の両側面でｐ側電極１１と接している部分からも熱伝導が可能となるため、光半導体装置２５０の放熱性がさらに向上する結果、光半導体装置２５０の高温特性が向上する効果を奏する。
【００９８】
実施の形態７．
図２６は、実施の形態７による光半導体装置２６０の構成を示す断面図である。
実施の形態７による光半導体装置２６０は、ｎ型ＩｎＰ基板１に順次積層されたｎ型ＩｎＰクラッド層２、活性層３、ｐ型ＩｎＰ第一クラッド層４からなるストライプ状のリッジ構造５と、ストライプ状のリッジ構造５の両側面に形成されたＦｅドープ半絶縁性ＩｎＰ層６ａおよびｎ型ＩｎＰブロック層６ｂからなる埋め込み層６と、ストライプ状のリッジ構造５の頂部およびｎ型ＩｎＰブロック層６ｂの表面を覆うように形成され、上端部が順メサ形状、すなわち、積層方向において幅が狭まる形状を呈するｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７と、ｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７の頂部に形成されｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７と同じく順メサ形状を呈するｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８と、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８からｎ型ＩｎＰ基板１に達するメサによって形成されたストライプ状のメサ構造１３と、ストライプ状のメサ構造１３の両側面に設けられ、一端が両側面に露出したｎ型ＩｎＰ基板１に達し、他端が両側面に露出した埋め込み層６を覆うＳｉＯ２膜からなる部分メサ保護膜１０ｂと、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８およびｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７の一部を覆うように設けられ積層方向において幅が狭まる形状を呈するｐ側電極１１と、ｎ型ＩｎＰ基板１の裏面側に設けられたｎ側電極１２と、で構成される。
【００９９】
実施の形態７による光半導体装置２６０の製造方法を以下に説明する。
ｎ型ＩｎＰ基板１の表面に、ストライプ状のリッジ構造５を形成し、ＭＯＣＶＤによって、Ｆｅドープ半絶縁性ＩｎＰ層６ａとｎ型ＩｎＰブロック層６ｂからなる埋め込み層６で、ストライプ状のリッジ構造５の両側面を覆うように埋め込み、さらに、ｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８をＭＯＣＶＤにより順次積層し、ストライプ状のメサ構造１３を形成するまでは、実施の形態５による光半導体装置２４０の製造方法と同様である。
【０１００】
ストライプ状のメサ構造１３の形成後、レジストマスク１０５は除去せずそのままの状態で、再度ウェットエッチングを実施する。エッチャントには、例えば塩酸、過酸化水素および酢酸の混合液を用いる。このウェットエッチングにより、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８側から、順メサ方向のエッチングが進行する。この際、エッチングがｎ型ＩｎＰクラッド層２に達してはならない。
【０１０１】
すなわち、ｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７の上端部の少なくとも一部が、ストライプ方向に垂直な断面において、積層方向に対して幅が狭まる形状にエッチング加工される。
【０１０２】
なお、エッチャントは、順メサ方向のエッチングが行えるならば、上記以外の他の薬液を用いても構わない。また、エッチング面は順メサに限定されるわけではなく、ストライプ状のメサ構造１３とは異なる勾配を呈するようなエッチングが実現すれば良く、かかる形状を実現できる薬液を用いても構わない。
以降の製造方法は、実施の形態５による光半導体装置２４０の製造方法と同様である。
以上の各工程により実施の形態７による光半導体装置２６０が製造される。
【０１０３】
実施の形態７による光半導体装置２６０の製造方法として、上述の製造方法を適用することにより、素子抵抗が低減され、かつ、放熱性が向上する結果、高温特性に優れた光半導体装置２６０を容易にかつ再現性良く製造することが可能となる。
【０１０４】
実施の形態７による光半導体装置２６０では、活性層３で発生した熱がｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７を経てｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８へと熱伝導する際に、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８の表面からｐ側電極１１の下部への熱伝導に加えて、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８の両側面およびｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７の両側面でｐ側電極１１と接している部分からも熱伝導が生じる。しかも、ｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７の上端部およびｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８は順メサ形状を呈しているので、実施の形態５による光半導体装置２４０と比較して、ｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７の両側面とｐ側電極１１との接触面積が構造的に一層広くとれるので、放熱性がさらに向上する。
【０１０５】
以上、実施の形態７による光半導体装置２６０では、上端部が順メサ形状、すなわち、積層方向において幅が狭まる形状を呈するｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７およびｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８を設け、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８の両側面およびｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７の両側面の少なくとも一部をｐ側電極１１で覆うようにしたので、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８の表面からｐ側電極１１への熱伝導に加えて、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８の両側面およびｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７の両側面でｐ側電極１１と接している部分からも熱伝導が可能となるため、光半導体装置２６０では放熱性がさらに向上する結果、光半導体装置２６０の高温特性が向上する効果を奏する。
【０１０６】
実施の形態８．
図２７は、実施の形態８による光半導体装置２７０の構成を示す断面図である。
実施の形態８による光半導体装置２７０は、ｎ型ＩｎＰ基板１に順次積層されたｎ型ＩｎＰクラッド層２、活性層３、ｐ型ＩｎＰ第一クラッド層４からなるストライプ状のリッジ構造５と、ストライプ状のリッジ構造５の両側面に形成されたＦｅドープ半絶縁性ＩｎＰ層６ａおよびｎ型ＩｎＰブロック層６ｂからなる埋め込み層６と、ストライプ状のリッジ構造５の頂部およびｎ型ＩｎＰブロック層６ｂの表面を覆うように形成されたｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７および表面に周期的な凹凸パターン１５が形成されたｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８と、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８からｎ型ＩｎＰ基板１に達するメサによって形成されたストライプ状のメサ構造１３と、ストライプ状のメサ構造１３の両側面に設けられ、一端が両側面に露出したｎ型ＩｎＰ基板１に達し、他端が両側面に露出した埋め込み層６を覆うＳｉＯ２膜からなる部分メサ保護膜１０ｂと、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８の表面に設けられ、かつ、ストライプ状のメサ構造１３の両側面に露出したｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８の両側面および同様に露出したｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７の両側面の一部を覆うように設けられたｐ側電極１１と、ｎ型ＩｎＰ基板１の裏面側に設けられたｎ側電極１２と、で構成される。
【０１０７】
実施の形態８による光半導体装置２７０の製造方法を以下に説明する。
ｎ型ＩｎＰ基板１の表面に、ストライプ状のリッジ構造５を形成し、ＭＯＣＶＤによって、Ｆｅドープ半絶縁性ＩｎＰ層６ａとｎ型ＩｎＰブロック層６ｂからなる埋め込み層６で、ストライプ状のリッジ構造５の両側面を覆うように埋め込み、さらに、ｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８をＭＯＣＶＤにより順次積層し、ストライプ状のメサ構造１３を形成するまでは、実施の形態５による光半導体装置２４０の製造方法と同様である。
【０１０８】
ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８に対して、ＳｉＯ２膜（図示せず）をエッチングマスクとして用い、ドライエッチングにより周期的な凹凸パターン１５を形成する（凹凸パターン形成工程）。ここで、エッチングマスクはＳｉＮ膜でも良く、また、周期的な凹凸パターン１５の形成はウェットエッチングでもよい。
以降の製造方法は、実施の形態５による光半導体装置２４０の製造方法と同様である。
以上の各工程により実施の形態８による光半導体装置２７０が製造される。
【０１０９】
実施の形態８による光半導体装置２７０の製造方法として、上述の製造方法を適用することにより、素子抵抗が低減され、かつ、放熱性が向上する結果、高温特性に優れた光半導体装置２７０を容易にかつ再現性良く製造することが可能となる。
【０１１０】
実施の形態８による光半導体装置２７０では、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８の表面に周期的な凹凸パターン１５を形成することで、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８の実効的な表面積を大きくできるため、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８からｐ側電極１１への熱伝導がより円滑に促進される。この結果、光半導体装置２７０の放熱性がより一層向上する。また、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８とｐ側電極１１との接触面積を大きくすることが可能であるため、光半導体装置２７０の素子抵抗を低減できる。
【０１１１】
上記説明では、周期的な凹凸パターン１５を一例として説明したが、凹凸パターン１５が周期的ではなく、ランダムに形成された凹凸パターン１５でも同様の効果を奏することは言うまでもない。また、凹凸パターン１５の断面形状は、矩形を呈する形状に加えて、鋭角からなる溝形状、あるいは鈍角からなる溝形状でも良い。
【０１１２】
さらに、図２７では周期的な凹凸パターン１５の方向は、ストライプ状のメサ構造１３の幅方向に繰り返される凹凸パターン１５を示したが、ストライプに沿った方向に繰り返される凹凸パターン１５でも、同様の効果を奏する。
【０１１３】
図２７では、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８に形成された周期的な凹凸パターン１５を一例として示したが、周期的な凹凸パターン１５の底部がｐ型ＩｎＰ第二クラッド層７に達するような形状とすれば、ｐ側電極１１との接触面積がさらに増えるので、より一層放熱性が向上する。
【０１１４】
以上、実施の形態８による光半導体装置２７０では、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８の表面に凹凸パターン１５を形成したことにより光半導体装置２７０の放熱性が格段に向上するため、光半導体装置２７０の高温特性を一層向上させる効果を奏する。また、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８とｐ側電極１１間の接触抵抗が低減するため、光半導体装置２７０の素子抵抗を低減できる効果も併せて奏する。
【０１１５】
本開示は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
【０１１６】
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【符号の説明】
【０１１７】
１  ｎ型ＩｎＰ基板（第一導電型半導体基板）、２  ｎ型ＩｎＰクラッド層（第一導電型クラッド層）、３  活性層、４  ｐ型ＩｎＰ第一クラッド層（第二導電型第一クラッド層）、５  リッジ構造、６  埋め込み層、６ａ  Ｆｅドープ半絶縁性ＩｎＰ層、６ｂ  ｎ型ＩｎＰブロック層（第一導電型ブロック層）、７  ｐ型ＩｎＰ第二クラッド層（第二導電型第二クラッド層）、８  ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層（第二導電型コンタクト層）、８ａ  コンタクト層開口部、９  ｐ型ＩｎＰ放熱層（第二導電型放熱層）、１０  メサ保護膜、１０ａ  メサ保護膜開口部、１０ｂ  部分メサ保護膜、１１  ｐ側電極（第二導電型側電極）、１２  ｎ側電極（第一導電型側電極）、１３  メサ構造、１４  高抵抗層（高抵抗の放熱層）、１５  凹凸パターン、１０１  第一ＳｉＯ２膜、１０２  第二ＳｉＯ２膜、１０３、１０５、１０６  レジストマスク、１０４  第三ＳｉＯ２膜、１０４ａ  第三ＳｉＯ２膜開口部、２００、２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０、２７０、５００  光半導体装置
【要約】
本開示の光半導体装置は、第一導電型半導体基板（１）に形成されたリッジ構造（５）と、リッジ構造（５）の両側面に埋め込まれた埋め込み層（６）と、リッジ構造（５）の頂部と埋め込み層（６）の表面に積層された第二導電型第二クラッド層（７）および第二導電型コンタクト層（８）と、第二導電型コンタクト層（８）から第一導電型半導体基板（１）に達するメサによって両側面が形成されたメサ構造（１３）と、第二導電型コンタクト層（８）の表面に設けられた放熱層（９）と、メサ構造（１３）の両側面および第二導電型コンタクト層（８）の表面の両端部を覆うメサ保護膜（１０）と、第二導電型コンタクト層（８）と電気的に接続された第二導電型側電極（１１）と、を備える。【図１】
0006910580.tif 000003
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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