(57)【要約】【課題】基板モードの励振に起因するレーザの特性劣化を抑制することができるとともに、製造工程を少なくできる半導体光素子を提供する。【解決手段】半導体光素子１は、半導体基板３上に設けられ第１半導体層及び第２半導体層が交互に積層された第１ＤＢＲ反射層４と、第１クラッド層５と、活性層７と、第２クラッド層１０とを備える。半導体基板３は活性層７よりも高いバンドギャップを有し、第１ＤＢＲ反射層４は発光波長の光に対して透明であり、且つ第１半導体層の屈折率と第２半導体層の屈折率とは互いに異なる。このように、半導体基板３と第１クラッド層５との間に、第１ＤＢＲ反射層４が設けられているので、導波光が第１クラッド層５の下端に達しても、第１ＤＢＲ反射層４において反射されるため、半導体基板３への光の漏れを抑制できる。従って、基板モードの励振が回避され、これに起因する発振波長の不安定化といったレーザ特性の劣化を抑制できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の発光波長を有する端面発光型の半導体光素子であって、
半導体基板上に形成され第１半導体層及び第２半導体層が交互に積層された第１ＤＢＲ反射層と、
前記第１ＤＢＲ反射層上に設けられた第１クラッド層と、
前記第１クラッド層上に設けられた活性層と、
前記活性層上に設けられた第２クラッド層と、を備え、
前記半導体基板は前記活性層よりも高いバンドギャップを有し、
前記第１ＤＢＲ反射層は前記発光波長に対して透明であり、且つ前記第１半導体層の屈折率と前記第２半導体層の屈折率とが互いに異なることを特徴とする半導体光素子。
【請求項２】
前記半導体基板はＧａＡｓ基板であり、前記活性層は、０．９μｍ以上１．２５μｍ以下の発光波長に対応するバンドギャップを有していることを特徴とする、請求項１に記載の半導体光素子。
【請求項３】
前記第１半導体層はＧａＡｓから構成され、前記第２半導体層はＡｌＡｓ又はＡｌＧａＡｓから構成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の半導体光素子。
【請求項４】
前記第２クラッド層上に形成され、第３半導体層及び第４半導体層が交互に積層された第２ＤＢＲ反射層を更に備え、
前記第２ＤＢＲ反射層は発光波長に対して透明であり、且つ前記第３半導体層の屈折率と前記第４半導体層の屈折率とが互いに異なることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体光素子。
【請求項５】
前記第３半導体層はＧａＡｓから構成され、前記第４半導体層はＡｌＡｓ又はＡｌＧａＡｓから構成されていることを特徴とする、請求項４に記載の半導体光素子。
【請求項６】
前記活性層は、Ｇａ、Ａｓ、及びＮを含むIII−V族化合物半導体、ＧａＩｎＡｓ、及びＧａＩｎＡｓＰのうちいずれかの半導体材料から構成されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体光素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体光素子として半導体レーザが知られている。例えば、０．９μｍ以上１．２５μｍ以下の波長帯域の発光波長を有する半導体レーザとして、ＧａＡｓ基板上にＧａＩｎＡｓ又はＧａＩｎＡｓＰ等の半導体層を備えるものが知られている。特に、０．９８μｍ帯の発振波長を有する半導体レーザは、１．５５μｍ帯の光増幅器であるエルビウム添加光ファイバ増幅器（以下「ＥＤＦＡ」と略す）の励起光源として用いられている。また、１．０１７μｍ帯の発振波長を有する半導体レーザは１．３μｍ帯の光増幅器であるプラセオジウム添加光ファイバ増幅器（以下「ＰＤＦＡ」と略す）の励起光源として用いられている。
【０００３】
非特許文献１、特許文献１及び特許文献２には半導体レーザの例が記載されている。
【非特許文献１】Horie et al., “Longitudinal-mode characteristics of weaklyindex-guided buried-stripe type 980-nm laser diodes with and withoutsubstrate-mode-induced phenomena”, IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS (2000), vol.36,no.12, p.1454-1461
【特許文献１】国際公開第２００４／０２７９５０号パンフレット
【特許文献２】特開２００１−１４４３７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図８に、０．９８μｍ帯の発光波長を有する半導体レーザの発振スペクトルの典型例を示す。図８に示すＧ１は電流５０ｍＡ、Ｇ２は電流１００ｍＡ、Ｇ３は電流１５０ｍＡ、Ｇ４は電流２００ｍＡ、Ｇ５は電流２５０ｍＡ、及びＧ６は電流３００ｍＡにおける半導体レーザの発振スペクトルを表している。図８を参照すると、発振スペクトルは、波長２ｎｍ以上３ｎｍ以下の間隔で周期的に強度が極大となる強度変調された特性となっていることが分かる。
【０００５】
ところで、図８に示した半導体レーザの発振スペクトルにおいては、利得中心領域にある１本から数本の極大ポイントの縦モードが発振し、それらが電流増加と共に隣接する長波長側の極大ポイントの波長にシフトしていくという特異的な波長特性が観測される。このような縦モードのモードホップは、発振波長の大幅な変動を引き起こすので望ましくない。例えば、図８に示すＧ１とＧ６とを比較すると、電流５０ｍＡから３００ｍＡの間において、発振波長は約１５ｎｍ変動している。例えばＥＤＦＡを励起する場合、ＥＤＦＡを効果的に励起できる波長帯域は、９７５ｎｍ以上９８５ｎｍ以下である。つまり、ＥＤＦＡを効果的に励起できる波長帯域は、１０ｎｍ前後の狭い帯域である。よって、ＥＤＦＡを励起する際には、このようなモードホップの波長変動は無視できないものである。また、モードホップは、モードホップ雑音を発生させるため、レーザ出射光の信号対雑音強度比（ＳＮ比）を悪化させる恐れがある。さらに、モードホップや発振縦モード間の出力揺らぎにより発振状態が変化して、半導体レーザの光出力−電流特性における非直線性、いわゆるキンクが生じ、線形な光増幅が困難となる等の問題がある。
【０００６】
非特許文献１及び特許文献１に記載のように、このような波長特性は、活性層を導波する導波モードとＧａＡｓ基板モードとが共鳴結合した結果発生すると解される。即ち、０．９μｍ以上１．２５μｍ以下の発振光に対してＧａＡｓ基板は透明であり、且つＧａＡｓ基板の屈折率はクラッド層を構成するＧａＩｎＰやＡｌＧａＡｓの屈折率より高い。従って、ＧａＡｓ基板の屈折率は、活性層を導波する導波モードの実効屈折率より高いので、ＧａＡｓ基板自体が当該波長帯の光に対する導波路となって基板モードが生じる。この基板モードが導波モードに共鳴結合して、上述のような発振スペクトルの周期的な強度変調や電流変化に伴う縦モードのモードホップを引き起こすと説明される。
【０００７】
特許文献２には、基板と下部電極との間に光吸収層を設けることで、ＧａＡｓ基板裏面での基板モードの反射光と導波モードとの共鳴結合を阻止することが記載されている。しかしながら、ＧａＡｓ基板中を発振光が導波することは防げないため、基板モードの影響を完全には除去することができない。また、このような光吸収層を設けるためには、基板上に半導体層を形成する工程とは別に、光吸収層を形成するための合金化反応工程を基板裏面に対して行う必要があるので、製造工程が複雑化し、生産性向上や低コスト化を阻害する一因となる。
【０００８】
そこで、本発明は、製造工程数を抑えつつ、基板モードを除去することでレーザの特性を向上できる半導体光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】
【０００９】
本発明に係る半導体光素子は、所定の発光波長を有する端面発光型の半導体光素子であって、半導体基板上に形成され第１半導体層及び第２半導体層が交互に積層された第１ＤＢＲ反射層と、第１ＤＢＲ反射層上に設けられた第１クラッド層と、第１クラッド層上に設けられた活性層と、活性層上に設けられた第２クラッド層と、を備え、半導体基板は活性層よりも高いバンドギャップを有し、第１ＤＢＲ反射層は発光波長に対して透明であり、且つ第１半導体層の屈折率と第２半導体層の屈折率とが互いに異なることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る半導体光素子によれば、半導体基板と第１クラッド層との間に、第１ＤＢＲ反射層が設けられているので、導波光が第１クラッド層の下端に達しても、第１ＤＢＲ反射層において反射されるため、半導体基板への光の漏れを抑制できる。従って、基板モードの励振が回避され、これに起因する発振波長の不安定化といったレーザ特性の劣化を抑制することが可能となる。また、第１ＤＢＲ層を他の半導体層と一括して半導体基板上に形成できるので、半導体光素子の製造工程数を抑えることができる。
【００１１】
なお、本発明において「第１ＤＢＲ反射層は発光波長に対して透明である」とは、例えば第１ＤＢＲ反射層を構成する第１半導体層及び第２半導体層のバンドギャップエネルギーは、何れも活性層のバンドギャップエネルギーより高く、従って、第１ＤＢＲ反射層において当該光の吸収が生じないことを意味する。
【００１２】
また、上記した半導体光素子において、半導体基板はＧａＡｓ基板であり、活性層は０．９μｍ以上１．２５μｍ以下の発光波長に対応するバンドギャップを有していることが好ましい。
【００１３】
この半導体光素子のようにＧａＡｓ基板が用いられ、且つ０．９μｍ以上１．２５μｍ以下の発光波長を有する場合、前述したようなモードホップの波長変動が顕著に現れる傾向がある。しかし、上記した半導体光素子では、半導体基板と第１クラッド層との間に第１ＤＢＲ反射層が設けられているので、このような場合であっても、基板モードの励振が回避され、これに起因する発振波長の不安定化といったレーザ特性の劣化を効果的に抑制することが可能である。
【００１４】
また、上記した半導体光素子において、第１半導体層はＧａＡｓから構成され、第２半導体層はＡｌＡｓ又はＡｌＧａＡｓから構成されていることが好ましい。
【００１５】
このように、第１半導体層がＧａＡｓから構成され、第２半導体層がＡｌＡｓ又はＡｌＧａＡｓから構成されていることによって、第１ＤＢＲ反射層の反射率として、発光波長の光に対して例えば９９％以上といった高反射率を実現できる。また、これらの半導体材料はＧａＡｓに格子整合するため、多数積層しても、良好な結晶性が維持される。更に、これらの半導体材料は０．９μｍ以上１．２５μｍ以下の波長の光に対して透明であるため、発光波長がこの範囲にあれば、第１ＤＢＲ反射層を付加しても吸収損の増加は生じない。
【００１６】
また、上記した半導体光素子は、第２クラッド層とコンタクト層との間に設けられ、第３半導体層及び第４半導体層が交互に積層された第２ＤＢＲ反射層を更に備えてもよく、第２ＤＢＲ反射層は発光波長の光に対し透明であり、且つ第３半導体層の屈折率と第４半導体層の屈折率とが互いに異なることが好ましい。
【００１７】
この半導体光素子によれば、第２クラッド層上とコンタクト層との間に第２ＤＢＲ反射層が設けられているため、導波光が第２クラッド層の上端に達しても、第２ＤＢＲ反射層において反射されるので、コンタクト層への導波光漏れを抑制できる。従って、コンタクト層に起因する導波モードの励振が回避され、発振波長の不安定化といったレーザ特性の劣化を抑制することが可能である。
【００１８】
また、上記した半導体光素子は、第３半導体層はＧａＡｓから構成され、第４半導体層はＡｌＡｓ又はＡｌＧａＡｓから構成されていることが好ましい。
【００１９】
この半導体光素子によれば、第３半導体層がＧａＡｓから構成され、第４半導体層がＡｌＡｓ又はＡｌＧａＡｓから構成されていることによって、第２ＤＢＲ反射層の反射率として、発光波長に対して例えば９９％以上といった高反射率を実現できる。また、これらの半導体材料はＧａＡｓに格子整合するため、多数積層しても、良好な結晶性が維持される。更に、これらの半導体材料は０．９μｍ以上１．２５μｍ以下の波長の光に対して透明であるため、発光波長がこの範囲にあれば、第２ＤＢＲ反射層を付加しても吸収損の増加は生じない。
【００２０】
また、上記した半導体光素子は、活性層が、Ｇａ、Ａｓ、及びＮを含むIII−V族化合物半導体、ＧａＩｎＡｓ、及びＧａＩｎＡｓＰのうちいずれかの半導体材料から構成されていることが好ましい。
【００２１】
この半導体光素子によれば、このような半導体材料が活性層に用いられた場合、０．９μｍ以上１．２５μｍ以下の発光波長を有する。この場合、前述したようなモードホップによる波長変動が顕著に現れる傾向がある。しかし、上記した半導体光素子では、半導体基板と第１クラッド層との間に第１ＤＢＲ反射層が設けられているので、基板モードの励振が回避され、これに起因する発振波長の不安定化といったレーザ特性の劣化を効果的に抑制することが可能である。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように、本発明は製造工程数を抑えつつ、基板モードを除去することでレーザの特性を向上できる半導体光素子が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、添付図面を参照しながら本発明に係る半導体光素子の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２４】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る半導体光素子を示す斜視図である。図２は、図１に示されたII−II線に沿った断面図である。図１を参照すると、半導体レーザ素子といった端面発光型の半導体光素子１が示されている。なお、本実施形態の半導体光素子１は、基板面に対して平行な方向（矢印Ａの方向）にレーザ光が出射される「端面発光型」の半導体レーザであって、基板面と垂直な方向に光が出射される「面発光型」の半導体レーザとは異なるものである。また、端面発光型の半導体光素子１では、半導体光素子１の両端面が反射ミラーとして作用し、この反射ミラーによってレーザ共振器が構成される。また、半導体光素子１から出射されるレーザ光の発光波長、つまり発振波長は、このレーザ共振器および活性層を構成する材料によって決定される。
【００２５】
半導体光素子１は、ｎ型電極２、ｎ型ＧａＡｓ基板３、ｎ型ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）反射層４、ｎ型下部クラッド層５、下部光閉じ込め層６、活性層７、上部光閉じ込め層８、ｐ型上部クラッド層１０、ｐ型コンタクト層１５、絶縁膜１６、及びｐ型電極１７を備えている。
【００２６】
ｎ型ＧａＡｓ基板３は、本実施形態における半導体基板である。ｎ型ＧａＡｓ基板３は、ＧａＡｓウエハを劈開して形成されるので、劈開可能な程度の厚さを有している。ｎ型ＧａＡｓ基板３の厚さは、１００μｍ以上２００μｍ以下、又は１００μｍ以下であることが望ましい。例えば、ｎ型ＧａＡｓ基板３は、１００μｍの厚さを有する。また、ｎ型ＧａＡｓ基板３は、活性層７よりも高いバンドギャップを有する。
【００２７】
ｎ型下部クラッド層５は、本実施形態における第１クラッド層である。ｎ型下部クラッド層５は、ｎ型ＧａＡｓ基板３上において、後述するｎ型ＤＢＲ反射層４上に設けられている。また、ｐ型上部クラッド層１０は、本実施形態における第２クラッド層であり、後述する活性層７上に設けられている。ｎ型下部クラッド層５及びｐ型上部クラッド層１０は、発光波長の光に対して透明である。即ち、ｎ型下部クラッド層５及びｐ型上部クラッド層１０は発振光を吸収してはいけないので、これらの層を構成する材料としては、活性層７よりも高バンドギャップのものを用いる必要がある。例えば、ｎ型下部クラッド層５及びｐ型上部クラッド層１０は、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｓ、又はＧａＩｎＡｓＰ等から構成される。これらの半導体材料は、何れもＧａＡｓに格子整合するため、ＧａＡｓ基板上において良好な結晶成長が可能である。また、これらの半導体材料は、何れも高いバンドギャップエネルギーを有する材料である。例えば、ＧａＡｓに格子整合するＡｌＧａＩｎＰは、組成に応じて１．９ｅＶ以上２．３ｅＶ以下の範囲のバンドギャップエネルギーを有する。また、ＧａＡｓに格子整合するＡｌＧａＡｓは、組成に応じて、１．４２ｅＶ以上２．１６ｅＶ以下の範囲のバンドギャップエネルギーを有する。また、ＧａＡｓに格子整合するＧａＩｎＡｓＰは、組成に応じて１．４２ｅＶ以上１．９ｅＶ以下の範囲のバンドギャップエネルギーを有する。また、ＧａＡｓに格子整合するＧａＩｎＰは、約１．９ｅＶといった高いバンドギャップエネルギーを有する。これらの半導体材料をｎ型下部クラッド層５及びｐ型上部クラッド層１０に用いれば、活性層７とのバンドギャップ差を大きくすることができるため、活性層７へのキャリア閉じ込め作用を高めることができる。従って、レーザの発振特性やその温度特性が改善される。
【００２８】
ｎ型下部クラッド層５における十分な光閉じ込めを可能とするため、ｎ型下部クラッド層５は、１．５μｍ以上２μｍ以下の厚さを有することが望ましい。例えば、ｎ型下部クラッド層５として、１．５μｍの厚さを有するＧａＩｎＰが選択される。
【００２９】
ｐ型上部クラッド層１０は、最下部に設けられた平坦な第１上部クラッド部１１と、両側面がリッジ状に加工された第２上部クラッド部１２と、第２上部クラッド部１２上に設けられた平坦部である第３上部クラッド部１３との３領域から成り、第１上部クラッド部１１と第２上部クラッド部１２との間には、ｐ型エッチング停止層９が設けられている。第２上部クラッド部１２は、第２上部クラッド部１２のリッジ状の両側面にｎ型電流ブロック層１４が埋め込まれた、いわゆる埋め込みリッジ構造となっており、これによって第２上部クラッド部１２に電流が狭窄される。
【００３０】
また、第１上部クラッド部１１の厚さは、水平横モードにおける高次モードを抑制し、基本モードのみでの安定発振を得るため、０．１μｍ以上０．６μｍ以下の範囲から最適な値が選択される。例えば、第１上部クラッド部１１として、０．４μｍの厚さを有するＧａＩｎＰが選択される。
【００３１】
第２上部クラッド部１２（リッジ部）上面とｎ型電流ブロック層１４上面とを同じ高さにして素子表面の平坦化を図るために、第２上部クラッド部１２の厚さはｎ型電流ブロック層１４の厚さと同等であることが望ましい。例えば、ｎ型電流ブロック層１４が０．４μｍの厚さを有する場合、第２上部クラッド部１２も０．４μｍの厚さを有する。
【００３２】
ｐ型上部クラッド層１０における十分な光閉じ込めを可能とするため、第３上部クラッド部１３は、０．７μｍ以上１．２μｍ以下の厚さを有することが望ましい。例えば、第３上部クラッド部１３として、０．７μｍの厚さを有するＧａＩｎＰが選択される。
【００３３】
ｎ型電流ブロック層１４はｎ型にドープされており、ｎ型電流ブロック層１４と第１上部クラッド部１１との間にｐｎ接合が形成されている。これにより、本実施形態の半導体光素子１を順バイアス（ｐ型電極１７側を高電位とする)で動作させる際に、このｐｎ接合部分には自動的に逆バイアスが印加されて当該ｐｎ接合部分が高抵抗化する。したがって、ｎ型電流ブロック層１４に電流が流れにくくなるので、半導体光素子１に供給された電流は、第２上部クラッド部１２（リッジ部）へ効果的に狭窄される。
【００３４】
ｎ型電流ブロック層１４の構成材料としては、上述したｎ型下部クラッド層５及びｐ型上部クラッド層１０と同様の半導体材料が好適である。即ち、ＧａＡｓと格子整合する、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＩｎＡｓＰ又はＧａＡｓ等といった高バンドギャップ材料が、ｎ型電流ブロック層１４として選択される。ここで、ｎ型電流ブロック層１４は、ｐ型上部クラッド層１０よりバンドギャップが高いことが好ましい。これにより、ｎ型電流ブロック層１４とｐ型上部クラッド層１０とのバンドギャップ差に起因してこれらの層同士の界面にヘテロ障壁が生じる。従って、ｎ型電流ブロック層１４への電流の漏洩がより抑制されるので、第２上部クラッド部１２への電流閉じ込め作用を高めることができる。また、ｎ型電流ブロック層１４のバンドギャップがｐ型上部クラッド層１０より高いと、第２上部クラッド部１２の屈折率がｎ型電流ブロック層１４の屈折率より高くなるので、第２上部クラッド部１２が存在する半導体光素子１の中央部への光の閉じ込め作用も高めることができる。その結果、誘導放出が効率よく生じ、発振特性の改善を図ることができる。なお、ｎ型電流ブロック層１４のバンドギャップは、ｐ型上部クラッド層１０と同等か又は低くてもよく、このような場合でもレーザ発振は可能である。
【００３５】
ｎ型電流ブロック層１４としては、例えばＡｌＧａＩｎＰが用いられる。ｎ型電流ブロック層１４は０．３μｍ以上の厚さを有することが望ましい。これにより、電流を効果的にブロックし、リッジ部（第２上部クラッド部１２）への十分な電流狭窄を行うことができる。この場合におけるｎ型電流ブロック層１４の好適な厚さは、例えば０．４μｍである。
【００３６】
また、ｎ型電流ブロック層１４による電流狭窄幅（図２に示すＷ）は、１μｍ以上５μｍ以下であることが好適である。これにより、水平横モードにおいて、高次モードを抑制して基本モードのみでの安定発振を好適に得ることができる。電流狭窄幅Ｗの好適な値は、例えば３μｍである。
【００３７】
本実施形態のようなリッジ構造においては、第１上部クラッド部１１の厚さが、半導体光素子１の特性を決定する重要な要因である。したがって、レーザ特性の均一性や再現性確保の為には、第１上部クラッド部１１の厚さを高精度に制御することが好ましい。そこで、本実施形態の第２上部クラッド部１２と第１上部クラッド部１１との間には、ｐ型エッチング停止層９が設けられている。ｐ型エッチング停止層９は、ｐ型上部クラッド層１０と比較して、上部クラッド層１０のエッチャント（例えば塩酸系エッチャント）に対するエッチングレートが十分に小さい。すなわち、ｐ型エッチング停止層９の構成材料としては、ｐ型上部クラッド層１０に対し高いエッチング選択比を有する材料が選択される。例えば、ｐ型上部クラッド層１０がＡｌＧａＩｎＰやＧａＩｎＰからなり、上部クラッド層１０のエッチャントとして塩酸系エッチャントを用いる場合には、ｐ型エッチング停止層９の構成材料として例えば塩酸系エッチャントに対するエッチングレートがＡｌＧａＩｎＰやＧａＩｎＰに対して十分に小さい、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、又はＧａＩｎＡｓＰが選択される。また、ｐ型上部クラッド層１０がＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｓ、又はＧａＩｎＡｓＰからなり、上部クラッド層１０のエッチャントとして燐酸系エッチャントを用いる場合には、ｐ型エッチング停止層９として例えば燐酸系エッチャントに対するエッチングレートがＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｓ、又はＧａＩｎＡｓＰに対して十分に小さい、ＧａＩｎＰやＡｌＧａＩｎＰが選択される。なお、本実施形態においてｐ型エッチング停止層９は必須の構成要素ではなく、ｐ型エッチング停止層９がなくてもｐ型上部クラッド層１０に対し高精度なエッチングが可能である場合には、ｐ型エッチング停止層９を省略してもよい。
【００３８】
半導体光素子１がｐ型エッチング停止層９を備える場合、素子抵抗や熱抵抗の増加を抑えるために、エッチング停止作用が得られる範囲で、ｐ型エッチング停止層９は可能な限り薄いことが好適である。例えば、エッチング停止層９は５ｎｍ以上３０ｎｍ以下の厚さを有するとよく、好適な一実施例としては、エッチング停止層９として１５ｎｍの厚さを有するＧａＡｓが選択される。
【００３９】
活性層７は、ｎ型下部クラッド層５上に設けられている。活性層７は、例えば単一または多重の量子井戸層として構成され、０．９μｍ以上１．２５μｍ以下の波長帯域の発振光に対応するバンドギャップとなるように、材料の組成や量子井戸層の厚さが調整される。活性層７の材料としては、ＧａＩｎＡｓ及びＧａＩｎＡｓＰが一般的であるが、これらに限定されず、例えばＧａＩｎＮＡｓやＧａＮＡｓといった、Ｇａ、Ａｓ、及びＮを少なくとも含むIII−Ｖ族半導体材料を用いることも出来る。Ｇａ、Ａｓ、及びＮを少なくとも含むIII-V族化合物半導体材料が用いられる場合、その格子定数は、ＧａＡｓの格子定数と同じか、又はＧａＡｓの格子定数と近い値に設定される。従って、ＧａＡｓ基板上における良好な結晶成長が可能である。
【００４０】
０．９μｍ以上１．２５μｍ以下の発光波長を得るためには、ＧａＩｎＡｓやＧａＩｎＡｓＰはＧａＡｓに比べて格子定数が大きい組成とする必要がある為、ＧａＡｓ基板上にこれらの半導体材料を成長した場合、活性層７は圧縮歪みが加わる。また、ＧａＮＡｓはＧａＡｓに比べて格子定数が小さい為、ＧａＡｓ基板上にＧａＮＡｓを活性層７として成長した場合、活性層７は引っ張り歪みが加わるような組成となる。活性層７に加わるこれらの歪応力が過剰になると、歪応力に起因するミスフィット転位等の欠陥が活性層７に生ずるため、活性層７の厚さは、歪応力による欠陥を生じない限界膜厚以下、即ち臨界膜厚以下である必要がある。通常、活性層７を構成する量子井戸層の厚さは臨界膜厚より十分薄いため、上述したように歪みが加わる半導体材料を用いても、良好な結晶性が維持される。
【００４１】
三元半導体であるＧａＩｎＡｓやＧａＮＡｓによって活性層７が構成される場合には、或るレーザ波長に対応する組成比は一つに定まる。従って、この場合には活性層７の歪み量も或る特定の大きさに決定される。これに対し、四元半導体であるＧａＩｎＡｓＰによって活性層７が構成される場合には、所望の発光波長を実現するための組成比の選択可能範囲が広いので、活性層７の歪み量も広範囲の中から選択され得る。従って、この場合には、半導体光素子１が適用される用途に応じて必要な発光波長に応じて最適な歪み量を選択でき、或いはそのための活性層７の組成比を選択でき、活性層７に関する設計自由度が増す。
【００４２】
活性層７がＧａＩｎＮＡｓからなる場合、ＧａＩｎＮＡｓはＧａＡｓとの格子整合が可能なので、活性層７の歪み量をゼロに近づけることができる。従って、活性層７の厚さの制限はなく、活性層７を任意の厚さとすることができる。この場合、例えば活性層７として厚膜のバルク半導体層も選択できる。
【００４３】
なお、活性層７がＧａＮＡｓやＧａＩｎＮＡｓを含む場合、Ｓｂ及びＰのうち一方または双方が活性層７に更に含まれても良い。活性層７にＳｂが添加された場合、Ｓｂはいわゆるサーファクタントとして機能し、ＧａＮＡｓやＧａＩｎＮＡｓの３次元成長を抑制してこれらの半導体の結晶性を改善する効果をもたらす。また、活性層７にＰが添加された場合、このＰは、ＧａＮＡｓやＧａＩｎＮＡｓの局所的な結晶歪みを低減して結晶性及び信頼性の改善に寄与し、また、結晶成長時における結晶へのＮの取り込み量の増大にも寄与する。ＳｂやＰを含む活性層７の具体的な組成としては、例えばＧａＮＡｓＰ、ＧａＩｎＮＡｓＰ、ＧａＮＡｓＳｂ、ＧａＩｎＮＡｓＳｂ、ＧａＮＡｓＳｂＰ、及びＧａＩｎＮＡｓＳｂＰ等が挙げられる。これらＧａＮＡｓＰ等の半導体材料の格子定数は、ＧａＡｓの格子定数と同じか、或いはＧａＡｓの格子定数に近い値に設定され得る。従って、これらの半導体材料が活性層７に用いられる場合、ＧａＡｓ基板上における良好な結晶成長が可能である。
【００４４】
活性層７の一例としては、０．９８μｍの発光波長に対応するバンドギャップを有するＧａＩｎＡｓ単一量子井戸層が挙げられる。この場合、活性層７は圧縮歪みを有することとなるので、活性層７の厚さは、臨界膜厚以下である数ｎｍ以上十数ｎｍ以下であることが望ましく、例えば８ｎｍとされる。
【００４５】
下部光閉じ込め層６は、ｎ型下部クラッド層５と活性層７との間に設けられている。また、上部光閉じ込め層８は、ｐ型上部クラッド層１０と活性層７との間に設けられている。下部光閉じ込め層６及び上部光閉じ込め層８の構成材料としては、ｎ型下部クラッド層５及びｐ型上部クラッド層１０と同様、ＧａＡｓと格子整合するＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＩｎＡｓＰ又はＧａＡｓ等が挙げられる。ここで、下部光閉じ込め層６は、ｎ型下部クラッド層５と活性層７との間のバンドギャップを有する材料から構成されることが望ましい。また、上部光閉じ込め層８は、ｐ型上部クラッド層１０と活性層７との間のバンドギャップを有する材料から構成されることが望ましい。これにより、ｐ型上部クラッド層１０及びｎ型下部クラッド層５から注入されたキャリアは、クラッド層５，１０と光閉じ込め層６，８との間、又は活性層７と光閉じ込め層６，８との間に形成されるヘテロ障壁によって阻止されること無く、活性層７へ効率よく注入される。
【００４６】
下部光閉じ込め層６及び上部光閉じ込め層８が上記バンドギャップ条件を満たす材料から構成される場合、各半導体層５〜１０の中で活性層７の屈折率が最も大きくなり、光閉じ込め層６，８、クラッド層５，１０と活性層７から離れるに従って屈折率が順次低くなる。このような構成によって、ｎ型下部クラッド層５及びｐ型上部クラッド層１０は、活性層７において発生した光を活性層７、下部光閉じ込め層６、及び上部光閉じ込め層８に閉じ込めるように働くので、活性層７における光の閉じ込めが高められる。
【００４７】
下部光閉じ込め層６の構成材料としてＧａＩｎＡｓＰが用いられる場合、このＧａＩｎＡｓＰの組成比は、そのバンドギャップがｎ型下部クラッド層５と活性層７との間の値となるように調整される。そして、活性層７における十分な光閉じ込めを実現するために、下部光閉じ込め層６の厚さは、数十ｎｍ以上数百ｎｍ以下であることが望ましい。例えば、下部光閉じ込め層６は４７ｎｍの厚さを有する。
【００４８】
上部光閉じ込め層８の構成材料としてＧａＩｎＡｓＰが用いられる場合も上記と同様であり、ＧａＩｎＡｓＰの組成比は、そのバンドギャップがｐ型上部クラッド層１０と活性層７との間の値となるように調整される。そして、活性層７における十分な光閉じ込めを実現するために、上部光閉じ込め層８の厚さは、数十ｎｍ以上数百ｎｍ以下であることが望ましい。例えば、上部光閉じ込め層８は４７ｎｍの厚さを有する。
【００４９】
上述したような下部光閉じ込め層６及び上部光閉じ込め層８が活性層７の上下に設けられることによって、活性層７へのキャリア注入が阻害されることなく活性層７への光の閉じ込めが高められるので、発振特性や温度特性が改善される。特に、活性層７が比較的薄い量子井戸構造からなる場合には、このような効果が顕著となる。なお、本実施形態の半導体光素子１において下部光閉じ込め層６及び上部光閉じ込め層８は必須の構成要素ではなく、発振に必要な光閉じ込めが活性層７のみによって得られる場合には、下部光閉じ込め層６及び上部光閉じ込め層８は省略されてもよい。
【００５０】
ｐ型コンタクト層１５は、ｐ型上部クラッド層１０上に設けられている。ｐ型コンタクト層１５は、ｐ型電極１７とのオーミックコンタクトのために設けられる。ｐ型コンタクト層１５の構成材料としては、ｐ型電極１７とのオーミックコンタクトが形成され易いＧａＡｓ等の低バンドギャップ材料が好適に用いられる。ｐ型コンタクト層１５の厚さは０．１μｍ以上０．５μｍ以下であることが望ましく、例えば、ｐ型コンタクト層１５は０．２μｍの厚さを有する。また、絶縁膜１６は、リッジ部（第２上部クラッド部１２）への電流狭窄作用をより高めるためにｐ型コンタクト層１５上に設けられており、リッジ部上に相当する部分に開口を有する。本実施形態においては絶縁膜１６は必須の構成要素ではなく、必要に応じて省略されることができる。絶縁膜１６の構成材料としては、例えばＳｉＮ、ＳｉＯ２等の誘電体膜が好適である。ｎ型電極２及びｐ型電極１７は給電用の電極であり、ｐ型電極１７はｐ型コンタクト層１５上に、ｎ型電極２はｎ型ＧａＡｓ基板３の裏面上に、それぞれ設けられている。
【００５１】
ｎ型ＤＢＲ反射層４は、本実施形態における第１ＤＢＲ反射層である。ｎ型ＤＢＲ反射層４は、ｎ型ＧａＡｓ基板３上において、ｎ型ＧａＡｓ基板３とｎ型下部クラッド層５との間に設けられている。ｎ型ＤＢＲ反射層４は、屈折率が互いに異なる第１半導体層及び第２半導体層が交互に且つ周期的に積層された多層膜からなる。ｎ型ＤＢＲ反射層４は、吸収損の増加を避けるため、０．９μｍ以上１．２５μｍ以下の波長帯域に含まれる発光波長の光に対して透明な半導体材料からなる。また、発光波長の光に対して高い反射率を有するよう、ｎ型ＤＢＲ反射層４を構成する第１半導体層及び第２半導体層の組成及び厚さが最適化されている。例えば、発光波長をλ、各半導体層の実効屈折率をｎとし、第１半導体層及び第２半導体層が共にλ／（４ｎ）の厚さを有する場合（即ちλ／４膜となっている場合）、これら第１半導体層及び第２半導体層を交互に積層することで、反射率を最も効果的に増大させ得る。
【００５２】
ｎ型ＤＢＲ反射層４の具体的な一例としては、第１半導体層であるｎ型ＡｌＡｓ層又はｎ型ＡｌＧａＡｓ層と、第２半導体層であるｎ型ＧａＡｓ層とが、交互に数十層積層されたものが挙げられる。これらの各半導体層の組成及び厚さを適宜調整することで、０．９μｍ以上１．２５μｍ以下といった波長帯域に含まれる波長の光に対し、例えば９９％以上といった高い反射率を実現できる。例えば、ｎ型ＤＢＲ反射層４として、共にλ／４膜であるＧａＡｓ層とＡｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層との組を３０組積層すれば、９９％以上の反射率が得られる。また、これらの半導体層はＧａＡｓと格子整合するので、多数積層しても良好な結晶性を維持できる。更に、これらの半導体材料は波長０．９μｍ以上１．２５μｍ以下の光に対し透明なので、これらの半導体材料からなるｎ型ＤＢＲ反射層４を半導体光素子１が備えたとしても、吸収損失は殆ど増加しない。
【００５３】
図１の矢印Ｃに示すように、半導体光素子１に電流を注入すると、活性層７が発光して活性層７を導波する光が生じる。しかし、この導波光は、活性層７のみには閉じ込められず、ｎ型下部クラッド層５からｐ型上部クラッド層１０に亘って拡がりつつ導波する。なお、図１の矢印Ｆは半導体光素子１のレーザ光出射端面を表す。従来の半導体光素子のようにｎ型ＤＢＲ反射層４が設けられていないと仮定すると、図２の範囲Ｄに示すように、ｎ型下部クラッド層５に拡がった導波光は、ｎ型ＧａＡｓ基板３にまで侵入して分布する。その結果、前述したような基板モードが励振され、この基板モードと本来の導波モードとが共鳴結合して外乱を与えるので、発振波長の変動（モードホップ）といった特性劣化が生じてしまう。
【００５４】
これに対し、本実施形態に係る半導体光素子１では、ｎ型ＧａＡｓ基板３上にｎ型ＤＢＲ反射層４が設けられている。従って、図２の範囲Ｅに示すように、たとえ導波光がｎ型下部クラッド層５の最下端にまで達したとしても、その導波光はｎ型ＤＢＲ反射層４において完全に反射されるので、ｎ型ＧａＡｓ基板３へは漏れない。よって、基板モードの励振が完全に回避され、これに起因する発振波長の不安定化といったレーザの特性劣化を抑制することができる。このように、本実施形態の半導体光素子１によれば、ｎ型ＧａＡｓ基板３上に備えられたｎ型ＤＢＲ反射層４によって、特許文献２の構造と比べて基板モードの影響をより完全に排除することが可能となり、レーザ特性を向上できる。
【００５５】
また、本実施形態に係る半導体光素子１においては、ｎ型ＤＢＲ反射層４はｎ型ＧａＡｓ基板３とｎ型下部クラッド層５との間に設けられているので、ｎ型ＤＢＲ反射層４を他の半導体層（ｎ型下部クラッド層５、活性層７、及びｐ型上部クラッド層１０等）と共に一括してエピタキシャル成長させることが可能であり、特許文献２の構造と比較して、製造工程数の増加を抑えることができる。
【００５６】
なお、従来の半導体光素子において下部クラッド層からＧａＡｓ基板へ漏れる導波光量は導波光全体のうち極僅かであり、この僅かな光の漏れが基板モードを励振する。従って、ｎ型ＤＢＲ反射層４において反射される導波光は微弱であり、レーザ発振動作に対する反射の影響は無視できるので、導波光の反射によるレーザ特性の劣化は生じない。
【００５７】
次に、図３〜図５を参照しつつ、本実施形態に係る半導体光素子１の製造工程について説明する。まず図３（ａ）に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板３上に、ｎ型ＤＢＲ反射層４、ｎ型下部クラッド層５、下部光閉じ込め層６、活性層７、上部光閉じ込め層８、ｐ型第１上部クラッド部１１、ｐ型中間層（エッチング停止層）９、及びｐ型第２上部クラッド部１２をこの順にエピタキシャル成長させる。これらの半導体層の成長には、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）成長装置や有機金属気相成長（ＯＭＶＰＥ）装置等の一般的な半導体結晶成長装置を使用することが可能である。次に、ｐ型第２上部クラッド部１２表面の所定領域に、リッジ部を形成するためのマスク２０をパターニングし、マスク２０を介してｐ型第２上部クラッド部１２をエッチングする。
【００５８】
マスク２０にはＳｉＮ、ＳｉＯ２等の誘電体膜が用いられる。ｐ型第２上部クラッド部１２のエッチング方法としては、加工ダメージの少ないエッチャントを用いたウェットエッチングが好適である。エッチングの結果、ｐ型第２上部クラッド部１２がリッジ状にエッチングされる。
【００５９】
ここで、ｐ型第２上部クラッド部１２がＧａＩｎＰ又はＡｌＧａＩｎＰからなる場合には、ｐ型中間層９を、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、又はＧａＩｎＡｓＰから構成し、且つ塩酸系エッチャントを用いることにより、ｐ型第２上部クラッド部１２に対してｐ型中間層９のエッチングレートを充分に小さくすることができるので、ｐ型中間層９をエッチング停止層として用いることが出来る。従って、ｐ型第２上部クラッド部１２に対するエッチングレートが製造毎またはウェハ面内でばらついたとしても、エッチングがｐ型エッチング停止層９に達すると実質的にエッチングは停止し、図３（ｂ）のような構造が形成される。従って、ｐ型第１上部クラッド部１１の厚さに関して、良好な再現性および面内均一性が達成され、その結果レーザ特性の再現性や均一性も確保される。また、ｐ型第２上部クラッド部１２がＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、又はＧａＩｎＡｓＰからなる場合には、ｐ型中間層９はＧａＩｎＰ又はＡｌＧａＩｎＰから構成され、燐酸系エッチャントが用いられる。これにより、ｐ型第２上部クラッド部１２に対してｐ型中間層９のエッチングレートを充分に小さくすることができるので、ｐ型中間層９をエッチング停止層として用いることが出来る。なお、図３（ｂ）では逆メサ型のリッジを図示しているが、これに限られるものではない。マスク形成の面方位やエッチング液の変更により、他形状のメサの形成も可能である。
【００６０】
なお、ｐ型エッチング停止層９は、素子全域に残存してもよく、リッジ部以外の領域に形成された部分を必要に応じてエッチング除去しても良い。本実施形態では、図４（ａ）に示すように、ｐ型エッチング停止層９のうちリッジ部以外の領域に形成された部分を除去する場合を示す。このようにｐ型エッチング停止層９の一部をエッチング除去する場合、ｐ型第２上部クラッド部１２のエッチングとは逆に、下地のｐ型第１上部クラッド部１１においてエッチングが停止するようにエッチャントが適宜選択される。この場合、ｐ型第１上部クラッド部１１は殆どエッチングされないので、ｐ型第１上部クラッド部１１の厚さに関して、良好な再現性及び面内均一性が確保される。具体例としては、ｐ型第１上部クラッド部１１がＡｌＧａＩｎＰ又はＧａＩｎＰから構成され、ｐ型エッチング停止層９がＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、又はＧａＩｎＡｓＰから構成される場合には、燐酸系エッチャントを用いることによって、ｐ型第１上部クラッド部１１でエッチングを停止させ得る。また、ｐ型第１上部クラッド部１１がＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、又はＧａＩｎＡｓＰから構成され、ｐ型中間層９がＡｌＧａＩｎＰ又はＧａＩｎＰから構成される場合には、塩酸系エッチャントを用いることによって、ｐ型第１上部クラッド部１１でエッチングを停止させ得る。
【００６１】
ｐ型中間層（エッチング停止層）９がリッジ部のみに存在する場合、ｐ型エッチング停止層９の材料特性を調整することにより、レーザ特性を改善できる。例えば、ｐ型エッチング停止層９の構成材料としてｎ型電流ブロック層１４より高屈折率の材料を用いることにより、リッジ部が形成された中央部の実効屈折率を、その両側のｎ型電流ブロック層１４より高くすることができる。これによって、発振光を半導体光素子１の中央部に更に効果的に閉じ込めることができ、発振特性を更に改善できる。具体例としては、ｐ型上部クラッド層１０とｎ型電流ブロック層１４とが共にＧａＩｎＰから構成される場合、ｐ型エッチング停止層９の構成材料としてはＧａＩｎＰより高屈折率のＧａＡｓが好適である。
【００６２】
その後、マスク２０を残存させた状態で、ｎ型電流ブロック層１４を成長させる。この工程では、図４（ｂ）に示すように、マスク２０上には結晶が成長しないので、リッジ部（ｐ型第２上部クラッド部１２）の両側にｎ型電流ブロック層１４が埋め込まれた埋め込みリッジ構造が得られる。
【００６３】
続いて、マスク２０を除去し、さらに図５（ａ）に示すように、ｐ型第３上部クラッド部１３及びｐ型コンタクト層１５を成長させ、さらに絶縁膜１６を形成する。
【００６４】
最後に、研磨等によりｎ型ＧａＡｓ基板３を劈開可能な厚さ（１００μｍ以上２００μｍ以下、又は１００μｍ以下）まで薄くした後、図５（ｂ）に示すように、蒸着やスパッタといった方法により、ｎ型電極２及びｐ型電極１７を形成して、図１及び図２に示した埋め込みリッジ型のレーザである半導体光素子１が完成する。このように、本実施形態に係る半導体光素子１によれば、ｎ型ＤＢＲ反射層４を他の半導体層（ｎ型下部クラッド層５、活性層７、及びｐ型上部クラッド層１０等）と共に一括してエピタキシャル成長させることが可能なので、特許文献２の構造と比較して、製造工程数の増加を抑えることができる。
【００６５】
なお、半導体光素子１におけるリッジ構造は上記構成に限定されず、電流狭窄可能な任意の構造を選択できる。例えば、図６に示すように、リッジ状のｐ型第２上部クラッド部１２上に、同じくリッジ状にエッチングされたｐ型コンタクト層１５を設け、これらｐ型第２上部クラッド部１２およびｐ型コンタクト層１５の両側面をｎ型電流ブロック層１４で埋め込む構造としてもよい。このような構成の半導体光素子を作製する際には、ｎ型ＤＢＲ反射層４からｐ型コンタクト層１５までの各半導体層を一括してエピタキシャル成長させたのち、ｐ型第２上部クラッド部１２およびｐ型コンタクト層１５をエッチングしてリッジ状に成形し、その後ｎ型電流ブロック層１４を形成するとよい。したがって、図１の素子構造では結晶成長工程が３回必要なのに対し、この構造では２回で済ませることができ、製造工程を簡素化できる。
【００６６】
（第２実施形態）
図７は、第２実施形態に係る半導体光素子２１を示す断面図である。第１実施形態では、ｎ型ＧａＡｓ基板３とｎ型下部クラッド層５との間にｎ型ＤＢＲ反射層４を備えた半導体光素子１を説明した。図７に示すように、本実施形態の半導体光素子２１は、ｎ型ＤＢＲ反射層４に加え、ｐ型コンタクト層１５とｐ型上部クラッド層１０との間にｐ型ＤＢＲ反射層１８を更に備えている。なお、ｐ型ＤＢＲ反射層１８以外の半導体光素子２１の構成は、第１実施形態において説明した構成と同様である。
【００６７】
ｐ型ＤＢＲ反射層１８は、第１実施形態において説明したｎ型ＤＢＲ反射層４と同じ構成および材料からなることができる。即ち、ｐ型ＤＢＲ反射層１８は、互いに屈折率が異なる第３半導体層及び第４半導体層が交互に且つ周期的に積層されてなり、これらの半導体層は吸収損失の増加を避けるため、０．９μｍ以上１．２５μｍ以下の波長帯域内の光に対して透明な半導体材料によって構成されている。ｐ型ＤＢＲ反射層１８を構成する各半導体層の組成や膜厚は、半導体光素子の発光波長の光に対して高い反射率を実現できるように最適化される。
【００６８】
特に、半導体光素子２１の発光波長をλ、第３半導体層及び第４半導体層の実効屈折率をｎとし、これらの半導体層が共にλ／（４ｎ）の厚さを有する場合（即ちλ／４膜となっている場合）、これらの半導体薄層が交互に積層されたｐ型ＤＢＲ反射層１８は、反射率を最も効果的に増大させられるので望ましい。
【００６９】
本実施形態の半導体光素子２１が奏する効果について説明する。ｐ型コンタクト層１５の半導体材料としては、ＧａＡｓが多く用いられる。この場合、ｐ型コンタクト層１５は、ｐ型上部クラッド層１０より高屈折率となる。よって、ＧａＡｓからなるｐ型コンタクト層１５もまた、ｎ型ＧａＡｓ基板３と同様に０．９μｍ以上１．２５μｍ以下の波長の光に対して導波路となることが可能であり、ｐ型コンタクト層１５に活性層７からの光が漏れ出ると、ｐ型コンタクト層１５を導波する固有のモードが形成される。このモードが活性層７の本来の導波モードと結合すると、基板モードの場合と同様にレーザ特性の劣化を招くおそれがある。
【００７０】
本実施形態の半導体光素子２１においては、ｐ型コンタクト層１５とｐ型上部クラッド層１０との間にｐ型ＤＢＲ反射層１８が設けられているので、活性層７において生じｐ型上部クラッド層１０まで拡がった導波光は、たとえｐ型上部クラッド層１０の最上端にまで達したとしても、ｐ型ＤＢＲ反射層１８によって完全に反射される。したがって、本実施形態の半導体光素子２１によれば、ｐ型コンタクト層１５への導波光の漏れを効果的に抑えることができるので、ｐ型コンタクト層１５に起因する導波モードの励振が回避され、これによるレーザの特性劣化を抑制することができる。
【００７１】
また、ｐ型上部クラッド層１０からｐ型コンタクト層１５側へ漏れる導波光量は、導波光全体のうち極僅かである。従って、ｐ型ＤＢＲ反射層１８において反射される光は微弱であり、レーザ動作に対する反射の影響は無視できるため、これによるレーザ特性の劣化は生じない。
【００７２】
更に、ｐ型ＤＢＲ反射層１８は、ｐ型第３上部クラッド部１３やｐ型コンタクト層１５と共に一括してエピタキシャル成長させることが可能なので、製造工程数の増加を抑えることができる。
【００７３】
以上説明したように、ｐ型コンタクト層１５とｐ型上部クラッド層１０との間にｐ型ＤＢＲ反射層１８を更に設けることによって、基板モードに加え、ｐ型コンタクト層１５に起因する導波モードの発生をも排除できる。したがって、レーザ発振に対する外乱因子が効果的に抑制され、レーザ素子の波長特性を更に安定化させることができる。
【００７４】
なお、第１実施形態のＤＢＲ反射層４、および第２実施形態のＤＢＲ反射層１８は、屈折率が異なる（すなわちバンドギャップが異なる）第１半導体層及び第２半導体層が交互に積層されて構成されている。その結果、ＤＢＲ反射層４，１８内には多数のへテロ接合界面が形成される。このようなへテロ接合界面には、外部からの結晶欠陥の侵入を遮断する効果がある。従って、ｎ型ＤＢＲ反射層４やｐ型ＤＢＲ反射層１８が設けられることにより、ＧａＡｓ基板３側やｐ型コンタクト層１５側から活性層７への結晶欠陥の侵入を効果的に阻止でき、その結果、半導体光素子の信頼性を改善することが可能となる。
【００７５】
本発明に係る半導体光素子は、上記した実施形態に限られるものではなく、他にも様々な変形が可能である。例えば、上記した第１実施形態及び第２実施形態においては、ｎ型ＧａＡｓ基板３を備え０．９μｍ以上１．２５μｍ以下の発光波長を有する半導体光素子１及び２１について示したが、本発明に係る半導体光素子は、ｎ型ＧａＡｓ基板３に代えてｐ型ＧａＡｓ基板を備えても良い。この場合、各半導体層の導電型としては、上記各実施形態とは逆の導電型、即ち各実施形態におけるｎ型半導体の領域にはｐ型半導体を、ｐ型半導体の領域にはｎ型半導体を各々配置するとよい。また、活性層や他の半導体層の組成は、上記各実施形態において例示した組成に限られるものではない。
【００７６】
また、本発明は、上記各実施形態のような半導体レーザに限られるものではなく、例えばＬＥＤや電界吸収型光変調器、マッハツェンダー型光変調器、ＳＯＡといった他の端面発光型の半導体光素子への適用も可能である。これらの素子形態において本発明を適用すれば、基板モードを除去することで導波光の特性が効果的に改善される。また、本発明によれば従来の半導体光素子と比べて製造工程の簡略化および短時間化を実現でき、歩留まりの向上や低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】図１は、第１実施形態の半導体光素子を示す斜視図である
【図２】図２は、図１のII−II線に沿った断面図である。
【図３】図３（ａ）及び図３（ｂ）は、第１実施形態の半導体光素子の製造方法を示す工程図である。
【図４】図４（ａ）及び図４（ｂ）は、第１実施形態の半導体光素子の製造方法を示す工程図である。
【図５】図５（ａ）及び図５（ｂ）は、第１実施形態の半導体光素子の製造方法を示す工程図である。
【図６】図６は、第１実施形態の半導体光素子の変形例を示す断面図である。
【図７】図７は、第２実施形態の半導体光素子を示す断面図である。
【図８】図８は、半導体レーザの発振スペクトルの典型例を示したグラフである。
【符号の説明】
【００７８】
１，２１…半導体光素子、３…ｎ型ＧａＡｓ基板、４…ｎ型ＤＢＲ反射層、７…活性層、１０…ｐ型上部クラッド層、１５…ｐ型コンタクト層、１８…ｐ型ＤＢＲ反射層。
【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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