(57)【要約】【課題】ダブル・インジェクションによるリーク電流を低減でき且つ容易に作製可能な光半導体デバイスを提供する。【解決手段】半導体レーザ素子１０は、ｎ型ＩｎＰ基板１２上に設けられた半導体メサ１４と、ＦｅドープＩｎＰからなり半導体メサ１４の両側面を埋め込む埋込領域１６とを備える。半導体メサ１４は、ｎ型ＩｎＰ基板１２上に設けられたｎ型の第１クラッド層１８と、第１クラッド層１８上に設けられたｎ型の第２クラッド層２４と、第１クラッド層１８及び第２クラッド層２４の間に設けられた活性層２０と、トンネル接合層２２とを備える。トンネル接合層２２はｎ型半導体層２２ａ及びｐ型半導体層２２ｂを含み、ｎ型半導体層２２ａは第２クラッド層２４より高濃度であり第２クラッド層２４に接しており、ｐ型半導体層２２ｂは活性層２０及びｎ型半導体層２２ａの間に設けられｎ型半導体層２２ａと接している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ型の半導体基板上に設けられた半導体メサと、
少なくとも電子トラップ作用を有する元素がドープされており、前記半導体メサの両側面を埋め込む埋込領域と
を備え、
前記半導体メサは、
前記半導体基板上に設けられたｎ型半導体からなる第１クラッド層と、
前記第１クラッド層上に設けられたｎ型半導体からなる第２クラッド層と、
前記第１クラッド層および前記第２クラッド層の間に設けられた活性層と、
前記第２クラッド層より高濃度であり前記活性層および前記第２クラッド層の間に設けられたｎ型半導体層、並びに、前記活性層および前記ｎ型半導体層の間に設けられ前記ｎ型半導体層と接するｐ型半導体層を含むトンネル接合層と
を有していることを特徴とする、光半導体デバイス。
【請求項２】
前記埋込領域は、前記少なくとも電子トラップ作用を有する元素として鉄およびルテニウムのうち少なくとも一方がドープされたＩｎＰからなることを特徴とする、請求項１に記載の光半導体デバイス。
【請求項３】
前記ｐ型半導体層は、ｐ型不純物として炭素を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の光半導体デバイス。
【請求項４】
前記ｎ型半導体層のバンドギャップ波長が当該光半導体デバイスの発光波長より短いことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光半導体デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光半導体デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光通信に使用される光半導体デバイスの一例として、図５に示す構成のものがある。図５に示す半導体レーザ素子１００は、ｎ型ＩｎＰ基板１０２上に、ｎ型ＩｎＰクラッド層１０４、ＩｎＧａＡｓＰ活性層１０６、ｐ型ＩｎＰクラッド層１０８、およびｐ型ＧａＩｎＡｓコンタクト層１１０が順に積層されたダブルヘテロ（ＤＨ）構造を備えている。これらの半導体層は、ｎ型ＩｎＰ基板１０２の板面に沿った光導波方向に延びる半導体メサ１１２を構成しており、半導体メサ１１２の両側面は、例えばＦｅドープＩｎＰからなる半絶縁埋込領域１１４によって埋め込まれている。半絶縁埋込領域１１４上には、絶縁膜１１６が設けられている。電極１１８は、絶縁膜１１６の開口１１６ａを介してコンタクト層１１０と接触している。ｎ型ＩｎＰ基板１０２の裏面上には、電極１２０が設けられる。
【０００３】
なお、このような構成を備える光半導体デバイスは、例えば特許文献１にも従来技術として開示されている。
【特許文献１】特開平５−１８３２２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的に、半絶縁埋込領域には、深いアクセプタレベルを形成するＦｅやＲｕといった元素がドープされており、該アクセプタレベルに電子をトラップすることによって高い比抵抗を得ることができる。しかしながら、図５に示された半導体レーザ素子１００では、半絶縁埋込領域１１４の一部が、ｐ型ＩｎＰクラッド層１０８と接触している。ｐ型ＩｎＰクラッド層１０８は比較的厚いので（特許文献１に記載された例では、ｐ型ＩｎＰクラッド層１０８の厚さは１．５μｍ）、ｐ型ＩｎＰクラッド層１０８と半絶縁性埋込領域１１４との接触面積は広い。従って、その接触部分を介して正孔が半絶縁埋込領域１１４へ移動し易く、この正孔と、深いアクセプタレベルにトラップされていた電子とが再結合し、該アクセプタレベルが空きとなり、そこへｎ型ＩｎＰクラッド層１０４から更に電子が移動することとなる。
【０００５】
このような現象はダブル・インジェクションと呼ばれ、図５に示された構成を備える光半導体デバイスにおけるリーク電流の原因となっている。したがって、この光半導体デバイスが例えば半導体レーザ素子である場合には、駆動電流を増加させても所望の光出力を得ることができず、高出力化を妨げる一因となる。
【０００６】
このような課題に対し、特許文献１には、ｐ型クラッド層と半絶縁埋込領域との間にｎ型半導体層を設け、このｎ型半導体層によって正孔をトラップすることによりダブル・インジェクションを阻止する技術が開示されている。しかしながら、このようなｎ型半導体層がｎ型クラッド層やｎ型基板と接触すると、該ｎ型半導体層を介して（活性層を迂回して）電流が流れてしまう。したがって、このようなｎ型半導体層はｐ型クラッド層などのｐ型半導体層の側面にのみ限定的に形成される必要があり、その作製は極めて困難である。
【０００７】
本発明は、上記した問題点を鑑みてなされたものであり、ダブル・インジェクションによるリーク電流を低減でき、且つ容易に作製可能な光半導体デバイス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】
【０００８】
上記した課題を解決するために、本発明による光半導体デバイスは、ｎ型の半導体基板上に設けられた半導体メサと、少なくとも電子トラップ作用を有する元素がドープされており、半導体メサの両側面を埋め込む埋込領域とを備え、半導体メサは、半導体基板上に設けられたｎ型半導体からなる第１クラッド層と、第１クラッド層上に設けられたｎ型半導体からなる第２クラッド層と、第１クラッド層および第２クラッド層の間に設けられた活性層と、第２クラッド層より高濃度であり活性層および第２クラッド層の間に設けられたｎ型半導体層、並びに、活性層およびｎ型半導体層の間に設けられｎ型半導体層と接するｐ型半導体層を含むトンネル接合層とを有していることを特徴とする。
【０００９】
上記した光半導体デバイスにおいては、活性層の上下に設けられる第１クラッド層および第２クラッド層が共にｎ型半導体によって構成されている。また、第２クラッド層と活性層との間には、高濃度のｎ型半導体層およびｐ型半導体層を含むトンネル接合層が設けられている。この光半導体デバイスでは、第２クラッド層側に正電圧が印加されると、トンネル接合層において正孔が発生する。この正孔が活性層へ注入され、活性層において第１クラッド層から注入された電子と結合して発光する。このように、第２クラッド層と活性層との間にトンネル接合層が設けられることにより、第１クラッド層および第２クラッド層が共にｎ型半導体であっても活性層の発光作用を好適に得ることができる。そして、第２クラッド層がｎ型半導体からなることによって、半導体メサを埋め込む埋込領域と第２クラッド層との間で正孔の移動は生じない。したがって、ダブル・インジェクションの発生を抑制してリーク電流を効果的に低減できる。なお、トンネル接合層のｐ型半導体層の厚さは第２クラッド層の厚さと比べて極めて薄くて良いので、ｐ型半導体層と埋込領域との間のダブル・インジェクションによるリーク電流は、従来のｐ型クラッド層と埋込領域との間のダブル・インジェクションによるリーク電流と比較して極めて小さい。
【００１０】
また、上記した光半導体デバイスは、第１クラッド層、活性層、トンネル接合層、および第２クラッド層を成長させた後に半導体メサを形成し、該半導体メサの両側面を埋込領域により埋め込むことによって作製可能である。したがって、特許文献１に記載された光半導体デバイスと比較して極めて容易に作製できる。
【００１１】
また、光半導体デバイスは、埋込領域が、少なくとも電子トラップ作用を有する元素として鉄およびルテニウムのうち少なくとも一方がドープされたＩｎＰからなることを特徴としてもよい。このような埋込領域を有する従来の光半導体デバイスでは、前述したダブル・インジェクションによるリーク電流が顕著に発生していた。これに対し、上記構成を備える光半導体デバイスによれば、このような埋込領域を備える場合に、特に効果的にリーク電流を低減できる。
【００１２】
また、光半導体デバイスは、ｐ型半導体層が、ｐ型不純物として炭素を含むことを特徴としてもよい。ｐ型不純物としては一般的に亜鉛（Ｚｎ）が多く用いられるが、亜鉛には、埋込領域のドーパント（例えばＦｅ）との間で相互拡散を生じる性質がある。これに対し、ｐ型不純物として炭素（Ｃ）を用いることにより、このような相互拡散を防ぐことができる。
【００１３】
また、光半導体デバイスは、ｎ型半導体層のバンドギャップ波長が当該光半導体デバイスの発光波長より短いことを特徴としてもよい。これにより、活性層において生じる光が活性層の近傍に配置されるｎ型半導体層によって吸収されることを抑制し、当該光半導体デバイスの光導波特性を損ねることなくリーク電流を低減できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ダブル・インジェクションによるリーク電流を低減でき、且つ容易に作製可能な光半導体デバイスを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照しながら本発明による光半導体デバイスの実施の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。
【００１６】
図１は、本発明に係る光半導体デバイスの一実施形態として、半導体レーザ素子１０の構成を示す斜視図である。また、図２は、図１に示す半導体レーザ素子１０のII−II断面を示す側面断面図である。なお、図２は、半導体レーザ素子１０の光導波方向と直交する断面を示している。以下、図１及び図２を参照しながら、本実施形態による半導体レーザ素子１０の構成について説明する。
【００１７】
半導体レーザ素子１０は、ＩｎＰ半導体基板１２、半導体メサ１４、及び埋込領域１６を備えている。ＩｎＰ半導体基板１２は、ｎ型のＩｎＰからなる基板である。半導体メサ１４は、ＩｎＰ半導体基板１２の主面１２ａ上に設けられており、主面１２ａに沿った所定の光導波方向に延びるメサ状に形成されている。半導体メサ１４は、第１クラッド層１８の一部、活性層２０、トンネル接合層２２、第２クラッド層２４、およびｐ型コンタクト層２６を含んで構成されており、光導波方向と直交する方向の半導体メサ１４の幅Ｗは例えば１．５［μｍ］である。
【００１８】
第１クラッド層１８は、ｎ型半導体からなり、例えばシリコン（Ｓｉ）などのｎ型不純物を含むＩｎＰ系化合物半導体を主に含んで構成されている。一実施例としては、第１クラッド層１８はＳｉドープＩｎＰからなり、第１クラッド層１８の不純物濃度は例えば１×１０18［ｃｍ-3］である。また、第１クラッド層１８の厚さは例えば０．５［μｍ］である。本実施形態の第１クラッド層１８は、ＩｎＰ半導体基板１２の主面１２ａ上の全面に亘って形成された第１の部分１８ａと、第１の部分１８ａ上に配置され半導体メサ１４に含まれる第２の部分１８ｂとを含んで構成されている。
【００１９】
第２クラッド層２４は、ｎ型半導体からなり、第１クラッド層１８と同様、シリコン（Ｓｉ）などのｎ型不純物を含むＩｎＰ系化合物半導体を主に含んで構成されている。第２クラッド層２４は、後述する活性層２０及びトンネル接合層２２を挟んで第１クラッド層１８上に設けられている。一実施例としては、第２クラッド層２４はＳｉドープＩｎＰからなり、第２クラッド層２４の不純物濃度は例えば１×１０18［ｃｍ-3］である。また、第２クラッド層２４の厚さは例えば２．０［μｍ］である。
【００２０】
活性層２０は、ＩｎＰ系化合物半導体を主に含んで構成されている。活性層２０は、第１クラッド層１８の第２の部分１８ｂと第２クラッド層２４との間に設けられている。活性層２０は、単一の半導体層から成ることもできるが、単一量子井戸（ＳＱＷ）構造あるいは多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有することが好ましく、特に高歪みＭＱＷ構造が好適である。一実施例としては、活性層２０は、組成比の異なるＧａＩｎＡｓＰが交互に積層されて成り、その発光波長は例えば１．３［μｍ］〜１．５［μｍ］である。活性層２０の屈折率は第１クラッド層１８及び第２クラッド層２４の屈折率より大きいので、活性層２０、第１クラッド層１８、及び第２クラッド層２４は、光導波路を構成する。
【００２１】
トンネル接合層２２は、ＩｎＰ系化合物半導体を主に含んで構成されている。トンネル接合層２２は、活性層２０と第２クラッド層２４との間に設けられている。トンネル接合層２２は、ｎ型半導体層２２ａおよびｐ型半導体層２２ｂを含む。
【００２２】
ｎ型半導体層２２ａは、トンネル接合層２２において第２クラッド層２４と接する位置に設けられている。ｎ型半導体層２２ａには、Ｓｉなどのｎ型不純物が、第１クラッド層１８や第２クラッド層２４よりも高い濃度でドープされている。一実施例としては、ｎ型半導体層２２ａはＳｉドープＧａＩｎＡｓＰからなり、ｎ型半導体層２２ａの不純物濃度は例えば１×１０19［ｃｍ-3］である。また、ｎ型半導体層２２ａの厚さは例えば１０〜２０［ｎｍ］である。ｎ型半導体層２２ａの構成材料は、第２クラッド層２４の構成材料（例えばＩｎＰ）よりバンドギャップエネルギーが小さくても良いが、そのバンドギャップ波長は半導体レーザ素子１０の発光波長より短いことが好ましい。これにより、活性層２０において生じる光が活性層２０の近傍に配置されるｎ型半導体層２２ａによって吸収されることを抑制できる。一実施例としては、ｎ型半導体層２２ａのバンドギャップ波長は１．２５［μｍ］である。
【００２３】
ｐ型半導体層２２ｂは、活性層２０とｎ型半導体層２２ａとの間に設けられており、ｎ型半導体層２２ａと接している。ｐ型半導体層２２ｂには、炭素（Ｃ）などのｐ型不純物が、第１クラッド層１８や第２クラッド層２４におけるｎ型不純物濃度よりも高い濃度でドープされている。一実施例としては、ｐ型半導体層２２ｂは第２クラッド層２４の構成材料（例えばＩｎＰ）よりバンドギャップエネルギーが大きいＣドープＡｌＧａＩｎＡｓやＣドープＡｌＡｓからなり、ｐ型半導体層２２ｂの不純物濃度は例えば１×１０19［ｃｍ-3］である。また、ｐ型半導体層２２ｂの厚さは例えば１０〜２０［ｎｍ］である。ｎ型半導体層２２ａのバンドギャップ波長は例えば１．０［μｍ］である。
【００２４】
なお、ｐ型半導体層２２ｂにドープされるｐ型不純物は、炭素（Ｃ）に限らず例えば亜鉛（Ｚｎ）でもよい。しかし、亜鉛には、後述する埋込領域１６のドーパント（例えばＦｅ）との間で相互拡散を生じる性質がある。ｐ型半導体層２２ｂのｐ型不純物として炭素（Ｃ）を用いることにより、このような相互拡散を防ぐことができる。また、ｐ型半導体層２２ｂがＡｌＧａＩｎＡｓやＡｌＡｓといった砒素（Ａｓ）を含む組成を有することにより、炭素（Ｃ）をｐ型不純物として好適に利用することができる。
【００２５】
コンタクト層２６は第２クラッド層２４上に設けられており、例えばシリコン（Ｓｉ）などのｎ型不純物を含むＩｎＰ系化合物半導体を主に含んで構成されている。一実施例としては、コンタクト層２６はＳｉドープＧａＩｎＡｓからなり、コンタクト層２６の不純物濃度は例えば１×１０19［ｃｍ-3］である。また、コンタクト層２６の厚さは例えば０．５［μｍ］である。コンタクト層２６は、後述する電極３０とオーミック接触を構成する。
【００２６】
埋込領域１６は、半導体メサ１４の両側面を埋め込むようにＩｎＰ半導体基板１２の主面１２ａ上に配置された半絶縁性領域であり、本実施形態では半導体メサ１４の各層と接している。埋込領域１６は、例えばＩｎＰからなる。また、埋込領域１６には深いアクセプタレベルを形成し電子トラップ作用を有する鉄（Ｆｅ）やルテニウム（Ｒｕ）といった元素がドープされており、埋込領域１６は、該アクセプタレベルに電子をトラップすることによって高い比抵抗を得ている。従って、埋込領域１６は、半導体レーザ素子１０に供給された電流を半導体メサ１４へ効率的に導くように働く。なお、埋込領域１６のドープされる元素は、少なくとも電子トラップ作用を有していればよく、ＦｅやＲｕに限られるものではない。
【００２７】
埋込領域１６上には、絶縁膜２８が設けられている。絶縁膜２８は、例えばＳｉＯ2などの絶縁性のシリコン系無機材料を主に含む。絶縁膜２８には開口２８ａが形成されており、この開口２８ａは半導体メサ１４上に位置している。
【００２８】
半導体レーザ素子１０は、半導体メサ１４上に設けられた電極３０を更に備えている。電極３０は、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕによって構成され、絶縁膜２８の開口２８ａを介してコンタクト層２６とオーミック接触をなすことにより、半導体メサ１４に電気的に接続される。電極３０は、絶縁膜２８上に形成された電極パッド３２（図１参照）と電気的に接続されており、この電極パッド３２には、半導体レーザ素子１０の外部回路と電極３０とを電気的に接続するためのボンディングワイヤ等が接合される。また、半導体レーザ素子１０は、ＩｎＰ半導体基板１２の裏面１２ｂ上に設けられた電極３４を更に備えている。電極３４は、例えばＡｕＧｅ／Ａｕによって構成され、ＩｎＰ半導体基板１２とオーミック接触をなしている。
【００２９】
ここで、本実施形態による半導体レーザ素子１０の作製方法の一例について、図３及び図４を参照しながら説明する。なお、図３及び図４は、半導体レーザ素子１０の作製工程を示す断面図であり、図２に示した断面に相当する断面を示している。
【００３０】
［積層工程］
まず、ｎ型ＩｎＰ半導体基板を用意する。そして、図３（ａ）に示すように、ｎ型ＩｎＰ半導体基板１２の主面１２ａ上に、第１クラッド層１８となるｎ型ＩｎＰ半導体膜４０、活性層２０となるＧａＩｎＡｓＰ／ＧａＩｎＡｓＰ超格子多重積層膜４２、トンネル接合層２２のｐ型半導体層２２ｂとなるｐ型ＡｌＧａＩｎＡｓ半導体膜４４、トンネル接合層２２のｎ型半導体層２２ａとなるｎ型ＧａＩｎＡｓＰ半導体膜４６、第２クラッド層２４となるｎ型ＩｎＰ半導体膜４８、及びコンタクト層２６となるｎ型ＧａＩｎＡｓ半導体膜５０を順次成長させる。好適な実施例では、これらの半導体膜４０，４２，４４，４６，４８，及び５０を、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法によりエピタキシャル成長させるとよい。また、ｎ型ＩｎＰ半導体膜４０、ｎ型ＧａＩｎＡｓＰ半導体膜４６、ｎ型ＩｎＰ半導体膜４８、及びｎ型ＧａＩｎＡｓ半導体膜５０には、ｎ型不純物として例えばシリコン（Ｓｉ）をドープするとよい。Ｓｉをドープする場合、その原料としては例えばシラン（ＳｉＨ4）が使用される。また、ｐ型ＡｌＧａＩｎＡｓ半導体膜４４には、ｐ型不純物として例えば炭素（Ｃ）をドープするとよい。Ｃをドープする場合、その原料としては例えば四臭化炭素（ＣＢｒ4）が使用される。
【００３１】
［メサ形成工程］
続いて、図３（ａ）に示すように、光導波方向を長手方向とするマスクＭをｎ型ＧａＩｎＡｓ半導体膜５０上に形成する。マスクＭは、例えばシリコン系無機絶縁膜（ＳｉＯ2膜など）を用いて形成され、長手方向と直交する方向の幅は例えば１．５［μｍ］である。そして、半導体膜４０，４２，４４，４６，４８，及び５０のうちマスクＭで覆われていない部分をドライエッチングにより除去する。このとき、ｎ型ＩｎＰ半導体基板１２が露出する前に（ｎ型ＩｎＰ半導体膜４０の途中となる深さで）エッチングを停止する。これにより、図３（ｂ）に示すように、第１の部分１８ａ及び第２の部分１８ｂを含む第１クラッド層１８が形成され、また、第２の部分１８ｂ、活性層２０、トンネル接合層２２（ｎ型半導体層２２ａおよびｐ型半導体層２２ｂ）、第２クラッド層２４、及びコンタクト層２６を有する半導体メサ１４が形成される。
【００３２】
［埋込工程］
続いて、図４（ａ）に示すように、マスクＭを残した状態で、半導体メサ１４の両側に埋込領域１６を成長させて、半導体メサ１４を埋め込む。好適な実施例では、ＦｅドープＩｎＰまたはＲｕドープＩｎＰをＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長させて、埋込領域１６を形成するとよい。Ｆｅをドープする場合、原料としては例えばフェロセン（Ｃ10Ｈ10Ｆｅ）が使用される。
【００３３】
［その他の工程］
続いて、図４（ｂ）に示すように、開口２８ａを有する絶縁膜２８を形成する。すなわち、図４（ａ）のマスクＭを除去したのち、ＳｉＯ2などの絶縁性のシリコン系無機材料からなる絶縁膜（表面保護膜）２８を、半導体メサ１４上および埋込領域１６上に亘って形成する。そして、半導体メサ１４上の絶縁膜２８を除去して開口２８ａを形成し、コンタクト層２６を露出させる。その後、図４（ｃ）に示すように、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕからなる電極３０、及びＡｕＧｅ／Ａｕからなる電極３４を形成し、半導体メサ１４の長手方向と直交する面で劈開することによって、図１及び図２に示した半導体レーザ素子１０が完成する。
【００３４】
本実施形態の半導体レーザ素子１０によって得られる作用及び効果について、以下に説明する。半導体レーザ素子１０においては、活性層２０の上下に設けられる第１クラッド層１８および第２クラッド層２４が共にｎ型半導体（ＳｉドープＩｎＰ）によって構成されている。更に、第２クラッド層２４と活性層２０との間には、高濃度のｎ型半導体層２２ａおよびｐ型半導体層２２ｂを含むトンネル接合層２２が設けられている。この半導体レーザ素子１０においては、電極３０側を正電圧とする電界が電極３０と電極３４との間に印加されると、トンネル接合層２２において正孔が生成される。したがって、この正孔が活性層２０へ注入され、活性層２０において第１クラッド層１８から注入された電子と結合して発光する。このように、第２クラッド層２４と活性層２０との間にトンネル接合層２２が設けられることにより、第１クラッド層１８および第２クラッド層２４が共にｎ型半導体であっても活性層２０の発光作用を好適に得ることができる。
【００３５】
そして、図５に示した従来の光半導体デバイスとは異なり、第２クラッド層２４がｎ型半導体からなることによって、半導体メサ１４を埋め込む埋込領域１６と第２クラッド層２４との間で正孔の移動は生じない。また、トンネル接合層２２のｐ型半導体層２２ｂの厚さ（一例では１０〜２０［ｎｍ］）は第２クラッド層２４の厚さ（一例では２．０［μｍ］）と比べて極めて薄くて良いので、ｐ型半導体層２２ｂと埋込領域１６との間のダブル・インジェクションによるリーク電流は、従来のｐ型クラッド層と埋込領域との間のダブル・インジェクションによるリーク電流と比較して極めて小さい。したがって、本実施形態の半導体レーザ素子１０によれば、ダブル・インジェクションの発生を抑えてリーク電流を効果的に低減できる。
【００３６】
また、本実施形態の半導体レーザ素子１０は、前述した作製方法のとおり、第１クラッド層となるｎ型ＩｎＰ半導体膜４０、活性層となるＧａＩｎＡｓＰ／ＧａＩｎＡｓＰ超格子多重積層膜４２、トンネル接合層となるｐ型ＡｌＧａＩｎＡｓ半導体膜４４およびｎ型ＧａＩｎＡｓＰ半導体膜４６、並びに第２クラッド層２４となるｎ型ＩｎＰ半導体膜４８を成長させた後に半導体メサ１４を形成し、該半導体メサ１４の両側面を埋込領域１６により埋め込むことによって作製可能である。したがって、本実施形態の半導体レーザ素子１０によれば、特許文献１に記載された光半導体デバイスと比較して、その作製を極めて容易にできる。
【００３７】
また、本実施形態のように、埋込領域１６は、鉄（Ｆｅ）およびルテニウム（Ｒｕ）のうち少なくとも一方がドープされたＩｎＰからなるとよい。このような埋込領域を有する従来の光半導体デバイスでは、前述したダブル・インジェクションによるリーク電流が顕著に発生していた。これに対し、本実施形態の半導体レーザ素子１０によれば、ｎ型の第２クラッド層２４およびトンネル接合層２２を備えることによって、このような埋込領域を備える場合において特に効果的にリーク電流を低減できる。
【００３８】
本発明による光半導体デバイスは、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、上記実施形態では光半導体デバイスの一例として半導体レーザ素子を例示したが、本発明は、半導体光変調素子、半導体レーザ素子と半導体光変調素子とを集積した半導体光集積素子、或いは光合分波器などの他の光半導体デバイスにも適用できる。
【００３９】
また、上記実施形態においては活性層の直上にトンネル接合層が設けられているが、活性層とトンネル接合層との間にｐ型半導体層を更に備えても良い。この場合、ｐ型半導体層と埋込領域との間で正孔が移動してしまいダブル・インジェクションを生じるが、ｐ型半導体層を従来のｐ型クラッド層より薄く形成すれば、或る程度のリーク電流低減効果を得ることができる。このようなｐ型半導体層は、例えば、トンネル接合層を設けることによる屈折率分布の非対称性を修正する際に設けられるとよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、本発明に係る光半導体デバイスの一実施形態として、半導体レーザ素子の構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１に示す半導体レーザ素子のII−II断面を示す側面断面図である。
【図３】図３（ａ）及び図３（ｂ）は、半導体レーザ素子の製造工程を示す断面図である。
【図４】図４（ａ）〜図４（ｃ）は、半導体レーザ素子の製造工程を示す断面図である。
【図５】図５は、従来の光半導体デバイスの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０…半導体レーザ素子、１２…半導体基板、１４…半導体メサ、１６…埋込領域、１８…第１クラッド層、２０…活性層、２２…トンネル接合層、２２ａ…ｎ型半導体層、２２ｂ…ｐ型半導体層、２４…第２クラッド層、２６…コンタクト層、２８…絶縁膜、３０，３４…電極、３２…電極パッド。
【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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