(57)【要約】光半導体素子（１）は、ＩｎＰからなる半導体基板（２）と、前記半導体基板（２）の上方に、該半導体基板（２）の上面２ａ平行に形成される活性層（７）と、前記活性層（７）の下側に形成されるＩｎＧａＡｓＰからなるｎ型の第１のクラッド層（６）と、前記活性層（７）の両光出射端面のうち少なくとも一方の光出射端面に、該光出射端面から素子端面（１ａ，１ｂ）の間に形成される窓領域（４ａ，４ｂ）とを有している。前記活性層（７）で生起される光の電界強度分布を前記ｎ型の第１のクラッド層（６）側に偏らせるように、前記ｎ型の第１のクラッド層（６）の屈折率をｎａ、前記ｐ型の第２のクラッド層（８）の屈折率をｎｂとしたとき、前記ｎ型の第１のクラッド層（６）の屈折率ｎａが前記ｐ型の第２のクラッド層（８）の屈折率ｎｂより高いｎａ＞ｎｂなる関係に設定されている。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩｎＰからなる半導体基板と、
前記半導体基板の上方に、該半導体基板の上面と平行に形成される活性層と、
前記活性層の下側に形成されるＩｎＧａＡｓＰからなるｎ型の第１のクラッド層と、
前記活性層の上側に形成されるＩｎＰからなるｐ型の第２のクラッド層と、
前記活性層の両光出射端面のうち少なくとも一方の光出射端面に、該光出射端面から素子端面の間に形成される窓領域とを具備し、
前記活性層で生起される光の電界強度分布を前記ｎ型の第１のクラッド層側に偏らせるように、前記ｎ型の第１のクラッド層の屈折率をｎａ、前記ｐ型の第２のクラッド層の屈折率をｎｂとしたとき、前記ｎ型の第１のクラッド層の屈折率ｎａが前記ｐ型の第２のクラッド層の屈折率ｎｂより高いｎａ＞ｎｂなる関係に設定されていることを特徴とする光半導体素子。
【請求項２】
前記窓領域の長さを、前記窓領域を備えた素子端面でのビームスポットサイズを拡げることを可能とする長さに設定することを特徴とする請求項１に記載の光半導体素子。
【請求項３】
前記ｎ型の第１のクラッド層、前記活性層、および前記ｐ型の第２のクラッド層の各層の一部がメサ型に形成されたメサストライプ部と、
前記メサストライプ部の両側で前記半導体基板および前記ｎ型の第１のクラッド層に一面が接して形成されたｐ型ＩｎＰからなる第１の電流ブロック層と、前記メサ型に形成された各層の両側で一面が前記ｐ型の第２のクラッド層に接し且つ他面が前記第１の電流ブロック層の他面に接して形成されたｎ型ＩｎＰからなる第２の電流ブロック層とを含む電流ブロック層と、
前記メサストライプ部の上面と前記電流ブロック部上面とを共通に覆う、ｐ型の第３のクラッド層と、
前記ｐ型の第３のクラッド層の上側に形成されたｐ型のコンタクト層と、
前記ｐ型のコンタクト層の上面に取り付けられた第１の電極と、
前記半導体基板の下側に取り付けられた第２の電極と、
前記光半導体素子としてへき開により切り出された光半導体素子の前記窓領域を備えた素子端面に形成された無反射膜とをさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の光半導体素子。
【請求項４】
前記活性層と前記ｎ型の第１のクラッド層との間に形成されるＩｎＧａＡｓＰからなる第１のＳＣＨ（Ｓｅｐａｒａｔｅ  Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ  Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ：光閉込構造）層と、
前記活性層と前記ｐ型の第２のクラッド層との間に形成されるＩｎＧａＡｓＰからなる第２のＳＣＨ層とをさらに具備し、
前記第１のＳＣＨ層および前記第２のＳＣＨ層の各屈折率が前記ｎ型の第１のクラッド層の屈折率よりも高く設定されていることを特徴とする請求項１に記載の光半導体素子。
【請求項５】
前記活性層は、複数層の井戸層と、該複数層の井戸層における各井戸層の両側に位置する複数層の障壁層とを含む複数層のＭＱＷ（Ｍｕｌｔｉ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｗｅｌｌ：多重量子井戸）構造を含むことを特徴とする請求項４に記載の光半導体素子。
【請求項６】
前記第１のＳＣＨ層は、複数の層からなる多層構造を含み、
前記第２のＳＣＨ層は、複数の層からなる多層構造を含むことを特徴とする請求項５に記載の光半導体素子。
【請求項７】
前記活性層における前記複数の障壁層、前記第１のＳＣＨ層における前記複数の層、前記第２のＳＣＨ層における前記複数の層の各層の屈折率の大小関係は、前記活性層における前記複数の障壁層の屈折率が最も高く、前記ｎ型の第１のクラッド層の屈折率ｎａが前記ｐ型の第２のクラッド層の屈折率ｎｂより高い関係を含めて、前記活性層から遠ざかる程小さくなるように設定されていることを特徴とする請求項６に記載の光半導体素子。
【請求項８】
前記ｎ型の第１のクラッド層、前記第１のＳＣＨ層、前記活性層、前記第２のＳＣＨ層７および前記ｐ型の第２のクラッド層の各層の一部がメサ型に形成されたメサストライプ部と、
前記メサストライプ部の両側で前記半導体基板および前記ｎ型の第１のクラッド層に一面が接して形成されたｐ型ＩｎＰからなる第１の電流ブロック層と、前記メサ型に形成された各層の両側で一面が前記ｐ型の第２のクラッド層に接し且つ他面が前記第１の電流ブロック層の他面に接して形成されたｎ型ＩｎＰからなる第２の電流ブロック層とを含む電流ブロック層と、
前記メサストライプ部の上面と前記電流ブロック部の上面とを共通に覆う、ｐ型の第３のクラッド層と、
前記ｐ型の第３のクラッド層の上側に形成されたｐ型のコンタクト層と、
前記ｐ型のコンタクト層の上面に取り付けられた第１の電極と、
前記半導体基板の下側に取り付けられた第２の電極と、
前記光半導体素子としてへき開により切り出された光半導体素子の前記窓領域を備えた素子端面に形成された無反射膜とをさらに具備することを特徴とする請求項７に記載の光半導体素子。
【請求項９】
前記メサストライプ部の両端面のうち少なくとも一方の端面が前記活性層で生起される光の出力方向である長尺方向に対して所定の角度βで傾斜していると共に、この長尺方向に直交する方向とに対して所定の角度θで傾斜している鋭角に形成されていることを特徴とする請求項３または８に記載の光半導体素子。
【請求項１０】
前記メサストライプ部がその長尺方向において所定角度傾斜した配置構造となされていることを特徴とする請求項３または８に記載の光半導体素子。
【請求項１１】
前記窓領域は、前記活性層の両光出射端面に、一方が光ファイバと結合する窓領域として形成されると共に、他方が光ファイバと結合しない窓領域として形成され、
前記光ファイバと結合しない窓領域の領域長を、前記光ファイバと結合する窓領域の領域長よりも長くして形成されると共に、
前記メサストライプ部の長尺方向が出力端面である前記無反射膜の表面と直角をなして形成されていることにより、スーパールミネッセントダイオードとして適用されることを特徴とする請求項３または８に記載の光半導体素子。
【請求項１２】
前記窓領域は、前記活性層の両光出射端面に、一方が光ファイバと結合する窓領域として形成されると共に、他方が光ファイバと結合しない窓領域として形成され、
前記光ファイバと結合しない窓領域の領域長を、前記光ファイバと結合する窓領域の領域長よりも長くして形成されると共に、
前記メサストライプ部の長尺方向が部分的にまたは全体的に、出力端面である前記無反射膜の表面に対して出力光が直角でない角度を持つように、所定角度傾斜して形成されていることにより、スーパールミネッセントダイオードとして適用されることを特徴とする請求項３または８に記載の光半導体素子。
【請求項１３】
前記窓領域は、前記活性層の両光出射端面のうちの一方の光出射端面のみに窓領域として形成され、
前記メサストライプ部の一方の端面は、前記光半導体素子の対向する端面より前記窓領域分だけ内側に位置し、かつ前記活性層で生起される光の出力方向に所定の角度βで傾斜され、
前記メサストライプ部の他方の端面は、窓領域は形成されていなくて、前記光半導体素子の対向する端面に露出されていると共に、前記光半導体素子の長尺方向に対して垂直に形成されていることを特徴とする請求項３または８に記載の光半導体素子。
【請求項１４】
ＩｎＰからなる半導体基板を準備する段階と、
前記半導体基板の上方に、該半導体基板の上面と平行に活性層を形成する段階と、
前記活性層の下側にＩｎＧａＡｓＰからなるｎ型の第１のクラッド層を形成する段階と、
前記活性層の上側にＩｎＰからなるｐ型の第２のクラッド層を形成する段階と、
前記活性層の両光出射端面のうち少なくとも一方の光出射端面に、該光出射端面から素子端面の間に窓領域を形成する段階とを具備し、
前記活性層で生起される光の電界強度分布を前記ｎ型の第１のクラッド層側に偏らせるように、前記ｎ型の第１のクラッド層の屈折率をｎａ、前記ｐ型の第２のクラッド層の屈折率をｎｂとしたとき、前記ｎ型の第１のクラッド層の屈折率ｎａが前記ｐ型の第２のクラッド層の屈折率ｎｂより高いｎａ＞ｎｂなる関係に設定されていることを特徴とする光半導体素子の製造方法。
【請求項１５】
前記窓領域の長さを、前記窓領域を備えた素子端面でのビームスポットサイズを拡げることを可能とする長さに設定することを特徴とする請求項１４に記載の光半導体素子の製造方法。
【請求項１６】
前記ｎ型の第１のクラッド層、前記活性層、および前記ｐ型の第２のクラッド層の各層の一部をメサストライプ部としてメサ型に形成する段階と、
前記メサストライプ部の両側で前記半導体基板および前記ｎ型の第１のクラッド層に一面が接して形成されたｐ型ＩｎＰからなる第１の電流ブロック層と、前記メサ型に形成された各層の両側で一面が前記ｐ型の第２のクラッド層に接し且つ他面が前記第１の電流ブロック層の他面に接して形成されたｎ型ＩｎＰからなる第２の電流ブロック層とを含む電流ブロック層を形成する段階と、
前記メサストライプ部の上面と前記電流ブロック部上面とを共通に覆う、ｐ型の第３のクラッド層を形成する段階と、
前記ｐ型の第３のクラッド層の上側にｐ型のコンタクト層を形成する段階と、
前記ｐ型のコンタクト層の上面に第１の電極を取り付ける段階と、
前記半導体基板の下側に第２の電極を取り付ける段階と、
前記光半導体素子としてへき開により切り出された光半導体素子の前記窓領域を備えた素子端面に無反射膜を形成する段階とをさらに具備することを特徴とする請求項１４に記載の光半導体素子の製造方法。
【請求項１７】
前記活性層と前記ｎ型の第１のクラッド層との間にＩｎＧａＡｓＰからなる第１のＳＣＨ（Ｓｅｐａｒａｔｅ  Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ  Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ：光閉込構造）層を形成する段階と、
前記活性層と前記ｐ型の第２のクラッド層との間にＩｎＧａＡｓＰからなる第２のＳＣＨ層を形成する段階とをさらに具備し、
前記第１のＳＣＨ層および前記第２のＳＣＨ層の各屈折率が前記ｎ型の第１のクラッド層の屈折率よりも高く設定されていることを特徴とする請求項１４に記載の光半導体素子の製造方法。
【請求項１８】
前記活性層は、複数層の井戸層と、該複数層の井戸層における各井戸層の両側に位置する複数層の障壁層とを含む複数層の多重量子井戸構造を含むことを特徴とする請求項１４に記載の光半導体素子の製造方法。
【請求項１９】
前記第１のＳＣＨ層は、複数の層からなる多層構造を含み、
前記第２のＳＣＨ層は、複数の層からなる多層構造を含むことを特徴とする請求項１８に記載の光半導体素子の製造方法。
【請求項２０】
前記活性層における前記複数の障壁層、前記第１のＳＣＨ層における前記複数の層、前記第２のＳＣＨ層における前記複数の層の各層の屈折率の大小関係は、前記活性層における前記複数の障壁層の屈折率が最も高く、前記ｎ型の第１のクラッド層の屈折率ｎａが前記ｐ型の第２のクラッド層の屈折率ｎｂより高い関係を含めて、前記活性層から遠ざかる程小さくなるように設定されていることを特徴とする請求項１９に記載の光半導体素子の製造方法。
【請求項２１】
前記ｎ型の第１のクラッド層、前記第１のＳＣＨ層、前記活性層、前記第２のＳＣＨ層および前記ｐ型の第２のクラッド層の各層の一部をメサストライプ部としてメサ型に形成する段階と、
前記メサストライプ部の両側で前記半導体基板および前記ｎ型の第１のクラッド層に一面が接して形成されたｐ型ＩｎＰからなる第１の電流ブロック層と、前記メサ型に形成された各層の両側で一面が前記ｐ型の第２のクラッド層に接し且つ他面が前記第１の電流ブロック層の他面に接して形成されたｎ型ＩｎＰからなる第２の電流ブロック層とを含む電流ブロック層を形成する段階と、
前記メサストライプ部の上面と前記電流ブロック部上面とを共通に覆う、ｐ型の第３のクラッド層を形成する段階と、
前記ｐ型の第３のクラッド層の上側にｐ型のコンタクト層を形成する段階と、
前記ｐ型のコンタクト層の上面に第１の電極を取り付ける段階と、
前記半導体基板の下側に第２の電極を取り付ける段階と、
前記光半導体素子としてへき開により切り出された光半導体素子の両光出射端面に無反射膜を形成する段階とをさらに具備することを特徴とする請求項２０に記載の光半導体素子の製造方法。
【請求項２２】
前記メサストライプ部を形成する段階が、
前記ｐ型の第２のクラッド層の上面にキャップ層と、所定の長さＳＬと所定の幅ＳＷを有するマスクとを順次に形成する段階と、
前記ｎ型の第１のクラッド層と前記活性層と前記ｐ型の第２のクラッド層と前記キャップ層とを１回のエッチングによって、前記半導体基板上に長尺方向に沿って、所定の長さＬａを有し、両端面のうち少なくとも一方の端面が長尺方向（レーザ光の出射方向）に対して傾斜すると共に、この長尺方向に直交する方向に対して傾斜するメサストライプ部を形成する段階とを具備し、
前記メサストライプ部の両端面のうち少なくとも一方の端面が前記活性層で生起される光の出力方向である長尺方向に対して所定の角度βで傾斜していると共に、この長尺方向に直交する方向とに対して所定の角度θで傾斜している鋭角に形成されていることを特徴とする請求項１６に記載の光半導体素子の製造方法。
【請求項２３】
前記メサストライプ部を形成する段階が、
前記ｐ型の第２のクラッド層の上面にキャップ層と、所定の長さＳＬと所定の幅ＳＷを有するマスクとを順次に形成する段階と、
前記ｎ型の第１のクラッド層と、前記第１のＳＣＨ層と、前記活性層と、第２のＳＣＨ層と、前記ｐ型の第２のクラッド層と前記キャップ層とを１回のエッチングによって、前記半導体基板上に長尺方向に沿って、所定の長さＬａを有し、端面が長尺方向（レーザ光の出射方向）に対して傾斜すると共に、この長尺方向に直交する方向に対して傾斜するメサストライプ部形成する段階とを具備し、
前記メサストライプ部の両端面のうち少なくとも一方の端面が前記活性層で生起される光の出力方向である長尺方向に対して所定の角度βで傾斜していると共に、この長尺方向に直交する方向とに対して所定の角度θで傾斜している鋭角に形成されていいることを特徴とする請求項２１に記載の光半導体素子の製造方法。
【請求項２４】
前記メサストライプ部を形成する段階が、
前記メサストライプ部をその長尺方向において所定角度傾斜した配置構造に形成する段階を具備していることを特徴とする請求項１６または２１に記載の光半導体素子の製造方法。
【請求項２５】
前記窓領域を形成する段階が、
前記活性層の両光出射端面のうちの一方の光出射端面に光ファイバと結合する所定の領域長を有する窓領域を形成する段階と、
前記活性層の両光出射端面のうちの他方の光出射端面に前記窓領域の領域長より長い領域長を有する光ファイバと結合しない窓領域を形成する段階とを具備し、
前記メサストライプ部の長尺方向が出力端面である前記無反射膜の表面と直角をなして形成されていることにより、スーパールミネッセントダイオードとして適用されることを特徴とする請求項１６または２１に記載の光半導体素子の製造方法。
【請求項２６】
前記窓領域を形成する段階が、
前記活性層の両光出射端面のうちの一方の光出射端面に光ファイバと結合する所定の領域長を有する窓領域を形成する段階と、
前記活性層の両光出射端面のうちの他方の光出射端面に前記窓領域の領域長より長い領域長を有する光ファイバと結合しない窓領域を形成する段階とを具備し、
前記メサストライプ部の長尺方向が部分的にまたは全体的に、出力端面である前記無反射膜の表面に対して出力光が直角でない角度を持つように、所定角度傾斜して形成されていることにより、スーパールミネッセントダイオードとして適用されることを特徴とする請求項１６または２１に記載の光半導体素子の製造方法。
【請求項２７】
前記窓領域を、前記活性層の両光出射端面のうちの一方の光出射端面のみに窓領域として形成する段階と、
前記メサストライプ部の一方の端面を、前記光半導体素子の対向する端面より前記窓領域分だけ内側に位置し、かつ前記活性層で生起される光の出力方向に所定の角度βで傾斜して形成する段階と、
前記メサストライプ部の他方の端面を、窓領域は形成されていなくて、前記光半導体素子の対向する端面に露出されていると共に、前記光半導体素子の長尺方向に対して垂直に形成する段階とを具備していることを特徴とする請求項１６または２１に記載の光半導体素子の製造方法。
【請求項２８】
前記半導体基板、前記ｎ型の第１のクラッド層、前記活性層、前記ｐ型の第２のクラッド層は、それぞれ、長尺方向において製造すべき光半導体素子の２倍の長さを有し、
前記窓領域は前記活性層の両光出射端面にそれぞれ形成され、
前記ｐ型の第２のクラッド層の上面に前記製造すべき光半導体素子の２倍の長さを有するキャップ層と、前記製造すべき光半導体素子の２倍の長さより短い長さと所定の幅とを有するマスクとを順次に形成する段階と、
前記ｎ型の第１のクラッド層と前記活性層と前記ｐ型の第２のクラッド層と前記キャップ層とを１回のエッチングによって、前記半導体基板上に長尺方向に沿って前記製造すべき光半導体素子の２倍の長さに対応する長さを有し、前記両端面が長尺方向に対して所定の傾斜角βで傾斜すると共に、この長尺方向に直交する方向に対して所定の傾斜角θで傾斜するメサストライプ部を形成することにより、前記製造すべき光半導体素子の２倍の長さを有する光半導体素子を形成する段階と、
前記製造すべき光半導体素子の２倍の長さを有する光半導体素子のメサストライプ部を長尺方向の中央部分でへき開手法を用いて２分割することにより、前記製造すべき光半導体素子を切り出す段階とをさらに具備することを特徴とする請求項１４に記載の光半導体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は光半導体素子およびその製造方法に係り、特に、活性層が端面近傍で途切れる窓領域を有し、半導体光増幅器や波長可変光源装置として用いられる光半導体素子およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  周知のように、例えば、半導体発光素子を用いた半導体光増幅器は、共振型の半導体光増幅器と進行波型の半導体光増幅器に大別される。【０００３】  共振型の半導体光増幅器は、半導体レーザを閾値以下にバイアスして用いる。【０００４】  進行波型の半導体光増幅器は、半導体レーザの両端面の端面反射率をＡＲコーティングや窓端面構造などの手段を用いて抑制している。【０００５】  この進行波型の半導体光増幅器は、入力光波長変動に対する利得変動及び入力光強度増加に対する飽和利得強度が大きいという理由から、共振型の半導体光増幅器に比べて有利である。【０００６】  しかし、このような特性のよい進行波型の半導体光増幅器を得るためには、端面反射率を、例えば、０．１％以下と低く抑える必要がある。【０００７】  ところが、進行波型の半導体光増幅器では、従来から用いられるＡＲコーティング技術のみで所望の端面反射率を再現性よく得ることが非常に困難である。【０００８】  このため、従来の進行波型の半導体光増幅器では、活性層が端面近傍で途切れる窓領域を有する窓端面構造を採用することにより端面反射率を抑制するようにしている。【０００９】  図１３は、活性層が端面近傍で途切れる窓端面構造を有する従来の進行波型の半導体光増幅器として、例えば、下記特許文献１に開示されているような半導体光増幅器の概略斜視図を示している。【００１０】  図１４は、図１３に示される半導体光増幅器の窓端面構造部分の部分拡大図である。【００１１】  以下、図１３および図１４を参照しながら窓端面構造を有する半導体光増幅器の構成がその製造工程の手順に沿って説明される。【００１２】  図１３に示すように、まず、ｎ−ＩｎＰ基板５１の上面にノンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層５２、アンチメルトバック層（ＡＭＢ層）５３およびｐ−ＩｎＰクラッド層５４が液相成長（ＬＰＥ）法により、それぞれ、厚さ０．１μｍ、０．０１μｍ、１μｍの順に結晶成長される。【００１３】  その後、多層半導体結晶の活性領域５５に相当する部分において、〔１１０〕方向に、深さ１．５μｍ、幅４μｍの２本の平行な円形の溝５６，５７と、それらの溝５６，５７によって挾まれる幅１．２μｍのメサストライプ５８とが形成される。【００１４】  また、窓領域５９に相当する部分において、溝５６，５７から連続し、メサストライプ５８が存在しない幅４μｍ深さ１．５μｍの円形の溝６０が形成される。【００１５】  なお、窓領域５９の長さは５０μｍである。【００１６】  次に、半導体多層結晶の上にメサストライプ５８の上部を除いて、ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層６１およびｎ−ＩｎＰ電流ブロック層６２と、そして全面にｐ−ＩｎＰ埋め込み層６３および波長組成１．２μｍのｐ＋−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト外層６４とが、それぞれ、平坦部での厚さ１μｍ、０．５μｍ、２μｍ、０．５μｍの順にＬＰＥ法により結晶成長される。【００１７】  コンタクト層６４の上には、ＣＶＤ法により、厚さ３０００オングロストロームのＳｉＯ２膜６５を形成し、メサストライプ５８の直上部に相当する部分のＳｉＯ２膜６５に窓が開けられる。【００１８】  さらに、ＳｉＯ２膜６５及びＳｉＯ２膜６５の窓部を覆うようにＣｒ／Ａｕからなる電極６６���形成されると共に、ｎ−ＩｎＰ基板５１の下にＡｕＧｅＮｉからなる電極６７が形成される。【００１９】  最後に、活性領域５５側および窓領域５９側の端面にプラズマＣＶＤ法により、厚さ２２００オングロストロームのＳｉＮ膜６８，６９が形成される。【００２０】  ところで、上述した半導体光増幅器を含め、発振を抑圧して用いるデバイスでは、活性層が端面近傍で途切れる窓構造が有効である反面、窓領域の長さに対してｐ側の層厚が薄くなされている。【００２１】  具体的には、図１３および図１４に示す半導体光増幅器であれば、窓領域５９の長さ５０μｍに対してｐ−ＩｎＰ埋め込み層６３の厚さが２μｍ程度と薄くなされている。【００２２】  このため、活性層５２から出射された光が上面電極６６で反射し、この反射光と活性層５２からの直接光とが窓領域５９において互いに干渉し合うことによって出射パターンに乱れが生じるという問題がある。【００２３】  また、図１３および図１４に示す半導体光増幅器では、この出射パターンの乱れにより、外部からの単一モード光ファイバと光結合する際の結合効率も悪いという問題がある。【００２４】  そこで、上記問題を解決するための光半導体素子として、例えば、下記特許文献１に開示されるような半導体光増幅器が知られている。【００２５】  以下、図１５を参照しながら、上記問題を解決するための光半導体素子として、特許文献１に開示される半導体光増幅器の構成がその製造工程の手順に沿って説明される。【００２６】  なお、図１５の半導体光増幅器において、図１３および図１４の半導体光増幅器と同一の構成要素には同一番号が付されて、その構成が説明される。【００２７】  図１５に示すように、まず、ｎ−ＩｎＰ基板５１の上面にノンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層５２、アンチメルトバック層（ＡＭＢ層）５３およびｐ−ＩｎＰクラッド層５４が液相成長（ＬＰＥ）法により、それぞれ、厚さ０．１μｍ、０．０１μｍ、１μｍの順に結晶成長される。【００２８】  この後、この多層半導体結晶の活性領域５５に相当する部分において、〔１１０〕方向に、深さ１．５μｍ、幅４μｍの２本の溝５６，５７と、それらの溝５６，５７によって挾まれる幅１．２μｍのメサストライプ５８とが形成される。【００２９】  また、窓領域５９に相当する部分において、溝５６，５７から連続し、メサストライプ５８が存在しない幅４μｍ深さ１．５μｍの溝６０が形成される。【００３０】  なお、窓領域５９の長さは３０μｍである。【００３１】  次に、上記半導体多層結晶の上にメサストライプ５８の上部を除いて、ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層６１およびｎ−ＩｎＰ電流ブロック層６２と、そして全面にｐ−ＩｎＰ埋め込み層６３および波長組成１．２μｍのｐ＋−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト外層６４とが、それぞれ、平坦部での厚さ１μｍ、０．５μｍ、６μｍ、０．５μｍの順にＬＰＥ法により結晶成長される。【００３２】  ここで、ｐ−ＩｎＰ埋め込み層６３の厚さは、端面で活性層５２から出射される光のビームスポットの直径が１１μｍとなることを考慮して、そのビームスポットの半径５．５μｍ以上の６μｍとされる。【００３３】  コンタクト層６４の上には、ＣＶＤ法により、厚さ３０００オングロストロームの��ｉＯ２膜６５が形成されると共に、メサストライプ５８の直上部に相当する部分のＳｉＯ２膜６５に窓が開けられる。【００３４】  さらに、ＳｉＯ２膜６５及び、ＳｉＯ２膜６５の窓部を覆うようにＣｒ／Ａｕからなる電極６６が形成されると共に、ｎ−ＩｎＰ基板５１の下にＡｕＧｅＮｉからなる電極６７が形成される。【００３５】  最後に、両端面にＥＣＲプラズマＣＶＤ法により、厚さ２２００オングロストロームのＳｉＯＮ膜６８，６９が形成される。【００３６】  上記構成による半導体光増幅器によれば、ｐ−ＩｎＰ埋め込み層６３の厚さが活性層５２から出射される光のビームスポットの半径より大きいので、窓端面付近での電極による光の散乱がなくなり、セルフォックレンズを用いた結合において良好な結合効率が得られる。【００３７】  また、波長１．５５μｍ、強度−３５ｄＢｍの入射光に対して注入電流７０ｍＡ時に１８ｄＢのファイバ間光増幅利得が得られる。【００３８】  このとき、入射光を波長１５オングロストローム（ファブリペローモードに対する自由スペクトルレンジ以上）で掃引したときの増幅率変化は２ｄＢと非常に小さい。【００３９】  これは、窓端面構造の採用によって、光増幅器の平均端面反射率が０．１％以下に抑制されている結果として、もたらされているものである。
［特許文献１］特開平１−３２１６７５号公報（特許第２６４３３１９号）ところが、上記特許文献１に開示される半導体光増幅器では、窓端面構造における活性層５２から出射された光が上面電極６６で反射された反射光と直接光との光の干渉の影響を防止することを目的として、ｎ−ＩｎＰ基板５１に形成されるｐ−ＩｎＰ埋め込み層６３を気相成長法を用いて成長させることにより、その層厚が活性層５２から出射される光のビームスポットの半径５．５μｍ以上の６μｍと厚くなされている。【００４０】  このため、上記特許文献１に開示される半導体光増幅器は、光半導体素子全体の層厚が増すだけでなく、ｐ−ＩｎＰ埋め込み層６３を気相成長させるために時間を要し、光半導体素子素子全体の製造にも余計な時間を費やして高コストになるという問題がある。
【発明の開示】
【００４１】  そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、活性層が端面近傍で途切れる窓領域における干渉の影響を簡易に抑制可能な光半導体素子を実現するために、活性層で生起される光の電界強度分布をｐ型のクラッド層側からｎ型のクラッド層側にシフトさせることにより、活性層で生起される光が窓領域において不所望な散乱や回折を生じないようにして不所望な反射光の発生を抑制し、従来のようにｐ側のクラッド層の層厚を厚くせず、製造時間を要したりコストが嵩むことなく、電極からの反射光による干渉の影響を効果的に抑制することができる光半導体素子およびその製造方法を提供することを目的としている。
【００４２】  前記目的を達成するために、本発明の第１の態様によると、
ＩｎＰからなる半導体基板（２）と、
前記半導体基板（２）の上方に、該半導体基板の上面（２ａ）と平行に形成される活性層（７）と、
前記活性層（７）の下側に形成されるＩｎＧａＡｓＰからなるｎ型の第１のクラッド層（６）と、
前記活性層（７）の上側に形成されるＩｎＰからなるｐ型の第２のクラッド層（８）と、
前記活性層（７）の両光出射端面のうち少なくとも一方の光出射端面に、該光出射端面から素子端面（１ａ，１ｂ）の間に形成される窓領域（４ａ，４ｂ）とを具備し、
前記活性層（７）で生起される光の電界強度分布を前記ｎ型の第１のクラッド層（６）側に偏らせるように、前記ｎ型の第１のクラッド層（６）の屈折率をｎａ、前記ｐ型の第２のクラッド層（８）の屈折率をｎｂとしたとき、前記ｎ型の第１のクラッド層（６）の屈折率ｎａが前記ｐ型の第２のクラッド層（８）の屈折率ｎｂより高いｎａ＞ｎｂなる関係に設定されていることを特徴とする光半導体素子が提供される。
【００４３】  前記目的を達成するために、本発明の第２の態様によると、
前記窓領域（４ａ，４ｂ）の長さを、前記窓領域（４ａ，４ｂ）を備えた素子端面（１ａ，１ｂ）でのビームスポットサイズを拡げることを可能とする長さに設定することを特徴とする第１の態様に従う光半導体素子が提供される。
【００４４】  前記目的を達成するために、本発明の第３の態様によれば、
前記ｎ型の第１のクラッド層（６）、前記活性層（７）、および前記ｐ型の第２のクラッド層（８）の各層の一部がメサ型に形成されたメサストライプ部（３）と、
前記メサストライプ部（３）の両側で前記半導体基板（２）および前記ｎ型の第１のクラッド層（６）に一面が接して形成されたｐ型ＩｎＰからなる第１の電流ブロック層（９）と、前記メサ型に形成された各層の両側で一面が前記ｐ型の第２のクラッド層（８）に接し且つ他面が前記第１の電流ブロック層（９）の他面に接して形成されたｎ型ＩｎＰからなる第２の電流ブロック層（１０）とを含む電流ブロック層（５）と、
前記メサストライプ部（３）の上面と前記電流ブロック部（５）上面とを共通に覆う、ｐ型の第３のクラッド層（１１）と、
前記ｐ型の第３のクラッド層（１１）の上側に形成されたｐ型のコンタクト層（１２）と、
前記ｐ型のコンタクト層（１２）の上面に取り付けられた第１の電極（１３）と、
前記半導体基板（２）の下側に取り付けられた第２の電極（１４）と、
前記光半導体素子（１）としてへき開により切り出された光半導体素子（１）の前記窓領域（４ａ，４ｂ）を備えた素子端面（１ａ，１ｂ）に形成された無反射膜（１５ａ，１５ｂ）とをさらに具備することを特徴とする第１の態様に従う光半導体素子が提供される。
【００４５】  前記目的を達成するために、本発明の第４の態様によると、
前記活性層（７）と前記ｎ型の第１のクラッド層（６）との間に形成されるＩｎＧａＡｓＰからなる第１のＳＣＨ（Ｓｅｐａｒａｔｅ  Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ  Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ：光閉込構造）層（１６）と、
前記活性層（７）と前記ｐ型の第２のクラッド層（８）との間に形成されるＩｎＧａＡｓＰからなる第２のＳＣＨ層（１７）とをさらに具備し、
前記第１のＳＣＨ層（１６）および前記第２のＳＣＨ層（１７）の各屈折率が前記ｎ型の第１のクラッド層（６）の屈折率よりも高く設定されていることを特徴とする第１の態様に従う光半導体素子が提供される。
【００４６】  前記目的を達成するために、本発明の第５の態様によれば、
前記活性層（７）は、複数層の井戸層と、該複数層の井戸層における各井戸層の両側に位置する複数層の障壁層とを含む複数層のＭＱＷ（Ｍｕｌｔｉ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｗｅｌｌ：多重量子井戸）構造を含むことを特徴とする第４の態様に従う光半導体素子が提供される。
【００４７】  前記目的を達成するために、本発明の第６の態様によれば、
前記第１のＳＣＨ層（１６）は、複数の層からなる多層構造を含み、
前記第２のＳＣＨ層（１７）は、複数の層からなる多層構造を含むことを特徴とする第５の態様に従う光半導体素子が提供される。
【００４８】  前記目的を達成するために、本発明の第７の態様によれば、
前記活性層（７）における前記複数の障壁層、前記第１のＳＣＨ層（１６）における前記複数の層、前記第２のＳＣＨ層（１７）における前記複数の層の各層の屈折率の大小関係は、前記活性層（７）における前記複数の障壁層の屈折率が最も高く、前記ｎ型の第１のクラッド層（６）の屈折率ｎａが前記ｐ型の第２のクラッド層（８）の屈折率ｎｂより高い関係を含めて、前記活性層（７）から遠ざかる程小さくなるように設定されていることを特徴とする第６の態様に従う光半導体素子が提供される。
【００４９】  前記目的を達成するために、本発明の第８の態様によれば、
前記ｎ型の第１のクラッド層（６）、前記第１のＳＣＨ層（１６）、前記活性層（７）、前記第２のＳＣＨ層（１７）および前記ｐ型の第２のクラッド層（８）の各層の一部がメサ型に形成されたメサストライプ部（３）と、
前記メサストライプ部（３）の両側で前記半導体基板（２）および前記ｎ型の第１のクラッド層（６）に一面が接して形成されたｐ型ＩｎＰからなる第１の電流ブロック層（９）と、前記メサ型に形成された各層の両側で一面が前記ｐ型の第２のクラッド層（８）に接し且つ他面が前記第１の電流ブロック層（９）の他面に接して形成されたｎ型ＩｎＰからなる第２の電流ブロック層（１０）とを含む電流ブロック層（５）と、
前記メサストライプ部（３）の上面と前記電流ブロック部（５）上面とを共通に覆う、ｐ型の第３のクラッド層（１１）と、
前記ｐ型の第３のクラッド層（１１）の上側に形成されたｐ型のコンタクト層（１２）と、
前記ｐ型のコンタクト層（１２）の上面に取り付けられた第１の電極（１３）と、
前記半導体基板（２）の下側に取り付けられた第２の電極（１４）と、
前記光半導体素子（１）としてへき開により切り出された光半導体素子（１）の前記窓領域（４ａ，４ｂ）を備えた素子端面（１ａ，１ｂ）に形成された無反射膜（１５ａ，１５ｂ）とをさらに具備することを特徴とする第７の態様に従う光半導体素子が提供される。
【００５０】  前記目的を達成するために、本発明の９の態様によると、
前記メサストライプ部（３）の両端面（３ａ，３ｂ）のうち少なくとも一方の端面が前記活性層（７）で生起される光（２１）の出力方向である長尺方向に対して所定の角度βで傾斜していると共に、この長尺方向に直交する方向とに対して所定の角度θで傾斜している鋭角に形成されていることを特徴とする第３または第８の態様に従う光半導体素子が提供される。
【００５１】  前記目的を達成するために、本発明の第１０の態様によると、
前記メサストライプ部（３）がその長尺方向において所定角度傾斜した配置構造となされていることを特徴とする第３または第８の態様に従う光半導体素子が提供される。
【００５２】  前記目的を達成するために、本発明の第１１の態様によると、
前記窓領域（４ａ，４ｂ）は、前記活性層（７）の両光出射端面に、一方が光ファイバと結合する窓領域（４ａ）として形成されると共に、他方が光ファイバと結合しない窓領域（４ｂ）として形成され、
前記光ファイバと結合しない窓領域（４ｂ）の領域長を、前記光ファイバと結合する窓領域（４ａ）の領域長より長くして形成されると共に、
前記メサストライプ部（３）の長尺方向が出力端面である前記無反射膜（１５ａ）の表面と直角をなして形成されていることにより、スーパールミネッセントダイオードとして適用されることを特徴とする第３または第８の態様に従う光半導体素子が提供される。
【００５３】  前記目的を達成するために、本発明の第１２の態様によると、
前記窓領域（４ａ，４ｂ）は、前記活性層（７）の両光出射端面に、一方が光ファイバと結合する窓領域（４ａ）として形成されると共に、他方が光ファイバと結合しない窓領域（４ｂ）として形成され、
前記光ファイバと結合しない窓領域（４ｂ）の領域長を、前記光ファイバと結合する窓領域（４ａ）の領域長より長くして形成されると共に、
前記メサストライプ部（３）の長尺方向が部分的にまたは全体的に、出力端面である前記無反射膜（１５ａ）の表面に対して出力光が直角でない角度を持つように、所定角度傾斜して形成されていることにより、スーパールミネッセントダイオードとして適用されることを特徴とする第３または第８の態様に従う光半導体素子が提供される。
【００５４】  前記目的を達成するために、本発明の第１３の態様によると、
前記窓領域（４ａ，４ｂ）は、前記活性層（７）の両光出射端面のうちの一方の光出射端面のみに窓領域（４ａ）として形成され、
前記メサストライプ部（３）の一方の端面（３ａ）は、前記光半導体素子（１）の対向する端面（１ａ）より前記窓領域（４ａ）分だけ内側に位置し、かつ前記活性層（７）で生起される光（２１）の出力方向に所定の角度βで傾斜され、
前記メサストライプ部（３）の他方の端面（３ｄ）は、窓領域は形成されていなくて、前記光半導体素子（１）の対向する端面（１ｂ）に露出されていると共に、前記光半導体素子（１）の長尺方向に対して垂直に形成されていることを特徴とする第３または第８の態様に従う光半導体素子が提供される。
【００５５】  前記目的を達成するために、本発明の第１４の態様によると、
ＩｎＰからなる半導体基板（２）を準備する段階と、
前記半導体基板（２）の上方に、該半導体基板の上面（２ａ）と平行に活性層（７）を形成する段階と、
前記活性層（７）の下側にＩｎＧａＡｓＰからなるｎ型の第１のクラッド層（６）を形成する段階と、
前記活性層（７）の上側にＩｎＰからなるｐ型の第２のクラッド層（８）を形成する段階と、
前記活性層（７）の両光出射端面のうち少なくとも一方の光出射端面に、該光出射端面から素子端面（１ａ，１ｂ）の間に窓領域（４ａ，４ｂ）を形成する段階とを具備し、
前記活性層（７）で生起される光の電界強度分布を前記ｎ型の第１のクラッド層（６）側に偏らせるように、前記ｎ型の第１のクラッド層（６）の屈折率をｎａ、前記ｐ型の第２のクラッド層（８）の屈折率をｎｂとしたとき、前記ｎ型の第１のクラッド層（６）の屈折率ｎａが前記ｐ型の第２のクラッド層（８）の屈折率ｎｂより高いｎａ＞ｎｂなる関係に設定されていることを特徴とする光半導体素子の製造方法が提供される。
【００５６】  前記目的を達成するために、本発明の第１５の態様によると、
前記窓領域（４ａ，４ｂ）の長さを、前記窓領域（４ａ，４ｂ）を備えた素子端面（１ａ，１ｂ）でのビームスポットサイズを拡げることを可能とする長さに設定することを特徴とする第１４の態様に従う光半導体素子の製造方法が提供される。
【００５７】  前記目的を達成するために、本発明の第１６の態様によれば、
前記ｎ型の第１のクラッド層（６）、前記活性層（７）、および前記ｐ型の第２のクラッド層（８）の各層の一部をメサストライプ部（３）としてメサ型に形成する段階と、
前記メサストライプ部（３）の両側で前記半導体基板（２）および前記ｎ型の第１のクラッド層（６）に一面が接して形成されたｐ型ＩｎＰからなる第１の電流ブロック層（９）と、前記メサ型に形成された各層の両側で一面が前記ｐ型の第２のクラッド層（８）に接し且つ他面が前記第１の電流ブロック層（９）の他面に接して形成されたｎ型ＩｎＰからなる第２の電流ブロック層（１０）とを含む電流ブロック層（５）を形成する段階と、
前記メサストライプ部（３）の上面と前記電流ブロック部（５）の上面とを共通に覆う、ｐ型の第３のクラッド層（１１）を形成する段階と、
前記ｐ型の第３のクラッド層（１１）の上側にｐ型のコンタクト層（１２）を形成する段階と、
前記ｐ型のコンタクト層（１２）の上面に第１の電極（１３）を取り付ける段階と、
前記半導体基板（２）の下側に第２の電極（１４）を取り付ける段階と、
前記光半導体素子（１）としてへき開により切り出された光半導体素子（１）の前記窓領域（４ａ，４ｂ）を備えた素子端面（１ａ，１ｂ）に無反射膜（１５ａ，１５ｂ）を形成する段階とをさらに具備することを特徴とする第１４の態様に従う光半導体素子の製造方法が提供される。
【００５８】  前記目的を達成するために、本発明の第１７の態様によると、
前記活性層（７）と前記ｎ型の第１のクラッド層（６）との間にＩｎＧａＡｓＰからなる第１のＳＣＨ（Ｓｅｐａｒａｔｅ  Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ  Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ：光閉込構造）層（１６）を形成する段階と、
前記活性層（７）と前記ｐ型の第２のクラッド層（８）との間にＩｎＧａＡｓＰからなる第２のＳＣＨ層（１７）を形成する段階とをさらに具備し、
前記第１のＳＣＨ層（１６）および第２のＳＣＨ層（１７）を構成する各層の屈折率が前記ｎ型の第１のクラッド層（６）の屈折率よりも高く設定されていることを特徴とする第１４の態様に従う光半導体素子の製造方法が提供される。
【００５９】  前記目的を達成するために、本発明の第１８の態様によれば、
前記活性層（７）は、複数層の井戸層と、該複数層の井戸層における各井戸層の両側に位置する複数層の障壁層とを含む複数層のＭＱＷ（Ｍｕｌｔｉ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｗｅｌｌ：多重量子井戸）構造を含むことを特徴とする第１４の態様に従う光半導体素子の製造方法が提供される。
【００６０】  前記目的を達成するために、本発明の第１９の態様によれば、
前記第１のＳＣＨ層（１６）は、複数の層からなる多層構造を含み、
前記第２のＳＣＨ層（１７）は、複数の層からなる多層構造を含むことを特徴とする第１８の態様に従う光半導体素子の製造方法が提供される。
【００６１】  前記目的を達成するために、本発明の第２０の態様によれば、
前記活性層（７）における前記複数の障壁層、前記第１のＳＣＨ層（１６）における前記複数の層、前記第２のＳＣＨ層（１７）における前記複数の層の各層の屈折率の大小関係は、前記活性層（７）における前記複数の障壁層の屈折率が最も高く、前記ｎ型の第１のクラッド層（６）の屈折率ｎａが前記ｐ型の第２のクラッド層（８）の屈折率ｎｂより高い関係を含めて、前記活性層（７）から遠ざかる程小さくなるように設定されていることを特徴とする第１９の態様に従う光半導体素子の製造方法が提供される。
【００６２】  前記目的を達成するために、本発明の第２１の態様によれば、
前記ｎ型の第１のクラッド層（６）、前記第１のＳＣＨ層（１６）、前記活性層（７）、前記第２のＳＣＨ層（１７）および前記ｐ型の第２のクラッド層（８）の各層の一部をメサストライプ部（３）としてメサ型に形成する段階と、
前記メサストライプ部（３）の両側で前記半導体基板（２）および前記ｎ型の第１のクラッド層（６）に一面が接して形成されたｐ型ＩｎＰからなる第１の電流ブロック層（９）と、前記メサ型に形成された各層の両側で一面が前記ｐ型の第２のクラッド層（８）に接し且つ他面が前記第１の電流ブロック層（９）の他面に接して形成されたｎ型ＩｎＰからなる第２の電流ブロック層（１０）とを含む電流ブロック層（５）を形成する段階と、
前記メサストライプ部（３）の上面と前記電流ブロック部（５）上面とを共通に覆う、ｐ型の第３のクラッド層（１１）を形成する段階と、
前記ｐ型の第３のクラッド層（１１）の上側にｐ型のコンタクト層（１２）を形成する段階と、
前記ｐ型のコンタクト層（１２）の上面に第１の電極（１３）を取り付ける段階と、
前記半導体基板（２）の下側に第２の電極（１４）を取り付ける段階と、
前記光半導体素子（１）としてへき開により切り出された光半導体素子（１）の前記窓領域（４ａ，４ｂ）を備えた素子端面（１ａ，１ｂ）に無反射膜（１５ａ，１５ｂ）を形成する段階とをさらに具備することを特徴とする第２０の態様に従う光半導体素子の製造方法が提供される。
【００６３】  前記目的を達成するために、本発明の第２２の態様によると、
前記メサストライプ部（３）を形成する段階が、
前記ｐ型の第２のクラッド層（８）の上面にキャップ層（３２）と、所定の長さＳＬと所定の幅ＳＷを有するマスク（３３ａ）とを順次に形成する段階と、
前記ｎ型の第１のクラッド層（６）と前記活性層（７）と前記ｐ型の第２のクラッド層（８）と前記キャップ層（３２）とを１回のエッチングによって、前記半導体基板（２）上に長尺方向に沿って、所定の長さＬａを有し、両端面（３ａ，３ｂ）のうち少なくとも一方の端面が長尺方向（レーザ光の出射方向）に対して傾斜すると共に、この長尺方向に直交する方向に対して傾斜するメサストライプ部（３）を形成する段階とを具備し、
前記メサストライプ部（３）の両端面（３ａ，３ｂ）のうち少なくとも一方の端面が前記活性層（７）で生起される光（２１）の出力方向である長尺方向に対して所定の角度βで傾斜していると共に、この長尺方向に直交する方向とに対して所定の角度θで傾斜している鋭角に形成されていることを特徴とする第１６の態様に従う光半導体素子の製造方法が提供される。
【００６４】  前記目的を達成するために、本発明の第２３の態様によると、
前記メサストライプ部（３）を形成する段階が、
前記ｐ型の第２のクラッド層（８）の上面にキャップ層（３２）と、所定の長さＳＬと所定の幅ＳＷを有するマスク（３３ａ）とを順次に形成する段階と、
前記ｎ型の第１のクラッド層（６）と、前記第１のＳＣＨ層（１６）と、前記活性層（７）と、第２のＳＣＨ層（１７）と、前記ｐ型の第２のクラッド層（８）と前記キャップ層（３２）とを１回のエッチングによって、前記半導体基板（２）上に長尺方向に沿って、所定の長さＬａを有し、端面（３ａ，３ｂ）が長尺方向（レーザ光の出射方向）に対して傾斜すると共に、この長尺方向に直交する方向に対して傾斜するメサストライプ部（３）を形成する段階とを具備し、
前記メサストライプ部（３）の両端面（３ａ，３ｂ）のうち少なくとも一方の端面が前記活性層（７）で生起される光（２１）の出力方向である長尺方向に対して所定の角度βで傾斜していると共に、この長尺方向に直交する方向とに対して所定の角度θで傾斜している鋭角に形成されていることを特徴とする第２１の態様に従う光半導体素子の製造方法が提供される。
【００６５】  前記目的を達成するために、本発明の第２４の態様によると、
前記メサストライプ部（３）を形成する段階が、
前記メサストライプ部（３）をその長尺方向において所定角度傾斜した配置構造に形成する段階を具備していることを特徴とする第１６または第２１の態様に従う光半導体素子の製造方法が提供される。
【００６６】  前記目的を達成するために、本発明の第２５の態様によると、
前記窓領域（４ａ，４ｂ）を形成する段階が、
前記活性層（７）の両光出射端面のうちの一方の光出射端面に光ファイバと結合する所定の領域長を有する窓領域（４ａ）を形成する段階と、
前記活性層（７）の両光出射端面のうちの他方の光出射端面に前記窓領域（４ａ）の領域長より長い領域長を有する光ファイバと結合しない窓領域（４ｂ）を形成する段階とを具備し、
前記メサストライプ部（３）の長尺方向が出力端面である前記無反射膜（１５ａ）の表面と直角をなして形成されていることにより、スーパールミネッセントダイオードとして適用されることを特徴とする第１６または第２１の態様に従う光半導体素子の製造方法が提供される。
【００６７】  前記目的を達成するために、本発明の第２６の態様によると、
前記窓領域（４ａ，４ｂ）を形成する段階が、
前記活性層（７）の両光出射端面のうちの一方の光出射端面に光ファイバと結合する所定の領域長を有する窓領域（４ａ）を形成する段階と、
前記活性層（７）の両光出射端面のうちの他方の光出射端面に前記窓領域（４ａ）の領域長より長い領域長を有する光ファイバと結合しない窓領域（４ｂ）を形成する段階とを具備し、
前記メサストライプ部（３）の長尺方向が、部分的にまたは全体的に、出力端面である前記無反射膜（１５ａ）の表面に対して出力光が直角でない角度を持つように、所定角度傾斜して形成されていることにより、スーパールミネッセントダイオードとして適用されることを特徴とする第１６または第２１の態様に従う光半導体素子の製造方法が提供される。
【００６８】  前記目的を達成するために、本発明の第２７の態様によると、
前記窓領域（４ａ，４ｂ）を、前記活性層（７）の両光出射端面のうち少なくとも一方の光出射端面のみに窓領域（４ａ）として形成する段階と、
前記メサストライプ部（３）の一方の端面（３ａ）を、前記光半導体素子（１）の対向する端面（１ａ）より前記窓領域（４ａ）分だけ内側に位置し、かつ前記活性層（７）で生起される光（２１）の出力方向に所定の角度βで傾斜して形成する段階と、
前記メサストライプ部（３）の他方の端面（３ｄ）を、窓領域は形成されていなくて、前記光半導体素子（１）の対向する端面（１ｂ）に露出されていると共に、前記光半導体素子（１）の長尺方向に対して垂直に形成する段階とを具備していることを特徴とする第１６または第２１の態様に従う光半導体素子の製造方法が提供される。
【００６９】  前記目的を達成するために、本発明の第２８の態様によると、
前記半導体基板（２）、前記ｎ型の第１のクラッド層（６）、前記活性層（７）、前記ｐ型の第２のクラッド層（８）は、それぞれ、長尺方向において製造すべき光半導体素子（１）の２倍の長さを有し、前記窓領域（４ａ，４ｂ）は前記活性層（７）の両光出射端面にそれぞれ形成され、
前記ｐ型の第２のクラッド層（８）の上面に前記製造すべき光半導体素子（１）の２倍の長さを有するキャップ層（３２）と、前記製造すべき光半導体素子（１）の２倍の長さより短い長さ２ＳＬと所定の幅ＳＷとを有するマスク（３３ａ）とを順次に形成する段階と、
前記ｎ型の第１のクラッド層（６）と前記活性層（７）と前記ｐ型の第２のクラッド層（８）と前記キャップ層（３２）とを１回のエッチングによって、前記半導体基板（２）上に長尺方向に沿って前記製造すべき光半導体素子（１）の２倍の長さに対応する長さを有し、
前記両端面が長尺方向に対して所定の傾斜角βで傾斜すると共に、この長尺方向  に直交する方向に対して所定の傾斜角θで傾斜するメサストライプ部（３）を形成することにより、前記製造すべき光半導体素子（１）の２倍の長さを有する光半導体素子（１Ａ）を形成する段階と、
前記製造すべき光半導体素子（１）の２倍の長さを有する光半導体素子（１Ａ）のメサストライプ部（３）を長尺方向の中央部分でへき開手法を用いて２分割することにより、前記製造すべき光半導体素子（１）を切り出す段階とをさらに具備することを特徴とする第１４の態様に従う光半導体素子の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００７０】［図１］図１は、本発明に係る半導体素子の概略構成を示す透視図である。
［図２Ａ］図２Ａは、図１の光半導体素子の概略構成を示す上面図である。
［図２Ｂ］図２Ｂは、図１の光半導体素子の概略構成を示す正面図である。
［図２Ｃ］図２Ｃは、図１の光半導体素子の概略構成を示す側面図である。
［図２Ｄ］図２Ｄは、図１におけるメサストライプ部の変形例を示す上面図である。
［図３］図３は、図１の光半導体素子における中央部分をＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した場合の断面図である。
［図４］図４は、図１の光半導体素子における端部領域をＩＶ−ＩＶ線で切断した場合の断面図である。
［図５Ａ］図５Ａは、従来の半導体発光素子の波長特性を示す図である。
［図５Ｂ］図５Ｂは、本発明に係る光半導体素子の波長特性を示す図である。
［図６Ａ］図６Ａは、本発明に係る光半導体素子の光の分布特性を示す図である。
［図６Ｂ］図６Ｂは、本発明に係る光半導体素子の窓構造部分の部分拡大断面図である。
［図７Ａ］図７Ａは、本発明に係る光半導体素子の他の形態の概略構成を示す上面図である。
［図７Ｂ］図７Ｂは、本発明に係る光半導体素子の他の形態の概略構成を示す正面図である。
［図７Ｃ］図７Ｃは、本発明に係る光半導体素子の他の形態の概略構成を示す左側面図である。
［図７Ｄ］図７Ｄは、本発明に係る光半導体素子の他の形態の概略構成を示す右側面図である。
［図７Ｅ］図７Ｅは、図７Ａの光半導体素子を用いた波長可変光源装置の概略図である。
［図８Ａ］図８Ａは、本発明に係る光半導体素子の製造方法を示す製造工程図である。
［図８Ｂ］図８Ｂは、本発明に係る光半導体素子の製造方法を示す製造工程図である。
［図８Ｃ］図８Ｃは、本発明に係る光半導体素子の製造方法を示す製造工程図である。
［図８Ｄ］図８Ｄは、本発明に係る光半導体素子の製造方法の変形例を示す製造工程図である。
［図９Ａ］図９Ａは、本発明に係る光半導体素子の製造方法を示す製造工程図である。
［図９Ｂ］図９Ｂは、本発明に係る光半導体素子の製造方法を示す製造工程図である。
［図９Ｃ］図９Ｃは、本発明に係る光半導体素子の製造方法を示す製造工程図である。
［図９Ｄ］図９Ｄは、本発明に係る光半導体素子の製造方法の変形例を示す製造工程図である。
［図１０Ａ］図１０Ａは、本発明に係る光半導体素子の製造方法を示す製造工程図である。
［図１０Ｂ］図１０Ｂは、本発明に係る光半導体素子の製造方法を示す製造工程図である。
［図１０Ｃ］図１０Ｃは、本発明に係る光半導体素子の製造方法を示す製造工程図である。
［図１０Ｄ］図１０Ｄは、本発明に係る光半導体素子の製造方法を示す製造工程図である。
［図１１］図１１は、本発明に係る光半導体素子のメサストライプ部の他の構成を示す断面図である。
［図１２Ａ］図１２Ａは、本発明に係る光半導体素子の変形例を示す上面図である。
［図１２Ｂ］図１２Ｂは、本発明に係る光半導体素子の変形例を示す上面図である。
［図１２Ｃ］図１２Ｃは、本発明に係る光半導体素子の変形例を示す上面図である。
［図１３］図１３は、特許文献１に開示される従来の半導体光増幅器の概略斜視図である。
［図１４］図１４は、図１３の半導体光増幅器の窓構造部分の部分拡大断面図である。
［図１５］図１５は、特許文献１に開示される従来の別の半導体光増幅器の概略斜視図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７１】  以下、本発明を実施するための最良の形態が、実施例１乃至実施例５を通して説明される。
【実施例１】
【００７２】  まず、本発明の実施例１に係る光半導体素子が、図１乃至図６Ｂを参照しながら説明される。【００７３】  図１は、本発明の実施例１に係る光半導体素子の構成を模式的に示す透視図である。【００７４】  図２Ａ乃至図２Ｃは、それぞれ、図１の光半導体素子の概略構成を示す上面図、正面図、および側面図である。【００７５】  図２Ｄは、図１の光半導体素子における要部の構成としてメサストライプ部の変形例を示す上面図である。【００７６】  図３は、図１の光半導体素子における中央部分をＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した場合の断面図である。【００７７】  図４は、図１の光半導体素子における端部領域をＩＶ−ＩＶ線で切断した場合の断面図である。【００７８】  図５Ａは、従来の半導体発光素子の波長特性を示す図である。【００７９】  図５Ｂは、本発明に係る光半導体素子の波長特性を示す図である。【００８０】  図６Ａは、本発明に係る光半導体素子の光の分布特性を示す図である。【００８１】  図６Ｂは、本発明に係る光半導体素子の窓構造部分の部分拡大断面図である。【００８２】  本発明に係る半導体素子の基本的な構成は、図１乃至図４、図６Ａおよび図６Ｂに示されているように、ＩｎＰからなる半導体基板２と、前記半導体基板２の上方に、該半導体基板２の上面２ａ平行に形成される活性層７と、前記活性層７の下側に形成されるＩｎＧａＡｓＰからなるｎ型の第１のクラッド層６と、前記活性層７の両光出射端面のうち少なくとも一方の光出射端面に、該光出射端面から素子端面１ａ，１ｂの間に形成される窓領域４ａ，４ｂとを具備し、前記活性層７で生起される光の分布を前記ｎ型の第１のクラッド層６側に偏らせるように、前記ｎ型の第１のクラッド層６の屈折率をｎａ、前記ｐ型の第２のクラッド層８の屈折率をｎｂとしたとき、前記ｎ型の第１のクラッド層６の屈折率ｎａが前記ｐ型の第２のクラッド層８の屈折率ｎｂより高いｎａ＞ｎｂなる関係に設定されていることを特徴としている。【００８３】  そして、本発明に係る半導体素子の具体的な構成は、実施例１に係る半導体素子の概略構成として図１乃至図４に示されている。【００８４】  本実施例１の光半導体素子１は、活性層が端面近傍で途切れる窓構造が一端側のみ、または両端側に形成されており、半導体光増幅器、波長可変光源装置、スーパールミネッセントダイオード（Ｓｕｐｅｒ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  Ｄｉｏｄｅ、以下ＳＬＤと記す）などに用いられる。【００８５】  この実施例１に係る光半導体素子１は、図１や図２Ａ乃至図２Ｄに示すように、ほぼ直方体形状を有しており、ｎ型の不純物がドープされたｎ型のＩｎＰ基板２が下部に形成されている。【００８６】  このｎ型のＩｎＰ基板２の上面２ａにおける光半導体素子１の長尺方向に沿って台形断面形状を有するメサストライプ部３が〈０１１〉方向に沿って形成されている。【００８７】  このメサストライプ部３の長尺方向の端面３ａ，３ｂと光半導体素子１の長尺方向の端面１ａ，１ｂとの間に、それぞれ、所定の長さＬＣを有する窓領域４ａ，４ｂが形成されている。【００８８】  さらに、メサストライプ部３の端面３ａ，３ｂは、後述するように、〈０１１〉方向、すなわち長尺方向に対して所定の傾斜角β��傾斜されていると共に、この長尺方向に直交する方向（〈１００〉方向）に対して所定の傾斜角θで傾斜されている。【００８９】  したがって、結果として、メサストライプ部３の端面３ａ，３ｂは、図１に示すように、鋭角に形成されている。【００９０】  図３は、図１に示す光半導体素子１における中央部分を、長尺方向と直交するＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した場合の断面図である。【００９１】  （１００）結晶面を上面とするｎ型の不純物がドープされたｎ型のＩｎＰ基板２の上面２ａの中央部に台形形状を有するメサストライプ部３が〈０１１〉方向に沿って形成されている。【００９２】  ｎ型のＩｎＰ基板２の上面２ａにおけるメサストライプ部３の外側には、電流ブロック部５が形成されている。【００９３】  メサストライプ部３においては、ｎ型のＩｎＰ基板２に接してｎ型不純物の濃度が１．０×１０１８ｃｍ−３であるｎ型の第１のクラッド層６が形成されている。【００９４】  このｎ型の第１のクラッド層６は、屈折率の高い４元材料（Ｉｎ，Ｇａ，Ａｓ，Ｐ）で構成され、その屈折率が後述するｐ型の第２のクラッド層８の屈折率に比べて高くなっている。【００９５】  ｎ型の第１のクラッド層６の上側には活性層７が形成されている。【００９６】  この活性層７は、ノンドープのＩｎＧａＡｓＰ又はノンドープのＩｎＧａＡｓＰ又はこれらの組合せからなる多重量子井戸構造からなる。【００９７】  そして、活性層７の上側には、ｐ型不純物の濃度が５乃至７×１０１７ｃｍ−３であるｐ型の第２のクラッド層８が形成されている。【００９８】  メサストライプ部３の電流ブロック部５に接する側面３ｃの傾斜角は、（１１１）Ｂ結晶面が露出する５４．７°の角度θに対して微少角度Δθだけ離れた角度に設定されている。【００９９】  本実施例１においては、この微少角度Δθが±（１°乃至５°）に設定されていることにより、メサストライプ部３の電流ブロック部５に接する側面３ｃの傾斜角は４９．３°乃至５３．７°または５５．７乃至５９．７に設定されている。【０１００】  また、ｎ型のＩｎＰ基板２の上面２ａの電流ブロック部５に接する上面は（１００）結晶面が露出している。【０１０１】  メサストライプ部３の両側に位置する電流ブロック部５は、下側に位置するｐ型のＩｎＰで形成されたｐ型の電流ブロック層９と、上側に位置するｎ型のＩｎＰで形成されたｎ型の電流ブロック層１０とで構成されている。【０１０２】  そして、下側に位置するｐ型の電流ブロック層９の先端９ａはメサストライプ部３の上面より上方に位置する。【０１０３】  ｐ型の電流ブロック層９は、ｐ型の不純物としてＺｎ又はＣｄが含まれている。【０１０４】  また、上側に位置するｎ型電流ブロック層１０は、ｎ型の不純物としてＳｉが含まれている。【０１０５】  そして、ｎ型の電流ブロック層１０のｎ型不純物の濃度は、２×１０１８ｃｍ−３である。【０１０６】  メサストライプ部３の上面と電流ブロック部５との上面に、これらの上面を共通に覆う、ｐ型不純物の濃度が１．０×１０１８ｃｍ−３であるｐ型の第３のクラッド層１１が形成されている。【０１０７】  このｐ型の第３のクラッド層１１の上側に、ＩｎＧａＡｓＰからなるｐ型のコンタクト層１２が形成されて���る。【０１０８】  このｐ型のコンタクト層１２の上面には電極（ｐ電極）１３が取り付けられている。【０１０９】  さらに、ｎ型のＩｎＰ基板２の下側にも電極（ｎ電極）１４が取り付けられている。【０１１０】  メサストライプ部３の長尺方向と傾斜する端面３ａ，３ｂには、長尺なメサストライプ部３を斜め方向に切断した場合に対応するｎ型の第１のクラッド層６、活性層７、ｐ型の第２のクラッド層８が露出している。【０１１１】  図４は、図１に示す光半導体素子１における長尺方向の一方の窓領域４ｂを、長尺方向と直交するＩＶ−ＩＶ線で切断した場合の断面図である。【０１１２】  この窓領域４ｂには、図１に示すように、メサストライプ部３及びその端面３ａ，３ｂは存在しない。【０１１３】  図４に示すように、ｎ型のＩｎＰ基板２の上面２ａの全面に亘って、電流ブロック部５が形成されている。【０１１４】  電流ブロック部５は、下側に位置するｐ型のＩｎＰで形成されたｐ型の電流ブロック層９と、上側に位置するｎ型のＩｎＰで形成されたｎ型の電流ブロック層１０とで構成されている。【０１１５】  この電流ブロック部５におけるｎ型電流ブロック層１０の上面の全面に亘って、これらの上面を覆うｐ型の第３のクラッド層１１が形成されている。【０１１６】  このｐ型の第３のクラッド層１１の上側には、ｐ型のコンタクト層１２が形成されている。【０１１７】  このｐ型のコンタクト層１２の上面には電極（ｐ電極）１３が取り付けられている。【０１１８】  さらに、ｎ型のＩｎＰ基板２の下側にも電極（ｎ電極）１４が取り付けられている。【０１１９】  そして、へき開により素子に切り出した後に、端面１ａ，１ｂには無反射膜１５ａ，１５ｂが形成される（図１、図２Ａ乃至図２Ｅ参照）。【０１２０】  なお、この図４に示す図１のＩＶ−ＩＶ線で切断した場合の断面形状は、図１、図２Ａ乃至図２Ｄに示す光半導体素子１の端面１ａ，１ｂの形状と等しい。【０１２１】  したがって、光半導体素子１の長尺方向の端面１ａ，１ｂには、電流ブロック部５が露出しているが、メサストライプ部３の端面３ａ，３ｂでは露出していない。【０１２２】  その結果、メサストライプ部３の端面３ａ，３ｂと光半導体素子１の長尺方向の端面１ａ，１ｂとの間には、ｐ型電流ブロック層９とｎ型電流ブロック層１０とで構成された電流ブロック層５が存在する。【０１２３】  なお、メサストライプ部３における、台形形状の一辺を構成する側面３ｃの傾斜角θ（図２Ｃおよび図３参照）、および端面３ａ，３ｂの長尺方向に対する傾斜角β（図２Ｂ参照）は、このメサストライプ部３のエッチング処理にて形成する場合のエッチング条件によって定まる。【０１２４】  このように構成された光半導体素子１に対して、両側の電極１３，１４から直流の駆動電流が印加されると、メサストライプ部３の活性層７に電流が流れることによってレーザ光が生起される。【０１２５】  この活性層７で生起されるレーザ光は、図１、図２Ａ乃至図２Ｄにおける矢印で示す長尺方向にレーザ光２１として出力される。【０１２６】  この活性層７から出力されたレーザ光２１は、メサストライプ部３の端面３ａ，３ｂから、この端面３ａ，３ｂの長尺方向の外側に位置する電流ブロック���５を介して、光半導体素子１の端面１ａ，１ｂから外部へ出力される。【０１２７】  このように構成された光半導体素子１においては、メサストライプ部３におけるレーザ光２１が出力される端面３ａ，３ｂは、光半導体素子１の長尺方向の端面１ａ，１ｂより窓領域４ａ，４ｂ分だけ内側に位置している。【０１２８】  さらに、メサストライプ部３の端面３ａ，３ｂは、前述したように、レーザ光２１の出力方向である長尺方向（〈０１１〉方向）に対して所定の傾斜角βと、この長尺方向に直交する方向（〈１００〉方向）に対して所定の傾斜角θとで傾斜されている。【０１２９】  メサストライプ部３の活性層７から出射されたレーザ光２１は、レーザ光２１の出力方向に対して角度βだけ傾斜した端面３ａ，３ｂでその一部が反射されるが、この反射されたレーザ光２１はもと来た経路へ帰ることはない。【０１３０】  その結果、共振波長がメサストライプ部３の両端面３ａ，３ｂ間の長さで定まる光共振器は形成されず、光パワーの波長特性Ｐ（λ）における窓領域４ａ，４ｂの寸法で定まる波長ピッチでの変動がほぼ解消される。【０１３１】  よって、この光半導体素子１の端面１ａ（１ｂ）から出力されるレーザ光２１の光パワーの波長特性Ｐ（λ）に、光共振器の存在に起因する特定波長に大きなピークが生じたり、特定波長間隔で、パワー値が大きく変動する現象が生じることはない。【０１３２】  その結果、この光半導体素子１によると、広帯域の波長範囲内において大きな変動のない優れた光パワーの波長特性Ｐ（λ）が得られる。【０１３３】  図５Ａは、窓構造を有する従来の光半導体素子で実測された光パワーの波長特性Ｐ（λ）を示している。【０１３４】  図５Ｂは、図１に示す本発明の実施例１に係る光半導体素子１で実測された光パワーの波長特性Ｐ（λ）を示している。【０１３５】  図５Ａに示される従来の光半導体素子の波長特性Ｐ（λ）においては、波長特性に大きな振動が重畳されている。【０１３６】  これに対し、図５Ｂに示される本発明の実施例１に係る光半導体素子１の波長特性Ｐ（λ）においては、波長特性波形に、図５Ａに示されているような振動の重畳は生じていない。【０１３７】  また、本発明の実施例１に係る光半導体素子１では、ｎ型クラッド層６がｐ型クラッド層８に比べて屈折率の高いＩｎＧａＡｓＰで構成されているので、図６Ａに示しているように、活性層７で生起されるレーザ光の電界強度分布が、両クラッド層６，８を同一屈折率にしたときの対称な特性ａ′に対して、特性ａのようにｎ型クラッド層６側に偏って分布されている。【０１３８】  これにより、ｐ型クラッド層８における価電子帯間吸収による光損失の増加を抑えることができるため、光半導体素子１としての利得や光出力などの特性の向上を図ることができる。【０１３９】  また、上述のように、ｎ型の第１のクラッド層６の屈折率をｎａ、ｐ型の第２のクラッド層８の屈折率をｎｂとしたとき、ｎ型の第１のクラッド層６の屈折率ｎａが前記ｐ型の第２のクラッド層８の屈折率ｎｂより高いｎａ＞ｎｂなる関係に設定して前記活性層７で生起される光の電界強度分布を前記ｎ型の第１のクラッド層６側に偏らせている。【０１４０】  これにより、図６Ｂに示しているように���活性層７で生起される直接光２１が図示太線で示される前記窓領域４ａ，４ｂの範囲内のみを指向して外部に照射されることにより、図示破線のように前記窓領域４ａ，４ｂを越えて上方には散乱や、回折を生じないようにして不所望な反射光の発生を抑制し、前記窓領域４ａ，４ｂにおける反射光と直接光との干渉の影響を抑制することができる。【０１４１】  この場合、反射光が前記活性層７の端面に到達することを抑制するために、窓領域４ａ，４ｂの所定の長さＬＣとして、実質的に、反射光の部分のビームスポットサイズを拡げることを可能とする長さに設定することにより、定窓領域４ａ，４ｂにおける反射光と直接光との干渉の影響を２次的に抑制することができる。【０１４２】  さらに、特許文献１に開示されるものと比較して、本発明の実施例１に係る光半導体素子１では、活性層７で生起される光の分布がｎ型クラッド層６側に偏っているので、ｐ型のクラッド層８の層厚を薄くすることができるため、このｐ型のクラッド層８の形成時間も短縮することができ、光半導体素子１全体としての製造コストの低減を図ることができる。【０１４３】  なお、不所望な反射光の発生をさらに抑制するために、図２Ｄに示すように、メサストライプ部３を長尺方向において所定角度傾斜した配置構造としてもよい。【０１４４】  本構造とすることにより、メサストライプ部３の端面３ａ，３ｂで反射されるレーザ光２１は、長尺方向において所定角度傾斜していない場合の配置構造よりもさらにもと来た経路へ帰ることが抑制されることにより、不所望な反射光の発生をさらに抑制することができるので、等価的に端面反射率をより低下させることができる。
【実施例２】
【０１４５】  次に、本発明の実施例２に係る光半導体素子が、図７Ａ乃至図７Ｅを参照して説明される。【０１４６】  図７Ａ乃至図７Ｄは、それぞれ、本発明に係る光半導体素子の他の形態の概略構成を示す上面図、正面図、左側面図、および右側面図である。【０１４７】  図７Ｅは、図７Ａの光半導体素子を用いた波長可変光源装置の概略図である。【０１４８】  なお、図７Ａ乃至図７Ｅにおいて、上述した実施例１の図１乃至図４に示した光半導体素子１と同一部分には、同一符号を付し、重複する部分の詳細説明が以下の説明では省略される。【０１４９】  図７Ａ乃至図７Ｄに示される実施例２の光半導体素子１においては、この光半導体素子１内に形成されたメサストライプ部３の一方（図示では左側）の端面３ａは、光半導体素子１の端面１ａより窓領域４ａ分だけ内側に位置し、かつレーザ光２１の出力方向に所定の角度βで傾斜されている。【０１５０】  これに対し、メサストライプ部３の他方（図示では右側）においては、窓領域４ｂは形成されていなくて、端面３ｄは光半導体素子１の右側の端面１ｂに露出している。【０１５１】  したがって、メサストライプ部３の他方（図示では右側）の端面３ｄは、光半導体素子１の長尺方向に対して垂直である。【０１５２】  このように構成された光半導体素子１においては、メサストライプ部３の両側に位置する一対の端面３ａ，３ｄのうちの一方の端面３ａが、レーザ光２１の出力方向に対して傾斜しているので、メサストライプ部３内に光共振器が形成されることはない。【０１５３】  さらに、図７Ｅに示すように、光半導体素子１を用いた波長可変光源装置においては、光半導体素子１の長尺方向の一方端面１ａ（１ｂ）から出射された光を回折格子３１等の波長選択手段を用いて帰還することで所望のレーザ光２１を抽出する。【０１５４】  なお、図７Ｅでは、リトロー配置の例を示したが、リトマン配置などその他の実施例も可能である。
【実施例３】
【０１５５】  次に、実施例３として、図１乃至図４に示す実施例１の光半導体素子１の製造方法が、図８Ａ乃至図１０Ｄを用いて説明される。【０１５６】  図８Ａ乃至図１０Ｄは、それぞれ、本発明に係る光半導体素子の製造方法およびその一部の変形例を示す製造工程図である。【０１５７】  図８Ａに示すように、（１００）結晶面を上面とする長方形に形成されると共に、ｎ型の不純物がドープされたｎ型ＩｎＰ基板２の上面２ａには、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法を用いて、層厚が０．５μｍでｎ型不純物の濃度が１．０×１０１８ｃｍ−３であるｎ型の第１のクラッド層６が形成される。【０１５８】  このｎ型の第１のクラッド層６の上面には、層厚が０．２μｍでノンドープのＩｎＧａＡｓからなる多重量子井戸構造の活性層７が形成される。【０１５９】  この活性層７の上側には、層厚が０．４５μｍでｐ型不純物の濃度が５乃至７×１０１７ｃｍ−３であるｐ型の第２のクラッド層８が形成される。【０１６０】  さらに、このｐ型の第２のクラッド層８の上側には、層厚が０．１５μｍでｐ型不純物の濃度が５乃至７×１０１７ｃｍ−３であるｐ型のＩｎＧａＡｓＰからなるｐ型のキャップ層３２が形成される。【０１６１】  次に、図８Ｂに示すように、キャップ層３２の上側には、プラズマＣＶＤ等を用いて、層厚が８０ｎｍのＳｉＮｘからなるマスク層３３が形成される。【０１６２】  さらに、図８Ｃに示すように、キャップ層３２の上側に形成されたマスク層３３を、フォトリソグラフィ技術により、ｎ型のＩｎＰ基板２の長尺方向である〈０１１〉方向にストライプ状にエッチングすることにより、次のエッチングに用いられるマスク３３ａが形成される。【０１６３】  このエッチングに用いられるマスク３３ａの幅ＳＷは、形成しようとする台形形状のメサストライプ部３における幅より若干広い幅に設定される。【０１６４】  さらに、エッチングに用いられるマスク３３ａの長尺方向の長さＳＬは、ｎ型のＩｎＰ基板２の長尺方向の長さＬより短く設定される。【０１６５】  これにより、キャップ層３２の上側には、マスク３３ａの両側に窓領域４ａ，４ｂを形成するために長さＬＣの余白が設けられている。【０１６６】  次に、エッチング液として、塩酸、過酸化水素水、水の混合液を使用し、上方からエッチングを実施して、図９Ａの斜視図、図９Ｂの正面図、図９Ｃの上面図に示すように、台形形状を有する高さｈ＝２．４μｍ、長尺方向の長さＬａのメサストライプ部３が形成される。【０１６７】  この場合、キャップ層３２のエッチング速度は他の部分に比較して速いので、キャップ層３２の下側部分のエッチング速度も速くなる。【０１６８】  したがって、キャップ層３２のサイドエッチング量を調整することにより、メサストライプ部３の側面３ｃを所望の傾斜角度θに設定することが可能となる。【０１６９】  本実施例の光半導体素子１の製造方法においては、キャップ層３２及びエッチング条件を設定することによって、メサストライプ部３の側面３ｃの傾斜角は、（１１１）Ｂ結晶面が露出する５４．７°の角度θに対して微少角度Δθ＝±（１°〜５°）だけ離れた角度（θ±Δθ）に設定されている。【０１７０】  次に、マスク３３ａの長尺方向の端部３３ｂの下側に形成されるメサストライプ部３の端面３ａの形状を説明する。【０１７１】  前述したように、マスク３３ａの端部３３ｂの下側のキャップ層３２のエッチング速度は他の部分に比較して速いので、マスク３３ａの端部３３ｂにおける角（コーナ）部分は側面、先端面の両方からエッチングされるので、エッチング量が多くなる。【０１７２】  その結果、メサストライプ部３の先端形状は、図９Ａ乃至Ｃに示すように、キャップ層３２の近傍部分が最もエッチング量が多く、ｎ型のＩｎＰ基板２の上面２ａ近傍部分が最もエッチング量が少なく、偏平角錐形状となる。【０１７３】  したがって、メサストライプ部３の端面３ａは、ｎ型のＩｎＰ基板２の上面２ａに対して垂直でなくて、長尺方向に所定の角度βで傾斜されている（図９Ｂ参照）。【０１７４】  具体的には、メサストライプ部３の端面３ａは、〈１００〉方向に対して所定の角度βで傾斜されていると共に、〈０１１〉方向に対して所定の角度θで傾斜されている。【０１７５】  なお、メサストライプ部３の端面３ａの長尺方向に傾斜する傾斜角β（図９Ｂ参照）は、前述したメサストライプ部３の側面３ｃの傾斜角θと同様に、キャップ層３２及びエッチング条件を所定の範囲内において任意に設定することによって、所定の範囲内において任意に設定することが可能である。【０１７６】  次に、図１０Ａに示すように、メサストライプ部３の周囲であるメサストライプ部３の各側面３ｃとｎ型のＩｎＰ基板２の上面２ａに囲まれる部分、及びメサストライプ部３の両端の各端面３ａ，３ｂとｎ型のＩｎＰ基板２の上面２ａに囲まれる部分（窓領域４ａ，４ｂ）、すなわち先にエッチングされた部分に、電流ブロック部５が生成される。【０１７７】  なお、図１０Ａは、メサストライプ部３が形成されている位置での断面形状を示している。【０１７８】  以上のような本発明に係る半導体素子の製造方法の基本的な構成は、図８乃至図１０Ａに示されているように、ＩｎＰからなる半導体基板２を準備する段階と、前記半導体基板２の上方に、該半導体基板の上面２ａと平行に活性層７を形成する段階と、前記活性層７の下側にＩｎＧａＡｓＰからなるｎ型の第１のクラッド層６を形成する段階と、前記活性層７の上側にＩｎＰからなるｐ型の第２のクラッド層８を形成する段階と、前記活性層７の両光出射端面のうち少なくとも一方の光出射端面に窓領域４ａ，４ｂを形成する段階とを具備し、前記活性層７で生起される光の電界強度分布を前記ｎ型の第１のクラッド層６側に偏らせるように、前記ｎ型の第１のクラッド層６の屈折率をｎａ、前記ｐ型の第２のクラッド層８の屈折率をｎｂとしたとき、前記ｎ型の第１のクラッド層６の屈折率ｎａが前記ｐ型の第２のクラッド層８の屈折率ｎｂより高いｎａ＞ｎｂなる関係に設定されていることを特徴としている。【０１７９】  具体的には、層厚が０．７μｍでＺｎを不純物とし、不純物の濃度が１×１０１８ｃｍ−３であるｐ型の電流ブロック層９が、前述した有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法を用いて形成される。【０１８０】  さらに、このｐ型の電流ブロック層９の上側には、層厚が１．１５μｍでＳｉを不純物とし、不純物の濃度が２×１０１８ｃｍ−３であるｎ型の電流ブロック層１０が、���述した有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法を用いて形成される。【０１８１】  そして、このｐ型の電流ブロック層９とｎ型の電流ブロック部１０とにより、電流ブロック部５が構成される。【０１８２】  次に、図１０Ｂに示すように、メサストライプ部３におけるｐ型の第２のクラッド層８の上側のキャップ層３２及びマスク３３を除去することにより、ｐ型の第２のクラッド層８の上面が露出される。【０１８３】  次に、図１０Ｃに示すように、メサストライプ部３の上面、及びこのメサストライプ部３の両側面３ｃと両端面３ａ，３ｂとの外側に位置する電流ブロック部５の上面とに、これらの各上面を共通に覆う、層厚が３．５μｍでｐ型不純物の濃度が１．０×１０１８ｃｍ−３であるｐ型の第３のクラッド層１１が形成される。【０１８４】  この第３のクラッド層１１の上側には、層厚が０．３μｍでＩｎＧａＡｓＰからなるｐ型のコンタクト層１２が形成される。【０１８５】  次に、図１０Ｄに示すように、ｐ型のコンタクト層１２の上面には第１の電極（ｐ電極）１３が取付けられると共に、さらに、ｎ型ＩｎＰ基板２の下側にも第２の電極（ｎ電極）１４が取付けられる。【０１８６】  最後に、へき開により光半導体素子１として切り出した後に、光半導体素子１の端面１ａ，１ｂには、無反射膜１５ａ，１５ｂが形成される。【０１８７】  その結果、メサストライプ部３の端面３ａ，３ｂが長尺方向の端面１ａ，１ｂに対して窓領域４ａ，４ｂ分だけ内側に位置し、かつ端面３ａ，３ｂが長尺方向に対して傾斜し、さらに、長尺方向の中央部分において図３に示す断面形状を有し、長尺方向の両端部分において図４に示すような断面形状を有する光半導体素子１が製造される。【０１８８】  このような製造工程でなる光半導体素子１の製造方法においては、図８Ｃに示すように、キャップ層３２の上面に、この長方形状を有する上面のうちの長尺方向の端部領域を除く領域に矩形のマスク３３ａを形成して、その後、ｎ型の第１のクラッド層６と活性層７とｐ型の第２のクラッド層８とキャップ層３２とをエッチングすることによって、ｎ型のＩｎＰ基板２上に長尺方向に沿って、長さＬａを有し、端面３ａ，３ｂが長尺方向（レーザ光の出射方向）に対して傾斜するメサストライプ部３が形成される。【０１８９】  このように、本発明の窓構造を有する光半導体素子の製造方法によれば、長尺方向の端面３ａ，３ｂが光半導体素子１の内部に位置するメサストライプ部３を１回のエッチング工程で形成しているので、従来の窓構造を有する光半導体素子の製造方法に比較して、製造工程を大幅に簡略化できる。【０１９０】  なお、図７Ａ乃至図７Ｅに示す実施例２の光半導体素子１を製造する場合には、図８Ｃにおけるマスク３３ａの長さＳＬの２倍の長さ２ＳＬを有する矩形形状のマスク３３ａ′を用いて製造すべき光半導体素子１の長さＬの２倍の長さ２Ｌを有する光半導体素子１Ａを製造し、へき開手法を用いて、この製造すべき光半導体素子１の２倍の長さ２Ｌを有する光半導体素子１Ａを２分割してやればよい。【０１９１】  具体的には、前記半導体基板２、前記ｎ型の第１のクラッド層６、前記活性層７、前記ｐ型の第２のクラッド層８は、それぞれ、長尺方向において製造すべき光半導体素子１の２倍の長さ２Ｌを有して形成されているものとする。【０１９２】  また、前記窓領域４ａ，４ｂは前記活性層７の第１の主面および第２の主面とは異なる両端面にそれぞれ形成されているものとする。【０１９３】  そして、図８Ｄに示すように、前記ｐ型の第２のクラッド層８の上面に前記光半導体素子１の２倍の長さ２Ｌを有するキャップ層３２と、前記製造すべき光半導体素子１の２倍の長さ２Ｌより短い長さ２ＳＬと所定の幅ＳＷを有するマスク３３ａ′とが順次に形成される。【０１９４】  次に、図９Ｄに示すように、前記ｎ型の第１のクラッド層６と前記活性層７と前記ｐ型の第２のクラッド層８と前記キャップ層３２とを１回のエッチングによって、前記半導体基板２上に長尺方向に沿って前記製造すべき光半導体素子１の２倍の長さ２Ｌに対応する長さ２Ｌａを有し、前記両端面が長尺方向に対して所定の傾斜角βで傾斜すると共に、この長尺方向に直交する方向に対して所定の傾斜角θで傾斜するメサストライプ部３が形成されることにより、前記製造すべき光半導体素子１の２倍の長さ２Ｌを有する光半導体素子１Ａが形成される。【０１９５】  最後に、前記製造すべき光半導体素子１の２倍の長さを有する光半導体素子１Ａのメサストライプ部３を長尺方向の中央部分でＤ−Ｄ切断線により、へき開手法を用いて２分割することにより、前記製造すべき光半導体素子１、１が切り出される。
【実施例４】
【０１９６】  次に、実施例４に係る光半導体素子１が、図１１を用いて説明される。【０１９７】  図１１は、本発明に係る光半導体素子のメサストライプ部の他の構成を示す断面図である。【０１９８】  ところで、上述した実施例１乃至実施例３に係る光半導体素子１では、メサストライプ部３がｎ型の第１のクラッド層６、活性層７、およびｐ型の第２のクラッド層８で構成されている。【０１９９】  これに対し、本実施例４に係る光半導体素子１では、図１１に示すように、ｎ型の第１のクラッド層６、第１のＳＣＨ（Ｓｅｐａｒａｔｅ  Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ  Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ：光閉込構造）層１６、活性層７、第２のＳＣＨ層１７、およびｐ型の第２のクラッド層８の順に積層してメサストライプ部３が構成されるようになされている。【０２００】  この場合、各ＳＣＨ層１６，１７は、複数の層からなる多層構造とし、ＩｎＧａＡｓＰで形成される。【０２０１】  また、活性層７は、例えば、４層の井戸層と、この井戸層の両側に位置する５層の障壁層とを積層した４層のＭＱＷ（Ｍｕｌｔｉ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｗｅｌｌ：多重量子井戸）構造を採用している。【０２０２】  そして、ｎ型の第１のクラッド層６は、ｐ側の第２のクラッド層８の屈折率に比べて高く、かつ各ＳＣＨ層１６，１７を構成する各層の屈折率よりも低いＩｎＧａＡｓＰによって構成される。【０２０３】  そして、各ＳＣＨ層１６，１７を構成する複数の層の屈折率は、活性層７から両クラッド層６，８に向うに従って、徐々に低くなるように、すなわち、活性層（７）から遠ざかる程小さくなるように設定されている。【０２０４】  この光半導体素子１を製造する場合には、前述した製造方法において、メサストライプ部３の形成する際、ｎ型の第１のクラッド層６が形成された後、第１のＳＣＨ層１６が形成される。【０２０５】  そして、この第１のＳＣＨ層１６の上に、ＩｎＧａＡｓＰの井戸層とＩｎＧａＡｓＰの障壁層とがを交互に成長され、井戸数４の多重量子井戸構造の活性層７が形成される。【０２０６】  続いて、活性層７の上に第２のＳＣＨ層１７が形成された後、さらにこの第２のＳＣＨ層１７の上にｐ側の第２のクラッド層８が形成される。【０２０７】  その他の部分については、前述した手法と同様に形成される。
【実施例５】
【０２０８】  次に、上記構成の光半導体素子１をＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  Ｄｉｏｄｅ）として適用される実施例４に係る光半導体素子１が、図１２Ａ乃至図１２Ｃを用いて説明される。【０２０９】  図１２Ａ乃至図１２Ｃは、それぞれ、本発明に係る光半導体素子の変形例を示す上面図である。【０２１０】  上記構成の光半導体素子１をＳＬＤとして適用する場合、ＳＬＤは光源として使用されるので、ＳＬＤからの出力光が入射される光ファイバとの結合は片側のみで済む。【０２１１】  このため、このＳＬＤとして適用される光半導体素子１では、例えば、図１２Ａに示すように、光ファイバと結合しない側の窓領域の領域長が光ファイバと結合する側の窓領域の領域長よりも長くなるようになされている。【０２１２】  これにより、光半導体素子１の端面反射率を下げることが可能となる。【０２１３】  また、図１２Ａの構成よりもさらに端面反射率を抑制する構造としては、例えば、図１２Ｂ、図１２Ｃに示す構造を採用することができる。【０２１４】  なお、図１２Ａ乃至図１２Ｃに示す光半導体素子１では、実施例１や実施例４で説明した層構造が基本構成として備えられており、以下の説明では、これらの実施例１や実施例４と同一の構成要素には同一番号を付し、その説明が省略されている。【０２１５】  図１２Ａに示される光半導体素子１では、メサストライプ部３の長尺方向が出力端面である無反射膜１５ａの表面と直角をなして形成されている。【０２１６】  これに対し、図１２Ｂや図１２Ｃの光半導体素子１では、出力端面である無反射膜１５ａの表面（図１２Ａの光軸Ｃ−Ｃに相当）に対して出力光が直角でない角度を持つようにメサストライプ部３が形成されている。【０２１７】  すなわち、図１２Ｂの光半導体素子１では、メサストライプ部３の一部が傾斜したもので、光ファイバと結合される窓領域の領域長が短い側寄りのメサストライプ部３の中途位置から端面３ａにかけて徐々に傾斜し、端面３ａ付近で無反射膜１５ａの表面に対して出力光が直角でない角度を持つように所定角度傾斜した構成となっている。【０２１８】  また、図１２Ｃの光半導体素子１では、無反射膜１５ａの表面に対して出力光が直角でない角度を持つようにメサストライプ部３全体が所定角度傾斜した構成となっている。【０２１９】  なお、図１２Ｂや図１２Ｃの光半導体素子１は、両側に窓領域を有する構成において、出力端面である無反射膜１５ａの表面に対して出力光が直角でない角度を持つようにメサストライプ部３の一部又は全体を傾斜させている。【０２２０】  しかるに、片側にのみ窓領域を有する光半導体素子の場合でも、上述した図１２Ｂや図１２Ｃのストライプ部３の構成を採用することができる。【０２２１】  このように、本実施例５では、片側又は両側に窓領域を有する光半導体素子において、出力端面（無反射膜１５ａの表面）に対して出力光が直角でない角度を持つようにストライプ部３の一部又は全体を傾斜して構成することにより、図２Ｄの場合と同様にして、等価的に端面反射率を抑制する効果を奏する。【０２２２】  なお、実施例５において、図１２Ｂや図１２Ｃに示される光半導体素子１では、出力端面である無反射膜１５ａの表面��対する出力光の傾斜角が大きいほど端面反射率を下げることができる。【０２２３】  しかるに、傾斜角を大きくしすぎると光の取り出し角度も大きくなり、光ファイバとの結合が困難となるため、図１２Ａの光軸Ｃ−Ｃを０°とした場合、実用的には傾斜角度を８°前後に設定するのが好ましい。【０２２４】  本発明の光半導体素子では、ｎ型の第１クラッド層６に屈折率の高いＩｎＧａＡｓＰを用いているため、活性層７への光の閉じ込め係数が従来の光半導体素子より低くなる。【０２２５】  このため、シングルモードを維持する最大の活性層幅を広くすることができるという利点がある。【０２２６】  一方、半導体光増幅器やＳＬＤにおいて、活性層が発光端面に対し傾斜した構造となった場合には、その端面反射率は活性層から発光されるビームスポットサイズの大きさに対して指数関数的に減少することが知られている。【０２２７】  したがって、本発明のように、片側又は両側に窓領域を有する光半導体素子１としていることによって、実質的に、活性層７から発光されるビームスポットサイズを大きくした構造においては、活性層ストライプを端面に対して傾斜させる効果は極めて大きい。【０２２８】  例えば、活性層７から発光されるビームスポットサイズが１．５μｍから２．５μｍに拡大された場合、端面反射率は傾斜角が６°の場合には約１／１０に下がり、傾斜角が８°の場合には約１／１００にまで下がる。【０２２９】  また、実施例１乃至実施例５に係る光半導体素子１においては、埋込み構造の光半導体素子に基いて説明してきたが、リッジ構造の光半導体素子においても本発明を適用できることは言うまでもない。【０２３０】  このように、本発明の光半導体素子１では、メサストライプ部３が、ｎ型のクラッド層（ｎ型の第１のクラッド層６）、活性層７、ｐ型のクラッド層（ｐ型の第２のクラッド層８）で構成される場合、ｐ型のクラッド層８に比べて屈折率の高い４元材料（Ｉｎ，Ｇａ，Ａｓ，Ｐ）でｎ型のクラッド層６が形成されている。【０２３１】  また、メサストライプ部３が、ｎ型のクラッド層（ｎ型の第１のクラッド層６）、第１のＳＣＨ層１６、活性層７、第２のＳＣＨ層１７、ｐ型のクラッド層（ｐ型の第２のクラッド層８）で構成される場合には、ｐ型のクラッド層８の屈折率に比べて高く、かつ各ＳＣＨ層を構成する各層の屈折率よりも低いＩｎＧａＡｓＰによってｎ型のクラッド層６を形成している。【０２３２】  これにより、活性層７で生起される光の電界強度分布をｐ型のクラッド層としてｐ−ＩｎＰからなるｐ型の第２のクラッド層８側からｎ型の第１のクラッド層６側にシフトさせることができる。【０２３３】  その結果、ｐ側の半導体における価電子帯間吸収を抑えることができるので、利得や光出力などの特性の向上が図れる。【０２３４】  上述したように、特許文献１に開示されている従来の光半導体素子の窓領域では、活性層からの光が回折するため、活性層から発光されるビームスポットサイズに応じてｐ型埋込層やクラッド層の層厚を厚くする必要がある。【０２３５】  これに対し、本発明の光半導体素子１では、活性層７で生起される光の電界強度分布をｎ型の第１のクラッド層６側にシフトさせるていことにより、活性層７で生起される光が窓領域において不所望な散乱や回折を生じないようにして不所望な反射光の発生を抑制することができるので、従来の光半導体素子に比べてクラッド層の層厚を薄くすることができる。【０２３６】  これにより、本発明の光半導体素子１によれば、気相成長法によるクラッド層の形成時間も従来より短縮することができるので、光半導体素子１全体の製造時間を短縮でき、製造コストの低減を図ることができる。【０２３７】  この他にも、上記実施形態について、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形や適用が可能であることは言うまでもない。【０２３８】  したがって、以上詳述したように、本発明によれば、活性層が端面近傍で途切れる窓領域における干渉の影響を簡易に抑制可能な光半導体素子を実現するために、活性層で生起される光の電界強度分布をｐ型のクラッド層側からｎ型のクラッド層側にシフトさせることにより、活性層で生起される光が窓領域において不所望な散乱や回折を生じないようにして不所望な反射光の発生を抑制し、従来のようにｐ側のクラッド層の層厚を厚くせず、長い製造時間を要したり製造コストが嵩むことなく、電極からの反射光による干渉の影響を効果的に抑制することができる光半導体素子およびその製造方法を提供することが可能となる。
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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