リッジ型半導体光素子及びリッジ型半導体光素子の製造方法
【課題】本発明は、クラッド層から熱伝導率の大きい電極へ直接熱を放熱するルートを確保し、使用環境温度が高い条件でも光素子特性を大きく劣化させることを防ぐ構造のリッジ型半導体光素子及びその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係るリッジ型半導体レーザ３０１は、エッチングストップ層３３の上面ｍ、リッジ部クラッド層１４の上面ｒとするリッジストライプ状のリッジ部クラッド層１４と、リッジ部クラッド層１４の側面を覆う絶縁層１３と、を備え、リッジ部クラッド層１４の側面にある絶縁層１３の端部Ｐが、リッジ部クラッド層１４の上面ｒとエッチングストップ層３３の上面ｍとの間にある。
【解決手段】本発明に係るリッジ型半導体レーザ３０１は、エッチングストップ層３３の上面ｍ、リッジ部クラッド層１４の上面ｒとするリッジストライプ状のリッジ部クラッド層１４と、リッジ部クラッド層１４の側面を覆う絶縁層１３と、を備え、リッジ部クラッド層１４の側面にある絶縁層１３の端部Ｐが、リッジ部クラッド層１４の上面ｒとエッチングストップ層３３の上面ｍとの間にある。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体光素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンタクト抵抗及び熱抵抗の低減と高信頼度との両立を図ったリッジ型半導体レーザが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。特許文献１のリッジ型半導体レーザは、図１のように、半導体基板１２上の下部クラッド層３１、活性層１１、上部クラッド層３２、及びエッチングストップ層３３と、その上に設けられたリッジ部クラッド層１４及びその上に設けられたリッジ部コンタクト層１５を有するリッジと、リッジ部クラッド層１４を覆う絶縁層１３と、リッジ部コンタクト層１５にバリアメタル層１７を介して接続された電極層１８とを有し、絶縁層１３は、前記リッジの厚さ方向における端部がリッジ部コンタクト層１５の上面と下面との間に位置している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１０４０７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
活性層１１及びリッジ部クラッド層１４で発生した熱を、リッジ型半導体レーザの活性層１１の上面側で熱伝導率の大きい電極層１８へ放熱するルートは２つある。第１のルートは、リッジ部コンタクト層１５から電極層１８へのルート、第２のルートは、リッジ側面１９及びリッジ近傍の絶縁膜１３を通して電極層１８へのルートである。しかし、特許文献１のリッジ型半導体レーザの構造の第１のルートでは、リッジ部コンタクト層１５が熱伝導率の小さいＩｎＧａＡｓ（熱伝導率：５Ｗ／ｍ・Ｋ）の場合、活性層１１及びリッジ部クラッド層１４で発生した熱をリッジ部コンタクト層１５経由で熱伝導率の大きい電極層１８（例えばＡｕ：熱伝導率：３１４Ｗ／ｍ・Ｋ）へ放熱する効率が悪い。また、第２のルートでは、絶縁層１３の熱伝導率がリッジ部コンタクト層１５の熱伝導率よりさらに小さい（例えばＳｉＯ２：熱伝導率：１．４Ｗ／ｍ・Ｋ）ため、リッジ部クラッド層１４のリッジ側面１９及びリッジ近傍の絶縁膜１３から電極層１８への放熱効率も悪い。このように、特許文献１のリッジ型半導体レーザの構造には、依然放熱効率が悪いという課題があり、特に使用環境温度が８５℃と高い場合、レーザ素子自身の発熱のため、レーザ素子の温度が使用環境温度より高くなり、レーザ光出力及び高速変調特性などのレーザ特性が劣化するという課題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、クラッド層から熱伝導率の大きい電極層へ直接熱を放熱するルートを確保し、使用環境温度が高い条件でも特性を大きく劣化させることを防ぐ構造のリッジ型半導体光素子及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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係るリッジ型半導体光素子は、リッジ側面の絶縁層の端部をクラッド層上面より後退させ、熱伝導率の高いクラッド層（例えば、ＩｎＰ：熱伝導率６８Ｗ／ｍ・Ｋ）と熱伝導率の高い電極とが直接接する構造とした。
【０００７】
具体的には、本発明に係るリッジ型半導体光素子は、活性層と、エッチングストップ層と、前記エッチングストップ層の、前記活性層がある側と反対側の表面に形成され、前記エッチングストップ層側を底部、前記エッチングストップ層側と反対側を上面とするリッジストライプ状のリッジ部クラッド層と、前記リッジ部クラッド層の側面を覆う絶縁層とを備え、前記リッジ部クラッド層の側面にある前記絶縁層の端部が、前記リッジ部クラッド層の上面と底部との間にある。
【０００８】
本リッジ型半導体光素子は、絶縁層の端部がクラッド層の上面から後退させた構造である。このため、バリアメタル層及び電極層を積層したときに、クラッド層と電極層とがバリアメタル層を介して接するため、活性層からの熱を電極層へ放熱することができる。
【０００９】
従って、本発明は、クラッド層から熱伝導率の大きい電極層へ直接熱を放熱するルートを確保し、使用環境温度が高い条件でも光出力及び高速変調特性などの光素子特性を大きく劣化させることを防ぐ構造のリッジ型半導体光素子を提供することができる。
【００１０】
本発明に係るリッジ型半導体光素子の前記絶縁層の端部は、前記活性層からの光の強度分布において、前記活性層の中心における光の最大強度に対して１／ｅ２以下になる位置にあることが好ましい。
【００１１】
金属である電極層が活性層に近づくと、金属への光の吸収が大きくなり光出力特性を劣化させることになる。光が金属である電極層に達しないようにするため、本リッジ型半導体光素子では、光強度分布を考慮し、光強度が活性層中心における光の最大強度に対して１／ｅ２以下となる位置に、絶縁層の端部を配置することが好ましい。本リッジ型半導体光素子は、リッジ部クラッド層側面のうち、活性層からの光の強度分布範囲に含まれる部分を光の吸収の少ない絶縁層で覆う構造とし、光出力特性の劣化を防止している。
【００１２】
また、本発明に係るリッジ型半導体光素子は、前記リッジ部クラッド層の上面に配置されたリッジ部コンタクト層と、前記絶縁層、前記リッジ部クラッド層及び前記リッジ部コンタクト層を覆うバリアメタル層と、前記バリアメタル層を覆う電極層と、をさらに備えることを特徴とする。クラッド層と電極層とがバリアメタル層を介して接するため、電極層の金属原子がクラッド層及び活性層内に拡散することを防止することができ、且つ活性層からの熱を電極層へ放熱することができる。
【００１３】
本発明に係るリッジ型半導体光素子の製造方法は、活性層を形成する工程と、エッチングストップ層を形成する工程と、前記エッチングストップ層の、前記活性層がある側と反対側の表面にクラッド層及びコンタクト層を順に形成する半導体積層工程と、リッジストライプとなる部分のリッジ部クラッド層及びリッジ部コンタクト層を残し、他の部分を前記エッチングストップ層が露出するまでエッチングするリッジストライプ形成工程と、前記リッジストライプとなった前記リッジ部クラッド層及び前記リッジ部コンタクト層を含む半導体の表面に絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、前記リッジ部クラッド層の前記エッチングストップ層側を底部、前記リッジ部クラッド層の前記リッジ部コンタクト層側を上面としたとき、前記リッジ部クラッド層の側面にある前記絶縁層の端部が、前記リッジ部クラッド層の上面と底部との間にあるように、前記絶縁層をエッチングする絶縁層エッチング工程と、を順に行うことを特徴とする。
【００１４】
本製造方法で、絶縁層の端部がクラッド層の上面から後退させた構造とすることができる。バリアメタル層及び電極層を積層したときに、クラッド層と電極層とがバリアメタル層を介して接することができ、電極層の金属原子がクラッド層及び活性層内に拡散することを防止することができ、且つ活性層からの熱を電極層へ放熱することができるリッジ型半導体光素子を製造することができる。
【００１５】
従って、本発明は、クラッド層から熱伝導率の大きい電極層へ直接熱を放熱するルートを確保し、使用環境温度が高い条件でも光出力及び高速変調特性などの光素子特性を大きく劣化させることを防ぐ構造のリッジ型半導体光素子の製造方法を提供することができる。
【００１６】
本発明に係るリッジ型半導体光素子の製造方法の前記絶縁層エッチング工程では、前記クラッド層の側面にある前記絶縁層の端部が、前記活性層からの光の強度分布において、前記活性層の中心における光の最大強度に対して１／ｅ２以下になる位置にあるように前記絶縁層をエッチングすることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係るリッジ型半導体光素子の製造方法は、前記絶縁層エッチング工程の後、前記エッチングストップ層の前記リッジストライプが形成された側において前記絶縁層、前記クラッド層及び前記コンタクト層を覆うバリアメタル層を形成するバリアメタル層形成工程と、前記バリアメタル層を覆う電極層を形成する電極層形成工程と、を順に行うことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明に係るリッジ型半導体光素子の製造方法の前記バリアメタル層形成工程では、バリアメタルを斜め蒸着すること、または、スパッタ法でバリアメタルを付着させること、を特徴とする。
【００１９】
特許文献１では、クラッド層側面におけるバリアメタル層のカバレッジが不完全であるため、絶縁層でクラッド層側面全てを覆い、電極層の金属原子がクラッド層及び活性層内に拡散することを防止して、レーザの電流を光に変換する変換効率の低下を防いでいた。本発明では、バリアメタル層を斜め蒸着することで、バリアメタル層のカバレッジを改善することができる。このため、本発明は、絶縁層でクラッド層側面全てを覆う必要がなくなり、リッジ型半導体光素子の放熱性の改善とレーザの変換効率の低下を防ぐことができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、クラッド層から熱伝導率の大きい電極層へ直接熱を放熱するルートを確保し、使用環境温度が高い条件でも光出力及び高速変調特性などの光素子特性を大きく劣化させることを防ぐ構造のリッジ型半導体光素子及びその製造方法を提供することを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】従来のリッジ型半導体レーザの構造を説明する図である。
【図２】本発明に係るリッジ型半導体レーザの構造を説明する図である。
【図３】本発明に係るリッジ型半導体レーザの熱解析を説明する図である。
【図４】本発明に係るリッジ型半導体レーザの放熱性を説明する図である。
【図５】本発明に係るリッジ型半導体レーザの製造方法を説明する図である。
【図６】本発明に係るリッジ型半導体光変調器の構造を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００２３】
（第１実施形態）
第１実施形態では、リッジ型半導体光素子の一例としてリッジ型半導体レーザを説明する。図２は、本実施形態の一例であるリッジ型半導体レーザ３０１を説明する図である。リッジ型半導体レーザ３０１は、半導体基板１２上に下部クラッド層３１、活性層１１、上部クラッド層３２、エッチングストップ層３３が順に形成され、エッチングストップ層３３の上面ｍ、リッジ部クラッド層１４の上面ｒとするリッジストライプ状のリッジ部クラッド層１４と、リッジ部クラッド層１４の側面を覆う絶縁層１３と、を備え、リッジ部クラッド層１４の側面にある絶縁層１３の端部Ｐが、リッジ部クラッド層１４の上面ｒとエッチングストップ層３３の上面ｍとの間にある。例えば、半導体基板１２及びリッジ部クラッド層１４の半導体材料はＩｎＰ、下部クラッド層３１及び上部クラッド層３２の半導体材料はＩｎＰ及びＡｌＩｎＧａＡｓである。
【００２４】
リッジ型半導体レーザ３０１は、リッジ部クラッド層１４の上面に配置されたリッジ部コンタクト層１５と、絶縁層１３、リッジ部クラッド層１４及びリッジ部コンタクト層１５を覆うバリアメタル層１７と、バリアメタル層１７を覆う電極層１８と、をさらに備える。なお、リッジ型半導体レーザ３０１は、リッジ部コンタクト層１５の上面にオーミック電極１６を備えており、バリアメタル層１７はオーミック電極１６も含めて覆っている。
【００２５】
リッジ型半導体レーザ３０１は、リッジ部クラッド層１４側面の絶縁膜１３の端部Ｐをリッジ部コンタクト層１５の下面（リッジ部クラッド層１４の上面ｒ）より下げて、リッジ部クラッド層１４と電極層１８がバリアメタル層１５を介して接する構造としている。この構造により、リッジ型半導体レーザ３０１は、リッジ部クラッド層１４から熱伝導率の大きい電極層１８へ直接熱を放熱するルートを確保できるため、使用環境温度が高い条件でもレーザ光出力及び高速変調特性などのレーザ特性を大きく劣化することがない。
【００２６】
続いて、絶縁膜１３の端部Ｐの活性層１１の中心からの高さｄについて検討する。端部Ｐのリッジ部コンタクト層１５の上面からの後退量とリッジ型半導体レーザ３０１内部の温度との関係を次の熱解析モデルでシミュレーションした。なお、リッジ型半導体レーザの構造は、ＩｎＰ基板を用いた発振波長１．３μｍ帯の例である。
リッジ部クラッド層１４：厚さ１．５μｍ、底部ｍの幅１．６μｍ、材料ＩｎＰ、熱伝導率６８Ｗ／ｍ・Ｋ
リッジ部コンタクト層１５：厚さ０．３５μｍ、材料ＩｎＧａＡｓ、熱伝導率５Ｗ／ｍ・Ｋ
電極層１８：厚さ１．０μｍ、材料Ａｕ、熱伝導率３１５Ｗ／ｍ・Ｋ
絶縁膜１３：材料ＳｉＯ２、熱伝導率１．４Ｗ／ｍ・Ｋ
なお、リッジ部クラッド層１４の厚さとは、エッチングストップ層３３の上面ｍからリッジ部クラッド層１４の上面ｒまでの距離である。リッジ部コンタクト層１５及び電極層１８の厚さとは、リッジ部クラッド層１４上の部分の半導体基板１２表面の法線方向の厚みである。また、Ａｕが半導体材料に拡散するのを防止するバリアメタルはＴｉとＰｔを積層したものであるが、Ｔｉ、Ｐｔの熱伝導率はＩｎＧａＡｓの熱伝導率に比して充分大きく、熱解析に影響を与えないのでシミュレーションでは省略する。
【００２７】
図３は、シミュレーションを行う熱解析モデルを説明する図である。本熱解析モデルは、リッジ型半導体レーザ３０１をヒートシンク２１上に配置している。ヒートシンク２１は材質ＡｌＮであり、リッジ型半導体レーザ３０１の環境温度として８５℃に設定されている。リッジ型半導体レーザ３０１を特性仕様を満たす条件で駆動し、リッジ型半導体レーザ３０１の内部温度とヒートシンク温度（８５℃）との差分温度ΔＴを求めた。端部Ｐの位置をリッジ部コンタクト層１５の上面（リッジ部コンタクト層１５とオーミック電極１６との境界面）と同位置（後退量０μｍ）から徐々に後退させ、後退量１．５μｍまでの、差分温度ΔＴと後退量との関係のシミュレーションを行った結果を図４に示す。
【００２８】
図４のグラフの横軸は、リッジ部コンタクト層１５の上面から絶縁層１３の端部Ｐの後退量を示す。縦軸は、差分温度ΔＴである。リッジ部コンタクト層１５の上面と端部Ｐが一致する場合、すなわち後退量がゼロでは、差分温度ΔＴは３６℃であるが、端部Ｐがリッジ部クラッド層１４の上面ｒ（後退量０．３５μｍ）以下になると、ΔＴが急激に小さくなる。これは、熱がリッジ部クラッド層１４と電極層１８との接触部分から、電極層１８に放熱することを示す。
【００２９】
次に、後退量の範囲を検討する。後退量が大きくなればなる程ΔＴは小さくなるが、後退量が大きくなると、光をほとんど吸収しない絶縁層１３の代わりに、光の吸収が大きいバリアメタル層１７及び電極層１８が活性層１１に近づくことになる。その結果、図２の活性層１１で発生した光の強度分布範囲Ｂがバリアメタル層１７及び電極層１８まで届き、光出力特性の急激な劣化を招く。したがって、絶縁層の端部Ｐは、活性層１１からの光の強度分布において、活性層１１の中心における光の最大強度に対して１／ｅ２以下になる位置にする必要がある。以上の観点から、端部Ｐは活性層の中心からエッチングストップ層３３面の法線方向に０．８μｍ以上の位置に配置することになる。端部Ｐの後退量で規定すれば、１．０５μｍ程度が限界値である。
【００３０】
すなわち、端部Ｐの高さｄは、リッジ部クラッド層１４の上面ｒから光分布範囲Ｂが電極層１８に達しない範囲となる。具体的には、端部Ｐは、ｄ≧０．８μｍ且つリッジ部クラッド層１４の上面ｒ以下の位置である。
【００３１】
リッジ型半導体レーザ３０１は、特許文献１に記載される構造の半導体レーザに比べ高温度領域での放熱効果で約５℃以上の効果が達成できる。特に、８５℃の最高使用温度条件で求められているアンクールド高速変調用ＤＦＢレーザ素子に関しては、リッジ型半導体レーザの内部温度が５℃以上下げられることは、レーザ素子のレーザ光出力及び高速変調特性などのレーザ特性歩留りの大幅な改善が達成でき非常に有用な技術であることは言うまでもない。
【００３２】
続いて、リッジ型半導体レーザ３０１の製造方法について説明する。図５は、本製造方法を説明する図である。本製造方法は半導体基板１２上に下部クラッド層３１、活性層１１、上部クラッド層３２、及びエッチングストップ層３３を形成し、エッチングストップ層３３の上にリッジ部クラッド層１４及びリッジ部コンタクト層１５となる層を形成する半導体積層工程と、リッジストライプとなる部分のリッジ部クラッド層１４及びリッジ部コンタクト層１５を残し、他の部分をエッチングストップ層３３表面が露出するまでエッチングするリッジストライプ形成工程と、リッジストライプとなったリッジ部クラッド層１４及びリッジ部コンタクト層１５を含む半導体表面に絶縁層１３を形成する絶縁層形成工程と、リッジ部クラッド層１４の側面にある絶縁層１３の端部Ｐが、リッジ部クラッド層１４の上面ｒと底部ｍとの間にあるように、絶縁層１３をエッチングする絶縁層エッチング工程と、を順に行う。さらに、前記絶縁層エッチング工程の後にリッジ部コンタクト層１５の上にオーミック電極１６を形成するオーミック電極形成工程を行う。例えば、オーミック電極１６がＰ型ならばＡｕＺｎＮｉを積層する。
【００３３】
本製造方法は、さらに、オーミック電極形成工程の後、絶縁層１３、リッジ部クラッド層１４、リッジ部コンタクト層１５及びオーミック電極１６を覆うバリアメタル層１７を形成するバリアメタル層形成工程と、バリアメタル層１７を覆う電極層１８を形成する電極層形成工程と、を順に行う。
【００３４】
図５では、絶縁層エッチング工程、オーミック電極形成工程、バリアメタル層形成工程、電極層形成工程を示している。例えば、公知の技術を利用して半導体積層工程、リッジストライプ形成工程、及び絶縁層形成工程を行い、（１）に示す構造を形成する。この後、（２）レジスト塗布を行い、（３）レジスト膜の一部を除去してリッジストライプ上の絶縁膜１３を露出する。（４）と（５）が絶縁層エッチング工程である。まず、（４）リッジストライプ上の絶縁膜を反応性イオンエッチング（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ；ＲＩＥ）を利用して除去する。続いて、（５）リッジ部クラッド層１４の側面の絶縁膜１３をウエットエッチングする。このとき、エッチング時間を調整して絶縁層１３の端部Ｐが、リッジ部クラッド層１４の上面ｒと底部ｍとの間にあるように、絶縁層１３をエッチングする。具体的には、端部Ｐが、活性層１１の中心からエッチングストップ層３３表面の法線方向に０．８μｍ以上、且つリッジ部クラッド層１４の上面ｒ以下の位置にあるように絶縁層１３をエッチングする。
【００３５】
絶縁層エッチング工程が終了した後、（６）レジストを除去し、（７）オーミック電極形成工程、（８）バリアメタル層形成工程を行う。ここでは、Ｔｉ、Ｐｔ及びＡｕの層を積層する。バリアメタル層形成工程では、バリアメタルを斜め蒸着する。斜め蒸着は、半導体基板１２表面の法線に対して３０度以上５５度以下の角度の範囲の方向からの蒸着が好ましい。斜め蒸着を行うことで、リッジストライプ側面（リッジ部クラッド層１４の側面及びリッジ部クラッド層１４の側面を覆う絶縁膜１３の側面）を完全に覆うことができ、バリアメタル層のカバレッジを改善することができ、この後に積層する電極層の原子がリッジ部クラッド層１４及び活性層１１に拡散することを防止できる。
【００３６】
最後に（８）電極層形成工程を行い、リッジ型半導体レーザ３０１を完成させる。ここでは、Ｔｉ及びＡｕを蒸着する。
【００３７】
また、バリアメタル層形成工程は、斜め蒸着法について説明したが、スパッタ法でもバリアメタル層のカバレッジを改善することができる。
【００３８】
また、オーミック電極形成工程は、絶縁層エッチング工程の後に行われる例を説明したが、オーミック電極工程は、半導体積層工程の後、リッジストライプ形成工程の前に行われる場合でも、本発明を適用することができることは云うまでもない。
【００３９】
（第２実施形態）
以上の説明の実施例形態はリッジ型半導体レーザの実施例であるが、本発明の素子構造及び製造方法は、前記のリッジ型半導体レーザと同様の構造をもつリッジ型半導体光変調器にも適用可能である。第２実施形態では、リッジ型半導体光素子の一例としてリッジ型半導体光変調器を説明する。図６は、本実施形態の一例であるリッジ型半導体光変調器３０２を説明する図である。リッジ型半導体光変調器３０２の場合、吸収層１１０で発生した光電流により吸収層１１０及びリッジ部クラッド層１４で熱が発生する。この発熱は、従来のリッジ型半導体光変調器の変調特性を劣化させる。そこで、図２のリッジ型半導体レーザ３０１で説明した構造を適用したリッジ型半導体光変調器、すなわち、リッジ型半導体光変調器３０２は変調特性の劣化を防ぐことができる。
【００４０】
リッジ型半導体光変調器３０２の製造方法は、リッジ型半導体レーザ３０１の活性層１１を光変調器の吸収層１１０と置き換えることでリッジ型半導体レーザ３０１と同様の製造方法で説明できる。このように、本発明は、前記リッジ型半導体レーザの場合と同様に、光変調特性を大きく劣化させることを防ぐ構造のリッジ型半導体光変調器及びその製造方法を提供することができる。
【００４１】
以上の説明は、リッジ型半導体レーザ及びリッジ型半導体光変調器の単体素子の場合の実施例であるが、本発明の素子構造及び製造方法は、半導体レーザと半導体光変調器が同一基板上に集積化された光素子の場合にも適用できることは云うまでもない。
【符号の説明】
【００４２】
１１：活性層
１２：半導体基板
１３：絶縁層
１４：リッジ部クラッド層
１５：リッジ部コンタクト層
１６：オーミック電極
１７：バリアメタル層
１８：電極層
１９：リッジ側面
２１：ヒートシンク
３１：下部クラッド層
３２：上部クラッド層
３３：エッチングストップ層
１１０：吸収層
３０１：リッジ型半導体レーザ
３０２：リッジ型半導体光変調器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体光素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンタクト抵抗及び熱抵抗の低減と高信頼度との両立を図ったリッジ型半導体レーザが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。特許文献１のリッジ型半導体レーザは、図１のように、半導体基板１２上の下部クラッド層３１、活性層１１、上部クラッド層３２、及びエッチングストップ層３３と、その上に設けられたリッジ部クラッド層１４及びその上に設けられたリッジ部コンタクト層１５を有するリッジと、リッジ部クラッド層１４を覆う絶縁層１３と、リッジ部コンタクト層１５にバリアメタル層１７を介して接続された電極層１８とを有し、絶縁層１３は、前記リッジの厚さ方向における端部がリッジ部コンタクト層１５の上面と下面との間に位置している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１０４０７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
活性層１１及びリッジ部クラッド層１４で発生した熱を、リッジ型半導体レーザの活性層１１の上面側で熱伝導率の大きい電極層１８へ放熱するルートは２つある。第１のルートは、リッジ部コンタクト層１５から電極層１８へのルート、第２のルートは、リッジ側面１９及びリッジ近傍の絶縁膜１３を通して電極層１８へのルートである。しかし、特許文献１のリッジ型半導体レーザの構造の第１のルートでは、リッジ部コンタクト層１５が熱伝導率の小さいＩｎＧａＡｓ（熱伝導率：５Ｗ／ｍ・Ｋ）の場合、活性層１１及びリッジ部クラッド層１４で発生した熱をリッジ部コンタクト層１５経由で熱伝導率の大きい電極層１８（例えばＡｕ：熱伝導率：３１４Ｗ／ｍ・Ｋ）へ放熱する効率が悪い。また、第２のルートでは、絶縁層１３の熱伝導率がリッジ部コンタクト層１５の熱伝導率よりさらに小さい（例えばＳｉＯ２：熱伝導率：１．４Ｗ／ｍ・Ｋ）ため、リッジ部クラッド層１４のリッジ側面１９及びリッジ近傍の絶縁膜１３から電極層１８への放熱効率も悪い。このように、特許文献１のリッジ型半導体レーザの構造には、依然放熱効率が悪いという課題があり、特に使用環境温度が８５℃と高い場合、レーザ素子自身の発熱のため、レーザ素子の温度が使用環境温度より高くなり、レーザ光出力及び高速変調特性などのレーザ特性が劣化するという課題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、クラッド層から熱伝導率の大きい電極層へ直接熱を放熱するルートを確保し、使用環境温度が高い条件でも特性を大きく劣化させることを防ぐ構造のリッジ型半導体光素子及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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係るリッジ型半導体光素子は、リッジ側面の絶縁層の端部をクラッド層上面より後退させ、熱伝導率の高いクラッド層（例えば、ＩｎＰ：熱伝導率６８Ｗ／ｍ・Ｋ）と熱伝導率の高い電極とが直接接する構造とした。
【０００７】
具体的には、本発明に係るリッジ型半導体光素子は、活性層と、エッチングストップ層と、前記エッチングストップ層の、前記活性層がある側と反対側の表面に形成され、前記エッチングストップ層側を底部、前記エッチングストップ層側と反対側を上面とするリッジストライプ状のリッジ部クラッド層と、前記リッジ部クラッド層の側面を覆う絶縁層とを備え、前記リッジ部クラッド層の側面にある前記絶縁層の端部が、前記リッジ部クラッド層の上面と底部との間にある。
【０００８】
本リッジ型半導体光素子は、絶縁層の端部がクラッド層の上面から後退させた構造である。このため、バリアメタル層及び電極層を積層したときに、クラッド層と電極層とがバリアメタル層を介して接するため、活性層からの熱を電極層へ放熱することができる。
【０００９】
従って、本発明は、クラッド層から熱伝導率の大きい電極層へ直接熱を放熱するルートを確保し、使用環境温度が高い条件でも光出力及び高速変調特性などの光素子特性を大きく劣化させることを防ぐ構造のリッジ型半導体光素子を提供することができる。
【００１０】
本発明に係るリッジ型半導体光素子の前記絶縁層の端部は、前記活性層からの光の強度分布において、前記活性層の中心における光の最大強度に対して１／ｅ２以下になる位置にあることが好ましい。
【００１１】
金属である電極層が活性層に近づくと、金属への光の吸収が大きくなり光出力特性を劣化させることになる。光が金属である電極層に達しないようにするため、本リッジ型半導体光素子では、光強度分布を考慮し、光強度が活性層中心における光の最大強度に対して１／ｅ２以下となる位置に、絶縁層の端部を配置することが好ましい。本リッジ型半導体光素子は、リッジ部クラッド層側面のうち、活性層からの光の強度分布範囲に含まれる部分を光の吸収の少ない絶縁層で覆う構造とし、光出力特性の劣化を防止している。
【００１２】
また、本発明に係るリッジ型半導体光素子は、前記リッジ部クラッド層の上面に配置されたリッジ部コンタクト層と、前記絶縁層、前記リッジ部クラッド層及び前記リッジ部コンタクト層を覆うバリアメタル層と、前記バリアメタル層を覆う電極層と、をさらに備えることを特徴とする。クラッド層と電極層とがバリアメタル層を介して接するため、電極層の金属原子がクラッド層及び活性層内に拡散することを防止することができ、且つ活性層からの熱を電極層へ放熱することができる。
【００１３】
本発明に係るリッジ型半導体光素子の製造方法は、活性層を形成する工程と、エッチングストップ層を形成する工程と、前記エッチングストップ層の、前記活性層がある側と反対側の表面にクラッド層及びコンタクト層を順に形成する半導体積層工程と、リッジストライプとなる部分のリッジ部クラッド層及びリッジ部コンタクト層を残し、他の部分を前記エッチングストップ層が露出するまでエッチングするリッジストライプ形成工程と、前記リッジストライプとなった前記リッジ部クラッド層及び前記リッジ部コンタクト層を含む半導体の表面に絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、前記リッジ部クラッド層の前記エッチングストップ層側を底部、前記リッジ部クラッド層の前記リッジ部コンタクト層側を上面としたとき、前記リッジ部クラッド層の側面にある前記絶縁層の端部が、前記リッジ部クラッド層の上面と底部との間にあるように、前記絶縁層をエッチングする絶縁層エッチング工程と、を順に行うことを特徴とする。
【００１４】
本製造方法で、絶縁層の端部がクラッド層の上面から後退させた構造とすることができる。バリアメタル層及び電極層を積層したときに、クラッド層と電極層とがバリアメタル層を介して接することができ、電極層の金属原子がクラッド層及び活性層内に拡散することを防止することができ、且つ活性層からの熱を電極層へ放熱することができるリッジ型半導体光素子を製造することができる。
【００１５】
従って、本発明は、クラッド層から熱伝導率の大きい電極層へ直接熱を放熱するルートを確保し、使用環境温度が高い条件でも光出力及び高速変調特性などの光素子特性を大きく劣化させることを防ぐ構造のリッジ型半導体光素子の製造方法を提供することができる。
【００１６】
本発明に係るリッジ型半導体光素子の製造方法の前記絶縁層エッチング工程では、前記クラッド層の側面にある前記絶縁層の端部が、前記活性層からの光の強度分布において、前記活性層の中心における光の最大強度に対して１／ｅ２以下になる位置にあるように前記絶縁層をエッチングすることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係るリッジ型半導体光素子の製造方法は、前記絶縁層エッチング工程の後、前記エッチングストップ層の前記リッジストライプが形成された側において前記絶縁層、前記クラッド層及び前記コンタクト層を覆うバリアメタル層を形成するバリアメタル層形成工程と、前記バリアメタル層を覆う電極層を形成する電極層形成工程と、を順に行うことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明に係るリッジ型半導体光素子の製造方法の前記バリアメタル層形成工程では、バリアメタルを斜め蒸着すること、または、スパッタ法でバリアメタルを付着させること、を特徴とする。
【００１９】
特許文献１では、クラッド層側面におけるバリアメタル層のカバレッジが不完全であるため、絶縁層でクラッド層側面全てを覆い、電極層の金属原子がクラッド層及び活性層内に拡散することを防止して、レーザの電流を光に変換する変換効率の低下を防いでいた。本発明では、バリアメタル層を斜め蒸着することで、バリアメタル層のカバレッジを改善することができる。このため、本発明は、絶縁層でクラッド層側面全てを覆う必要がなくなり、リッジ型半導体光素子の放熱性の改善とレーザの変換効率の低下を防ぐことができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、クラッド層から熱伝導率の大きい電極層へ直接熱を放熱するルートを確保し、使用環境温度が高い条件でも光出力及び高速変調特性などの光素子特性を大きく劣化させることを防ぐ構造のリッジ型半導体光素子及びその製造方法を提供することを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】従来のリッジ型半導体レーザの構造を説明する図である。
【図２】本発明に係るリッジ型半導体レーザの構造を説明する図である。
【図３】本発明に係るリッジ型半導体レーザの熱解析を説明する図である。
【図４】本発明に係るリッジ型半導体レーザの放熱性を説明する図である。
【図５】本発明に係るリッジ型半導体レーザの製造方法を説明する図である。
【図６】本発明に係るリッジ型半導体光変調器の構造を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００２３】
（第１実施形態）
第１実施形態では、リッジ型半導体光素子の一例としてリッジ型半導体レーザを説明する。図２は、本実施形態の一例であるリッジ型半導体レーザ３０１を説明する図である。リッジ型半導体レーザ３０１は、半導体基板１２上に下部クラッド層３１、活性層１１、上部クラッド層３２、エッチングストップ層３３が順に形成され、エッチングストップ層３３の上面ｍ、リッジ部クラッド層１４の上面ｒとするリッジストライプ状のリッジ部クラッド層１４と、リッジ部クラッド層１４の側面を覆う絶縁層１３と、を備え、リッジ部クラッド層１４の側面にある絶縁層１３の端部Ｐが、リッジ部クラッド層１４の上面ｒとエッチングストップ層３３の上面ｍとの間にある。例えば、半導体基板１２及びリッジ部クラッド層１４の半導体材料はＩｎＰ、下部クラッド層３１及び上部クラッド層３２の半導体材料はＩｎＰ及びＡｌＩｎＧａＡｓである。
【００２４】
リッジ型半導体レーザ３０１は、リッジ部クラッド層１４の上面に配置されたリッジ部コンタクト層１５と、絶縁層１３、リッジ部クラッド層１４及びリッジ部コンタクト層１５を覆うバリアメタル層１７と、バリアメタル層１７を覆う電極層１８と、をさらに備える。なお、リッジ型半導体レーザ３０１は、リッジ部コンタクト層１５の上面にオーミック電極１６を備えており、バリアメタル層１７はオーミック電極１６も含めて覆っている。
【００２５】
リッジ型半導体レーザ３０１は、リッジ部クラッド層１４側面の絶縁膜１３の端部Ｐをリッジ部コンタクト層１５の下面（リッジ部クラッド層１４の上面ｒ）より下げて、リッジ部クラッド層１４と電極層１８がバリアメタル層１５を介して接する構造としている。この構造により、リッジ型半導体レーザ３０１は、リッジ部クラッド層１４から熱伝導率の大きい電極層１８へ直接熱を放熱するルートを確保できるため、使用環境温度が高い条件でもレーザ光出力及び高速変調特性などのレーザ特性を大きく劣化することがない。
【００２６】
続いて、絶縁膜１３の端部Ｐの活性層１１の中心からの高さｄについて検討する。端部Ｐのリッジ部コンタクト層１５の上面からの後退量とリッジ型半導体レーザ３０１内部の温度との関係を次の熱解析モデルでシミュレーションした。なお、リッジ型半導体レーザの構造は、ＩｎＰ基板を用いた発振波長１．３μｍ帯の例である。
リッジ部クラッド層１４：厚さ１．５μｍ、底部ｍの幅１．６μｍ、材料ＩｎＰ、熱伝導率６８Ｗ／ｍ・Ｋ
リッジ部コンタクト層１５：厚さ０．３５μｍ、材料ＩｎＧａＡｓ、熱伝導率５Ｗ／ｍ・Ｋ
電極層１８：厚さ１．０μｍ、材料Ａｕ、熱伝導率３１５Ｗ／ｍ・Ｋ
絶縁膜１３：材料ＳｉＯ２、熱伝導率１．４Ｗ／ｍ・Ｋ
なお、リッジ部クラッド層１４の厚さとは、エッチングストップ層３３の上面ｍからリッジ部クラッド層１４の上面ｒまでの距離である。リッジ部コンタクト層１５及び電極層１８の厚さとは、リッジ部クラッド層１４上の部分の半導体基板１２表面の法線方向の厚みである。また、Ａｕが半導体材料に拡散するのを防止するバリアメタルはＴｉとＰｔを積層したものであるが、Ｔｉ、Ｐｔの熱伝導率はＩｎＧａＡｓの熱伝導率に比して充分大きく、熱解析に影響を与えないのでシミュレーションでは省略する。
【００２７】
図３は、シミュレーションを行う熱解析モデルを説明する図である。本熱解析モデルは、リッジ型半導体レーザ３０１をヒートシンク２１上に配置している。ヒートシンク２１は材質ＡｌＮであり、リッジ型半導体レーザ３０１の環境温度として８５℃に設定されている。リッジ型半導体レーザ３０１を特性仕様を満たす条件で駆動し、リッジ型半導体レーザ３０１の内部温度とヒートシンク温度（８５℃）との差分温度ΔＴを求めた。端部Ｐの位置をリッジ部コンタクト層１５の上面（リッジ部コンタクト層１５とオーミック電極１６との境界面）と同位置（後退量０μｍ）から徐々に後退させ、後退量１．５μｍまでの、差分温度ΔＴと後退量との関係のシミュレーションを行った結果を図４に示す。
【００２８】
図４のグラフの横軸は、リッジ部コンタクト層１５の上面から絶縁層１３の端部Ｐの後退量を示す。縦軸は、差分温度ΔＴである。リッジ部コンタクト層１５の上面と端部Ｐが一致する場合、すなわち後退量がゼロでは、差分温度ΔＴは３６℃であるが、端部Ｐがリッジ部クラッド層１４の上面ｒ（後退量０．３５μｍ）以下になると、ΔＴが急激に小さくなる。これは、熱がリッジ部クラッド層１４と電極層１８との接触部分から、電極層１８に放熱することを示す。
【００２９】
次に、後退量の範囲を検討する。後退量が大きくなればなる程ΔＴは小さくなるが、後退量が大きくなると、光をほとんど吸収しない絶縁層１３の代わりに、光の吸収が大きいバリアメタル層１７及び電極層１８が活性層１１に近づくことになる。その結果、図２の活性層１１で発生した光の強度分布範囲Ｂがバリアメタル層１７及び電極層１８まで届き、光出力特性の急激な劣化を招く。したがって、絶縁層の端部Ｐは、活性層１１からの光の強度分布において、活性層１１の中心における光の最大強度に対して１／ｅ２以下になる位置にする必要がある。以上の観点から、端部Ｐは活性層の中心からエッチングストップ層３３面の法線方向に０．８μｍ以上の位置に配置することになる。端部Ｐの後退量で規定すれば、１．０５μｍ程度が限界値である。
【００３０】
すなわち、端部Ｐの高さｄは、リッジ部クラッド層１４の上面ｒから光分布範囲Ｂが電極層１８に達しない範囲となる。具体的には、端部Ｐは、ｄ≧０．８μｍ且つリッジ部クラッド層１４の上面ｒ以下の位置である。
【００３１】
リッジ型半導体レーザ３０１は、特許文献１に記載される構造の半導体レーザに比べ高温度領域での放熱効果で約５℃以上の効果が達成できる。特に、８５℃の最高使用温度条件で求められているアンクールド高速変調用ＤＦＢレーザ素子に関しては、リッジ型半導体レーザの内部温度が５℃以上下げられることは、レーザ素子のレーザ光出力及び高速変調特性などのレーザ特性歩留りの大幅な改善が達成でき非常に有用な技術であることは言うまでもない。
【００３２】
続いて、リッジ型半導体レーザ３０１の製造方法について説明する。図５は、本製造方法を説明する図である。本製造方法は半導体基板１２上に下部クラッド層３１、活性層１１、上部クラッド層３２、及びエッチングストップ層３３を形成し、エッチングストップ層３３の上にリッジ部クラッド層１４及びリッジ部コンタクト層１５となる層を形成する半導体積層工程と、リッジストライプとなる部分のリッジ部クラッド層１４及びリッジ部コンタクト層１５を残し、他の部分をエッチングストップ層３３表面が露出するまでエッチングするリッジストライプ形成工程と、リッジストライプとなったリッジ部クラッド層１４及びリッジ部コンタクト層１５を含む半導体表面に絶縁層１３を形成する絶縁層形成工程と、リッジ部クラッド層１４の側面にある絶縁層１３の端部Ｐが、リッジ部クラッド層１４の上面ｒと底部ｍとの間にあるように、絶縁層１３をエッチングする絶縁層エッチング工程と、を順に行う。さらに、前記絶縁層エッチング工程の後にリッジ部コンタクト層１５の上にオーミック電極１６を形成するオーミック電極形成工程を行う。例えば、オーミック電極１６がＰ型ならばＡｕＺｎＮｉを積層する。
【００３３】
本製造方法は、さらに、オーミック電極形成工程の後、絶縁層１３、リッジ部クラッド層１４、リッジ部コンタクト層１５及びオーミック電極１６を覆うバリアメタル層１７を形成するバリアメタル層形成工程と、バリアメタル層１７を覆う電極層１８を形成する電極層形成工程と、を順に行う。
【００３４】
図５では、絶縁層エッチング工程、オーミック電極形成工程、バリアメタル層形成工程、電極層形成工程を示している。例えば、公知の技術を利用して半導体積層工程、リッジストライプ形成工程、及び絶縁層形成工程を行い、（１）に示す構造を形成する。この後、（２）レジスト塗布を行い、（３）レジスト膜の一部を除去してリッジストライプ上の絶縁膜１３を露出する。（４）と（５）が絶縁層エッチング工程である。まず、（４）リッジストライプ上の絶縁膜を反応性イオンエッチング（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ；ＲＩＥ）を利用して除去する。続いて、（５）リッジ部クラッド層１４の側面の絶縁膜１３をウエットエッチングする。このとき、エッチング時間を調整して絶縁層１３の端部Ｐが、リッジ部クラッド層１４の上面ｒと底部ｍとの間にあるように、絶縁層１３をエッチングする。具体的には、端部Ｐが、活性層１１の中心からエッチングストップ層３３表面の法線方向に０．８μｍ以上、且つリッジ部クラッド層１４の上面ｒ以下の位置にあるように絶縁層１３をエッチングする。
【００３５】
絶縁層エッチング工程が終了した後、（６）レジストを除去し、（７）オーミック電極形成工程、（８）バリアメタル層形成工程を行う。ここでは、Ｔｉ、Ｐｔ及びＡｕの層を積層する。バリアメタル層形成工程では、バリアメタルを斜め蒸着する。斜め蒸着は、半導体基板１２表面の法線に対して３０度以上５５度以下の角度の範囲の方向からの蒸着が好ましい。斜め蒸着を行うことで、リッジストライプ側面（リッジ部クラッド層１４の側面及びリッジ部クラッド層１４の側面を覆う絶縁膜１３の側面）を完全に覆うことができ、バリアメタル層のカバレッジを改善することができ、この後に積層する電極層の原子がリッジ部クラッド層１４及び活性層１１に拡散することを防止できる。
【００３６】
最後に（８）電極層形成工程を行い、リッジ型半導体レーザ３０１を完成させる。ここでは、Ｔｉ及びＡｕを蒸着する。
【００３７】
また、バリアメタル層形成工程は、斜め蒸着法について説明したが、スパッタ法でもバリアメタル層のカバレッジを改善することができる。
【００３８】
また、オーミック電極形成工程は、絶縁層エッチング工程の後に行われる例を説明したが、オーミック電極工程は、半導体積層工程の後、リッジストライプ形成工程の前に行われる場合でも、本発明を適用することができることは云うまでもない。
【００３９】
（第２実施形態）
以上の説明の実施例形態はリッジ型半導体レーザの実施例であるが、本発明の素子構造及び製造方法は、前記のリッジ型半導体レーザと同様の構造をもつリッジ型半導体光変調器にも適用可能である。第２実施形態では、リッジ型半導体光素子の一例としてリッジ型半導体光変調器を説明する。図６は、本実施形態の一例であるリッジ型半導体光変調器３０２を説明する図である。リッジ型半導体光変調器３０２の場合、吸収層１１０で発生した光電流により吸収層１１０及びリッジ部クラッド層１４で熱が発生する。この発熱は、従来のリッジ型半導体光変調器の変調特性を劣化させる。そこで、図２のリッジ型半導体レーザ３０１で説明した構造を適用したリッジ型半導体光変調器、すなわち、リッジ型半導体光変調器３０２は変調特性の劣化を防ぐことができる。
【００４０】
リッジ型半導体光変調器３０２の製造方法は、リッジ型半導体レーザ３０１の活性層１１を光変調器の吸収層１１０と置き換えることでリッジ型半導体レーザ３０１と同様の製造方法で説明できる。このように、本発明は、前記リッジ型半導体レーザの場合と同様に、光変調特性を大きく劣化させることを防ぐ構造のリッジ型半導体光変調器及びその製造方法を提供することができる。
【００４１】
以上の説明は、リッジ型半導体レーザ及びリッジ型半導体光変調器の単体素子の場合の実施例であるが、本発明の素子構造及び製造方法は、半導体レーザと半導体光変調器が同一基板上に集積化された光素子の場合にも適用できることは云うまでもない。
【符号の説明】
【００４２】
１１：活性層
１２：半導体基板
１３：絶縁層
１４：リッジ部クラッド層
１５：リッジ部コンタクト層
１６：オーミック電極
１７：バリアメタル層
１８：電極層
１９：リッジ側面
２１：ヒートシンク
３１：下部クラッド層
３２：上部クラッド層
３３：エッチングストップ層
１１０：吸収層
３０１：リッジ型半導体レーザ
３０２：リッジ型半導体光変調器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性層と、
エッチングストップ層と、
前記エッチングストップ層の、前記活性層がある側と反対側の表面に形成され、前記エッチングストップ層側を底部、前記エッチングストップ層側と反対側を上面とするリッジストライプ状のリッジ部クラッド層と、
前記リッジ部クラッド層の側面を覆う絶縁層と、
を備え、
前記リッジ部クラッド層の側面にある前記絶縁層の端部が、前記リッジ部クラッド層の上面と底部との間にあるリッジ型半導体光素子。
【請求項２】
前記絶縁層の端部は、前記活性層からの光の強度分布において、前記活性層の中心における光の最大強度に対して１／ｅ２以下になる位置にあることを特徴とする請求項１に記載のリッジ型半導体光素子。
【請求項３】
前記リッジ部クラッド層の上面に配置されたリッジ部コンタクト層と、
前記絶縁層、前記リッジ部クラッド層及び前記リッジ部コンタクト層を覆うバリアメタル層と、
前記バリアメタル層を覆う電極層と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のリッジ型半導体光素子。
【請求項４】
活性層を形成する工程と、
エッチングストップ層を形成する工程と、
前記エッチングストップ層の、前記活性層がある側と反対側の表面にクラッド層及びコンタクト層を順に形成する半導体積層工程と、
リッジストライプとなる部分のリッジ部クラッド層及びリッジ部コンタクト層を残し、他の部分を前記エッチングストップ層が露出するまでエッチングするリッジストライプ形成工程と、
前記リッジストライプとなった前記リッジ部クラッド層及び前記リッジ部コンタクト層を含む半導体の表面に絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、
前記リッジ部クラッド層の前記エッチングストップ層側を底部、前記リッジ部クラッド層の前記リッジ部コンタクト層側を上面としたとき、前記リッジ部クラッド層の側面にある前記絶縁層の端部が、前記リッジ部クラッド層の上面と底部との間にあるように、前記絶縁層をエッチングする絶縁層エッチング工程と、
を順に行うことを特徴とするリッジ型半導体光素子の製造方法。
【請求項５】
前記絶縁層エッチング工程では、前記クラッド層の側面にある前記絶縁層の端部が、前記活性層からの光の強度分布において、前記活性層の中心における光の最大強度に対して１／ｅ２以下になる位置にあるように前記絶縁層をエッチングすることを特徴とする請求項４に記載のリッジ型半導体光素子の製造方法。
【請求項６】
前記絶縁層エッチング工程の後、
前記エッチングストップ層の前記リッジストライプが形成された側において前記絶縁層、前記リッジ部クラッド層及び前記リッジ部コンタクト層を覆うバリアメタル層を形成するバリアメタル層形成工程と、
前記バリアメタル層を覆う電極層を形成する電極層形成工程と、
を順に行うことを特徴とする請求項４又は５に記載のリッジ型半導体光素子の製造方法。
【請求項７】
前記バリアメタル層形成工程では、
バリアメタルを斜め蒸着すること、または、スパッタ法でバリアメタルを付着させることを特徴とする請求項６に記載のリッジ型半導体光素子の製造方法。
【請求項１】
活性層と、
エッチングストップ層と、
前記エッチングストップ層の、前記活性層がある側と反対側の表面に形成され、前記エッチングストップ層側を底部、前記エッチングストップ層側と反対側を上面とするリッジストライプ状のリッジ部クラッド層と、
前記リッジ部クラッド層の側面を覆う絶縁層と、
を備え、
前記リッジ部クラッド層の側面にある前記絶縁層の端部が、前記リッジ部クラッド層の上面と底部との間にあるリッジ型半導体光素子。
【請求項２】
前記絶縁層の端部は、前記活性層からの光の強度分布において、前記活性層の中心における光の最大強度に対して１／ｅ２以下になる位置にあることを特徴とする請求項１に記載のリッジ型半導体光素子。
【請求項３】
前記リッジ部クラッド層の上面に配置されたリッジ部コンタクト層と、
前記絶縁層、前記リッジ部クラッド層及び前記リッジ部コンタクト層を覆うバリアメタル層と、
前記バリアメタル層を覆う電極層と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のリッジ型半導体光素子。
【請求項４】
活性層を形成する工程と、
エッチングストップ層を形成する工程と、
前記エッチングストップ層の、前記活性層がある側と反対側の表面にクラッド層及びコンタクト層を順に形成する半導体積層工程と、
リッジストライプとなる部分のリッジ部クラッド層及びリッジ部コンタクト層を残し、他の部分を前記エッチングストップ層が露出するまでエッチングするリッジストライプ形成工程と、
前記リッジストライプとなった前記リッジ部クラッド層及び前記リッジ部コンタクト層を含む半導体の表面に絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、
前記リッジ部クラッド層の前記エッチングストップ層側を底部、前記リッジ部クラッド層の前記リッジ部コンタクト層側を上面としたとき、前記リッジ部クラッド層の側面にある前記絶縁層の端部が、前記リッジ部クラッド層の上面と底部との間にあるように、前記絶縁層をエッチングする絶縁層エッチング工程と、
を順に行うことを特徴とするリッジ型半導体光素子の製造方法。
【請求項５】
前記絶縁層エッチング工程では、前記クラッド層の側面にある前記絶縁層の端部が、前記活性層からの光の強度分布において、前記活性層の中心における光の最大強度に対して１／ｅ２以下になる位置にあるように前記絶縁層をエッチングすることを特徴とする請求項４に記載のリッジ型半導体光素子の製造方法。
【請求項６】
前記絶縁層エッチング工程の後、
前記エッチングストップ層の前記リッジストライプが形成された側において前記絶縁層、前記リッジ部クラッド層及び前記リッジ部コンタクト層を覆うバリアメタル層を形成するバリアメタル層形成工程と、
前記バリアメタル層を覆う電極層を形成する電極層形成工程と、
を順に行うことを特徴とする請求項４又は５に記載のリッジ型半導体光素子の製造方法。
【請求項７】
前記バリアメタル層形成工程では、
バリアメタルを斜め蒸着すること、または、スパッタ法でバリアメタルを付着させることを特徴とする請求項６に記載のリッジ型半導体光素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−２２２９２７（Ｐ２０１１−２２２９２７Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２２０１８（Ｐ２０１０−１２２０１８）
【出願日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【出願人】（５９１２３０２９５）ＮＴＴエレクトロニクス株式会社 (565)
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【出願人】（５９１２３０２９５）ＮＴＴエレクトロニクス株式会社 (565)
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
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