光半導体装置の製造方法
【課題】共振器端面及びその近傍領域となる領域以外の領域における活性層のバンドギャップの変化を抑制しながら、共振器端面及びその近傍領域となる領域の活性層のバンドギャップを大きくして端面窓構造を形成できるようにする。
【解決手段】光半導体装置の製造方法を、半導体基板１の上方に、活性層３を含む半導体積層構造５を形成する工程と、半導体積層構造の共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７上に空孔生成促進膜６を形成する工程と、空孔生成促進膜をマスクとして、半導体積層構造の第１領域以外の第２領域８上に半導体層９を選択成長させる工程と、熱処理を行なって第１領域に窓構造１０を形成する工程とを含むものとする。
【解決手段】光半導体装置の製造方法を、半導体基板１の上方に、活性層３を含む半導体積層構造５を形成する工程と、半導体積層構造の共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７上に空孔生成促進膜６を形成する工程と、空孔生成促進膜をマスクとして、半導体積層構造の第１領域以外の第２領域８上に半導体層９を選択成長させる工程と、熱処理を行なって第１領域に窓構造１０を形成する工程とを含むものとする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体レーザでは、レーザ共振器端面及びその近傍領域が瞬時に溶融して劣化する破壊的光学損傷（Catastrophic Optical Damage：ＣＯＤ）と呼ばれる現象が生じ、これが半導体レーザの高出力化を阻害する要因となっている。ここで、ＣＯＤとは、レーザ共振器端面等で、非発光再結合によって温度が上昇し、この温度上昇によってバンドギャップが縮小して光吸収がさらに増大するというサイクルが繰り返され、最終的にはレーザ共振器端面等が瞬時に溶融して劣化する現象である。
【０００３】
このＣＯＤを抑制する方法として、レーザ共振器端面及びその近傍領域において活性層のバンドギャップを大きくしてレーザ光の吸収を小さくすること、即ち、レーザ共振器端面及びその近傍領域に端面窓構造を設けることが有効である。
このような端面窓構造を形成する手法の１つとして、空孔の拡散を利用してレーザ共振器端面及びその近傍領域となる領域の活性層を混晶化することでそのバンドギャップを大きくして端面窓構造を形成するＩＦＶＤ（Impurity Free Vacancy Disordering）法がある。
【０００４】
このＩＦＶＤ法では、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる領域の活性層を混晶化すべく、活性層を含むウエハのレーザ共振器端面及びその近傍領域となる領域の上方に空孔生成促進膜を形成し、それ以外の領域の上方に空孔生成抑制膜を形成した後、所定の熱処理を行なう。
例えば、まず、図８（Ａ）に示すように、半導体基板１００上の全面に、下部クラッド層１０１、活性層１０２、上部クラッド層１０３、コンタクト層１０４を積層させた半導体積層構造１０５を形成する。これをウエハともいう。
【０００５】
次に、図８（Ｂ）に示すように、コンタクト層１０４上に空孔生成促進膜としてＳｉＯ２膜１０６を成膜し、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる領域上にＳｉＯ２膜が残るようにパターニングする。
続いて、図８（Ｃ）に示すように、全面に空孔生成抑制膜としてＳｉＮ膜１０７を成膜する。
【０００６】
このようにして、半導体積層構造１０５の表面上、即ち、コンタクト層１０４の表面上のレーザ共振器端面及びその近傍領域となる領域をＳｉＯ２膜１０６で覆い、それ以外の領域をＳｉＮ膜１０７で覆う。
その後、図８（Ｄ）に示すように、窒素（Ｎ２）ガス雰囲気中でＲＴＡ（Rapid Thermal Anneal）を行なって、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる領域の活性層１０２を混晶化して、端面窓構造１０８を形成する。つまり、ＲＴＡを行なうことで、空孔生成促進膜のＳｉＯ２膜１０６の下方に位置するコンタクト層１０４の表面で空孔が生成され、この空孔が拡散して、活性層１０２が混晶化され、端面窓構造１０８が形成される。この端面窓構造１０８が形成されている領域、即ち、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる領域を、端面窓構造形成領域という。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−３１９９１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述の端面窓構造の形成方法では、活性層１０２上の全面に上部クラッド層１０３及びコンタクト層１０４を積層し、コンタクト層１０４上に空孔生成促進膜としてのＳｉＯ２膜１０６を設けた後、熱処理を行なって、活性層１０２を混晶化するようにしている。このため、空孔生成促進膜としてのＳｉＯ２膜１０６と活性層１０２までの距離が大きく、コンタクト層１０４の表面で生成された空孔を活性層１０２まで拡散させるために高温でＲＴＡを行なう必要がある。
【０００９】
このように高温でＲＴＡを行なう場合、上述のように空孔生成抑制膜としてＳｉＮ膜（誘電体膜）１０７が設けられていると、その下方の領域においても、少量の空孔が生成され、この空孔が拡散して、活性層１０２のバンドギャップが大きくなってしまう。
このように、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる領域の活性層１０２のバンドギャップを大きくして端面窓構造１０８を形成しようとすると、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる領域以外の領域の活性層１０２のバンドギャップが変化してしまう。
【００１０】
そこで、共振器端面及びその近傍領域となる領域以外の領域における活性層のバンドギャップの変化を抑制しながら、共振器端面及びその近傍領域となる領域の活性層のバンドギャップを大きくして端面窓構造を形成できるようにしたい。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本光半導体装置の製造方法は、半導体基板の上方に、活性層を含む半導体積層構造を形成する工程と、半導体積層構造の共振器端面及びその近傍領域となる第１領域上に空孔生成促進膜を形成する工程と、空孔生成促進膜をマスクとして、半導体積層構造の第１領域以外の第２領域上に半導体層を選択成長させる工程と、熱処理を行なって第１領域に窓構造を形成する工程とを含む。
【発明の効果】
【００１２】
したがって、本光半導体装置の製造方法によれば、共振器端面及びその近傍領域となる領域以外の領域における活性層のバンドギャップの変化を抑制しながら、共振器端面及びその近傍領域となる領域の活性層のバンドギャップを大きくして端面窓構造を形成できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（Ａ）〜（Ｄ）は、第１実施形態の光半導体装置の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｄ）は、第１実施形態の光半導体装置の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）は、第１実施形態の光半導体装置の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は、第１実施形態の光半導体装置の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｅ）は、第２実施形態の光半導体装置の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｄ）は、第３実施形態の光半導体装置の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図７】（Ａ）、（Ｂ）は、第３実施形態の光半導体装置の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図８】（Ａ）〜（Ｄ）は、従来の半導体レーザの端面窓構造の形成方法を説明するための模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面により、本発明の実施の形態にかかる光半導体装置の製造方法について説明する。
［第１実施形態］
まず、本実施形態にかかる光半導体装置の製造方法について、図１〜図４を参照しながら説明する。
【００１５】
本光半導体装置の製造方法は、端面窓構造を有する半導体レーザの製造方法である。なお、光半導体装置を光半導体素子ともいう。
本光半導体装置の製造方法は、以下の各工程を含む。
つまり、まず、図１（Ａ）に示すように、半導体基板１の上方に、活性層３を含む半導体積層構造５を形成する。例えば、半導体基板１上に、下部クラッド層２、活性層３、上部クラッド層４を順次積層させて多層構造の半導体積層構造５を形成する。つまり、半導体積層構造５として、下部クラッド層２、活性層３、上部クラッド層４（第１上部クラッド層）を含む半導体積層構造を形成する。なお、半導体積層構造５は、必要に応じて、バッファ層、光ガイド層、保護層などの他の半導体層を含むものであっても良い。
【００１６】
次いで、図１（Ｂ）に示すように、半導体積層構造５の共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７上に空孔生成促進膜６を形成する。例えば、半導体積層構造５の最上層を構成する上部クラッド層４上に空孔生成促進膜６を成膜し、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７上に空孔生成促進膜６が残るようにパターニングする。このため、空孔生成促進膜６を、空孔生成促進膜パターンともいう。ここで、空孔生成促進膜６は、例えばＳｉＯ２膜である。なお、空孔生成促進膜６は、これに限られるものではなく、例えばＳｉＮ膜などの誘電体膜であっても良い。
【００１７】
次に、図１（Ｃ）に示すように、空孔生成促進膜６をマスク（選択成長マスク）として、半導体積層構造５の第１領域７以外の第２領域８上に半導体層９を選択成長させる。例えば、半導体積層構造５の最上層を構成する上部クラッド層４の第１領域７以外の第２領域８上に、半導体層９を形成する。ここで、半導体層９として、一層以上の半導体層を形成すれば良い。つまり、半導体層９として、一層の半導体層を形成しても良いし、多層構造の半導体層を形成しても良い。
【００１８】
このようにして、半導体積層構造５の表面上のレーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７を空孔生成促進膜６としての誘電体膜で覆い、それ以外の第２領域８を半導体層９で覆う。つまり、従来の空孔生成抑制膜としての誘電体膜（例えばＳｉＮ膜）に代えて、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７以外の第２領域８上に半導体層９を形成する。
【００１９】
その後、図１（Ｄ）に示すように、熱処理を行なって、半導体積層構造５の共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７に窓構造１０を形成する。例えば、熱処理を行なうことで、空孔生成促進膜６の下方に位置する上部クラッド層４の表面で空孔が生成され、この空孔が拡散して、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７の活性層３が混晶化され、端面窓構造１０が形成される。この端面窓構造１０が形成されている領域、即ち、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる領域を、端面窓構造形成領域という。
【００２０】
この場合、上述のように、従来の空孔生成抑制膜としての誘電体膜（例えばＳｉＮ膜）に代えて半導体層９を形成しているため、半導体層９の下方の領域、即ち、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７以外の第２領域８において、空孔の生成・拡散が少なく、活性層３のバンドギャップの変化を抑制することができる。
このように、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７以外の第２領域８における活性層３のバンドギャップの変化を抑制しながら、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７の活性層３のバンドギャップを大きくして端面窓構造１０を形成することができる。つまり、端面窓構造１０を形成する領域だけ選択的にバンドギャップを変化させることが可能となる。
【００２１】
また、上述の半導体層９として、後述の具体例（図２参照）のように、上部クラッド層４Ｂ（第２上部クラッド層）及びコンタクト層１３を形成するのが好ましい。
この場合、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７の活性層３の上方に、活性層３と空孔生成促進膜６との間の距離を小さくしうる厚さを有する第１上部クラッド層４Ａを形成すれば良い。また、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７以外の第２領域８の活性層３の上方に、半導体レーザとして機能させるために必要な膜厚を確保しうる厚さを有する第２上部クラッド層４Ｂ及びコンタクト層１３を形成すれば良い。
【００２２】
つまり、上部クラッド層４を、下側に設けられる膜厚の薄い第１上部クラッド層４Ａと、上側に設けられる膜厚の厚い第２上部クラッド層４Ｂとの２つに分ける。そして、第１上部クラッド層４Ａの上方に空孔生成促進膜６を形成し、第１上部クラッド層４Ａの空孔生成促進膜６が形成されていない領域の上方に第２上部クラッド層４Ｂを形成すれば良い。
【００２３】
この場合、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７、即ち、空孔生成促進膜６が形成されている領域の空孔生成促進膜６と活性層３との間の半導体層４Ａ、１２の厚さが、第１領域７以外の第２領域８の活性層３の上方の半導体層４Ａ、１２、４Ｂ、１３の厚さよりも薄くなる。つまり、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７で空孔生成促進膜６と活性層３までの距離が小さくなる。このため、第１上部クラッド層４Ａの表面で生成された空孔を効率的に活性層３まで拡散させ、活性層３のＩＩＩ族原子の拡散を引き起こすことが可能である。これにより、比較的低温のＲＴＡ（低温アニール）によって窓構造１０を形成しながら、必要な膜厚が確保された上部クラッド層４を有する半導体レーザを実現することが可能である。
【００２４】
なお、半導体層９として、クラッド層やコンタクト層として機能しない半導体層を形成しても良いし、クラッド層やコンタクト層として機能しうる半導体層を形成しても良い。この場合、窓構造１０を形成する工程の後に、半導体層９を除去する工程と、空孔生成促進膜６をマスクとして、半導体積層構造５の共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７以外の第２領域８上に第２上部クラッド層４Ｂ及びコンタクト層１３を選択成長させる工程とを含むものとすれば良い。
【００２５】
以下、具体的に説明する。
まず、図２（Ａ）に示すように、例えば有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ：Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法によって、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層１１、ｎ型ＡｌＧａＡｓ下部クラッド層２、ＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ−ＭＱＷ活性層３、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上部クラッド層４Ａ、ｐ型ＧａＡｓ表面保護層１２を順次成長させて、半導体積層構造５を形成する。なお、図２（Ａ）〜図２（Ｄ）は、共振器軸に垂直な方向から見た断面図、即ち、共振器軸に沿う方向の断面図である。
【００２６】
ここで、ｎ型ＧａＡｓ基板１は、例えばＧａＡｓ（００１）基板であり、ｎ型不純物としてＳｉがドーピングされている。このため、ＳｉドープＧａＡｓ（００１）基板ともいう。また、ｎ型ＧａＡｓバッファ層１１は、厚さが約０．３μｍであり、ｎ型不純物としてＳｉがドーピングされている。このため、ＳｉドープＧａＡｓバッファ層ともいう。また、ｎ型ＡｌＧａＡｓ下部クラッド層２は、厚さが約１．５μｍであり、ｎ型不純物としてＳｉがドーピングされている。このため、ＳｉドープＡｌＧａＡｓ下部クラッド層ともいう。また、ＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ−ＭＱＷ活性層３は、バリア層としてのＧａＡｓと井戸層としてのＩｎＧａＡｓを交互に積層させたＭＱＷ構造を有する活性層である。また、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上部クラッド層４Ａは、厚さが約０．１μｍであり、ｐ型不純物としてＺｎがドーピングされている。このため、ＺｎドープＡｌＧａＡｓ第１上部クラッド層ともいう。また、ｐ型ＧａＡｓ表面保護層１２は、厚さが約０．０５μｍであり、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上部クラッド層４Ａの酸化を防止する機能を有する。
【００２７】
次いで、図２（Ｂ）に示すように、半導体積層構造５の共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７上に、空孔生成促進膜としてのＳｉＯ２膜６をパターニングする。つまり、半導体積層構造５の最上層を構成するｐ型ＧａＡｓ表面保護層１２上にＳｉＯ２膜を成膜し、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７上にＳｉＯ２膜６が残るようにパターニングする。
【００２８】
次に、図２（Ｃ）に示すように、例えばＭＯＣＶＤ法によって、空孔生成促進膜としてのＳｉＯ２膜６をマスクとして、半導体積層構造５上、即ち、半導体積層構造５の最上層を構成するｐ型ＧａＡｓ表面保護層１２上に、ｐ型ＩｎＧａＰ第２上部クラッド層４Ｂ、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３を順次成長させる。この場合、ＳｉＯ２膜６は選択成長マスクとして機能する。このため、ｐ型ＩｎＧａＰ第２上部クラッド層４Ｂ及びｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３は、半導体積層構造５の第１領域７以外の第２領域８上、即ち、ＳｉＯ２膜６が形成されている第１領域７以外の開口領域である第２領域８上のみに選択成長する。このように、半導体積層構造５の最上層を構成するｐ型ＧａＡｓ表面保護層１２の第１領域７以外の第２領域８上に、２層構造の半導体層９として、ｐ型ＩｎＧａＰ第２上部クラッド層４Ｂ及びｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３を形成する。
【００２９】
ここで、ｐ型ＩｎＧａＰ第２上部クラッド層４Ｂは、厚さが約１．０μｍであり、ｐ型不純物としてＺｎがドーピングされている。このため、ＺｎドープＩｎＧａＰ第２上部クラッド層ともいう。また、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３は、厚さが約０．３μｍであり、ｐ型不純物としてＺｎがドーピングされている。このため、ＺｎドープＧａＡｓコンタクト層ともいう。
【００３０】
このようにして、半導体積層構造５の表面上のレーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７を空孔生成促進膜としてのＳｉＯ２膜６で覆い、それ以外の第２領域８を２層構造の半導体層９、即ち、ｐ型ＩｎＧａＰ第２上部クラッド層４Ｂ及びｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３で覆う。
その後、図２（Ｄ）に示すように、窒素（Ｎ２）ガス雰囲気中で、ランプヒータによって、温度約９００℃で、約３０秒間加熱するＲＴＡを行なって、半導体積層構造５の共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７に窓構造１０を形成する。つまり、このような比較的低温のＲＴＡを行なうことで、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７に形成されている空孔生成促進膜としてのＳｉＯ２膜６の下方に位置するｐ型ＧａＡｓ表面保護層１２からＩＩＩ族原子（ここではＧａ原子）がＳｉＯ２膜６中に吸収されることでその表面に空孔が生成される。そして、この空孔が拡散して、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７の活性層３のＩＩＩ族原子（ここではＩｎ原子）の拡散が引き起こされ、活性層３が混晶化される。これにより、活性層３を構成するＩｎＧａＡｓ井戸層のＩｎ原子が少なくなって、活性層３のバンドギャップが大きくなって、端面窓構造１０が形成される。
【００３１】
この場合、ｐ型ＩｎＧａＰ第２上部クラッド層４Ｂ及びｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３の下方の領域、即ち、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７以外の第２領域８において、空孔の生成・拡散は少なく、活性層３のバンドギャップの変化を抑制することができる。
このように、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７以外の第２領域８における活性層３のバンドギャップの変化を抑制しながら、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７の活性層３のバンドギャップを大きくして端面窓構造１０を形成することができる。
【００３２】
また、上述のように、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７の活性層３の上方に、厚さ約０．１μｍのｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上部クラッド層４Ａ、及び、厚さ約０．０５μｍのｐ型ＧａＡｓ表面保護層１２を形成し、活性層３と空孔生成促進膜としてのＳｉＯ２膜６との間の距離を小さくしている。また、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７以外の第２領域８の活性層３の上方に、厚さ約１．０μｍのｐ型ＩｎＧａＰ第２上部クラッド層４Ｂ、及び、厚さ約０．３μｍのｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３を形成し、半導体レーザとして機能させるために、必要な膜厚が確保された上部クラッド層４（４Ａ，４Ｂ）及びコンタクト層１３を設けている。これにより、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７で空孔生成促進膜としてのＳｉＯ２膜６と活性層３までの距離が小さくなるため、ｐ型ＧａＡｓ表面保護層１２の表面で生成された空孔を効率的に活性層３まで拡散させ、活性層３のＩＩＩ族原子の拡散を引き起こすことが可能である。このため、比較的低温のＲＴＡによって窓構造１０を形成しながら、必要な膜厚が確保された上部クラッド層４（４Ａ，４Ｂ）を有する半導体レーザを実現することが可能である。
【００３３】
次に、図３（Ａ）に示すように、表面全面にＳｉＯ２膜１４を成膜する。次に、図３（Ｂ）に示すように、レジスト１５を塗布した後、露光してレジストパターンを形成する。そして、レジストパターンの開口部のＳｉＯ２膜１４を、例えばＨＦ系エッチャントによってエッチングし、リッジパターンを形成するためのＳｉＯ２マスクパターンを形成する。なお、図３（Ａ）、図３（Ｂ）は、共振器軸に垂直な方向から見た断面図、即ち、共振器軸に沿う方向の断面図である。
【００３４】
次いで、レジスト１５を剥離液によって除去した後、ＳｉＯ２マスクパターンを用いて、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３及びｐ型ＩｎＧａＰ第２上部クラッド層４Ｂを、例えばドライエッチングやウエットエッチングによって部分的に除去して、図４（Ａ）に示すようなリッジ構造１６を形成する。なお、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、共振器軸に平行な方向から見た共振器中央付近の断面図、即ち、共振器軸に沿う方向に対して直交する方向の断面図である。
【００３５】
そして、ＳｉＯ２マスクパターンを除去した後、図４（Ｂ）に示すように、リッジ構造１６の表面の少なくとも一部が露出されるように、表面側を覆うＳｉＯ２絶縁膜１７を形成する。
その後、図４（Ｃ）に示すように、ＳｉＯ２絶縁膜１７上に、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１３に接するように上部電極１８（ここではｐ側電極）を形成するとともに、基板１の裏面に下部電極１９（ここではｎ側電極）を形成する。
【００３６】
このようにして、本実施形態の光半導体装置、即ち、半導体レーザが完成する。
したがって、本実施形態にかかる光半導体装置の製造方法によれば、共振器端面及びその近傍領域となる領域７以外の領域８における活性層３のバンドギャップの変化を抑制しながら、共振器端面及びその近傍領域となる領域７の活性層３のバンドギャップを大きくして端面窓構造１０を形成できるという利点がある。
【００３７】
なお、上述の実施形態では、第１上部クラッド層４ＡにＡｌＧａＡｓを用いた場合を例に挙げて説明しているが、これに限られるものではなく、例えばＡｌＩｎＧａＰやＩｎＧａＰ等を用いても良く、この場合も同様の効果が得られる。ここで、第１上部クラッド層にＩｎＧａＰを用いる場合、即ち、ｐ型ＩｎＧａＰ第１上部クラッド層を設ける場合には、上述の実施形態のｐ型ＧａＡｓ表面保護層は設けなくても良い。
【００３８】
また、上述の実施形態では、第２上部クラッド層４ＢにＩｎＧａＰを用いた場合を例に挙げて説明しているが、これに限られるものではなく、上述の実施形態のように、第２上部クラッド層４Ｂ上にコンタクト層１３を設けるのであれば、第２上部クラッド層に例えばＡｌＩｎＧａＰやＡｌＧａＡｓ等を用いても良く、この場合も同様の効果が得られる。
また、上述の実施形態では、下部クラッド層２にＡｌＧａＡｓを用いた場合を例に挙げて説明しているが、これに限られるものではなく、例えばＡｌＩｎＧａＰやＩｎＧａＰ等を用いても良く、この場合も同様の効果が得られる。
【００３９】
また、上述の実施形態では、活性層３をＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ−ＭＱＷ活性層とした場合を例に挙げて説明しているが、これに限られるものではなく、例えば、バリア層にＡｌＧａＡｓを用い、井戸層にＧａＡｓを用いたＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ−ＭＱＷ活性層としても良く、この場合も同様の効果が得られる。この場合、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７に形成されている空孔生成促進膜としてのＳｉＯ２膜６の下方の領域での空孔の生成・拡散によって、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７の活性層３のＩＩＩ族原子（ここではＡｌ原子）の拡散が引き起こされ、活性層３が混晶化される。これにより、活性層３を構成するＡｌＧａＡｓバリア層のＡｌ原子が少なくなって、活性層３のバンドギャップが大きくなって、端面窓構造１０が形成される。
【００４０】
また、上述の実施形態のように、共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７以外の第２領域８を、２層構造の半導体層９、即ち、第２上部クラッド層４Ｂ及びコンタクト層１３で覆った状態で熱処理を行なって窓構造１０を形成する場合、窓構造１０を形成する工程の後に、コンタクト層１３の表面側を部分的に除去する工程を含むものとするのが好ましい。つまり、上述の実施形態の光半導体装置の製造方法の半導体層９を選択成長させる工程において、半導体層９として、第２上部クラッド層４Ｂ及びコンタクト層１３を形成し、窓構造１０を形成する工程の後に、コンタクト層１３の表面側を部分的に除去する工程を含むものとするのが好ましい。これにより、コンタクト層１３の表面状態を良好なものとすることができ、コンタクト層１３上に形成される電極１８とのオーミック特性を良好なものとすることができる。例えば、上述の実施形態のように、コンタクト層１３をＧａＡｓコンタクト層とすると、窓構造１０を形成するための熱処理によって、ＧａＡｓコンタクト層１３の表面近傍のＡｓが抜けてしまう場合がある。この場合、コンタクト層１３の表面側のＡｓが抜けてしまった部分を例えばエッチングによって除去することで、コンタクト層１３の表面状態を良好なものとすることができ、コンタクト層１３上に形成される電極１８とのオーミック特性を良好なものとすることができる。
【００４１】
なお、例えば、コンタクト層１３の表面側を部分的に除去した後、コンタクト層の膜厚を確保するために、再度、コンタクト層を形成するようにしても良い。但し、予めコンタクト層の膜厚を厚くしておいた場合には、コンタクト層の表面側を部分的に除去した後に、再度、コンタクト層を形成しなくても良い。
また、ここでは、コンタクト層１３の表面側を部分的に除去するようにしているが、これに限られるものではない。例えば、コンタクト層を例えばエッチングによって全て除去した後、再び、第２上部クラッド層４Ｂ上にコンタクト層を形成するようにしても良い。つまり、窓構造１０を形成する工程の後に、コンタクト層を除去する工程と、第２上部クラッド層上にコンタクト層を形成する工程とを含むものとしても良い。この場合も上述の場合と同様の効果が期待できる。この場合、最初に形成するコンタクト層、即ち、窓構造１０を形成するための熱処理後に全て除去されるコンタクト層は、コンタクト層として機能しうるものでなくても良く、表面保護半導体層であれば良い。
【００４２】
また、上述の実施形態のように、共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７以外の第２領域８を、２層構造の半導体層９、即ち、ｐ型ＩｎＧａＰ第２上部クラッド層４Ｂ及びｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３で覆った状態で熱処理を行なって窓構造１０を形成する場合、窓構造１０を形成する工程においてＡｓを含む雰囲気で熱処理を行なうのが好ましい。つまり、上述の実施形態の光半導体装置の製造方法の半導体層９を選択成長させる工程において、半導体層９として、第２上部クラッド層４Ｂ及びＡｓを含むコンタクト層１３を形成し、窓構造１０を形成する工程においてＡｓを含む雰囲気で熱処理を行なうのが好ましい。これにより、コンタクト層１３の表面状態を良好なものとすることができ、コンタクト層１３上に形成される電極１８とのオーミック特性を良好なものとすることができる。つまり、窓構造１０を形成するための熱処理によって、ＧａＡｓコンタクト層１３の表面近傍のＡｓが抜けてしまうのを防ぐために、Ａｓ雰囲気下で熱処理を行なうことで、コンタクト層１３の表面状態を良好なものとすることができ、コンタクト層１３上に形成される電極１８とのオーミック特性を良好なものとすることができる。
［第２実施形態］
次に、第２実施形態にかかる光半導体装置の製造方法について、図５を参照しながら説明する。
【００４３】
本実施形態にかかる光半導体装置の製造方法は、上述の第１実施形態の製造方法に対し、図５に示すように、半導体層９を選択成長させる工程の後、窓構造１０を形成する工程の前に、半導体層９及び空孔生成促進膜６の表面を覆う表面保護膜２０を形成する工程を含む点が異なる。
つまり、本光半導体装置の製造方法は、以下の各工程を含む。
【００４４】
まず、上述の第１実施形態の場合と同様に、図５（Ａ）に示すように、半導体基板１の上方に半導体積層構造５を形成する。具体的には、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層１１、ｎ型ＡｌＧａＡｓ下部クラッド層２、ＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ−ＭＱＷ活性層３、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上部クラッド層４Ａ、ｐ型ＧａＡｓ表面保護層１２を順次成長させて、半導体積層構造５を形成する。
【００４５】
次に、上述の第１実施形態の場合と同様に、図５（Ｂ）に示すように、半導体積層構造５の共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７上に空孔生成促進膜６を形成する。具体的には、半導体積層構造５の最上層を構成するｐ型ＧａＡｓ表面保護層１２の第１領域７上に、空孔生成促進膜としてのＳｉＯ２膜６をパターニングする。
次に、上述の第１実施形態の場合と同様に、図５（Ｃ）に示すように、空孔生成促進膜６をマスクとして、半導体積層構造５の第１領域７以外の第２領域８上に半導体層９を選択成長させる。具体的には、空孔生成促進膜としてのＳｉＯ２膜６をマスクとして、半導体積層構造５の最上層を構成するｐ型ＧａＡｓ表面保護層１２の第１領域７以外の第２領域８上に、２層構造の半導体層９、即ち、ｐ型ＩｎＧａＰ第２上部クラッド層４Ｂ及びｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３を選択成長させる。
【００４６】
このようにして、半導体積層構造５の表面上のレーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７を空孔生成促進膜としてのＳｉＯ２膜６で覆い、それ以外の第２領域８を２層構造の半導体層９、即ち、ｐ型ＩｎＧａＰ第２上部クラッド層４Ｂ及びｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３で覆う。
次に、図５（Ｄ）に示すように、半導体層９及び空孔生成促進膜６の表面を覆う表面保護膜２０を形成する。具体的には、ウエハの表面全体、即ち、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３及びＳｉＯ２膜６の表面を覆うように、表面保護膜としてのＳｉＮ膜２０（誘電体膜）を形成する。これにより、後述の窓構造１０を形成するための熱処理の際に、ＧａＡｓコンタクト層１３の表面近傍のＡｓが抜けてしまうのを防ぐことができる。
【００４７】
そして、上述の第１実施形態の場合と同様に、図５（Ｅ）に示すように、熱処理を行なって、共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７に窓構造１０を形成する。具体的には、窒素（Ｎ２）ガス雰囲気中で、ランプヒータによって、温度約９００℃で、約３０秒間加熱するＲＴＡを行なって、半導体積層構造５の共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７に窓構造１０を形成する。つまり、このような比較的低温のＲＴＡを行なうことで、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７に形成されている空孔生成促進膜としてのＳｉＯ２膜６の下方に位置するｐ型ＧａＡｓ表面保護層１２からＩＩＩ族原子（ここではＧａ原子）がＳｉＯ２膜６中に吸収されることでその表面に空孔が生成される。そして、この空孔が拡散して、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７の活性層３のＩＩＩ族原子（ここではＩｎ原子）の拡散が引き起こされ、活性層３が混晶化される。これにより、活性層３を構成するＩｎＧａＡｓ井戸層のＩｎ原子が少なくなり、活性層３のバンドギャップが大きくなって、端面窓構造１０が形成される。
【００４８】
この場合、上述のように、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７の活性層３の上方に、厚さ約０．１μｍのｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上部クラッド層４Ａ、及び、厚さ約０．０５μｍのｐ型ＧａＡｓ表面保護層１２を形成し、活性層３と空孔生成促進膜としてのＳｉＯ２膜６との間の距離を小さくしている。また、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７以外の第２領域８の活性層３の上方に、厚さ約１．０μｍのｐ型ＩｎＧａＰ第２上部クラッド層４Ｂ、及び、厚さ約０．３μｍのｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３を形成し、半導体レーザとして機能させるために、必要な膜厚が確保された上部クラッド層４（４Ａ，４Ｂ）及びコンタクト層１３を設けている。これにより、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７で空孔生成促進膜としてのＳｉＯ２膜６と活性層３までの距離が小さくなるため、ｐ型ＧａＡｓ表面保護層１２の表面で生成された空孔を効率的に活性層３まで拡散させ、活性層３のＩＩＩ族原子の拡散を引き起こすことが可能である。このため、比較的低温のＲＴＡによって窓構造１０を形成しながら、必要な膜厚が確保された上部クラッド層４（４Ａ，４Ｂ）を有する半導体レーザを実現することが可能である。
【００４９】
また、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７以外の第２領域８では、半導体層９上、即ち、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３上に表面保護膜としてのＳｉＮ膜２０が形成されているため、ＲＴＡによってｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３の表面に空孔が生成され、この空孔が拡散するおそれがある。しかしながら、第２領域８では、ＳｉＮ膜２０と活性層３との間に、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上部クラッド層４Ａ、ｐ型ＧａＡｓ表面保護層１２だけでなく、ｐ型ＩｎＧａＰ第２上部クラッド層４Ｂ及びｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３も形成されており、ＳｉＮ膜２０と活性層３との間の距離が大きくなっている。また、第１領域７における活性層３と空孔生成促進膜としてのＳｉＯ２膜６との間の距離を小さくしているため、比較的低温のＲＴＡによって窓構造１０を形成することができる。したがって、比較的低温のＲＴＡによってｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３の表面に空孔が生成され、この空孔が拡散したとしても、この空孔が活性層３まで到達するのは困難であるため、空孔拡散による活性層３のバンドギャップの変化を抑制することが可能である。つまり、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７以外の第２領域８において、活性層３のバンドギャップの変化を抑制することが可能である。
【００５０】
このように、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７以外の第２領域８における活性層３のバンドギャップの変化を抑制しながら、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７の活性層２のバンドギャップを大きくして端面窓構造１０を形成することができる。
その後、例えばＨＦ系エッチャントでＳｉＮ膜２０を除去した後、上述の第１実施形態の場合（図３、図４参照）と同様のプロセスを経て、リッジ構造１６や電極１８、１９を形成して、本実施形態の光半導体装置、即ち、半導体レーザが完成する。
【００５１】
なお、その他の詳細については、上述の第１実施形態の場合と同様であるため、省略する。
したがって、本実施形態にかかる光半導体装置の製造方法によれば、上述の第１実施形態の場合と同様に、共振器端面及びその近傍領域となる領域７以外の領域８における活性層３のバンドギャップの変化を抑制しながら、共振器端面及びその近傍領域となる領域７の活性層３のバンドギャップを大きくして端面窓構造１０を形成できるという利点がある。
【００５２】
なお、上述の第１実施形態の変形例のうち、本実施形態に適用可能なものを、上述の本実施形態のものに適用しても良い。
［第３実施形態］
次に、第３実施形態にかかる光半導体装置の製造方法について、図６、図７を参照しながら説明する。
【００５３】
本実施形態にかかる光半導体装置の製造方法は、上述の実施形態の製造方法に対し、図６、図７に示すように、半導体層９を選択成長させる工程において、半導体層９として第２上部クラッド層４Ｂを形成し、窓構造１０を形成する工程の後に、第２上部クラッド層４Ｂの表面側を部分的に除去する工程と、第２上部クラッド層４Ｂ上にコンタクト層１３を形成する工程とを含む点が異なる。
【００５４】
つまり、本光半導体装置の製造方法は、以下の各工程を含む。
まず、上述の第１実施形態の場合と同様に、図６（Ａ）に示すように、半導体基板１の上方に半導体積層構造５を形成する。具体的には、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層１１、ｎ型ＡｌＧａＡｓ下部クラッド層２、ＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ−ＭＱＷ活性層３、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上部クラッド層４Ａ、ｐ型ＧａＡｓ表面保護層１２を順次成長させて、半導体積層構造５を形成する。
【００５５】
次に、上述の第１実施形態の場合と同様に、図６（Ｂ）に示すように、半導体積層構造５の共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７上に空孔生成促進膜６を形成する。具体的には、半導体積層構造５の最上層を構成するｐ型ＧａＡｓ表面保護層１２の第１領域７上に、空孔生成促進膜としてのＳｉＯ２膜６をパターニングする。
次に、上述の第１実施形態の場合と同様に、図６（Ｃ）に示すように、空孔生成促進膜６をマスクとして、半導体積層構造５の第１領域７以外の第２領域８上に半導体層９を選択成長させる。本実施形態では、空孔生成促進膜としてのＳｉＯ２膜６をマスクとして、半導体積層構造５の最上層を構成するｐ型ＧａＡｓ表面保護層の１２の第１領域７以外の第２領域８上に、１層の半導体層９、即ち、例えば厚さ約１．０μｍで、ｐ型不純物としてＺｎがドーピングされているｐ型ＩｎＧａＰ第２上部クラッド層４Ｂのみを選択成長させる。
【００５６】
このようにして、半導体積層構造５の表面上のレーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７を空孔生成促進膜としてのＳｉＯ２膜６で覆い、それ以外の第２領域８を１層の半導体層９、即ち、ｐ型ＩｎＧａＰ第２上部クラッド層４Ｂで覆う。
そして、上述の第１実施形態の場合と同様に、図６（Ｄ）に示すように、熱処理を行なって、共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７に窓構造１０を形成する。具体的には、窒素（Ｎ２）ガス雰囲気中で、ランプヒータによって、温度約９００℃で、約３０秒間加熱するＲＴＡを行なって、半導体積層構造５の共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７に窓構造１０を形成する。つまり、このような比較的低温のＲＴＡを行なうことで、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７に形成されている空孔生成促進膜としてのＳｉＯ２膜６の下方に位置するｐ型ＧａＡｓ表面保護層１２からＩＩＩ族原子（ここではＧａ原子）がＳｉＯ２膜６中に吸収されることでその表面に空孔が生成される。そして、この空孔が拡散して、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７の活性層３のＩＩＩ族原子（ここではＩｎ原子）の拡散が引き起こされ、活性層３が混晶化される。これにより、活性層３を構成するＩｎＧａＡｓ井戸層のＩｎ原子が少なくなり、活性層３のバンドギャップが大きくなって、端面窓構造１０が形成される。
【００５７】
この場合、ｐ型ＩｎＧａＰ第２上部クラッド層４Ｂの下方の領域、即ち、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７以外の第２領域８において、空孔の生成・拡散は少なく、活性層３のバンドギャップの変化を抑制することができる。
このように、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７以外の第２領域８における活性層３のバンドギャップの変化を抑制しながら、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７の活性層３のバンドギャップを大きくして端面窓構造１０を形成することができる。
【００５８】
次に、図７（Ａ）に示すように、第２上部クラッド層４Ｂの表面側を部分的に除去する。具体的には、上述の窓構造１０を形成するための熱処理によって、ｐ型ＩｎＧａＰ第２上部クラッド層４Ｂの表面側のＰが抜けてしまった部分を、例えば塩素系のエッチャントを用いてエッチングして除去する。これにより、クラッド層４Ｂの表面状態を良好なものとすることができる。
【００５９】
次に、図７（Ｂ）に示すように、第２上部クラッド層４Ｂ上にコンタクト層１３を形成する。具体的には、ｐ型ＩｎＧａＰ第２上部クラッド層４Ｂ上に、例えば厚さ約０．３μｍで、ｐ型不純物としてＺｎがドーピングされているｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３を形成する。このように、窓構造１０を形成するための熱処理の後に、Ｚｎがドーピングされたｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３を形成しているため、例えば高濃度にＺｎがドーピングされたｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３からの熱によるＺｎの拡散を防ぐことが可能である。
【００６０】
上述のように、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７の活性層３の上方に、厚さ約０．１μｍのｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上部クラッド層４Ａ、及び、厚さ約０．０５μｍのｐ型ＧａＡｓ表面保護層１２を形成し、活性層３と空孔生成促進膜としてのＳｉＯ２膜６との間の距離を小さくしている。また、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７以外の第２領域８の活性層３の上方に、厚さ約１．０μｍのｐ型ＩｎＧａＰ第２上部クラッド層４Ｂ、及び、厚さ約０．３μｍのｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３を形成し、半導体レーザとして機能させるために、必要な膜厚が確保された上部クラッド層４（４Ａ，４Ｂ）及びコンタクト層１３を設けている。これにより、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７で空孔生成促進膜としてのＳｉＯ２膜６と活性層３までの距離が小さくなるため、ｐ型ＧａＡｓ表面保護層１２の表面で生成された空孔を効率的に活性層３まで拡散させ、活性層３のＩＩＩ族原子の拡散を引き起こすことが可能である。このため、比較的低温のＲＴＡによって窓構造１０を形成しながら、必要な膜厚が確保された上部クラッド層４（４Ａ，４Ｂ）を有する半導体レーザを実現することが可能である。
【００６１】
その後、上述の第１実施形態の場合（図３、図４参照）と同様のプロセスを経て、リッジ構造１６や電極１８、１９を形成して、本実施形態の光半導体装置、即ち、半導体レーザが完成する。
なお、その他の詳細については、上述の第１実施形態の場合と同様であるため、省略する。
【００６２】
したがって、本実施形態にかかる光半導体装置の製造方法によれば、上述の第１実施形態の場合と同様に、共振器端面及びその近傍領域となる領域７以外の領域８における活性層３のバンドギャップの変化を抑制しながら、共振器端面及びその近傍領域となる領域７の活性層３のバンドギャップを大きくして端面窓構造１０を形成できるという利点がある。
【００６３】
なお、上述の第１実施形態の変形例のうち、本実施形態に適用可能なものを、上述の本実施形態のものに適用しても良い。
また、上述の実施形態では、半導体層９を選択成長させる工程において、半導体層９として第２上部クラッド層４Ｂを形成し、窓構造１０を形成する工程の後に、第２上部クラッド層４Ｂの表面側を部分的に除去する工程と、第２上部クラッド層４Ｂ上にコンタクト層１３を形成する工程とを行なうようにしているが、これに限られるものではない。
【００６４】
例えば、半導体層９を選択成長させる工程において、半導体層９として、Ｐを含む第２上部クラッド層４Ｂを形成し、窓構造１０を形成する工程においてＰを含む雰囲気で熱処理を行ない、窓構造１０を形成する工程の後に、第２上部クラッド層４Ｂ上にコンタクト層１３を形成する工程を含むものとしても良い。つまり、共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７以外の第２領域８を、１層の半導体層９、即ち、ｐ型ＩｎＧａＰ第２上部クラッド層４Ｂで覆った状態で熱処理を行なって窓構造１０を形成する場合に、窓構造１０を形成する工程においてＰを含む雰囲気で熱処理を行ない、窓構造１０を形成する工程の後に、ｐ型ＩｎＧａＰ第２上部クラッド層４Ｂ上にｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３を形成するようにしても良い。このように、窓構造１０を形成するための熱処理によって、ＩｎＧａＰ第２上部クラッド層４Ｂの表面近傍のＰが抜けてしまうのを防ぐために、Ｐ雰囲気下で熱処理を行なうことで、クラッド層４Ｂの表面状態を良好なものとすることができる。
【００６５】
また、上述の実施形態では、表面側を部分的に除去した第２上部クラッド層４Ｂ上にコンタクト層１３を形成しているが、これに限られるものではない。例えば、第２上部クラッド層４Ｂの表面側を部分的に除去した後、再度、第２上部クラッド層４Ｂを形成し、その後にコンタクト層１３を形成するようにしても良い。これは上部クラッド層４（４Ａ，４Ｂ）の膜厚を確保するためである。このため、第２上部クラッド層４Ｂを形成する際に、予め第２上部クラッド層４Ｂの膜厚を上述の実施形態のものよりも厚くしておいた場合には、第２上部クラッド層４Ｂの表面側を部分的に除去した後に、再度、第２上部クラッド層４Ｂを形成しなくても良い。
［その他］
なお、本発明は、上述した各実施形態及び変形例に記載した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
【００６６】
例えば、上述の各実施形態及び変形例の光半導体装置を構成する半導体材料の代わりに、半導体レーザを構成しうる他の半導体材料を用いても良い。
また、ｎ型の導電性を有する基板の代わりに、例えばｐ型の導電性を有する基板を用いても良い。この場合、基板上に形成される各層の導電性は全て逆になる。また、半絶縁性などの他の基板を用いても良い。また、ＧａＡｓ基板の代わりに、例えばＩｎＰ基板を用い、ＩｎＰ基板上に結晶成長（例えばエピタキシャル成長）しうる半導体材料を用いて各層を形成しても良い。
【００６７】
また、量子井戸活性層の代わりに、例えばバルク型の半導体材料を用いたバルク活性層や量子ドット活性層などの他の活性層構造を採用しても良い。
また、リッジ型導波路構造の代わりに、例えば半絶縁性埋込構造などの埋込構造を用いた埋込型導波路構造を採用しても良い。また、回折格子を備えるものとしても良い。
【符号の説明】
【００６８】
１ ｎ型ＧａＡｓ基板（半導体基板）
２ ｎ型ＡｌＧａＡｓ下部クラッド層（下部クラッド層）
３ ＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ−ＭＱＷ活性層（活性層）
４ 上部クラッド層
４Ａ ｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上部クラッド層
４Ｂ ｐ型ＩｎＧａＰ第２上部クラッド層
５ 半導体積層構造
６ ＳｉＯ２膜（空孔生成促進膜）
７ 共振器端面及びその近傍領域となる第１領域
８ 第１領域以外の第２領域
９ 半導体層
１０ 窓構造
１１ ｎ型ＧａＡｓバッファ層
１２ ｐ型ＧａＡｓ表面保護層
１３ ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
１４ ＳｉＯ２膜
１５ レジスト
１６ リッジ構造
１７ ＳｉＯ２絶縁膜
１８ 上部電極（ｐ側電極）
１９ 下部電極（ｎ側電極）
２０ ＳｉＮ膜（表面保護膜）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体レーザでは、レーザ共振器端面及びその近傍領域が瞬時に溶融して劣化する破壊的光学損傷（Catastrophic Optical Damage：ＣＯＤ）と呼ばれる現象が生じ、これが半導体レーザの高出力化を阻害する要因となっている。ここで、ＣＯＤとは、レーザ共振器端面等で、非発光再結合によって温度が上昇し、この温度上昇によってバンドギャップが縮小して光吸収がさらに増大するというサイクルが繰り返され、最終的にはレーザ共振器端面等が瞬時に溶融して劣化する現象である。
【０００３】
このＣＯＤを抑制する方法として、レーザ共振器端面及びその近傍領域において活性層のバンドギャップを大きくしてレーザ光の吸収を小さくすること、即ち、レーザ共振器端面及びその近傍領域に端面窓構造を設けることが有効である。
このような端面窓構造を形成する手法の１つとして、空孔の拡散を利用してレーザ共振器端面及びその近傍領域となる領域の活性層を混晶化することでそのバンドギャップを大きくして端面窓構造を形成するＩＦＶＤ（Impurity Free Vacancy Disordering）法がある。
【０００４】
このＩＦＶＤ法では、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる領域の活性層を混晶化すべく、活性層を含むウエハのレーザ共振器端面及びその近傍領域となる領域の上方に空孔生成促進膜を形成し、それ以外の領域の上方に空孔生成抑制膜を形成した後、所定の熱処理を行なう。
例えば、まず、図８（Ａ）に示すように、半導体基板１００上の全面に、下部クラッド層１０１、活性層１０２、上部クラッド層１０３、コンタクト層１０４を積層させた半導体積層構造１０５を形成する。これをウエハともいう。
【０００５】
次に、図８（Ｂ）に示すように、コンタクト層１０４上に空孔生成促進膜としてＳｉＯ２膜１０６を成膜し、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる領域上にＳｉＯ２膜が残るようにパターニングする。
続いて、図８（Ｃ）に示すように、全面に空孔生成抑制膜としてＳｉＮ膜１０７を成膜する。
【０００６】
このようにして、半導体積層構造１０５の表面上、即ち、コンタクト層１０４の表面上のレーザ共振器端面及びその近傍領域となる領域をＳｉＯ２膜１０６で覆い、それ以外の領域をＳｉＮ膜１０７で覆う。
その後、図８（Ｄ）に示すように、窒素（Ｎ２）ガス雰囲気中でＲＴＡ（Rapid Thermal Anneal）を行なって、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる領域の活性層１０２を混晶化して、端面窓構造１０８を形成する。つまり、ＲＴＡを行なうことで、空孔生成促進膜のＳｉＯ２膜１０６の下方に位置するコンタクト層１０４の表面で空孔が生成され、この空孔が拡散して、活性層１０２が混晶化され、端面窓構造１０８が形成される。この端面窓構造１０８が形成されている領域、即ち、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる領域を、端面窓構造形成領域という。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−３１９９１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述の端面窓構造の形成方法では、活性層１０２上の全面に上部クラッド層１０３及びコンタクト層１０４を積層し、コンタクト層１０４上に空孔生成促進膜としてのＳｉＯ２膜１０６を設けた後、熱処理を行なって、活性層１０２を混晶化するようにしている。このため、空孔生成促進膜としてのＳｉＯ２膜１０６と活性層１０２までの距離が大きく、コンタクト層１０４の表面で生成された空孔を活性層１０２まで拡散させるために高温でＲＴＡを行なう必要がある。
【０００９】
このように高温でＲＴＡを行なう場合、上述のように空孔生成抑制膜としてＳｉＮ膜（誘電体膜）１０７が設けられていると、その下方の領域においても、少量の空孔が生成され、この空孔が拡散して、活性層１０２のバンドギャップが大きくなってしまう。
このように、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる領域の活性層１０２のバンドギャップを大きくして端面窓構造１０８を形成しようとすると、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる領域以外の領域の活性層１０２のバンドギャップが変化してしまう。
【００１０】
そこで、共振器端面及びその近傍領域となる領域以外の領域における活性層のバンドギャップの変化を抑制しながら、共振器端面及びその近傍領域となる領域の活性層のバンドギャップを大きくして端面窓構造を形成できるようにしたい。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本光半導体装置の製造方法は、半導体基板の上方に、活性層を含む半導体積層構造を形成する工程と、半導体積層構造の共振器端面及びその近傍領域となる第１領域上に空孔生成促進膜を形成する工程と、空孔生成促進膜をマスクとして、半導体積層構造の第１領域以外の第２領域上に半導体層を選択成長させる工程と、熱処理を行なって第１領域に窓構造を形成する工程とを含む。
【発明の効果】
【００１２】
したがって、本光半導体装置の製造方法によれば、共振器端面及びその近傍領域となる領域以外の領域における活性層のバンドギャップの変化を抑制しながら、共振器端面及びその近傍領域となる領域の活性層のバンドギャップを大きくして端面窓構造を形成できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（Ａ）〜（Ｄ）は、第１実施形態の光半導体装置の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｄ）は、第１実施形態の光半導体装置の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）は、第１実施形態の光半導体装置の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は、第１実施形態の光半導体装置の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｅ）は、第２実施形態の光半導体装置の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｄ）は、第３実施形態の光半導体装置の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図７】（Ａ）、（Ｂ）は、第３実施形態の光半導体装置の製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図８】（Ａ）〜（Ｄ）は、従来の半導体レーザの端面窓構造の形成方法を説明するための模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面により、本発明の実施の形態にかかる光半導体装置の製造方法について説明する。
［第１実施形態］
まず、本実施形態にかかる光半導体装置の製造方法について、図１〜図４を参照しながら説明する。
【００１５】
本光半導体装置の製造方法は、端面窓構造を有する半導体レーザの製造方法である。なお、光半導体装置を光半導体素子ともいう。
本光半導体装置の製造方法は、以下の各工程を含む。
つまり、まず、図１（Ａ）に示すように、半導体基板１の上方に、活性層３を含む半導体積層構造５を形成する。例えば、半導体基板１上に、下部クラッド層２、活性層３、上部クラッド層４を順次積層させて多層構造の半導体積層構造５を形成する。つまり、半導体積層構造５として、下部クラッド層２、活性層３、上部クラッド層４（第１上部クラッド層）を含む半導体積層構造を形成する。なお、半導体積層構造５は、必要に応じて、バッファ層、光ガイド層、保護層などの他の半導体層を含むものであっても良い。
【００１６】
次いで、図１（Ｂ）に示すように、半導体積層構造５の共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７上に空孔生成促進膜６を形成する。例えば、半導体積層構造５の最上層を構成する上部クラッド層４上に空孔生成促進膜６を成膜し、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７上に空孔生成促進膜６が残るようにパターニングする。このため、空孔生成促進膜６を、空孔生成促進膜パターンともいう。ここで、空孔生成促進膜６は、例えばＳｉＯ２膜である。なお、空孔生成促進膜６は、これに限られるものではなく、例えばＳｉＮ膜などの誘電体膜であっても良い。
【００１７】
次に、図１（Ｃ）に示すように、空孔生成促進膜６をマスク（選択成長マスク）として、半導体積層構造５の第１領域７以外の第２領域８上に半導体層９を選択成長させる。例えば、半導体積層構造５の最上層を構成する上部クラッド層４の第１領域７以外の第２領域８上に、半導体層９を形成する。ここで、半導体層９として、一層以上の半導体層を形成すれば良い。つまり、半導体層９として、一層の半導体層を形成しても良いし、多層構造の半導体層を形成しても良い。
【００１８】
このようにして、半導体積層構造５の表面上のレーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７を空孔生成促進膜６としての誘電体膜で覆い、それ以外の第２領域８を半導体層９で覆う。つまり、従来の空孔生成抑制膜としての誘電体膜（例えばＳｉＮ膜）に代えて、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７以外の第２領域８上に半導体層９を形成する。
【００１９】
その後、図１（Ｄ）に示すように、熱処理を行なって、半導体積層構造５の共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７に窓構造１０を形成する。例えば、熱処理を行なうことで、空孔生成促進膜６の下方に位置する上部クラッド層４の表面で空孔が生成され、この空孔が拡散して、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７の活性層３が混晶化され、端面窓構造１０が形成される。この端面窓構造１０が形成されている領域、即ち、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる領域を、端面窓構造形成領域という。
【００２０】
この場合、上述のように、従来の空孔生成抑制膜としての誘電体膜（例えばＳｉＮ膜）に代えて半導体層９を形成しているため、半導体層９の下方の領域、即ち、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７以外の第２領域８において、空孔の生成・拡散が少なく、活性層３のバンドギャップの変化を抑制することができる。
このように、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７以外の第２領域８における活性層３のバンドギャップの変化を抑制しながら、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７の活性層３のバンドギャップを大きくして端面窓構造１０を形成することができる。つまり、端面窓構造１０を形成する領域だけ選択的にバンドギャップを変化させることが可能となる。
【００２１】
また、上述の半導体層９として、後述の具体例（図２参照）のように、上部クラッド層４Ｂ（第２上部クラッド層）及びコンタクト層１３を形成するのが好ましい。
この場合、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７の活性層３の上方に、活性層３と空孔生成促進膜６との間の距離を小さくしうる厚さを有する第１上部クラッド層４Ａを形成すれば良い。また、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７以外の第２領域８の活性層３の上方に、半導体レーザとして機能させるために必要な膜厚を確保しうる厚さを有する第２上部クラッド層４Ｂ及びコンタクト層１３を形成すれば良い。
【００２２】
つまり、上部クラッド層４を、下側に設けられる膜厚の薄い第１上部クラッド層４Ａと、上側に設けられる膜厚の厚い第２上部クラッド層４Ｂとの２つに分ける。そして、第１上部クラッド層４Ａの上方に空孔生成促進膜６を形成し、第１上部クラッド層４Ａの空孔生成促進膜６が形成されていない領域の上方に第２上部クラッド層４Ｂを形成すれば良い。
【００２３】
この場合、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７、即ち、空孔生成促進膜６が形成されている領域の空孔生成促進膜６と活性層３との間の半導体層４Ａ、１２の厚さが、第１領域７以外の第２領域８の活性層３の上方の半導体層４Ａ、１２、４Ｂ、１３の厚さよりも薄くなる。つまり、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７で空孔生成促進膜６と活性層３までの距離が小さくなる。このため、第１上部クラッド層４Ａの表面で生成された空孔を効率的に活性層３まで拡散させ、活性層３のＩＩＩ族原子の拡散を引き起こすことが可能である。これにより、比較的低温のＲＴＡ（低温アニール）によって窓構造１０を形成しながら、必要な膜厚が確保された上部クラッド層４を有する半導体レーザを実現することが可能である。
【００２４】
なお、半導体層９として、クラッド層やコンタクト層として機能しない半導体層を形成しても良いし、クラッド層やコンタクト層として機能しうる半導体層を形成しても良い。この場合、窓構造１０を形成する工程の後に、半導体層９を除去する工程と、空孔生成促進膜６をマスクとして、半導体積層構造５の共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７以外の第２領域８上に第２上部クラッド層４Ｂ及びコンタクト層１３を選択成長させる工程とを含むものとすれば良い。
【００２５】
以下、具体的に説明する。
まず、図２（Ａ）に示すように、例えば有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ：Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法によって、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層１１、ｎ型ＡｌＧａＡｓ下部クラッド層２、ＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ−ＭＱＷ活性層３、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上部クラッド層４Ａ、ｐ型ＧａＡｓ表面保護層１２を順次成長させて、半導体積層構造５を形成する。なお、図２（Ａ）〜図２（Ｄ）は、共振器軸に垂直な方向から見た断面図、即ち、共振器軸に沿う方向の断面図である。
【００２６】
ここで、ｎ型ＧａＡｓ基板１は、例えばＧａＡｓ（００１）基板であり、ｎ型不純物としてＳｉがドーピングされている。このため、ＳｉドープＧａＡｓ（００１）基板ともいう。また、ｎ型ＧａＡｓバッファ層１１は、厚さが約０．３μｍであり、ｎ型不純物としてＳｉがドーピングされている。このため、ＳｉドープＧａＡｓバッファ層ともいう。また、ｎ型ＡｌＧａＡｓ下部クラッド層２は、厚さが約１．５μｍであり、ｎ型不純物としてＳｉがドーピングされている。このため、ＳｉドープＡｌＧａＡｓ下部クラッド層ともいう。また、ＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ−ＭＱＷ活性層３は、バリア層としてのＧａＡｓと井戸層としてのＩｎＧａＡｓを交互に積層させたＭＱＷ構造を有する活性層である。また、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上部クラッド層４Ａは、厚さが約０．１μｍであり、ｐ型不純物としてＺｎがドーピングされている。このため、ＺｎドープＡｌＧａＡｓ第１上部クラッド層ともいう。また、ｐ型ＧａＡｓ表面保護層１２は、厚さが約０．０５μｍであり、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上部クラッド層４Ａの酸化を防止する機能を有する。
【００２７】
次いで、図２（Ｂ）に示すように、半導体積層構造５の共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７上に、空孔生成促進膜としてのＳｉＯ２膜６をパターニングする。つまり、半導体積層構造５の最上層を構成するｐ型ＧａＡｓ表面保護層１２上にＳｉＯ２膜を成膜し、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７上にＳｉＯ２膜６が残るようにパターニングする。
【００２８】
次に、図２（Ｃ）に示すように、例えばＭＯＣＶＤ法によって、空孔生成促進膜としてのＳｉＯ２膜６をマスクとして、半導体積層構造５上、即ち、半導体積層構造５の最上層を構成するｐ型ＧａＡｓ表面保護層１２上に、ｐ型ＩｎＧａＰ第２上部クラッド層４Ｂ、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３を順次成長させる。この場合、ＳｉＯ２膜６は選択成長マスクとして機能する。このため、ｐ型ＩｎＧａＰ第２上部クラッド層４Ｂ及びｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３は、半導体積層構造５の第１領域７以外の第２領域８上、即ち、ＳｉＯ２膜６が形成されている第１領域７以外の開口領域である第２領域８上のみに選択成長する。このように、半導体積層構造５の最上層を構成するｐ型ＧａＡｓ表面保護層１２の第１領域７以外の第２領域８上に、２層構造の半導体層９として、ｐ型ＩｎＧａＰ第２上部クラッド層４Ｂ及びｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３を形成する。
【００２９】
ここで、ｐ型ＩｎＧａＰ第２上部クラッド層４Ｂは、厚さが約１．０μｍであり、ｐ型不純物としてＺｎがドーピングされている。このため、ＺｎドープＩｎＧａＰ第２上部クラッド層ともいう。また、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３は、厚さが約０．３μｍであり、ｐ型不純物としてＺｎがドーピングされている。このため、ＺｎドープＧａＡｓコンタクト層ともいう。
【００３０】
このようにして、半導体積層構造５の表面上のレーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７を空孔生成促進膜としてのＳｉＯ２膜６で覆い、それ以外の第２領域８を２層構造の半導体層９、即ち、ｐ型ＩｎＧａＰ第２上部クラッド層４Ｂ及びｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３で覆う。
その後、図２（Ｄ）に示すように、窒素（Ｎ２）ガス雰囲気中で、ランプヒータによって、温度約９００℃で、約３０秒間加熱するＲＴＡを行なって、半導体積層構造５の共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７に窓構造１０を形成する。つまり、このような比較的低温のＲＴＡを行なうことで、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７に形成されている空孔生成促進膜としてのＳｉＯ２膜６の下方に位置するｐ型ＧａＡｓ表面保護層１２からＩＩＩ族原子（ここではＧａ原子）がＳｉＯ２膜６中に吸収されることでその表面に空孔が生成される。そして、この空孔が拡散して、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７の活性層３のＩＩＩ族原子（ここではＩｎ原子）の拡散が引き起こされ、活性層３が混晶化される。これにより、活性層３を構成するＩｎＧａＡｓ井戸層のＩｎ原子が少なくなって、活性層３のバンドギャップが大きくなって、端面窓構造１０が形成される。
【００３１】
この場合、ｐ型ＩｎＧａＰ第２上部クラッド層４Ｂ及びｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３の下方の領域、即ち、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７以外の第２領域８において、空孔の生成・拡散は少なく、活性層３のバンドギャップの変化を抑制することができる。
このように、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７以外の第２領域８における活性層３のバンドギャップの変化を抑制しながら、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７の活性層３のバンドギャップを大きくして端面窓構造１０を形成することができる。
【００３２】
また、上述のように、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７の活性層３の上方に、厚さ約０．１μｍのｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上部クラッド層４Ａ、及び、厚さ約０．０５μｍのｐ型ＧａＡｓ表面保護層１２を形成し、活性層３と空孔生成促進膜としてのＳｉＯ２膜６との間の距離を小さくしている。また、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７以外の第２領域８の活性層３の上方に、厚さ約１．０μｍのｐ型ＩｎＧａＰ第２上部クラッド層４Ｂ、及び、厚さ約０．３μｍのｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３を形成し、半導体レーザとして機能させるために、必要な膜厚が確保された上部クラッド層４（４Ａ，４Ｂ）及びコンタクト層１３を設けている。これにより、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７で空孔生成促進膜としてのＳｉＯ２膜６と活性層３までの距離が小さくなるため、ｐ型ＧａＡｓ表面保護層１２の表面で生成された空孔を効率的に活性層３まで拡散させ、活性層３のＩＩＩ族原子の拡散を引き起こすことが可能である。このため、比較的低温のＲＴＡによって窓構造１０を形成しながら、必要な膜厚が確保された上部クラッド層４（４Ａ，４Ｂ）を有する半導体レーザを実現することが可能である。
【００３３】
次に、図３（Ａ）に示すように、表面全面にＳｉＯ２膜１４を成膜する。次に、図３（Ｂ）に示すように、レジスト１５を塗布した後、露光してレジストパターンを形成する。そして、レジストパターンの開口部のＳｉＯ２膜１４を、例えばＨＦ系エッチャントによってエッチングし、リッジパターンを形成するためのＳｉＯ２マスクパターンを形成する。なお、図３（Ａ）、図３（Ｂ）は、共振器軸に垂直な方向から見た断面図、即ち、共振器軸に沿う方向の断面図である。
【００３４】
次いで、レジスト１５を剥離液によって除去した後、ＳｉＯ２マスクパターンを用いて、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３及びｐ型ＩｎＧａＰ第２上部クラッド層４Ｂを、例えばドライエッチングやウエットエッチングによって部分的に除去して、図４（Ａ）に示すようなリッジ構造１６を形成する。なお、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、共振器軸に平行な方向から見た共振器中央付近の断面図、即ち、共振器軸に沿う方向に対して直交する方向の断面図である。
【００３５】
そして、ＳｉＯ２マスクパターンを除去した後、図４（Ｂ）に示すように、リッジ構造１６の表面の少なくとも一部が露出されるように、表面側を覆うＳｉＯ２絶縁膜１７を形成する。
その後、図４（Ｃ）に示すように、ＳｉＯ２絶縁膜１７上に、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１３に接するように上部電極１８（ここではｐ側電極）を形成するとともに、基板１の裏面に下部電極１９（ここではｎ側電極）を形成する。
【００３６】
このようにして、本実施形態の光半導体装置、即ち、半導体レーザが完成する。
したがって、本実施形態にかかる光半導体装置の製造方法によれば、共振器端面及びその近傍領域となる領域７以外の領域８における活性層３のバンドギャップの変化を抑制しながら、共振器端面及びその近傍領域となる領域７の活性層３のバンドギャップを大きくして端面窓構造１０を形成できるという利点がある。
【００３７】
なお、上述の実施形態では、第１上部クラッド層４ＡにＡｌＧａＡｓを用いた場合を例に挙げて説明しているが、これに限られるものではなく、例えばＡｌＩｎＧａＰやＩｎＧａＰ等を用いても良く、この場合も同様の効果が得られる。ここで、第１上部クラッド層にＩｎＧａＰを用いる場合、即ち、ｐ型ＩｎＧａＰ第１上部クラッド層を設ける場合には、上述の実施形態のｐ型ＧａＡｓ表面保護層は設けなくても良い。
【００３８】
また、上述の実施形態では、第２上部クラッド層４ＢにＩｎＧａＰを用いた場合を例に挙げて説明しているが、これに限られるものではなく、上述の実施形態のように、第２上部クラッド層４Ｂ上にコンタクト層１３を設けるのであれば、第２上部クラッド層に例えばＡｌＩｎＧａＰやＡｌＧａＡｓ等を用いても良く、この場合も同様の効果が得られる。
また、上述の実施形態では、下部クラッド層２にＡｌＧａＡｓを用いた場合を例に挙げて説明しているが、これに限られるものではなく、例えばＡｌＩｎＧａＰやＩｎＧａＰ等を用いても良く、この場合も同様の効果が得られる。
【００３９】
また、上述の実施形態では、活性層３をＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ−ＭＱＷ活性層とした場合を例に挙げて説明しているが、これに限られるものではなく、例えば、バリア層にＡｌＧａＡｓを用い、井戸層にＧａＡｓを用いたＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ−ＭＱＷ活性層としても良く、この場合も同様の効果が得られる。この場合、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７に形成されている空孔生成促進膜としてのＳｉＯ２膜６の下方の領域での空孔の生成・拡散によって、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７の活性層３のＩＩＩ族原子（ここではＡｌ原子）の拡散が引き起こされ、活性層３が混晶化される。これにより、活性層３を構成するＡｌＧａＡｓバリア層のＡｌ原子が少なくなって、活性層３のバンドギャップが大きくなって、端面窓構造１０が形成される。
【００４０】
また、上述の実施形態のように、共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７以外の第２領域８を、２層構造の半導体層９、即ち、第２上部クラッド層４Ｂ及びコンタクト層１３で覆った状態で熱処理を行なって窓構造１０を形成する場合、窓構造１０を形成する工程の後に、コンタクト層１３の表面側を部分的に除去する工程を含むものとするのが好ましい。つまり、上述の実施形態の光半導体装置の製造方法の半導体層９を選択成長させる工程において、半導体層９として、第２上部クラッド層４Ｂ及びコンタクト層１３を形成し、窓構造１０を形成する工程の後に、コンタクト層１３の表面側を部分的に除去する工程を含むものとするのが好ましい。これにより、コンタクト層１３の表面状態を良好なものとすることができ、コンタクト層１３上に形成される電極１８とのオーミック特性を良好なものとすることができる。例えば、上述の実施形態のように、コンタクト層１３をＧａＡｓコンタクト層とすると、窓構造１０を形成するための熱処理によって、ＧａＡｓコンタクト層１３の表面近傍のＡｓが抜けてしまう場合がある。この場合、コンタクト層１３の表面側のＡｓが抜けてしまった部分を例えばエッチングによって除去することで、コンタクト層１３の表面状態を良好なものとすることができ、コンタクト層１３上に形成される電極１８とのオーミック特性を良好なものとすることができる。
【００４１】
なお、例えば、コンタクト層１３の表面側を部分的に除去した後、コンタクト層の膜厚を確保するために、再度、コンタクト層を形成するようにしても良い。但し、予めコンタクト層の膜厚を厚くしておいた場合には、コンタクト層の表面側を部分的に除去した後に、再度、コンタクト層を形成しなくても良い。
また、ここでは、コンタクト層１３の表面側を部分的に除去するようにしているが、これに限られるものではない。例えば、コンタクト層を例えばエッチングによって全て除去した後、再び、第２上部クラッド層４Ｂ上にコンタクト層を形成するようにしても良い。つまり、窓構造１０を形成する工程の後に、コンタクト層を除去する工程と、第２上部クラッド層上にコンタクト層を形成する工程とを含むものとしても良い。この場合も上述の場合と同様の効果が期待できる。この場合、最初に形成するコンタクト層、即ち、窓構造１０を形成するための熱処理後に全て除去されるコンタクト層は、コンタクト層として機能しうるものでなくても良く、表面保護半導体層であれば良い。
【００４２】
また、上述の実施形態のように、共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７以外の第２領域８を、２層構造の半導体層９、即ち、ｐ型ＩｎＧａＰ第２上部クラッド層４Ｂ及びｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３で覆った状態で熱処理を行なって窓構造１０を形成する場合、窓構造１０を形成する工程においてＡｓを含む雰囲気で熱処理を行なうのが好ましい。つまり、上述の実施形態の光半導体装置の製造方法の半導体層９を選択成長させる工程において、半導体層９として、第２上部クラッド層４Ｂ及びＡｓを含むコンタクト層１３を形成し、窓構造１０を形成する工程においてＡｓを含む雰囲気で熱処理を行なうのが好ましい。これにより、コンタクト層１３の表面状態を良好なものとすることができ、コンタクト層１３上に形成される電極１８とのオーミック特性を良好なものとすることができる。つまり、窓構造１０を形成するための熱処理によって、ＧａＡｓコンタクト層１３の表面近傍のＡｓが抜けてしまうのを防ぐために、Ａｓ雰囲気下で熱処理を行なうことで、コンタクト層１３の表面状態を良好なものとすることができ、コンタクト層１３上に形成される電極１８とのオーミック特性を良好なものとすることができる。
［第２実施形態］
次に、第２実施形態にかかる光半導体装置の製造方法について、図５を参照しながら説明する。
【００４３】
本実施形態にかかる光半導体装置の製造方法は、上述の第１実施形態の製造方法に対し、図５に示すように、半導体層９を選択成長させる工程の後、窓構造１０を形成する工程の前に、半導体層９及び空孔生成促進膜６の表面を覆う表面保護膜２０を形成する工程を含む点が異なる。
つまり、本光半導体装置の製造方法は、以下の各工程を含む。
【００４４】
まず、上述の第１実施形態の場合と同様に、図５（Ａ）に示すように、半導体基板１の上方に半導体積層構造５を形成する。具体的には、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層１１、ｎ型ＡｌＧａＡｓ下部クラッド層２、ＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ−ＭＱＷ活性層３、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上部クラッド層４Ａ、ｐ型ＧａＡｓ表面保護層１２を順次成長させて、半導体積層構造５を形成する。
【００４５】
次に、上述の第１実施形態の場合と同様に、図５（Ｂ）に示すように、半導体積層構造５の共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７上に空孔生成促進膜６を形成する。具体的には、半導体積層構造５の最上層を構成するｐ型ＧａＡｓ表面保護層１２の第１領域７上に、空孔生成促進膜としてのＳｉＯ２膜６をパターニングする。
次に、上述の第１実施形態の場合と同様に、図５（Ｃ）に示すように、空孔生成促進膜６をマスクとして、半導体積層構造５の第１領域７以外の第２領域８上に半導体層９を選択成長させる。具体的には、空孔生成促進膜としてのＳｉＯ２膜６をマスクとして、半導体積層構造５の最上層を構成するｐ型ＧａＡｓ表面保護層１２の第１領域７以外の第２領域８上に、２層構造の半導体層９、即ち、ｐ型ＩｎＧａＰ第２上部クラッド層４Ｂ及びｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３を選択成長させる。
【００４６】
このようにして、半導体積層構造５の表面上のレーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７を空孔生成促進膜としてのＳｉＯ２膜６で覆い、それ以外の第２領域８を２層構造の半導体層９、即ち、ｐ型ＩｎＧａＰ第２上部クラッド層４Ｂ及びｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３で覆う。
次に、図５（Ｄ）に示すように、半導体層９及び空孔生成促進膜６の表面を覆う表面保護膜２０を形成する。具体的には、ウエハの表面全体、即ち、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３及びＳｉＯ２膜６の表面を覆うように、表面保護膜としてのＳｉＮ膜２０（誘電体膜）を形成する。これにより、後述の窓構造１０を形成するための熱処理の際に、ＧａＡｓコンタクト層１３の表面近傍のＡｓが抜けてしまうのを防ぐことができる。
【００４７】
そして、上述の第１実施形態の場合と同様に、図５（Ｅ）に示すように、熱処理を行なって、共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７に窓構造１０を形成する。具体的には、窒素（Ｎ２）ガス雰囲気中で、ランプヒータによって、温度約９００℃で、約３０秒間加熱するＲＴＡを行なって、半導体積層構造５の共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７に窓構造１０を形成する。つまり、このような比較的低温のＲＴＡを行なうことで、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７に形成されている空孔生成促進膜としてのＳｉＯ２膜６の下方に位置するｐ型ＧａＡｓ表面保護層１２からＩＩＩ族原子（ここではＧａ原子）がＳｉＯ２膜６中に吸収されることでその表面に空孔が生成される。そして、この空孔が拡散して、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７の活性層３のＩＩＩ族原子（ここではＩｎ原子）の拡散が引き起こされ、活性層３が混晶化される。これにより、活性層３を構成するＩｎＧａＡｓ井戸層のＩｎ原子が少なくなり、活性層３のバンドギャップが大きくなって、端面窓構造１０が形成される。
【００４８】
この場合、上述のように、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７の活性層３の上方に、厚さ約０．１μｍのｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上部クラッド層４Ａ、及び、厚さ約０．０５μｍのｐ型ＧａＡｓ表面保護層１２を形成し、活性層３と空孔生成促進膜としてのＳｉＯ２膜６との間の距離を小さくしている。また、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７以外の第２領域８の活性層３の上方に、厚さ約１．０μｍのｐ型ＩｎＧａＰ第２上部クラッド層４Ｂ、及び、厚さ約０．３μｍのｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３を形成し、半導体レーザとして機能させるために、必要な膜厚が確保された上部クラッド層４（４Ａ，４Ｂ）及びコンタクト層１３を設けている。これにより、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７で空孔生成促進膜としてのＳｉＯ２膜６と活性層３までの距離が小さくなるため、ｐ型ＧａＡｓ表面保護層１２の表面で生成された空孔を効率的に活性層３まで拡散させ、活性層３のＩＩＩ族原子の拡散を引き起こすことが可能である。このため、比較的低温のＲＴＡによって窓構造１０を形成しながら、必要な膜厚が確保された上部クラッド層４（４Ａ，４Ｂ）を有する半導体レーザを実現することが可能である。
【００４９】
また、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７以外の第２領域８では、半導体層９上、即ち、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３上に表面保護膜としてのＳｉＮ膜２０が形成されているため、ＲＴＡによってｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３の表面に空孔が生成され、この空孔が拡散するおそれがある。しかしながら、第２領域８では、ＳｉＮ膜２０と活性層３との間に、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上部クラッド層４Ａ、ｐ型ＧａＡｓ表面保護層１２だけでなく、ｐ型ＩｎＧａＰ第２上部クラッド層４Ｂ及びｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３も形成されており、ＳｉＮ膜２０と活性層３との間の距離が大きくなっている。また、第１領域７における活性層３と空孔生成促進膜としてのＳｉＯ２膜６との間の距離を小さくしているため、比較的低温のＲＴＡによって窓構造１０を形成することができる。したがって、比較的低温のＲＴＡによってｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３の表面に空孔が生成され、この空孔が拡散したとしても、この空孔が活性層３まで到達するのは困難であるため、空孔拡散による活性層３のバンドギャップの変化を抑制することが可能である。つまり、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７以外の第２領域８において、活性層３のバンドギャップの変化を抑制することが可能である。
【００５０】
このように、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７以外の第２領域８における活性層３のバンドギャップの変化を抑制しながら、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７の活性層２のバンドギャップを大きくして端面窓構造１０を形成することができる。
その後、例えばＨＦ系エッチャントでＳｉＮ膜２０を除去した後、上述の第１実施形態の場合（図３、図４参照）と同様のプロセスを経て、リッジ構造１６や電極１８、１９を形成して、本実施形態の光半導体装置、即ち、半導体レーザが完成する。
【００５１】
なお、その他の詳細については、上述の第１実施形態の場合と同様であるため、省略する。
したがって、本実施形態にかかる光半導体装置の製造方法によれば、上述の第１実施形態の場合と同様に、共振器端面及びその近傍領域となる領域７以外の領域８における活性層３のバンドギャップの変化を抑制しながら、共振器端面及びその近傍領域となる領域７の活性層３のバンドギャップを大きくして端面窓構造１０を形成できるという利点がある。
【００５２】
なお、上述の第１実施形態の変形例のうち、本実施形態に適用可能なものを、上述の本実施形態のものに適用しても良い。
［第３実施形態］
次に、第３実施形態にかかる光半導体装置の製造方法について、図６、図７を参照しながら説明する。
【００５３】
本実施形態にかかる光半導体装置の製造方法は、上述の実施形態の製造方法に対し、図６、図７に示すように、半導体層９を選択成長させる工程において、半導体層９として第２上部クラッド層４Ｂを形成し、窓構造１０を形成する工程の後に、第２上部クラッド層４Ｂの表面側を部分的に除去する工程と、第２上部クラッド層４Ｂ上にコンタクト層１３を形成する工程とを含む点が異なる。
【００５４】
つまり、本光半導体装置の製造方法は、以下の各工程を含む。
まず、上述の第１実施形態の場合と同様に、図６（Ａ）に示すように、半導体基板１の上方に半導体積層構造５を形成する。具体的には、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層１１、ｎ型ＡｌＧａＡｓ下部クラッド層２、ＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ−ＭＱＷ活性層３、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上部クラッド層４Ａ、ｐ型ＧａＡｓ表面保護層１２を順次成長させて、半導体積層構造５を形成する。
【００５５】
次に、上述の第１実施形態の場合と同様に、図６（Ｂ）に示すように、半導体積層構造５の共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７上に空孔生成促進膜６を形成する。具体的には、半導体積層構造５の最上層を構成するｐ型ＧａＡｓ表面保護層１２の第１領域７上に、空孔生成促進膜としてのＳｉＯ２膜６をパターニングする。
次に、上述の第１実施形態の場合と同様に、図６（Ｃ）に示すように、空孔生成促進膜６をマスクとして、半導体積層構造５の第１領域７以外の第２領域８上に半導体層９を選択成長させる。本実施形態では、空孔生成促進膜としてのＳｉＯ２膜６をマスクとして、半導体積層構造５の最上層を構成するｐ型ＧａＡｓ表面保護層の１２の第１領域７以外の第２領域８上に、１層の半導体層９、即ち、例えば厚さ約１．０μｍで、ｐ型不純物としてＺｎがドーピングされているｐ型ＩｎＧａＰ第２上部クラッド層４Ｂのみを選択成長させる。
【００５６】
このようにして、半導体積層構造５の表面上のレーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７を空孔生成促進膜としてのＳｉＯ２膜６で覆い、それ以外の第２領域８を１層の半導体層９、即ち、ｐ型ＩｎＧａＰ第２上部クラッド層４Ｂで覆う。
そして、上述の第１実施形態の場合と同様に、図６（Ｄ）に示すように、熱処理を行なって、共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７に窓構造１０を形成する。具体的には、窒素（Ｎ２）ガス雰囲気中で、ランプヒータによって、温度約９００℃で、約３０秒間加熱するＲＴＡを行なって、半導体積層構造５の共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７に窓構造１０を形成する。つまり、このような比較的低温のＲＴＡを行なうことで、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７に形成されている空孔生成促進膜としてのＳｉＯ２膜６の下方に位置するｐ型ＧａＡｓ表面保護層１２からＩＩＩ族原子（ここではＧａ原子）がＳｉＯ２膜６中に吸収されることでその表面に空孔が生成される。そして、この空孔が拡散して、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７の活性層３のＩＩＩ族原子（ここではＩｎ原子）の拡散が引き起こされ、活性層３が混晶化される。これにより、活性層３を構成するＩｎＧａＡｓ井戸層のＩｎ原子が少なくなり、活性層３のバンドギャップが大きくなって、端面窓構造１０が形成される。
【００５７】
この場合、ｐ型ＩｎＧａＰ第２上部クラッド層４Ｂの下方の領域、即ち、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７以外の第２領域８において、空孔の生成・拡散は少なく、活性層３のバンドギャップの変化を抑制することができる。
このように、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７以外の第２領域８における活性層３のバンドギャップの変化を抑制しながら、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７の活性層３のバンドギャップを大きくして端面窓構造１０を形成することができる。
【００５８】
次に、図７（Ａ）に示すように、第２上部クラッド層４Ｂの表面側を部分的に除去する。具体的には、上述の窓構造１０を形成するための熱処理によって、ｐ型ＩｎＧａＰ第２上部クラッド層４Ｂの表面側のＰが抜けてしまった部分を、例えば塩素系のエッチャントを用いてエッチングして除去する。これにより、クラッド層４Ｂの表面状態を良好なものとすることができる。
【００５９】
次に、図７（Ｂ）に示すように、第２上部クラッド層４Ｂ上にコンタクト層１３を形成する。具体的には、ｐ型ＩｎＧａＰ第２上部クラッド層４Ｂ上に、例えば厚さ約０．３μｍで、ｐ型不純物としてＺｎがドーピングされているｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３を形成する。このように、窓構造１０を形成するための熱処理の後に、Ｚｎがドーピングされたｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３を形成しているため、例えば高濃度にＺｎがドーピングされたｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３からの熱によるＺｎの拡散を防ぐことが可能である。
【００６０】
上述のように、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７の活性層３の上方に、厚さ約０．１μｍのｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上部クラッド層４Ａ、及び、厚さ約０．０５μｍのｐ型ＧａＡｓ表面保護層１２を形成し、活性層３と空孔生成促進膜としてのＳｉＯ２膜６との間の距離を小さくしている。また、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７以外の第２領域８の活性層３の上方に、厚さ約１．０μｍのｐ型ＩｎＧａＰ第２上部クラッド層４Ｂ、及び、厚さ約０．３μｍのｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３を形成し、半導体レーザとして機能させるために、必要な膜厚が確保された上部クラッド層４（４Ａ，４Ｂ）及びコンタクト層１３を設けている。これにより、レーザ共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７で空孔生成促進膜としてのＳｉＯ２膜６と活性層３までの距離が小さくなるため、ｐ型ＧａＡｓ表面保護層１２の表面で生成された空孔を効率的に活性層３まで拡散させ、活性層３のＩＩＩ族原子の拡散を引き起こすことが可能である。このため、比較的低温のＲＴＡによって窓構造１０を形成しながら、必要な膜厚が確保された上部クラッド層４（４Ａ，４Ｂ）を有する半導体レーザを実現することが可能である。
【００６１】
その後、上述の第１実施形態の場合（図３、図４参照）と同様のプロセスを経て、リッジ構造１６や電極１８、１９を形成して、本実施形態の光半導体装置、即ち、半導体レーザが完成する。
なお、その他の詳細については、上述の第１実施形態の場合と同様であるため、省略する。
【００６２】
したがって、本実施形態にかかる光半導体装置の製造方法によれば、上述の第１実施形態の場合と同様に、共振器端面及びその近傍領域となる領域７以外の領域８における活性層３のバンドギャップの変化を抑制しながら、共振器端面及びその近傍領域となる領域７の活性層３のバンドギャップを大きくして端面窓構造１０を形成できるという利点がある。
【００６３】
なお、上述の第１実施形態の変形例のうち、本実施形態に適用可能なものを、上述の本実施形態のものに適用しても良い。
また、上述の実施形態では、半導体層９を選択成長させる工程において、半導体層９として第２上部クラッド層４Ｂを形成し、窓構造１０を形成する工程の後に、第２上部クラッド層４Ｂの表面側を部分的に除去する工程と、第２上部クラッド層４Ｂ上にコンタクト層１３を形成する工程とを行なうようにしているが、これに限られるものではない。
【００６４】
例えば、半導体層９を選択成長させる工程において、半導体層９として、Ｐを含む第２上部クラッド層４Ｂを形成し、窓構造１０を形成する工程においてＰを含む雰囲気で熱処理を行ない、窓構造１０を形成する工程の後に、第２上部クラッド層４Ｂ上にコンタクト層１３を形成する工程を含むものとしても良い。つまり、共振器端面及びその近傍領域となる第１領域７以外の第２領域８を、１層の半導体層９、即ち、ｐ型ＩｎＧａＰ第２上部クラッド層４Ｂで覆った状態で熱処理を行なって窓構造１０を形成する場合に、窓構造１０を形成する工程においてＰを含む雰囲気で熱処理を行ない、窓構造１０を形成する工程の後に、ｐ型ＩｎＧａＰ第２上部クラッド層４Ｂ上にｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３を形成するようにしても良い。このように、窓構造１０を形成するための熱処理によって、ＩｎＧａＰ第２上部クラッド層４Ｂの表面近傍のＰが抜けてしまうのを防ぐために、Ｐ雰囲気下で熱処理を行なうことで、クラッド層４Ｂの表面状態を良好なものとすることができる。
【００６５】
また、上述の実施形態では、表面側を部分的に除去した第２上部クラッド層４Ｂ上にコンタクト層１３を形成しているが、これに限られるものではない。例えば、第２上部クラッド層４Ｂの表面側を部分的に除去した後、再度、第２上部クラッド層４Ｂを形成し、その後にコンタクト層１３を形成するようにしても良い。これは上部クラッド層４（４Ａ，４Ｂ）の膜厚を確保するためである。このため、第２上部クラッド層４Ｂを形成する際に、予め第２上部クラッド層４Ｂの膜厚を上述の実施形態のものよりも厚くしておいた場合には、第２上部クラッド層４Ｂの表面側を部分的に除去した後に、再度、第２上部クラッド層４Ｂを形成しなくても良い。
［その他］
なお、本発明は、上述した各実施形態及び変形例に記載した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
【００６６】
例えば、上述の各実施形態及び変形例の光半導体装置を構成する半導体材料の代わりに、半導体レーザを構成しうる他の半導体材料を用いても良い。
また、ｎ型の導電性を有する基板の代わりに、例えばｐ型の導電性を有する基板を用いても良い。この場合、基板上に形成される各層の導電性は全て逆になる。また、半絶縁性などの他の基板を用いても良い。また、ＧａＡｓ基板の代わりに、例えばＩｎＰ基板を用い、ＩｎＰ基板上に結晶成長（例えばエピタキシャル成長）しうる半導体材料を用いて各層を形成しても良い。
【００６７】
また、量子井戸活性層の代わりに、例えばバルク型の半導体材料を用いたバルク活性層や量子ドット活性層などの他の活性層構造を採用しても良い。
また、リッジ型導波路構造の代わりに、例えば半絶縁性埋込構造などの埋込構造を用いた埋込型導波路構造を採用しても良い。また、回折格子を備えるものとしても良い。
【符号の説明】
【００６８】
１ ｎ型ＧａＡｓ基板（半導体基板）
２ ｎ型ＡｌＧａＡｓ下部クラッド層（下部クラッド層）
３ ＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ−ＭＱＷ活性層（活性層）
４ 上部クラッド層
４Ａ ｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上部クラッド層
４Ｂ ｐ型ＩｎＧａＰ第２上部クラッド層
５ 半導体積層構造
６ ＳｉＯ２膜（空孔生成促進膜）
７ 共振器端面及びその近傍領域となる第１領域
８ 第１領域以外の第２領域
９ 半導体層
１０ 窓構造
１１ ｎ型ＧａＡｓバッファ層
１２ ｐ型ＧａＡｓ表面保護層
１３ ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
１４ ＳｉＯ２膜
１５ レジスト
１６ リッジ構造
１７ ＳｉＯ２絶縁膜
１８ 上部電極（ｐ側電極）
１９ 下部電極（ｎ側電極）
２０ ＳｉＮ膜（表面保護膜）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の上方に、活性層を含む半導体積層構造を形成する工程と、
前記半導体積層構造の共振器端面及びその近傍領域となる第１領域上に空孔生成促進膜を形成する工程と、
前記空孔生成促進膜をマスクとして、前記半導体積層構造の前記第１領域以外の第２領域上に半導体層を選択成長させる工程と、
熱処理を行なって前記第１領域に窓構造を形成する工程とを含むことを特徴とする光半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記半導体積層構造を形成する工程において、前記半導体積層構造として、下部クラッド層、活性層、第１上部クラッド層を含む半導体積層構造を形成し、
前記半導体層を選択成長させる工程において、前記半導体層として、第２上部クラッド層及びコンタクト層を形成し、
前記窓構造を形成する工程の後に、前記コンタクト層の表面側を部分的に除去する工程を含むことを特徴とする、請求項１に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記半導体積層構造を形成する工程において、前記半導体積層構造として、下部クラッド層、活性層、第１上部クラッド層を含む半導体積層構造を形成し、
前記半導体層を選択成長させる工程において、前記半導体層として、第２上部クラッド層及び表面保護半導体層を形成し、
前記窓構造を形成する工程の後に、前記表面保護半導体層を除去する工程と、前記第２上部クラッド層上にコンタクト層を形成する工程とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記半導体積層構造を形成する工程において、前記半導体積層構造として、下部クラッド層、活性層、第１上部クラッド層を含む半導体積層構造を形成し、
前記半導体層を選択成長させる工程において、前記半導体層として、第２上部クラッド層及びＡｓを含むコンタクト層を形成し、
前記窓構造を形成する工程においてＡｓを含む雰囲気で熱処理を行なうことを特徴とする、請求項１に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記半導体積層構造を形成する工程において、前記半導体積層構造として、下部クラッド層、活性層、第１上部クラッド層を含む半導体積層構造を形成し、
前記半導体層を選択成長させる工程において、前記半導体層として、第２上部クラッド層及びコンタクト層を形成し、
前記半導体層を選択成長させる工程の後、前記窓構造を形成する工程の前に、前記半導体層及び前記空孔生成促進膜の表面を覆う表面保護膜を形成する工程を含むことを特徴とする、請求項１に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記半導体積層構造を形成する工程において、前記半導体積層構造として、下部クラッド層、活性層、第１上部クラッド層を含む半導体積層構造を形成し、
前記半導体層を選択成長させる工程において、前記半導体層として、第２上部クラッド層を形成し、
前記窓構造を形成する工程の後に、前記第２上部クラッド層の表面側を部分的に除去する工程と、前記第２上部クラッド層上にコンタクト層を形成する工程とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記半導体積層構造を形成する工程において、前記半導体積層構造として、下部クラッド層、活性層、第１上部クラッド層を含む半導体積層構造を形成し、
前記半導体層を選択成長させる工程において、前記半導体層として、Ｐを含む第２上部クラッド層を形成し、
前記窓構造を形成する工程においてＰを含む雰囲気で熱処理を行ない、
前記窓構造を形成する工程の後に、前記第２上部クラッド層上にコンタクト層を形成する工程を含むことを特徴とする、請求項１に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記半導体積層構造を形成する工程において、前記半導体積層構造として、下部クラッド層、活性層、第１上部クラッド層を含む半導体積層構造を形成し、
前記窓構造を形成する工程の後に、前記半導体層を除去する工程と、前記空孔生成促進膜をマスクとして、前記半導体積層構造の前記第２領域上に第２上部クラッド層及びコンタクト層を選択成長させる工程とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記空孔生成促進膜は、ＳｉＯ２膜又はＳｉＮ膜であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項１】
半導体基板の上方に、活性層を含む半導体積層構造を形成する工程と、
前記半導体積層構造の共振器端面及びその近傍領域となる第１領域上に空孔生成促進膜を形成する工程と、
前記空孔生成促進膜をマスクとして、前記半導体積層構造の前記第１領域以外の第２領域上に半導体層を選択成長させる工程と、
熱処理を行なって前記第１領域に窓構造を形成する工程とを含むことを特徴とする光半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記半導体積層構造を形成する工程において、前記半導体積層構造として、下部クラッド層、活性層、第１上部クラッド層を含む半導体積層構造を形成し、
前記半導体層を選択成長させる工程において、前記半導体層として、第２上部クラッド層及びコンタクト層を形成し、
前記窓構造を形成する工程の後に、前記コンタクト層の表面側を部分的に除去する工程を含むことを特徴とする、請求項１に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記半導体積層構造を形成する工程において、前記半導体積層構造として、下部クラッド層、活性層、第１上部クラッド層を含む半導体積層構造を形成し、
前記半導体層を選択成長させる工程において、前記半導体層として、第２上部クラッド層及び表面保護半導体層を形成し、
前記窓構造を形成する工程の後に、前記表面保護半導体層を除去する工程と、前記第２上部クラッド層上にコンタクト層を形成する工程とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記半導体積層構造を形成する工程において、前記半導体積層構造として、下部クラッド層、活性層、第１上部クラッド層を含む半導体積層構造を形成し、
前記半導体層を選択成長させる工程において、前記半導体層として、第２上部クラッド層及びＡｓを含むコンタクト層を形成し、
前記窓構造を形成する工程においてＡｓを含む雰囲気で熱処理を行なうことを特徴とする、請求項１に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記半導体積層構造を形成する工程において、前記半導体積層構造として、下部クラッド層、活性層、第１上部クラッド層を含む半導体積層構造を形成し、
前記半導体層を選択成長させる工程において、前記半導体層として、第２上部クラッド層及びコンタクト層を形成し、
前記半導体層を選択成長させる工程の後、前記窓構造を形成する工程の前に、前記半導体層及び前記空孔生成促進膜の表面を覆う表面保護膜を形成する工程を含むことを特徴とする、請求項１に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記半導体積層構造を形成する工程において、前記半導体積層構造として、下部クラッド層、活性層、第１上部クラッド層を含む半導体積層構造を形成し、
前記半導体層を選択成長させる工程において、前記半導体層として、第２上部クラッド層を形成し、
前記窓構造を形成する工程の後に、前記第２上部クラッド層の表面側を部分的に除去する工程と、前記第２上部クラッド層上にコンタクト層を形成する工程とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記半導体積層構造を形成する工程において、前記半導体積層構造として、下部クラッド層、活性層、第１上部クラッド層を含む半導体積層構造を形成し、
前記半導体層を選択成長させる工程において、前記半導体層として、Ｐを含む第２上部クラッド層を形成し、
前記窓構造を形成する工程においてＰを含む雰囲気で熱処理を行ない、
前記窓構造を形成する工程の後に、前記第２上部クラッド層上にコンタクト層を形成する工程を含むことを特徴とする、請求項１に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記半導体積層構造を形成する工程において、前記半導体積層構造として、下部クラッド層、活性層、第１上部クラッド層を含む半導体積層構造を形成し、
前記窓構造を形成する工程の後に、前記半導体層を除去する工程と、前記空孔生成促進膜をマスクとして、前記半導体積層構造の前記第２領域上に第２上部クラッド層及びコンタクト層を選択成長させる工程とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記空孔生成促進膜は、ＳｉＯ２膜又はＳｉＮ膜であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の光半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−１１０３６６（Ｐ２０１３−１１０３６６Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５６５２１（Ｐ２０１１−２５６５２１）
【出願日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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