半導体装置
【課題】本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであって、電流阻止領域のリ−ク電流が小さく、高出力動作や高温動作が可能な半導体装置提供することを目的とする。
【解決手段】 ｎ型基板上に、ｎ型クラッド層とｐ型クラッド層に挟まれた活性層を含むダブルへテロ構造を有するメサストライプと、該ダブルへテロ構造のメサストライプ側面部に一の材料で構成されるｐｎ接合からなる電流阻止領域を有する半導体装置において、前記電流阻止領域を構成するｎ型電流阻止層の開口端と前記メサストライプを構成する前記ｐ型クラッド層の離間距離ｔは２０ｎｍ乃至４０ｎｍであって、かつ前記活性層の垂直方向の中心から前記ｎ型電流阻止層の上端までの距離ｈ１と前記活性層の垂直方向の中心から前記メサストライプを構成するｐ型クラッド層の上端までの距離ｈ２の比（ｈ１／ｈ２）が０．９４以上１未満であることを特徴とする
【解決手段】 ｎ型基板上に、ｎ型クラッド層とｐ型クラッド層に挟まれた活性層を含むダブルへテロ構造を有するメサストライプと、該ダブルへテロ構造のメサストライプ側面部に一の材料で構成されるｐｎ接合からなる電流阻止領域を有する半導体装置において、前記電流阻止領域を構成するｎ型電流阻止層の開口端と前記メサストライプを構成する前記ｐ型クラッド層の離間距離ｔは２０ｎｍ乃至４０ｎｍであって、かつ前記活性層の垂直方向の中心から前記ｎ型電流阻止層の上端までの距離ｈ１と前記活性層の垂直方向の中心から前記メサストライプを構成するｐ型クラッド層の上端までの距離ｈ２の比（ｈ１／ｈ２）が０．９４以上１未満であることを特徴とする
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信システムの光源、光計測器の光源、もしくは、光情報処理システム用光源であって、埋め込みヘテロ構造を有する半導体装置に関するものである。特に、光ファイバ増幅器用励起光源に使用される高出力の半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電流注入型の半導体装置は、発光領域である活性層へ電流を効率的に注入するために電流狭窄機能を有する構造が採用されている。該電流狭窄構造の一つに活性層を含むメサストライプの両側に埋め込み型の電流阻止領域を有する構造が用いられている。この電流阻止領域として、一般には、逆バイアスのｐｎ接合を含む構造が用いられている。なお、この埋め込み型の電流阻止領域を有する半導体装置では、前記電流阻止領域と前記活性層の間で屈折率差が生じ、発生した光を活性層に閉じ込めるための水平方向の光導波機能も有する。この光導波機能により、発生する光（レーザビーム）の形状はほぼ円形となり、レンズなどの光学部品を介して、高い結合効率で光ファイバ結合できるという特長を有する。
【０００３】
図３は、有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ；Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）により成長された電流阻止層を有する、いわゆる埋め込み（ＢＨ；Ｂｕｒｉｅｄ Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）構造を有する公知ないし、周知の半導体装置の共振器方向に対して垂直方向の断面形状の模式図である。図３に示した半導体装置は、ｎ型ＩｎＰ基板１上にｎ型ＩｎＰクラッド層２、ＧａＩｎＡｓＰ活性層３、ｐ型ＩｎＰクラッド層４によってメサストライプが形成され、その両側面部にｐ型ＩｎＰ電流阻止層５およびｎ型ＩｎＰ電流阻止層６で構成される電流阻止領域が埋め込み成長により形成され、更に前記メサストライプ及び前記電流阻止領域の上部にｐ型ＩｎＰクラッド層７、ｐ型ＧａＩｎＡｓＰコンタクト層８が所定の位置に形成されている。そして、電流を注入するために、ｎ型ＩｎＰ基板１の下面にｎ型電極９、ｐ型ＧａＩｎＡｓＰコンタクト層８の上面にｐ型電極１０が形成されている。
【０００４】
図３の半導体装置は、ＧａＩｎＡｓＰ活性層３を含むｐｎダブルヘテロ接合と同様に、ｐ型ＩｎＰ電流阻止層５とｎ型ＩｎＰクラッド層２とのｐｎ接合に半導体装置の動作時に順バイアスがかかる。また、ｐ型ＩｎＰクラッド層７、ｎ型ＩｎＰ電流阻止層６、ｐ型ＩｎＰ電流阻止層５、ｎ型ＩｎＰ基板１が、ｐｎｐｎ型のサイリスタ構造を構成している。
【０００５】
このような構造の半導体装置に対して、ｐ型電極１０に正、ｎ型電極９に負の電圧を印加すると、ｐｎ接合のビルトイン電圧の差により、注入電流のほとんどがＧａＩｎＡｓＰ活性層３へ注入される。しかしながら、図３の経路Ｉ−ＩＩは順バイアスとなるために、ｐ型ＩｎＰ電流阻止層５とｎ型ＩｎＰクラッド層２のｐｎ接合を介して、リーク電流が発生する。このリーク電流は、サイリスタ構造のゲート電流になるため、アノード電流に相当する経路ＩＩＩ−ＩＶにリーク電流が流れる。
【０００６】
従来、前記リーク電流を低減することを目的とした技術が、特許文献１〜５に開示されている。
【特許文献１】特開２００８−１９８６６２号公報
【特許文献２】特開平８−１２７２５１号公報
【特許文献３】特開平５−１３８６９号公報
【特許文献４】特開平５−１２９７２３号公報
【特許文献５】特開平５−７５２０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＢＨ（埋め込み）構造の半導体装置の電流阻止領域で発生するリーク電流は、しきい値電流の増加や光出力の熱飽和や光−電流出力特性における不連続点（キンク）を誘発する原因となる。特に、該不連続点（キンク）は半導体装置の高出力動作、高温動作を著しく低下させるといった問題がある。そこで、発明者らはリーク電流を低減するために、活性層とｎ型ＩｎＰ電流阻止層の開口端の距離（ｄ）を短くする方法に着目し、該距離ｄを変化させた半導体装置を作製した。
【０００８】
ここで、作成した半導体装置について、１．５Ａ駆動時の光出力特性を比較した。その結果を表１に示す。表１から明らかなように、活性層とｎ型ＩｎＰ電流阻止層の開口端の距離ｄと光出力の間には相関関係を見出すことが難しいことが分かった。具体的には、当該距離ｄが３２０ｎｍの場合と３６３ｎｍの場合には、当該距離が４３ｎｍ短くなっているにも関わらず、光出力は６ｍＷ程度大きくなり、光出力に改善効果は見られなかった。また、当該距離ｄが３６３ｎｍの場合と３６７ｎｍの場合には、わずか４ｎｍの違いに対して、光出力が４０ｍＷ程度と大きくばらついてしまうことが分かった。当該半導体装置は、リーク電流は低減されるものの、現在所望されている５００ｍＷ程度の高出力動作が実現できないということが分かった。
【０００９】
【表１】
【００１０】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであって、電流阻止領域のリーク電流が小さく、且つ、ｐ型電流阻止層での光の吸収を低減することで実現した高出力動作や高温動作が可能な半導体装置を、該半導体装置の作製工程に困難を生じさせることなく提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し前記目的を達成するために、本発明に係る半導体装置は、ｎ型基板上に、ｎ型クラッド層とｐ型クラッド層に挟まれた活性層を含むダブルへテロ構造を有するメサストライプと、該ダブルへテロ構造のメサストライプ側面部に一の材料で構成されるｐｎ接合からなる電流阻止領域を有する半導体装置において、前記電流阻止領域を構成するｎ型電流阻止層の開口端と前記メサストライプを構成する前記ｐ型クラッド層は離間して設けられ、該離間距離ｔは２０ｎｍ乃至４０ｎｍであって、かつ前記活性層の垂直方向の中心から前記ｎ型電流阻止層の上端までの距離ｈ１と前記活性層の垂直方向の中心から前記メサストライプを構成するｐ型クラッド層の上端までの距離ｈ２の比（ｈ１／ｈ２）が０．９４以上１未満であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る半導体装置は、上記の発明において、ｎ型基板を構成する材料が、ＩｎＰであることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る半導体装置は、上記発明において、一の材料が、ＩｎＰであることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る半導体装置は、上記発明において、前記活性層が量子井戸構造であることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る半導体装置は、上記発明において、前記活性層が歪超格子量子井戸構造であることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る半導体装置は、上記発明において、前記半導体装置の共振器長が、１０００μｍ以上であることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る半導体装置は、上記発明において、活性層の幅が、光の導波方向にわたり、単一横モ−ド動作を満足するように選択されていることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明に係る半導体装置は、上記発明において、半導体装置の共振器方向の両端面は、反射率の異なる膜が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る半導体装置は、電流阻止領域を構成するｎ型電流阻止層の開口端と前記ｐ型クラッド層は離間して設けられ、該離間距離ｔは２０ｎｍ乃至４０ｎｍとすることにより、ｐ型クラッド層とｐ型電流阻止層の接触領域を低減し、サイリスタ構造のアノード電流を低減した半導体装置を実現することができる。さらに、該アノード電流の低減により、ターンオン電流が生じにくい電流狭窄性の向上した電流阻止領域を有する半導体装置を実現することができる。
【００２０】
さらに、前記活性層の垂直方向の中心から前記ｎ型電流阻止層の上端までの距離ｈ１と前記活性層の垂直方向の中心から前記メサストライプを構成するｐ型クラッド層の上端までの距離ｈ２の比（ｈ１／ｈ２）を０．９４以上１未満とすることにより、ｐ型電流阻止層における光吸収を低減し、高出力動作に適した半導体装置を実現することができる。
【００２１】
また、本発明に係る半導体装置は、活性層が、量子井戸構造であるため、低しきい値電流、高効率動作の半導体装置を実現することができる。また、活性層が、歪超格子量子井戸構造とすることにより、より低しきい値電流、高効率動作の半導体装置を実現することができる。
【００２２】
また、本発明に係る半導体装置は、共振器長が、１０００μｍ以上であるため、半導体装置の電気抵抗及び熱抵抗を低減し、低電圧動作する熱飽和の生じにくい光半導体装置を実現することができる。さらに熱飽和が生じにくいことにより、低消費電力動作する地球環境に配慮した高出力動作の半導体装置を実現することができる。
【００２３】
また、本発明に係る半導体装置は、活性層の幅が、光の導波方向にわたり、単一横モード動作を満足するように選択されていることにより、光通信システムに最適な低しきい値、高出力動作可能な半導体装置を実現することができる。
【００２４】
また、本発明に係る半導体装置は、共振器方向の両端面に、反射率の異なる膜が形成されていることにより、反射率の低い端面から効率的に光を取り出すことができる。さらに、反射率の高い端面からの光を受光阻止で受けることにより、当該半導体装置の出力を制御するモニタ光として利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に、図面を参照して本発明に係る半導体装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。なお、各図面において、同一の構成要素には同一の符号を付している。
【００２６】
（実施例）
図１の（ａ）乃至（ｃ）は、本発明の実施形態であるｎ型ＩｎＰ基板上に電流阻止領域を構成する電流阻止層を有機金属気相成長により埋め込み成長させた半導体装置の作製工程を示したものである。図１（ａ）に示すように、まず、ｎ型ＩｎＰ基板１上にｎ型ＩｎＰクラッド層２を１μｍ、ＧａＩｎＡｓＰ活性層３、ｐ型ＩｎＰクラッド層４を０．５μｍ、１．２μｍ組成のｐ型ＧａＩｎＡｓＰキャップ層１２を０．０５μｍ、順次成長させた後、ｐ型ＧａＩｎＡｓＰキャップ層１２の上にＳｉＮｘ誘電体膜からなるエッチングマスク１３をストライプ上に形成し、ウェットエッチング法やドライエッチング法等を用いてメサストライプを形成した。
【００２７】
なお、前記ＧａＩｎＡｓＰ活性層３は、格子不整合度１％程度の５層のＧａＩｎＡｓＰ圧縮歪量子井戸層（厚さ４ｎｍ）と組成波長が１．２μｍであるＧａＩｎＡｓＰバリア層（厚さ１０ｎｍ）からなる多重量子井戸構造（井戸数５）と、組成波長が０．９５μｍから１．２μｍまで変化した各層の厚さが４０ｎｍである６層の多段光閉じ込め（ＳＣＨ；Ｓｅｐａｒａｔｅ−Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ）層で構成した。また、前記活性層の格子不整合度を大きくする場合には、バリア層に引張り歪みとなる格子不整合度を有するＧａＩｎＡｓＰを用いて、量子井戸層の正味の歪み量を小さくした歪補償構造を用いることができる。
【００２８】
ここで、結晶成長方法として、有機金属気相成長の他に分子線エピタキシー（ＭＢＥ; Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法や化学線エピタキシー（ＣＢＥ; Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法を用いても良い。また、エッチングマスクとしてＳｉＯ２などを用いても良い。
【００２９】
次に、図１（ｂ）に示すように、誘電体からなるエッチングマスク１３上には結晶成長しないという有機金属気相成長法の特色を生かして、メサストライプの上面以外の領域にｐ型ＩｎＰ電流阻止層５およびｎ型ＩｎＰ電流阻止層６からなる電流阻止領域を形成し、メサストライプ側面部の前記電流阻止領域をエッチングマスク１３にほぼ水平になるように成長する。
【００３０】
ここで、ｎ型ＩｎＰ電流阻止層６の位置、すなわち、ＧａＩｎＡｓＰ活性層３の中心からの高さｈ１及びｐ型ＩｎＰクラッド層４までの距離ｔの制御は、ｐ型ＩｎＰ電流阻止層５の成長条件を変化させることで実現した。すなわち、ｐ型ＩｎＰ電流阻止層を成長する際のＶ族原子の供給量とＩＩＩ族原子の供給量の比（Ｖ／ＩＩＩ比）の値により、メサ側部の成長形状が異なることを用いており、一般的にＶ／ＩＩＩ比が大きいほど、積層方向に対して横方向の成長が促進される。
【００３１】
すなわち、ｐ型ＩｎＰ電流阻止層５をＶ／ＩＩＩ比が小さい製造条件で成長させると、メサストライプを構成するｐ型ＩｎＰクラッド層４とｎ型ＩｎＰ電流阻止層６の開口端の距離がメサストライプ側面部に接近し、かつ、メサストライプ側面部におけるｐ型ＩｎＰ電流狭窄層の横方向の成長が抑制され、ＧａＩｎＡｓＰ活性層３の中心からｎ型ＩｎＰ電流阻止層６の高さｈ１を高くすることができた。
【００３２】
その後、エッチングマスク１３及びｐ型ＧａＩｎＡｓＰキャップ層１２をエッチングにより除去し、有機金属気相成長法を用いてｐ型ＩｎＰクラッド層７、及び組成波長が１．２μｍであるｐ型ＧａＩｎＡｓＰコンタクト層８を約３μｍ成長させる。その後、基板の厚さ調整のため、ｎ型ＩｎＰ基板１の下面（上述した各半導体層を形成した面とは反対側の面）を厚さ１３０μｍ程度にまで研磨により薄膜化し、図１（ｃ）に示すように、前記基板１の下面にｎ型電極９、コンタクト層８の上面にｐ型電極１０をそれぞれ形成する。なお、この工程での結晶成長方法として、分子線エピタキシー法や化学線エピタキシー法を用いても良い。
【００３３】
上述したように作製した本実施例の半導体装置（図１（ｃ））は、ｎ型ＩｎＰ電流阻止層６のがｐ型ＩｎＰクラッド層７に近接することで、従来の半導体装置と比較して、ｐ型ＩｎＰ電流阻止層５とメサ領域のｐ型ＩｎＰクラッド層７の接触領域が低減する。このため、経路Ｉ−ＩＩを経由するリーク電流を低減することができる。更に、ｐ型ＩｎＰ電流阻止層の水平方向の成長が抑制されることで、活性層の外側に分布する光の吸収が抑制され、高出力動作が実現できる。
【００３４】
上述したように作製した本実施例の半導体装置のレーザ特性を評価するために、電極形成後のウェハを共振器長１５００μｍのバーに壁開し、一方の端面に反射率１．５％の誘電体反射膜を成膜し、他方の端面に、反射率９８％の誘電体反射膜を成膜した。その後、本実施例の半導体装置のレーザ特性として、光出力−電流特性の測定を行った。
【００３５】
（比較例）
本発明の半導体装置とのレーザ特性の比較を行なうために、メサストライプを構成するｐ型ＩｎＰクラッド層４とｎ型電流阻止層６の距離ｔ（前記ｐ型ＩｎＰクラッド層４とｐ型ＩｎＰクラッド層の接触領域の水平方向の距離に相当する）と前記活性層の垂直方向の中心から前記ｎ型電流阻止層の上端までの距離ｈ１の異なる３つの半導体装置を作製した。なお、埋め込み構造の違いによるレーザ特性の比較を行なうため、埋め込み形状以外の構造、すなわち、レーザの積層構造や共振器長、端面に設ける誘電体反射膜の反射率等は、実施例と同一とした。この比較例の半導体装置について、本実施例の半導体装置と同様にレーザ特性として、光出力−電流特性、しきい値電流、しきい値近傍のスロープ効率、１．５Ａ時の光出力の測定を行なった。
【００３６】
図２（ａ）は、メサストライプ幅を２．７μｍとした際の実施例の半導体装置及び比較例の半導体装置の１．５Ａ駆動時の光出力と、ｐ型ＩｎＰクラッド層４とｎ型電流阻止層６の距離ｔの関係を示している。図２（ａ）から、光出力は前記距離ｔが２０ｎｍ程度で最大値をとることがわかる。これは、前記距離ｔが小さくなるに従い、電流阻止領域のリーク電流が低減するためであると考えられる。また、５ｍＷ程度のばらつきで、５００ｍＷ程度以上の高出力動作を実現するために前記距離ｔの値を４０ｎｍ以下とする。
【００３７】
一方、図２（ｂ）は、実施例の半導体装置及び比較例の半導体装置の光出力と、前記活性層の垂直方向の中心から前記ｎ型電流阻止層の上端までの距離ｈ１と前記活性層の垂直方向の中心から前記メサストライプを構成するｐ型クラッド層の上端までの距離ｈ２の比（ｈ１／ｈ２）を示している。図２（ｂ）より、光出力は、当該比が０．９７近傍で最大をとることが分かる。当該比は０．９４以上１未満の範囲で、光出力のばらつきが５ｍＷと小さい値での高出力動作を実現できる。また、前述のように、この比はメサストライプ側面部のｐ型ＩｎＰ電流阻止層５の水平方向の距離を反映しており、比が大きいほどメサストライプ側面部のｐ型ＩｎＰ電流阻止層５の水平方向の成長が抑制される。このようにｐ型ＩｎＰ電流阻止層５の水平方向の成長が抑制されると、ｐ型ＩｎＰ電流阻止層５での光吸収が低減し、高出力が実現される。
【００３８】
なお、本実施例とメサストライプの幅のみを変えた半導体装置を作製したところ、メサストライプの幅、すなわち活性層の幅が３μｍまでは単一横モードを維持した光−電流特性において光−電流出力特性における不連続点（キンク）が発生しないことを確認した。
【００３９】
以上説明したように、本発明の半導体装置は、電流阻止領域を流れるリーク電流が低減する効果に加えてｐ型ＩｎＰ電流阻止層での光吸収を低減する効果を有するため、低しきい値電流、高効率、高出力動作を実現することができる。特に、活性層を構成する材料がＧａＩｎＡｓＰである半導体装置では、半導体装置から発生する光の発振波長が長波長になるほど、オージェ吸収により高出力動作が困難になるといった課題を抱えているが、本発明による高出力の半導体装置は、１４６０ｎｍ以上のエルビウム添加光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ；Ｅｒｂｉｕｍ Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）用励起光源や３００ｍＷ以上の高出力が要求されるラマン増幅器用励起光源の半導体装置として有効である。さらに、本発明の半導体装置は、従来構造の半導体装置の作製工程よりも工程数が増えることなく、高性能の半導体装置を実現することができる。
【００４０】
また、上述の光ファイバ増幅器用励起光源は、１４ピンのバタフライパッケージ内に配置された電子冷却装置上に半導体装置、レンズなどの光学系、アイソレータ、出力制御用モニタ受光阻止が配置され、光学系を介して光ファイバに光を結合する構造になっている。本発明の半導体装置を用いることで、従来構造の半導体装置と比較して、低しきい値、高効率動作が可能となるため、消費電力が低減できるので、電子冷却の消費電力が低減できる。さらに活性層の温度を低減することができるため、レーザモジュールの長期信頼性を向上することができる効果を有する。
【００４１】
また、本発明の誘電体反射膜は、化学気層成長（ＣＶＤ；Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やスパッタ（ｓｐｕｔｔｅｒ）法を用いて成膜することができる。なお、本実施例では、低反射率の誘電体反射膜として１．５％の反射率を有する誘電体膜を用いたが、外部反射鏡と組み合わせた複合共振器を有する半導体装置の場合には、該半導体装置におけるファブリペロー共振を抑制するために０．１％以下の低反射率を有する誘電体多層膜を用いることが好適である。
【００４２】
また、本発明の半導体装置の活性層を構成する材料は、ＧａＩｎＡｓＰの他、ＡｌＧａＩｎＡｓＰ、ＧａＩｎＮＡｓ、ＡｌＧａＩｎＮでも良く、用途や目的に応じて適宜選択される。また、それぞれの材料に適した基板（ＩｎＰ基板、ＧａＡｓ基板、ＧａＩｎＡｓ基板、ＧａＮ基板など）が適宜用いられる。
【００４３】
また、本発明の半導体装置における活性層は、歪み量子井戸構造であって、量子ドットや量子細線、量子ダッシュ構造を伴うものあってもよい。さらに、光閉じ込め構造は一段ＳＣＨ層やＧＲＩＮ−ＳＣＨ構造（ＧＲＩＮ− ＳＣＨ；Ｇｒａｄｅｄ−Ｉｎｄｅｘ Ｓｅｐａｒａｔｅ−Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ）でも良い。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】（ａ）乃至（ｃ）は、本発明の実施形態の半導体装置を示した模式的な断面図である。
【図２】（ａ）は、実施例及び比較例の半導体装置の光出力と距離ｔの関係、（ｂ）は、実施例及び比較例の半導体装置の光出力と、ｈ１／ｈ２の関係を示す図である。
【図３】従来構造の半導体装置を示した模式的な断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１ ｎ型ＩｎＰ基板
２ ｎ型ＩｎＰクラッド層
３ ＧａＩｎＡｓＰ活性層
４ ｐ型ＩｎＰクラッド層
５ ｐ型ＩｎＰ電流阻止層
６ ｎ型ＩｎＰ電流阻止層
７ ｐ型ＩｎＰクラッド層
８ ｐ型ＧａＩｎＡｓＰコンタクト層
９ ｎ型電極
１０ ｐ型電極
１２ ｐ型ＧａＩｎＡｓＰキャップ層
１３ エッチングマスク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信システムの光源、光計測器の光源、もしくは、光情報処理システム用光源であって、埋め込みヘテロ構造を有する半導体装置に関するものである。特に、光ファイバ増幅器用励起光源に使用される高出力の半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電流注入型の半導体装置は、発光領域である活性層へ電流を効率的に注入するために電流狭窄機能を有する構造が採用されている。該電流狭窄構造の一つに活性層を含むメサストライプの両側に埋め込み型の電流阻止領域を有する構造が用いられている。この電流阻止領域として、一般には、逆バイアスのｐｎ接合を含む構造が用いられている。なお、この埋め込み型の電流阻止領域を有する半導体装置では、前記電流阻止領域と前記活性層の間で屈折率差が生じ、発生した光を活性層に閉じ込めるための水平方向の光導波機能も有する。この光導波機能により、発生する光（レーザビーム）の形状はほぼ円形となり、レンズなどの光学部品を介して、高い結合効率で光ファイバ結合できるという特長を有する。
【０００３】
図３は、有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ；Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）により成長された電流阻止層を有する、いわゆる埋め込み（ＢＨ；Ｂｕｒｉｅｄ Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）構造を有する公知ないし、周知の半導体装置の共振器方向に対して垂直方向の断面形状の模式図である。図３に示した半導体装置は、ｎ型ＩｎＰ基板１上にｎ型ＩｎＰクラッド層２、ＧａＩｎＡｓＰ活性層３、ｐ型ＩｎＰクラッド層４によってメサストライプが形成され、その両側面部にｐ型ＩｎＰ電流阻止層５およびｎ型ＩｎＰ電流阻止層６で構成される電流阻止領域が埋め込み成長により形成され、更に前記メサストライプ及び前記電流阻止領域の上部にｐ型ＩｎＰクラッド層７、ｐ型ＧａＩｎＡｓＰコンタクト層８が所定の位置に形成されている。そして、電流を注入するために、ｎ型ＩｎＰ基板１の下面にｎ型電極９、ｐ型ＧａＩｎＡｓＰコンタクト層８の上面にｐ型電極１０が形成されている。
【０００４】
図３の半導体装置は、ＧａＩｎＡｓＰ活性層３を含むｐｎダブルヘテロ接合と同様に、ｐ型ＩｎＰ電流阻止層５とｎ型ＩｎＰクラッド層２とのｐｎ接合に半導体装置の動作時に順バイアスがかかる。また、ｐ型ＩｎＰクラッド層７、ｎ型ＩｎＰ電流阻止層６、ｐ型ＩｎＰ電流阻止層５、ｎ型ＩｎＰ基板１が、ｐｎｐｎ型のサイリスタ構造を構成している。
【０００５】
このような構造の半導体装置に対して、ｐ型電極１０に正、ｎ型電極９に負の電圧を印加すると、ｐｎ接合のビルトイン電圧の差により、注入電流のほとんどがＧａＩｎＡｓＰ活性層３へ注入される。しかしながら、図３の経路Ｉ−ＩＩは順バイアスとなるために、ｐ型ＩｎＰ電流阻止層５とｎ型ＩｎＰクラッド層２のｐｎ接合を介して、リーク電流が発生する。このリーク電流は、サイリスタ構造のゲート電流になるため、アノード電流に相当する経路ＩＩＩ−ＩＶにリーク電流が流れる。
【０００６】
従来、前記リーク電流を低減することを目的とした技術が、特許文献１〜５に開示されている。
【特許文献１】特開２００８−１９８６６２号公報
【特許文献２】特開平８−１２７２５１号公報
【特許文献３】特開平５−１３８６９号公報
【特許文献４】特開平５−１２９７２３号公報
【特許文献５】特開平５−７５２０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＢＨ（埋め込み）構造の半導体装置の電流阻止領域で発生するリーク電流は、しきい値電流の増加や光出力の熱飽和や光−電流出力特性における不連続点（キンク）を誘発する原因となる。特に、該不連続点（キンク）は半導体装置の高出力動作、高温動作を著しく低下させるといった問題がある。そこで、発明者らはリーク電流を低減するために、活性層とｎ型ＩｎＰ電流阻止層の開口端の距離（ｄ）を短くする方法に着目し、該距離ｄを変化させた半導体装置を作製した。
【０００８】
ここで、作成した半導体装置について、１．５Ａ駆動時の光出力特性を比較した。その結果を表１に示す。表１から明らかなように、活性層とｎ型ＩｎＰ電流阻止層の開口端の距離ｄと光出力の間には相関関係を見出すことが難しいことが分かった。具体的には、当該距離ｄが３２０ｎｍの場合と３６３ｎｍの場合には、当該距離が４３ｎｍ短くなっているにも関わらず、光出力は６ｍＷ程度大きくなり、光出力に改善効果は見られなかった。また、当該距離ｄが３６３ｎｍの場合と３６７ｎｍの場合には、わずか４ｎｍの違いに対して、光出力が４０ｍＷ程度と大きくばらついてしまうことが分かった。当該半導体装置は、リーク電流は低減されるものの、現在所望されている５００ｍＷ程度の高出力動作が実現できないということが分かった。
【０００９】
【表１】
【００１０】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであって、電流阻止領域のリーク電流が小さく、且つ、ｐ型電流阻止層での光の吸収を低減することで実現した高出力動作や高温動作が可能な半導体装置を、該半導体装置の作製工程に困難を生じさせることなく提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し前記目的を達成するために、本発明に係る半導体装置は、ｎ型基板上に、ｎ型クラッド層とｐ型クラッド層に挟まれた活性層を含むダブルへテロ構造を有するメサストライプと、該ダブルへテロ構造のメサストライプ側面部に一の材料で構成されるｐｎ接合からなる電流阻止領域を有する半導体装置において、前記電流阻止領域を構成するｎ型電流阻止層の開口端と前記メサストライプを構成する前記ｐ型クラッド層は離間して設けられ、該離間距離ｔは２０ｎｍ乃至４０ｎｍであって、かつ前記活性層の垂直方向の中心から前記ｎ型電流阻止層の上端までの距離ｈ１と前記活性層の垂直方向の中心から前記メサストライプを構成するｐ型クラッド層の上端までの距離ｈ２の比（ｈ１／ｈ２）が０．９４以上１未満であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る半導体装置は、上記の発明において、ｎ型基板を構成する材料が、ＩｎＰであることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る半導体装置は、上記発明において、一の材料が、ＩｎＰであることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る半導体装置は、上記発明において、前記活性層が量子井戸構造であることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る半導体装置は、上記発明において、前記活性層が歪超格子量子井戸構造であることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る半導体装置は、上記発明において、前記半導体装置の共振器長が、１０００μｍ以上であることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る半導体装置は、上記発明において、活性層の幅が、光の導波方向にわたり、単一横モ−ド動作を満足するように選択されていることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明に係る半導体装置は、上記発明において、半導体装置の共振器方向の両端面は、反射率の異なる膜が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る半導体装置は、電流阻止領域を構成するｎ型電流阻止層の開口端と前記ｐ型クラッド層は離間して設けられ、該離間距離ｔは２０ｎｍ乃至４０ｎｍとすることにより、ｐ型クラッド層とｐ型電流阻止層の接触領域を低減し、サイリスタ構造のアノード電流を低減した半導体装置を実現することができる。さらに、該アノード電流の低減により、ターンオン電流が生じにくい電流狭窄性の向上した電流阻止領域を有する半導体装置を実現することができる。
【００２０】
さらに、前記活性層の垂直方向の中心から前記ｎ型電流阻止層の上端までの距離ｈ１と前記活性層の垂直方向の中心から前記メサストライプを構成するｐ型クラッド層の上端までの距離ｈ２の比（ｈ１／ｈ２）を０．９４以上１未満とすることにより、ｐ型電流阻止層における光吸収を低減し、高出力動作に適した半導体装置を実現することができる。
【００２１】
また、本発明に係る半導体装置は、活性層が、量子井戸構造であるため、低しきい値電流、高効率動作の半導体装置を実現することができる。また、活性層が、歪超格子量子井戸構造とすることにより、より低しきい値電流、高効率動作の半導体装置を実現することができる。
【００２２】
また、本発明に係る半導体装置は、共振器長が、１０００μｍ以上であるため、半導体装置の電気抵抗及び熱抵抗を低減し、低電圧動作する熱飽和の生じにくい光半導体装置を実現することができる。さらに熱飽和が生じにくいことにより、低消費電力動作する地球環境に配慮した高出力動作の半導体装置を実現することができる。
【００２３】
また、本発明に係る半導体装置は、活性層の幅が、光の導波方向にわたり、単一横モード動作を満足するように選択されていることにより、光通信システムに最適な低しきい値、高出力動作可能な半導体装置を実現することができる。
【００２４】
また、本発明に係る半導体装置は、共振器方向の両端面に、反射率の異なる膜が形成されていることにより、反射率の低い端面から効率的に光を取り出すことができる。さらに、反射率の高い端面からの光を受光阻止で受けることにより、当該半導体装置の出力を制御するモニタ光として利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に、図面を参照して本発明に係る半導体装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。なお、各図面において、同一の構成要素には同一の符号を付している。
【００２６】
（実施例）
図１の（ａ）乃至（ｃ）は、本発明の実施形態であるｎ型ＩｎＰ基板上に電流阻止領域を構成する電流阻止層を有機金属気相成長により埋め込み成長させた半導体装置の作製工程を示したものである。図１（ａ）に示すように、まず、ｎ型ＩｎＰ基板１上にｎ型ＩｎＰクラッド層２を１μｍ、ＧａＩｎＡｓＰ活性層３、ｐ型ＩｎＰクラッド層４を０．５μｍ、１．２μｍ組成のｐ型ＧａＩｎＡｓＰキャップ層１２を０．０５μｍ、順次成長させた後、ｐ型ＧａＩｎＡｓＰキャップ層１２の上にＳｉＮｘ誘電体膜からなるエッチングマスク１３をストライプ上に形成し、ウェットエッチング法やドライエッチング法等を用いてメサストライプを形成した。
【００２７】
なお、前記ＧａＩｎＡｓＰ活性層３は、格子不整合度１％程度の５層のＧａＩｎＡｓＰ圧縮歪量子井戸層（厚さ４ｎｍ）と組成波長が１．２μｍであるＧａＩｎＡｓＰバリア層（厚さ１０ｎｍ）からなる多重量子井戸構造（井戸数５）と、組成波長が０．９５μｍから１．２μｍまで変化した各層の厚さが４０ｎｍである６層の多段光閉じ込め（ＳＣＨ；Ｓｅｐａｒａｔｅ−Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ）層で構成した。また、前記活性層の格子不整合度を大きくする場合には、バリア層に引張り歪みとなる格子不整合度を有するＧａＩｎＡｓＰを用いて、量子井戸層の正味の歪み量を小さくした歪補償構造を用いることができる。
【００２８】
ここで、結晶成長方法として、有機金属気相成長の他に分子線エピタキシー（ＭＢＥ; Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法や化学線エピタキシー（ＣＢＥ; Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法を用いても良い。また、エッチングマスクとしてＳｉＯ２などを用いても良い。
【００２９】
次に、図１（ｂ）に示すように、誘電体からなるエッチングマスク１３上には結晶成長しないという有機金属気相成長法の特色を生かして、メサストライプの上面以外の領域にｐ型ＩｎＰ電流阻止層５およびｎ型ＩｎＰ電流阻止層６からなる電流阻止領域を形成し、メサストライプ側面部の前記電流阻止領域をエッチングマスク１３にほぼ水平になるように成長する。
【００３０】
ここで、ｎ型ＩｎＰ電流阻止層６の位置、すなわち、ＧａＩｎＡｓＰ活性層３の中心からの高さｈ１及びｐ型ＩｎＰクラッド層４までの距離ｔの制御は、ｐ型ＩｎＰ電流阻止層５の成長条件を変化させることで実現した。すなわち、ｐ型ＩｎＰ電流阻止層を成長する際のＶ族原子の供給量とＩＩＩ族原子の供給量の比（Ｖ／ＩＩＩ比）の値により、メサ側部の成長形状が異なることを用いており、一般的にＶ／ＩＩＩ比が大きいほど、積層方向に対して横方向の成長が促進される。
【００３１】
すなわち、ｐ型ＩｎＰ電流阻止層５をＶ／ＩＩＩ比が小さい製造条件で成長させると、メサストライプを構成するｐ型ＩｎＰクラッド層４とｎ型ＩｎＰ電流阻止層６の開口端の距離がメサストライプ側面部に接近し、かつ、メサストライプ側面部におけるｐ型ＩｎＰ電流狭窄層の横方向の成長が抑制され、ＧａＩｎＡｓＰ活性層３の中心からｎ型ＩｎＰ電流阻止層６の高さｈ１を高くすることができた。
【００３２】
その後、エッチングマスク１３及びｐ型ＧａＩｎＡｓＰキャップ層１２をエッチングにより除去し、有機金属気相成長法を用いてｐ型ＩｎＰクラッド層７、及び組成波長が１．２μｍであるｐ型ＧａＩｎＡｓＰコンタクト層８を約３μｍ成長させる。その後、基板の厚さ調整のため、ｎ型ＩｎＰ基板１の下面（上述した各半導体層を形成した面とは反対側の面）を厚さ１３０μｍ程度にまで研磨により薄膜化し、図１（ｃ）に示すように、前記基板１の下面にｎ型電極９、コンタクト層８の上面にｐ型電極１０をそれぞれ形成する。なお、この工程での結晶成長方法として、分子線エピタキシー法や化学線エピタキシー法を用いても良い。
【００３３】
上述したように作製した本実施例の半導体装置（図１（ｃ））は、ｎ型ＩｎＰ電流阻止層６のがｐ型ＩｎＰクラッド層７に近接することで、従来の半導体装置と比較して、ｐ型ＩｎＰ電流阻止層５とメサ領域のｐ型ＩｎＰクラッド層７の接触領域が低減する。このため、経路Ｉ−ＩＩを経由するリーク電流を低減することができる。更に、ｐ型ＩｎＰ電流阻止層の水平方向の成長が抑制されることで、活性層の外側に分布する光の吸収が抑制され、高出力動作が実現できる。
【００３４】
上述したように作製した本実施例の半導体装置のレーザ特性を評価するために、電極形成後のウェハを共振器長１５００μｍのバーに壁開し、一方の端面に反射率１．５％の誘電体反射膜を成膜し、他方の端面に、反射率９８％の誘電体反射膜を成膜した。その後、本実施例の半導体装置のレーザ特性として、光出力−電流特性の測定を行った。
【００３５】
（比較例）
本発明の半導体装置とのレーザ特性の比較を行なうために、メサストライプを構成するｐ型ＩｎＰクラッド層４とｎ型電流阻止層６の距離ｔ（前記ｐ型ＩｎＰクラッド層４とｐ型ＩｎＰクラッド層の接触領域の水平方向の距離に相当する）と前記活性層の垂直方向の中心から前記ｎ型電流阻止層の上端までの距離ｈ１の異なる３つの半導体装置を作製した。なお、埋め込み構造の違いによるレーザ特性の比較を行なうため、埋め込み形状以外の構造、すなわち、レーザの積層構造や共振器長、端面に設ける誘電体反射膜の反射率等は、実施例と同一とした。この比較例の半導体装置について、本実施例の半導体装置と同様にレーザ特性として、光出力−電流特性、しきい値電流、しきい値近傍のスロープ効率、１．５Ａ時の光出力の測定を行なった。
【００３６】
図２（ａ）は、メサストライプ幅を２．７μｍとした際の実施例の半導体装置及び比較例の半導体装置の１．５Ａ駆動時の光出力と、ｐ型ＩｎＰクラッド層４とｎ型電流阻止層６の距離ｔの関係を示している。図２（ａ）から、光出力は前記距離ｔが２０ｎｍ程度で最大値をとることがわかる。これは、前記距離ｔが小さくなるに従い、電流阻止領域のリーク電流が低減するためであると考えられる。また、５ｍＷ程度のばらつきで、５００ｍＷ程度以上の高出力動作を実現するために前記距離ｔの値を４０ｎｍ以下とする。
【００３７】
一方、図２（ｂ）は、実施例の半導体装置及び比較例の半導体装置の光出力と、前記活性層の垂直方向の中心から前記ｎ型電流阻止層の上端までの距離ｈ１と前記活性層の垂直方向の中心から前記メサストライプを構成するｐ型クラッド層の上端までの距離ｈ２の比（ｈ１／ｈ２）を示している。図２（ｂ）より、光出力は、当該比が０．９７近傍で最大をとることが分かる。当該比は０．９４以上１未満の範囲で、光出力のばらつきが５ｍＷと小さい値での高出力動作を実現できる。また、前述のように、この比はメサストライプ側面部のｐ型ＩｎＰ電流阻止層５の水平方向の距離を反映しており、比が大きいほどメサストライプ側面部のｐ型ＩｎＰ電流阻止層５の水平方向の成長が抑制される。このようにｐ型ＩｎＰ電流阻止層５の水平方向の成長が抑制されると、ｐ型ＩｎＰ電流阻止層５での光吸収が低減し、高出力が実現される。
【００３８】
なお、本実施例とメサストライプの幅のみを変えた半導体装置を作製したところ、メサストライプの幅、すなわち活性層の幅が３μｍまでは単一横モードを維持した光−電流特性において光−電流出力特性における不連続点（キンク）が発生しないことを確認した。
【００３９】
以上説明したように、本発明の半導体装置は、電流阻止領域を流れるリーク電流が低減する効果に加えてｐ型ＩｎＰ電流阻止層での光吸収を低減する効果を有するため、低しきい値電流、高効率、高出力動作を実現することができる。特に、活性層を構成する材料がＧａＩｎＡｓＰである半導体装置では、半導体装置から発生する光の発振波長が長波長になるほど、オージェ吸収により高出力動作が困難になるといった課題を抱えているが、本発明による高出力の半導体装置は、１４６０ｎｍ以上のエルビウム添加光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ；Ｅｒｂｉｕｍ Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）用励起光源や３００ｍＷ以上の高出力が要求されるラマン増幅器用励起光源の半導体装置として有効である。さらに、本発明の半導体装置は、従来構造の半導体装置の作製工程よりも工程数が増えることなく、高性能の半導体装置を実現することができる。
【００４０】
また、上述の光ファイバ増幅器用励起光源は、１４ピンのバタフライパッケージ内に配置された電子冷却装置上に半導体装置、レンズなどの光学系、アイソレータ、出力制御用モニタ受光阻止が配置され、光学系を介して光ファイバに光を結合する構造になっている。本発明の半導体装置を用いることで、従来構造の半導体装置と比較して、低しきい値、高効率動作が可能となるため、消費電力が低減できるので、電子冷却の消費電力が低減できる。さらに活性層の温度を低減することができるため、レーザモジュールの長期信頼性を向上することができる効果を有する。
【００４１】
また、本発明の誘電体反射膜は、化学気層成長（ＣＶＤ；Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やスパッタ（ｓｐｕｔｔｅｒ）法を用いて成膜することができる。なお、本実施例では、低反射率の誘電体反射膜として１．５％の反射率を有する誘電体膜を用いたが、外部反射鏡と組み合わせた複合共振器を有する半導体装置の場合には、該半導体装置におけるファブリペロー共振を抑制するために０．１％以下の低反射率を有する誘電体多層膜を用いることが好適である。
【００４２】
また、本発明の半導体装置の活性層を構成する材料は、ＧａＩｎＡｓＰの他、ＡｌＧａＩｎＡｓＰ、ＧａＩｎＮＡｓ、ＡｌＧａＩｎＮでも良く、用途や目的に応じて適宜選択される。また、それぞれの材料に適した基板（ＩｎＰ基板、ＧａＡｓ基板、ＧａＩｎＡｓ基板、ＧａＮ基板など）が適宜用いられる。
【００４３】
また、本発明の半導体装置における活性層は、歪み量子井戸構造であって、量子ドットや量子細線、量子ダッシュ構造を伴うものあってもよい。さらに、光閉じ込め構造は一段ＳＣＨ層やＧＲＩＮ−ＳＣＨ構造（ＧＲＩＮ− ＳＣＨ；Ｇｒａｄｅｄ−Ｉｎｄｅｘ Ｓｅｐａｒａｔｅ−Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ）でも良い。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】（ａ）乃至（ｃ）は、本発明の実施形態の半導体装置を示した模式的な断面図である。
【図２】（ａ）は、実施例及び比較例の半導体装置の光出力と距離ｔの関係、（ｂ）は、実施例及び比較例の半導体装置の光出力と、ｈ１／ｈ２の関係を示す図である。
【図３】従来構造の半導体装置を示した模式的な断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１ ｎ型ＩｎＰ基板
２ ｎ型ＩｎＰクラッド層
３ ＧａＩｎＡｓＰ活性層
４ ｐ型ＩｎＰクラッド層
５ ｐ型ＩｎＰ電流阻止層
６ ｎ型ＩｎＰ電流阻止層
７ ｐ型ＩｎＰクラッド層
８ ｐ型ＧａＩｎＡｓＰコンタクト層
９ ｎ型電極
１０ ｐ型電極
１２ ｐ型ＧａＩｎＡｓＰキャップ層
１３ エッチングマスク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ型基板上に、ｎ型クラッド層とｐ型クラッド層に挟まれた活性層を含むダブルへテロ構造を有するメサストライプと、該ダブルへテロ構造のメサストライプ側面部に一の材料で構成されるｐｎ接合からなる電流阻止領域を有する半導体装置において、前記電流阻止領域を構成するｎ型電流阻止層の開口端と前記メサストライプを構成する前記ｐ型クラッド層は離間して設けられ、該離間距離ｔは２０ｎｍ乃至４０ｎｍであって、かつ前記活性層の垂直方向の中心から前記ｎ型電流阻止層の上端までの距離ｈ１と前記活性層の垂直方向の中心から前記メサストライプを構成するｐ型クラッド層の上端までの距離ｈ２の比（ｈ１／ｈ２）が０．９４以上１未満であることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記ｎ型基板を構成する材料は、ＩｎＰであることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記一の材料は、ＩｎＰであることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記活性層は、量子井戸構造であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記活性層は、歪超格子量子井戸構造であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記半導体装置の共振器長は、１０００μｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記活性層の幅は、光の導波方向にわたり、単一横モード動作を満足するように選択されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記半導体装置の共振器方向の両端面は、反射率の異なる膜が形成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１】
ｎ型基板上に、ｎ型クラッド層とｐ型クラッド層に挟まれた活性層を含むダブルへテロ構造を有するメサストライプと、該ダブルへテロ構造のメサストライプ側面部に一の材料で構成されるｐｎ接合からなる電流阻止領域を有する半導体装置において、前記電流阻止領域を構成するｎ型電流阻止層の開口端と前記メサストライプを構成する前記ｐ型クラッド層は離間して設けられ、該離間距離ｔは２０ｎｍ乃至４０ｎｍであって、かつ前記活性層の垂直方向の中心から前記ｎ型電流阻止層の上端までの距離ｈ１と前記活性層の垂直方向の中心から前記メサストライプを構成するｐ型クラッド層の上端までの距離ｈ２の比（ｈ１／ｈ２）が０．９４以上１未満であることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記ｎ型基板を構成する材料は、ＩｎＰであることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記一の材料は、ＩｎＰであることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記活性層は、量子井戸構造であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記活性層は、歪超格子量子井戸構造であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記半導体装置の共振器長は、１０００μｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記活性層の幅は、光の導波方向にわたり、単一横モード動作を満足するように選択されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記半導体装置の共振器方向の両端面は、反射率の異なる膜が形成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の半導体装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−１３５５０６（Ｐ２０１０−１３５５０６Ａ）
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３０８８９１（Ｐ２００８−３０８８９１）
【出願日】平成２０年１２月３日（２００８．１２．３）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月３日（２００８．１２．３）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]