JP2000208872A

JP2000208872A - 半導体素子及びその製造方法

Info

Publication number: JP2000208872A
Application number: JP11005604A
Authority: JP
Inventors: Junichi Kinoshita; 下順一木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-01-12
Filing date: 1999-01-12
Publication date: 2000-07-28

Abstract

(57)【要約】【課題】電流狭窄構造や回折格子を正確且つ容易に形
成することができる半導体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】ＭＱＷ構造の一部を無秩序化することに
よって残りの部分のみを正確且つ容易に選択酸化するこ
とができる。その結果として、電流狭窄構造を極めて正
確且つ容易に形成することができる。また、所定のマス
クを介してＭＱＷ構造を無秩序化させることにより、再
成長工程を経ることなく、基板面に対して垂直な回折格
子も水平な回折格子も正確且つ容易に形成することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子及びそ
の製造方法に関する。より具体的には、本発明は、所定
の通電領域にのみ電流を狭窄する構造や、回折格子など
の光学的手段を備えた半導体レーザなどの半導体素子及
びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子は、機能させるべきｐｎ接合
に効率良く少数キャリアを注入する必要がある場合が多
い。例えば、半導体レーザにおいては、小さい体積の共
振器にのみ電流を狭窄する必要がある。通常は、逆方向
にバイアスが印加されるｐｎ接合を非通電領域に形成し
て電流をブロックする。この構成は極めて一般的なので
図示しないが、電流ブロック層を結晶成長で形成するた
め成長回数が多くなるという欠点があった。

【０００３】また、この逆バイアスｐｎ接合の接合容量
によって、ＣＲ（容量・抵抗）のロールオフが増加し、
１Ｇｂｐｓ以上の高速駆動が難しくなるという欠点もあ
った。

【０００４】最近は、ＶＣＳＥＬ（垂直共振器型レー
ザ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）で用い
られている、ＡｌＡｓの選択酸化による電流狭窄方式が
注目されている。この選択酸化による電流狭窄構造を以
下に図面を参照して説明する。

【０００５】図１１は、ＧａＡｌＡｓ／ＧａＡｓ系端面
発光型レーザを表す説明図である。すなわち、同図
（ａ）は、その製造工程途中の断面概念図であり、同図
（ｂ）は、その完成状態の断面概念図である。

【０００６】このレーザの製造にあたっては、まず、Ｇ
ａＡｓ基板１０１上に、ｎ型ＧａＡｌＡｓ（Ａｌ組成
比：０．３）クラッド層１０２、ＧａＡｓとＧａＡｌＡ
ｓからなるＭＱＷ（多重量子井戸：multi-quantum wel
l）構造の活性層１０３（付随する導波路層も含む）、
薄い（約０．１μｍ厚）ｐ型ＧａＡｌＡｓ（Ａｌ組成
比：０．３）クラッド層１０４、続いて、ｐ型ＡｌＡｓ
層１０５（０．１μｍ厚）、ｐ型ｐ型ＧａＡｌＡｓ（Ａ
ｌ組成比：０．３）第２クラッド層１０６、ｐ型ＧａＡ
ｓコンタクト層１０７を成長する。

【０００７】次に、同図（ｂ）のように、ｐ型ＡｌＡｓ
層１０５まで達するメサストライプ１１０をパターニン
グとエッチングにより形成する。ストライプの幅は約１
０μｍである。次に、水蒸気酸化によりｐ型ＡｌＡｓ層
１０５を外側から酸化して、最後に、２μｍ以下の幅の
ｐ型ＡｌＡｓ層１０５が残り、それ以外ｐ型ＡｌＡｓ層
１０５の部分を酸化膜１１５に変成させる。

【０００８】最後に、図１１（ｂ）に表したように、電
極１２０、１２１を形成して端面発光型レーザが完成す
る。このようにして形成された端面発光型レーザにおい
ては、電極１２１を介して注入された電流は、酸化膜１
１５によりブロックされ、２μｍ以下の幅のｐ型ＡｌＡ
ｓ層１０５の通電領域のみを通って、活性層１０３に狭
窄される。このように、活性層１０３に対して、電流を
狭窄して注入することにより、高い効率のレーザ発振を
得ることができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この選択酸化
法では、１０μｍもの広い幅のメサストライプ１１０か
ら、最後は２μｍ以下の狭い幅のｐ型ＡｌＡｓ層５を残
すために、メサストライプ１１０の両脇から４μｍ以上
の選択酸化をする必要がある。最終的なｐ型ＡｌＡｓ層
１０５の幅を再現性良く得るのは、選択酸化の制御性の
点から極めて困難である。これは、半導体素子の製造上
の大きな問題点である。

【００１０】また、ＡｌＡｓを酸化して酸化膜を形成す
る際に体積変化が起こり、メサストライプ１１０の両端
が反って結晶全体に大きなダメージを与え、素子の信頼
性を劣化させるという問題もあった。

【００１１】一方、以上説明した電流狭窄構造とは別
に、半導体レーザや光変調器などの半導体素子において
は、導波路に沿って光学的な作用を与える光学的手段を
設ける場合が多い。このような光学的手段としては、例
えば、回折格子などの周期的構造を挙げることができ
る。このような光学手段を形成する場合において、以下
に詳述するような種々の問題があった。

【００１２】例えば、ホログラムの一種である回折格子
を設けた導波路を有する光半導体素子がある。このよう
な光半導体素子としては、分布帰還型レーザ（DFB: Dis
tributed Feedback Laser）が有名である。これを作製
するためには、下地の半導体材料に光学的手段として回
折格子を刻印し、その上に結晶成長を行う必要があっ
た。

【００１３】基板が導波路光に対して透明な場合は、基
板に回折格子を刻んで、その上に活性層を含めた導波路
の層構造を結晶成長する。しかし、この場合は下地が回
折格子であるために凹凸ができ、基板主面と異なる面方
位の斜面が現れる。この面方位と凹凸のため、その上の
活性層等の層構造が平坦になりにくいという問題があっ
た。

【００１４】図１２は、従来の分布帰還型レーザの製造
工程の要部を説明する工程断面図である。すなわち、同
図に例示したレーザは、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系ＤＦ
Ｂレーザである。

【００１５】このＤＦＢレーザの製造にあたっては、ま
ず、ｎ型ＩｎＰ基板２０１上に回折格子２１０を形成す
る。その上に、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ導波路層２０２と組
成の異なるＩｎＧａＡｓＰのウエル・バリア多層構造か
らなるＭＱＷ活性層２０３、ｐ型ＩｎＰ層２０４、ｐ型
ＩｎＧａＡｓコンタクト層２０５を順次結晶成長する。
しかし、この場合には、活性層２０３は、基板上の回折
格子２１０の影響を受けて凹凸が回復されず結晶性も悪
くなる。その結果として、発光効率が低下し、信頼性も
劣化しやすいなどの問題があった。

【００１６】一方、図１３は、より一般的に広く行われ
ている方法を表す工程断面図である。すなわち、活性層
を成長した後に導波路構造の一部に回折格子を形成し、
その上に結晶成長する。この場合、これに関する結晶成
長の回数だけでも２回になる。

【００１７】同図の工程を具体的に説明すると、まず、
平坦なｎ型ＩｎＰ基板２０１上にＭＱＷ活性層２０３、
ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ導波路層２０２を成長する。

【００１８】次に、ウェーハを成長炉から一旦取り出し
て、この上に回折格子２１０を形成する。次に、ｐ型Ｉ
ｎＰ層２０４、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層２０５を
結晶成長する。この場合、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト
層２０５の表面は回折格子２１０から距離があるため比
較的平坦に回復する。活性層２０３は、すでに平坦な基
板２０１の上に平坦に成長されている。つまり、半導体
素子の重要な層構造には、回折格子の凹凸の影響は少な
い。

【００１９】しかし、この場合においても、回折格子上
へのオーバグロース（overgrowth：再成長）が必要であ
った。すなわち、ウェーハを結晶成長炉から一旦取り出
して回折格子を形成し、再び結晶成長炉に導入して結晶
成長を行う。このオーバグロースの成長界面には、不純
物や結晶欠陥が高い密度で導入されやすく、素子の初期
特性や信頼性を低下させる要因のひとつとなっていた。

【００２０】回折格子をもたないＦＰ（Fabry-Perot）
型の半導体レーザの場合は、リッジ導波路型（Ridge Wa
veguide：ＲＷＧ）構造を採用すると、結晶成長は１回
で済み、上記した問題を回避できる。しかし、ＤＦＢレ
ーザの場合には、前述した回折格子上の結晶成長、すな
わちオーバグロースのために、一回の結晶成長のみでデ
バイスを実現するのが困難であった。

【００２１】一方、結晶成長後に無理に回折格子をＲＷ
Ｇの側面に形成したり、メサの上面に回折格子を形成す
る構成も考えられる。しかし、これらの場合は、回折格
子が導波路のコア部から離れすぎたり、電極にじゃまさ
れたりして、回折効果を十分に得にくいという問題があ
る。

【００２２】本発明は、以上詳述した種々の課題の認識
に基づいてなされたものである。すなわち、その目的
は、従来の半導体素子の電流狭窄構造が有する欠点を克
服し、狭いストライプ幅を容易に精度良く得られ、酸化
にともなう結晶へのダメージを減らすことができる半導
体素子及びその製造方法を提供することにある。本発明
は、同時に、半導体レーザに適用した場合、良好な導波
路機能も付与するものである。

【００２３】また、本発明の目的は、１回の結晶成長工
程により回折格子などの光学的手段を有する構造を製造
することができる半導体素子及びその製造方法を提供す
ることにある。

【００２４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の半導体素子は、互いに異なる組成の半導体
からなる少なくとも２種類の層を周期的に積層した半導
体積層体を備え、前記半導体積層体の一部は、無秩序化
された通電領域とされ、前記通電領域に隣接した前記半
導体積層体の他の一部は、前記２種類の層のうちの少な
くともいずれかが酸化された高抵抗領域とされ、注入さ
れた電流が前記高抵抗領域によって阻止されて前記通電
領域に集中することを特徴とし、電流狭窄構造を極めて
正確且つ容易に形成することができる。

【００２５】また、本発明の望ましい実施の形態として
は、ｎ型の半導体からなる第１のクラッド層と、活性層
と、ｐ型の半導体からなる第２のクラッド層と、をさら
に備え、前記通電領域に集中した電流が前記活性層の一
部に流入して発光を生ずるようにすることが望ましい。

【００２６】さらに、前記通電領域は、前記高抵抗領域
よりも高い屈折率を有し、導波路を構成するものとすれ
ば、実屈折率型の典型的な導波路構造を正確且つ容易に
形成することができる。

【００２７】また、前記半導体積層体は、前記通電領域
の他にも不純物が導入されて無秩序化された橋脚領域を
有し、前記橋脚領域は、前記高抵抗領域における前記酸
化に伴う体積の変化による変形を防ぐものとして作用す
るものとすれば、酸化による体積変化に起因する「反
り」を防ぐことができる。

【００２８】一方、本発明の別の半導体素子は、光を導
波する導波路を備えた半導体素子であって、互いに異な
る組成の半導体からなる少なくとも２種類の層を周期的
に積層した半導体積層体を備え、前記半導体積層体は、
無秩序化された第１の領域と、前記第１の領域に隣接し
無秩序化されていない第２の領域とを有し、前記第１の
領域と前記第２の領域との境界面は、前記導波路におい
て導波される光に対して光学的な作用を及ぼす光学的手
段として作用することを特徴とし、再成長させることな
く回折格子などの各種の光学的手段を形成することがで
きる。

【００２９】ここで、前記半導体積層体の前記第２の領
域において、前記少なくとも２種類の層の少なくともい
ずれかが酸化されてなることとすると、屈折率の差を拡
大することができ、回折格子などの光学的手段の性能を
さらに改善することができる。

【００３０】また、前記光学的手段として、前記導波路
において導波される光についてブラッグ回折を生じさせ
る回折格子を形成すれば、高性能のＤＦＢレーザなどの
各種の光半導体素子を正確且つ容易に形成できる。

【００３１】ここで、選択酸化を容易に生じさせるため
には、前記半導体積層体の前記少なくとも２種類の層の
少なくともいずれかは、アルミニウム（Ａｌ）を含有し
てなるものとすることが望ましい。

【００３２】また、無秩序化を確実に生じさせるために
は、不純物として、亜鉛（Ｚｎ）またはベリリウム（Ｂ
ｅ）を導入し、または、原子空孔を移動させることが望
ましい。

【００３３】一方、本発明の半導体素子の製造方法は、
注入された電流が高抵抗領域によって阻止されて通電領
域に集中するものとして構成された半導体素子の製造方
法であって、互いに異なる組成の半導体からなる少なく
とも２種類の層を周期的に積層した半導体積層体を形成
する工程と、前記半導体積層体の一部を無秩序化するこ
とにより通電領域を形成する工程と、前記半導体積層体
の他の一部において、前記２種類の層のうちの少なくと
もいずれかを酸化することにより前記通電領域に隣接す
るように高抵抗領域を形成する工程と、を備えたことを
特徴とし、電流狭窄構造を正確且つ容易に実現すること
ができる。

【００３４】または、本発明の半導体素子の製造方法
は、光を導波する導波路を有し、前記導波路において導
波される光に対して光学的な作用を及ぼす光学的手段を
さらに有する半導体素子の製造方法であって、互いに異
なる組成の半導体からなる少なくとも２種類の層を周期
的に積層した半導体積層体を形成する工程と、前記半導
体積層体の上に、前記光学的手段の形状を反映したマス
クを形成する工程と、前記半導体積層体を前記マスクの
形状に対応して選択的に無秩序化することにより前記光
学的手段を形成する工程と、を備えたことを特徴とし、
回折格子などの光学的手段を有する半導体素子を正確且
つ容易に製造することができる。

【００３５】ここで、前記光学的手段を形成する前記工
程の後に、前記半導体積層体の前記無秩序化されていな
い部分において、前記２種類の層のうちの少なくともい
ずれかを酸化する工程をさらに備えたものとすれば、屈
折率の差を拡大して光学的手段の性能をさらに改善する
ことができる。

【００３６】また、前記光学的手段として、前記導波路
において導波される光についてブラッグ回折を生じさせ
る回折格子を形成すれば、高性能のＤＦＢレーザなどの
各種の光半導体素子を正確且つ容易に製造することがで
きる。

【００３７】ここで、前記無秩序化工程は、前記半導体
積層体に対して亜鉛（Ｚｎ）またはベリリウム（Ｂｅ）
を選択的に導入し、または、前記半導体積層体の一部に
おいて原子空孔の移動を促進させることにより行うこと
により、無秩序化を確実に生じさせることができる。

【００３８】本発明によれば、結晶成長の回数を減ら
し、一回の結晶成長だけで得られたウェーハを加工して
光導波路をつくることができる。すなわち、複雑な結晶
成長とその間の加工工程が少ないとコストが下がる。ま
た、工程を大幅に短縮できる。さらに、工程途中での失
敗の危険度も減る。

【００３９】

【発明の実施の形態】本発明は、超格子を無秩序化させ
ると酸化されにくくなる現象を積極的に利用して、所定
の電流狭窄構造や回折格子を正確且つ容易に形成するこ
とができる半導体素子及びその製造方法を提供するもの
である。

【００４０】以下に本発明の実施例を図面を参照しなが
ら詳細に説明する。

【００４１】図１は、本発明の第１の実施の形態にかか
る半導体素子を表す斜視概念図である。同図の半導体素
子は、電流狭窄構造を有する半導体レーザであり、略直
方体状の素子上面には、両側にトレンチ３０がそれぞれ
設けられている。

【００４２】その構造を説明すると、ＧａＡｓ基板１の
上に、ｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層２、ＭＱＷ構造の活
性層３（付随する導波路層も含む）、ｐ型ＧａＡｌＡｓ
クラッド層４が順次積層され、その上に、電流狭窄構造
が設けられている。

【００４３】電流狭窄構造は、素子の中央部にストライ
プ状の無秩序化領域１８ａが形成され、その両側には、
高抵抗領域１５が形成されている。さらに、この電流狭
窄構造の上には、ｐ型コンタクト層７が形成されてい
る。また、基板１の裏面側には、ｎ側電極２０が形成さ
れ、コンタクト層７の上には、ｐ側電極２１が形成され
ている。

【００４４】ここで、ストライプ状の無秩序化領域は、
例えばＡｌＡｓ／ＧａＡｌＡｓからなる超格子に亜鉛な
どの不純物を導入することにより層構造を消失させて形
成することができる。または、このような超格子におい
て原子空孔の移動を促進させることによっても形成する
ことができる。このように無秩序化させると、中間的な
組成を有するＧａＡｌＡｓ領域が得られる。従って、こ
の無秩序化領域は、導電率が高く、電極２１を介して注
入された電流の経路となる。

【００４５】一方、高抵抗領域１５は、超格子構造を酸
化させることにより形成されたものである。つまり、ト
レンチ３０に露出している端部から、超格子を酸化させ
ると、ＡｌＡｓ／ＧａＡｌＡｓ超格子の場合には、Ａｌ
Ａｓ層が優先的に酸化されて酸化層となる。その結果と
して、超格子は電気的に高抵抗化し、電流をブロックす
る。

【００４６】次に、本実施形態の半導体レーザの製造方
法について具体例を参照しつつ説明する。

【００４７】図２は、本実施形態の半導体レーザの製造
方法を表す概念工程断面図である。

【００４８】まず、同図（ａ）に表したように、半導体
の積層構造を形成する。具体的には、ＧａＡｓ基板１の
上に、ｎ型ＧａＡｌＡｓ（Ａｌ組成比：０．３）クラッ
ド層２、ＧａＡｓとＧａＡｌＡｓからなるＭＱＷ構造の
活性層３（付随する導波路層を含めても良い）、約０．
１μｍ厚のｐ型ＧａＡｌＡｓ（Ａｌ組成比：０．３）ク
ラッド層４、続いて、非常に薄いＡｌＡｓ層１６とＧａ
ＡｌＡｓ（Ａｌ組成比：０．５）１７を交互に重ねた多
重量子井戸（ＭＱＷ）構造１８を成長する。さらに、ｐ
型ＧａＡｓコンタクト層７を成長する。ここまでの積層
構造全体の厚さは、例えば１μｍ程度である。

【００４９】次に、図２（ｂ）に表したように、無秩序
化領域１８ａを形成する。具体的には、ｐ型コンタクト
層７の上に図示しないマスクを設け、ストライプ状にｐ
型ＧａＡｌＡｓ層４まで達するように亜鉛（Ｚｎ）など
の不純物を拡散する。ストライプの幅は、例えば２μｍ
程度とする。不純物の導入法としては、例えば、イオン
注入法や気相拡散法あるいは固相拡散法などをもちいる
ことができる。また、導入する不純物としては、ベリリ
ウム（Ｂｅ）なども同様に用いることができる。

【００５０】この工程により、多重量子井戸（ＭＱＷ）
構造１８は無秩序化し、微細なＭＱＷ構造が実質的に消
失する。つまり、ＡｌＡｓ層１６とＧａＡｌＡｓ（Ａ
ｌ：０．５）１７は混合して、中間的な組成を有するＧ
ａＡｌＡｓからなる無秩序化領域１８ａが形成される。
例えば、ＡｌＡｓ層１６とＧａＡｌＡｓ（Ａｌ組成比：
０．５）１７の厚さがほぼ同じ場合には、丁度中間の組
成のＧａＡｌＡｓ（Ａｌ組成比：０．７５）の層が形成
される。

【００５１】次に、図２（ｃ）に表したように、無秩序
化領域１８ａの両側にトレンチ３０をそれぞれ設ける。
さらに、このトレンチ３０の内壁面に露出している端面
からＡｌＡｓ層１６を選択的に酸化させて、高抵抗領域
１５を形成する。このとき、ＡｌＡｓ層１６の酸化は、
トレンチ３０の内壁面から無秩序化領域１８ａに向かっ
て進行するが、中間的な組成を有する無秩序化領域１８
ａは、酸化されにくく選択酸化をくい止める。つまり、
無秩序化領域１８ａは酸化されないので、その幅によっ
て再現性良く通電領域を形成できる。このように、本発
明によれば、無秩序化領域１８ａのパターンに応じて選
択酸化された高抵抗領域１５を自動的に規定できる。高
抵抗領域１５を形成した後に、電極２０及び２１を形成
し、さらにウェーハを分割して半導体レーザ素子が完成
する。

【００５２】本発明によれば、ＭＱＷ構造の一部を無秩
序化することによって残りの部分のみを正確に選択酸化
することができる。その結果として、電流狭窄構造を極
めて正確且つ容易に形成することができる。

【００５３】本発明のこの効果をより顕著にするために
は、ＭＱＷ構造を構成する２種類の半導体層のうちのい
ずれかが特に酸化されやすく、無秩序化された場合には
酸化されにくくなるように、ＭＱＷ構造を設計すれば良
い。具体的には、例えば、アルミニウム（Ａｌ）を高い
濃度で含有する層と、低い濃度で含有する（もしくは含
有しない）層とによりＭＱＷ構造を形成すると、高いア
ルミニウム濃度の層は非常に酸化されやすく、同時に無
秩序化した組成ではあまり酸化されないようにすること
ができる。

【００５４】一方、電流通電部となる無秩序化領域１８
ａは、非通電領域となる両側の高抵抗化領域１５より屈
折率が高いので、導波路機能を有する。したがって、実
屈折率型の典型的な導波路構造も実現できる。この場合
にも、導波路となる無秩序化領域１８ａの形状と寸法と
を不純物の導入により正確且つ容易に規定することがで
きるという効果が得られる。

【００５５】図２においては、亜鉛やベリリウムなどの
不純物を導入することにより無秩序化する例を表した。
しかし、無秩序化領域１８ａを形成する方法としては、
この他にも、原子空孔の移動を促進せさる方法がある。
この方法を開示した文献としては、例えば、Ｓ．−Ｆ．
ＹｕａｎｄＥ．ＨｅｒｂｅｒｔＬｉ，らによりＩ
ＥＥＥＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｅｌｅｃｔｅｄＴ
ｏｐｉｃｓｉｎＱｕａｎｔｕｍＥｌｅｃｔｒｏｎ
ｉｃｓ誌（Ｖｏｌ．４，ｐｐ．７２３−７３５，１９９
８）に掲載された、「ＳｅｍｉｃｉｎｄｕｃｔｏｒＬ
ａｓｅｒｓＵｓｉｎｇＤｉｆｆｕｓｅｄ−Ｑｕａｎ
ｔｕｍＷｅｌｌＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ（Ｉｎｖｉｔ
ｅｄＰａｐｅｒ）」なる技術論文を挙げることができ
る。

【００５６】この方法の一例について説明すると、例え
ば、ＧａＡｌＡｓ／ＧａＡｓ系の超格子において、その
表面にＳｉＯ₂膜またはＳｉ₃Ｎ₄膜を形成して熱処理を
施すと、超格子の内部における原子空孔の移動を促進さ
せ、無秩序化を生じさせることができる。これは、「Ｓ
ｉＯ₂（あるいはＳｉ₃Ｎ₄）−ＩｎｄｕｃｅｄＩｎｔ
ｅｒｄｉｆｆｕｓｉｏｎ」と呼ばれる。このメカニズム
は、次のように説明されている。すなわち、III族原子
（ガリウム）が高温（９００℃）において外部に抜け出
し（ｏｕｔ−ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）、そこに原子空孔が
できて、この原子空孔が超格子の内部に拡散することに
より、超格子の周期性を破壊して、無秩序化する。ここ
で、ガリウム（Ｇａ）が外部に抜け出す速度、すなわち
ｏｕｔ−ｄｉｆｆｕｓｉｏｎｒａｔｅは、表面に形
成された酸化膜または窒化膜との界面でのストレス（ｉ
ｎｔｅｒｆａｃｅｓｔｒｅｓｓ）に応じて加速され
る。このような界面でのストレスは、例えば、超格子と
酸化膜または窒化膜との膨張係数の差に起因する。この
ようにして、界面のストレスにより、ガリウム原子空孔
の生成が加速される結果として、原子空孔の移動も促進
され、さらにIII族原子自体の超格子構造での拡散も促
進される。その結果として、酸化膜または窒化膜の下の
超格子構造が無秩序化する。

【００５７】本発明によれば、このような酸化膜または
窒化膜の形成による原子空孔の移動による無秩序化現象
を利用しても同様に半導体素子を形成することができ
る。

【００５８】次に、本発明の第２の実施の形態について
説明する。

【００５９】図３は、本発明の第２の実施の形態にかか
る半導体素子を表す斜視概念図である。すなわち、同図
の半導体素子も、電流狭窄構造を有する半導体レーザで
あり、略直方体状の素子上面には、両側にトレンチ３０
がそれぞれ設けられている。図３に関しては、図１に表
した半導体レーザと同様の部分には同一の符号を付して
詳細な説明は省略する。

【００６０】本実施形態の半導体レーザは、ストライプ
状の無秩序化領域１８ａの他にも、高抵抗化領域１５に
おいて部分的に無秩序化領域１８ｂが設けられている点
に特徴を有する。すなわち、図３に表した具体例におい
ては、通電領域となる無秩序化領域１８ａの両側にスポ
ット状に無秩序化領域１８ｂが設けられている。

【００６１】このようにスポット状の無秩序化領域１８
ｂを設けることによって、酸化にともなうメサストライ
プの「反り」を防ぐことができる。この効果を製造工程
を参照しつつ以下に説明する。

【００６２】図４は、本実施形態の半導体レーザの要部
製造工程を表す概略工程断面図である。すなわち、同図
は、図３のＡ−Ａ線断面図であり、図２に関して前述し
た部分と同一の部分には同一の符号を付して詳細な説明
は省略する。

【００６３】本実施形態においては、図４（ｂ）に表し
たように、通電領域となる無秩序化領域１８ａの形成と
同時にスポット状の無秩序化領域１８ｂを形成する。こ
の後に、トレンチ３０の内壁面からＭＱＷ構造１８を選
択酸化させて図４（ｃ）に表したように高抵抗化領域１
６を形成する。ここで、スポット状の無秩序化領域１８
ｂの位置を中央の無秩序化領域１８ａからある程度離し
て形成すれば、両者の間の部分も確実に酸化させて高抵
抗化することができる。

【００６４】ここで、ＭＱＷ構造１８が酸化すると体積
変化が生じ、図４（ｃ）に想像線（矢印Ａ）で表したよ
うに、メサストライプ部の両端に「反り」が生ずること
がある。これに対して、本実施形態によれば、スポット
状の無秩序化領域１８ｂが、ＭＱＷ構造の下の層と上の
層とをつなぎとめる「橋脚」の役割を果たす。つまり、
無秩序化領域１８ｂを設けることによって、メサストラ
イプ部の「反り」を防ぐことができる。

【００６５】本実施形態における無秩序化領域１８ｂ
は、高抵抗化領域１５を形成するための選択酸化の進行
を妨げることがなく、且つメサストライプ部の「反り」
を防ぐために必要な面積を有するように形成すれば良
い。例えば、図３に表した具体例においては、メサスト
ライプ部の長さＬが３００〜８００μｍ、幅Ｗが８〜１
０μｍであり、また通電領域となる無秩序化領域１８ａ
の幅Ｗａが１〜２μｍの場合に、スポット状の無秩序化
領域１８ｂの幅Ｗｂを例えば１μｍ程度とすることがで
きる。また、メサストライプ部の「反り」を効果的に防
ぐためには、「橋脚」となる無秩序化領域１８ｂを中央
部の無秩序化領域１８ａに接近させて配置するよりもメ
サストライプ部の端に配置した方が良い。

【００６６】無秩序化領域１８ｂのパターン形状は、図
示したような正方形状には限定されず、その他にも例え
ば円形や楕円形あるいは長方形などの多角形状などとし
ても良い。また、その大きさや数あるいは位置について
も、個々の半導体素子の寸法パターンに応じて適宜決定
することができる。

【００６７】また、無秩序化領域１８ｂにおいて電流が
流れると、電流狭窄の効果が低下する。この問題を防ぐ
ためには、例えば、図３或いは図４に例示したように、
電極２１を選択的に形成して、無秩序化領域１８ｂへの
電流の流入を抑制すれば良い。

【００６８】一方、本実施形態においても、前述したよ
うな酸化膜または窒化膜の形成による原子空孔の移動に
よる無秩序化現象を利用しても同様に半導体素子を形成
することができる。

【００６９】次に、本発明の第３の実施の形態について
説明する。本実施形態は、ＭＱＷ構造を無秩序化して形
成した回折格子を有する半導体素子に関する。

【００７０】以下、本実施形態の半導体素子について、
その製造方法を参照しつつ説明する。

【００７１】図５は、本発明の第３の実施の形態にかか
る半導体素子の要部製造方法を表す斜視概念図である。

【００７２】本実施形態においては、まず、図５（ａ）
に表したように、ｎ型ＩｎＰ基板５１の上に、ＭＱＷ構
造からなる活性層（多層構造）５３を成長し、続けて、
ｐ型ＩｎＰクラッド層５４、ｐ＋型ＩｎＧａＡｓコンタ
クト層５５を成長する。

【００７３】次に、コンタクト層５５の上に、回折次数
が２次のブラッグ回折格子に対応するパターンを有する
ＳｉＯ₂マスク６０を形成する。このパターン周期は、
波長１３００ｎｍの波長帯に対しては約４００ｎｍであ
り、１５５０ｎｍ帯に対しては約４８０ｎｍである。回
折次数が１次の回折格子の周期は、これらの半分であり
微細なために加工が難しい。加工精度の点からも、２次
以上の周期とすることが望ましい。

【００７４】次に、図５（ｂ）に表したように、ＳｉＯ
₂マスク６０を用いて、亜鉛（Ｚｎ）を拡散する。ある
いは、ベリリウム（Ｂｅ）等をイオン注入してアニール
しても良い。前述したように、拡散あるいはイオン注入
された不純物は、温度によって活性層５３のＭＱＷ構造
を無秩序化し、無秩序化領域８０を形成する。これによ
って、ＳｉＯ₂マスクのパターンが活性層５３に転写さ
れる。つまり、ＭＱＷ構造を有する活性層５３は、スト
ライプ状でその側面に周期的凹凸を有するものとなる。
活性層５３の側面の周期的凹凸は、回折格子として作用
する。

【００７５】本具体例の場合は、活性層５３と無秩序化
領域８０との屈折率の差はあまり大きくないので、いわ
ゆるゲイン・ロス（gain/loss）型の周期構造としての
利得結合（gain coupling）型のＤＦＢレーザが得られ
る。なお、図５においては省略したが、コンタクト層５
５の上面にはｐ側電極が形成され、ｎ型ＩｎＰ基板５１
の裏面にはｎ側電極が形成される。

【００７６】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、再成長を必要とせずに回折格子を備えたＤＦＢレー
ザを製造することができる。

【００７７】また、本実施形態においても、前述したよ
うな酸化膜または窒化膜の形成による原子空孔の移動に
よる無秩序化現象を利用しても同様に半導体素子を形成
することができる。但し、この場合には、無秩序化させ
る部分の表面に酸化膜または窒化膜を形成する必要があ
るので、図５に表したマスク６０のパターンが反転す
る。

【００７８】次に、本発明の第４の実施の形態について
説明する。本実施形態は、基板面に対して平行な回折格
子を有する半導体素子に関するものである。以下、製造
工程の具体例を参照しつつ本実施形態の半導体素子につ
いて説明する。

【００７９】図６及び図７は、本実施形態にかかる半導
体レーザの要部製造工程を表す斜視概念図である。

【００８０】本実施形態においても、まず、図６（ａ）
に表したように、ｎ型ＩｎＰ基板５１の上に、ＭＱＷ構
造からなる活性層（多層構造）５３を成長し、続けて、
活性層５３よりバンドギャップの大きく光学的に透明な
ＭＱＷ導波路構造５２、ｐ型ＩｎＰクラッド層５４、ｐ
＋型ＩｎＧａＡｓコンタクト層５５、ＩｎＰダミー層５
６を成長する。

【００８１】次に、回折格子６０をＩｎＰダミー層５６
の上に全面に形成する。本実施形態においては、側面の
回折格子ではなく上面に凹凸を形成することになる。こ
の回折格子６０も、後に詳述するように拡散深さの精度
に合わせて深く（概ね１００ｎｍ以上）形成する必要が
ある。従って、加工の容易さの点からも回折次数が２次
以上の回折格子とすることが望ましい。

【００８２】次に、図６（ｂ）に表したように、回折格
子６０を介して、亜鉛（Ｚｎ）を拡散する。あるいは、
ベリリウム（Ｂｅ）等をイオン注入してアニールしても
良い。これらの不純物を導入する深さは、深い部分が導
波路層２に達して、さらに進行する深さとする。この工
程により拡散領域７０が形成される。導入された不純物
は、導波路層５２のＭＱＷ構造を回折格子の深さに応じ
て部分的に無秩序化する。すなわち、ＭＱＷ構造が実質
的に消失して平均的な組成を有する無秩序化領域８０が
形成される。このようにして、導波路層５２には表面の
回折格子６０が転写される。

【００８３】本具体例の場合も、屈折率の差はあまり大
きくないので、無秩序化のために導入する亜鉛やベリリ
ウムなどの不純物あるいは、原子空孔が活性層５３の上
側にも一部到達するようにして、活性層そのもののゲイ
ン・ロス特性を制御するようにしても良い。

【００８４】次に、図７（ａ）に表したように、最上層
のＩｎＰダミー層５６を塩酸（ＨＣｌ）などによって選
択的に除去する。すると平坦なコンタクト層５５が現れ
る。

【００８５】次に、図７（ｂ）に表したように、コンタ
クト層５５とクラッド層５４をストライプ状にパターニ
ングしてリッジ状のメサストライプ５８を形成する。さ
らに、ストライプ５８の上に図示しないｐ側電極を形成
し、ＩｎＰ基板の裏面に図示しないｎ側電極を形成し
て、ウェーハを分割することにより、リッジ導波路（ R
idge Waveguide：ＲＷＧ）型の半導体レーザ素子が完成
する。

【００８６】本実施形態においても、再成長させること
なく、基板面に対して水平な回折格子を有する半導体素
子を正確且つ容易に得ることができる。

【００８７】また、本実施形態においても、前述したよ
うな酸化膜または窒化膜の形成による原子空孔の移動に
よる無秩序化現象を利用しても同様に半導体素子を形成
することができる。

【００８８】次に、本発明の第５の実施の形態について
説明する。本実施形態は、ＭＱＷ構造を無秩序化させた
領域を残して選択酸化をすることにより回折格子を形成
した半導体素子に関する。

【００８９】以下、製造方法の具体例を参照しつつ、本
実施形態の半導体素子について説明する。図８は、本実
施形態にかかる半導体素子の要部製造工程を表す斜視概
念図である。

【００９０】本実施形態においても、まず、同図（ａ）
に表したように、ｎ型ＩｎＰ基板５１の上に、ＭＱＷ構
造からなる活性層（多層構造）５３を成長する。続け
て、ＭＱＷ導波路構造２を成長する。このＭＱＷ構造
は、平均的バンドギャップが活性層５３よりも大きいこ
とが必要とされ、例えば、ＩｎＡｌＡｓバリア層とＩｎ
ＧａＡｓＰウエル層とを交互に積層した構造とすること
ができる。

【００９１】この後は、前述した実施形態と同様に、ｐ
型ＩｎＰクラッド層５４、ｐ＋型ＩｎＧａＡｓコンタク
ト層５５を成長する。

【００９２】次に、回折次数が２次の回折格子に対応し
たパターンを有するＳｉＯ₂マスク６０を形成する。こ
のマスク６０も、加工精度の点からは２次以上の周期を
有するものとすることが望ましい。但し、第３実施形態
に関する図５とは異なり、本実施形態においては、マス
ク６０のパターンは反転して、ストライプの部分が抜け
ている。

【００９３】次に、図８（ｂ）に表したように、このマ
スク６０を用いて、亜鉛（Ｚｎ）を拡散する。あるい
は、ベリリウム（Ｂｅ）等の不純物をイオン注入してア
ニールしても良い。導入された不純物は、温度によって
活性層のＭＱＷ構造５３を部分的に無秩序化する。これ
により微細なＭＱＷの層構造が崩れて、ウエル層とバリ
ア層の中間的な組成を有する無秩序化領域８０が形成さ
れる。このストライプ状の無秩序化領域８０の側面に
は、マスク６０の回折格子パターンが転写される。

【００９４】ここで、無秩序化領域８０においては、酸
化されやすいＩｎＡｌＡｓバリア層が消失して中間的な
組成のＩｎＡｌＧａＡｓＰからなる５元混晶に変質し、
酸化されにくくなる。

【００９５】次に、無秩序化領域８０から離れた外側の
側面から導波路層５２中のＩｎＡｌＡｓ層を水蒸気雰囲
気中でアニールして酸化させ、Ａｌ（アルミニウム）の
酸化物に変化させていく。この酸化を行うためには、図
１乃至図４に例示したように、トレンチを形成しても良
い。この酸化は、無秩序化領域８０で停止する。こうし
て、側面に回折格子が形成された無秩序化領域８０と、
その外側の酸化物を含む酸化領域７０が形成される。

【００９６】この後に、コンタクト層５５の上に図示し
ないｐ側電極を形成し、基板５１の裏面に図示しないｎ
側電極を形成して、ウェーハを分割することにより、半
導体レーザ素子が得られる。

【００９７】本実施形態においても、再成長工程を経る
ことなく、回折格子を有する半導体素子を得ることがで
きる。

【００９８】さらに、本実施形態においては、前述した
第３実施形態とは異なり、回折格子の内側と外側で大き
な屈折率差が得られる。無秩序化された半導体層の屈折
率が３．３程度と大きいのに対し、酸化膜は１．５程度
と約半分になるからである。ゆえに、回折格子の効率
が、格段に高くなるという効果も得られる。

【００９９】また、本実施形態においては、酸化領域は
電流も流さないため電流ブロック層としても作用し、ス
トライプ状の無秩序化領域８０に電流を狭窄できる。す
なわち、電流狭窄効果も併せて得られ、まさに一石二鳥
である。

【０１００】また、本実施形態においても、前述したよ
うな酸化膜または窒化膜の形成による原子空孔の移動に
よる無秩序化現象を利用しても同様に半導体素子を形成
することができる。但し、この場合には、無秩序化させ
る部分の表面に酸化膜または窒化膜を形成する必要があ
るので、図８に表したマスク６０のパターンが反転す
る。

【０１０１】次に、本発明の第６の実施の形態について
説明する。本実施形態は、基板面に対して平行な回折格
子を形成し、且つ選択酸化することにより屈折率差を大
きくした半導体素子に関する。

【０１０２】以下、製造方法の具体例を参照しつつ、本
実施形態の半導体素子について説明する。図９及び図１
０は、本実施形態にかかる半導体素子の要部製造工程を
表す斜視概念図である。

【０１０３】本実施形態においても、図９（ａ）に表し
たように、ｎ型ＩｎＰ基板５１上に、ＭＱＷ構造からな
る活性層（多層構造）５３を成長、続けて、活性層３よ
り平均的なバンドギャップの大きい透明なＭＱＷ導波路
構造５２、ｐ型ＩｎＰクラッド層５４、ｐ＋型ＩｎＧａ
Ａｓコンタクト層５５、ＩｎＰダミー層５６を成長す
る。ここで、本実施形態においては、導波路層５２のＭ
ＱＷ構造を、ＩｎＡｌＡｓバリア層とＩｎＧａＡｓＰウ
エル層との積層構造とする。

【０１０４】さらに、ＩｎＰダミー層５６の上に、２次
の回折格子６０を形成する。

【０１０５】次に、図９（ｂ）に表したように、回折格
子６０の上から亜鉛（Ｚｎ）を拡散する。あるいは、ベ
リリウム（Ｂｅ）等の不純物をイオン注入してアニール
しても良い。不純物を導入する深さは、深い部分が導波
路層５２に達して、さらに進行する深さとする。このよ
うして拡散領域７０が形成される。導入された不純物
は、導波路層５２のＭＱＷ構造を無秩序化する。この無
秩序化領域を８０とする。これによって、導波路層５２
にはＩｎＰダミー層５６表面の回折格子６０が転写され
る。

【０１０６】次に、図１０（ａ）に表したように、最上
層のＩｎＰダミー層５６を塩酸（ＨＣｌ）などによって
選択的に除去する。すると平坦なコンタクト層５５が現
れる。次に、図１０（ｂ）に表したように、コンタク
ト層５５とクラッド層５４とをストライプ状にパターニ
ングしてリッジ状のメサストライプ５８を形成する。

【０１０７】次に、導波路層５２のうちで無秩序化を免
れたＭＱＷ構造のＩｎＡｌＡｓバリア層を側面からすべ
て水蒸気雰囲気中でアニールして酸化させて酸化領域５
２ｂを形成する。そうすると、導波路層５２の回折格子
は、Ａｌ（アルミニウム）の酸化物を有する酸化領域５
２ｂと無秩序化領域８０との間で大きな屈折率差を有す
るようになる。なお、ここで、ＩｎＡｌＡｓバリア層の
選択酸化を容易に行うためには、図１乃至図４に例示し
たようなトレンチを形成しても良い。または、リッジ５
８を形成する際に、導波路層５２も同時にリッジ５８に
含めるように加工しても良い。

【０１０８】また、酸化により生じた酸化層をふっ酸系
エッチャントなどにより選択的に除去すると、いわゆる
空洞（air gap）型の回折格子とすることができる。

【０１０９】この後に、リッジ５８の上に図示しないｐ
側電極を形成し、基板５１の裏面に図示しないｎ側電極
を形成して、ウェーハを分割すれば、リッジ導波路（Ri
dgeWaveguide：ＲＷＧ）型の高性能ＤＦＢレーザ素子が
完成する。

【０１１０】本実施形態においても、再成長させること
なく回折格子を備えた半導体素子を得ることができる。

【０１１１】さらに、本実施形態においては、導波路層
５２の一部を選択的に酸化することにより、回折格子の
効率が格段に高くなるという効果も得られる。

【０１１２】また、本実施形態においても、前述したよ
うな酸化膜または窒化膜の形成による原子空孔の移動に
よる無秩序化現象を利用しても同様に半導体素子を形成
することができる。

【０１１３】以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の
形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具
体例に限定されるものではない。たとえば、半導体素子
を構成する材料としては、ＩｎＧａＡｌＰ／ＧａＡｓ
系、ＧａＡｌＡｓ／ＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧ
ａＰ／ＧａＡｓ系等、本発明の主旨を逸脱しない限りい
かなる材料を用いた場合についても同様に適用して同様
の効果を得ることができる。

【０１１４】また、無秩序化や選択酸化を生じさせるＭ
ＱＷ構造は、２種類の層を交互に積層させたものに限定
されず、３種類以上の組成の層を周期的に積層させたも
のであったも良い。

【０１１５】また、半導体素子の構造としては、ＤＦＢ
レーザの他にもＤＢＲ（Distributed Bragg Reflecto
r：分布ブラッグ反射型）レーザや、回折格子結合型（G
ratingCoupler）レーザなどの各種のレーザについても
同様に適用することができる。

【０１１６】電流狭窄構造についても、半導体素子の構
造に応じて適宜変更することができ、端面型半導体レー
ザに限らず、ＶＣＳＥＬやＬＥＤ（発光ダイオード）な
どの各種の発光素子、さらにトランジスタやダイオード
あるいは集積回路素子などの半導体素子についても同様
に適用可能である。

【０１１７】さらに、本発明は、半導体レーザ以外に
も、光変調器や受光素子など、回折格子などの所定のパ
ターンを形成する必要があるすべての半導体素子につい
て同様に適用できる。また、光半導体素子を一部とする
各種の集積デバイスにももちろん適用できる。

【０１１８】また、本発明によれば、光学的手段とし
て、単純な周期的構造である回折格子の他にも、位相シ
フトや、導波路の幅や厚さを変化させる実効的な位相シ
フト構造を形成することもできる。つまり、本発明は、
ホログラフィック（holographic）な微細パターンに限
らず、それより寸法の大きな導波路形状の変化のような
光学的手段についても同様に適用可能である。

【０１１９】

【発明の効果】本発明は、以上説明した形態で実施さ
れ、以下に説明する効果を奏する。

【０１２０】まず、本発明によれば、ＭＱＷ構造の一部
を無秩序化することによって残りの部分のみを正確且つ
容易に選択酸化することができる。その結果として、電
流狭窄構造を極めて正確且つ容易に形成することができ
る。

【０１２１】また、本発明によれば、電流通電部となる
無秩序化領域は、非通電領域となる両側の高抵抗化領域
より屈折率が高いので、導波路機能を有する。したがっ
て、実屈折率型の典型的な導波路構造も実現できる。こ
の場合にも、導波路となる無秩序化領域の形状と寸法と
を不純物の導入により正確且つ容易に規定することがで
きるという効果が得られる。

【０１２２】また、本発明によれば、酸化領域のなかに
スポット状の無秩序化領域を設けることにより、ＭＱＷ
構造の下の層と上の層とをつなぎとめる「橋脚」の作用
が得られる。つまり、無秩序化領域を設けることによっ
て、メサストライプ部の「反り」を防ぎ、結晶の劣化を
解消することができる。

【０１２３】一方、本発明によれば、所定のマスクを介
してＭＱＷ構造を無秩序化させることにより、再成長工
程を経ることなく、基板面に対して垂直な回折格子も水
平な回折格子も正確且つ容易に形成することができる。

【０１２４】さらに、本発明によれば、このようにして
形成した回折格子の一部を選択的に酸化することによっ
て、屈折率の差を大きくすることができ、回折格子の効
率を大幅に高くして実屈折率型の導波路構造を容易に形
成することができる。

【０１２５】さらに、本発明によれば、選択的に酸化す
ることによって電流狭窄構造と回折格子効果とを同時に
実現することもできる。

【０１２６】以上説明したように、本発明によれば、高
性能の半導体レーザなどの半導体素子を正確且つ容易に
提供することができ、産業上のメリットは多大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる半導体素子
を表す斜視概念図である。

【図２】第１実施形態の半導体レーザの製造方法を表す
概念工程断面図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態にかかる半導体素子
を表す斜視概念図である。

【図４】第２実施形態の半導体レーザの要部製造工程を
表す概略工程断面図である。

【図５】本発明の第３の実施の形態にかかる半導体素子
の要部製造方法を表す斜視概念図である。

【図６】本発明の第４実施形態にかかる半導体レーザの
要部製造工程を表す斜視概念図である。

【図７】本発明の第４実施形態にかかる半導体レーザの
要部製造工程を表す斜視概念図である。

【図８】本発明の第５実施形態にかかる半導体素子の要
部製造工程を表す斜視概念図である。

【図９】本発明の第６の実施形態にかかる半導体素子の
要部製造工程を表す斜視概念図である。

【図１０】本発明の第６の実施形態にかかる半導体素子
の要部製造工程を表す斜視概念図である。

【図１１】従来のＧａＡｌＡｓ／ＧａＡｓ系端面発光型
レーザを表す説明図である。

【図１２】従来の分布帰還型レーザの製造工程の要部を
説明する工程断面図である。

【図１３】より一般的に広く行われている従来の方法を
表す工程断面図である。

【符号の説明】

１ＧａＡｓ基板２ｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層３ＭＱＷ構造の活性層（付随する導波路層も含む）４ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層５ｐ型ＡｌＡｓ層６ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層７ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１０メサストライプ１５酸化膜（酸化領域）１６ＡｌＡｓ薄層１７ＧａＡｌＡｓ薄層１８１７＋１６によるＭＱＷ構造１８ａ１８のＭＱＷ構造が無秩序化された領域１８ｂ外側の無秩序化されたスポット領域２０ｎ側電極２１ｐ側電極５１ＩｎＰ基板５２ＩｎＧａＡｓＰ導波路層５３ＭＱＷ構造の活性層５４ＩｎＰクラッド層５５ＩｎＧａＡｓコンタクト層５６ＩｎＰダミー層５８リッジ状メサストライプ６０マスク７０拡散もしくはインプラ領域８０ＭＱＷ構造の無秩序化された領域１０１ＧａＡｓ基板１０２ｎ型ＧａＡｌＡｓクラッド層１０３ＭＱＷ構造の活性層（付随する導波路層も含
む）１０４ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層１０５ｐ型ＡｌＡｓ層１０６ｐ型ＧａＡｌＡｓクラッド層１０７ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１１０メサストライプ１１５酸化膜（酸化領域）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに異なる組成の半導体からなる少なく
とも２種類の層を周期的に積層した半導体積層体を備
え、前記半導体積層体の一部は、無秩序化された通電領域と
され、前記通電領域に隣接した前記半導体積層体の他の一部
は、前記２種類の層のうちの少なくともいずれかが酸化
された高抵抗領域とされ、注入された電流が前記高抵抗領域によって阻止されて前
記通電領域に集中することを特徴とする半導体素子。
【請求項２】ｎ型の半導体からなる第１のクラッド層
と、活性層と、ｐ型の半導体からなる第２のクラッド層と、をさらに備え、前記通電領域に集中した電流が前記活性層の一部に流入
して発光を生ずることを特徴とする請求項１記載の半導
体素子。
【請求項３】前記通電領域は、前記高抵抗領域よりも高
い屈折率を有し、導波路を構成することを特徴とする請
求項１または２に記載の半導体素子。
【請求項４】前記半導体積層体は、前記通電領域の他に
も無秩序化された橋脚領域を有し、前記橋脚領域は、前記高抵抗領域における前記酸化に伴
う体積の変化による変形を防ぐものとして作用すること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導
体素子。
【請求項５】光を導波する導波路を備えた半導体素子で
あって、互いに異なる組成の半導体からなる少なくとも２種類の
層を周期的に積層した半導体積層体を備え、前記半導体積層体は、無秩序化された第１の領域と、前
記第１の領域に隣接し無秩序化されていない第２の領域
とを有し、前記第１の領域と前記第２の領域との境界面は、前記導
波路において導波される光に対して光学的な作用を及ぼ
す光学的手段として作用することを特徴とする半導体素
子。
【請求項６】前記半導体積層体の前記第２の領域におい
て、前記少なくとも２種類の層の少なくともいずれかが
酸化されてなることを特徴とする請求項５記載の半導体
素子。
【請求項７】前記光学的手段は、前記導波路において導
波される光についてブラッグ回折を生じさせる回折格子
であることを特徴とする５または６に記載の半導体素
子。
【請求項８】前記半導体積層体の前記少なくとも２種類
の層の少なくともいずれかは、アルミニウム（Ａｌ）を
含有してなることを特徴とする請求項１〜７のいずれか
１つに記載の半導体素子。
【請求項９】前記半導体積層体における前記無秩序化さ
れた前記領域は、亜鉛（Ｚｎ）またはベリリウム（Ｂ
ｅ）の導入により形成されてなることを特徴とする請求
項１〜８のいずれか１つに記載の半導体素子。
【請求項１０】前記半導体積層体における前記無秩序化
された前記領域は、原子空孔の移動により形成されてな
ることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載
の半導体素子。
【請求項１１】注入された電流が高抵抗領域によって阻
止されて通電領域に集中するものとして構成された半導
体素子の製造方法であって、互いに異なる組成の半導体からなる少なくとも２種類の
層を周期的に積層した半導体積層体を形成する積層工程
と、前記半導体積層体の一部を無秩序化して通電領域とする
無秩序化工程と、前記半導体積層体の他の一部において、前記通電領域に
隣接するように前記２種類の層のうちの少なくともいず
れかを酸化して高抵抗領域を形成する酸化工程と、を備えたことを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項１２】光を導波する導波路を有し、前記導波路
において導波される光に対して光学的な作用を及ぼす光
学的手段をさらに有する半導体素子の製造方法であっ
て、互いに異なる組成の半導体からなる少なくとも２種類の
層を周期的に積層した半導体積層体を形成する積層工程
と、前記半導体積層体の上に、前記光学的手段の形状を反映
したマスクを形成するマスク形成工程と、前記半導体積層体を前記マスクの形状に対応して選択的
に無秩序化して前記光学的手段とする無秩序化工程と、を備えたことを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項１３】前記無秩序化工程の後に、前記半導体積層体の前記無秩序化されていない部分にお
いて、前記２種類の層のうちの少なくともいずれかを酸
化する酸化工程をさらに備えたことを特徴とする請求項
１２記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１４】前記光学的手段は、前記導波路において
導波される光についてブラッグ回折を生じさせる回折格
子であることを特徴とする請求項１２または１３に記載
の半導体素子の製造方法。
【請求項１５】前記無秩序化工程は、前記半導体積層体
に対して亜鉛（Ｚｎ）またはベリリウム（Ｂｅ）を選択
的に導入することにより行うことを特徴とする請求項１
１〜１４のいずれか１つに記載の半導体素子の製造方
法。
【請求項１６】前記無秩序化工程は、前記半導体積層体
の一部において原子空孔の移動を促進させることにより
行うことを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか１つ
に記載の半導体素子の製造方法。