JP2002111129A

JP2002111129A - 半導体光素子

Info

Publication number: JP2002111129A
Application number: JP2000302158A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Wada; 浩和田; Keizo Takemasa; 敬三武政
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2000-10-02
Filing date: 2000-10-02
Publication date: 2002-04-12

Abstract

(57)【要約】【課題】素子特性を悪化させることなく，電流非注入
領域に流入するリーク電流を低減することが可能な半導
体光素子を提供する。【解決手段】光導波路層１０２の光軸方向に電流注入
領域１１２と電流非注入領域１１４とを有する半導体光
素子１００において，前記電流注入領域１１２と前記電
流非注入領域１１４との間には，前記両領域間１１２，
１１４を電気的に分離するための分離溝１１６が形成さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，半導体光素子に関
し，さらに詳細には，光導波路層の光軸方向に電流注入
領域と電流非注入領域とを有する半導体光素子に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年においては，光通信及び光情報処理
システム等の光源として様々な半導体光素子が開発され
ている。かかる半導体光素子として，例えば半導体レー
ザ，半導体光アンプ，光変調器などが挙げられるが，こ
のような半導体光素子は，通常，光ファイバと光学的に
結合して使用されるので，光ファイバとの結合特性の良
否が非常に重要な問題となる。しかしながら，実際の半
導体光素子においては，光導波路層内の約２μｍ程度の
光ビーム径が，光ファイバ内では６μｍ程度のビーム径
に拡大するため，半導体光素子と光ファイバ間の光学的
結合特性があまり良好とはならない。

【０００３】このため，半導体光素子と光ファイバとの
間にレンズを設置して，光ビームの整合性を高める方法
が一般におこなわれるが，レンズを設置することにより
半導体装置を構成する部品数が増大し，さらには，レン
ズの光軸を合わせるための工程が新たに必要となり半導
体光素子のの製造コストが増大するという問題がある。

【０００４】上記問題を解決するため，近年では，例え
ばＩＥＥＥＰｈｏｔｏｎｉｃｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｌｅｔｔｅｒｓ，ｖｏｌ．１０，ＮＯ．４，ｐｐ．４
８４‐４８６”Ｉｍｐｒｏｖｅｄｈｉｇｈ−ｔｅｍｐ
ｅｒａｔｕｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｉ
ｎａｔｈｉｃｋｎｅｓｓ−ｔａｐｅｒｅｄ１．３
‐μｍｂｅａｍｅｘｐａｎｄｅｒｉｎｔｅｇｒａ
ｔｅｄｒｉｄｇｅ−ｗａｖｅｇｕｉｄｅｌａｓｅ
ｒ”，に開示されるように，半導体光素子（例えば半導
体レーザ）内にレンズ機能を有する領域を形成する方法
が開発されている。

【０００５】上記公報では，半導体光素子の光導波路層
の膜厚を，素子端面付近にて徐々に薄くなるようにテー
パ状に変化させている。このテーパ状膜厚の領域には，
発光，受光あるいは光変調として機能させる電界や電流
を生じないようにすることで，光ビーム径を拡大する機
能を有することができる。このように，光導波路レンズ
領域が形成された半導体光素子は，レンズが集積された
ものとみなすことができる

【０００６】このことにより，従来の半導体光素子は，
例えば光素子部で発光した例えば２μｍ径の光ビーム
を，レンズ機能を有するビーム拡大器部（光導波路レン
ズ領域）で６μｍ程度まで拡大することができる。した
がって，半導体光素子と光ファイバとの間にレンズ設置
しなくても，半導体光素子内に設けられたビーム拡大器
部で光ビーム径を拡大できるので，光ファイバとの間で
高効率の結合特性を得ることができる。

【０００７】上記半導体光素子の構造を，図７に基づい
て説明する。なお，図７は，従来の半導体光素子の構成
の概略を示す断面図である。

【０００８】まず，図７に示すように，半導体光素子５
００は，光導波路層５０２，光導波路層５０２を挟む半
導体層からなる上部クラッド層５０４及び半導体層から
なる下部クラッド層５０６，上部クラッド層５０４及び
下部クラッド層５０６の上記光導波路層５０２の対向面
に形成される上部電極（ｐ型電極）５０８及び下部電極
（ｎ型電極）５１０などから構成される。また，上記半
導体光素子５００は，電流を印可してレーザ光を発振す
るための光素子部（半導体レーザ部）５１２と光素子部
５１２で発振されたレーザ光のビーム径を拡大するため
のビーム拡大器部５１４に分けられる。

【０００９】光導波路層５０２は，素子端面付近で光ビ
ームの伝搬方向に沿って徐々に薄くなるようにテーパ状
に形成される。かかる光導波路層５０２は，例えば選択
成長法により例えば１０回程度の結晶成長により作製す
ることができる。また，選択成長法で光導波路層を形成
する場合には，光軸に沿って膜厚を薄くできるのと同時
に，光導波路層の吸収端も短波長化されるので，光導波
路部は光素子部からの出射光に対して透明となる。

【００１０】このとき，上部電極５０８は，電流を注入
してレーザを発振するための半導体レーザ部（光素子
部）５１２にのみ形成され，光ビーム径を拡大するため
のビーム拡大器部５１４には形成されない。これは，レ
ーザを発振するために必要な電流の注入が，ビーム拡大
器部５１４に流入すると光ビームを拡大する機能に影響
を与えるからである。

【００１１】しかしながら，上記半導体光素子５００に
おいては，上部電極（ｐ型電極）５０８及び下部電極
（ｎ型電極）５１０間に電圧を印可して半導体レーザ部
５１２に電流を注入すると，注入電流の一部が電流の注
入が不要な領域（あるいは，電流を注入すべきでない領
域）であるビーム拡大器部（電流非注入領域）５１４ま
で流入するため，無駄な電流が消費されるという問題が
ある。かかるリーク電流は，レーザ発振閾値電流の上昇
をもたらすためレーザ発振効率が低下し，さらには，不
要な発熱により素子特性が悪化する原因ともなる。上記
従来例では，プロトン打ち込み部５３０からビーム拡大
器部５１４のクラッド層５０８にプロトンを打ち込ん
で，半導体層であるクラッド層を高抵抗化することによ
り，リーク電流がビーム拡大器部５１４の領域に流入し
ないようにしている。

【００１２】かかる構造の半導体光素子では，光素子部
（半導体レーザ部）の上部電極（ｐ型電極）と下部電極
（ｎ型電極）に所定電圧を印可することにより光導波路
層（例えば多重量子井戸活性層）で発振させて例えば約
２μｍ径のレーザ光を形成する。また，ビーム拡大器部
では，電流あるいは電界が生じないようにすることで，
光素子部で発振したレーザ光のビーム径を例えば約６μ
ｍ径にまで拡大する。このように，光素子部で発振した
レーザ光のビーム径は，ビーム拡大器部で拡されるの
で，光ファイバとの間で高効率の結合特性を得ることが
できる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，上記半
導体光素子では，ビーム拡大器部にプロトンを打ち込む
ことにより半導体層であるクラッド層を高抵抗化してい
るが，同時にクラッド層に結晶欠陥が導入されるため結
晶性が劣化する。このため，光学的損失が増大するとい
う問題がある。また，プロトンの打ち込み深度が深くな
るほどビーム拡大器部へのリーク電流を低減することは
できるが，その反面，プロトンの打ち込みが光導波路層
近傍の深度まで達すると半導体光素子の光学的損失が増
大し，レーザ閾値電流が上昇するなど素子特性が悪化す
るという問題がある。このように，従来の方法では，プ
ロトンを所定の深度以上に打ち込むことができないの
で，リーク電流を所定値以下には低減することができな
いという問題がある。

【００１４】したがって，本発明の目的は，素子特性を
悪化させることなく，電流非注入領域に流入するリーク
電流を低減することが可能な，新規かつ改良された半導
体光素子を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め，請求項１に記載の発明では，光導波路層の光軸方向
に電流注入領域と電流非注入領域とを有する半導体光素
子において，前記電流注入領域と前記電流非注入領域と
の間には，前記電流注入領域と前記電流非注入領域とを
電気的に分離するための分離溝が形成されている，こと
を特徴とする半導体光素子が提供される。

【００１６】本項記載の発明では，電流注入領域と電流
非注入領域との間には，電流注入領域と電流非注入領域
との間を電気的に分離する分離溝が形成されているの
で，電流注入領域から電流非注入領域電流に流入するリ
ーク電流を低減することができる。

【００１７】また，請求項２に記載の発明のように，前
記分離溝は前記光導波路層を貫通するように形成され，
かつ，前記分離溝の溝幅は，λ／４の奇数倍に等しい幅
であり（但し，λ：光の波長），及び，前記電流非注入
領域側の端面には，無反射コーティングが施されてい
る，如く構成すれば，電流注入領域と電流非注入領域と
の間には光導波路層を貫通する深さの分離溝が形成され
るので，光導波路層内の拡散電流を含む全てのリーク電
流を阻止することができる。さらに，電流非注入領域側
の端面にＡＲコートを施すので，端面からの反射による
発振不安定性も無い。

【００１８】また，請求項３に記載の発明のように，前
記光導波路層を貫通する分離溝は，所定間隔で複数個形
成されている，如く構成すれば，光導波路層内の拡散電
流を含めて全てのリーク電流を阻止できると共に，分離
溝での光の反射率を大きくできるので閾値電流を低減す
ることができる。

【００１９】また，請求項４に記載の発明のように，前
記分離溝は前記光導波路層を貫通するように形成され，
かつ，前記分離溝の溝幅は，λ／４の偶数倍に等しい幅
である（但し，λ：光の波長），如く構成すれば，，分
離溝での光の反射をなくすことができるので，複合共振
器が形成されずに安定したレーザ発振を実現することが
できる。また，電流注入領域側端面あるいは電流非注入
領域側端面に任意のコーティングを施すことにより，レ
ーザの発振特性を自由に制御することができる。したが
って，１種類のレーザ構造で複数の製品仕様を満足させ
ることができる多品種対応型半導体光素子を提供するこ
とができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下，本発明の好適な実施の形態
について，添付図面を参照しながら詳細に説明する。
尚，以下の説明および添付図面において，同一の機能及
び構成を有する構成要素については，同一符号を付する
ことにより，重複説明を省略する。

【００２１】（第１の実施の形態）本実施形態では，従
来と異なり，光素子部（電流注入領域）とビーム拡大器
部（電流非注入領域）との間に，垂直の深い分離溝を形
成する。かかる分離溝を形成することにより，レーザ特
性を悪化させることなくリーク電流を最小にすることが
できる。

【００２２】以下，図１を参照しながら，第１の実施の
形態について説明する。なお，図１は，本実施形態にか
かる半導体光素子の構成を示す断面図である。

【００２３】まず，図１に示すように，半導体光素子１
００は，光導波路層１０２，光導波路層１０２を挟む半
導体層である上部クラッド層１０４及び半導体層である
下部クラッド層１０６，上部クラッド層１０４及び下部
クラッド層１０６の上記光導波路層の対向面に形成され
る上部電極（ｐ型電極）１０８及び下部電極（ｎ型電
極）１１０などから構成される。また，上記半導体光素
子１００は，電流を印可してレーザ光を発振するための
光素子部（電流注入領域）１１２と光素子部で発振され
たレーザ光のビーム径を拡大するためのビーム拡大器部
（電流非流入領域）１１４に分けられる。さらに，本実
施形態においては，従来と異なり，電流注入領域１１２
と電流非注入領域１１４との間には，光導波路層近傍の
深さの分離溝１１６が形成されている。

【００２４】また，上部電極１０８は，電流を注入して
レーザを発振するための半導体レーザ部（光素子部）１
１２にのみ形成され（即ち，電流注入領域），光ビーム
径を拡大するためのビーム拡大器部１１４には形成され
ない（即ち，電流非注入領域）。これは，レーザを発振
するために必要な電流の注入が，ビーム拡大器部１１４
に流入すると光ビームを拡大する機能に影響を与えるか
らである

【００２５】光導波路層１０２は，半導体光素子１００
の端面付近である光ビーム拡大器部１１４では，光ビー
ムの伝搬方向に沿って徐々に薄くなるようにテーパ状に
形成される。このことにより，光素子部１１２で形成さ
れた光ビームの径が徐々に拡大されるので，半導体光素
子１００と結合する光ファイバ（図示せず）との結合特
性を良好なものとなる。

【００２６】本実施形態にかかる半導体光素子１００で
は，従来と同様に，光素子部（半導体レーザ部）１１２
の上部電極（ｐ型電極）１０８と下部電極（ｎ型電極）
１１０に所定電圧を印可して電流１１８を注入すること
により光導波路層（多重量子井戸活性層）１０２で発振
させて例えば約２μｍ径のレーザ光１２０を形成する。
また，ビーム拡大器部１１４では，電流あるいは電界が
生じないようにすることで，光素子部１１２で発振した
レーザ光１２０のビーム径を例えば約６μｍ径にまで拡
大する。このように，光素子部１１２で発振したレーザ
光のビーム径は，ビーム拡大器部１１４で拡大されるの
で，光ファイバとの間で高効率の結合特性を得ることが
できる。

【００２７】さらに，本実施形態においては，従来と異
なり，電流注入領域（光素子部）１１２と電流非注入領
域部（ビーム拡大器部）１１４との間に光導波路層近傍
の深さの分離溝１１６が形成されている。かかる分離溝
１１６により，電流注入領域１１２と電流非注入領域部
１１４との間を電気的に分離されるので，電流注入領域
１１２に注入された電流１１８が電流非注入領域１１４
に流入することが防止される。

【００２８】次に，本実施形態にかかる半導体光素子の
製造方法について説明する。まず，例えばｎ型ＩｎＰ基
板上に，例えば下部クラッド層１０６を形成した後，例
えば多重量子井戸活性層（光導波路層）１０２，上部ク
ラッド層１０４，上部電極（ｐ型電極）１０８を形成す
る。

【００２９】このとき，光導波路層１０２は，例えば選
択成長法により例えば１０回程度の結晶成長により，半
導体光素子１００の端面付近で光ビームの伝搬方向に沿
って徐々に薄くなるようにテーパ状に形成する。かかる
選択成長法で光導波路層を形成する場合には，光軸に沿
って膜厚を薄くできるのと同時に，光導波路層１０２の
吸収端も短波長化されるので，光導波路部は光素子部か
らの出射光に対して透明となる。なお，上記半導体光素
子の製造方法は公知である。

【００３０】その後，従来とは異なり，フォトリソグラ
フィ法により，光素子部１１２の上部電極１０８及びビ
ーム拡大器部１１４のクラッド層１１８の所定領域に，
例えばＳｉＯ２などからなる分離溝開口パターンのエッ
チングマスク（図示せず）を形成する。さらに，例えば
反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法により，分離溝形
成領域を開口することにより光導波路層近傍に至るまで
の分離溝１１６が形成される。

【００３１】このとき，例えばＩｎＰ基板上に，例えば
ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系材料あるいはＡｌＧａＩｎＡ
ｓ／ＩｎＰ系材料を使用する場合には，Ｃｌ２とＡｒと
の混合ガスを反応ガスとして使用して，ＲＩＥ法によ
り，エッチング側面が略垂直となる分離溝を形成するこ
とができる。

【００３２】以上説明したように，本実施形態によれ
ば，電流注入領域と電流非注入領域との間に光導波路層
近傍にまで至る分離溝が形成されているので，両領域間
を電気的に分離することができ，電流注入領域から電流
非注入領域へのリーク電流を低減させることができる。

【００３３】（第２の実施の形態）本実施形態において
は，分離溝は光導波路層を貫通する構造を採用する。こ
のことにより，光導波路層内の拡散電流を含め全てのリ
ーク電流を阻止することができる。

【００３４】以下，図２，図３，図４を参照して，第２
の実施の形態について説明する。なお，図２は，本実施
形態にかかる半導体光素子の構成を示す断面図である。

【００３５】まず，図２に示すように，半導体光素子２
００は，光導波路層２０２，光導波路層２０２を挟む半
導体層である上部クラッド層２０４及び半導体層である
下部クラッド層２０６，上部クラッド層２０４及び下部
クラッド層２０６の上記光導波路層の対向面に形成され
る上部電極（ｐ型電極）２０８及び下部電極（ｎ型電
極）２１０，電流注入領域（光素子部）２１２と電流非
注入領域部（ビーム拡大器部）２１４との間に形成され
る光導波路層２０２を貫通する分離溝２１６，ビーム拡
大器部２１４の端面に形成される無反射（ＡＲ）コート
２２２などから構成される。

【００３６】なお，本実施形態においては，分離溝２１
６が光導波路層２０２を貫通している点及びビーム拡大
器部２１４の端面に無反射（ＡＲ）コート２２２が形成
されている点が，第１の実施の形態と相違する。また，
他の構成は，第１の実施の形態と同様であるので，その
説明は省略する。

【００３７】即ち，第１の実施の形態では，電流注入領
域と電流非注入領域との間には，光導波路層近傍の深さ
の分離溝が形成されているが，光導波路層には分離溝が
形成されていない。したがって，光導波路層上部でのリ
ーク電流を阻止することができるが，光導波路層内を拡
散するリーク電流を阻止することができない。

【００３８】このため，本実施形態においては，電流注
入領域２１２と電流非注入領域部２１４との間には，光
導波路層２０２を貫通する深さの分離溝２１６を形成す
る。かかる分離溝２１６を形成することにより，電流注
入領域２１２と電流非注入領域部２１４との間を電気的
に分離すると共に，光導波路層２０２内の拡散電流を含
め全てのリーク電流を阻止することができる。

【００３９】なお，本実施形態にかかる分離溝は，第１
の実施の形態と同様に，公知の半導体光素子を形成した
後，例えばフォトリソグラフィ法により作製したＳｉＯ
２などのエッチングマスクを使用して，例えば反応性イ
オンエッチング（ＲＩＥ）法により形成することができ
る。

【００４０】ところで，本実施形態のように光導波路層
２０２を貫通する分離溝（幅ｗ）２１６が形成される場
合には，図３に示すように，光導波路層２０２が分離溝
２１６により分断される。このため，光導波路層２０
２は，その光軸方向に半導体／空気／半導体という３層
構造となり，光素子部２１２で発振した導波光２２０が
半導体層（クラッド層）２０４と空気層（分離溝）２１
６の境界領域で反射するという問題が生じる。

【００４１】このとき，空気層２１６の厚さ（分離溝幅
ｗに相当）に対して光の反射率を計算した結果を，図４
に示す。図４に示すように，光の反射率Ｒは，λ／４
（λ：光の波長）の奇数倍の時に，極大値０．６７とな
ることがわかる。

【００４２】そこで，本実施形態では，分離溝幅ｗを，
λ／４×（２ｍ−１）として，分離溝２１６を形成する
（ｍ：１以上の整数）。即ち，分離溝幅ｗは，λ／４の
奇数倍の幅となる。

【００４３】また，この場合には，レーザ共振器が電流
注入領域側２１２の端面と分離溝２１６との間に構成さ
れるので，電流非注入領域側２１４の端面からの反射が
あると複合共振器が構成されることになる。このような
複合共振器が形成されると，レーザ発振特性（例えば電
流−光出力特性，スペクトル特性など）が不安定とな
る。

【００４４】本実施形態においては，かかる複合共振器
の形成を防止するため，電流非注入領域側２１４の端面
に無反射（ＡＲ）コーティング２２２を施している。こ
の無反射コーティング２２２は，例えばＥＢ蒸着法やス
パッタリング法などの方法により，例えばＡｌ２０３や
ＳｉＮｘなどの無反射コーティング材をλ／（４ｎ）の
厚みで成膜する（但し，入：光の波長，ｎ：蒸着膜の屈
折率）。このことにより，電流非注入領域側２２２の端
面からの反射率を，例えば４％以下に低減できるので，
複合共振に起因する発振特性の不安定性を回避すること
ができる。

【００４５】なお，レーザ特性の設計に応じて，電流注
入領域側２１２の端面に無反射（ＡＲ）あるいは高反射
（ＨＲ）のコーティング（図示せず）を施すこともでき
る。

【００４６】本実施形態によれば，電流注入領域と電流
非注入領域との間に形成する分離溝が光導波路層を貫通
するように形成されるので，光導波路層内での拡散電流
を含め全てのリーク電流を阻止することができる。さら
に，電流非注入領域側の端面には無反射（ＡＲ）コーテ
ィングを施すので，端面からの反射に起因する発振不安
定性もない。

【００４７】さらに，本実施形態においては，電流非注
入領域に光学的損失があっても，この光学的損失がレー
ザ特性には影響しない利点がある。例えば第１の実施の
形態では，分離溝での光の反射はほとんどないので，レ
ーザ共振器は，電流注入領域側の端面と非注入領域側の
端面で決定される。したがって，電流非注入領域に光学
的損失があった場合には，共振器の損失が大きくなるの
で，閾値電流が上昇し外部微分効率が悪くなる。しかし
ながら，本実施形態においては，分離溝と電流注入領域
側の端面との間で共振器が形成されるので，その外部で
ある電流非注入領域に損失があった場合でも，レーザ閾
値電流や発振効率に殆ど影響を与えることはない。

【００４８】（第３の実施の形態）本実施形態は，光導
波路層を貫通する分離溝を複数個形成する。以下，図５
に基づいて，第３の実施の形態を説明する。なお，図５
は，本実施形態にかかる半導体光素子の構成を示す断面
図である。

【００４９】まず，図５に示すように，半導体光素子３
００は，光導波路層３０２，光導波路層３０２を挟む半
導体層である上部クラッド層３０４及び半導体層である
下部クラッド層３０６，上部クラッド層３０４及び下部
クラッド層３０６の上記光導波路層３０２の対向面に形
成される上部電極（ｐ型電極）３０８及び下部電極（ｎ
型電極）３１０，電流注入領域（光素子部）３１２と電
流非注入領域部（ブーム拡大器部）３１４との間に形成
される光導波路層３０２を貫通する複数の分離溝３１
６，ビーム拡大器部３１４の端面に形成される無反射
（ＡＲ）コート３２２などから構成される。

【００５０】本実施形態においては，電流注入領域と電
流非注入領域部との間に光導波路層を貫通する深さの分
離溝が複数個形成されている点が，第２の実施の形態と
相違する。また，他の構成は，第２の実施の形態と同様
であるので，その説明は省略する。

【００５１】即ち，第２の実施の形態では，電流注入領
域と電流非注入領域との間には，光導波路層を貫通する
１つの分離溝が形成されているが，分離溝の光反射率が
低いために閾値電流が高いという問題がある。例えば１
つの分離溝が形成されている場合には，分離溝における
反射率は例えば６７．７％程度である。

【００５２】このため，本実施形態においては，電流注
入領域３１２と電流非注入領域３１４との間に光導波路
層３０２を貫通する深さの複数の分離溝３１６を形成す
る。例えば２つの分離溝を形成する場合には，分離溝に
おける反射率が例えば略９６．３％であり，３つの分離
溝を形成する場合には，例えば略９９．６％と増大す
る。また，電流注入領域側３１２の端面をＨＲコーティ
ング処理を合わせて行うことにより閾値を更に低下させ
ることができる。このように，複数の分離溝が形成する
ことにより，光導波路層内の拡散電流を含めて全てのリ
ーク電流を阻止できると共に，分離溝での光の反射率を
大きくして閾値電流を低減することができる。

【００５３】なお，本実施形態にかかる分離溝は，上記
第２の実施の形態と同様に，公知の半導体光素子を形成
した後，例えばフォトリソグラフィ法により作製したＳ
ｉＯ２などのエッチングマスク（図示せず）を使用し
て，例えば反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法により
形成することができる。

【００５４】以上説明したように，本実施形態によれ
ば，光導波路層内の拡散電流を含めて全てのリーク電流
を阻止できると共に，分離溝での光の反射率を大きくで
きるので閾値電流を低減させることができる。

【００５５】（第４の実施の形態）上記第２の実施の形
態では，分離溝での光の反射が極大となるように，分離
溝幅ｗをλ／４の奇数倍（即ち，λ／４×（２ｍ−
１））としている。本実施形態においては，反対に，分
離溝で光が反射しないように，分離溝幅ｗをλ／４×２
ｍ（即ち，λ／４の偶数倍，あるいは，λ／２の整数
倍）となるように形成する（ｍ：１以上の整数）。

【００５６】以下，図６に基づいて，第４の実施の形態
について説明する。なお，図６は，本実施形態にかかる
半導体光素子の構成を示す断面図である。

【００５７】まず，図６に示すように，半導体光素子４
００は，光導波路層４０２，光導波路層４０２を挟む半
導体層である上部クラッド層４０４及び半導体層である
下部クラッド層４０６，上部クラッド層４０４及び下部
クラッド層４０６の上記光導波路層４０２の対向面に形
成される上部電極（ｐ型電極）４０８及び下部電極（ｎ
型電極）４１０，電流注入領域（光素子部）４１２と電
流非注入領域部（ビーム拡大器部）４１０との間に形成
される光導波路層４０２を貫通する分離溝４１６，ビー
ム拡大器部４２２の端面に形成されるコーティング４１
８などから構成される。

【００５８】本実施形態においては，電流注入領域４１
２と電流非注入領域４１４との間に光導波路層４０２を
貫通する分離溝４１６の幅が，λ／４の偶数倍（即ち，
λ／４×２ｍ）である点，及びビーム拡大器部４１４の
端面には任意のコーティング４２２が形成されている点
が，第２の実施の形態と相違する。また，他の構成は，
第２の実施の形態と同様であるので，その説明は省略す
る。

【００５９】即ち，第２の実施の形態では，分離溝での
光の反射が極大となるように分離溝幅を設定したが，本
実施形態では，分離溝での光の反射をなくすように分離
溝幅を設定する。図４を参照して説明すると，光の反射
率Ｒは，λ／４（λ：光の波長）の偶数倍の時に，極小
値０となることがわかる。

【００６０】このように分離溝４１６での光反射がない
場合には，レーザ共振器が電流注入領域側４１２の端面
と電流非注入領域側４１４の端面の間で形成されること
になる。このとき，分離溝４１６での光反射がないので
複合共振器が形成されることはない。従って，安定した
レーザ発振を実現することができる。さらに，電流注入
領域側４１２の端面あるいは電流非注入領域側４１４の
端面を任意のコーティング４２０を施すことにより，レ
ーザの発振特性を制御することができる。

【００６１】なお，本実施形態にかかる分離溝は，上記
第２の実施の形態と同様に，公知の半導体光素子を形成
した後，例えばフォトリソグラフィ法により作製したＳ
ｉＯ２などのエッチングマスク（図示せず）を使用し
て，例えば反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法により
形成することができる。

【００６２】上記のように，本実施形態においては，電
流注入領域と電流非注入領域との間に形成する分離溝を
光導波路層を貫通するように作製しているので，光導波
路層内での拡散電流を含めて全てのリーク電流を阻止す
ることができる。さらに分離溝での反射がない（即ち，
反射率が０になる）ので，素子の両端面からの光反射が
競合することなく発振が安定する。さらに，両端面をコ
ーティング処理することでレーザ特性を自由に制御する
ことができる。したがって，１種類のレーザ構造で複数
の製品仕様を満足させることができる多品種対応型半導
体光素子を提供することができる。

【００６３】以上，本発明に係る好適な実施の形態につ
いて説明したが，本発明はかかる構成に限定されない。
当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術思想
の範囲内において，各種の修正例及び変更例を想定し得
るものであり，それらの修正例及び変更例についても本
発明の技術範囲に包含されるものと了解される。

【００６４】例えば，上記実施形態においては，電流注
入領域として半導体レーザを採用した構成を例に挙げて
説明したが，半導体光アンプ，端面発光型ＬＥＤなど，
他のあらゆる電流注入型光デバイスでも実施することが
できる。

【００６５】また，上記実施形態においては，電流非注
入領域としてビーム拡大器を例に挙げて説明したが，光
変調器，分布ブラッグ反射器，端面入射型ホトディテク
タなどでも実施することができる。

【００６６】また，上記実施形態においては，光軸方向
で膜厚が薄くなる構造のビーム拡大器を例に挙げて説明
したが，かかる例には限定されない。

【００６７】また，上記実施形態においては，ＩｎＰ基
板上に，例えばＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系材料あるいは
ＡｌＧａＩｎＡｓ／ＩｎＰ系材料を使用した構成を例に
挙げて説明したが，例えば０．５μｍ〜０．９８μｍ程
度の波長の光を発生するのに適したＧａＡｓ基板上のＡ
ｌＧａＡｓやＡｌＧａＩｎＰ系の混晶材料，あるいは例
えば１．２μｍ〜１．６μｍ程度の発光に適したＩｎＧ
ａＡｓＰやＡｌＧａＩｎＡｓ系混晶材料など，任意の材
料を使用した場合であっても実施することができる。

【００６８】また，上記実施形態においては，活性層の
構成として，多重量子井戸活性層を採用した構成を例に
挙げて説明したが，例えばバルク型，量子井戸型，歪量
子井戸型など，あらゆる構成の活性層を採用することが
できる。

【００６９】

【発明の効果】電流注入領域と電流非注入領域との間
に，光導波路層近傍の深さあるいは光導波路層を貫通す
る分離溝が形成されているので，電流注入領域と電流非
注入領域との間を電気的に分離することができる。この
結果，電流注入領域から電流非注入領域へのリーク電流
を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態にかかる半導体光素子の構成
を示す断面図である。

【図２】第２の実施の形態にかかる半導体光素子の構成
を示す断面図である。

【図３】第２の実施の形態かかる分離溝での光の反射光
を説明するための断面図である。

【図４】空気層の厚さに対する光の反射率の計算結果を
説明するための説明図である。

【図５】第３の実施の形態にかかる半導体光素子の構成
を示す断面図である。

【図６】第４の実施の形態にかかる半導体光素子の構成
を示す断面図である。

【図７】従来における半導体光素子の構成を示す断面図
である。

【符号の説明】

１００半導体光素子１０２光導波路層１０４上部クラッド層１０６下部クラッド層１０８上部電極（ｐ型電極）１１０下部電極（ｎ型電極）１１２光素子部１１４ビーム拡大器部１１６分離溝１１８リーク電流１２０導波光２２２ＡＲコーティング

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光導波路層の光軸方向に電流注入領域と
電流非注入領域とを有する半導体光素子において，前記
電流注入領域と前記電流非注入領域との間には，前記電
流注入領域と前記電流非注入領域とを電気的に分離する
ための分離溝が形成されている，ことを特徴とする半導
体光素子。
【請求項２】前記分離溝は前記光導波路層を貫通する
ように形成され，かつ，前記分離溝の溝幅は，λ／４の
奇数倍に等しい幅であり（但し，λ：光の波長），及
び，前記電流非注入領域側の端面には，無反射コーティ
ングが施されている，ことを特徴とする，請求項１に記
載の半導体光素子
【請求項３】前記光導波路層を貫通する分離溝は，所
定間隔で複数個形成されている，ことを特徴とする，請
求項２に記載の半導体光素子。
【請求項４】前記分離溝は前記光導波路層を貫通する
ように形成され，かつ，前記分離溝の溝幅は，λ／４の
偶数倍に等しい幅である（但し，λ：光の波長），こと
を特徴とする，請求項１に記載の半導体光素子。