JP2006190782A - 光半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 例えば量子ドットＳＯＡなどの光半導体装置において、活性層を左右対称にし、偏波依存性を小さくできるようにする。
【解決手段】 光半導体装置の製造方法であって、半導体基板１上に半導体層２，３を形成する半導体層形成工程と、開口部４Ａを有するマスク４を用いて開口部４Ａの半導体層２，３を除去して溝５を形成する溝形成工程と、マスク４を選択成長用マスクとして、溝５に２つの対称な斜面を有する突起状の第１クラッド層６を選択成長させて形成する第１クラッド層形成工程と、第１クラッド層６の２つの斜面上に活性層７を形成する活性層形成工程と、マスク４を除去し、活性層７を第２クラッド層８Ｂで埋め込む活性層埋込工程とを含む。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光通信に用いる光半導体装置及びその製造方法に関し、例えば量子ドットを活性層に用いる半導体光増幅器（ＳＯＡ；semiconductor optical amplifier）に用いて好適の光半導体装置及びその製造方法に関する。

近年、量子ドットからなる活性層を有する半導体光増幅器（以下、量子ドットＳＯＡという）は、利得帯域が広く、ＣＷＤＭ（Coarse Wavelength Division Multiplexing）信号を一括して増幅できる素子として有望視されている。
量子ドットＳＯＡの実用化を図るためには、利得帯域を広げるだけでなく、偏波依存性を小さくし、ひいては偏波無依存を実現することが求められる。

例えば、量子ドットＳＯＡにおいて、基板と平行な面に活性層を形成すると、ドットの形状が扁平であるため、ＴＥ偏光に対する利得が大きく、偏波依存性が大きくなってしまう。
そこで、偏波依存性を低減する構造として、例えば斜面上に量子ドットを形成する光半導体装置が提案されている（特許文献１参照）。

なお、その他、偏波依存性を考慮した半導体レーザに関し、例えば特許文献２に記載されたものがある。
特開２００３−２０４１２１号公報 特開平１０−４１５８７号公報

以下、斜面上に量子ドットからなる活性層を有する光半導体装置（光半導体素子）の製造方法の一例について、図３（Ａ）〜（Ｆ）を参照しながら説明する。
まず、図３（Ａ）に示すように、例えばｎ−ＩｎＰ基板５０上に、開口部を有する誘電体マスク（例えばＳｉＯ₂マスク）５１を形成し、次いで、図３（Ｂ）に示すように、誘電体マスク５１を選択成長マスクとして、ｎ−ＩｎＰ基板５０上に有機金属化学気相成長法によりｎ−ＩｎＰからなる下側クラッド層５２を成長させる。この場合、下側クラッド層５２は開口部において断面三角形状のリッジ構造になり、２つの対称な斜面を有するものとなる。

次に、図３（Ｃ）に示すように、誘電体マスク５１を除去した後、図３（Ｄ）に示すように、ｎ−ＩｎＰ基板５０及び下側クラッド層５２の全面に量子ドットからなる活性層５３を成長させる。そして、図３（Ｄ），（Ｅ）に示すように、活性層５３上に、上側クラッド層となるｐ−ＩｎＰ層５４，５５を形成する。
最後に、図３（Ｆ）に示すように、例えば１．５μｍ程度の幅のストライプ状開口部を有するメサ形状形成用マスク（例えば誘電体マスク）を形成し、メサ形状にエッチング（ウェットエッチング又はドライエッチング）した後、表面側と裏面側にそれぞれｐ電極５６，ｎ電極５７を形成する。

このようにして製造されるほぼ直交する斜面上に量子ドットからなる活性層５３を有するＳＯＡは、ＴＥ偏光、ＴＭ偏光に対する利得が左右で対称となるため、偏波依存性が極めて小さくなる。
しかしながら、図３（Ｆ）に示すような量子ドットＳＯＡは、リッジ型の光半導体素子であるため、動作電流が大きくなってしまう。

また、従来のメサ形状形成技術を、約１〜２μｍ程度の幅のメサ形状を有する量子ドットＳＯＡに適用する場合、エッチング工程の露光時に用いられるメサ形状形成用マスク（例えばストライプ状誘電体マスク）の位置合わせを精度良く行なうのは難しい。このため、メサ形状に含まれる下側クラッド層５２の２つの斜面上に形成される量子ドットからなる活性層を左右対称（断面三角形状に形成される下側クラッド層の頂点を通る垂線に対して左右対称）にするのは非常に困難である。量子ドットからなる活性層が左右対称にならないと、偏波無依存を実現するのは難しい。

なお、動作電流を低減させるためには活性層の周辺に電流狭窄構造を設けるのが有効であるため、上述のようにしてメサ形状を形成した後、図４に示すように、メサ形状の両側に、例えばｐ−ＩｎＰ電流ブロック層５８，ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層５９，上側クラッド層となるｐ−ＩｎＰ層５５Ａを順に積層してなる電流狭窄構造を設けることが考えられる。この場合も、メサ形状形成用マスクの位置合わせを精度良く行なうのは難しく、量子ドットからなる活性層を左右対称にするのは非常に困難であり、偏波無依存を実現することが難しいという課題を解決することはできない。

本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、活性層や電流狭窄構造を左右対称にし、偏波無依存を実現できるようにした、光半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

このため、本発明の光半導体装置の製造方法は、半導体基板上に半導体層を形成する半導体層形成工程と、開口部を有するマスクを用いて開口部の前記半導体層を除去して溝を形成する溝形成工程と、マスクを選択成長用マスクとして、溝に２つの対称な斜面を有する突起状の第１クラッド層を選択成長させて形成する第１クラッド層形成工程と、記第１クラッド層の２つの斜面上に活性層を形成する活性層形成工程と、マスクを除去し、活性層を第２クラッド層で埋め込む活性層埋込工程とを含むことを特徴としている。

本発明の光半導体装置は、半導体基板と、半導体基板上に形成され、２つの対称な斜面を有する突起状のクラッド層と、クラッド層の２つの斜面上に形成される活性層と、少なくともクラッド層の側面に接するように形成され、クラッド層に接する近傍部分とそれ以外の部分とで同一の厚さを有する半導体層とを備えることを特徴としている。

したがって、本発明によれば、活性層や電流狭窄構造が左右対称になり、偏波依存性を低くし、ひいては偏波無依存を実現できるようになるという利点がある。例えば量子ドットＳＯＡに本発明を適用すれば、利得帯域を広げ、動作電流を低減し、偏波依存性を小さくし、偏波無依存を実現できるようになり、また、歩留まりを良くすることができるという利点がある。

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及びその製造方法について説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態にかかる光半導体装置及びその製造方法について、図１（Ａ）〜（Ｉ）を参照しながら説明する。なお、結晶成長は例えば有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法により行う。

先に、本実施形態にかかる光半導体装置の製造方法について、量子ドットを活性層に用いる半導体光増幅器（量子ドットＳＯＡ）の製造方法を例に説明する。
なお、図１（Ａ）〜（Ｉ）では、紙面に垂直な方向（図示される各断面の奥行方向）が［１１０］方向であり、図示される各断面の厚さ方向が［００１］方向であり、図示される各断面の幅方向が［１−１０］方向である。

まず、図１（Ａ）に示すように、ｐ型（００１）ＩｎＰ基板［ｐ−ＩｎＰ基板，第１の伝導型の（００１）半導体基板］１上に、ｎ型ＩｎＰ層（ｎ−ＩｎＰ層，電流ブロック層，第２の伝導型の半導体層）２を例えば厚さ１．０μｍ成長させ、次いで、ｎ型ＩｎＰ層２上に、ｐ型ＩｎＰ層（ｐ−ＩｎＰ層，電流ブロック層，第１の伝導型の半導体層）３を例えば厚さ０．２μｍ成長させる（半導体層形成工程）。

このように、ｐ−ＩｎＰ基板１上に、ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層２，ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層３を積層させ、この上に、後述するように、ｎ−ＩｎＰクラッド層８Ｂを積層させることで、ｐｎｐｎサイリスタ構造の電流狭窄構造が構成されるようにしている。なお、他の方法で動作電流を十分に低減できるのであれば、これらの電流ブロック層２，３に代えて、電流ブロック層として機能しない一又は複数の半導体層を形成しても良い。

本実施形態では、上述のように、下側クラッド層を形成する前に、先に、これらのｎ−ＩｎＰ電流ブロック層２及びｐ−ＩｎＰ電流ブロック層３を形成し、後述するように、これらの層２，３に溝５を形成し、この溝５が埋め込まれるように、下側クラッド層となるｐ−ＩｎＰクラッド層６を形成するようにしている。
次に、図１（Ｂ）に示すように、例えば［１１０］方向に伸びるストライプ状の開口部４Ａのようなマスクパターンを有するマスク４を形成する（マスク形成工程，溝形成工程）。例えばＳｉＯ₂などの誘電体からなる誘電体マスクを形成すれば良い。また、開口部４Ａの幅（開口幅）は約１〜２μｍ程度にすれば良く、ここでは約１．５μｍにしている。なお、開口部４Ａの幅は、所望の活性層幅に対応する幅にすれば良い。

次いで、図１（Ｃ）に示すように、例えばＨＢｒ等のエッチング液を用いて、ｐ−ＩｎＰ基板１に達するまでエッチングする（エッチング工程，溝形成工程）。これにより、マスク４の開口部４Ａのｎ−ＩｎＰ電流ブロック層２，ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層３が除去され、ｐ−ＩｎＰ基板１に達する深さを持つ溝５が形成される（溝形成工程）。
このようにして溝５を形成した後、この溝５に、図１（Ｄ），（Ｅ），（Ｆ）に示すように、マスク４を選択成長用マスクとして、ｐ側クラッド層（下側クラッド層，第１クラッド層，第１の伝導型の半導体層）となるｐ型ＩｎＰ層（ｐ−ＩｎＰ層）６と、活性層７とを選択成長させる（第１クラッド層形成工程，活性層形成工程）。

具体的には、まず、図１（Ｄ）に示すように、選択成長により、マスク４の開口部４Ａに形成される溝５がｐ−ＩｎＰクラッド層６によって徐々に埋め込まれる。そして、溝５が埋め込まれた後は、図１（Ｅ）に示すように、ｐ−ＩｎＰクラッド層６は断面［（１１０）面］が台形状に成長していき、最終的に三角形状になって、ｐ−ＩｎＰ基板１上に、突起状のｐ−ＩｎＰクラッド層６が形成される（第１クラッド層形成工程）。このようにして形成されるｐ−ＩｎＰクラッド層６は、（１１１）Ｂ面が露出した２つの対称（左右対称；角度，辺の長さ，奥行き方向への面積が対称）な斜面を有するリッジ構造となる。つまり、互いに交差する２つの対称な斜面を有するであれば良い。但し、２つの斜面は互いに直交するのが好ましい。

このように、ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層２及びｐ−ＩｎＰ電流ブロック層３に溝５を形成し、この溝５が埋め込まれるように、下側クラッド層となるｐ−ＩｎＰクラッド層６を形成するため、下側クラッド層となるｐ−ＩｎＰクラッド層６を形成する際に、電流ブロック層２，３が型枠として機能し、下側クラッド層となるｐ−ＩｎＰクラッド層６は、溝５が埋め込まれた後に三角形状に成長することになる。このため、後述するように、ｐ−ＩｎＰクラッド層６上に形成される活性層７に対する電流ブロック層２，３の高さ位置を良好なものとすることができる。

また、活性層７に対する電流ブロック層２，３の高さ位置を考慮する必要がないため、上述のように、マスク４の開口部４Ａの幅を所望の活性層幅に対応する幅にして、最初から、所望の活性層幅に対応する幅のリッジ構造を形成することができる。つまり、従来のように、活性層に対する電流ブロック層の高さ位置を考慮して、下側クラッド層を、所望の活性層幅よりも幅が大きくなるように断面三角形状に形成し、メサ加工を行なう必要がなくなり、最初から、所望の活性層幅に対応する幅のリッジ構造を形成することができるようになるため、左右対称な斜面を有するリッジ構造を実現することができ、また、歩留まりを向上させることもできる。

さらに、ｐ−ＩｎＰクラッド層６の２つの斜面［（１１１）Ｂ面］上に連続して活性層７を成長させて形成する（活性層形成工程）。ここでは、活性層７は、厚さ３０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ層（バンドギャップ波長：１．１μｍ）と、供給量が２ＭＬ相当のＩｎＡｓドット層とを５周期多重化したものとして構成される。なお、活性層７の構成はこれに限られるものではない。

次いで、活性層７の形成後連続して、ｎ側クラッド層（上側クラッド層，第２クラッド層，第２の伝導型の半導体層）の一部を構成する厚さ０．２μｍのｎ型ＩｎＰ層（ｎ−ＩｎＰ層）８Ａを成長させて形成する。
なお、活性層７及びｎ−ＩｎＰクラッド層８Ａは、マスク４上には成長せず、断面三角形状のｐ−ＩｎＰクラッド層６の斜面上のみに成長していくことになる。

その後、図１（Ｇ）に示すように、マスク４を例えばエッチング（例えばウェットエッチング）により除去し（マスク除去工程）、突起状のｐ−ＩｎＰクラッド層６上に活性層７及びｎ−ＩｎＰクラッド層８Ａを積層させてなるリッジ構造全体が埋め込まれるように、図１（Ｈ）に示すように、ｎ側クラッド層（上側クラッド層，第２クラッド層，第２の伝導型の半導体層）となるｎ型ＩｎＰ層（ｎ−ＩｎＰ層）８Ｂを成長させて形成する（活性層埋込工程）。

なお、活性層７及びｎ−ＩｎＰクラッド層８Ａの端面と、ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層３との間で、例えばｎ型の半導体基板を用いると、電流が流れやすい構造になってしまい、電流狭窄構造にならないおそれがある。このため、ここでは、上述のように、ｐ型の半導体基板を用いることで電流狭窄構造を実現している。なお、ｎ型の半導体基板を用いて電流狭窄構造を実現するには、後述の第２実施形態のように構成すれば良い。

そして、図１（Ｈ）に示すように、ｎ−ＩｎＰクラッド層８Ｂ上に、ｎ型ＩｎＧａＡｓ層（ｎ−ＩｎＧａＡｓ層，コンタクト層）９を成長させて形成した後、最後に、図１（Ｉ）に示すように、表面側と裏面側にそれぞれ電極を形成する。つまり、ｐ−ＩｎＰ基板１の裏面側に、ｐ型電極（ｐ側電極，ｐ電極）１０を形成するとともに、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層９の表面側に、ｎ型電極（ｎ側電極，ｎ電極）１１を形成する（電極形成工程）。

このようにして製造される量子ドットＳＯＡ（光半導体装置）は、図１（Ｉ）に示すように、２つの対称（左右対称）な斜面を有する突起状のｐ−ＩｎＰクラッド層６を備え、ｐ−ＩｎＰ基板１に平行で左右対称なｎ−ＩｎＰ電流ブロック層２及びｐ−ＩｎＰ電流ブロック層３を備えるものとなる。
つまり、上述のようにして製造される本実施形態にかかる光半導体装置は、以下のように構成される。

つまり、本光半導体装置（量子ドットＳＯＡ）は、図１（Ｉ）に示すように、ｐ−ＩｎＰ基板［（００１）半導体基板，ｐ型半導体基板］１と、ｐ−ＩｎＰ基板１上に形成され、２つの対称（左右対称）な斜面［（１１１）Ｂ面］を有する突起状のｐ−ＩｎＰクラッド層（ｐ側クラッド層）６と、ｐ−ＩｎＰクラッド層６の２つの斜面上に形成される活性層７と、少なくともｐ−ＩｎＰクラッド層６の側面に接するように形成され、ｐ−ＩｎＰクラッド層６に接する近傍部分とそれ以外の部分とで同一の厚さを有する半導体層（ここでは、ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層２及びｐ−ＩｎＰ電流ブロック層３）とを備えるものとして構成される。

ここでは、活性層７は、量子ドットにより構成される。
また、半導体層として、ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層（ｎ型電流ブロック層）２及びｐ−ＩｎＰ電流ブロック層（ｐ型電流ブロック層）３を備え、これらの層２，３によって活性層７の周辺に電流狭窄構造が形成されている。
さらに、ｐ−ＩｎＰクラッド層６及び活性層７は、いずれも［１１０］方向に延伸されており、ストライプ状の立体構造を構成している。

したがって、本実施形態にかかる光半導体装置及びその製造方法によれば、マスク４の開口部４Ａの幅を約１．５μｍとし、下側クラッド層となるｐ−ＩｎＰクラッド層６を選択成長させることで、メサ形状の加工（メサ加工）を不要とし、活性層７を左右対称にすることができるため、偏波依存性を小さくし、ひいては偏波無依存を実現できることになるという利点がある。また、セルフアラインで活性層の位置を調整することもできる。特に、量子ドットＳＯＡに本発明を適用すれば、利得帯域を広げ、動作電流を低減し、偏波依存性を小さくし、偏波無依存を実現することができるようになり、また、歩留まりを良くすることができるという利点がある。さらに、セルフアラインで左右対称な電流狭窄構造が形成することもでき、これにより、偏波無依存を実現できるようになる。

なお、上述の実施形態では、本発明を量子ドットＳＯＡ（半導体光増幅器）に適用する場合を例に説明したが、これに限られるものではなく、本発明は突起状のクラッド層の２つの対称な斜面に活性層を形成する光半導体装置に広く適用できるものである。
また、上述の実施形態では、量子ドットを活性層に用いる量子ドットＳＯＡに本発明を適用する場合を例に説明したが、これに限られるものではなく、例えば量子井戸や量子細線を活性層に用いる光半導体装置に本発明を適用しても良い。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態にかかる光半導体装置及びその製造方法について、図２（Ａ）〜（Ｇ）を参照しながら説明する。なお、結晶成長は例えば有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法により行う。

本実施形態にかかる光半導体装置は、上述の第１実施形態のものがｐ型半導体基板を用いるのに対し、ｎ型半導体基板を用いる点で異なる。このため、各半導体層の伝導型も逆になっている。
また、本光半導体装置は、上述の第１実施形態のものが電流ブロック層としてｎ−ＩｎＰ半導体層２及びｐ−ＩｎＰ半導体層３を備えるのに対し、電流ブロック層としてｎ−ＩｎＰ半導体層及び半絶縁性半導体層を備える点で異なる。

なお、その他の構成及びその製造方法については、上述の第１実施形態と基本的に同じであるため、以下、本実施形態にかかる光半導体装置（量子ドットＳＯＡ）の構成及びその製造方法について、異なる点を中心に説明することとする。なお、同一のものには同一の符号を付している。
なお、図２（Ａ）〜（Ｇ）では、紙面に垂直な方向（図示される各断面の奥行方向）が［１１０］方向であり、図示される各断面の厚さ方向が［００１］方向であり、図示される各断面の幅方向が［１−１０］方向である。

まず、図２（Ａ）に示すように、ｎ型（００１）ＩｎＰ基板［ｎ−ＩｎＰ基板，第１の伝導型の（００１）半導体基板］１０上に、半絶縁性ＩｎＰ層（ＳＩ−ＩｎＰ層，電流ブロック層，半絶縁性の半導体層）２０を例えば厚さ１．０μｍ成長させ、次いで、半絶縁性電流ブロック層２０上に、ｎ型ＩｎＰ層（ｎ−ＩｎＰ層，電流ブロック層，第１の伝導型の半導体層）３０を例えば厚さ０．２μｍ成長させる（半導体層形成工程）。

このように、ｎ−ＩｎＰ基板１０上に、半絶縁性電流ブロック層２０，ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層３０を積層させることで、ＳＩ−ＰＢＨ構造の電流狭窄構造が構成されるようにしている。なお、他の方法で動作電流を十分に低減できるのであれば、これらの電流ブロック層２０，３０に代えて、電流ブロック層として機能しない一又は複数の半導体層を形成しても良い。

本実施形態では、上述のように、下側クラッド層を形成する前に、先に、これらの半絶縁性電流ブロック層２０及びｎ−ＩｎＰ電流ブロック層３０を形成し、後述するように、これらの層２０，３０に溝５を形成し、この溝５が埋め込まれるように、下側クラッド層となるｎ−ＩｎＰクラッド層６０を形成するようにしている。
次に、図２（Ｂ）に示すように、例えばストライプ状の開口部４Ａのようなマスクパターンを有するマスク４を形成する（マスク形成工程，溝形成工程）。

次いで、図２（Ｃ）に示すように、例えばＨＢｒ等のエッチング液を用いて、ｎ−ＩｎＰ基板１０に達するまでエッチングする（エッチング工程，溝形成工程）。これにより、マスク４の開口部４Ａの半絶縁性電流ブロック層２０，ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層３０が除去され、ｎ−ＩｎＰ基板１０に達する深さを持つ溝５が形成される（溝形成工程）。
このようにして溝５を形成した後、この溝５に、図２（Ｄ）に示すように、マスク４を選択成長用マスクとして、ｎ側クラッド層（下側クラッド層，第１クラッド層，第１の伝導型の半導体層）となるｎ型ＩｎＰ層（ｎ−ＩｎＰ層）６０と、活性層７とを選択成長させる（第１クラッド層形成工程，活性層形成工程）。

半絶縁性電流ブロック層２０及びｎ−ＩｎＰ電流ブロック層３０に溝５を形成し、この溝５が埋め込まれるように、下側クラッド層となるｎ−ＩｎＰクラッド層６０を形成するため、下側クラッド層となるｎ−ＩｎＰクラッド層６０を形成する際に、電流ブロック層２０，３０が型枠として機能し、下側クラッド層となるｎ−ＩｎＰクラッド層６０は、溝５が埋め込まれた後に三角形状に成長することになる。このため、後述するように、ｎ−ＩｎＰクラッド層６０上に形成される活性層７に対する電流ブロック層２０，３０の高さ位置を良好なものとすることができる。

また、活性層７に対する電流ブロック層２０，３０の高さ位置を考慮する必要がないため、上述のように、マスク４の開口部４Ａの幅を所望の活性層幅に対応する幅にして、最初から、所望の活性層幅に対応する幅のリッジ構造を形成することができる。つまり、従来のように、活性層に対する電流ブロック層の高さ位置を考慮して、下側クラッド層を、所望の活性層幅よりも幅が大きくなるように断面三角形状に形成し、メサ加工を行なう必要がなくなり、最初から、所望の活性層幅に対応する幅のリッジ構造を形成することができるようになるため、左右対称な斜面を有するリッジ構造を実現することができ、また、歩留まりを向上させることもできる。

さらに、ｎ−ＩｎＰクラッド層６０の２つの斜面［（１１１）Ｂ面］上に連続して、活性層７を成長させて形成する（活性層形成工程）。
次いで、活性層７の形成後連続して、ｐ側クラッド層（上側クラッド層，第２クラッド層，第２の伝導型の半導体層）の一部を構成するｐ型ＩｎＰ層（ｐ−ＩｎＰ層）８０Ａを成長させて形成する。

なお、活性層７及びｐ−ＩｎＰクラッド層８０Ａは、マスク４上には成長せず、断面三角形状のｎ−ＩｎＰクラッド層６０の斜面上のみに成長していくことになる。
その後、図２（Ｅ）に示すように、マスク４を例えばエッチング（例えばウェットエッチング）により除去し（マスク除去工程）、突起状のｎ−ＩｎＰクラッド層６０上に活性層７及びｐ−ＩｎＰクラッド層８０Ａを積層させてなるリッジ構造全体が埋め込まれるように、図２（Ｆ）に示すように、ｐ側クラッド層（上側クラッド層，第２クラッド層，第２の伝導型の半導体層）となるｐ型ＩｎＰ層（ｎ−ＩｎＰ層）８０Ｂを成長させて形成する（活性層埋込工程）。

なお、活性層７及びｐ−ＩｎＰクラッド層８０Ａの端面と、ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層３０との間で、例えばｎ型の半導体基板を用いると、電流が流れやすい構造になってしまい、電流狭窄構造にならないおそれがある。このため、ここでは、上述のように、電流ブロック層として半絶縁性半導体層２０及びｎ−ＩｎＰ層を用いることで電流狭窄構造を実現している。

そして、図２（Ｆ）に示すように、ｐ−ＩｎＰクラッド層８０Ｂ上に、ｐ型ＩｎＧａＡｓ層（ｐ−ＩｎＧａＡｓ層，コンタクト層）９０を成長させて形成した後、最後に、図２（Ｇ）に示すように、表面側と裏面側にそれぞれ電極を形成する。つまり、ｎ−ＩｎＰ基板１０の裏面側に、ｎ型電極（ｎ側電極，ｎ電極）１００を形成するとともに、ｐ−ＩｎＧａＡｓ層９０の表面側に、ｐ型電極（ｐ側電極，ｐ電極）１１０を形成する（電極形成工程）。

このようにして製造される量子ドットＳＯＡ（光半導体装置）は、図２（Ｇ）に示すように、２つの対称（左右対称）な斜面を有する突起状のｎ−ＩｎＰクラッド層６０を備え、ｎ−ＩｎＰ基板１０に平行で左右対称な半絶縁性電流ブロック層２０及びｎ−ＩｎＰ電流ブロック層３０を備えるものとなる。
つまり、上述のようにして製造される本実施形態にかかる光半導体装置は、以下のように構成される。

つまり、本光半導体装置（量子ドットＳＯＡ）は、図２（Ｇ）に示すように、ｎ−ＩｎＰ基板［（００１）半導体基板，ｎ型半導体基板］１０と、ｎ−ＩｎＰ基板１上に形成され、２つの対称（左右対称）な斜面［（１１１）Ｂ面］を有する突起状のｎ−ＩｎＰクラッド層（ｎ側クラッド層）６０と、ｎ−ＩｎＰクラッド層６０の２つの斜面上に形成される活性層７と、少なくともｎ−ＩｎＰクラッド層６０の側面に接するように形成され、ｎ−ＩｎＰクラッド層６０に接する近傍部分とそれ以外の部分とで同一の厚さを有する半導体層（ここでは、半絶縁性電流ブロック層２０及びｎ−ＩｎＰ電流ブロック層３０）とを備えるものとして構成される。

これらの半導体層として、半絶縁性電流ブロック層２０及びｎ−ＩｎＰ電流ブロック層（ｎ型電流ブロック層）３０を備え、これらの層２０，３０によって活性層７の周辺に電流狭窄構造が形成されている。
さらに、ｎ−ＩｎＰクラッド層６０及び活性層７は、いずれも［１１０］方向に延伸されており、ストライプ状の立体構造を構成している。

したがって、本実施形態にかかる光半導体装置及びその製造方法によれば、上述の第１実施形態のものと同様の作用、効果がある。
なお、本発明は、上述した各実施形態やその他の欄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。
（付記１）
半導体基板上に半導体層を形成する半導体層形成工程と、
開口部を有するマスクを用いて前記開口部の前記半導体層を除去して溝を形成する溝形成工程と、
前記マスクを選択成長用マスクとして、前記溝に２つの対称な斜面を有する突起状の第１クラッド層を選択成長させて形成する第１クラッド層形成工程と、
前記第１クラッド層の２つの斜面上に活性層を形成する活性層形成工程と、
前記マスクを除去し、前記活性層を第２クラッド層で埋め込む活性層埋込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。

（付記２）
前記半導体層形成工程において、前記半導体層として、伝導型の異なる複数の電流ブロック層を形成することを特徴とする、付記１記載の光半導体装置の製造方法。
（付記３）
前記溝形成工程において、前記マスクとして、［１１０］方向に伸びるストライプ状の開口部を有する誘電体マスクを形成することを特徴とする、付記１又は２に記載の光半導体装置の製造方法。

（付記４）
前記溝形成工程において、前記マスクとして、所望の活性層幅に対応する幅の開口部を有するマスクを形成することを特徴とする、付記１〜３のいずれか１項に記載の光半導体装置の製造方法。
（付記５）
前記活性層形成工程において、前記活性層として、量子ドット，量子細線，量子井戸のいずれかにより構成される活性層を形成することを特徴とする、付記１〜４のいずれか１項に記載の光半導体装置。

（付記６）
前記半導体層形成工程において、（００１）半導体基板上に前記半導体層を形成し、
前記第１クラッド層形成工程において、前記（００１）半導体基板上に２つの（１１１）Ｂ面を有する前記第１クラッド層を形成し、
前記活性層形成工程において、前記第１クラッド層の２つの（１１１）Ｂ面に前記活性層を形成することを特徴とする、付記１〜５のいずれか１項に記載の光半導体装置。

（付記７）
前記半導体層形成工程において、ｎ型半導体基板上に前記半導体層として順に半絶縁性電流ブロック層，ｎ型電流ブロック層を形成し、
前記溝形成工程において、前記マスクとして誘電体マスクを形成し、前記開口部の前記半絶縁性電流ブロック層及び前記ｎ型電流ブロック層をエッチングして溝を形成し、
前記第１クラッド層形成工程において、前記溝に前記第１クラッド層としてｎ側クラッド層を形成し、
前記活性層形成工程において、前記ｎ側クラッド層の２つの斜面上に活性層を形成し、
前記活性層埋込工程において、前記誘電体マスクを除去し、前記活性層を第２クラッド層としてのｐ側クラッド層で埋め込むことを特徴とする、付記１〜６のいずれか１項に記載の光半導体装置の製造方法。

（付記８）
前記半導体層形成工程において、ｐ型半導体基板上に前記半導体層として順にｎ型電流ブロック層，ｐ型電流ブロック層を形成し、
前記溝形成工程において、前記マスクとして誘電体マスクを形成し、前記開口部の前記ｎ型電流ブロック層及び前記ｐ型電流ブロック層をエッチングして溝を形成し、
前記第１クラッド層形成工程において、前記溝に前記第１クラッド層としてｐ側クラッド層を形成し、
前記活性層形成工程において、前記ｐ側クラッド層の２つの斜面上に活性層を形成し、
前記活性層埋込工程において、前記誘電体マスクを除去し、前記活性層を第２クラッド層としてのｎ側クラッド層で埋め込むことを特徴とする、付記１〜６のいずれか１項に記載の光半導体装置の製造方法。

（付記９）
前記各工程の後に、表面側と裏面側のそれぞれに電極を形成する電極形成工程を含むことを特徴とする、付記１〜８のいずれか１項に記載の光半導体装置の製造方法。
（付記１０）
半導体基板と、
前記半導体基板上に形成され、２つの対称な斜面を有する突起状のクラッド層と、
前記クラッド層の２つの斜面上に形成される活性層と、
少なくとも前記クラッド層の側面に接するように形成され、前記クラッド層に接する近傍部分とそれ以外の部分とで同一の厚さを有する半導体層とを備えることを特徴とする、光半導体装置。

（付記１１）
前記活性層が、量子ドット，量子細線，量子井戸のいずれかにより構成されることを特徴とする、付記１０記載の光半導体装置。
（付記１２）
前記半導体層として、電流狭窄構造を構成しうる異なる伝導型の複数の半導体層を含むことを特徴とする、付記１０又は１１記載の光半導体装置。

（付記１３）
前記クラッド層が、（００１）半導体基板上に形成され、前記各斜面がいずれも（１１１）Ｂ面であり、
前記活性層が、前記クラッド層の２つの（１１１）Ｂ面に形成されていることを特徴とする、付記１０〜１２のいずれか１項に記載の光半導体装置。

（付記１４）
前記クラッド層及び前記活性層が、いずれも［１１０］方向に延伸されていることを特徴とする、付記１０〜１３のいずれか１項に記載の光半導体装置。
（付記１５）
前記半導体基板が、ｎ型半導体基板であり、
前記クラッド層が、ｎ側クラッド層であり、
前記半導体層として、半絶縁性電流ブロック層と、ｎ型電流ブロック層とを備えることを特徴とする、付記１０〜１４のいずれか１項に記載の光半導体装置。

（付記１６）
前記半導体基板が、ｐ型半導体基板であり、
前記クラッド層が、ｐ側クラッド層であり、
前記半導体層として、ｎ型電流ブロック層と、ｐ型電流ブロック層とを備えることを特徴とする、付記１０〜１４のいずれか１項に記載の光半導体装置。

（Ａ）〜（Ｉ）は、本発明の第１実施形態にかかる光半導体装置の製造方法及び光半導体装置の構成を示す模式的断面図である。 （Ａ）〜（Ｇ）は、本発明の第２実施形態にかかる光半導体装置の製造方法及び光半導体装置の構成を示す模式的断面図である。 （Ａ）〜（Ｆ）は、従来の光半導体装置の製造方法及び光半導体装置の構成を示す模式的断面図である。 従来の光半導体装置の構成を示す模式的断面図である。

符号の説明

１ ｐ−ＩｎＰ基板［第１の伝導型の（００１）半導体基板］
２ ｎ−ＩｎＰ層（電流ブロック層，第２の伝導型の半導体層）
３ ｐ−ＩｎＰ層（電流ブロック層，第１の伝導型の半導体層）
４ マスク（誘電体マスク）
４Ａ 開口部（ストライプ状開口部）
５ 溝
６ ｐ−ＩｎＰ層（ｐ側クラッド層，下側クラッド層，第１クラッド層，第１の伝導型の半導体層）
７ 活性層
８Ａ，８Ｂ ｎ−ＩｎＰ層（ｎ側クラッド層，上側クラッド層，第２クラッド層，第２の伝導型の半導体層）
９ ｎ−ＩｎＧａＡｓ層（コンタクト層）
１０ ｐ型電極（ｐ側電極，ｐ電極）
１１ ｎ型電極（ｎ側電極，ｎ電極）
１０ ｎ−ＩｎＰ基板［第１の伝導型の（００１）半導体基板］
２０ 半絶縁性ＩｎＰ層（電流ブロック層，半絶縁性の半導体層）
３０ ｎ−ＩｎＰ層（電流ブロック層，第１の伝導型の半導体層）
６０ ｎ−ＩｎＰ層（ｎ側クラッド層，下側クラッド層，第１クラッド層，第１の伝導型の半導体層）
８０Ａ，８０Ｂ ｐ−ＩｎＰ層（ｐ側クラッド層，上側クラッド層，第２クラッド層，第２の伝導型の半導体層）
９０ ｎ−ＩｎＧａＡｓ層（コンタクト層）
１００ ｎ型電極（ｎ側電極，ｎ電極）
１１０ ｐ型電極（ｐ側電極，ｐ電極）

Claims (10)

1. 半導体基板上に半導体層を形成する半導体層形成工程と、
   開口部を有するマスクを用いて前記開口部の前記半導体層を除去して溝を形成する溝形成工程と、
   前記マスクを選択成長用マスクとして、前記溝に２つの対称な斜面を有する突起状の第１クラッド層を選択成長させて形成する第１クラッド層形成工程と、
   前記第１クラッド層の２つの斜面上に活性層を形成する活性層形成工程と、
   前記マスクを除去し、前記活性層を第２クラッド層で埋め込む活性層埋込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。
2. 前記半導体層形成工程において、前記半導体層として、伝導型の異なる複数の電流ブロック層を形成することを特徴とする、請求項１記載の光半導体装置の製造方法。
3. 前記溝形成工程において、前記マスクとして、所望の活性層幅に対応する幅の開口部を有するマスクを形成することを特徴とする、請求項１又は２記載の光半導体装置の製造方法。
4. 前記半導体層形成工程において、ｎ型半導体基板上に前記半導体層として順に半絶縁性電流ブロック層，ｎ型電流ブロック層を形成し、
   前記溝形成工程において、前記マスクとして誘電体マスクを形成し、前記開口部の前記半絶縁性電流ブロック層及び前記ｎ型電流ブロック層をエッチングして溝を形成し、
   前記第１クラッド層形成工程において、前記溝に前記第１クラッド層としてｎ側クラッド層を形成し、
   前記活性層形成工程において、前記ｎ側クラッド層の２つの斜面上に活性層を形成し、
   前記活性層埋込工程において、前記誘電体マスクを除去し、前記活性層を第２クラッド層としてのｐ側クラッド層で埋め込むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光半導体装置の製造方法。
5. 前記半導体層形成工程において、ｐ型半導体基板上に前記半導体層として順にｎ型電流ブロック層，ｐ型電流ブロック層を形成し、
   前記溝形成工程において、前記マスクとして誘電体マスクを形成し、前記開口部の前記ｎ型電流ブロック層及び前記ｐ型電流ブロック層をエッチングして溝を形成し、
   前記第１クラッド層形成工程において、前記溝に前記第１クラッド層としてｐ側クラッド層を形成し、
   前記活性層形成工程において、前記ｐ側クラッド層の２つの斜面上に活性層を形成し、
   前記活性層埋込工程において、前記誘電体マスクを除去し、前記活性層を第２クラッド層としてのｎ側クラッド層で埋め込むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光半導体装置の製造方法。
6. 半導体基板と、
   前記半導体基板上に形成され、２つの対称な斜面を有する突起状のクラッド層と、
   前記クラッド層の２つの斜面上に形成される活性層と、
   少なくとも前記クラッド層の側面に接するように形成され、前記クラッド層に接する近傍部分とそれ以外の部分とで同一の厚さを有する半導体層とを備えることを特徴とする、光半導体装置。
7. 前記活性層が、量子ドット，量子細線，量子井戸のいずれかにより構成されることを特徴とする、請求項６記載の光半導体装置。
8. 前記半導体層として、電流狭窄構造を構成しうる異なる伝導型の複数の半導体層を含むことを特徴とする、請求項６又は７記載の光半導体装置。
9. 前記半導体基板が、ｎ型半導体基板であり、
   前記クラッド層が、ｎ側クラッド層であり、
   前記半導体層として、半絶縁性電流ブロック層と、ｎ型電流ブロック層とを備えることを特徴とする、請求項６〜８のいずれか１項に記載の光半導体装置。
10. 前記半導体基板が、ｐ型半導体基板であり、
    前記クラッド層が、ｐ側クラッド層であり、
    前記半導体層として、ｎ型電流ブロック層と、ｐ型電流ブロック層とを備えることを特徴とする、請求項６〜８のいずれか１項に記載の光半導体装置。

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