JP2007227504A - 半導体発光装置およびこれを利用した集積型半導体光導波路素子 - Google Patents

半導体発光装置およびこれを利用した集積型半導体光導波路素子 Download PDF

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Abstract

【課題】従来の半導体発光装置では一定動作電流での光出力が小さい上、それを電界吸収型光変調器などの光素子と集積する際にリッジ幅に制限ができ、本来得られるはずの特性を低くして集積しなくてはならず、低コストかつ低消費電力化ができなかった。
【解決手段】リッジを有する半導体発光装置において、リッジとそれ以外の構成要素との屈折率差を低くすることにより単一横モードのままリッジ幅の拡大を可能にし、かつリッジ両側に沿ってほぼ垂直の溝を形成することにより、拡散電流防止と屈折率差増大を防ぎ、かつリッジに回折格子を形成することにより、再成長による特性劣化を防ぎ、かつそれらを電界吸収型光変調器などの光素子と集積する際、成長回数を増大させることなく、テーパー状の導波路を用いることによりリッジ幅に制限なく電界吸収型光変調器などの光素子と上記発光装置とを集積する。
【選択図】図１１

Description

本発明は、半導体発光装置、および、半導体発光装置と光変調器を集積した集積型光導波路素子に関する。
近年、半導体発光装置および半導体発光装置を電界吸収型光変調器と集積した集積型半導体光導波路素子の低消費電力化と低コスト化がますます重要となってきた。半導体発光装置には主にリッジ型と埋込型があり、この内リッジ型は作製が容易で成長回数が少ないので低コスト化に有利な点から、情報用・通信用ともに開発が活発となっている。リッジ型半導体発光装置はｎ型半導体からなる基板上に、下部クラッド層、多重もしくは単一井戸層、上部クラッド層、リッジを積層することにより形成される。このリッジ型半導体発光装置とリッジを有する電界吸収型光変調器部を共通の基板上に集積して集積型半導体光導波路素子（ＥＡ／ＤＦＢ）が構成される。
情報の分野では記録する情報量の増加とともに、その高速記録が要求され、その結果半導体発光装置の高出力化が求められるようになった。それには動作電流を大きくすればよいが、低消費電力化に不利となっている。一方、通信の分野において現在の幹線系と都市系ネットワークでは、伝送速度は２．５Ｇｂｉｔ／ｓあるいは１０Ｇｂｉｔ／ｓが主流となっている。このため、送信器の高速変調には光変調器をモノリシックに集積した集積型半導体光導波路素子の形態が低コスト化には有利である。しかし、一方、伝送距離の増大と高ビットレート化とともに消費電力が増大する。そこで、これを低消費電力化する目的で−５〜８５℃において温度調節の必要のないＥＡ／ＤＦＢの開発が行われるようになった（非特許文献１：OFCNFOEC OFC POSTDEADLINE PAPERS Thursday, March 10, 2005 PDP14）。これを達成するには半導体発光装置の一定動作電流下におけるさらなる光出力の高出力化が必要となっている。このように情報用と通信用ともに半導体発光装置の低消費電力化には一定動作電流下における光出力の高出力化が求められる。
半導体発光装置の高出力化の一つの方法はリッジ幅を拡大することである。通常、半導体発光装置では動作電流を大きくすると発熱量が大きくなるため、ある電流値で光出力が飽和してしまい、十分な出力が得られなくなる。それに対し、リッジ幅を拡大した半導体発光装置では電流注入時の電気抵抗が下がるので、その分、発熱量が抑えられ、飽和電流が増大する。その結果、飽和出力も増大し、一定動作電流における光出力が増大する。リッジ幅の拡大は上部クラッド層とリッジの間に上部バッファ層を形成することにより実現できる。上部バッファ層の形成により、積層方向の平均屈折率差がリッジを含む部分とリッジを含まない部分で、上部バッファ層を持たない場合よりも小さくなり、スラブ型導波路でいう、いわゆる、カットオフ幅が増大することになり、横単一モード条件でリッジ幅の拡大が可能となる。
別の方法として、半導体発光装置の閾値の上昇を抑制する方法がある。閾値が低ければ一定動作電流における光出力が上昇するので、これにより半導体発光装置の高出力化を図ることができる。閾値の上昇を抑制する方法として、例えば特開２００４−２１４３７２（特許文献１）に開示されるものがある。これはＩｎＰ系より形成される従来のリッジ型半導体発光装置のリッジの両側方向にＦｅを注入した被覆層を再成長によって形成し、これを上部クラッド層へのＦｅ供給源として利用し、上部クラッド層を絶縁化することにより、リッジから注入された電流が上部クラッド層で拡散するのを抑制し閾値の上昇を抑制するものである。これらのレーザをＤＦＢ化するとき従来は回折格子をn基板上部や多重井戸層、もしくは上部バッファ層内へ作製していた。
一方、ＥＡ／ＤＦＢについてみると、例えば、埋込型半導体発光装置とリッジ型電界吸収型光変調器を集積した半導体光導波路素子では、それぞれの部分でモードの広がりが異なるため、埋込型とリッジ型の結合部をテーパー状にして集積する特開平８−７８７９２（特許文献２）が提案されている。また、ファイバとの光結合を良好にするために半導体光導波路素子の光の出射側をテーパー状にする特開２０００−６６０４６（特許文献３）が提案されている。しかし上記のようなリッジを拡大化したり低閾値化した高出力レーザを集積したものはなかった。
特開２００４−２１４３７２ 特開平８−７８７９２ 特開２０００−６６０４６ OFCNFOEC OFC POSTDEADLINE PAPERS Thursday, March 10, 2005 PDP14
上述したように、半導体発光装置の高出力化のために、上部クラッド層とリッジの間へ上部バッファ層を挿入することが有効であるが、一方で、特にｐ側のキャリアの横方向への拡散が大きくなり閾値が増大するという問題があった。また、リッジを含む部分とリッジを含まない部分の平均屈折率差が小さくなるので、モード形状が横に広がり遠視野像の広がりが水平方向と垂直方向で大きく異なってきて非対称になる。これはファイバなどの外部との結合損失を増大させる要因となる。
上記閾値の上昇を抑制するために、特許文献１に開示される方法の適用が考えられるが、この方法では、被覆層を形成するのに結晶の再成長が必要となる。そのため、低コスト化に不利となる。さらに、半導体発光装置がＩｎＰ系に限られているので、他の材料、例えばＧａＡｓ系の半導体発光装置には適用できない。
半導体発光装置の高出力化のために、上部クラッド層とリッジの間へ上部バッファ層を挿入してリッジ幅を大きくすることが有効であるが、この方法はＥＡ／ＤＦＢのような集積型半導体光導波路素子の適用には別の問題があった。例えば、半導体発光装置の高出力化のために、半導体発光装置のリッジ幅を２μｍにすると、電界吸収型光変調器部での電気容量が増大し帯域が減少する。一方、電界吸収型光変調器部のリッジ幅１．４μｍに合わせて、半導体発光装置のリッジ幅を１．４μｍにすると、半導体発光装置の熱特性が悪くなり、高出力が得られない。そのためＥＡ／ＤＦＢのリッジ幅は、本来の最適リッジ幅とは異なり、総合的な特性は低下するが、それぞれが、機能を発揮しやすい妥協の値として１．６μｍ程度にして集積していた。
さらに回折格子の挿入位置もレーザの特性に影響を与える。従来の回折格子の作製位置はｎ基板上部や多重井戸層内、または上部バッファ層内であった。多重井戸層内、または上部バッファ層内に回折格子を挿入した場合、回折格子形成後再成長を行うが、その再成長界面にてキャリア濃度変化を起こし、キャリアをトラップしてしまうため高出力化にとって特性劣化を招いてしまう。一方、ｎ基板上部に作製すると上記のような問題は無視できるようになるが、多重井戸層を形成する前に回折格子を形成してしまうため波長の制御性が悪くなってしまう。
以上のように上記の方法では低消費電力化と低コスト化を両立するには至っておらず、また集積化のために半導体発光装置と電界吸収型光変調器の設計、特にリッジ幅に制限を受けることになっており、各デバイスが最適条件で集積するには至っていなかった。
本発明は、半導体発光装置の高出力化を達成し、さらに、高出力化された半導体発光装置を電界吸収型光変調器と集積した集積型半導体光導波路素子の低消費電力化およびそれぞれの特性を劣化させることなく、低コストに集積する。
まず、半導体発光装置をｎ型半導体基板に下部クラッド層と、多重もしくは単一井戸層、上部クラッド層、上部バッファ層およびリッジから形成する。さらに、前記リッジ両側面部へ前記上部バッファ層に切り込んだ低屈折率の絶縁性の溝を形成することによりリッジより注入される電流の横方向への拡散を抑制し、それにより閾値の上昇を抑制する。
また、ｎ型半導体基板に下部クラッド層と、多重もしくは単一井戸層、上部クラッド層、リッジなどから形成される半導体発光装置において、前記リッジ内にリッジを主に構成する半導体材料より高い屈折率を持つ半導体材料で回折格子を形成することにより、回折格子を上部クラッド層へ形成するよりも、回折格子形成後の再成長による不純物混入やキャリア濃度変化に起因する特性劣化なく作製する。
一方、ＥＡ／ＤＦＢのような集積型半導体光導波路素子では、リッジを有する電界吸収型光変調器と半導体発光装置とを集積する際、半導体発光装置のリッジとリッジを有する電界吸収型光変調器のそれぞれのリッジをテーパー状のリッジを有する導波路で結合する。
本発明によれば、高出力で且つ閾値の低い半導体発光装置を実現できるとともに、ＥＡ／ＤＦＢのような集積型半導体光導波路素子では、半導体発光装置と電界吸収型光変調器の特性をそれぞれの最大の特性を発揮させるものとでき、低光損失に、かつ出射する光の遠視野像の垂直方向と水平方向の広がり方の異方性を抑え、かつ集積時の成長回数を増大させることなく低コストで集積可能とできる。
以下、本発明の望ましい実施形態を、実施例１乃至５について関連図面を参照して説明する。
［実施例１］
まず、本発明を波長１．５μｍ帯リッジ導波路型半導体発光装置に適用した実施例１について説明する。ただし、図の大きさと実施例１記載の縮尺は必ずしも一致するものではない。図１および図２を用いて、本発明の前提となる上部バッファ層を持つ半導体発光装置を説明し、その後、リッジ両側面部へ上部バッファ層に切り込んだ低屈折率の絶縁性の溝を形成した本発明の半導体発光装置の実施例を説明する。
図１（ａ）に示すように、ｎ型ＩｎＰ半導体基板１（厚さ２ｍｍ）の上へ有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）によりｎ型ＩｎＰバッファ層２（厚さ０．１５μｍ）、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ系からなる下部クラッド層３（厚さ０．１３μｍ）、１．０％圧縮歪を有するＩｎＧａＡｓＰ（厚さ７ｎｍ、組成波長１．５μｍ）の井戸層と０．５％引っ張り歪を有するＩｎＧａＡｓＰ（厚さ１２ｎｍ、組成波長１．３μｍ）の障壁層とを６周期積層した多重量子井戸活性層４（厚さ０．１１４μｍ）、ＩｎＧａＡｓＰ系からなる上部クラッド層５（厚さ０．１μｍ）、ｐ型ＩｎＰからなる上部バッファ層６（厚さ０．２μｍ）、ＩｎＧａＡｓＰ系からなるエッチング停止層７（厚さ５ｎｍ）、ｐ型ＩｎＰからなる下スペーサ層８（厚さ２０ｎｍ）、ＩｎＧａＡｓＰ系からなる回折格子層９（厚さ３０ｎｍ）を積層する。この例では、多重量子井戸活性層の発光波長は約１．５μｍである。
次に、図１（ｂ）に示すように、回折格子層９上へ公知の干渉露光方式とそれに続くりん酸系溶液でのエッチングを施すことにより、回折格子層９に回折格子を形成する。実施例１では、エッチング停止層７と回折格子層９との間にＩｎＰスペーサ層８があるので、フローティング型の回折格子となり、作製毎にエッチング時間が多少異なったとしても回折格子は精度良く作製可能となる。
引き続き、図１（ｃ）に示すように、ＭＯＣＶＤ法により回折格子を形成した回折格子層９上にｐ型ＩｎＰ層１０（厚さ２．０μｍ）、ＩｎＧａＡｓＰ（組成波長１．３μｍ）とＩｎＧａＡｓからなるコンタクト層１１（厚さ０．３μｍ）を積層する。
その後、図１（ｄ）に示すように、リッジ（幅２．８μｍ）を残してエッチング停止層７までエッチングすることで、下スペーサ層８、回折格子層９、ｐ型ＩｎＰ層１０およびコンタクト層１１よりなるリッジ１２の形成を行う。
続いて、図２（ａ）に示すように、熱化学気相蒸着（Ｔ−ＣＶＤ：Thermo-Chemical Vapor Deposition）法によりエッチング停止層７より上側の全面にシリコン酸化膜１３（厚さ０．１μｍ）を形成する。次いで、図２（ｂ）に示すように、リッジ１２上部のコンタクト層１１上にある絶縁膜（シリコン酸化膜１３）の除去を行う。ここで実施例１ではシリコン酸化膜１３を絶縁膜としているが、シリコン窒化膜等を用いることも可能である。次に、図２（ｃ）に示すように、リッジ１２の両側の絶縁膜１３上にポリイミド樹脂層１４を設け、ウエハ表面を平坦化する。さらに、リッジ１２上部にｐ電極１５とｎ型ＩｎＰ基板１の裏面にｎ電極１６を形成した後、劈開工程により共振器長３００μｍの素子を切り出し、後端面に反射率９５％の反射膜、前端面に反射率０．１％の低反射膜をコートした。
図２（ｃ）に示す半導体発光装置を−５℃〜８５℃において動作電流３００ｍＡまでの範囲で動作させたところ横単一モードとなることが確認された。また室温、連続発振条件において閾値１５〜２５ｍＡ、発振効率０．３〜０．４Ｗ／Ａと良好な発振特性を示した。また、動作温度８５℃において閾値約３５ｍＡ、発振効率０．１５〜０．２Ｗ／Ａを得た。
図３は、図２（ｃ）に示す半導体発光装置とほぼ同一の構成で、上部バッファ層６の無い半導体発光装置を構成して動作特性を比較した結果を示す図である。図３において、横軸は動作電流を、縦軸は光出力である。実線２１は、動作温度が８５℃における上部バッファ層６の有る半導体発光装置の特性を、破線２２は、同じ温度における上部バッファ層６の無い半導体発光装置の特性を、それぞれ、示す。動作電流が１５０ｍＡについて比較すると、上部バッファ層６の無い半導体発光装置に対し、上部バッファ層６の有る半導体発光装置の光出力は２割程度上昇した。なお、このときの閾値は上部バッファ層６の有る半導体発光装置の方が５〜１０ｍＡ大きかった。
尚、上述の構成においては、レーザの発振波長即ち、多重量子井戸活性層の発光波長を１．５μｍに設定しているが、波長を１．３μｍ帯に設定した場合においても同様の効果を得ることができるし、分布帰還型でなくとも分布ブラッグ反射型やファブリ−ペロー型でも同様な効果は得られる。またＩｎＧａＡｓＰ系の替わりにＩｎＧａＡｌＡｓ系を用いても同様な特性の発光装置を得ることができる。さらに上部バッファ層６はＩｎＰでなく、ＩｎＧａＡｓＰ系やＩｎＧａＡｌＡｓ系でもよい。
半導体発光装置の高出力化のために、上部クラッド層５とリッジ１２の間へ上部バッファ層６を挿入してリッジ幅を大きくすることが有効であることが理解できるが、発明が解決しようとする課題及び図３を参照した説明でも述べたように、閾値が増加する問題がある。これを解決するために、本発明の実施例１では、リッジ１２の側面に沿って上部バッファ層６に食い込む切込みを設けて多重量子井戸活性層４に流入する電流の拡散を抑制して閾値の増加を防止する。
図４（ａ）は、図２（ａ）と同じ、エッチング停止層７より上側の全面にシリコン酸化膜１３を形成した製作過程の構造を示す図であり、実施例１の半導体発光装置の構成の出発点となる図である。
シリコン酸化膜１３を形成した後に、ドライエッチング工程により、シリコン酸化膜１３を除去する。このときあらかじめリッジ１２上部のコンタクト層の部分を厚めにシリコン酸化膜１３を形成すると、図４（ｂ）に示すように、リッジ１２にシリコン酸化膜１３が残り、エッチング停止層７の上面にシリコン酸化膜１３に覆われたリッジ１２が乗っている形になる。
図４（ｃ）は、リッジ１２を避けてエッチング停止層７の上面にレジスト膜１７を形成した状態を示す図である。
図４（ｄ）は、これに続けて、フォトリソグラフィー工程でレジスト膜１７を残して、シリコン酸化膜１３を除去した状態を示す図である。この状態では、図からわかるように、エッチング停止層７の上にリッジ１２が乗り、その周辺のレジスト膜１７のみが溝状に除去された状態となる。
図５（ａ）は、図４（ｄ）に示す状態から、溝状に除去されたレジスト膜１７をマスクとして、まず、りん酸系溶液によりエッチング停止層７を溝状に除去し、次いで、塩酸系溶液により上部バッファ層６を溝状にエッチングした状態を示す図である。このときエッチング時間を調節することにより溝の深さを調節できる。実施例１では上部バッファ層６の膜厚０．２μｍに対し、深さ０．１μｍの溝を形成した。また、シリコン酸化膜１３の膜厚を０．１μｍとしていたので、上部バッファ層６に形成される溝幅も０．１μｍとなる。溝はほぼ垂直に形成できた。より具体的には、前記リッジの両側面と前記上部バッファ層との間に幅が０を超えて２００ｎｍ以下、深さの中央部分の位置で前記基板の面に対して９０°±１０°の角度を有する溝が形成できる。
図に示した実施例では、上部バッファ層６の厚さの半分に溝を形成するものとしたが、上部バッファ層６の厚さの全部に亘って溝を形成するものとしてもよい。この場合、上部バッファ層６を設けることによる閾値の増加を防止するという点では効果があるが、半導体発光装置の出力光のパターンに影響する可能性があるので、どの程度の深さの溝にするかはケースによって考慮するのがよい。
図５（ｂ）は、次いで、レジスト膜１７を除去した状態を示す図である。この状態は、図１（ｄ）と対比して明らかなように、リッジ１２に沿ってエッチング停止層７および上部バッファ層６に溝が形成されている点を除けば、図１（ｄ）と同じである。
図５（ｃ）は、図２（ａ）で説明したと同様に、熱化学気相蒸着（Ｔ−ＣＶＤ：Thermo-Chemical Vapor Deposition）法によりエッチング停止層７より上側の全面にシリコン酸化膜２３（厚さ０．１μｍ）を形成した状態を示す図である。この状態は、一見すると、図４（ａ）のシリコン酸化膜１３と同じように見えるが、図４（ａ）のシリコン酸化膜１３が、リッジ１２に沿って溝を形成するために設けられ、用済み後に除去されるのに対して、シリコン酸化膜２３は形成された溝を含めて絶縁層を形成するために設けられるものである。
図５（ｄ）は、次いで、図２（ｂ）で説明したと同様に、リッジ１２上部のコンタクト層１１上にある絶縁膜（シリコン酸化膜２３）の除去を行う。ここで実施例１ではシリコン酸化膜２３を絶縁膜としているが、シリコン窒化膜等を用いることも可能である。
図６は、シリコン酸化膜２３の上面にポリイミド樹脂２４を形成してウエハ表面を平坦化し、次いで、リッジ１２の上部にｐ電極１５を形成し、ｎ型ＩｎＰ基板１の裏面にｎ電極１６を形成した状態を示す図である。
その後、劈開工程により素子を切り出し、後端面に反射率９５％の反射膜、前端面に反射率０．１％の低反射膜をコートして半導体発光装置を完成させる。
図７（ａ）は、図６に示す実施例１の半導体発光装置の特性について説明する図であり、図３と対応させて、上部バッファ層６の無い半導体発光装置の動作特性と、上部バッファ層６を備えた場合の上部バッファ層６の半ばに達する溝の有無について動作特性を比較した結果を示す図である。図３と同様、横軸は動作電流を、縦軸は光出力である。実線２１’は、実施例１の半導体発光装置における動作温度が８５℃の特性を、破線２２は、同じ温度における上部バッファ層６の無い半導体発光装置の特性を、それぞれ、示す。細い実線２１は、図３に示した上部バッファ層６に溝を持たない場合の特性を示す。実線２１’と破線２２を比較して分かるように、実施例１によれば、閾値が同等になり、上部バッファ層６を設けることによる閾値の増加を抑制できる。さらに、実線２１’と実線２１を比較して分かるように、光出力も増大できる。
図７（ｂ）は、上部バッファ層６の溝幅とカットオフ幅との関連を評価した特性図であり、横軸に溝幅、縦軸にカットオフ幅を示す。先にも述べたように、リッジ幅の拡大で半導体発光装置の高出力化が計れるが、一方では、単一モード条件にとってはリッジ幅の拡大はマイナスとなる。実施例１に示すように、本発明では、上部バッファ層６を持ち、上部バッファ層６での電流拡散を防止する溝を設けることにより、リッジ幅の拡大を効果的に実現できる。単一モードを満足できる条件の下で、溝幅とカットオフ幅との関連を評価した結果を図７（ｂ）に示す。上述したように、溝幅０．１μｍでカットオフ幅（リッジ幅）２．８μｍが実現できたが、溝幅０．２μｍでもカットオフ幅（リッジ幅）２．８μｍが実現できる。しかし、これ以上溝幅が広くなるとカットオフ幅は小さくなってしまうことが分かる。なお、前記した特開２００４-２１４３７２のように、再成長によって絶縁層を形成した場合について、検討した結果を合わせて表記した。再成長によっては、ＩｎＰ系を再成長させる場合結晶の面がでるため溝の角度は１２６°以上となり、溝幅０．１μｍは形成できず、本発明のように大きなカットオフ幅では単一モードを満足できない。
実施例１の半導体発光装置を−５℃〜８５℃において動作電流３００ｍＡまでの範囲で動作させたところ図７（ａ）に示す動作特性が得られ、横単一モードとなることが確認された。また、図７（ｂ）の結果から、溝幅は作製誤差などを考慮すると０．８μｍ以下にするのが望ましいことがわかる。
遠視野像について評価したところ、上部バッファ層６を持つだけで、リッジ１２の側面に沿った溝が形成されていない半導体発光装置では、遠視野像の広がりは基板１に対し垂直方向では４５°、水平方向では２０°であった。これに対して、実施例１の半導体発光装置では、遠視野像の広がりは基板１に対し垂直方向では４５°、水平方向では２５°となり、広がり方の異方性が緩和されていることが確認された。
さらに、実施例１の半導体発光装置は、室温、連続発振条件において閾値１０〜２０ｍＡ、発振効率０．３〜０．４Ｗ／Ａと良好な発振特性を示した。また、動作温度８５℃において閾値約２０〜３０ｍＡ、発振効率０．１５〜０．２Ｗ／Ａを得た。８５℃において上部バッファ層がない半導体発光装置と同程度の閾値で、動作電流が１５０ｍＡのときの光出力は２〜４割程度上昇した。
尚、実施例１においては、レーザの発振波長、すなわち、多重量子井戸活性層の発光波長を１．５μｍに設定しているが、波長を１．３μｍ帯に設定した場合においても同様の効果を得ることができるし、分布帰還型でなくとも分布ブラッグ反射型やファブリ−ペロー型でも同様な効果は得られる。また、作製方法が異なっていても同様な角度を有する溝を形成することができれば、同様な効果を得られるのは言うまでもない。またＩｎＧａＡｓＰ系の替わりにＩｎＧａＡｌＡｓ系を用いても良い。また、シリコン酸化膜を絶縁膜としているが、シリコン窒化膜等を用いることも可能である。
また、実施例１では、上部クラッド層に回折格子を作製することにより、光変調器領域の吸収端波長に合わせ適切な発振波長となる回折格子の作製が可能となり、分布帰還型半導体発光装置の発振光の波長と光変調器領域の吸収端波長の差（ΔＨ）を一定に保つことが可能となるメリットが有る。
［実施例２］
本発明を適用した半導体発光装置は、ｎ型ＩｎＰ半導体基板を出発とする構成に代えて、ｎ型ＧａＡｓ半導体基板を出発とする構成によっても実現できる。図８（ａ）−（ｃ）はｎ型ＧａＡｓ半導体基板を出発とする構成によって実現した半導体発光装置を実施例２として示す図である。
実施例２に示す半導体発光装置は、出発点となる基板を異にすることにより、材料および一部の製作過程が異なるが、類似した手順で構成できるので、説明は簡略化する。
図８（ａ）に示すように、ｎ型ＧａＡｓ半導体基板（厚さ２ｍｍ）３１の上に、ＭＯ−ＣＶＤ法により、ｎ型ＧａＡｓバッファ層（膜厚０．５μｍ）３２、ｎ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）０．５Ｉｎ０．５Ｐ（ｘ＝０．６０）からなる下部クラッド層（膜厚２．５μｍ）３３、１．１％圧縮歪を有するＧａＩｎＰ（厚さ６ｎｍ）の井戸層と０．７％引っ張り歪を有する（ＡｌｘＧａ１−ｘ）０．５Ｉｎ０．５Ｐ（ｘ＝０．４５）（厚さ６ｎｍ）の障壁層とを２周期積層した多重量子井戸活性層（厚さ０．０２４μｍ）３４、ｐ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）０．５Ｉｎ０．５Ｐ（ｘ＝０．５０）からなる上部クラッド層（膜厚０．０２μｍ）３５、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる上部バッファ層（膜厚０．３μｍ）３６、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）０．５Ｉｎ０．５Ｐ（ｘ＝０．６０）からなる層（膜厚２．０μｍ）４０、ＧａＡｓからなるコンタクト層（膜厚０．２μｍ）４１を積層する。この例では、多重量子井戸活性層の発光波長は約０．６６μｍである。
図８（ｂ）に示すように、その後、ドライエッチング工程により、上部バッファ層３６の表面が露出するまでエッチングして、リッジ４２の形成を行う。リッジ４２の幅は１．７μｍとした。
その後、図４（ａ）−（ｄ）および図５（ａ）−（ｄ）と同様な過程を経て、図８（ｃ）に示すように、ｎ型ＧａＡｓ半導体基板を出発とする構成によって半導体発光装置が実現できる。ここで、４３はシリコン酸化膜であり、実施例１のシリコン酸化膜２３に対応する絶縁層である。４４は、ポリイミド樹脂であり、シリコン酸化膜４３の上面に設けられてウエハ表面を平坦化する。実施例１のポリイミド樹脂２４に対応する。４５，４６は、それぞれ、ｐ，ｎ電極であり、実施例１のｐ，ｎ電極１５，１６に対応する。また、劈開工程により素子を切り出し、後端面に反射率９２％の反射膜、前端面に反射率７％の低反射膜をコートする。実施例２の半導体発光装置は、ファブリ−ペロー型のレーザとなるので、リッジ４２に回折格子層を形成する必要は無い。
実施例２でも、リッジ４２に沿って、エッチングにより溝を形成する際、エッチング時間を調節することにより溝の深さの調節が可能となる。実施例２では上部バッファ層３６の膜厚０．３μｍに対し、幅０．１μｍ、深さ０．１μｍの溝を形成した。また溝の角度はほぼ垂直のものが形成できた。
実施例２の半導体発光装置を−１０℃〜８０℃において動作電流４５０ｍＡまでの範囲で動作させたところ横単一モードとなることが確認された。このように形成された溝が形成されてもリッジ幅を拡大できることを確認した。また室温、連続発振条件において閥値４０〜５５ｍＡ、発振効率１．０〜１．２Ｗ／Ａと良好な発振特性を示した。このように上部バッファ層がない半導体発光装置と同程度の閥値で、動作電流が４００ｍＡのときの光出力は２〜４割程度上昇した。
尚、実施例２においては、半導体発光装置の発振波長即ち、多重量子井戸活性層の発光波長を０．６６μｍに設定しているが、それ以外の波長に設定した場合においても同様の効果を得ることができる。以上のようにして作製した半導体発光装置はＤＶＤ用のＬＤへ適用可能となる。
［実施例３］
本発明を適用した集積型光導波路素子の実施形態の一例を、図９（ａ）−（ｅ）、図１０（ａ）−（ｅ）および図１１を参照して説明する。ただし図は飽くまで本実施例を説明するものであって、図の大きさと本実施例記載の縮尺は必ずしも一致するものではない。
図９（ａ）に示すように、まず、ｎ型ＩｎＰ半導体基板５１（厚さ２ｍｍ）上へＭＯ−ＣＶＤ法によりｎ型ＩｎＰバッファ層５２（膜厚０．５μｍ）、ｎ型ＩｎＧａＡ１Ａｓ（組成波長０．９２μｍ）からなる電界吸収型光変調器下部クラッド層５３（膜厚０．１μｍ）、０．６％圧縮歪を有するＩｎＧａＡ１Ａｓの井戸層（膜厚７ｎｍ、組成波長１．５μｍ）を、０．６％の引張り歪を有するＩｎＧａＡ１Ａｓの障壁層（膜厚１０ｎｍ、組成波長１．３５μｍ）の９周期の多重量子井戸活性層５４、ＩｎＧａＡ１Ａｓ（組成波長０．９２μｍ）からなる電界吸収型光変調器上部クラッド層５５（膜厚０．１μｍ）を積層する。
図９（ｂ）に示すように、次いで、電界吸収型光変調器に対応する幅（例えば、３００μｍ）を残しｎ型ＩｎＰバッファ層５２の表面までエッチングを行う。
図９（ｃ）に示すように、次に、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ（組成波長１．１０μｍ）からなる導波路下部クラッド層５６（膜厚０．１μｍ）、ＩｎＧａＡｓＰ（組成波長１．３μｍ）からなる導波路コア５７（膜厚０．１６μｍ）、ＩｎＧａＡｓＰ（組成波長１．１５μｍ）からなる導波路上部クラッド層５８（０．１μｍ）を積層する。
図９（ｄ）に示すように、次いで、長さ３００μｍの電界吸収型光変調器と長さ１５０μｍの導波路を残しｎ型Ｉｎｐバッファ層５２の表面までエッチングを行う。
図９（ｅ）に示すように、次いで、発光装置のｎ型ＩｎＧａＡｓＰ（組成波長１．１０μｍ）からなる下部クラッド層５９を０．１３μｍ、１．０％圧縮歪を有するＩｎＧａＡｓＰの井戸層（膜厚７ｎｍ、組成波長１．５μｍ）、０．５％の引張り歪を有するＩｎＧａＡＳＰの障壁層（膜厚１２ｎｍ、組成波長１．３μｍ）とする５周期の多重量子井戸活性層６０、ＩｎＧａＡｓＰ（組成波長１．１０μｍ）からなる上部クラッド層６１（膜厚０．１０μｍ）、ｐ型Ｉｎｐからなる上部バッファ層６２（膜厚０．２μｍ）、ＩｎＧａＡｓＰ（組成波長１．３）からなるエッチング停止層６３（膜厚０．００５μｍ）、ｐ型ＩｎＰからなる下スペーサ層６４（膜厚０．０２μｍ）、ＩｎＧａＡｓＰ（組成波長１．３μｍ）からなる回折格子層６５（膜厚０．０３μｍ）を積層する。多重量子井戸活性層の発光波長は約１．５μｍである。
図１０（ａ）に示すように、次に、回折格子層６５上へ公知の干渉露光方式と、それに続くりん酸系溶液でのエッチングにより、回折格子層６５へ回折格子を形成する。さらに、電界吸収型光変調器へ窓６６を形成する。エッチング停止層６３と回折格子層６５との間にＩｎｐからなる下スペーサ層６４があるのでフローティング型の回折格子となり、エッチング時間が多少違っても回折格子は精度良く作製可能となる。
図１０（ｂ）に示すように、引き続き、ＭＯ−ＣＶＤ法により回折格子を形成した回折格子層６５、上部クラッド層５８上および窓６６の形成されたｎ型ＩｎＰバッファ層５２上にｐ型ＩｎＰ層６７（膜厚２．０μｍ）、ＩｎＧａＡｓＰ（組成波長１．３μｍ）とＩｎＧａＡｓからなるコンタクト層６８（膜厚０．３μｍ）を積層する。ここで、ｐ型ＩｎＰ層６７は膜厚２．０μｍが、他の層と比較して桁違いに厚いので、積層された表面は実質的に平坦化される。
図１０（ｃ）に示すように、その後、電界吸収型光変調器上部クラッド層５５、導波路上部クラッド層５８および発光装置エッチング停止層６３までエッチングして、リッジ６９の形成を行う。このとき、発光装置のリッジ幅を２．５μｍとし、また電界吸収型光変調器のリッジ幅を１．５μｍとした。そしてこれらをつなぐ導波路のリッジの幅は発光装置部から電界吸収型光変調器部に向かって連続的に変化するようテーパー状にした。
図１０（ｄ）に示すように、次に導波路のコンタクト層６８を除去し、発光装置と電界吸収型光変調器のコンタクト層を分離した。
図１１は実施例３の集積型光導波路素子の完成した状態を示す図である。これは、図１０（ｄ）に示す構成に続けて、以下の工程の実施により得られる。図５（ｃ）で説明したように、Ｔ−ＣＶＤ法により電界吸収型光変調器上部クラッド層５５、導波路上部クラッド層５８および発光装置エッチング停止層６３より上側の全面にシリコン酸化膜７０（厚さ０．１μｍ）を形成する。次いで、図５（ｃ）で説明したように、半導体発光装置と電界吸収型光変調器のリッジ６９上部のコンタクト層６８上にある絶縁膜の除去を行う（この際、導波路上部にはシリコン酸化膜７０が残る）。ここで、実施例３ではシリコン酸化膜を絶縁膜としているが、シリコン窒化膜等を用いることも可能である。次に、図６で説明したように、ポリイミド樹脂７１によりウエハ表面を平坦化する。最後に、半導体発光装置のコンタクト層６８の上にｐ電極７２、電界吸収型光変調器のコンタクト層６８の上にｐ電極７３を形成し、ｎ型ＩｎＰ基板５１の裏面にｎ電極７４を形成の後、劈開工程により素子を切り出し、後端面に反射率９５％の反射膜、前端面に反射率０．１％の低反射膜をコートした。
実施例３では、エッチング停止層６３の上に回折格子６５が形成されているので、上部クラッド層６１や上部バッファ層６３の中へ回折格子を形成するのとは異なり、４回の成長で集積が可能となる。尚、電界吸収型光変調器と導波路、半導体発光装置の成長の順番はこれに限るものではない。また半導体発光装置の材料としてＩｎＧａＡｓＰ系の替わりに、実施例２で説明したように、ＩｎＧａＡｌＡｓ系を採用することができる。さらに、電界吸収型光変調器の材料としてＩｎＧａＡｌＡｓ系の替わりにＩｎＧａＡｓＰ系を使用してもよい。
実施例３では、リッジ幅は半導体発光装置の領域では２．０μｍ、電界吸収型光変調器の領域では１．４μｍとし、両者を結ぶ導波路は長さが１５０μｍとしてテーパー状に結合するものとした。この結果、半導体発光装置のリッジと電界吸収型光変調器のリッジとを光損失がほとんどない状態で結合することができた。
図１２は、半導体発光装置のリッジ幅が２．０μｍおよび２．５μｍ、電界吸収型光変調器のリッジ幅が１．４μｍの場合について、導波路長を横軸に取り、縦軸に透過率をとって評価した結果を示す図である。図からわかるように、それぞれ、導波路長が１０μｍから１５０μｍの範囲で、実質的に同じ特性が得られる。したがって、極端な段差がある形で結合するのでなければ、テーパーの傾きにはあまり影響を受けずに結合できる。さらに窓６６を設けることにより、光ファイバとの光結合が容易となり、結合損失を３ｄＢ以下に抑えることが可能となった。
さらに、実施例３の集積型光導波路素子の遠視野像を測定したところ、半導体発光装置単体での広がりが基板に対し垂直方向では４５°、水平方向では２０°だったが、実施例３記載の集積型半導体導波路素子では、垂直方向では４５°、水平方向では３５°となり、広がり方の異方性が緩和されていることが確認された。半導体発光装置の動作電流は−５℃〜８５℃において７０〜１５０ｍＡの範囲で動作させた。また電界吸収型光変調器のｐ電極７３へ印加する電圧を−５℃〜８５℃においてオフセットバイアスを最適に調節し、変調振幅電圧を２．５Ｖ以下にすることにより光出力１ｄＢｍ以上、動的消光比１０ｄＢ以上、帯域１０Ｇｂｐｓ以上を得ることができた。これにより、−５℃〜８５℃において温度調節の必要なくビットレート１０Ｇｂｐｓにおいて、伝送距離４０ｋｍ以上で良好なアイ開口を得ることが可能となった。
なお、実施例３の集積型光導波路素子の半導体発光装置は、図１，２で説明した本発明の前提となる半導体発光装置と同じ構成としたが、実施例１で説明した図６に示す溝つきの構造としてよい。
［実施例４］集積素子作製方法ＭＺ版
本発明を適用した集積型光導波路素子の実施例４として、電界吸収型光変調器に代えてマッハ−ツェンダ型光変調器を採用した集積型光導波路素子の一例を、図１３を用いて説明する。ただし図は飽くまで本実施例を説明するものであって、図の大きさと本実施例記載の縮尺は必ずしも一致するものではない。
図１３は実施例４の集積型光導波路素子の構成を示す図である。実施例４の集積型光導波路素子は半導体発光装置ＬＤと、導波路ＷＧと、マッハ−ツェンダ型光変調器ＭＺ及び窓６６とがｎ型ＩｎＰ基板１、ＩｎＰバッファ層２上に形成され、カスケードに結合されたものである。半導体発光装置ＬＤは、図１,２を参照して説明した本発明の前提としての半導体発光装置と同じ構成であり、同じ参照符号を付した。導波路ＷＧは図９−１１を参照して説明した実施例２の集積型光導波路素子の構成における導波路と同じであるが、図が煩雑となるので、参照符号は省略した。マッハ−ツェンダ型光変調器ＭＺは、導波路ＷＧに接続されるとともに二つの光路８１，８２に分路された後、再び合路されて窓６６に接続される。二つの光路８１，８２の内の一つの光路８１には、コンタクト層１１が形成される。また、二つの光路８１，８２にも、導波路ＷＧと同様に、導波路下部クラッド層５６、ＩｎＧａＡｓＰ（組成波長１．３μｍ）からなる導波路コア５７、ＩｎＧａＡｓＰ（組成波長１．１５μｍ）からなる導波路上部クラッド層５８を積層する。
製作工程について簡単に説明すると、まず、図１（ｃ）に示したのと同様に、半導体発光装置ＬＤを積層した後、導波路ＷＧおよびマッハ−ツェンダ型光変調器ＭＺの領域の部分をＩｎＰバッファ層２の面までエッチングして、その上に導波路分５６−５８を積層する。窓６６を形成した後、ｐ型ＩｎＰ層およびコンタクト層１１を積層する。この状態は、図１０（ｂ）に示す状況と同様になる。その後、図１０（ｃ），（ｄ）に示すのと同様にして、図１３に示す構成が得られる。この後、図１１と同様にして、実施例４の集積型光導波路素子が完成するが、図示は省略した。
ここで、二つの光路８１，８２のそれぞれの光路長は、半導体発光装置ＬＤの発信周波数の波長の１／２だけ異なるように構成される。光路８１のコンタクト層１１に接続される電極と基板１の下面に設けられる電極との間に加えられる電圧が所定の値になると、光路８１の屈折率が変化して、透過的な光路長が変化して、例えば、光路８１，８２のそれぞれの光路長が等しくなるようになされる。その結果、電極間に電圧が無ければ、光信号は出されず、電極間に電圧が印加されると光信号が出されることになる。
なお、実施例４においても、例えば、半導体発光装置ＬＤのリッジ幅は２．０μｍ、マッハ−ツェンダ型光変調器ＭＺのリッジ幅は１．０μｍとして、両者を光損失がほとんどなく結合できるように、導波路ＷＧのリッジにテーパーを持たせた。さらに、窓６６により光ファイバとの光結合が容易となり、かつ結合損失を３ｄＢ以下に抑えることが可能となった。半導体発光装置ＬＤの動作電流は−５℃〜８５℃において７０〜１５０ｍＡの範囲で動作させた。またマッハ−ツェンダ型光変調器の電極１１へ印加する電圧は−５℃〜８５℃においてオフセットバイアスを最適に調節し、変調用振幅電圧を２．５Ｖ以下にすることにより光出力３ｄＢｍ以上、動的消光比１０ｄＢ以上、帯域１０Ｇｂｐｓ以上を得ることができた。これにより、−５℃〜８５℃において温度調節の必要なくビットレート１０Ｇｂｐｓにおいて、伝送距離４０ｋｍ以上で良好なアイ開口を得ることが可能となった。
尚、マッハ−ツェンダ光変調器ＭＺはこれに限るものでなく、これと同等な機能を備える光導波路素子であっても構わない。さらに光変調器以外にも光増幅器などとの集積も可能である。
本発明の前提となる上部バッファ層を持つ半導体発光装置の製作過程の前半を説明する図である。 本発明の前提となる上部バッファ層を持つ半導体発光装置の製作過程の後半を説明し、完成状態を示す図である。 本発明の前提となる半導体発光装置とほぼ同一の構成で、上部バッファ層の無い半導体発光装置を構成して動作特性を比較した結果を示す図である。 本発明の実施例１の半導体発光装置の製作過程を、図２（ａ）の構成を出発点として、前半を説明する図である。 本発明の実施例１の半導体発光装置の製作過程の後半を説明する図である。 本発明の実施例１の半導体発光装置の完成状態を示す図である。 （ａ）は実施例１の半導体発光装置の特性について説明する図、（ｂ）は上部バッファ層の溝幅とカットオフ幅との関連を評価した特性図である。 （ａ）−（ｃ）は本発明の実施例２の半導体発光装置をｎ型ＧａＡｓ半導体基板を出発とする構成によって実現した製作過程の主要部と完成状態を示す図である。 （ａ）−（ｅ）は本発明の実施例３の集積型光導波路素子の製作過程の前半を説明する図である。 （ａ）−（ｄ）は本発明の実施例３の集積型光導波路素子の製作過程の後半を説明する図である。 本発明の実施例３の集積型光導波路素子の完成状態を示す図である。 本発明の実施例３の集積型光導波路素子の半導体発光装置のリッジ幅が２．０μｍおよび２．５μｍ、電界吸収型光変調器のリッジ幅が１．４μｍの場合について、導波路長を横軸に取り、縦軸に透過率をとって評価した結果を示す図である。 本発明の集積型光導波路素子を電界吸収型光変調器に代えてマッハ−ツェンダ型光変調器を採用した実施例４の集積型光導波路素子の完成状態を示す図である。
符号の説明
１…ｎ型ＩｎＰ半導体基板、２…ｎ型ＩｎＰバッファ層、３…ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ下部クラッド層、４…多重量子井戸活性層、５…ＩｎＧａＡｓＰ上部クラッド層、６…ｐ型ＩｎＰ上部バッファ層、７…ＩｎＧａＡｓＰエッチング停止層、８…ｐ型ＩｎＰ下スペーサ層、９…ＩｎＧａＡｓＰ回折格子層、１０…ｐ型ＩｎＰ層、１１…ＩｎＧａＡｓＰとＩｎＧａＡｓからなるＩｎＧａＡｓコンタクト層、１２…リッジ、１３…シリコン酸化膜、１４…ポリイミド樹脂層、１５…ｐ電極、１６…ｎ電極、１７…レジスト膜、２３…シリコン酸化膜、２４…ポリイミド樹脂層、３１…ｎ型ＧａＡｓ半導体基板、３２…ｎ型ＧａＡｓバッファ層、３３…ｎ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）０．５Ｉｎ０．５Ｐ（ｘ＝０．６０）下部クラッド層、３４…多重量子井戸活性層、３５…ｐ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）０．５Ｉｎ０．５Ｐ（ｘ＝０．５０）上部クラッド層、３６…（ＡｌｘＧａ１−ｘ）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる上部バッファ層、４０…（ＡｌｘＧａ１−ｘ）０．５Ｉｎ０．５Ｐ（ｘ＝０．６０）層、４１…ＧａＡｓコンタクト層、４２…リッジ、４３…シリコン酸化膜、４４…ポリイミド樹脂、４５…ｐ電極、４６…ｎ電極、５１…ｎ型ＩｎＰ半導体基板、５２…ｎ型ＩｎＰバッファ層、５３…ｎ型ＩｎＧａＡ１Ａｓ電界吸収型光変調器下部クラッド層、５４…多重量子井戸活性層、５５…ＩｎＧａＡ１Ａｓ電界吸収型光変調器上部クラッド層、５６…ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ導波路下部クラッド層、５７…ＩｎＧａＡｓＰ導波路コア、５８…ＩｎＧａＡｓＰ導波路上部クラッド層、５９…ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ下部クラッド層、６０…多重量子井戸活性層、６１…ＩｎＧａＡｓＰ上部クラッド層、６２…ｐ型ＩｎＰ上部バッファ層、６３…ＩｎＧａＡｓＰエッチング停止層、６４…ｐ型ＩｎＰ下スペーサ層、６５…回折格子層、６６…窓、６７…ｐ型ＩｎＰ層、６８…ＩｎＧａＡｓＰとＩｎＧａＡｓからなるコンタクト層、６９…リッジ、７０…シリコン酸化膜、７１…ポリイミド樹脂、７２…ｐ電極、７３…ｐ電極、７４…ｎ電極、８１…光路、８２…光路、ＬＤ…半導体発光装置、ＷＧ…導波路、ＭＺ…マッハ−ツェンダ型光変調器。

Claims (20)

  1. 半導体基板と、前記基板上に設けられた下部クラッド層と、前記下部クラッド層上に設けられた活性層と、前記活性層上に設けられた上部クラッド層と、前記上部クラッド層上に設けられたリッジとを有する半導体発光装置であって、
    前記上部クラッド層と前記リッジとの間に上部バッファ層が形成されるとともに、前記リッジの両側面と前記上部バッファ層との間に溝が形成され、該溝の幅が０を超えて２００ｎｍ以下、深さの中央部分の位置で前記溝の側面が前記基板の面に対して９０°±１０°の角度を有することを特徴とする半導体発光装置。
  2. 前記溝が前記上部バッファ層の厚さの全体または一部の厚さに形成された請求項１記載の半導体発光装置。
  3. 前記半導体基板がｎ型ＩｎＰ、前記下部クラッド層がｎ型ＩｎＧａＡｓＰ、前記活性層がＩｎＧａＡｓＰ、前記上部クラッド層がＩｎＧａＡｓＰである請求項１記載の半導体発光装置。
  4. 前記半導体基板がｎ型ＩｎＰ、前記下部クラッド層がｎ型ＩｎＧａＡｌＡｓ、前記活性層がＩｎＧａＡｌＡｓ、前記上部クラッド層がＩｎＧａＡｌＡｓである請求項１記載の半導体発光装置。
  5. 前記半導体基板がｎ型ＧａＡｓ、前記下部クラッド層がｎ型ＡｌＧａＩｎＰ、前記活性層がＡｌＧａＩｎＰとＧａＩｎＰ、前記上部クラッド層がｐ型ＡｌＧａＩｎＰである請求項１記載の半導体発光装置。
  6. 半導体基板と、前記基板上に設けられた下部クラッド層と、前記下部クラッド層上に設けられた活性層と、前記活性層上に設けられた上部クラッド層と、前記上部クラッド層上に設けられたリッジとを有する半導体発光装置であって、
    前記リッジが、前記上部バッファ層上に形成された下スペーサ層と、回折格子層と、上スペーサ層と、コンタクト層とを有することを特徴とする分布帰還型半導体発光装置。
  7. 前記下スペーサ層がｐ型ＩｎＰ、前記回折格子層がＩｎＧａＡｓＰ四元回折格子層、前記上スペーサ層がｐ型ＩｎＰ層、前記コンタクト層がＩｎＧａＡｓＰとＩｎＧａＡｓからなる請求項６に記載の分布帰還型半導体発光装置。
  8. 前記上部クラッド層と前記リッジとの間に上部バッファ層が形成されるとともに、前記リッジの両側面と前記上部バッファ層との間に溝が形成され、該溝の幅が０を超えて２００ｎｍ以下、深さの中央部分の位置で前記溝の側面が前記基板の面に対して９０°±１０°の角度を有する請求項６に記載の分布帰還型半導体発光装置。
  9. 前記溝が前記上部バッファ層の厚さの全体または一部の厚さに形成された請求項８記載の半分布帰還型導体発光装置。
  10. 前記半導体基板がｎ型ＩｎＰ、前記下部クラッド層がｎ型ＩｎＧａＡｓＰ、前記活性層がＩｎＧａＡｓＰ、前記上部クラッド層がＩｎＧａＡｓＰである請求項６記載の半導体発光装置。
  11. 前記半導体基板がｎ型ＩｎＰ、前記下部クラッド層がｎ型ＩｎＧａＡｌＡｓ、前記活性層がＩｎＧａＡｌＡｓ、前記上部クラッド層がＩｎＧａＡｌＡｓである請求項６記載の半導体発光装置。
  12. 前記半導体基板がｎ型ＧａＡｓ、前記下部クラッド層がｎ型ＡｌＧａＩｎＰ、前記活性層がＡｌＧａＩｎＰとＧａＩｎＰ、前記上部クラッド層がｐ型ＡｌＧａＩｎＰである請求項６記載の半導体発光装置。
  13. 半導体発光装置と、該半導体発光装置の発生する光を通過させる導波路と、該導波路を通過した光を与えられる電圧信号により変調する変調器とから構成され、半導体基板上にカスケードに配置された集積型半導体光導波路素子であって、
    前記基板上に設けられた各要素は前記基板上に、下部クラッド層、多重量子井戸活性層および上部クラッド層の３層構造、導波路下部クラッド層、導波路コアおよび導波路上部クラッド層の３層構造、光変調器下部クラッド層、光変調器コア層および光変調器上部クラッド層の３層構造、をそれぞれ備えて、互いに隣接して配置されるとともに、前記半導体発光装置の多重量子井戸活性層、前記導波路コアおよび前記変調器の光変調器コア層が、それぞれ、実質的に同一の面に位置するように形成され、且つ、各要素はそれぞれの最上層の上にリッジを形成され、
    前記導波路コアのリッジの幅は、隣接する前記半導体発光装置のリッジの幅と前記変調器の幅とをテーパーで結合する形状となっていることを特徴とする集積型半導体光導波路素子。
  14. 前記半導体発光装置のリッジの幅と前記変調器の幅は、前記変調器の幅に対して前記半導体発光装置のリッジの幅が、１．１倍から３倍である請求項１３記載の集積型半導体光導波路素子。
  15. 前記基板上に設けられた半導体発光装置は、前記上部クラッド層と前記リッジとの間に上部バッファ層が形成されるとともに、前記リッジの両側面と前記上部バッファ層との間に溝が形成され、該溝の幅が０を超えて２０ｎｍ以下、深さの中央部分の位置で前記溝の側面が前記基板の面に対して９０°±１０°の角度を有する請求項１３記載の集積型半導体光導波路素子。
  16. 前記溝が前記上部バッファ層の厚さの全体または一部の厚さに形成された請求項１５記載の集積型半導体光導波路素子。
  17. 前記半導体発光装置の前記リッジが前記上部バッファ層上に形成された下スペーサ層と、回折格子層と、上スペーサ層と、コンタクト層とを有する分布帰還型半導体発光装置とされた請求項１３に記載の集積型半導体光導波路素子。
  18. 前記半導体基板がｎ型ＩｎＰ、前記下部クラッド層がｎ型ＩｎＧａＡｓＰ、前記多重量子井戸活性層がＩｎＧａＡｓＰ、前記上部クラッド層がｐ型ＩｎＧａＡｓＰ、前記導波路下部クラッド層がＩｎＧａＡｓＰ、前記導波路コアがＩｎＧａＡｓＰ、前記導波路上部クラッド層がＩｎＧａＡｓＰ、前記光変調器下部クラッド層がｎ型ＩｎＧａＡｌＡｓ、前期光変調器コア層がＩｎＧａＡｌＡｓ多重量子井戸および光変調器上部クラッド層がｐ型ＩｎＧａＡｌＡｓである請求項１３に記載の集積型半導体光導波路素子。
  19. 前記半導体基板がｎ型ＩｎＰ、前記下部クラッド層がｎ型ＩｎＧａＡｌＡｓ、前記多重量子井戸活性層がＩｎＧａＡｌＡｓ、前記上部クラッド層がｐ型ＩｎＧａＡｌＡｓ、前記導波路下部クラッド層がＩｎＧａＡｓＰ、前記導波路コアがＩｎＧａＡｓＰ、前記導波路上部クラッド層がＩｎＧａＡｓＰ、前記光変調器下部クラッド層がｎ型ＩｎＧａＡｌＡｓ、前期光変調器コア層がＩｎＧａＡｌＡｓ多重量子井戸および光変調器上部クラッド層がｐ型ＩｎＧａＡｌＡｓである請求項１３に記載の集積型半導体光導波路素子。
  20. 前記基板上に設けられた前記変調器はマッハ−ツェンダ型光変調器とされた請求項１３に記載の集積型半導体光導波路素子。
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