JP3595167B2 - 半導体発光素子およびその素子を組み込んだ半導体発光装置ならびにそれらの製造方法 - Google Patents
半導体発光素子およびその素子を組み込んだ半導体発光装置ならびにそれらの製造方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体発光素子およびその素子を組み込んだ半導体発光装置ならびにそれらの製造方法に係わり、たとえば設計波長に波長を一致または高精度に近似させることができる半導体レーザ素子およびその半導体レーザ素子を組み込んだ半導体レーザ装置の製造技術に適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
波長分割多重（ＷＤＭ）型光伝送システムにおいて、波長が異なる複数の半導体レーザ装置が使用される。波長多重方式に使用される半導体発光素子については、特開平７−２２６５６３号公報に記載されている。この文献には、静特性， 動特性が均一でかつ発振波長が異なる複数の分布帰還型半導体レーザ（ＤＦＢ−レーザダイオード：ＤＦＢ−ＬＤ），分布ブラッグ反射型半導体レーザ（ＤＢＲ−レーザダイオード：ＤＢＲ−ＬＤ）について記載されている。
【０００３】
また、応用物理学会発行「’９７ 応用物理学会学術講演会予稿集（春季）」Ｎｏ．３ ２９ｐ−ＰＡ−７には、選択成長による波長高均一ＤＦＢレーザについて記載されている。この文献には、狭幅選択成長によりメサストライプの作成を行うと、選択成長領域幅が狭いほど膜厚が大きくなるために等価屈折率のバラツキが小さくなり、活性層幅に依存する発振波長のバラツキが小さくなる旨記載されている。標準偏差の実測値は０．２４ｎｍである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
波長分割多重方式に使用する複数の半導体レーザ装置の波長は、それぞれが絶対的であることが望まれる。すなわち、波長分割多重での伝送精度向上のためには、各半導体レーザ装置のレーザ光の波長は、設計値と一致または最も設計値と近似していることが望ましい。換言するならば、レーザ光のバラツキは小さい程よい。
【０００５】
ＤＦＢ−ＬＤの波長はストライプ幅（発光部の幅）で変わる。ＷＤＭ対応のＤＦＢ−ＬＤは高い波長制御性が必要であるが、波長の制御（ストライプ幅の制御）は難しい。
【０００６】
そこで、本発明者は１素子（チップ）の中に幅が少しずつ違うストライプを作製し、波長測定後に実際に使用するストライプを決定すれば、波長制御性を向上させることができることに気が付き本発明をなした。
【０００７】
本発明の目的は、発光部を設計値に一致または近似する値にすることができる半導体発光素子および半導体発光装置ならびにこれらの製造方法を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、設計波長に一致または近似する波長を有する半導体レーザ素子およびその製造方法と、前記半導体レーザ素子を組み込んだ半導体レーザ装置およびその製造方法を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、狭い波長スペックに対する半導体レーザ装置の製造歩留りを向上できる半導体レーザ装置の製造方法を提供することにある。
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであろう。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
（１）端面から光を出射する帯状の発光部がモノリシックにかつ複数並列に配置された半導体発光素子であって、前記発光部の構造が相互に異なり、前記発光部の構造が設計値または設計値に最も近似した値になる発光部が半導体発光素子の中央または中央側に位置して使用される構造になっている。前記各発光部は相互に波長が異なり、その波長の違いは前記発光部の幅の違い，前記発光部の厚さの違い，前記発光部に沿って設けられる回折格子周期の違いのうちの１の構成または前記複数の構成を組み合わせた構成の採用によって得ている。前記発光部は半導体レーザを構成している。
【００１１】
このような半導体発光素子は以下の製造方法によって製造される。半導体基板を用意した後前記半導体基板の主面に端面からそれぞれ光を出射する帯状の相互に構造が異なる発光部を複数並列にかつ配列方向に沿って繰り返して配列するパターンで形成する工程と、前記各発光部を測定して設計値と一致または最も設計値と近似している構造を有する発光部が中央または中央寄りになるように前記半導体基板を分断して半導体発光素子を製造する。前記発光部は半導体レーザであり、前記各発光部から出射されるレーザ光の波長を相互に異なるようにするために前記各発光部の形成においては、各発光部の幅を変えて形成する手法，各発光部の厚さを変えて形成する手法，各記発光部に沿って設ける回折格子の周期を変えて形成する手法のうちのいずれかの手法または複数の手法の組み合わせの手法によって形成し、その後前記各発光部のレーザ光の波長の違いをレーザ光の直接測定または波長に相関のある部位の測定によって検出し、設計値と一致または最も設計値と近似している構造を有する発光部を使用発光部と決定する。
【００１２】
（２）端面から光を出射する帯状の発光部がモノリシックにかつ複数並列に配置された半導体発光素子であって、前記発光部の構造が相互に異なり、前記発光部の構造が設計値または設計値に最も近似した値になる発光部のみが発光または最も良好に発光するように電極が設けられている。前記発光部の構造が設計値または設計値に最も近似した値になる発光部が半導体発光素子の中央または中央側に位置している。前記発光部は前記手段（１）の構成と同様に半導体レーザとなり、かつ前記各発光部は相互に波長が異なり、その波長の違いは前記発光部の幅の違い，前記発光部の厚さの違い，前記発光部に沿って設けられる回折格子周期の違いのうちの１の構成または前記複数の構成を組み合わせた構成の採用によって得ている。
【００１３】
このような半導体発光素子は以下の製造方法によって製造される。半導体発光素子の製造方法であって、１素子分の面積の中に複数個の発光部を製造し、前記各発光部の特性を測定した後に実際に使用する発光部を決定する。半導体基板を用意した後前記半導体基板の主面に端面からそれぞれ光を出射する帯状の相互に構造が異なる発光部を複数並列にかつ配列方向に沿って繰り返して配列するパターンで形成する工程と、前記各発光部を測定して設計値と一致または最も設計値と近似している構造を有する発光部のみが発光するように電極を形成する工程と、前記半導体基板を分割して矩形の半導体発光素子を製造する。
【００１４】
（３）端面から光を出射する帯状の発光部がモノリシックにかつ複数並列に配置された半導体発光素子であって、前記発光部の構造が相互に異なり、前記発光部は半導体レーザを構成し、前記半導体レーザは、第１導電型の半導体基板と、この半導体基板上に順次積層された第１導電型の導波層，活性層，第２導電型の導波層，第２導電型のクラッド層を有し、かつ前記クラッド層の一端は前記端面よりも内側に引っ込み、この引っ込みの長さは各発光部で異なり、前記引っ込みの長さが設計値または設計値に最も近似した値になる発光部が使用発光部となっている。前記使用発光部が半導体発光素子の中央または中央側に位置している。
【００１５】
このような半導体発光素子は以下の製造方法によって製造される。半導体基板を用意した後前記半導体基板の主面に端面からそれぞれ光を出射する帯状の相互に構造が異なる発光部を複数並列にかつ配列方向に沿って繰り返して配列するパターンで形成する工程と、前記各発光部を測定して設計値と一致または最も設計値と近似している構造を有する発光部を使用発光部とする工程とを有する半導体発光素子の製造方法であって、前記各発光部を構成する半導体レーザは、第１導電型の半導体基板上に順次積層された第１導電型の導波層，活性層，第２導電型の導波層，第２導電型のクラッド層を有し、前記クラッド層の一端は前記端面よりも内側に引っ込ませる構造であり、前記各発光部の前記引っ込みの位置を相互に異なるように形成しておき、前記帯状の発光部に直交する方向の前記半導体基板の劈開後に、前記引っ込みの長さを測定して、設計値または設計値に最も近似した値の引っ込みの長さを有する発光部を使用発光部とする。前記使用発光部は半導体発光素子の中央または中央側に位置するように前記半導体基板の分断を行う。
【００１６】
（４）パッケージと、前記パッケージ内に配置された半導体発光素子と、前記半導体発光素子の発光部の光を出射する出射面に先端が臨みかつ他端が前記パッケージの外に突出する光ファイバとを有する半導体発光装置であって、前記半導体発光素子には端面から光を出射する帯状の発光部が複数並列に配置され、前記複数の発光部のうちの一つの発光部に前記光ファイバが光学的に接続され、他の発光部は光ファイバに接続されていない。前記半導体発光素子として前記手段（１）乃至手段（３）のうちのいずれかの半導体発光素子が組み込まれている。
【００１７】
このような半導体発光装置は以下の製造方法によって製造される。パッケージ内に半導体発光素子を固定する工程と、前記パッケージの内外に亘って延在するように固定される光ファイバの先端を前記半導体発光素子の発光部の出射面に臨むように位置決め固定する工程とを有する半導体発光装置の製造方法であって、前記手段（１）乃至手段（３）のうちのいずれかの半導体発光素子の製造方法によって製造された半導体発光素子を前記パッケージ内に固定する。
【００１８】
前記（１）の手段によれば、（ａ）半導体発光素子の製造において、相互に波長が異なる発光部（半導体レーザ）をモノリシックに複数並列に半導体基板に形成した後、各発光部を測定して設計値と一致または最も設計値と近似している構造を有する発光部を決定し、その後この発光部が中央または中央寄りになるように前記半導体基板を分断することによって半導体発光素子を製造することから、設計値または設計値に高精度に近似した波長のレーザ光を出射する半導体発光素子となり、波長分割多重型光伝送システムの発光源としての半導体レーザを構成することができる。
【００１９】
（ｂ）前記各発光部の波長を等差級数的にかつ狭い波長域で変化させておくことによって、狭い波長スペックに対する半導体発光素子（半導体レーザ）を提供することができる。たとえば、発光部（光導波路）の幅が０．１μｍ異なると、波長（発振波長）は約０．８ｎｍ変化する。また、ワイヤを接続する電極パッドの大きさを８０μｍ角とした場合、３００〜４００μｍ幅の半導体発光素子（チップ）の場合では、光導波路を形成するためのメサストライプは４本形成できる。したがって、発振波長を±０．４ｎｍで制御することができることになる。
【００２０】
（ｃ）使用発光部は半導体発光素子の中央または中央寄りになっていることから、半導体発光装置のパッケージ内に組み込んで光ファイバと光学的に接続する際、光学的接続がし易い。
【００２１】
前記（２）の手段によれば、前記手段（１）の構成による効果に加えて、電極が使用発光部のみを発光させる構造では、より多数本の発光部（半導体レーザ）を形成できるため、半導体レーザの波長域の分布幅を広くすることができ、波長変化をより小さくでき、波長制御性を高めることができる。本構造では、ワイヤを接続する電極パッドの大きさを８０μｍ角とした場合、３００〜４００μｍ幅の半導体発光素子（チップ）の場合でも、光導波路を形成するためのメサストライプは４本よりも多くすることができる。たとえば、０．０５μｍずつ幅の異なるストライプパターンのホトマスクを使用すれば、メサストライプ幅の制御性（発振波長の制御性）を０．０２５μｍ以下にすることも可能になる。
【００２２】
また、最も良好に発光するように電極を設けた構造では、レーザ光の発光特性が良好になる。
【００２３】
前記（３）の手段によれば、前記手段（１）の効果に加えて、クラッド層の一端が半導体発光素子の端面よりも内側に引っ込む構造の半導体レーザでは、その製造における半導体基板の劈開時に劈開位置がばらついても、何処か一か所の発光部の引っ込みの長さは設計値または設計値に最も近似した値になることから、この部分を使用発光部とする方法では、端面からの戻り光の低減ができるとともに、光出力の遠視野像形状を良好にすることができる。たとえば、この方法によれば劈開後の前記引っ込みの長さを２０±５μｍに制御することができる。
【００２４】
前記（４）の手段によれば、前記手段（１）乃至（３）のいずれかの手段の半導体発光素子と光ファイバが光学的に接続された構造になっていることから、光ファイバと発光部との光学的な接続は、発光部の構造が設計値と一致または最も設計値と近似している構造の発光部に接続されることになり、特性の良好な半導体発光装置を高歩留りで製造することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、発明の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００２６】
（実施形態１）
図１乃至図６は本発明の一実施形態（実施形態１）である半導体発光素子および半導体発光装置に係わる図である。
【００２７】
本実施形態１の半導体発光装置（半導体レーザ装置）１は、図２に示すように、パッケージ本体２と蓋体３とで構成されるパッケージ４と、このパッケージ４の内外に亘って延在する光ケーブル５とを有する構造になっている。
【００２８】
パッケージ本体２の両側には複数のリード６が配列されている。これらリード６はパッケージ本体２の内外に亘って延在している。
【００２９】
また、パッケージ本体２の中央上面には、サブマウント７を介して半導体発光素子１０が固定されている。この半導体発光素子１０は、図１にも示すように、本実施形態１では半導体レーザを構成し、複数の発光部１１を有している。半導体発光素子１０においては、上部にそれぞれ上部電極１２が設けられ、下部に下部電極１３が設けられている。上部電極１２は、前記各発光部１１にそれぞれ対応して設けられている。本実施形態１では発光部１１は４本であり、したがって、上部電極１２も４個独立して設けられている。
【００３０】
下部電極１３はサブマウント７に導電性の接合材１４を介して固定されている。また、サブマウント７も熱伝導性の良好な接着材１５を介してパッケージ本体２に固定されている。
【００３１】
光ケーブル５はパッケージ本体２に貫通状態に設けられたガイドパイプ２０に挿入されるとともに図示しない接合材で固定されている。光ケーブル５の先端部分はアイソレータ２１に光学的に接続されている。このアイソレータ２１と前記半導体発光素子１０との間にはレンズ２２が配置されている。半導体発光素子１０の中央寄りの一つの発光部１１から発光される光（レーザ光）１６がレンズ２２，アイソレータ２１を順次通って光ケーブル５の中心に位置する図示しない光ファイバに取り込まれるようになっている。
【００３２】
また、パッケージ本体２にはサブマウント２５を介して受光素子２６が固定されている。半導体発光素子１０および受光素子２６の各電極は、それぞれ導電性のワイヤ２７を介して各リード６に電気的に接続されている。すなわち、半導体発光素子１０の上部電極１２は直接ワイヤ２７が接続され、下部電極１３はサブマウント７に接続されたワイヤ２７によってリード６と電気的接続が取られている。また、受光素子２６の上部の電極は直接接続されるワイヤ２７によってリード６と電気的接続が取られ、下部の電極はサブマウント２５に接続されるワイヤ２７によってリード６と電気的接続が取られている。
【００３３】
半導体発光素子１０は図３に示すような断面構造になっている。図３は半導体発光素子１０の一つの発光部１１部分を示す図であり、半導体基板３０の主面に活性層を含む多層の半導体層が設けられ、上部に上部電極１２，下部に下部電極１３が設けられた構造になっている。
【００３４】
半導体基板３０は、たとえば、ｎ−ＩｎＰ基板３０となり、このｎ−ＩｎＰ基板３０上にｎ−ＩｎＧａＡｓＰ導波層３１，ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ歪ＭＱＷ活性層３２，ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ導波層３３，ｐ−ＩｎＰクラッド層３４，ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層３５と順次積層されている。ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層３５およびｐ−ＩｎＰクラッド層３４は選択的にエッチング除去され、メサストライプからなる発光部１１が形成されている。また、メサストライプ以外の部分のｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層３５，ｐ−ＩｎＰクラッド層３４およびｐ−ＩｎＧａＡｓＰ導波層３３は絶縁膜３６で覆われている。そして、前記上部電極１２はメサストライプ部分の表面のｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層３５と電気的に接触する構造になる。
【００３５】
前記上部電極１２と下部電極１３に所定の電圧を印加すると、ｐ−ＩｎＰクラッド層３４に対応するＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ歪ＭＱＷ活性層３２およびその上下のｐ−ＩｎＧａＡｓＰ導波層３３，ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ導波層３１が光導波路となってレーザ発振が行われる。そして、半導体発光素子１０の端面、すなわちｎ−ＩｎＰ基板３０の劈開による劈開面が出射面となってレーザ光が出射される。
【００３６】
本実施形態１の半導体発光素子１０においては、発光部１１は４本並列に設けられているが、メサストライプ幅（Ｗ）をそれぞれ等差級数的に異なるようにしてある。図５は半導体発光素子１０の製造途中の斜視図であるが、４本の発光部１１のメサストライプ幅（Ｗｎ）を、たとえば、１．９μｍ，２．０μｍ，２．１μｍ，２．２μｍと相互に異なるようにしてある。
【００３７】
３００〜４００μｍ幅の半導体発光素子（チップ）１０の場合では、ワイヤ２７を接続する電極パッドの大きさを８０μｍ角とした場合、光導波路を形成するためのメサストライプ（発光部１１）は４本形成できる。
【００３８】
図６はメサストライプ幅（Ｗｎ）と、発振波長（λ）との相関を示すグラフである。同グラフからも分かるように、発光部（光導波路）を構成するメサストライプの幅が０．１μｍ異なると、発振波長は約０．８ｎｍ変化する。したがって、設計値（設計波長）をこれら波長域の略中間の数値に設定して半導体発光素子１０の製造を行えば４本のうちのいずれかの発光部１１の波長が設計波長と一致するかまたは近似することになる。この手法によれば、メサストライプの幅、すなわち発振波長を±０．４ｎｍで制御することができることになる。
【００３９】
図４は本実施形態１の半導体発光素子の製造方法によって形成された短冊状の半導体基板３０の模式的平面図である。メサストライプＡ１〜メサストライプＡ４がメサストライプの配列方向に沿って繰り返すように配置されている。そこで、各メサストライプ（発光部１１）から出射されるレーザ光の波長を測定し、設計値に最も近似する波長の発光部１１を使用発光部４０として特定する。
【００４０】
図４では使用発光部４０はメサストライプＡ３であったとすると、１チップサイズ４１は、図４に示す太い線による枠部分であることから、ヘキ開位置としてＡを選択して劈開を行い、図１に示すような半導体発光素子１０を製造する。使用発光部４０がメサストライプＡ３，メサストライプＡ４の場合は劈開はヘキ開位置Ａが選択され、使用発光部４０がメサストライプＡ１，メサストライプＡ２の場合は劈開はヘキ開位置Ｂが選択される。メサストライプＡ１（メサストライプＡ３）とメサストライプＡ２（メサストライプＡ４）の間隔は数十μｍと接近している。なお、使用発光部４０が中央になるようにヘキ開位置を選択することも可能である。
【００４１】
ここで、半導体発光素子１０の製造方法について要約説明する。半導体基板３０を用意した後、前記半導体基板３０主面に端面からそれぞれ光（レーザ光）１６を出射する帯状の相互に構造が異なる発光部１１（メサストライプ）を複数（４本）並列にかつ配列方向に沿って繰り返して配列するパターンで形成する。
【００４２】
つぎに、前記各発光部１１を測定、この場合は波長を測定して設計値と一致または最も設計値と近似している構造を有する発光部１１が半導体発光素子１０の中央または中央寄りになるように前記半導体基板３０を分断（劈開）して半導体発光素子１０を製造する。
【００４３】
前記発光部１１から出射されるレーザ光の波長を相互に異なるようにするために前記各発光部１１の形成においては、発光部１１、すなわちメサストライプの幅を４段階等差級数的に変化させて形成する。
【００４４】
レーザ光の波長を相互に異なるようにする手法としては、本実施形態１のように各発光部の幅を変えて形成する手法，各発光部の厚さを変えて形成する手法，各記発光部に沿って設ける回折格子の周期を変えて形成する手法や、前記各手法のうちのいくつかを組み合わせた手法が考えられる。
【００４５】
本実施形態１によれば、以下の効果を有する。
（１）半導体レーザ構造の半導体発光素子１０の製造において、相互に波長が異なる発光部１１（メサストライプ）をモノリシックに複数並列に半導体基板３０に形成した後、各発光部１１を測定して設計値と一致または最も設計値と近似している構造を有する発光部１１を決定（使用発光部４０）し、その後この使用発光部４０が半導体発光素子１０の中央または中央寄りになるように前記半導体基板３０を分断することによって半導体発光素子１０を製造することから、設計値または設計値に高精度に近似した波長のレーザ光を出射する半導体発光素子となり、波長分割多重型光伝送システムの発光源としての半導体レーザを構成することができる。
【００４６】
（２）前記各発光部１１の波長を等差級数的にかつ狭い波長域で変化させておくことによって、狭い波長スペックに対する半導体発光素子１０を提供することができる。たとえば、発光部（光導波路）の幅が０．１μｍ異なると、波長（発振波長）は約０．８ｎｍ変化する。また、ワイヤを接続する電極パッドの大きさを８０μｍ角とした場合、３００〜４００μｍ幅の半導体発光素子（チップ）の場合では、光導波路を形成するためのメサストライプは４本形成できる。したがって、発振波長を±０．４ｎｍで制御することができることになる。
【００４７】
（３）使用発光部４０は半導体発光素子１０の中央寄りになっていることから、半導体発光装置１のパッケージ４内に組み込んで光ファイバと光学的に接続する際、光学的接続がし易い。
【００４８】
（実施形態２）
図７乃至図９は本発明の他の実施形態（実施形態２）である半導体発光素子（半導体レーザ素子）の製造に係わる図であって、図７は選択成長用の絶縁マスクを設けた半導体基板を示す模式的斜視図、図８は選択成長によってストライプ状の多層成長層を複数設けた半導体基板を示す模式的斜視図、図９は電極を設けた半導体基板を示す模式的斜視図である。
【００４９】
選択成長技術を用いることにより、２本の絶縁膜の幅の違いによって、前記絶縁膜間に成長させる半導体層の厚さを変化させることができる。すなわち、本実施形態２は前述の各発光部の活性層の厚さを変えて形成する手法を採用した例である。
【００５０】
図７に示すように、ｎ−ＩｎＰ基板３０の主面に平行に延在する２本の絶縁マスク（ＳｉＯ２ 膜）４５を並列に４組形成する。マスク間隔Ｗｇは２０μｍとし、マスク幅Ｗｍを２０μｍ，２１μｍ，２２μｍ，２３μｍと変化させる。
【００５１】
ｎ−ＩｎＰ基板３０上に有機金属気相成長法を用いて前記実施形態１の場合と同様にｎ−ＩｎＧａＡｓＰ導波層３１，ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ歪ＭＱＷ活性層（多重量子井戸層）３２，ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ導波層３３，ｐ−ＩｎＰクラッド層３４，ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層３５を順次積層形成するとともにメサエッチングを行う４本の発光部１１を形成する（図８参照）。
【００５２】
前記半導体層形成において、成長される導波層，多重量子井戸層はマスク幅Ｗｍが広い程厚くなる。これによって４本の発光部１１の波長を相互に変化させることができる。
【００５３】
つぎに、各発光部１１の端面から出射されるレーザ光の波長を測定し、設計値と一致または最も設計値と近似している構造を有する発光部１１が半導体発光素子１０の中央または中央寄りになるように前記半導体基板３０を劈開して半導体発光素子１０を製造する。
【００５４】
なお、ファブリペロー型半導体レーザでなく、ＤＦＢ−ＬＤを製造する場合には、前記半導体基板３０上に公知の方法でグレーティング（回折格子）を形成しする。グレーティングの周期は、たとえば２４０ｎｍとする。
【００５５】
本実施形態２においても前記実施形態１の場合と同様に波長制御性を向上させることができる。
【００５６】
（実施形態３）
図１０は本発明の他の実施形態（実施形態３）である半導体発光素子（半導体レーザ素子）の製造に係わる模式図である。本実施形態３では、各発光部に沿って設ける回折格子の周期を変えて波長を変える手法を採用した例である。
【００５７】
図１０に示すように、ｎ−ＩｎＰ基板３０の主面に電子線描画によって周期が２４０〜２４０．３まで０．１ｎｍづつ周期の異なる回折格子を形成し、それぞれの回折格子上に１．５μｍ帯の半導体レーザ（発光部１１）を製造する。
【００５８】
各グレーティングＧ１〜グレーティングＧ４にメサストライプＢ１〜メサストライプＢ４を形成し、それぞれ波長が０．６ｎｍづつ異なるレーザ光を発振させるようにする。
【００５９】
この実施形態３も前記実施形態１と同様に、各発光部１１の端面から出射されるレーザ光の波長を測定し、設計値と一致または最も設計値と近似している構造を有する発光部１１が半導体発光素子１０の中央または中央寄りになるように前記半導体基板３０を劈開して半導体発光素子１０を製造する。
【００６０】
図１０では二次元方向にグレーティングを展開させてあるが、メサストライプに直交する方向の劈開を行って、前記実施形態１と同様な短冊構造とし、その後使用発光部を決定した後、再びｎ−ＩｎＰ基板３０を分断して半導体発光素子１０を製造するものである。
【００６１】
（実施形態４）
図１１は本発明の他の実施形態（実施形態４）である半導体発光素子（半導体レーザ素子）の製造に係わる図である。同図は半導体発光素子の製造における半導体基板と電極窓開け用ホトマスクとを示す模式的平面図である。
【００６２】
前記実施形態１の半導体発光素子の構造では、ワイヤを接続する電極パッドの大きさを８０μｍ角以上とすると、３００〜４００μｍ幅のチップ内には４本よりも多い本数のメサストライプを作製することは難しい。そこで、本実施形態４では、使用発光部と決定された発光部にのみ電極（上部電極）を設ける手法を採用して、メサストライプの数をさらに増大させ、メサストライプ幅の制御性をさらに高める例である。
【００６３】
本実施形態４では、半導体発光素子の製造において、上部電極を形成するための電極窓開け工程について説明する。図１１に示すように、電極窓開け用ホトマスク５０の電極窓５１は、各半導体発光素子に対して１本とする構造になっている。したがって、前記電極窓開け用ホトマスク５０を用いて電極窓５１を形成し、その後図示はしないが上部電極１２を形成する。前記電極窓５１の位置は、各メサストライプ（発光部１１）の幅の測定を行って、その幅が設計値と一致または最も設計値と近似している構造を有するメサストライプを使用発光部と決定し、この使用発光部上に前記電極窓５１が合うように電極窓開け用ホトマスク５０をｎ−ＩｎＰ基板３０に対して位置決めして電極窓５１を形成する。
【００６４】
たとえば、０．０５μｍずつ幅の異なるストライプパターンの電極窓開け用ホトマスク５０を使用し、メサストライプ（メサストライプＣ１〜メサストライプＣ６）の形成後、各メサストライプ幅を測定して、使用するメサストライプを決定すれば、メサストライプ幅の制御性を０．０２５μｍ以下にすることができる。
【００６５】
（実施形態５）
図１２は本発明の他の実施形態（実施形態５）である半導体レーザ素子の製造状態を示す一部の断面図、図１３は半導体レーザ素子の製造における半導体基板と電極窓開け用ホトマスクとを示す模式的平面図である。
【００６６】
本実施形態５は広義の発光部が相互に異なる構造、すなわち発光に関与する電極のコンタクト部が相互にコンタクト層に対して接触位置を変える構造の例であり、上部電極のコンタクト部の位置を順次ずらすように形成し、コンタクト層の中央にコンタクト部が一致あるいは高精度に近似した発光部を使用発光部として使用する例である。上部電極のコンタクト部分がコンタクト層の中央部分に位置せず、大きくずれると給電分布が変化して発光特性がばらつく。
【００６７】
本実施形態５では、図１３に示すように、半導体基板（ｎ−ＩｎＰ基板）３０の４本のメサストライプ（メサストライプＤ１〜メサストライプＤ４）に対して、電極窓開け用ホトマスク５５を用いてメサストライプ上に上部電極のコンタクト部を形成する。
【００６８】
すなわち、図１２（ａ）に示すように、ｎ−ＩｎＰ基板３０上に電極窓開け用ホトマスク５５を位置合わせする。メサストライプのピッチはａと一定であるが、電極窓形成用透過ストライプ５６（電極窓形成用透過ストライプＳ１〜電極窓形成用透過ストライプＳ４）のピッチｂは、寸法ａを中心にｅずつ変化し、ピッチｂは等差級数的に変化する構成になっている。したがって、４本のメサストライプの間隔は（ａ−ｅ），ａ，（ａ＋ｅ）となり、この単位パターン間のメサストライプとの間の間隔はａとなっている。
【００６９】
たとえば、メサストライプの幅Ｗｎを２．５μｍとし、電極窓形成用透過ストライプ５６の幅Ｗｈを１．５μｍとし、ｅを０．５μｍとする。
【００７０】
ｎ−ＩｎＰ基板３０は前記実施形態１の構造と同様であり、メサストライプ後のｎ−ＩｎＰ基板３０上には全域に亘って絶縁膜３６が形成されている。この絶縁膜３６を選択的にエッチングして電極窓を形成する。
【００７１】
したがって、図１２（ａ）に示すように、ｎ−ＩｎＰ基板３０の上面全域、すなわち前記絶縁膜３６上にホトレジスト膜５７を形成した後、電極窓開け用ホトマスク５５を位置決めして重ね、その後露光して光５８によってホトレジスト膜５７を選択的に感光させる。
【００７２】
つぎに、前記ホトレジスト膜５７を現像してエッチングマスクとした後、図１２（ｂ）に示すように、前記ホトレジスト膜５７をマスクとして絶縁膜３６のエッチングを行って電極窓６０を形成する。電極窓形成用透過ストライプ５６の幅通りの幅で露光，現像，エッチングが行われたとすると、電極窓６０の幅はＷｈとなる。
【００７３】
つぎに、常用の方法で、図１２（ｃ）に示すように上部電極１２を形成する。半導体発光素子を形成する領域内の合わせ位置が微妙に異なる電極窓開け用ホトマスク５５によって、電極窓６０を形成することから、４本の電極窓６０においては、いずれかの電極窓６０がｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層３５の中央、または近似した位置に形成されることになる。ここではいずれかの電極窓６０はメサストライプＳ３となる。そして、両脇のメサストライプＳ１，Ｓ３でのコンタクト部の幅はａ，ｃとなり、いずれもＷｈよりも狭くなる。前記ｅの数値によっては、いずれのコンタクト部の幅も等しく、単に偏るだけの場合もある。
【００７４】
つぎに、上部電極１２のコンタクト部の位置を検査し、コンタクト部がｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層３５の中央側に位置する発光部１１を使用発光部４０と決定し、この使用発光部４０であるメサストライプＳ３が中央または中央側に位置するようにｎ−ＩｎＰ基板３０を切断する。これにより半導体発光素子を製造することができる。
【００７５】
本実施形態５では、１チップ内の合わせ位置が異なる電極窓形成用透過ストライプ５６を４本有する電極窓開け用ホトマスク５５を用いて上部電極１２のコンタクト部を形成することから、電極のコンタクト部の形成精度は１／４になる。すなわち、０．５μｍ以下の合わせ精度で上部電極１２のコンタクト部を形成することができ、前記コンタクト部を幅の狭いｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層３５の中央寄りに形成することができ、発光特性の高い半導体発光素子（半導体レーザ）を製造することができる。
【００７６】
（実施形態６）
図１４乃至図１８は本発明の他の実施形態（実施形態６）である半導体発光素子（半導体レーザ素子）に係わる図であり、図１４は半導体レーザ素子を示す模式的斜視図、図１５は図１４のＡ−Ａ線に沿う断面図、図１６は図１４のＢ−Ｂ線に沿う一部の断面図、図１７は半導体レーザ素子の製造における劈開前の半導体基板を示す模式的平面図、図１８は半導体レーザ素子のレーザ光出射面部分での光の挙動を説明する模式図である。
【００７７】
本実施形態６は、半導体発光素子（半導体レーザ）の出射面（端面）からの戻り光の抑制と光出力の遠視野像形状の適正化を図るために窓構造を設ける半導体レーザの製造に本発明を適用した例である。
【００７８】
図１４は窓構造を有する半導体発光素子（半導体レーザ）１０の斜視図、図１５および図１６は断面図である。この半導体レーザは、前記実施形態１の半導体レーザの構造において、一方の出射面（端面）側で、ｐ−ＩｎＰクラッド層３４を除去してｐ−ＩｎＧａＡｓＰ導波層３３を露出させた構造になっている。この露出部分は絶縁膜３６によって覆われている。このような窓構造７０にすることによって戻り光の抑制と光出力の遠視野像形状の適正化を図ることができる。
【００７９】
すなわち、窓構造７０は出射面７１での反射率を低減するために用いる。出射面７１付近でのｐ−ＩｎＰクラッド層３４の厚さが薄くなると矢印で示す光の閉じ込めが弱くなり、光は広がる。広がった光の反射光は光導波路（活性層３２および導波層３２，３３）に戻れないので、実効的な端面反射率は小さくなる。端面（出射面）７１と窓先端との距離Ｌが短いと窓構造による反射率低減効果が小さく、距離が長くなると多重反射により出射パターン（遠視野像）が乱れる。
したがって、出射面と窓先端との距離Ｌは、たとえば、２０±５μｍ程度としたい。
【００８０】
本実施形態６では、図１７に示すように、ｎ−ＩｎＰ基板３０にメサストライプＴ１〜メサストライプＴ４を１単位パターンとして配列方向に沿って繰り返して配列するパターンで形成する。また、メサストライプは２素子分の長さとなっている。そして、１単位パターンのメサストライプは順次その延在方向に沿ってずれたパターンになり、１本のメサストライプの中間部分でのｎ−ＩｎＰ基板３０の劈開と、１単位パターンのメサストライプの端部分での劈開によって、半導体レーザの両端の出射面を形成するようになっている。
【００８１】
劈開によって、ｎ−ＩｎＰ基板３０は、図１７に示すように、ヘキ開位置Ｐ１〜ヘキ開位置Ｐ３のようにいずれかの位置、あるいは他の位置で劈開される。すなわち、劈開はｎ−ＩｎＰ基板３０の端に設けたＶ字状のノッチ部分（図示せず）に外力を加えて行うため、ヘキ開位置は大きくばらつく、このバラツキは１５μｍ程度にもなる。
【００８２】
したがって、図１７に示すようにメサストライプを配置形成しておけば、短冊状にした素子が１並びになった状態では、前記出射面と窓先端との距離Ｌを測定することによって、４本のメサストライプのうちのいずれかのメサストライプの前記Ｌは、各メサストライプのずれ量を１０μｍ程度にすれば、設計値である２０±５μｍ以内のものを製造することができる。そこで、前記各実施形態と同様に設計値を満足する発光部１１を使用発光部４０として、短冊状のｎ−ＩｎＰ基板３０を切断して、図１４に示すような半導体発光素子１０を製造する。
【００８３】
本実施形態６によれば、戻り光の抑制と光出力の遠視野像形状の適正化を図ることができる窓構造半導体レーザを高品質にかつ高歩留りで製造することができる。
【００８４】
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。たとえば、端面発光型の発光ダイオードの製造にも適用でき前記同様の効果を奏することができる。
本発明は少なくとも半導体発光素子の製造技術には適用できる。
【００８５】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
（１）半導体発光素子の製造において、相互に波長が異なる発光部（半導体レーザ）をモノリシックに複数並列に半導体基板に形成した後、各発光部を測定して設計値と一致または最も設計値と近似している構造を有する発光部を決定し、その後この発光部が中央または中央寄りになるように前記半導体基板を分断することによって半導体発光素子を製造することから、設計値または設計値に高精度に近似した波長のレーザ光を出射する半導体発光素子となり、波長分割多重型光伝送システムの発光源としての半導体レーザを構成することができる。
（２）前記各発光部の波長を等差級数的にかつ狭い波長域で変化させておくことによって、狭い波長スペックに対する半導体発光素子（半導体レーザ）を提供することができる。
（３）使用発光部は半導体発光素子の中央または中央寄りになっていることから、半導体発光装置のパッケージ内に組み込んで光ファイバと光学的に接続する際、光学的接続がし易い。
【００８６】
（４）電極が使用発光部のみを発光させる構造では、より多数本の発光部（半導体レーザ）を形成できるため、半導体レーザの波長域の分布幅を広くすることができ、波長変化をより小さくでき、波長制御性を高めることができる。
（５）前記（４）において、最も良好に発光するように電極を設けた構造では、レーザ光の発光特性が良好になる。
（６）窓構造を有する半導体レーザの場合では、その製造における半導体基板の劈開時に劈開位置がばらついても、何処か一か所の窓構造の出射面と窓先端との距離Ｌを設計値以内にすることができ、この部分を使用発光部とすることによって戻り光の抑制と光出力の遠視野像形状の適正化が図れる半導体レーザを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態（実施形態１）である半導体レーザ装置の一部を示す拡大斜視図である。
【図２】本実施形態１の半導体レーザ装置の一部を示す模式的平面図である。
【図３】本実施形態１の半導体レーザ素子の一部を示す断面図である。
【図４】本実施形態１の半導体レーザ素子の製造において１素子領域に複数の光導波路を形成した半導体基板の模式的平面図である。
【図５】図４の半導体基板の一部を示す模式的斜視図である。
【図６】メサストライプ幅と発振波長との相関を示すグラフである。
【図７】本発明の他の実施形態（実施形態２）である半導体レーザ素子の製造において選択成長用の絶縁マスクを設けた半導体基板を示す模式的斜視図である。
【図８】本実施形態２の半導体レーザ素子の製造において選択成長によってストライプ状の多層成長層を複数設けた半導体基板を示す模式的斜視図である。
【図９】本実施形態２の半導体レーザ素子の製造において電極を設けた半導体基板を示す模式的斜視図である。
【図１０】本発明の他の実施形態（実施形態３）である半導体レーザ素子の製造において周期の異なるグレーティングを複数形成した半導体基板を示す模式的平面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態（実施形態４）である半導体レーザ素子の製造における半導体基板と電極窓開け用ホトマスクとを示す模式的平面図である。
【図１２】本発明の他の実施形態（実施形態５）である半導体レーザ素子の製造状態を示す一部の断面図である。
【図１３】本実施形態５の半導体レーザ素子の製造における半導体基板と電極窓開け用ホトマスクとを示す模式的平面図である。
【図１４】本発明の他の実施形態（実施形態６）である半導体レーザ素子を示す模式的斜視図である。
【図１５】図１４のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図１６】図１４のＢ−Ｂ線に沿う一部の断面図である。
【図１７】本実施形態６の半導体レーザ素子の製造における劈開前の半導体基板を示す模式的平面図である。
【図１８】本実施形態６の半導体レーザ素子のレーザ光出射面部分での光の挙動を説明する模式図である。
【符号の説明】
１…半導体発光装置、２…パッケージ本体、３…蓋体、４…パッケージ、５…光ケーブル、６…リード、７…サブマウント、１０…半導体発光素子、１１…発光部、１２…上部電極、１３…下部電極、１４…接合材、１５…接着材、１６…光（レーザ光）、２０…ガイドパイプ、２１…アイソレータ、２２…レンズ、２５…サブマウント、２６…受光素子、２７…ワイヤ、３０…ｎ−ＩｎＰ基板、３１…ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ導波層、３２…ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ歪ＭＱＷ活性層、３３…ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ導波層、３４…ｐ−ＩｎＰクラッド層、３５…ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層、３６…絶縁膜、４０…使用発光部、４１…１チップサイズ、４５…絶縁マスク、５０…電極窓開け用ホトマスク、５１…電極窓、６０…電極窓、７０…窓構造、７１…出射面。
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体発光素子およびその素子を組み込んだ半導体発光装置ならびにそれらの製造方法に係わり、たとえば設計波長に波長を一致または高精度に近似させることができる半導体レーザ素子およびその半導体レーザ素子を組み込んだ半導体レーザ装置の製造技術に適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
波長分割多重（ＷＤＭ）型光伝送システムにおいて、波長が異なる複数の半導体レーザ装置が使用される。波長多重方式に使用される半導体発光素子については、特開平７−２２６５６３号公報に記載されている。この文献には、静特性， 動特性が均一でかつ発振波長が異なる複数の分布帰還型半導体レーザ（ＤＦＢ−レーザダイオード：ＤＦＢ−ＬＤ），分布ブラッグ反射型半導体レーザ（ＤＢＲ−レーザダイオード：ＤＢＲ−ＬＤ）について記載されている。
【０００３】
また、応用物理学会発行「’９７ 応用物理学会学術講演会予稿集（春季）」Ｎｏ．３ ２９ｐ−ＰＡ−７には、選択成長による波長高均一ＤＦＢレーザについて記載されている。この文献には、狭幅選択成長によりメサストライプの作成を行うと、選択成長領域幅が狭いほど膜厚が大きくなるために等価屈折率のバラツキが小さくなり、活性層幅に依存する発振波長のバラツキが小さくなる旨記載されている。標準偏差の実測値は０．２４ｎｍである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
波長分割多重方式に使用する複数の半導体レーザ装置の波長は、それぞれが絶対的であることが望まれる。すなわち、波長分割多重での伝送精度向上のためには、各半導体レーザ装置のレーザ光の波長は、設計値と一致または最も設計値と近似していることが望ましい。換言するならば、レーザ光のバラツキは小さい程よい。
【０００５】
ＤＦＢ−ＬＤの波長はストライプ幅（発光部の幅）で変わる。ＷＤＭ対応のＤＦＢ−ＬＤは高い波長制御性が必要であるが、波長の制御（ストライプ幅の制御）は難しい。
【０００６】
そこで、本発明者は１素子（チップ）の中に幅が少しずつ違うストライプを作製し、波長測定後に実際に使用するストライプを決定すれば、波長制御性を向上させることができることに気が付き本発明をなした。
【０００７】
本発明の目的は、発光部を設計値に一致または近似する値にすることができる半導体発光素子および半導体発光装置ならびにこれらの製造方法を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、設計波長に一致または近似する波長を有する半導体レーザ素子およびその製造方法と、前記半導体レーザ素子を組み込んだ半導体レーザ装置およびその製造方法を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、狭い波長スペックに対する半導体レーザ装置の製造歩留りを向上できる半導体レーザ装置の製造方法を提供することにある。
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであろう。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
（１）端面から光を出射する帯状の発光部がモノリシックにかつ複数並列に配置された半導体発光素子であって、前記発光部の構造が相互に異なり、前記発光部の構造が設計値または設計値に最も近似した値になる発光部が半導体発光素子の中央または中央側に位置して使用される構造になっている。前記各発光部は相互に波長が異なり、その波長の違いは前記発光部の幅の違い，前記発光部の厚さの違い，前記発光部に沿って設けられる回折格子周期の違いのうちの１の構成または前記複数の構成を組み合わせた構成の採用によって得ている。前記発光部は半導体レーザを構成している。
【００１１】
このような半導体発光素子は以下の製造方法によって製造される。半導体基板を用意した後前記半導体基板の主面に端面からそれぞれ光を出射する帯状の相互に構造が異なる発光部を複数並列にかつ配列方向に沿って繰り返して配列するパターンで形成する工程と、前記各発光部を測定して設計値と一致または最も設計値と近似している構造を有する発光部が中央または中央寄りになるように前記半導体基板を分断して半導体発光素子を製造する。前記発光部は半導体レーザであり、前記各発光部から出射されるレーザ光の波長を相互に異なるようにするために前記各発光部の形成においては、各発光部の幅を変えて形成する手法，各発光部の厚さを変えて形成する手法，各記発光部に沿って設ける回折格子の周期を変えて形成する手法のうちのいずれかの手法または複数の手法の組み合わせの手法によって形成し、その後前記各発光部のレーザ光の波長の違いをレーザ光の直接測定または波長に相関のある部位の測定によって検出し、設計値と一致または最も設計値と近似している構造を有する発光部を使用発光部と決定する。
【００１２】
（２）端面から光を出射する帯状の発光部がモノリシックにかつ複数並列に配置された半導体発光素子であって、前記発光部の構造が相互に異なり、前記発光部の構造が設計値または設計値に最も近似した値になる発光部のみが発光または最も良好に発光するように電極が設けられている。前記発光部の構造が設計値または設計値に最も近似した値になる発光部が半導体発光素子の中央または中央側に位置している。前記発光部は前記手段（１）の構成と同様に半導体レーザとなり、かつ前記各発光部は相互に波長が異なり、その波長の違いは前記発光部の幅の違い，前記発光部の厚さの違い，前記発光部に沿って設けられる回折格子周期の違いのうちの１の構成または前記複数の構成を組み合わせた構成の採用によって得ている。
【００１３】
このような半導体発光素子は以下の製造方法によって製造される。半導体発光素子の製造方法であって、１素子分の面積の中に複数個の発光部を製造し、前記各発光部の特性を測定した後に実際に使用する発光部を決定する。半導体基板を用意した後前記半導体基板の主面に端面からそれぞれ光を出射する帯状の相互に構造が異なる発光部を複数並列にかつ配列方向に沿って繰り返して配列するパターンで形成する工程と、前記各発光部を測定して設計値と一致または最も設計値と近似している構造を有する発光部のみが発光するように電極を形成する工程と、前記半導体基板を分割して矩形の半導体発光素子を製造する。
【００１４】
（３）端面から光を出射する帯状の発光部がモノリシックにかつ複数並列に配置された半導体発光素子であって、前記発光部の構造が相互に異なり、前記発光部は半導体レーザを構成し、前記半導体レーザは、第１導電型の半導体基板と、この半導体基板上に順次積層された第１導電型の導波層，活性層，第２導電型の導波層，第２導電型のクラッド層を有し、かつ前記クラッド層の一端は前記端面よりも内側に引っ込み、この引っ込みの長さは各発光部で異なり、前記引っ込みの長さが設計値または設計値に最も近似した値になる発光部が使用発光部となっている。前記使用発光部が半導体発光素子の中央または中央側に位置している。
【００１５】
このような半導体発光素子は以下の製造方法によって製造される。半導体基板を用意した後前記半導体基板の主面に端面からそれぞれ光を出射する帯状の相互に構造が異なる発光部を複数並列にかつ配列方向に沿って繰り返して配列するパターンで形成する工程と、前記各発光部を測定して設計値と一致または最も設計値と近似している構造を有する発光部を使用発光部とする工程とを有する半導体発光素子の製造方法であって、前記各発光部を構成する半導体レーザは、第１導電型の半導体基板上に順次積層された第１導電型の導波層，活性層，第２導電型の導波層，第２導電型のクラッド層を有し、前記クラッド層の一端は前記端面よりも内側に引っ込ませる構造であり、前記各発光部の前記引っ込みの位置を相互に異なるように形成しておき、前記帯状の発光部に直交する方向の前記半導体基板の劈開後に、前記引っ込みの長さを測定して、設計値または設計値に最も近似した値の引っ込みの長さを有する発光部を使用発光部とする。前記使用発光部は半導体発光素子の中央または中央側に位置するように前記半導体基板の分断を行う。
【００１６】
（４）パッケージと、前記パッケージ内に配置された半導体発光素子と、前記半導体発光素子の発光部の光を出射する出射面に先端が臨みかつ他端が前記パッケージの外に突出する光ファイバとを有する半導体発光装置であって、前記半導体発光素子には端面から光を出射する帯状の発光部が複数並列に配置され、前記複数の発光部のうちの一つの発光部に前記光ファイバが光学的に接続され、他の発光部は光ファイバに接続されていない。前記半導体発光素子として前記手段（１）乃至手段（３）のうちのいずれかの半導体発光素子が組み込まれている。
【００１７】
このような半導体発光装置は以下の製造方法によって製造される。パッケージ内に半導体発光素子を固定する工程と、前記パッケージの内外に亘って延在するように固定される光ファイバの先端を前記半導体発光素子の発光部の出射面に臨むように位置決め固定する工程とを有する半導体発光装置の製造方法であって、前記手段（１）乃至手段（３）のうちのいずれかの半導体発光素子の製造方法によって製造された半導体発光素子を前記パッケージ内に固定する。
【００１８】
前記（１）の手段によれば、（ａ）半導体発光素子の製造において、相互に波長が異なる発光部（半導体レーザ）をモノリシックに複数並列に半導体基板に形成した後、各発光部を測定して設計値と一致または最も設計値と近似している構造を有する発光部を決定し、その後この発光部が中央または中央寄りになるように前記半導体基板を分断することによって半導体発光素子を製造することから、設計値または設計値に高精度に近似した波長のレーザ光を出射する半導体発光素子となり、波長分割多重型光伝送システムの発光源としての半導体レーザを構成することができる。
【００１９】
（ｂ）前記各発光部の波長を等差級数的にかつ狭い波長域で変化させておくことによって、狭い波長スペックに対する半導体発光素子（半導体レーザ）を提供することができる。たとえば、発光部（光導波路）の幅が０．１μｍ異なると、波長（発振波長）は約０．８ｎｍ変化する。また、ワイヤを接続する電極パッドの大きさを８０μｍ角とした場合、３００〜４００μｍ幅の半導体発光素子（チップ）の場合では、光導波路を形成するためのメサストライプは４本形成できる。したがって、発振波長を±０．４ｎｍで制御することができることになる。
【００２０】
（ｃ）使用発光部は半導体発光素子の中央または中央寄りになっていることから、半導体発光装置のパッケージ内に組み込んで光ファイバと光学的に接続する際、光学的接続がし易い。
【００２１】
前記（２）の手段によれば、前記手段（１）の構成による効果に加えて、電極が使用発光部のみを発光させる構造では、より多数本の発光部（半導体レーザ）を形成できるため、半導体レーザの波長域の分布幅を広くすることができ、波長変化をより小さくでき、波長制御性を高めることができる。本構造では、ワイヤを接続する電極パッドの大きさを８０μｍ角とした場合、３００〜４００μｍ幅の半導体発光素子（チップ）の場合でも、光導波路を形成するためのメサストライプは４本よりも多くすることができる。たとえば、０．０５μｍずつ幅の異なるストライプパターンのホトマスクを使用すれば、メサストライプ幅の制御性（発振波長の制御性）を０．０２５μｍ以下にすることも可能になる。
【００２２】
また、最も良好に発光するように電極を設けた構造では、レーザ光の発光特性が良好になる。
【００２３】
前記（３）の手段によれば、前記手段（１）の効果に加えて、クラッド層の一端が半導体発光素子の端面よりも内側に引っ込む構造の半導体レーザでは、その製造における半導体基板の劈開時に劈開位置がばらついても、何処か一か所の発光部の引っ込みの長さは設計値または設計値に最も近似した値になることから、この部分を使用発光部とする方法では、端面からの戻り光の低減ができるとともに、光出力の遠視野像形状を良好にすることができる。たとえば、この方法によれば劈開後の前記引っ込みの長さを２０±５μｍに制御することができる。
【００２４】
前記（４）の手段によれば、前記手段（１）乃至（３）のいずれかの手段の半導体発光素子と光ファイバが光学的に接続された構造になっていることから、光ファイバと発光部との光学的な接続は、発光部の構造が設計値と一致または最も設計値と近似している構造の発光部に接続されることになり、特性の良好な半導体発光装置を高歩留りで製造することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、発明の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００２６】
（実施形態１）
図１乃至図６は本発明の一実施形態（実施形態１）である半導体発光素子および半導体発光装置に係わる図である。
【００２７】
本実施形態１の半導体発光装置（半導体レーザ装置）１は、図２に示すように、パッケージ本体２と蓋体３とで構成されるパッケージ４と、このパッケージ４の内外に亘って延在する光ケーブル５とを有する構造になっている。
【００２８】
パッケージ本体２の両側には複数のリード６が配列されている。これらリード６はパッケージ本体２の内外に亘って延在している。
【００２９】
また、パッケージ本体２の中央上面には、サブマウント７を介して半導体発光素子１０が固定されている。この半導体発光素子１０は、図１にも示すように、本実施形態１では半導体レーザを構成し、複数の発光部１１を有している。半導体発光素子１０においては、上部にそれぞれ上部電極１２が設けられ、下部に下部電極１３が設けられている。上部電極１２は、前記各発光部１１にそれぞれ対応して設けられている。本実施形態１では発光部１１は４本であり、したがって、上部電極１２も４個独立して設けられている。
【００３０】
下部電極１３はサブマウント７に導電性の接合材１４を介して固定されている。また、サブマウント７も熱伝導性の良好な接着材１５を介してパッケージ本体２に固定されている。
【００３１】
光ケーブル５はパッケージ本体２に貫通状態に設けられたガイドパイプ２０に挿入されるとともに図示しない接合材で固定されている。光ケーブル５の先端部分はアイソレータ２１に光学的に接続されている。このアイソレータ２１と前記半導体発光素子１０との間にはレンズ２２が配置されている。半導体発光素子１０の中央寄りの一つの発光部１１から発光される光（レーザ光）１６がレンズ２２，アイソレータ２１を順次通って光ケーブル５の中心に位置する図示しない光ファイバに取り込まれるようになっている。
【００３２】
また、パッケージ本体２にはサブマウント２５を介して受光素子２６が固定されている。半導体発光素子１０および受光素子２６の各電極は、それぞれ導電性のワイヤ２７を介して各リード６に電気的に接続されている。すなわち、半導体発光素子１０の上部電極１２は直接ワイヤ２７が接続され、下部電極１３はサブマウント７に接続されたワイヤ２７によってリード６と電気的接続が取られている。また、受光素子２６の上部の電極は直接接続されるワイヤ２７によってリード６と電気的接続が取られ、下部の電極はサブマウント２５に接続されるワイヤ２７によってリード６と電気的接続が取られている。
【００３３】
半導体発光素子１０は図３に示すような断面構造になっている。図３は半導体発光素子１０の一つの発光部１１部分を示す図であり、半導体基板３０の主面に活性層を含む多層の半導体層が設けられ、上部に上部電極１２，下部に下部電極１３が設けられた構造になっている。
【００３４】
半導体基板３０は、たとえば、ｎ−ＩｎＰ基板３０となり、このｎ−ＩｎＰ基板３０上にｎ−ＩｎＧａＡｓＰ導波層３１，ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ歪ＭＱＷ活性層３２，ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ導波層３３，ｐ−ＩｎＰクラッド層３４，ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層３５と順次積層されている。ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層３５およびｐ−ＩｎＰクラッド層３４は選択的にエッチング除去され、メサストライプからなる発光部１１が形成されている。また、メサストライプ以外の部分のｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層３５，ｐ−ＩｎＰクラッド層３４およびｐ−ＩｎＧａＡｓＰ導波層３３は絶縁膜３６で覆われている。そして、前記上部電極１２はメサストライプ部分の表面のｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層３５と電気的に接触する構造になる。
【００３５】
前記上部電極１２と下部電極１３に所定の電圧を印加すると、ｐ−ＩｎＰクラッド層３４に対応するＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ歪ＭＱＷ活性層３２およびその上下のｐ−ＩｎＧａＡｓＰ導波層３３，ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ導波層３１が光導波路となってレーザ発振が行われる。そして、半導体発光素子１０の端面、すなわちｎ−ＩｎＰ基板３０の劈開による劈開面が出射面となってレーザ光が出射される。
【００３６】
本実施形態１の半導体発光素子１０においては、発光部１１は４本並列に設けられているが、メサストライプ幅（Ｗ）をそれぞれ等差級数的に異なるようにしてある。図５は半導体発光素子１０の製造途中の斜視図であるが、４本の発光部１１のメサストライプ幅（Ｗｎ）を、たとえば、１．９μｍ，２．０μｍ，２．１μｍ，２．２μｍと相互に異なるようにしてある。
【００３７】
３００〜４００μｍ幅の半導体発光素子（チップ）１０の場合では、ワイヤ２７を接続する電極パッドの大きさを８０μｍ角とした場合、光導波路を形成するためのメサストライプ（発光部１１）は４本形成できる。
【００３８】
図６はメサストライプ幅（Ｗｎ）と、発振波長（λ）との相関を示すグラフである。同グラフからも分かるように、発光部（光導波路）を構成するメサストライプの幅が０．１μｍ異なると、発振波長は約０．８ｎｍ変化する。したがって、設計値（設計波長）をこれら波長域の略中間の数値に設定して半導体発光素子１０の製造を行えば４本のうちのいずれかの発光部１１の波長が設計波長と一致するかまたは近似することになる。この手法によれば、メサストライプの幅、すなわち発振波長を±０．４ｎｍで制御することができることになる。
【００３９】
図４は本実施形態１の半導体発光素子の製造方法によって形成された短冊状の半導体基板３０の模式的平面図である。メサストライプＡ１〜メサストライプＡ４がメサストライプの配列方向に沿って繰り返すように配置されている。そこで、各メサストライプ（発光部１１）から出射されるレーザ光の波長を測定し、設計値に最も近似する波長の発光部１１を使用発光部４０として特定する。
【００４０】
図４では使用発光部４０はメサストライプＡ３であったとすると、１チップサイズ４１は、図４に示す太い線による枠部分であることから、ヘキ開位置としてＡを選択して劈開を行い、図１に示すような半導体発光素子１０を製造する。使用発光部４０がメサストライプＡ３，メサストライプＡ４の場合は劈開はヘキ開位置Ａが選択され、使用発光部４０がメサストライプＡ１，メサストライプＡ２の場合は劈開はヘキ開位置Ｂが選択される。メサストライプＡ１（メサストライプＡ３）とメサストライプＡ２（メサストライプＡ４）の間隔は数十μｍと接近している。なお、使用発光部４０が中央になるようにヘキ開位置を選択することも可能である。
【００４１】
ここで、半導体発光素子１０の製造方法について要約説明する。半導体基板３０を用意した後、前記半導体基板３０主面に端面からそれぞれ光（レーザ光）１６を出射する帯状の相互に構造が異なる発光部１１（メサストライプ）を複数（４本）並列にかつ配列方向に沿って繰り返して配列するパターンで形成する。
【００４２】
つぎに、前記各発光部１１を測定、この場合は波長を測定して設計値と一致または最も設計値と近似している構造を有する発光部１１が半導体発光素子１０の中央または中央寄りになるように前記半導体基板３０を分断（劈開）して半導体発光素子１０を製造する。
【００４３】
前記発光部１１から出射されるレーザ光の波長を相互に異なるようにするために前記各発光部１１の形成においては、発光部１１、すなわちメサストライプの幅を４段階等差級数的に変化させて形成する。
【００４４】
レーザ光の波長を相互に異なるようにする手法としては、本実施形態１のように各発光部の幅を変えて形成する手法，各発光部の厚さを変えて形成する手法，各記発光部に沿って設ける回折格子の周期を変えて形成する手法や、前記各手法のうちのいくつかを組み合わせた手法が考えられる。
【００４５】
本実施形態１によれば、以下の効果を有する。
（１）半導体レーザ構造の半導体発光素子１０の製造において、相互に波長が異なる発光部１１（メサストライプ）をモノリシックに複数並列に半導体基板３０に形成した後、各発光部１１を測定して設計値と一致または最も設計値と近似している構造を有する発光部１１を決定（使用発光部４０）し、その後この使用発光部４０が半導体発光素子１０の中央または中央寄りになるように前記半導体基板３０を分断することによって半導体発光素子１０を製造することから、設計値または設計値に高精度に近似した波長のレーザ光を出射する半導体発光素子となり、波長分割多重型光伝送システムの発光源としての半導体レーザを構成することができる。
【００４６】
（２）前記各発光部１１の波長を等差級数的にかつ狭い波長域で変化させておくことによって、狭い波長スペックに対する半導体発光素子１０を提供することができる。たとえば、発光部（光導波路）の幅が０．１μｍ異なると、波長（発振波長）は約０．８ｎｍ変化する。また、ワイヤを接続する電極パッドの大きさを８０μｍ角とした場合、３００〜４００μｍ幅の半導体発光素子（チップ）の場合では、光導波路を形成するためのメサストライプは４本形成できる。したがって、発振波長を±０．４ｎｍで制御することができることになる。
【００４７】
（３）使用発光部４０は半導体発光素子１０の中央寄りになっていることから、半導体発光装置１のパッケージ４内に組み込んで光ファイバと光学的に接続する際、光学的接続がし易い。
【００４８】
（実施形態２）
図７乃至図９は本発明の他の実施形態（実施形態２）である半導体発光素子（半導体レーザ素子）の製造に係わる図であって、図７は選択成長用の絶縁マスクを設けた半導体基板を示す模式的斜視図、図８は選択成長によってストライプ状の多層成長層を複数設けた半導体基板を示す模式的斜視図、図９は電極を設けた半導体基板を示す模式的斜視図である。
【００４９】
選択成長技術を用いることにより、２本の絶縁膜の幅の違いによって、前記絶縁膜間に成長させる半導体層の厚さを変化させることができる。すなわち、本実施形態２は前述の各発光部の活性層の厚さを変えて形成する手法を採用した例である。
【００５０】
図７に示すように、ｎ−ＩｎＰ基板３０の主面に平行に延在する２本の絶縁マスク（ＳｉＯ２ 膜）４５を並列に４組形成する。マスク間隔Ｗｇは２０μｍとし、マスク幅Ｗｍを２０μｍ，２１μｍ，２２μｍ，２３μｍと変化させる。
【００５１】
ｎ−ＩｎＰ基板３０上に有機金属気相成長法を用いて前記実施形態１の場合と同様にｎ−ＩｎＧａＡｓＰ導波層３１，ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ歪ＭＱＷ活性層（多重量子井戸層）３２，ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ導波層３３，ｐ−ＩｎＰクラッド層３４，ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層３５を順次積層形成するとともにメサエッチングを行う４本の発光部１１を形成する（図８参照）。
【００５２】
前記半導体層形成において、成長される導波層，多重量子井戸層はマスク幅Ｗｍが広い程厚くなる。これによって４本の発光部１１の波長を相互に変化させることができる。
【００５３】
つぎに、各発光部１１の端面から出射されるレーザ光の波長を測定し、設計値と一致または最も設計値と近似している構造を有する発光部１１が半導体発光素子１０の中央または中央寄りになるように前記半導体基板３０を劈開して半導体発光素子１０を製造する。
【００５４】
なお、ファブリペロー型半導体レーザでなく、ＤＦＢ−ＬＤを製造する場合には、前記半導体基板３０上に公知の方法でグレーティング（回折格子）を形成しする。グレーティングの周期は、たとえば２４０ｎｍとする。
【００５５】
本実施形態２においても前記実施形態１の場合と同様に波長制御性を向上させることができる。
【００５６】
（実施形態３）
図１０は本発明の他の実施形態（実施形態３）である半導体発光素子（半導体レーザ素子）の製造に係わる模式図である。本実施形態３では、各発光部に沿って設ける回折格子の周期を変えて波長を変える手法を採用した例である。
【００５７】
図１０に示すように、ｎ−ＩｎＰ基板３０の主面に電子線描画によって周期が２４０〜２４０．３まで０．１ｎｍづつ周期の異なる回折格子を形成し、それぞれの回折格子上に１．５μｍ帯の半導体レーザ（発光部１１）を製造する。
【００５８】
各グレーティングＧ１〜グレーティングＧ４にメサストライプＢ１〜メサストライプＢ４を形成し、それぞれ波長が０．６ｎｍづつ異なるレーザ光を発振させるようにする。
【００５９】
この実施形態３も前記実施形態１と同様に、各発光部１１の端面から出射されるレーザ光の波長を測定し、設計値と一致または最も設計値と近似している構造を有する発光部１１が半導体発光素子１０の中央または中央寄りになるように前記半導体基板３０を劈開して半導体発光素子１０を製造する。
【００６０】
図１０では二次元方向にグレーティングを展開させてあるが、メサストライプに直交する方向の劈開を行って、前記実施形態１と同様な短冊構造とし、その後使用発光部を決定した後、再びｎ−ＩｎＰ基板３０を分断して半導体発光素子１０を製造するものである。
【００６１】
（実施形態４）
図１１は本発明の他の実施形態（実施形態４）である半導体発光素子（半導体レーザ素子）の製造に係わる図である。同図は半導体発光素子の製造における半導体基板と電極窓開け用ホトマスクとを示す模式的平面図である。
【００６２】
前記実施形態１の半導体発光素子の構造では、ワイヤを接続する電極パッドの大きさを８０μｍ角以上とすると、３００〜４００μｍ幅のチップ内には４本よりも多い本数のメサストライプを作製することは難しい。そこで、本実施形態４では、使用発光部と決定された発光部にのみ電極（上部電極）を設ける手法を採用して、メサストライプの数をさらに増大させ、メサストライプ幅の制御性をさらに高める例である。
【００６３】
本実施形態４では、半導体発光素子の製造において、上部電極を形成するための電極窓開け工程について説明する。図１１に示すように、電極窓開け用ホトマスク５０の電極窓５１は、各半導体発光素子に対して１本とする構造になっている。したがって、前記電極窓開け用ホトマスク５０を用いて電極窓５１を形成し、その後図示はしないが上部電極１２を形成する。前記電極窓５１の位置は、各メサストライプ（発光部１１）の幅の測定を行って、その幅が設計値と一致または最も設計値と近似している構造を有するメサストライプを使用発光部と決定し、この使用発光部上に前記電極窓５１が合うように電極窓開け用ホトマスク５０をｎ−ＩｎＰ基板３０に対して位置決めして電極窓５１を形成する。
【００６４】
たとえば、０．０５μｍずつ幅の異なるストライプパターンの電極窓開け用ホトマスク５０を使用し、メサストライプ（メサストライプＣ１〜メサストライプＣ６）の形成後、各メサストライプ幅を測定して、使用するメサストライプを決定すれば、メサストライプ幅の制御性を０．０２５μｍ以下にすることができる。
【００６５】
（実施形態５）
図１２は本発明の他の実施形態（実施形態５）である半導体レーザ素子の製造状態を示す一部の断面図、図１３は半導体レーザ素子の製造における半導体基板と電極窓開け用ホトマスクとを示す模式的平面図である。
【００６６】
本実施形態５は広義の発光部が相互に異なる構造、すなわち発光に関与する電極のコンタクト部が相互にコンタクト層に対して接触位置を変える構造の例であり、上部電極のコンタクト部の位置を順次ずらすように形成し、コンタクト層の中央にコンタクト部が一致あるいは高精度に近似した発光部を使用発光部として使用する例である。上部電極のコンタクト部分がコンタクト層の中央部分に位置せず、大きくずれると給電分布が変化して発光特性がばらつく。
【００６７】
本実施形態５では、図１３に示すように、半導体基板（ｎ−ＩｎＰ基板）３０の４本のメサストライプ（メサストライプＤ１〜メサストライプＤ４）に対して、電極窓開け用ホトマスク５５を用いてメサストライプ上に上部電極のコンタクト部を形成する。
【００６８】
すなわち、図１２（ａ）に示すように、ｎ−ＩｎＰ基板３０上に電極窓開け用ホトマスク５５を位置合わせする。メサストライプのピッチはａと一定であるが、電極窓形成用透過ストライプ５６（電極窓形成用透過ストライプＳ１〜電極窓形成用透過ストライプＳ４）のピッチｂは、寸法ａを中心にｅずつ変化し、ピッチｂは等差級数的に変化する構成になっている。したがって、４本のメサストライプの間隔は（ａ−ｅ），ａ，（ａ＋ｅ）となり、この単位パターン間のメサストライプとの間の間隔はａとなっている。
【００６９】
たとえば、メサストライプの幅Ｗｎを２．５μｍとし、電極窓形成用透過ストライプ５６の幅Ｗｈを１．５μｍとし、ｅを０．５μｍとする。
【００７０】
ｎ−ＩｎＰ基板３０は前記実施形態１の構造と同様であり、メサストライプ後のｎ−ＩｎＰ基板３０上には全域に亘って絶縁膜３６が形成されている。この絶縁膜３６を選択的にエッチングして電極窓を形成する。
【００７１】
したがって、図１２（ａ）に示すように、ｎ−ＩｎＰ基板３０の上面全域、すなわち前記絶縁膜３６上にホトレジスト膜５７を形成した後、電極窓開け用ホトマスク５５を位置決めして重ね、その後露光して光５８によってホトレジスト膜５７を選択的に感光させる。
【００７２】
つぎに、前記ホトレジスト膜５７を現像してエッチングマスクとした後、図１２（ｂ）に示すように、前記ホトレジスト膜５７をマスクとして絶縁膜３６のエッチングを行って電極窓６０を形成する。電極窓形成用透過ストライプ５６の幅通りの幅で露光，現像，エッチングが行われたとすると、電極窓６０の幅はＷｈとなる。
【００７３】
つぎに、常用の方法で、図１２（ｃ）に示すように上部電極１２を形成する。半導体発光素子を形成する領域内の合わせ位置が微妙に異なる電極窓開け用ホトマスク５５によって、電極窓６０を形成することから、４本の電極窓６０においては、いずれかの電極窓６０がｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層３５の中央、または近似した位置に形成されることになる。ここではいずれかの電極窓６０はメサストライプＳ３となる。そして、両脇のメサストライプＳ１，Ｓ３でのコンタクト部の幅はａ，ｃとなり、いずれもＷｈよりも狭くなる。前記ｅの数値によっては、いずれのコンタクト部の幅も等しく、単に偏るだけの場合もある。
【００７４】
つぎに、上部電極１２のコンタクト部の位置を検査し、コンタクト部がｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層３５の中央側に位置する発光部１１を使用発光部４０と決定し、この使用発光部４０であるメサストライプＳ３が中央または中央側に位置するようにｎ−ＩｎＰ基板３０を切断する。これにより半導体発光素子を製造することができる。
【００７５】
本実施形態５では、１チップ内の合わせ位置が異なる電極窓形成用透過ストライプ５６を４本有する電極窓開け用ホトマスク５５を用いて上部電極１２のコンタクト部を形成することから、電極のコンタクト部の形成精度は１／４になる。すなわち、０．５μｍ以下の合わせ精度で上部電極１２のコンタクト部を形成することができ、前記コンタクト部を幅の狭いｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層３５の中央寄りに形成することができ、発光特性の高い半導体発光素子（半導体レーザ）を製造することができる。
【００７６】
（実施形態６）
図１４乃至図１８は本発明の他の実施形態（実施形態６）である半導体発光素子（半導体レーザ素子）に係わる図であり、図１４は半導体レーザ素子を示す模式的斜視図、図１５は図１４のＡ−Ａ線に沿う断面図、図１６は図１４のＢ−Ｂ線に沿う一部の断面図、図１７は半導体レーザ素子の製造における劈開前の半導体基板を示す模式的平面図、図１８は半導体レーザ素子のレーザ光出射面部分での光の挙動を説明する模式図である。
【００７７】
本実施形態６は、半導体発光素子（半導体レーザ）の出射面（端面）からの戻り光の抑制と光出力の遠視野像形状の適正化を図るために窓構造を設ける半導体レーザの製造に本発明を適用した例である。
【００７８】
図１４は窓構造を有する半導体発光素子（半導体レーザ）１０の斜視図、図１５および図１６は断面図である。この半導体レーザは、前記実施形態１の半導体レーザの構造において、一方の出射面（端面）側で、ｐ−ＩｎＰクラッド層３４を除去してｐ−ＩｎＧａＡｓＰ導波層３３を露出させた構造になっている。この露出部分は絶縁膜３６によって覆われている。このような窓構造７０にすることによって戻り光の抑制と光出力の遠視野像形状の適正化を図ることができる。
【００７９】
すなわち、窓構造７０は出射面７１での反射率を低減するために用いる。出射面７１付近でのｐ−ＩｎＰクラッド層３４の厚さが薄くなると矢印で示す光の閉じ込めが弱くなり、光は広がる。広がった光の反射光は光導波路（活性層３２および導波層３２，３３）に戻れないので、実効的な端面反射率は小さくなる。端面（出射面）７１と窓先端との距離Ｌが短いと窓構造による反射率低減効果が小さく、距離が長くなると多重反射により出射パターン（遠視野像）が乱れる。
したがって、出射面と窓先端との距離Ｌは、たとえば、２０±５μｍ程度としたい。
【００８０】
本実施形態６では、図１７に示すように、ｎ−ＩｎＰ基板３０にメサストライプＴ１〜メサストライプＴ４を１単位パターンとして配列方向に沿って繰り返して配列するパターンで形成する。また、メサストライプは２素子分の長さとなっている。そして、１単位パターンのメサストライプは順次その延在方向に沿ってずれたパターンになり、１本のメサストライプの中間部分でのｎ−ＩｎＰ基板３０の劈開と、１単位パターンのメサストライプの端部分での劈開によって、半導体レーザの両端の出射面を形成するようになっている。
【００８１】
劈開によって、ｎ−ＩｎＰ基板３０は、図１７に示すように、ヘキ開位置Ｐ１〜ヘキ開位置Ｐ３のようにいずれかの位置、あるいは他の位置で劈開される。すなわち、劈開はｎ−ＩｎＰ基板３０の端に設けたＶ字状のノッチ部分（図示せず）に外力を加えて行うため、ヘキ開位置は大きくばらつく、このバラツキは１５μｍ程度にもなる。
【００８２】
したがって、図１７に示すようにメサストライプを配置形成しておけば、短冊状にした素子が１並びになった状態では、前記出射面と窓先端との距離Ｌを測定することによって、４本のメサストライプのうちのいずれかのメサストライプの前記Ｌは、各メサストライプのずれ量を１０μｍ程度にすれば、設計値である２０±５μｍ以内のものを製造することができる。そこで、前記各実施形態と同様に設計値を満足する発光部１１を使用発光部４０として、短冊状のｎ−ＩｎＰ基板３０を切断して、図１４に示すような半導体発光素子１０を製造する。
【００８３】
本実施形態６によれば、戻り光の抑制と光出力の遠視野像形状の適正化を図ることができる窓構造半導体レーザを高品質にかつ高歩留りで製造することができる。
【００８４】
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。たとえば、端面発光型の発光ダイオードの製造にも適用でき前記同様の効果を奏することができる。
本発明は少なくとも半導体発光素子の製造技術には適用できる。
【００８５】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
（１）半導体発光素子の製造において、相互に波長が異なる発光部（半導体レーザ）をモノリシックに複数並列に半導体基板に形成した後、各発光部を測定して設計値と一致または最も設計値と近似している構造を有する発光部を決定し、その後この発光部が中央または中央寄りになるように前記半導体基板を分断することによって半導体発光素子を製造することから、設計値または設計値に高精度に近似した波長のレーザ光を出射する半導体発光素子となり、波長分割多重型光伝送システムの発光源としての半導体レーザを構成することができる。
（２）前記各発光部の波長を等差級数的にかつ狭い波長域で変化させておくことによって、狭い波長スペックに対する半導体発光素子（半導体レーザ）を提供することができる。
（３）使用発光部は半導体発光素子の中央または中央寄りになっていることから、半導体発光装置のパッケージ内に組み込んで光ファイバと光学的に接続する際、光学的接続がし易い。
【００８６】
（４）電極が使用発光部のみを発光させる構造では、より多数本の発光部（半導体レーザ）を形成できるため、半導体レーザの波長域の分布幅を広くすることができ、波長変化をより小さくでき、波長制御性を高めることができる。
（５）前記（４）において、最も良好に発光するように電極を設けた構造では、レーザ光の発光特性が良好になる。
（６）窓構造を有する半導体レーザの場合では、その製造における半導体基板の劈開時に劈開位置がばらついても、何処か一か所の窓構造の出射面と窓先端との距離Ｌを設計値以内にすることができ、この部分を使用発光部とすることによって戻り光の抑制と光出力の遠視野像形状の適正化が図れる半導体レーザを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態（実施形態１）である半導体レーザ装置の一部を示す拡大斜視図である。
【図２】本実施形態１の半導体レーザ装置の一部を示す模式的平面図である。
【図３】本実施形態１の半導体レーザ素子の一部を示す断面図である。
【図４】本実施形態１の半導体レーザ素子の製造において１素子領域に複数の光導波路を形成した半導体基板の模式的平面図である。
【図５】図４の半導体基板の一部を示す模式的斜視図である。
【図６】メサストライプ幅と発振波長との相関を示すグラフである。
【図７】本発明の他の実施形態（実施形態２）である半導体レーザ素子の製造において選択成長用の絶縁マスクを設けた半導体基板を示す模式的斜視図である。
【図８】本実施形態２の半導体レーザ素子の製造において選択成長によってストライプ状の多層成長層を複数設けた半導体基板を示す模式的斜視図である。
【図９】本実施形態２の半導体レーザ素子の製造において電極を設けた半導体基板を示す模式的斜視図である。
【図１０】本発明の他の実施形態（実施形態３）である半導体レーザ素子の製造において周期の異なるグレーティングを複数形成した半導体基板を示す模式的平面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態（実施形態４）である半導体レーザ素子の製造における半導体基板と電極窓開け用ホトマスクとを示す模式的平面図である。
【図１２】本発明の他の実施形態（実施形態５）である半導体レーザ素子の製造状態を示す一部の断面図である。
【図１３】本実施形態５の半導体レーザ素子の製造における半導体基板と電極窓開け用ホトマスクとを示す模式的平面図である。
【図１４】本発明の他の実施形態（実施形態６）である半導体レーザ素子を示す模式的斜視図である。
【図１５】図１４のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図１６】図１４のＢ−Ｂ線に沿う一部の断面図である。
【図１７】本実施形態６の半導体レーザ素子の製造における劈開前の半導体基板を示す模式的平面図である。
【図１８】本実施形態６の半導体レーザ素子のレーザ光出射面部分での光の挙動を説明する模式図である。
【符号の説明】
１…半導体発光装置、２…パッケージ本体、３…蓋体、４…パッケージ、５…光ケーブル、６…リード、７…サブマウント、１０…半導体発光素子、１１…発光部、１２…上部電極、１３…下部電極、１４…接合材、１５…接着材、１６…光（レーザ光）、２０…ガイドパイプ、２１…アイソレータ、２２…レンズ、２５…サブマウント、２６…受光素子、２７…ワイヤ、３０…ｎ−ＩｎＰ基板、３１…ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ導波層、３２…ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ歪ＭＱＷ活性層、３３…ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ導波層、３４…ｐ−ＩｎＰクラッド層、３５…ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層、３６…絶縁膜、４０…使用発光部、４１…１チップサイズ、４５…絶縁マスク、５０…電極窓開け用ホトマスク、５１…電極窓、６０…電極窓、７０…窓構造、７１…出射面。
Claims (16)
- 端面から光を出射する帯状の発光部がモノリシックにかつ複数並列に配置された半導体発光素子であって、前記発光部の構造が相互に異なり、前記発光部の構造が設計値または設計値に最も近似した値になる発光部が半導体発光素子の中央または中央側に位置して使用される構造になっていることを特徴とする半導体発光素子。
- 端面から光を出射する帯状の発光部がモノリシックにかつ複数並列に配置された半導体発光素子であって、前記発光部の構造が相互に異なり、前記発光部の構造が設計値または設計値に最も近似した値になる発光部のみが発光または最も良好に発光するように電極が設けられていることを特徴とする半導体発光素子。
- 前記発光部の構造が設計値または設計値に最も近似した値になる発光部が半導体発光素子の中央または中央側に位置していることを特徴とする請求項２に記載の半導体発光素子。
- 前記各発光部は相互に波長が異なり、その波長の違いは前記発光部の幅の違い，前記発光部の厚さの違い，前記発光部に沿って設けられる回折格子周期の違いのうちの１の構成または前記複数の構成を組み合わせた構成の採用によって得ていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
- 前記発光部は半導体レーザを構成していることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の半導体発光素子。
- 端面から光を出射する帯状の発光部がモノリシックにかつ複数並列に配置された半導体発光素子であって、前記発光部の構造が相互に異なり、前記発光部は半導体レーザを構成し、前記半導体レーザは、第１導電型の半導体基板と、この半導体基板上に順次積層された第１導電型の導波層，活性層，第２導電型の導波層，第２導電型のクラッド層を有し、かつ前記クラッド層の一端は前記端面よりも内側に引っ込み、この引っ込みの長さは各発光部で異なり、前記引っ込みの長さが設計値または設計値に最も近似した値になる発光部が使用発光部となっていることを特徴とする半導体発光素子。
- 前記使用発光部が半導体発光素子の中央または中央側に位置していることを特徴とする請求項６に記載の半導体発光素子。
- 半導体発光素子の製造方法であって、１素子分の面積の中に複数個の発光部を製造し、前記各発光部の特性を測定した後に実際に使用する発光部を決定することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
- 半導体基板を用意した後前記半導体基板の主面に端面からそれぞれ光を出射する帯状の相互に構造が異なる発光部を複数並列にかつ配列方向に沿って繰り返して配列するパターンで形成する工程と、前記各発光部を測定して設計値と一致または最も設計値と近似している構造を有する発光部のみが発光するように電極を形成する工程と、前記半導体基板を分割して矩形の半導体発光素子を製造することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
- 半導体基板を用意した後前記半導体基板の主面に端面からそれぞれ光を出射する帯状の相互に構造が異なる発光部を複数並列にかつ配列方向に沿って繰り返して配列するパターンで形成する工程と、前記各発光部を測定して設計値と一致または最も設計値と近似している構造を有する発光部が中央または中央寄りになるように前記半導体基板を分断して半導体発光素子を製造することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
- 前記発光部は半導体レーザであり、前記各発光部から出射されるレーザ光の波長を相互に異なるようにするために前記各発光部の形成においては、各発光部の幅を変えて形成する手法，各発光部の厚さを変えて形成する手法，各記発光部に沿って設ける回折格子の周期を変えて形成する手法のうちのいずれかの手法または複数の手法の組み合わせの手法によって形成し、その後前記各発光部のレーザ光の波長の違いをレーザ光の直接測定または波長に相関のある部位の測定によって検出し、設計値と一致または最も設計値と近似している構造を有する発光部を使用発光部と決定することを特徴とする請求項８乃至請求項１０のいずれか１項に記載の半導体発光素子の製造方法。
- 半導体基板を用意した後前記半導体基板の主面に端面からそれぞれ光を出射する帯状の相互に構造が異なる発光部を複数並列にかつ配列方向に沿って繰り返して配列するパターンで形成する工程と、前記各発光部を測定して設計値と一致または最も設計値と近似している構造を有する発光部を使用発光部とする工程とを有する半導体発光素子の製造方法であって、前記各発光部を構成する半導体レーザは、第１導電型の半導体基板上に順次積層された第１導電型の導波層，活性層，第２導電型の導波層，第２導電型のクラッド層を有し、前記クラッド層の一端は前記端面よりも内側に引っ込ませる構造であり、前記各発光部の前記引っ込みの位置を相互に異なるように形成しておき、前記帯状の発光部に直交する方向の前記半導体基板の劈開後に、前記引っ込みの長さを測定して、設計値または設計値に最も近似した値の引っ込みの長さを有する発光部を使用発光部とすることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
- 前記使用発光部は半導体発光素子の中央または中央側に位置するように前記半導体基板の分断を行うことを特徴とする請求項１２に記載の半導体発光素子の製造方法。
- パッケージと、前記パッケージ内に配置された半導体発光素子と、前記半導体発光素子の発光部の光を出射する出射面に先端が臨みかつ他端が前記パッケージの外に突出する光ファイバとを有する半導体発光装置であって、前記半導体発光素子には端面から光を出射する帯状の発光部が複数並列に配置され、前記複数の発光部のうちの一つの発光部に前記光ファイバが光学的に接続され、他の発光部は光ファイバに接続されていないことを特徴とする半導体発光装置。
- 請求項１乃至請求項７のうちのいずれか１項に記載の半導体発光素子が組み込まれたことを特徴とする半導体発光装置。
- パッケージ内に半導体発光素子を固定する工程と、前記パッケージの内外に亘って延在するように固定される光ファイバの先端を前記半導体発光素子の発光部の出射面に臨むように位置決め固定する工程とを有する半導体発光装置の製造方法であって、請求項８乃至請求項１３のうちのいずれか１項に記載の半導体発光素子の製造方法によって製造された半導体発光素子を前記パッケージ内に固定することを特徴とする半導体発光装置の製造方法。
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