JP7134350B2 - 半導体光集積素子および半導体光集積素子の製造方法 - Google Patents

Description

本願は、半導体レーザと受光素子が集積された半導体光集積素子に関する。

光通信用半導体レーザにおいて、光出力をモニタする半導体受光素子（モニタＰＤ)を半導体レーザに集積する場合、半導体受光素子を、レーザを導波する導波路の上部に配置し、集積化した形態がいくつか提案されている。

これらデバイスの形態は、いずれも半導体レーザの活性層または導波路のコア層を埋め込んだ埋め込み層を有する構造で、且つ埋め込み層上に成長されるコンタクト層として結晶成長されたＩｎＧａＡｓ層またはＩｎＧａＡｓＰ層を、受光素子部では光吸収層として用いている（特許文献１参照）。

しかし、埋め込み層の表面モフォロジーは理想的に平坦でなく、再成長界面に起因するいくつかの数ミクロンの突起を有するため、この様な表面状態を下地として成長するコンタクト層は結晶欠陥である積層欠陥（アンチ・フェーズドメイン）を含む領域があるので、光吸収層として用いているＩｎＧａＡｓ層又はＩｎＧａＡｓＰ層に結晶欠陥が存在し、受光特性及び信頼性を劣化させる要因となっていた。

特開２００５－３３３１４４号公報

以上説明したように、受光素子とレーザとを集積した半導体光集積素子において、埋め込み層を有する場合、光吸収層の結晶欠陥が原因で、受光素子の受光特性が劣化する課題があった。

本願は、半導体レーザ部ではコンタクト層としているＩｎＧａＡｓ層またはＩｎＧａＡｓＰ層を光吸収層として用いる半導体受光素子（モニタPD)を集積した半導体光集積素子で、光吸収層の積層欠陥（アンチ・フェーズドメイン等）が抑制され、受光特性の劣化が少ない半導体光集積素子を得ることを目的とする。

本願に開示される半導体光集積素子は、同一の半導体基板に、半導体素子を構成するレーザ部と受光素子を構成する受光素子部がレーザの光軸に沿って配置され、レーザ部および受光素子部は、いずれも、半導体基板に近い側から順に、光を閉じ込める光閉じ込め層、クラッド層、およびＩｎＧａＡｓ層またはＩｎＧａＡｓＰ層で形成されたコンタクト層を有し、レーザ部の光閉じ込め層は活性層であり、受光素子部のコンタクト層は光吸収層となる半導体光集積素子において、クラッド層は、光軸に垂直な断面において、光閉じ込め層の側の幅が、コンタクト層の側の幅よりも狭い形状のリッジ構造であり、光閉じ込め層、クラッド層およびコンタクト層の側面に半導体の埋め込み層を有しない構造であり、受光素子部のリッジ構造の側面が金属で覆われたものである。

本願に開示される半導体光集積素子によれば、受光素子の受光特性の劣化が少ない半導体光集積素子を得ることができる。

実施の形態１による半導体光集積素子の構成を導波路中央における断面により示す図である。 実施の形態１による半導体光集積素子の図１のＡ－Ａ位置での断面図である。 実施の形態１による半導体光集積素子の図１のＢ－Ｂ位置での断面図である。 実施の形態１による半導体光集積素子の図１のＣ－Ｃ位置での断面図である。 実施の形態２による半導体光集積素子の図１のＡ－Ａ位置に相当する位置の断面図である。 実施の形態２による半導体光集積素子の図１のＢ－Ｂ位置に相当する位置の断面図である。 実施の形態２による半導体光集積素子の図１のＣ－Ｃ位置に相当する位置の断面図である。 実施の形態３による半導体光集積素子の構成を導波路中央における断面により示す図である。 実施の形態３による半導体光集積素子の図８のＡ－Ａ位置での断面図である。 実施の形態３による半導体光集積素子の図８のＢ－Ｂ位置での断面図である。 実施の形態３による半導体光集積素子の図８のＣ－Ｃ位置での断面図である。 実施の形態４による半導体光集積素子の構成を導波路中央における断面により示す図である。 実施の形態４による半導体光集積素子の図１２のＢ－Ｂ位置での断面図である。 実施の形態５による半導体光集積素子の図１のＣ－Ｃ位置に相当する位置での断面図である。 実施の形態６による半導体光集積素子の製造方法を説明するための第一の図である。 実施の形態６による半導体光集積素子の製造方法を説明するための第二の図である。 実施の形態６による半導体光集積素子の製造方法を説明するための第三の図である。 実施の形態６による半導体光集積素子の製造方法を説明するための第四の図である。 実施の形態６による半導体光集積素子の製造方法を説明するための第五の図である。 実施の形態６による半導体光集積素子の製造方法を説明するための第六の図である。 実施の形態６による半導体光集積素子の製造方法を説明するための第七の図である。 実施の形態６による半導体光集積素子の製造方法を説明するための第八の図である。 実施の形態６による半導体光集積素子の製造方法を説明するための第九の図である。 実施の形態６による半導体光集積素子の製造方法を説明するための第十の図である。

実施の形態１．
図１は実施の形態１による半導体光集積素子の構成を、光が伝搬する方向である光軸方向と平行で、導波路中央における半導体基板１０に垂直な断面により示す断面図である。図２は、図１のＡ－Ａ位置での断面図、図３は図１のＢ－Ｂ位置での断面図、図４は図１のＣ－Ｃ位置での断面図である。この半導体光集積素子１は、半導体レーザを構成するレーザ部２と受光素子を構成する受光素子部３とが集積された構成となっている。レーザ部２および受光素子部３はいずれも共通のｎ－ＩｎＰ基板１０（以降、単に半導体基板１０と称することもある）を有し、ｎ－ＩｎＰ基板１０に半導体層などが積層された構成となっている。なお、本願の図面は、各部分が明確に認識できる図面とするため、基板および他の層の厚さ、長さ、幅などの寸法は、実際の寸法比とは異なって記載されている。

ｎ－ＩｎＰ基板１０上に、ｎ－ＩｎＰ基板１０と活性層１２との屈折率およびキャリア濃度の調整のために挿入されたｎ－ＩｎＰバッファ層１１を介して光閉じ込め層としての活性層１２が形成されている。活性層１２には、例えばレーザ部２がＤＦＢレーザの場合、回折格子が伴う。また、受光素子部３においても回折格子が伴う場合がある。活性層１２の上には、エッチング工程において活性層１２がエッチングされないようにエッチングストッパ層１３が形成されている。エッチングストッパ層１３を挟んで、ｐ－ＩｎＰクラッド層１４が形成されている。ｐ－ＩｎＰクラッド層１４の上にはコンタクト層としてｐ－ＩｎＧａＡｓ層が形成されており、このコンタクト層は、レーザ部２のｐ－ＩｎＧａＡｓコンタクト層１５２と受光素子部３のｐ－ＩｎＧａＡｓコンタクト層１５３との間で分離され、分離された部分は電気アイソレーション部４として機能する。レーザ部２のｐ－ＩｎＧａＡｓコンタクト層１５２の上にはｐ－ＩｎＰ電極１０２が形成されている。受光素子部３のｐ－ＩｎＧａＡｓコンタクト層１５３の上には、ｎ－ＩｎＰコンタクト層（受光素子部コンタクト層）１６とｐ－ＩｎＰ電極１０３が形成され、ｎ－ＩｎＰコンタクト層１６の上にはｎ－ＩｎＰ電極１０４が形成されている。また、ｎ－ＩｎＰ基板１０の裏面にはｎ－ＩｎＰ電極１０１が形成されている。

図１に示すように、光軸方向のレーザ光を取り出す端面には前端面反射コート膜２０１が、他の端面には後端面反射コート膜２０２が形成され、レーザ共振器が構成されている。図２、図３、および図４の各断面図に示すように、ｐ－ＩｎＰクラッド層１４の幅は、下部、すなわち活性層１２の側が狭く、上部、すなわちｐ－ＩｎＧａＡｓコンタクト層１５２および１５３の側が広い、いわゆる逆メサ形状となっており、活性層１２（エッチングストッパ層１３を含む）より上部全体がいわゆるリッジ構造となっている。リッジ構造部１４０の側面および上面は、電気アイソレーション部４を含めて、ｐ－ＩｎＰ電極１０２、ｐ－ＩｎＰ電極１０３、ｎ－ＩｎＰ電極１０４の各電極の少なくとも一部が露出するように絶縁膜２０で覆われている。リッジ構造部１４０が形成されていないエッチングストッパ層１３も絶縁膜２０により覆われている。図２、図３、図４の各断面図に示されるように、活性層１２、ｐ－ＩｎＰクラッド層１４、およびｐ－ＩｎＧａＡｓコンタクト層１５２、１５３の側面は半導体の埋め込み層を有しておらず、図２、図３、図４の各断面図の断面の横方向について、リッジ構造部１４０により、光および電流が閉じ込められる構成となっている。

レーザ部２は、ｐ－ＩｎＰ電極１０２とｎ－ＩｎＰ電極１０１の間に電流を流すことにより、活性層１２において電子と正孔が結合して光を放出しレーザ発振が起こる。受光素子部３では、ｐ－ＩｎＧａＡｓコンタクト層１５３が光吸収層となり、ｐ－ＩｎＰ電極１０３とｎ－ＩｎＰ電極１０４間がフォトダイオードを形成して、光吸収層であるｐ－ＩｎＧａＡｓコンタクト層１５３で吸収される光を検出することができ、レーザ光のモニタなどに用いられる。

図１から図４に示す、実施の形態１による半導体光集積素子は、いわゆるリッジ構造により構成されており、活性層１２からリッジ構造部１４０の側面は半導体の埋め込み層で埋め込まれていない。半導体の埋め込み層の表面モフォロジーは理想的に平坦でなく、再成長界面に起因するいくつかの数ミクロンの突起を有するため、この様な表面状態を下地として成長するコンタクト層は結晶欠陥である積層欠陥（アンチ・フェーズドメイン）を含む領域がある。しかし、実施の形態１による半導体光集積素子は、半導体の埋め込み層を有しないため、コンタクト層は埋め込み層に起因する結晶欠陥が含まれない。したがって、集積した受光素子部３の光吸収層として用いられるｐ－ＩｎＧａＡｓコンタクト層１５３に結晶欠陥がなく、受光特性および信頼性の劣化が抑制された素子とすることができる。

さらに、活性層１２からｐ－ＩｎＰクラッド層１４の側面は半導体の埋め込み層で埋め込まれていないリッジ構造であるため、リッジ構造部１４０の半導体層の屈折率が、絶縁膜および空気層より十分大きく、埋め込み層を有する構成に比較して光の閉じ込めが強い。受光素子部３では十分な光吸収量の確保が重要となるが、集積される素子全体をリッジ構造とすることで、受光素子部３におけるリッジ構造部１４０への光の閉じ込めが強いため、受光素子部３で受光される受光量を十分確保することができ、モニタが容易となる。また、リッジ構造部１４０において、光吸収層を含むコンタクト層が配置される上部の幅が広い逆メサ形状となっていることによっても、光吸収量を十分確保することができる。

なお、コンタクト層をＩｎＧａＡｓ層により形成した場合を説明したが、コンタクト層はＩｎＧａＡｓＰ層であっても良い。また、レーザ部２を後端面側、受光素子部３を前端面側、すなわち、レーザ光を受光素子部３が配置されている側から取り出す構成を説明したが、この位置関係は逆であってもよい。すなわち、レーザ部２を前端面側、受光素子部３を後端面側に配置した構成であっても良い。

実施の形態２．
実施の形態２による半導体光集積素子の光軸に沿った導波路中央における断面の構成は図１と同じである。図５は、実施の形態２による半導体光集積素子の構成を示す、図１のＡ－Ａ位置に相当する位置における断面図、図６は、図１のＢ－Ｂ位置に相当する位置における断面図、図７は、図１のＣ－Ｃ位置に相当する位置における断面図である。実施の形態１ではリッジ構造部の断面形状が逆メサ形状であったが、実施の形態２では、図５、図６、図７に示すように、リッジ構造部１４０の断面形状をＴ字形状とした。図５、図６、図７において、図１から図４と同一符号は同一または相当部分を示しており、以下、実施の形態１と異なる部分のみ説明する。

本実施の形態２においては、リッジ構造部１４０を構成するｐ－ＩｎＰクラッド層１４は、活性層１２側の幅が狭く、活性層１２とは反対側である上部部分の幅が広い、幅が２段になっている、いわゆるＴ字形状としている。このように、リッジ構造部１４０の形状は、実施の形態１に示した、逆台形である逆メサ形状である必要はなく、活性層１２と反対側である上部の幅が広く、活性層１２側の幅が上部よりも狭くなっていれば、どのような形状であっても良い。ただし、実施の形態１で示した逆メサ形状、あるいは本実施の形態２で示すＴ字形状は、例えばエッチングにより形成することができるため、単純な製造工程で製造することができる。

以上のように、図５から図７に示す、実施の形態２による半導体光集積素子は、実施の形態１による半導体光集積素子と同様、いわゆるリッジ構造により構成されており、活性層１２からリッジ構造部１４０の側面は半導体の埋め込み層で埋め込まれていない。このため、コンタクト層には埋め込み層に起因する結晶欠陥が含まれないため、集積した受光素子部３の光吸収層として用いられるｐ－ＩｎＧａＡｓ層１５３に結晶欠陥がなく、受光特性および信頼性の劣化が抑制された素子とすることができる。

さらに、活性層１２からｐ－ＩｎＰクラッド層１４の側面は半導体の埋め込み層で埋め込まれていないリッジ構造であるため、リッジ構造部１４０の半導体層の屈折率が、絶縁膜および空気層より十分大きく、埋め込み層を有する構成に比較しては光の閉じ込めが強い。また、リッジ構造部１４０において、光吸収層を含むコンタクト層が配置される上部の幅が広いＴ字形状となっている。これらの構成により、受光素子部３で受光される受光量を十分確保することができる。

実施の形態３．
図８は実施の形態３による半導体光集積素子１の構成を、光が伝搬する方向である光軸方向と平行で、導波路中央における半導体基板１０に垂直な断面により示す断面図である。図９は、実施の形態３による半導体光集積素子の構成を示す、図８のＡ－Ａ位置における断面図、図１０は、図８のＢ－Ｂ位置における断面図、図１１は、図８のＣ－Ｃ位置に相当する位置における断面図である。本実施の形態３による半導体光集積素子１は、レーザ部２と受光素子部３の間に、電界吸収型光変調器（ＥＡＭ）を構成する光変調器部５を集積した構成となっている。

光変調器部５では、レーザ部２の活性層１２に相当する層である光閉じ込め層として電界の有無により光の吸収が変化する変調器部光吸収層１７が形成されており、光変調器部５において、レーザ光を変調することができる。光変調器部５においても、レーザ部と同様、ｐ－ＩｎＰクラッド層１４の上にはコンタクト層であるｐ－ＩｎＧａＡｓコンタクト層１５５が形成され、ｐ－ＩｎＧａＡｓコンタクト層１５５の上面にｐ－ＩｎＰ電極１０５が形成されている。本実施の形態３では、受光素子部３では、光閉じ込め層を活性ではない単なる光導波路層１８としている。このように、受光素子部３では、光閉じ込め層は活性層である必要は無く、単なる光導波路層であってもよい。図９、図１０、図１１の各断面図に示すように、本実施の形態３による半導体光集積素子１においても、ｐ－ＩｎＰクラッド層１４を含むリッジ構造部１４０は、逆メサ形状となっている。リッジ構造部１４０の形状は、実施の形態２で説明したＴ字形状であってもよく、活性層１２、変調器部光吸収層１７、光導波路層１８などの光閉じ込め層の側とは反対側である上部の幅が広く、光閉じ込め層の側である下部の幅が上部よりも狭くなっていれば、どのような形状であっても良い。

以上のように、図８から図１１に示す、実施の形態３による半導体光集積素子は、実施の形態１および実施の形態２による半導体光集積素子と同様、いわゆるリッジ構造により構成されており、光閉じ込め層およびリッジ構造部１４０の側面は埋め込み層で埋め込まれていない。このため、コンタクト層には埋め込み層に起因する結晶欠陥（アンチ・フェーズドメイン）が含まれないため、集積した受光素子部３の光吸収層として用いられるｐ－ＩｎＧａＡｓコンタクト層１５３に結晶欠陥がなく、受光特性および信頼性の劣化が抑制された素子とすることができる。

また、光閉じ込め層およびリッジ構造部１４０の側面は埋め込み層で埋め込まれていないリッジ構造であるため、受光素子部３で受光される受光量を十分確保することができる。

実施の形態４．
図１２は実施の形態４による半導体光集積素子１の構成を、光が伝搬する方向である光軸方向と平行で、導波路中央における半導体基板１０に垂直な断面により示す断面図である。本実施の形態４による半導体光集積素子１は、レーザ部２と受光素子部３の間に、半導体光増幅器（ＳＯＡ）を構成する光増幅器部６を集積した構成となっている。光増幅器部６においては、光閉じ込め層はレーザ部２と同様の活性層１９となっており、レーザ部２と同様、活性層の上にはｐ－ＩｎＰクラッド層１４が、ｐ－ＩｎＰクラッド層１４の上にはコンタクト層であるｐ－ＩｎＧａＡｓコンタクト層１５６が形成され、ｐ－ＩｎＧａＡｓコンタクト層１５６の上面にｐ－ＩｎＰ電極１０６が形成されている。光増幅器部６において、レーザ部２で発生したレーザ光が増幅される。

図１３は図１２のＢ－Ｂ位置での断面図である。図１２のＡ－Ａ位置での断面は、図２および図９と同様であり、Ｃ－Ｃ位置での断面は、図１１と同様である。すなわち、クラッド層およびコンタクト層はリッジ構造となっており、光閉じ込め層およびリッジ構造部１４０の側面は埋め込み層で埋め込まれていない。

このため、コンタクト層には埋め込み層に起因する結晶欠陥が含まれないため、集積した受光素子部３の光吸収層として用いられるｐ－ＩｎＧａＡｓコンタクト層１５３に結晶欠陥がなく、受光特性および信頼性の劣化が抑制された素子とすることができる。また、光閉じ込め層およびリッジ構造部１４０の側面は埋め込み層で埋め込まれていないリッジ構造であるため、受光素子部３で受光される受光量を十分確保することができる。

レーザ部２と受光素子部３の間に、実施の形態３では光変調器を、実施の形態４では半導体光増幅器を配置した構成を説明したが、レーザ部２と受光素子部３の間に、いわゆるスポットサイズ変換器を配置することもできる。

実施の形態５．
実施の形態５による半導体光集積素子の光軸に沿った導波路中央における断面の構成は図１と同じである。図１４は、実施の形態２による半導体光集積素子の構成を示す、図１のＣ－Ｃ位置に相当する位置における断面図である。本実施の形態５による半導体光集積素子は、受光素子部３のリッジ構造部１４０の側面を金メッキなどレーザ光を反射する金属３０で覆った構成としている。

本実施の形態５による半導体光集積素子では、受光素子部３のリッジ構造部１４０がレーザ光を反射する材料で覆われているため、覆われていない場合よりも受光素子部３における受光量が増加する。このため、モニタの出力が増加し、光出力のモニタがより容易になる。

実施の形態６．
実施の形態６では、図１に示した半導体光集積素子の製造方法を、図１５から図２４を参照して説明する。まず、図１５に示すように、ｎ－ＩｎＰ半導体基板１０上にｎ－ＩｎＰバッファ層１１と活性層１２（光閉じ込め層）とエッチングストッパ層１３を成長する。発光素子の一部である活性層１２にはＤＦＢレーザ動作に必要な回折格子構造を形成する。または、回折格子を活性層１２に含めない場合はエッチングストッパ層１３を部分的に用いて回折格子構造を作ることも可能である。更にエッチングストッパ層１３上にｐ－ＩｎＰクラッド層１４とコンタクト層として用いるｐ－ＩｎＧａＡｓコンタクト層１５２、１５３及びｎ－ＩｎＰコンタクト層（受光素子部コンタクト層）１６の元となる、クラッド基礎層１４ａ、コンタクト基礎層１５ａ、受光素子部コンタクト基礎層１６ａを成長する。クラッド基礎層１４ａとコンタクト基礎層１５ａの間に中間組成となるｐ－ＩｎＧａＡｓＰを形成してもよい。ｎ－ＩｎＰ半導体基板への結晶成長はＭＯＣＶＤにより行う。コンタクト基礎層１５ａは、レーザ部のコンタクト層であるｐ－ＩｎＧａＡｓコンタクト層１５２と受光素子部の光吸収層としてのｐ－ＩｎＧａＡｓコンタクト層１５３となるが、平坦性の良好なクラッド基礎層１４ａ上に成長しているため結晶性がよく、特性および信頼性で問題を起こさない品質を有する。ここで、図１５に示す、ＭＯＣＶＤにより結晶成長させて各層を形成して作成した積層体を基礎積層体６０と呼ぶことにする。基礎積層体６０を形成する工程を基礎積層体形成工程と呼ぶ。

次に、上面図により示す図１６のように、基礎積層体６０の表面の受光素子部となる位置にＳｉＮ、ＳｉＯ_２等の絶縁膜マスク（第一絶縁膜マスク）９０を形成して、ｎ－ＩｎＰ層である受光素子部コンタクト基礎層１６ａに対し受光素子形成にとって不要な箇所を選択性のあるウェットエッチングにより除去することにより、ｐ－ＩｎＧａＡｓ層であるコンタクト基礎層１５ａの上にｎ－ＩｎＰの受光素子部コンタクト層１６が形成された図１７の状態の基礎積層体６０を得る（受光素子部コンタクト層形成工程）。次に、図１８に示すように、受光素子部とレーザ部との間に電気アイソレーション部４を形成するため、図１７の状態の基礎積層体６０の表面を電気アイソレーション部４となる部分に開口を有する絶縁膜マスク（第二絶縁膜マスク）９１で覆い、受光素子部とレーザ部の間のコンタクト層１５ａを、選択性のあるウェットエッチングにより除去して電気アイソレーション部４を形成する（電気アイソレーション部形成工程）。このとき、図１８に示すように、受光素子部の端部５０に存在するコンタクト基礎層１５ａも除去する。この工程により図１９の状態の基礎積層体を得る。

次に、図２０に示すように、電気アイソレーション部形成工程後の、図１９の状態の基礎積層体６０の表面に、リッジ構造部の最大幅の幅を有するＳｉＯ₂等の絶縁膜ハードマスク（第三絶縁膜マスク）９２を形成する。図２１は図２０のＡ－Ａ位置、すなわち受光素子部での断面図、図２２は図２０のＢ－Ｂ位置、すなわちレーザ部での断面図を示している。この絶縁膜ハードマスク（第三絶縁膜マスク）９２を用いてエッチングによりリッジ構造部を形成する。図２３および図２４は、絶縁膜ハードマスク９２を用いて受光素子部におけるエッチングの様子を断面図により示す図である。まず、図２３に示すように、ドライエッチングによりコンタクト基礎層１５ａおよびクラッド基礎層１４ａの両側面を、エッチングストッパ層１３が露出しないようエッチングストッパ層１３の手前まで除去する。その後、図２４に示すようにクラッド基礎層１４ａをウエットエッチングすることにより、図１に示す逆メサ形状のｐ－ＩｎＰクラッド層１４が形成される。以上をリッジ構造形成工程と呼ぶ。この段階ではｐ－ＩｎＰクラッド層１４の上のコンタクト基礎層１５ａは受光素子部のｐ－ＩｎＧａＡｓコンタクト層１５３とレーザ部のｐ－ＩｎＧａＡｓコンタクト層１５２としてそれぞれの動作に必要な箇所のみ残っている。さらに、受光素子部とレーザ部の間は電気絶縁を確保するためにエッチングされた電気アイソレーション部４が形成されており、表面には数多くの段差があるので被覆性の高い絶縁膜を成膜することが必要となる。

リッジ形成後、クラッド層およびコンタクト層の側面を含む露出面を覆うようにＳｉＯ_２、ＳｉＮ等の絶縁膜を形成する（絶縁膜形成工程）。表面の絶縁膜形成後、電極形成箇所の絶縁膜を除去し、受光素子のｎ側電極１０４と受光素子と発光素子のｐ側電極１０２、１０３をメタル製成膜とエッチングにより形成する。その後、ｎ－ＩｎＰ半導体基板に発光素子のｎ側電極１０１を形成し、チップ切り出し後に反射コーティング膜２０１、２０２を形成する。

以上の製造工程により、図１から図４に示す半導体光集積素子が完成する。すなわち、光閉じ込め層、クラッド層およびコンタクト層の側面に半導体材料の埋め込み層を有しない構造を得ることができ、ＩｎＧａＡｓ層またはＩｎＧａＡｓＰ層であるコンタクト層には埋め込み層に起因する結晶欠陥が含まれない半導体光集積素子を得ることができる。このため、集積した受光素子部３の光吸収層１５３として用いられるコンタクト層であるｐ－ＩｎＧａＡｓ層１５３に結晶欠陥がなく、受光特性および信頼性の劣化が抑制された素子を得ることができる。

以上の各実施の形態においては、半導体基板１０をｎ－ＩｎＰ基板を用いた半導体光集積素子を説明したが、ｐ－ＩｎＰ基板を用いて各半導体層の導電型を逆にした構造であっても良い。

本願には、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

１ 半導体光集積素子、２ レーザ部、３ 受光素子部、４ 電気アイソレーション部、５ 光変調器部、６ 光増幅器部、１０ ｎ－ＩｎＰ基板（半導体基板）、１２、１９ 活性層（光閉じ込め層）、１４ ｐ－ＩｎＰクラッド層（クラッド層）、１４ａ クラッド基礎層、１５ａ コンタクト基礎層、１６ ｎ－ＩｎＰコンタクト層（受光素子部コンタクト層）、１６ａ 受光素子部コンタクト基礎層、１７ 変調器部光吸収層（光閉じ込め層）、１８ 光導波路層（光閉じ込め層）、２０ 絶縁膜、３０ 金属、１４０ リッジ構造部、１５２、１５３、１５５、１５６ ｐ－ＩｎＧａＡｓコンタクト層（コンタクト層）、６０ 基礎積層体、９０ 第一絶縁膜マスク、９１ 第二絶縁膜マスク、９２ 第三絶縁膜マスク

Claims (7)

1. 同一の半導体基板に、半導体レーザを構成するレーザ部と受光素子を構成する受光素子部がレーザの光軸に沿って配置され、
   前記レーザ部および前記受光素子部は、いずれも、前記半導体基板に近い側から順に、光を閉じ込める光閉じ込め層、クラッド層、および、ＩｎＧａＡｓ層またはＩｎＧａＡｓＰ層で形成されたコンタクト層を有し、
   前記レーザ部の前記光閉じ込め層は活性層であり、前記受光素子部の前記コンタクト層は、光吸収層となる半導体光集積素子において、
   前記クラッド層は、前記光軸に垂直な断面において、前記光閉じ込め層の側の幅が、前記コンタクト層の側の幅よりも狭い形状のリッジ構造であり、
   前記光閉じ込め層、前記クラッド層および前記コンタクト層の側面に半導体の埋め込み層を有しない構造であり、
   前記受光素子部のリッジ構造の側面が金属で覆われたことを特徴とする半導体光集積素子。
2. 前記リッジ構造の形状が、逆メサ形状であることを特徴とする請求項１に記載の半導体光集積素子。
3. 前記リッジ構造の形状が、Ｔ字形状であることを特徴とする請求項１に記載の半導体光集積素子。
4. 前記クラッド層および前記コンタクト層の側面が絶縁膜で覆われていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体光集積素子。
5. 前記レーザ部と前記受光素子部の間に、前記半導体基板に近い側から順に、光を閉じ込める光閉じ込め層としての変調器部光吸収層、クラッド層、およびコンタクト層を有し、電界吸収型光変調器を構成する光変調器部が配置されたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体光集積素子。
6. 前記レーザ部と前記受光素子部の間に、前記半導体基板に近い側から順に、光を閉じ込める光閉じ込め層としての活性層、クラッド層、およびコンタクト層を有し、半導体光増幅器を構成する光増幅器部が配置されたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体光集積素子。
7. 請求項２に記載の半導体光集積素子の製造方法であって、
   半導体基板上に、前記光閉じ込め層、前記クラッド層の元となるクラッド基礎層、前記コンタクト層の元となるコンタクト基礎層、前記受光素子部における受光素子部コンタクト層の元となる受光素子部コンタクト基礎層、を順にＭＯＣＶＤにより結晶成長させて基礎積層体を形成する基礎積層体形成工程、
   前記受光素子部の位置の前記基礎積層体の表面に第一絶縁膜マスクを形成した後、前記第一絶縁膜マスクが形成されていない部分の前記受光素子部コンタクト基礎層をウェットエッチングにより除去した後、前記第一絶縁膜マスクを除去して前記受光素子部コンタクト層を形成する受光素子部コンタクト層形成工程、
   前記受光素子部コンタクト層形成工程後の前記基礎積層体の表面を、前記受光素子部と前記レーザ部の間で電気アイソレーション部となる部分に開口を有するように第二絶縁膜マスクで覆った後、ウェットエッチングにより前記開口部分の前記コンタクト基礎層を除去した後、前記第二絶縁膜マスクを除去して前記電気アイソレーション部を形成する、電気アイソレーション部形成工程、
   前記電気アイソレーション部形成工程後の前記基礎積層体の表面に前記リッジ構造の最大幅の幅を有する第三絶縁膜マスクを形成した後、ドライエッチングにより、前記第三絶縁膜マスクが形成されていない部分の前記コンタクト基礎層および前記クラッド基礎層を除去した後、残った前記クラッド基礎層の側面をウェットエッチングによりエッチングして、前記逆メサ形状の前記クラッド層を形成するリッジ構造形成工程、
   前記クラッド層および前記コンタクト層の側面を含む露出面を絶縁膜で覆う絶縁膜形成工程、
   を有する半導体光集積素子の製造方法。

Images