JP7309667B2

JP7309667B2 - ヒータを集積したリッジ型半導体光素子

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Publication number: JP7309667B2
Application number: JP2020124255A
Authority: JP
Inventors: 慧中西; 紀子笹田; 崇之中島; 裕司関野
Original assignee: 日本ルメンタム株式会社
Priority date: 2020-05-29
Filing date: 2020-07-21
Publication date: 2023-07-18
Anticipated expiration: 2040-07-21
Also published as: JP2021190675A

Description

本発明は、ヒータを集積したリッジ型半導体光素子に関する。

近年、半導体光素子、例えば半導体レーザ素子は、より広い動作温度範囲で駆動することが望まれている。広い温度範囲で安定した動作をさせるために、ペルチエ素子を用いると、パッケージのサイズの大型化やコスト面で不利となる。ヒータを用いた温度調整手段もある。例えば、高温時に十分な光出力が得られる設計構造において、低温時のみヒータにて加熱することで低温時の電流密度の低下を防止し、安定した動作を得ることが可能となる。

特許文献１には、レーザの上部電極の直上に薄膜ヒータを搭載することが開示されている。特許文献２には、薄膜ヒータを、光閉じ込め領域となるストライプ構造の両脇に配置することが開示されている。

特開２０００－２９４８６９号公報特開２０１０－１８２９９９号公報

特許文献１及び２では、薄膜ヒータは、活性層から離れた位置のみに設けられているので、薄膜ヒータにより発生した熱が十分に光閉じ込め領域に伝わらず、加熱効率に劣る懸念がある。

本発明は、加熱効率の向上を目的とする。

（１）本発明に係るリッジ型半導体光素子は、第１ストライプ部を少なくとも含む第１導電型半導体層と、前記第１ストライプ部の上に積層された活性ストライプ部を少なくとも含む活性層と、前記活性ストライプ部の上に積層された第２ストライプ部を少なくとも含む第２導電型半導体層と、前記第２ストライプ部の上に積層されたリッジ電極と、前記第１ストライプ部、前記活性ストライプ部及び前記第２ストライプ部のそれぞれの側端面に設けられた絶縁膜と、前記第１ストライプ部の前記側端面に少なくとも重なるように、前記絶縁膜に設けられたフィルムヒータと、を有する。

本発明によれば、フィルムヒータは、第１ストライプ部の側端面に重なるので、活性ストライプ部に近くなっており、これにより加熱効率が向上する。

（２）（１）に記載されたリッジ型半導体光素子であって、前記フィルムヒータは、前記活性ストライプ部の前記側端面にも重なるように設けられていてもよい。

（３）（２）に記載されたリッジ型半導体光素子であって、前記第２ストライプ部は、下層と、前記下層よりも幅が狭くなってメサストライプ構造の少なくとも一部となる上層と、からなり、前記フィルムヒータは、前記第２ストライプ部の前記下層の側端面にも重なるように設けられていてもよい。

（４）（３）に記載されたリッジ型半導体光素子であって、前記フィルムヒータは、前記第２ストライプ部の前記下層の上面端部にも重なるように設けられていてもよい。

（５）（１）から（４）のいずれか１項に記載されたリッジ型半導体光素子であって、前記第１導電型半導体層は、前記第１ストライプ部の前記側端面から間隔をあけて他の部分を含み、前記活性層は、前記活性ストライプ部の前記側端面から間隔をあけて他の部分を含み、前記第２導電型半導体層は、前記第２ストライプ部の前記側端面から間隔をあけて他の部分を含み、前記側端面を内面の一部とするアイソレーション溝が形成されていてもよい。

（６）（５）に記載されたリッジ型半導体光素子であって、前記第１導電型半導体層の下に、半導体基板をさらに有し、前記アイソレーション溝の底部は、前記半導体基板に形成されていてもよい。

（７）（５）又は（６）に記載されたリッジ型半導体光素子であって、前記フィルムヒータの両端にそれぞれ接続し、前記アイソレーション溝の前記内面を通って、前記フィルムヒータから離れる方向に延びる一対のヒータ引出線と、前記リッジ電極に接続し、前記アイソレーション溝の前記内面を通って、前記リッジ電極から離れる方向に延びるリッジ引出線と、をさらに有するリッジ型半導体光素子。

（８）（７）に記載されたリッジ型半導体光素子であって、前記一対のヒータ引出線のそれぞれは、導電多層膜のそれぞれの層の一部の積層体であり、前記フィルムヒータは、前記導電多層膜の少なくとも１層を除いた残りの層の一部であるリッジ型半導体光素子。

（９）（７）又は（８）に記載されたリッジ型半導体光素子であって、前記フィルムヒータからの前記一対のヒータ引出線の引き出し方向は、前記リッジ電極からの前記リッジ引出線の引き出し方向とは反対であるリッジ型半導体光素子。

（１０）（７）から（９）のいずれか１項に記載されたリッジ型半導体光素子であって、前記アイソレーション溝は、第１アイソレーション溝及び第２アイソレーション溝を含み、前記第１アイソレーション溝及び前記第２アイソレーション溝は、前記第１ストライプ部、前記活性ストライプ部及び前記第２ストライプ部の両側にあり、前記側端面は、第１側端面及び第２側端面を含み、前記第１側端面及び前記第２側端面のそれぞれは、前記第１アイソレーション溝及び前記第２アイソレーション溝の対応する１つの前記内面に含まれ、前記フィルムヒータは、第１フィルムヒータ及び第２フィルムヒータを含み、前記第１フィルムヒータ及び前記第２フィルムヒータは、それぞれ、前記第１側端面及び第２側端面に重なるように設けられていてもよい。

（１１）（１０）に記載されたリッジ型半導体光素子であって、前記第１フィルムヒータと前記リッジ引出線は、電気的に絶縁されて交差していてもよい。

（１２）（１０）に記載されたリッジ型半導体光素子であって、前記第１フィルムヒータ及び前記第２フィルムヒータは、直列接続されていてもよい。

（１３）（１２）に記載されたリッジ型半導体光素子であって、前記第２フィルムヒータは、分離された一対の第２フィルムヒータからなり、前記一対の第２フィルムヒータの間に前記第１フィルムヒータが直列接続されていてもよい。

（１４）（１）から（１３）のいずれか１項に記載されたリッジ型半導体光素子であって、前記フィルムヒータは、チタンからなる下面で前記絶縁膜に密着していてもよい。

第１の実施形態に係るリッジ型半導体光素子の平面図である。図１に示すリッジ型半導体光素子のII－II線断面図である。図１に示すリッジ型半導体光素子のIII－III線断面図である。変形例１に係るリッジ型半導体光素子を示す断面図である。変形例２に係るリッジ型半導体光素子を示す断面図である。リッジ型半導体光素子の製造方法を説明するための図である。リッジ型半導体光素子の製造方法を説明するための図である。リッジ型半導体光素子の製造方法を説明するための図である。リッジ型半導体光素子の製造方法を説明するための図である。リッジ型半導体光素子の製造方法を説明するための図である。リッジ型半導体光素子の製造方法を説明するための図である。リッジ型半導体光素子の製造方法を説明するための図である。リッジ型半導体光素子の製造方法を説明するための図である。リッジ型半導体光素子の製造方法を説明するための図である。第２の実施形態に係るリッジ型半導体光素子の平面図である。図１５に示すリッジ型半導体光素子のXVI－XVI線断面図である。図１５に示すリッジ型半導体光素子のXVII－XVII線断面図である。

以下に、図面を参照して、本発明の実施形態を具体的かつ詳細に説明する。全図において同一の符号を付した部材は同一又は同等の機能を有するものであり、その繰り返しの説明を省略する。なお、図形の大きさは倍率に必ずしも一致するものではない。

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係るリッジ型半導体光素子の平面図である。図２は、図１に示すリッジ型半導体光素子のII－II線断面図である。図３は、図１に示すリッジ型半導体光素子のIII－III線断面図である。リッジ型半導体光素子は、１．３μｍ帯の直接変調型半導体レーザであるが、電界吸収型変調器であってもよい。リッジ型半導体光素子は、半導体基板１０（例えばＩｎＰ基板）を有する。

（第１導電型半導体層）
半導体基板１０の上に、第１導電型半導体層１２が積層されている。第１導電型半導体層１２は、第１下層１２Ｌ（例えばｎ型バッファ層）及び第１上層１２Ｕ（例えばｎ型ガイド層）を含んでいる。第１導電型半導体層１２は、第１ストライプ部１４を含む。第１導電型半導体層１２は、第１ストライプ部１４の側端面１４ｅから間隔をあけて、他の部分１２ｂを含む。

（活性層）
リッジ型半導体光素子は、活性層１６を有する。活性層１６は、多重量子井戸層である。活性層１６は、第１ストライプ部１４の上に積層された活性ストライプ部１８を含む。活性層１６は、活性ストライプ部１８の側端面１８ｅから間隔をあけて、他の部分１６ｂを含む。

（第２導電型半導体層）
リッジ型半導体光素子は、第２導電型半導体層２０を有する。第２導電型半導体層２０は、第２下層２０Ｌ（例えばｐ型ガイド層）及び第２上層２０Ｕ（例えばｐ型クラッド層）を含む。第２導電型半導体層２０は、活性ストライプ部１８の上に積層された第２ストライプ部２２を含む。第２ストライプ部２２は、複数層からなる。複数層は、下層２２Ｌ（第２下層２０Ｌの一部）を含む。複数層は、下層２２Ｌよりも幅の狭い上層２２Ｕ（第２上層２０Ｕの一部）を含む。上層２２Ｕは、メサストライプ構造２４の少なくとも一部となる。メサストライプ構造２４では、下層２２Ｌと上層２２Ｕの間に図示しない回折格子が形成されている。第２導電型半導体層２０は、第２ストライプ部２２の側端面２２ｅから間隔をあけて、他の部分２０ｂを含む。第２導電型半導体層２０にコンタクト層２４（例えばｐ型コンタクト層）が積層されている。

（アイソレーション溝）
第２上層２０Ｕ及びコンタクト層２４は、一部が除去されることで、ストライプ状に形成されたメサストライプ構造２４となる部分と、間隔をあけてその両側にある土手部２６と、に分離されている。メサストライプ構造２４と土手部２６との間には、半導体基板１０に達するアイソレーション溝２８が形成されている。アイソレーション溝２８は、第１導電型半導体層１２、活性層１６及び第２導電型半導体層２０（図１の上下方向の両端の間）に形成されている。アイソレーション溝２８の底部は、半導体基板１０に形成されている。アイソレーション溝２８の内面の一部が、側端面１４ｅ，１８ｅ，２２ｅである。

（絶縁膜）
リッジ型半導体光素子は、絶縁膜３０（例えばＳｉＯ_２からなるパッシベーション膜）を有する。絶縁膜３０は、アイソレーション溝２８の内面にも設けられている。絶縁膜３０は、第１ストライプ部１４、活性ストライプ部１８及び第２ストライプ部２２のそれぞれの側端面１４ｅ，１８ｅ，２２ｅに設けられている。また、アイソレーション溝２８の底部では、絶縁膜３０は、半導体基板１０に設けられている。コンタクト層２４も絶縁膜３０で覆われている。ただし、メサストライプ構造２４の上端部では、コンタクト層２４への通電のため、絶縁膜３０に開口が形成されている。

（リッジ電極）
リッジ型半導体光素子は、第２ストライプ部２２の上に積層されたリッジ電極３２（例えばｐ型電極）を有する。リッジ電極３２は、メサストライプ構造２４の下部から上部を両側で覆う。リッジ電極３２は、導電多層膜のそれぞれの層の一部の積層体からなる。リッジ電極３２は、最下層３２Ｌ（例えばＴｉ層）及び最上層３２Ｕ（例えばＡｕ層）を含み、これらの間には、図示しない中間層（例えばＰｔ層）があってもよい。

（リッジ引出線）
リッジ型半導体光素子は、リッジ引出線３４を有する。リッジ引出線３４は、リッジ電極３２に接続し、アイソレーション溝２８の内面を通って、リッジ電極３２から離れる方向に延びる。一方の土手部２６の上にリッジパッド３６が形成されている。リッジ電極３２とリッジパッド３６をリッジ引出線３４が接続する。リッジパッド３６及びリッジ引出線３４は、導電多層膜のそれぞれの層の一部の積層体からなり、リッジ電極３２と一体的に連続している。

半導体基板１０の裏側には、対向電極３８（例えばｎ型電極）が、ほぼ裏側全面を覆うように配置されている。リッジ電極３２と対向電極３８に電流を流すことでメサストライプ構造２４の下にある活性層１６（活性ストライプ部１８）で発光する。

（フィルムヒータ）
直接変調型の半導体レーザは、動作温度が－５℃から＋８５℃の範囲で動作させる場合、温度調整を行わないアンクールドで動作される。しかしより広い温度範囲、例えば－４０℃から＋９５℃の範囲で動作させる場合、低温時と高温時で特性の変化が大きくなり、アンクールド動作では十分な特性を担保することが難しくなる。例えば高温時に十分な光出力を得るための設計構造の場合、低温時においては動作電流が高温時と比べて小さくなるため多重量子井戸を含む活性層１６の電流密度が低下し、発振モードが不安定となる。その結果、伝送特性が劣化するなどの問題が発生する。逆に低温時に安定した動作を得るための設計をした場合は、高温時には光出力が不足し伝送特性が劣化する。

そこで、リッジ型半導体光素子は、フィルムヒータ４０を有する。フィルムヒータ４０は、アイソレーション溝２８に沿って延びる。本実施形態では、メサストライプ構造２４の両側にアイソレーション溝２８があるが、リッジ電極３２からのリッジ引出線３４の引き出し方向とは反対側にあるアイソレーション溝２８のみにフィルムヒータ４０が設けられている。

フィルムヒータ４０は、第１ストライプ部１４の側端面１４ｅに少なくとも重なるように、絶縁膜３０に設けられる。これにより、フィルムヒータ４０は、活性ストライプ部１８に近くなっているので、加熱効率が向上する。フィルムヒータ４０の下にある絶縁膜３０は、酸化膜であるため、断熱効果があるが、金属層や半導体層と比べると熱伝導性も低いために、フィルムヒータ４０で発生した熱を拡散させずに活性層１６に直接的に伝えることができる。

フィルムヒータ４０は、導電多層膜の少なくとも１層（例えば最上層３２Ｕ）を除いた残りの層（例えば最下層３２Ｌ及び図示しない中間層）の一部である。フィルムヒータ４０は、チタンからなる下面で絶縁膜３０に密着している。チタンは、酸化膜との密着性に優れているので、絶縁膜３０を酸化膜で形成すれば剥離のおそれが小さくなる。

なお、フィルムヒータ４０は、活性ストライプ部１８の側端面１８ｅにも重なるように設けられている。フィルムヒータ４０は、第２ストライプ部２２の下層２２Ｌの側端面２２ｅにも重なるように設けられている。フィルムヒータ４０は、第２ストライプ部２２の下層２２Ｌの上面端部にも重なるように設けられている。

図４は、変形例１に係るリッジ型半導体光素子を示す断面図である。変形例１では、フィルムヒータ４０は、第１ストライプ部１４の側端面１４ｅ、活性ストライプ部１８の側端面１８ｅ、及び第２ストライプ部２２の下層２２Ｌの側端面２２ｅに重なるが、第２ストライプ部２２の下層２２Ｌの上面端部には重ならない。フィルムヒータ４０の一方の端部は、アイソレーション溝２８の内部に留まり、メサストライプ構造２４の下部を覆わない。変形例１においても、活性ストライプ部１８を効率的に加熱することが可能となる。

メサストライプ構造２４を挟んで配置される一対のアイソレーション溝２８の間隔は、高速動作の観点では狭いほうが好ましい。そのため、メサストライプ構造２４の両側のテラス部（下層２２Ｌの、上層２２Ｕからはみ出す部分）の幅が狭くなり、リッジ電極３２とフィルムヒータ４０とが近接する場合には、本変形例１に示す構造は、短絡防止に効果的である。

図５は、変形例２に係るリッジ型半導体光素子を示す断面図である。変形例２では、フィルムヒータ４０は、第１ストライプ部１４の側端面１４ｅに重なるが、活性ストライプ部１８の側端面１８ｅに重ならず、第２ストライプ部２２の下層２２Ｌの側端面２２ｅにも重ならず、第２ストライプ部２２の下層２２Ｌの上面端部にも重ならない。変形例２では、第１ストライプ部１４を介して活性ストライプ部１８を加熱することとなる。

アイソレーション溝２８の内面にフィルムヒータ４０を形成する際に、製造上のばらつきにより、活性ストライプ部１８の側端面１８ｅを覆わないことがある。しかし、アイソレーション溝２８の底から活性層１６までの高さは、数十ｎｍ程度と薄く、フィルムヒータ４０で発生した熱は十分に活性層１６まで伝わり、加熱することが可能となる。つまり、フィルムヒータ４０は、少なくとも第１ストライプ部１４の側端面１４ｅを覆っていれば、加熱効果を得ることが可能となる。

（ヒータ引出線）
リッジ型半導体光素子は、一対のヒータ引出線４２を有する。一対のヒータ引出線４２は、フィルムヒータ４０の両端にそれぞれ接続し、フィルムヒータ４０から離れる方向に延びる。一対のヒータ引出線４２は、アイソレーション溝２８の内面に沿って、アイソレーション溝２８を横切る。一対のヒータ引出線４２のそれぞれは、導電多層膜のそれぞれの層の一部の積層体である。フィルムヒータ４０からの一対のヒータ引出線４２の引き出し方向は、リッジ電極３２からのリッジ引出線３４の引き出し方向とは反対である。したがって、フィルムヒータ４０とリッジ電極３２とは物理的にも電気的にも接続されない。

フィルムヒータ４０に近い方の土手部２６の上には、フィルムヒータ４０への通電用の一対のヒータパッド４４が配置されている。ヒータパッド４４も、導電多層膜のそれぞれの層の一部の積層体である。ヒータ引出線４２及びヒータパッド４４を構成する導電多層膜は、少なくとも１層（例えば最上層３２Ｕ）を除いて、フィルムヒータ４０にも一体的に連続する。つまり、フィルムヒータ４０、ヒータ引出線４２及びヒータパッド４４は、一体的に形成されている。フィルムヒータ４０は、ヒータ引出線４２及びヒータパッド４４のいずれよりも、層が少ないので抵抗値が大きい。一対のヒータパッド４４に通電することでフィルムヒータ４０が発熱し、特性に最も影響する活性層１６（活性ストライプ部１８）を加熱することができる。

リッジ型半導体光素子は、例えばセラミック基板で構成されたサブマウント（図示せず）に搭載されて使われる。サブマウントには配線パターン（図示せず）が形成されている。配線パターンは、駆動用の一対の配線と、ヒータ用の一対の配線を含む（図示せず）。駆動用の一方の配線はワイヤでリッジパッド３６に接続され、他方の配線は対向電極３８に接続される。ヒータ用の一対の配線は、それぞれ、一対のヒータパッド４４に接続される。

駆動用の一対の配線には、外部より通信信号に相当する二値の電気信号が伝達される。具体的には、駆動電流Ｉ_ｏｐを中心としてハイレベルの電流Ｉ_Ｈとローレベルの電流Ｉ_Ｌが、伝送される信号に応じて交互に切り替わる高周波信号として印加される。ここでは２５Ｇｂｐｓの電気信号が印加される。－４０℃～＋９５℃での動作が要求されても、駆動電流Ｉ_ｏｐ、ハイレベルの電流Ｉ_Ｈ、ローレベルの電流Ｉ_Ｌを予め定められた値に変化させるのであれば、安定した特性が得られる。駆動電流Ｉ_ｏｐは、動作温度が高いほど大きい。例えば０℃の場合は２０ｍＡであり、９５℃の場合は７０ｍＡである。しかし、動作温度が－４０℃の場合は、０℃と同程度の光出力強度に調整するためには駆動電流Ｉ_ｏｐは一桁台の電流となる。そのため、発光領域の電流密度が低下し動作が不安定となる。

本実施形態では、フィルムヒータ４０を稼働することで、実効的な活性層１６の温度を上昇させ、駆動電流Ｉ_ｏｐを大きくし、電流密度の低下を防ぐことで安定した動作を実現することができる。例えば、－４０℃～０℃の場合のみフィルムヒータ４０に９０ｍＡの電流を流してもよい。フィルムヒータ４０の抵抗値が６０Ωとなるように、フィルムヒータ４０の厚み及び大きさを設定してもよい。９０ｍＡの電流を流した場合、フィルムヒータ４０により、活性ストライプ部１８の温度は約４０℃高くなる。そのため、動作温度が－４０℃の場合にフィルムヒータ４０に電流を流すことで、実効的な活性層１６の温度は０℃相当とすることができ、駆動電流Ｉ_ｏｐを２０ｍＡとした動作をさせることになり、電流密度の低下を防止することができ、安定した動作を実現することができる。フィルムヒータ４０に注入する電流は動作温度に応じて変化させても構わないし、ある温度範囲のみ一定電流としても構わない。

（製造方法）
図６～図１４は、リッジ型半導体光素子の製造方法を説明するための図である。本実施形態では、ｎ型半導体からなる半導体基板１０をウエハ状で用意し、成膜プロセス及びパターニングプロセスを行う。

図６に示すように、半導体基板１０上に、ＭＯＣＶＤ法を用いて、化合物半導体層を積層する。化合物半導体層は、ｎ型ＩｎＰからなる第１下層１２Ｌと、ｎ型ＩｎＧａＡｌＡｓからなる第１上層１２Ｕと、ｎ型ＩｎＧａＡｌＡｓ井戸層及びＩｎＧａＡｌＡｓ障壁層を含む歪多重量子井戸構造の活性層１６と、ｐ型ＩｎＧａＡｌＡｓからなる第２下層２０Ｌと、ｐ型ＩｎＰからなる第２上層２０Ｕと、ＩｎＧａＡｓからなるコンタクト層２４を含む。なお、ＩｎＧａＡｌＡｓ系材料の代わりに、ＩｎＧａＡｓＰ系材料を使用してもよい。

図７に示すように、コンタクト層２４の表面に、無機膜４６（例えばＳｉＯ_２膜などの酸化膜）を形成し、無機膜４６をフォトリソグラフィ技術によりパターニングする。パターニング後の無機膜４６をエッチングマスクとして、コンタクト層２４をエッチングする。これにより、メサストライプ構造２４を形成する領域の両側で、コンタクト層２４に開口を形成し、ストライプ状のコンタクト層２４を残す。ストライプ状のコンタクト層２４の幅は、２．０μｍとする。コンタクト層２４の開口の幅は、１２μｍである。

図８に示すように、第２上層２０Ｕをエッチングし、メサストライプ構造２４が形成される。エッチングには、ウェットエッチングを用いる。第２下層２０Ｌがエッチングストップ層として機能する。

図９に示すように、アイソレーション溝２８を形成する。具体的には、アイソレーション溝２８を形成される領域を除いて、図示しないレジストマスクを形成し、第２下層２０Ｌから半導体基板１０までの層をエッチングする。アイソレーション溝２８は、幅が４μｍ、深さ１．５μｍであり、アイソレーション溝２８の内面とメサストライプ構造２４の最短距離は、５μｍである。

図１０に示すように、ＣＶＤ法（Chemical Vapor Deposition）により、０．５μｍの絶縁膜３０を、素子表面全体（メサストライプ構造２４、アイソレーション溝２８、土手部２６を含む。）に渡って形成する。メサストライプ構造２４の上面では、メサストライプ構造２４への通電のために、ドライエッチングを用いて絶縁膜３０に開口を形成する。

図１１に示すように、電子ビーム蒸着法により、導電多層膜を形成する。導電多層膜は、Ｔｉからなる最下層３２Ｌ、Ａｕからなる最上層３２Ｕ及びＰｔからなる中間層（図示せず）を含む。最上層３２Ｕ及び中間層の膜厚の合計は１００ｎｍ程度、最上層３２Ｕの膜厚は１μｍ程度である。なお、最下層３２Ｌ及び中間層は、Ｔｉ層及びＰｔ層の代わりに、Ｃｒ層であってもよい。

図１２に示すように、図示しないレジストパターンをマスクにして、導電多層膜の少なくとも１層（例えば最上層３２Ｕ）の一部を除去する。除去するのは、フィルムヒータ４０となる領域である。除去せずに残すのは、リッジ電極３２、リッジ引出線３４、リッジパッド３６、ヒータ引出線４２及びヒータパッド４４となる領域である。なお、導電多層膜の他の少なくとも１層（例えば最下層３２Ｌ）は、全体的に、まだエッチングしない。

図１３に示すように、導電多層膜をパターニングする。パターニングで残す領域は、リッジ電極３２、リッジ引出線３４、リッジパッド３６、ヒータパッド４４、ヒータ引出線４２及びフィルムヒータ４０となる領域である。パターニングには、イオンミリング法を適用する。

図１４に示すように、所望の厚さとなるように半導体基板１０の裏側の研磨を行い、対向電極３８を形成する。その後、加熱工程を経てウエハ処理工程が終了する。ウエハ状の半導体基板１０は、メサストライプ構造２４に直交する方向に劈開され、バー状に形成される。バーの幅は所望のキャビティ長に設定され、例えば、２００μｍとされる。バー状の素子の前方の劈開端面にはＡＲコーティング（Anti-Reflection Coating）膜がスパッタ法により形成され、同様に後方の劈開端面にはＨＲコーティング（High Reflection Coating）膜が形成される。その後、バーの長辺方向に並ぶ複数の素子は素子毎に分離される。

［第２の実施形態］
図１５は、第２の実施形態に係るリッジ型半導体光素子の平面図である。図１６は、図１５に示すリッジ型半導体光素子のXVI－XVI線断面図である。図１７は、図１５に示すリッジ型半導体光素子のXVII－XVII線断面図である。

第１アイソレーション溝２８Ａ及び第２アイソレーション溝２８Ｂは、第１ストライプ部１４、活性ストライプ部１８及び第２ストライプ部２２の両側にある。第１側端面１４Ａ，１８Ａ，２２Ａ及び第２側端面１４Ｂ，１８Ｂ，２２Ｂのそれぞれは、第１アイソレーション溝２８Ａ及び第２アイソレーション溝２８Ｂの対応する１つの内面に含まれる。

絶縁膜３０は、第１アイソレーション溝２８Ａ及び第２アイソレーション溝２８Ｂのそれぞれの内面に沿って設けられている。絶縁膜３０は、第１ストライプ部１４、活性ストライプ部１８及び第２ストライプ部２２の第１側端面１４Ａ，１８Ａ，２２Ａ及び第２側端面１４Ｂ，１８Ｂ，２２Ｂにも設けられている。絶縁膜３０の上に、第１導電多層膜（最下層３２Ｌ、図示しない中間層及び最上層３２Ｕ）が設けられている。第１導電多層膜から、リッジ電極３２、リッジ引出線３４及びリッジパッド３６Ａが構成される。

リッジ電極３２及びリッジ引出線３４は、第２絶縁膜４８（例えばＳｉＯ_２膜）で覆われている。リッジパッド３６Ａの少なくとも中央部は、第２絶縁膜４８から露出している。第２絶縁膜４８の上に、第２導電多層膜（第２最下層５２Ｌ、図示しない中間層及び第２最上層５２Ｕ）が設けられている。第２導電多層膜から、第１フィルムヒータ４０Ａ、第２フィルムヒータ４０Ｂ、ヒータ引出線４２Ｂ及びヒータパッド４４Ｂが構成されている。第２絶縁膜４８は、少なくとも、第１導電多層膜と第２導電多層膜の重なる部分の間に介在すればよい。

第１フィルムヒータ４０Ａ及び第２フィルムヒータ４０Ｂは、それぞれ、第１側端面１４Ａ，１８Ａ，２２Ａ及び第２側端面１４Ｂ，１８Ｂ，２２Ｂに重なるように設けられている。つまり、活性ストライプ部１８を、両側で加熱することができ、加熱効率の向上とともに熱分布の安定化を図ることが可能となる。なお、第１フィルムヒータ４０Ａ及び第２フィルムヒータ４０Ｂのそれぞれに、変形例１又は２を適用してもよい。

第１フィルムヒータ４０Ａ及び第２フィルムヒータ４０Ｂは、直列接続されている。第２フィルムヒータ４０Ｂは、分離された一対の第２フィルムヒータ４０Ｂからなる。一対の第２フィルムヒータ４０Ｂの間に第１フィルムヒータ４０Ａが直列接続されている。それぞれの第２フィルムヒータ４０Ｂと第１フィルムヒータ４０Ａは、接続配線５０によって接続されている。接続配線５０とリッジ電極３２の間には、第２絶縁膜４８が介在する。第１フィルムヒータ４０Ａとリッジ引出線３４は、第２絶縁膜４８が介在することで、電気的に絶縁されて交差している。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、実施形態を説明した構成は、実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。

１０半導体基板、１２第１導電型半導体層、１２Ｌ第１下層、１２Ｕ第１上層、１２ｂ他の部分、１４第１ストライプ部、１４Ａ第１側端面、１４Ｂ第２側端面、１４ｅ側端面、１６活性層、１６ｂ他の部分、１８活性ストライプ部、１８Ａ第１側端面、１８Ｂ第２側端面、１８ｅ側端面、２０第２導電型半導体層、２０Ｌ第２下層、２０Ｕ第２上層、２０ｂ他の部分、２２第２ストライプ部、２２Ａ第１側端面、２２Ｂ第２側端面、２２Ｌ下層、２２Ｕ上層、２２ｅ側端面、２４コンタクト層、２４メサストライプ構造、２４コンタクト層、２６土手部、２８アイソレーション溝、２８Ａ第１アイソレーション溝、２８Ｂ第２アイソレーション溝、３０絶縁膜、３２リッジ電極、３２Ｌ最下層、３２Ｕ最上層、３４リッジ引出線、３６リッジパッド、３６Ａリッジパッド、３８対向電極、４０フィルムヒータ、４０Ａ第１フィルムヒータ、４０Ｂ第２フィルムヒータ、４２ヒータ引出線、４２Ｂヒータ引出線、４４ヒータパッド、４４Ｂヒータパッド、４６無機膜、４８第２絶縁膜、５０接続配線、５２Ｌ第２最下層、５２Ｕ２最上層、１４０フィルムヒータ、２４０フィルムヒータ。

Claims

第１ストライプ部を少なくとも含む第１導電型半導体層と、
前記第１ストライプ部の上に積層された活性ストライプ部を少なくとも含む活性層と、
前記活性ストライプ部の上に積層された第２ストライプ部を少なくとも含む第２導電型半導体層と、
前記第２ストライプ部の上に積層されたリッジ電極と、
前記第１ストライプ部、前記活性ストライプ部及び前記第２ストライプ部のそれぞれの側端面に設けられた絶縁膜と、
前記第１ストライプ部の前記側端面に少なくとも重なるように、前記絶縁膜に設けられたフィルムヒータと、
を有するリッジ型半導体光素子。
請求項１に記載されたリッジ型半導体光素子であって、
前記フィルムヒータは、前記活性ストライプ部の前記側端面にも重なるように設けられているリッジ型半導体光素子。
請求項２に記載されたリッジ型半導体光素子であって、
前記第２ストライプ部は、下層と、前記下層よりも幅が狭くなってメサストライプ構造の少なくとも一部となる上層と、を含む複数層からなり、
前記フィルムヒータは、前記第２ストライプ部の前記下層の側端面にも重なるように設けられているリッジ型半導体光素子。
請求項３に記載されたリッジ型半導体光素子であって、
前記フィルムヒータは、前記第２ストライプ部の前記下層の上面端部にも重なるように設けられているリッジ型半導体光素子。
請求項１から４のいずれか１項に記載されたリッジ型半導体光素子であって、
前記第１導電型半導体層は、前記第１ストライプ部の前記側端面から間隔をあけて他の部分を含み、
前記活性層は、前記活性ストライプ部の前記側端面から間隔をあけて他の部分を含み、
前記第２導電型半導体層は、前記第２ストライプ部の前記側端面から間隔をあけて他の部分を含み、
前記側端面を内面の一部とするアイソレーション溝が形成されているリッジ型半導体光素子。
請求項５に記載されたリッジ型半導体光素子であって、
前記第１導電型半導体層の下に、半導体基板をさらに有し、
前記アイソレーション溝の底部は、前記半導体基板に形成されているリッジ型半導体光素子。
請求項５又は６に記載されたリッジ型半導体光素子であって、
前記フィルムヒータの両端にそれぞれ接続し、前記アイソレーション溝の前記内面を通って、前記フィルムヒータから離れる方向に延びる一対のヒータ引出線と、
前記リッジ電極に接続し、前記アイソレーション溝の前記内面を通って、前記リッジ電極から離れる方向に延びるリッジ引出線と、
をさらに有するリッジ型半導体光素子。
請求項７に記載されたリッジ型半導体光素子であって、
前記一対のヒータ引出線のそれぞれは、導電多層膜のそれぞれの層の一部の積層体であり、
前記フィルムヒータは、前記導電多層膜の少なくとも１層を除いた残りの層の一部であるリッジ型半導体光素子。
請求項７又は８に記載されたリッジ型半導体光素子であって、
前記フィルムヒータからの前記一対のヒータ引出線の引き出し方向は、前記リッジ電極からの前記リッジ引出線の引き出し方向とは反対であるリッジ型半導体光素子。
請求項７から９のいずれか１項に記載されたリッジ型半導体光素子であって、
前記アイソレーション溝は、第１アイソレーション溝及び第２アイソレーション溝を含み、前記第１アイソレーション溝及び前記第２アイソレーション溝は、前記第１ストライプ部、前記活性ストライプ部及び前記第２ストライプ部の両側にあり、
前記側端面は、第１側端面及び第２側端面を含み、前記第１側端面及び前記第２側端面のそれぞれは、前記第１アイソレーション溝及び前記第２アイソレーション溝の対応する１つの前記内面に含まれ、
前記フィルムヒータは、第１フィルムヒータ及び第２フィルムヒータを含み、前記第１フィルムヒータ及び前記第２フィルムヒータは、それぞれ、前記第１側端面及び第２側端面に重なるように設けられているリッジ型半導体光素子。
請求項１０に記載されたリッジ型半導体光素子であって、
前記第１フィルムヒータと前記リッジ引出線は、電気的に絶縁されて交差しているリッジ型半導体光素子。
請求項１０に記載されたリッジ型半導体光素子であって、
前記第１フィルムヒータ及び前記第２フィルムヒータは、直列接続されているリッジ型半導体光素子。
請求項１２に記載されたリッジ型半導体光素子であって、
前記第２フィルムヒータは、分離された一対の第２フィルムヒータからなり、
前記一対の第２フィルムヒータの間に前記第１フィルムヒータが直列接続されているリッジ型半導体光素子。
請求項１から１３のいずれか１項に記載されたリッジ型半導体光素子であって、
前記フィルムヒータは、チタンからなる下面で前記絶縁膜に密着しているリッジ型半導体光素子。