JPH07111361A - 埋込型半導体レーザ素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 リーク電流に起因するしきい電流値の変動を
低減し、埋込型半導体レーザ素子の信頼性を高める。 【構成】 ｎ型半導体基板１の主面上に、ｎ型クラッド
層２Ａ、半導体活性層３Ａ、ｐ型クラッド層４Ａの夫々
を順次積層した積層構造からなるストライプ状の突出状
島領域６が形成され、前記突出状島領域６の長手方向の
両側壁面に凸状若しくは凹状の段差部７が形成され、前
記突出状島領域６の長手方向の両側壁面側であって前記
ｎ型半導体基板１の主面上に、ｎ型再成長界面ホモ接合
化層８、ｐ型電流ブロック層９、ｎ型電流ブロック層１
０の夫々が順次埋め込まれ、前記突出状島領域６の段差
部７に、前記ｎ型再成長界面ホモ接合化層８とｐ型電流
ブロック層９との間の再成長界面が固定され、かつ前記
ｎ型電流ブロック層１０上及びｐ型クラッド層４Ａ上に
ｐ型平坦化層１２が形成された埋込型半導体レーザ素
子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、埋込型半導体レーザ素
子に関し、特に、短距離、中距離等の信号伝送に使用さ
れる埋込型半導体レーザ素子に適用して有効な技術に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＩｎＰ(インジウム・リン)からなるｎ型
半導体基板を主体にして構成されるＩｎＧａＡｓＰ(イ
ンジウム・ガリウム・ヒ素・リン)系埋込型半導体レー
ザ素子については、例えば、Ａpplied Ｐhisics Ｌette
rs，Ｖol．５１，Ｎo.１２，ｐ．８７４〜８７６(１９
８７)に記載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】並列光伝送等では、し
きい電流値が低く、消費電力が小さく、高温での特性が
良好で、かつ高い信頼性を有する半導体レーザ素子が要
求される。

【０００４】しかしながら、本発明者は前述のｎ型半導
体基板を主体にして構成されるＩｎＧａＡｓＰ系埋込型
半導体レーザ素子について以下の問題点を見出した。

【０００５】前記埋込型半導体レーザ素子は、不連続成
長となるｎ型半導体基板及びｎ型クラッド層とｐ型電流
ブロック層との間の再成長界面がｐｎ接合で形成されて
いる。不連続成長となる再成長界面には結晶欠陥が生じ
易く、しかも再成長界面がｐｎ接合になっているとその
結晶欠陥を通してリーク電流が流れたり、結晶欠陥の増
殖が生じる。このため、しきい電流値が変動し、埋込型
半導体レーザ素子の信頼性が低下するという問題があっ
た。

【０００６】本発明の目的は、リーク電流に起因するし
きい電流値の変動を低減し、埋込型半導体レーザ素子の
信頼性を高めることが可能な技術を提供することにあ
る。

【０００７】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
になるであろう。

【０００８】

【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。

【０００９】（１）ｎ型半導体基板の主面上に、このｎ
型半導体基板の主面側からｎ型クラッド層、半導体活性
層、ｐ型クラッド層の夫々を順次積層した積層構造から
なるストライプ状の突出状島領域が形成され、前記突出
状島領域の長手方向の両側壁面に、前記半導体活性層の
側壁面とｐ型クラッド層の側壁面若しくはｎ型クラッド
層の側壁面とで形成される凸状若しくは凹状の段差部が
形成され、前記突出状島領域の長手方向の両側壁面側で
あって前記ｎ型半導体基板の主面上に、このｎ型半導体
基板の主面側からｎ型再成長界面ホモ接合化層、ｐ型電
流ブロック層、ｎ型電流ブロック層の夫々が順次埋め込
まれ、前記突出状島領域の両側壁面に形成された凸状若
しくは凹状の段差部に、前記ｎ型再成長界面ホモ接合化
層とｐ型電流ブロック層との間の再成長界面が固定さ
れ、かつ前記ｎ型電流ブロック層上及びｐ型クラッド層
上にｐ型平坦化層が形成された埋込型半導体レーザ素
子。

【００１０】（２）前記突出状島領域の長手方向の側壁
面側であって前記ｎ型電流ブロック層とｐ型平坦化層と
の間にｐ型再成長界面ホモ接合化層が形成された埋込型
半導体レーザ素子。

【００１１】（３）埋込型半導体レーザ素子の製造方法
において、(イ)ｎ型半導体基板の主面上に、このｐ型半
導体基板の主面側からｎ型クラッド層、半導体活性層、
ｐ型クラッド層の夫々を有機金属熱分解反応気相成長法
で順次積層する工程と、(ロ)前記ｐ型クラッド層上にス
トライプ状のマスクを形成する工程と、(ハ)前記マスク
をエッチングマスクとして使用し、前記ｎ型クラッド
層、半導体活性層、ｐ型クラッド層の夫々に順次パター
ンニングを施してストライプ状の突出状島領域を形成す
る工程と、(ニ)前記マスクをエッチングマスクとして使
用し、前記突出状島領域のｐ型クラッド層、ｎ型クラッ
ド層の夫々の側壁面若しくは半導体活性層の側壁面を選
択的に除去して、前記突出状島領域の長手方向の両側壁
面に凸状若しくは凹状の段差部を形成する工程と、(ホ)
前記マスクを選択成長用マスクとして使用し、前記突出
状島領域の長手方向の両側壁面側であって前記ｎ型半導
体基板の主面上に、このｎ型半導体基板の主面側からｎ
型再成長界面ホモ接合化層、ｐ型電流ブロック層、ｎ型
電流ブロック層、ｐ型再成長界面ホモ接合化層の夫々を
有機金属熱分解反応気相成長法で選択的に順次形成する
工程と、(ヘ)前記マスクを除去し、この後、前記ｐ型再
成長界面ホモ接合化層上及びｐ型クラッド層上にｐ型ク
ラッド層を有機金属熱分解反応気相成長法で形成する工
程とを備える。

【００１２】

【作用】上述した手段（１）によれば、ｎ型半導体基板
及びｎ型クラッド層とｎ型再成長界面ホモ接合化層との
間の再成長界面がホモ接合(ｎ−ｎ接合)になるので、不
連続成長により生じる再成長界面での結晶欠陥を介して
流れるリーク電流を低減できると共に、再成長界面での
結晶欠陥の増殖を低減できる。この結果、リーク電流に
起因するしきい電流値の変動を低減できるので、埋込型
半導体装置の信頼性を高めることができる。

【００１３】また、ｎ型再成長界面ホモ接合化層とｐ型
電流ブロック層との間に生じる電子側障壁によって、ｎ
型半導体基板からｐ型電流ブロック層に流れる電子電流
を阻止できるので、この電子電流に起因するしきい電流
値の変動を低減でき、埋込型半導体レーザ素子の信頼性
を高めることができる。

【００１４】また、突出状島領域のｎ型クラッド層から
ｎ型電流ブロック層を離隔できるので、ｎ型クラッド層
からｎ型電流ブロック層を通って流れるリーク電流を低
減できる。この結果、リーク電流に起因するしきい電流
値の変動を低減できるので、埋込型半導体装置の信頼性
を高めることができる。

【００１５】上述した手段（２）によれば、ｐ型再成長
界面ホモ接合化層とｐ型平坦化層との間の再成長界面が
ホモ接合(ｐ−ｐ接合)になるので、不連続成長により生
じる再成長界面での結晶欠陥を介して流れるリーク電流
を低減できると共に、再成長界面での結晶欠陥の増殖を
低減できる。この結果、リーク電流に起因するしきい電
流値の変動を低減できるので、埋込型半導体装置の信頼
性を高めることができる。

【００１６】また、ｎ型電流ブロック層とｐ型再成長界
面ホモ接合化層との間に生じるホール障壁によって、ｐ
型平坦化層からｎ型電流ブロック層に流れる正孔電流を
阻止できるので、この正孔電流に起因するしきい電流値
の変動を低減でき、埋込型半導体レーザ素子の信頼性を
高めることができる。

【００１７】上述した手段（３）によれば、ｎ型再成長
界面ホモ接合化層が突出状島領域に形成された段差部に
ピンニングされるので、ｎ型再成長界面ホモ接合化層と
ｐ型電流ブロック層との間の成長界面を突出状島領域の
段差部に固定できる。

【００１８】また、ｐ型電流ブロック層が突出状島領域
に形成された段差部にピンニングされるので、ｐ型電流
ブロック層とｎ型電流ブロック層との間の成長界面を突
出状島領域の段差部に固定できる。

【００１９】また、液相成長法に比べて大面積での製造
が容易で、かつ量生性に優れた有機金属熱分解反応気相
成長法で前記ｎ型クラッド層、半導体活性層、ｐ型クラ
ッド層、ｎ型再成長界面ホモ接合化層、ｐ型電流ブロッ
ク層、ｎ型電流ブロック層、ｐ型再成長界面ホモ接合化
層及びｐ型平坦化層等を形成したので、埋込型半導体レ
ーザ素子の歩留まりを高めることができると共に、製造
コストを低減できる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の構成について、埋込型半導体
レーザ素子に本発明を適用した一実施例とともに説明す
る。

【００２１】なお、実施例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。

【００２２】（実施例１）本発明の実施例１である埋込
型半導体レーザ素子の概略構成を図１（要部断面図）に
示す。

【００２３】図１に示すように、埋込型半導体レーザ素
子は、例えばＩｎＰ（インジウム・リン）からなるｎ型
半導体基板１を主体にして構成される。このｎ型半導体
基板１の主面上には、その主面から上方に向って突出し
た突出状島領域６が形成される。

【００２４】前記突出状島領域６は、ｎ型半導体基板１
の主面側からｎ型クラッド層（兼バッファ層）２Ａ、半
導体活性層３Ａ、ｐ型クラッド層４Ａの夫々を順次積層
した積層構造で構成される。この突出状島領域６は、ｎ
型半導体基板１の主面上に形成された半導体層(ｎ型ク
ラッド層２、半導体活性層３、ｐ型クラッド層４)の非
活性領域をメサエッチング法で除去することにより形成
され、その平面形状がストライプ状に形成される。突出
状領域６は、この突出状島領域６の長手方向と直行する
端面からレーザ光を発振する。

【００２５】前記ｎ型クラッド層２Ａは、例えば膜厚が
１．０〔μｍ〕程度に設定され、かつ不純物濃度が１×
１０¹⁸〔atoms／cm³〕程度に設定されたＩｎＰ膜で形成
される。前記半導体活性層３Ａは、例えば膜厚が０．１
５〔μｍ〕程度に設定され、かつ組成波長が１．３１
〔μｍ〕程度に設定されたＩｎＧａＡｓＰ(インジウム・
ガリウム・ヒ素・リン）膜で形成される。前記ｐ型クラ
ッド層４Ａは、例えば膜厚が０．４〜１．５〔μｍ〕程
度に設定され、かつ不純物濃度が８×１０¹⁷〔atoms／c
m³〕程度に設定されたＩｎＰ膜で形成される。

【００２６】前記突出状島領域６の長手方向の両側壁面
には、ｐ型クラッド層４Ａの側壁面と半導体活性層３Ａ
の側壁面とで形成される凸状の断差部７が形成される。
この凸状の断差部７は、製造工程において、ｐ型クラッ
ド層４Ａの側壁面及びｎ型クラッド層２Ａの側壁面を選
択的に除去することにより形成される。

【００２７】前記突出状島領域６の長手方向の両側壁面
側であってｎ型半導体基板１の主面上には、このｎ型半
導体基板１とホモ接合化されるｎ型再成長界面ホモ接合
化層８が埋め込まれている。このｎ型再成長界面ホモ接
合化層８は、ｎ型半導体基板１の主面及びｎ型クラッド
層２Ａの側壁面に沿って形成され、突出状島領域６の両
側壁面に形成された断差部７でピンニングされる。つま
り、ｎ型再成長界面ホモ接合化層８はｐ型クラッド層４
Ａの側壁面上には形成されない。ｎ型再成長界面ホモ接
合化層８は、例えば平坦領域での膜厚が０．３〔μｍ〕
程度に設定され、かつ不純物濃度が１×１０¹⁸〔atoms
／cm³〕程度に設定されたＩｎＰ膜で形成される。この
ように、ｎ型再成長界面ホモ接合化層８をｎ型半導体基
板１の主面及びｎ型クラッド層２Ａの側壁面に沿って形
成することにより、ｎ型半導体基板１及びｎ型クラッド
層２Ａとｎ型再成長界面ホモ接合化層８との間の再成長
界面がホモ接合(ｎ−ｎ接合)になるので、不連続成長に
より生じる再成長界面での結晶欠陥を介して流れるリー
ク電流を低減できると共に、再成長界面での結晶欠陥の
増殖を低減できる。

【００２８】前記突出状島領域６の長手方向の両側壁面
側であってｎ型再成長界面ホモ接合化層８の表面上には
ｐ型電流ブロック層９が埋め込まれている。このｐ型電
流ブロック層９は、ｎ型再成長界面ホモ接合化層８の表
面に沿って形成され、突出状島領域６の段差部７でピン
ニングされる。つまり、ｐ型電流ブロック層９は、ｐ型
クラッド層４Ａの側壁面上には形成されない。ｐ型電流
ブロック層９は、例えば平坦領域での膜厚が１．５〔μ
ｍ〕程度に設定され、かつ不純物濃度が８×１０¹⁷〔at
oms／cm³〕程度に設定されたＩｎＰ膜で形成される。な
お、ｐ型電流ブロック層９は、少数キャリアの拡散長よ
りも厚く形成するのが望ましい。

【００２９】前記ｎ型再成長界面ホモ接合化層８は、突
出状島領域６の両側壁面側であって、ｐ型電流ブロック
層９とｎ型半導体基板１との間に埋め込まれている。こ
のように、突出状島領域６の両側壁面側であって、ｐ型
電流ブロック層９とｎ型半導体基板１との間に、このｎ
型半導体基板１とホモ接合化されるｎ型再成長界面ホモ
接合化層８を埋め込むことにより、ｎ型再成長界面ホモ
接合化層８とｐ型電流ブロック層９との間に生じる電子
側障壁によって、ｎ型半導体基板１からｐ型電流ブロッ
ク層９に流れる電子電流を阻止できる。

【００３０】前記ｎ型再成長界面ホモ接合化層８とｎ型
電流ブロック層９との間の成長界面は、ｎ型再成長界面
ホモ接合化層８が突出状島領域６の段差部７にピンニン
グされているので、この突出状島領域６のｐ型クラッド
層４Ａの側壁面と半導体活性層３Ａの側壁面とで形成さ
れる段差部７に固定される。

【００３１】前記突出状島領域６の長手方向の両側壁面
であってｐ型電流ブロック層９の表面上にはｎ型電流ブ
ロック層１０が埋め込まれている。ｎ型電流ブロック層
１０は、例えば平坦領域での膜厚が０．６〔μｍ〕程度
に設定され、かつ不純物濃度が１×１０¹⁸〔atoms／c
m³〕程度に設定されたＩｎＰ膜で形成される。なお、ｎ
型電流ブロック層１０は、少数キャリアの拡散長よりも
厚く形成するのが望ましい。

【００３２】前記ｐ型電流ブロック層９とｎ型電流ブロ
ック層１０との間の成長界面は、ｎ型電流ブロック層９
が突出状島領域６の段差部７にピンニングされているの
で、この突出状島領域６のｐ型クラッド層４Ａの側壁面
と半導体活性層３Ａの側壁面とで形成される段差部７に
固定される。このように、ｐ型クラッド層４Ａの側壁面
と半導体活性層３Ａの側壁面とで形成される凸状の断差
部７に、ｐ型電流ブロック層９とｎ型電流ブロック層１
０との間の成長界面を固定することにより、突出状島領
域６のｎ型クラッド層２Ａからｎ型電流ブロック層１０
を離隔できるので、ｎ型クラッド層２Ａからｎ型電流ブ
ロック層１０を通って流れるリーク電流を低減できる。
また、突出状島領域６のｐ型電流ブロック層４Ａからｐ
型電流ブロック層を離隔できるので、ｐ型電流ブロック
層４Ａからｐ型電流ブロック層９を通って流れるリーク
電流を低減できる。

【００３３】前記突出状島領域６の長手方向の両側壁面
であってｎ型電流ブロック層１０の表面上にはｐ型再成
長界面ホモ接合化層１１が形成される。このｐ型再成長
界面ホモ接合化層１１は、例えば膜厚が０．２〔μｍ〕
程度に設定され、かつ不純物濃度が２×１０¹⁸〔atoms
／cm³〕程度に設定されたＩｎＰ膜で形成される。

【００３４】前記ｐ型再成長界面ホモ接合化層１１の表
面上及びｐ型クラッド層４Ａの表面上にはｐ型平坦化層
１２が形成される。このｐ型平坦化層１２は、例えば膜
厚が１．５〔μｍ〕程度に設定され、かつ不純物濃度が
１×１０¹⁸〔atoms／cm³〕程度に設定されたＩｎＰ膜で
形成される。

【００３５】前記ｐ型再成長界面ホモ接合化層１１は、
突出状島領域６の両側壁面側であって、ｎ型電流ブロッ
ク層１０とｐ型平坦化層１２との間に埋め込まれてい
る。このように、ｎ型電流ブロック層１０とｐ型平坦化
層１２との間に、このｐ型平坦化層１２とホモ接合化さ
れるｐ型再成長界面ホモ接合化層１１を埋め込むことに
より、ｐ型再成長界面ホモ接合化層１１とｐ型平坦化層
１２との間の再成長界面がホモ接合(ｐ−ｐ接合)になる
ので、不連続成長により生じる再成長界面での結晶欠陥
を介して流れるリーク電流を低減できると共に、再成長
界面での結晶欠陥の増殖を低減できる。また、ｎ型電流
ブロック層１１とｐ型再成長界面ホモ接合化層１１との
間に生じるホール障壁によって、ｐ型平坦化層１２から
ｎ型電流ブロック層１０に流れるホール電流を阻止でき
る。

【００３６】前記ｐ型平坦化層１２の表面上にはｐ型コ
ンタクト層１３が形成される。このｎ型コンタクト層１
３は、例えば膜厚が０．３〔μｍ〕程度に設定され、組
成波長が１．３１〔μｍ〕程度に設定され、かつ不純物
濃度が８×１０¹⁸〔atoms／cm³〕程度に設定されたＩｎ
ＧａＡｓＰ膜で形成される。

【００３７】前記ｎ型コンタクト層１２の表面上にはｐ
側電極１４が形成され、前記ｐ型半導体基板１の主面と
対向するその裏面上にはｎ側電極１５が形成される。

【００３８】このように構成される埋込型半導体レーザ
素子は、波長１．３〔μｍ〕、閾電流値１０〔ｍＡ〕以
下でレーザ光を発振し、１２０〔℃〕の温度において光
出力１０〔ｍＷ〕を得ることができる。

【００３９】次に、前記埋込型半導体レーザ素子の製造
方法について、図２乃至図６（各製造工程毎に示す要部
断面図）を用いて簡単に説明する。

【００４０】まず、ＩｎＰからなるｎ型半導体基板１を
用意する。

【００４１】次に、前記ｎ型半導体基板１の主面上にｎ
型クラッド層２、半導体活性層３、ｐ型クラッド層４の
夫々を有機金属熱分解反応気相成長法（ＭＯＣＶＤ法：
Ｍetal-Ｏrganic Ｃhemical Ｖapor Ｄeposition）で順
次積層する。

【００４２】次に、図２に示すように、前記ｐ型クラッ
ド層４の突出状島領域の形成領域上にマスク５を形成す
る。このマスク５は、例えば酸化珪素膜又は窒化珪素膜
で形成され、その平面形状がストライプ形状で形成され
る。

【００４３】次に、前記マスク５をエッチングマスクと
して使用し、前記ｐ型クラッド層４、半導体活性層３、
ｎ型クラッド層２の夫々に順次パターンニングを施し
て、図３に示すように、ｎ型半導体基板１の主面から上
方に向って突出し、その平面形状がストライプ状に形成
された突出状島領域６を形成する。このパターンニング
においては、例えば結晶面依存性をもたない非選択性エ
ッチングで行う。この工程により、ｎ型半導体基板１の
主面上に、このｎ型半導体基板１の主面側からｎ型クラ
ッド層２Ａ、半導体活性層３Ａ、ｐ型クラッド層４Ａの
夫々を順次積層した積層構造からなるストライプ状の突
出状島領域６が形成される。

【００４４】次に、前記マスク５をエッチングマスクと
して使用し、前記突出状島領域６のｐ型クラッド層４Ａ
の側壁面及びｎ型クラッド層２Ａの側壁面を選択的に除
去して、図４に示すように、突出状島領域６の長手方向
の両側壁面に凸状の段差部７を形成する。この凸状の段
差部７の形成においては、例えば塩素系の選択性エッチ
ングで行う。

【００４５】次に、前記マスク５を選択成長用マスクと
して使用し、前記突出状島領域６の長手方向の両側壁面
側であって前記ｎ型半導体基板１の主面上に、このｎ型
半導体基板１とホモ接合化されるｎ型再成長界面ホモ接
合化層８をＭＯＣＶＤ法で選択的に形成する。このｎ型
再成長ホモ接合化層８は、ｎ型半導体基板１の主面及び
ｎ型クラッド層２Ａの側壁面に沿って形成され、突出状
島領域６に形成された凸状の段差部７でピンニングされ
る。つまり、ｐ型クラッド層４Ａの側壁面上にはｎ型再
成長ホモ接合化層８が成長しない。

【００４６】次に、前記マスク５を選択成長用マスクと
して使用し、図５に示すように、前記突出状島領域６の
長手方向の両側壁面側であって前記ｎ型再成長ホモ接合
化層８の表面上にｐ型電流ブロック層９をＭＯＣＶＤ法
で選択的に形成する。このｐ型電流ブロック層９はｎ型
再成長ホモ接合化層８の表面に沿って形成され、突出状
島領域６に形成された凸状の段差部７でピンニングされ
る。つまり、ｐ型クラッド層４Ａの側壁面上にはｎ型電
流ブロック層９が成長しない。この工程において、ｎ型
再成長ホモ接合化層８が既に突出状島領域６の段差部７
にピンニングされているので、ｎ型再成長ホモ接合化層
８とｐ型電流ブロック層９との間の再成長界面は突出状
島領域６の段差部７に固定される。

【００４７】次に、前記マスク５を選択成長用マスクと
して使用し、前記突出状島領域６の両側壁面側であって
前記ｐ型電流ブロック層９の表面上にｎ型電流ブロック
層１０をＭＯＣＶＤ法で選択的に形成する。この工程に
おいて、ｐ型電流ブロック層９が既に突出状島領域６の
段差部７にピンニングされているので、ｐ型電流ブロッ
ク層９とｎ型電流ブロック層１０との間の成長界面は突
出状島領域６の段差部７に固定される。

【００４８】次に、前記マスク５を選択成長用マスクと
して使用し、図６に示すように、前記突出状島領域６の
両側壁面側であって前記ｎ型電流ブロック層１０の表面
上にｐ型再成長界面ホモ接合化層１１をＭＯＣＶＤ法で
選択的に形成する。

【００４９】次に、前記マスク５を除去する。

【００５０】次に、前記ｐ型再成長界面ホモ接合化層１
１の表面上及びｐ型クラッド層４Ａの表面上にｐ型平坦
化層１２をＭＯＣＶＤ法で形成する。この工程により、
ｐ型再成長界面ホモ接合化層１１はｐ型平坦化層１２と
ホモ接合化される。

【００５１】次に、前記ｐ型平坦化層１２の表面上にｐ
型コンタクト層１３をＭＯＣＶＤ法で形成する。この
後、前記ｐ型コンタクト層１３の表面上にｐ側電極１
４、前記ｎ型半導体基板１の主面と対向するその裏面上
にｎ側電極１５の夫々を形成することにより、図１に示
す埋込型半導体レーザ素子がほぼ完成する。

【００５２】このように、本実施例の埋込型半導体レー
ザ素子によれば、以下の作用効果が得られる。

【００５３】ｎ型半導体基板１及びｎ型クラッド層２Ａ
とｎ型再成長界面ホモ接合化層８との間の再成長界面が
ホモ接合(ｎ−ｎ接合)になるので、不連続成長により生
じる再成長界面での結晶欠陥を介して流れるリーク電流
を低減できると共に、再成長界面での結晶欠陥の増殖を
低減できる。この結果、リーク電流に起因するしきい電
流値の変動を低減できるので、埋込型半導体装置の信頼
性を高めることができる。

【００５４】また、ｎ型再成長界面ホモ接合化層８とｐ
型電流ブロック層９との間に生じる電子側障壁によっ
て、ｎ型半導体基板からｐ型電流ブロック層に流れる電
子電流を阻止できるので、この電子電流に起因するしき
い電流値の変動を低減でき、埋込型半導体レーザ素子の
信頼性を高めることができる。

【００５５】また、突出状島領域６のｎ型クラッド層２
Ａからｎ型電流ブロック層１０を離隔できるので、ｎ型
クラッド層２Ａからｎ型電流ブロック層１０を通って流
れるリーク電流を低減できる。この結果、リーク電流に
起因するしきい電流値の変動を低減できるので、埋込型
半導体装置の信頼性を高めることができる。

【００５６】また、突出状島領域６のｐ型クラッド層４
Ａからｐ型電流ブロック層１０を離隔できるので、ｐ型
クラッド層４Ａからｐ型電流ブロック層１０を通って流
れるリーク電流を低減できる。この結果、リーク電流に
起因するしきい電流値の変動を低減できるので、埋込型
半導体装置の信頼性を高めることができる。

【００５７】また、ｐ型再成長界面ホモ接合化層１１と
ｐ型平坦化層１２との間の再成長界面がホモ接合(ｐ−
ｐ接合)になるので、不連続成長により生じる再成長界
面での結晶欠陥を介して流れるリーク電流を低減できる
と共に、再成長界面での結晶欠陥の増殖を低減できる。
この結果、リーク電流に起因するしきい電流値の変動を
低減できるので、埋込型半導体装置の信頼性を高めるこ
とができる。

【００５８】また、ｎ型電流ブロック層１０とｐ型再成
長界面ホモ接合化層１１との間に生じるホール障壁によ
って、ｐ型平坦化層１２からｎ型電流ブロック層１０に
流れるホール電流を阻止できるので、このホール電流に
起因するしきい電流値の変動を低減でき、埋込型半導体
レーザ素子の信頼性を高めることができる。

【００５９】また、ｎ型再成長界面ホモ接合化層８が突
出状島領域６に形成された段差部７にピンニングされる
ので、ｎ型再成長界面ホモ接合化層８とｐ型電流ブロッ
ク層９との間の成長界面を突出状島領域６の段差部７に
固定できる。

【００６０】また、ｐ型電流ブロック層９が突出状島領
域６に形成された段差部７にピンニングされるので、ｐ
型電流ブロック層９とｎ型電流ブロック層１０との間の
成長界面を突出状島領域６の段差部７に固定できる。

【００６１】また、液相成長法に比べて大面積での製造
が容易で、かつ量生性に優れた有機金属熱分解反応気相
成長法で前記ｎ型クラッド層２Ａ、半導体活性層３Ａ、
ｐ型クラッド層４Ａ、ｎ型再成長界面ホモ接合化層８、
ｐ型電流ブロック層９、ｎ型電流ブロック層１０、ｐ型
再成長界面ホモ接合化層１１及びｐ型平坦化層１２等を
形成したので、埋込型半導体レーザ素子の歩留まりを高
めることができると共に、製造コストを低減できる。

【００６２】（実施例２）本発明の実施例２である埋込
型半導体レーザ素子の概略構成を図７（要部断面図）に
示す。

【００６３】図７に示すように、本実施例の埋込型半導
体レーザ素子は、前述の実施例１と同様に、ｎ型半導体
基板１の主面上にストライプ状の突出状島領域６が形成
され、この突出状島領域６の長手方向の両側壁面側であ
って前記ｎ型半導体基板１の主面上にｎ型再成長界面ホ
モ接合化層８、ｐ型電流ブロック層９、ｎ型電流ブロッ
ク層１０の夫々が順次埋め込まれた構造で構成される。

【００６４】前記ｎ型再成長界面ホモ接合化層８とｐ型
電流ブロック層９との間の成長界面は、突出状島領域６
の長手方向の両側壁面に形成された凸状の段差部７に固
定される。また、ｐ型電流ブロック層９とｎ型電流ブロ
ック層１０との間の成長界面はｐ型クラッド層４Ａの上
面に固定される。つまり、本実施例の埋込型半導体レー
ザ素子は、ｐ型クラッド層４Ａとｐ型電流ブロック層９
とが接続された構造で構成されているが、正孔の移動度
は電子の移動度に比べて１／２０倍程度なので、リーク
電流の発生は小さい。

【００６５】このように構成される埋込型半導体レーザ
素子は、前述の実施例１と同様の効果が得られる。

【００６６】（実施例３）本発明の実施例３である埋込
型半導体レーザ素子の概略構成を図８（要部断面図）に
示す。

【００６７】図８に示すように、本実施例の埋込型半導
体レーザ素子は、前述の実施例２と同様に、ｎ型半導体
基板１の主面上にストライプ状の突出状島領域６が形成
され、この突出状島領域６の長手方向の両側壁面側であ
って前記ｎ型半導体基板１の主面上にｎ型再成長界面ホ
モ接合化層８、ｐ型電流ブロック層９、ｎ型電流ブロッ
ク層１０の夫々が順次埋め込まれた構造で構成される。

【００６８】前記突出状島領域６の長手方向の両側壁面
には、ｎ型クラッド層２Ａの側壁面と半導体活性層３Ａ
の側壁面とで形成される凹状の断差部７が形成される。
この凹状の断差部７は、製造工程において、活性層３Ａ
の側壁面を選択的に除去することにより形成される。

【００６９】前記ｎ型再成長界面ホモ接合化層８とｐ型
電流ブロック層９との間の成長界面は、突出状島領域６
の長手方向の両側壁面に形成された凹状の段差部７に固
定される。また、ｐ型クラッド層９とｎ型クラッド層１
０との間の成長界面はｐ型クラッド層４Ａの上面に固定
される。

【００７０】このように構成される埋込型半導体レーザ
素子は、前述の実施例２と同様の作用効果が得られる。

【００７１】なお、前記突出状島領域６の両側壁面に変
曲部を設け、この突出状島領域６の両側壁面に、ｎ型再
成長界面ホモ接合化層８とｐ型電流ブロック層９との間
の成長界面及びｐ型電流ブロック層９とｎ型電流ブロッ
ク層１０との間の成長界面を固定してもよい。

【００７２】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前
記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲において種々変更可能であることは勿論であ
る。

【００７３】

【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。

【００７４】リーク電流に起因するしきい値電流の変動
を低減でき、埋込型半導体レーザ素子の信頼性を高める
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例１である埋込型半導体レーザ
素子の概略構成を示す要部断面図。

【図２】 前記埋込型半導体レーザ素子の製造方法を説
明する第１工程での要部断面図。

【図３】 第２工程での要部断面図。

【図４】 第３工程での要部断面図。

【図５】 第４工程での要部断面図。

【図６】 第５工程での要部断面図。

【図７】 本発明の実施例２である埋込型半導体レーザ
素子の概略構成を示す要部断面図。

【図８】 本発明の実施例３である埋込型半導体レーザ
素子の概略構成を示す要部断面図。

【符号の説明】

１…ｎ型半導体基板、２Ａ…ｎ型クラッド層、３Ａ…半
導体活性層、４Ａ…ｐ型クラッド層、５…マスク、６…
突出状島領域、７…段差部、８…ｎ型再成長界面ホモ接
合化層、９…ｐ型電流ブロック層、１０…ｎ型電流ブロ
ック層、１１…ｐ型再成長界面ホモ接合化層、１２…ｐ
型平坦化層、１３…ｐ型コンタクト層、１４…ｐ側電
極、１５…ｎ側電極。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 依田 亮吉 東京都小平市上水本町５丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 苅田 秀孝 東京都小平市上水本町５丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体事業部内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ｎ型半導体基板の主面上に、このｎ型半
   導体基板の主面側からｎ型クラッド層、半導体活性層、
   ｐ型クラッド層の夫々を順次積層した積層構造からなる
   ストライプ状の突出状島領域が形成され、前記突出状島
   領域の長手方向の両側壁面に、前記半導体活性層の側壁
   面とｐ型クラッド層の側壁面若しくはｎ型クラッド層の
   側壁面とで形成される凸状若しくは凹状の段差部が形成
   され、前記突出状島領域の長手方向の両側壁面側であっ
   て前記ｎ型半導体基板の主面上に、このｎ型半導体基板
   の主面側からｎ型再成長界面ホモ接合化層、ｐ型電流ブ
   ロック層、ｎ型電流ブロック層の夫々が順次埋め込ま
   れ、前記突出状島領域の両側壁面に形成された凸状若し
   くは凹状の段差部に、前記ｎ型再成長界面ホモ接合化層
   とｐ型電流ブロック層との間の再成長界面が固定され、
   かつ前記ｎ型電流ブロック層上及びｐ型クラッド層上に
   ｐ型平坦化層が形成されていることを特徴とする埋込型
   半導体レーザ素子。
2. 【請求項２】 前記突出状島領域の長手方向の側壁面側
   であって前記ｎ型電流ブロック層とｐ型平坦化層との間
   にｐ型再成長界面ホモ接合化層が形成されていることを
   特徴とする請求項１に記載の埋込型半導体レーザ素子。
3. 【請求項３】 下記の工程（イ）乃至（ヘ）を備えたこ
   とを特徴とする埋込型半導体レーザ素子の製造方法。
   （イ）ｎ型半導体基板の主面上に、このｐ型半導体基板
   の主面側からｎ型クラッド層、半導体活性層、ｐ型クラ
   ッド層の夫々を有機金属熱分解反応気相成長法で順次積
   層する工程、（ロ）前記ｐ型クラッド層上にストライプ
   状のマスクを形成する工程、（ハ）前記マスクをエッチ
   ングマスクとして使用し、前記ｎ型クラッド層、半導体
   活性層、ｐ型クラッド層の夫々に順次パターンニングを
   施してストライプ状の突出状島領域を形成する工程、
   （ニ）前記マスクをエッチングマスクとして使用し、前
   記突出状島領域のｐ型クラッド層、ｎ型クラッド層の夫
   々の側壁面若しくは半導体活性層の側壁面を選択的に除
   去して、前記突出状島領域の長手方向の両側壁面に凸状
   若しくは凹状の段差部を形成する工程、（ホ）前記マス
   クを選択成長用マスクとして使用し、前記突出状島領域
   の長手方向の両側壁面側であって前記ｎ型半導体基板の
   主面上に、このｎ型半導体基板の主面側からｎ型再成長
   界面ホモ接合化層、ｐ型電流ブロック層、ｎ型電流ブロ
   ック層、ｐ型再成長界面ホモ接合化層の夫々を有機金属
   熱分解反応気相成長法で選択的に順次形成する工程、
   （ヘ）前記マスクを除去し、この後、前記ｐ型再成長界
   面ホモ接合化層上及びｐ型クラッド層上にｐ型クラッド
   層を有機金属熱分解反応気相成長法で形成する工程。