JP3742317B2 - 半導体発光素子及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体発光素子及び半導体発光素子の製造方法に係わり、特に、広帯域波長のレーザ光を出力できる半導体発光素子及び半導体発光素子の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
光通信システムの発展に伴い、光通信ケーブルを介しての遠距離通信が実用化されている。このような光通信システムに光源として採用される光源装置においては、高効率でかつ高出力の特性が求められる。さらに、光通信ケーブルを用いた光通信を効率的に実施するために、波長が異なる複数の光信号を一つの光信号に合成して送信する波長多重通信システムが実用化されている。
【0003】
このような波長多重通信システムの検査のために採用される波長可変光源装置に組込まれる半導体発光素子においては、上述した特性の他に、出力されるレーザ光の波長が広帯域に変化でき、かつ各波長におけるレベルに大きな変化がないことが要求されている。
【0004】
また、同波長多重通信システムに用いられる半導体光増幅器には、広い波長域に亘り、利得レベル変動が少ないことが要求されている。
【0005】
波長可変光源装置は、図10(a)に示すように、内部にメサストライプ部3が形成された埋込み型の半導体発光素子1からの光を回折格子などの波長選択手段を用いて帰還させることで所望の波長のレーザ光4を得るという構成になっている。半導体発光素子1の端面2a、2bのうち少なくとも回折格子側の端面2aは、多重反射を抑えるために無反射膜が施されている。当然、広い波長範囲に亘って滑らかに変化することが望ましい。
【0006】
しかし、実際には、無反射膜でも残留反射率があるために、波長変化により出力が周期的に変動したり波長が飛ぶというような問題が生じる。
また、図10(b)に示すように、半導体発光素子を半導体光増幅器として使用する場合も両端面に無反射膜を施す。しかし、この場合においても、残留反射率により利得の波長依存性にうねりが生じる。
【0007】
このような不都合を解消するために、半導体発光素子の両端面に無反射膜を施す場合、図11に示すように、活性層を含むメサストライプ部3の端面7a、7bが、半導体発光素子5の端面2a、2bの内側に位置するように、メサストライプ部3の端面7a、7bと半導体発光素子5の端面2a、2bとの間に窓領域32a、32bを設けた上で無反射膜を施す。さらに、メサストライプ部3の端面7a、7bを活性層から出力されるレーザ光4の出力方向に対して傾斜させることも提唱されている。
【0008】
このように、窓構造と無反射膜を併用することで、レーザ光4の反射をある程度抑制することができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図11に示した半導体発光素子5においてもまだ、改良すべき次のような課題があった。
【0010】
すなわち、メサストライプ部の端面7a、7bで反射を生じるために、出力されるレーザ光4の光パワーの波長特性P(λ)は、図12に示すように、窓領域32a、32bの寸法で定まる波長ピッチで変動する問題があった。
【0011】
さらに、図11に示すように、メサストライプ部3の端面7a、7bが半導体発光素子5の端面2a、2bの内側に位置するように、メサストライプ部3の長尺方向の長さを短縮して、メサストライプ部3の端面7a、7bと半導体発光素子5の端面2a、2bとの間に窓領域32a、32bを有し、さらに無反射膜を半導体発光素子5の端面2a、2bに形成させた構造の半導体発光素子5を製造するには、非常に複雑な工程を数多く実施する必要がある。
【0012】
具体的には、長方形形状を有する半導体基板の全長Lに亘ってメサストライプ部3をエッチング処理にて形成し、その後、メサストライプ部3の両側に電流ブロック層を生成する。そして、半導体基板の全長Lのうち、メサストライプ部3の長さを除く両端の窓領域部分、及び電流ブロック層の両端部分をエッチングする。このエッチングされた両端の窓領域部分に再度電流ブロック層を生成させて、図11の半導体発光素子5とする必要がある。
【0013】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、メサストライプ部を内部に組込むとともに、メサストライプ部の端面を二つの結晶方向に対して傾斜させることによって、レーザ光の端面及び窓領域内での反射を極力抑制でき、広帯域の波長範囲内において優れた光パワーの波長特性が得られる半導体発光素子、及び簡単な工程で上述の優れた特性を有する半導体発光素子の製造方法を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第1導電型の半導体基板と、この半導体基板の上面における長尺方向に沿って形成され、第1導電型の第1のクラッド層と活性層と第2導電型の第2のクラッド層とからなる台形状断面形状を有するメサストライプ部と、このメサストライプ部の外側でかつ半導体基板上に形成された電流ブロック部と、メサストライプ部の上面と電流ブロック部の上面を共通に覆う第2導電型の第3のクラッド層とを備えた半導体発光素子である。
【0015】
そして、メサストライプ部は、半導体基板における長尺方向の少なくとも一方端との間に窓領域を介在して形成されている。さらに、メサストライプ部における窓領域側の端面は2面を有し、該2面は半導体基板の上面に対する垂直線とメサストライプ部の長尺方向の中心線とを含む平面を挟んで互いに対称に配置され、かつ、該2面はそれぞれ<100>方向及び<011>方向に対して傾斜している。
また、別の発明は、上述した発明の半導体発光素子において、メサストライプ部における窓領域側の先端は、尖鋭形状を有する。
【0016】
このように構成された半導体発光素子においては、メサストライプ部における例えば活性層からレーザ光が出力される端面は、半導体発光素子の長尺方向の端面より窓領域分だけ内側に位置している。さらに、この端面は、<100>方向すなわちレーザ光の出力方向である長尺方向に直交する方向対して傾斜するとともに、<011>方向すなわちレーザ光の出力方向である長尺方向に対して傾斜している。
【0017】
このように、活性層からレーザ光が出力されるメサストライプ部の端面は二つの結晶方向に対して傾斜しているので、活性層端部での反射で共振器を構成することがないので、図12で示した出力されるレーザ光の光パワーの波長特性P(λ)における窓領域の寸法で定まる波長ピッチでの変動がほぼ解消され、滑らかな光パワーの波長特性P(λ)が得られる。
【0018】
また、別の発明は、上述した発明の半導体発光素子において、第1導電型はn型であり、第2導電型はp型である。
【0019】
また、別の発明に係わる半導体発光素子の製造方法においては、n型半導体基板上に、n型の第1のクラッド層と活性層とp型の第2のクラッド層とを順次生成させる工程と、この生成された第2のクラッド層の上面のうちの長尺方向の少なくとも一方端に設けた窓領域を除く領域に設定した矩形領域を覆うマスクを形成するマスク形成工程と、マスクを形成した状態で、n型半導体基板上に生成されたn型の第1のクラッド層と活性層とp型の第2のクラッド層とをエッチングして、長尺方向と直交する台形状断面形状を有するとともに、n型半導体基板の端部より窓領域分だけ内側に位置し、かつ長尺方向の窓領域側の端面が2面を有し、該2面は半導体基板の上面に対する垂直線とメサストライプ部の長尺方向の中心線とを含む平面を挟んで互いに対称に配置され、かつ、該2面はそれぞれ<100>方向及び<011>方向に対して傾斜している、メサストライプ部を<011>方向に沿って形成する工程と、この形成されたメサストライプ部の長尺方向と直交する側面と傾斜した端面及びエッチングで露出されたn型半導体基板の上面に電流ブロック部を形成する工程と、マスクを除去して、このマスクが除去されたメサストライプ部の上面と電流ブロック部の上面にこれらを共通に覆うp型の第3のクラッド層を形成する工程とを備えている。
さらに、別の発明は、上記発明に半導体発光素子の製造方法において、n型の第1のクラッド層と活性層とp型の第2のクラッド層とに対するエッチングは、塩酸及び過酸化水素水を含むエッチング液を用いて行い、メサストライプ部における窓領域側の先端が尖鋭形状に形成される。
【0020】
このように構成された半導体発光素子の製造方法においては、第2のクラッド層の上面に矩形領域を覆うマスクを形成して、その後、n型半導体基板上に生成されたn型の第1のクラッド層と活性層とp型の第2のクラッド層とをエッチングすることによって、n型半導体基板上に長尺方向に沿って、メサストライプ部が形成される。
【0021】
さらに、マスクの長尺方向の端は窓領域を含まないので、エッチングで形成されるメサストライプ部の長尺方向の端面はn型半導体基板の端部より内側に位置する。そして、この長尺方向の端面は、メサストライプ部の側面と同様に、エッチング条件を適宜設定することによって、簡単に長尺方向に対して傾斜させることができる。
【0022】
メサストライプ部の側面と傾斜面との外側に、電流ブロック部を生成し、さらに、第3のクラッド層を生成する。
その後、窓構造が両側又は片側となるように、へきかい手法により素子に切り出し、窓構造面に無反射膜を施す。
【0023】
このように、少なくとも長尺方向の端面が半導体発光素子の内部に位置するメサストライプ部を1回のエッチング工程で形成しているので、前述した従来の半導体発光素子の製造方法に比較して、製造工程を大幅に簡素化できる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施形態を図面を用いて説明する。
(第1実施形態)
図1は本発明の第1実施形態に係る半導体発光素子の構成を模式的に示す透視図であり、図2(a)は半導体発光素子の上面図であり、図2(b)は正面図であり、図2(c)は側面図である。
【0025】
直方体形状を有した半導体発光素子11の下部に、n型の不純物がドープされたn型InP基板12が形成されている。このn型InP基板12の上面12aにおける半導体発光素子11の長尺方向に沿って台形断面形状を有するメサストライプ部12が<011>方向に沿って形成されている。このメサストライプ部12の長尺方向の端面15a、15bと半導体発光素子11の長尺方向の端面14a、14bとの間には窓領域32a、32bが形成されている。
【0026】
さらに、メサストライプ部13の端面15a、15bは、<011>方向すなわち長尺方向に対して傾斜し、かつ、<100>方向に対して傾斜している。したがって、結果として、メサストライプ部13の端面15a、15bは、図示するように、鋭角に形成されている。
【0027】
図3は、図1に示す半導体発光素子11における中央部分を、長尺方向と直交するA―A線で切断した場合の断面図である。(100)結晶面を上面とするn型の不純物がドープされたn型InP基板12の上面12aの中央部に台形形状を有するメサストライプ部13が<011>方向に沿って形成され、n型InP基板12の上面12aにおけるメサストライプ部13の外側には、電流ブロック部16が形成されている。
【0028】
メサストライプ部13においては、n型InP基板12に接する、n型不純物の濃度が1.0×1018cm-3であるn型の第1のクラッド層17が形成されている。この第1のクラッド層17の上側にノンドープのInGaAsP又はノンドープのInGaAsP又はこれらの組合せからなる多重量子井戸構造からなる活性層18が形成され、この活性層18の上側に、p型不純物の濃度が5〜7×1017cm-3であるp型の第2のクラッド層19が形成されている。
【0029】
メサストライプ部13の電流ブロック部16に接する側面20の傾斜角は、(111)B結晶面が露出する54.7°の角度θに対して微少角度Δθだけ離れた角度に設定されている。実施形態においては、この微少角度Δθは±(1°〜5°)に設定されている。また、n型InP基板12の上面12aの電流ブロック部16に接する上面は(100)結晶面が露出している。
【0030】
メサストライプ部13の両側に位置する電流ブロック部16は、下側に位置するp型InPで形成されたp型電流ブロック層21と、上側に位置するn型InPで形成されたn型電流ブロック層22とで構成されている。
【0031】
そして、下側に位置するp型電流ブロック層21の先端23はメサストライプ部13の上面より上方に位置する。p型電流ブロック層21は、p型不純物としてZn又はCdが採用されている。また、上側に位置するn型電流ブロック層22は、n型不純物としてSiが採用されている。そして、n型電流ブロック層22のn型不純物の濃度は2×1018cm-3である。
【0032】
メサストライプ部13の上面と電流ブロック部16との上面に、これらの上面を共通に覆う、p型不純物の濃度が1.0×1018cm-3であるp型の第3のクラッド層24が形成されている。この第3のクラッド層24の上側に、InGaAsPからなるコンタクト層25が形成されている。このコンタクト層25の上面に電極26が取付けられている。
さらに、n型InP基板12の下側にも電極27が取付けられている。
【0033】
メサストライプ部13の長尺方向と傾斜する端面15a、15bには、長尺なメサストライプ部13を斜め方向に切断した場合に対応するn型の第1のクラッド層17、活性層18、p型の第2のクラッド層19が露出している。
【0034】
図4は、図1に示す半導体発光素子11における長尺方向の一方の窓領域32bを、長尺方向と直交するB―B線で切断した場合の断面図である。この窓領域32bには、図1に示すように、メサストライプ部13、及びその端面15a、15bは存在しない。
【0035】
図4に示すように、n型InP基板12の上面12aの全面に亘って、電流ブロック部16が形成されている。電流ブロック部16は、下側に位置するp型InPで形成されたp型電流ブロック層21と、上側に位置するn型InPで形成されたn型電流ブロック層22とで構成されている。
【0036】
この電流ブロック部16におけるn型電流ブロック層22の上面の全面に亘って、これらの上面を覆うp型の第3のクラッド層24が形成されている。この第3のクラッド層24の上側にコンタクト層25が形成されている。このコンタクト層25の上面に電極26が取付けられている。さらに、n型InP基板12の下側にも電極27が取付けられている。へきかいにより素子に切り出した後に、端面14a、14bに無反射膜33a、33bを形成する。
【0037】
なお、この図4に示すB―B線で切断した場合の断面形状は、図1、図2に示す半導体発光素子11の端面14a、14bの形状と等しい。したがって、半導体発光素子11の長尺方向の端面14a、14bには、電流ブロック部16が露出しているが、メサストライプ部13の端面15a、15bは露出していない。
【0038】
その結果、メサストライプ部13の端面15a、15bと半導体発光素子11の長尺方向の端面14a、14bとの間には、p型電流ブロック層21とn型電流ブロック層22とで構成された電流ブロック層16が存在する。
【0039】
なお、メサストライプ部13における、台形形状の一辺を構成する側面20の傾斜角θ、及び端面15a、15bの長尺方向に対する傾斜角βは、このメサストライプ部13をエッチング処理にて形成する場合のエッチング条件によって定まる。
【0040】
このように構成された半導体発光素子11に対して、両側の電極26、27から直流の駆動電流を印加すると、メサストライプ部13の活性層18に電流が流れて、図1、図2における矢印で示す長尺方向にレーザ光28が出力される。この活性層18から出力されたレーザ光28は、メサストライプ部13の端面15a、15bから、この端面15a、15bの長尺方向の外側に位置する電流ブロック層16を介して、半導体発光素子11の端面14a、14bから外部へ出力される。
【0041】
このように構成された半導体発光素子11においては、メサストライプ部13におけるレーザ光28が出力される端面15a、15bは、半導体発光素子11の長尺方向の端面14a、14bより窓領域32a、32b分だけ内側に位置している。さらに、この端面15a、15bは、レーザ光28の出力方向である長尺方向(<011>方向)とこの長尺方向に直交する方向(<100>方向)とに対して傾斜している。
【0042】
メサストライプ部13の活性層18から出力されたレーザ光28は、レーザ光28の出力方向に対して角度βだけ傾斜した端面15a、15bでその一部が反射されるが、この反射されたレーザ光28はもと来た経路へ帰ることはない。その結果、共振波長がメサストライプ部13の両端面15a、15b間の長さで定まる光共振器は形成されず、光パワーの波長特性P(λ)における窓領域32a、32bの寸法で定まる波長ピッチでの変動がほぼ解消される、
よって、この半導体発光素子11の端面14a(14b)から出力されるレーザ光28の光パワーの波長特性P(λ)に、光共振器の存在に起因する特定波長に大きなピークが生じたり、特定波長間隔で、パワー値が大きく変動する現象が生じることはない。その結果、広帯域の波長範囲内において大きな変動のない優れた光パワーの波長特性P(λ)が得られる。
【0043】
図5(a)は図11に示す従来の半導体発光素子5の実測された光パワーの波長特性P(λ)であり、図5(b)は図1に示す第1実施形態の半導体発光素子11の実測された光パワーの波長特性P(λ)である。
【0044】
図5(a)の従来の半導体発光素子5の波長特性P(λ)においては、波長特性波形に大きな振動(変動)が重畳しているが、図5(b)の第1実施形態の半導体発光素子11の波長特性P(λ)においては、波長特性波形にこのような振動(変動)の重畳は生じていない。
【0045】
(第2実施形態)
図6は、本発明の第2実施形態に係わる半導体発光素子11aの概略構成を示す図である。図6(a)は半導体発光素子11aの上面図であり、図6(b)は正面図であり、図6(c)は左側面図であり、図6(d)は右側面図である。図1〜図4に示した第1実施形態の半導体発光素子11と同一部分には、同一符号が付してある。したがって重複する部分の詳細説明を省略する。
【0046】
この第2実施形態の半導体発光素子11aにおいては、この半導体発光素子11a内に形成されたメサストライプ部13の一方(左側)の端面15aは、半導体発光素子11aの端面14aより窓領域32a分だけ内側に位置し、かつレーザ光28の出力方向に傾斜している。しかし、メサストライプ部13の他方(右側)においては、窓領域32bは形成されていなくて、端面15cは半導体発光素子11aの右側の端面14bに露出している。したがって、メサストライプ部13の他方(右側)の端面15cは、半導体発光素子11aの長尺方向に対して垂直である。
【0047】
このように構成された半導体発光素子11aにおいては、メサストライプ部13の両側に位置する一対の端面15a、15bのうちの一方に端面15aが、レーザ光28の出力方向に対して傾斜しているので、メサストライプ部13内に光共振器が形成されることはない。
【0048】
さらに、図6(b)に示すように、半導体発光素子を用いた波長可変光源装置においては、半導体発光素子の長尺方向の一方端面14a(14b)から出射された光を回折格子34等の波長選択手段を用いて帰還することで所望のレーザ光28を抽出する。なお、図6(b)では、リトロー配置の例を示したが、その他の実施例も可能である。
【0049】
(第3実施形態)
次に、図1〜図4に示す第1実施形態の半導体発光素子11の製造方法を図7〜図9を用いて説明する。
【0050】
図7(a)に示すように、(100)結晶面を上面とする長方形に形成され、n型の不純物がドープされたn型InP基板12の上面に、有機金属気相成長(MOVPE)法を用いて、層厚が0.5μmでn型不純物の濃度が1.0×1018cm-3であるn型の第1のクラッド層17を形成する。このn型の第1のクラッド層17の上面に、層厚が0.2μmでノンドープのInGaAsからなる多重量子井戸構造の活性層18を形成する。
【0051】
この活性層18の上側に、層厚が0.45μmでp型不純物の濃度が5〜7×1017cm-3であるp型の第2のクラッド層19を形成する。さらに、このp型の第2のクラッド層19の上側に、層厚が0.15μmでp型不純物の濃度が5〜7×1017cm-3であるp型のInGaAsPからなるp型のキャップ層29を形成する。
【0052】
次に、図7(b)に示すように、キャップ層29の上側に、プラズマCVD等を用いて、層厚が80nmのSiNxからなるマスク30を形成する。
さらに、図7(c)に示すように、キャップ層36の上側に形成されたマスク30を、フォトリソグラフィ技術を用いて、n型InP基板12の長尺方向である<011>方向にストライプ状にエッチングする。このエッチングされたマスク30の幅SWは、形成しようとする台形形状のメサストライプ部13における上面の幅より若干広い幅に設定する。さらに、エッチングされたマスク30の長尺方向の長さSLは、n型InP基板12の長尺方向の長さLより短く設定され、両側に窓領域32a、32bを形成するために距離Lcの余白が設けられている。
【0053】
次に、エッチング液として、塩酸、過酸化水素水、水の混合液を使用し、上方からエッチングを実施して、図8(d)の斜視図、図8(e)の正面図、図8(f)の上面図に示すように、台形形状を有する高さh=2.4μm、長尺方向の長さLaのメサストライプ部13を形成する。
【0054】
この場合、キャップ層29のエッチング速度は他の部分に比較して速いので、キャップ層29の下側部分のエッチング速度も速くなる。したがって、キャップ層29のサイドエッチング量を調整することにより、メサストライプ部13の側面20を所望の傾斜角度θに設定可能となる。
【0055】
実施形態の半導体発光素子11においては、キャップ層29及びエッチング条件を設定することによって、メサストライプ部13の側面20の傾斜角を(111)B結晶面が露出する54.7°の角度θに対して微少角度Δθ=±(1°〜5°)だけ離れた角度(θ±Δθ)に設定している。
【0056】
次に、マスク30の長尺方向の端部30aの下側に形成されるメサストライプ部13の端面15aの形状を説明する。前述したように、マスク30の端部30aの下側のキャップ層29のエッチング速度は他の部分に比較して速いので、マスク30の端部30aにおける角(コーナ)部分は側面、先端面の両方からエッチングされるので、エッチング量が多くなる。その結果、メサストライプ部13の先端形状は、図8(d)〜(f)に示すように、キャップ層29の近傍部分が最もエッチング量が多く、n型InP基板12の上面12a近傍部分が最もエッチング量が少なくなる。扁平角錐形状となる。
【0057】
したがって、メサストライプ部13の端面15aは、n型InP基板12の上面12aに対して垂直でなくて、長尺方向に傾斜する。具体的には、メサストライプ部13の端面15aは、<100>方向に対して傾斜するとともに、<0111>方向に対しても傾斜する。
【0058】
なお、メサストライプ部13の端面15aの長尺方向に傾斜する傾斜角βは、前述したメサストライプ部13の側面20の傾斜角θと同様に、キャップ層29及びエッチング条件を設定することによって、所定の範囲内において任意に設定可能である。
【0059】
次に、図9(g)に示すように、メサストライプ部13の周囲であるメサストライプ部13の各側面20とn型InP基板12の上面12aに囲まれる部分、及びメサストライプ部13の両端の各端面15a、15bとn型InP基板12の上面12aに囲まれる部分(窓領域32a、32b)、すなわち先にエッチングされた部分に、電流ブロック部16を生成させる。なお、図9(g)は、メサストライプ部13が形成された位置の断面形状を示す。
【0060】
具体的には、層厚が0.7μmでZnを不純物とし、不純物の濃度が1×1018cm-3であるp型電流ブロック層21を前述した有機金属気相成長(MOVPE)法を用いて形成する。さらに、このp型電流ブロック層21の上側に、層厚が1.15μmでSiを不純物とし、不純物の濃度が2×1018cm-3であるn型電流ブロック層21を前述した有機金属気相成長(MOVPE)法を用いて形成する。そして、このp型電流ブロック層21とn型電流ブロック層22とで電流ブロック部16が構成される。
【0061】
次に、図9(h)に示すように、メサストライプ部13におけるp型の第2のクラッド層19の上側のキャップ層29及びマスク30を除去して、p型の第2のクラッド層19の上面を露出させる。
【0062】
次に、図9(i)に示すように、メサストライプ部13の上面、及びこのメサストライプ部13の両側面20と両端面15a、15bとの外側に位置する電流ブロック部16の上面とに、これらの各上面を共通に覆う、p型不純物の濃度が1.0×1018cm-3であるp型の第3のクラッド層24を形成する。この第3のクラッド層24の上側に、InGaAaPからなるコンタクト層25を形成する。
【0063】
図9(j)に示すように、このコンタクト層25の上面に電極26を取付け、さらに、n型InP基板12の下側にも電極27を取付ける。最後に、へきかいにより素子に切り出した後に、端面14a、14bに無反射膜33a、33bを形成する。
【0064】
その結果、メサストライプ部13の端面15a、15bが長尺方向の端面14a、14bに対して窓領域32a、32b分だけ内側に位置し、かつ端面15a、15bが長尺方向に対して傾斜し、さらに、長尺方向の中央部分において図3に示す断面形状を有し、長尺方向の両端部分において図4に示す断面形状を有する半導体発光素子11が製造される。
【0065】
このように構成された半導体発光素子の製造方法においては、図7(c)に示すように、キャップ層29の上面に、この長方形形状を有する上面のうちの長尺方向の端部領域を除く領域に矩形のマスク30を形成して、その後、n型の第1のクラッド層17と活性層18とp型の第2のクラッド層19とキャップ層29とをエッチングすることによって、n型InP基板上21に長尺方向に沿って、長さLaを有し、端面15a、15bが長尺方向(レーザ光28の出力方向)に対して傾斜するメサストライプ部13が形成される。
【0066】
このように、長尺方向の端面15a、15bが半導体発光素子11の内部に位置するメサストライプ部13を1回のエッチング工程で形成しているので、前述した従来の半導体発光素子5の製造方法に比較して、製造工程を大幅に簡素化できる。
【0067】
なお、図6に示す第2実施形態の半導体発光素子11aを製造する場合は、2倍の長さに矩形形状のマスク30を用いて2倍の長さの半導体発光素子11を製造して、へき開手法を用いて、この2倍の長さの半導体発光素子11を半分に分割すればよい。
【0068】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の半導体発光素子においては、メサストライプ部を内部に組込むとともに、メサストライプ部の端面を二つの結晶方向に対して傾斜させている。したがって、レーザ光の端面及び窓領域内での反射を極力抑制でき、広帯域の波長範囲内において優れた光パワーの波長特性が得られる。
【0069】
また、本発明の半導体発光素子の製造方法においては、長尺方向の端面が半導体発光素子の内部に位置するメサストライプ部を1回のエッチング工程で形成している。したがって、簡単な工程で上述の優れた特性を有する半導体発光素子を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係わる半導体発光素子の概略構成を示す透視図
【図2】同第1実施形態の半導体発光素子の概略構成を示す図
【図3】図1に示す第1実施形態の半導体発光素子における中央部分をA―A線で切断した場合の断面図
【図4】図1に示す第1実施形態の半導体発光素子における端部領域をB―B線で切断した場合の断面図
【図5】半導体発光素子の光パワーの波長特性を示す図
【図6】本発明の第2実施形態に係わる半導体発光素子の概略構成を示す図
【図7】本発明の第3実施形態に係わる半導体発光素子の製造方法を示す製造工程図
【図8】同じく同半導体発光素子の製造方法を示す製造工程図
【図9】同じく同半導体発光素子の製造方法を示す製造工程図
【図10】従来の半導体発光素子及び光パワーの波長特性を示す図
【図11】別の従来の半導体発光素子の概略構成を示す模式図
【図12】同従来の半導体発光素子の光パワーの波長特性を示す図
【符号の説明】
11、11a…半導体発光素子
12…n型InP基板
13…メサストライプ部
14a、14b、15a、15b…端面
16…電流ブロック部
17…n型の第1のクラッド層
18…活性層
19…p型の第2のクラッド層
20…側面
21…p型電流ブロック層
22…n型電流ブロック層
24…p型の第3のクラッド層
25…コンタクト層
26、27…電極
29…キャップ層
30…マスク
32a、32b…窓領域
33a、33b…無反射膜
34…回折格子
Claims (5)
- 第1導電型の半導体基板(12)と、
この半導体基板の上面における長尺方向に沿って形成され、第1導電型の第1のクラッド層(17)と活性層(18)と第2導電型の第2のクラッド層(19)とからなる台形状断面形状を有するメサストライプ部(13)と、
このメサストライプ部の外側でかつ前記半導体基板上に形成された電流ブロック部(16)と、
前記メサストライプ部の上面と前記電流ブロック部の上面を共通に覆う第2導電型の第3のクラッド層(24)と
を備えた半導体発光素子(11、11a)であって、
前記メサストライプ部は、前記半導体基板における長尺方向の少なくとも一方端との間に窓領域(32)を介在して形成され、
前記メサストライプ部における前記窓領域側の端面(15a)は2面を有し、該2面は前記半導体基板の上面に対する垂直線と前記メサストライプ部の長尺方向の中心線とを含む平面を挟んで互いに対称に配置され、かつ、該2面はそれぞれ<100>方向及び<011>方向に対して傾斜している
ことを特徴とする半導体発光素子。 - 前記メサストライプ部における前記窓領域側の先端は、尖鋭形状を有することを特徴とする請求項1記載の半導体発光素子。
- 前記第1導電型はn型であり、前記第2導電型はp型であることを特徴とする請求項1又は2記載の半導体発光素子。
- n型半導体基板上に、n型の第1のクラッド層と活性層とp型の第2のクラッド層とを順次生成させる工程と、
この生成された第2のクラッド層の上面のうちの長尺方向の少なくとも一方端に設けた窓領域を除く領域に設定した矩形領域を覆うマスクを形成するマスク形成工程と、
前記マスクを形成した状態で、前記n型半導体基板上に生成されたn型の第1のクラッド層と活性層とp型の第2のクラッド層とをエッチングして、前記長尺方向と直交する台形状断面形状を有するとともに、前記n型半導体基板の端部より前記窓領域分だけ内側に位置し、かつ前記長尺方向の窓領域側の端面が2面を有し、該2面は前記半導体基板の上面に対する垂直線と前記メサストライプ部の長尺方向の中心線とを含む平面を挟んで互いに対称に配置され、かつ、該2面はそれぞれ<100>方向及び<011>方向に対して傾斜している、メサストライプ部を<011>方向に沿って形成する工程と、
この形成されたメサストライプ部の長尺方向と直交する側面と前記傾斜した端面及びエッチングで露出された前記n型半導体基板の上面に電流ブロック部を形成する工程と、
前記マスクを除去して、このマスクが除去されたメサストライプ部の上面と前記電流ブロック部の上面にこれらを共通に覆うp型の第3のクラッド層を形成する工程と
を備えたことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。 - 前記n型の第1のクラッド層と活性層とp型の第2のクラッド層とに対するエッチングは、塩酸及び過酸化水素水を含むエッチング液を用いて行い、前記メサストライプ部における前記窓領域側の先端が尖鋭形状に形成されることを特徴とする請求項4記載の半導体発光素子の製造方法。
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