特開 2024-136554 光半導体素子および光半導体素子の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024136554

(43)【公開日】2024-10-04

(54)【発明の名称】光半導体素子および光半導体素子の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/22 20060101AFI20240927BHJP

【ＦＩ】

H01S5/22

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023047704

(22)【出願日】2023-03-24

(71)【出願人】

【識別番号】000005290

【氏名又は名称】古河電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】原田 直輝

(72)【発明者】

【氏名】西條 義人

(72)【発明者】

【氏名】川北 泰雅

(72)【発明者】

【氏名】吉田 順自

(72)【発明者】

【氏名】石川 卓哉

(72)【発明者】

【氏名】石井 宏辰

【テーマコード（参考）】

5F173

【Ｆターム（参考）】

5F173AA21

5F173AA41

5F173AH03

5F173AP62

5F173AR96

(57)【要約】

【課題】例えば、活性層の側面における光学損傷を抑制することが可能となるような、より改善された新規な構成を有した光半導体素子、および当該光半導体素子の製造方法を得。
【解決手段】光半導体素子は、例えば、第一方向に第一クラッド層と、活性層と、第二クラッド層と、が積層され、第一方向と交差した第二方向における所定幅で第一方向および第二方向と交差した第三方向に延び、第二方向の端部および第二方向の反対方向の端部に側面を有した、メサと、第一クラッド層と電気的に接続された第一電極と、第二クラッド層と電気的に接続された第二電極と、を備え、側面に沿って活性層を覆う窓領域が設けられる。メサは、ＧａＡｓ系半導体材料で作られてもよい。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第一方向に第一クラッド層と、活性層と、第二クラッド層と、が積層され、前記第一方向と交差した第二方向における所定幅で前記第一方向および前記第二方向と交差した第三方向に延び、前記第二方向の端部および前記第二方向の反対方向の端部に側面を有した、メサと、
前記第一クラッド層と電気的に接続された第一電極と、
前記第二クラッド層と電気的に接続された第二電極と、
を備え、
前記側面に沿って前記活性層を覆う窓領域が設けられた、光半導体素子。

【請求項2】

前記メサは、ＧａＡｓ系半導体材料で作られた部位を有した、請求項１に記載の光半導体素子。

【請求項3】

前記窓領域は、前記メサ内に設けられた混晶化層である、請求項１に記載の光半導体素子。

【請求項4】

前記窓領域は、前記メサ内に設けられた不純物拡散層である、請求項１に記載の光半導体素子。

【請求項5】

前記窓領域は、前記メサ外に設けられたワイドバンドギャップ層である、請求項１に記載の光半導体素子。

【請求項6】

前記メサに対して前記第二方向にずれて位置し、当該メサと同じ積層構造を有した積層部を備え、
前記積層部と前記メサとの間にトレンチが設けられた、請求項１に記載の光半導体素子。

【請求項7】

前記メサは、前記第三方向に向かうにつれて前記幅が変化する部位を有した、請求項１に記載の光半導体素子。

【請求項8】

半導体レーザ素子として構成された、請求項１～７のうちいずれか一つに記載の光半導体素子。

【請求項9】

半導体光増幅器として構成された、請求項１～７のうちいずれか一つに記載の光半導体素子。

【請求項10】

第一方向に第一クラッド層と、活性層と、第二クラッド層と、が積層され、前記第一方向と交差した第二方向における所定幅で前記第一方向および前記第二方向と交差した第三方向に延び、前記第二方向の端部および前記第二方向の反対方向の端部に側面を有するメサを、形成する工程と、
前記第一クラッド層と電気的に接続された第一電極を形成する工程と、
前記第二クラッド層と電気的に接続された第二電極を形成する工程と、
前記側面に沿って前記活性層を覆う窓領域を形成する工程と、
を備えた、光半導体素子の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光半導体素子および光半導体素子の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ＧａＡｓ系半導体材料で作られた光半導体素子として、リッジ構造を形成するトレンチが上側のクラッド層から活性層を超えて下側クラッド層まで延びた光半導体素子が知られている（例えば、非特許文献１）。このような構造によれば、トレンチによって電流のリッジ外への漏れを抑制することができ、当該漏れによって例えば供給する電力のエネルギロスが増大したり光に横高次モードが生じたりといった不都合な事象が生じるのを、抑制することができる。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【非特許文献1】Joseph P. Donnelly, Robin K. Huang, James N. Walpole, Leo J. Missaggia, Chris T. Harris, Jason J. Plant, Robert J. Bailey, Daniel E. Mull, William D. Goodhue, and George W. Turner、 AlGaAs-InGaAs Slab-Coupled Optical Waveguide Lasers、 IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS, VOL. 39, NO. 2, FEBRUARY 2003

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

活性層がトレンチに面した構成にあっては、当該活性層のトレンチに面した側面において、酸化等によって欠陥が生じる虞がある。また、エッチングによってトレンチを形成する際に、当該側面に欠陥が生じる虞がある。活性層の側面に欠陥が生じた場合、当該欠陥を介して電子と正孔が結合することにより側面の温度が上昇し、それに伴い側面の半導体材料のバンドギャップが縮小し、その結果、光吸収が増大する。光吸収が増大すると、さらに側面の温度が上昇し、バンドギャップがさらに縮小し、光吸収がさらに増大する、という循環に陥り、最終的に半導体材料の溶融に至る場合もある。

【0005】

そこで、本発明の課題の一つは、例えば、活性層の側面における光学損傷を抑制することが可能となるような、より改善された新規な構成を有した光半導体素子、および当該光半導体素子の製造方法を得ること、である。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の光半導体素子は、例えば、第一方向に第一クラッド層と、活性層と、第二クラッド層と、が積層され、前記第一方向と交差した第二方向における所定幅で前記第一方向および前記第二方向と交差した第三方向に延び、前記第二方向の端部および前記第二方向の反対方向の端部に側面を有した、メサと、前記第一クラッド層と電気的に接続された第一電極と、前記第二クラッド層と電気的に接続された第二電極と、を備え、前記側面に沿って前記活性層を覆う窓領域が設けられる。

【0007】

前記光半導体素子では、前記メサは、ＧａＡｓ系半導体材料で作られた部位を有してもよい。

【0008】

前記光半導体素子では、前記窓領域は、前記メサ内に設けられた混晶化層であってもよい。

【0009】

前記光半導体素子では、前記窓領域は、前記メサ内に設けられた不純物拡散層であってもよい。

【0010】

前記光半導体素子では、前記窓領域は、前記メサ外に設けられたワイドバンドギャップ層であってもよい。

【0011】

前記光半導体素子は、前記メサに対して前記第二方向にずれて位置し、当該メサと同じ積層構造を有した積層部を備え、前記積層部と前記メサとの間にトレンチが設けられてもよい。

【0012】

前記光半導体素子では、前記メサは、前記第三方向に向かうにつれて前記幅が変化する部位を有してもよい。

【0013】

前記光半導体素子は、半導体レーザ素子として構成されてもよい。

【0014】

前記光半導体素子は、半導体光増幅器として構成されてもよい。

【0015】

本発明の光半導体素子の製造方法は、例えば、第一方向に第一クラッド層と、活性層と、第二クラッド層と、が積層され、前記第一方向と交差した第二方向における所定幅で前記第一方向および前記第二方向と交差した第三方向に延び、前記第二方向の端部および前記第二方向の反対方向の端部に側面を有するメサを、形成する工程と、前記第一クラッド層と電気的に接続された第一電極を形成する工程と、前記第二クラッド層と電気的に接続された第二電極を形成する工程と、前記側面に沿って前記活性層を覆う窓領域を形成する工程と、を備える。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、例えば、活性層の側面における光学損傷を抑制することが可能となるような、より改善された新規な構成を有した光半導体素子、および当該光半導体素子の製造方法を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１は、第１実施形態の光半導体素子の例示的かつ模式的な断面図である。

【図2】図２は、第１実施形態の光半導体素子の一部の例示的かつ模式的な平面図である。

【図3】図３は、第１実施形態の光半導体素子の製造途中の生成物の例示的かつ模式的な断面図である。

【図4】図４は、第１実施形態の光半導体素子の製造途中の生成物の例示的かつ模式的な断面図であって、図３より後の段階を示す図である。

【図5】図５は、第１実施形態の光半導体素子の製造途中の生成物の例示的かつ模式的な断面図であって、図４より後の段階を示す図である。

【図6】図６は、第１実施形態の光半導体素子の製造途中の生成物の例示的かつ模式的な断面図であって、図５より後の段階を示す図である。

【図7】図７は、第１実施形態の光半導体素子の製造途中の生成物の例示的かつ模式的な断面図であって、図６より後の段階を示す図である。

【図8】図８は、第２実施形態の光半導体素子の例示的かつ模式的な断面図である。

【図9】図９は、第２実施形態の光半導体素子の製造途中の生成物の例示的かつ模式的な断面図である。

【図10】図１０は、第２実施形態の光半導体素子の製造途中の生成物の例示的かつ模式的な断面図であって、図９より後の段階を示す図である。

【図11】図１１は、第３実施形態の光半導体素子の例示的かつ模式的な断面図である。

【図12】図１２は、第３実施形態の光半導体素子の製造途中の生成物の例示的かつ模式的な断面図である。

【図13】図１３は、第３実施形態の光半導体素子の製造途中の生成物の例示的かつ模式的な断面図であって、図１２より後の段階を示す図である。

【図14】図１４は、第４実施形態の光半導体素子の例示的かつ模式的な断面図である。

【図15】図１５は、第５実施形態の光半導体素子の一部の例示的かつ模式的な平面図である。

【図16】図１６は、第６実施形態の光半導体素子の一部の例示的かつ模式的な平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の例示的な実施形態および変形例が開示される。以下に示される実施形態および変形例の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および結果（効果）は、一例である。本発明は、以下の実施形態および変形例に開示される構成以外によっても実現可能である。また、本発明によれば、構成によって得られる種々の効果（派生的な効果も含む）のうち少なくとも一つを得ることが可能である。

【0019】

以下の実施形態および変形例は、同様の構成要素を有している。以下では、それら同様の構成要素については、共通の符号を付与するとともに、重複する説明を省略する場合がある。

【0020】

また、本明細書において、序数は、方向や、部位、部材等を区別するために便宜上付与されうるものである。また、序数は、優先順位や順番を示すものではないし、数を特定するものでもない。

【0021】

また、各図において、Ｘ方向を矢印Ｘで表し、Ｙ方向を矢印Ｙで表し、Ｚ方向を矢印Ｚで表す。Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向は、互いに交差するとともに互いに直交している。

【0022】

［第１実施形態］
［光半導体素子の構成］
図１は、第１実施形態の光半導体素子１００Ａ（１００）の断面図である。また、図２は、光半導体素子１００Ａ（１００）の一部の平面図である。本実施形態では、光半導体素子１００Ａは、半導体レーザ素子として構成されている。Ｘ方向は、光半導体素子１００からのレーザ光の出射方向である。また、Ｘ方向は、長手方向とも称され、Ｙ方向は、幅方向とも称されうる。

【0023】

図１に示されるように、光半導体素子１００は、第一電極２１と、積層部１０と、パッシベーション膜１５と、導電層１６と、第二電極２２と、を備えている。

【0024】

積層部１０は、基板１１上に、第一半導体層１２、第二半導体層１３、および第三半導体層１４が、Ｚ方向にこの順に積層された構成を有している。Ｚ方向は、第一方向の一例であり、積層方向とも称されうる。また、積層部１０は、ＧａＡｓ系半導体材料で作られており、半導体積層部とも称されうる。

【0025】

基板１１は、Ｚ方向と交差するとともに直交している。基板１１は、例えば、GaAsで作られている。

【0026】

第一半導体層１２は、基板１１に対してＺ方向に積層されている。第一半導体層１２は、Ｚ方向と交差するとともに直交している。第一半導体層１２は、例えば、n-AlGaAsで作られている。

【0027】

第二半導体層１３は、第一半導体層１２に対してＺ方向に積層されている。第二半導体層１３は、Ｚ方向と交差するとともに直交している。第二半導体層１３は、例えば、InGaAsで作られている。

【0028】

第三半導体層１４は、第二半導体層１３に対してＺ方向に積層されている。第三半導体層１４は、Ｚ方向と交差するとともに直交している。第三半導体層１４は、例えば、p-AlGaAsで作られている。

【0029】

積層部１０には、Ｚ方向の端面１０ｂから、Ｚ方向の反対方向に凹むトレンチ１０ｃが設けられている。トレンチ１０ｃは、第三半導体層１４および第二半導体層１３を貫通し、第一半導体層１２の途中まで延びている。なお、トレンチ１０ｃは、さらにＺ方向の反対方向に延びて、基板１１の途中まで到達してもよい。図２に示されるように、トレンチ１０ｃは、Ｙ方向における所定幅で、Ｘ方向に延びている。トレンチ１０ｃは、溝部や凹部とも称されうる。

【0030】

また、図１に示されるように、積層部１０には、略同一形状のトレンチ１０ｃが、Ｙ方向に間隔をあけて二つ設けられている。図２に示されるように、これら二つのトレンチ１０ｃは、互いに略平行に、Ｘ方向に延びている。これにより、図１，２に示されるように、二つのトレンチ１０ｃの間には、二つのトレンチ１０ｃの底部に対して相対的にＺ方向に突出したメサ３０が形成される。メサ３０は、Ｙ方向における所定幅で、Ｘ方向に延びている。Ｙ方向は第二方向の一例であり、Ｘ方向は、第三方向の一例である。

【0031】

本実施形態では、トレンチ１０ｃは、基板１１上に、第一半導体層１２、第二半導体層１３、および第三半導体層１４が積層された後に、形成される。このため、二つのトレンチ１０ｃの間に位置するメサ３０、およびＹ方向およびＹ方向の反対方向においてトレンチ１０ｃに対してメサ３０の反対側に位置する積層部５０は、同じ半導体層が同じ順に積層された同じ積層構造を有している。

【0032】

メサ３０は導波路として機能する。当該メサ３０において、第一半導体層１２は、第一クラッド層３１の一例であり、下側クラッド層とも称されうる。メサ３０において、第二半導体層１３は、活性層３２の一例である。当該活性層３２は、コア層とも称されうる。また、メサ３０において、第三半導体層１４は、第二クラッド層３３の一例であり、上側クラッド層とも称されうる。

【0033】

図１に示されるように、パッシベーション膜１５は、トレンチ１０ｃが形成された積層部１０の、基板１１とは反対側の端面を覆っている。パッシベーション膜１５は、トレンチ１０ｃ内の側面１０ｃ１および底面も覆っている。パッシベーション膜１５は、略一定の厚さを有し、Ｘ方向に延びている。また、メサ３０のＺ方向の端部において、パッシベーション膜１５には、開口１５ａが設けられている。パッシベーション膜１５は、例えば、SiNで作られる。パッシベーション膜１５は、絶縁層あるいは誘電体層とも称されうる。

【0034】

第二電極２２は、パッシベーション膜１５を、基板１１とは反対側から覆っている。第二電極２２は、ｐ電極である。また、第二電極２２は、パッシベーション膜１５に設けられた開口１５ａを貫通し、メサ３０の第二クラッド層３３（第三半導体層１４）と接して電気的に接続されている。

【0035】

導電層１６は、第二電極２２に対してＺ方向に積層されている。導電層１６は、例えば、Auで作られたメッキ層である。また、導電層１６は、トレンチ１０ｃを埋めている。

【0036】

第一電極２１は、基板１１の端面１０ａに対してＺ方向の反対方向に積層されている。第一電極２１は、ｎ電極であり、基板１１と電気的に接続されている。なお、第一電極２１は、基板１１と電気的に接続されればよく、第一電極２１は、基板１１の端面１０ａ上とは異なる場所に設けられてもよい。

【0037】

第一電極２１と第二電極２２との間で通電した場合、メサ３０において、電流は、Ｚ方向の反対方向に略沿って流れる。

【0038】

このような構成において、活性層３２は、トレンチ１０ｃと面した側面１０ｃ１において、酸化等により欠陥が生じたり、トレンチ１０ｃのエッチングの際に欠陥が生じたりする虞がある。このような欠陥は、光吸収による活性層３２の光学損傷の一因となる。そこで、本実施形態では、メサ３０のＹ方向およびＹ方向の反対方向を向いた二つの側面１０ｃ１に沿って、当該メサ３０の活性層３２を覆う窓領域４０が設けられている。窓領域４０によって側面１０ｃ１付近のバンドギャップを拡大することができるため、光吸収を抑制し、ひいては光学損傷を抑制することができる。

【0039】

本実施形態では、窓領域４０は、混晶化層４０Ａとして構成されている。以下、図３～７を参照しながら、混晶化層４０Ａを含む光半導体素子１００Ａの製造方法について説明する。図３～７は、光半導体素子１００Ａの製造途中の各段階における断面図である。

【0040】

まずは、図３に示されるように、基板１１、第一半導体層１２、第二半導体層１３、および第三半導体層１４をこの順にＺ方向に積層して、積層部１０を形成する。

【0041】

次に、図４に示されるように、積層部１０のＺ方向の端面１０ｂ上に、誘電体膜１０１を形成する。誘電体膜１０１は、Ｚ方向における所定厚さおよびＹ方向における所定幅で、Ｘ方向に延びている。二つの誘電体膜１０１は、Ｙ方向に間隔をあけて設けられ、互いに平行にＸ方向に延びている。

【0042】

次に、図５に示されるように、impurity free vacancy disordering（ＩＦＶＤ）法により、第三半導体層１４、バンドギャップが拡大した混晶化層４０Ａを形成する。ここでは、短時間熱処理（ｒａｐｉｄ ｔｈｅｒｍａｌ ａｎｎｅａｌ：ＲＴＡ）により拡散したGaが誘電体膜１０１に吸収され、第三半導体層１４の誘電体膜１０１に接触する部分で空孔が発生し、その空孔が活性層である第二半導体層１３に拡散することにより、誘電体膜１０１の下方にある第二半導体層１３が限定的に混晶化する。

【0043】

次に、図６に示されるように、積層部１０を選択的にエッチングして、二つのトレンチ１０ｃを形成する。トレンチ１０ｃは、端面１０ｂから第三半導体層１４および第二半導体層１３を貫通し、第一半導体層１２に至るように形成される。この際、各トレンチ１０ｃに対して他方のトレンチ１０ｃ側に混晶化層４０Ａが残るように、エッチングされる。これにより、混晶化層４０Ａは、メサ３０のトレンチ１０ｃと面した側面１０ｃ１に沿って、当該メサ３０内に、混晶化されなかった活性層３２を覆う状態に形成される。また、混晶化層４０Ａは、トレンチ１０ｃの側面１０ｃ１全体に沿って設けられるのではなく、活性層３２およびその周辺となる側面１０ｃ１の一部に設けられる。

【0044】

次に、図７に示されるように、積層部１０のＺ方向の端部およびトレンチ１０ｃ内を覆うようにパッシベーション膜１５を形成し、メサ３０のＺ方向の端部において、パッシベーション膜１５の開口１５ａを形成する。

【0045】

その後、パッシベーション膜１５を覆うように導電層１６を積層し、さらに当該導電層１６を覆う第二電極２２を形成するとともに、積層部１０のＺ方向の反対側の端面１０ａ上に第一電極２１を形成することにより、図１に示される光半導体素子１００Ａが得られる。

【0046】

以上、説明したように、本実施形態によれば、メサ３０内に、側面１０ｃ１に沿って活性層３２を覆う窓領域４０を設けることにより、活性層３２の劣化ひいては光学損傷を抑制することができる。このような構成は、積層部１０すなわち半導体層がＧａＡｓ系半導体材料で作られる場合に有効である。

【0047】

［第２実施形態］
図８は、第２実施形態の光半導体素子１００Ｂ（１００）の断面図である。本実施形態では、窓領域４０が、不純物拡散層４０Ｂとして構成されている。この点を除き、光半導体素子１００Ｂは、上記第１実施形態の光半導体素子１００Ａと同様の構成を備えている。

【0048】

以下、図９，１０を参照しながら、不純物拡散層４０Ｂを含む光半導体素子１００Ｂの製造方向について説明する。図９，１０は、光半導体素子１００Ｂの製造途中の各段階における断面図である。

【0049】

本実施形態では、図９に示される積層部１０が形成され、上記第１実施形態と同様の二つのトレンチ１０ｃが形成された後、窓領域４０としての不純物拡散層４０Ｂが形成される。不純物拡散層４０Ｂは、メサ３０の側面１０ｃ１の活性層３２およびその隣接領域に対して不純物として例えばプロトンの注入が行われることにより、形成される。これにより、不純物拡散層４０Ｂは、メサ３０のトレンチ１０ｃと面した側面１０ｃ１に沿って、当該メサ３０内に、不純物拡散されなかった活性層３２を覆う状態に形成される。また、不純物拡散層４０Ｂは、トレンチ１０ｃの側面１０ｃ１全体に対応して設けられるのではなく、活性層３２およびその周辺となる側面１０ｃ１の一部に対応して設けられる。

【0050】

次に、図１０に示されるように、積層部１０のＺ方向の端部およびトレンチ１０ｃ内を覆うようにパッシベーション膜１５を形成し、メサ３０のＺ方向の端部において、パッシベーション膜１５の開口１５ａを形成する。

【0051】

その後、パッシベーション膜１５を覆うように導電層１６を積層し、さらに当該導電層１６を覆う第二電極２２を形成するとともに、積層部１０のＺ方向の反対側の端面１０ａ上に第一電極２１を形成することにより、図８に示される光半導体素子１００Ｂが得られる。

【0052】

本実施形態でも、メサ３０内に、側面１０ｃ１に沿って活性層３２を覆う窓領域４０として不純物拡散層４０Ｂを設けることにより、活性層３２の劣化ひいては光学損傷を抑制することができる。

【0053】

［第３実施形態］
図１１は、第３実施形態の光半導体素子１００Ｃ（１００）の断面図である。本実施形態では、窓領域４０が、ワイドバンドギャップ層４０Ｃとして構成されている。この点を除き、光半導体素子１００Ｃは、上記第１実施形態の光半導体素子１００Ａと同様の構成を備えている。

【0054】

以下、図１２，１３を参照しながら、ワイドバンドギャップ層４０Ｃを含む光半導体素子１００Ｃの製造方法について説明する。図１２，１３は、光半導体素子１００Ｃの製造途中の各段階における断面図である。

【0055】

本実施形態では、図１２に示される積層部１０が形成され、上記第１実施形態と同様の二つのトレンチ１０ｃが形成された後、当該二つのトレンチ１０ｃの内面に対して、水素クリーニングが行われる。その後、当該二つのトレンチ１０ｃに対して、窓領域４０としてのワイドバンドギャップ層４０Ｃが形成される。ワイドバンドギャップ層４０Ｃは、メサ３０の側面１０ｃ１の活性層３２およびその隣接領域を含むトレンチ１０ｃの底部を含む下部を覆うように成膜される。ワイドバンドギャップ層４０Ｃは、例えば、ZnSeで作られる。これにより、ワイドバンドギャップ層４０Ｃは、メサ３０のトレンチ１０ｃと面した側面１０ｃ１に沿って、当該メサ３０外に、活性層３２を覆う状態に形成される。また、ワイドバンドギャップ層４０Ｃは、トレンチ１０ｃの側面１０ｃ１全体に対応して設けられるのではなく、活性層３２およびその周辺となる側面１０ｃ１の一部に対応して設けられる。

【0056】

次に、図１３に示されるように、積層部１０のＺ方向の端部およびトレンチ１０ｃ内を覆うようにパッシベーション膜１５を形成し、メサ３０のＺ方向の端部において、パッシベーション膜１５の開口１５ａを形成する。

【0057】

その後、パッシベーション膜１５を覆うように導電層１６を積層し、さらに当該導電層１６を覆う第二電極２２を形成するとともに、積層部１０のＺ方向の反対側の端面１０ａ上に第一電極２１を形成することにより、図１１に示される光半導体素子１００Ｃが得られる。

【0058】

本実施形態によれば、メサ３０外に、側面１０ｃ１に沿って活性層３２を覆う窓領域４０としてワイドバンドギャップ層４０Ｃを設けることにより、活性層３２の劣化ひいては光学損傷を抑制することができる。

【0059】

［第４実施形態］
図１４は、第４実施形態の光半導体素子１００Ｄ（１００）の断面図である。本実施形態の光半導体素子１００Ｄは、トレンチ１０ｃおよび当該トレンチ１０ｃを挟んでメサ３０とは反対側の積層部５０（図１等参照）が設けられていない点を除き、上記第１～第３実施形態と同様の構成を備えている。すなわち、本実施形態でも、メサ３０内またはメサ３０外に、側面１０ｃ１に沿って活性層３２を覆う窓領域４０を設けることができ、これにより、活性層３２の劣化ひいては光学損傷を抑制することができる。なお、窓領域４０は、混晶化層４０Ａ、不純物拡散層４０Ｂ、およびワイドバンドギャップ層４０Ｃのうちいずれであってもよい。

【0060】

［第５実施形態］
図１５は、第５実施形態の光半導体素子１００Ｅ（１００）の一部の平面図である。本実施形態の光半導体素子１００Ｅは、半導体光増幅器として構成されている。導波路を構成するメサ３０は、Ｙ方向における幅が略一定の直状部３０ｓと、Ｘ方向に向かうにつれてＹ方向における幅が拡大するように変化するテーパ部３０ｔと、を有している。テーパ部３０ｔは、拡幅部とも称されうる。直状部３０ｓおよびテーパ部３０ｔは、二つのトレンチ１０ｃの間に設けられており、これら二つのトレンチ１０ｃは、いずれも、第二クラッド層３３から活性層３２を貫通して第一クラッド層３１に至るまで延びており、Ｚ方向の反対方向における深さが略一定である。そして、窓領域４０が、直状部３０ｓの活性層３２のみならず、テーパ部３０ｔの活性層３２にも対応して設けられている。

【0061】

本実施形態のような、テーパ部３０ｔを有した半導体光増幅器として構成された光半導体素子１００Ｅにおいても、メサ３０内またはメサ３０外に、側面１０ｃ１（図１参照）に沿って活性層３２を覆う窓領域４０を設けることにより、活性層３２の劣化ひいては光学損傷を抑制することができる。また、テーパ部３０ｔにおいては、本来、直状部３０ｓと同じような深さのトレンチ１０ｃは不要であるが、本実施形態では、当該トレンチ１０ｃを含め、直状部３０ｓとテーパ部３０ｔとを類似の構成とすることにより、製造の手間やコストをより低減することができるという効果も得られる。

【0062】

［第６実施形態］
図１６は、第６実施形態の光半導体素子１００Ｆ（１００）の一部の平面図である。本実施形態の光半導体素子１００Ｆも、半導体光増幅器として構成されており、上記第５実施形態の光半導体素子１００Ｅと同様の構成を備えている。ただし、本実施形態では、直状部３０ｓとテーパ部３０ｔとの間に、ギャップ１０ｄが設けられている。ギャップ１０ｄは、トレンチ１０ｃと同様に、溝のような形状を有している。また、ギャップ１０ｄと隣接した第二半導体層１３にも、窓領域４０が設けられる。本実施形態の光半導体素子１００Ｆにおいても、メサ３０内またはメサ３０外に、トレンチ１０ｃおよびギャップ１０ｄの側面１０ｃ１（図１参照）に沿って活性層３２を覆う窓領域４０を設けることにより、活性層３２の劣化ひいては光学損傷を抑制することができる。

【0063】

以上、本発明の実施形態および変形例が例示されたが、上記実施形態および変形例は一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態および変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。また、各構成や、形状、等のスペック（構造や、種類、方向、型式、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数、配置、位置、材質等）は、適宜に変更して実施することができる。

【符号の説明】

【0064】

１０…積層部
１０ａ…端面
１０ｂ…端面
１０ｃ…トレンチ
１０ｃ１…側面
１０ｄ…ギャップ
１１…基板
１２…第一半導体層
１３…第二半導体層
１４…第三半導体層
１５…パッシベーション膜
１５ａ…開口
１６…導電層
２１…第一電極
２２…第二電極
３０…メサ
３０ｔ…テーパ部
３０ｓ…直状部
３１…第一クラッド層
３２…活性層
３３…第二クラッド層
４０…窓領域
４０Ａ…混晶化層
４０Ｂ…不純物拡散層
４０Ｃ…ワイドバンドギャップ層
５０…積層部
１００Ａ～１００Ｄ…光半導体素子（半導体レーザ素子）
１００Ｅ，１００Ｆ…光半導体素子（半導体光増幅器）
１０１…誘電体膜
Ｘ…方向（第三方向）
Ｙ…方向（第二方向）
Ｚ…方向（第一方向）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】