特許 7112262 半導体光素子及び光送信モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-07-26

(45)【発行日】2022-08-03

(54)【発明の名称】半導体光素子及び光送信モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/042 20060101AFI20220727BHJP

【ＦＩ】

H01S5/042 614

H01S5/042 612

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2018119555

(22)【出願日】2018-06-25

(65)【公開番号】P2020004754

(43)【公開日】2020-01-09

【審査請求日】2021-06-02

(73)【特許権者】

【識別番号】301005371

【氏名又は名称】日本ルメンタム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000154

【氏名又は名称】特許業務法人はるか国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】浅倉 秀明

(72)【発明者】

【氏名】中村 厚

(72)【発明者】

【氏名】山内 俊也

(72)【発明者】

【氏名】中井 義博

【審査官】村井 友和

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－２７７４９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０１９０５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－０２９７０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０５９８９０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｓ ５／００－５／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第一導電型を有する基板と、
前記基板上に設けられる活性層、該活性層上に設けられて前記第一導電型とは異なる第二導電型を有するクラッド層、及び前記クラッド層上に設けられる第二導電型を有するコンタクト層を含むメサ構造と、
前記基板上に設けられ、かつ、前記メサ構造の上部が露出するように前記メサ構造を埋め込む埋め込み層と、
前記メサ構造の前記上部上と前記埋め込み層上に設けられる電極層、
を有し、前記電極層は、前記メサ構造の前記上部に接触する接着層、導電層、及び前記接着層及び前記導電層の間にあるバリア層を含み、
前記接着層は、前記メサ構造の前記上部との接着強度において、前記電極層の他のどの層よりも強く、
前記接着層、前記導電層、及び前記バリア層が、前記コンタクト層上でオーミック電極を構成し、
前記電極層は、前記接着層及び前記バリア層のうちの一の層と、前記接着層及び前記バリア層の他の層を含み、
前記メサ構造上及び前記埋め込み層上に設けられた前記電極層の、前記一の層及び前記他の層の少なくとも一方は、前記メサ構造の前記上部にある部分と前記埋め込み層にある部分に分離されている、
ことを特徴とする半導体光素子。

【請求項2】

請求項１に記載の半導体光素子であって、
前記他の層の厚さが、前記メサ構造の前記上部が前記埋め込み層から露出している部分の厚さより厚く、
前記他の層は前記コンタクト層上から前記埋め込み層上において、連続的に繋がっており、
前記一の層は、前記メサ構造の前記上部の側壁で分離する、
ことを特徴とする半導体光素子。

【請求項3】

請求項１に記載の半導体光素子であって、
前記一の層の厚さが、前記メサ構造の前記上部が前記埋め込み層から露出している部分の厚さより厚く、
前記一の層は前記コンタクト層上から前記埋め込み層上において、連続的に繋がっており、
前記他の層は、前記メサ構造の前記上部の側壁で分離する、
ことを特徴とする半導体光素子。

【請求項4】

請求項１に記載の半導体光素子であって、
前記メサ構造の内、前記埋め込み層から露出している領域は、前記コンタクト層の一部である、
ことを特徴とする半導体光素子。

【請求項5】

請求項１に記載の半導体光素子であって、
前記一の層と前記他の層の厚さの合計は、前記メサ構造の前記上部が前記埋め込み層から露出している厚さより薄い、
ことを特徴とする半導体光素子。

【請求項6】

請求項１乃至４のいずれか一項に記載の半導体光素子であって、
前記一の層と前記他の層の厚さの合計は、前記メサ構造の前記上部が前記埋め込み層から露出している厚さより厚い、
ことを特徴とする半導体光素子。

【請求項7】

請求項１乃至３のいずれか一項に記載の半導体光素子であって、
前記メサ構造の内、前記埋め込み層から露出している領域は、前記コンタクト層の全部である、
ことを特徴とする半導体光素子。

【請求項8】

請求項１乃至７のいずれか一項に記載の半導体光素子であって、
前記接着層はＴｉであり、
前記バリア層はＰｔである、
ことを特徴とする半導体光素子。

【請求項9】

請求項１乃至８のいずれか一項に記載の半導体光素子を備える光送信モジュール。

【請求項10】

請求項１乃至８のいずれか一項に記載の半導体光素子を備える光送受信モジュール。

【請求項11】

第一導電型を有する基板と、
前記基板上に設けられる活性層、該活性層上に設けられて前記第一導電型とは異なる第二導電型を有するクラッド層、及び前記クラッド層上に設けられる第二導電型を有するコンタクト層を含むメサ構造と、
前記基板上に設けられ、かつ、前記メサ構造を埋め込む埋め込み層と、
前記コンタクト層上と前記埋め込み層上に設けられる少なくとも２つの層を含む電極層、
を有し、
前記メサ構造の上部は前記埋め込み層から露出し、
前記メサ構造上と前記埋め込み層上に堆積される前記電極層のうちの一の層及び／又は該一の層上に堆積される他の層は、前記メサ構造の前記上部の側壁で分離し、
前記一の層の厚さが、前記メサ構造の前記上部が前記埋め込み層から露出している部分の厚さより厚く、
前記一の層は前記コンタクト層上から前記埋め込み層上において、連続的に繋がっており、
前記他の層は、前記メサ構造の前記上部の側壁で分離する、
ことを特徴とする半導体光素子。

【請求項12】

第一導電型を有する基板と、
前記基板上に設けられる活性層、該活性層上に設けられて前記第一導電型とは異なる第二導電型を有するクラッド層、及び前記クラッド層上に設けられる第二導電型を有するコンタクト層を含むメサ構造と、
前記基板上に設けられ、かつ、前記メサ構造を埋め込む埋め込み層と、
前記コンタクト層上と前記埋め込み層上に設けられる少なくとも２つの層を含む電極層、
を有し、
前記メサ構造の上部は前記埋め込み層から露出し、
前記メサ構造上と前記埋め込み層上に堆積される前記電極層のうちの一の層及び／又は該一の層上に堆積される他の層は、前記メサ構造の前記上部の側壁で分離し、
前記電極層のうちの一の層はＴｉであり、
前記電極層のうちの他の層はＰｔである、
ことを特徴とする半導体光素子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体光素子及びその製造方法並びに光送信モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

半導体光素子の一つである半導体レーザは、光通信、情報処理、光源など、様々な用途で利用されており、低コスト、低消費電力、小型、高光出力、高信頼性が求められている。一般的に、半導体光素子は、ｐｎ接合を構成する半導体結晶と、電極を構成する金属を有する。

【0003】

半導体光素子のなかでも埋め込みヘテロ構造（ＢＨ：Ｂｕｒｉｅｄ－Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）は、ｐｎ接合を構成する半導体結晶をメサ構造にし、該メサ構造の側部を半絶縁性半導体の埋め込み層で埋め込んでいる。そのため電極はメサ構造の上面（コンタクト層の上部の露出した面）と埋め込み層の上面にわたって配置される。

【0004】

半導体光素子の電極を構成する金属は、電子ビーム蒸着等の高温プロセスによって半導体結晶層上に成膜されることが一般的である。成膜された金属が高温から室温へ降温すると、半導体と金属の熱膨張係数の差によって半導体結晶に応力が発生する。このような応力は半導体光素子の性能に悪影響を及ぼすことが知られている。そのため、これまでこのような応力を緩和するための様々な提案がなされてきた。

【0005】

特許文献１では、二重チャネル平面埋め込みヘテロ構造（ＤＣ－ＰＢＨ：Ｄｏｕｂｌｅ－Ｃｈａｎｎｅｌ Ｐｌａｎａｒ Ｂｕｒｉｅｄ Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）型半導体レーザにおいて、電極を構成するＰｔによる半導体結晶に生じる応力と信頼性の関係が報告されている。例えば特許文献１では、ＴｉＰｔＡｕオーミック電極を、メサ構造の両外部近傍でメサ部に沿って切断することが提案されている。

【0006】

特許文献２では、リッジ型半導体レーザにおける、金属による半導体結晶の応力とレーザ活性層又は光吸収層の特性ばらつきの関係が報告されている。例えば特許文献２では、メサ構造上の電極に応力低減用スリットを加えることが提案されている。

【0007】

特許文献３では、リッジ型半導体レーザにおいて電極によるリッジ直下の活性層の応力を緩和することが提案されている。例えば特許文献３では、リッジ上部のコンタクト層の側壁部分とコンタクト直下の半導体リッジ構造の側壁部分に空洞を設ける構造が提案されている。

【0008】

特許文献４では、窒化物半導体レーザのリッジ型構造において、電極による窒化物半導体層、およびリッジの応力と信頼性の関係が報告されている。例えば特許文献４では、リッジ基底部において、半導体層上の保護膜と、保護膜上の電極の間に空隙を設ける構造が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【文献】特開昭６４－２８８８４号公報

【文献】特開２０１２－２５６７１２号公報

【文献】特開２０１２－９４５６４号公報

【文献】特開２０１２－５９８９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

前述したＢＨ構造では、メサ構造の上面と埋め込み層の上面は概ね同一面となることが一般的であるが、ＢＨ構造の製造プロセスの中には、埋め込み層からメサ構造の上部を突出させるプロセスがある。そのようにメサ構造の一部が埋め込み層から突出する半導体光素子では、突出したメサ構造の一部の側面にも電極が形成される。そのためメサ構造は上面に加えて側面からも電極の応力を感じることになる。結果として、上部が突出したメサ構造は、上部が突出していないメサ構造よりも電極からより大きな影響を受ける。そのためメサ構造の上部が突出したＢＨ構造型半導体レーザにおいては、応力緩和は特に重要であることを我々は見出した。

【0011】

しかし特許文献１で開示されている応力緩和は、コンタクト層が埋め込み層から露出していないＢＨ構造の応力を緩和している。また特許文献２乃至４で開示されている応力緩和は、リッジ型半導体レーザの応力緩和であってＢＨ構造型半導体レーザの応力緩和ではない。そのため特許文献１乃至４に開示された応力緩和では、ＢＨ構造型半導体レーザの応力緩和を十分に実現し得ない恐れがある。

【0012】

上記の理解に基づき本願発明者等は、特許文献１乃至４に開示された応力緩和について検討した。その結果本願発明者等は、特許文献１乃至４に開示された応力緩和では、コンタクト層が埋め込み層から一部又は全部が露出しているＢＨ構造半導体レーザのＳＭＳＲ（Ｓｉｄｅ Ｍｏｄｅ Ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ Ｒａｔｉｏ）特性に及ぼす悪影響が十分に緩和されないことを発見した。

【0013】

よって本願発明は、メサ構造上部が埋め込み層から突出するＢＨ構造型半導体レーザにおいて、埋め込み層から突出するメサ構造上部の側面が電極層から受ける応力を低減することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0014】

（１）本願の半導体光素子は、第一導電型を有する基板と、前記基板上に設けられる活性層、該活性層上に設けられて前記第一導電型とは異なる第二導電型を有するクラッド層、及び前記クラッド層上に設けられる第二導電型を有するコンタクト層を含むメサ構造と、前記基板上に設けられ、かつ、前記メサ構造を埋め込む埋め込み層と、前記コンタクト層上と前記埋め込み層上に設けられる少なくとも２つの層を含む電極層、を有する。当該半導体光素子では、前記メサ構造の上部は前記埋め込み層から露出し、前記メサ構造上と前記埋め込み層上に堆積される前記電極層のうちの一の層及び／又は該一の層上に堆積される他の層は、前記メサ構造の上部の側壁で分離する。

【0015】

（２）（１）の半導体光素子において、前記他の層の厚さが、前記メサ構造の上部が前記埋め込み層から露出している部分の厚さより厚く、前記他の層は前記コンタクト層上から前記埋め込み層上において、連続的に繋がっており、前記一の層は、前記メサ構造の上部の側壁で分離する。

【0016】

（３）（１）の半導体光素子において、前記一の層の厚さが、前記メサ構造の上部が前記埋め込み層から露出している部分の厚さより厚く、前記一の層は前記コンタクト層上から前記埋め込み層上において、連続的に繋がっており、前記他の層は、前記メサ構造の上部の側壁で分離する。

【0017】

（４）（１）の半導体光素子において、前記メサ構造の内、前記埋め込み層から露出している領域は、前記コンタクト層の一部である。

【0018】

（５）（１）の半導体光素子において、前記一の層と前記他の層の厚さの合計は、前記メサ構造の上部が前記埋め込み層から露出している厚さより薄い。

【0019】

（６）（１）乃至（４）のいずれかの半導体光素子において、前記一の層と前記他の層の厚さの合計は、前記メサ構造の上部が前記埋め込み層から露出している厚さより厚い。

【0020】

（７）（１）乃至（３）のいずれかの半導体光素子において、前記メサ構造の内、前記埋め込み層から露出している領域は、前記コンタクト層の全部である。

【0021】

（８）（１）乃至（７）のいずれかの半導体光素子において、前記電極層のうちの一の層はＴｉであり、前記電極層のうちの他の層はＰｔである。

【0022】

（９）本願の光送信モジュールは、（１）乃至（８）のいずれかの半導体光素子を備える。

【0023】

（１０）本願の光送受信モジュールは、（１）乃至（８）のいずれかの半導体光素子を備える。

【発明の効果】

【0024】

本発明は、メサ構造上部が埋め込み層から突出するＢＨ構造型半導体レーザにおいて、埋め込み層から突出するメサ構造上部の側面が電極層から受ける応力を低減させる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の実施形態による光送信モジュールを備える光送受信モジュールを示す。

【図2】本発明の実施形態による半導体光素子を搭載した光送信モジュールを示す。

【図3】本発明の実施形態による半導体光素子の上面図を示す。

【図4】本発明の実施形態による半導体光素子の断面図を示している。

【図5】本発明の実施形態による半導体光素子のメサ構造の拡大断面図を示している。

【図6】本発明の実施形態による半導体光素子のメサ構造の拡大断面図を示している。

【図7】本発明の実施形態による半導体光素子のメサ構造の拡大断面図を示している。

【図8】本発明の実施形態による半導体光素子のメサ構造の拡大断面図を示している。

【図9】本発明の実施形態による半導体光素子のメサ構造の拡大断面図を示している。

【図10】本発明の実施形態による半導体光素子の製造方法を表している。

【図11】本発明の実施形態による半導体光素子の製造方法を表している。

【図12】本発明の実施形態による半導体光素子の製造方法を表している。

【図13】本発明の実施形態による半導体光素子の製造方法を表している。

【発明を実施するための形態】

【0026】

［第１実施形態］
図１は、本願実施形態による光送信モジュールを備える光送受信モジュールを示す。光送受信モジュール１００は、筺体１０１と、筺体１０１中に設けられる、エッジ・コネクタ１０２を備えるプリント基板１０３と、光送信モジュール１０６（ＴＯＳＡ：Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｕｂ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）と、光受信モジュール１０７（ＲＯＳＡ：Ｒｅｃｅｉｖｅｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｕｂ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）と、筺体１０１に取り付けられる光ファイバコネクタ１０８ａ，１０８ｂを有する。プリント基板１０３は該プリント基板１０３上に集積回路１０４を有する。

【0027】

プリント基板１０３は、光送信モジュール１０６及び光受信モジュール１０７とはフレキシブル基板１０５によってそれぞれ接続される。光ファイバコネクタ１０８ａ，１０８ｂは、光送信モジュール１０６及び光受信モジュール１０７にそれぞれ光学的に位置合わせされている。

【0028】

集積回路１０４は信号再生機能や増幅機能を有する。光送信モジュール１０６は電気信号を光信号に変換する機能を有する。光受信モジュール１０７は光信号を電気信号に変換する機能を有する。

【0029】

エッジ・コネクタ１０２は、光受信モジュール１０７からの電気信号をホスト装置（不図示）へ出力し、かつ、ホスト装置（不図示）からの電気信号を光送信モジュール１０６へ出力する。光ファイバコネクタ１０８ａ，１０８ｂは光送受信モジュール１００の入出力手段として機能する。すなわち、入力光は、光ファイバコネクタ１０８ｂに接続される光ファイバ（不図示）を介して光受信モジュール１０７へ入力され、かつ、出力光は、光ファイバコネクタ１０８ａに接続される光ファイバ（不図示）を介して光送信モジュール１０６から出力される。

【0030】

図２は本願実施形態による光送信モジュールを示す。光送信モジュール１０６は、チップキャリア１０９と、該チップキャリア１０９上に搭載された半導体光素子１１０と、凸レンズ１１１を有する。

【0031】

半導体光素子１１０は光を放出する。凸レンズ１１１は半導体光素子１１０から放出された光を平行光又は集束光に変換する。

【0032】

図３は本願実施形態による半導体光素子の上面図を示す。図示されている半導体光素子１１０は電界吸収型光変調器集積分布帰還型レーザ（ＥＡ－ＤＦＢ：Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｍｏｄｕｌａｔｏｒ － Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃｋ ｌａｓｅｒ）である。半導体光素子１１０は、レーザ部１１２と、導波路部１１３と、変調器部１１４と、メサ構造（メサストライプ）１１５を有する。

【0033】

レーザ部１１２の上部には電極１１６が設けられている。電極１１６は少なくとも２層の金属層を含んでよい。レーザ部１１２はＤＦＢレーザ素子であることが好ましいが、他の形式のレーザ素子であってもよい。変調器部１１４の上部には電極１１６と電極パッド１１７が設けられている。変調器部１１４はＥＡ光変調器であることが好ましいが、他の形式の光変調器であってもよい。

【0034】

図４は、本発明の実施形態による半導体光素子１１０の線Ａ－Ａ’に沿った断面図を示している。図示された半導体光素子１１０は半絶縁性半導体で埋め込まれたＢＨ構造型半導体レーザである。なお図４に示された断面図は図３の断面Ａ－Ａ‘での断面に限定されるものではなく、レーザ部１１２のどの断面も図４に示された構造を有する。

【0035】

半導体光素子１１０は、第一導電型を有する基板１１８と、基板１１８の表面に設けられるメサ構造１１５と、メサ構造１１５を埋め込む埋め込み層１２２と、埋め込み層１２２の一部の上に設けられるパッシベーション膜１２３と、メサ構造１１５、埋め込み層１２２、及びパッシベーション膜１２３を覆うＴｉ層１２４と、Ｔｉ層１２４上に設けられるＰｔ層１２５と、Ｐｔ層１２５上に設けられるＡｕ層１２６と、基板１１８の裏面に形成される第一導電型を有する電極１２７を有する。

【0036】

メサ構造１１５は、活性層１１９と、活性層１１９上に設けられて第一導電型とは異なる第二導電型を有するクラッド層１２０と、クラッド層１２０上に設けられて第二導電型を有するコンタクト層１２１を有する。Ｔｉ層１２４と、Ｐｔ層１２５と、Ａｕ層１２６は、第二導電型を有する電極層１１６を構成する。メサ構造１１５は、本実施形態では、図４の鉛直方向にストライプ状の共振器構造を有する。本説明では省略したが、メサ構造１１５にはＳＣＨ層、回折格子層等の他の層が含まれていても良い。ただしメサ構造１１５の最上層はコンタクト層である。また本実施形態では、基板１１８はｎ型ＩｎＰ基板、活性層１１９はＩｎＧａＡｓＰを含む多重量子井戸、クラッド層１２０はｐ型のＩｎＰ層、コンタクト層１２１はｐ型のＩｎＧａＡｓ層とした。さらにメサ構造１１５共振器構造はλ／４シフト回折格子構造とした。

【0037】

半導体光素子１１０はＩｎＧａＡｓＰ系材料で構成されるが他の材料系で構成されてもよい。埋め込み層１２２は半絶縁性半導体で構成される。ここではＦｅが添加されたＩｎＰ層とした。コンタクト層１２１の上面ではＴｉ層１２４、Ｐｔ層１２５、及びＡｕ層１２６からなる電極層１１６はオーミック電極を構成するため、低抵抗の電気的接続が十分に保たれる。本実施形態では、第一導電型がｎ型で第二導電型はｐ型だが、実施形態によっては、第一導電型がｐ型で第二導電型はｎ型であってもよい。

【0038】

半導体光素子の通電及び放熱並びに後工程（ワイヤボンディング、はんだ付け）を考慮すると、Ａｕを電極として用いることが好ましい。しかし電極層中のＡｕはメサ構造中の半導体層中へ拡散することで、半導体光素子の信頼性及び特性を劣化させる恐れがある。そのようなＡｕの半導体層への拡散を防止するため、Ｐｔ電極層がバリア層としてＡｕ電極層の下に設けられる。コンタクト層１２１とＡｕ層１２６は直接接触せず、Ａｕの半導体結晶への拡散はＰｔ層１２５のバリアメタル効果により抑制される。しかしＰｔの半導体への接着強度は弱いため、接着層及びオーミック電極を形成するため、Ｔｉ層１２４がＰｔ層１２５と埋め込み層１２２及びメサ構造１１５上部との間に設けられる。

【0039】

前述したように、Ａｕは通電及び放熱のためにメサ構造以外の領域に広がっていることが必要である。そのためたとえＡｕ電極層がメサ構造へ及ぼす応力は大きいとしても、Ａｕ層が半導体層へ及ぼす応力は不可避である。しかしＰｔ層とＴｉ層は電極本来の機能である通電以外の目的を主として設けられている。そのためＰｔ層とＴｉ層はメサ構造に応力を及ぼさないことが好ましい。

【0040】

上記観点から鋭意検討した結果、本願発明者等は、Ｐｔ層とＴｉ層がメサ構造へ及ぼす応力を緩和するため、メサ構造の側面に接するＰｔ電極層及び／又はＴｉ電極層と上面に接するＰｔ電極層及び／又はＴｉ電極層の繋がりを弱くすることに想到した。具体的には本願発明者等は、Ｐｔ電極層及び／又はＴｉ電極層がメサ構造上部と側部で分離する半導体光素子を提案した。Ｐｔ層及び／又はＴｉ層は、メサ構造の上部のみに形成されることが好ましいが、実際にはメサ構造の側部にもある程度形成される。

【0041】

前述した半導体光素子の電極層は、メサ構造の側部で分離しているためメサ構造の上部であるコンタクト層側部への電極層による応力は緩和され、メサ構造全体の応力緩和が実現され、その結果本願実施形態による半導体光素子のＳＭＳＲ歩留りを３％改善させることを本願発明者等は発見した。

【0042】

図５は、本願実施形態による半導体光素子のメサ構造の図４のＢでの拡大断面図を示している。本実施形態では、コンタクト層１２１の全部が埋め込み層１２２から露出している。すなわち本実施形態では、埋め込み層１２２から露出するメサ構造１１５の上部はコンタクト層１２１である。本実施形態では、Ｔｉ層１２４及びＰｔ層１２５の両者がコンタクト層１２１の側部において分離されて不連続となっている。また、それぞれのコンタクト層１２１上部に形成された領域の厚さと、埋め込み層１２２上部に形成された領域の厚さとは略等しい。なお実施形態によっては、コンタクト層１２１より下に位置する層（例えばクラッド層１２０）が埋め込み層１２２から露出してもよい。本実施形態では、Ｔｉ層１２４の厚さがコンタクト層１２１の埋め込み層１２２から露出した部分の厚さ（以下、Ｈと呼称）より薄く（Ｔｉ層＜Ｈ）、また、Ｐｔ層１２５の厚さも露出した部分の厚さより薄い（Ｐｔ厚＜Ｈ）。さらに、Ｔｉ層１２４とＰｔ層１２５の厚さの合計は、Ｈよりも大きい。そのため、Ｐｔ層１２５の上に配置されるＡｕ層１２６が露出部（半導体層であるコンタクト層１２１）の側部に接することがなく、Ａｕ拡散の懸念はない。なお、本実施形態ではコンタクト層１２１の埋め込み層１２２から露出した部分の厚さは２００ｎｍで、Ｔｉ層１２４の厚さは１００ｎｍで、Ｐｔ層１２５は１５０ｎｍで、かつ、Ａｕ層１２６は１０００ｎｍである。

【0043】

図５に示されたメサ構造においては、Ｔｉ層１２４は、コンタクト層１２１の側部において分離されて不連続となっている。そのため、連続している場合と比較して、本実施形態による半導体光素子では、メサ構造１１５へのＴｉ層１２４が及ぼす応力は緩和される。さらに、Ｐｔ層１２５も同様に不連続となっており、メサ構造１１５へのＰｔ層１２５が及ぼす応力は緩和される。

【0044】

［第２実施形態］
図６は、本願実施形態による半導体光素子のメサ構造の拡大断面図を示している。本実施形態では、Ｐｔ層１２５がメサ構造１１５の側壁で連続していることを除き、第１実施形態と同様である。本実施形態では、Ｐｔ層厚は２５０ｎｍとした。Ｔｉ層１２４はメサ構造１１５の側壁で分離しているので、Ｔｉ層１２４がコンタクト層１２１へ及ぼす応力は緩和される。よって本実施形態でも同様の効果が得られる。

【0045】

［第３実施形態］
図７は、本願実施形態による半導体光素子のメサ構造の拡大断面図を示している。本実施形態では、Ｔｉ層１２４がメサ構造１１５の側壁で連続していることを除き、第１実施形態と同様である。本実施形態では、Ｔｉ層厚は２５０ｎｍとした。Ｐｔ層１２５がメサ構造１１５の側壁で分離しているので、コンタクト層１２１へ及ぼされる応力は緩和される。よって本実施形態でも同様の効果が得られる。

【0046】

［第４実施形態］
図８は、本願実施形態による半導体光素子のメサ構造の拡大断面図を示している。本実施形態では、コンタクト層１２１の一部が埋め込み層１２２から露出していること、Ｐｔ層の厚さが異なる点を除き、第１実施形態と同様である。また本実施形態では、露出している部分の厚さＨは１５０ｎｍであり、Ｐｔ層厚は１００ｎｍとした。本実施形態においても、コンタクト層１２１の一部しか露出していないとしても、Ｔｉ層１２４とＰｔ層１２５がメサ構造１１５の側壁で分離しているので、コンタクト層１２１の露出した部分へ及ぼされる応力は緩和される。よって本実施形態でも同様の効果が得られる。逆に、メサ構造のうち、クラッド層１２０の一部まで露出していたとしても、Ｔｉ層１２４及び/又はＰｔ層１２５が不連続であれば、本実施形態と同様の効果が得られる。

【0047】

［第５実施形態］
図９は、本願実施形態による半導体光素子のメサ構造の拡大断面図を示している。本実施形態では、Ｔｉ層１２４とＰｔ層１２５の厚さが異なることを除いて第１実施形態と同様である。ここではＴｉ層厚は５０ｎｍ、Ｐｔ層厚は１００ｎｍとした。なお、コンタクト層１２１の埋め込み層１２２から露出した部分の厚さＨは２００ｎｍである。本実施形態では、Ｔｉ層１２４とＰｔ層１２５がメサ構造１１５の側壁で分離しているので、コンタクト層１２１の露出した部分へ及ぼされる応力は緩和される。ただし、Ｔｉ層１２４とＰｔ層１２５の合計の厚さはＨより薄いために、メサ構造の側壁にはＡｕ層１２６が接している。Ａｕ層１２６が半導体層（コンタクト層１２１）に接している場合は、Ａｕが半導体内部に拡散する恐れがあるが、その領域が小さい場合は信頼性などへの影響は小さい。そのため、本構造においても本願発明の効果は得られる。

【0048】

なお、本実施形態１乃至３と実施形態４，５は各々適宜組み合わせても良い。本願発明は、メサ構造の一部が埋め込み層より露出している状態において、Ｔｉ層及び/又はＰｔ層が不連続でメサ上部から埋め込み層上部に配置されていることに特徴がある。

【0049】

［本願実施形態による半導体光素子の製造方法］
本願実施形態による半導体光素子の製造方法が図１０，１１，１２，１３示されている。最初に図１０に示されているように、複数の層を含む発光に適した活性層１１９が基板１１８上に堆積され、活性層１１９上にクラッド層１２０が堆積され、ｐ型ＩｎＰクラッド層１２０上にコンタクト層１２１が堆積される。基板１１８はたとえばｎ型ＩｎＰ基板であってよい。活性層１１９はたとえば多重量子井戸であってよい。活性層１１９はまた、レーザの発振状態を制御する回折格子層を有してよい。コンタクト層１２１はたとえばｐ型ＩｎＧａＡｓであってよい。

【0050】

次にエッチング処理によりメサ構造１１５が形成され、続いて埋め込み層１２２を選択的に堆積することによってＢＨ構造が形成される。たとえば埋め込み層１２２は半絶縁性ＩｎＰであってよい。メサ構造１１５の幅は単一モード発振条件を満たすように決定されることが好ましい。メサ構造１１５の幅はたとえば約２マイクロメートル以下であってよい。埋め込み層１２２の結晶成長時には、メサ上部にはメサ幅より少し太い幅のマスクが配置されているために、図１１に示されているように、埋め込み層１２２はメサ上部において少し平坦な領域があり、その後結晶面に沿って斜め上に延び、また平坦部が続く形状となる。続いて、埋め込み層１２２の上面にパッシベーション膜１２３を成膜した後、メサ構造１１５の幅より大きな幅でパッシベーション膜１２３をエッチングし、メサ構造１１５との電気的接続のための構造が作成される（図１１）。

【0051】

その後図１２に示されているように、コンタクト層１２１の側部が埋め込み層１２２から露出するようにエッチングが行なわれる。コンタクト層１２１は埋め込み層１２２から全体又は一部が露出する。

【0052】

次に図１３に示されているように、Ｔｉ層１２４、Ｐｔ層１２５、及びＡｕ層１２６がこの順に堆積される。結果としてｐ型電極が形成される。最後に基板１１８の裏面にｎ型電極１２７が形成される。

【0053】

以上の構造により、本発明はコンタクト層上面にＴｉ、Ｐｔ、及びＡｕからなるオーミック電極による抵抗値の小さい電気的接続を有し、Ｔｉ層１２４及び／又はＰｔ層１２５がコンタクト層側部において分離していることで、Ｔｉ層１２４及び／又はＰｔ層１２５によるコンタクト層側部への応力が緩和される。これにより、メサ構造１１５に及ぼされる応力が低減される。結果として、応力に起因する屈折率変化及び回折格子ピッチの変化が低減されること等で、ＳＭＳＲ歩留り向上が実現される。

【0054】

本実施形態は、ＩｎＧａＡｓＰ系ＥＡ－ＤＦＢレーザについて述べたが、ＢＨ構造を有するその他材料を用いた半導体レーザ、および半導体レーザ集積素子にも同様の効果が期待できる。さらに、この半導体光素子１１０を用いた光送信モジュール１０６、光送受信モジュール１００においても同様の効果が得られることは言うまでもない。

【符号の説明】

【0055】

１００ 光送受信モジュール、１０１ 筺体、１０２ エッジ・コネクタ、１０３ プリント基板、１０４ 集積回路、１０５ フレキシブル基板、１０６ 光送信モジュール、１０７ 光受信モジュール、１０８ａ，ｂ 光ファイバコネクタ、１０９ チップキャリア、１１０ 半導体光素子、１１１ 凸レンズ、１１２ レーザ部、１１３ 導波路部、１１４ 変調器部、１１５ メサ構造、１１６ 電極、１１７ 電極パッド、１１８ 基板、１１９ 活性層、１２０ クラッド層、１２１ コンタクト層、１２２ 埋め込み層、１２３ パッシベーション膜、１２４ Ｔｉ層、１２５ Ｐｔ層、１２６ Ａｕ層、１２７ 電極。

【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】