JPH04180283A - 半導体光素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体光素子及びその製造方法に関し、特
に活性領域中に複数の量子細線あるいは量子箱を含み、
かつその製造が容易な半導体光素子及びその製造方法に
関するものである。

〔従来の技術〕

第２図は、例えばアプライド・フィジックス・レターズ
、５５巻、２６号、　　１９８９年、　２７１５〜２７
１７頁（ＡＩ）ｐｉ、Ｐｈｙｓ、　Ｌｅｔｔ、　５５（
２６）、　２５　Ｄｅｃｅｍｂｅｒ　１９８９．　ｐｐ
、　２７１５〜２７１７）に掲載されたＥ、　Ｋａｐｏ
ｎか作製した量子細線半導体レーザ（以下単に量子細線
レーザと記す）の構造を示す断面図である。

図において、ｎ＋形ＧａＡｓ基板１にはＶ字形ストライ
プ状溝か形成されており、ｎ形Ａ！！、　Ｇａ　＋　−
ｙ　Ａ　Ｓクラッド層２　、Ａ　Ｉ！　ｘ　Ｇ　ａ　＋
　−ｘ　Ａ　ｓ第１ＳＣＨ層３．ＧａＡｓ量子井戸層４
．ＡＡ、Ｇａ　＋　−ｘ　Ａ　ｓ第２ＳＣＨ層５．　ｐ
形Ａｊ７．Ｇａｌ−７Ａｓクラッド層６．ｐ＋形ＧａＡ
ｓコンタクト層７は基板１上にこのＶ字形ストライプ状
溝の形状に沿って順次積層配置される。ｐ側電極８はコ
ンタクト層７上に設けられ、図示しないｎ側電極が基板
１裏面全面に設けられる。２２はプロトン注入により高
抵抗化された領域である。

次に動作について説明する。

第２図に示した量子細線レーザのＰＮ接合に対して順方
向にしきい値電流以上の電流を流すとウェル層４でレー
ザ発振か生じ、外部にレーザ光か放射される。通常の半
導体レーザては活性領域は０．０５〜０．２μｍ程度の
層厚て構成されているか、量子井戸レーザの場合、ウェ
ル層の層厚は３００Å以下となっている。このような超
薄膜の領域では層厚方向に関して電子か局在化するとい
う量子効果か生じる。この結果通常の半導体レーザに比
べて利得が高くなり、レーザの低しきい値化、低動作電
流化の効果が生じる。量子細線レーザは量子井戸レーザ
の層厚方向の量子化に加えて水平方向にも量子化したも
のである。この場合前述した量子化による効果はさらに
顕著になる。

第２図の量子細線レーザではＶ字形の溝上にエビ成長す
ることにより、水平方向にもポテンシャルバリアを形成
し、電子及びホールを閉じ込めて量子化している。また
量子細線のストライプの長さを５００人程度広下にする
と、３次元的に電子及びホールか閉じ込められる、いわ
ゆる量子箱になるので量子効果は一層顕著になる。

ここで第２図において、量子細線の水平方向の幅ｗ、は
、■字形溝の形状と成長時の成長速度に強く依存してい
る。従って、Ｗ８の精密な制御は甚だ困難である。また
、一般に半導体レーザの最大光出力は端面の光学損傷（
ＣＯＤ）が生ずるレベルによって制限されており、ＣＯ
Ｄレベルを高くしてレーザ最大光出力を高くするには発
光面積を広くすればよいが、この構造では活性領域に１
本以上の量子細線を設けることはできないため、レーザ
の高出力化は望めない。

第３図（ａ）は特開昭６３−２９９８９号公報に記載さ
れた、二次元多重量子井戸構造を用いた半導体レーザ装
置を示す図であり、図において、３１はｐ形ＧａＡｓ基
板である。ｐ形Ａ１０．ｉ　Ｇａｏ７Ａｓクラッド層３
２は基板３１上に配置される。共振器を構成する端面間
をつなぐストライプ状の二次元多重量子井戸活性層３７
はクラッド層３２上のレーザ素子の幅方向の中央部に配
置される。５ｉｆｔ絶縁膜３８はクラッド層３２の活性
層３７が配置された領域以外の領域上及び活性層３７の
側面部分を覆うように配置される。ｎ形Ａｌｏ３Ｇａ。

７ＡＳクラッド層３９は絶縁膜３８上及び活性層３７上
に配置される。ｎ形ＧａＡｓコンタクト層４０はクラッ
ド層３９上に配置される。ｐ側電極４２、ｎ側電極４１
は基板３１裏面、コンタクト層４０上にそれぞれ配置さ
れる。

次にこの従来例レーザの二次元多重量子井戸活性層３７
の具体的構成とその作製方法について説明する。第３図
（ｂ）、　（Ｃ）は第３図（ａ）中の二次元多重量子井
戸活性層３７の製造方法を示す図である。

まず、基板３１上にクラッド層３２を結晶成長した後、
該クラッド層３２上に、層厚５ｏ人のＡｆＧａＡｓ層３
３Ａ９層厚５０人のＧａＡｓ層３３Ｂを各々１０層づつ
交互に成長して積層構造を形成する。この後、該積層構
造上にフォトレジスト膜３４をパターニングして、これ
をマスクとしてＡｆＧａＡｓ層３３Ａ、ＧａＡｓ層３３
Ｂの積層構造をエツチングし、さらにエツチングした積
層構造の側面を反応性イオンエツチング法を用いてエツ
チングすることにより第３図（ｂ）に示すように深さｌ
の周期的な凹部３３Ｃを形成する。ここてこの深さｌは
５０人とする。反応性イオンエツチングではその条件設
定により、ＡＩ！ＧａＡｓのエツチング速度をＧａＡｓ
のエツチング速度の２００倍程程度することかでき、こ
のようなエツチング形状の実現が可能である。

次にこの周期的な凹部３３Ｃを有する積層構造の側面上
に、ホットウォールエピタキシャル成長により、ＧａＡ
ｓ膜３７Ｂ、Ａｊ７ＧａＡｓ膜３７Ａを交互に形成する
。ホットウォールエピタキシャル法によれば第３図（Ｃ
）に示すように各々の膜は積層構造の側面上の凹凸を忠
実に再現しながら成長される。ＧａＡｓ膜３７Ｂ、Ａｆ
ＧａＡｓ膜３７Ａの交互の成長を活性領域３７の幅が０
．８〜１μｍ程度になるまで繰り返し、第３図（Ｃ）に
示す構造を得る。

この後、通常のフォトリソグラフィ技術とドライエツチ
ングにより活性領域３７をストライプ状に残して、Ａｆ
ＧａＡＳ層３３Ａ、ＧａＡｓ層３３Ｂの積層構造をエツ
チング除去し、絶縁膜３８゜クラッド層３９．コンタク
ト層４０を形成し、さらに電極４１．４２を形成して第
３図（ａ）に示すレーザ構造が完成する。

次に動作について説明する。第３図（ａ）において電極
４１．４２間にｐｎ接合に対して順方向に電流を印加す
ると、活性層３７にキャリアか注入され、活性層中のバ
ンドギャップエネルギの小さい領域すなわち第３図（Ｃ
）中のＧａＡｓ膜３７膜内７Ｂ内込められここで発光再
結合する。発生した光は、活性層ストライプに対し垂直
に、対向して設けられた襞間端面間で反射増幅され、レ
ーザ発振に至る。ここでＧａＡｓ膜３７Ｂは一辺が５０
人程度と極めて細い線状であるため、注入キャリアの量
子化効果により、閾値が低減するなど優れたレーザ特性
を示ｂ、またこの従来例の構造では、活性層中に多数の
量子細線を形成することが可能であり、レーザの高出力
化か実現できる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の高出力化が可能な量子細線レーザは以上のように
構成されているので、活性層の形成に複数回のエツチン
グ工程を必要とするなと、極めてその製造が複雑であり
、またより一般的なりツジ型レーザ、インナーストライ
プ型レーザ等には適用か極めて困難であるという問題点
かあった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、より簡単な工程て、リッジ型レーザ、インナ
ーストライプ型レーザに適用可能な複数個の量子細線を
有する活性領域を実現することを目的とする。

また、この発明は、より量子効果を向上した複数個の量
子細線を有する活性領域を実現すること、さらには量子
細線より一層顕著な量子効果か期待てきる量子箱を複数
有する活性領域を実現することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る半導体光素子は、半導体基板上又は該基
板上に成長した半導体層上に、量子効果か現れる程度に
狭い間隔をおいて相互に平行に設けられた量子効果か現
れる程度に狭い幅を持つ断面矩形の複数のストライプ状
溝、あるいは千鳥格子状に設けられた量子効果か現れる
程度に狭い幅と長さを持つ矩形状の複数の溝と、上記半
導体基板又は半導体層の上記溝の底部上及び該溝と溝と
の間の領域上に設けられた、上記溝の深さ以下で量子効
果が現れる程度に薄い厚みのウェル層と、上記溝の深さ
以上の厚みのバリア層を交互に積層した構造とを備えた
ものである。

また、この発明に係る半導体光素子の製造方法は、半導
体基板上又は該基板上に成長した半導体層上に、量子効
果が現れる程度に狭い幅を持つ断面矩形の複数のストラ
イプ状溝を量子効果が現れる程度に狭い間隔をおいて相
互に平行に、あるいは量子効果が現れる程度に狭い７幅
と長さを持つ矩形状の複数の溝を千鳥格子状に形成した
後、上記溝が形成されたウェハ上に、該溝の凹凸形状を
維持するように、層厚が上記溝の深さ以下でかつ量子効
果が現れる程度に薄いウェル層と、層厚が上記溝の深さ
以上のバリア層を交互に積層するものである。

〔作用〕

この発明においては、半導体基板上又は該基板上に成長
した半導体層上に、量子効果が現れる程度に狭い間隔を
おいて相互に平行に設けられた量子効果か現れる程度に
狭い幅を持つ断面矩形の複数のストライプ状溝、あるい
は千鳥格子状に設けられた量子効果が現れる程度に狭い
幅と長さを持つ矩形状の複数の溝と、上記半導体基板又
は半導体層の上記溝の底部上及び該溝と溝との間の領域
上に設けられた、上記溝の深さ以下で量子効果が現れる
程度に薄い厚みのウェル層と、上記溝の深さ以上の厚み
のバリア層を交互に積層した構造とを備えた構成とした
から、簡単な工程で複数個の量子細線、量子箱を有する
活性領域を実現することができ、またこれらをリッジ型
の半導体レーザ。

インナーストライプ型の半導体レーザの活性領域に適用
することができる。

また、この発明においては、半導体基板上又は該基板上
に成長した半導体層上に、量子効果が現れる程度に狭い
幅を持つ断面矩形の複数のストライプ状溝を量子効果が
現れる程度に狭い間隔をおいて相互に平行に、あるいは
量子効果か現れる程度に狭い幅と長さを持つ矩形状の複
数の溝を千鳥格子状に形成した後、上記溝か形成された
ウェハ上に、該溝の凹凸形状を維持するように、層厚か
上記溝の深さ以下でかつ量子効果が現れる程度に薄いウ
ェル層と、層厚か上記溝の深さ以上のバリア層を交互に
積層するようにしたから、複雑なエツチング工程等を必
要とすることなく、複数の量子細線、または量子箱を含
む構造を有する素子を作製することができる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図はこの発明の一実施例による半導体光素子の量子
細線構造を示す断面図、第４図はこの発明の他の実施例
の量子細線構造を示す断面図である。

図において、１２はｎ型ＧａＡｓ基板てあり、ｎ型Ａｆ
ＧａＡｓクラッド層９は基板１２上に配置される。クラ
ッド層９上には深さｄ　Ｉ＋　幅Ｘの断面矩形のストラ
イプ状溝が間隔ｙをもって相互に平行に複数形成されて
いる。該クラッド層９の上記ストライプ状溝の底面上及
び溝と溝との間の領域上には各々、層厚Ｗ１のウェル層
ＩＯと層厚ｂ１のバリア層が交互に積層配置される。

ここでウェル層１０はたとえばＧａＡｓ、バリア層１１
はたとえばクラッド層９と同程度のバンドギャップエネ
ルギを持つＡｆＧａＡｓからなる。

ｎ型ＡＩ！ＧａＡｓクラッド層９はＧａＡｓに比して高
いバンドギャップエネルギをもつためバリア層として機
能する。第１図の実施例ではストライプ状溝が最初のウ
ェル層１０でちょうど埋まり、新たにできた溝が最初の
バリア層１１でちょうど埋まるような各サイズ、すなわ
ち ｄ、＝ｗ、＝ｂ。

となっている。これにより各ウェル層１０は２次元的に
、即ちその上下面および両側面をバリア層でかこまれた
構造となっている。また、ストライプ状溝の輻Ｘと間隔
ｙを等しくすることにより溝上に形成されるウェル層と
溝と溝の間の領域上に形成されるウェル層とを同一のサ
イズにすることができる。ここて、ウェル層１０か量子
細線として効果を生ずるためには、輻ｘ、　ｙ、および
層厚ｄ１を２００人程度広下とする必要がある。

第４図に示す本発明の他の実施例では、ストライプ上溝
の深さｄ２＋　ウェル層厚Ｗ２．及びバリア層厚ｂ２の
関係は、 ｗ、＜ｂ２．（ｗ２　＋ｂ２　）／２”ｄｚとなってお
り、このようにウェル層の層厚ｗ２かバリア層の層厚ｂ
２より小さく、かつバリア層とウェル層の和の１／２か
溝の深さｄ２に等しい場合は、ウェル層ＩＯが隣合うバ
リア層１１の層厚方向の中央部分に位置し、ウェル層は
バリア層に完全に囲まれる。このため、ウェル層同士の
角は、第１図の実施例のように互いに接することかなく
量子効果はより完全なものとなる。

次に、さらに量子効果を高めることができる量子箱構造
について説明する。

上記第１図、第４図に示す構造において、ウェル層の層
厚Ｗ２幅ｘ、　　ｙのみならず長さＺについてもその寸
法を２００人程度量下とすることにより各ウェル層ｌＯ
は３次元的に、即ちその上下面、両側面および長さ方向
に垂直の側面をバリア層でかこまれた量子箱構造とする
ことができる。このような量子箱構造においては、量子
効果はさらに顕著なものとなる。

次に上記実施例による半導体光素子の量子細線構造、あ
るいは量子箱構造の製造工程について説明する。

第５図（ａ）〜（ｄ）は第４図の実施例の量子細線、量
子箱構造の製造工程を示す断面工程図である。

まず、第５図（ａ）に示すように、半導体基板１２上に
量子井戸構造のバリア層に相当するエネルギーギャップ
をもつ半導体層をエピタキシャル成長を用いて形成する
。この半導体層をドライエツチング技術を用いて、第５
図（ｂ）に示すように量子細線あるいは量子箱の効果か
十分生じるような大きさの断面が矩形状のストライプ状
あるいは矩形で格子状に配置された溝を形成する。量子
細線用及び量子箱用に加工した半導体層の斜視図をそれ
ぞれ第６図（ａ）、　ｆｂ）に示ｂ、各図においてｘ、
　　ｙ、　　ｚの寸法がそれぞれ２００人程度量下とな
るようにする。

加工後のウェハ上にウェル層１０とバリア層１１を交互
に積層する。それぞれの層厚は上述したように、ウェル
層ｌＯの層厚かバリア層１１の層厚より小さく、かつバ
リア層１１とウェル層ｌＯの層厚の和が溝の深さの２倍
に等しくなるようなオーダーとする。ここで、第１図の
実施例の構造を形成する場合には、ウェル層１０．バリ
ア層１１の層厚を溝の深さと等しくなるようなオーダー
とすればよい。結晶成長法としては加工された半導体層
の形状を維持でき、１００人程度広層厚を再現性よく形
成しうるような成長方法、−すなわちＭＢＥ法、ＭＯ−
ＣＶＤ法のような気相成長法が望ましい。

第５図（Ｃ）は第１層目のウェル層１０を形成した状態
の断面図、第５図（ｄ）は第１層目のバリア層１１を形
成した状態の断面図である。

このように本実施例の製造方法によれば、つエル層１０
．バリア層１１の積層工程を繰り返すことによって極め
て容易に複数の量子細線、あるいは量子箱を含む構造を
実現できる。

また、本実施例の量子細線構造あるいは量子箱構造は、
半導体基板上に形成した半導体層に直接溝を形成し、そ
の上に積層構造を設けた構成であるので、リッジ型の半
導体レーザ、インナーストライプ型の半導体レーザ等の
比較的製造が容易な半導体レーザの活性領域に容易に適
用することかでき、高性能の量子細線あるいは量子箱レ
ーザが得られる。

第７図は第１図、第４図に示す量子細線構造をその活性
領域に実際に適用した具体的な実施例を示す斜視図であ
り、第７図（ａｌはリッジ型の半導体レーザ、第７図（
ｂ）はインナーストライプ型の半導体レーザである。

第７図（ａ）において、１２はｎ型ＧａＡｓ基板であり
、ｎ型ＡｆＧａＡｓ下クラッド層９は基板１２上に配置
される。量子細線構造を含む活性層１４はクラッド層９
上に配置される。ｐ型ＡｌＧａＡｓ上クラッド層１９は
活性層１４上に配置され、該クラッド層１９は襞間端面
３０，３１間をつなぐストライプ状リッジ部を有する。

ｐ型ＧａＡｓキャップ層２０はクラッド層１９のリッジ
上に配置される。ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層１５はリ
ッジ部を埋め込むようにクラッド層１９上に配置される
。ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１６はブロック層１５及び
キャップ層２ｏ上に配置される。ｐ側電極１７はコンタ
クト層１６上に、ｎ側電極１８は基板１２裏面にそれぞ
れ設けられる。

また、第７図（ｂ）において第７図唾）と同一符号は同
−又は相当部分である。ｐ型ＡｆＧａＡｓ第１上クラッ
ド層２９は活性層】４上に配置される。

ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層１５は第１上クラッド層２
９上に配置され、該ブロック層１５は電流通路を形成す
るためのストライプ状溝を有する。

ｐ型Ａｊ７ＧａＡｓ第２上クラッド層３９はブロック層
１５及び第１上クラッド層２９上にブロック層１５の溝
形状に沿って配置される。ｐ型ＧａＡＳコンタクト層１
６は第２上クラッド層３９上に配置される。ｐ側電極１
７はコンタクト層１６上に、ｎ側電極１８は基板１２裏
面にそれぞれ設けられる。

次にこれら半導体レーザの製造方法について説明する。

まず、第７図（ａ）に示すリッジ構造型半導体レーザの
製造方法について第８図に沿って順次説明する。

まず第１回目の結晶成長により、第８図（ａ）に示すよ
うに、ｐ型基板１２上にｎ型Ａ１７ＧａＡｓクラッド層
９を結晶成長する。成長後、ｎ型ＡｎＧａＡｓクラッド
層９上に第６図（ａ）、あるいは第６図（ｂ）に示すよ
うな量子細線あるいは量子箱形成用の溝を形成する。こ
の後、まずｎ型ＡＩ！ＧａＡｓクラッド層９に相当する
層を成長し、次に第１図。

第４図の実施例で説明したようにウェル層、バリア層か
らなる量子細線あるいは量子箱層１４を成長し、さらに
ｐ型ＡＩ！ＧａＡｓクラッド層１９゜ｐ型ＧａＡｓコン
タクト層２０を成長する。上記クラッド層９に相当する
層の成長、量子細線あるいは量子箱層１４の成長、及び
ｐ型ＡｆＧａＡｓクラッド層１９．ｐ型ＧａＡｓキャッ
プ層２０の成長は第２回目の結晶成長により連続的に行
なう。

第８図（ｂ）は第２回目の結晶成長後の状態を示す断面
図である。

次に第８図（Ｃ）に示すようにウェハ表面上に８１０２
膜２１をスパッタ、ＥＢ蒸着等によって形成した後、フ
ォトリソグラフィ及びエツチング技術によってＳ　ｉＯ
２膜２１をストライプ状に残して他の部分を除去する。

ＳｉＯ□膜２１膜層１及びストライプ幅はそれぞれ例え
ば０．１〜１．０μｍ。

２〜１０μｍ程度にするのか適当である。この５ｉＣＬ
膜２１を除去するエツチング液としては、例えばフッ酸
が挙げられる。

次に第８図（ｄ）に示すように、エツチングによりｐ型
ＧａＡｓキャップ層２０．ｐ型ＡｎＧａＡｓクラッド層
１９をリッジ状になるよう除去する。

このとき、リッジ部分の底部はレーザの横モード制御の
見地から、２〜１０μｍの範囲にすることが望ましい。

第３回目の結晶成長によりリッジ部分をｎ型ＧａＡｓＪ
ｉ１５で埋め込む。埋め込み後の断面図を第８図（ｅ）
に示ｂ、 成長後５ｉＯｚ膜２１を除去し、第４回の結晶成長でｐ
型ＧａＡｓコンタクト層１６を結晶成長する。全結晶成
長工程が終了した後、基板側１２にｎ側電極１８を、ｐ
型ＧａＡｓコンタクト層１６側にｐ側電極１７を形成し
、個々のチップに分離することにより素子が完成する。

次に第７図（ｂ）に示すインナーストライプ型半導体レ
ーザの製造工程について説明する。

量子細線あるいは量子箱形成までの工程は上述のりッジ
型レーザと全く同様であるため、説明は省略する。ウェ
ル層、バリア層からなる層１４を形成後、連続してｐＷ
Ａ／ＧａＡｓ第１上クラッド層２９．ｎ型ＧａＡｓ電流
ブロック層１５の各層を結晶成長する。第９図（ａＪは
成長終了後の状態を示す断面図である。

成長後、フォトリソグラフィ技術及びエツチング技術に
よってｎ型ＧａＡｓ層１６中にストライプ状溝を形成す
る。この溝は底部にちょうどｐ型ＡｆＧａＡｓ第１上ク
ラッド層２９の表面が露出するように形成する。このよ
うにｎ型ＧａＡｓブロック層のみを選択的に除去するに
は、例えばエツチング液としてアンモニアと過酸化水素
の混合溶液を用いれば容易に実現できる。この状態の断
面図を第９図（ｂ）に示ｂ、溝形成後、結晶成長によっ
てｐ型ＡＡＧａＡｓ第２上クラッド層３９．ｐ型ＧａＡ
ｓコンタクト層１６の各層を順次形成する。その後基板
側１２にｎ側電極１８を、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１
６側にｐ側電極１７を形成し、個々のチップに分離する
ことにより素子か完成する。

以上２つの構造においてはｎ型ＧａＡｓ層１５が電流を
リッジ直下、あるいはストライプ状溝直下の領域に集中
させるという機能と活性領域で発生したレーザ光を両脇
から吸収することよって水平横モードを安定させるとい
う機能、２つの機能を兼ね合わせている。このような２
種類のレーザ構造の活性領域に上述したような量子細線
、量子箱を採用したことにより、低しきい値、低動作電
流あるいは高速変調といった高機能を有する半導体レー
ザか得られる。

なお、上記実施例ではＡＡＧａＡｓ系材料についてのみ
述べたが他の材料でも有効であることは言うまでもない
。

また、具体的な実施例としてリッジ型の半導体レーザ及
びインナーストライプ型の半導体レーザを挙げたが、本
発明による量子細線、量子箱構造は電極ストライプ型、
埋め込みへテロ型等他の構造の半導体レーザにも適用で
きることはいうまでもない。さらに本発明による量子細
線、量子箱構造は、半導体レーザに限らず光導波路、光
スイッチング素子等地の半導体光素子にも適用でき、量
子効果に基づく優れたデバイス性能を実現できるもので
ある。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、半導体基板上又は該
基板上に成長した半導体層上に、量子効果が現れる程度
に狭い間隔をおいて相互に平行に設けられた量子効果が
現れる程度に狭い幅を持つ断面矩形の複数のストライプ
状溝、あるいは千鳥格子状に設けられた量子効果か現れ
る程度に狭い幅と長さを持つ矩形状の複数の溝と、上記
半導体基板又は半導体層の上記溝の底部上及び該溝と溝
との間の領域上に設けられた、上記溝の深さ以下で量子
効果か現れる程度に薄い厚みのウェル層と、上記溝の深
さ以上の厚みのバリア層を交互に積層した構造とを備え
た構成としたから、簡単な工程で複数個の量子細線、量
子箱を有する活性領域を実現することかできる効果かあ
り、またこれらをリッジ型の半導体レーザ、インナース
トライプ型の半導体レーザの活性領域に適用することに
より低しきい値で低動作電流の半導体レーザが容易に得
られるという効果かある。

また、この発明によれば、半導体基板上又は該基板上に
成長した半導体層上に、量子効果が現れる程度に狭い幅
を持つ断面矩形の複数のストライプ状溝を量子効果か現
れる程度に狭い間隔をおいて相互に平行に、あるいは量
子効果が現れる程度に狭い幅と長さを持つ矩形状の複数
の溝を千鳥格子状に形成した後、上記溝か形成されたウ
ェハ上に、該溝の凹凸形状を維持するように、層厚が上
記溝の深さ以下でかつ量子効果か現れる程度に薄いウェ
ル層と、層厚が上記溝の深さ以上のバリア層を交互に積
層するようにしたから、複雑なエツチング工程等を必要
とすることなく、複数の量子細線、または量子箱を含む
構造を有する素子を作製することかできる効果かある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による半導体光素子の量子
細線構造を示す断面図、第２図は従来の量子細線レーザ
の構造を示す断面図、第３図は従来の他の量子細線レー
ザの構造を説明するための図、第４図はこの発明の他の
実施例による半導体光素子の量子細線構造を示す断面図
、第５図（ａ）〜（ｄ）はこの発明の一実施例による量
子細線、量子箱の製造方法を示す図、第６図唾）、　（
ｂ）は量子細線。 量子箱構造形成用に加工された半導体層を示す斜視図、
第７図（ａ）、　（ｂ）は量子細線、量子箱を活性領域
としたリッジ構造及びインナーストライプ型半導体レー
ザを示す斜視図、第８図（ａ）〜（ｅ）はリッジ構造型
半導体レーザの製造工程を示す図、第９図（ａ）、　（
ｂ）はインナーストライプ型半導体レーザの製造工程を
示す図である。 図において、９はｎ型ＡｆＧａＡｓクラッド層、１０は
ウェル層、１１はバリア層、１２はｎ型ＧａＡｓ基板、
１３は矩形状溝、１４は量子細線あるいは量子箱構造の
活性層、１５はｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層、１６はｐ
型ＧａＡｓコンタクト層、１７はｐ側電極、１８はｎ側
電極、１９はｐ型ＡｆＧａＡｓ上クラッド層、２ｏはｐ
型ＧａＡＳキー１ｙプ層、２１　ハｓ　ｉ　０２膜、２
９はｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上クラッド層、３９はｐ型Ａ
ＡＧａＡｓ第２上クラッド層である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板上又は該基板上に成長した半導体層上
   に、量子効果が現れる程度に狭い間隔をおいて相互に平
   行に設けられた量子効果が現れる程度に狭い幅を持つ断
   面矩形の複数のストライプ状溝、あるいは千鳥格子状に
   設けられた量子効果が現れる程度に狭い幅と長さを持つ
   矩形状の複数の溝と、 上記半導体基板又は半導体層の上記溝の底部上及び該溝
   と溝との間の領域上に設けられた、層厚が上記溝の深さ
   以下でかつ量子効果か現れる程度に薄いウェル層と、層
   厚が上記溝の深さ以上のバリア層を交互に積層した構造
   とを備えたことを特徴とする半導体光素子。
2. （２）請求項１記載の半導体光素子において、上記ウェ
   ル層の層厚をｗ、バリア層の層厚をｂ、溝の深さをｄと
   したとき、 ｗ＜ｂ、（ｗ＋ｂ）／２≒ｄ の関係を満たすことを特徴とする半導体光素子。
3. （３）半導体基板上又は該基板上に成長した半導体層上
   に、量子効果が現れる程度に狭い幅を持つ断面矩形の複
   数のストライプ状溝を量子効果が現れる程度に狭い間隔
   をおいて相互に平行に、あるいは量子効果が現れる程度
   に狭い幅と長さを持つ矩形状の複数の溝を千鳥格子状に
   形成する工程と、上記溝が形成されたウェハ上に、該溝
   の凹凸形状を維持するように、層厚が上記溝の深さ以下
   でかつ量子効果が現れる程度に薄いウェル層と、層厚が
   上記溝の深さ以上のバリア層を交互に積層する工程とを
   含むことを特徴とする半導体光素子の製造方法。