JPH09509533A - 半導体デバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 例えばレーザのような半導体デバイスは複合光導波路を有し、その構成は、テーパ付きのＭＱＷ活性導波路（１）が、実質的に平面状の受動導波路（２）と光学的に結合して成る。この複合導波路によって支持される基本光モードは複合導波路の長さに沿って変化し、レーザにあっては、レーザモードが拡大され、単一モード光ファイバによく整合する。この種の光デバイスの製造方法も開示されている。

Description

【発明の詳細な説明】 半導体デバイス この発明は半導体光デバイス、及び半導体光デバイスの組立方法に関し、とく に半導体光デバイスで光ファイバと低損失の相互接続を形成するために採用され る光半導体デバイスに関する。 半導体デバイスと光ファイバとの開発は、例えば光通信システムで使用される ものについてみると、互いに著しく隔離されて進められてきた。例えば、レーザ という半導体デバイスは、レーザという特定の要件についての意識の下に開発が なされ、最適化が行われて、低いしきい値、高帯域幅、狭線幅、及び高出力が全 て望ましいこととされてきた。こういった要件は使用可能な半導体材料に課せら れる基本的な制限と組み合わされ、とくに材料の屈折率と組み合わされて、半導 体光デバイスの機能を最適化するためには非常に小さな導波路モードが本質的で あることを意味していた。これに対して、光ファイバに対する要件は、低損失、 材料及び導波路の低分数、機械的性質の範囲（取り扱い可能性も含む）、及びス プライスの可能性などであった。多モードから単一モードへの前進が光ファイバ に対する導波路モード寸法の低減を見たが、実用上スプライスできる単一モード ファイバに対するモード寸法は、半導体光デバイスで見出される導波路モード寸 法よりもかなり大きいものである。スポットの寸法（１／ｅ²直径）は1.55μｍ 波長で標準の通信単一モード光ファイバについて約１０μｍであり、典型的なダ ブル・ヘテロ構造の半導体レーザの出力ファセットにおけるスポット寸法は1.0 μｍ×1.5μｍである。 半導体光デバイスと光ファイバとのモードスポット寸法間の大きな不整合は、 両者間の結合効率が著しく低く、例えばレーザと劈開した単一モードファイバと の間で１０％といったものとなる。 加えて、厳重な整列許容差が半導体レーザと光ファイバとの間の結合効率を最 大とするために求められ、それが半導体デバイスのパッケージ作成コストを顕著 に増大させている。ファイバ・トゥ・ザ・ホーム（ＦＴＴＨ：家庭にまでファイ バを導入する）の実現のために鍵となる経済的要件は、低コストのパッケージし た半導体レーザが得られるかどうかによる。レーザのコストの一番大きな部分は デバイスをパッケージするときに発生し、このコストへの主な寄与はサブミクロ ンの活性ファイバ整合技術を用いて、ファイバを半導体レーザに整列させるとい う必要性である。 半導体デバイスと光ファイバとの間の結合効率を増大させるための技術は次の 論文に記述されている。“Low Loss Coupling Between Semiconductor Laser An d Single Mode Fibre Using Tapered Lensed Fibres”，I．W．Marshall，Briti sh Telecom Technology Journal，Vol．4，No．2，April 1986.この論文は、単 一モードファイバの端にどのようにしてレンズを形成できるかを記述しており、 まず、ファイバをテーパに引き、溶融スプライサのアーク内で張力の下にそれを 保持し、次にテーパのチップを溶かしてレンズを形成する。この技術はファイバ と半導体レーザ間の結合効率を実際に増大させるけれども、この種のデバイスの パッケージ用コストを著しく増大させる。レンズを実際に形成するコストに加え て、より大きな整列許容値がこの種のレンズを使用するときには求められ、劈開 ファイバ端で必要とされる許容値よりも大きくなる。これが生ずる原因はレンズ となったファイバの不整列に対する結合損失の感度がレンズ半径の減少とともに 増大し、整列許容値が増大される結合効率と地位交換関係となることである。 半導体光デバイスと光ファイバとの間の結合効率を増大させる別のやり方で、 これらのデバイスのパッケージの際に必要とされる整列許容値を低減させるもの として、受動モード変換器を使用する構成がある。この種のデバイスは、例えば 、“Highly Efficient Fibre Waveguide Coupling Achieved By InGaAsp/InP In tegrated Optical Mode Shape Adapters”と題して、１９９３年European Confe rence on Optical CojnmunicationsにT．BrennerとH．Melchiorにより発表され たもの、及び"“Spot Size Converters Using InP/InAlAs Multiquantum Well W aveguide For Low Loss Single Mode Fibre Coupling”,Electronic Letters 19 92,Vol．28，pp．1610-1617，N．Yoshimoto et al.に記述されている。これらの デバイスは受動光部品で、単一モードファイバを半導体デバイスと光学的に接続 するのにテーパのついた導波路部を利用して、小さな半導体モードを単一モード ファイバのもっと大きなモードに変換している。これらの受動モード変換器の導 波路パラメータでは非常に緩やかな変化が求められており、高損失を避けるため に光 モードを断熱的に拡大している。これら受動モード変換器は半導体デバイスと光 ファイバとの間の結合効率を改善し、また整列許容値を増大するものであるが、 半導体光デバイスと光ファイバとの間で整列されかつパッケージされる別の部品 で構成されているから、複雑さ、寸法、及びパッケージしたデバイスのコストの 増加をもたらす。 レーザで一体化された受動テーパ付き導波路を有し、その出力スポット寸法が 増大するものが、“Teperd Waveguide InGaAs/InGaAsP Multiple Quantum Well Lasers”，T．L．Koch et．A1.，IEEE Photonics Technology Letters，Vo1．2 ，No．2，February 1990に記述されている。この装置は通常の複数量子井戸活性 層と、多数の受動導波路層であって、段のあるテーパ付き導波路とするためにデ バイスの長さに沿って異なる点で継続的にエッチングを施したものとを採用して いる。活性層は受動テーパ付き導波路に次第に減衰していくように（エバネッセ ント）結合し、別な受動“アウトリガ（張り出している）”導波路でテーパ付き 導波路からはかなりの距離を隔てたものもまた採用されている。この設計はレー ザの最適化にはほとんど融通性を与えず、例えば、活性層はその厚さが、受動テ ーパ付き導波路へのエバネッセント結合を高度に達成するための必要上から制限 される。活動層に対する厚さの制限はレーザの高温性能に制限を与える。さらに 、段のあるテーパ付き受動導波路の使用はフォトリソグラフィに追加段階を多数 必要とし、したがって、デバイス組立の複雑さとコストとを増大させている。 この発明の第１の特徴によると、第１及び第２の端を持つ複合光導波路で成る 半導体光デバイスが提供されており、該複合導波路は次の構成をとる： 半導体材料の第１の光の導波領域であって、第１の領域は光学的に受動的であ り、かつ実質的に平面状であるものと； 半導体材料の第２の光の導波領域であって、第２の領域は光学的に能動的であ り、複数量子井戸構造をとり、かつ複合導波路の第１の端から第２の端まで、第 １の領域の平面に実質的に平行な方向に、第２の領域の長さの相当な部分に沿っ てテーパが付けられているものとで成り、 第１及び第２の領域は光学的に接触し、複合導波路によって支持される基本光 モードの寸法は複合導波路の長さに沿って変化する。 こうして、Kochらによって開示されたデバイスで均一な断面の活性領域とテー パ付き受動領域とからなるものとは対照的に、この発明のデバイスはテーパ付き 複数量子井戸活性領域が受動平面状導波路と光学的に接触して構成されている。 このような構成は大きな出力スポット寸法を持つ能動半導体光デバイスの設計上 遥かに大きな融通性をもたらす。例えば、複数量子井戸活性領域は横方向にテー パが付けられ、すなわち、受動導波路の平面に平行な方向にテーパがあり、活性 層の許容厚さに大きな融通性が得られる。この複数量子井戸活性層は十分な厚さ をとるように選び、デバイスが良好な高温性能を持つことができ、しかも能動及 び受動導波路間での光結合の程度を劣化させることがない。設計にもたらされる この余分な融通性は活性領域がテーパ付きであることの故にそれほど強く導波性 を持たなくなっていることと、それが複数量子井戸構造を構成していることによ る。 複数量子井戸構造の使用は、複数導波路の設計に大きな融通性をもたらし、例 えば、活性層の平均屈折率を合理的な低さに保つことができる一方で、有効な増 幅がこの活性領域で生ずることを確かなものとしている。低い屈折率の活性層の 使用は複数量子井戸構造の存在によってもたらされ、活性領域のテーパ付き部分 の長さが減少できるようにする。さらに、複数量子井戸活性領域の低い屈折率に より、この活性領域は大きな幅で端を切り落とすことができ、こうして全体のデ バイス長を短縮できる。半導体デバイスのコストは一部採用される半導体チップ の寸法に関係しており、テーパ長の短縮はデバイスコストの低減を可能とする。 複数量子井戸構造活性（能動）領域の使用はまた、受動導波路領域の簡素化に も作用しており、複合導波路の長さに沿って一定の幅を持つ受動領域に好適とな る。 こうしてこの発明は、例えば大きなスポット寸法をもつレーザで標準の単一モ ード通信用光ファイバのスポット寸法とよく整合するものを用意し、その他の特 性、例えば、しきい値電流や高温性能が不当に落とされることがなくて済む。こ のような大きなスポット寸法のレーザは光ファイバに対して高い結合効率を持ち 、したがって、簡単な劈開したファイバ端が、高価なテーパ付きレンズを備えた ファイバ端に変わって採用される。劈開ファイバ端の使用は、大きなスポット寸 法 レーザと組み合わせてファイバ整列許容値を改善し、パッケージ工程の際に採用 される低コスト受動的ファイバ整列が（すなわち、ファイバ内に放射されるレー ザ光を能動的監視することなく）実行できるようになる。通常の半導体レーザパ ッケージは（例えばペルチェ素子といった）能動冷却デバイスと共働して、レー ザチップの温度を例えば室温もしくはそれ以下といった低温度に維持する。パッ ケージ化したレーザのコストをさらに下げることは、もし能動冷却デバイスをレ ーザチップから取り除けば達成できる。この発明ではよい高温性能があるために これが可能である。 好都合なことに、光学的に活性な領域のテーパ付き部分は端（頭）が切られて いる。テーパの切頭は、テーパを進行する光が体験することになる屈折率の不連 続による損失の原因とはならず、この切頭損失はこの発明によるデバイスの性能 に大きく影響を与えないということが発見されたのは驚きであった。テーパの切 頭損失はテーパ長を著しく短縮する。さらにテーパの切頭は活性領域の縁端での 非放射性再結合という好ましくない効率を回避して、活性部分体積を減らすとい う意味深いこととなっている。 都合の良いことに、光学的活性領域は受動領域面と実質的に直角な方向にテー パが付けられている。高さとともに幅も光学的活性領域で減らすことは、この領 域の光の導波性の強さも減らしているから、複合導波路によって支持されている 光モードの大きさをさらに増大している。光学的活性領域の高さにテーパを付け ることはテーパの端を切る（切頭）による損失を減らすことにもなる。 この発明の第２の特徴によると、次の段階でなる方法が提供される。 １） 受動領域の上に能動（活性）領域でなる平面状のウェーハをエピタキシャ ル成長する。 ２） 能動領域で成る第１のメサを規定する。 ３） 第１のメサ上にマスクを形成する。マスクの幅は該第１のメサの幅よりも 小さく、マスクの幅はマスクの長さに沿って変わるものとする。 ４） 第１のメサと実質的に同じ幅の第２のメサを規定する。第２のメサは受動 領域で成り、かつマスクに対応するように第１のメサを再規定する。 こうして、この発明の方法は簡単な２段階技術で複合導波路構造を規定し、そ の構造がテーパ付き活性（能動）領域と平面的な受動領域を持つようにする。こ の方法の別な利点は、光と電気との閉じ込め層が第１及び第２のメサの側部に直 立して簡単に成長できることであり、例えば、埋め込まれたヘテロ構造デバイス の逆バイアス電流阻止層を形成できる点にある。 この発明は添付の図面を参照して、例として以下に記述していく。 図１は、この発明による大きなスポット寸法のレーザで採用されている複合導 波路構造の模式図を示す。 図２は、Loveの方法を用いて計算した能動導波路の幅（活性幅）に対して臨界 テーパ長を示すグラフである。 図３は、単一パス損失対能動導波路幅切頭値（活性幅）を3.0μｍ幅、0.16μ ｍ厚受動導波路上に１６の井戸のＭＱＷ活性層を持つものに対して示した。 図４は、エピタキシャル成長した平面状ウェーハを示す。 図５ａ）ないしｅ）は、この発明の大きなスポット寸法のレーザの二重メサ構 造の成長における各種の段階を示す。 図６ａ）ないしｄ）は、デバイスの各端からの二重メサ構造の成長別の段階を 示す。 図７は、ノッチングをし、材料を移送し、閉じ込め層を設けたデバイスを示す 。 図８は、第２段階のオーバーグロース後のデバイスを示す。 図９ａ）とｂ）は、各端から完成された模式的な断面図を示す。 図１０は、この発明による大きなスポット寸法のレーザで、異なるテーパ長を 持つもののしきい値電流を温度の関数として示したグラフである。 図１１は、大きなスポット寸法のレーザを標準の劈開したファイバへ接続する ときの結合効率を異なるテーパ長に対して示すグラフである。 図１２は、異なるテーパ長を持つ大きなスポット寸法のレーザと標準の劈開し た小さなコアのファイバとの結合効率を示すグラフである。 図１３は、光場分布を示す輪郭プロットであり、７μｍ幅、0.07μｍ厚、1.1 μｍ４要素受動導波路であって、５μｍＩｎＰオーバーグロースとヒ素をドープ したシリカガラス（ＡＳＧ）とで成るものについて計算したものである。 図１４は、図１３に示した受動導波路を有する１６井戸活性層デバイスに対す る切頭損失対活性（能動）導波路幅を示すグラフである。 図１５は、図１３に示した受動導波路を有する１６井戸活性層デバイスに対す るLoveの方法による臨界テーパ長を示すグラフである。 図１６は、図１３に示した受動導波路を有する８井戸歪みを持つ活性層デバイ スに対する切頭損失と活性導波路幅とを示すグラフである。 図１７は、図１３に示した受動導波路を有する８井戸歪みを持つ活性層デバイ スに対するLoveの方法による臨界テーパ長を示す。 図１８は、テーパプロフィルを示すグラフであり、線形テーパと、３部テーパ で６０μｍのテーパ長を持つものを、Loveの方法による臨界テーパ長と比較して 示す。 図１９は、計算した場（フィールド）のプロフィルのグラフで、１０μｍコア 単一モードファイバと、大きなスポット寸法のレーザで７μｍ幅、７００Å厚の 受動領域を持つものに対して示してある。 図２０は、１０μｍコアの劈開したファイバに対して測定した結合損失を５０ ｍＡ駆動電流で２０℃で測定したテーパ長の関数として示すグラフであり、対象 は８井戸ＭＱＷ活性領域と、７μｍ幅、７００Å厚の受動領域を持つ大きなスポ ット寸法のレーザである。 図２１は、１０μｍコアの劈開したファイバに対して測定した結合損失を５０ ｍＡ駆動電流，２０℃で測定したテーパ長の関数として示すグラフであり、対象 は８井戸ＭＱＷ活性領域と、５μｍ幅、８００Å厚の受動領域を持つ大きなスポ ット寸法のレーザである。 この発明の実施例として大きなスポット寸法のレーザを挙げるが、この発明は どんな半導体光デバイスにも好都合なことに応用され、光増幅器のようなデバイ スはその両端でテーパ付きの光学的活性（能動）領域を必要とすることもあるこ とが理解できると思う。 大きなスポット寸法のレーザを設計するときは、多数の、時には競合する設計 考慮事項を取り上げる必要がある。受動導波路はそのスポット寸法が、レーザモ ードがそこへ向けて放出される導波路、例えば、光ファイバとかＡＳＧ（ヒ素を ドープしたシリカガラス）導波路のようなもののスポット寸法とよく整合してい なければならない。テーパ付き能動（活性）領域は十分なほどゆっくりとテーパ を付け、余分な損失を生じさせないようにし、しかも十分なほどに速くしてデバ イスの合理的な長さが得られるようにする。こういった設計上の考慮の理論的基 礎をこれから論じ、その後に大きなスポット寸法レーザの組立と、得られたデバ イスの性能について記述する。 図１について見ると、複合導波路はＭＱＷ（複合量子井戸）活性（能動）導波 路１と受動平面状導波路２とから成る。活性導波路は一定幅の部分３とテーパ付 き部分４とから成る。 受動導波路２の設計について最初に取り扱う。受動導波路構造２は有限差動プ ログラム（finite difference programme）を用いてモデル化されていた。それ によると、受動導波路0.16μｍ厚×2.6μｍを与えることが示されていた。スポ ット寸法は導波モード強度１／ｅ²で測定したものである。これらの結果は、こ の構造が受動導波路に対して良い候補となるもので、その理由は、スポット寸法 が劈開した小コアファイバにもＡＳＧ導波路にもともによく整合することによる （両導波路ともスポット寸法は約3.5μｍである）。受動導波路２の本質的な波 長、したがって屈折率についてとりうる選択の幅は十分に大きなものである。主 たる考慮事項は、受動導波路の本質的な波長が能動領域１のそれよりも小さく、 低損失であることを確保することである。波長はしたがって受動導波路２の屈折 率を減少させると厚さを増大でき、したがって設計許容範囲の自由度が与えられ る。受動導波路は厚さ及び屈折率として、単一モード光ファイバの効率的結合の ために、動作波長で単一モードが保たれることが確保されるものを備えなければ ならない。 受動導波路２の長さは、能動導波路１の長さよりも大きくなければならず、そ れによってテーパ付き能動導波路の端を通った後に、複合導波路のモードがデバ イスの前部ファセットに到達する前に落ち着くようにする。これが好ましいのは 次の理由による。すなわち、テーパ付き領域の端が切られる点でモードのスポッ ト寸法が一般の受動領域で支持されている導波モードよりも小さくなるからであ る。したがって、モードがテーパ付き領域から受動領域に進むと、この領域の境 界で若干の損失が生ずるが、ゆっくりと広がって、受動導波路モードに展開する 。 これを達成するのに必要な受動領域の長さは能動及び受動導波路両方の設計に依 存している。 次に能動（活性同派路１の設計、とくにテーパ付き部分４の長さに注目すると 、光ファイバに対する臨界（クリティカル）テーパ長を計算するLoveの方法を応 用した近似が必要とされるテーパ長の計算に採用される方法である(J.D.Love，W .M.Henry，W.J．Stewart，R.J．Black，S．Lacroix and F．Gonthier，“Tapere d Single Mode Fibres and Devices，Part 1: Adiabaticity Criteria”，IEE P roc J，1991，Vol．138，No．5，pp．343-354を参照)。 この方法は局部的なテーパ長は損失が小さいことを求められるときは、基本モ ードと主結合モードとの間の結合長よりも大きくなければならないという物理的 要件から得られるものである。局部的なテーパ角度はΩ（ｚ）＝tan^-1｜dp/dz｜ 、ただしＺはテーパに沿った長さで、ｐ＝ｐ（ｚ）は局部的な導波路の半径であ る。この近似では、局部的な半径ｐは局部的な活性半値幅ｗで置き換えられる。 基本モードと第２次モードとの間の結合長はビート長ｚ_bに等しいとされる。こ こで 及びβ₁とβ₂とはそれぞれ伝搬定数である。したがって、局部的なテーパ角は 次式で与えられる。 ここで、ｎ₁とｎ₂とは導波路モードの実効的な屈折率で、この場合ｎ₂は導波 路が単一モードとなるように設計されると、基板の屈折率となる。全活性幅につ いてΩを積分すると、臨界テーパ長ｚ_cが得られる。ｚ_cよりも極めて大きいテー パ長に対しては、損失は小さく、テーパは断熱的（アディアバティック）と仮定 できる。テーパ長がｚ_cよりも極めて小さいときは、基板内にかなりの損失があ る。能動導波路１のいろいろな幅に対してのこれらの計算による臨界テーパ長は 図２にプロットしてある。これから能動導波路幅が小さくなり、とくにそれがゼ ロに近づくと、断熱モード拡張に必要とされるテーパ長は急激に増大することが 分かる。したがって、テーパがゼロ幅となる前に活性幅が切頭されると損失は受 動導波路モードと、特定の活性幅におけるテーパ付き導波路内のモードとの間の オーバーラップ積分を実行することによって算出される。これらの積分に必要と される場のプロフィルは有現差分法を用いて求められる。この計算の結果が図３ にプロットしてあり、活性導波路幅が切頭前に0.3μｍにまで減っているときは 単一パス損失は１ｄＢよりも小さくなる。これらの損失は導波路テーパが切頭地 点まで断熱的であったと仮定していることに留意されたい。 必要な能動導波路のテーパなし部分３の長さは能動（活性）領域の設計と、テ ーパ４の長さとに依存する。必要なテーパなし部分３の長さは能動領域から得ら れる利得が増加すると、あるいはテーパ付き部分４の長さが増加すると減少する 。能動領域から得られる利得の量は、複数量子井戸レーザでは、井戸の数を増加 することによって増加することができる。これは特定のしきい値電流に対して必 要とされるデバイス長を低減する効果を持つ。能動領域のテーパ付き部分４の長 さが増加すると、必要とされるテーパなし部分３の長さが減少するのは明らかで 、非常に長いテーパ長、例えば８００μｍでは、能動領域のテーパなし部分３は 全く必要がなくなる。 ＭＱＷ構造の能動領域を採用することの別な利点は、バルク半導体活性領域と は対照的に、活性領域の平均屈折率がバルク活性領域のそれと比較して低くする ことができることである。これは能動導波路の屈折率と一層近いところまで能動 領域の屈折率を近づけられることであり、能動領域の端で複合モードが受ける低 損失という効果を伴うことになる。 大きなスポット寸法のレーザの組立について記述してゆく。大きなスポット寸 法のレーザの組立のための工程順序は次の通りである： １ 平面状ウェーハを成長する。 ２ 第１の広いメサを規定する。 ３ 第２のテーパ付きメサを規定する。 ４ 活性層にノッチを付け、熱処理をして物質の輸送を生じさせかつ閉じ込め層 の第１段のオーバーグロースを実行する。 ５ 酸化物を除去する。 ６ 第２段のオーバーグロースを実行する。 ７ ３つから成るメサを規定する。 ８ 接触メサを規定する。 ９ ９０μｍまで薄くする。 10 ｐ側金属を堆積する。 11 ｎ側金属を堆積する。 図４についてみると、平面状のウェーハが通常のＭＯＶＰＥ技術で成長され、 その構成はｎドープしたＩｎＰ基板５、ｎドープしたＩｎＰバッファ層６、1.1 μｍ４光受動導波路層７でｎドープしてあるかドープしていないいずれかのもの 、ｎドープしたＩｎＰスペーサ層８、活性層９、及びｐドープのトップＩｎＰ層 で成る。これらの層のさらに詳細は表１に示す。 ここでＳＣＨという語は分離された閉じ込めヘテロ構造をいう。ＭＱＷ活性層 は１６の８０Å厚のＩｎＧａＡｓ井戸で成り、１５の８０Å1.3Ｑ障壁（バリヤ ）によって分離されており、1.55μｍで平均屈折率が3.477である（1.55μｍで レーザ作用を持つように設計されたバルクの活性材料に対して3.56であることと 比較できる）。 受動導波路は本当に弱い導波性を示すから、基板とバッファ層のドーピングは 整合して、光エネルギーが基板モードに放出されることが妨げられるようにする 。 ひとたび平面状ウェーハがＭＯＶＰＥによって成長されたときは、シリカ層が ＣＶＤ（Chemical Vapour Deposition）によって堆積され、マスク１１（図５に 示す）がフォトリソグラフィにより規定され、バッファされたＨＦ１０％液中で エッチングされる。このシリカマスク１１は受動平面状導波路２の最終幅を定義 する。受動導波路２の形状寸法は所望の導波特性に依存し、大きなスポット寸法 のレーザでここで記述しているものについては、受動導波路２は一定幅３μｍを 有し、デバイスの全長に沿って展開されている。第１の広幅のメサが次にエッチ ングされて、図５ｂに示すように活性領域９の底へと延びる。メサはまず１５％ メタン／水素反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を用いてドライ（乾式）エッチ され、活性層９の基礎の0.1μｍ以内の深さに達する。 メサは次にウェット（湿式）エッチを３：１：１の（硫酸：過酸化水素：水） 中で活性層９の底までエッチされる。このエッチャントは選択性があり、ＩｎＰ スペーサ層８の上部で止まる。平面状ウェーハの平面図は、図５ｃにあるように 、一定幅のこの第１のメサを示している。シリカ体積、フォトリソグラフィ、及 びエッチングの第２の段階が次に実行され、テーパ付きマスク１２が図５ｄ及び ｅに示すように作られる。このマスク１２は活性層９の最終層を規定する。第２ の、テーパ付きのメサは、今度はドライエッチとそれに続くウェットエッチとを 用いて、第１のメサの時と同じようにエッチされる。エッチの詳細は上記の通り である。スペーサ層８と受動導波路７の厚さはメサがドライエッチされる深さと 同じかそれよりも小さい。これによって、３：１：１のエッチレートは導波路の 組成に強く依存し、主要波長が短くなると減ることにより、受動導波路は完全に 全体にエッチされるのが確かなものとなる。さらに、マスク１２のいずれかの側 で上部（トップ）ＩｎＰ層１０と活性層９から物質を除去するのに加えて、この エッチは第１の均一幅のメサのいずれかの側でスペーサ層８と受動層７から物質 を除去している。こうして図６ａに示したようなテラス形構造が形成されている 。図６ａは図１に示した方向１８からのデバイス の模式的な断面図であり、図６ｂは同じデバイスを図１に示した方向から見た模 式的な断面図である。マスク１２のテーパ付きの端は、図５ｅのように切り落と されていて、図６ｂに示したデバイスの活性の端では活性層９とトップＩｎＰ層 １０の全てがエッチングで除去されている。 活性層９は次に活性層９だけに作用するエッチャントによって“ノッチング” がされる（図６ｃに示す）。適切なエッチャントは硫酸、過酸化水素、水が３： １：１の割合で構成されるものである。この活性層９の“ノッチング”は清浄で 、新鮮な表面を活性層９の側面に作り、後の工程段階に利するものとなると信じ られている。 デバイス全体が次に約７００℃で２０分間、物質輸送を生じさせるためにホス ティンの過剰圧力下で加熱される。この処理は活性領域の縁を覆うようにする。 光と電気の閉じ込め層１３と１４で図７に示したものがテーパ付き活性メサ１ の上部に成長される。第１の閉じ込め層１３は0.5μｍｐ形ＩｎＰで７−８ｅ１ ７のもので成り、第２の閉じ込め層１４は0.4μｍｎ形ＩｎＰで１−２ｅ１８の もので成る。これらの閉じ込め層１３と１４とは電気的キャリヤ（担体）と、こ れらのキャリヤの再結合で生成されたフォトンとを活性層９に閉じ込めるように 作用する。 最後に、1.0μｍｐ形ＩｎＰで７−８ｅ１７ものもと、続いて1.5μｍｐ形Ｉｎ Ｐで１−２ｅ１８のもので層１５を構成するものと、0.1μｍのｐ形ＩｎＧａＡ ｓで１ｅ１９よりも高ドープの接触層１６を構成するものとをオーバーグロー（ 上に成長）させる。 接触層１６はパターンを付けられ、シリカマスク１７が堆積され、このマスク １７内に通常の方法で接触窓が規定される。このデバイスはｐとｎ側にチタン・ 金の金属接点が堆積されて完成する。図９は完成したデバイスの模式的な断面を 図９ａの方向１８及び図９ｂの方向１９から見たものを示す。 大きなスポット寸法の多数のレーザが異なるテーパ長４をもつテーパ付きマス クを用いて組み立てられる。採用したテーパ長は６０μｍ、１８０μｍ、４００ μｍ、及び８００μｍである。２つのマスクテーパプロフィルが使用され た。線形テーパと３つのセクションで図２に示す臨界（クリティカル）テーパ長 曲線を近似したものである。 ３セクションテーパで採用したものの寸法を表２に示し、図１８は６０μｍテ ーパ長に対する３セクションのものと、合わせて６０μｍ線形テーパプロフィル と臨界テーパ長曲線で６０μｍのものとを示した。 大きなスポット寸法のレーザの性能はよいもので、短いテーパ長のレーザは通 常のレーザと比較してしきい値電流のわずかな増加だけが認められる。異なるテ ーパ長のデバイスに対するしきい値電流を温度の関数として図１０に、通常のテ ーパなしレーザとともに示した。図１０から分かるように、全てのデバイスが７ ０℃という高温度まで動作している。 これらの大きなスポット寸法のレーザと劈開したファイバとの間で実施された 結合の測定は通常のレーザに比較して著しい改善を示している。標準の８−９μ ｍコア光ファイバに対する結合度測定は図１１に、小さなコアのファイバに対す るものは図１２に示した。標準ファイバに対して得られた結果は、８００μｍテ ーパデバイスに対して結合損失が4.5ｄＢまで下がることが示され、テーパなし デバイスに対して平均結合強度で５ないし６ｄＢの改善を示している。線形及び ３セクションテーパデバイスとも性能は対比できる程度のもので、僅かな結合度 の増加だけが、テーパ長を６０から８００μｍに増したときに得られている。こ のデバイスの適度のスポット寸法が約１μｍから３μｍまで（１／ｅ²強度で） 増大したときに、整列許容値をテーパなしデバイスと比較したときにテーパ付き デバイスについて何の改善も見られないことを意味する。劈 開したファイバに対する整列許容値を増大させるために、このデバイスのスポッ ト寸法はもっとぐんと拡大させる必要があろう。しかし、劈開したファイバをレ ンズ終端ファイバと対向して使用すると、±1.5μｍから±3.5μｍまで３ｄＢ整 列許容値が増大する。 もっと良い結果が小さなファイバ（１／ｅ²≒2.0μｍ）に結合するときに得ら れ（図１２に示す）、それはレーザのスポット寸法がこのファイバのスポット寸 法によく整合することが理由とされる。この場合、平均結合効率として-1.5ｄＢ までが得られることが分かる。テーパ付きデバイスがこの小さなコアのファイバ に対して有する３ｄＢ整列許容値は±2.0μｍであった。 大きなスポット寸法のレーザと光ファイバとの間の結合損失をさらに改善する ためには、スポット寸法が劈開した標準単一モードファイバともっとよく整合し たデバイスが求められる。設計作業と実験作業の両方が行われ、このようなデバ イスの組立が可能であることが分かった。 レーザスポット寸法を約８μｍにまで増大すると、標準単一モードファイバの モード寸法によく整合する。これは、１ｄＢ以下の損失が劈開した標準単一モー ドファイバへの結合時に得られることである。対処しなければならない最初の問 題の１つは大きなスポット寸法からのものである。スポットが８μｍ×８μｍで ある受動導波路を設計するのは比較的容易なことであるが、このデバイスを組み 立てることはそれほど容易なことではない。この種の構造は、垂直軸での場が歪 まないという条件の下で、約８μｍのＩｎＰが導波路上に成長されることを必要 とする。容易に成長することができる最大厚さは約５μｍであるから、これは垂 直方向の高さがこの値よりも小さいことと制限される。しかし、水平のスポット 寸法にはこの種の拘束条件はない。そこで、1.1μｍの４素子７μｍ幅×0.07μ ｍ厚の導波路が受動導波路として選ばれる。これによって８μｍ幅で５μｍ高さ が得られ、その屈折率とプロフィルとが制限されたオーバーグロース厚さによっ て垂直方向に影響を受けない。この構造に対する計算は可変格子有限要素プログ ラムを用いて実行され、この構造のＥ場の輪郭プロットが図１３に示されている 。 １６井戸ＭＱＷ活性領域が上側の能動導波路構造のための最初のモデルとな った。必要なテーパ長がLoveの方法を用いて計算され、テーパ長が図２に示した のと事実上同一であることが判明した。しかし切頭点での単一パス損失が前に計 算したものよりも大きなモード拡張が原因で大きなことが分かった（図１４参照 ）。これらの結果は、活性幅は、この損失を十分に低いものとするのであれば、 切頭前に0.1μｍにまで減らす必要があることを示した。これにより必要なテー パ長が増大し（図１５参照）、６００μｍを越える臨界テーパ長が必要であるこ とを示唆し、デバイス長を大きなものとし、必要とされる活性幅許容値を厳しい ものとした。 活性幅許容値を改善するために、減少した活性厚さの効果を理論的にも実験的 にも調べた。８井戸で歪みを加えたＭＱＷ活性領域が選ばれた。この構造はよい 高温性能を示すことが知られているからである。これについては、例えば次の文 献を見よ：Nobuhara H.，Tanaka K.，Yamamo to T.，Machida T.，Fujii T．and Wakao K.，“High-Temperature Operation Of InGaAs/InGaAsP Compressi ve-Strained QW Lasers With Low Threshold Currents”，IEEE Photon．Tech.L ett.，1993，5，(9)，pp.961-962、又は、Namegaya T.，Kasukawa A.，Iwai N， and KikutaT.，“High Temperature Operation Of 1.3m GaInAsP/InP GRINSCH S trained-Layer Quantum Well Lasers”，Electoron．Lett.，1993，29，(4)，pp .392-393. ８井戸デバイスで使用されたプレーナ設計は１６井戸デバイスのそれと同様で ある。プレーナ（平面状）というのは大気圧のＭＯＶＰＥでｎドープＩｎＰバッ ファ層、0.16μｍ厚ｎドープ1.1μｍ波長４素子導波路、0.2μｍ厚ｐドープＩｎ Ｐキャップ。ＭＱＷ活性層はＩｎ_0.84Ｇａ_0.16Ａｓ_0.68Ｐ_0.32の８井戸でＩｎＰ ｎに対して＋１％のミスマッチと、７０Åの正規の井戸厚をもつもので成る。１ ４０Å1.3μｍ波長の４素子障壁（バリヤ）が基板に対して-0.5％の歪みを持ち 、井戸内の歪みを補償するようにしている。ＭＱＷ活性層は平均屈折率3.477を1 .55μｍでもつ。ＭＱＷ構造は障壁と同じ成分と歪みとをもつ１００Å厚のＳＣ Ｈで囲まれている。このデバイスは次に上述のようにＢＨレーザに組み込まれる 。 ２０℃におけるしきい値電流の比較を無歪みの１６井戸と歪みのある８井戸 の低しきい値デバイスについて表３に示した。これから分かるように８井戸デバ イスはしきい値電流が１６井戸デバイスのそれの半分以下である。８井戸デバイ スのしきい値電流は高い温度でも低いままであり、値は約１５ｍＡが８０℃で図 ２の６０μｍ及び１８０μｍテーパデバイスで観測され、この値はテーパなしの ３００μｍ長デバイスに対する約１３ｍＡと対比される。 こうして活性層の厚みが約0.27μｍ（１６井戸活性層に対するもの）から約0.17 μｍ（８井戸活性層に対するもの）に低減される。導波路設計におけるこれらの 変化は活性幅の関数として理論的に計算した切頭損失を低減し（図１６参照）、 切頭幅を0.2μｍまで増大できるようにする。しかし、テーパ長は活性幅の関数 としても増大し（図１７参照）、それは導波モードと基板モードとの間の小さな 屈折率差に由来する。この全体の効果はテーパ長にわずかな減少となり、デバイ スを約５００μｍとする。このデバイスは横方向のＥ場モード寸法が１０μｍコ ア劈開したファイバのそれと等しくなると計算される（図１９参照）。モード寸 法は可変格子有限差分法を用いて計算された。計算された場の間の計算された重 なりは、結合損失0.7ｄＢが得られるということである。組み立てられたデバイ スは８００μｍテーパデバイスに対して1.8ｄＢ最小結合損失をもつと測定され た（図２０）。 もっと大きな結合損失測定値はデバイスの横方向モード寸法を低く見積もりすぎ たモデルが原因している。これが低い結合効率を生じさせているが、整列許 容値は大きくしている。横方向３ｄＢ整列許容値として実験で測定されたものは 、理論的に期待される3.5μｍではなく±5.5μｍであった。整列許容値がこのよ うに増加したのは好都合で、受動整列の簡単さがさらに増すことになるからであ る。モードが大きな寸法となるという事実は、5.5°×１０°のこのデバイスに 対して測定した遠場ＦＷＨＭによって確認される（１０μｍ劈開したファイバは 1.55μｍ波長で約7.5°のＦＷＨＭを有する）。この大きすぎるモードを僅かに 縮小するために、受動導波路を僅かに強化したデバイスを組み立てた。このデバ イスは５μｍ幅で８００Å厚の受動領域を持ち、かつなお８井戸のＭＱＷ活性領 域を保持したものである。図２１から分かるように、この結果、結合損失はさら に約1.2ｄＢまで８００μｍテーパデバイスに対して減少している。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９６年４月９日 【補正内容】 モードを断熱的に拡大している。これら受動モード変換器は半導体デバイスと光 ファイバとの間の結合効率を改善し、また整列許容値を増大するものであるが、 半導体光デバイスと光ファイバとの間で整列されかつパッケージされる別の部品 で構成されているから、複雑さ、寸法、及びパッケージしたデバイスのコストの 増加をもたらす。 レーザで一体化された受動テーパ付き導波路を有し、その出力スポット寸法が 増大するものが、“Teperd Waveguide InGaAs/InGaAsP Multiple Quantum Well Lasers”，T.L.Koch et.A1.，IEEE Photonics Technology Letters，Vol.2，No. 2，February 1990に記述されている。この装置は通常の複数量子井戸活性層と、 多数の受動導波路層であって、段のあるテーパ付き導波路とするためにデバイス の長さに沿って異なる点で継続的にエッチングを施したものとを採用している。 活性層は受動テーパ付き導波路に次第に減衰していくように（エバネッセント） 結合し、別な受動“アウトリガ（張り出している）”導波路でテーパ付き導波路 からはかなりの距離を隔てたものもまた採用されている。この設計はレーザの最 適化にはほとんど融通性を与えず、例えば、活性層はその厚さが、受動テーパ付 き導波路へのエバネッセント結合を高度に達成するための必要上から制限される 。活動層に対する厚さの制限はレーザの高温性能に制限を与える。さらに、段の あるテーパ付き受動導波路の使用はフォトリソグラフィに追加段階を多数必要と し、したがって、デバイス組立の複雑さとコストとを増大させている。 この発明の第１の特徴によると、第１及び第２の端を持つ複合光導波路で成る 半導体光デバイスが提供されており、該複合導波路は次の構成をとる： 半導体材料の第１の光の導波領域であって、第１の領域は光学的に受動的であ り、かつ実質的に平面状であるものと； 半導体材料の第２の光の導波領域であって、第２の領域は光学的に能動的であ り、複数量子井戸構造をとり、かつ複合導波路の第１の端から第２の端まで、第 １の領域の平面に実質的に平行な方向に、第２の領域の長さの相当な部分に沿っ てテーパが付けられているものとで成り、 第１及び第２の領域は光学的に接触し、複合導波路によって支持される基本光 モードの寸法は複合導波路の長さに沿って変化するものであり、第１の領域は複 合導波路の長さに沿って実質的に一定の幅を持つものである。 請求の範囲 １、第１及び第２の端を有する複合光導波路を備えた半導体光デバイスであっ て、該複合導波路は、 光学的に受動的でありかつ実質的に平面状であることを特徴とする半導体材料 の第１の光導波領域と、 光学的に能動的であって、複数量子井戸構造を備え、かつ複合導波路の第１の 端から第２の端へ、第２の領域の長さの相当部分に沿ってテーパが付けられてい ることを特徴とする、半導体材料の第２の光導波領域とを具備し、 該第１及び第２の領域は光学的に接触しており、複合導波路によって支持され る基本光モードの寸法は複合導波路の長さに沿って変化しかつ第１の領域は複合 導波路の長さに沿って実質的に一定な幅を有することを特徴とする半導体光デバ イス。 ２、第１の光学的受動領域が複合導波路の長さに沿って実質的に一定の断面を 有することを特徴とする請求項１に記載の半導体光デバイス。 ３、第１の光学的受動領域が複合導波路の長さに沿って実質的に一定の方形の 断面を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体光デバイス。 ４、複数量子井戸構造が少なくとも８の量子井戸を備えることを特徴とする請 求項１、２又は３に記載の半導体光デバイス。 ５、複数量子井戸構造が少なくとも１６の量子井戸を備えることを特徴とする 請求項１、２又は３に記載の半導体光デバイス。 ６、複数量子井戸構造が障壁と井戸半導体材料との間の格子の不整合によって 歪んでいることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１に記載の半導体光デ バイス。 ７、第１の光学的受動領域が第２の光学的能動領域を越えて、複合導波路の第 ２の端部に向かって延びていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１ に記載の半導体光デバイス。 ８、第１の領域の長さが第２の領域のテーパ付き部分の長さよりも長いことを 特徴とする請求項１ないし７のいずれか１に記載の半導体光デバイス。 ９、光学的能動領域の長さの少なくとも５％の部分に沿ってテーパが付けられ ていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１に記載の半導体光デバイ ス。 １０、光学的能動領域の長さの少なくとも１０％の部分に沿ってテーパが付け られていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１に記載の半導体光デ バイス。 １１、光学的能動領域の長さの８０％に満たない部分に沿ってテーパが付けら れていることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１に記載の半導体光デ バイス。 １２、光学的能動領域の実質的に全長に沿ってテーパが付けられていることを 特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１に記載の半導体光デバイス。 １３、光学的能動領域のテーパ付き部分が切頭されていることを特徴とする請 求項１ないし１２のいずれか１に記載の半導体光デバイス。 １４、テーパ付きの光学的能動領域の切頭された端の幅が少なくとも0.1μｍ であることを特徴とする請求項１３に記載の半導体光デバイス。 １５、テーパ付きの光学的能動領域の切頭された端の幅が少なくとも0.3μｍ であることを特徴とする請求項１４に記載の半導体光デバイス。 １６、光学的能動領域が直線的にテーパが付けられていることを特徴とする請 求項１ないし１５のいずれか１に記載の半導体光デバイス。 １７、光学的能動領域の半導体材料の材料波長が光学的受動領域の半導体材料 の材料波長よりも大きいことを特徴とする請求項１ないし１６のいずれか１に記 載の半導体光デバイス。 １８、光学的受動領域の厚みが0.01μｍから0.4μｍの範囲内にあることを特 徴とする請求項１ないし１７のいずれか１に記載の半導体光デバイス。 １９、光学的受動領域の幅が２μｍから８μｍの範囲内にあることを特徴とす る請求項１ないし１８のいずれか１に記載の半導体光デバイス。 ２０、埋め込まれたヘテロ構造レーザを備えたことを特徴とする請求項１ない し１９のいずれか１に記載の半導体光デバイス。 ２１、半導体光デバイスを作るための方法であって、 １）基板上の平面状ウェーハであって光学的受動領域の上の光学的能動(活性) 領域で成るものをエピタキシャル成長する段階と、 ２）能動領域で成る第１のメサを規定する段階と、 ３）第１のメサ上にマスクを形成する段階であって、マスクの幅が該第１のメ サの幅よりも小さく、マスクの幅がマスクの長さに沿って変わることを特徴とす る段階と、 ４）第１のメサと実質的に同じ幅の第２のメサを規定する段階であって、第２ のメサが受動領域で成り、かつマスクに対応するように第１のメサを再規定する ことを特徴とする段階とで成る方法。 ２２、さらに、 ５）選択性をもつエッチャントでエッチングすることによって能動領域の幅を 縮小する段階と、 ６）材料輸送を生じるのに十分な熱処理を実行する段階とで成る請求項２１に 記載の半導体光デバイスを作るための方法。 ２３、さらに、 ７）前記第１及び第２のメサの側面に沿って光学的かつ電気的閉じ込め層を形 成するために第１段のオーバーグロースを実行する段階と、 ８）第１及び第２のメサに第２段のオーバーグロースを実行する段階とで成る 請求項２１又は２２に記載の半導体光デバイスを作るための方法。 ２４、段階１），７）又は８）のいずれか１の段階が金属構造蒸気位相エピタ クシーを用いて実行されることを特徴とする請求項２１ないし２３のいずれか１ に記載の半導体光デバイスを作るための方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＮ，Ｃ Ｚ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＴ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＮＬ， ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，Ｔ Ｊ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 ロバートソン、マイケル・ジェイムズ イギリス国、アイピー１・４エルジェイ、 サフォーク、イプスウイッチ、コッツウォ ールド・アベニュー 33 (72)発明者 ペリン、サイモン・デイビッド イギリス国、アイピー４・２ジェイビー、 サフォーク、イプスウイッチ、セメタリ ー・ロード、ラケルス・コート ５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１及び第２の端を有する複合光導波路を備えた半導体光デバイスであっ て、該複数導波路は、 光学的に受動的でありかつ実質的に平面状であることを特徴とする半導体材料 の第１の光導波領域と、 光学的に能動的であって、複数量子構造を備え、かつ複合導波路の第１の端か ら第２の端まで、第１の領域の平面に対して実質的に平行な方向に、第２の領域 の長さの相当部分に沿ってテーパが付けられていることを特徴とする、半導体材 料の第２の光導波領域とを具備し、 該第１及び第２の領域は光学的に接触しており、複合導波路によって支持され る基本光モードの寸法は複合導波路の長さに沿って変化することを特徴とする半 導体光デバイス。 ２、第１の光学的受動領域が複合導波路の長さに沿って実質的に一定な断面積 を有することを特徴とする請求項１に記載の半導体光デバイス。 ３、第１の光学的受動領域が複合層の長さに沿って実質的に一定の幅を有する ことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体光デバイス。 ４、複数量子井戸構造が少なくとも８の量子井戸を備えることを特徴とする請 求項１、２又は３に記載の半導体光デバイス。 ５、複数量子井戸構造が少なくとも１６の量子井戸を備えることを特徴とする 請求項１ないし３のいずれか１に記載の半導体光デバイス。 ６、複数量子井戸構造が障壁と井戸半導体材料との間の格子の不整合によって 歪んでいることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１に記載の半導体光デ バイス。 ７、第１の光学的受動領域が第２の光学的能動領域を越えて、複合導波路の第 ２の端部に向かって延びていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１ に記載の半導体光デバイス。 ８、第１の領域の長さが第２の領域のテーパ付き部分の長さよりも長いこと を特徴とする請求項１ないし７のいずれか１に記載の半導体光デバイス。 ９、光学的能動領域の長さの少なくとも５％の部分に沿ってテーパが付けられ ていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１に記載の半導体光デバイ ス。 １０、光学的能動領域の長さの少なくとも１０％の部分に沿ってテーパが付け られていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１に記載の半導体光デ バイス。 １１、光学的能動領域の長さの８０％に満たない部分に沿ってテーパが付けら れていることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１に記載の半導体光デ バイス。 １２、光学的能動領域の実質的に全長に沿ってテーパが付けられていることを 特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１に記載の半導体光デバイス。 １３、光学的能動領域のテーパ付き部分が切頭されていることを特徴とする請 求項１ないし１２のいずれか１に記載の半導体光デバイス。 １４、テーパ付きの光学的能動領域の切頭された端の幅が少なくとも0.1μｍ であることを特徴とする請求項１３に記載の半導体光デバイス。 １５、テーパ付きの光学的能動領域の切頭された端の幅が少なくとも0.3μｍ であることを特徴とする請求項１４に記載の半導体光デバイス。 １６、光学的能動領域が直線的にテーパが付けられていることを特徴とする請 求項１ないし１５のいずれか１に記載の半導体光デバイス。 １７、光学的能動領域の半導体材料の材料波長が光学的受動領域の半導体材料 の材料波長よりも大きいことを特徴とする請求項１ないし１６のいずれか１に記 載の半導体光デバイス。 １８、光学的受動領域の厚みが0.01μｍから0.4μｍの範囲内にあることを特 徴とする請求項１ないし１７のいずれか１に記載の半導体光デバイス。 １９、光学的受動領域の幅が２μｍから８μｍの範囲内にあることを特徴とす る請求項１ないし１８のいずれか１に記載の半導体光デバイス。 ２０、埋め込まれたヘテロ構造レーザを備えたことを特徴とする請求項１ない し１９のいずれか１に記載の半導体光デバイス。 ２１、半導体光デバイスを作るための方法であって、 １）基板上の平面状ウェーハであって光学的受動領域の上の光学的能動(活性) 領域で成るものをエピタキシャル成長する段階と、 ２）能動領域で成る第１のメサを規定する段階と、 ３）第１のメサ上にマスクを形成する段階であって、マスクの幅が該第１のメサ の幅よりも小さく、マスクの幅がマスクの長さに沿って変わることを特徴とする 段階と、 ４）第１のメサと実質的に同じ幅の第２のメサを規定する段階であって、第２の メサが受動領域で成り、かつマスクに対応するように第１のメサを再規定するこ とを特徴とする段階とで成る方法。 ２２、さらに、 ５）選択性をもつエッチャントでエッチングすることによって能動領域の幅を 縮小する段階と、 ６）材料輸送を生じるのに十分な熱処理を実行する段階とで成る請求項２１に 記載の半導体光デバイスを作るための方法。 ２３、さらに、 ７）前記第１及び第２のメサの側面に沿って光学的かつ電気的閉じ込め層を形 成するために第１段のオーバーグロースを実行する段階と、 ８）第１及び第２のメサに第２段のオーバーグロースを実行する段階とで成る 請求項２１又は２２に記載の半導体光デバイスを作るための方法。 ２４、段階１），７）又は８）のいずれか１の段階が金属構造蒸気位相エピタ クシーを用いて実行されることを特徴とする請求項２１ないし２３のいずれか１ に記載の半導体光デバイスを作るための方法。