[发明专利]光半导体元件

说明书

半导体激光器(2)具有n型半导体衬底(1)和在n型半导体衬底(1)之上依次层叠的n型包覆层(4)、有源层(5)以及p型包覆层(6)。光波导(3)具有芯层(9)和包覆层(10)，该芯层(9)位于n型半导体衬底(1)之上且设置于半导体激光器(2)的光输出侧，没有掺杂杂质，与有源层(5)相比禁带宽度大，该包覆层(10)设置于芯层(9)之上，与p型包覆层(6)相比载流子浓度低。半导体激光器(2)具有载流子注入区域(X1)以及在载流子注入区域(X1)和光波导(3)之间设置的非载流子注入区域(X2)。

技术领域

本发明涉及集成了半导体激光器和光波导层的光半导体元件，特别涉及能够抑制有源层内的载流子密度的不均匀而使特性提高的光半导体元件。

背景技术

就光半导体元件而言，通过对半导体激光器与光波导、光合波器或者光调制器等进行集成，从而推进小型化以及高性能化。在这样的集成构造光半导体元件中，重要的是，向有助于发光的半导体激光器有效地注入载流子，得到足够的发光效率。因此，不向除了半导体激光器以外的光波导注入载流子是有效的。另一方面，通过向半导体激光器的有源层均匀地注入载流子，由此，阈值电流低，能够得到良好的特性。

在光通信用光半导体元件中，需要如前所述对半导体激光器和光合波器等进行了集成的构造。在这样的集成型光半导体元件中，需要用于对来自半导体激光器的出射光进行引导的光波导。半导体激光器的端部和光波导的端部接合而形成对接部。

为了避免光的吸收而不向光波导注入杂质，因此，不向光波导进行载流子的注入。因此，从光波导的下方供给的电子迂回地注入至有源层。该迂回地注入的电子特别集中于距离对接部几μm左右的位置。如果在有源层内产生这样电子密度极高的部位，则有助于发光的空穴的供给不足，半导体激光器的激光振荡的阈值电流增加。另外，基于非发光复合的发热增加，由于动作电流的增大导致消耗电力的增大或者调制特性的劣化。

此外，提出有对连元件端面也形成了有源层的半导体激光器的光出射端面部的破坏或者劣化进行抑制的方法(例如，参照专利文献1、2)。如果连端面也存在有源层，则在端面区域注入载流子，但通过除去有源层上部的被注入载流子的层或者在有源层下部形成p型半导体层，能够抑制向端面部的载流子注入。另外，提出有如下方法，即，为了防止由光半导体元件的端部处的光吸收引起的端部的破坏或者劣化，在有源层的端部注入杂质而形成窗构造(例如，参照专利文献3～5)。但是，注入了杂质的窗构造与没有注入杂质的光波导完全不同。

另外，关于载流子密度局部变高的状态，公开有与半导体衬底相对的元件上表面的电极内部的载流子密度(例如，参照专利文献6)。但是，对于产生特性降低这一影响的有源层内的载流子密度的局部增大和对其进行抑制的解决方法，并没有公开。

专利文献1：日本特开平06－260715号公报

专利文献2：日本特开昭63－084087号公报

专利文献3：日本特开平07－058402号公报

专利文献4：日本特开2003－142774号公报

专利文献5：日本特开平03－208390号公报

专利文献6：日本特开2002－261379号公报

发明内容

在集成了半导体激光器和光波导的光半导体元件中，存在由于在有源层产生局部的载流子密度高的部分而使特性降低的问题。对这样的有源层内的载流子密度的不均匀进行抑制会使得阈值电流等特性提高。

本发明是为了解决上述课题而提出的，其目的在于得到能够抑制有源层内的载流子密度的不均匀而使特性提高的光半导体元件。