JP2000312053A

JP2000312053A - 半導体光デバイス装置

Info

Publication number: JP2000312053A
Application number: JP2000044289A
Authority: JP
Inventors: Kenji Shimoyama; 謙司下山; Nobuyuki Hosoi; 信行細井; Kazumasa Kiyomi; 和正清見
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1999-02-23
Filing date: 2000-02-22
Publication date: 2000-11-07

Abstract

(57)【要約】【課題】ビームスポット径が小さくて信頼性が高いリ
ッジ導波型ストライプレーザ等の半導体光デバイス装置
を提供すること。【解決手段】基板上に、活性層を含む化合物半導体
層、該化合物半導体層上に形成されたストライプ状開口
部を有する保護膜、該ストライプ状開口部を覆うように
形成された該活性層より屈折率の小さいリッジ型の化合
物半導体層を少なくとも有し、該ストライプ状開口部の
開口中央部の幅（Ｗｃ）よりも開口前端部の幅（Ｗ_F）
が狭いことを特徴とする半導体光デバイス装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ビームスポット径
が小さいリッジ導波路型半導体レーザとして好適な構造
を有する半導体光デバイス装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体光デバイス装置を簡易に作製する
場合に、リッジ導波型と呼ばれる構造がよく用いられ
る。図４にその構造の作製方法を示す。まず、最初に基
板４０１上にｎ型クラッド層４０２、活性層４０３、ｐ
型クラッド層４０４及びｐ型コンタクト層４０５を成長
する。次に、フォトリソグラフィーによるパターニング
により、ストライプ状のレジスト４０８をウエハー表面
に形成し、このレジストをマスクとしてｐ型クラッド層
を所望の厚みだけ残るようにウェットエッチングするこ
とにより、ストライプ状のリッジが形成される。この
後、ウエハー全面に絶縁性を有する保護膜４０９を形成
し、フォトリソグラフィーによりリッジの頂部の保護膜
を除去し、さらにｐ側電極４１０及びｎ側電極４１１を
形成する。このようにしてリッジ構造を形成することに
より、レーザ発振において横モードを安定化し、しきい
値電流を低減することができる。

【０００３】しかしながら、このような従来のリッジ導
波路半導体光デバイス装置の製造法では、リッジ部をエ
ッチングにより形成するため、非リッジ部４０６におけ
るクラッド層の厚みを精度よく制御することが困難であ
った。その結果、非リッジ部のクラッド層の厚みのわず
かな違いにより、この部分の実効屈折率が大きく変動
し、半導体光デバイス装置のレーザ特性が変動し製品歩
留まりを向上させることが難しかった。

【０００４】このような問題を解決するために、非リッ
ジ部のクラッド層の厚みを結晶成長時の結晶成長速度を
用いて決定し、非リッジ部に保護膜を形成して、リッジ
部分を再成長する方法が提案されている（特開平５−１
２１８２２号公報、特開平９−１９９７９１号公報、特
開平１０−３２６９３４号公報、特開平１０−３２６９
３５号公報、特開平１０−３２６９３６号公報、特開平
１０−３２６９３７号公報、特開平１０−３２６９３８
号公報、特開平１０−３２６９４５号公報等）。このよ
うなレーザの作製方法と構造を図５に示す。リッジ部形
成の際、保護膜５０６をマスクとしてストライプ状開口
部５０７上に選択再成長し、成長速度の面方位に対する
異方性により、ｐ型第２クラッド層５０８およびｐ型コ
ンタクト層５０９が台形等の断面形状で順次積層され
る。この方法によれば、非リッジ部のｐ型第１クラッド
層５０４の厚みを精密に制御することが可能となり、実
効屈折率の制御が容易になる。

【０００５】しかしながら、この方法により製造される
半導体光デバイス装置にも課題がある。例えば、特開平
５−１２１８２２号公報に記載されているようなリッジ
導波型レーザは、単一の基本横モードを達成するために
光導波構造を製作しようとすると、リッジ頂部のリッジ
幅を１μｍ程度としなければならず、コンタクト層と電
極の接触面積が極めて小さくなるため、コンタクト層と
電極との接触抵抗が増大し、またリッジ側壁のクラッド
層の表面の酸化により、レーザ特性の劣化や信頼性の低
下等を招いていた。その結果、製品歩留まりを向上させ
ることが困難であった。また、特開平９−１９９７９１
号公報に記載されているようなリッジ導波型レーザの場
合には、リッジの最下部が逆メサ形状となるため、コン
タクト層が形成できず、酸化されやすく寿命に悪影響を
与えるという問題がある。また、同じくリッジの最下部
には、電極が形成しにくくなるため、断線の恐れがあ
り、歩留まりに悪影響を与えるという問題がある。この
ため、信頼性が高くて製造の歩留まりが良い半導体光デ
バイス装置を提供することが求められている。

【０００６】一方、近年では光ディスクの高密度化が急
速に進んでおり、これに合わせるように光源の開発が精
力的に行われている。ディスク板面上での集光スポット
径を小さくするために、従来の近赤外（780nm近傍）半
導体レーザに代わって、赤色レーザ（635〜690nm付近）
の実用化が始まり、青色半導体レーザ波長（400〜420nm
付近）も開発段階ではあるがＣＷ動作での長寿命化が達
成されつつある。一方、レーザビームを集光してディス
ク板面上にスポットを絞り込みやすくするにはレーザビ
ームが円形に近い方が好ましいが、実際には活性層に平
行な面に水平方向のビーム拡がり角が垂直方向に比べて
約１／３程度に小さくなっている。通常、レーザ光出射
端面での光強度分布は横方向に大きくなることが、水平
方向の拡がり角を小さくする要因となっている。これに
ついては、ストライプ状開口部の幅を狭くすることによ
り、出射端面での光強度分布を小さくして、より円形に
近いビームを得ることが可能となるが、ストライプ状開
口部の幅を狭くすることは活性領域への電流注入密度を
向上させてしまい、バルク劣化が促進しやすくなって信
頼性を低下させるという問題がある。特に、ＡｌＧａＩ
ｎＰ系、ＡｌＧａＩｎＮ系、ＭｇＺｎＳＳｅ系等の短波
長用光源用材料においては、従来のＡｌＧａＡｓ系に比
べて電流注入によるバルク劣化が大きくなるために、こ
の問題はより深刻となる。また、円形に近いビームを使
用できると、レーザビームの利用効率向上（レンズでカ
ットされる光量が少なくなる）、ビーム形状補正板の不
要などの利点もある。したがって、高い信頼性を維持し
たままビームスポット径が小さくした半導体光デバイス
装置を提供することが求められている。

【０００７】一方、ディジタルビデオディスクを中心と
する記録密度向上のために、情報処理用光源として従来
のＡｌＧａＡｓ（波長７８０ｎｍ近傍）に代わって、Ａ
ｌＧａＩｎＰ系を用いた可視（通常６３０〜６９０ｎ
ｍ）レーザが実用化され始めている。短波長化、低しき
い値、高温動作を達成するために、これまでにも以下に
述べる検討がなされている。

【０００８】ＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰ系からなる可
視レーザの作製において、（１００）面から［０１１］
方向（もしくは［０−１−１］方向）にオフした基板を
用いることにより、自然超格子の形成（オーダーリン
グ）によるバンドギャップの縮小を抑制し、短波長化し
やすくしたり、ｐ型ドーパント（たとえばＺｎ、Ｂｅ、
Ｍｇ）の高濃度ドーピングをしやすくし、ヘテロ障壁の
増大による素子の発振しきい値電流や温度特性を向上さ
せることが可能になった。ただし、オフ角度が小さいと
きには、ステップバンチングが顕著に現れ、ヘテロ界面
に大きな凹凸が形成されてしまい、量子井戸構造（約１
０ｎｍ以下のＧａＩｎＰ井戸層）を作製したときに、バ
ルク活性層に対する量子効果によるＰＬ波長（あるいは
発振波長）の短波長化シフト量が設計値より小さくなっ
てしまう。オフ角度を大きくすることにより、ステップ
バンチングを抑制し、ヘテロ界面が平坦となり、設計通
りに量子効果による短波長化が可能となる。このよう
に、短波長化の阻害要因となっている自然超格子の形成
やステップバンチングの発生を抑制し、かつｐ型高濃度
ドーピングにより短波長化による発振しきい値電流の増
加及び温度特性の劣化を抑制するために、通常（１０
０）面から［０１１］方向（もしくは［０−１−１］方
向）に８〜１６度程度オフした基板が用いられる。ただ
し、６５０ｎｍ、６３５ｎｍなどの目的とする波長によ
り、ＧａＩｎＰ井戸層の厚みや歪み量を考慮して、適切
なオフ角度を選択する必要がある。一方、短波長化のた
めにオフ角度の大きい基板を用いると、リッジ導波型レ
ーザにおけるリッジ形状の左右非対称性が光強度分布の
左右非対称性に影響を与えるという問題がある。

【０００９】また近年では、光ファイバー増幅器につい
ても急速な研究開発および実用化が進められており、光
通信の分野において大規模な波長多重伝送システムが構
築され始めている。一方、半導体光増幅器は、光スイッ
チ、変調器、レーザなどの他の半導体光デバイスとのモ
ノリシックな集積が可能であること、増幅器の波長帯域
が広いなどの利点を有しており、光通信分野への応用に
向けた研究開発が活発になされている。さらに、半導体
光増幅器のもつ大きな非線形性を積極的に利用した波長
変換や光ゲートとしての利用といった新しい応用が検討
され始めている。しかし、従来の光半導体増幅器には、
光ファイバーとの結合、クロストーク、偏波依存性、雑
音などに改善の余地があり、これらが実用面での障害と
なっている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記のようにこれまで
に様々な技術が開発されるに至っているが、リッジ導波
型の半導体光デバイス装置にはいまだ改善の余地が残さ
れており、改良技術の開発が待たれている。そこで、本
発明は上記の従来技術の問題点に対処し、より優れた半
導体光デバイス装置を提供することを課題とした。すな
わち本発明は、ビームスポット径が小さくて信頼性が高
く、かつ製造の歩留まりがよい半導体発光素子を提供す
ることを解決すべき課題とした。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記の課
題を解決すべく鋭意検討した結果、ストライプ状開口部
の幅が開口中央部（装置中央部）より開口前端部（装置
前端面）の方が狭くなるように設計することにより、半
導体光デバイス装置の高い信頼性を維持しつつビームス
ポット径を小さくすることができることを見出した。ま
た、再成長により形成したリッジ部分の頂部及び側面部
を覆うようにコンタクト層を形成し、コンタクト層と電
極との接触面積を増大させることにより、接触抵抗を下
げるとともに、特にＡｌを含むクラッド層のリッジ側面
の表面酸化を防止し、レーザ特性や信頼性を向上させる
ことができることを見出した。さらに、ＡｌＧａＩｎＰ
／ＧａＩｎＰ系可視レーザのように、短波長化のために
オフ角度の大きい基板を用いた場合にも、上記リッジ導
波型レーザにおけるリッジ形状の左右非対称性が、光強
度分布の左右非対称性に影響をほとんど受けることがな
く、安定な基本横モードが高出力動作まで得られること
を見出し、本発明を提供するに至った。

【００１２】即ち本発明は、基板上に、活性層を含む化
合物半導体層、該化合物半導体層上に形成されたストラ
イプ状開口部を有する保護膜、該ストライプ状開口部を
覆うように形成された該活性層より屈折率の小さいリッ
ジ型の化合物半導体層を少なくとも有し、該ストライプ
状開口部の開口中央部の幅（Ｗｃ）よりも開口前端部の
幅（Ｗ_F）が狭いことを特徴とする半導体光デバイス装
置を提供するものである。

【００１３】本発明の半導体光デバイス装置の好ましい
態様として、Ｗｃ−Ｗ_F≧０．２μｍである態様；Ｗｃ
−Ｗ_F≧０．５μｍである態様；Ｗｃ−Ｗ_F≦５μｍであ
る態様；Ｗｃ−Ｗ_F≦３μｍである態様；Ｗｃ−Ｗ_F≦２
μｍである態様；Ｗｃ≧２．２μｍである態様；Ｗｃ≦
５０μｍである態様；前記リッジ型の化合物半導体層の
リッジ頂部および側面には保護膜が形成されていない態
様；前記リッジ型の化合物半導体層のリッジ頂部および
側面を覆うようにコンタクト層が形成されている態様；
前記基板の結晶成長面が（１００）面又はそれと結晶学
的に等価な面であり、前記保護膜のストライプ状開口部
の長手方向が[０１−１]方向又はそれと結晶学的に等価
な方向である態様；前記リッジ型化合物半導体層が少な
くとも保護膜上の一部に形成されている態様を挙げるこ
とができる。

【００１４】本発明の半導体光デバイス装置の具体的態
様（第１の態様）として、さらに前記ストライプ状開口
部の開口中央部の幅（Ｗｃ）よりも開口後端部の幅（Ｗ
_R）が狭いことも特徴とする態様を挙げることができ
る。第１の態様の好ましい例として、Ｗ_F＝Ｗ_Rである態
様；前記ストライプ状開口部の幅が、開口中央部から開
口前端部へ向かって漸減している部分を有する態様；前
記ストライプ状開口部の幅が、開口中央部から開口後端
部へ向かって漸減している部分を有する態様；ストライ
プ状開口部の幅が、開口前端部近傍では概略一定である
態様；ストライプ状開口部の幅が、開口後端部近傍では
概略一定である態様；Ｗ_F≧０．５μｍ、および、Ｗ_R≧
０．５μｍである態様；Ｗ_F≧１μｍ、および、Ｗ_R≧１
μｍである態様；Ｗ_F≦１０μｍ、および、Ｗ_R≦１０μ
ｍである態様；Ｗ_F≦３μｍ、および、Ｗ_R≦３μｍであ
る態様；Ｗ_F／Ｗｃ≧０．０２、および、Ｗ_R／Ｗｃ≧
０．０２である態様；Ｗ_F／Ｗｃ≧０．１、および、Ｗ_R
／Ｗｃ≧０．１である態様；Ｗ_F／Ｗｃ≦０．８５、お
よび、Ｗ_R／Ｗｃ≦０．８５である態様；Ｗ_F／Ｗｃ≦
０．７、および、Ｗ_R／Ｗｃ≦０．７である態様を挙げ
ることができる。

【００１５】本発明の半導体光デバイス装置の別の具体
的態様（第２の態様）として、さらにＷ_F≦Ｗｃ≦Ｗ_Rで
あることも特徴とする態様を挙げることができる。第２
の態様の好ましい例として、Ｗ_R−Ｗ_F≧０．５μｍであ
る態様；Ｗ_R−Ｗ_F≦１００μｍである態様；Ｗ_R−Ｗ_F≦
５０μｍである態様を挙げることができる。本発明の半
導体光デバイス装置は、半導体発光装置、半導体レーザ
や半導体光増幅器などとして有用である。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の半導体光デバイス装置に
ついて、以下に各層の詳細と製造工程例を示しながら具
体的に説明する。本発明の半導体光デバイス装置を作製
する際の結晶の成長方法は特に限定されるものではな
く、ＤＨ構造の結晶成長にはＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ法等
の公知の成長法を用いることができる。本発明の半導体
光デバイス装置に使用する基板は、その上にダブルへテ
ロ構造の結晶を成長することが可能なものであれば、材
料の特性や種類については特に限定されない。好ましい
のは導電性がある材料であり、望ましくはその上への結
晶薄膜成長に適したＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＰ、ＺｎＳ
ｅ、ＺｎＯ、Ｓｉ、Ａｌ ₂Ｏ₃等の結晶基板、特に閃亜鉛
鉱型構造を有する結晶基板である。基板結晶成長面は低
次な面またはそれと結晶学的に等価な面が好ましく、
（１００）面が最も好ましい。

【００１７】なお、本明細書において「（１００）面」
という場合は、必ずしも厳密に（１００）シャストの面
である必要はなく、最大３０°程度のオフアングルを有
する場合まで包含する。オフアングルの大きさは上限は
３０°以下が好ましく、１６°以下がより好ましく、下
限は０．５°以上が好ましく、２°以上がより好まし
く、６°以上がさらに好ましく、１０°以上が最も好ま
しい。また、基板は六方晶型の基板でもよく、その場合
はＡｌ₂Ｏ₃、６Ｈ−ＳｉＣ等の上にも形成される。

【００１８】基板上に形成される、活性層を含む化合物
半導体層は、通常、活性層の上下に活性層より屈折率の
小さい層を含んでおり、そのうち基板側の層は第１導電
型クラッド層、他方のエピタキシャル側の層は第２導電
型第１クラッド層として機能する。このほか光ガイド層
として機能する層を含んでいてもよい。ストライプ状開
口部の上に形成される活性層より屈折率の小さい層を含
むリッジ型の化合物半導体層は、通常は大部分が第２導
電型第２クラッド層からなる。第２導電型第２クラッド
層の他には、例えば光ガイド層として機能する層を含ん
でいてもよい。リッジ頂部および側面の実質的全面は、
低抵抗のコンタクト層によって覆われていることが好ま
しい。

【００１９】クラッド層、活性層及びコンタクト層につ
いても特に限定されないが、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＧａＩ
ｎＡｓ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＡｓＰ、ＡｌＧａＩ
ｎＮ、ＢｅＭｇＺｎＳｅ、ＭｇＺｎＳＳｅ、ＣｄＺｎＳ
ｅＴｅ等の一般的なIII-V 族、II-VI 族半導体を用い
て、活性層を２層のクラッド層で挟んだダブルへテロ構
造を作製するのが好ましい。このとき、クラッド層とし
ては活性層より屈折率が小さい材料が選択され、コンタ
クト層としては通常はバンドギャップがクラッド層より
も小さい材料が選択される。金属電極とのオーミック性
を取るための低抵抗で適当なキャリア密度として、下限
は、１×１０¹⁸ｃｍ^-3以上が好ましく、３×１０¹⁸ｃｍ
^-3以上がより好ましく、５×１０¹⁸ｃｍ^-3以上が最も好
ましい。上限は、２×１０²⁰ｃｍ^-3以下が好ましく、５
×１０¹⁹ｃｍ^-3以下がより好ましく、３×１０¹⁹ｃｍ^-3
以下が最も好ましい。また、活性層は、単一の層からな
る場合に限定されず、量子井戸層及び該量子井戸層を上
下から挟む光ガイド層からなる単一量子井戸構造（ＳＱ
Ｗ）や複数の量子井戸層及びそれらに挟まれたバリア層
ならびに最上の量子井戸層の上及び最下の量子井戸層の
下に積層された光ガイド層からなる多量子井戸構造（Ｍ
ＱＷ）であってもよい。

【００２０】保護膜についても特に限定されないが、ス
トライプ状開口部に形成されたリッジ部の下の活性層の
領域にのみ電流注入を行えるようにする必要がある。す
なわち、ストライプ状開口部両脇の保護膜で電流狭窄を
行うために、保護膜は絶縁性を有する必要がある。ま
た、活性層では水平方向にリッジ部と非リッジ部の間で
実効屈折率差をつけ、レーザ発振の横モードの安定化を
図るために、保護膜の屈折率はクラッド層の屈折率より
も小さいことが好ましい。しかし、実用上は、保護膜と
クラッド層との屈折率差が大きすぎると活性層内での横
方向の有効屈折率段差が大きくなり易いために、リッジ
下の第１クラッド層を厚くしなければならなくなり、横
方向に漏れ電流が大きくなる傾向がある。一方、保護膜
とクラッド層との屈折率差が小さすぎる場合、保護膜の
外側へ光が漏れやすくなるために保護膜をある程度厚く
する必要があるが、このことにより劈開性が悪くなる傾
向がある。これらを考え併せて、保護膜とクラッド層と
の屈折率差の下限は０．２以上が好ましく、０．３以上
がより好ましく、０．５以上が最も好ましい。上限は
３．０以下が好ましく、２．５以下がより好ましく、
１．８以下が最も好ましい。また、保護膜の厚みは、絶
縁特性を充分に示すことができ、かつ保護膜の外側に光
が漏れない程度の厚さがあれば特に問題はない。保護膜
の厚みの下限は１０ｎｍ以上が好ましく、３０ｎｍ以上
がより好ましく、５０ｎｍ以上が最も好ましい。上限は
５００ｎｍ以下が好ましく、３００ｎｍ以下がより好ま
しく、２００ｎｍ以下が最も好ましい。保護膜の厚みは
１００〜３００ｎｍの範囲が推奨される。

【００２１】保護膜は、誘電体であることが好ましく、
具体的には、ＳｉＮ_X膜、ＳｉＯ₂膜、ＳｉＯＮ膜、Ａｌ
₂Ｏ₃膜、ＺｎＯ膜、ＳｉＣ膜及びアモルファスＳｉから
なる群から選択されるのが好ましい。保護膜は、マスク
としてＭＯＣＶＤなどを用いてリッジ部を選択再成長に
より形成する場合に用いられるとともに、電流狭窄の目
的でも用いられる。プロセスの簡便さから、電流狭窄用
の保護膜と選択成長用の保護膜は同一組成のものを使用
することが好ましいが、必要に応じて組成の異なる層を
多層に成膜してもよい。

【００２２】閃亜鉛鉱型基板を用い、かつ基板表面が
（１００）面又はそれと結晶学的に等価な面の場合、リ
ッジ部頂部および側面に後述するコンタクト層を成長し
やすくするためには、ストライプ状開口部の長手方向
（ストライプの伸びる方向）が［０１−１］方向又はそ
れと結晶学的に等価な方向に伸びていることが好まし
い。その場合リッジ側面の大部分が（３１１）Ａ面とな
ることが多く、リッジを形成する第２導電型第２クラッ
ド層上の成長可能な実質的全面にコンタクト層を成長さ
せることができる。この傾向は第２導電型第２クラッド
層がＡｌＧａＡｓ特にＡｌＡｓ混晶比０．２〜１．０、
好ましくは０．３〜０．９、最も好ましくは０．４〜
０．８のときに特に顕著である。オフアングルの方向
は、ストライプ状開口部の長手方向に直交する方向か
ら、±３０°以内の方向が好ましく、±７°以内の方向
がより好ましく、±２°以内の方向が最も好ましい。ま
た、ストライプ状開口部の長手方向は、基板の面方位が
（１００）の場合、［０−１１］またはそれと等価な方
向が、オフアングルの方向は[０１１]方向またはそれと
等価な方向から±３０°以内の方向が好ましく、±７°
以内の方向がより好ましく、±２°以内の方向が最も好
ましい。なお、本明細書において「［０１−１］方向」
という場合は、一般的なIII −Ｖ族、II−VI族半導体に
おいて、（１００）面と［０１−１］面との間に存在す
る［１１−１］面が、それぞれＶ族又はVI族元素が現れ
る面であるように［０１−１］方向を定義する。

【００２３】本発明の半導体光デバイス装置は、上記の
ストライプ状開口部が［０１−１］方向の態様に限定さ
れない。以下に他の実施態様を説明する。ストライプ状
開口部が［０１１］方向又はそれと結晶学的に等価な方
向に伸びている場合、例えば、成長条件により、成長速
度に異方性をもたせることができ、（１００）面では速
く、（１１１）Ｂ面ではほとんど成長しないようにする
ことができる。その場合、ストライプ状開口部（１０
０）面に選択的に成長を行うと、（１１１）Ｂ面を側面
とするリッジ状第２導電型第２クラッド層が形成され
る。この場合も次にコンタクト層を形成する際、より等
方性の強い成長が起こる条件を選ぶことにより、（１０
０）面のリッジ頂部とともに（１１１）Ｂ面からなるリ
ッジ頂部および側面にも全面的にコンタクト層が形成さ
れる。

【００２４】同様の理由により、ウルツァイト型の基板
を用いた場合には、ストライプ状開口部の長手方向は、
例えば（０００１）面上では[１１−２０]又は[１−１
００]が好ましい。ＨＶＰＥ(Hydride Vapor Phase Epit
axy)ではどちらの方向でもよいが、ＭＯＣＶＤでは[１
１−２０]方向がより好ましい。

【００２５】本発明の半導体光デバイス装置を設計する
にあたっては、まず、所望の垂直拡がり角を得るために
活性層の厚みとクラッド層の組成を決定する。垂直広が
り角を狭くすると活性層からクラッド層への光の浸みだ
しが促進され、端面での光密度が小さくなり、出射端面
の光学的損傷（ＣＯＤ）レベルを向上させることができ
る。したがって、高出力動作を必要とするときには垂直
広がり角を比較的狭めに設定するが、下限は活性層内の
光閉じ込めの低減による発振しきい値電流の増大及びキ
ャリアのオーバーフローによる温度特性の低下を抑制す
ることで制限がある。下限は１５°以上が好ましく、１
７°以上がより好ましく、１９°以上が最も好ましい。
上限は３０°以下が好ましく、２７°以下がより好まし
く、２５°以下が最も好ましい。

【００２６】次に、垂直広がり角を決定すると、高出力
特性を大きく支配する構造パラメータは活性層と保護膜
との間の距離ｄｐと、化合物半導体層に垂直な方向から
見たときのストライプ状開口部の幅（以下「ストライプ
幅」ともいう）Ｗとなる。なお、通常、活性層と保護膜
との間には第２導電型第１クラッド層のみが介在する
が、その場合ｄｐは第２導電型第１クラッド層の厚みと
なる。また、活性層が量子井戸構造である場合は、最も
保護膜に近い活性層と保護膜との間の距離のがｄｐとな
る。高出力動作の達成や、高信頼性を維持しつつビーム
が円形に近いレーザを実現を図るためには、上記のｄｐ
とＷを適切な範囲に制御性良くおさめることが必要とな
る。

【００２７】円形に近いビームを実現するには、ストラ
イプ幅を狭くすることが有効であるが、ストライプ幅を
狭くすると注入電流密度がバルク劣化抑制の観点から好
ましくなくなる。そこで、ゲイン領域となるストライプ
状開口部の中央部幅（Ｗｃ）を比較的広くし、端部幅
（Ｗ_F、Ｗ_R）を比較的狭くなるようにすることにより、
ビームスポット低減と低動作電流を同時に実現するとと
もに、高い信頼性も確保することが可能になる（本発明
の第１の態様）。すなわち、端部（劈開面）幅（Ｗ_F、
Ｗ_R）については、上限が１０μｍ以下であることが好
ましく、５μｍ以下であるがより好ましく、３μｍ以下
であるがもっとも好ましい。下限は０．５μｍ以上であ
ることが好ましく、１μｍ以上であることがより好まし
い。中央部幅（Ｗｃ）については、上限が１００μｍ以
下であることが好ましく、５０μｍ以下であることがよ
り好ましい。下限は０．５μｍ以上が通常用いられ、
１．０μｍ以上であることが好ましく、１．２μｍ以上
であることがより好ましく、１．７μｍ以上であること
がさらにより好ましく、２．２μｍ以上であることが最
も好ましい。端部幅と中央部幅の差（Ｗｃ−Ｗ_F、Ｗｃ
−Ｗ_R）については、上限は１００μｍ以下が好まし
く、５０μｍ以下がより好ましい。下限については、
０．２μｍ以上が好ましく、０．５μｍ以上がより好ま
しく、０．７μｍ以上が最も好ましい。ストライプ状開
口部の端部幅と中央部幅の比（Ｗ_F／Ｗ_C、Ｗ_R／Ｗ_C）
は、上限は０．８５以下であることが好ましく、０．７
以下であることがより好ましい。下限については０．０
２以上であることが好ましく、０．１以上であることが
より好ましい。

【００２８】さらに横モードをシングルモード（単一ピ
ークの横方向光強度分布）にするためには、高次モード
のカットオフ及び空間的ホールバーニングの防止の観点
からストライプ幅をあまり大きくすることができず、端
部幅（Ｗ_F、Ｗ_R）の上限は５μｍ以下であることが好ま
しく、４μｍ以下であることがより好ましい。中央部幅
（Ｗｃ）の上限は６μｍ以下であることが好ましく、５
μｍ以下であることがより好ましい。このとき、中央部
幅（Ｗｃ）については１．５〜４．０μｍの範囲が特に
推奨される。端部幅と中央部幅の差（Ｗｃ−Ｗ_F、Ｗｃ
−Ｗ_R）については、上限は５μｍ以下であることが好
ましく、３μｍ以下であることがより好ましく、２μｍ
以下であることが最も好ましい。下限については、０．
２μｍ以上であることが好ましく、０．５μｍ以上であ
ることがより好ましい。

【００２９】ストライプ状開口部は、中央部から端部へ
向かってストライプ幅が漸減している部分を有するのが
好ましい。また、端部ではストライプ幅が一定の部分を
有しているのが好ましい。これらの漸減部分と幅一定の
端部の長さは、半導体光デバイス装置の目的とする特性
に応じて適宜決定すればよい。漸減部分の長さは、導波
路損失低減の観点から５〜１０μｍが好ましく、１０〜
５０μｍがより好ましい。幅一定の端部の長さは、劈開
精度の観点から５〜３０μｍが好ましく、１０〜２０μ
ｍがより好ましい。ただし、必要に応じて、以下のよう
にストライプ状開口部を作製してもよい。（１）幅一定の端部や漸減部分のストライプ幅あるいは
長さがチップ両側で非対称となるもの。（２）幅一定の端部を形成せずに、端部まで幅が漸減す
るようにしたもの。（３）片側（通常は高出力光取り出し側である前端面）
の端部だけストライプ幅が漸減するようにしたもの。（４）端部におけるストライプ幅が前端面と後端面とで
異なるもの。（５）上記の（１）〜（４）のいくつかを組み合わせた
もの。

【００３０】また、端面付近に電極を設けないようにし
て、端部近傍のストライプ状開口部への電流注入による
バルク劣化の抑制や端面での再結合電流を低減すること
が、高い信頼性でスポット径の小さなレーザの作製を可
能にする点で有効である。

【００３１】通常、半導体層をエッチング（特にウェッ
トエッチング）でストライプ幅を決定するときは、特定
の面が選択的に出やすくなるために、ストライプ幅を漸
減させようとするとストライプエッジが揺らいでしまう
ためにストライプのエッジが階段状に変化してしまい、
この階段状のエッジのうねりが水平方向の遠視野像にリ
ップルや大きなサイドピークなどの乱れが発生しやすく
なる。一方、本発明の好ましい実施態様では、ストライ
プ幅漸増または漸減部分はＳｉＮ_Xアモルファス膜のエ
ッチングで形成されるために、直線的にストライプ幅を
増加または減少させることができることから、リップル
やサイドピークのない良好な単峰性のピークを容易に得
ることができる。

【００３２】本発明は、ストライプ状開口部の幅が前端
部、中央部、後端部の順に広くなる態様（本発明の第２
の態様）を包含する。ストライプ状開口部の前端部の幅
と後端部の幅の差（Ｗ_R−Ｗ_F）は、上限は１００μｍ以
下であることが好ましく、５０μｍであることがより好
ましい。下限は０．５μｍ以上であることが好ましい。

【００３３】さらに横モードをシングルモード（単一ピ
ークの横方向光強度分布）にするためには、高次モード
のカットオフ及び空間的ホールバーニングの防止の観点
からストライプ幅をあまり大きくすることができず、端
部幅（Ｗ_F、Ｗ_R）の上限は７μｍ以下であることが好ま
しく、６μｍ以下であることがより好ましい。中央部幅
（Ｗｃ）の上限は６μｍ以下であることが好ましく、５
μｍ以下であることがより好ましい。このとき、中央部
幅（Ｗｃ）については１．５〜４．０μｍの範囲が特に
推奨される。端部幅と中央部幅の差（Ｗｃ−Ｗ_F、Ｗ_R−
Ｗｃ）については、上限は５μｍ以下であることが好ま
しく、３μｍ以下であることがより好ましく、２μｍ以
下であることが最も好ましい。下限については、０．２
μｍ以上であることが好ましく、０．５μｍ以上である
ことがより好ましい。

【００３４】ストライプ状開口部がテーパー状であるリ
ッジ構造の形成方法として、従来から用いられているウ
エットエッチングを採用すると、エッチングレートの結
晶面方位依存によるリッジ両脇でのエッジの波打ちが大
きくなり、光導波ロスが大きくなったり、遠視野像に乱
れが生じるといった問題がある。特に、ストライプ幅が
狭い領域においては深刻な問題となる。このため本発明
では、アモルファス膜（誘電体保護膜）をフォトリソグ
ラフィーでパターニングして電流ブロック領域を作製
し、リッジ部がアモルファス膜（誘電体保護膜）にのり
かかるように選択成長により形成することが好ましい。
この方法によれば、任意の活性領域パターンの形状制御
が可能となり、例えば直線のみならず放物線状のテーパ
ー形成も容易に行うことができる。さらに、ストライプ
幅が狭くてもアモルファス膜の開口部エッジに大きな波
打が生じないことから、光導波ロスの顕著な増加は起こ
らない。

【００３５】本発明の半導体光デバイス装置における共
振器方向でのストライプ状開口部の幅の変化を図３に具
体的に示す。図３（ａ）は本発明の第１の態様の具体例
を示したものであり、図３（ｂ）は本発明の第２の態様
の具体例を示したものであるが、各態様の具体例はこれ
らに限定されるものではない。

【００３６】ｄｐについては、上限は０．６０μｍ以下
が通常用いられ、０．５０μｍ以下が好ましく、０．４
５μｍ以下がより好ましく、０．４０μｍ以下が最も好
ましい。下限は０．１０μｍ以上が好ましく、０．１５
μｍ以上がより好ましく、０．２０μｍ以上が最も好ま
しい。このとき、ｄｐについては０．２５〜０．４５μ
ｍの範囲が特に推奨される。ただし、使用目的（広がり
角をどこに設定するか等）、材料系（屈折率、抵抗率
等）などが異なると、上記の最適範囲も少しシフトす
る。また、この最適範囲は上記の各構造パラメータがお
互いに影響し合うことにも注意を要する。

【００３７】本発明の半導体光デバイス装置を製造する
際には、基板上に、まずダブルヘテロ構造を形成後、保
護膜を用いてリッジ型の第２導電型第２クラッド層及び
第２導電型コンタクト層を選択成長し、さらに、該リッ
ジ頂部および側面に保護膜を形成することなく該リッジ
の頂部および側面に電極を形成するのが好ましい。各層
の具体的成長条件等は、層の組成、成長方法、装置の形
状等に応じて異なるが、ＭＯＣＶＤ法を用いてIII-Ｖ族
化合物半導体層を成長する場合、ダブルへテロ構造は、
成長温度６５０〜７５０℃程度、Ｖ/III比２０〜６０程
度（ＡｌＧａＡｓの場合）あるいは３５０〜５５０程度
（ＡｌＧａＩｎＰの場合）、リッジ部分は成長温度６０
０〜７００℃、Ｖ/III比４０〜６０程度（ＡｌＧａＡｓ
の場合）あるいは３５０〜５５０程度（ＡｌＧａＩｎＰ
の場合）で行うのが好ましい。特に保護膜を用いて選択
成長するリッジ部分がＡｌＧａＡｓ、ＡｌＧａＩｎＰの
ようにＡｌを含む場合、成長中に微量のＨＣｌガスを導
入することにより、マスク上へのポリの堆積が防止され
ため非常に好ましい。Ａｌの組成が高いほど、あるいは
マスク部／ストライプ状開口部の比が大きいほど、他の
成長条件を一定とした場合、ポリの堆積を防止し、かつ
ストライプ状開口部のみに選択成長を行う（セレクティ
ブモード）のに必要なＨＣｌ導入量は増加する。一方、
ＨＣｌガスの導入量が多すぎるとＡｌＧａＡｓ層の成長
が起こらず、逆に半導体層がエッチングされてしまうが
（エッチングモード）が、Ａｌ組成が高くなるほど他の
成長条件を一定とした場合、エッチングモードになるの
に必要なＨＣｌ導入量は増加する。そこで、最適なＨＣ
ｌ導入量はトリメチルアルミニウム等のＡｌを含んだII
I族原料供給モル数に大きく依存する。具体的には、Ｈ
Ｃｌの供給モル数とＡｌを含んだIII族原料供給モル数
の比（ＨＣｌ／III族）は、下限は０．０１以上が好ま
しく、０．０５以上がより好ましく、０．１以上が最も
好ましい。上限は、５０以下が好ましく、１０以下がよ
り好ましく、５以下が最も好ましい。

【００３８】なお、第２導電型第２クラッド層がＡｌ
（Ｇａ）Ａｓ、Ａｌ（Ｇａ）ＡｓＰ、Ａｌ（ＧａＩｎ）
Ａｓ、Ａｌ（ＧａＩｎ）Ｐ、Ａｌ（ＧａＩｎ）Ｎ等Ａｌ
を含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体で構成されている場合
は、その成長可能な実質的全面をＧａＡｓ、ＧａＡｓ
Ｐ、ＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＮ等のＡｌを
含まないＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体で覆うことにより、
表面酸化防止が可能となり好ましい。

【００３９】本発明の好ましい半導体光デバイス装置に
おいては、基板上に、活性層を含む化合物半導体層、そ
の上に形成されたストライプ状開口部を有する保護膜、
該ストライプ状開口部上に活性層より屈折率の小さいリ
ッジ型の化合物半導体層、実質的リッジ形状の全面に形
成されたコンタクト層を少なくとも有し、該ストライプ
状開口部の幅を２．２μｍ以上１０００μｍ以下にする
ことによって、高出力動作を実現することができ、さら
にコンタクト層に隣接する電極及び該第２導電型第２ク
ラッド層とコンタクト層に十分な接触面積を持たせるこ
とにより装置全体の抵抗を低く抑えることができる。コ
ンタクト層が形成されたリッジの頂部および側面の一部
は、更に酸化防止等の目的で保護膜で覆うことも可能で
ある。この態様も、リッジ側面にコンタクト層を形成せ
ずに保護膜を形成するよりは装置全体の抵抗を小さく抑
えることができ、本発明に包含される。特に、ＡｌＧａ
ＩｎＰ系やＡｌＧａＩｎＮ系など比抵抗の高い材料（と
りわけｐ型において）において、装置全体の抵抗低減に
は有効である。

【００４０】本発明の別の好ましい実施態様では、スト
ライプ状開口部の上に活性層より屈折率の小さいリッジ
型の化合物半導体層の一部が保護膜上に重なるように形
成されていることを特徴とし、第２導電型第２クラッド
層の絶縁層上への重なりの部分は下限は０．０１μｍが
好ましく、０．１μｍ以上がより好ましく、上限は２．
０μｍ未満が好ましく、１．０μｍ以下がより好まし
い。このような態様を採用することにより、保護膜とリ
ッジ底部との境界近傍にしみ出す光分布の制御性を向上
させ、リッジ頂部および側面に形成されるコンタクト層
の光吸収を低減することができる。この態様を採用すれ
ば、従来のリッジ導波型レーザのように必ずしもリッジ
の側面に保護膜を形成する必要がなくなり、プロセスの
簡素化とコスト低減に有効である。リッジ側面に絶縁体
からなる保護膜を有しない構造は、リッジ部分が横方向
に成長しているためストライプ幅漸減または漸増部分の
リッジのうねりの影響を受けにくくなっている。したが
って、このような構造を有する半導体光デバイス装置
は、水平方向の遠視野像において、リップルやサイドピ
ークのない良好な単峰性のピークが容易に得られる。

【００４１】本発明の別の好ましい実施態様では、スト
ライプ状開口部の幅が４μｍ以下であることを特徴と
し、該特徴により横モードをシングルモード（単一ピー
クの横方向光強度分布）にすることを可能にする。ま
た、本発明の半導体光デバイス装置は遠視野像が単一ピ
ークであるように構成することが可能であり、情報処理
や光通信などの幅広い用途に好適なレーザを供すること
ができる。

【００４２】また、本発明の半導体光デバイス装置で
は、活性層と保護膜との間にクラッド層を形成し、該ク
ラッド層の厚みを０．１０μｍ以上０．５０μｍ以下に
することによって、ストライプ状開口部の幅において高
出力動作を実現し易くすることができる。さらに、本発
明の半導体光デバイス装置では、保護膜をＳｉＮ_X膜、
ＳｉＯ₂膜、ＳｉＯＮ膜、Ａｌ₂Ｏ₃膜、ＺｎＯ膜及びＳ
ｉＣ膜等の誘電体から構成することにより、上記条件に
おいて高出力動作を実現しやすくすることができる。こ
のとき、保護膜と第２導電型第１クラッド層との発振波
長における屈折率差が０．５以上２．０以下とすること
が好ましい。

【００４３】また、第２導電型第２クラッド層の高さ
（厚さ）は、前述のストライプ状開口部の幅Ｗの０．２
５倍から２．０倍程度であるのが好ましい。この範囲で
あれば、周囲（後述する電流ブロック層やリッジダミー
領域）に比して著しく突出することがなく、ジャンクシ
ョンダウンで用いた場合にリッジ部にストレスがかかっ
て寿命に悪影響を与えることもなく、また、逆に周囲に
比して著しく低いために電極形成工程等の後工程が行い
難くなることもないため好ましい。

【００４４】本発明の半導体光デバイス装置では、ＤＨ
構造のエピタキシャル面側に酸化防止層を設けた状態
で、リッジ形状のクラッドを再成長により形成すること
により、再成長界面で通過抵抗を増大させるような高抵
抗層の発生を防ぐことが容易にできるようになる。

【００４５】酸化防止層としては、酸化されにくいか或
いは酸化されてもクリーニングが容易な材料であれば特
に限定されない。具体的には、Ａｌ等の酸化されやすい
元素を含まない元素の含有率が低い（０．３以下程度）
III-Ｖ族化合物半導体層が挙げられる。また、動作電流
の上昇を防ぐためには、材料または厚みの選択により活
性層からの光を吸収しないことが好ましく、活性層材料
よりバンドギャップの大きい材料から選択されるが、バ
ンドギャップが小さい材料であっても、厚さが５０ｎｍ
以下、より好ましくは３０ｎｍ以下、最も好ましくは１
０ｎｍ以下であれば、実質的に光の吸収がほとんど無視
できる。また、酸化防止層のバンドギャップを活性層と
同等以下とすることにより、酸化防止層を過飽和吸収層
として機能させることができ、低非点隔差と低ノイズ特
性の両立を図ることができる。

【００４６】さらには、再成長部のクラッド層を絶縁体
からなる保護膜の上面にかかるように成長し、保護膜と
リッジの近傍にしみ出す光の分布の制御性を良くした
り、再成長部のクラッド層上の成長可能な面の実質的全
面にコンタクト層を成長させ、クラッド層側面の酸化を
抑制したり、エピタキシャル面側の電極との接触面積の
増加を行い、電極とのコンタクト抵抗を低減したりする
こともできる。これら再成長部のクラッド層やコンタク
ト層を保護膜上部にかかるように成長する工程は、それ
ぞれ単独に行っても良いし、両方を組み合わせても良
い。さらに、再成長でリッジを形成する場合にはリッジ
部の組成、キャリア濃度や成長速度の制御性を向上する
ために電流注入されるリッジ部より大面積となる電流注
入を行わないリッジダミー層を設けることも可能であ
る。この際、リッジダミー層の部分には、電流の通過を
防止するために酸化膜等との絶縁性の被服層やサイリス
タ構造等を作製する。また、オフ基板上に電流注入スト
ライプをオフ方向となるべく垂直な方向に形成させた場
合、再成長のリッジは左右非対称となるが、図６に示す
ような従来の半導体からなるブロック層よりも、保護膜
とリッジ部のクラッド層との屈折率差を容易に大きくす
ることができたり、ストライプ状開口部の方向を適切に
選ぶことにより再成長部のクラッド層が保護膜の上面に
かかるように成長させることができるので、保護膜とリ
ッジ近傍にしみ出す光の分布の対称性は良好であり、高
出力まで安定な基本横モード発振を得ることができる。
このように、本発明は様々なリッジストライプ型導波路
構造半導体光デバイス装置に応用可能である。

【００４７】本発明の好ましい実施様態では、第２導電
型第１クラッド層の屈折率が第２導電型第２クラッド層
の屈折率よりも大きい。これにより、リッジ部分への光
分布（近視野像）の裾引きを抑制することができ、垂直
広がり角（遠視野像）の対象性向上、水平広がり角（遠
視野像）のサイドピーク抑制、或いはコントクト層での
光吸収抑制によるレーザ特性や信頼性の向上を達成する
ことができる。

【００４８】本発明の望ましい別の実施様態では、第２
導電型第１クラッド層上の少なくともストライプ状開口
部直下、即ち、ストライプ状開口部及び好ましくはその
両側にも酸化防止層を有する。これによりリッジ部のク
ラッド層を再成長により形成する場合、再成長界面で通
過抵抗を増大させるような高抵抗層の発生を防ぐことが
可能になる。また、再成長界面に酸素等の不純物が多量
に存在すると、結晶品質を低下による界面での光吸収
（発熱）や欠陥を介した不純物拡散の促進などを引き起
こし、特性や信頼性の劣化を招いてしまう。

【００４９】また、ＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰ系可視
レーザのように、短波長化のために（１００）等の低次
の面方位に対してオフ角度の大きい基板を用いた場合に
は、上記リッジ導波型レーザにおけるリッジ形状が左右
対称な形状でも、光密度分布（あるいはビームプロファ
イル）の横方向の対称性が良好であるため、高出力まで
安定な基本横モードで発振することが可能であり、かつ
素子の作製歩留まりも大幅に向上させるとともに高い信
頼性を得ることもできる。

【００５０】上記以外に、以下に列挙する様な実施態様
と組み合わせることが可能である等、本発明は様々なリ
ッジ導波型半導体光デバイス装置に応用可能である。（１）ストライプ状開口部の両側を構成する保護膜の更
に外側に半導体、誘電体等の電流ブロック層を形成する
ことにより、劈開、組立時の歩留まりを向上させ、ジャ
ンクションダウンで組み立てた際のリッジ部へのストレ
スを軽減して長寿命とする。（２）ストライプ状開口部の幅及び活性層と保護膜との
距離を適切な範囲内に設定すること、光の垂直広がり角
が特定範囲となる様な構成とすること等により、自励発
振を可能とする。（３）ストライプ状開口部の両側を構成する保護膜の更
に外側にリッジダミー領域を有する構造を形成すること
により、ストライプ状開口部の厚みや組成、キャリア濃
度の制御を容易に行う。

【００５１】本発明の半導体光デバイス装置は、従来の
ような複雑かつ微細なフォトリソグラフィ技術を用いず
に簡素化した工程で製造することができるため、作製歩
留まりも大幅に向上させることができるという利点もあ
る。

【００５２】本発明を用いた半導体レーザ装置として、
情報処理用光源（通常ＡｌＧａＡｓ系（波長７８０ｎｍ
近傍）、ＡｌＧａＩｎＰ系（波長６００ｎｍ帯）、Ｉｎ
ＧａＮ系（波長４００ｎｍ近傍））について述べたが、
本発明はこれ以外にも、通信用信号光源（通常ＩｎＧａ
ＡｓＰあるいはＩｎＧａＡｓを活性層とする１．３μｍ
帯、１．５μｍ帯）レーザ、ファイバー励起用光源（Ｉ
ｎＧａＡｓ歪み量子井戸活性層／ＧａＡｓ基板を用いる
９８０ｎｍ近傍、ＩｎＧａＡｓＰ歪み量井戸活性層／Ｉ
ｎＰ基板を用いる１４８０ｎｍ近傍など）レーザなどの
通信用半導体レーザ装置など幅広い用途（特に、高出力
動作）に適用することができる。通信用レーザでは、特
にビームが円形に近いレーザはファイバとの結合効率を
高める点で有効である。

【００５３】また、本発明の半導体光デバイス装置は、
半導体レーザ以外に半導体光増幅器、光検出器、光変調
器、光スイッチなどの光素子およびこれらの集積装置に
ついても応用が可能である。半導体光増幅器について
は、特にストライプ状開口部の幅がテーパー状であるも
の、なかでも前端部から後端部へ向かってストライプ幅
が減少している構造を有するものを好ましく用いること
ができる。本発明による半導体光増幅器は、利得飽和の
レベルが向上しており、ワット級の高出力素子の作製を
可能にするものである。さらに、本発明は半導体レーザ
以外に端面発光型などの発光ダイオード（ＬＥＤ）とし
ても応用可能である。

【００５４】

【実施例】以下に実施例および比較例を挙げて本発明を
さらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、濃
度、厚さ、操作手順等は、本発明の精神から逸脱しない
限り適宜変更することができる。したがって、本発明の
範囲は以下の実施例に示す具体例に制限されるものでは
ない。

【００５５】（実施例１）本実施例において、図１
（ｃ）に示す断面構造を有する本発明の半導体光デバイ
ス装置を製造した。厚さ３５０μｍで表面が（１００）
面であるｎ型ＧａＡｓ（ｎ＝１×１０¹⁸ｃｍ^-3）基板１
０１上に、ＭＯＣＶＤ法によりＳｉドープＡｌ_XＧａ_1-X
Ａｓ（ｘ＝０．５５：ｎ＝１×１０¹⁸ｃｍ^-3）からなる
厚さ２．０μｍのｎ型クラッド層１０２；アンドープＡ
ｌ_XＧａ_1-XＡｓ（ｘ＝０．３５）からなる厚さ１０ｎｍ
の光ガイド層１０３、アンドープＡｌ_XＧａ_1-XＡｓ（ｘ
＝０．１０）からなる厚さ８ｎｍの井戸層１０４、アン
ドープＡｌ_XＧａ_1-XＡｓ（ｘ＝０．３５）からなる厚さ
５ｎｍのバリア層１０５、アンドープＡｌ_XＧａ_1-XＡｓ
（ｘ＝０．１０）からなる厚さ８ｎｍの井戸層１０４、
及びアンドープＡｌ_XＧａ_1-XＡｓ（ｘ＝０．３５）から
なる厚さ１０ｎｍの光ガイド層１０３を順次積層してな
る二重量子井戸（ＤＱＷ）活性層１０６；ＺｎドープＡ
ｌ_XＧａ_1-XＡｓ（ｘ＝０．５５：ｐ＝１×１０¹⁸ｃ
ｍ^-3) からなる厚さ０．３０μｍのｐ型第１クラッド層
１０７；ＺｎドープＡｌ_XＧａ_1-XＡｓ（ｘ＝０．２：ｐ
＝１×１０¹⁸ｃｍ^-3) からなる厚さ１０ｎｍの酸化防止
層１０８を順次積層することにより、ダブルヘテロ構造
を形成した（図１（ａ））。

【００５６】次にこのダブルヘテロ基板の表面にＳｉ
Ｎ_X保護膜１０９を２００ｎｍ堆積させ、フォトリソグ
ラフィーによりこのＳｉＮ_X保護膜に［０１−１］方向
に伸びたストライプ状開口部１１０を多数開けた。スト
ライプ状開口部の幅は、図３に示すようにレーザチップ
作製時に中央部での幅（Ｗ２）を３μｍで一定とし、端
部付近でストライプ幅が漸減し、端部（劈開面）での幅
（Ｗ１）を２μｍで一定となるようにパターニングし
た。このとき、中央部の長さは４００μｍ、漸減部分の
長さは両側とも３０μｍ、幅一定の端部の長さは両側と
も２０μｍとした。

【００５７】このストライプ状開口部１１０に、ＭＯＣ
ＶＤ法を用いた選択成長により、ＺｎドープＡｌ_XＧａ
_1-XＡｓ（ｘ＝０．６０：ｐ＝１×１０¹⁸ｃｍ^-3）から
なるリッジ中央で高さ２．０μｍのｐ型第２クラッド層
１１１を成長した。このｐ型第２クラッド層は、主に
（３１１）Ａ面をファセットとするリッジ形状を呈し
た。次に、この上に、ＭＯＣＶＤ法を用いた選択成長に
より、キャリア濃度１×１０ ¹⁹ｃｍ^-3のＺｎドープＧａ
Ａｓからなるｐ型コンタクト層１１２を形成した。この
コンタクト層は、リッジ状のｐ型第２クラッド層１１１
上にほぼ等方的に成長させ、リッジ全面を覆う厚さ０．
５μｍのｐ型コンタクト層１１２とした（図１
（ｂ））。

【００５８】上記のＭＯＣＶＤ法において、III 族原料
にはトリメチルガリウム（ＴＭＧ）及びトリメチルアル
ミニウム（ＴＭＡ）を、Ｖ族原料にはアルシンを、キャ
リアガスには水素を用いた。また、ｐ型ドーパントには
ジメチル亜鉛（ＤＥＺ）、ｎ型ドーパントにはジシラン
を用いた。また、リッジの成長時にはＨＣｌガスをＨＣ
ｌ／III 族のモル比が０．１２、特にＨＣｌ／ＴＭＡの
モル比が０．２２となるように導入した。

【００５９】また、ＳＥＭ観察によりリッジ状のｐ型第
２クラッド層は、図１に示すようにＳｉＮ_Xからなる保
護膜上に約０．４μｍ重なって形成されていることが確
認された。ストライプ幅漸減部分でリッジ側壁のうねり
が少し大きくなったが、この部分でも保護膜上に約０．
４μｍ重なって形成されていることが確認された。ま
た、すべてのストライプ幅において、コンタクト層はリ
ッジ側壁全面を覆っていた。これにより、リッジ状のｐ
型第２クラッド層が表面に露出し、表面酸化が進行する
ことを防止することができた。リッジ成長後に、従来法
のようにリッジ側壁の一部或いは全面をＳｉＮ_X保護膜
で覆っても特に問題はないが、本実施例においては、プ
ロセスの簡素化、コンタクト抵抗の低減等を考慮してリ
ッジ側面に誘電体等からなる保護膜は形成しなかった。

【００６０】この後、ｐ側電極１１３を蒸着し、基板を
１００μｍまで薄くした後に、ｎ側電極１１４を蒸着
し、アロイした（図１（ｃ））。こうして作製したウエ
ハーより、劈開によりチップバーに切り出して、レーザ
共振器構造を形成した。このときの共振器長は５００μ
ｍとした。前端面１０％−後端面９０％の非対称コーテ
ィングを施した後、２次劈開によりチップに分離した。

【００６１】チップジャンクションダウンで組立した
後、２５℃で連続通電（ＣＷ）にて電流−光出力、電流
−電圧特性を測定した。非常に良好な電流−電圧特性及
び電流−出力特性を示し、しきい値も１．７Ｖと活性層
のバンドギャップに対応する低い値で、高抵抗層が存在
しないことが確認できた。また、直列抵抗が４〜５Ωと
小さく、ｐ型コンタクト層とｐ型電極の間の接触抵抗が
極めて小さいことが確認された。本実施例のレーザは、
光出力１５０ｍＷ動作までの高出力を達成できており、
発振波長が平均７８５ｎｍ、しきい値電流が平均２０ｍ
Ａ、スロープ効率が平均１．０ｍＷ／ｍＡである等特性
が非常に良好であり、光出力５０ｍＷ時の垂直広がり角
は平均２０°であり、設計通りの単一ピークの遠視野像
（ビーム広がり角）が得られ、光分布の制御が非常に良
好であることが確認された。光出力５０ｍＷ時の水平拡
がり角は平均１０°であり、垂直拡がり角の１／２程度
の大きさにすることができ、従来の高出力レーザよりも
円形に近くなった。このため、光学系での光の損失を低
減でき、水平方向の光軸調整が容易となるため、光ピッ
クアップに組み立てたときのレーザ特性や組立歩留まり
が非常に良好になった。また、水平方向の遠視野像にお
いても、リップルやサイドピークのない良好な単峰性の
ピークが得られた。このことは、ストライプ幅を直線的
に減少できていることのみならず、リッジ部分が横方向
に成長していることからストライプ漸減部分のリッジの
うねりの影響を受けにくくなっていることも要因と考え
られる。なお、本願明細書において「単一ピーク」と
は、必ずしも１本のピークの存在しか許さない意味では
なく、最大ピークの１／１０以上の強度を有する他のピ
ークが存在しないことを意味する。これらの結果から、
本発明のレーザ構造において、ＣＤ−Ｒ、ＭＤ等の光デ
ィスクの書き込み用光源などに利用されることがわか
る。また、高い信頼性（６０℃、５０ｍＷの高温、高出
力における１０００時間以上安定動作）が得られること
が判明した。さらに、本実施例では諸特性のバッチ内及
びバッチ間のばらつきも小さいことが確認された。

【００６２】また、上記の実施例よりもストライプ幅を
広くしていったところ、中央部における幅が５μｍ以上
になると、ほとんどの素子が単一横モード（単一ピーク
の横方向光強度分布）で発振しなくなってしまうことも
わかった。このことから、単一横モード発振を実現させ
るためには、中央部におけるストライプ幅が５μｍ以下
であることが望ましい。さらに、実験結果から高出力動
作ができる領域をシミュレーションにて確認した結果、
活性層内部での横方向有効屈折率段差は５ｘ１０^-3〜
１．３ｘ１０^-2程度に設定する必要があることが判っ
た。

【００６３】（実施例２）アンドープＡｌ_XＧａ_1-XＡｓ
（ｘ＝０．３５）光ガイド層の厚みが８ｎｍでアンドー
プＡｌ_XＧａ_1-XＡｓ（ｘ＝０．１０）井戸層の数が６つ
である多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層を形成し、Ｚｎド
ープＡｌ_XＧａ_1-XＡｓ（ｘ＝０．５５：ｐ＝１×１０¹⁸
ｃｍ^-3) からなるｐ型第１クラッド層の厚さを０．３５
μｍとし、ストライプ状開口部の中央部幅（Ｗ２）を２
μｍで一定とし、端部付近でストライプ幅が漸減し、端
部（劈開面）での幅（Ｗ１）を１μｍで一定となるよう
にパターニングし、このとき中央部の長さを１５０μ
ｍ、漸減部分の長さを両端とも３０μｍ、幅一定の端部
の長さを両端とも２０μｍとし、ＺｎドープＡｌ_XＧａ₁
_-XＡｓ（ｘ＝０．６０：ｐ＝１×１０¹⁸ｃｍ^-3）からな
るｐ型第２クラッド層のリッジ中央の高さが１．５μｍ
の共振器の長さを２５０ｍとし、前端面、後端面ともに
３２％の対称コーティングを施したこと以外は、実施例
１と同一作製プロセスでチップを試作した。

【００６４】本実施例のレーザは、光出力１０ｍＷ以上
の動作までの自励発振を達成できており、発振波長が平
均７８５ｎｍ、しきい値電流が平均２０ｍＡ、スロープ
効率が平均０．６ｍＷ／ｍＡである等特性が非常に良好
であった。光出力５ｍＷ時の垂直広がり角は平均３０°
であり、設計通りの単一ピークの遠視野像（ビーム広が
り角）が得られ、光分布の制御が非常に良好であること
も確認された。光出力５ｍＷ時の水平方向の拡がり角は
平均１５°であり、垂直拡がり角の１／２程度の大きさ
にすることができ、従来の自励発振レーザよりも円形に
近くなった。また、水平方向の遠視野像において、リッ
プルやサイドピークのない良好な単峰性のピークが得ら
れた。このことは、ストライプ幅を直線的に減少できて
いることのみならず、リッジ部分が横方向に成長してい
ることからストライプ漸減部分のリッジのうねりの影響
を受けにくくなっていることも要因と考えられる。これ
らの結果から、本発明のレーザ構造において、ＣＤ、Ｍ
Ｄ等の光ディスクの読み取り用光源などに利用されるこ
とがわかる。また、高い信頼性（８０℃の高温における
８ｍＷ出力での１０００時間以上安定動作）が得られる
ことが判明した。さらに、本実施例では諸特性のバッチ
内及びバッチ間のばらつきも小さいことが確認された。

【００６５】また、この実施例よりもストライプ状開口
部の中央部幅Ｗ２を広くしていったところ、３μｍ以上
になると、ほとんどの素子が自励発振しなくなってしま
うこともわかった。このことから、自励発振を実現させ
るためには、ストライプ状開口部の中央部幅Ｗ２が３μ
ｍ未満であることが望ましい。ＭＱＷ活性層を用いて自
励発振レーザを作製する場合、井戸数は下限は３以上が
好ましく、４以上がより好ましい。上限は１０以下が好
ましく、８以下がより好ましい。さらに、実験結果から
ストライプ状開口部の中央部幅Ｗ２と第２導電型第１ク
ラッド層の厚みｄｐが自励発振条件を満たす領域をシミ
ュレーションにて確認した結果、活性層内部での横方向
有効屈折率段差は２〜７ｘ１０^-3程度、リッジ両脇への
光浸み出し割合Ｔact.outを１０〜４０％程度に設定す
る必要があることがわかった。

【００６６】（実施例３）本実施例において、図２
（ｃ）に示す断面構造を有する本発明の半導体光デバイ
ス装置を製造した。まず、最初に（１００）面から［０
−１−１］Ａ方向に１０°あるいは１５°程度オフさせ
た厚さ３５０μｍのＧａＡｓ基板２０１の上に、ＭＯＣ
ＶＤ法により厚さ０.５μｍのＳｉドープｎ型ＧａＡｓ
バッファ層（ｎ＝１ｘ１０¹⁸ｃｍ^-3）（図示せず）、厚
さ１.５μｍのＳｉドープＡｌ_0.75Ｇａ_0.25Ａｓ（ｎ＝
１ｘ１０¹⁸ｃｍ^-3）からなるｎ型第１クラッド層２０
２、厚さ０.２μｍのＳｉドープｎ型（Ａｌ_0.7Ｇ
ａ_0.3）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ（ｎ＝１ｘ１０¹⁸ｃｍ^-3）からな
るｎ型第２クラッド層２０３、厚さ５０ｎｍのアンドー
プ（Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5）_0.5Ｉｎ₀ _.5Ｐからなる光ガイド層
２０４あるいは厚さ５ｎｍのアンドープ（Ａｌ_0.5Ｇａ₀
_.5）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐバリア層２０６に挟まれた厚さ５〜６
ｎｍのアンドープＧａ_0. ₄₄Ｉｎ_0.56Ｐ井戸層２０５（３
層）からなる三重量子井戸（ＴＱＷ）活性層２０７、厚
さ０.３μｍのＺｎドープ（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.5Ｉｎ
_0.5Ｐからなるｐ型第１クラッド層（ｐ＝７ｘ１０¹⁷ｃ
ｍ^-3）２０８、厚さ５ｎｍのＺｎドープｐ型Ｇａ_0.5Ｉ
ｎ_0.5Ｐ酸化防止層（ｐ＝１ｘ１０¹⁸ｃｍ^-3）２０９を
順次積層することにより、ダブルへテロ構造を形成した
（図２（ａ））。このとき、酸化防止層は活性層で再結
合した光を吸収しないように組成を選択する方がしきい
値電流を低減する上では好ましいが、セルフパルセーシ
ョンさせるために意図的に光を吸収させて過飽和吸収層
として利用することも可能である。なお、光を吸収させ
ないようにするために、上記Ｇａ_XＩｎ_1-XＰ酸化防止層
の組成をＧａリッチ側（ｘ＝０．５〜１）に変えたり、
Ａｌを若干量加える（（Ａｌ_XＧａ_1-X）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ、
ｘ＝０.１〜０.２程度）ことがさらに有効である。

【００６７】次にこのダブルへテロ基板の表面に絶縁性
のＳｉＮ_X保護膜（屈折率１.９、波長６５０ｎｍ近傍）
２１０を２００ｎｍ堆積させ、フォトリソグラフィ法に
よりこのＳｉＮ_X膜２１０にオフアングルの方向と直交
する［０１−１］Ｂ方向にストライプ状開口部２１１を
多数開けた。ここで[０１−１]Ｂ方向は、一般的なIII-
Ｖ族化合物半導体において、（１００）面と（０１−
１）面の間に存在する（１１−１）面がＶ族元素が現れ
る面であるように定義する。ストライプ状開口部の幅
は、図３に示すようにレーザチップ作製時にストライプ
状開口部の中央部幅（Ｗ２）を４μｍで一定とし、端部
付近でストライプ幅が漸減し、端部（劈開面）での幅
（Ｗ１）を３μｍで一定となるようにパターニングし
た。このとき、中央部の長さは３００μｍ、漸減部分の
長さは両側とも３０μｍ、幅一定の端部の長さは両側と
も２０μｍとした。

【００６８】このストライプ状開口部２１１に、ＭＯＣ
ＶＤ法を用いた選択成長により、リッジ中央で高さ２．
０μｍのＺｎドープｐ型Ａｌ_0.75Ｇａ_0.25Ａｓクラッド
層（ｐ＝１.５ｘ１０¹⁸ｃｍ^-3；屈折率３.３、波長６５
５ｎｍ）２１２と厚さ０.５μｍのＺｎドープＧａＡｓ
コンタクト層２１３からなるリッジを形成した（図２
（ｂ））。このとき、リッジの側面の大部分が（３１
１）Ａ面もしくはこれに近い面となることが多く、再成
長部のクラッド層を絶縁体からなる保護膜の上面にかか
るように成長し、再成長部のクラッド層上の成長可能な
面の実質的全面にコンタクト層を成長させることができ
る。そのため、保護膜とリッジの近傍にしみ出す光の分
布の制御性を良くしたり、クラッド層側面の酸化を抑制
したり、エピタキシャル面側の電極との接触面積の増加
を行い、電極とのコンタクト抵抗を低減したりすること
もできる。この傾向は再成長リッジ部がＡｌＧａＡｓ、
特にＡｌＡｓ混晶比（Ａｌ組成）０.２〜０.９、好まし
くは０.３〜０.８の時に顕著である。

【００６９】上記のＭＯＣＶＤ法において、III族原料
にはトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミ
ニウム（ＴＭＡ）及びトリメチルインジウム（ＴＭＩ）
を、Ｖ族原料にはアルシン及びホスフィンを、キャリア
ガスには水素を用いた。また、ｐ型ドーパントにはジメ
チル亜鉛、ｎ型ドーパントにはジシランを用いた。ま
た、リッジの成長時にはＨＣｌガスをＨＣｌ／III族の
モル比が０.２、特にＨＣｌ／ＴＭＡのモル比が０.３と
なるように導入した。

【００７０】また、ＳＥＭ観察によりリッジ状のｐ型第
２クラッド層は、図２に示すようにＳｉＮ_Xからなる保
護膜上に約０．４μｍ重なって形成されていることが確
認された。また、すべてのストライプ幅において、コン
タクト層はリッジ側壁全面を覆っていた。これにより、
リッジ状のｐ型第２クラッド層が表面に露出し、表面酸
化が進行することを防止することができた。リッジ成長
後に、従来法のようにリッジ側壁の一部或いは全面をＳ
ｉＮ_X保護膜で覆っても特に問題はないが、本実施例に
おいては、プロセスの簡素化、コンタクト抵抗の低減等
を考慮してリッジ側面に誘電体等からなる保護膜は形成
しなかった。基板のオフ角度の影響により、リッジ形状
が若干左右非対称となった（図示せず）。

【００７１】この後、ｐ側の電極２１４を蒸着し、基板
を１００μｍまで薄くした後に、ｎ側電極２１５を蒸着
し、アロイした（図２（ｃ））。こうして作製したウエ
ハーより、劈開によりチップバーに切り出して、レーザ
共振器構造を形成した。このときの共振器長は５００μ
ｍとした。前端面１０％−後端面９０％の非対称コーテ
ィングを施した後、２次劈開によりチップに分離した。

【００７２】チップジャンクションダウンで組立した
後、２５℃で連続通電（ＣＷ）にて電流−光出力、電流
−電圧特性を測定した。非常に良好な電流−電圧特性及
び電流−出力特性を示し、しきい値も１．７Ｖと活性層
のバンドギャップに対応する低い値で、高抵抗層が存在
しないことが確認できた。また、直列抵抗が５〜６Ωと
小さく、ｐ型コンタクト層とｐ型電極の間の接触抵抗が
極めて小さいことが確認された。本実施例のレーザは、
光出力１００ｍＷ動作までの高出力を達成できており、
発振波長が平均６５５ｎｍ、しきい値電流が平均２０ｍ
Ａ、スロープ効率が平均１．０ｍＷ／ｍＡである等特性
が非常に良好であり、光出力３５ｍＷ時の垂直広がり角
は平均２３°であり、設計通りの単一ピークの遠視野像
（ビーム広がり角）が得られ、光分布の制御が非常に良
好であることが確認された。光出力３５ｍＷ時の水平拡
がり角は平均１０°であり、垂直拡がり角の１／２程度
の大きさにすることができ、従来の高出力レーザよりも
円形に近くなった。また、水平方向の遠視野像におい
て、リップルやサイドピークのない良好な単峰性のピー
クが得られた。このことは、ストライプ幅を直線的に減
少できていることのみならず、リッジ部分が横方向に成
長していることからストライプ漸減部分のリッジのうね
りの影響を受けにくくなっていることも要因と考えられ
る。この結果より、ＳｉＮ_X保護膜で横モードが基本的
に制御されていることから、再成長リッジ形状が若干非
対称であることによるキンクレベル等への悪影響は現れ
ていないと考えられる。また、水平方向の拡がり角にお
いても、リップルやサイドピークのない良好な単峰性の
ピークが得られた。これらの結果から、本発明のレーザ
構造において、ＤＶＤ等の光ディスクの書き込み用光源
などに利用されることがわかる。また、高い信頼性（６
０℃、３５ｍＷの高温、高出力における１０００時間以
上安定動作）が得られることが判明した。さらに、本実
施例では諸特性のバッチ内及びバッチ間のばらつきも小
さいことが確認された。

【００７３】また、上記の実施例よりもストライプ幅を
広くしていったところ、中央部における幅が５μｍ以上
になると、ほとんどの素子が単一横モード（単一ピーク
の横方向光強度分布）で発振しなくなってしまうことも
わかった。このことから、単一横モード発振を実現させ
るためには、中央部におけるストライプ幅が５μｍ以下
であることが望ましい。さらに、実験結果から高出力動
作ができる領域をシミュレーションにて確認した結果、
活性層内部での横方向有効屈折率段差は５ｘ１０^-3〜
１．３ｘ１０^-2程度に設定する必要があることが判っ
た。

【００７４】（実施例４）アンドープ（Ａｌ_0.5Ｇ
ａ_0.5）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐガイド層の厚みが７０ｎｍでアン
ドープＧａ_0.44Ｉｎ_0.56Ｐ井戸層の数が４つである四重
量子井戸（ＱＱＷ）活性層を形成し、Ｚｎドープｐ型
（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐクラッド層（Ｐ＝７ｘ
１０¹⁷ｃｍ^-3）の厚さを０．３５μｍとし、ストライプ
状開口部の中央部幅（Ｗ２）を２．５μｍで一定とし、
端部付近でストライプ幅が漸減し、端部（劈開面）での
幅（Ｗ１）を１．５μｍで一定となるようにパターニン
グし、このとき中央部の長さを２５０μｍ、漸減部分の
長さを両端とも３０μｍ、幅一定の端部の長さを両端と
も２０μｍとし、Ｚｎドープｐ型Ａｌ_0.75Ｇａ_0.25Ａｓ
クラッド層（ｐ＝１.５ｘ１０¹⁸ｃｍ^-3；屈折率３.３、
波長６５５ｎｍ）のリッジ中央での高さを１．５μｍと
し、共振器の長さを３５０μｍとし、前端面３２％−後
端面８０％の非対称コーティングを施したこと以外は、
実施例３と同一作製プロセスでチップを試作した。

【００７５】本実施例のレーザは、光出力５ｍＷ以上の
動作までの自励発振を達成できており、発振波長が平均
６５５ｎｍ、しきい値電流が平均２５ｍＡ、スロープ効
率が平均０．５ｍＷ／ｍＡである等特性が非常に良好で
あった。光出力５ｍＷ時の垂直広がり角は平均３０°で
あり、設計通りの単一ピークの遠視野像（ビーム広がり
角）が得られ、光分布の制御が非常に良好であることが
確認された。光出力５ｍＷ時の水平方向の拡がり角は平
均１５°であり、垂直拡がり角の１／２程度の大きさに
することができ、従来の自励発振レーザよりも円形に近
くなった。また、水平方向の遠視野像において、リップ
ルやサイドピークのない良好な単峰性のピークが得られ
た。このことは、ストライプ幅を直線的に減少できてい
ることのみならず、リッジ部分が横方向に成長している
ことからストライプ漸減部分のリッジのうねりの影響を
受けにくくなっていることも要因と考えられる。これら
の結果から、本発明のレーザ構造において、ＣＤ、ＭＤ
等の光ディスクの読み取り用光源などに利用されること
がわかる。また、高い信頼性（７０℃の高温における５
ｍＷ出力での１０００時間以上安定動作）が得られるこ
とが判明した。また、本実施例では諸特性のバッチ内及
びバッチ間のばらつきも小さいことが確認された。

【００７６】また、この実施例よりもストライプ状開口
部の中央部幅Ｗ２を広くしていったところ、３μｍ以上
になると、ほとんどの素子が自励発振しなくなってしま
うこともわかった。このことから、自励発振を実現させ
るためには、ストライプ状開口部の中央部幅Ｗ２が３μ
ｍ未満であることが望ましい。さらに、実験結果からス
トライプ状開口部の中央部幅Ｗ２と第２導電型第１クラ
ッド層の厚みｄｐが自励発振条件を満たす領域をシミュ
レーションにて確認した結果、活性層内部での横方向有
効屈折率段差は２〜７ｘ１０^-3程度、リッジ両脇への光
浸み出し割合Ｔact.outを１０〜４０％程度に設定する
必要があることが判った。

【００７７】（比較例）ストライプ状開口部の幅を中央
部、端部ともに３μｍで一定にしたこと以外、実施例１
と同一の条件でレーザチップを作製した。チップジャン
クションダウンで組立した後、２５℃で連続通電（Ｃ
Ｗ）にてレーザ特性を測定したが、光出力３５ｍＷにお
いて垂直広がり角は平均２３°、水平方向の拡がり角は
平均８°であり、水平拡がり角は垂直拡がり角の１／３
程度まで小さくなり、かなり楕円型のビーム形状となっ
てしまった。このため、光学系での光の損失が増大し、
水平方向の光軸調整が困難になり、光ピックアップに組
み立てたときのレーザ特性や組立歩留まりを低下させて
しまった。

【００７８】

【発明の効果】本発明にしたがってストライプ状開口部
の幅を開口中央部より開口端部が小さくなるように設計
すれば、高い信頼性を維持しつつ、ビームが円形に近い
レーザにすることができる。このため、光学系での光の
損失を低減し、水平方向の光軸調整を容易化することが
できるため、光ピックアップに組み立てたときのレーザ
特性や組立歩留まりを大いに改善することができる。

【００７９】また本発明によれば、絶縁体からなる保護
膜を用いて、電流が注入されるストライプ状開口部にリ
ッジ型の化合物半導体層を選択成長により形成し、該リ
ッジ側面には絶縁体からなる保護膜を有しない構造を有
する半導体光デバイス装置を提供することができる。こ
の半導体光デバイス装置では、ストライプ幅を直線的に
減少することを可能にしただけでなく、リッジ部分が横
方向に成長しているためストライプ幅漸減部分のリッジ
のうねりの影響を受けにくくなっている。したがって、
水平方向の遠視野像において、リップルやサイドピーク
のない良好な単峰性のピークが容易に得られる。

【００８０】さらに本発明によれば、リッジの頂部およ
び側面を覆うようにコンタクト層を形成して、コンタク
ト層と電極との接触面積を増大させた半導体光デバイス
装置を提供することもできる。このような構成を採用す
ることにより、接触抵抗を下げるとともに、特にＡｌを
含むクラッド層のリッジ側面の表面酸化を防止し、レー
ザ特性や信頼性を向上させることができる。さらに、Ａ
ｌＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰ系可視レーザのように、短波
長化のために（１００）等の低次の面方位に対してオフ
角度の大きい基板を用いた場合には、上記リッジ導波型
レーザにおけるリッジ形状が左右対称性な形状でも、光
密度分布（あるいはビームプロファイル）の横方向の対
称性が良好であるため、高出力まで安定な基本横モード
で発振することが可能であり、かつ素子の作製歩留まり
も大幅に向上させるとともに高い信頼性を得ることもで
きる。また、本発明の半導体光デバイス装置は、従来の
ような複雑かつ微細なフォトリソグラフィ技術を用いず
に簡素化した工程で製造することができるため、作製歩
留まりも大幅に向上させることができるという利点もあ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の半導体光デバイス装置の製造過程
を説明する断面図である。

【図２】実施例３の半導体光デバイス装置の製造過程
を説明する断面図である。

【図３】本発明の半導体光デバイス装置における共振
器方向でのストライプ状開口部の幅の変化を説明する平
面図である。

【図４】リッジ部をエッチングにより形成してなる従
来の半導体光デバイス装置の製造過程を説明する断面図
である。

【図５】リッジ上部のみにコンタクト層を形成してな
る従来の半導体光デバイス装置の製造過程を説明する断
面図である。

【図６】半導体からなる電流ブロック層を用いたリッ
ジ型あるいはグルーブ型のインナーストライプ構造の半
導体光デバイス装置を説明する断面図である。

【符号の説明】

１０１：基板１０２：ｎ型クラッド層１０３：光ガイド層１０４：井戸層１０５：バリア層１０６：活性層１０７：ｐ型第１クラッド層１０８：酸化防止層１０９：保護膜１１０：ストライプ状開口部１１１：ｐ型第２クラッド層１１２：コンタクト層１１３：ｐ側電極１１４：ｎ側電極２０１：基板２０２：ｎ型第１クラッド層２０３：ｎ型第２クラッド層２０４：光ガイド層２０５：井戸層２０６：バリア層２０７：活性層２０８：ｐ型第１クラッド層２０９：酸化防止層２１０：保護膜２１１：ストライプ状開口部２１２：ｐ型第２クラッド層２１３：コンタクト層２１４：ｐ側電極２１５：ｎ側電極Ｗ_F：ストライプ状開口部の開口前端部の幅Ｗｃ：ストライプ状開口部の開口中央部の幅Ｗ_R：ストライプ状開口部の開口後端部の幅４０１：基板４０２：ｎ型クラッド層４０３：活性層４０４：ｐ型クラッド層４０５：コンタクト層４０６：非リッジ部４０７：リッジ部４０８：レジスト４０９：保護膜４１０：ｐ側電極４１１：ｎ側電極５０１：基板５０２：ｎ型クラッド層５０３：活性層５０４：ｐ型第１クラッド層５０５：酸化防止層５０６：保護膜５０７：ストライプ状開口部５０８：ｐ型第２クラッド層５０９：コンタクト層５１０：ｐ側電極５１１：ｎ側電極６０１：基板６０２：第１導電型クラッド層６０３：活性層６０４：第２導電型クラッド層６０５：第１導電型電流ブロック層６０６：第２導電型コンタクト層６０７：エピタキシャル側電極６０８：基板側電極６１１：基板６１２：第１導電型クラッド層６１３：活性層６１４：第２導電型第１クラッド層６１５：第１導電型電流ブロック層６１６：第２導電型第２クラッド層６１７：第２導電型コンタクト層６１８：エピタキシャル側電極６１９：基板側電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に、活性層を含む化合物半導体
層、該化合物半導体層上に形成されたストライプ状開口
部を有する保護膜、該ストライプ状開口部を覆うように
形成された該活性層より屈折率の小さいリッジ型の化合
物半導体層を少なくとも有し、該ストライプ状開口部の
開口中央部の幅（Ｗｃ）よりも開口前端部の幅（Ｗ_F）
が狭いことを特徴とする半導体光デバイス装置。
【請求項２】Ｗｃ−Ｗ_F≧０．２μｍであることを特
徴とする請求項１記載の半導体光デバイス装置。
【請求項３】Ｗｃ−Ｗ_F≧０．５μｍであることを特
徴とする請求項２記載の半導体光デバイス装置。
【請求項４】Ｗｃ−Ｗ_F≦５μｍであることを特徴と
する請求項１〜３のいずれかに記載の半導体光デバイス
装置。
【請求項５】Ｗｃ−Ｗ_F≦３μｍであることを特徴と
する請求項４記載の半導体光デバイス装置。
【請求項６】Ｗｃ−Ｗ_F≦２μｍであることを特徴と
する請求項５記載の半導体光デバイス装置。
【請求項７】Ｗｃ≧２．２μｍであることを特徴とす
る請求項１〜６のいずれかに記載の半導体光デバイス装
置。
【請求項８】Ｗｃ≦５０μｍであることを特徴とする
請求項１〜７のいずれかに記載の半導体光デバイス装
置。
【請求項９】前記ストライプ状開口部の開口中央部の
幅（Ｗｃ）よりも開口後端部の幅（Ｗ_R）が狭いことを
特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の半導体光デ
バイス装置。
【請求項１０】Ｗ_F＝Ｗ_Rであることを特徴とする請求
項９記載の半導体光デバイス装置。
【請求項１１】前記ストライプ状開口部の幅が、開口
中央部から開口前端部へ向かって漸減している部分を有
することを特徴とする請求項９または１０記載の半導体
光デバイス装置。
【請求項１２】前記ストライプ状開口部の幅が、開口
中央部から開口後端部へ向かって漸減している部分を有
することを特徴とする請求項１１記載の半導体光デバイ
ス装置。
【請求項１３】ストライプ状開口部の幅が、開口前端
部近傍では概略一定であることを特徴とする請求項９〜
１２のいずれかに記載の半導体光デバイス装置。
【請求項１４】ストライプ状開口部の幅が、開口後端
部近傍では概略一定であることを特徴とする請求項１３
記載の半導体光デバイス装置。
【請求項１５】Ｗ_F≧０．５μｍ、および、Ｗ_R≧０．
５μｍであることを特徴とする請求項９〜１４のいずれ
かに記載の半導体光デバイス装置。
【請求項１６】Ｗ_F≧１μｍ、および、Ｗ_R≧１μｍで
あることを特徴とする請求項１５記載の半導体光デバイ
ス装置。
【請求項１７】Ｗ_F≦１０μｍ、および、Ｗ_R≦１０μ
ｍであることを特徴とする請求項９〜１６のいずれかに
記載の半導体光デバイス装置。
【請求項１８】Ｗ_F≦３μｍ、および、Ｗ_R≦３μｍで
あることを特徴とする請求項１７記載の半導体光デバイ
ス装置。
【請求項１９】Ｗ_F／Ｗｃ≧０．０２、および、Ｗ_R／
Ｗｃ≧０．０２であることを特徴とする請求項９〜１８
のいずれかに記載の半導体光デバイス装置。
【請求項２０】Ｗ_F／Ｗｃ≧０．１、および、Ｗ_R／Ｗ
ｃ≧０．１であることを特徴とする請求項２０記載の半
導体光デバイス装置。
【請求項２１】Ｗ_F／Ｗｃ≦０．８５、および、Ｗ_R／
Ｗｃ≦０．８５であることを特徴とする請求項９〜２０
のいずれかに記載の半導体光デバイス装置。
【請求項２２】Ｗ_F／Ｗｃ≦０．７、および、Ｗ_R／Ｗ
ｃ≦０．７であることを特徴とする請求項２１記載の半
導体光デバイス装置。
【請求項２３】Ｗ_F≦Ｗｃ≦Ｗ_Rであることを特徴とす
る請求項１〜８のいずれかに記載の半導体光デバイス装
置。
【請求項２４】Ｗ_R−Ｗ_F≧０．５μｍであることを特
徴とする請求項２３記載の半導体光デバイス装置。
【請求項２５】Ｗ_R−Ｗ_F≦１００μｍであることを特
徴とする請求項２３または２４記載の半導体光デバイス
装置。
【請求項２６】Ｗ_R−Ｗ_F≦５０μｍであることを特徴
とする請求項２５記載の半導体光デバイス装置。
【請求項２７】前記リッジ型の化合物半導体層のリッ
ジ頂部および側面には保護膜が形成されていないことを
特徴とする請求項１〜２６のいずれかに記載の半導体光
デバイス装置。
【請求項２８】前記リッジ型の化合物半導体層のリッ
ジ頂部および側面を覆うようにコンタクト層が形成され
ていることを特徴とする請求項１〜２７のいずれかに記
載の半導体光デバイス装置。
【請求項２９】前記基板の結晶成長面が（１００）面
又はそれと結晶学的に等価な面であり、前記保護膜のス
トライプ状開口部の長手方向が[０１−１]方向又はそれ
と結晶学的に等価な方向であることを特徴とする請求項
１〜２８のいずれかに記載の半導体光デバイス装置。
【請求項３０】前記リッジ型化合物半導体層が少なく
とも保護膜上の一部に形成されていることを特徴とする
請求項１〜２９のいずれかに記載の半導体光デバイス装
置。
【請求項３１】半導体発光装置である請求項１〜３０
のいずれかに記載の半導体光デバイス装置。
【請求項３２】半導体レーザである請求項１〜３０の
いずれかに記載の半導体光デバイス装置。
【請求項３３】半導体光増幅器である請求項１〜３０
のいずれかに記載の半導体光デバイス装置。