JP2000323795A - 半導体レーザ装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 変調可能なカットオフ周波数が高く、ばらつ
きの少ない内部電流狭窄型半導体レーザ装置、及びその
製造方法を提供する。 【解決手段】発光ストライプ２２の両側に設けられた電
流ブロック層２０の上にコンタクト層２４を介して電流
狭窄層２８ａを設け、この電流狭窄層２８ａを介して発
光ストライプ２２の両側に、電流狭窄層２８ａよりも電
流ブロック層２０から離してコンタクト層２４上に容量
絶縁層２８ｂを設けるとともに、電流狭窄層２８ａ間に
形成された開口３０を介してコンタクト層２４と素子上
に設けられた電極層３２とをオーミックコンタクトする
ことにより、コンタクト層２４を横方向に流れる電流に
対する抵抗値を安定的に高め、変調可能なカットオフ周
波数のばらつきを少なくしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体レーザ装
置及びその製造方法に係り、特に素子容量を低減するこ
とにより高速応答ができる半導体レーザ装置とその製造
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１１は従来の内部電流狭窄型の半導体
レーザの断面図である。また、図１２は従来の内部電流
狭窄型の半導体レーザの等価回路の回路図である。図１
１において、１００は半導体レーザ、１０１はｎ型GaAs
基板、１０２はｎ型ＡｌＧａＩｎＰ下クラッド層、１０
３は活性層、１０４はｐ型ＡｌＧａＩｎＰ上クラッド
層、１０５はｎ型ＧａＡｓブロック層、１０６は発光ス
トライプ、１０７はｐ型ＧａＡｓコンタクト層、１０８
はｎ側電極、１０９はｐ側電極である。

【０００３】半導体レーザ１００のｐ側電極１０９か
ら、 ｎ側電極１０８に向けて電流を注入すると、 ｎ型
ブロック層１０５とｐ型上クラッド層１０４からなる逆
方向のダイオード構造によって電流が阻止され、幅が数
μmの発光ストライプ１０６のみに電流が流れる。従っ
て、発光ストライプ１０６の領域のみで効率の良い安定
な基本横モード発振が起こる。

【０００４】上記のような半導体レーザ構造では、 ｎ
型ブロック層１０５とｐ型上クラッド層１０４からなる
ダイオード構造が素子全体に存在するため、図１２に付
記した等価回路における素子容量Ｃｂとしては、例えば
１５０ｐＦ前後の値となる。この素子容量Ｃｂはｎ型ブ
ロック層１０５とｐ型上クラッド層とのｐｎ接合により
生じるものである。なお、半導体レーザ１００の素子抵
抗Ｒｓは数オーム程度の値を示すのが一般的である。

【０００５】半導体レーザ１００の周波数変調は、半導
体レーザ１００に高速変調した電流の注入によってレー
ザ光の変調を行うのが一般的だが、半導体レーザ１００
の素子容量や抵抗が大きくなるとレーザの応答が遅くな
り、電流変調に追随できなくなる。一般に、素子抵抗Ｒ
₀、素子容量Ｃを有するレーザにおいて、変調可能なカ
ットオフ周波数ｆｃは、ｆｃ＝１／（２πＲ₀Ｃ）で表
記され、Ｃに反比例して周波数特性が悪化する。

【０００６】図１３は特開平７−１３１１１７号公報の
図１に示された従来の半導体レーザの断面図である。ま
た図１４は図１３に示された従来の半導体レーザの等価
回路の回路図である。図１３において、１２０は半導体
レーザ、１２２は絶縁膜、１２４は開口で、絶縁膜１２
２に発光ストライプ１０６に沿って設けられたスリット
状の開口である。半導体レーザ１２０は、図１１に示し
た従来の半導体レーザ１００における上記のようなカッ
トオフ周波数ｆｃ特性の低下を解決するための構成で、
発光ストライプ１０６に沿って中央に開口１２４を有す
る絶縁膜１２２を形成したものである。

【０００７】図１３に示された半導体レーザ１２０は、
図１１に示された半導体レーザ１００の素子容量Ｃｂに
加えて、コンタクト層１０７、絶縁膜１２２、電極１０
９からなるコンデンサ容量Ｃａが直列に付加された構成
となる（図１４の等価回路を参照）。この場合、レーザ
全体の素子容量Ｃは、Ｃ＝Ｃａ・Ｃｂ／（Ｃａ+Ｃｂ）
で表される。つまり、素子全体の容量ＣはＣｂに直列に
Ｃａを付加するだけで下がり、ＣｂあるいはＣａの小さ
い方で決定される。

【０００８】すなわち上記関係式によれば、 Ｃａ＜Ｃ
ｂの場合は、Ｃａが小さいほどＣが小さくなり、Ｃａ＝
Ｃｂになった場合は、Ｃ=Ｃｂ／2と半分になる。また、
この関係に従えば、Ｃａ=Ｃｂ／2になるように調整する
とＣ＝Ｃｂ／３となり、ｆｃ＝８００〜９００ＭＨｚが
得られる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の半導体レーザ装
置は上記のように構成されていて、図１３の半導体レー
ザ１２０の構造では、コンタクト層１０７のシート抵抗
が低い場合、横方向への電流の拡がりが大きくなる。つ
まり、等価回路的には図１４に示した等価回路において
Ｘ点とＹ点とを電気的に短絡してしまうことになり、Ｃ
ｂに対してＣａを直列に接続した効果が少なくなってし
まい所望の特性が得られない場合がある。

【００１０】このような場合、コンタクト層１０７の電
極１０９から発光ストライプ１０６の方向へ向かう抵抗
を低減し、且つ横方向への抵抗を高くすることが必要に
なる。特開平７−１３１１１７号公報にはさらに、他の
実施例（公報の図１０）が示されている。図１５はこの
従来の半導体レーザの断面図である。

【００１１】図１５において、１３０は半導体レーザ、
１３２は高抵抗部でありコンタクト層１０７を結晶成長
させた後、プロトン注入を行って形成したものである。
この高抵抗部１３２がコンタクト層１０７を横方向に流
れる電流を少なくするので、高抵抗部１３２を可及的に
厚くする事が開示されている。しかしながらこの高抵抗
部がプロトン注入により行なわれているので場合によっ
ては、抵抗特性のばらつきを生じる事が有り、半導体レ
ーザ１３０の高速応答特性にばらつきが生じ、信頼性に
欠けるという問題点があった。

【００１２】この発明は上記の問題点を解消するために
なされたもので、この発明の第１の目的は、高速応答性
の安定した半導体レーザを得ることであり、第２の目的
は高速応答性能の安定した半導体レーザを簡単な工程で
製造する製造方法を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体レ
ーザ装置は、第１導電型の半導体基板と、この半導体基
板上に配設された第１導電型半導体の第１のクラッド層
と、この第１のクラッド層の上に配設された活性層と、
この活性層の上に配設され、共振器軸方向に延長する断
面メサ状の第１の部分とこの第１の部分の両側に延在す
る第２の部分とを有する第２導電型半導体の第２のクラ
ッド層と、この第２のクラッド層の第１の部分の両側に
隣接し、第２の部分の上に配設された第１導電型半導体
の電流ブロック層と、この電流ブロック層の上に配設さ
れた第２導電型の第１の半導体層と、この第１半導体層
の表面に配設されるとともに、第２のクラッド層の第１
の部分に対向した開口を有しこの開口の両側に配設され
た電流ブロック層の幅より狭い幅の底部が第１の半導体
層を介して電流ブロック層に対向した第１の高抵抗部
と、この第１の高抵抗部を介して第２のクラッド層の第
１の部分の両側に、第１の高抵抗部の底部と電流ブロッ
ク層の間隔よりも電流ブロック層から離して第１の半導
体層表面に配設された第２の高抵抗部と、これら第１，
第２の高抵抗部の上に配設されるとともに、第１の高抵
抗部の上記開口を介して上記半導体層上に配設された電
極層と、を備えたもので、この構成により高速応答性能
が安定し、ばらつきの少ない半導体レーザを得ることが
出来る。

【００１４】さらに、第１の半導体層をコンタクト層と
し、第２のクラッド層の第１の部分に対向する溝をコン
タクト層の厚さの一部が底部に残るようにしてこのコン
タクト層の表面に配設するとともに第１の高抵抗部を溝
底部に配設した絶縁体層で構成したもので、電極と発光
ストライプとの間隔を短くして抵抗を少なくし、第１の
高抵抗層を絶縁体層により構成するから横方向に流れる
電流の回路抵抗値を安定にして素子のばらつきを少なく
出来る。

【００１５】またさらに第１の半導体層をコンタクト層
とし、第２のクラッド層の第１の部分に対向する溝をコ
ンタクト層の厚さの一部が底部に残るようにしてコンタ
クト層の表面に配設するとともに第１の高抵抗部を溝底
部に配設した第１導電型の第２の半導体層で構成したも
ので、電極と発光ストライプとの間隔を短くして抵抗を
少なくし、第１の高抵抗層を結晶成長工程で精度よく形
成でき、横方向に広がる電流の抵抗値を安定にする事が
出来る。

【００１６】またさらに、第１の半導体層をコンタクト
層とし、第１の高抵抗部をコンタクト層表面に配設した
イオン注入領域で構成したので、簡単な構成とすること
ができ、安価な装置にする事が出来る。

【００１７】またさらに、半導体層を第２のクラッド層
の第１の部分の両側に延在する部分を有する第３のクラ
ッド層とこの上に配設されたコンタクト層とで構成し、
このコンタクト層の第１の高抵抗部の開口の両側に電流
ブロック層の幅よりも狭いコンタクト層を貫通する深さ
の貫通溝を配設するとともに、第１の高抵抗部をこの貫
通溝を介して第３のクラッド層上に配設した構成とした
ので、第１の高抵抗部がコンタクト層の貫通溝を介して
コンタクト層よりも抵抗が高い第３のクラッド層上に延
びているので、横方向の抵抗をより大きくする事が出来
る。

【００１８】またさらに第２の高抵抗部を第１の高抵抗
部と一体的に構成したので、簡単な構成で、安価な素子
を得ることが出来る。

【００１９】また、この発明に係る半導体レーザ装置の
製造方法は、第１導電型の半導体基板に配設された第１
導電型半導体の第１のクラッド層と、この第１のクラッ
ド層の上に配設された活性層と、この活性層の上に配設
され、共振器軸方向に延長する断面メサ状の第１の部分
とこの第１の部分の両側に延在する第２の部分とを有す
る第２導電型半導体の第２のクラッド層と、この第２の
クラッド層の第１の部分の両側に隣接し、第２の部分の
上に配設された第１導電型半導体の電流ブロック層と、
この電流ブロック層の上に配設された第２導電型の第１
の半導体層とを備えたレーザ積層構造を形成する第１の
工程と、第２のクラッド層の第１の部分に対向した開口
を有しこの開口の両側に配設された電流ブロック層の幅
より狭い幅の底部を有し、この底部が第１の半導体層を
介して電流ブロック層に対向した第１の高抵抗部を第１
半導体層の表面に形成する第２の工程と、第１の高抵抗
部を介して第２のクラッド層の第１の部分の両側の第１
の半導体層表面に、第１の高抵抗部の底部と電流ブロッ
ク層の間隔よりも電流ブロック層から離して第２の高抵
抗部を形成する第３の工程と、第１の高抵抗部の開口を
介して半導体層の上、並びに第１，第２の高抵抗部の上
に、電極層を形成する第４の工程と、を含むので、高速
応答性能が安定しばらつきの少ない半導体レーザ装置を
簡単な工程で得ることが出来る。

【００２０】

【発明の実施の形態】実施の形態１ 図１はこの発明に係る半導体レーザ装置の断面図であ
る。また図２はこの発明に係る半導体レーザ装置の等価
回路の回路図である。この実施の形態は、上クラッド層
にエッチングによりリッジを形成し、このリッジを電流
ブロック層で埋め込み、発光領域としての発光ストライ
プを形成した内部電流狭窄型の半導体レーザについて、
発光ストライプに近接する両側に高抵抗層と電流ブロッ
ク層とでコンタクト層を横方向に流れる電流を狭窄する
ことにより抵抗を高めたものである。

【００２１】図１において、１０は半導体レーザ、１２
はｎ型GaAsの半導体基板、１４はｎ型ＡｌＧａＩｎＰの
下クラッド層でキャリア濃度は１×１０¹⁷〜２×１０¹⁸
／ｃｍ³（以下１×１０¹⁷を１Ｅ１７のように表記す
る）、１６は活性層、１８はｐ型ＡｌＧａＩｎＰの上ク
ラッド層でキャリア濃度は１Ｅ１７〜２Ｅ１８／ ｃｍ³
である。２０はｎ型ＧａＡｓからなる電流ブロック層で
キャリア濃度は１Ｅ１８〜５Ｅ１８／ ｃｍ³である。２
２は発光ストライプで共振器長が５００〜１０００μ
ｍ、幅は３μｍ〜１０μｍ程度で、２３は延底部、これ
ら発光ストライプ２２と延底部２３とで上クラッド層１
８が構成されている。

【００２２】２４はｐ型ＧａＡｓのコンタクト層でキャ
リア濃度は１Ｅ１８〜５Ｅ１９／ｃｍ³で層厚みは２〜
３μｍ、２６はコンタクト層２４に設けられた溝、２８
はＳｉ０₂、ＳｉＮなどの絶縁体膜で、２８ａは第１の
高抵抗部としての溝２４の底部に設けられた電流狭窄層
で、この電流狭窄層２８ａと電流ブロック層２０との間
隔は１μｍ以下である。２８ｂは第２の高抵抗部として
の容量絶縁層、ここでは電流狭窄層２８ａと容量絶縁層
２８ｂとが一体的に形成された絶縁体膜２８で形成され
ている。電流狭窄層２８ａ及び容量絶縁層２８ｂはコン
タクト層２４と異なる導電性の半導体層で形成しても同
様の効果がある。

【００２３】３０は発光ストライプ２２の真上に対向し
て設けられた絶縁体層２８の開口、３２はｐ側電極、３
４はｎ側電極である。半導体レーザ１０の構成では、素
子中央部のコンタクト層２４をエッチング等により薄く
することで浅い溝２６を形成し、この溝２６の底部上に
形成された絶縁体膜２８に溝２６中央に対応して開口３
０を形成するようにした。これにより、ｐ側電極３２と
発光ストライプ２２の距離が近づき抵抗が下がる。ま
た、電流狭窄層２８ａと電流ブロック層２０との間隔が
狭くなりコンタクト層２４を横方向に流れる電流通路が
狭くなるため、図２に示した横方向の素子抵抗Ｒが大き
くなり、コンデンサＣａが短絡することを防止すること
が可能になる。このため、電流ブロック層２０と上クラ
ッド層１８とのｐｎ接合に基づく容量Ｃｂとｐ側電極３
２，容量絶縁層２８ｂ及びコンタクト層２４で形成され
る容量Ｃａとが有効に直列接続された構成となり、等価
の素子容量を小さくして変調可能なカットオフ周波数を
高く保持することができる。

【００２４】ここで電流ブロック層２０と上クラッド層
１８のｐｎ接合に基づく容量は概ね１００ｐＦであり、
これと同等以下のＣａを得るように、コンタクト層２４
上に形成する容量絶縁層２８ｂの構造パラメータを最適
化すれば良い。具体的には、上記各層のキャリア濃度範
囲において、ＳｉＯ₂、ＳｉＮ等の絶縁膜を０．１μm〜
０．４μmとし、コンタクト層２４の溝２６底部に形成
した電流狭窄層２８ａと電流ブロック層２０との間隔で
ある電流狭窄幅を１μm以下にすることで素子全体の容
量低減効果が見られ、高速化が実現可能となる。

【００２５】図３及び図４はこの発明に係る半導体レー
ザ装置の製造方法を示す素子の断面図である。製造手順
の概略は次の通りである。 （ａ） ｎ型GaAsの半導体基板１２上にｎ型ＡｌＧａＩ
ｎＰの下クラッド層１４、この下クラッド層１４の上に
活性層１６、この活性層１６の上にｐ型ＡｌＧａＩｎＰ
の上クラッド層１８を順次形成し、共振器軸方向に延長
する断面メサ状の発光ストライプ２２とこの発光ストラ
イプ２２の両側に延在する延底部２３とをエッチングで
形成する。

【００２６】この上クラッド層１８の発光ストライプ２
２の両側に隣接して延底部２３の上にｎ型ＧａＡｓから
なる電流ブロック層２０を形成し、この電流ブロック層
２０の上にｐ型ＧａＡｓのコンタクト層２４を形成し、
リッジ型の内部電流狭窄構造を有する素子を準備する。
この工程の結果を示すのが図３（ａ）である。 （ｂ）この素子表面のコンタクト層２４に、発光ストラ
イプ２２に対向した浅い溝２６をウエットエッチング等
の手法により形成する。この溝２６はウエットエッチン
グ等の手法により形成されるので深さが精度よく制御さ
れる。この工程の結果を示すのが図３（ｂ）である。

【００２７】（ｃ）素子のコンタクト層２４の表面上に
絶縁体膜２８を形成する。絶縁体膜２８の材料としては
例えばＳｉ０₂、ＳｉＮ等で良い。容量絶縁層２８ｂが
絶縁体で形成されるので、容量Ｃａを製品間のバラツキ
少なく形成できる。この工程の結果を示すのが図４
（ａ）である。 （ｄ）溝２６の上に形成された絶縁体膜２８の、コンタ
クト層２４を介して発光ストライプ２２に対向する部分
に、開口３０を形成する。この工程の結果を示すのが図
４（ｂ）である。溝２６の深さが精度よく形成されるの
で、絶縁体膜２８と電流ブロック層との間隔が製品間で
バラツキが少なく、結果的にコンタクト層２４を横方向
に流れる電流経路の抵抗値のバラツキを少なくし、容量
Ｃａを製品間のバラツキ少なく形成できることと相俟っ
て、素子容量のバラツキが少なくなり、変調可能なカッ
トオフ周波数が安定する。

【００２８】（ｅ）ｐ側電極３２を絶縁体膜２８及び開
口３０上に蒸着等の手法により形成し、開口３０を介し
てコンタクト層２４とオーミックコンタクトを形成させ
る。ついでｎ側電極３４を基板裏面側に形成し、図１に
示した半導体レーザ装置を完成させる。以上のように、
半導体レーザ１０の構成では、溝２６にｐ側電極３２を
設け発光ストライプ２２に近づけ抵抗値を下げるととも
に、同じ溝２６に電流狭窄層２８ａを設けてコンタクト
層２４の横方向抵抗を高めることにより、素子容量を下
げカットオフ周波数を高く保持し、しかも電流狭窄層２
８ａに絶縁体を用いることにより横方向抵抗を安定に構
成できるので製品の変調可能なカットオフ周波数のバラ
ツキが少なくなり、製品の信頼性が向上する。またこの
ような半導体レーザ装置を簡単な工程で製造することが
できる。

【００２９】図５はこの実施の形態の変形例である半導
体レーザ装置の断面図である。図５において、３５は半
導体レーザ、３６は溝、３８は第１の高抵抗部として
の、コンタクト層２４に埋め込まれた絶縁体層である。
この絶縁体層３８はコンタクト層２４と異なる導電型で
あるｎ型を示すＳｉドープのＧａＡｓ層であってもよい
し、コンタクト層２４に溝３６を設けずにＳｉを注入あ
るいは拡散を行なって形成してもよい。またコンタクト
層２４にプロトン注入された領域でもよい。

【００３０】図６及び図７はこの実施の形態の変形例で
ある半導体レーザの製造工程を示す素子の断面図であ
る。製造手順の概略は下記の通り。 （ａ）図３（ａ）に示したと同様に内部電流狭窄構造を
有する素子を形成する。 （ｂ）素子上で発光ストライプ２２の両側に溝を形成し
絶縁体層３８を埋め込む。この絶縁体層３８はコンタク
ト層２４と反対の導電性であるｎ型のＧａＡｓ層を拡
散、注入あるいはエピ成長等の手法により形成したもの
であってもよい。この工程の結果が図６（ａ）である。

【００３１】（ｃ）素子上に絶縁体膜２８を形成する。
絶縁体膜２８の材料としては例えばＳｉ０₂、ＳｉＮ等
で良い。この工程の結果が図６（ｂ）である。 （ｄ）発光ストライプ２２上に発光ストライプ２２と対
向して、絶縁体膜２８の開口３０を形成する。この開口
３０を挟む両側が容量絶縁層２８ｂとなる。この工程の
結果が図７である。 （ｅ）ｐ側電極３２を容量絶縁層２８ｂ及び開口３０を
介してコンタクト層２４上に蒸着等の手法により形成
し、開口３０の部分のコンタクト層２４とオーミックコ
ンタクトを形成させる。さらにｎ側電極３４を形成して
を形成して、図５に示された半導体レーザ装置３５が完
成する。この変形例も図１の半導体レーザ装置と同様
に、素子容量を下げカットオフ周波数を高く保持し、し
かも絶縁体層３８を用いることにより横方向抵抗を安定
に構成できるので製品の変調可能なカットオフ周波数の
バラツキが少なくなり、製品の信頼性が向上する。また
このような半導体レーザ装置を簡単な工程で製造するこ
とができる。

【００３２】以上説明したようにこの実施の形態１の構
成では、電流狭窄層２８ａや容量絶縁層２８ｂが絶縁体
や半導体層で形成されるので、容量Ｃａ，Ｃｂが製品間
のバラツキ少なく形成され、コンタクト層を横方向に流
れる電流経路の抵抗を安定的に形成することにより、安
定した高速応答性能を備え、製品間で変調可能なカット
オフ周波数のばらつきが少ない半導体レーザ装置を得る
ことが出来る。延いては信頼性が高く、安価な半導体レ
ーザ装置を得る事が出来る。

【００３３】また電極と発光ストライプとの間隔を短く
して抵抗を少なくし、第１の高抵抗層を絶縁体層や半導
体層により構成するので、横方向に流れる電流の回路抵
抗値を安定にして素子の高速応答性のばらつきをより少
なく出来る。延いてはより信頼性が高く、安価な半導体
レーザ装置を得る事が出来る。またこのような半導体レ
ーザ装置を簡単な工程で製造することができる。

【００３４】実施の形態２ 実施の形態１では、上クラッド層にエッチングによりリ
ッジを形成し、このリッジを電流ブロック層で埋め込ん
で発光ストライプを形成した内部電流狭窄型の半導体レ
ーザについて説明したが、この実施の形態は、電流ブロ
ック層に溝を形成し、この溝を上クラッド層で埋め込み
発光ストライプを形成した、溝埋込構造の内部電流狭窄
型の半導体レーザにおいて、発光ストライプに近接する
両側にて高抵抗層と電流ブロック層とでコンタクト層を
横方向に流れる電流を狭窄することにより抵抗を高めた
ものである。

【００３５】図８は、この発明に係る半導体レーザ装置
の断面図である。図１と同じ符号は同じかまたは相当す
る部分である。図８において、４０は半導体レーザ、４
２はｐ型ＡｌＧａＩｎＰの第１上クラッド層でキャリア
濃度は１Ｅ１７〜２Ｅ１８／ ｃｍ³、４４はｐ型ＡｌＧ
ａＩｎＰの第２上クラッド層でキャリア濃度は１Ｅ１７
〜２Ｅ１８／ ｃｍ³、４６は発光ストライプ、４８は両
翼部である。

【００３６】半導体レーザ４０は次のように製造され
る。 （ａ） ｎ型GaAsの半導体基板１２上にｎ型ＡｌＧａＩ
ｎＰの下クラッド層１４、この下クラッド層１４の上に
活性層１６、この活性層１６の上にｐ型ＡｌＧａＩｎＰ
の第１上クラッド層４２、この第１上クラッド層４２の
上にｎ型ＧａＡｓからなる電流ブロック層２０を形成す
る。

【００３７】（ｂ）この電流ブロック層２０に共振器軸
方向に延長する断面メサ状の溝４５を表面からウエット
エッチング等の手法により形成し、第１上クラッド層４
２まで貫通させる。 （ｃ）この溝４５と電流ブロック層２０の上に、１μm
前後のｐ型ＡｌＧａＩｎＰの第２上クラッド層４４を形
成し、共振器軸方向に延長する断面メサ状の発光ストラ
イプ４６とこの発光ストライプ４６の両側に延在する両
翼部４８形成し、この第２上クラッド層４４の上にｐ型
ＧａＡｓのコンタクト層２４を形成し、埋込み型の内部
電流狭窄構造を有する素子を準備する。この後の工程は
実施の形態１の製造工程（ｂ）以降と同じようにして製
造される。この半導体レーザ装置４０は実施の形態１の
半導体レーザ装置１０と同様の効果を有する。

【００３８】図９この実施の形態の一変形例である半導
体レーザ装置の断面図である。図８の半導体レーザで
は、溝２６を形成する時、コンタクト層２４の途中でエ
ッチングを停止させる構造であるが、この変形例の半導
体レーザは電流狭窄層２８ａをさらに電流ブロック層２
０に近づけるために第２上クラッド層４４に電流狭窄層
２８ａを接触させる構造である。

【００３９】図９において、５０は半導体レーザ、５２
は貫通溝である。貫通溝５２は発光ストライプ４６の両
側に設けられ、この発光ストライプ４６に沿いながら、
第２上クラッド層４４の両翼部４８を介して電流ブロッ
ク層２０に対向して形成される。

【００４０】この半導体レーザ５０は、コンタクト層２
４がｎ側電極３２とのオーミックコンタクトを得る為
に、一般に１Ｅ１９／ ｃｍ³程度のキャリア濃度で不純
物をドーピングしている為に抵抗が低い。よって横方向
への電流狭窄効果は比較的小さい。一方、第２上クラッ
ド層４４のキャリア濃度は１Ｅ１７〜２Ｅ１８／ ｃｍ³
前後であるため、比較的抵抗が高く、貫通溝５２のよう
に底を第２上クラッド層４８に通じるまで貫通させてお
けば、この貫通溝５２に設けられる電流狭窄層２８ａが
コンタクト層２４を流れる電流経路遮断する為に横方向
の電流狭窄効果はさらに高くなり、横方向の抵抗をより
大きくする事ができる。

【００４１】図１０はこの実施の形態２の第２の変形例
である半導体レーザ装置の断面図である。図１０に示さ
れた半導体レーザは実施の形態１の変形例と同様のもの
で、内部電流狭窄構造を有する素子として溝埋込構造の
内部電流狭窄型の素子を形成する以外は製造方法も同様
である。図１０において、６０は半導体レーザ、３６は
溝、３８は第１の高抵抗部として、コンタクト層２４に
埋め込まれた絶縁体層、この絶縁体層３８はコンタクト
層２４と異なるは導電型であるｎ型を示すＳｉドープの
ＧａＡｓ層であってもよいし、コンタクト層２４に溝３
６を設けずに、 Ｓｉを注入あるいは拡散を行なって形
成してもよい。またコンタクト層２４にプロトン注入さ
れた領域でもよい。

【００４２】また図１０において、絶縁体層３８及び相
当の構造が配設された溝３６はコンタクト層２４の中途
に底を有するように形成されているが、溝３６を第２上
クラッド層４８に通じるまで貫通させておけば、絶縁体
層３８がコンタクト層２４を流れる電流経路遮断する為
に横方向の電流狭窄効果はさらに高くなる。以上説明し
たようにこの実施の形態２による半導体レーザ装置は、
溝埋込構造の内部電流狭窄型の半導体レーザにおいて、
高速応答性能が安定し、変調可能なカットオフ周波数の
ばらつきの少ない半導体レーザ装置を得ることが出来
る。延いては信頼性が高く、安価な半導体レーザを得る
事が出来る。

【００４３】またｐ側電極と発光ストライプとの間隔を
短くして抵抗を少なくし、第１の高抵抗層を絶縁体層に
より構成するから横方向に流れる電流の回路抵抗値を安
定にして素子のばらつきをより少なく出来る。延いては
より信頼性が高く、安価な半導体レーザを得る事が出来
る。またこのような半導体レーザ装置を簡単な工程にて
製造することができる。実施の形態１および２において
第１、第２の高抵抗部として絶縁体膜２８ａ、２８ｂを
配設する事を説明したがこの部分にコンタクト層２４と
異なる導電型の半導体層を形成してもよい。これによっ
てｐｎ接合の空乏層によるＣａが形成され、絶縁体膜２
８ａ、２８ｂを配設したものと同様の効果が得られる。
この構成では第１の高抵抗層としての半導体層を結晶成
長工程で精度よく形成でき、横方向に広がる電流の抵抗
値を安定にする事が出来る。

【００４４】すなわち上記各層のキャリア濃度範囲にお
いて、絶縁体膜２８をコンタクト層２４と反対の導電性
を持つ半導体に置き換える場合には、１Ｅ１７〜５Ｅ１
８／ｃｍ³のキャリア濃度範囲において容量低減による
高速化応答の効果を有する。また、上記実施の形態１お
よび２ではＧａＡｓ基板上のＡｌＧａＩｎＰ系材料で構
成されるレーザについて示したが、ＧａＡｓ基板上のＡ
ｌＧａＡｓでも良い。また、ＩｎＰ基板上のＩｎＧａＡ
ｓＰ系材料あるいはＡｌＧａＩｎＡｓＰ系材料で同様の
効果を奏する。

【００４５】また、第１の高抵抗部をコンタクト層表面
に配設したイオン注入領域で構成したので、簡単な構成
とすることができ、安価な装置にする事が出来る。

【００４６】

【発明の効果】以上に説明したようにこの発明に係る半
導体レーザ装置及びその製造方法は以下のような効果を
有する。この発明に係る半導体レーザ装置は、第１導電
型の半導体基板と、この半導体基板上に配設された第１
導電型半導体の第１のクラッド層と、この第１のクラッ
ド層の上に配設された活性層と、この活性層の上に配設
され、共振器軸方向に延長する断面メサ状の第１の部分
とこの第１の部分の両側に延在する第２の部分とを有す
る第２導電型半導体の第２のクラッド層と、この第２の
クラッド層の第１の部分の両側に隣接し、第２の部分の
上に配設された第１導電型半導体の電流ブロック層と、
この電流ブロック層の上に配設された第２導電型の第１
の半導体層と、この第１半導体層の表面に配設されると
ともに、第２のクラッド層の第１の部分に対向した開口
を有しこの開口の両側に配設された電流ブロック層の幅
より狭い幅の底部が第１の半導体層を介して電流ブロッ
ク層に対向した第１の高抵抗部と、この第１の高抵抗部
を介して第２のクラッド層の第１の部分の両側に、第１
の高抵抗部の底部と電流ブロック層の間隔よりも電流ブ
ロック層から離して第１の半導体層表面に配設された第
２の高抵抗部と、これら第１，第２の高抵抗部の上に配
設されるとともに、第１の高抵抗部の上記開口を介して
上記半導体層上に配設された電極層と、を備えたもの
で、この構成により高速応答性能が安定し、変調可能な
カットオフ周波数のばらつきの少ない内部電流狭窄型半
導体レーザを得ることが出来る。延いては信頼性が高
く、安価な半導体レーザ装置を得る事が出来る。

【００４７】さらに、第１の半導体層をコンタクト層と
し、第２のクラッド層の第１の部分に対向する溝をコン
タクト層の厚さの一部が底部に残るようにしてこのコン
タクト層の表面に配設するとともに第１の高抵抗部を溝
底部に配設した絶縁体層で構成したもので、電極と発光
ストライプとの間隔を短くして抵抗を少なくし、第１の
高抵抗層を絶縁体層により構成するから横方向に流れる
電流の回路抵抗値を安定にして素子間のばらつきをより
少なく出来る。延いてはより信頼性が高く、安価な半導
体レーザ装置を得る事が出来る。

【００４８】またさらに第１の半導体層をコンタクト層
とし、第２のクラッド層の第１の部分に対向する溝をコ
ンタクト層の厚さの一部が底部に残るようにしてコンタ
クト層の表面に配設するとともに第１の高抵抗部を溝底
部に配設した第１導電型の第２の半導体層で構成したも
ので、電極と発光ストライプとの間隔を短くして抵抗を
少なくし、第１の高抵抗層を結晶成長工程で精度よく形
成でき、横方向に広がる電流の抵抗値を安定にする事が
出来る。

【００４９】またさらに、第１の半導体層をコンタクト
層とし、第１の高抵抗部をコンタクト層表面に配設した
イオン注入領域で構成したので、簡単な構成とすること
ができ、安価な装置にする事が出来る。

【００５０】またさらに、半導体層を第２のクラッド層
の第１の部分の両側に延在する部分を有する第３のクラ
ッド層とこの上に配設されたコンタクト層とで構成し、
このコンタクト層の第１の高抵抗部の開口の両側に電流
ブロック層の幅よりも狭いコンタクト層を貫通する深さ
の貫通溝を配設するとともに、第１の高抵抗部をこのを
介して第３のクラッド層上に配設した構成としたので、
第１の高抵抗部がコンタクト層の貫通溝を介してコンタ
クト層よりも比較的抵抗が高い第３のクラッド層上に延
びているので、横方向の抵抗をより大きくする事がで
き、高速応答性能が安定し、変調可能なカットオフ周波
数のばらつきの少ない溝埋込構造の内部電流狭窄型の半
導体レーザ装置を得ることが出来る。延いては信頼性が
高く、安価な溝埋込構造の内部電流狭窄型半導体レーザ
装置を得る事が出来る。

【００５１】またさらに第２の高抵抗部を第１の高抵抗
部と一体的に構成したので、簡単な構成で、安価な半導
体レーザ装置を得ることが出来る。

【００５２】また、この発明に係る半導体レーザ装置の
製造方法は、第１導電型の半導体基板に配設された第１
導電型半導体の第１のクラッド層と、この第１のクラッ
ド層の上に配設された活性層と、この活性層の上に配設
され、共振器軸方向に延長する断面メサ状の第１の部分
とこの第１の部分の両側に延在する第２の部分とを有す
る第２導電型半導体の第２のクラッド層と、この第２の
クラッド層の第１の部分の両側に隣接し、第２の部分の
上に配設された第１導電型半導体の電流ブロック層と、
この電流ブロック層の上に配設された第２導電型の第１
の半導体層とを備えたレーザ積層構造を形成する第１の
工程と、第２のクラッド層の第１の部分に対向した開口
を有しこの開口の両側に配設された電流ブロック層の幅
より狭い幅の底部を有し、この底部が第１の半導体層を
介して電流ブロック層に対向した第１の高抵抗部を第１
半導体層の表面に形成する第２の工程と、第１の高抵抗
部を介して第２のクラッド層の第１の部分の両側の第１
の半導体層表面に、第１の高抵抗部の底部と電流ブロッ
ク層の間隔よりも電流ブロック層から離して第２の高抵
抗部を形成する第３の工程と、第１の高抵抗部の開口を
介して半導体層の上、並びに第１，第２の高抵抗部の上
に、電極層を形成する第４の工程と、を含むので、高速
応答性能が安定し、変調可能なカットオフ周波数のばら
つきの少ない半導体レーザ装置を簡単な工程で得ること
が出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係る半導体レーザ装置の断面図で
ある。

【図２】 この発明に係る半導体レーザ装置の等価回路
の回路図である。

【図３】 この発明に係る半導体レーザ装置の製造工程
を示す素子の断面図である。

【図４】 この発明に係る半導体レーザ装置の製造工程
を示す素子の断面図である。

【図５】 この発明に係る半導体レーザ装置の断面図で
ある。

【図６】 この発明に係る半導体レーザ装置の製造工程
を示す素子の断面図である。

【図７】 この発明に係る半導体レーザ装置の製造工程
を示す素子の断面図である。

【図８】 この発明に係る半導体レーザ装置の断面図で
ある。

【図９】 この発明に係る半導体レーザ装置の断面図で
ある。

【図１０】 この発明に係る半導体レーザ装置の断面図
である。

【図１１】 従来の半導体レーザ装置の断面図である。

【図１２】 従来の半導体レーザ装置の等価回路の回路
図である。

【図１３】 従来の半導体レーザ装置の断面図である。

【図１４】 従来の半導体レーザ装置の等価回路の回路
図である。

【図１５】 従来の半導体レーザ装置の断面図である。

【符号の説明】

１２ 半導体基板、 １４ 下クラッド層、 １６
活性層、 １８上クラッド層 ２０ 電流ブロッ
ク層、 ２４ コンタクト層， ４４第２上クラッ
ド層、 ２８ａ 電流狭窄層、 ２８ｂ 容量絶縁
層、 ３２ ｐ側電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂本 善文 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5F073 AA13 AA51 AA61 CA05 CA12 CA14 CA19 DA14 DA30 EA14

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１導電型の半導体基板と、 この半導体基板上に配設された第１導電型半導体の第１
   のクラッド層と、 この第１のクラッド層の上に配設された活性層と、 この活性層の上に配設され、共振器軸方向に延長する断
   面メサ状の第１の部分とこの第１の部分の両側に延在す
   る第２の部分とを有する第２導電型半導体の第２のクラ
   ッド層と、 この第２のクラッド層の上記第１の部分の両側に隣接
   し、上記第２の部分の上に配設された第１導電型半導体
   の電流ブロック層と、 この電流ブロック層の上に配設された第２導電型の第１
   の半導体層と、 この第１半導体層の表面に配設されるとともに、上記第
   ２のクラッド層の第１の部分に対向した開口を有しこの
   開口の両側に配設された上記電流ブロック層の幅より狭
   い幅の底部が上記第１の半導体層を介して上記電流ブロ
   ック層に対向した第１の高抵抗部と、 この第１の高抵抗部を介して上記第２のクラッド層の第
   １の部分の両側に、上記第１の高抵抗部の底部と上記電
   流ブロック層の間隔よりも上記電流ブロック層から離し
   て上記第１の半導体層表面に配設された第２の高抵抗部
   と、 これら第１，第２の高抵抗部の上に配設されるととも
   に、第１の高抵抗部の上記開口を介して上記半導体層上
   に配設された電極層と、を備えた半導体レーザ装置。
2. 【請求項２】 第１の半導体層がコンタクト層で、第２
   のクラッド層の第１の部分に対向する溝が上記コンタク
   ト層の厚さの一部を底部に残してこのコンタクト層の表
   面に配設されるとともに第１の高抵抗部は上記溝底部に
   配設された絶縁体層で構成されたことを特徴とする請求
   項１記載の半導体レーザ装置。
3. 【請求項３】 第１の半導体層がコンタクト層で、第２
   のクラッド層の第１の部分に対向する溝が上記コンタク
   ト層の厚さの一部を底部に残してこのコンタクト層の表
   面に配設されるとともに第１の高抵抗部は上記溝底部に
   配設された第１導電型の第２の半導体層で構成されたこ
   とを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
4. 【請求項４】 第１の半導体層がコンタクト層で、第１
   の高抵抗部は上記コンタクト層表面に配設されたイオン
   注入領域で構成されたことを特徴とする請求項１記載の
   半導体レーザ装置。
5. 【請求項５】 半導体層が第２のクラッド層の第１の部
   分の両側に延在する部分を有する第３のクラッド層とこ
   の上に配設されたコンタクト層を有し、このコンタクト
   層の第１の高抵抗部の開口の両側に電流ブロック層の幅
   よりも狭い上記コンタクト層を貫通する深さの貫通溝が
   配設されるとともに、第１の高抵抗部はこの貫通溝を介
   して上記第３のクラッド層上に配設されたことを特徴と
   する請求項１記載の半導体レーザ装置。
6. 【請求項６】 第２の高抵抗部は第１の高抵抗部と一体
   的に構成されたことを特徴とする請求項１ないし５のい
   ずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
7. 【請求項７】 第１導電型の半導体基板に配設された第
   １導電型半導体の第１のクラッド層と、この第１のクラ
   ッド層の上に配設された活性層と、この活性層の上に配
   設され、共振器軸方向に延長する断面メサ状の第１の部
   分とこの第１の部分の両側に延在する第２の部分とを有
   する第２導電型半導体の第２のクラッド層と、この第２
   のクラッド層の上記第１の部分の両側に隣接し、上記第
   ２の部分の上に配設された第１導電型半導体の電流ブロ
   ック層と、この電流ブロック層の上に配設された第２導
   電型の第１の半導体層と、を備えたレーザ積層構造を形
   成する第１の工程と、 第２のクラッド層の第１の部分に対向した開口を有しこ
   の開口の両側に配設された上記電流ブロック層の幅より
   狭い幅の底部を有し、この底部が上記第１の半導体層を
   介して上記電流ブロック層に対向した第１の高抵抗部を
   第１半導体層の表面に形成する第２の工程と、 第１の高抵抗部を介して第２のクラッド層の第１の部分
   の両側の第１の半導体層表面に、第１の高抵抗部の底部
   と上記電流ブロック層の間隔よりも電流ブロック層から
   離して第２の高抵抗部を形成する第３の工程と、 第１の高抵抗部の開口を介して半導体層の上、並びに第
   １，第２の高抵抗部の上に、電極層を形成する第４の工
   程と、を含む半導体レーザ装置の製造方法。