JP2003152282A - 半導体レーザ素子 - Google Patents
半導体レーザ素子Info
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- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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- H01S5/2231—Buried stripe structure with inner confining structure only between the active layer and the upper electrode
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- H01S5/343—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 圧縮歪活性層を有する半導体レーザ素子にお
いて、低出力から高出力まで高い信頼性を得る。 【解決手段】 n-GaAs基板1上に、n-Alz1Ga1-z1As下部
クラッド層2、nあるいはｉ−Alz2Ga1-z2As下部光導波層
3、下部GaAs層4、Inx3Ga1-x3As1-y3Py3圧縮歪量子井戸
活性層5および上部GaAs層6を積層し、共振器端面から共
振器内側の領域（Ｗ＝20μｍ）の上部GaAs層6、活性層5
および下部GaAs層4の一部を除去し、ｐあるいはｉ−Al
z2Ga1-z2As上部光導波層8、p-Alz1Ga1-z1As上部クラッ
ド層9およびp-GaAsコンタクト層10を積層して、端面近
傍に窓領域を形成する。
いて、低出力から高出力まで高い信頼性を得る。 【解決手段】 n-GaAs基板1上に、n-Alz1Ga1-z1As下部
クラッド層2、nあるいはｉ−Alz2Ga1-z2As下部光導波層
3、下部GaAs層4、Inx3Ga1-x3As1-y3Py3圧縮歪量子井戸
活性層5および上部GaAs層6を積層し、共振器端面から共
振器内側の領域（Ｗ＝20μｍ）の上部GaAs層6、活性層5
および下部GaAs層4の一部を除去し、ｐあるいはｉ−Al
z2Ga1-z2As上部光導波層8、p-Alz1Ga1-z1As上部クラッ
ド層9およびp-GaAsコンタクト層10を積層して、端面近
傍に窓領域を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、端面に光が非吸収
となる窓構造を備えた半導体レーザ素子に関するもので
ある。
となる窓構造を備えた半導体レーザ素子に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザの最高光出力は、端面での
光吸収により流れる電流により端面温度が上昇し、さら
に端面でのバンドギャップが小さくなるため光吸収が多
くなるという循環により端面が破壊されるＣＯＭＤ（Ca
tastrophic optical mirror damage）現象によって制限
されることが知られている。このＣＯＭＤに達する光出
力は経時により低下し、また半導体レーザが、突然、駆
動停止する場合もある。そこで、半導体レーザ素子の端
面に光吸収のない窓構造を形成することにより、高出力
駆動で高信頼性が得られることが知られている。
光吸収により流れる電流により端面温度が上昇し、さら
に端面でのバンドギャップが小さくなるため光吸収が多
くなるという循環により端面が破壊されるＣＯＭＤ（Ca
tastrophic optical mirror damage）現象によって制限
されることが知られている。このＣＯＭＤに達する光出
力は経時により低下し、また半導体レーザが、突然、駆
動停止する場合もある。そこで、半導体レーザ素子の端
面に光吸収のない窓構造を形成することにより、高出力
駆動で高信頼性が得られることが知られている。
【０００３】980nm帯の半導体レーザ素子で、端面に窓
構造を有するものとして、1997年春応用物理学会予稿集
29p-PA-19において、川崎和重氏らによって、0.98μｍ
帯リッジ型窓構造半導体レーザ（1）が報告されてい
る。これは、リッジ構造の端面領域にSiイオン注入し、
その後、熱処理拡散を行うことにより、Ｉｎ0.2Ｇａ0.8
Ａｓ量子井戸を無秩序化して窓構造を形成したものであ
る。
構造を有するものとして、1997年春応用物理学会予稿集
29p-PA-19において、川崎和重氏らによって、0.98μｍ
帯リッジ型窓構造半導体レーザ（1）が報告されてい
る。これは、リッジ構造の端面領域にSiイオン注入し、
その後、熱処理拡散を行うことにより、Ｉｎ0.2Ｇａ0.8
Ａｓ量子井戸を無秩序化して窓構造を形成したものであ
る。
【０００４】また、1999年発行のIEEE Journal of Sele
cted Topics in Quantum Electronics Vol.5,No.3にお
いて、H.Horie氏らによって、Reliability Improvement
of 980-nm Laser Diodes with a New Facet Passivati
n Processが紹介されている。この半導体レーザ素子
は、ＩｎＧａＡｓ活性層、ＧａＡｓ光導波層、ＡｌＧａ
Ａｓクラッド層およびＡｌＧａＡｓ電流狭窄層を用いた
内部電流狭窄構造を有するものであり、へき開端面に、
35eV以下でＡｒイオンをイオン照射し、続いてSiを蒸着
し、さらにイオンアシスト蒸着法によりＡｒイオンの平
均加速電圧を110eVとしてＡＲおよびＨＲ端面コートを
施すことにより、高出力および高信頼性が得られている
ことが報告されている。また、本半導体レーザ素子で
は、上下の光導波層をＧａＡｓとしているのでＧａＡｓ
成長中に温度の昇降を行っても結晶品質が維持され、さ
らに活性層のＩｎＧａＡｓを低温成長することができる
ので、活性層の結晶品質を向上できることが報告されて
いる。
cted Topics in Quantum Electronics Vol.5,No.3にお
いて、H.Horie氏らによって、Reliability Improvement
of 980-nm Laser Diodes with a New Facet Passivati
n Processが紹介されている。この半導体レーザ素子
は、ＩｎＧａＡｓ活性層、ＧａＡｓ光導波層、ＡｌＧａ
Ａｓクラッド層およびＡｌＧａＡｓ電流狭窄層を用いた
内部電流狭窄構造を有するものであり、へき開端面に、
35eV以下でＡｒイオンをイオン照射し、続いてSiを蒸着
し、さらにイオンアシスト蒸着法によりＡｒイオンの平
均加速電圧を110eVとしてＡＲおよびＨＲ端面コートを
施すことにより、高出力および高信頼性が得られている
ことが報告されている。また、本半導体レーザ素子で
は、上下の光導波層をＧａＡｓとしているのでＧａＡｓ
成長中に温度の昇降を行っても結晶品質が維持され、さ
らに活性層のＩｎＧａＡｓを低温成長することができる
ので、活性層の結晶品質を向上できることが報告されて
いる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
報告では、活性層近傍にＳｉイオン注入のためのプロセ
スが必要であり、作製工程が長くなるという欠点があ
る。また、拡散工程を要するため、高精度な窓領域を得
ることが困難である。一方、後者の報告では、低イオン
加速を行うための高価な設備が必要であり、コスト増大
の原因となる。
報告では、活性層近傍にＳｉイオン注入のためのプロセ
スが必要であり、作製工程が長くなるという欠点があ
る。また、拡散工程を要するため、高精度な窓領域を得
ることが困難である。一方、後者の報告では、低イオン
加速を行うための高価な設備が必要であり、コスト増大
の原因となる。
【０００６】本発明は上記事情に鑑みて、端面に光を吸
収しない窓構造を備えた半導体レーザ素子であって、低
出力から高出力まで信頼性の高い半導体レーザ素子を提
供することを目的とするものである。
収しない窓構造を備えた半導体レーザ素子であって、低
出力から高出力まで信頼性の高い半導体レーザ素子を提
供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ素
子は、第一導電型ＧａＡｓ基板上に、第一導電型下部ク
ラッド層、第一導電型またはアンドープの下部光導波
層、下部ＧａＡｓ層、Ｉｎx1Ｇａ1-x1Ａｓ1-y1Ｐy1（た
だし、0.49y1＜x1≦0.4,0≦y1≦0.1）活性層、上部Ｇａ
Ａｓ層、第二導電型またはアンドープの上部光導波層、
第二導電型上部クラッド層および第二導電型コンタクト
層がこの順に積層されており、各光導波層が活性層のバ
ンドギャップより大きいバンドギャップを有する半導体
からなる半導体レーザ素子において、下部ＧａＡｓ層、
活性層および上部ＧａＡｓ層のうち少なくとも上部Ｇａ
Ａｓ層および活性層が、２つの共振器端面の少なくとも
出射端面近傍部を除く領域に形成されており、上部光導
波層の端部が、近傍部を埋め込むように形成されている
ことを特徴とするものである。
子は、第一導電型ＧａＡｓ基板上に、第一導電型下部ク
ラッド層、第一導電型またはアンドープの下部光導波
層、下部ＧａＡｓ層、Ｉｎx1Ｇａ1-x1Ａｓ1-y1Ｐy1（た
だし、0.49y1＜x1≦0.4,0≦y1≦0.1）活性層、上部Ｇａ
Ａｓ層、第二導電型またはアンドープの上部光導波層、
第二導電型上部クラッド層および第二導電型コンタクト
層がこの順に積層されており、各光導波層が活性層のバ
ンドギャップより大きいバンドギャップを有する半導体
からなる半導体レーザ素子において、下部ＧａＡｓ層、
活性層および上部ＧａＡｓ層のうち少なくとも上部Ｇａ
Ａｓ層および活性層が、２つの共振器端面の少なくとも
出射端面近傍部を除く領域に形成されており、上部光導
波層の端部が、近傍部を埋め込むように形成されている
ことを特徴とするものである。
【０００８】なお、２つの共振器端面において端面近傍
部が除去されていてもよい。
部が除去されていてもよい。
【０００９】第二導電型コンタクト層は、近傍部を除く
領域に形成されていてもよく、この場合、近傍部におけ
る第二導電型上部クラッド層上から該第二導電型コンタ
クト層上に渡って、電流注入のための開口を有する絶縁
膜が形成されていることが望ましく、少なくとも前記開
口に電極が形成されていることが望ましい。すなわち、
電極は、開口を覆うように絶縁膜上の第二導電型コンタ
クト層に対応する領域、あるいは開口を覆うように絶縁
膜上の全領域に形成されていてもよい。
領域に形成されていてもよく、この場合、近傍部におけ
る第二導電型上部クラッド層上から該第二導電型コンタ
クト層上に渡って、電流注入のための開口を有する絶縁
膜が形成されていることが望ましく、少なくとも前記開
口に電極が形成されていることが望ましい。すなわち、
電極は、開口を覆うように絶縁膜上の第二導電型コンタ
クト層に対応する領域、あるいは開口を覆うように絶縁
膜上の全領域に形成されていてもよい。
【００１０】上部光導波層の下に、ＧａＡｓ層が約２０
ｎｍの厚さで形成されていてもよい。
ｎｍの厚さで形成されていてもよい。
【００１１】本発明の半導体レーザ素子は、リッジ構造
による屈折率導波機構が設けられていてもよい。また、
内部電流狭窄構造による屈折率導波機構が設けられてい
てもよい。
による屈折率導波機構が設けられていてもよい。また、
内部電流狭窄構造による屈折率導波機構が設けられてい
てもよい。
【００１２】本発明の半導体レーザ素子は、上部光導波
層上に、第二導電型Ｉｎx9Ｇａ1-x9Ｐ第一エッチング阻
止層（0≦x9≦1）、ＧａＡｓ第二エッチング阻止層、第
一導電型Ｉｎ0.5（Ｇａ1-z4Ａｌz4）0.5Ｐ電流狭窄層
（ただし、0≦z4≦1）、およびＧａＡｓに格子整合する
ＩｎＧａＰ系の結晶からなるキャップ層がこの順に積層
されており、キャップ層、電流狭窄層および第二エッチ
ング阻止層において、共振器端面の一方から他方まで幅
略１μｍ以上略４μｍ以下の開口を有し、該開口を埋め
込むように第二導電型上部クラッド層および第二導電型
コンタクト層がこの順に積層されていてもよい。なお、
上部光導波層と第一エッチング阻止層の間に、第二導電
型Ａｌz1Ｇａ1-z1Ａｓからなる別の上部クラッド層（た
だし、0.25≦z1≦0.8）が設けられていてもよい。
層上に、第二導電型Ｉｎx9Ｇａ1-x9Ｐ第一エッチング阻
止層（0≦x9≦1）、ＧａＡｓ第二エッチング阻止層、第
一導電型Ｉｎ0.5（Ｇａ1-z4Ａｌz4）0.5Ｐ電流狭窄層
（ただし、0≦z4≦1）、およびＧａＡｓに格子整合する
ＩｎＧａＰ系の結晶からなるキャップ層がこの順に積層
されており、キャップ層、電流狭窄層および第二エッチ
ング阻止層において、共振器端面の一方から他方まで幅
略１μｍ以上略４μｍ以下の開口を有し、該開口を埋め
込むように第二導電型上部クラッド層および第二導電型
コンタクト層がこの順に積層されていてもよい。なお、
上部光導波層と第一エッチング阻止層の間に、第二導電
型Ａｌz1Ｇａ1-z1Ａｓからなる別の上部クラッド層（た
だし、0.25≦z1≦0.8）が設けられていてもよい。
【００１３】また、本発明の半導体レーザ素子は、第二
導電型上部クラッド層が、第二導電型上部第一クラッド
層および第二導電型上部第二クラッド層の２層からな
り、上部光導波層上に、Ａｌz1Ｇａ1-z1Ａｓからなる第
二導電型上部第一クラッド層（ただし、0.25≦z1≦0.
8）、第二導電型ＧａＡｓ第一エッチング阻止層、Ｉｎ
x8Ｇａ1-x8Ｐ第二エッチング阻止層（0≦x8≦1）、第一
導電型Ａｌz3Ｇａ1-z3Ａｓ電流狭窄層（ただし、z1＜z3
≦0.8）およびＧａＡｓキャップ層がこの順に積層され
ており、キャップ層、電流狭窄層および第二エッチング
阻止層において、共振器端面の一方から他方まで幅略１
μｍ以上略４μｍ以下の開口を有し、該開口を埋め込む
ように第二導電型上部第二クラッド層および第二導電型
コンタクト層がこの順に積層されていてもよい。
導電型上部クラッド層が、第二導電型上部第一クラッド
層および第二導電型上部第二クラッド層の２層からな
り、上部光導波層上に、Ａｌz1Ｇａ1-z1Ａｓからなる第
二導電型上部第一クラッド層（ただし、0.25≦z1≦0.
8）、第二導電型ＧａＡｓ第一エッチング阻止層、Ｉｎ
x8Ｇａ1-x8Ｐ第二エッチング阻止層（0≦x8≦1）、第一
導電型Ａｌz3Ｇａ1-z3Ａｓ電流狭窄層（ただし、z1＜z3
≦0.8）およびＧａＡｓキャップ層がこの順に積層され
ており、キャップ層、電流狭窄層および第二エッチング
阻止層において、共振器端面の一方から他方まで幅略１
μｍ以上略４μｍ以下の開口を有し、該開口を埋め込む
ように第二導電型上部第二クラッド層および第二導電型
コンタクト層がこの順に積層されていてもよい。
【００１４】また、本発明の半導体レーザ素子は、第二
導電型上部クラッド層が、第二導電型上部第一クラッド
層および第二導電型上部第二クラッド層の２層からな
り、上部光導波層上に、ＧａＡｓに格子整合するＩｎＧ
ａＰ系の結晶からなる第二導電型上部第一クラッド層、
ＧａＡｓエッチング阻止層、第一導電型Ｉｎ0.5（Ｇａ1
-z4Ａｌz4）0.5Ｐ電流狭窄層（ただし、0≦z4≦1）、お
よびＧａＡｓに格子整合するＩｎＧａＰ系の結晶からな
るキャップ層がこの順に積層されており、キャップ層、
電流狭窄層およびエッチング阻止層において、共振器端
面の一方から他方まで幅略１μｍ以上略４μｍ以下の開
口を有し、該開口を埋め込むように第二導電型上部第二
クラッド層および第二導電型コンタクト層がこの順に積
層されていてもよい。
導電型上部クラッド層が、第二導電型上部第一クラッド
層および第二導電型上部第二クラッド層の２層からな
り、上部光導波層上に、ＧａＡｓに格子整合するＩｎＧ
ａＰ系の結晶からなる第二導電型上部第一クラッド層、
ＧａＡｓエッチング阻止層、第一導電型Ｉｎ0.5（Ｇａ1
-z4Ａｌz4）0.5Ｐ電流狭窄層（ただし、0≦z4≦1）、お
よびＧａＡｓに格子整合するＩｎＧａＰ系の結晶からな
るキャップ層がこの順に積層されており、キャップ層、
電流狭窄層およびエッチング阻止層において、共振器端
面の一方から他方まで幅略１μｍ以上略４μｍ以下の開
口を有し、該開口を埋め込むように第二導電型上部第二
クラッド層および第二導電型コンタクト層がこの順に積
層されていてもよい。
【００１５】なお、上記「ＩｎＧａＰ系」とは、ＩｎＧ
ａＰの３元素からなり、ＩｎとＧａの組成比が異なるも
のを示す。
ａＰの３元素からなり、ＩｎとＧａの組成比が異なるも
のを示す。
【００１６】各光導波層は、ＧａＡｓに格子整合する、
Ａｌz2Ｇａ1-z2Ａｓ（0＜z2＜0.8）またはＩｎx2Ｇａ
1-x2Ａｓ1-y2Ｐy2（ただし、0＜y2≦1、x2＝0.49y2）か
らなることが望ましい。なお、バンドギャップはＧａＡ
ｓより大きく各クラッド層より小さく、かつ屈折率はＧ
ａＡｓより小さく各クラッド層より大きい組成とするこ
とが望ましい。
Ａｌz2Ｇａ1-z2Ａｓ（0＜z2＜0.8）またはＩｎx2Ｇａ
1-x2Ａｓ1-y2Ｐy2（ただし、0＜y2≦1、x2＝0.49y2）か
らなることが望ましい。なお、バンドギャップはＧａＡ
ｓより大きく各クラッド層より小さく、かつ屈折率はＧ
ａＡｓより小さく各クラッド層より大きい組成とするこ
とが望ましい。
【００１７】活性層に隣接して、該活性層よりバンドギ
ャップが大きく、かつ引張り歪を有するＩｎx4Ｇａ1-x4
Ａｓ1-y4Ｐy4からなる障壁層（ただし、0≦x4＜0.49y
4、0＜y4≦0.6）が設けられていてもよい。
ャップが大きく、かつ引張り歪を有するＩｎx4Ｇａ1-x4
Ａｓ1-y4Ｐy4からなる障壁層（ただし、0≦x4＜0.49y
4、0＜y4≦0.6）が設けられていてもよい。
【００１８】また、クラッド層は基板に格子整合する組
成とする。
成とする。
【００１９】また、ｃGaAsをGaAsの格子定数とし、ｃa
を活性層の格子定数とすると、活性層の歪量Δaは、Δa
=(ｃa−ｃGaAs)/ｃGaAsで表わされ、ｃbを引張り歪障壁
層の格子定数とすると、引張り歪障壁層の歪量△bは、
△b＝(ｃb−ｃGaAs )/ｃGaAsで表される。なお、daを活
性層の厚みとし、dbを障壁層の片側の厚みとすると、活
性領域の結晶性を損なわない0.25nm≧Δada+２Δbdb≧-
0.25nmの関係をもつ層構成が好ましい。
を活性層の格子定数とすると、活性層の歪量Δaは、Δa
=(ｃa−ｃGaAs)/ｃGaAsで表わされ、ｃbを引張り歪障壁
層の格子定数とすると、引張り歪障壁層の歪量△bは、
△b＝(ｃb−ｃGaAs )/ｃGaAsで表される。なお、daを活
性層の厚みとし、dbを障壁層の片側の厚みとすると、活
性領域の結晶性を損なわない0.25nm≧Δada+２Δbdb≧-
0.25nmの関係をもつ層構成が好ましい。
【００２０】なお、ＧａＡｓに格子整合するとは、成長
層の格子定数をｃとすると、歪量△は、Δ=（ｃ−ｃ
GaAs）/cGaAsで示される値の絶対値が0.005以下である
ことを示す。
層の格子定数をｃとすると、歪量△は、Δ=（ｃ−ｃ
GaAs）/cGaAsで示される値の絶対値が0.005以下である
ことを示す。
【００２１】また、第一導電性と第二導電性は、互いに
逆極性であり、例えば、第一導電性がｐ型であれば、第
二導電性はｎ型である。
逆極性であり、例えば、第一導電性がｐ型であれば、第
二導電性はｎ型である。
【００２２】上記「端面近傍部」とは、端面を含んで端
面から素子内部へ略５μｍ以上略５０μｍ以下までの領
域であることが望ましい。５μｍより小さいと、電流の
広がりによって実質的に光非吸収の領域を形成すること
ができず、発熱による端面劣化を起こすため好ましくな
い。また、５０μｍより大きいと、光損失が大きくなり
光出力が低減するので好ましくない。
面から素子内部へ略５μｍ以上略５０μｍ以下までの領
域であることが望ましい。５μｍより小さいと、電流の
広がりによって実質的に光非吸収の領域を形成すること
ができず、発熱による端面劣化を起こすため好ましくな
い。また、５０μｍより大きいと、光損失が大きくなり
光出力が低減するので好ましくない。
【００２３】
【発明の効果】本発明の半導体レーザ素子によれば、上
記のような窓構造とすることにより、高出力下で端面温
度が上昇しても、端面近傍部に活性層よりバンドギャッ
プが大きい上部光導波層が埋め込まれているので、端面
での光吸収を無くすことができる。従って、光吸収によ
り生じる電流を阻止でき、端面での発熱を低減できるの
で、端面での熱暴走による端面破壊レベルを大幅に改善
でき、高出力発振下で高い信頼性を得ることができる。
記のような窓構造とすることにより、高出力下で端面温
度が上昇しても、端面近傍部に活性層よりバンドギャッ
プが大きい上部光導波層が埋め込まれているので、端面
での光吸収を無くすことができる。従って、光吸収によ
り生じる電流を阻止でき、端面での発熱を低減できるの
で、端面での熱暴走による端面破壊レベルを大幅に改善
でき、高出力発振下で高い信頼性を得ることができる。
【００２４】また、活性層の上下にＧａＡｓ層を設けて
いることにより、ＧａＡｓは成長中に温度の昇降が可能
であるので、活性層を低温で成長することが可能とな
り、高品質な結晶を得ることができる。
いることにより、ＧａＡｓは成長中に温度の昇降が可能
であるので、活性層を低温で成長することが可能とな
り、高品質な結晶を得ることができる。
【００２５】また、端面近傍部では、端面近傍部より共
振器内部と同様に平坦な層構成となっているため、屈折
率導波機構を作りつける場合、端面まで高精度に作りつ
けることができる。
振器内部と同様に平坦な層構成となっているため、屈折
率導波機構を作りつける場合、端面まで高精度に作りつ
けることができる。
【００２６】また、第二導電型コンタクト層が、近傍部
を除く領域に形成されており、出射端面近傍部における
第二導電型上部クラッド層上から該第二導電型コンタク
ト層上に渡って、電流注入のための開口を有する絶縁膜
が形成されており、少なくとも前記開口に電極が形成さ
れていることにより、すなわち、端面近傍部において、
電極とオーミック接合できる層が無いため端面での電流
の注入が抑制され、端面での光密度を低減できる。よっ
て、端面での発熱を低減でき、端面の熱暴走による端面
破壊レベルを大幅に向上できるので、高出力発振下にお
いても信頼性の高い半導体レーザを実現できる。
を除く領域に形成されており、出射端面近傍部における
第二導電型上部クラッド層上から該第二導電型コンタク
ト層上に渡って、電流注入のための開口を有する絶縁膜
が形成されており、少なくとも前記開口に電極が形成さ
れていることにより、すなわち、端面近傍部において、
電極とオーミック接合できる層が無いため端面での電流
の注入が抑制され、端面での光密度を低減できる。よっ
て、端面での発熱を低減でき、端面の熱暴走による端面
破壊レベルを大幅に向上できるので、高出力発振下にお
いても信頼性の高い半導体レーザを実現できる。
【００２７】リッジ構造による屈折率導波機構が設けら
れている半導体レーザ素子に本発明を適用することは、
高品質な発振光を高出力まで得ることができるので好ま
しい。
れている半導体レーザ素子に本発明を適用することは、
高品質な発振光を高出力まで得ることができるので好ま
しい。
【００２８】また、内部電流狭窄構造による屈折率導波
機構が設けられている半導体レーザ素子においても、本
発明を適用することは高品質な発振光を高出力まで得る
ことができるので好ましい。
機構が設けられている半導体レーザ素子においても、本
発明を適用することは高品質な発振光を高出力まで得る
ことができるので好ましい。
【００２９】引張り障壁層を設けることにより、活性層
の歪補償が行われるため、しきい値電流等の電気特性お
よび信頼性を向上させることができる。
の歪補償が行われるため、しきい値電流等の電気特性お
よび信頼性を向上させることができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
を用いて詳細に説明する。
を用いて詳細に説明する。
【００３１】本発明の第１の実施の形態による半導体レ
ーザ素子についてその製造方法に沿って説明する。図１
(a）にその半導体レーザ素子の発光領域の断面図を示
し、図１(b)に図１(a)のＡ−Ａ’断面図を示し、図１
(ｃ)に図１(a)のＢ−Ｂ’断面図を示す。
ーザ素子についてその製造方法に沿って説明する。図１
(a）にその半導体レーザ素子の発光領域の断面図を示
し、図１(b)に図１(a)のＡ−Ａ’断面図を示し、図１
(ｃ)に図１(a)のＢ−Ｂ’断面図を示す。
【００３２】図１(a)に示すように、有機金属気相成長
法により、ｎ−ＧａＡｓ（１００）基板１上に、ｎ−Ａ
ｌz1Ｇａ1-z1Ａｓ下部クラッド層２（0.25≦z1≦0.
8）、ｎあるいはｉ−Ａｌz2Ｇａ1-z2Ａｓ下部光導波層
３（0＜z2＜z1）、下部ＧａＡｓ層４、Ｉｎx3Ｇａ1-x3
Ａｓ1-y3Ｐy3圧縮歪量子井戸活性層５(0.49y3＜x3≦0.
4、0≦y3≦0.1)、上部ＧａＡｓ層６（厚さ30nm程度）、
Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐキャップ層（図示せず、厚さ20nm程
度）を積層する。レジストを塗布し、通常のフォトリソ
グラフィ法により、へき開予定位置を中心に幅４０μｍ
（すなわち、一方の共振器端面から共振器内側へは幅Ｗ
２０μｍである）の領域のレジストを
法により、ｎ−ＧａＡｓ（１００）基板１上に、ｎ−Ａ
ｌz1Ｇａ1-z1Ａｓ下部クラッド層２（0.25≦z1≦0.
8）、ｎあるいはｉ−Ａｌz2Ｇａ1-z2Ａｓ下部光導波層
３（0＜z2＜z1）、下部ＧａＡｓ層４、Ｉｎx3Ｇａ1-x3
Ａｓ1-y3Ｐy3圧縮歪量子井戸活性層５(0.49y3＜x3≦0.
4、0≦y3≦0.1)、上部ＧａＡｓ層６（厚さ30nm程度）、
Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐキャップ層（図示せず、厚さ20nm程
度）を積層する。レジストを塗布し、通常のフォトリソ
グラフィ法により、へき開予定位置を中心に幅４０μｍ
（すなわち、一方の共振器端面から共振器内側へは幅Ｗ
２０μｍである）の領域のレジストを
【数１】
方向にストライプ状に除去する。このレジストをマスク
として、塩酸系のエッチング液でＩｎ0.49Ｇａ0.51Ｐキ
ャップ層をエッチングし、上部ＧａＡｓ層６を露出さ
せ、溝ストライプを形成する。この時、エッチングが自
動的に上部ＧａＡｓ層６上で停止する。引き続き、レジ
ストを除去し、硫酸系のスローエッチング液（Ｈ2Ｓ
Ｏ4：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ＝４：１：90）で下部ＧａＡｓ層４
の途中までエッチングする。このとき、下部ＧａＡｓ層
４は下部光導波層３が露出するまでエッチングされても
よい。
として、塩酸系のエッチング液でＩｎ0.49Ｇａ0.51Ｐキ
ャップ層をエッチングし、上部ＧａＡｓ層６を露出さ
せ、溝ストライプを形成する。この時、エッチングが自
動的に上部ＧａＡｓ層６上で停止する。引き続き、レジ
ストを除去し、硫酸系のスローエッチング液（Ｈ2Ｓ
Ｏ4：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ＝４：１：90）で下部ＧａＡｓ層４
の途中までエッチングする。このとき、下部ＧａＡｓ層
４は下部光導波層３が露出するまでエッチングされても
よい。
【００３３】引き続き、塩酸系エッチング液でＩｎ0.49
Ｇａ0.51Ｐキャップ層を除去した後、ｐあるいはｉ−Ａ
ｌz2Ｇａ1-z2Ａｓ上部光導波層８、ｐ−Ａｌz1Ｇａ1-z1
Ａｓ上部クラッド層９およびｐ−ＧａＡｓコンタクト層
10を形成する。この上に絶縁膜11を形成し、通常のフォ
トリソグラフィ法により、電流注入窓を＜０１１＞方向
に幅１〜４μｍ程度でストライプ状に形成し、ｐ側電極
12を蒸着し、基板の研磨を行ってｎ側電極13を形成す
る。その後、試料をへき開して形成した共振器面の一方
に高反射率コート、他方に低反射率コートを行い、チッ
プ化して半導体レーザ素子を完成させる。
Ｇａ0.51Ｐキャップ層を除去した後、ｐあるいはｉ−Ａ
ｌz2Ｇａ1-z2Ａｓ上部光導波層８、ｐ−Ａｌz1Ｇａ1-z1
Ａｓ上部クラッド層９およびｐ−ＧａＡｓコンタクト層
10を形成する。この上に絶縁膜11を形成し、通常のフォ
トリソグラフィ法により、電流注入窓を＜０１１＞方向
に幅１〜４μｍ程度でストライプ状に形成し、ｐ側電極
12を蒸着し、基板の研磨を行ってｎ側電極13を形成す
る。その後、試料をへき開して形成した共振器面の一方
に高反射率コート、他方に低反射率コートを行い、チッ
プ化して半導体レーザ素子を完成させる。
【００３４】本実施の形態による半導体レーザ素子は、
図１(b)に示すように、共振器端面近傍部より内側では
下部ＧａＡｓ層４と上部ＧａＡｓ層６と活性層５とは除
去されておらず、共振器端面近傍部では、図１(c)に示
すように、下部ＧａＡｓ層４の一部と活性層５と上部Ｇ
ａＡｓ層６とが除去されて、該除去された領域に上部光
導波層８が埋め込まれている構造となっている。
図１(b)に示すように、共振器端面近傍部より内側では
下部ＧａＡｓ層４と上部ＧａＡｓ層６と活性層５とは除
去されておらず、共振器端面近傍部では、図１(c)に示
すように、下部ＧａＡｓ層４の一部と活性層５と上部Ｇ
ａＡｓ層６とが除去されて、該除去された領域に上部光
導波層８が埋め込まれている構造となっている。
【００３５】下部ＧａＡｓ層４の途中まで除去されてい
るため、再成長させる界面が下部ＧａＡｓ層４の途中で
あって、量子井戸活性層５から離れているので、活性層
５から漏れだし拡散したキャリアが再成長界面で結合す
るということがないため、その結合による効率低下ある
いは発熱による端面の劣化を防止することができ、性能
および信頼性を向上させることができる。
るため、再成長させる界面が下部ＧａＡｓ層４の途中で
あって、量子井戸活性層５から離れているので、活性層
５から漏れだし拡散したキャリアが再成長界面で結合す
るということがないため、その結合による効率低下ある
いは発熱による端面の劣化を防止することができ、性能
および信頼性を向上させることができる。
【００３６】クラッド層は、光導波層よりバンドギャッ
プが大きい組成とし、ＧａＡｓ基板に格子整合するＩｎ
ＧａＡｌＰまたはＩｎＧａＡｌＡｓＰ系の結晶であって
もよい。
プが大きい組成とし、ＧａＡｓ基板に格子整合するＩｎ
ＧａＡｌＰまたはＩｎＧａＡｌＡｓＰ系の結晶であって
もよい。
【００３７】ｐ−ＧａＡｓコンタクト層10は、活性層５
を除去した領域に相当する領域を、ＮＨ4ＯＨ水溶液と
過酸化水素水との混合液で選択的に除去してもよく、さ
らにｐ側電極12をｐ−ＧａＡｓコンタクト層10上に対応
する領域のみに形成してもよい。
を除去した領域に相当する領域を、ＮＨ4ＯＨ水溶液と
過酸化水素水との混合液で選択的に除去してもよく、さ
らにｐ側電極12をｐ−ＧａＡｓコンタクト層10上に対応
する領域のみに形成してもよい。
【００３８】光導波層はＧａＡｓに格子整合し、発振波
長での屈折率がクラッド層より大きく、かつバンドギャ
ップがクラッド層より小さいＩｎx2Ｇａ1-x2Ａｓ1-y2Ｐ
y2（0＜y2≦1、x2＝0.49y2）であってもよい。
長での屈折率がクラッド層より大きく、かつバンドギャ
ップがクラッド層より小さいＩｎx2Ｇａ1-x2Ａｓ1-y2Ｐ
y2（0＜y2≦1、x2＝0.49y2）であってもよい。
【００３９】なお、ｐあるいはｉ−Ａｌz2Ｇａ1-z2Ａｓ
上部光導波層８を成長する前にＧａＡｓ層を20nm程度の
厚さで形成してもよい。直接ＡｌＧａＡｓを再成長する
より、一旦ＧａＡｓ層を積層してからＡｌＧａＡｓを再
成長することにより再成長界面での結晶品質を向上させ
ることができる。
上部光導波層８を成長する前にＧａＡｓ層を20nm程度の
厚さで形成してもよい。直接ＡｌＧａＡｓを再成長する
より、一旦ＧａＡｓ層を積層してからＡｌＧａＡｓを再
成長することにより再成長界面での結晶品質を向上させ
ることができる。
【００４０】次に本発明の第２の実施の形態による半導
体レーザ素子について説明する。図２(a)に、その半導
体レーザ素子の発光領域の断面図を示し、図２(b)に図
２(a)のＡ−Ａ’断面図を示し、図２(ｃ)に図２(a)のＢ
−Ｂ’断面図を示す。
体レーザ素子について説明する。図２(a)に、その半導
体レーザ素子の発光領域の断面図を示し、図２(b)に図
２(a)のＡ−Ａ’断面図を示し、図２(ｃ)に図２(a)のＢ
−Ｂ’断面図を示す。
【００４１】図２(a) および(b)に示すように、有機金
属気相成長法により、ｎ−ＧａＡｓ（１００）基板21上
に、ｎ−Ａｌz1Ｇａ1-z1Ａｓ下部クラッド層22（0.25≦
z1≦0.8）、ｎあるいはｉ−Ａｌz2Ｇａ1-z2Ａｓ下部光
導波層23（0＜z2＜z1）、下部ＧａＡｓ層24、Ｉｎx3Ｇ
ａ1-x3Ａｓ1-y3Ｐy3圧縮歪量子井戸活性層25（0.49y3＜
x3≦0.4、0≦y3≦0.1）、上部ＧａＡｓ層26（厚さ30nm
程度）、Ｉｎ0.49Ｇａ0.5 1Ｐキャップ層（厚さ20nm）を
積層する。レジストを塗布し、通常のリソグラフィ法に
より、へき開予定位置を中心に幅４０μｍ（すなわち、
一方の共振器端面から共振器内側へは幅Ｗ２０μｍであ
る）の領域のレジストを、
属気相成長法により、ｎ−ＧａＡｓ（１００）基板21上
に、ｎ−Ａｌz1Ｇａ1-z1Ａｓ下部クラッド層22（0.25≦
z1≦0.8）、ｎあるいはｉ−Ａｌz2Ｇａ1-z2Ａｓ下部光
導波層23（0＜z2＜z1）、下部ＧａＡｓ層24、Ｉｎx3Ｇ
ａ1-x3Ａｓ1-y3Ｐy3圧縮歪量子井戸活性層25（0.49y3＜
x3≦0.4、0≦y3≦0.1）、上部ＧａＡｓ層26（厚さ30nm
程度）、Ｉｎ0.49Ｇａ0.5 1Ｐキャップ層（厚さ20nm）を
積層する。レジストを塗布し、通常のリソグラフィ法に
より、へき開予定位置を中心に幅４０μｍ（すなわち、
一方の共振器端面から共振器内側へは幅Ｗ２０μｍであ
る）の領域のレジストを、
【数２】
方向にストライプ状に除去し、このレジストをマスクに
して、塩酸系のエッチング液でＩｎ0.49Ｇａ0.51Ｐキャ
ップ層をエッチングし、上部ＧａＡｓ層26を露出させ、
溝ストライプを形成する。この時エッチングが自動的に
上部ＧａＡｓ層26で停止する。引き続き、レジストを除
去後、硫酸系のスローエッチング液（Ｈ2ＳＯ4：Ｈ
2Ｏ2：Ｈ2Ｏ＝４：１：90）で下部ＧａＡｓ層24が一部
除去されるまでエッチングする。このとき、下部ＧａＡ
ｓ層24は下部光導波層23が露出するまでエッチングされ
てもよい。引き続き、塩酸系エッチング液で、Ｉｎ0.49
Ｇａ0.51Ｐキャップ層を除去する。
して、塩酸系のエッチング液でＩｎ0.49Ｇａ0.51Ｐキャ
ップ層をエッチングし、上部ＧａＡｓ層26を露出させ、
溝ストライプを形成する。この時エッチングが自動的に
上部ＧａＡｓ層26で停止する。引き続き、レジストを除
去後、硫酸系のスローエッチング液（Ｈ2ＳＯ4：Ｈ
2Ｏ2：Ｈ2Ｏ＝４：１：90）で下部ＧａＡｓ層24が一部
除去されるまでエッチングする。このとき、下部ＧａＡ
ｓ層24は下部光導波層23が露出するまでエッチングされ
てもよい。引き続き、塩酸系エッチング液で、Ｉｎ0.49
Ｇａ0.51Ｐキャップ層を除去する。
【００４２】次に、ｐあるいはｉ−Ａｌz2Ｇａ1-z2Ａｓ
上部光導波層28、ｐ−Ａｌz1Ｇａ1- z1Ａｓ上部第一クラ
ッド層29、ｐ−ＧａＡｓ第一エッチング阻止層30、Ｉｎ
x8Ｇａ1-x8Ｐ第二エッチング阻止層31（0≦x8≦1）、ｎ
−Ａｌz3Ｇａ1-z3Ａｓ電流狭窄層32（z1＜z3≦0.8）、
ＧａＡｓ第一キャップ層33、Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ第二キ
ャップ層（図示せず）を形成する。レジストを塗布し、
上記ストライプと垂直方向である＜０１１＞方向に１〜
４μｍ程度の幅の領域のレジストを除去し、このレジス
トをマスクにして、塩酸系のエッチング液で、Ｉｎ0.49
Ｇａ0.51Ｐ第二キャップ層をストライプ状に除去する。
この時、自動的にＧａＡｓ第一キャップ層33上でエッチ
ングが停止する。レジストを除去後、Ｉｎ0.49Ｇａ0.51
Ｐ第二キャップ層をマスクとして、硫酸と過酸化水素水
と水との混合液で、ＧａＡｓ第一キャップ層33、ｎ−Ａ
ｌz3Ｇａ1-z3Ａｓ電流狭窄層32を除去する。続いて、塩
酸系のエッチング液で、残っているＩｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ
第二キャップ層と露出しているＩｎx8Ｇａ1-x8Ｐ第二エ
ッチング阻止層31を除去する。
上部光導波層28、ｐ−Ａｌz1Ｇａ1- z1Ａｓ上部第一クラ
ッド層29、ｐ−ＧａＡｓ第一エッチング阻止層30、Ｉｎ
x8Ｇａ1-x8Ｐ第二エッチング阻止層31（0≦x8≦1）、ｎ
−Ａｌz3Ｇａ1-z3Ａｓ電流狭窄層32（z1＜z3≦0.8）、
ＧａＡｓ第一キャップ層33、Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ第二キ
ャップ層（図示せず）を形成する。レジストを塗布し、
上記ストライプと垂直方向である＜０１１＞方向に１〜
４μｍ程度の幅の領域のレジストを除去し、このレジス
トをマスクにして、塩酸系のエッチング液で、Ｉｎ0.49
Ｇａ0.51Ｐ第二キャップ層をストライプ状に除去する。
この時、自動的にＧａＡｓ第一キャップ層33上でエッチ
ングが停止する。レジストを除去後、Ｉｎ0.49Ｇａ0.51
Ｐ第二キャップ層をマスクとして、硫酸と過酸化水素水
と水との混合液で、ＧａＡｓ第一キャップ層33、ｎ−Ａ
ｌz3Ｇａ1-z3Ａｓ電流狭窄層32を除去する。続いて、塩
酸系のエッチング液で、残っているＩｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ
第二キャップ層と露出しているＩｎx8Ｇａ1-x8Ｐ第二エ
ッチング阻止層31を除去する。
【００４３】次に、ｐ−Ａｌz1Ｇａ1-z1Ａｓ上部第二ク
ラッド層35およびｐ−ＧａＡｓコンタクト層36を成長さ
せる。ｐ側電極37を形成し、基板の研磨を行いｎ側電極
38を形成する。上記のようにして作製した試料をへき開
して形成した共振器端面の一方に高反射率コート、他方
に低反射率コートを行い、最後にチップ化して半導体レ
ーザ素子を完成させる。
ラッド層35およびｐ−ＧａＡｓコンタクト層36を成長さ
せる。ｐ側電極37を形成し、基板の研磨を行いｎ側電極
38を形成する。上記のようにして作製した試料をへき開
して形成した共振器端面の一方に高反射率コート、他方
に低反射率コートを行い、最後にチップ化して半導体レ
ーザ素子を完成させる。
【００４４】上部光導波層28の厚さ、上部第一クラッド
層29の厚さおよび組成、および上部第二クラッド層35の
組成は、基本横モード発振が高出力まで実現できる厚さ
とする。すなわち、等価屈折率段差が、1.5×１０-3以
上７×１０-3以下となるように設定する。上部第一クラ
ッド層29が無い場合でも、等価屈折率段差は1.5×１０
-3〜７×１０-3にすることができる。
層29の厚さおよび組成、および上部第二クラッド層35の
組成は、基本横モード発振が高出力まで実現できる厚さ
とする。すなわち、等価屈折率段差が、1.5×１０-3以
上７×１０-3以下となるように設定する。上部第一クラ
ッド層29が無い場合でも、等価屈折率段差は1.5×１０
-3〜７×１０-3にすることができる。
【００４５】上部第一クラッド層29がＩｎ0.49Ｇａ0.51
Ｐで構成されていてもよい。
Ｐで構成されていてもよい。
【００４６】本実施の形態による半導体レーザ素子は、
図２(b）に示すように、共振器内部では下部ＧａＡｓ層
24、上部ＧａＡｓ層26および活性層25は除去されておら
ず、共振器端面近傍では、図２(c）に示すように、下部
ＧａＡｓ層24の一部を残して活性層25および上部ＧａＡ
ｓ層26が除去されており、除去されている領域に上部光
導波層28が埋め込まれており、内部電流狭窄構造による
屈折率導波機構を有する構造となっている。
図２(b）に示すように、共振器内部では下部ＧａＡｓ層
24、上部ＧａＡｓ層26および活性層25は除去されておら
ず、共振器端面近傍では、図２(c）に示すように、下部
ＧａＡｓ層24の一部を残して活性層25および上部ＧａＡ
ｓ層26が除去されており、除去されている領域に上部光
導波層28が埋め込まれており、内部電流狭窄構造による
屈折率導波機構を有する構造となっている。
【００４７】次に、本発明の第３の実施の形態による半
導体レーザ素子について説明する。その半導体レーザ素
子の断面図を図３に示す。上記第２の実施の形態による
半導体レーザ素子と同要素には同符号を付し説明を省略
する。
導体レーザ素子について説明する。その半導体レーザ素
子の断面図を図３に示す。上記第２の実施の形態による
半導体レーザ素子と同要素には同符号を付し説明を省略
する。
【００４８】本実施の形態による半導体レーザ素子は、
上記第２の実施の形態による半導体レーザ素子におい
て、活性層25を除去した領域に相当するｐ−ＧａＡｓコ
ンタクト層36をＮＨ4ＯＨ水溶液と過酸化水素水との混
合液で選択的に除去し、その部分を絶縁膜39で覆い、ｐ
−ＧａＡｓコンタクト層36上にｐ側電極37を形成してい
るものである。本実施の形態による半導体レーザ素子で
は、窓領域への電流注入を大幅に抑制することができ、
端面光密度を低減でき、端面の発熱を低減できる。
上記第２の実施の形態による半導体レーザ素子におい
て、活性層25を除去した領域に相当するｐ−ＧａＡｓコ
ンタクト層36をＮＨ4ＯＨ水溶液と過酸化水素水との混
合液で選択的に除去し、その部分を絶縁膜39で覆い、ｐ
−ＧａＡｓコンタクト層36上にｐ側電極37を形成してい
るものである。本実施の形態による半導体レーザ素子で
は、窓領域への電流注入を大幅に抑制することができ、
端面光密度を低減でき、端面の発熱を低減できる。
【００４９】次に、本発明の第４の実施の形態による半
導体レーザ素子について説明する。図４(a)に、その半
導体レーザ素子の発光領域の断面図を示し、図４(b)に
図４(a)のＡ−Ａ’断面図を示し、図４(ｃ)に図４(a)の
Ｂ−Ｂ’断面図を示す。
導体レーザ素子について説明する。図４(a)に、その半
導体レーザ素子の発光領域の断面図を示し、図４(b)に
図４(a)のＡ−Ａ’断面図を示し、図４(ｃ)に図４(a)の
Ｂ−Ｂ’断面図を示す。
【００５０】図４(a)および(b)に示すように、有機金属
気相成長法により、ｎ−ＧａＡｓ（１００）基板41上
に、ｎ−Ａｌz1Ｇａ1-z1Ａｓ下部クラッド層（0.45≦z1
≦0.8）42、ｎあるいはｉ−Ａｌz2Ｇａ1-z2Ａｓ下部光
導波層（0＜z2＜z1）43、下部ｉ−ＧａＡｓ層44、Ｉｎ
x3Ｇａ1-x3Ａｓ1-y3Ｐy3圧縮歪量子井戸活性層（0.49y3
＜x3≦0.4、0≦y3≦0.1）45、上部ｉ−ＧａＡｓ層（厚
さ30nm程度）46、Ｉｎ0.4 9Ｇａ0.51Ｐキャップ層（厚さ
20nm、図示せず）を積層する。レジストを塗布し、通常
のフォトリソグラフィにより、へき開予定位置を中心に
幅４０μｍ（すなわち、一方の共振器端面から共振器内
側へは幅Ｗ２０μｍである）の領域のレジストを、
気相成長法により、ｎ−ＧａＡｓ（１００）基板41上
に、ｎ−Ａｌz1Ｇａ1-z1Ａｓ下部クラッド層（0.45≦z1
≦0.8）42、ｎあるいはｉ−Ａｌz2Ｇａ1-z2Ａｓ下部光
導波層（0＜z2＜z1）43、下部ｉ−ＧａＡｓ層44、Ｉｎ
x3Ｇａ1-x3Ａｓ1-y3Ｐy3圧縮歪量子井戸活性層（0.49y3
＜x3≦0.4、0≦y3≦0.1）45、上部ｉ−ＧａＡｓ層（厚
さ30nm程度）46、Ｉｎ0.4 9Ｇａ0.51Ｐキャップ層（厚さ
20nm、図示せず）を積層する。レジストを塗布し、通常
のフォトリソグラフィにより、へき開予定位置を中心に
幅４０μｍ（すなわち、一方の共振器端面から共振器内
側へは幅Ｗ２０μｍである）の領域のレジストを、
【数３】
方向にストライプ状に除去し、このレジストをマスクと
して、塩酸系のエッチング液でＩｎ0.49Ｇａ0.51Ｐキャ
ップ層をエッチングし、上部ＧａＡｓ層46を露出させ、
溝ストライプを形成する。この時、エッチングが自動的
に上部ＧａＡｓ層46の表面で停止する。レジストを除去
後、硫酸系のスローエッチング液（Ｈ2ＳＯ4：Ｈ2Ｏ2：
Ｈ2Ｏ＝４：１：90）で、下部ｉ−ＧａＡｓ層44の途中
までエッチングする。この時、下部ｉ−ＧａＡｓ層44は
下部光導波層43が露出するまでエッチングされてもよ
い。
して、塩酸系のエッチング液でＩｎ0.49Ｇａ0.51Ｐキャ
ップ層をエッチングし、上部ＧａＡｓ層46を露出させ、
溝ストライプを形成する。この時、エッチングが自動的
に上部ＧａＡｓ層46の表面で停止する。レジストを除去
後、硫酸系のスローエッチング液（Ｈ2ＳＯ4：Ｈ2Ｏ2：
Ｈ2Ｏ＝４：１：90）で、下部ｉ−ＧａＡｓ層44の途中
までエッチングする。この時、下部ｉ−ＧａＡｓ層44は
下部光導波層43が露出するまでエッチングされてもよ
い。
【００５１】引き続き、塩酸系のエッチング液でＩｎ
0.49Ｇａ0.51Ｐキャップ層を除去した後、ｐあるいはｉ
−Ａｌz2Ｇａ1-z2Ａｓ上部光導波層48、ｐ−Ａｌz1Ｇａ
1-z1Ａｓ上部第一クラッド層49、ｐ−Ｉｎx8Ｇａ1-x8Ｐ
第一エッチング阻止層（0≦x8≦1）50、ＧａＡｓ第二エ
ッチング阻止層51、ｎ−Ｉｎ0.49(Ｇａ1-z4Ａｌz4)0.5 1
Ｐ電流狭窄層（0≦z4≦1）52、Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ第一
キャップ層53、ＧａＡｓ第二キャップ層（図示せず）を
形成する。レジストを塗布後、上記溝ストライプと垂直
の＜０１１＞方向に１〜４μｍ幅程度の領域のレジスト
を除去し、レジストをマスクとして、硫酸と過酸化水素
と水との混合液でＧａＡｓ第二キャップ層をストライプ
状に除去する。このとき、自動的にＩｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ
第一キャップ層53でエッチングが停止する。レジストを
除去後、ＧａＡｓ第二キャップ層をマスクとして、塩酸
系のエッチング液でＩｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ第一キャップ層
53、ｎ−Ｉｎ0.49(Ｇａ1-z4Ａｌz4)0.51Ｐ電流狭窄層52
を除去後、硫酸と過酸化水素水と水との混合液で、残っ
ているＧａＡｓ第二キャップ層および露出しているＧａ
Ａｓ第二エッチング阻止層を除去する。
0.49Ｇａ0.51Ｐキャップ層を除去した後、ｐあるいはｉ
−Ａｌz2Ｇａ1-z2Ａｓ上部光導波層48、ｐ−Ａｌz1Ｇａ
1-z1Ａｓ上部第一クラッド層49、ｐ−Ｉｎx8Ｇａ1-x8Ｐ
第一エッチング阻止層（0≦x8≦1）50、ＧａＡｓ第二エ
ッチング阻止層51、ｎ−Ｉｎ0.49(Ｇａ1-z4Ａｌz4)0.5 1
Ｐ電流狭窄層（0≦z4≦1）52、Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ第一
キャップ層53、ＧａＡｓ第二キャップ層（図示せず）を
形成する。レジストを塗布後、上記溝ストライプと垂直
の＜０１１＞方向に１〜４μｍ幅程度の領域のレジスト
を除去し、レジストをマスクとして、硫酸と過酸化水素
と水との混合液でＧａＡｓ第二キャップ層をストライプ
状に除去する。このとき、自動的にＩｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ
第一キャップ層53でエッチングが停止する。レジストを
除去後、ＧａＡｓ第二キャップ層をマスクとして、塩酸
系のエッチング液でＩｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ第一キャップ層
53、ｎ−Ｉｎ0.49(Ｇａ1-z4Ａｌz4)0.51Ｐ電流狭窄層52
を除去後、硫酸と過酸化水素水と水との混合液で、残っ
ているＧａＡｓ第二キャップ層および露出しているＧａ
Ａｓ第二エッチング阻止層を除去する。
【００５２】次に、ｐ−Ａｌz1Ｇａ1-z1Ａｓ上部第二ク
ラッド層55、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層56を成長する。
ｐ側電極57を形成し、基板の研磨を行い、ｎ側電極58を
形成する。チップ化して半導体レーザ素子を完成させ
る。
ラッド層55、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層56を成長する。
ｐ側電極57を形成し、基板の研磨を行い、ｎ側電極58を
形成する。チップ化して半導体レーザ素子を完成させ
る。
【００５３】上部光導波層48の厚さ、上部第一クラッド
層49の膜厚および組成、および上部第二クラッド層55の
組成は、基本横モード発振が高出力まで実現できる厚さ
とすることが望ましい。すなわち、等価屈折率段差が1.
5×１０-3以上７×１０-3以下になるように設定する。
上部第一クラッド層が無い場合でも等価屈折率段差を上
記の値にすることが可能である。
層49の膜厚および組成、および上部第二クラッド層55の
組成は、基本横モード発振が高出力まで実現できる厚さ
とすることが望ましい。すなわち、等価屈折率段差が1.
5×１０-3以上７×１０-3以下になるように設定する。
上部第一クラッド層が無い場合でも等価屈折率段差を上
記の値にすることが可能である。
【００５４】本実施の形態による半導体レーザ素子は、
図４(b)に示すように、共振器端面近傍より共振器内側
では、下部ＧａＡｓ層、活性層および上部ＧａＡｓ層は
除去されておらず、共振器端面近傍では、図４（c）に
示すように、下部ＧａＡｓ層の厚さ方向の一部、活性層
および上部ＧａＡｓ層が除去されており、除去された領
域に上部光導波層が埋め込まれている構造となってい
る。
図４(b)に示すように、共振器端面近傍より共振器内側
では、下部ＧａＡｓ層、活性層および上部ＧａＡｓ層は
除去されておらず、共振器端面近傍では、図４（c）に
示すように、下部ＧａＡｓ層の厚さ方向の一部、活性層
および上部ＧａＡｓ層が除去されており、除去された領
域に上部光導波層が埋め込まれている構造となってい
る。
【００５５】次に、本発明の第５の実施の形態による半
導体レーザ素子について説明する。図５(a)に、その半
導体レーザ素子の発光領域の断面図を示し、図５(b)に
図５(a)のＡ−Ａ’断面図を示し、図５(c)に図５(a)Ｂ
−Ｂ’断面図を示す。
導体レーザ素子について説明する。図５(a)に、その半
導体レーザ素子の発光領域の断面図を示し、図５(b)に
図５(a)のＡ−Ａ’断面図を示し、図５(c)に図５(a)Ｂ
−Ｂ’断面図を示す。
【００５６】図５(a)および(b)に示すように、有機金属
気相成長法により、ｎ−ＧａＡｓ（１００）基板61上
に、ｎ−Ａｌz1Ｇａ1-z1Ａｓ下部クラッド層（0.45≦z1
≦0.8）62、ｎあるいはｉ−Ａｌz2Ｇａ1-z2Ａｓ下部光
導波層（0＜z2＜z1）63、下部ｎあるいはｉ−ＧａＡｓ
層64、Ｉｎx3Ｇａ1-x3Ａｓ1-y3Ｐy3圧縮歪量子井戸活性
層（0.49y3＜x3≦0.4、0≦y3≦0.1）65、上部ｐあるい
はｉ−ＧａＡｓ層（厚さ30nm程度）66、Ｉｎ0.49Ｇａ
0.51Ｐキャップ層（厚さ20nm程度、図示せず）を積層す
る。レジストを塗布し、通常のフォトリソグラフィ法に
より、へき開予定位置を中心に幅４０μｍ（すなわち、
一方の共振器端面から共振器内側へは幅Ｗ２０μｍであ
る）の領域のレジストを、
気相成長法により、ｎ−ＧａＡｓ（１００）基板61上
に、ｎ−Ａｌz1Ｇａ1-z1Ａｓ下部クラッド層（0.45≦z1
≦0.8）62、ｎあるいはｉ−Ａｌz2Ｇａ1-z2Ａｓ下部光
導波層（0＜z2＜z1）63、下部ｎあるいはｉ−ＧａＡｓ
層64、Ｉｎx3Ｇａ1-x3Ａｓ1-y3Ｐy3圧縮歪量子井戸活性
層（0.49y3＜x3≦0.4、0≦y3≦0.1）65、上部ｐあるい
はｉ−ＧａＡｓ層（厚さ30nm程度）66、Ｉｎ0.49Ｇａ
0.51Ｐキャップ層（厚さ20nm程度、図示せず）を積層す
る。レジストを塗布し、通常のフォトリソグラフィ法に
より、へき開予定位置を中心に幅４０μｍ（すなわち、
一方の共振器端面から共振器内側へは幅Ｗ２０μｍであ
る）の領域のレジストを、
【数４】
方向にストライプ状に除去する。このレジストをマスク
として、塩酸系のエッチング液でＩｎ0.49Ｇａ0.51Ｐキ
ャップ層をエッチングし、上部ｐあるいはｉ−ＧａＡｓ
層66を露出させ、溝ストライプを形成する。このとき、
エッチングが自動的に上部ｐあるいはｉ−ＧａＡｓ層66
で停止する。レジストを除去後、硫酸系のスローエッチ
ング液（Ｈ2ＳＯ4：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ＝４：１：90）で、
下部ｎあるいはｉ−ＧａＡｓ層64が露出するまでエッチ
ングする。このとき、下部ＧａＡｓ層64の一部がエッチ
ングされてもよい。
として、塩酸系のエッチング液でＩｎ0.49Ｇａ0.51Ｐキ
ャップ層をエッチングし、上部ｐあるいはｉ−ＧａＡｓ
層66を露出させ、溝ストライプを形成する。このとき、
エッチングが自動的に上部ｐあるいはｉ−ＧａＡｓ層66
で停止する。レジストを除去後、硫酸系のスローエッチ
ング液（Ｈ2ＳＯ4：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ＝４：１：90）で、
下部ｎあるいはｉ−ＧａＡｓ層64が露出するまでエッチ
ングする。このとき、下部ＧａＡｓ層64の一部がエッチ
ングされてもよい。
【００５７】引き続き、塩酸系のエッチング液で、Ｉｎ
0.49Ｇａ0.51Ｐキャップ層を除去する。その後、ｐある
いはｉ−Ａｌz2Ｇａ1-z2Ａｓ上部光導波層68、ｐ−Ｉｎ
0.49Ｇａ0.51Ｐ上部第一クラッド層69、ＧａＡｓエッチ
ング阻止層70、ｎ−Ｉｎ0.49(Ｇａ1-z4Ａｌz4)0.51Ｐ電
流狭窄層（0≦z4≦1）71、Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ第一キャ
ップ層72、ＧａＡｓ第二キャップ層（図示せず）を形成
する。レジストを塗布後、上記ストライプと垂直の、＜
０１１＞方向に１〜４μｍ程度の幅の領域のレジストを
除去し、このレジストマスクを用いて、硫酸と過酸化水
素と水との混合液でＧａＡｓ第二キャップ層をストライ
プ状に除去する。このとき、自動的にＩｎ0.49Ｇａ0.51
Ｐ第一キャップ層72でエッチングが停止する。レジスト
を除去し、ＧａＡｓ第二キャップ層をマスクとして、塩
酸系のエッチング液で、Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ第一キャッ
プ層72、ｎ−Ｉｎ0.49(Ｇａ1-z4Ａｌz4)0.51Ｐ電流狭窄
層71を除去し、硫酸と過酸化水素と水との混合液で、残
っているＧａＡｓ第二キャップ層および露出しているＧ
ａＡｓエッチング阻止層70を除去する。
0.49Ｇａ0.51Ｐキャップ層を除去する。その後、ｐある
いはｉ−Ａｌz2Ｇａ1-z2Ａｓ上部光導波層68、ｐ−Ｉｎ
0.49Ｇａ0.51Ｐ上部第一クラッド層69、ＧａＡｓエッチ
ング阻止層70、ｎ−Ｉｎ0.49(Ｇａ1-z4Ａｌz4)0.51Ｐ電
流狭窄層（0≦z4≦1）71、Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ第一キャ
ップ層72、ＧａＡｓ第二キャップ層（図示せず）を形成
する。レジストを塗布後、上記ストライプと垂直の、＜
０１１＞方向に１〜４μｍ程度の幅の領域のレジストを
除去し、このレジストマスクを用いて、硫酸と過酸化水
素と水との混合液でＧａＡｓ第二キャップ層をストライ
プ状に除去する。このとき、自動的にＩｎ0.49Ｇａ0.51
Ｐ第一キャップ層72でエッチングが停止する。レジスト
を除去し、ＧａＡｓ第二キャップ層をマスクとして、塩
酸系のエッチング液で、Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ第一キャッ
プ層72、ｎ−Ｉｎ0.49(Ｇａ1-z4Ａｌz4)0.51Ｐ電流狭窄
層71を除去し、硫酸と過酸化水素と水との混合液で、残
っているＧａＡｓ第二キャップ層および露出しているＧ
ａＡｓエッチング阻止層70を除去する。
【００５８】次に、ｐ−Ａｌz1Ｇａ1-z1Ａｓ上部第二ク
ラッド層74およびｐ−ＧａＡｓコンタクト層75を成長す
る。ｐ側電極76を形成し、基板の研磨を行いｎ側電極77
を形成する。その後、上記のように作製した試料をへき
開して形成した共振器端面の一方に高反射率コート、他
方に低反射率コートを行い、チップ化して半導体レーザ
素子を完成させる。
ラッド層74およびｐ−ＧａＡｓコンタクト層75を成長す
る。ｐ側電極76を形成し、基板の研磨を行いｎ側電極77
を形成する。その後、上記のように作製した試料をへき
開して形成した共振器端面の一方に高反射率コート、他
方に低反射率コートを行い、チップ化して半導体レーザ
素子を完成させる。
【００５９】上部光導波層68の厚さ、上部第一クラッド
層69の膜厚および組成、および上部第二クラッド層74の
組成は、基本横モード発振が高出力まで実現できる厚さ
とすることが望ましい。すなわち、等価屈折率段差が1.
5×１０-3から７×１０-3となるようにする。
層69の膜厚および組成、および上部第二クラッド層74の
組成は、基本横モード発振が高出力まで実現できる厚さ
とすることが望ましい。すなわち、等価屈折率段差が1.
5×１０-3から７×１０-3となるようにする。
【００６０】次に本発明の第６の実施の形態による半導
体レーザ素子について説明する。図６(a)に、その半導
体レーザ素子の発光領域の断面図を示し、図６(b)に図
６(a)のＡ−Ａ’断面図を示し、図６(ｃ)に図６(a)のＢ
−Ｂ’断面図を示す。
体レーザ素子について説明する。図６(a)に、その半導
体レーザ素子の発光領域の断面図を示し、図６(b)に図
６(a)のＡ−Ａ’断面図を示し、図６(ｃ)に図６(a)のＢ
−Ｂ’断面図を示す。
【００６１】図６(a)および(b)に示すように、有機金属
気相成長法により、ｎ−ＧａＡｓ（１００）基板81上
に、ｎ−Ａｌz1Ｇａ1-z1Ａｓ下部クラッド層（0.25≦z1
≦0.8）82、ｎあるいはｉ−Ａｌz2Ｇａ1-z2Ａｓ下部光
導波層（0＜z2＜z1）83、下部ｉ−ＧａＡｓ層84、Ｉｎ
x3Ｇａ1-x3Ａｓ1-y3Ｐy3圧縮歪量子井戸活性層（0.49y3
＜x3≦0.4、0≦y3≦0.1）85、上部ｉ−ＧａＡｓ層（厚
さ30nm程度）86、Ｉｎ0.4 9Ｇａ0.51Ｐキャップ層（厚さ
20nm程度）を積層する。レジストを塗布し、通常のフォ
トリソグラフィにより、へき開予定位置を中心に幅４０
μｍ（すなわち、一方の共振器端面から共振器内側へは
幅Ｗ２０μｍである）の領域のレジストを
気相成長法により、ｎ−ＧａＡｓ（１００）基板81上
に、ｎ−Ａｌz1Ｇａ1-z1Ａｓ下部クラッド層（0.25≦z1
≦0.8）82、ｎあるいはｉ−Ａｌz2Ｇａ1-z2Ａｓ下部光
導波層（0＜z2＜z1）83、下部ｉ−ＧａＡｓ層84、Ｉｎ
x3Ｇａ1-x3Ａｓ1-y3Ｐy3圧縮歪量子井戸活性層（0.49y3
＜x3≦0.4、0≦y3≦0.1）85、上部ｉ−ＧａＡｓ層（厚
さ30nm程度）86、Ｉｎ0.4 9Ｇａ0.51Ｐキャップ層（厚さ
20nm程度）を積層する。レジストを塗布し、通常のフォ
トリソグラフィにより、へき開予定位置を中心に幅４０
μｍ（すなわち、一方の共振器端面から共振器内側へは
幅Ｗ２０μｍである）の領域のレジストを
【数５】
方向に、ストライプ状に除去する。
【００６２】このレジストをマスクとして、塩酸系のエ
ッチング液で、Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐキャップ層をエッチ
ングし、上部ｉ−ＧａＡｓ層86を露出させ、溝ストライ
プを形成する。このとき、エッチングが自動的に上部ｉ
−ＧａＡｓ層86で停止する。引き続き、レジストを除去
後、硫酸系のスローエッチング液（Ｈ2ＳＯ4：Ｈ2Ｏ2：
Ｈ2Ｏ＝４：１：90）で、下部ｉ−ＧａＡｓ層84の途中
までエッチングする。このとき、下部ｉ−ＧａＡｓ層84
は下部光導波層83が露出するまでエッチングされていて
もよい。
ッチング液で、Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐキャップ層をエッチ
ングし、上部ｉ−ＧａＡｓ層86を露出させ、溝ストライ
プを形成する。このとき、エッチングが自動的に上部ｉ
−ＧａＡｓ層86で停止する。引き続き、レジストを除去
後、硫酸系のスローエッチング液（Ｈ2ＳＯ4：Ｈ2Ｏ2：
Ｈ2Ｏ＝４：１：90）で、下部ｉ−ＧａＡｓ層84の途中
までエッチングする。このとき、下部ｉ−ＧａＡｓ層84
は下部光導波層83が露出するまでエッチングされていて
もよい。
【００６３】引き続き、塩酸系のエッチング液で、Ｉｎ
0.49Ｇａ0.51Ｐキャップ層を除去した後、ｐあるいはｉ
−Ａｌz2Ｇａ1-z2Ａｓ上部光導波層88、ｐ−Ａｌz1Ｇａ
1-z1Ａｓ上部第一クラッド層89、ｐ−Ｉｎx8Ｇａ1-x8Ｐ
エッチング阻止層(0≦x8≦1)90、ｐ−Ａｌz1Ｇａ1-z1Ａ
ｓ上部第二クラッド層91、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層92
を成長する。次に、絶縁膜（図示せず）を形成し、１〜
４μｍ程度の幅の領域を＜０１１＞方向に、ストライプ
領域に絶縁膜を残す。この絶縁膜をマスクとして硫酸と
過酸化水素水と水との混合液でｐ−ＧａＡｓコンタクト
層92、ｐ−Ａｌ z1Ｇａ1-z1Ａｓ上部第二クラッド層91を
除去してリッジを形成する。絶縁膜を除去した後、新た
に絶縁膜93を形成し、通常のリソグラフィにより、リッ
ジ上部だけに電流注入窓を開ける。ｐ側電極94を形成
し、基板の研磨を行い、ｎ側電極95を形成する。上記の
ようにして作製された試料をへき開して形成した共振器
面の一方に高反射率コート、他方に低反射率コートを行
い、チップ化して半導体レーザ素子を完成させる。
0.49Ｇａ0.51Ｐキャップ層を除去した後、ｐあるいはｉ
−Ａｌz2Ｇａ1-z2Ａｓ上部光導波層88、ｐ−Ａｌz1Ｇａ
1-z1Ａｓ上部第一クラッド層89、ｐ−Ｉｎx8Ｇａ1-x8Ｐ
エッチング阻止層(0≦x8≦1)90、ｐ−Ａｌz1Ｇａ1-z1Ａ
ｓ上部第二クラッド層91、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層92
を成長する。次に、絶縁膜（図示せず）を形成し、１〜
４μｍ程度の幅の領域を＜０１１＞方向に、ストライプ
領域に絶縁膜を残す。この絶縁膜をマスクとして硫酸と
過酸化水素水と水との混合液でｐ−ＧａＡｓコンタクト
層92、ｐ−Ａｌ z1Ｇａ1-z1Ａｓ上部第二クラッド層91を
除去してリッジを形成する。絶縁膜を除去した後、新た
に絶縁膜93を形成し、通常のリソグラフィにより、リッ
ジ上部だけに電流注入窓を開ける。ｐ側電極94を形成
し、基板の研磨を行い、ｎ側電極95を形成する。上記の
ようにして作製された試料をへき開して形成した共振器
面の一方に高反射率コート、他方に低反射率コートを行
い、チップ化して半導体レーザ素子を完成させる。
【００６４】上部第一クラッド層89の膜厚は、基本横モ
ード発振が高出力まで実現できる値とする。すなわち、
等価屈折率段差が1.5×１０-3から７×１０-3となるよ
うにする。上部第一クラッド層89が無くても、等価屈折
率段差を1.5×１０-3から７×１０-3にすることが可能
である。
ード発振が高出力まで実現できる値とする。すなわち、
等価屈折率段差が1.5×１０-3から７×１０-3となるよ
うにする。上部第一クラッド層89が無くても、等価屈折
率段差を1.5×１０-3から７×１０-3にすることが可能
である。
【００６５】上記すべての実施の形態による半導体レー
ザ素子の発振光の波長帯λは、活性層の組成を変化させ
ることにより、900＜λ＜1200（nm）の範囲までの制御
が可能である。
ザ素子の発振光の波長帯λは、活性層の組成を変化させ
ることにより、900＜λ＜1200（nm）の範囲までの制御
が可能である。
【００６６】また、半導体層の成長法としては、固体あ
るいはガスを原料とする分子線エピタキシャル成長法で
あってもよい。
るいはガスを原料とする分子線エピタキシャル成長法で
あってもよい。
【００６７】また、ＧａＡｓ基板はｎ型のものを用いて
いるが、ｐ型の導電性の基板を用いてもよく、この場
合、上記全ての層の導電性を逆にすればよい。
いるが、ｐ型の導電性の基板を用いてもよく、この場
合、上記全ての層の導電性を逆にすればよい。
【００６８】また、活性層は多重量子井戸であってもよ
い。
い。
【００６９】また、さらに活性層の歪を補償するため
に、引張り歪Ｉｎx4Ｇａ1-x4Ａｓ1-y4Ｐy4障壁層（ただ
し、0≦x4＜0.49y4、0＜y4≦0.6）を活性層の両側に設
けてもよい。
に、引張り歪Ｉｎx4Ｇａ1-x4Ａｓ1-y4Ｐy4障壁層（ただ
し、0≦x4＜0.49y4、0＜y4≦0.6）を活性層の両側に設
けてもよい。
【００７０】また、光導波層は、ＧａＡｓに格子整合
し、発振波長での屈折率がクラッド層より大きくＧａＡ
ｓより小さく、かつバンドギャップがクラッド層より小
さくＧａＡｓより大きいＩｎx2Ｇａ1-x2Ａｓ1-y2Ｐ
y2（0＜y2≦1、x2＝0.49y2）であってもよい。
し、発振波長での屈折率がクラッド層より大きくＧａＡ
ｓより小さく、かつバンドギャップがクラッド層より小
さくＧａＡｓより大きいＩｎx2Ｇａ1-x2Ａｓ1-y2Ｐ
y2（0＜y2≦1、x2＝0.49y2）であってもよい。
【００７１】上記全ての実施の形態の半導体レーザ素子
は、基本横モードを保ったまま高いレベルのレーザ光を
発生させることができる。また、上記全ての実施の形態
では、ストライプ幅を１〜４μｍ程度にして基本横モー
ド発振するものについて説明したが、ストライプ幅を４
μｍより大きくしてマルチモード発振する屈折率導波型
の幅広半導体レーザ素子としてもよい。これによりマル
チモードであっても低雑音なレーザ発振を得ることがで
きる。
は、基本横モードを保ったまま高いレベルのレーザ光を
発生させることができる。また、上記全ての実施の形態
では、ストライプ幅を１〜４μｍ程度にして基本横モー
ド発振するものについて説明したが、ストライプ幅を４
μｍより大きくしてマルチモード発振する屈折率導波型
の幅広半導体レーザ素子としてもよい。これによりマル
チモードであっても低雑音なレーザ発振を得ることがで
きる。
【００７２】第二エッチング阻止層、第一キャップ層お
よび第二キャップ層は、基板の導電性に関わらずｎ型お
よびｐ型のどちらでもよい。
よび第二キャップ層は、基板の導電性に関わらずｎ型お
よびｐ型のどちらでもよい。
【００７３】本発明の半導体レーザ素子は、高出力下で
の信頼性が高いので、高速な情報処理、通信、計測、医
療および印刷の分野で光源として応用可能である。ま
た、固体レーザおよび波長変換素子励起用の光源として
も応用可能である。
の信頼性が高いので、高速な情報処理、通信、計測、医
療および印刷の分野で光源として応用可能である。ま
た、固体レーザおよび波長変換素子励起用の光源として
も応用可能である。
【図１】本発明の第１の実施の形態による半導体レーザ
素子の断面図
素子の断面図
【図２】本発明の第２の実施の形態による半導体レーザ
素子の断面図
素子の断面図
【図３】本発明の第３の実施の形態による半導体レーザ
素子の断面図
素子の断面図
【図４】本発明の第４の実施の形態による半導体レーザ
素子の断面図
素子の断面図
【図５】本発明の第５の実施の形態による半導体レーザ
素子の断面図
素子の断面図
【図６】本発明の第６の実施の形態による半導体レーザ
素子の断面図
素子の断面図
１ ｎ−ＧａＡｓ（１００）基板
２ ｎ−Ａｌz1Ｇａ1-z1Ａｓ下部クラッド層
３ ｎあるいはｉ−Ａｌz2Ｇａ1-z2Ａｓ下部光導波層
４ 下部ＧａＡｓ層
５ Ｉｎx3Ｇａ1-x3Ａｓ1-y3Ｐy3圧縮歪量子井戸活性
層 ６ 上部ＧａＡｓ層 ８ ｐあるいはｉ−Ａｌz2Ｇａ1-z2Ａｓ上部光導波層 ９ ｐ−Ａｌz1Ｇａ1-z1Ａｓ上部クラッド層 10 ｐ−ＧａＡｓコンタクト層 11 絶縁膜 12 ｐ側電極 13 ｎ側電極
層 ６ 上部ＧａＡｓ層 ８ ｐあるいはｉ−Ａｌz2Ｇａ1-z2Ａｓ上部光導波層 ９ ｐ−Ａｌz1Ｇａ1-z1Ａｓ上部クラッド層 10 ｐ−ＧａＡｓコンタクト層 11 絶縁膜 12 ｐ側電極 13 ｎ側電極
Claims (11)
- 【請求項１】 第一導電型ＧａＡｓ基板上に、第一導電
型下部クラッド層、第一導電型またはアンドープの下部
光導波層、下部ＧａＡｓ層、Ｉｎx1Ｇａ1-x1Ａｓ1-y1Ｐ
y1（ただし、0.49y1＜x1≦0.4,0≦y1≦0.1）活性層、上
部ＧａＡｓ層、第二導電型またはアンドープの上部光導
波層、第二導電型上部クラッド層および第二導電型コン
タクト層がこの順に積層されており、前記各光導波層が
前記活性層のバンドギャップより大きいバンドギャップ
を有する半導体からなる半導体レーザ素子において、 前記下部ＧａＡｓ層、前記活性層および前記上部ＧａＡ
ｓ層のうち少なくとも前記上部ＧａＡｓ層および前記活
性層が、２つの共振器端面の少なくとも出射端面近傍部
を除く領域に形成されており、前記上部光導波層の端部
が、前記近傍部を埋め込むように形成されていることを
特徴とする半導体レーザ素子。 - 【請求項２】 前記第二導電型コンタクト層が、前記近
傍部を除く領域に形成されており、前記近傍部における
前記第二導電型上部クラッド層上から該第二導電型コン
タクト層上に渡って、電流注入のための開口を有する絶
縁膜が形成されており、少なくとも前記開口に電極が形
成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体レ
ーザ素子。 - 【請求項３】 前記上部光導波層の下に、ＧａＡｓ層が
約２０ｎｍの厚さで形成されていることを特徴とする請
求項１または２記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項４】 リッジ構造による屈折率導波機構が設け
られていることを特徴とする請求項１から３いずれか１
項記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項５】 内部電流狭窄構造による屈折率導波機構
が設けられていることを特徴とする請求項１から３いず
れか１項記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項６】 前記上部光導波層上に、第二導電型Ｉｎ
x9Ｇａ1-x9Ｐ第一エッチング阻止層（0≦x9≦1）、Ｇａ
Ａｓ第二エッチング阻止層、第一導電型Ｉｎ 0.5（Ｇａ
1-z4Ａｌz4）0.5Ｐ電流狭窄層（ただし、0≦z4≦1）、
およびＧａＡｓに格子整合するＩｎＧａＰ系の結晶から
なるキャップ層がこの順に積層されており、 前記キャップ層、前記電流狭窄層および前記第二エッチ
ング阻止層において、共振器端面の一方から他方まで幅
略１μｍ以上略４μｍ以下の開口を有し、該開口を埋め
込むように前記第二導電型上部クラッド層および前記第
二導電型コンタクト層がこの順に積層されていることを
特徴とする請求項１、２または３記載の半導体レーザ素
子。 - 【請求項７】 前記上部光導波層と前記第一エッチング
阻止層の間に、第二導電型Ａｌz1Ｇａ1-z1Ａｓからなる
別の上部クラッド層（ただし、0.25≦z1≦0.8）が設け
られていることを特徴とする請求項６記載の半導体レー
ザ素子。 - 【請求項８】 前記第二導電型上部クラッド層が、第二
導電型上部第一クラッド層および第二導電型上部第二ク
ラッド層の２層からなり、 前記上部光導波層上に、Ａｌz1Ｇａ1-z1Ａｓからなる前
記第二導電型上部第一クラッド層（ただし、0.25≦z1≦
0.8）、第二導電型ＧａＡｓ第一エッチング阻止層、Ｉ
ｎx8Ｇａ1-x8Ｐ第二エッチング阻止層（0≦x8≦1）、第
一導電型Ａｌz3Ｇａ1-z3Ａｓ電流狭窄層（ただし、z1＜
z3≦0.8）およびＧａＡｓキャップ層がこの順に積層さ
れており、 前記キャップ層、前記電流狭窄層および前記第二エッチ
ング阻止層において、共振器端面の一方から他方まで幅
略１μｍ以上略４μｍ以下の開口を有し、該開口を埋め
込むように前記第二導電型上部第二クラッド層および前
記第二導電型コンタクト層がこの順に積層されているこ
とを特徴とする請求項１、２または３記載の半導体レー
ザ素子。 - 【請求項９】 前記第二導電型上部クラッド層が、第二
導電型上部第一クラッド層および第二導電型上部第二ク
ラッド層の２層からなり、 前記上部光導波層上に、ＧａＡｓに格子整合するＩｎＧ
ａＰ系の結晶からなる前記第二導電型上部第一クラッド
層、ＧａＡｓエッチング阻止層、第一導電型Ｉｎ
0.5（Ｇａ1-z4Ａｌz4）0.5Ｐ電流狭窄層（ただし、0≦z
4≦1）、およびＧａＡｓに格子整合するＩｎＧａＰ系の
結晶からなるキャップ層がこの順に積層されており、 前記キャップ層、前記電流狭窄層および前記エッチング
阻止層において、共振器端面の一方から他方まで幅略１
μｍ以上略４μｍ以下の開口を有し、該開口を埋め込む
ように前記第二導電型上部第二クラッド層および前記第
二導電型コンタクト層がこの順に積層されていることを
特徴とする請求項１、２または３記載の半導体レーザ素
子。 - 【請求項１０】 前記各光導波層が、ＧａＡｓに格子整
合する、Ａｌz2Ｇａ 1-z2Ａｓ（0＜z2＜0.8）またはＩｎ
x2Ｇａ1-x2Ａｓ1-y2Ｐy2（ただし、0＜y2≦1、x2＝0.49
y2）からなることを特徴とする請求項１から９いずれか
１項記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項１１】 前記活性層に隣接して、該活性層より
バンドギャップが大きく、かつ引張り歪を有するＩｎx4
Ｇａ1-x4Ａｓ1-y4Ｐy4からなる障壁層（ただし、0≦x4
＜0.49y4、0＜y4≦0.6）が設けられていることを特徴と
する請求項１から１０いずれか１項記載の半導体レーザ
素子。
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP2001348447A JP2003152282A (ja) | 2001-11-14 | 2001-11-14 | 半導体レーザ素子 |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001348447A JP2003152282A (ja) | 2001-11-14 | 2001-11-14 | 半導体レーザ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003152282A true JP2003152282A (ja) | 2003-05-23 |
Family
ID=19161267
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001348447A Pending JP2003152282A (ja) | 2001-11-14 | 2001-11-14 | 半導体レーザ素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP2003152282A (ja) |
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-
2001
- 2001-11-14 JP JP2001348447A patent/JP2003152282A/ja active Pending
-
2002
- 2002-11-12 US US10/291,636 patent/US6795469B2/en not_active Expired - Lifetime
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