JP2004014912A - 半導体レーザダイオード及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電流ブロック特性を向上させることにより高温動作時のリーク電流が低減できる半導体レーザダイオード及びその製造方法を提供する。
【解決手段】半導体レーザダイオードの電流ブロック層８に挟まれた光導波路を構成するリッジ状のクラッド層６の出力方向に平行な側面をＳｉＯ_２などの誘電膜７で被覆する。リッジ状のクラッド層６の両脇には誘電膜７が形成されているので高温（＋７０℃程度以上）でもこの部分からのリーク電流が増大しない。またクラッド層６の側壁部分からは電流ブロック層８が成長しないので成長を阻害する要因がなくなり、従って従来より厚く成長させることができる。その結果電流ブロック特性が向上する。プロセスを容易にするためｐ型クラッド層６とｐ型電流拡散層４の間にエッチングストップ層を形成しても良い。
【選択図】　　　　　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザダイオードに関し、とくに高温においてレーザ出力を高出力化するためのリッジ構造及び半導体レーザダイオードの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体レーザダイオード（ＬＡＳＥＲ　Ｄｉｏｄｅ）は、半導体を光増幅媒質としたレーザであり、電流注入によってレーザ発振を得るタイプであって、ＬＤと略称されている。
図８は、従来の半導体レーザダイオードの概略断面図である。半導体レーザダイオードは、化合物半導体基板上に積層された活性層を含む半導体層及び活性層に電流を注入する１対の電極から構成されている。半導体基板１０１は、例えば、ｎ型ＧａＡｓ基板であり、この上に半導体層が順次積層されている。半導体基板１０１上に直接形成されている半導体層は、ｎ型クラッド層１０２である。ｎ型クラッド層１０２上に活性層１０３が形成されている。活性層１０３は、例えば、ＩｎＧａＡｌＰ／ＩｎＧａＰ系半導体層やＡｌＧａＡｓ系半導体層などが用いられる。ＩｎＧａＡｌＰ／ＩｎＧａＰ系半導体層はＤＶＤなどに用いられ、ＡｌＧａＡｓ系半導体層はＣＤ系システムなどに用いられる。
【０００３】
活性層１０３上にはｐ型電流拡散層１０４、ｐ型クラッド層１０６が積層形成されている。光導波路及び電流経路を構成するｐ型クラッド層１０６は、細長くリッジ状に加工されており、リッジ層という。ｐ型クラッド層１０６は、細長いリッジ形状であり、半導体レーザダイオードの出力方向に沿って伸びている。半導体レーザダイオードの出力方向は、紙面に垂直であり、レーザ光は、その上下方向に出力される。ｐ型クラッド層１０６の長軸方向の側面及びｐ型電流拡散層１０４上にはｎ型電流ブロック層１０８が形成されている。ｐ型電流拡散層１０４及びｎ型電流ブロック層１０８の上にはｐ型コンタクト層１０９が形成されている。１対の電極のうち、ｐ型側の電極１１０は、ｐ型コンタクト層１０９上に形成され、ｎ型側の電極１０５は、半導体基板１０１裏面に形成されている。半導体レーザダイオードは、この電極間に電圧を加えて活性層に電流を注入しレーザ光を出力する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の半導体レーザダイオードは、高出力のものはＣＤ−ＲやＤＶＤ−Ｒなどに用いられる。このような高出力半導体レーザダイオードには−１０℃〜＋７０℃程度の動作保障が要求される。
従来技術では、前述のように、ｐ型クラッド層１０６よりなるリッジ層の両脇を反対導電型であるｎ型の半導体層からなる電流ブロック層１０８で挟み、上部にコンタクト層１０９となるｐ型半導体層が形成されている。つまり、電流ブロック層１０８の上下にはｐｎ接合が形成されているのでこの部分で電流が流れず、ｐ型クラッド層１０６にのみ電流が流れる。
しかし、このような構造では、高温（＋７０℃前後）でｐｎ接合に流れるリーク電流が増えるので、高温動作時においてｐ型クラッド層−ｎ型ブロック層−ｐ型電流拡散層及びｐ型コンタクト層−ｎ型電流ブロック層−ｐ型電流拡散層というｐｎ逆接合のリーク電流（図８の矢印参照）が大きくなり、その結果半導体レーザダイオードの出力を低下させてしまうという問題があった。
【０００５】
また、ｐ型クラッド層の側壁もしくは側面及びｐ型電流拡散層の上に形成されたｎ型電流ブロック層は、それぞれの下地層上にエピタキシャル成長するものであるが、ｐ型クラッド層の側壁もしくは側面上を成長する層とｐ型電流拡散層上を成長する層とが互いに阻害し合ってその成長を妨げており、現状では０．２〜０．３μｍ程度を越える事は難しかった。その結果電流ブロック作用が十分働かないのでリーク電流が十分低減させることができないという問題があった。
本発明は、このような事情によりなされたものであり、電流ブロック特性を向上させることにより高温動作時のリーク電流が低減できる半導体レーザダイオード及びその製造方法を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、半導体レーザダイオードの電流ブロック層に挟まれた光導波路を構成するリッジ状のクラッド層の出力方向に平行な側面を誘電膜で被覆することを特徴としている。リッジ状のクラッド層の両脇には誘電膜が形成されているので、高温（＋７０℃程度以上）でもこの部分からのリーク電流が増大しない。また、クラッド層の側壁部分からは電流ブロック層が成長しないので、成長を阻害する要因がなくなり、したがって、従来より厚く（１．２μｍ程度あるいはそれ以上）成長させることができる。その結果、電流ブロック特性が向上する。
【０００７】
本発明の半導体レーザダイオードは、半導体基板と、前記半導体基板上に積層され、対向する１対の出力面を共振面とする半導体層と、前記積層された半導体層の上層及び下層の半導体層間に電圧を印加する１対の電極とを具備し、前記半導体層は、前記基板上に順次形成された第１導電型クラッド層、活性層、第２導電型電流拡散層、前記第２導電型電流拡散層表面中央部分上に長軸が前記１対の共振面の垂直方向に形成されたリッジ状の第２導電型クラッド層、前記第２導電型電流拡散層表面上に形成され前記第２導電型クラッド層を両側から挟むように配置された第１導電型電流ブロック層から構成され、前記第２導電型クラッド層の前記第１導電型電流ブロック層に挟まれた側面は、誘電膜により被覆されていることを特徴としている。前記第２導電型クラッド層及び前記第１導電型電流ブロック層に接して第２導電型コンタクト層が形成され、前記１対の電極の一方は、前記第２導電型コンタクト層上に形成されているようにしても良い。
【０００８】
また、本発明の半導体レーザダイオードは、半導体基板と、前記半導体基板上に積層され、対向する１対の出力面を共振面とする半導体層と、前記積層された半導体層の上層及び下層の半導体層間に電圧を印加する１対の電極とを具備し、前記半導体層は、前記基板上に順次形成された第１導電型クラッド層、活性層第２導電型電流拡散層、前記第２導電型電流拡散層表面中央部分上に長軸が前記１対の共振面とは垂直な方向に形成されたリッジ状の第２導電型クラッド層、前記第２導電型電流拡散層表面上に形成され前記第２導電型クラッド層を両側から挟むように配置された電流ブロック層から構成され、前記電流ブロック層は、前記第２導電型電流拡散層上に順次形成された第１導電型ブロック層、第２導電型ブロック層、第１導電型ブロック層から構成された積層半導体層からなり、前記第２導電型クラッド層の前記電流ブロック層に挟まれた側面は、誘電膜により被覆されていることを特徴としている。前記第２導電型クラッド層及び前記電流ブロック層に接して第２導電型コンタクト層が形成され、前記１対の電極の一方は、前記第２導電型コンタクト層上に形成されているようにしても良い。前記誘電膜の誘電率は、前記第２導電型クラッド層の誘電率よりも小さくしても良い。前記誘電膜は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜及びシリコン酸窒化膜のいずれかを選択しても良い。
【０００９】
本発明の半導体レーザダイオードの製造方法は、半導体基板上に第１導電型クラッド層、活性層、第２導電型電流拡散層、エッチングストップ層、第２導電型クラッド層からなる多層の半導体層を順次積層形成する工程と、前記第２導電型クラッド層上に所定のパターンを有するマスクを形成し、このマスクパターンをエッチングマスクとして前記第２導電型クラッド層を、前記第２導電型電流拡散層が露出するまでエッチングして、前記第２導電型電流拡散層表面の中央部分上にリッジ状に加工を施す工程と、前記第２導電型クラッド層及び前記第２導電型電流拡散層の露出した部分を被覆するように誘電膜を形成し、前記誘電膜をエッチバックすることにより前記第２導電型クラッド層上面及び前記第２導電型電流拡散層の露出した部分の誘電膜を除去し、前記第２導電型クラッド層の長軸方向の側壁にのみ誘電膜を形成する工程と、前記第２導電型電流拡散層の露出した部分上に第１導電型電流ブロック層からなる半導体層を選択成長させる工程と、前記第２導電型クラッド層上面及び前記第１導電型電流ブロック層上に第２導電型コンタクト層からなる半導体層を選択成長させる工程とを具備したことを特徴としている。前記第１導電型電流ブロック層からなる半導体層を選択成長させる工程中において、前記第２導電型クラッド層上面に前記半導体層の成長を妨げるマスクを形成するようにしても良い。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら発明の実施の形態を説明する。
まず、図１及び図２を参照して第１の実施の形態を説明する。
図１は、第１の実施の形態において説明する半導体レーザダイオードの概略断面図、図２は、図１の半導体レーザダイオードの斜視図である。半導体レーザダイオードは、化合物半導体基板上に積層された活性層を含む半導体層及び活性層に電流を注入する１対の電極から構成されている。半導体基板１は、例えば、ｎ型ＧａＡｓ基板であり、この上に半導体層が順次積層されている。ここでは第１導電型をｎ型とし、第２導電型をｐ型とする（以下、同様である）。半導体基板１上に直接形成されている半導体層は、ｎ型クラッド層２である。ｎ型クラッド層２上には活性層３が形成されている。活性層３には、例えば、ＩｎＧａＡｌＰ／ＩｎＧａＰ系半導体層やＡｌＧａＡｓ系半導体層などが用いられる。ＩｎＧａＡｌＰ／ＩｎＧａＰ系半導体層はＤＶＤなどに用いられ、ＡｌＧａＡｓ系半導体層はＣＤシステムなどに用いられる。また、活性層３上にはｐ型電流拡散層４、ｐ型クラッド層６が積層形成されている。光導波路及び電流経路を構成するｐ型クラッド層６は、細長くリッジ状に加工されており、リッジ層という。リッジ層の長軸方向は半導体レーザダイオードの出力方向に実質的に一致している。出力方向は共振面とは垂直である（図２参照）。
【００１１】
前述のように、半導体レーザダイオードの出力方向の端面は、レーザの共振面になっている。半導体基板からレーザチップを形成する場合、半導体結晶の特定の方向に力を加えて結晶を結晶面に沿って割る（これを劈開という）ことにより形成している。この劈開によって現れた結晶面を劈開面という。劈開面は一般的に原子レベルで平坦なためにレーザ共振器の共振面（すなわち、反射面）として用いられる。本発明においては、この実施の形態においても同様に劈開面を共振面としている。ｐ型クラッド層６は、細長いリッジ形状であり、半導体レーザダイオードの出力方向に沿って伸びている。半導体レーザダイオードの出力方向は、図１では紙面に垂直であり、レーザ光は、その上下方向に出力される。ｐ型クラッド層６の長軸方向の側面には誘電膜７が形成されている。また、ｐ型電流拡散層４上にはｎ型電流ブロック層８が形成されている。ｎ型電流ブロック層８は、細長いリッジ形状のｐ型クラッド層６を両側から挟むように配置されており、したがって、誘電膜７は、ｎ型電流ブロック層８とｐ型クラッド層６とに挟まれている。さらに、ｐ型クラッド層６及びｎ型電流ブロック層８の上にはｐ型コンタクト層９が形成されている。
【００１２】
また、１対の電極のうち、ｐ型側の電極１０は、ｐ型コンタクト層９上に形成され、ｎ型側の電極５は、半導体基板１裏面に形成されている。半導体レーザダイオードは、この電極間に電圧を加えて活性層に電流を注入しレーザ光を出力する。図２に示すように、ｐ型クラッド層６の長軸方向がレーザ光の出力方向である。活性層で励起されたレーザ光は、出力方向とは直角に配置された１対の共振面（積層された半導体層端面（劈開面））で反射を繰り返し、増幅されて出力する。
リッジ状のｐ型クラッド層の両脇には誘電膜７が形成されているので、高温（＋７０℃程度以上）でもこの部分からのリーク電流が増大しない。したがって高出力の半導体レーザダイオードが得られる。図８に示す従来の半導体レーザダイオードの出力が１００ｍＷ程度に対して、この半導体レーザダイオードは、同じサイズの素子でありながら１００ｍＷより十分大きく、２４０ｍＷに近い高出力が得られる。
【００１３】
次に、図３を参照して第２の実施の形態を説明する。
図３は、第２の実施の形態において説明する半導体レーザダイオードの概略断面図である。半導体レーザダイオードは、化合物半導体基板上に積層された活性層を含む半導体層及び活性層に電流を注入する１対の電極から構成されている。半導体基板１１は、例えば、ｎ型ＧａＡｓ基板であり、この上に半導体層が順次積層されている。半導体基板１１上にｎ型クラッド層１２が形成され、ｎ型クラッド層１２上には活性層１３が形成されている。活性層１３上にはｐ型電流拡散層１４、ｐ型クラッド層１６が積層形成されている。光導波路及び電流経路を構成するｐ型クラッド層１６は、細長くリッジ状に加工されている（リッジ層ともいう）。リッジ層の長軸方向は半導体レーザダイオードの出力方向に実質的に一致している。出力方向は共振面とは垂直である。
【００１４】
ｐ型クラッド層１６は、ｐ型電流拡散層１４のほぼ中央部分に配置され、その細長いリッジ形状は、半導体レーザダイオードの出力方向に沿って伸びている。ｐ型クラッド層１６の長軸方向の側面には誘電膜１７が形成されている。また、ｐ型電流拡散層１４上には電流ブロック層１８が形成されている。電流ブロック層１８は、細長いリッジ形状のｐ型クラッド層１６を両側から挟むように配置されており、したがって、誘電膜１７は、電流ブロック層１８とｐ型クラッド層１６とに挟まれている。
ｐ型電流拡散層１４上に形成され、ｐ型クラッド層１６の両脇に配置された電流ブロック層１８は、積層された少なくとも３層の半導体層から構成されている。積層された半導体層は、下から順次形成されたｎ型ブロック層１８１、ｐ型ブロック層１８２及びｎ型ブロック層１８３からなり、４つのｐｎ接合が形成されている。さらに、ｐ型電流拡散層１４及び電流ブロック層１８の上にはｐ型コンタクト層１９が形成されている。また、１対の電極のうち、ｐ型側の電極２０は、ｐ型コンタクト層１９上に形成され、ｎ型側の電極１５は、半導体基板１１の裏面に形成されている。半導体レーザダイオードは、この電極間に電圧を加えて活性層に電流を注入しレーザ光を出力する。
【００１５】
リッジ状のｐ型クラッド層の両脇には誘電膜１７が形成されているので、高温（＋７０℃程度以上）でもこの部分からのリーク電流が増大しない。したがって高出力の半導体レーザダイオードが得られる。また、この実施の態様では電流ブロック層が互いに導電型の異なる３層の半導体層から構成されているので、ｐｎ接合が第１の実施の形態のものより多く電流遮断効果が前のものより大きい。
次に、図４を参照して第１の実施例を説明する。この実施例は、第１の実施の形態を具体化して詳細に説明するものである。図４は、赤色発光（発光波長６５０ｎｍ帯）の半導体レーザダイオードの断面構造図である。この半導体レーザダイオードは、半導体基板３１は、ｎ型ＧａＡｓ基板である。この上に半導体層が順次積層されている。半導体基板３１上に直接形成されている半導体層は、ｎ型クラッド層３２である。ｎ型クラッド層３２上には活性層３３が形成されている。活性層３３上にはｐ型電流拡散層３４、ｐ型エッチングストップ層４１、ｐ型クラッド層３６及びｐ型通電容易層４０が積層形成されている。光導波路及び電流経路を構成するｐ型クラッド層３６は、ｐ型通電容易層４０とともに細長くリッジ状に加工されており、リッジ層という。リッジ層の長軸方向は半導体レーザダイオードの出力方向に実質的に一致している。その出力方向は共振面とは垂直である。
【００１６】
ｐ型クラッド層３６は、ｐ型電流拡散層３４のほぼ中央部分に配置され、細長いリッジ形状は、半導体レーザダイオードの出力方向に沿って伸びている。半導体レーザダイオードの出力方向は、図４では紙面に垂直であり、レーザ光は、紙面に垂直の方向に出力される。ｐ型クラッド層３６の長軸方向の側面及び通電容易層４０の側面には誘電膜３７が形成されている。また、ｐ型電流拡散層３４上にはｎ型電流ブロック層３８が形成されている。ｎ型電流ブロック層３８は、細長いリッジ形状のｐ型クラッド層３６及びｐ型通電容易層４０を両側から挟むように配置されており、したがって、誘電膜３７は、ｎ型電流ブロック層３８とｐ型クラッド層３６とに挟まれている。さらに、ｐ型通電容易層３６及びｎ型電流ブロック層３８の上にはｐ型コンタクト層３９が形成されている。また、１対の電極のうち、ｐ型側の電極３０は、ｐ型コンタクト層３９上に形成され、ｎ型側の電極３５は、半導体基板３１裏面に形成されている。半導体レーザダイオードは、この電極間に電圧を加えて活性層に電流を注入しレーザ光を出力する。ｐ型クラッド層３６の長軸方向がレーザ光の出力方向である。活性層で励起されたレーザ光は、出力方向とは直角に配置された１対の共振面（積層された半導体層端面（劈開面））で反射を繰り返し、増幅されて出力する。
【００１７】
半導体基板（ｎ型ＧａＡｓ基板）３１上にこれに接して形成されたｎ型クラッド層３２は、厚さ１．２μｍのｎ−Ｉｎ_０．５（Ｇａ_０．３Ａｌ_０．７）_０．５Ｐ層からなり、活性層３３は、ノンドープのＩｎ_０．５（Ｇａ_０．５５Ａｌ_０．４５）_０．５Ｐ／Ｉｎ_０．５Ｇａ_０．５Ｐの多層積層構造（ＭＱＷ）からなる。活性層３３上のｐ型電流拡散層３４は、厚さ０．２μｍのｐ−Ｉｎ_０．５（Ｇａ_０．３Ａｌ_０．７）_０．５Ｐ層からなり、この上に、厚さ０．０１μｍのｐ−Ｉｎ_０．５Ｇａ_０．５Ｐからなるエッチングストップ層４１を介して幅２μｍ、高さ１．４μｍのｐ−Ｉｎ_０．５（Ｇａ_０．３Ａｌ_０．７）_０．５Ｐからなるｐ型クラッド層（リッジ層）３６が形成されている。ｐ型クラッド層３６の上には厚さ０．０５μｍのｐ−Ｉｎ_０．５Ｇａ_０．５Ｐからなるｐ型通電容易層４０が形成されている。ｐ型クラッド層３６の両脇には、ｐ型クラッド層３６と略同一高さで、厚さ０．５μｍのＳｉＯ_２からなる誘電膜３７が形成されている。ＳｉＯ_２誘電膜３７の外側は、厚さ１．２μｍのｎ−ＧａＡｓからなるｎ型電流ブロック層３８が形成される、ｐ型クラッド層３６、ＳｉＯ_２誘電膜３７、ｐ型電流ブロック層３８の上部には、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層３９が形成されている。
【００１８】
リッジ状のｐ型クラッド層の両脇には誘電膜が形成されているので、高温（＋７０℃程度以上）でもこの部分からのリーク電流が増大せず、高出力の半導体レーザダイオードが得られる。
【００１９】
次に、図５を参照して第２の実施例を説明する。
この実施例では、第１の実施例において説明した半導体レーザダイオードを製造するプロセスを説明する。図５は、この半導体レーザダイオードの製造工程断面図である。まず、半導体基板（ｎ型ＧａＡｓ基板）３１上に厚さ１．２μｍのｎ−Ｉｎ_０．５（Ｇａ_０．３Ａｌ_０．７）_０．５Ｐ層（ｎ型クラッド層３２）、ノンドープのＩｎ_０．５（Ｇａ_０．５５Ａｌ_０．４５）_０．５Ｐ／Ｉｎ_０．５Ｇａ_０．５Ｐ層からなる多層積層構造（ＭＱＷ）（活性層３３）、厚さ０．２μｍのｐ−Ｉｎ_０．５（Ｇａ_０．３Ａｌ_０．７）_０．５Ｐ層（ｐ型電流拡散層３４）、厚さ０．０１μｍのｐ−Ｉｎ_０．５Ｇａ_０．５Ｐ層（エッチングストップ層４１）、厚さ１．４μｍのｐ−Ｉｎ_０．５（Ｇａ_０．３Ａｌ_０．７）_０．５Ｐ層（ｐ型クラッド層（リッジ層）３６）及び厚さ０．０５μｍのｐ−Ｉｎ_０．５Ｇａ_０．５Ｐ層（ｐ型通電容易層４０）の半導体層がエピタキシャル成長により堆積される（図５（ａ））。
【００２０】
次に、ｐ型通電容易層４０上にｐ型クラッド層３６のリッジ形状に合わせてパターニングされたシリコン窒化膜（ＳｉＮ）からなるマスク４２を形成する。そして、ＳｉＮマスク４２をマスクとしてｐ型通電容易層４０、ｐ型クラッド層３６を、ＲＩＥエッチングなどの異方性ドライエッチング法もしくはドライエッチング＋ウェットエッチングを組合せたエッチング方法により加工して幅約２μｍの光導波路及び電流経路を形成する（図５（ｂ））。
ドライエッチング法を使用することにより、リッジの側壁を略垂直に加工することができる。
【００２１】
次に、ＳｉＮマスク４２を残したままｐ型クラッド層３６及びｐ型通電容易層４０を被覆するようにｐ型電流拡散層３４上にＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｕｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によりシリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）を堆積させる。この堆積されたシリコン酸化膜全面をＲＩＥによりエッチバックすることによりリッジ形状のｐ型クラッド層３６及びｐ型通電容易層４０の両脇にのみシリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）を残して誘電膜３７を形成する（図５（ｃ））。次に、ＳｉＮマスク４２及び誘電膜３７をフォトマスクとして、ＭＯＣＶＤ選択エピタキシャル成長により、ＳｉＮマスク４２、誘電膜３７以外の部分、すなわち、ｐ型電流拡散層３４上にのみ厚さ１．２μｍのｎ−ＧａＡｓからなるｎ型電流ブロック層を成長させる（図５（ｄ））。
【００２２】
その後、ＳｉＮマスク４２を除去した後、誘電膜３７が存在する状況下でｐ型通電容易層４０及びｎ型電流ブロック層３８上部にｐ−ＧａＡｓ層（ｐ型コンタクト層）３９をＭＯＣＶＤにより成長させる。このとき、成長初期にはＳｉＯ_２誘電膜３７の上部にはＧａＡｓは成長しないが、ｐ型クラッド層３６及びｎ型電流ブロック層３８の上部に成長したＧａＡｓは横方向にも成長し続けて、最終的にＳｉＯ_２誘電膜３７の上部全面を覆うように成長する。次に、ｐ型側電極３０及び基板側電極３５等をそれぞれ形成して半導体レーザダイオードを完成させる（図４参照）。
この様に、ｐ型クラッド層の側壁部分は、誘電膜に覆われているので、電流ブロック層は成長しない。そして、成長を阻害する要因がなくなったので、従来より厚く（１．２μｍ程度あるいはそれ以上）成長させることが可能になる。従来は種々の要因が重なって、高々０．２〜０．３μｍ程度が精々であった。
【００２３】
次に、図３を参照して第３の実施例を説明する。
図３は、半導体レーザダイオードの概略断面図である。図３に示すように、この実施例では、電流ブロック層１８は、ｐ型電流拡散層１４上に形成され、且つｐ型クラッド層１６の両脇に配置されている。電流ブロック層１８は、積層された少なくとも３層の半導体層からなり、活性層１３に近い下層の第１層は、厚さ０．６μｍのｎ−ＧａＡｓからなるｎ型ブロック層１８１、その上の第２層は厚さ０．３μｍのｐ−ＧａＡｓからなるｐ型ブロック層１８２、その上の第３層は、厚さ０．３μｍのｎ型−ＧａＡｓからなるｎ型−ブロック層１８３である。
リッジ状のｐ型クラッド層の両脇には誘電膜が形成されているので、高温（＋７０℃程度以上）でもこの部分からのリーク電流が増大しない。したがって高出力の半導体レーザダイオードが得られる。また、この実施例では電流ブロック層が互いに導電型の異なる３層の半導体層から構成されているので、ｐｎ接合が第１の実施の形態のものより多く、電流遮断効果はそれにしたがって大きくなっている。
【００２４】
次に、図６及び図７を参照して第４の実施例を説明する。
この実施例は、第１の実施の態様及び第２の実施の態様に説明した半導体レーザダイオードのいずれにも適用されるものである。図６は、この実施例を説明する半導体レーザダイオードの斜視図、図７は、図６のＡ−Ａ′及びＢ−Ｂ′線に沿う部分の断面図である。半導体基板５１は、例えば、ｎ型ＧａＡｓ基板であり、この上に半導体層が順次積層されている。半導体基板５１上に直接形成されている半導体層は、ｎ型クラッド層５２である。ｎ型クラッド層５２上には活性層５３が形成されている。活性層５３には、例えば、ＩｎＧａＡｌＰ／ＩｎＧａＰ系半導体層やＡｌＧａＡｓ系半導体層などが用いられる。また、活性層５３上にはｐ型電流拡散層５４、ｐ型クラッド層５６が積層形成されている。光導波路及び電流経路を構成するｐ型クラッド層５６は、細長くリッジ状に加工されており、これをリッジ層という。リッジ層の長軸方向は半導体レーザダイオードの出力方向に実質的に一致している。出力方向は共振面とは垂直である。この実施の形態においても他と同様に劈開面を共振面としている。
【００２５】
ｐ型クラッド層５６は、細長いリッジ形状であり、半導体レーザダイオードの出力方向に沿って伸びている。ｐ型クラッド層５６の長軸方向の側面にはＳｉＯ_２などからなる誘電膜５７が形成されている。また、ｐ型電流拡散層５４上にはｎ型電流ブロック層５８が形成されている。ｎ型電流ブロック層５８は、細長いリッジ形状のｐ型クラッド層５６を両側から挟むように配置されており、したがって、誘電膜５７は、ｎ型電流ブロック層５８とｐ型クラッド層５６とに挟まれている（図７（ｂ）参照）。さらに、ｐ型クラッド層５６及びｎ型電流ブロック層５８の上にはｐ型コンタクト層５９が形成されている。また、１対の電極のうち、ｐ型側の電極６０は、ｐ型コンタクト層５９上に形成され、ｎ型側の電極５５は、半導体基板５１裏面に形成されている。半導体レーザダイオードは、この電極間に電圧を加えて活性層に電流を注入しレーザ光を出力する。活性層で励起されたレーザ光は、出力方向とは直角に配置された１対の共振面（積層された半導体層端面（劈開面））で反射を繰り返し、増幅されて出力する。
【００２６】
さらに、この実施例では、共振面及びその近傍の半導体基板５１上の積層された半導体層の共振面及びその近傍の領域にはＺｎなどの拡散係数の大きい不純物の拡散領域６１が形成されている。通常、活性層における励起は、１対の共振面間のすべての部分で発生するが、共振面近傍で励起された光は、先に励起され共振面で反射してきた反射光と作用して劈開面を破損する場合がある。この様な破損を避けて機械的強度を維持するために、この部分には電極から活性層まで電流が流れないようにすることが有利である。
【００２７】
そのためこの部分には、ｐ型クラッド層５６の側壁に形成された誘電膜５７を形成しないで、側壁部分及びｐ型クラッド層５６上にｎ型電流ブロック層５８を延在させてｐ型クラッド層５６と電極６０との間にｎ型電流ブロック層５８を介在させる（図７（ａ））。この実施例では、その様に構成して形成されたｐｎ接合によりこの部分での電流の流れをとめて活性層でのレーザ光の励起を阻止することを特徴としている。さらに、この部分には、前記不純物拡散領域６１を設ける。そして、この領域にはｐ型クラッド層５６の側壁に誘電膜５７が形成されていない。この領域は、半導体レーザダイオードの長さ（共振面間の距離）を８００μｍ程度とすると、両端にそれぞれ略５０μｍの長さで構成される。この領域を形成することにより消費電流を抑えることができる。また、発光領域を所定の範囲に限定することにより発光効率が向上する。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、リッジ層（ｐ型クラッド層）の側壁に形成した誘電膜の存在によって、高温動作時のリーク電流を低減させることが可能になり、その結果としてレーザの高出力化が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態において説明する半導体レーザダイオードの概略断面図。
【図２】図１の半導体レーザダイオードの斜視図。
【図３】第２の実施の形態において説明する半導体レーザダイオードの概略断面図。
【図４】本発明の第１の実施例による赤色発光（発光波長６５０ｎｍ帯）の半導体レーザダイオードの断面構造図。
【図５】図４に示す半導体レーザダイオードの製造工程断面図。
【図６】第４の実施例を説明する半導体レーザダイオードの斜視図。
【図７】図６のＡ−Ａ′及びＢ−Ｂ′線に沿う部分の断面図。
【図８】従来の半導体レーザダイオードの概略断面図。
【符号の説明】
１、１１、３１、５１、１０１・・・半導体基板、
２、３２、５２、１０２・・・ｎ型クラッド層、
３、３３、５３、１０３・・・活性層、
４、３４、５４、１０４・・・ｐ型電流拡散層、
５、１５、３５、５５、１０５・・・ｎ型側電極（基板側電極）、
６、１６、３６、５６、１０６・・・ｐ型クラッド層（リッジ層）、
７、１７、３７、５７・・・誘電膜、
８、１８、３８、５８、１０８・・・ｎ型電流ブロック層、
９、１９、３９、５９、１０９・・・ｐ型コンタクト層、
１０、２０、４０、６０、１１０・・・ｐ型側電極
４１・・・エッチングストップ層、　　４２、４３・・・マスク、
６１・・・不純物拡散領域。

Claims (8)

1. 半導体基板と、
   前記半導体基板上に積層され、対向する１対の出力面を共振面とする半導体層と、
   前記積層された半導体層の上層及び下層の半導体層間に電圧を印加する１対の電極とを具備し、
   前記半導体層は、前記基板上に順次形成された第１導電型クラッド層、活性層、第２導電型電流拡散層、前記第２導電型電流拡散層表面中央部分上に長軸が前記１対の共振面の垂直方向に形成されたリッジ状の第２導電型クラッド層、前記第２導電型電流拡散層表面上に形成され前記第２導電型クラッド層を両側から挟むように配置された第１導電型電流ブロック層から構成され、前記第２導電型クラッド層の前記第１導電型電流ブロック層に挟まれた側面は、誘電膜により被覆されていることを特徴とする半導体レーザダイオード。
2. 前記第２導電型クラッド層及び前記第１導電型電流ブロック層に接して第２導電型コンタクト層が形成され、前記１対の電極の一方は、前記第２導電型コンタクト層上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザダイオード。
3. 半導体基板と、
   前記半導体基板上に積層され、対向する１対の出力面を共振面とする半導体層と、
   前記積層された半導体層の上層及び下層の半導体層間に電圧を印加する１対の電極とを具備し、
   前記半導体層は、前記基板上に順次形成された第１導電型クラッド層、活性層第２導電型電流拡散層、前記第２導電型電流拡散層表面中央部分上に長軸が前記１対の共振面とは垂直な方向に形成されたリッジ状の第２導電型クラッド層、前記第２導電型電流拡散層表面上に形成され前記第２導電型クラッド層を両側から挟むように配置された電流ブロック層から構成され、前記電流ブロック層は、前記第２導電型電流拡散層上に順次形成された第１導電型ブロック層、第２導電型ブロック層、第１導電型ブロック層から構成された積層半導体層からなり、前記第２導電型クラッド層の前記電流ブロック層に挟まれた側面は、誘電膜により被覆されていることを特徴とする半導体レーザダイオード。
4. 前記第２導電型クラッド層及び前記電流ブロック層に接して第２導電型コンタクト層が形成され、前記１対の電極の一方は、前記第２導電型コンタクト層上に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の半導体レーザダイオード。
5. 前記誘電膜の誘電率は、前記第２導電型クラッド層の誘電率よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の半導体レーザダイオード。
6. 前記誘電膜は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜及びシリコン酸窒化膜のいずれかであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の半導体レーザダイオード。
7. 半導体基板上に第１導電型クラッド層、活性層、第２導電型電流拡散層、エッチングストップ層、第２導電型クラッド層からなる多層の半導体層を順次積層形成する工程と、
   前記第２導電型クラッド層上に所定のパターンを有するマスクを形成し、このマスクパターンをエッチングマスクとして前記第２導電型クラッド層を、前記第２導電型電流拡散層が露出するまでエッチングして、前記第２導電型電流拡散層表面の中央部分上にリッジ状に加工を施す工程と、
   前記第２導電型クラッド層及び前記第２導電型電流拡散層の露出した部分を被覆するように誘電膜を形成し、前記誘電膜をエッチバックすることにより前記第２導電型クラッド層上面及び前記第２導電型電流拡散層の露出した部分の誘電膜を除去し、前記第２導電型クラッド層の長軸方向の側壁にのみ誘電膜を形成する工程と、
   前記第２導電型電流拡散層の露出した部分上に第１導電型電流ブロック層からなる半導体層を選択成長させる工程と、
   前記第２導電型クラッド層上面及び前記第１導電型電流ブロック層上に第２導電型コンタクト層からなる半導体層を選択成長させる工程とを具備したことを特徴とする半導体レーザダイオードの製造方法。
8. 前記第１導電型電流ブロック層からなる半導体層を選択成長させる工程中において、前記第２導電型クラッド層上面に前記半導体層の成長を妨げるマスクを形成することを特徴とする請求項７に記載の半導体レーザダイオードの製造方法。

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