以下、本発明の実施形態について、図1から図11を参照しながら説明する。なお、簡単のため、各実施形態に共通する構成要素は、同一の参照符号で示す。
(実施形態1)
図1は、本実施形態の半導体レーザ装置の断面図を示す図である。
図1に示すように、本実施形態の半導体レーザ装置10は、n型GaAsからなる基板100上に、n型AlGaInPからなるn型クラッド層101、AlGaInPからなるガイド層102a(厚さ30nm)、複数のGaInP層と複数のAlGaInP層とで構成される量子井戸からなる活性層102、AlGaInPからなるガイド層102b(厚さ30nm)、AlGaAsからなる拡散防止層103、p型AlGaInPからなるp型第1クラッド層104、n型AlGaInPからなる電流ブロック層105、p型AlGaInPからなるp型第2クラッド層106、およびp型GaAsからなるコンタクト層107が順に積層された構造を有している。
なお、本実施形態において、活性層102の構造は、GaInP層をAlGaInP層でサンドイッチした構造の繰り返しとなっている。
n型GaAs基板100の下面の上には、n型GaAs基板100とオーミック接触する金属(例えばAu、Ge、Niの合金)からなるn側電極108が形成されている。また、コンタクト層107の上には、コンタクト層107とオーミック接触する金属(例えばCr、Pt、Auの合金)からなるp側電極109が形成されている。
電流ブロック層105には、p型第1クラッド層104に到達する開口部120が、紙面に垂直な方向に延びるストライプ状に形成されている。開口部120において、p型第1クラッド層104とp型第2クラッド層106とが接触している。開口部120を通じて電流が活性層102に注入されてレーザ発振を生じる。
なお、本実施形態では、AlGaInPは、(AlxGa1−x)1−yInyP(0≦x≦1、0≦y≦1)を意味する。GaInPは、(AlxGa1−x)1−yInyPにおいてx=0であるもの意味する。また、AlGaAsは、AlzGa1−zAs(0≦z≦1)を意味する。
上述の本実施形態の半導体レーザ装置10が備える各層の具体的な組成、厚さおよび不純物濃度を表1に示す。
本実施形態では、(AlxGa1−x)1−yInyPで表される材料からなるn型クラッド層101、ガイド層102a、活性層102、ガイド層102b、p型第1クラッド層104、電流ブロック層105およびp型第2クラッド層106では、Inの組成比を表すyの値が約0.5となっている。n型GaAs基板100に格子整合させるためには、Inの組成比を表すyの値が0.45≦y≦0.55の範囲内であることが好ましい。勿論、他の基板を用いる場合は、基板に応じてyの値を変化させればよく、上記の範囲内に限られない。
次に、この半導体レーザ装置の製造方法について、図2を参照しながら説明する。図2(a)〜(c)は、本実施形態の半導体レーザ装置の製造工程における断面構造を模式的に表す図である。
まず、図2(a)に示す工程で、n型GaAsからなる基板100を用意する。次に、基板100上に、n型AlGaInPからなるn型クラッド層101、AlGaInPからなるガイド層102a、活性層102、AlGaInPからなるガイド層102b、AlGaAsからなる拡散防止層103、p型AlGaInPからなるp型第1クラッド層104、n型AlGaInPからなる電流ブロック層105、およびGaAsからなるキャップ層110を、例えばMOCVD法またはMBE法などによって順に堆積する。なお、活性層102は、GaInP層とAlGaInP層とを交互に堆積することによって形成される。
なお、上記工程でp型AlGaInPからなるp型第1クラッド層104を形成する際には、p型不純物としてZnを導入する。Znの導入方法としては、原料ガス中にZn(CH3)2を混在させてAlGaInP層を結晶成長させる方法、アンドープのAlGaInP層を結晶成長させた後にイオン注入によってZnを導入する方法、アンドープのAlGaInP層を結晶成長させた後に固相拡散源としてZnOを用い、固相拡散させることによって導入する方法などの当業者に公知の方法が用いられる。
次に、図2(b)に示す工程で、キャップ層110をエッチングによって除去した後、フォトリソグラフィ法を用いてレジスト膜を紙面に垂直な方向に延びるストライプ状にパターニングし、このレジスト膜をマスクとして電流ブロック層105をエッチングする。このことによって、電流ブロック層105に、紙面に垂直方向に延びるストライプ状の開口部120を形成する。
続いて、図2(c)に示す工程で、上記工程で得られた基板上に、p型AlGaInPからなるp型第2クラッド層106およびp型GaAsからなるコンタクト層107を、例えばMOCVD法またはMBE法などによって順に堆積する。次に、コンタクト層107上にp側電極109を、電子線蒸着法などを用いて形成する。同様に、基板100側にもn側電極108を、電子線蒸着法などを用いて形成する。ここで、p型第2クラッド層106およびp型GaAsからなるコンタクト層107を形成する際には、p型不純物としてZnを導入する。Znの導入方法は、図2(a)に示す工程でp型第1クラッド層104を形成する際に用いられる方法と同様であり、当業者に公知の方法が用いられる。
次に、本実施形態の半導体レーザ装置10の動作を説明する。
n型電極108とp側電極109との間に電圧を印加し、n型電極108とp側電極109との間に電流を注入すると、注入された電流はp型AlGaInPp型第2クラッド層106におけるn型AlGaInP電流ブロック層105により狭窄され、活性層102において発振波長が650nmであるレーザ光が放射される。
なお、上述のようにして得られた本実施形態の半導体レーザ装置10を動作させたところ、70℃の環境温度下においても熱飽和することなく、100mWの出力が得られた。
本実施形態の半導体レーザ装置10には、ガイド層102bとp型第1クラッド層104との間に拡散防止層103が設けられている。このことによって、p型第1クラッド層104、電流ブロック層105、およびキャップ層110の堆積時に、p型第1クラッド層104から活性層102へのp型不純物(本実施形態ではZn)の拡散を抑制・防止することができる。
一般的に、AlGaAs系材料中でのp型不純物の拡散係数は、AlGaInP系材料中での不純物の拡散係数よりも小さく、例えば不純物がZnである場合、拡散係数が2桁程度小さい。従って、AlGaAsからなる拡散防止層103をp型第1クラッド層104とガイド層102bとの間に設けることによって、効果的に不純物の拡散を抑制・防止することができる。
同様に、p型第2クラッド層106、コンタクト層107の堆積時において、p型第1クラッド層104、p型第2クラッド層106、およびコンタクト層107から活性層102への不純物の拡散を抑制・防止することも、勿論可能である。
ここで、本実施形態の半導体レーザ装置10において、活性層102への不純物の拡散を抑制する効果を以下に具体的に説明する。
図4は、本実施形態の半導体レーザ装置10のn型クラッド層101、ガイド層102a、活性層102、ガイド層102b、拡散防止層103およびp型第1クラッド層104の二次イオン質量分析(Secondary Ion Mass Spectroscopy:以下、SIMSと称する)プロファイルを示す。
図4に示すように、p型第1クラッド層104に2×1018atoms・cm−3程度の高濃度のZnをドーピングしているにも関わらず、拡散防止層103によって活性層102への不純物の拡散が、図3に示す従来の半導体レーザ装置の場合に比べて効果的に抑制されていることがわかる。
本実施形態の半導体レーザ装置10では、拡散防止層103により、p型AlGaInPからなるp型第1クラッド層104、p型AlGaInPからなるp型第2クラッド層106、およびp型GaAsからなるコンタクト層107から、活性層102中へのp型不純物(本実施形態ではZn)の混入は見られない。つまり、活性層102へのp型不純物の拡散が効果的に防止されている。
さらに、AlGaAsからなる拡散防止層103は、動作中においてもp型AlGaInPからなるp型第1クラッド層104、p型AlGaInPからなるp型第2クラッド層106、およびp型GaAsからなるコンタクト層107から、活性層102へのp型不純物の拡散も抑制・防止することが可能である。したがって、本実施形態の半導体レーザ装置10は、動作中に劣化することがなく、高い信頼性を備える。
なお、本実施形態に示すように、拡散防止層103は、p型第1クラッド層104等に注入される不純物として、Znのような拡散係数の大きい不純物に対する拡散防止効果が特に大きいが、これに限定されない。例えば、p型第1クラッド層104等に添加される不純物として、Be、Mg、SiまたはCなどの不純物を添加した場合にも同様の拡散防止効果が得られる。
拡散防止層103は、厚さが2nm〜50nmの範囲内であることが好ましい。このことによって、効果的に活性層102への不純物の拡散を抑制・防止することが可能である。拡散防止層103の厚さが2nm未満であると、p型不純物が拡散防止層103を突き抜け、活性層102に到達するおそれがある。また、拡散防止層103の厚さが50nmより大きくなると、基板に垂直な方向の光の分布が大きな影響を受ける。このため、所望のビーム形状を得るための設計マージンが小さくなる。
本実施形態では、活性層102は、複数のGaInP層と複数のAlGaInP層とで構成されており、拡散防止層103は、AlGaAsから構成されている。元素含有比率を考慮した場合、活性層102は、(AlxGa1−x)1−yInyP(0≦x≦1、0≦y≦1)から形成されており、拡散防止層103は、AlzGa1−zAs(0≦z≦1)から形成されていればよい。
また、拡散防止層103は、AlwGa1−wAs(0<w≦1)から形成された層とGaAsから形成された層とが交互に堆積されている層であることが好ましい。これは、AlwGa1−wAs(0<w≦1)から形成された層とGaAsから形成された層との界面(ヘテロ接合界面)が繰り返される構造となるからである。このことによって、不純物の拡散を抑制する効果を向上させることができる。
また、本実施形態では、拡散防止層103を形成する化合物半導体は、AlGaAsであるが、さらに、シリコンまたはセレンを含むことが好ましい。このことによって、クラッド層から活性層へのドーパントの拡散をさらに抑制・防止する効果が向上する。
特に、拡散防止層103を形成する化合物半導体として、炭素、ベリリウムまたはマグネシウムのいずれか1つの元素を含むものを用いることによって、拡散防止層103の導電型をp型にすることができる。このことによって、拡散防止層103の電気抵抗が減少し、半導体レーザ装置10の消費電力を低減することができる。
具体的には、拡散防止層103を形成する化合物半導体として、さらに炭素を含むものを用いる場合、炭素の濃度は1×1017〜1×1020atmos・cm−3の範囲内であることが好ましい。また、拡散防止層103を形成する化合物半導体として、さらにベリリウムを含むものを用いる場合、ベリリウムの濃度は1×1017〜1×1019atmos・cm−3の範囲内であることが好ましく、拡散防止層103を形成する化合物半導体として、さらにマグネシウムを含むものを用いる場合、マグネシウムの濃度は1×1017〜1×1019atmos・cm−3の範囲内であることが好ましい。
なお、さらに炭素を含む化合物半導体からなる拡散防止層103を形成するためには、上述した半導体レーザ装置10の製造方法の図2(a)に示す工程において、拡散防止層103を堆積する際に、炭素をドーピングすればよい。ベリリウムまたはマグネシウムについても、全く同じ方法を適用すればよい。
本実施形態において、AlGaInPからなるガイド層102bの厚さを30nmとしたが、ガイド層102bの厚さは10nm以上50nm以下であることが好ましい。このことによって、活性層102と拡散防止層103との間のリンとヒ素との相互拡散を抑制・防止することができる。ガイド層102bの厚さが10nm未満になると、活性層102と拡散防止層103との間のリンとヒ素との相互拡散を防止する効果が発揮できない。また、ガイド層102bの厚さが50nmより大きくなると、ガイド層102bの電気抵抗が増大し、半導体レーザ装置10の消費電力が大きくなる。
また、本実施形態の半導体レーザ装置10の構成において、p型第1クラッド層104の不純物濃度が5×1017atoms・cm−3〜1×1019atoms・cm−3の範囲内であることが好ましい。このことによって、電子のオーバーフローが抑制され、高温、高出力動作が可能な赤色半導体レーザ装置を実現することができる。不純物濃度が5×1017atoms・cm−3以下であると、電子のオーバーフローが顕著となる。従って、動作電流が増大し、温度特性が低下する。逆に、不純物濃度が1×1019atoms・cm−3以上であると結晶性が低下し、半導体レーザ装置の信頼性の低下を招く。
なお、本実施形態において、n型GaAs基板を用いているが、これに限定されず、p型基板(例えば、p型GaAs基板)を用いてもよい。
また、本実施形態において、活性層102として、多重量子井戸構造を有する活性層を用いているが、これに限定されない。例えば、単一量子井戸構造やバルクの活性層を用いてもよい。
また、本実施形態において、n型電流ブロック層105として、AlGaInPからなる実屈折率導波型構造のn型電流ブロック層を用いているが、これに限定されない。例えば、GaAsからなる複素屈折率導波型構造の電流ブロック層を用いてもよい。
(実施形態2)
図5は、本実施形態の半導体レーザ装置の断面図を示す図である。
図5に示すように、本実施形態の半導体レーザ装置50は、n型GaAsからなる基板100上に、n型AlGaInPからなるn型クラッド層101、AlGaInPからなるガイド層102a(厚さ30nm)、複数のGaInP層と複数のAlGaInP層とで構成される量子井戸からなる活性層102、AlGaInPからなるガイド層102b(厚さ30nm)、AlGaAsからなる拡散防止層103、p型AlGaInPからなるp型第1クラッド層104、GaInPからなるエッチングストップ層130、n型AlGaInPからなる電流ブロック層105、p型AlGaInPからなるp型第2クラッド層106、およびp型GaAsからなるコンタクト層107が順に積層された構造を有している。
なお、本実施形態において、活性層102の構造は、GaInP層をAlGaInP層でサンドイッチした構造の繰り返しとなっている。
n型GaAs基板100の下面の上には、n型GaAs基板100とオーミック接触する金属(例えばAu、Ge、Niの合金)からなるn側電極108が形成されている。また、コンタクト層107の上には、コンタクト層107とオーミック接触する金属(例えばCr、Pt、Auの合金)からなるp側電極109が形成されている。
電流ブロック層105には、紙面に垂直な方向に延び、エッチングストップ層130に到達する開口部121が形成されている。開口部121において、エッチングストップ層130とp型第2クラッド層106とが接触している。電流が開口部121を通じて活性層102に注入されることによって、レーザ発振が生じる。
なお、本実施形態では、AlGaInPは、(AlxGa1−x)1−yInyP(0≦x≦1、0≦y≦1)を意味する。GaInPは、(AlxGa1−x)1−yInyPにおいてx=0であるもの意味する。また、AlGaAsは、AlzGa1−zAs(0≦z≦1)を意味する。
上述の本実施形態の半導体レーザ装置50が備える各層の具体的な組成、厚さおよび不純物濃度を表2に示す。
本実施形態では、(AlxGa1−x)1−yInyPで表される材料からなるn型クラッド層101、ガイド層102a、活性層102、ガイド層102b、p型第1クラッド層104、エッチングストップ層130、電流ブロック層105およびp型第2クラッド層106では、Inの組成比を表すyの値が約0.5となっている。n型GaAs基板100に格子整合させるためには、Inの組成比を表すyの値が0.45≦y≦0.55の範囲内であることが好ましい。勿論、他の基板を用いる場合は、基板に応じてyの値を変化させればよく、上記の範囲内に限られない。
次に、この半導体レーザ装置の製造方法について、図6および図7を参照しながら説明する。図6(a)、(b)および図7(a)、(b)は、本実施形態の半導体レーザ装置の製造工程における断面構造を模式的に表す図である。
まず、図6(a)に示す工程で、n型GaAsからなる基板100を用意する。次に、基板100上に、n型AlGaInPからなるn型クラッド層101、AlGaInPからなるガイド層102a、活性層102、AlGaInPからなるガイド層102b、AlGaAsからなる拡散防止層103、p型AlGaInPからなるp型第1クラッド層104、GaInPからなるエッチングストップ層130、p型AlGaInPからなるp型第2クラッド層106、およびGaAsからなるキャップ層110を、例えばMOCVD法またはMBE法などによって順に堆積する。なお、活性層102は、GaInP層とAlGaInP層とを交互に堆積することによって形成される。
なお、上記工程でp型AlGaInPからなるp型第1クラッド層104およびp型第2クラッド層106を形成する際には、p型不純物としてZnを導入する。Znの導入方法としては、原料ガス中にZn(CH3)2を混在させてAlGaInP層を結晶成長させる方法、アンドープのAlGaInP層を結晶成長させた後にイオン注入によってZnを導入する方法、アンドープのAlGaInP層を結晶成長させた後に固相拡散源としてZnOを用い、固相拡散させることによって導入する方法などの当業者に公知の方法が用いられる。
次に、図6(b)に示す工程で、上記工程で得られた基板上に、SiO2膜を形成する。さらに、SiO2膜をフォトリソグラフィ法およびウェットエッチングによってパターニングすることによって、紙面に垂直方向に延びるストライプ状のSiO2マスク140を形成する。続いて、SiO2マスク140をマスクとするエッチングを行なうことによって、p型第2クラッド層106およびキャップ層110を除去する。
次に、図7(a)に示す工程で、上記工程で得られた基板上に、n型AlGaInPからなる電流ブロック層105を、例えばMOCVD法またはMBE法などによって堆積する。このとき、酸化膜であるSiO2マスク140の上には電流ブロック層105が堆積しない。
次に、図7(b)に示す工程で、キャップ層110およびSiO2マスク140をエッチングによって除去した後、得られた基板上に、p型GaAsからなるコンタクト層107を、例えばMOCVD法またはMBE法などによって堆積する。
次に、コンタクト層107上にp側電極109を、電子線蒸着法などを用いて形成する。同様に、基板100側にもn側電極108を、電子線蒸着法などを用いて形成する。このことによって、図5に示す本実施形態の半導体レーザ装置50が得られる。
本実施形態の半導体レーザ装置50の動作は、上記実施形態1の半導体レーザ装置10と全く同様であるのでここでは説明を省略する。
本実施形態の半導体レーザ装置50には、上記実施形態1の半導体レーザ装置10と同様に、ガイド層102bとp型第1クラッド層104との間に拡散防止層103が設けられている。このため、上記実施形態1と全く同様の効果が得られる。
また、本実施形態においても、拡散防止層103、ガイド層102b、およびp型第1クラッド層104の構成を上記実施形態1と同様の構成としてもよい。
なお、本実施形態において、n型GaAs基板を用いているが、これに限定されず、p型基板(例えば、p型GaAs基板)を用いてもよい。
また、本実施形態において、活性層102として、多重量子井戸構造を有する活性層を用いているが、これに限定されない。例えば、単一量子井戸構造やバルクの活性層を用いてもよい。
また、本実施形態において、n型電流ブロック層105として、AlGaInPからなる実屈折率導波型構造のn型電流ブロック層を用いているが、これに限定されない。例えば、GaAsからなる複素屈折率導波型構造の電流ブロック層を用いてもよい。
(実施形態3)
図8は、本実施形態の半導体レーザ装置の構造を表す斜視図である。
図8に示すように、本実施形態の半導体レーザ装置80は、共振器端面側領域112と、内部領域113とを備える構造(いわゆる窓構造)を有する。
共振器端面側領域112は、n型GaAsからなる基板100上に、n型AlGaInPからなるn型クラッド層101、AlGaInPからなるガイド層102a(厚さ30nm)、GaInPとAlGaInPとが混晶化された混晶化活性層111、AlGaInPからなるガイド層102b(厚さ30nm)、p型AlGaInPからなるp型第1クラッド層104、GaInPからなるエッチングストップ層130、n型AlGaInPからなる電流ブロック層105、p型AlGaInPからなるp型第2クラッド層106、およびp型GaAsからなるコンタクト層107が順に積層された構造を有している。
内部領域113は、n型GaAsからなる基板100上に、n型AlGaInPからなるn型クラッド層101、AlGaInPからなるガイド層102a(厚さ30nm)、複数のGaInP層と複数のAlGaInP層とで構成される量子井戸からなる活性層102、AlGaInPからなるガイド層102b(厚さ30nm)、AlGaAsからなる拡散防止層103、p型AlGaInPからなるp型第1クラッド層104、GaInPからなるエッチングストップ層130、n型AlGaInPからなる電流ブロック層105、p型AlGaInPからなるp型第2クラッド層106、およびp型GaAsからなるコンタクト層107が順に積層された構造を有している。
なお、本実施形態において、活性層102の構造は、GaInP層をAlGaInP層でサンドイッチした構造の繰り返しとなっている。
n型GaAs基板100の下面の上には、n型GaAs基板100とオーミック接触する金属(例えばAu、Ge、Niの合金)からなるn側電極108が形成されている。また、コンタクト層107の上には、コンタクト層107とオーミック接触する金属(例えばCr、Pt、Auの合金)からなるp側電極109が形成されている。
電流ブロック層105には、エッチングストップ層130に到達する開口部121が、紙面に垂直な方向に延びるストライプ状に形成されている。開口部121において、エッチングストップ層130とp型第2クラッド層106とが接触している。
なお、本実施形態では、AlGaInPは、(AlxGa1−x)1−yInyP(0≦x≦1、0≦y≦1)を意味する。GaInPは、(AlxGa1−x)1−yInyPにおいてx=0であるもの意味する。また、AlGaAsは、AlzGa1−zAs(0≦z≦1)を意味する。
上述の本実施形態の半導体レーザ装置80が備える各層の具体的な組成、厚さおよび不純物濃度を表3に示す。
本実施形態では、(AlxGa1−x)1−yInyPで表される材料からなるn型クラッド層101、ガイド層102a、活性層102、混晶化活性層111、ガイド層102b、p型第1クラッド層104、エッチングストップ層130、電流ブロック層105およびp型第2クラッド層106では、Inの組成比を表すyの値が約0.5となっている。n型GaAs基板100に格子整合させるためには、Inの組成比を表すyの値が0.45≦y≦0.55の範囲内であることが好ましい。勿論、他の基板を用いる場合は、基板に応じてyの値を変化させればよく、上記の範囲内に限られない。
次に、この半導体レーザ装置の製造方法について、図9〜図11を参照しながら説明する。図9〜図11は、本実施形態の半導体レーザ装置の製造工程における断面構造を模式的に表す斜視図である。
まず、図9(a)に示す工程で、n型GaAsからなる基板100を用意する。次に、基板100上に、n型AlGaInPからなるn型クラッド層101、AlGaInPからなるガイド層102a、活性層102、AlGaInPからなるガイド層102b、AlGaAsからなる拡散防止層103、p型AlGaInPからなるp型第1クラッド層104、およびGaAsからなるキャップ層110を、例えばMOCVD法またはMBE法などによって順に堆積する。なお、活性層102は、GaInP層とAlGaInP層とを交互に堆積することによって形成される。
なお、上記工程でp型AlGaInPからなるp型第1クラッド層104を形成する際には、p型不純物としてZnを導入する。Znの導入方法としては、原料ガス中にZn(CH3)2を混在させてAlGaInP層を結晶成長させる方法、アンドープのAlGaInP層を結晶成長させた後にイオン注入によってZnを導入する方法、アンドープのAlGaInP層を結晶成長させた後に固相拡散源としてZnOを用い、固相拡散させることによって導入する方法などの当業者に公知の方法が用いられる。
次に、図9(b)に示す工程で、フォトリソグラフィおよびウェットエッチングを行なって、共振器端面側領域112にある拡散防止層103およびp型第1クラッド層104を除去する。
続いて、図9(c)に示す工程で、上記工程で得られた基板上に、p型AlGaInPからなるp型第1クラッド層104、GaInPからなるエッチングストップ層130、p型AlGaInPからなるp型第2クラッド層106およびGaAsからなるキャップ層110を、例えばMOCVD法またはMBE法などによって順に堆積する。ここで、p型第2クラッド層106を形成する際にも、p型不純物としてZnを導入する。Znの導入方法は、図9(a)に示す工程でp型第1クラッド層104を形成する際に用いられる方法と同様であり、当業者に公知の方法が用いられる。
次に、図10(a)に示す工程で、上記工程で得られた基板上に、スパッタ法などによりZnO膜を堆積する。続いて、フォトリソグラフィおよびウェットエッチングを行なって、ZnO膜のうちの内部領域113に位置する部分を除去することによって、ZnO拡散源145を形成する。次に、基板上にSiO2膜147を、例えばCVD法などにより堆積する。
次に、図10(b)に示す工程で、上記工程で得られた基板を熱処理する。このことによって、ZnO拡散源145からZnが活性層102まで拡散し、活性層102を構成するGaInPとAlGaInPとの間で元素が相互に置換される(混晶化)。このことによって混晶化活性層111が形成される。続いて、ZnO拡散源145およびSiO2膜147をエッチングにより除去する。
次に、図11(a)に示す工程で、上記工程で得られた基板上に、SiO2膜を形成する。さらに、SiO2膜をフォトリソグラフィ法およびウェットエッチングによってパターニングすることによって、共振器端面側領域112と内部領域113とを横切る方向に延びるストライプ状のSiO2マスク150を形成する。続いて、SiO2マスク150をマスクとするエッチングを行なうことによって、p型第2クラッド層106およびキャップ層110を除去する。
次に、図11(b)に示す工程で、上記工程で得られた基板上に、n型AlGaInPからなる電流ブロック層105を、例えばMOCVD法またはMBE法などによって堆積する。このとき、酸化膜であるSiO2マスク150の上には電流ブロック層105がほとんど堆積しない。続いて、SiO2マスク150およびキャップ層110をエッチングにより除去する。
次に、上記工程で得られた基板上に、p型GaAsからなるコンタクト層107を、例えばMOCVD法またはMBE法などによって堆積する。ここで、p型GaAsからなるコンタクト層107を形成する際には、p型不純物としてZnを導入する。Znの導入方法は、図9(a)に示す工程でp型第1クラッド層104を形成する際に用いられる方法と同様であり、当業者に公知の方法が用いられる。
続いて、コンタクト層107上にp側電極109を、電子線蒸着法などを用いて形成する。同様に、基板100側にもn側電極108を、電子線蒸着法などを用いて形成する。このことによって、図8に示す本実施形態の半導体レーザ装置80が得られる。
本実施形態の半導体レーザ装置80の動作は、上記実施形態1の半導体レーザ装置10と全く同様であるのでここでは説明を省略する。
本実施形態の半導体レーザ装置80には、上記実施形態1の半導体レーザ装置10および上記実施形態2の半導体レーザ装置50と同様に、ガイド層102bとp型第1クラッド層104との間に拡散防止層103が設けられている。このため、上記実施形態1と全く同様の効果が得られる。
また本実施形態においても、拡散防止層103、ガイド層102b、およびp型第1クラッド層104の構成を上記実施形態1と同様の構成としてもよい。
なお、本実施形態において、n型GaAs基板を用いているが、これに限定されず、p型基板(例えば、p型GaAs基板)を用いてもよい。
また、本実施形態において、活性層102として、多重量子井戸構造を有する活性層を用いているが、これに限定されない。例えば、単一量子井戸構造やバルク型量子井戸構造の活性層を用いてもよい。
また、本実施形態において、n型電流ブロック層105として、AlGaInPからなる実屈折率導波型構造のn型電流ブロック層を用いているが、これに限定されない。例えば、GaAsからなる複素屈折率導波型構造の電流ブロック層を用いてもよい。
特に、本実施形態の半導体レーザ装置80は、図8に示すように、共振器端面側領域112で活性層が混晶化された、いわゆる窓構造を有する。混晶化活性層111は、内部領域113における活性層102より大きなバンドギャップを有するため、共振器端面側領域112での光吸収が抑制される。このため、本実施形態の半導体レーザ装置80では、端面破壊レベルが向上し、長時間動作における内部の構造の劣化が非常に小さくなる。つまり、本実施形態によれば、信頼性の高い半導体レーザ装置が得られる。
なお、本実施形態の半導体レーザ装置80では、図8に示すように、共振器端面側領域112において、電流ブロック層105に開口部121が形成されている。さらに、共振器端面側領域112にはZnが拡散されているので、共振器端面側領域112全体の抵抗が低下している。このため、共振器端面側領域112では、開口部121を通じてレーザ発振に寄与しないリーク電流が流れることがある。
このことを防止するために、共振器端面側領域112においてのみ、電流ブロック層105に開口部121を形成しない構成、つまり、共振器端面側領域112においてのみ、p型第2クラッド層106を覆うように電流ブロック層105を形成する構成としてもよい。このことを以下に説明する。
図12(a)は、半導体レーザ装置90の構造を表す斜視図である。図12(b)は、図12(a)中に示す線X−Xに沿った断面図である。
図12(a)に示すように、半導体レーザ装置90は、半導体レーザ装置80とほぼ同じ構造を有する。図12(b)に示すように、半導体レーザ装置90の内部領域113の構造は、半導体レーザ装置80と全く同じであり、電流ブロック層105に開口部121が形成されている。但し、図12(a)に示すように、共振器端面側領域112においてのみ、p型第2クラッド層106を覆うように電流ブロック層105が形成されている点が異なる。
半導体レーザ装置90では、共振器端面側領域112において、p型第2クラッド層106を覆うように電流ブロック層105が形成されているので、共振器端面側領域112にリーク電流が流れることが防止される。
半導体レーザ装置90の製造方法は、上述した半導体レーザ装置80の製造方法とほぼ同じである。但し、図11(b)に示す工程の直前に、共振器端面側領域112に位置するキャップ層110およびSiO2マスク150を除去する点でのみ異なる。
図11(b)に示す工程の直前に、共振器端面側領域112に位置するキャップ層110およびSiO2マスク150を除去すれば、図11(b)に示す工程で、共振器端面側領域112に位置するp型第2クラッド層106を覆うように電流ブロック層105が形成される。