JP2010016118A - 半導体レーザ装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】格子欠陥の発生とリーク電流の発生を防止し、発光効率の飽和が抑制され、安定した基本横モード発振を行うことが可能な半導体レーザ装置を提供する。
【解決手段】第１の半導体レーザ２と第２の半導体レーザ３とを備え、第１の半導体レーザは、第一クラッド層１２と、第一拡散防止層１３と、第二クラッド層１４と、禁制帯幅がＥ１の第一量子井戸活性層１５とが順に積層されて構成され、第２の半導体レーザは、第四クラッド層２２と、第二拡散防止層２３と、第五クラッド層２４と、禁制帯幅がＥ２の第二量子井戸活性層２５とが順に積層されて構成されている。窓領域における第一拡散防止層と第二クラッド層との間に立ち上がり電圧がＶ１のｐｎ接合が形成され、窓領域における第二拡散防止層と第五クラッド層との間に立ち上がり電圧がＶ２のｐｎ接合が形成され、Ｅ１とＶ１とがＥ１＜ｅ×Ｖ１を満たし、Ｅ２とＶ２とがＥ２＜ｅ×Ｖ２を満たす。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ディスク装置のピックアップ用光源、その他の電子装置、情報処理装置などに必要な光源として用いられる赤色および赤外域の半導体レーザ装置に関する。

現在、高密度記録が可能で大容量のＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）およびＤＶＤ記録再生装置が市販されており、今後需要が益々伸びていく商品として注目されている。このＤＶＤは高密度記録であるため、その記録再生用のレーザ光源としては発光波長６５０ｎｍのＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザが用いられている。その中で、同一基板上に成長された半導体層により形成された互いに発光波長が異なる複数種類の半導体発光素子を有する集積型半導体発光装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

今後、再生のみならず記録機能を有する記録１６倍速対応ＤＶＤや記録４８倍速対応のＣＤ−Ｒ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ−Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）と言った高速書き込み可能な光ディスクシステム用の光源の需要が益々高まっていく。この場合、光源として用いられるレーザには８０℃以上の高温動作時においても、少なくとも２５０ｍＷ以上の高出力動作が求められている。

そこで、高出力特性を得るために、図７に示すような半導体レーザ装置の構造が知られている（例えば、特許文献２参照）。すなわち、半導体レーザ装置１０１は、発振波長が６３０〜６９０ｎｍで、パルス出力が５０ｍＷ以上のリッジ型である。バッファ層１１２は、Ｓｉドープのｎ型ＧａＡｓ基板１１１上に配設され、例えばＳｉドープのｎ型ＡｌＧａＡｓで構成されている。バッファ層１１２は、ＭＱＷ（ＭｕｌｔｉＱｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ）活性層１１４よりも大きなバンドギャップを有する材料で構成されている。この実施の形態では、バッファ層１１２としてＡｌ組成比が０．３以上のｎ型ＡｌＧａＡｓが使用されている。また、ＡｌＧａＡｓは、ＡｌＧａＩｎＰに比較して、Ｚｎの拡散速度が小さい材料である。

下クラッド層１１３は、バッファ層１１２上に形成され、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰで構成されている。ＭＱＷ活性層１１４は、下クラッド層１１３上に形成され、ＭＱＷ活性層１１４には、ＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰにより量子井戸構造が形成されている。

上クラッド層１１５は、ＭＱＷ活性層１１４の上に形成され、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰで構成されている。コンタクト層１１６は、上クラッド層１１５上に形成され、ｐ型ＧａＡｓで構成されている。上クラッド層１１５およびコンタクト層１１６は、ストライプメサ状に形成され、光導波路１１７を構成している。光導波路１１７の頂部のコンタクト層１１６を除いて、光導波路１１７の側面、光導波路１１７の形成により露呈した上クラッド層１１５およびコンタクト層１１６と同時に形成されたｐ型ＧａＡｓ層１１８は、ＳｉＯ₂などで形成された絶縁膜１１９で覆われている。

コンタクト層１１６および絶縁膜１１９の表面上にはｐ側の表面電極１２０が配設され、コンタクト層１１６と接続され上クラッド層１１５を介してＭＱＷ活性層１１４への電流経路を形成している。

窓領域１２１（ドットで示した領域）は、光導波路１１７の両側の出射端面となるチップ両端面近傍に形成されている。窓領域１２１は、上クラッド層１１５の表面上から不純物としてのＺｎを拡散により導入することにより、ＭＱＷ活性層１１４が無秩序化された領域である。窓領域１２１は、チップ両端面近傍の上クラッド層１１５、ＭＱＷ活性層１１４および下クラッド層１１３を含む。Ｚｎの拡散速度がバッファ層１１２で小さくなるので、下クラッド層１１３とバッファ層１１２の境界でＺｎの拡散を停止させる制御が容易であるが、場合によってはＺｎの拡散がバッファ層１１２に及ぶこともある。窓領域１２１の表面上はコンタクト層１１６が除去され、絶縁膜１１９が配設されている。裏面電極１２２は、ｎ型ＧａＡｓ基板１１１の裏面側に配設されている。

半導体レーザ装置１０１における窓領域１２１の製造工程において、コンタクト層１１６としてのｐ型ＧａＡｓ層をＭＯＣＶＤ等のエピタキシャル成長法により形成する。次に、チップに分割した際にレーザ出射端面となるチップ端面近傍のコンタクト層１１６を除去したウエハ表面にＺｎＯを蒸着し、アニールすることにより、ウエハ上面からＺｎの拡散を行う。この工程を経ることにより、ＭＱＷ活性層１１４が無秩序化し、バンドギャップが大きくなり、窓領域１２１がレーザ光に対して透明になる。

下クラッド層１１３はｎ型ＡｌＧａＩｎＰ層で形成されているので、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ層ではＺｎの拡散速度が大きいが、バッファ層１１２としてのｎ型ＡｌＧａＡｓ層はＺｎの拡散速度が小さい。このため、下クラッド層１１３とバッファ層１１２との境界でＺｎの拡散が停止するが、場合によってはバッファ層１１２中にＺｎが拡散して、バッファ層１１２中にｐｎ接合が形成されることがある。

この場合、半導体レーザ中には、不純物が拡散された窓領域１２１のバッファ層１１２にｐｎ接合が形成される。このｐｎ接合の立ち上がり電圧が、窓領域１２１以外のＭＱＷ活性層１１４で形成されるｐｎ接合の立ち上がり電圧よりも小さくなると、半導体レーザに注入した電流は、立ち上がり電圧の低い窓領域１２１のバッファ層１１２で形成されるｐｎ接合部を流れ、レーザ発振に寄与しないリーク電流成分が増大する。

そこで、半導体レーザ装置１０１では、バッファ層１１２としてＡｌ組成比が０．３以上のｎ型ＡｌＧａＡｓを使用している。この場合、バッファ層１１２にはＺｎが拡散されにくくなる。さらに、たとえバッファ層１１２内にｐｎ接合が形成されたとしても、バッファ層１１２はＭＱＷ活性層１１４よりも大きいバンドギャップを有する。このため、半導体レーザ装置１０１は、印加電圧が高くなると、バッファ層１１２内のｐｎ接合よりも低い電圧で、ＭＱＷ活性層１１４に電流が流れる。したがって、順方向立ち上がり電圧の低下が抑制され、リーク電流の発生が抑制される。
特開平１１−１８６６５１号公報 特開平２００３−３１９０１号公報

上記図７に示した半導体レーザの構成を、同一基板上に形成された２波長半導体レーザに用いる場合、最初に成長を行うダブルへテロ構造は、結晶成長のために余分な熱履歴にさらされることになる。この場合、ＡｌＧａＡｓ系のバッファ層１１２を使用すると、ＡｌＧａＡｓと基板材料であるＧａＡｓとは熱膨張係数が異なるため格子欠陥が発生しやすくなり、２波長半導体レーザにおいて、窓領域１２１でのリーク電流を低減するために単純にＡｌＧａＡｓバッファ層を用いても信頼性上支障をきたすことになる。

本発明は、ＣＯＤ（Ｃａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄａｍａｇｅ）レベルを高めるために量子井戸活性層の無秩序化を強めても、格子欠陥の発生とリーク電流の発生が抑制され、高出力動作状態における発光効率の飽和が回避され、安定した基本横モード発振を行うことが可能な半導体レーザ装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の半導体レーザ装置は、基板と、ＩＩＩ−Ｖ族半導体からなり、前記基板上に形成された第一導電型の第一クラッド層と、ＩＩＩ−Ｖ族半導体からなり、前記第一クラッド層上に形成された第一の導電型の拡散防止層と、ＩＩＩ−Ｖ族半導体からなり、前記拡散防止層上に形成された第一導電型の第二クラッド層と、ＩＩＩ−Ｖ族半導体からなり、前記第二クラッド層上に形成され、禁制帯幅がＥ１の量子井戸活性層と、ＩＩＩ−Ｖ族半導体からなり、前記量子井戸活性層上に形成された第二の導電型の第三クラッド層とを備える。上記課題を解決するために、端面近傍における前記第三クラッド層、前記量子井戸活性層および前記第二クラッド層に不純物が拡散されて無秩序化された窓領域が形成され、前記窓領域における前記拡散防止層と前記第二クラッド層との間に立ち上がり電圧がＶのｐｎ接合が形成され、前記Ｅ１と前記ＶとがＥ１＜ｅ×Ｖ（ｅは素電荷の値）を満たすことを特徴とする。

本発明の第２の半導体レーザ装置は、同一基板上にＩＩＩ−Ｖ族半導体からなる第１の半導体レーザと第２の半導体レーザとを備え、前記第１の半導体レーザは、前記基板上に形成された第一導電型の第一クラッド層と、前記第一クラッド層上に形成された第一の導電型の第一拡散防止層と、前記第一拡散防止層上に形成された第一導電型の第二クラッド層と、前記第二クラッド層上に形成され、禁制帯幅がＥ１の第一量子井戸活性層と、前記量子井戸活性層上に形成された第二の導電型の第三クラッド層とを有し、前記第２の半導体レーザは、前記基板上に形成された第一導電型の第四クラッド層と、前記第四クラッド層上に形成された第一の導電型の第二拡散防止層と、前記第二拡散防止層上に形成された第一導電型の第五クラッド層と、前記第五クラッド層上に形成され、禁制帯幅がＥ２の第二量子井戸活性層と、前記量子井戸活性層上に形成された第二の導電型の第六クラッド層とを有する。上記課題を解決するために、端面近傍における前記第三クラッド層、前記第一量子井戸活性層および前記第二クラッド層と、前記第六クラッド層、前記第二量子井戸活性層および前記第五クラッド層に不純物が拡散されて無秩序化された窓領域が形成され、前記窓領域における前記第一拡散防止層と前記第二クラッド層との間に立ち上がり電圧がＶ１のｐｎ接合が形成され、前記窓領域における前記第二拡散防止層と前記第五クラッド層との間に立ち上がり電圧がＶ２のｐｎ接合が形成され、前記Ｅ１と前記Ｖ１とがＥ１＜ｅ×Ｖ１（ｅは素電荷の値）を満たし、前記Ｅ２と前記Ｖ２とがＥ２＜ｅ×Ｖ２を満たすことを特徴とする。

このようにクラッド層中に拡散防止層を設けることにより、不純物拡散が基板とクラッド層の間のバッファ層近傍に到達することが抑制され、窓領域を通じて流れるレーザ発振に寄与しない無効電流の発生を、第１の半導体レーザ、第２の半導体レーザ共に抑制することが可能となる。

また、本発明の半導体レーザ装置の製造方法は、基板上に、第一導電型の第一クラッド層、第一導電型の第一拡散防止層、第一導電型の第二クラッド層、第一量子井戸活性層、および第二導電型の第三クラッド層を順次形成する工程（ａ）と、エッチングにより、前記第一クラッド層、前記第一拡散防止層、前記第二クラッド層、前記第一量子井戸活性層、および前記第三クラッド層を選択的に除去する工程（ｂ）と、前記工程（ｂ）の後、第一の導電型の第四クラッド層、前記第一拡散防止層よりも基板との格子定数差の大きい第一導電型の第二拡散防止層、第一の導電型の第五クラッド層、第二量子井戸活性層、および第二導電型の第六クラッド層を順次形成する工程（ｃ）と、端面領域における前記第三クラッド層および前記第六クラッド層より不純物を拡散し、前記第一量子井戸活性層および、前記第二量子井戸活性層を無秩序化する工程（ｄ）とを有することを特徴とする。

この構成により、レーザ作製工程の低減を図ることが可能となるため、窓部を通じて流れるレーザ発振に寄与しない無効電流の発生が抑制された２波長半導体レーザを低コストで得ることが可能となり、量子井戸活性層を無秩序化するための不純物の拡散を基板方向へ均一に行うことができる。

以上のように本発明によれば、窓領域下のクラッド層と拡散防止層との間で形成されるｐｎ接合の立ち上がり電圧を窓領域でない活性層部のｐｎ接合の立ち上がり電圧よりも大きくすることにより、窓領域を通じて流れる無効電流の発生を抑制することが可能となる。その結果、ＣＯＤレベルが高く、高温動作可能な温度特性に優れた半導体レーザ装置を提供することが可能となる。

本発明の半導体レーザ装置および半導体レーザ装置の製造方法は、上記形態を基本として種々の態様をとることができる。すなわち、第２の半導体レーザ装置において、前記第一拡散防止層におけるＶ族元素は、前記第一クラッド層、前記第二クラッド層および前記第三クラッド層におけるＶ族元素とは異なるＶ族元素を含み、前記第二拡散防止層は、前記第四クラッド層、前記第五クラッド層および前記第六クラッド層のＶ族元素とは異なるＶ族元素を含み、前記第一拡散防止層の禁制帯幅をＥｓ１、前記第二拡散防止層の禁制帯幅をＥｓ２として、Ｅ１＜Ｅ２、Ｅ１＜Ｅｓ１、Ｅ２＜Ｅｓ２の関係を満たす構成にすることができる。

また、前記第一クラッド層、前記第二クラッド層、前記第三クラッド層、前記第四クラッド層、前記第五クラッド層および前記第六クラッド層は、燐（Ｐ）を含む材料からなり、前記第一拡散防止層および前記第二拡散防止層は、砒素(Ａｓ)を含む材料からなる構成にすることができる。この構成により、Ｖ族にＡｓを含む第一拡散防止層および、第二拡散防止層により、不純物拡散がバッファ層近傍に到達することが高歩留に抑制され、窓領域を通じて流れるレーザ発振に寄与しない無効電流の発生を、第１半導体レーザ、第２半導体レーザ共に抑制することが可能となる。

また、前記第一量子井戸活性層は、ＧａＡｓまたはＡｌＧａＡｓからなり、前記第二量子井戸活性層は、ＩｎＧａＰまたはＡｌＧａＩｎＰからなる構成にすることができる。この構成により、赤外と赤色域で発光する２波長半導体レーザ装置を得ることが可能となる。

また、前記第一拡散防止層と前記第二拡散防止層とがともにＡｌＧａＡｓからなる構成にすることができる。この構成により、拡散防止層の格子定数をＧａＡｓ基板とほぼ同一とすることができるため、拡散防止層での格子欠陥の発生を抑制しつつ、不純物拡散が活性層に到達することが高歩留に抑制され、窓領域を通じて流れるレーザ発振に寄与しない無効電流の発生を、第１半導体レーザ、第２半導体レーザ共に抑制することが可能となる。

また、前記第一拡散防止層のＡｌ組成をｘ１、前記第二拡散防止層のＡｌ組成をｘ２として、ｘ１≧０、ｘ２≧０．３７、およびｘ２＞ｘ１を満たす構成にすることができる。この構成により、窓領域を通じて流れるレーザ発振に寄与しない無効電流の発生を抑制することが可能となる。

また、前記不純物がＺｎである構成にすることができる。この構成により、量子井戸活性層の無秩序化を容易に行うことが可能となり、２種のレーザに対して窓領域を確実に形成することができる。

また、前記第一拡散防止層または前記第二拡散防止層が量子井戸構造からなる構成にすることができる。この構成により、拡散防止層において、不純物の拡散を安定して防止することが可能となり、窓領域を通じて流れるレーザ発振に寄与しない無効電流の発生を、第１半導体レーザ、第２半導体レーザ共に抑制することが可能となる。

また、前記第一拡散防止層または前記第二拡散防止層の層厚が２０ｎｍ以下かつキャリア濃度が５×１０¹⁷ｃｍ^-3以下である構成にすることができる。この構成により、電流注入時の拡散防止層でのフリーキャリア吸収損失を低減し、拡散防止層において、不純物の拡散を安定して防止することが可能となり、窓領域を通じて流れるレーザ発振に寄与しない無効電流の発生を、第１半導体レーザ、第２半導体レーザ共に抑制することが可能となる。

さらに、前記第一拡散防止層または前記第二拡散防止層のキャリア濃度が１×１０¹⁷ｃｍ^-3以下である構成にすることが好ましい。さらに、前記第一拡散防止層または前記第二拡散防止層のキャリア濃度が５×１０¹⁶ｃｍ^-3以下であることが好ましい。この構成により、電流注入時の拡散防止層でのフリーキャリア吸収損失と結晶中での点欠陥の発生を低減し、拡散防止層において、不純物の拡散を安定して防止することが可能となり、窓領域を通じて流れるレーザ発振に寄与しない無効電流の発生を、第１半導体レーザ、第２半導体レーザ共に抑制することが可能となる。

また、前記第一拡散防止層または前記第二拡散防止層のＡｌＧａＡｓ拡散防止層の膜厚は、０．５μｍ以下である構成にすることができる。この構成により、電流注入時の拡散防止層でのフリーキャリア吸収損失と結晶中での点欠陥の発生をさらに低減し、拡散防止層において、不純物の拡散を安定して防止することが可能となり、窓領域を通じて流れるレーザ発振に寄与しない無効電流の発生を、第１半導体レーザ、第２半導体レーザ共に抑制することが可能となる。

また、本発明の半導体レーザ装置の製造方法において、前記第三クラッド層と前記第六クラッド層とをエッチングして、電流注入のためのストライプを同時に形成する工程（ｅ）をさらに有してもよい。この構成により、レーザ作製工程の低減を図ることが可能となるため、窓部を通じて流れるレーザ発振に寄与しない無効電流の発生が抑制された２波長半導体レーザを低コストで得ることが可能となり、さらにストライプ形成のためのエッチング工程後に不純物の拡散を行うため不純物の拡散距離が短くなり量子井戸活性層をより確実に無秩序化することができる。

また、前記工程（ｄ）において、前記第一量子井戸活性層および、前記第二量子井戸活性層を同時に無秩序化してもよい。

また、前記第一クラッド層、前記第二クラッド層、前記第三クラッド層、前記第四クラッド層、前記第五クラッド層および前記第六クラッド層を、燐（Ｐ）を含む材料を用いて形成し、前記第一拡散防止層および前記第二拡散防止層を、砒素（Ａｓ）を含む材料を用いて形成してもよい。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら、説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態における半導体レーザ装置１の断面構造を示す断面図である。半導体レーザ装置１は、（１００）面から［０１１］方向に１０°傾けた面を主面とするＧａＡｓ基板４上に赤外レーザ２と赤色レーザ３とが集積化されて構成されている。

まず、赤外レーザ２の構造から説明する。ＧａＡｓ基板４上には、厚さが０.５μｍであり、ｎ型のＧａＡｓで構成されたバッファ層１１が形成されている。ｎ型のＧａＡｓバッファ層１１上には、ｎ型の（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.51Ｉｎ_0.49Ｐからなる第一クラッド層１２が厚さ１．０μｍに形成されている。第一クラッド層１２上には、ｎ型のＡｌＧａＡｓからなる第一拡散防止層１３が形成されている。第一拡散防止層１３上には、ｎ型の（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.51Ｉｎ_0.49Ｐからなる第二クラッド層１４が厚さ１．０μｍに形成されている。

第二クラッド層１４上には、量子井戸活性層１５が形成されている。量子井戸活性層１５は、Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓからなる第一ガイド層１５ａ、ＡｌＧａＡｓからなるウェル層１５ｂ、Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓからなるバリア層１５ｃ、ＡｌＧａＡｓからなるウェル層１５ｄ、Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓからなる第二ガイド層１５ｅが順に積層されている。

量子井戸活性層１５上には、ｐ型の（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.51Ｉｎ_0.49Ｐからなる第三クラッド層１６が形成されている。第三クラッド層１６には、リッジが形成されている。リッジの上端から第三クラッド層１６の下面までの距離が１．４μｍ、リッジが形成されていない領域における第三クラッド層１６の厚さ（ｄｐ）が０．２４μｍである。

第三クラッド層１６のリッジの上端に、ｐ型のＧａ_0.51Ｉｎ_0.49Ｐからなる保護層１７が形成されている。保護膜１７の厚さは５０ｎｍである。保護膜１７上には、ｐ型のＧａＡｓからなるコンタクト層１８が厚さ０．４μｍに形成されている。第三クラッド層１６におけるリッジが形成されていない領域の上面およびリッジの側面には、誘電体膜であるＳｉＮからなる電流ブロック層１９が厚さが０．１５μｍに形成されている。

上記構造の赤外レーザ２において、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１８から注入された電流は、電流ブロック層１９によりリッジ部のみに狭窄される。このため、リッジ底部下方に位置する量子井戸活性層１５に集中して電流が注入され、レーザ発振に必要なキャリアの反転分布状態が数十ｍＡの少ない注入電流により実現される。量子井戸活性層１５へ注入されたキャリアの再結合により生じた光は、量子井戸活性層１５に垂直な方向においては、クラッド層１２、１４、１６により閉じ込められる。また、量子井戸活性層１５に生じた光は、リッジの幅方向においては、ＳｉＮ電流ブロック層１９が第三クラッド層１６よりも屈折率が低いため閉じ込められる。

また、電流ブロック層１９は、レーザ発振光に対して透明であるため光吸収がなく、低損失の導波路を実現することができる。

また、導波路を伝播する光分布は、電流ブロック層１９に大きくしみ出すことができるため、高出力動作に適した１０^-3のオーダのΔｎ（実効屈折率差）を容易に得ることができる。さらに、Δｎの大きさをリッジが形成されていない領域における第三クラッド層１６の厚さｄｐの大きさにより、１０^-3のオーダで精密に制御することができる。このため、光分布を精密に制御しつつ、低動作電流の高出力半導体レーザを得ることができる。

次に、赤色レーザ３の構造について説明する。ＧａＡｓ基板４上には、厚さが０.５μｍであり、ｎ型のＧａＡｓで構成されたバッファ層２１が形成されている。ｎ型のＧａＡｓバッファ層２１上には、ｎ型の（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.51Ｉｎ_0.49Ｐからなる第四クラッド層２２が厚さ１．０μｍに形成されている。第四クラッド層２２上には、ｎ型のＡｌＧａＡｓからなる第二拡散防止層２３が形成されている。第二拡散防止層２３は、第一拡散防止層１３よりも基板との格子定数差が大きい。第二拡散防止層２３上には、ｎ型の（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.51Ｉｎ_0.49Ｐからなる第五クラッド層２４が厚さ１．０μｍに形成されている。

第五クラッド層２４上には、歪量子井戸活性層２５が形成されている。歪量子井戸活性層２５は、ＡｌＧａＩｎＰからなる第一ガイド層２５ａ、ＧａＩｎＰからなるウェル層２５ｂ、ＡｌＧａＩｎＰからなるバリア層２５ｃ、ＧａＩｎＰからなるウェル層２５ｄ、ＡｌＧａＩｎＰからなるバリア層２５ｅ、ＧａＩｎＰからなるウェル層２５ｆ、（Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5）_0.51Ｉｎ_0.49Ｐからなる第二ガイド層２５ｇが順に積層されて形成されている。

歪量子井戸活性層２５上には、ｐ型の（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.51Ｉｎ_0.49Ｐからなる第六クラッド層２６が形成されている。第六クラッド層２６には、リッジが形成されている。リッジの上面から第六クラッド層２６の下面までの距離が１．４μｍ、リッジが形成されていない領域における第六クラッド層２６の厚さ（ｄｐ）が０．２μｍである。

第六クラッド層２６のリッジの上端に、ｐ型のＧａ_0.51Ｉｎ_0.49Ｐからなる保護層２７が形成されている。保護膜２７の厚さは５０ｎｍである。保護膜２７上には、厚さ０．４μｍであり、ｐ型ＧａＡｓからなるコンタクト層２８が形成されている。第六クラッド層２６におけるリッジが形成されていない領域の上面およびリッジの側面には、誘電体膜であるＳｉＮからなる電流ブロック層２９が厚さ０．１５μｍに形成されている。

上記構造の赤色レーザ３において、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層２８から注入された電流は、電流ブロック層２９によりリッジ部のみに狭窄される。このため、リッジ底部下方に位置する歪量子活性層２５に集中して電流注入され、レーザ発振に必要なキャリアの反転分布状態が数十ｍＡの少ない注入電流により実現される。この時生じた、歪量子活性層２５へ注入されたキャリアの再結合により生じた光は、歪量子活性層２５に垂直な方向において、クラッド層２２、２４、２６により垂直方向の光閉じ込めが行わる。また、歪量子活性層２５に生じた光は、リッジの幅方向において、ＳｉＮ電流ブロック層２９は、第六クラッド層２６よりも屈折率が低いため光閉じ込めが行われる。

また、電流ブロック層２９はレーザ発振光に対して透明であるため光吸収がなく、低損失の導波路を実現することができる。

また、導波路を伝播する光分布は、ＳｉＮ電流ブロック層２９に大きくしみ出すことができるため、赤外レーザと同様に、高出力動作に適した１０^-3のオーダのΔｎを容易に得ることができる。さらに、Δｎの大きさをリッジが形成されていない領域における第六クラッド層２６の厚さｄｐの大きさで、１０^-3のオーダで精密に制御することができる。このため、光分布を精密に制御しつつ、低動作電流の高出力半導体レーザを得ることができる。

赤外レーザ２および赤色レーザ３において、共振器長は、１７５０μｍである。この構成により、レーザの８０℃高温動作時において、動作電流密度が低下して放熱性が向上するため、３５０ｍＷ以上の高出力動作が可能となる。なお、共振器長が１５００μｍ以上であれば、放熱効率向上の効果が得られる。

また、赤外レーザ２において、共振器の前端面、後端面には、赤外レーザ光に対する反射率がそれぞれ７％、９４％となるように誘電体膜（図示せず）がコーティングされている。同様に、赤色レーザ３において、共振器の前端面、後端面には、赤色レーザ光に対する反射率がそれぞれ７％、９４％となるように誘電体膜（図示せず）がコーティングされている。この構成により、半導体レーザ装置の前面からレーザ光が出力される。

なお、本実施形態では、量子井戸活性層１５が無歪の量子井戸構造であり、歪量子井戸活性層２５が歪量子井戸構造である例を示した。しかし、量子井戸活性層１５が歪量子井戸構造あるいはバルクを用いてもよく、歪量子井戸活性層２５が無歪の量子井戸構造あるいはバルクを用いてもよい。また、活性層１５、２５の導電型は特に記載していないが、ｐ型であっても、ｎ型であっても、もちろんアンドープであっても構わない。

次に、赤外レーザ２のｎ型Ａｌ_x1Ｇａ_1-x1Ａｓ第一拡散防止層１３のＡｌ組成ｘ１と、赤色レーザ３のｎ型Ａｌ_x2Ｇａ_1-x2Ａｓ第二拡散防止層２３のＡｌ組成ｘ２の大きさについて説明する。以下、赤色レーザ３を例に説明する。

図２は、赤色レーザ３の構成を示す共振器方向に平行な断面図である。窓領域４１形成のために、Ｚｎを拡散させる場合、拡散時間を長くするあるいは、温度を高めてＺｎ拡散速度を速めるといった方法が用いられている。この場合、拡散領域は、赤色レーザ３を例にとって示すと図２に示すように、第二拡散防止層２３とＡｌＧａＩｎＰで構成された第五クラッド層２４との界面で、境界面が形成される。これは、Ｚｎの拡散速度がＡｌＧａＩｎＰ系材料で構成された第五クラッド層２４中よりもＡｌＧａＡｓ系材料で構成された第二拡散防止層２３中の方が遅いため、第五クラッド層２４と第二拡散防止層２３との境界で実質的にＺｎの拡散が停止するためである。

この時、窓領域４１下の不純物拡散によりｐ型化された第五クラッド層２４と、ｎ型ＡｌＧａＡｓで構成された第二拡散防止層２３とにより、ｐｎ接合が形成される。このｐｎ接合の立ち上がり電圧は、第二拡散防止層２３のＡｌ組成に大きく依存する。

ここで、ｐ型（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.51Ｉｎ_0.49Ｐ第五クラッド層２４とｎ型ＡｌＧａＡｓ第二拡散防止層２３とで形成されるｐｎ接合の立ち上がり電圧の計算結果を図３に示す。図３における横軸は、Ａｌ組成（ｘ２）を示し、縦軸は立ち上がり電圧を示す。計算対象として、ｐ型（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.51Ｉｎ_0.49Ｐ第五クラッド層２４のｐ型不純物濃度が、１×１０¹⁷ｃｍ^-3、５×１０¹⁷ｃｍ^-3、１×１０¹⁸ｃｍ^-3、１×１０¹⁹ｃｍ^-3のものを用いた。

立ち上がり電圧の計算において、Ａｌ_x2Ｇａ_1-x2Ａｓ第二拡散防止層２３のＡｌ組成（ｘ２）を０から０．５まで変化させている。なお、ＡｌＧａＡｓ第二拡散防止層２３のキャリア濃度は２×１０¹⁷ｃｍ^-3としている。

図３に示すように、ＡｌＧａＡｓ第二拡散防止層２３のＡｌ組成を大きくするとバンドギャップエネルギーが大きくなるため、立ち上がり電圧が増大する。また、ｐ型（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.51Ｉｎ_0.49Ｐクラッド層のｐ型不純物濃度を大きくしても、ｐ型第五クラッド層２４のフェルミエネルギーが価電子帯端に近づくため、立ち上がり電圧が増大する。

窓領域４１を形成するためにＺｎを拡散させた場合、拡散領域の不純物濃度は、１×１０¹⁸ｃｍ^-3程度あるいはそれ以上の高濃度となっている。このため、不純物の第二拡散防止層２３を用いずに不純物拡散を行った場合、バッファ層２１がＧａＡｓであるため、不純物拡散によりｐ型化された第四クラッド層２２と、ｎ型ＧａＡｓバッファ層２１で形成されるｐｎ接合の立ち上がり電圧は１．４４Ｖ以上となる。

従って、不純物拡散がｎ型のバッファ層２１まで進行した場合、窓領域４１でない部分の利得領域のｐｎ接合の立ち上がり電圧が１．４４Ｖよりも高いと、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層２８より注入された電流は、立ち上がり電圧の低い窓領域４１を通過して流れることになる。この窓領域４１を流れる電流は発光に寄与しないために、赤色レーザ３の発光効率が低下する。したがって、赤色レーザ３の発振しきい電流値、動作電流値が増大する。

赤外レーザ２においても、赤色レーザ３と同様に、発振しきい電流値、動作電流値が増大する。

図４は、（ａ）が赤外レーザ２、（ｂ）が赤色レーザ３において、窓領域４１でない歪量子井戸活性層２５部分のｐｎ接合の電圧−電流特性を示すグラフである。図４から立ち上がり電圧が、それぞれ１．７Ｖ、１．４５Ｖであることがわかる。つまり、赤色レーザ３の禁制帯幅Ｅ１＝ｅ×１．４５Ｖ（ｅは素電荷の値）であり、赤外レーザ２の禁制帯幅Ｅ２＝ｅ×１．７Ｖである。このことから、第二拡散防止層２３がない場合には、不純物拡散がｎ型ＧａＡｓバッファ層２１に到達し、立ち上がり電圧が相対的に低い窓領域で形成されたｐｎ接合を通じて電流が流れることになる。

一方、ＡｌＧａＡｓ第二拡散防止層２３を用いると、不純物の拡散は拡散速度の遅いＡｌＧａＡｓ第二拡散防止層２３とＡｌＧａＩｎＰ第五クラッド層２４との界面まで進行することになる。この場合においても、ＡｌＧａＡｓ第二拡散防止層２３と窓領域４１でｐ型化されたＡｌＧａＩｎＰ第五クラッド層２４とにより形成されるｐｎ接合の立ち上がり電圧が、窓領域４１でない活性層の立ち上がり電圧よりも小さい場合、立ち上がり電圧が相対的に低い、窓領域４１で形成されたｐｎ接合を通じて電流が流れることになる。

赤色レーザ３のＡｌＧａＡｓ第二拡散防止層２３のＡｌ組成を０．３７以上、赤外レーザ２のＡｌＧａＡｓ第一拡散防止層１３のＡｌ組成を０以上とし、窓領域４１の不純物濃度が１×１０¹⁸ｃｍ^-3以上とすると、図３に示すように、活性層のｐｎ接合の立ち上がり電圧が、窓領域４１下の拡散防止層１３、２３と不純物拡散によりｐ型化されたＡｌＧａＩｎＰクラッド層１４、２４で形成されるｐｎ接合の立ち上がり電圧よりも小さくなる。このため、窓領域４１を通じて流れる無効電流の発生を抑制することが可能となる。

基板上に拡散防止層としてＡｌＧａＡｓ拡散防止層を成長させる場合、Ａｌ組成を高くしすぎるとＧａＡｓ基板との熱膨張係数の差が大きくなり、結晶成長時の高温状態から、室温に温度を下げると、格子欠陥が発生する可能性が高くなる。したがって、拡散防止層に使用するＡｌＧａＡｓのＡｌ組成は可能な限り小さい方がよい。このため、立ち上がり電圧の低い赤外レーザ２の第一拡散防止層１３のＡｌ組成は、赤色レーザ３のＡｌＧａＡｓ第二拡散防止層２３のＡｌ組成と比較して低く設定した方が赤外レーザ２での格子欠陥の発生を抑制することが可能となる。

本実施例では、ｘ２を０．４５、ｘ１を０．２として、赤外レーザ２のバッファ層１１におけるＡｌ組成を赤色レーザ３のバッファ層２１におけるＡｌ組成よりも低くしている。この場合、窓領域４１下の不純物拡散によりｐ型化されたクラッド層１４、２４と、ｎ型ＡｌＧａＡｓ拡散防止層１３、２３とで形成されるｐｎ接合の立ち上がり電圧は、赤色レーザ３、赤外レーザ２に対して、それぞれ、１．７５Ｖ、１．５７Ｖとなる。したがって、赤色レーザ３の窓領域における立ち上がり電圧Ｖ１（１．７５）は、赤色レーザ３の禁制帯幅Ｅ１＜ｅ×Ｖ１を満たす。また、赤外レーザ２の窓領域における立ち上がり電圧Ｖ２（１．５７）は、赤外レーザ２の禁制帯幅Ｅ２＜ｅ×Ｖ２を満たす。

この場合、窓領域４１下の不純物拡散によりｐ型化されたクラッド層１４、２４と、ｎ型ＡｌＧａＡｓ拡散防止層１３、２３で形成されるｐｎ接合の立ち上がり電圧は、窓領域４１以外の領域の立ち上がり電圧よりも高いため、窓領域４１を通じて流れる発光に寄与しない無効電流の発生を抑制することが可能となる。

ここで、ＡｌＧａＡｓ拡散防止層１３、２３のキャリア濃度としては、１×１０¹⁶ｃｍ^-3以上、５×１０¹⁷ｃｍ^-3以下であることが必要となる。キャリア濃度が１×１０¹⁶ｃｍ^-3以下となると拡散防止層での抵抗が大きくなり、素子の動作電圧増大をもたらすからである。一方、５×１０¹⁷ｃｍ^-3以上となると結晶性が低下し、結晶成長での点欠陥が発生しやすくなるからである。

また、ＡｌＧａＡｓ拡散防止層１３、２３のキャリア濃度として、１×１０¹⁷ｃｍ^-3以下とすることで結晶成長での点欠陥の発生をさらに抑制しつつ、拡散防止層での抵抗を小さくし、素子の動作電圧を低減することが可能となる。

さらに、ＡｌＧａＡｓ拡散防止層１３、２３のキャリア濃度として、５×１０¹⁶ｃｍ^-3以下とすることで点欠陥の発生をほぼ完全に抑制することが可能となる。

また、ＡｌＧａＡｓ拡散防止層１３、２３の膜厚としては、熱履歴方法での結晶成長による欠陥の発生を防止できるためと、光分布に影響を与えないために薄い方がよく、０．５μｍ以下、好ましくは０．３μｍ以下、さらに好ましくは０．１μｍ以下とすることがよい。本実施例では、赤色レーザ３、赤外レーザ２のＡｌＧａＡｓ拡散防止層１３、２３の膜厚を共に５０ｎｍとしている。

また、ＡｌＧａＡｓ拡散防止層１３、２３の膜厚を２０ｎｍ以下とすることで、ＧａＡｓとＡｌＧａＡｓ拡散防止層の格子不整合と熱膨張係数の差を考慮した臨界膜厚よりも十分薄くなるために、熱履歴方法での結晶成長による欠陥の発生をさらに抑制することが可能となる。

また、ＡｌＧａＡｓ拡散防止層１３、２３の薄膜を複数積層された薄膜多層構造としても、不純物の拡散を抑制する効果を増大させることが可能となる。

また、薄膜多層構造を構成するウェル層１５ｂ、１５ｄ、２５ｂ、２５ｄ、２５ｆの厚さはレーザの発振波長より薄い構成とする。

また、ＡｌＧａＡｓ拡散防止層１３、２３について、Ａｌ組成を高くすると拡散防止層の禁制帯幅エネルギーが大きくなり、窓部での立ち上がり電圧を下げることが出来るが、ＡｌＧａＡｓとＧａＡｓの熱膨張率の差によって欠陥が発生しやすくなる。

そこで拡散防止層を高Ａｌ組成のＡｌＧａＡｓとＧａＡｓの量子井戸構造多層薄膜とすることで、臨界膜厚以下の超薄膜（１０ｎｍ以下）の構成となり、欠陥の発生を抑制しつつ、Ａｌ組成を高くすることが出来る。これにより拡散防止層の禁制帯幅エネルギーを大きくすることが出来、窓部での立ち上がり電圧を上げる効果をより増大させることが可能となる。第一拡散防止層１３の禁制帯幅をＥｓ１、第２拡散防止層２３の禁制帯幅をＥｓ２とすると、Ｅ１＜Ｅｓ１、Ｅ２＜Ｅｓ２を満たすことが好ましい。

図５（ａ）は本実施の形態における赤色レーザ３、（ｂ）は本実施の形態における赤外レーザ２の温度８０℃、パルス時間幅５０ｎｓ、パルスデューティ比４１％動作時における電流−光出力特性をそれぞれ示す。赤色レーザ３は光出力４００ｍＷまでキンクが発生せず、赤外レーザ２では、電流−光出力特性の線形はきわめて良好であり、５００ｍＷ以上のキンクレベルであることがわかる。

次に、本発明の第１の実施形態における半導体レーザ装置１の製造方法について説明を行う。図６Ａ〜Ｈは、本実施形態における半導体レーザ装置１の端面付近を示す製造工程図である。半導体レーザ装置１の製造では、赤外レーザ２を赤色レーザ３よりも先に作製する。このようにすると、赤色レーザ３および赤外レーザ２のＡｌＧａＡｓ拡散防止層において、相対的にＡｌ組成の高いＡｌＧａＡｓ拡散防止層２３を備えた赤色レーザ３の方が結晶成長時の熱履歴が少なくてすむため、ＡｌＧａＡｓ拡散防止層２３とＧａＡｓ基板４との熱膨張係数の差による格子欠陥の発生を抑えることができる。

まず、図６Ａに示すように、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法あるいはＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法を用いた第１の結晶成長工程において、（１００）面から［０１１］方向に１０°傾けた面を主面とするｎ型ＧａＡｓ基板４上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層１１（０．５μｍ）、ｎ型（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.51Ｉｎ_0.49Ｐ第一クラッド層１２（１．０μｍ）、ｎ型ＡｌＧａＡｓ第一拡散防止層１３、ｎ型（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.51Ｉｎ_0.49Ｐ第二クラッド層１４（１．０μｍ）、量子井戸活性層１５、ｐ型（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.51Ｉｎ_0.49Ｐ第三クラッド層１６、ｐ型Ｇａ_0.51Ｉｎ_0.49Ｐ保護層１７（５０ｎｍ）、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１８（０．４μｍ）を順に形成する。

量子井戸活性層１５は、Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓからなる第一ガイド層１５ａ、ＡｌＧａＡｓからなるウェル層１５ｂ、Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓからなるバリア層１５ｃ、ＡｌＧａＡｓからなるウェル層１５ｄ、Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓからなる第二ガイド層１５ｅを順に積層して形成される。

次に、図６Ｂに示すように、ＧａＡｓ基板４をＭＯＣＶＤあるいはＭＢＥ反応炉から取り出した後、フォトリソグラフィによりレジストパターン３０を形成し、レジストパターン３０をマスクとして硫酸系や塩酸系のエッチング液を用い、マスクの形成されていない部分を取り除く。

レジストパターン３０を取り除いた後、次に、図６Ｃに示すように、ＭＯＣＶＤ法あるいはＭＢＥ法を用いて、ｎ型ＧａＡｓバッファ層２１（０．５μｍ）、ｎ型（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.51Ｉｎ_0.49Ｐ第四クラッド層２２（１．０μｍ）、ｎ型ＡｌＧａＡｓ第二拡散防止層２３、ｎ型（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.51Ｉｎ_0.49Ｐ第五クラッド層２４（１．０μｍ）、歪量子井戸活性層２５、ｐ型（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.51Ｉｎ_0.49Ｐ第六クラッド層２６、ｐ型Ｇａ_0.51Ｉｎ_0.49Ｐ保護層２７（５０ｎｍ）、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層２８（０．４μｍ）を順に形成する。

歪量子井戸活性層２５は、ＡｌＧａＩｎＰからなる第一ガイド層２５ａ、ＧａＩｎＰからなるウェル層２５ｂ、ＡｌＧａＩｎＰからなるバリア層２５ｃ、ＧａＩｎＰからなるウェル層２５ｄ、ＡｌＧａＩｎＰからなるバリア層２５ｅ、ＧａＩｎＰからなるウェル層２５ｆ、（Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5）_0.51Ｉｎ_0.49Ｐからなる第二ガイド層２５ｇを順に積層して形成される。

次に、図６Ｄに示すように、フォトリソグラフィによりレジストパターン３１を形成し、レジストパターン３１をマスクとして硫酸系や塩酸系のエッチング液を用い、マスクの形成されていない部分をエッチング除去し、赤色レーザ部のみを残す。

次に、レジストパターン３１を取り除いた後、図６Ｅに示すように、熱ＣＶＤ法（３７０℃）を用いてｐ型ＧａＡｓコンタクト層（０．４μｍ）１８、２８上に拡散源３２とキャップ膜（図示せず）を堆積させ、フォトリソグラフィとドライエッチング技術により設定した窓領域になるようパターニングを行い、その後アニールを行い、Ｚｎを活性層１５、２５へ拡散させ無秩序化させる事で窓領域４１を含む拡散領域４２を形成する。

次に、図６Ｆに示すように、熱ＣＶＤ法（３７０℃）を用いてｐ型ＧａＡｓコンタクト層１８、２８上に０．３μｍの厚さとなるように堆積させた酸化シリコン膜３３をさらにフォトリソグラフィとドライエッチング技術とによりパターニングし、ストライプマスクを形成する。次に、ストライプ形状の酸化シリコン膜３３をマスクとして、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１８、２８、ｐ型ＧａＩｎＰ保護層１７、２７、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１６、２６を、順次選択的にエッチングして、ヘテロ構造基板にメサ状のリッジを同時に形成する。

エッチング後、図６Ｇに示すように、酸化シリコン膜３３を除去し、プラズマＣＶＤにより、ＳｉＮ電流ブロック層１９、２９（０．１５μｍ）を同時に形成する。次に、図６Ｈに示すように、レジストパターン（図示せず）を形成し、リッジ上部のＳｉＮ電流ブロック層１９、２９をフッ酸系の薬液エッチングにより除去する。尚、電流ブロック層１９、２９は、クラッド層との屈折率差をつけるために、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、水素化アモルファスＳｉまたはそれらの多層構造からなる材料であってもよい。

また、電流ブロック層１９、２９は、ＡｌＩｎＰを含むＡｌＧａＩｎＰ系の材料であってもよい。この場合、図６Ｆに示す工程の後、酸化シリコン膜３３をマスクとして酸化シリコン膜３３の無い部分に選択成長を行うことにより電流ブロック層１９、２９を形成することができる。

また、窓構造を形成するにあたり、赤色レーザ、赤外レーザ共に同じ熱履歴により形成させている。そのため、素子作製工程数を低減させることが可能となり素子製造コストを削減することが出来る。

本実施の形態では窓構造形成後に横モード制御のためのストライプ構造を形成した場合について説明したが、ストライプ構造形成後に窓構造を形成してもよい。

本実施の形態では２つのレーザから成る半導体レーザについて説明したが、１または３個以上のレーザから構成される半導体レーザも本発明に含有される。

本発明は、ＣＯＤレベルが高く、高温動作可能な温度特性に優れているので、高速書き込み可能な光ディスクシステム用の光源として大変有用である。

本発明の第１の実施形態における半導体レーザ装置の断面構造を示す断面図 第１の実施形態における赤色レーザの構成を示す共振器方向に平行な断面図 第１の実施形態における第五クラッド層と第二拡散防止層とで形成されるｐｎ接合の立ち上がり電圧の計算結果 （ａ）が第１の実施形態における赤外レーザ、（ｂ）が第１の実施形態における赤色レーザにおいて、歪量子井戸活性層部分のｐｎ接合の電圧−電流特性を示すグラフ （ａ）は第１の実施形態における赤色レーザ、（ｂ）は第１の実施形態における赤外レーザの温度８０℃、パルス時間幅５０ｎｓ、パルスデューティ比４１％動作時における電流−光出力特性図 本発明の第１の実施形態における半導体レーザ装置の製造工程図 図６Ａの次の工程を示す工程図 図６Ｂの次の工程を示す工程図 図６Ｃの次の工程を示す工程図 図６Ｄの次の工程を示す工程図 図６Ｅの次の工程を示す工程図 図６Ｆの次の工程を示す工程図 図６Ｇの次の工程を示す工程図 従来の半導体レーザ装置の構造を示す斜視図

符号の説明

１ 半導体レーザ装置
２ 赤外レーザ
３ 赤色レーザ
４ ＧａＡｓ基板
１１、２１ バッファ層
１２ 第一クラッド層
１３ 第一拡散防止層
１４ 第二クラッド層
１５ 量子井戸活性層
１５ａ、２５ａ 第一ガイド層
１５ｂ、１５ｄ、２５ｂ、２５ｄ、２５ｆ ウェル層
１５ｃ、２５ｃ、２５ｅ バリア層
１５ｅ、２５ｇ 第二ガイド層
１６ 第三クラッド層
１７、２７ 保護層
１８、２８ コンタクト層
１９、２９ ＳｉＮ電流ブロック層
２２ 第四クラッド層
２３ 第二拡散防止層
２４ 第五クラッド層
２５ 歪量子井戸活性層
２６ 第六クラッド層
３０、３１ レジストパターン
３２ 拡散源
３３ 酸化シリコン膜
４１ 窓領域
４２ 拡散領域

Claims (17)

1. 基板と、
   ＩＩＩ−Ｖ族半導体からなり、前記基板上に形成された第一導電型の第一クラッド層と、
   ＩＩＩ−Ｖ族半導体からなり、前記第一クラッド層上に形成された第一の導電型の拡散防止層と、
   ＩＩＩ−Ｖ族半導体からなり、前記拡散防止層上に形成された第一導電型の第二クラッド層と、
   ＩＩＩ−Ｖ族半導体からなり、前記第二クラッド層上に形成され、禁制帯幅がＥ１の量子井戸活性層と、
   ＩＩＩ−Ｖ族半導体からなり、前記量子井戸活性層上に形成された第二の導電型の第三クラッド層とを備えた半導体レーザ装置において、
   端面近傍における前記第三クラッド層、前記量子井戸活性層および前記第二クラッド層に不純物が拡散されて無秩序化された窓領域が形成され、
   前記窓領域における前記拡散防止層と前記第二クラッド層との間に立ち上がり電圧がＶのｐｎ接合が形成され、
   前記Ｅ１と前記ＶとがＥ１＜ｅ×Ｖ（ｅは素電荷の値）を満たすことを特徴とする半導体レーザ装置。
2. 同一基板上にＩＩＩ−Ｖ族半導体からなる第１の半導体レーザと第２の半導体レーザとを備え、
   前記第１の半導体レーザは、
   前記基板上に形成された第一導電型の第一クラッド層と、
   前記第一クラッド層上に形成された第一の導電型の第一拡散防止層と、
   前記第一拡散防止層上に形成された第一導電型の第二クラッド層と、
   前記第二クラッド層上に形成され、禁制帯幅がＥ１の第一量子井戸活性層と、
   前記量子井戸活性層上に形成された第二の導電型の第三クラッド層とを有し、
   前記第２の半導体レーザは、
   前記基板上に形成された第一導電型の第四クラッド層と、
   前記第四クラッド層上に形成された第一の導電型の第二拡散防止層と、
   前記第二拡散防止層上に形成された第一導電型の第五クラッド層と、
   前記第五クラッド層上に形成され、禁制帯幅がＥ２の第二量子井戸活性層と、
   前記量子井戸活性層上に形成された第二の導電型の第六クラッド層とを有した半導体レーザ装置において、
   端面近傍における前記第三クラッド層、前記第一量子井戸活性層および前記第二クラッド層と、前記第六クラッド層、前記第二量子井戸活性層および前記第五クラッド層に不純物が拡散されて無秩序化された窓領域が形成され、
   前記窓領域における前記第一拡散防止層と前記第二クラッド層との間に立ち上がり電圧がＶ１のｐｎ接合が形成され、
   前記窓領域における前記第二拡散防止層と前記第五クラッド層との間に立ち上がり電圧がＶ２のｐｎ接合が形成され、
   前記Ｅ１と前記Ｖ１とがＥ１＜ｅ×Ｖ１（ｅは素電荷の値）を満たし、前記Ｅ２と前記Ｖ２とがＥ２＜ｅ×Ｖ２を満たすことを特徴とする半導体レーザ装置。
3. 前記第一拡散防止層におけるＶ族元素は、前記第一クラッド層、前記第二クラッド層および前記第三クラッド層におけるＶ族元素とは異なるＶ族元素を含み、
   前記第二拡散防止層は、前記第四クラッド層、前記第五クラッド層および前記第六クラッド層のＶ族元素とは異なるＶ族元素を含み、
   前記第一拡散防止層の禁制帯幅をＥｓ１、前記第二拡散防止層の禁制帯幅をＥｓ２として、Ｅ１＜Ｅ２、Ｅ１＜Ｅｓ１、Ｅ２＜Ｅｓ２の関係を満たす請求項２記載の半導体レーザ装置。
4. 前記第一クラッド層、前記第二クラッド層、前記第三クラッド層、前記第四クラッド層、前記第五クラッド層および前記第六クラッド層は、燐（Ｐ）を含む材料からなり、
   前記第一拡散防止層および前記第二拡散防止層は、砒素(Ａｓ)を含む材料からなる請求項２または３に記載の半導体レーザ装置。
5. 前記第一量子井戸活性層は、ＧａＡｓまたはＡｌＧａＡｓからなり、
   前記第二量子井戸活性層は、ＩｎＧａＰまたはＡｌＧａＩｎＰからなる請求項２〜４のいずれか一項に記載の半導体レーザ装置。
6. 前記第一拡散防止層と前記第二拡散防止層とがともにＡｌＧａＡｓからなる請求項２〜５のいずれか一項に記載の半導体レーザ装置。
7. 前記第一拡散防止層のＡｌ組成をｘ１、前記第二拡散防止層のＡｌ組成をｘ２として、ｘ１≧０、ｘ２≧０．３７、およびｘ２＞ｘ１を満たす請求項２〜６のいずれか一項に記載の半導体レーザ装置。
8. 前記不純物がＺｎである請求項２〜７のいずれか一項に記載の半導体レーザ装置。
9. 前記第一拡散防止層または前記第二拡散防止層が量子井戸構造からなる請求項２〜８のいずれか一項に記載の半導体レーザ装置。
10. 前記第一拡散防止層または前記第二拡散防止層の層厚が２０ｎｍ以下かつキャリア濃度が５×１０¹⁷ｃｍ^-3以下である請求項２〜９のいずれか一項に記載の半導体レーザ装置。
11. 前記第一拡散防止層または前記第二拡散防止層のキャリア濃度が１×１０¹⁷ｃｍ^-3以下である請求項１０記載の半導体レーザ装置。
12. 前記第一拡散防止層または前記第二拡散防止層のキャリア濃度が５×１０¹⁶ｃｍ^-3以下である請求項１１記載の半導体レーザ装置。
13. 前記第一拡散防止層または前記第二拡散防止層のＡｌＧａＡｓ拡散防止層の膜厚は、０．５μｍ以下である請求項２〜１２のいずれか一項に記載の半導体レーザ装置。
14. 基板上に、第一導電型の第一クラッド層、第一導電型の第一拡散防止層、第一導電型の第二クラッド層、第一量子井戸活性層、および第二導電型の第三クラッド層を順次形成する工程（ａ）と、
    エッチングにより、前記第一クラッド層、前記第一拡散防止層、前記第二クラッド層、前記第一量子井戸活性層、および前記第三クラッド層を選択的に除去する工程（ｂ）と、
    前記工程（ｂ）の後、第一の導電型の第四クラッド層、前記第一拡散防止層よりも基板との格子定数差の大きい第一導電型の第二拡散防止層、第一の導電型の第五クラッド層、第二量子井戸活性層、および第二導電型の第六クラッド層を順次形成する工程（ｃ）と、
    端面領域における前記第三クラッド層および前記第六クラッド層より不純物を拡散し、前記第一量子井戸活性層および、前記第二量子井戸活性層を無秩序化する工程（ｄ）とを有することを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
15. 前記第三クラッド層と前記第六クラッド層とをエッチングして、電流注入のためのストライプを同時に形成する工程（ｅ）をさらに有する請求項１４記載の半導体レーザ装置の製造方法。
16. 前記工程（ｄ）において、前記第一量子井戸活性層および、前記第二量子井戸活性層を同時に無秩序化する請求項１４または１５に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
17. 前記第一クラッド層、前記第二クラッド層、前記第三クラッド層、前記第四クラッド層、前記第五クラッド層および前記第六クラッド層を、燐（Ｐ）を含む材料を用いて形成し、
    前記第一拡散防止層および前記第二拡散防止層を、砒素（Ａｓ）を含む材料を用いて形成する請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の半導体レーザ装置の製造方法。

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