JP2941463B2

JP2941463B2 - 半導体レーザ装置

Info

Publication number: JP2941463B2
Application number: JP5544891A
Authority: JP
Inventors: 勉手塚; 篤黒部; 慶人川久
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-02-28
Filing date: 1991-02-28
Publication date: 1999-08-25
Anticipated expiration: 2014-08-25
Also published as: JPH04273492A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザ装置に係
わり、特にしきい値の低い共振器構造を有する半導体レ
ーザ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、実用に供されている半導体レーザ
は、基本的には一対のへき界面によって共振器が構成さ
れ、共振器の側面は光学的に開放型となっている。この
ため、共振器内での電磁波のモード強度分布は、自由空
間の連続的に分布したモード（以下、放射モードと呼
ぶ。）強度分布に、へき界面によるファブリ・ペロー・
モード（以下、共振器モードと呼ぶ。）強度が付け加わ
った分布となる。通常、共振器長は数百μｍと発振波長
に対して十分長いので、活性層のゲイン帯域内に数十〜
数百個程度の共振器モードが生じる。しかも、半導体−
空気界面での光の反射率は高々０．３程度でしかないの
で、共振器モード強度と放射モード強度はほぼ同じオー
ダーになる。

【０００３】従って、活性層から放出される自然放出光
の全立体角に渡る積分強度のスペクトルは、図２２
（ａ）に示すように、ほぼゲイン帯域に渡るエネルギー
幅を持ったバックグランドの上に、多数の共振器モード
のピークが分散したスペクトルを持つ。しかも、放射モ
ードと結合した自然放出光は共振器からあらゆる方向へ
放出されてしまうため、全自然放出光のうちで発振モー
ドに結合する割合は非常に小さい（自然放出光係数β〜
１０^-5）。このためにエネルギーの損失が生じ、自然放
出光はしきい値を増大させる原因となる。

【０００４】例えば、光通信用の半導体レーザとして一
般的な構造である、埋込みヘテロ構造の半導体レーザに
おいては、図４（ｂ）に示すように、活性層からあらゆ
る方向に自然放出光が放出される。さらに、自然放出光
の全立体角に渡る強度スペクトルは、ほぼゲイン帯域に
渡るブロードなものとなっている。このような事情によ
り、自然放出光は発振モードに殆ど寄与していない。

【０００５】そこで最近、共振器構造を工夫し、発振モ
ード以外に放出される自然放出光を抑制し、発振モード
に結合する自然放出光の割合を増やすことにより、著し
いしきい値の低減が実現可能であるという理論的予測が
なされている（小林哲郎他，応用物理学会講演予稿集 2
9a-B-6(1982)，H.Yokoyama and S.D.Bronson,J.Appl.Ph
ys.66, p4801(1989)）。これは、しきい値以下での注入
領域において、反転分布を得るために注入されたキャリ
アが発振モード以外に放出される自然放出によって失わ
れる割合を低減することによって、注入効率を上げると
同時に、発振モードの光子密度を増大させることによっ
てしきい値が低減すると定性的には理解できる。

【０００６】しかしながら、上記の理論を実際に応用し
て、自然放出を制御することによる低しきい値化を狙っ
た半導体レーザの具体的な素子構造はいまだ実用化され
ていないのが現状である。

【０００７】また、へき界面を利用した従来の半導体レ
ーザに対し、基板に平行方向に積層した一対の分布ブラ
ッグ反射膜によって共振器を構成し、基板に垂直方向に
発振光を放出する垂直共振器型面発光レーザが最近盛ん
に研究されている。このような面発光レーザは、活性層
の体積を小さくすることによる低しきい値化が可能であ
り、集積化した場合の消費電力の低減に有利な構造とな
っている。さらに、へき開の必要がなく、基板に垂直方
向に光を放出するため、２次元のレーザアレイの作成が
容易となる。こうした特徴を生かして、垂直共振器型面
発光レーザは、将来の並列光情報処理等への応用が期待
されている。

【０００８】垂直共振器型面発光レーザの具体的構造の
一例を、図２３に示す（A.Schereret al.,OEC'90, Tech
nical Digest(13B1-3), July 1990）。図中１は基板、
２，５は分布ブラッグ反射膜、３はスペーサ層、４は活
性層、６は電極、７はリードを示している。活性層４は
ＩｎＧａＡｓで、ＡｌＧａＡｓスペーサ層３を介して上
下からＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓによる分布ブラッグ反射
膜２，５によって挟まれている。さらに、ドライエッチ
ングによって下部分布ブラッグ反射膜２の底部まで側面
が取り去られた柱状構造をなしている。

【０００９】このような構造では、共振器長（対向する
分布ブラッグ反射膜２，５の間隔の光学長）を発振光の
一波長光学厚さ程度に容易に設定することができるの
で、活性層４のゲイン帯域内に共振器モード（縦モー
ド）が１つだけ存在するような共振器構造を得ることが
できる。そしてこの場合、活性層４からの自然放出光の
スペクトルは図２２（ｂ）に示すように単一の共振器モ
ードでピークを持つ。発振モードはこの共振器モードと
ほぼ一致するため（但し、通常は発振モードの方が周波
数幅が狭い。）、自然放出光係数βは前述のレーザより
も大きくなる。

【００１０】しかしながら、この構造ではやはり活性層
の側面から半導体−空気界面を通じて外部の自由空間の
放射モードが侵入してしまうため、放射モードへの自然
放出が支配的となる状況は変わらない（β<<１）。この
ことは、図２２（ｂ）の発光スペクトルにおいて、共振
器モードによるピークがゲイン帯域に渡って裾を引いた
ような形状となっていることに表われている。こうした
自然放出による損失のため、発振しきい値電流は、活性
層の体積を小さくしたことによって低減するに止まり、
それ以上の低減は原理的に得られない。

【００１１】一方、共振器の代表的な大きさが発光波長
の数分の１から数波長程度で、発光体の周囲全てを高反
射率の反射膜で囲った微小閉共振器中では、ゲイン帯域
に共振器モードが１つしかなく、しかも放射モードが侵
入していない状況を実現することができる。この場合、
自然放出は共振器モードにのみ集中して生じ、放射モー
ドでの自然放出は抑圧される。その結果、自然放出光と
いえどもそのスペクトルは、図２２（ｃ）に示すよう
に、閉共振器のＱ値に応じた周波数幅の単一ピークのみ
を持つ。

【００１２】このような共振器構造を持った半導体レー
ザでは、Ｑ値が十分高ければ、共振器モードの周波数幅
が発振線幅に近い値となり、自然放出光の大部分が発振
モードに結合する（β〜１）。このため、自然放出によ
る損失は殆ど無視できるようになり、同じ共振器サイズ
の閉共振器構造のレーザ（例えば図２３の垂直共振器型
面発光レーザ）に比べて、しきい値が非常に低いレーザ
が得られる。特に、発光再結合寿命が非発光再結合寿命
に対して十分短ければ、注入エネルギーに対する発振モ
ードへの発光効率は自然放出と誘導放出とで大きな差が
なくなり、自然放出が支配的な状況でも従来のレーザと
同様の使用が可能である。

【００１３】こうした低しきい値効果は、共振器モード
数がゲイン帯域内に複数個ある場合でも同様に期待され
るが、モード数が１の場合が最も効果が大きく、同じ活
性層体積の開共振器構造のレーザに対して、数１０分の
１のしきい値が得られるとの論理的予測がなされてい
る。このようなレーザも前述した文献（応用物理学会講
演予稿集）に提唱されている。

【００１４】しかしながら、光の波長程度のサイズの閉
共振器構造を作成するのが非常に困難であったため、こ
れまで実際に半導体レーザを作成した例はない。特に、
半導体レーザの場合、実用的には電流注入によって動作
させる必要があり、電流注入と閉共振器構造とをいかに
両立するかという問題がある。また、漏れ電流や活性層
の非発光再結合中心の形成，光吸収等によってキャリア
や光子の損失が生じるとしきい値が上昇し、微小閉共振
器レーザの利点が生かせなくなってしまう。こうした難
点が生じるため、これまで具体的な素子構造については
提案されていないのが現状であった。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】このように従来、へき
開構造を利用した半導体レーザ又は垂直共振器型の面発
光レーザでは、自然放出光が発振モードに結合する割合
が極めて低いために、発振しきい値が上昇してしまう問
題があった。また、微小閉共振器構造の半導体レーザに
関する考察はあるものの、具体的な素子構造については
未だ実用化されていないのが現状である。

【００１６】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、従来のレーザに比べて
しきい値の低い半導体レーザ装置を提供することにあ
る。

【００１７】また、本発明の他の目的は、電流注入によ
って動作する低しきい値の微小閉共振器構造の半導体レ
ーザの具体的な素子構造を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、半導体
レーザの低しきい値化をはかるために、分布反射膜を用
いたことにある。

【００１９】すなわち本発明（請求項１）は、半導体レ
ーザ装置において、半導体基板上に設けられた、活性層
をクラッド層で上下から挟んでなるダブルヘテロ構造部
と、このダブルヘテロ構造部をそれぞれ上下から挟むよ
うに基板表面と平行に積層された、発振波長付近に反射
率の最大値を持つ第１，第２の分布反射膜と、前記ダブ
ルヘテロ構造部の両側面を覆うように基板表面と垂直に
積層された、発振波長付近に反射率の最大値を持つ第３
の分布反射膜とを具備してなることを特徴としている。

【００２０】また、本発明（請求項４）は、微小閉共振
器構造を有する半導体レーザ装置において、半導体基板
上に設けられた、活性層をスペーサ層で上下から挟んで
なるダブルヘテロ構造部と、このダブルヘテロ構造部を
それぞれ上下から挟むように基板表面と平行に積層され
た第１，第２の分布反射膜と、前記ダブルヘテロ構造部
の側面を取り囲むように基板表面と垂直に積層され、且
つ筒状に形成された第３の分布反射膜とを具備してな
り、前記ダブルヘテロ構造部，第１，第２及び第３の分
布反射膜からなる微小閉共振器構造の大きさが、前記活
性層の自由空間における自然放出光のスペクトル幅程度
の周波数領域に１つ或いは小数個の共振器モードを有す
る大きさであることを特徴としている。

【００２１】

【作用】本発明（請求項１）によれば、発振波長付近に
反射率の最大値を持ち、活性層を含む導波路領域の上下
左右を取り囲んでいる第１，第２及び第３の分布反射膜
と、該導波領域とによって構成される互いに直交した一
対のファブリ・ペロー共振器的な構造が、活性層付近で
の放射モード強度を低減し、導波モード強度を増大させ
る。自然放出確率は、これらのモード強度の２乗に比例
するため、従来の半導体レーザにおいて、自然放出によ
る損失の大部分を占めていた放射モードへの自然放出は
抑制される。逆に、発振モードを含む導波モードへの自
然放出は増強される。これらの効果により、しきい値以
下での注入領域において、反転分布を得るために注入さ
れたキャリアの自然放出による損失が低減されて注入効
率が上がると同時に、発振モードへ放出される光子密度
が増大する。その結果、従来のレーザに比べて低しきい
値の半導体レーザが得られる。

【００２２】また、本発明（請求項４）によれば、基板
に平行な一対の第１，第２の分布ブラッグ反射膜と、こ
れを取り巻く基板に垂直に筒状に積層された第３の分布
ブラッグ反射膜とによって構成される微小閉共振器構造
により、活性層からの発光が共振器モードにのみ生じ、
放射モードに生じないようにすることができる。さら
に、十分に小さな共振器体積により、活性層のゲイン帯
域内に共振器モードが１つ或いは小数個だけ生じる。こ
れらの効果により、自然放出光の大部分が発振モードと
結合して、自然放出による損失が従来の半導体レーザに
比べて大幅に減少する。その結果、しきい値の極めて低
い半導体レーザが得られる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００２４】図１は、本発明の第１の実施例に係わる半
導体レーザの概略構成を示す斜視断面図である。図中１
１はｎ型ＧａＡｓ基板、１２はｎ型分布反射膜（第１の
分布反射膜）、１３はｎ型クラッド層、１４は活性層、
１５はｐ型光ガイド層、１６はｐ型クラッド層、１７は
ｐ型分布反射膜（第２の分布反射膜）、１８は位相整合
層、１９は絶縁膜、２０は高抵抗分布反射膜（第３の分
布反射膜）、２１はｐ側電極、２２はｎ側電極を示して
いる。

【００２５】本実施例では、活性層１４を含む導波領域
の構造はほぼ従来の屈折率結合型のＤＦＢレーザと同様
の構造である。即ち、ＧａＡｓ多重量子井戸の活性層１
４の上面にｐ型のＧａ_1-xＡｌ_xＡｓ光ガイド層１５が
成長され、この光ガイド層１５の表面には、導波領域中
での平均の発振波長の２分の１の周期で、中心部に位相
シフト構造を有する回折格子が刻印されている。

【００２６】活性層１４と光ガイド層１５は、上下から
クラッド層１３，１６により挟まれている。即ち、活性
層１４の下にはｎ型のＧａ_1-yＡｌ_yＡｓクラッド層１
３が設けられ、光ガイド層１５の上にはｐ型のＧａ_1-y
Ａｌ_yＡｓクラッド層１６が設けられている。そして、
これらの導波領域は、さらに上下からそれぞれ第１及び
第２の分布反射膜１２，１７により挟まれている。即
ち、クラッド層１３と基板１１との間にｎ型のＧａ_1-z1
Ａｌ_z1Ａｓ／Ｇａ_1-z2Ａｌ_z2Ａｓ分布反射膜１２が積層
され、クラッド層１６の上にｐ型のＧａ_1-z1Ａｌ_z1Ａｓ
／Ｇａ_1-z2Ａｌ_z2Ａｓ分布反射膜１７が積層されてい
る。また、活性層１４の左右には高抵抗のＧａ_1-z1Ａｌ
_z1Ａｓ／Ｇａ_1-z2Ａｌ_z2Ａｓ分布反射膜２０が形成され
ている。

【００２７】これらの分布反射膜１２，１７，２０にお
いては、Ｇａ_1-z1Ａｌ_z1Ａｓ，Ｇａ_1-z2Ａｌ_z2Ａｓの各
層の光学厚さ（実際の厚さに屈折率を掛けた値）は真空
中での発振波長λ₀の１／４であり、分布反射膜の光学
的禁制帯の幅が活性層１４のゲイン帯域を十分含む程度
にｚ１とｚ２の差を大きく取る。当然ながら、Ａｌ組成
ｘ，ｙ，ｚ１，ｚ２は、活性層１４からの発光の吸収が
問題とならない程度に取る。さらに、導波領域の厚さ及
び幅は、対向する分布反射膜によって生じるファブリ・
ペローモードによる透過モードがλ₀近傍に生じないよ
うに、図２に示す値とする。

【００２８】図２において（ａ）は導波領域となるメサ
部の斜視図で、（ｂ）は（ａ）のｙ方向断面（Ｂ部分の
拡大図）、（ｃ）は（ａ）のｘ方向断面（Ｃ部分の拡大
図）を示している。厚さについては、図２（ｂ）にＬ
（低屈折率層），Ｈ（高屈折率層）で示すように、上下
の分布反射膜１２，１７の屈折率分布が対称である場合
に、活性層１４，光ガイド層１５及びクラッド層１３，
１６の光学厚さを加えた値がλ₀／４の奇数倍になるよ
う、また反対称である場合にはλ₀／２の整数倍となる
ように取る（図中のｍは正の整数）。横幅については図
２（ｃ）に示すように、活性層１４の横幅の光学長がλ
₀／４の奇数倍になるようにとる。但し、活性層１４の
側面に後述する図９（ｂ）示すようにクラッド層を形成
する場合には、活性層１４の横幅の光学長と側面のクラ
ッド層の光学厚さを加えた値がλ₀／４の奇数倍になる
ように取る。

【００２９】ｐ側電極（電極兼反射膜）２１と分布反射
膜１７との間には、電極２１での反射の際の位相変化と
分布反射膜１７での反射の際の位相変化との差を補正す
るために、ｐ型のＧａ_1-Z3Ａｌ_Z3Ａｓ位相整合層１８が
形成されている。位相整合層１８の厚さは光学長でλ₀
／５からλ₀／４の程度であり、これはキャップ層とし
ても機能する。

【００３０】活性層１４を含むメサ構造の外側の分布反
射膜１２の上面には、分布反射膜２０の選択成長の際の
マスクとして働き、さらにｐ側電極２１の蒸着の際に分
布反射膜２０の側面に薄く付着した金属膜を通した電流
リークを防ぐための窒化珪素膜（絶縁膜）１９が形成さ
れている。ｎ側電極２２はｎ型ＧａＡｓ基板１１の裏面
に蒸着されている。ｐ側電極２１としては、通常ｐ電極
として用いられるＡｕ／Ｚｎ／Ａｕを用いてもよいが、
半導体との界面付近での合金化による反射率の低下、又
は光吸収の増加を避けるため、Ａｇ，Ａｇ／Ａｕ，或い
はＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ等の非合金化金属膜を用いるのがよ
り望ましい。

【００３１】以上のような光学的構造を採用することに
よって、活性層１４から横方向（ｘ方向），上下方向
（ｙ方向），軸方向（ｚ方向）に進行する電磁波モード
の電場成分の絶対値（モード強度）は、それぞれ図３
（ａ）〜（ｃ）に示す周波数依存となる。ここで、ν₀
は光ガイド層１５に刻印された回折格子によるブラッグ
周波数で、これが発振周波数となる。ｘ方向，ｙ方向に
対しては、ν₀を中心とした周波数幅がそれぞれΔ
ν_x，Δν_yである光学的禁制帯が存在し、これが図３
（ｄ）に示したゲインの周波数帯域Δν_gよりも広いの
で、図３（ａ）（ｂ）に示すようにｘ方向，ｙ方向への
自然放出は、ゲインの全周波数帯域に渡って抑制され
る。一方、ｚ方向には、図３（ｃ）に示すように光ガイ
ド層１５の回折格子によるＤＦＢモードとレーザ端面に
よるファブリ・ペローモードが競合して現われ、周波数
幅Δν_gの光学的禁制帯の中心である周波数ν₀の位置
に、発振モードとなる最大のピークが現われる。

【００３２】このような電磁波モード分布によって、活
性層１４からの全自然放出光のスペクトルは、図４
（ａ）に示すような発振モードに大きなピークを持った
ものとなる。全体の発光強度に対する発振モード成分の
強度比を、図４（ｂ）の従来の埋込みヘテロ構造のＤＦ
Ｂレーザの自然放出光スペクトルと比較すると、本実施
例における値は１０倍程度となり、従ってしきい値電流
は１０分の１程度に減少する。

【００３３】次に、第１の実施例レーザの製造方法につ
いて、図５を参照して説明する。

【００３４】まず、図５（ａ）に示すように、ｎ型Ｇａ
Ａｓ基板１１上にｎ型分布反射膜１２，ｎ型クラッド層
１３，活性層１４及び光ガイド層１５を順次エピタキシ
ャル成長する。続いて、２光束干渉露光若しくは電子ビ
ーム露光とウェットエッチング等の通常用いられる方法
によって回折格子のパターニングを行った後、ｐ型クラ
ッド層１６，ｐ型分布反射膜１７及びｐ型位相整合層１
８を再成長する。次いで、ｐ型位相整合層１８上に二酸
化珪素膜を形成し、さらに通常の紫外線露光或いは電子
ビーム露光によるリソグラフィによって、図２（ｃ）に
示した幅のストライプをパターニングし、不要部分を弗
酸等で取り除き、次のドライエッチングのためのマスク
Ｍ１を形成する。

【００３５】次いで、ＥＣＲ−ＲＩＢＥ等のドライエッ
チングにより、図５（ｂ）に示すようにｎ型分布反射膜
１２の途中までエッチングを行って導波構造を形成した
後、エッチング底面に窒化珪素膜１９をスパッタ等によ
って形成する。

【００３６】次いで、図５（ｃ）に示すように、導波路
構造の側面に付着した窒化珪素を弗化アンモニウムで除
去し、導波路構造をレジスト２３で埋め込んで平坦化す
る。続いて、酸素系ＲＩＥによってＭ１の頭出しを行
い、その上に二酸化珪素膜を形成してＭ１を形成したと
きと同様の方法によって、分布反射膜２０の幅かそれ以
上の幅のストライプ状のマスクＭ２を形成する。

【００３７】次いで、図５（ｄ）に示すように、レジス
ト２３を除去し、ウェットエッチングによって導波路構
造側面のダメージを除去した後、ＭＯＣＶＤ法により導
波路構造の側面に高抵抗半導体分布反射膜２０を選択成
長させる。

【００３８】次いで、図５（ｅ）に示すように、弗化ア
ンモニウム等のエッチャントでマスクＭ２を取り除く。
このとき、二酸化珪素に比べて窒化珪素はそのエッチン
グ速度が十分遅いので、窒化珪素膜１９は分布反射膜１
２のエッチング底面上に残ることになる。

【００３９】次いで、図５（ｆ）に示すように、エピタ
キシャル面上にｐ側電極２１を蒸着し、さらに基板裏面
にｎ側電極２２を蒸着する。そして、端面をへき開して
必要に応じてコートを施す。これにより、図１に示すレ
ーザ構造が実現されることになる。

【００４０】図６は、本発明の第２の実施例の概略構成
を示す斜視断面図である。この実施例は、後に述べる方
法によって１回のエピタキシャル成長で作成が可能な実
施例である。なお、図１と同一部分には同一符号を付し
て、その詳しい説明は省略する。

【００４１】基本的な構造は、その成長方法の特徴から
ＤＦＢ構造ではない点を除いて第１の実施例とほぼ同様
である。即ち、活性層１４の上下をそれぞれｎ型，ｐ型
のクラッド層１３，１６が挟み、さらにその上下からそ
れぞれｎ型，ｐ型の分布反射膜１２，１７が挟んでい
る。この導波構造の側面は高抵抗半導体分布反射膜２０
によって覆われている。

【００４２】本実施例が、第１の実施例と異なる点は、
導波路の上面だけでなく側面もｐ側電極（電極兼反射
膜）２１によって覆われていることと、分布反射膜１７
の上面にＺｎ等のｐ型不純物拡散層２４が設けられてい
ることにある。これは、高抵抗分布反射膜２０の成長時
に、ｐ型分布反射膜１７の上面に僅かに高抵抗半導体層
が成長しても、ｐ側電極２１との導通を確保するためで
ある。なお、側面にも金属膜があるために、高抵抗分布
反射膜２０の最上面にやはり位相整合層１８ｂが設けら
れている。

【００４３】本実施例は、ＤＦＢ構造を適用した第１の
実施例に比べればしきい値電流の低減効果は多少劣るも
のの、作成プロセスが大幅に簡略化できる点と、活性層
１４にダメージが生じ難いというメリットがある。

【００４４】次に、第２の実施例レーザの製造方法につ
いて、図７を参照して説明する。

【００４５】まず、図７（ａ）に示すように、ｎ型Ｇａ
Ａｓ基板１１の（１１１）Ｂ面上に窒化珪素膜或いは二
酸化珪素膜を形成する。そして、紫外線露光又は電子線
露光によるリソグラフィによって、〈１１-2〉方向へ伸
びるストライプをパターニングし、弗化アンモニウムで
ストライプ部分をエッチングして取り去り、マスクＭ
１′を形成する。

【００４６】次いで、ＭＯＣＶＤ法による選択成長によ
り、図７（ｂ）に示すように、基板面の露出したストラ
イプ部分にｎ型分布反射膜１２，ｎ型クラッド層１３，
活性層１４，ｐ型クラッド層１６，ｐ型分布反射膜１７
及びｐ型位相整合層１８ａを高基板温度（８００℃）、
低Ａｓ圧（６×１０^-5ａｔｍ）で順次積層する。このと
き、基板面に垂直な方向（〈１１１〉方向）への成長速
度が、基板に平行な方向（〈１-1０〉，〈-1１０〉）方
向への成長速度よりも２０倍程度速くなる。

【００４７】次いで成長条件を、低基板温度（６００
℃），高Ａｓ圧（２×１０^-4ａｔｍ）に設定し、図７
（ｃ）に示すように、ストライプ状導波路構造部の側面
に高抵抗分布反射膜２０及び位相整合層１８ｂを成長す
る。このときは、逆に基板に平行方向への成長速度が基
板面に垂直な方向への成長速度よりも速くなる。なお、
ストライプの方向は〈２-1-1〉，〈１-2１〉方向にとる
ことも可能で、このときは側面はそれぞれ〈０１-1〉，
〈０-1１〉方向及び〈１０-1〉，〈-1０１〉方向に成長
する。

【００４８】次いで、図７（ｄ）に示すように、成長面
の上部にＺｎ等のｐ型不純物拡散を行い、ｐ型不純物拡
散層２４を形成する。その後、図７（ｅ）に示すよう
に、構造全体を覆うようにｐ側電極２１を蒸着し、基板
裏面にｎ型電極２２を蒸着することによって、図６に示
すレーザ構造が実現される。

【００４９】以上の第１，第２の実施例においては、分
布反射膜１２，１７，２０の反射率を高くし、且つ光学
的禁制帯域幅を大きくするために、積層する媒質の屈折
率差を大きくする必要がある。そのため、分布反射膜の
Ａｌ組成は、活性層１４からの発光の吸収が問題となら
ない程度にその差を大きく取る必要がある。

【００５０】第１及び第２の実施例では活性層１４とし
て厚さ０．０１μｍのＧａＡｓ量子井戸を用いているの
で、ｚ１＝０．１６，ｚ２＝１程度にとる。対の数に関
しては、多ければ多いほど反射率は高くなるが、光吸収
や電気抵抗の増加との兼ね合いで適切な対の数を設定す
る必要がある。第１実施例における分布反射膜１２，２
０及び第２の実施例における分布反射膜１２については
２０〜３０対程度、第１の実施例における分布反射膜１
７及び第２の実施例における分布反射膜１７，２０につ
いては、ｐ側電極２１による反射も生じるため５〜１５
程度とする。

【００５１】なお、分布反射膜１２，１７としては、先
に述べた２種類の媒質を４分の１光学厚さずつ積層した
ものに限らず、他の構造も用いることができる。例え
ば、２種類の媒質の間に、その中間組成のスペーサ層を
挿入したもの、光学長でλ₀／２周期で組成を連続的に
変化させたもの、或いは短周期超格子の膜厚や組成を光
学長でλ₀／２周期で変化させたもの、等によって構成
された反射膜でもよい。これらの構造を用いることによ
って、素子のシリーズ抵抗を低減することができる。

【００５２】第１，第２の実施例以外にも、同様の効果
をもたらす構造は種々考えられる。図８に示すメサ構造
のＡ−Ａ′断面を図９に、Ｂ−Ｂ′断面を図１０に示
す。図９（ａ）（ｂ）（ｃ）は第１の実施例の変形例、
図９（ｄ）（ｅ）は第２の実施例の変形例である。

【００５３】まず、（ａ）は、活性層１４を含むメサ構
造を切り出すためのエッチングを、分布反射膜１２を貫
通して基板１１に達するまで行い、さらにリーク電流防
止措置をより確実にするために、窒化珪素膜上にさらに
絶縁性のポリイミド膜２５を形成した例である。（ｂ）
（ｄ）は、ＣＲ時定数を下げて高速変調に対応するため
に電極２１の不要な部分を除去し、横モード選択性を上
げるために活性層１４の横幅を狭くし、横方向にもクラ
ッド層２６を形成した例である。（ｃ）は、第２の実施
例と同様に、側面にも電極兼反射膜２１を設け、十分な
反射率を確保しつつ分布反射膜２０の厚さを数分の１に
した例、（ｅ）はｎ型分布反射膜１２を途中まで成長し
てから選択成長用のマスクを形成し、後に第２の実施例
と同様にして作成した例である。

【００５４】図１０（ａ）は、第１の実施例のλ／４位
相シフト構造の具体的な構造を示した図である。図の中
央部で回折格子の位相がπ／２、即ち波長の４分の１ず
れていることにより、回折格子のブラッグ周波数での発
振が可能となる。

【００５５】図１０（ｂ）は、中野氏らによって提案さ
れた利得結合型のＤＦＢ構造を活性層領域に採用した例
である（Y.Luo, Y.Nakano, K.Tada, T.Inoue, H.Hosoma
tuand H.Iwaoka: Tich.Dig.7th Int.Conf.Integrate Op
tics and Optical FiberCommunication, Kobe,1989（電
子情報通信学会，1989）Vol.5, p.40;中野義昭，多田邦
雄：応用物理，Vol.58, No.11, 1989, p.1554 ）。基本
的構造は、ｎ型クラッド層１３の上面に回折格子が刻印
されたパターン供給層１５ａが形成され、その上にバッ
ファ層１５ｂ，活性層１４，ｐクラッド層１６が順次積
層されたものである。

【００５６】活性層１４の厚さが周期的に変調されるこ
とにより、利得結合が生じる。同時に生じる屈折率結合
は、１５ａ−１５ｂ界面、１５ｂ−１４界面とで屈折率
変調の位相が反転しているために、適当な条件を選ぶこ
とにより互いに打ち消し合わすことが可能で、その結果
ほぼ純粋な利得結合の導波路構造が得られる。このよう
な活性層付近の構造では、導波モードとしてＤＦＢモー
ドがファブリ・ペローモードよりも強く現われる傾向が
あるため、本発明に適用することによる自然放出光係数
の増大は（ａ）の構造を適用した場合より大きく、従っ
てより大きなしきい値電流の低減効果が得られる。

【００５７】（ｃ）は、（ａ）よりも大きな屈折率結合
を得るために、光ガイド層１５の、λ／４位相シフト構
造を有する回折格子をドライエッチングによって十分深
く作成し、クラッド層１６で埋め込んで平坦化した例で
ある。この深い回折格子によって電流注入が導波方向に
変調され利得結合が生じるのを防ぐため、活性層１４と
光ガイド層１５との間に通電容易層２７を設けて均一に
電流が注入できるようにする。この場合もやはりＤＦＢ
モードが強調されるため、より大きなしきい値電流の低
減効果が得られる。

【００５８】以上の図１０（ａ）〜（ｃ）の構造は、図
９（ａ）〜（ｅ）の構造と任意に組み合わせることが可
能である。但し、図９（ｄ）（ｅ）の例にＤＦＢ構造を
導入するためには、図７（ｂ）に相当する成長段階の途
中で成長を中断し、回折格子を刻印するためのプロセス
を加える必要がある。

【００５９】なお、以上の実施例では基板としてｎ型Ｇ
ａＡｓを用いたが、ｐ型基板を用いてもよいことは勿論
である。その場合には、各層の導電型を反転すればよ
い。活性層としては、量子井戸だけではなく、通常のバ
ルク活性層或いは量子細線，量子井戸箱構造を用いても
よい。特に、量子細線，量子井戸箱構造を用いた場合に
は、ゲインの周波数依存が急峻になるため、より一層の
しきい値の低減効果が得られる。また、材料系として
は、ＧａＡｌＡｓ系に限らず、他の材料系、例えばＩｎ
ＧａＡｌＡｓ系，ＩｎＧａＡｌＰ，ＩｎＧａＡｓＰ系の
材料等に適用することもできる。

【００６０】図１１〜図２１は、本発明による半導体微
小閉共振器レーザの各実施例を示したものである。

【００６１】まず、第３，第４の実施例について説明す
る。これらの実施例は基板側から出力光を取り出す構造
となっている。また、両者とも図１１、図１３の斜視断
面図に示すような柱状構造となっている。但し、横断面
の形状は図１１の円形、図１３の正方形に限らず任意に
形状を取り得る。第３，第４の実施例の縦断面を図１
２、図１４に示す。

【００６２】まず、ｎ−ＧａＡｓ基板３１の上に各層の
光学厚さが真空中での発振波長λ₀の４分の１であるｎ
−Ａｌ_z1Ｇａ_1-z1Ａｓ／ｎ−Ａｌ_z2Ｇａ_1-z2Ａｓの対を
複数対積層した分布ブラッグ反射膜３２が積層され、そ
の上にｎ−Ａｌ_y1Ｇａ_1-y1Ａｓスペーサ層３３、Ｉｎ_x1
Ｇａ_1-x1Ａｓ歪量子井戸活性層３４、ｐ−Ａｌ_y2Ｇａ
_1-y2Ａｓスペーサ層３６が積層されている。

【００６３】スペーサ層３３，３６は歪量子井戸活性層
３４に対するバリア層としても機能しており、必要に応
じてＡｌ組成ｙ１，ｙ２、或いはドーピング濃度を積層
方向に階段状、或いは連続的に変化させた構造も可能で
ある。また、両スペーサ層３３，３６の光学厚さは同じ
で、両スペーサ層３３，３６と活性層３４を足した光学
厚さはλ₀である。

【００６４】この活性層領域の断面構造は図１１，図１
３に示す限りではなく、図１５に示すように、両スペー
サ層３３，３６と活性層３４を足した光学厚さがλ₀の
整数倍で、かつ活性層３４が軸方向の定在波モードの腹
の部分に位置しているような構造も適用できる。また、
活性層３４のＩｎ組成ｘ１は、発振波長がＧａＡｓ基板
３１に対して透明になるように設定する。活性層３４と
しては、量子井戸だけではなく、量子細線或いは量子井
戸箱構造を用いてもよい。

【００６５】スペーサ層３６の上面には、各層の光学厚
さが真空中での発振波長λ₀の４分の１であるｐ−Ａｌ
_z3Ｇａ_1-z3Ａｓ／ｐ−Ａｌ_z4Ｇａ_1-z4Ａｓ分布ブラッグ
反射膜３７、数１０ｎｍ程度のｐ⁺−ＧａＡｓキャップ
層３８が積層されている。なお、第１及び第２の分布ブ
ラッグ反射膜３２，３７としては、上で述べた２種類の
媒質を４分の１光学厚さずつ積層したものに限らず、他
の構造も用いることができる。例えば、２種類の媒質の
間に、その中間組成のスペーサ層を挿入したもの、光学
長でλ₀／２周期で組成を連続的に変化させたもの、或
いは短周期超格子の膜厚や組成を光学長でλ₀／２周期
で変化させたもの等によって構成された反射膜でもよ
い。これらの構造を用いることによって素子のシリーズ
抵抗を低減することができる。

【００６６】これらの積層構造は、ドライエッチングに
よって分布ブラッグ反射膜３２の途中まで側面が取り去
られた柱状構造で、その断面の差し渡しの長さは、光学
長でλ₀の数分の１から数倍である。また、この柱状構
造の側面を取り囲むように、基板に垂直に第３の分布ブ
ラッグ反射膜４０或いは４５が積層されている。エッチ
ングの深さはスペーサ層３３よりも基板側であればよ
く、分布ブラッグ反射膜３２を貫通して基板に達しても
よい。ドライエッチング底面上には二酸化珪素膜３９が
形成され、これは電流狭窄層として、また分布ブラッグ
反射膜４０或いは４５の選択成長時のマスクとして機能
する。

【００６７】第１の実施例では、分布ブラッグ反射膜４
０は各層の光学厚さが真空中での発振波長λ₀の４分の
１であるノンドープのＡｌ_z5Ｇａ_1-z5Ａｓ／Ａｌ_z6Ｇａ
_1-z6Ａｓ対によって構成され、側面の表面と、上面から
活性層の側面の領域まで陽子打ち込みによって高抵抗化
されている。図中に４３で示すのが陽子打ち込み層であ
る。

【００６８】第２の実施例ではノンドープの分布ブラッ
グ反射膜の代わりにＦｅ等をドーピングすることによっ
て得られる高抵抗のＡｌ_z5Ｇａ_1-z5Ａｓ／Ａｌ_z6Ｇａ
_1-z6Ａｓ分布ブラッグ反射膜４５が積層されている。

【００６９】分布ブラッグ反射膜４０或いは４５の表面
及び柱状構造体の上面はｐ側電極４１（電極兼反射膜）
としての金属膜が蒸着されている。また、基板３１の裏
面には光出力部分以外にＡｕＧｅ／Ａｕ等のｎ側電極４
２が蒸着されている。ｐ側電極４１としては、通常ｐ電
極として用いられるＡｕ／Ｚｎ／Ａｕを用いてもよい
が、半導体との界面付近での合金化による反射率の低
下、また光吸収の増加を避けるため、Ａｇ，Ａｇ／Ａ
ｕ，或いはＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ等の非合金化金属膜を用い
るのが望ましい。

【００７０】一方、分布ブラッグ反射膜の反射率を高く
し、且つ光学的帯域幅を大きくするためには、積層する
媒質の屈折率差が大きくなければならない。そのため、
分布ブラッグ反射膜のＡｌ組成は、ｚ１，ｚ３，ｚ５＝
０、ｚ２，ｚ４，ｚ６＝１とするのが（即ち、ＡｌＡｓ
／ＧａＡｓ分布ブラッグ反射膜）、最も望ましい。対の
数に関しては、多ければ多いほど反射率は高くなるが、
光吸収や電気抵抗の増加との兼ね合いで適切な対の数を
設定する必要がある。

【００７１】一例として、分布ブラッグ反射膜３２につ
いては２０〜３０対程度、分布ブラッグ反射膜３７，４
０或いは４５については、ｐ側電極４１による反射も生
じるため５〜１５対程度と設定する。但し、金属境界と
半導体境界での反射の位相整合を保つため、図１６に示
すように、分布ブラッグ反射膜とキャップ層との間に光
学厚さがλ₀の４分の１から５分の１程度の位相整合層
を挿入する。

【００７２】なお、図１６において、ａは電極、ｂはｐ
⁺−ＧａＡｓキャップ層、ｃ，ｃ′はｐ−ＧａＡｓ位相
整合層、ｄはｐ−ＡｌＡｓ、ｅはｐ−ＧａＡｓであり、
ｄ，ｅから分布ブラッグ反射膜が形成されている。ま
た、ｎ_GaAsはＧａＡｓの波長λ₀での屈折率、ｎ_AlAsは
ＡｌＡｓの波長λ₀での屈折率を示している。

【００７３】次に、図１７を用いて本発明の第３の実施
例の素子の製造方法について説明する。まず、図１７
（ａ）に示すように、ＧａＡｓ基板３１上に、エピタキ
シャル成長により、分布ブラッグ反射膜３２，スペーサ
層３３，活性層３４，スペーサ層３６，位相整合層を含
む分布ブラッグ反射膜３７及びキャップ層３８を順次成
長形成する。その上に、マスクＭ１となる窒化珪素膜を
スパッタ等によって堆積する。次いで、ガリウムの収束
イオンビームを照射することによって、円形や方形等の
素子断面形状に相当するパターンを形成する。このと
き、ガリウムイオンが照射された部分は次のドライエッ
チング時のマスクとして働く。

【００７４】次いで、図１７（ｂ）に示すように、弗素
系のＲＩＥでマスクＭ１をイオン注入領域を残してパタ
ーニングし、塩素系のＲＩＥ，ＲＩＢＥ等のドライエッ
チングによって分布ブラッグ反射膜３２の途中の深さま
でエッチングを行って柱状構造を形成する。このエッチ
ングはスペーサ層３３よりも基板側まで深く行う。ま
た、分布ブラッグ反射膜３２の途中の深さでエッチング
を止める必要は必ずしもなく、基板表面、或いは基板表
面よりも深くエッチングしてもよい。

【００７５】次いで、図１７（ｃ）に示すように、スパ
ッタ等によってエッチング底面及び柱状構造の上面の窒
化珪素マスクＭ１上に二酸化珪素膜３９を形成する。こ
のとき、柱状構造の側面に薄く付着した二酸化珪素膜は
弗酸系のエッチャントで軽くエッチングすることによっ
て取り去る。

【００７６】次いで、図１７（ｄ）に示すように、レジ
ストＲで柱状構造を埋め込んで平坦化する。続いて、酸
素ガス系のＲＩＥによって、窒化珪素マスクＭ１部分の
頭出しをした後、再び二酸化珪素膜を形成し、フォトリ
ソグラフィで側面の分布ブラッグ反射膜４０の断面形状
に相当するパターニングを行い、二酸化珪素マスクＭ２
を形成する。

【００７７】次いで、レジストＲを取り去り、ウェット
エッチング，ガスエッチング，熱エッチング等により活
性層側面のドライエッチング時に生じた損傷を除去した
後、図１７（ｅ）に示すように、柱状構造の側面に分布
ブラッグ反射膜４０をＭＯＣＶＤ法により選択成長す
る。

【００７８】次いで、図１７（ｆ）に示すように、弗酸
系のエッチャントで表面の二酸化珪素膜を取り去り、残
った窒化珪素膜Ｍ１をマスクとして陽子打ち込みを行
い、分布ブラッグ反射膜４０の上面から活性層側面の深
さまで、及び残りの分布ブラッグ反射膜４０の表面を高
抵抗化する。このとき、同時に分布ブラッグ反射膜３２
の表面に露出した部分も高抵抗化される。

【００７９】最後に、図１７（ｇ）に示すように、窒化
珪素膜Ｍ１を取り去った後、柱状構造全体を覆うｐ側電
極４１と、基板裏面のｎ側電極４２を蒸着する。但し、
ｎ側電極４２を蒸着する前には、光出力部分に予め二酸
化珪素膜等をレジストでパターニングしておき、蒸着後
にリフトオフにより光出力窓を形成する。

【００８０】第４の実施例は、ノンドープ分布ブラッグ
反射膜４０を陽子打ち込みによって高抵抗化する代わり
に、高抵抗の分布ブラッグ反射膜４５を直接積層した例
である。この場合、ｐ側電極４１から分布ブラッグ反射
膜３２への漏れ電流を防ぐため、ｐ電極と分布ブラッグ
反射膜３２の間に絶縁性のポリイミド層４６が存在す
る。第４の実施例の製造方法は、第１の実施例の製造方
法に準ずる。違いは、陽子打ち込みを行う必要がない点
と、図１７の（ｆ）と（ｇ）との間にポリイミド層４６
を形成するプロセスが加わる点である。

【００８１】次に、本発明の第５，第６の実施例につい
て、図１８，図１９を参照して説明する。本実施例の第
３，第４の実施例との違いは、柱状構造を形成するため
のエッチング後に、エッチング底面に二酸化珪素膜４４
を形成することなく、分布ブラッグ反射膜４０或いは４
５をエピタキシャル成長させた点である。

【００８２】分布ブラッグ反射膜４０或いは４５の成長
時に、同時に基板上（分布ブラッグ反射膜３２上）に
も、分布ブラッグ反射膜４０或いは４５と同一組成の多
層膜も形成される。しかし、本実施例では基板面として
（１１１）Ｂ面を用いているので、成長速度の面方位依
存性のため、その厚さは分布ブラッグ反射膜４０或いは
４５の１０分の１以下である。また、分布ブラッグ反射
膜４０或いは４５の側面には金属膜が蒸着されていない
ため、ブラッグ反射膜の対の数は第３，第４の実施例の
場合よりも多くなっており、分布ブラッグ反射膜３２と
同程度の２０〜３０対となっている。但し、第３，第４
の実施例と同様、側面に金属膜を蒸着した構造も可能で
ある。この場合は、やはり位相整合層を挿入する。

【００８３】以上の第３〜第６の実施例は、基板側から
発振光を取り出す構造であったが、以下に基板と反対方
向に発振光を取り出す第７の実施例について、図２０を
参照して説明する。本実施例では、分布ブラッグ反射膜
３７の上面に電極４１を取り付けることができないの
で、図２０に示すように分布ブラッグ反射膜３２の途中
までＡｌ_s1Ｇａ_1-s1Ａｓの高抵抗層５１で埋込み、その
上面にｐ−Ａｌ_s2Ｇａ_1-s2Ａｓの導電層５２を形成す
る。

【００８４】本実施例の製造方法を図２１に示す。ま
ず、第３，第４の実施例と同様に、図２１（ａ）に示す
ように活性層３４を含む柱状構造体を形成する。但し、
キャップ層３８は必要ない。次いで、図２１（ｂ）に示
すように、高抵抗層５１，導電層５２をＬＰＥ或いはＭ
ＢＥ，ＭＯＣＶＤ法によって埋込み成長し、最上面に二
酸化珪素膜を形成した後、フォトリソグラフィ，或いは
電子線リソグラフィによってＭ１より一回り大きいマス
クＭ２を形成する。

【００８５】次いで、図２１（ｃ）に示すように、Ｍ２
をマスクとして再度ドライエッチングによって柱状構造
を切り出す。エッチング後、エッチング底面に二酸化珪
素膜３９を形成し、柱状構造をレジストＲで埋込み、酸
素系のＲＩＥでマスクＭ１，Ｍ２の頭出しを行う。な
お、このときのエッチング底面が最初のエッチング底面
と一致する実施例が図２０（ａ）、高抵抗層５１の途中
でエッチングを停止した実施例が図２０（ｂ）に示され
ている。以後、図２０（ａ）の場合について説明する。

【００８６】次いで、図２１（ｄ）に示すように、再度
二酸化珪素膜を形成した後、フォトリソグラフィで側面
のノンドープ分布ブラッグ反射膜４５の断面形状に相当
するパターニングを行いマスクＭ３を形成する。そし
て、分布ブラッグ反射膜４５を基板に垂直方向にＭＯＣ
ＶＤ法で選択成長する。

【００８７】次いで、図２１（ｅ）に示すように、第４
の実施例と同様にして絶縁性のポリイミド膜４６を形成
し、二酸化珪素マスクＭ３を取り去る。マスクＭ３を取
り去ってからポリイミド膜４６を形成してもよい。この
場合、分布ブラッグ反射膜３２の上面（エッチング底
面）の二酸化珪素膜３９は取り去られる。

【００８８】最後に、図２１（ｆ）に示すように、ｐ側
電極４１，ｎ側電極４２を蒸着し、マスクＭ１によって
リフトオフして光出力窓Ｗを開ける。なお、図２０
（ｂ）に示した実施例では、ポリイミド膜４６は必要な
い。

【００８９】この実施例においては、出力光のＧａＡｓ
基板での吸収の影響が無視できるので、活性層３４とし
てＩｎＧａＡｓだけでなく、ＧａＡｓ，ＧａＡｌＡｓ，
或いはそれらの量子井戸，量子細線，量子箱構造等も用
いることができる。ただし、この場合は分布ブラッグ反
射膜や埋込み層のＡｌ組成を増やして禁制帯幅を広く
し、発振光がこれらによって吸収されないようにする必
要がある。

【００９０】なお、以上の実施例では基板としてｎ型Ｇ
ａＡｓを用いたが、ｐ基板を用いてもよいことは言うま
でもない。その場合には、各層の導電型を反転すればよ
い。さらに、ＩｎＧａＡｌＡｓ系の材料系に限らず、他
の材料系、例えばＩｎＡｌＧａＰ，ＩｎＧａＡｓＰ系の
材料に適用することもできる。その他、本発明の要旨を
逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができ
る。

【００９１】

【発明の効果】以上詳述したように本発明（請求項１）
によれば、活性層の上下及び両側面を分布反射膜で覆
い、導波方向に垂直方向に放射される自然放出を抑制
し、且つ発振モードを含む導波モードを増強することに
よって、発振モードに結合する自然放出光の割合が増加
し、発振しきい値を低減することができる。

【００９２】また、本発明（請求項４）によれば、分布
ブラッグ反射膜によって活性層の周囲全てを覆った微小
共振器構造とし、その共振器の大きさを、ゲイン帯域に
共振器モードが一つ或いは少数個生じる大きさとするこ
とにより、低しきい値の半導体微小閉共振器構造のレー
ザを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係わる半導体レーザの
概略構成を示す斜視断面図。

【図２】第１の実施例における分布反射膜の具体的構成
を示す模式図。

【図３】周波数に対するモード強度及びゲインの変化を
示す特性図。

【図４】周波数に対する自然放出光強度の変化を示す特
性図。

【図５】第１の実施例の製造工程を説明するための断面
図。

【図６】本発明の第２の実施例の概略構成を示す斜視断
面図。

【図７】第２の実施例の製造工程を説明するための断面
図。

【図８】メサ構造を模式的に示す斜視図。

【図９】第１及び第２の実施例の変形例を説明するため
の断面図。

【図１０】第１及び第２の実施例の変形例を説明するた
めの断面図。

【図１１】本発明の第３或いは第４の実施例の概略構成
を示す斜視断面図。

【図１２】第３の実施例の縦断面図。

【図１３】本発明の第３或いは第４の実施例の概略構成
を示す斜視断面図。

【図１４】第４の実施例の縦断面図。

【図１５】活性層領域の構造の一例を示す模式図。

【図１６】分布反射膜と金属膜との界面付近を拡大して
示す模式図。

【図１７】第３の実施例の製造工程を示す断面図。

【図１８】本発明の第５の実施例の概略構成を示す断面
図。

【図１９】本発明の第６の実施例の概略構成を示す断面
図。

【図２０】本発明の第７の実施例の概略構成を示す断面
図。

【図２１】第７の実施例の製造工程を説明するための断
面図。

【図２２】本発明の基本原理を説明するための図。

【図２３】従来の微小共振器面発光レーザの構造を示す
図。

【符号の説明】

１１…ｎ型ＧａＡｓ基板、１２…ｎ型分布反射膜（第１の分布反射膜）、１３…ｎ型クラッド層、１４…活性層、１５…光導波層、１６…ｐ型クラッド層、１７…ｐ型分布反射膜（第２の分布反射膜）、１８…位相整合層、１９…絶縁膜、２０…分布反射膜（第３の分布反射膜）、２１…ｐ側電極、２２…ｎ側電極、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓＶｏｌ．26，Ｎｏ．５，ｐｐ. 307−308 ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓＶｏｌ．25，ＳｐｅｃｉａｌＩｓｓｕｅ，ｐｐ．Ｓ64−Ｓ66 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01S 3/18 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板上に設けられた、活性層をクラ
ッド層で上下から挟んでなるダブルヘテロ構造部と、こ
のダブルヘテロ構造部をそれぞれ上下から挟むように基
板表面と平行に積層された、発振波長付近に反射率の最
大値を持つ第１，第２の分布反射膜と、前記ダブルヘテ
ロ構造部の両側面を覆うように基板表面と垂直に積層さ
れた、発振波長付近に反射率の最大値を持つ第３の分布
反射膜とを具備してなることを特徴とする半導体レーザ
装置。
【請求項２】前記活性層から基板表面に垂直方向、及び
基板表面に平行で且つ導波光の進行方向に垂直な方向に
進行する平面波に対する光学的禁制帯域に、前記活性層
のゲイン帯域の全て或いは大部分が含まれることを特徴
とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
【請求項３】前記活性層若しくはクラッド層の屈折率又
はゲインが、導波光の進行方向に沿って、発振波長の半
波長の整数倍の周期で周期的に変動していることを特徴
とする請求項１記載の分布帰還型の半導体レーザ装置。
【請求項４】半導体基板上に設けられた、活性層をスペ
ーサ層で上下から挟んでなるダブルヘテロ構造部と、こ
のダブルヘテロ構造部をそれぞれ上下から挟むように基
板表面と平行に積層された第１，第２の分布反射膜と、
前記ダブルヘテロ構造部の側面を取り囲むように基板表
面と垂直に積層され、且つ筒状に形成された第３の分布
反射膜とを具備してなり、前記ダブルヘテロ構造部，第
１，第２及び第３の分布反射膜からなる微小閉共振器構
造の大きさが、前記活性層の自由空間における自然放出
光のスペクトル幅程度の周波数領域に１つ或いは小数個
の共振器モードを有する大きさであることを特徴とする
半導体レーザ装置。
【請求項５】前記ダブルヘテロ構造部は、歪量子井戸活
性層とバリア層を兼ねるスペーサ層とを積層してなる多
重量子井戸構造であることを特徴とする請求項４記載の
半導体レーザ装置。