JP3043561B2

JP3043561B2 - 半導体レーザの製造方法

Info

Publication number: JP3043561B2
Application number: JP6004488A
Authority: JP
Inventors: 徹人中島; 英明堀川; 幸治中村
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1994-01-20
Filing date: 1994-01-20
Publication date: 2000-05-22
Anticipated expiration: 2015-05-22
Also published as: JPH07211981A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体レーザ、特に
高出力及び低しきい値電流で動作する横モード単一型の
半導体レーザの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の半導体レーザ及びその形
成方法としては、文献Ｉ（「ＨｉｇｈｌｙＲｅｌｉａ
ｂｌｅＣＷＯｐｅｒａｔｉｏｎｏｆ１００ｍＷ
ＧａＡｌＡｓＢｕｒｉｅｄＴｗｉｎＲｉｄｇｅ
ＳｕｂｓｔｒａｔｅＬａｓｅｒｓｗｉｔｈＮｏ
ｎａｂｓｏｒｂｉｎｇＭｉｒｒｏｒｓ」、ＨＩＲＯＫ
ＩＮＡＩＴＯａｔａｌ，ＩＥＥＥＪｏｕｎａｌ
ｏｆＱｕａｔｕｍＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｖｏ
ｌ．２５，Ｎｏ．６，ｐｐ１４９４〜１４９９）に開示
されているものがある。

【０００３】この半導体レーザの構造によれば、光共振
器層部と非光共振器層部に大別されており、光共振器層
部には、ｐ型ＧａＡｓ基板上にｎ型ＧａＡｓ電流ブロッ
ク層、ｐ型ＧａＡｌＡｓ下側クラッド層、ｐ型ＧａＡｌ
Ａｓ光ガイド層、ｐ型ＧａＡｌＡｓ活性層、アンドープ
の光閉込め層及びｎ型ＧａＡｌＡｓ保護層がそれぞれ設
けてある。一方、非光共振器層部（光共振器層の一方の
光共振器端面及び光共振器層の他方の光共振器端面の近
傍に隣接して設けられた部分をいう。）には、基板上に
ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層、ｐ型ＧａＡｌＡｓ下側ク
ラッド層及びｐ型ＧａＡｌＡｓ光ガイド層がそれぞれ設
けてある。更に、光共振器層部と非光共振器層部の表面
には、ｎ型ＧａＡｌＡｓの上側クラッド層及びｎ型Ｇａ
Ａｓのコンタクト層が設けてある（文献ＩのＰ．１４９
５の図１参照）。また、従来の半導体レーザの製造方法
によれば、（１００）面のｐ型ＧａＡｓ基板に島状のメ
サ形状を形成する。続いて、基板の全面に液相成長法
（ＬＰＥ法）を用いてｎ型ＧａＡｌＡｓ電流ブロック層
を形成している。

【０００４】次に、電流ブロック層を任意好適なエッチ
ングを行って二本のリッジストライプを形成する。続い
て、リッジストライプを形成した表面上にＬＰＥ法を用
いてｐ型ＧａＡｌＡｓ下側クラッド層、ｐ型ＧａＡｌＡ
ｓ光ガイド層、アンドープＧａＡｌＡｓ活性層、アンド
ープＧａＡｌＡｓ光閉込め層及びｎ型ＧａＡｌＡｓ保護
層を形成する。次に、二本の平行にリッジストライプを
形成してある端面側から２５μｍ内側にｎ型ＧａＡｌＡ
ｓ保護層からｐ型ＧａＡｌＡｓ光ガイド層までの各層
（保護層、光閉込め層、活性層及び光ガイド層）をエッ
チングして除去する。このとき、エッチングされずに残
存している島状の保護層、光閉め層及び活性層が光共振
器層となり、また、活性層が除去された部分が後に非光
吸収領域となる。

【０００５】次に、光共振器層及び光ガイド層上にＭＯ
ＣＶＤ（有機金属気相成長法）を用いてｎ型ＧａＡｌＡ
ｓ上側クラッド層及びｎ型ＧａＡｓコンタクト層をそれ
ぞれ形成する（文献Ｉのｐ．１４９７の図５参照）。そ
の後、基板の上面側のコンタクト層上にｐ型電極を形成
し、また、基板の下面側にｎ型電極を形成する。

【０００６】更に、光出射端面（二本のリッジストライ
プを形成してある方向の一方の面）には、低反射膜をコ
ーティングし、光出射端面と反対側には、高反射膜をコ
ーティングする。上述した製造方法によって従来の半導
体レーザは作製されている。この文献Ｉに開示されてい
る半導体レーザは、光出射端面及びこれと反対側の端面
付近（非光共振器層部）には活性層がなく、上側クラッ
ド層とコンタクト層を設けてある。このため、活性層が
なく上側クラッド層で埋め込まれた部分が非光吸収領域
となる。この非光吸収領域は、半導体レーザを動作させ
た場合、活性層に対して光の吸収及び電流注入による発
熱を抑制する役割をしている。この結果、一般にＧａＡ
ｓを基板に用いた半導体レーザは、光の吸収及び発熱に
よって光学損傷（ＣＯＤともいう。）を起して急激な最
高光出力の劣化を起こしやすいが、文献Ｉの半導体レー
ザではＣＯＤが見られず、かつ最高光出力が約２倍に改
善されると報告されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の半導体レーザには、以下に述べるような問題が
あった。

【０００８】（１）ＧａＡｓ電流ブロック層上にＡｌを
含む各層を順次積層して形成してあるため、Ａｌが酸化
して各層間の界面の整合性が悪く、かつ各層を形成する
際に格子欠陥が発生しやすくなって半導体レーザの長期
信頼性に欠ける。

【０００９】（２）従来の半導体レーザによれば、非光
吸収領域には、活性層がないが光共振器層の全面に渡っ
て活性層が存在するため、光モードの横方向の閉じ込め
が不十分となり、発振しきい値電流が高くなる。

【００１０】（３）また、非光吸収領域の横方向の幅が
活性層の幅と同一であり、幅広であるため、水平横モー
ドの遠視野像の制御が難しい。

【００１１】従って、各層間の界面の整合性が良く、光
共振器層部分の発振しきい値電流を低減し、かつ遠視野
像の制御が容易な半導体レーザ及びその製造方法が望ま
れていた。

【００１２】

【課題を解決するための手段】このため、この発明の製
造方法により得られる半導体レーザは、基板上にメサス
トライプ状の光共振器層とこれに隣接して設け、かつ光
共振器層より幅狭でメサストライプ状の非光共振器層と
を具えている。そして、光共振器層及び非光共振器層の
少なくとも上面の縁まで第二導電型の下側電流ブロック
層を埋め込み、更に、下側電流ブロック層上に第一導電
型の上側電流ブロック層を埋め込んである。また、光共
振器層は基板上に第一導電型の下側クラッド層、光ガイ
ド層、エッチングストップ層、活性層、第二導電型の保
護層、第二導電型の上側クラッド層及び第二導電型のコ
ンタクト層を順次積層してある。一方、非光共振器層
は、基板上に、第一導電型の下側クラッド層、光ガイド
層、エッチングストップ層、第二導電型の上側クラッド
層及び絶縁膜を順次積層してある。また、非光共振器層
で保護層と活性層が存在しない部分が非光吸収領域とな
る。

【００１３】また、この発明の実施にあたり、好ましく
は、下側クラッド層をＩｎＧａＰ、光ガイド層をＩｎＧ
ａＡｓＰ、エッチングストップ層をＩｎＧａＰ、活性層
を、ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ、保護層をＩｎＧａＰ、上
側クラッド層をＩｎＧａＰ及びコンタクト層の材料をＧ
ａＡｓとするのが良い。

【００１４】また、この発明の半導体レーザの製造方法
は、先ず、基板上に、第一導電型の下側クラッド層、光
ガイド層、エッチングストップ層、活性層及び第二導電
型の保護層を順次形成する。続いて、この保護層上にス
トライプ形のエッチングマスクパタンを用いて、選択エ
ッチングによりエッチングストップ層の表面が露出する
まで保護層と活性層とを除去してストライプ状の保護層
及び活性層を形成する。更に、この保護層とエッチング
ストップ層上に第二導電型の上側クラッド層と第二導電
型のコンタクト層とをそれぞれ形成する。その後、コン
タクト層上にストライプ状の保護層に対して直交させ
て、かつこの保護層上では幅広で保護層間では幅狭の第
二エッチングマスクパタンを形成する。その後、等方性
エッチングを行ってコンタクト層、上側クラッド層、保
護層、活性層、エッチングストップ層、光ガイド層及び
下側クラッド層の一部を除去してメサストライプ状の光
共振器層及び非光共振器層を形成する。次に、光共振器
層及び非光共振器層の少なくとも上面の縁まで第一導電
型の下側電流ブロック層を埋め込み、更に、この下側電
流ブロック層上に第二導電型の上側電流ブロック層を埋
め込む。次に、非光共振器層側のコンタクト層の部分を
選択的に除去する。その後、非光共振器層側のコンタク
ト層を除去した部分を含む上側電流ブロック層部分に絶
縁膜を形成する工程とを含む。

【００１５】また、この発明の実施に当たり、好ましく
は、ストライプ状のエッチングマスクパタンのストライ
プ方向を基板の〈０１−１〉方向とするのが良い。

【００１６】

【作用】上述したこの発明の製造方法により得られる半
導体レーザは、基板上に、メサストライプ状の光共振器
層とこれと隣接してメサストライプ状の非光共振器層を
設けてある。また、光共振器層側には活性層を設け、一
方、非光共振器層側には非光吸収領域を設けている。ま
た、非光共振器層の幅は、光共振器層の幅よりも狭くし
てある。そして、光共振器層及び非光共振器層の少なく
とも上面の縁まで第二導電型の下側電流ブロック層を埋
め込み、更に、下側電流ブロック層上に第一導電型の上
側電流ブロック層を埋め込んである。従って、非光共振
器層の非光吸収領域の幅は、光共振器層の活性層の幅よ
り狭く、しかも光共振器層と非光共振器層とが下側電流
ブロック層及び上側電流ブロック層によって電流が外部
に流れないようにブロックされている。このため、、活
性層にレーザ光が励起された場合、活性層側は光の横モ
ード方向の光の閉込めが十分に行われて発振しきい値電
流を低減できる。また、非光吸収領域の幅は、活性層の
幅よりも狭くし、かつ上側及び下側電流ブロック層で埋
め込んであるため、遠視野像（ＦａｒＦｉｅｌｄＰ
ａｔｔｅｒｎ、略称ＦＦＰともいう。）の制御が極めて
容易になる。また、基板上に形成する下側クラッド層、
光ガイド層、エッチングストップ層、活性層、保護層、
上側クラッド層及びコンタクト層の材料にＩｎＧａＰ、
ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡ
ｓ、ＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＰ及びＧａＡｓをそれぞれ使
用している。このため、各層には、従来のようにＡｌの
組成を含んでいないため、各層間の酸化などによる界面
劣化が防止できる。

【００１７】また、この発明の半導体レーザの製造方法
によれば、まず、基板上に、第一導電型の下側クラッド
層、光ガイド層、エッチングストップ層、活性層及び第
二導電型の保護層を順次形成する。その後、ストライプ
形のエッチングマスクパタンを用いて選択的にエッチン
グを行い、エッチングストップ層の表面が露出するまで
保護層と活性層とを除去してストライプ状の保護層及び
活性層を形成する。

【００１８】このように光ガイド層上にエッチングマス
ク層が形成されているので、保護層と活性層を選択的に
エッチングすることができる。

【００１９】また、保護層とエッチングストップ層上に
第二導電型の上側クラッド層と第二導電型のコンタクト
層をそれぞれ形成する。更に、コンタクト層上にストラ
イプ状保護層に対して直交させて、かつ保護層上では幅
広で保護層間では幅狭の第二エッチングマスクパタンを
形成した後、等方性エッチングをエッチングを行って、
コンタクト層、上側クラッド層、保護層、活性層、エッ
チングストップ層、光りガイド層及び下側クラッド層の
一部を除去してメサストライプ状の光共振器層及び非光
共振器層を形成する。このとき、第二エッチングマスク
パタンを反映して光共振器層の幅は広く、非光共振器層
の上側クラッド層の幅は光共振器層の活性層の幅より狭
くなる。このとき形成された非光共振器層の上側クラッ
ド層の部分が非光吸収領域となる。

【００２０】続いて、光共振器層及び非光共振器層の少
なくとも上面の縁まで第二導電型の下側電流ブロック層
を埋め込み、更に、下側電流ブロック層上に第一導電型
の上側電流ブロック層を埋め込む。更に、非光共振器層
側のコンタクト層を部分的に除去した後、このコンタク
ト層を除去した部分に絶縁膜を形成する。従って、レー
ザ光の発振の際、励起される定在波（横モード）を活性
層に十分閉じ込めることができるので、発振しきい値電
流を低減できる。また、非光吸収領域の幅を活性層の幅
より狭くしてあるので、遠視野像の制御が容易になる。

【００２１】また、基板の上部に絶縁膜が形成されてい
るので、非光共振器層側の非光吸収領域には電流が流れ
にくくなり、従って、非光吸収領域の端面付近は光密度
及び電流密度が低下して非光吸収領域の端面からの劣化
による光学損傷（ＣａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃＯｐｔｉ
ｃａｌＤａｍａｇｅ：略称ＣＯＤともいう。）を抑制
できる。

【００２２】また、ストライプ状のエッチングマスクの
ストライプ方向を基板の〈０１−１〉方向と一致させて
ある。従って、選択エッチングを行った後のエッチング
ストップ層上には、多数のストライプ状の保護層及びス
トライプ状の活性層を形成することができる。

【００２３】

【実施例】以下、この発明の半導体レーザの構造及び製
造方法について説明する。なお、ここでは、発振波長が
０．９８μｍ（９８０ｎｍ）であって活性層にＩｎＧａ
Ａｓ／ＧａＡｓを用いた歪量子井戸型の半導体レーザの
例について説明する。

【００２４】図１、図２、図３の（Ａ）〜（Ｂ）、図４
の（Ａ）〜（Ｂ）及び図５の（Ａ）〜（Ｂ）は、この発
明の半導体レーザの製造方法を説明するための工程図で
ある。また、図６及び図７の（Ａ）〜（Ｂ）は、この発
明の半導体レーザの一つの素子構造を説明するための平
面図及び図６のＸ−Ｘ線及びＹ−Ｙ線に沿って切断した
ときの断面図である。しかしながら、図１〜図６の
（Ａ）及び（Ｂ）は、この発明が理解できる程度に各構
成成分の形状、大きさ、及び配置を概略的に示してある
にすぎない。なお、断面を示すハッチングは省略して示
してある。

【００２５】［１］この発明の半導体レーザの製造方法
先ず、図１〜図５の（Ａ）及び（Ｂ）を参照してこの発
明の半導体レーザの製造方法について説明する。

【００２６】基板１０として、ｎ型ＧａＡｓ基板を用い
る。この基板１０の表面の結晶面を（１００）面とす
る。また、基板１０の長手方向の側面及び端面の結晶面
をそれぞれ（０１−１）面及び（０１１）面とする。な
お、以下の説明で（０１−１）とか〈０１−１〉など中
の−１は、１の上にバー（−）を付したことを表してい
る。

【００２７】次に、この基板１０上にＭＯＣＶＤ法（有
機金属気相成長法）を用いて第一導電型の下層クラッド
層１２、光ガイド層１４、エッチングストップ層１６、
活性層１８及び第二導電型の保護層２０を順次形成する
（図１）。なお、光ガイド層１４の組成及び膜厚は、半
導体レーザの発振特性に影響を与える因子であるため、
任意好適に設定する必要がある。この実施例では以下の
通りとする。

【００２８】光ガイド層の組成：アンドープＩｎＧａＡ
ｓＰ光ガイド層の膜厚：５０ｎｍ〜１００ｎｍ上述の組成及び膜厚を設定することによって、ＧａＡｓ
基板１０に格子整合する光ガイド（ＩｎＧａＡｓ）層で
はバンドギャップ波長が７６０ｎｍ〜８３０ｎｍ程度に
なる。一方、活性層１８の組成及び膜厚は、９８０ｎｍ
程度の発振波長を得るため、この実施例では以下の通り
とする。

【００２９】活性層の組成：ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ
（但し、インジウム（Ｉｎ）の組成比率を１５重量％〜
１８重量％とする。）活性層の膜厚：６ｎｍ〜７ｎｍここで、インジウム（Ｉｎ）の組成比率を１５重量％〜
１８重量％とした理由は、活性層の好適な発振波長を得
るためである。

【００３０】上述した各層以外の下側クラッド層１２、
エッチングストップ層１６及び保護層２０の組成をそれ
ぞれｎ型ＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＰ及びｐ型ＩｎＧａＰと
する。

【００３１】次に、フォトリソグラフィ法によってスト
ライプ状のエッチングマスクパタン２２を保護層２０上
に形成した後、エッチングストップ層１６の表面が露出
するまでエッチングマスクパタンの開口部２２ｂに露出
している保護層２０側から保護層２０と活性層１８をエ
ッチングする。このとき、マスク部２２ａ（図中、斜線
を付してこの部分をしめしてある。）で露出されている
部分はエッチングされないのでストライプ状保護層２０
ａとストライプ状活性層１８ａが形成される（図２）。
なお、ここでは、エッチングマスクパタン２２の材料を
好ましくはＳｉＯ₂ （二酸化シリコン）とし、エッチン
グマスクパタン２２のストライプ方向は基板１０の〈０
１−１〉方向に合わせるのが良い。このとき、保護層２
０ａと活性層１８ａを選択エッチングするエッチング条
件は以下の通りとする。

【００３２】先ず、保護層（ｐ型ＩｎＧａＰ層）２０
は、塩素系のエッチャント、例えば塩酸（ＨＣｌ）と水
（Ｈ₂ Ｏ）の重量比を４：１の比率で混合したエッチン
グ液を用いて除去する。このときエッチングマスクパタ
ン２２の開口部２２ｂはエッチングされるが、ＳｉＯ₂
マスク部２２ａの部分はエッチングされずに残存してス
トライプ状の保護層２０ａとなる。

【００３３】続いて、ＳｉＯ₂ マスク部２２ａを沸酸
（ＨＦ）などのエッチング液中に浸漬して除去する。更
に、ＳｉＯ₂ マスク部２２ａを除去した試料をアンモニ
ア（ＮＨ₃ ）溶液と過酸化水素（Ｈ₂ Ｏ₂ ）水の混合液
（例えば、重量比でＮＨ₃ ：Ｈ₂ Ｏ₂ ：Ｈ₂ ＝１：４：
１５）を用いてエッチングする。このとき活性層（Ｉｎ
ＧａＡｓ／ＧａＡｓ層）１８のみが選択的にエッチング
されてエッチングストップ層（ＩｎＧａＰ層）１６や保
護層２０ａはエッチングされない。しかしながら、活性
層１８がエッチングストップ層１６の表面までエッチン
グされた後は、横方向すなわち〈０１１〉方向、にエッ
チングが進行するため、横方向の進行が始まる前にエッ
チングを完了するようにエッチング時間を制御する必要
がある。この実施例では、エッチング液の温度を約１０
℃に設定した場合、約１０秒間のエッチャント処理で活
性層１８を除去して、残存する活性層部分で〈０１−
１〉方向に延在するストライプ状活性層１８ａを形成す
ることができた。このとき形成された保護層２０ａの寸
法Ｌ（図２参照）は共振器長を決めるものであって、こ
の実施例では共振器長Ｌを５００μｍ〜７００μｍ程度
とする。一方、ストライプ状保護層２０ａ間の寸法Ｍ
（図２参照）は、非光吸収領域（ＮｏｎＡｂｏｒｂｉ
ｎｇＭｉｒｒｏｒｓ：略称ＮＡＭ領域という。）が形
成される部分であって、この実施例ではＮＡＭ領域の長
さを約５０μｍとする。

【００３４】次に、保護層２０ａとエッチングストップ
層１６上にＭＯＣＶＤ法を用いて第二導電型の上側クラ
ッド層２４と第二導電型のコンタクト層２６とを順次に
形成し、図３の（Ａ）に示す構造体を得る。この構造体
によれば、エッチングストップ上に設けたストライプ状
活性層１８ａ及びストライプ状保護層２０ａを埋め込む
ように上側クラッド層２４が形成され、この上側クラッ
ド層２４の上面は実質的に平面となっている。また、こ
こでは、上側クラッド層２４及びコンタクト層２６のそ
れぞれの層がｐ型材料で構成されており、各層の材料を
ＩｎＧａＰ、ＧａＡｓとする。

【００３５】次に、コンタクト層２６上に、ストライプ
状保護層２０ａのストライプ方向に対して直交する方向
に延在し、かつ保護層２０ａ上では幅広で保護層２０ａ
間の領域では幅狭の第二エッチングマスクパタン２８を
形成する（図３の（Ｂ））。なお、好ましくは、第二エ
ッチングマスクパタン２８の材料をＳｉＯ₂ とする。

【００３６】その後、この第二エッチングマスクパタン
２８を用いて図３の（Ｂ）の構造体に対し、等方エッチ
ングを行ってコンタクト層２６から下側クラッド層１２
の一部の深さまでを除去してメサストライプ状の光共振
器層２７とメサストライプ状の非光共振器層２９とを形
成する。これら光共振器２７及び非光共振器層２９が形
成された構造体を図４の（Ａ）に示す。このとき、形成
された光共振器層２７は、それぞれ残存したコンタクト
層２６ａ、上側クラッド層２４ａ、保護層２０ｂ、活性
層１８ｂ、エッチングストップ層１６ａ，光ガイド層１
４ａ、及び下側クラッド層１２ａを有している。一方、
非光共振器層２９は、それぞれ残存したコンタクト層２
６ｂ、上側クラッド層２４ｂ、エッチングストップ層１
６ｂ，光ガイド層１４ｂ、及び下側クラッド層１２ａを
有している。ここで、残存したコンタクト層２６ａと２
６ｂは連続しており、残存した上側クラッド層２４ａと
２４ｂは連続しており、残存したエッチングストップ層
１６ａと１６ｂは連続しており、残存した光ガイド層１
４ａと１４ｂは連続しており、残存した下側クラッド層
１２ａは光共振器層２７と非光共振器層２９とに共通と
なっている。また、残存した保護膜２０ｂ及び残存した
活性層１８ｂは光共振器層２７にのみ含まれている。な
お、このときのエッチング液は、臭化水素（ＨＢｒ）と
過酸化水素（Ｈ₂ Ｏ₂ ）と水（Ｈ₂ Ｏ）との混合液（例
えばＨＢｒ：Ｈ₂ Ｏ₂ ：Ｈ₂ Ｏ＝５：１：１０の重量比
とする。）を用いる。光共振器層２７の活性層の幅Ｃを
例えば１．５μｍ〜２．０μｍとし、ＮＡＭ領域の幅Ｄ
を例えば１．０μｍ〜１．５μｍとする。その後、光共
振器層２７及び非光共振器層２９の少なくとも上面の縁
３３まで第二導電型の下側電流ブロック層３０を埋め込
み、更に、この下側電流ブロック層３０上に第一導電型
の上側電流ブロック層３２を埋め込み図４の（Ｂ）に示
すような構造体を得る。なお、下側電流ブロック層３０
をｐ型とし、材料としてＩｎＧａＰを用いる。また、上
側電流ブロック層３２をｎ型とし、材料としてＩｎＧａ
Ｐを用いる。

【００３７】次に、一旦第二エッチングマスクパタン２
８を除去し、その後、光共振器層２７を被覆する、例え
ば基板の〈０１−１〉方向に延在するストライプ状の第
三エッチングマスク３４を形成する（図５の（Ａ）参
照）。

【００３８】次に、非光共振器層２９側のコンタクト層
２６ｂの部分を任意好適なエッチングを行って選択的に
除去する。この実施例では、光共振器２７側のコンタク
ト層の表面にＳｉＯ₂ マスク３４を形成した後、非光共
振器２９側にあるコンタクト層２６ｂを除去して凹部３
５を形成し、よって図５の（Ａ）に示すような構造体を
える。

【００３９】次に、第三エッチングマスク３４を除去し
た後、非光共振器２９側のコンタクト層を除去した凹部
３５を埋め込むとともに上側電流ブロック層３２上に任
意好適な方法を用いて絶縁膜３６を形成する（図５の
（Ｂ）参照）。

【００４０】然る後、基板１０の上面にはｐ型電極（図
示せず）を形成し、かつ基板１０の下面にはｎ型電極
（図示せず）を形成する。その後、メサストライプ状の
光共振器層２７及び非光共振器層２９の配列方向、すな
わち基板の〈０１１〉方向に対して直交させてコンタク
ト層２６ａ間を例えばダイシングによって切断して半導
体レーザのチップを形成する（図示せず。）。このとき
切り出された半導体チップの一方の劈開面に低反射膜を
形成し、他方の劈開面に高反射膜を形成する（図示せ
ず）。上述した製造方法を経て半導体レーザが完成す
る。

【００４１】上述したこの発明の半導体レーザの製造方
法から理解できるように、ストライプ状のエッチングマ
スクパタン２２が延在する方向を基板の〈０１−１〉方
向に一致させて、保護層２０と活性層１８を部分的に選
択エッチングすることによって多数のストライプ状の保
護層２０ａ及び活性層１８ａを形成できる。

【００４２】また、光ガイド層１４上にエッチングスト
ップ層１６を形成してあるため、保護層２０と活性層１
８の選択エッチングが可能になる。

【００４３】また、コンタクト層２６上にストライプ状
保護層２０ａに対して直交させ、かつ保護層２０ａ上で
は幅広にし、保護層２０ａ間では幅狭の第二エッチング
マスクパタン２８を用いて等方性エッチングを行ってい
るので、このエッチングによって形成されたメサストラ
イプ状の光共振器層２７及び非光共振器層２９も第二エ
ッチングマスクパタンの形状を反映して幅広の光共振器
層２７と光共振器層２７より幅狭の非光共振器層２９が
形成される。従って、光共振器層２７の活性層の幅は、
第二エッチングマスクパタンの幅に応じて任意に制御す
ることができる。一方、非光共振器層２９の非光吸収領
域の幅Ｄは光共振器層の幅Ｃに比べて狭くできる。更
に、非光共振器層２９側のコンタクト層２６ｂの除去部
分には、絶縁膜３６を形成してあるので、半導体レーザ
を動作させた場合、非光吸収領域２４ｂには電流が流れ
にくくなって、劈開面からの光学損傷（ＣＯＤ）が改善
される。

【００４４】［２］この発明の半導体レーザの構造次に、図６及び図７の（Ａ）〜（Ｂ）を参照してこの発
明の半導体レーザの構造について説明する。なお、図６
は、この半導体レーザの概略的平面図であり、図７の
（Ａ）〜（Ｂ）は図６のＸ−Ｘ線及びＹ−Ｙ線に沿って
切断したときの概略的断面図である。なお、これらの図
では、上側及び下側の各電極とか各反射面を省略してい
る。

【００４５】この発明の半導体レーザは、基板１０上に
メサストライプ状の光共振器層２７とこれに隣接して設
けられたメサストライプ状の非光共振器層２９とを具え
ている。そして、非光共振器層２９の幅Ｄは、光共振器
層の幅Ｃより狭く形成してある。また、光共振器層２７
及び非光共振器層２９の少なくとも上面の縁３３まで第
二導電型の下側電流ブロック層３０を埋め込んであっ
て、更に下側電流ブロック層３０上に第一導電型の上側
電流ブロック層３２を埋め込んである。

【００４６】次に、図６及び図７の（Ａ）〜（Ｂ）を参
照して光共振器層２７と非光共振器層２９のメサストラ
イプ構造について説明する。

【００４７】光共振器層２７は、基板１０上に第一導電
型の下側クラッド層１２ａ、光ガイド層１４ａ，エッチ
ングストップ層１６ａ、活性層１８ｂ保護層２０ｂ、第
二導電型の上側クラッド層２４ａ及び第二導電型のコン
タクト層２６ａを順次積層して構成してある（図７の
（Ａ））。また、第一導電型の下側クラッド層１２ａ、
光ガイド層１４ａ，エッチングストップ層１６ａ、活性
層１８ｂ、保護層２０ｂ、第二導電型の上側クラッド層
２４ａ及び第二導電型のコンタクト層２６ａに使用され
る各層の材料は、製造方法で説明したものと同一である
ため、ここでは説明を省略する。

【００４８】また、非光共振器層２９は、基板１０上に
第一導電型の下側クラッド層１２ａ、光ガイド層１４
ｂ、エッチングストップ層１６ｂ、第二導電型の上側ク
ラッド層２４ｂ及び絶縁膜３６を順次積層して構成して
ある（図７の（Ｂ））。また、各層に使用されている材
料についても製造方法を説明したものと同一であるた
め、ここでは説明を省略する。

【００４９】上述した半導体レーザの構造からも理解で
きるように、光共振器層２７には、活性層１８ｂと保護
層２０ｂが設けられているのに対して非光共振器層２９
側には活性層１８ｂと保護層２０ｂがない。しかしなが
ら、非光共振器層２９側には、活性層１８ｂや保護層２
０ｂの代わりに上側クラッド層の部分２４ｂが光共振器
層２７の上側クラッド層の部分２４ａから連続して設け
てあり、この非光共振器層２９における部分２４ｂが非
光吸収領域になる。更に、上側クラッド層２４ａ及び上
側クラッド層２４ｂ上に絶縁膜３６が設けてある。

【００５０】また、光共振器層２７の幅を広く取り、非
光共振器層２９の幅は光共振器層の幅よりも狭くしてあ
る。したがって、非光共振器層２９側に形成される非光
吸収領域２４ｂの幅Ｄは、光共振器層側に形成されてい
る活性層の幅Ｃより狭くなる。また、この半導体レーザ
を動作させた場合、レーザ出力光は、９８０ｎｍの発振
波長で光ガイド層１４から出てくる。また、この非光吸
収領域２４ｂの上部には絶縁膜３６があるため、非光吸
収領域２４ｂには電流が流れにくくなる。このため、非
光吸収領域近傍の劈開面は、光密度及び電流密度が低減
されて、劈開面からの光学損傷は起こらない。また、非
光吸収領域の幅は、活性層１８ｂの幅より狭くしてある
ため、光出力の遠視野像（ＦＦＰ）が容易に制御できる
ので、光ファイバーへの結合効率が著しく向上する。更
に、活性層の幅を広くとることによって、従来の半導体
レーザと同様、熱飽和による光出力の低減を抑制できる
という利点もある。

【００５１】また、この発明の半導体レーザの各層の材
料には、Ａｌが含まれていないので、酸化などによって
各層間の界面の整合性が損なわれることはない。このた
め、高い信頼性を有する優れた半導体レーザを作製でき
る。

【００５２】また、活性層の幅は、上述した従来の半導
体レーザのように端面まで伸ばさず下側電流ブロック層
と上側電流ブロック層とで埋め込んであるので、発振し
きい値電流の低減化が可能になる。

【００５３】

【発明の効果】上述した説明からも明らかなように、こ
の発明の半導体レーザは、基板上に、メサストライプ状
の光共振器層とこれに隣接して設けられた光共振器層よ
り幅狭でメサストライプ状の非光共振器層とを具えてい
る。そして、光共振器層及び非光共振器層の少なくとも
上面の縁まで第二導電型の下側電流ブロック層を埋め込
み、更に、下側電流ブロック層上に第一導電型の上側電
流ブロック層を埋め込んである。また、光共振器層側に
は、活性層が設けてあるが、非光共振器層側には活性層
はなく、その代わり非光吸収領域が設けてある。更に、
光共振器層側の活性層の幅は広く、かつ非光共振器層側
の非光吸収領域（ＮＡＭ領域）の幅は活性層の幅より狭
くしてある。従って、活性層の幅は光共振器層の幅に応
じて任意好適に制御することができる。また、活性層の
幅方向も下側及び上側電流ブロック層で埋め込んである
ので、活性層にレーザ光を励起させた場合、発振しきい
値電流を抑制できる。このため、発振しきい値電流を高
くしなくても最高光出力特性を得ることができる。しか
も、活性層の幅を広くとることによって、熱飽和による
光出力の低下も合わせて抑制できるという利点もある。
また、非光吸収領域の幅を活性層の幅より狭くし、かつ
下側及び上側電流ブロック層で埋め込んであるので、遠
視野像（ＦＦＰ）の制御が容易になり、半導体レーザを
例えば光ファイバーに結合して用いる場合、光ファイバ
ーへの入力光の結合ロスを低減できる。更に、この発明
の半導体レーザを構成している各層には、Ａｌ組成が含
まれていないため、酸化による各層間の界面の劣化はな
くなり、信頼性の高い半導体レーザを作製できる。

【００５４】また、この発明の半導体レーザの製造方法
によれば、エッチングマスクパタンのストライプ方向を
基板の〈０１−１〉方向に合わせてある。また、光ガイ
ド層上にエッチングストップ層を形成している。このた
め、エッチングストップ層上に形成される活性層と第二
導電型の保護層をエッチングマスクパタンを用いて選択
的にエッチングを行うことによってストライプ状の活性
層と保護層を形成できる。また、エッチングマスクパタ
ンのストライプ方向を基板の〈０１−１〉方向に合わせ
ることによってウエットエッチングが容易になり、スト
ライプ状活性層及びストライプ状保護層を多数形成でき
る。

【００５５】また、コンタクト層上にストライプ状の保
護膜に対して直交させて、保護膜上では幅広で保護層間
では幅狭の第二エッチングマスクパタンを形成する。そ
の後、第二エッチングマスクパタンをマスクとして用い
て等方性エッチングを行うことによって、メサストライ
プ状の光共振器層とメサストライプ状の非光共振器層を
同時に形成することができる。このようにして形成され
た光共振器層の活性層幅は広くなり、非光共振器層の非
光吸収領域の幅は、活性層の幅より狭くなる。

【００５６】また、光共振器層及び非光共振器層の上面
の縁まで第二導電型の下側電流ブロック層を埋め込み、
更に、下側電流ブロック層上に第一導電型の上側電流ブ
ロック層を埋め込んである。このため、レーザ光を活性
層に励起させる場合、活性層の発振しきい値電流の低下
を抑制できる。また、非光吸収領域は、活性層の幅より
狭くして、下層及び上側電流ブロック層で埋め込んであ
るので、遠視野像（ＦＦＰ）の制御が容易になる。ま
た、非光吸収領域の上部に絶縁層を形成しているので、
レーザ光を励起した際に非光吸収領域には電流が流れに
くくなり、従来の半導体レーザに比べ非光共振器側の劈
開面付近に発生する光学損傷が更に減少する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の半導体レーザの製造方法の一実施例
を説明するために供する工程図である。

【図２】図１の後工程を説明するために供する工程図で
ある。

【図３】（Ａ）〜（Ｂ）は、図２の後工程を説明するた
めに供する工程図である。

【図４】（Ａ）〜（Ｂ）は、図３の後工程を説明するた
めに供する工程図である。

【図５】（Ａ）〜（Ｂ）は、図４の後工程を説明するた
めに供する工程図である。

【図６】この発明の半導体レーザの構造を説明するため
に供する概略的平面図である。

【図７】（Ａ）〜（Ｂ）は、図６のＸ−Ｘ線及びＹ−Ｙ
線に沿って切断した概略的断面図である。

【符号の説明】

１０：基板（ｎ−ＧａＡｓ基板）１２、１２ａ：下側クラッド層１４、１４ａ、１４ｂ：光ガイド層１６、１６ａ：エッチングストップ層１８、１８ａ，１８ｂ：活性層２０、２０ａ、２０ｂ：保護層２２：エッチングマスクパタン２４、２４ａ：上側クラッド層２４ｂ：非光吸収領域２６、２６ａ、２６ｂ：コンタクト層２７：光共振器層２８：第二エッチングマスクパタン２９：非光共振器層３０：下側電流ブロック層（ｐ−ＩｎＧａＰ）３２：上側電流ブロック層（ｎ−ＩｎＧＡＰ）３３：上面の縁３４：第三ＳｉＯ₂ エッチングマスク３５：凹部３６：絶縁膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平３−151685（ＪＰ，Ａ) 特開平５−190970（ＪＰ，Ａ) 特開平４−37083（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−138084（ＪＰ，Ａ) 特開平３−14281（ＪＰ，Ａ) Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．59 （15）（1991）ｐ．1875−1877 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に、メサストライプ状の光共振器
層とこれに隣接して設けられ、かつ該光共振器層より幅
狭でメサストライプ状の非光共振器層とを具え、前記光
共振器層及び前記非光共振器層の少なくとも上面の縁ま
で第二導電型の下側電流ブロック層を埋め込み、更に、
該下側電流ブロック層上に第一導電型の上側電流ブロッ
ク層を埋め込んでなる半導体レーザを形成するに当た
り、（ａ）基板上に、第一導電型の下側クラッド層、光ガイ
ド層、エッチングストップ層、活性層及び第二導電型の
保護層を順次形成する工程と、（ｂ）前記保護層上にストライプ形のエッチングマスク
パタンを用いて、選択エッチングにより前記エッチング
ストップ層の表面が露出するまで前記保護層と前記活性
層とを除去してストライプ状の前記保護層及び活性層を
形成する工程と、（ｃ）前記保護層と前記エッチングストップ層上に第二
導電型の上側クラッド層と第二導電型のコンタクト層と
をそれぞれ形成する工程と、（ｄ）前記コンタクト層上にストライプ状の保護層に対
して直交させて、かつ該保護層上では幅広で前記保護層
間では幅狭の第二エッチングマスクパタンを形成する工
程と、（ｅ）その後、等方性エッチングを行って前記コンタク
ト層、前記上側クラッド層、前記保護層、前記活性層、
前記エッチングストップ層、前記光ガイド層及び前記下
側クラッド層の一部を除去してメサストライプ状の光共
振器層及び非光共振器層を形成する工程と、（ｆ）前記光共振器層及び非光共振器層の少なくとも上
面の縁まで第二導電型の下側電流ブロック層を埋め込
み、更に、該下側電流ブロック層上に第一導電型の上側
電流ブロック層を埋め込む工程と、（ｇ）前記非光共振器層側の前記コンタクト層の部分を
選択的に除去する工程と、（ｈ）前記非光共振器層側の前記コンタクト層を除去し
た部分に絶縁膜を形成する工程とを含むことを特徴とす
る半導体レーザの製造方法。
【請求項２】請求項１に記載の半導体レーザの製造方
法において、前記（ｂ）工程に記載のストライプ状のエッチングマス
クパタンのストライプ方向を前記基板の〈０１−１〉
（但し、−１のマイナス記号はバーであることを示
す。）方向とすることを特徴とする半導体レーザの製造
方法。